KR101593334B1 - 단말간 직접 통신을 제공하는 방법 - Google Patents

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김종호
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

단말간 직접 통신을 제공하는 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 단말간 직접 통신(Device to Device;D2D)을 제공하는 방법은 (a) 단말간 직접 통신 그룹에 속한 단말기들로부터 위치 정보와 신호 수신 여부를 수신하여 상기 단말기들의 위치를 파악하는 단계, (b) 상기 단말기들 중 수신 단말기들의 위치에 기반하여 송신 단말기의 전송 방식을 선택하고, 상기 선택된 전송 방식에서의 송신 전력을 할당하는 단계 및 (c) 상기 선택된 전송 방식과 할당된 송신 전력에 대한 정보를 상기 송신 단말기로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 전송 방식은 멀티캐스트 방식 또는 릴레이 방식인 것을 특징으로 한다.

Description

단말간 직접 통신을 제공하는 방법{METHOD FOR DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION}
본 발명은 그룹형 단말간 직접 통신에 관한 것이다.
스마트폰과 패드형 모바일 단말기의 보급 확대 및 모바일 단말기를 이용한 다양한 서비스 요구가 생겨남에 따라, 기지국, 중계기 등의 네트워크 인프라를 경유하지 않고 단말기 간에 데이터를 직접 전송할 수 있는 D2D(Device to Device) 통신이 부각되고 있다.
D2D 통신이 가능한 네트워크에서는 기존의 셀룰러 방식으로 기지국 경유 통신 방식의 단말기와 D2D 통신 단말기가 같은 주파수 자원을 공유하여 공존하게 된다.
이로 인해 D2D 단말기와 셀룰러 단말기 상호 간에 간섭이 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위해 D2D 통신에서는 셀룰러 망에 간섭의 세기가 허용되는 범위 안에서 송신 전력 및 주파수 등의 자원 할당을 적절하게 하는 것이 중요한 핵심이다.
그러나 종래의 D2D 기술은 근거리에 한정된 D2D 통신만을 지원하거나 다수의 단말기와 통신이 필요한 경우 다수의 D2D 자원 할당을 받아 여러 차례 통신해야 하는 문제가 있다.
또한, 수신 그룹의 일부 단말기가 송신 단말기로부터 일정 거리 이상 떨어져 근접도 측정 신호를 수신하지 못하는 경우, 수신 대상에서 배제되어 D2D 그룹 통신이 이루어지지 못하는 문제도 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 셀룰러 망을 이용하는 그룹화 된 단말기간 직접 통신(Device to Device;D2D)에서 수신 단말기의 위치에 따른 전송 방식을 선택하여 D2D 수신 그룹 전체의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 단말간 직접 통신(Device to Device;D2D)을 제공하는 방법은 (a) 단말간 직접 통신 그룹에 속한 단말기들로부터 위치 정보와 신호 수신 여부를 수신하여 상기 단말기들의 위치를 파악하는 단계, (b) 상기 단말기들 중 수신 단말기들의 위치에 기반하여 송신 단말기의 전송 방식을 선택하고, 상기 선택된 전송 방식에서의 송신 전력을 할당하는 단계 및 (c) 상기 선택된 전송 방식과 할당된 송신 전력에 대한 정보를 상기 송신 단말기로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 전송 방식은 멀티캐스트 방식 또는 릴레이 방식인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 단말기가 단말간 직접 통신(Device to Device;D2D)을 제공하는 방법은 (a) 기지국으로부터 단말간 직접 통신 그룹 내에 속한 수신 단말기들의 위치 정보를 수신하여 상기 수신 단말기들의 위치를 파악하는 단계, (b) 상기 수신된 위치 정보에 기반하여 전송 방식을 선택하고, 선택된 전송 방식에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계, (c) 상기 기지국으로부터 상기 선택된 전송 방식에서 사용하는 송신 전력을 할당 받는 단계 및 (d) 상기 선택된 전송 방식과 상기 할당된 송신 전력으로 상기 수신 단말기들로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 전송 방식은 멀티캐스트 방식 또는 릴레이 방식인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기 구축된 단말기간 직접 통신(Device to Device;D2D) 시스템에서 별도의 고정된 통신 장비의 지원 없이도 각 단말기가 전송 방식을 결정하여 일대다(1:N) 송수신 구조를 가지는 D2D 그룹 통신이 가능하다.
