KR102012734B1 - 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서 링크 적응 송수신 방법 - Google Patents

셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서 링크 적응 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서 링크 적응 송수신 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 링크 적응 방법에서 단말의 동작은 D2D 링크을 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계, 제 1 전송에 관련한 정보를 이용하여 상대 단말에 대한 전송을 수행하는 단계 및 상대 단말로부터의 수신에 기초하여 상기 전송 이후의 제 2 전송과 관련한 정보를 결정하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 링크 적응 방법을 이용하면, 기지국의 제어를 최소화하면서 D2D 링크 상의 데이터 전송시 적응적 변조와 코딩 방법을 제공함으로써 D2D 통신으로 인한 셀룰러 망의 복잡도를 감소시킬 수 있다.

Description

셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서 링크 적응 송수신 방법{Method of transmitting and receiving for device-to-device communication based cellular mobile telecommunication system}
본 발명은 셀룰러 이동통신 시스템의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀룰러 이동통신 시스템에서, 단말간 직접 통신(device-to-device communication)을 수행하는 경우에 링크 적응(link adaptation) 송수신 방법에 관한 것이다.
셀룰러 이동통신 시스템에서의 단말간 직접 통신(Device-to-Device; 이하 D2D로 칭함) 기술은 셀룰러 이동통신망의 근접 단말들이 셀룰러 인터페이스로 D2D 링크를 설정한 뒤 D2D 링크를 통해서 데이터를 직접 주고 받는 기술이다.
이러한 D2D 기술은 인프라 비용 증가 없이 셀 경계 사용자에게 전송 속도를 개선하고 음영지역에 있는 디바이스에게 셀룰러 망 접속을 지원하며, 간섭 감소에 의한 시스템 용량 증대를 목표로 하고 있다. 셀룰러 이동통신 시스템에서의 D2D 기술은 기존 WiFi Direct, Bluetooth, Zigbee 기술과 비교하여 넓은 셀 커버리지 및 우수한 보안성 등의 장점으로 그 중요성이 부각되고 있으며 3GPP에서도 표준화를 진행 중에 있다.
LTE/LTE-Advanced 기반 이동통신 시스템에서는 변화하는 채널 상태를 보상하기 위한기술을 링크 적응(link adaptation)이라고 하며 이를 위해 변조 방식 및/또는 채널 코딩율을 조정함으로서 데이터 속도를 제어한다. 이를 적응적 변조와 코딩 (Adaptive Modulation and Coding)이라 한다.
한편, 기존 적응적 변조와 코딩 기술을 셀룰러 이동통신 기반의 D2D 통신에 적용하기 위해서는 기지국 및 D2D 통신 단말(이하 디바이스라 칭함)에서 제어의 복잡성 증가를 야기하는 문제점이 있다.
본 발명의 제 1 목적은, 셀룰러 이동통신 시스템 기반의 단말간 직접 통신에 적용되는 링크 적응 방법으로서, 기지국과 단말간의 제어 신호의 복잡성을 증가시키지 않으면서도 D2D 링크의 변화하는 채널 상태를 보상할 수 있도록 하는 단말의 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 셀룰러 이동통신 시스템 기반의 단말간 직접 통신에 적용되는 링크 적응 방법으로서, 기지국과 단말간의 제어 신호의 복잡성을 증가시키지 않으면서도 D2D 링크의 변화하는 채널 상태를 보상할 수 있도록 하는 기지국의 동작 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단말간 직접 통신의 링크 적응 전송 방법을 구성하는 단말의 동작 방법은, D2D 링크을 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계, 상기 제 1 전송에 관련한 정보를 이용하여 상대 단말에 대한 전송을 수행하는 단계 및 상대 단말로부터의 수신에 기초하여 상기 전송 이후의 제 2 전송과 관련한 정보를 결정하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 단말의 동작 방법은 상기 단말이 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 상기 기지국으로 보고하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 단말은 상기 기지국으로부터의 상대 단말과의 링크 상태 측정 요청에 대응하여 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 상기 기지국으로 보고하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 제 1 전송에 관련한 정보는 데이터 전송을 위한 무선 자원, 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 전송에 관련한 정보가 데이터 전송을 위한 무선 자원에 관한 정보를 포함할 경우, 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간에 관한 정보를 추가로 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간 동안, 상기 D2D 링크를 통한 데이터 전송은 상기 단말과 상기 상대 단말간의 직접 시그널링을 통하여 제어될 수 있다.
