KR20150022788A - 무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기 방법 및 장치 Download PDF

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KR20150022788A
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Abstract

무선통신시스템에서 제1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 획득 방법에 있어서, 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보, 상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍, 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍을 이용하여, 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 산출하는 단계; 및 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 이용하여 제2 단말로부터의 신호를 수신하는 단계를 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법이다.

Description

무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기 방법 및 장치{SYNCHRONIZATION METHOD AND SYNCHRONIZATION APPARATUS FOR D2D COMMUNICATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 D2D 통신을 위한 동기 획득 방법 및 장치에 대한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
장치 대 장치(Device-to-Device; D2D) 통신이란 단말(User Equipment; UE)들 간에 직접적인 링크를 설정하여, 기지국(evolved NodeB; eNB)을 거치지 않고 단말 간에 음성, 데이터 등을 직접 주고 받는 통신 방식을 말한다. D2D 통신은 단말-대-단말(UE-to-UE) 통신, 피어-대-피어(Peer-to-Peer) 통신 등의 방식을 포함할 수 있다. 또한, D2D 통신 방식은 M2M(Machine-to-Machine) 통신, MTC(Machine Type Communication) 등에 응용될 수 있다.
D2D 통신은 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 해결할 수 있는 하나의 방안으로서 고려되고 있다. 예를 들어, D2D 통신에 의하면 기존의 무선 통신 시스템과 달리 기지국을 거치지 않고 장치 간에 데이터를 주고 받기 때문에 네트워크의 과부하를 줄일 수 있게 된다. 또한, D2D 통신을 도입함으로써, 기지국의 절차 감소, D2D에 참여하는 장치들의 소비 전력 감소, 데이터 전송 속도 증가, 네트워크의 수용 능력 증가, 부하 분산, 셀 커버리지 확대 등의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서는 서로 서빙 셀에 속한 단말들이 D2D 통신을 수행하기 위해, 동기를 획득하는 방법을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 제1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 획득 방법에 있어서, 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보(δ), 상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00001
), 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)을 이용하여, 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 산출하는 단계; 및 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 이용하여 제2 단말로부터의 신호를 수신하는 단계를 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법이다.
상기 제1 기술적인 측면은 다음 사항들을 포함할 수 있다.
상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 산출하는 단계는, 상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00002
)과 상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보(δ)로부터 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00003
)을 산출하는 단계; 및 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)과 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00004
)으로부터 제2 단말의 타이밍 어드밴스(
Figure pct00005
)를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00006
)은, 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 1)과 제1 단말의 타이밍 어드밴스(TA 1)으로부터 산출된 것일 수 있다.
상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스는 다음 수학식으로 표현되며,
Figure pct00007
상기 수학식에서, TA 2 는 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스, t 1 은 상기 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍, t 2 는 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍, TA 1 은 상기 제1 단말의 타이밍 어드밴스, δ 는 상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보일 수 있다.
상기 동기 획득 방법은, 제1 전송포인트로부터, 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보(δ)를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보는 상기 단말이 추정한 값일 수 있다.
상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보는 상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍과 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍의 차이값일 수 있다.
상기 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 1)과 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)은 각각 제1 전송포인트 및 제2 전송포인트로부터의 동기신호로부터 결정된 것일 수 있다.
상기 제1 단말은 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 상기 제2 전송포인트에 대한 제1 단말의 타이밍 어드밴스로 간주할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 제1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 획득 방법에 있어서, 제2 단말의 상향링크 참조신호를 오버히어링 하는 단계; 상기 상향링크 참조신호로부터 상기 제2 단말의 서브프레임 경계를 판단하는 단계; 상기 제2 단말의 서브프레임 경계를 이용하여 제2 단말로부터의 신호를 수신하는 단계를 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법이다.
상기 상향링크 참조신호는 사운딩 참조신호(sounding reference signal)일 수 있다.
상기 제1 단말은 상기 상향링크 참조신호를 오버히어링 하는 시간 구간을 기지국에게 전달할 수 있다.
상기 기지국은 상기 시간 구간동안 상기 제1 단말로부터 상향링크 전송이 없는 것으로 간주할 수 있다.
상기 동기 획득 방법은, 기지국으로부터 상기 상향링크 참조신호에 관련된 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 D2D 통신을 수행하고자 하는 단말의 상향링크 동기를 효율적으로 획득할 수 있다.
본 발명에서 얻을 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 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 사운딩 참조 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 랜덤 액세스 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 네트워크 환경을 나타낸다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 동기 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 송수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.
본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
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.
본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
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 Data Rates 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 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명이 적용될 수 있는 LTE / LTE -A 시스템 일반
도 1를 참조하여 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.
셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.
도 1(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(전송 time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.
하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 설정에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우 보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.
