KR102088527B1

KR102088527B1 - 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102088527B1
Application number: KR1020130026333A
Authority: KR
Inventors: 김경규; 정민영; 김동현; 배성재; 김대균; 류현석; 박승훈; 임치우
Original assignee: 삼성전자주식회사; 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2020-03-12
Also published as: US9510381B2; KR20140111872A; WO2014142538A1; US20140269387A1

Abstract

본 발명은 디바이스 간 직접(Device-to-Device, 이하 'D2D'라 칭함) 통신을 수행하는 시스템에서 스케줄링 방법에 관한 것으로서, D2D 통신 시스템에서 단말의 링크 스케줄링 방법은, 미리 설정된 주기마다 적어도 하나의 인접한 링크의 매체 접근 여부를 나타내는 정보를 수집하는 과정과, 상기 단말의 매체 접근 여부 결정 시, 상기 수집된 정보를 바탕으로 상기 단말보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 해당 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 적어도 하나의 링크를 결정하는 과정과, 상기 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 적어도 하나의 링크만을 고려하여 상기 단말의 매체 접근 여부를 결정하는 과정을 포함한다.

Description

디바이스 간 직접 통신을 수행하는 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SCHEDULING IN A DEVICE TO DEVICE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 디바이스 간 직접 통신을 수행하는 시스템에 관한 것으로, 특히, 링크 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.

디바이스간 직접(Device-to-Device, 이하 'D2D'라 칭함) 통신 네트워크는 기지국 혹은 AP(Access Point)와 같은 중앙 집중형 접속점으로 구성된 인프라 구조(infrastructure) 없이 인접한 디바이스들이 직접 통신을 수행하는 네트워크를 의미한다. D2D 통신 네트워크에서는 무선 단말이 스스로 지리적으로 인접한 인접 단말들을 식별하고, 특정 인접 단말과의 무선 링크를 설립하여 데이터를 전송한다. 이와 같이 D2D 통신 네트워크에서의 단말들은 타 장치의 도움 없이 통신을 수행하기 때문에, D2D 통신 네트워크는 타 무선통신 네트워크와 대비하여 별도의 인프라 구조 없이 신속한 시장 도입이 가능한 장점을 가진다. 또한 D2D 통신은 데이터 트래픽들을 지역적으로 수용함으로써 현재 기지국 또는 AP로 집중되고 있는 트래픽의 과부하 문제를 해결할 수 있다. 이러한 이유로 3GPP(1^rd Generation Partnership Project), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)와 같은 표준화 단체에서는 LTE(Long Term Evolution)-advanced나 Wi-Fi(Wireless-Fidelity)에 기반하여 D2D 통신 표준 제정을 추진하고 있으며, Qualcomm사 등에서도 독자적인 D2D 통신 기술을 개발하고 있다.

D2D 통신 네트워크에서 단말들(또는 디바이스들)은 기지국 또는 AP의 도움 없이 스스로 타 단말과의 D2D 링크를 형성하고 이를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있어야 한다. 이러한 과정에서 다수의 D2D 링크 각각이 언제 어떠한 무선 자원을 통해 데이터를 전송할지를 결정하는 분산적 링크 스케줄링(distributed link scheduling) 방법은 D2D 통신 네트워크의 성능과 관련하여 매우 중요하다. Qualcomm 사는 단말들이 동기화된 무선 환경에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호구조 기반의 단일-톤 탐지신호 교환을 통한 링크간 신호간섭비(Signal to Interference Ratio, 이하 'SIR' 칭함)를 고려하는 분산적 링크 스케줄링 기법을 제안하였다: X. Wu, S. Tabildar, S. Shakkottai, T. Richardson, J. Li, R. Laroia, and A. Jovicic. FlashLinQ: A synchronous Distributed Scheduler for Peer-to-Peer Ad Hoc Networks, Technical Report, 2010.

상기 FlashLinQ에서는 D2D 링크를 구성하는 송신단말과 수신단말이 링크 스케줄링 구간 내 Tx 및 Rx OFDM 블록에서 링크의 CID에 따라 지역적으로 유일하게 주어지는 자원단위를 통하여 단일-톤 탐지신호들을 교환함으로써 매체 접근 여부를 결정한다. 이 과정에서 송신 단말들 각각은 상위 우선순위를 가지는 D2D 링크들의 수신 단말에 자신이 미칠 것으로 예상되는 신호 간섭을 고려하여 SIR을 계산하고, 계산된 SIR을 임계값과 비교하며, 수신 단말들 각각은 상위 우선순위를 가지는 송신 단말들로부터의 신호 간섭을 바탕으로 SIR을 계산하여 임계값과 비교한다. 이때, 송신 단말 및 수신 단말들은 자신이 계산한 SIR이 임계값보다 크거나 같을 경우, 매체 접근을 통해 데이터 전송을 수행함을 결정하고, 계산한 SIR이 임계값보다 작을 경우 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들을 위해 매체 접근을 포기하고 양보를 결정한다.

