KR20160053461A - Method for receiving signal of terminal in D2D communication network - Google Patents

Method for receiving signal of terminal in D2D communication network Download PDF

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KR20160053461A
KR20160053461A KR1020140152363A KR20140152363A KR20160053461A KR 20160053461 A KR20160053461 A KR 20160053461A KR 1020140152363 A KR1020140152363 A KR 1020140152363A KR 20140152363 A KR20140152363 A KR 20140152363A KR 20160053461 A KR20160053461 A KR 20160053461A
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좌혜경
신무용
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한국전자통신연구원
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Abstract

Provided is a method for directly receiving a signal of a communications terminal comprising: a step for receiving a timing advance from a base station; a step for estimating the offset with a counterpart terminal connected to a direct communications link from the timing advance; and a step for demodulating the received signal through the direct communications link based on the offset. Provided is the method for receiving a signal by controlling receiving synchronization of D2D communications in a mobile communications system using upper link synchronization with the base station to the upper link synchronization of the D2D communications.

Description

직접 통신 단말의 신호 수신 방법{Method for receiving signal of terminal in D2D communication network}[0001] The present invention relates to a method for receiving a signal from a direct communication terminal,

본 발명은 직접 통신 단말에서 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of receiving a signal at a direct communication terminal.

종래 이동통신 시스템은 단말 간의 통신을 위해, 기지국을 이용하는 방식으로 동작했다. 즉 단말이 다른 단말과 통신할 때는 각 단말과 연결된 기지국을 통해서만 통신할 수 있었다. 이러한 이동통신 시스템에서 각 단말은 다른 단말과 통신하기 위해 제한된 주파수 자원의 주파수 대역폭을 사용하여 기지국과 데이터를 송수신할 수 있었다. 이때, 인접한 단말들 사이에서 통신하는 경우에도 기지국과 데이터를 송수신해야 하므로 주파수 자원이 낭비될 수 있다는 문제점이 있다. In the conventional mobile communication system, a base station is used for communication between terminals. That is, when the terminal communicates with another terminal, it can communicate only through the base station connected to each terminal. In this mobile communication system, each terminal can transmit / receive data to / from the base station using a frequency bandwidth of a limited frequency resource in order to communicate with other terminals. At this time, even when communication is performed between adjacent terminals, frequency resources may be wasted due to data transmission / reception with the base station.

이후 등장한 단말과 단말 사이의 직접 통신을 장치 대 장치(device to device, D2D) 통신이라고 한다. 이러한 D2D 통신에는 종래 이동통신 시스템의 기지국을 통하는 방법이 있다. 이때, 기지국은 제어 신호를 각 단말에 보내어 D2D 통신을 제어할 수 있고, 단말 사이에서 전송되는 데이터 트래픽은 기지국을 통하지 않고 각 단말 사이에서 직접 송수신된다.The direct communication between the terminal and the terminal is called device to device (D2D) communication. In the D2D communication, there is a method of passing through the base station of the conventional mobile communication system. At this time, the base station can control the D2D communication by sending a control signal to each terminal, and the data traffic transmitted between the terminals is directly transmitted and received between the terminals without going through the base station.

D2D 통신에서 가장 중요하게 논의되는 문제점은 단말의 수신 동기를 맞추는 것이다.The most important problem to be discussed in the D2D communication is to adjust the reception motive of the terminal.

본 발명이 이루고자 하는 과제는, 기지국과의 상향링크 동기를 D2D 통신의 상향링크 동기에 사용하는 이동 통신 시스템에서 D2D 통신의 수신 동기를 조정하여 신호를 수신하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for receiving a signal by adjusting reception synchronization of D2D communication in a mobile communication system using uplink synchronization with a base station for uplink synchronization of D2D communication.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 직접 통신 단말의 신호 수신 방법이 제공된다. 상기 신호 수신 방법은, 기지국으로부터 타이밍 어드밴스를 수신하는 단계, 타이밍 어드밴스로부터 직접 통신 링크로 연결된 다른 단말과의 오프셋을 추정하는 단계, 그리고 오프셋을 바탕으로 직접 통신 링크로 수신된 신호를 복조하는 단계를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, a method for receiving a signal of a direct communication terminal is provided. The signal receiving method includes receiving a timing advance from a base station, estimating an offset from the timing advance with another terminal connected directly to the communication link, and demodulating the signal received on the direct communication link based on the offset .

