KR20170020234A - 통신 네트워크에서 d2d 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법 - Google Patents

통신 네트워크에서 d2d 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

통신 네트워크에서 D2D 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법이 개시된다. 통신 노드의 동작 방법은 기지국으로부터 릴레이 동작 기준 정보를 수신하는 단계, 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 경우, 제1 통신 노드에서 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 제1 메시지를 기지국으로 전송하는 단계 및 제1 메시지에 대한 응답으로 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지가 기지국으로부터 수신된 경우, 릴레이 기능을 수행함으로써 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하는 단계를 포함한다.

Description

통신 네트워크에서 D2D 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법{OPERATION METHOD OF COMMUNICATION NODE SUPPORTING DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION IN COMMUNICATION NETWORK}
본 발명은 통신 네트워크에서 단말 간 직접 통신(D2D(device to device) communication)을 지원하는 통신 노드의 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기지국과 다른 단말 간의 통신을 릴레이하는 통신 노드의 동작 방법에 관한 관한 것이다.
셀룰러(cellular) 통신 네트워크(network)에서 단말(user, equipment, UE)은 일반적으로 기지국(base station)을 통해 데이터(data)를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 단말로 전송될 데이터가 존재하는 경우, 제1 단말은 제2 단말로 전송될 데이터를 포함하는 메시지(message)를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 자신이 속한 제1 기지국에 전송할 수 있다. 제1 기지국은 제1 단말로부터 메시지를 수신할 수 있고, 수신된 메시지의 목적지가 제2 단말인 것을 확인할 수 있다. 제1 기지국은 확인된 목적지인 제2 단말이 속한 제2 기지국에 메시지를 전송할 수 있다. 제2 기지국은 제1 기지국으로부터 메시지를 수신할 수 있고, 수신된 메시지의 목적지가 제2 단말인 것을 확인할 수 있다. 제2 기지국은 확인된 목적지인 제2 단말에 메시지를 전송할 수 있다. 제2 단말은 제2 기지국으로부터 메시지를 수신할 수 있고, 수신된 메시지에 포함된 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신은 단말이 다른 단말과 직접 통신하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 단말과 제2 단말 간의 D2D 통신이 수행되는 경우, 제1 단말은 제2 단말로 전송될 데이터를 포함하는 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 제2 단말로 직접 전송할 수 있다. 제2 단말은 제1 단말로부터 데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있고, 수신된 메시지에 포함된 데이터를 획득할 수 있다.
여기서, 단말 간 직접 통신을 수행하는 단말(이하, "D2D 단말"이라 함)은 기지국과 다른 단말 간의 통신을 릴레이 할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 기능을 지원하는 D2D 단말은 기지국의 셀 반경 밖에 위치하는 단말 또는 셀 반경 내에 위치하되 기지국과의 통신 상태가 불안정한 단말과 기지국 간의 데이터 전송을 중계할 수 있다. 따라서, 릴레이 기능을 지원하는 D2D 단말에 의해 기지국의 통신 범위가 증가될 수 있다. 그러나 릴레이 기능을 지원하는 D2D 단말의 동작들은 명확히 규정되어 있지 않다.
한편, 발명의 배경이 되는 기술은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 내용을 포함할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 통신 네트워크에서 기지국과 다른 통신 단말 간의 통신을 릴레이하는 통신 노드의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 D2D(device to device) 통신을 지원하는 제1 통신 노드(node)의 동작 방법은 기지국으로부터 릴레이 동작 기준 정보를 수신하는 단계, 상기 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 상기 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 통신 노드에서 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계 및 상기 제1 메시지에 대한 응답으로 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지가 상기 기지국으로부터 수신된 경우, 릴레이 기능을 수행함으로써 상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 통신 노드가 RRC(radio resource control) 접속(RRC_CONNECTED) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 RRC 메시지를 통해 수신될 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드가 RRC 아이들(RRC_IDLE) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 시스템 정보의 수신 절차 또는 페이징 절차를 통해 수신될 수 있다.
여기서, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 채널의 잡음 레벨에 대한 임계값, 데이터의 전송 속도에 대한 임계값 및 배터리 잔량에 대한 임계값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드의 동작 방법은 릴레이 기능을 수행할 임의의 통신 노드를 결정하기 위해 사용되는 상기 제1 통신 노드의 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 상태 정보는 상기 제1 통신 노드가 동작하는 채널의 잡음 레벨, 상기 제1 통신 노드가 지원하는 데이터의 전송 속도 및 상기 제1 통신 노드의 배터리 잔량을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드의 동작 방법은 상기 기지국으로부터 상기 제2 메시지가 미리 설정된 시간 동안 수신되지 않은 경우, 상기 제1 통신 노드의 상태를 상기 RRC 접속 상태에서 상기 RRC 아이들 상태로 천이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하는 단계는 디스커버리 채널(discovery channel)을 전송하는 단계, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 디스커버리 채널에 대한 응답 신호를 수신하는 단계 및 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간의 D2D 링크를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원에 대한 정보는 상기 기지국으로부터 획득되거나, 상기 무선 자원은 상기 제1 통신 노드에서 설정될 수 있다.
여기서, 상기 무선 자원에 대한 정보는, 상기 디스커버리 채널의 시간 및 주파수 자원에 대한 정보, 송신 전력에 대한 정보, 주기에 대한 정보 및 동기 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 내에 위치하고, 상기 제2 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 밖에 위치할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 네트워크에서 D2D(device to device) 통신을 지원하는 제1 통신 노드는, 프로세서(processor) 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은 기지국으로부터 릴레이 동작 기준 정보를 수신하고, 상기 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 상기 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 통신 노드에서 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 그리고 상기 제1 메시지에 대한 응답으로 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지가 상기 기지국으로부터 수신된 경우, 릴레이 기능을 수행함으로써 상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이 하도록 실행된다.
여기서, 상기 제1 통신 노드가 RRC(radio resource control) 접속(RRC_CONNECTED) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 RRC 메시지를 통해 수신될 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드가 RRC 아이들(RRC_IDLE) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 시스템 정보의 수신 절차 또는 페이징 절차를 통해 수신될 수 있다.
여기서, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 채널의 잡음 레벨에 대한 임계값, 데이터의 전송 속도에 대한 임계값 및 배터리 잔량에 대한 임계값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 릴레이 기능을 수행할 임의의 통신 노드를 결정하기 위해 사용되는 상기 제1 통신 노드의 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 더 실행되고, 상기 상태 정보는 상기 제1 통신 노드가 동작하는 채널의 잡음 레벨, 상기 제1 통신 노드가 지원하는 데이터의 전송 속도 및 상기 제1 통신 노드의 배터리 잔량을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 기지국으로부터 상기 제2 메시지가 미리 설정된 시간 동안 수신되지 않은 경우, 상기 제1 통신 노드의 상태를 상기 RRC 접속 상태에서 상기 RRC 아이들 상태로 천이하도록 더 실행될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은 상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신이 릴레이 되는 경우, 디스커버리 채널(discovery channel)을 전송하고, 상기 제2 통신 노드로부터 상기 디스커버리 채널에 대한 응답 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간의 D2D 링크를 설정하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원에 대한 정보는 상기 기지국으로부터 획득되거나, 상기 무선 자원은 상기 제1 통신 노드에서 설정될 수 있다.
여기서, 상기 무선 자원에 대한 정보는 상기 디스커버리 채널의 시간 및 주파수 자원에 대한 정보, 송신 전력에 대한 정보, 주기에 대한 정보 및 동기 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 내에 위치하고, 상기 제2 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 밖에 위치할 수 있다.