상술한 바와 같이 매체 접근 여부를 결정하는 경우, 특정 D2D 링크에 해당하는 송수신 단말들이 자신보다 높은 우선순위를 갖는 다른 D2D 링크를 위해 매체 접근을 포기하였으나, 매체 접근 포기의 원인이 된 다른 D2D 링크가 더 높은 우선순위를 갖는 또 다른 D2D 링크를 위해 실제로 매체 접근을 포기하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 다른 D2D 링크가 실제로 매체 접근을 수행하지 않으므로, 특정 D2D 링크의 SIR 조건은 임계값을 만족할 수 있다. 그러나, 특정 D2D 링크의 송수신 단말들이 다른 D2D 링크의 매체 접근 포기 상황을 인지할 수 없기 때문에 특정 D2D링크가 불필요하게 매체 접근을 포기하는 상황이 발생하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따라 D2D 링크를 구성하는 송신단말과 수신단말의 링크 스케줄링 결과를 도시하고 있다. 여기서는, 단말 A(101)와 단말 B(102)로 구성된 제 1 D2D 링크, 단말 C(103)와 단말 D(104)로 구성된 제 2 D2D 링크, 단말 E(105)와 단말 F(106)로 구성된 제 3 D2D 링크가 링크 스케줄링을 통해 매체 접근 여부를 결정하는 상황을 가정한다. 또한, 가장 높은 우선순위를 갖는 단말 A(101)와 단말 B(102)의 제 1 링크가 매체 접근을 수행할 경우, 두 번째 우선순위를 갖는 단말 C(103)와 단말 D(104)의 제 2 링크가 양보를 수행해야 하며, 두 번째 우선 순위를 갖는 단말 C(103)와 단말 D(104)의 제 2 링크가 매체 접근을 시도할 경우, 제 2 링크에 인접하면서 가장 낮은 우선순위를 갖는 단말 E(105)와 단말 F(106)의 제 3 링크가 양보를 수행해야 함을 가정한다. 이와 같은 상황에서, 세 개의 D2D 링크들이 동시에 매체 접근을 시도하는 경우, Tx 및 Rx OFDM 블록에서의 단일-톤 탐지신호의 교환에 의해 단말 C(103)와 단말 D(104)의 제 2 링크는 단말 A(101)와 단말 B(102)의 제 1 링크로 인해 매체 접근을 포기하고, 단말 E(105)와 단말 F(106)의 제 3 링크는 단말 C(103)와 단말 D(104)의 제 2 링크로 인해 매체접근을 포기한다. 이 경우 단말 E(105)와 단말 F(106)의 제 3 링크는 단말 A(101)와 단말 B(102)의 제 1 링크와 실제로 동시에 매체접근이 가능함에도 불구하고, 단말 C(103)와 단말 D(104)의 제 2 링크가 매체접근을 포기한 것을 모르기 때문에, 제 2 링크를 위해 불필요하게 매체접근을 포기하게 되는 상황이 발생한다. 이와 같은 문제는 종래의 D2D 통신 네트워크에서 다수의 링크들의 불필요한 양보를 야기하여 전체 네트워크의 성능을 저하시킬 수 있으며, 하위 우선순위를 가지는 링크들의 매체접근을 불필요하게 제한하게 됨으로써 하위 링크들의 서비스 품질(지연, 전송률 등)을 저하시는 문제점을 가진다. 따라서, 분산적 링크 스케줄링을 사용하는 D2D 통신 네트워크에서 전체 네트워크의 성능을 향상시키면서 불필요한 매체 접근 제한을 방지하기 위한 방안이 제공될 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예는 D2D 통신 네트워크에서 각 D2D 링크들 사이의 매체 접근에 대한 양보 유발 관계를 판단하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 실시 예는 D2D 통신 네트워크에서 각 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내기 위해, 각 D2D 링크에서 링크 스케줄링 결과를 나타내는 신호를 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 D2D 통신 네트워크에서 각 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 바탕으로, 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 상위 D2D 링크들을 결정하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 D2D 통신 네트워크에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 상위 D2D 링크들만을 고려하여 매체 접근 혹은 양보를 결정하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 디바이스 간 직접(Device-to-Device, 이하 'D2D'라 칭함) 통신을 수행하는 시스템에서 단말의 링크 스케줄링 방법은, 미리 설정된 주기마다 적어도 하나의 인접한 링크의 매체 접근 여부를 나타내는 정보를 수집하는 과정과, 상기 단말의 매체 접근 여부 결정 시, 상기 수집된 정보를 바탕으로 상기 단말보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 해당 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 적어도 하나의 링크를 결정하는 과정과, 상기 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 적어도 하나의 링크만을 고려하여 상기 단말의 매체 접근 여부를 결정하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 디바이스 간 직접(Device-to-Device, 이하 'D2D'라 칭함) 통신을 수행하는 시스템에서 단말의 링크 스케줄링 장치는, 다른 단말과 신호를 송수신하는 송수신부와, 미리 설정된 주기마다 적어도 하나의 인접한 링크의 매체 접근 여부를 나타내는 정보를 수집하고, 상기 단말의 매체 접근 여부 결정 시, 상기 수집된 정보를 바탕으로 상기 단말보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 해당 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 적어도 하나의 링크를 결정하고, 상기 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 적어도 하나의 링크만을 고려하여 상기 단말의 매체 접근 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 D2D 통신 네트워크에서 링크 스케줄링 결과를 나타내는 신호를 바탕으로 각 D2D 링크들 사이의 매체 접근에 대한 양보 유발 관계를 판단하고, 각 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 바탕으로 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 상위 D2D 링크들을 결정하고, 결정된 D2D 링크들만을 고려하여 매체 접근 혹은 양보를 결정함으로써, 하위 우선순위를 가지는 링크들의 매체 접근이 불필요하게 제한되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 전체 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 개시 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 종래 기술에 따라 D2D 링크를 구성하는 송신단말과 수신단말의 링크 스케줄링 결과를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명이 적용되는 분산적 링크 스케줄링 방식에 따른 기본 전송 구조를 도시하는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 트래픽 구간의 슬롯 구조를 도시하는 도면,
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 도 2에 도시된 링크 스케줄링 구간의 구조를 도시하는 도면,
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 링크 스케줄링 구간에서 링크 스케줄링 결과를 도시하는 도면,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 생성하는 예를 도시하는 도면,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따라 각 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 바탕으로 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 상위 D2D 링크들을 결정하는 예를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크의 송신 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크의 수신 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시하는 도면, 및
도 10은 본 발명과 종래 기술에 따른 D2D 통신 네트워크의 성능 그래프를 도시하는 도면.

이 특허문서에서 본 개시의 원리들을 기술하기 위해 사용되고, 하기에서 논의되는 도 1 내지 도 10과 다양한 실시예들은 일 예를 보여주기 위한 것이므로, 개시의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되어서는 아니될 것이다. 당해 분야에서 숙련된 자는 본 개시의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 D2D 통신 네트워크에서 구현되어질 수도 있음을 이해할 것이다.

이하 본 발명에서는, D2D 통신 네트워크의 동기화 구간에서 전체 단말들 사이의 시간 및 주파수 동기화가 수행되어 있다고 가정한다. 또한, 단말들의 이동성이 적어, 인접한 링크들 사이의 양보 유발 관계가 수 초 이상 지속되는 환경을 가정한다. 즉, 특정 링크가 자신보다 높은 우선순위를 가지는 인접한 링크의 영향으로 인해 Tx 혹은 Rx 양보를 수행한 경우, 다음 트래픽 슬롯에서도 해당 인접한 링크가 자신보다 높은 우선순위를 가질 경우 Tx 혹은 Rx 양보를 수행하는 환경을 가정한다. 여기서, 양보 유발 관계는 우선순위가 높은 링크 i가 우선순위가 낮은 링크 j에게 Tx 혹은 Rx 양보를 유도하는지 혹은 우선순위가 높은 링크 i와 우선순위가 낮은 링크 j가 동시에 Tx 혹은 Rx 매체 접근을 수행할 수 있는지 여부를 나타내는 두 링크의 관계를 의미한다.

본 발명의 실시 예예 따른 분산적 링크 스케줄링 방식에서는, 단말들이 기지국 혹은 AP의 도움 없이, 분산적으로 제한된 무선 자원을 사용하여 D2D 통신 네트워크를 형성 및 유지한다. 이를 위해, D2D 통신 네트워크에서는 주기적으로 반복되는 기본 전송 구조를 가질 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 분산적 링크 스케줄링 방식에 따른 기본 전송 구조를 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, D2D 통신 네트워크에서 기본 전송 구조는 동기화 구간(210), 피어 탐색 구간(220), 페이징 구간(230), 트래픽 구간(240)으로 구성된다. 동기화 구간(210)에서는 GPS(Global Positioning System) 등을 통해 단말들 사이의 기본적인 시간 및 주파수 동기화가 수행된다. 피어 탐색 구간(220)에서는 각 단말이 브로드캐스팅(broadcast)하는 단말정보를 통해 지리적으로 인접한 인접 단말들을 식별한다. 페이징 구간(230)에서는 통신을 수행하고자 하는 단말들 사이의 단방향 전송을 위한 D2D 링크를 형성한다. 트래픽 구간(240)에서는 형성된 D2D 링크를 바탕으로 링크 스케줄링 및 링크 스케줄링 결과에 따른 데이터 전송이 수행된다.

트래픽 구간(240)은 다수의 트래픽 슬롯들로 구성되어 있으며, 각 트래픽 슬롯 별로 독립적인 링크 스케줄링 및 데이터 전송이 수행된다.

