KR20160040389A - 단말간 직접 통신을 위한 자원 할당 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

셀의 자원 할당 장치는 자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임의 전체 자원 풀을 시간 영역에서 단말과 기지국간 연결되는 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 분할하고, 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 시간 및 주파수 자원을 상기 D2D 직접통신 링크들에 할당한다.

Description

단말간 직접 통신을 위한 자원 할당 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING RESOURCE FOR DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION}
본 발명은 단말간 직접통신을 위한 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 셀룰러 통신 링크와 단말간 직접통신 링크간 간섭을 최소화하기 위한 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것이다.
단말간(Device-to-Device, D2D) 직접통신이란 기지국, AP(Access Point) 등의 인프라를 거치지 않고 단말간에 직접 트래픽을 전달하는 통신 방법이다. 기존의 인프라를 통한 통신에 비해 D2D 통신은 자원의 효율성을 높이고 인프라의 부하를 줄일 수 있다. 특히 셀룰러 네트워크[예를 들면, LTE(Long Term Evolution)]를 기반으로 하는 D2D 통신은 전력 절약, 접속 시간 단축, 주파수 자원 절약 등의 이점이 있기 때문에 최근 셀룰러 네트워크를 기반으로 하는 D2D 통신에 대한 연구가 현재 활발하게 이루어지고 있다.
셀룰러 네트워크를 기반으로 하는 D2D 통신은 셀룰러 네트워크에서 사용하는 주파수 대역을 동일하게 사용하기 때문에, D2D 직접통신 링크간의 간섭은 물론이고 단말과 기지국간 설정되는 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭까지 발생한다. D2D 직접통신 링크간의 간섭 및 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭을 효율적으로 제어할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 D2D 직접통신 링크간의 간섭 및 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭을 효율적으로 제어할 수 있는 단말간 직접 통신을 위한 자원 할당 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 기지국의 셀 내에서 자원 할당 장치가 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크에 자원을 할당하는 방법이 제공된다. 자원 할당 방법은 자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임의 전체 자원 풀을 시간 영역에서 단말과 기지국간 연결되는 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 분할하는 단계, 인접 기지국과 상기 무선 프레임의 전체 자원 풀의 패턴을 일치시키기 위한 자원 풀 협력을 수행하는 단계, 그리고 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 시간 및 주파수 자원 중 적어도 하나를 상기 D2D 직접통신 링크에 할당하는 단계를 포함한다.
상기 자원 할당 방법은 상기 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 기반으로 타겟 수신 전력을 계산하는 단계, 그리고 상기 타겟 수신 전력을 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 주기적으로 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 단말들부터 상기 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 수신하는 단계를 포함하고, 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 단말은 상기 타겟 수신 전력과 상기 D2D 직접통신 링크의 경로 손실을 이용하여 상기 전송 전력을 계산할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 상기 수신 신호 품질의 평균이 설정 기준 범위 이상이거나 이하인 경우에, 상기 타겟 수신 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 할당하는 단계는 셀 내에서 거리상으로 설정 거리 이상 떨어진 D2D 직접통신 링크들을 페어링하는 단계, 그리고 페어링된 D2D 직접통신 링크들에 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 할당하는 단계는 인접한 D2D 직접통신 링크간에 서로 직교되도록 주파수 자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 분할하는 단계는 상기 셀룰러 통신 링크와 상기 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 크기를 결정하는 단계, 그리고 상기 셀룰러 통신 링크와 상기 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 할당 패턴 정보를 인접 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 매크로 기지국의 셀 영역에서 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크에 자원을 할당하는 장치가 제공된다. 자원 할당 장치는 제어부, 그리고 송수신부를 포함한다. 상기 제어부는 자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임의 전체 자원 풀을 시간 영역에서 단말과 기지국간 연결되는 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 분할하고, 인접 매크로 기지국과 자원 풀 패턴을 일치하기 위한 자원 풀 협력을 수행한다. 그리고 상기 송수신부는 상기 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보를 포함하는 자원 풀 협력을 요청하는 제1 메시지를 상기 인접 매크로 기지국으로 전송하고, 상기 인접 매크로 기지국으로부터 상기 요청에 응답하는 제2 메시지를 수신한다.
