KR20160018284A

KR20160018284A - D2d 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20160018284A
Application number: KR1020140102663A
Authority: KR
Inventors: 리지안준
Original assignee: 주식회사 아이티엘
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-02-17

Abstract

본 명세서는 D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 이러한 본 명세서는 제1 단말이 상기 D2D 통신을 위한 주파수 호핑(frequency hopping) 방법을 결정하는 단계, 상기 제1 단말이 상기 주파수 호핑 방법을 기반으로 D2D 스케줄링 할당(Scheduling Assignment) 및 데이터에 대한 리소스를 결정하는 단계, 상기 제1 단말이 상기 D2D 스케줄링 할당 정보를 제2 단말로 전송하는 단계 및 상기 제1 단말이 상기 D2D 데이터 정보를 제2 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 주파수 호핑 방법은 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부 또는 외부에 존재하는지 여부에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법을 제공한다.

Description

D2D 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RESOURCE ALLOCATION FOR DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 D2D(device to device) 통신을 위한 자원 할당 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

무선 통신을 통해 전송되는 데이터의 양이 점점 증가하고 있다. 그러나 서비스 사업자가 제공할 수 있는 주파수 자원이 한정되어 있고 이미 포화 상태에 이르고 있어 이동통신 사업자들은 신규 주파수 발굴 및 주파수 이용 효율 향상을 위한 기술 개발을 끊임없이 진행하고 있다. 이러한 주파수 자원 부족 현상을 완화하고 신규 이동통신 서비스를 창출하기 위한 방안이 활발히 연구되고 있다.

이 중, 근거리 기반(Proximity-based) 장치 및 서비스는 새로운 통신 기술로서 각광받고 있다. 근거리 서비스(Proximity Service)는 공공 안전(Public Safety) 및 비공공 안전(non-Public-Safety)을 위하여 최대한 활용될 수 있다. 최근에는 LTE 통신에서 근거리 서비스(Proximity Service) 기능과 공공 안전(Public Safety)이 지원되도록 허용되고 있다. 또한, 최근 LTE 장치들 간의 D2D 서비스(Device to Device Service)에서도 D2D(Device to Device) 발견(discovery) 기술 및 방송 통신 기술이 호환되는 연구가 활발히 논의되고 있다.

따라서, 최근 무선 통신 시스템에서 단말간 직접 통신(Device to Device 통신, D2D 통신) 서비스를 위한 효율적인 자원 사용 및 할당 방안이 요구되는 실정이다.

본 발명의 기술적 과제는 D2D 통신에서 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 D2D 통신에서 스케줄링 할당 정보 및 D2D 데이터를 전송하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면 D2D(DEVICE TO DEVICE) 통신을 위한 자원 할당 방법이 제공된다. 상기 자원 할당 방법은 제1 단말이 상기 D2D 통신을 위한 주파수 호핑(frequency hopping) 방법을 결정하는 단계, 상기 제1 단말이 상기 주파수 호핑 방법을 기반으로 D2D 스케줄링 할당(Scheduling Assignment) 및 데이터에 대한 리소스를 결정하는 단계, 상기 제1 단말이 상기 D2D 스케줄링 할당 정보를 제2 단말로 전송하는 단계 및 상기 제1 단말이 상기 D2D 데이터 정보를 제2 단말로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 주파수 호핑 방법은 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부 또는 외부에 존재하는지 여부에 따라 결정되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부에 존재하는 경우, 상기 주파수 호핑 방법은 두 개의 서로 분리된 주파수 자원 공간 사이에서 주파수를 호핑하는 제1 방법에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 외부에 존재하는 경우, 상기 주파수 호핑 방법은 하나의 연속적인 주파수 자원 공간 내에서 주파수를 호핑하는 제2 방법에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제1 방법은 전송 번호에 관한 파라미터(CURRENT_TX_NB)에 의하여 상기 주파수 호핑의 패턴(pattern)이 결정되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제2 방법은 전송 번호에 관한 파라미터(CURRENT_TX_NB)에 의하여 상기 주파수 호핑의 패턴(pattern)이 결정 되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 제2 방법은 상기 D2D 통신에 사용되는 물리 자원 블록(physical resource block)이 서브프레임 번호 또는 전송 번호에 관한 파라미터(CURRENT_TX_NB)를 기반으로 결정되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 D2D 통신에 사용되는 물리 자원 블록(physical resource block)은 상기 주파수 호핑에 미러링(mirroring)이 사용되었는지의 유무에 관한 함수를 기반으로 결정되도록 구현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, D2D(device to device) 통신에서 제어 데이터를 전송하는 제1 단말이 제공된다. 상기 제1 단말은 무선 신호를 송신하기 위해 구현된 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 D2D 스케줄링 할당 정보 또는 D2D 데이터를 생성하고, 주파수 호핑(frequency hopping) 방법을 선택하여 이를 기반으로 D2D 통신 자원 내에서 상기 D2D 스케줄링 할당 정보 또는 상기 D2D 데이터를 제2 단말로 전송하도록 구현되되, 상기 주파수 호핑 방법은 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부 또는 외부에 존재하는지 여부에 따라 결정되도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, D2D 통신을 수행함에 있어서, 서로 다른 스케줄링 할당(SA) 정보 및 데이터 정보 자원들 사이에서 다이버서티(diversity) 이득(gain) 및 효율이 최적화될 수 있다.

또한, 네트워크 커버리지 외부의 단말 사이에 충돌이 최소화될 수 있고, D2D 스케줄링 할당(SA) 및 데이터 정보가 효율적으로 전송될 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 적용되는 무선 프레임의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 D2D(device-to-device) 통신을 나타낸 개념도이다.
도 5는 D2D(device-to-device) 통신의 다양한 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 D2D 통신에서 정의된 자원 할당 단위에 대해 게시한다.
도 7은 본 발명이 적용되는 LTE 통신에서 PUCCH(physical uplink control channel)에서의 서브프레임 내 호핑(hopping)을 도시한다.
도 8은 D2D를 위한 자원 할당의 일례를 도시한다.
도 9는 D2D를 위한 자원 할당의 다른 일례를 도시한다.
도 10은 D2D를 위한 자원 할당의 또 다른 일례를 도시한다.
도 11은 D2D를 위한 PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑(hopping)의 일례를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 D2D 통신을 위한 D2D 전송 단말의 동작 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 D2D 통신을 위한 D2D 수신 단말의 동작 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따른 D2D 통신을 수행하는 무선통신 시스템을 나타낸 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.

본 명세서는 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 네트워크에 링크된 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(11; Base Station, BS)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(12; user equipment, UE)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. 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 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 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.