도 3은 도 2에 도시된 트래픽 구간의 슬롯 구조를 도시하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 트래픽 구간(240)은 다수의 트래픽 슬롯(301)으로 구성될 수 있으며, 트래픽 슬롯(301)은 기능별로 링크 스케줄링(link scheduling) 구간(310), 전송률 스케줄링 구간(320), 데이터 전송 구간(330), 및 확인응답(acknowledgment) 전송 구간(340)으로 구분된다. 링크 스케줄링 구간(310)에서는 각 단방향 통신을 위한 D2D 링크 별로 OFDM 신호구조를 활용한 단일-톤 탐지신호(이하 설명의 편의를 위해 '단일-톤 신호'라 함)를 전송함으로써 각 D2D 링크들 사이의 신호간섭 관계를 측정하고 해당 트래픽 슬롯에서의 데이터 전송 가능 여부 즉, 매체 접근 혹은 양보 여부를 결정한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라 링크 스케줄링 구간(310)에서는 매체 접근을 결정한 D2D 링크의 송신 단말이 매체 접근을 나타내는 단일-톤 신호를 전송함으로써, 인접한 D2D 링크의 송수신 단말들이 해당 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접근을 수행할 D2D 링크들을 인지할 수 있도록 한다. 전송률 스케줄링 구간(320)에서는 해당 트래픽 슬롯에서 매체 접근을 결정한 링크들에 대한 세부 전송률의 조율을 수행한다. 데이터 전송 구간(330)에서는 매체 접근을 결정한 링크들의 송신 단말들이 해당 수신 단말로의 데이터 전송을 수행하며, 확인응답 전송 구간(340)에서는 데이터 전송에 대한 확인응답 메시지가 전송된다.

도 3의 링크 스케줄링 구간(310)에서 단일 홉 단방향 D2D 링크들에 대한 링크 스케줄링, 즉 매체 접근 여부를 결정하기 위해, 시간 및 주파수 평면에서 직교하는 무선자원들이 정의된 OFDM 신호구조가 정의되며, 이를 통해 다수의 D2D 단말들은 상호간의 신호간섭 없이 동시에 단일-톤(single-tone) 신호들을 전송한다. 이 과정에서 측정된 자신 및 인접 D2D 링크들에 대한 신호간섭비(Signal to Interference Ratio, 이하 'SIR' 칭함)를 계산하고 이를 기반으로 링크 스케줄링을 수행한다.

한편, 무선 자원의 특성상 특정 시점에 동일한 무선 자원을 이용할 수 있는 D2D 링크의 수는 한정적이다. 이에 따라, 분산적 링크 스케줄링 방식에서는 각 링크 별로 지역적으로 고유하게 할당되는 식별자인 CID(Connection Identifier)를 할당하고, 이를 이용하여 매 트래픽 슬롯마다 각 링크에 고유한 우선순위를 할당한다. 이러한 우선순위를 바탕으로 각 링크는 자신과 상위 우선순위를 가지는 링크들에 대한 SIR들을 고려하여 현 트래픽 슬롯에서의 통신 수행여부를 결정한다. 이때 링크들 사이의 형평성을 보장하기 위해 우선순위는 해쉬(Hash), PN(Pseudo Noise) 코드 등을 활용하여 매 트래픽 슬롯마다 균등하게 변화한다.

우선순위를 바탕으로 자신 및 상위 우선순위 링크들의 SIR을 고려한 링크 스케줄링을 수행하기 위해, 각 링크를 구성하는 송수신 단말들은 인접한 송수신 단말들과의 채널 상태를 알 수 있어야 한다. 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 분산적 링크 스케줄링 방식에서는 도 4a에 도시된 바와 같은 OFDM 신호구조(블록) 기반의 단일-톤 탐지신호 전송 방법을 정의한다.

도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 도 2에 도시된 링크 스케줄링 구간의 구조를 도시하고 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 링크 스케줄링 구간(310)은 송신 단말들을 위한 Tx OFDM 블록(400), 수신 단말들을 위한 Rx OFDM 블록(410)로 구성되며, 본 발명의 실시 예에 따라 SRB(Scheduling Results Broadcasting) OFDM 블록(420)을 추가 포함한다. 각각의 OFDM 블록은 주파수 평면에서 N개의 부반송파들로, 시간 평면에서 M개의 OFDM 심볼들로 구성되며, 총 N·M개 전송단위들을 포함한다. N·M개의 전송단위들에는 도 4a에 도시된 바와 같이, 위에서 아래로 및 좌측에서 우측으로의 순서대로 1부터 N·M까지의 우선순위가 할당되며, 각 링크는 자신의 우선순위와 일치하는 자원 단위를 단일-톤 탐지신호의 송수신을 위해 사용한다. 여기서 우선순위는 1이 가장 높으며 N·M이 가장 낮다. 단일-톤 신호는 주파수 평면에서 하나의 부반송파만을 갖는 톤 신호를 의미한다. 또한, SRB OFDM 블록(420)은 Rx OFDM 블록(410) 이후에 연속해서 위치하며, 매 트래픽 슬롯마다 삽입될 수도 있고, 특정 트래픽 슬롯 주기마다 삽입될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크 스케줄링 방식은 다음과 같이 수행된다.

먼저, 상대 수신 단말로 전송할 데이터를 가지는 송신 단말은 Tx OFDM 블록(400)에서 자신의 링크 우선순위에 해당하는 전송단위를 통해 단일-톤 신호(혹은 'DPS(Direct Power Signal)'라 함)를 전송한다. 이때, 수신 단말은 데이터 수신을 위해 매 트래픽 슬롯의 Tx OFDM 블록(400) 마다 해당 전송단위를 관찰한다. 수신 단말은 상대 송신 단말로부터의 단일-톤 신호가 수신될 경우, 먼저 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블이 존재하는지 여부를 판단한다. 여기서, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블은 우선순위가 높은 링크 i와 우선순위가 낮은 링크 j가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있는지 여부를 나타내는 테이블로서, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 생성하는 방법은 하기에서 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 만일, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블이 존재하지 않을 경우, 수신 단말은 상위 우선순위를 가지는 링크들로부터의 간섭신호 세기와 상대 송신 단말로부터의 신호 세기를 비교하여 해당 링크의 통신 가능 여부를 판단한다. 반면, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블이 존재하는 경우, 수신 단말은 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 바탕으로, 상위 우선순위를 가지는 링크들 중에서 현재 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접속을 수행할 것으로 예상되는 링크들을 판단한 후, 실제로 매체 접속을 수행할 것으로 예상되는 링크들로부터의 간섭 신호 세기와 상대 송신 단말로부터의 신호 세기를 이용하여 해당 링크의 통신 가능 여부를 판단한다. 수신 단말은 해당 링크의 통신이 가능하다고 판단된다면, Rx OFDM 블록(410)에서 해당하는 전송단위에 단일-톤 신호(혹은 'IPE(Inverse Power Echo)'라 함)를 전송하고, 해당 링크의 통신이 가능하지 않다고 판단되면, Rx OFDM 블록(410)에서 해당하는 전송단위에 단일-톤 신호를 전송하지 않는다.

