KR101855229B1 - 디바이스의 동기화 수행 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 디바이스의 동기화 수행 방법은 디바이스의 프로세스와 관련된 그룹을 설정하는 과정과, 물리 계층에서 동기를 설정하기 위한 신호로서, 상기 그룹에 대응하는 동기 신호를 발행하는 과정과, 타 디바이스로부터의 동기 신호 수신에 대응하여, 상기 디바이스와 상기 타 디바이스 사이의 그룹의 관계에 따라 동기 제어 여부를 결정하는 과정과, 동기를 제어하고자 하는 경우에 상기 디바이스와 상기 타 디바이스 사이의 그룹의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용하여 상기 동기 신호 발행을 제어하는 과정과, 상기 디바이스와 적어도 하나의 타 디바이스에 의해 발행되는 동기 신호의 제어가 수렴됨에 대응하여, 상기 동기 신호가 발행되는 시점을 기준으로 디바이스의 동기를 설정하는 과정을 포함한다.

Description

디바이스의 동기화 수행 방법 및 장치{METHOD FOR PERFORMING SYNCHRONIZATION BETWEEN DEVICES}

본 발명은 데이터 통신 기술에 관한 것으로써, 특히 데이터 통신망에 포함된 디바이스의 동기화 기술에 관한 것이다.

최근 스마트폰 보급으로 인해 데이터 트래픽이 급격하게 증가하고 있다. 방송통신위원회에 따르면 스마트폰 보급이 가속화됨에 따라 모바일 데이터 트래픽이 지난 1년간 3배 증가 되었다고 보고하였다. 앞으로 스마트폰 사용자 수가 더욱 증가할 것이고 이를 이용한 응용 서비스들은 더욱 활성화될 것으로 예상되기 때문에 데이터 트래픽이 지금 보다 훨씬 더 증가할 것으로 예상된다. 특히 사람간의 통신을 넘어서 새로운 모바일 시장인 사람과 사물 간의 통신, 사물들 사이의 통신 등 사물을 활용하는 사물지능통신까지 활성화될 경우에는 기지국으로 전송되는 트래픽은 감당하기 어려울 정도로 증가할 것으로 예상된다.

따라서 이러한 문제들을 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있는데, 최근 그 기술로 이동통신 망에서의 디바이스 간 직접통신 기술이 주목받고 있다. D2D 통신으로 불리는 이 기술은 이동통신에 M2M(Machine-to-Machine)이 융합된 기술로 기지국의 트래픽 수용 능력을 증가시키고 과부하를 줄일 수 있는 기술이다. D2D 통신이란 동일한 셀 또는 서로 인접한 셀 내의 단말(단말, User Equipment)들이 서로 간에 D2D 링크를 설정한 뒤 기지국(기지국, evolved NodeB)을 거치지 않고 데이터를 D2D 링크를 통해서 직접 주고받는 통신을 말한다.

D2D 통신은 기지국과 동일한 주파수를 사용하면서 기지국의 제어 또는 지원을 받아서 수행하는 방식과, 기지국과 다른 주파수를 사용하고 독립적으로 D2D 통신을 수행하는 단말(이하, '디바이스'라 함) 사이에 통신을 제어하는 방식이 있다. 디바이스 사이에 통신을 제어하는 방식을 수행하기 위해서는 디바이스들 사이의 동기를 설정하는 과정이 요구되는데, 디바이스는 동기식 기지국 또는 GPS 수신모듈을 통해 수신되는 시간 정보를 사용하여 디바이스들 사이의 동기를 설정하였다. 그러나 이와 같이 디바이스가 동기식 기지국 또는 GPS 수신모듈을 통해 수신되는 시간 정보를 사용하여 동기를 설정하는 방식에서, 디바이스는 동기식 기지국 또는 GPS 수신모듈과 접속이 필수적으로 요구된다. 그런데, 통신 사업자가 제공하는 통신 방식에 따라, 동기식 기지국을 지원하지 않을 수 있으므로, 동기식 기지국을 통해 수신되는 시간 정보를 사용하여 동기를 설정하지 못할 수 있다. 또한, 디바이스가 GPS 음영지역(예컨대, 고층 빌딩들 사이, 터널, 건물의 실내 등)에 위치하게 되면, 디바이스가 GPS로부터 시간 정보를 수신하지 못하게 되어 디바이스의 동기를 설정하지 못할 수 있다. 결국, 이와 같이, 디바이스가, 동기식 기지국 또는 GPS 수신모듈과의 접속이 원할하지 않을 경우, D2D 통신을 개시 조차할 수 없는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로써, 시간 정보를 수신하기 위한 별도의 모듈을 사용하지 않으면서, 효율적으로 동기화를 수행할 수 있는 디바이스의 동기화 수행 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 디바이스의 동기화 수행 방법은 디바이스의 프로세스에 따라 동적으로 전환하는 그룹을 설정하는 과정과, 물리 계층에서 동기를 설정하기 위한 신호로서, 상기 그룹에 대응하는 동기 신호를 발행하는 과정과, 타 디바이스로부터의 동기 신호 수신에 대응하여, 상기 디바이스와 상기 타 디바이스가 발행하는 동기 신호 사이의 그룹의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용하여 상기 동기 신호 발행을 제어하는 과정과, 상기 디바이스와 적어도 하나의 타 디바이스에 의해 발행되는 동기 신호의 제어가 수렴됨에 대응하여, 상기 동기 신호가 발행되는 시점을 기준으로 디바이스의 동기를 설정하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 D2D 통신을 수행하는 디바이스에 있어서, 디바이스의 프로세스에 따라 동적으로 전환하는 그룹을 설정하는 제어부와, 물리 계층에서 동기를 설정하기 위한 신호로서, 상기 그룹에 대응하는 동기 신호를 발행하고, 타 디바이스로부터의 동기 신호 수신에 대응하여, 상기 디바이스와 상기 타 디바이스 사이의 그룹의 관계에 따라 동기 제어 여부를 결정하고, 동기를 제어하고자 하는 경우에, 상기 디바이스와 상기 타 디바이스 사이의 그룹의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용하여 상기 동기 신호 발행을 제어하고, 상기 디바이스와 적어도 하나의 타 디바이스에 의해 발행되는 동기 신호의 제어가 수렴됨에 대응하여, 상기 동기 신호가 발행되는 시점을 기준으로 디바이스의 동기를 설정하는 동기 제어부를 포함한다.

