KR20150098613A - 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 이용한 그룹 통신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 그룹 통신을 수행하는 방법이 개시된다. 구체적으로, 상기 방법은, 제 1 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계; 상기 제 1 값을 이용하여, 제 2 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 다른 단말로 송신하는 단계를 포함하고, 상기 티어 카운터는 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 또는 기지국을 기준으로 상기 단말이 속하는 티어 값을 지시하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 이용한 그룹 통신 방법 및 이를 위한 장치{METHOD AND DEVICE FOR PERFORMING GROUP COMMUNICATION USING DIRECT COMMUNICATION BETWEEN TERMINALS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 이용한 그룹 통신 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution; 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification 그룹 Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB). 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.44, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위하여는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 이용한 그룹 통신 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 일 양상에 따른, 무선 통신 시스템에서 단말이 그룹 통신을 수행하는 방법은, 제 1 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계; 상기 제 1 값을 이용하여, 제 2 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 다른 단말로 송신하는 단계를 포함하고, 상기 티어 카운터는 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 또는 기지국을 기준으로 상기 단말이 속하는 티어 값을 지시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계는 제 3 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 3 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계는 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호와 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호 중 티어 카운터 값이 작은 디스커버리 신호의 티어 카운터 값을 이용하여, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호 및 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호의 신호 품질은 기 설정된 임계값 이상인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 양상인 무선 통신 시스템에서 그룹 통신을 수행하는 단말 장치는, 신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및 상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 제 1 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하고, 상기 제 1 값을 이용하여 제 2 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하며, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 다른 단말 장치로 송신하도록 상기 무선 통신 모듈을 제어하며, 상기 티어 카운터는 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 또는 기지국을 기준으로 상기 단말이 속하는 티어 값을 지시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 프로세서가, 제 3 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 3 그룹 디스커버리 신호를 검출하고, 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호와 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호 중 티어 카운터 값이 작은 디스커버리 신호의 티어 카운터 값을 이용하여, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성할 수 있다. 물론, 여기서, 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호 및 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호의 신호 품질은 기 설정된 임계값 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 실시예들에서, 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호가 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 장치 또는 상기 기지국으로부터 송신된 경우, 상기 제 1 값은 0인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 2 값은 상기 제 1 값에 1을 더한 값인 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 그룹 통신의 최초 활성화가 상기 기지국에 의한 것인지 또는 특정 단말에 의한 것인지에 따라 가변하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 단말 간 직접 통신을 이용한 그룹 통신 방법을 보다 효율적으로 수행할 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.

도 1은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 단말 간 직접 통신 또는 D2D (device-to-device) 통신의 개념도이다.
도 7은 D2D 통신에 기반한 그룹 통신의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신 활성화와 그룹 디스커버리 신호의 송수신 동작을 예시하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 티어 카운터의 동작을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 그룹 디스커비리 신호의 구조를 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 티어 카운터를 설정하는 동작을 예시하는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 그룹 통신을 수행하는 예를 도시하는 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 그룹 통신을 수행하는 다른 예들을 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신에서의 전력 제어 방식을 예시하는 순서도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신에서의 전력 제어 방식을 예시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용된 예들이다.

본 명세서는 LTE 시스템 및 LTE-A 시스템을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 상기 정의에 해당되는 어떤 통신 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서는 FDD (Frequency Division Duplex)방식을 기준으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명의 실시예는 H-FDD (Hybrid-FDD) 방식 또는 TDD (Time Division Duplex) 방식에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.

도 2는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위하여 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Trans안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 3은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(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 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.

한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

도 4는 하향링크 무선 프레임에서 하나의 서브프레임의 제어 영역에 포함되는 제어 채널을 예시하는 도면이다.

도 4를 참조하면, 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13~11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용된다. 도면에서 R1 내지 R4는 안테나 0 내지 3에 대한 참조 신호(Reference Signal(RS) 또는 Pilot Signal)를 나타낸다. RS는 제어 영역 및 데이터 영역과 상관없이 서브프레임 내에 일정한 패턴으로 고정된다. 제어 채널은 제어 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당되고, 트래픽 채널도 데이터 영역 중에서 RS가 할당되지 않은 자원에 할당된다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.

PCFICH는 물리 제어 포맷 지시자 채널로서 매 서브프레임 마다 PDCCH에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 단말에게 알려준다. PCFICH는 첫 번째 OFDM 심볼에 위치하며 PHICH 및 PDCCH에 우선하여 설정된다. PCFICH는 4개의 REG(Resource Element 그룹)로 구성되고, 각각의 REG는 셀 ID(Cell IDentity)에 기초하여 제어 영역 내에 분산된다. 하나의 REG는 4개의 RE(Resource Element)로 구성된다. RE는 하나의 부반송파×하나의 OFDM 심볼로 정의되는 최소 물리 자원을 나타낸다. PCFICH 값은 대역폭에 따라 1 내지 3 또는 2 내지 4의 값을 지시하며 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조된다.

PHICH는 물리 HARQ(Hybrid - Automatic Repeat and request) 지시자 채널로서 상향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NACK을 나르는데 사용된다. 즉, PHICH는 상향링크 HARQ를 위한 DL ACK/NACK 정보가 전송되는 채널을 나타낸다. PHICH는 1개의 REG로 구성되고, 셀 특정(cell-specific)하게 스크램블(scrambling) 된다. ACK/NACK은 1 비트로 지시되며, BPSK(Binary phase shift keying)로 변조된다. 변조된 ACK/NACK은 확산 인자(Spreading Factor; SF) = 2 또는 4로 확산된다. 동일한 자원에 매핑되는 복수의 PHICH는 PHICH 그룹을 구성한다. PHICH 그룹에 다중화되는 PHICH의 개수는 확산 코드의 개수에 따라 결정된다. PHICH (그룹)은 주파수 영역 및/또는 시간 영역에서 다이버시티 이득을 얻기 위해 3번 반복(repetition)된다.

PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 하나 이상의 CCE(Control Channel Element)로 구성된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원 할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통하여 데이터를 각각 전송 및 수신한다.

PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야하는지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC(cyclic redundancy check) 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 전송형식정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 PDCCH를 모니터링하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.

하향링크 제어 채널의 기본 자원 단위는 REG(Resource Element 그룹)이다. REG는 RS를 제외한 상태에서 4개의 이웃한 자원 요소(RE)로 구성된다. PCFICH 및 PHICH는 각각 4개의 REG 및 3개의 REG를 포함한다. PDCCH는 CCE(Control Channel Elements) 단위로 구성되며 하나의 CCE는 9개의 REG를 포함한다.

도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다. 한 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임 내의 각 슬롯에서 서로 다른 주파수를 차지하는 하나의 자원블록을 사용한다. 즉, PUCCH에 할당되는 2개의 자원블록은 슬롯 경계에서 주파수 호핑(frequency hopping)된다. 특히, 도 5는 m=0인 PUCCH, m=1인 PUCCH, m=2인 PUCCH, m=3인 PUCCH가 서브프레임에 할당되는 것을 예시한다.

도 6은 단말 간 직접 통신 또는 D2D (device-to-device) 통신의 개념도이다.

도 6을 참조하면, UE1과 UE2가 상호 간의 단말 간 직접 통신을 수행하고 있으며 UE3과 UE4 역시 상호간의 단말 간 직접 통신을 수행하고 있다. eNB는 적절한 제어 신호를 통하여 UE들 사이의 직접 통신을 위한 시간/주파수 자원의 위치, 전송 전력 등에 대한 제어를 수행할 수 있다. 그러나, eNB의 커버리지(coverage) 외부에 존재하는 UE들이 위치하는 경우, UE간의 직접 통신은 eNB의 제어 신호 없이도 수행되도록 설정될 수 있다. 이하에서는 단말 간 직접 통신을 D2D (device-to-device) 통신이라 지칭한다.

도 7은 D2D 통신에 기반한 그룹 통신의 개념도이다.

도 7을 참조하면, 일련의 UE들이 하나의 그룹을 형성한 것을 알 수 있으며, 이 중 하나의 UE가 D2D 통신을 정보를 전송하고 그룹 내의 모든 UE들이 이를 수신하는 것으로 가정한다. 이러한 통신 방식을 도 6의 통신 방식과 구별하여, 그룹 통신이라고 명명하고, 도 6의 하나의 UE가 오직 하나의 수신 UE를 대상으로 정보를 전송하는 통신을 1 대 1 통신이라 명명한다.

