KR20150128493A

KR20150128493A - 디바이스 대 디바이스 통신 시스템에서 동기화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20150128493A
Application number: KR1020140056009A
Authority: KR
Inventors: 박승훈; 펑 쉬에; 류현석; 정철; 유현규; 최상원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-05-10
Filing date: 2014-05-10
Publication date: 2015-11-18
Also published as: US10694483B2; KR102245408B1; US20150327191A1

Abstract

본 발명은 D2D 통신 시스템에서 디바이스들 간의 동기화를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치에 대한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 동기화 방법은, 제1 디바이스의 제1 동기 기준 시간과 상기 제1 동기 기준 시간을 근거로 하는 제1 카운트 값을 확인하는 과정과, 상기 제1 디바이스가 제2 디바이스로부터 송신되는 제2 동기 채널을 수신하여 제2 카운트 값을 획득하는 과정과, 상기 제1 디바이스가 상기 제1 및 제2 카운트 값을 비교하여 정해진 조건을 만족하는 경우, 상기 제2 디바이스의 제2 동기 기준 시간에 상기 제1 동기 기준 시간을 동기화하는 과정을 포함한다.

Description

디바이스 대 디바이스 통신 시스템에서 동기화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF SYNCHRONIZATION IN A DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 동기화 방법 및 장치에 대한 것으로서, 디바이스 대 디바이스(Device to Device : D2D) 통신 시스템에서 동기화를 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

최근 스마트폰, 테블릿 PC 등 광대역 멀티미디어 서비스를 지원하는 무선 단말의 보급으로 인해 무선망에서 데이터 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 무선 단말의 사용자 수는 더욱 증가할 것이고, 무선 단말을 통한 멀티미디어 서비스들은 더욱 더 활성화될 것이므로, 무선망에서 데이터 트래픽은 지금 보다 훨씬 더 증가할 것으로 예상된다. 또한 사용자들 간의 음성, 화상 통신 등 통상적인 통신 서비스를 넘어서 새로운 통신 서비스인 사용자과 예컨대, 가전 기기와 같은 사물 간의 통신, 사물들(things) 간의 통신 등 사물을 활용하는 사물 통신까지 활성화될 경우 무선망에서 기지국이 처리하는 데이터 트래픽의 양은 감당하기 어려울 정도로 증가할 것으로 예상된다. 무선망에서 데이터 트래픽의 증가를 해결하기 위한 방안의 하나로 D2D 통신이 주목 받고 있다.

상기 D2D 통신은 이동 통신에서 사용되는 허가 대역과 무선랜과 같은 통신에 의해 사용되는 비허가 대역에서 모두 주목을 받고 있다. 상기 D2D 통신이 기존 이동 통신과 융합되는 경우,　기지국의 트래픽 수용 능력을 증가시키고 과부하를 줄일 수 있다는 점에서 주목할 만하다. 즉 D2D 통신에서는 동일한 셀 또는 서로 인접한 셀 내의 단말(user equipment : UE)들 간에 D2D 통신을 위한 D2D 링크가 설정된 후, 단말들은 기지국(eNB)을 거치지 않고 D2D 링크를 통해서 직접 데이터를 송수신할 수 있다. 이 경우 두 번의 링크(즉, 단말로부터 기지국으로의 링크 및 상기 기지국에서 타 단말로의 링크)를 한 번의 링크(즉, 단말로부터 다른 단말로의 링크)로 줄일 수 있으므로 기지국에서 과부하를 줄일 수 있다.

한편 D2D 통신을 위해서 디바이스들 간에 동기를 설정하는 과정이 요구된다. 일반적으로 단말은 동기식 기지국으로부터 또는 단말 내 GPS(Global Positioning System) 수신 모듈을 통해 수신되는 시간 정보를 사용하여 동기를 설정할 수 있다. 따라서 D2D 통신에서 종래 방식을 이용하여 동기를 설정하는 경우, D2D 통신에서 각 디바이스는 동기 설정을 위해 상기 동기식 기지국에 접속하거나 또는 GPS 수신 모듈을 이용하여야 한다.

또한 통신 시스템에서 지원되는 통신 방식의 종류에 따라 동기식 기지국을 지원되지 않을 수 있으며, 디바이스가 GPS 음영 지역(예컨대, 고층 빌딩들 사이, 터널, 건물의 실내 등)에 위치하게 되면, 디바이스가 GPS 수신 모듈을 통해 시간 정보를 수신하지 못하게 되어 동기를 설정하지 못할 수 있다. 결국, 동기식 기지국 또는 GPS 수신 모듈을 이용하지 못할 경우에는, 디바이스는 D2D 통신을 개시조차 할 수 없게 된다.

본 발명은 D2D 통신 시스템에서 디바이스들 간의 동기화를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 D2D 통신 시스템에서 디바이스들 간의 동기화를 위한 자원 구조를 제공한다.

또한 본 발명은 D2D 통신 시스템에서 동기 기준 시간과 시스템 프레임 넘버(System Frame Number)를 동기화하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 실시 예에 따른 디바이스 대 디바이스(D2D) 통신 시스템에서 동기화 방법은, 제1 디바이스의 제1 동기 기준 시간과 상기 제1 동기 기준 시간을 근거로 하는 제1 카운트 값을 확인하는 과정과, 상기 제1 디바이스가 제2 디바이스로부터 송신되는 제2 동기 채널을 수신하여 제2 카운트 값을 획득하는 과정과, 상기 제1 디바이스가 상기 제1 및 제2 카운트 값을 비교하여 정해진 조건을 만족하는 경우, 상기 제2 디바이스의 제2 동기 기준 시간에 상기 제1 동기 기준 시간을 동기화하는 과정을 포함한다.

또한 본 실시 예에 따른 디바이스 대 디바이스(D2D) 통신 시스템에서 디바이스는, D2D 통신에서 신호를 송수신하는 송수신부와, 제1 디바이스의 제1 동기 기준 시간과 상기 제1 동기 기준 시간을 근거로 하는 제1 카운트 값을 확인하고, 상기 제1 디바이스가 제2 디바이스로부터 송신되는 제2 동기 채널을 수신하여 제2 카운트 값을 획득하며, 상기 제1 디바이스가 상기 제1 및 제2 카운트 값을 비교하여 정해진 조건을 만족하는 경우, 상기 제2 디바이스의 제2 동기 기준 시간에 상기 제1 동기 기준 시간을 동기화하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 본 실시 예에 따른 디바이스 대 디바이스(D2D) 통신 시스템에서 동기화 방법은, 주변 단말로부터 송신되는 동기 신호를 수신하여 동기 기준 시각을 조정하는 과정과, 주변 단말로부터 송신되는 동기채널을 수신하여 시스템 프레임 넘버를 조정하는 과정을 포함한다.

도 1은 D2D 통신 시스템에서 상기 비계층적 동기화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 D2D 통신 시스템에서 상기 클러스터 간 동기화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호와 동기 채널의 자원(이하, 동기 자원)을 배치하는 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 카운터 값을 기반으로 하는 동기화 방법을 나타낸 순서도,
도 5는 LTE 시스템에서 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호 및 동기 채널을 위한 동기 자원의 구조를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호 및 동기 채널을 위한 동기 자원의 구조를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 방법을 나타낸 순서도,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 디바이스의 구성을 나타낸 도면.