일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
도 1(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 NDL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.
도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합(aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.
참조 신호 ( Reference Signal ; RS )
무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여, 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호(Pilot Signal) 또는 참조신호(Reference Signal)라고 한다.
다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로, 좀더 자세하게는 안테나 포트(안테나 포트)별로 별도의 참조신호가 존재하여야 한다.
참조신호는 상향링크 참조신호와 하향링크 참조신호로 구분될 수 있다. 현재 LTE 시스템에는 상향링크 참조신호로써,
i) PUSCH 및 PUCCH를 통해 전송된 정보의 코히런트(coherent)한 복조를 위한 채널 추정을 위한 복조 참조신호(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)
ii) 기지국이, 네트워크가 다른 주파수에서의 상향링크 채널 품질을 측정하기 위한 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)가 있다.
한편, 하향링크 참조신호에는,
i) 셀 내의 모든 단말이 공유하는 셀-특정 참조신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)
ii) 특정 단말만을 위한 단말-특정 참조신호(UE-specific Reference Signal)
iii) PDSCH가 전송되는 경우 코히런트한 복조를 위해 전송되는(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)
iv) 하향링크 DMRS가 전송되는 경우 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)를 전달하기 위한 채널상태정보 참조신호(Channel State Information-Reference Signal, CSI-RS)
v) MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) 모드로 전송되는 신호에 대한 코히런트한 복조를 위해 전송되는 MBSFN 참조신호(MBSFN Reference Signal)
vi) 단말의 지리적 위치 정보를 추정하는데 사용되는 위치 참조신호(Positioning Reference Signal)가 있다.
도 5는 상술한 참조 신호 중 상향링크 참조 신호 중 SRS를 설명하기 위한 도면이다.
SRS는 하나의 서브프레임에서 시간 축 상에서 가장 마지막에 위치하는 SC-FDMA 심볼을 통하여 전송된다. 동일한 서브프레임의 마지막 SC-FDMA로 전송되는 여러 단말의 SRS들은 주파수 위치/시퀀스에 따라 구분이 가능하다.
SRS는 주기적으로 전송된다. SRS의 주기적 전송을 위한 설정(configuration)은 셀-특정(cell-specific) SRS 파라미터와 단말-특정(UE-specific) SRS 파라미터에 의해 설정(configure)된다. 셀-특정 SRS 파라미터(다른 말로, 셀-특정 SRS 구성)와 단말-특정 SRS 파라미터(다른 말로, 단말-특정 SRS 구성)는 상위 계층(예, RRC) 시그널링을 통해 단말에게 전송된다.
셀-특정 SRS 파라미터는 srs-BandwidthConfig, srs-SubframeConfig를 포함한다. srs-BandwidthConfig는 SRS가 전송될 수 있는 주파수 대역에 대한 정보를 지시하고, srs-SubframeConfig는 SRS가 전송될 수 있는 서브프레임에 대한 정보를 지시한다. 셀 내에서 SRS가 전송될 수 있는 서브프레임은 프레임 내에서 주기적으로 설정된다. 표 1은 셀-특정 SRS 파라미터 중에서 srs-SubframeConfig를 나타낸다.
Figure pct00008
T SFC 는 셀-특정 서브프레임 설정을 나타내고, ΔSFC 는 셀-특정 서브프레임 오프셋을 나타낸다. srs-SubframeConfig는 상위 계층에 의해 제공된다.
SRS는
Figure pct00009
을 만족하는 서브프레임을 통해 전송된다. 여기서, n s 는 슬롯 인덱스를 의미한다.
단말-특정 SRS 파라미터는 srs-Bandwidth, srs-HoppingBandwidth, freqDomainPosition, srs-ConfigIndex, transmissionComb, cyclicShift를 포함한다. srs-Bandwidth는 해당 단말이 SRS를 전송해야 하는 주파수 대역을 설정하는데 사용되는 값을 나타낸다. srs-HoppingBandwidth는 SRS의 주파수 도약을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다. FreqDomainPosition는 SRS가 전송되는 주파수 위치를 결정하는데 사용되는 값을 지시한다. srs-ConfigIndex는 해당 단말이 SRS를 전송해야 할 서브프레임을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다. transmissionComb은 SRS 전송 콤을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다. cyclicShift는 SRS 시퀀스에 적용되는 사이클릭 쉬프트 값을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다.
표 2 및 3은 srs-ConfigIndex에 따른 SRS 전송 주기와 서브프레임 오프셋을 나타낸다. SRS 전송 주기는 단말이 SRS를 주기적으로 전송해야 하는 시간 간격(단위, 서브프레임 또는 ms)을 나타낸다. 표 2는 FDD인 경우를 나타내고 표 3은 TDD인 경우를 나타낸다. SRS 구성 인덱스(ISRS)는 단말 별로 시그널링 되며, 각 단말은 SRS 구성 인덱스(ISRS)를 이용하여 SRS 전송 주기(TSRS)와 SRS 서브프레임 오프셋(Toffset)을 확인한다.
