KR20140148410A - 무선 통신 시스템에서의 ｄ2ｄ 데이터 전송 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
무선 통신 시스템에서의 D2D(device-to-device) 데이터 전송 방법이 제공된다. 제 1 단말은 제 2 단말과의 D2D 링크를 설정(establish)한다. 상기 제 1 단말은 기지국으로 상향링크에 대한 SR(scheduling request) 및 상기 D2D 링크에 대한 SR을 전송한다. 상기 제 1 단말은 상기 기지국으로부터 상기 D2D 링크에 대한 SR에 기반하여 결정된 상기 D2D 링크에 대한 스케줄링 정보를 수신한다. 상기 제 1 단말은 상기 제 2 단말로 상기 스케줄링 정보에 기반하여 D2D 데이터를 전송한다.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 D2D 데이터를 전송하는 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것이다.
3GPP(3rd generation partnership project) TS(technical specification) 릴리이즈(release) 8을 기반으로 하는 LTE(long term evolution)는 유력한 차세대 이동 통신 표준이다. 최근에는 다중 반송파를 지원하는 3GPP TS 릴리이즈 10을 기반으로 하는 LTA-A(LTE-advanced)의 표준화가 진행 중이다.
LTE 및 LTE-A 시스템의 DCI(downlink control information) 포맷 1A 기반의 PDCCH 명령(order)에 따르면, 기지국(eNodeB, eNB)은 버퍼 데이터를 전송하기 위해 커맨드(command)를 전송하여 RRC_CONNECTED 모드의 단말(user equipment, UE)을 비동기(out-of-synch) 모드에서 동기(in-synch) 모드로 전환시키고, 동기 모드의 단말은 PRACH(physical random access channel) 전송을 수행한다. 이는 단말이 상향링크 PRACH 또는 SR(scheduling request)을 이용하여 버퍼 데이터를 전송하는 것과 유사하다. 다시 말해서, PDCCH 명령은 기지국이 자신의 요구 사항(즉, 하향링크 반송파를 이용한 기지국-단말 간의 데이터 전송)을 단말에 명령하는 것을 의미한다.
본 발명에서는 기지국이 PDCCH(physical downlink control channel)를 통해 지정된 단말 쌍에 D2D 통신을 명령하고, 상향링크 반송파/대역을 통해 단말 간 정보 교환을 지시하는 방법을 제안한다. 단말 간의 정보 교환은 단말 간(UE-to-UE) 통신 또는 기기 간(device-to-device, D2D) 통신, 직접 통신, 점 간(point-to-point, P-to-P) 통신 등으로 불릴 수 있다. 단말 간 통신은 무산 자원의 낭비 및 간섭 유발 요인을 줄일 수 있다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 D2D(device-to-device) 데이터를 전송하는 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 D2D 통신을 위한 SR(scheduling request), BSR(buffer status report) 및 PHR(power headroom report)를 정의함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서의 D2D(device-to-device) 데이터 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 단말이 제 2 단말과의 D2D 링크를 설정(establish)하는 단계, 상기 제 1 단말이 기지국으로 상향링크에 대한 SR(scheduling request) 및 상기 D2D 링크에 대한 SR을 전송하는 단계, 상기 제 1 단말이 상기 기지국으로부터 상기 D2D 링크에 대한 SR에 기반하여 결정된 상기 D2D 링크에 대한 스케줄링 정보를 수신하는 단계 및 상기 제 1 단말이 상기 제 2 단말로 상기 스케줄링 정보에 기반하여 D2D 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서의 D2D(device-to-device) 데이터를 전송하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio freqeuncy)부 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 D2D 대상(target) 단말과의 D2D 링크를 설정(establish)하고, 기지국으로 상향링크에 대한 SR(scheduling request) 및 상기 D2D 링크에 대한 SR을 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 D2D 링크에 대한 SR에 기반하여 결정된 상기 D2D 링크에 대한 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 D2D 대상 단말로 상기 스케줄링 정보에 기반하여 D2D 데이터를 전송한다.
상기 상향링크에 대한 SR 및 상기 D2D 링크에 대한 SR이 상기 상향링크에 대한 SR인지 또는 상기 D2D 링크에 대한 SR인지는 상기 상향링크에 대한 SR 및 상기 D2D 링크에 대한 SR의 조합에 의해 지시될 수 있다.
상기 상향링크에 대한 SR은 제 1 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고, 상기 D2D 링크에 대한 SR은 제 2 SR 전송가능 서브프레임에서 전송될 수 있다. 상기 제 1 SR 전송가능 서브프레임 및 상기 제 2 SR 전송가능 서브프레임은 서로 연속하거나, 서로 다른 주기성(periodicity)을 가질 수 있다.
