KR20150128426A - 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기신호 선택 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
단말간(D2D: Device-to-Device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기신호 선택 방법 및 장치가 제공된다. 단말간(D2D: Device-to-Device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 동기신호를 선택하는 방법은 D2D 동기신호에 대한 모니터링을 수행하는 단계, 상기 모니터링에 의해 발견된 제1 동기신호의 세기를 제1 임계값과 비교하는 단계 및 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값 이상인 경우 상기 모니터링을 중지하고 상기 제1 동기신호를 선택하여 동기를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말간(device to device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기신호를 선택하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
근접 기반(proximity-based) 응용기술 및 서비스는 떠오르는 소셜-기술 트렌드를 반영한다. 3GPP(3rd generation partnership project)의 LTE(long term evolution)에서는 근접 서비스(ProSe: Proximity Service)의 지원을 허용함으로써 공공 안전(public safety)에 대한 필요성도 충족시킬 수 있게 되었다. 근접 기반 서비스에 디스커버리(discovery) 기술과 방송 통신이 추가됨으로써, LTE 표준에서도 이와 호환성을 제공하는 기술이 요구된다. 근접 기반 응용기술의 대표적인 것은 단말간(D2D: device to device) 통신이다. D2D 통신은 아날로그 무전기 시절부터 가능했던 통신 방식으로, 매우 오랜 역사를 가지고 있다. 그러나, 무선통신 시스템에서의 D2D 통신은 기존의 단말간 통신과는 차별화된다.
무선통신 시스템에서의 D2D 통신은 무선통신 시스템의 인프라(예를 들어, 기지국)를 거치지 않고 단말 간에 직접 데이터를 주고 받는 통신을 의미한다. 즉, 두 단말이 각각 데이터의 소스(source)와 목적지(destination)가 되면서 통신을 수행하게 된다. D2D 통신은 한정된 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 하고 무선통신 시스템의 부하를 줄일 수 있으며 네트워크 없이도 통신이 가능하다는 장점을 제공한다.
D2D 통신은 IEEE 802.11과 같은 무선랜이나 블루투스(Bluetooth) 등의 비면허 대역을 이용하는 통신 방식을 이용하여 수행될 수도 있지만, 이러한 비면허 대역을 이용한 통신 방식은 계획되고 통제된 서비스의 제공이 어렵다. 특히, 간섭에 의해서 성능이 급격하게 감소될 수 있다. 반면, 면허 대역 또는 시스템 간 간섭이 통제된 환경에서 운용되거나 제공되는 단말간 통신은 QoS(Quality of Service) 지원이 가능하고, 주파수 재사용(frequency reuse)을 통해 주파수 이용 효율을 높일 수 있으며, 통신 가능 거리를 증가시킬 수 있다.
이러한 면허 대역에서의 단말간 통신 즉, 셀룰라 통신 기반의 단말간 통신에서는 자원 할당의 역할을 맡은 단말 또는 기지국이 데이터를 전송하려는 단말에 자원을 할당하는 방식이 가능하다. 이때, 할당되는 자원으로서 셀룰라 상향링크 채널 또는 상향링크 서브프레임들이 사용될 수 있다. D2D 통신은 단말간 데이터 통신과 단말간 제어신호 통신을 포함한다.
한편, D2D 통신을 위해서는 단말 간에 동기를 유지하는 것이 필수적이다. 이를 위해 D2D 동기신호가 사용될 수 있다. 단말은 독립 동기 소스(ISS: independent synchronization source)로 구성되지 않은 경우, D2D 동기신호를 모니터링함으로써 주변에 ISS가 존재하는지를 확인하고 상기 ISS로부터 전송되는 D2D 동기신호의 세기를 확인해야 한다. 여기서, ISS란 동기를 위한 소스로 동작하는 단말을 의미한다.
그러나, 동기를 위해 D2D 동기신호를 지속적으로 모니터링하는 것은 불필요한 단말의 배터리 전력소모를 유발할 수 있다. 일 예로, 단말이 현재 동기화되어 있는 ISS로부터 수신되는 동기신호가 충분히 센 경우, 다른 ISS와의 동기화는 불필요할 수 있으며 이 경우 상기 다른 ISS의 D2D 동기신호를 모니터링하는 것은 단말의 배터리를 불필요하게 소모시킨다. 따라서, 지속적으로 D2D 통신을 수행할 수 있으면서도 불필요한 배터리 전력소모를 줄일 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기신호 선택 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 단말간 통신 시 불필요한 배터리 전력소모를 줄일 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 단말간 통신을 지속적으로 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 단말간(D2D: Device-to-Device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 동기신호를 선택하는 방법은 D2D 동기신호에 대한 모니터링을 수행하는 단계, 상기 모니터링에 의해 발견된 제1 동기신호의 세기를 제1 임계값과 비교하는 단계 및 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값 이상인 경우 상기 모니터링을 중지하고 상기 제1 동기신호를 선택하여 동기를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 단말간(D2D: Device-to-Device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기신호를 선택하는 단말은 신호를 수신하는 RF(Radio Frequency)부, D2D 동기신호에 대한 모니터링을 수행하고 상기 모니터링에 의해 발견된 제1 동기신호의 세기를 제1 임계값과 비교하며, 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값 이상인 경우 상기 모니터링을 중지하고 상기 제1 동기신호를 선택하여 동기를 유지하는 프로세서 및 상기 제1 임계값과 상기 제1 동기신호의 세기를 저장하고 상기 프로세서로 상기 제1 임계값과 상기 제1 동기신호의 세기를 제공하는 메모리를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 네트워크 서비스 지역 외에서 단말간 통신을 지원하는 단말이 불필요하게 배터리를 소모하는 것을 줄일 수 있으며, 단말간 통신을 지속적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 셀룰러 망 기반 D2D 통신의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 적용되는 무선 프레임의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 무선 링크 실패를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 D2D 동기신호의 모니터링을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 단말이 두 개 이상의 서로 다른 D2D 동기신호를 수신하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 동기신호 선택 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 D2D 통신을 수행하는 단말을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 셀룰러 망 기반 D2D 통신의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 적용되는 무선 프레임의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 무선 링크 실패를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 D2D 동기신호의 모니터링을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 단말이 두 개 이상의 서로 다른 D2D 동기신호를 수신하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 동기신호 선택 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 D2D 통신을 수행하는 단말을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한 본 명세서는 무선 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 무선 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 무선 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 무선 네트워크에 결합한 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템(10)은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 무선통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(BS: Base Station)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역 또는 주파수 영역에 대해 통신 서비스를 제공하며, 사이트(site)라고 불릴 수 있다. 사이트(site)는 섹터라 부를 수 있는 다수의 영역들(15a, 15b, 15c)로 나누어질 수 있으며, 상기 섹터는 각기 서로 다른 셀 아이디를 가질 수가 있다.
단말(UE: User Equipment)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 지점(station)을 말하며, eNodeB (evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 펨토 기지국(Femto eNodeB), 가내 기지국(Home eNodeB: HeNodeB), 릴레이(relay), 원격 무선 헤드(Remote Radio Head: RRH)등 다른 용어로 불릴 수 있다. 셀(15a, 15b, 15c)은 기지국(11)이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신 또는 통신 경로를 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신 또는 통신 경로를 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.