본 발명의 디바이스의 동기화 수행 방법 및 장치에 따르면, 타 시스템에 구비된 장치들(예컨대, 동기식 기지국, GPS 등)으로부터 시간 정보를 수신하기 위한 별도의 장치를 사용하지 않으면서, 효율적으로 동기화를 수행할 수 있다.

또한, 그룹 별로 동기화를 수행하도록 함으로써, 동일한 그룹에 속한 디바이스와 In-Phase 동기화가 수행되고, 서로 다른 그룹에 속한 디바이스와 Out-of-phase 동기화를 수행함을 이용하여, 각 그룹의 기능을 고려한 프레임의 구조를 분산적으로 구현할 수 있다.

또한, 서로 다른 그룹에 포함된 디바이스로부터의 동기를 설정하기 위한 신호를 수신하므로, 동기를 설정하기 위한 신호의 수신 횟수를 증가시킬 수 있어, 보다 강건한 동기화를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스의 대략적인 구성을 도시하는 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 동기 신호 발행을 위해 설정된 시간(t) 대 위상(φ) 함수와, 동기 신호 발행 타이밍을 예시하는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스에 의한 동기 신호 발행 매커니즘의 일 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스에 의한 동기 신호 발행 매커니즘의 다른 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스에 적용되는 그룹 사이의 시간 오프셋 관계를 예시하는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스에 의한 동기화가 적용된 네트워크의 일 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간의 동기화 수행 방법의 대략적인 순서를 도시하는 흐름도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간의 동기화 수행 방법에 구비된 동기 신호의 발행 및 제어단계의 상세 순서를 예시하는 흐름도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스간의 동기화 수행 방법에 구비된 동기 신호의 발행 및 제어단계의 상세 순서를 예시하는 흐름도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

기지국 또는 억세스 포인트(Access Point)와 같은 중앙집중적인 코디네이터의 특별한 제어 과정 없이 네트워크 디바이스들이 하나의 프레임 구조를 구성하기 위해서는 우선 디바이스 간 동기화가 이루어져야 하고, 이후 동기화에 따른 기준 시간에 대해 프레임 구조를 정의하여야 한다. 우선 동기화를 위해서 네트워크 디바이스들이 초기에 제 각각인 개별 시간 정보를 교환해서 서로 알고 있고, 이 정보를 이용해 디바이스들이 하나의 시간 기준으로 통일하는 방식이 일반적이라 할 것이다. 그러나, 네트워크 단말들이 이러한 시간 정보를 서로 교환하기 위한 추가적인 메시지 송신이 필요한데, 모든 네트워크 단말들이 서로의 정보를 완전히 알고 동기화 과정을 수행하는데 상당한 시간이 걸린다. 그렇기 때문에, 사용자의 이동이 있는 경우와 같이 네트워크의 변화가 동적인 상황에서는 적합하지 않을 수 있다.

따라서 본 발명에서는 MAC(Media Access Control) 계층에서 메시지를 교환하는 방식보다는 PHY(Physical) 계층에서 신호를 주고받아 동작하는 방식을 따르고자 한다. 이러한 방식으로 동기화와 관련된 알고리즘으로 PCO(Pulse-Coupled Oscillator) 동기화(Synchronization)가 연구되어 왔다. PCO 동기화는 통신 외 여러 분야에서 알려져 있는 현상이며, 다수의 개체들이 중앙집중적인 통제 없이 동기를 실현하는 메커니즘으로 화학, 물리학, 생물학 등 에서 다양한 예시가 나타나고 있다.