이하에서 설명하는 본 발명의 동작은 UE 사이의 D2D 통신을 가정하였지만, eNB와 UE가 통신함에 있어서도 적용될 수 있으며, 이 때 eNB는 일종의 특수한 형태의 UE로써 D2D 통신에 참여하는 것으로 간주할 수 있다.

그룹 통신을 수행하기 위해서는, 우선적으로 그룹 통신을 시작하고자 하는 UE가 그룹 통신을 활성화시켜야 한다. 이하에서는 그룹의 활성화 방식을 설명한다.

우선, 특정 UE가 자신이 속한 특정 그룹의 모든 UE에게 전송하고자 하는 데이터를 가진 경우, 해당 UE는 해당 그룹을 활성화시키고 그룹 통신을 시작한다. 그룹의 활성화란, UE가 해당 그룹에게 할당된 특정한 신호를 인접한 UE들에게 송신함으로써 여타 UE들이 해당 그룹의 그룹 통신이 개시되었음을 파악하도록 하는 동작하는 것을 의미한다. 상기 해당 그룹에게 할당된 특정한 신호를, 해당 UE가 다른 UE들이 어떤 그룹이 활성화되었는지를 발견할 수 있도록 송신하는 신호이므로, 그룹 디스커버리 신호(Group discovery signal)라 명명할 수 있다.

일반적으로 D2D 통신을 위해서 UE는 통신의 대상이 되는 UE가 존재하는지 여부를 파악할 수 있어야 하므로, 이 경우에도 일종의 신호를 송신/수신하는 과정을 거치게 된다. 이러한 1 대 1 통신을 위해서 UE의 존재 여부를 파악하기 위해서 송신하는 신호를 상기 그룹 디스커버리 신호와 구분하기 위해서, UE 디스커버리 신호이라 명명한다.

그룹 디스커버리 신호와 UE 디스커버리 신호의 차이점으로, UE 디스커버리 신호는 송신/수신 UE의 ID와 같은 개별 정보를 바탕으로 생성되어 해당 신호를 검출하면 어떤 UE가 존재하는지 여부를 판단할 수 있도록 하는 반면, 그룹 디스커버리 신호는 해당 그룹에 속한 임의의 UE가 송신하므로 검출 시 어떤 그룹이 활성화되었는지는 파악할 수 있지만 그 중 어떤 UE가 송신하였는지는 파악이 불가능할 수 있다는 점을 들 수 있다.

두 종류의 디스커버리 신호를 통합적으로 설계, 관리하는 방법으로 물리 계층에서는 하나의 시드(seed) 값으로부터 디스커버리 신호를 생성하되, 이 시드 값을 UE ID 등으로부터 결정하는지 아니면 사전에 할당된 그룹 ID로부터 결정하는지에 따라서 UE 디스커버리 신호와 그룹 디스커버리 신호를 구분하도록 구성될 수 있다. 일례로 전체 디스커버리 신호의 시드 값의 영역을 둘로 분할하여 한 쪽 영역을 UE 디스커버리 신호 용도로 다른 쪽 영역을 그룹 디스커버리 신호 용도로 활용할 수 있다. 또한 특정 UE가 그룹 디스커버리 신호를 송신하는 상황이더라도, 해당 UE는 1 대 1 D2D 통신을 추가적으로 수행해야 할 필요가 있을 수 있으므로, 자신의 UE 디스커버리 신호 역시 함께 송신하도록 동작할 수 있다.

상술한 바와 같이, 그룹 내 다른 UE에게 송신할 데이터가 있는 UE는 그룹 통신을 개시하면서 해당 그룹의 그룹 디스커버리 신호를 송신한다. UE 디스커버리 신호와의 차이점 중 다른 하나로, UE 디스커버리 신호는 1 대 1 통신을 위하여 자신이 전송하고자 하는 데이터의 존재 여부와 무관하게 적어도 일정한 시간 이내에서 한 번은 전송되는 것이 바람직하다는 점이다. 이는 해당 UE와의 1 대 1로 D2D 통신을 원하는 다른 UE가 해당 UE와의 D2D 통신이 가능한 지 여부를 판단할 수 있도록 하기 위함이다. 반면 그룹 디스커버리 신호는 해당 그룹의 통신이 활성화되었는지 여부를 알려주는 신호이므로, 그룹 통신을 수행할 데이터가 없는 상황에서는 송신하지 않는 것이 특징이 될 수 있다. 즉, 해당 그룹에 소속되어 있지만 해당 그룹의 UE들에게 송신할 데이터가 없는 UE들은 그룹 디스커버리 신호를 송신하지 않는 것이다.

또한, 특정 UE가 동일한 그룹에 소속된 다른 UE를 UE 디스커버리 신호를 통하여 발견했다 하더라도, 해당 그룹의 디스커버리 신호가 존재하지 않는다면, 적어도 자신이 그룹 통신으로 송신할 데이터가 없는 상황에서는 해당 그룹이 활성화되지 않았다고 판단하고 그룹 통신과 관련된 동작을 수행하지 않음으로써 배터리 소모를 줄일 수 있다. 반면, 특정 UE가 자신이 소속된 그룹의 그룹 디스커버리 신호를 검출한다면 이를 해당 그룹의 통신이 활성화되었다는 사실로 파악하고 일련의 과정을 거쳐 활성화된 그룹 통신에 참여한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신 활성화와 그룹 디스커버리 신호의 송수신 동작을 예시하는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 우선 UE는 단계 801에서 자신이 속한 그룹의 그룹 디스커버리 신호의 측정하고, 단계 802에서 상기 그룹 디스커버리 신호가 검출되었는지 여부를 판단한다.

만약, 검출되었다면, 단계 803과 기 활성화된 그룹 통신에 참여한다. 그러나, 검출되지 않았다면, 단계 804에서 해당 UE의 버퍼에 그룹 통신 데이터가 존재하는지 여부를 판단한다. 만약 존재한다면, 단계 805와 같이 그룹 디스커버리 신호를 송신하고 그룹 통신을 활성화한다. 그러나, 존재하지 않는다면, 단계 806과 같이 해당 그룹을 비활성화된 상태로 둔다. UE는 이러한 동작을 주기적으로 반복하여 자신이 소속된 그룹이 활성화되었는지 여부를 판단한다.

이하에서는 본 발명에서 제안하는 UE가 기 활성화 된 그룹 통신에 참여하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저 상술한 그룹 디스커버리 신호를 검출하고 자신이 소속된 그룹의 통신이 활성화되었음을 파악한 UE는 그룹 통신에 참여한다. 여기서 그룹 통신에 참여한다는 것은, 해당 그룹의 UE들을 대상으로 송신되는 데이터를 수신하기 위한 제반 동작을 수행한다는 것을 의미한다. 즉, 특정 UE가 기존에 존재하는 그룹 디스커버리 신호를 검출하고 해당 그룹에 참여함으로써 해당 UE가 기존의 형성된 그룹에 소속된 UE들과의 통신이 가능해진다는 것이다.

일반적으로 그룹 내에서 무선 통신 신호를 송수신하기 위해서 일련의 UE들은 동기화되어야 한다. 이 경우, 그룹 디스커버리 신호를 검출한 UE가 그룹에 참여하는 한 과정으로 이 그룹 디스커버리 신호가 그룹 통신에 대한 동기화의 기준이 될 수 있다. 즉 특정 UE가 기존에 존재하는 그룹 디스커버리 신호를 검출하면 이를 기준으로 해당 그룹에 동기화를 이룸으로써, 해당 그룹에 참여하고 통신을 수행할 수 있는 상태가 되는 것이다.

예를 들어, UE는 그룹 디스커버리 신호를 검출하고 해당 그룹 디스커버리 신호의 수신 시점을 기준으로 그룹 통신 신호를 송신 혹은 수신할 시점을 결정할 수 있다. 이러한 경우, 그룹 디스커버리 신호를 단말 간 직접 통신에 있어서 한 그룹에 속한 일련의 UE 사이의 동기를 제공하는 동기 신호(synchronization signal)나 동기 채널(synchronization channel)로 명명할 수도 있다.

추가적으로 이렇게 활성화된 그룹 통신에 참여한 UE는 자신에 인접한 동일 그룹에 소속된 UE들이 참여할 수 있도록 그룹 디스커버리 신호를 송신할 수도 있다. 즉, 활성화된 그룹에 참여한 UE는 함께 그룹 디스커버리 신호를 송신하는 것이다. 활성화된 그룹에 새로이 추가된 UE가 그룹 디스커버리 신호를 송신하는 구체적인 실시예로 아래 1) 내지 3)과 같은 방법들이 있다.

