KR20160031171A - 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 모드 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 모드 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
이러한 본 명세서는 기지국으로부터 셀 특정 참조신호를 수신하는 RF부, 상기 셀 특정 참조신호를 이용하여 무선링크의 품질을 추정하고, out-of-sync 또는 in-sync를 판단하는 모니터링을 수행하며, 무선링크실패(radio link failure: RLF)를 제어하고, 상기 out-of-sync 및 상기 in-sync에 기반하여 상기 단말의 D2D 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 변경하는 프로세서, 및 상기 프로세서와 연결되어, 상기 프로세서를 구동하기 위한 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 단말을 게시한다.

Description

단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 모드 제어방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MODE CONTROL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 모드 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서의 D2D 통신은 지리적으로 서로 근접한 단말들이 무선 통신 시스템의 주파수 대역 또는 그 이외의 대역에서 상기 무선 통신 시스템의 송수신 기술을 이용하되 기지국과 같은 인프라를 거치지 않고 직접적으로 데이터를 주고 받는 통신을 의미한다. 이는 단말이 무선통신 인프라가 구축된 지역 이외에서 무선 통신을 사용할 수 있도록 하고, 무선 통신 시스템의 망 부하를 줄이는 장점을 제공한다.

네트워크가 D2D 통신에 사용되는 자원을 제어하는 시스템에 있어서, 기지국이 D2D 자원을 제어하되(이를 '제1 모드'라 함), 기지국과 단말간의 무선환경에 따라 각 단말은 D2D 자원을 자체적으로 선택하는 모드(이를 '제2 모드'라 함)로 변경할 수 있다. 다시 말해, 무선환경 변화에 의해 기지국이 단말을 제어할 수 없는 경우, 단말이 자체적으로 자원을 선택하여 D2D 데이터 전송을 할 수 있는 제2 모드로의 변경이 허용된다.

그러나, 기지국이 D2D 자원을 제어할 수 없어 단말이 제2 모드로 변경한 경우에도, 여전히 기지국으로부터 전송되는 제어정보가 수신될 수 있다. 이때 단말이 다시 제1 모드로 변경할지 또는 제2 모드를 유지할지에 관한 명확한 절차가 정의되어야 하며, 이를 판단하는 기준 및 운용방법이 필요하다.

본 발명의 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 D2D의 모드를 제어하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 D2D의 모드를 제어하는 단말 및 기지국을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 D2D의 모드를 결정하는 기준을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 단말간 통신(Device to Device : D2D)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 모드 변경을 제어하는 단말을 제공한다. 상기 단말은 기지국으로부터 셀 특정 참조신호를 수신하는 RF부, 상기 셀 특정 참조신호를 이용하여 무선링크의 품질을 추정하고, out-of-sync 또는 in-sync를 판단하는 모니터링을 수행하며, 무선링크실패(radio link failure: RLF)를 제어하고, 상기 out-of-sync 및 상기 in-sync에 기반하여 상기 단말의 D2D 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 변경하는 프로세서, 및 상기 프로세서와 연결되어, 상기 프로세서를 구동하기 위한 정보를 저장하는 메모리를 포함한다.

상기 out-of-sync가 연속적으로 N310회 발생할 경우, 상기 프로세서는 상기 RLF에 관련된 타이머를 시작하고, 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경할 수 있다.

상기 단말의 D2D 모드가 상기 제2 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 in-sync가 연속적으로 Nin회 발생하면, 상기 프로세서는 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제1 모드로 변경할 수 있다.

상기 단말의 D2D 모드가 상기 제1 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 out-of-sync가 연속적으로 Nout회 발생하면, 상기 프로세서는 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 단말간 통신(Device to Device : D2D)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 모드 변경 제어방법을 제공한다. 기지국으로부터 수신되는 셀 특정 참조신호를 이용하여 무선링크의 품질을 추정하고, out-of-sync 또는 in-sync를 판단하는 모니터링을 수행하는 단계, 및 무선링크실패(radio link failure: RLF)에 관련된 타이머, 상기 out-of-sync 및 상기 in-sync 중 적어도 하나에 기반하여 상기 단말의 D2D 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

단말의 D2D 모드를 상기 out-of-sync가 연속적으로 N310회 발생할 경우 상기 RLF에 관련된 타이머를 시작하는 단계를 더 포함하되, 상기 변경하는 단계는 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경하는 것을 포함할 수 있다.

상기 변경하는 단계는, 상기 단말의 D2D 모드가 상기 제2 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 in-sync가 연속적으로 Nin회 발생하면, 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제1 모드로 변경하는 것을 포함할 수 있다.

상기 변경하는 단계는, 상기 단말의 D2D 모드가 상기 제1 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 out-of-sync가 연속적으로 Nout회 발생하면, 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경하는 것을 포함할 수 있다.

단말이 무선링크 실패(Radio Link Failure: RLF)를 선언할 수 있는 상황에서 기지국이 D2D 전송을 위해 단말로 전송한 PDCCH 또는 EPDCCH를 단말이 수신한 경우, 단말이 선택한 모드에 따라 수신 후의 동작이 명확하게 정의될 수 있다. 이로써 기지국의 서비스 범위에 존재하는 단말들이 D2D 통신을 위해 자원할당이 효율적으로 할당될 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 셀룰러 망 기반 D2D 통신의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일례에 따른 단말의 D2D 모드 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 다른 예에 따른 단말의 D2D 모드 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 일 예를 설명하는 설명도이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 또 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 기지국의 동작 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 도시한 블록도이다.

이하, 본 명세서에서는 본 발명과 관련된 내용을 본 발명의 내용과 함께 예시적인 도면과 실시 예를 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 포함된 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(advanced)시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 또한, 무선 통신 시스템은 단말과 단말 사이의 단말간(D2D: device to device) 통신을 지원할 수도 있다. D2D 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에 대해서는 후술한다.

한편, 무선통신 시스템에 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.

여기서, 상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.

도 1을 참조하면, E-UTRAN은 단말에 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 적어도 하나의 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), AMS(Advanced MS), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 지점(station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 펨토 기지국(femto-eNB), 피코 기지국(pico-eNB), 홈기지국(Home eNB), 릴레이(relay) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 적어도 하나의 셀을 단말에 제공할 수 있다. 셀은 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 지리적 영역을 의미할 수도 있고, 특정 주파수 대역을 의미할 수도 있다. 셀은 하향링크 주파수 자원과 상향링크 주파수 자원을 의미할 수 있다. 또는 셀은 하향링크 주파수 자원과 선택적인(optional) 상향링크 주파수 자원의 조합(combination)을 의미할 수 있다. 또한, 일반적으로 반송파 집성(carrier aggregation: CA)를 고려하지 않은 경우, 하나의 셀(cell)은 상향 및 하향링크 주파수 자원이 항상 쌍(pair)으로 존재한다.

