KR20140098426A - 장치 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 링크 품질을 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 노드(node)들 간에 직접 통신을 수행하는 D2D(Device-to-Device) 통신에 관한 것으로, 단말의 동작 방법은, 링크(link)의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴(sequence pattern)에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 과정과, 상대방 단말의 수신 전력 측정을 위한 신호로서, 상기 시퀀스들을 채널 내의 서브 블럭(sub-block)들을 통해, 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를, 송신하는 과정을 포함한다.

Description

장치 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 링크 품질을 측정하기 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING LINK QUALITY IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING DEVICE TO DEIVCE COMMUNICATION}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국, AP(Access Point) 등의 기존의 인프라구조(infrastructure)의 도움없이 인접한 노드(node)들 간에 직접 통신을 수행하는 D2D(Device-to-Device) 통신에 관한 것이다.
D2D(Device-to-Device) 통신 환경의 경우, 휴대 단말 등 각 노드(node)들은 스스로 물리적으로 인접한 다른 노드를 검색하고, 통신 세션(session)을 설정한 후, 상대방 노드로 직접 트래픽(traffic)을 전송한다. 이를 통해, D2D 통신은 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산함으로써, 트래픽 과부하 문제를 해결할 수 있는 차세대 이동 통신 기술의 요소 기술로써 주목을 받고 있다. 따라서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)나 IEEE(Institute of Electrical and Electronical Engineers) 등의 표준 단체는 LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), Wi-Fi(Wireless Fidelity)에 기반한 D2D 통신 표준을 추진하고 있다.
상기 D2D 통신을 수행하기 위해서, 단말들 간 직접 통신을 위한 프레임 구조, 시그널링 절차, 스케줄링 절차 등이 구체적으로 정의되어야 한다. 특히, 셀룰러(cellular) 시스템으로의 간섭, 다른 단말들의 D2D 통신으로의 간섭을 배제하는 것이 중요하다. 이에 따라, 상기 D2D 통신을 위한 알려진 기술로서 퀄컴(Qualcomm)사의 'FlashLinQ'가 있다. 상기 FlashLinQ는 D2D 통신을 위한 물리 계층 채널 구조, 스케줄링 절차 등을 정의한다. 또한, 스케줄링 절차를 위해, D2D 통신을 수행할 단말들 간 채널 품질을 측정하고, 상기 채널 품질에 기초하여 통신의 수행 여부를 판단하는 기준 또한 정의한다. 구체적으로, 상기 FlashLinQ의 경우, 송신 단말은 자신에게 할당된 고유의 단일 톤(single tone)을 통해 DPS(Direct Power Signal)를 송신하고, 수신 단말은 상기 DSP를 통해 수신 전력 및 SIR(Signal to Interference Ratio)를 추정한다. 그리고, 상기 수신 전력 및 상기 SIR에 기초하여 통신의 수행 여부가 결정된다.
상술한 바와 같이, 단일 톤을 통해 송신된 신호에 기초하여, 통신의 수행 여부가 판단된다. 이후, D2D 통신은 D2D 통신을 위한 대역 전체를 이용하여 수행된다. 즉, 단일 톤의 신호를 통해 추정된 채널 품질에 기초하여, 전체 대역을 통한 데이터 통신이 수행된다. 그러나, 채널 환경에 따라, 상기 단일 톤의 신호를 통해 추정된 채널 품질은 전체 대역에 대한 부정확한 채널 품질 정보를 제공한다. 예를 들어, 다중 경로 채널 환경의 경우, 주파수 선택적 페이딩(fading)에 의한 영향으로 인해 단일 톤의 수신 채널 전력 및 전체 대역에 대한 수신 채널 전력 간에 큰 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 상기 부정확한 수신 채널 전력 측정의 예는 도 1과 같다. 도 1은 단일 톤 전력 신호를 이용한 채널 측정 결과의 예를 도시하고 있다. 상기 도 1을 참고하면, 단말A(111)은 단말B(112), 단말C(113), 단말D(114) 각각에서 송신된 DPS를 수신하고, 수신 채널 전력을 추정한다. 이때, 상기 단말B(112), 상기 단말C(113), 상기 단말D(114)는 모두 단일 톤으로 상기 DPS를 송신한다. 따라서, 상기 단일 톤의 주파수가 무엇이냐에 따라 평균 채널 전력과 상이한 측정 결과가 야기될 수 있다. 상기 도 1을 참고하면, 상기 단말B(112)의 경우, 평균 채널 전력보다 낮은 채널 전력을 보이는 주파수를 이용하여, 상기 평균 채널 전력 보다 낮은 채널 전력이 측정될 것이다. 반면, 상기 단말C(113)의 경우, 평균 채널 전력보다 높은 채널 전력을 보이는 주파수를 이용하여, 상기 평균 채널 전력 보다 높은 채널 전력이 측정될 것이다.
상술한 바와 같이, 단일 톤 전력 신호를 통해 채널 품질을 추정함으로써, 전체 대역의 채널 품질과는 상이한 결과가 얻어질 수 있다. 이 경우, 부정확한 채널 품질 정보에 의해 실제 전체 대역에 대한 SIR 고려 시 통신이 가능함에도 측정 오차로 인해 통신을 포기하거나, 통신이 어려움에도 측정 오차로 인해 통신을 시도하는 스케줄링 과정 상의 오류가 발생할 수 있다. 이와 같은 스케줄링 오류 발생 시, 공평성 측면에서 문제가 될 뿐만 아니라, 셀 전체에 대한 전송률 상의 손실이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 정확한 링크(link) 품질을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다중 경로 채널 환경의 주파수 선택적 페이딩에 의한 스케줄링 오류 문제를 개선하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 전체 대역의 링크 품질을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다수의 링크들 간 충돌 없이 전체 대역을 통한 전력 신호를 송신하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 전체 대역에 대한 채널 품질 정보에 가까운 값을 획득할 수 있는 링크 스케줄링 구조를 통해 신호를 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 링크(link)의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴(sequence pattern)에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 과정과, 상대방 단말의 수신 전력 측정을 위한 신호로서, 상기 시퀀스들을 채널 내의 서브 블럭(sub-block)들을 통해, 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를, 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법은, 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 과정과, 상기 시퀀스들을 이용하여 채널 내의 서브 블럭들을 통해 수신된 신호들 중 상기 단말의 링크의 신호의 서브 블럭 별 채널 품질을 측정하는 과정과, 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 이용하여 전체 대역의 채널 품질을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 장치는, 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 제어부와, 상대방 단말의 수신 전력 측정을 위한 신호로서, 상기 시퀀스들을 채널 내의 서브 블럭들을 통해, 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를, 송신하는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 장치는, 채널 내의 서브 블럭들을 통해 신호들을 수신하는 모뎀과, 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하고, 상기 신호들 중 상기 단말의 링크의 신호의 서브 블럭 별 채널 품질을 측정하고, 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 이용하여 전체 대역의 채널 품질을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
무선 통신 시스템에서 각 단말이 전체 대역을 통해 신호를 송신하더라도 링크 간 간섭 없이 정확한 채널 품질을 획득할 수 있는 링크 스케줄링을 위한 링크 스케줄링 채널 구조와, 링크 별 수신 전력을 독립적으로 측정할 수 있는 기술을 제안함으로써, 각 단말은 실제 데이터 송신이 이루어지는 전체 대역에 대한 정확한 채널 품질 정보를 획득할 수 있다. 이로써, 종래 기술이 가진 전체 대역의 채널 품질을 고려하지 못하는 문제점이 해소될 것으로 예상된다.
도 1은 단일 톤 전력 신호를 이용한 채널 측정 결과의 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 트래픽 슬롯(traffic slot) 채널 구조를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 측정 신호 및 역 전력 신호의 송신 예를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 링크 스케줄링 채널의 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 채널 전력 측정을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 신호의 충돌을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 간섭 영향 범위에 속한 링크들을 도시하는 도면,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 간섭 영향 범위에 속한 링크들 간 시퀀스 충돌을 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 단말의 D2D 통신 수행 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 단말의 D2D 통신 수행 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 전력 신호 송신 절차를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 전력 신호 수신 절차를 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 14 내지 도 17은 본 발명 및 종래 기술의 성능 비교를 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 D2D(Device to Device) 통신, 즉, 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 전체 대역의 링크(link) 품질을 측정하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선 통신 시스템을 예로 들어 설명한다. 본 발명에서, D2D 통신을 수행하는 단말은 휴대용 전자 장치(portable electronic device)일 수 있으며, 스마트폰(smart phone), 휴대용 단말기(portable terminal), 이동 전화(mobile phone), 이동 패드(mobile pad), 미디어 플레이어(media player), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer) 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 단말은 상술한 장치들 중 둘 이상의 기능들을 결합한 장치일 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 절차를 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서 D2D 통신을 위한 트래픽 슬롯(traffic slot) 채널 구조를 도시하고 있다. 상기 도 2를 참고하면, 상기 트래픽 슬롯은 링크 스케줄링(link scheduling) 채널(210), 전송률 스케줄링(rate scheduling) 채널(220), 데이터 세그먼트(data segment) 채널(230), ACK(acknowledgement) 채널(240) 등의 4 개의 채널들을 포함한다. 예를 들어, 상기 트래픽 슬롯은 2ms의 길이를 가질 수 있다.
