WO2014058221A2 - 무선 통신 시스템에서 단말간 통신을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 단말간 통신을 수행하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014058221A2
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for performing communication in a wireless communication system that supports communication between terminals.
  • the LTE system is spreading more quickly after the need to support high-quality services for high-quality services as well as voice services while ensuring the activity of terminal users.
  • the LTE system provides low transmission delay, high data rate, system capacity and coverage improvement.
  • the LTE system seeks to improve performance through existing installed radio access or network improvements and to recover investment costs for previously invested wireless communication systems.
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • W-CDMA wideband code division multiple access
  • UMTS Universal Mobile Telecommunication System
  • TDMA time division multiple access
  • D2D device-to-device
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for performing direct communication between terminals in a wireless communication system.
  • the technical problem of the present invention is to provide a method and apparatus for a terminal in an idle state to perform communication in a wireless communication system supporting inter-terminal communication.
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for searching for a terminal performing communication in consideration of discontinuous reception (DRX) in a wireless communication system supporting terminal-to-terminal communication.
  • DRX discontinuous reception
  • Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for performing a search in consideration of a D2D service in a wireless communication system supporting inter-terminal communication.
  • a cellular terminal supporting cellular communication with a base station eNB and a device to device Identifying a D2D terminal supporting D2D), forming a discovery group for D2D terminals using the same application, setting a discovery timing according to the discovery group, and D2D UEs belonging to the same discovery group at the timing transitions to an active state, and transmits and receives a signal using a predetermined time and frequency resource for D2D discovery, and sets up a D2D link to transmit and receive D2D data.
  • D2D device-to-device direct communication service
  • a wireless processing unit for transmitting and receiving a wireless signal, and connected to the wireless processing unit, and performs direct device-to-device communication (D2D) D2D UEs that support the D2D UEs, form a discovery group for D2D UEs using the same application, set discovery timing according to the discovery group, and belong to the same discovery group as the discovery timing.
  • a processor for transceiving an active state and transmitting and receiving a signal using a predetermined time and frequency resource for D2D discovery, wherein the processor establishes a D2D link through the transmitted and received signal to transmit and receive D2D data. It characterized in that the control to the.
  • D2D direct communication
  • D2D communication provides advantages of increasing resource proximity and efficiency and reducing infrastructure load.
  • D2D communication based on a cellular network provides power saving, connection time reduction, and frequency resource saving.
  • 1 is a view showing a concept of the terminal-to-terminal communication to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process using broadcasting information in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process using a network entity in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process using a token technique in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process considering an Internet protocol address in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a PRACH time slot configuration according to the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an example of RRC signaling including information on a cyclic prefix (CP) length according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a symbol configuration considering an extended CP according to the present invention.
  • FIG 9 illustrates an example in which a delay between D2D terminals occurs in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • FIG. 10 illustrates an example of performing a D2D discovery according to the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process through grouping according to the present invention.
  • FIG. 12 is a message flow diagram for D2D UE discovery according to the present invention.
  • FIG. 13 is a view schematically showing a D2D registration process according to the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a process of performing a D2D discovery in an RRC_idle state according to the present invention.
  • 15 is a diagram schematically illustrating a process of performing a D2D discovery in an RRC_connected state according to the present invention.
  • 16 is a diagram schematically illustrating a D2D discovery deregistration process according to the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a SFN-based discovery process according to the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing an example of a configuration of a MIB according to the present invention.
  • FIG. 19 illustrates an example of setting a search range for each service according to the present invention.
  • 20 is a diagram schematically illustrating a method for allocating different SFNs and powers for respective services according to the present invention.
  • 21 is a diagram schematically showing the structure of a wireless communication system according to the present invention.
  • the present specification describes a communication network, and the work performed in the communication network is performed in the process of controlling the network and transmitting data in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to
  • E-UMTS Evolved-Universal Mobile Telecommunications System
  • LTE Long Term Evolution
  • LTE-A Advanced
  • packet-based system for providing various communication services such as voice and packet data.
  • an E-UTRAN is a base station (evolved-NodeB, eNB) providing a control plane and a user plane to a user equipment (UE) 110, 120, and 130. 100).
  • the terminals 110, 120, and 130 may be fixed or mobile, and other terms such as mobile station (MS), advanced MS (AMS), user terminal (UT), subscriber station (SS), and wireless device (Wireless Device).
  • MS mobile station
  • AMS advanced MS
  • UT user terminal
  • SS subscriber station
  • Wireless Device Wireless Device
  • the base station 100 generally refers to a station that communicates with the terminals 110, 120, and 130, and includes a base station (BS), a base transceiver system (BTS), an access point, and a femto base station. Other terms such as eNB, pico-eNB, home eNB, relay, etc. may be called.
  • the base station 100 may provide a service to a terminal through at least one cell.
  • the cell may mean a geographic area for providing communication service by the base station 100 or may mean a specific frequency band.
  • the cell may mean a downlink frequency resource and an uplink frequency resource. Alternatively, the cell may mean a combination of a downlink frequency resource and an optional uplink frequency resource.
  • the cell should be interpreted in a comprehensive sense, which indicates some area covered by the base station 20. And according to the size, it can be defined as mega cell, macro cell, micro cell, pico cell, femto cell, etc. According to the present invention, the cell should be interpreted to mean all the various coverage areas.
  • downlink means communication from the base station 100 to the terminals 110, 120 and 130
  • uplink means communication from the terminals 110 and 120 to the base station 100.
  • the transmitter may be part of the base station 100 and the receiver may be part of the terminals 110, 120, 130.
  • the transmitter may be part of the terminals 110, 120, 130, and the receiver may be part of the base station 100.
  • the multiple access scheme to which the present invention is applied includes Code Division Multiple Access (CDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA), Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), and Single Carrier- SC-FDMA.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier- SC-FDMA.
  • Various multiple access schemes such as FDMA), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, and OFDM-CDMA may be used.
  • the uplink transmission and the downlink transmission may use a time division duplex (TDD) scheme that is transmitted using different times, or may use a frequency division duplex (FDD) scheme that is transmitted using different frequencies. .
  • TDD time division duplex
  • FDD frequency division duplex
  • physical control channels to which the present invention is applied include a physical downlink control channel (PDCCH), a physical control format indicator channel (PCFICH), a physical hybrid ARQ indicator channel (PHICH), a physical uplink control channel (PUCCH), and the like.
  • the PDCCH is a resource allocation and transmission format of the downlink shared channel (DL-SCH), resource allocation information of the uplink shared channel (UL-SCH), paging information on the PCH, system information on the DL-SCH, random transmission on the PDSCH Resource allocation of higher layer control messages, such as access responses, a set of transmit power control commands for individual UEs in any UE group, activation of Voice over Internet Protocol (VoIP), and the like.
  • DL-SCH downlink shared channel
  • UL-SCH resource allocation information of the uplink shared channel
  • paging information on the PCH system information on the DL-SCH
  • random transmission on the PDSCH Resource allocation of higher layer control messages such as access responses, a set of transmit power control commands for individual UEs in any
  • the PCFICH carries information on the number of OFDM symbols (that is, the size of the control region) used for transmission of control channels in a subframe.
  • the PHICH carries an acknowledgment (ACK) / not-acknowledgement (NACK) signal, which is a response signal to a hybrid automatic repeat request (HARQ) for uplink transmission.
  • PUCCH carries uplink control information such as HARQ ACK / NAK, scheduling request and CQI for downlink transmission.
  • such a D2D communication may mean a direct communication method between terminals, which generally does not go through the infrastructure of a network system. This means the introduction of a small base station, such as a femto or pico cell, and the communication directly between the terminal and the traffic without passing through the eNB.
  • a small base station such as a femto or pico cell
  • Such D2D communication has an advantage of proximity compared to communication through an existing infrastructure, for example, when the distance between terminals is close in terms of transmission power, communication can be performed at a lower power than sending and receiving traffic to a far-located eNB. Because it is more efficient.
  • These benefits offer the advantage of increasing the efficiency of limited radio resources and reducing the load on the network infrastructure.
  • the limited efficiency of radio resources means that D2D can communicate at low power, so that multiple D2D links can simultaneously communicate within the same cell, thereby increasing frequency reuse.
  • D2D communication based on cellular networks has been published and trended because of the advantages of saving power, shortening connection time and saving frequency resources. Also, since applications such as social networks, mobile advertisements, and near field file transfers, which are rapidly increasing in mobile traffic, are considered suitable for D2D communication, the demand for D2D communication is expected to increase further.
  • a terminal discovery step 11 for searching for neighboring D2D terminals capable of D2D communication and a radio link connection with a terminal for data transmission among other D2D terminals found in the terminal discovery step are performed.
  • the detailed procedure may vary depending on the actual D2D communication method, but the above three steps may be general.
  • the terminal discovery step is a step in which each D2D terminal searches for other terminals capable of D2D communication in its vicinity. In this step, each terminal transmits a discovery signal so that other terminals can discover itself and receives a discovery signal sent by the other terminals, thereby discovering that other terminals capable of D2D communication are in range.
  • the second step for D2D communication is the link creation step 12.
  • the link generation step is a step of establishing a link for data transmission with a terminal to transmit data among neighboring D2D terminals found in the terminal discovery step. In general, when one terminal sends a signal for requesting link generation to another terminal, the terminal receives the signal and sends a response signal to establish a link.
  • the terminal discovery step After finding a nearby terminal and establishing a link between the terminals for sending and receiving data through the link generation step, the two terminals that establish a link exchange data with each other. This step is called data transfer step 13.
  • the UEs formed with the D2D link perform data transmission at predetermined time and frequency resources.
  • the D2D communication technology can be divided into D2D communication based on a cellular network and D2D communication that does not utilize the infrastructure of the cellular network at all.
  • D2D communication based on the cellular network uses the information received from the base station in the terminal discovery phase and is assisted by the cellular network in resource allocation and power control in data transmission for traffic transmission. This is more efficient in terms of power saving, connection time, and resource utilization than D2D communication that does not utilize network infrastructure.
  • a terminal discovery technology based on a cellular network may be divided into an A-priori terminal discovery technique and an A-posteriori terminal discovery technique according to a target of a terminal to be searched.
  • the A-priori UE discovery technique refers to a technique for performing discovery between D2D UEs without a session.
  • A-priori terminal discovery technology based on cellular network includes a method for discovering a terminal using broadcasting information of a base station and registration / request by a network entity, for example, a mobile management entity (MME). It refers to a technology for searching for a terminal through a process.
  • MME mobile management entity
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process using broadcasting information in a wireless communication system to which the present invention is applied. This is one of A-priori (native) UE discovery techniques, and describes how UEs search each other using broadcasting information of a base station.
  • the base station 200 continuously broadcasts to the D2D terminals which beacon resources each terminal 210 or 220 is allocated to (21). Each terminal can know the beacons assigned to it based on the broadcasting information.
  • Each terminal receives beacon assignments broadcasted from the base station and transmits the allocated beacons through predetermined communication resources to inform other terminals of its existence (22). Accordingly, each terminal searches for beacons based on the information broadcasted by the base station at the time when the beacons are not transmitted to search for any D2D terminals in the vicinity.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process using a network entity in a wireless communication system to which the present invention is applied. This is one of A-priori terminal discovery techniques, and describes a method of discovering a terminal through a registration / request procedure with a network entity.
  • a server terminal 310 to send a beacon registers its terminal and service information at the same time as notifying that the D2D communication is possible to the MME 300 (31).
  • the MME 300 receives a request from a client terminal capable of D2D communication
  • the MME 300 checks whether there is a server terminal to communicate with the client terminal based on the information of the registered server terminal, and requests to send a beacon to the D2D server terminal. (32, 33).
  • the server terminal sends the requested beacon and the client terminal receives it to enable the D2D discovery process (34, 35).
  • the MME has access information of the terminal or information on the capability of the terminal, and this information is mainly used for mobility management of the terminal. Therefore, the method of FIG. 3 provides the terminal with more information in the terminal search than the method used by the base station, which is the first method described in FIG. 2, thereby saving resources consumed by the terminal in the terminal search. give.
  • the A-posteriori UE discovery technique refers to a technique in which each UE performs UE discovery targeting UEs existing in the same base station among other UEs that have already created sessions. That is, in the A-posteriori terminal search technology, the terminal search is different from the A-priori terminal search technology that searches for any terminals in the vicinity, and whether the terminal that already has a session with itself is in a range capable of D2D communication with itself. The process of checking. For this reason, the A-posteriori UE discovery technique has a method using a token and an IP (Internet protocol) address analysis according to a method of determining whether two UEs having a session exist in the same base station.
  • IP Internet protocol
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process using a token technique in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • the discovery technique using a token is a method of determining whether two terminals having a session exist in the same base station by using a unique token that can be identified by the base station.
  • a session of communication is established between the terminals 410 and 420 having the created sessions, i.e., the terminals 41 performing communication through a radio access network (RAN) and a core network (CN).
  • the base station can identify the token and know that two terminals having one session are in the same base station (42). If it is determined that the two terminals are in the same base station, the base station requests one terminal to transmit a beacon (43) and the other terminal requests to receive the beacon (44). If the beacon is normally received (45), the two terminals have successfully completed the terminal search, it is determined that the D2D communication is in the range possible.
  • the E-UTRAN and EPC are integrated to be called an EPS (Evolved Packet System), which is a packet data network that connects the terminals 410 and 420 from the wireless link to the base station to the service entity (Packet Data Network). All traffic flows up to) can operate based on IP (Internet Protocol).
  • the S-GW is a gateway having an end point of the E-UTRAN
  • the P-GW is a gateway having an end point of a packet data network.
  • the MME 400 maintains operation and management (OAM) information to support the movement of the S-GW / P-GWs 505 and 507 and the terminals 510 and 520 through S1-U. Give and take. This controls the flow of packet data according to the movement of the terminal.
  • OAM operation and management
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process considering an Internet protocol address in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • a discovery technique using IP address analysis is a method of checking whether a transmitting terminal and a receiving terminal exist in the same base station by analyzing an IP address of a session.
  • the S / P-GW (Gateway) determines that the two terminals are in the same base station through IP address analysis.
  • the terminal 52 receives a beacon transmission to one terminal and requests the reception of the beacon to another terminal as in the method using a token (53). If reception of the beacon is successful, it is determined that D2D communication is possible as successful terminal search (54).
  • the present invention proposes specific methods for the synchronization problem that may occur in the D2D UE discovery operation and the beacon signal for discovery.
  • FIG. 6 schematically illustrates a PRACH time slot structure for synchronizing synchronization between D2D terminals according to the present invention.
  • the D2D discovery is operated in the uplink, and synchronization between terminals should be synchronized for the D2D discovery.
  • terminals in a cell need a random access procedure.
  • the maximum bidirectional delay maxRTD (Round Trip Delay)
  • delay between the base station and the D2D terminal In addition to delay spread, maxRTD and delay spread between D2D UEs should be considered.
  • a time slot of a PRACH (Physical Random Access Channel) of an LTE system is considered in consideration of maxRTD and propagation delay to solve a synchronization problem.
  • PRACH Physical Random Access Channel
  • delay spread a typical urban model defined by the ITU model assumes that the root mean square (r.m.s) is about 1 usec. Therefore, the configuration of the cyclic prefix (CP) of the PRACH should be set to be longer than the sum of the maxRTD and the delay spread in consideration of the maxRTD and the delay spread.
  • CP can be used to compensate for delays occurring in maxRTD and delay spread. This can be expressed as Equation 1 below.
  • guard time considering max RTD, that is, maxRTD. do.
  • Table 1 below shows an example of a PRACH preamble format to which the present invention is applicable.
  • CPs are defined in the LTE system.
