KR101921323B1

KR101921323B1 - 셀룰러 이동통신시스템 기반의 디바이스 투 디바이스 통신 단말간의 동기 설정 방법

Info

Publication number: KR101921323B1
Application number: KR1020120088746A
Authority: KR
Inventors: 황유선; 박형준; 박남훈
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2018-11-22
Also published as: KR20140022562A

Abstract

셀룰러 이동통신시스템 기반의 디바이스 투 디바이스 통신 단말간의 동기 설정 방법이 개시된다. 단말간 동기 설정 방법은 기지국으로부터 상대 단말과의 동기 설정을 지시하는 메시지를 수신하는 단계, 동기 설정을 지시하는 메시지에 기초하여 상대 단말과의 동기 설정을 위하여 전송할 제 1 프리앰블을 선택하고, 선택된 제 1 프리앰블을 상대 단말로 전송하는 단계, 상대 단말로부터 제 2 프리앰블을 수신하는 단계 및 제 2 프리앰블이 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 단계를 포함하여 구성된다. 따라서, 본 발명을 이용할 경우, 기존의 이동 통신 시스템에서 사용하던 물리계층 랜덤 액세스 채널 자원을 이용하여 단말간 직접 통신을 수행하는 두 단말간의 동기를 설정할 수 있다.

Description

셀룰러 이동통신시스템 기반의 디바이스 투 디바이스 통신 단말간의 동기 설정 방법{Method for synchronization of device-to-device communication terminals based on cellular communication system}

본 발명은 단말 간 직접 통신(device-to-device communication)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀룰러 이동통신시스템 기반의 단말간 직접 통신에서 단말간 동기를 설정하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근 셀룰러 이동통신 시스템에서 디바이스와 디바이스 사이의 직접 통신을 수행하기 위한 방식에 대하여 논의가 이루어지고 있다. 다양한 통신 단말의 확산에 의한 데이터 트래픽의 급격한 증가에 따라 많은 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있는 네트워크 용량, 데이터 전송률, 좋은 서비스 품질 등이 필요하게 되었기 때문이다.

기존 이동통신망의 성능을 적은 비용으로 개선하여 사용자 요구사항을 만족시키기 위한 방안으로 이동통신 디바이스 간 직접 통신, 즉 D2D(Device-to-Device) 통신을 고려하고 있다.

디바이스란 셀에 포함 된 통신 단말을 칭하는 용어로 사용자(UE)와 기능상 다르지 않지만 둘 사이에 직접 통신을 취하는 경우에 Device-to-device(D2D) 통신이라 부른다.

D2D 통신의 개념은 센서 네트워크나 WIFI Direct 등과 같은 분야에서도 취하고 있으며 최근에는 3GPP 시스템에서도 셀룰러 이동통신 시스템을 기반으로 하는 D2D 통신을 논의하기 시작하였다.

셀룰러 이동통신 시스템을 기반으로 D2D 통신을 하는 경우 매크로 셀(Macro cell)이 가지는 커버리지의 광역성을 가지면서도 자원 재사용성(resource reusability)의 이점을 가질 수 있다. D2D 통신의 개시(initiation)는 기지국이나 망에서 결정하며 기지국이나 망이 D2D 통신을 위한 설정을 단말에게 알려줘야 한다. 이러한 경우 단말간 직접 통신을 위한 단말간 동기 설정하는 절차가 필요하다. 기존 연구에서는 구체적인 D2D 동기 설정 제어에 대한 구체적인 제시가 없었다.

본 발명의 목적은, 셀룰러 기반 이동 통신 시스템에서 단말간 직접 통신(device to device communication)을 수행할 경우에, 단말간 직접 통신을 수행하는 단말들간의 동기를 설정하는 방법으로서, 단말의 동작 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 셀룰러 기반 이동 통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 수행할 경우에, 단말간 직접 통신을 수행하는 단말들간의 동기를 설정하는 기지국의 동작 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 단말간 직접 통신을 수행하는 단말간 동기 설정 방법으로서, 기지국으로부터 상대 단말과의 동기 설정을 지시하는 메시지를 수신하는 단계, 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에 기초하여 상기 상대 단말과의 동기 설정을 위하여 전송할 제 1 프리앰블을 선택하고, 선택된 제 1 프리앰블을 상기 상대 단말로 전송하는 단계, 상기 상대 단말로부터 제 2 프리앰블을 수신하는 단계 및 상기 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 단계를 포함하는 단말간 동기 설정 방법을 제공한다.

