KR20200008615A - 무선 통신 시스템에서 v2x 통신을 위한 단말의 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 v2x 통신을 위한 단말의 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 V2X(vehicle-to-everything)통신을 위한 단말의 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말을 제공한다. 상기 방법은 다른 단말로부터 데이터를 수신하고, 상기 다른 단말과의 거리가 일정 값 이하인 경우에 한하여 상기 데이터에 대한 ACK/NACK(acknowledgement/negative-acknowledgement)을 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 단말의 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 단말의 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말에 관한 것이다.
최근 장치들 간 직접통신을 하는 D2D (Device-to-Device)기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, D2D는 공중 안전 네트워크(public safety network)을 위한 통신 기술로 주목 받고 있다. 공중 안전 네트워크는 상업적 통신 네트워크에 비해 높은 서비스 요구 조건(신뢰도 및 보안성)을 가지며 특히 셀룰러 통신의 커버리지가 미치지 않거나 이용 가능하지 않은 경우에도, 장치들 간의 직접 신호 송수신 즉, D2D 동작도 요구하고 있다.
D2D 동작은 근접한 기기들 간의 신호 송수신이라는 점에서 다양한 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, D2D 단말은 높은 전송률 및 낮은 지연을 가지며 데이터 통신을 할 수 있다. 또한, D2D 동작은 기지국에 몰리는 트래픽을 분산시킬 수 있으며, D2D 단말이 중계기 역할을 한다면 기지국의 커버리지를 확장시키는 역할도 할 수 있다.
한편, LTE-A(long term evolution-advanced)에서는 단말과 단말 간의 인터페이스를 사이드링크(sidelink)라 칭하며, 사이드링크는 차량들에 설치된 단말들 간 또는 차량에 설치된 단말과 다른 임의의 단말 간의 통신 즉, V2X(vehicle-to-everything) 통신에도 사용될 수 있다.
기존 무선통신 시스템에서의 V2X 통신에서는, HARQ(hybrid automatic repeat request)동작을 적용하지 않았다. HARQ 동작이란, 수신 단말 입장에서 보면, 수신한 데이터(예컨대, 패킷)에 대한 응답(acknowledgement/negative-acknowledgement: ACK/NACK)을 전송하고, NACK을 전송한 데이터를 다시 수신하는 동작을 포함할 수 있다. 전송 단말 입장에서 보면, 데이터를 전송하고, 상기 데이터에 대한 ACK/NACK을 수신하고, NACK이 발생한 데이터를 재전송하는 동작을 포함할 수 있다. HARQ에서는, 오류가 발생한 원래의 패킷과 재전송(재수신)된 패킷을 합하여 디코딩을 시도한다. 전송 단말은 재전송되는 패킷의 채널 코딩 이득을 증가시키며 전송할 수 있다.
이러한 HARQ 동작을, 장래의 무선통신 시스템에서는 V2X 통신에 적용할 수도 있다. 그런데, V2X 통신 예컨대, 차량에 설치된 단말들 간에서의 통신에서는, 단말들이 매우 빠르게 이동하고 이동 방향도 다양하게 변할 수 있으므로, 단말들 간의 채널 상태가 급변할 수 있다. 이러한 특징을 가지는 V2X 통신에 HARQ 동작을 도입할 경우, 상기 특징을 고려한 단말 동작 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 V2X 통신을 위한 단말의 동작 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 무선 통신 시스템에서 V2X(vehicle-to-everything)통신을 위한 제1 단말의 동작 방법을 제공한다. 상기 방법은 제2 단말로부터 데이터를 수신하고, 상기 제2 단말과의 거리가 일정 값 이하인 경우에 한하여 상기 데이터에 대한 ACK/NACK(acknowledgement/negative-acknowledgement)을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리는, 상기 제2 단말과의 지리적 거리(geographic distance) 및 무선 거리(radio distance) 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 지리적 거리는 상기 제2 단말로부터 수신한 GNSS(global navigation satellite system) 정보 또는 좌표 값에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 GNSS 정보 또는 상기 좌표 값은 상기 제2 단말로부터 수신한 스케줄링 할당(scheduling assignment: SA) 정보에 포함될 수 있다.
상기 무선 거리는 상기 제2 단말로부터 수신한 참조 신호를 이용하여 측정한 RSRP(reference signal received power) 또는 RSRQ(reference signal received quality)에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치보다 큰 경우, 상기 제2 단말과의 거리가 일정 값 이하인 것으로 판단할 수 있다.
상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치 이하인 경우, 상기 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하지 않을 수 있다.
상기 제2 단말과의 거리는, 상기 제2 단말로부터 주기적으로 수신한 참조 신호의 RSRP 또는 RSRQ 값의 시간적 변화량에 기반하여 판단할 수 있다.
상기 제2 단말로부터 주기적으로 수신한 참조 신호의 RSRP 또는 RSRQ 값이 시간 경과에 따라 감소하여 특정 시간 이후부터 문턱치 이하가 될 것으로 예상되면, 상기 특정 시간 이후부터는 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하지 않을 수 있다.
상기 데이터는 V2X(vehicle-to-everything) 신호일 수 있다.
상기 제2 단말과의 거리에 기반하여, 상기 제1 단말이 피드백할 정보의 종류를 결정할 수 있다.
상기 제1 단말 및 상기 제2 단말은 차량에 설치된 단말들일 수 있다.
다른 측면에서 제공되는 단말(User equipment; UE)은, 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버 및 상기 트랜시버와 결합하여 동작하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 다른 단말로부터 데이터를 수신하고, 상기 다른 단말과의 거리가 일정 값 이하인 경우에 한하여 상기 데이터에 대한 ACK/NACK(acknowledgement/negative-acknowledgement)을 전송하는 것을 특징으로 한다.
V2X 통신을 수행하던 단말들 간의 지리적 또는 무선 상의 거리가 멀어져, 데이터 수신 단말이 ACK/NACK 신호를 전송하여도 이 ACK/NACK 신호를 데이터 전송 단말이 수신할 수 없을 수 있다. 이러한 경우에도 ACK/NACK을 전송한다면, 이는 다른 단말들에게 불필요한 간섭을 발생시키고 자원 활용 측면에서도 비효율적이다. 본 발명에서는 이러한 점을 고려하여, V2X 통신을 수행하는 단말들 간의 지리적/무선 거리에 따라 ACK/NACK 전송 여부가 결정된다. 그 결과, 다른 단말들에게 불필요한 간섭을 발생시키지 않고 자원 활용 측면에서도 효율적으로, V2X 통신에서의 HARQ 동작을 지원할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선통신 시스템의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 명세서의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선통신 시스템의 또 다른 일례를 나타낸다.
도 3은 특정한 뉴머럴러지가 적용되는 일례를 나타낸다. 즉, 도 3은 μ=0인 경우를 나타낸다.
도 4는 또 다른 뉴머럴러지가 적용되는 일례를 나타낸다. 즉, 도 4은 μ=1인 경우를 나타낸다.
도 5는 자원 그리드(resource grid)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 7은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 8은 V2X 또는 D2D 통신을 수행하는 단말들을 예시한다.
도 9는 V2X/D2D 관련한 전송 모드(transmission mode: TM)에 따른 단말 동작을 예시한다.
도 10은 자원 단위의 구성 예를 나타낸다.
도 11은 V2X 통신을 위한 시나리오들을 예시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신을 위한 단말의 동작 방법을 나타낸다.
도 13은, V2X 통신을 수행하는 단말들 간에서 도 12의 방법을 구체적으로 적용하는 일 예를 나타낸다.
도 14는, 측정 RSRP/RSRQ를 시간 영역으로 확대 해석하여 HARQ 피드백 여부를 결정하는 예를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 실시예가 구현되는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 16은 프로세서(1100)를 구성하는 일 예를 나타낸다.
