KR20160046239A - 단말간 통신 시스템의 수신 장치 및 신호 수신 방법 - Google Patents

Abstract

단말간 직접 통신 시스템에서의 수신 장치는 무선 신호 수신부가 송신측 단말로부터 전송되는 데이터를 수신하면, 버퍼부는 무선 신호 수신부가 수신한 패킷을 미리 설정한 시간 단위로 버퍼링한다. 타이밍 오프셋 추정부가 기준 신호를 토대로 단말의 타이밍 오프셋을 추정하면, 채널 추정부는 버퍼부에 버퍼링된 패킷을 전송하기 위한 채널을 추정하고, 등화기는 채널 추정부가 추정한 채널을 통해 전송할 패킷을 등화한 후, 디코더는 등화기가 등화한 패킷을 복호한다.

Description

단말간 통신 시스템의 수신 장치 및 신호 수신 방법{Apparatus and method for receiver of Device to Device system}

본 발명은 단말간 통신 시스템의 수신 장치 및 신호 수신 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서, 기지국을 통한 통신이 아닌 단말간(D2D: Device to Device)에 통신을 수행할 때, 단말은 기지국의 타이밍에 맞춰 송, 수신 타이밍을 설정하여, 다른 단말과의 간섭을 최소화한다. 또한, 단말과 단말간의 통신이 다른 단말과 기지국간 통신에 최소한의 영향을 주도록 단말과 기지국간 상향링크 동기를 맞추기 위해 측정된 타이밍을 이용한다.

그러나 두 단말간 거리와 상향링크 동기 타이밍 에러로 인하여, 짧은 주기로 단말간에 직접 통신을 수행할 때 타이밍 에러로 인한 성능 열화가 발생한다.

따라서, 본 발명은 단말간 통신 시 수신 타이밍의 변경에 따른 단말 수신 장치 및 신호 수신 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 단말간 직접 통신 시스템에서의 수신 장치는,

송신측 단말로부터 전송되는 데이터를 수신하는 무선 신호 수신부; 상기 무선 신호 수신부가 수신한 패킷을 미리 설정한 시간 단위로 버퍼링하는 버퍼부; 상기 버퍼부로 입력되는 패킷 중 기준 신호가 입력되면, 기준 신호를 토대로 단말의 타이밍 오프셋을 추정하는 타이밍 오프셋 추정부; 상기 타이밍 오프셋 추정부가 타이밍 오프셋을 추정하면, 상기 버퍼부에 버퍼링된 패킷을 전송하기 위한 채널을 추정하는 채널 추정부; 상기 채널 추정부가 추정한 채널을 통해 전송할 패킷을 등화하는 등화기; 및 상기 등화기가 등화한 패킷을 복호하는 디코더를 포함한다.

본 발명에 따르면, 단말간 직접 통신 시 발생할 수 있는 단말간 데이터 송수신 타이밍 변화, 기지국 송신 타이밍 변화에 적합하게 신호를 수신하여 성능 열화를 막아줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송수신 타이밍을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 타이밍을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 단말(terminal)은, 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 단말간 통신 시스템에서의 수신 장치의 구조 및 신호 수신 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치는 단말의 수신단 구조를 의미하며, 설명의 편의를 위하여 수신 장치라 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치의 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 단말간 통신 시스템에서의 수신 장치(100)는 무선 신호 수신부(110), 버퍼부(120), 타이밍 오프셋 추정부(130), 채널 추정부(140), 등화기(150) 및 디코더(160)를 포함한다.

무선 신호 수신부(110)는 단말간 직접 통신인 D2D 통신을 수행하는 상대 단말로부터 전송되는 무선 신호인 패킷을 수신한다.

버퍼부(120)는 무선 신호 수신부(110)가 수신한 패킷을 1ms 단위로 버퍼링한다. 버퍼부(120)가 패킷을 버퍼링하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

타이밍 오프셋 추정부(130)는 버퍼부(120)로 입력되는 패킷 중 기준 신호(Reference Signal)가 입력되면, 기준 신호를 토대로 단말의 타이밍 오프셋을 추정한다. 타이밍 오프셋 추정부(130)는 복조 기준 신호(DM-RS)를 이용하여 타이밍 오프셋을 추정한다. 즉, 타이밍 오프셋 추정부(130)는 복조 기준 신호를 이용해 타이밍을 추정 후 버퍼부(120)에 버퍼링된 신호의 심볼 타이밍을 보상하며, 타이밍 오프셋 추정 방법은 여러 방법을 통해 수행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.

