KR20140135161A - D2d 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 d2d 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 장치 - Google Patents

D2d 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 d2d 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 다른 D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법은, D2D 단말 탐색을 통하여 다른 D2D 단말과 D2D 링크를 형성하는 단계; 및 상기 형성된 D2D 링크에서 제 1 D2D 단말이 기지국으로부터 D2D 데이터 전송을 위한 자원할당 정보를 포함하는 D2D 정보를 수신하는 단계; 상기 제 1 D2D 단말이 상기 자원할당 정보에 따른 자원을 통해 상기 D2D 링크된 제 D2D 단말로부터 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

Description

D2D 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송 및 수신하는 방법과 이를 위한 장치{METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING FEEDBACK INFORMATION ON D2D TRANSMISSION DATA IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM FOR SUPPORTING D2D COMMUNICATION AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 D2D(device to device) 통신을 수행하거나 D2D 통신을 지원하는 방법과 이를 위한 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰과 태블릿 PC가 보급되고 고용량 멀티미디어 통신이 활성화되면서 모바일 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 앞으로의 모바일 트래픽의 증가 추세가 해마다 약 2배 정도의 트래픽 증가가 예상된다. 이러한 모바일 트래픽의 대부분은 기지국을 통해 전송되고 있기 때문에 통신 서비스 사업자들은 당장 심각한 망 부하 문제에 직면해 있다. 이에 통신 사업자들은 증가하는 트래픽을 처리하기 위해 망 설비를 증가하고, 모바일 WiMAX, LTE(Long Term Evolution)와 같이 많은 양의 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있는 차세대 이동통신 표준을 서둘러 상용화해왔다. 하지만 앞으로 더욱 급증하게 될 트래픽의 양을 감당하기 위해서는 또 다른 해결책이 필요한 시점이다.
기기 간 직접(device-to-device, D2D) 통신은 기지국과 같은 기반 시설을 이용하지 않고 인접한 노드 사이에 트래픽을 직접 전달하는 분산형 통신 기술이다. D2D 통신 환경에서 휴대 단말 등 각 노드는 스스로 물리적으로 인접한 다른 단말을 찾고, 통신 세션을 설정한 뒤 트래픽을 전송한다. 이처럼 D2D 통신은 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산시켜 트래픽 과부화 문제를 해결할 수 있기 때문에 4G 이후의 차세대 이동통신 기술의 요소 기술로써 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 3GPP나 IEEE 등의 표준 단체는 LTE-A 나 Wi-Fi에 기반하여 D2D 통신 표준 제정을 추진하고 있으며, 퀄컴 등에서도 독자적인 D2D 통신 기술을 개발하고 있다.
D2D 통신은 이동통신 시스템의 성능을 높이는데 기여할뿐만 아니라 새로운 통신 서비스를 창출할 것으로도 기대된다. 또한 인접성 기반의 소셜 네트워크 서비스나 네트워크 게임 등의 서비스를 지원할 수 있다. D2D 링크를 릴레이로 활용하여 음영지역 단말의 연결성 문제를 해결할 수도 있다. 이처럼 D2D 기술은 다양한 분야에서 새로운 서비스를 제공해 줄 것으로 예상된다.
사실 적외선 통신, ZigBee, RFID(radio frequency identification)와 이에 기반한 NFC(near field communi- cations) 등의 기기 간 통신 기술은 이미 널리 사용되고 있다. 하지만 이 기술들은 굉장히 제한적인 거리(1m 내외) 내에서 특수한 목적의 통신만을 지원하기 때문에 엄밀하게는 기지국의 트래픽을 분산시키는 D2D 통신 기술로 분류하기 어렵다.
지금까지 D2D 통신에 대해 설명하였으나, 아직까지는 셀룰러 네트워크에서 효율적인 D2D 통신 수행을 위해 D2D 단말 간의 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 전송하기 위한 프로시저, 전송을 자원 정보 등 D2D 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 전송 방법에 대해 구체적으로 제시된 적이 없었다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 다른 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 기지국이 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 다른 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 D2D 단말을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 다른 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 기지국을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법은, D2D 단말 탐색을 통하여 다른 D2D 단말과 D2D 링크를 형성하는 단계; 및 상기 형성된 D2D 링크에서 제 1 D2D 단말이 기지국으로부터 D2D 데이터 전송을 위한 자원할당 정보를 포함하는 D2D 정보를 수신하는 단계; 상기 제 1 D2D 단말이 상기 자원할당 정보에 따른 자원을 통해 상기 D2D 링크된 제 D2D 단말로부터 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 D2D 지시자는 상향링크 제어 채널을 통해 전송되며 상기 ACK/NACK 신호는 상기 상향링크 제어 채널에 대응하는 상향링크 데이터 채널을 통해 전송될 수 있다. 상기 D2D 지시자 및 상기 ACK/NACK 신호는 상향링크 제어 채널을 통해 전송될 수 있다. 상기 상향링크 제어 채널은 D2D 전용 상향링크 제어 채널일 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말 식별자 정보는 각각의 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말 식별자, 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 D2D 링크 식별자, 또는 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 그룹 식별자일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 기지국이 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법은, D2D 링크된 제 1 D2D 단말로부터, 상기 제 1 D2D 단말이 상기 D2D 링크된 제 2 D2D 단말로부터 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 피드백 정보를 상기 제 2 D2D 단말에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 D2D 지시자와 ACK/NACK 신호는 각각 하향링크 제어 채널과 상기 하향링크 제어 채널에 대응하는 하향링크 데이터 채널을 통해 전송될 수 있다. 상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 D2D 지시자와 ACK/NACK 신호는 하향링크 제어 채널을 통해 전송될 수도 있다. 상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 ACK/NACK 신호는 D2D 전용 하향링크 제어 채널 또는 하향링크 HARQ (Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 채널을 통해 전송될 수도 있다. 상기 ACK 신호는 새로운 데이터 전송을 지시하는 지시자로서 전송되며 상기 NACK 신호는 상기 데이터의 재전송을 지시하는 지시자로서 전송될 수도 있다. 상기 하향링크 HARQ 채널은 PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)이며, 상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 ACK/NACK 신호는 상기 PHICH의 첫 번째 슬롯의 두 번째 심볼을 통해 전송될 수도 있다. 상기 하향링크 HARQ 채널은 D2D 전용 PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)이며, 상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 ACK/NACK 신호는 상기 D2D 전용 PHICH를 통해 전송될 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 D2D 단말은, 송신기; 수신기; 및 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, D2D 단말 탐색을 통하여 다른 D2D 단말과 D2D 링크를 형성하고, 상기 수신기가 상기 형성된 D2D 링크에서 제 1 D2D 단말이 기지국으로부터 D2D 데이터 전송을 위한 자원할당 정보를 포함하는 D2D 정보를 수신하고, 상기 제 1 D2D 단말이 상기 자원할당 정보에 따른 자원을 통해 상기 D2D 링크된 제 D2D 단말로부터 데이터를 수신하도록 제어하고, 상기 송신기가 상기 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하도록 구성되며, 이때 상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 기지국은, 송신기; 수신기; 및
프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 수신기가 D2D 링크된 제 1 D2D 단말로부터, 상기 제 1 D2D 단말이 상기 D2D 링크된 제 2 D2D 단말로부터 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 수신하도록 제어하고, 상기 송신기가 상기 수신한 피드백 정보를 상기 제 2 D2D 단말에게 전송하도록 제어하되, 상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양할 실시예에 따라, D2D 단말 간의 데이터 전송에 대한 HARQ ACK/NACK 신호를 효율적으로 전송해 줌으로써 통신 성능이 현저히 향상되게 된다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 D2D 통신을 위한 프레임 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 D2D 링크에 대한 기지국 지원 ACK/NACK 전송 방식의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 4는 D2D 링크에서의 ACK/NACK 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 DL HARQ 채널을 이용한 ACK/NACK 신호 전송 방법을 설명하기 위한 프레임 구조를 예시한 도면이다.