한편, 무선통신 시스템(10)에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 이들 변조 기법들은 통신 시스템의 다중 사용자들로부터 수신된 신호들을 복조하여 통신 시스템의 용량을 증가시킨다. 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
단말과 기지국 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신 시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (OSI: Open System Interconnection) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 제1 계층(L1), 제2 계층(L2), 제3 계층(L3)으로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다.
물리계층은 상위 계층인 매체접근제어(MAC: Media Access Control) 계층과 전송채널(transport channel)을 통해 연결된다. 데이터는 MAC 계층과 물리계층 사이에서 전송채널을 통해 전달된다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 전송되는가에 따라 분류된다. 또한, 데이터는 서로 다른 물리계층 사이(즉, 단말과 기지국의 물리계층 사이)에서 물리채널을 통해 전달된다. 상기 물리채널은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 변조될 수 있으며, 시간과 주파수 및 복수의 안테나로 생성된 공간을 무선자원으로 활용한다.
일 예로, 물리채널 중 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)는 단말에게 PCH(Paging CHannel)와 DL-SCH(DownLink Shared CHannel)의 자원 할당 및 DL-SCH와 관련된 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 정보를 알려주며, 단말로 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 스케줄링 그랜트를 나를 수 있다. 또한, PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심벌의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. 또한, PHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK/NAK 신호를 나른다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)는 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NAK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. 또한, PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)는 UL-SCH(UpLink Shared CHannel)을 나른다. 기지국의 설정 및 요청에 따라 필요 시 PUSCH는 HARQ ACK/NACK 및 CQI와 같은 CSI(Channel State Information) 정보를 포함할 수 있다.
이하 단말간 통신(D2D 통신)에 관하여 상세히 설명한다. 최근에는 공공 안전 및 이외의 목적으로 네트워크 커버리지 내(in-coverage) 또는 커버리지 외(out-of-coverage)에 있는 디바이스 간에 발견(discovery) 및 직접 통신(direct communication)을 수행하는 방안이 연구되고 있다.
단말간 통신에 기반하여 신호를 전송하는 단말을 전송 단말(Tx UE)이라 하고, 단말간 통신에 기반하여 신호를 수신하는 단말을 수신 단말(Rx UE)이라 정의할 수 있다. 전송 단말은 디스커버리 신호(discovery signal)를 전송하고, 수신 단말은 디스커버리 신호를 수신할 수 있다. 전송 단말과 수신 단말은 각자의 역할이 바뀔 수도 있다. 한편, 전송 단말에 의해 전송된 신호는 둘 이상의 수신 단말에 의해 수신될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 적용되는 셀룰러 망 기반 D2D 통신의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
D2D 통신이란 단말 간에 직접적으로 데이터를 송신 및 수신하는 기술을 의미할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서 단말은 D2D 통신을 지원하는 것으로 가정한다.
셀룰러 시스템에서 근접한 거리의 단말들이 D2D 통신을 수행하면 기지국의 부하는 분산될 수 있다. 또한, 인접한 단말들이 D2D 통신을 수행하는 경우, 단말들은 상대적으로 짧은 거리로 데이터를 전송하게 되므로 단말의 송신 전력의 소모 및 전송 지연(latency)이 감소될 수 있다. 이뿐만 아니라 전체 시스템 관점에서는 기존의 셀룰러 기반의 통신과 D2D 통신은 동일한 자원을 사용하기 때문에 주파수 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
D2D 통신은 네트워크 커버리지(기지국 커버리지) 내(In-coverage)에 위치한 단말의 통신 방법과 네트워크 커버리지(기지국 커버리지) 밖(Out-of-coverage)에 위치한 단말의 통신 방법으로 구분될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 셀에 위치한 제1 단말(210)과 제2 셀에 위치한 제2 단말(220) 간의 통신, 제1 셀에 위치한 제3 단말(230)과 제1 클러스터에 위치한 제4 단말(240) 간의 통신은 네트워크 커버리지 내에서의 D2D 통신일 수 있다. 제1 클러스터에 위치한 제4 단말(240)과 제1 클러스터에 위치한 제5 단말(250) 사이의 통신은 네트워크 커버리지 밖에서의 D2D 통신일 수 있다. 여기서, 제5 단말(250)은 제1 클러스터의 클러스터 헤드(CH: Cluster Head)로서 동작할 수 있다. 여기서, 클러스터 헤드란 자원을 할당하는 역할을 맡은 단말을 말한다.
D2D 통신은 단말 간의 통신을 위한 탐색(discovery)을 수행하는 탐색 절차와 단말 간의 제어 데이터 및/또는 트래픽 데이터를 송신 및 수신하는 직접 통신(direct communication) 절차로 구분될 수 있다. D2D 통신은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 커버리지 내의 D2D 통신과 네트워크 커버리지 밖의 D2D 통신은 공공 안전(public safety)를 위해 사용될 수 있다. 네트워크 커버리지 밖에서의 D2D 통신은 공공 안전(public safety)만을 위해 사용될 수도 있다.
D2D 통신을 수행하는 하나의 실시예로서 기지국(200)은 제1 단말(210)로 D2D 자원 할당 정보를 전송할 수 있다. 제1 단말(210)은 기지국(200)의 커버리지 내에 위치한 단말이다. D2D 자원 할당 정보는 제1 단말(210)과 다른 단말(예를 들어, 제2 단말(220))의 D2D 통신을 위해 사용할 수 있는 송신 자원 및/또는 수신 자원에 대한 할당 정보를 포함할 수 있다.
기지국으로부터 D2D 자원 할당 정보를 수신한 제1 단말(210)은 제2 단말(220)로 D2D 자원 할당 정보를 전송할 수 있다. 제2 단말(220)은 기지국(200)의 커버리지 밖에 위치한 단말일 수 있다. 제1 단말(210)과 제2 단말(220)은 D2D 자원 할당 정보를 기반으로 D2D 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로 제2 단말(220)은 제1 단말(210)의 D2D 통신 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제2 단말(220)은 제1 단말(210)의 D2D 통신 자원에 대한 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 제1 단말(210)로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
D2D 통신에서 단말은 제어 데이터를 다른 단말로 전송할 수 있다. D2D 통신에서 제어 데이터를 전송하기 위한 별도의 채널(예를 들어, PUCCH(physical uplink control channel))이 정의되지 않을 수 있다. D2D 통신에서 제어 채널이 정의되지 않은 경우, 단말은 D2D 통신을 위한 제어 데이터를 전송하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. D2D 통신에서 제어 데이터는 스케줄링 할당(SA: Scheduling Assignment) 정보라는 용어로도 표현될 수 있다. D2D 통신에서 제어 데이터와 구분되는 실제적인 트래픽 데이터는 D2D 데이터라는 용어로 표현될 수 있다.
네트워크 커버리지 내의 D2D 통신은 제1 모드 통신, 네트워크 커버리지 밖의 D2D 통신은 제2 모드 통신이라는 용어로 표현될 수 있다. 제1 모드 통신에서는 기지국 또는 릴레이 노드가 단말의 D2D 통신을 위한 자원에 대한 정확한 정보를 스케줄링할 수 있다. 구체적으로 제1 모드 통신에서는 기지국이 제어 데이터(또는 SA 데이터)에 대한 자원 할당 정보와 트래픽 데이터(또는 D2D 데이터)에 대한 자원 할당 정보를 단말로 전송할 수 있다.
