KR102063085B1 - 무선 통신 시스템에서 혼잡 제어에 기반하여 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 혼잡 제어에 기반하여 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 사이드링크 데이터 채널을 전송하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 제 1 우선 순위의 상기 사이드링크 데이터 채널을 송신하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 우선 순위와 같거나 낮은 우선 순위를 갖는 모든 사이드링크 데이터 채널들을 위하여 사용할 수 있는 자원들의 합은, 상기 제 1 우선 순위에 대응하는 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 혼잡 제어에 기반하여 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 혼잡 제어 (congestion control; CR)에 기반하여 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.
한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위하여는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 혼잡 제어에 기반하여 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말이 사이드링크 데이터 채널을 전송하는 방법은, 제 1 우선 순위의 상기 사이드링크 데이터 채널을 송신하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 우선 순위와 같거나 낮은 우선 순위를 갖는 모든 사이드링크 데이터 채널들을 위하여 사용할 수 있는 자원들의 합은, 상기 제 1 우선 순위에 대응하는 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 양상인 무선 통신 시스템에서 단말은, 무선 통신 모듈; 및 상기 무선 통신 모듈과 연결되어, 제 1 우선 순위의 상기 사이드링크 데이터 채널을 송신하는 프로세서를 포함하고, 상기 제 1 우선 순위와 같거나 낮은 우선 순위를 갖는 모든 사이드링크 데이터 채널들을 위하여 사용할 수 있는 자원들의 합은, 상기 제 1 우선 순위에 대응하는 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 우선 순위보다 낮은 제 2 우선 순위를 갖는 사이드링크 데이터 채널과 상기 제 2 우선 순위와 같거나 낮은 우선 순위를 갖는 모든 사이드링크 데이터 채널들을 위하여 사용할 수 있는 자원들의 합은, 상기 제 2 우선 순위에 대응하는 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 제 1 우선 순위를 사이드링크 데이터 채널을 위하여 사용할 수 있는 자원의 양은 상기 제 2 우선 순위를 사이드링크 데이터 채널을 위하여 사용할 수 있는 자원의 양 보다 큰 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 상기 제 2 우선 순위보다 낮은 제 3 우선 순위를 갖는 사이드링크 데이터 채널을 위하여 사용할 수 있는 자원은, 상기 제 3 우선 순위에 대응하는 임계값 보다 같거나 작고, 상기 제 3 우선 순위는 최저 우선 순위인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 경우, 상기 제 1 우선 순위, 상기 제 2 우선 순위 및 상기 제 3 우선 순위에 대응하는 임계값들을 개별적으로 설정할 수 있다.
추가적으로, 상기 제 1 우선 순위와 같거나 낮은 우선 순위를 갖는 모든 사이드링크 데이터 채널들을 위하여 사용할 수 있는 자원들의 합은, 상기 제 1 우선 순위에 대응하는 임계값 보다 큰 경우, 제 1 우선 순위의 상기 사이드링크 데이터 채널은 드랍핑하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 혼잡 제어에 기반하여 효율적으로 단말 간 직접 통신 자원을 할당할 수 있다.
본 발명에서 얻을 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.
도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 7은 단말 간 직접 통신의 개념도이다.
도 8는 자원 풀 및 자원 유닛의 구성예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 사이드링크 자원의 양을 결정하는 예를 도시한다.
도 10은 본 발명에 실시예에 적용될 수 있는 기지국과 단말의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.
본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD 방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD 방식 또는 TDD 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 본 명세서는 기지국의 명칭은 RRH(remote radio head), eNB, TP(transmission point), RP(reception point), 중계기(relay) 등을 포함하는 포괄적인 용어로 사용될 수 있다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위하여 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 전송측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet 데이터 Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(방송 Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(방송 Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical 방송 Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.
한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 참조 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.
PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.
PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 UL HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.
PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.
PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는 지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송 형식 정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링, 즉 블라인드 디코딩하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.
도 6은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히 도 6은 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.
도 7은 단말 간 직접 통신의 개념도이다.
도 7을 참조하면, UE가 다른 UE와 직접 무선 통신을 수행하는 D2D(device-to-device) 통신, 즉, 단말 간 직접 통신에서는 eNB가 D2D 송수신을 지시하기 위한 스케줄링 메시지를 전송할 수 있다. D2D 통신에 참여하는 UE는 eNB로부터 D2D 스케줄링 메시지를 수신하고, D2D 스케줄링 메시지가 지시하는 송수신 동작을 수행한다. 여기서 UE는 사용자의 단말을 의미하지만 eNB와 같은 네트워크 엔티티가 UE 사이의 통신 방식에 따라서 신호를 송수신하는 경우에는 역시 일종의 UE로 간주될 수 있다. 또한 UE가 송신한 D2D 신호를 eNB가 수신하는 것도 가능하며, D2D 송신을 위해 설계된 UE의 신호 송수신 방법을 UE가 eNB에게 상향링크 신호를 송신하는 동작에도 적용이 가능하다.
이하에서는 UE 사이에 직접 연결된 링크를 D2D 링크로, UE가 eNB와 통신하는 링크를 NU링크로 지칭한다. 또는 UE 사이에 직접 연결된 링크를 상향링크 및 하향링크과 대비되는 개념으로 사이드링크 (Sidelink; SL)라고 지칭할 수도 있다.
