KR20150096036A - 장치간 통신에서의 신호 파워 조절 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

장치간(Device-to-Device, D2D) 통신이 이루어지는 네트워크 환경에서, 제1 단말이 미리 설정된 수신 파워 산출 시간 동안 수신 구간들에서 수신되는 신호의 수신 파워를 측정하고 이를 토대로 상향 링크의 수신 파워를 결정한다. 제1 단말은 상향 링크의 수신 파워와 제2 단말로부터 송신된 D2D 신호의 파워를 비교하여 차이값을 산출하고, 차이값을 제2 단말로 전달하여 제2 단말이 D2D 신호의 송신 파워를 조절하도록 한다.

Description

장치간 통신에서의 신호 파워 조절 방법 및 그 장치{Method for controlling signal power in device-to-device communication and apparatus thereof}

본 발명은 신호의 파워를 조절하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 장치간(Device-to-Device, D2D) 통신에서의 신호 파워 조절 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근 무선 통신 시스템의 발전과 함께 장치간 통신(Device-to-Device, D2D) 이 이슈가 되고 있다. 특히, LTE-Advanced 기술이 상용화가 되면서, 이를 기반으로 한 장치간 통신 방법이 많이 연구되고 있다.

LTE-Advanced에서 일반적으로 하향 링크의 자원과 상향 링크의 자원이 똑같이 배분되어 있는데, 사용자 단말은 데이터를 다운로드 하는 경우가 많기 때문에 하향 링크는 트래픽이 많은 편이고, 상향 링크는 트래픽이 적은 편이다. 따라서, 트래픽이 적은 상향 링크의 특성을 활용하여 D2D 통신을 구현하려는 연구가 활발히 진행 중이다.

이와 같이 D2D 통신을 LTE-Advanced의 상향링크 주파수를 이용하여 구현하기 위해서는, 단말이 상향 링크 주파수로 신호를 송신하고 수신할 수 있어야 한다. 그러나 현재 LTE-Advanced에서는 상향 링크 주파수로는 송신만 할 수 있다. 따라서, D2D 통신을 수행하는 단말은 상향 링크 주파수로 신호를 송신하거나 수신할 수 있는 송수신 스위치가 있어야 한다.

또한, 송수신 스위치 이외에도, 단말은 D2D 통신을 위한 신호를 적당한 크기로 송신하고 적당한 크기로 수신하는 능력을 함께 갖추어야 한다. 만약에 송수신 신호를 적절한 크기로 조절하지 못한다면 D2D 통신에 큰 장애가 발생하게 된다.

본 발명이 해결하려는 과제는 장치간 통신(Device-to-Device, D2D)에서 단말이 적절한 크기로 D2D 신호를 송수신할 수 있는 신호 파워 조절 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

위의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 신호 파워 조절방법은, 장치간(Device-to-Device, D2D) 통신이 이루어지는 네트워크 환경에서 신호 파워를 조절하는 방법에서, 제1 단말이 미리 설정된 수신 파워 산출 시간 동안 수신 구간들에서 수신되는 신호의 수신 파워를 측정하는 단계; 상기 제1 단말이 수신 구간별로 측정된 수신 파워값들을 토대로 상향 링크의 수신 파워를 결정하는 단계; 상기 상향 링크의 수신 파워와 제2 단말로부터 송신된 D2D 신호의 파워를 비교하여 차이값을 산출하는 단계; 및 상기 차이값을 제2 단말로 전달하여 상기 제2 단말이 D2D 신호의 송신 파워를 조절하도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, LTE-Advanced를 이용한 D2D 통신에서 단말이 적절한 크기로 D2D 신호를 송수신할 수 있다. 특히 D2D 통신 시스템에서 상향링크를 이용한 송수신시에, 송신되는 신호의 파워와 수신되는 신호의 파워를 정확하게 매칭시킬 수 있다. 그러므로 정확한 송수신 파워의 조절로 기존 시스템에 영향을 미치지 않으면서도 D2D 통신 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
도 2는 단말이 상향 링크 신호를 송수신하는 것을 나타낸 타이밍도이다.
도 3은 단말이 수신 구간에서 수신하는 상향 링크 신호의 파워를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 수신 파워 차이값을 전달하는 과정을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 장치의 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 는 네트워크 환경을 나타낸 도이다.