Figure pct00010
Figure pct00011
셀-특정 SRS 파라미터는 셀 내에서 SRS 전송을 위해 점유된 서브프레임을 단말에게 알려주고, 단말-특정 SRS 파라미터는 셀-특정 SRS 파라미터에 해당되는 서브프레임 중에서 해당 단말이 실제로 SRS를 전송할 서브프레임을 알려준다. 단말은 단말-특정 SRS 파라미터로 지정된 서브프레임의 특정 심볼(마지막 심볼)을 통해 SRS를 주기적으로 전송한다. 구체적으로, SRS는 수학식 1을 만족하는 서브프레임에서 주기적으로 전송된다.
Figure pct00012
여기서, n f 는 프레임 인덱스를 나타낸다. T SRS 는 SRS 전송 주기를 나타내고, T offset 는 SRS 전송을 위한 (서브프레임) 오프셋을 나타낸다. k SRS 는 프레임 n f 내의 서브프레임 인덱스를 나타낸다. FDD의 경우, k SRS={0,1,…,9}이며, TDD의 경우, k SRS 는 표 4와 같다.
Figure pct00013
한편, 셀-특정 SRS 파라미터를 통해 점유된 서브프레임에서 SRS 전송을 보호하기 위해, 단말은 해당 서브프레임에서 실제로 SRS를 전송하는지 여부와 관계 없이 서브프레임의 마지막 심볼을 통해 상향링크 신호를 전송하지 않는다.
랜덤 액세스 절차( Random Access Procedure )
LTE 시스템에서 단말은 다음과 같은 경우 랜덤 액세스 절차를 수행할 수 있다.
- 단말이 기지국과의 연결 (RRC Connection)이 없어, 초기 접속 (initial access)을 하는 경우
- 단말이 핸드오버 절차에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우
- 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우
- 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우
- 무선 연결 실패 (radio link failure) 또는 핸드오버 실패 (handover failure) 시 복구 절차의 경우
이를 바탕으로 이하에서는 일반적인 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차를 설명한다.
도 7은 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서 단말과 기지국의 동작 절차를 설명하기 위한 도면이다.
(1) 제1 메시지 전송
먼저, 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령(Handover Command)을 통해 지시된 랜덤 액세스 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 랜덤 액세스 프리앰블을 선택하고, 상기 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(Physical RACH) 자원을 선택하여 전송할 수 있다(S901).
(2) 제2 메시지 수신
단말은 랜덤 액세스 프리앰블을 전송 후에, 기지국이 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 랜덤 액세스 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 랜덤 액세스 응답의 수신을 시도한다(S902). 좀더 자세하게, 랜덤 액세스 응답 정보는 MAC PDU의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)을 통해 전달될 수 있다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 단말은 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 모니터링하는 것이 바람직하다. 즉, PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 랜덤 액세스 응답을 적절히 수신할 수 있다. 그리고 상기 랜덤 액세스 응답에는 랜덤 액세스 프리앰블 구별자(ID; 예를 들어, RAPID(Random Access Preamble IDentifier), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 승인(UL Grant), 임시 셀 식별자(Temporary C-RNTI) 그리고 시간 동기 보정 값(Timing Advance Command: TAC)들이 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이 랜덤 액세스 응답에서 랜덤 액세스(또는 랜덤 액세스) 프리앰블 구별자가 필요한 이유는, 하나의 랜덤 액세스 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 랜덤 액세스 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 상향링크 승인(UL Grant), 임시 셀 식별자 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다. 본 단계에서 단말은 단계 S902에서 자신이 선택한 랜덤 액세스 프리앰블과 일치하는 랜덤 액세스 프리앰블 식별자는 것을 선택하는 것을 가정한다. 이를 통해 단말은 상향링크 승인 (UL Grant), 임시 셀 식별자(Temporary C-RNTI) 및 시간 동기 보정 값 (Timing Advance) 등을 수신할 수 있다.
(3) 제3 메시지 전송
단말이 자신에게 유효한 랜덤 액세스 응답을 수신한 경우에는, 상기 랜덤 액세스 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 셀 식별자를 저장한다. 또한 유효한 랜덤 액세스 응답 수신에 대응하여 전송할 데이터를 메시지3 버퍼에 저장할 수 있다.
한편, 단말은 수신된 UL 승인을 이용하여, 데이터(즉, 제3 메시지)를 기지국으로 전송한다(S903). 제3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 랜덤 액세스 절차를 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.
