KR101979853B1

KR101979853B1 - 무선통신 시스템에서 기지국이 d2d(device-to-device) 통신을 지원하는 방법과 d2d 단말이 효율적으로 d2d 통신 요청 신호를 전송하는 방법

Info

Publication number: KR101979853B1
Application number: KR1020147013091A
Authority: KR
Inventors: 임동국; 조한규
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2019-05-17
Also published as: US10034317B2; JP2015503259A; US20140286284A1; KR20140098079A; WO2013062310A1; CN104012013B; CN104012013A; JP6113738B2

Abstract

본 발명에 따른 기지국이 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 방법은, 제 1 복수의 D2D 단말로부터 D2D 통신을 요청하는 제 1 신호를 수신하는 단계; 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 D2D 통신을 요청한 D2D 단말의 수를 파악하는 단계;상기 파악된 제 1 복수의 D2D 단말의 수에 기초하여 D2D 단말 간에 D2D 통신을 요청하는 제 2 신호를 전송하기 위한 자원을 할당하는 단계; 및 상기 할당된 자원에 대한 정보를 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 자원 할당은 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말들에 대해 상기 제 2 신호를 전송할 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 D2D 단말의 인덱스의 조합들에 대해 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되도록 할당할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 기지국이 D2D(DEVICE-TO-DEVICE) 통신을 지원하는 방법과 D2D 단말이 효율적으로 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 방법{METHOD FOR ALLOWING BASE STATION TO SUPPORT DEVICE-TO-DEVICE (D2D) COMMUNICATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, AND METHOD FOR ALLOWING D2D DEVICE TO EFFICIENTLY TRANSMIT D2D COMMUNICATION REQUEST SIGNAL}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 기지국이 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 방법과 D2D 단말이 효율적으로 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다.

최근 스마트폰과 태블릿 PC가 보급되고 고용량 멀티미디어 통신이 활성화되면서 모바일 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 앞으로 모바일 트래픽의 증가 추세가 해마다 약 2배 정도의 트래픽 증가가 예상된다. 이러한 모바일 트래픽의 대부분은 기지국을 통해 전송되고 있기 때문에 통신 서비스 사업자들은 당장 심각한 망 부하 문제에 직면해 있다. 이에 통신 사업자들은 증가하는 트래픽을 처리하기 위해 망 설비를 증가하고, 모바일 WiMAX, LTE(Long Term Evolution)와 같이 많은 양의 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 차세대 이동통신 표준을 서둘러 상용화해왔다. 하지만 앞으로 더욱 급증하게 될 트래픽의 양을 감당하기 위해서는 또 다른 해결책이 필요한 시점이다.

기기 간 직접(device-to-device, D2D) 통신은 기지국과 같은 기반 시설을 이용하지 않고 인접한 노드 사이에 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신 기술이다. D2D 통신 환경에서 휴대 단말 등 각 노드는 스스로 물리적으로 인접한 다른 단말을 찾고, 통신 세션을 설정한 뒤 트래픽을 전송한다. 이처럼 D2D 통신은 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산시켜 트래픽 과부화 문제를 해결할 수 있기 때문에 4G 이후의 차세대 이동통신 기술의 요소 기술로써 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 3GPP나 IEEE 등의 표준 단체는 LTE-A 나 Wi-Fi에 기반하여 D2D 통신 표준 제정을 추진하고 있으며, 퀄컴 등에서도 독자적인 D2D 통신 기술을 개발하고 있다.

D2D 통신은 이동통신 시스템의 성능을 높이는데 기여할뿐만 아니라 새로운 통신 서비스를 창출할 것으로도 기대된다. 또한 인접성 기반의 소셜 네트워크 서비스나 네트워크 게임 등의 서비스를 지원할 수 있다. D2D 링크를 릴레이로 활용하여 음영지역 단말의 연결성 문제를 해결할 수도 있다. 이처럼 D2D 기술은 다양한 분야에서 새로운 서비스를 제공해 줄 것으로 예상된다.

사실 적외선 통신, ZigBee, RFID(radio frequency identification)와 이에 기반한 NFC(near field communi- cations) 등의 기기 간 통신 기술은 이미 널리 사용되고 있다. 하지만 이 기술들은 굉장히 제한적인 거리(1m 내외) 내에서 특수한 목적의 통신만을 지원하기 때문에 엄밀하게는 기지국의 트래픽을 분산시키는 D2D 통신 기술로 분류하기 어려운 면이 있다.

지금까지 D2D 통신에 대해 설명하였으나, 기존 단말들과의 자원 충돌을 방지하고, D2D 단말 간의 탐색 신호 및 D2D 통신 요청 신호를 위한 자원을 효율적으로 할당해 주는 방법에 대해서는 전혀 연구된 바가 없었다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 기지국이 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 다른 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 단말이 신호를 전송하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 또 다른 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 기지국을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 또 다른 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 신호를 전송하는 단말을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 기지국이 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 방법은, 제 1 복수의 D2D 단말로부터 D2D 통신을 요청하는 제 1 신호를 수신하는 단계; 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 D2D 통신을 요청한 D2D 단말의 수를 파악하는 단계; 상기 파악된 제 1 복수의 D2D 단말의 수에 기초하여 D2D 단말 간에 D2D 통신을 요청하는 제 2 신호를 전송하기 위한 자원을 할당하는 단계; 및 상기 할당된 자원에 대한 정보를 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 자원 할당은 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말들에 대해 상기 제 2 신호를 전송할 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 D2D 단말의 인덱스의 조합들에 대해 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되도록 할당할 수 있다. 상기 할당된 자원에 대한 정보는 상기 파악된 제 1 복수의 D2D 단말의 수에 대한 정보 및 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말의 식별자와 상기 제 1 복수의 D2D 단말의 수에 대한 맵핑 규칙에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 신호를 전송할 수 있는 전송 구간에 대한 정보를 상기 제 1 복수의 D2D 단말로 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 수신된 제 1 신호는 상기 전송 구간에 대한 정보에 포함된 제 1 전송 구간에서 수신된 것이다.

