KR20150091304A - D2d 통신을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 이동성을 관리하는 방법 및 이를 위한 장치에 있어서, 복수의 TA 리스트를 수신하되, 상기 복수의 TA 리스트는 전용 TA 리스트 및 공유 TA 리스트를 포함하는 단계; 및 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, TAU 과정을 통신 모드에 따라 선택적으로 수행하는 단계를 포함하되, 상기 통신 모드가 논-D2D인 경우, 상기 TAU 과정은 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME에 대해 수행되며, 상기 통신 모드가 D2D인 경우, 상기 TAU 과정은 스킵되는 방법 및 이를 위한 장치가 제공된다.

Description

D2D 통신을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR PERFORMING D2D COMMUNICATION, AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 D2D 통신을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 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 등이 있다.

본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 D2D(Device to Device) 통신을 효율적으로 수행하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 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.

본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 이동성을 관리하는 방법에 있어서, 복수의 TA(Tracking Area) 리스트를 수신하되, 상기 복수의 TA 리스트는 전용 TA 리스트 및 공유 TA 리스트를 포함하는 단계; 및 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, TAU(Tracking Area Update) 과정을 통신 모드에 따라 선택적으로 수행하는 단계를 포함하되, 상기 통신 모드가 논-D2D(Device to Device)인 경우, 상기 TAU 과정은 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME(Mobility Management Entity)에 대해 수행되며, 상기 통신 모드가 D2D 인 경우, 상기 TAU 과정은 스킵되는 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 단말에 있어서, 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 복수의 TA(Tracking Area) 리스트를 수신하되, 상기 복수의 TA 리스트는 전용 TA 리스트 및 공유 TA 리스트를 포함하고, 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, TAU(Tracking Area Update) 과정을 통신 모드에 따라 선택적으로 수행하도록 구성되며, 상기 통신 모드가 논-D2D(Device to Device)인 경우, 상기 TAU 과정은 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME(Mobility Management Entity)에 대해 수행되며, 상기 통신 모드가 D2D 인 경우, 상기 TAU 과정은 스킵되는 단말이 제공된다.

바람직하게, 상기 전용 TA 리스트는 상기 단말이 등록된 MME 에만 속하는 TA 정보를 포함하고, 상기 공유 TA 리스트는 상기 단말이 등록된 MME 와 인접 MME 사이에 공유되는 TA 정보를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 공유 TA 리스트는 복수의 제 1 TAI(TA Identity)를 포함하고, 각각의 제 1 TAI 는 하나의 기지국 또는 셀에 대응할 수 있다.

바람직하게, 상기 전용 TA 리스트는 복수의 제 2 TAI 를 포함하고, 각각의 제 2 TAI 는 하나의 TA 에 대응하며, 각각의 TA 는 복수의 기지국을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, 페이징 메세지를 수신하기 위한 과정은 통신 모드를 고려하여 수행되며, 상기 통신 모드가 논-D2D 인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME 로부터 수신되고, 상기 통신 모드가 D2D 인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 전용 TA 에 대응하는 MME 로부터 수신될 수 있다.

바람직하게, 상기 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, 페이징 메세지를 수신하기 위한 과정은 통신 모드를 고려하여 수행되며, 상기 통신 모드가 논-D2D 인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME 로부터 수신되고, 상기 통신 모드가 D2D 인 경우 상기 페이징 메세지는 피어(peer) D2D 단말로부터 수신될 수 있다.

본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 D2D(Device to Device) 통신을 효율적으로 수행할 수 있다.

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 1 은 발전된 범용 이동 통신 시스템(Evolved Universal Mobile Telecommunications System, E-UMTS)의 네트워크 구조를 예시한다.
도 2 는 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 및 게이트웨이(30)의 구조를 예시한다.
도 3A 및 3B 는 E-UMTS 를 위한 사용자-평면 프로토콜 및 제어-평면 프로토콜 스택을 예시한다.
도 4 는 LTE(-A) 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.
도 5 는 LTE(-A) 시스템에 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 6 는 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 7 은 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 8 은 E-UMTS 시스템에 사용되는 페이징 채널 전송의 일 예를 나타낸다.
도 9 는 D2D(Device to Device) 통신 시스템을 예시한다.
도 10 은 D2D 디스커버리 과정을 예시한다.
도 11 은 TAU(Tracking Area Update) 과정을 예시한다.
도 12~15 는 본 발명에 따른 TAU 를 예시한다.
도 16 은 본 발명에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.

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. CDMA 는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 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. OFDMA 는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(일 예로 UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA(Evolved UTRA)를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA 를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA 를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE 의 진화된 버전이다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A 를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된 것이며, 이러한 특정 용어는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 1 은 E-UMTS 의 네트워크 구조를 도시하는 블록도이다. E-UMTS 는 LTE(-A) 시스템이라고도 지칭한다. 통신 네트워크는 광범위하게 배치되어 음성 및 패킷 데이터와 같은 다양한 통신 서비스를 제공한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, E-UMTS 네트워크는 발전된 UMTS 지상 무선 접속 네트워크(E-UTRAN) 및 발전된 패킷 코어(Enhanced Packet Core, EPC) 및 하나 이상의 단말을 포함한다. E-UTRAN 은 하나 이상의 노드 B(eNB)(20)를 포함할 수 있고, 복수의 단말(User Equipment, UE)(10)은 하나의 셀에 위치할 수 있다. 하나 이상의 E-UTRAN MME(Mobility Management Entity)/SAE(System Architecture Evolution) 게이트웨이(30)는 네트워크 말단에 위치하여 외부 네트워크와 연결될 수 있다. 단말(10)은 사용자에 의해 휴대되는 통신 장치를 나타낸다.