PCO 동기화를 이용하여 디바이스 간 동기를 맞춘 후에 통신을 위한 프레임을 정의하여야 이후 D2D 서비스에 필요한 동작을 수행할 수 있다. 그런데 기존 PCO 동기화는 동기 신호를 주고 받는 동작 외에는 항시 수신상태로 다른 디바이스의 동기 신호를 들을 수 있다는 가정을 하고 있는데, 본 발명에서 고려하는 서비스에서는 디스커버리(discovery), 페이징(paging), 트래픽(traffic) 전송 등의 기능을 수행하여야 하고, 이 동안에는 다른 디바이스의 동기 신호를 수신할 수가 없기 때문에, PCO 동기화의 성능이 감소된다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 다른 디바이스의 동기 신호를 수신하는 시점을 분산시키기 위해 그룹별로 디바이스를 묶고 다른 시간에 동작하도록 한다. 이러한 방법에 의해 하나의 그룹의 특정 동작 시간에 다른 디바이스의 동기 신호를 수신하지 못하더라도, 나머지 그룹들이 상기 동작 시간에 수신 가능한 상태에 있기 때문에 동기 신호 수신이 가능하다. 또한, 여러 그룹들은 동기 신호를 발신하는 시각이 다를지라도 하나의 동일한 프레임 구조를 형성하는 동기화 과정을 수행하기 때문에 한 그룹에서의 동기 신호 수신 오류를 그룹간 상호작용에 의해 완화하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스의 대략적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스는, 제어부(11), 동기 제어부(13), 프레임 생성부(15), 및 프레임 수신부(17)를 포함한다.

상기 제어부(11)는 동기 제어부(13), 프레임 생성부(15), 및 프레임 수신부(17)의 전반적인 동작을 제어한다. 구체적으로, 제어부(11)는 데이터의 송수신을 수행하기 위한 동기를 설정하기 위하여, 동기 제어부(13)의 동작을 제어하고, 데이터 송수신을 수행하기 위한 디스커버리(Discovery) 동작이나 페이징(Paging) 동작을 수행하기 위한 프레임과 전송할 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 생성하도록 프레임 생성부(15)의 동작을 제어한다.

특히, 상기 제어부(11)는 디바이스의 프로세스를 고려하여 동기 제어부(13)에 의해 발행되는 동기 신호의 그룹 정보를 제공한다. 예컨대, 동기 제어부(13)에 의해 발행되는 동기 신호가 동기 신호 헤더이거나, 제1그룹 동기신호, 제2그룹 동기 신호, 제3그룹 동기 신호, … 제N그룹 동기 신호 등으로 설정될 수 있다.

나아가, 디바이스의 프로세스는 디바이스가 제공하는 서비스, QoS, 및 간섭정보 중, 적어도 하나를 고려하여 설정될 수 있다.

동기 제어부(13)는 제어부(11)에 의해 설정되는 그룹 종류의 동기 신호를 생성 및 전송한다. 즉, 동기 제어부(13)는 상기 동기 신호 발행을 위해 설정된 시간 대 위상 함수에 기초하여, 상기 시간의 경과에 따라 상기 위상의 값을 연산하게 되고, 상기 함수의 위상이 상기 동기 신호 발행을 위해 미리 설정된 위상 값을 초과하게 되면, 상기 함수의 위상이 상기 미리 설정된 위상 값을 초과하는 시점에서 상기 동기 신호를 발행한다. 이때 발행되는 동기 신호는 상기 제어부(11)에 의해 설정되는 그룹 종류에 대응하는 동기 신호를 발행하게 된다. 나아가, 이때, 동기 제어부(13)는 이웃한 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신하게 되면, 상기 타 디바이스로부터의 동기 신호 수신에 대응하여, 상기 디바이스와 상기 타 디바이스 사이의 그룹의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용하여 상기 동기 신호 발행을 제어하게 된다.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 동기 제어부(13)는 도 2에 예시되는 바와 같이, 상기 동기 신호 발행을 위해 설정된 시간(t) 대 위상(φ) 함수에 기초하여, 상기 시간의 경과에 따라 상기 위상의 값을 연산한다. 그리고, 상기 함수의 위상이 상기 동기 신호 발행을 위해 미리 설정된 위상 최대값(φ_Th)을 초과하게 되면, 상기 함수의 위상이 상기 미리 설정된 위상 최대값(φ_Th)을 초과하는 시점(T)에서 상기 동기 신호를 발행한다. 그리고, 상기 위상(φ)을 초기화하여 다시 상기 시간의 경과에 따라 상기 위상의 값의 연산을 반복적으로 수행한다. 예컨대, 상기 위상은 아날로그 오실레이터 또는 디지털 카운터를 사용하여 연산할 수 있으며, 아날로그 오실레이터를 사용하는 경우 위상 최대값(φ_Th)은 1로 설정될 수 있고, n비트(bit)의 디지털 카운터를 사용하는 경우 위상 최대값(φ_Th)은 2ⁿ-1로 설정될 수 있다.