상기 방법은, 제 2 복수의 단말로부터 상기 제 1 신호를 제 2 전송 구간에서 수신하는 단계; 상기 제 2 전송 구간에서 수신한 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 제 2 복수의 D2D 단말의 수를 파악하는 단계; 상기 파악된 제 2 복수의 D2D 단말의 수에 기초하여 상기 제 2 신호를 전송하기 위한 자원을 재할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 제 1 복수의 단말들을 복수의 그룹으로 그룹핑하는 단계를 더 포함하며, 상기 파악된 제 1 복수의 D2D 단말의 수에 기초하여 상기 제 2 신호를 전송하기 위한 자원을 상기 그룹 별로 할당하고, 상기 할당된 자원에 대한 정보를 상기 각 그룹으로 전송할 수 있다. 상기 각 그룹 별로 할당된 자원은 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되거나, 또는 상기 각 그룹 내에서 상기 제 2 신호를 전송할 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 D2D 단말의 인덱스의 조합들에 대해 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되도록 자원이 할당될 수 있다. 상기 제 1 복수의 단말로 그룹핑된 그룹 수에 대한 정보를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 방법에서, 상기 할당된 자원에 대한 정보는 방송 채널 또는 제어 채널을 통해 전송될 수 있다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 단말이 신호를 전송하는 방법은, D2D 통신을 요청하는 제 1 신호를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 기지국으로부터 상기 D2D 단말 간에 D2D 통신을 요청하는 제 2 신호를 전송하기 위해 할당된 자원에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 할당된 자원을 통해 상기 2 신호를 적어도 하나의 다른 D2D 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 자원은 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 D2D 통신을 요청한 D2D 단말의 수에 기초하여 할당되며, 상기 할당된 자원은 상기 제 1 신호를 전송한 상기 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 상기 적어도 하나의 다른 D2D 단말의 인덱스의 조합들에 대해 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되도록 할당된 것일 수 있다. 상기 제 1 신호를 전송한 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 상기 적어도 하나의 다른 D2D 단말의 인덱스는 STID(station identifier), C-RNTI(cell-radio network temporary identifier), D2D 전용 ID, 피어 탐색을 통해 설정된 피어 탐색 ID 및 기지국이 할당한 D2D 논리 넘버(logical number) 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 상기 제 1 신호를 전송한 상기 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 상기 적어도 하나의 다른 D2D 단말의 인덱스의 조합들은 시간 축으로 심볼 단위로 주파수 축으로 서브캐리어 또는 캐리어 단위로 할당되어 구별될 수 있다.

상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 기지국은, 제 1 복수의 D2D 단말로부터 D2D 통신을 요청하는 제 1 신호를 수신하도록 구성된 수신기; 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 D2D 통신을 요청한 D2D 단말의 수를 파악하고, 상기 파악된 제 1 복수의 D2D 단말의 수에 기초하여 D2D 단말 간에 D2D 통신을 요청하는 제 2 신호를 전송하기 위한 자원을 할당하는 프로세서; 및 상기 할당된 자원에 대한 정보를 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말로 전송하도록 구성된 송신기를 포함하되, 상기 프로세서에 의한 자원 할당은 상기 제 1 신호를 전송한 상기 제 1 복수의 D2D 단말들에 대해 상기 제 2 신호를 전송할 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 D2D 단말의 인덱스의 조합들에 대해 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되도록 할당될 수 있다.

상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 무선통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 D2D(Device-to-Device) 단말은, D2D 통신을 요청하는 제 1 신호를 기지국으로 전송하도록 구성된 송신기; 상기 기지국으로부터 상기 D2D 단말 간에 D2D 통신을 요청하는 제 2 신호를 전송하기 위해 할당된 자원에 대한 정보를 수신하도록 구성된 수신기; 및 상기 수신한 할당된 자원을 통해 상기 2 신호를 적어도 하나의 다른 D2D 단말로 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 자원은 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 D2D 통신을 요청한 D2D 단말의 수에 기초하여 할당될 수 있고, 상기 할당된 자원은 상기 제 1 신호를 전송한 상기 D2D 단말의 인덱스와 상기 제 2 신호를 수신할 상기 적어도 하나의 다른 D2D 단말의 인덱스의 조합들에 대해 시간, 주파수, 코드 및 공간 도메인 상에서 적어도 하나로 구별되도록 할당된 것일 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따라, D2D 단말 간의 탐색 신호 및 D2D 통신 요청 신호를 위한 영역이 효율적으로 할당해 줌으로써 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 D2D 통신 신호 전송을 위한 영역을 시간 축으로 확장하여 구성하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 기지국이 지원할 수 있는 최대 D2D 단말의 수(K)에 따른 D2D 단말들의 탐색 수행을 위한 자원 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다. 본 명세서에서는 IEEE 802.16 시스템에 근거하여 설명하지만, 본 발명의 내용들은 각종 다른 통신 시스템에도 적용가능하다.

이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.

무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)(D2D 단말을 포함)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(175), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.

하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.

심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기(125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.

송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.

단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.

또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서 (150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.

단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다.

기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.

단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.

한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.

단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.

이하에서 설명할 "D2D 단말"은 3GPP LTE, LTE-A, IEEE 802 시스템 등과 같은 무선통신 시스템(혹은 셀룰러 네트워크)에서 단말 간 직접 통신을 지원하여 D2D 통신이 가능한 단말을 일컫는다. 셀룰러 네트워크에서 셀 내에 존재하는 단말은 통신을 수행하기 위하여 기지국에 접속(access)하여 기지국과 데이터를 주고 받기 위한 제어 정보를 수신한 다음에 기지국과 데이터를 주고 받을 수 있다. 즉 단말은 기지국을 통해서 데이터를 송수신하기 때문에 다른 단말에게 데이터를 전송하기 위해서는 자신의 데이터를 기지국에 전송하고 이를 수신한 기지국은 수신한 데이터를 다른 단말에게 전송하여 준다. 이와 같이, 한 단말이 다른 단말에게 데이터를 전송하려면 기지국을 통해서만 데이터를 전송할 수 있기 때문에 기지국은 데이터 송수신을 위한 채널 및 자원에 대한 스케줄링을 수행하며 상기 스케줄링 정보를 각 단말에게 전송하여 주어야 한다.

기지국을 통한 단말간 통신을 수행하려면 각각 기지국에 데이터을 송수신하는 채널 및 자원 할당이 필요하지만 D2D 통신은 단말이 기지국이나 중계기를 통하지 않고 데이터를 전송하기 원하는 단말과 다이렉트로 신호를 송수신하는 구조를 가지고 있다. 따라서 기지국의 제어 없어도 신호를 송수신할 수 있도록 채널 및 자원 구조가 설계될 필요가 있다. 이 때, 셀룰러 네트워크에서 동작 시 기존 셀룰러 단말과 채널 및 자원 할당 충돌을 피하기 위한 방법이 필요하다.