또한, 멀티캐스팅 전송 방식 이외에도 릴레이 전송 방식을 상황에 따라 선택 적용함으로써, D2D 그룹의 통신 영역을 증대시켜 송수신 가능 범위를 확장시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기간 직접 통신(Device to Device) 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 제공하는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 제공하는 사용자 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신의 실험 결과를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기간 직접 통신(Device to Device) 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말기간 직접 통신(Device to Device, 이하 ‘D2D’라 칭함) 시스템은 D2D 그룹에 속한 송신 단말기(110)와 수신 단말기(120), 기지국(Base Station)(200) 및 셀룰러 단말기(300)를 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 셀룰러 단말기(300)의 상향 전송 시 D2D 그룹에 속한 수신 단말기(120)의 위치에 기반하여 더 양호한 전송률(data rate)의 전송 방식 선택 기법을 제안한다.
그룹으로 데이터를 전송하는 D2D 그룹에서는 각 수신 단말기(120)의 위치에 따라 셀룰러 단말기(300)로부터의 간섭 정도가 달라지므로, 수신 단말기(120)의 수신 성능을 만족하는 송신 단말기(110)의 전송 방식을 어떤 것으로 결정하느냐에 따라 D2D 그룹 전체의 수신 성능이 달라질 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 그룹에서 송신 단말기(110)의 전송 방식은 멀티캐스팅 형태와 DF(Decoded and Forward) 릴레이 형태의 전송 방식 중 시스템의 총 전송량이 최대가 되는 전송 방식이 선택될 수 있으며, 상기 전송 방식을 결정하는 주체는 기지국(200) 또는 송신 단말기(110)가 될 수 있다.
이를 위해, 기지국(200)은 D2D 그룹에 속한 단말기들로부터 수신된 신호대간섭잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio;SINR) 또는 각 단말의 GPS를 이용한 위치 정보 등을 이용하여 각 수신 단말기(120)들의 위치를 파악할 수 있다.
이후, 기지국(200)은 송신 단말기(110)의 데이터 전송 시 수신 단말기(120)의 위치가 송신 단말기(110)의 주변에 밀집된 경우는 D2D 그룹 내에서 송신 단말기(110)가 그룹 내 수신 단말기(120)로 한 번에 신호를 전송하는 멀티캐스트 방식을 선택하고, 수신 단말기(120)의 위치가 송신 단말기(110)의 주변에 밀집되지 않은 경우는 수신 단말기(120)로부터 신호를 전달받은 수신 단말기(120) 중 상대적으로 더 양호한 수신 성능을 가지는 수신 단말기(120)가 릴레이 역할을 하는 릴레이 방식을 선택할 수 있다.
그리고 기지국(200)은 상기 선택된 방식과 해당 방식에서 사용하는 송신 단말기(110)의 송신 전력을 할당하고, 이에 대한 정보를 송신 단말기(110)로 전송할 수 있다.
만일, 상기 전송 방식의 선택 주체가 송신 단말기(110)인 경우, 기지국(200)은 송신 단말기(110)로부터 전송 방식에 대한 정보를 수신하고, 해당 전송 방식에서 사용하는 송신 단말기(110)의 송신 전력을 할당하여 송신 단말기(110)로 전송할 수 있다.
한편, 송신 단말기(110)는 D2D 그룹 내 수신 단말기(120)로 데이터를 전송 시 기지국(200)으로부터 각 수신 단말기(120)의 위치 정보를 수신하고, 수신된 각 수신 단말기(120)의 위치(즉, 송신 단말기(110)로부터의 거리)에 기반하여, 전술한 기지국(200)의 전송 방식 선택 방법과 같이, 멀티캐스트 방식 및 릴레이 방식 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
이후, 송신 단말기(110)는 선택된 전송 방식에 대한 정보를 기지국(200)으로 전송하고, 기지국(200)으로부터 해당 방식에서 사용하도록 할당된 송신 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.
이후, 송신 단말기(110)는 기지국(200)에서 할당된 송신 전력을 사용하여 자신이 선택한 전송 방식에서 각 수신 단말기(120)로 데이터를 전송할 수 있다.