단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 논의되었다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 랜덤 액세스 절차 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL 승인에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 랜덤 액세스 절차 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI 또는 임의 ID(Random Id))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. 단말은 상기 UL 승인에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머 (contention resolution timer; 이하 "CR 타이머")를 개시한다.
(4) 제4 메시지 수신
단말이 랜덤 액세스 응답에 포함된 UL 승인을 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다(S904). 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 논의되었다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL 승인에 대응하여 전송된 제3 메시지가 자신의 식별자가 셀 식별자를 이용하여 전송된 경우, 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는, 랜덤 액세스 응답에 포함된 임시 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도할 수 있다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 임시 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 랜덤 액세스 절차가 수행되었다고 판단하고, 랜덤 액세스 절차를 종료한다.
한편, 비경쟁 기반 랜덤 액세스 절차에서의 동작은 도 7에 도시된 경쟁 기반 랜덤 액세스 절차와 달리 제1 메시지 전송 및 제2 메시지 전송만으로 랜덤 액세스 절차가 종료되게 된다. 다만, 제1 메시지로서 단말이 기지국에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 할당받게 되며, 이 할당받은 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국에 제1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 랜덤 액세스 응답을 수신함으로써 랜덤 액세스 절차가 종료되게 된다.
서로 다른 셀에 속하는 단말간의 D2D 통신
이하에서는 상술한 내용들을 바탕으로, 단말들이 D2D 통신을 위해 신호를 송수신 하는 방법에 대해 설명한다. 특히, D2D 통신을 수행할 단말들이 서로 다른 셀(여기서 서로 다른 셀이라 함은, 서로 다른 기지국/전송포인트 또는 서로 다른 주파수 대역일 수 있음)에 연관(association)되어 있는 경우에 대한 것이다. 다시 말해, 인터-셀(inter-cell) D2D 단말간의 D2D 통신을 수행하기 위한 디스커버리(discovery) 방법에 대한 것이다. 여기서, 디스커버리라 함은 초기 타이밍 획득(initial timing acquisition), 수신 전력 측정(received power measurement) 및/또는 D2D 신호 측정(D2D signal measurement) 등을 의미할 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 통신 환경을 예시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 제1 단말과 제2 단말은 D2D 통신을 수행할 수 있으며, 각각 제1 전송포인트 및 제2 전송포인트를 서빙 셀로 갖고 있다. 또한, 제1 단말과 제2 단말 간에 D2D 통신은 셀룰러 네트워크의 상향링크 자원(Uplink Resource)를 사용하여 이루어질 수 있다. 이는 D2D 단말들이 하향링크 자원을 사용하여 D2D 통신을 수행하는 경우 D2D 통신을 수행하는 단말 주변의 단말들에게 미치는 간섭을 줄일 수 있어 효과적이다. 따라서, 이하에서 D2D 단말의 D2D 통신을 위한 신호 송수신(디스커버리 신호 송수신, 데이터 송수신 등)은 모두 D2D 단말의 상향링크 자원을 사용하는 것으로 전제한다.
이와 같은 환경에서, 제1 단말이 제2 단말과 D2D 통신을 수행하기 위해서는 디스커버리 과정을 수행하여야 한다. 이 경우, 제1 단말과 제2 단말이 서로 다른 셀에 속해 있음으로 인해 시간 동기가 맞지 않을 수 있다는 문제가 있다. 보다 상세히, 제1 단말 및 제2 단말 각각은 자신의 서빙 셀에 관한 타이밍 정보(예를 들어, LTE/LTE-A의 경우 PSS/SSS를 통해 알 수 있는 하향링크 신호 수신 타이밍 및 랜덤 액세스 절차에서 획득하는 상향링크 전송을 위한 타이밍 어드밴스(값) 등)만을 알고 있다. 즉, 제2 단말이 전송하는 D2D 신호(디스커버리 신호, 데이터 등)은 제2 전송포인트로부터 수신한 타이밍 어드밴스(TA 2)에 따르는데, 제1 단말은 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 알 수 없기 때문에 제2 단말의 D2D 신호를 제대로 수신할 수 없다.
따라서, 이하 본 발명의 실시예에서는 제1 단말이 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 효과적으로 획득할 수 있는 방법들이 설명된다. 이하의 설명은 편의상 LTE/LTE-A 시스템을 위주로 설명되지만 다른 종류의 무선 네트워크에도 적용 가능할 것이다. 또한 이하의 설명은 도 7과 같은 환경을 전제하며, 각 단말은 서빙 셀인 전송포인트와는 동기가 맞추어져 있음을 전제한다. 도 7과 같은 환경에서, D2D 통신을 수행하려는 단말들의 서빙 셀인 제1 전송포인트와 제2 전송포인트는 서로 동기가 맞추어져 동작하는 것일 수도 있고, 동기가 맞지 않은 상태로 동작하는 것일 수도 있다. 그리고 각 전송포인트가 동기가 맞추어진 상태에서 동작하지는 않더라도 공통의 타이밍 클럭(예를 들어, GPS 등을 통한 공통의 클럭(clock))을 공유하고 있을 수도 있다. 따라서, 이하에서는 각 경우별로 나누어서 제1 단말이 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 획득할 수 있는 방법에 대해 살펴본다.
