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WO2013109100A1 - 장치 대 장치 통신 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

장치 대 장치 통신 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2013109100A1
WO2013109100A1 PCT/KR2013/000430 KR2013000430W WO2013109100A1 WO 2013109100 A1 WO2013109100 A1 WO 2013109100A1 KR 2013000430 W KR2013000430 W KR 2013000430W WO 2013109100 A1 WO2013109100 A1 WO 2013109100A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
communication
frequency band
information
terminal
frequency
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/000430
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이지현
서한별
김학성
서인권
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to CN201380005821.8A priority Critical patent/CN104054282B/zh
Priority to US14/370,192 priority patent/US20140342747A1/en
Publication of WO2013109100A1 publication Critical patent/WO2013109100A1/ko

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0053—Allocation of signalling, i.e. of overhead other than pilot signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup

Definitions

  • the transmission operation for the D2D communication may be performed in the first frequency band, and the reception operation for the D2D communication may be performed in the second frequency band.
  • FIG. 1 illustrates an example of a radio frame structure used in a wireless communication system.
  • D2D device to device
  • FIG. 9 illustrates an example of indicating a resource region for D2D communication through a control channel of a peer base station (eNodeB2) according to an embodiment of the present invention.
  • eNodeB2 peer base station
  • FIG 11 illustrates an example of operating frequency switching for D2D communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows an example of synchronization of a D2D period according to an embodiment of the present invention.
  • the expression that the user equipment transmits the PUCCH / PUSCH is used in the same sense as transmitting the uplink control information / uplink data / random access signal on the PUSCH / PUCCH, respectively.
  • the expression that the BS transmits PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH is used in the same sense as transmitting downlink data / control information on the PDCCH / PCFICH / PHICH / PDSCH, respectively.
  • FIG. 2 illustrates an example of a downlink / uplink (DL / UL) slot structure in a wireless communication system.
  • FIG. 2 shows a structure of a resource grid of a 3GPP LTE (-A) system. There is one resource grid per antenna port.
  • -A 3GPP LTE
  • the OFDM symbol may be called an OFDM symbol, an SC-FDM symbol, or the like according to a multiple access scheme.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the channel bandwidth and the length of the CP. For example, one slot includes seven OFDM symbols in the case of a normal CP, but one slot includes six OFDM symbols in the case of an extended CP.
  • FIG. 2 illustrates a subframe in which one slot includes 7 OFDM symbols for convenience of description, embodiments of the present invention can be applied to subframes having other numbers of OFDM symbols in the same manner. Referring to FIG. 2, each OFDM symbol includes N DL / UL RB * N RB sc subcarriers in the frequency domain.
  • PRB physical resource block
  • Two RBs constituting a PRB pair have the same PRB number (or also referred to as a PRB index).
  • VRB is a kind of logical resource allocation unit introduced for resource allocation.
  • VRB has the same size as PRB.
  • the VRB is divided into a localized type VRB and a distributed type VRB. Localized type VRBs are mapped directly to PRBs, so that a VRB number (also called a VRB index) corresponds directly to a PRB number.
  • Figure 4 shows an example of an uplink subframe structure used in the 3GPP LTE (-A) system.
  • the second OME 40 checks whether the UE 2 60 is subscribed to it and is capable of performing D2D communication. You can check whether or not.
  • the UE first attempts to connect to the network, the UE registers user related information and subscription related information with the OME or location server.
  • the user related information may include UE ID, D2D capability, and information on whether the D2D function is enabled, and the subscription related information may include operator information.
  • the second OME 40 may retrieve information of the UE 2 60 from itself or the location server (S605).
  • the D2D discovery request message may include an ID of UE 2 60 (ie, an ID of the Peer UE). For example, there is a PDCCH having an RNTI value corresponding to the D2D discovery request in a downlink subframe through which the request message is transmitted, so that the ID of the UE 2 60 can be delivered to an area indicated by the PDCCH. .
  • UE 2 60 may monitor the PDCCH from the second base station 50 and check whether the D2D discovery request has occurred.
  • UE 2 60 should monitor the RNTI value assigned to the D2D discovery request on the PDCCH. If a D2D discovery request occurs, it can be checked whether the ID value of the UE of the region indicated by the PDCCH matches its ID.
  • the first base station 20 may respond to the UE 1 10 with a D2D discovery response message (S612).
  • the D2D discovery response message may include the following information element.
  • the Peer UE ID is an identifier (ID) of a Peer UE (i.e., a Search Responder) transmitting the D2D discovery response message
  • the Peer UE MAC Address is a MAC Address of the Peer UE
  • the Peer UE operator information is a Peer Information related to the operator to which the UE is subscribed
  • Peer UE operating frequency is the operating frequency of the peer UE.
  • the D2D period is a time interval in which the UE 11 stops communicating with the base station 21 and communicates with the peer UE 61.
  • the reason for setting the D2D period is that the UE 11 is designed to operate only at one carrier frequency at a time by accessing a plurality of carrier frequencies using one transceiver, or a transceiver operable at two or more carrier frequencies. Even if we have the data transmission and reception at the two carriers at the same time, for example, because transmission on one frequency may be impossible because of severe interference to the reception on the other frequency.
  • the Status code indicates whether the D2D setup request has been granted or failed.
  • DCF distributed coordination function
  • the second base station transmits a D2D setup response message including information on the same D2D resource region that the first base station transmits to UE 1 in an unsolicited form. do.
  • the UE 2 may broadcast an advertisement signal including its ID.
  • the UE 2 receiving the advertisement signal establishes a direct link with the peer UE and exchanges data.
  • the advertisement signal may include resource region information for D2D data transmission.
  • the UE 11 switches the operating frequency to the Peer UE operating frequency in the D2D period. Then, the UE 11 detects a synchronization signal (SS) transmitted by the peer base station (base station serving the peer UE) at the corresponding frequency and is synchronized with the peer base station. Subsequently, the UE 11 may receive broadcast information (master / system information) of the peer base station by decoding a broadcast channel (BCH) transmitted by the peer base station.
  • SS synchronization signal
  • BCH broadcast channel
  • the UE 11 must acquire information for decoding the D2D PDCCH in advance.
  • the information for decoding includes resource region information (eg, PDCCH search space) through which the control channel is transmitted, scrambling ID (eg, D2D-RNTI) information necessary for decoding, and the like.
  • resource region information eg, PDCCH search space
  • scrambling ID eg, D2D-RNTI
  • Such information may be obtained through a D2D resource region information element included in a D2D setup response message in a setup process for D2D communication.
  • related information may be obtained in a connection process with a peer base station (a base station serving a peer UE, not shown) or through an RRC connection.
  • the UE 11 may switch to f2, which is an operating frequency of the peer UE 61, and then receive a control channel (or D2D PDCCH) for D2D communication transmitted by the peer base station.
  • DCI Downlink control information
  • the D2D DCI format may include information about a downlink reception resource region and an uplink transmission resource region of the peer UE 61.
  • the peer UE 61 may transmit data to the UE 11 via downlink of the peer UE 61, and the peer UE 61 may transmit the UE through uplink of the peer UE 61. Data can be received from (11).
  • the downlink and uplink of the UE 11 correspond to the uplink and downlink of the peer UE 61. That is, in an embodiment of the present invention, uplink for D2D communication refers to a link for one UE to transmit data to a peer UE, and downlink for D2D communication refers to a link for one UE to receive data from a peer UE. Refers to a link.
  • the configuration of the search space can be obtained through RRC signaling.
  • the configuration of the discovery space may be acquired through RRC signaling like the UE 2. If the UE 1 does not have a connection with the eNodeB2, before switching to the operating frequency of the UE 2, it is necessary to obtain information of the search space of the D2D PDCCH through the D2D setup response message. In this case, the information of the search space is semi-static. The UE 1 and the UE 2 may blind decode the PDCCH allocated for D2D communication in the SS region of the D2D PDCCH.
  • the information on the D2D resource region may be transmitted through an ePDCCH (enhanced-PDCCH).
  • the ePDCCH is an extension of the PDCCH to the data region instead of the control region of the downlink subframe, and can transmit more control channels through the downlink subframe.
  • the ePDCCH may exist in a PDSCH region (ie, a data region) of an existing downlink subframe.
  • the search space refers to a candidate resource block or resource block group region for the D2D ePDCCH.
  • the UE operates by separating an operating frequency for data transmission and an operating frequency for data reception.
  • the UE operates at the carrier frequency of its own subscriber for data transmission and at the carrier frequency of the peer UE for data reception.
  • the UE may transmit not only data but also ACK / NAK.
  • the ACK / NAK is for data received at the carrier frequency of the peer UE.
  • the D2D setup response message specifies and informs a carrier frequency to be used for D2D data communication.
  • the UE which has received this information, moves to the carrier frequency and receives a control channel at the corresponding frequency. If the same operator frequency as its operating frequency is used, the control channel is monitored to receive the control channel without transmitting the frequency, by monitoring the resource region where the control channel for D2D communication is transmitted.
  • UE 1 10 uses an operating frequency of UE 2.
  • the operating frequency is switched to the operating frequency f2 of 60 (S1504), and the UE 2 20 does not change the operating frequency.
  • UE 1 10 and UE 2 60 receive the D2D control channel (or D2D PDCCH) from the second base station 50 (S1505-1, S1505-2), and based on this, the D2D communication. It may be performed (S1506).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템에서 제 1 단말이 제 2 단말과 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 수행하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은: 기지국으로부터 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 수신하는 단계; 상기 자원 영역 정보에 기반하여 상기 제 1 단말의 동작 주파수 대역을 제 1 주파수 대역에서 제 2 주파수 대역으로 스위칭할지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단의 결과에 따라 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역에서, 상기 제 2 단말과 상기 D2D 통신을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용될 수 있다.

Description

장치 대 장치 통신 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 본 발명은 단말 간 통신 또는 장치 대 장치 통신을 수행하는 방법, 상기 통신을 지원하는 방법, 또는 이들을 위한 장치에 관한 것이다.
셀룰러 통신(Cellular communication)에서 셀 내에 존재하는 단말은 통신을 수행하기 위하여 기지국에 접속하여 기지국으로부터 데이터를 주고 받기 위한 제어 정보를 수신한 다음에 기지국과 데이터를 송수신한다. 즉, 단말은 기지국을 통해서 데이터를 송수신하기 때문에 다른 셀룰러 단말에게 데이터를 전송하기 위해서는 자신의 데이터를 기지국에 전송하고 이를 수신한 기지국은 수신한 데이터를 다른 단말에게 전송하여 준다. 이렇게 한 단말이 다른 단말에게 데이터를 전송하려면 기지국을 통해서만 데이터를 전송할 수 있기 때문에 기지국은 데이터 송수신을 위한 채널 및 자원(resource)에 대한 스케줄링(scheduling)을 수행하며 채널 및 자원 스케줄링 정보를 각 단말에게 전송한다. 이와 같이 기지국을 통하여 단말 간 통신을 수행하려면 각 단말은 기지국으로부터 데이터를 송수신하기 위한 채널 및 자원 할당이 필요하지만 장치 간 통신은 단말이 기지국이나 중계기를 통하지 않고 데이터를 전송하기 원하는 단말에게 직접 신호를 송수신하는 구조를 가지고 있다.
단말 간 직접적으로 데이터를 송수신하는 단말 간 통신 혹은 장치 대 장치(Device-to-Device; D2D) 통신이 위와 같은 기존의 셀룰러 네트워크와 자원을 공유하여 통신이 수행되는 경우, 각 단말은 단말 간 통신을 위한 자원 할당이 이루어진 후 단말 간 통신을 진행할 수 있으나, 서로 다른 주파수를 사용하는 단말들 간의 통신은 상기 자원 할당 시에 동작 주파수를 결정해야할 필요가 있다. 즉, 서로 다른 통신 사업자에 가입된 제 1 단말과 제 2 단말이 상기 D2D 통신을 위해서는 서로 상대방 단말의 동작 주파수로 이동하거나, 혹은 제 3 의 주파수에서 상기 D2D 통신을 수행할 수 있다.
본 발명은 장치 대 장치(D2D) 통신을 위한 각 단말의 동작 주파수를 결정하는 방법을 제안하고자 한다.