  • an extended CP (16.7 usec) in which one subframe consists of 6 symbols. That is, in the case of normal CP, CPs are preceded by seven symbols in one slot, and only the first CP has about 5.2 ms and the other six CPs have a length of about 4.6 ms to fit the entire length.
  • the number of symbols per slot is reduced, but the advantage of obtaining the diversity effect at the periphery of the cell can be used to improve the transmission rate of the entire radio section by increasing the MCS level and to increase the coverage of the cell.
  • the structure of the radio frame is only one example, the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe, the number of OFDM symbols included in the slot, various forms depending on the radio system to be applied Can be changed to
  • D2D discovery is performed by allocating a specific time to the extended CP using an extended CP having a relatively longer length than a normal CP. .
  • a candidate cell is searched for a synchronization signal and a serving cell is selected through a reference signal. That is, the UE performs initial cell search through a Primary Synchronization Signal (PSS), Secondary Synchronization Signal (SSS), and CRS.
  • PSS Primary Synchronization Signal
  • SSS Secondary Synchronization Signal
  • CRS CRS
  • a terminal that is powered on again or enters a new cell performs an initial cell search operation such as synchronizing with a base station.
  • the terminal receives a Primary Synchronization Channel (P-SCH) and a Secondary Synchronization Channel (S-SCH) from the base station, synchronizes with the base station, and provides information such as cell identity (cell identity). Acquire.
  • P-SCH Primary Synchronization Channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • the terminal may receive a physical broadcast channel (PBCH) from the base station or a physical multicast channel (PMCH) using an extended CP at all times according to the present invention to obtain broadcast information in a cell.
  • PBCH physical broadcast channel
  • PMCH physical multicast channel
  • PCH is characterized by DRX support for terminal power saving and broadcast to cell full-area terminals.
  • PMCH is characterized by broadcast and support for MBMS Single Frequency Network (MBSFN) to terminals in the entire cell area.
  • MBSFN uses a common scrambling code and spreading code to simultaneously broadcast the same MBMS channel in a plurality of cells forming an MBMS cell group. Accordingly, only radio resources for a shared channel are allocated between D2D terminals, and a plurality of terminals simultaneously receive a shared channel, thereby improving efficiency of radio resources.
  • the terminal may check a downlink channel state by receiving a downlink reference signal (DL RS) in an initial cell search step.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE receives a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink control channel (PDSCH) according to physical downlink control channel information to receive more specific system information. Can be obtained.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform the RACH to complete the connection to the base station.
  • the UE transmits a preamble through a physical random access channel (PRACH), and receives a response message for the preamble through a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel.
  • PRACH physical random access channel
  • Contention Resolution Procedures such as transmission of an additional physical random access channel in case of contention based random access and reception of a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel may be performed. have.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of RRC signaling including information on a cyclic prefix length according to the present invention.
  • the ul-CyclicPrefixLength information element (IE) is included and signaled to the D2D user equipment so as to synchronize the D2D user equipment using the ul-CyclicPrefixLength.
  • the information on the cyclic prefix length is transmitted through SIB2 of an RRC message.
  • the ul-CyclicPrefixLength has a set value considering maxRTD and delay spread between the base station and the D2D terminal and maxRTD and delay spread between the D2D terminal for D2D discovery according to the present invention.
  • FIG. 8 schematically illustrates a symbol configuration considering extended CP according to the present invention.
  • X is the distance between the cell and the D2D terminal and 3x10 8 (m / s) is the speed of light.
  • the cell radius is calculated up to 1.8 km. That is, when the cell radius is within 1.8 km, according to the present invention, compensation for synchronization between D2D terminals may be performed through extended CP.
  • FIG 9 illustrates an example in which a delay between D2D terminals occurs in a wireless communication system to which the present invention is applied.
  • R 91 means a distance between D2D terminals.
  • Dtx is a terminal for transmitting beacons among the D2D terminals
  • Drx is a terminal for receiving beacons.
  • Dtx is parallel to Drx farthest from the cell
  • propagation delay occurring between D2D is expressed at a maximum speed of 2R / light based on Dtx.
  • the Dtx is R farther than Drx in the signal from the base station, so a propagation delay of R / light occurs, and even when transmitting beacons in Dtx, the R / light speed is increased by the distance R between D2D terminals.
  • a propagation delay occurs.
  • a propagation delay of up to 2R / speed of light occurs between D2D terminals. This relationship is summarized in Equation 3 below.
  • R is the distance between the D2D UE and 3x10 8 (m / s) is the speed of light.
  • the distance between the D2D terminals becomes a maximum of 1.8 km. In other words, if the distance between D2D is less than 1.8 km can be compensated by extended CP.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a resource for performing D2D discovery according to the present invention. That is, the method of using extended CP is expressed in terms of time and frequency.
  • a section using extended CP is a hatched pattern 1000 and a section using a normal CP is a dot pattern 1020.
  • one first subframe is allocated and a D2D discovery process is performed at the time of the one subframe.
  • extended delay spread and RTD caused by the use of extended CP affect the symbols of the next subframe using normal CP
  • one subframe uses a total of 12 symbols. Do not use the first symbol and empty it like GT (Guard Time) so that it does not affect the symbol of the next subframe.
  • LTE resource use for D2D discovery may use the entire frequency for D2D discovery at predetermined intervals according to a dedicated allocation scheme, and define the last subframe or the first subframe of the extended CP as GT, Prevent interference with symbols in advance. That is, when using the Extended CP, at least one symbol of the last or start position should not be used in order not to affect the cellular user using the Normal CP. In this case, the number of unused symbols may vary depending on the base station and the Dtx distance X.
  • the LTE resource use for the D2D discovery may use a predetermined resource block resource block (RB), that is, a portion of a frequency for a predetermined period, for the D2D discovery according to a partial allocation scheme, which may be used in a corresponding time domain.
  • RB resource block resource block
  • the search may be performed in the form of an RB including a plurality of OFDM symbols and a plurality of consecutive subcarriers in the frequency domain.
  • the dedicated allocation scheme in the case of not coexisting with the cellular terminal at the time of D2D discovery, takes into account the asynchronous signal between the D2D terminals, taking into account the distance between the D2D transmitting terminal and the receiving terminal, and resource blocks of the entire frequency domain for a predetermined time.
  • the method of searching for may also be applied.
  • the partial allocation scheme may consider asynchronous signals between the D2D terminals when coexisting with the cellular terminals at the time of D2D discovery, considering the distance between the D2D transmitting terminal and the receiving terminal, the influence of the asynchronous signals of the D2D transmitting terminal on the eNB, and the base station.
  • a method of searching for a resource block in a part of a frequency domain at a predetermined time may be applied.
  • the number N DL of resource blocks included in the downlink slot is variable according to the downlink transmission bandwidth set in the cell.
  • the resource block for the D2D discovery may also be defined. This can be determined by the definition of the system.
  • the D2D discovery resource may be allocated to five subframes located next to which the RACH resource is allocated. At this time, it can be allocated to the entire frequency domain of the determined subframe.
  • the RACH and the D2D discovery resource may be allocated in another RB so that the RACH and the D2D discovery resource may coexist.
  • the D2D discovery resource may be allocated in the form of being distributed in a predetermined frequency domain of all subframes.
  • connection configuration may be largely divided into a radio resource control (RRC) _idle state and an RRC_connected state.
  • RRC_connected state is a state in which the terminal is connected to the base station, and S1_connection is connected between the terminal and the network, and the average power consumption is higher than that of the RRC_idle.
  • RRC_idle state in which there is no cellular traffic, it may be inefficient if the UE transmits a beacon for discovery after converting to RRC_connected every time for D2D communication discovery.
  • the present invention proposes a method of searching for a terminal for power efficient D2D communication by synchronizing in the RRC_idle state. Specifically, since the terminal is not connected to a specific base station in the RRC_idle state, the MME manages the location of the terminal in units of a tracking area (TA) consisting of several base stations.
  • TA tracking area
  • the network for example, after waking a terminal through a paging process when a text or call request, the network is changed from RRC_idle to RRC_connected state through a random access process of the terminal, and then a text or telephone call is performed.
  • the terminal when searching in synchronization with terminals in the RRC_idle state instead of RRC_connected, power consumption of the terminal can be reduced. This is because, in the RRC_idle state, the UE periodically wakes up and checks the paging message received by the UE, and if it does not exist, the UE sleeps again, that is, transitions to the idle state.
  • the paging message is used to inform the RRC_idle state terminal and the RRC_connected state terminal of the change of system information. Accordingly, the terminal may receive a paging signal including system information info modification and may receive a BCCH according to a next changed period.
  • the LTE system defines four DRX (Discontinuous Reception) periods in which the user wakes up and sleeps for a certain time for paging in the RRC_idle state.
  • the DRX cycle may be 0.32 / 0.64 / 1.28 / 2.56 seconds.
  • the waking time for the UE to receive a paging message in the DRX cycle of the RRC_idle state is called on duration, and the on duration is variously defined from 1 millisecond (msec) to 200 milliseconds.
  • Table 2 below is an example of RRC signaling for the DRX operation of the UE.
  • the terminal includes configuration information of the DRX operation and related timers for the DRX operation as configuration information for the DRX operation, and may additionally include configuration information of the Short DRX Cycle.
  • Table 2 below shows DRX configuration information as an example for convenience of description of the present invention.
  • the UE calculates OnDuration based on the DRX configuration information of the received RRC signal, in particular, based on onDurationTimer, drxStartOffset, shortDRX-Cycle, and longDRX-Cycle, and starts onDurationTimer at a predetermined time.
  • the terminal drives the onDurationTimer during a predetermined value of onDurationTime.
  • paging in the LTE system is determined according to a value of a paging frame (PF) and a paging point (Paging Occasion (PO)) based on the subscriber unique information (IMSI) value of the terminal.
  • PF is the number of radio frames where paging occurs
  • PO is the subframe number where paging occurs in PF.
  • the UE checks the paging message during the on duration time.
  • the DRX cycle is 1.28 seconds and the on duration of the UE is 43ms in the RRC_idle.
  • the DRX cycle is 1.28 seconds and the on duration time is 40 to 60 ms
  • the DRX cycle is 2.58 seconds and the on duration time is 80 ms.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a terminal discovery process through grouping according to the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a case in which UEs wake up at on duration timings of different POs and search for groups according to time in an RRC_idle state.
  • the group of terminals may be classified based on service or ID.
  • a terminal 1 and a terminal 2 search for a group 1 1100 and a group 2 1120, and a terminal 3 searches for a terminal 1, a terminal 2, and a group 2.
  • each UE wakes up in a different subframe at the on duration time of the PO, so that UE 1 is in section a, UE 2 is in section b, UE 3 is in section c, and paging through PDCCH (Physical Downlink Control Channel).
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • P-RNTI Paging Radio Network Temporary Identifier
  • broadcast information and SI System Information
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • broadcasting channel information is periodically transmitted from a base station every first subframe in a radio frame, and thus may be used as a group timer reference of terminals in a cell.
  • terminals in a cell divide a discovery group and search for each group, the terminals need to find only a specific group of terminals desired at a specific time, so that terminals for D2D communication can be quickly and power-efficiently searched for in a synchronous manner.
  • the present invention defines an operation of a group timer determined according to a discovery group, and also includes sharing a start / end position of the group timer variably for each discovery group. This includes calculating and determining a time point for each terminal having a different on duration to perform a group search for a group to which it belongs.
  • the information for the group discovery may be obtained through broadcast information, but each terminal obtains an offset value for inferring the start and end time of the group timer operation from the received PDCCH at a predetermined on duration. You may.
  • the RRC signaling associated with the DRX of each UE may be transmitted by including a parameter value for determining a changed timer start / end in consideration of the on duration according to the group search.
  • the search active time is calculated or verified, and thus the search active time is operated.
  • a time point and a group for the D2D discovery in the RRC_idle state may be variablely defined, and also consider the power consumption of the RRC_idle state and the Connected DRX state.
  • the search group may be defined. In this case, it is necessary to consider the advantages and disadvantages of the service-based search timing interval and power consumption with respect to SFN. To this end, synchronization for the D2D discovery may be achieved based on the periodic SFN for the D2D discovery.
  • FIG. 12 is a message flow diagram for searching for a D2D terminal according to the present invention, and shows a detailed message flow chart with respect to time between a terminal and a system for a D2D group discovery.
  • the LTE initial setup process 1210 includes a process for the UE to perform an access request (1211, 1212) and an authentication process with the system for system access (1215). 1217). More specifically, the UE transmits a registration request message including UE unique identification information (IMSI) to the eNB (1211), and the eNB identifies temporary identification information (eg, cell identification) to distinguish it from the network. Information (E-UTRAN Cell Global Identifier, ECGI), The information is converted to globally unique temporary identity (GUTI), and is transmitted to the MME including a tracking area identifier (1212). The MME also performs authentication for the UE (1215) and performs a registration procedure based on the subscriber profile (QoS information) (1217). NAS security connection is established between the MME and the UE, the MME manages the bearer according to the mobility and service of the terminal. This is the same as the terminal registration procedure in the LTE system.
  • IMSI UE unique identification information
  • ECGI globally unique temporary identity
  • the UE performs a D2D registration process 1220.
  • the UE notifies the base station that D2D communication is possible in the RRC_connected state (1221), and the D2D UE, which has completed the D2D registration process, receives information for UE discovery from the base station (1222).
  • This process may be performed by a plurality of terminals requesting D2D registration. In the present invention, for example, terminal 2 is illustrated.
  • a discovery timing time should be determined for the UE discovery.
  • the eNB sets and broadcasts a discovery group timer having a different value for each UE discovery group through downlink in addition to the paging signal to the D2D UEs (1231).
  • the broadcasted information includes information on the value of the group discovery timer defined for each discovery group.
  • the information about the group discovery timer may be periodically transmitted for each first frame in the radio frame. Accordingly, the terminal checks the parameter for the group timer broadcasted at the corresponding time and sets (calculates) a subframe for the operation of the timer.
  • the parameter for the operation of the group discovery timer may be variably changed according to the D2D request of the UE or according to the D2D group determined according to the configuration of the eNB, that is, the start / end position of the group discovery timer may vary according to the discovery group.
  • an offset value for setting sharing may be further included.
  • the terminals operate the group search timer to synchronize with each group (1234) and then simultaneously transmit and receive a beacon signal (1235).
  • the beacon signal is a signal predetermined for time and frequency resources for D2D discovery.
  • Beacon transmission for searching between terminals is transmitted in a Latin-Square method.
  • terminals transmit beacons in a predetermined time pattern in a group search time, and all terminals transmit a beacon signal more than once within a group search time. Done.
  • a beacon signal from another terminal is received, and the terminal, which finally receives the beacon signal, performs D2D communication by performing a D2D link setup with the transmitting terminal (1240).
  • the D2D link establishment process 1240 includes a process in which a D2D link established UE2 makes a D2D session request to the UE1 (1246), thereby completing a D2D session response (1247), and establishing a D2D session (1248).
  • FIG. 13 is a view schematically showing a D2D registration process according to the present invention.
  • each UE performs a random access procedure (1300, 1305) and an RRC_connected state. Transition to 1310.
  • the RRC state refers to whether or not the RRC of the UE is in logical connection with the RRC of the E-UTRAN. If connected, the RRC_connected (RRC connected) state is used. If the RRC is not connected, the RRC_idle (RRC idle) It's called a state. Since the E-UTRAN can grasp the existence of the UE in the RRC_connected state on a cell basis, the E-UTRAN can effectively control the UE.
  • the E-UTRAN cannot grasp the terminal of the RRC_idle state in a cell unit, and manages the CN (eg, MME) in units of a tracking area, which is a larger area than the cell.
