KR101468701B1 - 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 시스템이 제공된다. 상기 피드백 감소 시스템은 사용자 단말의 MCS 등급을 결정하는 등급 결정부, 상기 MCS 등급에 대응하는 코드를 생성하는 코드 생성부, 그룹이 할당받은 피드백 자원을 이용하여 상기 코드 생성부로부터 생성된 코드를 기지국에 피드백하는 단말기 송수신부, 상기 코드를 수신하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하는 등급 확인부 및 상기 MCS 등급 중 특정 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 기지국 송수신부를 구비한다.
Description
본 발명은 피드백 감소 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 동일한 서비스를 받고 있는 그룹 내 사용자 단말의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 공통의 피드백 자원을 통하여 기지국에 전송함으로써 오버헤드로 작용할 수 있는 피드백 자원을 감소시킬 수 있는 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 시스템 및 방법에 관한 것이다.
유니캐스트 전송 방식은 하나의 송신자가 다른 하나의 수신자로 데이터를 전송하는 방식으로 인터넷 방송 등에 널리 이용되고 있다. 그러나, 유니캐스트 전송 방식은 다수의 사용자에게 동일한 데이터를 전송하는 경우 모든 사용자들의 각각에 전송하기 때문에 중복전송으로 인해 네트워크의 효율이 크게 저하된다는 단점을 갖는다. 이에 비해, 멀티캐스트 전송 기술은 송신자나 망의 부하를 가중시키지 않으면서도 복수의 수신자들에게 동일 데이터를 동시에 전달할 수 있는 기술이다. 멀티캐스트 전송 기술을 사용할 경우 수신자 수의 한계를 극복할 수 있다는 장점이 있다.
멀티캐스트 전송 기술에서 동일한 서비스를 받는 복수의 사용자가 하나의 그룹을 이루는데, 멀티캐스트 시스템의 성능향상을 위해서 여러 개의 그룹 중에 가장 유리한 채널 상태를 갖는 그룹에게 자원을 할당해 서비스하는 기회적 스케줄링 방법이 사용될 수 있다. 시스템에서 기회적 스케줄링을 하기 위해서는 기지국이 사용자의 채널정보를 알고 있어야 하므로 이 경우 채널정보 피드백이 선행되어야 한다. 사용자는 자신의 채널상태를 기지국에 알려주기 위해서 채널정보를 피드백하는데 이 때 필요한 피드백 양은 사용자의 수에 비례하여 증가하게 된다.
이러한 멀티캐스트 전송 기술에 대한 일례가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 종래 기술에 따른 멀티캐스트 환경에서 사용자 단말의 피드백 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 동일 그룹 내의 사용자 단말들(1 내지 4)의 각각은 자신의 MCS 등급을 기지국(BS)으로 전송하기 위해 log2L(L: 기지국과 사용자 단말 사이의 채널 상태에 따라 나누어진 MCS 등급의 개수) 비트의 피드백 양을 필요로 한다. 이 경우, G개의 멀티캐스트 그룹 중 특정 그룹 g의 사용자 수가 Kg명이라면 사용자마다 다른 자원을 할당받아 MCS 등급을 피드백하기 위해 개의 피드백 자원이 필요하다. 따라서, 복수의 사용자로 구성된 그룹이 여러 개 있는 멀티캐스트 환경에서 피드백은 큰 오버헤드로 작용할 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 기지국이 특정 그룹에 속한 사용자 단말들의 개수에 해당하는 피드백 자원을 할당하지 않고, 특정 그룹 자체에 피드백 자원을 할당하고 사용자 단말은 자신의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성하고, 직교코드를 기지국으로 피드백함으로써 피드백 자원을 줄일 수 있는 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 시스템은 사용자 단말의 MCS 등급을 결정하는 등급 결정부, 상기 MCS 등급에 대응하는 코드를 생성하는 코드 생성부, 그룹이 할당받은 피드백 자원을 이용하여 상기 코드 생성부로부터 생성된 코드를 기지국에 피드백하는 단말기 송수신부, 상기 코드를 수신하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하는 등급 확인부 및 상기 MCS 등급 중 특정 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 기지국 송수신부를 구비한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템에 의하면, 상기 등급 확인부는 사용자 단말로부터 수신된 피드백 정보에 하다마르 행렬(Hadamard matrix)를 곱하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템에 의하면, 상기 코드 생성부는 사용자 단말의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템에 의하면, 상기 등급 결정부는 사용자 단말과 기지국 사이의 신호대 잡음비를 측정하는 SNR 측정부에서 측정된 신호대 잡음비를 이용하여 MCS 등급을 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템에 의하면, 상기 기지국 송수신부는 수신된 MCS 등급 중 가장 낮은 