제2 모드 통신에서 단말(클러스터 헤드)은 D2D 자원 풀(resource pool)을 기반으로 D2D 통신을 위한 자원을 직접 스케줄링할 수 있다. 구체적으로 제2 모드 통신에서는 제어 데이터의 전송을 위한 자원 할당 정보와 트래픽 데이터에 대한 자원 할당 정보가 단말에 의해 상기 D2D 자원 풀에서 선택될 수 있다. D2D 자원 풀은 미리 설정(pre-configured)되거나 반정적(semi-statically)으로 할당될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 적용되는 무선 프레임의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저 도 3을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)을 포함한다. 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)을 포함한다. 하나의 서브프레임을 전송하는 시간(길이)을 전송 시간 구역(TTI: Transmission Time Interval)이라 한다. 일 예로, 하나의 서브프레임(1 subframe)의 길이는 1ms 이고, 하나의 슬롯(1 slot)의 길이는 0.5ms일 수 있다.
하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 심볼(symbol)들을 포함할 수 있다. 일 예로, 하향링크(DL: Downlink)에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하는 무선 시스템의 경우 상기 심볼은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼일 수 있으며, 상향링크(UL: Uplink)에서 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 사용하는 무선 시스템의 경우 상기 심볼은 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 심볼일 수 있다. 한편, 시간 영역의 심볼 구간(symbol period)에 대한 표현이 다중 접속 방식이나 명칭에 의해 제한되는 것은 아니다.
하나의 슬롯에 포함되는 심볼의 개수는 CP(Cyclic Prefix)의 길이에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 일반(normal) CP인 경우에 하나의 슬롯은 7개의 심볼을 포함하고, 확장(extended) CP인 경우에 하나의 슬롯은 6개의 심볼을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 자원 블록(RB: Resource Block)은 자원 할당 단위로, 주파수 축으로 180kHz, 시간 축으로 하나의 슬롯에 해당하는 시간-주파수 자원일 수 있다. 자원 요소(RE: Resource Element)는 데이터 채널의 변조 심벌 또는 제어 채널의 변조 심벌 등이 매핑되는 가장 작은 시간-주파수 자원으로서 시간 도메인에서 하나의 심볼, 주파수 도메인에서 하나의 부반송파에 대응되는 자원이다.
무선 통신 시스템에서는 데이터의 송신/수신, 시스템 동기 획득, 채널 정보 피드백 등을 위하여 상향링크 채널 또는 하향링크의 채널의 상태를 추정할 필요가 있다. 단말 및/또는 기지국은 급격한 채널 환경의 변화에 의하여 생기는 신호의 왜곡(distortion)을 보상하여 전송 신호를 복원하기 위한 채널 추정(channel estimation)을 수행할 수 있다.
단말과 기지국은 단말과 기지국 사이의 채널 추정을 위해서 참조 신호(RS: Reference Signal)를 사용할 수 있다. 하향링크 채널 추정의 경우, 단말은 기지국으로부터 수신한 참조 신호의 정보를 알고 있다. 따라서, 단말은 기지국으로부터 수신한 참조 신호를 기반으로 채널을 추정하고 채널 값을 보상해서 기지국에서 전송한 하향링크 데이터를 정확하게 얻어낼 수 있다. 상향링크 채널 추정의 경우, 참조 신호의 송신 주체가 단말이고 수신 주체가 기지국이라는 점을 제외하고는, 앞서 언급한 하향링크의 채널 추정과 동일한 방식으로 수행할 수 있다.
참조 신호는 일반적으로 참조 신호 시퀀스를 기반으로 생성될 수 있다. 참조 신호 시퀀스는 상관(correlation) 특성이 우수한 여러 가지 시퀀스 들 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 예를 들어, ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스 등의 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스나 m-시퀀스, 골드(Gold) 시퀀스, 카사미(Kasami) 시퀀스 등의 PN(pseudo-noise) 시퀀스 등이 참조 신호 시퀀스로서 사용될 수 있으며, 이외에도 시스템 상황에 따라 상관 특성이 우수한 여러 가지 다른 시퀀스들이 사용될 수도 있다. 또한, 참조 신호 시퀀스는 시퀀스의 길이(length)를 조절하기 위해 순환 확장(cyclic extension) 또는 절단(truncation)되어 사용될 수도 있으며, BPSK(Binary Phase Shift Keying)나 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 등 다양한 형태로 변조(modulation)되어 자원 요소에 매핑될 수도 있다.
한편, 하향링크에서 참조 신호로서 셀 특정 참조 신호(CRS: Cell-specific RS), MBSFN(Multimedia Broadcast and multicast Single Frequency Network) 참조 신호, 단말 특정 참조 신호(UE-specific RS), 위치 참조 신호(PRS: Positioning RS) 및 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information) 참조 신호(CSI-RS) 등이 사용될 수 있다.
단말 특정 참조 신호는 셀 내의 특정 단말 또는 특정 단말 그룹이 수신하는 참조 신호이다. 특정 단말 또는 특정 단말 그룹에 대한 하향링크 데이터의 복조(demodulation)를 위해 주로 사용되므로 하향링크 복조 참조 신호(DM-RS: Demodulation RS)라 불릴 수 있다.
하향링크와 유사하게 상향링크를 통해 단말이 기지국으로 상향링크 참조 신호를 전송할 수 있다. 상향링크 참조 신호는 상향링크 DM-RS 및 SRS를 포함할 수 있다. 상향링크 DM-RS는 상향 링크 물리 채널들(PUSCH(physical uplink shared channel) 및 PUCCH(physical uplink control channel))에 대한 기지국의 코히어런트(coherent)한 복조를 위해 사용될 수 있다. 따라서 상향링크 DM-RS는 PUSCH 또는 PUCCH가 할당된 주파수 대역폭에 할당될 수 있다.
상향링크 SRS는 기지국이 상향링크의 채널에 따른 스케줄링(channel dependent scheduling) 및 링크 적응(link adaptation)을 위한 채널 추정을 위해 사용될 수 있다. 상향링크/하향링크 사이에 충분한 상보성(reciprocity)이 존재하는 경우에는 즉, 상향링크와 하향링크 채널이 충분히 유사한 특성을 보이는 경우, 상향링크 SRS는 하향링크의 채널 상태를 추정하기 위해서도 사용될 수 있다.
도 5는 무선 링크 실패를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 무선 링크 실패(RLF: Radio Link Failure)는 두 단계(phase)로 구분될 수 있다. RLF의 제1 단계는 정상 동작을 수행하던 단말이 무선 채널의 문제를 검출(Radio Problem Detection)하는 경우 시작된다. 단말은 CRS(Cell-specific Reference Signal)의 수신 신호 세기(RSRP: Reference Signal Received Power)를 기준으로 무선 채널의 문제 여부를 확인할 수 있다.
단말은 도 5에 도시된 것과 같이, 소정 시간(T1)이 경과할 때까지 무선 채널의 문제가 복구되지 않는 경우, 이를 RLF로 판단한다. 이때, 소정 시간(T1)의 경과 여부는 단말 내 소정의 타이머를 기반으로 확인할 수도 있는데, 단말은 RLF의 판단을 위한 타이머를 이용하여 T1을 계측할 수도 있고, 다른 계측을 위한 경과 시간을 T1으로 활용할 수도 있다.