도 6은 D2D 단말간 데이터 전송에 대한 다이렉트 ACK/NACK 신호 송수신 방법을 설명하기 위한 예시적 도면이다.
도 7은 D2D 링크에 대한 D2D 단말 간 다이렉트 ACK/NACK 전송 방식을 설명하기 위한 프레임 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE, LTE-A 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE, LTE-A의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다. 본 명세서에서는 IEEE 802.16 시스템에 근거하여 설명하지만, 본 발명의 내용들은 각종 다른 통신 시스템에도 적용가능하다.
이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced 데이터Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)에서의 기지국(105) 및 단말(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
무선 통신 시스템(100)을 간략화하여 나타내기 위해 하나의 기지국(105)과 하나의 단말(110)(D2D 단말을 포함)을 도시하였지만, 무선 통신 시스템(100)은 하나 이상의 기지국 및/또는 하나 이상의 단말을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기지국(105)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(115), 심볼 변조기(120), 송신기(125), 송수신 안테나(130), 프로세서(180), 메모리(185), 수신기(190), 심볼 복조기(195), 수신 데이터 프로세서(197)를 포함할 수 있다. 그리고, 단말(110)은 송신(Tx) 데이터 프로세서(165), 심볼 변조기(175), 송신기(175), 송수신 안테나(135), 프로세서(155), 메모리(160), 수신기(140), 심볼 복조기(155), 수신 데이터 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 송수신 안테나(130, 135)가 각각 기지국(105) 및 단말(110)에서 하나로 도시되어 있지만, 기지국(105) 및 단말(110)은 복수 개의 송수신 안테나를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기지국(105) 및 단말(110)은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 지원한다. 또한, 본 발명에 따른 기지국(105)은 SU-MIMO(Single User-MIMO) MU-MIMO(Multi User-MIMO) 방식 모두를 지원할 수 있다.
하향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(115)는 트래픽 데이터를 수신하고, 수신한 트래픽 데이터를 포맷하여, 코딩하고, 코딩된 트래픽 데이터를 인터리빙하고 변조하여(또는 심볼 매핑하여), 변조 심볼들("데이터 심볼들")을 제공한다. 심볼 변조기(120)는 이 데이터 심볼들과 파일럿 심볼들을 수신 및 처리하여, 심볼들의 스트림을 제공한다.
심볼 변조기(120)는, 데이터 및 파일럿 심볼들을 다중화하여 이를 송신기(125)로 전송한다. 이때, 각각의 송신 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로의 신호 값일 수도 있다. 각각의 심볼 주기에서, 파일럿 심볼들이 연속적으로 송신될 수도 있다. 파일럿 심볼들은 주파수 분할 다중화(FDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM), 시분할 다중화(TDM), 또는 코드 분할 다중화(CDM) 심볼일 수 있다.
송신기(125)는 심볼들의 스트림을 수신하여 이를 하나 이상의 아날로그 신호들로 변환하고, 또한, 이 아날로그 신호들을 추가적으로 조절하여(예를 들어, 증폭, 필터링, 및 주파수 업 컨버팅(upconverting) 하여, 무선 채널을 통한 송신에 적합한 하향링크 신호를 발생시킨다. 그러면, 송신 안테나(130)는 발생된 하향링크 신호를 단말로 전송한다.
단말(110)의 구성에서, 수신 안테나(135)는 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신하여 수신된 신호를 수신기(140)로 제공한다. 수신기(140)는 수신된 신호를 조정하고(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 주파수 다운컨버팅(downconverting)), 조정된 신호를 디지털화하여 샘플들을 획득한다. 심볼 복조기(145)는 수신된 파일럿 심볼들을 복조하여 채널 추정을 위해 이를 프로세서(155)로 제공한다.
또한, 심볼 복조기(145)는 프로세서(155)로부터 하향링크에 대한 주파수 응답 추정치를 수신하고, 수신된 데이터 심볼들에 대해 데이터 복조를 수행하여, (송신된 데이터 심볼들의 추정치들인) 데이터 심볼 추정치를 획득하고, 데이터 심볼 추정치들을 수신(Rx) 데이터 프로세서(150)로 제공한다. 수신 데이터 프로세서 (150)는 데이터 심볼 추정치들을 복조(즉, 심볼 디-매핑(demapping))하고, 디인터리빙(deinterleaving)하고, 디코딩하여, 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
심볼 복조기(145) 및 수신 데이터 프로세서(150)에 의한 처리는 각각 기지국(105)에서의 심볼 변조기(120) 및 송신 데이터 프로세서(115)에 의한 처리에 대해 상보적이다.
단말(110)은 상향링크 상에서, 송신 데이터 프로세서(165)는 트래픽 데이터를 처리하여, 데이터 심볼들을 제공한다. 심볼 변조기(170)는 데이터 심볼들을 수신하여 다중화하고, 변조를 수행하여, 심볼들의 스트림을 송신기(175)로 제공할 수 있다. 송신기(175)는 심볼들의 스트림을 수신 및 처리하여, 상향링크 신호를 발생시킨다. 그리고 송신 안테나(135)는 발생된 상향링크 신호를 기지국(105)으로 전송한다.
기지국(105)에서, 단말(110)로부터 상향링크 신호가 수신 안테나(130)를 통해 수신되고, 수신기(190)는 수신한 상향링크 신호를 처리되어 샘플들을 획득한다. 이어서, 심볼 복조기(195)는 이 샘플들을 처리하여, 상향링크에 대해 수신된 파일럿 심볼들 및 데이터 심볼 추정치를 제공한다. 수신 데이터 프로세서(197)는 데이터 심볼 추정치를 처리하여, 단말(110)로부터 전송된 트래픽 데이터를 복구한다.
단말(110) 및 기지국(105) 각각의 프로세서(155, 180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(155, 180)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛(160, 185)들과 연결될 수 있다. 메모리(160, 185)는 프로세서(180)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.