채널 추정부(140)는 타이밍 오프셋 추정부(130)가 타이밍 오프셋을 추정한 뒤에, 추정된 타이밍 오프셋으로 버퍼부(120)에 임시 저장된 패킷을 전송하기 위해, 채널을 추정한다. 채널 추정부(140)가 채널을 추정하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

등화기(150)는 채널 추정부(140)가 추정한 채널을 통해 전송할 패킷에 등화를 수행한다. 등화기(150)의 기능은 이미 알려져 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

디코더(160)는 무선 신호 수신부(110)가 수신하여 등화기(150)에서 등화가 수행된 패킷을 복호한다. 디코더(160)의 기능은 이미 알려져 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

상기에서 설명한 수신 장치(100)를 통해 D2D 통신을 수행하기 위한 송수신 타이밍과 프레임 타이밍에 대하여 도 2 및 도 3을 참조로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송수신 타이밍을 나타낸 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기지국이 사용하는 수신(Rx) 타이밍을 기준으로 하여, 단말의 수신 장치는 기지국 송신 타이밍으로부터 DelayA 및 DelayB의 타이밍 지연 시간을 갖는다. 단말은 하향링크 동기를 통해 DelayA, DelayB를 갖는 환경에서 기지국의 송신 타이밍을 트래킹한다.

단말이 기지국의 송신 타이밍을 트래킹하여 하향링크 동기를 이룬 후, 사운딩 기준 신호(Sounding Reference Signal)와 같은 송신 시그널을 이용하여, 기지국 수신단에서 단말과 기지국간 지연 타이밍 DelayA와 DelayB 값을 추정한다. 기지국 수신단에서 추정한 값은 단말로 전달되고, 단말의 송신 장치는 DelayA×2, DelayB×2의 타이밍 어드밴스(Timing advance)를 갖는 송신 타이밍에 상향링크로 데이터를 송신한다.

단말은 기지국의 송신 타이밍에 맞추기 위해 추정된 DelayA, DelayB 타이밍의 두 배의 타이밍 어드밴스에, 데이터를 상향링크로 송신한다. D2D 시스템에서 단말간 통신 시 직접통신을 수행하는 단말과 상향링크로 데이터를 전송하는 단말간 간섭을 최소화하기 위해, 기지국 송신 타이밍을 기준으로 단말의 레가시(Legacy) 송신, D2D 송신 및 D2D 수신을 수행한다.

단말의 레가시 수신 장치는 D2D 송신(Tx), 수신(Rx), 레가시 송신(Tx)과 다른 주파수를 사용하므로 항상 온(On) 상태이지만, D2D 모드에서 단말의 수신 장치는 무선 신호의 스위칭 타이밍(switching timing)에 의한 첫 번째 심볼의 성능 열화 외에 도 2의 단말 B_Rx_D2D와 같은 경우나, 도 3의 직접 통신 수신(DRx)에서와 같은 경우에 성능 열화가 발생할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 타이밍을 나타낸 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기지국 타이밍을 기준으로 단말 A와 단말 B가 데이터를 송수신 할 때, 단말 B의 지연 시간이 단말 A에 비하여 길 경우, 혹은 그 반대의 경우에, 단말 A의 수신 장치에 단말 B의 송신 신호는 기지국 타이밍 기준보다 더 빨리 혹은 더 늦게 들어오는 타이밍이 발생한다.

이에 따라 본 발명의 실시예에서는 단말 수신 장치는 기지국 수신단과는 달리, 타이밍 오프셋 보정 기능을 추가해야 한다. 이를 위해 도 1의 수신 장치의 구조에서 나타낸 바와 같이, 수신 장치는 같은 구조의 프레임을 처리하는 기지국 수신단과는 달리 타이밍 도메인 신호를 1ms 단위 프레임으로 버퍼링 한 후, 복조 기준 신호(DM-RS)를 이용하여 심볼 타이밍 오프셋을 추정한다. 이를 포함하는 신호 수신 방법에 대하여 도 4를 참조로 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.