상기 링크 스케줄링 채널(210)은 송신 블럭(TX block)(211) 및 수신 블럭(RX block)(212)을 포함한다. 상기 송신 블럭(211) 및 상기 수신 블럭(212) 각각은 NF개의 톤(tone)들로 이루어진 NT개의 OFDM 심벌들을 포함한다. 각 D2D 링크는 고유의 CID(Connection IDentifier)를 가지며, 각 CID는 사전 결정된 우선 순위를 가진다. 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신을 수행하는 단말들이 셀룰러 통신 시스템의 제어하에서 동작하는 경우, 상기 우선 순위는 기지국과 같은 제어 노드에 의해 결정되고, 상기 단말들로 통지될 수 있다. 이 경우, 상기 기지국은 랜덤(random) 방식으로 우선 순위를 결정하거나, 링크의 중요도에 따라 우선 순위를 부여하거나, 링크 사용의 공평성(fairness)을 기준으로 우선 순위를 부여할 수 있다. 반면, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 우선 순위는 상기 제어 노드의 관여 없이 각 단말에 의해 결정될 수 있다.
각 링크의 송신 단말은 자신의 링크에 할당된 우선 순위에 따라 상기 송신 블럭(211)을 통해 링크 품질 측정을 위한 신호를 송신하고, 수신 단말은 상기 수신 블럭(212)를 통해 상기 신호에 대응하는 응답 신호를 송신한다. 이때, 상기 송신 단말 및 상기 수신 단말은 자신 또는 상위 우선 순위를 가지는 타 링크의 채널 품질을 예측한 결과에 따라 통신을 수행하거나 포기할 것을 결정한다. 이러한 링크 스케줄링 채널 구조는 모든 단말들에게 분산적으로 자원을 할당할 수 있다.
상기 전송률 스케줄링 채널(220)은 상기 링크 스케줄링 절차를 통해 스케줄링 된 링크들을 대상으로, 데이터가 전송될 링크에 적합한 변조 방식 및 부호율을 결정하기 위해 사용된다. 상기 데이터 세그먼트 채널(230)은 전송률 스케줄링 절차에서 결정된 변조 방식 및 부호율을 적용하여 스케줄링된 링크의 송신 단말들 각각이 전체 대역을 사용하여 데이터를 송신한다. 이에 따라, 수신 단말들은 패킷 단위의 데이터를 성공적으로 수신했는지를 알리기 위해 상기 ACK 채널(240)을 통해 ACK 신호를 상기 송신 단말로 송신한다.
상술한 D2D 통신 과정 중, 상기 링크 스케줄링 절차는 우선 순위 및 채널 환경을 기반으로 각 링크들이 독자적으로 전송 여부를 결정하며, 스케줄링된 링크들이 모두 충분히 큰 채널 품질 환경에서 통신할 수 있도록 하는 것을 목표로 한다. 상기 링크 스케줄링 절차를 상세히 살펴보면 다음과 같다.
링크 스케줄링 채널(210)의 송신 블럭(221) 내에서, 각 링크의 송신 단말은 채널 품질 측정을 위한 신호를 송신한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '상기 송신 단말이 송신하는 채널 품질 측정을 위한 신호'를 '전력 측정 신호'라 지칭한다. 이때, 상기 전력 측정 신호의 송신 전력은 상기 데이터 세그먼트 채널(220)에서 사용될 송신 전력과 동일한 전력으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 각 링크의 수신 단말은 모든 송신 단말들로부터 전송된 전력 측정 신호의 수신 전력을 측정할 수 있다.
이를 통해, 상기 수신 단말은 이후의 상기 데이터 세그먼트 채널(220)에서의 각 링크의 수신 전력 및 채널 품질을 예측할 수 있다. 단, 실제 데이터 세그먼트 채널(220)에서 전송을 수행할 링크는 아직 결정되지 아니하였으므로, 상기 수신 단말은 단지 자신보다 높은 우선 순위에 있는 다른 링크들로부터 받는 간섭을 고려하여 자신의 통신 여부를 결정한다. 즉, 자신보다 높은 우선 순위에 있는 모든 링크로부터의 수신 전력의 합을 전체 간섭 전력으로 고려할 때의 수신 채널 품질이 임계치 이하로 측정되는 경우, 상기 수신 단말은 간섭으로 인해 통신이 불가능한 상황으로 판단하고, 통신을 포기한다.
통신을 포기하지 아니한 경우, 상기 수신 단말은 수신 블럭(222)을 통해 상기 송신 단말에게 자신의 신호 수신 전력을 알리기 위한 신호를 송신한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '상기 송신 단말에게 자신의 신호 수신 전력을 알리기 위한 신호'를 '역(inverse) 전력 신호'라 지칭한다. 나아가, 본 발명은 상기 전력 측정 신호 및 상기 역 전력 신호를 통칭하여 '전력 신호'라 지칭한다. 여기서, 상기 역 전력 신호의 송신 전력은 상기 송신 블럭(221)에서 수신한 전력 측정 신호의 전력의 역수로 설정된다. 상기 역 전력 신호를 수신한 상기 송신 단말은 자신보다 높은 우선 순위를 가지는 타 링크에게 자신의 링크가 주는 간섭량을 추정한다. 만일, 높은 우선 순위를 가지는 타 링크에 허용치 이상의 간섭을 주는 경우, 상기 송신 단말은 송신을 포기한다.
상술한 절차에 따라, 자신이 받는 간섭량 및 타 링크로 주는 간섭량이 모두 임계치 미만인 링크에서만 통신이 수행된다. 이로 인해, 다수의 D2D 링크들이 안정적으로 운용될 수 있다.
상기 송신 단말 및 상기 수신 단말의 통신 수행 여부 결정 과정을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 측정 신호 및 역 전력 신호의 송신 예를 도시하고 있다. 상기 도 3은 2개의 D2D 링크들이 존재하는 환경을 예로 든다.
상기 도 3을 참고하면, 단말A(311), 단말B(312), 단말C(313), 단말D(314) 등 총 4개의 단말들이 존재한다. 상기 단말A(311)는 상기 단말B(312)와, 상기 단말C(313)는 상기 단말D(314)와 통신하기 수행하기 위해 링크를 형성한다. 이때, 상기 단말A(311) 및 상기 단말C(313)는 송신 단말, 상기 단말B(312) 및 상기 단말D(314)는 수신 단말이다. 이에 따라, 직접 링크로 인한 채널 HAB 및 HCD, 교차 링크로 인한 채널 HAD 및 HBC가 형성된다. 각 링크는 고유의 CID를 가지며 각 링크의 단말A(311) 및 상기 단말C(313)는 채널 품질 측정을 위한 전력 측정 신호를 송신한다. 여기서, 본 발명은 링크 A-B가 링크 C-D보다 높은 우선 순위를 가진다고 가정한다.
상기 단말A(311) 및 상기 단말C(313)는 각각 PA 및 PC의 전력으로 전력 측정 신호를 송신한다. 상기 단말D(314)는 직접 링크인 상기 링크 C-D 및 교차 링크인 링크 A-D로부터 상기 단말A(311) 및 상기 단말C(313)로부터 송신된 전력 측정 신호들을 수신한다. 이때, 상기 단말D(314)로 수신된 전체 신호의 전력은 ‘PC×|HCD|2+PA×|HAD|2'이다. 상기 단말D(314)는 더 높은 우선 순위를 갖는 상기 링크 A-B로 인한 간섭량을 측정하기 위해 채널 품질을 측정한다. 여기서, 상기 채널 품질은 SIR(Signal to Interference Ratio)일 수 있다.
이하 설명할 전력 측정 신호의 구조로 인해, 상기 단말D(314)는 상기 단말A(311)의 전력 측정 신호 및 상기 단말C(313)의 전력 측정 신호를 구분할 수 있다. 상기 전력 측정 신호의 구조는 이하 상세히 설명될 것이다. 즉, 상기 단말D(314)는 PA×|HAD|2 및 PC×|HCD|2을 검출할 수 있으며, (PA×|HAD|2)/(PC×|HCD|2)를 계산함으로써, 채널 품질을 추정할 수 있다. 상기 단말D(314)는 측정된 채널 품질 및 미리 정의된 임계치를 비교한다. 비교 결과, 상기 채널 품질이 상기 임계치보다 작거나 같은 경우, 상기 단말D(314)는 수신을 포기한다. 예를 들어, 상기 단말D(314)가 수신을 포기하지 아니할 조건은 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 PC는 상기 단말C(313)의 송신 전력, 상기 HCD는 상기 단말C(313) 및 상기 단말D(314) 간 채널 계수, 상기 PA는 상기 단말A(311)의 송신 전력, 상기 HAD는 상기 단말A(311) 및 상기 단말D(314) 간 채널 계수, 상기
Figure pat00002
은 SIR의 임계치를 의미한다.
