KR102409099B1 - 단말 간 통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 비동기 네트워크에서 제1셀의 제1단말과 상기 제1셀의 영역 밖에 있는 제2단말이 동기화를 수행하도록 제어하기 위한 제1셀에서의 동기화 제어 방법으로, 상기 제1셀의 자원할당 정보 및 인접한 적어도 하나의 셀에 대한 자원할당 정보를 포함하는 시스템 정보 블록(system information block, SIB)을 생성하여 송신하는 단계; 상기 제1단말이 스케줄링에 D2D 통신 또는 탐색 중 적어도 하나를 수행하는 제1모드의 단말인가를 검사하는 단계; 상기 제1단말이 상기 제1모드 단말인 경우 상기 제1단말에서 D2D 동기화 신호(D2D Synchronization Signal, D2DSS)를 전송해야 하는가를 검사하는 단계; 및 상기 제1단말이 D2DSS를 송신해야 하는 단말인 경우 상기 D2DSS의 송신 시점 정보 및 송신 기준시각 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 제1단말로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

단말 간 통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL OF SYNCHRONIZATION IN DEVICE TO DEVICE}

본 발명은 단말 간 통신 시스템에서 신호의 송수신 방법에 관한 것으로, 특히 단말 간 통신 시스템에서 동기 신호의 송수신 방법에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

최근 스마트폰의 보급으로 인해 데이터 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 앞으로 스마트폰 사용자 수는 더욱 증가할 것이고 이를 이용한 소셜 네트워크 서비스(Social Network Service, SNS), 게임(game) 등의 응용 서비스들은 더욱 활성화될 것으로 예상된다. 따라서 무선 통신 시스템에서의 데이터 트래픽은 지금 보다 훨씬 더 증가할 것으로 예상된다. 특히 최근 통신의 추세는 사람 간의 통신을 넘어서 새로운 모바일 시장인 사람과 사물 간의 통신, 사물들 간의 통신 등 사물을 활용하는 사물 지능 통신까지 활성화될 경우에는 기지국으로 전송되는 트래픽은 감당하기 어려울 정도로 증가할 것으로 예상된다.

따라서 이러한 트래픽의 증가를 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있으며, 그 중 하나로 장치(Device) 간 직접 통신 기술이 주목받고 있다. 장치 간 직접 통신(Device to Device, 이하 “D2D”라 함)으로 불리는 이 기술은 이동통신의 허가대역과 무선 랜과 같은 비허가 대역에서 모두 주목을 받고 있다.

LTE 기반의 D2D 통신 기술은 단말 간 탐색(discovery)과 단말 간 통신(communication)으로 분류할 수 있다. 단말 간 탐색은 하나의 단말이 자신의 근접 거리에 존재하는 다른 단말들의 정체성(identity) 또는 관심사항(interest)을 식별하거나, 자신의 정체성 또는 관심사항을 근접 거리에 위치한 또 다른 단말들에게 알리는 일련의 과정을 의미한다. 이때 정체성 및 관심사항은 단말의 식별자(identifier: ID), 어플리케이션 식별자, 또는 서비스 식별자 등일 수 있으며, D2D 서비스 및 운용 시나리오에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

한편, 비동기 네트워크에서 서로 다른 셀에 존재하는 D2D 단말 간 D2D 동작을 지원하기 위해서는 D2D 송신/수신 단말 간에 동기화 절차가 진행돼야 한다. 이를 위해 각 셀의 D2D 송신 단말은 D2D 동기화 신호(D2D Synchronization Signal, 이하 본 명세서에서는 “D2DSS”라 함)을 송신한다. 이때, D2DSS를 언제, 어떤 단말이, 어느 자원에서 송신해야 하는지에 대한 규칙이 필요하게 된다. 만일 다수의 단말이 D2DSS를 송신한다면 특정한 수신 단말의 경우 서로 다른 D2DSS를 수신할 수 있다. 따라서 어떠한 단말이 언제, 어떠한 자원을 이용하여 D2DSS를 송신할 것인지가 결정되어야 한다. 또한 이는 다른 네트워크에 예컨대, LTE 기반의 D2D 시스템인 경우 LTE 시스템의 자원할당 및 송신 규칙을 준용해야 한다.

하지만, 현재까지 D2D 송신 단말이 어떠한 자원을 통해 언제 송신할 것인지에 대한 제시가 이루어지지 않고 있다. 또한 D2D 방식을 지원하는 경우 Type 2B discovery의 송신 시각과 Mode 2 communication의 송신 시각 설정에 따른 수신 단말의 동작에 대한 규명이 필요하다. 하지만 현재 이를 제공할 수 있는 방법이 없는 상태이다.

따라서 D2D 방식을 지원하는 시스템에서 송신기 및 수신기에서 동기화를 위한 자원할당, 송신 시점 및 송신 시각 결정에 따른 수신기의 동작에 대해 규정되어야 한다.

따라서 본 발명에서는 D2D 방식을 지원하는 시스템에서 송신기와 수신기의 동기화를 위한 자원 할당을 위한 장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 D2D 방식을 지원하는 시스템에서 송신기의 신호 송신 시점 및 자원 할당을 통해 원활한 데이터의 송수신이 가능도록 하는 장치 및 방법을 제공한다.

또한 본 발명에서는 D2D 방식을 지원하는 시스템에서 동기화 신호의 자원할당 방식, 송신 시점 및 송신 시각에 대응한 수신기 장치 및 수신기에서의 동작 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 비동기 네트워크에서 제1셀의 제1단말과 상기 제1셀의 영역 밖에 있는 제2단말이 동기화를 수행하도록 제어하기 위한 제1셀에서의 동기화 제어 방법으로, 상기 제1셀의 자원할당 정보 및 인접한 적어도 하나의 셀에 대한 자원할당 정보를 포함하는 시스템 정보 블록(system information block, SIB)을 생성하여 송신하는 단계; 상기 제1단말이 스케줄링에 D2D 통신 또는 탐색 중 적어도 하나를 수행하는 제1모드의 단말인가를 검사하는 단계; 상기 제1단말이 상기 제1모드 단말인 경우 상기 제1단말에서 D2D 동기화 신호(D2D Synchronization Signal, D2DSS)를 전송해야 하는가를 검사하는 단계; 및 상기 제1단말이 D2DSS를 송신해야 하는 단말인 경우 상기 D2DSS의 송신 시점 정보 및 송신 기준시각 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 제1단말로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 방법은, 비동기 네트워크에서 제1셀의 제1단말이 상기 제1셀의 영역 밖에 있는 제2단말과 동기화를 수행하기 위한 방법으로, 상기 제1셀로부터 상기 제1셀의 자원할당 정보를 포함하는 시스템 정보 블록(system information block, SIB)을 수신하는 단계; 상기 제1셀로부터의 스케줄링에 의거하여 송신하는 제1모드로 동작하가를 검사하는 단계; 상기 제1모드로 동작하는 경우 상기 제1셀로부터 수신된 상기 스케줄링된 정보에 근거하여 D2D 동기화 신호(D2D Synchronization Signal, D2DSS)를 송신하는 단계; 상기 SIB에 할당된 자원정보에 근거하여 임의의 자원을 선택하여 통신 또는 탐색 중 적어도 하나를 수행하는 제2모드인 경우 상기 제1셀로부터 수신된 상기 D2DSS의 트리거링(triggering) 조건을 만족하는지 검사하는 단계; 및 상기 D2DSS의 트리거링 조건을 만족하는 경우 D2DSS를 송신하는 단계;를 포함하며,

여기서, 상기 제2모드인 경우 상기 D2DSS는 하향링크 송신 시각을 기반으로 송신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방법은, 비동기 네트워크에서 제1셀 내에 있는 제1단말로부터 상기 제1셀의 영역 밖에 있는 제2단말이 동기화 신호를 수신하기 위한 방법으로, 상기 제2단말이 속한 제2셀로부터 상기 제2셀의 자원할당 정보 및 상기 제1셀의 자원할당 정보를 포함하는 시스템 정보 블록(system information block, SIB)을 수신하는 단계; 상기 제1셀의 D2D 할당자원 정보에 근거하여 상기 제1단말로부터 D2D 동기화 신호(D2D Synchronization Signal, D2DSS)를 수신하는 단계; 상기 D2DSS를 송신하는 서브프레임에서 물리 D2D 동기 채널(Physical D2D Synchronization CHannel, PD2DSCH)을 통해 상기 제1셀의 최대 TA 값을 수신하는 단계; 상기 수신된 D2DSS에 근거하여 슬롯의 경계를 결정하는 단계; 상기 결정된 슬롯 경계 정보와 상기 TA 값에 근거하여 D2D 탐색 메시지 또는 D2D 통신 신호의 수신 윈도우를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 수신 윈도우를 통해 상기 제1단말로부터 D2D 탐색 메시지 또는 D2D 통신 신호 중 적어도 하나를 수신하는 단계;를 포함할 수 있다.

셀 간 동기가 서로 정확하지 않은 네트워크에서, 서로 다른 셀에 위치한 D2D 단말들 간에 셀 간 D2D 동작을 지원하기 위해서는 D2DSS의 송신 및 수신을 통해, 인접 셀의 서브프레임 boundary timing을 획득해야 한다. 본 발명에서는 이를 위해 필요한 D2D 수신 단말의 동작을 정의함으로써, D2D 수신 단말이 효율적으로 동작할 수 있는 이점이 있다.

도 1a는 LTE D2D 시스템에서 본 발명의 실시 예에 따라 셀 내 D2D discovery 동작(intra-cell D2D discovery)을 위한 자원 할당의 예시도,
도 1b는 본 발명의 실시 예인 셀 내 D2D discovery 동작(intra-cell D2D discovery)에서 자원 풀을 구성하는 다양한 비트맵을 예시한 도면,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 LTE D2D 시스템에서 셀 내 D2D communication 동작(intra-cell D2D communication)을 위한 자원 할당의 예시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따라 D2D communication에서 SA와 데이터 자원할당을 예시한 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 Mode 1 및 Mode 2 SA가 FDM되어 사용되는 경우 SA 및 데이터 자원할당을 예시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 SA 및 데이터가 자원이 TDM되어 할당된 경우를 예시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 셀 간 D2D discovery 동작(inter-cell D2D discovery)을 위한 자원할당을 예시한 도면,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 셀 간 D2D communication 동작(inter-cell D2D communication)을 위한 D2DSS 송신 자원할당의 예시도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 D2DSS 송신 단말이 선택되는 경우를 설명하기 위한 개념도,
도 9a는 UE-A가 하향링크 기준 시각으로 D2DSS 송신 후, UE-A가 상향링크 기준 시각으로 Type 2B discovery를 전송하는 경우에 발생하는 ISI/ICI를 설명하기 위한 개념적인 타이밍도,
도 9b는 UE-A가 하향링크 기준 시각으로 D2DSS 송신 후, UE-B가 상향링크 기준 시각으로 Type 2B discovery를 전송하는 경우 발생하는 ISI/ICI를 설명하기 위한 개념적인 타이밍도,
도 10은 본 발명의 실시 예인 Type 2B discovery에서 인접 셀의 수신 단말이 D2DSS를 수신한 후, UL timing 기반으로 송신되는 Type 2B discovery message를 수신할 때 발생하는 문제점에 대한 예시도,
도 11은 본 발명에 따른 기지국 장치의 기능적 블록 구성도,
도 12는 본 발명이 적용되는 D2D 통신을 수행할 수 있는 단말의 기능적 블록 구성도,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 D2DSS를 송신하도록 제어하기 위한 기지국에서의 제어 흐름도,
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서 D2DSS를 송신할 시 제어 흐름도,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 인접 셀의 다른 단말로부터 D2D 탐색신호 또는 제어 정보 또는 데이터를 수신하는 경우의 제어 흐름도.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

그러면 먼저 본 발명의 근간이 되는 D2D 통신 기술에 대하여 살펴보기로 하자.

D2D 통신 기술을 사용하는 단말기의 계층 구조는 D2D 응용계층, D2D 관리계층, 그리고 D2D 전송계층으로 구성되는 것을 가정한다. D2D 응용계층은 단말 OS (Operating System)에서 구동되는 D2D 서비스 응용 프로그램을 의미하고, D2D 관리계층은 D2D 응용 프로그램에서 생성된 탐색 정보를 전송 계층에 적합한 형식으로 변환하는 기능을 담당하며, 전송계층은 LTE 또는 WiFi 무선 통신 규격의 PHY/MAC 계층을 의미한다.

D2D 통신 기술에서 단말 간 탐색은 다음과 같은 절차를 가질 수 있다. 사용자가 D2D 응용 프로그램을 실행하면, 응용계층에서 탐색을 위한 정보가 생성되고, 이를 D2D 관리계층으로 전달한다. 관리계층에서는 응용계층으로부터 전달받은 탐색정보를 관리계층 메시지로 변환한다. 이러한 관리계층 메시지는 단말기의 전송계층을 통해 송신된다. 이러한 과정을 통해 D2D 데이터 또는 D2D 신호를 수신한 단말들은 전송 과정의 역순으로 수신 동작을 수행한다.

한편, 단말 간 통신은 기지국 또는 AP(Access Point) 등의 인프라를 거치지 않고, 단말 간에 직접 트래픽을 전달하는 통신 방법이다. 이때 단말 간 통신은 단말 간 탐색과정을 수행한 후, 그 결과를 바탕으로 즉, 탐색된 단말들과 통신을 수행하거나, 단말 간 탐색 과정을 거치지 않고도 단말 간 통신이 이루어질 수 있다. 단말 간 통신 이전에 단말 간 탐색과정의 필요 여부는 D2D 서비스 및 운용 시나리오에 따라 달라질 수 있다.

D2D 서비스 시나리오는 상업용 서비스(commercial service 또는 non public safety service)와 공공안전과 관련된 서비스(public safety service)로 크게 분류할 수 있다. 각각의 서비스는 무수히 많은 사용 사례를 포함할 수 있으나, 대표적으로 광고(advertisement), SNS, 게임(game), 공공안전 및 재난 망 서비스(public safety service)를 예로 들 수 있다.

그러면 상기한 각각의 서비스들이 제공되는 형태에 대하여 간략히 살펴보기로 하자.

첫째로 광고(advertisement)에 D2D 서비스가 적용되는 경우에 대하여 살펴보기로 하자.

D2D를 지원하는 통신망 운용자는 사전 등록된 상점, 카페, 영화관, 식당 등이 단말 간 탐색 또는 단말 간 통신을 사용하여 자신들의 정체성을 근접 거리에 위치한 D2D 사용자들에게 광고할 수 있다. 이때 관심사항은 광고자들의 프로모션, 이벤트 정보나 할인 쿠폰 등이 될 수 있다. 해당 정체성이 사용자의 관심사항과 일치할 경우, 사용자는 해당 상점을 방문하여 기존의 셀룰러 통신망 또는 단말 간 통신을 사용하여 더 많은 정보를 획득할 수 있다. 또 다른 예로, 개인 사용자는 단말 간 탐색을 통해 자신의 주변에 위치한 택시를 탐색하고, 기존의 셀룰러 통신 또는 단말 간 통신을 통해 자신의 목적지 또는 요금 정보 등에 대한 데이터를 주고받을 수 있다.

둘째로 SNS에서 D2D 서비스가 적용되는 경우에 대하여 살펴보기로 하자.

사용자는 자신의 어플리케이션과 해당 어플리케이션에 대한 관심사항을 근접한 지역에 위치한 다른 사용자들에게 전송할 수 있다. 이때 단말 간 탐색에 사용되는 정체성 또는 관심사항은 어플리케이션의 친구 리스트 또는 어플리케이션 식별자가 될 수 있다. 사용자는 단말 간 탐색을 거친 후 자신이 보유한 사진, 동영상 등의 컨텐츠를 단말 간 통신을 통해 근접 사용자들과 공유할 수 있다.

셋째, 게임에서 D2D 서비스가 적용되는 경우에 대하여 살펴보기로 하자.

사용자는 근접한 위치에 있는 다른 사용자들과 함께 모바일 게임을 즐기기 위해 단말 간 탐색과정을 통해 D2D 서비스가 가능한 단말을 가진 사용자들 및 게임 어플리케이션을 탐색하고, 게임에 필요한 데이터의 전송을 위해 단말 간 통신을 수행할 수 있다.

마지막으로 공공 안전 및 재난 망 서비스(public safety service)에 D2D 서비스가 적용되는 경우를 살펴보기로 하자.

경찰관 및 소방관 등이 공공안전의 목적을 위해 D2D 통신 기술을 사용할 수 있다. 즉, 화재나 산사태 등의 긴급 상황 또는 지진, 화산폭발, 쓰나미 등과 같은 자연재해로 인해 기존 셀룰러 망이 일부 파손되어 셀룰러 통신이 불가능한 경우, 경찰관 및 소방관은 D2D 통신 기술을 사용하여 인접한 동료를 발견하거나 각자의 긴급 상황 정보를 인접한 사용자들 간에 공유할 수 있다.

한편, 현재 3GPP LTE D2D 표준화는 단말 간 탐색과 통신 모두에 대해 진행되고 있으나, 표준화 범위는 차이가 있다. 단말 간 탐색은 상업적 용도를 목적으로 하며, 기지국의 커버리지 내(in network coverage)에서만 동작하도록 설계되어야 한다. 즉, 단말 간 탐색은 기지국이 존재하지 않는 상황 또는 기지국의 커버리지 밖에서 지원하지 않는다.

반면에 단말 간 통신은 상업적 용도가 아닌 공공안전 및 재난 망 서비스를 목적으로 한다. 따라서 단말 간 통신은 기지국의 커버리지 내(in network coverage), 기지국의 커버리지 밖(out of network coverage) 및 기지국의 부분 커버리지 상황(partial network coverage: 일부 단말은 기지국의 커버리지에 존재하고 일부 단말은 기지국의 커버리지 밖에 존재하는 상황에서의 통신)에서 모두 지원 가능해야 한다. 따라서 공공 안전 및 재난 망 서비스에서는 단말 간 탐색의 지원 없이, 단말 간 통신이 수행되어야 한다.

현재 표준화가 진행 중인 LTE D2D에서 단말 간 탐색과 단말 간 통신은 모두 LTE의 상향링크 서브프레임(subframe)에서 이루어진다. 즉, D2D 송신기는 상향링크 서브프레임에서 D2D 탐색신호 및 D2D 통신을 위한 데이터를 송신하고, D2D 수신기는 상향링크 서브프레임에서 이를 수신한다. 현재 LTE 시스템에서 단말은 기지국으로부터 하향링크를 통해 데이터 및 제어정보를 수신하고, 단말은 기지국으로 상향링크를 통해 데이터 및 제어정보를 송신하기 때문에, D2D 송/수신기의 동작은 기존 LTE와 다를 수 있다.

예를 들어, D2D 기능을 지원하지 않는 단말은 기지국으로부터의 하향링크 데이터 및 제어정보를 수신하기 위해 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 수신기가 장착되어 있으며, 단말이 기지국으로 상향링크 데이터 및 제어정보를 송신하기 위해 SC-FDM(single carrier-frequency division multiplexing) 기반의 송신기가 필요하다. 그러나 D2D 단말은 셀룰러 모드와 D2D 모드를 모두 지원해야 한다. 따라서 D2D 단말은 기지국으로부터의 하향링크를 수신하기 위한 OFDM 기반의 수신기, 기지국으로 상향링크를 통해 데이터 또는 제어 정보를 송신하기 위한 SC-FDM 기반의 송신기와 더불어 상향링크를 통해 D2D 데이터 및 제어정보의 수신을 위해 별도의 SC-FDM 수신기가 장착되어 있어야 한다.

현재 LTE D2D는 자원할당 방법에 따라 2가지 형태의 단말 간 탐색방법을 정의하고 있다.