또한, 상기 D2D 통신을 위한 단말 쌍(pair)의 송수신 시점을 결정하는 방법을 제안하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하의 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템에서 제 1 단말이 제 2 단말과 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 수행하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은: 기지국으로부터 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 수신하는 단계; 상기 자원 영역 정보에 기반하여 상기 제 1 단말의 동작 주파수 대역을 제 1 주파수 대역에서 제 2 주파수 대역으로 스위칭할지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단의 결과에 따라 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역에서, 상기 제 2 단말과 상기 D2D 통신을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 및 상기 D2D 통신을 위한 주파수에 관한 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스위칭은 상기 자원 영역 정보에 포함된 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 정보가 지시하는 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말의 전송 또는 수신 동작의 전환 시점에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 자원 영역 정보가 지시하는 상기 제 2 주파수 대역으로 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신을 수행하는 단계는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널을 모니터링하여 수신 제어 정보 또는 전송 제어 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신 셋업 응답 메시지는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널의 탐색 공간(search space) 및 스크램블링 식별자에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템에서 제 2 단말과 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 수행하도록 구성된 제 1 단말이 개시되며, 상기 제 1 단말은: 무선 신호를 전송 혹은 수신하도록 구성된 RF(radio frequency) 유닛; 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 상기 RF 유닛을 통해 기지국으로부터 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 수신하고, 상기 자원 영역 정보에 기반하여 상기 제 1 단말의 동작 주파수 대역을 제 1 주파수에서 제 2 주파수 대역으로 스위칭할지 여부를 판단하고, 상기 판단의 결과에 따라 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역에서 상기 제 2 단말과 상기 D2D 통신을 수행하되, 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 및 상기 D2D 통신을 위한 주파수에 관한 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스위칭은 상기 자원 영역 정보에 포함된 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 정보가 지시하는 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말의 전송 또는 수신 동작의 전환 시점에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 자원 영역 정보가 지시하는 상기 제 2 주파수 대역으로 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 프로세서는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널을 모니터링하고, 상기 RF 유닛을 통해 수신 제어 정보 또는 전송 제어 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 D2D 통신 셋업 응답 메시지는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널의 탐색 공간(search space) 및 스크램블링 식별자에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템에서 제 1 단말과 제 2 단말의 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 지원하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은 기지국에 의해 수행되며, 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말로 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 동작 주파수 대역에 해당하는 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에 대한 정보를 포함하며, 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 무선 통신 시스템에서 제 1 단말과 제 2 단말의 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 지원하도록 구성된 기지국이 개시되며, 상기 기지국은, 무선 신호를 전송 혹은 수신하도록 구성된 RF(radio frequency) 유닛; 및 상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 RF 유닛을 통해 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말로 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 전송하도록 구성되며, 상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 동작 주파수 대역에 해당하는 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에 대한 정보를 포함하며, 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용될 수 있다.
상기 과제 해결방법들은 본 발명의 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치 대 장치(D2D) 통신을 위한 각 단말의 동작 주파수를 결정하여 상기 D2D 통신을 원활히 수행할 수 있다. 또한, 상기 D2D 통신을 위한 단말 쌍(pair)의 송수신 시점을 결정하여 상기 D2D 통신을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크/상향링크(DL/UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 3GPP LTE(-A) 시스템에서 사용되는 하향링크 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
도 4는 3GPP LTE(-A) 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신의 네트워크 구조를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 대 장치(D2D) 통신을 위한 탐색(discovery) 절차를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 대 장치 통신을 위한 셋업 절차를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D period를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 피어 기지국(eNodeB2)의 제어 채널을 통해 D2D 통신을 위한 자원 영역을 지시하는 일 예를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 피어 기지국(eNodeB2)의 제어 채널을 통해 D2D 통신을 위한 자원 영역을 지시하는 일 예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 위한 동작 주파수 스위칭의 일 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 위한 동작 주파수 스위칭의 일 예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 기간의 동기화의 일 예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 UE의 송수신 시점 설정 예를 도시한다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 셋업 및 통신 절차를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 셋업, D2D 통신 및 기지국간 D2D 통신을 위한 자원 재협상에 대한 절차를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신과 관련된 동작을 수행하도록 구성된 장치의 블록도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
또한, 이하에서 설명되는 기법(technique) 및 장치, 시스템은 다양한 무선 다중 접속 시스템에 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 본 발명이 3GPP LTE(-A)에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명이 이동통신 시스템이 3GPP LTE(-A) 시스템에 대응하는 이동통신 시스템을 기초로 설명되더라도, 3GPP LTE(-A)에 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명에 있어서, 사용자 기기(UE: User Equipment)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, BS와 통신하여 사용자데이터 및/또는 각종 제어정보를 송수신하는 각종 기기들이 이에 속한다. UE는 단말(Terminal Equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등으로 불릴 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 기지국(Base Station, BS)은 일반적으로 UE 및/또는 다른 BS와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, UE 및 타 BS과 통신하여 각종 데이터 및 제어정보를 교환한다. BS는 ABS(Advanced Base Station), NB(Node-B), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 엑세스 포인트(Access Point), PS(Processing Server) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
본 발명에서 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)/PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)/PHICH((Physical Hybrid automatic retransmit request Indicator CHannel)/PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)은 각각 DCI(Downlink Control Information)/CFI(Control Format Indicator)/하향링크 ACK/NACK(ACKnowlegement/Negative ACK)/하향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 모음(set) 혹은 자원요소의 모음을 의미한다. 또한, PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)/PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)은 각각 UCI(Uplink Control Information)/상향링크 데이터를 나르는 시간-주파수 자원의 모음 혹은 자원요소의 모음을 의미한다. 본 발명에서는, 특히, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH에 할당되거나 이에 속한 시간-주파수 자원 혹은 자원요소(Resource Element, RE)를 각각 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH RE 또는 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH 자원이라고 칭한다. 따라서, 본 발명에서 사용자 기기가 PUCCH/PUSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PUSCH/PUCCH 상에서 상향링크 제어정보/상향링크 데이터/랜덤 엑세스 신호를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다. 또한, 본 발명에서 BS가 PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH를 전송한다는 표현은, 각각, PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH 상에서 하향링크 데이터/제어정보를 전송한다는 것과 동일한 의미로 사용된다.
또한, 본 발명에서 CRS(Cell-specific Reference Signal)/DMRS(Demodulation Reference Signal)/CSI-RS(Channel State Information Reference Signal) 시간-주파수 자원(혹은 RE)은 각각 CRS/DMRS/CSI-RS에 할당 혹은 이용가능한 RE 혹은 CRS/DMRS/CSI-RS를 나르는 시간-주파수 자원(혹은 RE)를 의미한다. 또한, CRS/DMRS/CSI-RS RE를 포함하는 부반송파를 CRS/DMRS/CSI-RS 부반송파라 칭하며, CRS/DMRS/CSI-RS RE를 포함하는 OFDM 심볼을 CRS/DMRS/CSI-RS 심볼이라 칭하다. 또한, 본 발명에서 SRS 시간-주파수 자원(혹은 RE)은 UE에서 BS로 전송되어 BS가 상기 UE와 상기 BS 사이에 형성된 상향링크 채널 상태의 측정에 이용하는 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)를 나르는 시간-주파수 자원(혹은 RE)를 의미한다. 참조신호(reference signal, RS)라 함은 UE와 BS가 서로 알고 있는 기정의된, 특별한 파형의 신호를 의미하며, 파일럿이라고도 한다.
한편, 본 발명에서 셀이라 함은 일 BS, 노드(들) 혹은 안테나 포트(들)이 통신 서비스를 제공하는 일정 지리적 영역을 말한다. 따라서, 본 발명에서 특정 셀과 통신한다고 함은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 BS, 노드 혹은 안테나 포트와 통신하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 특정 셀의 하향링크/상향링크 신호는 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 BS, 노드 혹은 안테나 포트로부터의/로의 하향링크/상향링크 신호를 의미한다. 또한, 특정 셀의 채널 상태/품질은 상기 특정 셀에 통신 서비스를 제공하는 BS, 노드 혹은 안테나 포트와 UE 사이에 형성된 채널 혹은 통신 링크의 채널 상태/품질을 의미한다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다. 특히, 도 1(a)는 3GPP LTE(-A)에서 FDD에 사용될 수 있는 무선 프레임 구조를 예시한 것이고, 도 1(b)는 3GPP LTE(-A)에서 TDD에 사용될 수 있는 무선 프레임 구조를 예시한 것이다.
도 1을 참조하면, 3GPP LTE(-A)에서 사용되는 무선프레임은 10ms(307200Ts)의 길이를 가지며, 10개의 균등한 크기의 서브프레임으로 구성된다. 일 무선프레임 내 10개의 서브프레임에는 각각 번호가 부여될 수 있다. 여기에서, Ts는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(2048*15kHz)로 표시된다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯으로 구성된다. 일 무선프레임 내에서 20개의 슬롯들은 0부터 19까지 순차적으로 넘버링될 수 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms의 길이를 가진다. 일 서브프레임을 전송하기 위한 시간은 전송시간간격(TTI: transmission time interval)로 정의된다. 시간 자원은 무선프레임 번호(혹은 무선 프레임 인덱스라고도 함)와 서브프레임 번호(혹은 서브프레임 번호라고도 함), 슬롯 번호(혹은 슬롯 인덱스) 등에 의해 구분될 수 있다.
무선 프레임은 듀플렉스(duplex) 모드에 따라 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, FDD 모드에서, 하향링크(DL) 전송 및 상향링크(UL) 전송은 주파수에 의해 구분되므로, 무선 프레임은 소정 반송파 주파수에서 동작하는 소정 주파수 대역에 대해 하향링크 서브프레임 또는 UL 서브프레임 중 하나만을 포함한다. TDD 모드에서 DL 전송 및 UL 전송은 시간에 의해 구분되므로, 소정 반송파 주파수에서 동작하는 소정 주파수 대역에 대해 무선 프레임은 하향링크 서브프레임과 UL 서브프레임을 모두 포함한다.
표 1은 TDD 모드에서, 무선 프레임 내 서브프레임들의 DL-UL 구성을 예시한 것이다.
표 1
DL-UL configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 5ms D S U U U D S U U U
1 5ms D S U U D D S U U D
2 5ms D S U D D D S U D D
3 10ms D S U U U D D D D D
4 10ms D S U U D D D D D D
5 10ms D S U D D D D D D D
6 5ms D S U U U D S U U D
표 1에서, D는 하향링크 서브프레임을, U는 UL 서브프레임을, S는 특이(special) 서브프레임을 나타낸다. 특이 서브프레임은 DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot), GP(Guard Period), UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)의 3개 필드를 포함한다. DwPTS는 DL 전송용으로 유보되는 시간 구간이며, UpPTS는 UL 전송용으로 유보되는 시간 구간이다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 하향링크/상향링크(DL/UL) 슬롯 구조의 일례를 나타낸 것이다. 특히, 도 2는 3GPP LTE(-A) 시스템의 자원격자(resource grid)의 구조를 나타낸다. 안테나 포트당 1개의 자원격자가 있다.
슬롯은 시간 도메인에서 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 도메인에서 다수의 자원블록(resource block, RB)을 포함한다. OFDM 심볼은 일 심볼 구간을 의미하기도 한다. 도 2를 참조하면, 각 슬롯에서 전송되는 신호는 NDL/UL RB*NRB sc개의 부반송파(subcarrier)와 NDL/UL symb개의 OFDM 심볼로 구성되는 자원격자(resource grid)로 표현될 수 있다. 여기서, NDL RB은 하향링크 슬롯에서의 자원블록(resource block, RB)의 개수를 나타내고, NUL RB은 UL 슬롯에서의 RB의 개수를 나타낸다. NDL RB와 NUL RB은 DL 전송 대역폭과 UL 전송 대역폭에 각각 의존한다. NDL symb은 하향링크 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타내며, NUL symb은 UL 슬롯 내 OFDM 심볼의 개수를 나타낸다. NRB sc는 하나의 RB를 구성하는 부반송파의 개수를 나타낸다.
OFDM 심볼은 다중 접속 방식에 따라 OFDM 심볼, SC-FDM 심볼 등으로 불릴 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 표준(normal) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 7개의 OFDM 심볼을 포함하나, 확장(extended) CP의 경우에는 하나의 슬롯이 6개의 OFDM 심볼을 포함한다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임을 예시하였으나, 본 발명의 실시예들은 다른 개수의 OFDM 심볼을 갖는 서브프레임들에도 마찬가지의 방식으로 적용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 각 OFDM 심볼은, 주파수 도메인에서, NDL/UL RB*NRB sc개의 부반송파를 포함한다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 참조신호의 전송 위한 참조신호 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 DC 성분을 위한 널 부반송파로 나뉠 수 있다. DC 성분을 위한 널 부반송파는 미사용인 채 남겨지는 부반송파로서, OFDM 신호 생성 과정 혹은 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수(carrier freqeuncy, f0)로 맵핑된다. 반송파 주파수는 중심 주파수(center frequency)라고도 한다.