기지국(20)은 사용자 평면(User Plane) 및 제어 평면(Control Plane)의 엔드 포인트를 단말(10)에게 제공한다. MME/SAE 게이트웨이(30)는 세션 및 이동성 관리 기능의 엔드 포인트를 단말(10)에게 제공한다. 기지국(20) 및 MME/SAE 게이트웨이(30)는 S1 인터페이스를 통하여 연결될 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정국을 의미한다. 기지국(20)이 셀마다 배치될 수 있다. 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽을 송신하기 위한 인터페이스가 기지국(20)사이에 사용될 수 있다.

MME 는 페이징 메시지의 기지국(20)들로의 배포, 보안 제어, 유휴 상태 이동성 제어, SAE 베어러 제어, 및 비-접속 계층(NAS) 시그널링의 암호화 및 무결 성(integrity)보호를 포함하는 다양한 기능을 제공한다. SAE 게이트웨이 호스트는 페이징 사유에 대한 U-플레인 패킷의 종료 및 사용자(10) 이동성을 지원하는 U-플레인 스위칭을 포함하는 다양한 기능을 제공한다. 단말의 이동성은 TA(Tracking Area) 단위로 관리된다. TA 는 복수의 셀들로 구성되며, 단말은 특정 TA 에서 다른 TA 로 이동할 경우, 네트워크에게 자신이 위치한 TA 가 변경되었음을 알려준다.

MME/SAE 게이트웨이(30)는 명확성을 위하여 본 명세서에서 단순히 "게이트웨이"라 칭한다. 그러나, MME/SAE 게이트웨이(30)는 MME 및 SAE 게이트웨이 양자를 모두 포함하는 것이다. 복수의 네트워크 노드가 기지국(20)과 MME/SAE 게이트웨이(30) 사이에서 S1 인터페이스를 통해 연결될 수 있다. 기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통해 상호 접속될 수 있고, 메쉬 네트워크 구조를 가질 수 있다.

도 2 는 E-UTRAN 및 게이트웨이(30)의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 기지국(20)은 게이트웨이(30)에 대한 선택, 무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC) 활성화 동안 게이트웨이를 향한 라우팅, 페이징 메시지의 스케줄링 및 송신, 브로드캐스트 채널(BCCH) 정보의 스케줄링 및 송신, 상향링크 및 하향링크 모두에서 단말(10)들을 위한 동적 자원 할당, 기지국 측정의 구성 및 준비, 무선 베어러 제어, 무선 승인 제어(Radio Admission Control, RAC), 및 LTE_ACTIVE 상태에서 연결 이동성 제어와 같은 기능들을 수행할 수 있다. EPC(Enhanced Packet Core)에서, 게이트웨이(30)는 페이징 발신, LTE_IDLE 상태 관리, 사용자 플레인 암호화, SAE 베어러 제어 및 비-접속 계층(Non-Access Stratum, NAS) 시그널링의 암호화 및 무결성 보호와 같은 기능을 수행할 수 있다.

도 3A 및 3B 는 E-UMTS 를 위한 사용자-평면 프로토콜 및 제어-평면 프로토콜 스택을 도시하는 블록도이다. 도 3A 및 3B 에 도시된 바와 같이, 프로토콜 계층들은 통신 시스템 분야에 공지된 오픈 시스템 상호접속(OSI) 표준 모델의 하위 3 계층에 기초하여 제 1 계층(L1), 제 2 계층(L2) 및 제 3 계층(L3)으로 분할될 수 있다.

물리 계층, 즉 제 1 계층(L1)은, 물리 채널을 사용함으로써 상위 계층으로 정보 송신 서비스를 제공한다. 물리 계층은 상위 레벨에 위치한 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC) 계층과 전송 채널을 통해 연결되고, 전송 채널을 통해 MAC 계층과 물리 계층 사이에서 데이터를 전송한다. 데이터는 송신 단의 물리 계층과 수신 단의 물리 계층 사이와 같이 상이한 물리 계층들 사이에서 물리 채널을 통하여 전송된다.

제 2 계층(L2)의 MAC 계층은 논리 채널을 통하여 상위 계층인 무선 링크 제어(Radio Link Control, RLC) 계층에게 서비스를 제공한다. 제 2 계층(L2)의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. MAC 계층이 RLC 기능을 수행하는 경우에는 RLC 계층은 별도로 요구되지 않는다.

제 2 계층(L2)의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 불필요한 제어 정보를 감소시키는 헤더 압축 기능을 수행한다. 이는 상대적으로 좁은 대역폭을 가지는 무선 인터페이스를 통하여 IPv4 또는 IPv6 와 같은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP) 패킷을 사용하는 데이터가 효율적으로 전송되게 한다.

제 3 계층(L3)의 최하위 부분에 위치한 무선 자원 제어(Radio Resource Control, RRC)계층은 제어 평면에서만 정의되고 무선 베어러(Radio Bearer, RB)들의 구성, 재구성 및 릴리즈와 관련하여 논리 채널, 전송 채널 및 물리 채널을 제어한다. RB 는 단말(10)과 E-UTRAN 사이에서의 데이터 전송을 위하여 제 2 계층(L2)에 의하여 제공되는 서비스를 의미한다.

도 3A 에 도시된 바와 같이, RLC 및 MAC 계층은 네트워크 측의 기지국(20)에서 종료되고 스케줄링, 자동 재전송 요구(Automatic Repeat reQuest, ARQ) 및 하이브리드 자동 재전송 요구(Hybrid ARQ, HARQ)와 같은 기능을 수행할 수 있다. PDCP 계층은 네트워크 측의 기지국(20)에서 종료되고, 헤더 압축, 무결성 보호, 및 암호화와 같은 사용자 평면 기능들을 수행할 수 있다.

도 3B 에 도시된 바와 같이, RLC 및 MAC 계층은 네트워크 측의 기지국(20)에서 종료되고 제어 평면에 대한 것과 동일한 기능을 수행한다. 도 3B 에 도시된 바와 같이, RRC 계층은 네트워크 측의 기지국(20)에서 종료되고, 브로드캐스팅, 페이징, RRC 연결 관리, 무선 베어러(RB) 제어, 이동성 기능, 및 단말(10) 측정 보고 및 제어와 같은 기능들을 수행할 수 있다. 도 3B 에 도시된 바와 같이, NAS 제어 프로토콜은 네트워크 측의 게이트웨이(30)의 MME 에서 종료되고 SAE 베이러 관리, 인증, LTE_IDLE 이동성 핸들링, LTE_IDLE 페이징 발신, 및 게이트웨이와 UE(10) 사이의 시그널링에 대한 보안 제어와 같은 기능들을 수행할 수 있다.