또한, 동기 제어부(13)는 이웃한 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신하게 되면, 상기 타 디바이스로부터의 동기 신호 수신에 대응하여, 상기 동기 신호의 발행을 제어하게 된다. 즉, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신한 시점(t_event)에서의 위상 값(φ(t_event))에 따른 위상 변화량(F(φ'(t_event))을 적용한다. 이에 따라, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신한 디바이스에 구비된 동기 제어부(13)는 최초에 설정된 주기에 대응하는 시점(nT)에서 보다 빠르게, 동기 신호를 발행하게 된다. 이와 같은 동작을 반복적으로 수행함에 따라, 네트워크에 분포된 디바이스에 구비된 동기 제어부(13)는 임의의 어느 한 시점으로 수렴된 시간에 동기 신호를 발행하도록 제어된다. 예컨대, 도 3을 참조하면, (a)와 같이 제1 내지 제5디바이스(A, B, C, D, E)가 분포된 네트워크에서, 제1 내지 제5디바이스(A, B, C, D, E)가 원의 크기에 대응하는 시간 주기에서 각 디바이스의 위상값이 대응하는 위치에 작은 색의 점으로 표시된다. 각 디바이스는 위상값을 0에서부터 위상 최대값까지 일정한 비율로 증가시킨다. 위상값이 위상 최대값에 도달한 시점, 즉 동기 신호 발행지점(fire)을 지날 때마다 동기 신호를 발행함을 가정한다. (b)와 같이 제1디바이스(A)가 동기 신호 발행지점(fire)을 지날 때마다 동기신호를 발행하면, 제2 내지 제5디바이스(B, C, D, E)의 위상 값이 조절된다. 이때, 제2 내지 제5디바이스(B, C, D, E)의 위상 값을 조절함에 있어서, 각 디바이스의 현재 위상값을 입력으로 한 함수의 출력에 따르므로, 동기 신호의 발행까지 상대적으로 더 많은 시간이 남은 디바이스의 위상 값이 상대적으로 더 큰 값의 위상 변화량이 조절되게 되며, 최종적으로, (c)와 같이 네트워크에 포함된 제1 내지 제5디바이스(A, B, C, D, E)가 모두 임의의 어느 한 시점으로 수렴된 시간에 동기 신호를 발행하게 된다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 제어부(13)는 제어부(11)에 의해 설정되는 그룹의 종류에 따라, 서로 다른 동기 신호를 발행할 수 있다. 이에 따라, 동기 제어부(13)는 동기 신호를 발행함에 있어서, 동기 신호를 발행한 상기 디바이스와, 수신된 동기 신호의 그룹 종류의 관계에 따른 시간 오프셋을 더 적용하여 같은 그룹에 포함된 디바이스들은 같은 위상값으로 수렴하고, 서로 다른 그룹에 포함된 디바이스들 간에 임의의 시간 차이(offset)를 가진 상태로 수렴하도록 할 수 있다. 예컨대, 도 4를 참조하면, (a)에서와 같이, 제1 내지 제5디바이스(A, B, C, D, E)가 분포된 네트워크에서, 제1 내지 제5디바이스(A, B, C, D, E)가 원의 크기에 대응하는 시간 주기에서 각 디바이스의 위상값이 대응하는 위치에 작은 색의 점으로 표시된다. 각 디바이스는 위상값을 0에서부터 위상 최대값까지 일정한 크기로 증가시킨다. 그리고, 위상값이 위상 최대값에 도달하는 시점, 즉 동기 신호 발행지점(fire)을 지날 때마다 동기 신호를 발행함을 가정하고, 제1 내지 제3디바이스(A, B, C)를 제1그룹, 제4 및 제5디바이스(D, E)를 제2그룹에 대응하는 동기 신호를 발행함을 가정한다. 또한, 제1그룹과 제2그룹은 T_offset 만큼의 시간오프셋을 가지게 되어, 제2그룹에 속한 디바이스들의 동기 제어부(13)는 제1그룹과 T_offset만큼 이격되어 뒤따르는 제2시점에, 일정시간이 지나면 위상 상태가 수렴되도록 제어된다. 즉, (b)과정과 같이, 제1그룹에 포함된 디바이스들은 제1그룹에 대응하는 동기 신호를 탐지할 경우, 기존 함수(F(Φ(t_event)))를 그대로 적용하여 위상을 변경하고, 제2그룹에 대응하는 동기신호를 탐지할 경우 제2그룹 위상값에 대한 시점에서 제1그룹 위상값에 대한 시점을 뺀 값인 -T_offset을 고려한 함수(F(Φ(t_event-T_offset)))를 적용하여 위상을 변경한다.

또한, 제2그룹에 포함된 디바이스들은 제2그룹에 대응하는 동기 신호를 탐지할 경우 기존 함수(F(Φ(t_event)))를 그대로 적용하여 위상을 변경하고, 제1그룹에 대응하는 동기 신호를 탐지할 경우 제1그룹 위상값에 대한 시점에서 제2그룹 위상값에 대한 시점을 뺀 값인 T_offset을 고려한 함수(F(Φ(t_event+T_offset)))를 적용하여 위상을 변경한다. 최종적으로, (c)와 같이 제1그룹에 포함된 제1 내지 제3디바이스(A,B,C)가 동기 신호를 발행하는 시점에 대해 , 제2그룹에 포함된 제4 및 제5디바이스(D,E)는 T_offset만큼 이격된 제2시점으로 위치하도록, 모든 디바이스의위상 상태가 수렴된다. 다시 말하면, 제1그룹에 포함된 제1 내지 제3디바이스(A,B,C)의 위상값에서 제2그룹에 포함된 제4 및 제5디바이스(D,E)의 위상값을 뺀 위상차에 상응하는 시간 값이 항상 T_offset이 되도록 수렴된다.