일 RB는 시간 도메인에서 NDL/UL symb개(예를 들어, 7개)의 연속하는 OFDM 심볼로서 정의되며, 주파수 도메인에서 NRB sc개(예를 들어, 12개)의 연속하는 부반송파에 의해 정의된다. 참고로, 하나의 OFDM 심볼과 하나의 부반송파로 구성된 자원을 자원요소(resource element, RE) 혹은 톤(tone)이라고 한다. 따라서, 하나의 RB는 NDL/UL symb*NRB sc개의 자원요소로 구성된다. 자원격자 내 각 자원요소는 일 슬롯 내 인덱스 쌍 (k, 1)에 의해 고유하게 정의될 수 있다. k는 주파수 도메인에서 0부터 NDL/UL RB*NRB sc-1까지 부여되는 인덱스이며, l은 시간 도메인에서 0부터 NDL/UL symb-1까지 부여되는 인덱스이다.
일 서브프레임에서 NRB sc개의 연속하는 동일한 부반송파를 점유하면서, 상기 서브프레임의 2개의 슬롯 각각에 1개씩 위치하는 2개의 RB를 물리자원블록(physical resource block, PRB) 쌍이라고 한다. PRB 쌍을 구성하는 2개의 RB는 동일한 PRB 번호(혹은, PRB 인덱스라고도 함)를 갖는다. VRB는 자원할당을 위해 도입된 일종의 논리적 자원할당 단위이다. VRB는 PRB와 동일한 크기를 갖는다. VRB를 PRB로 맵핑하는 방식에 따라, VRB는 로컬라이즈(localized) 타입의 VRB와 분산(distributed) 타입의 VRB로 구분된다. 로컬라이즈 타입의 VRB들은 PRB들에 바로 맵핑되어, VRB 번호(VRB 인덱스라고도 함)가 PRB 번호에 바로 대응된다. 즉, nPRB=nVRB가 된다. 로컬라이즈 타입의 VRB들에는 0부터 NDL VRB-1 순으로 번호가 부여되며, NDL VRB=NDL RB이다. 따라서, 로컬라이즈 맵핑 방식에 의하면, 동일한 VRB 번호를 갖는 VRB가 첫 번째 슬롯과 두 번째 슬롯에서, 동일 PRB 번호의 PRB에 맵핑된다. 반면, 분산 타입의 VRB는 인터리빙을 거쳐 PRB에 맵핑된다. 따라서, 동일한 VRB 번호를 갖는 분산 타입의 VRB는 첫 번째 슬롯과 두 번째 슬롯에서 서로 다른 번호의 PRB에 맵핑될 수 있다. 서브프레임의 두 슬롯에 1개씩 위치하며 동일한 VRB 번호를 갖는 2개의 PRB를 VRB 쌍이라 칭한다.
도 3은 3GPP LTE(-A) 시스템에서 사용되는 하향링크 서브프레임 구조를 예시한 것이다.
DL 서브프레임은 시간 도메인에서 제어영역과 데이터영역으로 구분된다. 도 3을 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(혹은 4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어영역(control region)에 대응한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDCCH 전송에 이용가능한 자원영역을 PDCCH 영역이라 칭한다. 제어영역으로 사용되는 OFDM 심볼(들)이 아닌 남은 OFDM 심볼들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터영역(data region)에 해당한다. 이하, DL 서브프레임에서 PDSCH 전송에 이용가능한 자원영역을 PDSCH 영역이라 칭한다. 3GPP LTE에서 사용되는 DL 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PHICH는 UL 전송의 응답으로 HARQ ACK/NACK(acknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다.
PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 DCI(Downlink Control Information)라고 지칭한다. DCI는 UE 또는 UE 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. 예를 들어, DCI는 DL 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, UL 공유 채널(uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널(paging channel, PCH) 상의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 접속 응답과 같은 상위-계층 제어 메시지의 자원 할당 정보, UE 그룹 내의 개별 UE들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트, Tx 파워 제어 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 포함한다. 일 PDCCH가 나르는 DCI는 DCI 포맷에 따라서 그 크기와 용도가 다르며, 부호화율에 따라 그 크기가 달라질 수 있다.
복수의 PDCCH가 DL 서브프레임의 PDCCH 영역 내에서 전송될 수 있다. UE는 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. BS는 UE에게 전송될 DCI에 따라 DCI 포맷을 결정하고, DCI에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, RNTI(radio network temporary identifier))로 마스킹(또는 스크램블)된다. 예를 들어, PDCCH가 특정 UE을 위한 것일 경우, 해당 UE의 식별자(예, cell-RNTI (C-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징 식별자(예, paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(system information block, SIB))를 위한 것일 경우, SI-RNTI(system information RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. CRC 마스킹(또는 스크램블)은 예를 들어 비트 레벨에서 CRC와 RNTI를 XOR 연산하는 것을 포함한다.
PDCCH는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집성(aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. 예를 들어, 하나의 CCE는 9개의 REG에 대응되고 하나의 REG는 4개의 RE에 대응한다. 4개의 QPSK 심볼이 각각의 REG에 맵핑된다. 참조신호(RS)에 의해 점유된 자원요소(RE)는 REG에 포함되지 않는다. 따라서, 주어진 OFDM 심볼 내에서 REG의 개수는 RS의 존재 여부에 따라 달라진다. REG 개념은 다른 DL 제어채널(즉, PCFICH 및 PHICH)에도 사용된다. DCI 포맷 및 DCI 비트의 개수는 CCE의 개수에 따라 결정된다.
CCE들은 번호가 매겨져 연속적으로 사용되고, 복호 프로세스를 간단히 하기 위해, n개 CCE들로 구성된 포맷을 가지는 PDCCH는 n의 배수에 해당하는 번호를 가지는 CCE에서만 시작될 수 있다. 특정 PDCCH의 전송에 사용되는 CCE의 개수, 다시 말해, CCE 집성 레벨은 채널 상태에 따라 BS에 의해 결정된다. 예를 들어, 좋은 DL 채널을 가지는 UE(예, BS에 인접함)를 위한 PDCCH의 경우 하나의 CCE로도 충분할 수 있다. 그러나, 열악한 채널을 가지는 UE(예, 셀 경계에 근처에 존재)를 위한 PDCCH의 경우 충분한 로버스트(robustness)를 얻기 위해서는 8개의 CCE가 요구될 수 있다.
도 4는 3GPP LTE(-A) 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임 구조의 일례를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, UL 서브프레임은 주파수 도메인에서 제어영역과 데이터영역으로 구분될 수 있다. 하나 또는 여러 PUCCH(physical uplink control channel)가 UCI(uplink control information)를 나르기 위해, 상기 제어영역에 할당될 수 있다. 하나 또는 여러 PUSCH(physical uplink shared channel)가 사용자 데이터를 나르기 위해, UL 서브프레임의 데이터영역에 할당될 수 있다. UL 서브프레임 내 제어영역과 데이터영역은 PUCCH 영역과 PUSCH 영역으로 각각 불리기도 한다. 상기 데이터영역에는 사운딩 참조신호(sounding reference signal, SRS)가 할당될 수도 있다. SRS는 시간 도메인에서는 UL 서브프레임의 가장 마지막에 위치하는 OFDM 심볼, 주파수 도메인에서는 상기 UL 서브프레임의 데이터 전송 대역, 즉, 데이터영역 상에서 전송된다. 동일한 서브프레임의 마지막 OFDM 심볼에서 전송/수신되는 여러 UE들의 SRS들은 주파수 위치/시퀀스에 따라 구분이 가능하다.
UE가 UL 전송에 SC-FDMA 방식을 채택하는 경우, 단일 반송파 특성을 유지하기 위해, 3GPP LTE 릴리즈(release) 8 혹은 릴리즈 9 시스템에서는, 일 반송파 상에서는 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송할 수 없다. 3GPP LTE 릴리즈 10 시스템에서는, PUCCH와 PUSCH의 동시 전송 지원 여부가 상위 계층에서 지시될 수 있다.
UL 서브프레임에서는 DC(Direct Current) 부반송파를 기준으로 거리가 먼 부반송파들이 제어영역으로 활용된다. 다시 말해, UL 전송 대역폭의 양쪽 끝부분에 위치하는 부반송파들이 상향링크 제어정보의 전송에 할당된다. DC 부반송파는 신호 전송에 사용되지 않고 남겨지는 성분으로, 주파수 상향변환 과정에서 반송파 주파수 f0로 맵핑된다. 일 UE에 대한 PUCCH는 일 서브프레임에서, 일 반송파 주파수에서 동작하는 자원들에 속한 RB 쌍에 할당되며, 상기 RB 쌍에 속한 RB들은 두 개의 슬롯에서 각각 다른 부반송파를 점유한다. 이와 같이 할당되는 PUCCH를, PUCCH에 할당된 RB 쌍이 슬롯 경계에서 주파수 호핑된다고 표현한다. 다만, 주파수 호핑이 적용되지 않는 경우에는, RB 쌍이 동일한 부반송파를 점유한다.
일 PUCCH가 나르는 UCI는 PUCCH 포맷에 따라서 그 크기와 용도가 다르며, 부호화율에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 다음과 같은 PUCCH 포맷이 정의될 수 있다.
표 2
PUCCH format Modulation scheme Number of bits per subframe Usage Etc.
1 N/A N/A (exist or absent) SR (Scheduling Request)
1a BPSK 1 ACK/NACK orSR + ACK/NACK One codeword
1b QPSK 2 ACK/NACK orSR + ACK/NACK Two codeword
2 QPSK 20 CQI/PMI/RI Joint coding ACK/NACK (extended CP)
2a QPSK+BPSK 21 CQI/PMI/RI + ACK/NACK Normal CP only
2b QPSK+QPSK 22 CQI/PMI/RI + ACK/NACK Normal CP only
3 QPSK 48 ACK/NACK orSR + ACK/NACK orCQI/PMI/RI + ACK/NACK
표 2를 참조하면, PUCCH 포맷 1 계열과 PUCCH 포맷 3 계열은 주로 ACK/NACK 정보를 전송하는 데 사용되며, PUCCH 포맷 2 계열은 주로 CQI(channel quality indicator)/PMI(precoding matrix index)/RI(rank index) 등의 채널상태정보를 나르는 데 사용된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신의 네트워크 구조를 도시한다. 상기 D2D 통신은 전송 동작을 수행하는 UE(UE 1)와 수신 동작을 수행하는 UE(UE 2)가 서로의 전송 커버리지(coverage) 내에 위치할 때, 기지국(eNodeB)들을 거치지 않고 직접 통신하는 무선 통신 방식을 의미한다. 본 발명에서는 그 중에서도 특히 UE 1과 UE 2가 서로 다른 무선 사업자에 가입된 경우의 D2D 통신 방법을 제안한다. 일반적으로, 개별 무선 사업자들은 서로 다른 주파수에서 통신을 제공하므로, 위에서 서로 다른 무선 사업자에 가입된 UE 1과 UE 2는 일반 통신(즉, 기지국(eNodeB)와의 통신)을 수행하는 경우 서로 다른 주파수에서 동작함을 의미한다.
UE 1은 제 1 사업자의 관리 서버(Operator Management Entity; OME)와 접속된 제 1 기지국(eNodeB1)에 의해 서빙되며, UE 2는 제 2 사업자의 관리 서버(OME)와 접속된 제 2 기지국(eNodeB2)에 의해 서빙된다. 제 1 사업자의 관리 서버와 제 2 사업자의 관리 서버는 인터페이스 A를 통해 서로 연결된다. UE 1과 UE 2는 각각 자신을 서빙하는 기지국과 주파수 f1 및 f2에서 동작한다. 아울러, UE 1과 UE 2는 서로 간에 D2D 통신을 수행해야하므로, 상기 주파수 f1 및 f2 모두에서 동작가능한 송수신기를 구비하고 있음을 가정한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 대 장치(D2D) 통신을 위한 탐색(discovery) 절차를 도시한다. UE 간의 D2D 통신을 위해서 상대방 UE(즉, 피어(peer) UE)를 탐색하기 위한 과정이 필요하다. 피어 UE 탐색은 피어 UE에 대하여 질의(query)하여 D2D 통신 능력이 있는지 여부를 확인하고, 피어 UE가 어느 사업자의 네트워크에 연결(혹은 가입)되어 있는지를 찾아내기 위한 과정이다.