  • the initial state of the terminal is the RRC_idle state, and the terminal of the RRC_idle state should transition to the RRC_connected state in order to receive a service such as voice or data from the cell.
  • the terminal when the user first powers on the terminal, the terminal first searches for an appropriate cell and then stays in the RRC_idle state in the cell. Only when it is necessary to establish an RRC connection, the UE staying in the RRC_idle state transitions to the RRC_connected state by performing an RRC connection establishment process with the RRC of the E-UTRAN.
  • the need to establish an RRC connection may include a case in which an uplink data transmission is necessary or a response message is transmitted when a paging message is received from the E-UTRAN.
  • RRC_connected means that the E-UTRAN has information (context) about the terminal.
  • the UE receives broadcasting information and SI (System Information) information transmitted from the PDSCH or the PBCH through downlink in order to synchronize with the efficient power usage for the D2D communication from the eNB.
  • SI System Information
  • the terminal transmits a D2D service initial registration message to the base station through the PUSCH (1320, 1330), and the base station transmits a D2D initial registration response message to the corresponding terminal through the PDSCH in response (1325, 1335).
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a process of performing a D2D discovery in an RRC_idle state according to the present invention.
  • all UEs in a cell may receive information of a master information block (MIB) transmitted 1405 through a physical broadcasting channel (PBCH) (1410).
  • MIB information is transmitted including system bandwidth information, system frame number (SFN), etc. required for downlink access.
  • SFN system frame number
  • the system information may be classified into a master information block (MIB), a scheduling block (SB), and a system information block (SIB).
  • MIB master information block
  • SB scheduling block
  • SIB system information block
  • the MIB allows the terminal to know the physical configuration of the cell, for example, the bandwidth.
  • SB informs transmission information of SIBs, for example, a transmission period.
  • SIB is a collection of related system information. For example, a specific SIB includes only information of neighboring cells, and another SIB includes only information of an uplink radio channel used by the terminal.
  • the UEs in the RRC_idle state have different waking periods, but may obtain timing for discovery based on the predetermined SFN information and synchronize with each other (1415). That is, in the RRC_idle state, in order to synchronize the UE according to the efficient power usage for the D2D communication from the eNB, the UE transmits the information through the MIB transmitted through the downlink broadcasting information and the PBCH from the PDSCH (Physical Downlink Shared Channel). Sets information about star search timer. This calculates or confirms a search active time for searching for terminals belonging to the same group, and thus includes an operation as search activation. Accordingly, the D2D UEs may know the discovery timing through the broadcast information and synchronize the UEs with each other. In this case, the discovery timing may be set to be varied for each discovery group, and may include different discovery timing values corresponding to the broadcast information.
  • the D2D UEs wake up at discovery time according to a discovery timer and transmit a beacon through a PUSCH to perform a UE discovery operation (1420).
  • the UEs transmit and receive beacon signals at the same time after operating the group search timer to synchronize with each group (1425 and 1427).
  • the beacon signal is a signal predetermined for time and frequency resources for D2D discovery.
  • 15 is a diagram schematically illustrating a process of performing a D2D discovery in an RRC_connected state according to the present invention.
  • the process of performing the D2D discovery in the RRC_connected state includes a procedure similar to the RRC_idle process described with reference to FIG. 14.
  • the RRC_connected terminals may receive the broadcasted information transmitted through the PDSCH (1505) (1510).
  • the MIB information includes system bandwidth information, SFN, etc. required for downlink access.
  • the UEs in the RRC_connected state may determine the beacon discovery timing by checking the SFN received the broadcast information (1515).
  • the discovery timing may be set to be varied for each discovery group, and may include different discovery timing values corresponding to the broadcast information.
  • the D2D terminals wake up at the discovery time and transmit a beacon to perform the terminal discovery for the D2D service (1520).
  • the UEs transmit and receive beacon signals at the same time after operating the group search timer to synchronize with each group (1525 and 1527).
  • the beacon signal is a signal predetermined for time and frequency resources for D2D discovery.
  • 16 is a diagram schematically illustrating a D2D discovery deregistration process according to the present invention.
  • the terminal 1600 transmits a handover request when it tries to leave the corresponding base station (1605 and 1615).
  • the base station may determine that the terminal is leaving the cell through the handover.
  • the D2D UE discovery may be released by transmitting a D2D discovery registration release message (1610, 1620).
  • the UE 1630 sets the tracking area of the UE in units of base stations for D2D service, and thus, when the UE in the RRC_idle state moves out of the cell, a tracking area update is performed.
  • the procedure is carried out (1635, 1645).
  • the base station determines that the terminal is leaving the cell and can release the D2D terminal discovery service by transmitting a D2D discovery registration response in response thereto (1640 and 1650).
  • the UE in the RRC_connected state is transmitted through the response message for the handover request message or in the existing handover response message by including information on the discovery release for the D2D service. It provides an effect of releasing D2D service without additional signaling for deregistration.
  • the UE in the RRC_idle state releases the search for the D2D service through the response message for the tracking area update request message according to the tracking area update procedure or in the response message such as accepting / rejecting the tracking area update or an update location response message.
  • the terminal provides an effect of releasing the D2D service, without additional signaling.
  • the handover and tracking area update message from the terminal to the base station is transmitted through the PUSCH, and the D2D discovery service release from the base station to the terminal is transmitted through the PDSCH.
  • FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a SFN-based discovery process according to the present invention.
  • various pieces of information necessary for accessing an eNB by UEs are transmitted through MIB information of a PBCH.
  • the MIB includes the most basic parameters necessary for the terminal to access the cell.
  • the MIB message is broadcasted through a logical channel (BCH) at a period of 40 ms, and MIB transmission is repeated in all radio frames within a 40 ms period. That is, the first subframe is transmitted in 10 msec units, and SFN information is transmitted in the MIB.
  • BCH logical channel
  • the SFN represents the frame number within the base station range
  • the SFN is an absolute value and the time that occurs when the UE views the paging channel may be represented by the SFN. Therefore, in the present invention, the interval for the D2D UE discovery can be defined as the timing of the SFN so that the UEs can all perform the UE discovery at the same time.
  • UE 1 receives one SFN
  • UE 2 wakes up in another cycle
  • UE 3 wakes up in another cycle
  • the UEs know the information that they search for each other at the 128th SFN at the same time, they can wake up at the same timing at the same time in the RRC_idle state and perform a search operation in synchronization with each other.
  • N 128 * N
  • different search timings may be defined according to the search group.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing an example of a MIB configuration according to the present invention.
  • the size of the SFN is obtained by decoding 8 bits and PBCH, and having a total of 10 bits.
  • the SFN can be represented by a value of 1024. Accordingly, SFN information is displayed from 0 to 1023, which is included in the MIB in every subframe and transmitted one by one in total 1024 msec.
  • the terminal may acquire the SFN for the D2D through the MIB to match the search synchronization.
  • 19 is a diagram illustrating an example of setting a search range for each service according to the present invention, and illustrates a method of variably adjusting beacon transmission power for each service when searching for a service for D2D communication.
  • D2D communication terminals may set a beacon transmission power range for discovery, and the range setting may be set variably for each service.
  • the transmission for advertisement, chat, social networking, and disaster communication is not sent for a long time. small.
  • the transmission between the D2D terminals is relatively long, so that terminal power consumption may be large.
  • it may be effective to quickly and stably communicate through a base station rather than communication between D2D terminals. Therefore, it may be relatively power efficient for D2D UEs to transmit such a large amount of traffic to find only neighboring terminals by adjusting the transmission power of the beacon. Accordingly, during the D2D discovery, the UE controls the beacon power to be set based on the service.
  • 20 is a diagram schematically illustrating a method for allocating different SFNs and powers for respective services according to the present invention.
  • D2D UEs may perform UE discovery only for the type of service they have. This would be more efficient than performing terminal discovery for all kinds of services. In order to do so, it is proposed to divide the terminal discovery interval by service. At this time, the time that occurs per service is allocated in units of SFN. Accordingly, each terminal may wake up only at the time of its own service and search for the terminal. To this end, service-based discovery is performed by dividing a discovery group classified by services by a specific time.
  • N 1
  • the entire frequency domain of one subframe is allocated to a different group frequency domain divided by service or according to the same service, thereby performing discovery through different resources classified by services.
  • the terminals can quickly find terminals that perform the same service as unnecessary signals, and thus can reduce energy consumption consumed when searching.
  • beacon power is increased when searching for devices based on the remote service.
  • 21 is a diagram schematically showing the structure of a wireless communication system according to the present invention.
  • the terminal 2100 includes a radio signal processor (RF unit) 2110, a memory 2120, and a processor 2130.
  • the RF processor 2110 is connected to the processor 2130 and transmits / receives a radio signal.
  • the processor 2130 is an entity that performs a function, a procedure, a method, and the like according to the present invention, and performs operations on FIGS. 1 to 20 of the present invention.
  • the processor 2130 according to the present invention may receive configuration information and resource allocation information indicated from a network, which is an upper system, and support simultaneous connection or partial connection of D2D communication and cellular communication according to the capability of the UE.
  • the processor 2130 may detect a link for performing D2D communication and perform communication with another D2D UE without signaling of the eNB.
  • the processor 2130 identifies the allocated resources for performing the D2D communication.
  • the resource includes identifying a search timing for performing a D2D search and a frequency domain for performing a search at a predetermined time point. It may receive the paging message according to the onduation and onduration according to the DRX configuration for performing D2D communication. In particular, it includes receiving and obtaining SFN information for the D2D service through the broadcast MIB or SI. In response, the processor 2130 checks the service-based discovery timing interval in relation to the SFN for the D2D communication, and controls to perform transmission by allocating different beacon power for each service.
  • the process 2130 may obtain the SFN value through a different message according to the RRC state of the UE, and may also perform D2D deregistration through a handover / tracking area update procedure.
  • the resource identification includes checking information on resource allocation information of PDCCH, PDSCH, PUSCH, and PUCCH.
  • the UE connected to the D2D link supports receiving / transmitting the PDCCH and the PUSCH in a subframe at a predetermined time point using information on the received DRX configuration.
  • information about a time or frequency resource is received from the base station, and the information about the discovery timing may be performed through PDSCH, PBCH, or PMCH.
  • the D2D discovery service may be terminated by performing an RRC connection setup procedure or a handover or tracking area update procedure according to a request of the UE.
  • the SFN includes receiving an SFN determined for each D2D service to perform a discovery at different timing according to a discovery group, or receiving an SFN value for a reference group for D2D synchronization and adding an offset value for each discovery group. It may also include a receiving form.
  • the process 2130 performs a search by differently adjusting / calculating a search section for each search group through the received SFN. In this case, a search for each group may be performed in a predetermined resource block (frequency domain) to perform a search at the same timing. In addition, when performing a search in a predetermined time or frequency domain, the process 2130 controls beacon transmission in consideration of a predetermined power for each search group.
  • the memory 2120 is connected to the processor 2130 and includes information for supporting all operations of the processor 2130.
  • the network 2150 includes a radio signal processor (RF unit) 2160, a processor 2180, and a memory 2170.
  • the RF processor 2160 is connected to the processor 2180 and transmits / receives a radio signal.
  • the network may be configured such that some entities of the base station and some entities of the upper core network are partially supported according to the operation.
  • the processor 2180 of the network according to the present invention is an entity for performing the functions, procedures, and methods according to the present invention, and performs operations for FIGS. 1 to 20 of the present invention. That is, resource allocation is performed in consideration of capability information, service state, channel state, etc. of UEs in a cell.
  • resources can be allocated by distinguishing resources for D2D communication and subframes for cellular communication.
  • D2D groups are defined according to D2D data, and search timing information for the D2D group is defined. Transmit to the corresponding terminals.
  • a different SFN value is defined for each search group or an offset value (m) is variably defined for each search group in a reference search timing to control setting of the timing of the search group differently.
  • m an offset value
  • a frequency domain and a resource block may be differently defined and allocated to perform the discovery at the same time point.
  • information about a time or frequency resource is transmitted to the terminal. The transmission may be performed through PDSCH, PBCH, or PMCH.
  • the D2D discovery service may be terminated by performing an RRC connection setup procedure or a handover or tracking area update procedure according to a request of the UE.
  • the present invention provides information about the DRX configuration to the D2D terminal. Therefore, at a predetermined time point, the PDCCH is transmitted to properly receive the allocated resources.
  • the memory 2170 is connected to the processor 2180 and includes information for supporting all operations of the processor 2180.

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 디바이스 간 직접 통신 서비스(D2D)를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다. 특히, D2D 통신을 지원하는 D2D 단말들을 구별하고, 동일한 어플리케이션을 사용하는 D2D 단말들에 대하여 탐색 그룹(discovery group)을 형성하며, 상기 탐색 그룹에 따라 탐색 타이밍을 설정함을 특징으로 한다. 여기서, 상기 탐색 타이밍에 동일한 탐색 그룹에 속하는 D2D 단말들이 활성화 상태(active)로 천이하여, D2D 탐색을 위해 정해진 시간과 주파수 자원을 이용하여 신호를 송수신한다. 이때, 상기 상기 탐색 타이밍이 탐색 그룹에 따라 가변된 값을 가지도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 단말간 통신을 수행하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 통신을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다
최근 차세대 무선 통신 시스템인 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 상용화가 본격적으로 지원되고 있는 상황이다. 이러한 LTE 시스템은 단말 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스뿐만 아니라 사용자의 요구에 대한 대용량 서비스를 고품질로 지원하고자 하는 필요성이 인식된 후, 보다 빨리 확산되고 있는 추세이다. 상기 LTE 시스템은 낮은 전송 지연, 높은 전송율, 시스템 용량과 커버리지 개선을 제공한다.
한편, LTE 시스템은 사용자에게 서비스를 제공하는 서비스 사업자의 요구를 고려하여, 기존의 설치되어 있는 라디오 액세스나 네트워크의 개선을 통한 성능의 이득 도모 및 기 투자된 무선 통신 시스템에 대한 투자비용 회수 방안을 고려하여 시분할다중접속(TDMA) 기반의 통신 기술인 GSM(Global System for Mobile Communications)인 2G 통신 시스템과 광대역 부호분할다중접속(Wideband Code Division Multiple Access, W-CDMA) 기반의 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)인 3G 통신 시스템과 호환성을 유지하거나 또는 공존하는 형태로 발전되고 있다.
특히, 최근에는 스마트 폰 및 테블릿 개인 컴퓨터(PC)의 등장으로, 실제 통신 기기의 사용자들은 자신이 원하는 장소 및 시간에서, 원하는 정보를 쉽게 얻거나 공유할 수 있는 서비스를 필요로 하고 상황이다. 그러나, 아직까지 무선 통신 시스템은 그 시스템의 복잡도나, 시간적인 지연으로 인해, 실 생활 공간에서의 사용자를 위한 사소하지만 유용한 실시간 정보를 효율적으로 제공하는 것이 용이하지 않는 실정이다.