본 발명에 의하면, 릴레이 기능을 지원하는 역할을 수행하는 통신 노드는 단말 간 직접 통신을 통하여 통신 네트워크에서 기지국의 통신 반경을 확장시킬 수 있고, 이를 통해 기지국과의 통신 상태가 불안정한 다른 통신 노드에 원활한 통신 환경을 제공할 수 있다. 따라서, 통신 네트워크의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 통신 네트워크의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 네트워크에서 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 D2D 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 네트워크에서 D2D 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 PRACH의 전송 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 PRACH의 무선 자원을 할당하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크의 랜덤 액세스 절차를 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
아래에서, 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 네트워크(communication network)가 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 네트워크는 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 네트워크는 무선(wireless) 통신 네트워크 또는 무선 통신 시스템(system)과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 네트워크를 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)는 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(user equipment)(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.
여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node) 등으로 지칭될 수 있다. 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다. 또한, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 차량 또는 차량에 포함된 통신 노드일 수 있다.
복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 셀룰러(cellular) 통신(예를 들어, 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced) 등)을 지원할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀(ideal backhaul) 또는 논(non)-아이디얼 백홀을 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 또는 논-아이디얼 백홀을 통해 코어(core) 네트워크(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.
복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 OFDMA 기반의 다운링크(downlink) 전송을 지원할 수 있고, SC-FDMA 기반의 업링크(uplink) 전송을 지원할 수 있다. 또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO(multiple input multiple output) 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, CA(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신(또는, ProSe(proximity services) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 셀 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D 통신을 코디네이션(coordination)할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 코디네이션에 의해 D2D 통신을 수행할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 단말 간 직접 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 D2D 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 기지국 및 제1 통신 노드는 도 1을 참조하여 설명된 통신 네트워크를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 노드는 기지국의 셀 범위(또는, 통신 범위) 내에 위치할 수 있다. 기지국 및 제1 통신 노드는 도 2를 참조하여 설명된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사할 수 있다. 제1 통신 노드는 기지국으로부터 릴레이 동작 기준 정보를 수신할 수 있다(S301). 구체적으로, 제1 통신 노드가 RRC 접속(RRC_CONNECTED) 상태인 경우, 릴레이 동작 기준 정보는 기지국으로부터 RRC 메시지를 통해 수신될 수 있다. 또는, 제1 통신 노드가 RRC 아이들(RRC_IDLE) 상태인 경우, 릴레이 동작 기준 정보는 기지국으로부터 시스템 정보의 수신 절차 또는 페이징 절차를 통해 수신될 수 있다.
여기서, 기지국으로부터 수신되는 릴레이 동작 기준 정보는 채널의 잡음 레벨에 대한 임계값, 수신 신호 세기에 대한 임계값, 데이터의 전송 속도에 대한 임계값 및 배터리 잔량에 대한 임계값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 릴레이 동작 기준은 통신 네트워크에서 릴레이 기능을 수행하기 위한 통신 노드의 최소 기준을 의미할 수 있다.
이후, 제1 통신 노드는 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 릴레이 기능의 지원 여부를 판단할 수 있다(S302). 즉, 제1 통신 노드는 제1 통신 노드의 상태가 릴레이 동작 기준 정보에 부합되는지 확인할 수 있다. 구체적으로, 제1 통신 노드는 자신의 채널의 잡음 레벨, 수신 신호 세기, 데이터의 전송 속도 및 배터리 잔량을 확인할 수 있다. 이후, 제1 통신 노드는 확인된 채널의 잡음 레벨, 수신 신호 세기, 데이터의 전송 속도 및 배터리 잔량이 릴레이 동작 기준 정보에 포함된 각 임계값의 기준의 만족 여부를 확인할 수 있다.
예를 들어, 제1 통신 노드는 자신의 채널 잡음 레벨이 릴레이 동작 기준 정보에 포함된 채널 잡음 레벨에 대한 임계값 보다 낮은 경우, 자신의 채널 잡음 레벨이 릴레이 동작 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제1 통신 노드는 자신의 수신 신호 세기가 릴레이 동작 기준 정보에 포함된 수신 신호 세기에 대한 임계값 보다 높은 경우, 자신의 수신 신호 세기가 릴레이 동작 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제1 통신 노드는 자신의 데이터 전송 속도가 릴레이 동작 기준 정보에 포함된 데이터 전송 속도에 대한 임계값 보다 높은 경우, 자신의 데이터 전송 속도가 릴레이 동작 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제1 통신 노드는 자신의 배터리 잔량이 릴레이 동작 기준 정보에 포함된 배터리 잔량에 대한 임계값 보다 큰 경우, 자신의 배터리 잔량이 릴레이 동작 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
이후, 제1 통신 노드는 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 경우(예를 들어, 릴레이 동작 기준들 중에서 적어도 하나의 릴레이 동작 기준이 만족된 경우), 제1 통신 노드에서 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 제1 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다(S303). 여기서, 제1 통신 노드는 현재 제1 통신 노드의 RRC 상태가 RRC 아이들 상태인 경우, RRC 아이들 상태에서 RRC 접속 상태로 천이할 수 있다.
이때, 제1 통신 노드는 릴레이 기능을 수행할 임의의 통신 노드를 결장하기 위해 사용되는 제1 통신 노드의 상태 정보를 기지국으로 더 전송할 수 있다(S304). 또는, 제1 통신 노드는 제1 통신 노드의 상태 정보를 제1 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다. 여기서, 제1 통신 노드의 상태 정보는 제1 통신 노드가 동작하는 채널의 잡음 레벨, 수신 신호 세기, 제1 통신 노드가 지원하는 데이터의 전송 속도 및 제1 통신 노드의 배터리 잔량을 포함할 수 있다. 또한, 제1 통신 노드의 상태 정보는 제1 통신 노드의 이동 속도 또는 셀 이동 횟수와 관련된 이동성 정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 기지국은 제1 통신 노드로부터 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것을 지시하는 제1 메시지를 수신할 수 있다. 또한, 기지국은 제1 통신 노드로부터 제1 통신 노드의 상태 정보를 더 수신할 수 있다. 이후, 기지국은 제1 통신 노드로부터 수신되는 제1 메시지를 통해 제1 통신 노드가 릴레이 기능이 지원되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 기지국은 제1 통신 노드 이외의 적어도 하나의 통신 노드로부터 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 메시지 및 상태 정보를 더 수신할 수 있다.
따라서, 기지국은 릴레이 기능이 지원되는 복수의 통신 노드들 중 릴레이 기능을 수행할 통신 노드를 결정할 수 있다(S305). 구체적으로, 기지국은 복수의 통신 노드들로부터 수신된 각 통신 노드의 상태 정보를 기반으로 릴레이 기능을 수행할 통신 노드를 결정할 수 있다. 또한, 기지국은 복수의 통신 노드들의 상태 정보들뿐 아니라, 기지국의 상태 정보(예를 들어, 기지국의 셀 범위 내에서 릴레이 기능을 수행하는 통신 노드의 수 등)를 고려하여 복수의 통신 노드들 중 릴레이 기능을 수행할 통신 노드를 결정할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 복수의 통신 노드들 중 채널의 잡음 레벨이 가장 낮은 통신 노드를 릴레이 기능을 수행할 통신 노드로 결정할 수 있다. 또한, 기지국은 복수의 통신 노드들 중 수신 신호 세기가 가장 큰 통신 노드를 릴레이 기능을 수행할 통신 노드로 결정할 수 있다. 또한, 기지국은 복수의 통신 노드들 중 가장 높은 데이터의 전송 속도를 지원하는 통신 노드를 릴레이 기능을 수행할 통신 노드로 결정할 수 있다. 또한, 기지국은 복수의 통신 노드들 중 배터리의 잔량이 가장 많은 통신 노드를 릴레이 기능을 수행할 통신 노드로 결정할 수 있다.