피어 UE 탐색을 위해, UE 1(10)은 기지국(eNodeB)들을 통해 피어 UE를 탐색할 수 있다. 이러한 탐색 방식은 특히 다른 사업자에 의해 서비스되는 피어 UE를 탐색하는데 효과적이다. 피어 UE의 탐색을 위해 UE 1(10)은 제 1 기지국(20)으로 D2D 탐색 요청 메시지를 전송할 수 있다(S601). 상기 D2D 탐색 요청 메시지는 다음과 같은 정보 요소(information element)를 포함할 수 있다.
- UE ID
- UE MAC Address
- Peer UE ID
UE ID는 상기 D2D 탐색 요청 메시지를 전송하는 UE(즉, 탐색 요청자)의 식별자(identifier; ID)이고, UE MAC Address는 상기 UE의 MAC Address이며, Peer UE ID는 상기 탐색 요청자가 D2D 통신의 상대방으로 지정한 Peer UE의 ID이다.
UE 1(1)로부터 상기 요청 메시지를 수신한 제 1 기지국(20)은 자신이 등록된 사업자의 제 1 OME(30)에게 상기 Peer UE가 가입되어 있는지 여부를 질의하기 위한 메시지를 전송할 수 있다(S602).
상기 OME는 서로 다른 사업자의 네트워크 간의 게이트웨이(gateway)로 동작하면서 네트워크 간 액세스 제어 및 데이터 라우팅/포워딩 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 OME는 자신이 등록된 사업자에 가입된 UE들의 정보를 저장할 수 있거나, 상기 UE들의 정보를 저장하도록 구성된 위치 서버(location server)와의 인터페이스를 가지고 있을 수 있다. 예컨대, LTE(-A) 시스템에서, 상기 OME는 MME(Mobility Management Entity), SGW(Serving Gateway)로 정의되거나, 이들과의 인터페이스를 갖는 로직 엔티티(logic entity)로 정의될 수 있다. 상기 제 1 기지국이 전송하는 질의(또는 질의 메시지)는 상기 Peer UE의 ID 및/또는 상기 제 1 기지국의 ID를 포함할 수 있다.
상기 질의 메시지를 수신하면, 상기 제 1 OME(30)는 상기 Peer UE(본 실시예에서, UE 2(60))가 어느 사업자에 가입되어 있는지를 체크할 수 있다(S603). 상기 가입 여부를 체크하기 위해, 상기 제 1 OME(30)는 UE 2(60)의 사업자 정보를 알고 있으면, 해당 사업자의 OME(본 실시예에서, 제 2 OME(40))로 상기 질의 메시지를 전달할 수 있다(S604). 상기 전달되는 질의 메시지는 OME들 간의 인터페이스 A에서 정의된다. 이를 A-Query로 지칭하며, 상기 A-Query는 상기 A-Query를 전송하는 제 1 OME(30)의 정보를 추가적으로 포함할 수 있다.
다른 사업자의 OME인 제 1 OME(30)로부터 상기 A-Query가 수신되면, 상기 제 2 OME(40)는 UE 2(60)가 자신에게 가입되어 있는지 여부, 그리고 D2D 통신을 수행할 능력이 있는지 여부를 체크할 수 있다. UE는 처음 네트워크에 접속을 시도할 때, 사용자 관련 정보와 가입 관련 정보를 OME 또는 위치 서버에 등록한다. 사용자 관련 정보는 UE ID, D2D 능력(capability), 및 상기 D2D 기능이 인에이블(enable)되었는지 여부에 관한 정보를 포함할 수 있고, 상기 가입 관련 정보는 사업자 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 OME(40)는 자신 또는 상기 위치 서버에서 UE 2(60)의 정보를 검색할 수 있다(S605).
만약, UE 2(60)가 상기 제 2 OME(40)에 가입되어 있지 않거나, D2D 능력이 없거나, 또는 D2D 기능이 인에이블되어 있지 않는 경우, 상기 제 2 OME(40)는 상기 제 1 OME(30)로부터의 상기 A-Query를 폐기하거나 상기 질의에 대한 요청이 실패하였음을 나타내는 응답메시지를 전송할 수 있다. 만약, UE 2(60)가 상기 제 2 OME(40)에 가입되어 있는 경우, 상기 제 2 OME(40)는 Peer UE를 서빙하고 있을 수 있는 후보 기지국들에게 질의 메시지를 전달할 수 있다(S606). 상기 후보 기지국들에 대한 정보는 OME 또는 위치 서버가 관리할 수 있다. 상기 질의 메시지가 수신되면, 상기 제 2 기지국(50)은 D2D 탐색 요청 메시지를 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다(S607).
상기 D2D 탐색 요청 메시지는 UE 2(60)의 ID(즉, 상기 Peer UE의 ID)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 요청 메시지가 전달되는 하향링크 서브프레임 에 상기 D2D 탐색 요청에 해당하는 RNTI 값을 가지고 있는 PDCCH가 있어서, 상기 PDCCH에서 지시하는 영역에 상기 UE 2(60)의 ID를 전달하도록 할 수 있다. UE 2(60)는 제 2 기지국(50)으로부터의 PDCCH를 모니터링하고, 상기 D2D 탐색 요청이 발생하였는지 확인할 수 있다. UE 2(60)는 상기 PDCCH에서 D2D 탐색 요청에 할당된 RNTI 값을 모니터링하여야 한다. 만약 D2D 탐색 요청이 발생하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 영역의 UE의 ID 값이 자신의 ID와 일치하는 여부를 확인할 수있다. 혹은, 상기 PDCCH의 모니터링을 위한 오버헤드(overhead)를 줄이기 위해 상기 제 2 기지국(50)이 자신이 관리하는 UE들의 ID들 중 질의 메시지에 포함된 상기 Peer UE의 ID와 일치하는 UE ID가 존재하는 경우, 상기 UE 전용 시그널링을 통해 상기 해당 UE에게 직접 D2D 탐색 요청 메시지를 전송할 수도 있다.
상기 D2D 탐색 요청 메시지의 Peer UE의 ID 값이 자신의 ID와 일치하면, UE 2(60)는 상기 요청에 대하여 D2D 탐색 응답 메시지로 응답할 수 있다(S608). 상기 D2D 탐색 응답 메시지는 응답자(본 실시예에서 상기 UE 2(60))의 ID를 포함할 수 있다. 상기 D2D 탐색 응답 메시가 수신되면, 상기 제 2 기지국(50)은 자신의 ID를 포함시킨 D2D 탐색 응답 메시지를 자신이 가입된 제 2 OME(40)로 전송할 수 있다(S609). 상기 D2D 탐색 응답 메시지가 수신되면, 상기 제 2 OME(40)는 성공적으로 D2D 통신의 Peer UE를 발견했다고 판단하며, 상기 제 1 OME(30)로 A-Response 메시지를 전송할 수 있다(S610). 상기 A-Response 메시지는 상기 제 2 OME(40)가 관리하는 정보인 사업자 식별자 정보, 사업자의 운용 주파수 정보, Peer UE를 서빙하는 기지국의 동작 주파수 정보(혹은 Peer UE를 서빙하는 기지국의 동작 주파수 중 D2D 통신을 위해 할당된 주파수 자원) 등을 포함할 수 있다.
상기 A-Response 메시지가 수신되면, 상기 제 1 OME(30)는 상기 제 1 기지국(20)에 응답 메시지를 전송할 수 있다(S611). 상기 응답 메시지는 Peer UE, Peer 기지국, 및/또는 Peer OME(본 실시예에서 각각 UE 2(60), 제 2 기지국(50), 및 제 2 OME(40))의 ID와 동작 주파수 관련 정보를 포함할 수 있다.
상기 응답 메시지가 수신되면, 상기 제 1 기지국(20)은 UE 1(10)으로 D2D 탐색 응답 메시지로 응답할 수 있다(S612). 상기 D2D 탐색 응답 메시지는 다음과 같은 정보 요소(information element)를 포함할 수 있다.
- Peer UE ID
- Peer UE MAC Address
- Peer UE operator information (예컨대, 캐리어 주파수 및/또는 동작 대역폭, 셀ID 등)
- Peer UE operating frequency (및/또는 D2D 통신을 위해 할당된 대역폭)
여기서, Peer UE ID는 상기 D2D 탐색 응답 메시지를 전송하는 Peer UE(즉, 탐색 응답자)의 식별자(identifier; ID)이고, Peer UE MAC Address는 상기 Peer UE의 MAC Address이며, Peer UE operator information는 Peer UE가 가입된 사업자와 관련된 정보이며, Peer UE operating frequency는 Peer UE의 동작 주파수이다.
한편, 상기 D2D 통신 탐색 과정에서 UE, 기지국, 그리고 OME들이 계속해서 응답을 대기하는 것을 방지하기 위해, 타임아웃(timeout) 값을 설정할 수 있다. 상기 타임아웃 값이란, D2D 탐색 요청 메시지, 질의 메시지, 그리고 A-Query 메시지에 대한 응답이 수신되기까지 요청자 엔티티에 해당하는 UE 1(10), 제 1 기지국(20), 제 1 OME(30)들이 대기하는 시간 구간을 의미한다. 상기 응답이 수신되기 전에 타임아웃 값이 만료되면 해당 요청이 실패한 것으로 간주된다. 타임아웃 값은 각 메시지에 명시적으로 포함되어 다른 정보 요소들과 함께 전송되거나, 미리 정해진 값을 사용하도록 각 엔티티에 별도로 설정(configure)되어 있을 수 있다.
상기 D2D 통신 상대방 탐색 과정이 완료되면, 상기 D2D 통신을 위한 링크 셋업 절차가 후속된다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 대 장치 통신을 위한 셋업 절차를 도시한다. 도 7에서, S701 및 S702는 도 6에 도시된 S601과 S612에 해당하는 것으로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
UE(11)는 기지국(21)으로 D2D 셋업 요청 메시지를 전송할 수 있다(S703). 이 때, 상기 UE(11)는 상기 D2D 탐색 응답 메시지를 전송한 UE이거나, 또는 상기 D2D 탐색 응답 메시지를 수신한 UE일 수 있다. 즉 상기 UE(11)는 도 6에 도시된 UE 1(10) 또는 UE 2(60)일 수 있다.
상기 D2D 셋업 요청 메시지는 다음과 같은 정보 엘리먼트를 포함할 수 있다.
- UE ID
- UE operator information
- Peer UE ID
- Peer UE operator infomation
- D2D period which consists of 3 fields: Start time, Period, Interval (optional)
UE ID는 상기 D2D 셋업 요청 메시지를 전송하는 UE(즉 요청자)의 ID, UE operator information은 상기 UE가 가입된 사업자 관련 정보, Peer UE ID는 상기 D2D 통신의 상대방 UE의 ID, Peer UE operator information는 상기 상대방 UE가 가입된 사업자 관련 정보, D2D period는 선택사항으로서 상기 D2D 통신을 위한 기간에 해당한다.
상기 D2D 셋업 요청 메시지가 수신되면, 상기 기지국(21)은 D2D 자원 영역을 할당하고, 상기 D2D 통신을 위한 기간을 설정할 수 있다. 즉, 상기 기지국(21)은 상기 D2D 통신을 위한 시간-주파수 자원을 할당할 수 있다. 상기 기지국(21)이 설정하는 상기 D2D 통신을 위한 기간은 앞서 상기 D2D 셋업 요청 메시지에 포함된 D2D period 필드와 동일할 수도 있다. 상기 기지국(21)은 상기 D2D 셋업 요청 메시지에 응답하여 D2D 셋업 응답 메시지를 상기 UE(11)로 전송할 수 있다(S704). 또한, 상기 기지국(21)은 피어 기지국(미도시)에게 D2D 리소스 영역 및 D2D 통신을 위한 기간 정보를 포함한 D2D 셋업 응답 메시지를 전달할 수 있다.
상기 D2D 셋업 응답 메시지는 다음과 같은 정보 요소를 포함할 수 있다.