하기의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 하기의 실시 예들의 구체적인 설명에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 몇 가지 용어들에 대해 해석 가능한 의미의 예를 제시한다. 하지만, 그 용어들이 아래 제시하는 해석 예로 한정되는 것은 아님을 주의하여야 한다.

기지국(eNB)은 단말(User Equipment : UE)과 통신하는 네트워크 엔터티로서, BS, BTS(base transceiver station), NodeB(NB), AP(Access Point) 등으로 지칭될 수도 있다. 단말(UE)는 기지국과 통신하는 네트워크 엔터티로서, 디바이스(device), 이동국(Mobile Station : MS), 이동 장비(Mobile Equipment; ME), 터미널(terminal) 등으로 지칭될 수도 있다. 본 명세서에서 D2D 통신을 수행하는 UE는 디바이스라 칭하기로 한다. 또한 상기 디바이스는 기지국과 통신을 수행하지 않더라도 D2D 통신 기능을 갖춘 각종 통신 기기가 될 수 있다.

본 실시 예에서 D2D 통신을 수행하는 디바이스는 동기 송신 디바이스와 동기 수신 디바이스로 구분될 수 있다. 상기 동기 송신 디바이스는 D2D 통신 시스템에서 디바이스들 간의 동기화를 위한 동기 신호 및/또는 동기 채널을 송신하는 디바이스다. 상기 동기 수신 디바이스는 상기 동기 신호 및/또는 동기 채널을 수신하는 디바이스이다. 상기 동기 송신 디바이스는 동기 소스(synchronization source)라 칭해질 수 있다. 그리고 기지국이 상기 동기 신호를 송신하는 경우, 상기 동기 송신 디바이스는 기지국이 될 수 있다.

그리고 본 실시 예에서 상기 동기 신호(synchronization signal)와 동기 채널(synchronization channel)는 각각 D2D 동기 신호(D2D Synchronization Signal : D2DSS), D2D 동기 채널 (D2D Synchronization Channel : D2DSCH)로 칭해질 수 있다. 상기 D2D 동기 채널은 방송 채널 또는 시스템 정보가 전송되는 채널을 이용할 수 있으며, 이 경우 상기 D2D 동기 채널은 D2D 방송 채널(D2D Broadcast Channel : D2DBCH) 또는 D2D 시스템 정보 채널(D2D System Information Channel : D2DSICH)로 칭해질 수 있다.

또한 본 실시 예에서 상기 동기 신호는 클러스터(cluster) 또는 동기 송신 디바이스를 구분하는데 사용될 수 있는 동기 시퀀스를 포함하는 신호를 의미하고, 동기 신호 자원이란 통신 시스템에서 상기 동기 신호를 전송하는데 사용되는 자원을 의미한다. 상기 동기 채널은 동기 관련 (시스템) 정보(또는 메시지)가 전송되는 채널을 의미한다. 상기 동기 송신 디바이스는 상기 동기 신호와 상기 동기채널 중 적어도 하나를 송신할 수 있다.

D2D 통신에서 상기 클러스터는 적어도 하나의 동기 헤드(Synchronization Head : SH)와 연관된(associated)(또는 동기 헤드에 속하는) 적어도 하나의 디바이스의 집합(or 그룹 or 세트)을 의미한다. 상기 클러스터를 생성하는 동기 헤드 역할을 수행하는 동기 송신 디바이스를 동기 기준 디바이스라 칭한다. 상기 동기 기준 디바이스는 기지국 영역 내에 존재하는 경우를 제외하면, 독립적으로 동기화를 위한 타이밍(즉 동기 기준 시간)을 결정할 수 있다.

상기 동기 기준 디바이스는 하나 또는 복수 개가 존재할 수 있으며, 상기 동기 기준 디바이스가 복수 개 존재하는 경우, 복수의 동기 기준 디바이스들이 서로 동기 기준 시간을 일치시킬 수 있도록 지원하는(Volunteering) 동기 송신 디바이스를 동기 지원 디바이스(volunteering synchronization device)(또는 동기 지원 소스(volunteering synchronization source))라 정의한다.

그리고 동기 중계 디바이스(synchronization relaying device)(또는 동기 중계 소스(synchronization relaying source))는 동기 기준 디바이스와 동기 기준 시간을 동기화한 후 상기 동기 기준 디바이스로부터 송신된 동기 신호 또는 동기 채널을 중계(즉, 수신 및 전달)하는 동기 송신 디바이스다. 그리고 상기 동기 중계 디바이스가 기지국으로부터 수신한 동기 신호를 전달하는 경우에는, 상기 동기 중계 디바이스는 동기 헤드(SH)의 역할을 수행할 수 있다.

D2D 통신에서 동일한 클러스터에 속하는 하나 또는 복수의 디바이스들은 상기 동기 헤드(SH)로부터 송신되는 동기 신호를 수신하는 동기 수신 디바이스로 정의될 수 있다. 동일한 클러스터에 속하는 하나 또는 복수의 디바이스들은 동기 헤드로부터 송신되는 동기 신호를 수신하여 동기 기준 시간을 설정(조정)할 수 있다. 상기 동기 기준 시간은D2D 통신에서 송신 동작을 위해 사용될 수 있으며, 경우에 따라서 D2D 통신에서 수신 동작은 상기 동기 헤드로부터 수신한 동기 기준 시간에 의존하지 않을 수 있다.

네트워크에서 기지국이 탐색되지 않는 상황에서 디바이스(또는 D2D 디바이스)들이 서로 동기를 맞추려면, 디바이스는 다른 디바이스로부터 송신되는 동기 신호를 수신하고, 상기 수신된 동기 신호를 이용하여 동기 기준 시간을 동기화할 수 있다. 따라서 기지국이 탐색되지 않는 상황에서 임의의 디바이스는 상기 기지국 대신에 주변 디바이스들에게 동기 신호를 송신할 수 있다.

한편 디바이스에 의한 동기 신호의 송신은, 하나의 디바이스가 통신 가능 거리 내에 위치하는 주변의 모드 디바이스들에게 동기 신호를 송신하는, 디바이스들 간 방송(Broadcast) 통신에는 적합하지 않을 수도 있다. 그 이유는 하나의 동기 송신 디바이스에 의해 구성되는 클러스터의 경계에 위치하는 동기 수신 디바이스는 주변의 다른 클러스터에 속하는 동기 송신 디바이스로부터도 동기 신호를 수신할 수 있으며, 그 동기 수신 디바이스가 속하는 클러스터에서 동기 기준 기간과 상기 다른 클러스트에서 동기 기준 시간 간에 오차가 존재할 수 있기 때문이다.

따라서 D2D 통신에서 디바이스가 주변 디바이스와 동기화된 영역을 최대한 확보하기 위해서는 예컨대, 다음과 같은 2가지 방법을 이용할 수 있다.

첫 번째 방법은, 디바이스들 간에 동기 기준 시간을 일치시키는 비계층적 동기화(Flat Synchronization) 방법이다.