본 발명에서 단말의 프로세서(155)와 기지국의 프로세서(180)는 각각 단말(110) 및 기지국(105)이 신호를 수신하거나 송신하는 기능을 제외한 그 이외의 신호 및 데이터 처리, 제어하는 동작을 수행하지만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 프로세서(155, 180)를 언급하지 않는다. 특별히 프로세서(155, 180)의 언급이 없더라도 신호를 수신하거나 송신하는 기능이 아닌 데이터 처리, 제어 등의 일련의 동작들을 수행한다고 할 수 있다.
프로세서(155, 180)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(155, 180)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(155, 180)에 구비될 수 있다.
한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명의 실시예들을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(155, 180) 내에 구비되거나 메모리(160, 185)에 저장되어 프로세서(155, 180)에 의해 구동될 수 있다.
단말과 기지국이 무선 통신 시스템(네트워크) 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 상기 제 1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(Radio Resource Control) 레이어는 상기 제 3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말, 기지국은 무선 통신 네트워크와 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환할 수 있다.
셀룰러 네트워크 혹은 셀룰러 통신에서 셀 내에 존재하는 셀룰러 단말은 통신을 수행하기 위하여 기지국에 접속(access)하여 기지국으로부터 데이터를 주고 받기 위한 제어 정보를 수신한 다음에 기지국과 데이터를 주고 받는다. 즉, 셀룰러 단말은 기지국을 통해서 데이터를 송수신하기 때문에 다른 셀룰러 단말에게 데이터를 전송하기 위해서는 자신의 데이터를 기지국에 전송하고 이를 수신한 기지국은 수신한 데이터를 다른 셀룰러 단말에게 전송하여 준다. 이렇게 한 셀룰러 단말이 다른 셀룰러 단말에게 데이터를 전송하려면 기지국을 통해서만 데이터를 전송할 수 있기 때문에 기지국은 데이터 송수신을 위한 채널 및 자원에 대한 스케줄링을 수행하며 스케줄링된 정보를 각 셀룰러 단말에게 전송하여 준다. 이와 같이, 기지국을 통하여 셀룰러 단말간 통신을 수행하려면 각각 기지국에 데이터를 송수신하는 채널 및 자원 할당이 필요하다.
그러나, 단말 간 직접 통신(device to device communication(이하, D2D 통신)은 D2D 단말이 기지국이나 중계기를 통하지 않고 데이터를 전송하기 원하는 단말에게 직접 신호를 송수신하는 구조를 가지고 있다. 따라서 기지국의 제어 없이도 신호를 송수신할 수 있도록 채널 및 자원 구조를 설계할 필요가 있다. 이러한 설계 시에, D2D 단말이 셀룰러 네트워크에서 동작 시에 기존 셀룰러 단말을 위한 채널 및 할당된 자원의 충돌을 피할 수 있도록 설계할 필요가 있다. 본 명세서에서 D2D 단말이라고 함은 D2D 통신을 수행하거나 지원하는 단말이며, D2D 통신을 지원하는 이동 단말도 포함하는 개념으로 사용한다.
도 2는 D2D 통신을 위한 프레임 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2와 같은 프레임 구조를 이용하여 D2D 통신을 수행하며 도 2에서 나타낸 프레임은 탐색 구간(discovery interval), 요청 및 응답 구간(Req and Rsp interval), 트래픽 블록 구간(traffic block interval)을 포함할 수 있다. D2D 통신을 수행할 수 있거나 수행하는 단말(이하, D2D 단말이라 칭함)은 상기 탐색 구간(discovery interval)을 통하여 주변에 있는 D2D 단말들의 존재 여부를 판단할 수 있다.
D2D 통신을 수행하기 위하여 D2D 단말은 상기 요청 및 응답 구간을 통하여 전송 요청 신호(Tx request signal)의 송수신, 기지국으로의 D2D 요청 전송 및 자원 할당(resource allocation, RA) 정보 수신 등과 같은 동작을 수행할 수 있다. 도 2에서 나타낸 각 구간에 대한 이름, 호칭은 일 예일뿐이며 다른 명칭으로도 나타낼 수 있다. 또한 D2D 단말에 대한 동작(operation) 영역은 도 2와 다르게 시간이 아니라 주파수로 구분하여 정의할 수도 있다.
D2D 단말은 상기 D2D 통신을 위한 프레임 구조에 대한 정보(예를 들어, 구간 길이(탐색 구간 길이, 요청 및 응답 구간 길이), 주기(period), 심볼/슬롯/서브프레임/의 수에 대한 정보, 시작점 정보(심볼/슬롯/서브프레임의 인덱스 등에 대한 정보)를 기지국으로부터 방송채널(예를 들어, PBCH(Physical Broadcasting CHannel) 혹은 제어채널(예를 들어, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel))를 통하여 수신할 수 있다.
D2D 단말은 D2D 통신을 수행하기 전에 주변 D2D 단말을 파악하기 위해서 D2D 탐색(discovery)를 수행하는데 탐색을 위하여 크게 두 가지 동작을 수행한다. 첫 번째 동작으로, 자신의 주변에 있는 D2D 단말들이 방송 신호를 통하여 전송하는 탐색 신호를 수신하고 상기 수신 신호를 통하여 전송한 D2D 단말들에 대한 식별자(identifier) 정보를 획득함으로써 자신 주변에 있는 다른 D2D 단말들에 대한 존재 여부를 알 수 있다. 그리고 두 번째 동작으로, D2D 단말 자신의 식별자 정보를 탐색 신호를 통하여 방송하여 자신의 존재를 주변의 D2D 단말들에게 알리는 동작을 수행한다. 이때 상기 방송하는 탐색 신호는 다른 D2D 단말들이 탐색 신호를 전송하기 위해 사용하지 않은 방송 채널 내 자원(즉, 빈 자원)을 이용하여 전송할 수 있다.
D2D 링크 설정(D2D link establishment)
전송 D2D 단말은 D2D 통신을 수행하기 위하여 수신 D2D 단말에게 전송 요청 신호를 전송하고, 이때 수신 D2D 단말은 전송 D2D 단말들로부터 수신한 전송 요청 신호에 대한 측정을 수행하여 리스트를 작성한다. 수신 D2D 단말은 상기 작성된 리스트를 기지국에 전송함으로써, 기지국은 수신한 리스트를 통하여 전송 D2D 단말이 D2D 통신을 수행하기 원하는 수신 D2D 단말, 즉 D2D 통신 수행 시 목적지(destination)에 대한 정보 혹은 D2D 링크에 대한 정보를 파악할 수 있다.
기지국은 상기 리스트 정보를 통해서 수신 D2D 단말과 D2D 통신을 수행하기 원하는 전송 D2D 단말들에 대한 정보(식별자, Qos, 전송 파워 레벨)와 각 전송 D2D 단말과 수신 D2D 단말간 수신 신호 세기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이러한 획득한 정보에 기초하여 기지국은 수신 신호 세기와 QoS를 가지고 수신 D2D 단말과 D2D 통신을 수행할 전송 D2D 단말을 설정(혹은 결정)할 수 있다.