한편, 기지국과 같은 네트워크 객체를 거치지 않고, 통신 기기간의 직접적인 통신 링크를 통해 디바이스 간 직접 통신 서비스(Device to device service, D2D)가 대두되고 있다. 이는 무선 통신 시스템이 사용자들의 다양한 정보 공유 및 정보를 획득할 수 있는 환경을 지원하기 위한 통신 시스템으로의 개발/개선이 절실히 요구되는 것으로 간주될 수도 있다. 이와 관련하여, D2D 서비스를 지원하는 무선 통신 시스템에서의 효율적인 데이터 송수신 방안 및 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 아이들 상태의 단말이 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 불연속 수신(DRX)을 고려하여 통신을 수행하는 단말을 검색하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 단말간 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에서 D2D 서비스를 고려하여 탐색을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 무선 통신 시스템에서 디바이스 간 직접 통신 서비스(D2D)를 수행하는 방법에 있어서, 기지국(eNB)과 셀룰러 통신을 지원하는 셀룰러 단말과, 디바이스 간 직접 통신(Device to device, D2D)을 지원하는 D2D 단말을 구별하는 과정과, 동일한 어플리케이션을 사용하는 D2D 단말들에 대하여 탐색 그룹(discovery group)을 형성하는 과정과, 상기 탐색 그룹에 따라 탐색 타이밍을 설정하는 과정과, 상기 탐색 타이밍에 동일한 탐색 그룹에 속하는 D2D 단말들이 활성화 상태(active)로 천이하여, D2D 탐색을 위해 정해진 시간과 주파수 자원을 이용하여 신호를 송수신하는 과정과, D2D 링크를 설정하여 D2D 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 무선 통신 시스템에서 복합 자동 재전송을 수행하는 장치에 있어서, 무선 신호를 송수신하는 무선처리부와, 상기 무선처리부와 연결되어, 디바이스 간 직접 통신(Device to device, D2D)을 지원하는 D2D 단말들을 구별하고, 동일한 어플리케이션을 사용하는 D2D 단말들에 대하여 탐색 그룹(discovery group)을 형성하며, 상기 탐색 그룹에 따라 탐색 타이밍을 설정하고, 상기 탐색 타이밍에 동일한 탐색 그룹에 속하는 D2D 단말들이 활성화 상태(active)로 천이하여, D2D 탐색을 위해 정해진 시간과 주파수 자원을 이용하여 신호를 송수신하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 송수신된 신호를 통해 D2D 링크를 설정하여 D2D 데이터를 송수신하도록 제어함을 특징으로 한다.
다수의 단말 및 통신기기들이 혼재되어 있는 무선 통신 환경에서, 직접 통신(D2D) 링크를 통해 각 단말의 서비스 요구를 최대한 만족시키며, 즉, 해당 단말의 요청된 서비스에 대한 데이터의 송수신 및 재전송을 최대한 보장하게 되는 장점을 제공한다. 따라서, 급격하게 증가하는 무선 데이터 트래픽에 대한 요구 및 전체 시스템의 성능을 최대화로 지원하게 되는 장점을 가진다.
따라서, D2D 통신은 자원의 인접성 및 효율성을 높이고 인프라의 부하를 줄이는 장점을 제공하며, 특히 셀룰러 네트워크를 기반으로 한 D2D 통신은 전력 절약, 접속 시간 단축, 주파수 자원 절약 등의 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 단말간 통신에 대한 개념을 개시한 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 브로드캐스팅 정보를 이용한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 네트워크 엔터티를 이용한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 토큰 기법을 이용한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 인터넷 프로토콜 주소를 고려한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 PRACH 타임 슬롯 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 순환프리픽스(Cyclic Prefix, CP) 길이에 대한 정보를 포함하는 RRC 시그널링의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따라 확장형(Extended) CP를 고려한 심볼 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, D2D 단말 사이의 지연이 발생하는 경우를 일 예로 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따라 D2D 탐색을 수행하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 그룹핑을 통한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 D2D 단말 탐색을 위한 메시지 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 D2D 등록 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 RRC_idle 상태에서 D2D 탐색을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 RRC_connected 상태에서 D2D 탐색을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 D2D 탐색 등록 해제 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따라 SFN 기반의 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 MIB 구성의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 19는본 발명에 따라 서비스 별 탐색 범위 설정하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명에 따라 서비스별로 다른 SFN 및 파워를 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서는 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 네트워크에 링크된 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.
이하 도 1에서는 본 발명이 적용되는 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 네트워크 구조를 개시한다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 또는 LTE-A(advanced) 시스템이라 불리며, 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위한 패킷 기반의 시스템이다.
도 1을 참조하면, E-UTRAN은 단말(User Equipment, UE)(110, 120, 130)에게 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(evolved-NodeB, eNB)(100)을 포함한다. 단말(110, 120, 130)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), AMS(Advanced MS), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
기지국(100)은 일반적으로 단말(110, 120, 130)과 통신하는 지점(station)을 말하며, BS(Base Station), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), 펨토 기지국(femto-eNB), 피코 기지국(pico-eNB), 홈기지국(Home eNB), 릴레이(relay) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(100)은 적어도 하나의 셀을 통해 단말에 서비스를 제공할 수 있다. 셀은 기지국(100)에 의해 통신 서비스를 제공하는 지리적 영역을 의미할 수도 있고, 특정 주파수 대역을 의미할 수도 있다. 셀은 다운링크 주파수 리소스와 업링크 주파수 리소스를 의미할 수 있다. 또는 셀은 다운링크 주파수 리소스와 선택적인(optional) 업링크 주파수 리소스의 조합(combination)을 의미할 수 있다. 또한, 셀은 기지국(20)이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 할 것이다. 그리고 그 크기에 따라, 메가셀, 매크로 셀, 마이크로 셀, 피코 셀, 펨토 셀 등으로 정의가능하며, 본 발명에 따라 셀은 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미로 해석되어야 할 것이다
이하, 본 발명에서 다운링크(downlink)는 기지국(100)에서 단말(110, 120. 130)로의 통신을 의미하며, 업링크(uplink)는 단말(110, 120)에서 기지국(100)으로의 통신을 의미한다. 다운링크에서 송신기는 기지국(100)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(110, 120. 130)의 일부분일 수 있다. 업링크에서 송신기는 단말(110, 120, 130)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(100)의 일부분일 수 있다.
본 발명이 적용되는 다중 접속 기법은, CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier-FDMA), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다. 또한, 업링크 전송 및 다운링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명이 적용되는 물리 제어채널들로는, PDCCH(physical downlink control channel), PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical Hybrid ARQ Indicator Channel), PUCCH(Physical uplink control channel) 등이 있다. 여기서, PDCCH는 DL-SCH(Downlink Shared Channel)의 리소스 할당 및 전송 포맷, UL-SCH(Uplink Shared Channel)의 리소스 할당 정보, PCH 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 랜덤 액세스 응답과 같은 상위 계층 제어 메시지의 리소스 할당, 임의의 UE 그룹 내 개별 UE들에 대한 전송 파워 제어 명령의 집합 및 VoIP(Voice over Internet Protocol)의 활성화 등을 나를 수 있다. 상기 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PHICH는 업링크 전송에 대한 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 응답신호인, ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. PUCCH은 다운링크 전송에 대한 HARQ ACK/NAK, 스케줄링 요청 및 CQI와 같은 업링크 제어 정보를 나른다.
더욱이, 최근 몇 년간 모바일 인터넷 트래픽이 급격히 증가하고 있으며 이러한 추세는 당분간 지속될 것으로 예상되고 있다. 모바일 트래픽 증가로 인해 셀룰러 통신망의 과부하가 심해지면서 사업자들은 LTE, 펨토셀, 무선랜 등을 도입하여 과부하 문제를 해결하려 하고 있다. 이러한 노력은 인프라를 교체, 확장하여 기지국의 과부하를 줄이려는 공통점이 있다. 한편, 인프라의 교체, 확장 없이 기지국의 과부하를 줄이는 방법으로 인프라를 거치지 않고 단말간에 직접 트래픽을 주고 받는 D2D 통신이 부각되고 있다.
이러한 D2D 통신은 현재 그 정의가 명확히 정립되지는 않았지만, 일반적으로 네트워크 시스템의 인프라를 거치지 않는, 단말간에 직접 통신 방법을 의미할 수 있다. 이는 펨토 혹은 피코 셀과 같은 소형 기지국의 도입 및 eNB를 거치지 않고 단말간에 직접 트래픽을 주고 받는 통신을 의미한다. 이러한 D2D 통신은, 기존의 인프라를 통한 통신에 비해 근접성에 대한 이점, 일 예로, 전송 전력의 측면에서 단말간의 거리가 가까운 경우에는 멀리 위치한 eNB에 트래픽을 보내고 받는 것보다 낮은 전력으로 통신이 가능하기 때문에 더 효율적이다. 이러한 이점을 통해 한정된 무선 자원의 효율성을 높이고 네트워크 인프라의 부하를 줄이는 장점을 제공할 수 있다. 한정된 무선 자원의 효율성이란, D2D가 낮은 전력으로 통신이 가능하기 때문에 동일 셀 내에서도 여러 D2D 링크가 동시에 통신할 수 있어 주파수 재사용률을 높이는 것도 가능함을 의미한다.
특히 셀룰러 네트워크를 기반으로 한 D2D 통신은 전력 절약, 접속 시간 단축, 주파수 자원 절약 등의 이점이 있기 때문에 다양한 연구가 발표되고 추세이다. 또한 모바일 트래픽이 급증하고 있는 소셜 네트워크, 모바일 광고, 근거리 파일 전송 등의 어플리케이션이 D2D 통신에 적합한 어플리케이션으로 고려되고 있기 때문에, D2D 통신에 대한 수요는 앞으로 더욱 증가할 것으로 예상되는 것이 현실이다.
이러한 D2D 통신의 절차는 도 1에 도시된 바와 같이, D2D 통신이 가능한 주변 D2D 단말들을 찾는 단말 탐색 단계(11), 단말 탐색 단계에서 찾은 다른 D2D 단말들 중 데이터 전송을 할 단말과 무선링크를 연결하는 링크 생성 단계(12), 그리고 무선 링크를 연결한 단말들 간에 트래픽을 전송하는 데이터 전송 단계(13)를 포함할 수 있다. 실제 D2D 통신 방법에 따라 세부적인 절차는 다양할 수 있지만 상기 3단계의 절차가 일반적이라 할 수 있다.
보다 구체적으로, D2D 통신을 위한 첫 번째 단계는 단말 탐색 단계(11)이다. 단말 탐색 단계란 각 D2D 단말이 자신의 주변에 있는 D2D 통신이 가능한 다른 단말들을 탐색하는 단계이다. 이 단계에서 각 단말들은 다른 단말들이 자신을 탐색할 수 있도록 탐색 신호를 송신하고 다른 단말들이 보내는 탐색 신호를 수신하여, D2D 통신이 가능한 다른 단말들이 범위 내에 있음을 발견한다.
D2D 통신을 위한 두 번째 단계는 링크 생성 단계(12)이다. 링크 생성 단계에서는 단말 탐색 단계에서 발견한 주변의 D2D 단말들 중에서 데이터를 전송하고자 하는 단말과 데이터 전송을 위한 링크를 맺는 단계이다. 일반적으로 하나의 단말이 링크 생성을 요청하는 신호를 다른 단말에 보내면 해당 단말이 이 신호를 받고 응답 신호를 보내면서 링크를 맺게 된다.
상기 단말 탐색 단계에서 주변의 단말을 찾고 링크 생성 단계를 통해서 데이터를 주고 받을 단말들 간에 링크를 맺고 나면 링크를 맺은 두 단말은 데이터를 서로 주고 받게 된다. 이 단계를 데이터 전송 단계(13)라고 한다. 이 단계를 통해 D2D 링크가 형성된 단말들이 서로 정해진 시간과 주파수 자원에서 데이터 전송을 수행한다.
이러한 D2D 통신 기술은 셀룰러 네트워크를 기반으로 한 D2D 통신과 셀룰러 네트워크의 인프라를 전혀 활용하지 않는 D2D 통신으로 나눌 수 있다. 셀룰러 네트워크를 기반으로 한 D2D 통신은 단말 탐색 단계에서 기지국으로부터 받는 정보를 이용하고 트래픽 전송을 위한 데이터 전송에서 자원 할당, 전력 조절에 있어 셀룰러 네트워크의 도움을 받는다. 이는 네트워크 인프라를 활용하지 않는 D2D 통신에 비해 전력절약, 접속시간, 자원활용 등의 면에서 효율적이다.
한편, 셀룰러 네트워크를 기반으로 한 단말 탐색 기술은 탐색하는 단말의 대상에 따라 A-priori 단말 탐색 기술과 A-posteriori 단말 탐색 기술로 나눌 수 있다. A-priori 단말 탐색 기술이란 세션이 형성되지 않은 D2D 단말들 간에 탐색을 수행하는 기술을 의미한다. 셀룰러 네트워크를 기반으로 한 A-priori 단말 탐색 기술에는 기지국의 브로드캐스팅 정보를 이용하여 단말을 탐색하는 방법과 네트워크 독립체(entity), 예를 들어 MME (Mobile Management Entity))에 의해 등록/요청의 과정을 거쳐 단말을 탐색하는 기술을 의미한다. 이하, 도 2 내지 3을 통해 간략하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 브로드캐스팅 정보를 이용한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 이는, A-priori(선천적) 단말 탐색 기술 중 하나로, 기지국의 브로드캐스팅 정보를 이용해 단말들이 서로를 탐색하는 방법을 설명한다.
도 2를 참조하면, 기지국(200)은 각 단말(210, 220)이 어느 비콘 자원에 할당되었는지를 D2D 단말들에게 지속적으로 브로드캐스팅한다(21). 각 단말은 브로드캐스팅 정보를 바탕으로 자신에게 할당된 비콘을 알 수 있다.
각 단말은 상기 기지국로부터 브로드캐스팅(broadcasting)되는 비콘 할당(beacon assignments)를 수신하고, 할당된 비콘을 정해진 통신 자원을 통해 전송하여 자신의 존재를 다른 단말들에게 알려준다(22). 이에, 각 단말들은 비콘을 전송하지 않는 시간에 기지국에 의해 브로드캐스팅된 정보를 바탕으로 비콘을 탐색하여 주변에 어떤 D2D 단말이 있는지 탐색한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 네트워크 엔터티를 이용한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 이는, A-priori 단말 탐색 기술 중 하나로, 네트워크 독립체에 등록/요청 절차를 거쳐 단말을 탐색하는 방법을 설명한다.
도 3을 참조하면, 먼저 비콘을 보낼 서버(server) 단말(310)이 MME(300)에 D2D 통신이 가능함을 알림과 동시에 자신의 단말, 서비스 정보를 등록한다(31). MME(300)은 D2D 통신이 가능한 클라이언트(client) 단말로부터 요청이 오면 등록되어 있는 서버 단말의 정보를 바탕으로 하여 해당 클라이언트 단말과 통신할 서버 단말이 있는지 확인하여 D2D 서버 단말에 비콘을 보낼 것을 요청한다(32, 33). 서버 단말은 요청된 비콘을 보내고 클라이언트 단말이 이를 수신함으로써 D2D 탐색 과정을 가능하게 한다(34, 35). 여기서, MME는 단말의 접속 정보나 단말의 능력에 관한 정보를 가지고 있으며, 이러한 정보는 단말의 이동성 관리에 주로 사용된다. 따라서, 도 3의 방법이, 도 2에 설명한 첫 번째 방법인 기지국이 브로드캐스팅 정보를 이용한 방법보다, 단말 탐색에서 많은 정보를 단말에게 제공하며, 이에 단말들이 단말 탐색에서 소모하는 자원을 절약하게 해 준다.