이하에서는 UE1은 일련의 자원의 집합을 의미하는 자원 풀 (resource pool) 내에서 특정한 자원에 해당하는 자원 유닛을 선택하고 해당 자원 유닛을 사용하여 사이드링크 신호를 전송하는 경우에 대해서 설명한다. 여기서, 자원 풀은 UE1이 기지국의 커버리지 내에 위치하는 경우 기지국이 알려줄 수 있으며, UE1이 기지국의 커버리지 밖에 있는 경우에는 다른 UE가 알려주거나 혹은 사전에 정해진 자원으로 결정될 수도 있다. 일반적으로 자원 풀은 복수의 자원 유닛으로 구성되며 각 UE는 하나 혹은 복수의 자원 유닛을 선정하여 자신의 사이드링크 신호 전송에 사용할 수 있다.
도 8는 자원 풀 및 자원 유닛의 구성예를 도시한다.
도 8을 참조하면, 전체 주파수 자원이 NF개로 분할되고, 전체 시간 자원이 NT개로 분할되어, 총 NF*NT 개의 자원 유닛이 정의되는 경우를 예시하고 있다. 특히, 해당 자원 풀이 NT 서브프레임을 주기로 반복된다고 할 수 있다. 특징적으로, 하나의 자원 유닛은 주기적으로 반복하여 나타날 수 있다. 혹은 시간이나 주파수 차원에서의 다이버시티 (diversity) 효과를 얻기 위하여 하나의 논리적인 자원 유닛이 맵핑되는 물리적 자원 유닛의 인덱스가 시간에 따라서 사전에 정해진 패턴으로 변화할 수도 있다. 이러한 자원 유닛 구조에 있어서, 자원 풀이란 사이드링크 신호를 전송하고자 하는 UE가 전송에 사용할 수 있는 자원 유닛의 집합을 의미할 수 있다.
상술한 자원 풀은 여러 종류로 세분화될 수 있다. 먼저 자원 풀에서 전송되는 사이드링크 신호의 컨텐츠에 따라서 구분될 수 있다. 일 예로 아래 1) 내지 3)과 같이 사이드링크 신호의 컨텐츠는 SA, 사이드링크 데이터 채널 및 디스커버리 신호로 구분될 수 있으며, 각각 컨텐츠에 따라서 별도의 자원 풀이 설정될 수 있다.
1) SA(Scheduling assignment): SA는 전송 UE가 후행하는 사이드링크 데이터 채널의 자원 위치 정보 및 데이터 채널의 복조를 위한 MCS(modulation and coding scheme)나 MIMO 전송 방식 등의 정보를 포함하는 신호를 지칭한다. 상기 SA는 동일 자원 유닛 상에서 사이드링크 데이터와 함께 다중화되어 전송되는 것도 가능하며, 이 경우 SA 자원 풀이란 SA가 사이드링크 데이터와 다중화되어 전송되는 자원의 풀을 의미할 수 있다.
2) 사이드링크 데이터 채널: 사이드링크 데이터 채널은 전송 UE가 사용자 데이터를 전송하는데 사용하는 채널을 지칭한다. 만약 SA가 동일 자원 유닛 상에서 사이드링크 데이터와 함께 다중화되어 전송된다면, SA 자원 풀의 특정 자원 유닛 상에서 SA 정보를 전송하는데 사용되었던 RE(resource element)를 사이드링크 데이터 채널 자원 풀에서도 사이드링크 데이터를 전송하는데 사용할 수 있다.
3) 디스커버리 신호: 전송 UE가 자신의 ID등의 정보를 전송하여 인접 UE로 하여금 자신을 발견할 수 있도록 하는 신호를 위한 자원 풀을 의미한다.
4) 동기 신호/채널(Synchronization signal/channel): 동기 신호/채널은 사이드링크 동기 신호 또는 사이드링크 방송 채널이라고도 지칭할 수 있으며, 송신 UE가 동기 신호 및 동기와 관련된 정보를 전송함으로써 수신 UE가 송신 UE에게 시간/주파수 동기를 맞추는 목적을 달성하는 신호/채널을 위한 자원 풀을 의미한다.
SA와 사이드링크 데이터는 서브프레임 상에서 분리되는 자원 풀을 사용할 수 있지만, UE가 SA와 사이드링크 데이터를 하나의 서브프레임에서 동시에 전송할 수 있는 경우라면 동일한 서브프레임에 두 종류의 자원 풀이 설정될 수도 있다.
한편, UE가 사이드링크 전송 자원을 스스로 결정하는 경우, UE는 자신이 사용하는 자원의 크기 및 빈도 역시 스스로 결정하게 된다. 물론, 네트워크 등으로부터의 제약 조건으로 인하여, 일정 수준 이상의 자원 크기나 빈도를 사용하는 것은 제한될 수 있다. 그러나, 특정 시점에 특정 지역에 많은 UE가 몰려 있는 상황에서 모든 UE들이 상대적으로 많은 자원을 사용하는 경우라면, 상호간에 간섭을 일으켜서 전체적인 성능을 크게 저하시킬 수 있다.