물리계층에서 사용되는 몇몇 물리채널들이 있다. 물리하향링크 제어채널(physical downlink control channel: 이하 PDCCH)은 하향링크 공용채널(Downlink Shared Channel: DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크 공용채널(Uplink Shared Channel: UL-SCH)의 자원 할당 정보, 물리하향링크 공용채널(physical downlink shared channel: PDSCH)상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내 개별 단말들에 대한 전송 전력 제어(transmission power control: TPC) 명령(command)의 집합 등을 나를 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있으며, 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다.

PDCCH에 매핑되는 물리계층의 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information; 이하 DCI)라고 한다. 즉, DCI는 PDCCH을 통해 전송된다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 자원할당필드, 상향링크 전송전력제어 명령 필드, 페이징을 위한 제어필드, 랜덤 액세스 응답(RA response)을 지시(indicate)하기 위한 제어필드 등을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 적용되는 무선 프레임의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2 및 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(Transmission Time Interval: TTI)라 한다. 예컨대, 한 서브프레임(1 subframe)의 길이는 1ms 이고, 한 슬롯(1 slot)의 길이는 0.5ms 일 수 있다.

하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 심볼(symbol)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 하향링크(downlink, DL)에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용하는 무선 시스템의 경우에 상기 심볼은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼일 수 있으며, 상향링크(uplink, UL)에서 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 사용하는 무선 시스템의 경우에 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. 본 발명에 따른 D2D 통신은 제1 단말이 상향링크로 데이터와 제어신호를 전송하고, 상기 제1 단말로부터 전송되는 상향링크 데이터와 제어신호를 제2 단말이 수신하기 때문에, 데이터와 제어신호의 전송을 위해 SC-FDMA 심볼이 사용될 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 심볼의 개수는 CP(Cyclic Prefix)의 길이에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 일반(normal) CP인 경우에 1 슬롯은 7개의 심볼을 포함하고, 확장(extended) CP인 경우에 1 슬롯은 6개의 심볼을 포함할 수 있다.

자원 요소(resource element: RE)는 데이터 채널의 변조 심볼 또는 제어 채널의 변조 심볼 등이 매핑되는 가장 작은 시간-주파수 단위를 나타낸다. 자원 블록(Resource Block, RB)은 자원 할당 단위로서, 주파수 축으로 180kHz, 시간 축으로 1 슬롯(slot)에 해당하는 시간-주파수 자원을 포함한다. 한편, 물리 자원 블록 쌍(physical resource block pair: PRB-pair)은 시간 축에서 연속된 2개의 슬롯을 포함하는 물리 자원 단위를 의미한다.

무선 통신 시스템에서는 데이터의 송/수신, 시스템 동기 획득, 채널 정보 피드백 등을 위하여 상향링크 채널 또는 하향링크의 채널을 추정할 필요가 있다. 급격한 채널환경의 변화에 의하여 생기는 신호의 왜곡(distortion)을 보상하여 전송 신호를 복원하는 과정을 채널추정(channel estimation)이라고 한다. 또한 단말이 속한 셀 혹은 다른 셀에 대한 채널 상태(channel state) 역시 측정할 필요가 있다. 일반적으로 채널 추정 또는 채널 상태 측정을 위해서 단말과 송수신 포인트 상호 간에 알고 있는 참조 신호(RS: Reference Signal)를 이용하게 된다.

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 시퀀스로 사용될 수가 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 요소(Resource element)에 매핑될 수도 있다.

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 하향링크에서 참조 신호로 사용될 수 있다.

단말 특정 참조 신호 는 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(Demodulation RS: DM-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.

단말간 직접 통신(Device to Device 통신, D2D 통신)은 기지국을 거치지 않고 인접한 두 단말 사이에 직접적인 데이터 송수신을 수행하는 통신 방식을 의미한다. 즉, 두 단말이 각각 데이터의 소스(source)와 목적(destination)이 되면서 통신을 수행하게 된다.

단말간 직접 통신은 무선랜이나 Bluetooth 등의 비면허 대역을 이용하는 통신 방식을 이용하여 수행될 수도 있지만, 이러한 비면허 대역을 이용한 통신 방식은 계획되고 통제된 서비스의 제공이 어렵다는 단점이 존재한다. 특히, 간섭에 의해서 성능이 급격하게 감소될 수 있다. 반면, 면허 대역 또는 시스템 간 간섭이 통제된 환경에서 운용되거나 제공되는 단말간 직접 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 직접 통신, 즉, 셀룰러 통신 기반의 단말 간 직접 통신에서는 기지국에서 단말의 자원이 할당되며, 할당되는 자원은 셀룰러 상향링크 채널을 사용할 수 있다.

단말간 직접통신은 셀 내 단말간 통신 또는 셀 간 단말간 통신이 있다. 셀 간 단말간 직접 통신은 두 기지국간에 협력 통신을 기반으로 구현이 가능하다.

이하, 도 4는 D2D(device-to-device) 통신을 나타낸 개념도이다.

D2D 통신이란 단말 간에 직접적으로 데이터를 송신 및 수신하는 기술을 의미할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서 게시되는 단말은 D2D 통신을 지원하는 것으로 가정한다.

셀룰러 시스템에서 근접한 거리의 단말들이 D2D 통신을 하면 기지국의 부하는 분산될 수 있다. 또한, 단말들이 D2D 통신을 하는 경우, 단말이 상대적으로 짧은 거리로 데이터를 전송하므로 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) 내에 위치한 단말의 통신 방법과 네트워크 커버리지(기지국 커버리지) 밖에 위치한 단말의 통신 방법으로 구분될 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 셀에 위치한 제1 단말(410)과 제2 셀에 위치한 제2 단말(420) 간의 통신, 제1 셀에 위치한 제3 단말(430)과 제1 클러스터에 위치한 제4 단말(440) 간의 통신은 네트워크 커버리지 내에서의 D2D 통신일 수 있다. 제1 클러스터에 위치한 제4 단말(440)과 제1 클러스터에 위치한 제5 단말(450) 사이의 통신은 네트워크 커버리지 밖에서의 D2D 통신일 수 있다.

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 실시예로써 기지국(400)은 제1 단말(410)로 D2D 자원 할당 정보를 전송할 수 있다. 제1 단말(410)은 기지국(400)의 커버리지 내에 위치한 단말이다. D2D 자원 할당 정보는 제1 단말(410)과 다른 단말(예를 들어, 제2 단말(420))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(410)은 제2 단말(420)로 D2D 자원 할당 정보를 전송할 수 있다. 제2 단말(420)은 기지국(400)의 커버리지 밖에 위치한 단말일 수 있다. 제1 단말(410)과 제2 단말(420)은 D2D 자원 할당 정보를 기반으로 D2D 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로 제2 단말(420)은 제1 단말(410)의 D2D 통신 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제2 단말(420)은 제1 단말(410)의 D2D 통신 자원에 대한 정보에 의해 지시되는 자원을 통해 제1 단말(410)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 (scheduling assignment, SA) 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 통신에서는 단말은 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 D2D 자원 풀에서 선택할 수 있다. D2D 자원 풀은 미리 설정(pre-configured)되거나 반정적(semi-statically)으로 할당될 수 있다.