1) 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 1

UE는 자신이 검출한 그룹 디스커버리 신호와 동일한 신호를 전송한다. 그 결과, 특정 시점에서는 기존에 그룹 디스커버리 신호를 송신하는 UE들과 동일한 신호를 함께 송신하는 현상이 나타날 수 있다. 추가적으로 상기 그룹 디스커버리 신호가 송신되는 시간/주파수 자원의 위치는 동일하게 설정될 수도 있다. 혹은 한 UE가 송신하는 그룹 디스커버리 신호를 그룹 내의 다른 UE들이 수신하여 해당 그룹이 계속 활성화되는지 여부를 판단할 수 있도록 하기 위해서, 그룹 디스커버리 신호를 송신하는 시점은 UE마다 상이하게 설정될 수 있다. 일례로 UE의 ID로부터 형성되는 의사 랜덤 시퀀스(pseudo random sequence)에 따라서 특정 시점에서 그룹 디스커버리 신호의 송신/수신 여부를 UE마다 상이하도록 설정하거나 매 시점에서 그룹 디스커버리 신호를 송신할지 수신할지 여부를 확률적으로 선택할 수 있다.

2) 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 2

UE는 자신이 검출한 그룹 디스커버리 신호와 상이한 신호를 송신함으로써 자신이 기존에 존재하는 활성화된 그룹 통신에 추가적으로 합류한 UE라는 사실을 알릴 수 있다. 다만, 상기 상이한 신호는 동일한 그룹을 나타낼 수 있어야 하므로, 수신한 그룹 디스커버리 신호와 일정 부분에서는 공통적인 속성을 지닌다.

일례로, 그룹 디스커버리 신호를 형성함에 있어서 UE가 소속된 그룹의 ID와 함께 일정한 추가 정보를 사용하여 신호를 형성할 수 있고, 이 경우 그룹 디스커버리 신호를 검출한 UE는 먼저 그룹의 ID에 해당하는 부분으로부터 어떤 그룹 통신이 활성화되었는지를 파악함과 동시에 나머지 추가 정보로부터 다른 정보, 예를 들어 해당 신호를 송신한 UE가 최초로 그룹 통신을 활성화하였는지 아니면 기존에 활성화된 그룹 통신에 합류하였는지 여부를 파악할 수 있다. 상기 그룹 디스커버리 신호 형성에 사용되는 추가 정보는, 최초로 활성화시킨 UE에 직접 연결되었는지 아니면 몇 번의 다른 UE를 거쳐서 연결되었는지를 나타내는 값일 수 있다. 이하에서는, 상기 추가 정보를 최초 활성화 UE로부터 몇 번째 단계에 위치하는지를 나타내는 값이라는 의미에서 티어 카운터(tier counter) X라고 지칭한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 티어 카운터의 동작을 예시하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 우선 UE1은 주변에서 자신이 속한 그룹 통신이 활성화되어 있지 않다는 사실을 파악하고, 그룹 통신을 활성화시키면서 티어 카운터 X를 0으로 설정한다. 이를 직접적으로 수신한 UE2와 UE3은 수신한 티어 카운터에 1을 더하여 새로운 그룹 디스커버리 신호를 만들어 송신하고 마찬가지의 동작이 그 다음 티어에 속한 UE4와 UE5에 의해서 수행된다. 이러한 과정을 거쳐 하나의 활성화 된 그룹 통신의 규모가 자연스럽게 확장되는 효과를 얻을 수 있다.

추후에 동작하는 UE6과 같이, 한 UE가 서로 다른 티어 카운터를 가지는 동일한 그룹의 그룹 디스커버리 신호(예를 들어, UE1과 UE3의 그룹 디스커버리 신호)를 수신하는 경우가 발생할 수도 있다. 이 경우에는 아래 a) 내지 c) 중 하나의 방법으로 자신의 티어 카운터를 설정할 수 있다.

a) 티어 카운터 선택 기준 1

수신한 그룹 디스커버리 신호의 티어 카운터 값 중 최소의 값을 선정하고, 여기에 1을 더하여 자신의 티어 카운터를 설정한다. 여기서 "수신한 그룹 디스커버리 신호" 이란 일정 수준 이상의 품질을 나타내는 디스커버리 신호를 제한적으로 의미할 수 있으며, 이 때 품질의 기준으로는 각 디스커버리 신호의 수신 신호의 세기나 수신 신호의 신호 대 잡음 비(signal-to-interference ratio) 등의 값을 사용할 수 있다. 도 9의 실시예에서 UE6은 이 기준을 따라 X=1을 설정한다.

b) 티어 카운터 선택 기준 2

수신한 그룹 디스커버리 신호 중 가장 좋은 품질의 것에 해당하는 것을 선정, 그것의 티어 카운터에 1을 더하여 자신의 티어 카운터를 설정한다. 여기서 품질의 기준으로는 각 디스커버리 신호의 수신 신호의 세기나 수신 신호의 신호 대 잡음비 등의 값을 사용할 수 있다.

c) 티어 카운터 선택 기준 3

수신한 그룹 디스커버리 신호의 품질과 티어 카운터 값을 동시에 고려하려 선정한다. 기본적으로는 높은 품질의 디스커버리 신호의 티어를 선택하지만 보다 상위에 위치한 티어에 가충치를 두어 비슷한 품질 수준이라면 보다 높은 티어를 선택하도록 하는 것이다. 일례로 티어 m에 대하여 디스커버리 신호의 수신 전력을 Pm dBm이라 할 경우 Pm - A*m의 보정을 거친 값이 최대가 되는 티어를 선택할 수 있다. 여기서 A는 보다 높은 티어의 경우 수신 전력이 낮아도 선택될 수 있도록 하기 위한 가충치에 해당한다. 이는 곧 수신한 티어 카운터 값에 비례하는 보정치를 수신 전력에서 빼는 동작을 의미하며, 그 외에도 다양한 형태로 티어 카운터 값에 따른 보정치를 정의하는 것도 가능하다.

3) 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 3

상기 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 2와 유사하게, UE는 자신이 소속된 그룹의 ID와 함께 일정한 추가 정보를 사용하여 신호를 형성할 수 있다. 이 때 사용하는 추가 정보는 자신의 UE ID (혹은 UE 디스커버리 신호)의 일부 혹은 전부가 될 수 있다. 즉, 특정 UE가 전송하는 그룹 디스커버리 신호에는 해당 UE가 소속되어 활성화된 그룹의 ID 정보와 함께 해당 전송 UE가 누구인지를 나타내는 정보가 함께 포함되는 것이다.

이를 다른 UE가 수신하게 되면 우선 어떤 그룹이 활성화되었는지를 파악할 수 있으며, 추가적으로 해당 그룹 디스커버리 신호를 전송하는 UE가 누구인지에 대한 정보도 획득할 수 있다.

특징적으로, 여기서 사용되는 UE의 ID 정보는 UE ID의 전체일 수도 있지만, UE ID 전체를 사용하게 될 경우에 그룹 디스커버리 신호의 종류가 너무 많아지는 문제를 예방하기 위하여, 해당 UE ID가 압축된 형태, 예를 들어 해당 UE ID의 일부 비트만을 사용하여 생성된 신호의 형태일수도 있다. 그룹 디스커버리 신호를 전송하는 UE는 별도로 자신의 UE 디스커버리 신호 역시 전송하게 되므로, 다른 UE가 그룹 디스커버리 신호를 검출하면서 동시에 해당 UE의 UE 디스커버리 신호도 검출하게 되면 그룹 디스커버리 신호에 포함된 부분적인 UE ID 정보와 검출된 UE 디스커버리 신호를 비교하여 어떤 UE가 해당 그룹 디스커버리 신호를 전송하였는지를 파악할 수 있게 되는 것이다. 이런 방식으로 어떤 UE가 어떤 그룹 디스커버리 신호를 전송하였는지를 파악하는 동작은, 아래에서 설명할 UE가 활성화된 그룹에 합류하는 등의 동작에 유용하게 사용될 수 있다.

상술한 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 2와 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 3은 결합되어 사용될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 그룹 디스커비리 신호의 구조를 예시하는 도면이다.