- Status code
- Peer UE ID
- D2D Period which consists of 3 fields: Start time, Period, Interval
- D2D Resource Region
상기 Status code는 상기 D2D 셋업 요청이 승인(grant)되었는지 실패(fail)되었는지 여부를 나타내며, 상기 Peer UE ID는 상대방 UE의 ID를 나타내고, D2D Period는 상기 D2D 통신을 위한 기간 정보를 나타내고, 상기 D2D 자원 영역(D2D Resource Region)은 상기 D2D 통신을 위한 시간-주파수 자원 영역을 나타낸다. 또한, 상기 D2D 자원 영역은 상기 D2D 통신에 할당된 캐리어(carrier) 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널이 존재하는 경우, 상기 D2D 자원 영역은 상기 제어 채널 관련 정보를 포함할 수 있다. 상기 제어 채널 관련 정보는 캐리어 정보 및/또는 탐색 공간(Search Space) 정보를 포함할 수 있다. 추후에, UE(11) 또는 피어 UE(61)는 상기 D2D 자원 영역에서 지시하는 캐리어의 주파수로 스위칭(switch)하여 상기 제어 채널을 모니터링할 수 있다.
좀더 상세하게는, 상기 캐리어 정보는 상기 피어 UE가 가입된 사업자의 운용 주파수이거나 상기 UE(11)와 피어 UE(61)에게 사용이 허가된 제 3의 주파수 혹은 비허가 주파수일 수 있다. 또한, 상기 제어 채널 관련 정보는 제어 채널이 전송되는 자원 영역 정보를 의미한다. 상기 제어 채널은 피어 기지국이 전송하거나, 피어 UE가 직접 전송할 수 있다. 상기 제어 채널 관련 정보는 상기 제어 채널이 전송되는 캐리어 주파수를 포함할 수 있다. 상기 제어 채널이 전송되는 캐리어 주파수는 상기 D2D 탐색 응답 메시지에 포함된 피어 UE의 동작 주파수에 관한 정보와 동일할 수 있다. 이때, 상기 D2D 자원 영역은 상기 제어 채널의 탐색 공간 정보와 상기 제어 채널의 RNTI 값을 포함할 수 있다. 이는 UE(11)가 D2D 통신을 위한 캐리어 주파수에서 상기 제어 채널을 디코딩할 수 있도록 하기 위함이다.
또는, 상기 UE(11)는 상기 제어 채널에 대한 검출 또는 디코딩 없이, 바로 피어 UE(61)와 동기화를 하여 D2D 통신을 위한 데이터를 송수신할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 D2D 자원 영역은 상기 피어 UE(61)가 동기화 신호나 데이터 채널을 전송하는 시간/주파수 자원의 위치나 신호 생성을 위한 시드(seed) 값(예컨대, C-RNTI) 등을 포함할 수 있다.
상기 D2D 기간은 상기 UE(11)가 기지국(21)과의 통신을 중단하고, 상기 피어 UE(61)와 통신하는 시간 구간이다. 상기 D2D period를 설정하는 이유는 상기 UE(11)가 하나의 송수신기를 이용하여 복수의 사업자 주파수에 접속하여 한 시점에는 오직 하나의 사업자 주파수에서만 동작하도록 설계되었거나, 비록 둘 이상의 사업자 주파수에서 동작가능한 송수신기를 가지고 있더라도 두 사업자의 주파수에서 동시에 송수신하는 것은, 예를 들어 한 쪽 주파수에서의 전송이 다른 쪽 주파수에서의 수신에 간섭을 심하게 미치는 이유로 불가능 할 수 있기 때문이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D period를 도시한다. 도 8은 UE의 동작 주파수의 스위칭을 도시하며, 액세스 기간(Access Period)에서 기지국과의 통신을 위한 주파수(eNodeB freq.)으로, D2D Period에서 D2D 통신을 위한 주파수(D2D freq.)로 스위칭될 수 있다.
상기 UE(11)는 D2D 통신을 위하여 상기 기지국(21)과의 통신을 중단하고 D2D통신을 위한 자원을 획득한다. 이 때, 상기 UE(11)는 상기 기지국(21)과의 링크를 끊고(disconnect) 상기 D2D 통신을 시작할 수도 있지만, 링크를 유지한 상태로 상기 D2D 통신을 할 수 있다. 링크를 유지하는 경우, 상기 UE(11)는 상기 D2D 통신 구간에서 상기 기지국(21)과의 통신은 불가능하다. 따라서 상기 UE(11)가 상기 D2D통신을 위해 동작하는 동안, 상기 기지국(21)은 상기 기지국(21)과 상기 UE(11)간간 데이터 전송을 스케줄링 하지 않는다.
상기 UE(11)가 듀얼 무선 주파수(dual radio)에서 동작가능한 송수신기를 구비하여 서로 다른 사업자 주파수에서 동시 전송이 가능한 경우, 상기 D2D Period 정보 요소는 D2D 셋업 요청/응답 메시지에 포함되지 않을 수 있다. 이러한 경우 한 개의 무선 주파수는 기지국(21)과의 통신에 사용되며, 다른 한 개의 무선 주파수는 D2D 통신에 사용될 수 있다. 상기 D2D period를 정보 요소로서 포함하지 않으면, 상기 D2D 통신에 사용하는 무선 주파수는 계속 사용가능하다고 판단될 수 있다.
상기 UE(11)가 서로 다른 사업자 주파수에서 동시 전송이 가능한 경우에도 D2D Period 정보 요소는 D2D 셋업 요청/응답 메시지에 포함될 수 있다. 이러한 경우, 상기 D2D 통신에 사용되는 무선 주파수는 상기 액세스 기간에서 슬립(sleep)한다. 즉, 상기 UE(11)의 배터리 절약을 위해 상기 액세스 기간에서는 상기 D2D 통신을 위한 주파수 대역의 RF를 턴 오프(turn off)하는 것이다.
상기 D2D 셋업 응답 메시지가 수신되면, 상기 UE(11)는 상기 기지국(21)으로 D2D 셋업 확인 메시지를 전송할 수 있다(S705). 상기 D2D 셋업 확인 메시지는 다음과 같은 정보 요소를 포함할 수 있다.
- Status code
상기 Status code는 상기 D2D 셋업 요청이 승인(grant)되었는지 실패(fail)되었는지 여부를 나타낸다.
또한, D2D 셋업 응답 메시지가 수신되면, 상기 UE(11)는 상기 Status code가 granted인 경우 상기 D2D period에 설정된 영역에서 상기 peer UE operating frequency가 지시하는 주파수로 스위칭할 수 있다. 이 때, 상기 UE(11)에 대한 설정은 상기 D2D 셋업 응답 메시지의 상기 D2D 기간이 지시하는 값을 RRC(Radio Resource Control) 시그널링함으로써 가능하다. 상기 UE(11)는 새로운 설정에 따라 특정 구간(시점, 간격, 주기)에서 지정된 주파수로 스위칭하게 된다. 주파수를 이동한 상기 UE(11)는 해당 주파수에서 제어 채널을 수신하고, D2D 데이터 통신을 수행할 수 있다(S706, S708). 아울러, 상기 UE(11)는 상기 액세스 기간에서 상기 기지국(21)과 데이터 통신을 수행할 수 있다(S707).
여기서, 단계 S706, S707 및 S708은 도 7에 도시된 것과 다른 순서로 구현될 수 있으며, 또한 적어도 하나의 단계가 생략될 수도 있다.
한편, 상기 UE(11)가 듀얼 무선 주파수에서 동작가능한 송수신기를 구비하여 서로 다른 사업자 주파수에서 동시 전송이 가능한 경우에는, 상기 UE(11)에 대한 상기 D2D 기간을 위한 설정이 필요하지 않다. 따라서 상기 UE(11)는 상기 D2D 셋업 확인 메시지를 전송한 후 즉시 혹은 원하는 시점에 Peer UE operating frequency 정보 요소가 지시하는 주파수로 스위칭할 수 있다. 주파수 스위칭이 완료되면 상기 제어 채널을 모니터링 할 수 있다.
한편, IEEE 802.11과 같은 비동기식 DCF(distributed coordination function) 기반의 프로토콜을 가진 시스템에서는 UE가 주파수를 스위칭할 경우, 해당 주파수에서 매체가 유휴(idle) 시점에 매체를 홀드(hold)하여 D2D 통신을 수행할 수 있을 것이다. 반면, 3GPP LTE(-A)와 같은 동기식 시스템은 UE의 수신(혹은 송신) 시점과 피어 UE의 송신(혹은 수신) 시점이 일치하도록 따로 설정해주어야 한다. 따라서 협의된 자원 영역에서 D2D 데이터 송수신이 이루어질 수 있도록, OME간 협의와 협의 결과에 대한 시그널링이 필요하다.
또한, 상기 D2D 자원 영역에서 지시하는 캐리어 주파수는 반드시 피어 UE인 UE 2의 사업자 주파수와 일치하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 피어 eNodeB인 제 2 기지국의 연장 캐리어(extension carrier)에서 D2D 제어 및 D2D 데이터가 전송될 수 있다.
또한, 상기 D2D 셋업 과정에서 상기 제 2 기지국은 요청되지 않은(unsolicited) 형태로 UE 2에게, 상기 제 1 기지국이 UE 1로 전송한 것과 동일한 D2D 자원 영역에 관한 정보를 포함한 D2D 셋업 응답 메시지를 전송한다. 상기 요청되지 않은 D2D 셋업 응답 메시지를 수신한 상기 UE 2는 자신의 ID를 포함한 광고 신호(advertisement signal)를 브로드캐스트할 수 있다. 상기 광고 신호를 수신한 UE 2는 피어 UE와 직접 링크를 설정하고 데이터를 주고 받는다. 이 때, 상기 광고 신호는 D2D 데이터 전송을 위한 자원 영역 정보를 포함할 수도 있다.
상기 D2D 통신 과정(S706, S708)에 대하여 좀더 상세하게 설명하면, 상기 UE(11)는 상기 D2D 기간에서 Peer UE operating frequency로 동작 주파수를 스위칭한다. 그리고나서, 상기 UE(11)는 해당 주파수에서 피어 기지국(피어 UE를 서빙하는 기지국)이 전송하는 SS(Synchronization Signal)를 검출하여, 피어 기지국에 동기화된다. 이어서 상기 UE(11)는 상기 피어 기지국이 전송하는 BCH(Broadcast Channel)을 디코딩함으로써 상기 피어 기지국의 브로드캐스트 정보(마스터/시스템 정보)를 수신할 수 있다.
상기 피어 기지국에 동기화된 상기 UE(11)는 피어 기지국으로부터 D2D 자원영역에 대한 정보를 획득할 수 있다. 피어 UE의 사업자 주파수로 스위칭한 상기 UE(11)는 피어 기지국으로부터 제어 채널을 수신한다. 상기 제어 채널은 상기 D2D 데이터 송수신을 위해 할당된 자원 영역에 대한 정보를 포함하고 있다. 상기 제어 채널은 상기 UE와(11) 상기 피어 UE(61)에게 모두 디코딩가능하 상기 제어 채널에서 지시하는 자원 영역에서 상기 UE들간의 데이터 송수신이 이루어 진다(S706, S708)
예를 들면, D2D 자원영역에 대한 정보는 D2D PDCCH를 통해 전송될 수 있다. 여기서, D2D PDCCH라 함은, D2D 통신을 위해 구성(configure)된 PDCCH로서 기지국으로부터 D2D 통신에 참여하는 UE(11)와 피어 UE(61)로 전송되는 채널을 지칭한다. 상기 D2D PDCCH는 D2D 통신을 위한 자원 할당 정보를 포함하는 채널이며, 특별한 언급이 없는 한 일반적인 단말-기지국간 LTE(-A) 통신을 위한 PDCCH의 구성, 포맷 등을 따를 수 있다.
UE(11)은 미리 D2D PDCCH를 디코딩하기 위한 정보를 획득해야 한다. 디코딩을 위한 정보는 제어 채널이 전송되는 자원 영역 정보(예컨대, PDCCH 탐색 공간)와 디코딩에 필요한 스크램블링 ID(예컨대, D2D-RNTI) 정보 등을 포함한다. 이러한 정보는 D2D 통신을 위한 셋업 과정에서, D2D 셋업 응답 메시지에 포함된 D2D 자원 영역 정보 요소를 통해 획득될 수 있다. 피어 UE(61)의 경우, 피어 기지국(피어 UE를 서빙하는 기지국, 미도시)과의 연결 과정에서 혹은 RRC 접속을 통해 관련 정보를 획득할 수 있다.