도 1은 D2D 통신 시스템에서 상기 비계층적 동기화 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서 모든 디바이스들(100-1 내지 100-8)은 동기 송신 디바이스가 될 수 있으며, 각 디바이스는 인접한 다른 디바이스와 동기 기준 시간이 일치되도록 동기 기준 시간을 조정한다.

두 번째 방법은, 클러스터들 간에 동기 기준 시간을 일치시키는 클러스터 간 동기화(Inter-Cluster Synchronization : ICS)이다.

도 2는 D2D 통신 시스템에서 상기 클러스터 간 동기화 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1 클러스터(C1)에는 다수의 디바이스들(201, 201-1 ~ 201-3)이 속하며, 디바이스들(201-1 ~ 201-3)은 동기 헤드인 제1 동기 기준 디바이스(201)로부터 송신되는 동기 신호를 근거로 동기 기준 시간을 설정(조정)한다. 제2 클러스터(C2)에는 다수의 디바이스들(203, 203-1 ~ 203-3)이 속하며, 디바이스들(203-1 ~ 203-3)은 동기 헤드인 제2 동기 기준 디바이스(203)로부터 송신되는 동기 신호를 근거로 동기 기준 시간을 설정(조정)한다. 그리고 동기 지원 디바이스(205)는 제1 동기 기준 디바이스(201)와 제2 동기 기준 디바이스(203) 사이에서 동기 신호를 송신하여 상기 제1 동기 기준 디바이스(201)와 제2 동기 기준 디바이스(203)가 동일한 동기 기준 시간에 동기화되도록 지원한다. 상기 동기 지원 디바이스(205)는 별도의 클러스터를 생성하지 않는다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 디바이스들 간의 동기화 방법과 클러스터 간 동기화 방법, 그리고 이를 위한 동기 신호 및/또는 동기 채널의 전송을 위한 자원(이하, 동기 자원)의 프레임 구조, 그리고 동기 기준 시간과 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호와 동기 채널의 자원(이하, 동기 자원)을 배치하는 일 예를 나타낸 도면으로서, 도 3의 예는 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서 D2D 통신을 수행하는 경우를 가정한 것이다.

도 3에서 동기 신호(D2DSS)(311) 및 동기 채널(D2DSCH)(313)은 D2D 대역(301)의 중앙에 위치한 예컨대, 6개의 물리 자원 블록(Physical Resource Block : PRB)(303)을 이용하여 송신된다. 그리고 참조 번호 315는 D2D 제어 신호 및 데이터가 전송되는 자원 영역이다. 도 3에서 상기 D2D 제어 신호와 데이터는 함께 전송되는 예를 도시하였으나, 상기 제어 신호와 데이터가 전송되는 자원 영역이 구분될 수 있다. 또한 도 3에서 디바이스는 기지국이 할당하거나 또는 미리 정해져 있는 규칙에 따라 할당된 자원에서 동기 신호(311) 및/또는 동기 채널(313)을 송신할 수 있다. 도 3에서 동기 신호의 송신 주기(이하, 동기 신호 주기)(321)와 동기 채널의 송신 주기(이하, 동기 채널 주기)(323)는 다를 수 있다. 또한 동기 신호를 송신하는 디바이스와 동기 채널을 송신하는 디바이스는 일반적으로 동일하지만, 동기 신호는 중계하지 않고 동기 채널만 중계하는 디바이스의 경우 동일하지 않을 수 있다. 또한 다른 실시 예로 상기 동기 신호 주기는 고정되고, 상기 동기 채널 주기는 디바이스마다 다를 수도 있다.

또한 본 발명의 실시 예에서 동기 신호를 송수신하여 동기 기준 시간을 동기화하는 방법은 디바이스들 간 동기화 방법과 동기 기준 디바이스와 동기 지원 디바이스 간 동기화 방법이 동일할 수 있다. 또한 동일한 클러스터에 속하는 디바이스들은 그 디바이스들이 속하는 클러스터의 동기 헤드(즉 동기 기준 디바이스)의 동기 기준 시간을 따를 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에서 동기 채널을 송수신하여 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 방법은 디바이스들 간 동기화 방법과 동기 기준 디바이스와 동기 지원 디바이스 간 동기화 방법이 동일할 수 있다. 또한 동일한 클러스터에 속하는 디바이스들은 그 디바이스들이 속하는 클러스터의 동기 헤드(즉 동기 기준 디바이스)의 시스템 프레임 넘버를 따를 수 있다.

통신 시스템에서 동기 기준 시간을 동기화하는 것은, 물리계층 심볼(symbol), 슬롯, 그리고 프레임의 경계(boundary) 등을 일치시키는 심볼 동기, 슬롯 동기, 그리고 프레임 동기로 이해될 수 있다. 따라서 본 실시 예에서 동기 기준 시간의 동기화하는 통신 시스템에서 상기 심볼 동기, 슬롯 동기, 프레임 동기 중 적어도 하나를 일치시키는 것을 의미한다.

본 실시 예에서 동기 송신 디바이스는 동기 기준 시간에 따라 동기 신호를 송신하고, 동기 신호를 송신하지 않는 시간 구간 중 전체 또는 일부 구간에서 인접 동기 송신 디바이스로부터 송신되는 동기 신호를 수신할 수 있다.

인접한 디바이스들 간에 서로 동기 기준 시간이 일치하지 않은, 즉 비동기 상태의 동기 송신 디바이스들 간에 동기를 조정하는 동기화 방법의 다양한 예들은 아래 1) 내지 5)와 같으며, 각 방법의 조합 또한 가능하다.

1) 동기 송신 디바이스는 동기 신호 주기 동안 수신한 서로 다른 동기 기준 시간을 가진 동기 신호를 기반으로 평균 동기 시간 기준을 계산하여 다음 동기 신호 주기에서 자신의 동기 기준 시간으로 이용할 수 있다.

2) 동기 송신 디바이스는 동기 송신 주기 동안 수신한 서로 다른 동기 기준 시간을 가진 적어도 하나의 동기 신호 중에서 가장 수신 전력이 높은 동기 신호를 선택하여 다음 동기 송신 주기에서 자신의 동기 기준 시간으로 이용할 수 있다.

3) 동기 송신 디바이스는 동기 송신 주기 동안 수신한 서로 다른 동기 기준 시간을 가진 적어도 하나의 동기 신호 중에서 가장 빠른 동기 기준 시간을 가진 동기 신호를 선택하여 다음 동기 주기에서의 자신의 동기 기준 시간으로 이용할 수 있다.

4) 동기 송신 디바이스는 동기 송신 주기 동안 수신한 서로 다른 동기 기준 시간을 가진 적어도 하나의 동기 신호 중에서 동기 기준 시간의 나이(Age)가 가장 많은(동기 신호를 송신하는 동기 송신 디바이스가 된 이후 현재까지 시간이 가장 오래된) 동기 신호를 선택하여 다음 동기 주기에서의 자신의 동기 기준 시간으로 이용할 수 있다.