RLF가 확인된 경우에는 제2 단계가 수행된다. RLF의 제2 단계는 핸드오버(handover)가 실패하는 경우에도 시작될 수 있다. 도 12에 도시된 것과 같이, RLF 후 소정 시간(T2)이 경과할 동안 무선 링크가 복구되지 않으면(확인된 무선 채널의 문제가 복구되지 않으면) 단말은 RRC 휴지 상태로 들어간다. T2의 경과 여부 또한 단말 내 소정의 타이머를 이용하여 확인할 수 있다.
다음의 표 1은 단말의 동작에 따라 무선 링크의 연결이 어떻게 운용될 수 있는지를 나타낸다.
케이스 | 제1 단계 | 제2 단계 | T 2 만료 |
단말이 동일 셀로 돌아옴 | 무선채널의 문제가 없는 경우 계속 진행 | 단말과 기지국 간의 직접적인 시그널링을 통해 RRC 연결 재설정 | RRC 휴지 상태로 진입 |
단말이 동일 기지국의 다른 셀을 선택함 | N/A | 단말과 기지국 간의 직접적인 시그널링을 통해 RRC 연결 재설정 | RRC 휴지 상태로 진입 |
단말이 준비된 기지국의 셀을 선택함 | N/A | 단말과 기지국 간의 직접적인 시그널링을 통해 RRC 연결 재설정 | RRC 휴지 상태로 진입 |
단말이 준비되지 않은 다른 기지국의 셀을 선택함 | N/A | RRC 휴지 상태로 진입 | RRC 휴지 상태로 진입 |
표 1에서 준비된(prepared) 기지국이란 단말이 예상보다 일찍 핸드오버를 수행하더라도 이에 대응하여 핸드오버 절차를 수행할 수 있는 기지국을 의미한다. 표 1을 참조하면, 4 가지 케이스에 규정된 동작이 (1) RLF의 제 1단계에서 수행되는 경우, (2) RLF의 제 2단계에서 수행되는 경우 그리고 (3) 각 케이스가 수행되지 않은 채로 T2가 만료되는 경우에 대한 무선 링크의 운용이 기재되어 있다.
RLF의 제1 단계에서 단말이 동일 셀로 돌아오는 경우는 더 이상 무선 채널에 문제가 없는 경우이며, 따라서 단말은 무선 링크를 이용하여 정상 동작을 계속한다.
RLF의 제2 단계에서 단말이 동일 셀로 돌아오는 경우 또는 동일 기지국의 다른 셀을 선택하는 경우 또는 준비된 기지국의 셀을 선택하는 경우, 단말은 RRC 휴지 상태가 되는 것을 피하기 위하여 돌아온 기지국 또는 선택한 기지국과의 직접 시그널링을 통해서 RRC 연결 재설정 절차를 수행한다. RLF의 제2 단계에서, 단말이 준비되지 않은 다른 기지국을 선택하는 경우, 상기 준비되지 않은 다른 기지국은 핸드오버 절차를 수행할 수 없기 때문에 상기 단말은 RRC 휴지 모드로 변경된다.
RRC 휴지 모드는 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적인 연결을 가지고 있느냐에 따른 RRC 모드 중 하나이다. RRC 모드는 RRC 연결 모드와 RRC 휴지 모드로 나뉠 수 있다. RRC 연결 모드에서는 단말과 E-UTRAN 사이의 RRC 연결에 의해서 E-UTRAN이 단말의 존재를 셀 단위로 파악할 수 있다. 따라서, 단말을 셀 단위로 제어하는 것이 가능하다. 그러나, RRC 휴지 모드에서는 단말과 E-UTRAN 사이에 RRC 연결이 없기 때문에, E-UTRAN은 단말의 존재를 파악할 수 없다. 따라서, 코어 네트워크가 셀보다 큰 범위의 트래킹 영역(TA: Tracking Area) 단위로 RRC 휴지 모드인 단말을 관리한다.
단말은 RRC 휴지 모드에서 트래킹 영역 단위로만 그 존재가 파악되며, RRC 연결 모드로 전환된 뒤에야 네트워크를 통한 정상적인 통신을 수행할 수 있다. 이때, 정상적인 통신은 음성 통화뿐만 아니라 영상 통화, 데이터 통신 등 사용자가 네트워크를 통해서 이용할 수 있는 통신 서비스를 포함한다. RRC 휴지 모드의 단말에 대하여, 기지국은 페이징(paging)을 통해 시스템 정보의 변경 등을 브로드캐스팅(broadcasting)할 수 있다.
한편, 단말은 RRC 휴지 모드로 변경되는 것을 가능한 피하기 위해 RRC 연결 모드를 유지하고 랜덤 액세스(Random Access) 절차를 통해 셀에 접속할 수 있다. 랜덤 액세스 절차는 네트워크에 접속하는 경우 또는 상향링크 동기(synchronization)를 확보하지 못하였거나 상실한 경우 등에 수행된다.
RLF가 발생한 경우 또한 RRC 휴지 상태에서 RRC 연결 상태로 전환(초기 액세스 또는 TA 업데이트)되는 경우 또는 상향링크 동기가 맞지 않는 상태에서 새로운 데이터나 제어 정보를 전송해야 하거나 새로운 데이터를 수신하고 이에 대한 ACK/NACK 정보를 전송해야 하는 경우 등과 마찬가지로 경쟁 기반 랜덤 액세스가 수행된다.
상술한 바와 같이 RLF는 단말이 무선 채널의 문제를 확인하면서 시작되는데, 이때 무선 채널의 문제가 발생했는지는 무선 링크 모니터링(RLM: Radio Link Monitoring)을 통해 판단한다. 무선 링크 모니터링은 단말이 CRS를 기반으로 기지국과의 사이에서 설정된 주서빙셀(PCell)의 하향링크 품질을 모니터링하는 것이다. 단말은 하향링크의 품질을 예측하고 이를 주서빙셀의 하향링크 품질을 모니터링하기 위한 소정의 임계값들(Qout 및 Qin)과 비교한다.
임계값 Qout 값은 동기 불일치(Out-of-Sync)의 기준이 되는 파라미터로서, PCFICH의 오류를 고려한 가상(hypothetical)의 PDCCH 전송의 BER(Block Error Rate)이 10% 이상이라고 판단되는 값을 기준으로 설정될 수 있다.
임계값 Qin 값은 동기 회복 또는 동기 유지(in-sync)의 기준이 되는 파라미터로서, Qout 값에 비해 충분히 큰 신뢰성을 갖는 값을 기준으로 설정된다. 즉, PCFICH의 오류를 고려한 가상의 PDCCH(DCI format 1C 기반) 전송의 BER가 2% 이상이라고 판단되는 값을 기준으로 설정될 수 있다.