도 5는 D2D(device-to-device) 통신의 다양한 예를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5를 참조하면, 제1 단말(UE1) 및 제2 단말(UE2)은 각각 네트워크의 커버리지 내부(in-coverage)/커버리지 외부(out-of-coverage)에 존재할 수 있다. 도 5(a)는 제1 단말(511) 및 제2 단말(513)이 모두 커버리지 외부에 존재하는 예를 나타내고, 도 5(b)는 제1 단말(531)은 커버리지 내부에 존재하고 제2 단말(533)은 커버리지 외부에 존재하는 예를 나타낸다. 한편, 도 5(c)는 제1 단말(551) 및 제2 단말(553)이 동일한 셀의 커버리지 내부에 존재하는 예를 나타내고, 도 5(d)는 제1 단말(571) 및 제2 단말(573)이 각각 서로 다른 셀의 커버리지 내부에 존재하는 예를 나타낸다.

제1 단말(UE1)이 신호를 전송하는 역할을 담당하는 경우, 제1 단말(UE1)은 발견 메시지(discovery message)를 전송하고 제2 단말(UE2)은 이것을 수신한다. 제1 단말(UE1) 및 제2 단말(UE2)이 전송 및 수신의 역할을 서로 교체하는 것도 가능하다. 제1 단말(UE1)로부터 전송된 발견 메시지는 제2 단말(UE2)과 하나 이상의 단말로부터 수신될 수 있다.

D2D는 커버리지를 제공하는 셀의 상향링크 스펙트럼(FDD의 경우) 또는 상향링크 서브프레임(TDD의 경우)에서 동작한다. 모든 데이터를 전송하는 물리 채널들은 D2D 시그널링(signaling)을 위한 SC-FDMA를 사용한다. D2D에서, 무선 자원 풀(radio resource pool)이 제공될 수 있다. D2D 자원 풀 내에서는 시간 및/또는 주파수 자원 다중 전송의 기회를 제공하기 위한 RPT가 정의될 수 있다.

도 6은 D2D 통신에서 정의된 자원 할당 단위에 대해 게시한다.

도 6을 참조하면, D2D 통신을 위한 자원은 D2D 자원 풀(600), 전송 기회(transmission opportunities)(620), RPT(resource pattern for transmission)를 기반으로 정의될 수 있다.

D2D 자원 풀(600)은 D2D 통신을 위해 사용될 수 있는 자원(이하, D2D 통신 후보 자원(D2D communication candidate resource)이라고 함)의 집합이다. 구체적으로 D2D 자원 풀(600)은 모든 단말에 의해 동기화되고 공유될 수 있는 시간/주파수 자원 공간의 집합이다.

전송 기회(620)는 D2D 통신 후보 자원에 대응될 수 있다. D2D 자원 풀(600) 내에서 복수의 전송 기회가 정의될 수 있다. 예를 들어, 전송 기회(또는 D2D 통신 후보 자원)는 연속된 서브프레임 내에서 적어도 하나(예를 들어, 하나 또는 두 개)의 서브프레임 단위로 불연속적으로 정의될 수 있다. 구체적인 예로, 연속되는 서브프레임이 4개의 서브프레임 단위로 분할될 수 있다. 분할된 4개의 서브프레임 단위에서 선행하는 하나의 서브프레임이 전송 기회(또는 D2D 통신 후보 자원)로 지시될 수 있다.

전송 번호(transmission number)는 D2D 통신 후보 자원 중 단말의 제어 데이터 및/또는 D2D 데이터의 전송을 위해 실제적으로 사용되는 시간 및/주파수 자원 단위의 인덱스(index)를 의미한다.

RPT(resource pattern for transmission)는 D2D 통신 후보 자원 중 단말의 제어 데이터 및/또는 D2D 데이터의 전송을 위해 실제적으로 사용되는 시간 자원 및/또는 주파수 자원(이하, D2D 통신 자원이라고 함)의 패턴 정보를 포함할 수 있다. 또한, RPT는 MAC PDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)의 다중 전송 기회를 위해 정의된 시간 및/또는 주파수 자원이다. RPT는 다양한 패턴으로 정의될 수 있고, 다양한 길이로 정의될 수 있다. 예를 들어, RPT는 하나의 D2D 자원 풀(600)에서 정의된 D2D 통신 자원 후보 상에서 D2D 통신 자원에 대한 패턴일 수 있다.

구체적으로 단말은 RPT를 기반으로 지시되는 D2D 통신 자원(RPT 기반의 D2D 통신 자원) 상에서 제어 데이터를 전송할 수 있다. 하나의 RPT를 기반의 D2D 통신 자원에서 하나의 제어 데이터 단위가 전송될 수도 있고, 복수개의 제어 데이터 단위가 전송될 수도 있다. 마찬가지로 단말은 RPT 기반의 D2D 통신 자원 상에서 D2D 데이터를 전송할 수 있다. D2D 데이터는 TB(transmission block) 단위로 RPT 기반의 D2D 통신 자원 상에서 전송될 수 있다. 하나의 RPT 기반의 D2D 통신 자원 상에서 하나의 TB 단위의 D2D 데이터가 전송될 수도 있고, 복수개의 TB 단위의 D2D 데이터가 전송될 수도 있다.

도 6을 참조하면, 각각의 RPT는 D2D 데이터를 전송하기 위한 N번의 전송 기회 중 M번의 전송 기회를 지시할 수 있다. 다른 표현으로, 각각의 RPT는 N개의 D2D 통신 후보 자원 중 M개의 D2D 통신 자원을 지시할 수 있다.

단말은 RPT 기반의 M개의 D2D 통신 자원 상에서 제어 데이터 및/또는 D2D 데이터를 전송할 수 있다. N개의 D2D 통신 후보 자원 중 M개의 D2D 통신 자원을 제외한 N-M개의 D2D 통신 후보 자원 상에서 단말은 다른 단말의 제어 데이터 및/또는 D2D 데이터를 수신할 수도 있다.

D2D는 커버리지를 제공하는 셀의 상향링크 스펙트럼(FDD의 경우) 또는 상향링크 서브프레임에서 동작한다. 모든 데이터를 전송하는 물리 채널들은 D2D 시그널링(signaling)을 위한 SC-FDMA를 사용한다. D2D에서, 단말(UE)이 네트워크 커버리지 내에 있을 때, D2D 통신을 위한 SIB(System Information Block) 내의 기지국(eNB)에 의해 무선 자원 풀(radio resource pool)이 제공될 수 있다. D2D 자원 풀 내에서는 시간 및/또는 주파수 자원 다중 전송의 기회를 제공하기 위한 RPT가 정의될 수 있다.

도 7은 LTE 통신에서, PUCCH(physical uplink control channel)에서의 서브프레임 내 호핑(hopping)을 도시한다.