5) 동기 송신 디바이스는 동기 송신 주기 동안 수신한 서로 다른 동기 기준 시간을 가진 적어도 하나의 동기 신호 중에서 동기 신호의 홉 수가 가장 적은 동기 신호를 선택하여 다음 동기 주기에서의 자신의 동기 기준 시간으로 이용할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 하나의 동기 송신 주기 동안 다른 동기 송신 디바이스로부터 동기 신호를 수신할 때마다 정해진 조건에 따라 그 수신한 동기 신호를 자신의 동기 기준 시간으로 이용할 지를 결정하는 동기화 방법을 제안한다. 이러한 동기화 방법은 상기 1) 내지 5)의 동기화 방법에 비해 빠른 동기 수렴이 가능하다. 본 실시 예에서 상기 정해진 조건에 따른 동기화 방법은 카운터 값을 기반으로 하는 동기화 방법과, 간략한(Simplified) PCO(Pulse Coupled Oscillator) 동기화 방법, 그리고 상기 두 동기화 방법을 혼합한 방법을 제안한다.

카운터 값을 기반으로 하는 동기화 방법

동기 송신 디바이스는 동기 신호 및/또는 동기 채널을 통해 자신의 카운터 값을 송신할 수 있다. 여기서 상기 카운터 값은 통신 시스템에서 시간에 따라 변경되는 변수, 예를 들어 동기 시간 기준의 나이(예컨대, 동기 송신 디바이스가 된 이후 현재까지의 시간)이거나, 반복되는 타이머 값이거나, 동기 신호 송신을 수행한 횟수이거나, 슬롯/프레임 인덱스일 수 있다.

상기 동기 송신 디바이스(이하, 제1 디바이스)는 동기 신호(이하, 제1 동기 신호)를 송신하지 않을 경우, 다른 동기 송신 디바이스(이하, 제2 디바이스)로부터 송신되는 동기 신호(이하, 제2 동기 신호)를 수신할 수 있다. 상기 제1 송신 디바이스는 제2 디바이스로부터 제2 동기 신호를 수신하여 제2 카운터 값을 확인하고, 이를 자신의 제1 카운터 값과 비교한다. 비교 조건은 제1 카운터 값이 수신한 제2 카운터 값보다 큰 지, 같거나 큰 지, 작은지, 같거나 작은지 등 다양하게 예시될 수 있다. 상기 비교 조건을 만족하면, 제1 디바이스는 제2 디바이스로부터 수신한 제2 동기신호의 제2 동기 기준 시간에 자신의 제1 동기 기준 시간을 일치시킨다. 또한 본 실시 예에 따른 상기 비교 조건을 만족하면 제1 디바이스는 수신한 제2 동기 신호의 제2 카운터 값에 자신의 제1 카운터 값을 일치시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 카운터 값을 기반으로 하는 동기화 방법을 나타낸 순서도로서, 도 4의 동기화 방법은, 상기 예시한 다양한 비교 조건 중에서 제1 카운터 값보다 제2 디바이스로부터 수신한 제2 카운터 값이 더 큰 경우, 제2 디바이스로부터 수신한 제2 동기 신호의 제2 동기 기준 시간에 자신의 제1 동기 기준 시간을 일치시키는 예를 나타낸 것이다. 그리고 도 4의 실시 예에서 카운터 값은 동기 채널을 통해 송신됨을 가정하였으나, 상기 카운터 값은 동기 신호와 함께 전송될 수도 있다. 상기 비교 조건은 도 4의 예시된 방법에 한정되지 않고, 다양한 형태로 변형하여 실시할 수 있다.

도 4를 참조하면, 401 단계에서 제1 디바이스는 자신의 제1 동기 기준 시간과 제1 카운터 값을 결정한다. 403 단계에서 제1 디바이스는 동기 신호 및/또는 동기 채널의 자원인 동기 자원의 구성과 D2D 통신에서 제어 신호 및/또는 데이터의 송수신을 위해 할당된 자원의 구성을 확인한다. 405 단계에서 제1 디바이스는 제1 동기 신호의 송신 타이밍인지를 확인하여 제1 동기 신호의 송신 타이밍인 경우, 413 단계에서 자신의 제1 동기 신호를 송신한다. 상기 405 단계에서 제1 동기 신호의 송신 타이밍(예컨대, 송신 주기)이 아닌 경우, 407 단계에서 제1 디바이스는 자신의 제1 동기 채널의 송신 타이밍인지를 확인하여 제1 동기 채널의 송신 타이밍인 경우, 415 단계에서 제1 동기 채널을 송신한다.

상기 407 단계에서 제1 디바이스는 제1 동기 채널의 송신 타이밍이 아닌 경우, 409 단계에서 다른 동기 송신 디바이스인 제2 디바이스로부터 제2 동기 신호가 수신되는 지 확인하여 제2 동기 신호를 수신한 경우, 417 단계에서 제2 동기 신호의 제2 동기 기준 시간을 저장한다. 상기 409 단계에서 제2 동기 신호가 수신되지 않은 경우, 411 단계에서 제1 디바이스는 제2 동기 채널이 수신되는 지 확인하여 제2 동기 채널을 수신한 경우, 419 단계에서 제2 동기 채널로부터 제2 카운터 값을 획득(수신)한다. 그리고 상기 411 단계에서 제2 동기 채널이 수신되지 않은 경우, 제1 디바이스는 상기 401 단계로 진행하여 동기 동작 종료 시까지 이후 동작을 반복한다.

상기 419 단계에서 제1 디바이스는 제2 카운터 값을 획득한 후, 421 단계에서 제2 카운터 값과 제1 카운터 값을 비교하여, 제2 카운터 값이 제1 카운터 값보다 큰 경우, 423 단계로 진행하여 제2 동기 기준 시간에 제1 동기 기준 시간을 일치시킨다.(즉 제2 동기 기준 시간에 동기를 맞춘다.) 그리고 425 단계에서 제1 디바이스는 제2 카운터 값에 제1 카운터 값을 일치시키고, 상위 계층이나 다른 모듈에서 동기를 중지하라는 명령을 받으면, 427 단계에서 동기 동작을 종료한다. 그렇지 않으면, 제1 디바이스는 상기 401 단계로 진행하여 이후 동작을 반복한다.

PCO(Pulse Coupled Oscillator) 동기화 방법

먼저 PCO 동기화 방법의 일 예를 설명하면, 상기 PCO 동기화 방법은 각 동기 송신 디바이스 내부의 오실레이터(Oscillator) 또는 카운터를 이용하며 동기 신호를 수신한 타이밍 외에는 외부로부터의 추가적인 정보를 필요로 하지 않는다. 상기한 카운터 값을 이용하는 동기화 방법에서는 동기 신호 또는 동기 채널을 통해 카운터 값을 송신하지만, 상기 PCO 동기화 방법은 동기 신호에 별도의 정보를 실어 보낼 필요가 없다.

상기 PCO 동기화 방법에서는 디바이스 내부의 오실레이터 또는 카운터의 동작을 그 오실레이터 또는 카운터의 위상값(phase value)의 변화로 나타낼 수 있다. 상기 위상값은 0부터 시간에 따라 증가하여 최대값 즉 1에 도달하면 다시 0으로 돌아가 반복한다. 현재의 위상값을

라고 하고, 동기 신호 수신에 의해 변경된 위상값을

라고 하면,

로부터

을 구하기 위한 과정에서 델타(

) 함수를 이용한다. 델타 함수는 아래 <수학식 1>와 같이 정의될 수 있다.