D2D 통신을 수행하는 D2D 단말은 D2D 통신을 통하여 데이터를 다른 D2D 단말에게 전송하기 전에, 데이터를 송수신할 수 있는 주변에 위치한 D2D 단말들의 존재를 확인하기 위하여 D2D 피어 탐색(D2D peer discovery)을 수행할 필요가 있다. 이러한 D2D 피어 탐색은 프레임 구조에서 탐색 구간(discovery interval) 내에서 수행될 수 있으며 이 탐색 구간은 모든 D2D 단말에게 공유된다. D2D 단말은 탐색 구간 내에서 탐색 영역의 논리 채널(logical channel)들을 모니터링하여 다른 D2D 단말들이 전송하는 탐색 신호를 수신할 수 있다. 다른 D2D 단말의 전송 신호를 수신한 D2D 단말들은 수신 신호를 이용하여 인접한 D2D 단말의 리스트를 작성한다. 그리고, 탐색 구간에서 다른 D2D 단말들이 사용하지 않은 채널 또는 자원을 탐색 채널/자원으로 선택하여 탐색 신호(예를 들어, 자신의 정보(즉, 식별자)를 방송하고, 다른 D2D 단말들은 이 방송된 탐색 신호를 수신함으로써 해당 D2D 단말이 D2D 통신을 수행할 수 있는 범위 내에 존재한다는 것을 알 수 있다.

D2D 통신을 수행하는 D2D 단말은 탐색을 수행하여 주변에 있는 D2D 단말들을 파악하여 리스트 업(list up) 할 수 있다. 상기 파악한 인접 리스트 중에서 D2D 통신을 수행할 단말을 설정하여 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하여 D2D 동작을 확정한다. 이러한 경우에 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 채널 구조 또는 자원 영역 설정 방법에 대해 설계할 필요가 있다.

본 발명에서는 D2D 통신을 수행하기 위하여 셀 내 D2D 단말이 탐색을 수행한 후에 다른 D2D 단말에게 D2D 통신을 요청하는 신호를 전송하기 위한 채널을 할당(혹은 형성)하는 방법을 제안한다. D2D 단말 간 D2D 통신 요청 신호의 송수신을 위한 채널은 D2D 단말의 수에 따라서 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 이하에서 피어 탐색 후에 D2D 통신을 수행하기 위한 D2D 통신 요청 신호(요청 신호 등 다양하게 호칭될 수 있다)를 전송하기 위한 방법들에 대해 설명한다.

실시예 1: 지원 가능한 최대 단말 수를 이용하여 구성하는 방법

일반적으로, 기지국이 지원할 수 있는 D2D 단말의 수는 정해져 있다. 따라서 셀 내에서 기지국에 접속 또는 등록(access or registration) 할 수 있는 즉 기지국이 지원해 줄 수 있는 최대 D2D 단말의 수가 K라 할 경우에, 기지국은 상기 K 개의 D2D 단말들이 D2D 통신을 수행하는 경우를 고려하여 D2D 통신 요청 신호를 전송할 수 있는 영역을 구성한다. 이 때, K는 최대 피어 탐색 D2D 단말 수일 수도 있다. 이때 K개의 D2D 단말들이 각각 나머지 K-1개의 D2D 단말들에 대해서 D2D 통신 요청 신호를 전송할 수 있고, 수신 D2D 단말은 K-1개의 다른 D2D 단말들로부터 D2D 통신 요청 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 기지국은 D2D 단말들의 D2D 통신 요청 신호의 송수신을 위하여 K × K만큼의 D2D 통신 요청 신호를 송수신하기 위한 자원을 할당할 수 있다(정확히는 자신에게 송수신하는 자원을 제외하면 K × (K-1)일 수 있다).

D2D 단말은 기지국으로부터 D2D 통신 요청 신호의 송수신을 위해 할당된 영역에 대한 정보를 수신하고, 상기 할당된 D2D 통신 요청 신호의 전송 영역을 통하여 D2D 통신을 원하는 단말에게 D2D 통신 요청 신호를 전송할 수 있다. 또한 상기 할당된 영역을 모니터링하여 D2D 통신 요청 신호를 검출한 D2D 단말은 D2D 통신 요청 신호가 전송된 위치를 통하여 신호를 전송한 D2D 단말을 알 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

D2D 통신 요청 신호를 전송하기 자원 영역은 전송 D2D 단말의 인덱스(Tx device index)와 수신 D2D 단말의 인덱스(Rx device index) 별로 도 2에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다. 도 2의 경우 가로 축은 시간축이고, 세로 축이 주파수축을 나타낸다. 여기서, 전송 혹은 수신 D2D 단말의 인덱스는 D2D 단말의 STID(station identifier), C-RNTI(cell-radio network temporary identifier), D2D 전용 ID, 피어 탐색을 통해 설정된 피어 탐색 ID, 또는 기지국이 할당한 D2D 논리 넘버(logical number) 등으로 다양한 형태로 표현될 수 있다. D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 영역은 캐리어(혹은 서브캐리어) 혹은 심볼로 맵핑될 수 있으며, 상기 전송 혹은 수신 D2D 단말의 인덱스는 싱글 서브캐리어(심볼) 또는 다수의 서브캐리어들(혹은 심볼들)로 구성될 수 있다.

도 2의 경우는 가로 축은 시간축이고 세로 축이 주파수축을 나타내고 있지만, 그 반대의 경우도 가능하다. 또는, 코드 축이나, 공간(spatial) 도메인을 포함할 수도 있으며, 여러 도메인이 하이브리드(hybrid) 하게 연결될 수도 있다. 설명의 편의를 위해서 시간 및 주파수 영역으로 설명하도록 한다.

또한 주파수 영역에서 시스템에서 사용하는 서브캐리어(혹은 캐리어) 수가 기지국이 지원하는 D2D 단말의 수보다 적은 경우에 기지국은 D2D 단말의 D2D 통신 신호 전송을 위한 영역을 시간 축으로 확장하여 구성할 수 있으며, 이러한 경우 상기 K개의 D2D 단말을 지원하는 경우에 신호 전송을 위한 영역은 다음 도 3과 같이 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 D2D 통신 신호 전송을 위한 영역을 시간 축으로 확장하여 구성하는 일 예를 나타낸 도면이다.