이후, 기지국은 복수의 통신 노드들 중 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 수행할 통신 노드로 결정된 경우, 제1 메시지의 응답으로 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 기지국은 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지를 제1 통신 노드로 전송할 수 있다(S306). 여기서, 제2 메시지는 RRC 시그널링 또는 PDCCH(또는, EPDCCH, PDSCH 등)를 통해 제1 통신 노드에 전송될 수 있다.
반면, 기지국은 릴레이 기능을 수행할 통신 노드로 제1 통신 노드 이외의 다른 통신 노드가 결정된 경우, 결정된 통신 노드로 제2 메시지를 전송할 수 있다. 이에 따라, 제1 통신 노드는 기지국으로부터 제2 메시지를 수신하지 못할 수 있다. 이러한 경우, 제1 통신 노드는 미리 설정된 시간 동안 기지국으로부터 제2 메시지가 수신되지 못한 경우, 제1 통신 노드의 상태를 RRC 접속 상태에서 RRC 아이들 상태로 천이할 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면 제1 통신 노드는 기지국으로부터 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지를 수신한 경우, 제1 통신 노드는 릴레이 기능을 수행함으로써 기지국과 제2 통신 노드(예를 들어, 이후에 설명될 디스커버리(discovery) 동작에 의해 탐색된 통신 노드) 간의 통신을 릴레이 할 수 있다.
여기서, 제1 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내에 위치하는 통신 노드를 의미할 수 있고, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 밖에 위치하는 통신 노드를 의미할 수 있다. 즉, 제1 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내에 위치하여, 기지국과의 통신 상태가 양호한 통신 노드를 의미할 수 있다. 또한, 제2 통신 노드는 셀 범위 밖에 위치하여, 기지국과의 통신이 불가능한 통신 노드를 의미할 수 있다. 또는, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내에 위치한 통신 노드들 중에서 기지국과의 통신 상태가 불안정한 통신 노드를 의미할 수도 있다.
구체적으로, 제1 통신 노드는 상대 통신 노드를 탐색하기 위해 디스커버리 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 노드는 디스커버리 채널을 전송할 수 있다(S307). 여기서, 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원은 두 가지 타입(type)을 통해 결정될 수 있다. 제1 타입(type 1)에 따르면, 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원은 기지국으로부터 할당될 수 있다. 또는, 제2 타입(type 2)에 따르면, 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원은 제1 통신 노드에 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1 타입에 따라 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원이 기지국으로부터 할당되는 경우, 제1 통신 노드는 무선 자원의 할당을 요청하는 메시지를 생성할 수 있다. 이때, 생성된 메시지는 디스커버리 채널이 릴레이 대상인 상대 통신 노드의 탐색을 위해 사용될 것을 지시하는 지시자를 더 포함할 수 있다. 이후, 제1 통신 노드는 무선 자원의 할당을 요청하는 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다.
한편, 기지국은 제1 통신 노드로부터 디스커버리 채널의 전송을 위한 무선 자원의 할당을 요청하는 메시지를 수신할 수 있다. 또한, 기지국은 메시지에 포함된 지시자를 확인함으로써 디스커버리 채널이 릴레이 대상인 상대 통신 노드의 탐색을 위해 사용되는 것을 알 수 있다. 이후, 기지국은 디스커버리 채널의 전송을 위한 무선 자원의 할당을 통신 네트워크의 상위 계층에 요청할 수 있고, 상위 계층으로부터 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이후, 기지국은 획득된 무선 자원에 대한 정보가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 제1 통신 노드로 전송할 수 있다.
여기서, 무선 자원에 대한 정보는 디스커버리 채널의 시간 및 주파수 자원에 대한 정보, 송신 전력에 대한 정보, 주기에 대한 정보 및 동기 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 동기 정보는 제1 통신 노드가 접속된 기지국의 동기 정보를 의미할 수 있다.
한편, 제1 통신 노드는 기지국에 의해 할당된(또는, 제1 통신 노드에 의해 설정된) 무선 자원에 대한 정보를 포함하는 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 전송할 수 있다. 여기서, 메시지는 브로드캐스트 방식으로 전송될 수 있다. 또한, 제1 통신 노드가 접속된 기지국의 동기 정보는 무선 자원에 대한 정보를 포함하는 메시지를 통해 전송될 수 있거나, 제3 통신 노드에 의해 전송될 수 있다. 제3 통신 노드는 제1 통신 노드가 접속된 기지국과 동기될 수 있다.
한편, 제2 통신 노드는 기지국의 동기 정보를 획득할 수 있고, 동기 정보를 기반으로 기지국과 동기를 맞출 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 밖에 위치하는 경우 제1 통신 노드 또는 제3 통신 노드로부터 기지국의 동기 정보를 획득할 수 있다. 또는, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내에 위치하는 경우 기지국(또는, 제1 통신 노드, 제3 통신 노드)으로부터 기지국의 동기 정보를 획득할 수 있다. 제2 통신 노드는 제1 통신 노드로부터 디스커버리 채널의 전송을 위한 무선 자원에 대한 정보가 포함되 메시지를 수신할 수 있고, 메시지를 기초로 디스커버리 채널이 전송될 무선 자원, 디스커버리 채널의 송신 전력 등을 확인할 수 있다.
제1 통신 노드는 기지국에 의해 할당된(또는, 제1 통신 노드에 의해 설정된) 무선 자원을 통해 디스커버리 채널을 전송할 수 있다(S307). 디스커버리 채널은 기지국과 제1 통신 노드 간의 채널 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제2 통신 노드는 제1 통신 노드로부터 디스커버리 채널을 수신할 수 있고, 디스커버리 채널에 대한 디코딩(예를 들어, CRC)을 수행할 수 있다. 디스커버리 채널에 대한 디코딩이 성공적으로 수행된 경우, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널에 대한 응답 메시지를 제1 통신 노드에 전송할 수 있다(S308).
또한, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널로부터 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것을 지시하는 지시자를 획득할 수 있고, 지시자를 기초로 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원(예를 들어, 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이)하는 것을 알 수 있다. 또한, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널로부터 기지국과 제1 통신 노드 간의 상태 정보를 획득할 수 있고, 상태 정보를 기초로 기지국과 제1 통신 노드 간의 채널 상태를 확인할 수 있다.
또한, 제2 통신 노드는 복수의 디스커버리 채널들을 수신한 경우에 채널 상태를 기초로 하나의 통신 노드를 선택하고, 선택된 통신 노드에 디스커버리 채널에 대한 응답 메시지를 전송할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 노드는 복수의 디스커버리 채널들에 포함된 채널 상태 정보에 포함된 기지국과 각 통신 노드들 간의 채널 상태를 기초로, 기지국과 각 통신 노드들 간의 채널 상태를 확인할 수 있다. 이후, 제2 통신 노드는 기지국과 통신 노드 간의 채널 상태가 미리 설정된 기준 이상인 통신 노드를 선택하고, 선택된 통신 노드에 디스커버리 채널에 대한 응답 메시지를 전송할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 기준은 기지국과 통신 노드 간의 채널의 잡음 레벨이 미리 설정된 임계값 보다 낮은 경우 또는 기지국과 통신 노드 간의 데이터 전송 속도가 미리 설정된 임계값 보다 높은 경우를 의미할 수 있다.
또는, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내에 위치하는 경우, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널을 수신(예를 들어, 디스커버리 채널의 수신 세기를 확인)함으로써 제1 통신 노드와 제2 통신 노드 간의 PC5 인터페이스의 무선 채널 상태(예를 들어, 무선 링크 품질(radio link quality))를 측정할 수 있다. 제2 통신 노드는 측정된 무선 채널 상태를 지시하는 정보를 기지국에 전송할 수 있다.
