KR20160061990A - 무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 제 1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조(synchronization reference) 신호 수신 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 구체적으로, D2D 동기 참조 신호 전송 주기 상에서, 제 1 동기 참조 신호 및 제 2 동기 참조 신호를 포함하는 다수의 동기 참조 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 동기 참조 신호는, 상기 D2D 통신을 위한 클러스터 헤드(cluster head)에 의하여 전송되며, 상기 제 2 동기 참조 신호는, 상기 D2D 통신을 위한 클러스터(cluster)에 속하는 제 2 단말에 의하여 전송되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR TRANSMITTING SYNCHRONISATION REFERENCE SIGNAL FOR DEVICE-TO-DEVICE (D2D) COMMUNICATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기 참조 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 일례로서 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution, 이하 "LTE"라 함) 통신 시스템에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1 은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System) 시스템은 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP 에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 E-UMTS 는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 E-UMTS 의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7 과 Release 8 을 참조할 수 있다.

도 1 을 참조하면, E-UMTS 는 단말(User Equipment, UE)과 기지국(eNode B, eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway, AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향 링크(Downlink, DL) 데이터에 대해 기지국은 하향 링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향 링크(Uplink, UL) 데이터에 대해 기지국은 상향 링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network, CN)은 AG 와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG 는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA 를 기반으로 LTE 까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

단말은 기지국의 무선 통신 시스템의 효율적인 운용을 보조하기 위하여, 현재 채널의 상태 정보를 기지국에게 주기적 및/또는 비주기적으로 보고한다. 이렇게 보고되는 채널의 상태 정보는 다양한 상황을 고려하여 계산된 결과들을 포함할 수 있기 때문에, 보다 더 효율적인 보고 방법이 요구되고 있는 실정이다.

상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기 참조 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치를 제안하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양상인, 무선 통신 시스템에서 제 1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조(synchronization reference) 신호 수신 방법은, D2D 동기 참조 신호 전송 주기 상에서, 제 1 동기 참조 신호 및 제 2 동기 참조 신호를 포함하는 다수의 동기 참조 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 동기 참조 신호는, 상기 D2D 통신을 위한 클러스터 헤드(cluster head)에 의하여 전송되며, 상기 제 2 동기 참조 신호는, 상기 D2D 통신을 위한 클러스터(cluster)에 속하는 제 2 단말에 의하여 전송되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 제 2 동기 참조 신호의 전송 구간은, 상기 제 1 동기 참조 신호의 전송 구간과 상이하도록 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

나아가, 상기 제 2 동기 참조 신호의 전송 자원 인덱스는, 상기 제 1 동기 참조 신호의 전송 자원 인덱스와 상이하도록 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

나아가, 상기 제 1 동기 참조 신호는, 상기 클러스터 헤드의 랜덤 백오프(random backoff) 완료 시점과 서브프레임의 경계가 일치되지 않는 경우, 상기 서브프레임의 경계와 일치하도록 반복 전송되는 것을 특징으로 할 수 있다.