예를 들어, 수신 D2D 단말 1과 D2D 통신을 수행하기 원하는 전송 D2D 단말이 전송 D2D 단말 1과 전송 D2D 단말 3인 경우에, 전송 D2D 단말 1로부터 수신한 신호 세기 레벨과 QoS 레벨이 5 와 7이고 전송 D2D 단말 3로부터 수신한 Qos 레벨과 수신 신호 세기가 3 과 4일 때, 기지국은 각 전송 D2D 단말들이 전송한 QoS 레벨과 수신 신호 세기를 비교한다. 여기서, 두 단말간의 신호 세기는 전송 D2D 단말 1과 수신 D2D 단말 1이 좋지만 상기 링크는 요구하는 QoS 레벨(즉, 7)을 만족하기 어려우므로, QoS 레벨을 만족시킬 수 있는 전송 D2D 단말 3과 수신 D2D 단말 1과의 연결을 D2D 링크로 선택할 수 있다.
이와 같이 기지국은 수신 D2D 단말에게 D2D 통신을 통하여 데이터를 전송할 전송 D2D 단말을 선택하며 상기 설정된 D2D 페어(전송 D2D 단말 및 수신 D2D 단말)에게 이를 지시(indication)해 줄 수 있다.
본 발명은, D2D 링크가 형성된 경우에 셀룰러 네트워크에서 D2D 단말이 셀 내 다른 D2D 단말에게 D2D 전송을 통하여 데이터를 전송하는 경우에 D2D 단말 간 데이터 전송에 대한 수신확인 긍정신호/수신확인 부정신호(ACK/NACK) 전송 방법과 D2D 링크에 대한 ACK/NACK 신호 전송을 위한 방법과 이를 위한 제어 채널을 제안한다.
이하에서 D2D 통신을 수행하는 단말들은 다른 D2D 단말에게 데이터를 전송하는 D2D 단말을 소스 D2D 단말, 다른 D2D 단말들로부터 데이터를 수신하는 단말을 타겟 D2D 단말로 구분된다. D2D 통신을 수행하는 두 D2D 단말(소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말)은 기지국에 액세스하여 기지국으로부터 하향링크 제어 채널(3GPP LTE 시스템에서의 PBCH (Physical Broadcast Channel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel), PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel), PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel) 또는 IEEE 802.16 시스템에서의 A-MAP)을 통하여 셀룰러 네트워크에 대한 정보 및 D2D 동작(혹은 운영)을 위한 정보를 전송 받는다. 따라서 셀룰러 네트워크 내에서 D2D 통신을 수행하는 소스 D2D 단말과 타겟 D2D 단말은 기지국으로부터 전송되는 제어 채널을 통해 획득한 D2D 정보를 이용하여 할당된 자원을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이처럼 D2D 링크를 통하여 소스 D2D 단말이 전송한 데이터를 수신한 타겟 D2D 단말은 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK 신호를 전송함으로써 소스 D2D 단말이 전송한 데이터를 오류 없이 잘 수신했음을 알리고 새로운 데이터(new data) 전송을 요청할 수 있다. 이와 달리, 오류로 인하여 데이터 수신이 재대로 이루어지지 않았음을 알리고 재전송을 요청할 수도 있다. 이러한 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 전송 방법에는 크게 기지국 지원 ACK/NACK 전송 방식과 D2D 단말 간 다이렉트로 ACK/NACK을 전송하는 방식이 있다.
D2D 링크에 대한 기지국 지원 ACK / NACK 전송 방식
도 3은 D2D 링크에 대한 기지국 지원 ACK/NACK 전송 방식의 개념도를 나타낸 도면이다.
셀룰러 네트워크에서 D2D 단말들(310, 320) 간에 D2D 링크가 형성되었다고 가정한다. D2D 단말들(310, 320)은 기지국(330)으로부터 D2D에 대한 정보를 수신하며, 소스 D2D 단말(310)은 수신한 D2D 정보를 이용해 다른 D2D 단말(타겟 D2D 단말)(320)로 데이터를 전송할 수 있다. 이때 D2D 통신을 통해서 데이터를 수신한 타겟 D2D 단말(320)은 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK 신호를 기지국(330)에 전송하여 준다.
타겟 D2D 단말(320)로부터 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 수신한 기지국(330)은 상기 ACK/NACK 정보를 소스 D2D 단말(310)에게 전송하여 준다. 소스 D2D 단말(310)은 기지국(330)으로부터 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 전송 받아 D2D 링크에 대한 재전송 또는 새로운 데이터 전송을 결정하여, 새로운 데이터 전송 또는 재전송을 위한 D2D 통신을 수행할 수 있다.
상기 도 3에서 나타낸 것과 같이 셀룰러 네트워크에서 D2D 통신을 수행하는 소스 D2D 단말(310) 및 타겟 D2D 단말(320)은 D2D 정보를 기지국으로부터 하향링크 채널을 통해서 수신할 수 있다. 이때 기지국(330)이 D2D 를 위해서 전송하는 D2D 정보는 D2D 단말들(310, 320)을 위한 전용 채널(dedicated channel)을 통해서 전송되거나 기존 셀룰러 네트워크에서 사용되는 채널을 통하여 전송될 수 있다. 따라서 D2D 전용 채널 혹은 기존 채널을 통해 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다.
도 4는 D2D 링크에서의 ACK/NACK 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 셀룰러 네트워크에서 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말들은 탐색을 통하여 자신 주변에 있는 다른 D2D 단말들을 파악한다. 그리고, D2D 전송을 원하는 D2D 단말은 요청 신호(request signal)를 다른 D2D 단말 혹은 기지국에 전송하여 상기 요청 신호에 대한 응답 메시지를 D2D 단말 혹은 기지국으로부터 수신함으로써 D2D 통신의 수행여부를 결정한다.
이와 같이 셀룰러 네트워크에서 D2D 통신을 위한 시작(initiation)을 수행한 D2D 단말은 기지국으로부터 D2D 수행에 필요한 정보를 수신한다(S410). 기지국이 D2D를 수행하는 D2D 단말들(소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말) 에게 전송하는 D2D 정보(D2D info message)를 전송한다(S420).
D2D 정보는 D2D 관련 정보로서 소스 및 타겟 D2D 단말의 식별자(ID), D2D 식별자(D2D 단말 그룹핑 ID, D2D 단말 페어링 ID, 또는 D2D 링크 ID), D2D 통신을 위한 자원할당 정보, 참조 정보(reference info)(예를 들어, 시퀀스 인덱스, 순환 시프트 값, 길이(참조 시퀀스 길이(reference sequence length)), D2D 프레임 구성 정보(D2D_FS_config), UL grant, gap 정보, 시간/주파수 옵셋 등의 정보들을 적어도 하나 이상 포함한다.
