KR20140034097A

KR20140034097A - 단말간 직접 통신 네트워크에서 데이터를 송수신하는 방법

Info

Publication number: KR20140034097A
Application number: KR1020130108719A
Authority: KR
Inventors: 김성경; 정수정; 조승권; 김형진; 윤찬호; 장성철
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-03-19
Also published as: KR102049047B1

Abstract

데이터를 전송할 데이터 프레임을 결정하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 전송된 응답 신호를 수신하는 단계, 그리고 응답 신호를 분석하여 데이터 전송 구간을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 송신 단말이 데이터를 전송하는 방법과, 데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 요청 신호를 수신하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 응답 신호를 방송하는 단계, 데이터 전송 구간에 포함된 복수의 데이터 슬롯의 신호 필드(signal field)를 수신하여 복수의 데이터 슬롯 중 링크 식별자가 일치하는 단말이 사용하는 제1 데이터 슬롯을 식별하는 단계, 그리고 제1 데이터 슬롯에서 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 수신 단말이 데이터를 수신하는 방법이 제공된다.

Description

단말간 직접 통신 네트워크에서 데이터를 송수신하는 방법 {Method of data transmitting and receiving in the talk-around direct communication network}

본 발명은 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 각 단말이 데이터 프레임을 이용하여 데이터를 송수신하는 방법에 관한 것이다.

종래 분산형 자원 할당은 IEEE 802.11의 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지(carrier sense multiple access with collision detection, CSMA/CD) 방식을 사용할 수 있다. CSMA/CD 방식은 채널이 유휴(idle) 상태일 때, 각 단말이 송신요청/송신확인(request to send/clear to send, RTS/CTS) 메시지 절차를 통해 자원을 요청하고, 충돌 없이 응답이 수신된 경우에 무선 자원을 점유하여 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 동시에 두 개 이상의 단말이 RTS 메시지를 송신하더라도, 이를 검출하지 못한 상대 단말은 CTS 메시지를 전송할 수 없다.

한편, 분산형 자원 할당은 패킷 기반의 데이터 전송에 적합한 형태로 무선 구간을 할당하기도 한다. 이때 패킷 기반의 데이터 전송에 적합한 형태에 따른 무선 구간은 하나의 패킷 전송 또는 데이터 슬롯을 전송하는데 사용된다.

위와 같은 자원 할당 방법은 음성이나 대용량 파일의 전송 서비스 품질(quality of service, QoS) 및 양방향 서비스(interactive service)의 QoS를 지원하기에 적합하지 않다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 음성이나 대용량 파일의 전송 QoS 또는 양방향 서비스의 QoS 등 다양한 QoS를 요구하는 직접 통신용 서비스에 적합한 분산형 자원 할당 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 송신 단말이 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 상기 데이터 전송 방법은, 데이터를 전송할 데이터 프레임을 결정하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 상기 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 전송된 응답 신호를 수신하는 단계, 그리고 응답 신호를 분석하여 데이터 전송 구간을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

상기 데이터 전송 방법은, 결정하는 단계 이전에 링크 설정 요청 메시지를 전송하는 단계, 그리고 링크 설정 요청 메시지에 대한 응답으로 링크 설정 응답 메시지를 수신하여 링크 식별자를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 결정하는 단계는, 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 방식에 따라 데이터 프레임을 결정하는 단계를 포함하고, 데이터 프레임은 데이터 전송 구간에서 전송된 데이터에 대한 ACK 신호를 송수신하는 ACK 채널을 포함하며, 데이터 전송 구간은 복수의 데이터 슬롯을 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 결정하는 단계는, 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 방식에 따라 데이터 프레임에 포함된 복수의 데이터 채널 중 하나의 데이터 채널을 결정하는 단계를 포함하고, 데이터 프레임은 데이터 전송 구간에서 전송된 데이터에 대한 ACK 신호를 송수신하는 ACK 채널을 포함하며, 데이터 전송 구간은 복수의 데이터 슬롯을 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 데이터 채널을 결정하는 단계는, 송신 단말의 식별자, 직접 통신 단말 사이의 링크 식별자, 시간 식별자, 데이터 QoS 인덱스, 자원 부하 인덱스의 함수를 바탕으로 송신 단말의 스케줄링 우선순위(scheduling priority, SP)를 계산하는 단계, 그리고 복수의 데이터 채널 중 송신 단말의 SP를 포함하는 데이터 채널을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 요청하는 단계는, 전송 요청 구간에 포함된 무선 자원 중 송신 단말의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 자원 요청 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 전송하는 단계는, 응답 신호가 수신된 적어도 하나의 무선 자원에 해당하는 SP를 분석하여 송신 단말의 SP의 순위를 결정하는 단계, 그리고 복수의 데이터 슬롯 중 결정된 순위에 대응하는 제1 데이터 슬롯을 이용하여 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 전송하는 단계는, 데이터의 전송이 종료되면, 제1 데이터 슬롯 이후의 전송 지시자 구간에서, 송신 단말의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 전송 지시자 신호를 방송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 전송하는 단계 이후에, ACK 채널에 포함된 복수의 ACK 슬롯 중 제1 데이터 슬롯에 대응하는 제1 ACK 슬롯에서 ACK 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 전송하는 단계는, 제1 데이터 슬롯에서 예약 유형의 프리앰블을 전송하는 단계, 그리고 제1 데이터 슬롯에서 데이터 슬롯의 주기적 예약을 요청하는 주기적 할당(periodic allocation, PA) 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하고, ACK 신호를 수신하는 단계는, 제1 ACK 슬롯에서 자원 예약 유형이 PA에 해당하는 식별자로 표시된 PA ACK 신호를 수신하는 단계를 포함하며, PA ACK 신호를 수신한 이후, 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임에 포함된 제1 데이터 슬롯을 PA 예약 데이터 슬롯으로 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법에서 전송하는 단계는, 제1이터 슬롯에서 예약 유형의 프리앰블을 전송하는 단계, 그리고 제1이터 슬롯에서 데이터 슬롯의 연속적 예약을 요청하는 연속적 할당(continuous allocation, CA) 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하고, ACK 신호를 수신하는 단계는, 제1 ACK 슬롯에서 자원 예약 유형이 CA에 해당하는 식별자로 표시된 CA ACK 신호를 수신하는 단계를 포함하며, CA ACK 신호를 수신한 이후, 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임인 제2 데이터 프레임에 포함된 제1 데이터 슬롯부터 마지막 데이터 슬롯까지를 CA 예약 데이터 슬롯으로 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 데이터 전송 방법은 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임에 포함된 제1 데이터 슬롯부터 마지막 데이터 슬롯까지를 CA 예약 데이터 슬롯으로 사용하는 단계 이후에, 제2 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임인 제3 데이터 프레임에 포함된 모든 데이터 슬롯을 연속적 예약하려는 경우, 제2 데이터 프레임의 마지막 데이터 슬롯을 사용한 후, 송신 단말의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 전송 지시자 신호를 방송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 수신 단말이 데이터를 수신하는 방법이 제공된다. 상기 데이터 수신 방법은, 데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 요청 신호를 수신하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 응답 신호를 방송하는 단계, 데이터 전송 구간에 포함된 복수의 데이터 슬롯의 신호 필드(signal field)를 수신하여 복수의 데이터 슬롯 중 링크 식별자가 일치하는 단말이 사용하는 제1 데이터 슬롯을 식별하는 단계, 그리고 제1 데이터 슬롯에서 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 수신 단말이 데이터를 수신하는 방법이 제공된다. 상기 데이터 수신 방법은, 데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 적어도 하나의 송신 단말로부터 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 요청 신호를 수신하는 단계, 할당 유형(allocation type, AT) 영역 및 스케줄링 우선 순위(scheduling priority, SP) 영역으로 요청 신호를 구분하여 적어도 하나의 송신 단말 중 응답 신호를 전송할 송신 단말을 결정하는 단계, 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 결정된 송신 단말로 응답 신호를 전송하는 단계, 그리고 결정된 송신 단말이 데이터 전송 구간에서 전송하는 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.