한편, 프레임 생성부(15)는 제어부에서 제공되는 그룹 정보에 따라, 프레임을 생성할 수 있다. 예컨대, 도 5에 예시되는 바와 같이, 그룹이 헤더 그룹임에 대응하여, 동기 신호 헤더, 디스커버리 과정이나 페이징을 수행하기 위한 정보를 포함하는 동기화 헤더 프레임을 생성하거나, 그룹이 제1그룹임에 대응하여 제1동기 신호와 제1트래픽 구간을 포함하는 제1프레임, 그룹이 제2그룹임에 대응하여 제2동기 신호와 제2트래픽 구간을 포함하는 제1프레임, … 그룹이 제n그룹임에 대응하여 제n동기 신호와 제n트래픽 구간을 포함하는 제n프레임을 생성할 수 있다.

나아가, 동기 제어부(13)는 헤더 그룹을 기준으로 T_offset을 설정할 수 있다. 즉, 헤더 그룹과 제1그룹은 제1오프셋(T_{offset _1})의 차이를 갖고, 헤더 그룹과 제2그룹은 제2오프셋(T_{offset _2})의 차이를 갖고, 헤더 그룹과 제n그룹은 제n오프셋(T _{offset_n})의 차이를 갖는다. 그리고, 헤더 그룹의 동기 제어부(13)가 제1그룹의 동기 신호를 수신하면, -제1오프셋(-T_{offset _1})에 상응하는 위상차(-Φ(t_offset1))를 현재의 위상값에 적용하고, 제1그룹의 동기 제어부(13)가 헤더 그룹의 동기 신호를 수신하면, 제1오프셋(T_{offset _1})에 상응하는 위상차(T_{offset_1})를 현재의 위상값에 더하여 적용하게 된다.

이와 같이, 동기 제어부(13)는 제어부에 의해 설정되는 종류의 동기 신호를 생성 및 전송하고, 동일한 그룹에 속한 디바이스와 In-Phase 동기화가 수행되고, 서로 다른 그룹에 속한 디바이스와 Out-of-phase 동기화를 수행하게 되므로, 하나의 동기 신호를 사용하는 경우보다 동기 신호 수신 확률을 향상시켜 강건한 동기화가 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스에 의한 동기화가 적용된 네트워크를 예시한다. 도 6을 참조하면, 네트워크에 헤더 그룹에 포함된 디바이스(H), 제1그룹에 포함된 디바이스(G1), 제2그룹에 포함된 디바이스(G2), 및 제3그룹에 포함된 디바이스(G3)가 분포됨을 예시한다. 네트워크에 포함된 제1그룹에 포함된 디바이스(G1), 제2그룹에 포함된 디바이스(G2), 및 제3그룹에 포함된 디바이스(G3)는 모두 헤더 그룹에 포함된 디바이스(H)와 Out-of-phase 동기화를 통해 동기화가 수행되고, 이에 기초하여 데이터를 송수신하게 된다. 그리고, 헤더 그룹에 포함된 디바이스(H), 제1그룹에 포함된 디바이스(G1), 제2그룹에 포함된 디바이스(G2), 및 제3그룹에 포함된 디바이스(G3)는 각 그룹 별로 독립적으로 In-Phase 동기화를 수행하고 이에 기초하여 데이터를 송수신하게 된다. 따라서, 서로 다른 그룹에 포함된 디바이스로부터의 동기신호를 사용하여 동기 신호를 수신하지 못하는 확률을 감소시하므로 보다 강건한 동기화를 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간의 동기화 수행 방법의 대략적인 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 디바이스간의 동기화 수행 방법은 디바이스의 프로세스와 관련된 그룹을 설정하는 단계(71단계)를 포함한다. 예컨대, 발행되는 동기 신호가 동기 신호 헤더이거나, 제1그룹 동기신호, 제2그룹 동기 신호, 제3그룹 동기 신호, … 제N그룹 동기 신호 등으로 설정될 수 있다. 나아가, 디바이스의 프로세스는 디바이스가 제공하는 서비스, QoS, 및 간섭정보 중, 적어도 하나를 고려하여 설정될 수 있다.

다음으로, 72단계에서는, 상기 설정된 그룹 종류의 동기 신호를 생성 및 전송한다. 특히, 상기 동기 신호는, 상기 동기 신호 발행을 위해 설정된 시간 대 위상 함수에 기초하여, 상기 시간의 경과에 따라 상기 위상의 값을 연산하게 되고, 상기 함수의 위상이 상기 동기 신호 발행을 위해 미리 설정된 위상 값을 초과하게 되면, 상기 함수의 위상이 상기 미리 설정된 위상 값을 초과하는 시점에서 상기 동기 신호를 발행한다. 이때 발행되는 동기 신호는 상기 그룹 종류에 대응하여 각각 다른 동기 신호를 발행하게 된다. 또한, 이웃한 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신함에 대응하여, 상기 디바이스와 상기 타 디바이스 사이의 그룹의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용하여 상기 동기 신호 발행을 제어하게 된다.