따라서 개별 UE가 채널 상황을 관찰하고 만일 과도하게 많은 자원이 소모되고 있다고 판단된다면, 스스로의 자원 사용을 줄이는 형태의 동작을 취하는 것이 바람직하다. 이를 혼잡 제어 (congestion control; CR)이라 정의한다. 일 예로, UE은 단위 시간/주파수 자원에서 측정된 에너지가 일정 수준 이상인지 여부를 판단하고, 일정 수준 이상의 에너지가 관찰된 단위 시간/주파수 자원의 비율에 따라서 자신의 전송 자원의 양 및 빈도를 조절할 수 있다. 일정 수준 이상의 에너지가 관찰된 시간/주파수 자원의 비율은 CBR (channel busy ratio)이라고 정의한다.
한편, 단일 UE는 복수의 트래픽을 사이드링크로 전송할 수 있다. 일 예로, 자동차에 설치된 UE는 특정 주기로 기본적인 자신의 위치 정보를 알려서 주변 자동차로 하여금 충돌할 것인지 여부를 판단하게 하는 동시에, 다른 주기로 자신이 센서 등으로 획득한 정보를 주변 자동차에 알려서 다른 자동차가 상황 파악을 하는데 도움을 주거나 혹은 특정 돌발 상황이 발생하는 경우에 또 다른 주기로 이를 주변 자동차에게 알리는 동작을 수행할 수 있다. 이와 같이 상이한 종류의 트래픽들은 무선 자원 할당에 있어서 그 우선 순위가 상이할 수 있다.
상술한 복수의 트래픽을 처리하는 방법으로서, 하나의 UE가 복수의 사이드링크 프로세스들을 통하여 정보를 전송하는 것을 고려할 수 있다. 여기서 하나의 사이드링크 프로세스는 일련의 자원 선택을 통해 정해진 자원에 트래픽을 전송하는 단위를 의미한다. 하나의 사이드링크 프로세스에서 UE는 선택된 자원을 여러 번 반복 사용하여 복수의 PDU를 전송할 수도 있고, 혹은 하나의 사이드링크 프로세스에서 UE는 선택된 자원을 반복해서 사용하지 않고 단일한 PDU의 전송으로만 사용할 수도 있다. 단일 PDU를 전송하는 경우에도 UE는 복수의 시간 자원을 전송 자원으로 선택할 수 있으며, 이는 단일 PDU에 대한 HARQ 재전송을 위한 것이다.
이러한 상황에서 CR은 UE 단위의 자원 사용을 조절하도록 동작하는 것이 바람직하다. 즉, 각 UE는 CBR에 따라서 자신이 사용할 자원의 크기와 빈도를 결정하고, 그 결정된 자원을 다시 복수의 사이드링크 프로세스들에 적절하게 분배하는 것이다. 구체적으로, 각 UE는 1초와 같은 단위 시간 중 전송에 사용할 수 있는 시간/주파수 자원의 양의 최대값을 CBR로부터 유도한다. CBR로부터 유도된 시간/주파수 자원의 양의 최대값은 TRU (target resource utilization)라고 정의한다. 이후, TRU를 다시 각 사이드링크 프로세스가 사용할 양으로 분할하며, 여기에는 각 사이드링크 프로세스가 가지는 우선순위를 고려하여 높은 우선순위의 사이드링크 프로세스에 보다 많은 자원 양을 할당할 수 있다.
예를 들어, CBR 측정 결과로 특정 UE가 1초에 80 RB를 사용할 수 있는 것으로 결정된 상황에서, 해당 UE가 높은 우선순위의 사이드링크 프로세스 1과 낮은 우선순위의 사이드링크 프로세스 2를 동시에 운영하려는 경우, 해당 UE는 아래와 같은 예시들로 두 사이드링크에 자신이 사용할 수 있는 자원을 할당할 수 있다. 이하의 예시에서는 두 사이드링크 프로세스들에 3:1의 비율로 자원을 할당하는 것으로 가정하였으며, 각 사이드링크 프로세스가 사용하는 자원의 크기나 빈도는 해당 사이드링크 프로세스에 인가되는 트래픽의 속성에 따라 결정될 수 있다.
- 예시 1: UE는 사이드링크 프로세스 1을 1초에 한 번 60 RB를 사용하여 전송하면서, 사이드링크 프로세스 2를 1초에 한 번 20 RB를 사용하면서 전송한다. 이 때, 해당 UE가 1초에 사용하는 전체 자원은 60*1 + 20*1 = 80 RB가 된다.
- 예시 2: UE는 사이드링크 프로세스 1을 100 ms에 한 번 6 RB를 사용하여 전송하면서, 사이드링크 프로세스 2를 100 ms에 한 번 2 RB를 사용하면서 전송한다. 이 때, 해당 UE가 1초에 사용하는 전체 자원은 6*10 + 2*10 = 80 RB가 된다.
- 예시 3: UE는 사이드링크 프로세스 1을 200 ms에 한 번 12 RB를 사용하며 전송하면서, 사이드링크 프로세스 2를 500 ms에 한 번 10 RB를 사용하면서 전송한다. 이 때, 해당 UE가 1초에 사용하는 전체 자원은 12*5 + 10*2 = 80 RB가 된다.