여기에서, 상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 단계에서, 상기 제 1 프리앰블과 상기 제 2 프리앰블이 동일한 경우, 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하도록 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 동기 설정을 지시하는 메시지는 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지일 수 있다. 이때, 상기 동기 설정을 지시하는 메시지는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지일 수 있다.

여기에서, 상기 제 1 프리앰블 및 상기 제 2 프리앰블은 물리계층 랜덤 액세스 채널(PRACH; Physical Random Access Channel)을 통하여 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)일 수 있다.

여기에서, 상기 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 상기 기지국에게 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 전송하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 동기 설정 성공을 지시하는 메시지는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지일 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은, 단말간 직접 통신을 수행하는 단말간 동기 설정을 위한 기지국의 동작 방법으로서, 단말간 직접 통신을 수행할 제 1 단말과 제 2 단말에게 동기 설정을 지시하는 메시지를 전송하는 단계 및 상기 제 1 단말과 상기 제 2 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 동기 설정을 지시하는 메시지는 상기 제 1 단말과 상기 제 2 단말이 동기 설정을 위하여 사용할 적어도 하나의 프리앰블을 지정하는 내용을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말간 동기 설정 방법을 제공한다.

여기에서, 상기 동기 설정을 지시하는 메시지와 상기 동기 설정 성공을 지시하는 메시지는 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지일 수 있다. 이때, 상기 동기 설정을 지시하는 메시지는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지이며, 상기 동기 설정 성공을 지시하는 메시지는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지일 수 있다.

여기에서, 상기 프리앰블은 상기 단말이 전송하는 물리계층 랜덤 액세스 채널(PRACH; Physical Random Access Channel)의 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)일 수 있다.

여기에서, 상기 동기 설정 성공을 지시하는 메시지는, 상기 제 1 단말 또는 제 2 단말이 상대 단말로부터 수신한 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우에 수신될 수 있다. 이때, 상기 동기 설정 성공을 지시하는 메시지는, 상기 제 1 단말 또는 제 2 단말이 상대 단말로부터 수신한 프리앰블이 자신이 전송한 프리앰블과 동일한 경우에 상기 제 1 단말 및 제 2 단말 중 적어도 하나로부터 수신되도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 셀룰러 기반 이동 통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 위한 단말간 동기 설정 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 단말간 동기 설정 방법을 이용하면, 기존의 이동 통신 시스템에서 사용하던 물리계층 랜덤 액세스 채널(PRACH: Physical Random Access Channel) 자원을 이용하여 단말간 직접 통신을 수행하는 두 단말간의 동기를 설정할 수 있다는 장점이 있다. 즉, D2D 통신 서비스를 제공하기 위해서 기존의 시스템에서 정의된 자원을 사용하기 때문에 적은 비용으로 목적을 달성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 단말간 동기 설정 방법이 적용되는 셀룰러 이동통신 시스템 환경을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서의 단말간 동기 설정 방법을 설명하기 위한 메시지 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서의 단말의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서의 기지국의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용하는 '단말'은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용하는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

셀룰러 이동통신시스템 기반의 단말간 직접 통신에 있어서, 단말간 직접통신 서비스를 하기 위한 방법 중 하나로 기지국이나 망에 의해서 단말간 직접통신이 개시(initiate)될 수 있다. 이 경우, 두 단말이 단말간 직접 통신 링크(D2D 링크)를 통한 데이터 전송을 하려면, 두 단말간 동기 설정 절차가 필요하다.

도 1은 본 발명에 따른 단말간 동기 설정 방법이 적용되는 셀룰러 이동통신 시스템 환경을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 기지국(110)에 의하여 서비스를 제공받는 제 1 단말(120) 및 제 2 단말(130)이 도시되어 있다. 기지국(110)은 제 1 단말(120)과 제 2 단말(120)에게 서빙 셀(serving cell) 기지국의 역할을 제공한다.

기지국(110)은 제 1 단말(120)과 제 2 단말(130)간에 셀룰러 링크를 통한 통신을 수행할 것인지 D2D 링크를 통한 단말간 직접 통신을 수행할 것인지를 판단한다. 또한, 제 1 단말(120)과 제 2 단말(130)이 D2D 통신을 개시하려고 할 때, D2D 통신을 위한 무선 자원을 기지국(110)에서 할당하게 된다.