상기 기지국으로 상기 상향링크에 대한 BSR(buffer status report) 및 상기 D2D 링크에 대한 BSR이 전송될 수 있다. 상기 스케줄링 정보는 상기 D2D 링크에 대한 BSR에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 기지국으로 상기 상향링크에 대한 PHR(power headroom report) 및 상기 D2D 링크에 대한 PHR이 전송될 수 있다. 상기 D2D 데이터는 상기 D2D 링크에 대한 PHR에 기반하여 결정된 전송 파워로 전송될 수 있다.
D2D 통신을 위한 무선 자원을 효율적으로 할당할 수 있다.
D2D 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다.
도 1은 PDCCH(physical downlink control channel) 명령(order)를 이용한 D2D D2D(device-to-device) 통신의 일 예이다.
도 2는 D2D 통신에서 eNB(eNodeB)와 UE(user equipment)들 간에 교환되는 정보의 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 3은 SR(scheduling request) 전송 메커니즘의 일 예를 나타낸다.
도 4는 MAC(media access control) 헤더, MAC CE(control element), MAC SDU(service data unit) 및 패딩(padding)을 포함하는 MAC PDU(protocol data unit)의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 및 D2D 링크를 위한 BSR(buffer status report), PHR(power headroom report) 필드의 설정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SR 조합에 기반한 SR 전송을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별적인 SR에 기반한 SR 전송을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 D2D 통신에서 eNB(eNodeB)와 UE(user equipment)들 간에 교환되는 정보의 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 3은 SR(scheduling request) 전송 메커니즘의 일 예를 나타낸다.
도 4는 MAC(media access control) 헤더, MAC CE(control element), MAC SDU(service data unit) 및 패딩(padding)을 포함하는 MAC PDU(protocol data unit)의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 및 D2D 링크를 위한 BSR(buffer status report), PHR(power headroom report) 필드의 설정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SR 조합에 기반한 SR 전송을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별적인 SR에 기반한 SR 전송을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
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 통신 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 data rates for GSM evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(universal mobile telecommunications system)의 일부이다. 3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA(evolved-UMTS terrestrial radio access)를 사용하는 E-UMTS(evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
단말(user equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선 기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대 기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point, AP) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서는 3GPP TS(technical specification) 릴리이즈(release) 8을 기반으로 하는 3GPP LTE 또는 3GPP TS 릴리이즈 10을 기반으로 하는 3GPP LTE-A에서 본 발명이 적용되는 것을 기술한다. 이는 예시에 불과하고 본 발명은 다양한 무선 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 이하에서, LTE라 함은 LTE 및/또는 LTE-A를 포함한다.
LTE에서 물리 채널은 데이터 채널인 PDSCH(physical dowlink shared channel)와 PUSCH(physical uplink shared channel) 및 제어 채널인 PDCCH(physical dowlink control channel), PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical hybrid-ARQ indicator channel) 및 PUCCH(physical uplink control channel)로 나눌 수 있다.
PDCCH는 시간 영역에서 최대 4개의 OFDM 심벌을 차지하고, 주파수 영역에서는 시스템 전체 대역에 걸쳐서 전송된다. PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 PDSCH의 자원 할당(이를 DL 그랜트(downlink grant)라고도 한다), PUSCH의 자원 할당(이를 UL 그랜트(uplink grant)라고도 한다), 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및/또는 VoIP(voice over internet protocol)의 활성화 등을 포함할 수 있다.
한편, 기기 간(device-to-device, D2D) 통신은 UE들 간의 직접 통신을 의미한다. 그러나, D2D 통신이 eNB와 UE 간의 통신을 배제하는 것은 아니다. 즉, eNB는 D2D 통신의 연결, 해제 및 과금 등을 위한 일련의 과정을 제어 및 수행할 수 있다.
D2D 통신을 위해서는 UE가 상향링크(uplink, UL) 송신(transmission, TX) 및 수신(reception, RX) 능력을 가지고 있어야 한다. 바람직하게는 UE가 동시에(simultaneously)에 상향링크 송신 및 수신을 수행할 수 있는 능력, 즉 전이중(full-duplex) 능력을 가지고 있어야 한다. 하지만, UE가 동일한 대역에서 송신 및 수신을 동시에 수행하는 것은 현재의 기술에 비추어 구현 상의 문제가 발생하기 때문에, UE는 서로 다른 대역을 이용하여 송신 및 수신을 수행하는 것이 바람직하다.
도 1은 PDCCH 명령(order)를 이용한 D2D 통신의 일 예이다.
D2D통신은 D2D 전용(dedicated) PDCCH 명령에 따라 명시적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, PRACH 전송을 지시하기 위해 PDCCH의 특정 필드가 수정될 수 있다.