- 예시 4: UE는 사이드링크 프로세스 1만을 사용할 것을 결정하고 사이드링크 프로세스 1을 100 ms에 한 번 8 RB를 사용하면서 전송한다. 이 때 사이드링크 프로세스 2는 사용되지 않으며, 필요한 경우 사이드링크 프로세스 1에서 모든 트래픽을 다중화하여 전송한다.
한편, 하나의 사이드링크 프로세스에서 한 번 선택한 자원을 반복 사용하면서 복수의 PDU (protocol data unit)를 전송하는 경우, UE는 한 번 선택된 자원을 언제까지 사용할 것인지 역시 결정하게 된다. 일 예로, UE는 자원을 선택하면서 해당 자원을 몇 번 사용할 지를 일정 범위 내에서 랜덤하게 선택한다. 갑자기 메시지의 크기가 변하는 등의 이유로 기 선택한 자원으로 전송이 불가능한 경우와 같이 특수한 상황이 발생하지 않는다면, 선택된 횟수만큼 자원을 사용하기 이전에는 해당 사이드링크 프로세스의 자원을 변경하지 않도록 동작한다.
이를 구현하기 위해서 UE는 자원을 선택할 때 소정의 카운터를 특정한 값으로 설정하고 PDU가 전송될 때 마다 (혹은 전송 자원 시점이 도래할 때 마다) 상기 소정의 카운터를 1씩 줄인 다음, 카운터가 0에 다다르면 다른 자원의 선택 과정을 수행할 수 있다. 이러한 동작을 통해 다른 UE들은 해당 UE가 앞으로도 어떤 자원을 사용할 지를 예측하고 이에 맞추어 중복하는 자원을 최대한 피하도록 동작할 수 있다.
이 때 UE가 측정한 CBR 값이 변경되고 그 결과로 UE는 자신이 사용하는 자원의 크기나 빈도를 CR에 의해 조절해야 할 수도 있다. 그러나 한 번 선택한 자원에 대한 카운터가 0이 되어 새로운 자원 선택이 수행되기 이전에 자원의 크기나 빈도를 조절한다면, 이는 다른 UE가 해당 UE의 미래 자원을 회피하는 동작에 장애로 작용할 수 있다. 따라서, UE는 특정 사이드링크 프로세스에 대해서 사전에 자원을 선택해 둔 상태에서, CBR 측정치가 변하는 등의 이유로 자원의 크기와 빈도를 조절해야 할 경우에도 우선 해당 사이드링크 프로세스가 사용할 횟수만큼 지속해서 자원을 사용하도록 (즉, 해당 사이드링크 프로세스의 카운터가 0이 될 때까지는 기존 선택한 자원을 계속 사용하도록) 동작할 수 있다. 그리고 카운터가 0이되면 자원 재선택을 수행하게 되며 이 때 CR의 결과를 반영하여 적절한 자원의 크기와 빈도를 결정할 수 있다.
만일 UE가 특정 사이드링크 프로세스의 카운터가 0이되어도 확률적으로 기존 자원을 유지할 것인지 여부를 결정하도록 동작하는 경우, 기존 자원을 유지하도록 결정한다면 여전히 새로운 CBR에 따른 CR의 결과를 반영하지 않고 기존 자원의 크기와 빈도를 유지할 수 있다. 혹은 이것이 새로운 CBR 결과를 과도하게 긴 지연을 가지고 반영하는 결과를 낳을 수 있다면, CBR 결과가 일정 수준 이상 변화한 경우에는 카운터가 0이 되는 순간 확률적 선택과 무관하게 즉각적으로 자원 재선택을 수행하고 CBR 결과를 반영하도록 동작할 수도 있다.
상술한 방법은 기존 자원 선택을 유지하는 원리를 최대한 활용하는 원리에 기반한 것이다. 그러나, CBR이 크게 변화해서 즉각적인 CR이 수행되어야 하는 경우에는 오히려 성능에 악영향을 줄 수 있다. 이에 대한 보완책으로 CBR이 일정 수준 이상 변화한다면 혹은 CBR 결과로 UE가 사용할 수 있는 자원의 비율이 일정 수준 이상으로 변화한다면, UE는 비록 특정 사이드링크 프로세스가 선택해 둔 자원의 사용이 만료되기 이전이라도 해당 사이드링크 프로세스에서 자원 재선택을 수행하도록 동작할 수 있다. 특히 이러한 동작은 CBR이 증가하여 UE가 자원의 크기나 빈도를 줄여야 하는 상황에 제한적으로 적용될 수 있다. 이는 CBR이 감소하여 자원의 크기나 빈도를 늘일 수 있는 경우에는 기존 자원을 유지하여도 시스템 성능에 문제가 없기 때문이다.
한편, UE가 복수의 사이드링크 프로세스를 운영하여 데이터를 전송하는 상황에서는 자원 선택 및 재선택 동작이 각 사이드링크 프로세스 별로 별도로 운영되어야 한다. 일 예로, 상술한 선택 자원을 몇 번 사용할 지를 결정하는 카운터는 각 사이드링크 프로세스별로 별도로 결정되며, 해당 사이드링크 프로세스에서 PDU가 전송될 때에만 혹은 해당 사이드링크 프로세스에 대응하는 전송 자원이 도래한 경우에만 1씩 감소하도록 동작해야 한다. 이는 특정 사이드링크 프로세스가 선택한 자원을 언제까지 사용할 지가 다른 사이드링크 프로세스 상에서의 PDU 전송에 영향을 받지 않도록 분리됨을 의미한다.