여기에서, 상기 제 1 전송과 관련한 정보는 상기 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 수신될 수 있다.
여기에서, 상기 제 2 전송과 관련한 정보를 결정하는 단계에서, 상기 제 2 전송과 관련한 정보는 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 수신 여부, 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지의 수신 품질, 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지에 포함된 파라미터 및 상기 상대 단말로부터의 데이터 수신 품질 중 적어도 하나를 이용하여 결정될 수 있다.
상술한 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단말간 직접 통신의 링크 적응 전송 방법을 구성하는 기지국의 동작 방법은, D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나의 단말로부터 상기 D2D 링크에 대해 측정된 정보를 수신하는 단계, 상기 측정된 정보에 기초하여, 상기 D2D 링크를 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 결정하는 단계 및 상기 제 1 전송에 관련한 정보를 상기 D2D 통신에 참여한 단말들 중 적어도 하나에 전달하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 기지국의 동작 방법은, 상기 기지국이 상기 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나의 단말로부터 상대 단말에 대한 데이터 송신 요청을 수신하고, 상기 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나에게 상기 D2D 링크에 대한 링크 상태 측정을 요청하는 단계를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 제 1 전송에 관련한 정보는 데이터 전송을 위한 무선 자원, 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 전송에 관련한 정보가 데이터 전송을 위한 무선 자원에 관한 정보를 포함할 경우, 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간에 관한 정보를 추가로 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제 1 전송과 관련한 정보는 상기 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 상기 단말로 전송될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 링크 적응 방법을 이용하면, 기지국의 제어를 최소화하면서 D2D 링크 상의 데이터 전송에 대한 적응적 변조와 코딩 방법을 제공함으로써 D2D 통신으로 인한 셀룰러 망의 복잡도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 링크 적응 방법이 전용될 경우는 전체 셀룰러 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 링크 적응 방법은 과도한 제어 절차 없이 D2D 링크상의 전송 특성을 반영하는 D2D 전송을 가능하게 함으로써 단말 및 기지국의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 셀룰러 기반 이동통신 시스템에서 링크 적응 방법을 설명하기 위한 기지국과 단말간의 메시지 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신에서 링크 적응 송수신 방법의 절차를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신에서 링크 적응 송수신 방법을 보다 자세히 설명하기 위한 기지국과 D2D 단말 페어간의 메시지 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 적응적인 변조 차수와 코딩율 변경을 상술하기 위한 메시지 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 셀룰러 기반 이동통신 시스템의 D2D 통신에서 링크 적응 송수신을 수행하는 단말의 동작방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 셀룰러 기반 이동통신 시스템의 D2D 통신에서 단말간 링크 적응 송수신을 제어하는 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' 또는 '디바이스'는 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.
도 1은 셀룰러 기반 이동통신 시스템에서 링크 적응 방법을 설명하기 위한 기지국과 단말간의 메시지 흐름도이다.
도 1에서 예시된 셀룰러 기반 이동통신 시스템의 링크 적응 송수신 방법은 3GPP LTE 기반으로 설명된 것이나, 기타 셀룰러 이동통신 시스템들에서도 유사한 방식으로 링크 적응 방법이 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(110)은 단말(120)로의 적응적 변조와 코딩 기반 데이터 전송을 위해 단말로부터 채널 상태 보고를 주기적으로 또는 비주기적으로 수신해야 한다(121-1 내지 121-8). 예컨대, 이 채널 상태 보고에는 CQI(Channel quality indicator)가 포함될 수 있다.
채널 상태 보고는 기지국이 단말로 데이터 전송시 사용되길 바라는 변조 방식과 부호화율(MCS: Modulation and Coding Scheme)을 권고하기 위한 것으로 기지국은 이를 참조하여 실제 전송 데이터의 변조 방식과 부호화율을 결정(111)하여 제어 정보(DCI: Downlink Control Information; 112)를 통해 단말에게 알려준다.