이때 상기 D2D 정보에서 D2D 통신을 위한 D2D 프레임 구성 정보와 갭(gap) 정보는 변화가 적은 정보이므로 제어 채널에 대한 부하를 감소시키길 위하여 방송 채널(예를 들어, 16m 시스템에서 수퍼프레임 헤더, MAP 또는 LTE 시스템에서 PBCH 등)을 통하여 셀 내 D2D 단말들에게 전송될 수 있다. 상기 D2D 정보를 D2D 단말들에게 전송하기 위한 하향링크 제어 채널은 다음과 같이 구성할 수 있다.
셀룰러 네트워크에서 기지국이 전송하는 하향링크 채널을 이용하여 기지국은 소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말에게 D2D 정보를 전송하여 준다. 예를 들어, 16m 시스템에서의 A-MAP(Advanced-MAP)이나, LTE 시스템에서의 PDCCH, LTE-A 시스템에서의 ePDCCH(evolved PDCCH)를 이용하여 D2D 전송에 대한 정보를 전송하거나 상기 채널에 D2D 정보를 추가하기 위하여 채널을 확장(extend) 하여 이용할 수 있다. 이러한 채널을 통해서 전송되는 D2D 정보를 D2D 단말 만이 수신하도록 하기 위하여 상기 D2D 정보들은 D2D ID(예를 들어, D2D 단말 그룹핑 ID, D2D 단말 페어링 ID, 또는 D2D 링크 ID)나 D2D 단말 ID로 검출되도록 형성되어 전송될 수 있다. 또한 제어채널을 통하여 D2D 정보를 전송하는 것과는 다르게 제어 채널에 대한 부하(load)를 줄이기 위하여 D2D 단말이 D2D 통신을 수행하는 경우에 기지국은 데이터 채널(예를 들어 LTE 시스템에서의 PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel)을 통하여 D2D 정보를 각 D2D 단말에게 전송하여 줄 수 있다. 또는, 제어 채널(예를 들어, D2D용 PDCCH(D2D_PDCCH)), 특정 PDCCH)을 통하여 D2D 단말들에게 데이터 채널을 통해서 D2D 정보가 전송됨을 지시(indication)해 줄 수도 있다.
한편, 셀 내 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말에게 D2D 정보를 전송하기 위하여 기지국은 D2D 전용 채널을 설정하여 상기 D2D 전용 채널을 통해서 D2D 단말들에게 관련 정보를 전송하여 줄 수 있다. 상기 D2D 전용 채널은 공통 채널(common channel) 혹은 단말-특정 채널(user specific channel)로 구성될 수 있다. 공통 채널을 통해서 전송되는 경우에 기지국은 셀 내 D2D 단말에게 방송 채널(예를 들어, 16m 시스템에서의 수퍼프레임 헤더, MAP 또는 LTE 시스템에서의 PBCH)을 통해서 D2D 공통 채널에 대한 정보(D2D 공통 채널의 존재 여부, D2D 공통 채널의 시작점(시간/주파수 인덱스 등으로 표시), D2D 공통 채널의 길이 등)을 전송한다. 또한 상기 D2D 공통 채널을 통해서 전송되는 정보는 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말 혹은 D2D 단말 페어 별로 구별되도록 D2D 단말 식별자, D2D 그룹 ID(또는 D2D 페어링 ID)등으로 마스킹(masking)되어 전송될 수 있다. 또한 단말-특정 전용 D2D 채널을 통해서 D2D 정보를 전송할 때 상기 단말-특정 전용 채널에 대한 정보는 기존 제어 채널(예를 들어, 16m 시스템에서의 MAP, LTE 시스템에서의 PDCCH, LTE-A 시스템에서의 ePDCCH)를 통해서 기지국이 D2D 단말들에게 전송해 줄 수 있다. 상기 D2D 정보를 전송하는데 이용하는 D2D 채널(D2D 공통 채널 또는 단말-특정 D2D 채널)은 셀룰러 네트워크에서 사용하는 채널의 다음에 위치하여 사용될 수 있다. 즉, D2D 채널은 셀룰러 네트워크에서 사용하는 PDCCH나 PUCCH 다음에 D2D용 PDCCH나 PUCCH로 설정되어 사용될 수 있다. PDCCH나 PUCCH는 일반적으로 기지국과의 통신을 위한 제어 채널이므로 상기 채널을 통하여 D2D 채널에 대한 정보를 D2D 단말에게 전송하여 주어 D2D 단말이 상기 제어 채널을 보게 하거나 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말은 상기 채널을 통해서 제어 정보를 전송 받을 수 있다.
상기 채널을 통해서 D2D 정보를 수신한 D2D 단말들(소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말)은 기지국으로부터 UL grant를 전송받아 D2D 전송을 수행하며 이때 기지국이 D2D 단말에게 전송하는 UL grant는 다음과 같은 특징을 가진다.
1. 기지국은 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말에게 UL grant를 이용하여 D2D 전송을 위한 자원할당 정보를 전송하여 줄 수 있다.
2. 기지국이 D2D 단말에게 전송하는 UL grant는 D2D 단말 간 데이터 전송을 위한 자원할당 과, D2D 단말이 기지국으로의 상향링크 전송을 위한 자원할당 정보도 포함할 수 있다. 여기서 기지국이 D2D 단말에서 할당해 주는 자원할당은 D2D를 수행하는 D2D 단말 중 타겟 D2D 단말에게 에게 주어지는 것이므로 이에 대한 지시(indication) 정보를 상기 UL grant에 포함하거나 타겟 D2D 식별자로 마스킹하여 전송해 줄 수 있다.
3. 상기 UL grant는 매 프레임 마다 전송되거나 반-지속적 스케줄링(semi-persistence scheduling)을 위하여 수 프레임 마다 혹은 일정 주기 마다 전송될 수 있다. 지속적 스케줄링(persistence scheduling)을 위하여 상기 UL grant는 D2D 전송이 끝나고 새로운 D2D 전송일 시작될 때 마다 기지국이 D2D 단말들에게 전송하여 줄 수 있다. D2D 전송의 종료를 기지국에 알리기 위하여 D2D 단말은 D2D 전송 완료 지시자를 전송할 수 있다.
기지국으로부터 D2D 정보를 수신한 소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말은 할당받은 자원을 이용하여 D2D 데이터를 전송한다(S430). 할당받은 자원을 통하여 소스 D2D 단말로부터 데이터를 수신한 타겟 D2D 단말은 수신한 D2D 데이터에 대한 ACK/NACK 여부를 기지국에 전송하여 준다(S440). 타겟 D2D 단말이 전송하는 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 신호는 기지국으로부터 UL grant를 통해서 할당받은 상향링크 자원을 통해서 전송될 수 있다. 이하에서 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 전송하기 위한 방법에 대해 좀 더 구체적으로 설명하도록 한다.