기지국(20)간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 소스 기지국(Source BS, 21)은 현재 단말(10)과 무선 베어러가 설정된 기지국을 의미하고, 타겟 기지국(Target BS, 22)은 단말(10)이 소스 기지국(21)과의 무선 베어러를 끊고 새롭게 무선 베어러를 설정하기 위해 핸드오버를 하려는 기지국을 의미한다.

기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있는데, X2 인터페이스는 기지국(20)간의 메시지를 주고받는데 사용된다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPS(Evolved Packet System), 보다 상세하게는 MME(Mobility Management Entity)/S-GW(Serving Gateway, 30)와 연결된다. S1 인터페이스는 기지국(20)과 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다. MME/S-GW(30)로의 패킷 데이터 서비스를 제공하기 위해 PDN-GW(40)이 사용된다. PDN-GW(40)는 통신의 목적이나 서비스에 따라 달라지며, 특정 서비스를 지원하는 PDN-GW(40)는 APN(Access Point Name) 정보를 이용하여 찾을 수 있다.

E-UTRAN 내(Inter E-UTRAN) 핸드오버(handover)는 E-UTRAN 접속망간의 핸드오버시에 사용되는 기본적인 핸드오버 메커니즘으로서, X2 기반의 핸드오버와 S1 기반의 핸드오버로 구성되어 있다. X2 기반의 핸드오버는 UE가 X2 인터페이스를 이용하여 소스 기지국(source BS, 21)에서 타겟 기지국(target BS, 22)로 핸드오버하고자 할 때 사용되며 이때 MME/S-GW(30)는 변경되지 않는다.

S1 기반의 핸드오버에 의해, P-GW(40), MME/S-GW(30), 소스 기지국(21) 및 단말(10)간에 설정되어 있던 제1 베어러가 해제(release)되고, P-GW(40), MME/S-GW(30), 타겟 기지국(22) 및 단말(10)간에 새로운 제2 베어러가 설정된다.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크는 순방향 링크(forward link)라고도 하며, 상향링크는 역방향 링크(reverse link)라고도 한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.

한편 무선통신 시스템은 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture) 및 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조로 구분될 수 있다. 데이터 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 매체접근제어(Medium Access Control: MAC) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이로 데이터가 이동한다. 전송채널은 무선 인터페이스를 통해 데이터가 어떻게 어떤 특징으로 전송되는가에 따라 분류된다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 몇몇 물리 제어채널들이 있다. 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 알려준다. PDCCH는 단말에게 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 스케줄링 그랜트를 나를 수 있다. PCFICH(physical control format indicator channel)는 단말에게 PDCCH들에 사용되는 OFDM 심벌의 수를 알려주고, 매 서브프레임마다 전송된다. PHICH(physical Hybrid ARQ Indicator Channel)는 상향링크 전송의 응답으로 HARQ ACK/NAK 신호를 나른다. PUCCH(Physical uplink control channel)은 하향링크 전송에 대한 HARQ ACK/NAK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 상향링크 제어 정보를 나른다. PUSCH(Physical uplink shared channel)은 UL-SCH(uplink shared channel)을 나른다.

MAC 계층의 기능은 논리채널과 전송채널간의 맵핑 및 논리채널에 속하는 MAC SDU(service data unit)의 전송채널 상으로 물리채널로 제공되는 전송블록(transport block)으로의 다중화/역다중화를 포함한다. MAC 계층은 논리채널을 통해 RLC(Radio Link Control) 계층에게 서비스를 제공한다. 논리채널은 제어 영역 정보의 전달을 위한 제어채널과 사용자 영역 정보의 전달을 위한 트래픽 채널로 나눌 수 있다.

RLC 계층의 기능은 RLC SDU의 연결(concatenation), 분할(segmentation) 및 재결합(reassembly)를 포함한다. 무선베어러(Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해, RLC 계층은 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드를 제공한다. AM RLC는 ARQ(automatic repeat request)를 통해 오류 정정을 제공한다.

사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 사용자 데이터의 전달, 헤더 압축(header compression) 및 암호화(ciphering)를 포함한다. 사용자 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.

RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크간의 데이터 전달을 위해 제1 계층(PHY 계층) 및 제2 계층(MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층)에 의해 제공되는 논리적 경로를 의미한다. RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB (Signaling RB), DRB (Data RB), MRB(MBMS PTM RB)로 구분될 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다. MRB는 MBMS 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

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. D2D 통신을 지원하는 단말은 상기 단말의 사용자가 사용자 인터페이스(UI: User Interface)의 조작을 통해 상기 단말이 D2D 통신이 가능하도록(enable) 설정하는 경우(switch off -> on) D2D 통신을 수행할 수 있다. 또는 단말의 특성(예를 들어, 공공목적으로 제작된 단말기) 또는 가입자 정책(예를 들어, 공공안전 요금제 등) 등에 따라 언제나 D2D 통신이 가능한 설정으로 고정되어 있을 수도 있다.

또는, 네트워크(예를 들어, D2D 통신을 사용하는 단말의 ProSe(Proximity Services) ID 및 ProSe 응용(Application) ID를 관리하는 D2D 서버, 해당 단말의 서빙 기지국 등)가 단말의 사용자가 D2D 통신이 가능하도록 설정한 단말의 D2D 통신 가능 여부를 최종적으로 결정할 수도 있다. 즉, 상기 단말은 상기 단말의 사용자에 의해 D2D 통신이 가능하도록 설정되더라도 네트워크에 의해 D2D 통신이 허가되는 경우에 한해 D2D 통신을 수행할 수도 있다. D2D 통신이 가능한지 여부에 대한 정보는 단말의 화면에 표시될 수 있다.

D2D 통신을 위한 자원은 D2D 통신 시 D2D 통신을 위한 자원을 할당하는 역할을 맡는 단말(이하, 클러스터 헤드) 또는 기지국에 의해 할당될 수 있다. 이 경우, 단말은 D2D 통신을 수행 시 상기 기지국 또는 상기 클러스터 헤드로 D2D 데이터에 대한 BSR을 전송해야 한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 기지국 및 상기 클러스터 헤드를 통칭하여 기지국이라 한다.

최근에는 공공 안전(public safety) 등의 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.

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 밖(Out-of-coverage)에 위치한 단말의 통신 방법으로 구분될 수 있다. 또한, D2D는 근접 기반 서비스 (Proximity based Service, ProSe) 또는 ProSe-D2D 또는 ProSe 라는 표현으로 대치될 수 있다. D2D를 위한 상기 ProSe라는 용어의 사용은, 단말 간에 직접적으로 데이터를 송수신하는 기술이라는 의미가 변경되는 것이 아니라 상기 단말간 통신이라는 의미에 근접 기반 서비스의 의미가 부가될 수 있음을 의미한다.

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 의미한다. 상기 클러스터 헤더는, Out-of-coverage 단말의 동기화를 위한 ISS(independent synchronization source)를 포함할 수 있다.