NAS 제어 프로토콜은 세 가지 상이한 상태를 이용할 수 있다. LTE-DETACHED 상태는 RRC 엔터티(entity)가 없는 경우에 이용된다. LTE_IDLE 상태는 단말(10)에 대한 최소 정보를 저장하면서 RRC 연결이 없는 경우에 이용된다. LTE_ACTIVE 상태는 RRC 연결이 설정된 경우에 이용된다. 또한, RRC 상태는, RRC_IDLE 및 RRC_CONNECTED 와 같은 2 가지 상이한 상태로 구분될 수 있다.

RRC_IDLE 상태에서, 단말은 NAS 에 의해 구성된 불연속 수신(Discontinuous Reception, DRX)을 특정하고, 트래킹 영역에서 단말을 유일하게 식별하는 ID(Identity)를 할당 받은 동안, 단말(10)은 시스템 정보 및 페이징 정보의 브로드캐스트를 수신할 수 있다. 또한, RRC_IDLE 상태에서는 기지국에 어떤 RRC 컨텍스트(context)도 저장되지 않는다.

RRC_CONNECTED 상태에서, 단말(10)은 E-UTRAN RRC 연결 및 E-UTRAN 에서의 컨텍스트를 가지고, 이에 의하여 데이터를 기지국에게/으로부터 송신 및/또는 수신하는 것이 가능하다. 또한, 단말(10)은 채널 품질 정보 및 피드백 정보를 기지국으로 보고할 수 있다.

RRC_CONNECTED 상태에서, E-UTRAN 은 단말(10)이 속한 셀을 인식한다. 따라서, 네트워크는 단말(10)에게/로부터 데이터를 송신 및/또는 수신하고, 단말의 핸드오버와 같은 이동성을 제어하고, 주변 셀에 대한 셀 측정을 수행할 수 있다.

RRC_IDLE 모드에서, 단말(10)은 페이징 DRX 사이클을 특정한다. 단말(10)은 단말 특정 페이징 DRX 사이클 마다, 특정 페이징 시기(paging occasion)에 페이징 신호를 모니터링 한다.

도 4 는 LTE(-A) 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.

도 4 를 참조하면, 전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 단계 S101 에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID(Identifier) 등의 정보를 획득한다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 단말은 단계 S102 에서 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리 하향링크 제어 채널 정보에 따른 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Shared Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S103 내지 단계 S106 과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블을 전송하고(S103), PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH 를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S104). 경쟁 기반 임의 접속의 경우 추가적인 PRACH 의 전송(S105), 및 PDCCH 및 이에 대응하는 PDSCH 수신(S106)과 같은 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상향/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S107) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송(S108)을 수행할 수 있다.

도 5 는 LTE(-A)에서 사용되는 무선 프레임(radio frame)의 구조를 예시한다. 상향/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 단위로 이루어지며, 서브프레임은 다수의 심볼을 포함하는 시간 구간으로 정의된다. FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2 의 무선 프레임 구조가 사용된다.

도 5(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임은 10 개의 서브프레임으로 구성되고, 서브프레임은 시간 도메인(time domain)에서 2 개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 예를 들어, 서브프레임의 길이는 1ms 이고, 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. 3GPP LTE(-A) 시스템에서는 하향링크에서 OFDM 을 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 지칭될 수 있다. 자원 할당 단위로서의 자원블록(RB)은 하나의 슬롯에서 복수의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP 구성(Cyclic Prefix configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP 에는 확장 CP(extended CP)와 노멀 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 노멀 CP 에 의해 구성된 경우, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7 개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장 CP 에 의해 구성된 경우, OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 노멀 CP 인 경우보다 적다. 예를 들어, 확장 CP 의 경우, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6 개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장 CP 가 사용될 수 있다.

노멀 CP 가 사용되는 경우, 슬롯은 7 개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 서브프레임은 14 개의 OFDM 심볼을 포함한다. 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 5(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 2 무선 프레임은 2 개의 하프 프레임(half frame)으로 구성된다. 하프 프레임은 4(5)개의 일반 서브프레임과 1(0)개의 스페셜 서브프레임을 포함한다. 일반 서브프레임은 UL-DL 구성(Uplink-Downlink Configuration)에 따라 상향링크 또는 하향링크에 사용된다. 서브프레임은 2 개의 슬롯으로 구성된다.

도 6 은 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.

도 6 을 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 대응한다. 남은 OFDM 심볼은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역에 해당한다. LTE(-A)에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다.

PCFICH 는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PCFICH 는 4 개의 REG(Resource Element Group)로 구성되고, 각각의 REG 는 셀 ID 에 기초하여 제어 영역 내에 균등하게 분산된다. PCFICH 는 1~3(또는 2~4)의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다. PHICH 는 상향링크 전송에 대한 응답으로 HARQ ACK/NACK 신호를 나른다. PHICH 기간(duration)에 의해 설정된 하나 이상의 OFDM 심볼들에서 CRS(Cell-specific Reference Signal) 및 PCFICH 를 제외하고 남은 REG 상에 PHICH 가 할당된다. PHICH 는 주파수 도메인 상에서 최대한 분산된 3 개의 REG 에 할당된다

PDCCH 는 서브프레임의 처음 n OFDM 심볼(이하, 제어 영역) 내에 할당된다. 여기에서, n 은 1 이상의 정수로서 PCFICH 에 의해 지시된다. PDCCH 를 통해 전송되는 제어 정보를 DCI(Downlink Control Information)라고 한다. DCI 포맷은 상향링크용으로 포맷 0, 3, 3A, 4, 하향링크용으로 포맷 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A, 2B, 2C 등의 포맷이 정의되어 있다. DCI 포맷은 용도에 따라 호핑 플래그(hopping flag), RB 할당, MCS(Modulation Coding Scheme), RV(Redundancy Version), NDI(New Data Indicator), TPC(Transmit Power Control), 사이클릭 쉬프트 DM-RS(DeModulation Reference Signal), CSI(Channel State Information) 요청, HARQ 프로세스 번호, TPMI(Transmitted Precoding Matrix Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) 확인(confirmation) 등의 정보를 선택적으로 포함한다.