<D2D ACK/NACK 전송을 위한 새로운 PUCCH 포맷 정의>
타겟 D2D 단말은 소스 D2D 단말로부터 수신한 D2D 전송 데이터에 대한 ACK/NACK 신호를 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)를 통해서 전송할 수 있는데, 이를 위해 D2D 타입의 PUCCH 포맷(PUCCH 포맷 4)을 정의하여 사용할 수 있다. D2D ACK/NACK 전송을 위한 PUCCH 포맷 4는 D2D 지시자(본 명세서에서, D2D 지시자는 D2D 전송 데이터에 대한 ACK/NACK임을 지시하는 지시자를 의미한다)와 ACK/NACK 신호를 포함할 수 있다. 또한 상기 PUCCH 포맷 4는 ACK/NACK 신호를 전송하는 것이 특정 소스 D2D 단말이 전송한 데이터에 대해 특정 타겟 D2D 단말이 전송하는 것임을 알리기 위하여 소스 D2D 식별자, 타겟 D2D 단말 식별자에 대한 정보를 더 포함할 수도 있다.
<기존의 PUCCH 및 PUSCH을 이용한 D2D ACK/NACK 전송>
D2D ACK/NACK 전송을 위하여 타겟 D2D 단말은 PUCCH를 통하여 D2D 지시자를 전송한 뒤 상기 PUCCH에 매칭(matching) 되는 PUSCH를 통하여 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 여부, D2D grouping/paring ID, device ID of source (ex. STID, C-RNTI)등의 정보를 기지국에 전송하여 줄 수 있다. 이때 타겟 D2D 단말의 PUCCH를 통한 d2d ACK/NACK indicator or D2D transmission indicator 그리고 타겟 D2D 단말의 PUSCH에 대한 정보(start point(time/frequency), RB index)등의 전송을 위하여 D2D PUCCH format(PUCCH format 4a)을 정의하여 사용할 수 있다.
타겟 D2D 단말로부터 D2D 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 여부를 수신한 기지국은 소스 D2D 단말에게 상기 ACK/NACK 정보를 지시(indication)해 준다(S450). 따라서 소스 D2D 단말은 D2D 타겟 D2D 단말로의 데이터 전송에 대한 ACK/NACK을 기지국으로부터 하향링크 프레임을 통해서 수신할 수 있다(S450). 아래에서 기지국이 소스 D2D 단말에게 D2D 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 전송하는 방법에 대해 좀 더 살펴본다.
<단말-특정한 D2D용 PDCCH를 통해서 ACK/NACK 신호를 전송>
기지국은 D2D 단말을 위한 단말-특정 D2D PDCCH를 통해서 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다. 여기서 기지국이 소스 D2D 단말에게 전송하는 D2D 링크에 대한 ACK/NACK 신호는 새로운 새로운 데이터를 요청(new date request, NDR) 하는지 여부를 지시하는 의미를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 소스 D2D 단말에게 ACK을 전송하기 위하여 NDR를 '1'로 설정하여 전송함으로써 소스 D2D 단말에게 새로운 데이터를 전송할 것을 요청하는 의미를 지시해 줄 수 있고, NACK을 전송하기 위하여 NDR을 '0'으로 설정하여 전송함으로써 소스 D2D 단말에게 재전송할 것을 지시해 줄 수 있다. 여기서 NDR 값의 설정은 상기와 반대로 설정될 수도 있다. 또한 D2D 전송 시 NDR은 PDCCH를 통해서 전송되는 새로운 데이터 지시자(new data indicator, NDI)로 대체할 수 있다.
<데이터 채널을 이용한 ACK/NACK 신호를 전송>
기지국은 데이터 채널(LTE에서는 PDSCH)을 이용하여 D2D 지시자(즉, D2D 데이터 전송에 관한 것임을 지시하는 지시자)와 함께 ACK/NACK 신호를 소스 D2D 단말에게 전송하여 줄 수 있는데(S450), 이때 D2D 지시자와 ACK/NACK 신호는 소스 D2D 단말의 식별자(예를 들어, C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identity)/D2D_ID)로 마스킹되어 전송될 수 있다. 그리면, 기지국은 상기 마스킹된 D2D 단말의 식별자를 디코딩하여 해당 D2D 식별자를 가지는 해당 타겟 D2D 단말이 전송한 것임을 알 수 있다.
< DL HARQ 채널을 이용한 ACK/NACK 신호의 전송>
기지국은 타겟 D2D 단말로부터 전송 받은 ACK/NACK 여부를 DL HARQ 채널(예를 들어, LTE 시스템에서의 PHICH)를 통하여 소스 D2D 단말에게 전송하여 준다.
도 5는 DL HARQ 채널을 이용한 ACK/NACK 신호 전송 방법을 설명하기 위한 프레임 구조를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 기지국은 프레임 N-1에서 UL grant(510)를 D2D 단말들에게 전송해 주면, 소스 D2D 단말은 UL grant에서 할당해준 자원을 통해 D2D 데이터를 전송한다. 그러면 타겟 D2D 단말은 소스 D2D 단말의 D2D 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 기지국으로 전송하게 되는데, 이때 ACK/NACK 신호를 전송하게 된다. 도 5에서는 UL grant 전송 서브프레임과 UL grant에 따른 D2D 데이터 전송 서브프레임의 관계와, D2D 데이터 전송 프레임과 D2D 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 신호 전송 서브프레임 간의 관계가 모두 서브프레임 인덱스가 4 차이인 것으로 도시하고 있으나(n, n+4), 이에 제한되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 도 5에서는 D2D 전송 시 기지국은 ACK/NACK 전송에 따른 HARQ 프로세싱은 processing time = 4를 고려하고 있다. 결과적으로, 소스 D2D 단말이 타겟 D2D 단말에게 n번째 서브프레임의 PUSCH를 전송한 경우에, 기지국이 소스 D2D 단말에게 전송하는 PHICH는 n+KPHICH에 해당하는 서브프레임을 통해서 전송된다. 여기서 KPHICH는 일 예로서 8로 정의할 수 있다.
도 5에서 나타낸 것과 같이 D2D를 수행하는 소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말은 기지국으로부터 하향링크 서브프레임을 D2D 데이터 전송 및 ACK/NACK 전송을 위한 채널 또는 자원에 대한 정보를 포함하는 UL grant를 수신한다. 상기 D2D 전송을 위한 UL grant는 유연한 스케줄링(flexible scheduling)을 위해서 도 5에서와 같이 매 서브프레임마다 하향링크 서브프레임을 통하여 D2D 단말에게 전송될 수 있으며 또한 D2D 전송 시 빈번한 UL grant 송수신을 줄이기 위하여 D2D 전송을 시작하는 경우나 새로운 데이터 전송 시에 한해서 하향링크 서브프레임을 통하여 UL grant를 D2D 단말에게 전송하여 줄 수 있다. 따라서 기지국은 D2D를 위한 UL grant를 지속적 또는 반-지속적 스케줄링을 통하여 D2D 단말에게 전송하여 주며, D2D 단말은 새로운 D2D 전송 시작 혹은 D2D 전송이 완료될 때까지 수신한 UL grant을 통해 할당받는 채널 또는 자원을 이용하여 D2D 전송 및 ACK/NACK 신호를 전송한다. 이때 D2D 단말은 새로운 UL grant를 전송받기 위하여 기지국에 새로운 D2D 데이터 전송 지시자 혹은 D2D 전송 완료 지시자를 전송할 수 있다.
