KR20150095112A

KR20150095112A - 단말간 직접 통신이 가능한 단말기 그리고 그것의 간섭 제거 방법

Info

Publication number: KR20150095112A
Application number: KR1020140016220A
Authority: KR
Inventors: 권헌국; 강병수; 이광천
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-20
Also published as: US9807775B2; KR102116557B1; US20150230258A1

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 단말간 집적 통신을 수행하는 단말기는, 상향링크 채널 신호 및 하향링크 채널 신호를 송수신하는 안테나, 상기 안테나의 송수신 신호를 상향링크 채널 신호와 하향링크 채널 신호로 분리하는 듀플렉서, 상기 상향링크 채널 신호를 시분할 다중화 방식(TDD)으로 스위칭하여 상향링크 송신 블록과 제 1 수신 블록으로 분리하는 스위치, 그리고 상기 듀플렉서로부터 제공되는 상기 하향링크 채널 신호를 기저 대역으로 변환하는 제 2 수신 블록을 포함한다.

Description

단말간 직접 통신이 가능한 단말기 그리고 그것의 간섭 제거 방법{TERMINAL FOR D2D COMMUNICATION AND REJECTING INTERFERENCE METHOD THEREOF}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 단말간 직접 통신이 가능한 단말기 및 그것의 간섭 제거 방법에 관한 것이다.

셀룰러 이동 통신 시스템에서의 단말간 직접 통신(Device-to-Device: 이하, D2D라 칭함) 기술은 기지국을 거치지 않고 인접한 두 단말 사이에 직접적인 데이터 송수신을 수행하는 통신 방식을 의미한다. 셀룰러 이동 통신망에서 근접한 단말들이 셀룰러 인터페이스로 D2D 링크를 설정한 뒤 셀룰러 통신과는 무관하게 단말들끼리 D2D 링크를 통해서 데이터를 교환할 수 있다. 이러한 D2D 기술은 셀룰러 이동통신 망의 부담을 줄이고, 인프라 비용의 증가 없이 셀 경계 사용자의 전송 속도를 개선할 수 있다. 더불어, D2D 기술의 적용에 따라 음영 지역에 있는 단말에게 셀룰러 망 접속을 지원할 수 있으며, 간섭 감소를 통하여 시스템의 서비스 용량을 증가시킬 수 있다.

특히, 셀룰러 이동통신 시스템에서의 D2D 기술은 와이파이 다이렉트(WiFi Direct), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 기술과 비교하여 넓은 셀 커버리지 및 우수한 보안성을 갖는다. 따라서, D2D 기술은 중요성이 증가하고 있으며, 3GPP에서도 차세대 LTE 통신 표준 기술 후보로 확정되었다.

현재 이러한 셀룰러 이동통신 시스템에서의 D2D 기술은, 셀룰러 통신에 의한 단말간 동기를 유지해야만 하기에 셀룰러 통신 링크인 하향링크(Down Link: 이하, DL)의 유지가 보장되어야 한다. 그러나 주파수 분할 방식(Frequency Divisional Duplex: 이하, FDD)의 셀룰러 이동통신 단말의 경우에는 송/수신 반송 주파수의 상이성으로 인해 단말간 통신이 불가능하다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 단말의 송신 주파수와 동일한 주파수로 D2D 통신을 시간 분할 방식(Time Division Duplex: 이하, TDD)을 이용하도록 D2D 수신 경로만을 추가로 구성할 수 있다.

그러나, 상기 구성의 단말을 통한 셀룰러 이동통신 시스템 기반에서 단말 송신 주파수와 동일한 주파수로 D2D 통신을 하는 경우, 셀룰러 통신을 하고 있는 단말로부터의 간섭으로 인해서 통신 품질을 보장하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 단말간 통신을 수행하는 단말에서 셀룰러 통신을 하는 단말로부터의 간섭을 제거하기 위한 장치 및 방법에 대한 기술이 절실한 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 단말간 통신을 수행하는 단말에서 셀룰러 통신을 하는 단말로부터의 간섭을 제거할 수 있는 송수신 장치 및 그것의 간섭 제거 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 단말간 직접 통신을 수행하는 단말의 간섭 제거 방법은, 단일 주파수 대역의 주파수 자원 할당을 셀룰러 통신용과 단말간 직접 통신용으로 구분하여 사용함으로써, 셀룰러 통신과 D2D 통신간 간섭이 없도록 한다. 전술한 주파수 자원 할당을 바탕으로 RF 대역 및 기저대역의 여파기를 통해 간섭 신호인 셀룰러 통신의 상향링크 신호를 감쇄시켜 D2D용 신호에 의한 수신 경로의 영향을 차단하는 방법을 포함한다.