첨부한 도 1에서와 같이, 기지국(1)은 복수의 단말(2)들에 하향 링크 신호를 송신하고, 각 단말들로부터 상향 링크 신호를 수신한다. 하향 링크 신호는 점선으로 표시되어 있다. LTE-Advanced를 이용한 장치간 통신(Device-to-Device, D2D) 환경에서, 각 단말 즉, D2D 단말(2)은 기지국(1)의 하향 링크 신호를 수신하고 상향링크 신호를 송신한다. 상향 링크 신호는 실선으로 표시되어 있다.

또한 단말(2)은 단말끼리 D2D 신호를 주고 받을 수 있으며, 단말과 단말 사이에 일대일 통신이 수행될 수 있으며, 또한 하나의 단말과 복수의 단말 사이에 일대다 통신이 수행될 수도 있다. 단말간 통신시 상향 링크 신호를 이용하여 D2D 신호를 주고 받으므로, 단말(2)은 상향 링크 신호를 동시에 송수신할 수 없다.

도 2는 단말이 상향 링크 신호를 송수신하는 것을 나타낸 타이밍도이다.

단말은 신호를 송신하는 송신 구간(Tx)과 신호를 수신하는 수신 구간(Rx)를 통하여 신호를 송수신한다. 송신 구간(Tx)과 수신 구간(Rx)은 LTE-Advanced를 이용할 경우에 예를 들어, 1ms로 설정될 수 있다. 왜냐하면, LTE-Advanced는 서브 프레임 즉 1ms 단위로 패킷을 송수신 하기 때문이다.

단말(2)은 송신 구간(Tx)에서 LTE-Advanced 상향 링크 신호(이를 레거시(Legacy) 신호라고도 명명함)를 송신하거나 혹은 D2D 신호를 송신한다. 수신 구간(Rx)에서는 다른 단말들이 기지국으로 송신하는 상향 링크 신호 즉 레거시 신호를 수신하기도 하고 동시에 다른 단말로부터의 D2D 신호를 수신하기도 한다.

레거시 신호와 D2D 신호는 동일한 구간에서 1ms 동안 동시에 수신될 수 있는데, 이들 신호들은 신호 처리 후에 주파수 영역에서 완전히 분리된다. 그러나, 이들 신호들은 시간 영역에서 동시에 수신되기 때문에, 레거시 신호가 D2D 신호에 비해서 너무 큰 크기로 수신되면, D2D 통신은 잘 이루어지지 않게 된다.

도 3은 단말이 수신 구간에서 수신하는 상향 링크 신호의 파워를 나타낸 예시도이다.

단말은 송신 구간(Tx)에서 상향 링크 신호를 수신할 수 없기 때문에, 송신 구간(Tx)에서는 수신 파워를 측정할 수 없다. 도 3에서는 수신 구간(Rx)에서 측정된 신호의 수신 파워를 도시하고 있는데, 수신 구간(Rx)에서 측정되는 수신 파워는 레거시 신호와 다른 단말간의 D2D 신호 그리고 자신이 통신하는 D2D 신호의 파워들이 모두 합쳐진 크기를 가진다. 각 수신 구간별로 수신되는 신호의 파워들이 다르게 측정됨을 알 수 있다.

원활한 D2D 통신을 위해 단말이 D2D 통신을 위한 신호를 적당한 크기로 송수신하여야 한다. 본 발명의 실시 예에서는 이를 위하여, 단말은 설정 시간 동안 수신 구간에서의 수신 파워를 측정하고 이를 토대로 D2D 신호의 파워 조절이 이루어지도록 한다. 구체적으로 단말은 설정 시간 수신 구간에서 측정된 수신 파워와 자신에게 송신되는 D2D 신호의 수신 파워를 측정하고, 측정된 파워들을 비교한다. 여기서 설정 시간은 도 2와 같은 수신 파워 산출 시간일 수 있다.