즉, 셀룰러 이동통신 기반의 단말간 직접 통신 방법에서는 단말들(120, 130) 간의 D2D 링크의 설정 및 자원의 할당 등을 기지국(110)이 중앙 제어 방식으로 수행하게 된다. 일단, 기지국이 두 단말(제 1 단말과 제 2 단말)간에 단말간 직접 통신을 수행하기로 결정하면, D2D 서비스 대상인 두 개의 단말은 데이터 통신을 시작하기 위해 동기를 설정해야 한다.

셀룰러 기반 통신 시스템에서 기지국과 단말간의 동기를 설정하는 방법으로는 하향링크 동기 설정절차에 PSS(Primary Synchronization Signal)/SSS(Secondary Synchronization Signal), Cell-specific RS(Reference Signal), UE-specific RS이 사용될 수 있고, 상향링크 동기 설정절차에서는 DM-RS(DeModulation RS), Sounding RS(SRS) 등이 사용될 수 있다.

그러나, 단말간 동기 설정을 위해서 기존 시스템에서 사용하였던 동기 설정 방법들을 이용하기는 어려우므로, 본 발명에 따른 단말간 동기 설정 방법에서는 시간과 심볼 동기를 맞추기 위한 방법으로 물리계층 랜덤 액세스 채널(PRACH; Physical Random Access Channel)의 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 사용하는 방법을 제안한다.

셀룰러 시스템에서 사용하는 PRACH preamble은 단말이 기지국에게 접속할 때 와 핸드오버를 수행할 때 사용된다. 따라서, 단말간 직접 통신을 위한 PRACH preamble을 정의하여 D2D 통신을 할 때 기지국에서 D2D 동기 설정을 위한 랜덤 액세스 프리앰블(이하, 'PRACH D2D preamble'로 명칭)을 두 단말에게 할당하고, 할당된 preamble을 사용하여 두 단말의 시간과 심볼 동기를 맞추도록 한다. 예를 들면, 종래 정의된 PRACH preamble 중에서 D2D 동기 설정용의 preamble 구간(range)을 정하여 놓고 해당 구간에 속한 preamble을 선택하여 단말간 동기 설정 용도로 이용하도록 구성될 수 있다.

기지국은 PRACH D2D preamble의 자원 설정 절차를 RRC(Radio Resource Control) 절차를 통하여 수행할 수 있다. 기지국은 제 1 단말과 제 2 단말에게 전송용 D2D 프리앰블과 수신용 D2D 프리앰블을 각각 지정할 수도 있고, 전송과 수신용으로 공통적으로 이용되는 D2D 프리앰블 하나를 지정해줄 수도 있다.

각 단말은 동기 절차에서 기지국으로 전송용으로 할당 받은 PRACH D2D preamble을 전송하고, 상대 단말로부터 PRACH D2D preamble을 수신하여 수신한 프리앰블이 기지국으로부터 수신용으로 할당 받은 PRACH D2D preamble인 경우에 수신한 프리앰블을 이용하여 상대 단말에 대한 동기를 설정하도록 구성될 수 있다.

만약, 기지국이 제 1 단말과 제 2 단말에게 전송용 프리앰블과 수신용 프리앰블을 공통적으로 지정해준 경우라면, 각 단말은 자신이 전송한 프리앰블과 동일한 프리앰블이 상대 단말로부터 수신되면, 상대 단말로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 상대 단말에 대한 동기를 설정하도록 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서의 단말간 동기 설정 방법을 설명하기 위한 메시지 흐름도이다.

기지국이나 망측(110)에서는 제 1 단말(120)과 제 2 단말(130) 사이에 단말간 직접 통신이 필요함을 인식하고, 만약 두 단말이 하나의 셀에 있는 경우, 기지국은 PRACH D2D preamble을 두 단말에게 할당한다.

이때, PRACH D2D preamble은 각각의 단말에게 전송용과 수신용을 따로 할당할 수도 있고(이 경우는 전송용과 수신용 프리앰블의 인덱스가 별도로 지정), 전송과 수신에 공통으로 하나를 할당하도록 구성(이 경우는 전송용과 수신용으로 공통적으로 이용되는 프리앰블 인덱스를 하나만 지정)될 수도 있다.

