KR20140065355A - 단말 간 직접 통신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

단말 간 직접 통신을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 단말 간 직접 통신 방법은, 주파수 축 상으로 분산되어 위치한 복수의 무선 자원을 설정하는 단계 및 복수의 무선 자원을 사용하여 데이터를 제2 단말에 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 셀룰러 통신에 의해 발생하는 간섭을 완화할 수 있다.

Description

단말 간 직접 통신을 위한 방법 및 장치{METHOD FOR COMMUNICATION BETWEEN DEVICES AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 단말 간 직접 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀룰러(cellular) 통신에 의한 간섭을 완화하기 위한 데이터의 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

셀룰러(cellular) 통신 환경에서 단말들이 데이터(data)를 송수신하는 일반적인 방법은 기지국을 통한 방법이다. 즉, 제2 단말에 전송할 데이터가 있는 경우, 제1 단말은 그 데이터를 자신이 속한 제1 기지국으로 전송한다. 제1 기지국은 제1 단말로부터 수신한 데이터를 코어망을 통해 제2 단말이 속한 제2 기지국으로 전송한다. 마지막으로, 제2 기지국은 제1 기지국으로부터 수신한 데이터를 제2 단말에 전송한다. 여기서, 제1 기지국과 제2 기지국은 동일한 기지국일 수 있고, 서로 다른 기지국일 수 있다.

한편, 단말 간 직접(device-to-device, D2D) 통신은 단말들이 기지국을 거치지 않고 직접 통신하는 것을 의미한다. 즉, 제1 단말은 기지국을 거치지 않고 제2 단말과 직접 통신하여 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 제1 단말이 셀룰러 통신에서 사용되는 무선 자원을 통해 데이터를 제2 단말에 전송하는 경우, 셀룰러 통신에 의한 간섭이 발생할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 주파수 축 상으로 분산된 무선 자원을 기반으로 데이터를 전송하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 주파수 축 상으로 분산된 무선 자원을 기반으로 데이터를 수신하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신 방법은, 주파수 축 상으로 분산되어 위치한 복수의 무선 자원을 설정하는 단계 및 상기 복수의 무선 자원을 사용하여 데이터를 제2 단말에 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 단말은 주파수 축 상으로 분산된 무선 자원을 기반으로 상대 단말과 데이터를 송수신할 수 있으므로, 셀룰러(cellular) 통신에 의해 발생하는 간섭을 완화할 수 있다.

또한, 단말은 캐리어 센싱(carrier sensing) 및 경쟁 윈도우(contention window)를 사용함으로써 D2D 통신을 수행하는 단말들과의 간섭을 회피할 수 있다.

또한, 기지국은 언더레이(underlay) 환경에서 D2D 통신을 수행하는 단말의 무선 자원을 관리하지 않고 셀룰러 통신을 수행하는 단말의 무선 자원만을 관리하므로(즉, 분산적인 무선 자원 관리), 자원 관리에 대한 부하(load)를 감소시킬 수 있다. 아울러, 이와 같은 분산적인 무선 자원 관리에 따르면 서로 다른 셀에 속한 단말들도 D2D 통신을 수행할 수 있으며, 셀 간의 간섭 문제도 해결할 수 있다.

도 1은 D2D 통신에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 D2D 통신에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3은 셀룰러 통신과 D2D 통신의 자원 할당의 일 예를 도시한 개념도이다.
도 4는 D2D 단말의 전송 전력을 도시한 개념도이다.
도 5는 기지국의 거리에 따른 SIR의 평균을 도시한 그래프이다.
도 6은 기지국의 거리에 따른 SIR의 정규화된 분산을 도시한 그래프이다.
도 7은 셀룰러 단말이 간섭을 일으키는 영역을 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신을 위한 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 D2D 단말의 자원 할당 예를 도시한 개념도이다.
도 10은 확산 계수에 따른 데이터 전송률을 도시한 그래프이다.

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

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

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

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

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

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

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(Wireless Fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(Wireless Broadband Internet) 또는 WiMax(World Interoperability for Microwave Access)와 같은 휴대인터넷, GSM(Global System for Mobile communication) 또는 CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 또는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은 3.5G 이동통신망, 및 LTE(Long Term Evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.