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 방법은 등급 결정부로부터 사용자 단말의 MCS 등급을 결정하고, MCS 등급에 대응하는 코드를 코드 생성부로부터 생성하고, 단말기 송수신부로부터 MCS 등급에 대응하는 코드를 기지국에 피드백하고 및 수신된 MCS 등급을 확인하여 특정 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 시스템 및 방법에 의하면, 하나의 그룹이 피드백하는데 필요한 자원의 양은 MCS 등급의 개수에 해당하는 비트로 고정되기 때문에 그룹 내 사용자 수와 관계없이 일정한 피드백 양을 제공하고, 사용자 수가 증가할수록 얻게 되는 피드백 감소효과가 크다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템 및 방법에 의하면, 복수의 사용자 단말들로부터 전송된 코드들이 중첩되어 기지국에 피드백되더라도 코드들의 갖는 직교 특성으로 인해 직교코드의 전송 유무를 확인할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 멀티캐스트 환경에서 사용자 단말의 피드백 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 MCS 등급을 직교코드로 피드백하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 MCS 등급을 직교코드로 피드백하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도시된 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명의 채널정보는 사용자와 기지국 사이의 SNR(signal to noise ratio) 값을 기준으로 일정한 구간별로 나누어 등급을 매긴 MCS 등급을 의미한다. 그룹 내 모든 사용자가 오수신 되는 경우 없이 서비스를 받도록 하려면 멀티캐스트 서비스의 전송률은 그룹 내 채널 상태가 가장 나쁜 사용자에 맞춰 결정해야 한다. 즉, 그룹 내 사용자마다 MCS 등급이 다르고 해당 MCS 등급마다 받을 수 있는 전송률이 각기 다른 상황에서 최하위 MCS 등급에 해당하는 전송률로 서비스를 해야 모든 사용자가 오수신 없이 서비스를 받을 수 있다.
기지국은 각 사용자의 채널상태가 어느 정도인지 가장 채널상태가 안 좋은 사용자가 누구인지 모르더라도 가장 나쁜 채널의 정보만 알면 멀티캐스트 서비스의 전송률을 결정할 수 있다. 이와 같은 특성을 고려하면 굳이 사용자마다 각각 피드백 자원을 할당받아 자신의 채널정보를 피드백할 필요가 없다. 기지국에게 그룹 내 가장 나쁜 채널정보를 알려주기만 해도 멀티캐스트 서비스를 할 수 있으므로 이런 방법을 통해 피드백을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 피드백 감소 기법에서는 그룹이 피드백에 사용될 자원을 할당받아 그룹 내 모든 사용자가 그룹이 할당받은 동일한 피드백 자원을 공동으로 사용하여 기지국으로 피드백하도록 한다. 즉, 사용자마다 피드백 자원을 할당받아 자신의 채널정보를 피드백하지 않고, 그룹이 피드백에 사용할 수 있는 자원을 할당 받고 이 자원을 그룹 내 모든 사용자가 동시에 같이 사용하여 채널정보를 피드백 하도록 한다. 그룹에게 할당하는 피드백 자원이 각 사용자에게 할당하는 자원의 양에 비해 크지 않다면 피드백 양을 줄일 수 있다.
이 경우, 기지국은 사용자가 동일한 피드백 자원으로 피드백하므로 여러 사용자들의 겹쳐진 채널정보를 피드백 받아 채널정보를 얻는데 어려움이 있을 수 있다. 그러나, 기지국이 각 사용자의 채널정보까지는 알 수 없더라도 가장 안 좋은 채널의 정보만 알 수 있는 방법이 있다면 올바른 전송률을 결정하여 서비스할 수 있다. 겹쳐진 채널정보 피드백에서 가장 나쁜 채널정보를 알아낼 수 있는 방법으로 사용자가 자신의 채널정보를 알려줄 때 자신의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 이용하여 피드백하도록 한다.
즉, MCS 등급의 수만큼 직교코드가 존재하고 일대일 대응관계로 사용자는 자신의 MCS 등급을 피드백하지 않고 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 피드백한다. 기지국은 여러 사용자들이 보낸 겹쳐진 직교코드를 받게 되지만 직교 코드는 서로 직교하여 간섭을 주지 않는 특성이 있으므로 디코딩을 했을 때 어떠한 직교코드가 전송되었는지 다시 복원할 수 있다. 따라서 기지국은 전송된 코드가 나타내는 MCS 등급 중 가장 낮은 등급에 맞추어 전송률을 결정할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 구성을 도면에 따라서 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템을 보여주는 블록도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 MCS 등급을 직교코드로 피드백하는 일례를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 시스템은 사용자 단말(MS) 및 기지국(BS)을 포함한다. 상기 기지국(BS)은 복수 개의 그룹의 각각을 구성하는 복수의 사용자 단말(MS)에 멀티캐스트 서비스를 제공하고, 상기 사용자 단말(MS)의 채널상태를 확인하기 위해 피드백 자원을 할당한다. 상기 사용자 단말(MS)은 기지국(BS)으로부터 제공된 피드백 자원을 이용하여 자신의 채널상태를 기지국(BS)에 전송한다.