실시예 1-1
실시예 1-1은 D2D 통신을 수행하려는 단말 각각의 전송포인트들이 동기를 맞추어서 하향링크 전송을 수행하지는 않지만, 앞서 언급된 공통의 클럭(글로벌 타이밍(global timing))을 통해, 또는 전송 포인트간 타이밍 트래킹 등을 통해 서브프레임 경계의 타이밍 차이(오프셋)을 공유하고 있는 것을 전제한다. 이러한 경우, 다음 다섯 가지 실시예가 설명된다.
실시예 1-1-1
실시예 1-1-1은 전송포인트 간에 하향링크 전송 타이밍(DL TX timing)의 공유에 관한 것이다. 보다 상세히, 제1 전송포인트와 제2 전송포인트는 서로 하향링크 전송 타이밍을 공유하고 있으며, 제1 전송포인트는 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보를 제1 단말에게 전달해 줄 수 있다. 다만, 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보는 제1 단말이 추정한 것일 수도 있다.
도 8에는 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보에 기초하여 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 도출하는 과정이 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 제1 단말은 제1 전송포인트로부터 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보를 전달받는다. 여기서, 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보는 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍과 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍의 차이값, δ, 일 수 있다. 이를 위해, 제1 전송포인트는 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍 또는 δ 를 제2 전송포인트로부터, 백홀 링크를 통해, 전달 받을 수 있다.
제1 단말은 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍에 관련된 정보(δ), 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00014
) 및 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)을 이용하여, 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 산출할 수 있다.
보다 상세히, 제1 단말은 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 1)과 자신의 타이밍 어드밴스(TA 1)으로부터 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00015
)을 산출한다.
상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00016
)과 상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보(δ)로부터 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00017
)을 산출한다. 즉, 도시된 바와 같이, 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00018
)에 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보(δ)를 더하면, 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00019
)을 구할 수 있다.
제1 단말은 제2 전송포인트의 동기신호(PSS/SSS)를 수신하여 제2 전송포인트의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)를 알 수 있는데, 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00020
)과 제2 전송포인트의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)의 차이로부터 전파 지연 d 2를 구할 수 있다. 제2 단말의 타이밍 어드밴스는 이 전파 지연 d 2 의 두 배이므로, 제1 단말은 제2 단말의 타이밍 어드밴스(
Figure pct00021
)를 구할 수 있다. 다시 말해, 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍(t 2)와 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍(
Figure pct00022
)으로부터 제2 단말의 타이밍 어드밴스(
Figure pct00023
)를 산출할 수 있는 것이다.
정리하면, 제1 단말은 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 다음 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다.
Figure pct00024
상기 수학식에서, TA 2 는 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스, t 1 은 상기 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍, t 2 는 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍, TA 1 은 상기 제1 단말의 타이밍 어드밴스, δ 는 상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보를 의미한다. 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 알게 된 제1 단말은 제2 단말이 상향링크로 전송하는 D2D에 관련된 신호를 수신할 수 있다.
실시예 1-1-2
실시예 1-1-2는 기지국/전송포인트가 상향링크 참조신호를 오버히어링(overhearing)하여 제1 단말의 제2 전송포인트에 대한 타이밍 어드밴스를 추정하는 것이다. 여기서, 참조신호는 SRS, DMRS 또는 D2D를 위한 별도의 참조신호일 수 있다.
보다 상세히, 도 7을 참조하면, 제1 단말의 참조신호 시퀀스에 관련된 정보(예를 들어, SRS의 경우, SRS 주파수 대역, 그룹 넘버, 베이스 시퀀스 넘버 등)와 제1 단말의 IE 그리고 제1 단말의 상향링크 전송 타이밍 또는 이를 유추할 수 있는 정보(예를 들어, 제1 전송포인트의 상향링크 서브프레임 수신 타이밍과 TA 1)을 제1 전송포인트가 X2 인터페이스 등을 통해 제2 전송포인트에게 알려준다. 이러한 정보를 수신한 제2 전송포인트는 이제 제1 단말이 전송하는 상향링크 참조신호를 수신할 수 있게 된다. 제2 전송포인트는 제1 단말의 상향링크 참조신호를 수신/오버히어링하여 제1 단말로부터의 전파 지연을 유추한 후 TA 2' 를 구할 수 있다. 이후, 제2 전송포인트는 TA 2' (또는 이에 상응하는 정보)를 제1 전송포인트에게 알려주고, 제1 전송포인트는 이를 상위계층 시그널링 등을 통해 제1 단말에게 전달해 줄 수 있다.