상기 제어부는 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 인접한 D2D 직접통신링크간 서로 다른 시간 자원을 할당할 수 있다.
상기 제어부는 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 인접한 D2D 직접통신링크간 서로 직교하는 주파수 자원을 할당할 수 있다.
상기 제어부는 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 기반으로 타겟 수신 전력을 계산하고, 상기 셀 영역에서 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 D2D 단말은 상기 타겟 수신 전력을 토대로 전송 전력을 계산할 수 있다.
상기 송수신부는 상기 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 단말로부터 주기적으로 수신할 수 있다.
상기 제어부는 거리상으로 설정 거리 이상 떨어진 D2D 직접통신 링크들을 페어링하고, 페어링된 D2D 직접통신 링크들에 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당할 수 있다.
상기 제어부는 셀룰러 통신 링크의 수, D2D 직접통신 링크의 수, 셀룰러 통신 트래픽 량, D2D 직접통신 트래픽 량, 셀룰러 통신 링크의 SINR 및 D2D 직접통신 링크의 SINR 중 적어도 하나를 이용하여 상기 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀의 크기를 결정할 수 있다.
상기 제2 메시지는 상기 인접 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보를 포함하고, 상기 제어부는 상기 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보와 상기 인접 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보가 다른 경우에, 상기 인접 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보를 토대로 간섭을 최소화하도록 시간 및 주파수 자원을 스케줄링할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 셀 간 자원 풀 협력을 통해 셀 내 혹은 셀 간 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭을 최소화할 수 있다. 또한 D2D 직접통신 링크의 전송 전력을 단말간 경로 손실(path-loss)을 기반으로 조절하고 멀리 떨어진 D2D 직접통신 링크들에 대해 동시에 동일 자원을 할당하기 때문에 셀 처리율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 매크로 셀 내 D2D 직접통신 링크의 간섭 유형을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크를 위한 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 결정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 직접통신 링크의 자원 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 직접통신 링크의 자원 할당 방법의 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자원 할당 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 단말간 통신 자원 할당 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀룰러 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 셀룰러 네트워크는 매크로 기지국(100) 및 복수의 단말(210~250)을 포함할 수 있다.
복수의 단말(210~250)은 매크로 기지국(100)을 통해 셀룰러 네트워크와 연결될 수 있다. 복수의 단말(210, 220, 240)과 기지국(100)은 셀룰러 통신 링크(실선으로 표시)를 통해 연결된다.
단말(220~250)은 셀룰러 통신 및 D2D 직접통신이 가능한 단말이다. D2D 직접통신이 가능한 두 단말(220, 230/240, 250)은 D2D 직접통신 링크를 통해 연결된다. D2D 통신은 물리적으로 근접한 단말들에 대해 매크로 기지국(100)과 같은 인프라를 거치지 않고 직접통신을 지원하는 방식이다. 예를 들어, 단말(220, 230)이 D2D 직접통신 링크로 연결되어 D2D 통신을 수행할 수 있고, 단말(240, 250)이 D2D 직접통신 링크로 연결되어 D2D 통신을 수행할 수 있다. 근접한 거리의 단말들이 D2D 직접통신을 하면 매크로 기지국(100)의 부하를 분산 시킬 수 있으며, 상대적으로 단거리를 전송함으로써 단말의 전력 소모를 줄일 수 있고, 전송지연(Latency) 또한 줄일 수 있는 장점이 있다. 아래에서는 설명의 편의상 D2D 직접통신이 가능한 단말(220~250)을 D2D 단말이라 하고, D2D 통신이 가능하지 않은 단말(210)을 셀룰러 단말이라 한다.
셀룰러 네트워크에서 셀룰러 단말(210)과 D2D 단말(220~250)이 동일한 주파수 대역 예를 들면, 셀룰러 상향링크 주파수 대역을 사용한다. 즉 D2D 직접통신 링크가 셀룰러 링크와 자원을 공유하기 때문에 간섭 문제가 발생한다.