상기 사용자 단말(MS)은 기지국(BS)과의 신호대 잡음비(SNR)를 측정하기 위한 SNR 측정부(11) 및 상기 SNR 측정부(11)에서 측정된 MCS 등급을 결정하는 등급 결정부(13)를 구비한다. 이 경우, MCS 등급은 기지국(BS)과 사용자 단말(MS) 사이의 채널 상태에 따라 L개로 나뉠 수 있다. 상기 MCS 등급이 결정되면, 상기 사용자 단말(MS)의 코드 생성부(15)는 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성한다. 상기 직교코드는 MCS 등급의 개수와 동일하며 사용자 단말(MS)로부터 기지국(BS)으로 피드백된다.
하나의 사용자 단말(MS)이 피드백하는 양을 고려해보면 MCS 등급을 피드백할 때 log2L 비트가 필요했는데 직교코드의 경우 L 비트가 필요하므로 더 많은 자원을 사용하는 것처럼 보인다. 그러나, 직교코드의 경우 여러 개의 서로 다른 직교코드들이 섞여서 기지국(BS)에 피드백되더라도 기지국(BS)은 어떤 직교코드가 전송되었는지 아닌지 유무를 알 수 있다는 장점이 있다. 이는 직교코드의 특성으로 서로 중첩되어 있는 것처럼 보이지만 기지국(BS)에서 판별할 때는 다른 직교코드끼리는 서로 영향을 주지 않기 때문이다.
따라서, 사용자마다 L 비트만큼 피드백 양을 할당해주지 않고 하나의 그룹이 L 비트의 피드백 자원을 할당하고 그룹 내 모든 사용자는 이 피드백을 공유해서 사용해도 기지국(BS)이 어떤 MCS 등급에 해당하는 직교코드가 전송되었는지 알 수 있다. 기지국은 판별한 사용자의 MCS 등급들 중에 가장 낮은 MCS 등급에 맞춰 전송률을 결정하게 된다.
본 발명에서 사용하는 직교코드는 1 및 -1로 구성되며 행들이 서로 직교하는 특성을 갖는 하다마르 행렬(Hadamard matrix)의 행들을 이용한다. 하다마르 행렬은 정사각 행렬로 L*L 행렬의 경우 서로 직교하며 길이가 L인 코드를 L개 얻을 수 있다. 따라서, 하나의 행이 하나의 MCS 등급에 대응하는 직교코드로 사용될 수 있다. 하다마르 행렬은 Walsh 함수를 Hadamard ordering을 통하여 아래 [수학식 1]과 같이 얻어진다.
[수학식 1]
이와 관련한 예가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 사용하는 MCS 등급의 수가 4인 경우 사용하는 직교코드의 수 역시 4이므로 하다마르 행렬은 아래 [수학식 2]와 같이 얻어진다.
[수학식 2]
상기 [수학식 2]에서 1행부터 4행까지 차례로 MCS 1 내지 MCS 4라고 하면 서로 직교하는 4개의 직교코드가 생성된다.
사용자 단말(MS)은 자신의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성한다. 즉, 사용자 단말(MS)은 하나의 그룹 내에 있는 4개의 사용자 단말(MS)의 MCS 등급이 차례로 MCS 2, MCS 3, MCS 2 및 MCS 4라고 하면 위 [수학식 2]에서 사용자 단말(MS)의 MCS 등급에 대응하는 직교코드(1, 1, -1, -1), (1, -1, 1, -1), (1, 1, -1, -1) 및 (1, -1, -1, 1)를 생성한다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 사용자 단말(MS)은 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 단말기 송수신부(17)를 이용하여 기지국(BS)으로 피드백한다. 상기 기지국(BS)은 등급 확인부(19)를 이용하여 서로 다른 행들끼리 수직인 직교코드를 수신하여 사용자 단말(MS)의 MCS 등급을 확인한다. 상기 등급 확인부(19)는 사용자 단말(MS)로부터 수신된 피드백 정보에 하다마르 행렬을 곱하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하고, 기지국 송수신부(21)로부터 가장 낮은 MCS 등급의 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행한다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 기지국(BS)은 MCS 2, MCS 3 및 MCS 4에 해당하는 직교코드를 수신하고, MCS 2에 맞춰 전송률을 조정할 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 멀티캐스트 환경에서 자원 공유를 통한 피드백 감소 방법을 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 감소 방법은 먼저 사용자 단말(MS)이 기지국(BS)과의 신호대 잡음비(SNR)를 측정(S51)하여 자신의 MCS 등급을 결정하는 단계를 포함한다(S52). 상기 단계 S51에서, 기지국(BS)은 G개의 멀티캐스트 그룹과 L개의 MCS 등급이 존재할 경우 멀티캐스트 서비스를 위해 각 그룹의 사용자들로부터 MCS등급을 피드백 받기 위한 G×L비트의 자원을 할당하고 각 그룹에게 다시 L비트의 자원을 할당한다. 또한, 기지국은 할당된 자원에 대한 정보를 각 그룹의 사용자들에게 알려준다.