상기 데이터 수신 방법에서 결정하는 단계는, AT 영역에서 수신된 신호를 바탕으로 적어도 하나의 송신 단말의 우선 순위를 결정하는 단계, 그리고 적어도 하나의 송신 단말 중 우선 순위가 가장 높은 송신 단말을 응답 신호를 전송할 송신 단말로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 수신 방법에서 응답 신호를 전송하는 단계는, 결정된 송신 단말에서 사용된 무선 자원을 이용하여 결정된 송신 단말로 응답 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 수신 방법에서 결정하는 단계는, AT 영역에서 수신된 신호가 없는 경우, SP 영역에서 수신된 신호를 바탕으로 적어도 하나의 송신 단말의 우선 순위를 결정하는 단계, 그리고 적어도 하나의 송신 단말 중 우선 순위가 가장 높은 송신 단말을 응답 신호를 전송할 송신 단말로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 수신 방법에서 응답 신호를 전송하는 단계는, SP 영역에서 사용된 무선 자원을 이용하여 SP 영역에서 신호를 송신한 단말로 응답 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 데이터 수신 방법에서 데이터를 수신하는 단계 이후에, 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에 포함된 무선 자원을 이용하여 수신한 데이터에 대한 ACK 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 단말에서 송신되는 메시지의 충돌을 방지하여 단말간 직접 통신의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 다양한 방식의 자원 예약 유형을 제공함으로써, 분산형 단말간 직접 통신 네트워크에서 다양한 형태의 QoS를 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 사이의 링크 설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 링크 설정 절차를 통해 링크가 설정된 복수의 단말을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 두 단말 사이에서 데이터를 전송하기 위한 데이터 자원을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 주파수 분할 방식에 따라 나뉜 데이터 자원을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 스케줄링 코드를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 일반 할당의 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시 예에 따른 주기적 할당의 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 분산형 자원 할당 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시 예에 따른 기지국 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 한 실시 예에 따른 주기적 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시 예에 따른 연속적 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 한 실시 예에 따른 혼합 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDM 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDMA 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스케줄링 우선 순위에 따른 데이터 채널을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDMA 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분산 기반 자원 할당 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직접 통신 네트워크와 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 프레임을 주기적으로 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 프레임을 연속적으로 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단말 사이의 링크 설정 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 통신을 시도할 단말을 식별한 단말은 링크 설정 절차를 수행할 수 있다. 링크 설정 절차는 데이터를 전송하려는 단말(송신 단말)(110)이 링크 설정 요청 메시지(link setup request)를 전송함으로써 시작된다.

링크 설정 요청 메시지를 수신한 단말(수신 단말)(120)은 그에 대한 응답으로 링크 설정 응답 메시지(link setup response)를 송신 단말로 전송한다.

이때, 링크 설정 요청 메시지에는 송신 단말(110) 및 수신 단말(120)의 주소와 두 단말 사이의 링크 식별자(Link ID)가 포함된다. 그리고, 두 단말은 링크 설정 요청/응답 메시징을 통해 해당 링크를 통해 전송되는 데이터 서비스와 관련된 QoS 파라미터 및 기본 기능 협상을 수행할 수 있다.

기지국 또는 컨트롤러 기능을 수행할 수 있는 터미널이 단말 사이의 링크 설정 절차를 중계할 수 있다. 이때, 링크 식별자는 기지국이나 컨트롤러 기능을 수행하는 터미널에서 할당될 수 있다.

도 2는 도 1의 링크 설정 절차를 통해 링크가 설정된 복수의 단말을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 단말1(201)과 단말2(202) 사이에 링크가 설정되었고, 단말3(203)과 단말4(204) 사이에 링크가 설정되었으며, 단말5(205)와 단말6(206) 사이에 링크가 설정되었다.

도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 두 단말 사이에서 데이터를 전송하기 위한 데이터 자원을 나타낸 도면이다.

송신 단말과 수신 단말 사이의 링크 설정이 완료되면, 송신 단말은 데이터를 전송하기 위한 절차를 수행한다. 송신 단말이 수신 단말로 데이터를 전송하기 위해서는 분산 기반 스케줄링을 통해 전송 자원을 획득할 수 있다.

본 발명의 한 한 실시 예에 따른 하나의 데이터 자원(300)은 레이트 스케줄링(rate scheduling)이 수행되지 않는 경우(without rate scheduling), 전송 요청(distributed scheduling request, DS_REQ) 구간(301), 전송 응답(distributed scheduling response, DS_RSP) 구간(302) 및 데이터 전송 구간(303)을 포함할 수 있다. 또는 레이트가 스케줄링되는 경우의 데이터 자원(310)은, 전송 요청/응답(DS_REQ/DS_RSP) 구간(311, 312), 파일럿(pilot) 전송 구간(313), 채널 품질 정보(channel quality information, CQI) 구간(314) 및 데이터 전송 구간(315)을 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, DS_REQ 구간(301)과 DS_RSP 구간(302)의 전송 신호는 스케줄링 코드(scheduling code, SC)의 값에 따라서 결정된다. 이때, SC는 단말 사이에 설정된 링크를 식별하고, 스케줄링의 우선순위(scheduling priority, SP) 및 자원 할당 형태(allocation type, AT)를 결정할 수 있다. 즉, 단말은 DS_REQ 구간(301)과 DS_RSP 구간(302)에서 수신한 신호를 이용하여 복수의 단말의 요청을 구분하고, 요청의 우선 순위 및 할당 형태를 식별할 수 있다. 이때, 각 단말은 AT를 통해 자원의 점유 주체, 점유 주기 또는 점유 지속 여부 등을 식별할 수 있다.

DS_REQ 구간(301)과 DS_RSP 구간(302)의 AT는 기지국 할당(base station allocation, BA), 주기적 할당(periodic allocation, PA), 연속적 할당(continuous allocation, CA)을 포함한다. BA는 가장 우선 순위가 높다. PA는 자원이 주기적으로 사용됨을 나타낸다. CA는 자원이 연속적으로 사용됨을 나타내고, BA 및 PA에 비해 우선 순위가 낮으므로 CA 중간에 BA 또는 PA가 발생하면 자원을 양보한다. BA, PA 및 CA 중 어느 하나의 할당 형태에 해당하지 않는 것은 일반 할당(normal allocation, None)이고, 하나의 데이터 자원이 1회적으로 할당됨을 의미한다. AT의 우선 순위는 BA>PA>CA>None이다.

SP는 소스(송신) 단말 식별자, 단말간 링크 식별자, 시간 식별자, 데이터 QoS 인덱스, 자원 부하 인덱스의 함수를 통해 계산될 수 있다.

이때, SP의 범위는 SC의 범위에서 AT 영역을 제외한 나머지 영역으로 제한될 수 있고, SP는 스케줄링의 우선 순위를 나타낼 수 있다. 예를 들어 SP의 값이 작을수록 높은 우선 순위를 가질 수 있다. 그리고, 두 단말 사이에서 링크가 설정되면 SP의 연속적인 충돌을 방지하기 위해서 시간 인덱스(예를 들어 frame index)에 따라 스케줄링 우선 순위가 변경될 수 있다. 링크를 설정한 두 단말은 긴급 인덱스(Urgent index) 및 혼잡 인덱스(congestion index) 값으로서 동일한 값을 공유할 수 있다. 예를 들어, 각 단말은 링크 설정이나 트래픽 연결 설정 또는 데이터 전송 구간에서 긴급 인덱스 및 혼잡 인덱스를 주고 받을 수 있다.