D2D 통신을 수행하고자 하는 UE＃1은 D2D 통신의 상대방이 되는 UE＃2의 식별자(identifier, ID)를 포함하는 접속 요청 메시지를 eNB로 전송한다.
eNB는 UE＃2로 접속 가능 여부를 묻고(query), UE＃2가 유휴(idle) 모드라면 연결(CONNECTED) 모드로 천이시킨다. UE＃2가 접속 가능하다면, eNB는 UE＃1과 UE＃2 간의 D2D 링크를 위한 UE 페어링(pairing)을 수행한다. 또한, eNB는 서로 간에 UE 페어링되었다는 정보를 UE＃1 및 UE＃2에 알려줄 수 있다.
eNB는 D2D 통신을 위한 전송 파라미터(예컨대, 자원 영역, 전송 시점, UE 간 마스터/슬레이브, TX/RX 모드, TX/RX 스위칭 패턴, ACK/NACK 타이밍, 타이밍 조절(adjustment) 등))를 상위 계층(예컨대, RRC(radio resource control)) 시그널링 또는 PDCCH를 통해 전달할 수 있다.
UE＃1 및/또는 UE＃2는 eNB로부터 전송된 PDCCH 명령에 기반하여 D2D 통신을 개시한다. 이때, UE＃1에 전송되는 PDCCH를 제 1 PDCCH, UE＃2에 전송되는 PDCCH를 제 2 PDCCH로 정의한다. 이때, UE＃1은 마스터 UE(또는, primary UE), UE＃2는 슬레이브 UE(또는, secondary UE)로 설정되어, 마스터 UE가 D2D 통신을 대표할 수 있다. 또는, UE＃1과 UE＃2는 대등한 관계로 설정될 수 있다.
UE＃1이 마스터 UE로 설정되는 경우, 제 1 PDCCH를 수신한 UE＃1은 서브프레임 n에서 상향링크 대역을 통해 PRACH 전송을 수행한다. 상기 PRACH는 UE＃2를 대상을 송신하는 것이므로 사전에 지정된 파워로 전송될 수 있다. 상기 파워는 UE 페어링 과정에서 eNB에 의해 추정되어 RRC 시그널링에 의해 전달될 수 있다. 또는, 파워 컨트롤을 적용하여 동적으로 파워를 결정할 수도 있다. UE＃2은 서브프레임 n에서 랜덤 액세스 프리앰블과 함께 PUSCH를 전송할 수 있다. 상기 서브프레임의 포맷은 PUSCH 포맷일 수 있지만, PDSCH 포맷 또는 새롭게 설계된 포맷일 수 있다.
UE＃2는 제 2 PDCCH를 통해 서브프레임 n에서 UE＃1로부터 PRACH가 수신될 수 있다는 것을 알 수 있다. UE＃2는 서브프레임 n에서 랜덤 액세스 프리앰블 및 PUSCH를 수신한다. 상기 PUSCH에 대한 MCS(modulation and coding scheme)는 사전에 정해질 수 있고, 상기 프리앰블 또는 제 2 PDCCH를 통해 획득될 수도 있다. UE＃2는 수신 성공 여부에 따라 ACK 또는 NACK을 생성한다.
UE＃2는 서브프레임 n+k(k>1)에서 ACK 또는 NACK을 전송할 수 있다. ACK/NACK 전송 및/또는 PUSCH 재전송은 UE＃2에서 UE＃1로의 PUSCH 전송과 동시에 수행될 수 있으며, eNB는 이를 위해 각각의 UE에 PDCCH 명령을 전송할 수 있다. 또는, 별도의 PDCCH 명령이 없어도 UE＃2에서 UE＃1로의 PUSCH 전송이 수행될 수 있다.
NACK이 수신되면, UE＃1은 서브프레임 n+k+r(k>r)에서 PUSCH 재전송을 수행할 수 있다.
D2D 통신의 종료를 원하는 경우, UE＃1 및/또는 UE＃2는 eNB에 D2D 연결의 해제를 요청한다. D2D 연결의 해제 요청은 상위 계층 시그널링에 의해 수행될 수 있다. 또는, D2D 통신은 사전에 정해진 전송 회수 또는 시간에 기반하여 종료될 수 있다.
한편, 상술한 방법 이외에도 D2D 통신을 구현하는 다양한 방법이 존재할 수 있다. 이하에서는 상술한 방법과 같이 eNB가 D2D 링크의 송신 및 수신을 스케줄링하는 것으로 가정하기로 한다. 도 2는 D2D 통신에서 eNB와 UE들 간에 교환되는 정보의 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, UE＃1과 eNB 간의 PUSCH 전송은 일반적인 상향링크 전송과 동일하게 PDCCH를 통한 UL 그랜트에 기반하여 수행될 수 있다. 또한, UE＃1과 UE＃2 간의 D2D 통신에 있어서, 기존의 PUSCH 전송과 유사한 전송 방식이 사용된다면, 상기 D2D 통신도 PDCCH를 통한 UL 그랜트에 기반하여 수행될 수 있다.