단말은 기지국이 전송하는 데이터(113)를 제어 정보(DCI) 내의 MCS 정보를 기반으로 복조하고 디코딩하는 수신 동작을 수행하며, 수신 결과를 데이터 수신 응답(ACK 또는 NACK)으로서 기지국에 통보한다(122).
기지국은 단말이 통보하는 채널 상태 보고, 데이터 수신 응답 및 가용 무선 자원을 기반으로 다시 새로운 MCS를 결정(114)하여 제어 정보(DCI)로서 단말에게 알려주며(115), 단말은 제어정보 내의 MCS 정보를 기초로 단말이 전송한 데이터(116)를 수신하고 데이터 수신 응답(123)을 반복하게 된다.
이러한 기존 링크 적응 기술은 무선 자원을 할당하는 기지국이 단말이 제공하는 CQI를 참조하여 매번 데이터 전송용 MCS를 결정하고 이를 단말이 수용하도록 구성된다. 또한, 빠른 링크 적응을 위해서는 단말은 많은 양의 CQI를 주기적 또는 비주기적으로 기지국에 제공해야 한다.
상기의 적응적 변조와 코딩 기술을 셀룰러 이동통신 기반의 D2D 통신에 적용하기 위해서는 아래와 같은 제약사항이 존재한다.
셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신에서는 데이터 통신은 디바이스간에 이루어지지만, 디바이스 간 데이터 통신을 위한 자원(frequency와 time)은 기지국에서 할당한다. 이러한 자원 할당 제어 시그널링의 효율성을 위해서, 셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신에서는 디바이스간 통신이 수행될 때 마다 매번 기지국에서 통신 자원을 할당하여 제어 신호의 복잡성을 증대시키는 대신 기지국이 일정 시간 동안 두 디바이스가 사용할 수 있는 주파수 자원을 할당하는 방식을 이용할 수 있다.
그러나, 이러한 경우에도 기지국은 D2D 링크에 대한 상태 보고를 계속 받아서 D2D 링크의 특성이 변화됨을 인지하고 이에 적응하여 MCS를 변경하는 제어를 계속해야 한다.
이는 D2D 통신에 분리된 자원을 제공하고도 링크 적응을 위한 다수의 셀룰러 제어 신호(D2D 디바이스에서의 CQI 전송 및 변경되는 MCS 적용을 위한 DCI 전송)가 D2D 통신 중에 발생될 수 있음을 의미한다.
따라서, 상술된 링크 적응 방법을 셀룰러 기반 D2D 통신에 적용할 경우에는 기지국 및 D2D 통신 단말에서의 제어 복잡성 증가를 야기할 수 있다. 본 발명에서는 상기의 문제를 해결하기 위하여 다음과 같은 셀룰러 이동통신 기반 단말간 직접 통신에서 링크 적응을 위한 적응적 변조와 코딩 방법을 제안한다.
도 2는 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신에서 링크 적응 송수신 방법의 절차를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 D2D 통신의 링크 적응 송수신 방법이 기지국과 D2D 통신에 참여하는 단말 쌍(pair)간의 제어 메시지 교환 및 데이터 송수신 과정을 통하여 설명된다.
송신 단말(제 1 단말; 210)은 수신 단말(제 2 단말; 220)에 대한 데이터 송신 요청을 기지국에 전송하고(211), 제 1 단말(210) 또는 제 2 단말(220)이 D2D 링크 상태를 기지국(230)에 보고한다(도 2에서는 제 1 단말이 D2D 링크 상태를 보고하는 것으로 도시; 211).
한편, 송신 단말이 기지국에 상대 단말에 대한 데이터 송신 요청을 먼저 보낸 이후에 송신 단말과 상대 단말간의 링크 상태 보고를 수행할 수 있으나, 데이터 송신 요청과 링크 상태 보고는 함께 이루어질 수도 있으며, 링크 상태 보고가 데이터 송신 요청 이전에 이루어지도록 구성될 수도 있을 것이다.