상기 <수학식 1>은 디바이스 내 오실레이터 또는 카운터의 현재 위상값에

를 곱하고 이에

를 더하는 함수이다.

와

는 커플링 팩터로써 동기 성능과 수렴속도를 고려하여 적당한 값으로 정할 수 있는데,

는 1이상의 값이며,

는 0과 1사이의 값이다. 만약,

을 만족한다면,

를 조정하지 않는다. 아니라면, 즉

≥

을 만족한다면,

를

로 조정한다. 여기서 상기

는 신호 전파 지연 (propagation delay)에 의한 동기 동작 오류를 방지하기 위해 도입된 값으로써 최대 전파지연의 2배로 정의할 수 있다. 또한

은 하기와 같은 조건에 의해 결정할 수 있다. 즉

을 만족한다면,

로 결정한다. 아니라면, 즉

≤1을 만족한다면,

로 결정한다.

상기한 PCO 동기화 방법은, 동기신호 수신 시 자신의 위상값이 작으면 위상을 적게 앞당기고, 자신의 위상값이 크면 위상을 크게 앞당기는 동작으로 볼 수 있다. 그리고 상기한 PCO 동기화 방법은 모든 디바이스들의 동기 기준 신호가 수렴할 때까지 동일하지 않은 동기 신호가 수신 시마다 위상값을 조정하는 동작이 수행되므로 네트워크에 변동성이 발생된다. 따라서 본 실시 예서는

가 위상 최대값인 1보다 같거나 큰 경우에만 위상값을 조정하고, 그 외의 경우에는 위상값을 조정하지 않는 간략화된 PCO 동기화 방법을 제안한다. 상기 간략화된 PCO 동기화 방법에서 델타 함수

는 상기 <수학식 1>과 동일하게 정의되고, 그 적용 과정에서 디바이스는

≥1이면

로 결정하고(즉 다른 디바이스의 동기 기준 시간에 자신의 동기 기준 시간을 동기화 시키고),

< 1이면,

로 결정한다(즉 자신의 동기 기준 시간을 유지한다).

혼합(Hybrid) 방법

혼합(Hybrid) 방법은 상기한 카운터 값 비교 방법과 PCO 동기화 방법을 함께 이용하는 동기화 방법으로서, 상기 카운터 값 비교 방법의 동기화 성능을 보다 향상시킬 수 있는 방법이다. 구체적으로 상기 카운터 값 비교 방법에서 비교 조건을 만족하면, 디바이스는 다른 디바이스로부터 수신한 동기 신호의 동기 기준 시간에 자신의 동기 기준 시간을 일치시킨다. 하지만 상기 비교 조건을 만족하지 않은 경우 디바이스는 기존 동기 기준 시간을 유지하는데, 본 혼합 방법에서는 비교 조건을 만족하지 않은 경우 추가적으로 PCO 방법을 사용하여 동기 기준 시간을 조정할 수 있다. 예를 들어 특정한 카운터 값 비교 조건에 따라, 디바이스는 수신한 동기 신호의 카운터 값이 자신의 카운터 값보다 크면, 수신한 동기 신호의 동기 기준 시간에 자신의 동기 기준 시간을 일치시키고, 수신한 동기 신호의 카운터 값이 자신의 카운터 값보다 같거나 작으면, 디바이스에서 현재 위상값

을 기반으로 위상값을

로 조정한다. 이때 조정 조건은 상기한 PCO 동기화 방법의 두 가지 방법들 중 하나를 적용할 수 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 따라 동기 채널을 송수신하여 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

상기 시스템 프레임 넘버(System Frame Number : SFN)는 라디오 프레임 넘버(Radio Frame Number)로 불릴 수도 있으며, 동기 신호를 이용하여 프레임 경계에 대한 동기화를 완료했다고 하더라도, 서로 다른 프레임 간 동작 절차가 다르게 정의되어야 하는 경우, 각 디바이스가 어떤 프레임에 위치하고 있는지 알아야 할 필요가 있다. 따라서 통신 시스템에서는 (시스템) 프레임 넘버 또는 인덱스를 부여하여 서로 다른 프레임을 구분할 수 있도록 설계한다. 예를 들어 LTE 시스템에서는 도 5의 예와 같이 제어용 방송 채널인 BCH(Broadcast Channel)를 통해 MIB(Master Information Block)(501)를 전송하여 디바이스에게 SFN을 알려줄 수 있다.

즉 도 5는 LTE 시스템에서 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면으로서, MIB(501)는 도 5와 같이, 한 프레임의 첫 번째 서브프레임(SFN0)(505)에서 송신되고, 예컨대 4개의 동일한 MIB를 반복해서 10 ms 주기(503)로 송신한다. LTE 시스템에서 SFN은 예컨대, 10 bits의 정보이며, 상기 10 bits의 정보를 이용하여 0에서 1023까지의 시스템 프레임 넘버를 나타낼 수 있다. BCH는 원래 2 bits의 CRC(Cyclic Redundancy Check) 마스킹(masking)이 되어 있어서 BCH를 수신하면 2 bits 정보를 알 수 있다. 그리고 BCH에서 MIB를 송신하는데 MIB에는 8bits의 일부 SFN 정보가 포함되어 있다. BCH 수신 시 알 수 있는 2bits 정보와 MIB의 SFN 8bits를 조합하여 원래의 SFN 10bits 정보를 정확하게 알 수 있다.

그리고 하나의 프레임 구간이 10 ms 이므로, SFN은 최대 10초 정도의 시간을 나타낼 수 있다. 예를 들어 디바이스 간 탐색을 위한 방송 구간이 10초에 한번 정도 필요하다고 가정하면 SFN 0을 디바이스 간 방송 프레임으로 기지국이 제어용 방송 채널인 BCH에서 SIB(System Information Block)를 송신하여 알려줄 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면으로서, 이는 LTE 시스템의 프레임 구조를 기반으로 한 것이다.

LTE 시스템의 프레임 구조는 기지국과 디바이스와 같은 셀룰라 구조에 적합한 형태이다. LTE 시스템에서 기지국은 그 서비스 영역에 있는 복수의 디바이스들(단말들)에게 SFN을 포함한 시스템 정보를 송신할 수 있다. 하지만, D2D 통신 시스템에서는 디바이스 간 SFN을 포함한 시스템 정보를 송수신할 때 어떤 디바이스와 일치시켜야 할지 기준을 정하기 어렵다. 그 이유는 디바이스들 간에는 계층이 없이 동등한 입장이기 때문이다. 도 6과 같은 프레임 구조에서는 D2D 동기 채널 자원(601)의 주기가 40 ms(603)라고 가정할 때, 최대 4 개의 디바이스가 서로 다른 D2D 동기 채널 자원에서 동기채널 신호를 송신할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에서는 동기 송신 디바이스 간 또는 클러스터 간 시스템 프레임 넘버를 동기화하고 추가적으로 D2D 자원 풀 구성(Resource Pool Configuration) 정보를 동기화하는 방법을 제안한다.