추가적으로, 각 UE에 필요한 자원의 양은 상황에 따라서 상이할 수 있다. 가령 많은 종류의 트래픽을 사이드링크로 송신해야 하는 UE은 그렇지 않은 UE에 비해서 혼잡 (congestion) 상황에서도 더 많은 자원이 필요할 수 있다. 따라서, UE의 종류에 따라 상이한 TRU을 결정할 수도 있다. 일 예로 각 UE은 우선 모든 UE이 동일한 양의 트래픽을 생성한다고 가정하고 명목상의 TRU을 결정한 후, 상기 명목상의 TRU에 UE 특정적인 정보에 반영하여 (예를 들어, 일정한 가중치를 반영하여) 실제 해당 UE이 사용할 TRU을 최종 결정할 수 있다. 이러한 값은 사전에 UE의 인증 과정에서 전달/결정 (즉, 많은 자원을 허용하는 UE임이 인증되면 더 큰 TRU를 사용하도록 결정)될 수 있으며, 혹은 UE이 기지국 등 네트워크에게 필요한 양을 보고하고 적절한 값을 지정 받을 수도 있다.
상황에 따라서 UE은 자신이 전송하는 자원 풀에 대해서 CBR을 측정하지 못할 수 있다. 일 예로, UE이 사용할 전송 자원 풀이 변경된 상황에서, 변경된 새로운 전송 자원 풀에 대해서 CBR을 안정적으로 측정하기 이전까지는, 해당 자원 풀에 대한 CBR을 바탕으로 하는 동작을 수행할 수가 없다. 이러한 경우, 일반적인 자원 충돌 회피를 위한 센싱 동작 역시 불가능하므로, UE은 센싱이 불가능한 경우 사용하는 예외적 자원 풀을 사용하여 일시적으로 데이터를 송신할 수 있다.
일 예로 UE이 핸드오버를 하여 새로운 셀의 자원 풀로 전송을 하는 경우나, UE이 기지국으로부터 자원을 할당 받았으나 기지국과의 통신 링크가 불안정하여 해당 자원을 계속 쓸 수가 없는 경우에 예외적 자원 풀을 사용할 수 있다. 이와 같이 예외적 자원 풀을 사용할 경우 UE은 CBR 값을 알지 못하므로, UE이 어떠한 상황을 상정하여 전송 파라미터를 결정할지를 정의해야 한다. 하나의 방법으로, 예외적 자원 풀은 특수한 상황에 처한 UE만이 사용할 것이므로, 혼잡 상황이 발생할 확률이 매우 낮을 것이라는 가정하에서 혼잡 상황이 발생하지 않았다고 가정하고 CBR로부터의 제약이 없는 상황에서 전송 파라미터를 결정하도록 동작할 수 있다. 혹은 기지국 등이 명목상의 CBR 값을 알려주거나 혹은 다른 방식을 통해 측정된 CBR 값 (예를 들어, 기지국이 직접 측정한 예외적 자원 풀의 CBR 값)을 알려주고 이를 가정하여 전송 파라미터를 결정하도록 동작할 수도 있다.
한편, UE이 미래 자원을 예약해 둔 상황에서 메시지의 크기가 변화하는 경우 자원을 재선택해야 할 수 있다. 가령 메시지(혹은 전송해야 할 복수의 메시지를 통합한 통합 메시지)가 예상보다 커져서 가장 높은 MCS (Modulation and Coding Scheme)로도 다 전송할 수 없는 경우에는 자원을 다시 선택하여 더 큰 자원을 잡고 메시지를 전송하도록 동작할 수 있다. 그러나 이 동작은 혼잡이 발생하지 않은 상황에 국한되어야 한다. 이는 혼잡 상황이 발생하여 UE가 자원을 이미 줄이고 상술한 TRU에 맞추어 자원을 설정하였다면 이를 사용해도 전송할 수가 없는 큰 메시지는 어떤 방식으로도 전송이 불가능하기 때문이며, 이 때 자원을 재선택하면 불필요하게 예약 자원을 취소하게 되어 자원 충돌 확률만 높아질 것이다.
따라서, 메시지의 사이즈가 커지고 예약 자원에서 해당 메시지를 모두 전송하지 못하는 경우가 발생할 상황이라면, CBR 값이 일정 수준 이하인 경우에는 자원을 재선택함으로써 더 큰 자원 예약을 통한 전체 메시지 전송을 시도하지만, CBR 값이 일정 수준 이상인 경우에는 기존 예약 자원을 유지할 수 있다. 이와 같이 동작함으로써, 비록 전체 메시지를 다 전송하지 못한다고 할지라도, 기존 자원으로 부분적인 메시지는 다른 UE과의 자원 충돌 없이 전송하도록 동작할 수 있다. 여기서 전송되지 못하는 일부 메시지는 드랍핑될 수 있으며, 이 드랍핑 동작에는 메시지의 우선순위 정보가 반영될 수 있다. 일 예로, 낮은 우선순위의 메시지부터 우선 드랍핑될 수 있다. 여기서, 낮은 우선순위란 우선순위에 해당하는 값이 큰 것을 의미한다. 예를 들어, 우선 순위 값 1인 메시지와 우선 순위 값 2인 메시지 중, 우선 순위 값 1인 메시지가 우선 순위가 높은 것을 의미한다.