단말이 D2D 통신을 위해 할당받는 ProSe ID를 구성하기 위해서 접속 계층 (Access Stratum: 이하 AS) 시그널링을 사용하지 않으며 그보다 상위계층인 어플리케이션 수준 또는 D2D 통신을 위한 인증서버와의 통신을 통해 상기 ProSe ID를 할당 받을 수 있다. 여기서, ProSe ID는 D2D 통신을 위해서만 쓰일 수 있으며 이는 D2D 발견을 위해 구성되는 ProSe ID와 구별된다. 또한, D2D 통신을 위해 할당되는 ProSe ID는 그룹을 위한 ProSe ID와 해당 단말만을 위한 ProSe ID가 별개로 구성될 수 있다. 단일 단말은 다수의 그룹에 포함될 수 있으며(예를 들어, 5 ~ 6개의 그룹에 포함될 수 있다.) 각 그룹을 위한 ProSe ID가 구성될 수 있다. 즉, 단일 단말에 대해 다수의 ProSe ID가 구성될 수 있다. 상기 그룹을 위한 ProSe ID는 그룹 ID로 구성될 수 있으며 각 계층별로 상기 그룹 ID를 재정의하여 사용할 수도 있다. 또는 각 계층별 그룹 ID가 각각 상위계층을 통해 구성될 수도 있다. 또는 상기 ProSe ID는 그룹을 위한 ID와 해당 단말만을 위한 ID 정보가 모두 포함된 값으로 정의될 수도 있다. 즉, 단말이 D2D 통신을 위해 D2D 서버에 인증절차를 수행할 때, 상기 D2D 서버는 해당 단말이 속하는 그룹의 개수만큼 ProSe ID를 할당하지만, 상기 각 ProSe ID내에 포함된 해당 단말 ID 정보는 모두 동일하고, 그룹 ID 정보만이 상이할 수 있다.

D2D 통신은 단말 간의 통신을 위한 탐색(discovery)을 수행하는 탐색 절차 및 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 내에서의 D2D 통신은 공공 안전(public safety), 초저지연(Ultra-low latency) 서비스, 상업적 목적의 서비스 등을 위해 사용될 수 있다. 네트워크 커버리지 밖에서의 D2D 통신은 공공 안전(public safety)만을 위해 사용될 수 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 물리계층 제어 데이터를 다른 단말로 전송할 수 있다. 그러나, D2D 통신에서 물리계층 제어 데이터를 전송하기 위한 별도의 채널(예를 들어, PUCCH(physical uplink control channel))은 정의되지 않을 수 있다. D2D 통신에서 물리계층 제어 채널이 정의되지 않은 경우, 단말은 D2D 통신을 위한 제어 데이터를 전송하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다.

여기서, D2D 통신에서 동기화를 위한 물리계층 제어 데이터는 동기화채널을 통해 전송되는 정보를 포함하며, 일 예로, PD2DSCH(Physical D2D Synchronization CHannel) 채널을 통해 제공될 수 있다. 상기 데이터 통신을 위한 물리계층 제어 데이터는 스케줄링 할당(SA: Scheduling Assignment) 정보를 포함하며, D2D통신을 위한 PUSCH 포맷과 유사한 ProSe 전용 물리채널 또는 상기 PUSCH 포맷과 동일하나 파라미터가 WAN (Wide Area Network) 전송을 위한 물리채널과 상이한 채널을 통해 제공될 수 있다. 그리고, D2D 통신에서 물리계층 제어 데이터와 구분되는 실제적인 트래픽 데이터는 D2D 데이터라는 용어로 표현될 수 있다.

D2D 통신 시 단말은 제1 모드 및 제2 모드로 동작할 수 있다. 제1 모드는 단말이 기지국으로부터 D2D 통신을 위한 자원을 할당받은 경우에만 D2D 통신을 수행할 수 있는 모드로서, 기지국은 D2D 그랜트를 전송 단말에게 전송한다. 상기 D2D 그랜트는 D2D 통신 시 수신 단말에서 D2D 데이터 수신을 위해 확보해야 할 제어정보인 SA(Scheduling Assignment) 정보 중 기지국에 의해 결정되어야 하는 파라미터 정보, 상기 SA에 대한 자원할당 정보 및 상기 SA에 의해 지시되는 데이터에 대한 자원할당 정보를 전송 단말로 전송한다. 상기 기지국에 의해 결정되어야 하는 파라미터 정보로는 상기 SA에 의해 지시되는 데이터에 대한 자원할당 정보 등이 있다. 상기 D2D 그랜트는 하향링크 제어정보(DCI: Downlink Control Information)를 통해 전송 단말에게 전달되며, PDCCH 또는 EPDCCH를 통해 전달될 수 있다. 상기 D2D 그랜트는 상향링크 그랜트나 각 단말마다 할당된 D2D-RNTI를 통해 D2D 용도임이 구분되는 제어정보이다. 상기 D2D 그랜트는 SA/데이터 그랜트라고 표현될 수도 있다.

한편, 제2 모드는 단말이 기지국의 지시와 무관하게 D2D 통신을 수행할 수 있는 모드로서, 단말은 D2D 통신 시 이용 가능한 무선 자원 중에서 사용할 자원을 자체적으로 선택하여 D2D 데이터를 전송할 수 있다. 단말은 SIB(System Information Block) 또는 전용 시그널링(dedicated signaling)을 통해 상기 기지국내 특정 셀이 D2D를 지원할 수 있음을 나타내는 정보와 기지국으로부터 제공된 제2 모드를 위한 D2D 자원 풀(resource pool) 정보가 존재하는 경우에만 상기 특정 셀에 한하여 제2 모드로 동작할 수 있다. 그러나, 만일 기지국이 제2 모드로의 동작을 허용하지 않는 경우, 즉 기지국내 특정 셀이 D2D를 지원할 수 있음을 나타내는 정보가 존재하나 기지국으로부터 제2 모드를 위한 D2D 자원 풀 정보가 제공되지 않는 경우, 제2 모드로 동작할 수 없다. 다만, D2D 단말이 네트워크 서비스 지역이 아닌 곳에 위치하고 있을 경우, D2D 단말이 UICC 등의 내부 장치 내에 저장되어 있는 제2 모드 자원풀 정보를 이용하거나, 이전에 네트워크 서비스 지역에서 기지국을 통해 수신한 제2 모드 자원풀 정보를 이용하여 동작할 수 있다.

제2 모드는 D2D 전송을 위한 자원할당이 기지국에 의해 제어될 수 없으므로 기지국은 D2D 자원을 제2 모드의 D2D 단말을 위해 예비하여야 한다. 예비되는 자원은 제2 모드로 동작 가능한 단말의 수 및 각 단말의 예상 자원소모량에 의해 결정될 수 있다. 만일, 제2 모드를 위해 예비되는 자원이 많아지면 기지국이 LTE 시스템을 위해 사용가능한 자원량이 줄어들게 되며, 이는 전체적인 시스템 전송률 성능에 영향을 줄 수 있다. 따라서 제2 모드를 위해 예비되는 자원을 줄여야 할 필요가 있다. 그러기 위해서 기지국은 제2 모드로 동작 가능한 단말의 수를 줄이는 방법을 선택할 수 있다.