도 10을 참조하면, 그룹 디스커버리 신호는 그룹 ID와 전송 UE ID, 그리고 티어 카운터 값이 결합된 비트열로부터 생성될 수 있다. 이 그림에서는 UE ID의 일부 비트만이 그룹 디스커버리 신호를 생성하는데 사용되었음을 가정하였다.

한편, 상술한 그룹 디스커버리 신호 송신 방법들은 각각 서로 다른 용도로 유용하게 활용될 수 있으므로, 그룹 통신의 속성에 따라서 선택적으로 사용될 수 있다. 일례로, 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 1을 사용하여 동일 그룹에 소속된 복수의 단말이 함께 동일한 신호를 전송하는 경우에는 디스커버리 신호의 송신 전력을 높이는 효과를 통하여 디스커버리 신호의 도달 영역을 증대할 수 있다. 이러한 동작은 화재나 자연 재해와 같은 긴급한 상황에서 그룹 통신을 수행하는 경우에 각 단말이 신속하게 그룹에 합류하도록 할 수 있다는 장점을 지닌다.

다만 eNB의 커버리지 이내에서 이러한 방식의 그룹 디스커버리 신호를 송신하는 경우, eNB가 제어하지 못하는 수준으로 그룹 디스커버리 신호의 송신 전력이 높아져서 다른 통신 링크로의 과도한 간섭으로 나타나는 경우를 막기 위하여, eNB 혹은 특정한 대표 단말(예를 들어, 최초로 해당 그룹을 활성화한 단말)이 적절한 시그널링을 전송하여 그룹 디스커버리 신호의 송신 전력이나 송신에 참여하는 UE의 숫자, 혹은 각 UE가 그룹 디스커버리 신호 송신에 참여할 확률을 조절할 수도 있다. 이 때 활성화된 그룹의 중심에 위치하는 UE는 배터리 소모를 줄이기 위해서 그룹 디스커버리 신호의 송신 전력이나 그룹 디스커버리 신호 송신에 참여할 확률을 상대적으로 낮게 설정하는 것이 바람직하지만, 그룹의 경계에 위치하는 UE는 그룹 디스커버리 신호의 커버리지를 지속적으로 유지하기 위해서 그룹 디스커버리 신호의 송신 전력이나 그룹 디스커버리 신호 송신에 참여할 확률을 유지하거나, 낮추는 경우에도 그룹의 중심에 위치하는 UE에 비해서는 높게 설정하도록 동작하는 것이 바람직하다. 혹은 UE가 스스로 그룹 디스커버리 신호의 전체 송신 전력이 조절될 수 있도록 동작할 수 있는데, 그러한 일례로 각 UE는 자신이 속한 그룹 디스커버리 신호의 수신 전력을 측정하고 그 수신 전력이 일정 수준 이상이 되면 스스로 자신의 전송 전력을 줄이거나 그룹 디스커버리 신호 송신 확률을 줄이는 등의 동작을 취할 수 있다.

반면, 보다 위급하지 않은 상황에서 사용할 그룹 통신의 경우에는 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 2나 디스커버리 신호 송신 방법 3을 사용함으로써 특정 단말이 기 활성화 된 그룹에 합류할 때 그룹 디스커버리 신호에 포함된 정보를 활용하여 보다 효과적인 그룹 통신 동작을 수행할 수 있도록 동작할 수 있다.

이렇게 서비스의 속성에 따라서 그룹 디스커버리 신호 송신 방법을 달리 선택하는 방법의 일례로, 각 그룹 ID가 사용할 그룹 디스커버리 신호 송신 방법을 사전에 정해둘 수 있다. 특히, 가능한 그룹 ID의 전체 영역을 여러 개의 부 영역으로 분할하고 각 부 영역에서 사용할 그룹 디스커버리 신호 송신 방법을 사전에 지정해둔 다음, 적절한 그룹 디스커버리 신호 송신 방법이 지정된 그룹 ID를 각 그룹 통신 서비스에 할당할 수 있다.

한편, 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 1을 사용하여 동일 그룹에 소속된 복수의 단말이 함께 동일한 신호를 전송하는 경우에는, 이를 그룹 내의 단말들이 동일 신호를 함께 송신하여 그룹 통신의 커버리지를 극대화하는 것을 지시하는 암묵적인 지시자로 간주하고, 해당 그룹에 합류한 단말들은 자신이 수신한 그룹 통신의 D2D 데이터를 다른 단말을 위하여 재송신하도록 동작할 수도 있다. 이 때에는 복수의 단말이 송신한 데이터의 전력이 결합될 수 있도록 전송 신호의 시간/주파수 위치나 MCS(modulation and coding scheme) 등이 사전에 정해지거나 수신 데이터의 것과 같은 것을 사용하도록 규정되어 복수의 UE가 동일한 신호를 함께 송신하도록 동작할 수 있다.

그룹 디스커버리 신호 송신 방법 1의 변형으로, 위급한 상황에서 그룹 내의 단말에게 인접한 그룹이 있다는 사실을 알리기 위한 특수한 신호를 그룹 내의 모든 단말이 동시에 송신하도록 동작할 수 있다. 일례로 그러한 특수 신호 송신이 설정된 그룹에 합류한 단말은 사전에 정해진 시점에 해당 특수 신호를 송신함으로써 모든 단말의 전송 전력을 이용하여 멀리 떨어진 단말에게도 해당 특수 신호를 전달하는 것이다. 이 특수 신호는 그룹 디스커버리 신호의 한 형태로 나타날 수도 있지만 그 외의 각종 참조 신호, 예를 들어 3GPP LTE 시스템에서 정의한 CRS(cell-specific reference signal), DM-RS(demodulation reference signal), PRS(positioning reference signal), 참조 신호(MBSFN reference signal), SRS(sounding reference signal), PSS(primary synchronization signal) 또는 SSS(secondary synchronization signal) 등의 형태를 띨 수도 있으며 그 속성은 사전에 지정될 수 있다. 위급한 상황에 처한 단말은 가능한 적은 배터리 소모로 자신이 소속될 그룹을 발견하는 것이 중요하므로, 상기 특수 신호의 검출만을 시도하면 되므로 그룹의 존재 여부를 판단함에 있어서 필요한 배터리 소모를 줄일 수 있다. 상기 특수 신호를 검출하게 되면 해당 단말은 인근에 그룹 통신을 수행하는 단말들이 존재할 것이라는 가정하에서 보다 복잡하고 배터리 소모가 클 수 있는 그룹 디스커버리 신호의 검출 단계로 돌입할 수 있다.

한편, 자신의 티어 카운터를 X로 설정한 UE는 "X-1" 의 티어 카운터를 가지는 그룹 통신에 합류하였다고 인지할 수 있다. 도 9의 실시예에서 최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE는 티어 카운터를 0으로 설정한다고 가정하였으나, 그 외의 값을 설정하는 것이 더 유리할 수 있다.

일례로 최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE는 자신의 티어 카운터를 일정한 범위의 숫자 중 확률적으로 하나를 선택할 수 있다. 특히 이런 동작은 지리적으로 떨어진 영역에서 복수의 그룹 통신이 활성화되었다 UE들이 움직임에 따라서 중간 지점에서 만나서 하나의 활성화된 그룹 통신으로 합쳐질 때 유리할 수 있다. 즉, 최초 그룹 통신 활성화 단계에서 더 작은 값으로 시작한 그룹에 다른 그룹이 통합되는 형식을 띨 수 있는 것이다. 이를 위해서, 만일 특정 UE가 활성화 된 그룹에 참여하고 있더라도, 지속적으로 자신이 소속된 그룹의 디스커버리 신호를 검출 시도하고, 만일 자신의 티어 카운터에서 1을 뺀 값보다 더 적은 티어 카운터를 가지는 동일 그룹의 디스커버리 신호가 발견되면, 해당 티어 카운터에 1을 더한 값으로 자신의 티어 카운터를 갱신함으로써 해당 그룹에 통합되도록 동작할 수 있다.

이런 동작에 있어서 최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE는 자신의 티어 카운터를 [0, N-K-1]의 영역에서 선택할 수 있다. 여기서 N-1은 티어 카운터의 최대값을 지시하고, K는 한 활성화된 그룹 통신이 제공할 수 있는 최대의 티어 개수를 의미한다. [0, N-K-1]의 영역에서 최초 티어 카운터 값을 선택함으로써 주어진 티어 카운터의 영역을 이용하여 최대의 티어 개수를 보장할 수 있게 된다.