마찬가지로, 송신 단말은 매 트래픽 슬롯의 Rx OFDM 블록(410)마다 해당 전송 단위를 관찰한다. 송신 단말은 상대 수신 단말로부터 단일-톤 신호가 수신될 경우, 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블이 존재하는지 여부를 판단한다. 만일, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블이 존재하지 않을 경우, 송신 단말은 상위 우선순위를 가지는 링크들의 수신 단말에 자신이 미칠 것으로 예상되는 간섭신호 세기와 상대 수신 단말로부터의 신호 세기를 비교하여 해당 링크의 통신 가능 여부를 판단한다. 반면, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블이 존재하는 경우, 송신 단말은 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 바탕으로, 상위 우선순위를 가지는 링크들 중에서 현재 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접속을 수행할 것으로 예상되는 링크들을 판단한 후, 상위 우선순위를 가지는 링크들 중에서 실제로 매체 접속을 수행할 것으로 예상되는 링크들로부터의 간섭 신호 세기와 상대 수신 단말로부터의 신호 세기를 이용하여 해당 링크의 통신 가능 여부를 판단한다. 송신 단말은 해당 링크의 통신이 가능하다고 판단되면, 본 발명의 실시 예에 따라 SRB OFDM 블록(420)에서 해당하는 전송단위에 단일-톤 신호를 전송하고, 해당 링크의 통신이 가능하지 않다고 판단되면, SRB OFDM 블록(420)에서 해당하는 전송단위에 단일-톤 신호를 전송하지 않는다. 이때, SRB OFDM 블록(420)에서 단일-톤 신호를 전송하는 송신 단말을 제외한 나머지 송신 및 수신 단말들은 SRB OFDM 블록(420)을 관찰하여, 각 링크들 사이의 양보 유발 관계를 판단하고, 판단된 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 생성 혹은 갱신한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, Tx OFDM 블록(400) 및 Rx OFDM 블록(410)들을 통해 송수신된 단일-톤 신호를 바탕으로 실제로 매체접근을 수행하기로 결정한 링크의 송신 단말이 SRB OFDM 블록(420)에서 자신의 우선순위에 대응하는 자원단위를 통해 DPS와 동일한 신호 세기를 가지는 단일-톤 신호를 전송하게 함으로써, 분산적 링크 스케줄링 결과를 인근에 위치한 타 링크들의 송수신 단말들에게 알릴 수 있다. 이때, 실제로 매체접근을 수행하기로 결정한 링크의 송신 단말을 제외한 나머지 송신 단말들 및 모든 수신 단말들은 SRB ODFM 블록(420)을 경청하여, 각 자원단위별로 임계값 이상의 수신 세기를 가지는 단일-톤 신호가 검출되는지 여부를 확인한다. 만일, 특정 자원단위에서 임계값 이상의 수신 세기를 갖는 단일-톤 신호가 검출되는 경우, 이를 검출한 단말은 특정 자원단위를 어떤 CID를 갖는 D2D 링크가 사용하는지 확인한다. 여기서, 특정 자원 단위에 대해 어떤 CID를 갖는 D2D 링크가 사용하는지 여부는, 매 트래픽 슬롯에서 CID를 우선순위로 변환하는 해쉬 함수의 역함수를 통해 확인할 수 있다. SRB ODFM 블록(420)을 경청한 각 단말들은 이와 같은 방식을 통해, 매 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접근을 수행한 링크와 매체 접근을 수행하지 못한 링크를 판단할 수 있다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 생성하는 예를 도시하고 있다. 여기서는, 연속된 4개의 트래픽 슬롯을 통해 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계 테이블을 생성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 설명의 편의를 위해 4개의 D2D 링크가 매체 접속을 시도하는 경우를 가정하여 설명하며, 이때 각 D2D 링크의 우선순위는 트래픽 슬롯마다 변경되는 상황을 가정한다.

본 발명의 실시 예에 따른 양보 유발 관계 테이블은, 높은 우선순위를 가지는 가해링크 i가 매체 접근을 수행할 경우, 상대적으로 낮은 우선순위를 가지는 피해링크 j가 가해링크 i와 동시에 매체접근이 가능한지의 여부를 나타낸다. 따라서, 이하 설명되는 도5a 내지 도 5d에서는 가해링크 i와 피해링크 j가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있다고 판단되는 경우, 가해링크 i와 피해링크 j의 관계를 '+1'로 기록하고, 가해링크 i가 매체 접근을 수행하면 피해링크 j는 매체 접근을 수행하지 않는 것으로 판단되는 경우, 가해링크 i와 피해링크 j의 관계를 '-1'로 기록한다. 또한, 가해링크 i와 피해링크 j의 매체 접근 관계가 현재 시점까지 파악되지 않은 경우, 가해링크 i와 피해링크 j의 관계를 '0'으로 기록할 수 있다.

도 5a를 참조하면, n번째 트래픽 슬롯에서는 제 1 링크(501)의 우선 순위가 가장 높고, 제 2 링크(502), 제 3 링크(503) 및 제 4 링크(504) 순으로 점차 낮은 우선 순위를 갖는다. 도시된 바와 같이, SRB OFDM 블록에서 제 1 링크(501)의 송신단말과 제 2 링크(502)의 송신단말이 단일-톤 신호를 송신한 경우, n번째 트래픽 슬롯의 SRB OFDM 블록을 경청한 타 단말들은 제 1 링크(501)와 제 2 링크(502)가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있음을 판단한다. 따라서, 타 단말들은 가해 링크가 제 1 링크이고, 피해 링크가 제 2 링크인 경우(513) 및 가해 링크가 제 2 링크 및 피해 링크가 제 1링크인 경우(511)의 관계를 '+1'로 기록한다. 이때 제 3 링크(503) 및 제 4 링크(504)는 SRB OFDM 블록에서 단일-톤 신호를 송신하지 않았으나, 제 3 링크(503) 및 제 4 링크(504)가 우선순위가 높은 제 1 링크(501) 및 제 2 링크(502) 중에서 어느 링크에 의해 매체 접근을 포기했는지 알 수 없으므로, 나머지 링크들의 관계는 '0'으로 기록한다.

도 5b를 참조하면, n+1번째 트래픽 슬롯에서는 제 2 링크(502)의 우선 순위가 가장 높고, 제 3 링크(503), 제 4 링크(503) 및 제 1 링크(501) 순으로 점차 낮은 우선 순위를 갖는다. 도시된 바와 같이, SRB OFDM 블록에서 제 2 링크(502)의 송신 단말과 제 3 링크(503)의 송신 단말 및 제 1 링크(501)의 송신 단말이 단일-톤 신호를 송신한 경우, n+1번째 트래픽 슬롯의 SRB OFDM 블록을 경청한 타 단말들은 제 2 링크(502)와 제 3 링크(503)가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있고, 제 3 링크(503)와 제 1 링크(501)가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있음을 판단한다. 따라서, 타 단말들은 가해 링크가 제 2 링크이고, 피해 링크가 제 3 링크인 경우(525), 및 가해 링크가 제 3 링크이고, 피해 링크가 제 2 링크인 경우(527)의 관계를 '+1'로 기록한다. 또한, 타 단말들은 가해 링크가 제 3 링크이고 피해 링크가 제 1 링크인 경우(523) 및 가해 링크가 제 1 링크이고 피해 링크가 제 3링크인 경우(521)의 관계를 '+1'로 기록한다. 이때 제 4 링크(504)는 SRB OFDM 블록에서 단일-톤 신호를 송신하지 않았으나, 제 4링크(504)가 우선순위가 높은 제 2 링크(502) 및 제 3 링크(503) 중에서 어느 링크에 의해 매체 접근을 포기했는지 알 수 없으므로, 제 4 링크(504)와 타 링크들(501, 502, 503)의 관계는 n번째 트래픽 슬롯에서 기록한 값을 유지한다.