긴급 인덱스는 전송하려는 데이터의 최대 전송 지연과 관련된 인덱스로서, 데이터 서비스의 전송 지연에 대한 QoS가 높을수록 긴급 인덱스는 증가한다. 혼잡 인덱스는 분산 자원의 사용 빈도 또는 요청 빈도를 표현하는 인덱스로서, 분산 자원에 대한 부하가 클수록 높은 값을 가진다. 긴급 인덱스와 혼잡 인덱스는 SP 윈도우(현재 링크에서 허용하는 스케줄링 우선 순위의 최댓값부터 최솟값까지의 범위)를 결정하는데 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 주파수 분할 방식에 따라 나뉜 데이터 자원을 나타낸 도면이다.

각 데이터 프레임(401, 411)은 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 방식에 따를 수 있다. 즉, 각 단말은 OFDM 방식에 따라 하나의 데이터 프레임(401) 전체를 데이터 자원(402)으로 사용(400)하거나, OFDMA 방식에 따라 하나의 데이터 프레임(411)에 포함된 복수 개의 데이터 자원 중 하나의 데이터 자원(412)을 사용(410)할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 스케줄링 코드를 나타낸 도면이다.

단말 간 통신의 분산 기반 스케줄링은, 무선 자원의 활용성을 높이고 직접 통신 서비스의 QoS를 지원할 수 있도록 자원을 할당해야 한다. 즉, 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 단말 간 통신을 수행하는 단말이 스케줄링 효율을 높이고 우선 순위를 고려하여 무선 자원을 할당하고 예약할 수 있도록, 각 링크의 매체 접근 제어(media access control, MAC) 계층에서 SP 및 AT가 정의된다. SP는 데이터를 전송하기 위한 분산 스케줄링의 절차 구간(DS_REQ 및 DS_RSP)에서 전송된다. 즉, 단말 간 통신을 수행하는 여러 개의 단말은 동시에 데이터 전송을 위한 자원을 요청할 수 있는데, 각 단말은 SP를 통해 자원 요청을 구분하고 요청의 우선 순위 및 자원할당 형태를 식별할 수 있다. 이때, 분산 스케줄링의 절차 구간에서 전송되는 신호는 충돌하지 않는 것으로 가정한다.

통신을 원하는 두 단말 사이에서 링크가 설정되면, 두 단말은 설정된 링크의 링크 식별자(identification, ID)를 공유한다. 이때 서로 간섭하지 않도록(orthogonal) 링크 식별자가 설정되므로, 송수신 단말은 서로의 주소를 전달하지 않아도 서로의 정보를 획득할 수 있다. 두 단말의 SP는 링크 식별자 및 시간 식별자(예를 들어 frame index)의 함수를 통해 계산될 수 있다. 이때, 단말 사이의 형평성을 맞출 수 있도록 시간 식별자에 따라서 스케줄링 우선 순위가 변경될 수 있다.

도 5를 참조하면, 스케줄링 코드(501)는 AT 영역과 SP 영역을 포함한다. AT 영역은 BA, PA 및 CA에 해당하는 자원을 포함하고, 단말은 각 자원을 이용하여 전송된 신호를 통해 자원 할당 유형을 식별할 수 있다. SP 영역은 복수의 무선 자원으로 구성되고, 데이터 프레임에서 허용하는 SP의 개수만큼 나누어 질 수 있다.

해당 링크의 스케줄링 우선 순위가 결정되면, 각 단말은 결정된 우선 순위에 맞는 자원 영역을 이용하여 신호를 전송한다. 이때, 두 단말간 동일한 시점에 동일한 (우선 순위)값을 보유하고, 활성화된 링크 개수보다 SP 영역이 충분히 크다면, 두 단말은 다른 링크와 충돌 없이 요청/응답 신호를 전송할 수 있다.

도 5를 참조하면, 단말이 사용하는 프레임이 K(502)에서 K+n(503)으로 변경되면 SP 영역의 자원도 변경되고, 링크가 다르면(504) SP 영역의 자원도 변경됨을 나타내고 있다. 또한, 주기적 자원 할당의 경우(505)에는 AT의 PA에 해당하는 자원과 SP 영역 중 하나의 자원을 이용하여 신호가 전송된다.

도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 일반 할당의 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, DS_REQ 구간에서는 AT 영역을 통해 전송되는 신호(BA, PA 또는 CA 요청 신호)는 없고, SP 영역의 세 부분에서 각각 제1 신호(601), 제2 신호(602), 그리고 제3 신호(603)가 전송된다. 그리고, 수신 단말은 DS_RSP 구간에서 각 신호를 송신한 송신 단말로 응답 신호를 전송한다.

본 발명의 실시 예에서, SP 영역의 세 부분 중 AT 영역과 가까운 부분의 우선 순위가 더 높으므로, 제1 신호(601)의 우선 순위가 가장 높다. 따라서, 제1 신호(601)를 전송한 단말이 데이터 전송 구간(604)을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.

도 7은 본 발명의 한 실시 예에 따른 주기적 할당의 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 주기적 할당의 데이터 프레임이므로, AT 영역 중 PA 영역(701)과, SP 영역 중 세 부분(제1 신호 내지 제3 신호)(702, 703, 704)에서 각각 신호가 전송된다. 이때, PA 를 요청하는 단말은 PA 영역과 SP 영역에서 각각 신호를 전송하고(PA 요청 신호 및 제2 신호)(701, 703), 수신 단말은 DS_RSP 구간에서 제2 신호가 전송된 무선 자원과 동일한 무선 자원을 이용하여 신호를 전송한다. 즉, DS_REQ 구간의 SP 영역에서 수신된 신호 중 제1 신호(702)의 우선 순위가 나머지 신호의 우선 순위보다 높지만 PA를 요청한 단말이 제2 신호(703)를 전송하였기 때문에, 수신 단말이 DS_RSP 구간에서 제2 신호(703)와 동일한 무선 자원을 이용하여 신호를 PA 요청 단말로 전송한다. 그리고 PA 요청 단말은 뒤따르는 데이터 전송 구간(705)에서 데이터를 전송할 수 있다.

도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 분산형 자원 할당 절차를 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 복수의 링크로 연결된 단말 중에서 데이터 자원을 요청하는 단말(앞으로, '송신 단말'이라 함)은, DS_REQ 구간에서 자신의 SC에 해당하는 자원을 이용하여 자원 요청 신호를 전송한다(S801). 이때, 송신 단말은 DS_REQ 구간에 포함된 AT 영역을 이용하여 PA 또는 CA를 요청할 수 있다.

이후, DS_REQ 구간에서 자원 요청 신호를 수신한 단말(앞으로 '수신 단말'이라 함)은 AT 영역에서 수신된 신호가 있는지 확인한다(S802). AT 영역에서 수신된 신호가 있다면, AT 영역의 우선 순위를 비교하여 가장 높은 우선 순위의 할당 유형을 요청한 송신 단말을 결정한다(S803). 그리고, 결정된 송신 단말이 사용한 무선 자원과 동일한 무선 자원을 사용하여 DS_RSP 구간에서 응답 신호를 전송한다(S804, S806). 예를 들어, 수신 단말이 AT 영역에서 PA 요청과 CA 요청을 수신하였다면, PA 요청의 우선 순위가 더 높으므로, 수신 단말은 PA를 요청한 단말이 사용한 무선 자원과 동일한 무선 자원을 이용하여 DS_RSP 구간에서 응답 신호를 전송한다.

한편, AT 영역에서 수신된 신호가 없다면, 수신 단말은 DS_REQ 구간에서 수신된 신호에서 사용된 무선 자원과 동일한 무선 자원을 사용(S805)하여 DS_RSP 구간에서 신호를 전송한다(S806).