한편, A-posteriori(후천적) 단말 탐색 기술이란 각 단말이 이미 생성된 세션이 있는 다른 단말들 가운데 동일한 기지국 내에 존재하는 단말을 대상으로 단말 탐색을 수행하는 기술을 의미한다. 즉, A-posteriori 단말 탐색 기술에서 단말 탐색은, 주변에 있는 임의의 단말들을 탐색하는 A-priori 단말 탐색 기술과는 달리, 자신과 이미 세션을 가지고 있는 단말이 자신과 D2D 통신이 가능한 범위에 있는지를 확인을 하는 과정이다. 이러한 이유로, A-posteriori 단말 탐색 기술은 세션이 있는 두 단말이 동일한 기지국에 존재하는지 판별하는 방법에 따라 토큰(token)을 이용한 방법과 IP (Internet protocol) 주소 분석의 방법이 있다. 이하, 도 4 내지 5를 통해 간략하게 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 토큰 기법을 이용한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 토큰을 이용한 탐색 기술은, 기지국이 식별할 수 있는 고유한 토큰을 이용하여 세션이 존재하는 두 단말이 동일한 기지국 내에 존재하는지 판별하는 방법이다. 생성된 세션이 있는 단말들(410, 420)간에, 즉 무선접속네트워크(Radio Access Network, RAN)과 코어 네트워크(Core Network, CN)을 통하여 통신을 수행하는 단말들이(41), 통신의 세션을 이용하여 토큰을 주고 받으면 기지국은 이 토큰을 식별하여 하나의 세션을 가진 두 단말이 동일 기지국에 있음을 알 수 있다(42). 두 단말이 동일 기지국에 있다고 판단되면 기지국은 하나의 단말에는 비콘을 전송할 것을 요청하고(43) 다른 단말에는 그 비콘의 수신을 요청한다(44). 비콘이 정상적으로 수신되면(45) 두 단말이 단말 탐색을 성공적으로 마치게 되고 D2D 통신이 가능한 범위에 있는 것으로 판단하게 된다.
여기서, LTE 시스템에 따라 E-UTRAN과 EPC를 통합하여 EPS(Evolved Packet System)라 불리우며, 이는 단말(410, 420)이 기지국에 접속하는 무선링크로부터 서비스 엔터티로 연결해주는 패킷 데이터 네트워크(Packet Data Network)까지의 트래픽 흐름은 모두 IP(Internet Protocol) 기반으로 동작할 수 있다. S-GW은 E-UTRAN의 종단점을 갖는 게이트 웨이이며, P-GW은 패킷 데이터 네트워크를 종단점으로 갖는 게이트웨이이다. 이를 통해 단말들의 패킷 트래픽의 흐름이 시작/종료로 제어된다. 이에, MME(400)은 S1-U를 통해 S-GW/P-GW들(505, 507)와, 단말(510, 520)의 이동을 지원하기 위한 유지보수관리(Operation and Management, OAM) 정보를 주고받는다. 이를 통해 단말의 이동에 따른 패킷 데이터의 흐름을 제어한다.
도 5는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, 인터넷 프로토콜 주소를 고려한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, IP 주소 분석을 이용한 탐색 기술은, 세션의 IP 주소를 분석하여 송신 단말과 수신 단말이 동일한 기지국에 존재하는지 확인하는 방법이다. 생성된 세션이 있는 단말들 간에(51) 즉, RAN과 CN을 통하여 통신을 수행하는 단말들에 대하여), S/P-GW (Gateway)에서 IP 주소 분석을 통해서 두 단말이 동일한 기지국에 있다고 판단되면(52) 토큰을 이용한 방법과 같이 하나의 단말에는 비콘 전송을 다른 단말에는 비콘의 수신을 요청한다(53). 비콘의 수신이 성공되면 단말 탐색에 성공한 것으로 D2D 통신이 가능하다고 판단한다(54).
상기 언급한 바와 같이, 전력절약, 접속시간 감소, 무선자원 효율화를 위해 기지국 및 네트워크를 활용한 D2D 통신의 단말 탐색 기술에 대한 방안들이 활발히 논의 중이며, 단말 탐색을 위한 다양한 시나리오들이 가능하다.
이하, 본 발명에서는 특히 도 2와 같이 기지국에 의한 단말 간에 직접 비콘을 주고 받으며 단말 탐색을 수행하는 단말 탐색 기술을 기반으로 하는 탐색 기법을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. LTE 시스템이 적용되는 본 발명에 따른 무선통신시스템에서는 기지국에 의해 사용되는 자원에 대한 최적화된 D2D 단말 탐색 방안을 제안하고자 한다. 이를 위하여, LTE 시스템의 기지국을 통해 많은 D2D 단말들이 탐색을 진행 할 때, 발생할 수 있는 전력 문제를 기반으로 하여 효율적인 전력 사용에 따른 D2D 단말 탐색 방안 및 탐색 프로토콜을 제안하고자 한다. 또한 기지국을 활용한 단말 탐색시, 기지국과 단말 간의 시그널링 오버헤드가 크게 발생하는 문제를 해결하기 위해, 기지국과 단말 간 오버헤드를 줄이며 단말 탐색 성능 면에서도 우수한 단말 탐색 기법에 대해 제안하고자 한다. 추가적으로, D2D 단말 탐색 동작에서 발생 할 수 있는 동기 문제와 탐색을 위한 비콘 신호에 대한 구체적인 방안들을 제안하고자 한다.
우선, 도 6에서는 본 발명에 따른 D2D 단말간의 동기를 맞추기 위한 PRACH 타임 슬롯 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, D2D 탐색은 상향링크에서 동작되며, 상기 D2D 탐색을 위해서 단말간에는 동기를 맞추어야 한다. 상향링크에서 동기를 맞추기 위해서 셀 내 단말들은 랜덤 엑세스(random access) 절차가 필요하다. 한편, 이러한 RACH 절차를 수행하지 않고 하향링크의 신호를 기준으로 상향링크의 동기를 고려해서 탐색 과정을 진행하려고 할 때에는, 기지국과 D2D 단말 사이의 최대 양방향 지연(maxRTD(Round Trip Delay))와 지연 전파(delay spread) 뿐만 아니라, D2D 단말 사이의 maxRTD와 delay spread를 고려해야 한다.
일 예로, 동기 문제 해결을 위해서 maxRTD와 propagation delay를 고려하여 LTE 시스템의 PRACH (Physical Random Access Channel)의 타임 슬롯을 구성한다고 가정하자. Delay spread의 경우 ITU model에서 정의한 typical urban model의 경우 r.m.s (root mean square)값이 약 1 usec 정도로 가정한다. 따라서, PRACH의 순환 프리픽스 (Cyclic Prefix, CP)의 구성은 maxRTD와 delay spread를 고려하여 maxRTD와 delay spread를 합친 값보다 길도록 설정되어야 한다. 즉 CP를 사용하여 maxRTD와 delay spread에서 발생하는 delay를 보정 할 수 있다. 이는 하기의 수학식 1과 같이 표현 가능하다.
수학식 1
Figure PCTKR2013009009-appb-M000001
더욱이 PRACH의 time slot의 마지막에는 가드타임 (Guard Time, GT)처럼 max RTD를 고려하여 셀의 가장자리에 있는 단말이 보낸 경우인, 즉 maxRTD 인 경우에 대해서도 다음 서브프레임 내의 심볼에 영향을 주지 않도록 설계한다.
하기의 <표 1>는 본 발명이 적용 가능한 PRACH 프리엠블 포맷을 일 예로 도시한 것이다.
표 1
Figure PCTKR2013009009-appb-T000001
한편, LTE 시스템에서는 2가지 종류의 CP를 정의하고 있다. 하나의 서브프레임이 7 심볼로 구성된 일반형(normal) CP (4.7 usec)와 하나의 서브프레임이 6심볼로 구성된 확장형(extended) CP (16.7 usec)가 존재한다. 즉, normal CP의 경우, 하나의 슬롯에서 7개의 심볼 앞에 CP가 붙으며 전체 길이를 맞추기 위해 맨 앞의 CP만 약 5.2㎲를 갖고 나머지 6개의 CP들은 약 4.6㎲의 길이를 갖는다. 반면에, extended CP는 하나의 OFDM 심볼 내에 512Ts (Ts=1/(15000×2048)sec)를 가지며 extended CP를 적용함으로써 서브캐리어 스페이싱이 15kHz라 할 때 한 슬롯 당 6개의 심볼을 가진다. MBSFN을 적용함으로써 한 슬롯 당 심볼의 수가 줄어들기는 하지만 셀의 외곽에서 다이버시티 효과를 얻을 수 있는 이점을 이용하여 MCS 수준을 높임으로 인하여 전체 무선구간의 전송률을 향상시킬 수 있고 셀의 커버리지를 확대할 수 있는 특징이 있다. 한편, 무선 프레임의 구조는 일 예에 불과함으로 상기 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는, 적용되는 무선 시스템에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다.
이러한 본 발명에서는 셀간 또는 D2D 단말간에 발생하는 동기 문제를 해결하기 위해서 normal CP에 비하여 상대적으로 긴 길이를 가지는 extended CP를 사용해서, 상기 extended CP에 특정 시간을 할당해서 D2D 탐색을 수행하는 것을 적용한다.
여기서, 본 발명이 적용되는 3GPP LTE에서는 동기 신호로 후보 셀을 탐색하고 기준 신호를 통하여 서빙 셀을 선택한다. 즉, 단말은 PSS (Primary Synchronization Signal) 과 SSS (Secondary Synchronization Signal) 그리고 CRS를 통해 초기 셀 탐색을 수행한다. 간단하게 절차를 설명하면, 전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID (cell identity)등의 정보를 획득한다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH) 또는 본 발명에 따라 항상 extended CP를 사용하는 PMCH(Physical Multicast Channel)을 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 일 예로, PCH는 단말 파워 절약을 위한 DRX 지원, 셀 전영역 단말들에게 브로드캐스트로 특징된다. PMCH는 셀 전 영역의 단말들에게 브로드캐스트 및 MBSFN(MBMS Single Frequency Network) 지원으로 특징된다. 여기서, MBSFN은 MBMS 셀그룹을 형성하는 다수의 셀에서, 동일한 MBMS 채널을 동시에 브로드캐스트하기 위해 공통의 스크램블링 코드(scrambling code)와 스프레딩 코드(spreading code)를 사용한다. 이에, D2D 단말간에 공유채널에 대한 무선 자원만을 할당하고, 공용채널을 복수의 단말이 동시에 수신하여, 무선 자원의 효율성을 높일 수 있다.
한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리 하향링크 제어 채널 정보에 따른 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 RACH을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고, 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다. 경쟁 기반 임의 접속(Contention based random access)의 경우 추가적인 물리 임의 접속 채널의 전송) 및 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널 수신과 같은 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수도 있다.
이와 관련하여, 도 7은 본 발명에 따른 Cyclic prefix 길이에 대한 정보를 포함하는 RRC 시그널링의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, ul-CyclicPrefixLength 정보 요소(IE)를 포함하여, D2D 단말에 시그널링함으로써, D2D 단말간에 상기 ul-CyclicPrefixLength를 이용하여 동기를 맞추도록 한다. 상기 Cyclic prefix 길이에 대한 정보는 RRC message의 SIB2를 통해서 전송된다. 상기 ul-CyclicPrefixLength은, 본 발명에 따라 D2D 탐색을 위하여, 기지국과 D2D 단말간의 maxRTD와 delay spread 및 D2D 단말간의 maxRTD와 delay spread을 고려한 설정된 값을 가진다.
부가적으로, 도 8은 본 발명에 따라 extended CP를 고려한 심볼 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, extended CP를 사용하면 16.7 usec가 되며, 이때에 delay spread는 일반적인 셀 환경을 고려한 4.7 usec로 가정하면, maxRTD는 12 usec보다 작아야 한다. 일 예로, 4.7 usec 를 delay spread에 활용하는 경우, 12 usec 를 단말의 uplink sync의 보정을 위해서 활용할 수 있다. 따라서, RTD의 값은 셀 반경과 관련하여 정리하면 아래 수학식 2과 같이 정의할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2013009009-appb-M000002
여기서, X는 셀과 D2D 단말 사이의 거리이며 3x108 (m/s)은 빛의 속도이다.
이를 고려하여 셀 반경을 계산하면 셀 반경은 최대 1.8 km가 된다. 즉, 셀 반경이 1.8 km 이내가 되는 경우에는 본 발명에 따라 extended CP를 통해 D2D 단말간의 동기에 대한 보상을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 무선통신시스템에서, D2D 단말 사이의 delay가 발생하는 경우를 일 예로 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, D2D 단말 사이에 발생하는 delay 중 가장 delay가 크게 발생하는 단말들의 위치를 고려한 것을 도시한 것이다.
여기서, R(91)은 D2D 단말 사이의 거리를 의미한다. Dtx는 D2D 단말 중 비콘을 전송하는 단말이고 Drx는 비콘을 수신하는 단말이다. 여기서, Dtx가 셀에서 가장 멀리 Drx와 나란히 있을 경우 D2D간에 발생하는 propagation delay는 Dtx를 기준으로 최대 2R/빛의 속도로 표현된다. 이유인 즉, Dtx는 기지국으로부터 오는 신호에서 Drx보다 R 만큼 멀리 있으므로 R/빛의 속도의 propagation delay가 발생하며, 또한 Dtx에서 비콘을 전송할 경우에도 D2D 단말 사이의 거리 R만큼 R/빛의 속도의 propagation delay가 발생한다. 결국, D2D 단말 사이에는 최대로 2R/빛의속도 만큼의 propagation delay가 발생한다. 이러한 관계를 정리하면 아래 수학식 3와 같다.
수학식 3
Figure PCTKR2013009009-appb-M000003
여기서, R은 D2D 단말 사이의 거리이며 3x108 (m/s)은 빛의 속도이다.
이를 고려하여 D2D 단말 사이의 거리인 R을 계산하면 D2D 단말 사이의 거리는 최대 1.8 km가 된다. 즉 D2D 사이의 거리가 1.8 km 이내가 되는 경우에는 extended CP로 보상 할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따라 D2D 탐색을 수행하는 자원의 일 예를 도시한 도면이다. 즉, extended CP를 사용하는 방안을 시간과 주파수 측면에서 표시한 것이다.
도 10을 참조하면, extended CP를 사용하는 구간은 빗금 무늬(1000)로 가정하고 normal CP를 사용하는 구간은 도트 무늬(1020)로 가정한다.
본 발명에 따라, Extended CP를 사용하기 위해서 첫 번째의 서브프레임 한 개를 할당하고 상기 한 개의 서브프레임의 시간에서 D2D 탐색과정을 수행한다. 여기서, extended CP 사용으로 인해서 길어진 delay spread 및 RTD로 인해서 normal CP를 사용하는 다음 서브프레임의 심볼들에게 영향이 있으므로 extended CP를 사용할 경우, 하나의 서브프레임에서는 총 12 심볼을 사용하는데 그 중 마지막 12번째 심볼은 사용하지 않고 GT (Guard Time)처럼 비워서 다음 서브프레임의 심볼에게 영향을 주지 않도록 한다.
상기 설명한 바와 같이, D2D 탐색을 위한 LTE 자원 사용은 전용 할당 방식에 따라 정해진 주기마다 주파수 전체를 D2D 탐색을 위해 사용할 수 있으며, 해당 Extended CP의 마지막 서브프레임 또는 처음 서브프레임을 GT로 정의하여, 타 심볼과의 간섭을 미연에 방지하도록 한다. 즉, 상기 Extended CP를 사용할 경우 Normal CP를 사용하는 셀룰러 사용자에게 영향을 미치지 않으려면 마지막 또는 시작 위치의 적어도 하나 이상의 심볼을 사용하지 않아야 한다. 이때, 상기 사용하지 않는 심볼의 개수는 기지국과 Dtx 거리 X에 따라 가변되어 설정될 수 있다.
또한, 상기 D2D 탐색을 위한 LTE 자원 사용은 부분 할당 방식에 따라 정해진 리소스 블록 resource block, RB), 즉 정해진 주기마다 주파수의 일부분을 D2D 탐색을 위해 사용할 수 있으며, 이는 해당 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM 심벌을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 연속하는 부반송파(subcarriers)를 포함하는 RB 형태로 탐색을 수행할 수도 있다.