PRACH D2D preamble을 할당하는 메시지는 RRC 계층 메시지가 이용될 수 있으며, 하나의 예로서 RRC 연결 재설정(RRC connection Reconfiguration) 메시지가 PRACH D2D preamble을 할당하는 메시지로 이용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제 2 단말에게 RRC 연결 재설정 메시지를 이용하여 전송용과 수신용 PRACH D2D preamble을 지정하는 메시지를 전송하며(S201), 제 1 단말에게도 RRC 연결 재설정 메시지를 이용하여 전송용과 수신용 PRACH D2D preamble을 지정하는 메시지를 전송한다(S202).

이때, PRACH D2D preamble을 할당하는 메시지가 전송용 프리앰블과 수신용 프리앰블을 별도 지정하도록 구성된다면, 제 1 단말에게 지정된 전송용 프리앰블은 제 2 단말에게는 수신용 프리앰블로 지정되며, 제 2 단말에게 지정된 전송용 프리앰블은 제 1 단말에게는 수신용 프리앰블로 지정되도록 구성된다. 만약, PRACH D2D preamble을 할당하는 메시지가 전송용과 수신용 프리앰블을 별도 지정하도록 구성된다면, 하나의 프리앰블을 전송용과 수신용 목적으로 공통으로 이용한다.

다음으로, 제 2 단말은 전송용으로 할당 받거나 전송과 수신 공통용도로 할당 받은 PRACH D2D 프리앰블을 제 1 단말에게 전송하고(S203), 제 1 단말은 전송용으로 할당 받거나 전송과 수신 공통용도로 할당 받은 PRACH D2D 프리앰블을 제 2 단말에게 전송한다(S204).

제 1 단말은 제 2 단말로부터 수신한 프리앰블이 기지국으로부터 S202 단계에서 지정 받은 수신용 프리앰블과 동일한 경우에, 제 2 단말이 자신과 동기를 설정하여야 하는 단말인 것으로 판단하고, 제 2 단말로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 동기를 설정하고, RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 생성하여 기지국에게 D2D 동기 설정 성공 여부를 알린다(S205).

또한, 제 2 단말은 제 1 단말로부터 수신한 프리앰블이 기지국으로부터 S201 단계에서 지정 받은 수신용 프리앰블과 동일한 경우에, 제 1 단말이 자신과 동기를 설정하여야 하는 단말인 것으로 판단하고, 제 1 단말로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 동기를 설정하고, RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 생성하여 기지국에게 D2D 동기 설정 성공 여부를 알린다(S206).

하나의 프리앰블을 전송용 프리앰블과 수신용 프리앰블로 공통적으로 이용하도록 구성하는 경우에는, 제 1 단말과 제 2 단말은 각각 자신이 전송한 프리앰블과 상대 단말로부터 수신한 프리앰블이 동일한 경우에, 상대 단말이 자신과 동기를 설정하여야 하는 단말로 판단한다. 따라서, 상대 단말로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 상대 단말과의 동기를 설정하고, RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지를 생성하여 기지국에게 D2D 동기 설정 성공 여부를 알리도록 구성될 수도 있다.

한편, 기지국은 제 1 단말과 제 2 단말로부터 동기 설정이 완료되었음을 지시하는 메시지(예컨대, RRC connection reconfiguration complete 메시지)를 수신하면 D2D 통신 자원을 할당 하기 위한 D2D 측정(measurement) 절차를 수행하고 D2D 통신 무선 자원을 각 단말에게 할당한다.

이때, 동기 설정이 완료되었음을 지시하는 메시지는 제 1 단말과 제 2 단말 모두로부터 수신할 수도 있으며, 제 1 단말과 제 2 단말 중 하나의 단말로부터 수신하도록 구성될 수도 있다.

기존 셀룰러 이동통신 시스템에서의 동기 설정 절차와 상이한 점은 단말과 기지국과의 동기 설정 절차에서는 Reference signal을 사용하지만 단말간 동기 설정 절차에서는 PRACH D2D preamble을 사용하는 방법이 다르다.