본 발명의 한 실시 예에 따르면, D2D 단말은 기지국으로부터 수신한 TA를 통해 D2D 링크로 연결된 다른 단말과의 오프셋을 추정할 수 있고, 추정한 오프셋을 이용하여 D2D 링크를 통해 수신한 신호의 수신 타이밍을 기지국의 하향링크를 통해 수신한 신호의 수신 타이밍으로 조정하여 D2D 링크의 신호를 복조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the D2D terminal can estimate an offset from another terminal connected to the D2D link through the TA received from the base station, and can estimate the reception timing of the signal received via the D2D link To the reception timing of the signal received through the downlink of the base station, thereby demodulating the signal of the D2D link.

도 1은 이동통신 시스템의 상향링크를 나타내는 도면이다.
도 2는 이동통신 시스템의 하향링크를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신에서 기지국 및 단말이 사용하는 주파수 대역을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신의 수신시점을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 직접 통신 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 단말을 나타낸 블록도이다. 1 is a diagram illustrating an uplink of a mobile communication system.
2 is a diagram illustrating a downlink of a mobile communication system.
3 is a diagram illustrating a frequency band used by a base station and a terminal in D2D communication according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 and FIG. 5 are views showing a reception timing of D2D communication according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a direct communication process according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a D2D terminal according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 이동국(mobile station, MS)은 단말(terminal), 이동 단말(mobile terminal, MT), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, a mobile station (MS) is referred to as a terminal, a mobile terminal (MT), an advanced mobile station (AMS), a high reliability mobile station (HR- A subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), an access terminal (AT), a user equipment (UE) , HR-MS, SS, PSS, AT, UE, and the like.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Also, a base station (BS) is an advanced base station (ABS), a high reliability base station (HR-BS), a node B, an evolved node B, eNodeB), an access point (AP), a radio access station (RAS), a base transceiver station (BTS), a mobile multihop relay (MMR) (RS), a relay node (RN) serving as a base station, an advanced relay station (ARS) serving as a base station, a high reliability relay station (HR) A femto BS, a home Node B, a HNB, a pico BS, a metro BS, a micro BS, ), Etc., and may be all or part of an ABS, a Node B, an eNodeB, an AP, a RAS, a BTS, an MMR-BS, an RS, an RN, an ARS, It may include a negative feature.

도 1은 이동통신 시스템의 상향링크를 나타내는 도면이고, 도 2는 이동통신 시스템의 하향링크를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an uplink of a mobile communication system, and FIG. 2 is a diagram illustrating a downlink of a mobile communication system.

3GPP LTE와 같은 이동통신 시스템에서 단말과 기지국 간의 심벌 타이밍 동기는 기지국을 기준으로 맞추어 진다. 본 발명의 실시 예에서, 각 단말은 동일한 타이밍에 기지국에서 신호를 수신할 수 있도록 시간 지연(time delay, TD)만큼 이전에 신호를 송신한다. 이 경우 시간 지연은 기지국에서 각 단말까지의 거리 및 채널 환경에 따라 달라질 수 있다.In a mobile communication system such as 3GPP LTE, symbol timing synchronization between a terminal and a base station is adjusted based on a base station. In an embodiment of the present invention, each terminal transmits a signal by a time delay (TD) so that it can receive a signal at the base station at the same timing. In this case, the time delay may vary depending on the distance from the base station to each terminal and the channel environment.