한편, 하나의 UE가 상이한 우선순위의 패킷을 전송하는 경우, 상황에 따라서 우선순위별로 사용할 수 있는 자원의 양을 다르게 조절하는 것이 유리할 수 있다. 즉, 혼잡 상황이 발생한 경우 낮은 우선순위의 패킷은 매우 적은 양의 자원만을 사용하여 전송하는 반면, 높은 우선순위의 패킷은 좀 더 많은 양의 자원을 사용할 수 있도록 허용하는 것이다. 이를 구현하는 방법으로, 상술한 CBR로부터 유도되는 TRU, 즉 각 UE가 1초와 같은 단위 시간 중 전송에 사용할 수 있는 시간/주파수 자원의 양의 최대값을 패킷의 우선순위에 따라서 상이하게 설정할 수 있다.
구체적으로, TRU_a를 정의하고 이를 우선순위 레벨 a에 해당하는 패킷의 TRU로 설정하는 것이다. 일반적으로 높은 우선순위가 더 큰 TRU를 차지하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 우선순위 a가 우선순위 b보다 높은 경우 TRU_a가 TRU_b보다 큰 값이 되도록 설정할 수 있다. 즉, 우선순위 a인 패킷이 단위 시간 동안 사용할 수 있는 자원의 양이 RU_a라면, 모든 우선순위 레벨 x에 대해서 RU_x가 TRU_x보다 작거나 같도록 규제되면서, 우선순위 a가 우선순위 b보다 높은 경우 TRU_a >= TRU_b가 되는 것이다.
하지만 각 우선순위별로 사용할 수 있는 자원의 양인 RU를 별도로 계산함에도 불구하고 추가적으로 TRU를 적용한다면, 상황에 따라서 하나의 UE는 높은 우선순위 레벨이 사용할 자원이 더 이상 없는 상황임에도 불구하고 다른 UE는 낮은 우선순위를 전송하며 시스템에 부하를 지속적으로 증가하는 경우가 발생한다.
일 예로, 각 UE는 우선순위 a와 우선순위 b 두 종류의 우선순위를 가지며, 주어진 혼잡 상황에서 TRU_a = 1%, TRU_b = 0.5%로 결정되었다고 가정하자. 만일 UE1에게 우선순위 a의 패킷이 많이 발생하여 1.5%의 RU가 필요한 상황이 발생하였다면, 앞서 설명한 동작에서는 단위 시간 동안 사용한 자원의 양인 RU는 결국 1%만이 될 수 있으며, 그에 따라 전체 우선순위 a 패킷 중 1/3에 해당하는 양은 전송이 불가능하게 된다. 반면, UE1에게 우선순위 b 패킷은 발생하지 않는다면 UE1의 총 RU는 1%로 제한될 것이다.
그러나, UE2에게 우선순위 a 패킷과 b 패킷이 적정하게 발생하여 각각 RU 1%와 0.5%로 전송 가능하다고 가정할 수도 있다. 이와 같은 경우, UE2가 단위 시간 동안 사용한 자원의 양인 RU는 1.5%가 된다. 더욱이 0.5%의 RU는 우선순위 b의 전송으로 사용된 것인데, 같은 상황에서 UE1이 우선순위 a의 패킷을 혼잡 상황을 방지하기 위해서 드랍핑했다는 점에서는 부적절할 수 있다.
이를 해결하는 방법으로, 일련의 우선순위들을 갖는 패킷들을 위한 RU의 합이 해당 우선순위들에 부여된 TRU의 합보다 작거나 같도록 규제할 수 있다. 그리고 RU가 합해지는 우선순위 사이에서는 실제 RU를 유연하게 각 우선순위에 할당하는 것이다. 예를 들어, 우선순위 a와 우선순위 b 사이의 RU를 합하는 형태로 규제가 된다면, RU_a+RU_b가 TRU_a+TRU_b보다 작거나 같도록 동작하는 것이며, 그 한도 내에서 두 우선순위의 RU를 조절하는 것이 가능해진다. 이와 같은 경우라면, 앞선 예시에서 UE1이 1.5%의 RU를 우선순위 a의 용도로 활용하는 것이 가능해진다.
추가적으로 특정 우선순위는 독자적으로 RU가 TRU보다 작도록 추가 규제될 수 있다. 특히, 상대적으로 낮은 우선순위에게 추가적인 규제를 적용함으로써, UE가 낮은 우선순위만 가지고 채널에 부하를 심하게 주는 경우를 방지하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 낮은 우선순위인 우선순위 b의 경우 RU_b가 TRU_b보다 작거나 같다는 추가 조건이 부여될 수 있다. 이와 같은 경우, TRU_b에 해당하는 자원은 더 높은 우선순위인 우선순위 a의 전송에 활용이 가능하지만, 그 반대인 TRU_a에 해당하는 부분은 우선순위 b의 전송에 사용될 수 없다. 보다 구체적으로, TRU_a = 1%, TRU_b = 0.5%인 경우 (RU_a=1.5 %, RU_b=0 %)는 가능하지만 (RU_a=0%, RU_b=1.5%)는 불가능하다.