미리 설정된 수신 파워 산출 시간 동안, 단말은 수신 구간들에서 수신되는 신호의 수신 파워를 측정한다. 예를 들어, 도 3과 같이, 각 수신 구간별로 수신 파워 측정이 이루어질 수 있다.

단말은 수신 파워 산출 시간 동안 측정된 수신 파워값들의 평균을 산출하여 상향 링크의 수신 파워로 사용하거나, 측정된 수신 파워값들 중에서 최대값을 상향 링크의 수신 파워로 사용할 수 있다.

수신 구간별 측정된 수신 파워값들 중에서 최대값을 상향 링크의 수신 파워로 설정할 경우, 상대적으로 D2D 신호의 파워가 작게 설정되기 때문에, D2D 신호를 송신하는 단말은 송신 파워를 필요 이상으로 크게 설정할 가능성이 높다. 따라서 단말 자신의 D2D 통신은 높은 품질을 유지하겠지만, 다른 통신 단말이나 기지국에게는 자신이 송신하는 D2D 신호가 큰 간섭 신호(interferer)가 되는 부작용이 발생할 수 있다.

한편 수신 파워값들의 평균값을 상향 링크의 수신 파워로 설정할 경우에는 D2D 신호의 파워가 상향 링크의 수신 파워와 비슷하게 설정된다. 따라서, 해당 단말이 송신하는 D2D 신호가 다른 단말에게 큰 간섭 신호로 작용되는 부작용은 감소할 수 있지만, 순간 순간 자신의 수신하는 D2D 신호보다 훨씬 큰 상향 링크 신호가 수신될 때, D2D 통신 성능이 크게 저하될 수 있는 부작용이 있다. 따라서, 수신 파워값들의 평균값과 최대값을 시스템 상황에 맞게 적절히 선택하여 상향 링크 신호의 파워를 설정할 필요가 있다. 이를 위해, 평균값과 최대값 사이의 최적의 값을 시뮬레이션으로 계산하여 상향 링크의 수신 파워를 설정하는 방법도 고려될 수 있다.

상향 링크 1ms 수신 구간에서 수신 파워값을 산출할 경우, 수신 파워값은 1ms 시간 동안 관찰되는 파워 값이다. 즉, 시간 영역에서의 파워이다. 그러므로 상향 링크의 수신 파워를 부반송파(sub carrier)당 파워로 환산하고, 환산된 수신 파워를 수신되는 D2D 신호의 부반송파 당 파워(이를 D2D 수신 파워라고 명명함)와 비교한다. D2D 수신 파워는 주파수 영역에서만 관찰될 수 있기 때문에, 본 발명의 실시 예에서는 시간 영역에서 측정된 수신 상향링크 파워값을 주파수 영역으로 환산하여 D2D 수신 파워와 비교한다.

시간 영역의 파워를 주파수 영역 즉, 부반송파 당 파워로 환산하는 것은 단순히 시간 영역의 파워를 부반송파 개수로 나누어 주면 된다. 왜냐하면, 시간 영역의 총 파워는 주파수 영역의 총 파워와 같기 때문이다. 이를 토대로, 상향 링크의 수신 파워를 부반송파 당 파워로 환산한다.

이후 부반송파 당 파워로 환산된 수신 파워를 D2D 수신 파워와 비교하고 그 차이를 산출한다. 예를 들어 수신 구간에서 산출되어 부반송파 당 파워로 환산된 Rx 수신 파워 값이 -50dBm 이고, D2D 수신 파워 값이 -55dBm 이면, 두 값의 차이는 5 dB가 된다.

위와 같이 산출된 Rx 수신 파워 값과 D2D 수신 파워 값의 차이값을 해당 D2D 신호를 송신한 단말(D2D 송신 단말)로 전송한다. D2D 신호를 수신한 단말(D2D 수신 단말)이 D2D 송신 단말로 차이값(예를 들어, 5dB)를 전달하면, D2D 송신 단말은 현재의 송신 파워보다 차이값(5 dB)만큼 더 큰 파워로 D2D 송신 파워를 설정하고 해당 파워로 D2D 신호를 송신하게 된다.