또한, 상기 주파수 자원 할당을 바탕으로 상향 채널 신호 중에서 단말간 직접 통신 신호의 신호대 잡음비를 검출하고, 상기 신호대 잡음비가 기준치 미만일 경우에는 상기 단말과 직접 통신을 수행하는 상대 단말에 송신 전력을 증가하도록 요청하도록 하는 방법이 추가로 포함될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 단말간 직접 통신에서 다른 단말의 셀룰러 통신에 의해서 발생하는 간섭을 효과적으로 제거하는 단말기 및 그것에서 발생할 수 있는 간섭 제거 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 단말간 직접 통신(D2D)과 간섭이 발생하는 경우를 간략히 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기의 송수신 구조를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1의 상황에서 제 1 단말(10)이 받는 간섭을 보여주는 도면이다.
도 4는 일반적인 OFDMA 시스템에서 단일 채널 대역 내에서 주파수 자원의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자원 할당을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 간섭을 필터링하기 위한 단말기의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 7은 도 6의 필터 유닛을 보여주는 블록도이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 7의 필터 유닛의 동작을 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 간섭 제거 방법을 간략히 보여주는 순서도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 효과를 보여주는 도면들이다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 출원에서 사용하는 '단말기' 또는 '단말'은 사용자 장비(UE; User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT: Access Terminal), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선 송수신 유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말기의 다양한 실시 예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍(gaming) 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 출원에서 사용하는 '셀' 또는 '기지국'은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(Base Station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 전송 점 (Transmit Point), 수신 점 (Receive Point), RRH (Remote Radio Head), RRE(Remote Radio Element), RRU (Remote Radio Unit), 릴레이(Relay) 및 펨토 셀(Femto-Cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 단말간 직접 통신(D2D)과 간섭이 발생하는 경우를 간략히 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기지국(40)에 의해서 형성되는 셀(50)에는 복수의 단말들(10, 20, 30)이 포함될 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)은 단말간 직접 통신을 수행하고 있으며, 제 3 단말(30)은 셀룰러 통신을 수행하고 있다.

단말간 직접 통신을 수행하는 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)은 단말간 직접 통신 채널로써 상향링크 채널을 사용한다. 일반적으로, 주파수 분할 방식(Frequency Divisional Duplex: 이하, FDD)의 셀룰러 이동 통신에서 사용하는 단말들의 경우 송신 반송파와 수신 반송파의 주파수는 상이하다. 따라서, 주파수 분할 방식의 단말간 직접 통신이 가능하도록 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)은 송신용 반송 주파수를 시분할 방식(Time Divisional Duplex: 이하, TDD)으로 나누어서 사용한다. 즉, 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)은 셀룰러 통신의 상향링크 채널을 시간 분할하여 단말간 직접 통신을 위한 송신 및 수신 채널로 사용한다.

단말들(10, 20, 30) 각각은 하향링크 채널(DL)을 통해서 기지국(40)으로부터 제어 정보를 제공받을 수 있다. 특히, 상호 단말간 직접 통신을 수행하는 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)은 기지국(40)으로부터 단말간 집적 통신을 위한 통신 링크 정보를 하향링크 채널(DL)을 통해서 제공받을 수 있다. 따라서, 단말간 직접 통신을 수행하는 경우라도 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)은 항상 셀룰러 하향링크 신호를 수신할 수 있어야 한다.

제 3 단말(30)은 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)과 동일한 송수신 시스템을 가진 단말이다. 이 경우, 제 3 단말(30)은 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)과 동일한 주파수의 상향링크 채널을 가진다. 따라서, 제 3 단말(30)이 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)과 근접하여 기지국(40)과 셀룰러 통신을 수행하는 경우, 단말간 직접 통신을 수행하는 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)의 D2D 통신용 주파수와 중첩될 수 있다. 특히, 제 3 단말(30)이 셀(50)의 경계 지점에 가까울수록, 또는 기지국(40)으로부터 거리가 멀어질수록 제 3 단말(30)은 송신 전력을 높이게 될 것이다. 이 경우, 제 3 단말(30)의 셀룰러 통신의 송신 신호는 제 1 및 제 2 단말들(10, 20)의 직접 통신에는 간섭으로 작용한다. 더불어, 제 3 단말(30)은 기지국(40)과 하향 및 상향링크를 사용하여 셀룰러 통신을 수행할 것이다.

상술한 시나리오에 따르면, 제 3 단말(30)의 상향링크 신호는 인접한 위치에서 단말간 직접 통신을 수행하는 제 1 단말(10)에 간섭으로 작용한다. 본 발명에 따른 단말간 직접 통신 방법에 따르면, 주파수 자원의 효율적 할당에 의해서 상술한 제 3 단말(30)로부터 발생하는 간섭을 제거할 수 있다. 더불어, 단말간 직접 통신을 수행하는 단말들의 송신 전력의 제어를 통해서 제 3 단말(30)에 기인한 간섭 효과를 상쇄할 수 있다. 이러한 기술 사항은 후술하는 도면들을 통해서 좀더 자세히 설명될 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 단말기의 송수신 구조를 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 단말기(100)는 셀룰러 통신과 D2D 통신에서 공용으로 사용되는 공통 송신 유닛(110), D2D 수신 유닛(120), 셀룰러 수신 유닛(130)을 포함한다. 그리고 단말기(100)는 스위치(150), 듀플렉서(160), 그리고 안테나(170)를 포함할 수 있다.

공통 송신 유닛(110)은 기저대역의 셀룰러 송신 신호(TX_UL)나 D2D 송신 신호(TX_D2D)를 상향링크 주파수(f_UL)로 변조하여 증폭한다. 이러한 기능을 위해서 공통 송신 유닛(110)은 믹서(112)와 전력 증폭기(114)를 포함할 것이다. 셀룰러 통신 모드에서는 셀룰러 송신 신호(TX_UL)가 상향링크 주파수(f_UL)로 변조되어 출력될 것이다. 반면, D2D 통신 모드에서는 D2D 송신 신호(TX_D2D)가 상향링크 주파수(f_UL)로 변조되어 출력될 것이다.