이하에서 설명하는 기술적 특징은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준화 기구에 의한 통신 규격이나, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 표준화 기구에 의한 통신 규격 등에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 3GPP 표준화 기구에 의한 통신 규격은 LTE(Long Term Evolution) 및/또는 LTE 시스템의 진화를 포함한다. LTE 시스템의 진화는 LTE-A(Advanced), LTE-A Pro, 및/또는 5G NR(New Radio)을 포함한다. IEEE 표준화 기구에 의한 통신 규격은 IEEE 802.11a/b/g/b/ac/ax 등의 무선랜(wireless local area network) 시스템을 포함한다. 상술한 시스템은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), 및/또는 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 등의 다양한 다중접속기술을 상향링크 및/또는 하향링크에 사용한다. 얘를 들어, 하향링크에는 OFDMA 만을 사용하고 상향링크에는 SC-FDMA 만이 사용될 수도 있고, 하향링크 및/또는 하향링크에 OFDMA와 SC-FDMA가 혼용될 수도 있다.
도 1은 본 명세서의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선통신 시스템의 일례를 나타낸다. 구체적으로 도 1은 E-UTRAN(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network)을 기반으로 하는 일례이다. 상술한 LTE는 E-UTRAN(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network)을 사용하는 E-UMTS(Evolved-UMTS)의 일부이다.
E-UTRAN은 단말(10; User Equipment, UE)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), MT(mobile terminal), 무선기기(Wireless Device), 스테이션(STA) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core, 30), 보다 상세하게는 S1-MME를 통해 MME(Mobility Management Entity)와 S1-U를 통해 S-GW(Serving Gateway)와 연결된다.
EPC(30)는 MME, S-GW 및 P-GW(Packet Data Network-Gateway)로 구성된다. MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. S-GW는 E-UTRAN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이며, P-GW는 PDN을 종단점으로 갖는 게이트웨이이다.
도 2는 본 명세서의 기술적 특징이 적용될 수 있는 무선통신 시스템의 또 다른 일례를 나타낸다. 구체적으로 도 2는 5G NR(New Radio) 규격이 활용되는 일례이다. 5G NR 규격(이하 "NR" 규격)에 사용되는 통신 개체는 도 1에 소개된 개체(eNB, MME, S-GW)의 기능을 일부 또는 전부 흡수하는데, 종전 규격과의 구별을 위해 "NG"라는 명칭으로 식별될 수 있다.
도 2의 시스템은 단말(UE)과 통신하는 NG-RAN(Radio Access Network)을 포함하고, NG-RAN(21, 22)은 기지국에 대응되는 개체이며, gNB(21) 또는 ng-eNB(22)를 포함한다. NG-RAN(21, 22) 개체들 간에는 Xn 인터페이스라 불리는 네트워크 인터페이스가 정의된다. gNB(21)는 단말(UE)을 위한 NR 사용자 평면 및 제어 평면을 제공하고 도 2에 도시된 NG 인터페이스를 통해 5GC(5G Core network)에 접속한다. Ng-eNB(22)는 단말(UE)을 위해 UTRA(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access) 기반의 사용자 평면과 제어 평면을 제공하는 개체로, NG 인터페이스를 통해 5GC에 접속한다.
AMF(Access and Mobility Management Function)는 종래의 MME의 기능을 포함하는 개체이며, NG-RAN(21, 22)과는 NG-C 인터페이스를 통해 통신한다. NG-C 인터페이스는 NG-RAN과 AMF 간의 제어 평면 인터페이스이다.
UPF(User Plane Function)는 종래의 S-GW의 기능을 포함하는 개체이며, NG-RAN(21, 22)과는 NG-U 인터페이스를 통해 통신한다. NG-U 인터페이스는 NG-RAN과 AMF 간의 사용자 평면 인터페이스이다.
도 1 및/또는 도 2의 시스템 상에서, 네트워크(예를 들어, NG-RAN 및/또는 E-UTRAN)와 단말 사이의 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1 (제1계층), L2 (제2계층), L3(제3계층)로 구분될 수 있는데, 이 중에서 제1계층에 속하는 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용한 정보전송서비스(Information Transfer Service)를 제공하며, 제3계층에 위치하는 RRC(Radio Resource Control) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 기지국간 RRC 메시지를 교환한다.
이하 물리채널을 통해 송수신되는 무선 프레임의 구조를 설명한다.
LTE 규격(및 LTE 규격의 진화)에서는 하나의 무선 프레임이 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 2개의 슬롯(slot)으로 구성되었다. 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 한다. TTI는 스케줄링의 최소 단위일 수 있다.
NR 규격은, LTE 규격과 다르게, 다양한 뉴머럴로지(numerology)를 지원하고, 이에 따라 무선 프레임의 구조가 다양한 설정된다. NR 규격에서는 주파수 도메인 상에서 다수의 부반송파 간격(subcarrier spacing)을 지원하는데, NR의 뉴머럴로지는 사용되는 뉴머럴로지에 의해 정해진다. 하기 표1 은 NR에서 지원되는 다수의 뉴머럴로지를 표시한다. 각각의 뉴머럴로지는 인덱스 "?" 에 의해 식별된다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1에 표시된 바와 같이. 부반송파 간격은 15, 30, 60, 120, 240 kHz 중에 어느 하나로 정해질 수 있으나, 구체적인 수치는 변경 가능하므로 각각의 간격(=스페이싱)(예를 들어, μ=0, 1, ..., 4)은 제1, 제2, 내지 제N 부반송파 간격으로 표시될 수 있다.
표 1에 표시된 바와 같이, 부반송파 간격에 따라 사용자 데이터(예를 들어, PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel), PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) 등)를 전송하는데 사용되지 않을 수 있다. 즉, 특정한 적어도 하나의 부반송파 간격(예를 들어, 240 kHz)에서만 사용자 데이터 전송이 지원되지 않을 수 있다.
또한, 표 1에 표시된 바와 같이, 부반송파 간격에 따라 동기채널(예를 들어. PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), PBCH(Physical Broadcast CHannel) 등)이 지원되지 않을 수 있다. 즉, 특정한 적어도 하나의 부반송파 간격(예를 들어, 60 kHz)에서만 동기채널이 지원되지 않을 수 있다.
NR 규격은 다양한 뉴머럴로지, 즉 다양한 부반송파 간격에 따라 포함되는 슬롯의 개수와 심볼의 개수가 다르게 설정될 수 있다. 구체적인 일례는 하기 표 2와 같을 수 있다.
[표 2]
Figure pct00002
표 2에 따르면, "μ=0"인 제1 뉴머럴러지가 적용되는 경우, 하나의 무선 프레임은 10개의 서브프레임을 포함하고, 하나의 서브 프레임은 1개의 슬롯에 대응되며, 1개의 슬롯은 14개의 심볼을 포함한다. 본 명세서에서 '심볼'은 특정시간 구간 동안 전달되는 신호를 의미하며, 예를 들어 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 프로세싱에 의해 생성되는 신호를 의미할 수 있다. 즉, 본 명세서의 심볼은 OFDM/OFDMA 심볼이나 SC-FDMA 심볼 등을 의미할 수 있다. 각각의 심볼 간에는 CP(cyclic prefix)가 위치할 수 있다.
도 3은 특정한 뉴머럴러지가 적용되는 일례를 나타낸다. 즉, 도 3은 μ=0인 경우를 나타낸다.
도 4는 또 다른 뉴머럴러지가 적용되는 일례를 나타낸다. 즉, 도 4은 μ=1인 경우를 나타낸다.
표 2의 일례는 노멀 CP(cyclic prefix)가 적용되는 일례일 수 있다. 만약 확장 CP(extended CP)가 적용되는 경우에는 하기 표 3의 뉴머럴러지가 적용될 수 있다.
[표 3]
Figure pct00003
한편, 본 명세서의 일례가 적용되는 무선 시스템에는 FDD(Frequency Division Duplex) 및/또는 TDD(Time Division Duplex)가 적용될 수 있다. TDD가 적용되는 경우, LTE 시스템에서는 서브프레임 단위로 상향링크(uplink) 및 하향링크(downlink) 서브프레임이 할당된다.