실시예 1-1-3
실시예 1-1-2에서와 달리 RACH 신호를 오버히어링함으로써 제1 단말의 제2 전송포인트에 대한 타이밍 어드밴스를 추정할 수도 있다. 이는, 상향링크 참조신호를 오버히어하는 경우 셀 커버리지가 큰 경우에는 검출이 어려울 수 있음을 고려한 것이다.
제2 전송포인트는 제1 단말의 RACH 신호를 오버히어하기 위해, 제1 전송포인트로부터 제1 단말의 PRACH 관련 정보(예를 들어, 시퀀스 포맷, 시퀀스 넘버, 자원 설정 등), 제1 단말의 ID, 상향링크 서브프레임 전송 정보를 백홀 링크를 통해 수신할 수 있다.
이후, 제1 전송포인트는 제1 단말에게 PRACH 프리앰블을 전송하도록 요청할 수 있다. 이때, 제1 단말의 PRACH 프리앰블 전송의 초기 전력은 필요에 따라 부스트(boost)될 수 있다. 이러한 전력 부스트 지시는 제2 전송포인트가 제1 전송포인트에게 요청함으로써 이루어진 것일 수 있다.
제2 전송포인트는 제1 단말이 전송하는 PRACH 프리앰블을 수신하여 제1 단말의 제2 전송포인트에 대한 타이밍 어드밴스(TA 2')를 추정한 후, 백홀 링크를 통해 제1 전송포인트에게 전달할 수 있다. 제1 전송포인트는 제1 단말의 제2 전송포인트에 대한 타이밍 어드밴스(TA 2')를 상위계층 시그널링 등을 통해 제1 단말에게 전달해 줄 수 있다.
실시예 1-1-4
실시예 1-1-3의 경우, 임시적으로 제1 전송포인트와 제2 전송포인트가 동기를 맞추는 것이다. 비동기 시스템에서 인터 셀 D2D 통신이 자주 발생할 경우, 디스커버리를 위한 프로세스가 반복하여 발생할 수 있다. 따라서, 각 전송포인트가 인터 셀 D2D 발생 빈도를 모니터링 하여 빈도가 높은 전송포인트끼리 임시적(temporary)으로 하향링크 전송 동기를 동기화하고, 이를 단말에게 알려줄 수 있다. 이러한 경우, 제1 단말이 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 알 수 있는 방법은, 후술할 동기화된 셀룰러 네트워크에 대한 실시예 2-1, 2-2에 따를 수 있다.
실시예 1-1-5
제2 전송포인트가 제2 단말의 타이밍 정보를 직접 알려줄 수도 있을 것이다. 보다 상세히, 제2 전송포인트는, 제2 단말의 ID, TA 2, 제2 전송포인트의 하향링크 서브프레임 전송 타이밍(또는 이에 상응하는 정보로써, 전송포인트 사이의 타이밍 오프셋)을 백홀 링크 등을 통해 제1 전송포인트에게 전달해 줄 수 있다. 이를 수신한 제1 전송포인트는, 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍과 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍의 차이값(δ), TA 2 를 상위계층 시그널링 등을 통해 제1 단말에게 전달해 줄 수 있다.
실시예 1-2
실시예 1-2의 경우, 실시예 1-1과 달리 전송포인트간에 공통되는 타이밍 정보가 없는 경우를 위한 것이다. 이러한 경우 제1 단말은 제2 전송포인트로 핸드오버를 수행함으로써 인터 셀 D2D를 수행할 수도 있으나 비효율적이므로, 제1 단말이 제2 단말의 상향링크 참조신호를 오버히어링 하는 방법이 고려될 수 있다.
보다 상세히, 제1 단말은 제2 단말의 상향링크 참조신호를 오버히어링할 수 있다. 이를 통해, 제1 단말은 제2 단말의 상향링크 참조신호로부터 제2 단말의 서브프레임 경계를 판단/추정할 수 있고, 이 결과를 이용해 제2 단말로부터 전송되는 D2D를 위한 신호를 수신할 수 있다.
제1 단말이 제2 단말의 상향링크 참조신호를 오버히어링 하기 위해, 제2 전송포인트는 제2 단말의 상향링크 참조신호에 관련된 설정/사항(예를 들어, SRS의 경우, SRS 주파수 대역, 그룹 넘버, 베이스 시퀀스 넘버 등)을 제1 전송포인트에게 전달해 줄 필요가 있다.