여기서, 상기 전용 할당 방식은, D2D 탐색 시점에 셀룰러 단말과의 공존 하지 않는 경우 D2D 단말 사이의 비동기 신호를 고려, D2D 송신 단말과 수신 단말의 거리를 고려하여, 정해진 시간의 전체 주파수 영역의 리소스블록을 탐색하는 방안을 적용할 수도 있다. 상기 부분 할당 방식은, D2D 탐색 시점에 셀룰러 단말과의 공존하는 경우 D2D 단말 사이의 비동기 신호를 고려, D2D 송신 단말과 수신 단말의 거리, D2D 송신 단말의 비동기 신호가 eNB에 미치는 영향 고려, 기지국과 D2D 송신 단말간의 거리를 고려하여, 정해진 시간의 일부 주파수 영역의 리소스블록을 탐색하는 방안을 적용할 수도 있다. 여기서, 다운링크 슬롯에 포함되는 리소스블록의 수 NDL은 셀에서 설정되는 다운링크 전송 대역폭(bandwidth)에 따라 가변되며, 이에 따라 상기 D2D 탐색을 위한 리소스 블록도 가변되어 정의될 수도 있다. 이는 시스템의 정의에 따라 정해질 수 있다.
보다 구체적으로 예로, LTE 기반으로 탐색 자원을 전용 할당하는 경우, 10 MHz 의 경우 RACH와 D2D 탐색(discovery) 자원의 우선순위 할당을 고려하며, RACH와 탐색 자원과 겹칠 경우 다른 시간에서 동작하도록 할당한다. RACH 자원이 할당된 그 다음에 위치한 5개의 서브프레임에 D2D 탐색 자원을 할당할 수 있다. 이때, 정해진 서브프레임의 전체 주파수 영역에 할당 가능하다. 또 다른 예로, 5 MHz 의 경우 RACH 와 D2D 탐색 자원의 공존이 가능하도록, RACH 와 D2D 탐색 자원을 다른 RB에서 할당할 수 있다. 이 경우, D2D 탐색 자원은 전체 서브프레임의 정해진 주파수 영역에 분배되는 형태로 할당 가능하다.
이하 본 발명에서는 효율적인 전력 사용을 위한 단말 탐색을 수행하는 방안을 설명하고자 한다. 실제 D2D 통신에서는 여러 개의 단말들이 탐색 절차를 수행하므로 비동기적으로 탐색을 할 경우에는 단말들의 전력 소비가 매우 크다. 이러한 D2D 통신에서 단말들이 전력 효율적으로 탐색하기 위해서는 다양한 방법을 고려해야 한다.
LTE 시스템에서 연결 설정은 크게 무선자원제어(Radio Resource Control, RRC)_idle 상태와 RRC_connected 상태로 나눌 수 있다. RRC_connected 상태는 단말이 기지국에 접속되어 있는 상태로 단말과 네트워크 사이에 S1_connection이 연결된 상태로 RRC_idle에 비해서 평균적인 전력 소비가 높다. 더욱이, 셀룰러 트래픽이 없는 RRC_idle상태에서 D2D 통신 탐색을 위해서 단말이 매번 RRC_connected로 변환 후에 탐색을 위한 비콘을 전송한다면 비효율적일 수 있다.
따라서 본 발명에서는 RRC_idle 상태에서 동기를 맞추어서 전력 효율적인 D2D 통신을 위한 단말을 탐색하는 방안을 제안하고자 한다. 구체적으로, RRC_idle 상태에서는 단말이 특정 기지국에 연결되어 있지 않으므로, MME에서 단말의 위치를 여러 개의 기지국으로 구성된 TA (Tracking Area) 단위로 관리하게 된다. 네트워크에서는 일 예로, 문자 또는 통화 요청 시에 페이징 과정을 통해서 단말을 깨운 후에, 단말의 랜덤 액세스(random access) 과정을 통해 RRC_idle에서 RRC_connected 상태로 바뀐 후, 문자 또는 전화통화를 수행하게 된다. 여기서, RRC_connected가 아닌 RRC_idle 상태에서 단말간에 동기를 맞추어서 탐색을 한다면 단말의 전력 소비를 줄 일수 있다. 왜냐하면, RRC_idle 상태에서는 단말들이 주기적으로 깨어나서 단말에게 수신된 페이징 메시지를 확인하고 없을 경우에는 다시 잠들게 즉, 아이들 상태로 천이되기 때문이다. 상기 페이징 메시지는 상기 RRC_idle 상태 단말 그리고, RRC_connected 상태 단말로 system information의 변경을 알리기 위해 사용된다. 이에 단말은 system information info Modification 포함하는 페이징 신호를 수신하여, 다음 변경된 주기에 따라 BCCH를 수신할 수도 있다.
한편, LTE 시스템에서는 RRC_idle 상태에서 페이징을 위하여 일정한 시간 동안 깨었다가 잠드는 DRX (Discontinuous Reception) 주기를 4가지로 정의하고 있다. 일 예로, 상기 DRX 주기는 0.32/0.64/1.28/2.56초(sec)일 수 있다. 단말이 RRC_idle 상태의 DRX 주기 내에서 페이징 메시지 수신을 위해서 깨어있는 시간을 on duration이라고 하며, 상기 on duration은, 1밀리초(msec) 부터 200밀리초까지 다양하게 정의하고 있다. 하기의 표 2는 단말의 DRX 동작을 위한 RRC 시그널링의 일 예이다. 단말은 기지국으로부터 DRX 동작을 위한 설정 정보로 DRX 동작을 위한 관련 타이머들 및 Long DRX Cycle의 설정 정보를 포함하고 있으며, 추가적으로, Short DRX Cycle의 설정 정보를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 하기의 표 2은 본 발명의 설명의 편의를 위한 일 예로, DRX 구성 정보를 도시한 것이다.
표 2
DRX-Config ::= CHOICE { release NULL, setup SEQUENCE { onDurationTimer ENUMERATED { psf1, psf2, psf3, psf4, psf5, psf6, … , psf200}, drx-InactivityTimer ENUMERATED { psf1, psf2, psf3, psf4, psf5, psf6, … ,psf0-v1020, … , spare2, spare1}, drx-RetransmissionTimer ENUMERATED { psf1, psf2, psf4, psf6, psf8, psf16, psf24, psf33}, longDRX-CycleStartOffset CHOICE { sf10 INTEGER(0..9),… sf2560 INTEGER(0..2559) },shortDRX SEQUENCE { shortDRX-Cycle ENUMERATED { sf2, sf5, sf8, sf10, sf16, sf20, …, sf640}, drxShortCycleTimer INTEGER (1..16) } OPTIONAL -- Need OR }}
이에, 단말은 수신된 RRC 신호의 DRX 구성 정보를 통해, 특히, onDurationTimer, drxStartOffset, shortDRX-Cycle, 및 longDRX-Cycle을 바탕으로 OnDuration을 계산하고, 정해진 시간에 onDurationTimer를 개시한다. 단말은 onDurationTime의 정해진 값 동안 상기 onDurationTimer를 구동한다.
또한 LTE 시스템에서 페이징은 단말의 가입자고유정보(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)값에 기반한 페이징 프레임(Paging Frame, PF)와 페이징 시점(Paging Occasion, PO)의 값에 따라 결정된다. PF는 페이징이 발생하는 라디오 프레임의 넘버이고 PO는 PF내에서 페이징이 발생하는 서브프레임 넘버를 의미한다. 본 발명의 일 예에 따라 RRC_idle 상태에서 단말은 on duration 시간 동안에 페이징 메시지를 확인하며, 이때, RRC_idle에서 DRX 주기는 1.28초이며 단말의 on duration은 43ms로 가정한다. 또한, 다른 예로, DRX 주기는 1.28초 이고 on duration 시간은 40~60ms, 또 다른 예로 DRX 주기는 2.58초 이고 on duration 시간은 80ms로 가정하여 설명한다.
이하, 도 11에서는 본 발명에 따른 그룹핑을 통한 단말 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, RRC_idle 상태에서 단말들이 서로 다른 PO의 on duration 타이밍에 깨어나서 그룹별로 탐색하는 경우를 시간에 따라 나타낸 것이다. 여기서, 단말들의 그룹은 서비스 또는 ID기반으로 분류 될 수 있다.
도 11에서는 단말 1과 단말 2는 그룹 1(1100), 그룹 2(1120)를 탐색하고, 단말 3은 단말 1과 단말 2과 그룹 2를 탐색하는 과정을 예를 들어 보여주고 있다. 구체적으로 각각의 단말들은 PO의 on duration 시간에 서로 다른 서브프레임에 깨어나서, 단말 1은 a구간에, 단말 2는 b구간에, 단말 3은 c구간에, PDCCH (Physical Downlink Control Channel)를 통해서 페이징을 위한 P-RNTI (Paging Radio Network Temporary Identifier)가 존재하는지 확인한다. 또한, RRC_idle 상태에서는 on duration 시간에 페이징 메시지 확인 외에 하향링크를 통해 브로드캐스팅 정보와 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)로부터 오는 SI (System Information) 정보 등을 수신하며, 이러한 기지국의 주기적인 신호를 기준으로 셀 내 단말들은 그룹의 탐색 타이머를 맞출 수 있다.
예를 들어, LTE에서 브로드캐스팅 채널 정보는 라디오 프레임 내의 첫 번째 서브프레임 마다 기지국으로부터 주기적으로 전송되므로 셀 내 단말들의 그룹 타이머 기준으로 사용될 수 있다. 셀 내 단말들이 탐색그룹을 나누어서 그룹 별로 탐색할 경우에 단말들은 특정시간에 서로 원하는 특정 그룹의 단말들만 찾으면 되므로 D2D 통신을 위한 단말들을 동기 방식으로 빠르고 전력 효율적으로 탐색 할 수 있다.
이러한 본 발명은 탐색 그룹에 따라 정해지는 그룹 타이머의 동작을 정의하며, 또한, 상기 그룹 타이머의 시작/종료 위치를 탐색 그룹별 가변적으로 공유 설정하는 것을 포함한다. 이는 상이한 on duration을 가지는 각 단말이 자신이 속한 그룹에 대하여 그룹 탐색을 수행하기 위한 시점을 계산 및 판단함을 포함한다. 일 예에 따라 상기 그룹 탐색을 위한 정보는 브로드캐스트 정보를 통해 획득 될 수도 있으나, 각 단말이 정해진 on duration에서, 수신된 PDCCH로부터 상기 그룹 타이머 동작의 시작 및 종료 시점을 유추하기 위한 오프셋 값을 획득할 수도 있다. 또는 각 단말의 DRX와 관련된 RRC 시그널링에 그룹 탐색에 따른 on duration을 고려한 가변된 타이머 시작/종료를 판단하기 위한 파라미터 값을 포함하여 전송할 수도 있다. 따라서, 셀 내의 단말(들)은 기지국으로부터 전송되는 주기적 신호 또는 공통 및 전용 신호를 참조하여, 각 단말의 on duration 구간 이외의 탐색 그룹에 따라 정해지는 가변적인 시점에서 동일한 그룹에 속한 단말을 탐색하기 위해 탐색 활성 시간(active time)을 계산 또는 확인하고, 이를 통해 탐색 활성화로 동작한다.
설명한 바와 같이, 단말의 DRX 동작에 따른 전력(power)를 고려하여, RRC_idle 상태에서의 D2D 탐색을 위한 시점 및 그룹은 가변되어 정의될 수 있으며, 또한 RRC_idle 상태와 Connected DRX 상태와의 전력 소비를 고려 및 비교하여, 상기 탐색 그룹을 정의할 수 있다. 이때, SFN관련하여 서비스 기반 탐색 타이밍 간격과 전력 소비의 장단점을 고려하여야 한다. 이를 위해, D2D 탐색을 위한 주기적인 SFN를 기반으로 D2D 탐색을 위한 동기를 맞출 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 D2D 단말 탐색을 위한 메시지 흐름도로, D2D 그룹 탐색을 위해 단말과 시스템 사이에서 시간에 따른 구체적인 메시지 흐름도를 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, LTE 초기설정 (initial setup) 과정(1210)은 시스템 접속을 위해서 단말이 접속 요청을 수행하고(1211, 1212), 시스템과의 인증 과정을 수행하는 과정을 포함한다(1215, 1217). 보다 구체적으로, 단말은 eNB로 단말 고유 식별 정보(International Mobile Subscriber Number, IMSI)를 포함하는 등록 요청 메시지를 전송하고(1211), eNB는 이를 네트워크에서 구별하기 위한 임시 식별정보(일 예로, 셀 식별 정보(E-UTRAN Cell Global Identifier, ECGI), 글로벌 고유식별 정보(Globally Unique Temporary Identity, GUTI)로 변환하여, 트래킹 영역 지시자(tracking Area Identity)를 포함하여 MME로 전송한다(1212). MME는 UE에 대한 인증도 수행하고(1215) 가입자 프로파일(QoS 정보)을 기반으로 등록 절차를 수행한다(1217). 상기 MME와 UE간에 NAS 보안 연결이 설정되며, MME는 단말의 이동성 및 서비스에 따른 베어러를 관리한다. 이는 LTE 시스템에서의 단말 등록 절차와 동일하다.
이후, 단말은 D2D 등록 (registration) 과정(1220)을 수행한다. D2D 등록 과정은 RRC_connected 상태에서 단말이 D2D 통신이 가능하다는 것을 기지국에 알리는 과정과(1221) D2D 등록 과정이 끝난 D2D 단말은 기지국으로부터 단말 탐색을 위한 정보들을 받게 된다(1222). 이러한 과정은 D2D 등록을 요청하는 다수의 단말들에 의해 수행될 수 있다. 본 발명에서는 일 예로, 단말 2을 예시한다.
탐색 동작 (discovery operation) 과정(1230)에서 RRC_idle 상태에 있는 단말들(UE1, UE2)은, 페이징 채널을 보기 위해 주기적으로 일어난다. 이때 페이징을 보기 위해 일어나는 시간이 각각 다르므로 페이징을 보는 시간에는 단말 탐색이 불가능하다. 따라서 본 발명에 따라 단말 탐색을 위해 탐색 타이밍 시간을 정해주어야 한다.
보다 구체적으로, 이를 위하여 eNB는 D2D 단말들에게 페이징 신호 외에 하향링크를 통해, 단말 탐색 그룹별로 상이한 값을 가지는 탐색 그룹 타이머를 설정하고 이를 브로드캐스팅한다(1231). 상기 브로드캐스팅되는 정보는 탐색 그룹별로 정의된 그룹 탐색 타이머의 값에 대한 정보를 포함한다. 상기 그룹 탐색 타이머에 대한 정보는 라디오 프레임내의 첫번째 프레임마다 주기적으로 전송될 수 있다. 따라서, 단말은 해당 시점에서 브로드캐스트되는 그룹 타이머에 대한 파라미터를 확인 및 타이머의 동작을 위한 서브프레임을 설정(계산)한다. 상기 그룹 탐색 타이머의 동작에 대한 파라미터는, 단말의 D2D 요청에 따라, 또는 eNB의 설정에 따라 정해진 D2D 그룹에 따라 가변적으로 변경 가능한, 즉, 그룹 탐색 타이머의 시작/종료 위치를 탐색 그룹에 따라 가변적으로 공유 설정하기 위한 오프셋 값을 더 포함할 수도 있다.