NR 규격/시스템의 경우 하기 표와 같이 심볼 단위로 하향링크(downlink, D로 표시), 플렉서블(flexible, X로 표시), 상향링크(uplink, U로 표시)로 구분될 수 있다. 하기 표의 내용은 특정한 셀에 공통으로 적용되거나, 인접한 셀에 공통으로 적용되거나, 각 단말(UE)에 대해 개별적으로 또는 상이하게 적용될 수 있다.
[표 4]
Figure pct00004
설명의 편의상, 표 4는 실제 NR 규격에서 정의된 포맷의 일부만을 표시한 것이며, 구체적인 할당 기법은 변경이나 추가될 수 있다.
단말은 상위 계층 신호를 통해 슬롯의 포맷을 설정 받거나, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 통해 송신되는 DCI(Downlink Control Information)를 통해 슬롯의 포맷을 설정 받거나, 상위 계층 신호(즉, RRC 신호) 및 DCI의 조합에 기반하여 슬롯의 포맷을 설정 받을 수 있다.
도 5는 자원 그리드(resource grid)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5의 일례는 NR 규격에서 사용되는 시간-주파수 자원 그리드이다. 도 5의 일례는 상향링크 및/또는 하향링크에 적용될 수 있다. 도시된 바와 같이 하나의 서브프레임 내에서, 시간 축 상으로 다수의 슬롯이 포함된다. 구체적으로 "μ" 값에 따라 표현하면 자원 그리드 내에서는 "14·2μ" 개의 심볼이 표현될 수 있다. 또한 도시된 바와 같이 하나의 자원 블록(resource block; RB)은 연속하는 12개의 서브캐리어를 차지할 수 있다. 하나의 자원 블록은 물리 자원 블록(Physical RB; PRB)이라 불릴 수 있고, 각 물리 자원 블록 내에는 12개의 자원 요소(Resource Element; RE)가 포함될 수 있다. 할당 가능한 자원 블록(RB)의 개수는 최소 값과 최대값을 기반으로 결정될 수 있다. 또한 할당 가능한 자원 블록(RB)의 개수는 뉴머럴로지("μ")에 따라 개별적으로 설정될 수 있고, 상향링크 및 하향링크에 대해 동일한 값으로 설정되거나 상이한 값으로 설정될 수 있다.
이하 NR 규격에서 수행되는 셀 탐색(cell search) 기법에 대해 설명한다. UE는 셀(Cell)과의 시간 및/또는 주파수 동기를 획득하고 셀의 식별자(cell ID)를 획득하기 위해 셀 탐색을 수행할 수 있다. 셀 탐색을 위해서는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal), PBCH(Physical Broadcast CHannel) 등의 동기 채널이 사용될 수 있다.
이하, 네트워크 개체 간의 프로토콜 구조에 대해 설명한다.
도 6은 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이고, 도 7은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 6 및 7을 참조하면, 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위 계층인 MAC(Medium Access Control) 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.
서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신기와 수신기의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 OFDM 프로세싱에 따라 변조될 수 있고, 시간과 주파수를 무선자원으로 활용한다.
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.
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. 제어 평면에서의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층의 기능은 제어 평면 데이터의 전달 및 암호화/무결정 보호(integrity protection)를 포함한다.
사용자 평면에서의 SDAP(Service Data Protocol)는 QoS 플로우와 DRB(Data Radio Bearer)간의 매핑을 수행한다.
RRC(Radio Resource Control) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 무선베어러(RB)는 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)와 DRB(Data RB) 두가지로 나누어 질 수 있다. SRB는 제어 평면에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 사용자 평면에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.
RRC 계층과 관련해서, LTE 규격에서는 단말의 RRC 계층과 E-UTRAN의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 확립되면, 단말은 RRC 연결(RRC connected) 상태에 있고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들(RRC idle) 상태에 있었다. NR 규격에서는 RRC-비활성화(RRC-Inactive) 상태가 추가로 도입되었다. RRC-비활성화 상태는 다양한 목적으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 mMTC(massive Machine Type Communications) 단말을 효율적으로 관리하한 상태로 사용될 수 있다. 특정한 조건이 만족되면 상술한 3가지 상태 중 어느 하나의 상태에서 나머지 다른 상태로 천이가 이루어진다.
RRC 상태에 따라 미리 설정된 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, RRC 아이들(RRC idle)과 RRC-비활성화(RRC-Inactive) 상태에서는, SI(system information)가 방송되고, 단말이 관리하는 Cell re-selection을 기반으로 이동성이 지원될 수 있다. 다만 RRC 아이들 상태에서는 도 2 등에서 설명된 5GC(5G Core network)에서 단말을 위한 페이징(paging)을 관리하고 5GC 페이징을 위한 DRX(discontinuous reception) 동작이 지원될 수 있지만, RRC-비활성화 상태에서는 도 2 등에서 설명된 NG-RAN(Radio Access Network)에서 단말을 위한 페이징을 관리하고 NG-RAN 페이징을 위한 DRX 동작이 지원될 수 있다. 한편, RRC-비활성화 상태와 RRC 연결 상태 모두에서는 NG-RAN과 단말 간에 사용자 평면과 제어 평면이 모두 설정될 수 있다. RRC 연결 상태에서는 네트워크가 관리하는 이동성이 지원되고, 단말을 위한 상향/하향 유니케스트 데이터가 처리될 수 있다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향링크 전송채널로는 시스템정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel)과 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 하향링크 SCH(Shared Channel)이 있다. 또한 페이징을 위한 PCH(paging channel)이 정의된다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 상향링크 SCH(Shared Channel)가 있다.
전송채널 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), DTCH(Dedicated Traffic Channel)등이 있다.
물리채널(Physical Channel)은 시간 영역에서 여러 개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 여러 개의 부반송파(Sub-carrier)로 구성된다. 하나의 서브프레임(Sub-frame)은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심벌(Symbol)들로 구성된다. 자원블록은 자원 할당 단위로, 복수의 OFDM 심벌들과 복수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다. 또한 각 서브프레임은 PDCCH(Physical Downlink Control Channel) 즉, L1/L2 제어채널을 위해 해당 서브프레임의 특정 OFDM 심벌들(예, 첫번째 OFDM 심볼)의 특정 부반송파들을 이용할 수 있다. TTI(Transmission Time Interval)는 스케줄러가 자원 할당을 위해 사용하는 기본 시간 단위로 하나 또는 복수개의 슬롯 단위로 정의되거나 미니-슬롯 단위로 정의될 수 있다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
이제 D2D 동작에 대해 설명한다. 3GPP LTE-A에서는 D2D 동작과 관련한 서비스를 근접성 기반 서비스(Proximity based Services: ProSe)라 칭한다. 이하 ProSe는 D2D 동작과 동등한 개념이며 ProSe는 D2D 동작과 혼용될 수 있다.
ProSe에는 ProSe 직접 통신(communication)과 ProSe 직접 발견(direct discovery)이 있다. ProSe 직접 통신은 근접한 2 이상의 단말들 간에서 수행되는 통신을 말한다. 상기 단말들은 사용자 평면의 프로토콜을 이용하여 통신을 수행할 수 있다. ProSe 가능 단말(ProSe-enabled UE)은 ProSe의 요구 조건과 관련된 절차를 지원하는 단말을 의미한다. 특별한 다른 언급이 없으면 ProSe 가능 단말은 공용 안전 단말(public safety UE)와 비-공용 안전 단말(non-public safety UE)를 모두 포함한다. 공용 안전 단말은 공용 안전에 특화된 기능과 ProSe 과정을 모두 지원하는 단말이고, 비-공용 안전 단말은 ProSe 과정은 지원하나 공용 안전에 특화된 기능은 지원하지 않는 단말이다.
ProSe 직접 발견(ProSe direct discovery)은 ProSe 가능 단말이 인접한 다른 ProSe 가능 단말을 발견하기 위한 과정이며, 이 때 상기 2개의 ProSe 가능 단말들의 능력만을 사용한다. EPC 차원의 ProSe 발견(EPC-level ProSe discovery)은 EPC가 2개의 ProSe 가능 단말들의 근접 여부를 판단하고, 상기 2개의 ProSe 가능 단말들에게 그들의 근접을 알려주는 과정을 의미한다.