도 5c를 참조하면, n+2번째 트래픽 슬롯에서는 제 3 링크(503)의 우선 순위가 가장 높고, 제 4 링크(504), 제 1 링크(501) 및 제 2 링크(502) 순으로 점차 낮은 우선 순위를 갖는다. 도시된 바와 같이, SRB OFDM 블록에서 제 3 링크(503)의 송신 단말과 제 4 링크(504)의 송신 단말이 단일-톤 신호를 송신한 경우, n+2번째 트래픽 슬롯의 SRB OFDM 블록을 경청한 타 단말들은 제 3 링크(503)와 제 4 링크(504)가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있음을 판단한다. 따라서, 타 단말들은 가해 링크가 제 3 링크이고, 피해 링크가 제 4 링크인 경우(531), 및 가해 링크가 제 4 링크이고, 피해 링크가 제 4 링크인 경우(533)의 관계를 '+1'로 기록한다. 이때, 제 1 링크(501)와 제 2 링크(502)는 SRB OFDM 블록에서 단일-톤 신호를 송신하지 않았으나, 제 1 링크(501)와 제 2 링크(502) 각각이 우선순위가 높은 제 3 링크(503) 및 제 4 링크(504) 중에서 어느 링크에 의해 매체 접근을 포기했는지 알 수 없으므로, 제 3 및 4 링크(503, 504)와 타 링크들(501, 502)의 관계는 n번째 트래픽 슬롯 및 n+1 번째 트래픽 슬롯에서 기록한 값을 유지한다.

도 5d를 참조하면, n+3번째 트래픽 슬롯에서는 제 4 링크(504)의 우선 순위가 가장 높고, 제 1 링크(501), 제 2 링크(502) 및 제 3 링크(503) 순으로 점차 낮은 우선 순위를 갖는다. 도시된 바와 같이, SRB OFDM 블록에서 제 4 링크(504)의 송신 단말과 제 3 링크(503)의 송신 단말이 단일-톤 신호를 송신한 경우, n+3번째 트래픽 슬롯의 SRB OFDM 블록을 경청한 타 단말들은 제 3 링크(503)와 제 4 링크(504)가 동시에 매체 접근을 수행할 수 있음을 판단할 수 있다. 따라서, 타 단말들은 가해 링크가 제 3 링크이고, 피해 링크가 제 4 링크인 경우(531), 및 가해 링크가 제 4 링크이고, 피해 링크가 제 4 링크인 경우(533)의 관계를 '+1'로 기록한다. 이때 제 3 링크(503)와 제 4 링크(504)의 관계는 n+2번째 슬롯에서 이미 기록된 값과 동일하므로, 해당 값을 유지할 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 따라 제 3 링크(503)와 제 4 링크(504)의 관계가 n+2번째 슬롯에서 이미 기록된 관계 값과 다를 경우, 타 단말들은 3 링크(503)와 제 4 링크(504)의 관계 값을 현재 트래픽 슬롯에서 파악된 값으로 갱신할 수 있다. 또한, 제 1 링크(501)와 제 2 링크(502)가 SRB OFDM 블록에서 단일-톤 신호를 송신하지 않았고, 제 1 링크(501)와 제 2 링크(502) 보다 우선순위가 높은 링크들 중에서 가장 높은 우선순위를 갖는 제 4 링크(504)만 SRB OFDM 블록에서 단일-톤 신호를 송신하였으므로, 타 단말들은 제 1 링크(501)와 제 2 링크(502)가 제 4 링크(504)에 의해 매체 접근을 포기한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 타 단말들은 가해 링크가 제 4 링크이고, 피해 링크가 제 1 링크인 경우(541), 및 가해 링크가 제 4 링크이고, 피해 링크가 제 1 링크인 경우(541)의 관계를 '-1'로 기록한다. 또한, 타 단말들은 가해 링크가 제 4 링크이고 피해 링크가 제 2 링크인 경우(545) 및 가해 링크가 제 2 링크이고 피해 링크가 제 4링크인 경우(547)의 관계를 '-1'로 기록한다.

본 발명의 실시 예에서는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 생성된 양보유발 관계 테이블을 바탕으로 다음과 같은 링크 스케줄링 동작을 수행한다.

즉, Tx(혹은 Rx) OFDM 블록을 수신한 수신(또는 송신) 단말이 자신의 링크보다 상위 우선순위를 가지는 모든 링크들을 확인하고, 현재 트래픽 슬롯 이전에 생성된 양보 유발 관계 테이블을 바탕으로 상위 우선순위를 가지는 모든 링크들 중에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예측되는 링크들만을 선택한 후, 선택된 링크들에 대한 단일-톤 신호(DPS 혹은 IPE)만을 고려하여 Rx(혹은 Tx) 양보 여부 판단을 수행한다.

예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 가해링크 i와 피해링크 j 사이의 양보 유발 관계 테이블이 형성된 경우, 각각의 링크를 구성하는 단말들은 도 6b에 도시된 바와 같이, 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들의 양보 유발 관계를 바탕으로, 실제 매체 접속을 수행할 것으로 예측되는 링크들의 간섭만을 고려하여 자신의 Tx 혹은 Rx) 양보 여부를 판단할 수 있다.

보다 상세히 말해, 도 6b에서, 제 1 링크는 가장 높은 우선순위를 가지므로, 해당 트래픽 슬롯에서 다른 링크를 고려하지 않고 매체 접근을 수행할 것임을 결정한다.

또한, 제 2 링크는 자신보다 높은 우선순위를 갖는 제 1 링크와의 관계를 고려하고, 제 1 링크와의 관계가 '-1'이므로, 해당 트래픽 슬롯에서 매체 접근 포기 즉, Tx 혹은 Rx 양보를 수행함을 결정한다.

또한, 제 3 링크는 자신보다 높은 우선순위를 갖는 제 1 링크 및 제 2 링크들의 관계를 고려하여 Tx 혹은 Rx 양보 여부를 결정한다. 제 3 링크는 양보 유발 관계 테이블을 바탕으로 자신이 제 2 링크의 매체 접근 시에는 매체 접근을 포기해야하지만, 실제로 제 2 링크가 제 1 링크에 의해 매체 접근을 포기하는 것을 확인하고, 제 2 링크로부터의 간섭을 제외하고 제 1 링크로부터의 간섭만을 고려하여 해당 트래픽 슬롯에서의 Tx 혹은 Rx 양보 여부를 결정한다.

또한, 제 4 링크는 자신보다 높은 우선순위를 갖는 제 1 링크 내지 제 3 링크들의 관계를 고려하여 Tx 혹은 Rx 양보 여부를 결정한다. 제 4 링크는 제 1 링크와 제 3 링크가 매체 접근을 수행하고, 제 2 링크는 매체 접근을 포기할 것으로 예측하여, 제 2 링크로부터의 간섭을 제외하고 제 1 링크 및 제 3 링크로부터의 간섭만을 고려하여 해당 트래픽 슬롯에서의 Tx 혹은 Rx 양보 여부를 결정한다.