기지국은 제2 통신 노드로부터 무선 채널 상태를 지시하는 정보를 수신할 수 있고, 무선 채널 상태가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 제1 통신 노드와의 D2D 통신을 허용하는 것을 지시하는 지시자를 제2 통신 노드에 전송할 수 있다. 제2 통신 노드는 기지국으로부터 제1 통신 노드와의 D2D 통신을 허용하는 것을 지시하는 지시자를 수신한 경우에 디스커버리 채널에 대한 응답 메시지를 제1 통신 노드에 전송할 수 있다.
이에 따라, 제1 통신 노드는 제2 통신 노드로부터 디스커버리 채널에 대한 응답인 응답 메시지를 수신할 수 있다. 여기서, 제2 통신 노드로부터 수신되는 응답 메시지는 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크 설정을 요청하는 메시지를 의미할 수 있다. 이후, 제1 통신 노드는 미리 설정된 기준에 기초하여 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크 설정을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제1 통신 노드는 자신에게 접속한 통신 노드의 개수가 미리 설정된 개수 이상인 경우, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크 설정을 제한할 수 있다. 또한, 제1 통신 노드는 릴레이 기능에 사용되는 데이터 전송 속도가 미리 설정된 값 이하인 경우, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크 설정을 제한할 수 있다.
반면, 제1 통신 노드는 미리 설정된 기준에 기초하여 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크 설정이 가능한 경우, 제2 통신 노드와 D2D 링크를 설정할 수 있다(S309). 여기서, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 릴레이 기능을 위한 D2D 링크는 D2D 통신의 안정성 및 보안성을 위해 일반적인 D2D 링크와 독립된 링크로 사용될 수 있다. 또한 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크는 일반적인 D2D 링크와 독립적인 무선 자원을 사용할 수 있다.
또한, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 D2D 링크는 릴레이 기능을 위한 릴레이 베어러(bearer)를 시그널링 무선 베어러(SRB, signal radio bearer)와 같이 구성할 수 있고, 서로 독립적으로 운용될 수 있다. 제1 통신 노드는 릴레이 기능을 위한 D2D 링크를 제2 통신 노드 이외의 적어도 하나의 통신 노드의 릴레이 기능을 위해서 사용할 수도 있다. 여기서, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간에 수행되는 통신 방식은 상위 계층의 관점에서 유니캐스트(unicast) 전송 방식일 수 있고, 하위 계층의 관점에서 D2D 통신 방식일 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 통신 노드는 설정된 D2D 링크를 통해 릴레이 기능을 수행함으로써, 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이 할 수 있다. 구체적으로, 제2 통신 노드는 기지국으로 전송할 제1 데이터가 발생된 경우, 제1 데이터가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제2 통신 노드는 제1 데이터가 포함된 메시지를 제1 통신 노드로 전송할 수 있다(S310).
한편, 제1 통신 노드는 D2D 링크를 통해 제2 통신 노드로부터 제1 데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제1 통신 노드는 제1 데이터가 포함된 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다(S311).
이에 따라, 기지국은 제1 데이터가 포함된 메시지를 제1 통신 노드로부터 수신할 수 있다. 이후, 기지국은 제1 데이터에 대한 응답으로 제2 데이터가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 기지국은 제2 데이터가 포함된 메시지를 제1 통신 노드로 전송할 수 있다(S312). 이에 따라, 제1 통신 노드는 기지국으로부터 제2 데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제1 통신 노드는 제2 데이터가 포함된 메시지를 D2D 링크를 통해 제2 통신 노드로 전송할 수 있다(S313).
한편, 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 수행하는 동안, 제2 통신 노드는 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 채널 상태가 일정 기준 이하로 낮아지는 경우, 제1 통신 노드가 아닌 릴레이 기능을 지원하는 다른 통신 노드를 탐색할 수 있다. 구체적으로, 제2 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 다른 통신 노드를 탐색하는 방법은 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 네트워크에서 D2D 통신을 지원하는 통신 노드의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 기지국, 제1 통신 노드, 제2 통신 노드 및 제3 통신 노드는 도 1을 참조하여 설명된 통신 네트워크를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 노드 및 제3 통신 노드는 기지국의 셀 범위(또는, 통신 범위) 내에 위치할 수 있다. 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내 또는 밖에 위치할 수 있다. 기지국, 제1 통신 노드, 제2 통신 노드 및 제3 통신 노드는 도 2를 참조하여 설명된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사할 수 있다.
제1 통신 노드는 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 채널 상태를 모니터링 할 수 있다(S401). 여기서, 채널 상태는 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 데이터 전송 속도 또는 채널에 포함된 잡음의 레벨을 의미할 수 있다.
이후, 제1 통신 노드는 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 채널 상태가 미리 설정된 기준 이하가 되는 경우, 해당하는 채널 상태에 대한 정보를 D2D 채널을 통해 제2 통신 노드로 전송할 수 있다(S402). 예를 들어, 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 채널 상태가 미리 설정된 기준 이하가 되는 경우는 제1 통신 노드의 이동으로 인해 기지국으로부터 멀어지는 경우 발생될 수 있다. 이때, 제2 통신 노드는 제1 통신 노드가 아닌 릴레이 기능을 지원하는 다른 통신 노드를 탐색할 수 있다.
또는, 제2 통신 노드는 제1 통신 노드 및 제2 통신 노드 간의 채널 상태를 모니터링 할 수 있고, 채널 상태가 미리 설정된 기준 이하가 되는 경우, 디스커버리 채널을 탐색할 수도 있다.
구체적으로, 제2 통신 노드는 주기적으로 제1 통신 노드가 아닌 릴레이 기능을 지원하는 다른 통신 노드에서 전송되는 디스커버리 채널을 탐색할 수 있다(S403). 도 4에서는 단계 S401 및 단계 S402가 단계 S403 보다 먼저 수행되는 것으로 설명되었으나, 단계 S403이 단계 S401 및 단계 S402 보다 먼저 수행될 수도 있다. 즉, 제2 통신 노드는 제1 통신 노드와 설정된 D2D 링크가 불안정해지는 경우를 대비하여 미리 디스커버리 채널의 탐색을 수행하는 것을 의미할 수 있다.
한편, 제3 통신 노드는 기지국의 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 통신 노드일 수 있다. 제3 통신 노드는 상대 통신 노드를 탐색하기 위한 디스커버리 동작을 수행할 수 있다. 디스커버리 채널의 전송을 위한 무선 자원은 기지국에서 할당되거나, 제3 통신 노드에 의해 설정될 수 있다.
이후, 제3 통신 노드는 기지국에서 할당되거나 제3 통신 노드에 의해 설정된 무선 자원에 대한 정보를 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 또한, 제3 통신 노드가 접속된 기지국의 동기 정보는 무선 자원에 대한 정보를 포함하는 메시지를 통해 전송될 수 있거나, 제4 통신 노드(미도시)에 의해 전송될 수 있다. 제4 통신 노드는 제3 통신 노드가 접속된 기지국과 동기될 수 있다.
이에 따라, 제2 통신 노드는 기지국의 동기 정보를 획득할 수 있고, 동기 정보를 기반으로 기지국과 동기를 맞출 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 밖에 위치하는 경우 제3 통신 노드 또는 제4 통신 노드로부터 기지국의 동기 정보를 획득할 수 있다. 또는, 제2 통신 노드는 기지국의 셀 범위 내에 위치하는 경우 기지국(또는, 제3 통신 노드, 제4 통신 노드)으로부터 기지국의 동기 정보를 획득할 수 있다. 제2 통신 노드는 제3 통신 노드로부터 디스커버리 채널의 전송을 위한 무선 자원에 대한 정보가 포함된 메시지를 수신할 수 있고, 메시지를 기초로 디스커버리 채널이 전송될 무선 자원, 디스커버리 채널의 송신 전력 등을 확인할 수 있다. 제2 통신 노드는 확인된 무선 자원에서 디스커버리 채널을 탐색할 수 있다.