나아가, 상기 제 1 동기 참조 신호 및 상기 제 2 동기 참조 신호를 위한, 자원 할당 정보는 PD2DSCH(Physical Device-to-Device Synchronization CHannel) 상에서 전송되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상인, 무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조(synchronization reference) 신호를 수신하는 제 1 단말은, 무선 주파수 유닛(Radio Frequency Unit); 및 프로세서(Processor)를 포함하며, 상기 프로세서는, D2D 동기 참조 신호 전송 주기 상에서, 제 1 동기 참조 신호 및 제 2 동기 참조 신호를 포함하는 다수의 동기 참조 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 제 1 동기 참조 신호는, 상기 D2D 통신을 위한 클러스터 헤드(cluster head)에 의하여 전송되며, 상기 제 2 동기 참조 신호는, 상기 D2D 통신을 위한 클러스터(cluster)에 속하는 제 2 단말에 의하여 전송되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기 참조 신호 전송이 효율적으로 수행될 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 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 1 은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 예시한다.
도 2 는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 예시한다.
도 3 은 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.
도 4 는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 5 는 LTE 시스템의 P-BCH(Primary broadcast channel) 및 SCH(Synchronization channel)를 예시한다.
도 6 은 동기 신호(synchronization signal, SS)의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것이다.
도 7 은 2 차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)의 생성 방식을 설명하기 위해 도시된 것이다.
도 8 은 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한다.
도 9 는 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 10 은 LTE 에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 11 은 D2D 통신을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13 은 SR-UE 가 선출되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 14 는 본 발명에 따라 특정 동기 레퍼런스 신호를 특징 자원 영역에 링크하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 15 는 본 발명에 따른 SR-UE 경쟁 방식을 설명하기 위한 참고도이다.
도 16 및 도 17 은 SR-UE 의 SR 신호를 수신한 SR-릴레이 UE 가 해당 신호를 릴레이하는 경우를 나타낸다.
도 18 은 SR-릴레이 UE 의 릴레이되는 SR 신호 전송 자원 영역이, SR-UE 의 SR 신호 전송 자원 영역과 연속적으로 할당되는 경우를 나타낸다.
도 19 는 SR-릴레이 UE 로부터 릴레이되는 SR 신호 전송 자원 영역이, SR-UE 의 SR 신호 전송 자원 영역으로부터 특정 인터벌 후 할당된 경우를 나타낸다.
도 20 은 SR-UE 로부터 특정 반복 자원 영역이 예약되어 D2D 에 할당되는 것을 나타낸다.
도 21 은 D2DSS 의 백오프 완료 시점과 SR-UE 에 의해 구분된 자원 영역 구간의 경계가 일치하지 않는 경우를 설명한다.
도 22 는 D2DSS 신호의 구체적인 경우를 나타내는 참고도이다.
도 23 은 SR 의 멀티 홉 릴레이를 설명하기 위한 참고도이다.
도 24 및 도 25 은 릴레이 신호 전송을 위한 자원 영역을 설명하기 위한 참고도이다.
도 26 은 임의의 UE 가 다수의 SR-UE 로부터 구분된 D2DSS/PD2DSCH 를 수신하는 경우를 나타낸다.
도 27 은 신호 품질의 수준 값을 적용하였을 때 SR-UE 를 선택하는 방식을 순서도로 나타낸 것이다.
도 28 은 UE 가 SR-릴레이 UE 혹은 SR-UE 로 동작하기 위한 방식을 설명하는 순서도이다.
도 29 는 UE 의 동기 목적에 따른 차등 신호 품질 기준 적용 방식을 설명하기 위한 참고도이다.
도 30 은 최대 홉 카운트가 설정된 경우, 순차적으로 D2DSS/PD2DSCH 가 릴레이 되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 31 은 PD2DSCH 가 SFN(Single Frequency Network) 되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 32 는 릴레이를 지원하는 UE 와 릴레이를 지원하지 않는 UE 가 혼재하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 33 은 SR-릴레이 UE 가 존재하지 않는 경우의 릴레이 트리거링을 설명하기 위한 참고도이다.
도 34 는 UE 의 이동성에 의해 자신이 동기화되어 있는 D2DSS 의 속성이 변경되는 경우 및 자신이 동기화되어 있는 D2DSS 보다 우선 순위를 가지는 D2DSS 가 검출될 수 있는 경우를 나타낸다.
도 35 는 홉카운트를 고려하여 D2DSS 를 재선택하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 36 은 D2DSS 전송 주기상에서 특정 자원 영역이 반복적으로 나타나는 경우를 나타낸다.
도 37 내지 도 39 는 본 발명에 따라 전송 자원을 특정 간격을 가지고 할당하는 경우를 설명하는 참고도이다.
도 40 은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.
도 1 은 무선 통신 시스템의 일례로서 E-UMTS 망구조를 개략적으로 예시한다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA 는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA 는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA 는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA 를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 OFDMA 를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA 를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE 의 진화된 버전이다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A 를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 2 는 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제 1 계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Trans 안테나 포트 Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향 링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향 링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제 2 계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제 2 계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다.제 2 계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4 나 IPv6 와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제 3 계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB 는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제 2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.4, 3, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH 를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 3 은 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 사용자 기기는 단계 S301 에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 사용자 기기는 기지국으로부터 주동기 채널(Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널(Secondary Synchronization Channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득한다. 그 후, 사용자 기기는 기지국으로부터 물리방송채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 사용자 기기는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 탐색을 마친 사용자 기기는 단계 S302 에서 물리 하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널(Physical Downlink Control Channel, PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 사용자 기기는 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S303 내지 단계 S306 과 같은 임의 접속 과정(Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 사용자 기기는 물리임의접속채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 프리앰블(preamble)을 전송하고(S303), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304). 경쟁 기반 임의 접속의 경우 추가적인 물리임의접속채널의 전송(S305) 및 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 수신(S306)과 같은 충돌해결절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 사용자 기기는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널/물리하향링크공유채널 수신(S307) 및 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel, PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 사용자 기기가 기지국으로 전송하는 제어 정보를 통칭하여 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information, UCI)라고 지칭한다. UCI 는 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative-ACK), SR(Scheduling Request), CSI(Channel State Information) 등을 포함한다. 본 명세서에서, HARQ ACK/NACK 은 간단히 HARQ-ACK 혹은 ACK/NACK(A/N)으로 지칭된다. HARQ-ACK 은 포지티브 ACK(간단히, ACK), 네거티브 ACK(NACK), DTX 및 NACK/DTX 중 적어도 하나를 포함한다. CSI 는 CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), RI(Rank Indication) 등을 포함한다. UCI 는 일반적으로 PUCCH 를 통해 전송되지만, 제어 정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH 를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 PUSCH 를 통해 UCI 를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 4 는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.