도 1의 경우와 같이, 제 1 PDCCH는 UE＃1을 위한 PDCCH로서 UE＃1과 eNB 간의 상향링크 전송을 위한 스케줄링 정보를 포함하고, 제 2 PDCCH는 UE＃2를 위한 PDCCH로서 UE＃1과 UE＃2 간의 D2D 통신을 위한 제어 정보를 포함한다. 단, 도 2의 예에 있어서, eNB는 제 1 PDCCH 및 제 2 PDCCH를 마스터 UE인 UE＃1에 전송하며, UE＃1은 D2D 링크를 설정(establish)한다. D2D 링크에 대한 HARQ는 eNB-UE＃1-UE＃2-eNB의 순서로 순환되는 구조를 가정한다. 즉, D2D 링크에서 UE＃1과 UE＃2 간의 D2D 통신에 대한 HARQ는 UE에서 eNB로 전달되는 형태를 가진다.
이하에서는 eNB가 상향링크 전송과 D2D 링크를 스케줄링하기 위해 필요한 정보인 BSR(buffer status report)를 각각의 링크에 대해 설정 및 관리하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
UE는 두 가지 BSR MAC(media access control) CE(control element) 중에 하나의 MAC CE를 선택하여 eNB로 전송할 수 있다.
숏(short) BSR의 경우, 버퍼 크기(buffer size)를 표시하는 필드가 어떠한 논리 채널 그룹에 속해있는지를 지시하기 위해 논리 채널 그룹의 식별자인 LCG(logical channel group) ID를 포함되어 전송된다.
롱(long) BSR의 경우, 논리 채널 그룹의 식별자 없이 LCG ID가 0인 논리 채널 그룹부터 LCG ID가 3인 논리 채널 그룹까지의 버퍼 크기가 포함되어 전송된다.
UE는 BSR이 트리거(trigger)되거나 하나의 논리 채널 그룹에만 전송 가능한 데이터가 존재하는 경우 숏 BSR을 선택하여 전송하고, 둘 이상의 논리 채널 그룹에 전송 가능한 데이터가 존재하는 경우 롱 BSR을 선택하여 전송한다.
UE은 아래의 조건들 중 적어도 하나가 만족되는 경우 BSR을 트리거한다.
- 논리 채널 그룹에 전송 가능한 데이터가 존재하지 않는 상황에서, 전송 가능한 데이터가 발생하는 경우
- 특정 논리 채널 그룹에 전송 가능한 데이터가 존재하는 상황에서, 해당 논리 채널 그룹보다 우선순위가 높은 논리 채널 그룹에 전송 가능한 데이터가 발생하는 경우
- eNB로부터 할당된 상향링크 자원으로 생성될 MAC PDU(protocol data unit)의 패딩(padding) 크기가 BSR MAC CE의 크기와 해당 서브헤더의 크기의 합과 같거나 큰 경우
- eNB로부터 할당된 상향링크 자원으로 생성될 MAC PDU의 패딩 크기가 숏 BSR MAC CE의 크기와 해당 서브헤더의 크기의 합과 같거나 크지만, 롱 BSR MAC CE의 크기와 해당 서브헤더의 크기의 합보다는 작은 상황에서, 둘 이상의 논리 채널 그룹에 전송 가능한 데이터가 존재하는 경우
- 주기적인 BSR 전송을 위해 사용되는 periodicBSR - Timer가 만료되는 경우
상술한 BSR을 D2D 링크에도 확장하여 적용할 수 있다. 즉, eNB는 상향링크 및/또는 D2D 링크의 무선 자원을 적절하게 할당하기 위해 UE로부터 전송을 기다리고 있는 데이터의 크기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, eNB는 UE가 전송할 데이터를 가지고 있는지, 전송할 데이터가 있다면 해당 데이터에 대한 그랜트를 포함하는 PDCCH가 전송되어야 하는지에 대한 정보를 SR(scheduling request)에 기반하여 획득할 수 있다. 이하에서는 SR에 대해 간단하게 설명하기로 한다.
UE는 BSR을 eNB로 전송하기 위해 상향링크 자원이 필요하다. BSR이 트리거되었을 때, 미리 할당된 상향링크 자원이 있다면, UE는 즉시 상기 상향링크 자원을 이용하여 BSR을 eNB로 전송한다. 그러나, BSR이 트리거되었을 때, 미리 할당된 자원이 없다면, UE는 eNB로부터 상향링크 자원을 할당 받기 위해 SR 과정을 수행한다. SR은 단순히 플래그 역할을 하는 PUCCH SR이 존재하며, 이는 1비트 신호이다. 플래그 형태의 SR은 상향링크 오버헤드를 줄이기 위해 설계되었다.