제2 모드의 D2D 단말의 수를 줄이는 방법에는, 예외적 경우(exceptional case)에 한하여 제2 모드로의 변경을 허용하는 방법이 포함될 수 있다. 이와 같이 예외적인 경우에 한하여 제2 모드로의 변경(또는 선택)을 허용하는 것을 폴백(fallback) 방식이라고 한다. 여기서 예외적인 경우는, 일례로서 RLF(radio link failure)에 관련된 타이머(예를 들어 T311, T304, T310 등)가 시작하는 경우를 포함할 수 있다. 폴백 방식이라는 용어는 예외적인 경우에 제2 모드의 동작을 허용하는 모드를 편의상 정의하는 것일 뿐, 그 외의 다른 또는 유사한 개념의 용어로 대체될 수도 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 폴백 방식의 적용방법과 관련하여, 기지국에 의해 구성(configure)되는 폴백 방식과(제1 적용방법), 기지국의 구성과 무관하게 동작하는 폴백 방식(제2 적용방법)이 있다. 제1 적용방법에 따르면, 폴백 방식이 기지국에 의해 구성되면 D2D 단말은 예외적인 경우에 한하여 제2 모드의 동작을 선택할 수 있는지 아니면 예외적인 경우가 아니라도 제2 모드의 동작을 선택할 수 있는지 여부를 D2D 구성정보를 통해 확인할 수 있고, 폴백 방식이 기지국에 의해 구성되지 않으면 항상 D2D 단말은 예외적인 경우가 아니라도 제2 모드의 동작을 선택할 수 있다.

이하에서는 폴백 방식(즉, 예외적인 경우에 제2 모드로의 변경이 허용되는 모드)에 관한 다양한 실시예를 설명한다. 그리고, 단말이 제2 모드로 변경한 후에도, 여전히 기지국으로부터 전송되는 제어정보가 수신되는 경우, 단말이 상기 제어정보를 적용하여 다시 제1 모드로 변경할지 또는 제2 모드를 유지할지에 관한 판단 기준 및 이를 운용하는 방법을 게시한다.

도 3은 일례에 따른 단말의 D2D 모드 제어방법을 도시한 순서도이다. 여기서, 단말은 처음에 제1 모드로 동작 중인 것으로 가정하며, 제1 모드에서 제2 모드로의 변경하는 기준 및 운용방법이 설명된다.

도 3을 참조하면, 단말은 무선 링크를 모니터링한다(S300). 여기서, 모니터링은 단말이 무선링크의 품질(radio link quality)을 추정하고, 상기 추정된 품질을 임계값 Q와 비교하는 동작을 포함할 수 있다. 하향링크 무선링크의 품질을 추정하는데 주서빙셀의 셀 특정 참조신호(cell-specific reference signal)이 사용될 수 있다. 무선링크의 품질은 out-of-sync 또는 in-sync로 판별될 수 있다. 임계값 Q는 주서빙셀(primary serving cell: PCell)의 하향링크 무선 링크 품질을 모니터링하기 위한 값으로서, 예를 들어 Qout과 Qin을 포함할 수 있다. Qout은 하향링크 무선 링크가 신뢰성있게 수신될 수 없을 정도의 레벨로서 정의되며(out-of-sync), 가상적인 PDCCH 전송의 10% BER(bit error rate)에 상응할 수 있다. Qin은 하향링크 무선 링크가 Qout보다 더 주목할만큼 신뢰성있게 수신될 수 있을 정도의 레벨로서 정의되며(in-sync), 가상적인 PDCCH 전송의 2% BER에 상응할 수 있다.

out-of-sync와 in-sync를 판단할 때, 고려되는 PDCCH/PCFICH 전송 파라미터로서 DCI 포맷, 제어 OFDM 심볼의 개수, 집성 단위(aggregation level), 평균 참조신호 자원요소 에너지 대 PDCCH 자원요소 에너지의 비율(radio of PDCCH RE energy to average RS RE energy), 평균 참조신호 자원요소 에너지 대 PCFICH 자원요소 에너지의 비율(radio of PCFICH RE energy to average RS RE energy)이 있다.

폴백 방식에 따라, 단말은 현재 상태가 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우들" 중 적어도 하나에 해당하는지 확인한다(S305).

일례로서, "예외적인 경우1"은 T310 타이머 또는 T311 타이머 또는 T304 또는 T301 타이머가 진행 중인 경우를 포함할 수 있다.

다른 예로서, "예외적인 경우2"는 RLF 탐지기간 동안에 RRC 계층이 Nout 값 만큼의 연속적인 "out-of-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신한 경우를 포함할 수 있다. 다시 말해, "out-of-sync" 지시가 연속적으로 특정 개수 이상 존재하는 경우에 한하여 ProSe 전송 모드가 제2 모드로 변경될 수 있다. "out-of-sync"가 지시되면 제1 모드를 유지하여 기지국의 제어를 기대하는 것 보다는 제2 모드로 동작하여 D2D 통신을 지속하는 것이 유리하기 때문이다. 여기서 Nout은 N3yy와 같이 명명될 수도 있으며 Nout의 범위는 1 ~ 20까지의 범위를 가질 수 있다. Nout은 항상 N310보다 같거나 작도록 구성될 수 있다. 이에 따르면 D2D 통신이 무선 환경 변화에 빠르게 적응할 수 있다.

또 다른 예로서, "예외적인 경우3"은 RLF 탐지기간 동안에 시작된 Tmode2 타이머가 만료될 때까지 "in-sync" 지시가 없는 경우를 포함할 수 있다. 즉, 기지국과 단말간 WAN 통신에 문제가 회복되었는지 여부를 확인하기 위한 기준이 연속적인 "in-sync" 개수이다. "out-of-sync"가 지시되더라도 바로 제2 모드로 동작하기 보다는 우선 일정 시간동안 D2D 모드를 유지하는 것이 유리할 수 있다. 왜냐하면 제2 모드 동작이 시작되더라도 제2 모드를 위한 자원풀(resource pool)이 모든 시점에 존재하지 않을 수 있기 때문이다. 여기서 Tmode2 타이머는 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신한 때 시작할 수 있다. 또는 Tmode2 타이머는 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신하고, 단말이 제1 모드로 변경된 때에 시작할 수도 있다. Tmode2 타이머의 진행기간은 예를 들어 1ms에서 1000ms 사이에서 정해질 수 있다. Tmode2 타이머는 RRC 재구성(reconfiguration) 절차를 통해 단말에 구성될 수 있으며 단말마다 다르게 구성될 수 있다. 즉, 모든 서빙셀들에 대하여 동일하게 적용할 수 있다.