혹은 최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE는 자신의 티어 카운터는 항상 0으로 설정하되 활성화된 그룹을 구분하기 위하여 확률적으로 선택된 숫자로 표현되는 서브-그룹 ID를 선정하여 그룹 디스커버리 신호 생성에 추가적으로 활용할 수 있다. 만일 서브-그룹 ID가 사용되는 환경에서 UE가 복수의 활성화된 그룹 통신을 발견한다면 해당 UE가 합류할 서브-그룹은, 더 작은 서브-그룹 ID를 가지는 곳 또는 더 작은 티어 카운터를 가지는 곳 중 하나일 수 잇다. 물론 하나의 기준을 우선 사용하고 해당 기준에서 판단이 불가능한 경우에 다른 기준을 사용하도록 동작할 수도 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 티어 카운터를 설정하는 동작을 예시하는 순서도이다. 특히, 도 11에서는 단계 1101과 같이 UE가 티어 카운터 X로 그룹 디스커버리 신호를 송신하고 있다고 가정하였다.

도 11을 참조하면, 단계 1103에서 그룹 디스커버리 신호의 검출하고, 단계 1105와 같이 검출된 그룹 디스커버리 신호로부터 X_new 산출한다.

계속하여, UE는 1107와 같이 X_new와 기존의 티어 카운터에서 1을 뺀 값, 즉 X-1을 비교한다. 만약, X_new가 X-1보다 크거나 같다면, UE는 티어 카운터 X로 그룹 디스커버리 신호를 다시 송신한다. 그러나, X_new가 X-1보다 작다면, UE는 단계 1109와 같이 티어 카운터의 값을 X를 X_new+1로 갱신하고, 그룹 디스커버리 신호를 다시 송신한다.

추가적으로, 최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE는 X를 0으로 설정하거나 혹은 특정한 난수값으로 설정할 수 있으며, 그룹 통신에 합류하지 않은 UE는 그룹 디스커버리 신호를 송신하지 않으므로 티어 카운터 X를 아주 큰 값, 예를 들어 무한히 큰 값으로 초기 설정한 것으로 간주할 수 있다.

최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE가 티어 카운터를 0이 아닌 다른 값으로 설정하는 또 다른 경우로, 해당 UE가 셀룰라 네트워크와 연결이 되지 않은 경우가 가능하다. 일 예로 셀룰라 네트워크의 연결 범위 외부에 위치한 것으로 파악된 UE는, 비록 주변에 이미 활성화된 그룹이 존재하지 않고 자신이 최초로 그룹 통신을 활성화하는 경우라 하더라도 티어 카운터를 충분히 높은 값으로 설정할 수 있다. 그 결과, UE들이 수신한 티어 카운터 중 작은 값의 그룹 디스커버리 신호를 선택하여 그룹에 참여 하는 경우에, 해당 UE들이 셀룰라 네트워크의 연결 범위 내부에서 전송된 그룹 디스커버리 신호를 보다 높은 우선 순위로 선택하도록 동작하는 효과를 만들 수 있다. 특히 이러한 동작은 셀룰라 네트워크는 보다 안정적인 통신 서비스를 제공할 수 있다는 측면에서 새로이 그룹 통신에 참여하는 UE들로 하여금 셀룰라 네트워크에 보다 가까운 UE에 접속하도록 유도함으로써, 그룹 통신의 안정성을 높일 수 있다는 장점이 있다.

이 경우 셀룰라 네트워크 내에서 최초로 그룹 통신을 활성화하는 UE는 티어 카운터를 0으로 설정하고, 최초 활성화 UE로부터 시작하여 최대 K까지 티어 카운터가 증가할 수 있다면, 셀룰라 네트워크 외부에서 그룹 통신을 활성화하는 UE는 티어 카운터를 K+1이나 그 이상의 값으로 선택하도록 동작할 수 있다. 만일 단말 간 직접 통신에 있어서 eNB도 일종의 UE로 간주하고 특정한 그룹 통신을 활성화할 수 있다고 가정한다면, eNB가 전송하는 신호, 특히 eNB의 존재 여부를 알리는 동기 신호를 암묵적으로 티어 카운터가 0인 그룹 디스커버리 신호로 간주하고, 해당 eNB의 연결 범위 내부에서 실질적으로 그룹 통신을 최초 활성화하는 UE는 티어 카운터를 1로 설정하도록 동작할 수도 있다.

이상에서 설명한 동작의 일례로 다음의 티어 카운터 설정을 고려할 수 있다.

- eNB의 연결 범위 내부에서 그룹 통신을 최초로 활성화하는 UE는 티어 카운터를 1로 설정한다. 또한, eNB의 신호를 티어 카운터 0의 그룹 디스커버리 신호로 간주한다.

- eNB의 연결 범위 내부에서 활성화된 그룹 통신에 대한 티어 카운터는 최대 K까지로 제한될 수 있다. 즉, 티어 카운터 X-1을 수신한 UE는 티어 카운터 X의 그룹 디스커버리 신호를 전송할 수 있으되 다만 X는 K보다 작거나 같아야 한다. 만일 X가 K보다 크다면 해당 UE는 별도의 그룹 디스커버리 신호를 전송하지 않도록 동작할 수 있다.

- eNB의 연결 범위 외부에서 그룹 통신을 최초로 활성화하는 UE는 티어 카운터를 K+a(a＞0)로 설정한다. 이렇게 동작하는 경우에, 다른 UE는 티어 카운터가 K보다 큰 그룹 디스커버리 신호를 수신할 수도 있으며, 이 때에는 이 신호가 eNB 연결 범위 외부에서 최초로 활성화된 그룹에서 기인한 것임을 파악할 수 있다. 만일 a=1이라면, 특정 UE가 티어 카운터가 K인 그룹 디스커버리 신호를 수신할 때의 동작이 추가로 정의될 수 있다. 예를 들어, 해당 UE가 eNB의 연결 범위 내부에 있다면, 그러한 상황에서의 티어 카운터의 상한이 작용하여 새로운 그룹 디스커버리 신호를 전송하지 않도록 동작하는 반면, 해당 UE가 eNB의 연결 범위 외부에 있다면 K+1을 연결 범위 외부에서의 최초 그룹 활성화 신호로 간주할 수 있으므로 티어 카운터를 K+1로 설정하고 그룹 디스커버리 신호를 전송하도록 동작할 수 있다. 즉, UE는 수신 티어 카운터가 K+1이라면 eNB 연결 범위 외부에서 최초로 그룹을 활성화한 UE로부터의 신호로 간주하고, 수신 티어 카운터가 K라면 eNB의 연결 범위 내부에서 활성화된 그룹의 마지막 티어로 간주하는 것이다. 만일, a＞1이라면 eNB 연결 범위 내부에서 활성화된 그룹의 티어 카운터의 최대값 K와 eNB 연결 범위 외부에서 활성화된 그룹의 티어 카운터의 최소값 K+a 사이에 일정한 간격 생기므로 어떤 그룹 디스커버리 신호를 수신하더라도 해당 신호가 어떤 상황에서 활성화된 그룹으로부터 기인하는 것인지를 파악하는 것이 가능해진다.

- eNB의 연결 범위 외부에서 활성화된 그룹에서 사용하는 티어 카운터의 최대값 역시 특정한 숫자 L로 제한될 수 있다. 특징적으로 L은 2K+a보다 작거나 같다는 조건을 만족할 수 있다. 이 조건이 만족되면 eNB 연결 범위 외부에서 최초 활성화된 그룹의 최대 티어 개수가 eNB 연결 범위 내부에서 활성화된 그룹의 최대 티어 개수보다 작거나 같게 된다. 이 조건은 eNB가 보다 안정적인 통신 서비스를 제공할 수 있다는 점에서 eNB 연결 범위 내부에 있을 때 더 많은 개수의 티어를 관리하고자 하는 목적으로 활성화될 수 있다. 다른 의미로 해당 조건은 eNB 연결 범위 외부에서 활성화된 그룹은 최대 티어 개수를 더 작게 설정함으로써 과도하게 큰 티어의 그룹을 생성하는 것을 방지하는 목적으로 사용될 수 있다.