도 1을 참조하면, 기지국의 수신 시점을 기준으로 하여 단말1(100)은 TD1만큼 이전에 신호를 송신하였고, 단말2(200)는 TD2만큼 이전에 신호를 송신하였다. Referring to FIG. 1, the terminal 1 100 transmits a signal before TD 1 based on the reception time of the base station, and the terminal 2 200 transmits a signal before TD 2 .

한편, 기지국(300)에서는 각 단말로 동일한 타이밍에 신호를 송신하기 때문에 각 단말에는 기지국(300)에서 송신한 신호가 각각 다른 타이밍에 도달한다. 도 2를 참조하면, 기지국(300)의 송신 신호는 기지국(300)의 송신 시점을 기준으로 TD1만큼 이후에 단말1(100)에 도달하고, TD2만큼 이후에 단말2(200)에 도달한다. 따라서, 각 단말은 각각의 수신 지점에 하향링크 신호를 복조하게 된다.On the other hand, since the base station 300 transmits signals to the terminals at the same timing, the signals transmitted from the base station 300 arrive at the respective terminals at different timings. Referring to FIG. 2, the transmission signal of the base station 300 arrives at the terminal 1 100 after TD 1 based on the transmission time point of the base station 300, reaches the terminal 2 200 after TD 2 , do. Accordingly, each terminal demodulates the downlink signal at each reception point.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신에서 기지국 및 단말이 사용하는 주파수 대역을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a frequency band used by a base station and a terminal in D2D communication according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 주파수 분할 다중화(frequency division duplexing, FDD) 통신 시스템에서 각 단말은 상향링크의 일부를 사용하여 D2D 통신을 수행한다. 즉, 상향링크 주파수 대역의 일부를 시분할 다중화(time division duplexing, TDD)하여 직접 통신을 수행한다. 이때, 상향링크는 단말에서 기지국(300)(또는 전송 포인트(transmission point, TP))으로 신호를 전송하는 링크이고, 하향링크는 기지국(300)에서 단말로 신호를 전송하는 링크이다. Referring to FIG. 3, in a frequency division duplexing (FDD) communication system, each terminal performs D2D communication using a part of an uplink. That is, a part of the uplink frequency band is time division duplexed (TDD) to perform direct communication. In this case, the uplink is a link for transmitting a signal from the terminal to the base station 300 (or a transmission point, TP), and the downlink is a link for transmitting a signal from the base station 300 to the terminal.

한편, 각 단말이 다른 단말과의 직접 통신을 통해 신호를 전송할 때는 무선 주파수 대역에서 간섭을 방지하기 위해 기지국(300)과의 상향링크 타이밍 동기(시간 지연)에 따른다. 기존 단말과 기지국(300) 사이의 상향링크 신호 송신과 단말 사이의 직접통신 신호 송신에는 모두 상향링크 주파수 대역이 사용되기 때문이다.On the other hand, when each terminal transmits a signal through direct communication with another terminal, uplink timing synchronization (time delay) with the base station 300 is performed in order to prevent interference in a radio frequency band. The uplink frequency band is used for both the uplink signal transmission between the existing terminal and the base station 300 and the direct communication signal transmission between the terminals.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 통신의 수신시점을 나타낸 도면이다.FIG. 4 and FIG. 5 are views showing a reception timing of D2D communication according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 단말2(200)가 D2D 통신 링크로 단말1(100)에서 전송된 신호를 수신하는 시점과, 기지국(300)으로부터 전송된 신호를 수신하는 시점 사이에 오프셋이 존재한다. 단말1(100)과 단말2(200) 사이의 시간 지연을 TD3라고 할 때, 단말1(100)에서 송신된 신호와 기지국(300)에서 송신된 신호를 단말2(200)에서 각각 수신하는 시점의 차이는 수학식 1과 같다.Referring to FIG. 4, there is an offset between a time when the terminal 2 200 receives a signal transmitted from the terminal 1 (100) on the D2D communication link and a time when a signal transmitted from the base station 300 is received. The terminal 2 200 receives a signal transmitted from the terminal 1 100 and a signal transmitted from the base station 300 when the time delay between the terminal 1 100 and the terminal 2 200 is TD 3 The difference of the viewpoint is expressed by Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

도 5를 참조하면, 단말2(200)에서 송신된 신호와 기지국(300)에서 송신된 신호를 단말1(100)에서 각각 수신하는 시점의 차이도 수학식 1과 같다.Referring to FIG. 5, the difference between the time when the terminal 1 (100) receives the signal transmitted from the terminal 2 (200) and the signal transmitted from the base station 300 is also shown in Equation (1).