상기 <수학식 1>을 만족하는 경우, 상기 단말D(314)는 상기 링크 C-D 및 상기 링크 A-B가 동시에 통신할 수 있다고 판단하고, 상기 단말C(313)로 K/(PC×|HCD|2)의 전력으로 역 전력 신호를 송신한다. 여기서, K는 시스템 환경에 적합하게 설계된 상수 값이며, 구체적인 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 반면, 상기 <수학식 1>을 만족하지 아니하는 경우, 상기 단말D(314)는 수신을 포기하고, 상기 단말C(313)로 어떠한 응답 신호도 송신하지 아니한다. 한편, 상기 단말B(312)의 링크 A-B보다 더 높은 우선 순위를 가지는 링크가 존재하지 아니하므로, 상기 단말B(312)는 상기 <수학식 1>과 같은 조건의 판단 없이 수신을 포기하지 아니하고, K/(PA×|HAB|2)의 전력으로 역 전력 신호를 송신한다.
상기 단말B(312)가 송신한 역 전력 신호는 채널 HBC를 거쳐 상기 단말C(313)로 (K|HBC|2)/(PB×|HAB|2)의 전력으로 수신된다. 이에 따라, 상기 단말C(313)는 하기 <수학식 2>과 같은 연산을 통해 링크 C-D로 인한 링크 A-B의 채널 품질을 간접적으로 측정할 수 있다.
Figure pat00003
상기 <수학식 2>에서, 상기 PA는 상기 단말A(311)의 송신 전력, 상기 HAB는 상기 단말A(311) 및 상기 단말B(312) 간 채널 계수, 상기 PC는 상기 단말C(313)의 송신 전력, 상기 HBC는 상기 단말B(312) 및 상기 단말C(313) 간 채널 계수, 상기 K는 시스템에서 정의하는 상수, 상기 RC는 상기 단말B(312)의 역 전력 신호에 대한 상기 단말C(313)의 수신 전력을 의미한다.
상기 단말C(313)는 상기 <수학식 2>로부터 측정된 채널 품질 및 미리 정의된 임계치를 비교함으로써, 송신 포기의 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 단말C(313)가 송신을 포기하지 아니할 조건은 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure pat00004
상기 <수학식 3>에서, 상기 K는 시스템에서 정의하는 상수, 상기 PC는 상기 단말C(313)의 송신 전력, 상기 RC는 상기 단말B(312)의 역 전력 신호에 대한 상기 단말C(313)의 수신 전력, 상기
Figure pat00005
은 SIR의 임계치를 의미한다.
상술한 링크 스케줄링은 자신의 링크보다 더 높은 우선 순위를 가지는 링크들만을 고려하여 수행된다.
상술한 절차에서, 각 단말은 자신의 링크의 우선 순위를 알아야 한다. 상기 우선 순위는 링크 간 공평성(fairness)을 보장하기 위해 매 트래픽 슬롯마다 임의로 결정될 수 있다.
이하, 본 발명은 상기 링크 스케줄링 절차 중 송신되는 전력 측정 신호 및 역 전력 신호의 구조에 대해 설명한다.
본 발명은 D2D 통신 시스템에서 전체 대역에 대한 채널 품질 정보의 근사적인 측정이 가능한 새로운 링크 스케줄링 구조 및 과정을 제시한다. 본 발명에서 각 단말은 기존 구조 대비 상대적으로 정확한 채널 품질 정보를 링크 스케줄링에 활용함으로써 종래 기술의 공평성 및 송신률 열화 문제를 개선할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 단말은 전체 대역에 대한 채널 품질 측정을 하기 위해 단일-톤 신호가 아닌 전체 대역을 모두 사용하는 전력 측정 신호 및 역 전력 신호 송신을 수행한다. 하지만, 스케줄링에 참여하는 모든 단말들이 전체 대역을 통해 동시에 신호를 송신하면, 수신 신호 간 직교성이 보장되지 않으므로 각 링크들의 채널 품질 측정이 개별적으로 수행될 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 단말은, 전체 대역 송신에 대한 직교성을 보장하기 위해. CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스, 월시(Walsh) 코드 등의 직교 특성을 가지는 시퀀스들을 이용한다. 또는, 링크 간 직교성을 보장하기 위해, 상기 CAZAC 시퀀스, 상기 월시 코드 등의 직교 시퀀스는 물론 단일-톤 신호 구조를 동일하게 사용하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 동작을 위한 링크 스케줄링 채널 구조와 세부 동작 과정을 설명한다. 시퀀스의 직교 특성을 링크 스케줄링 구조에 활용하는 방안을 설명하고, 직교 특성을 합리적으로 사용할 수 있는 링크 스케줄링 채널 구조를 제시한다. 또한, 제안하는 구조로 송신된 신호로부터 전체 대역에 대한 평균 수신 전력을 획득하는 방법 및 채널 품질 측정 과정을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따라, 전체 대역에 대한 채널 품질 측정을 위해, 각 단말은 단일 톤이 아닌 모든 부반송파를 이용해 전력 측정 신호 및 역 전력 신호를 송신한다. 이때, 링크 간 직교성을 보장하기 위해, 상기 단말은 상술한 바와 같은 직교 시퀀스를 이용한다. 예를 들어, 하기 <수학식 4>에 나타난 CAZAC 시퀀스의 일종인 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 사용될 수 있다.
Figure pat00006
상기 <수학식 4>에서, 상기 Z(k)는 ZC 시퀀스의 k번째 원소, N은 ZC 시퀀스 길이로서, 짝수인 정수, r은 상기 N과 서로소(relatively prime) 관계인 루트 인덱스(root index)를 의미한다.
상기 ZC 시퀀스에서, 상기 <수학식 4>에 나타나듯, 인덱스 k에 따라 위상은 변하지만 진폭은 동일하다. 상기 ZC 시퀀스의 자기 상관 함수 R(j)는 하기 <수학식 5>와 같다.
Figure pat00007
상기 <수학식 5>에서, 상기 R(j)는 자기 상관 함수, 상기 N은 ZC 시퀀스 길이, 상기 Z(k)는 ZC 시퀀스의 k번째 원소, 상기
Figure pat00008
는 순환 오프셋 연산자(cyclic offset operator)를 의미한다.
상기 <수학식 5>에 나타난 바와 같이, 무선 채널의 시간/주파수 선택적 특성이 제한된 환경 하에서 서로 다른 순환 오프셋(cyclic offset)이 적용된 동일한 수신 시퀀스 간에 완벽한 직교 상관 특성이 보장되는 특성을 가진다.
본 발명은 상기 ZC 시퀀스의 순환 자기 상관 특성에 따라 서로 다른 순환 오프셋을 이용하여 각 링크의 우선 순위를 표현함으로써, 링크 간 간섭 없이 개별적으로 수신 신호 전력을 측정한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 링크 스케줄링 채널의 구조를 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 채널 구조에 따르면, 채널의 시간/주파수 선택적 특성이 동시에 제한되도록 정의한 특정 크기의 서브 블럭(sub-block)이 정의되고, NT×NF 크기에 해당하는 송신 블럭 또는 수신 블럭은 NT×NFsub 크기의 서브 블럭들로 분할된다. 상기 도 4는 송신 블럭 또는 수신 블럭을 주파수 축에서 분할한 서브 블럭들을 도시한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 서브 블럭들은 시간 축에서의 분할로서 정의될 수 있다.
다수의 서브 블럭들을 통해, 서브 블럭 개수 Nsub개의 ZC 시퀀스들이 송신된다. 즉, 서브 블럭 당 하나의 ZC 시퀀스가 송신된다. 단, 각 서브 블럭에서 송신되는 ZC 시퀀스는 일정 값의 순환 오프셋을 적용받는다. 다시 말해, 전력 신호를 송신하는 경우, 단말은 다수의 서브 블럭들을 통해 다수의 ZC 시퀀스들을 송신하며, 상기 다수의 ZC 시퀀스들에 대하여 각 서브 블럭에 할당된 순환 오프셋을 적용한다. 이하, 본 발명은 하나의 단말이 송신하는 ZC 시퀀스들에 적용되는 순환 오프셋의 집합을 ‘순환 오프셋 패턴'이라 칭한다.