예컨대, 도 7에서, UE(11)는 피어 UE(61)의 동작 주파수인 f2로 스위칭하고 나서, 상기 피어 기지국이 전송하는 D2D 통신을 위한 제어 채널(또는 D2D PDCCH)를 수신할 수 있다. 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널의 DCI(Downlink Control Information)는 새로운 DCI 포맷으로 정의될 수 있다. 상기 D2D DCI 포맷은 피어 UE(61)의 하향링크 수신 자원 영역과 상향링크 전송 자원 영역에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상기 피어 UE(61)의 하향링크를 통해 상기 피어 UE(61)는 상기 UE(11)로 데이터를 전송할 수 있고, 상기 피어 UE(61)의 상향링크를 통해 상기 피어 UE(61)는 상기 UE(11)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 상기 UE(11)의 하향링크 및 상향링크는 상기 피어 UE(61)의 상향링크 및 하향링크와 대응한다. 즉, 본 발명의 실시예에서, D2D 통신을 위한 상향링크는 일 UE가 피어 UE로 데이터를 전송하기 위한 링크를 지칭하고, D2D 통신을 위한 하향링크는 일 UE가 피어 UE로부터 데이터를 수신하기 위한 링크를 지칭한다.
상기 UE(11)는 상기 피어 기지국이 전송하는 D2D PDCCH를 수신하면, 상기 피어 UE(61)의 상향링크/하향링크 자원 영역을 알 수 있다. 따라서, 상기 UE(11)는 상기 피어 UE(61)의 수신 영역에서 상기 피어 UE(61)로 데이터를 전송하고, 상기 피어 UE(61)의 전송 영역에서 상기 피어 UE(61)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 피어 기지국(eNodeB2)의 제어 채널을 통해 D2D 통신을 위한 자원 영역을 지시하는 일 례를 도시한다. PDCCH의 디코딩을 위해서, UE는 탐색 공간(SS)의 구성을 알고 있어야 한다. 상기 탐색 공간이라 함은 PDCCH 자원 영역 중에서 UE-특정 PDCCH가 전송되는 후보 자원 블록 또는 후보 지원 블록 그룹의 정보를 의미한다.
UE 2의 경우, eNodeB2와의 접속이 셋업되어 있으므로, RRC 시그널링을 통해 상기 탐색 공간의 구성을 획득할 수 있다. UE 1의 경우, 만약 eNodeB2와의 접속이 셋업되어 있다면, 상기 UE 2와 마찬가지로 RRC 시그널링을 통해 상기 탐색 공간의 구성을 획득할 수 있다. 상기 UE 1이 eNodeB2와의 접속이 셋업되어 있지 않다면, 상기 UE 2의 동작 주파수로 스위칭하기 전에, D2D 셋업 응답 메시지를 통해 D2D PDCCH의 탐색 공간의 정보를 획득해야 한다. 이 경우, 상기 탐색 공간의 정보는 반-정적(semi-static)이다. 상기 UE 1과 상기 UE 2는 D2D PDCCH의 SS 영역에서 D2D 통신을 위해 할당된 PDCCH를 블라인드(blind) 디코딩할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 피어 기지국(eNodeB2)의 제어 채널을 통해 D2D 통신을 위한 자원 영역을 지시하는 일 례를 도시한다. D2D 자원 영역에 대한 정보는 ePDCCH를(enhanced-PDCCH) 통해 전송될 수 있다. 상기 ePDCCH는 PDCCH를 하향링크 서브프레임의 제어 영역이 아닌 데이터 영역으로 확장한 것으로서, 더 많은 제어 채널을 상기 하향링크 서브프레임을 통해 전송할 수 있다. 따라서, 상기 ePDCCH는 기존의 하향링크 서브프레임의 PDSCH 영역(즉, 데이터 영역)에 존재할 수 있다. 이 경우, 탐색 공간은 D2D ePDCCH에 대한 후보 자원 블록 또는 자원 블록 그룹 영역을 지칭한다. D2D ePDCCH에 대한 탐색 공간은 D2D PDCCH와 마찬가지로, RRC 시그널링을 통해 구성될 수 있다. eNodeB2와 RRC 접속이 없는 UE 1의 경우, 주파수 f2로 스위칭하기 전에, D2D 셋업 응답 메시지를통해 D2D ePDCCH의 탐색 공간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이 경우, 상기 탐색 공간의 정보는 반-정적(semi-static)이다.
상기 탐색 공간에 대한 정보가 또는 구성이 업데이트 되면, eNodeB2는 eNodeB1에게 상기 업데이트된 정보 또는 구성을 알릴 수 있다. 상기 UE 1은 도 7의 액세스 기간(Access Period)에서 eNodeB1으로부터 상기 탐색 공간에 대한 정보 또는 구성을 수신할 수 있다. 또한, D2D 기간에서, 상기 UE 1은 상기 UE 2와의 직접 링크를 통해 상기 UE 2로부터 상기 업데이트된 정보 또는 구성을 수신할 수 있다. 다시 말하면, 상기 D2D 기간에서, 상기 UE 2는 D2D ePDCCH를 상기 UE 1으로 전송할 수 있다. 상기 D2D ePDCCH가 수신되면, 상기 UE 1은 상기 D2D ePDCCH에 기반하여 할당된 자원 영역에서 D2D 통신을 위한 데이터를 상기 UE 2로 전송할 수 있다.
그리고나서, 상기 UE 1과 상기 UE 2는 D2D ePDCCH의 탐색 공간을 알고 있으므로, 상기 탐색 공간의 영역에서 상기 D2D ePDCCH를 블라인드 디코딩할 수 있다. D2D ePDCCH는 D2D 상향링크(상기 UE 2로부터 상기 UE 1으로의 링크)와 D2D 하향링크(상기 UE 1으로부터 상기 UE 2로의 링크)의 전송 포맷 정보 및/또는 자원 할당 정보를 모두 포함할 수 있다. 각 전송 영역은 도 10의 (a)에 도시된 것처럼 상향링크 및 하향링크 서브프레임으로 분리되어 있거나, 도 10의 (b)에 도시된 것처럼 상향링크에 모두 정의될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 위한 동작 주파수 스위칭의 일 예를 도시한다. D2D 통신을 위한 UE들이 서로 다른 복수의 사업자의 주파수에서 동작가능한 송수신기를 구비하고 있더라도, 반드시 모든 사업자의 주파수에서 송수신이 허가되는 것은 아니다. 예를 들면, UE의 데이터 전송은 상기 UE가 가입한 사업자의 운용 주파수에서만 허가될 수 있다. 이는 사업자의 과금 정책 때문일 수 있다. 이는 해당 사업자에 가입되지 않은 UE가 사업자의 관리 시스템을 거치지 않고 D2D 통신으로 사업자의 주파수를 사용하게 되면, 사업자가 이 UE에 대하여 과금을 매길 수 없기 때문에 정책적으로 이를 허가하지 않을 수 있다.
따라서, D2D 통신을 하고자 하는 UE들이 서로 가입한 사업자가 상이한 경우에는 다른 사업자의 주파수에서 데이터를 수신할 수는 있으나 전송할 수는 없는 문제가 발생할 수 있다. 이 때, 다른 사업자의 주파수에서 UE가 데이터를 수신하는 것은 허가될 수도 있고, 이로 인한 과금은 송신 측 UE에 부과될 수 있다.
따라서, D2D 통신을 위해, UE는 데이터 전송을 위한 동작 주파수와 데이터 수신을 위한 동작 주파수를 분리하여 동작한다. 예를 들면, UE는 데이터 송신을 위해서는 자신이 가입한 사업자의 주파수에서 동작하고, 데이터 수신을 위해서는 피어 UE의 사업자 주파수에서 동작한다. 이때, UE는 데이터뿐 아니라 ACK/NAK를 전송할 수 있다. 상기 ACK/NAK는 피어 UE의 사업자 주파수에서 수신한 데이터에 대한 것이다.
도 11에선, 전송 동작과 수신 동작의 동작 주파수가 상이한 경우를 도시하였다. UE 1과 UE 2가 서로 D2D 통신 방식으로 데이터를 전송하고 있다. UE 1의 하향링크, 상향링크의 주파수는 각각 f1D, f1u 이고, UE 2의 하향링크, 상향링크의 주파수는 각각 f2D, f2u이다. UE 1은 f1u에서 eNodeB로의 상향링크 데이터뿐만 아니라, UE 2로의 D2D data를 전송할 수 있다. 이 때, UE 2로의 데이터 전송의 자원 영역은 eNodeB로의 상향링크 데이터를 위한 자원 영역과 직교(orthogonal)되게 정의될 수 있다. UE 2 역시 이와 유사하게 f2u에서 UE 1으로의 D2D 데이터를 전송할 수 있다. 대칭적으로, UE 1은 f2u에서 수신 동작 모드로 동작할 수 있으며, UE 2는 f1u에서 수신 동작 모드로 동작할 수 있다.
따라서, UE 1이 f2u에서 UE 2의 D2D 통신을 위한 데이터 전송 영역을 알고 있고, UE 2가 f1u에서 UE 1의 D2D 통신을 위한 데이터 전송 영역을 알고 있으면, 피어 UE가 전송하는 D2D 통신을 위한 데이터를 수신할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신을 위한 동작 주파수 스위칭의 일 예를 도시한다. 통신 사업자의 과금 정책에 따라, UE가 타 통신 사업자(즉, 피어 UE가 가입한 사업자)의 운용 주파수를 사용하데 데이터를 전송하는 것이 허용될 수 있다. 이때, 사업자 간에는 타 사업자에 가입한 UE가 해당 사업자 주파수를 사용함에 있어서의 과금 정책이 협의된 상태일 것이다.
이러한 경우, D2D 통신을 위한 데이터를 전송하고자 하는 UE는 다른 사업자 주파수에서 동작하고 있는 피어 UE를 발견하면 상기 피어 UE의 사업자 주파수로 동작 주파수를 변경하고 해당 주파수에서 데이터를 전송할 수 있다. 상기 피어 UE로부터 D2D 통신을 위한 데이터를 수신한 UE가 수신한 데이터에 대해 ACK/NAK으로 응답하기를 원하거나 피어 UE에게 D2D 통신을 위한 데이터를 전송하고자 하는 경우에도 마찬가지이다. 반면, 수신할 D2D 통신을 위한 데이터가 있음을 인지한 UE의 경우에는 주파수를 이동할 필요 없으며, D2D 통신의 수신에 할당된 자원 영역에서 피어 UE가 전송하는 데이터를 수신할 수 있다.
구체적으로, UE와 eNodeB의 동작은 다음과 같다. eNodeB는 UE와 피어 UE가 서로를 발견하였다는 정보를 획득하게 되면, 상기 UE와 상기 피어 UE에게 D2D 통신을 위한 자원 즉, D2D 기간을 할당한다. D2D 기간은 추가적으로 송/수신 주파수 대역이 상이함에 따라 발생할 수 있는 주파수 스위칭 시점에 관한 정보를 포함할 수 있다. 데이터를 전송하고자 하는 UE는 eNodeB로부터 상기 D2D 기간을 획득하면, 피어 UE의 동작 주파수로 이동한 후 해당 기간에서 직접 링크를 통해 상기 피어 UE로 데이터를 전송한다. 피어 UE의 ID와 동작 주파수 등의 정보는 사전에 eNodeB를 통해 획득할 수 있으며, D2D 기간에서 보충적 수단으로 전달될 수 있다. D2D 기간에 대한 정보가 데이터 송수신 시점에 대한 제어 정보를 포함할 수 있다. 이 때, UE는 송신 시점(구간)에서 피어 UE에게 데이터를 전송하며, 수신 시점(구간)에서는 자신의 사업자 주파수로 복귀하여 피어 UE로부터 데이터 및 ACK/NAK을 수신할 수 있다.
데이터를 전송하고자 하는 피어 UE가 있음을 인지한 UE는 eNodeB로부터 D2D 기간에 대한 정보를 획득하면, D2D 기간의 수신 시점(구간)에서 피어 UE로부터 데이터를 수신할 것이라고 기대한다. 해당 시점에서 성공적으로 데이터를 수신하게 되면, 상기 UE는 송신 시점에서 피어 UE의 사업자 주파수로 주파수 이동한 후, ACK로 응답하며 동시에 상기 피어 UE로 데이터를 전송할 수 있다. 수신 시점에서 데이터를 수신하지 못한 경우에는 송신 시점에서 피어 UE의 사업자 주파수로 주파수 이동한 후, NAK으로 응답하거나 다음 수신 시점까지 대기할 수 있다.