만일, 상기 전송 방식의 선택 주체가 기지국(200)인 경우, 송신 단말기(110)는 기지국(200)으로부터 전송 방식 및 해당 전송 방식에서 사용하도록 할당된 송신 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.
이후, 송신 단말기(110)는 기지국(200)에서 선택된 전송 방식과 할당된 송신 전력으로 D2D 그룹내의 각 수신 단말기(120)로 데이터를 전송할 수 있다.
전술한 내용에 기반하여 도 1에 도시된 D2D 시스템을 간략히 설명하면, 도 1의 (a)는 전송 방식이 멀티캐스트인 경우이고, 도 1의 (b)는 전송 방식이 릴레이인 경우이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 멀티캐스트 전송 방식에서 송신측은 송신 단말기(110)이며 수신측은 복수의 수신 단말기(120)가 될 수 있다.
이때, 셀룰러 단말기(300)가 기지국(200)으로 데이터를 전송하는 상황이므로, D2D 그룹의 입장에서는 셀룰러 단말기(300)의 송신 신호가 간섭 신호로 작용할 수 있다.
참고로, 셀룰러 단말기(300)의 입장에서는 송신 단말기(110)의 송신 신호가 간섭 신호로 작용할 수 있다.
그리고 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 릴레이 전송 방식에서는 2번의 전송 시간(time slot)이 할당(‘1차 전송’, ‘2차 전송’이라 칭함)되어 데이터가 전송될 수 있다.
1차 전송에서, 송신측은 송신 단말기(110)이며 수신측은 i번째 수신 단말기(120)와 j번째 수신 단말기(120)일 수 있다.
이때, 셀룰러 단말기(300)가 기지국(200)으로 데이터를 전송하는 상황이므로, D2D 그룹의 입장에서는 셀룰러 단말기(300)의 송신 신호가 간섭 신호로 작용할 수 있으며, 셀룰러 단말기(300)의 입장에서는 송신 단말기(110)의 송신 신호가 간섭 신호로 작용할 수 있다.
그리고 2차 전송에서, 송신측은 i번째 수신 단말기(120)이며 수신측은 j번째 수신 단말기(120)일 수 있다.
이때, 셀룰러 단말기(300)가 기지국(200)으로 데이터를 전송하는 상황이므로, D2D 그룹의 입장에서는 셀룰러 단말기(300)의 송신 신호가 간섭 신호로 작용할 수 있으며, 셀룰러 단말기(300)의 입장에서는 i번째 수신 단말기(120)의 송신 신호가 간섭 신호로 작용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 제공하는 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(200)은 단말기 위치 파악부(210), 전송 방식 선택부(220), 송신 전력 할당부(230) 및 전송부(240)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 단말기 위치 파악부(210)는 D2D 그룹내의 각 수신 단말기(120)로부터 자신의 위치를 알리는 신호가 수신되면, 신호대간섭잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 ‘SINR’이라 칭함) 또는 각 단말의 GPS를 이용한 위치 정보 등을 이용하여 각 수신 단말기(120)들의 위치를 파악할 수 있다.
한편, 전송 방식 선택부(220)는 단말기 위치 파악부(210)를 통해 파악된 수신 단말기(120)들의 위치에 기반하여 송신 단말기(110)의 데이터 전송 방식을 선택할 수 있다.
예를 들어, 수신 단말기(120)들이 송신 단말기(110)의 주변에 밀집된 경우는 D2D 그룹 내에서 송신 단말기(110)가 그룹 내 수신 단말기(120)로 한 번에 신호를 전송하는 멀티캐스트 방식을 선택하고, 수신 단말기(120)들이 송신 단말기(110)의 주변에 밀집되지 않은 경우는 수신 단말기(120)로부터 신호를 전달받은 수신 단말기(120) 중 상대적으로 더 양호한 수신 성능을 가지는 수신 단말기(120)가 릴레이 역할을 하는 릴레이 방식을 선택할 수 있다.
구체적으로, 전송 방식 선택부(220)는 SINR을 이용하여 기지국(200)에서의 전송률(data rate)과 D2D 그룹의 i번째 수신 단말기(120)에서의 전송률을 산출할 수 있으며, 이를 위한 수학식은 아래의 [수학식 1]과 같이 각각 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014118242850-pat00001
여기서 PS는 D2D Source(S), 즉 송신 단말기(110)의 송신 전력을 의미하며, dSi는 S로부터 i 까지의 거리를, N0는 잡음 신호의 전력을 의미한다.