예외적인 경우1에 관한 T310 타이머, T311 타이머, T304 그리고 T301 타이머를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다. T310 타이머는 단말이 정상적인 RRC 연결 모드 상태에서, RRC 계층이 하위계층으로부터 주서빙셀에 대한 N310 값만큼의 연속적인 "out-of-sync" 지시들을 수신하면 시작한다. T310 타이머의 진행기간은 예를 들어 최대 2초로 설정될 수 있다. 그리고 T310 타이머의 진행기간 동안 단말은 RLF 여부를 탐지하므로 이 진행기간을 RLF 탐지기간(detection period) 또는 RLF를 선언할 수 있는 상황이라 부를 수도 있다.

만약 단말의 RRC 계층이 하위계층으로부터 주서빙셀에 대한 N311 값만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 수신하면, 진행 중이던 T310 타이머는 중단되고, 단말은 다시 정상적인 RRC 연결 모드 상태로 돌아간다. 예를 들어 N310 값은 1에서 20까지의 범위를 가지며, N311 값은 1에서 10까지의 범위를 가질 수 있다.

T311 타이머는 RLF가 선언되어 RRC 연결 재설정(connection reestablishment) 절차가 개시된 때에 시작한다. 그리고 T311 타이머는 적절한 E-UTRA 셀의 선택과 함께 중단되고, 만료 시 단말이 RRC 휴지 모드로 진입한다.

T301 타이머는 RRC 연결 재설정 절차 중 RRC 연결 재설정 요구 (connection reestablishment request) 메시지를 전송함과 동시에 시작하고, RRC 연결 재설정 메시지를 수신하거나, RRC 연결 재설정 거부 메시지를 수신하거나, 선택된 셀이 unsuitable 셀이 된 경우에 중단되며, 만료 시 단말이 RRC 휴지 모드로 진입한다.

T304 타이머는 망 내 핸드오버 중 또는 Inter-RAT 핸드오버를 위한 RRC 메시지를 수신함과 동시에 시작하고, 핸드오버가 성공하였을 때 중단되며, 만료 시 RRC 연결 재설정 절차가 개시된다.

이하에서 설명의 편의상 "예외적인 경우1"에 관하여 T310 타이머가 진행 중인 경우를 예로서 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상이 전술한 T311 타이머, T301 타이머와 T304 타이머가 진행 중인 경우에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있음은 물론이다. 한편, RLF 상황에 의해 모드가 변경되는 D2D 통신은 주서빙셀 이외에 모든 주파수 대역에서 운영되던 D2D 통신에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 단말에 RLF 상황은 해당 단말의 모든 서빙셀에서 이루어지는 D2D 통신 모두에 동일하게 적용될 수 있다.

제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우들" 중 적어도 하나가 만족하면, 단말은 ProSe 전송 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다(S310).

도 4는 다른 예에 따른 단말의 D2D 모드 제어방법을 도시한 순서도이다. 여기서, 단말은 RLF 탐지기간 내에서 제2 모드로 동작 중인 것으로 가정하며, 제2 모드에서 제1 모드로의 변경하는 기준 및 운용방법이 설명된다.

도 4를 참조하면, 단말은 무선 링크를 모니터링한다(S400). 본 실시예에 따른 무선 링크의 모니터링은 도 3의 단계 S300이 동일하게 적용될 수 있다.

RLF 탐지기간 내에서 제2 모드로 동작하는 단말은, 제1 모드로의 변경 조건이 만족하는지 확인한다(S405). 제1 모드로의 변경 조건(condition for changing to mode 1)이 만족하면 단말은 제1 모드로 변경할 수 있다.

일례로서, 제1 모드로의 변경 조건은, RLF 탐지기간 동안에 단말이 기지국으로부터 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH를 성공적으로 수신하는 것을 포함한다. 여기서, ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH는 D2D-특정(D2D-specific) RNTI로 스크램블된 PDCCH 또는 EPDCCH를 의미한다. 즉, ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH에는 ProSe-RNTI(또는 D2D-RNTI)로 구분되는 RNTI 값이 할당된다. 그리고 ProSe-RNTI 값은 상위계층으로부터 구성된 ProSe ID를 기반으로 Layer 2(계층 2)에서 해당 그룹 또는 단말의 목적지(destination) ID를 위해 추출한 L1 ID일 수도 있고, 상위계층에서 직접 L1 ID로 구성한 값일 수도 있다.

다른 예로서, 제1 모드로의 변경 조건은, RLF 탐지기간 동안에 단말의 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신한 경우를 포함할 수 있다. 다시 말해, "in-sync" 지시가 연속적으로 특정 개수 이상 존재하는 경우에 한하여 ProSe 전송 모드가 제1 모드로 변경될 수 있다. 이에 따르면 D2D 통신이 무선 환경 변화에 빠르게 적응할 수 있다. 또한 본 실시예에 따르면, 단말이 RLF 탐지기간 내에서 기지국과 단말간 WAN 통신에 문제가 회복되었는지 여부를 확인하기 위한 기준은 바로 연속적인 "in-sync" 개수이다. 적어도 하나의 "in-sync"가 존재하면 ProSe 전송 모드를 제1 모드로 유지하는 것이 유리할 것이기 때문이다. 여기서, Nin은 N3xx(x는 숫자)과 같이 명명될 수도 있으며, Nin의 범위는 1 ~ 10까지의 범위를 가질 수 있다. Nin은 항상 N311보다 같거나 작도록 구성될 수 있다.

제1 모드로의 변경 조건이 만족하는 경우, 단말은 ProSe 전송 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다(S410).

이하에서, 도 3 및 도 4에서 설명된 모드 변경(제1 모드 <-> 제2 모드)의 실시예들을 단말이 처할 수 있는 각 상황에 구체적으로 적용해 본다.

우선, 폴백 방식에서 제1 모드와 제2 모드간 변경이 허용되는지에 따라 상기 모드 변경의 실시예들이 적용될지가 결정될 수 있다. 이에 관련된 몇 가지 실시예는 다음과 같다.

제1 실시예에 따르면, D2D 단말이 제2 모드를 선택한 경우, 제1 모드로의 변경이 허용되지 않는다. 즉, 단말이 제2 모드로 동작하고 있는 중에 제1 모드로 변경 가능한 상황이 오더라도 단말은 제2 모드를 유지한다. 이는 D2D 단말이 제1 모드와 제2 모드를 동시에 지원할 수 없는 경우라고도 할 수 있다. 제1 모드로의 변경이 허용되지 않으므로, 제1 실시예는 도 4에서 설명된 제1 모드로의 변경 조건을 고려하지 않으며, 제1 모드로의 변경 조건이 만족되더라도 단말은 제2 모드를 계속 유지한다. 이러한 제1 실시예는 하기 도 5 및 도 6에서 좀더 상세히 설명된다.

도 5는 제1 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 일례를 설명하는 설명도이다.

도 5를 참조하면, 시간 축을 따라 상단의 바(bar)는 단말의 ProSe 모드(제1 또는 제2 모드) 변화를 가리키고, 하단의 바는 WAN(Wide area Network) 모드에서 단말의 동작과 커버리지 상태를 가리킨다.