이하에서는, 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 시스템 기반의 단말간 직접 통신에서의 단말간 동기 설정 방법을 단말 측면의 동작과, 기지국 측면의 동작으로 분리하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서의 단말의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 3에서 설명되는 방법은, 도 1 및 도 2를 병행 참조하면 제 1 단말(120)과 제 2 단말(130) 중 하나의 단말의 관점에서 기술된 것이다. 이하의 설명에서, 제 1 단말의 입장에서는 제 2 단말이 상대 단말이 되며, 제 2 단말의 입장에서는 제 1 단말이 상대 단말이 된다.

도 3을 참조하면, 단말간 직접 통신을 수행하는 단말간 동기 설정 방법으로서, 단말은 기지국으로부터 상대 단말과의 동기 설정을 지시하는 메시지를 수신하는 단계(S310), 상기 메시지를 이용하여 상기 상대 단말과의 동기 설정을 위하여 전송할 제 1 프리앰블을 선택하고, 선택된 제 1 프리앰블을 상기 상대 단말로 전송하는 단계(S320), 상대 단말로부터 제 2 프리앰블을 수신하는 단계(S330) 및 상기 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 단계(S340)를 포함하여 구성될 수 있다.

단계(S310)에서, 단말은 기지국으로부터 상대 단말과의 동기 설정을 지시하는 메시지를 수신하게 되며, 여기에서 기지국은 상기 단말이 접속된 서빙 셀 기지국을 의미할 수 있다. 기지국으로부터 수신되는 메시지는 다양한 형태로 수신될 수 있으나, 가장 대표적인 예로서 도 2를 통하여 설명된 바와 같이, RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 형태로 수신될 수 있다.

RRC 계층 메시지로는, 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 새롭게 정의된 RRC 메시지가 이용될 수도 있으며, 종래의 존재하였던 RRC 메시지를 추가하여 본 발명에 따른 동기 설정을 지시하는 메시지로 이용될 수도 있을 것이다. 대표적인 예로서, 동기 설정을 지시하는 메시지로는 3GPP TS36.331에서 정의하고 있는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지가 이용될 수 있을 것이다.

한편, 동기 설정을 지시하는 메시지는 단말이 동기 설정을 위하여 이용하는 적어도 하나의 프리앰블을 지정하는 정보를 포함할 수 있다. 프리앰블의 지정 방식은 프리앰블 인덱스를 명시적으로 지정하는 IE가 존재할 수도 있으며, D2D 통신을 위하여 D2D 링크 식별자를 단말들에게 부여하고, 이러한 식별자를 단말들에게 전달하면 식별자에 의해서 프리앰블 인덱스가 부여되는 묵시적인 방식이 이용될 수도 있을 것이다.

이때, 단말에게는 상대 단말에게 전송하는 전송용의 프리앰블과 상대 단말로부터 수신하는 수신용의 프리앰블이 별도로 지정될 수도 있고, 전송용과 수신용으로 함께 이용되는 프리앰블 하나가 지정될 수도 있다. 이하의 설명에서는 전송용 프리앰블을 제 1 프리앰블, 수신용 프리앰블을 제 2 프리앰블이라 명칭하지만, 전송과 수신용으로 하나의 프리앰블이 사용될 경우에는 제 1 프리앰블과 제 2 프리앰블은 동일한 프리앰블일 수도 있다. 단말들에게 상대 단말에게 전송하는 전송용의 프리앰블과 상대 단말로부터 수신하는 수신용의 프리앰블이 별도로 지정하는 경우에, 제 1 단말에게 지정된 전송용 프리앰블은 제 2 단말에게는 수신용으로 지정된 프리앰블이 되며, 제 2 단말에게 지정된 전송용 프리앰블은 제 1 단말에게는 수신용으로 지정된 프리앰블이 된다.

단계(S320)에서는 상술된 과정을 통하여 기지국으로부터 수신된 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상대 단말에게 전송하여야 할 프리앰블(즉, 제 1 프리앰블)을 선택하고, 선택된 프리앰블을 PRACH 채널을 통하여 전송한다.

다음으로, 단계(S330)에서는 상대 단말로부터 프리앰블(즉, 제 2 프리앰블)을 PRACH 채널을 통하여 수신한다.

즉, 도 2를 통하여 설명한 절차에서 기지국은 단말간 직접 통신에 참여하는 두 단말에게 모두 동기 설정을 위하여 사용될 프리앰블을 지시하는 메시지를 전송하였으므로, 상대 단말 또한 기지국이 지정한 프리앰블을 전송하게 되며, 단말은 상대 단말이 전송한 프리앰블을 수신하게 된다.