상술한 티어 카운터의 동작에 대한 보다 구체적인 일 예로, 티어 카운터에 2 비트를 사용하여 0, 1, 2, 3 총 4개의 값이 할당될 수 있는 경우를 고려할 필요가 있다. 0의 값은 eNB가 전송하는 신호에 해당한다고 간주할 수 있고, eNB의 연결 범위 이내에서 실질적으로 최초로 그룹을 활성화하는 UE는 티어 카운터를 1의 값으로 설정한다. K=1로 가정한다면, 이는 그룹 디스커버리 신호는 오직 한 번 중계될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 티어 카운터를 1로 설정하는 UE의 그룹 디스커버리 신호 전송을 eNB가 전송한 암묵적인 그룹 디스커버리 신호가 eNB 연결 범위 이내에 위치하는 UE로부터 중계된 것으로 간주하는 것이다. 이 때 eNB 연결 범위 외부에서 최초로 그룹을 활성화하는 UE는 티어 카운터를 K+1에 해당하는 2의 값으로 설정하고, 마찬가지로 연결 범위 외부에서 활성화된 그룹 디스커버리 신호를 검출하고 이를 한 번 중계하는 UE는 티어 카운터를 3으로 설정할 수 있다. 여기서 L=3이 되어 eNB 연결 범위 외부에서 최초로 그룹이 활성화 된 경우에도 그룹 디스커버리 신호가 오직 한 번 중계될 수 있다면, 상술한 바와 같이 4개의 숫자를 사용하는 경우에 부합한다고 볼 수 있다.

상술한 방법에 따라서 특정 UE가 활성화된 그룹 통신에 합류하게 되면 그룹 통신 신호를 송수신한다. 먼저 도 10의 예시에서 UE2나 UE3과 같이 최초로 그룹 통신을 활성화 한 UE1과 직접 통신이 가능한 UE는 직접 UE1이 송신한 데이터를 수신한다. 반면, 동일한 그룹에 속하지만 UE1의 신호를 직접 수신할 수 없는 UE4나 UE5은 중간에 위치한 UE2나 UE3이 그 정보를 전달해주어야 하며, 마찬가지로 UE4나 UE5가 전송한 데이터 역시 UE1에게 전달되어야 한다.

이하에서는 본 발명에서 제안하는 UE 간 정보 전달 방식의 구체적인 실시예들을 설명한다. 여기서 UE 간 정보 전달은 특정 UE가 자신에서 생성된 데이터가 아닌 그룹 내의 다른 UE에서 생성되어 수신된 데이터를 또 다른 그룹 내의 UE들이 수신할 수 있도록 중계해주는 동작을 의미한다.

먼저 사전에 활성화된 그룹 통신에 합류하려는 UE는 자신이 다른 UE의 데이터를 수신하기 위해서 UE 간 정보 전달이 필요한지 여부를 파악한다. 이러한 정보 전달의 필요 여부는 상술한 티어 카운터의 확인을 통하여 이루어질 수 있다.

특정 UE가 합류하고자 하는 그룹 통신의 티어가 최초로 해당 그룹 통신을 활성화 한 UE 그 자체라면 별도의 UE 간 정보 전달 없이도 그룹 통신이 가능할 수 있다. 따라서, 그룹 통신을 최초로 활성화한 UE에게 합류하는 UE는 별도의 UE간 정보 전달 동작을 요구하지 않도록 동작한다. 이 경우, 상술한 바와 같이 최초로 그룹 통신을 활성화한 UE는 티어 카운터를 0으로 설정하는 등의 동작을 통해서 자신이 최초로 그룹 통신을 활성화하였음을 알릴 수 있다. 특히, 최초로 그룹 통신을 활성화한 UE, 즉 최상위 티어에 소속된 UE는 자신이 수신한 그룹 통신 데이터를 기본적으로 한 번 중계하도록 동작할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 그룹 통신을 수행하는 예를 도시하는 도면이다. 특히, 도 12의 경우, 티어 카운터 1을 가지고 있는 두 UE인 UE2와 UE3이 서로 멀리 떨어져 있어, 직접 통신이 불가능한 경우를 가정한다.

도 12를 참조하면, UE2와 UE3은 직접 통신이 불가능하고, 티어 카운터 0을 가진 최초 활성화 UE인 UE1을 통해서만 정보 전달이 가능하다. 따라서 이와 같은 구조하에서는 UE1은 기본적으로 다른 UE가 생성한 그룹 통신 데이터를 수신하면 그 정보를 최소한 한 번 전송함으로써 해당 정보를 직접 수신하지 못한 다른 UE들이 수신할 수 있도록 동작할 수 있다.

만일 특정 UE가 합류하고자 하는 그룹 통신의 티어가 최초로 해당 그룹 통신을 활성화 한 UE가 아니라면, 해당 UE는 활성화된 그룹에 이미 합류해있는 다른 UE로부터의 중계가 없다면 그룹 통신에 어려움이 발생한다. 따라서 이러한 상황을 인지한 UE는 합류를 하는 과정에서 먼저 자신이 합류하려는 티어에서 중계 동작이 수행되고 있는지를 파악한다. 이를 위하여, 그룹 통신을 위한 전송 데이터는 해당 데이터가 데이터를 생성한 UE로부터 전송되는 것인지 아니면 다른 UE로부터 생성되었으며 전송 UE는 이를 중계하는 것인지를 구분하는 지시자를 포함할 수 있다. 그러한 지시자의 일례로 1 비트 사이즈의 필드를 두어 UE가 직접 생성한 데이터면 이 필드를 0으로 설정하고, 다른 UE가 생성한 데이터를 송신하는 것이면 1로 설정할 수 있다.

또한, 그룹 통신을 위한 전송 데이터는 송신 UE의 주소 이외에도 해당 데이터를 생성한 UE의 주소를 포함하여 이를 비교함으로써 중계되는 데이터인지 여부를 판단할 수 있도록 할 수 있다. UE 주소를 표현하는 한 가지 방법으로는 전송 UE 그리고/혹은 데이터 생성 UE의 티어 정보가 포함될 수 있다. 새롭게 그룹 통신에 합류하는 UE는 먼저 해당 그룹 통신에 대한 데이터 수신을 시도하고, 성공한 경우 상술한 방식에 따라서 이 데이터가 중계되는 데이터임을 파악하였다면 자신의 커버리지 이내에 다른 UE의 데이터를 중계하는 동작을 수행하는 UE가 존재한다고 판단, 별도의 데이터 중계 요구 과정을 생략할 수 있다. 반면 자신이 합류할 그룹은 발견하였으나 일정 시간 동안 해당 그룹의 데이터를 수신하지 못하거나 비록 수신하였어도 해당 데이터가 송신 UE 자체에서 생성된 것으로 판명된다면 자신의 커버리지 이내에는 중계 동작을 수행하는 UE가 없다고 판단하고 중계 동작을 수행해줄 것을 요청할 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 그룹 통신을 수행하는 다른 예들을 도시하는 도면이다. 특히, 도 13 및 도 14는 UE가 다른 UE에게 중계 동작을 요청할 지 여부를 판단하는 실시예들이다.

우선 도 13을 참조하면, 새롭게 그룹 통신에 합류하려는 UE3은 티어 카운터 1을 가진 UE2를 발견한 것을 알 수 있다. 그러나, UE2가 직접 UE1으로 전송하는 데이터는 수신할 수 있어도 그 보다 더 상위 티어인 티어 0에 속한 UE1이 생성하여 UE2가 중계하는 데이터는 수신하지 못할 것이므로 UE2에게 다른 UE의 데이터를 중계해줄 것을 요청하는 메시지를 전송한다. 반면 도 14를 참조하면, 이후에 그룹 통신에 합류하려는 UE4 역시 티어 카운터 1을 가진 UE2를 발견한 것을 알 수 있다. 그러나, UE2는 UE3의 요청에 의해 중계 동작을 수행하고 있으므로, UE4는 이러한 중계 신호를 감지한 후, 별도의 중계 요청 신호를 생략한 채 기존의 중계 UE인 UE2로부터 계속적인 중계 신호를 수신하도록 동작할 수 있다.

바람직하게 중계 요청 신호는 동일 그룹에 소속된 특정 UE를 선택하여 1 대 1 통신 과정을 통해 요청하며, 동일 그룹에 속한 UE가 두 개 이상 발견된 경우에는 디스커버리 신호의 품질 등을 통하여 선택할 수 있다. 특히 그룹 디스커버리 신호 송신 방법 3에 따라서 각 그룹 디스커버리 신호를 전송한 UE를 파악할 수 있다면, 그룹 디스커버리 신호를 전송한 UE에게 중계 동작을 요청하는 것이 바람직하다. 이 때 합류하려는 UE의 중계 동작 요청 여부 판단을 돕기 위해서 각 UE가 그룹 디스커버리 신호를 생성함에 있어서 중계 동작을 수행하고 있는지 여부 그리고/혹은 중계 동작을 수행할 능력이 되는지 여부에 대한 정보 역시 포함할 수 있다.