본 발명의 실시 예에 따라, 상기 순환 오프셋 패턴은 해당 단말이 가진 링크의 우선 순위에 따라 결정된다. 상기 우선 순위에 따라 대응되는 순환 오프셋 패턴은 미리 정의되어 있으며, D2D 통신에 참여하는 모든 단말들은 상기 우선 순위 및 상기 순환 오프셋 패턴 간 대응 관계를 알고 있다. 상기 대응 관계에 대한 정보는 시스템 정보의 형태로 D2D 통신 수행에 앞서 제공될 수 있다. 또는, 상기 대응 관계에 대한 정보는 상기 단말의 제조 시 또는 D2D 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장될 수 있다. 따라서, 단말은 자신의 링크에 할당된 우선 순위에 대응하는 순환 오프셋 패턴 {δ1, δ2, …, δNsub}을 확인하고, 각 서브 블럭에서 확인된 순환 오프셋 패턴에 따라 순환 오프셋 적용된 ZC 시퀀스를 송신한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 채널 전력 측정을 도시하고 있다. 상기 도 5는 2개의 링크들에 대한 전력 측정 신호들이 수신된 경우를 도시한다. 상기 도 5는 상기 도 4에 도시된 구조의 링크 스케줄링 채널을 통해 송신된 전력 측정 신호로부터 수신 신호(received signal) 및 참조 신호(reference signal) 간의 순환 상호 상관 연산(cyclic cross-correlation)을 통해 서브 블럭 단위로 각 링크의 수신 채널 전력을 측정하는 과정을 나타낸다.
상기 도 5와 같이, 링크들 간 어떠한 서브 블럭에서도 순환 오프셋 값의 중첩이 발생하지 않은 경우, 다른 링크에서 송신된 신호와의 직교성이 보장된다. 따라서, 간섭 없이 수신 채널 성분이 측정될 수 있다. 하기 <수학식 6>은 i번째 서브 블럭으로 수신된 신호 Yi(k) 및 참조 신호 Z(k) 간의 순환 상호 상관 함수 Ri(δ)를 나타낸다.
Figure pat00009
상기 <수학식 6>에서, 상기 Ri(δ)는 순환 상호 상관 함수, 상기 NT는 송신 블럭의 시간 축 심벌 개수, 상기 NFsub는 서브 블럭의 주파수 축 톤 개수, 상기 Yi(k)는 i번째 서브 블럭에서 수신된 신호, 상기 Z*(k
Figure pat00010
δ)는 참조 신호로서, 순환 쉬프트 값 δ이 적용된 ZC 시퀀스의 켤레(conjugate)를 의미한다.
상기 도 5과 같이, 신호를 수신한 단말은 상기 <수학식 6>과 연산을 통해 각 서브 블럭에 대한 채널 전력 측정치를 얻은 후, 서브 블럭 별 채널 전력 측정치의 평균을 산출함으로써, 전제 대역에 대한 채널 전력을 획득한다. 예를 들어, 상기 단말은 하기 <수학식 7>과 같이 전체 대역에 대한 평균 채널 전력 E[|H1|2]을 획득할 수 있다.
Figure pat00011
상기 <수학식 7>에서, 상기 E[]는 평균 연산자, 상기 H1은 링크1의 채널 계수, 상기 NSUB는 서브 블럭 개수, 상기 H1[j]는 j번째 서브 블럭에서의 채널 추정치를 의미한다.
상술한 바와 같이, ZC 시퀀스와 같은 직교성 있는 신호열을 이용하여, 전체 대역을 통해 충돌 없이 전력 신호를 송신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, CAZAC 시퀀스 대신하여, 월시 코드가 이용될 수 있다. 이 경우, 각 서브 블럭 별로 서로 다른 인덱스(index)의 월시 코드가 송신되며, 인덱스 패턴은 각 링크의 우선 순위에 따라 결정된다.
ZC 시퀀스 또는 월시 코드와 같은 직교 시퀀스에 있어서, 직교성을 유지하는 전체 시퀀스들의 개수는 시퀀스의 길이에 따라 제한된다. 예를 들어, 상기 ZC 시퀀스의 경우, 오프셋 값을 변경함으로써 직교성이 유지되므로, 시퀀스 길이 만큼의 시퀀스들이 생성될 수 있다. 제한된 무선 자원 내에 다수의 링크가 존재하므로, 확률적으로 다수의 링크들이 특정 서브 블럭 내에서 동일한 순환 오프셋 값을 적용할 수 있다. 다시 말해, 링크의 수가 다수이면, 몇몇 순환 오프셋 패턴들은 일부 서브 블럭에 대하여 동일한 오프셋 값을 가질 수 있다. 즉, 일부 서브 블럭에서 충돌이 발생할 수 있다. 상기 충돌의 예는 하기 도 6과 같다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 전력 신호의 충돌을 도시하고 있다. 상기 도 6을 참고하면, 링크A(611) 및 링크B(612)가 서브 블럭-2에서, 상기 링크B(612) 및 링크C(613)이 서브 블럭-4에서 동일한 순환 오프셋 값을 적용한다. 이 경우, 충돌이 발생한 상기 서브 블럭-2 및 상기 서브 블럭-4 내에서는 간섭으로 인해 정확한 채널 전력 추정이 불가능하다. 하지만, 각 링크의 순환 오프셋 적용 패턴이 우선 순위에 따라 사전 결정되어 있으므로, 전력 신호를 수신하는 단말은 각 서브 블럭에 대한 충돌 발생 여부를 사전에 판단할 수 있다. 따라서, 상기 단말은, 평균 채널 전력 계산 시, 충돌이 발생하지 않은 서브 블럭들 만을 선택적으로 사용하거나, 또는, 간섭 제거 기법을 적용하여 충돌이 발생한 서브 블럭에서의 추정치에 대한 간섭 제거를 수행한 후, 각 서브 블럭에서의 추정치에 대한 평균을 산출함으로써, 전체 대역에 대한 평균 전력을 측정할 수 있다.
이하 발명의 이해를 돕기 위해, 본 발명은 구체적인 예시를 통해 링크 스케줄링 절차를 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 간섭 영향 범위에 속한 링크들을 도시하고 있다.
상기 도 7과 같이, 3개의 링크들이 상호 간섭의 영향 범위에서 존재함을 가정한다. 구체적으로, 단말1(711) 및 단말1'(712) 간 제1링크가, 단말2(713) 및 단말2'(714) 간 제2링크가, 단말3(715) 및 단말3'(716) 간 제3링크가 형성된다. 이하 예시에서, 서브 블럭 수 NSUB는 6, 시퀀스 길이 NT×NFsub는 8로 가정한다.
상기 단말1(711)는 전력 측정 신호로 총 6개의 서브 블럭들을 통해 P1의 전력을 갖는 길이 8의 6개 ZC 시퀀스들을 송신한다. 이때, 각 서브 블럭으로 송신되는 ZC 시퀀스에는 링크의 우선 순위에 해당하는 사전 결정된 패턴에 따라 순환 오프셋 {-7, -5, 3, 4, 0, 8}이 적용된다. 동일하게, 상기 단말2(713)은 상기 서브 블럭들을 통해 순환 오프셋 {3, 0, 4, -7, 8, 8}이 적용된 전력 P2의 6개 ZC 시퀀스들을 송신한다. 또한, 상기 단말3(715)은 상기 서브 블럭들을 통해 순환 오프셋 {8, -7, 3, -7, -5, 3}이 적용된 전력 P3의 6개 ZC 시퀀스들을 송신한다. 상기 단말1(711), 상기 단말2(713), 상기 단말3(715)로부터 i번째 서브 블럭을 통해 송신되는 신호 S1 ,i(k), S2 ,i(k), S3 ,i(k)는 하기 <수학식 8>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00012
상기 <수학식 8>에서, 상기 Sn ,i(k)는 단말n이 i번째 서브 블럭을 통해 송신한 신호, 상기 P1은 n번째 단말의 송신 전력, 상기 Z(k
Figure pat00013
δn,i)는 단말n의 링크에 할당된 우선 순위에 대응하는 순환 오프셋 패턴 중 i번째 순환 오프셋이 적용된 ZC 시퀀스를 의미한다.
그리고, 상기 단말1(711)와 링크를 형성한 상기 단말1'(712)이 i번째 서브 블럭을 통해 수신한 신호 Y1 ,i(k)는 하기 <수학싯 9>와 같다.
Figure pat00014
상기 <수학식 9>에서, 상기 Yn ,i(k)는 단말n이 i번째 서브 블럭을 통해 수신한 신호, 상기 Hnm은 단말n 및 단말m 간 채널 계수, 상기 Sn ,i(k)는 단말n이 i번째 서브 블럭을 통해 송신한 신호를 의미한다.
이후, 하기 <수학식 10>과 같이 수신 신호 Y1 ,i(k) 및 참조 신호 Zi(k)의 순환 상호 상관 연산을 통해, 상기 단말1'(712)는 제1링크의 i번째 서브 블럭을 통해 송신된 신호의 수신 전력을 측정할 수 있다.
Figure pat00015
상기 <수학식 10>에서, 상기 Ri(j)는 순환 오프셋 값 j를 적용한 ZC 시퀀스가 송신된 i번째 서브 블럭에서의 수신 전력, 상기 Yn ,i(k)는 단말n이 i번째 서브 블럭을 통해 수신한 신호, 상기 Z*(k
Figure pat00016
j)는 참조 신호로서, 순환 오프셋 값 j를 적용한 ZC 시퀀스의 켤레(conjugate)를 의미한다.