또한, f(PS)는 D2D 그룹에서 송출된 간섭 전력 PS에 대하여 기지국(200)에서의 전송률 요구 조건(RB , QoS)을 만족시키는 셀룰러 단말기(300)의 송신 전력을 의미하며, 이를 [수학식 1]을 이용하여 나타내면 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112014118242850-pat00002
전술하였지만, 본 발명의 일 실시예에서는 D2D 그룹의 전송률 향상을 위해 두 가지 종류의 신호 전송 방식의 선택 기법을 제안한다.
D2D 그룹 내에서 송신 단말기(110)가 그룹 내 수신 단말기(120)에게만 한 번에 신호를 전송하는 멀티캐스트 방식이 그 첫 번째 방식이며, 송신 단말기(110)로부터 신호를 전달받은 수신 단말기(120) 중 상대적으로 더 양호한 수신 성능을 가지는 수신 단말기(120)가 릴레이 역할을 하여 추가 전송을 통해 도움을 주는 릴레이 방식이 그 두 번째 방식이고, 전송 방식 선택부(220)는 이 중 수신 단말기(120)의 위치에 따라 유리한 전송 방식을 선택적으로 사용할 수 있다.
먼저, D2D 그룹 통신에서 멀티캐스트 방식의 시스템 전송률 RM을 목적 함수로 나타내면 아래의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014118242850-pat00003
이때, 멀티캐스트 방식으로 데이터를 전송 시 D2D 그룹의 전송률 RD(PS)는 일반적인 브로드캐스트(broadcast) 채널 용량과 동일하며, 아래의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014118242850-pat00004
여기서 Rj(PS)는 D2D 그룹의 j번째 수신 단말기(120)에서의 전송률을 의미하며, [수학식 1]에서 i번째 수신 단말기(120)의 전송률과 같은 의미를 가진다.
참고로, [수학식 4]에서 수신 단말기(120)에서의 전송률 Ri(PS)와 Rj(PS)는 각각 수신 단말기(120)의 전송률 요구 조건(RD , QoS) 이상을 만족해야 하며, 동시에 기지국(200)에서의 전송률 요구 조건(RB , QoS)을 만족해야 한다.
셀룰러 송신 단말기(300)와 D2D 그룹의 송신 단말기(110)는 단말기에서 허용 가능한 셀룰러 송신 전력(PC , max)과 D2D 그룹의 송신 전력(PS , max)을 각각 넘지 못하며 아래의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112014118242850-pat00005
두 번째로, D2D 그룹 통신에서 릴레이 방식의 시스템 전송률 RR을 목적 함수로 나타내면 아래의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112014118242850-pat00006
이 때, 릴레이 방식으로 데이터를 전송 시 기지국(200)의 전송률 RB(PS, Pi)와 D2D 그룹의 전송률 RD(PS, Pi)는 아래의 [수학식 7] 및 [수학식 8]로 각각 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112014118242850-pat00007
[수학식 8]
Figure 112014118242850-pat00008
여기서 [수학식 7] 및 [수학식 8]은 동일한 데이터에 대하여 두 번의 시간 자원 블록(Time Resource Block)을 사용하므로 각각 2로 나누어지며, 기지국(200)의 전송률 RB(PS)와 RB(Pi)는 기지국(200)에서의 전송률 요구 조건(RB,QoS)를 각각 만족해야 한다.
릴레이 방식에서, D2D 그룹의 j번째 수신 단말기(120)는 송신 단말기(110)의 신호 전송과 i번째 수신 단말기(120)의 릴레이 전송을 포함하는 두 번의 신호를 수신하게 되며, j번째 수신 단말기(120)의 전송률 Ri(PS, Pi)는 [수학식8]을 이용하여 아래의 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112014118242850-pat00009
여기서 g(Pi)는 D2D 그룹의 i번째 수신 단말기(120)가 릴레이로 동작하는 경우, 송신 전력 Pi가 기지국(200)에 간섭으로 작용할 때, Pi에 대하여 기지국(200)에서의 전송률 요구 조건(RB , QoS)을 만족시키는 셀룰러 단말기(300)의 송신 전력을 의미하며 아래의 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112014118242850-pat00010
여기서, i번째 및 j번째 수신 단말기(120)의 전송률 Ri(PS)와 Rj(PS, Pi)는 각각 수신 단말기(120)의 전송률 요구 조건(RD , QoS) 이상을 만족해야 하며, 동시에 기지국(200)에서의 전송률 요구 조건(RB , QoS)를 만족해야 한다.