D2D 통신 요청 신호의 송수신을 위한 자원 영역 구조에 대한 정보는 기지국이 방송 신호를 통하여 셀 내 D2D 단말들에게 방송해 주거나, 상위 계층 시그널링(higher layer signaling)을 통하여 D2D 단말에게 전송해 줄 수도 있다. 기지국은 방송 채널(예를 들어, Physical Broadcast CHannel(PBCH)) 또는 제어 채널(예를 들어, Physical Downlink Control CHannel(PDCCH))를 통해서 D2D 단말에게 D2D 통신 요청 신호를 송수신하기 위한 자원 할당에 관한 정보를 전송할 수 있다. 이 때, D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 할당에 관한 설정 정보는 할당 자원 위치 정보, 할당되는 주기 정보, 할당된 자원의 크기 정보, 할당된 D2D 단말의 식별자와 자원의 맵핑에 관한 정보 등을 적어도 하나 이상 포함하여 전송될 수 있다.

이와 같이, 기지국이 지원할 수 있는 최대한의 D2D 단말 수(K)를 이용하여 자원을 할당하는 경우에, 기지국은 실제 기지국에 접속한 D2D 단말 수와 관계없이 항상 최대 D2D 단말을 지원할 수 있는 자원을 예약(reserve) 해야 하기 때문에 자원의 효율성은 떨어진다는 점은 있으나 한번 설정한 구성(configuration)을 변경없이 사용하므로 구조에 대한 지시 또는 변경 지시에 대한 추가적인 시그널링이 필요하지 않다는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

D2D 통신 요청 신호을 수신하는 D2D 단말의 디코딩 복잡도(decoding complexity) 및 전력 절감을 위해서 각 수신 D2D 단말 별로 자신에게 D2D 통신 전송을 요청한 D2D 단말이 있는지 없는지를 먼저 체크해보기 위한 자원(410)을 할당할 수 있다. 즉, 각 수신 D2D 단말들은 자신에게 할당된 전용 자원을 체크해 보고, 만약 자신에게 보낸 D2D 통신 요청 신호가 존재한다고 판단되면 어느 D2D 단말이 보냈는지를 체크해 보기 위해 자신과 나머지 D2D 단말들과의 D2D 통신 요청 신호 전송을 위해 예약되어 있는 자원(410)을 체크한다. 만약 자신에게 보낸 D2D 통신 요청 신호가 존재하지 않는다고 판단되면, 나머지 K-1개의 자원(420)을 체크해 보는 동작을 생략할 수 있기 때문에 D2D 단말의 전력 절감과 디코딩 복잡도를 줄일 수 있는 장점이 있다.

한편, D2D 통신 요청 신호를 전송하는 D2D 단말의 입장에서는 자신과 해당 D2D 단말의 전송을 위해 전용된 자원 이외에 해당 D2D 단말이 미리 체크해 볼 수 있는 자원(410)에도 D2D 통신 전송 요청 신호를 전송한다. 만약, 도 4와 같이 K × K의 경우를 생각해본다면(이때 전송 D2D 단말과 수신 D2D 단말의 수는 다를 수 있다), 예를 들어, 자신에게 송수신하는 (k, k)(여기서, k=0,....K-1) 라는 자원은 의미가 없을 수 있다. 이 때, 해당 자원(410)을 각 수신 D2D 단말들이 미리 체크해보는 자원으로 정의하고, 수신 D2D 단말은 해당 자원(410)을 체크한 후에 나머지 자원(420)에 대한 디코딩 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 예를 들어, a번 D2D 단말이 b번 D2D 단말에게 D2D 통신 요청 신호를 전송한다고 하면, a번 D2D 단말은 (a,b)와 (b,b)에 D2D 통신 요청 신호을 전송할 수 있다. a번 D2D 단말 이외에 b번 D2D 단말에게 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 D2D 단말들도 모두 (b,b)에 D2D 통신 요청 신호를 전송할 수 있다. 이 때의 신호는 기존 D2D 통신 요청 신호와는 다른 신호(직교( orthogonal) 하거나 코드 확산/호핑(code spreading/ hopping) 이거나 다른 전력 값으로 전송될 수 있다.

가능하다면 각 수신 D2D 단말 별로 미리 체크해 봐야 하는 해당 자원은 수신 D2D 단말 별로 할당되는 자원의 시간 순서 상에서 가장 빠른 것이 유리하다. 이와 같은 구조가 도 3에 도시되었다. 이와 같은 구조는 상술한 지원 가능한 최대 D2D 단말 수를 이용하여 구성하는 방법에 대해서만 적용되는 것이 아니라, 이하에서 설명한 다른 실시예에서도 확장 적용 가능하다.

앞서 설명한 지원 가능한 최대 단말 수를 이용하여 구성하는 방법의 경우 보다 자원을 더 효율적으로 사용하기 위한 방법으로 다음과 같은 방법들을 고려할 수 있다.

실시예 2: 동적으로 변하는 단말 수를 이용하여 구성하는 방법

기지국 내에서 동작하는 D2D 단말의 수는 가변적이다. 즉, 기지국에 D2D 통신을 요청하여 피어 탐색을 수행하는 D2D 단말(즉 기지국에 접속한 D2D 단말의 수)의 수는 가변적일 수 있다. 이 가변적인 D2D 단말의 수(M)을 이용하여 상기 D2D 단말들이 D2D를 수행하기 위한 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 영역을 구성할 수 있다. 이때의 D2D 단말 수(M)는 일반적으로 상기 지원 가능한 최대 단말 수를 이용하여 구성하는 경우에서 정의한 최대 단말의 수(K) 보다 작거나 같은 값을 가진다. 기지국은 M개의 D2D 단말들에 대한 D2D 통신 요청 신호 전송과 수신을 위하여 M × M 만큼의 영역을 형성하여 사용한다. 정확히 자신에게 송수신 하는 구간을 제외하면 M×M-1일 수 있다. 이때 M x M의 영역은 전송 D2D 단말과 수신 D2D 단말의 수에 따라서 다르게 표현될 수 있다.

상기 M개의 D2D 단말들의 수는 단말이 기지국에 접속 과정(access processing) 중에 D2D에 대한 능력(capability)를 기지국과 협상하거나 기지국에 지시할 수 있다. 상기 접속 과정은 레인징 프로세스(ranging process) 혹은 관련 프로세스(association process)에서 수행될 수도 있다.

또는,기지국은 일정 영역 혹은 시점에서 D2D 단말로부터 수신한 D2D 정보 수신을 통해서 셀 내 D2D 단말의 수를 파악할 수 있다.