(1) Type 1 discovery: 기지국은 D2D 단말들에게 시스템 정보 블록(system information block, SIB)을 통해 D2D 탐색을 위해 사용 가능한 상향링크의 자원 풀(pool)을 자신이 관장하는 셀 내의 모든 D2D 단말들에게 방송한다. 이때, D2D를 위해 사용 가능한 자원의 크기(예를 들어 x개의 연속된 서브프레임들), 자원의 주기(예를 들어, y 초 마다 반복)를 알려줄 수 있다. 이를 수신한 D2D 송신 단말들은 분산적으로 자신이 사용할 자원을 선택하여 D2D 탐색신호를 송신한다. 이때 D2D 송신 단말들이 자신이 사용할 자원을 선택하는 방법은 다양한 방법이 존재할 수 있다. 예를 들어, 가장 간단한 임의 자원 선택(random resource selection)이 있을 수 있다. 즉, D2D discovery를 송신하고자 하는 D2D 송신 단말은 SIB를 통해 획득한 Type 1 discovery 자원 영역 내에서 임의로(random) 자신이 사용할 자원을 선택한다. 한편, D2D 수신 단말들은 SIB 정보에 포함되어 있는 자원 풀에서 전송되는 모든 D2D 탐색신호를 수신하여 복호(decoding)한다. Type 1 discovery는 셀룰러 RRC_Idle mode와 RRC_Connected mode에 있는 단말 모두 D2D 송/수신이 가능하다.

(2) Type 2 discovery: 기지국은 SIB를 통해 D2D 수신 단말들이 수신해야 하는 탐색신호 자원의 풀(pool)을 알려준다. 한편, D2D 송신 단말들을 위한 송신 탐색신호 자원은 기지국이 스케줄링한다. 즉, 기지국이 D2D 송신 단말들에게 특정 시간-주파수 자원에서 전송할 것을 명령한다. 이때 기지국의 스케줄링은 준-정적(semi-persistent) 방식 또는 동적(dynamic) 방식을 통해 수행될 수 있으며, 이러한 동작을 위해서 D2D 송신 단말은 기지국으로 스케줄링 요청(Scheduling Request, SR) 또는 버퍼 상태 보고(Buffer Status Report, BSR)와 같은 D2D 전송자원을 요청해야 한다. 또한 Type 2 discovery를 이용하기 위해 D2D 송신 단말은 셀룰러 RRC_Connected mode에 있어야 한다. 즉, RRC_Idle mode에 있었던 D2D 송신 단말은 D2D 전송자원 요청을 위해 임의 접속(random access) 절차를 거쳐 RRC_Connected mode로 전환해야 한다.

단말 간 통신방법도 단말 간 탐색방법에서와 같이 자원할당에 따라 다음과 같이 2가지 형태로 분류할 수 있다.

(1) Mode 1 : Mode 1의 방식을 사용하는 경우 기지국 또는 Release 10 릴레이는 D2D 송신기가 사용하는 D2D 통신을 위한 데이터 및 제어정보를 전송하기 위한 자원을 직접 알려준다.

(2) Mode 2 : Mode 2의 방식을 사용하는 경우 D2D 송신기는 자신이 획득한 데이터 및 제어정보 전송을 위한 자원 풀(resource pool) 정보를 바탕으로, 해당 자원 풀(resource pool) 내에서 스스로가 분산적으로 자원을 선택하여 송신한다.

앞서 언급한 단말 간 탐색 및 단말 간 통신은 동일 셀 내에 위치한 단말들뿐 아니라, 서로 다른 셀에 위치한 단말들 간에도 지원 가능해야 한다. 본 발명은 셀룰러 기반의 D2D 시스템에서 서로 다른 셀에 위치한 단말들 간에 D2D 동작을 수행하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 기지국들 간 동기가 서로 일치하지 않는, 비동기 네트워크에서 특정 셀의 단말이 인접한 다른 셀에 위치한 단말들을 위해 D2D 신호를 송신하는 방법 및 특정 셀의 단말이 인접한 다른 셀에 위치한 단말로부터 송신되는 D2D 신호를 수신하는 방법이다.

셀 내 D2D(Intra-cell D2D) 네트워크에서 기지국과 단말의 동작에 대하여 살펴보기로 하자.

(1) 동기화(Synchronization)

단말들은 기지국이 송신하는 동기신호(PSS/SSS: Primary Synchronization Signal/Secondary Synchronization Signal)를 수신하고, 기지국과 하향링크 동기화를 수행한다. 한편, 상향링크 데이터 및 제어정보 송신을 위해 셀 내에 존재하는 단말들은 기지국과 상향링크 동기화를 수행한다. 상향링크 동기화는 임의 접속(Random Access, RA) 과정을 통해 이루어지며, 상향링크 동기화 과정에서 단말들은 자신의 서빙 기지국으로부터 TA(Timing Advance) 정보를 수신한다. TA 정보를 수신한 단말은 TA 타이머를 온(on) 시키며, 해당 타이머가 종료되기 전까지 기지국으로부터 수신한 TA 값을 유지한다. 즉, TA 정보를 기지국으로부터 획득한 단말은 TA 타이머가 종료되기 전까지, 상향링크를 통해 제어정보 및 데이터를 송신할 때, 해당 TA 값을 사용한다. 만일 TA 타이머가 종료되었다면, RA 과정을 재수행하여 TA 정보를 다시 획득한다.

Type 1 discovery에서 D2D 탐색 신호는 기지국의 하향링크 기준시각을 기준으로 송신된다. 즉, 단말은 기지국으로부터 PSS/SSS를 수신한 시점을 기준으로 D2D 탐색 신호를 송신한다. 한편, Type 2B discovery에서 D2D 탐색 신호를 송신하기 위한 기준 시각은 결정되지 않았다. 즉, Type 2B discovery에서 D2D 탐색 신호의 송신 시각을 Type 1 discovery와 동일하게 하향링크를 기준으로 할 것인지, 또는 Type 1 discovery와 다르게 상향링크 기준 시각을 따를 것인지 즉, 기존 셀룰러 단말처럼 TA에 기반하여 송신하는 것에 대한 결정 사항은 아직 없다.

(2) 자원할당(Resource Allocation)

기지국은 셀 내 D2D 동작을 지원하기 위해 SIB를 통해 다음의 정보들을 송신할 수 있다.

- Discovery type : 자신의 셀에서 지원하는 discovery type(Type 1 or Type 2 or both)에 대한 정보를 전송한다. Communication에서도 이와 유사하게 communication mode(Mode 1 or Mode 2 or both)에 대한 정보를 전송한다. 한편, 자신의 셀이 discovery만 지원하는지, communication만 지원하는지 또는 discovery와 communication 서비스를 모두 지원할 수 있는지에 관한 정보를 단말로 전송한다.

- 송신자원 풀(transmission pool) : 송신자원 풀 정보는 Type 1 discovery 및 Mode 2 communication에만 적용 가능하다. 셀 내의 모든 D2D 단말은 송신자원 풀 정보를 자신의 서빙 기지국으로부터 수신한다. 송신자원 풀 정보에는 송신자원 풀이 어떻게 구성되었는지에 대한 정보들이 포함될 수 있다. 예를 들어 송신자원 풀을 구성하는 서브프레임의 수, 서브프레임을 구성하는 자원블록(resource block, RB)의 수 등이 될 수 있다. 이러한 정보들은 다양한 형태로 표현될 수 있다. 예를 들어 '1011100…' 과 같은 비트맵(bitmap) 형태로 D2D 서브프레임 구성 정보를 알려줄 수 있다. 예컨대 비트맵 형태로 D2D 서브프레임의 구성 정보를 알려주는 경우 '1'은 D2D 서브프레임을 지시하고, '0'은 셀룰러 서브프레임을 의미할 수 있다. 물론, '1'과 '0'의 값이 반대로 설정될 수 있음은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 또한 D2D 서브프레임을 구성하는 RB의 수는 주파수 축에서 RB의 시작점과 끝점으로 구성될 수 있다. 이 외에도 송신자원 풀 정보를 제공하는 다양한 방법이 존재할 수 있다.

Type 1 discovery에서 D2D 탐색 신호를 송신하고자 하는 단말 및 Mode 2 communication에서 데이터 및 제어정보를 송신하고자 하는 단말은, 기지국으로부터 수신한 송신자원 풀 내에서 스스로 송신자원을 선택할 수 있다.

- 수신자원 풀(reception pool) : 수신자원 풀 정보는 Type 1/Type 2 discovery 및 Mode 1/Mode 2 communication, 모두에 적용 가능하다. 셀 내의 모든 D2D 단말은 수신자원 풀 정보를 기지국으로부터 수신한다. 수신자원 풀 정보에는 수신자원 풀이 어떻게 구성되었는지에 대한 정보들이 포함될 수 있으며, 그 구성 방법은 송신자원 풀 정보와 동일하다. 셀 내의 모든 D2D 단말은 discovery 자원 풀 내에 존재하는 모든 RB를 수신하고 복호한다. 한편, 송신자원 풀은 수신자원 풀의 서브셋(subset)인 것이 특징이다. 즉, M개의 서브프레임으로 구성된 수신자원 풀 내에, N개의 서브프레임으로 구성된 송신자원 풀이 존재할 수 있다. 이때, M과 N의 관계는 “M ≥ N”의 관계가 될 수 있다.

비동기 네트워크에서 셀 간 D2D 동작에 대하여 살펴보기로 하자.

(1) 동기화(Synchronization)

동기 네트워크에서 각 기지국은 자신의 송신 및 수신 시각을 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 동기화시킨다. 따라서 동기 네트워크에서는 네트워크에 존재하는 모든 기지국들의 동기가 서로 일치한다. 이와 달리, 비동기 네트워크에서 각 기지국은 GPS를 사용하지 않기 때문에 기지국들 간 동기가 일치하지 않는다. 기지국들 간 동기가 일치하지 않을 경우, 셀 간 간섭 문제가 동기 네트워크에 비해 더 심각해 질 수 있다. 이러한 동기 문제를 해결하기 위해 비동기 네트워크에서는 기지국들 간의 X2 인터페이스 또는 기지국과 코어 네트워크(Core Network)에 존재하는 상위 요소(entity) 예를 들어 이동성 관리 요소(Mobility Management Element, MME) 간의 S1 인터페이스를 이용하여 네트워크 동기를 수행한다. 이때 다양한 네트워크 동기 프로토콜이 사용될 수 있다. 그러나 네트워크 동기 프로토콜을 이용하여 기지국 간 동기를 수행하더라도, 기지국 간 서브프레임 레벨의 동기 정확도는 제공하지 못한다. 즉, 셀 A의 서브프레임 경계를 기준으로 인접 셀 B는 1/2 서브프레임(0.5 ms) 늦거나 빠른 오차가 있을 수 있다.

Type 1 discovery 또는 Mode 2 communication에서 각 셀의 D2D 단말은 자신의 서빙 기지국의 하향링크 기준 시각을 기준으로 D2D signal을 송신한다. 따라서 서로 다른 셀에 존재하는 기지국 간에 동기가 일치하지 않는 비동기 네트워크에서, 서로 다른 셀에 존재하는 D2D 단말들 간 동기를 일치시키기 위한 방법이 필요하다. LTE Release-12 D2D는 셀 간 D2D 동작을 지원하기 위해 기지국들 간 X2 인터페이스를 이용하지 않는 것으로 결정되었다. 즉, 인접 셀의 타이밍 정보를 X2 인터페이스를 이용하여 서빙 셀의 단말에게 제공하지 않는다. 따라서 이러한 인접 셀의 타이밍 정보 없이 서로 다른 셀 간 존재하는 단말들 간 동기화를 수행하기 위해 D2DSS(D2D Synchronization Signal)를 정의하였다.

(2) 자원할당(Resource Allocation)

X2 인터페이스를 통한 인접 셀의 타이밍 정보 교환 없이도 비동기 네트워크에서 서로 다른 셀에 존재하는 D2D 단말들 간의 D2D 동작을 지원하기 위해, 보수 운용 관리장치(Operation Administration Maintenance, OAM) 기반의 자원할당을 고려하고 있다. 즉, 네트워크의 상위 요소(entity) 예를 들어 MME는 자신이 관장하는 기지국들의 타이밍 정보 예를 들어, 시스템 프레임 번호(System Frame Number, SFN)를 S1 인터페이스를 이용하여 획득한다. 이러한 타이밍 정보를 이용하여, 각 기지국이 D2D 용도로 사용할 수 있는 자원을 할당할 수 있다. 특히, 하나의 셀은 자신의 주변에 위치한 다른 셀들과 시간 축에서 서로 중복되지 않도록 할당하는 것이 특징이다. 예를 들어, 셀 A, B, C가 있다고 가정할 때, 셀 A의 D2D 자원 풀은 T1 시간동안(M1개의 서브프레임들 동안) 자원을 할당하고, 셀 B의 D2D 자원 풀은 T2 시간(M2 서브프레임들 동안) 자원을 할당하며, 그리고 셀 C의 D2D 자원 풀은 T3 시간동안(M3 서브프레임들 동안) 자원을 할당한다. 이때, T1의 시간과 T2의 시간 및 T3의 시간은 중첩(overlap)되지 않아야 한다.

D2D 자원 풀은 연속적인 D2D 서브프레임으로 구성되거나, 비연속적인 D2D 서브프레임으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 셀 A의 D2D 자원 풀이 연속적인 D2D 서브프레임으로 할당될 경우, T1 시간동안 할당된 D2D 자원 풀은 D2D 서브프레임으로 모두 구성된다(즉, M1 개의 서브프레임들이 모두 D2D로 사용). 한편, 셀 A의 D2D 자원 풀이 비연속적인 D2D 서브프레임들로 할당될 경우, T1 시간 내에 셀룰러 용도의 서브프레임들과 D2D 용도의 서브프레임들이 시분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM)되어 사용될 수 있다.

서빙 셀은 자신의 인접 셀의 자원할당 정보를 SIB를 통해 단말들에게 송신한다. 즉, 서빙 셀에서 사용할 D2D 자원 풀 정보 뿐 아니라, 인접 셀에서 사용하는 D2D 자원 풀 정보를 단말들에게 알려준다. 단말들은 서빙 기지국으로부터 수신한, 서빙 셀과 인접 셀의 자원할당 정보를 이용하여 D2D 송신 및 수신 과정을 수행한다. 이때, D2D 송신은 서빙 셀 D2D 송신자원 풀에서 이루어지거나(Type 1 discovery or Mode 2 communication), 기지국의 명령 하에 서빙 셀 D2D 수신자원 풀 내의 특정 시간-주파수 자원에서 이루어질 수 있다(Type 2 discovery or Mode 1 communication).

한편, D2D 수신은 서빙 셀의 D2D 수신자원 풀과 인접 셀의 D2D 수신자원 풀에서 모두 이루어진다. 예를 들어, 셀 A의 D2D 송신 단말들은 T1 시간 내에 D2D 송신자원 풀을 이용하여 송신하고(Type 1 discovery or Mode 2 communication), 셀 A에서 D2D 송신을 수행하지 않는 D2D 수신 단말들은 D2D 수신자원 풀 내의 모든 RB를 수신하고 복호한다(Type 1 discovery의 경우). 이와 더불어, 셀 A에서 D2D 송신을 수행하지 않는 D2D 수신 단말들은 인접 셀 B와 인접 셀 C에서 사용하는 D2D 수신자원 풀 내의 모든 RB를 수신하고 복호한다(Type 1 discovery, Type 2B discovery에 공통 적용).

이하에서 설명되는 본 발명에서는 비동기 네트워크에서 서로 다른 셀에 위치한 단말들 간에 D2D 동작을 수행하기 위해 D2DSS를 송신 및 수신하는 방법에 대하여 보다 상세히 설명될 것이다. 또한 이하에서 설명되는 본 발명에서는 Type 2B discovery 송신 시각, Mode 2 communication의 송신 시각 설정 방법에 따른 수신 단말의 동작이 설명될 것이다.

이하에서 설명될 내용들을 개략적으로 먼저 설명하면 아래와 같다.

(1) D2D 단말 간 D2D 동기 신호(D2DSS)를 송수신하는 방법

D2D 단말 간 D2DSS를 송신하기 위해서는 4가지 사항이 결정되어야만 한다. 첫째, D2DSS의 송신 시각(D2DSS transmit timing)이 결정되어야 한다. 둘째, D2DSS를 송신하는 단말을 선택하는 방법이 결정되어야 한다. 즉, 어느 단말이 D2DSS를 송신할 것인지를 결정해야 한다. 셋째, D2DSS를 송신하기 위한 자원을 선택하는 방법이 결정되어야 한다. 마지막으로 D2DSS를 언제(when) 송신하는지를 결정해야 한다.

(2) Type 2B discovery 송신 시각 설정에 따른 수신 단말의 동작

Type 2B discovery 메시지는 하향링크 송신 시각 기준으로 송신될 수도 있고, 상향링크 송신 시각 기준으로 전송될 수도 있다. 따라서 수신 단말의 동작은 Type 2B discovery 메시지가 하향링크 송신 시각 기준으로 전송되는 경우의 동작과 Type 2B discovery 메시지 상향링크 송신 기준 시각으로 전송되는 경우의 동작으로 구분될 수 있다.

(3) Mode 2 communication 송신 시각 설정에 따른 수신 단말의 동작

Mode 2 communication 송신 시각 설정에 따른 수신 단말의 동작이 달라질 수 있다. Mode 2 communication의 데이터가 하향링크 송신 시각 기준으로 전송되는 경우의 수신 단말의 동작과 Mode 2 communication의 데이터가 상향링크 송신 시각 기준으로 전송되는 경우의 수신 단말의 동작으로 구분될 수 있다.

위의 (1), (2) 및 (3)에 대한 각각의 보다 상세한 내용은 이하에서 설명하기로 한다.

한편, D2D 단말은 기지국으로부터 SIB를 수신하여 D2D discovery 및 D2D communication의 자원할당 정보를 획득하고, D2D discovery/communication을 수행할 수 있다. 즉, 기지국은 해당 셀 내에 존재하는 D2D 단말들에게 SIB를 통해 자원할당 정보를 송신한다. 이때 SIB에 포함될 수 있는 자원할당 정보는 자신의 셀 뿐 아니라 인접 셀의 자원할당 정보를 포함할 수 있다. SIB에 포함되는 정보를 예를 들어 살펴보면 아래와 같은 정보들이 될 수 있다.

A. 서빙 셀의 자원할당 정보

Discovery Type(or Communication Mode) : 셀에서 지원할 수 있는 discovery type(Type 1, Type 2, or both) 또는 communication Mode(Mode 1, Mode 2, or both)에 관한 정보가 포함된다. 이 정보들을 수신한 D2D 단말들은 특정 셀에서 Discovery의 경우, Type 1 discovery와 Type 2 discovery 중 어느 type을 지원하는지 또는 둘 모두를 지원하는지를 알 수 있다. 그리고 Communication의 경우, Mode 1 communication과 Mode 2 communication 중 어느 mode를 지원하는지 또는 둘 모두를 지원하는지를 알 수 있다.