이후, 제2 통신 노드는 주기적인 디스커버리 채널의 탐색을 기반으로 제3 통신 노드에서 전송되는 디스커버리 채널을 수신할 수 있다(S404). 제2 통신 노드는 제3 통신 노드로부터 디스커버리 채널을 수신한 후, 디스커버리 채널에 대한 디코딩(예를 들어, CRC)을 수행할 수 있다. 디스커버리 채널에 대한 디코딩이 성공적으로 수행된 경우, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널에 대한 응답 메시지를 제1 통신 노드에 전송할 수 있다(S405).
또한, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널로부터 제3 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것을 지시하는 지시자를 획득할 수 있고, 지시자를 기초로 제3 통신 노드가 릴레이 기능을 지원(예를 들어, 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이)하는 것을 알 수 있다. 또한, 제3 통신 노드는 디스커버리 채널로부터 기지국과 제3 통신 노드의 채널 상태에 대한 정보를 획득할 수 있고, 채널 상태에 대한 정보를 기초로 기지국과 제3 통신 노드 간의 채널 상태를 확인할 수 있다.
제2 통신 노드는 복수의 디스커버리 채널들을 수신한 경우, 각 디스커버리 채널에 포함된 각 통신 노드와 기지국 간의 채널 상태를 기초로 하나의 하나의 통신 노드를 선택하고, 선택된 통신 노드에 디스커버리 채널에 대한 응답 메시지를 전송할 수 있다.
예를 들어, 제2 통신 노드는 채널 상태를 기초로 제3 통신 노드를 선택할 제3 통신 노드를 선택할 수 있고, 제3 통신 노드에서 전송되는 디스커버리 채널에 대한 응답인 응답 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제2 통신 노드는 생성된 응답 메시지를 제3 통신 노드로 전송할 수 있다.
한편, 제3 통신 노드는 제2 통신 노드로부터 디스커버리 채널에 대한 응답 신호가 포함된 응답 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 제3 통신 노드는 제2 통신 노드와 D2D 링크를 설정할 수 있다(S406). 이후, 제3 통신 노드는 릴레이 기능을 수행함으로써, 제2 통신 노드와 기지국 간의 통신을 지원할 수 있다. 이때, 제1 통신 노드는 릴레이 기능을 중지할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 노드는 RRC 상태를 RRC 접속 상태에서 RRC 아이들 상태로 천이할 수 있고, 디스커버리 채널의 전송을 중지할 수 있다.
아울러, 제2 통신 노드는 기지국으로 전송될 제1 데이터가 발생하는 경우, 제1 데이터가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 제2 통신 노드는 제1 데이터가 포함된 메시지를 제3 통신 노드로 전송할 수 있다(S408).
이에 따라, 제3 통신 노드는 제2 통신 노드로부터 제1 데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있고, 이를 기지국으로 전송할 수 있다(S409). 이후, 기지국은 제3 통신 노드로부터 제1 데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 기지국은 제1 데이터가 포함된 메시지에 대한 응답으로 제2 데이터가 포함된 메시지를 생성할 수 있다. 이후, 기지국은 제2 데이터가 포함된 메시지를 제3 통신 노드로 전송할 수 있다(S410). 이후, 제3 통신 노드는 기지국으로부터 제2 데이터가 포함된 메시지를 수신할 수 있고, 이를 제2 통신 노드로 전송할 수 있다(S411).
상술한 바와 같이 제3 통신 노드에서 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 지원하는 구체적인 방법은 도 3을 참조하여 설명된 제1 통신 노드에서 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하는 방법과 동일할 수 있다.
또한, 도 4에서는 제2 통신 노드가 기지국의 셀 범위 밖에 위치하는 경우를 가정으로 설명되었다. 반면, 제2 통신 노드가 기지국의 셀 범위 내에 위치하는 경우, 제2 통신 노드는 디스커버리 채널을 수신(예를 들어, 디스커버리 채널의 수신 세기를 확인)함으로써 제2 통신 노드와 제3 통신 노드 간의 PC5 인터페이스 무선 채널 상태(예를 들어, 무선 링크 품질)를 측정할 수 있다. 제2 통신 노드는 측정된 무선 채널 상태를 지시하는 정보를 기지국에 전송할 수 있다. 또한, 기지국은 제2 통신 노드로부터 수신되는 제2 통신 노드와 제3 통신 노드 간의 PC5 인터페이스의 무선 채널 상태를 기반으로 기능을 수행하는 통신 노드를 결정할 수도 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 랜덤 액세스에 사용되는 PRACH이 전송되는 무선 자원을 가변적으로 할당하는 방법이 설명될 것이다.
통신 네트워크에서 통신 노드가 기지국으로 처음으로 접속하는 경우 또는 메시지 전송에 대한 스케줄링이 되지 않은 경우, 통신 노드는 랜덤 액세스 방식을 기반으로 기지국에 접속할 수 있다. 구체적으로, 통신 노드는 기지국에서 시스템 정보를 통해 전송되는 무선 자원을 획득할 수 있고, 획득된 무선 자원을 통해 PRACH(physical random access channel)을 전송함으로써 기지국과 접속을 수행할 수 있다. 여기서, 기지국은 시스템 정보를 통해 고정된 무선 자원과 관련된 정보를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 기지국은 동적으로 PRACH를 위한 무선 자원을 할당할 수 있다. 여기서, 기지국은 프레임 내의 PRACH를 위한 자원 할당을 RRC 계층이 아닌 MAC 계층의 스케줄러를 통해 수행할 수 있다. 이를 통해, 무선 자원의 가용성은 향상될 수 있고, 기지국과 통신 노드 간의 접속이 수행되는 동안 발생되는 시간 지연이 감소될 수 있다. 통신 네트워크에서 기지국이 동적으로 PRACH를 위한 무선 자원을 할당하는 구체적인 방법은 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 PRACH의 전송 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 기지국은 SI-RNTI(system information-radio network temporary identifier)를 기초로 스크램블링(scrambling) 된 PDCCH를 통신 노드로 전송할 수 있다(S501). 한편, 통신 노드는 기지국으로부터 스크램블링된 제어 채널을 수신할 수 있고, 미리 획득된 SI-RNTI를 기초로 제어 채널을 디스크램블링할 수 있다.
이후, 기지국은 PRACH의 무선 자원과 관련된 정보를 포함하는 SIB2(system information block 2)를 설정할 수 있다. 여기서, PRACH의 무선 자원과 관련된 정보는 랜덤 액세스 프리앰블 시퀀스에 대한 정보, 송신 시호 세기, 주파수 및 시간 자원에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이후, 기지국은 SI-RNTI를 기초로 스크램블링된 SIB2가 포함된 PDSCH를 통신 노드로 전송할 수 있다(S502).
이에 따라, 통신 노드는 기지국으로부터 SI-RNTI를 기초로 스크램블링된 SIB2가 포함된 PDSCH를 수신할 수 있다. 이후, 통신 노드는 SI-RNTI를 기초로 PDSCH를 디스크램블링 할 수 있고, 디스크램블링된 PDSCH에서 SIB2를 획득할 수 있다. 이를 통해, 통신 노드는 SIB2에 포함된 PRACH의 무선 자원과 관련된 정보를 확인할 수 있다. 또한, 통신 노드는 기지국으로부터 특정 통신 노드를 위한 C-RNTI(예를 들어, UE-특정 RNTI) 또는 그룹 C-RNTI를 미리 획득할 수 있다.