본 발명의 실시 예에서는 D2D 통신의 송신 타이밍으로 기지국(300)과의 상향링크의 타이밍을 사용하기 때문에, 하향링크의 수신 타이밍은 수학식 1의 오프셋 정보를 통해 보정될 수 있어야 한다.In the embodiment of the present invention, since the timing of the uplink to the base station 300 is used at the transmission timing of the D2D communication, the reception timing of the downlink should be able to be corrected through the offset information of Equation (1).

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 직접 통신 과정을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a direct communication process according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 먼저 단말은 기지국(300)과의 동기를 맞추기 위해 타이밍 어드밴스(timing advance, TA)를 이용하여 상향링크로 신호를 송신한다. 이때, 각 단말은 기지국(300)으로부터 TA 정보를 수신할 수 있고, 자신의 신호를 TA만큼 미리 기지국(300)으로 송신하여 기지국(300)이 각 단말로부터 동시에 신호를 수신할 수 있도록 한다(S601). Referring to FIG. 6, a UE transmits a signal in an uplink using timing advance (TA) to synchronize with a BS 300. At this time, each terminal can receive TA information from the base station 300 and transmit its own signal to the base station 300 by TA in advance so that the base station 300 can simultaneously receive signals from the terminals (S601 ).

이후, 각 단말은 기지국으로부터 수신한 TA 정보를 이용하여 직접 통신을 수행하는 다른 단말과의 오프셋을 추정한다(S602). 이 경우, 단말과 기지국(300) 사이 또는 단말과 단말 사이의 TD는 TA의 1/2가 될 수 있다. Then, each terminal estimates an offset from another terminal that performs direct communication using the TA information received from the base station (S602). In this case, the TD between the terminal and the base station 300 or between the terminal and the terminal can be 1/2 of the TA.

본 발명의 실시 예에서 단말1(100)과 단말2(200)가 직접 통신을 수행하는 경우, 단말1(100)과 단말2(200) 사이의 거리는 가까워지게 되므로 TD3를 TD1과 TD2에 비해 매우 작다고 간주할 수 있다(즉, TD1≫TD3 또는 TD2≫TD3). 이 경우 수학식 1은 수학식 2처럼 근사 될 수 있다.When performing terminal 1 100 it is communicating directly with the terminal 2 (200) in an embodiment of the present invention, since the distance becomes closer between the terminal 1 (100) and terminal 2 (200) TD 3 the TD 1 and TD 2 (I.e. TD 1 " TD 3 or TD 2 " TD 3 ). In this case, Equation (1) can be approximated as Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 단말1(100)과 단말2(200)가 직접 통신을 수행하는 경우, 기지국(300)과 각 단말 사이의 거리는 거의 비슷해지기 때문에 TD1≒TD2로 근사할 수 있고, 각 단말의 오프셋은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.In the case where the terminal 1 (100) and terminal 2 (200), which performs direct communication, it is possible to approximate to the TD 1 ≒ TD 2 because the distance is almost similar between base station 300 and each mobile station, the offset of the respective nodes Can be expressed as Equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

즉, 각 단말은 자신의 TA를 이용하여 직접 통신을 수행하는 상대 단말과의 오프셋을 수학식 3과 같이 추정할 수 있다. 직접 통신을 수행하는 각 단말 사이의 거리를 0으로 근사할 경우 발생하는 문제점은, 직접 통신의 지연 신호를 다중 경로에 의해 발생한 것으로 보고 직교 주파수 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)방식의 통신 시스템의 보호 구간(guard interval, GI)을 이용하여 보상한다면 해결될 수 있다. That is, each terminal can estimate an offset from an opposite terminal that performs direct communication using its own TA as Equation (3). The problem that arises when the distance between each terminal performing direct communication is approximated to zero is that the delay signal of direct communication is generated by multipath and the communication system of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) Can be solved by compensating using a guard interval (GI).