송신자원 풀 및 수신자원 풀 정보 : 송신자원 풀 및 수신자원 풀 정보에는 하기의 내용들을 포함할 수 있다.

a) 셀에서 Type 1 discovery(또는 Mode 2 communication)만을 지원하는 경우 : 수신자원 풀과 송신자원 풀이 동일하므로, 두 가지 자원 풀의 구분 없이 하나의 자원 풀 정보가 포함된다.

b) 셀에서 Type 2 discovery(또는 Mode 1 communication)만을 지원하는 경우 : Type 2 discovery 메시지(또는 Mode 1 communication 데이터)의 송신은 기지국의 스케줄링에 기반하므로, Type 2 discovery에서는 송신자원 풀이 존재하지 않는다. 따라서 수신자원 풀 정보가 포함된다.

c) 셀에서 Type 1과 Type 2 discovery를 모두 지원하는 경우 : Type 1을 위한 송신자원 풀과 Type 1과 Type 2 discovery 모두를 수신할 수 있는 수신자원 풀 정보가 각각 포함된다.

d) 송신자원 풀 또는 수신자원 풀을 구성하는 정보 : 송신자원 풀 또는 수신자원 풀을 구성하는 서브프레임의 수, 서브프레임을 구성하는 RB(resource block)의 수 등이 될 수 있다. 이러한 정보들은 다양한 형태로 표현될 수 있다. 예를 들어 '1011100…' 과 같은 비트맵 형태로 D2D 서브프레임의 구성 정보를 알려줄 수 있다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이 '1'은 D2D 서브프레임, '0'은 셀룰러 서브프레임을 의미하거나 그 반대가 될 수 있다. 또한 D2D 서브프레임을 구성하는 RB의 수는 주파수 축에서 RB의 시작점과 끝점으로 구성될 수 있다.

e) 송신자원 풀 또는 수신자원 풀의 시작 frame 및 주기

f) D2D 단말이 SIB를 통해 기지국으로부터 전송되는 D2D 자원 풀 정보를 수신한 후, 해당 자원 풀이 송신자원 풀인지 또는 수신자원 풀인지를 알 수 있어야 한다. 이러한 정보는 앞서 설명한 Discovery Type 또는 Communication Mode를 알려주는 1-bit 시그널링을 통해 D2D 단말이 해당 자원 풀에서 적절한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 SIB를 통해 전송되는 1비트(bit) 크기의 시그널링 정보인 discoveryType과 communicationMode를 각각 1비트씩을 이용하여 정의할 수 있다. 예를 들어, discoveryType 값이 '0'인 경우 Type 1 discovery으로 정의하고, discoveryType 값이 '1'인 경우 Type 2B discovery로 정의할 수 있다. 이와 유사하게 communicationMode 값이 '0'인 경우 Mode 1 communication으로 정의하고, communicationMode 값이 '1'인 경우 Mode 2 communication으로 정의할 수 있다. 이러한 시그널링 정보는 자원 풀 정보 예컨대, 비트맵으로 표현된 D2D 서브프레임의 구성 정보, D2D 서브프레임 내에서 D2D discovery 또는 D2D communication을 위해 사용될 RB의 구성 정보와 함께 송신될 수 있다.

B. 인접 셀의 자원할당 정보

인접 셀의 자원할당 정보는 서빙 셀의 자원할당 정보와 동일한 정보들로 구성될 수 있으며, 그 외에 몇 가지 정보가 더 추가될 수 있다.

1) Discovery Type(or Communication Mode)

2) 인접 셀들의 송신자원 풀 및 수신자원 풀 정보

3) 인접 셀들의 셀 ID

예를 들어, 셀 A의 D2D 단말들은 자신의 서빙 기지국으로부터 SIB를 통해 서빙 셀의 자원할당 정보와 인접 셀의 ID, 그리고 각 ID에 해당되는 인접 셀들의 송신자원 풀 및 수신자원 풀 정보를 획득한다. 이때, 서빙 셀 A와 인접 셀들의 자원 풀은 서로 중복되지 않도록 OAM이 조정(coordination)을 수행한다.

각 셀의 단말들은 자신의 서빙 셀로부터 서빙 셀과 인접 셀들의 자원할당 정보를 획득했지만, 비동기 네트워크에서는 네트워크 동기화 프로토콜을 통해 네트워크 동기화 과정을 수행하더라도 셀 간 + 0.5ms 이내의 오차가 존재한다. 따라서 셀 간 서브프레임 레벨의 동기가 불일치하므로 서로 다른 셀에서 송신되는 D2D 신호를 수신할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 각 셀의 D2D 단말은 D2DSS를 송신하며, D2DSS를 수신한 단말들은 시간/주파수 동기를 획득할 수 있다.

(1) D2DSS를 송수신하는 방법

그러면 앞서 설명한 3가지 내용 중 D2DSS를 송수신하는 방법에 대하여 먼저 살펴보기로 하자.

셀 마다 동기가 정확히 일치하는 동기 네트워크(synchronous network)에서는 D2DSS의 송수신이 필요하지 않다. 즉, 인접 셀 간 동기가 일치하기 때문에, 서브프레임의 경계(subframe boundary)도 일치한다. 따라서 서빙 기지국에 동기화를 수행한 각 셀의 D2D 단말들은 인접 셀의 서브프레임 경계도 알 수 있으므로 D2DSS의 송수신이 필요하지 않다. 예를 들어, 하나의 셀이 다수의 섹터로 구성되어 있을 경우, 섹터끼리는 서로 동기화되어 있을 수 있다. 이와 달리, LTE 시스템에서는 서로 다른 셀 간 동기가 일치하지 않는 비동기 네트워크(asynchronous network)의 구성이 있을 수 있으므로, 이러한 비동기 네트워크에서는 D2DSS의 송신이 필요하다.

기지국 위의 상위 요소(entity) 예를 들어 MME는 네트워크가 동기 네트워크인지 또는 비동기 네트워크인지를 판단하여, S1 인터페이스를 통해 D2DSS의 송신 여부를 명령할 수 있다. 이를 수신한 복수 개의 기지국들은 SIB를 통해 자신이 서비스하는 D2D 단말들에게 D2DSS의 송신 여부를 명령할 수 있다. 예를 들어, D2DSSTransmission 값이 '0'일 경우, 서로 다른 셀 간 동기가 일치하기 때문에 D2D 단말들은 D2DSS를 송신하지 않는다. 이와 달리, D2DSSTransmission 값이 '1'일 경우, 비동기 네트워크이므로 D2D 단말들은 D2DSS를 송신한다.

D2DSS를 송신함에 있어서, 첫째 D2DSS의 송신 시각, 둘째 D2DSS를 송신하는 단말의 선택 방법(who)과 셋째 D2DSS를 송신하는 자원의 선택 방법(where) 및 넷째로 D2DSS를 송신하는 시점(when)에 대한 결정 및 그에 맞는 동작이 필요하다. 따라서 이하에서는 위의 4가지 방법들을 차례로 설명하기로 한다.

A. D2DSS의 송신 시각(D2DSS transmit timing)을 설정하는 방법

단말은 기지국의 하향링크 시각을 기준으로 D2DSS를 송신하거나, 기지국의 상향링크 시각을 기준으로 D2DSS를 송신할 수 있다. 예를 들어 하향링크 시각을 기준으로 D2DSS를 송신할 경우, D2DSS와 동일 서브프레임에서 주파수 다중화(FDM: Frequency Division Multiplexing)되는 셀룰러 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared CHannel, PUSCH)과의 캐리어 간 간섭 문제(Inter-Carrier Interference, ICI)가 발생할 수 있다. 즉, 하향링크 시각을 기준으로 송신되는 D2DSS와 상향링크 기준 시각으로 송신되는 셀룰러 PUSCH 간에 서로 다른 송신 기준 시각으로 인해 주파수 축에서 직교성이 깨짐으로써, 기지국의 수신단과 D2D 수신단에서 간섭 문제가 발생될 수 있다는 단점이 있다.

반면에 상향링크 시각을 기준으로 D2DSS를 송신할 경우, RRC_Idle 상태에 있는 D2D 수신 단말들이 D2DSS를 수신하는데 어려움이 있을 수 있다. 즉, D2DSS 송신 단말은 기지국으로부터 수신한 TA(Timing Advance) 정보를 기반으로 하향링크 기준 시각보다 일정 옵셋(offset) 시간만큼 (N_TAA_s) 앞서서 전송하게 된다. 옵셋 시간은 TA로 명명되며 D2DSS 송신 단말과 기지국 사이의 거리에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 정보를 갖지 못하는 RRC_Idle 상태의 D2D 수신 단말은 D2DSS를 수신하기 위한 수신 윈도우(receiving window) 설정에 어려움이 있을 수 있다. 즉, 얼마만큼 수신 윈도우(receiving window)를 당겨서 수신해야 하는지 알지 못한다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 서빙 기지국은 자신의 셀의 최대 옵셋 및 인접 셀들의 최대 옵셋 정보(최대 TA 값)를 SIB를 통해 셀 내의 모든 D2D 단말들에게 전송할 수 있다. SIB를 통해 옵셋 정보를 수신한 D2D 단말들은 D2DSS의 수신을 위해 SIB를 통해 획득한 최대 옵셋만큼 수신 윈도우를 조절한다.

하향링크 시각을 기준으로 D2DSS를 송신할지 또는 상향링크 시각을 기준으로 D2DSS를 송신할지의 여부는, 서빙 기지국이 SIB를 통해서 자원 풀 정보를 송신할 때, 셀 내의 모든 D2D 단말들에게 알려 주거나(Type 1 discovery), dedicated RRC signaling을 통해 D2DSS를 송신할 특정 단말에게 알려줄 수 있다. 예를 들어, 서빙 기지국이 3개의 discovery(또는 communication) 자원 풀을 지원한다고 가정할 때, 각 자원 풀은 Type 1 discovery 또는 Type 2B discovery의 여부에 따라 송신자원 풀 또는 수신자원 풀일 수 있다. 또한 각 자원 풀에서 송신되는 D2DSS는 상향링크 송신시각을 기준으로 전송되거나 하향링크 송신시각을 기준으로 전송될 수 있다. 이때 D2DSS의 송신 기준 시각을 시그널링할 수 있다(D2DSStiming). 즉, 자원 풀 1, 2에서 D2DSS의 송신 기준 시각은 하향링크(D2DSStiming = 0), 자원 풀 3에서 D2DSS의 송신 기준 시각은 상향링크(D2DSStiming = 1)로 셀 내의 모든 단말들에게 SIB를 통해 송신될 수 있다.

한편, Type 2B discovery의 경우, discovery message를 송신하는 단말들 (즉, D2D 송신 단말들)은 RRC_Connected 상태에 있다. 따라서 기지국은 셀 내의 어떤 D2D 단말이 송신할 것인지를 알고 있으므로, 해당 D2D 송신 단말들에게 D2DSS를 송신하라고 dedicated RRC signaling을 통해 알려주며, 이때 D2DSS의 송신 기준 시각도 시그널링될 수 있다.

B. D2DSS 송신 단말의 선택 방법(Who)

먼저 모든 D2D 단말이 D2DSS를 송신하는 경우에 대하여 살펴보자.

첫째로 셀 A에 위치한 단말이 모두 D2DSS를 송신하는 경우를 살펴보자. 이러한 ruddn 셀 중심부분 즉, 기지국 근처에 위치한 단말이 송신하는 D2DSS는 인접셀에 위치한 단말들에게 수신될 수 없다. 따라서 D2DSS 송신을 위한 불필요한 전력 소모를 야기할 수 있다. 이러한 현상은 D2DSS가 셀룰러 데이터 및 셀룰러 제어정보 또는 D2D discovery message와 FDM될 때 더욱 심각해 질 수 있다. 왜냐하면, D2DSS 전송이 셀룰러 데이터 및 제어정보 또는 D2D discovery message로 야기하는 ICI(Inter carrier interference) 또는 in-band emission의 문제를 방지하기 위해 D2DSS 송신 전력제어를 수행할 수 있기 때문이다. 따라서 D2DSS 송신전력을 제어할 경우, D2DSS의 송신 커버리지가 줄어들게 되어 모든 D2D 단말이 D2DSS를 송신하는 것은 바람직하지 않다.

둘째, 특정 D2D 단말이 D2DSS를 송신하는 경우에 대하여 살펴보기로 하자. Type 1 discovery에서 D2DSS 송신 전력제어를 고려하지 않을 때, D2D 단말은 서빙 기지국과의 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정할 수 있다. 서빙 기지국과의 RSRP가 “특정 임계값 X dBm” 보다 작을 경우 즉, 기지국과의 거리가 특정 임계값 D 미터(m) 보다 먼 경우, D2D 단말은 D2DSS를 송신한다. 만일, Type 1 discovery에서 D2DSS 송신 전력제어가 수행될 때, D2D 단말은 RSRP에 기반한 송신전력 값을 계산할 수 있다(open-loop power control). D2D 단말의 송신전력 값이 Y dBm 보다 클 경우, D2DSS를 송신할 수 있다. 이러한 임계값들은 “X dBm”, “D 미터(m)”, “Y dBm” 등이 될 수 있다. 이러한 임계값들은 기지국이 SIB를 통해 셀 내의 D2D 단말들에게 전송하며, 셀의 반경에 따라 셀마다 서로 다른 값이 적용될 수 있다. 한편, Type 1 discovery를 수행하는 단말은 셀룰러 상향링크로 야기하는 in-band emission 또는 ICI 문제를 최소화하기 위해 개루프 전력제어(open-loop power control)를 수행한다. 따라서 Type 1 discovery에서 개루프 전력제어를 통해 설정된 D2D 송신 단말의 송신 전력이 미리 정의된 임계값 P_TH 보다 클 경우, D2DSS를 송신하도록 규정할 수 있다. 이때, 임계값, P_TH는 SIB를 통해 단말에게 전송된다. 또한, Type 1 discovery에 참여하는 D2D 단말들 중, RRC_Connected 상태에 있는 단말들은 기지국으로부터 TA 정보를 획득했기 때문에, RRC_Connected 상태에 있는 단말들이 갖고 있는 TA 값이 특정 임계값보다 클 경우, D2DSS를 송신하도록 규정할 수 있다.

반면에 Type 2 discovery에서 D2DSS를 송신하는 단말은 기지국이 결정한다. 예를 들어, 기지국이 RRC_Connected 상태에 있는 D2D 단말들의 TA(Timing Advance) 정보를 이용하여, TA 값이 특정 임계값 이상이 될 때, 기지국은 해당 단말에게 D2DSS 송신을 지시할 수 있다. D2DSS를 위한 송신 전력제어를 수행할 경우, 기지국은 D2DSS 송신을 지시한 단말에게 RRC signaling을 통해 송신 전력값을 알려주거나, 이전 셀룰러 상향링크 전송 또는 D2D 전송을 수행할 때 사용했던 송신 전력값 그대로 사용하거나 또는 이전 송신 전력값을 기반으로 Z dB만큼 전력 증가(power boosting)를 수행할 수 있다. 이때, Z dB power boosting 값은, RRC signaling을 통해 알려주거나, 하향링크 제어채널(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel)의 DCI(Downlink Control Information)을 이용하여 D2DSS 송신 단말에게 알려줄 수 있다.

한편, Type 2 discovery에서 D2DSS를 송신하는 단말을 기지국이 결정하지 않고, Type 1 discovery에서처럼 단말이 스스로 결정할 수 있다. 이때, 단말이 결정하기 위한 임계값들은 기지국이 SIB를 통해 알려줄 수 있다. 예를 들어, 자신의 TA 값을 알고 있는 RRC_Connected 단말들은 SIB를 통해 획득한 TA 임계값을 이용하여, D2DSS의 송신 여부를 스스로 결정한다.

C. D2DSS 송신자원의 선택 방법(Where)

먼저 Type 1 discovery의 경우에 대하여 살펴보자. D2DSS의 송신 목적은 서빙 셀 자원 풀의 시작점(시작 서브프레임)을 인접 셀 단말이 찾을 수 있도록 하는 것이다. 따라서 서빙 셀의 송신 자원 풀에 위치한 첫 번째 서브프레임에서 D2DSS가 전송될 수 있다.

다음으로 Type 2 discovery의 경우에 대하여 살펴보자. 특정 셀에서 Type 2B discovery만 지원가능 한지 또는 Type 1과 Type 2B discovery 모두를 지원할 수 있는지에 따라 서로 다른 시나리오가 있을 수 있다. 그러면 Type 2 discovery 방식만 지원 가능한 경우와 Type 1 및 Type 2 discovery 모두가 지원 가능한 경우들에 대하여 살펴보기로 하자.

먼저 Type 2B discovery만 지원하는 경우를 살펴본다. Type 1 discovery에서와 마찬가지로, D2DSS의 송신 목적이 서빙 셀 자원 풀의 시작점을 인접 셀 단말이 찾을 수 있도록 하는 것이기 때문에, 서빙 셀의 수신자원 풀에 위치한 첫 번째 서브프레임에서 D2DSS가 전송될 수 있다. 이러한 경우, 서빙 셀의 D2DSS 송신 단말과 인접 셀의 D2DSS 수신 단말 입장에서 각각 D2DSS 송신 및 수신에 문제가 발생될 수 있다.

1) D2DSS 송신 단말에서의 문제

D2DSS의 송신 시각은 서빙 셀의 하향링크 기준시각을 기반으로 하고, Type2B discovery에서 탐색신호는 상향링크 기준시각(단말의 TA 정보에 기반)을 기반으로 송신하는 시나리오가 있을 수 있다. 이러한 시나리오에서 n-번째 서브프레임이 수신자원 풀의 첫 번째 서브프레임이라고 가정할 때, n-번째 서브프레임에서 D2DSS를 송신하고 연속적으로 n+1번째 서브프레임에서 탐색 신호를 송신하고자 하는 단말은 TA 값이 1 심볼보다 클 경우, n-번째 서브프레임에서 D2DSS 송신을 포기하거나 n+1번째 서브프레임에서 Type 2B discovery 탐색 신호 송신을 포기해야 한다. 왜냐하면, n-번째 서브프레임과 n+1 번째 서브프레임 간 서로 다른 송신 기준시각으로 인해 n-번째 서브프레임의 후반부에 위치한 심볼들과 n+1 번째 서브프레임의 전반부에 위치한 심볼들 간의 충돌이 발생할 수 있기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 기지국은 n-번째 서브프레임에서 D2DSS를 송신하는 단말들에게 n+1 번째 서브프레임에서 Type 2B 탐색신호 자원을 할당하지 않는다. 또는 Type 2B 탐색신호의 우선순위 예를 들어, 서비스의 우선순위 또는 지연시간의 우선순위 등이 높을 경우, n-번째 서브프레임에서 D2DSS를 송신하지 않고 n+1 번째 서브프레임에서 Type 2B를 송신하도록 스케줄링할 수 있다.

2) D2DSS 수신 단말에서의 문제

D2DSS의 송신 시각은 서빙 셀의 하향링크 기준시각을 기반으로 하고, Type2B discovery에서 탐색신호는 상향링크 기준시각(단말의 TA 정보에 기반)을 기반으로 송신하는 시나리오가 있을 수 있다. n-번째 서브프레임에서 D2DSS를 수신하고, n+1번째 서브프레임에서 Type 2B 탐색 신호를 수신할 경우 n+1번째 서브프레임에서 심각한 ICI(Inter Carrier Interference) 및 ISI(Inter Symbol Interference) 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 충분한 갭(Gap)을 이용하는 방법이 있을 수 있다. LTE 시스템에서는 100km의 셀 반경을 갖는 셀까지 지원 가능하도록 규정하고 있는데, 이렇게 셀 반경이 큰 셀에서는 하향링크 기준시각과 상향링크 기준시각의 차이가 많아지기 때문에 ICI/ISI 문제를 해결하기 위해서는 8개 이상의 SC-FDM(Single Carrier Frequency Division Multiplexing) 또는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 길이를 갖는 갭(Gap)이 필요할 수 있다.

그러나 이러한 갭(Gap)의 도입은 자원의 비효율성을 야기할 수 있으므로, n-번째 서브프레임이 D2DSS 송신을 위한 서브프레임으로 할당될 경우, n+1번째 서브프레임을 셀룰러 데이터 및 제어정보 전송을 위한 서브프레임으로 할당하고, n+2번째 서브프레임을 Type 2B discovery 탐색신호 송신을 위한 서브프레임으로 할당할 수 있다. 이때, n+1번째 서브프레임에서 기지국은 n+1번째 셀룰러 데이터 송신이 n+2번째 탐색신호 수신에 미치는 간섭을 완화하기 위해, TA가 큰 UE에게 스케줄링할 수 있다.

한편, 수신 단말은 인접 셀로부터 송신되는 Type 2B 탐색신호의 TA 값을 알지 못하기 때문에 수신 윈도우를 알 수 없다. 따라서 수신 단말은 충분히 긴 시간동안을 수신 윈도우로 가정하고 수신해야 한다. 인접 셀들 간, 셀 반경이 서로 상이할 경우, 단말은 수신 윈도우를 설정하는데 어려움이 있을 수 있다.