위에서 설명한 동작은 TRU를 특정 레벨 혹은 그 이하의 우선순위가 사용하는 총 RU의 상한으로 정의함으로써 구현될 수도 있다. 위의 예에서 TRU’_a = TRU_a + TRU_b, TRU’_b = TRU_b라고 정의한다면, TRU’_x는 우선순위 레벨 x 이하의 패킷 전송에 사용한 RU의 합에 대한 상한으로 동작하는 것이다. 상술한 원리는 아래 수학식 1과 같이 표현할 수 있다. 특히, 아래 수학식 1은 우선순위가 k인 패킷을 위한 RU 및 우선 순위가 k보다 큰 패킷들의 RU들의 총 합은, 우선순위가 k인 패킷에 대하여 설정된 TRU (단위 시간 중 전송에 사용할 수 있는 시간/주파수 자원의 양의 최대값)보다 작다는 것을 의미한다. 특히, 아래 TRU(k)는 TRU를 k의 우선순위 혹은 그보다 큰 우선순위가 사용할 수 있는 총 RU의 상한을 의미한다. 아래 수학식 1에서 우선 순위 지표 i나 k는 그 값이 작을수록 우선 순위가 더 높음을 의미한다.
Figure 112019035292432-pct00001
상술한 방법을 변형하여, 특정 자원이 특정 우선순위의 전송으로 정해진 상황에서 UE는 더 높은 우선순위의 패킷을 전송하는 것이 허용되도록 CR을 수행할 수 있다. 일 예로, 특정 사이드링크 프로세스가 특정 우선순위에 멥핑되어 있다고 하더라도, UE가 특정 시점에서 다른 자원을 통해서 더 높은 우선순위를 전송할 수 없는 상황이 되면 (예를 들어, 더 높은 우선순위에 멥핑된 사이드링크 프로세스에서 이미 제한된 자원을 모두 사용한 상황이 되면), 더 높은 우선순위의 패킷을 전송하는 것을 허용하는 것이다. 다른 예로 특정 자원이 특정 우선순위를 가정하고 예약된 상황에서도 상기와 같은 경우라면 더 높은 우선순위의 패킷을 전송하는데 활용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 사이드링크 자원의 양을 결정하는 예를 도시한다.
도 9를 참조하면, 서브프레임 n에서의 사이드링크 데이터 채널인 PSSCH의 전송을 위하여, UE는 단계 901에서 CBR을 측정한다. 특히, 상기 CBR의 측정은 서브프레임 n이전의 시점에서 이루어지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 서브프레임 n-4에서 수행될 수 있다.
다음으로, 단계 903에서 UE는 우선 순위 k를 갖는 PSSCH의 자원을 결정한다.
마지막으로, 단계 905에서 UE는 상기 결정된 자원과 상기 측정된 CBR로부터 도출되는 TRU(k)를 비교하여 자원을 조정한다. 특히, 우선순위가 k인 패킷을 위한 RU 및 우선 순위가 k보다 큰 패킷들의 RU들의 총 합은, 우선순위가 k인 패킷에 대하여 설정된 TRU (k) (단위 시간 중 전송에 사용할 수 있는 시간/주파수 자원의 양의 최대값)보다 작다는 것을 보장해야 한다. 특히, TRU(k)는 TRU를 k의 우선순위 혹은 그보다 큰 우선순위가 사용할 수 있는 총 RU의 상한을 의미한다.
도 10은 본 발명에 실시예에 적용될 수 있는 기지국과 단말의 구성을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 (eNB, 10)는, 수신 모듈(11), 전송 모듈 (12), 프로세서(13), 메모리(14) 및 복수개의 안테나(15)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(15)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국을 의미한다. 수신 모듈 (11)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송 모듈 (12)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(13)는 기지국 (10) 전반의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 (10)의 프로세서(13)는, 도 1 내지 도 10에서 설명된 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.
기지국 (10)의 프로세서(13)는 그 외에도 기지국 (10)이 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(14)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
계속해서 도 11을 참조하면 본 발명에 따른 단말(UE, 20)는, 수신 모듈 (21), 전송 모듈 (22), 프로세서(23), 메모리(24) 및 복수개의 안테나(25)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(25)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말을 의미한다. 수신 모듈 (21)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송 모듈 (22)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(23)는 단말(20) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(20)의 프로세서(23)는, 도 1 내지 도 10에서 설명된 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.