DRX에는 상기 Qout에 대한 품질 평가 주기(evaluation period) 및 Qin에 대한 품질 평가 주기가 사용될 수 있다. 상위 계층의 시그널링이 어떤 서브프레임에서 무선 링크 모니터링을 지시하는 경우, 상기 Qou에 대한 품질 평가 주기 및 Qin에 대한 품질 평가 주기가 사용될 수 있다. 일 예로, 적어도 200ms의 기간 동안 추정한 주서빙셀의 하향링크 품질이 임계값 Qout 보다 나쁜 경우, 단말의 제1 계층은 Qout에 대한 품질 평가 주기인 200ms 내에 주서빙셀에 대한 동기 불일치 지시자를 상위 계층으로 전송한다. 한편, 적어도 100ms의 기간 동안 추정한 주서빙셀의 하향링크 품질이 임계값 Qin 보다 좋은 경우, 단말의 제1 계층은 Qin에 대한 품질 평가 주기인 100ms 내에 주서빙셀에 대한 동기 유지 지시자를 상위 계층으로 전송한다.
이하, 타이밍 동기(Timing synchronization)에 대해 설명한다.
무선 통신 환경에서는 송신기에서 전파가 전파되어 수신기에서 전달되는 동안에 전파지연(propagation delay)을 겪게 된다. 따라서 송수신기 모두 송신기에서 전파가 전파되는 시간을 정확히 알고 있다 하더라도, 수신기에 신호가 도착하는 시간은 송수신기간 거리, 주변 전파 환경 등에 의해 영향을 받게 되고 수신기가 이동하는 경우 시간에 따라 변하게 된다. 만일 수신기가 송신기가 전달하는 신호가 수신되는 시점을 정확히 알 수 없는 경우 신호 수신이 실패하거나, 수신하더라도 왜곡된 신호를 수신하게 되어 통신이 불가능하게 된다. 따라서, 무선 통신 시스템에서는 하향링크/상향링크를 막론하고, 신호를 수신하기 위해 기지국과 단말 간의 동기(synchronization)가 반드시 선결되어야 한다. 동기의 종류는 프레임 동기(frame synchronization), 정보심벌 동기(information symbol synchronization), 샘플링 주기 동기(sampling period synchronization) 등 다양하다. 샘플링 주기 동기는 물리적 신호를 구분하기 위해 가장 기본적으로 획득하여야 하는 동기이다.
하향링크 동기 획득은 기지국에서 송신된 신호를 기반으로 단말에서 수행된다. 기지국은 단말에서 하향링크 동기 획득이 용이하도록 상호 약속된 특정 신호를 송신한다. 그러므로, 단말은 기지국에서 보내온 특정 신호가 송신된 시간을 정확히 분별할 수 있어야 한다. 하향링크의 경우 하나의 기지국이 다수의 단말들에게 동시에 동일한 동기신호를 송신하므로 단말들은 각각 독립적으로 동기를 획득할 수 있다.
각 단말은 기지국과 동기가 유지되고 있는 상태(in-sync state)인지 불일치(out-of-sync) 상태인지를 알기 위해 주서빙셀의 하향링크 무선 링크 품질을 모니터링한다. 단말의 물리 계층은 DRX 모드로 동작하지 않는 경우 모든 무선 프레임의 품질을 평가하며, DRX 모드로 동작하는 경우 모든 DRX 사이클 동안 적어도 한번 무선 프레임의 품질을 평가한다. 이때, 단말의 물리 계층은 주서빙셀에 대해서만 모니터링을 수행하며, 부서빙셀에 대해서는 모니터링을 수행하지 않는다.
한편, 상향링크의 경우 기지국은 다수의 단말들로부터 송신된 신호를 수신한다. 각 단말과 기지국 간의 거리가 상이한 경우 기지국이 수신하는 신호들은 서로 다른 송신지연 시간을 갖게 된다. 각 단말이 획득한 하향링크 동기를 기준으로 상향링크 정보를 송신하는 경우, 기지국은 각 단말의 정보를 서로 다른 시간에 수신한다. 이러한 경우, 기지국은 어느 하나의 단말을 기준으로 동기를 획득할 수가 없다. 따라서 상향링크 동기 획득은 하향링크와는 다른 절차가 필요하다.
상향링크 동기 획득을 위해 랜덤 액세스 절차(random access procedure)가 수행되며, 랜덤 액세스 과정 중에 단말은 기지국이 제공하는 랜덤 액세스 응답 내에 포함된 시간 전진 필드(time advanced field)내의 값 또는 시간 정렬값(time alignment value)에 기반하여 상향링크 시간을 조정함으로써 상향링크 동기를 획득한다. 시간 정렬값은 특정 부서빙셀에서의 상향링크 동기를 맞추기 위해 조정되어야 하는 시간을 해당 단말의 랜덤 액세스 시도 시 타이밍 참조 셀의 하향링크 동기시점을 기준으로 양적으로 표시하는 정보이다. 시간 정렬값을 기반으로 상향링크 동기를 획득 후 일정시간이 경과하면, 획득된 상향링크 동기는 단말의 이동 등의 외부 무선 채널의 변화로 인해 유효하지 않을 수 있다. 따라서 단말은 상기 획득한 상향링크 동기의 유효성 여부를 판단하기 위해 랜덤 액세스 절차를 시작할 수 있도록 하는 시간 정렬 타이머(TAT: Time Alignment Timer)를 구성한다.
시간 정렬 타이머가 작동 중이면, 단말은 기지국과의 상향링크 동기가 이루어진 상태라고 판단한다. 시간 정렬 타이머가 만료되거나 작동되지 않으면, 단말은 기지국과의 상향링크 동기가 이루어져 있지 않은 것으로 보고, 랜덤 액세스 프리앰블의 전송 이외의 모든 상향링크 전송을 수행하지 않는다.
단말이 랜덤 액세스 프리앰블을 제외한 상향링크 신호를 전송하기 위해서는 해당 서빙셀에 대한 유효한 시간 정렬값을 획득하여야 한다. 유효한 시간 정렬값이 확보되면, 단말은 상기 서빙셀을 통해 기존에 기지국에 의해 구성되어 있던 사운딩 기준신호(SRS: Sounding Reference Signal) 또는 채널상태정보(CSI: Channel State Information)와 같은 상향링크 신호를 기지국의 특별한 지시 없이 주기적으로 전송할 수 있다. 또한 기지국에 의해 지시되는 비주기적 SRS와 같은 신호와 PUSCH와 같은 데이터 채널도 전송할 수 있다. 여기서, SRS는 기지국이 시간 정렬값을 갱신하기 위해 상향링크 동기를 측정하는 기준 신호가 될 수가 있다. 기지국은 이러한 상향링크 신호로부터 확보된 시간 정렬값이 유효한지 또는 갱신이 필요한지를 실시간으로 확인할 수 있다. 만약 시간 정렬값에 갱신이 필요하다면, 기지국은 갱신된 시간 정렬값을 MAC 제어요소를 통해 단말에게 알려줄 수 있다. 상기 상향링크 신호는 해당 서빙셀이 활성화된 경우에 전송될 수 있으며, 비활성화된 상태에서는 전송될 수 없다.
도 6은 D2D 동기신호의 모니터링을 설명하기 위한 예시도이다. 이하, 도 6을 참조하여 D2D 통신 시 동기를 획득하는 과정에 대해 설명한다.