예를 들어, 기지국은 상기 실시예 1에서는 K×K 로 구성한 D2D 통신 요청 신호 송수신 영역을 M×M 으로 줄임으로써 D2D 통신 요청 신호 송수신을 위해 예약하는 자원의 낭비를 2×M × (K-M)+(k-M)²,(여기서 M≤K )만큼 줄일 수 있다. 따라서 D2D 단말간 신호 송수신을 위하여 예약해야하는 자원의 양을 줄이고 상기 자원을 제어 정보 또는 데이터 전송을 위해 사용함으로써 시스템 성능 및 주파수 효율을 높일 수 있다.

기지국은 D2D 단말의 요청(또는 접속/등록)에 의해 동적으로 D2D 단말의 수를 파악하거나 또는 피어 탐색에 참여하는 D2D 단말의 수를 이용하여 D2D 통신 전송 요청 신호의 송수신을 위한 영역을 구성할 수 있다. 따라서 D2D 단말의 수를 빈번하게 변경 혹은 수정하여 D2D 단말에게 지시해주어야 하면, 복잡도 및 시그널링 오버헤드는 증가하게 된다. 따라서, D2D 단말 요청(또는 피어 탐색)을 위한 자원 할당 구간 혹은 주기를 정하여 이를 D2D 단말에게 지시해줌으로써 빈번한 D2D 단말 수 변경을 방지할 수 있다. 상기 D2D 단말 요청 구간 및 주기에 대한 정보는 기지국이 상위 계층 시그널링 등을 통하여 D2D 단말에게 전송하거나, 페이징 신호 또는 방송 채널(예를 들어, PBCH)을 통하여 셀 내 D2D 단말에게 전송하여 줄 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 실시예 2에 관한 자원 할당으로서 항상 동적으로 M × M 만큼의 자원을 할당할 수도 있고, 고정적으로 K×K 자원을 정해 놓은 후 그 중에 M에 대한 지시(indication)을 통해, 정해진 규칙에 의해 M × M 만큼의 일부 자원이 D2D 통신 요청 신호를 위해 할당되고 나머지 자원은 다른 용도로 사용되도록 할 수도 있다.

실시예 3: 실제 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 D2D 단말 수 기반으로 구성하는 방법

D2D 통신을 요청하고 피어 탐색에 참여하는 모든 D2D 단말들이 신호를 송수신하기 위해 특정 시간에 동일하게 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 것은 아니므로, 기지국은 상기 D2D 단말들 중에서 실제 D2D 기반의 송수신을 하기 위해 D2D 통신 요청을 수행할 D2D 단말들을 파악하여 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 영역을 구성할 수도 있다. 기지국이 셀 내의 잠정 D2D 단말 중 실제 D2D 통신을 수행하려는 D2D 단말에 대해 다음 도 6과 같은 과정을 거쳐 파악할 수 있다.

도 6은 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.

셀 내 D2D 단말들(D2D 단말 1, D2D 단말 2, D2D 단말 3, D2D 단말 4)은 기지국(BS)과 접속/등록 과정을 수행한다(S610). 그 후, 각 D2D 단말은 주변 D2D 단말들을 찾기 위한 탐색(discovery)를 수행한다(S620). 주변 D2D 단말과 D2D 통신을 수행하려는 각 D2D 단말은 기지국에 D2D 지시/요청 신호(indication/request signal)를 전송한다(S630). 여기서 D2D 지시/요청 신호는 D2D 통신을 요청하는 D2D 단말의 식별자(identification) 정보 및 D2D 통신을 하기를 원하는 D2D 단말의 지시(indication) 정보의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 또는, 기지국에 숫자만을 알려주기 위해 식별자 정보를 포함하지 않을 수도 있다.

기지국은 D2D 단말이 전송하는 상기 D2D 지시/요청 신호를 수신함으로써 셀 내에서 특정 D2D 단말과 D2D 통신을 수행하기 원하는 단말들의 수(N)를 파악할 수 있다. 이때 전송 D2D 단말과 수신 D2D 단말의 수에 따라서 D2D 단말의 수가 x 와 y로 정해질 수 있다. D2D 통신 수행을 원하는 D2D 단말의 수를 파악한 기지국은 각 D2D 단말들이 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원을 할당하고, 할당된 자원 영역의 구성 정보를 D2D 단말에게 방송한다(S640). 상기 정보는 전송 D2D 단말 뿐 아니라 수신 D2D 단말에게도 전송된다. 또는 셀 내 모든 단말 혹은 D2D 단말들에게만 전송될 수 있다. 이 정보는 D2D 통신을 수행하기 원하는 단말들의 수(N)에 대한 정보 및 D2D 통신 요청 신호를 전송한 D2D 단말과 수신 D2D 단말 식별자와 N에 대한 맵핑 규칙에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. D2D 통신을 수행하기 원하는 단말들의 수(N)와 D2D 통신을 요청하는 D2D 단말 식별자에 대한 맵핑 규칙은 시그널링에 의해서가 아니라 암시적으로 알 수도 있다. 기지국이 파악한 단말의 수를 N으로 정의하며, 일반적으로 N≤M과 같은 특징을 지닌다.

기지국은 D2D 지시/D2D 요청 신호를 전송하는 단말의 수(N)에 따라서 D2D 통신 요청 신호를 전송 및 수신하기 위한 영역을 변경할 수 있다. 따라서 D2D 단말이 D2D 지시/D2D 요청 신호를 아무 때나 전송하게 되면 기지국은 D2D 단말이 상기 D2D 지시/D2D 요청 신호를 전송할 때 마다 D2D 통신 요청 신호의 송수신을 위한 영역을 재구성하여 이를 D2D 단말들에게 지시해 주어야 하기 때문에 D2D 통신 요청 신호의 전송 영역의 구성을 자주 바꾸어 주어야 하며 이를 지시해주는 오버헤드를 가지게 된다.

따라서 이러한 단점을 줄이기 위해서 기지국은 D2D 단말들이 D2D 지시/D2D 요청 신호를 전송하는 구간 혹은 주기를 설정하여 이를 D2D 단말에게 전송해줌으로써 상기 단점을 해결할 수 있다. 상기 D2D 지시/D2D 요청 신호를 전송하는 구간에 대한 정보 및 D2D 지시/D2D 요청 신호를 전송하는 구간의 주기 정보는 기지국이 방송 채널을 통하여 셀 내 D2D 단말들에게 방송하여 주거나, 유니캐스트 시그널을 통해 각 D2D 단말 별로 전송하여 줄 수도 있다.