기지국은 D2D 링크 상태 보고(211) 및 데이터 송신 요청(212)를 기반으로 D2D 링크에서의 데이터 송수신을 위한 제어 정보를 송신 단말(210)와 수신 단말(220)에 제공한다. 이때, 데이터 송수신을 위한 제어 정보는 송신 단말(제 1 단말)측에게는 데이터 송신용 제어정보로서 수신 단말(제 2 단말)측에는 데이터 수신용 제어 정보로서 각각 제공될 수 있다. 또는, 기지국(230)은 데이터 송수신을 위한 제어 정보를 양 단말에게 멀티캐스트 방식으로 제공하고 송신 단말은 이를 데이터 송신용 제어 정보로서 인식하고, 수신 단말은 이를 데이터 수신용 제어 정보로서 인식하도록 구성될 수도 있다. 도 2에서는, 기지국이 제 1 단말과 제 2 단말에게 데이터 송신용 제어 정보와 데이터 수신용 제어 정보를 각각 제공하는 것으로 도시되어 있다.
송신 단말은 데이터 송신용 제어 정보를 기반으로 데이터를 송신하고, 수신 단말은 데이터 수신용 제어 정보를 기반으로 데이터를 수신한다(213). 수신 단말은 데이터 수신에 대한 응답을 송신 디바이스에게 직접 전송한다(221).
이후에, 송신 단말과 수신 단말은 데이터 전송과 데이터 수신 응답을 반복적으로 수행하도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신에서 링크 적응 송수신 방법을 보다 자세히 설명하기 위한 기지국과 D2D 단말 페어간의 메시지 흐름도이다.
도 3을 참조하면, D2D 링크 상에서의 데이터 송신을 원하는 디바이스(그림의 예는 제 1 단말에서 제 2 단말로의 데이터 전송임)는 기지국으로 D2D 데이터 송신 요청을 보낸다. 이를 수신한 기지국은 통신하려는 D2D 링크의 상태 측정을 요구하고 링크 상태 결과를 보고 받는다. 이때, 기지국이 D2D 링크의 상태 측정을 명시적으로 요구하지 않아도 송신 단말이 링크 상태를 측정하고 그 결과를 기지국에 보고하도록 구성될 수도 있을 것이다.
또한, 앞서 언급된 바와 같이, 송신 단말이 기지국에 상대 단말에 대한 데이터 송신 요청을 먼저 보낸 이후에 송신 단말과 상대 단말간의 링크 상태 보고를 수행할 수 있으나, 데이터 송신 요청과 링크 상태 보고는 함께 이루어질 수도 있으며, 링크 상태 보고가 데이터 송신 요청 이전에 이루어지도록 구성될 수도 있을 것이다.
D2D 링크 상태를 보고 받은 기지국은 측정 정보를 기반으로 제 1 단말에서 제 2 단말로의 데이터 전송을 위한 다음과 같은 전송 특성 파라미터들 중 적어도 하나를 결정한다(350).
1) 데이터 송수신을 위한 무선 자원
2) 상기 데이터 송수신을 위한 무선 자원의 유효 기간(유효기간동안 해당 무선 자원은 제 1 단말에서 제 2 단말로의 데이터 전송에 사용됨. 즉, 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기한은 기지국인 단말간 직접 통신에 참여한 단말들에게 D2D 링크를 위해서 할당한 자원이 유효하게 스케쥴링되는 기한을 의미할 수 있음. 이 기간 동안에는 기지국의 제어없이 단말간 직접 시그널링을 통한 링크 적응 전송이 이루어짐을 의미할 수 있음)
3)데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme)
4)데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보, 예컨대 전력 제어 정보(TPC: Transmit Power Control)
5)데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode), 예컨대, 다중 안테나 전송 모드(다이버시티, 공간 다중화 또는 빔포밍 등)
결정된 파라미터를 기반으로 기지국은 송신 디바이스에게는 상기 파라미터를 포함하는 데이터 송신용 제어 정보(333)를, 수신 디바이스에게는 상기 파라미터를 포함하는 데이터 수신용 제어 정보(334)를 송신한다. 이때, 데이터 송수신을 위한 제어 정보는 송신 단말(제 1 단말)측에게는 데이터 송신용 제어정보로서 수신 단말(제 2 단말)측에는 데이터 수신용 제어 정보로서 각각 제공될 수 있다. 또는, 기지국(330)은 데이터 송수신을 위한 제어 정보를 양 단말에게 멀티캐스트 방식으로 제공하고 송신 단말은 이를 데이터 송신용 제어 정보로서 인식하고, 수신 단말은 이를 데이터 수신용 제어 정보로서 인식하도록 구성될 수도 있다. 도 3에서는, 기지국이 제 1 단말과 제 2 단말에게 데이터 송신용 제어 정보와 데이터 수신용 제어 정보를 각각 제공하는 것으로 도시되어 있다.