이와 같은 과정을 통해 네트워크에 포함된 디바이스들의 상기 동기 신호는 반복적으로 발행되며, 결국, 네트워크에 포함된 디바이스들의 상기 동기 신호는 임의의 어느 한 시점으로 수렴된 시간에 동기 신호를 발행하게 된다. 따라서, 73단계에서는, 상기 동기 신호가, 상기 임의의 어느 한 시점으로 수렴되었는지를 확인한다. 즉 상기 수렴된 시간에서 동기 신호를 발행한 후, 다음 주기의 동기 신호가 발행될 때까지 이웃한 타 디바이스로부터 현재 발생 중인 동기 신호와 같은 종류의 동기 신호가 수신되지 않는지를 확인한다. 상기 동기 신호가, 상기 임의의 어느 한 시점으로 수렴되지 않았으면(73-아니오), 다시 72단계를 진행한다.

한편, 상기 동기 신호가, 상기 임의의 어느 한 시점으로 수렴되었으면(73-예), 74단계를 진행하여 상기 수렴된 시점을 기준으로 상기 디바이스의 동기를 설정하게 된다.

이상, 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 간의 동기화 수행 방법은 네트워크 내에 고정적으로 포함된 디바이스 간의 동기화 수행 과정을 예시하지만, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 디바이스 간의 동기화 수행 방법은 시스템의 환경에 따라 다르게 적용될 있음은 물론이다. 예컨대, 네트워크 내에 새로운 디바이스가 참여하거나, 탈퇴하는 경우 도 7과 같은 동작은 기존 수렴된 디바이스의 동작이 원활하지 않을 수 있다. 따라서 동기 신호 수렴 여부를 다른 디바이스의 동기 신호로 판단하지 않고, 수렴된 상황에서의 다음 시스템 동작이 제대로 동작하는지 확인함에 의해 가능할 수 있다. 예를 들어, 동기 신호를 보내고 나서 미리 정해진 프레임 구조에 따른 디스커버리 동작을 수행할 수 있는데, 이때 동기화가 이루어진 디바이스들 간에는 상호 디스커버리가 성공할 것이고, 이에 따라 자연스럽게 다음 프로세스로 전환하게 된다. 그러므로 상기 도 7에서 73단계는 생략될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스간의 동기화 수행 방법에 구비된 동기 신호의 발행 및 제어단계의 일 예의 상세 순서를 예시하는 흐름도이다. 동기 신호의 발행 및 제어단계의 일 예는 아날로그 오실레이터를 사용하여 구현될 수 있다.

도 8을 참조하면, 우선, 81단계에서, 이전 시간에서 확인된 위상 값(φ)에, 시간의 흐름에 따른 증가량(Δφ)에 따라 위상 값(φ)이 증가한다.

다음으로, 82단계에서, 상기 위상 값(φ)이, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하는 지를 확인한다. 동기 신호의 발행 및 제어의 일 예에서는 아날로그 오실레이터를 사용하므로, 임계값(φ_Th)은 1이므로, Δφ=1/T로 설정될 수 있다.

상기 위상 값(φ)이, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하면, 83단계를 진행하여 동기 신호를 발행하고, 상기 위상 값(φ)을 초기화(84단계)한 후 87단계를 진행한다.

반면, 상기 위상 값(φ)이, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하지 않으면, 동기 신호의 수신을 대기한다. 그리고, 85단계에서, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신하게 되면, 86단계를 진행하고, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신하지 않으며, 다시 81단계를 반복적으로 진행한다.

86단계에서는, 상기 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 적용한다. 구체적으로, 하기의 수학식 1과 같이, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신한 시점에서의 위상 값(φ)에, 오프셋 값(φ_offset)을 적용한 함수를 더한다.

동기 신호의 발행 및 제어의 일 예에서는, 위상 오프셋 값(φ_offset)이 적용된 값은 아날로그 오실레이터의 측정값이므로 0과 1사이를 반복하는 값이다. 예를 들어, 현재 위상 값이 φ=0.7인 상태에서, 오프셋 값(φ_offset)을 적용한 함수의 값 F(φ+φ_offset)=0.5를 반영하게 될 경우, 위상값 φ=0.7에 오프셋 값(φ_offset)을 적용한 함수의 값 F(φ+φ_offset)=0.5를 더하면, 그 결과값이 1.2로 1을 넘게 되지만, 결과값이 0.2로 설정된다.

나아가, 87단계를 통해, 전술한 81 내지 86단계는 네트워크에 포함된 디바이스들 사이의 동기화가 종료될 대까지 반복적으로 수행될 수 있으며, 네트워크에 포함된 디바이스들 사이의 동기화가 종료되면 그 동작을 종료할 수 있다.

동기화 과정은 기본적으로는 디바이스들이 항상 동기화에 참여하여야 동기가 유지될 수 있다. 구현에 따라 일부 디바이스들이 동기 신호를 잠시 발행하지 않도록 할 수 있으나, 성능에 문제가 없다고 판단할 때에 가능하며, 기본적으로는 동기화 참여 후 더 이상 네트워크에 참여하지 않을 때에 동기 신호 발행을 멈추게 된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 간의 동기화 수행 방법에 구비된 동기 신호의 발행 및 제어단계의 다른 예의 상세 순서를 예시하는 흐름도이다. 동기 신호의 발행 및 제어단계의 다른 예는 디지털 카운터를 사용하여 구현될 수 있다.