도 7을 참조하면, 슬롯

에서 PUCCH의 전송에 사용되는 물리 자원 블록(physical resource block), 즉, n_PRB는 수학식 1에 의해 정의된다.

수학식 1에서, m은 PUCCH의 인덱스(index)를 나타내고, n_PRB는 물리 자원 블록(physical resource block, PRB)의 인덱스를 나타낸다. 도 7을 수학식 1과 함께 참조하면, m의 수가 증가할수록 서로 다른 슬롯에서 동일한 m의 값에 대응하는 n_PRB의 간격이 점점 좁아짐을 확인할 수 있다.

한편, PUSCH(physical uplink shared channel)에서의 주파수 호핑(hopping)에서는, 단말은 대응하는 PDCCH/EPDCCH의 1비트 주파수 호핑(FH) 필드(field)의 DCI 포맷(format) 0의 값이 1로 설정되고, 상향링크 자원 블록 할당이 타입 0(type 0)일 때, 주파수 호핑(hopping)을 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 PUSCH 주파수 호핑은 수행되지 않는다.

단말이 수행하는 PUSCH 주파수 호핑은, 동일한 전송 블록에 대해 가장 최신의 PDCCH/EPDCCH의 DCI 포맷 0 내에 있는 자원 할당 필드로부터 서브프레임 n 내에서 가장 낮은 PRB의 인덱스(n^s1 _PRB(n)에 의해 지시됨)를 포함하는 서브프레임 내에서의 제1 슬롯(S1에 의해 지시됨)에 대한 PUSCH 자원 할당(resource allocation, RA)을 결정한다.

DCI 포맷 0 내의 자원 할당 필드는 표 1에 의해 지시되는 호핑 정보(hopping information)에 사용되는 1 또는 2비트 값을 제외하고 사용된다.

만약, 타입 1 PUSCH의 상향링크 주파수 호핑이 가능하도록 설정된 경우, 전송에 사용될 물리 자원 블록의 집합은 수학식 2 내지 수학식 3과 같다. 수학식 2는 i번째 서브프레임 내에서 제1 슬롯의 가장 낮은 PRB 인덱스 값(n^s1 _PRB(i))을 정의하고, 수학식 3은 i번째 서브프레임 내에서 제2 슬롯의 가장 낮은 PRB 인덱스 값(n_PRB(i))을 정의한다.

수학식 2에서 n^S1 _PRB(i)=RB_START이며, RB_START는 상향링크 스케줄링의 승인에 의해 획득될 수 있다.

PUSCH 호핑 타입 2에서는, 슬롯 n_s내의 전송에 사용되는 물리 자원 블록들의 집합은 수학식 4에 따른 미리 정의된 패턴과 함께 스케줄링 승인에 의해 제공된다.

수학식 4에서

는 스케줄링 승인에 의해 획득된다. PUSCH 호핑 오프셋(PUSCH-HoppingOffset)의 파라미터(parameter)

는 상위 계층에 의해 제공된다. 각각의 서브밴드(sub-band)의 크기인

는 수학식 5에 의해 제공된다.

수학식 5에서 서브밴드의 수에 해당하는

는 상위 계층에 의해 제공된다.

다시 수학식 4를 참조하면, 함수

는 미러링(mirroring)이 사용되는지 혹은 사용되지 않는지를 결정한다. 상위 계층에 의해 제공되는 호핑모드(Hopping-mode) 파라미터는 호핑(hopping)이 인터-서브프레임(inter-subframe) 호핑인지 혹은 서브프레임 내 및 인트라앤인터- 서브프레임(intra and inter-subframe) 호핑인지를 결정한다. 어떠한 모드가 상향링크 전송에 사용되는지는 채널 상태를 기반으로 기지국에 의해 결정된다. 함수

는 수학식 6에 의해 제공되고, 함수

는 수학식 7에 의해 제공된다.

수학식 6에서

이고,

는 수도-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)를 나타낸다. CURRENT_TX_NB는 슬롯 에서 전송되는 전송 블록(transport block)의 전송 번호를 나타낸다. 상기 수도-랜덤 시퀀스는 프레임 구조 타입 1(frame structure type 1)에서 생성 시에는 각각의 프레임의 시작에서

로 초기화되고, 프레임 구조 타입 2(frame structure type 2)에서 생성 시에는 각각의 프레임의 시작에서

로 초기화된다.

D2D 자원 풀에서, 다중 전송 기회를 위한 시간 및/또는 주파수 자원의 RPT에 대한 서브프레임들이 정의될 수 있다. 만약, 다중 서브프레임 전송이 사용된다면, 주파수 다이버서티(diversity) 이득을 얻거나 충돌을 피하기 위해, D2D 데이터 통신, 특히, 디스커버리(discovery) 메시지 및 SA 정보 전송에서 인터-서브프레임 주파수 호핑(hopping)이 지원된다.

일반적으로, PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑을 지원하기 위해, D2D를 위한 주파수 자원은 두 파트(part)로 분리될 수 있다. 그 중 하나는 PRB로부터 연속되는 K1개의 PRB를 갖는 로우(low) PRB 인덱스(index) 파트(part)이다. 다른 하나는 PRB로부터 연속되는 K2개의 PRB를 갖는 하이(high) PRB 인덱스 파트이다. 기본적으로, 이 두 파트는 동일한 PRB 갯수를 갖는 것이 바람직하다. 즉, K1=K2=K인 것이 바람직하다. 만약, 각각의 파트에 대해 가장 낮은 PRB 인덱스를 갖는 시작점을 각각 n_s1, n_s2로 나타낸다면, D2D를 위한 주파수 자원은 [n_s1, n_s1+k-1] 및 [n_s2, n_s2+k-1]로 표현될 수 있다.

도 8은 D2D를 위한 자원 할당의 일례를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 각각의 D2D를 위한 주파수 자원들은 로우(low) 인덱스 파트에서 4개의 연속되는 PRB 자원을 갖고, 하이(high) 인덱스 파트에서도 4개의 연속되는 PRB 자원을 갖는다. 본 예시에서는, LTE 통신을 위한 PUCCH 및 D2D를 위한 PRB의 개수는 각각 2개, 4개가 사용되었지만 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다.