PDCCH 는 하향링크 공유 채널(Downlink Shared Channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 상향링크 공유 채널(Uplink Shared Channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(Paging Channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 접속 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당 정보, 단말 그룹 내의 개별 단말들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트, Tx 파워 제어 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 나른다. 기지국은 단말에게 전송될 DCI 에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 부가한다. CRC 는 PDCCH 의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, Radio Network Temporary Identifier, RNTI)로 마스킹 된다. 예를 들어, PDCCH 가 특정 단말을 위한 것일 경우, 단말 식별자(예, cell-RNTI, C-RNTI)가 CRC 에 마스킹 될 수 있다. PDCCH 가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징 식별자(예, paging-RNTI, P-RNTI)가 CRC 에 마스킹 될 수 있다. PDCCH 가 시스템 정보(예, System Information Block, SIB)를 위한 것일 경우, SI-RNTI(System Information RNTI)가 CRC 에 마스킹 될 수 있다. PDCCH 가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(Random Access-RNTI)가 CRC 에 마스킹 될 수 있다.

도 7 은 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.

도 7 을 참조하면, 1ms 길이의 서브프레임(500)은 두 개의 0.5ms 슬롯(501)으로 구성된다. 슬롯은 CP(cyclic prefix) 길이에 따라 다른 수의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 심볼을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보통(normal) CP 의 경우 슬롯은 7 개의 SC-FDMA 심볼로 구성되고, 확장 CP 의 경우 슬롯은 6 개의 SC-FDMA 심볼로 구성된다. 자원블록(503)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파, 시간 영역에서 한 슬롯에 해당되는 자원 할당 단위이다. 상향링크 서브프레임의 구조는 데이터 영역(504)과 제어 영역(505)으로 구분된다. 데이터 영역은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 포함하고 음성 등의 데이터 신호를 전송하는데 사용된다. 제어 영역은 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 포함하고 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)를 전송에 사용된다. PUCCH 는 주파수 축에서 데이터 영역의 양끝 부분에 위치한 RB(Resource Block) 쌍(RB pair)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다.

PUCCH 는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.

- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.

- HARQ ACK/NACK(A/N): 하향링크 데이터에 대한 응답 신호이다. 하향링크 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 코드워드에 대한 응답으로 A/N 1 비트가 전송되고, 두 개의 코드워드에 대한 응답으로 A/N 2 비트가 전송된다.

- CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보(예, Channel Quality Indicator, CQI)이다. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), PTI(Precoding Type Indicator) 등을 포함한다. 서브프레임 당 20 비트가 사용된다. 주기적 CSI(periodic CSI, p-CSI)는 상위계층에 의해 설정된 주기/오프셋에 따라 주기적으로 PUCCH 를 통해 전송된다. 한편, 비주기적 CSI(aperiodic CSI, a-CSI)는 기지국의 명령에 따라 비주기적으로 PUSCH 를 통해 전송된다.

도 8 은 E-UMTS 시스템에 사용되는 페이징 채널 전송의 일 예를 나타낸다. 페이징 메시지를 수신할 때, 단말은 전력 소비 감소를 목적으로 DRX 를 수행할 수 있다. 이를 위해 네트워크는 페이징 DRX 주기(Paging DRX Cycle)라 불리는 시간 주기 마다 복수의 호출 기회 시간(Paging Occasion)을 구성하고, 특정 단말은 특정 호출 기회 시간만을 수신하여 페이징 메시지를 획득할 수 있다. 구체적으로, 단말은 지정된 호출 기회 시간에 깨어나 PDCCH 를 수신한다. PDCCH 를 통해, 페이징에 해당되는 P-RNTI(Paging-RNTI)를 수신하면, 단말은 PDCCH 가 지시하는 PDSCH 를 수신한다. PDSCH 를 통해 실제 페이징 메시지가 전송된다. 단말은 페이징 메시지 내에 자신의 식별자(예, International Mobile Subscriber Identity, IMSI)와 일치하는 식별자가 있으면, 상위 계층에 페이징이 도착했음을 알린다. 단말은 지정된 특정 호출 기회 시간 이외의 시간에는 페이징 채널을 수신하지 않는다. 하나의 호출 기회 시간은 하나의 TTI(예, 서브프레임)에 해당된다.

실시예: D2D(Device to Device) 통신

도 9 는 D2D 통신 시스템을 예시한다. D2D 통신은 단말간 직접 통신 기술을 나타내며, 이를 통해 송수신단 쌍(즉, D2D 피어(peer))간에 무선 링크를 개설하여 직접 통신을 수행함으로써 무선 자원의 재사용율을 증대시켜 대역 효율성을 향상시킬 수 있다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 단말 2(UE 2)는 네트워크(예, 기지국)를 거치지 않고 단말 1(UE 1)과 직접 통신을 수행할 수 있다(단말-단말 통신/링크). 또한, 단말 2(UE 2)는 기존 방식에 따라 기지국(eNB)과 직접 통신을 수행할 수 있다(단말-기지국 링크/통신). D2D 통신을 위해, D2D 단말은 D2D 디스커버리 과정을 통해 다른 D2D 단말을 발견한 뒤, D2D 링크를 설정할 수 있다. 여기서, 단말-단말 통신/링크는 단말-단말 통신 또는 링크를 나타내며 서로 혼용된다. D2D 통신을 수행하는 단말(이하, D2D 단말)은 서비스에 따라 서버 단말, 클라이언트 단말로 구분될 수 있다. 예를 들어, 도 9 에서 UE 2 는 서버 단말로 동작하고, UE 1 은 클라이언트 단말로 동작할 수 있다.