도 8a 내지 도 8c는 상술한 과정을 통해 제1링크, 제2링크, 제3링크에 대한 수신 평균 전력을 측정하는 과정을 나타낸다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 단말1(711)가 송신한 ZC 시퀀스들 중 일부는 6번째 서브 블럭에서 상기 단말2(713)와 순환 오프셋 값 8로서 중첩되며, 3번째 서브 블럭에서 상기 단말3(715)과 순환 오프셋 값 3으로 중첩된다. 오프셋 패턴은 우선 순위에 따라 정해진 바에 따르므로, ZC 시퀀스의 중첩 여부 및 중첩 위치는 모든 수신 단말들(712, 714, 716)이 사전에 인지할 수 있다. 따라서, 하기 <수학식 11>과 같이 중첩이 발생하지 않은 서브 블럭들에서 측정된 수신 전력들의 평균값을 산출함으로써, 상기 단말1'(712)는 상기 제1링크의 전체 대역에 대한 수신 신호의 평균 전력 E[P1|H11|2]을 결정할 수 있다.
Figure pat00017
상기 <수학식 11>에서, 상기 E(Pn|Hnm|2)는 단말n'에서 산출한 단말n 및 단말n' 간 전체 대역에 대한 수신 신호의 평균 전력, 상기 Ri(j)는 순환 오프셋 값 j를 적용한 ZC 시퀀스가 송신된 i번째 서브 블럭에서의 수신 전력을 의미한다.
상기 단말2'(714) 및 상기 단말3'(716) 역시, 유사한 방식에 따라 전체 대역에 대한 수신 신호의 평균 전력을 결정할 수 있다. 즉, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 단말2'(714)는 4번째 서브 블럭 및 8번째 서브 블럭에서 측정된 수신 전력들을 제외한 나머지를 이용하여 상기 전체 대역에 대한 평균 전력을 결정한다. 예를 들어, 상기 단말2'(714)는 하기 <수학식 12>와 같이 상기 전체 대역에 대한 평균 전력 E[P2|H22|2]를 산출한다.
Figure pat00018
상기 <수학식 12>에서, 상기 E(Pn|Hnm|2)는 단말n'에서 산출한 단말n 및 단말n' 간 전체 대역에 대한 수신 신호의 평균 전력, 상기 Ri(j)는 순환 오프셋 값 j를 적용한 ZC 시퀀스가 송신된 i번째 서브 블럭에서의 수신 전력을 의미한다.
또한, 즉, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 단말3'(716)는 3번째 서브 블럭 및 4번째 서브 블럭에서 측정된 수신 전력들을 제외한 나머지를 이용하여 상기 전체 대역에 대한 평균 전력을 결정한다. 예를 들어, 상기 단말3'(716)는 하기 <수학식 13>과 같이 상기 전체 대역에 대한 평균 전력 E[P3|H33|2]를 산출한다.
Figure pat00019
상기 <수학식 13>에서, 상기 E(Pn|Hnm|2)는 단말n'에서 산출한 단말n 및 단말n' 간 전체 대역에 대한 수신 신호의 평균 전력, 상기 Ri(j)는 순환 오프셋 값 j를 적용한 ZC 시퀀스가 송신된 i번째 서브 블럭에서의 수신 전력을 의미한다.
이후, 상기 단말들(711 내지 716)은 상술한 절차에 따라 간섭을 결정하고, 수신 또는 송신의 포기 여부를 판단한다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 D2D 통신을 수행하는 단말의 동작 및 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신 단말의 D2D 통신 수행 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참고하면, 상기 송신 단말은 901단계에서 송신 블럭 내의 다수의 서브 블럭들을 통해 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 포함하는 전력 측정 신호를 송신한다. 구체적으로, 상기 송신 단말은 자신의 링크에 할당된 우선 순위를 확인하고, 상기 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 확인한다. 상기 시퀀스 패턴은 서브 블럭 별 시퀀스의 순환 오프셋 값 집합, 또는, 시퀀스의 인덱스 값 집합일 수 있다. 그리고, 상기 송신 단말은 서브 블럭 개수만큼의 시퀀스들을 생성하며, 이때, 상기 시퀀스 패턴을 적용한다. 그리고, 상기 송신 단말은 링크 스케줄링 채널의 송신 블럭 내의 각 서브 블럭을 통해 상기 시퀀스들을 송신한다.
이후, 상기 송신 단말은 903단계로 진행하여 상기 링크 스케줄링 채널의 수신 블럭을 통해 신호를 수신한다. 이때, 수신된 신호는 적어도 하나의 다른 단말에 의해 송신된 역 전력 신호를 포함할 수 있다. 상기 수신된 신호에 어느 단말의 신호가 포함되었는지 여부는 이하 수신 전력 결정 과정 중 판단될 수 있다.
이어, 상기 송신 단말은 905단계로 진행하여 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴들에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 즉, 상기 송신 단말은 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴, 즉, 상기 901단계에서 사용한 시퀀스 패턴에 따라 참조 신호를 생성하고, 상기 참조 신호 및 상기 수신된 신호 간 상관 연산을 수행함으로써 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 그리고, 상기 송신 단말은 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 평균화함으로써, 전체 대역에 대한 평균 수신 전력을 결정한다. 이때, 상기 송신 단말은 형성된 링크의 개수 및 각 링크의 시퀀스 패턴들에 기초하여 자신의 링크의 시퀀스 패턴과 충돌이 발생하는지 여부를 판단하고, 충돌이 발생하는 경우, 충돌이 발생한 적어도 하나의 서브 블럭에서의 수신 전력을 제외하고 평균화한다.
이후, 상기 송신 단말은 907단계로 진행하여 자신의 링크의 역 전력 신호가 수신되었는지 판단한다. 상기 역 전력 신호의 수신 여부는 상기 905단계의 평균 수신 전력 결정 과정을 이용하여 판단될 수 있다. 만일 상기 자신의 링크의 역 전력 신호가 수신되지 아니하였다면, 상기 상관 연산의 결과는 0에 근사한 값이 될 것이다. 따라서, 상기 송신 단말은 상기 상관 연산의 결과 값이 특정 임계치 이상인 경우, 상기 역 전력 신호가 수신되었음을 판단한다. 만일, 상기 역 전력 신호가 수신되지 아니한 경우, 상기 송신 단말은 송신을 포기하고, 본 절차를 종료한다.
반면, 상기 역 전력 신호가 수신되었으면, 상기 송신 단말은 909단계로 진행하여 자신의 링크 보다 높은 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 시퀀스 패턴에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 즉, 상기 송신 단말은 상기 적어도 하나의 시퀀스 패턴에 따라 참조 신호를 생성하고, 상기 참조 신호 및 상기 수신된 신호 간 상관 연산을 수행함으로써 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 그리고, 상기 송신 단말은 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 평균화함으로써, 전체 대역에 대한 평균 수신 전력을 결정한다. 이때, 상기 송신 단말은 형성된 링크의 개수 및 각 링크의 시퀀스 패턴들에 기초하여 상기 적어도 하나의 시퀀스 패턴과 충돌이 발생하는지 여부를 판단하고, 충돌이 발생하는 경우, 충돌이 발생한 적어도 하나의 서브 블럭에서의 수신 전력을 제외하고 평균화한다. 단, 자신의 링크 보다 높은 우선 순위를 가지는 링크가 존재하지 아니하는 경우, 상기 909단계 및 이하 911단계, 이하 913단계는 생략될 수 있다.
이후, 상기 송신 단말은 911단계로 진행하여 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 역 전력 신호가 수신되었는지 판단한다. 상기 역 전력 신호의 수신 여부는 상기 909단계의 평균 수신 전력 결정 과정을 이용하여 판단될 수 있다. 만일 다른 링크의 역 전력 신호가 수신되지 아니하였다면, 상기 상관 연산의 결과는 0에 근사한 값이 될 것이다. 따라서, 상기 송신 단말은 상기 상관 연산의 결과 값이 특정 임계치 이상인 경우, 상기 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 역 전력 신호가 수신되었음을 판단한다.
만일, 상기 역 전력 신호가 수신된 경우, 상기 송신 단말은 913단계로 진행하여 타 링크로 주는 간섭 크기가 임계치를 초과하는지 판단한다. 여기서, 본 913단계에서 고려되는 타 링크는 자신의 링크보다 더 높은 우선 순위를 가지는 링크를 포함한다. 즉, 상기 송신 단말은 자신의 링크의 역 전력 신호의 수신 전력 및 타 링크의 역 전력 신호의 수신 전력을 이용하여 타 링크로 주는 간섭 크기를 산출한다. 예를 들어, 상기 타 링크로 주는 간섭 크기는 상기 <수학식 2>와 같이 추정될 수 있다. 즉, 상기 송신 단말은 상기 전력 측정 신호의 송신 전력 및 상기 타 링크의 역 전력 신호의 수신 전력의 곱의 역수에 미리 정의된 상수를 곱함으로써, 상기 타 링크로 주는 간섭 크기를 산출할 수 있다. 그리고, 상기 송신 단말은 상기 간섭 크기를 상기 임계치와 비교한다. 만일, 상기 간섭 크기가 상기 임계치보다 크거나 같으면, 상기 송신 단말은 송신을 포기하고, 본 절차를 종료한다.