D2D 전송에 대한 ACK/NACK 여부를 전송하기 위하여 기지국은 D2D PHICH를 설정할 수 있으며 이때 D2D용 PHICH는 일 예로서 서브프레임에서 첫 번째 슬롯의 두 번째 심볼을 통해서 전송될 수 있다. 상기 D2D PHICH에 대한 구성(configuration) 정보는 기지국이 D2D 단말에게 방송채널(예를 들어, PBCH)를 통해서 전송해 줄 수 있다.
기지국은 D2D 데이터 전송에 대한 ACK/NACK을 PHICH 그룹을 설정하여 전송할 수 있다. 이때 상기 D2D 전송 ACK/NACK 전송을 위한 PHICH 그룹은 기존 PHICH 그룹 중 하나를 지정하여 사용하거나 D2D 만을 위한 D2D 전용 PHICH 그룹을 형성하여 이용할 수 있다.
D2D 링크에 대한 ACK/NACK을 전송하기 위한 PHICH에 대한 자원은 소스 D2D 단말이 데이터를 전송한 PUSCH의 RB 인덱스와 그룹 내 단말들의 PCHICH를 구별하기 위한 직교 시퀀스 인덱스(또는 순환 천이 값)로 지시될 수 있다.
기지국으로부터 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 여부를 전송받은 소스 D2D 단말은 ACK이 전송된 경우 새로운 데이터 전송을 수행하며 NACK이 전송된 경우에는 재전송을 수행한다. 이때 새로운 데이터 전송은 기지국이 전송한 하향링크 신호를 전송받은 HARQ 프로세스 넘버(HARQ process number) 또는 NDI 등으로 판단할 수도 있다.
D2D 링크에 대한 D2D 단말 간 다이렉트 ACK/NACK 전송 방식
앞서, 기지국을 통하여 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 신호를 전송하는 것과는 다르게 D2D를 수행하는 D2D 단말은 D2D 링크를 통하여 D2D 단말 간 다이렉트로 ACK/NACK 신호를 송수신할 수 있다.
도 6은 D2D 단말간 데이터 전송에 대한 다이렉트 ACK/NACK 신호 송수신 방법을 설명하기 위한 예시적 도면이다.
도 6을 참조하면, 셀 내에서 D2D 통신 수행을 위해서 서로 연결(connection) 혹은 페어링(pairing)을 형성한 D2D 단말들(610, 620)은 기지국(630)으로부터 D2D 통신을 위한 정보(D2D 정보)를 하향링크 서브프레임에서 수신한다. 이때 기지국(630)이 전송하는 D2D 정보는 유니캐스트 신호로 D2D 단말 개별로 전송해 주거나 혹은 멀티캐스트 신호로 D2D 단말에게 방송해 줄 수 있다. 예를 들어, LTE 시스템의 경우에 상기 D2D 정보는 PDCCH를 통하여 전송되거나 PDSCH를 통하여 전송될 수 있다. 이때 PDSCH를 통하여 데이터와 같이 전송되는 경우에 상기 D2D 정보를 전송함을 알리기 위하여 PDCCH에 PDSCH를 통하여 D2D 정보를 전송함을 알려주는 지시자를 D2D 단말에게 전송해 줄 수 있다.
상기 D2D 정보는 다음과 같은 정보를 포함하여 전송될 수 있다.
- 자원할당 정보(예를 들어, 상향링크 프레임)
- D2D 프레임 구성 정보 (1. 전송/수신 존 정보: 전송/수신 존 비율, 길이, 전송/수신 존 심볼/슬롯/서브프레임의 넘버), 2. 전송/수신 스위칭 정보, 갭(gap) 정보((갭의 위치, 갭의 슬롯 또는 심볼 넘버), 3. 시작점(슬롯/서브프레임/프레임 인덱스),
-참조신호 정보 (파일럿 패턴, 순환 천이값, 시퀀스 인덱스 값 등을 포함)
기지국(630)으로부터 상기 D2D 정보를 전송받은 소스 D2D 단말(610)은 할당받은 자원과 참조신호를 이용하여 D2D를 통해 데이터를 타겟 D2D 단말(620)에게 전송한다. 소스 D2D 단말(610)이 전송한 데이터에 대한 타겟 D2D 단말의 ACK/NACK 신호의 전송 방식은 다음 도면 7 과 같이 나타낼 수 있다.
도 7은 D2D 링크에 대한 D2D 단말 간 다이렉트 ACK/NACK 전송 방식을 설명하기 위한 프레임 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 D2D 단말 간 다이렉트 ACK/NACK을 전송하는 HARQ 타이밍을 도시하고 있다. 도 7에서와 같이 기지국으로부터 PDCCH 혹은 PDSCH를 통하여 D2D 정보를 전송받은 소스 D2D 단말 및 타겟 D2D 단말은 하향링크 신호에 대한 프로세싱 타임 (4 subfarme)을 고려하여 D2D 전송을 수행한다. 따라서 도 7에서 나타낸 것과 같이 N번째 프레임의 첫 번째 서브프레임을 통하여 D2D 정보를 전송받은 경우에는 4번째 상향링크 서브프레임부터 D2D 전송을 수행한다. 또한 상기 하향링크 신호에 대한 프로세싱 타임을 고려하여 기지국은 D2D 전송 시작 시간에 대한 정보를 전송해 줌으로써 D2D 전송이 N번째 프레임이 아니라 N+1 번째 프레임부터 수행하도록 할 수 있다.
도 7에 나타낸 것과 같이 기지국으로부터 N번째 프레임의 첫 번째 서브프레임을 통하여 D2D 정보를 수신한 두 D2D 단말은 전송받은 정보를 이용하여 D2D 통신을 수행한다. 이때 수신한 D2D 정보에 대한 프로세싱을 고려하여 소스 D2D 단말은 N번째 프레임의 상향링크 서브프레임 인덱스 4(UL SF#4)부터 데이터 전송을 시작하며 이때 타겟 D2D 단말은 UL SF#8를 통하여 PUCCH와 PUSCH를 통하여 D2D 제어 정보 및 데이터를 전송한다. 따라서 D2D 통신을 위한 새로운 PUCCH 포맷(예를 들어, D2D를 위한 포맷)을 정의하여 이용할 수 있다.
상기에서 타겟 D2D 전송 단말이 PUCCH를 통하여 전송하는 정보는 아래와 같다.