또한, 명세서 전체에서 기지국은 하나의 셀(cell)을 제어하는 제어장치를 의미할 수 있다. 실제 무선 통신 시스템에서의 물리적인 기지국은 복수의 셀을 제어할 수 있는데, 이 경우 물리적인 기지국은 기지국을 여러 개 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 즉, 각 셀마다 다르게 할당되는 파라미터(parameter)는 각 기지국에 의해 서로 다른 값으로 할당되는 것으로 간주될 수 있다.

여기서, 기지국(Base Station)은 접근점(Access Point), 무선 접근국(Radio Access Station), 노드B(Node B), 고도화 노드B(evolved NodeB), 송수신 기지국(Base Transceiver Station), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 명세서 전체에서 단말(Terminal)은 이동국(Mobile Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 가입자국(Subscriber Station), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station), 사용자 장치(User Equipment), 접근 단말(Access Terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(Desktop Computer), 랩탑 컴퓨터(Laptop Computer), 태블릿(Tablet) PC, 무선전화기(Wireless Phone), 모바일폰(Mobile Phone), 스마트폰(Smart Phone), e-book 리더기, PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임기, 네비게이션(Navigation) 장치, 디지털 카메라(Digital Camera), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(Digital Audio Recorder), 디지털 음성 재생기(Digital Audio Player), 디지털 영상 녹화기(Digital Picture Recorder), 디지털 영상 재생기(Digital Picture Player), 디지털 동영상 녹화기(Digital Video Recorder), 디지털 동영상 재생기(Digital Video Player) 등을 사용할 수 있다.

도 1은 D2D 통신에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 제1 단말(11)과 제2 단말(21)은 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신을 수행할 수 있으며, 제1 단말(11)과 제2 단말(21)은 제1 기지국(10)의 셀 범위 내에 위치한다. 각각의 단말들(11, 21)은 D2D 통신을 위한 정보를 제1 기지국(10)과 송수신할 수 있다.

도 2는 D2D 통신에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.

도 2를 참조하면, 제1 단말(11)과 제2 단말(21)은 D2D 통신을 수행할 수 있으며, 제1 단말(11)은 제1 기지국(10)의 셀 범위 내에 위치하고, 제2 단말(21)은 제2 기지국(20)의 셀 범위 내에 위치한다. 제1 단말(11)은 D2D 통신을 위한 정보를 제1 기지국(10)과 송수신할 수 있고, 제2 단말(21)은 D2D 통신을 위한 정보를 제2 기지국(20)과 송수신할 수 있다.

제1 기지국(10)과 제2 기지국(20)은 중앙집중국(30)에 연결될 수 있다. 중앙집중국(30)은 각각의 기지국들(10, 20)로부터 전송된 정보를 취합할 수 있고, 이를 기초로 D2D 통신을 제어할 수 있다. 중앙집중국(30)은 기지국과 별도로 존재할 수 있고, 또는 기지국 내에 존재할 수도 있다.

D2D 통신에서 제1 단말에서 제2 단말로의 링크(link)와 제2 단말에서 제1 단말로의 링크의 이중화(duplex) 방식에 따라 D2D 통신을 분류할 수 있다. 제1 단말에서 제2 단말로의 링크와 제2 단말에서 제1 단말로의 링크가 동일한 주파수 대역을 사용하고 시간으로 분할되는 D2D 통신을 시간분할 D2D 통신으로 정의할 수 있다. 제1 단말에서 제2 단말로의 링크와 제2 단말에서 제1 단말로의 링크가 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 주파수로 분할되는 D2D 통신을 주파수분할 D2D 통신으로 정의할 수 있다.

D2D 통신은 셀룰러(cellular) 통신과의 관계에서 주파수 재사용률을 높이기 위해 언더레이(underlay) 방식을 사용하여 무선 자원을 할당할 수 있다. 또한, D2D 통신은 셀룰러 통신과의 관계에서 간섭을 회피하기 위해 오버레이(overlay) 방식을 사용하여 무선 자원을 할당할 수 있다. 언더레이 방식이 적용된 통신 환경에서, D2D 단말(즉, D2D 통신을 수행하는 단말)과 셀룰러 단말(즉, 셀룰러 통신을 수행하는 단말)은 동일한 주파수 자원을 사용하여 통신을 수행할 수 있다. 반면, 오버레이 방식이 적용된 통신 환경에서, D2D 단말은 셀룰러 단말과 직교하는 주파수 자원을 사용하여 통신을 수행할 수 있다.