도 4 를 참조하면, 셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임(subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2 의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 4 의 (a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10 개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2 개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms 이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록(RB)은 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP 에는 확장된 CP(extended CP)와 표준 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 표준 CP 에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7 개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP 에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 표준 CP 인 경우보다 적다. 확장된 CP 의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6 개일 수 있다. 사용자 기기가 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP 가 사용될 수 있다.

표준 CP 가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7 개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14 개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 4 의 (b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 2 무선 프레임은 2 개의하프 프레임(half frame)으로 구성되며, 각 하프 프레임은 2 개의 슬롯을 포함하는 4 개의 일반 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period, GP) 및 UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)을 포함하는 특별 서브프레임(special subframe)으로 구성된다.

상기 특별 서브프레임에서, DwPTS 는 사용자 기기에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS 는 기지국에서의 채널 추정과 사용자 기기의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 즉, DwPTS 는 하향링크 전송으로, UpPTS 는 상향링크 전송으로 사용되며, 특히 UpPTS 는 PRACH 프리앰블이나 SRS 전송의 용도로 활용된다. 또한, 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.

상기 특별 서브프레임에 관하여 현재 3GPP 표준 문서에서는 아래 표 1 과 같이 설정을 정의하고 있다. 표 1 에서 T _s = 1/(15000×2048) 인 경우 DwPTS 와 UpPTS 를 나타내며, 나머지 영역이 보호구간으로 설정된다.

[표 1]

한편, 타입 2 무선 프레임의 구조, 즉 TDD 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정(UL/DL configuration)은 아래의 표 2 와 같다.

[표 2]

상기 표 2 에서 D 는 하향링크 서브프레임, U 는 상향링크 서브프레임을 지시하며, S 는 상기 특별 서브프레임을 의미한다. 또한, 상기 표 2 는 각각의 시스템에서 상향링크/하향링크 서브프레임 설정에서 하향링크-상향링크 스위칭 주기 역시 나타나있다.

상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 5 는 LTE 시스템의 P-BCH(Primary broadcast channel) 및 SCH(Synchronization channel)를 예시한다. SCH 는 P-SCH 및 S-SCH 를 포함한다. P-SCH 상으로 PSS(Primary Synchronization Signal)가 전송되고, S-SCH 상으로 SSS(Secondary Synchronization Signal)가 전송된다.

도 5 를 참조하면, 프레임 구조 타입-1(즉, FDD)에서 P-SCH 는 매 무선 프레임에서 슬롯 #0(즉, 서브프레임 #0 의 첫 번째 슬롯)과 슬롯 #10(즉, 서브프레임 #5 의 첫 번째 슬롯)의 마지막 OFDM 심볼에 위치한다. S-SCH 는 매 무선 프레임에서 슬롯 #0 과 슬롯 #10 의 마지막 OFDM 심볼의 바로 이전 OFDM 심볼에 위치한다. S-SCH 와 P-SCH 는 인접하는 OFDM 심볼에 위치한다. 프레임 구조 타입-2(즉, TDD)에서 P-SCH 는 서브프레임 #1/#6 의 3 번째 OFDM 심볼을 통해 전송되고 S-SCH 는 슬롯 #1(즉, 서브프레임 #0 의 두 번째 슬롯)과 슬롯 #11(즉, 서브프레임 #5 의 두 번째 슬롯)의 마지막 OFDM 심볼에 위치한다. P-BCH 는 프레임 구조 타입에 관계 없이 매 4 개의 무선 프레임마다 전송되며 서브프레임 #0 의 두 번째 슬롯의 1 번째 내지 4 번째 OFDM 심볼을 이용하여 전송된다.