한편, 기지국은 PRACH의 무선 자원의 위치와 관련된 정보를 설정할 수 있다. 여기서, PRACH의 무선 자원의 위치와 관련딘 정보는 프리앰블 시퀀스, 송신 신호 세기, 시간 및 주파수 자원에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 가변적으로 전송되는 PRACH를 위한 제어 정보가 포함되는 DCI(downlink control information) 포맷은 고정적으로 전송되는 PRACH를 위한 제어 정보가 포함되는 DCI 포맷과 동일할 수 있다. 또한, 가변적으로 전송되는 PRACH를 위한 제어 정보가 포함되는 DCI 포맷 정보는 단계 S502에서 전송되는 SIB2로 전송될 수 있다.
또한, 기지국은 PRACH의 무선 자원 중 주파수 자원은 FDD(frequency division duplex) 방식과 같이 주파수 대역의 중심에 위치하도록 할당하거나, 전체 주파수 대역 중에서 임의의 영역에 위치하도록 할당할 수 있다. 이를 통해, 많은 PRACH의 무선 자원이 요구되는 경우, 기지국은 복수의 통신 노드들이 용이하게 접속될 수 있도록 많은 PRACH의 무선 자원을 할당할 수 있다.
이후, 기지국은 통신 노드 고유의 C-RNTI(또는 UE-특정 RNTI) 또는 그룹 C-RNTI에 기초하여 스크램블링된 PDCCH를 통신 노드로 전송할 수 있다(S503). 즉, 기지국은 PRACH의 무선 자원의 위치와 관련된 정보를 PDCCH를 통해 통신 노드로 전송할 수 있다. 여기서, 기지국은 PRACH가 전송되는 무선 자원에 대한 정보가 하나의 통신 노드로 전송되는 경우, 통신 노드 고유의 C-RNTI를 기반으로 스크램블링 된 PDCCH를 전송할 수 있다. 또한, 기지국은 PRACH의 전송되는 무선 자원에 대한 정보가 복수의 통신 노드들로 전송되는 경우, 그룹 C-RNTI로 스크램블링 된 PDCCH를 전송할 수 있다.
또한, 기지국은 PRACH가 전송되는 무선 자원의 크기를 지시하는 지시자를 PDCCH를 통해 통신 노드로 더 전송할 수 있다. 예를 들어, PRACH가 전송되는 무선 자원의 크기는 일반적인 PRACH의 무선 자원과 동일한 크기(예를 들어, 6RB(resource block)로 설정될 수 있다. 또한, 기지국은 PRACH의 무선 자원의 크기를 가변적으로 설정할 수 있고, 설정된 크기를 지시하는 지시자를 PDCCH를 통해 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 기지국의 셀 범위가 미리 설정된 임계값 보다 큰 경우, 비교적 작은 크기에 해당하는 2RB 크기로 PRACH의 무선 자원의 크기를 설정할 수 있다.
이에 따라, 통신 노드는 C-RNTI 또는 그룹 C-RNTI에 기초하여 스크램블링된 PDCCH를 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이후, 통신 노드는 스크램블링된 PDCCH를 미리 획득된 C-RNTI 또는 그룹 C-RNTI에 기초하여 디스클램블링할 수 있고, PDCCH에 포함된 PRACH이 전송되는 무선 자원에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이후, 통신 노드는 랜덤 액세스 프리앰블(random access preamble)을 생성할 수 있다. 여기서, 랜덤 액세스 프리앰블은 CP(cyclic prefix) 및 프리앰블 시퀀스를 포함할 수 있다. 또한, 프리앰블 시퀀스의 번호는 기지국에서 미리 특정될 수 있고, 미리 특정된 프리앰블 시퀀스는 단계 S501 내지 단계 S503 중 어느 하나의 단계에서 미리 통신 노드로 전송될 수 있다. 이를 통해, 통신 노드는 랜덤 액세스 프리앰블에 포함되는 프리앰블 시퀀스를 획득할 수 있다.
또는, 통신 노드는 프리앰블 시퀀스가 기지국으로부터 미리 획득되지 않은 경우, 프리앰블 시퀀스는 통신 노드에서 설정될 수도 있다. 즉, 통신 노드는 기본적으로 62개의 프리앰블 시퀀스 중에서 임의의 값을 랜덤 액세스 프리앰블에 포함되는 프리앰블 시퀀스로 선택할 수 있다. 다만, 통신 노드는 랜덤 액세스 프리앰블을 통해 특정 의미를 나타내고자 하는 경우, 특정 의미를 나타내는 것으로 설정된 값(예를 들어, 1 또는 2)으로 프리앰블 시퀀스를 선택할 수 있다. 예를 들어, 통신 노드는 상향 링크의 데이터 전송을 위한 무선 자원을 요청하는 경우, 프리앰블 시퀀스를 1로 설정할 수 있다. 또한, 통신 노드는 직접 통신을 위한 무선 자원을 요청하는 경우, 프리앰블 시퀀스를 2로 설정할 수 있다.
이후, 통신 노드는 랜덤 액세스 프리앰블이 포함된 PUSCH를 생성할 수 있고, 생성된 PUSCH를 PRACH를 통해 기지국으로 전송할 수 있다(S504). 여기서, 통신 노드는 기지국에 의해 설정된 PRACH의 송신 시각에 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다. 이하에서, 도 6을 참고하여 기지국에 의해 설정된 PRACH의 송신 시간에 랜덤 액세스 프리앰블을 전송하는 구체적인 방법이 설명될 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 PRACH의 무선 자원을 할당하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 통신 네트워크에 포함된 기지국 및 통신 노드 간의 상향 링크 및 하향 링크를 통한 메시지 전송 상태를 나타낼 수 있다. 기지국에서 전송되는 PRACH의 무선 자원에 대한 정보는 PRACH의 시간 자원에 대한 정보를 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다. 즉, 통신 노드는 기지국으로부터 PRACH의 시간 자원에 대한 정보를 수신할 수도 있고, 수신하지 못할 수 있다.
먼저, 기본적으로 통신 노드는 기지국으로부터 PRACH의 시간 자원에 대한 정보를 수신하지 못한 경우, 미리 설정된 고정된 시각(예를 들어, 서브 프레임 #n의 수신 시점부터 3개의 서브 프레임을 수신한 이후의 시점)에 기지국으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 PDCCH 및 PDSCH를 포함하는 서브 프레임 #n을 통신 노드로 전송할 수 있다. 이에 따라, 통신 노드는 기지국으로부터 서브 프레임 #n을 수신할 수 있다. 이후, 통신 노드는 서브 프레임 #n의 PDCCH에 PRACH의 시간 자원에 대한 정보가 포함되지 않은 것을 확인할 수 있다. 이후, 통신 노드는 서브 프레임 #n의 수신 시점부터 3개의 서브 프레임을 수신한 이후의 시점인 서브 프레임 #(n+3)의 시점에 PRACH를 기지국으로 전송할 수 있다.