도 9를 참조하면, 우선, 91단계에서, 이전 시간에서 확인된 위상 값(φ)에, 시간의 흐름에 따른 증가량 Δφ을 가산하여, 위상 값(φ)을 조정한다. 도 9의 예시에서는 φ_Th 값은 디지털 카운터에서는 특정한 값이므로, Δφ = φ_Th /T (T는 1주기까지의 시간)이다.

다음으로, 92단계에서, 상기 위상 값(φ)이, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하는 지를 확인한다. 상기 위상 값(φ)이, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하면, 93단계를 진행하여 동기 신호를 발행하고, 94단계에서 상기 위상 값(φ)을 초기화한 후, 102단계를 통해 91단계로 복귀한다.

반면, 상기 위상 값(φ)이, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하지 않으면, 동기 신호의 수신을 대기한다. 그리고, 95단계에서, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신하게 되면, 96단계로 진행하고, 타 디바이스로부터 동기 신호를 수신하지 않으며, 다시 91단계를 반복적으로 진행한다.

96단계에서는, 상기 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산하고, 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산한 값이 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하는지를 확인한다. 위상 오프셋 값(φ_offset)을 적용된 값이 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하면 97단계를 진행하고, 위상 오프셋 값(φ_offset)을 적용된 값이 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하지 않으면 98단계를 진행한다.

97단계에서는, 하기의 수학식 2와 같이, 상기 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산하고, 임계값(φ_Th)을 적용하여 위상 값(φ)을 재설정한다. 하기의 수학식 2에서 φ'은 재설정된 위상 값을 나타낸다.

즉, 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산한 값이 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하게 되면, 위상 값이 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 넘어가게 되므로, 97단계에서, 재설정된 위상 값은, 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산한 값에서, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 차감하도록 연산된다.

한편, 98단계에서는, 상기 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산하고, 위상 오프셋 값이 가산된 값(φ+φ_offset)이 0보다 작은지를 확인한다. 위상 오프셋 값이 가산된 값(φ+φ_offset)이 0보다 작으면 99단계를 진행하고, 위상 오프셋 값(φ_offset)을 적용된 값이 0보다 작지 않으면 100단계를 진행한다.

99단계에서는, 하기의 수학식 3과 같이, 상기 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산하고, 임계값(φ_Th)을 적용하여 위상 값(φ)을 재설정한다. 하기의 수학식 3에서 φ'은 재설정된 위상 값을 나타낸다.

즉, 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산하더라도, 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 초과하지 않으면, 98단계에서의, 재설정된 위상 값은, 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)을 가산한 값에서, 다시 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 임계값(φ_Th)을 가산하도록 연산된다.

나아가, 상기 위상 오프셋 값(φ_offset)은 실제 시간에서 원하는 시간 오프셋(T_offset) 값에 상응하는 위상의 오프셋 값이다. 예컨대, 동기 신호 헤더 그룹에 구비된 디바이스가 제1그룹에 포함된 디바이스로부터 동기 신호를 수신하였을 경우 설정되는 시간 오프셋을 T_{offset _ 1} 로 가정하면, 상기 위상 오프셋 값(φ_offset)은 하기의 수학식 4와 같이 설정되고, 제1그룹에 구비된 디바이스가 동기 신호 헤더 그룹에 포함된 디바이스로부터 동기 신호를 수신하였을 경우 하기의 수학식 5와 같이 설정될 수 있다.

한편, 100단계에서는 상기 위상 값(φ)에 위상 오프셋 값(φ_offset)이 가산된 값을 φ'값(φ'=φ+φ_offset)으로 설정하게 된다.

나아가, 101단계에서는, 하기의 수학식 6과 같이, 상기 97, 99 또는 100단계에서 재설정된 위상값(φ')을 시간 대 위상에 대해 미리 정해진 함수값(F(x))에 입력으로 적용하고, 상기 적용된 값을 상기 위상 값(φ)에 가산하여, 위상 값을 연산한다.

나아가, 102단계를 통해, 전술한 91 내지 101단계는 네트워크에 포함된 디바이스들 사이의 동기화가 종료될 대까지 반복적으로 수행될 수 있으며, 네트워크에 포함된 디바이스들 사이의 동기화가 종료되면 그 동작을 종료할 수 있다.

Claims (27)