또한, N의 주기 및 오프셋을 가지는 SR 전송 가능(transmission-possible) 서브프레임이 지정될 수 있다. 도 3은 SR 전송 메커니즘의 일 예를 나타낸다.
도 3의 예에 있어서, UE TX 버퍼에 전송할 데이터가 존재하고, 상기 데이터는 즉시 전송을 수행해야 하는 높은 우선순위를 가지는 데이터인 상황을 가정한다.
UL 그랜트가 없는 경우, UE는 미리 예약된 SR 전송가능 서브프레임에 SR을 전송한다. 상기 SR의 전송은 UL 그랜트가 수신될 때까지 반복될 수 있다. 한편, eNB는 특정 서브프레임에서 SR을 수신하면, UE ID가 없이도 어떤 UE로부터 전송된 SR인지를 알 수 있다.
미리 예약된 SR 전송가능 서브프레임이 존재하지 않는 경우, UE는 랜덤 액세스 과정에 의존해야만 한다. 이 경우, 많은 수의 UE가 공용 자원(common resource)를 이용하여 SR을 수행한다. 상기 SR은 UE ID를 포함하므로, 상대적으로 많은 자원이 소모된다. 이러한 방식은 많은 수의 UE가 간헐적으로 데이터를 송신하는 상황(즉, 낮은 트래픽 밀도(intensity), 낮은 스케줄링 밀도)에 유리하다.
도 4는 MAC 헤더, MAC CE, MAC SDU(service data unit) 및 패딩을 포함하는 MAC PDU의 일 예를 나타낸다.
UL 그랜트를 위한 BSR은 MAC 계층의 MAC 헤더 및 MAC CE를 통해 전송될 수 있다. 도 4를 참조하면, MAC 헤더에 포함되는 LCID(logical channel ID) 필드는 BSR의 존재 유무를 지시하거나, PHR(power headroom report)의 존재 유무를 알려주는 역할을 한다. 이하에서는 PHR에 대해 간단하게 설명하기로 한다.
UE가 eNB로 데이터를 효율적으로 전송하기 위해, 상향링크 전송에 사용되는 파워는 적절히 조절되어야 한다. 만약 전송 파워가 너무 낮으면, eNB가 데이터를 제대로 수신하지 못하게 된다. 반면에 전송 파워가 너무 높다면, eNB가 해당 UE의 데이터는 제대로 수신할 수 있지만, 다른 UE의 데이터를 수신함에 있어서, 간섭으로 작용할 수 있다. 따라서, 전체 네트워크의 측면에서, eNB는 UE의 상향링크 전송에 사용되는 파워를 최적화할 필요가 있다.
eNB가 UE의 전송 파워를 조절하기 위해서는 UE로부터 필요한 정보를 획득해야 한다. 이를 위해 PHR이 정의될 수 있다. 이때, 잔여 전력(power headroom)은 UE가 현재의 전송 파워로부터 추가적으로 사용할 수 있는 파워를 의미한다. 다시 말해, 잔여 전력은 UE가 최대로 사용할 수 있는 전송 파워와 현재의 전송 파워의 차이를 의미한다.
UE로부터 PHR을 수신하면, eNB는 이에 기반하여 해당 UE의 다음 상향링크 전송에 사용될 파워를 결정한다. 상기 결정된 전송 파워는 자원 블록(resource block)의 크기와 MCS로 표현되며, 해당 UE의 다음 UL 그랜트에 반영된다.
한편, PHR의 빈번한 전송은 무선 자원의 낭비를 초래할 수 있다. 따라서, LTE에서는 다음과 같은 PHR 트리거 조건이 정의되어 있다.
- 가장 최근의 PHR 전송 이후, 경로 손실(pathloss)가 기준 값(dl-PathlossChange) 이상 변경된 경우
- periodicPHR - Timer가 만료된 경우
- PHR 관련 파라미터가 (재)설정된 경우
상기 조건에 따라 PHR이 트리거되면, UE의 MAC 계층에서는 다음의 과정을 통해 PHR 전송을 수행한다.
- 물리 계층으로부터 잔여 전력 값을 획득한다.
- 상기 잔여 전력 값에 기반하여 PHR MAC CE를 생성하여 전송한다.
- periodicPHR - Timer를 재시작한다.
상술한 과정과 같이, UE는 PHR MAC CE를 통해 잔여 전력에 대한 정보를 eNB로 전송한다. 이를 위해, MAC 헤더는 PHR MAC CE를 위한 LCID를 포함한다. 논리 채널은 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 그룹화되어 그룹 단위로 지시될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 D2D 링크의 스케줄링을 위한 BSR 및/또는 PHR 전송이 수행될 수 있다.