도 10 은 D2D 를 위한 피어 디스커버리(peer discovery) 방법을 예시한다. 본 예는 D2D 단말을 사전에 MME 에 등록(registration)하여 디스커버리 하는 방식을 예시한다(priori-registration 방식).

도 10 을 참조하면, D2D 단말들 중 서버 단말(UE1)은 RRC 연결 상태에서 MME 에 등록할 수 있다. 이를 위해, 서버 단말은 D2D 서버 등록 요청 메시지를 기지국에게 전송하고(단계 2), 기지국은 D2D 서버 등록 요청 메시지를 MME 에게 전달할 수 있다(단계 3). D2D 서버 등록 요청 메시지는 D2D 통신에 필요한 식별 정보(예, 서버 ID, 단말 ID, D2D 그룹 ID, 서비스 ID 등)를 포함할 수 있다. MME 는 D2D 서버 등록 요청 메시지를 이용해 D2D 서버 리스트를 업데이트 할 수 있다(단계 4). 이후, 클라이언트 단말(UE2)은 동일 망의 D2D 서버 단말에게 D2D 요청을 할 수 있다(단계 5~6). 구체적으로, 클라이언트 단말은 D2D 요청 메시지를 기지국에게 전송하고(단계 5), 기지국은 D2D 요청 메시지를 MME 에게 전달할 수 있다(단계 6). D2D 요청 메시지는 D2D 통신에 필요한 식별 정보(예, 클라이언트 ID, 단말 ID, D2D 그룹 ID, 서비스 ID 등)를 포함할 수 있다. MME 는 D2D 요청에 대응하는 서버 단말이 있는 경우(단계 7), 서버 단말에게 D2D 디스커버리 신호를 전송하도록 요청하고(단계 8~9), 클라이언트 단말에게 D2D 디스커버리 신호를 수신하도록 요청할 수 있다(단계 10). 구체적으로, 서버 단말이 휴지(idle) 상태인 경우, MME 는 페이징 메시지를 통해 서버 단말에게 D2D 요청이 있음을 알린 후(단계 8), 비컨 요청 메시지를 전송할 수 있다(단계 9). 비컨 요청 메시지는 비컨 전송 자원(예, 시퀀스 인덱스, 시간-주파수 자원, 전송 주기 등)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 비컨 신호는 디스커버리 용도로 사용된다. 또한, MME 는 클라이언트 단말에게 D2D 요청 메시지에 대한 응답 메세지를 전송할 수 있다(단계 10). 여기서, 응답 메세지는 D2D 서버가 전송할 비컨 신호를 수신하기 위한 자원 정보(예, 시퀀스 인덱스, 시간-주파수 자원, 전송 주기 등)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이후, 서버 단말과 클라이언트 단말은 비컨 신호에 기초하여 서로를 발견하고(단계 11~12), D2D 통신 세션을 셋-업 할 수 있다(단계 13).

한편, 서버 단말이 휴지 상태에서 이동성을 갖는 경우 인접 셀 혹은 인접 TA(Tracking Area)로 넘어갈 수 있으며, 경우에 따라 인접 MME 의 커버리지로 넘어갈 수 있다. 이 경우, 두 단말은 서로 다른 망에 위치해 있는 것으로 간주되어 페이징 메시지를 보내지 못하거나, 많은 지연 시간을 겪고 복잡한 절차에 의해 보낼 수 밖에 없다. 도 11 에 TAU(Tracking Area Update)/MME 변경 과정을 예시하였다. 단말은 등록된 망에 대해 TA 리스트를 가지고 있으며, TA 리스트에 없는 TA 로 진입하는 경우 TA 업데이트를 수행하며, MME 변경이 함께 수반될 수 있다. TA 리스트는 TAI(TA Identity) 리스트를 의미하며, TA 리스트 내의 TA 들은 동일한 MME 에 의해 관리된다. TAI 는 TA 식별 정보를 나타내며, 보통의 경우 하나의 TA 는 복수의 기지국을 포함한다. 도 11 에서, MME 가 변경되지 않는 경우, 단계 4, 5, 7 및 12~17 은 생략된다.

한편, 이동성이 발생한 단말이 새로운 MME 에 등록하는 경우, 기존 과정을 사용하거나, D2D 를 위해 새롭게 정의된 과정을 사용할 수 있다. D2D 를 위해 새롭게 정의한 과정의 일 예로, MME 에 등록하기 위해 기존에 단말이 직접 수행하던 절차 중 적어도 일부를 생략하고, MME 간에 UE 컨텍스트(context)를 공유하게 할 수 있다. 그러나, MME 등록 절차가 간소화 되더라도, 단말이 새로운 MME 에 등록하는 경우, MME 간의 추가적인 시그널링 및 새로운 MME 가 해당 단말에게 신호를 내려주기 위한 레이턴시(latency) 등 많은 단점이 존재한다. 따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해, MME 간의 경계 영역에 있는 단말에게 인접 MME 로의 이동성이 발생하는 경우, 기존 망에 더 잔류하도록 하는 방식을 생각할 수 있다. 이 때, 단말은 기존 MME 에 남아있기 위해, 적어도 인접 MME 의 TA 로 이동한 시점에서 곧바로 MME 재선택을 하지 않을 수 있다. 일 예로, MME 재선택은 MME 재선택 조건(예, 각 MME 에 속하는 기지국의 신호 세기에 기초한 조건)이 일정 시간 이상 유지되어야 수행되는 것으로 제한할 수 있다. MME 재선택이 발생하지 않는 동안에 단말은 다음의 방식들을 통해 기존 망에 잔류한 채 D2D 동작을 수행할 수 있다.