따라서 D2DSS를 송신하는 서브프레임에서 물리 D2D 동기 채널(Physical D2D Synchronization CHannel, PD2DSCH)을 통해 D2DSS를 송신하는 단말의 셀이 지원하는 최대 TA 값을 알려줄 수 있다. D2DSS를 수신하여 시간/주파수 동기를 획득한 D2DSS 수신 단말은 PD2DSCH를 수신하여 복호한 후, PD2DSCH에 포함된 인접 셀의 TA 정보를 기반으로 수신 윈도우를 조절하고 Type 2B discovery 탐색 신호를 수신할 수 있다. 또한 서빙 기지국은 자신의 셀에 위치한 D2D 단말들에게 SIB를 통해, 인접 셀의 TA 정보를 알려줄 수 있다. 즉, 서빙 기지국은 인접 셀의 자원 풀 정보를 SIB를 통해 알려줄 때, 각 셀의 자원 풀 정보에 최대 TA 값을 포함하여 알려줄 수 있다. 서빙 기지국으로부터 SIB를 수신한 단말은, 인접 셀의 자원 풀에서 D2DSS를 수신한 후, SIB에서 알려준 TA 값에 기반하여 수신 윈도우를 조절한다. 이러한 방법은 수신 단말이 효율적으로 동작할 수 있도록 도와준다. 한편, PD2DSCH에 포함되는 최대 TA 값은 SIB를 통해 기지국이 자신의 셀 내에 위치한 모든 D2D 단말들에게 알려준다.

다음으로 Type 1 및 Type 2 discovery 모두가 지원 가능한 경우에 대하여 살펴보기로 하자.

2가지를 모두 사용할 수 있는 경우 Type 1 discovery를 위한 송신자원 풀이 수신자원 풀 내에서 전반부에 위치하는지, 아니면 Type 1 discovery를 위한 송신자원 풀이 수신자원 풀 내에서 후반부에 위치하는지에 따라 상이할 수 있다.

첫째, Type 1 discovery를 위한 송신자원 풀이 수신자원 풀의 전반부에 위치하는 경우 :

Type 1 discovery를 위한 송신자원 풀의 첫 번째 서브프레임에서 D2DSS가 전송되기 때문에, 수신단말은 해당 D2DSS로부터 수신자원 풀의 시작점을 찾을 수 있다. 따라서 Type 2B를 위한 별도의 D2DSS 송신이 요구되지 않는다. 그러나 Type 1 discovery에서의 탐색신호는 하향링크 기준시각으로 송신되고, Type 2B discovery에서의 탐색신호는 상향링크 기준시각으로 송신된다. 따라서 수신 단말의 효율적인 동작을 위해, PD2DSCH를 통해 자신의 셀에 대한 TA 정보 즉, 자신의 셀이 지원하는 최대 TA를 알려준다.

둘째, Type 1 discovery를 위한 송신자원 풀이 수신자원 풀의 후반부에 위치하는 경우 :

Type 2B discovery를 위한 D2DSS와 Type 1 discovery를 위한 D2DSS를 독립적으로 사용할 수 있다. 즉, Type 2B를 위한 D2DSS와 Type 1 discovery를 위한 D2DSS에 사용되는 시퀀스는 서로 다르다. 이를 통해 수신 단말은 수신자원 풀의 시작점과 송신자원 풀의 시작점을 획득할 수 있다.

한편, Type 2B discovery를 위한 추가적인 D2DSS의 송신 없이 수신자원 풀의 시작점을 획득할 수 있다. 이를 위해 D2DSS 송신 단말은 PD2DSCH 내에 Type 1 discovery를 위한 D2DSS 서브프레임으로부터의 옵셋 값을 포함하여 송신한다.

D. D2DSS 송신시점의 결정 방법(When)

D2DSS 송신시점은 시스템 관점에서의 결정 방법과 단말 관점에서의 결정 방법으로 구분될 수 있다. 첫째, 시스템 관점에서 D2DSS는 주기적으로 송신된다. 즉, Type 1 discovery에서는 송신자원 풀의 첫 번째 서브프레임이 D2DSS 전송을 위한 자원이고, Type 2B discovery에서는 수신자원 풀의 첫 번째 서브프레임이 D2DSS 전송을 위한 자원이다. 이러한 discovery 자원들은 주기적으로 할당되기 때문에, 시스템 관점에서 D2DSS는 주기적으로 송신된다.

단말 관점에는 시스템 관점과 다른 견지를 유지할 수 있다. 가령, 하나의 단말 관점에서 주기적인 D2DSS 전송은 불필요한 전력 소모를 야기할 수 있다. 예를 들어, 단말이 셀 가장자리에서 셀 중심부로 이동한 경우, 해당 단말이 주기적인 D2DSS 전송을 하더라도, 인접 셀 단말이 D2DSS를 수신하지 못하게 된다. 따라서 각 단말은 앞서 언급한 D2DSS 송신 단말의 선택 방법을 이용하여, 조건이 충족될 때만 D2DSS를 송신한다.

그러면 이상에서 설명한 본 발명의 내용들을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 하자.

도 1a는 LTE D2D 시스템에서 본 발명의 실시 예에 따라 셀 내 D2D discovery 동작(intra-cell D2D discovery)을 위한 자원 할당의 예시도이다.

도 1a를 참조하면, 기지국은 기지국의 셀 내에 존재하는 LTE 방식의 단말에게 할당하기 위한 자원들(101, 102, …, 103, 104, …)이 시간 축으로 할당되어 있고, D2D 단말에게 할당하기 위한 자원들(110, 120)이 LTE 방식의 단말들에게 할당된 자원들(101, 102, …, 103, 104, …) 사이에 TDM되어 할당되어 있다. D2D 단말에게 할당하기 위한 자원들(110, 120)은 각각 M개의 서브프레임들로 구성될 수 있으며, 송신 자원 풀(111, 121) 또는 수신 자원 풀(112, 122)로 지정될 수 있다.

도 1a에서는 첫 번째 출현하는 D2D 단말에게 할당하기 위한 자원(110)을 살펴보면, D2D 할당 자원 전체(110)가 수신 풀 자원이 될 수 있다. 또한 D2D 자원 풀 중 일부를 Type 1을 위한 송신 자원 풀(111)로 설정할 수 있으며, 나머지 영역(112)을 Type 2B를 위한 자원으로 할당할 수 있다. 이러한 경우는 기지국 내에 Type 1을 지원하는 D2D 단말, Type 2를 지원하는 단말 및 Type 1과 Type 2를 모두 지원하는 단말이 혼재할 수 있기 때문에 도 1a와 같이 D2D 자원 풀을 할당한 경우를 예시한 것이다.

또한 기지국은 도 1a에 예시한 바와 같은 형태로 자원을 할당하여 단말에 알리기 위해서는 D2D 자원이 시작되는 위치를 알리기 위한 옵셋(141)과 D2D 자원의 검색 주기(discovery period)(142) 등의 정보를 앞서 설명한 바와 같이 SIB를 통해 단말로 제공할 수 있다. 예컨대, 서빙 기지국은 자신의 셀에 접속해 있는 모든 D2D 단말에게 SIB를 통해 D2D discovery 자원 풀 정보를 송신할 수 있다. 따라서 단말은 SIB를 이용하여 도 1a와 같이 D2D 자원이 어디에 할당되어 있으며, discovery period 및 할당된 자원에서 지원하는 모드 등의 정보를 획득할 수 있다. 그러면 기지국이 자신의 셀 내에 포함된 모든 D2D 단말에게 제공하는 SIB에 포함되는 정보들에 대하여 살펴보기로 하자.

(1) discoveryPoolType : 송신 자원 풀(Tx pool)인지 또는 수신 자원 풀(Rx pool)인지를 알려주는 정보

(2) discoveryPeriod : D2D 자원 풀의 주기

(3) discoveryStartPRB, discoveryEndPRB : D2D 자원 풀 내에서 주파수 축의 자원 정보

(4) discoveryOffset : D2D 자원 풀의 시작점(시작 서브프레임의 위치)을 알려주는 정보

이상에서 예시한 각 정보들에 대하여 좀 더 상술하면, discoveryPoolType은 송신 자원 풀(Tx pool)인지 수신 자원 풀(Rx pool)인지를 알려주는 정보로써, Type 1 discovery를 위한 자원 풀인지 또는 Type 2B discovery(이하의 설명에서는 Type 2 discovery는 Type 2B discovery를 의미한다)를 위한 자원 풀인지를 식별하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, discoveryPoolType이 송신 자원 풀로 시그널링될 경우, D2D 송/수신 단말들은 해당 자원풀이 Type 1 discovery를 위한 자원 풀로 판단한다. 이와 달리, discoveryPoolType이 수신 자원 풀로 시그널링될 경우, 해당 자원 풀은 Type 2B discovery만 지원되는 자원풀일 수 있다.

만일, 도 1a에서 예시한 바와 같이, Type 1 discovery 자원 풀과 Type 2B discovery 자원 풀이 시-분할 다중화(Time Division Multiplexing, TDM)되거나 주파수-분할 다중화(Frequency Division Multiplexing, FDM)되어 있는 경우, discoveryPoolType = 'both'로 시그널링 될 수 있다. 도 1a에 예시된 바와 같이 Type 1 discovery 자원 풀과 Type 2B discovery 자원 풀이 TDM 또는 FDM되는 경우 M개의 서브프레임들로 구성된 전체 수신 자원 풀(Type 1 discovery + Type 2 discovery)과 K개의 서브프레임으로 구성된 송신 자원 풀(Type 1 discovery)을 시그널링할 수 있다. 또 다른 실시 예로, discoveryPoolType = Type 1, discoveryPoolType = Type 2, 및 discoveryPoolType = both를 직접 시그널링할 수도 있다. discoveryPoolType에 따라 서로 다른 discoveryPeriod, discoveryStartPRB, discoveryEndPRB, 및 discoveryOffset을 갖는 것이 가능할 수 있다.

한편, D2D 자원 풀을 구성하는 서브프레임들은 비트맵(bitmap) 형태로 전송되며, 도 1a에서는 M개의 서브프레임이 모두 D2D 용도로 사용하는 예시이다. 따라서 자원 풀을 구성하는 서브프레임들을 나타내는 비트맵은 '11111111…'이 된다.

discoveryOffset은 서빙 기지국이 D2D 단말들에게 D2D 자원 풀이 시작되는 서브프레임의 위치를 알려주는 정보이다. 예를 들어, 서빙 기지국은 자신의 0번 시스템 프레임 번호(System Frame Number, SFN)를 기준으로 D2D 자원 풀의 시작점을 알려줄 수 있다.

도 1b는 본 발명의 실시 예인 셀 내 D2D discovery 동작(intra-cell D2D discovery)에서 자원 풀을 구성하는 다양한 비트맵을 예시한 도면이다.

도 1b를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 D2D 자원(110)은 LTE 자원들(101, 102)의 중간에 위치할 수 있다. 이러한 D2D 자원(110)의 내부는 각 서브프레임 별로 D2D 서브프레임과 LTE 단말들에 할당되는 WAN 서브프레임으로 구분할 수 있다.

예들 들어, D2D 서브프레임을 1, WAN 서브프레임을 0으로 정의할 때, 비트맵은 다양한 형태로 존재할 수 있다. 도 1b의 예에서는 '11011011…'과 '10111110…'을 예로써 도시하였다. 도 1b의 D2D 자원(110)에서 빗금 친 부분은 D2D 서브프레임들을 의미하고, 빗금이 없는 자원들은 WAN 서브프레임들을 의미한다.

또한 도 1b에서 Type 1 discovery 만을 지원할 경우, M 서브프레임들은 송신 자원 풀이 된다. 이와 달리, Type 2B discovery만을 지원하거나 또는, Type 1 discovery와 Type 2B discovery가 TDM 또는 FDM되어 존재할 경우, M 서브프레임들은 송신 및 수신 자원 풀이 된다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 LTE D2D 시스템에서 셀 내 D2D communication 동작(intra-cell D2D communication)을 위한 자원 할당의 예시도이다.

도 2a를 참조하면, 시간 축에서 SFN 0의 시점부터 WAN 자원들(201, 202, 203, …, 204, 205, 206, …)이 배치되어 있으며, 그 사이에 D2D communication을 위한 스케줄링 할당(Scheduling Assignment, SA) 자원 풀들(211, 212)과 데이터 자원 풀들(221, 222)이 배치될 수 있다. 이러한 자원의 배치 정보는 기지국에서 미리 설정할 수 있으며, 설정된 정보는 SIB를 통해 해당 기지국 내에 위치한 모든 단말들에게 제공될 수 있다.

또한 도 2a에 예시한 바와 같이 데이터 옵셋의 값은 데이터 주기(data period)의 시작 시점을 알리는 값이 될 수 있으며, SFN 값이 0인 값으로부터 옵셋 값을 지시할 수 있다. 다른 예로, 도 2b에 예시한 바와 같이 SA 서브프레임의 시작시점으로부터 이격된 서브프레임의 수로 설정될 수도 있다. 즉, 도 2a와 도 2b의 차이는 데이터 옵셋의 시작점을 알리는 방법에 있다. 즉, 도 2a는 데이터 옵셋이 SFN이 0번에서부터 얼마만큼 이격되었는가를 예시한 도면이며, 도 2b는 데이터 옵셋이 SA 자원 풀에서부터 얼마만큼 이격되었는지를 예시한 도면이다. 또한 도 2a 및 도 2b에 예시한 바와 같이 SA 검색을 위한 SA 구간(period)(241)과 데이터 검색을 위한 데이터 구간(period)(251)이 구분될 수 있다. 이때, 각 SA 풀들(211, 212)은 M개의 서브프레임들로 구성되고, 각 데이터의 풀들(221, 222)은 N개의 서브프레임들로 구성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 서빙 기지국은 자신의 셀에 접속해 있는 모든 D2D 단말에게 SIB를 통해 D2D communication을 위한 스케줄링 할당(Scheduling Assignment, SA) 및 데이터 자원 풀 정보를 송신한다. 이때 SIB를 통해 단말들에게 제공되는 자원 풀 정보에는 하기의 정보들이 포함될 수 있다.

(1) communicationPoolType : Mode 1의 SA인지 Mode 2의 SA 인지를 알려주는 정보

(2) saPeriod : SA 자원 풀의 주기

(3) SA 비트맵 : SA 서브프레임의 구성을 알려주는 정보

(4) saStartPRB, saEndPRB : SA 자원 풀 내에서 주파수 축의 자원 정보

(5) saOffset : SA 자원 풀의 시작점(시작 서브프레임)을 알려주는 정보

(6) dataPeriod : 데이터 자원 풀의 주기

(7) data 비트맵 : 데이터 서브프레임의 구성을 알려주는 정보

(8) dataStartPRB, dataEndPRB : 데이터 자원 풀 내에서 주파수 축의 자원 정보

(9) dataOffset : 데이터 자원 풀의 시작점(시작 서브프레임)을 알려주는 정보

위의 정보들에 대하여 다시 설명하면, SA 및 데이터 자원 풀을 구성하는 서브프레임들은 discovery와 유사하게 비트맵 형태로 전송될 수 있다. 또한 도 2a 및 도 2b에서는 M개의 서브프레임들을 모두 SA 용도로 사용(211, 212)하고, N개의 서브프레임들을 모두 데이터 용도로 사용(221, 222)하는 경우를 예시하였다. 따라서 SA와 데이터 자원 풀을 구성하는 서브프레임들을 나타내는 비트맵은 '11111111…'이 된다. 만일 SA와 데이터의 비트맵이 0을 포함하고 있는 경우 예를 들어, '10110…' 등과 같이 비트맵 내에 '0'의 값을 포함하는 경우 '0'의 값에 해당하는 서브프레임에서는 D2D communication을 위한 SA 또는 데이터가 존재하지 않는 서브프레임을 의미한다.

saOffset은 서빙 기지국이 D2D 단말들에게 SA 자원 풀이 시작되는 서브프레임의 위치를 알려주는 정보이고, dataOffset은 데이터 자원 풀이 시작되는 서브프레임의 위치를 알려주는 정보이다. 예를 들어 살펴보면, 도 2a와 같이 서빙 기지국은 자신의 0번 SFN(System Frame Number)을 기준으로 SA 및 데이터 자원 풀의 시작점을 알려줄 수도 있고, 다른 방법으로 특정 SFN을 기준으로 SA 및 데이터 자원 풀의 시작점을 알려줄 수 있다. 또한 dataOffset의 경우 도 2a의 예시에서처럼 SFN 0번을 기준으로 데이터 서브프레임의 시작점을 알려줄 수 있으나, 도 2b에서처럼 SA 자원 풀의 시작점을 기준으로 데이터 서브프레임의 시작점을 알려줄 수도 있다.

도 2a와 도 2b에서 SA 자원 풀 이후에 데이터 자원 풀이 바로 위치하는 경우 (도 2a와 도 2b에서 SA 자원 풀과 데이터 자원 풀 사이에 WAN이 없는 경우)에는 SIB를 통한 별도의 dataOffset 지시(indication)가 필요하지 않을 수 있다.

한편, 셀 간 D2D communication 동작(inter-cell D2D communication)을 위한 자원할당은 앞서 언급한 셀 내 D2D communication 동작(intra-cell D2D communication)과 유사하다. 서빙 기지국은 인접 기지국들의 Cell ID와 communicationPoolType, SA 자원 풀 정보(saPeriod, sa비트맵, saStartPRB, saEndPRB, saOffset), 및 data 자원풀 정보(dataPeriod, data비트맵, dataStartPRB, dataEndPRB, dataOffset)들을 알려주며, 서빙 기지국에 접속한 D2D 단말(RRC_Connected 상태) 및 서빙 기지국에 캠핑(camping)한 D2D 단말(RRC_Idle 상태)들은 SIB를 통해 이 정보를 수신한다. 수신 정보를 바탕으로 서빙 기지국의 자원 풀에서는 송신만을 수행하며, 인접 기지국들의 자원 풀에서 SA 및 데이터를 수신하는 동작을 수행한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따라 D2D communication에서 SA와 데이터 자원할당을 예시한 도면이다. 보다 구체적으로 도 3a는 Mode 1 communication에서의 자원할당을 예시한 도면이며, 도 3b는 Mode 2 communication에서의 자원할당을 예시한 도면이다.

먼저 도 3a를 참조하면, 주파수 인덱스의 양 외곽 즉, 주파수 인덱스 1번에 해당하는 모든 서브프레임들과 주파수 인덱스 S번에 해당하는 모든 서브프레임들에는 PUCCH가 존재하며, PUCCH와 SA가 할당되는 주파수 인덱스들 사이에는 적어도 하나의 가드밴드(Guard Band)를 가질 수 있다. 또한 SA 자원 풀(310)의 서브프레임들 동안 PUCCH와 가드밴드를 제외한 나머지 주파수 인덱스들에서 SA 정보를 전송할 수 있다.

한편, Mode 1 communication은 M개의 서브프레임들 동안 SA 자원 풀(310)이 할당되며, 이어서 N개의 서브프레임들 동안 데이터 자원 풀(320)이 할당된다. 도 3a에서 데이터 자원들의 주파수 인덱스 외곽 즉, 주파수 인덱스 1번에 해당하는 모든 서브프레임들과 주파수 인덱스 S번에 해당하는 모든 서브프레임에는 PUCCH가 존재하며, 그 내부는 WAN 자원과 D2D를 위한 데이터 자원이 혼재할 수 있다. 도 3a에서 데이터 자원 풀(320) 내에 음영으로 표시된 자원들이 D2D를 위한 데이터 자원이 된다.

다음으로 도 3b를 참조하면, 도 3a와 대비할 때 SA 자원 풀(310)과 D2D 데이터 자원 풀(320) 사이에 WAN 자원(330)이 할당되어 있으며, D2D 데이터 자원 풀(320)은 WAN 자원과 공용으로 사용되지 않고 전용으로 사용된다. 따라서 N개의 서브프레임들로 구성되는 D2D 자원 풀(320)의 주파수 인덱스 외곽에는 PUCCH 자원이 할당되고, D2D를 위한 데이터 자원 사이에 가드밴드가 존재한다.