마찬가지로, UE 디스커버리 신호를 생성하는 경우에도 이러한 동작이 적용될 수 있다. 즉, UE는 자신의 UE 디스커버리 신호를 생성/전송함에 있어서 자신이 중계 동작을 수행하고 있는지 여부 그리고/혹은 중계 동작을 수행할 능력이 되는지 여부에 대한 정보를 포함하여, 자신의 UE 디스커버리 신호를 검출한 UE가 중계 동작을 요청할 지 여부를 판단하는데 도움이 될 수 있도록 할 수 있다. 여기서, UE가 중계 동작을 수행할 능력이 되는지 여부에 대한 구체적인 정보로, 해당 UE가 중계 동작 기능을 구현하였는지 여부가 포함될 수 있다. 추가적으로 해당 UE가 현재 자신의 통신 상황을 고려하여 중계 동작을 수행할 수 있는지 여부가 포함될 수도 있다. 일례로 특정 UE가 중계 동작 기능을 구현하고 있다 하더라도 자신의 배터리가 얼마 남지 않았다거나, eNB 혹은 다른 UE와의 연결 상태가 불량하다거나, 혹은 사용자의 설정에 의하여 중계 동작을 비활성화하였다면 해당 UE는 중계 동작이 불가능함을 판단하고 이에 따라서 디스커버리 신호를 생성할 수 있다. 혹은 상기 두 가지 정보를 결합하여 최종적으로 해당 UE가 중계 기능을 수행할 능력과 여건이 되는지를 판단하고 가능한 경우에 이를 디스커버리 신호를 통하여 알리도록 동작할 수도 있다. UE 디스커버리 신호 생성 시 UE의 중계 동작 수행 관련 정보를 포함하는 동작은 그룹 통신이 아닌 1 대 1 D2D 통신에도 적용될 수 있음은 자명하다.

혹은 그러한 UE 중계 동작이 필요한지 여부를 판단할 수 있도록 기존의 활성화된 그룹에 합류하는 UE는 자신이 발견한 동일 그룹 내 UE의 목록을 상위 티어의 UE에게 보고할 수 있으며, 이를 수신한 상위 티어의 UE는 동일한 수준의 하위 티어의 UE들이 서로를 발견하고 있는지 여부를 파악하여 서로가 서로를 완전히 발견하지 못하는 경우에는 UE 중계 동작을 수행하도록 동작할 수도 있다.

예를 들어, 도 12의 상황에서는 UE2와 UE3가 UE1이 활성화한 그룹에 합류하는 과정에서 동일 그룹에 속한 UE 중 자신이 발견한 UE의 목록을 전송할 수 있다. 만일 UE2가 보고한 목록에 UE3이 포함되어 있고 또한 UE3이 보고한 목록에 UE2가 포함되어 있다면 UE1은 하위 티어에 속한 두 UE 사이에 직접 통신이 가능하다고 판단 중계 동작을 생략하는 반면, 서로의 보고 목록에 상대편이 포함되어 있지 않다면 UE1의 중계 동작이 필요하다고 판단하는 것이다. 특히 이러한 동일 그룹 소속 UE의 발견에 대한 보고는 도 12에서 설명한 최상위 UE가 UE 중계 동작이 필요한 지 여부 판단에 도움이 될 수 있다. 따라서, 최상위 티어에 합류하는 경우에만 제한적으로 실시되면서, 그 외의 티어에 합류하는 경우에는 상술한 UE 중계 동작 요청 과정을 통하여 UE 중계 동작의 필요성을 판단할 수 있다.

한편, UE가 움직임에 따라서 자신이 합류해야 하는 티어가 변화할 수 있다. 이에 따라 UE가 합류하는 티어를 변경할 경우에 자신이 중계 동작을 요구했었다면, 해당 요구의 대상이었던 UE에게 더 이상의 중계 동작이 불필요함을 1 대 1 통신을 통하여 알릴 수 있다. 또한, 특정 UE를 대상으로 중계를 요구하였거나 혹은 기존의 중계 동작을 수행하던 UE의 신호를 수신하는 형태로 특정 UE를 자신을 위한 중계 UE로 선정한 상황에서는, 해당 UE의 UE 디스커버리 신호를 지속적으로 관찰하고, 만일 해당 중계 UE가 사라지게 되면 다른 UE를 선택하여 중계 요청 메시지를 다시 전송하도록 동작할 수 있다.

추가적으로, 중계 동작을 수행하는 UE 역시 다른 티어의 UE의 UE 디스커버리 신호 혹은 그룹 디스커버리 신호를 지속적으로 관찰하면서 자신이 중계 동작을 계속 수행할 지 여부를 결정한다. 일례로 자신의 하위 티어의 그룹 디스커버리 신호가 검출되지 않는다면 더 이상의 중계 동작은 불필요한 것으로 간주하고 중계 동작을 멈추어 그에 상응하는 자원 및 배터리의 소모를 줄일 수 있다. 혹은 자신에게 중계를 요청한 UE의 UE 디스커버리 신호가 사라지면 중계 동작을 멈추도록 동작할 수도 있다.

만일 특정 UE가 자신이 최초로 그룹 통신을 활성화하지 않고 이미 활성화된 그룹 통신에 합류하였었지만, 자신보다 상위 티어에 대한 그룹 디스커버리 신호가 발견되지 않는다면 UE의 이동에 따라서 자신이 해당 그룹의 최상위 티어가 되도록, 즉 자신이 그룹 통신을 최초로 활성화한 것처럼 동작하도록 티어 카운터 등을 설정한다. 이 때 복수의 UE가 동시에 최상위 티어가 되는 것을 막기 위해서 일련의 확률적인 과정을 거쳐 최상위 티어가 되도록 규정할 수도 있다.

이하에서는 그룹 통신을 수행함에 있어서의 전송 전력 제어 동작을 설명한다.

특정 UE가 송신한 데이터를 복수의 UE가 수신하게 되면 UE의 위치에 따라서 송신 전력이 적절한지 여부가 상이하게 된다. 일례로 UE1이 송신한 데이터를 UE2와 UE3이 수신하였는데 UE2는 상대적으로 UE1에 가까운 반면 UE3은 상대적으로 멀리 위치하였다면, UE2 입장에서는 송신 전력을 줄여도 그룹 통신에 영향이 적다고 판단할 것이고 UE3 입장에서는 송신 전력을 늘여야 할 필요가 있다고 판단하게 될 것이다. 일반적으로 그룹 통신의 주된 목적은 전체 UE가 안정적으로 데이터를 수신하도록 하는데 있으므로, 이런 경우에는 UE3의 입장을 반영하여 송신 전력을 높이는 것이 바람직하다.

이에 따라서 본 발명에서는 단일 UE가 송신한 데이터를 복수의 UE가 수신할 때, 송신 전력을 늘여야 할 필요가 있다고 판단한 UE만이 그 사실을 피드백할 것을 제안한다. 이 피드백을 수신한 송신 UE는 적어도 한 명의 수신 UE가 송신 전력을 높여 줄 것을 요청한 것으로 판단하여 일정 수준만큼 전송 전력을 증가한다. 만일 아무런 피드백 신호가 없었다면 지금의 전송 전력이 충분한 것으로 판단할 수 있는 것이다.

복수의 UE가 동시에 피드백 신호를 송신할 수 있으므로, 이 피드백 신호가 전송될 수 있는 시간 및 주파수 자원은 사전에 정해지는 것이 바람직하다. 일례로 송신 데이터의 종료 시점으로부터 정해진 시간만큼 떨어진 시간에 전송되도록 규정할 수 있다. 또한 복수의 UE가 전송한 피드백 신호가 유효하게 수신되어야 하므로 이 피드백 신호는 사전에 정해진 특정한 시그네쳐(signature)의 형태를 띌 수 있으며, 온-오프 키잉(on-off keying)을 사용하는 것으로 해석될 수 있다. 즉, 피드백 신호의 송신 여부가 송신 전력 증가의 요청 여부를 나타낼 수 있다.