1. 제1 디바이스가 D2D 통신을 위한 디바이스들 간의 동기화를 수행하는 방법에 있어서,
   상기 제1 디바이스가 제공하는 서비스, QoS 또는 간섭 정보에 기초하여 상기 제1 디바이스를 제1 그룹으로 설정하는 동작;
   동기를 설정하기 위한 신호로서, 상기 제1 그룹에 대응하는 제1 동기 신호를 발행하는 동작;
   제2 그룹의 제2 디바이스로부터 제2 동기 신호가 수신되는 경우, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용함으로써 상기 제1 동기 신호의 발행을 제어하는 동작; 및
   상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호가 동시에 수렴되는 경우, 상기 제1 동기 신호가 발행되는 시점을, 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 동기로 설정하는 동작;을 포함함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 동기 신호가 발행되는 시점을, 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 동기로 설정하는 동작은,
   상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호가 제1 시점에 수렴되는 경우, 상기 제1 시점을 상기 제1 동기 신호가 발행되는 시점으로 설정하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹에 대응하는 제1 동기 신호를 발행하는 동작은,
   상기 제1 동기 신호의 발행을 위해 설정된 시간에 따른 위상 변화값에 기초하여, 위상 값을 계산하는 동작; 및
   상기 계산된 위상 값이 상기 제1 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 위상 임계값 이상인 경우, 상기 제1 동기 신호의 위상이 상기 위상 임계값 이상이 되는 시점에서 상기 제1 동기 신호를 발행하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 동기 신호의 발행을 위해 설정된 시간에 따른 위상 변화값에 기초하여, 위상 값을 계산하는 동작은,
   상기 제2 동기 신호의 그룹 종류를 확인하는 동작;
   상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 동기 제어를 수행할지 여부를 판단하는 동작;
   상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 동기 제어를 수행하는 경우, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 시간 오프셋을 확인하는 동작; 및
   상기 시간 오프셋을 고려하여, 상기 제1 동기 신호의 위상을 제어하는 동작;을 포함함을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 시간 오프셋을 고려하여, 상기 제1 동기 신호의 위상을 제어하는 동작은,
   상기 제2 동기 신호가 수신된 시점에서의 위상과, 상기 시간 오프셋에 대응하는 위상 오프셋을 더한 합산 결과를 확인하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 위상 변화량에 상기 합산 결과를 적용함으로써 위상값을 결정하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 합산 결과가 상기 위상 임계값 이상인지 여부를 판단하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 합산 결과가 상기 위상 임계값 이상이면, 상기 합산 결과에 상기 위상 임계값을 감산함으로써, 위상 결과값을 결정하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 합산 결과가 상기 위상 임계값 미만이면, 상기 합산 결과가 0 미만인지 여부를 판단하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 합산 결과가 0 미만이면, 상기 합산 결과에 상기 위상 임계값을 가산함으로써, 위상 결과값을 결정하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 합산 결과가 0 이상이면, 상기 합산 결과를 위상 결과값으로서 결정하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 결과값을, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 위상 변화량에 적용함으로써, 위상 값을 결정하는 동작을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. D2D 통신을 수행하는 제1 디바이스에 있어서,
    상기 제1 디바이스가 제공하는 서비스, QoS 또는 간섭 정보에 기초하여 상기 제1 디바이스를 제1 그룹으로 설정하는 제어부; 및
    동기를 설정하기 위한 신호로서, 상기 제1 그룹에 대응하는 제1 동기 신호를 발행하고, 제2 그룹의 제2 디바이스로부터 제2 동기 신호가 수신되면, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 시간 오프셋을 적용함으로써 상기 제1 동기 신호의 발행을 제어하고, 상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호가 동시에 수렴되면 상기 제1 동기 신호가 발행되는 시점을, 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 동기로 설정하는 동기 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
16. 제15항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 제1 동기 신호 및 상기 제2 동기 신호가 제1시점에 수렴되면, 상기 제1 시점을 상기 제1 동기 신호가 발행되는 시점으로 설정함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
17. 제15항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 제1 동기 신호의 발행을 위해 설정된 시간에 따른 위상 변화값에 기초하여, 위상 값을 계산하고, 상기 계산된 상기 위상 값이 상기 제1 동기 신호의 발행을 위해 미리 설정된 위상 임계값 이상인 경우, 상기 제1 동기 신호의 위상이 상기 위상 임계값 이상이 되는 시점에서 상기 제1 동기 신호를 발행함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
18. 제17항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 제2 동기 신호의 그룹 종류를 확인하고, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 동기 제어를 수행할지 여부를 판단하고, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 동기 제어를 수행하는 경우, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 시간 오프셋을 확인하고, 상기 시간 오프셋을 고려하여, 상기 제1 동기 신호의 위상을 제어함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
19. 제18항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 제2 동기 신호가 수신된 시점에서의 위상과, 상기 시간 오프셋에 대응하는 위상 오프셋을 더한 합산 결과를 확인함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
20. 제19항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 위상 변화량에 상기 합산 결과를 적용함으로써 위상값을 결정함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
21. 제19항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 합산 결과가 상기 위상 임계값 이상인지 여부를 판단함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
22. 제21항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 합산 결과가 상기 위상 임계값 이상이면, 상기 합산 결과에 상기 위상 임계값을 감산함으로써, 위상 결과값을 결정함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
23. 제22항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 합산 결과가 상기 위상 임계값 미만이면, 상기 합산 결과가 0 미만인지 여부를 확인함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
24. 제23항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 합산 결과가 0 미만이면, 상기 합산 결과에 상기 위상 임계값을 가산함으로써 위상 결과값을 결정함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
25. 제23항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 합산 결과가 0 이상이면, 상기 합산 결과를 위상 결과값으로서 결정함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동기 제어부는,
    상기 위상 결과값을, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 사이의 관계에 따른 위상 변화량에 적용함으로써, 위상 값을 결정함을 특징으로 하는 제1 디바이스.
27. 삭제

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