도 2는 매크로 셀 내 D2D 직접통신 링크의 간섭 유형을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 매크로 기지국(110)의 매크로 셀(10)과 매크로 기지국(120)의 매크로 셀(20)의 일부가 중첩되어 있다.
매크로 셀(10)에서, 셀룰러 단말(201)이 매크로 기지국(110)과 셀룰러 통신 링크로 연결되어 있고, D2D 단말(203, 205/ 207, 209)이 D2D 직접통신 링크로 연결되어 있다.
또한 매크로 셀(20)에서, 셀룰러 단말(211)이 매크로 기지국(120)과 셀룰러 통신 링크로 연결되어 있고, D2D 단말(213, 215)이 D2D 직접통신 링크로 연결되어 있다.
이때 D2D 단말(207, 209)간 D2D 직접통신 링크가 D2D 단말(213, 215)간 D2D 직접통신 링크와 거리상으로 가깝게 형성되어 있는 경우, D2D 단말(207, 209)간 D2D 직접통신 링크와 D2D 단말(213, 215)간 D2D 직접통신 링크간 간섭이 발생할 수 있다.
또한 매크로 셀(10) 내에서도 셀룰러 단말(201)과 매크로 기지국(110)간 셀룰러 통신 링크와 D2D 단말(203, 205)간 D2D 직접통신 링크간에도 간섭이 발생할 수 있다.
또한 매크로 셀(10)의 D2D 단말(207, 209)간 D2D 직접통신 링크와 인접한 매크로 셀(20)의 셀룰러 단말(211)이 매크로 기지국(120)간 셀룰러 통신 링크간 간섭이 발생할 수도 있다.
이와 같이, 셀룰러 네트워크에서는 셀내 또는 셀간 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭이 발생하고, 서로 다른 셀의 D2D 직접통신 링크간에도 간섭이 발생하게 된다.
셀룰러 링크와 D2D 직접통신 링크간, 그리고 D2D 직접통신 링크간 발생되는 간섭을 적절히 제어하지 못하면 D2D 직접통신이 어려울 뿐만 아니라 셀룰러 통신의 성능까지 저하되는 문제를 초래할 수 있다.
따라서 셀룰러 네트워크 기반 D2D 직접통신을 위해서는 효과적인 간섭 제어가 매우 중요하고 간섭 제어는 시간, 주파수, 전력 및 공간 중 적어도 하나에 대한 자원 할당을 통해 이루어질 수 있다.
아래에서는 D2D 직접통신 링크의 자원 할당 방법에 대해서 도 2에 도시된 매크로 기지국(110, 120)을 기준으로 도 3 내지 도 6을 참고로 하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크를 위한 자원 할당 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 하나의 무선 프레임은 주파수 영역과 시간 영역으로 나누어진다. 하나의 무선 프레임은 시간 영역으로 복수의 서브프레임으로 나뉘어지고, 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 다시 복수의 슬롯으로 나뉘어지고, 주파수 영역에서 복수의 자원 블록(Physical Resource Block, PRB)으로 나뉘어질 수 있다. PRB는 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 무선 프레임은 10개의 서브프레임을 포함하고, 하나의 서브프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 PRB를 포함할 수 있다.
매크로 셀 기지국(110, 120)은 무선 프레임 내 복수의 서브프레임 중 일부를 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀로 할당하고, 나머지 일부를 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 할당함으로써, 셀내 또는 셀간 셀룰러 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭을 줄일 수 있다.
매크로 셀 기지국(110, 120)은 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀의 정보를 교환함으로써, 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 할당 패턴을 일치시킬 수 있다.
만약, 매크로 셀 기지국(110, 120)간 자원 사용 량을 기반으로 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 할당 패턴을 일치시킬 수 없는 경우, 매크로 셀 기지국(110, 120)은 인접 매크로 셀 기지국의 자원 풀 할당 패턴을 토대로 간섭을 최소화하는 방향으로 자원 스케줄링을 수행할 수 있다.