D2D 수신 유닛(120)은 D2D 수신 시간 슬롯에서 스위치(150)로부터 전달되는 D2D 수신 신호를 증폭하여 기저대역으로 복조한다. 이러한 동작을 위해서 D2D 수신 유닛(120)은 저잡음 증폭기(122) 및 믹서(124)를 포함할 수 있다. 믹서(124)는 상향링크 주파수(f_UL) 대역으로 수신되는 D2D 수신 신호를 기저대역 신호(RX_D2D)로 복조할 것이다.

셀룰러 수신 유닛(130)은 셀룰러 하향링크 채널 신호를 항상 수신할 수 있다. 즉, 셀룰러 수신 유닛(130)은 듀플렉서(160)로부터 전달되는 셀룰러 통신의 수신 신호를 증폭하여 기저대역으로 복조한다. 이러한 동작을 위해서 셀룰러 수신 유닛(130)은 저잡음 증폭기(132) 및 믹서(134)를 포함할 수 있다. 믹서(134)는 하향링크 주파수(f_DL) 대역으로 수신되는 셀룰러 통신용 수신 신호를 기저대역 신호(RX_DL)로 복조한다.

스위치(150)는 공통 송신 유닛(110)과 D2D 수신 유닛(120)을 시분할 방식(TDD)으로 선택하기 위한 구성이다. 스위치(150)는 송신 시간 슬롯에서 공통 송신 유닛(110)의 출력을 듀플렉서(160)로 전달하도록 제어된다. 스위치(150)는 수신 시간 슬롯에서 듀플렉서(160)의 상향링크 주파수(f_UL)를 선택하는 RF 대역 필터로부터 여파된 수신 신호를 D2D 수신 유닛(120)으로 전달하도록 제어될 것이다. 시분할 방식(TDD)의 시간 슬롯들 중 할당된 시간 슬롯의 스위치(150) 선택에 의해서 상향링크 주파수(f_UL) 대역은 송신 채널로 또는 D2D 수신 채널로 사용될 수 있다. 스위치(150)에 의해서 상향링크 주파수(f_UL) 대역은 D2D 통신의 송신과 수신이 분리될 수 있다. 그리고 셀룰러 통신의 송신은 D2D 송신이 이루어지는 시간 슬롯을 공유하게 될 것이다. D2D 통신 모드에서 시분할 방식(TDD)으로 상향링크 주파수(f_UL) 대역을 D2D 송신 슬롯과 D2D 수신 슬롯이 할당될 수 있다.

주파수 분할 방식(FDD)의 셀룰러 통신 모드에서, 송신용 상향링크 주파수(f_UL)와 수신용 하향링크 주파수(f_DL)의 차이를 이용하여 송신 신호와 수신 신호가 분리된다. 이러한 신호의 분리는 듀플렉서(160)에 의해서 수행된다. 반면, 단말간 직접 통신(D2D)의 경우에는 송신 및 수신 반송 주파수는 상향링크 주파수(f_UL)를 동일하게 사용해야 한다. 즉, D2D 통신을 위해서 셀룰러 통신의 상향링크 주파수(f_UL)가 송신용 및 수신용 반송 주파수로 사용된다. 스위치(150)는 D2D 통신시에 시분할 방식(TDD)으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 효과적인 수단이다.

듀플렉서(160)는 셀룰러 통신의 상향링크 채널과 하향링크 채널을 분리한다. 듀플렉서(160)는 상향링크 주파수(f_UL)를 통과시키는 RF 대역 필터(162)를 포함한다. 따라서, 듀플렉서(160) 의해서 셀룰러 상향링크에 해당하는 송신 신호(TX_UL)와 단말간 직접 통신(D2D)의 송신 신호(TX_D2D)를 안테나(170)로 전달할 것이다. 더불어, 듀플렉서(160)는 단말간 직접 통신을 위한 수신 신호(RX_D2D)를 안테나(170)로부터 전달받아 RF 대역 필터(162)를 경유하여 스위치(150)로 전달한다. RF 대역 필터(162)는 셀룰러 통신의 상향링크 주파수(f_UL)에 대한 선택 특성을 갖는다. 반면, 듀플렉서(160)는 셀룰러 통신의 하향링크 채널 주파수(f_DL)를 통해서 수신되는 수신 신호를 저잡음 증폭기(144)로 전달한다. 듀플렉서(160)는 하향링크 채널 주파수(f_DL)에 대한 선택 특성을 갖는 RF 대역 필터(164)를 포함한다. 이렇게 듀플렉서(160)는 대역 필터들(162, 164)을 구비하여 상향링크 채널과 하향링크 채널을 분리할 수 있다.

안테나(170)는 셀룰러 또는 단말간 직접 통신을 위해서 제공된다. 안테나(170)를 통해서 상향링크 신호(TX_UL, TX_D2D)가 무선 신호(RF Signal)로 전송된다. 안테나(170)를 통해서 전달되는 무선 신호(RF Signal) 형태의 하향 신호(RX_DL, RX_D2D)가 전기 신호로 수신될 수 있다. 안테나(170)는 단일 또는 다중 안테나 시스템으로 구성될 수 있음은 잘 이해될 것이다.