상기 데이터 송수신을 위한 제어 정보는 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 시그널링을 통하여 단말에 전달되거나, 하향링크 제어 채널을 통하여 단말에 전달될 수 있다.
송신 단말은 데이터 송신용 제어 정보를 기반으로 기지국에서 명시한 MCS에 기반하여 데이터를 전송하고 수신 단말은 데이터 수신용 제어 정보를 기반으로 데이터를 수신한다(313, 314).
한편, 수신 단말은 상대 단말로부터의 데이터 수신 응답에 따라 MCS 변경이 필요한 경우 MCS 변경을 결정(360)하고 송신 단말에게 MCS 변경을 직접 요구하도록 구성될 수 있다. 이 경우, MCS 변경 절차에서는 기지국의 개입없이 수신 단말이 송신 단말에게 직접적으로 MCS의 변경을 요구하게 된다(321).
송신 단말은 새로운 MCS를 적용하여 데이터를 송신하며, 수신 단말은 송신 디바이스가 송신한 데이터를 새로운 MCS에 기반하여 수신한다(315, 316).
이때, 기지국에서 할당한 자원의 유효기간(370) 동안에는 송신 단말과 수신 단말간의 직접적인 시그널링을 통하여 적응적 변조와 코딩을 수행하며 기지국으로는 링크 상태 보고를 보내지 않고, 기지국으로부터 제어를 받지 않도록 구성될 수 있다.
상술된 자원 유효 기간 동안의 송신 단말과 수신 단말간의 메시지 흐름 및 데이터 송신은 도 4를 통하여 후술된다.
자원 유효 기간 동안에 송신 단말과 수신 단말은 기지국의 제어 없이 양자간에 규정된 절차에 따라서 링크 적응 송수신을 수행할 수 있다. 이 경우, 송신 단말과 수신 단말은 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 피드백의 수신 여부, ACK/NACK 피드백 신호에 포함된 MCS 파라미터, ACK/NACK 피드백 신호의 수신 품질 및 데이터 수신의 신호 품질 중 적어도 하나에 기초하여 링크 적응 송수신을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 적응적인 변조 차수와 코딩율 변경을 상술하기 위한 메시지 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 셀룰러 이동통신 기반 D2D 통신의 링크 적응 송수신 방법에서 데이터 수신 응답에 기초하여 적응적으로 변조 차수와 코딩율을 변경하는 과정의 일 예가 설명된다.
먼저, 송신 단말(제 1 단말; 410)은 주어진 MCS 값에 기초하여 수신 단말(제 2 단말; 420)에게 데이터 전송을 수행한다(411). 이때, 주어진 MCS 값은 도 2 및 도 3을 통하여 설명된 기지국으로부터 통보받은 데이터 송신용 제어정보에 포함된 MCS 값일 수 있다.
이때, 수신 단말이 데이터 수신을 실패한 경우의 예시에서, 수신 단말(420)은 부정 응답(NACK) 피드백(421, 422)을 송신 단말(410)에게 보내도록 구성될 수 있다. 이 경우, 구현예에 따라서는 수신 단말이 부정 응답의 피드백없이 소정 기간 동안 긍정 응답(ACK)을 피드백하지 않는 경우에 송신 단말이 수신 단말측의 데이터 수신이 실패했음을 인지하도록 구성될 수도 있다.
수신 단말로부터 부정 응답(NACK) 피드백을 받은(또는, 소정 기간 동안 ACK 피드백을 수신하지 못한) 송신 단말은 데이터를 재전송하도록 구성될 수 있다(412, 413).