매크로 셀 기지국(110, 120)은 D2D 직접통신 링크의 자원 풀의 복수의 PRB 중에서 인접한 D2D 직접통신 링크간에 직교하는 PRB를 할당함으로써, D2D 직접통신 링크간 간섭을 최소화할 수 있다.
매크로 셀 기지국(110, 120)은 해당 셀 내 셀룰러 통신 링크의 수, 셀룰러 통신 트래픽 량, D2D 직접통신 링크의 수, D2D 직접통신 트래픽 량, 셀룰러 통신 링크의 SINR(Signal-to-Interference Noise Ratio) 및 단말 간 직접통신 링크의 SINR들 중에서 적어도 하나를 이용하여 D2D 직접통신 링크의 자원 풀의 크기를 결정/변경할 수 있다.
매크로 셀 기지국(110, 120)은 D2D 직접통신 링크 자원 풀의 할당 주기로 D2D 직접통신 링크 자원 풀을 할당한다. D2D 직접통신 링크 자원 풀의 할당 주기는 하나 이상의 무선 프레임 단위일 수 있다. 즉, D2D 직접통신 링크 자원 풀의 할당 주기는 n x 무선 프레임의 시간일 수 있으며, n은 양의 정수일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 결정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참고하면, 서빙 매크로 기지국(110)은 셀 내 셀룰러 통신 링크의 수, 셀룰러 통신 트래픽 량, 단말 간 직접통신 링크의 수, 단말 간 직접통신 트래픽 량, 셀룰러 통신 링크의 SINR 및 단말 간 직접통신 링크의 SINR들 중 적어도 하나를 이용하여, 셀룰러 통신 링크 및 D2D 직접통신 링크의 자원 풀의 크기를 결정한다(S410).
서빙 매크로 기지국(110)은 셀룰러 통신 링크 및 D2D 직접통신 링크의 자원 풀의 크기가 변동된 경우에(S420), 자원 풀 할당 패턴 정보를 포함한 자원 풀 협력 요청 메시지를 인접 매크로 기지국(120)으로 전송한다(S430). 자원 풀 할당 패턴 정보는 자원 할당 주기에 따른 무선 프레임별 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크에 할당되는 자원의 위치와 PRB(또는 서브프레임)의 수를 포함할 수 있다.
인접 매크로 기지국(120)은 수신한 자원 풀 협력 요청 메시지의 자원 풀 할당 패턴의 정보와 현재 자신의 자원 사용 량을 기반으로, 셀간 자원 풀 협력이 가능한지 판단한다(S440). 셀간 자원 풀 협력은 서빙 매크로 기지국(110)과 인접 매크로 기지국(120)간 셀룰러 통신 링크 및 D2D 직접통신 링크의 자원 풀을 맞추기 위한 것이다. 셀간 자원 풀 협력을 통해서 서빙 매크로 기지국(110)과 인접 매크로 기지국(120)간 셀룰러 통신 링크 및 D2D 직접통신 링크의 자원 풀을 동일하게 설정하면, 서빙 매크로 기지국(110) 내 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크들이 인접 매크로 기지국(120) 내 D2D 직접통신 링크와 셀룰러 통신 링크들과 각각 시간적으로 분리되어 통신을 수행한다. 따라서 셀내 또는 셀간 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 발생하는 간섭을 크게 줄일 수 있다.
인접 매크로 기지국(120)은 셀간 자원 풀 협력이 가능한 것으로 판단되면, 자신의 자원 풀 할당 패턴을 자원 풀 협력 요청 메시지의 자원 풀 할당 패턴으로 변경하고, 변경된 자원 풀 할당 패턴 정보를 포함하는 자원 풀 협력 응답 메시지를 서빙 매크로 기지국(110)으로 전송한다(S450).
반면, 인접 매크로 기지국(120)은 셀간 자원 풀 협력이 가능하지 않다고 판단되면, 자신의 자원 풀 할당 패턴 정보를 포함하는 자원 풀 협력 응답 메시지를 서빙 매크로 기지국(110)으로 전송한다(S450).