이상에서는 본 발명의 주파수 자원 할당 조건에서 단말간 직접 통신 신호를 효과적으로 송수신하는 단말기(100)의 구성이 설명되었다. 도 3은 도 1의 상황에서 도 2의 송수신 구조를 갖는 제 1 단말(10)이 받는 간섭을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상향링크 주파수(f_UL)는 셀룰러 통신과 단말간 직접 통신(D2D)을 위한 채널로 공유된다. 따라서, 셀룰러 통신을 수행중인 인접 단말기의 상향링크 채널 신호(230)는 단말간 직접 통신(D2D)을 수행중인 단말들에는 잡음으로 작용한다.

단말간 직접 통신(D2D)을 수행하는 D2D 신호 대역(210)은 셀룰러 통신의 상향링크 신호 대역(230)과 정확히 중첩된다. 하지만, 셀룰러 통신의 하향링크 신호 대역(220)은 D2D 신호 대역(210)과 중첩되지 않는다. 따라서, 하향링크 신호 대역(220)을 통해서 단말들은 단말간 직접 통신(D2D)을 위한 단말간 동기나 제어 신호를 수신할 수 있다. 즉, 단말들은 하향링크 신호 대역(220)을 통해서 상대 단말의 번호, D2D 통신의 가능 여부, 통화 상태 등의 제어 정보를 수신할 수 있다.

반면, D2D 신호 대역(210)에서는 단말간 직접 통신을 수행하는 제 1 단말(10)에게 제 3 단말(30)의 셀룰러 통신 신호는 간섭으로 작용한다. 제 3 단말(30)이 기지국(40)으로부터 거리가 멀어질수록 제 3 단말(30)의 송신 출력은 증가하게 될 것이다. 이 경우, 제 1 단말(10)의 단말간 직접 통신에 대한 간섭 전력은 증가하게 된다. 따라서, 단말간 직접 통신(D2D)에 장애로 작용하고 통화 품질은 급격히 저하될 것이다.

본 발명의 단말에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 상향링크 주파수 자원의 할당 방법 또는 전력 제어 방법이 개시될 것이다. 이러한 방법들에 의해서 인접한 셀룰러 통신을 수행중인 단말에 영향없이 단말간 직접 통신(D2D)이 가능하다.

도 4는 일반적인 OFDMA 시스템에서 단일 채널 대역 내에서 주파수 자원의 구성을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 상향링크 채널의 채널 대역(310)이 간략히 도시되어 있다.

채널 대역(310)은 기지국(40)에 의해서 단말이 할당받는 상향링크용 주파수 대역을 나타낸다. 전송 설정 대역(320)은 마스크(310)에 의해서 규정되는 상향링크에 할당되는 주파수 대역이다. 전송 설정 대역(320)은 실질적으로 자원 블록(Resource Block: 이하, RB) 단위로 주파수가 할당되는 대역이다. 그리고 전송 대역(330, 330')은 실질적으로 데이터의 전송이 이루어지는 대역을 나타낸다. 자원 블록(RB)들의 할당은 중심 반송파(Center subcarrier)를 중심으로 대칭적으로 구성될 수 있다. 실질적으로 전송 설정 대역(320)에는 셀룰러 통신을 위한 비활성 자원 블록들이 존재한다. 여기서, 각각의 자원 블록들은 복수의 부반송파들을 포함할 수 있다.

만일, 셀룰러 통신의 상향링크 신호와 D2D 통신의 송수신 신호의 주파수 자원할당이 상술한 전송 대역(330, 330)에서 구분없이 설정된다면, 셀룰러 통신의 상향링크에 의한 혼합 간섭을 D2D 통신을 수행하는 단말이 받게 될 것이다. 따라서, 셀룰러 통신의 상향링크와 D2D 통신의 채널에 대한 효율적인 자원 블록 할당이 필요하다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 주파수 자원 할당 방법을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 상향링크 채널 대역(400)은 단말간 직접 통신(D2D)과 셀룰러 통신 각각의 자원 블록들은 분리되어 할당될 수 있다. 이러한 주파수의 자원 블록 할당은 도 2의 단말기(100)의 구조를 전제로 함은 잘 이해될 것이다.

중심 부반송파(Center Subcarrier) 위치의 자원 블록들(420)은 단말간 직접 통신(D2D) 용으로 할당된다. 그리고 단말간 직접 통신(D2D) 자원 블록들(420)에 인접한 대역들(430, 430') 각각은 보호 대역(Guard band)으로 할당될 수 있다. 보호 대역들(430, 430') 각각에 인접하여 셀룰러 통신의 상향링크용 자원 블록들(440, 440')이 할당될 수 있다.

이러한 방식으로 단말간 직접 통신(D2D)용 자원 블록들(420)과 셀룰러 통신용 상향링크 자원 블록(440, 440')은 보호 대역(430, 430')에 의해서 분리된 주파수 자원으로 할당된다. 이러한 주파수 자원의 할당을 통해서 RF 대역의 필터와 기저대역의 필터를 사용하여 단말간 집적 통신(D2D)을 수행하는 단말에서 간섭 신호로 작용하는 상향링크 신호를 효과적으로 제거할 수 있다. 여기서, 상향링크용 자원 블록들(440, 440')과 단말간 직접 통신(D2D)용 자원 블록들(420)은 반대로 할당받을 수도 있다. 즉, 상향링크용 자원 블록들(440, 440')이 중심 부반송파 위치에 할당되고, D2D용 자원 블록들(420)이 채널 대역의 외측에 위치하도록 주파수 자원의 할당이 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 필터링을 통한 간섭의 제거가 가능한 단말기(200)를 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 단말기(200)는 베이스밴드 모뎀(210), DAC(220), ADC(222, 224), 믹서(230, 234), 전력 증폭기(240), 저잡음 증폭기들(242, 244), 스위치(250), 듀플렉서(260), 안테나(270), 그리고 필터 유닛(280)을 포함할 수 있다.