한편, 실제로 기지국이 N값을 동적으로 바꿔주는 경우는 기지국이 N을 추정할 수 있도록 D2D 단말이 D2D 지시/요청 신호를 전송해야 하는 시그널링 오버헤드를 유발하므로, 이 과정 없이 N 값을 실제 피어 탐색 단말 수보다 작은 값으로 기지국이 설정해 둘 수도 있다. 이렇게 N을 정하는 방법으로는 (1) 기지국이 N을 정적/반-정적/동적(Static/Semi-static/Dynamic)으로 정하고 시그날링 하는 방법 (2) 피어 탐색 수의 함수로 N이 정의되도록 하고, 이 함수 관련 정보를 기지국과 D2D 단말 사이에 공유하는 방법이 있을 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 7에서와 같이 D2D 통신을 위해 피어 탐색을 수행하는 D2D 단말의 수가 M (아래 설명에서 M을 K로 대체 가능)개이고 이때 상기 D2D 단말들 중에서 실제 D2D 송수신을 수행하기 위하여 기지국에 요청한 D2D 단말의 수가 N인 경우에, 기지국은 N개의 D2D 단말이 M개의 D2D 단말들 중 하나에 대하여 D2D 통신 요청 신호를 전송하여 줄 수 있기 때문에 상기 D2D 통신 요청 신호를 전송을 위한 영역을 N×M 혹은 M×N으로 설정할 수 있다.

따라서 상기 실시예 2의 도 5와 비교하여 M×(M-N)만큼의 자원을 다른 용도로 사용함으로써 주파수 효율 및 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

실시예 4: D2D 단말 그룹핑을 통한 그룹 별 채널 혹은 자원 구성 방법

도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 D2D 통신을 요청하는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 자원 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

기지국은 D2D 단말들을 그룹핑하고 각 D2D 단말들에게 자신이 포함된 그룹 정보를 지시해 준다. 또는, D2D 단말은 D2D 단말 ID와 그룹 ID의 맵핑 규칙을 통해 속한 그룹을 알 수도 있다. 예를 들면, D2D 단말 ID(또는 피어 탐색 ID)를 그룹 수로 modulo 연산하여, 그룹 ID를 정할 수 있다. 이때, 그룹 수에 관한 정보는 기지국이 시그날링 할 수도 있다. 이때 D2D 단말 그룹핑에 대한 상위 계층 시그널링되거나, 방송 채널(예를 들어, PBCH), PDCCH의 CSS)을 통해서 D2D 단말들에게 전송되거나 PDCCH를 통해서 각 D2D 단말에게 유니캐스트 신호로 전송될 수 있다.

또한, 그룹을 형성하는 D2D 단말은 기지국에 접속/등록한(또는 피어 탐색에 참여하는) D2D 단말들로 이루어지거나, 피어 탐색을 수행한 D2D 단말들을 그룹핑하거나, 상기 실시예 3에서와 같이 실제 D2D 통신 요청 신호를 전송하고자 하는 D2D 단말들로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 그룹핑은 기지국이 D2D 단말들에 대해 수신한 신호의 수신 세기와 셀 ID에 기초하여 형성될 수 있다. 기지국 입장에서 수신 신호의 세기가 비슷한 D2D 단말들을 그룹핑할 수 있다.

상기에서 정의된 D2D 단말들로 구성된 그룹은 a개의 D2D 단말들로 구성되며 기지국은 이러한 그룹을 b 개 만큼 형성할 수 있다. 또는, 각 그룹당 D2D 단말의 수 a는 그룹 별로 다를 수도 있다.

따라서, 기지국은 각 그룹에 포함된 D2D 단말들의 D2D 통신 요청 신호의 송수신을 위하여 b개 만큼의 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 전송 채널(request transmission channel)을 형성한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 전송 채널은 p×q의 영역으로 구성되며 이때 채널을 구성하는 p 또는 q 는 그룹에 포함된 a와 연관될 수 있으며 p와 q는 주파수(혹은 서브캐리어) 혹은 시간(심볼, 혹은 코드, 혹은 공간 도메인(spatial domain), 혹은 이 들의 혼합된 하이브리드 형태에 의해 맵핑될 될 수 있다.

각 그룹에 포함된 D2D 단말들은 그룹 내에서의 D2D 단말을 구분하기 위하여 인덱스를 할당받거나, 인덱스를 임의로 결정하여 식별자로 사용할 수 있다. 따라서, 그룹핑된 D2D 단말은 그룹 내 인덱스를 이용하여 D2D 통신 요청 신호를 상기 그룹 별 할당된 채널을 통하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 채널의 y 축 인덱스 a는 그룹 내 D2D 통신 요청 신호를 전송한 D2D 단말에 맵핑되고, 다른 D2D 단말들은 상기 채널을 모니터링 해 봄으로써 상기 D2D 단말들이 전송한 D2D 통신 요청 신호를 수신할 수 있다.

D2D 단말이 수신한 D2D 통신 요청 신호가 자신에 대한 것인지 다른 D2D 단말에 대한 것인지를 판별하기 위하여 D2D 통신 요청 신호는 G_Idx(그룹 인덱스)와 Ms_Idx (그룹 내 D2D 단말 인덱스) 또는 D2D 단말 식별 정보를 포함할 수 있다. 따라서, D2D 통신 요청 신호를 전송하는 D2D 단말은 D2D 통신을 수행하기 원하는 D2D 단말의 그룹 인덱스와 그룹 내 D2D 단말 인덱스를 포함하여 상기 할당받은 채널 요소(channel element)를 이용하여 전송할 수 있다. 이러한 정보(D2D 통신 요청 신호에 그룹 인덱스 및 그룹 내 D2D 단말 인덱스)를 싣기 위하여 기지국은 상기 정보의 길이를 채널을 구성할 때 q의 크기를 결정한다. 기지국은 q를 동일 그룹내의 D2D 단말들로 설정할 수도 있고, 그룹 밖의 D2D 단말들로 설정할 수도 있다. 시간에 따라 p와 q의 맵핑 관계를 바꿔주면서 모든 D2D 단말들이 D2D 통신 요청 신호를 체크해 볼 수 있도록 설정해 줄 필요가 있다.

앞서 실시예들에서 나타낸 D2D 통신 요청 신호 전송을 위해 할당한 자원에 D2D 단말은 다음과 같은 맵핑을 이용하여 D2D를 위한 D2D 통신 요청 신호를 전송할 수 있다.