또한, 셀룰러 송신 단말기(300)와 D2D 그룹의 송신 단말기(110)는 단말기에서 허용 가능한 셀룰러 송신 전력(PC , max)과 D2D 그룹의 송신 전력(PS , max)을 각각 넘지 못하며, 이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 11]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112014118242850-pat00011
전술한 바와 같은 두 가지 전송 방식(방식) 중, 수신 신호와 간섭 신호가 잡음보다 큰 ‘High SINR’ 환경에서 수신 단말기(120)의 위치에 따라 전송 방식을 선택하는 기준이 필요하다.
멀티캐스트 방식에서 D2D 그룹의 전송률 RD(PS)와, 릴레이 방식에서 D2D 그룹의 전송률 RD(PS, Pi)는 아래의 [수학식 12]와 같이 각각 나타낼 수 있다.
[수학식12]
Figure 112014118242850-pat00012
그리고 RD(PS)와 RD(PS, Pi)의 차를 이용하여 유도하면 아래의 [수학식 13]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112014118242850-pat00013
[수학식 13]에서 전송 방식 선택부(220)는 첫 번째 항이 크거나 같은 경우 멀티캐스트 방식을 선택하고, 그 반대의 경우 릴레이 방식을 선택함으로써, D2D 그룹 내 수신 단말기(120)의 위치에 따른 거리 관계를 이용하여 송신 단말기(110)의 전송률을 최대화 할 수 있다.
이때, 모든 동작 방식에서 동일하게 각 단말기는 D2D 그룹의 전송률 요구 조건(RD , QoS)을 만족해야 하며 만족하지 못하는 경우 해당 동작 방식은 이용할 수 없다.
한편, 송신 전력 할당부(230)는 전송 방식 선택부(220)에서 선택된 전송 방식에서 사용하는 송신 단말기(110)의 송신 전력을 할당할 수 있으며, 전송부(240)는 전송 방식 선택부(220)에서 선택된 전송 방식과 송신 전력 할당부(230)에서 할당된 송신 전력에 대한 알림 정보를 송신 단말기(110)로 전송할 수 있다.
따라서, 송신 단말기(110)는 기지국(200)으로부터 상기 전송 방식과 송신 전력에 대한 알림 정보를 수신하고, 해당 전송 방식과 송신 전력으로 D2D 그룹의 수신 단말기(120)들에게 데이터를 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 제공하는 사용자 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 블록도는 D2D 그룹의 송신 단말기(110)로서, 수신 단말기 위치 정보 수신부(111), 전송 방식 선택부(112), 송신 전력 정보 수신부(113) 및 전송부(114)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 수신 단말기 위치 정보 수신부(111)는 기지국(200)으로부터 D2D 그룹 내에 속한 수신 단말기(120)들의 위치 정보를 수신할 수 있다.
한편, 전송 방식 선택부(112)는 상기 수신된 수신 단말기(120)들의 위치 정보에 기반하여 데이터 전송 방식, 즉, 멀티캐스트 방식 및 릴레이 방식 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
예를 들어, 수신 단말기(120)들이 송신 단말기(110)의 주변에 밀집된 경우는 멀티캐스트 방식을 선택하고, 수신 단말기(120)들이 송신 단말기(110)의 주변에 밀집되지 않은 경우는 릴레이 방식을 선택할 수 있다.
이후, 전송 방식 선택부(112)는 선택된 전송 방식에 대한 알림 정보를 기지국(200)으로 전송할 수 있다.
전송 방식 선택부(112)의 동작은 도 2의 전송 방식 선택부(220)의 전송 방식 선택과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 송신 전력 정보 수신부(113)는 기지국(200)으로부터 데이터 전송 시 사용하는 송신 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.
참고로, 기지국(200)으로부터 수신된 송신 전력에 대한 정보(송신 전력 값)은, 전송 방식 선택부(112)로부터 전송 방식에 대한 알림 정보를 수신한 기지국(200)이 해당 전송 방식에서 사용하는 송신 전력을 할당한 것이다.