이후, DS_RSP 구간에서 수신 단말이 전송한 신호를 수신한 송신 단말은 자신의 우선 순위보다 높은 단말의 신호가 수신되는지 판단하여(S807), 수신되지 않으면 데이터 전송 구간에서 패킷을 전송한다(S808).

이후, 데이터 전송 구간에서 전송된 패킷을 수신한 수신 단말은, 다음 데이터 프레임의 DS_RSP 구간의 무선 자원을 이용하여 ACK 신호를 방송한다(S809).

아래 도 9 내지 도 12에서 시간의 흐름에 따라 연속적으로 나열된 5개의 데이터 프레임을 통해 본 발명의 한 실시 예에 따른 자원 할당 방식을 설명한다.

도 9는 본 발명의 한 실시 예에 따른 기지국 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 제1 데이터 프레임(910)의 DS_REQ(911)에서 기지국이 기지국 할당을 요청하고, SP 영역의 자원 중 하나를 선택하여 신호를 전송한다. 이때, 다른 단말도 SP 영역의 자원을 이용하여 신호를 전송한다.

수신 단말은 DS_REQ 구간의 AT 영역에서 BA 요청이 수신되었으므로, DS_RSP 구간(912)에서 BA 요청에 대한 신호에만 응답하고, 다른 단말이 전송한 신호는 무시한다.

이후, 기지국은 제1 데이터 프레임(910)의 데이터 전송 구간을 이용하여 패킷을 중계한다. 그리고, 수신 단말은 제2 데이터 프레임(920)의 DS_RSP 구간(922)을 통하여 제1 데이터 프레임의 패킷 전송에 대한 ACK를 기지국으로 전송한다.

그리고, 제2 데이터 프레임(920), 제3 데이터 프레임(930) 및 제5 데이터 프레임에서(950)는 AT 영역에서 요청된 할당 유형이 없으므로 자원을 요청한 복수의 단말이 일반 할당 방식에 따라 데이터 전송 구간을 점유하여 패킷을 전송할 수 있다.

도 10은 본 발명의 한 실시 예에 따른 주기적 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 일반 할당 방식을 통해 데이터 전송 구간을 사용하게 된 제1 단말이 패킷을 주기적으로 전송하는 것이 필요하다고 판단되면, 제1 데이터 프레임(1010)의 데이터 전송 구간(1013)에서 PA를 요청한다. 즉, PA 요청 단말은 데이터 전송 구간(1013)을 통하여 주기적 자원 할당을 요청한다. 이때 요청 메시지에는 데이터 전송 구간의 점유 주기가 포함될 수 있고, 주기(1060)는 데이터 프레임의 개수 단위로 표시될 수 있다.

이후, 제2 데이터 프레임(1020)의 DS_RSP 구간(1022)에서 PA 요청 단말로 ACK 신호를 전송한 수신 단말은 PA가 요청되었음을 알게 되고, 제5 데이터 프레임(1050)의 데이터 전송 구간(1053)을 제1 단말에 할당한다. 이때, DS_REQ(1051)의 AT 영역에서 제1 단말로부터 PA 신호가 수신되면, 다른 단말에서 수신된 요청 신호를 무시하고, DS_RSP(1052)의 AT 영역 및 SP 영역에서 제1 단말로 응답 신호를 전송한다.

도 10에서는 PA 요청 단말이 주기를 데이터 프레임 4개로 설정하였고, 제1 데이터 프레임(1010)의 데이터 전송 구간(1013)에서 PA를 요청한 PA 요청 단말은 이후 제5 데이터 프레임(1050)에서도 데이터 전송 구간(1053)을 점유할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 한 실시 예에 따른 연속적 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 일반 할당 방식을 통해 데이터 전송 구간을 사용하게 된 제2 단말이 패킷을 연속적으로 전송하는 것이 필요하다고 판단되면, 제2 단말은 제1 데이터 프레임(1110)의 데이터 전송 구간(1113)에서 CA를 요청한다. 즉, CA 요청 단말은 데이터 전송 구간(1113)을 통하여 연속적 자원 할당을 요청한다. 이때 요청 메시지에는 데이터 전송 구간의 연속 점유 기간이 포함될 수 있고, 기간(1160)은 데이터 프레임의 개수 단위로 표시될 수 있다.

이후, 제2 데이터 프레임(1120)의 DS_RSP 구간(1122)에서 제1 데이터 프레임(1110)의 데이터 전송 구간(1113)에 대한 ACK 신호를 전송한 수신 단말은 제3 데이터 프레임(1130)의 데이터 전송 구간(1133)부터 제2 단말에 연속적으로 할당한다. 즉, 제2 단말이 CA로 데이터 전송 구간을 사용하는 동안에 CA 보다 더 높은 할당 유형에 대한 요청이 없다면, 계속하여 데이터 전송 구간이 제2 단말에 할당된다.

도 12는 본 발명의 한 실시 예에 따른 혼합 할당의 데이터 프레임을 시간의 흐름에 따라 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 일반 할당 방식을 통해 데이터 전송 구간을 사용하던 제2 단말은 필요성에 의해 제1 데이터 프레임(1210)의 데이터 전송 구간(1213)에서 CA를 요청하고 제2 데이터 프레임(1220)의 DS_RSP(1222)에서 ACK 신호를 수신하였다. 하지만, 제2 데이터 프레임의 데이터 전송 구간에서 제1 단말이 PA를 요청하였으므로 다음 주기(1260)의 데이터 프레임(제5 데이터 프레임)(1250)에서는 제1 단말이 데이터 전송 구간(1253)을 사용한다. 또한, 제3 데이터 프레임(1230)의 DS_REQ(1231)에서 BA가 요청되었으므로, 제3 데이터 프레임(1230)의 데이터 전송 구간(1233)은 기지국에게 할당될 수 있다. 그리고 나머지 데이터 프레임(제4 데이터 프레임)(1240)의 데이터 전송 구간(1243)은 제2 단말이 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에서는 단말 간 직접통신 네트워크에 포함된 링크 식별자가 112개인 경우를 가정한다. 이 경우 링크 식별자는 0번부터 111번까지이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDM 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 데이터 프레임(1300)의 지속시간은 5ms이고, 대역폭은 10MHz이다. 이때, 10MHz의 대역폭이 링크 식별자의 개수(본 발명의 실시 예에서는 112개)만큼 나누어 지고, 나눠진 영역에는 하나의 SP가 할당된다. 각 링크는 복수의 SP 중 하나의 SP를 부여받고, 각 SP에 해당하는 주파수는 서로 직교(orthogonal)한다.

복수의 단말이 OFDM 데이터 프레임(1300)의 DS_REQ 구간(1311)에서 SP에 해당하는 자원을 이용하여 신호를 전송하면(또는 SP를 전송하면), 전송된 신호의 우선 순위에 따라 데이터 슬롯을 사용할 순서가 결정된다. 이때, OFDM 데이터 프레임(1300)에는 3개의 데이터 슬롯(1321, 1322, 1323)이 포함되어 있다.

예를 들어, 제1 OFDM 데이터 프레임(1300)의 DS_REQ 구간(1311)의 2번 SP, 50번 SP, 73번 SP, 그리고 111번 SP에서 신호가 전송되면, 우선 순위 순서대로 2번 SP, 50번 SP, 그리고 73번 SP의 단말이 데이터 슬롯을 이용하여 데이터를 전송할 수 있고, 111번 SP의 단말은 제1 OFDM 데이터 프레임(1300)을 이용하여 신호를 전송할 수 없다. 이때, 2번 SP의 단말은 0번 데이터 슬롯(1321)을 이용하여 신호를 전송할 수 있고, 50번 SP의 단말은 1번 데이터 슬롯(1322)을 이용하여 신호를 전송할 수 있으며, 73번 SP의 단말은 2번 데이터 슬롯(1323)을 이용하여 신호를 전송할 수 있다.