본 실시 예에 따라 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 절차에서 동기 송신 디바이스 간 동기화 절차에서는, 각 동기 송신 디바이스가 시스템 프레임 넘버와 자원 풀 구성 정보를 가지고 있다고 가정한다. 클러스터 간 동기화 절차에서는 동기 기준 디바이스가 각각 시스템 프레임 넘버와 자원 풀 구성 정보를 가지고 있고 동기 지원 디바이스는 단지 동기 기준 디바이스의 시스템 프레임 넘버와 자원 풀 구성 정보를 전달하는 역할을 수행함을 가정한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호 및 동기 채널을 위한 동기 자원의 구조를 나타낸 도면이다.

도 7에서 동기 신호(D2DSS)(711) 및 동기 채널(D2DSCH)(713)은 D2D 대역(701)의 중앙에 위치한 예컨대, 6개의 물리 자원 블록(PRB)(703)을 이용하여 송신된다. 그리고 715는 D2D 제어 신호 및 데이터가 전송되는 자원 영역이다. 도 7에서 상기 D2D 제어 신호와 데이터는 함께 전송되는 예를 도시하였으나, 상기 제어 신호와 데이터가 전송되는 자원 영역이 구분될 수 있다. 또한 도 7에서 동기 송신 디바이스는 기지국이 할당하거나 또는 미리 정해져 있는 규칙에 따라 할당된 동기 자원에서 동기 신호(711) 및/또는 동기 채널(713)을 송신할 수 있다. 도 7에서 동기 신호 주기와 동기 채널 주기는 721과 같이 동일하다. 즉 도 7은 동기 신호를 송신하는 동기 송신 디바이스가 미리 정해진 동기 자원에서 동기 채널을 송신하는 경우에 대한 자원 구조 예시이다. 다만 도 7의 자원 구조는 인접한 동기 송신 디바이스들이 서로 동일한 동기 자원을 사용하므로 충돌로 인한 동기 수신 성능 저하가 발생할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호 및 동기 채널을 위한 동기 자원의 구조를 나타낸 도면이다.

도 8에서 동기 신호(811) 및 동기 채널(813)은 D2D 대역(801)의 중앙에 위치한 예컨대, 6개의 물리 자원 블록(303)을 이용하여 송신된다. 그리고 815는 D2D 제어 신호 및 데이터가 전송되는 자원 영역이다. 도 8에서 상기 D2D 제어 신호와 데이터는 함께 전송되는 예를 도시하였으나, 상기 제어 신호와 데이터가 전송되는 자원 영역이 구분될 수 있다. 또한 도 8에서 동기 기준 디바이스는 기지국이 할당하거나 또는 미리 정해져 있는 규칙에 따라 할당된 동기 자원에서 동기 신호(811) 및/또는 동기 채널(813)을 송신할 수 있다. 도 8에서 참조 번호 821은 동기 기준 단말의 동기 신호 주기 및 동기 채널 주기이고, 823은 동기 지원 단말의 동기 신호 주기 및 동기 채널 주기이다. 도 8의 실시 예는 클러스터 간 동기화를 고려하여 동기 기준 디바이스가 사용하는 동기 자원(81)과 동기 지원 디바이스가 사용하는 동기 자원(83)이 시간 축에서 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 할당된 서로 다른 자원을 사용하는 구조이다. 도 8의 자원 구조에서 동기 기준 디바이스는 동기 지원 디바이스의 동기 신호 및 채널을 수신하고, 동기 지원 디바이스는 동기 기준 디바이스의 동기 신호 및 채널을 수신할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호 및 동기 채널을 위한 동기 자원의 구조를 나타낸 도면이다.

도 9에서 동기 신호(911) 및 동기 채널(913)은 D2D 대역(901)의 중앙에 위치한 예컨대, 6개의 물리 자원 블록(903)을 이용하여 송신된다. 그리고 915는 D2D 제어 신호 및 데이터가 전송되는 자원 영역이다. 도 9에서 상기 D2D 제어 신호와 데이터는 함께 전송되는 예를 도시하였으나, 상기 제어 신호와 데이터가 전송되는 자원 영역이 구분될 수 있다. 또한 도 9에서 동기 송신 디바이스는 기지국이 할당하거나 또는 미리 정해져 있는 규칙에 따라 할당된 동기 자원에서 동기 신호(911) 및/또는 동기 채널(913)을 송신할 수 있다. 도 9에서 참조 번호 921, 923, 925은 각 동기 자원(#0, #1, #2)(91, 93, 95)에서 동기 신호 주기 및 동기 채널 주기이다. 도 9의 실시 예에서는 디바이스 간 동기화를 고려하여 동기 송신 디바이스가 사용하는 동기 자원이 미리 정해져 있지 않고 복수의 동기 자원 영역(91, 93, 95)을 센싱하고 다른 동기 송신 디바이스로부터의 동기 신호 또는 동기 채널이 검출되지 않은 동기 자원(91, 93, or 95) 중에서 하나를 선택하는 구조이다. 이 구조에서는 동기 송신 디바이스 자신이 동기 신호 또는 동기 채널을 송신하지 않는 나머지 동기 자원에서 다른 동기 송신 디바이스로부터 송신되는 동기 신호 또는 동기 채널을 수신한다. 또한 동기 송신 디바이스는 자기가 선택한 동기 자원의 인덱스 정보 또는 시스템의 동기 기준 시간과의 시간 간격(time offset) 정보를 함께 동기 신호 또는 동기 채널로 알려주고, 상기 시간 간격 정보를 수신한 동기 수신 디바이스가 동기 신호 수신 시점을 기반으로 동기 기준 시간을 가늠할 수 있도록 한다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 동기 신호 및 동기 채널을 위한 동기 자원의 구조를 나타낸 도면이다.

도 10에서 동기 신호(1011) 및 동기 채널(1013)은 D2D 대역(1001)의 중앙에 위치한 예컨대, 6개의 물리 자원 블록(1003)을 이용하여 송신된다. 그리고 1015는 D2D 제어 신호 및 데이터가 전송되는 자원 영역이다. 도 10에서 상기 D2D 제어 신호와 데이터는 함께 전송되는 예를 도시하였으나, 상기 제어 신호와 데이터가 전송되는 자원 영역이 구분될 수 있다. 또한 도 10에서 동기 송신 디바이스는 기지국이 할당하거나 또는 미리 정해져 있는 규칙에 따라 할당된 동기 자원에서 동기 신호(1011) 및/또는 동기 채널(1013)을 송신할 수 있다. 도 10에서 참조 번호 1021, 1023, 1025은 동기 신호 주기 및 동기 채널 주기이다. 참조 번호 11, 13, 15는 동기 채널 자원(#0, #1, #2)를 나타낸 것이다. 도 10의 실시 예에서는 적어도 하나의 동기 송신 디바이스가 동기 신호를 주기적으로 송신하고 있는 가운데, 동기 신호 주기의 배수로 복수의 동기 채널 자원이 위치하고 있고, 각 디바이스가 측정 결과 또는 정해진 조건에 따라 동기 채널 자원 중 하나를 선택하여 동기 채널을 송신한다. 이 구조에서는 하나의 동기 신호과 동기 채널의 동기 자원 묶음에서 동기 신호를 송신한 디바이스와 동기 채널을 송신한 디바이스가 동일하지 않을 수 있으므로, 동기 신호에 포함된 식별자(ID)를 동기 채널에 포함하여 송신하거나 동기 채널을 물리 계층에서 상기 식별자를 이용하여 CRC 마스킹(masking)을 하는 방법을 통해 동기 신호의 송신 주체와 동기 채널의 송신 주체를 연결할 필요가 있다. 이 구조에서는 동기 송신 디바이스 자신이 동기 신호 또는 동기 채널을 송신하지 않는 나머지 동기 자원에서 다른 동기 송신 디바이스로부터 송신되는 동기 신호 또는 동기 채널을 수신한다.