단계①에서, 단말은 S305에 따라 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우"에 해당되는지 확인한다. 본 실시예에서는 T310 타이머가 동작하는 예외적인 경우1에 해당하는 것으로 가정한다. 단말이 T310을 시작하면, 예외적인 경우1에 해당하므로, 단말은 D2D 통신을 위한 ProSe 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다.

단계②에서, 제2 모드로 변경된 단말은 기지국이 전송하는 WAN 및 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH를 수신한다. 이것은 단계 S405에 따른 제1 모드로의 변경 조건을 만족하지만, 본 실시예는 제2 모드에서 제1 모드로의 변경이 허용되지 않는 것을 특징으로 하므로, 단말은 제1 모드로 변경되지 않고 상기 제어채널에 포함된 제어정보를 ProSe 동작에 적용하지 않는다. 그러나, 단말은 WAN을 위한 PDCCH 또는 EPDCCH 수신 후 상기 제어채널에 포함된 제어정보는 WAN 동작에 반영한다. 단말이 모드 변경은 해당 단말의 RLF 절차 상에 의해서만 제어되도록 하여 간단히 구현할 수 있기 때문에 구현 시 단가를 절약할 수 있다.

단계③에서, T310 타이머가 만료되면 T311 타이머가 시작하고, 이 구간에서 단말은 적절한(suitable) 셀을 탐색하며, 단말은 여전히 제2 모드를 유지한다.

단계④에서, T311 타이머가 만료되면, 단말은 RRC 휴지 모드(idle mode)로 진입하며, 단말은 여전히 제2 모드를 유지한다. 도 5에서 T310이 T311보다 긴 것으로 표현되었으나, 이는 도면 설명의 편의를 위한 것일 뿐 T311과 T310의 길이의 대소가 도면에서 보는 바와 같이 정해지는 것은 아니다.

도 6은 제1 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 다른 예를 설명하는 설명도이다.

도 6을 참조하면, 단계①에서, 단말은 S305에 따라 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우"에 해당되는지 확인한다. 본 실시예에서는 T310 타이머가 동작하는 "예외적인 경우1"에 해당하는 것으로 가정한다. 단말이 T310을 시작하면, 예외적인 경우1에 해당하므로, 단말은 D2D 통신을 위한 ProSe 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다.

단계②에서, 제2 모드로 변경된 단말은 기지국이 전송하는 WAN 및 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH를 수신한다. 이것은 단계 S405에 따른 제1 모드로의 변경 조건을 만족하지만, 본 실시예는 제2 모드에서 제1 모드로의 변경이 허용되지 않는 것을 특징으로 하므로, 단말은 제1 모드로 변경되지 않는다. 그러나, 상기 제어채널에 포함된 제어정보가 ProSe 동작에는 적용되는 점에서 도 5와 차이가 있다. 또한 단말은 WAN을 위한 PDCCH 또는 EPDCCH 수신 후 상기 제어채널에 포함된 제어정보는 WAN 동작에 적용한다. 단말이 모드 변경은 해당 단말의 RLF 절차 상에 의해서만 제어되도록 하여 간단히 구현할 수 있기 때문에 구현 시 단가를 절약할 수 있다.

단계③에서, T310 타이머가 만료되면 T311 타이머가 시작하고, 이 구간에서 단말은 적절한(suitable) 셀을 탐색하며, 단말은 여전히 제2 모드를 유지한다.

단계④에서, T311 타이머가 만료되면, 단말은 RRC 휴지 모드(idle mode)로 진입하며, 단말은 여전히 제2 모드를 유지한다. 도 5에서 T310이 T311보다 긴 것으로 표현되었으나, 이는 도면 설명의 편의를 위한 것일 뿐 T311과 T310의 길이의 대소가 도면에서 보는 바와 같이 정해지는 것은 아니다.

한편, 폴백 방식의 제2 실시예에 따르면, D2D 단말이 제2 모드를 선택한 경우라도, 제1 모드로의 변경이 허용된다. 즉, 단말이 제2 모드로 동작하고 있는 중에, 제1 모드로 변경 가능한 상황이 오면 단말은 제1 모드로 변경할 수 있다. 이는 단말이 기지국에 의해 구성된 제1 모드를 유지하되, 제2 모드의 동작을 추가적으로 허용하는 경우이다. 또는, 단말이 제2 모드로 동작하면서, 제1 모드의 동작도 동시에 가능한 경우라고도 할 수 있다. 이러한 제2 실시예는 하기 도 7 이하에서 좀더 상세히 설명된다.

도 7은 제2 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 일 예를 설명하는 설명도이다.

도 7을 참조하면, 단계①에서, 단말은 S305에 따라 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우"에 해당되는지 확인한다. 본 실시예에서는 T310 타이머가 동작하는 "예외적인 경우1"에 해당하는 것으로 가정한다. 단말이 T310을 시작하면, 예외적인 경우1에 해당하므로, 단말은 D2D 통신을 위한 ProSe 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다.

단계②에서, 제2 모드로 변경된 단말은 기지국이 전송하는 WAN 및 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH를 수신한다. 이것은 단계 S405에 따른 제1 모드로의 변경 조건을 만족하므로, 단말은 제2 모드에서 제1 모드로 변경된다. 그리고 단말은 WAN 및 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH에 포함된 제어정보를 각각 ProSe 동작과 WAN 동작에 적용한다. 본 실시예에 따르면, 단말이 T310 타이머를 시작하면 D2D 통신을 위한 ProSe 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경하지만, ProSe 관련 PDCCH 수신 등이 확인되면, 단말은 제1 모드의 동작이 가능함을 인지하고 제1 모드로 빠르게 전환할 수 있다. 이는 단말이 ProSe 전송 모드를 무선환경변경으로 인해 제2 모드로 변경하였다 하더라도 또 다시 변경되는 무선환경을 빠르게 반영하여 제1 모드로 변경될 수 있으므로 불필요한 제2 모드의 동작을 줄일 수 있다.

도 8은 제2 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 다른 예를 설명하는 설명도이다.

도 8을 참조하면, 단계①에서, 단말은 S305에 따라 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우"에 해당되는지 확인한다. 본 실시예에서는 T310 타이머가 동작하는 "예외적인 경우1"에 해당하는 것으로 가정한다. 단말이 T310을 시작하면, 예외적인 경우1에 해당하므로, 단말은 D2D 통신을 위한 ProSe 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다.

단계②에서, 제2 모드로 변경된 단말의 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신하면, 이는 단계 S405에 따른 제1 모드로의 변경 조건을 만족하므로, 단말은 제2 모드에서 제1 모드로 변경된다. 그리고 단말은 WAN 및 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH에 포함된 제어정보를 각각 ProSe 동작과 WAN 동작에 적용한다. 이러한 단계②의 동작을 구문으로 표현하면 표 1과 같다.