베이스밴드 모뎀(210)은 셀룰러 통신 또는 단말간 직접 통신(D2D) 통신을 위한 송신 데이터의 생성 및 수신 데이터의 복조를 수행한다. 베이스밴드 모뎀(210)에 의해서 상향 및 하향링크 채널로 전송될 제어 데이터 및 메시지 데이터들이 생성된다. 베이스밴드 모뎀(210)을 통해서 단말기(200)는 셀룰러 통신의 송신 데이터(TX_UL) 및 단말간 직접 통신(D2D)의 송신 데이터(TX_D2D)를 생성하여 DAC(120)로 전달할 것이다. 베이스밴드 모뎀(210)은 단말간 직접 통신(D2D)에서 수신 데이터(RX_D2D)를 ADC(222)로부터 제공받는다. 베이스밴드 모뎀(210)은 더불어 셀룰러 통신의 다운 링크 채널을 통해서 수신되는 제어 데이터 및 메시지 데이터(RX_DL)를 수신하여 처리할 것이다.

DAC(220)는 베이스밴드 모뎀(210)으로부터 생성된 송신 데이터(TX_UL/TX_D2D)를 아날로그 신호로 변환한다. ADC(222)는 필터 유닛(280)으로부터 처리된 단말간 직접 통신용 수신 신호를 디지털 데이터로 변환한다. ADC(224)는 단말기(200)에서 셀룰러 통신의 하향링크 채널을 통해서 수신되고, 베이스밴드 영역으로 복조된 수신 신호를 디지털 데이터로 변환한다.

믹서(230)는 DAC(220)로부터 제공되는 송신 신호를 상향링크 채널의 반송 주파수(f_UL) 대역으로 변조한다. 그리고 전력 증폭기(240)는 믹서(220)로부터 제공되는 신호의 전력을 증폭한다. 전력 증폭기(240)는 믹서(230)에 의해서 상향 변환된 신호를 안테나(270)를 통한 무선 방사가 가능한 레벨로 증폭한다.

스위치(250)는 단말간 직접 통신(D2D)을 위해서 단말에 구비되는 구성이다. 주파수 분할 다중화 방식(FDD)의 셀룰러 통신의 경우, 상향링크 주파수(f_UL)와 하향링크 주파수 (f_DL)의 차이를 이용하여 송신 신호와 수신 신호를 분리한다. 이러한 신호의 분리는 듀플렉서(260)에 의해서 수행된다. 반면, 단말간 직접 통신(D2D)의 경우에는 송신 및 수신 반송 주파수를 동일하게 사용해야 한다. 즉, 단말간 직접 통신(D2D)을 위해서 셀룰러 통신의 상향링크 주파수(f_UL)가 송신용 및 수신용 반송 주파수로 사용된다.

따라서, 단말간 직접 통신(D2D)을 위해서는 시분할 다중화(TDD) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리할 수밖에 없다. 단말간 직접 통신(D2D)을 수행하기 위해서 송신과 수신에 시간 슬롯을 별도로 할당하게 된다. 그리고 송신 슬롯 구간에서, 스위치(250)는 전력 증폭기(240)로부터 제공되는 송신 신호(TX_D2D)를 듀플렉서(160)로 전달할 것이다. 반면, 수신 슬롯 구간에서는 스위치(250)는 듀플렉서(260)로부터 전달되는 수신 신호(RX_D2D)를 선택하여 저잡음 증폭기(242)로 전달할 것이다.

듀플렉서(260)는 셀룰러 통신의 상향링크 채널과 하향링크 채널을 분리한다. 듀플렉서(260)는 상향링크 주파수(f_UL)를 통과시키는 RF 대역 필터(262)를 포함한다. 따라서, 듀플렉서(260) 의해서 셀룰러 상향링크에 해당하는 송신 신호(TX_UL)와 단말간 직접 통신(D2D)의 송신 신호(TX_D2D)를 안테나(270)로 전달할 것이다. 더불어, 듀플렉서(260)는 단말간 직접 통신을 위한 수신 신호(RX_D2D)를 안테나(270)로부터 전달받아 RF 대역 필터(262)를 경유하여 스위치(250)로 전달한다. RF 대역 필터(262)는 셀룰러 통신의 상향링크 주파수(f_UL)에 대한 선택 특성을 갖는다. 반면, 듀플렉서(260)는 셀룰러 통신의 하향링크 주파수(f_DL)를 통해서 수신되는 수신 신호를 저잡음 증폭기(244)로 전달한다. 듀플렉서(260)는 하향링크 주파수(f_DL)에 대한 선택 특성을 갖는 대역 필터(264)를 포함한다. 이렇게 듀플렉서(260)는 RF 대역 필터들(262, 264)을 구비하여 상향링크 채널과 하향링크 채널을 구분할 수 있다.