먼저, 하나의 서브프레임에서 상향링크와 D2D 링크를 동시에 스케줄링하는 방법이 가능하다. 상기 방법에 있어서, 각각의 링크에 대한 BSR 및/또는 PHR이 개별적으로 정의될 필요가 있다. 또한, UE는 데이터가 어느 곳으로 전송되어야 하는지를 구분하기 위해 각각의 링크에 대한 독립적인 버퍼를 운용할 수 있다. 그러나, PHR은 상향링크 및 D2D 링크 모두에 대한 것으로 정의될 수도 있다. 즉, BSR만 별도로 운용하고, PHR은 하나로 운용할 수 있다. 하나의 PHR이 운용되는 경우, 각각의 링크의 특성에 따른 전송 파워 제어(transmission power control), DCI 포맷, TBS(transport block size) 등이 별도로 정의될 수 있으며, 기존의 PHR에서 약간의 수정이 요구될 수 있다.
또한, 하나의 서브프레임에 하나의 스케줄링 그랜트가 존재하는 방법도 가능하다. 상기 방법에 있어서도, 각각의 링크에 대한 BSR 및/또는 PHR이 정의될 필요가 있다. 스케줄링 그랜트는 반드시 UL 그랜트일 필요는 없으며, DL 그랜트 또는 그의 변형이 D2D 링크를 위해 사용되는 경우를 포함한다. UE는 BSR만 별도로 운용하고, PHR은 하나로 운용할 수 있다.
한편, UE는 하나의 SR을 이용하여 eNB에 상향 링크 및/또는 D2D 링크에 대한 자원을 요청할 수 있다. 이때, 어느 링크에 대한 BSR 또는 PHR인지를 구분하기 위한 식별자 또는 식별 방법이 정의될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 및 D2D 링크를 위한 BSR 필드와 PHR 필드의 설정을 나타낸다. 도 5를 참조하면, (a)와 (b)에서는 두 링크에 대한 BSR 필드 또는 PHR 필드가 동일한 서브프레임 또는 MAC PDU에서 설정되고, (c)와 (d)에서는 서로 다른 서브프레임 또는 MAC PDU에서 설정된다.
일 예로, MAC CE 1과 2에서 BSR 및/또는 PHR이 전송된다고 가정하면, 첫 번째 MAC PDU는 상향링크를 위한 MAC 제어 정보를 사용하고, 두 번째 MAC PDU는 D2D 링크를 위한 MAC 제어 정보로 사용하는 것과 같이 PDU 레벨에서 두 링크를 구분할 수 있다.
다른 일 예로, 사전에 CE의 조합 순서 등을 정해두어 링크에 대한 별도의 지시 없이 BSR 전송, PHR 전송을 수행할 수 있다.
다른 일 예로, 하나의 서브프레임에서 두 링크에 대한 데이터 전송을 동시에 수행하지 않는다고 가정하면, 하나의 서브프레임에서 수신된 BSR, PHR은 하나의 링크에 대한 정보만을 포함할 수 있다.
다른 일 예로, 특정 서브프레임이 특정 링크를 위해서만 사용되는 것으로 설정된다면, 어느 링크에 대한 BSR, PHR인지를 별도로 알려줄 필요가 없다.
한편, 물리 계층에서 어느 링크에 대한 SR인지가 구별될 수도 있다. 즉, SR 자원, 서브프레임, 슬롯, 자원 블록 등에 기반하여 어느 링크에 대한 SR인지가 구별될 수 있다. 또한, SR는 어느 링크에 대한 SR인지를 지시하는 필드를 포함할 수 있다. 다만, 상기 방법을 이용하기 위해서는 물리 계층의 채널이 변경되어야 한다.
물리 채널의 변경 없이 어느 링크에 대한 SR인지를 구별하기 위해, SR 전송가능 서브프레임에서 전송되는 1비트 SR과 다음 SR 전송가능 서브프레임(또는, 지정된 시간 후의 서브프레임)에서 전송되는 1비트 SR의 조합할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SR 조합에 기반한 SR 전송을 나타낸다.
도 6의 예에 있어서, 서브프레임들을 어떻게 조합할 것인가는 PDCCH 명령을 통해 사전에 결정되거나, 서브프레임 인덱스 등에 기반하는 페어링을 통해 결정될 수 있다. 이때, 빠른 SR을 위해 SR 자원을 연속으로 할당하여 조합하는 것이 바람직하다.
물리 채널의 변경 없이 어느 링크에 대한 SR인지를 구별하기 위해, 서로 다른 주기성(periodicity)을 가지는 두 개의 SR을 설정하고, 하나는 상향링크, 다른 하나는 D2D 링크를 위해 사용할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별적인 SR에 기반한 SR 전송을 나타낸다.
도 7의 예에 있어서, 서로 다른 SR 주기성은 하나의 주기와 오프셋 형태로 주어질 수 있고, 다른 주기로 주어질 수도 있다.