OFDM 데이터 프레임(1300)에 포함된 ACK 채널에서는 각 데이터 슬롯에 대한 ACK 신호가 송수신된다. 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 데이터 프레임(1300)에서 ACK 채널은 각 데이터 슬롯에 일대일로 대응되는 3개의 ACK 슬롯(1331, 1332, 1333)을 포함하며, 각 ACK 슬롯에서 ACK 신호가 송수신된다.

도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDMA 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, OFDMA 데이터 프레임(1400)은 주파수 자원도 복수의 데이터 채널(1410)로 구분하여 사용한다. 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 데이터 프레임은 DS_REQ 및 DS_RSP 구간(1420)과, 데이터 전송 자원(1430)과, 데이터 전송 구간에 포함된 각 데이터 슬롯(1431)에 일대일로 대응되는 복수의 ACK 슬롯을 포함하는 ACK 채널(1440)을 포함하며, 각 데이터 슬롯(1431)의 사이에는 전송 지시자(transmission indicator, TI)(1432)가 삽입된다.

본 발명의 한 실시 예에서, OFDMA 데이터 프레임(1400)은 데이터 채널(1410)을 16개 포함할 수 있고, OFDMA 데이터 프레임(1400)의 지속시간은 15ms 또는 20ms가 될 수 있다. 15ms OFDMA 데이터 프레임의 경우 각 데이터 채널 당 4개의 데이터 슬롯을 포함할 수 있고, 20ms OFDMA 데이터 프레임의 경우 각 데이터 채널 당 6개의 데이터 슬롯을 포함할 수 있다. 아래의 실시 예에서는 15ms OFDMA 데이터 프레임을 이용하여 본 발명을 설명한다.

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스케줄링 우선 순위에 따른 데이터 채널을 나타낸 도면이다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 단말은 SP에 따라서 사용할 데이터 채널을 결정할 수 있다. 즉, 단말이 수학식 1에 따라서 SP를 결정하면, OFDMA 데이터 프레임에 포함된 복수(15ms OFDMA 데이터 프레임의 경우는 16개)의 데이터 채널 중 단말이 사용할 하나의 데이터 채널이 결정된다. 예를 들어, 도 15와 같이 16개의 데이터 채널에 지그재그로 SP를 채워가면, 0번 데이터 채널에는 0, 31, 32, 63, 64, 95, 96번 SP가 할당되고, 15번 데이터 채널에는 15, 16, 47, 48, 79, 80, 111번 SP가 할당될 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에서, 직접 통신 네트워크에 포함된 링크는 모두 112개이므로, 각 데이터 채널에서 7개의 단말 쌍이 서로 충돌 없이 DS_REQ 구간에서 데이터 전송 자원을 요청할 수 있다.

도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 OFDMA 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.

도 16을 참조하면, x번 데이터 채널에 할당된 7개의 단말 중 일부 단말은 DS_REQ 구간(1611)에서 자원을 요청하고, DS_RSP 구간(1612)에서 응답을 수신한 뒤, 데이터 슬롯(1622)을 이용하여 데이터를 전송하고, 데이터를 전송한 단말은 TI 구간(1623)을 이용하여 자신의 SP를 방송한다. 데이터 전송 자원에 포함된 마지막 데이터 슬롯에서 데이터가 전송된 후, 데이터를 수신한 단말은 ACK 채널(1630)을 이용하여 데이터를 전송한 단말 순서대로 ACK 신호를 전송한다. 예를 들어, 7개의 단말 중 3개의 단말이 DS_REQ 구간(1611)에서 자원을 요청하면, 가장 높은 SP를 가진 0번 단말이 0번 데이터 슬롯을 이용하여 데이터를 전송한 후 다음 TI 구간에서 자신의 SP를 방송한다. 이후, 그 다음으로 높은 SP를 가진 1번 단말이 1번 데이터 슬롯을 이용하여 데이터를 전송한 후 다음 TI 구간에서 자신의 SP를 방송하고, 뒤이어 가장 낮은 SP를 가진 2번 단말이 2번 데이터 슬롯을 이용하여 데이터를 전송한다. 즉, 자신 보다 높은 SP를 가진 단말이 모두 데이터를 전송한 후 그 다음 데이터 슬롯을 자신이 사용할 수 있다.

그 다음 3번 데이터 슬롯이 지나간 후 1번 내지 3번 단말이 전송한 데이터를 수신한 각 단말은 ACK 채널(1630)에서 0번, 1번 및 2번 단말에게 ACK 신호를 전송한다.

도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분산 기반 자원 할당 프로세스를 나타낸 흐름도이다.

도 17을 참조하면, 먼저 단말은 데이터 슬롯 및 ACK 채널을 지속적으로 센싱한다(1701). 다음, 전송할 데이터가 발생하면 자원이 예약되어 있지 않은 데이터 슬롯을 탐색(1702)하고, 자원이 예약되어 있는 데이터 슬롯은 사용하지 않는다. 본 발명의 실시 예에서 자원이 예약되어 있다는 것은 특정 단말이 PA 또는 CA로 데이터 채널에 할당되어 있음을 말한다. 본 발명의 실시 예에서 각 단말은 데이터 슬롯이 시작하는 부분에 위치한 프리앰블의 패턴(pattern)을 식별하거나, ACK 채널의 식별자(예를 들어, 특정 코드, 특정 필드, 자원 예약 유형 필드)를 인식함으로써 데이터 채널의 자원이 예약되어 있는지 판단할 수 있다.

이후, 데이터를 송신하는 송신 단말은 DS_REQ 구간에 자신의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 자원 요청 신호를 전송한다(1703). 그리고 데이터를 수신할 단말(수신 모드인 단말)은 DS_REQ 구간에서 신호를 수신한다. 이때, 자신과 링크 식별자가 일치하는(자신의 SP에 대응하는) 단말 전송된 신호인지 확인(S1704)하고, 링크 식별자가 일치하는 단말에서 전송된 신호가 수신되면, DS_RSP 구간에서 동일한 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 응답 신호를 방송한다(1705).

이후, 송신 단말은 DS_RSP 구간의 모든 신호를 수신하고, 자신의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 전송된 응답 신호가 수신되면(S1706), SP의 순서에 따라 데이터 슬롯을 이용하여 패킷을 전송한다(S1707). 즉, DS_RSP 구간의 모든 응답 신호의 SP를 분석하여 데이터 프레임의 DS_REQ 구간에서 자원을 요청한 복수의 단말 중 자신의 우선 순위가 가장 높다고 판단되면, 0번 데이터 슬롯에서 패킷을 전송한다. 하지만, 자신보다 우선 순위가 높은 단말이 있다면, TI 신호를 통해 그 단말의 패킷 전송이 완료될 때까지 대기한다. 자신보다 우선 순위가 높은 모든 단말의 패킷 전송이 완료된 것을 TI 신호를 통해 알게 되면, 단말은 다음 데이터 슬롯을 이용하여 자신의 패킷을 전송한다.

한편, DS_RSP 구간에서 응답 신호를 전송한 수신 단말은 데이터 슬롯의 신호 필드(signal field)를 수신함으로써 링크 식별자가 일치하는 단말이 사용하는 데이터 슬롯을 식별하고, 그 데이터 슬롯에서 전송된 패킷을 수신한다(S1708).

본 발명의 실시 예에 따르면, 송신 단말과 수신 단말은 특정 데이터 슬롯의 바로 다음에 나타나는 TI 구간을 이용하여 자신의 우선 순위에 해당하는 TI 신호를 전송할 수 있다. 15ms OFDMA 데이터 프레임의 경우 하나의 데이터 채널에 포함된 링크 수는 7개 이므로, 송신 단말과 수신 단말이 전송하는 우선 순위는 0에서 6 중 하나가 될 수 있다.