서빙 매크로 기지국(110)은 서빙 매크로 기지국(110)의 자원 풀 할당 패턴 정보와 자원 풀 협력 응답 메시지를 통해 수신한 인접 매크로 기지국(120)의 자원 풀 할당 패턴 정보를 비교한다.
서빙 매크로 기지국(110)은 서빙 매크로 기지국(110)의 자원 풀 할당 패턴 정보와 인접 매크로 기지국(120)의 자원 풀 할당 패턴 정보가 동일한 경우, 셀간 자원 풀 협력이 성공한 것으로 인지하고, 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크의 자원 풀에서 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크에 각각 시간 및 주파수 자원을 할당한다.
한편, 서빙 매크로 기지국(110)은 서빙 매크로 기지국(110)의 자원 풀 할당 패턴 정보와 인접 매크로 기지국(120)의 자원 풀 할당 패턴 정보가 동일하지 않으면, 셀간 자원 풀 협력이 실패한 것으로 인지한다. 이러한 경우, 서빙 매크로 기지국(110)은 수신한 인접 매크로 기지국(120)의 자원 풀 할당 패턴 정보를 기반으로 셀 간 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크 간 간섭을 줄일 수 있도록 스케줄링 한다.
이와 같이 함으로써, 전체 자원 풀을 시간 단위로 셀룰러 통신 링크 및 D2D 직접통신 링크의 자원 풀로 분할하고, 이러한 자원 풀 할당 패턴을 서빙 매크로 기지국과 인접 매크로 기지국간 일치시킴으로써, 셀내 또는 셀간 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크간 간섭을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 직접통신 링크의 자원 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 직접통신 링크로부터 자원 할당 요청을 수신하면(S510), D2D 직접통신 링크의 자원 풀 내에 할당할 자원량을 확인한다.
서빙 매크로 기지국(110)은 자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임 중 D2D 직접통신 링크의 자원 풀에 할당할 자원이 충분히 남아있다면(S520), D2D 직접통신 링크의 자원 풀에서 D2D 통신 링크에 시간 및 주파수 자원을 할당한다(S530). 서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 통신 링크에 대해 인접한 D2D 통신 링크와 다른 시간 자원을 할당하고, D2D 통신 링크에 대해 인접한 D2D 통신 링크의 주파수 자원과 직교하는 주파수 자원을 할당할 수 있다.
서빙 매크로 기지국(110)은 자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임 중 D2D 직접통신 링크의 자원 풀에 할당할 자원이 부족하다면(S520), 설정 거리 이상 떨어진 D2D 직접통신 링크들을 페어링(pairing)하고(S540), 페어링된 D2D 직접통신 링크들에게 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당한다(S550). 이때 설정 거리는 임의의 D2D 직접통신 링크들에 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당하여도 D2D 직접통신 링크들간에 간섭이 발생하지 않는 정도의 거리로 설정될 수 있다.
이렇게 하면, 설정 거리 이상 멀리 떨어진 D2D 직접통신 링크들에 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당하여도 간섭이 발생하지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 직접통신 링크의 자원 할당 방법의 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참고하면, 서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 단말들로부터 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 주기적으로 수신한다(S610).
서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 단말들로부터 수신한 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질들의 평균 값이 설정 기준 범위의 값보다 이상이거나 이하인지 판단한다(S620).
서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질들의 평균 값과 설정 기준 값의 비교를 통해 타겟 수신 전력의 업데이트가 필요한 것으로 판단되면, D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질들의 평균 값을 기반으로 타겟 수신 전력을 계산하고(S630), 계산된 타겟 수신 전력의 정보를 D2D 단말(203, 205, 207, 209)에게 전송한다(S640). 서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질들의 평균 값이 설정 기준 범위의 값보다 이상이거나 이하이면, 타겟 수신 전력의 업데이트가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
D2D 단말(203, 205, 207, 209)은 타겟 수신 전력의 정보를 수신하면, 타겟 수신 전력을 이용하여 전송 전력을 계산한다. 전송 전력은 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, Pt는 전송 전력을 나타내며, P0는 서빙 매크로 기지국으로부터 수신한 타겟 수신 전력을 나타내고, PL은 경로 손실(path-loss)을 나타낸다. m은 할당된 PRB의 양을 나타낸다.