한편, 전송부(114)는 전송 방식 선택부(112)에서 선택된 전송 방식과, 송신 전력 정보 수신부(113)에서 수신한 송신 전력으로 D2D 그룹의 수신 단말기(120)들로 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 기지국(200)이 송신 단말기(110)의 전송 방식을 선택하고 해당 전송 방식에서의 송신 전력을 할당하여 송신 단말기(110)로 전송하는 경우이다.
기지국(200)은 D2D 그룹의 수신 단말기(120)들로부터 위치 정보와 신호 수신 여부를 수신한다(S401).
S401 후, 기지국(200)은 수신 단말기(120)들의 위치에 기반하여 멀티캐스트 방식 및 릴레이 방식 중 어느 하나의 전송 방식을 선택한다(S402).
예를 들어, 수신 단말기(120)들이 송신 단말기(110) 주변에 밀집된 경우는 멀티캐스트 방식을 선택하고, 수신 단말기(120)들이 송신 단말기(110) 주변에 밀집되지 않은 경우는 릴레이 방식을 선택할 수 있다.
S402에서 멀티캐스트 방식이 선택되면, 기지국(200)은 멀티캐스트 방식에서 송신 단말기(110)의 송신 전력을 할당한다(S403).
S403 후, 기지국(200)은 S402에서 선택된 전송 방식 및 S403에서 할당된 송신 전력에 대한 정보(송신 전력 값)를 송신 단말기(110)로 전송한다(S404).
S404 후, 송신 단말기(110)는 S402에서 선택된 전송 방식과 S403에서 할당된 송신 전력으로 D2D 그룹의 수신 단말기(120)들에게 데이터를 전송할 수 있다.
만일, S402에서 릴레이 방식이 선택되면, 기지국(200)은 릴레이 방식에서 송신 단말기(110) 및 중계 역할을 하는 수신 단말기의 송신 전력을 할당한다(S405).
S405 후, 기지국(200)은 S402에서 선택된 전송 방식 및 S405에서 할당된 송신 전력에 대한 정보를 송신 단말기(110)와 중계 역할을 하는 수신 단말기로 전송한다(S406).
S406 후, 송신 단말기(110)는 S402에서 선택된 전송 방식과 S405에서 할당된 송신 전력 값으로 D2D 그룹의 수신 단말기(120)들에게 1차로 데이터를 전송하고, 중계 역할을 하는 수신 단말기는 송신 단말기(110)로부터 수신된 전송 신호를 복호화한 후 할당된 송신 전력으로 주변의 수신 단말기(120)들에게 2차로 데이터를 전송한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신의 실험 결과를 도시한 그래프이다.
AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널에서 멀티캐스트 시스템의 전송률인 RM과 릴레이 시스템의 전송률인 RR을 D2D 그룹의 j번째 수신 단말기의 위치에 따라 표현하면 도 5와 같이 나타낼 수 있다.
이때, i번째 수신 단말기는 j번째 수신 단말기보다 D2D 그룹의 송신 단말기에 가까운 위치에 고정하였다.
그리고, 기지국의 커버리지 영역은 반경 250m이며, 셀룰러 단말기의 전송률 요구 조건 (RB , QoS)와, D2D그룹의 전송률 요구 조건 (RD , QoS)는 각각 6 bps/Hz, 4 bps/Hz이다.
또한, 셀룰러 단말기와 D2D 그룹의 최대 송신 전력은 각각 19dBm, 15dBm이며, 잡음 N0는 -90 dBm으로 설정하였다.
실험 결과, 송신 단말기가 멀티캐스트 방식으로 동작하는 경우는 점선으로 이루어진 그물망 모양의 부분과 같이 표시되며, 릴레이 방식으로 동작하는 경우는 파란 영역으로 표시되어 멀티캐스팅 영역의 외부 영역에 위치한 수신 단말기까지 데이터가 전송됨을 볼 수 있다.