D2D 단말은 기지국으로부터 식별자를 할당 받는다. 따라서, 기지국은 상기 D2D 단말들에게 할당한 식별자를 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 자원 영역의 x, y축 인덱스에 각각 맵핑 시켜(예를 들어, ID가 빠른 순으로 순차적으로 하거나 역순으로 적용함), 이를 D2D 통신 요청 신호 전송을 위한 자원 구성 정보에 포함하여 D2D 단말에게 전송하여 주거나 유니캐스트 신호를 통해 알려줄 수 있다.

기지국은 D2D 단말에게 가상 식별자(virtual ID) 또는 논리 넘버를 할당하여 준다. 이때 기지국이 D2D 단말에게 할당하여 준 가상 식별자 또는 논리 넘버는 기지국이 D2D 단말의 D2D 통신 요청 신호 전송을 위해 할당한 영역의 x/y축의 인덱스에 맵핑되며, 이에 대한 정보는 기지국이 단말에게 상기 영역에 대한 configuration 정보와 함께 전송하여 줄 수 있다. 따라서 단말은 할당된 영역에서 자신이 기지국으로부터 할당받은 logical number/virtual ID에 해당되는 resource를 통하여 D2D 통신 요청 신호를 전송한다.

D2D 단말들은 자기 주변에 위치한 다른 D2D 단말들을 파악하기 위하여 탐색을 수행하며 이때 상기 동작을 수행하기 위하여 기지국으로부터 탐색 영역에 대한 구성(configuration) 정보를 할당받는다. 이때 상기 탐색을 위한 영역이 D2D 단말에서 다른 D2D 단말들에게 탐색 신호를 전송하기 위한 분리된 자원(separated resource)으로 구성되어 정해진 경우에 상기 탐색을 위한 자원 맵핑을 D2D 통신 요청 신호 전송을 위한 자원에 적용하여 사용할 수 있다. 즉 탐색을 위하여 각 D2D 단말들에게 할당된 자원 구성을 D2D 통신 요청 신호 전송을 위한 자원에도 동일하게 적용하여 사용한다.

앞선 도면들에서 가로 축(x축)과 세로 축(y축)에 나타낸 전송 D2D 단말 인덱스 및 수신 D2D 단말 인덱스는 D2D 단말의 STID, C-RNTI, D2D 전용 ID, 피어 탐색(peer discovery)를 통해 설정된 피어 탐색 ID, 또는 기지국이 할당한 D2D 논리 넘버로 표현될 수 있다. 상기 인덱스는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 영역을 구성하는 서브캐리어(혹은 캐리어) 또는 심볼로 맵핑될 수 있고, 싱글 캐리어(혹은 서브캐리어)/심볼 혹은 멀티 캐리어(혹은 멀티 서브캐리어)/심볼들로 구성될 수 있다. 또한, x축이 시간 축이고, y축이 주파수 축으로 나타내거나, 반대의 경우도 가능하다. 또는, 코드 축이나, 공간 도메인을 포함할 수도 있으며, 여러 도메인이 하이브리드하게 연결 될 수도 있다.

D2D 통신 요청 신호 전송을 위해서 할당된 자원 영역에 대한 인덱스는 순환 천이 값(cyclic shift value) 또는 호핑 패턴(hopping pattern)을 이용하여 일정 주기/기간 마다 변경될 수 있다. 이와 같이, 기지국은 D2D 단말에 대한 D2D 통신 요청 신호의 전송 자원의 위치를 일정 주기 혹은 기간에 대하여 변경해 줌으로써 채널의 의한 영향을 줄이고 D2D 통신 요청 신호의 전송 기회(opportunity)를 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명에서 제안한 D2D 통신 요청 신호의 전송 영역 설정과 같이 D2D 단말들의 탐색을 기지국은 다음과 같이 탐색 영역을 형성하여 각 D2D 단말들에게 상기 정보를 전송하여 줄 수 있다. 따라서 기지국이 D2D 단말에 대하여 각각 탐색 시그널을 전송할 자원을 지정해서 알려 주며, 이때 기지국이 D2D 단말들에게 전송하여 주는 탐색 영역은 다음과 같이 구성될 수 있다.

실시예 1에서 나타낸 것과 같이, 기지국이 지원할 수 있는 최대 D2D 단말의 수(K)와 같을 때 기지국은 D2D 단말들의 탐색 수행을 위한 탐색 영역을 도 9와 같이 구성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 기지국이 지원할 수 있는 최대 D2D 단말의 수(K)에 따른 D2D 단말들의 탐색 수행을 위한 자원 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 9에서와 같이,기지국은 K개의 D2D 단말들이 서로간 탐색 신호를 송수신 할 수 있도록 하기 위하여 K × K 만큼의 자원을 탐색 영역으로 할당하고, 이에 대한 설정 정보(예를 들어, 할당 자원 위치 정보, 시작점(일 예로서, 캐리어(서브캐리어)/심볼 인덱스로), 할당 주기 정보, 할당 자원 크기 정보, D2D 단말과 자원 맵핑에 관한 정보 등)등을 방송 시그널링 또는 상위 계층 시그널링 등을 통해 셀 내 D2D 단말들에게 전송하여 준다. 이때 상기 탐색 영역의 자원과 D2D 단말 간의 맵핑은 앞서 설명한 바와 같은 방법을 통하여 이루어 질 수 있으며 D2D 단말은 상기 맵핑 정보를 통하여 정해진 자원을 이용하여 탐색 신호를 다른 D2D 단말들에게 전송한다.

예를 들어, 도 9에서와 같이 세로 축이 전송 D2D 단말을 나타내고 가로 축이 수신 D2D 단말을 가리킬 때, D2D 단말 1이 세로 축의 인덱스 2에 맵핑되는 경우 D2D 단말 1은 세로축의 인덱스 2에 해당하는 영역을 통하여 탐색 신호를 전송하며, 이때 가로 축의 인덱스 3에 해당하는 수신 D2D 단말 2는 상기 축에 해당하는 자원들을 모니터링함으로써 자신의 주변에 존재하는 D2D 단말을 파악할 수 있다. 즉 상기 영역에서 (2,3)에 해당하는 자원에서 탐색 신호를 수신함으로써 D2D 단말 1을 탐색할 수 있다.