이때, 송신 단말이 전송 오류가 발생된 데이터를 재전송할 경우에 이전 전송과 동일한 전송 블록(TB: Transport Block) 사이즈를 유지하고 이전 전송과 동일한 MCS로 데이터를 재전송하도록 구성될 수 있다. 또는, 재전송되는 데이터에 대한 MCS는 미리 정하여진 규칙에 의거하여 이전 전송과는 다르게 구성될 수도 있을 것이다.
한편, 수신 단말은 데이터 수신에 성공한 경우 MCS leveled ACK 피드백을 송신 디바이스에게 보내도록 구성될 수 있다. 이때. MCS leveled ACK 피드백이란 수신 단말이 다음 번 데이터 전송에 사용될 MCS 레벨을 지정하는 정보를 이전 데이터 수신에 대한 ACK과 함께 송신 단말에게 전달하기 위해서 이용되는 피드백에 해당된다. 즉, MCS leveled ACK은 현재 MCS를 유지하도록 하거나 다음 번 전송에 사용될 MCS 레벨을 지정하는 지시자(indicator)로 동작한다. 동일한 목적으로 현재 MCS를 유지하도록 하거나 다음 번에 전송에 사용될 MCS 레벨을 지정하는 indicator 정보를 NACK 피드백에 포함시켜 전송하도록 구성될 수도 있을 것이며, 이는 MCS leveled NACK 피드백으로 명명될 수 있을 것이다.
수신 단말은 누적된 D2D 데이터 수신 결과(예컨대, 소정 기간 발생한 NACK 피드백의 횟수 등)를 바탕으로 MCS 변경을 결정(430)하여 변경된 MCS 정보를 포함한 MCS leveled ACK 피드백(또는 MCS leveled NACK 피드백)을 송신 단말로 전송할 수 있다(423).
앞서 언급된 바와 같이, MCS leveled ACK 피드백 또는 MCS leveled NACK 피드백은 이전 전송에 적용된 MCS를 그대로 유지할 것을 지시하는 정보를 포함하여 구성될 수도 있다. MCS leveled ACK(또는 MCS leveled NACK)을 수신한 송신 단말은 MCS leveled ACK(또는 MCS leveled NACK)으로부터 적용될 MCS 정보를 결정하고(440) MCS가 적용된 데이터를 송신한다(414).
한편, 상술된 실시예에서는 수신 단말측에서 MCS의 변경을 결정하여 변경된 MCS를 송신 단말측으로 알려주는 구성을 예로 들고 있으나, 송신 단말측에서 MCS의 변경을 결정하여 수신 단말측으로 알려주는 구성도 가능할 수 있다. 예컨대, 송신 단말측에서 수신 단말로부터의 피드백 정보에 기초하여 MCS의 변경을 결정할 수 있다. 예컨대, 수신 단말로부터 ACK 피드백이 소정 기간 동안 또는 지속적으로 반복되거나, NACK 피드백이 소정 기간 동안 또는 지속적으로 반복되는 경우에 MCS의 변경을 결정할 수 있을 것이다.
또한, 상술된 실시예에서는 ACK/NACK 피드백과 ACK/NACK 피드백에 파라미터를 포함시켜(MCS leveled ACK 피드백 또는 MCS leveled NACK 피드백)을 결정된 MCS 레벨을 상대방에게 통지하는 구성을 예시하고 있으나, MCS 변경에 대한 구체적인 시그널링이 없이 송신 단말과 수신 단말이 미리 약속된 규칙에 의해서 수신 단말측에서의 ACK과 NACK 반복여부에 따라서 MCS 레벨을 증가시키거나 감소시키도록 구성될 수도 있을 것이다.
또한, 상술된 실시예에서는 ACK/NACK 피드백에 따라서 MCS 레벨을 결정하는 절차를 예시하고 있으나, ACK/NACK 피드백 신호의 수신 품질 및 데이터 수신의 신호 품질 중 적어도 하나에 기초하여 직접적으로 MCS 레벨을 결정하는 구성도 가능할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 보다 자세한 설명을 위해서 본 발명에 따른 링크 적응 방법에서 단말 측면의 동작과 단말간 직접 통신을 수행하는 단말들을 제어하는 기지국 측면의 동작을 분리하여 기술한다.