상술한 방법들은 두 개의 전송 링크(즉, 상향링크 및 D2D 링크)를 예로 들어 설명하였으나, 다수의 상향링크 및 D2D 링크가 존재하는 경우에도 확장하여 적용될 수 있다. 또한, 상술한 방법들은 조합되어 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
상술한 바와 같이, D2D 통신은 UE들 간의 직접 통신을 의미한다. D2D 통신을 수행하는 UE들은 각각 제 1 단말 및 제 2 단말로 불릴 수 있으며, D2D 통신에서의 역할에 따라 마스터 단말/슬레이브 단말, 1차 단말/2차 단말로 불릴 수도 있다. 이하에서는 제 1 단말이 마스터 단말, 제 2 단말이 슬레이브 단말, 즉 D2D 대상(target) 단말인 것을 가정한다.
제 1 단말은 D2D 링크의 설정(establish)을 위해 기지국으로 D2D 링크를 위한 연결 요청 메시지를 전송한다(S810). 상기 연결 요청 메시지는 제 2 단말의 ID를 포함할 수 있다.
기지국은 제 2 단말에 접속 가능 여부를 묻고, 접속이 가능하다면, D2D 링크를 위한 UE 페어링을 수행한다. D2D 통신을 위한 모든 준비가 완료되면, 기지국은 제 1 단말로 PDCCH(physical downlink control channel) 명령(order)을 전송한다(S820).
제 1 단말은 제 2 단말로 PRACH을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송한다(S830). 랜덤 액세스 프리앰블은 PDCCH 명령에 의해 생성되며, PRACH를 통해서 전송될 수 있다.
제 2 단말은 제 1 단말로 랜덤 액세스 응답을 전송하며, 제 1 단말은 이에 기반하여 D2D 링크를 설정한다(S840).
제 1 단말은 기지국으로 스케줄링을 요청하는 메시지를 전송한다(S850). 스케줄링을 요청하는 메시지는 SR 전송에 기반하여 수행될 수 있으며, 기지국은 제 1 단말의 상향링크에 대한 무선 자원 및 D2D 링크에 대한 무선 자원의 할당을 결정할 수 있다. 이때, 무선 자원의 효율적인 할당을 위해 제 1 단말의 BSR 및/또는 적절한 전송 파워를 결정하기 위해 제 1 단말의 PHR이 전송될 수 있다. 기지국은 BSR 및/또는 PHR에 기반하여 무선 자원을 할당하거나, 전송 파워를 결정할 수 있다. 제 1 단말의 상향링크에 대한 BSR과 PHR, D2D 링크에 대한 BSR과 PHR의 전송 방법은 상술한 바와 같다.
예를 들어, 상향링크에 대한 SR 및 D2D 링크에 대한 SR이 각각 상향링크에 대한 SR인지 또는 D2D 링크에 대한 SR인지는 상향링크에 대한 SR 및 D2D 링크에 대한 SR의 조합에 의해 지시될 수 있다.
예를 들어, 상향링크에 대한 SR은 제 1 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고, D2D 링크에 대한 SR은 제 2 SR 전송가능 서브프레임에서 전송될 수 있으며, 제 1 SR 전송가능 서브프레임 및 제 2 SR 전송가능 서브프레임은 서로 연속하거나 서로 다른 주기성(periodicity)을 가질 수 있다.
기지국은 제 1 단말의 상향링크 전송 및/또는 D2D 통신에 할당할 무선 자원을 결정하고, 제 1 단말로 스케줄링 정보를 전송한다(S860). 이때, 무선 자원은 SR 및/또는 BSR에 기반할 수 있다.
제 1 단말 및 제 2 단말은 D2D 링크를 위한 스케줄링 정보에 기반하여 D2D 통신을 수행한다(S870). 이때, 제 1 단말의 전송 파워는 PHR에 기반할 수 있다.
한편, 제 1 단말의 상향링크 전송과 D2D 데이터 전송은 동일한 주파수 대역에서 수행될 수 있다. 즉, D2D 통신은 단말의 상향링크 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
eNB(50)는 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52) 및 RF부(RF unit, 53)을 포함한다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(51)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 eNB의 동작은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다.