도 6에는 일 예로, 제1 단말(UE1)과 제2 단말(UE2)의 동기에 τ만큼의 갭(gap)이 존재하는 경우가 도시되어 있다. 제1 단말이 독립 동기 소스(ISS: independent synchronization source)로 구성된 단말인 경우, 제2 단말이 제1 단말과 D2D 통신을 수행하기 위해서는 제1 단말(ISS)로부터 전송되는 D2D 동기신호를 모니터링하여 상기 제1 단말로부터의 D2D 동기신호에 동기화되어야 한다. 여기서, ISS는 기지국 또는 릴레이와 같은 네트워크 장치가 아닌 동기를 위한 소스로 동작하는 단말을 말한다.
D2D 동기신호는 상기 D2D 동기신호 전송을 위한 D2D 자원 풀(resource pool) 내 소정 구간에서 전송될 수 있다. D2D 자원 풀은 시간/주파수 축 상에서 미리 설정(pre-configured)되거나 반정적(semi-statically)으로 할당된 구간(T1, T2)에 일정한 주기(t')로 전송될 수 있다. 따라서, D2D 동기신호 또한 일정한 주기(t')로 전송된다. 상기 D2D 자원 풀은 모든 D2D를 지원하는 단말에게 동일하게 설정된다. 따라서 만일 모든 단말이 동일한 내부 동기시점을 공유하고 있는 경우, 모든 단말이 동일한 D2D 자원 풀을 인식할 수 있다.
그러나 상기 제1 단말과 동기화 되기 이전의 제2 단말은 단말 내부의 절대시간(예를 들어, 2014년 5월 9일 오전9시 30분 21.123123초) 또는 GPS와 같은 무선 셀룰러 네트워크 이외의 외부 신호를 기준으로 미리 설정되거나 반정적으로 할당된 D2D 자원 풀 구간의 시작시점(T1)을 설정한다. 상기 단말 내부 동기시점은 단말의 구현방식 및 부품의 성능에 따라 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제2 단말이 D2D 자원 풀이 할당된 구간에만 D2D 동기신호를 모니터링하는 경우, 제1 단말이 상기 D2D 자원 풀 내 자원 중 동기신호를 전송하기 위해 사용한 자원위치는 특정 기간동안 동일하므로 제1 단말과 제2 단말 간 내부 동기의 차이값(τ)으로 인해 제2 단말은 제1 단말의 동기신호를 수신할 수 없게 된다. 따라서, 이러한 경우를 방지하기 위해 제2 단말은 임의의 단말과 동기화할 수 있도록 제2 단말에 의해 판단되는 D2D 자원 풀 이외의 자원에 대해서도 D2D 동기신호를 지속적으로 모니터링해야 한다. 상기 D2D 자원 풀 이외의 자원의 범위는 모든 D2D 통신이 가능한 구간으로 확장될 수 있으며 이는 제2 단말이 동기신호를 수신하기 위해 필요한 배터리 전력을 증가시킨다.
한편, D2D 통신을 지원하는 단말은 주변에 기지국에 의해 제공되는 셀을 발견하지 못하였고(out-of-coverage for service) D2D 통신을 위한 동기신호를 수신하지 못하였을 때 ISS로 변경될 수 있다. 또는, D2D 동기신호를 수신하더라도 상기 D2D 동기신호의 세기가 통신 가능하다고 판단하기 위한 임계값(예를 들어, -9dB) 이하로 수신되는 경우, 단말은 D2D 동기신호를 수신하지 못한 것으로 판단하고 ISS로 변경될 수 있다. 그러나, 단말의 배터리 전력소모 등의 이유로 단말의 어플리케이션(또는 OS(Operating System) 등)은 해당 단말이 ISS로 변경되는 것을 허용하지 않을 수도 있다. 이는 해당 설정이 가능한 경우 적용될 수 있다.
도 7은 단말이 두 개 이상의 서로 다른 D2D 동기신호를 수신하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 7에는 일 예로, D2D 통신을 지원하는 단말(700)이 제1 ISS(710)의 커버리지와 제2 ISS(720)의 커버리지가 중첩된 지역에 위치하는 경우가 도시되어 있다. 이 경우, 단말(700)은 제1 ISS(710)로부터 제1 D2D 동기신호(SS1)을 수신할 수 있으며, 제2 ISS(720)로부터 제2 D2D 동기신호(SS2)를 수신할 수 있다.
단말(700)은 ISS가 존재함을 확인한 경우, ISS로 설정되지 않는다. 또한, 적어도 두 개 이상의 서로 다른 D2D 동기신호를 수신한 경우 즉, 도 7에 도시된 것과 같이 단말(700)이 동기화가 가능한 ISS(710, 720)가 적어도 두 개 이상 존재하는 경우, 어느 하나의 ISS를 선택하고 선택한 ISS의 D2D 동기신호를 기준으로 동기화할 수 있다. 이 때, 단말은 D2D 동기신호의 세기를 기준으로 동기화할 ISS를 선택할 수 있다.
한편, 단말(700)은 수신한 D2D 동기신호를 다른 단말(또는 ISS)로 전달(forwarding)할 수도 있다. 이 경우, 만일 제2 ISS(720)가 자신의 D2D 동기신호(SS2) 이외에 다른 ISS(제1 ISS)의 D2D 동기신호(SS1)를 단말(700)로부터 전달 받으면, 상기 제2 ISS(720)는 ISS 구성을 해제하고 상기 전달 받은 D2D 동기신호(SS1)를 기반으로 제1 ISS와 동기화를 진행할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 단말(700)은 D2D 동기신호의 세기를 기준으로 동기화할 ISS를 변경할 수 있으므로, D2D 동기신호가 존재할 수 있다고 판단되는 모든 구간동안 다른 D2D 동기화 신호의 존재 여부 및 신호세기를 지속적으로 모니터링해야 한다. 이러한 모니터링은 단말의 배터리 전력소모에 큰 영향을 줄 수 있다. 일 예로, 단말(700)이 현재 제1 ISS(710)과 동기화되어 있는 경우, 제1 ISS(710)로부터 수신되는 D2D 동기신호의 세기가 충분히 강하면 다른 ISS(제2 ISS)와의 동기화는 불필요할 수 있다. 따라서, 단말(700)은 다음과 같은 방법을 이용함으로써 지속적으로 D2D 통신을 수행할 수 있으면서 불필요한 배터리의 전력소모를 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 동기신호 선택 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, D2D 통신을 지원하는 ISS가 아닌 단말은 특정 기지국 또는 ISS를 기준으로 동기화를 진행한 이후 상기 동기화된 제1 동기신호를 포함하여 또 다른 ISS를 찾기 위해 D2D 동기신호에 대한 모니터링을 수행한다(S810). 상기 모니터링을 수행함으로써 단말은 제1 동기신호의 세기를 측정하고 측정된 값과 제1 임계값(X dBm, 여기서 X는 정수 또는 유리수)을 비교할 수 있다(S820). 이후, 단말은 제1 동기신호와 제1 임계값과의 비교 결과에 따라 동작한다(S830). 일 예로, 단말이 기지국에 의해 제공되는 셀을 발견하지 못한 경우 즉, 네트워크 커버리지 밖에서 동작하는 경우, 제1 동기신호가 ISS로부터 송신된 것이며 상기 제1 동기신호의 세기가 제1 임계값 이상이면, 다른 ISS를 찾기 위한 동기신호 모니터링을 중지하고 제1 동기신호를 기준으로 동기를 유지할 수 있다. 여기서, 동기를 유지한다 함은 현재 동기화된 ISS(제1 동기신호를 전송한 단말)가 전송하는 D2D 동기신호(제1 동기신호)를 추적함을 의미할 수 있다. 이를 위하여 단말은 상기 제1 동기신호가 전송되는 구간에만 D2D 동기신호를 모니터링할 수 있다. 그러나, 제1 동기신호의 세기가 제1 임계값보다 작은 경우, 단말은 다른 ISS의 D2D 동기신호를 찾기 위해 연속적인 모니터링 동작을 시작할 수 있다. 이때, 다른 ISS의 D2D 동기신호가 발견되면 발견된 D2D 동기신호의 세기를 측정할 수 있다.