이하, 편의상 ProSe 직접 통신은 D2D 통신, ProSe 직접 발견은 D2D 발견이라 칭할 수 있다. D2D 동작에 사용되는 링크를 LTE에서는 사이드링크(sidelink)라 칭한다.
이제 V2X(vehicle to everything) 통신에 대해 설명한다. V2X는 차량에 설치된 단말과 다른 단말 간의 통신을 의미하며, 상기 다른 단말이 보행자, 차량, 인프라스트럭쳐일 수 있으며, 이 때, 차례로 V2P(vehicle to pedestrian), V2V(vehicle to vehicle), V2I(vehicle to infrastructure) 등으로 칭할 수 있다.
V2X 통신은, 기존 LTE 통신에서 사용하는 기지국과 단말 간의 상향/하향링크가 아닌 D2D 동작에서 정의된 사이드링크(sidelink)를 통해 데이터/제어정보를 송수신할 수 있다.
사이드링크에는 다음과 같은 물리적 채널들이 정의될 수 있다.
PSBCH(Physical Sidelink Broadcast CHannel)는 물리 사이드링크 방송 채널이다. PSCCH(Physical Sidelink Control CHannel)는 물리 사이드링크 제어 채널이다. PSDCH(Physical Sidelink Discovery CHannel)는 물리 사이드링크 발견 채널이다. PSSCH(Physical Sidelink Shared CHannel)는 물리 사이드링크 공유 채널이다. SLSS(Sidelink Synchronization Signal)는 사이드링크 동기화 신호이다. SLSS에는 PSSS(Primary Sidelink Synchronization Signal)와 SSSS(Secondary Sidelink Synchronization Signal)가 있을 수 있다. SLSS와 PSBCH는 함께 전송될 수 있다.
사이드링크는 단말 대 단말 간의 인터페이스를 의미할 수 있으며, 사이드링크는 PC5 인터페이스에 대응할 수 있다.
도 8은 V2X 또는 D2D 통신을 수행하는 단말들을 예시한다.
도 8을 참조하면, V2X/D2D 통신에서 단말(UE)이라는 용어는 주로 사용자의 단말을 의미한다. 하지만, 기지국(eNB)과 같은 네트워크 장비가 단말 사이의 통신 방식에 따라 신호를 송수신하는 경우, 역시 일종의 단말로 간주될 수도 있다.
단말 1(UE 1)은 일련의 자원의 집합을 의미하는 자원 풀(resource pool) 내에서 특정한 자원에 해당하는 자원 단위(resource unit)를 선택하고, 해당 자원 단위를 사용하여 V2X/D2D 신호를 송신하도록 동작할 수 있다. 이에 대한 수신 단말인 단말 2(UE 2)는, 단말 1이 신호를 전송할 수 있는 자원 풀을 설정 받고, 해당 자원 풀 내에서 단말 1의 신호를 검출할 수 있다.
여기서, 단말 1이 기지국의 연결 범위에 있는 경우, 기지국이 자원 풀을 알려줄 수 있다. 반면, 단말 1이 기지국의 연결 범위 밖에 있는 경우, 다른 단말이 자원 풀을 알려주거나 혹은 사전에 정해진 자원으로 결정될 수도 있다.
일반적으로 자원 풀을 복수의 자원 단위로 구성되며, 각 단말은 하나 혹은 복수의 자원 단위를 선정하여 자신의 D2D 신호 송신에 사용할 수 있다.
도 9는 V2X/D2D 관련한 전송 모드(transmission mode: TM)에 따른 단말 동작을 예시한다.
도 9(a)는 전송 모드 1, 3에 대한 것이고, 도 9(b)는 전송 모드 2, 4에 대한 것이다. 전송 모드 1/3에서는, 기지국이 단말 1에게 PDCCH(보다 구체적으로 DCI)를 통해 자원 스케줄링을 수행하고, 단말 1은 해당 자원 스케줄링에 따라 단말 2와 D2D/V2X 통신을 수행한다. 단말 1은 단말 2에게 PSCCH(physical sidelink control channel)을 통해 SCI(sidelink control information)을 전송한 후, 상기 SCI에 기반한 데이터를 PSSCH(physical sidelink shared channel)을 통해 전송할 수 있다. 전송 모드 1은 D2D에, 전송 모드 3은 V2X에 적용될 수 있다.
전송 모드 2/4는, 단말이 스스로 스케줄링을 하는 모드라 할 수 있다. 보다 구체적으로, 전송 모드 2는 D2D에 적용되며, 설정된 자원 풀 내에서 단말이 자원을 스스로 선택하여 D2D 동작을 수행할 수 있다. 전송 모드 4는 V2X에 적용되며, 센싱/SA 디코딩 과정 등을 거쳐 선택 윈도우 내에서 단말이 스스로 자원을 선택한 후 V2X 동작을 수행할 수 있다. 단말 1은 단말 2에게 PSCCH을 통해 SCI을 전송한 후, 상기 SCI에 기반한 데이터를 PSSCH을 통해 전송할 수 있다. 이하, 전송 모드를 모드로 약칭할 수 있다.
기지국이 PDCCH를 통해 단말에게 전송하는 제어 정보를 DCI(downlink control information)이라 칭하는데 반해, 단말이 PSCCH를 통해 다른 단말에게 전송하는 제어 정보를 SCI라 칭할 수 있다. SCI는 사이드링크 스케줄링 정보를 전달할 수 있다. SCI에는 여러가지 포맷이 있을 수 있는데, 예컨대, SCI 포맷 0과 SCI 포맷 1이 있을 수 있다.
SCI 포맷 0은 PSSCH의 스케줄링을 위해 사용될 수 있다. SCI 포맷 0에는, 주파수 홉핑 플래그(1 비트), 자원 블록 할당 및 홉핑 자원 할당 필드(사이드링크의 자원 블록 개수에 따라 비트 수가 달라질 수 있음), 시간 자원 패턴(time resource pattern, 7 비트), MCS (modulation and coding scheme, 5 비트), 시간 어드밴스 지시(time advance indication, 11비트), 그룹 목적지 ID(group destination ID, 8 비트) 등을 포함할 수 있다.
SCI 포맷 1은 PSSCH의 스케줄링을 위해 사용될 수 있다. SCI 포맷 1에는, 우선권(priority, 3 비트), 자원 유보(resource reservation, 4 비트), 초기 전송 및 재전송의 주파수 자원 위치(사이드링크의 서브 채널 개수에 따라 비트 수가 달라질 수 있음), 초기 전송과 재전송 간의 시간 갭(time gap between initial transmission and retransmission, 4 비트), MCS(5 비트), 재전송 인덱스(1 비트), 유보된 정보 비트(reserved information bit) 등을 포함한다. 유보된 정보 비트를 이하 유보된 비트(reserved bit)라고 약칭할 수 있다. 유보된 비트는 SCI 포맷 1의 비트 사이즈가 32비트가 될 때까지 추가될 수 있다. 즉, SCI 포맷 1은 서로 다른 정보를 포함하는 복수의 필드들을 포함하는데, 상기 SCI 포맷 1의 고정된 총 비트 개수(32 비트)에서 상기 복수의 필드들의 총 비트 개수를 제외한 나머지 개수의 비트들을 유보된 비트라 칭할 수 있다.
SCI 포맷 0은 전송 모드 1, 2에 사용될 수 있고, SCI 포맷 1은 전송 모드 3, 4에 사용될 수 있다.
도 10은 자원 단위의 구성 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 자원 풀의 전체 주파수 자원이 NF개로 분할될 수 있고, 자원 풀의 전체 시간 자원이 NT개로 분할되어, 자원 풀 내에서 총 NF*NT 개의 자원 단위가 정의될 수 있다.
여기서는, 해당 자원 풀이 NT 서브프레임을 주기로 반복되는 경우를 예시하고 있다.