반면, 상기 간섭 크기가 상기 임계치 미만이거나, 또는, 상기 911단계에서 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 역 전력 신호가 수신되지 아니하였으면, 상기 송신 단말은 915단계로 진행하여 전송률 스케줄링을 수행하고, 트래픽 신호를 송신한다. 즉, 상기 송신 단말은 D2D 통신을 수행할 것을 판단하고, 전체 대역의 채널 품질에 기초하여 변조 방식 및 부호율을 결정한다. 그리고, 상기 송신 단말은 결정된 변조 방식 및 부호율에 따라 트래픽 신호를 생성 및 송신한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신 단말의 D2D 통신 수행 절차를 도시하고 있다.
상기 도 10를 참고하면, 상기 수신 단말은 1001단계에서 송신 블럭 내의 다수의 서브 블럭들을 통해 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 포함하는 전력 측정 신호를 수신한다. 상기 전력 측정 신호는 상기 수신 단말 및 송신 단말 간 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 가진다. 상기 시퀀스 패턴은 서브 블럭 별 시퀀스의 순환 오프셋 값 집합, 또는, 시퀀스의 인덱스 값 집합일 수 있다. 이때, 수신된 신호는 적어도 하나의 다른 단말에 의해 송신된 전력 측정 신호를 포함할 수 있다. 상기 수신된 신호에 어느 단말의 신호가 포함되었는지 여부는 이하 수신 전력 결정 과정 중 판단될 수 있다.
이어, 상기 수신 단말은 1003단계로 진행하여 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴들에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 즉, 상기 수신 단말은 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 참조 신호를 생성하고, 상기 참조 신호 및 상기 수신된 신호 간 상관 연산을 수행함으로써 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 그리고, 상기 수신 단말은 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 평균화함으로써, 전체 대역에 대한 평균 수신 전력을 결정한다. 이때, 상기 수신 단말은 형성된 링크의 개수 및 각 링크의 시퀀스 패턴들에 기초하여 자신의 링크의 시퀀스 패턴과 충돌이 발생하는지 여부를 판단하고, 충돌이 발생하는 경우, 충돌이 발생한 적어도 하나의 서브 블럭에서의 수신 전력을 제외하고 평균화한다.
이후, 상기 수신 단말은 1005단계로 진행하여 자신의 링크의 전력 측정 신호가 수신되었는지 판단한다. 상기 전력 측정 신호의 수신 여부는 상기 1003단계의 평균 수신 전력 결정 과정을 이용하여 판단될 수 있다. 만일 상기 자신의 링크의 전력 측정 신호가 수신되지 아니하였다면, 상기 상관 연산의 결과는 0에 근사한 값이 될 것이다. 따라서, 상기 수신 단말은 상기 상관 연산의 결과 값이 특정 임계치 이상인 경우, 상기 전력 측정 신호가 수신되었음을 판단한다. 만일, 상기 전력 측정 신호가 수신되지 아니한 경우, 상기 수신 단말은 수신을 포기하고, 본 절차를 종료한다.
반면, 상기 전력 측정 신호가 수신되었으면, 상기 수신 단말은 1007단계로 진행하여 자신의 링크 보다 높은 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 시퀀스 패턴에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 즉, 상기 수신 단말은 상기 적어도 하나의 시퀀스 패턴에 따라 참조 신호를 생성하고, 상기 참조 신호 및 상기 수신된 신호 간 상관 연산을 수행함으로써 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 그리고, 상기 수신 단말은 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 평균화함으로써, 전체 대역에 대한 평균 수신 전력을 결정한다. 이때, 상기 수신 단말은 형성된 링크의 개수 및 각 링크의 시퀀스 패턴들에 기초하여 상기 적어도 하나의 시퀀스 패턴과 충돌이 발생하는지 여부를 판단하고, 충돌이 발생하는 경우, 충돌이 발생한 적어도 하나의 서브 블럭에서의 수신 전력을 제외하고 평균화한다. 단, 자신의 링크 보다 높은 우선 순위를 가지는 링크가 존재하지 아니하는 경우, 상기 1007단계 및 이하 1009단계, 이하 1011단계는 생략될 수 있다.
이후, 상기 수신 단말은 1009단계로 진행하여 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 전력 측정 신호가 수신되었는지 판단한다. 상기 전력 측정 신호의 수신 여부는 상기 1007단계의 평균 수신 전력 결정 과정을 이용하여 판단될 수 있다. 만일 다른 링크의 전력 측정 신호가 수신되지 아니하였다면, 상기 상관 연산의 결과는 0에 근사한 값이 될 것이다. 따라서, 상기 수신 단말은 상기 상관 연산의 결과 값이 특정 임계치 이상인 경우, 상기 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 전력 측정 신호가 수신되었음을 판단한다.
만일, 상기 전력 측정 신호가 수신된 경우, 상기 수신 단말은 1011단계로 진행하여 타 링크로부터 받는 간섭 크기가 임계치를 초과하는지 판단한다. 여기서, 본 1013단계에서 고려되는 타 링크는 자신의 링크보다 더 높은 우선 순위를 가지는 링크를 포함한다. 즉, 상기 수신 단말은 자신의 링크의 전력 측정 신호의 수신 전력 및 타 링크의 전력 측정 신호의 수신 전력을 이용하여 타 링크로부터 받는 간섭 크기를 산출한다. 예를 들어, 상기 타 링크로부터 받는 간섭 크기는 상기 <수학식 1>와 같이 추정될 수 있다. 그리고, 상기 수신 단말은 상기 간섭 크기를 상기 임계치와 비교한다. 만일, 상기 간섭 크기가 상기 임계치보다 크거나 같으면, 상기 수신 단말은 수신을 포기하고, 본 절차를 종료한다.
반면, 상기 간섭 크기가 상기 임계치 미만이거나, 또는, 상기 1009단계에서 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 전력 측정 신호가 수신되지 아니하였으면, 상기 수신 단말은 1013단계로 진행하여 다수의 서브 블럭들을 통해 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 포함하는 역 전력 신호를 송신한다. 구체적으로, 상기 수신 단말은 자신의 링크에 할당된 우선 순위를 확인하고, 상기 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 확인한다. 그리고, 상기 수신 단말은 서브 블럭 개수만큼의 시퀀스들을 생성하며, 이때, 상기 시퀀스 패턴을 적용한다. 그리고, 상기 송신 단말은 링크 스케줄링 채널의 수신 블럭 내의 각 서브 블럭을 통해 상기 시퀀스들을 송신한다.
이후, 상기 수신 단말은 1015단계로 진행하여 상기 송신 단말로부터 트래픽 신호를 수신한다. 상기 트래픽 신호는 전체 대역의 채널 품질에 기초하여 상기 송신 단말에 의해 결정된 변조 방식 및 부호율에 따른다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 전력 신호 송신 절차를 도시하고 있다. 상기 도 11의 절차는 송신 단말이 전력 측정 신호를 송신하는 과정, 수신 단말이 역 전력 신호를 송신하는 과정에 적용될 수 있다.
상기 도 11을 참고하면, 상기 단말은 1101단계에서 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 확인한다. 여기서, 상기 시퀀스 패턴은 순환 오프셋 패턴 또는 인덱스 패턴을 포함한다. 상기 시퀀스 패턴 및 상기 우선 순위는 상호 대응 관계를 가지며, 미리 정의된다. 따라서, D2D 통신에 참여하는 모든 단말들은 상기 우선 순위 및 상기 시퀀스 패턴 간 대응 관계를 알고 있다. 상기 대응 관계에 대한 정보는 시스템 정보의 형태로 D2D 통신 수행에 앞서 제공될 수 있다. 또는, 상기 대응 관계에 대한 정보는 상기 단말의 제조 시 또는 D2D 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장될 수 있다.
이어, 상기 단말은 1103단계로 진행하여 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 생성하고, 상기 시퀀스들을 다수의 서브 블럭들을 통해 송신한다. 다시 말해, 상기 단말은 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하고, 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를 송신한다. 이때, 상기 단말은 상기 시퀀스 패턴에 따라 상기 서브 블럭들의 개수 만큼의 시퀀스들을 생성한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 전력 신호 수신 절차를 도시하고 있다. 상기 도 12의 절차는 송신 단말이 역 전력 신호를 수신하는 과정, 수신 단말이 전력 측정 신호를 수신하는 과정에 적용될 수 있다.