한편, D2D 자원은 연속되는 자원 블록(RB)을 갖는 하나의 파트로 이루어질 수 있다. 이 경우, D2D 자원을 보다 유연하게 설정할 수 있다. 자원 할당을 위한 D2D 자원 풀 내의 주파수 밴드는 고정되지 않는다. 즉, PUCCH 유사(PUCCH-like) 인터-서브프레임 주파수 호핑은 D2D 자원 풀 설정 내에서 이루어진다. 주파수 도메인(domain)에서 D2D 자원 풀을 설정하기 위해서, 두 개의 파라미터가 사용될 수 있다. 그 중 하나는 주파수 도메인에서의 D2D 자원 풀의 시작점(D2D 자원의 가장 낮은 VRB 인덱스)을 나타내는 n_s이다. 나머지 하나는 D2D 자원 풀 내에서 K개의 연속적인 VRB를 나타내는 K값이다. 이 때, VRB를 가상 자원 블록(Virtual resource block)을 나타낸다. 가상 자원 블록은 물리 자원 블록과 동일한 크기를 갖는다. 상기 가상 자원 블록은 국한된 타입(localized type)과, 분산된 타입(distributed type)의 두 가지 타입이 존재한다. 국한된 타입은 물리 자원 블록에 직접 매핑되고, 분산된 타입은 물리 자원 블록에 갭(gap)을 가지며 매핑된다.

따라서, D2D를 위한 주파수 자원은 [n_s, n_s+k-1]로 표현될 수 있다. PUCCH 유사 인터-서브프레임 호핑을 지원하기 위해, D2D 자원 풀에 대한 PRB는 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.

도 9는 D2D를 위한 자원 할당의 다른 일례를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 각각의 D2D를 위한 주파수 자원들은 홀수번째 서브프레임과 짝수번째 서브프레임에 각각 다른 위치에서 출발하는 4개의 연속되는 PRB 자원을 갖는다. 본 예시에서는, LTE 통신을 위한 PUCCH 및 D2D를 위한 PRB의 개수는 각각 2개, 4개가 사용되었지만 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다.

한편, D2D에서 PUSCH 유사(PUSCH-like) 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑을 지원하기 위해, 주파수 자원은 연속적인 PRB들로 구성되는 것이 바람직하다.

도 10은 D2D를 위한 자원 할당의 또 다른 일례를 나타낸다. 도 10을 참조하면, D2D를 위한 주파수 자원은 5개의 연속되는 PRB 자원을 갖는 연속적인 주파수 자원 공간에 할당될 수 있다. D2D를 위한 자원 할당의 일례로, 수학식 9를 사용하여, 대역폭의 중앙에 D2D를 위한 주파수 자원이 할당될 수 있다.

수학식 9에서

는 D2D를 위한 주파수 자원을 설정하는 D2D 호핑 오프셋(offset)을 나타낸다. 네트워크 커버리지 내부(in-coverage) 및 네트워크 커버리지 외부(out-coverage)의 자원 충돌을 줄이기 위해서, 이 두 경우의 D2D 자원 풀과 인터-서브프레임 호핑 방법을 서로 다르게 설정할 수 있다. 표 2는 네트워크 커버리지 내부 및 외부에서 서로 다른 호핑 방법을 채용하는 일례를 나타낸다.

커버리지 상황(Coverage situation)	호핑 방법(Hopping manner)
커버리지 내부(In coverage)	PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 호핑
커버리지 외부(Out of coverage)	PUSCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 호핑

표 2를 참조하면, 네트워크 커버리지 내부에서는 PUCCH 유사 인터-서브프레임 주파수 호핑(hopping)이 사용되고, 예를 들어, 도8과 같이 할당된 자원 공간 내에서 주파수 호핑이 이루어질 수 있다. 네트워크 커버리지 외부에서는 PUSCH 유사 인터-서브프레임 호핑이 사용되고, 예를 들어, 도10과 같이 할당된 자원 공간 내에서 주파수 호핑이 이루어질 수 있다.

이하의 실시예에서는, D2D를 위한 PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑(hopping)과 PUSCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑(hopping) 방법에 대해 자세히 설명한다.

실시예 1) D2D를 위한 PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑(hopping)

전술한 바와 같이, PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑을 지원하기 위해 D2D를 위한 주파수 자원은 두 파트(part)로 분리될 수 있다. 본 실시예에서는 최적화된 PUCCH 유사 주파수 호핑 패턴은 전송 번호에 관한 파라미터인 CURRENT_TX_NB 에 의해 결정될 수 있다. 전송 번호는 본 명세서에서 정의된 전송 기회 내에서 실제로 전송되는 자원의 개수를 나타낸다. 다중 전송에서, 상기 CURRENT_TX_NB는 HARQ 프로세스 내에 포함되는 MAC PDU MAC PDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)의 전송 번호를 나타낸다. 또한, 본 실시예는 모든 D2D SA, 발견 신호 및 데이터가 모두 동일한 다이버서티(diversity) 이득을 갖도록 한다. 본 실시예에서, 서로 다른 D2D 전송을 위한 자원(resource)은 수학식 10에 의해 정의될 수 있다.

수학식 10에서

는 D2D 스케줄링으로부터 획득된 D2D 전송을 위한 RPT에서 가장 낮은 인덱스 값을 갖는 PRB의 인덱스 값을 나타낸다. 수학식 10에서

라고 한다면, 상기 수학식 10은 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.

도 11은 수학식 11에 의해 표현되는 D2D를 위한 PUCCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑(hopping)의 일례를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 모든 D2D 전송에 대해, 동일한 주파수 다이버서티(diversity)를 얻을 수 있고, 상기 주파수 다이버서티 n_gap의 값을 갖는다. 도 11에서는 LTE 통신을 위한 PUCCH 및 D2D를 위한 PRB의 개수는 각각 2개, 4개가 사용되었지만 이에 한정되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, D2D를 위한 서브프레임은 반드시 연속적으로 존재하여야 하는 것은 아니다.

실시예 2) D2D를 위한 PUSCH 유사 인터-서브프레임(inter-subframe) 주파수 호핑(hopping)

D2D를 위한 PUSCH 유사 인터-서브프레임 주파수 호핑은 타입 1 및 타입 2의 두 가지 서로 다른 방법에 의해 수행될 수 있다. 타입 1 또는 타입 2 중 어느 방법을 사용하여 주파수 호핑을 수행하는지는 LTE 시스템에서 PUSCH 전송의 타입 1 및 타입 2에 각각 대응하는 전송 방법을 기반으로 결정될 수 있다.

타입 1-1) D2D를 위한 인터-서브프레임 주파수 호핑

본 실시예에서는 LTE 시스템에서 PUSCH 전송의 타입 1에 대응하는 D2D를 위한 PUSCH 유사 인터-서브프레임 주파수 호핑 방법에 대하여 설명한다.

D2D 전송 기회 내에 존재하는 D2D의 기본 유닛은 하나 또는 그 이상의 PRB쌍(적어도 하나 이상의 PRB 쌍)이다. 따라서, 하나의 서브프레임 내에서 제1 슬롯 및 제2 슬롯 사이에는 주파수 호핑이 존재하지 않는다.

채널 상태를 기반으로 기지국에 의해 D2D를 위한 타입 1 PUSCH 유사 호핑이 활성화되면, 네트워크 커버리지 밖의 D2D 통신에서는 호핑 패턴을 지시하기 위한 DCI 비트가 존재하지 않는다. 따라서, 다중 전송을 위해 사용되는 물리 자원 블록(PRB)의 집합은 다음과 같이 지정될 수 있다.