하나의 자원 단위(예컨대, Unit#0)는 도 10에서 나타난 바와 같이, 주기적으로 반복하여 나타날 수 있다. 또는, 시간이나 주파수 차원에서의 다이버시티(diversity) 효과를 얻기 위해서, 하나의 논리적인 자원 단위가 맵핑되는 물리적 자원 단위의 인덱스가 시간에 따라 사전에 정해진 패턴으로 변화할 수도 있다. 이러한 자원 단위 구조에 있어서, 자원 풀이란 D2D 신호를 송신하고자 하는 단말이 송신에 사용할 수 있는 자원 단위들의 집합을 의미할 수 있다.
자원 풀은 여러 종류로 세분화될 수 있다. 예를 들어, 각 자원 풀에서 전송되는 D2D 신호의 내용(content)에 따라서 구분될 수 있다. 각 자원 풀은 다음과 구분될 수 있으며, 각각의 자원 풀에서 다음 D2D 신호의 내용은 전송될 수 있다.
1) 스케줄링 할당(Scheduling assignment: SA) 자원 풀 또는 D2D (sidelink) 제어 채널: 각 송신 단말이, 후행하거나 또는 같은 서브프레임에서 전송되는 D2D 데이터 채널의 자원 위치 및 그 외 데이터 채널의 복조를 위해서 필요한 정보들(예: 변조 및 코딩 기법(modulation and coding scheme: MCS)나 MIMO 전송 방식, 타이밍 어드밴스(timing advance) 등의 정보)을 포함하는 신호를 전송하는 자원 풀.
상기 1)에서 설명한 신호는 동일 자원 단위 상에서 D2D 데이터와 함께 다중화(multiplex)되어 전송될 수 있다. 이 경우 SA 자원 풀이란 SA가 D2D 데이터와 다중화되어 전송되는 자원 풀을 의미할 수 있다. SA 자원 풀은 D2D (sidelink) 제어 채널로 불릴 수도 있다.
2) D2D 데이터 채널: SA를 통하여 지정된 자원을 사용하여 송신 단말이 사용자 데이터를 전송하는데 사용하는 자원 풀. 만일 동일 자원 단위 상에서 D2D 데이터와 SA 정보가 함께 다중화되어 전송되는 것도 가능한 경우에는, D2D 데이터 채널을 위한 자원 풀에서는 SA 정보를 제외한 형태의 D2D 데이터 채널만이 전송되는 형태가 될 수 있다. 다시 말하면 SA 자원 풀 내의 개별 자원 단위 상에서 SA 정보를 전송하는데 사용되었던 자원 요소(resource element)를 D2D 데이터 채널 자원 풀에서는 여전히 D2D 데이터를 전송하는데 사용하는 것이다.
3) 디스커버리 채널(Discovery channel): 송신 단말이 자신의 ID(identity) 등의 정보를 전송하여, 인접 단말로 하여금 자신을 발견할 수 있도록 하는 메시지를 위한 자원 풀.
이상에서 설명한 D2D 신호의 내용이 동일한 경우에도, D2D 신호의 송수신 속성에 따라서 상이한 자원 풀을 사용할 수 있다. 일 예로, 동일한 D2D 데이터 채널이나 디스커버리 메시지라 하더라도 D2D 신호의 송신 타이밍 결정 방식(예를 들어, 동기 기준 신호의 수신 시점에서 송신되는지 아니면 상기 수신 시점에서 일정한 타이밍 어드밴스를 적용하여 전송되는지)이나 자원 할당 방식(예를 들어, 개별 신호의 전송 자원을 기지국이 개별 송신 단말에게 지정해주는지 아니면 개별 송신 단말이 자원 풀 내에서 자체적으로 개별 신호 전송 자원을 선택하는지), 신호 포맷(예를 들어 각 D2D 신호가 한 서브프레임에서 차지하는 심볼의 개수나, 한 D2D 신호의 전송에 사용되는 서브프레임의 개수), 기지국으로부터의 신호 세기, D2D 단말의 송신 전력 세기 등에 따라서 다시 상이한 자원 풀로 구분될 수도 있다.
전술한 바와 같이, D2D 통신에서 기지국이 D2D 송신 단말의 송신 자원을 직접 지시하는 방법을 모드 1(Mode 1), 전송 자원 영역이 사전에 설정되어 있거나 기지국이 전송 자원 영역을 지정하고, 단말이 직접 송신 자원을 선택하는 방법을 모드 2(Mode 2)라 부를 수 있다.
D2D 발견(discovery)의 경우에는, 기지국이 직접 자원을 지시하는 경우에는 타입 2(Type 2), 사전에 설정된 자원영역 혹은 기지국이 지시한 자원 영역에서 단말이 직접 전송 자원을 선택하는 경우는 타입 1(Type 1)이라 부를 수 있다.
한편, 상기 D2D는 사이드링크(sidelink)라고 불릴 수도 있다. SA는 물리 사이드링크 제어 채널(physical sidelink control channel: PSCCH), D2D 동기 신호(D2D synchronization signal)는 사이드링크 동기 신호(sidelink synchronization signal: SSS)라 칭할 수도 있다. D2D 통신 이전에, 가장 기본적인 정보를 전송하는 제어 채널을 물리 사이드링크 방송 채널(Physical sidelink broadcast channel: PSBCH)라 칭하며, PSBCH는 SSS와 함께 전송될 수 있으며, 혹은 다른 이름으로 PD2DSCH(Physical D2D synchronization channel)이라고 부를 수도 있다. 특정 단말이 자신이 주변에 있음을 알리기 위한 신호에는 상기 특정 단말의 ID가 포함되어 있을 수 있으며, 이러한 신호가 전송되는 채널을 물리 사이드링크 디스커버리 채널(physical sidelink discovery channel: PSDCH)라 부를 수 있다.
D2D에서는 D2D 통신 단말만이 PSBCH를 SSS와 함께 전송하였고, 이로 인하여, SSS의 측정은 PSBCH의 DM-RS(demodulation reference signal)를 이용하여 수행하였다. 커버리지 바깥(out-coverage)의 단말은 PSBCH의 DM-RS를 측정하고, 이 신호의 RSRP(reference signal received power) 등을 측정하여 자신이 동기화 소스(synchronization source)가 될지 여부를 결정할 수 있다.
도 11은 V2X 통신을 위한 시나리오들을 예시한다.
도 11(a)를 참조하면, V2X 통신은 단말(UE)들 간의 인터페이스인 PC5 기반(사이드링크)의 (단말들 간의) 정보 교환 동작을 지원할 수 있고, 도 11(b)와 같이, 기지국(eNodeB)과 단말(UE) 간의 인터페이스인 Uu 기반의 (단말들 간의) 정보 교환 동작을 지원할 수도 있다. 또한, 도 11(c)와 같이 PC5 및 Uu 모두를 사용하여 (단말들 간의) 정보 교환 동작을 지원할 수도 있다.
이제 본 발명에 대해 설명한다.
본 발명은, V2X 통신에 HARQ 동작을 적용할 경우, 피드백(ACK/NACK 피드백)의 수행 여부를 결정하는 방법에 관련이 될 수 있다. 예컨대, 송신 단에서 초기 전송(initial transmission)을 수행한 이후 수신 단에서 상기 초기 전송에 대한 신뢰성(reliability)을 판단하여 피드백(feedback)을 하는 경우(예를 들어, 상기 초기 전송에 대한 ACK/NACK 전송), 불필요한 피드백을 막기 위해서 수신 단의 상태에 따라 피드백 여부를 결정하는 방식에 대한 것이다. 본 발명은 자원에 대한 기지국의 제어가 없는 시나리오를 가지는 V2X(예컨대, 도 11(a))에 적합하나, 다른 시나리오에 적용되는 것을 배제하지는 않는다.
현재 LTE에서는, V2X 통신에서의 신뢰성을 높이기 위한 HARQ 동작 및 피드백 동작(즉, 데이터를 수신한 단말이 ACK/NACK을 피드백하는 동작)을 사용하고 있지 않다. 하지만, 장래의 무선통신 시스템에서 사용되는 eV2X (enhanced V2X)는, 더 높은 신뢰성이 요구될 수 있으며, 이러한 eV2X에서는 HARQ 동작을 배제하지 않을 수 있다. 즉, eV2X에는 HARQ 동작이 채용될 수 있다.