The UE shall:

1> upon receiving Nin consecutive "in-sync" indications for the PCell from lower layers while T310 is running and ProSe communication mode is fallback mode,

2> change ProSe communication mode from fallback mode (or mode 2) to mdoe 1

이에 따르면 D2D 통신이 무선 환경 변화에 빠르게 적응할 수 있다. 또한 본 실시예에 따르면, 단말이 RLF 탐지기간 내에서 기지국과 단말간 WAN 통신에 문제가 회복되었는지 여부를 확인하기 위한 기준은 바로 연속적인 "in-sync" 개수이다. 적어도 하나의 "in-sync"가 존재하면 ProSe 전송 모드를 제1 모드로 유지하는 것이 유리할 것이기 때문이다. 여기서, Nin은 N3xx과 같이 명명될 수도 있으며, Nin의 범위는 1 ~ 10까지의 범위를 가질 수 있다. Nin은 항상 N311보다 같거나 작도록 구성될 수 있다.

단계③에서, 단말이 제1 모드로 변경된 후 단말의 RRC 계층이 Nout 값 만큼의 연속적인 "out-of-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신하면, 이는 단계 S305의 "예외적인 경우2"에 해당한다. 따라서 단말은 제1 모드에서 제2 모드로 변경된다.

이러한 단계③의 동작을 구문으로 표현하면 표 2와 같다.

The UE shall:

1> upon receiving Nout consecutive "out-of-sync" indications for the PCell from lower layers while T310 is running and ProSe communication mode is mode 1:

2> change ProSe communication mode from mode 1 to fallback mode (or mode 2)

"out-of-sync"가 지시되면 제1 모드를 유지하여 기지국의 제어를 기대하는 것 보다는 제2 모드로 동작하여 D2D 통신을 지속하는 것이 유리하기 때문이다. 여기서 Nout은 N3yy와 같이 명명될 수도 있으며 Nout의 범위는 1 ~ 20까지의 범위를 가질 수 있다. Nout은 항상 N310보다 같거나 작도록 구성될 수 있다. 이에 따르면 D2D 통신이 무선 환경 변화에 빠르게 적응할 수 있다.

도 9는 제2 실시예에 따른 단말의 모드 제어방법의 또 다른 예를 설명하는 설명도이다.

도 9를 참조하면, 단계①에서, 단말은 S305에 따라 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우"에 해당되는지 확인한다. 본 실시예에서는 T310 타이머가 동작하는 "예외적인 경우1"에 해당하는 것으로 가정한다. 단말이 T310을 시작하면, 예외적인 경우1에 해당하므로, 단말은 D2D 통신을 위한 ProSe 모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변경한다.

단계②에서, 제2 모드로 변경된 단말의 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신하면, 이는 단계 S405에 따른 제1 모드로의 변경 조건을 만족하므로, 단말은 제2 모드에서 제1 모드로 변경된다. 그리고 단말은 WAN 및 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH에 포함된 제어정보를 각각 ProSe 동작과 WAN 동작에 적용한다.

이때 단말은 Tmode2 타이머를 시작한다. Tmode2 타이머는 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신한 때 또는 제2 모드로 변경된 때에 시작하며, 진행기간은 예를 들어 1ms에서 1000ms 사이에서 정해질 수 있다.

단계③에서, 특정 시간이 경과할 때까지 "in-sync" 지시가 상위계층으로 전달되지 않으면, 단말의 ProSe 전송 모드가 제2 모드로 변경된다. 여기서, 특정 시간은 RLF 탐지기간 동안에 시작된 Tmode2 타이머가 진행하는 시간일 수 있다. 즉, Tmode2 타이머가 진행하는 동안 "in-sync" 지시가 없으면, 이는 "예외적인 경우3"에 해당하므로 단말은 다시 제1 모드에서 제2 모드로 변경된다. 이는 "out-of-sync"가 지시되더라도 바로 제2 모드로 동작하기 보다는 우선 일정 시간동안 D2D 모드를 유지하는 것이 유리할 수 있다. 왜냐하면 제2 모드 동작이 시작되더라도 제2 모드를 위한 자원풀(resource pool)이 모든 시점에 존재하지 않을 수 있기 때문이다.

도 10은 일 실시예에 따른 기지국의 동작 순서도이다.

도 10을 참조하면, 기지국은 단말이 무선링크 모니터링을 위해 사용하는 셀 특정 참조 신호를 단말로 전송한다(S1000).

기지국은 또한 상기 단말을 위한 제어정보를 PDCCH 또는 EPDCCH에 실어서 상기 단말로 전송한다(S1005). 이때, PDCCH 또는 EPDCCH는 WAN 또는 D2D를 위한 RNTI로 스크램블되어 전송될 수 있다.

한편, 기지국은 단말이 ProSe 전송 모드를 변경하는데 필요한 파라미터를 포함하는 정보(이하 모드 변경 정보)를 단말로 전송할 수 있다(S1010). 모드 변경 정보는 전술된 Nout 값, Nin 값, Tmode2 타이머의 정보, 폴백 방식에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, RRC 메시지일 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 단말과 기지국을 도시한 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템은 단말(1100)과 기지국(또는 클러스터 헤드, 1150)을 포함한다.

단말(1100)은 프로세서(processor, 1110), RF부(RF(radio frequency) unit, 1120) 및 메모리(memory, 1125)를 포함한다. 메모리(1125)는 프로세서(1110)와 연결되어, 프로세서(1110)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1120)는 프로세서(1110)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 예를 들어, RF부(1120)는 기지국(1150)으로 본 명세서에서 게시된 모드 변경 정보, D2D를 위한 PDCCH 또는 EPDCCH, 그리고 셀 특정 참조 신호를 수신할 수 있다.

프로세서(1110)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로 프로세서(1110)는 도 3 내지 도 9에 따른 모든 단계가 수행되도록 한다.

일 예로, 프로세서(1110)는 Sync 판단부(1111), RLF 제어부(1112) 및 모드 변경 제어부(1113)를 포함할 수 있다.

sync 판단부(1111)는 RF부(1120)가 수신한 셀 특정 참조신호를 이용하여 무선 링크를 모니터링한다. 여기서, 모니터링은 sync 판단부(1111)가 무선링크의 품질(radio link quality)을 추정하고, 상기 추정된 품질을 임계값 Q와 비교하는 동작을 포함할 수 있다. out-of-sync와 in-sync를 판단할 때, sync 판단부(1111)는 PDCCH/PCFICH 전송 파라미터로서 DCI 포맷, 제어 OFDM 심볼의 개수, 집성 단위(aggregation level), 평균 참조신호 자원요소 에너지 대 PDCCH 자원요소 에너지의 비율(radio of PDCCH RE energy to average RS RE energy), 평균 참조신호 자원요소 에너지 대 PCFICH 자원요소 에너지의 비율(radio of PCFICH RE energy to average RS RE energy) 중 적어도 하나를 고려한다.

sync 판단부(1111)는 "out-of-sync" 및/또는 "in-sync"를 모드 변경 제어부(1112)로 알려준다.