오버레이 방식의 경우 셀룰러 단말과 D2D 단말 간의 간섭은 큰 문제가 되지 않으나, 무선 자원이 한정되어 있기 때문에 D2D 단말을 위해 많은 무선 자원을 할당하기 어렵다. 따라서, 셀 중심에 위치하는 단말들에 대해 오버레이 방식을 적용하여 셀룰러 단말과 D2D 단말이 서로 직교하는 주파수 자원을 사용하도록 할 수 있고, 셀 경계에 위치하는 단말들에 대해 언더레이 방식을 적용하여 셀룰러 단말과 D2D 단말이 동일한 주파수 자원을 사용하도록 할 수 있다.

도 3은 셀룰러 통신과 D2D 통신의 자원 할당의 일 예를 도시한 개념도이다.

도 3을 참조하면, 하나의 셀 내에 복수의 셀룰러 단말과 복수의 D2D 단말이 존재하는 경우, 셀 중심에 위치한 D2D 단말은 오버레이 방식을 기반으로 셀룰러 단말과 직교하는 주파수 자원을 사용하여 D2D 통신을 수행할 수 있다. 반면, 셀 경계에 위치한 D2D 단말은 언더레이 방식을 기반으로 셀룰러 단말과 동일한 주파수 자원을 사용하여 D2D 통신을 수행할 수 있다.

D2D 통신을 위해 언더레이 방식을 사용하는 경우, 단말은 별도의 무선 자원을 할당받는 것이 아니라 기존의 셀룰러 통신에서 사용하던 무선 자원을 사용하는 것이므로 셀룰러 통신 시스템의 용량 감소를 최소화할 수 있다. 그러나 이 경우 셀룰러 단말과 D2D 단말 사이에 심각한 간섭이 발생할 수 있다.

D2D 단말은 셀룰러 통신에 미치는 간섭을 줄이기 위해 보통 셀룰러 상향링크를 사용하여 D2D 통신을 수행하며, 기지국에 미치는 간섭이 미리 설정된 기준 이하가 되도록 전송 전력을 조절한다. 이러한 경우, 셀룰러 단말의 상향링크 전송이 D2D 통신에 미치는 간섭이 중요하다.

도 4는 D2D 단말의 전송 전력을 도시한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 기지국(30)의 셀 범위 내에 제1 셀룰러 단말(31), 제2 셀률러 단말(32) 및 제1 D2D 단말(33)이 존재한다. 제1 셀룰러 단말(31)은 셀 중심에 위치하고, 제2 셀룰러 단말(32)은 셀 경계에 위치한다. 제1 셀룰러 단말(31)은 자신의 상향링크 주파수 자원을 사용하여 데이터를 기지국(30)에 전송할 수 있고, 제2 셀룰러 단말(32)은 자신의 상향링크 주파수 자원을 사용하여 데이터를 기지국(30)에 전송할 수 있다.

한편, 제1 D2D 단말(33)은 기지국의 상향링크 주파수 자원(즉, 제1 셀룰러 단말(31) 및 제2 셀룰러 단말(32)이 사용하는 상향링크 주파수 자원)을 사용하여 상대 단말인 제2 D2D 단말(미도시)에 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 제1 D2D 단말(33)은 자신의 데이터 전송에 의해 기지국에 미치는 간섭이 미리 설정된 기준 이하가 되도록 전송 전력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 D2D 단말(33)은 자신의 전송 전력이 제1 셀룰러 단말(31)의 전송 전력 및 제2 셀룰러 단말(32)의 전송 전력보다 작도록 조절할 수 있다.