또 다른 일례로, 동기 기준 단말을 위한 동기 자원은 도 8과 같이 고정되어 있으나, 동기 지원 단말을 위한 동기 자원은 도 9와 같이 동기 지원 단말이 선택하여 결정할 수도 있다.

이하 도 7 내지 도 10에서 설명한 동기 신호와 동기 채널의 자원 구조를 기반으로 디바이스 간 동기 채널을 송수신하는 동작이 수행하는 경우, 동기 채널에 포함된 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 방법을 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 시스템 프레임 넘버를 동기화하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 11의 1101 단계에서 동기 송신 디바이스는 자신의 제1 동기 기준 시간 및 시스템 프레임 넘버를 결정한다. 동기 송신 디바이스는 동기 채널을 통해 상기 시스템 프레임 넘버를 송신할 수 있다. 1103 단계에서 동기 송신 디바이스는 상기 도 7 내지 도 10에서 설명한 자원 구조에 따라 동기 자원 구성 및 할당 자원을 확인한다. 그리고 확인된 자원 구조에 따라 1105 단계에서 동기 송신 디바이스는 자신의 제1 동기 채널의 송신 타이밍인지 확인하고, 송신 타이밍이 아닌 경우 1107 단계로 진행하여 다른 동기 송신 디바이스가 송신하는 제2 동기 채널의 수신 타이밍인지 확인한다. 만약 제2 동기 채널의 수신 타이밍이 아닌 경우 동기 송신 디바이스는 상기 1101 단계로 진행하여 이후 동작을 반복한다.

한편 상기 1107 단계에서 동기 송신 디바이스는 제2 동기 채널의 수신 타이밍인 경우(예컨대, 동기 송신 디바이스가 동기 채널을 송신하지 않는 경우), 1109 단계에서 다른 동기 송신 디바이스로부터 제2 동기 채널을 수신하고, 수신된 제2 동기 채널로부터 제2 시스템 프레임 넘버를 획득한다. 이후 동기 송신 디바이스는 1121 단계에서 제2 시스템 프레임 넘버를 자신의 제1 시스템 프레임 넘버와 비교한다. 이때 비교 조건은 자신의 제1 시스템 프레임 넘버가 수신한 제2 시스템 프레임 넘버보다 큰 지, 같거나 큰 지, 작은지, 같거나 작은지 등 다양하게 예시될 수 있다. 도 11의 예는 제2 시스템 프레임 넘버가 제1 시스템 프레임 넘버 보다 큰 지를 비교하는 조건을 예로 든 것이다. 상기 1121 단계에서 제2 시스템 프레임 넘버가 제1 시스템 프레임 넘버 보다 큰 경우, 즉 비교 조건을 만족한 경우, 1123 단계에서 제2 시스템 프레임 넘버를 임시 시스템 프레임 넘버로 저장한다(간주한다). 이 경우 동기 송신 디바이스는 상기 임시 시스템 프레임 넘버를 저장하고 있다가 1125 단계에서 이번 동기 채널 주기를 완료한다.

한편 동기 송신 디바이스는 상기 1105 단계에서 제1 동기 채널의 송신 타이밍인지 확인하여 송신 타이밍인 경우, 1127 단계에서 상기 저장된 임시 프레임 넘버와 제1 시스템 프레임 넘버를 비교하고, 비교 결과 상기 저장된 임시 프레임 넘버와 제1 시스템 프레임 넘버가 동일한 경우는 시스템 프레임 동기가 동기화된 것으로 판단하여 1129 단계에서 제1 동기 채널을 송신하고, 1125 단계에서 동기 동작을 종료한다. 한편 상기 1127 단계에서 비교 결과 상기 저장된 임시 프레임 넘버와 제1 시스템 프레임 넘버가 다른 경우, 동기 송신 디바이스는 다음 이어지는 동기 채널 타이밍에서 동기 채널을 송신하지 않고, 1131 단계에서 상기 저장된 임시 시스템 프레임 넘버에 제1 시스템 프레임 넘버를 일치시켜, 임시 시스템 프레임을 확정한 후, 다음 동기 자원 타이밍에서 동기 신호 및 동기 채널을 송신한다.

또 다른 일례로, 동작의 단순화를 위해 도 11에서 임시 시스템 프레임을 사용하지 않고, 수신한 제 2 시스템 프레임 넘버가 제 1시스템 프레임 넘버보다 큰 경우, 바로 제 1시스템 프레임 넘버를 제 2 시스템 프레임 넘버에 일치하여 동기화를 수행할 수 있다.

도 11에 도시되지는 않았으나, 다른 실시 예로 동기 송신 디바이스는 시스템 프레임 넘버의 최소값에서 최대값까지 걸치는 전체 시스템 프레임 한 주기 동안 수신한 복수의 동기 채널들에 포함된 시스템 프레임 넘버들을 비교하여, 예를 들어 시스템 프레임 넘버가 가장 큰 하나의 동기 채널을 통해 송신된 시스템 프레임 넘버에 자신의 시스템 프레임 넘버를 일치시킬 수 있다.

한편 LTE 시스템에서 시스템 프레임 넘버는 0에서 1023까지의 10bits 정보로서, D2D 환경에서 사용하기에 너무 긴 숫자일 수 있으므로, modular 연산으로 구분하고, 나눠진 영역에서 SA/Data/Discovery 구조가 반복되도록 할 수 있다.

그리고, D2D를 위한 자원 풀 구성 정보는 동기 채널에 포함되어 송신될 수 있는데, 상기 시스템 프레임 넘버를 결정하는 조건과 동일한 조건으로 자원 풀 구성 정보를 일치할지를 결정할 수 있다. 또한 시스템에 따라 자원 풀 구성 정보에 동기 자원 구조가 포함될 수 있는데, 이런 경우에는 동기 기준 시간의 동기화를 완료하지 않고 먼저 동기 신호 및 동기 채널을 기반으로 자원 풀 구성 정보에 대한 동기화를 수행할 수 있다. 상기 자원 풀 구성 정보에 포함된 동기 자원 구조를 통해 동기화가 이루어지면 비로소 정확한 기준 시간 동기화가 가능해진다.

상기한 실시 예들에서는 디바이스 간 동기 기준 시간, 시스템 프레임 넘버 및 자원 풀 구성의 동기화를 설명하였으나, 기지국으로부터 또는 기지국에 속한 동기 송신 디바이스로부터 동기 신호 및 동기 채널을 수신한 경우, 본 발명의 실시 예들에서 예시한 동기 신호 및 동기 채널을 결정하기 위한 비교 조건보다 우선 순위를 두어 기지국으로부터 또는 기지국에 속한 동기 송신 디바이스로부터 수신한 동기 신호의 기준시간 또는 시스템 프레임 넘버에 자신의 기준시간 또는 시스템 프레임 넘버를 일치시킬 수 있다.