첫 번째 방식으로, 서로 다른 TA 를 MME 간에 공유하여, TAU 시에 단말이 새로운 MME 의 TA 를 기존 MME 의 TA 로 인식하게 하는 것을 고려할 수 있다. 기본적으로 단말의 이동성으로 인해 TA 가 바뀌는 경우, 단말은 자신이 기지국으로부터 받은 TA 리스트에 존재하지 않는 TA 로 이동하는 경우 TAU 를 시도한다. 새로운 MME 에 속해있는 TA 로 이동하는 경우, 단말은 새로운 MME 에 TAU 를 요청하고 새로운 TA 리스트를 받는 동작을 수행한다(도 11 참조). 이 경우, D2D 단말들은 서로 다른 망에 속하게 되어 정상적인 D2D 동작(예, 단말 디스커버리)이 어려울 수 있으므로 TAU 가 기존 MME 상에서 이뤄지도록 할 필요가 있다. 이를 위해, MME 끼리 일부 TA 정보를 공유할 수 있다. TA 정보 공유는 MME 들이 서로의 기지국 정보를 공유하고 기지국 역시 각각의 단말에게 적합한 MME 를 선택할 수 있는 범위인 MME 풀(pool) 내에서 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 도 12 와 같이 MME 의 TA 들은 해당 MME 에게만 전용(dedicated)되는 영역(이하, 전용(dedicated) TA)과, 다른 MME 들에게 (MME 간의 이동성이 발생하는 빈도를 줄이기 위해) 공유되는 영역(이하, 공유(shared) TA)으로 나뉠 수 있다. 도 12 에서 UE 2 는 MME 1 의 공유 영역에 있는 TA 에 속해 있었으나 이동성이 발생하여 MME 2 의 공유 영역에 있는 TA 로 이동해 갔으며, 이 때 옮겨간 TA 도 MME 1 의 영역에 속해있는 것과 같이 생각할 수 있다.

즉, 기존에는 단말이 속해있는 MME 커버리지를 넘어 인접 MME 로 넘어간다면 UE 2 의 TA 리스트 업데이트는 도 13(a)와 같은 방식을 따르지만, MME 를 변경하지 않기 위해 예를 들어 도 13(b)와 같은 TA 리스트 할당이 가능하다. 이를 위해, 각각의 MME 는 자신이 관리하는 TA 뿐만 아니라 인접 MME 들 사이에 공유되는 TA 에 대한 정보도 사전에 갖고 있을 수 있다. 따라서, MME 는 자신의 공유 TA 영역에서 사전에 정의된 인접 공유 TA 영역으로 단말이 이동하는 경우, 단말이 자신의 커버리지에 속한 것으로 간주하고 D2D 동작(예, 페이징)을 지원할 수 있다. 또한, 단말은 특정 MME 의 TA 영역에서 인접 MME 의 공유 TA 영역으로 이동하는 경우, 기존 MME 의 망에 보다 잔류할 수 있다.

이를 위해, 각 MME 가 복수의 TA 리스트를 보유한 상태에서 자신에게 등록하는 단말에게 1 개가 아닌 복수의 TA 리스트를 전송할 수 있다. 예를 들어, 도 12 에서 MME 1 은 (기지국을 통해) UE 1 에게 다음의 TA 리스트들을 전송할 수 있다.

1) TA 리스트 1: MME 1 에 전용되는 TA(예: {TA1, TA2, TA3})

2) TA 리스트 2: 인접 MME(예, MME 2)와 공유하는 TA(예: {TA4, TA5})

3) TA 리스트 3: 인접 MME(예, MME 3)와 공유하는 TA(예: {TA6, TA7, TA8})

4) TA 리스트 4: 인접 MME(예, MME 4)와 공유하는 TA(예: {TA9})

또한, 도 11 에서 MME 2 는 (기지국을 통해) UE 2 에게 다음의 TA 리스트들을 전송할 수 있다.

1) TA 리스트 1: MME 2 에 전용되는 TA(예: {TA10, TA11, TA12})

2) TA 리스트 2: 인접 MME(예, MME 1)와 공유하는 TA(예: {TA4, TA5})

3) TA 리스트 3: 인접 MME(예, MME 5)와 공유하는 TA(예: {TA13, TA14})

4) TA 리스트 4: 인접 MME(예, MME 6)와 공유하는 TA (예: {TA15, TA16, TA17})

두 번째 방식으로, D2D 를 수행할 수 있는 물리적인 거리가 제한된 경우에 대응하기 위해 인접 MME 영역 사이에 TA 를 공유하는 것이 아니라, 각 TA 간에 일부 인접 셀을 공유하는 방식을 고려할 수 있다. 앞에서 설명한 첫 번째 방식은 인접 MME 의 새로운 TA 의 모든 셀로 이동할 수 있는 가능성을 모두 포함하고 있기 때문에 D2D 의 커버리지, 전송 전력 등이 제한이 있는 경우에는 적합하지 않을 수 있다. 한편, MME 는 단말의 위치를 TA 단위로 인식하므로 각 TA 가 주어진 공유 셀(shared cell)을 포함할 수 있어야 하며, 이를 D2D 를 위한 전용 가상(virtual) TA 로서 사전에 정의할 수 있다. 예를 들어, 공유 TA 의 경우, 공유 TA 리스트에 포함된 각각의 TAI 는 하나의 셀 또는 기지국에 대응할 수 있다. 따라서, 전용 TA 에 사용되는 TA 단위(예, TA 는 복수의 기지국을 포함)와 공유 TA 에서 사용되는 TA 단위(예, TA 는 하나의 기지국 또는 셀을 포함)가 다를 수 있다. 도 14(a)(b)에 공유 셀이 구성된 경우를 예시하였다. 도 14(a)와 같이 MME 간의 경계 영역에만 공유 셀이 존재하는 경우, 경계 영역에서 단말의 MME 간 이동을 줄일 수 있다. 또한, 도 14(b)와 같이 추가적으로 각 TA 의 경계마다 공유 셀을 구성할 수 있다. 이 경우, TA 간에 사전에 공유해야 할 정보의 양은 더 많아지지만 TA 의 경계 영역에서 TA 업데이트 이벤트를 좀 더 줄일 수 있다.