- HARQ process index
- 새로운 데이터 지시자 (NDI)
- 전송 파워, 파워 부스팅(power boosting)
- 파일럿 패턴, 순환 천이값
- D2D communication indicator
- D2D ID 또는 D2D 페어링 ID 또는 그룹 ID
상기 PUCCH와 PUSCH를 통해서 제어 정보와 데이터를 전송받은 타겟 D2D 단말은 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK 신호를 PUCCH 혹은 PUSCH를 통해서 소스 D2D 단말로 전송한다. 여기서, 타겟 D2D 단말이 PUCCH를 통해서 수신한 D2D 전송 데이터에 대한 ACK/NACK은 기존 PUCCH 포맷을 이용하여 전송한다. 예를 들어, PUCCH 포맷 1a 혹은 1b를 통해서 ACK/NACK 신호만을 전송하거나 PUCCH 포맷 2a/2b를 통하여 D2D 전송에 대한 채널 품질 정보 및 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다.
기존 셀룰러 네트워크에서의 PUCCH 포맷을 이용하여 ACK/NACK 신호를 전송하는 것과는 다르게 D2D 전송을 위해 새롭게 설계한 PUCCH 포맷 4a/4b를 이용하여 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK을 소스 D2D 단말에게 전송해 줄 수도 있다.
상기와는 다르게 타겟 D2D 단말은 D2D 전송 데이터에 대한 ACK/NACK을 PUSCH를 통하여 전송할 수 있으며 이때 상기 PUSCH에 대응하는 PUCCH를 통하여 D2D 전송 데이터에 대한 ACK/NACK이 전송됨을 지시해 줄 수 있다. 여기서 소스 D2D 단말이 PUCCH를 통해서 전송하는 정보는 D2D 지시자(D2D 전송에 관련된 것임을 알림), 소스 및 타겟 D2D 단말 ID, 소스 및 타겟 D2D 단말의 페어/그룹 ID, PUSCH 할당정보 (예를 들어, 시작점, 길이)와 같으며 이때 PUSCH를 통해서 전송되는 정보는 ACK/NACK, HARQ 프로세서 넘버, CQI(Channel Quality Information)등을 포함한다.
이와 같이 PUCCH 혹은 PUSCH를 통해서 D2D 전송에 대한 ACK/NACK 및 채널 상태 정보(CSI 또는 CQI)를 전송 받은 소스 D2D 단말은 상기 정보를 통하여 재전송 혹은 새로운 데이터 전송을 수행한다. 이때 전송받은 CQI를 이용하여 소스 D2D 단말은 코딩 및 변조, MIMO, 랭크(rank) 등을 D2D링크에 적합하도록 설정하여 D2D 통신을 수행할 수 있다.
상술한 다양한 실시예에 따라, D2D 단말 간의 데이터 전송에 대한 HARQ ACK/NACK 신호를 효율적으로 전송해 줌으로써 통신 성능이 현저히 향상되게 된다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송/수신하는 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE, LTE-A, IEEE 802 등 다양한 통신 시스템에서 산업상으로 이용 가능하다.

Claims (14)

  1. D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    D2D 단말 탐색을 통하여 다른 D2D 단말과 D2D 링크를 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 D2D 링크에서 제 1 D2D 단말이 기지국으로부터 D2D 데이터 전송을 위한 자원할당 정보를 포함하는 D2D 정보를 수신하는 단계;
    상기 제 1 D2D 단말이 상기 자원할당 정보에 따른 자원을 통해 상기 D2D 링크된 제 D2D 단말로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함하는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 D2D 지시자는 상향링크 제어 채널을 통해 전송되며 상기 ACK/NACK 신호는 상기 상향링크 제어 채널에 대응하는 상향링크 데이터 채널을 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 D2D 지시자 및 상기 ACK/NACK 신호는 상향링크 제어 채널을 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상향링크 제어 채널은 D2D 전용 상향링크 제어 채널인, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 D2D 단말 식별자 정보는 각각의 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말 식별자, 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 D2D 링크 식별자, 또는 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 그룹 식별자인, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법
  6. D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 기지국이 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    D2D 링크된 제 1 D2D 단말로부터, 상기 제 1 D2D 단말이 상기 D2D 링크된 제 2 D2D 단말로부터 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 피드백 정보를 상기 제 2 D2D 단말에게 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함하는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 D2D 지시자와 ACK/NACK 신호는 각각 하향링크 제어 채널과 상기 하향링크 제어 채널에 대응하는 하향링크 데이터 채널을 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 D2D 지시자와 ACK/NACK 신호는 하향링크 제어 채널을 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 ACK/NACK 신호는 D2D 전용 하향링크 제어 채널 또는 하향링크 HARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest) 채널을 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 ACK 신호는 새로운 데이터 전송을 지시하는 지시자로서 전송되며 상기 NACK 신호는 상기 데이터의 재전송을 지시하는 지시자로서 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 하향링크 HARQ 채널은 PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)이며,
    상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 ACK/NACK 신호는 상기 PHICH의 첫 번째 슬롯의 두 번째 심볼을 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 하향링크 HARQ 채널은 D2D 전용 PHICH (Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)이며,
    상기 기지국이 전송하는 피드백 정보에 포함된 ACK/NACK 신호는 상기 D2D 전용 PHICH를 통해 전송되는, D2D 전송 데이터에 대한 피드백 전송 방법.
  13. D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 D2D 단말에 있어서,
    송신기;
    수신기; 및
    프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    D2D 단말 탐색을 통하여 다른 D2D 단말과 D2D 링크를 형성하고, 상기 수신기가 상기 형성된 D2D 링크에서 제 1 D2D 단말이 기지국으로부터 D2D 데이터 전송을 위한 자원할당 정보를 포함하는 D2D 정보를 수신하고, 상기 제 1 D2D 단말이 상기 자원할당 정보에 따른 자원을 통해 상기 D2D 링크된 제 D2D 단말로부터 데이터를 수신하도록 제어하고, 상기 송신기가 상기 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, D2D 단말.
  14. D2D(Device to Device) 통신을 지원하는 무선통신 시스템에서 D2D 전송 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 기지국에 있어서,
    송신기;
    수신기; 및
    프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는, 상기 수신기가 D2D 링크된 제 1 D2D 단말로부터, 상기 제 1 D2D 단말이 상기 D2D 링크된 제 2 D2D 단말로부터 수신한 데이터에 대한 수신긍정 확인/수신부정 확인(ACK/NACK) 신호를 포함하는 피드백 정보를 수신하도록 제어하고, 상기 송신기가 상기 수신한 피드백 정보를 상기 제 2 D2D 단말에게 전송하도록 제어하되,
    상기 피드백 정보는 상기 D2D 통신과 관련된 정보임을 지시하는 D2D 지시자와 상기 제 1 및 제 2 D2D 단말의 식별자 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기지국.
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