마지막으로, 단계(S340)에서 단말은 상대 단말로부터 수신한 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인지를 판단하고(S341), 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정(S342)하게 된다.

이때, 단계(S340)에서 상술된 바와 같이 전송용 프리앰블과 수신용 프리앰블을 공통으로 이용하는 경우라면, 제 1 프리앰블과 제 2 프리앰블이 동일한 경우에 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하게 된다.

즉, 단말과 상대 단말은 기지국으로부터 지정받은 프리앰블을 각각의 상대방에게 전송하게 되는데, 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 바와 같이, 상대 단말로부터 수신한 프리앰블(제 2 프리앰블)이 동기 설정을 지시하는 메시지에서 수신용 프리앰블로 지정한 프리앰블이거나, 상대 단말로부터 수신한 프리앰블(제 2 프리앰블)이 자신이 전송한 프리앰블(제 1 프리앰블)과 동일하다면 기지국으로부터 D2D 통신의 수행 대상으로 지정되었다는 것을 의미하게 된다. 따라서, 단말은 상대 단말로부터 수신한 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상대 단말측에서 자신으로의 링크에 대한 동기를 획득하게 된다.

한편, PRACH 채널은 상향링크 채널이므로 단말간 직접 통신을 수행하는 단말은 종래 상향링크 채널에 대한 수신 능력을 가지고 있어야 함을 의미할 수 있다.

한편, 단말은 단계(S340)에서 자신이 전송한 프리앰블(제 1 프리앰블)과 상대 단말로부터 수신한 프리앰블(제 2 프리앰블)이 동일하거나, 상대 단말로부터 수신한 프리앰블(제 2 프리앰블)이 기지국이 할당한 수신용 프리앰블인 경우에, 상기 기지국에게 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 전송하는 단계(S350)를 추가로 포함할 수 있다.

이때, 동기 설정 성공을 지시하는 메시지도 동기 설정을 지시하는 메시지와 마찬가지로 RRC 계층 메시지가 이용될 수 있다.

RRC 계층 메시지로는, 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 새롭게 정의된 RRC 메시지가 이용될 수도 있으며, 종래의 존재하였던 RRC 메시지가 본 발명에 따른 동기 설정 완료를 지시하는 메시지로 이용될 수도 있을 것이다. 대표적인 예로서, 동기 설정 완료를 지시하는 메시지로는 3GPP TS36.331에서 정의하고 있는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지가 이용될 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서의 기지국의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기지국의 동작 방법은, 단말간 직접 통신을 수행할 제 1 단말과 제 2 단말에게 동기 설정을 지시하는 메시지를 전송하는 단계(S410)와 제 1 단말과 제 2 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 수신하는 단계(S420)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 동기 설정을 지시하는 메시지는 상기 제 1 단말과 상기 제 2 단말이 동기 설정을 위하여 사용할 적어도 하나의 프리앰블을 지정하는 내용을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1을 재참조하면, 기지국(110)은 단말간 직접 통신을 수행할 단말들(제 1 단말, 제 2 단말)을 확정하게 되고, 단계(S410)에서 두 단말에게 동기 설정을 지시하는 메시지를 전송하게 된다.

여기에서 기지국은 단말간 직접 통신을 수행할 단말들이 접속된 서빙 셀(serving cell) 기지국을 의미할 수 있다. 기지국으로부터 전송되는 동기 설정을 지사하는 메시지는 다양한 형태로 전신될 수 있으나, 가장 대표적인 예로서 도 2를 통하여 설명된 바와 같이, RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 형태로 전송될 수 있다.

RRC 계층 메시지로는, 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 새롭게 정의된 RRC 메시지가 이용될 수도 있으며, 종래의 존재하였던 RRC 메시지에 소정의 IE(Information Element)를 추가하여 본 발명에 따른 동기 설정을 지시하는 메시지로 이용될 수도 있을 것이다. 대표적인 예로서, 동기 설정을 지시하는 메시지로는 3GPP TS36.331에서 정의하고 있는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지가 이용될 수 있을 것이다.