그러나, 도 5 및 도 6을 통하여 후술되는 단말과 기지국의 동작 방법은 앞서 도 2 내지 도 4에서 예시된 본 발명에 따른 절차들을 설명의 편의를 위하여 동작 주체를 분리하여 기술한 것일뿐, 단말과 기지국의 동작이 도 5 및 도 6을 통하여서만 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 셀룰러 기반 이동통신 시스템의 D2D 통신에서 링크 적응 송수신을 수행하는 단말의 동작방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 링크 적응 전송 방법에서 단말의 동작 방법은, D2D 링크을 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계(S510), 제 1 전송에 관련한 정보를 이용하여 상대 단말에 대한 전송을 수행하는 단계(S520) 및 상대 단말로부터의 수신에 기초하여 상기 전송 이후의 제 2 전송과 관련한 정보를 결정하는 단계(S530)를 포함하여 구성될 수 있다.
상술된 단말의 동작 방법은 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 측정 결과를 상기 기지국으로 보고하는 단계를 추가로 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 단말은 기지국으로부터 링크 상태의 측정을 요청받고 이에 대한 응답으로 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 측정 결과를 기지국으로 보고하도록 구성될 수도 있으며, 명시적인 기지국의 요청없이 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 측정 결과를 기지국으로 보고하도록 구성될 수도 있을 것이다.
단계(S510)에서 제 1 전송은 단말간 직접 통신 링크(D2D 링크)를 통하여 D2D 통신에 참여한 송신 단말과 수신 단말간의 최초 전송(initial transmission)을 의미할 수 있다.
단계(S510)에서 단말이 기지국으로부터 수신하는 제 1 전송과 관련된 정보는 상술된 바와 같이 데이터 전송을 위한 무선 자원, 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 전송과 관련된 정보에 데이터 전송을 위한 무선 자원이 포함될 경우는, 상기 제 1 전송과 관련된 정보는 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간에 관한 정보를 추가로 포함할 수 있다.
단계(S510)에서 상기 제 1 전송과 관련한 정보는 상기 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 단말에게 전송될 수 있다.
단계(S520)는 단계(S510)에서 수신한 제 1 전송에 관련한 정보를 수신한 단말이 제 1 전송에 관련한 정보에 포함된 정보를 이용하여 상대 단말에 대한 전송을 수행하는 단계이다. 예컨대, 단말은 제 1 전송에 관련한 정보에 포함된 데이터 전송을 위한 무선 자원에 관한 정보를 이용하여 상대 단말에 대한 데이터 전송을 위한 무선 자원을 결정하고, MCS 정보, 전송 모드 및 전송 전력 관련 정보를 이용하여 데이터 전송을 위한 MCS, 전송 모드 및 전송 전력을 결정할 수 있다.
마지막으로, 단계(S530)에서, 단말은 상기 제 1 전송(초기 전송) 이후의 전송, 즉 제 2 전송에 관련한 정보를 결정하게 된다.
제 2 전송과 관련한 정보는 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나일 수 있다.
단말이 초기 전송 이후의 전송과 관련한 정보를 결정하는 과정은 도 4를 통하여 상술되었으며, 제 2 전송과 관련한 정보는 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 수신 여부, 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지의 수신 품질, 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지에 포함된 파라미터 및 상기 상대 단말로부터의 데이터 수신 품질 중 적어도 하나를 이용하여 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 셀룰러 기반 이동통신 시스템의 D2D 통신에서 단말간 링크 적응 송수신을 제어하는 기지국의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 링크 적응 전송 방법에서 기지국의 동작 방법은, D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나의 단말로부터 상기 D2D 링크에 대해 측정된 정보를 수신하는 단계(S610), 측정된 정보에 기초하여, 상기 D2D 링크를 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 결정하는 단계(S620) 및 상기 제 1 전송에 관련한 정보를 상기 D2D 통신에 참여한 단말들 중 적어도 하나에 전달하는 단계(S630)를 포함하여 구성될 수 있다.
단계(S610)에서 링크 상태에 대해 측정된 정보는 채널 상태 보고로서 CQI(Channel quality indicator)가 포함될 수 있다.