UE(60)은 프로세서(61), 메모리(62) 및 RF부(63)을 포함한다. 메모리(62)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(63)는 프로세서(61)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(61)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 UE＃1 및 UE＃2의 동작은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (16)
- 무선 통신 시스템에서의 D2D(device-to-device) 데이터 전송 방법에 있어서,
제 1 단말이, 제 2 단말과의 D2D 링크를 설정(establish)하는 단계;
상기 제 1 단말이 기지국으로, 상향링크에 대한 SR(scheduling request) 및 상기 D2D 링크에 대한 SR을 전송하는 단계;
상기 제 1 단말이 상기 기지국으로부터, 상기 D2D 링크에 대한 SR에 기반하여 결정된 상기 D2D 링크에 대한 스케줄링 정보를 수신하는 단계; 및
상기 제 1 단말이 상기 제 2 단말로, 상기 스케줄링 정보에 기반하여 D2D 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 D2D 링크를 설정하는 단계는
상기 제 1 단말이 상기 기지국으로, 상기 D2D 링크의 연결을 위한 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 제 1 단말이 상기 기지국으로부터, 상기 요청 메시지의 응답으로 PDCCH(physical downlink control channel) 명령(order)을 수신하는 단계;
상기 제 1 단말이 상기 제 2 단말로, 상기 PDCCH 명령에 기반하여 PRACH(physical random access channel)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 단계; 및
상기 제 1 단말이 상기 제 2 단말로부터, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 SR 및 상기 D2D 링크에 대한 SR이 상기 상향링크에 대한 SR인지 또는 상기 D2D 링크에 대한 SR인지는 상기 상향링크에 대한 SR 및 상기 D2D 링크에 대한 SR의 조합에 의해 지시되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 SR은 제 1 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고,
상기 D2D 링크에 대한 SR은 제 2 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고,
상기 제 1 SR 전송가능 서브프레임 및 상기 제 2 SR 전송가능 서브프레임은 서로 연속하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 SR은 제 1 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고,
상기 D2D 링크에 대한 SR은 제 2 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고,
상기 제 1 SR 전송가능 서브프레임 및 상기 제 2 SR 전송가능 서브프레임은 서로 다른 주기성(periodicity)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단말이 상기 기지국으로, 상기 상향링크에 대한 BSR(buffer status report) 및 상기 D2D 링크에 대한 BSR을 전송하는 단계를 더 포함하되,
상기 스케줄링 정보는 상기 D2D 링크에 대한 BSR에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 BSR 및 상기 D2D 링크에 대한 BSR은 전송 링크의 식별을 위한 링크 식별자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 BSR 및 상기 D2D 링크에 대한 BSR은 MAC(media access control) PDU(protocol data unit)로 구분되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단말이 상기 기지국으로, 상기 상향링크에 대한 PHR(power headroom report) 및 상기 D2D 링크에 대한 PHR을 전송하는 단계를 더 포함하되,
상기 D2D 데이터는 상기 D2D 링크에 대한 PHR에 기반하여 결정된 전송 파워로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 상향링크와 상기 D2D 링크는 동일한 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 방법. - 무선 통신 시스템에서의 D2D(device-to-device) 데이터를 전송하는 장치에 있어서,
무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio freqeuncy)부; 및
상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
D2D 대상(target) 단말과의 D2D 링크를 설정(establish)하고;
기지국으로, 상향링크에 대한 SR(scheduling request) 및 상기 D2D 링크에 대한 SR을 전송하고;
상기 기지국으로부터, 상기 D2D 링크에 대한 SR에 기반하여 결정된 상기 D2D 링크에 대한 스케줄링 정보를 수신하고; 및
상기 D2D 대상 단말로, 상기 스케줄링 정보에 기반하여 D2D 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 D2D 링크는 상기 프로세서가
상기 기지국으로, 상기 D2D 링크의 연결을 위한 요청 메시지를 전송하고;
상기 기지국으로부터, 상기 요청 메시지의 응답으로 PDCCH(physical downlink control channel) 명령(order)을 수신하고;
상기 D2D 대상 단말로, 상기 PDCCH 명령에 기반하여 PRACH(physical random access channel)을 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하고; 및
상기 D2D 대상 단말로부터, 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답을 수신함에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 SR 및 상기 D2D 링크에 대한 SR이 상기 상향링크에 대한 SR인지 또는 상기 D2D 링크에 대한 SR인지는 상기 상향링크에 대한 SR 및 상기 D2D 링크에 대한 SR의 조합에 의해 지시되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 상향링크에 대한 SR은 제 1 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고,
상기 D2D 링크에 대한 SR은 제 2 SR 전송가능 서브프레임에서 전송되고,
상기 제 1 SR 전송가능 서브프레임 및 상기 제 2 SR 전송가능 서브프레임은 서로 다른 주기성(periodicity)을 가지는 것을 특징으로 하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 기지국으로 상기 상향링크에 대한 BSR(buffer status report) 및 상기 D2D 링크에 대한 BSR을 전송하고,
상기 스케줄링 정보는 상기 D2D 링크에 대한 BSR에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 기지국으로 상기 상향링크에 대한 PHR(power headroom report) 및 상기 D2D 링크에 대한 PHR을 전송하고,
상기 D2D 데이터는 상기 D2D 링크에 대한 PHR에 기반하여 결정된 전송 파워로 전송되는 것을 특징으로 하는 장치.
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