D2D 단말(203, 205, 207, 209)은 계산된 전송 전력으로 상대 D2D 단말과 데이터 통신을 수행한다.
수학식 1을 보면, D2D 단말(203, 205, 207, 209)은 D2D 직접통신 링크의 경로 손실을 기반으로 전송 전력을 조절한다. 다시 말해, 송신하고자 하는 D2D 단말(203, 205, 207, 209)은 상대 D2D 단말의 타겟 수신 전력 값을 기준으로 D2D 통신 링크 간 경로 손실 값만큼 손실될 신호 세기를 감안하여 송신 전력 값을 계산한다. 이때, 타겟 수신 전력이 높으면 송신 전력이 높아지게 되어, 수신 신호 품질이 향상되지만 주변 D2D 직접통신 링크들에게 미치는 간섭 세기 또한 증가하게 된다. 반대의 경우, 주변 D2D 직접통신 링크들에게 미치는 간섭 세기는 줄어들지만, 자신의 신호 품질이 저하되는 단점이 있다. 이와 같은 현상으로 인해, 서빙 매크로 기지국(110)은 D2D 통신 링크들의 수신 신호 품질을 기반으로 D2D 통신 링크들의 밀집도를 예측하여 타겟 수신 전력 값을 조절하고, 타겟 수신 전력 값을 D2D 단말(203, 205, 207, 209)에게 전송한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자원 할당 장치를 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 자원 할당 장치(700)는 제어부(710) 및 송수신부(720)를 포함한다. 자원 할당 장치(700)는 매크로 기지국(110)에 포함되거나 매크로 기지국(110) 자체일 수 있다.
제어부(710)는 자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임의 전체 자원 풀을 셀룰러 통신 링크와 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 분할하고, 인접 매크로 기지국(120)과 자원 풀 협력을 수행한다.
제어부(710)는 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀 내에서 D2D 직접통신 링크들에 시간 및 주파수 자원을 할당한다. 제어부(710)는 D2D 통신 링크에 대해 인접한 D2D 통신 링크와 다른 시간 자원을 할당하고, D2D 통신 링크에 대해 인접한 D2D 통신 링크의 주파수 자원과 직교하는 주파수 자원을 할당할 수 있다.
제어부(710)는 멀리 떨어진 D2D 직접통신 링크들을 페어링하고, 페어링된 D2D 직접통신 링크들에게 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당할 수 있다.
또한 제어부(710)는 주기적으로 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 기반으로 타겟 수신 전력을 계산하고, 타겟 수신 전력을 송수신부(720)를 통해 셀 내 D2D 단말에게 전송한다.
송수신부(720)는 자원 풀 협력을 위해 인접 매크로 기지국(120)과 메시지를 송수신한다. 송수신부(720)는 직접통신 링크의 SINR이나 직접통신 트래픽 량 등 자원 풀의 크기를 결정하는데 필요한 정보를 D2D 단말로부터 수신하고, 해당 정보를 제어부(710)로 전달한다. 송수신부(720)는 제어부(710)에 의해 계산된 타겟 수신 전력을 D2D 단말로 전송할 수 있다.