상기 도 12를 참고하면, 상기 단말은 1201단계에서 시퀀스 패턴에 따라 서브 블럭 별 수신 전력을 결정한다. 구체적으로, 상기 단말은 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 참조 신호를 생성한다. 그리고, 상기 단말은 상기 참조 신호 및 상기 수신된 신호 간 상관 연산을 수행함으로써 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 여기서, 상기 시퀀스 패턴은 순환 오프셋 패턴 또는 인덱스 패턴을 포함한다. 상기 시퀀스 패턴 및 상기 우선 순위는 상호 대응 관계를 가지며, 미리 정의된다. 따라서, D2D 통신에 참여하는 모든 단말들은 상기 우선 순위 및 상기 시퀀스 패턴 간 대응 관계를 알고 있다. 상기 대응 관계에 대한 정보는 시스템 정보의 형태로 D2D 통신 수행에 앞서 제공될 수 있다. 또는, 상기 대응 관계에 대한 정보는 상기 단말의 제조 시 또는 D2D 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장될 수 있다.
이어, 상기 단말은 1203단계로 진행하여 우선 순위 별 시퀀스 패턴에 기초하여 충돌이 발생하는 서브 블럭을 결정한다. 상술한 바와 같이, 상기 단말은 우선 순위 및 시퀀스 패턴의 대응 관계를 알고 있으므로, 다른 단말들이 송신한 전력 신호들의 시퀀스 패턴들을 판단할 수 있다. 따라서, 시퀀스 패턴들을 비교함으로써, 상기 단말은, 현재 수신 전력을 측정하고자 하는 시퀀스 패턴에서, 다른 전력 신호와의 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 판단할 수 있다. 단, 전력 신호를 송신하는 단말의 수가 적으면, 상기 충돌은 발생하지 아니할 수 있다.
이후, 상기 단말은 1205단계로 진행하여 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 제외한 나머지 서브 블럭들 각각의 수신 전력을 이용하여 전제 대역의 평균 수신 전력을 결정한다. 즉, 상기 단말은 상기 나머지 서브 블럭들 각각의 수신 전력을 평균화한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 13을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1310), 모뎀(1320), 저장부(1330), 제어부(1340)를 포함한다.
상기 RF처리부(1310)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1310)는 상기 모뎀(1320)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1310)는 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(1310)은 빔의 방향성을 부여하기 위한 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다.
상기 모뎀(1320)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(1320)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(1320)은 상기 RF처리부(1310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 저장부(1330)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(1330)는 우선 순위 및 시퀀스 패턴 간 대응 관계에 대한 정보를 저장한다. 상기 대응 관계에 대한 정보는 시스템 정보의 형태로 D2D 통신 수행에 앞서 제공될 수 있다. 또는, 상기 대응 관계에 대한 정보는 상기 단말의 제조 시 또는 D2D 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장될 수 있다.
상기 제어부(1340)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 상기 모뎀(1320) 및 상기 RF처리부(1310)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(1340)는 상기 저장부(1330)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1340)는 D2D 통신을 수행하기 위한 절차를 제어한다. 특히, 상기 제어부(1340)는 링크 스케줄링 시 전체 대역의 채널 품질을 측정하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 상기 제어부(1340)는 상기 단말이 상기 도 9, 상기 도 10, 상기 도 11, 상기 도 12에 도시된 절차를 수행하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(1340)의 동작은 다음과 같다.
상기 단말이 송신 단말로 동작하는 경우, 상기 제어부(1340)는, 상기 모뎀(1320) 및 상기 RF처리부(1310)를 이용하여, 송신 블럭 내의 다수의 서브 블럭들을 통해 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 포함하는 전력 측정 신호를 송신한다. 이후, 수신 블럭을 통해 신호가 수신되면, 상기 제어부(1340)는 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴들을 이용하여 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 자신의 링크 보다 높은 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 시퀀스 패턴에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 상기 전체 대역 평균 수신 전력 결정 시, 충돌이 발생한 적어도 하나의 서브 블럭에서의 수신 전력은 제외된다. 이후, 상기 제어부(1340)는 상기 전체 대역 평균 수신 전력들을 이용하여 타 링크로 주는 간섭 크기가 임계치를 초과하는지 판단한다. 상기 간섭 크기가 상기 임계치 미만이거나, 또는, 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 역 전력 신호가 수신되지 아니하였거나, 더 높은 우선 순위를 가지는 링크가 존재하지 아니하면, 상기 제어부(1340)는 전송률 스케줄링을 수행하고, 트래픽 신호를 송신한다.
상기 단말이 수신 단말로 동작하는 경우, 상기 제어부(1340)는 송신 블럭 내의 다수의 서브 블럭들을 통해 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 포함하는 전력 측정 신호를 수신하고, 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴들에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 자신의 링크 보다 높은 우선 순위에 대응하는 적어도 하나의 시퀀스 패턴에 따라 전체 대역 평균 수신 전력을 결정한다. 이후, 상기 제어부(1340)는 타 링크로부터 받는 간섭 크기가 임계치를 초과하는지 판단한다. 상기 간섭 크기가 상기 임계치 미만이거나, 또는, 더 높은 우선 순위를 가지는 링크의 전력 측정 신호가 수신되지 아니하였거나, 또는 더 높은 우선 순위를 가지는 링크가 존재하지 아니하면, 상기 제어부(1340)는 다수의 서브 블럭들을 통해 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 포함하는 역 전력 신호를 송신한다. 이후, 상기 제어부(1340)는 상기 송신 단말로부터 트래픽 신호를 수신한다.
상술한 동작 과정에서, 전력 측정 신호 또는 역 전력 신호를 송신하는 과정을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 상기 제어부(1340)는 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 확인한다. 여기서, 상기 시퀀스 패턴은 순환 오프셋 패턴 또는 인덱스 패턴을 포함한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 시퀀스 패턴에 따른 시퀀스들을 생성하고, 상기 시퀀스들을 다수의 서브 블럭들을 통해 송신하도록 제어한다. 이때, 상기 제어부(1340)는 상기 시퀀스 패턴에 따라 상기 서브 블럭들의 개수 만큼의 시퀀스들을 생성하고, 하나의 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를 송신한다.
상술한 동작 과정에서, 전력 측정 신호 또는 역 전력 신호를 수신하는 과정을 상세히 살펴보면 다음과 같다. 상기 제어부(1340)는 자신의 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴에 따라 참조 신호를 생성한다. 그리고, 상기 제어부(1340)는 상기 참조 신호 및 상기 수신된 신호 간 상관 연산을 수행함으로써 서브 블럭 별 수신 전력을 측정한다. 여기서, 상기 시퀀스 패턴은 순환 오프셋 패턴 또는 인덱스 패턴을 포함한다. 이어, 상기 제어부(1340)는 우선 순위 별 시퀀스 패턴에 기초하여 충돌이 발생하는 서브 블럭을 결정하고, 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 제외한 나머지 서브 블럭들 각각의 수신 전력을 이용하여 전제 대역의 평균 수신 전력을 결정한다. 즉, 상기 제어부(1340)는 상기 나머지 서브 블럭들 각각의 수신 전력을 평균화한다.
이하 본 발명은 종래의 단일-톤 기반 링크 스케줄링 및 본 발명에서 제안하는 링크 스케줄링 간의 비교를 위한 모의 실험 결과를 설명한다. 양자 간의 비교는 스케줄링 오류율 및 전체 송신률 관점에서 이루어진다. 본 발명의 효과를 입증하기 위한 모의 실험에서, 하기 <표 1>과 같은 환경이 전제되었다.
파라미터 값
링크 수 100 / 150 / 200개 이하
단말 분포 유형 균일 분포
셀 환경 1km × 1km 사각 지형
시스템 대역폭 2.5 / 5 / 10 MHz
FFT 크기 256 / 512 / 1024
CP 크기 64 / 128 / 256
서브 블럭 크기(NT × NFsub) 4×15
대역폭 별 서브 블럭 수 (2.5/5/10MHz) 10 / 20 / 40
경로 손실(Pathloss) 모델 ITU-1411 LOS(lower bound)
최대 링크간 거리 100/200/500
포기(Yielding) 임계치 9 dB
송신 단말의 송신 전력 20 dBm
잡음 전력 -174 dBm
잡음 지수(noise figure) 7 dB
다중 경로 채널 모델 ITU Pedestrian A
본 발명의 제안 구조 적용 시 고려되는 서브 블럭의 시간 영역 크기는 기존 구조와 동일하게 4개 OFDM 심벌들로 정의되었다. 그리고, 주파수 영역 크기는, 다중 경로 채널 모델인 ITU pedestrian A 모델의 주파수 선택적 특성을 고려한 사전 모의 실험을 통해, CAZAC 시퀀스 적용 구조의 경우 15개 부반송파들, 월시 코드 적용 구조의 경우 16개 부반송파들로 설정하였다.
한편, 모의 실험에서, 종래의 단일-톤 기반 링크 스케줄링 구조 및 본 발명의 구조에 대하여 부반송파 당 송신 전력은 실제 데이터 세그먼트 채널에서의 송신 전력과 동일하다. 이 경우, 본 발명 적용 시, 기존 구조 대비 더 많은 부반송파들을 사용함으로 인해 실제 송신에 따르는 소모 전력이 더 크지만, 신호의 도달 거리는 동일하며, 다수 부반송파들에 대한 상관 연산을 수행하는 특성 상 기존 구조 대비 잡음에 강인한 특성이 있다.