또한, 제1 단말의 제2 단말의 상향링크 참조신호 오버히어링은 소정 시간 구간 동안 수행될 수 있고, 이 경우, 상기 시간 구간에 대한 정보가 제1 전송포인트에게 전달될 필요가 있다. LTE 시스템의 경우 DRX 모드를 이용하여 일정 구간 상향링크 전송을 수행하지 않음을 전달해 줄 수 있다.
제1 단말이 제2 단말의 상향링크 참조신호를 오버히어링 하는 경우, 몇 개의 서브프레임을 오버히어해야 하는지는 미리 정해져 있거나 또는 적응적(adaptive)으로 변경될 수도 있다. 보다 상세히, 오버히어 서브프레임이 미리 정해져 있는 경우 제1 전송포인트는 이를 제1 단말에게 상위계층 시그널링 등을 통해 전달해 줄 수 있다. 적응적 길이의 서브프레임을 오버히어 하는 경우, 제1 단말이 일정 임계치(threshold)를 정하고 이 임계치까지 오버히어를 수행할 수 있다. 여기서, 임계치는 제1 전송포인트가 상위계층 시그널링 등을 통해 알려준 것 또는 제1 단말의 주변 상황에 따라 가변하는 것일 수 있다.
오버히어의 대상이 되는 참조신호는 SRS일 수 있다. 이는 SRS가 반복 팩터(repetition factor)가 2인 IFDMA(Interleaved FDMA) 형태로 전송되기 때문에 제1 단말이 서브프레임 경계를 판단하기에 용이할 수 있기 때문이다. 다시 말해, 도 9에 도시된 바와 같이 SRS는 시퀀스가 시간 영역에서 두 번 반복된 형태로 나타나는데, 이는 제1 단말이 SRS를 검출하는데 도움이 될 수 있다.
만약, D2D 통신을 수행하는 단말 간의 거리가 먼 경우, SRS 대신 PRACH 신호의 오버히어가 사용될 수도 있다.
상술한 실시예들은 D2D 통신을 수행하는 단말의 각각 속한 전송포인트들 간에 동기가 맞지 않는 경우에 관련된 것이었다. 기지국간 동기가 맞아 있는 동기화된 셀룰러 시스템의 경우, 전송포인트간 하향링크 전송 타이밍이 일치하므로 단말은 양쪽 전송포인트로부터 동기 신호(synchronization preamble, reference signal 등)을 검출하여 각 전송포인트로부터의 전파 지연을 추정할 수 있다. 이하, 이에 관련된 실시예들을 살펴본다.
실시예 2-1
제1 단말이 전파 지연을 직접 측정하여 제2 단말의 타이밍 어드밴스(TA 2)를 알아낼 수 있다. 보다 상세히, 다시 도 7을 참조하면, 제1 단말은 제1 전송포인트와 제2 전송포인트로부터의 신호 수신 시간을 검출하여 송신시간과의 차이를 빼서 각각의 전송포인트로부터의 전파지연을 추정할 수 있다. 전파 지연을 측정하기 위해서는 하향링크 서브프레임 전송 경계(boundary)를 제1 단말에게 지시해 줄 필요가 있다. 제1 단말이 전송포인트와 공통의 클럭을 가지고 있지 않은 경우 하향링크 전송 타이밍을 상위계층 시그널링으로 알려줄 수 있다.
제1 단말은 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 다음 수학식 3에 의해 도출할 수 있다. 수학식 3에서 알 수 있듯이, 제1 단말은 TA 2' 를 구하고 이를 TA 2 로 간주할 수 있는데, 이는 D2D 통신을 수행하는 단말들간의 거리는 일반적으로 가까움을 이용한 것이다.
Figure pct00025
상기 수학식에서, TA 1 은 상기 제1 단말의 타이밍 어드밴스, TA 2 는 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스, d 1은 제1 전송포인트로부터의 전파지연, d 2는 제2 전송포인트로부터의 전파지연을 의미한다.
실시예 2-2
상기 실시예 2-1와 달리, 전송포인트가 제2 단말의 타이밍 어드밴스 또는 이에 상응하는 정보를 직접 알려 줄 수도 있다.
즉, 제2 전송포인트는 제2 단말의 타이밍 어드밴스 또는 이에 상응하는 정보(예를 들어, 제2 전송포인트가 제1 단말로부터 추정한 전파 지연 또는 셀 커버리지로부터 근사적으로 추정한 TA 2')을 제1 전송포인트에게 전달해 줄 수 있다. 이 경우, 여러 개의 단말의 D2D 통신이 발생하는 경우 제2 단말의 ID가 함께 전달될 수 있다.
제1 전송포인트는 제2 단말의 ID 및/또는 TA 2 (또는 TA간 오프셋 등)을 제1 단말에게 알려줄 수 있다.