또한 송수신부(720)는 셀룰러 링크와 D2D 직접통신 링크의 자원 할당 정보를 셀룰러 단말 및 D2D 단말에 전송한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 단말간 통신을 위한 자원 할당 방법 및 장치의 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서가 제어부(710)의 기능을 수행하고, 송수신기(transceiver)가 송수신부(720)의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 기지국의 셀 내에서 자원 할당 장치가 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크에 자원을 할당하는 방법으로서,
    자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임의 전체 자원 풀을 시간 영역에서 단말과 기지국간 연결되는 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 분할하는 단계,
    인접 기지국과 상기 무선 프레임의 전체 자원 풀의 패턴을 일치시키기 위한 자원 풀 협력을 수행하는 단계, 그리고
    상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 시간 및 주파수 자원 중 적어도 하나를 상기 D2D 직접통신 링크에 할당하는 단계
    를 포함하는 자원 할당 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 기반으로 타겟 수신 전력을 계산하는 단계, 그리고
    상기 타겟 수신 전력을 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 단말로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 자원 할당 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 계산하는 단계는
    주기적으로 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 단말들부터 상기 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 단말은 상기 타겟 수신 전력과 상기 D2D 직접통신 링크의 경로 손실을 이용하여 상기 전송 전력을 계산하는 자원 할당 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 전송하는 단계는 상기 수신 신호 품질의 평균이 설정 기준 범위 이상이거나 이하인 경우에 상기 타겟 수신 전력을 계산하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 할당하는 단계는
    셀 내에서 거리상으로 설정 거리 이상 떨어진 D2D 직접통신 링크들을 페어링하는 단계, 그리고
    페어링된 D2D 직접통신 링크들에 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 할당하는 단계는 인접한 D2D 직접통신 링크간에 서로 직교되도록 주파수 자원을 할당하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 분할하는 단계는
    상기 셀룰러 통신 링크와 상기 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 크기를 결정하는 단계, 그리고
    상기 셀룰러 통신 링크와 상기 D2D 직접통신 링크의 자원 풀 할당 패턴 정보를 인접 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 자원 할당 방법.
  8. 매크로 기지국의 셀 영역에서 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크에 자원을 할당하는 장치로서,
    자원 할당 주기에 해당하는 적어도 하나의 무선 프레임의 전체 자원 풀을 시간 영역에서 단말과 기지국간 연결되는 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 단말간 연결되는 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀로 분할하고, 인접 매크로 기지국과 자원 풀 패턴을 일치하기 위한 자원 풀 협력을 수행하는 제어부, 그리고
    상기 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보를 포함하는 자원 풀 협력을 요청하는 제1 메시지를 상기 인접 매크로 기지국으로 전송하고, 상기 인접 매크로 기지국으로부터 상기 요청에 응답하는 제2 메시지를 수신하는 송수신부
    를 포함하는 자원 할당 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제어부는 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 인접한 D2D 직접통신링크간 서로 다른 시간 자원을 할당하는 자원 할당 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 제어부는 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀에서 인접한 D2D 직접통신링크간 서로 직교하는 주파수 자원을 할당하는 자원 할당 장치.
  11. 제8항에서,
    상기 제어부는 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 기반으로 타겟 수신 전력을 계산하고,
    상기 셀 영역에서 상기 D2D 직접통신 링크로 연결된 D2D 단말은 상기 타겟 수신 전력을 토대로 전송 전력을 계산하는 자원 할당 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 송수신부는 상기 D2D 직접통신 링크의 수신 신호 품질을 단말로부터 주기적으로 수신하는 자원 할당 장치.
  13. 제8항에서,
    상기 제어부는 거리상으로 설정 거리 이상 떨어진 D2D 직접통신 링크들을 페어링하고, 페어링된 D2D 직접통신 링크들에 동일한 시간 및 주파수 자원을 할당하는 자원 할당 장치.
  14. 제8항에서,
    상기 제어부는 셀룰러 통신 링크의 수, D2D 직접통신 링크의 수, 셀룰러 통신 트래픽 량, D2D 직접통신 트래픽 량, 셀룰러 통신 링크의 SINR 및 D2D 직접통신 링크의 SINR 중 적어도 하나를 이용하여 상기 셀룰러 통신 링크를 위한 자원 풀과 상기 D2D 직접통신 링크를 위한 자원 풀의 크기를 결정하는 자원 할당 장치.
  15. 제8항에서,
    상기 제2 메시지는 상기 인접 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보와 상기 인접 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보가 다른 경우에, 상기 인접 매크로 기지국의 자원 풀 패턴 정보를 토대로 간섭을 최소화하도록 시간 및 주파수 자원을 스케줄링하는 자원 할당 장치.
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