즉, 송신 단말기가 릴레이 방식으로 동작하는 경우, 멀티캐스팅으로 해결할 수 없는 영역에서도 전송률을 획득하여 D2D 그룹 통신이 가능함을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : D2D 그룹의 송신 단말기
111 : 수신 단말기 위치 정보 수신부
112 : 전송 방식 선택부
113 : 송신 전력 정보 수신부
114 : 전송부
120 : D2D 그룹의 수신 단말기
200 : 기지국
210 : 단말기 위치 파악부
220 : 전송 방식 선택부
230 : 송신 전력 할당부
240 : 전송부
300 : 셀룰러 단말기

Claims (5)

  1. 기지국이 단말간 직접 통신(Device to Device;D2D)을 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 단말간 직접 통신 그룹에 속한 단말기들로부터 위치 정보와 신호 수신 여부를 수신하여 상기 단말기들의 위치를 파악하는 단계;
    (b) 상기 단말기들 중 수신 단말기들의 위치에 기반하여 송신 단말기의 전송 방식을 선택하고, 상기 선택된 전송 방식에서의 송신 전력을 할당하는 단계; 및
    (c) 상기 선택된 전송 방식과 할당된 송신 전력에 대한 정보를 상기 송신 단말기로 전송하는 단계
    를 포함하되,
    상기 전송 방식은 멀티캐스트 방식 또는 릴레이 방식이며,
    상기 (b) 단계는,
    상기 멀티캐스트 방식의 전송률과 상기 릴레이 방식의 전송률을 비교하여 상기 멀티캐스트 방식의 전송률이 상기 릴레이 방식의 전송률보다 크면 멀티캐스트 방식을, 상기 릴레이 방식의 전송률이 상기 멀티캐스트 방식의 전송률보다 크면 릴레이 방식을 선택하되,
    상기 멀티캐스트 방식의 전송률은,
    상기 송신 단말기의 송신 전력이 각각 반영된 상기 기지국에서의 전송률과 상기 단말간 직접 통신 그룹에서의 전송률에 기반하여 산출되며,
    상기 릴레이 방식의 전송률은,
    상기 송신 단말기의 송신 전력과 중계 역할을 하는 수신 단말기의 송신 전력이 각각 반영된 상기 기지국에서의 전송률과 상기 단말간 직접 통신 그룹에서의 전송률에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 단말간 직접 통신 제공 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 방식 및 릴레이 방식의 전송률은,
    상기 송신 단말기의 송신 전력, 상기 송신 단말기로부터 상기 수신 단말기까지의 거리, 잡음 신호의 전력 및 상기 송신 단말기의 송신 전력에 대하여 상기 기지국에서의 미리 정해진 전송률 요구 조건을 만족시키는 셀룰러 단말기의 송신 전력 중 하나 이상에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 단말간 직접 통신 제공 방법.
  4. 송신 단말기가 단말간 직접 통신(Device to Device;D2D)을 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 기지국으로부터 단말간 직접 통신 그룹 내에 속한 수신 단말기들의 위치 정보를 수신하여 상기 수신 단말기들의 위치를 파악하는 단계;
    (b) 상기 수신된 위치 정보에 기반하여 전송 방식을 선택하고, 선택된 전송 방식에 대한 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    (c) 상기 기지국으로부터 상기 선택된 전송 방식에서 사용하는 송신 전력을 할당 받는 단계; 및
    (d) 상기 선택된 전송 방식과 상기 할당된 송신 전력으로 상기 수신 단말기들로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하되,
    상기 전송 방식은 멀티캐스트 방식 또는 릴레이 방식이며,
    상기 (b) 단계는,
    상기 멀티캐스트 방식의 전송률과 상기 릴레이 방식의 전송률을 비교하여 상기 멀티캐스트 방식의 전송률이 상기 릴레이 방식의 전송률보다 크면 멀티캐스트 방식을, 상기 릴레이 방식의 전송률이 상기 멀티캐스트 방식의 전송률보다 크면 릴레이 방식을 선택하되,
    상기 멀티캐스트 방식의 전송률은,
    상기 송신 단말기의 송신 전력이 각각 반영된 상기 기지국에서의 전송률과 상기 단말간 직접 통신 그룹에서의 전송률에 기반하여 산출되며,
    상기 릴레이 방식의 전송률은,
    상기 송신 단말기의 송신 전력과 중계 역할을 하는 수신 단말기의 송신 전력이 각각 반영된 상기 기지국에서의 전송률과 상기 단말간 직접 통신 그룹에서의 전송률에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 단말간 직접 통신 제공 방법.
  5. 삭제
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