이때, 기지국은 단말들에게 각각의 상대 단말에게 전송하는 전송용의 프리앰블과 각각의 상대 단말로부터 수신하는 수신용의 프리앰블을 별도로 지정할 수도 있고, 전송용과 수신용으로 함께 이용되는 프리앰블 하나를 지정할 수도 있다. 이하의 설명에서는 전송용 프리앰블을 제 1 프리앰블, 수신용 프리앰블을 제 2 프리앰블이라 명칭하지만, 전송과 수신용으로 하나의 프리앰블이 사용될 경우에는 제 1 프리앰블과 제 2 프리앰블이 동일한 프리앰블일 수도 있다. 단말들에게 상대 단말에게 전송하는 전송용의 프리앰블과 상대 단말로부터 수신하는 수신용의 프리앰블이 별도로 지정하는 경우에, 제 1 단말에게 지정된 전송용 프리앰블은 제 2 단말에게는 수신용으로 지정된 프리앰블이 되며, 제 2 단말에게 지정된 전송용 프리앰블은 제 1 단말에게는 수신용으로 지정된 프리앰블이 된다.

동기 설정을 지시하는 메시지를 수신한 제 1 단말과 제 2 단말에서는 각각 도 3을 통하여 설명된 단말의 동작 방법이 수행되게 된다.

즉, 제 1 단말은 제 2 단말로부터 전송된 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 제 2 단말로부터 제 1 단말 방향의 링크에 대한 동기를 획득하게 되며, 제 2 단말은 제 1 단말로부터 전송된 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 제 1 단말로부터 제 2 단말 방향의 링크에 대한 동기를 획득하게 된다.

단계(S410)에서 기지국은 제 1 단말과 제 2 단말 중 적어도 하나의 단말로부터 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 수신하게 된다.

도 3을 통하여 설명된 단말의 동작 방법을 수행한 제 1 단말과 제 2 단말 중 적어도 하나는 기지국으로 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 전송하게 되며, 기지국은 단말이 전송한 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 수신하여 제 1 단말과 제 2 단말이 동기를 설정하였음을 확인하게 된다.

한편, 도 2에서는 제 1 단말과 제 2 단말이 모두 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 기지국으로 전송하는 것을 예시하고 있으나, 기지국은 두 단말 중 하나의 단말로부터 동기 설정 성공을 지시하는 메시지가 수신되어도 동기 설정의 성공을 확인하도록 구성될 수도 있을 것이다.

이때, 동기 설정 성공을 지시하는 메시지도 단계(S410)에서 설명된 동기 설정을 지시하는 메시지와 마찬가지로 RRC 계층 메시지가 이용될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 기지국
120: 제 1 단말
130: 제 2 단말

Claims

단말간 직접 통신을 수행하는 단말간 동기 설정 방법으로서,
기지국으로부터 상대 단말과의 동기 설정을 지시하는 메시지를 수신하는 단계;
상기 동기 설정을 지시하는 메시지에 기초하여 상기 상대 단말과의 동기 설정을 위하여 전송할 제 1 프리앰블을 선택하고, 선택된 제 1 프리앰블을 상기 상대 단말로 전송하는 단계;
상기 상대 단말로부터 제 2 프리앰블을 수신하는 단계; 및
상기 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 단계를 포함하고,
상기 동기 설정을 지시하는 메시지는 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지이며 상기 메시지는 RRC 연결 재설정(RRC Connection Reconfiguration) 메시지인 것을 특징으로 하는 단말간 동기 설정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 단계에서, 상기 제 1 프리앰블과 상기 제 2 프리앰블이 동일한 경우, 상기 제 2 프리앰블의 수신 타이밍을 이용하여 상기 상대 단말과의 동기를 설정하는 것을 특징으로 하는 포함하는 단말간 동기 설정 방법.
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청구항 1에 있어서,
상기 제 1 프리앰블 및 상기 제 2 프리앰블은 물리계층 랜덤 액세스 채널(PRACH; Physical Random Access Channel)을 통하여 전송되는 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)인 것을 특징으로 하는 단말간 동기 설정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 프리앰블이 상기 동기 설정을 지시하는 메시지에서 지정한 프리앰블인 경우, 상기 기지국에게 동기 설정 성공을 지시하는 메시지를 전송하는 단계를 추가로 포함하는 단말간 동기 설정 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 동기 설정 성공을 지시하는 메시지는 RRC 연결 재설정 완료(RRC Connection Reconfiguration Complete) 메시지인 것을 특징으로 하는 단말간 동기 설정 방법.
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