아울러, PRACH의 무선 자원에 대한 정보가 PRACH 시간 자원에 대한 정보를 포함하는 경우를 살펴보면 다음과 같다. 기지국은 PDCCH 및 PDSCH를 포함하는 서브 프레임 #(n+5)를 통신 노드로 전송할 수 있다. 이에 따라, 통신 노드는 기지국으로부터 서브 프레임 #(n+5)를 수신할 수 있다. 이후, 통신 노드는 서브 프레임 #(n+5)에 PRACH의 시간 자원에 대한 정보가 포함된 것을 확인할 수 있다. 여기서, 시간 자원에 대한 정보는 2개의 서브 프레임 이후에 전송할 것을 지시하는 정보일 수 있다. 이후, 통신 노드는 서브 프레임 #(n+5)의 수신 시점부터 고정된 송신 시각인 3개의 서브 프레임의 수신 시점에서 추가적으로 2 개의 서브 프레임 이후의 시점인 서브 프레임 #(n+10)의 시점에 PRACH를 기지국으로 전송할 수 있다. 또는, 통신 노드는 고정된 송신 시각을 고려하지 않고, PRACH의 시간 자원에 대한 정보만을 고려하여 서브 프레임 #(n+5)의 수신 시점부터 2개의 서브 프레임 이후의 시점인 서브 프레임 #(n+7)의 시점에 PRACH를 기지국으로 전송할 수도 있다. 이후, 기지국은 PRACH를 통해 랜덤 액세스 프리앰블을 통신 노드로부터 수신할 수 있다.
이하에서는, 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 랜덤 액세스 접속의 복잡도를 감소시키는 방법이 설명될 수 있다.
일반적으로, 통신 네트워크에서 기지국과 통신 노드 간의 랜덤 액세스 접속은 기지국에서 할당되는 고정적인 무선 자원을 기반으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 기지국은 시스템 정보 채널을 통하여 PRACH이 전송되는 고정적인 무선 자원을 브로드캐스팅 방식으로 전송할 수 있고, 통신 노드는 해당 무선 자원을 기반으로 PRACH를 전송할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 통신 노드로부터 PRACH를 수신할 수 있고, 이를 통해 통신 노드의 PRACH 송신 여부를 판단할 수 있다.
이때, 복수의 통신 노드들이 고정적인 무선 자원을 기반으로 PRACH를 기지국으로 전송하는 경우, 각 통신 노드는 복수의 프리앰블 시퀀스들 중 임의의 프리앰블 시퀀스를 선택할 수 있고, 선택된 프리앰블 시퀀스를 PRACH로 전송할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 복수의 통신 노드들로부터 고정적인 무선 자원을 기반으로 PRACH를 수신하는 경우, 각 PRACH에 포함된 프리앰블 시퀀스를 기반으로 각 통신 노드들을 구분할 수 있고, 구분된 각 통신 노드들이 PRACH에 대하여 응답 메시지를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서 기지국과 통신 노드는 고정적인 프리앰블 시퀀스를 통해 랜덤 액세스 절차가 수행할 수 있다. 구체적으로, 기지국은 통신 노드의 랜덤 액세스 접속에 미리 설정된 고정적인 무선 자원을 사용할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 고정적인 무선 자원은 통신 네트워크에 존재하는 복수의 통신 노드들 중 상향 링크에 대한 동기 정보를 획득하지 않은 통신 노드에서 사용되는 무선 자원을 의미할 수 있다. 또한, 기지국은 통신 노드로부터 수신되는 PRACH에 대하여 해당하는 통신 노드의 무선 자원을 기반으로 PRACH에 대한 응답 메시지를 전송할 수 있다.
즉, 기지국은 복수의 통신 노드들 각각에 대하여 PRACH이 전송되는 무선 자원을 서로 다르게 할당할 수 있다. 다시 말해, 기지국은 통신 노드별로 PRACH의 위치 정보를 서로 다르게 할당할 수 있다. 따라서, 기지국은 통신 노드로부터 수신되는 PRACH의 랜덤 액세스 프리앰블의 시퀀스의 확인 없이, PRACH가 전송된 무선 자원을 확인함으로써, 통신 노드를 식별할 수 있다.
여기서, 기지국과 통신 노드 간에 사용되는 PRACH의 고정적인 무선 자원은 미리 설정된 주기에 따라 변경될 수 있다. 즉, 기지국은 미리 설정된 주기에 따라 기지국과 통신 노드 간에 사용되는 PRACH의 고정적인 무선 자원을 변경할 수 있고, 변경된 PRACH의 고정적인 무선 자원을 통신 노드로 전송할 수 있다. 또한, 기지국은 PRACH의 고정적인 무선 자원의 위치는 전체 주파수 대역의 중심 부분에 위치하도록 설정할 수 있고, 이를 통해 전체 주파수 대역의 범위가 좁은 경우에도 통신 노드에서 수신할 수 있다. 이와 관련된 구체적인 설명은 이하에서 도 7을 참조하여 구체적으로 설명될 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크의 랜덤 액세스 절차를 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 통신 네트워크에서 기지국과 통신 노드 간의 상향 링크 및 하향 링크를 통한 메시지 전송 상태를 나타낼 수 있다. 기지국은 자신의 셀 범위 내에 존재하는 통신 노드로 시스템 정보가 포함된 메시지를 전송할 수 있다. 여기서, 시스템 정보가 포함된 메시지는 브로드캐스팅 방식으로 전송될 수 있다. 또한, 시스템 정보는 셀 식별자(cell ID, PLMN ID, tracking area ID), 하향 링크 물리 채널 정보(예를 들어, 대역폭(bandwidth), 셀 제한 정보(예를 들어, cell barring), 페이징 채널 정보 등을 포함할 수 있다. 추가적으로, 시스템 정보는 빔 식별자(beam ID), 시스템 정보 표시자, 상향 링크 물리 채널 정보 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 시스템 정보는 시스템 정보 중에 변경된 시스템 정보가 있음을 지시하는 지시자를 더 포함할 수 있다.
이후, 통신 노드는 기지국으로부터 시스템 정보가 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 이후, 통신 노드는 메시지에 포함된 시스템 정보를 획득할 수 있다. 또한, 기지국은 시스템 정보에 포함된 무선 자원에 대한 정보를 획득할 수 있고, 시스템 정보에 포함된 지시자를 통해 시스템 정보 중에 변경된 시스템 정보가 있음을 지시하는 지시자를 통해 변경된 시스템 정보가 존재함을 알 수 있다. 이후, 통신 노드는 무선 자원을 기반으로 변경된 시스템 정보를 요청하는 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 랜덤 액세스 채널을 통해 기지국으로 전송할 수 있다. 즉, 통신 노드는 변경된 시스템 정보를 요청하기 위해 랜덤 액세스 프리앰블을 기지국으로 전송할 수 있다.
이에 따라, 기지국은 통신 노드로부터 변경된 시스템 정보를 요청하는 랜덤 액세스 프리앰블을 수신할 수 있다. 이후, 기지국은 변경된 시스템 정보를 설정할 수 있다. 여기서, 변경된 시스템 정보는 셀 설정(cell selection) 또는 셀의 재설정(reselection)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 변경된 시스템 정보는 통신 노드가 연결 상태(connected)로 천이하는데 사용되는 제어 정보를 더 포함할 수 있다. 이후, 기지국은 변경된 시스템 정보가 포함된 메시지를 생성할 수 있고, 생성된 메시지를 통신 노드로 전송할 수 있다. 즉, 기지국은 통신 노드로부터 수신된 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답을 수행할 수 있다.