D2D를 처음 전송할 때, 가장 낮은 값을 갖는 PRB 인덱스(n⁰ _PRB)는 수학식 12에 의해 정의된다. 이 때, CURRENT_TX_NB는 0의 값을 갖는다.

수학식 12에서

는 D2D 스케줄링으로부터 획득되고,

는 상위 계층에 의해 제공되는 D2D-HoppingOffset 파라미터로부터 획득된다. D2D 호핑 오프셋(Hopping Offset)은 존재하지 않을 수 있고, 이 경우 상기 D2D-HoppingOffset 파라미터는 0으로 설정된다. 상기 D2D-HoppingOffset 파라미터는 D2D 전송에 사용되는 PRB의 수에 의해 결정될 수 있고, 상기 D2D 전송에 사용되는 물리 자원 블록(PRB)의 수는 수학식 13에 의해 정의된다.

D2D를 재전송할 때, j번째 전송에서의 가장 낮은 값을 갖는 PRB 인덱스(n^j _PRB)는 수학식 14에 의해 정의된다. 이 때, CURRENT_TX_NB는 j의 값을 갖는다.

수학식 14에서

의 값은 표 3으로부터 얻을 수 있다.

표 3에서 j는 CURRENT_TX_NB 파리미터의 값과 같다.

타입 1-2) 호핑 패턴을 결정하기 위한 랜덤화 방법(randomized method)

본 실시예에서, 호핑 패턴은 CURRENT_TX_NB의 값에 의해 결정되지 않고, 랜덤 팩터(factor) ρ에 의해 결정된다. 상기 ρ는 수학식 15에 따른 랜덤 시퀀스에 의해 계산된다.

수학식 15에서 i는 현재 D2D 전송에서의 서브프레임 넘버(subframe number)에 해당한다. 상기 c(k)는 단말이 네트워크 커버리지 내에 있을 때, 각 프레임의 시작점에서 초기화되며, 프레임 구조 타입 1에서는

에 의해 초기화되고, 프레임 구조 타입 2에서는

에 의해 초기화되는 수도-랜덤 시퀀스이다. 단말이 네트워크 커버리지 외부에 있는 경우, 상기 수도-랜덤 시퀀스는 PD2DSS 및 SD2DSS에 의해 획득되는 ID로 초기화될 수 있다. 표 4는 호핑 패턴(hopping pattern)과 랜덤 팩터 ρ의 관계를 나타낸다.

표 4에서 i는 현재 D2D 전송의 서브프레임 넘버(subframe number)를 나타낸다.

타입 2) D2D를 위한 인터-서브프레임 주파수 호핑

본 실시예에서는 LTE 시스템에서 PUSCH 전송의 타입 2에 대응하는 D2D를 위한 PUSCH 유사 인터-서브프레임 주파수 호핑 방법에 대하여 설명한다.

본 실시예에 따른 주파수 호핑에서, j번째 전송에서 사용되는 물리 자원 블록(physical resource block)의 집합은 수학식 16에 의해 정의된다.

수학식 16에서,

는 스케줄링에 의해 획득된다. 한편, 각각의 서브밴드(sub-band)의 크기

는 수학식 17에 의해 결정된다.

수학식 17에서

는 서브밴드의 수를 나타낸다.

다시 수학식 16을 참조하면,

는 호핑 함수를 나타내고, 함수 f_m(i)∈{0, 1}는 미러링(mirroring)이 사용되는지 여부를 결정하는 함수이다.

본 실시예에 따른 인터-서브프레임 주파수 호핑은 미리 정의된 방법을 기반으로 하는 호핑 방법이다. 이하에서는, 본 호핑 방법을 위해 사용되는 함수들을 발견(discovery) 메시지 및 스케줄링 할당(SA) 정보를 위한 호핑과, 데이터 통신을 위한 호핑으로 분리하여 설명하도록 한다.

A. 발견(discovery) 메시지 및 스케줄링 할당(SA) 정보를 위한 인터-서브프레임 주파수 호핑

발견(discovery) 메시지 및 스케줄링 할당 (SA) 정보를 위해서,

는 시스템에 미리 설정될 수도 있고, 단말이 네트워크 커버리지 내에 있는 경우에는 기지국으로부터 RRC 시그널링을 수신함으로써 설정될 수 있다. 하지만, 다이버서티 이득(diversity gain)을 최대화시키기 위해

는 스케줄링 할당 (SA) 정보 /발견(discovery) 메시지 MAC PDU의 전송 횟수에 의해 정의될 수 있다. 상기 전송 횟수는 전송되는 MAC PDU의 총 전송 개수(total number of transmission)와 같다.

D2D에서는 동일한 MAC PDU를 위한 다중 전송이 2, 4, 또는 8회로 지원될 수 있다. 하지만, 대역폭에 따라 더 큰 수의

는 불필요하다. 따라서,

의 최대값 N^MAX _sb가 정의될 수 있고, 이 때

는 수학식 18과 같은 식에 의해 표현될 수 있다.

서로 다른 대역폭에 대하여 서로 다른 N^MAX _sb가 정의될 수 있다. 표 5는 이러한 일례를 나타낸다.

호핑 함수 f_hop는 서로 다른 2가지 방법에 의해 제공될 수 있다.

첫 번째 방법은, 서브프레임을 기반으로 제공되는 방법으로서 수학식 19에 의해 정의될 수 있다.

수학식 19에서 i는 서브프레임 넘버(subframe number)를 나타낸다. 수학식 19에서 f_hop(-1)=0이다. 한편, 수도-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence) c(k)는 프레임 구조 타입 1(frame structure type 1)에서 생성 시에는 각각의 프레임의 시작에서

로 초기화되는 시퀀스 발생기를 갖는 수도-랜덤 시퀀스이다. 단말이 네트워크 커버리지 외부에 있는 경우, 상기 수도-랜덤 시퀀스는 PD2DSS 및 SD2DSS에 의해 획득되는 ID로 초기화될 수 있다. 상기 ID값은 0~167, 0~127, 또는 0~503 범위 내의 값을 가질 수 있다.

호핑 함수 f_hop(j)를 얻는 두 번째 방법으로, 전송 번호를 기반으로 제공되는 방법이 있다. 구체적으로, 호핑 함수는 현재 D2D 전송의 전송 번호에 관한 파라미터인 CURRENT_TX_NB에 의해 결정될 수 있다. 호핑 함수는 미리 고정된 패턴인 수학식 20에 의해 제공될 수 있다.

수학식 20에서 f_hop(-1)=0의 값을 갖고, j는 파라미터 CURRENT_TX_NB의 값과 같다.

한편, 함수 f_m(i)∈{0, 1}는 미리 고정되거나, 2가지의 서로 다른 방법에 의해 제공될 수 있다.