기지국은 셀룰러 단말 및 D2D 단말 모두의 무선 자원 관리를 수행(중앙집중적 제어 방식)하는 경우 이와 같은 간섭을 효과적으로 제어할 수 있다. 종래 기술들은 언더레이 방식이 적용된 통신 환경에서 기지국의 중앙집중적 제어 방식을 통해 셀룰러 단말과 D2D 단말의 무선 자원을 관리하였다. 그러나 주파수 재사용을 극대화하기 위해서는, 셀 내에서 많은 D2D 단말들이 D2D 통신을 수행하여야 하고, 셀과 셀 사이에서도 D2D 통신을 수행하여야 한다. 따라서, 중앙집중적 제어 방식을 사용하는 기지국은 셀룰러 단말과 D2D 단말 간의 셀 내 간섭 및 셀 간 간섭을 모두 고려하여 무선 자원을 관리해야 하므로 네트워크 부하가 매우 증가하게 된다. 또한, 중앙집중적 제어 방식을 사용하는 경우, 단말은 자신과 다른 셀에 속한 단말과 D2D 통신을 수행할 수 없고, D2D 통신이 주로 셀 경계에서 발생함에도 셀 간 간섭을 고려하지 않으므로 D2D 통신의 성능을 보장할 수 없다.

도 5는 기지국의 거리에 따른 SIR의 평균을 도시한 그래프이고, 도 6은 기지국의 거리에 따른 SIR의 정규화된 분산을 도시한 그래프이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 셀룰러 단말로부터 발생한 간섭에 의한 신호 대 간섭비(signal to interference ratio, SIR)를 알 수 있다. 도 5는 기지국으로부터 떨어진 거리에 따른 D2D 단말에 대한 SIR의 평균을 나타내고, 도 6은 기지국으로부터 떨어진 거리에 따른 D2D 단말에 대한 SIR의 정규화된 분산을 나타낸다.

SIR의 평균은 셀 중심에서 셀 경계로 갈수록 증가하며, 이에 따라 주로 셀 경계에 위치한 단말들이 D2D 통신을 수행할 것이다. SIR의 정규화된 분산은 셀 중심에서 셀 경계로 갈수록 증가하며, 이는 간섭을 발생시키는 셀룰러 단말이 D2D 단말 가까이에 위치하거나 멀리 위치할 수도 있으므로, 간섭의 양은 항상 비슷한 것이 아니라 분산이 매우 큰 것을 나타낸다. 간섭의 분산이 매우 크다는 것은 여러 번의 D2D 통신 시도 중에서 적어도 한 번은 간섭이 매우 작아서 D2D 통신이 성공할 수 있음을 의미한다.

도 7은 셀룰러 단말이 간섭을 일으키는 영역을 도시한 개념도이다.

도 7을 참조하면, 목표로 하는 SIR과 간섭을 일으키는 셀룰러 단말이 위치하는 영역을 알 수 있다. 색으로 표시된 영역에 위치한 셀룰러 단말만이 D2D 통신에 영향을 주며, 그 외의 영역에 위치한 셀룰러 단말은 D2D 통신에 영향을 주지 않는다.

여기서, 셀의 반경은 1000m이고, D2D 단말들 간의 거리는 50m이고, 단말들 간의 경로 손실은 거리의 4승에 비례하고, 단말에서 기지국으로의 경로 손실은 거리의 3.5승에 비례하고, 단말들은 거리의 3승에 비례하여 부분적 전력 제어를 수행한다.

부호 100은 기지국으로부터 200m 떨어져 위치한 D2D 단말의 목표 SIR과 D2D 단말의 통신에 간섭을 일으키는 셀룰러 단말들이 위치한 영역을 나타낸다. 부호 110은 기지국으로부터 400m 떨어져 위치한 D2D 단말의 목표 SIR과 D2D 단말의 통신에 간섭을 일으키는 셀룰러 단말들이 위치한 영역을 나타낸다. 부호 120은 기지국으로부터 600m 떨어져 위치한 D2D 단말의 목표 SIR과 D2D 단말의 통신에 간섭을 일으키는 셀룰러 단말들이 위치한 영역을 나타낸다. 부호 130은 기지국으로부터 800m 떨어져 위치한 D2D 단말의 목표 SIR과 D2D 단말의 통신에 간섭을 일으키는 셀룰러 단말들이 위치한 영역을 나타낸다. 부호 140은 기지국으로부터 1000m 떨어져 위치한 D2D 단말의 목표 SIR과 D2D 단말의 통신에 간섭을 일으키는 셀룰러 단말들이 위치한 영역을 나타낸다.