수신 단말이 데이터를 제대로 수신하였는지 여부를 알 수 없는 상태에서 데이터를 반복 전송하는 방법에 비하여, HARQ 피드백을 통해 수신 단말이 데이터를 제대로 수신하지 못하였음을 알려준 경우에만 재전송(retransmission)을 수행하는 방법은 여러가지 장점이 있을 수 있다. 예컨대, 채널 상태가 좋은 경우, 대부분 단말은 초기 전송 만으로 송수신이 충분히 가능할 수 있다. 이러한 상황에서는 HARQ 피드백을 통한 재전송 방법을 채용하는 것이 자원 활용 관점에서 장점이 클 것이다(즉, 혼잡도를 낮추고 하프 듀플렉스 문제도 줄일 수 있다). 또한, 재전송 횟수를 줄일 수 있으므로, 수신 단말 입장에서 여러 송신 단말로부터 받는 간섭이 낮아지는 효과가 있을 수 있다.
이와 같은 이유로, eV2X에서 필요성이 대두되는 HARQ 동작을 채용할 경우, HARQ 피드백을 위한 자원 할당이 별도로 필요할 수 있다. 이 때, HARQ 피드백이 불필요한 환경(예를 들어, 수신 단말들이 측정한 RSRP/RSRQ가 전체적으로 낮아 수신 단말이 HARQ 피드백을 전송하더라도 제대로 수신하기 어렵다고 판단되는 환경)에서는 피드백을 하지 않는 것이 자원의 활용도를 높일 수 있다.
일례로, 송신 단말(혹은 수신 단말)이 측정한 RSRP/RSRQ가 특정 기준 이하일 경우 혹은 RSRP가 점점 나빠지고 있는 경우 NACK 전송을 유도하지 않으면 자원을 더 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명에서는 HARQ 동작 시, 수신 단말이 특정시점(혹은 구간)이나 시간의 흐름에 따라 얻은 정보(예를 들어, RSRP, RSRQ, 위치(positioning) 정보, 피드백 문턱치)기반으로 피드백(예컨대, ACK/NACK 전송)에 대한 판단을 내리는 방식 혹은 피드백의 상태(예컨대, 신뢰할 수 있는 피드백인지) 혹은 피드백의 종류에 대한 결정(예를 들어, ACK/NACK, CQI 등)에 대해 제안한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 V2X 통신을 위한 단말의 동작 방법을 나타낸다.
도 12를 참조하면, 단말(편의상 제1 단말이라 하자)은 제2 단말로부터 데이터를 수신하고(S110), 상기 제2 단말과의 거리가 일정 값 이하인 경우에 한하여 상기 데이터에 대한 ACK/NACK(acknowledgement/negative-acknowledgement)을 전송(S120)할 수 있다.
여기서, 상기 제2 단말(송신 단말)과 상기 제1 단말(수신 단말)의 거리는 아래와 같은 기준에 의하여 정의될 수 있다.
1. 실제 거리(즉, 지리적 거리). 예를 들어, 단말의 지리적 위치, GNSS(global navigation satellite system)를 기준으로 한 위치.
2. 무선 거리(Radio distance). 예를 들어, 전송 단말이 전송한 참조 신호를 이용하여 수신 단말이 RSRP(reference signal received power), RSRQ(reference signal received quality) 등을 측정할 수 있다. 상기 RSRP/RSRP 값을 기준으로, 상기 전송 단말과 상기 수신 단말 간의 거리를 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치보다 큰 경우, 상기 제2 단말과의 거리가 일정 값 이하이고, 상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치 이하인 경우, 상기 제2 단말과의 거리가 일정 값보다 멀다고 판단할 수 있다. 상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치 이하인 경우, 상기 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하지 않을 수 있다.
무선 거리를 기준으로 단말들 간의 거리를 판단한다고 하면, 지리적으로 단말 A, B가 서로 가까이 위치하고 있다고 해도 단말 A, B 간의 채널 상태가 나빠 RSRP/RSRP 값이 낮게 측정된다면 상기 단말 A, B는 상호 간에 먼 거리에 위치한 단말들로 취급될 수 있다. 반대로, 지리적으로 단말 A, B가 서로 멀리 위치하고 있다고 해도 단말 A, B 간의 채널 상태가 좋아 RSRP/RSRP 값이 높게 측정된다면 상기 단말 A, B는 상호 간에 가까운 거리에 위치한 단말들로 취급될 수 있다.
전술한, 실제거리(지리적 거리를 의미, 이하 동일)에 대한 측정은 일례로 다음과 같을 수 있다. 먼저, 각 차량의 위치정보(예컨대, 좌표, 혹은 GNSS 정보)를 담은 제1 메시지(예를 들어, CAM/BSM)가 기본 서비스(basic service)를 위해 전송되고, 센싱 정보나 주행 의도(driving intention) 정보 등을 담은 제2 메시지가 추가적으로 전송될 수 있다. 주행 의도 정보란 좌/우 차선 변경, 좌회전/우회전 등과 같이 어떤 식으로 주행할 것인지 그 의도를 알려주는 정보일 수 있다. 이 때, 제1 메시지(위치 정보)는 상대적으로 긴 주기로 전송되거나 혹은 낮은 채널 코딩이 걸려 전송될 수 있다. 이러한 방법에 의하여 수신 측에서, 초기 전송만으로도 쉽게 제1 메시지 수신이 가능하게 할 수 있다.
또, 제2 메시지(센싱/주행 의도 정보)는 상대적으로 짧은 주기로 전송하거나 혹은 높은 채널 코딩이 걸리게 하거나 혹은 제2 메시지에 대해서만 HARQ 동작을 적용할 수도 있다. 이 경우, 제2 메시지에 대한 스케줄링 할당(SA)에서 소스(source) ID를 제1 메시지에서의 ID와 같게 설정하거나 그 일부를 동일하게 설정하여 어떤 차량이 전송하였는지 파악할 수 있다면, 제1 메시지에 실린 좌표와 자신의 좌표를 기준으로 거리가 측정될 수 있다.
만약, 제2 메시지에 HARQ가 적용될 경우, 제2 메시지에 대한 스케줄링 할당에서 서비스 타입이나 목적지(destination)를 보고 계산된 거리를 기준으로 현재 수신 단이 해당 메시지의 사전에 설정된 타겟 범위(target range)에 들어가는지 여부를 판단하여 HARQ 피드백 여부를 판단할 수 있다.
또한 일례로, 제1, 2 메시지가 따로 전송되지 않고 통합하여 전송되지만(예를 들어, 1개의 코드워드로 병합), 각 메시지 부분을 별도로 채널 코딩을 걸면서 위치 정보의 부분을 더 낮은 코딩율(coding rate)을 걸고 두 메시지를 모두 HARQ 전송을 적용할 수도 있다. 이 경우에도 마찬가지로 위치정보에 따라 판단된 실제거리와 스케줄링 할당에서 나타내는 사전에 설정된 타겟 범위를 보고 수신 단의 피드백 여부를 판단할 수 있다.
도 13은, V2X 통신을 수행하는 단말들 간에서 도 12의 방법을 구체적으로 적용하는 일 예를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 제1 단말과 제2 단말은 V2X 통신에 참여하는 단말들일 수 있다.
제2 단말은 제1 단말에게 제1 스케줄링 할당(SA) 정보를 전송한다(S210).
제2 단말은 상기 제1 SA 정보에 의하여 스케줄링되는 제1 메시지를 제1 단말에게 전송한다(S211). 상기 제1 메시지는 기본 서비스(basic service)를 위해 전송되는 메시지이며, 제2 단말의 ID, 위치 정보(예컨대, 좌표, 혹은 GNSS 정보)를 포함할 수 있다. 상기 제1 메시지에 대해서는 ACK/NACK이 항상 피드백되지 않도록 설정될 수 있다.
제2 단말은 제2 SA를 제1 단말에게 전송한다(S212). 상기 제2 SA는, 제2 단말의 ID, 서비스 타입, 목적지 정보 등을 포함할 수 있다. 제2 SA에 포함된 제2 단말의 ID는 상기 제1 메시지에 포함된 제2 단말의 ID와 동일하거나 적어도 일부가 동일하여, 제2 단말이 제1 메시지를 전송하였음을 제1 단말이 파악할 수 있게 한다.