안테나(270)는 셀룰러 또는 단말간 직접 통신을 위해서 제공된다. 안테나(170)를 통해서 상향링크 신호(TX_UL, TX_D2D)가 무선 신호(RF Signal)로 전송된다. 안테나(170)를 통해서 전달되는 무선 신호(RF Signal) 형태의 하향 신호(RX_DL, RX_D2D)가 전기 신호로 수신될 수 있다. 안테나(270)는 단일 또는 다중 안테나 시스템으로 구성될 수 있음은 잘 이해될 것이다.

필터 유닛(280)은 본 발명의 주파수 자원 할당에 따라 단말간 직접 통신(D2D)에 할당된 주파수 선택 동작을 효과적으로 수행한다. 즉, 필터 유닛(280)은 본 발명의 주파수 자원 할당에 따라 분리된 상향링크 신호와 단말간 직접 통신 신호를 분리할 수 있다. 필터 유닛(280)은 단말간 직접 통신 신호를 선택하는 기저대역 필터를 포함할 수 있다. 따라서, 필터 유닛(280)은 단말간 직접 통신(D2D) 신호를 선택하여 ADC(222)로 전달할 것이다.

이상에서는 본 발명의 주파수 자원 할당 조건에서 단말간 직접 통신 신호를 효과적으로 송수신하는 단말기(200)의 구성이 설명되었다. 특히, 도 5의 주파수 자원 블록의 할당에 따른 경우, 본 발명의 필터 유닛(280)에 의해서 상향링크 주파수(f_UL) 내에서 D2D 송수신 신호와 셀룰러 송신 신호는 효과적으로 분리될 수 있다. 따라서, 단말간 직접 통신(D2D)시에 간섭으로 작용하는 셀룰러 통신용 신호는 효과적으로 제거될 수 있다. 본 발명의 단말기(200)의 필터 유닛(280)은 이러한 셀룰러 통신의 상향링크 신호에 대한 높은 선택성을 구비하여 단말간 직접 통신(D2D)의 통화 품질을 보장할 수 있다.

도 7 및 도 8a, 8b, 8c는 도 5의 주파수 자원 할당 조건에서 필터 유닛의 구조 및 동작을 보여주는 도면들이다. 도 7은 필터 유닛(280)의 구성을 좀더 세부적으로 보여주는 블록도이고, 도 8a, 8b, 8c는 수신 신호에 대한 단계별 필터링 과정을 보여주는 도면들이다.

도 7을 참조하면, 필터 유닛(280)은 RF 대역 필터(282)와 기저 대역 필터(286)를 포함한다. 우선, 수신 신호(①)가 듀플렉서(260)를 경유하여 저잡음 증폭기(242)로 전달될 것이다. 수신 신호(①)는 주파수 자원의 할당이 앞서 설명된 도 5와 같이 구성될 것이다. 수신 신호(①)는 듀플렉서(160)에 의해서 선택되고, 저잡음 증폭기(242)에 의해서 증폭될 것이다.

RF 대역 필터(282)는 증폭된 수신 신호(①)에서 D2D용 신호를 선택할 수 있는 필터 특성을 갖는다. 즉, RF 대역 필터(282)는 RF 대역에서 D2D용 신호에 대응하는 자원 블록들(420)에 대한 통과 특성을 갖는다. 수신 신호(①)는 RF 대역 필터(282)에 의해서 수신 신호(②)로 출력될 것이다.

믹서(284)는 수신 신호(②)의 주파수를 복조하여 기저 대역으로 천이시킨다. 믹서(284)에 의해서 수신 신호(②)의 채널 대역(400)은 기저 대역의 중심 부반송파로 이동할 것이다.

기저 대역 필터(284)는 중심 부반송파 부근에 위치하는 D2D용 자원 블록들을 선택한다. 기저 대역 필터(284)에 의해서 D2D 통신에 할당된 자원 블록들이 효과적으로 선택될 것이다. 이러한 기저 대역 필터(284)에 의해서 여파된 수신 신호(③)는 ADC(222)로 전달될 것이다. ADC(222)에 의해서 D2D 신호는 베이스밴드 모뎀(210)으로 전달될 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 주파수 자원의 할당 조건에 따르면, 필터 유닛(280)에 의해서 셀룰러 통신용 상향링크 신호와 D2D 통신의 신호는 효과적으로 분리될 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 도 7의 각 단계별 수신 신호의 전력 레벨을 개념적으로 도시한 도면들이다. 도 8a는 수신 신호(①), 도 8b는 수신 신호(②)를, 그리고 도 8c는 수신 신호(③)를 나타내고 있다.

도 8a를 참조하면, 수신 신호(①)는 채널 대역에 포함되는 각각의 주파수별 자원 블록들의 신호 전력이 도시되어 있다. 수신 신호(①)에서 셀룰러 통신용 상향링크 신호들의 자원 블록들(440, 440')의 신호 전력은 D2D 통신용 자원 블록들(420)의 신호 전력보다 크게 도시되어 있다. 이것은 상대적으로 셀룰러 통신용 상향링크 신호들의 간섭이 클 수 있음을 나타낸다. 수신 신호(①)는 RF 대역 필터(282)에 의해서 처리된다. 여기서, 인용부호(450)는 RF 대역 필터(282)의 여파 특성을 나타낸다.