D2D 단말이 셀의 중심에 위치한 경우를 제외하면 셀룰러 단말이 간섭을 일으키는 영역은 크지 않음을 알 수 있다. D2D 단말이 셀 중심에 위치한 경우에는, 언더레이 방식보다 오버레이 방식을 기반으로 무선 자원을 할당하는 것이 바람직하다.

만일 하나의 무선 자원을 사용하여 D2D 통신을 수행하는 경우에 무시할 수 없는 불능률이 발생하게 된다. 반대로, 여러 개의 무선 자원을 사용하여 D2D 통신을 수행하는 경우에 단 하나의 무선 자원을 통한 데이터 전송에 성공하여도 이를 통신 성공으로 가정하면, D2D 통신에 사용되는 무선 자원의 수가 늘어날수록 불능률은 급격히 감소하게 된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 간 직접 통신을 위한 방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 제1 단말은 제2 단말과 D2D 통신을 수행할 수 있다. 제1 단말은 제2 단말과 동일한 기지국에 속할 수 있고, 또는 제1 단말은 제2 단말과 다른 기지국에 속할 수도 있다. 제1 단말은 셀룰러 상향링크 무선 자원을 사용하여 제2 단말과 D2D 통신을 수행할 수 있다. 또한, 제1 단말은 셀룰러 상향링크 무선 자원뿐만 아니라 셀룰러 하향링크 무선 자원을 사용하여 D2D 통신을 수행할 수 있다.

제1 단말은 제2 단말과의 D2D 통신에 사용할 무선 자원을 설정할 수 있다(S200). 제1 단말은 D2D 통신에 사용할 무선 자원이 주파수 축 상으로 분산되도록 무선 자원을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말은 D2D 통신에 사용할 무선 자원을 주파수 축 상에 인터리빙(interleavin) 시킬 수 있고, 주파수 호핑(hopping) 등을 사용하여 주파수 축 상으로 분산된 무선 자원 할당이 이루어지도록 할 수 있다.

여기서, 제1 단말은 D2D 자원 블록(resource block) 단위로 주파수 축 상으로 분산된 무선 자원을 할당할 수 있다. D2D 자원 블록은 셀룰러 통신에서 사용되는 자원 블록(즉, 셀룰러 자원 블록)보다 작은 크기를 가진다. 예를 들어, D2D 자원 블록의 시간 축 상의 길이는 셀룰러 자원 블록과 동일할 수 있고, D2D 자원 블록의 주파수 축 상의 길이는 셀룰러 자원 블록보다 작을 수 있다.

도 9는 D2D 단말의 자원 할당 예를 도시한 개념도이다.

도 9를 참조하면, 제1 셀룰러 단말(41)은 제1 셀룰러 무선 자원을 사용하여 기지국(40)에 상향링크 데이터를 전송할 수 있고, 제2 셀룰러 단말(42)은 제2 셀룰러 무선 자원을 사용하여 기지국(40)에 상향링크 데이터를 전송할 수 있고, 제3 셀룰러 단말(43)은 제3 셀룰러 무선 자원을 사용하여 기지국(40)에 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 셀룰러 단말들(41, 42, 43)은 자원 블록 단위로 연속적으로 할당된 무선 자원을 사용하여 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.

셀 중심에 위치한 D2D 단말들(44)은 오버레이 방식에 따라 할당된 무선 자원(즉, 셀룰러 단말들(41, 42, 42)이 사용하는 무선 자원과 직교하는 무선 자원)을 사용하여 D2D 통신을 수행할 수 있다. 따라서, 셀 중심에 위치한 단말들(44)의 D2D 통신은 셀룰러 단말들(41, 42, 43)의 상향링크 전송에 의해 간섭되지 않는다.

한편, 셀 경계에 위치한 D2D 단말들(45)은 언더레이 방식에 따라 할당된 D2D 무선 자원을 사용하여 D2D 통신을 사용할 수 있다. 셀 경계에 위치한 D2D 단말들(45)은 주파수 축 상으로 분산된 D2D 무선 자원을 설정할 수 있다. 이때, 셀 경계에 위치한 D2D 단말들(45)은 하나의 셀룰러 무선 자원의 주파수 영역에 하나의 D2D 무선 자원이 위치하도록 무선 자원을 설정할 수 있다.