하나의 데이터 채널에 포함된 모든 데이터 슬롯이 끝나면, 수신 단말은 ACK 채널을 통해 수신한 데이터 슬롯에 해당하는 ACK 슬롯을 이용하여 ACK 신호를 전송한다(S1709). 즉, 특정 수신 단말이 0번 데이터 슬롯에서 패킷을 수신하였다면, 0번 ACK 슬롯을 통해 ACK 신호를 전송하고, 2번 데이터 슬롯에서 패킷을 수신하였다면, 2번 ACK 슬롯을 통해 ACK 신호를 전송한다.

도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 직접 통신 네트워크와 데이터 프레임을 나타낸 도면이다.

도 18을 참조하면, 직접 통신 네트워크에 포함된 단말 중 단말A(1801), B (1802)및 E(1805)는 하나의 네트워크를 형성하고, 단말C(1803) 및 D(1804)가 하나의 네트워크를 형성하며, 단말C(1803) 및 E(1805)가 하나의 네트워크를 형성한다. 이때 각 네트워크 사이에는 간섭이 발생하지 않는다. 즉, 단말A(1801), B(1802) 및 E(1805)는 서로 신호를 송수신할 수 있고, 단말C(1803) 및 D(1804)도 서로 신호를 송수신할 수 있으나, 단말C(1803) 및 D(1804)의 신호 송수신 영역은 단말A(1801) 및 B(1802)의 신호 송수신 영역과 중첩되지 않는다. 단말E(1805)는 단말A(1801) 및 B(1802)와 신호를 송수신할 수 있고, 단말C(1803)와도 신호를 송수신 할 수 있다.

도 18의 네트워크에서 각 단말은 DS_REQ 구간(1810)을 이용하여 계산된 SP에 따라 자원을 요청한다. 도 18에서 각 단말의 우선 순위는 단말A > 단말B > 단말C > 단말D > 단말E 인 것으로 가정한다.

다음, 각 단말은 DS_RSP 구간(1812)에서 수신 단말로부터 응답 신호를 수신하고, 데이터 슬롯(1821,1822, 1823, 1824)을 이용하여 패킷을 전송한다. 우선 순위는 단말B(1802)가 단말C(1803)보다 높지만, 단말B(1802)의 신호 전송 영역은 단말A(1801)의 신호 전송 영역과 중첩되고, 단말C(1803)의 신호 전송 영역은 단말A(1801)의 신호 전송 영역과 중첩되지 않기 때문에, 단말C(1803)는 단말A(1801)와 같은 데이터 슬롯(0번 데이터 슬롯)(1821)을 이용하여 패킷을 전송할 수 있다. 이후, 단말A(1801)와 단말C(1803)는 다음 TI 구간(1822)에서 각자의 우선 순위에 해당하는 우선 순위 신호를 송신한다.

한편, 단말B(1802)는 TI 구간(1822)에서 단말A(1801)의 우선 순위 신호를 수신하고, 단말D(1804)는 TI 구간(1822)에서 단말C(18103)의 우선 순위 신호를 수신하게 되므로, 단말B(1802)와 단말D(1804)는 1번 데이터 슬롯(1823)을 이용하여 패킷을 전송한다. 이후, 단말B(1802)와 단말D(1804)는 다음 TI 구간(1824)에서 각자의 우선 순위에 해당하는 우선 순위 신호를 송신한다.

단말E(1805)는 첫 번째 TI 구간(1822)에서 단말A(1801)와 단말C(1803)의 우선 순위 신호를 수신하고, 두 번째 TI 구간(1824)에서 단말B(1802)와 단말D(1804)의 우선 순위 신호를 수신함으로써, 자신보다 높은 우선 순위의 단말로부터 우선 순위 신호를 모두 수신하게 되어 2번 데이터 슬롯(1825)에서 패킷을 전송한다.

도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 프레임을 주기적으로 할당하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 19의 모든 데이터 프레임은 데이터 채널 x이고, DS_REQ/DS_RSP 구간은 생략되었다.

도 19를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에서는 4개의 단말에게 y번 데이터 프레임의 DS_REQ/DS_RSP를 통해 패킷을 전송할 데이터 슬롯이 정해진다. 이후, 4개의 단말 중 1번 데이터 슬롯(1901)이 할당된 송신 단말(이후, 'PA 단말'이라 함)은 1번 데이터 슬롯의 프리앰블(preamble)을 예약 유형(reservation type)으로 사용하고, 1번 데이터 슬롯에서 PA 요청 메시지를 전송한다. PA 요청 메시지를 수신한 수신 단말은 1번 데이터 슬롯에 대한 ACK 슬롯(1902)에서, 자원 예약 유형을 PA에 해당하는 식별자로 표시하여 ACK 신호를 전송한다. 본 발명의 실시 예에서 PA에 해당하는 식별자는 "01"이 될 수 있고, PA 단말이 요청한 PA의 주기는 데이터 프레임 단위로 설정될 수 있다.

이후, y+N번 데이터 프레임, y+2N번 데이터 프레임, y+3N번 데이터 프레임의 1번 데이터 슬롯은 PA로 예약된 데이터 슬롯이 된다. 이때, PA 단말은 PA 예약 데이터 슬롯의 프리앰블을 예약 유형으로 전송하고 PA로 예약된 데이터 슬롯을 사용하여 데이터를 전송한다. 그리고, 수신 단말은 PA 예약 데이터 슬롯에 대한 ACK 슬롯에서, 자원 예약 유형을 "01"로 표시하여 ACK 신호를 전송한다.

이후, y+4N번 데이터 프레임의 1번 데이터 슬롯과 같이, PA 예약 데이터 슬롯의 프리앰블이 일반 유형(normal type)으로 전송되거나 PA 예약 데이터 슬롯에서 신호가 전송되지 않으면, PA 자원의 예약이 해지되었음을 의미하므로, 수신 단말은 자원 예약 유형을 일반 유형으로 다시 되돌린다. 본 발명의 실시 예에서 자원 예약 유형의 일반 유형을 가리키는 식별자는 "00"이 사용될 수 있다.

도 20 및 도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 프레임을 연속적으로 할당하는 방법을 나타낸 도면이다.

특정 단말이 일반 할당으로 패킷을 전송하다가 하나의 데이터 슬롯이 부족하다면, 단말은 데이터 프레임에 포함된 다른 데이터 슬롯을 연속하여 사용할 수 있다.

예를 들어, 도 18의 네트워크에서 단말A(1801)와 단말D(1804)는 패킷을 전송하기 위해 2~3개의 데이터 슬롯을 사용한다고 가정한다. 단말A(1801)는 우선 순위에 따라 0번 데이터 슬롯(1821)을 사용할 수 있는데, 이후, TI 구간 없이 연속적으로 데이터 심볼을 구성하여 1번 데이터 슬롯(1823)과 2번 데이터 슬롯(18025)까지 사용할 수 있다. 이때, 단말B(1802)는 TI 구간(1822)에서 우선 순위를 나타내는 유효한 신호를 수신하지 못하므로, 1번 데이터 슬롯(1823)을 사용할 수 없고, 단말A(1801)는 2번 데이터 슬롯(1825)까지 연속으로 사용하여 패킷을 전송할 수 있다. 이후, 단말A(1801)가 2번 데이터 슬롯(1825) 다음의 TI 구간(1826)에서 우선 순위 "1"이 포함된 신호를 전송하면, 그것을 수신한 단말B(1802)는 단말A(1801)의 데이터 슬롯 사용이 종료되었음을 알고 3번 데이터 슬롯(1827)을 이용하여 패킷을 전송할 수 있다.