도 8b를 참조하면, 수신 신호(②)는 RF 대역 필터(282)에 의해서 일차적으로 필터링된 신호를 보여준다. 수신 신호(②)에서 셀룰러 통신용 상향링크 신호들의 자원 블록들(440, 440')의 신호 전력은 D2D 통신용 자원 블록들(420)의 신호 전력과 비슷하게 도시되었다. 하지만, 이러한 도시는 설명의 편의를 위해서 도시된 것이다. 즉, RF 대역 필터(282)에 의해서 상향링크 신호들의 자원 블록들(440, 440')의 신호 전력이 상당부분의 억압된 효과를 나타낸다. 이어서, 수신 신호(②)는 기저 대역 필터(286)에 의해서 처리된다. 여기서, 인용부호(460)는 기저 대역 필터(284)의 여파 특성을 나타낸다. 수신 신호(②)는 기저 대역 필터(284)에 입력되기 전에 믹서(284)에 의해서 중심 주파수가 천이될 것이다.

도 8c를 참조하면, 수신 신호(③)는 기저 대역 필터(286)에 의해서 필터링된 신호를 보여준다. 수신 신호(③)에서 셀룰러 통신용 상향링크 신호들의 자원 블록들(440, 440')의 신호 전력은 D2D 통신용 자원 블록들(420)의 신호 전력보다 낮게 표시되어 있다. 즉, 기저 대역 필터(286)에 의해서 상향링크 신호들의 자원 블록들(440, 440')의 신호 전력이 상당부분의 억압된 상태이다.

이러한 상태에서 수신 신호(③)가 ADC(222)에 입력되고, 자동 이득 제어(AGC)에 의해서 처리되면, 상향링크 신호들의 자원 블록들(440, 440')은 효과적으로 필터링될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 단말간 집적 통신 방법을 간략히 보여주는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 상술한 도 4 또는 도 5와 같은 주파수 자원의 할당 상태에서 단말간 직접 통신에서 간섭을 제거하기 위한 방법이 개시된다.

S110 단계에서, 단말(10)은 상향링크 채널 신호를 수신한다. 상향링크 채널을 통해서 단말(20)로부터 송출되는 D2D 신호가 수신될 것이다. 더불어, 상향링크 채널을 통해서 단말(30)로부터 송출되는 셀룰러 통신용 상향링크 신호가 단말(10)의 수신 장치들로 유입될 것이다. 이때, 단말(30)로부터 송출된 셀룰러 통신용 상향링크 신호는 D2D 통신에 대해서 간섭으로 작용한다.

S120 단계에서, 단말(10)에서는 D2D 신호에 대한 간섭의 레벨을 검출한다. 예를 들면, D2D 신호의 신호대 잡음비를 계산하여 간섭의 유입 정도를 검출할 수 있을 것이다.

S130 단계에서, 단말(10)은 간섭이 D2D 통신의 최소 성능 요구 조건을 만족하는 지에 따라 동작 분기를 수행할 것이다. 예를 들면, D2D 신호의 신호대 잡음비가 D2D 통신이 가능한 최소치보다 낮아지는지가 검출될 수 있다. 만일, 간섭의 크기가 기준치 미만인 경우, 절차는 S110 단계로 복귀할 것이다. 반면, 간섭의 크기가 기준치 이상일 경우, 절차는 S140으로 이동한다.

S140에서, 단말(10)은 상대 단말(20)의 송신 전력의 증가를 요청한다. 단말(10)은 기지국(40)을 통한 제어 채널을 사용하여 단말(20)의 송신 전력 증가를 요청하거나, 직접 단말(20)로 송신 전력의 증가를 요청할 수 있을 것이다.

이상의 송신 전력의 제어를 통해서 단말(10)은 단말간 직접 통신(D2D)에 요구되는 최소 신호대 잡음비를 만족시키는 값으로 유지할 수 있다. 상대 단말의 송신 전력의 제어 방식은 상향 채널의 자원 블록의 할당에 관계없이 적용될 수 있다. 더불어, 도 5에 도시된 본 발명의 자원 블록의 할당 상황에서도 본 송신 전력 제어 방법은 적용될 수 있을 것이다.

도 10a 및 도 10b는 도 9의 송신 전력 제어 방법을 효과를 간략히 보여주는 도면들이다. 도 10a는 D2D 통신시 송신 전력을 제어하기 전에 안테나에서 수신되는 상향링크 주파수 대역의 자원 블록들 각각의 전력을 예시적으로 보여준다. 도 10b는 D2D 통신시 송신 전력 제어를 적용하는 경우, 안테나에 수신되는 상향링크 주파수 대역의 자원 블록들의 전력을 보여준다.

도 10a를 참조하면, D2D 통신시에 단말의 안테나에 수신되는 신호 전력은 도시된 바와 같이 D2D 통신에 할당된 자원 블록들(420)의 신호 전력이 셀룰러 통신의 상향링크에 할당된 자원 블록들(440, 440)의 전력보다 낮을 수 있다. 즉, D2D 통신의 신호대 잡음비(SNR_D2D)가 셀룰러 통신의 상향링크 신호의 신호대 잡음비(SNR_UL)보다 낮을 수 있다. 이 경우, 단말의 자동이득 조절기(AGC)는 셀룰러 통신의 상향링크 신호에 응답하여 이득조정을 수행할 것이다. 따라서, 단말의 D2D 통신이 용이하게 수행되기 어렵다.