도 3a 및 도 3b에 예시한 D2D communication에서 SA는 D2D 데이터를 송신하고자 하는 단말이 전송하는 제어정보로, SA에는 하기의 정보들을 포함할 수 있다.

(1) Frequency hopping indicator

(2) Frequency resource

(3) MCS(Modulation and Coding Scheme)

(4) T-RPT(Time-Resource Pattern of Transmission)

(5) TA(Timing Advance)

(6) ID(Identifier)

위에 나열한 SA에 포함된 frequency hopping indicator 정보는 SA 전송 이후에 전송되는 데이터 자원(320)에서 주파수 축의 호핑(hopping)이 여부를 알려주는 1-bit 지시(indication) 정보이다. 주파수 자원은 주파수 축에서 데이터 자원의 주파수 위치 및 크기를 알려준다. MCS는 D2D 데이터 전송을 위한 MCS 레벨(level)을 알려주는 정보이다. T-RPT는 시간 축에서의 D2D 데이터 전송 패턴을 의미하며, 비트맵으로 구성된다. 예를 들어, SA에 포함된 T-RPT의 비트맵이 '1101110'을 나타낼 때, '1'은 D2D data 전송 서브프레임을 의미하고, '0'은 D2D 데이터가 전송되지 않는 서브프레임을 의미한다. TA는 하향링크 기준 시각을 기반으로 전송되는 SA에 포함된 정보로써, 상향링크 기준 시각을 기반으로 전송되는 D2D 데이터 수신 시, 수신 윈도우의 조절을 위해 전송된다. 즉, SA에 포함된 TA 정보는 송신 D2D 단말이 기지국으로부터 수신한 TA 정보이며, 수신 D2D 단말이 데이터 수신 시 수신 윈도우 조절을 위해 사용된다.

또한 SA에 포함된 ID는 “destination ID”로써, 특정 그룹의 ID 또는 특정 그룹에 속한 단말의 ID일 수 있다. 이때, 그룹은 앞서 설명한 소방관 그룹, 경찰관 그룹, SWAT 그룹 등, 공용 안전(Public Safety)를 지원하기 위해 설정된 그룹을 의미한다. 예를 들어, SA 송신 단말이 자신이 전송하는 데이터를 소방관 그룹을 타깃으로 전송할 경우, SA에 포함된 목적지 ID는 소방관 그룹 ID일 수 있다.

Mode 1 communication에서는 기지국이 SIB를 통해 SA 자원 풀의 시간 축에서의 시작점(saOffsetIndicator)과 주기(saPeriod), 주파수 축에서의 시작점(saStartPRB) 및 끝점(saEndPRB)과 한 서브프레임 내에서 주파수 축으로 SA가 차지하고 있는 전체 PRB의 크기(saNumPRB)를 알려준다. 이러한 정보가 SIB를 통해 전송되는 이유는, RRC_Idle 단말들이 SA의 수신을 가능하도록 하기 위함이다.

또한 기지국으로부터 SIB를 통해 방송되는 SA 자원 풀 정보를 복호한 단말들 중, Mode 1 communication을 통해 송신을 원하는 단말은 RRC_Connected 상태에 있어야 한다. 즉, RRC_Idle 상태에 있는 단말일 경우, 임의 접속을 통해 RRC_Connected 상태로 전환해야 한다. RRC_Connected 상태로 전환한 D2D 송신 단말은 기지국으로부터 D2D 송신 단말이 사용할 SA의 시간/주파수 자원을 할당 받는다. 이때 SA의 시간/주파수 자원 할당 정보는 물리하향 제어 채널(Physical Downlink Control CHannel, PDCCH)에 포함된 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information, DCI)를 통해 전송된다. 이때 할당받는 자원 정보가 D2D 전송을 위한 내용인지, 셀룰러 상향링크 전송을 위한 내용인지를 구별하기 위해, D2D 자원할당을 위한 DCI는 D2D 전용 RNTI(Radio Network Temporary Identifier)를 사용하여 스크램블링(scrambling) 된다.

한편, Mode 1 communication에서는 데이터 전송을 위한 별도의 자원 풀이 존재하지 않는 것이 특징이다. 즉, 도 3a에 예시한 바와 같이 기지국은 Mode 1 communication을 지원하는 D2D 송신 단말을 위해, 데이터 전송 자원의 시간/주파수 위치 정보(data의 자원풀 정보가 아님)를 SIB가 아닌 DCI를 통해 알려준다. D2D 송신 단말은 기지국으로부터 수신한 DCI를 복호한 후, 자신이 전송할 데이터의 시간/주파수 위치를 파악하고 SA에 해당 정보를 포함시켜 전송한다. D2D 수신 단말은 SIB를 통해 SA 자원 풀 정보를 획득했기 때문에, 해당 SA 자원 풀에서 SA를 복호한 후, SA에 포함된 데이터 자원의 시간/주파수 위치를 파악하여 데이터를 복호한다.

Mode 2 communication에서도 Mode 1 communication과 동일하게 SIB를 통해 SA 자원 풀 정보(saPeriod, saNumPRB, saStartPRB, saEndPRB, saOffsetIndicator, sa서브프레임비트맵 등)를 기지국이 방송한다. 그러나 Mode 2 communication에서는 Mode 1 communication과 다르게 데이터 전송을 위한 자원 풀 정보도 SIB를 통해 기지국이 방송한다. 즉, 데이터 자원 풀의 주기, 데이터 자원 풀의 StartPRB, data 자원 풀의 EndPRB, 데이터 자원 풀의 NumPRB, 데이터 자원 풀의 OffsetIndocator, 데이터 자원 풀의 서브프레임비트맵 등이 SIB에 포함될 수 있다.

Mode 2 communication에서는 기지국이 SA 및 데이터 자원 풀의 정보만을 알려주고, SA 및 데이터 자원 풀 내에서 단말이 분산적으로 자신이 사용할 자원을 선택한다. 즉, D2D 송신 단말은 SA 자원 풀에서 자신이 전송할 SA의 자원을 랜덤 또는 에너지 센싱 기반으로 선택하고, 데이터 전송을 위한 T-RPT(Time-Resource Pattern of Transmission) 및 주파수 자원의 위치를 선택한다. 데이터 전송을 위한 T-RPT 및 주파수 자원의 위치는 데이터 자원 풀에서 적용된다. D2D 수신 단말은 SIB를 통해 기지국으로부터 SA 및 데이터 자원 풀에 대한 정보를 복호한다. SA 및 데이터의 자원 풀에서 SA를 수신하고, SA에 포함된 T-RPT와 주파수 자원 위치를 이용하여 데이터 자원 풀에서 해당 데이터를 복호한다.

도 3a는 Mode 1 communication에서의 자원할당을 예시한 것으로, 기지국은 SIB를 통해 송신한 SA 자원 풀 내에서 D2D 송신 단말의 SA 전송을 위한 시간/주파수 자원을 PDCCH의 DCI를 통해 알려준다. 즉, 기지국은 서브프레임 1에서 D2D 송신 단말 1이 SA 1을 S-2번째 주파수 자원에서 전송할 것을 지시하고, 서브프레임 2에서 D2D 송신 단말 2가 SA2를 S-3번째 주파수 자원에서 전송할 것을 지시한다. D2D communication에서 하프-듀플렉스(half-duplex) 문제를 해결하기 위해, 동일한 그룹 내에서 SA를 송신하는 단말들끼리 동일한 서브프레임을 사용하지 않도록 해야 한다.

이러한 half-duplex 문제를 앞서 언급한 방식으로 해결할 수 있다. 예를 들어 단말 1의 SA은 서브프레임 1에서 전송하고, 단말 2의 SA는 서브프레임 2에서 전송하도록 기지국이 스케줄링 할 수 있다. 한편, SA의 로버스트(robust)한 전송을 위해서, SA의 반복 전송을 수행할 수 있다. 이러한 반복 전송은 SA 자원 풀 내에서 K번 발생할 수 있으며, K 값은 SA 자원 풀의 서브프레임의 수(M)보다 작거나 같은 값을 가질 수 있다. 도 3a에서 SA 자원 풀 내에서는 SA, Guard Band, PUCCH만 존재하는 것으로 표현되어 있으나, SA 자원 풀 내에서 SA들은 셀룰러 데이터(WAN)와 주파수 다중화(FDM)될 수 있다. 이때, 가드밴드(Guard Band)는 TA 기반의 상향링크 기준 시각으로 송신되는 PUCCH와 하향링크 기준 시각으로 송신되는 SA 간 발생하는 ICI 문제를 방지하기 위해 사용된다. 한편, D2D 데이터 전송을 위한 시간/주파수 자원은 PDCCH의 DCI를 통해 기지국이 할당해 주며, D2D 송신 단말은 할당 받은 시간/주파수 자원 정보를 SA에 포함된 T-RPT 및 데이터 RB 할당(allocation)에 포함시키고, 해당 자원에서 데이터를 송신한다. D2D 수신 단말은 SA를 복호한 후, 데이터 자원의 위치를 획득하고, 해당 시간/주파수 자원 위치에서 데이터를 복호한다.

도 3b는 Mode 2 communication에서의 자원할당을 예시한 것으로, D2D 송신 단말은 SIB를 통해 수신한 SA 자원 풀 내에서 SA 송신을 위한 자원을 선택한다. 이때 자원 선택의 룰은 랜덤 선택 또는 에너지 기반의 선택일 수 있다. 랜덤 선택의 경우, SA 자원 풀 내에서 반복 전송되는 모든 SA의 전송 자원들이 랜덤하게 선택될 수 있다. 즉, M개의 서브프레임으로 구성된 SA 자원 풀에서 half-duplex 문제를 해결하고, 로버스트(robust)한 SA 전송을 위해, 동일한 SA가 K번 반복 전송될 수 있다. 이때 K값은 앞서 설명한 도 3a와 같은 값을 가질 수 있다. 이처럼 K번 반복 전송되는 SA의 자원이 매 전송 때마다 랜덤하게 선택될 수 있다. 또는 서브프레임 1에서 선택된 SA 자원의 주파수 위치가 다음 K­1번 반복 전송되는 주파수 자원의 위치에 내재되어(implicit) 매핑(mapping)될 수도 있다. 이러한 매핑 정보는 규격에서 미리 정의되어 있거나, SIB를 통해 기지국이 배치(configuration)할 수 있다. SA 자원을 선택한 D2D 송신 단말은 데이터 전송을 위한 주파수 자원(frequency resource)과 시간 축 자원을 의미하는 T-RPT를 선택하여 SA 정보에 포함시킨 후, 해당 SA를 전송한다.

이때, 데이터 전송을 위한 주파수 자원과 T-RPT의 선택은 SA 자원 선택 여부와 무관하게 결정되거나, SA 자원에 매핑될 수 있다. SA 자원 선택 여부와 무관하게 결정될 경우, SA 자원을 선택한 D2D 송신 단말은 데이터 전송을 위한 주파수 자원과 T-RPT를 랜덤하게 결정할 수 있다. 이와 달리, SA 자원에 데이터 자원이 매핑된 경우, SA 자원의 위치가 데이터 자원의 시간/주파수 위치에 내재되어(implicit) 매핑될 수 있다.

한편, Mode 2 communication에서는 SIB를 통해 셀 내의 모든 D2D 단말들에게 SA 및 데이터 자원 풀의 시간/주파수 위치가 전송된다. SA 및 데이터 자원 풀은 도 3b에서 예시한 것처럼, 서로 인접하지 않을 수 있다. 즉, SA 자원 풀(310)과 데이터 자원 풀(32) 사이에 상향링크 셀룰러 전송을 위한 자원(330)이 존재할 수 있다.

한편, 도 3b에서 Mode 2 data는 하향링크 기준 시각으로 전송된다고 가정하였다. 그러므로 Mode 2 data는 도 3a와 달리, 데이터 자원 풀(320)에서 PUCCH와 Mode 2 데이터 사이에 가드밴드가 존재할 수 있다. 만일, Mode 2 데이터가 도 3a의 Mode 1 데이터처럼 상향링크 기준 시각으로 전송될 경우, 도 3b의 데이터 자원 풀에 존재하는 가드밴드는 필요하지 않다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 Mode 1 및 Mode 2 SA가 FDM되어 사용되는 경우 SA 및 데이터 자원할당을 예시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, Mode 1 communication을 위한 SA와 Mode 2 communication을 위한 SA가 동일한 SA 자원 풀(410) 내에서 주파수 분할 다중화(FDM) 된 경우를 나타낸다. 특히 도 4a에서는 Mode 1의 SA 자원 풀(411)과 Mode 2의 SA 자원 풀(412)이 시간적으로 동일하지만, 주파수 축으로는 서로 다른 자원 풀을 사용한다. 도 4a에서 Mode 1을 위한 SA 풀(411)의 주파수 자원은 saStartPRB는 “S­2”이고, NumPRB1는 “(S­2)­(R+3)+1”이다. 또한 Mode 2를 위한 SA 풀(412)의 주파수 자원은 saEndPRB는 3이고, NumPRB2는 “(R­1)­3+1”이다. 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해, NumPRB1과 NumPRB2는 동일한 값을 가질 수 있다. 이러한 SA 풀의 주파수 자원 위치는 SIB를 통해 기지국이 할당한다. 그리고 Mode 1과 Mode 2의 공통(common) SA풀에 대한 시간축 자원 풀(서브프레임들)(410)은 saPeriod, saOffsetIndicator, sa비트맵을 통해 SIB로 셀 내의 D2D 단말들에게 방송된다.

Mode 1 communication의 데이터는 Mode 1 SA 풀(411)이 끝나자마자 시작되지만, Mode 2 communication의 데이터는 Mode 2 SA 풀(412)이 끝나자마자 시작되지 않을 수 있다. Mode 2 데이터는 dataStartPRB, dataEndPRB, dataNumPRB로 정의되는 주파수 축 풀과, dataPeriod, dataOffsetIndicator, data비트맵을 통해 정의되는 시간축 자원 풀(Mode 2 Data Pool)(430)이 존재한다. 그러나 이와 달리, Mode 1 data는 데이터 자원 풀이 정의되지 않는다. 기지국의 커버리지 내에서 Mode 2 communication은 fall-back mode로 동작할 수 있다. 즉, 기지국 커버리지 내에서 D2D communication은 Mode 1으로 동작하지만, 특별한 상황 예를 들어, 긴급 작전 시 기지국의 명령에 의해, 또는 기지국의 동기 신호가 특정 시간동안 수신되지 않는 경우에 Mode 2로 동작할 수 있다. 이러한 경우를 위해, Mode 2 communication을 위한 전용(dedicated) 자원이 필요할 수 있다. 따라서 도 4a에 예시한 자원할당 방법은 이러한 fall-back mode 동작을 지원하기 위해 적합할 수 있다.

D2D 단말들은 기지국으로부터 SIB를 통해 송신되는 communicationPoolType을 수신하여 복호한 후, 각 Mode에 대한 자원 풀 정보를 획득할 수 있다. 즉, 단말은 SIB를 수신하여 복호함으로써 Mode 1 SA 풀(411)의 시간/주파수 위치와 Mode 2 SA 풀(412)의 시간/주파수 위치 정보를 획득할 수 있게 된다. SIB로 전송되는 communicationPoolType은 다음과 같이 암시적으로(implicit) 운용되거나 명시적으로(explicit) 1-bit 또는 2-bit 시그널링을 통해 운용될 수 있다.

(1) communicationPoolType이 암시적으로(Implicit) 운용되는 경우 : saStartPRB, saNumPRB로 주파수 자원을 알려준 경우, Mode 1을 위한 SA 자원 풀(411)로 인식하고, saEndPRB, saNumPRB로 주파수 자원을 알려준 경우, Mode 2를 위한 SA 자원 풀(412)로 인식할 수 있다. 반대의 경우도 가능하며, 이때, Mode 1을 위한 saNumPRB와 Mode 2를 위한 saNumPRB는 서로 다른 값일 수 있으나, 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 동일한 값을 사용할 수 있다.

(2) communicationPoolType이 명시적으로(Explicit) 운용되는 경우 : SIB를 통해 기지국이 전송하며 1-bit 시그널링을 할 경우, 'communicationPoolType = 0'인 경우 Mode 1으로, 'communicationPoolType = 1'인 경우 Mode 2의 SA 자원 풀을 의미할 수 있다. 또한 이는 위에 설명한 바와 비트 값들을 반대로 매핑할 수도 있다. 또한 각 communication mode에서 saStartPRB, saNumPRB, saEndPRB가 존재할 수 있다. 이러한 시그널링을 사용하면, 도 4a 및 도 4b에서 예시되지는 않았지만, Mode 1과 Mode 2 각각에서 두 개의 SA 자원 풀이 존재할 수 있다. 즉, 동일한 시간 축의 SA 풀에서 4개의 주파수 축 SA 자원 풀이 존재할 수 있다.

예를 들어, Mode 1 의 자원 풀에서 saStartPRB, saNumPRB로 표현되는 자원 풀과 saEndPRB, saNumPRB로 표현되는 자원 풀이 2개 존재하며, Mode 2의 자원 풀에서도 동일한 방법으로 표현되는 자원 풀이 2개 존재한다. 동일한 Mode에서 서로 다른 주파수 축의 자원 풀은 서로 다른 그룹에서 사용될 수 있다. 가령, 소방관 그룹과 경찰관 그룹이 Mode 2에서 주파수 축의 서로 다른 자원 풀을 사용할 수 있다.

한편, 2-bit 시그널링을 할 경우, communicationPoolType = {00, 01, 10, 11}로 표현 가능하다. 도 4a에서 Mode 1의 SA 자원 풀을 0, Mode 2의 SA 자원 풀을 1로 표현한다면, 도 4a에서 SA 자원 풀은 communicationPoolType = 01로 시그널링될 수 있다.

또한 도 4a에서 가드밴드는 서로 다른 송신 기준 시각을 사용하는 RB(Resource Block)들 간에 발생하는 ICI 문제를 해결하기 위함이다. 예를 들어, SA 자원 풀에서 Mode 1과 Mode 2를 위한 SA 자원 풀(410)로 전송되는 서브프레임들은 하향링크 기준 시각으로 송신되지만, 셀룰러 자원(WAN)은 상향링크 기준 시각으로 송신된다. 마찬가지로, Mode 2 데이터가 하향링크 기준 시각으로 송신될 경우, 상향링크 기준 시각으로 송신되는 셀룰러 자원(WAN) 또는 Mode 1 data와의 ICI 문제를 해결하기 위해 가드밴드를 사용할 수 있다. Mode 2 data가 상향링크 기준 시각으로 송신될 경우, 별도의 가드밴드는 필요하지 않다. 또한 SA 자원 풀에서 셀룰러 자원(WAN)은 Mode 1 SA 자원 풀 및 Mode 2 SA 자원 풀과 FDM되어 사용될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 이러한 경우, Mode 1 SA 자원 풀과 셀룰러 자원(WAN) 사이, 그리고 Mode 2 SA 자원 풀과 셀룰러 자원(WAN) 사이에 명시된 가드밴드는 필요하지 않다.

도 4b는 본 발명의 다른 실시 예이다. 도 4b는 앞에서 설명한 도 4a와 다르게 Mode 1과 Mode 2를 위한 별도의 SA 풀이 주파수 축에 존재하는 것이 아니라, Mode 1을 위한 SA와 Mode 2를 위한 SA가 FDM되어 사용하는 예시이다. 따라서 SIB를 통해 communicationPoolType을 송신할 필요가 없다. 즉, Mode 1 communication과 Mode 2 communication을 이용하여 송신하고자 하는 각 D2D 송신 단말들은 SA 자원 풀(410) 내에서 각 Mode 별로 동작한다. 다시 말해, 모든 D2D 단말들은 기지국으로부터 SIB를 통해 saPeriod, saOffsetIndicator, sa비트맵으로 구성된 SA 자원 풀(410)의 시간축 정보와 saStartPRB, saEndPRB, saNumPRB로 구성된 SA 자원 풀의 주파수 정보를 수신한다.