단말C(1803)도 0번 데이터 슬롯(1821)을 사용하는데, 단말C(1803)가 0번 데이터 슬롯(1821) 다음의 TI 구간(1822)에서 단말C(1803)의 우선 순위가 포함된 신호를 전송하면, 단말D(1804)는 단말C(1803)의 데이터 슬롯 사용이 종료되었음을 알고 1번 데이터 슬롯(1823)을 이용하여 패킷을 전송할 수 있다. 단말D(1804)가 2개의 데이터 슬롯을 사용해야 한다면, 단말D(1804)는 1번 데이터 슬롯(1823) 이후 TI 구간 없이 연속적으로 데이터 심볼을 구성하여 2번 데이터 슬롯(1825)까지 사용할 수 있다.

이때, 2번 데이터 슬롯(1825) 이후 TI 구간(1826)에서 단말E(1805)는 단말D(1804)의 우선 순위가 포함된 신호를 수신하게 되지만, 단말B(1802)의 우선 순위가 포함된 신호를 수신하지 못하였으므로, 단말E(1805)는 데이터 프레임이 종료될 때까지 데이터 슬롯을 사용할 수 없다.

도 20을 참조하면, y+N번 데이터 프레임의 2번 및 3번 데이터 슬롯(2001)은 TI 구간 없이 연속적으로 사용되고 있다. 연속적으로 데이터 슬롯을 할당하게 되면, 가변 레이트(variable rate)의 PA가 가능하다. PA의 자원이 예약된 프레임에서 PA 예약 데이터 슬롯 이후 패킷 재전송이 요구되거나 추가 패킷이 발생하여, 계속해서 데이터 슬롯을 사용할 필요가 발생하면, CA를 활용할 수 있다. 이때, 연속되는 데이터 슬롯은 다른 CA 또는 PA로 예약된 데이터 슬롯과 충돌하지 않아야 한다. y+3N번 데이터 프레임에 포함된 2번 데이터 슬롯(2002)은 PA 예약 데이터 슬롯인 1번 데이터 슬롯을 사용하던 단말에 의하여 CA 데이터 슬롯으로 사용된다. 이에 대한 ACK 슬롯의 자원 예약 유형은 역시 "01"이다.

도 21을 참조하면, CA를 요청하는 단말(앞으로 'CA 단말'이라 함)은 데이터 슬롯의 프리앰블(2101)을 예약 유형으로 전송하고, 수신 단말은 해당 데이터 슬롯(2102)에 대한 ACK 슬롯(2103)의 자원 예약 유형을 CA에 해당하는 식별자로 방송한다. 본 발명의 실시 예에서 자원 예약 유형 중 CA에 해당하는 식별자는 "10"이다.

CA에 해당하는 식별자로 자원 예약 유형이 설정된 ACK 신호를 수신한 모든 단말은 이후 CA로 예약된 데이터 슬롯부터 데이터 프레임의 마지막 데이터 슬롯까지 CA로 예약되었음을 알게 된다. 즉, 도 21을 참조하면, y+2N번 데이터 프레임의 1번 데이터 슬롯(2102)에서 CA가 요청되고 수신 단말에 의해 승낙되었으므로, y+3N번 데이터 프레임의 1번 데이터 슬롯부터 3번 데이터 슬롯(2104)까지 CA 데이터 슬롯으로 예약되었다.

한편, CA를 요청한 단말이 데이터 프레임에 포함된 모든 데이터 슬롯을 사용하고자 하면, CA로 사용하던 마지막 데이터 슬롯(2105) 이후 TI 구간(2106)을 통해 모든 데이터 슬롯의 예약을 다른 단말로 알린다. 그리고, 수신 단말은 ACK 슬롯(2107)의 자원 예약 유형을 CA 확장(CA extension)에 해당하는 식별자로 방송한다. 본 발명의 실시 예에서 자원 예약 유형 중 CA extension에 해당하는 식별자는 "11"이다. 도 21을 참조하면, y+4N번 데이터 프레임의 마지막 데이터 슬롯(2105) 이후 TI 구간(2106)에서 CA 확장이 요청되었고, 수신 단말이 마지막 ACK 슬롯(2107)을 통해 승낙하였으므로, y+5N번 데이터 프레임의 모든 데이터 슬롯이 CA 단말에게 할당되었다. CA 단말은 y+5N번 데이터 프레임의 0번 데이터 슬롯(2108)의 프리앰블을 예약 유형으로 전송하고, 0번부터 3번 데이터 슬롯(2109)을 이용하여 패킷을 전송할 수 있다.

이후, CA 단말이 일반 유형의 프리앰블을 전송하거나 데이터 슬롯에서 패킷을 전송하지 않으면, 수신 단말은 ACK 슬롯의 자원 예약 유형을 "00"으로 되돌려서 방송한다. 도 21을 참조하면, 최초 CA 예약되었던 데이터 슬롯이 3개였기 때문에 CA 예약이 종료되어도 0번 데이터 슬롯부터 2번 데이터 슬롯(2110)까지는 CA 단말에 할당되어 있다.

CA 자원 예약이 PA 자원 예약과 충돌하는 경우, PA의 우선 순위가 CA보다 높기 때문에 PA에 따른다. 즉, CA 단말은 PA로 예약된 데이터 슬롯을 제외한 나머지 데이터 슬롯을 연속적으로 사용할 수 있다.

표 1은 본 발명의 분산 자원 할당 방법의 QoS 지원 상황을 나타낸 표이다.

class	delay	jitter	data rate	applications	resource reservation	priority scheduling	multiple channel access
class1	medium	low	low	(periodic, constant) VoIP	Periodic Allocation (PA)	No	No
class2	medium	low	variable	(periodic, variable) video streaming	Periodic Allocation (PA)	No	Yes
class3	-	-	medium, high	(non-periodic, bulk) File transfer	Continuous Allocation (CA)	No	Yes
class4	medium, high	-		(non-periodic, delay bound) chatting, gaming	No	High scheduling priority	No
class5	-	-		(backgroud) SMS, MMS	No	No	No

표 1을 참조하면, class 1 및 class 2에 해당하는 서비스는 패킷 전송 지연에 민감하고, 패킷이 주기적으로 발생한다. 따라서 이에 대한 QoS를 충족하기 위해 PA 또는 가변 PA 자원 할당 방식이 적용되었다.