타이머 제어부(1112)는 본 명세서에 따른 T310, T311, T304등과 같은 RLF 관련 타이머와, ProSe 전송 모드의 변경에 관련된 타이머(Tmode2 타이머 등)의 시작, 중단 및 종료를 제어할 수 있다. 그리고 타이머 제어부(1112)는 이들 타이머들의 시작, 중단 및 종료에 관한 정보를 모드 변경 제어부(1113)에 알려줄 수 있다.

모드 변경 제어부(1113)는 sync 판단부(1111)에 의한 "out-of-sync" 및/또는 "in-sync" 지시와, RF부(1120)로부터 받은 모드 변경 정보, 타이머 제어부(1112)로부터 받은 타이머의 상태 정보에 기반하여, 단말(1100)의 단말의 ProSe 전송 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 결정한다.

일례로서, 모드 변경 제어부(1113)는 폴백 방식에 따라, 단말(1100)의 현재 상태가 단계 S305에 따른 제2 모드로 변경되는 "예외적인 경우들" 중 적어도 하나에 해당하는지 확인한다. 그리고 모드 변경 제어부(1113)는 이러한 예외적인 경우들 중 적어도 하나에 해당하면, 단말(1100)의 ProSe 전송 모드를 제2 모드로 변경한다. 여기서, "예외적인 경우1"은 T310 타이머 또는 T311 타이머 또는 T304 타이머가 진행 중인 경우를 포함할 수 있다. "예외적인 경우2"는 RLF 탐지기간 동안에 RRC 계층이 Nout 값 만큼의 연속적인 "out-of-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신한 경우를 포함할 수 있다. "예외적인 경우3"은 RLF 탐지기간 동안에 시작된 Tmode2 타이머가 만료될 때까지 "in-sync" 지시가 없는 경우를 포함할 수 있다.

다른 예로서, 모드 변경 제어부(1113)는 폴백 방식에 따라, 단말(1100)의 현재 상태가 단계 S405에 따른 제1 모드로의 변경 조건이 만족하는지 확인한다. 제1 모드로의 변경 조건(condition for changing to mode 1)이 만족하면 모드 변경 제어부(1113)는 단말(1100)의 ProSe 전송 모드를 제1 모드로 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드로의 변경 조건은, RLF 탐지기간 동안에 단말(1100)이 기지국(1150)으로부터 ProSe 관련 PDCCH 또는 EPDCCH를 성공적으로 수신하는 것을 포함한다. 또는 제1 모드로의 변경 조건은, RLF 탐지기간 동안에 단말의 RRC 계층이 Nin 값 만큼의 연속적인 "in-sync" 지시들을 하위계층으로부터 수신한 경우를 포함할 수 있다.

기지국(1150)은 메모리(1155), 프로세서(1160) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 1165)를 포함한다. 메모리(1155)는 프로세서(1160)와 연결되어, 프로세서(1160)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(1165)는 프로세서(1160)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 구체적으로 RF부(1165)는 셀 특정 참조 신호를 생성하여 단말(1100)로 전송하거나, 제어정보 생성부(1162)로부터 받은 제어정보를 PDCCH 또는 EPDCCH를 통해 전송하거나, 모드 변경 정보를 전송할 수 있다.

프로세서(1160)는 본 명세서에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국(1150)의 동작은 프로세서(1160)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(1160)는 본 명세서에서 게시된 모드 변경 정보와 DCI를 생성하며, D2D 통신을 위한 자원을 스케줄링한다. 구체적으로 프로세서(1160)는 도 10에 따른 모든 단계가 수행되도록 한다.

일 예로, 프로세서(1160)는 모드 변경 정보 생성부(1161), 제어정보 생성부(1162)를 포함할 수 있다.

모드 변경 정보 생성부(1161)는 단말(1100)이 ProSe 전송 모드를 변경하는데 필요한 모드 변경 정보를 생성한다. 모드 변경 정보는 전술된 Nout 값, Nin 값, Tmode2 타이머의 정보, 폴백 방식에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, RRC 메시지일 수 있다.

제어정보 생성부(1162)는 WAN 모드 또는 D2D 모드에서 사용되는 하향링크 제어정보(downlink control information: DCI)를 생성할 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.

상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (8)

1. 단말간 통신(Device to Device : D2D)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 모드 변경을 제어하는 단말로서,
   기지국으로부터 셀 특정 참조신호를 수신하는 RF부;
   상기 셀 특정 참조신호를 이용하여 무선링크의 품질을 추정하고, out-of-sync 또는 in-sync를 판단하는 모니터링을 수행하며, 무선링크실패(radio link failure: RLF)를 제어하고, 상기 out-of-sync 및 상기 in-sync에 기반하여 상기 단말의 D2D 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 변경하는 프로세서; 및
   상기 프로세서와 연결되어, 상기 프로세서를 구동하기 위한 정보를 저장하는 메모리;를 포함하는 단말.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 out-of-sync가 연속적으로 N310회 발생할 경우, 상기 프로세서는 상기 RLF에 관련된 타이머를 시작하고, 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경하는 것을 특징으로 하는, 단말.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 단말의 D2D 모드가 상기 제2 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 in-sync가 연속적으로 Nin회 발생하면,
   상기 프로세서는 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제1 모드로 변경하는 것을 특징으로 하는, 단말.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 단말의 D2D 모드가 상기 제1 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 out-of-sync가 연속적으로 Nout회 발생하면,
   상기 프로세서는 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경하는 것을 특징으로 하는, 단말.
5. 단말간 통신(Device to Device : D2D)을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 모드 변경 제어방법으로서,
   기지국으로부터 수신되는 셀 특정 참조신호를 이용하여 무선링크의 품질을 추정하고, out-of-sync 또는 in-sync를 판단하는 모니터링을 수행하는 단계; 및
   무선링크실패(radio link failure: RLF)에 관련된 타이머, 상기 out-of-sync 및 상기 in-sync 중 적어도 하나에 기반하여 상기 단말의 D2D 모드를 제1 모드 또는 제2 모드로 변경하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   단말의 D2D 모드를 상기 out-of-sync가 연속적으로 N310회 발생할 경우 상기 RLF에 관련된 타이머를 시작하는 단계를 더 포함하되,
   상기 변경하는 단계는 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 변경하는 단계는,
   상기 단말의 D2D 모드가 상기 제2 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 in-sync가 연속적으로 Nin회 발생하면, 상기 단말의 D2D 모드를 상기 제1 모드로 변경하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 변경하는 단계는,
   상기 단말의 D2D 모드가 상기 제1 모드이고, 상기 RLF에 관련된 타이머가 진행 중에 상기 out-of-sync가 연속적으로 Nout회 발생하면,
   상기 단말의 D2D 모드를 상기 제2 모드로 변경하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 방법.
   
   

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