송신 UE는 일정 시간 동안 혹은 일정 횟수의 송신 데이터에 대하여 아무런 송신 전력 증가 요청을 수신하지 못한 경우, 현재의 송신 전력이 과도하게 높게 설정된 것으로 판단하여 일정 수준 송신 전력을 낮추도록 동작할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신에서의 전력 제어 방식을 예시하는 순서도이다. 특히, 도 15에서 D1, D2는 각각 송신 전력을 높이거나 낮추는 단위이며, T번의 연속적인 전송에 대하여 피드백이 없는 경우 송신 전력을 낮추는 동작을 가정하였다.

도 15를 참조하면, 우선 단계 1501에서 UE는 (구체적으로 그룹 통신의 송신 UE는) 초기 송신 전력을 P로 설정하고 카운터를 0으로 초기화한 후, 단계 1503에서 송신 전력 P로 그룹 통신 데이터를 송신한다. 이후, 해당 UE는 단계 1505에서 전력 제어 피드백 채널을 측정하고, 단계 1507에서 특정 피드백이 있는지 여부를 감지한다.

만약, 피드백이 있다면, 단계 1509에서 송신 전력 P를 D1만큼 증가시키고, N을 0으로 설정한다. 그러나, 피드백이 없다면 단계 1511과 같이 N을 1만큼 증가시키고, 단계 1513에서 N과 T가 동일한지 여부를 판단한다.

N과 T가 동일하지 않다면, 단계 1503으로 돌아가 송신 전력 P로 그룹 통신 데이터를 송신한다. 그러나, N과 T가 동일하다면, 송신 전력 P를 D2만큼 감소시키고 N을 0으로 설정한 후, D2만큼 감소된 송신 전력으로 그룹 통신 데이터를 송신한다.

이상에서 UE가 전송하는 피드백은 송신 전력이 충분한지 여부에 대한 것을 가정하였으나, 실제로는 각 UE가 수신한 신호의 품질이 원하는 수준, 예를 들어 일정한 에러 확률 이하로 수신될 수 있는 수준 이상인지 여부에 대한 것으로 나타날 수도 있으며, 특히 해당 그룹 통신 데이터에서 사용한 MCS에 따라 원하는 신호 품질 수준이 달라질 수 있다. 또한 신호 품질 수준이 원하는 수준 이하라는 피드백을 수신한 송신 UE는 전송 전력을 조절하는 대신 MCS를 조절, 주파수 효율(spectral efficiency)이 더 낮은 방식을 사용하는 형태로 전송 전력의 부족함에 대처할 수 있다.

또한 송신 전력 조절과 MCS 조절이 혼합될 수도 있는데, UE의 송신 전력이 낮을 때는 신호 품질 수준이 원하는 수준 이하라는 피드백을 수신한 경우 송신 전력을 증가하도록 동작하지만, 송신 전력이 일정 수준에 도달하였음에도 신호 품질 수준이 원하는 수준 이하라는 피드백을 수신한다면, 더 낮은 주파수 효율의 MCS를 사용하도록 동작할 수 있으며, 이 때는 송신 전력을 더 이상 증가시키지 않고 다음 피드백을 수신하기 전까지는 유지하도록 동작할 수도 있다. 다만, 이러한 방식은 사용된 MCS가 일정 주파수 효율 이상을 달성하도록 설정된 상황에 제한될 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신에서의 전력 제어 방식을 예시하는 도면이다.

도 16을 참조하면, 특정 송신 UE가 지속적으로 신호 품질 수준이 원하는 수준 이하라는 피드백을 수신할 경우, 송신 전력과 MCS를 조절하는 동작을 수행한다. 구체적으로, 처음에는 송신 전력을 증가하는 중, 일정 수준의 송신 전력에 도달하면 송신 전력을 유지한 채 MCS 방식의 주파수 효율을 줄이고, 계속하여 피드백을 수신하는 경우 다시 일정 수준에 도달할 때 까지 송신 전력을 높이는 동작을 반복한다. 이상에서 설명한 송신 전력 및 MCS 조절의 원리는 1 대 1 D2D 통신에도 적용될 수 있음은 자명하다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 17을 참조하면, 통신 장치(1700)는 프로세서(1710), 메모리(1720), RF 모듈(1730), 디스플레이 모듈(1740) 및 사용자 인터페이스 모듈(1750)을 포함한다.

통신 장치(1700)는 설명의 편의를 위해 도시된 것으로서 일부 모듈은 생략될 수 있다. 또한, 통신 장치(1700)는 필요한 모듈을 더 포함할 수 있다. 또한, 통신 장치(1700)에서 일부 모듈은 보다 세분화된 모듈로 구분될 수 있다. 프로세서(1710)는 도면을 참조하여 예시한 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(1710)의 자세한 동작은 도 1 내지 도 16에 기재된 내용을 참조할 수 있다.

메모리(1720)는 프로세서(1710)에 연결되며 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 프로그램 코드, 데이터 등을 저장한다. RF 모듈(1730)은 프로세서(1710)에 연결되며 기저대역 신호를 무선 신호를 변환하거나 무선신호를 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이를 위해, RF 모듈(1730)은 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환 또는 이들의 역과정을 수행한다. 디스플레이 모듈(1740)은 프로세서(1710)에 연결되며 다양한 정보를 디스플레이한다. 디스플레이 모듈(1740)은 이로 제한되는 것은 아니지만 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 모듈(1750)은 프로세서(1710)와 연결되며 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 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 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.

Claims (12)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 그룹 통신을 수행하는 방법으로서,
   제 1 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계;
   상기 제 1 값을 이용하여, 제 2 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 다른 단말로 송신하는 단계를 포함하고,
   상기 티어 카운터는 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 또는 기지국을 기준으로 상기 단말이 속하는 티어 값을 지시하는 것을 특징으로 하는,
   그룹 통신 수행 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계는,
   제 3 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 3 그룹 디스커버리 신호를 검출하는 단계를 포함하고,
   상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계는,
   상기 제 1 그룹 디스커버리 신호와 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호 중 티어 카운터 값이 작은 디스커버리 신호의 티어 카운터 값을 이용하여, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   그룹 통신 수행 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 그룹 디스커버리 신호 및 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호의 신호 품질은 기 설정된 임계값 이상인 것을 특징으로 하는,
   그룹 통신 수행 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 그룹 디스커버리 신호가 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 또는 상기 기지국으로부터 송신된 경우, 상기 제 1 값은 0인 것을 특징으로 하는,
   그룹 통신 수행 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 값은 상기 제 1 값에 1을 더한 값인 것을 특징으로 하는,
   그룹 통신 수행 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 티어 카운터 값의 최소 값은,
   상기 그룹 통신의 최초 활성화가 상기 기지국에 의한 것인지 또는 특정 단말에 의한 것인지에 따라 가변하는 것을 특징으로 하는,
   그룹 통신 수행 방법.
7. 무선 통신 시스템에서 그룹 통신을 수행하는 단말 장치로서,
   신호를 송수신하기 위한 무선 통신 모듈; 및
   상기 신호를 처리하기 위한 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   제 1 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 1 그룹 디스커버리 신호를 검출하고, 상기 제 1 값을 이용하여 제 2 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하며, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 다른 단말 장치로 송신하도록 상기 무선 통신 모듈을 제어하며,
   상기 티어 카운터는 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 또는 기지국을 기준으로 상기 단말이 속하는 티어 값을 지시하는 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   제 3 값의 티어 카운터 값을 갖는 제 3 그룹 디스커버리 신호를 검출하고, 상기 제 1 그룹 디스커버리 신호와 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호 중 티어 카운터 값이 작은 디스커버리 신호의 티어 카운터 값을 이용하여, 상기 제 2 그룹 디스커버리 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 그룹 디스커버리 신호 및 상기 제 3 그룹 디스커버리 신호의 신호 품질은 기 설정된 임계값 이상인 것을 특징으로 하는,
   단말 장치.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 디스커버리 신호가 상기 그룹 통신의 최초 활성화 단말 장치 또는 상기 기지국으로부터 송신된 경우, 상기 제 1 값은 0인 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 값은 상기 제 1 값에 1을 더한 값인 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 티어 카운터 값의 최소 값은,
    상기 그룹 통신의 최초 활성화가 상기 기지국에 의한 것인지 또는 특정 단말에 의한 것인지에 따라 가변하는 것을 특징으로 하는,
    단말 장치.

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