또 다른 예로, 단말이 기지국에 의해 제공되는 셀로부터 서비스를 받을 수 있는 경우 즉, 네트워크 커버리지 안에서 동작하는 경우, 제1 동기신호가 기지국으로부터 송신된 것이며 상기 제1 동기신호의 세기가 제1 임계값 이상이면, 단말은 상기 기지국의 동기신호가 소스임을 지시하는 정보를 포함하는 D2D 동기신호를 생성한 후 전송하는 동작을 중지할 수 있다. 기본적으로 네트워크 커버리지 안에서 동작하는 단말은 기지국을 기준으로 동기화를 진행하는 것을 우선으로 한다. 그러나 D2D 통신 대상은 네트워크 커버리지 밖의 단말도 포함될 수 있으므로 이를 위해 네트워크 커버리지 안의 단말의 D2D 동기신호의 전송이 필요할 수 있다. 그러나 상기 제1 동기신호의 세기가 제1 임계값 이상인 상황은 상기 단말이 네트워크 커버리지 밖에 존재하는 단말과의 통신을 위해 전송하는 D2D 동기신호 전송이 필요 없을 만큼 기지국과 근접한 위치에 존재하고 있음을 의미하는 것이다. 따라서 이 경우, 불필요한 D2D 동기신호 전송으로 인한 전력소모를 막기 위해 상기 단말은 D2D 동기신호를 전송하는 동작을 중지할 수 있다. 그러나, 제1 동기신호의 세기가 제1 임계값보다 작은 경우, 단말은 상기 기지국의 동기신호내에 포함된 정보를 기준으로 다른 D2D 단말이 수신할 수 있도록 D2D 동기신호를 생성하여 이를 전송한다.
한편, 단말은 현재 동기화 되어 있는 ISS가 전송하는 D2D 동기신호(제1 동기신호)의 세기가 약해지고, 상기 제1 동기신호의 세기보다 센 다른 ISS가 전송하는 동기신호(제2 동기신호)가 수신되면, 상기 제2 동기신호를 기준으로 동기화를 변경할 수 있다. 이를 위하여 단말은 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값(X dBm)보다 작은 경우, 상기 제1 동기신호의 세기를 제2 임계값(Y dBm, 여기서 Y는 정수 또는 유리수)과 비교하고, 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제2 임계값 이하이면 상기 제1 동기신호의 세기를 상기 모니터링에 의해 검출된 제2 동기신호의 세기와 비교하여 상기 제1 동기신호와 상기 제2 동기신호 중 신호세기가 강한 동기신호를 선택하여 해당 동기 신호를 전송한 ISS와의 동기화를 진행할 수 있다. 일 예로, 단말은 제2 동기신호의 세기가 현재 동기화되어 있는 ISS가 전송하는 제1 동기신호의 세기보다 강한 경우, 제1 동기신호를 전송한 단말(제1 ISS)과의 동기를 상기 제2 동기신호를 전송한 단말(제2 ISS)과의 동기로 변경하기 위하여 상기 제2 동기신호를 선택할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 변경은 현재 동기화 중인 ISS(제1 ISS)와의 D2D 통신이 종료되었는지 여부와 무관하게 수행될 수 있다. 즉, 단말은 현재 동기화 중인 ISS(제1 ISS)와의 D2D 통신이 종료되지 않았다고 판단되는 경우에도 제2 ISS와 동기화를 수행할 수 있다. 이 때, 상기 제2 임계값(Y dBm)은 제1 동기신호를 전송한 단말(제1 ISS)과의 무선 링크 실패(RLF: Radio Link Failure)로 판단하는 임계값일 수 있다. 즉, 상기 제2 임계값(Y dBm)은 동기화중인 ISS를 기준으로 동기화를 더 이상 진행할 수 없다고 판단되는 임계값일 수 있다.
단말은 제2 임계값(Y dBm)을 기준으로, 기존 무선 통신에서의 무선링크 모니터링 동작과 유사한 방식으로 D2D 통신의 동기화 유지 불가를 선언할 수 있다. 즉, 기존 무선 통신 시스템의 RLF 선언 동작을 D2D 통신을 위해 수행할 수 있다. 일 예로, 기존 무선 통신 시스템의 RLF 선언에서 사용되는 타이머, 상수값, 임계치 등은 모두 D2D 용도로 재설계될 수 있다. 또한, TTT(time to trigger)를 위해 사용되는 시간은 미리 결정되어 있으며, D2D 통신 방식(공공 안전(public safety)을 위한 용도, 상업용도 또는 디스커버리 용도 등)에 따라 서로 다르게 설정될 수 있다. 또한, 기존 무선 통신 시스템의 PSS(Primary Synchronization Signal) 및 SSS(Secondary Synchronization Signal)의 수신 및 동기를 진행하기 위해 필요한 성능 요구사항 값을 임계값으로 사용할 수 있다. 이 때 사용되는 참조 신호(reference signal)로 D2D 동기신호가 사용될 수 있으며, 그 중에서도 PD2DSS(Primary D2D Synchronization Signal)만이 사용될 수도 있다.
단말은 현재 동기화 중인 ISS와 더 이상 동기화를 진행할 수 없다고 판단한 이후, D2D 동기신호 모니터링에 의해 동기신호가 발견되지 않거나 발견된 동기신호의 세기가 기 설정된 값 이하임에 따라 동기화를 진행할 수 있는 다른 동기신호가 존재하지 않는 경우, ISS로 설정되어 동작할 수 있다.
한편 다른 실시예로서, 상기 변경은 제1 동기신호를 전송한 단말(제1 ISS)과 D2D 통신을 수행 중인 경우 수행되지 않을 수 있다. 즉, 현재 동기화 중인 ISS와의 D2D 동신이 종료되지 않았다고 판단되는 경우(어플리케이션에서 D2D 통신을 위한 데이터가 존재함이 확인되는 경우)에는 동기화를 수행할 ISS를 변경하지 않을 수 있다. 이 경우, 제2 임계값(Y dBm)은 동기화 중인 ISS를 기준으로 동기화를 더 이상 진행할 수 없다고 판단되는 임계치는 아니며, 다른 ISS로 동기화 소스를 변경하는 것을 허용하는 임계값일 수 있다. 이 경우, 단말은 제2 임계값을 기준으로 기존 무선 통신 시스템의 셀 재선택 동작과 유사한 방식으로 동기화 대상을 변경할 수 있다.