여기서, 기지국은 통신 네트워크에 존재하는 복수의 통신 노드들에 서로 다른 PRACH의 무선 자원을 할당할 수 있다. 이에 따라, 각 통신 노드는 자신에게 할당된 RPACH의 무선 자원을 기반으로 랜덤 액세스 프리앰블을 전송할 수 있다. 따라서, 기지국은 복수의 통신 노드로부터 랜덤 액세스 프리앰블을 수신하는 경우, 각 통신 노드로부터 수신된 랜덤 액세스 프리앰블의 시퀀스에 대하여 확인 없이, 랜덤 액세스 프리앰블이 전송된 무선 자원의 확인으로 각 통신 노드를 구분할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 통신 네트워크에서 D2D(device to device) 통신을 지원하는 제1 통신 노드(node)의 동작 방법으로서,
    기지국으로부터 릴레이 동작 기준 정보를 수신하는 단계;
    상기 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 상기 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 통신 노드에서 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및
    상기 제1 메시지에 대한 응답으로 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지가 상기 기지국으로부터 수신된 경우, 릴레이 기능을 수행함으로써 상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하는 단계를 포함하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 노드가 RRC(radio resource control) 접속(RRC_CONNECTED) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 RRC 메시지를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 노드가 RRC 아이들(RRC_IDLE) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 시스템 정보의 수신 절차 또는 페이징 절차를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이 동작 기준 정보는,
    채널의 잡음 레벨에 대한 임계값, 데이터의 전송 속도에 대한 임계값 및 배터리 잔량에 대한 임계값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 노드의 동작 방법은,
    릴레이 기능을 수행할 임의의 통신 노드를 결정하기 위해 사용되는 상기 제1 통신 노드의 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 상태 정보는 상기 제1 통신 노드가 동작하는 채널의 잡음 레벨, 상기 제1 통신 노드가 지원하는 데이터의 전송 속도 및 상기 제1 통신 노드의 배터리 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 통신 노드의 동작 방법은,
    상기 기지국으로부터 상기 제2 메시지가 미리 설정된 시간 동안 수신되지 않은 경우, 상기 제1 통신 노드의 상태를 상기 RRC 접속 상태에서 상기 RRC 아이들 상태로 천이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하는 단계는,
    디스커버리 채널(discovery channel)을 전송하는 단계;
    상기 제2 통신 노드로부터 상기 디스커버리 채널에 대한 응답 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간의 D2D 링크를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원에 대한 정보는 상기 기지국으로부터 획득되거나, 상기 무선 자원은 제1 통신 노드에서 설정되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 무선 자원에 대한 정보는,
    상기 디스커버리 채널의 시간 및 주파수 자원에 대한 정보, 송신 전력에 대한 정보, 주기에 대한 정보 및 동기 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 내에 위치하고, 상기 제2 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 밖에 위치하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드의 동작 방법.
  11. 통신 네트워크에서 D2D(device to device) 통신을 지원하는 제1 통신 노드로서,
    프로세서(processor); 및
    상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    기지국으로부터 릴레이 동작 기준 정보를 수신하고;
    상기 릴레이 동작 기준 정보에 기초하여 상기 제1 통신 노드가 릴레이 기능을 지원하는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 통신 노드에서 릴레이 기능이 지원되는 것을 지시하는 제1 메시지를 상기 기지국으로 전송하고; 그리고
    상기 제1 메시지에 대한 응답으로 릴레이 기능의 수행을 지시하는 제2 메시지가 상기 기지국으로부터 수신된 경우, 릴레이 기능을 수행함으로써 상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신을 릴레이하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 통신 노드가 RRC(radio resource control) 접속(RRC_CONNECTED) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 RRC 메시지를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 통신 노드가 RRC 아이들(RRC_IDLE) 상태인 경우, 상기 릴레이 동작 기준 정보는 시스템 정보의 수신 절차 또는 페이징 절차를 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 릴레이 동작 기준 정보는,
    채널의 잡음 레벨에 대한 임계값, 데이터의 전송 속도에 대한 임계값 및 배터리 잔량에 대한 임계값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    릴레이 기능을 수행할 임의의 통신 노드를 결정하기 위해 사용되는 상기 제1 통신 노드의 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하도록 더 실행되고,
    상기 상태 정보는 상기 제1 통신 노드가 동작하는 채널의 잡음 레벨, 상기 제1 통신 노드가 지원하는 데이터의 전송 속도 및 상기 제1 통신 노드의 배터리 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 기지국으로부터 상기 제2 메시지가 미리 설정된 시간 동안 수신되지 않은 경우, 상기 제1 통신 노드의 상태를 상기 RRC 접속 상태에서 상기 RRC 아이들 상태로 천이하도록 더 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 기지국과 제2 통신 노드 간의 통신이 릴레이되는 경우,
    디스커버리 채널(discovery channel)을 전송하고;
    상기 제2 통신 노드로부터 상기 디스커버리 채널에 대한 응답 신호를 수신하고; 그리고
    상기 제1 통신 노드와 상기 제2 통신 노드 간의 D2D 링크를 설정하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 디스커버리 채널이 전송되는 무선 자원에 대한 정보는 상기 기지국으로부터 획득되거나, 상기 무선 자원은 상기 제1 통신 노드에서 설정되는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 무선 자원에 대한 정보는,
    상기 디스커버리 채널의 시간 및 주파수 자원에 대한 정보, 송신 전력에 대한 정보, 주기에 대한 정보 및 동기 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 내에 위치하고, 상기 제2 통신 노드는 상기 기지국의 셀 범위 밖에 위치하는 것을 특징으로 하는 제1 통신 노드.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180106116A (ko) * 2017-03-17 2018-10-01 한국전자통신연구원 통신 네트워크에서 자원 할당 방법 및 장치
KR20190097620A (ko) * 2018-02-12 2019-08-21 한국전자통신연구원 다채널 무선 통신 시스템에서 상향링크 채널을 운영하기 위한 방법 및 장치
WO2019160280A1 (ko) * 2018-02-14 2019-08-22 주식회사 케이티 릴레이 노드에서 rrc 메시지를 처리하는 방법 및 그 장치
US11497066B2 (en) 2018-02-14 2022-11-08 Kt Corporation Method for processing RRC message in relay node, and device for same
WO2023038253A1 (ko) * 2021-09-09 2023-03-16 삼성전자 주식회사 기지국에 대한 정보를 획득하기 위한 전자 장치, 방법, 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015003365A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Nokia Corporation Device-to-device synchronization method and apparatus for partial coverage
US9025463B1 (en) * 2012-04-20 2015-05-05 Sprint Communications Company L.P. Intelligent air-interface congestion manager
US20150215903A1 (en) * 2014-01-29 2015-07-30 Interdigital Patent Holdings, Inc. Resource selection for device to device discovery or communication
WO2015114418A1 (en) * 2014-01-29 2015-08-06 Sony Corporation Synchronization method for a device-to-device discovery and/or a device-to-device communication, user equipment, and synchronization control unit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9025463B1 (en) * 2012-04-20 2015-05-05 Sprint Communications Company L.P. Intelligent air-interface congestion manager
WO2015003365A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Nokia Corporation Device-to-device synchronization method and apparatus for partial coverage
US20150215903A1 (en) * 2014-01-29 2015-07-30 Interdigital Patent Holdings, Inc. Resource selection for device to device discovery or communication
WO2015114418A1 (en) * 2014-01-29 2015-08-06 Sony Corporation Synchronization method for a device-to-device discovery and/or a device-to-device communication, user equipment, and synchronization control unit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180106116A (ko) * 2017-03-17 2018-10-01 한국전자통신연구원 통신 네트워크에서 자원 할당 방법 및 장치
KR20190097620A (ko) * 2018-02-12 2019-08-21 한국전자통신연구원 다채널 무선 통신 시스템에서 상향링크 채널을 운영하기 위한 방법 및 장치
WO2019160280A1 (ko) * 2018-02-14 2019-08-22 주식회사 케이티 릴레이 노드에서 rrc 메시지를 처리하는 방법 및 그 장치
US11497066B2 (en) 2018-02-14 2022-11-08 Kt Corporation Method for processing RRC message in relay node, and device for same
WO2023038253A1 (ko) * 2021-09-09 2023-03-16 삼성전자 주식회사 기지국에 대한 정보를 획득하기 위한 전자 장치, 방법, 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체

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