한편, 상기 기지국은 상기 측정된 정보를 수신하는 단계(S610) 이전에 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나의 단말(즉, 송신 단말)로부터 상대 단말(즉, 수신 단말)에 대한 데이터 송신 요청을 수신하고, 상기 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나에게 상기 D2D 링크에 대한 링크 상태 측정을 요청하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계(S620)에서 제 1 전송은 단말간 직접 통신 링크(D2D 링크)를 통하여 D2D 통신에 참여한 송신 단말과 수신 단말간의 최초 전송(initial transmission)을 의미할 수 있다.
단계(S620)에서 기지국이 상기 링크 상태 측정 결과에 기초하여 결정하는 제 1 전송과 관련된 정보는 도 5의 단계(S510)에서 상술된 바와 같이 데이터 전송을 위한 무선 자원, 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 제 1 전송과 관련된 정보에 데이터 전송을 위한 무선 자원이 포함될 경우는, 상기 제 1 전송과 관련된 정보는 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간에 관한 정보를 추가로 포함할 수 있다.
단계(S630)에서, 상기 제 1 전송과 관련한 정보는 상기 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 단말에게 전송될 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.

Claims (13)

  1. 디바이스 투 디바이스(D2D) 통신에서 D2D 링크를 위한 적응 전송 방법에서, 단말의 동작 방법은,
    상기 D2D 링크를 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 기지국으로부터 수신하는 단계;
    상기 제 1 전송에 관련한 정보를 이용하여 상대 단말에 대한 전송을 수행하는 단계; 및
    상대 단말로부터의 수신에 기초하여 상기 전송 이후의 제 2 전송과 관련한 정보를 상기 기지국의 개입 없이 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 전송에 관련한 정보는 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보, 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나와 데이터 전송을 위한 무선 자원 및 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간에 관한 정보를 추가로 포함하고, 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간 동안, 상기 D2D 링크를 통한 데이터 전송은 상기 단말과 상기 상대 단말간의 직접 시그널링을 통하여 제어되는, 단말의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단말이 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 상기 기지국으로 보고하는 단계를 추가로 포함하는, 단말의 동작 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단말은 상기 기지국으로부터의 상대 단말과의 링크 상태 측정 요청에 대응하여 상대 단말과의 링크 상태를 측정하여 상기 기지국으로 보고하는, 단말의 동작 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전송과 관련한 정보는 상기 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 수신되는, 단말의 동작 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 전송과 관련한 정보를 결정하는 단계에서, 상기 제 2 전송과 관련한 정보는 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지 수신 여부, 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지의 수신 품질, 상기 상대 단말로부터의 ACK 또는 NACK 메시지에 포함된 파라미터 및 상기 상대 단말로부터의 데이터 수신 품질 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는, 단말의 동작 방법.
  9. 디바이스 투 디바이스(D2D) 통신에서 D2D 링크를 위한 적응 전송 방법에서, 기지국의 동작 방법은,
    상기 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나의 단말로부터 상기 D2D 링크에 대해 측정된 정보를 수신하는 단계;
    상기 측정된 정보에 기초하여, 상기 D2D 링크를 통한 제 1 전송에 관련한 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 전송에 관련한 정보를 상기 D2D 통신에 참여한 단말들 중 적어도 하나에 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 전송에 관련한 정보는 데이터 전송에 사용될 MCS (Modulation and Coding Scheme), 데이터 전송을 위한 전송 전력 관련 정보, 및 데이터 전송을 위한 전송 모드(Transmission Mode) 중 적어도 하나와 데이터 전송을 위한 무선 자원 및 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간에 관한 정보를 추가로 포함하고, 상기 데이터 전송을 위한 무선 자원의 유효한 기간 동안, 상기 D2D 링크를 통한 데이터 전송은 상기 단말과 상대 단말간의 직접 시그널링을 통하여 제어되는, 기지국의 동작 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 기지국이 상기 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나의 단말로부터 상대 단말에 대한 데이터 송신 요청을 수신하고, 상기 D2D 통신에 참여한 단말 쌍들 중 적어도 하나에게 상기 D2D 링크에 대한 링크 상태 측정을 요청하는 단계를 추가로 포함한, 기지국의 동작 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 전송과 관련한 정보는 상기 기지국으로부터 RRC(Radio Resource Control) 계층 메시지 또는 하향링크 제어 채널을 이용하여 전송되는, 기지국의 동작 방법.
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