본 발명의 다른 실시 예에서, 직접 통신 링크의 두 단말 사이의 거리가 정해지면, 두 단말 사이의 거리의 최대값을 기준으로 TD3를 추정하여 오프셋을 결정할 수도 있다.In another embodiment of the present invention, if the distance between the two terminals of the direct communication link is determined, the offset may be determined by estimating TD 3 based on the maximum value of the distance between the two terminals.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 단말을 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a D2D terminal according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 단말은 송신부, 상향링크 동기부, 하향링크 동기부, 하향링크 수신부, D2D 링크 동기부, 그리고 D2D 링크 수신부를 포함한다.Referring to FIG. 7, a D2D terminal according to an embodiment of the present invention includes a transmitter, an uplink synchronizer, a downlink synchronizer, a downlink receiver, a D2D link synchronizer, and a D2D link receiver.

송신부는 D2D 링크 신호 및 기지국으로의 상향링크 신호를 생성한다.The transmitter generates the D2D link signal and the uplink signal to the base station.

상향링크 동기부는, 기지국으로부터 수신한 TA 정보에 따라 결정된 상향링크 동기 시점을 바탕으로 D2D 링크 신호 및 상향링크 신호를 송신한다.The uplink synchronization unit transmits the D2D link signal and the uplink signal based on the uplink synchronization point determined according to the TA information received from the base station.

하향링크 동기부는, TA 정보에 따라 결정된 하향링크 동기 시점을 바탕으로 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신한다.The downlink synchronization unit receives the downlink signal from the base station based on the downlink synchronization point determined according to the TA information.

하향링크 수신부는, 수신된 하향링크 신호를 복조한다.The downlink receiver demodulates the received downlink signal.

D2D 링크 동기부는, 기지국에서 송신된 신호와 다른 시점에 수신한 D2D 신호에 적용할 오프셋을 추정한다.The D2D link synchronization unit estimates an offset to be applied to the D2D signal received at a time different from the signal transmitted from the base station.

D2D 링크 수신부는, 추정된 오프셋에 따라 D2D 신호를 복조한다.The D2D link receiving section demodulates the D2D signal according to the estimated offset.

위와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 기지국으로부터 수신한 TA를 통해 D2D 링크로 연결된 다른 단말과의 오프셋을 추정할 수 있다. D2D 통신을 수행하는 단말은 추정한 오프셋을 이용하여 D2D 링크의 하향링크를 통해 수신한 신호의 수신 타이밍을 기지국과의 하향링크를 통해 수신한 신호의 수신 타이밍과 일치시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to estimate an offset from another terminal connected through a D2D link through a TA received from a base station. The terminal performing the D2D communication can match the reception timing of the signal received on the downlink of the D2D link with the reception timing of the signal received on the downlink with the base station by using the estimated offset.

이상에서 본 발명의 실시 예에 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (1)

직접 통신 단말의 신호 수신 방법으로서,
기지국으로부터 타이밍 어드밴스(timing advance, TA)를 수신하는 단계,
상기 타이밍 어드밴스로부터 직접 통신 링크로 연결된 다른 단말과의 오프셋을 추정하는 단계, 그리고
상기 오프셋을 바탕으로 상기 직접 통신 링크로 수신된 신호를 복조하는 단계
를 포함하는 신호 수신 방법.A signal reception method of a direct communication terminal,
Receiving timing advance (TA) from the base station,
Estimating an offset from the timing advance with another terminal directly connected to the communication link, and
Demodulating a signal received on the direct communication link based on the offset
/ RTI >
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