상기 단계 S52 후에, 상기 사용자 단말(MS)은 자신의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성하고(S53), 생성된 직교코드를 기지국(BS)에 피드백한다(S54). 상기 기지국(BS)은 사용자 단말(MS)로부터 수신된 피드백 정보에 하다마르 행렬(Hadamard matrix)을 곱하여 피드백 정보의 MCS 등급을 확인하고(S55), 가장 낮은 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행한다(S56). 상기 단계 S55에서, 기지국(BS)은 복수의 사용자 단말(MS)들로부터 전송된 직교코드들이 서로 중첩되어 있더라도 직교특성으로 인해 사용자 단말(MS)들 각각의 MCS 등급을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명은 멀티캐스트 서비스를 수행하기 위한 3GPP LTE, WiBro, WiFi, 위성 통신, IPTV 등 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
11: SNR 측정부 13: 등급 결정부
15: 코드 생성부 17: 단말기 송수신부
19: 등급 확인부 21: 기지국 송수신부
MS: 사용자 단말 BS: 기지국
15: 코드 생성부 17: 단말기 송수신부
19: 등급 확인부 21: 기지국 송수신부
MS: 사용자 단말 BS: 기지국
Claims (10)
- 사용자 단말의 MCS 등급을 결정하는 등급 결정부,
상기 MCS 등급에 대응하는 코드를 생성하는 코드 생성부,
그룹이 할당받은 피드백 자원을 이용하여 상기 코드 생성부로부터 생성된 코드를 기지국에 피드백하는 단말기 송수신부,
상기 코드를 수신하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하는 등급 확인부 및
상기 MCS 등급 중 특정 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 기지국 송수신부를 포함하고,
상기 등급 확인부는 사용자 단말로부터 수신된 피드백 정보에 하다마르 행렬(Hadamard matrix)를 곱하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하며,
상기 코드 생성부는 사용자 단말의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 피드백 감소 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 등급 결정부는 사용자 단말과 기지국 사이의 신호대 잡음비를 측정하는 SNR 측정부에서 측정된 신호대 잡음비를 이용하여 MCS 등급을 결정하는 것을 특징으로 하는 피드백 감소 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 기지국 송수신부는 수신된 MCS 등급 중 가장 낮은 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 감소 시스템. - (a) 등급 결정부로부터 사용자 단말의 MCS 등급을 결정하는 단계,
(b) MCS 등급에 대응하는 코드를 코드 생성부로부터 생성하는 단계,
(c) 단말기 송수신부로부터 MCS 등급에 대응하는 코드를 기지국에 피드백하는 단계 및
(d) 상기 기지국의 등급 확인부에서 사용자 단말로부터 수신된 MCS 등급을 확인하여 기지국 송수신부에서 특정 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 등급 확인부는 사용자 단말로부터 수신된 피드백 정보에 하다마르 행렬(Hadamard matrix)를 곱하여 사용자 단말의 MCS 등급을 확인하며,
상기 코드 생성부는 사용자 단말의 MCS 등급에 대응하는 직교코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 피드백 감소 방법. - 삭제
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 등급 결정부는 SNR 측정부로부터 측정된 기지국과의 신호대 잡음비를 이용하여 사용자 단말의 MCS 등급을 결정하는 것을 특징으로 하는 피드백 감소 방법. - 제6항에 있어서,
상기 기지국 송수신부는 수신된 MCS 등급 중 가장 낮은 MCS 등급에 해당하는 전송률로 멀티캐스트 서비스를 수행하는 것을 특징으로 하는 피드백 감소 방법.
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박재민 외 2명, 멀티캐스트 하향링크 시스템에서 에너지 검출 기반 패드백 감소 기법 * |
박재민 외 2명, 멀티캐스트 하향링크 시스템에서 에너지 검출 기반 패드백 감소 기법* |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11368201B2 (en) | 2018-09-28 | 2022-06-21 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for groupcast transmission and reception with feedback information, and apparatus therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20140063264A (ko) | 2014-05-27 |
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