예를 들어, 셀 경계에 위치한 단말들(45)은 제1 셀룰러 무선 자원의 주파수 영역에 하나의 D2D 무선 자원이 위치하도록 무선 자원을 설정할 수 있고, 제2 셀룰러 무선 자원의 주파수 영역에 하나의 D2D 무선 자원이 위치하도록 무선 자원을 설정할 수 있고, 제3 셀룰러 무선 자원의 주파수 영역에 하나의 D2D 무선 자원이 위치하도록 무선 자원을 설정할 수 있다.

여기서, 각각의 셀룰러 무선 자원은 하나의 셀룰러 자원 블록을 의미하고, 각각의 D2D 무선 자원은 하나의 D2D 자원 블록을 의미한다. D2D 자원 블록은 셀룰러 자원 블록보다 작은 크기를 가진다. 즉, D2D 자원 블록의 주파수 축 상의 길이는 셀룰러 자원 블록보다 작다.

다시 도 8을 참조하면, 제1 단말은 설정된 무선 자원을 사용하여 데이터를 제2 단말에 전송할 수 있다(S210). 여기서, 데이터는 D2D 자원 블록 단위로 전송될 수 있다. 제1 단말은 매우 낮은 채널 부호화율이나 확산(spreading)을 통해 데이터를 제2 단말에 전송할 수 있다. 또한, 제1 단말은 수신단에서 간섭 추정을 수행할 수 있도록 D2D 자원 블록(즉, 데이터)에 임의의 파일럿 패턴(pilot pattern)을 삽입할 수 있고, 파일럿 패턴이 삽입된 D2D 자원 블록을 제2 단말에 전송할 수 있다.

제2 단말은 제1 단말로부터 전송된 데이터를 수신할 수 있으며, 데이터에 포함된 파일럿 패턴을 사용하여 각 데이터에 대한 간섭을 추정할 수 있다(S220). 또한, 제2 단말은 간섭 추정 결과를 기반으로 데이터에 SIR(또는, SINR(signal to interference plus noise ratio)) 가중치를 적용할 수 있고, 이를 기초로 복호화를 수행할 수 있다(S230). 한편, 제2 단말은 간섭 추정 결과 중에서 가장 간섭이 적은 D2D 자원 블록(즉, 데이터)만을 사용하여 복호화를 수행할 수 있다.

이와 같은 방법에 의하면, D2D 단말은 셀룰러 단말에 대한 자원 할당 정보를 알지 못하는 경우에도 분산된 무선 자원 할당을 통해 셀룰러 단말로부터의 간섭을 완화시켜 원하는 SIR을 얻을 수 있다.

도 10은 확산 계수에 따른 데이터 전송률을 도시한 그래프이다.

도 10을 참조하면, D2D 단말이 주파수 축 상으로 분산된 무선 자원을 사용하여 데이터를 전송하는 경우의 정규화된 데이터 전송률을 알 수 있다. 즉, 비교적 낮은 확산 계수(spreading factor)만으로도 충분한 데이터 전송률을 얻을 수 있음을 알 수 있다. D2D 단말은 기지국으로부터 멀리 떨어져 있을 수록(예를 들어, 200m, 400m, 600m, 800m, 1000m) 더욱 높은 데이터 전송률을 가진다.

본 발명의 일 실시예는 확산 스펙트럼(spread spectrum) 시스템과 같이 처리 이득(processing gain)을 얻기 위해 확산을 하는 것이 아니라 간섭이 적은 무선 자원을 사용하기 위해 확산하는 개념이므로, 비교적 낮은 확산 계수만으로도 충분한 SIR을 확보할 수 있고 데이터를 성공적으로 전송할 수 있다.

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

10: 제1 기지국
11: 제1 단말
20: 제2 기지국
21: 제2 단말

Claims (1)

1. 제1 단말에서 수행되는 단말 간 직접 통신(device-to-device communication) 방법으로,
   주파수 축 상으로 분산되어 위치한 복수의 무선 자원을 설정하는 단계; 및
   상기 복수의 무선 자원을 사용하여 데이터를 제2 단말에 전송하는 단계를 포함하는 단말 간 직접 통신 방법.

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