또한, 제 5 링크는 자신보다 높은 우선순위를 갖는 제 1 링크 내지 제 4 링크들의 관계를 고려하여 Tx 혹은 Rx 양보 여부를 결정한다. 이때, 제 5 링크는 양보 유발 관계 테이블로부터 제 1 링크와 제 3 링크가 매체 접근을 수행하고, 제 2 링크는 매체 접근을 포기할 것으로 예상하고, 제 3 링크와 제 4 링크의 관계가 파악되지 않은 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 제 5 링크는 제 2 링크로부터의 간섭을 제외하고 제 1 링크, 제 3 링크 및 제 4 링크로부터의 간섭만을 고려하여 해당 트래픽 슬롯에서의 Tx 혹은 Rx 양보 여부를 결정한다.

이때, 수신 단말은 Rx 양보 여부를 판단하기 위해, 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 상위 우선순위의 링크로부터의 신호 간섭 세기만을 고려하여 자신의 링크의 SIR을 계산하고, 계산된 SIR을 Rx양보 임계값과 비교하여, 계산된 SIR이 Rx양보 임계값보다 크거나 같을 경우에는 매체 접근을 결정하고, SIR이 Rx 임계값보다 작을 경우에는 Rx 양보를 결정한다. 또한, 송신 단말은 Tx 양보 여부를 판단하기 위해, 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들에 자신이 미칠 것으로 예상되는 간섭량을 고려하여 SIR을 계산하고, 계산된 SIR을 Tx 임계값과 비교하여 계산된 SIR이 Tx양보 임계값보다 크거나 같을 경우에는 매체 접근을 결정하고, SIR이 Tx 임계값보다 작을 경우에는 Tx 양보를 결정한다. 본 발명에서는 "FlashLinQ: a Synchronous distributed scheduler for peer-to-hhpeer ad hoc networks"에 공지된 SIR 계산식을 이용하여 Rx 양보 및 Tx 양보 여부를 판단할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에서는 제 3, 4 및 5 링크의 단말들이 Tx 및 Rx 양보 여부를 판단하는 데 있어, 제 1 링크에 의해 매체 접근을 수행하지 못할 것으로 예상되는 제 2 링크의 영향을 반영하지 않는다. 이를 통해, 제 2 링크에 의해 불필요하게 다른 링크의 Tx 및 Rx 양보가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크의 송신 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 송신 단말은 매체 접근을 시도하기 위해 701단계에서 Tx OFDM 블록(400)을 통해 단일-톤 신호인 DPS 신호를 해당 수신 단말로 전송한다. 이후, 송신 단말은 703단계에서 Rx OFDM 블록(410)을 모니터하여, 해당 수신 단말로부터 단일-톤 신호인 IPE 신호가 수신되는지 여부를 검사한다. 이때, 송신 단말은 Rx OFDM 블록(410)을 모니터한 결과, 인접한 링크의 수신 단말로부터 간섭 신호로 작용하는 IPE 신호를 수신할 수 있다.

만일, IPE 신호가 수신되지 않을 경우, 송신 단말은 수신 단말이 Rx 양보를 수행한 것으로 판단하고, 매체 접근 포기를 결정하고 713단계로 진행한다.

반면, IPE 신호가 수신될 시, 송신 단말은 705단계에서 각 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블(이하 '양보 관계 테이블'이라 함)이 존재하는지 여부를 검사한다. 즉, 송신 단말은 현재 트래픽 슬롯 이전에 양보 관계 테이블이 생성 및 갱신되었는지 여부를 검사한다. 만일, 양보 관계 테이블이 존재하지 않을 시, 송신 단말은 717단계로 진행하여 인접한 링크들에 자신이 미칠 것으로 예상되는 신호 간섭을 고려하여 신호대 간섭비(SIR)를 계산하고, 계산된 SIR을 바탕으로Tx 양보 여부를 판단한다. 이때 인접 링크들은 현재 트래픽 슬롯의 Rx OFDM 블록(410)을 통해 송신 단말에 IPE 신호가 수신된 링크들 중에서 송신 단말의 링크보다 높은 우선순위를 갖는 링크들을 의미한다.

반면, 양보 관계 테이블이 존재할 시, 송신 단말은 707단계에서 양보 관계 테이블을 참조하여 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 실제 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들을 판단한다. 이후, 송신 단말은 709단계에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들에 자신이 미칠 것으로 예상되는 신호 간섭을 고려하여 SIR을 계산하고, 계산된 SIR을 바탕으로 Tx 양보 여부를 판단할 수 있다. 즉, 송신 단말은 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 실제로 매체 접근을 수행하지 않을 것으로 예상되는 링크들을 제외하고, 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들만을 선택한 후, 송신 단말 자신이 선택된 링크들에 미칠 신호 간섭을 바탕으로 선택된 링크들의 SIR을 계산하고, 계산된 SIR을 미리 설정된 Tx 임계값과 비교하여 Tx 양보 여부를 결정할 수 있다. 이때, 계산된 SIR이 미리 설정된 Tx 임계값보다 크거나 같은 경우, 자신이 매체 접근을 수행하더라도 선택된 링크들의 SIR을 보장시켜줄 수 있음을 판단하고 매체 접근을 결정한다. 반면, 계산된 SIR이 미리 설정된 Tx 임계값보다 작을 경우, 자신이 매체 접근을 수행하는 경우 선택된 링크들의 SIR을 보장시켜줄 수 없음을 판단하고 Tx 양보를 결정한다.

이후, 송신 단말은 711단계에서 Tx 양보 여부 판단 결과를 확인한다. Tx 양보 여부를 판단한 결과 Tx 양보를 수행하지 않고 매체 접근을 수행함이 결정된 경우, 송신 단말은 719단계로 진행하여 SRB 블록에서 매체 접근을 나타내는 단일 톤 신호인 DPS 신호를 전송하고, 본 발명에 따른 동작 절차를 종료한다. 이때, 송신 단말은 현재 트래픽 구간의 전송률 스케줄링 구간(320)에서 세부 전송률을 조율하고, 데이터 전송 구간(330)에서 상대 수신 단말로 데이터 전송을 수행하고, 확인 응답 전송 구간(340)에서 상대 수신 단말로부터 확인 응답 메시지를 수신하고, 다음 트래픽 슬롯 구간이 되면, 701단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행할 수 있다.