일 예로, 단말은 현재 동기 중인 ISS로부터 전송된 D2D 동기신호가 제2 임계값 이하인 경우, 동기화 대상 변경을 위해 현재 동기 중인 ISS(제1 ISS)에게 제1 동기신호의 세기를 측정한 값을 보고할 수 있다. 또한, TTT(time to trigger)를 위해 사용되는 시간은 D2D 통신 방식(공공 안전(public safety)을 위한 용도, 상업용도 또는 디스커버리 용도 등)에 따라 변경될 수 있다. 또한, 기존 무선 통신 시스템의 PSS(Primary Synchronization Signal) 및 SSS(Secondary Synchronization Signal)의 수신 및 동기를 진행하기 위해 필요한 성능 요구사항 값을 임계값으로 사용할 수 있다. 이 때 사용되는 참조 신호(reference signal)로 D2D 동기신호가 사용될 수 있으며, 그 중에서도 PD2DSS(Primary D2D Synchronization Signal)만이 사용될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 D2D 통신을 수행하는 단말을 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, D2D 통신을 지원하는 단말(700)은 프로세서(processor, 905), RF부(RF(radio frequency) unit, 910) 및 메모리(memory, 915)를 포함한다. 메모리(915)는 프로세서(9050)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(910)는 프로세서(905)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들어, RF부(910)는 ISS로 동작하는 단말(950)으로부터 본 명세서에서 게시된 D2D 동기신호를 수신하고, D2D 데이터를 송수신할 수 있다.
프로세서(905)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로 프로세서(905)는 도 8에 따른 모든 단계를 수행한다. 예를 들어, 프로세서(905)는 본 발명의 실시예에 따라 D2D 동기신호를 모니터링할 수 있으며, 동기 중인 ISS로부터의 D2D 동기신호의 세기가 약해질 경우 다른 ISS로 동기화를 변경할 수 있다. 본 명세서의 모든 실시예에서 단말(900)의 동작은 프로세서(905)에 의해 구현될 수 있다.
메모리(915)는 본 명세서에 따른 제1 임계값, 제2 임계값, D2D 동기 신호의 세기 값 등을 저장하고, 프로세서(905)의 요구에 따라 프로세서(905)에게 상기 제1 임계값, 제2 임계값, D2D 동기 신호의 세기 값을 제공할 수 있다.
ISS로 동작하는 단말(950)은 RF부(955), 프로세서(960) 및 메모리(965)를 포함한다. 메모리(965)는 프로세서(960)와 연결되어, 프로세서(960)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(955)는 프로세서(960)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(950)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 ISS로 동작하는 단말(950)의 동작은 프로세서(960)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(960)는 본 명세서에서 게시된 D2D 동기신호를 생성한다.
이상에서 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (20)
- 단말간(D2D: Device-to-Device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말이 동기신호를 선택하는 방법에 있어서,
D2D 동기신호에 대한 모니터링을 수행하는 단계;
상기 모니터링에 의해 발견된 제1 동기신호의 세기를 제1 임계값과 비교하는 단계; 및
상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값 이상인 경우 상기 모니터링을 중지하고 상기 제1 동기신호를 선택하여 동기를 유지하는 단계
를 포함하는 동기신호 선택 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모니터링을 수행하는 단계는,
기지국에 의해 제공되는 셀을 발견하지 못한 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동기를 유지하는 단계는,
상기 제1 동기신호를 추적하여 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 동기를 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동기를 유지하는 단계에서,
상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값보다 작은 경우 상기 모니터링을 시작하는 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제4항에 있어서,
상기 동기를 유지하는 단계 이후에,
상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값보다 작은 경우 상기 제1 동기신호의 세기를 제2 임계값과 비교하는 단계;
상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제2 임계값 이하인 경우 상기 제1 동기신호의 세기를 상기 모니터링에 의해 검출된 제2 동기신호의 세기와 비교하는 단계; 및
상기 제1 동기신호와 상기 제2 동기신호 중 신호세기가 강한 동기신호를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제5항에 있어서,
상기 신호세기가 강한 동기신호를 선택하는 단계는,
상기 제2 동기신호의 세기가 상기 제1 동기신호의 세기보다 강한 경우 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 동기를 상기 제2 동기신호를 전송한 단말과의 동기로 변경하기 위하여 상기 제2 동기신호를 선택하는 단계인 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제2 동기신호를 선택하는 단계는,
상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 D2D 통신이 종료되었는지 여부와 무관하게 수행되는 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제2 임계값은,
상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 무선 링크 실패(Radio Link Failure)로 판단하는 임계값인 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제6항에 있어서,
상기 제2 동기신호를 선택하는 단계는,
상기 제1 동기신호를 전송한 단말과 D2D 통신을 수행 중인 경우 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 동기신호 선택 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모니터링을 수행하는 단계 이후에,
상기 모니터링에 의해 동기신호가 발견되지 않거나 발견된 동기신호의 세기가 기 설정된 값 이하인 경우 동기를 위한 소스(source)로서 동작하는 단계를 더 포함하는 동기신호 선택 방법. - 단말간(D2D: Device-to-Device) 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 동기신호를 선택하는 단말에 있어서,
신호를 수신하는 RF(Radio Frequency)부;
D2D 동기신호에 대한 모니터링을 수행하고 상기 모니터링에 의해 발견된 제1 동기신호의 세기를 제1 임계값과 비교하며, 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값 이상인 경우 상기 모니터링을 중지하고 상기 제1 동기신호를 선택하여 동기를 유지하는 프로세서; 및
상기 제1 임계값과 상기 제1 동기신호의 세기를 저장하고 상기 프로세서로 상기 제1 임계값과 상기 제1 동기신호의 세기를 제공하는 메모리
를 포함하는 단말. - 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
기지국에 의해 제공되는 셀을 발견하지 못한 경우 상기 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 동기신호를 추적하여 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 동기를 유지하는 것을 특징으로 하는 장치. - 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값보다 작은 경우 상기 모니터링을 시작하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제14항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제1 임계값보다 작은 경우 상기 제1 동기신호의 세기를 제2 임계값과 비교하고, 상기 제1 동기신호의 세기가 상기 제2 임계값 이하인 경우 상기 제1 동기신호의 세기를 상기 모니터링에 의해 검출된 제2 동기신호의 세기와 비교하며, 상기 제1 동기신호와 상기 제2 동기신호 중 신호세기가 강한 동기신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제15항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제2 동기신호의 세기가 상기 제1 동기신호의 세기보다 강한 경우 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 동기를 상기 제2 동기신호를 전송한 단말과의 동기로 변경하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제16항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제2 동기신호의 세기가 상기 제1 동기신호의 세기보다 강한 경우 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 D2D 통신이 종료되었는지 여부와 무관하게 제2 동기신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제17항에 있어서,
상기 제2 임계값은,
상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 무선 링크 실패(Radio Link Failure)로 판단하는 임계값인 것을 특징으로 하는 단말. - 제16항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제2 동기신호의 세기가 상기 제1 동기신호의 세기보다 강한 경우 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과 D2D 통신을 수행 중이면 상기 제1 동기신호를 전송한 단말과의 동기를 유지하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제11항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 모니터링에 의해 동기신호가 발견되지 않거나 발견된 동기신호의 세기가 기 설정된 값 이하인 경우 상기 장치를 동기를 위한 소스(source)로서 동작시키는 것을 특징으로 하는 단말.
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