제2 단말은 제2 SA에 의하여 스케줄링되는 제2 메시지를 제1 단말에게 전송한다(S213). 제2 메시지는, 센싱 정보나 주행 의도(driving intention) 정보를 포함할 수 있다. 제2 메시지는 제1 메시지보다 자주 전송되는 메시지일 수 있다.
제1 단말은 제2 단말과의 거리 계산 및 상기 거리를 기준으로 HARQ 피드백 여부를 결정한다(S214). 예를 들어, 제1 단말은 제1 메시지에 포함된 제2 단말의 위치 정보 및 자신의 위치 정보에 기반하여 제2 단말과의 거리를 계산할 수 있다. 그리고 이 거리를 미리 설정되거나 시그널링된 문턱치와 비교하여 그 결과에 따라 HARQ 피드백 여부를 결정할 수 있다.
제1 단말은, 특정 조건을 만족할 경우, 제2 메시지에 대한 ACK/NACK을 제2 단말에게 전송한다(S215). 예를 들어, 제2 단말과의 계산된 거리가 미리 설정되거나 시그널링된 문턱치 이하인 조건을 만족하면, ACK/NACK을 전송할 수 있다.
V2X 통신을 수행하던 단말들 간의 지리적 또는 무선 상의 거리가 멀어져 데이터 수신 단말이 ACK/NACK 신호를 전송하여도 이 ACK/NACK 신호를 데이터 전송 단말이 수신할 수 없을 수 있다. 이러한 경우에도 ACK/NACK을 전송한다면, 이는 다른 단말들에게 불필요한 간섭을 발생시키고 자원 활용 측면에서도 비효율적이다. 본 발명에서는 이러한 점을 고려하여, V2X 통신을 수행하는 단말들 간의 지리적/무선 거리에 따라 ACK/NACK 전송 여부가 결정된다. 그 결과, 다른 단말들에게 불필요한 간섭을 발생시키지 않고 자원 활용 측면에서도 효율적으로, V2X 통신에서의 HARQ 동작을 지원할 수 있다.
한편, 전술한 제안 방식에서는, 수신 단말이 소스 단말(예컨대, 전송 단말)로부터 일정 거리 내에 있는지 여부에 따라 HARQ 피드백 여부를 적용할지를 판단하는 예를 설명하였지만, 이는 제한이 아니며, 메시지 필터링(message filtering, 즉, 응용 레이어로 메시지를 올리지 않음) 여부에도 적용 가능하다.
또한, 일례로 디코딩 용량에 한계가 온 경우에, 멀티캐스트 메시지의 각 송신 단말들의 거리 및 타겟 범위를 판단하여, 먼저 디코딩할 메시지를 결정하는 기준으로도 사용될 수 있다. 또한 LTE의 CQI와 같이 채널의 상태 혹은 품질을 결정하는 기준으로 사용될 수도 있고, 피드백(예를 들어, ACK/NACK)의 상태 혹은 품질을 결정하는 기준으로도 사용될 수 있다.
한편, 본 발명은, 계산된 실제 거리(지리적 거리) 정보와 두 단말 사이의 무선 거리(예컨대, RSRP/RSRQ)를 모두 이용하여 위에서 언급한 피드백에 대한 판단을 내릴 수도 있다. 일례로, 수신 단말이 소스 단말로부터의 실제 거리와 RSRP/RSRQ를 모두 알 경우, 거리에 따른 RSRP/RSRQ 값을 알 수 있고 이를 시간 축으로 관찰하거나 평균을 취하여 거리에 따른 그 추이를 계산 및 추정할 수 있다. 이와 같은 정보를 이용하여 피드백을 할지 말지에 대한 판단을 하거나 어떤 피드백을 할지 결정할 수 있다.
무선 거리(RSRP/RSRQ)는 수신 단말에게 주기적 메시지가 수신되는 경우, 자원 재선택이 일어나기 전까지의 수신 신호(예컨대, DM-RS)의 크기를 측정하여 얻거나 혹은 포지셔닝(positioning)/무선 거리를 측정하기 위한 별도의 참조 신호 혹은 신호가 도입될 경우 이를 통해 알 수도 있다. 또, RSRP/RSRQ의 측정은 수신된 제어정보(예컨대, PSCCH)를 통해서도 가능하다.
무선 거리는 사전에 정의된 제어채널(예컨대, PSCCH)의 참조 신호(예: DM-RS)를 통한 단순한 채널 추정 및 전력 계산으로도 알 수 있다. 또한 PSCCH의 디코딩이 성공된 경우, 디코딩된 비트열을 추정 채널 값을 이용하여 수신된 신호를 재생성하여 전력을 추정할 수도 있다.
측정된 RSRP/RSRQ는 특정 시점에서의 무선 거리로 사용될 수도 있고, 여러 번 전송되는 신호를 통해 계산된 값을 통해(예컨대, 시간 축으로 관찰 혹은 평균) 그 추이를 살피는 목적으로 사용될 수 있다.
RSRP/RSRQ의 측정은 각 송신 단말에게 따로 적용될 수 있고, 그 구분은 송신 단말 ID로 하거나 주기적으로 예약된 자원의 위치로 구분할 수 있다. 측정된 RSRP/RSSQ를 이용하여 장래의 RSRP/RSRQ가 일정 값 이하가 될 것이라고 예측되면, 피드백 메시지(예컨대, ACK/NACK)를 전송하지 않을 수 있다. 이를 통해 불필요한 HARQ 재전송을 막을 수 있다.
특정 시점에서 보았을 때, 일례로, 측정 RSRP/RSRQ(혹은 RSRP/RSRQ에 연동된 무선 거리 정보)가 특정 문턱치보다 낮을 경우, 피드백 메시지를 전송하지 않을 수 있다.
또는, 다른 관점에서 측정된 RSRP/RSRQ가 특정 문턱치보다 높을 경우에만 피드백 메시지를 리포트할 수 있다. 여기서, 문턱치는 V2X 서비스마다 혹은 혼잡 레벨(congestion level)에 따라 혹은 서비스의 타겟 범위에 따라 다를 수 있다. 문턱치의 값은 상위 계층 신호(예: RRC 신호)를 통해 단말에게 직접 시그널링될 수도 있고, 사전에 정의된 채널(예: PSCH (보다 구체적으로 PSCH의 유보된 비트))을 통해서 단말에게 시그널링될 수도 있다.
일례로, 서비스에 따라 문턱치가 달라지는 경우, 가령 짧은 범위(short range)를 타겟으로 하는 서비스는 문턱치를 높게, 긴 범위(long range)를 타겟으로 하는 서비스는 문턱치를 낮게, HARQ가 불필요한 서비스는 문턱치를 무한대로 설정(이 경우, HARQ 프로세스를 종료한다는 의미일 수 있음)할 수 있다.
이와 같이, 어떤 서비스가 얼마만큼의 범위를 타겟팅하는지는 사전에 정의된 채널(예: PSCCH)을 통해 직접 시그널링되거나, 자원 풀 별로 구분을 하거나 혹은 반송파 별로 서비스를 구분할 수도 있다.
또한 일례로, 혼잡 레벨에 따라 문턱치가 달라지는 경우, 혼잡 레벨이 높아질수록 충돌이 발생할 단말의 개수가 많아지므로, 피드백으로 인한 추가적인 충돌을 막기 위해 문턱치를 높일 수 있다. 추가로, 특정 서비스가 HARQ 동작을 지원하지 않는다면 그 여부가 문턱치에 묵시적으로 전달될 수도 있고 별도의 지시 정보를 사전에 정의된 채널을 통해 시그널링해 줄 수도 있다.
또한, 시그널링되는 문턱치에 서비스 (혹은 패킷)의 우선권(priority), 소스 ID가 연동 될 수도 있고, 피드백의 판단에 도움을 줄 목적으로 별도로 시그널링이 될 수도 있다. 이로 인해 수신 단말은 RSRP/RSRQ 기반이거나 혹은 서비스에 따른 HARQ 동작 여부를 인지하고 피드백 여부를 결정할 수 있다.