첫 번째 방법으로는 함수 f_m(j)는 수학식 21과 같이 CURRENT_TX_NB 파라미터에 의해 정의될 수 있다.

두 번째 방법으로는 자원의 충돌이 발생하는 것을 최소화하기 위해, 함수 f_m(j)는{0, 1}로부터 랜덤(ramdom)으로 선택될 수 있다. 즉, P{f_m(j)=0}=p 및 P{f_m(j)=1}=1-p 일 수 있다. p는 미리 설정될 수 있고, 동일한 확률로 발생시키기 위해 p=0.5일 수 있다.

p=0.5인 경우, 서로 다른 D2D 전송(Tx) 단말(UE)에 대해서 서로 다른 미러(mirror) 함수를 갖도록 하기 위해 단말 특정 시퀀스에 의해 함수 f_m(j)가 제공되도록 설정될 수 있다. 상기 미러 함수는 수학식 22에 의해 발생될 수 있다.

수학식 22에서 c(j)는 c_init=D2D 전송(Tx) 단말(UE)의 ID 로 초기화되는 수도-랜덤 시퀀스(pseudo-random sequence)이다. D2D 전송 단말 ID는 상위 계층에 의해 제공되는 단말 특정(specific) ID 값이다. 따라서, 서로 다른 D2D 전송 단말은 서로 다른 미러 함수를 갖는다.

만약, 전송 단말이 ID 값을 갖지 않는다면, 전송 단말에 대한 최신(latest) C-RNTI에 의해 수도-랜덤 시퀀스가 초기화될 수 있다. 즉, c_init=최신(latest) C-RNTI 로 초기화될 수 있다. 따라서, 서로 다른 D2D 전송 단말은 서로 다른 미러 함수를 갖는다. 수신 단말의 측면에서는 미러 함수의 값이 0 또는 1인지 블라인드 디텍트(blind detect) 할 필요가 있다.

B. 데이터(data)를 위한 인터-서브프레임 주파수 호핑

D2D 데이터 통신을 위한

는 발견 및 스케줄링 할당을 정의하는 것과 동일한 방식으로 정의될 수 있다. 하지만, D2D 데이터 통신을 위해

는 스케줄링 할당(SA) 정보 내에서 지시될 수 있다.

또한, D2D 데이터 통신을 위한 호핑 함수 f_hop(j)는 발견 및 스케줄링 할당을 정의하는 것과 동일한 방식으로 정의될 수 있다. 또한, D2D 데이터 통신을 위해 수도-랜덤 시퀀스 발생기(pseudo-random sequence generator)는 스케줄링 할당(SA) 정보 내에서 ID와 함께 초기화될 수 있다.

또한, D2D 데이터 통신을 위한 함수 f_m(j)∈{0, 1}는 발견 및 스케줄링 할당을 정의하는 것과 동일한 방식으로 정의될 수 있다. 하지만, D2D 데이터 통신을 위해 f_m(j)는 스케줄링 할당(SA) 정보 내에서 지시될 수 있다.

본 발명에 따르면, D2D 스케줄링 할당(SA) 정보, 발견(discovery) 메시지 및 데이터 정보는 최적화되어 전송될 수 있다. 따라서, 효율적으로 D2D 전송을 수행할 수 있다.

D2D 전송 단말이 네트워크 커버리지 내부에 있는 경우, 기지국은 스케줄링 할당(SA) 정보 의 첫번째 전송을 위한 자원을 DCI 포맷에 의해 지시한다.

한편, D2D 전송 단말이 네트워크 커버리지의 외부에 있는 경우, 단말은 스케줄링 할당(SA) 정보 의 첫번째 전송을 위한 자원을 스스로 결정한다. 스케줄링 할당의 첫번째 전송을 위한 자원이 결정되면, 재전송을 위한 자원은 본 발명에 의해 정의될 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 D2D 통신을 위한 D2D 전송 단말의 동작 순서를 나타내는 흐름도이다.

도 12를 참조하면, D2D 전송 단말은 D2D를 위한 주파수 호핑 방법을 결정한다(S1210). 상기 D2D 호핑 방법은 PUCCH 유사 호핑, 타입 1 PUSCH 유사 호핑 및 타입 2 PUSCH 유사 호핑에 의할 수 있고, 실시예 1 및 실시예 2에 따를 수 있다.

D2D 전송 단말은 상기 D2D 호핑 방법을 기반으로 D2D 스케줄링 할당 (SA) 정보 및 데이터에 대한 리소스를 결정한다(S1220). 상기 D2D 스케줄링 할당 및 데이터에 대한 리소스는 수학식 10 내지 16에 따른 방법에 의할 수 있다(S1230).

D2D 전송 단말은 단계 S1210에서 결정된 D2D 호핑 방법이 타입 2 PUSCH 유사 호핑인지 판단하여(S1230), 타입2 PUSCH 유사 호핑에 해당하는 경우, 스케줄링 할당(SA) 정보 내에 D2D 데이터 리소스 및 호핑 패턴을 포함시켜(S1240), D2D 스케줄링 할당(SA) 정보를 D2D 수신 단말로 전송한다(S1250). D2D 호핑 방법이 PUCCH 유사 호핑 또는 타입 1 PUSCH 유사 호핑에 해당하는 경우에는 직접 D2D 스케줄링 할당(SA) 정보를 D2D 수신 단말로 전송할 수 있다(S1250). D2D 전송 단말은 D2D 스케줄링 할당(SA) 정보가 D2D 수신 단말에 전송되면, D2D 데이터 정보를 D2D 수신 단말로 전송한다(S1260).

도 13은 D2D 통신을 위한 D2D 수신 단말의 동작 순서를 나타내는 흐름도이다.

D2D 수신 단말은 D2D 전송 단말로부터 수신된 신호를 블라인드 디텍트(blind detect)하여 상기 수신된 신호로부터 스케줄링 할당(SA) 정보를 검출한다(S1310). 상기 D2D 스케줄링 할당 정보는 실시예 1 및 실시예 2에 의해 할당된 자원일 수 있다.

D2D 수신 단말은 검출된(detected) 스케줄링 할당(SA) 정보로부터 D2D 데이터 호핑(hopping)에 대한 정보를 획득한다(S1330). D2D 호핑 방법이 타입 2 PUSCH 유사 호핑인 경우, 상기 스케줄링 할당 정보 내에는 D2D 데이터 리소스 및 호핑 패턴 정보가 포함될 수 있다.

D2D 수신 단말은 획득된 D2D 데이터 호핑에 대한 정보를 기반으로 수신된 신호로부터 D2D 데이터 정보를 검출한다(S1350).