도 14 내지 도 17은 본 발명 및 종래 기술의 성능 비교를 도시하고 있다.
상기 도 14 내지 상기 도 16는 스케줄링 오류 성능 및 송신률을 다양한 시스템 파라미터 및 통신 거리에 따라 비교한다. 도 14는 FFT 크기가 256인 경우, 도 15는 상기 FFT 크기가 512인 경우이고, 도 16은 상기 FFT 크기가 1024인 경우이다.
본 발명의 경우, 통신 거리에 따른 성능 차이는 있으나 전체 대역에 대한 채널 품질 측정값을 기반으로 링크 스케줄링을 수행하였기 때문에 단일 톤 기반의 종래 기술 대비 스케줄링 오류 성능 및 송신률 모두에서 이득이 있음이 확인된다. 구체적으로, 각 환경에 대한 평균적인 성능을 고려할 때, 본 발명이 종래 기술 대비 4.5% 내외의 이득이 있음을 확인된다.
상기 모의 실험 결과를 통해, 본 발명 적용 시, 다중 경로로 인한 주파수 선택적 페이딩 채널 환경에서도 종래의 단일-톤 송신 기반 D2D 링크 스케줄링 기술 대비 정확한 링크 스케줄링 수행이 가능하다는 것이 확인된다. 또한, 정확한 링크 스케줄링 수행은 채널 품질 추정 오차로 인해 발생하는 스케줄링 오류를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 공평성 및 송신률 개선 효과를 얻을 수 있음이 확인된다.
도 17은 10MHz 대역폭 환경에서 종래의 단일-톤 구조, CAZAC 시퀀스를 적용한 제안 구조, 월시 코드를 적용한 제안 구조 간의 스케줄링 오류 성능과 송신률을 비교한다. 월시 코드를 이용하여 본 발명을 실시하는 경우, 서브 블럭의 크기가 2의 지수승으로 결정되어야 한다. 따라서, 모의 실험은 서브 블럭의 크기를 64(4개 OFDM 심벌 × 16개 부반송파)로 설정하였다. 이는 CAZAC 시퀀스 적용 시의 서브 블럭 크기인 60(4개 OFDM 심벌 × 15개 부반송파)와 큰 동일하다. 상기 도 17을 살펴보면, 서브 블럭 내에서의 채널의 시간/주파수 선택적 특성은 시퀀스의 종류에 무관하게 거의 동일하며, 결과적으로 스케줄링 오류 성능 및 송신률 측면에서의 성능 차이 또한 거의 없음이 나타난다.
한편, 서브 블럭 당 수신 채널 전력 측정 시 CAZAC 시퀀스를 이용하는 경우, 복소 참조 신호를 이용한 상호 상관 연산이 요구되므로 링크 개수 및 서브 블럭 개수가 증가함에 따라 연산 복잡도가 큰 폭으로 증가한다. 이에 반해, 월시 코드를 이용하는 경우, 참조 신호가 되는 월시 코드가 1 또는 -1로만 구성되는 특징으로 인해, 상호 상관 연산이 단순히 수신 부반송파들의 복소 덧셈 및 뺄셈 연산으로 수행되므로 상대적으로 저복잡도로 구현이 가능하다.
본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (30)

  1. 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    링크(link)의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴(sequence pattern)에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 과정과,
    상대방 단말의 수신 전력 측정을 위한 신호로서, 상기 시퀀스들을 채널 내의 서브 블럭(sub-block)들을 통해, 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를, 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스 패턴은, 시퀀스의 순환 오프셋(cyclic offset) 패턴 및 시퀀스의 인덱스(index) 패턴 중 하나로 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 집합은, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 집합, 월시(Walsh) 코드 집합 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 우선 순위 및 상기 시퀀스 패턴의 대응 관계는, 시스템 정보로서 상기 단말 간 통신 수행에 앞서 제공되거나, 또는, 상기 단말의 제조 시 또는 상기 단말 간 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 송신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 트래픽 신호의 송신 전력과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 수신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 상대방 단말로부터 수신한 신호의 수신 전력의 역수 및 미리 정의된 상수의 곱인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 단말 간 통신의 수행 여부 판단의 기초가 되는 수신 전력 측정을 위한 신호를 전달하는 링크 스케줄링 채널인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    링크(link)의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴(sequence pattern)에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 과정과,
    상기 시퀀스들을 이용하여 채널 내의 서브 블럭(sub-block)들을 통해 수신된 신호들 중 상기 단말의 링크의 신호의 서브 블럭 별 채널 품질을 측정하는 과정과,
    상기 서브 블럭 별 수신 전력을 이용하여 전체 대역의 채널 품질을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전체 대역의 채널 품질을 결정하는 과정은,
    적어도 하나의 다른 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 이용하여 시퀀스의 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 결정하는 과정과,
    상기 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 제외한 나머지 서브 블럭들의 수신 전력들을 이용하여 전제 대역의 채널 품질을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 시퀀스 패턴은, 시퀀스의 순환 오프셋(cyclic offset) 패턴 및 시퀀스의 인덱스(index) 패턴 중 하나로 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 집합은, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 집합, 월시(Walsh) 코드 집합 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 우선 순위 및 상기 시퀀스 패턴의 대응 관계는, 시스템 정보로서 상기 단말 간 통신 수행에 앞서 제공되거나, 또는, 상기 단말의 제조 시 또는 상기 단말 간 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 송신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 트래픽 신호의 송신 전력과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 수신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 상대방 단말로부터 수신한 신호의 수신 전력의 역수 및 미리 정의된 상수의 곱인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 단말 간 통신의 수행 여부 판단의 기초가 되는 수신 전력 측정을 위한 신호를 전달하는 링크 스케줄링 채널인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 장치에 있어서,
    링크(link)의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴(sequence pattern)에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하는 제어부와,
    상대방 단말의 수신 전력 측정을 위한 신호로서, 상기 시퀀스들을 채널 내의 서브 블럭(sub-block)들을 통해, 서브 블럭 당 하나의 시퀀스를, 송신하는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 시퀀스 패턴은, 시퀀스의 순환 오프셋(cyclic offset) 패턴 및 시퀀스의 인덱스(index) 패턴 중 하나로 정의되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 집합은, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 집합, 월시(Walsh) 코드 집합 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 우선 순위 및 상기 시퀀스 패턴의 대응 관계는, 시스템 정보로서 상기 단말 간 통신 수행에 앞서 제공되거나, 또는, 상기 단말의 제조 시 또는 상기 단말 간 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 송신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 트래픽 신호의 송신 전력과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 수신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 상대방 단말로부터 수신한 신호의 수신 전력의 역수 및 미리 정의된 상수의 곱인 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 단말 간 통신의 수행 여부 판단의 기초가 되는 수신 전력 측정을 위한 신호를 전달하는 링크 스케줄링 채널인 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 단말 간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 장치에 있어서,
    채널 내의 서브 블럭(sub-block)들을 통해 신호들을 수신하는 모뎀과,
    링크(link)의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴(sequence pattern)에 따라 직교 시퀀스 집합에 속한 시퀀스들을 생성하고, 상기 신호들 중 상기 단말의 링크의 신호의 서브 블럭 별 채널 품질을 측정하고, 상기 서브 블럭 별 수신 전력을 이용하여 전체 대역의 채널 품질을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제어부는, 적어도 하나의 다른 링크의 우선 순위에 대응하는 시퀀스 패턴을 이용하여 시퀀스의 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 결정하고, 상기 충돌이 발생하는 적어도 하나의 서브 블럭을 제외한 나머지 서브 블럭들의 수신 전력들을 이용하여 전제 대역의 채널 품질을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 시퀀스 패턴은, 시퀀스의 순환 오프셋(cyclic offset) 패턴 및 시퀀스의 인덱스(index) 패턴 중 하나로 정의되는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 직교 시퀀스 집합은, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스 집합, 월시(Walsh) 코드 집합 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 우선 순위 및 상기 시퀀스 패턴의 대응 관계는, 시스템 정보로서 상기 단말 간 통신 수행에 앞서 제공되거나, 또는, 상기 단말의 제조 시 또는 상기 단말 간 통신을 위한 프로그램 코드 설치 시 단말에 저장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 송신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 트래픽 신호의 송신 전력과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 단말은, 상기 단말 간 통신에서 트래픽 신호를 수신하며,
    상기 시퀀스들의 송신 전력은, 상기 상대방 단말로부터 수신한 신호의 수신 전력의 역수 및 미리 정의된 상수의 곱인 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제23항에 있어서,
    상기 채널은, 상기 단말 간 통신의 수행 여부 판단의 기초가 되는 수신 전력 측정을 위한 신호를 전달하는 링크 스케줄링 채널인 것을 특징으로 하는 장치.
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