이에, 단말들은 그룹별로 동기를 맞추기 위해서 그룹 탐색 타이머를 동작시킨 후(1234) 동시에 비콘 신호를 주고 받게 된다(1235). 여기서, 비콘 신호는 D2D 탐색을 위해서 시간과 주파수 자원에 대해 미리 정해진 신호이다. 단말간 탐색을 위한 비콘 전송은 Latin-Square(라틴 스퀘어)방식으로 전송되는데 이를 위해 그룹 탐색시간 내에 단말들은 정해진 시간 패턴으로 순서대로 비콘을 전송하며 모든 단말들은 그룹 탐색 시간 내에 한번 이상 비콘 신호를 전송하게 된다. 비콘 전송 시간 외에는 다른 단말로부터 오는 비콘 신호를 수신하게 되며, 최종적으로 비콘 신호를 수신한 단말은 송신한 단말과 D2D 링크설정 (link setup)하여 D2D 통신을 하게 된다(1240).
D2D 링크 설정 과정(1240)은 D2D 링크 설정된 단말2가 단말1에게 D2D 세션 요청을 하고(1246), 이에 D2D 세션 응답을 완료하여(1247), D2D 세션이 설정되는 과정(1248)을 포함한다.
도 13은 본 발명에 따른 D2D 등록 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 각 단말들은 D2D 서비스를 위해서 본 발명의 일 예에 따른 LTE 시스템의 네트워크에 등록하기 위해서, 각 단말은 랜덤 액세스 (random Accecss) 절차를 수행하고(1300, 1305) 이에 RRC_connected 상태로 천이된다(1310).
여기서, 간략하게 단말의 RRC 상태와 RRC 연결 방법에 대해 설명한다. RRC 상태란 단말의 RRC가 E-UTRAN의 RRC와 논리적 연결(logical connection)이 되어 있는지 여부를 말하며, 연결되어 있는 경우는 RRC_connected (RRC 연결) 상태로, 연결되어 있지 않은 경우는 RRC_idle (RRC 휴지) 상태라고 불린다. E-UTRAN은 RRC_connected 상태의 단말의 존재를 셀 단위에서 파악할 수 있기 때문에 단말을 효과적으로 제어할 수 있다. 반면에 E-UTRAN은 RRC_idle 상태의 단말을 셀 단위에서 파악할 수 없으며, 셀 보다 더 큰 지역 단위인 트래킹 영역(Tracking Area) 단위로 CN(일 예로, MME)에서 관리하게 된다. 보다 쉽게 설명하면, 단말의 초기 상태는 RRC_idle 상태이며, 상기 RRC_idle 상태의 단말이 셀로부터 음성이나 데이터와 같은 서비스를 받기 위해서는 RRC_connected 상태로 상태 천이하여야 한다.
일 예로, 사용자가 단말의 전원을 맨 처음 켰을 때, 단말은 먼저 적절한 셀을 탐색한 후 해당 셀에서 RRC_idle 상태에 머무른다. RRC_idle 상태에 머물러 있던 단말은 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우에야 비로소 E-UTRAN의 RRC과 RRC 연결 설정 (RRC connection establishment) 과정을 수행하여 RRC_connected 상태로 천이한다. 여기서 RRC 연결을 맺을 필요가 있는 경우란 사용자의 통화 시도 등의 이유로, 상향 데이터 전송이 필요하다거나, E-UTRAN으로부터 페이징 메시지를 수신한 경우 이에 대한 응답 메시지를 전송해야 하는 경우 등을 들 수 있다. 또한, RRC_connected 란, E-UTRAN에서 단말에 대한 정보(context)를 가지고 있음을 의미한다.
본 발명에 따라 RRC_connected 상태에서 단말은 eNB로부터 D2D 통신을 위한 효율적인 전력 사용에 따른 동기를 맞추기 위하여, 하향링크를 통해 브로드캐스팅 정보와 PDSCH로부터 또는 PBCH를 통해 전송되는 SI (System Information) 정보 등을 수신하여, 그룹별 탐색 타이머에 대한 정보를 수신한다(1315).
그 후, 단말은 PUSCH를 통해 D2D 서비스 초기 등록 메시지를 기지국에게 전송하고(1320, 1330), 기지국은 그에 대한 응답으로 PDSCH를 통해 D2D 초기 등록 응답 메시지를 해당 단말로 전송한다(1325, 1335).
도 14는 본 발명에 따른 RRC_idle상태에서 D2D 탐색을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, RRC_idle 상태라도 셀 내의 모든 단말들은 PBCH (Physical Broadcasting Channel)를 통해 전송(1405)되는 MIB(Master Information Block)의 정보를 수신 할 수 있다(1410). 이때, 상기 MIB 정보는, 하향링크의 접속에 필요한 system 대역폭 (bandwidth)정보, 시스템 프레임 넘버(System Frame Number, SFN) 등을 포함하여 전송한다. 여기서, 상기 SFN에 대한 설명은 도 17에서 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
한편, 시스템 정보는 MIB(Master Information Block), SB(Scheduling Block) 및 SIB(System Information Block)로 구분될 수 있다. 설명한 바와 같이, MIB는 단말이 해당 셀의 물리적 구성, 예를 들어 대역폭을 알 수 있도록 한다. SB는 SIB들의 전송정보, 예를 들어, 전송 주기 등을 알려준다. SIB는 서로 관련 있는 시스템 정보의 집합체이다. 예를 들어, 특정 SIB는 주변의 셀의 정보만을 포함하고, 다른 SIB는 단말이 사용하는 상향 무선 채널의 정보만을 포함한다.
따라서, 본 발명에 따라 RRC_idle 상태의 단말들은 서로 깨어나는 주기가 다르지만, 정해진 SFN 정보를 기반으로 탐색을 위한 타이밍을 얻고 서로간에 동기를 맞출 수 있다(1415). 즉, RRC_idle 상태에서 단말은 eNB로부터 D2D 통신을 위한 효율적인 전력 사용에 따른 동기를 맞추기 위하여, 하향링크를 통해 브로드캐스팅 정보와 PDSCH (Physical Downlink Shared Channel)로부터 오는 PBCH를 통해 전송되는 MIB를 통해, 그룹별 탐색 타이머에 대한 정보를 설정한다. 이는 동일한 그룹에 속한 단말을 탐색하기 위한 탐색 활성 시간(active time)을 계산 또는 확인하고, 이를 통해 탐색 활성화로 동작을 포함한다. 이에, D2D 단말들은 상기 브로드캐스트된 정보(broadcast information)을 통해서 탐색 타이밍을 알고 단말간에 서로 동기를 맞출 수 있다. 여기서, 상기 탐색 타이밍은 탐색 그룹 별로 가변되어 설정될 수 있으며, 상기 브로드캐스트 정보를 그룹에 대응하여, 상이한 탐색 타이밍 값을 포함할 수도 있다.
상기 D2D 단말들은 탐색 타이머에 따른 탐색 시간에 일어나서 PUSCH를 통해 비콘을 전송하여 단말 탐색 동작을 수행한다(1420). 설명한 바와 같이, 단말들은 그룹별로 동기를 맞추기 위해서 그룹 탐색 타이머를 동작시킨 후 동시에 비콘 신호를 주고 받게 된다(1425, 1427). 여기서, 비콘 신호는 D2D 탐색을 위해서 시간과 주파수 자원에 대해 미리 정해진 신호이다.
도 15는 본 발명에 따른 RRC_connected 상태에서 D2D 탐색을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, RRC_connected 상태에서 D2D 탐색을 수행하는 과정은, 도 14에서 설명한 RRC_idle 과정과 비슷한 절차를 포함한다. RRC_connected 단말들은 PDSCH를 통해 전송되는(1505) 브로드캐스트되는 정보를 수신할 수 있다(1510). 이때, 상기 MIB 정보는, 하향링크의 접속에 필요한 system 대역폭 정보, SFN 등을 포함한다. 이에 RRC_connected 상태의 단말들은 상기 브로드캐스트 정보를 수신된 SFN을 확인하여, 비콘 탐색 타이밍을 알 수 있다(1515). 여기서, 상기 탐색 타이밍은 탐색 그룹 별로 가변되어 설정될 수 있으며, 상기 브로드캐스트 정보를 그룹에 대응하여, 상이한 탐색 타이밍 값을 포함할 수도 있다.
상기 D2D 단말들은 탐색 시간에 일어나서 비콘을 전송함으로써 D2D 서비스를 위한 단말 탐색을 수행한다(1520). 설명한 바와 같이, 단말들은 그룹별로 동기를 맞추기 위해서 그룹 탐색 타이머를 동작시킨 후 동시에 비콘 신호를 주고 받게 된다(1525, 1527). 여기서, 비콘 신호는 D2D 탐색을 위해서 시간과 주파수 자원에 대해 미리 정해진 신호이다.
도 16은 본 발명에 따른 D2D 탐색 등록 해제 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, RRC_connected에서는 단말(1600)은 해당 기지국을 벗어나려 할 때 핸드오버 요청(handover request)를 전송한다(1605, 1615). 이에, 기지국은 단말이 handover를 통해서 셀 내를 벗어나고 있음을 판단 할 수 있다. 상기 핸드오버 요청 메시지에 대한 응답으로, D2D 탐색 등록 해제 메시지를 전송함으로써 D2D 단말 탐색을 해제 시킬 수 있다(1610, 1620).
상기 RRC_connected 상태와 비슷하게 RRC_idle에서 단말(1630)은, D2D 서비스를 위해서 기지국이 단말의 Tracking area를 기지국 단위로 설정하였기 때문에, RRC_idle 상태의 단말이 셀을 벗어나서 이동하는 경우 트래킹 영역 업데이트(tracking area update)절차를 수행하게 된다(1635, 1645). 이 경우 기지국은 단말이 셀을 벗어나고 있음을 판단하게 되고 이에 대한 응답으로 D2D 탐색 등록 해제 응답을 전송함으로써 D2D 단말 탐색 서비스를 해제 시킬 수 있다(1640, 1650).
다시 설명하면, RRC_connected상태의 단말로 하여금 핸드오버 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 통해, 또는 기존의 핸드오버 응답 메시지 안에 D2D 서비스에 대한 탐색 해제에 대한 정보를 포함하여 전송함으로써, 단말로 하여금 별도의 D2D 등록 해제를 위한 추가되는 시그널링 없이, D2D 서비스를 해제하는 효과를 제공한다. 또한, RRC_idle 상태의 단말로 하여금 트래킹 영역 업데이트 절차에 따른 트래킹 영역 업데이트 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 통해, 또는 트래킹 영역 업데이트 수락/거절, 또는 업데이트 위치 응답 메시지 등의 응답 메시지안에 D2D 서비스에 대한 탐색 해제에 대한 정보를 포함하여 전송함으로써, 단말로 하여금 별도의 시그널링 추가없이, D2D 서비스를 해제하는 효과를 제공한다.
여기서, 단말로부터 기지국으로의 핸드오버 및 트래킹 영역 업데이트 메시지는 PUSCH를 통해 전송되고, 기지국으로부터 단말로의 D2D 탐색 서비스 해제는 PDSCH를 통해 전송된다.
도 17은 본 발명에 따라 SFN 기반의 탐색 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, LTE 시스템에서는 PBCH의 MIB 정보를 통해서 단말들에 의한 eNB 접속시 반드시 필요한 여러 가지 정보들이 전송된다.
MIB는 단말이 셀에 접속하는데 필요한 가장 기본적인 파라미터를 포함한다. MIB 메시지는 40ms의 주기로 논리 channel(BCH)를 통해 방송되며, 40ms 주기 내 모든 라디오 프레임에서 MIB 전송이 반복된다. 즉, 10 msec 단위로 첫 번째 서브프레임에 전송되는데, 이때 MIB내에서 SFN 정보가 전송된다.
또한, SFN은 기지국 범위 내에서 프레임의 번호를 나타내므로 절대적인 값이며 단말들이 페이징 채널을 보기 위해 일어나는 시간을 SFN으로 표현할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 D2D 단말 탐색을 위한 구간을 SFN의 타이밍으로 정의해서 단말들이 모두 같은 시간에 단말 탐색을 수행할 수 있도록 만들 수 있다.
일 예로, 단말들은 RRC_idle 상태에서 서로 다른 주기에서 깨어날 때, 단말들이 서로 같은 타이밍에 어떻게 탐색과정을 수행하는지를 나타낸 도면이다. 예를 들면 단말 1은 1번의 SFN을 받고 단말 2는 다른 주기에서 깨어나서 86번의 SFN을 받고 UE 3는 다른 주기에서 깨어나서 97번의 SFN을 받는다.
이때에 단말들이 서로 128번째 SFN에 타이밍에 탐색과정을 한다는 정보를 알고 있다면, RRC_idle 상태에서 서로 같은 타이밍에 동시에 깨어나서 서로간에 동기를 맞추어서 탐색 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따라, D2D 탐색 타이밍을 SFN=128 * N 인 경우 (일 예로, N=1 인 경우)로, 상기 D2D 단말들은 주기적인 SFN를 기반으로 D2D 탐색을 위한 동기를 맞춘다. 여기서, 탐색 그룹별로, 상기 N의 값을 가변적으로 설정함으로써, 탐색 그룹에 따라 상이한 탐색 타이밍을 정의할 수 있다.
이와 관련하여, 도 18은 본 발명에 따른 MIB 구성의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, SFN의 사이즈는 8 bit와 PBCH의 디코딩을 통해서 2 bit를 얻으며 총 10 bit의 형태로 구성되어 1024의 값으로 표현이 가능하다. 따라서, SFN 정보는 0부터 1023까지 표시되는데 매 서브프레임마다 MIB에 포함되어 한 개씩 전송해서 총 1024 msec를 주기로 전송된다.
이에, 단말은 상기 MIB를 통해 D2D를 위한 SFN를 획득하여, 탐색 동기를 맞출 수 있다.
도 19는본 발명에 따라 서비스 별 탐색 범위 설정하는 일 예를 도시한 도면으로, D2D 통신을 원하는 서비스를 탐색할 경우에 서비스 별로 비콘 전송 파워를 가변적으로 조절하는 방법을 나타낸 것이다.
도 19를 참조하면, D2D 통신 단말들은 탐색을 위하여 비콘 전송 파워 범위를 설정 할 수 있는데, 범위 설정은 서비스별로 가변적으로 설정 할 수 있다.
예를 들어 D2D 통신으로 소용량 트래픽을 전송하려는 경우에는 광고, 채팅, 소셜 네트워킹, 재난통신에 대한 전송은 오래 전송하지 않으므로, 가까이 있는 단말이나 멀리 있는 단말들이나 탐색하여 통신을 하더라도 단말 전력소비가 상대적으로 작다. 반대로, 대용량 트래픽 전송이 필요한 경우 예를 들어 동영상, 파일 공유 등에는 D2D 단말간에 전송을 상대적으로 오래 하므로 단말 전력 소비가 클 수 있다. 이 경우에는 D2D 단말들 간의 통신보다는 기지국을 통해서 빠르게 안정적으로 통신하는 것이 효과적일 수 있다. 따라서, 이러한 대용량 트래픽을 전송하려는 D2D 단말들은 비콘의 전송 파워를 조절해서 근처의 단말들만 찾는 것이 상대적으로 전력 효율적일 수 있다. 이에, D2D 탐색시, 단말들로 하여금 서비스 기반으로 비컨 파워 설정하도록 제어한다.