단말(20)의 프로세서(23)는 그 외에도 단말(20)이 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(24)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 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 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(필드 programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 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.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 혼잡 제어에 기반하여 단말 간 직접 통신을 위한 자원을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 사이드링크 데이터 채널 상에서 전송을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 사이드링크 데이터 채널 상에서 복수의 자원들을 이용하여 복수의 전송들을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 전송들의 우선 순위들 각각에 대하여, 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 해당 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 해당 우선 순위에 대응하는 임계값과 같거나 작도록 제한되며,
    상기 임계값은 상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 제 1 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 제 1 우선 순위에 대응하는 제 1 임계값 보다 같거나 작고,
    상기 제 1 우선 순위보다 낮은 제 2 우선 순위에 대하여, 상기 제 2 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 제 2 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 제 2 우선 순위에 대응하는 제 2 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 우선 순위의 전송을 위한 제 1 자원의 양은 상기 제 2 우선 순위의 전송을 위한 제 2 자원의 양 보다 큰 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 우선 순위보다 낮은 제 3 우선 순위에 대하여, 상기 제 3 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 제 3 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 제 3 우선 순위에 대응하는 제 3 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는,
    상기 제 3 우선 순위는 최저 우선 순위인 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 임계값, 상기 제 2 임계값 및 상기 제 3 임계값을 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 1 임계값은 상기 제 1 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것이며,
    상기 제 2 임계값은 상기 제 2 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것이며,
    상기 제 3 임계값은 상기 제 3 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 해당 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합이 상기 해당 우선 순위에 대응하는 임계값을 초과하는 경우, 상기 해당 우선 순위의 전송들 중 적어도 하나는 드랍핑되는 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값은,
    상기 사이드링크 데이터 채널의 CBR (channel busy ratio)에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원은,
    상기 사이드링크 데이터 채널 상에서 상기 단말에 할당된 서브 채널들의 집성 개수와 연관된 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 전송들의 우선 순위들 각각에 대하여, 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 해당 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 해당 우선 순위에 대응하는 임계값과 같거나 작도록 제한되는 것은 아래 수학식에 의하여 표현되는 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법
    <수학식>
    Figure 112019083416949-pct00012

    (단,
    Figure 112019083416949-pct00013
    우선 순위가 k인 전송을 위한 가용 자원의 최대값이고,
    Figure 112019083416949-pct00014
    는 우선 순위가 i인 전송을 위한 가용 자원을 나타낸다)
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이드링크 데이터 채널은 PSSCH (Physical Sidelink Shared Channel)인 것을 특징으로 하는,
    전송 수행 방법
  11. 무선 통신 시스템에서 단말로서,
    무선 통신 모듈;
    적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서와 연결되고 명령어들을 저장하고 있는 적어도 하나의 메모리를 포함하고,
    상기 명령어가 실행될 경우 상기 적어도 하나의 프로세서는 사이드링크 데이터 채널 상에서 복수의 자원들을 이용하여 복수의 전송들을 수행하고,
    상기 복수의 전송들의 우선 순위들 각각에 대하여, 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 해당 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 해당 우선 순위에 대응하는 임계값과 같거나 작도록 제한되며,
    상기 임계값은 상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것을 특징으로 하는,
    단말.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 우선 순위에 대하여, 상기 제 1 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 제 1 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 제 1 우선 순위에 대응하는 제 1 임계값 보다 같거나 작고,
    상기 제 1 우선 순위보다 낮은 제 2 우선 순위에 대하여, 상기 제 2 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 제 2 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 제 2 우선 순위에 대응하는 제 2 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는,
    단말.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 우선 순위의 전송을 위한 제 1 자원의 양은 상기 제 2 우선 순위의 전송을 위한 제 2 자원의 양 보다 큰 것을 특징으로 하는,
    단말.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 우선 순위보다 낮은 제 3 우선 순위에 대하여, 상기 제 3 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 제 3 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 제 3 우선 순위에 대응하는 제 3 임계값 보다 같거나 작은 것을 특징으로 하는,
    상기 제 3 우선 순위는 최저 우선 순위인 것을 특징으로 하는,
    단말.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1 임계값, 상기 제 2 임계값 및 상기 제 3 임계값을 설정하고,
    상기 제 1 임계값은 상기 제 1 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것이며,
    상기 제 2 임계값은 상기 제 2 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것이며,
    상기 제 3 임계값은 상기 제 3 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값에 관한 것을 특징으로 하는,
    단말.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 해당 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합이 상기 해당 우선 순위에 대응하는 임계값을 초과하는 경우, 상기 해당 우선 순위의 전송들 중 적어도 하나를 드랍핑하는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원의 최대값은,
    상기 사이드링크 데이터 채널의 CBR (channel busy ratio)에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    단말.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원은,
    상기 사이드링크 데이터 채널 상에서 상기 단말에 할당된 서브 채널들의 집성 개수와 연관된 것을 특징으로 하는,
    단말.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 전송들의 우선 순위들 각각에 대하여, 해당 우선 순위의 전송을 위한 가용 자원과 상기 해당 우선 순위 보다 낮은 우선 순위의 전송들을 위한 가용 자원의 총 합은 상기 해당 우선 순위에 대응하는 임계값과 같거나 작도록 제한되는 것은 아래 수학식에 의하여 표현되는 것을 특징으로 하는,
    단말.
    <수학식>
    Figure 112019083416949-pct00015

    (단,
    Figure 112019083416949-pct00016
    우선 순위가 k인 전송을 위한 가용 자원의 최대값이고,
    Figure 112019083416949-pct00017
    는 우선 순위가 i인 전송을 위한 가용 자원을 나타낸다)
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 사이드링크 데이터 채널은 PSSCH (Physical Sidelink Shared Channel)인 것을 특징으로 하는,
    단말.
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