그런데, 이렇게 설정한 D2D 송신 파워가 단말이 송신하는 상향 링크 신호의 송신 파워보다 크면, 기지국으로 보다 큰 파워를 가지는 D2D 신호가 수신되어 기지국의 레거시 상향 링크 신호의 수신 성능이 저하된다. 따라서, 단말의 D2D 송신 파워는 해당 단말의 상향 링크 송신 파워보다 작게 설정되어야 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 수신 파워 차이값을 전달하는 과정을 나타낸 도이다.

도 1과 같은 네트워크 환경에서, 우선, D2D 신호를 수신하고 위에 기술된 바와 같이 수신 파워 차이값을 산출한 단말 즉, D2D 수신 단말이 도 4의 (a)에서와 같이, 상향 링크 레거시 신호를 이용하여 기지국에 수신 파워 차이값을 전달할 수 있다. 기지국은 상향 링크 레거시 신호를 수신하고, 수신된 신호로부터 수신 파워 차이값을 추출하고 이를 포함하는 하향 링크 신호를 생성하여 D2D 신호를 송신한 단말 즉, D2D 송신 단말로 전달한다. 이에 따라 D2D 송신 단말은 수신 파워 차이값(예를 들어, 5dB)를 포함하는 신호를 획득한다. 이러한 과정을 통하여 D2D 수신 단말이 D2D 송신 단말로 수신 파워 차이값을 전달할 경우, 중간에 기지국이 개입을 하게 되는 번거로움이 있다.

이와는 달리, D2D 수신 단말이 D2D 송신 단말로 D2D 통신을 이용하여 수신 파워 차이값을 전달할 수 있다. 이때, 두 단말은 D2D 송신과 수신의 역할이 바뀌게 된다. 실질적으로 D2D 통신을 하는 단말은 D2D 신호를 송신하기도 하고 수신하기도 한다. 즉, D2D 단말은 D2D 수신 단말이 되기도 하고 D2D 송신 단말이 되기도 하는 것이다. 여기서는 설명의 편의상 D2D 송신 단말과 D2D 수신 단말로 나누어서 설명을 했을 뿐임에 유의해야 한다.

다음에는 위에 기술된 바를 토대로 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 방법의 흐름도이다.

단말(2)은 도 1과 같은 네트워크 환경에서, 도 2와 같은 송신 구간(Tx) 및 수신 구간(Rx)에서 신호를 송수신한다.

이러한 상태에서, 미리 설정된 수신 파워 산출 시간 동안, 단말(2)은 수신 구간들에서 수신되는 신호의 수신 파워를 측정한다(S100). 예를 들어, 도 3과 같이, 각 수신 구간별로 수신 파워 측정이 이루어질 수 있다.

단말(2)은 수신 구간별로 측정된 수신 파워값들을 토대로 상향 링크의 수신 파워를 결정한다(S110). 위에 기술된 바와 같이, 수신 파워값들의 평균값을 수신 파워로 결정하거나 수신 파워값들 중에서 최대값을 수신 파워로 결정한다. 이때, 시스템 상황에 따라 적절한 값을 토대로 수신 파워를 결정할 수 있다.

다음 단말(2)은 결정된 상향 링크의 수신 파워를 부반송파당 파워로 환산한다(S120). 예를 들어, 상향 링크의 수신 파워를 부반송파 개수로 나누어서 부반송파 당 파워로 환산할 수 있다.