세 번째 방식으로, 기존의 TA 와 별개로 정의되는 D2D 만을 위한 가상 TA 및 D2D 전용 페이징 채널 등을 설정하여 휴지 상태의 이동성에 대응할 수 있다. 기존의 TA 가 한 개 혹은 다수의 기지국들이 모여 이루어진 단위로서 상위의 MME 단에서 관리하는 것과 달리, D2D 가상 TA 는 셀 간 협력을 통해서 구성될 수 있으며, 상위 단에서 관리될 필요 없이 해당 기지국들 사이에서만 정보를 공유할 수 있다.

일 예로, 도 15 와 같이 D2D 가상 TA 를 구성하는 셀들은 동일한 레거시(legacy) TA 영역 (기존 셀룰라 망 기준) 단위에 속하거나, 서로 다른 레거시 TA 영역 (기존 셀룰라 망 기준) 단위에 속할 수 있다. 한편, 도 15 를 참조하면, D2D 가상 TA 안에 속하는 기지국(eNB 1)과 통신을 수행하고 있는 단말(UE 1)이 해당 D2D 가상 TA 영역에 속하는 다른 기지국(eNB 2)과 통신을 수행하고 있는 단말(UE 2)와 D2D 통신을 원하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, D2D 통신을 원하는 단말(UE 1)의 서빙 기지국(eNB 1)이 사전에 정의된 D2D 페이징 시그널 방법을 통해 다른 기지국(eNB 2)과 통신을 수행하는 단말(UE2)에게 D2D 통신 수행 유무 등을 알려줄 수 있다. 또한, D2D 페이징 신호의 전송 범위(예, 특정 D2D 가상 TA 영역으로 설정 가능) 및 자원 설정은 특정 D2D 가상 TA 에 속하는 다수의 기지국들 간에 공유될 수 있고, 해당 정보는 각각의 단말에게 상위 계층 신호(혹은 물리 계층 시그널)을 통해서 알려줄 수 있다. 또한, 앞서 기술한 방식들에서 제기되었던 문제들과 동일하게, 단말이 가상 TA 를 벗어나는 경우를 대비하여, 가상 TA 들 간에도 공유 셀의 개념을 도입할 수 있다. 단, 휴지 단말(UE 2)이 셀간 협력 통신을 할 수 있는 범위 즉, 가상 TA (공유 셀 포함)를 벗어나는 경우에는 D2D 요청에 대한 페이징 메시지를 받지 못하는 것으로 간주할 수 있다. 이 경우, 단말들(예, UE 1 - UE 2)간의 D2D 통신은 UE2 가 주어진 시간 내에 UE1 이 속한 가상 TA 로 돌아오지 못하면 종료될 수 있다.

상기 방식들을 적용 시, 이동성이 발생한 단말이 인접 MME 의 영역으로 넘어 갔는데도 TAU 를 하지 않는다면, 신규 MME 로부터 받기로 되어 있는 페이징 등의 정보를 받지 못할 수 있다. 따라서, 신규 MME 의 페이징 동작을 대신하기 위해, 다음의 방식을 고려할 수 있다. 여기서, D2D 트래픽에 대한 페이징 메시지를 전송하는 채널을 편의상 D2D 페이징 채널이라고 지칭한다. D2D 페이징 채널은 기존 LTE 페이징 채널을 재활용하거나, D2D 를 위해 새롭게 정의할 수 있다.

1) 클라이언트 단말(RRC-connected, intra (old) MME)가 서버 단말(IDLE, out of (old) MME)에게 직접 D2D 페이징 채널(즉, 페이징 메시지)을 전송할 수 있다. 즉, 클라이언트 단말이 D2D 페이징 채널을 직접 전송하여 (D2D 통신에 적합한 정도로) 근접 위치에 있는 서버 단말을 깨울 수 있다. 클라이언트 UE 가 D2D 페이징 채널을 전송하는 동작은 페이징 채널의 안정성과 빠른 연결성을 위해 D2D 트래픽이 발생한 시점 이후에 클라이언트 단말이 자체적으로 페이징 전송 여부를 판단하여 전송할 수 있지만, 전력 소비와 효율성 등을 감안하여 클라이언트 단말이 속해 있는 MME 혹은 기지국에서 (MME 이동성 등을 기반으로) 클라이언트 단말에게 페이징 채널 전송을 지시할 수 있다.

2) 또한, 단말이 셀룰러 망에 연결되어 기지국 등과 통신을 수행하는 경우, 단말은 휴지 상태에서 기지국, 구체적으로는 특정 MME 의 특정 TA 에 속한 기지국으로부터 페이징 신호를 받고, 연결이 필요한 시점에 깨어날 수 있다. 예를 들어, 서버 단말의 위치가 가장 최근에 파악됐던 TA(old MME 에 속해 있을 수 있음)에 속해 있는 기지국들 역시 D2D 페이징 채널을 전송할 수 있다.

서버 단말에 대한 페이징을 위해, 1) 및 2) 중 어느 하나가 사용되거나, 이들이 함께 사용될 수 있다.

한편, D2D 동작을 하면서 셀룰러 통신이 계속 이뤄져야 하는 상황이라면 다음과 같은 옵션을 고려할 수 있다.

Alt 1) 기존과 다름 없이 TAU 를 수행하고 서버 단말이 신규 MME 에 접속 및 등록할 수 있다. 이 경우, 1) 적어도 (셀룰러 통신을 위한) LTE 페이징 채널은 신규 MME 로부터 전송될 수 있고, 2) D2D 페이징 정보는 기존 LTE 페이징 채널 (from new MME)을 통해 전달되거나, 별도의 D2D 특정-페이징 채널을 통해 전송될 수 있다.

Alt 2) 서버 단말이 old MME 에 계속 남아서 D2D 동작뿐만 아니라 셀룰러 동작도 모두 old MME 와 연계하여 수행할 수 있다. 이러한 동작은 단말이 New MME 로 완전히 넘어가기 전까지 유지될 수 있다.