한편, Tx 양보 여부를 판단한 결과 Tx 양보를 수행함이 결정된 경우, 송신 단말은 713단계로 진행하여 SRB 블록을 청취한다. 이때, 송신 단말은 SRB 블록을 청취하여 수신된 DPS를 바탕으로 현재 트래픽 슬롯에서 매체 접근을 수행하는 링크들을 확인할 수 있다. 이후, 송신 단말은 715단계에서 현재 트래픽 슬롯에서 매체 접근을 수행하는 링크들을 고려하여 양보 관계 테이블을 기록 혹은 갱신하고, 본 발명에 따른 동작 절차를 종료한다. 이때, 송신 단말은 현재 트래픽 구간의 전송률 스케줄링 구간(320), 데이터 전송 구간(330) 및 확인 응답 전송 구간(340)에서 신호 송수신을 수행하지 않고, 다음 트래픽 슬롯까지 대기한 후, 701단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 링크의 수신 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 8을 참조하면, 수신 단말은 매체 접근을 시도하기 위해 801단계에서 송신 단말로부터 Tx OFDM 블록(400)을 모니터하여 단일-톤 신호인 DPS 신호를 수신한다. 이후, 수신 단말은 803단계에서 각 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블(이하 '양보 관계 테이블'이라 함)이 존재하는지 여부를 검사한다. 즉, 수신 단말은 현재 트래픽 슬롯 이전에 양보 관계 테이블이 생성 및 갱신되었는지 여부를 검사한다. 만일, 양보 관계 테이블이 존재하지 않을 시, 수신 단말은 815단계로 진행하여 인접한 링크들로부터의 신호 간섭을 바탕으로 신호대 간섭비(SIR)를 계산하여 Rx 양보 여부를 판단한다. 이때 인접한 링크들은 현재 트래픽 슬롯의 Tx OFDM 블록(400)을 통해 수신 단말에 DPS 신호가 수신된 링크들 중에서 수신 단말의 링크보다 높은 우선순위를 갖는 링크들을 의미한다.

반면, 양보 관계 테이블이 존재할 시, 수신 단말은 805단계에서 양보 관계 테이블을 참조하여 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 실제 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들을 판단한다. 이후, 수신 단말은 807단계에서 실제 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들로부터의 신호 간섭을 바탕으로 신호대 간섭비를 계산하여 Rx 양보 여부를 판단할 수 있다. 즉, 수신 단말은 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 실제로 매체 접근을 수행하지 않을 것으로 예상되는 링크들을 제외하고, 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들만을 선택한 후, 선택된 링크들로부터의 신호 간섭을 고려하여 자신의 SIR을 계산하고, 계산된 SIR을 미리 설정된 Rx 임계값과 비교하여 Rx 양보 여부를 결정할 수 있다. 이때, 계산된 SIR이 미리 설정된 Rx 임계값보다 크거나 같은 경우, 매체 접근이 가능함을 결정한다. 반면, 계산된 SIR이 미리 설정된 Tx 임계값보다 작을 경우, Rx 양보를 결정한다.

이후, 수신 단말은 809단계에서 Rx 양보 여부 판단 결과를 확인한다. Rx 양보 여부를 판단한 결과 Rx 양보를 수행하지 않고 매체 접근을 수행함이 결정된 경우, 수신 단말은 817단계로 진행하여 Rx OFDM 블록(410)에서 단일-톤 신호인 IPE 신호를 해당 송신 단말로 전송하고, 811단계로 진행한다,

반면, Rx 양보 여부를 판단한 결과 Rx 양보를 수행함이 결정된 경우, 수신 단말은 811단계로 바로 진행하여 SRB 블록을 청취한다. 이때, 수신 단말은 SRB 블록을 청취하여 수신된 DPS를 바탕으로 현재 트래픽 슬롯에서 매체 접근을 수행하는 링크들을 확인할 수 있다. 이후, 수신 단말은 813단계에서 현재 트래픽 슬롯에서 매체 접근을 수행하는 링크들을 고려하여 양보 관계 테이블을 기록 혹은 갱신하고, 본 발명에 따른 동작 절차를 종료한다. 이때, 수신 단말의 상대 송신 단말이 SRB 블록에서 DPS 신호를 전송한 경우, 수신 단말은 현재 트래픽 구간의 전송률 스케줄링 구간(320)에서 세부 전송률을 조율하고, 데이터 전송 구간(330)에서 상대 송신 단말로부터 데이터를 수신하고, 확인 응답 전송 구간(340)에서 상대 송신 단말로 확인 응답 메시지를 송신한 후, 다음 트래픽 슬롯 구간이 되면, 801단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행할 수 있다. 반면, 수신 단말의 상대 송신 단말이 SRB 블록에서 DPS 신호를 전송하지 않은 경우, 수신 단말은 현재 트래픽 구간의 전송률 스케줄링 구간(320), 데이터 전송 구간(330) 및 확인 응답 전송 구간(340)에서 신호 송수신을 수행하지 않고, 다음 트래픽 슬롯까지 대기한 후, 801단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.

도 9를 참조하면, 단말은 제어부(900), 저장부(910) 및 송수신부(920)를 포함하여 구성된다.

제어부(900)는 단말의 전반적인 동작을 제어 및 처리하며, 본 발명의 실시 예에 따라 D2D 통신을 위해 분산적 링크 스케줄링을 수행하기 위한 동작을 제어 및 처리한다. 특히, 제어부(900)는 본 발명의 실시 예에 따른 매 트래픽 슬롯 혹은 소정 주기마다 링크 스케줄링 구간(310) 내에서 Tx OFDM 블록(400) 및 Rx OFDM 블록(410)이후에 위치한 SRB OFDM 블록(420)을 청취하여 인접한 단말들로부터의 단일-톤 신호를 수신함으로써, 인접한 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 양보 관계 테이블(912)을 생성 및 갱신하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 이때, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블은 도 5a 내지 도 5d에서 나타낸 바와 같은 방식으로 생성 및 갱신할 수 있다. 또한, 제어부(900)는 매체 접근 시도 시, 양보 유발 관계를 나타내는 테이블을 바탕으로 해당 트래픽 슬롯에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 D2D 링크들을 확인하고, 자신보다 높은 우선순위를 갖는 링크들 중에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상된 D2D 링크들만을 고려하여 신호대 간섭비를 계산하고, 계산된 신호대 간섭비를 바탕으로 매체 접근을 수행할지 혹은 매체 접근을 포기할지 여부를 결정한다. 또한, 제어부(900)는 매체 접근이 결정되고 상기 단말이 송신 단말인 경우, 해당 트래픽 슬롯에서 상기 단말이 매체 접근을 수행할 것임을 인접한 링크들로 알리기 위해, 링크 스케줄링 구간(310) 내 SRB OFDM 블록(420)에서 단일-톤 신호를 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.

저장부(910)는 단말의 동작에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장한다. 특히, 저장부(910)는 본 발명에 따라 양보 관계 테이블(912)을 저장한다. 양보 관계 테이블은 인접한 링크들 사이의 양보 유발 관계를 나타내는 테이블로서, 우선순위가 높은 링크 i가 우선순위가 낮은 링크 j에게 Tx 혹은 Rx 양보를 유도하는지 혹은 우선순위가 높은 링크 i와 우선순위가 낮은 링크 j가 동시에 Tx 혹은 Rx 매체 접근을 수행할 수 있는지 여부를 나타낸다. 또한, 양보 관계 테이블은 우선순위가 높은 링크 i와 우선순위가 낮은 링크 j사이의 관계가 파악되지 않음을 나타낼 수도 있다.

송수신부(920)는 D2D 통신을 위해 제어부(900)의 제어에 따라 상대 단말과 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 송수신부(920)는 제어부(900)의 제어에 따라 링크 스케줄링 구간(310) 내 Rx OFDM 블록(400) 혹은 Tx OFDM 블록(410)에서 단일-톤 신호를 송신하거나, 수신하기 위한 기능을 수행한다. 특히, 송수신부(920)는 제어부(900)의 제어에 따라 링크 스케줄링 구간(310) 내 SRB OFDM 블록(420)에서 단말의 우선순위에 대응하는 전송단위를 통해 단일-톤 신호를 송신하거나, SRB OFDM 블록(420)을 청취하여 인접한 링크의 송신 단말들로부터 송신된 단일-톤 신호를 수신할 수 있다.