상술한 설명은 인터 셀 D2D 통신(동일한 밴드)위주로 설명 되었으나, 인터밴드 D2D 동작에서도 적용 가능하다. 인터밴드 D2D는 인트라 셀/인터 셀로 나눌 수 있다. 인트라 셀 인터밴드 D2D통신은 D2D UE들 간에 서로 다른 주파수에서 한 전송포인트와 통신 하고 있는 상황을 의미한다. 인터 셀 인터밴드 D2D는 각각의 UE가 서로 다른 기지국에서 서로 다른 밴드로 통신 하고 있는 경우를 의미한다. 서로 다른 밴드에서 통신하고 있기 때문에 같은 기지국이라 할지라도 단말 사이의 서브프레임 경계가 다른 경우가 발생한다. 예를 들어 인트라 셀 인터밴드 D2D는 상기 언급한 실시예들 중 1, 1-1~1-5, 2-1 이 적용될 수 있다. 인트라 셀 인터밴드 의 경우는 전송포인트가 각 밴드에 대한 하향링크 서브프레임 경계를 알 수 있기 때문이다. 인터 셀 인터밴드 D2D에서는 하향링크 서브프레임 경계를 공유할 수 있는 경우와 없는 경우 상기 실시예들 중에서 적절히 선택할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(1010)는, 수신모듈(1011), 전송모듈(1012), 프로세서(1013), 메모리(1014) 및 복수개의 안테나(1015)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1015)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국 장치를 의미한다. 수신모듈(1011)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1012)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1013)는 기지국 장치(1010) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치(1010)의 프로세서(1013)는, 앞서 설명된 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.
기지국 장치(1010)의 프로세서(1013)는 그 외에도 기지국 장치(1010)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1014)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
계속해서 도 10을 참조하면 본 발명에 따른 단말 장치(1020)는, 수신모듈(1021), 전송모듈(1022), 프로세서(1023), 메모리(1024) 및 복수개의 안테나(1025)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(1025)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 수신모듈(1021)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(1022)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(1023)는 단말 장치(1020) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(1020)의 프로세서(1023)는 앞서 설명된 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.
단말 장치(1020)의 프로세서(1023)는 그 외에도 단말 장치(1020)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(1024)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.
위와 같은 기지국 장치 및 단말 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
또한, 도 10에 대한 설명에 있어서 기지국 장치(1010)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체 또는 상향링크 수신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말 장치(1020)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선통신시스템에서 제1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 획득 방법에 있어서,
    제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보, 상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍, 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍을 이용하여, 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 산출하는 단계; 및
    상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 이용하여 제2 단말로부터의 신호를 수신하는 단계;
    를 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 산출하는 단계는,
    상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍과 상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보로부터 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍과 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍으로부터 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 산출하는 단계;
    를 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍은, 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍과 제1 단말의 타이밍 어드밴스로부터 산출된 것인, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스는 다음 수학식으로 표현되며,
    Figure pct00026

    상기 수학식에서, TA 2 는 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스, t 1 은 상기 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍, t 2 는 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍, TA 1 은 상기 제1 단말의 타이밍 어드밴스, δ 는 상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보인, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동기 획득 방법은,
    제1 전송포인트로부터, 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보를 수신하는 단계;
    를 더 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보는 상기 단말이 추정한 값인, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송포인트의 전송 타이밍에 관련된 정보는 상기 제1 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍과 상기 제2 전송포인트의 하향링크 전송 타이밍의 차이값인, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍과 상기 제2 전송포인트로부터의 하향링크 신호 수신 타이밍은 각각 제1 전송포인트 및 제2 전송포인트로부터의 동기신호로부터 결정된 것인, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단말은 상기 제2 단말의 타이밍 어드밴스를 상기 제2 전송포인트에 대한 제1 단말의 타이밍 어드밴스로 간주하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  10. 무선통신시스템에서 제1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 획득 방법에 있어서,
    제2 단말의 상향링크 참조신호를 오버히어링 하는 단계;
    상기 상향링크 참조신호로부터 상기 제2 단말의 서브프레임 경계를 판단하는 단계;
    상기 제2 단말의 서브프레임 경계를 이용하여 제2 단말로부터의 신호를 수신하는 단계;
    를 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상향링크 참조신호는 사운딩 참조신호(sounding reference signal)인, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 단말은 상기 상향링크 참조신호를 오버히어링 하는 시간 구간을 기지국에게 전달하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 시간 구간동안 상기 제1 단말로부터 상향링크 전송이 없는 것으로 간주하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 동기 획득 방법은,
    기지국으로부터 상기 상향링크 참조신호에 관련된 정보를 수신하는 단계;
    를 더 포함하는, D2D 통신을 위한 동기 획득 방법.
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