상술한 설명은 단말의 통신 모드가 D2D 로 설정되어 있는 경우를 위주로 기술하였다. 만약, 단말의 통신 모드가 논-D2D 로 설정된 경우에는 종래의 과정에 따라 TAU 과정/MME 변경/페이징 동작을 수신할 수 있다. 예를 들어, 단말은 MME 로부터 하나의 TA 리스트만을 수신하고, 현재 위치는 TA 정보가 TA 리스트와 매칭되지 않는 경우, 도 11 의 과정에 따라 TAU/MME 변경 과정을 수행할 수 있다. 또한, TA 리스트에 포함된 각각의 TAI 는 하나의 TA 에 대응하며, 각각의 TA 는 복수의 기지국을 포함할 수 있다. 또한, 현재 위치의 TA 정보가 기존의 TA 리스트와 매칭되지 않는 경우, 단말은 새로운 MME 에 등록할 수 있고, 새로운 MME 로부터 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 따라서, TAU 과정/MME 변경/페이징 동작은 단말의 통신 모드에 따라 기초하여 적응적으로 수행될 수 있다.

도 16 은 본 발명에 실시예에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다. 릴레이를 포함하는 시스템의 경우, 기지국 또는 단말은 릴레이로 대체될 수 있다.

도 16 을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 110) 및 단말(UE, 120)을 포함한다. 기지국(110)은 프로세서(112), 메모리(114) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛(116)을 포함한다. 프로세서(112)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(112)와 연결되고 프로세서(112)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(116)은 프로세서(112)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(120)은 프로세서(122), 메모리(124) 및 RF 유닛(126)을 포함한다. 프로세서(122)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(124)는 프로세서(122)와 연결되고 프로세서(122)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(126)은 프로세서(122)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(110) 및/또는 단말(120)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.

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 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 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. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 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, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 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. 본 발명은 본 발명의 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.

본 발명은 단말, 릴레이, 기지국 등과 같은 무선 통신 장치에 사용될 수 있다.

Claims (12)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 이동성을 관리하는 방법에 있어서,
   복수의 TA(Tracking Area) 리스트를 수신하되, 상기 복수의 TA 리스트는 전용 TA 리스트 및 공유 TA 리스트를 포함하는 단계; 및
   현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, TAU(Tracking Area Update) 과정을 통신 모드에 따라 선택적으로 수행하는 단계를 포함하되,
   상기 통신 모드가 논-D2D(Device to Device)인 경우, 상기 TAU 과정은 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME(Mobility Management Entity)에 대해 수행되며,
   상기 통신 모드가 D2D인 경우, 상기 TAU 과정은 스킵되는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전용 TA 리스트는 상기 단말이 등록된 MME에만 속하는 TA 정보를 포함하고, 상기 공유 TA 리스트는 상기 단말이 등록된 MME와 인접 MME 사이에 공유되는 TA 정보를 포함하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 공유 TA 리스트는 복수의 제1 TAI(TA Identity)를 포함하고, 각각의 제1 TAI는 하나의 기지국 또는 셀에 대응하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전용 TA 리스트는 복수의 제2 TAI를 포함하고, 각각의 제2 TAI는 하나의 TA에 대응하며, 각각의 TA는 복수의 기지국을 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, 페이징 메세지를 수신하기 위한 과정은 통신 모드를 고려하여 수행되며,
   상기 통신 모드가 논-D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME로부터 수신되고, 상기 통신 모드가 D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 전용 TA에 대응하는 MME로부터 수신되는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, 페이징 메세지를 수신하기 위한 과정은 통신 모드를 고려하여 수행되며,
   상기 통신 모드가 논-D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME로부터 수신되고, 상기 통신 모드가 D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 피어(peer) D2D 단말로부터 수신되는 방법.
7. 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 단말에 있어서,
   무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛; 및
   프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
   복수의 TA(Tracking Area) 리스트를 수신하되, 상기 복수의 TA 리스트는 전용 TA 리스트 및 공유 TA 리스트를 포함하는 단계; 및
   현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, TAU(Tracking Area Update) 과정을 통신 모드에 따라 선택적으로 수행하도록 구성되며,
   상기 통신 모드가 논-D2D(Device to Device)인 경우, 상기 TAU 과정은 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME(Mobility Management Entity)에 대해 수행되며,
   상기 통신 모드가 D2D인 경우, 상기 TAU 과정은 스킵되는 단말.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전용 TA 리스트는 상기 단말이 등록된 MME에만 속하는 TA 정보를 포함하고, 상기 공유 TA 리스트는 상기 단말이 등록된 MME와 인접 MME 사이에 공유되는 TA 정보를 포함하는 단말.
9. 제7항에 있어서,
   상기 공유 TA 리스트는 복수의 제1 TAI(TA Identity)를 포함하고, 각각의 제1 TAI는 하나의 기지국 또는 셀에 대응하는 단말.
10. 제9항에 있어서,
    상기 전용 TA 리스트는 복수의 제2 TAI를 포함하고, 각각의 제2 TAI는 하나의 TA에 대응하며, 각각의 TA는 복수의 기지국을 포함하는 단말.
11. 제7항에 있어서,
    상기 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, 페이징 메세지를 수신하기 위한 과정은 통신 모드를 고려하여 수행되며,
    상기 통신 모드가 논-D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME로부터 수신되고, 상기 통신 모드가 D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 전용 TA에 대응하는 MME로부터 수신되는 단말.
12. 제7항에 있어서,
    상기 현재 셀의 TA 정보가 상기 공유 TA 리스트에 매칭되는 경우, 페이징 메세지를 수신하기 위한 과정은 통신 모드를 고려하여 수행되며,
    상기 통신 모드가 논-D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 상기 현재 셀의 TA 정보에 대응하는 MME로부터 수신되고, 상기 통신 모드가 D2D인 경우 상기 페이징 메세지는 피어(peer) D2D 단말로부터 수신되는 단말.

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