기지국이 D2D 단말들의 탐색 영역을 구성하기 위해 이용하는 단말의 수 K는 기지국에 접속/등록(access/registration) 한 단말의 수, 즉 셀 내에 존재하는 D2D 단말의 수(P)로 대체될 수 있으며 이때 P≤K는 다음과 같이 정의 될 수 있다. 즉 기지국에서 탐색을 수행하는 D2D 단말의 수는 기지국이 지원할 수 있는 최대 D2D 단말의 수와 같거나 일반적으로 작은 값을 가진다. 여기서 상기 D2D 단말의 수 P는 다음과 같은 용도로 사용될 수 있다.

우선 기지국이 K개의 D2D 단말 수를 고려하여 탐색 자원을 구성하여 이용하는 경우, 상기 자원 영역에 대하여 P개의 D2D 단말의 수만큼 해당하는 자원만을 이용하여 탐색을 수행하도록 할 수 있다. 즉 기지국이 D2D 단말의 수(P)에 대한 정보를 방송 채널(예를 들어, PBCH, PDCCH의 CSS) 또는 PDCCH 또는 상위 계층 시그널링을 통해 셀 내 D2D 단말들에게 전송해 줌으로써, 탐색 신호 전송를 수행하는 D2D 단말의 수가 줄어 들었으므로 전체 탐색을 위해 할당된 영역 중 D2D 단말은 P에 해당하는 자원영역을 이용함으로써 탐색 신호를 검출하는 영역 또는 블라인드 디코딩(blind decoding) 하는 수를 줄일 수 있다.

다른 한 방법으로서, 기지국은 P개의 단말들을 위한 탐색 영역을 새롭게 설정하여 이에 대한 정보를 각 D2D 단말들에게 전송하여 주고, D2D 단말은 P × P로 구성된 영역을 이용하여 탐색을 수행한다. 이와 같이 기지국이 상기 P개의 D2D 단말에 대한 탐색 영역을 설정함으로써 탐색을 위해서 자원을 미리 예약하여 낭비되는 자원의 효율성을 높일 수 있다.

이러한 도 9의경우에서 있어서도, 앞서 설명한 바와 같이, 가로 축(x축)과 세로 축(y축)에 나타낸 전송 D2D 단말 인덱스 및 수신 D2D 단말 인덱스는 D2D 단말의 STID, C-RNTI, D2D 전용 ID, 피어 탐색(peer discovery)를 통해 설정된 피어 탐색 ID, 또는 기지국이 할당한 D2D 논리 넘버로 표현될 수 있다. 상기 인덱스는 D2D 통신 요청 신호를 전송하기 위한 영역을 구성하는 서브캐리어(혹은 캐리어) 또는 심볼로 맵핑될 수 있고, 싱글 캐리어(혹은 서브캐리어)/심볼 혹은 멀티 캐리어(혹은 멀티 서브캐리어)/심볼들로 구성될 수 있다. 또한, x축이 시간 축이고, y축이 주파수 축으로 나타내거나, 반대의 경우도 가능하다. 또는, 코드 축이나, 공간 도메인을 포함할 수도 있으며, 여러 도메인이 하이브리드하게 연결 될 수도 있다.

상술한 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, D2D 단말 간의 탐색 신호 및 D2D 통신 요청 신호를 위한 영역이 효율적으로 할당해 줌으로써 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

상기 예에서 명시한 D2D 단말의 수에 의한 자원 영역 n × n 은 전송 D2D 단말과 수신 D2D 단말의 수가 다를 수 있으므로 x × y 로 표현될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

무선통신 시스템에서 기지국이 D2D(Device-to-Device) 통신을 지원하는 방법과 D2D 단말이 효율적으로 D2D 통신 요청 신호를 전송하는 방법은 3GPP LTE, LTE-A, IEEE 802 등 다양한 통신 시스템에서 산업상으로 이용가능하다.

Claims

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무선통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서,
기지국으로부터 D2D 탐색 영역(discovery region)에 대한 호핑 패턴과 관련된 제 1 정보를 수신하는 단계;
상기 기지국으로부터 D2D 탐색 설정(discovery configuration)과 관련된 제 2 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 D2D 탐색 영역에서 다른 D2D 단말의 탐색 신호를 검출하는 단계를 포함하되,
상기 제 2 정보는 상기 D2D 탐색 영역의 주파수 도메인에서의 시작점에 대한 정보, 상기 D2D 탐색 영역의 할당 주기에 대한 정보 및 시간 도메인에서의 상기 D2D 탐색 영역의 할당 정보를 포함하되,
상기 D2D 탐색 영역은 상기 D2D 단말에게 주기적으로 할당되며,
상기 D2D 탐색 영역의 시간 및 주파수 자원 인덱스는 상기 호핑 패턴에 기초하여 주기적으로 변경되는, D2D 단말의 신호 수신 방법.
제 9항에 있어서,
상기 제 2 정보에 기초하여 상기 D2D 탐색 영역을 통해 탐색 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는, D2D 단말의 신호 수신 방법.
제 9항에 있어서,
상기 D2D 탐색 영역은 D2D 단말들의 수에 기초하여 설정되는, D2D 단말의 신호 수신 방법.
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무선통신 시스템에서 신호를 수신하기 위한 D2D(Device-to-Device) 단말에 있어서,
기지국으로부터 D2D 탐색 영역(discovery region)에 대한 호핑 패턴과 관련된 제 1 정보를 수신하고,
상기 기지국으로부터 D2D 탐색 설정(discovery configuration)과 관련된 제 2 정보를 수신하는 수신기; 및
상기 제 1 정보 및 상기 제 2 정보에 기초하여 상기 D2D 탐색 영역에서 다른 D2D 단말의 탐색 신호를 검출하는 프로세서를 포함하되,
상기 제 2 정보는 상기 D2D 탐색 영역의 주파수 도메인에서의 시작점에 대한 정보, 상기 D2D 탐색 영역의 할당 주기에 대한 정보 및 시간 도메인에서의 상기 D2D 탐색 영역의 할당 정보를 포함하되,
상기 D2D 탐색 영역은 상기 D2D 단말에게 주기적으로 할당되며,
상기 D2D 탐색 영역의 시간 및 주파수 자원 인덱스는 상기 호핑 패턴에 기초하여 주기적으로 변경되는, D2D 단말.
제 13항에 있어서,
상기 제 2 정보에 기초하여 상기 D2D 탐색 영역을 통해 탐색 신호를 전송하는 송신기를 더 포함하는, D2D 단말.