상기 도 11에서 UE들은 자신의 사업자 주파수에서 전송 동작을 수행하고, 피어 UE의 사업자 주파수에서 수신 동작을 수행하는 반면, 도 12 에서는 자신의 사업자 주파수에서 수신 동작을 수행하고, 피어 UE의 사업자 주파수에서 송신 동작을 수행한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 기간의 동기화의 일 예를 도시한다. 도 13은 도 11 내지 도 12에서 도시한 실시예들처럼 전송 동작과 수신 동작의 주파수가 상이한 경우의 D2D 기간의 설정을 도시하였다. UE 1과 UE 2가 D2D 통신 방식으로 데이터를 전송하고 있다. 전송 동작과 수신 동작의 주파수가 상이한 경우, UE 1이 송신 동작을 수행하도록 설정된 기간에 UE 2는 수신 동작을 수행하도록 설정되어야 한다. 이는 D2D 셋업 과정에서 eNodeB에 의해 구성될 수 있다. UE 1은 eNodeB1의 상향링크 주파수 영역(f1u)에서 UE 2로 데이터를 전송할 수 있고, UE 2는 eNodeB1의 상향링크 주파수 영역(f1u)에서 UE 1으로부터 데이터를 수신할 수 있다. UE 1의 전송 동작 구간이 종료되면, UE 1은 자신의 동작 주파수를 UE 2의 상향링크 주파수인 f2u로 변경하고, 이 구간에서 수신 동작을 수행할 수 있다. 이러한 동작 주파수 또는 송수신 동작 모드 변경 시점을 스위칭 시점이라 지칭한다.
아울러, UE 1(또는 UE 2)은 주파수 스위칭 시점을 동적으로 결정할 수 있다. 예를 들면, UE 1이 피어 UE인 UE 2의 동작 주파수에서 데이터를 전송한 후 채널 스위칭 요청을 이어서 전송하는 방법이 있다. UE 1은 상기 채널 스위칭 요청의 전송 후 자신의 동작 주파수로 복귀하며, 상기 채널 스위칭 요청을 수신한 상기 UE 2는 상기 UE 1의 동작 주파수로 스위칭할 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 각 UE의 송수신 시점은 기지국들간의 협의를 통해 설정될 수 있다. 예를 들면, eNodeB1이 UE 1의 송신 시점을 정하여 eNodeB2에게 전달하면 eNB2는 해당 송신 시점을 자신의 수신 시점으로 예약하면서 UE 1의 송신 시점에 대응하는 적절한 시점을 UE 2의 송신 시점으로 지정하여 eNodeB1에게 응답할 수 있다. 여기서, 적절한 시점이란 ACK/NACK 디코딩을 위하여 필요한 최소한의 시간을 보장하면서 레이턴시(latency)가 지나치게 길어지지 않는 범위의 것이어야 한다. 이때 범위는 미리 지정된 값이거나 기지국 간 협의를 통해 결정되는 값일 수 있다. 협의된 송신 시점(혹은 수신 시점) 정보는 상기 D2D 셋업 과정에서 D2D 기간 값을 송신과 수신 각각에 대해 정의하여 상기 UE들에게 알려줄 수 있다.
기지국 간의 협의를 통해 D2D 송수신 시점을 결정하는 간단한 예를 도 14에 도시하였다. eNodeB1은 UE 1의 상향링크 주파수 대역(f1u)에서 서브프레임(SF) #10n+5에 해당하는 SF들을 D2D 송신에 지정할 수 있다(n>=0). 지정된 송신 시점을 eNodeB2에게 전달하면 eNodeB2는 UE 1의 상향링크 주파수 대역(f1u)에서 UE 1의 송신 시점으로 설정된 시점을 변환하여 해당되는 SF들을 D2D 수신으로 지정할 수 있다. 그리고, eNodeB2는 UE 2의 상향링크 주파수 대역(f2u)에서 적절한 시점을 선택하여 UE 2의 송신 시점으로 지정한 후 eNB1에게 응답할 수 있다. 도 14에서, f1u에서의 UE 1을 기준으로 SF# 10n (n>=1)에 해당하는 시점이 상기 eNodeB2에 의해 UE 2의 송신 시점으로 지정된 경우를 보여준다.
상기 eNodeB2로부터 상기 UE 2의 송신 시점에 대한 정보가 수신되면, eNodeB1은 해당 시점을 변환하여 해당 시점을 f2u에서의 D2D수신으로 지정할 수 있다. 이 때, 각 사업자 주파수에서의 심볼 동기가 상이할 수 있으므로 심볼의 차이도 고려되어야 하며, 또한 송신 UE와 수신 UE간 타이밍 어드밴스(Timing advance)도 고려되어야 하지만, 설명의 편의를 위하여 도 14에는 도시하지 않았다.
아울러, eNodeB2가 eNodeB1이 지정한 송신 시점에 대응하여 지정하는 송신 SF위치는 eNodeB1이 지정한 송신시점에서 미리 정해진 m SF이후로 결정될 수 있다( 제10도의 경우 m=5). 이러한 경우 eNodeB1의 송신 시점의 지정을 통해, 모든 eNodeB의 송수신 시점이 결정되며, eNodeB2의 별도의 응답을 필요로 하지 않을 수 있다. D2D UE간 동기를 위해서는 eNodeB간 무선 프레임/서브프레임의 동기 정보와 각 UE의 타이밍 어드밴스 정보 등이 함께 교환되어야 한다. 해당 정보는 eNodeB간 송신 시점(혹은 수신 시점)에 관한 정보가 교환될 때, 함께 전달되거나 별도의 메시지를 통해 따로 전달되거나 사전에 교환될 수 있다.
앞서 언급한 것처럼, eNodeB가 UE에게 전달하는 D2D 자원 영역에 관한 정보는 RRC 시그널링으로 전달되거나 제어 채널을 통해 전달 될 수 있다. RRC 시그널링으로 전달되는 경우, 일방의 송신(수신) 시점이 결정됨에 따라 다른 일방의 수신(송신) 시점이 정해진 규칙에 의해 결정된다면, 앞서 설명한 D2D 기간과 같이 송신 자원 영역 구간과 주기를 전달하는 것으로 충분하다. 반면 송수신 시점이 특정 규칙을 따르지 않고, eNodeB의 결정에 의하여 변동될 수 있는 경우에는 D2D 기간에 송신/수신 모드를 구분할 수 있는 표시자 1 비트를 추가하여 해당 자원 영역이 송신에 할당된 것인지 수신에 할당된 것인지 구분할 수 있도록 한다. 제어 채널을 통해 자원 할당이 되는 경우, 서로 다른 제어 메시지 포맷/식별자(RNTI) 등을 사용하여 구분할 수 있다.
도 15 및 16은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 셋업 및 통신 절차를 도시한다. 도 15는 도 7의 절차와 유사하며, 도 7과 달리 D2D 셋업 요청 메시지를 전송하지 않은 피어 UE, 즉 UE 2(60)에게도 D2D 셋업 응답 메시지가 전송될 수 있고, D2D 셋업 응답 메시지가 전송되기 전에 eNodeB 간에 D2D 통신을 위한 자원 협상이 수행될 수 있다. 설명의 중복을 피하기 위해 기 설명한 내용은 생략하도록 한다.
UE 1(10)으로부터의 D2D 셋업 요청 메시지가 수신되면(S1501), eNodeB 1(20)은 상기 UE 1(10)의 피어 UE인 UE 2(20)의 기지국, 즉 eNodeB 2(50)와 D2D 통신을 위한 자원 협상을 수행할 수 있다(S1502). 즉, D2D 통신에 사용할 사업자 주파수는 eNodeB간 자원협상에 의해 결정될 수 있다. 이 때, UE의 성능(capability), 이용가능한 D2D 자원 영역, D2D 부하 등이 고려될 수 있다. 예를 들어, UE의 성능의 경우, UE 1은 f1과 f2에서 동작 가능하지만 UE 2(60)는 f2에서만 동작 가능한 경우, eNodeB간 협상 과정에서 UE 2의 사업자 주파수 f2를 D2D 통신을 위한 동작 주파수로 결정할 것이다. 이용가능한 D2D 자원 영역의 경우에도, UE 2(60)의 사업자가 D2D 통신을 위한 자원 영역을 별도로 할당하지 않는다거나, eNodeB2(50)가 추가적인 D2D 쌍(pair)을 위해 할당할 수 있는 자원 eNodeB1(20)에 비해 상대적으로 부족한 경우 등의 이유로 UE 1(10)의 사업자 주파수를 D2D 통신을 위한 동작 주파수로 결정할 수 있다.
D2D 셋업 응답 메시지는 D2D 셋업 요청 메시지를 전송한 UE 1(10)과 그 피어UE인 UE 2(60)에게 모두 전달될 수 있는데(S1503-1, S1503-2), 이때 각 UE에게 전달되는 D2D 기간과 D2D 자원 영역에 대한 정보는 서로 일치해야 한다. 자원 영역의 일치를 위하여, 앞서 설명한 것처럼, 미리 정해진 값을 사용하도록 하거나 eNodeB간의 데이터 교환 및 자원 협상에 의하여 결정된 값을 사용하도록 할 수 있다.
D2D 셋업 응답 메시지는 D2D 데이터 통신에 사용될 사업자 주파수를 지정하여 알려주는데, 이를 수신한 UE는 해당 사업자 주파수로 이동한 후 해당 주파수에서 제어 채널을 수신하도록 한다. 만약 자신의 동작 주파수와 동일한 사업자 주파수가 사용되는 경우에는 주파수를 이동하지 않고, D2D통신을 위한 제어 채널이 전송되는 자원 영역을 모니터링하여 제어 채널을 수신하도록 한다.
도 15와 관련된 실시예에선, D2D 셋업 요청 메시지를 전송한 UE 1(10)의 피어 UE인 UE 2(60)의 사업자 주파수를 D2D 통신에 사용하므로, UE 1(10)이 동작 주파수를 UE 2(60)의 동작 주파수(f2)로 동작 주파수를 스위칭하며(S1504), UE 2(20)는 동작 주파수를 변경하지 않는다. 주파수 스위칭 후에, UE 1(10) 및 UE 2(60)는 제 2 기지국(50)으로부터의 D2D 제어 채널(또는 D2D PDCCH)을 수신하고(S1505-1, S1505-2), 이에 기반하여 D2D 통신을 수행할 수 있다(S1506).
도 16과 관련된 실시예에선, 도 15와 반대로 D2D 셋업 요청 메시지를 전송한 UE 1(10)의 사업자 주파수를 D2D 통신에 사용한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 셋업, D2D 통신 및 기지국간 D2D 통신을 위한 자원 재협상에 대한 절차를 도시한다. 도 17의 S1701 내지 S1706은 도 15의 S1501 내지 S1506과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.
D2D 셋업 응답 메시지를 수신한 UE들은 D2D 제어 채널(또는 D2D PDCCH)을 모니터링하여 수신하여야, 상대방 UE와 데이터 통신을 할 수 있다. 특히 주파수를 스위칭한 UE의 경우에는, 스위칭된 주파수에서 상기 제어 채널을 수신할 수 있다. 하지만, eNodeB가 D2D 셋업 응답 메시지를 통해 D2D 통신을 위한 전송 자원 영역을 알려주는 경우에는, 주파수 변경 후 상기 제어 채널을 수신할 필요 없이 상기 D2D 셋업 응답 메시지에서 지정된 영역에서 데이터 송수신을 할 수도 있다. 즉, 각 UE는 각자의 서빙 eNodeB로부터 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 수신하며, 이 때 해당 자원 영역 정보가 피어 UE의 사업자 주파수에 대한 것일 경우, 해당 사업자 주파수로 이동하여 D2D 통신을 한다.
예를 들면, D2D 통신을 위한 동작 주파수가 결정되면 정해진 규칙에 따라 D2D 통신을 위한 자원 영역이 결정되거나, 각 사업자 주파수 또는 eNodeB 별로 미리 사용할 자원 영역이 지정되어 있을 수 있다. 하지만, 이러한 경우에도, 상기 동작 주파수와 각 UE의 송수신 시점에 대하여 eNodeB간의 재협상이 이루어질 수 있다(S1707).
아울러, 보다 동적으로 자원을 할당할 수도 있지만 이러한 경우에는 새로이 D2D 자원 영역이 변경될 때마다 주파수를 변경해서 관련 신호를 수신해야 하는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 피어 UE의 사업자 주파수에서 동작하고 있는 UE는 D2D 자원 영역 할당을 받기 위해 주기적으로 자신의 사업자 주파수로 스위칭해야 한다. 반면, UE가 복수 개의 수신기를 구비하고 있어 동시 시점에 각 수신기를 D2D 통신과 서빙 eNodeB와의 통신에 전용으로 사용할 수 있다면, UE가 주기적으로 주파수를 옮겨 다녀야 하는 문제는 발생하지 않을 수 있다.