도 10b를 참조하면, D2D 통신시에 상대 단말에 대한 송신 전력 제어를 수행하는 경우, 단말의 안테나에 수신되는 상향링크 주파수 대역의 신호는 도시된 바와 같이 관찰될 수 있다. 즉, 상대 단말에 송신 전력을 증가시키도록 요청하는 경우, 수신되는 D2D 통신용 신호의 신호대 잡음비(SNR_D2D)는 증가하게 될 것이다. 상향링크 주파수(f_UL)를 통해서 수신되는 신호들의 스펙트럼에서 D2D 통신에 할당된 자원 블록들(420)의 신호 전력은 셀룰러 통신의 상향링크에 할당된 자원 블록들(440, 440)의 신호 전력과 대등하게 높아진 것을 확인할 수 있다. 즉, D2D 통신의 신호대 잡음비(SNR_D2D)가 셀룰러 통신의 상향링크 신호의 신호대 잡음비(SNR_UL)와 동등해진 것을 알 수 있다. 이 경우, 단말의 자동이득 조절기(AGC)는 D2D 수신 신호에 응답하여 이득조정을 지속할 것이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

한편, 본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.

10, 20, 30 : 제 1 내지 제 3 단말
40 : 기지국
110 : 공통 송신 유닛
120 : D2D 수신 유닛
130 : 셀룰러 수신 유닛
150 : 스위치
160 : 듀플렉서
170 : 안테나
210 : 베이스밴드 모뎀
220 : DAC
222, 224 : ADC
230, 234 : 믹서
240 : 전력 증폭기
242, 244 : 저잡음 증폭기
250 : 스위치
260 : 듀플렉서
270 : 안테나
280 : 필터 유닛
282 : RF 대역 필터
286 : 기저 대역 필터

Claims

단말간 집적 통신을 수행하는 단말기에 있어서:
상향링크 채널 신호 및 하향링크 채널 신호를 송수신하는 안테나;
상기 안테나의 송수신 신호를 상향링크 채널 신호와 하향링크 채널 신호로 분리하는 듀플렉서;
상기 상향링크 채널 신호를 시분할 다중화 방식(TDD)으로 스위칭하여 상향링크 송신 블록과 제 1 수신 블록으로 분리하는 스위치; 그리고
상기 듀플렉서로부터 제공되는 상기 하향링크 채널 신호를 기저 대역으로 변환하는 제 2 수신 블록을 포함하는 단말기.
제 1 항에 있어서,
상기 듀플렉서는 주파수 분할 다중화 방식(FDD)에 따라 상기 상향링크 채널 신호 및 상기 하향링크 채널 신호를 분리하는 단말기.
제 1 항에 있어서,
상기 상향링크 송신 블록은 셀룰러 통신의 상향링크 블록과 단말간 직접 통신 블록을 포함하는 단말기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신 블록은 단말간 직접 통신의 수신 장치들을 포함하는 단말기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 수신 블록은 셀룰러 통신의 하향링크 신호를 수신하는 단말기.
제 1 항에 있어서,
상기 상향링크 채널 신호의 채널 대역은 복수의 주파수 자원 블록들 단위로 주파수가 할당되며, 단말간 직접 통신을 위한 제 1 자원 블록들이 할당되는 제 1 주파수 대역, 셀룰러 통신의 상향링크 통신을 위한 제 2 자원 블록들이 할당되는 제 2 주파수 대역, 그리고 상기 제 1 자원 블록들과 상기 제 2 자원 블록들을 분리하기 위한 보호 대역을 포함하는 단말기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 주파수 대역에는 상기 채널 대역의 중심 부반송파 주파수가 포함되고, 상기 제 2 주파수 대역은 상기 채널 대역의 외곽에 위치하는 단말기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 수신 블록은:
상기 듀플렉서로부터 제공되는 제 1 수신 신호에 대해 제 1 자원 블록들을 또는 상기 제 2 자원 블록들을 선택하는 무선 대역 필터; 그리고
기저 대역에서 상기 제 1 자원 블록들을 선택하는 기저 대역 필터를 포함하는 단말기.
단말간 직접 통신을 수행하는 단말의 간섭 제거 방법에 있어서:
상향 채널 신호를 수신하는 단계;
상기 상향 채널 신호 중에서 단말간 직접 통신 신호의 신호대 잡음비를 검출하는 단계; 그리고
상기 신호대 잡음비가 기준치 미만일 경우에는 상기 단말과 직접 통신을 수행하는 상대 단말에 송신 전력을 증가하도록 요청하는 단계를 포함하는 간섭 제거 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 수신된 상향 채널 신호에는 상기 상대 단말로부터의 단말간 직접 통신용 신호와 또 다른 단말로부터의 상향링크 채널 신호가 포함되는 간섭 제거 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 상향 채널 신호는 복수의 주파수 자원 블록들 단위로 주파수가 할당되며, 단말간 직접 통신을 위한 제 1 자원 블록들이 할당되는 제 1 주파수 대역, 셀룰러 통신의 상향링크 통신을 위한 제 2 자원 블록들이 할당되는 제 2 주파수 대역, 그리고 상기 제 1 자원 블록들과 상기 제 2 자원 블록들을 분리하기 위한 보호 대역을 포함하는 간섭 제거 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 단말은 주파수 분할 방식의 셀룰러 통신의 상향링크 채널을 시분할 방식으로 분할한 타임 슬롯들을 상기 단말간 직접 통신을 위한 자원으로 할당하는 간섭 제거 방법.