도 10은 본 발명과 종래 기술에 따른 D2D 통신 네트워크의 성능 그래프를 도시하고 있다. 성능은 상위 우선순위를 가지는 모든 링크들을 고려하여 매체 접근을 결정하는 기존 기술과, 본 발명의 실시 예에 따라 상위 우선순위를 가지는 링크들 중에서 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 링크들만을 고려하여 매체 접근을 결정하는 경우에 대해 도시되어 있다. 여기서, 가로축은 전체 링크 수를 도시하고, 세로축은 네트워크 총 수율(bps)을 도시한다.

이러한 성능 평가에 있어서, 네트워크 형태는 1Km x 1Km 정사각형의 네트워크 영역을 전제하였다. 캐리어 주파수는 2.4GHz, 전체 대역폭은 5MHz, 트래픽 슬롯의 길이는 2msec, Tx/Rx OFDM 블록의 크기는 28 OFDM 톤×4OFDM 심볼인 경우를 전제하였다. 또한, 경로 손실 모델은 ITU-R P1411 Outdoor로 하였고, Tx 양보 및 Rx 양보 판단의 기준이 되는 송신 임계값 및 수신 임계값은 9dB를 사용하였으며, CID의 최대 수는 112개, 단말의 전송 파워는 20dBm, 잡음 전력 스펨트럭 밀토(noise power spectral density)는 -174dBm/Hz, 단말의 안테나 게인은 -2.5dBi, 단말의 안테나 길이는 1.5m, 안테나 타입은 전방향 안테나를 이용하였다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 D2D 통신 네트워크에서 링크 스케줄링 결과를 나타내는 신호를 바탕으로 각 D2D 링크들 사이의 매체 접근에 대한 양보 유발 관계를 판단하고, 각 D2D 링크들 사이의 양보 유발 관계를 바탕으로 실제로 매체 접근을 수행할 것으로 예상되는 상위 D2D 링크들을 결정한 후, 결정된 D2D 링크들만을 고려하여 매체 접근 혹은 양보를 결정함으로써, 하위 우선순위를 가지는 링크들의 매체 접근이 불필요하게 제한되는 것을 방지하여 전체 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따라 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령이 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판단 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM이나 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 릴레이의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

다른 단말과 디바이스 간 직접(device-to-device, D2D) 통신을 수행하는 단말의 동작 방법에 있어서,
상기 다른 단말로부터 매체 접근을 수행하기 위한 신호를 수신하는 과정과,
테이블 정보에 기반하여 복수의 상위 우선 순위 링크들 중 매체 접근을 포기하는 링크를 확인하는 과정과, 상기 테이블 정보는 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들의 상호간에 D2D 통신을 동시에 수행할 수 있는지 여부에 관한 정보를 포함하고,
상기 매체 접근을 수행할 것으로 확인되는 적어도 하나의 링크만을 고려하여 상기 단말의 매체 접근 여부를 결정하는 과정과,
상기 다른 단말로 D2D 신호를 송신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 테이블 정보는, 제1 링크가 상기 제1 링크보다 낮은 우선 순위를 갖는 제2 링크에게 지정된 기간 동안 동시에 D2D 통신을 수행하도록 허여함을 나타내는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 테이블 정보는, 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들에 의해 유발된 D2D 신호들을 청취함으로써 생성되는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 이용 가능하지 않을 때, 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신을 포기하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 다른 단말과의 D2D 통신이 이용 가능하지 않은 경우, 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들이 D2D 통신을 수행하는지 여부를 검출함으로써 상기 테이블 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 테이블 정보가 존재하는지 여부를 판단하는 과정과,
상기 테이블 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들에 대한 신호들의 강도에 기초하여, 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 D2D 통신이 이용 가능한지 여부를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 이용 가능한 경우, 상기 다른 단말로부터 다른 D2D 신호를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 이용 가능한지 여부를 결정하는 과정을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 링크에 대한 각 신호의 강도에 기초하여, 상기 적어도 하나의 링크의 신호 대 간섭 비(signal to interference ratio, SIR)를 계산하는 과정과,
상기 계산된 SIR에 기초하여, 상기 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 가능한지 여부를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 SIR이 임계치보다 크거나 같은 경우, 상기 D2D 신호를 상기 다른 단말로 송신하는 과정과,
상기 SIR이 상기 임계치보다 작은 경우, 상기 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신을 포기하는 과정을 더 포함하는 방법.
다른 단말과 디바이스 간 직접(device-to-device, D2D) 통신을 수행하는 단말의 장치에 있어서,
컨트롤러; 및
상기 컨트롤러와 연결된 트랜시버를 포함하며,
상기 컨트롤러는:
상기 다른 단말로부터 매체 접근을 수행하기 위한 신호를 수신하고,
테이블 정보에 기반하여 복수의 상위 우선 순위 링크들 중 매체 접근을 포기하는 링크를 확인하고, 상기 테이블 정보는 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들의 상호간에 D2D 통신을 동시에 수행할 수 있는지 여부에 관한 정보를 포함하고,
상기 매체 접근을 수행할 것으로 확인되는 적어도 하나의 링크만을 고려하여 상기 단말의 매체 접근 여부를 결정하고,
상기 다른 단말로 D2D 신호를 송신하도록 구성된 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 테이블 정보는, 제1 링크가 상기 제1 링크보다 낮은 우선 순위를 갖는 제2 링크에게 지정된 기간 동안 동시에 D2D 통신을 수행하도록 허여함을 나타내는 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 테이블 정보는, 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들에 의해 유발된 D2D 신호들을 청취함으로써 생성되는 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 이용 가능하지 않을 때, 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신을 포기하도록 더 구성된 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 다른 단말과의 D2D 통신이 이용 가능하지 않은 경우, 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들이 D2D 통신을 수행하는지 여부를 검출함으로써 상기 테이블 정보를 갱신하도록 더 구성된 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 컨트롤러는:
상기 테이블 정보가 존재하는지 여부를 판단하고,
상기 테이블 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 복수의 상위 우선 순위 링크들에 대한 신호들의 강도에 기초하여, 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 D2D 통신이 이용 가능한지 여부를 결정하도록 더 구성된 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 이용 가능한 경우, 상기 다른 단말로부터 다른 D2D 신호를 수신하도록 더 구성된 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 컨트롤러는:
상기 적어도 하나의 링크에 대한 각 신호의 강도에 기초하여, 상기 적어도 하나의 링크의 신호 대 간섭 비(signal to interference ratio, SIR)를 계산하고,
상기 계산된 SIR에 기초하여, 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신이 가능한지 여부를 결정하도록 더 구성된 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 컨트롤러는:
상기 SIR이 임계치보다 크거나 같은 경우, 상기 D2D 신호를 상기 다른 단말로 송신하고,
상기 SIR이 상기 임계치보다 작은 경우, 상기 지정된 기간 동안 상기 다른 단말과의 상기 D2D 통신을 포기하도록 더 구성된 장치.
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