상기 재협상을 통해, 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 등이 결정되면, 각 eNodeB는 자신이 서빙하고 있는 UE 1(10) 및 UE 2(60)에게 D2D 셋업 응답 메시지를 전송하여, 이에 대한 정보를 알린다. 도 17과 관련된 실시예에서, 상기 재협상을 통해 D2D 통신을 위한 동작 주파수가 변경되었으므로, 각 UE는 상기 D2D 셋업 응답 메시지에 포함된 상기 동작 주파수 정보에 기반하여 동작 주파수를 스위칭할 수 있다(S1709-1, S1709-2).
D2D 셋업 요청 과정 이전에, eNodeB는 UE 쌍(pair)에게 D2D 탐색을 요청할 수 있다. 이는 UE가 피어 UE와의 무선 채널을 통해 신호를 전송함으로써, 상기 피어 UE가 D2D 통신 가능 범위에 있음을 확인하는 과정이다. 예를 들어, 도 7에서 eNodeB는 UE에게 특정 자원 영역에서 정해진 탐색 신호를 전송할 것을 요청하고, 피어 UE의 eNodeB는 피어 UE에게 동일한 자원 영역에서 정해진 탐색 신호를 스캔(scan)할 것을 요청한다. 이 때, 탐색 신호의 전송이 이루어지는 사업자 주파수와 자원 영역을 선택은 D2D 셋업 과정에서 D2D 동작 주파수와 자원 영역을 결정하는 것과 동일하게 eNodeB 혹은 사업자간의 협의를 통해 UE 성능, 이용가능한 D2D 자원 영역, D2D 부하 등이 고려하여 결정될 수 있다.
예를 들어, UE 1의 셀에서는 eNodeB가 일정 자원을 탐색 신호 용도로 남겨(reserve)두었는데 UE 2의 셀에서는 D2D UE가 거의 없어서 탐색 신호 용도로 일정 자원을 남겨두지 않았다면 UE 2가 UE 1의 셀로 이동하여 탐색 절차를 수행하도록 할 수 있다. 단, 전송과 수신에 대한 정보도 함께 전달되어야 이를 수신한 UE가 자신의 동작 주파수를 변경할 것인지 여부와 더불어 탐색 신호를 전송할 것인지 수신할 것인지에 대한 자신의 역할을 인지할 수 있을 것이다.
또한, 탐색 신호를 전송하는 단계에서 이미 자원 협상이 이루어지게 되므로 이후 절차인 D2D 셋업 단계에서 D2D 셋업 응답 메시지는 동작 사업자 주파수 정보를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 이미 같은 사업자 주파수를 사용하도록 UE의 주파수 변경이 이루어진 후 또 다시 데이터 전송을 위하여 주파수를 변경하는 것은 소모적일 수 있기 때문이다. 특히 UE간 탐색 과정이 선행되는 경우, D2D 셋업 요청 메시지는 상기 탐색 과정의 결과를 eNodeB에게 보고하는 메시지의 성격을 가질 수 있다. UE가 성공적으로 피어 UE의 탐색 신호를 수신한 경우에만 뒤따르는 D2D 셋업 절차를 수행할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 D2D 통신과 관련된 동작을 수행하도록 구성된 장치의 블록도를 도시한다. 전송장치(10) 및 수신장치(20)는 정보 및/또는 데이터, 신호, 메시지 등을 나르는 무선 신호를 전송 또는 수신할 수 있는 RF(Radio Frequency) 유닛(13, 23)과, 무선통신 시스템 내 통신과 관련된 각종 정보를 저장하는 메모리(12, 22), 상기 RF 유닛(13, 23) 및 메모리(12, 22)등의 구성요소와 동작적으로 연결되고, 상기 구성요소를 제어하여 해당 장치가 전술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 수행하도록 메모리(12, 22) 및/또는 RF 유닛(13,23)을 제어하도록 구성된 프로세서(11, 21)를 각각 포함한다.
메모리(12, 22)는 프로세서(11, 21)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 정보를 임시 저장할 수 있다. 메모리(12, 22)가 버퍼로서 활용될 수 있다.
프로세서(11, 21)는 통상적으로 전송장치 또는 수신장치 내 각종 모듈의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 프로세서(11, 21)는 본 발명을 수행하기 위한 각종 제어 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(11, 21)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 프로세서(11, 21)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(11, 21)에 구비될 수 있다. 한편, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 본 발명을 구현하는 경우에는 본 발명의 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있으며, 본 발명을 수행할 수 있도록 구성된 펌웨어 또는 소프트웨어는 프로세서(11, 21) 내에 구비되거나 메모리(12, 22)에 저장되어 프로세서(11, 21)에 의해 구동될 수 있다.
전송장치(10)의 프로세서(11)는 상기 프로세서(11) 또는 상기 프로세서(11)와 연결된 스케줄러로부터 스케줄링되어 외부로 전송될 신호 및/또는 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 RF 유닛(13)에 전송한다. 예를 들어, 프로세서(11)는 전송하고자 하는 데이터 열을 역다중화 및 채널 부호화, 스크램블링, 변조과정 등을 거쳐 K개의 레이어로 변환한다. 부호화된 데이터 열은 코드워드로 지칭되기도 하며, MAC(medium access control) 계층이 제공하는 데이터 블록인 전송 블록과 등가이다. 일 전송블록(transport block, TB)는 일 코드워드로 부호화되며, 각 코드워드는 하나 이상의 계층의 형태로 수신장치에 전송되게 된다. 주파수 상향 변환을 위해 RF 유닛(13)은 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. RF 유닛(13)은 Nt개(Nt는 양의 정수)의 전송 안테나를 포함할 수 있다.
수신장치(20)의 신호 처리 과정은 전송장치(10)의 신호 처리 과정의 역으로 구성된다. 프로세서(21)의 제어 하에, 수신장치(20)의 RF 유닛(23)은 전송장치(10)에 의해 전송된 무선 신호를 수신한다. 상기 RF 유닛(23)은 Nr개(Nr은 양의 정수)의 수신 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 RF 유닛(23)은 수신 안테나를 통해 수신된 신호 각각을 주파수 하향 변환하여(frequency down-convert) 기저대역 신호로 복원한다. RF 유닛(23)은 주파수 하향 변환을 위해 오실레이터를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(21)는 수신 안테나를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)를 수행하여, 전송장치(10)가 본래 전송하고자 했던 데이터를 복원할 수 있다.
RF 유닛(13, 23)은 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나는, 프로세서(11, 21)의 제어 하에 본 발명의 일 실시예에 따라, RF 유닛(13, 23)에 의해 처리된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 RF 유닛(13, 23)으로 전달하는 기능을 수행한다. 안테나는 안테나 포트로 불리기도 한다. 각 안테나는 하나의 물리 안테나에 해당하거나 하나보다 많은 물리 안테나 요소(element)의 조합에 의해 구성될 수 있다. 각 안테나로부터 전송된 신호는 수신장치(20)에 의해 더 이상 분해될 수 없다. 해당 안테나에 대응하여 전송된 참조신호(reference signal, RS)는 수신장치(20)의 관점에서 본 안테나를 정의하며, 채널이 일 물리 안테나로부터의 단일(single) 무선 채널인지 혹은 상기 안테나를 포함하는 복수의 물리 안테나 요소(element)들로부터의 합성(composite) 채널인지에 관계없이, 상기 수신장치(20)로 하여금 상기 안테나에 대한 채널 추정을 가능하게 한다. 즉, 안테나는 상기 안테나 상의 심볼을 전달하는 채널이 상기 동일 안테나 상의 다른 심볼이 전달되는 상기 채널로부터 도출될 수 있도록 정의된다. 다수의 안테나를 이용하여 데이터를 송수신하는 다중 입출력(Multi-Input Multi-Output, MIMO) 기능을 지원하는 RF 유닛의 경우에는 2개 이상의 안테나와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, UE 또는 릴레이는 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다. 본 발명의 실시예들에 있어서, BS는 상향링크에서는 수신장치(20)로 동작하고, 하향링크에서는 전송장치(10)로 동작한다. 또한, 본 발명의 실시예들에 있어서, UE와 그것의 피어 UE는 D2D를 위한 상향링크에서는 전송장치(10)로 동작하고, D2D를 위한 하향링크에서는 수신장치(20)로 동작한다.
이와 같은, 수신장치 또는 전송장치로 기능하는 UE 또는 BS의 구체적인 구성은, 도 5 내지 도 17과 관련하여 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명의 실시예들은 무선 통신 시스템에서, 기지국, 사용자 기기 또는 기타 다른 장비에서 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 무선 통신 시스템에서 제 1 단말이 제 2 단말과 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 수행하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    기지국으로부터 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 자원 영역 정보에 기반하여 상기 제 1 단말의 동작 주파수 대역을 제 1 주파수 대역에서 제 2 주파수 대역으로 스위칭할지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단의 결과에 따라 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역에서, 상기 제 2 단말과 상기 D2D 통신을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용되는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 및 상기 D2D 통신을 위한 주파수에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭은 상기 자원 영역 정보에 포함된 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 정보가 지시하는 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말의 전송 또는 수신 동작의 전환 시점에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자원 영역 정보가 지시하는 상기 제 2 주파수 대역으로 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 수행하는 단계는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널을 모니터링하여 수신 제어 정보 또는 전송 제어 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 D2D 통신 셋업 응답 메시지는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널의 탐색 공간(search space) 및 스크램블링 식별자에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 제 2 단말과 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 수행하도록 구성된 제 1 단말로서, 상기 제 1 단말은:
    무선 신호를 전송 혹은 수신하도록 구성된 RF(radio frequency) 유닛; 및
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 RF 유닛을 통해 기지국으로부터 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 수신하고, 상기 자원 영역 정보에 기반하여 상기 제 1 단말의 동작 주파수 대역을 제 1 주파수에서 제 2 주파수 대역으로 스위칭할지 여부를 판단하고, 상기 판단의 결과에 따라 상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역에서, 상기 제 2 단말과 상기 D2D 통신을 수행하되,
    상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 단말
  11. 제9항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 위한 전송 동작은 상기 제 2 주파수 대역에서 수행되며, 상기 D2D 통신을 위한 수신 동작은 상기 제 1 주파수 대역에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 단말
  12. 제9항에 있어서,
    상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 및 상기 D2D 통신을 위한 주파수에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭은 상기 자원 영역 정보에 포함된 상기 D2D 통신을 위한 기간(period) 정보가 지시하는 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말의 전송 또는 수신 동작의 전환 시점에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 자원 영역 정보가 지시하는 상기 제 2 주파수 대역으로 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널을 모니터링하고, 상기 RF 유닛을 통해 수신 제어 정보 또는 전송 제어 정보를 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 단말.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 D2D 통신 셋업 응답 메시지는 상기 D2D 통신을 위한 제어 채널의 탐색 공간(search space) 및 스크램블링 식별자에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 단말.
  17. 무선 통신 시스템에서 제 1 단말과 제 2 단말의 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 지원하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 기지국에 의해 수행되며,
    상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말로 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 동작 주파수 대역에 해당하는 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에 대한 정보를 포함하며,
    상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용되는 것을 특징으로 하는, 장치 대 장치 통신 지원 방법.
  18. 무선 통신 시스템에서 제 1 단말과 제 2 단말의 장치 대 장치(Device to Device; D2D) 통신을 지원하도록 구성된 기지국으로서, 상기 기지국은,
    무선 신호를 전송 혹은 수신하도록 구성된 RF(radio frequency) 유닛; 및
    상기 RF 유닛을 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 RF 유닛을 통해 상기 제 1 단말 또는 상기 제 2 단말로 상기 D2D 통신을 위한 자원 영역 정보를 포함하는 D2D 통신 셋업 응답 메시지를 전송하도록 구성되며,
    상기 자원 영역 정보는 상기 D2D 통신을 위한 동작 주파수 대역에 해당하는 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에 대한 정보를 포함하며,
    상기 제 1 주파수 대역 또는 상기 제 2 주파수 대역 중 어느 하나가 상기 D2D 통신을 위한 전송에 사용되며, 다른 하나가 상기 D2D 통신을 위한 수신에 사용되는 것을 특징으로 하는, 기지국.
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