이러한 정보를 수신한 D2D 단말들 중, Mode 1 communication을 이용하는 D2D 송신 단말은 기지국으로부터 SA 전송을 위한 시간/주파수 자원 위치를 PDCCH의 DCI를 통해 할당 받는다. DCI 정보에 포함된 SA 자원의 시간/주파수 위치 및 데이터 자원의 시간 위치(T-RPT)와 주파수 위치(frequency resource allocation), 및 데이터 자원의 주파수 축 크기를 SA에 포함시켜 송신한다. Mode 1 communication을 이용하는 D2D 수신 단말은 SA를 수신하여 SA에 포함된 데이터 자원할당 정보를 획득한 후, 해당 자원 위치에서 데이터를 복호한다.

반면에 Mode 2 communication을 이용하는 D2D 송신 단말은 기지국으로부터 SIB를 통해 수신한 SA 및 data 자원 풀에서 스스로 자원을 선택한다. 예를 들어, SA 자원 풀 내에서 에너지 센싱을 통해 사용하지 않는 SA 자원을 선택할 수 있다. 또는 SA 자원 풀에 존재하는 모든 RB들을 복호한 후, 가용한 SA 자원을 선택할 수 있다. Mode 2로 송신 가능한 SA 자원을 선택한 단말은 T-RPT와 데이터 전송을 위한 주파수 자원을 랜덤하게 선택하여 SA 정보에 포함시킨 후 전송한다. 이때, T-RPT와 데이터 전송을 위한 주파수 자원은 Mode 2의 데이터 자원 풀 내에서 정의돼야 한다. 이에 따라 Mode 2 communication 수신 단말은 SA 자원을 수신하여 복호한 후, SA 자원에 포함된 T-RPT 및 데이터의 주파수 자원 위치를 이용하여 데이터를 복호한다. 따라서 도 4b의 경우, SIB를 통해 전송되는 communicationPoolType의 정보가 필요하지 않다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 SA 및 데이터가 자원이 TDM되어 할당된 경우를 예시한 도면이다.

도 5를 참조하면, Mode 1의 SA 자원 풀(511)과 Mode 2의 SA 자원 풀(512)이 Mode 1 SA 풀 구간(period)(510) 동안 TDM되어 사용되는 경우이다. Mode 2 communication에서는 데이터 자원 풀의 시간 축 정보를 알려주기 위해, dataPeriod, dataOffsetIndicator, data비트맵 정보가 SIB를 통해 기지국으로부터 방송된다. 이때 data비트맵 정보는 Mode 2 D2D 자원이 존재하는 서브프레임을 나타낸다. 예를 들어, data비트맵이 '1011011…'로 구성되어 있다면, Mode 2 D2D 자원은 서브프레임 1, 서브프레임 3, 서브프레임 4, 서브프레임 6, 서브프레임 7이 된다. 이때, Mode 2 송신 단말 A가 데이터 전송을 위해 T-RPT를 '10110'으로 랜덤하게 선택했다면, 송신 단말 A는 서브프레임 1, 서브프레임 4, 서브프레임 6에서 데이터를 전송한다는 의미가 된다. 이러한 경우 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 data비트맵과 T-RPT는 반복 전송을 이용할 수 있다. 예를 들어, Mode 2 데이터 자원 풀(513)이 N개의 서브프레임으로 구성되어 있다면, 기본 data비트맵을 n-bit로 구성하고, n-bit 크기의 data비트맵을 Q번 반복하여 “(n x Q) N”을 만족하도록 구성할 수 있다.

따라서 이러한 정보는 SIB를 통해 기지국으로부터 시그널링될 수 있다. 특히, 도 5처럼 서로 다른 SA 자원 풀들(511, 512)이 Mode 2 데이터 자원 풀(513)과 TDM되어 사용되는 경우(도 5에 도시되지는 않았지만, 2개 이상의 Mode 2 SA 자원 풀들 간 TDM일 경우에도 발생할 수 있음), Mode 2 데이터 자원 풀(513)이, 이후에 발생하는 Mode 1 SA 자원 풀(521) 또는 Mode 2 SA 자원 풀(도 5에 미도시)과 충돌이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, data비트맵의 반복 횟수 'Q'와 과 data비트맵의 크기 'n'의 곱이 saPeriod 보다 작도록 설계돼야한다. 이를 예를 들어 설명하면, saPeriod = {80, 160, 320}ms로 가정하고, Mode 2 데이터의 data비트맵 크기를 40ms(40 bits)로 가정할 경우, 각각의 saPeriod에 대해 R = {1, 3, 7} 보다 작은 수가 되도록 설계한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 셀 간 D2D discovery 동작(inter-cell D2D discovery)을 위한 자원할당을 예시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 각 셀의 기지국들(601, 602, 603)은 자신에게 접속한 D2D 단말들에게 자신의 셀에서 사용하는 D2D discovery 자원 풀 정보뿐만 아니라, 인접 셀에서 사용하고 있는 discovery 자원 풀 정보를 SIB를 통해 알려준다. 이를 수신한 단말은 서빙 셀의 discovery 자원 풀 및 인접 셀의 discovery 자원 풀에서 전송되는 D2D 신호를 수신한다. 예를 들어, 셀 1(601)의 D2D 단말들은 셀 1(601)뿐 아니라, 셀 2(602)와 셀 3(603)의 D2D discovery 자원 풀에서 전송되는 D2D discovery 신호를 수신한다.

한편, 셀 1(601)의 D2D discovery 송신 단말은 자신의 셀이 사용할 수 있는 discovery 송신 자원 풀에서만 D2D discovery 신호를 송신하며, 인접 셀들(602, 603)의 discovery 송신 자원 풀에서는 송신하지 않는다.

Type 1 discovery의 경우, D2DSS와 discovery message가 하향링크 시각을 기준으로 송신될 것이 결정되었다. 그러나 Type 2B discovery의 경우, 아직 결정된 바가 없다. Type 2B discovery의 경우 하기의 <표 1>과 같은 다양한 동작이 가능하다.

위 <표 1>에 예시한 방법 중 시나리오 1처럼 운용할 경우, Type 2B discovery의 D2DSS 송신 기준 시각과 Type 2B discovery message 송신 기준 시각은 Type 1 discovery의 D2DSS와 Type 1 discovery message의 송신 기준 시각과 동일하다. 따라서 송신 기준 시각을 알려주기 위한 별도의 시그널링이 필요하지 않다. 즉, SIB 또는 dedicated RRC signaling을 통한 최대 옵셋 정보를 알려줄 필요가 없다. 그러므로 RRC_Idle 상태의 D2D 수신 단말이 D2DSS 또는 Type 2B discovery message를 수신하기 위해 수신 윈도우를 자신이 수신한 하향링크 기준 시각보다 앞당겨서 수신할 필요가 없다. 그러나 Type 2B discovery message가 셀룰러 PUSCH와 주파수 다중화되어 사용될 경우, 기지국 수신단과 D2D 수신단에 심각한 ICI 문제를 야기할 수 있다.

다음으로 시나리오 2처럼 운용할 경우, D2D 단말이 Type 2B discovery message가 상향링크 시각을 기준으로 송신된다는 것을 알아야 한다. 이러한 정보는 1-bit 시그널링을 통해 SIB 또는 dedicated RRC signaling을 통해 송신될 수 있다. 즉, SIB를 수신한 셀 내의 모든 D2D 단말은 Type 2B discovery의 자원 풀에서 discovery message를 송신할 때, 상향링크 기준 시각으로 송신해야 함을 알 수 있다. 또는 Type 2B discovery에서 D2D 송신 단말은 RRC_Connected 상태에 있기 때문에, 기지국이 Type 2B discovery message를 송신하고자 하는 D2D 송신 단말에게 discovery message를 상향링크 기준 시각으로 송신하도록 명령할 수 있다. 이때, 기지국은 Type 2B discovery message를 송신하는 D2D 송신 단말에게 D2DSS를 송신하도록 명령할 수 있으며, D2DSS는 하향링크 기준 시각으로 송신하도록 미리 약속되어 있을 수 있다.

만일, D2DSS는 항상 하향링크 기준 시각으로 전송되고, Type 2B discovery message는 항상 상향링크 기준시각으로 전송될 것이 규격에 결정되어 있다면, Type 2B 자원 풀 할당 정보에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 자원 풀 1은 Type 1 discovery를 위해 사용하고, 자원 풀 2는 Type 2B discovery를 위해 사용된다고 가정할 때, D2D 송신 단말은 자원 풀 1에서 D2DSS와 Type 1 discovery message를 하향링크 기준 시각으로 송신한다. 그리고 자원 풀 2에서 D2D 송신 단말은 D2DSS는 하향링크 기준 시각으로 송신하고, Type 2B discovery message는 상향링크 기준 시각으로 송신할 수 있다.

한편, 서빙 셀과 인접 셀의 RRC_Idle 상태에 있는 D2D 수신 단말들이 상향링크 시각으로 전송되는 Type 2B discovery message의 수신을 위해, 서빙 기지국이 자신의 셀과 인접 셀들의 최대 TA 정보를 SIB를 통해 알려거나, PD2DSCH를 통해 최대 TA 정보를 알려주어야 한다.

마지막으로 시나리오 3처럼 운용할 경우, D2D 단말은 D2DSS와 Type 2B discovery message가 상향링크 시각을 기준으로 송신된다는 것을 알아야 한다. 이러한 정보는 1-bit 시그널링을 통해 SIB 또는 dedicated RRC signaling을 통해 송신될 수 있다. 즉, SIB를 수신한 셀 내의 모든 D2D 단말은 Type 2B discovery의 자원 풀에서 D2DSS와 discovery message를 송신할 때, 상향링크 기준 시각으로 송신해야 함을 알 수 있다.

또한 Type 2B discovery에서 D2D 송신 단말은 RRC_Connected 상태에 있기 때문에, 기지국이 Type 2B discovery message를 송신하고자 하는 D2D 송신 단말에게 discovery message를 상향링크 기준 시각으로 송신하도록 명령할 수 있다. 이때, 기지국은 Type 2B discovery message를 송신하는 D2D 송신 단말에게 D2DSS를 송신하도록 명령할 수 있으며, D2DSS는 상향링크 기준 시각으로 송신하도록 명령할 수 있다. 만일, Type 2B discovery에서 D2DSS와 discovery message가 항상 상향링크 기준시각으로 전송될 것이 규격에 결정되어 있다면, Type 2B 자원 풀 할당 정보에 매핑될 수 있다.

예를 들어, 자원 풀 1은 Type 1 discovery를 위해 사용하고, 자원 풀 2는 Type 2B discovery를 위해 사용된다고 가정할 때, D2D 송신 단말은 자원 풀 1에서 D2DSS와 Type 1 discovery message를 하향링크 기준 시각으로 송신한다. 그리고 자원 풀 2에서 D2D 송신 단말은 D2DSS와 discovery message를 상향링크 기준 시각으로 송신할 수 있다. 한편, 서빙 셀과 인접 셀의 RRC_Idle 상태에 있는 D2D 수신 단말들이 상향링크 시각으로 전송되는 D2DSS와 Type 2B discovery message의 수신을 위해, 서빙 기지국이 자신의 셀과 인접 셀들의 최대 TA 정보를 SIB를 통해 알려줄 수 있다. 이를 수신한 D2D 수신 단말들은 D2DSS를 통해 자원 풀의 시작점을 찾은 후 Type 2B discovery message를 수신한다. SIB를 통해 최대 TA 정보를 알려주지 않을 경우, 수신 단말은 송신 단말의 TA 정보를 모르기 때문에 D2DSS의 수신 윈도우를 설정하기 위해 충분한 시간 동안 수신 모드로 있어야 한다. 가령, 자신의 하향링크 기준 시각보다 9 SC-FDM 심볼 time 빠르게 설정하여 수신 모드로 동작해야 한다.

또한 도 6에서는 셀 1(601)에서 전송되는 D2D 자원들(611, 612)과 셀 2(602)에서 전송되는 D2D 자원들(621, 622) 및 셀 3(603)에서 전송되는 D2D 자원들(631, 632)이 상호간 수 [ms]만큼의 차이를 보일 수 있음을 예시하였다. 이는 앞에서 설명한 바와 같이 비동기 네트워크에서 발생되는 현상을 설명한 내용이 있으므로 여기서는 추가 설명은 생략하기로 한다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시 예에 따라 셀 간 D2D communication 동작(inter-cell D2D communication)을 위한 D2DSS 송신 자원할당의 예시도이다.

Inter-cell D2D discovery와 유사하게, 각 셀의 기지국은 자신에게 접속한 D2D 단말들에게 자신의 셀에서 사용하는 D2D communication의 SA 자원 풀 및 데이터 자원 풀 정보뿐만 아니라, 인접 셀에서 사용하고 있는 communication의 SA 자원 풀 정보 및 데이터 자원 풀 정보를 SIB를 통해 알려준다. 이를 수신한 단말은 서빙 셀의 SA/data 자원 풀 및 인접 셀의 SA/data 자원 풀에서 전송되는 D2D 신호를 수신한다. 예를 들어, 셀 1(도 6의 601) 내에 위치한 D2D 단말들은 셀 1(601)뿐 아니라, 셀 2(602)와 셀 3(603)의 SA/data 자원 풀에서 전송되는 D2D communication 신호를 수신한다.

한편, 셀 1(601)의 D2D communication 송신 단말은 자신의 셀이 사용할 수 있는 SA/data 송신 자원 풀에서만 D2D communication 신호를 송신하며, 인접 셀의 communication 송신 자원 풀에서는 송신하지 않는다. 즉 인접 셀의 communication 송신 자원 풀에서는 수신만 한다.

D2D communication은 D2D discovery와 달리, 일부 커버리지(partial coverage) 상황에서도 지원 가능해야 한다. partial coverage 상황이란 앞서 설명한 바와 같이 일부 D2D 단말은 기지국의 커버리지 반경에 위치하고, 일부 D2D 단말은 기지국이 없는 상황을 의미한다. 이때, 기지국이 없는 상황이란, 지진, 쓰나미 등과 같은 자연재해의 발생 또는 화재, 테러 등으로 인해 기지국이 파괴된 경우 등이 될 수 있다. 이러한 상황에서는 기지국이 존재하지 않기 때문에, 단말들 간의 동기 수행을 위해 주기적인 D2DSS의 송신이 필요하다. D2DSS를 송신하기 위한 자원은 도 7a 및 도 7b에서와 같이 미리 정의되거나 도 7c에서와 같이 기지국의 설정(configuration) 하에서 전송될 수 있다.

그러면 먼저 도 7a 내지 도 7c의 개략적인 형태에 대하여 살펴보기로 하자.

도 7a 내지 도 7c는 동일한 전송 구조를 갖는 형태를 예시하였다. 즉, LTE 셀룰라 네트워크의 전송 자원들(701, 702, 703, …, 704, 705, 706, …)과 SA 자원 풀들(711, 712)과 D2D 데이터 풀들(721, 722)이 TDM되어 있는 형태이다. 이러한 자원의 할당 정보는 앞서 설명한 바와 같이 SIB를 통해 전송할 수 있다. 이때, saOffset(731) 값은 SFN 값이 0인 지점으로부터의 SA 자원 풀(711)이 시작되는 위치를 알리며, dataOffset(732) 값은 SFN 값이 0인 지점으로부터의 데이터 자원 풀(721)이 시작되는 위치를 알린다. 또한 SA period(741)와 Data Period(742)는 검색 주기가 된다.

그러면 이하에서 도 7a 내지 도 7c에서 각각 D2DSS를 전송하는 방법에 대하여 살펴기로 하자. 먼저 도 7a에서와 같이 SA 자원 풀의 시작점에서 D2DSS가 항상 전송될 수 있다. 즉, SA 자원 풀들(711, 712) 각각에 대하여 각각 첫 번째 서브프레임(711a, 712a)에서 D2DSS를 송신하는 경우이다. 이러한 경우에는 D2DSS 전송 자원을 configuration하기 위한 별도의 시그널링이 필요하지 않을 수 있다. 그러나 SA 자원 풀의 주기(741)가 길 경우, D2DSS의 전송 주기가 길어짐으로 인해, 동기화 오차가 발생하여 성능이 열화될 수 있다는 단점이 있다.

반면에 도 7b에서와 같이 SA 자원 풀들(711, 712)이 시작되는 첫 번째 서브프레임(711a, 712a)과 SA 이후에 발생하는 D2D 데이터 자원 풀들(721, 722)에서 참조부호 721a1, 721a2, …, 722a1, 722a2, …와 같이 주기적으로 D2DSS가 전송될 수 있다. 이를 위해 기지국은 SIB 또는 dedicated RRC signaling을 통해 D2DSS의 전송 주기를 별도로 시그널링할 필요가 있다. 또한 기지국의 커버리지 내에 위치한 단말은 기지국 커버리지 밖에 위치한 단말들에게 PD2DSCH를 통해 D2DSS의 전송 주기를 전달해 줄 수 있다. 도 7b의 방법은 도 7a에 비해 D2DSS의 전송 주기를 짧게 설정할 수 있기 때문에 동기 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있으나, D2DSS를 전송하는 서브프레임 내에서 D2DSS 송신 단말은 하프-듀플렉싱(half-duplexing) 문제로 인해 SA 또는 데이터의 수신이 불가능하다. 즉, D2DSS 송신 단말은 송신 하면서 수신이 불가능하기 때문에, D2DSS를 전송하는 서브프레임 내에서 다른 D2D 단말이 송신한 SA 및 데이터의 수신이 불가능하다는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위해, 도 7c에서와 같이 WAN(Wide Area Network : 셀룰러) 서브프레임에서 기지국은 D2DSS를 송신하기 위한 자원을 configuration할 수 있다. D2DSS를 송신하기 위한 자원(예를 들어, center 6 RBs)을 제외한 나머지 RB들은 셀룰러 상향링크 데이터 및 제어정보 전송을 위해 사용될 수 있다. 즉, WAN 서브프레임들(701, 702, 703, …, 704, 705, 706, …)은 셀룰러 데이터 및 제어정보 전송을 위해 사용되기 때문에 D2D 단말들은 송신 및 수신을 수행하지 않는다. 따라서 기지국은 WAN 서브프레임들(701, 702, 703, …, 704, 705, 706, …)에서 D2DSS를 송신하도록 하며, 그때의 주기가 얼마 인지를 SIB를 통해 셀 내의 D2D 단말들에게 알려주는 동작이 필요할 수 있다. 가령 예를 들어 도 7c에 예시한 첫 번째 WAN 자원 풀(701)에서 소정 서브프레임(701a)을 통해 D2DSS를 송신하도록 할 수 있다. 또한 셀 커버리지 밖의 단말들이 해당 서브프레임에서 D2DSS를 송신할 수 있도록 PD2DSCH를 통해 D2DSS의 송신 자원 정보를 전달해 주어야 한다.

한편, 도 7a 내지 도 7c의 동작이 별도로 발생하지 않고, 다양한 조합이 있을 수도 있다. 즉, SA 자원 풀과 WAN 자원 풀에서 D2DSS를 송신하거나, SA 자원 풀, data 자원 풀, 그리고 WAN 자원 풀에서 D2DSS의 송신이 이루어질 수도 있다. 이를 위해, 기지국은 어느 자원 풀에서 D2DSS의 송신이 이루어지는 지에 대한 정보를 SIB를 통해 알려주거나, D2DSS를 송신하는 단말들에게 dedicated RRC signaling을 통해 알려줄 수 있다.

도 7a에서와 같이 D2DSS가 SA 자원 풀 내에서 전송될 경우, D2DSS는 하향링크 기준시각을 기반으로 전송된다. 왜냐하면, SA는 데이터 수신을 위한 다양한 제어 정보들을 포함하고 있기 때문에, RRC_Idle 단말도 수신 가능해야 한다. 따라서 SA는 하향링크 기준시각을 기반으로 전송할 것이 결정되었다. SA 자원 풀에서 전송되는 D2DSS는 SA와 ISI 또는 ICI 문제를 일으키지 않도록, SA의 송신 기준 시각과 동일한, 하향링크 기준 시각을 기반으로 전송한다.