반면, class 3은 대용량 파일 전송과 같은 고속 데이터 전송률을 요구하므로, CA 자원 할당 방식이 적용되었다. class 4는 패킷 전송 지연에 대한 요구 사항이 있으나, 패킷이 비주기적 또는 간헐적(bursty)으로 발생하므로 스케줄링 우선 순위를 높게 설정하여 서비스를 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 동기 채널 송신/수신 장치 및 방법 중 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 송신 단말이 데이터를 전송하는 방법으로서,
상기 데이터를 전송할 데이터 프레임을 결정하는 단계,
상기 데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 상기 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 단계,
상기 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 전송된 응답 신호를 수신하는 단계, 그리고
상기 응답 신호를 분석하여 상기 데이터 전송 구간을 통해 상기 데이터를 전송하는 단계
를 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항에서,
상기 결정하는 단계 이전에,
링크 설정 요청 메시지를 전송하는 단계, 그리고
상기 링크 설정 요청 메시지에 대한 응답으로 링크 설정 응답 메시지를 수신하여 링크 식별자를 획득하는 단계
를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항에서,
상기 결정하는 단계는,
직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 방식에 따라 상기 데이터 프레임을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 데이터 프레임은 상기 데이터 전송 구간에서 전송된 상기 데이터에 대한 ACK 신호를 송수신하는 ACK 채널을 포함하며, 상기 데이터 전송 구간은 복수의 데이터 슬롯을 포함하는 데이터 전송 방법.
제1항에서,
상기 결정하는 단계는,
직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 방식에 따라 상기 데이터 프레임에 포함된 복수의 데이터 채널 중 하나의 데이터 채널을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 데이터 프레임은 상기 데이터 전송 구간에서 전송된 상기 데이터에 대한 ACK 신호를 송수신하는 ACK 채널을 포함하며, 상기 데이터 전송 구간은 복수의 데이터 슬롯을 포함하는 데이터 전송 방법.
제4항에서,
상기 데이터 채널을 결정하는 단계는,
상기 송신 단말의 식별자, 직접 통신 단말 사이의 링크 식별자, 시간 식별자, 데이터 QoS 인덱스, 자원 부하 인덱스의 함수를 바탕으로 상기 송신 단말의 스케줄링 우선순위(scheduling priority, SP)를 계산하는 단계, 그리고
상기 복수의 데이터 채널 중 상기 송신 단말의 SP를 포함하는 데이터 채널을 선택하는 단계
를 포함하는 데이터 전송 방법.
제5항에서,
상기 요청하는 단계는,
상기 전송 요청 구간에 포함된 무선 자원 중 상기 송신 단말의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 자원 요청 신호를 전송하는 단계
를 포함하는 데이터 전송 방법.
제6항에서,
상기 전송하는 단계는,
상기 응답 신호가 수신된 적어도 하나의 무선 자원에 해당하는 SP를 분석하여 상기 송신 단말의 SP의 순위를 결정하는 단계, 그리고
상기 복수의 데이터 슬롯 중 상기 결정된 순위에 대응하는 제1 데이터 슬롯을 이용하여 상기 데이터를 전송하는 단계
를 포함하는 데이터 전송 방법.
제7항에서,
상기 전송하는 단계는,
상기 데이터의 전송이 종료되면, 상기 제1 데이터 슬롯 이후의 전송 지시자 구간에서, 상기 송신 단말의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 전송 지시자 신호를 방송하는 단계
를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제8항에서,
상기 전송하는 단계 이후에,
상기 ACK 채널에 포함된 복수의 ACK 슬롯 중 상기 제1 데이터 슬롯에 대응하는 상기 제1 ACK 슬롯에서 상기 ACK 신호를 수신하는 단계
를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제9항에서,
상기 전송하는 단계는,
상기 제1 데이터 슬롯에서 예약 유형의 프리앰블을 전송하는 단계, 그리고
상기 제1 데이터 슬롯에서 상기 데이터 슬롯의 주기적 예약을 요청하는 주기적 할당(periodic allocation, PA) 요청 메시지를 전송하는 단계
를 더 포함하고,
상기 ACK 신호를 수신하는 단계는,
상기 제1 ACK 슬롯에서 자원 예약 유형이 PA에 해당하는 식별자로 표시된 PA ACK 신호를 수신하는 단계
를 포함하며,
상기 PA ACK 신호를 수신한 이후, 상기 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임에 포함된 제1 데이터 슬롯을 PA 예약 데이터 슬롯으로 사용하는 단계
를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제9항에서,
상기 전송하는 단계는,
상기 제1이터 슬롯에서 예약 유형의 프리앰블을 전송하는 단계, 그리고
상기 제1이터 슬롯에서 상기 데이터 슬롯의 연속적 예약을 요청하는 연속적 할당(continuous allocation, CA) 요청 메시지를 전송하는 단계
를 더 포함하고,
상기 ACK 신호를 수신하는 단계는,
상기 제1 ACK 슬롯에서 자원 예약 유형이 CA에 해당하는 식별자로 표시된 CA ACK 신호를 수신하는 단계
를 포함하며,
상기 CA ACK 신호를 수신한 이후, 상기 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임인 제2 데이터 프레임에 포함된 제1 데이터 슬롯부터 마지막 데이터 슬롯까지를 CA 예약 데이터 슬롯으로 사용하는 단계
를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
제11항에서,
상기 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임에 포함된 제1 데이터 슬롯부터 마지막 데이터 슬롯까지를 CA 예약 데이터 슬롯으로 사용하는 단계 이후에,
상기 제2 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임인 제3 데이터 프레임에 포함된 모든 데이터 슬롯을 연속적 예약하려는 경우, 상기 제2 데이터 프레임의 마지막 데이터 슬롯을 사용한 후, 상기 송신 단말의 SP에 해당하는 무선 자원을 이용하여 전송 지시자 신호를 방송하는 단계
를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 수신 단말이 데이터를 수신하는 방법으로서,
데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 상기 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 요청 신호를 수신하는 단계,
상기 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 응답 신호를 방송하는 단계,
상기 데이터 전송 구간에 포함된 복수의 데이터 슬롯의 신호 필드(signal field)를 수신하여 상기 복수의 데이터 슬롯 중 링크 식별자가 일치하는 단말이 사용하는 제1 데이터 슬롯을 식별하는 단계, 그리고
상기 제1 데이터 슬롯에서 상기 데이터를 수신하는 단계
를 포함하는 데이터 수신 방법.
단말간 직접 통신 네트워크에 포함된 수신 단말이 데이터를 수신하는 방법으로서,
데이터 프레임에 포함된 전송 요청 구간에서 적어도 하나의 송신 단말로부터 상기 데이터 프레임에 포함된 데이터 전송 구간의 예약을 요청하는 요청 신호를 수신하는 단계,
할당 유형(allocation type, AT) 영역 및 스케줄링 우선 순위(scheduling priority, SP) 영역으로 상기 요청 신호를 구분하여 상기 적어도 하나의 송신 단말 중 응답 신호를 전송할 송신 단말을 결정하는 단계,
상기 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에서 상기 결정된 송신 단말로 상기 응답 신호를 전송하는 단계, 그리고
상기 결정된 송신 단말이 상기 데이터 전송 구간에서 전송하는 데이터를 수신하는 단계
를 포함하는 데이터 수신 방법.
제14항에서,
상기 결정하는 단계는,
상기 AT 영역에서 수신된 신호를 바탕으로 상기 적어도 하나의 송신 단말의 우선 순위를 결정하는 단계, 그리고
상기 적어도 하나의 송신 단말 중 우선 순위가 가장 높은 송신 단말을 응답 신호를 전송할 송신 단말로 결정하는 단계
를 포함하는 데이터 수신 방법.
제15항에서,
상기 응답 신호를 전송하는 단계는,
상기 결정된 송신 단말에서 사용된 무선 자원을 이용하여 상기 결정된 송신 단말로 상기 응답 신호를 전송하는 단계
를 포함하는 데이터 수신 방법.
제14항에서,
상기 결정하는 단계는,
상기 AT 영역에서 수신된 신호가 없는 경우, 상기 SP 영역에서 수신된 신호를 바탕으로 상기 적어도 하나의 송신 단말의 우선 순위를 결정하는 단계, 그리고
상기 적어도 하나의 송신 단말 중 우선 순위가 가장 높은 송신 단말을 응답 신호를 전송할 송신 단말로 결정하는 단계
를 포함하는 데이터 수신 방법.
제17항에서,
상기 응답 신호를 전송하는 단계는,
상기 SP 영역에서 사용된 무선 자원을 이용하여 상기 SP 영역에서 신호를 송신한 단말로 상기 응답 신호를 전송하는 단계
를 포함하는 데이터 수신 방법.
제14항에서,
상기 데이터를 수신하는 단계 이후에,
상기 데이터 프레임의 다음 데이터 프레임에 포함된 전송 응답 구간에 포함된 무선 자원을 이용하여 상기 수신한 데이터에 대한 ACK 신호를 전송하는 단계
를 더 포함하는 데이터 수신 방법.