도 14는 본 발명에 따른 D2D 통신을 수행하는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 14를 참조하면, D2D 전송 단말(1400)은 RF부(radio frequency unit, 1405), 프로세서(1410), 메모리(1415)를 포함한다. RF부(1405)는 프로세서(1410)와 연결되어 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다. 메모리(1415)는 프로세서(1410)와 연결되어, 프로세서(1410)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 프로세서(1410)는 본 발명에 따른 동작을 수행하기 위한 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예들에서 D2D 전송 단말의 동작은 프로세서(1410)에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로 프로세서(1410)는 도 12에 따른 모든 단계가 수행되도록 한다.예를 들어, 프로세서(1410)는 호핑 패턴 결정부(1411) 및 리소스 할당부(1413)를 포함할 수 있다.

호핑 패턴 결정부(1411)는 상기 D2D 전송 단말(1400)이 네트워크 커버리지 내부 또는 외부에 존재하는지 여부에 따라 PUCCH 유사 호핑 또는 PUSCH 유사 호핑을 수행할지 결정한다. PUSCH 유사 호핑의 경우, 타입 1 PUSCH 상향링크 주파수 호핑이 가능하도록 설정되었는지 또는 타입 2 PUSCH 상향링크 주파수 호핑이 가능하도록 설정되었는지 여부에 따라, 이에 대응하는 타입 1 또는 타입 2의 PUSCH 유사 호핑을 수행하도록 결정한다. 또한, 호핑 패턴 결정부(1411)는 결정된 호핑 방법에 따라 호핑 패턴을 결정한다. PUCCH 상향링크 주파수 호핑의 경우에는 전송 번호에 관한 파라미터인 CURRENT_TX_NB에 의하여 호핑 패턴이 결정되고, PUCCH 상향링크 주파수 호핑은 타입 1의 경우에는 CURRENT_TX_NB에 의하여 호핑 패턴이 결정되고, 타입 2의 경우에는 서브밴드의 수

에 의해 호핑 패턴이 결정될 수 있다.

리소스 할당부(1413)는 상기 호핑 패턴 결정부(1411)에서 결정된 호핑 패턴을 기반으로 호핑을 수행하여 자원 공간 내에 D2D를 위한 발견(discovery) 메시지 및 스케줄링 할당(SA) 정보, 데이터를 할당한다.

D2D 수신 단말(1450)은 프로세서(1455), 메모리(1460) 및 RF부(1465)를 포함한다. 메모리(1460)는 프로세서(1455)와 연결되어, 프로세서(1455)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1465)는 프로세서(1455)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(1455)는 본 발명에 따른 동작을 수행하기 위해 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 D2D 수신 단말의 동작은 프로세서(1455)에 의해 구현될 수 있다.

RF부(1465)는 스케줄링 할당(SA) 정보 및 D2D 데이터 정보를 포함하는 신호를 수신한다.

프로세서(1455)는 도 13에 따른 모든 동작이 수행되도록 한다. 예를 들어 프로세서(1455)는 호핑 패턴 확인부(1456) 및 데이터 검출부(1457)를 포함할 수 있다.

상기 프로세서(1455)는 호평 패턴 확인부(1456), 데이터 검출부(1457)를 포함하여 구성된다.

호핑 패턴 확인부(1456)는 D2D 전송 단말(1400)로부터 수신된 신호를 블라인드 디텍트(blind detect)하여 상기 수신된 신호로부? 스케줄링 할당(SA) 정보를 검출한다. 상기 D2D 스케줄링 할당 정보는 실시예 1 또는 실시예 2에 의해 할당된 자원 정보일 수 있다. 또한, 호핑 패턴 확인부(1456)는 검출된 스케줄링 할당(SA) 정보를 기반으로 D2D 데이터 호핑에 대한 정보를 획득한다.

데이터 검출부(1457)는 획득된 D2D 데이터 호핑에 대한 정보를 기반으로 D2D 전송 단말(1400)로부터 수신된 신호로부터 D2D 데이터 정보를 검출한다.

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. 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 순서도 또는 흐름도를 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 순서도 또는 흐름도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도 또는 흐름도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 스케줄링 할당(SA) 자원 사이에서 다이버서티 이득(diversity gain)과 전송 효율이 최적화된 D2D 주파수 호핑이 수행될 수 있다. 또한, 네트워크 커버리지 외부에서는 D2D 전송들 간의 충돌이 최소화될 수 있고, D2D 스케줄링 할당(SA) 및 데이터 정보가 효율적으로 전송될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

D2D(DEVICE TO DEVICE) 통신을 위한 자원 할당 방법에 있어서,
제1 단말이 상기 D2D 통신을 위한 주파수 호핑(frequency hopping) 방법을 결정하는 단계;
상기 제1 단말이 상기 주파수 호핑 방법을 기반으로 D2D 스케줄링 할당(Scheduling Assignment) 및 데이터에 대한 리소스를 결정하는 단계;
상기 제1 단말이 상기 D2D 스케줄링 할당 정보를 제2 단말로 전송하는 단계; 및
상기 제1 단말이 상기 D2D 데이터 정보를 제2 단말로 전송하는 단계
를 포함하되,
상기 주파수 호핑 방법은 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부 또는 외부에 존재하는지 여부에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부에 존재하는 경우, 상기 주파수 호핑 방법은 두 개의 서로 분리된 주파수 자원 공간 사이에서 주파수를 호핑하는 제1 방법인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 외부에 존재하는 경우, 상기 주파수 호핑 방법은 하나의 연속적인 주파수 자원 공간 내에서 주파수를 호핑하는 제2 방법인 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제2항에 있어서, 상기 제1 방법은 전송 번호에 관한 파라미터(CURRENT_TX_NB)에 의하여 상기 주파수 호핑의 패턴(pattern)이 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제3항에 있어서, 상기 제2 방법은 전송 번호에 관한 파라미터(CURRENT_TX_NB)에 의하여 상기 주파수 호핑의 패턴(pattern)이 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제3항에 있어서, 상기 제2 방법은 상기 D2D 통신에 사용되는 물리 자원 블록(physical resource block)이 서브프레임 번호 또는 전송 번호에 관한 파라미터(CURRENT_TX_NB)를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
제3항에 있어서, 상기 D2D 통신에 사용되는 물리 자원 블록(physical resource block)은 상기 주파수 호핑에 미러링(mirroring)이 사용되었는지의 유무에 관한 함수를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 자원 할당 방법.
D2D(device to device) 통신에서 제어 데이터를 전송하는 제1 단말에 있어서, 상기 제1 단말은,
무선 신호를 송신하기 위해 구현된 RF(radio frequency)부; 및
상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 D2D 스케줄링 할당 정보 또는 D2D 데이터를 생성하고, 주파수 호핑(frequency hopping) 방법을 선택하여 이를 기반으로 D2D 통신 자원 내에서 상기 D2D 스케줄링 할당 정보 또는 상기 D2D 데이터를 제2 단말로 전송하도록 구현되되,
상기 주파수 호핑 방법은 상기 제1 단말이 네트워크 커버리지 내부 또는 외부에 존재하는지 여부에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 단말.