도 7b에서와 같이 D2DSS가 SA 자원 풀과 데이터 자원 풀 모두에서 전송될 경우, D2DSS의 송신 기준 시각 설정 방법은 하향링크 기준 시각 또는 상향링크 기준 시각일 수 있다. 예를 들어, Mode 1 communication의 경우, SA는 하향링크 기준 시각을 기반으로 송신하며, 데이터는 상향링크 기준 시각을 기반으로 송신한다. RRC_Idle 단말들이 데이터를 수신할 수 있도록 SA에서 송신 단말의 TA 정보를 알려준다. 이를 수신한 RRC_Idle 단말들은 SA에서 알려준 TA 만큼 수신 윈도우를 앞으로 당겨서 데이터를 수신한다. 따라서 Mode 1 communication에서 D2DSS의 송신 시각은 SA 자원 풀에서는 하향링크 기준 시각을 기반으로, 데이터 자원 풀에서는 상향링크 기준 시각을 기반으로 전송될 수 있다. 한편, Mode 2 communication의 경우, SA와 data는 모두 하향링크 기준 시각을 기반으로 전송될 수 있다. 따라서 Mode 2 communication에서 D2DSS를 송신하는 경우, D2DSS의 송신 기준 시각은 하향링크를 기반으로 한다.

도 7c에서와 같이 WAN 자원 풀에서 D2DSS가 송신되는 경우, D2DSS는 상향링크로 전송되는 셀룰러 데이터 및 제어정보와 FDM된다. 상향링크로 전송되는 셀룰러 데이터 및 제어정보는 상향링크 기준 시각(즉, TA 기반)으로 전송되기 때문에, 이와 FDM되는 D2DSS가 하향링크 기준 시각을 기반으로 전송될 경우, ICI 또는 ISI 문제를 유발할 수 있다. 따라서 WAN 서브프레임 내에서 D2DSS가 전송될 경우, D2DSS의 송신 기준 시각은 WAN과 동일하게 상향링크 기준 시각을 기반으로 할 수 있다. 그러나 이러한 경우, RRC_Idle 단말의 수신 윈도우 설정 문제가 발생할 수 있으므로, SIB를 통해 셀에서 지원 가능한 최대 TA 값을 D2D 수신 단말들에게 알려 주어야 한다. 만일, SIB를 통한 TA 값의 시그널링이 없을 경우, D2D 수신 단말은 D2DSS를 수신하기 위해 수신 윈도우를 충분히 앞당긴 후 수신 동작을 수행해야 한다. 예를 들어 “9 SC-FDM 심볼” 등과 같이 규격에 수신 윈도우를 앞당기기 위한 값을 명시해야 한다. 이러한 시그널링 오버헤드 및 단말의 수신 동작을 방지하기 위해, D2DSS는 하향링크 기준 시각을 기반으로 전송될 수 있으며, 이때는 WAN에 영향을 미치는 ISI 및 ICI 문제를 해결하기 위해 충분한 가드밴드 및 가드시간(guard time)을 두어야 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 D2DSS 송신 단말이 선택되는 경우를 설명하기 위한 개념도이다.

도 8의 구성을 간략히 살펴보면, 셀 1(601)의 범위를 갖는 제1기지국(811) 내에 D2D 통신을 수행할 수 있는 서로 다른 3개의 단말들(801, 802, 803)이 존재하는 경우를 가정하였으며, 셀 2(602)의 범위를 갖는 제2기지국(812) 내에 D2D 통신을 수행할 수 있는 하나의 단말(804)이 존재하는 경우를 가정하였다. 도 8의 예시에서는 셀 2(602)의 범위 내에 하나의 단말(804)만을 예시하였으나 실제로는 둘 이상의 D2D 통신을 수행할 수 있는 단말들이 존재할 수 있다.

또한 도 8의 하단에는 LTE 통신에 사용되는 자원들(831, 832, …)과 D2D 자원 풀(841)이 TDM되어 있는 경우를 예시하였다. 또한 D2D 자원 풀(841)의 첫 번째 서브프레임(841a)에서 D2DSS가 전송되는 경우를 가정하여 예시하였음에 유의하자. 하지만, 앞서 설명한 도 7a 내지 도 7c 또는 그들의 조합에 의거하여 D2DSS를 송신할 수 있는 경우도 포함할 수 있다.

Type 1 discovery에서는 셀 간 D2D 동작을 지원하기 위해 송신 자원 풀의 첫 번째 서브프레임에서 D2DSS를 전송한다. 예를 들어, 셀 1(601)의 D2D 단말들(801, 802, 803)은 D2DSS를 송신하고, 셀 2(602)에 위치한 단말(804) 또는 단말들(도 8에는 하나의 단말만 도시하였음)은 셀 1(601)의 단말들이 송신한 D2DSS를 이용하여 셀 1 D2D 자원 풀의 서브프레임 경계(boundary)를 찾을 수 있다. 서브프레임 경계를 획득한 셀 2의 D2D 단말(804)은, 셀 2(602) 기지국(812)이 SIB를 통해 알려주는 셀 1(601) 자원 풀의 정보를 이용하여 셀 1(601)의 D2D 신호를 수신할 수 있다. 따라서 D2DSS의 송신 및 수신은 셀 간 동기가 정확하지 않은 LTE 환경에서, 셀간 D2D 동작을 지원하기 위해 필수적이다.

이때, 각 셀에서는 누가 D2DSS를 송신할 것인지에 대한 문제가 있을 수 있다. 예를 들어, 셀 1(601)의 UE-C(803)는 기지국의 근처에 있기 때문에, D2DSS를 송신하더라도 셀 2(602)의 UE-D(804)에게 수신될 수 없다. 따라서 셀 내의 모든 단말이 D2DSS를 송신하는 것은 불필요한 에너지 소모를 야기할 수 있다.

Type 1 discovery 또는 Mode 2 communication에서는 RRC_Idle 단말이 D2D 송신에 참여할 수 있도록 설계해야하기 때문에, 기지국이 SIB를 통해 알려준 트리거링(triggering) 조건에 의해 D2DSS를 송신할 수 있다. 예를 들어, D2D 단말은 기지국과의 RSRP(Reference Signal Received Power)를 측정하여, 측정한 RSRP 값이 특정 임계값, X [dBm] 보다 작은 경우 D2DSS를 송신한다. 이때 X [dBm] 값은 기지국이 SIB를 통해 알려줄 수 있다.

한편, D2DSS를 송신할 때, D2DSS와 FDM되어 전송되는 discovery message 또는 WAN data/control 정보 간 in-band emission 문제를 방지하기 위해 D2DSS의 전송 시 최대 전송 전력을 사용하지 않을 수도 있다. 따라서 D2DSS가 최대 전송 전력을 사용하는지의 여부에 따라, X [dBm] 값은 달라질 수 있다. 또한 D2DSS의 전송을 위한 트리거링 조건은 D2D 단말이 자신의 서빙 기지국이 송신하는 셀 특정 기준신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)를 이용하여 측정한 RSRP 값을 기반으로 할 경우, 기지국이 커버하는 셀 반경에 따라 다른 RSRP 값의 configuration이 가능해야 한다.

다른 한편, Type 2B discovery 또는 Mode 1 communication에서는 RRC_Connected 상태인 D2D 단말들만 D2D 송신이 가능하다. 즉, RRC_Idle 상태인 D2D 단말이, D2D 송신을 하기 위해서는 RRC_Connected 상태로 전환해야 한다. 따라서 Type 2B discovery 또는 Mode 1 communication에서 어떤 단말이 D2DSS를 송신할지의 여부는 기지국이 결정할 수 있다. 예를 들어, Type 2B discovery 또는 Mode 1 communication에서 기지국은 RRC signaling을 통해 D2DSS의 송신을 단말에게 명령할 수 있다.

또한 RRC_Connected 상태인 단말은 기지국으로부터 TA 정보를 획득한 상태이므로, Type 1 discovery 또는 Mode 2 communication에서처럼, 기지국이 TA에 대한 임계값을 RRC signaling을 통해 단말에게 알려주고, 단말 스스로가 D2DSS의 송신 여부를 판단할 수 있다. 단, 단말이 D2DSS 송신을 결정했을 경우, 결정 사실을 기지국에게 통보하여 기지국 스케줄러가 스케줄링 시 고려할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 9a는 UE-A가 하향링크 기준 시각으로 D2DSS 송신 후, UE-A가 상향링크 기준 시각으로 Type 2B discovery를 전송하는 경우에 발생하는 ISI/ICI를 설명하기 위한 개념적인 타이밍도이고, 도 9b는 UE-A가 하향링크 기준 시각으로 D2DSS 송신 후, UE-B가 상향링크 기준 시각으로 Type 2B discovery를 전송하는 경우 발생하는 ISI/ICI를 설명하기 위한 개념적인 타이밍도이다.

먼저 앞서 살핀 바와 같이 Type 1 discovery에서 D2DSS는 송신 자원 풀의 첫 번째 서브프레임에서 송신된다. 그러나 Type 2B discovery에서는 송신 자원풀이 존재하지 않는다. 따라서 Type 2B discovery를 지원하는 셀들 간에 D2D 동작을 수행하기 위해서는 Type 2B discovery 수신 자원 풀의 첫 번째 서브프레임에서 D2DSS를 전송해야 한다. 이때, D2DSS가 서빙 기지국의 하향링크 시각을 기준으로 송신하게 될 경우 그리고 Type 2B discovery가 상향링크 시각(UL timing)을 기준으로 TA에 기반하여 송신할 경우, D2DSS의 전송 서브프레임과, 이후에 발생되는 Type 2B discovery 전송 서브프레임 사이에 ICI 및 ISI 문제가 발생될 수 있다.

예를 들어, 도 9a는 앞서 설명한 도 8에 예시한 UE-A(801)가 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS를 하향링크 기준 시각을 기반으로 송신하고, “n+1”번째 서브프레임에서 Type 2B discovery message를 상향링크 기준 시각을 기반으로 송신하는 경우를 나타낸다. 도 9a 및 도 9b에서 T_n과 T_n+1은 “n” 번째 서브프레임과 “n+1” 번째 서브프레임에서 셀 1(601)의 기지국(811)의 송신 시각을 의미한다. 이러한 송신시각은 기지국 관점에서의 송신 시각이며, 단말들의 관점에서는 제1기지국(811)로부터의 거리에 따라 서로 다른 시점이 될 수 있다. 가령, UE-A(801)는 τ_A의 전송 지연(propagation delay)을 겪은 시점이 기지국의 “n”번째 서브프레임을 수신하며, 수신된 시점이 하향링크 기준 시각이 될 수 있다. 따라서 UE-A(801)는 하향링크 기준시각에 맞춰 D2DSS를 송신하는 경우 τ_A의 지연된 시각에서 전송이 이루어진다. 즉, UE-A(801)는 D2DSS를 기지국의 송신 시점이 아닌 τ_A의 지연된 시각에서 “n”번째 서브프레임에서 송신한다.

이때, 만일 UE-A(801)가 “n+1” 번째 서브프레임에서 Type 2B discovery message를 TA 기반으로 송신할 경우, “n” 번째 서브프레임의 마지막 부분과 “n+1” 번째 서브프레임의 시작 부분이 중첩(overlap) 될 수 있다. 즉, ISI가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 지난 3GPP RAN1-76bis 회의에서 다음 사항이 결정되었다.

(1) 모든 D2D 서브프레임의 맨 마지막 심볼은 Guard period(Gap) 용도로 비워둔다.

(2) 특정 D2D UE가 “n” 번째 서브프레임에서 TA 정보없이 D2D 신호를 전송하고(DL timing으로 전송), “n+1” 번째 서브프레임에서 TA 정보에 기반하여 D2D 신호 또는 WAN신호를 전송할 경우(UL timing으로 전송), TA 값이 1 심볼보다 크다면, “n” 번째 서브프레임에서 D2D 신호 전송을 포기한다.

이러한 결정사항을 D2DSS 송신에 그대로 적용할 경우, 특정 D2D 단말이 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS를 송신하고, “n+1” 서브프레임에서 Type 2B discovery message를 상향링크 송신시각(UL timing)에 기반으로 송신한다면, TA가 1심볼 길이보다 긴 경우 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS의 전송을 포기한다. D2DSS의 전송은 비동기 네트워크 환경에서 셀 간 D2D 동작을 지원하기 위해 꼭 필요하므로 이러한 문제를 해결하기 위해서 다음과 같은 방법을 제안할 수 있다.

(1) Type 2B discovery message 전송을 하향링크 송신시각(DL timing)을 기반으로 수행

- Type 2B discovery message 전송을 하향링크 송신시각으로 수행할 경우, 상향링크 송신시각 기반으로 전송되는 WAN 데이터 및 제어 정보와 FDM되어 사용할 수 없다.

(2) Type 2B discovery message 전송을 상향링크 송신시각(UL timing)을 기반으로 수행

- TA가 1 심볼의 길이보다 큰 값을 갖고, D2D 단말이 “n” 번째 서브프레임에서 하향링크 기준 시각을 기반으로 D2DSS를 송신할 경우, 기지국은 “n+1” 번째 서브프레임에서 Type 2B discovery 전송을 수행하지 못하도록 스케줄링 한다.

- RRC_Idle 단말이 Type 2B discovery message 전송을 수신할 수 있도록 SIB 또는 PD2DSCH를 이용하여 서빙 셀과 인접 셀들의 최대 TA 정보를 전송한다.

(3) Type 2B discovery에서 D2DSS 전송을 상향링크 송신시각(UL timing)을 기반으로 수행

- 셀룰라(WAN) 데이터 및 제어 정보와 FDM 하여 사용하기 용이하다.

- 기지국의 스케줄링 제한 또는 D2D 단말 동작의 제한이 필요없다.

- RRC_Idle 단말이 D2DSS와 Type 2B discovery message 전송을 수신할 수 있도록 SIB를 이용하여 서빙 셀과 인접 셀들의 최대 TA 정보를 전송한다.

도 9b는 앞서 설명한 도 8에 예시한 UE-A(801)가 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS를 하향링크 기준 시각으로 송신하고, UE-B가 “n+1”번째 서브프레임에서 Type 2B discovery message를 상향링크 기준 시각으로 송신하는 경우를 나타낸다. 즉, UE-A의 경우 TA 값이 1 심볼의 길이보다 긴 경우이기 때문에 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS를 송신하고, “n+1” 번째 서브프레임에서 Type 2B discovery message를 송신하지 않도록 기지국이 스케줄링한다.

한편, UE-B(802)는 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS를 송신하지 않으나, “n+1” 번째 서브프레임에서 Type 2B message를 송신할 수 있다. 이러한 경우, “n” 번째 서브프레임에서 전송되는 D2DSS와 “n+1” 번째 서브프레임에서 전송되는 Type 2B discovery message 사이에 ICI/ISI 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 충분한 Gap(예를 들어, 1 서브프레임의 길이)을 이용할 수 있다. 즉 “n” 번째 서브프레임에서 D2DSS 전송 후, “n+1” 번째 서브프레임을 Gap으로 활용하고, “n+2” 번째 서브프레임에서 Type 2B discovery message를 송신한다. 그러나 이러한 1 서브프레임의 Gap은 자원의 비효율성을 야기하므로, “n+1” 번째 서브프레임을 WAN 전용 서브프레임으로 활용하는 것이 보다 바람직하다. 따라서, Type 2B 수신 풀의 비트맵은 항상, “10… ”으로 시작할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예인 Type 2B discovery에서 인접 셀의 수신 단말이 D2DSS를 수신한 후, UL timing 기반으로 송신되는 Type 2B discovery message를 수신할 때 발생하는 문제점에 대한 예시도이다.

구체적으로 도 8에서 설명한 인접인 셀 2(602)의 단말(804)은 하향링크 송신시각(DL timing)을 기반으로 셀 1(601)에서 송신되는 D2DSS를 수신한 후, 인접 셀 Type 2B discovery 서브프레임의 시작 점 및 슬롯 경계(slot boundary)(1011)에 대한 정보를 획득한다. 이때, 셀 1(601)의 단말은 상향링크 송신시각(UL timing)을 기반으로 하며, 자신의 TA 값을 기준으로 Type 2B discovery message를 송신한다. 그러면 인접 셀인 셀 2(602)의 D2D 수신 단말인 UE-D(804)는 이러한 TA 값을 모르기 때문에, 자신의 수신 윈도우를 어떻게 설정해야할지 알 수가 없다.

이를 해결하는 하나의 방법은, “n” 번째 서브프레임(1000)에서 D2DSS를 수신한 단말은 “n+2” 번째 전송되는 Type 2B discovery를 수신하기 위해, “n+1” 번째 서브프레임(1001)의 시작점부터 수신 윈도우를 설정하여 discovery message의 수신을 시도한다. 그러나 이러한 방법은, discovery 수신 동작에 비효율성을 가져온다. 왜냐하면, 인접 셀의 TA 정보를 모르기 때문에, 수신 단말은 항상 최대 TA(셀 반경 100km)를 가정하고 수신 윈도우를 설정해야 한다. 예를 들어, 인접 셀의 셀 반경이 1km 보다 작은 경우에도, D2D 수신 단말은 이러한 사실을 모르기 때문에 셀 반경 100km를 가정하여 수신 윈도우를 설정한다.

따라서 본 발명에서는 서빙 셀과 인접 셀들의 최대 TA 값을 SIB 또는 PD2DSCH를 통해 송신하며, 이를 수신한 서빙 셀과 인접 셀의 D2D 수신 단말이, SIB 또는 PD2DSCH에 명시된 TA 값에 기반하여 수신 윈도우를 조절할 수 있도록 한다.

도 11은 본 발명에 따른 기지국 장치의 기능적 블록 구성도이다.

기지국 장치는 기지국 무선 통신부(1101), 기지국 데이터 처리부(1103), 기지국 제어부(1105), 네트워크 인터페이스(1107) 및 기지국 메모리(1109)를 포함할 수 있다.

기지국 무선 통신부(1101)는 기지국 내에 위치한 적어도 하나의 단말과 무선 채널을 통해 데이터를 송신 및 수신하기 위한 모듈이 될 수 있다. 기지국 무선 통신부(1101)는 송신할 데이터 또는 특정한 신호를 단말과 약속된 무선(RF) 대역으로 상승 변환하여 안테나를 통해 송신할 수 있다. 이때, 안테나는 기지국 장치가 지원하는 네트워크에 따라 다수의 안테나로 구성될 수도 있다. 도 11에서는 단지 기능적인 블록 구성을 예시한 것으로, 이러한 구성에 제한을 두지 않음에 유의해야 한다. 또한 기지국 무선 통신부(1101)는 단말로부터 수신된 무선(RF) 대역의 신호를 기저대역의 신호로 대역하강 변환하여 출력할 수 있다. 기지국 무선 통신부(1101)는 경우에 따라서는 수신된 신호의 전력 세기를 검출하는 구성을 가질 수도 있으며, 수신된 전력 세기 정보는 기지국 데이터 처리부(1103)로 제공될 수 있다.

기지국 데이터 처리부(1103)는 단말과 통신에 필요한 데이터 가령 앞서 설명한 바와 같이 기지국 내에 위치한 모든 단말들이 수신해야 하는 SIB 정보 또는 특정 단말로만 제공해야 하는 데이터 등을 단말과의 채널 환경에 맞춰 부호화 및 변조하여 출력할 수 있다. 또한 부호화 및 변조된 신호의 송신 전력 제어 정보를 기지국 제어부(1105)로부터 제공받아 기지국 무선 통신부(1101)로 제공할 수도 있다.

한편, 기지국 데이터 처리부(1103)는 단말로부터 수신된 데이터를 복조 및 복호하여 출력할 수 있다. 이때, 기지국 무선 통신부(1101)로부터 수신된 데이터가 아날로그 데이터인 경우 기지국 데이터 처리부(1103)는 이를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기를 포함할 수 있다.