또한 본 실시 예에서 어떤 경우에 동기 신호를 송신하는 디바이스와 동기 채널을 송신하는 디바이스가 다를 수 있는데, 동기 신호와 동기 채널의 연결성을 알려주기 위해, 동기 신호를 수신하여 동기 송신 디바이스ID(또는 클러스터 ID)를 획득한 후, 동기 채널을 수신할 때 동일한 동기 송신디바이스 ID(또는 클러스터 ID)에 해당하는 동기 채널을 확인할 수 있다. 상기 동기 송신 디바이스ID(또는 클러스터ID)의 연결 여부는, 동기 채널을 복호하고 동기 송신 디바이스ID가 포함된 제어 필드를 확인할 수도 있고, 동기 송신 디바이스ID로 동기 채널을 CRC 마스킹하여 확인하여 알 수 있다.

또한 본 실시 예에서 D2D 디바이스가 복수의 동기 신호들 중 하나를 선택하거나, 복수의 동기 채널들 중 하나를 선택함에 있어 다양한 판단 조건(criteria)이 있을 수 있다. 판단 조건으로는 동기 신호 또는 동기 채널의 수신전력세기, 중계 홉 수, 동기 송신 디바이스의 나이, 서브 프레임 인덱스, 시스템 프레임 넘버, 상기한 PCO 동기화 방법 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 이때, 상황에 따라 어떤 디바이스는 동기신호에 대한 판단조건의 결과에 따라 동기 신호와 동기채널을 선택하거나, 다른 디바이스는 동기신호에 대한 판단을 유보하고 동기채널에 대한 판단조건의 결과에 따라 동기채널과 동기신호를 선택하거나, 또 다른 디바이스는 동기 신호와 동기 채널을 각각의 판단(or 비교) 조건에 따라 선택할 수 있다. 일례로, 기지국이 송신하는 동기 신호와 디바이스가 송신하는 동기 신호가 구분되고, 동기 채널로 중계 홉 수가 송신되는 경우, 디바이스는 복수의 동기 신호 중 기지국으로부터 수신한 동기 신호를 디바이스로부터 수신한 동기 신호에 우선하여 수신하고 동기 기준 시간을 따르고 또한 기지국으로부터 수신한 동기 신호에 연결된 동기 채널의 내용에 따른다. 한편 디바이스로부터 수신한 복수의 동기 신호만 있는 경우에는 각 동기 신호의 동기 채널을 수신해 보고 중계 홉 수가 가장 작은 동기 채널과 연결된 동기 신호의 동기 시간 기준을 따른다. 이러한 동작을 위해서 다양한 판단(or 비교) 조건에 대한 우선순위 테이블이 디바이스에 미리 구성되어 있거나, 기지국이 조정하여 줄 수 있다. 또한 각 판단(or 비교) 조건이 동기 신호 또는 동기 채널 중 어디에서 송신되는지에 대한 정보가 미리 디바이스에 저장되어 있을 수 있다. 이를 통해 디바이스는 우선 순위가 높은 판단(or 비교) 조건부터 수행하며, 특정 판단(or 비교) 조건을 통해 하나의 동기 송신 디바이스를 선택하게 되면, 해당 디바이스로부터의 동기 신호에 대해 동기 기준 시간을 따르고 동기 채널에 대한 정보(예를 들어 시스템 프레임 넘버와 D2D자원 영역)를 동기화할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신 시스템에서 디바이스의 구성을 나타낸 도면이다.

도 12의 디바이스는 도 1 내지 도 11에서 설명한 방식에 따라 D2D 통신을 위한 동기화 동작을 제어하는 제어부(1210)와, 다른 디바이스와 신호 송수신을 수행하는 송수신부(1230)를 포함한다. 상기 제어부(1210)와 상기 송수신부(1230)은 일 구성 예를 나타낸 것이고, 각각 하나 또는 복수의 프로세서 또는 칩 형태로 구현될 수 있다. 또한 상기 설명한 기지국이나 디바이스의 동작들은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 기지국 또는 디바이스 장치 내의 임의의 구성부에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉, 기지국 또는 디바이스 장치의 제어부는 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작들을 실행할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 엔터티, 기지국 또는 디바이스 장치의 다양한 구성부들과, 모듈(module)등은 하드웨어(hardware) 회로, 일 예로 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor) 기반 논리 회로와, 펌웨어(firmware)와, 소프트웨어(software) 및/혹은 하드웨어와 펌웨어 및/혹은 머신 판독 가능 매체에 삽입된 소프트웨어의 조합과 같은 하드웨어 회로를 사용하여 동작될 수도 있다. 일 예로, 다양한 전기 구조 및 방법들은 트랜지스터(transistor)들과, 논리 게이트(logic gate)들과, 주문형 반도체와 같은 전기 회로들을 사용하여 실시될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시 예에 의하면, D2D 통신 시스템에서 효율적인 동기화 방안을 제공할 수 있으며, 또한 디바이스 간 일대일, 일대다, 방송 통신에 있어서 디바이스 간 또는 클러스터 간 동기 방법을 모두 지원하여 저전력과 동기 성능을 동시에 만족할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 디바이스 간 일대일, 일대다, 브로드캐스트 통신에 있어서 디바이스 간 간섭을 회피하고 통신 성능 향상을 기대할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 예는 부분적 네트워크 영역(Partial Network Coverage) 또는 네트워크 영역 외(Out of Network Coverage)에서의 D2D 통신을 위해 필요한 자원 구조 및 절차를 제공할 수 있다.

Claims

디바이스 대 디바이스(D2D) 통신 시스템에서 동기화 방법에 있어서,
제1 디바이스의 제1 동기 기준 시간과 상기 제1 동기 기준 시간을 근거로 하는 제1 카운트 값을 확인하는 과정;
상기 제1 디바이스가 제2 디바이스로부터 송신되는 제2 동기 채널을 수신하여 제2 카운트 값을 획득하는 과정;
상기 제1 디바이스가 상기 제1 및 제2 카운트 값을 비교하여 정해진 조건을 만족하는 경우, 상기 제2 디바이스의 제2 동기 기준 시간에 상기 제1 동기 기준 시간을 동기화하는 과정을 포함하는 동기화 방법.
디바이스 대 디바이스(D2D) 통신 시스템에서 디바이스에 있어서,
D2D 통신에서 신호를 송수신하는 송수신부; 및
제1 디바이스의 제1 동기 기준 시간과 상기 제1 동기 기준 시간을 근거로 하는 제1 카운트 값을 확인하고, 상기 제1 디바이스가 제2 디바이스로부터 송신되는 제2 동기 채널을 수신하여 제2 카운트 값을 획득하며, 상기 제1 디바이스가 상기 제1 및 제2 카운트 값을 비교하여 정해진 조건을 만족하는 경우, 상기 제2 디바이스의 제2 동기 기준 시간에 상기 제1 동기 기준 시간을 동기화하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 디바이스.