그리고 환산된 수신 파워와, 수신되는 D2D 신호의 수신 파워 즉, D2D 수신 파워를 비교하여 그 차이값을 산출한다(S130). 이후, 단말(2)은 산출된 차이값을 수신된 D2D 신호를 송신한 단말로 전달하여 해당 차이값을 토대로 D2D 신호의 송신 파워를 적절하게 조절하도록 한다(S140). 이때, 단말(2)은 기지국(1)으로 차이값을 포함하는 상향 링크 신호를 전송하여 기지국(1) 경유에 의하여 해당 차이값이 D2D 송신 단말로 전달되도록 하거나, 차이값을 포함하는 D2D 신호를 직접 D2D 송신 단말로 전송할 수 있다.

이후, 차이값을 포함하는 신호를 수신한 단말 즉, D2D 송신 단말은 해당 차이값을 토대로 송신하는 D2D 신호의 파워를 조절한다. 이때, D2D 신호의 송신 파워를 차이값만큼 증가시켜 파워를 조절할 수 있으며, D2D 신호의 송신 파워를 레거시 상향 링크 신호의 파워보다는 작은 범위내에서 송신 파워를 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 장치의 구조도이다.

첨부한 도 6에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 장치(100)는 수신 파워 측정부(110), 상향 링크 수신 파워 산출부(120), 파워 비교부(130), 그리고 차이값 전송부(140)를 포함한다.

수신 파워 측정부(110)는 미리 설정된 수신 파워 산출 시간 동안, 단말(2)은 수신 구간들에서 수신되는 신호의 수신 파워를 측정한다. 수신 구간에서 측정되는 수신 파워는 레거시 신호와 다른 단말간의 D2D 신호 그리고 해당 단말이 통신하는 D2D 신호의 파워들이 모두 합쳐진 크기를 가진다.

상향 링크 수신 파워 산출부(120)는 수신 구간별로 측정된 수신 파워값들을 토대로 상향 링크의 수신 파워를 결정한다. 그리고 결정된 상향 링크의 수신 파워를 부반송파당 파워로 환산한다.

파워 비교부(130)는 환산된 수신 파워와, 수신되는 D2D 신호의 수신 파워 즉, D2D 수신 파워를 비교하여 그 차이값을 산출한다.

차이값 전송부(140)는 산출된 차이값을 수신된 D2D 신호를 송신한 단말로 전달한다. 차이값을 포함하는 상향 링크 신호를 기지국으로 전송하여 D2D 송신 단말로 전달되도록 하거나, 차이값을 포함하는 D2D 신호를 D2D 송신 단말로 직접 전달할 수 있다.

이외에도, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 파워 조절 장치(100)는 차이값 수신부(150), 그리고 송신 파워 조절부(160)를 더 포함할 수 있다.

차이값 수신부(150)는 D2D 신호를 수신한 단말 즉, D2D 수신 단말로부터 차이값을 포함하는 D2D 신호를 수신하거나, 기지국으로부터 D2D 수신 단말이 제공한 차이값을 포함하는 하향 링크 신호를 수신한다.

송신 파워 조절부(160)는 수신된 차이값을 토대로 D2D 신호의 송신 파워를 조절한다. 예를 들어, LTE_advanced 상향 링크 송신 파워보다 작은 범위내에서 D2D 신호의 송신 파워를 차이값만큼 증가시킬 수 있다. 또는 현재 D2D 송신 신호 파워가 상향링크 송신 파워보다 크면, D2D 송신 파워를 상향 링크 송신 파워로 제한할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 장치간(Device-to-Device, D2D) 통신이 이루어지는 네트워크 환경에서 신호 파워를 조절하는 방법에서,
   제1 단말이 미리 설정된 수신 파워 산출 시간 동안 수신 구간들에서 수신되는 신호의 수신 파워를 측정하는 단계;
   상기 제1 단말이 수신 구간별로 측정된 수신 파워값들을 토대로 상향 링크의 수신 파워를 결정하는 단계;
   상기 상향 링크의 수신 파워와 제2 단말로부터 송신된 D2D 신호의 파워를 비교하여 차이값을 산출하는 단계; 및
   상기 차이값을 제2 단말로 전달하여 상기 제2 단말이 D2D 신호의 송신 파워를 조절하도록 하는 단계
   를 포함하는, 신호 파워 조절 방법.
   
   
   
   
   
   
   

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