기지국 제어부(1105)는 기지국의 전반적인 동작 예를 들어, 단말로 제공할 데이터의 스케줄링 동작(스케줄러에서 수행되는 동작), 단말과의 채널에 대한 전력 제어, 데이터 전송률에 대한 제어 등 기지국에서 이루어지는 다양한 제어를 수행할 수 있다. 또한 기지국 제어부(1105)는 상위 네트워크의 특정 요소와 통신이 필요한 경우 네트워크 인터페이스(1107)를 통해 상위 네트워크의 특정 요소와 통신을 수행할 수 있다. 또한 기지국 장치가 동기화 기지국이거나 또는 특정한 인접 기지국과 통신이 필요한 경우 네트워크 인터페이스(1107) 또는 별도의 인터페이스(미도시)를 이용하여 인접한 기지국과 통신을 수행할 수 있다. 특히 기지국 제어부(1105)는 본 발명에 따라 D2D 단말 간에 D2DSS 송신이 필요한 경우 D2DSS 송신에 대한 조건 또는 명령을 제공하기 위한 제어를 수행할 수 있다.

네트워크 인터페이스(1107)는 상위 네트워크의 특정 요소와 미리 약속된 통신 규약에 따른 인터페이스를 제공한다. 또한 네트워크 인터페이스(1107)는 경우에 따라서는 인접한 기지국과의 인터페이스를 제공할 수도 있다.

기지국 메모리(1109)는 상위 네트워크로부터 수신된 특정한 정보를 저장하거나 또는 기지국 제어부(1105)의 제어 시 발생되는 데이터를 저장하는 영역과, 기지국 제어부(1105)가 구동하기 위한 프로그램 정보를 저장하는 영역을 포함할 수 있다. 기지국 메모리(1109)는 SIB 정보 및 단말의 특성 정보 가령 Type 1 communication 또는 Type 2B Communication을 적용받는 단말인지에 대한 정보 등 본 발명에 필요한 정보들을 저장할 수 있다.

도 12는 본 발명이 적용되는 D2D 통신을 수행할 수 있는 단말의 기능적 블록 구성도이다.

D2D 통신을 수행할 수 있는 단말은 단말 무선 통신부(1201), 단말 데이터 처리부(1203), 단말 제어부(1205), 표시부(1207), 입력부(1209) 및 단말 메모리(1211)를 포함할 수 있다.

단말 무선 통신부(1201)는 기지국 또는 인접한 D2D 단말과 무선(RF) 채널을 통해 데이터를 송신 및 수신하기 위한 모듈이 될 수 있다. 단말 무선 통신부(1201)는 일반적으로 셀룰라 통신을 수행하는 단말의 모듈 구성과 D2D 통신을 위한 구성을 포함할 수 있다. 또한 단말 무선 통신부(1201)는 경우에 따라서는 수신된 신호의 전력 세기를 검출하는 구성을 가질 수도 있으며, 수신된 전력 세기 정보는 단말 데이터 처리부(1203)로 제공될 수 있다.

단말 데이터 처리부(1203)는 기지국 또는 D2D 단말과 통신 시 특정 채널로 송신 또는 수신되는 데이터의 부호화/복호와 변조/복조를 수행할 수 있다. 또한 단말 데이터 처리부(1203)는 단말 무선 통신부(1201)로부터 수신된 데이터가 아날로그 데이터인 경우 기지국 데이터 처리부(1103)는 이를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기를 포함할 수 있다.

표시부(1207)는 단말에 상태 및 사용자의 요구에 의한 그래픽 인터페이스를 제공할 수 있다. 이러한 표시부(1207)는 LED, LCD 등의 다양한 형태로 제공할 수 있으며, 본 발명에서는 표시부(1207)의 형태에 제한을 두지 않기로 한다.

입력부(1209)는 사용자의 요청에 따른 입력을 제공하기 위한 입력 모듈이다. 이러한 입력부(1209)는 터치스크린 형태를 가질 수도 있으며, 특정한 키(key) 형태를 가질 수도 있고, 둘 모두를 가질 수도 있다. 또한 입력부(1209)는 사용자의 음성 인식을 포함할 수 있다.

단말 메모리(1211)는 단말 제어부(1205)의 제어에 필요한 데이터, 제어시 발생되는 데이터, 사용자의 요구에 의해 저장이 요청된 데이터 및 기지국으로부터 수신된 정보 등을 저장할 수 있는 영역을 가질 수 있다. 단말 메모리(1211)는 내장형 메모리와 외장형 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 롬(ROM) 또는 램(RAM) 또는 하드디스크 또는 플래시 메모리 등과 같은 형태로 구성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 D2DSS를 송신하도록 제어하기 위한 기지국에서의 제어 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 기지국 제어부(1105)는 1300단계에서 기지국은 서로 다른 셀에 위치한 D2D 단말들 간 탐색(또는 셀 간 탐색을 포함할 수 있음)을 허용하는지를 검사한다. D2D 단말들 간 탐색은 사업자가 기지국을 설치할 시 미리 세팅하거나 또는 상위 네트워크로부터 제공되는 정보에 의거하여 설정될 수 있다.

기지국 제어부(1105)는 1300단계의 검사결과 셀 간 탐색이 허용된 경우 1302단계로 진행하고, 셀 간 탐색이 허용되지 않은 경우 해당 루틴을 종료한다. 기지국 제어부(1105)는 1302단계로 진행하면, 즉 셀 간 탐색이 허용된 경우, 셀 간 탐색이 허용된 셀들 간 동기화가 이루어졌는지를 검사한다. 즉, 동기 셀인지의 여부를 판단하는 것이다. 기지국 제어부(1105)에서 수행되는 셀 간 동기화 여부 검사는 셀 간 동기화를 수행하는 프로토콜(예를 들어, IEEE1588)이 동작하는지의 여부 또는 기지국이 GPS(또는 별도의 GPS 수신기)로부터 동기 신호를 수신하는지의 여부로 이루어질 수 있다.

기지국 제어부(1105)는 셀 간 탐색이 허용된 셀들 간 동기화가 이루어지지 않았을 경우, 1304단계로 진행하고, 셀 간 동기화가 이루어진 경우 해당 루틴을 종료한다. 앞에서 상술한 바와 같이 셀 간 동기화가 이루어지지 않은 경우 시간 동기가 서로 다른 셀에 존재하는 단말 간 탐색을 위해 D2DSS의 전송이 필요하다.

이후 기지국 제어부(1105)는 1304단계에서 기지국 메모리(1109)에 저장되어 있는 정보에 근거하여 RRC_Connected 단말에만 한정하여 전송할 것이지를 또는 RRC_Connected 단말 및 RRC_idle 단말 모두에 D2DSS 전송이 가능한지를 검사한다. 기지국 메모리(1109)에 미리 저장된 D2DSS 전송 단말에 대한 한정은 사업자가 결정할 수 있다. 따라서 기지국 장치를 설치할 시 또는 상위 네트워크로부터 제공된 정보에 기반하여 유동적으로 설정하도록 할 수 있다.

기지국 제어부(1105)는 1304단계의 검사결과 RRC_Connected 단말에만 한정하여 전송하도록 설정된 경우 1308단계로 진행하고, 모든 단말에 적용하도록 설정된 경우 1306단계로 진행한다. 이에 따라 기지국 제어부(1105)는 1306단계로 진행하는 경우 기지국 데이터 처리부(1103) 및 기지국 무선 통신부(1101)를 제어하여 모든 단말이 D2DSS를 송신하도록 명령을 전송할 수 있다. 이러한 명령 전송 방식은 앞에서 이미 설명하였으므로, 여기서는 추가로 설명하지 않기로 한다.

한편, 기지국 제어부(1105)는 1308단계로 진행하는 경우 즉, RRC Connected 상태뿐 아니라, RRC Idle 상태에 있는 D2D 단말도 D2DSS의 전송을 수행할 수 있도록 허용할 경우, 기지국 제어부(1105)는 기지국 데이터 처리부(1103) 및 기지국 무선 통신부(1101)를 제어하여 기지국은 SIB를 통해 D2DSS의 전송 조건인 RSRP 임계값을 방송하도록 제어한다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 단말에서 D2DSS를 송신할 시 제어 흐름도이다.

먼저 단말 제어부(1205)는 자신이 RRC_Connected 상태인 경우와 RRC_Idle인 경우를 미리 확인할 수 있다. 따라서 단말 제어부(1205)는 RRC Connected 상태에 있는 경우 단말 무선 통신부(1201) 및 단말 데이터 처리부(1203)를 통해 Dedicated RRC Signaling을 통해 기지국으로부터 D2DSS 송신 명령을 수신할 수 있다. 도 14의 제어 흐름도는 이처럼 D2DSS 송신 명령이 수신을 검사하는 단계에서 시작된다.

1400단계의 검사결과 D2DSS 송신 명령을 수신한 단말 제어부(1205)는 1408단계에서 단말 무선 통신부(1201) 및 단말 데이터 처리부(1203)를 제어하여 D2DSS를 송신하도록 제어한다.

반면 1400단계의 검사결과 D2DSS를 수신하지 않은 단말은 1402단계로 진행하여 기지국으로부터 RSRP 임계값을 수신하였는가를 검사한다. 앞에서 설명한 바와 같이 RSRP 임계값은 D2DSS의 송신 조건을 검사하기 위한 하나의 조건이 될 수 있다. 이처럼 단말 제어부(1205)는 RRC Connected 상태가 아니거나 즉, RRC Idle 상태이거나 또는 RRC Connected 상태이지만 D2DSS 송신 명령을 수신하지 못한 단말들은 1402단계에서 SIB에 D2DSS 전송에 대한 RSRP 임계값이 포함되어 있는지를 판단할 수 있다.

단말 제어부(1205)는 1402단계의 검사결과 RSRP 임계값이 SIB에 포함되어 있는 경우 1404단계로 진행하여 기지국과의 RSRP를 측정할 수 있다. 이때, RSRP의 측정은 D2DSS의 전송을 위해 새롭게 측정될 수도 있으며, D2D 단말이 셀룰러 통신을 위해 셀룰러 모드로 동작할 때, 기존 셀룰러 동작 예를 들어, 상향링크 송신전력 제어에서 이미 측정된 값이 사용될 수도 있다. 즉, 1402단계 이후에 측정할 수도 있고, 그 이전에 미리 측정된 값을 사용할 수도 있다.

이후 단말 제어부(1205)는 1406단계에서 측정한 RSRP 값과 SIB를 통해 시그널링된 RSRP의 임계값을 비교하여, RSRP 측정값이 임계값보다 작은 경우 1408단계로 진행하여 단말 데이터 처리부(1203) 및 단말 무선 통신부(1201)를 제어하여 D2DSS를 송신한다. 반면에 단말의 RSRP 측정값이 기지국이 시그널링한 임계값보다 큰 경우, 단말 제어부(1205)는 D2DSS를 송신하지 않도록 하고, 해당 루틴을 종료할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따라 단말에서 인접 셀의 다른 단말로부터 D2D 탐색신호 또는 제어 정보 또는 데이터를 수신하는 경우의 제어 흐름도이다.

단말 제어부(1205)는 1500단계에서 서빙 셀 즉, 자신이 포함된 기지국(또는 셀)로부터 SIB를 수신한다. 단말 제어부(1205)는 1500단계에서 SIB를 수신함으로써 앞에서 설명한 바와 같이 인접한 셀의 탐색 신호(Discovery의 경우) 수신 또는 제어 정보(Scheduling Assignment, SA)/데이터 정보를 수신하기 위한 자원 정보를 획득할 수 있다. 이때 SIB에는 인접 셀의 D2D 자원정보뿐만 아니라, 인접 셀에서 전송되는 D2DSS의 식별자(ID)에 대한 정보를 포함할 수 있다.

따라서 단말 제어부(1205)는 1502단계로 진행하면, 1500단계에서 수신된 SIB에 인접 셀 자원 정보가 포함되어 있는가를 검사한다. 1502단계의 검사결과 인접 셀의 자원 정보를 포함하는 SIB를 수신하는 경우 단말 제어부(1205)는 1504단계로 진행하여 D2DSS를 수신할 수 있다. D2DSS를 수신하는 경우는 앞에서 앞에서 설명한 바와 같은 조건을 충족하는 경우이다. 즉, 인접한 셀에 포함된 단말과 D2D 통신이 가능한 거리 이내에 위치한 경우에 해당한다.

이후 단말 제어부(1205)는 1504에서 D2DSS를 수신하면, 인접 셀의 D2D 단말이 송신하는 D2DSS를 수신하여 동기화를 수행할 수 있다. 이처럼 인접 셀의 D2D 단말과 동기화가 이루어진 경우 단말 제어부(1205)는 1506단계로 진행하여 D2DSS를 통해 서브프레임의 시작점을 판단하고, D2DSS 서브프레임 이후에 전송되는 탐색신호 또는 제어 정보 또는 데이터 정보 중 적어도 하나를 D2DSS를 송신한 단말로부터 수신할 수 있다.

이상에서 설명한 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101, 102, 103, 104, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 330, 701, 702, 703, 704, 705, 706 : 셀룰라 자원(WAN)
110, 120 : D2D 자원
111, 121 : TX pool for type 1
112, 122 : Type 2B 자원
211, 212, 310, 711, 712 : SA pool
221, 222, 320, 721, 722 : D2D Data pool
411, 511, 521 : Mode 1 SA pool
412, 512 : Mode 2 SA pool
430, 513 : Mode 2 Data pool
601, 602, 603 : 셀 영역
711a, 712a, 721a1, 722a1, 701a : D2DSS
811, 812 : 기지국
801, 802, 803, 804 : D2D 단말

Claims (20)

1. 단말에서 단말 대 단말(device-to-device, D2D) 동기화 방법에 있어서,
   기지국으로부터 D2D 동기 신호(D2D synchronization signal, D2DSS) 전송이 명령되었는지를 지시하는 구성 정보를 수신하는 단계;
   상기 기지국으로부터 상기 D2DSS의 전송이 명령되지 않은 경우 아래의 단계들을 더 포함하고:
   상기 기지국으로부터 상기 단말이 D2DSS 송신 단말이 되기 위한 임계값을 수신하는 단계;
   상기 기지국으로부터 전송되는 기준 신호의 수신 전력(reference signal received power, RSRP) 값을 측정하는 단계; 및
   상기 측정된 RSRP 값이 상기 임계값 보다 작은 경우 D2DSS를 전송하는 단계;를 포함하는, 단말에서 D2D 동기화 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구성 정보가 D2DSS의 전송 명령을 지시하는 경우, D2DSS를 전송하는 단계;를 더 포함하는, 단말에서 D2D 동기화 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 임계값은 기지국으로부터 시스템 정보 블록(system information block. SIB)을 통해 전송되는, 단말에서 D2D 동기화 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 구성 정보는,
   상기 단말이 무선 리소스 제어(radio resource control, RRC) 연결 상태(connected state)인 경우 수신되는, 단말에서 D2D 동기화 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 기지국으로부터 상위 계층 시그널링을 통해 상기 D2DSS의 전송 전력 파라미터를 수신하는 단계;를 더 포함하는, 단말에서 D2D 동기화 방법.
6. 제1항에 있어서,
   최대 전력을 지시하는 상기 D2DSS의 전송 전력 정보를 수신하는 경우, 상기 D2DSS의 전력을 최대 전력으로 설정하는, 단말에서 D2D 동기화 방법.
7. 단말 대 단말(device-to-device, D2D) 동기화를 위한 단말 장치에 있어서,
   기지국 또는 인접한 D2D 단말과 데이터를 송신 및 수신하도록 구성된 송수신기; 및
   상기 기지국으로부터 D2D 동기 신호(D2D synchronization signal, D2DSS) 전송이 명령되었는지를 지시하는 구성 정보를 수신하도록 상기 송수신기를 제어하도록 구성된 프로세서;를 포함하며,
   상기 프로세서는 상기 D2DSS의 전송이 명령되지 않은 경우:
   상기 기지국으로부터 상기 단말이 D2DSS 송신 단말이 되기 위한 임계값을 수신하도록 제어하고,
   상기 기지국으로부터 전송되는 기준 신호의 수신 전력(reference signal received power, RSRP) 값을 측정하고, 및
   상기 측정된 RSRP 값이 상기 임계값 보다 작은 경우 D2DSS를 전송하도록 상기 송수신기를 제어하는, D2D 동기화를 위한 단말 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 구성 정보가 D2DSS의 전송 명령을 지시하는 경우, D2DSS를 전송하도록 상기 송수신기를 제어하는, D2D 동기화를 위한 단말 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 임계값은,
   기지국으로부터 시스템 정보 블록(system information block. SIB)을 통해 전송되는, D2D 동기화를 위한 단말 장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 단말이 무선 리소스 제어(radio resource control, RRC) 연결 상태(connected state)인 경우 상기 구성 정보를 수신하도록 상기 송수신기를 더 제어하는, D2D 동기화를 위한 단말 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 기지국으로부터 상위 계층 시그널링을 통해 상기 D2DSS의 전송 전력 파라미터를 수신하도록 상기 송수신기를 더 제어하는, D2D 동기화를 위한 단말 장치.
12. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 송수신기를 제어하여 최대 전력을 지시하는 상기 D2DSS의 전송 전력 정보를 수신하는 경우, 상기 송수신기의 상기 D2DSS의 전력을 최대 전력으로 설정하는, D2D 동기화를 위한 단말 장치.
13. 기지국에서 단말 대 단말 동기 신호(device-to-device synchronization signal, D2DSS)를 전송하도록 제어하기 위한 방법에 있어서,
    무선 리소스 제어(radio resource control, RRC) 연결 상태(connected state)인 단말로 D2DSS 전송이 명령되는가를 지시하는 구성 정보를 전송하는 단계;
    상기 RRC 연결 상태 단말로 D2DSS 전송이 명령되지 않음을 지시하는 구성 정보를 전송한 경우 상기 단말이 D2DSS 송신 단말이 되기 위한 임계값을 전송하는 단계; 및
    상기 기지국 내에 위치한 상기 단말로 기준 신호를 송신하는 단계;를 포함하는, 기지국에서 D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 임계값은 기지국으로부터 시스템 정보 블록(system information block. SIB)을 통해 전송되는, 기지국에서 D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 D2DSS의 전송 전력은 상위 계층 시그널링을 통해 전송되는, 기지국에서 D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 방법.
16. 제13항에 있어서,
    상기 D2DSS의 전송 전력을 최대 전송 전력으로 지시하여 송신하는 단계를 더 포함하는, 기지국에서 D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 방법.
17. 단말 대 단말 동기 신호(device-to-device synchronization signal, D2DSS)를 전송하도록 제어하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    라디오 채널을 통해 기지국의 영역 내에 위치한 적어도 하나의 단말과 데이터 및 제어 신호를 송신 및 수신하도록 구성된 송수신기; 및
    프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는:
    무선 리소스 제어(radio resource control, RRC) 연결 상태(connected state)인 단말로 D2DSS 전송이 명령되는가를 지시하는 구성 정보를 전송하도록 상기 송수신기를 제어하고,
    상기 RRC 연결 상태의 상기 단말로 상기 D2DSS 전송이 명령되지 않음을 지시하는 구성 정보를 전송한 경우 D2DSS 송신 단말이 되기 위한 임계값을 전송하도록 상기 송수신기를 제어하며, 및
    상기 RRC 연결 상태 단말로 기준 신호를 송신하도록 상기 송수신기를 제어하는, D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 기지국 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 임계값은 기지국으로부터 시스템 정보 블록(system information block. SIB)을 통해 전송되는, D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 기지국 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 D2DSS의 전송 전력은 상위 계층 시그널링을 통해 전송되도록 상기 송수신기를 더 제어하는, D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 기지국 장치.
20. 제17항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 D2DSS의 전송 전력을 최대 전송 전력으로 지시하여 송신하도록 상기 송수신기를 더 제어하는, D2DSS를 전송하도록 제어하기 위한 기지국 장치.
    

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