도 20은 본 발명에 따라 서비스별로 다른 SFN 및 파워를 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 20을 참조하면, D2D 단말들은 자신이 가지고 있는 서비스 종류에 대해서만 단말 탐색을 수행할 수 있다. 이는 모든 종류의 서비스에 대해 단말 탐색을 수행하는 것보다 더 효율적일 것이다. 그렇게 하기 위해서 단말 탐색 구간을 서비스 별로 나누는 것을 제안한다. 이때 서비스 별로 일어나는 시간은 SFN 단위로 할당이 된다. 이에 각 단말은 자신이 가지고 있는 서비스의 시간에만 일어나서 단말 탐색을 할 수 있다. 이를 위해, 서비스 별로 구별된 탐색 그룹을 특정 시간을 나누어서 서비스 기반한 탐색을 수행하도록 한다.
일 예로, 탐색 타이밍을 SFN=128 * N (1 * m)으로 정의하여, 탐색 그룹에 따라 기준 타이밍에 대한 오프셋 값(m)을 가변적으로 정의하여, 탐색 타이밍을 달리 설정할 수 있다. 여기서, 상기 N=1인 경우, 이에 탐색 그룹 1은 m값을 3로 가정하여 SFN=128 * 1 (1 * 3)인 125번째 SFN에서 탐색을 수행하고, 탐색 그룹 2는 m값을 3으로 정의하여 SFN=128 * 1 (1 * 2)인 126번째 SFN에서 탐색을 수행하고, 탐색 그룹 3은 m값을 2로 가정하여 SFN=128 * 1 (1 * 1)인 127번째 SFN에서 탐색을 수행하고, 탐색 그룹 4는 m값을 1으로 정의하여 SFN=128 * 1 (1 * 0)인 128번째 SFN에서 탐색을 수행하도록 설정할 수 있다.
또는, 한번에 동시에 여러 서비스들을 할 경우에 하나의 서브프레임의 전체 주파수 영역을, 서비스 별로 또는 동일 서비스에 따라 세부적으로 나뉘어진 그룹 주파수 영역을 달리 할당함으로써, 서비스별로 구별된 상이한 자원을 통해 탐색을 수행하도록 제어할 수 있다. 즉, 동일한 탐색 타이밍에 서브캐리어 0~11는 탐색 그룹 1에 할당하고, 서브캐리어 12~23은 탐색 그룹 2에 할당하여, 즉, 자원 블록별로 탐색 그룹을 정의하여, 서비스 별 상이하게 탐색을 수행토록 제어한다. 이때, 비 대칭적인 탐색 영역을 위한 자원할당 등도 수행할 수 있다.
따라서, 단말들은 불필요한 시그널과 동일한 서비스를 수행하는 단말들을 서로 빨리 찾을 수 있으므로, 탐색 시 소비되는 에너지 소모를 줄일 수 있다.
더불어 서로 다른 서비스 기반의 단말들을 찾을 때에, 서비스 별로 탐색을 위한 비콘 파워를 고려해서 근처에 있는 단말들을 찾아야 하는 단거리 단말 탐색은 비콘 파워를 작게 한다. 반면에, 원거리 서비스 기반의 단말들을 찾을 때는 비콘 파워를 높인다.
도 21은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, 단말 (2100)은 무선신호 처리부(RF unit, 2110), 메모리(2120), 그리고 프로세서(2130)를 포함한다. 상기 RF 처리부(2110)은 상기 프로세서(2130)와 연결되어 있으며, 무선신호를 송신/수신한다.
상기 프로세서(2130)은 본 발명에 따른 기능, 절차, 방법 등을 수행하는 엔터티로써, 본 발명의 도 1 내지 20에 대한 동작을 수행한다. 특히, 본 발명에 따른 프로세서(2130)은, 상위 시스템인 네트워크로부터 지시된 구성 정보 및 리소스 할당 정보를 수신하여, UE의 능력에 따라 D2D 통신 및 셀룰러 통신을 동시 접속 또는 일부 접속을 지원할 수 있다. 이때, 프로세서(2130)은 eNB의 시그널링 없이, D2D 통신을 수행하는 링크를 검출하여 타 D2D UE와 통신을 수행할 수도 있다.
특히, 본 발명에 따라 프로세서(2130)은 D2D 통신을 수행하기 위한 할당된 리소스를 확인한다. 여기서, 리소스는 D2D 탐색을 수행하기 위한 탐색 타이밍 및 정해진 시점에서의 탐색을 수행하기 위한 주파수 영역을 확인하는 것을 포함한다. 이는 D2D 통신을 수행하기 위한, DRX configuration에 따른 상기 onduation 및 onduration에 따른 페이징 메시지를 수신할 수 있다. 특히, 브로드캐스팅된 MIB 또는 SI를 통해 D2D 서비스를 위한 SFN 정보를 수신 및 획득하는 것을 포함한다. 이에 프로세서(2130)는 D2D 통신을 위한 SFN과 관련하여 서비스 기반 탐색 타이밍 간격을 확인하고, 또한 서비스 별로 상이한 비콘 파워를 할당하여 송신을 수행하도록 제어한다.
여기서, 프로세스(2130)은 단말의 RRC 상태에 따른 상이한 메시지를 통해 SFN 값을 획득할 수 있으며, 또한 핸드오버/트래킹 영역 업데이트 절차를 통한 D2D 등록 해제를 수행할 수도 있다. 물론, 상기 리소스 확인은 PDCCH, PDSCH, PUSCH, PUCCH의 자원 할당 정보에 대한 정보를 확인하는 것을 포함한다. 이에 D2D 링크 연결된 단말이, 수신된 DRX configuration에 대한 정보 등을 이용하여 정해진 시점인 서브프레임에서 PDCCH 및 PUSCH에 대한 수신/전송을 수행하도록 지원한다. 이는 D2D 탐색을 수행토록, 시간 또는 주파수 자원에 대한 정보를 기지국으로부터 수신하고, 상기 탐색 타이밍에 대한 정보는 PDSCH 또는 PBCH, PMCH을 통해 수행될 수 있다. 또한, 단말의 RRC 상태를 고려하여, RRC 연결 설정 절차를 수행하거나, 단말의 요청에 따라 핸드오버 또는 트래킹 영역 업데이트 절차를 통해 D2D 탐색 서비스를 해지할 수도 있다.
상기 SFN은 탐색 그룹에 따라 상이한 타이밍에서 탐색을 수행하기 위해 D2D 서비스 별로 정해진 SFN을 수신하는 것을 포함하거나, 또는 D2D 동기를 맞추기 위한 기준 그룹에 대한 SFN 값을 수신하고 탐색 그룹 별 오프셋 값을 추가하는 수신하는 형태를 포함할 수도 있다. 상기 프로세스(2130)는 수신된 SFN을 통해 탐색 그룹 별 탐색 구간을 상이하게 조정/계산하여, 탐색을 수행한다. 이때, 동일한 타이밍에 탐색을 수행하기 위하여 정해진 리소스 블록(주파수 영역)에서 그룹 별 탐색을 수행할 수도 있다. 또한, 프로세스(2130)는 정해진 시간 또는 주파수 영역에서 탐색을 수행할 때, 탐색 그룹 별로 정해진 전력을 고려하여, 비콘 송신을 제어한다.
설명한 바와 같이, 상기 메모리(2120)은 상기 프로세서(2130)과 연결되어 있으며, 상기 프로세서(2130)의 모든 동작을 지원하기 위한 정보들을 포함하고 있다.
한편, 네트워크(2150)는 무선신호 처리부(RF unit, 2160), 프로세서(2180), 그리고, 메모리(2170)을 포함한다. 상기 RF 처리부(2160)은 상기 프로세서(2180)와 연결되어 있으며, 무선신호를 송신/수신한다. 여기서, 상기 네트워크는 기지국의 일부 엔터티와 상위 코어네트워크의 일부 엔터티가 그 동작에 따라 부분적으로 지원되는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 네트워크의 상기 프로세서(2180)은 본 발명에 따른 기능, 절차, 방법을 수행하는 엔터티로써, 본 발명의 도 1 내지 20에 대한 동작을 수행한다. 즉, 셀 내의 UE들의 능력 정보, 서비스 상태, 채널 상태 등을 고려하여, 리소스 할당을 수행한다. 특히, 본 발명에 따라 D2D 통신을 위한 리소스와 셀룰러 통신을 위한 서브프레임을 구별하여 리소스를 할당할 수 있으며, 또한, 본 발명에 따라 D2D 데이터에 따라 D2D 그룹을 정의하고, 이에 대한 탐색 타이밍 정보를 해당 단말들로 전송한다. 이때, 탐색 그룹별로 탐색 타이밍 값을 조정하기 위하여, 탐색 그룹별로 상이한 SFN 값을 정의하거나 또는 기준 탐색 타이밍에 탐색 그룹 별로 오프셋 값(m)을 가변적으로 정의하여, 탐색 그룹의 타이밍을 달리 설정토록 제어한다. 또한, 탐색 그룹 별로, 동일한 시점에 탐색을 수행토록 주파수 영역, 리소스 블록을 상이하게 정의하여 할당할 수 있다. 이러한 D2D 탐색을 수행토록, 시간 또는 주파수 자원에 대한 정보를 단말로 전송한다. 상기 전송은 PDSCH 또는 PBCH, PMCH을 통해 수행될 수 있다.
또한, 단말의 RRC 상태를 고려하여, RRC 연결 설정 절차를 수행하거나, 단말의 요청에 따라 핸드오버 또는 트래킹 영역 업데이트 절차를 통해 D2D 탐색 서비스를 해지할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따라 D2D 단말에게 DRX configuration에 대한 정보 등을 제공한다. 따라서, 정해진 시점에서, PDCCH를 전송하여, 해당 단말들이 할당된 리소스를 제대로 수신토록 한다.
상기 메모리(2170)은 상기 프로세서(2180)과 연결되어 있으며, 상기 프로세서(2180)의 모든 동작을 지원하기 위한 정보들을 포함하고 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 디바이스 간 직접 통신 서비스(D2D)를 수행하는 방법에 있어서,
    기지국(eNB)과 셀룰러 통신을 지원하는 셀룰러 단말과, 디바이스 간 직접 통신(Device to device, D2D)을 지원하는 D2D 단말을 구별하는 과정과,
    동일한 어플리케이션을 사용하는 D2D 단말들에 대하여 탐색 그룹(discovery group)을 형성하는 과정과,
    상기 탐색 그룹에 따라 탐색 타이밍을 설정하는 과정과,
    상기 탐색 타이밍에 동일한 탐색 그룹에 속하는 D2D 단말들이 활성화 상태(active)로 천이하여, D2D 탐색을 위해 정해진 시간과 주파수 자원을 이용하여 신호를 송수신하는 과정과,
    D2D 링크를 설정하여 D2D 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탐색 타이밍을 설정하는 과정은,
    상기 탐색 그룹에 따라 시스템 프레임 넘버(SFN)에 기반하여 정해지는 탐색 타이밍을 확인하는 과정을 포함하며,
    상기 탐색 타이밍은 탐색 그룹에 따라 가변된 값을 가지도록 설정됨을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 탐색 타이밍을 설정하는 과정은,
    상기 기지국으로부터 전송되는 물리방송채널(PBCH)을 통해 전송되는 마스터 정보 블록(MIB)를 수신하는 과정과,
    상기 MIB내에 8비트의 사이즈를 가지는 SFN를 확인하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 탐색 타이밍을 설정하는 과정은,
    무선자원제어 휴지(RRC idle) 상태의 단말에 의해 수행됨을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 탐색 타이밍을 설정하는 과정은,
    상기 기지국으로부터 전송되는 물리하향공유채널(PDSCH)을 통해 전송되는 마스터 정보 블록(MIB)를 수신하는 과정과,
    상기 MIB내의 8비트의 사이즈를 가지는 SFN를 확인하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 탐색 타이밍을 설정하는 과정은,
    무선자원제어 연결(RRC connected) 상태의 단말에 의해 수행됨을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 신호를 송수신하는 과정은,
    상기 탐색 그룹에 따라 가변적으로 설정되는 전송 파워를 확인하는 과정과,
    상기 탐색 그룹에 따라 정해진 탐색 타이밍에서 비콘 신호를, 상기 탐색 그룹에 따라 가변적으로 설정되는 전송 파워를 가지고 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 비콘 신호를 전송하는 과정은,
    상기 탐색 그룹에 따라 상이한 시간을 이용하여 상기 가변적으로 설정된 파워를 적용하여 비콘 신호를 전송하는 과정과,
    상기 탐색 그룹 별에 따라 상이한 주파수 자원을 이용하여 상기 가변적으로 설정된 파워를 적용하여 비콘 신호를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 비콘 신호를 전송하는 과정은,
    상기 탐색 그룹이 장거리 단말 탐색인 경우, 상기 비콘 신호를 위한 전송 파워를 높게 설정하는 과정과,
    상기 탐색 그룹이 단거리 단말 탐색인 경우, 상기 비콘 신호를 위한 전송 파워를 낮게 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 신호를 송수신하는 과정은,
    상기 기지국으로부터 D2D 통신을 수행하기 위한 상향링크 순환프리픽스길이(ul-CyclicPrefixLength) 정보를 포함하는 RRC 신호를 수신하는 과정과,
    상기 순환프리픽스길이는, 상기 기지국과 D2D 단말간의 최대 양방향 지연(maxRTD)와 지연 전파(delay spread) 및 상기 D2D 단말간의 최대 양방향 지연(maxRTD)와 지연 전파(delay spread)을 고려하여 설정된 값으로 설정됨을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 신호를 송수신하는 과정은,
    상기 D2D 단말이 상기 최대 양방향 지연(maxRTD)와 지연 전파(delay spread)을 합한 값보다 큰 값을 가지도록 구성된 물리랜덤액세스채널(PRACH)을 위한 구성 정보(configuration)을 수신하는 과정과,
    상기 D2D 단말이 상기 PRACH을 위한 구성 정보(configuration)를 확인하여, 정해진 확장된 순환프리픽스(extended CP)를 가지는 서브프레임에서 D2D 탐색하여 D2D 단말간에 동기를 맞추는 과정을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 D2D 탐색하는 과정은,
    상기 확장된 순환프리픽스(extended CP)의 서브프레임에 구성되는 적어도 하나 이상의 심볼에서 D2D 탐색을 사용하지 않도록 제어하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 D2D 탐색하는 과정은,
    상기 적어도 하나 이상의 심볼이 상기 확장된 순환프리픽스(extended CP)을 구성하는 마지막 위치 심볼이거나, 또는 시작 위치 심볼을 포함하는지 확인하는 과정을 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 심볼의 개수는 상기 기지국과 D2D 단말의 거리를 고려하여 가변적으로 설정됨을 포함함을 특징으로 하는 D2D 수행하는 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 복합 자동 재전송을 수행하는 장치에 있어서,
    무선 신호를 송수신하는 무선처리부와,
    상기 무선처리부와 연결되어, 디바이스 간 직접 통신(Device to device, D2D)을 지원하는 D2D 단말들을 구별하고, 동일한 어플리케이션을 사용하는 D2D 단말들에 대하여 탐색 그룹(discovery group)을 형성하며, 상기 탐색 그룹에 따라 탐색 타이밍을 설정하고, 상기 탐색 타이밍에 동일한 탐색 그룹에 속하는 D2D 단말들이 활성화 상태(active)로 천이하여, D2D 탐색을 위해 정해진 시간과 주파수 자원을 이용하여 신호를 송수신하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 송수신된 신호를 통해 D2D 링크를 설정하여 D2D 데이터를 송수신하도록 제어함을 특징으로 하는 D2D 수행 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 프로세스는,
    상기 탐색 그룹에 따라 시스템 프레임 넘버(SFN)에 기반하여 정해지는 탐색 타이밍을 확인하며, 상기 탐색 타이밍이 탐색 그룹에 따라 가변된 값을 가지도록 설정됨을 확인함을 특징으로 하는 D2D 수행 장치.
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