단말간 직접 통신을 위해서는, 직접 통신을 수행하는 단말들 이외에 기지국과 통신하는 단말들의 상향링크 영향을 최소화하기 위해, 상향링크 프레임과 동일한 프레임 구조를 갖고 직접 통신을 수행한다. 단말간 직접 통신시 송신측 단말은 주변의 다른 단말에 가해지는 영향을 최소화하기 위해, 기지국 송신 타이밍에 맞추어 신호를 송신하도록 타이밍 어드밴스를 설정하여 전송한다.

단말은 기지국 타이밍을 기준으로 상향링크로 데이터를 송신하거나 단말간 데이터 통신을 수행한다. 단말간 직접 통신을 수행할 때 수신측 단말은 기지국의 타이밍을 기준으로 신호를 수신한다. 그러나, 직접 통신을 수행하는 단말간, 그리고 기지국간 거리에 의해, 신호를 수신하는데 지연이 발생한다.

신호를 송신하는 단말과 수신하는 단말은 기지국 기준의 타이밍으로 수신 데이터를 처리하지만, 그 지연 시간이 단말간에 서로 다르다. 따라서 각각의 타이밍 어드밴스를 기준으로 단말간에 데이터를 송신할 때, 상대 단말에 데이터가 도달하는 시간이 단말이 기지국에 데이터를 전송하는 타이밍 어드밴스 시간에 비해 이르게 도달할 수 있다. 이러한 현상은 단말이 수신 신호를 처리할 때 심볼 타이밍 에러로 인한 수신 성능 감소가 발생하게 한다.

본 발명의 실시예에서는 단말 타이밍 어드밴스로 단말간 직접 통신을 수행하는 동기 타이밍을 제어할 때, 단말의 수신 성능을 향상시키기 위해 단말의 수신 신호를 버퍼링 후 복조 기준 신호를 이용해 타이밍을 추정 후 버퍼링된 신호의 심볼 타이밍을 보상 후 타이밍 보상된 신호를 기준으로 수신 신호를 이용하여 채널 추정, 채널 보상, 복조를 수행한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 수신 장치(100)는 같은 구조의 프레임을 처리하는 기지국 수신단과는 달리, 무선 신호 수신부(110)가 타이밍 도메인 신호를 포함하는 패킷을 수신하면, 버퍼부(120)는 타이밍 도메인 신호를 1ms 단위 프레임으로 버퍼링한다(S100, S110). 이와 동시에, 타이밍 오프셋 추정부(130)는 복조 기준 신호(DM-RS)를 이용하여 심볼 타이밍 오프셋을 추정한다(S120).

본 발명의 실시예에서는 1ms 단위 프레임으로 도메인 신호를 버퍼링하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고 타이밍 오프셋 추정부(130)에서 추정된 값으로부터 채널 추정부(140)는 패킷을 전송할 채널을 추정한다. 그리고 등화기(150)는 패킷을 등화하고(S130), 디코더(160)는 무선 신호의 복조를 시작한다(S140). 기지국 타이밍과 단말 A와 단말 B 간 지연 시간 차이에 따른 수신 타이밍 오프셋의 변화는, 단말의 위치가 가까울수록 더 크게 발생 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 단말간 직접 통신 시스템에서의 수신 장치에 있어서,
   송신측 단말로부터 전송되는 데이터를 수신하는 무선 신호 수신부;
   상기 무선 신호 수신부가 수신한 패킷을 미리 설정한 시간 단위로 버퍼링하는 버퍼부;
   상기 버퍼부로 입력되는 패킷 중 기준 신호가 입력되면, 기준 신호를 토대로 단말의 타이밍 오프셋을 추정하는 타이밍 오프셋 추정부;
   상기 타이밍 오프셋 추정부가 타이밍 오프셋을 추정하면, 상기 버퍼부에 버퍼링된 패킷을 전송하기 위한 채널을 추정하는 채널 추정부;
   상기 채널 추정부가 추정한 채널을 통해 전송할 패킷을 등화하는 등화기; 및
   상기 등화기가 등화한 패킷을 복호하는 디코더
   를 포함하는 수신 장치.

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