측정 RSRP/RSRQ를 시간 영역으로 확대해서 해석하여 과거에 지속적으로 관찰한 RSRP/RSRQ가 앞으로 줄어들거나 혹은 늘어나는 것이 예측된다면 현재 시점에서 피드백을 리포트하지 않을 수 있다.
도 14는, 측정 RSRP/RSRQ를 시간 영역으로 확대 해석하여 HARQ 피드백 여부를 결정하는 예를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 단말은 주기적으로 다른 단말이 전송한 참조 신호를 이용하여 RSRP/RSRQ를 측정할 수 있다. 예컨대, 단말은 141, 142, 143 시점에서 다른 단말이 전송한 참조 신호를 이용하여 RSRP/RSRQ를 측정할 수 있다. 이 때, 141, 142, 143 시점에서 측정한 RSRP/RSRQ가 점차 줄어든다고 가정해 보자. 그리고, 144 시점에서의 RSRP/RSRQ가 문턱치 이하로 줄어들 것으로 예상된다고 가정해 보자.
이 경우, 단말은 144 시점에서 실제로 RSRP/RSRQ를 측정할 필요 없이, 기존의 측정 결과를 확장 적용/해석하여 144 시점에서의 HARQ 피드백 여부를 결정할 수 있다. 즉, 141, 142, 143 시점에서의 RSRP/RSRQ 측정 값의 변화량을 고려할 때, 144 시점에서의 RSRP/RSRQ 측정 값이 문턱치 이하가 될 것으로 예상/추정된다면, 144 시점에서 HARQ 피드백을 하지 않을 수 있다.
일례로, 반대방향으로 진행하는 차량들이 있을 때, RSRP/RSRQ 측정 값은 도 14와 같은 패턴으로 나타날 수 있다. 이 경우, 과거 구간(141, 142, 143 시점을 포함하는 구간)에 대한 RSRP/RSRQ로부터 장래 구간(144 시점을 포함하는 구간)에 대한 RSRP/RSRQ를 예측하여 144 시점에서는 HARQ 피드백을 하지 못하게 할 수 있다. 만약, 반대 방향으로 멀어지던 차량이 U턴을 하여 돌아오는 경우에는 일정시간 후 다시 RSRP/RSRQ가 증가할 것인데, 이 경우, RSRP/RSRQ의 변화 추이에 따라 HARQ 피드백을 다시 허용할 수도 있다.
장래 일어날 차량의 행동을 예측하기는 어려울 수 있으므로, 아래와 같은 조건을 만족시키는 경우에 한하여 RSRP/RSRQ의 추이를 예상하여 반영하고 그 외의 상황에서는 특정 시간에서 측정 RSRP/RSRQ의 문턱치 비교로 피드백 여부를 결정할 수도 있다.
1) 일정시간 동안 특정 RSRP/RSRQ 문턱치 범위에서 RSRP/RSRQ 측정값이 유지될 경우.
2) RSRP/RSRQ의 평균적인 변화 정도(예: RSRP/RSRQ의 변화량/시간)가 특정 문턱치 이상(혹은 이후)인 경우.
상기 문턱치는 고정된 값을 사용하거나 상위 계층 신호 (예: RRC 신호)로 단말에게 직접 시그널링될 수도 있고, 사전에 정의된 채널(예: PSCCH)을 통해서 단말에게 시그널링될 수도 있다.
RSRP/RSRQ의 변화량은 각각의 송신 단말에게 따로 적용될 수 있고, 각 송신 단말의 구분은 송신 단말 ID를 통해서 할 수 있다. 주기적 메시지의 경우 자원 재선택 되기 전까지 예약된 자원 만을 측정하여 구분할 수도 있다.
3) 위치정보(예: GPS, 포지셔닝)를 통해 얻은 차량간의 거리 기반으로 측정한 RSRP/RSRQ 값이 유지될 경우.
일례로 위치정보를 통해, 측정된 RSRP/RSRQ가 얼마의 거리에 떨어진 단말로부터 송신된 신호인지를 알고 과거 시간 추이로 지켜본 거리 및 측정 RSRP/RSRQ의 집합으로 현재 혹은 미래의 RSRP/RSRQ의 추이가 예측 될 경우.
위치정보를 통해 서비스 특정적으로 메시지가 가지는 커버리지 안에 단말이 있을 경우.
본 발명에서는 피드백 여부를 판단하는데 실제거리/무선 거리를 사용할 수 있음을 명시하였지만, 이 정보들은 피드백 여부를 판단하는데 국한되지 않고 피드백 의 상태 혹은 품질, 다른 종류의 피드백 (예: CQI, RSRP/RSRQ의 상태) 등에도 사용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예가 구현되는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 15를 참조하면, 장치(1000)는 프로세서(1100), 메모리(1200) 및 트랜시버 (transceiver, 1300)을 포함한다. 프로세서(1100)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 장치(1000)는 단말 또는 기지국일 수 있다. 트랜시버(1300)는 프로세서(1100)와 연결되어 무선 신호를 송신 및 수신한다. 메모리(1200)는 프로세서(1100) 동작에 필요한 정보를 저장할 수 있으며, 송수신 신호도 저장할 수 있다.
도 16은 프로세서(1100)를 구성하는 일 예를 나타낸다.
도 16을 참조하면, 프로세서(1100)는 거리 계산 모듈(1101)과 ACK/NACK 생성/전송 모듈(1102)을 포함할 수 있다.
거리 계산 모듈(1101)은 타 단말과의 지리적/무선 거리를 계산할 수 있다. ACK/NACK 생성/전송 모듈(1102)는, 타 단말과의 지리적/무선 거리에 따라 ACK/NACK의 생성/전송을 다르게 할 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

Claims (13)

  1. 무선 통신 시스템에서 V2X(vehicle-to-everything)통신을 위한 제1 단말의 동작 방법에 있어서,
    제2 단말로부터 데이터를 수신하고, 및
    상기 제2 단말과의 거리가 일정 값 이하인 경우에 한하여 상기 데이터에 대한 ACK/NACK(acknowledgement/negative-acknowledgement)을 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리는, 상기 제2 단말과의 지리적 거리(geographic distance) 및 무선 거리(radio distance) 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지리적 거리는 상기 제2 단말로부터 수신한 GNSS(global navigation satellite system) 정보 또는 좌표 값에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 GNSS 정보 또는 상기 좌표 값은 상기 제2 단말로부터 수신한 스케줄링 할당(scheduling assignment: SA) 정보에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 거리는 상기 제2 단말로부터 수신한 참조 신호를 이용하여 측정한 RSRP(reference signal received power) 또는 RSRQ(reference signal received quality)에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치보다 큰 경우, 상기 제2 단말과의 거리가 일정 값 이하인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 RSRP 또는 RSRQ 값이 문턱치 이하인 경우, 상기 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 단말과의 거리는, 상기 제2 단말로부터 주기적으로 수신한 참조 신호의 RSRP 또는 RSRQ 값의 시간적 변화량에 기반하여 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 단말로부터 주기적으로 수신한 참조 신호의 RSRP 또는 RSRQ 값이 시간 경과에 따라 감소하여 특정 시간 이후부터 문턱치 이하가 될 것으로 예상되면, 상기 특정 시간 이후부터는 수신한 데이터에 대한 ACK/NACK을 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터는 V2X(vehicle-to-everything) 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 단말과의 거리에 기반하여, 상기 제1 단말이 피드백할 정보의 종류를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 단말 및 상기 제2 단말은 차량에 설치된 단말들인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 단말(User equipment; UE)은,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버; 및
    상기 트랜시버와 결합하여 동작하는 프로세서;를 포함하되, 상기 프로세서는,
    다른 단말로부터 데이터를 수신하고, 및
    상기 다른 단말과의 거리가 일정 값 이하인 경우에 한하여 상기 데이터에 대한 ACK/NACK(acknowledgement/negative-acknowledgement)을 전송하는 것을 특징으로 하는 단말.
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