P-SCH 는 해당 OFDM 심볼 내에서 DC(direct current) 부반송파를 중심으로 72 개의 부반송파(10 개의 부반송파는 예비, 62 개의 부반송파에 PSS 전송)를 사용하여 전송된다. S-SCH 는 해당 OFDM 심볼 내에서 DC(direct current) 부반송파를 중심으로 72 개의 부반송파(10 개의 부반송파는 예비, 62 개의 부반송파에 SSS 전송)를 사용하여 전송된다. P-BCH 는 한 서브프레임 안에서 4 개의 OFDM 심볼과 DC(direct current) 부반송파를 중심으로 72 개의 부반송파에맵핑된다.

도 6 은 동기 신호(synchronization signal, SS)의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것이다. 특히, 도 6 은 주파수 분할 듀플렉스(frequency division duplex, FDD)에서 동기 신호 및 PBCH 의 전송을 위한 무선 프레임 구조를 예시한 것으로서, 도 6(a)는 정규 CP(normal cyclic prefix)로써 구성된 무선 프레임에서 SS 및 PBCH 의 전송 위치를 도시한 것이고 도 6(b)는 확장 CP(extended CP)로써 구성된 무선 프레임에서 SS 및 PBCH 의 전송 위치를 도시한 것이다.

UE 는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 상기 셀과의 시간 및 주파수 동기를 획득하고 상기 셀의 물리 셀 식별자(physical cell identity)를 검출(detect)하는 등의 셀 탐색(initial cell search) 과정(procedure)을 수행한다. 이를 위해, UE 는 eNB 로부터 동기신호, 예를 들어, 1 차 동기신호(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 2 차 동기신호(Secondary Synchronization Signal, SSS)를 수신하여 eNB 와 동기를 맞추고, 셀 식별자(identity, ID) 등의 정보를 획득할 수 있다.

도 6 을 참조하여, SS 를 조금 더 구체적으로 설명하면, 다음과 같다. SS 는 PSS 와 SSS 로 구분된다. PSS 는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 도메인 동기 및/또는 주파수 도메인 동기를 얻기 위해 사용되며, SSS 는 프레임 동기, 셀 그룹 ID 및/또는 셀의 CP 구성(즉, 일반 CP 또는 확장 CP 의 사용 정보)를 얻기 위해 사용된다. 도 6 을 참조하면, PSS 와 SSS 는 매 무선 프레임의 2 개의 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 구체적으로 SS 는 인터-RAT(inter radio access technology) 측정의 용이함을 위해 GSM(Global System for Mobile communication) 프레임 길이인 4.6 ms 를 고려하여 서브프레임 0 의 첫 번째 슬롯과 서브프레임 5 의 첫 번째 슬롯에서 각각 전송된다. 특히 PSS 는 서브프레임 0 의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼과 서브프레임 5 의 첫 번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 각각 전송되고, SSS 는 서브프레임 0 의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼과 서브프레임 5 의 첫 번째 슬롯의 마지막에서 두 번째 OFDM 심볼에서 각각 전송된다. 해당 무선 프레임의 경계는 SSS 를 통해 검출될 수 있다. PSS 는 해당 슬롯의 맨 마지막 OFDM 심볼에서 전송되고 SSS 는 PSS 바로 앞 OFDM 심볼에서 전송된다. SS 의 전송 다이버시티(diversity) 방식은 단일 안테나 포트(single antenna port)만을 사용하며 표준에서는 따로 정의하고 있지 않다. 즉, 단일 안테나 포트 전송 혹은 UE 에 투명한(transparent) 전송 방식(예, PVS(Precoding Vector Switching), TSTD(Time Switched Diversity), CDD(cyclic delay diversity))이 SS 의 전송 다이버시티를 위해 사용될 수 있다.

SS는 3 개의 PSS와 168 개의 SS의 조합을 통해 총 504 개의 고유한 물리 계층 셀 식별자(physical layer cell ID)를 나타낼 수 있다. 다시 말해, 상기 물리 계층 셀 ID들은 각 물리 계층 셀 ID가 오직 하나의 물리-계층 셀-식별자 그룹의 부분이 되도록 각 그룹이 3 개의 고유한 식별자들을 포함하는 168 개의 물리-계층 셀-식별자 그룹들로 그룹핑된다. 따라서, 물리 계층 셀 식별자N^cell _ID = 3N⁽¹⁾ _ID + N⁽² _)ID는 물리-계층 셀-식별자 그룹을 나타내는 0 부터 167 까지의 범위 내 번호 N⁽¹⁾ _ID와 상기 물리-계층 셀-식별자 그룹 내 상기 물리-계층 식별자를 나타내는 0 부터 2 까지의 번호 N⁽²⁾ _ID에 의해 고유하게 정의된다. UE는 PSS를 검출하여 3 개의 고유한 물리-계층 식별자들 중 하나를 알 수 있고, SSS를 검출하여 상기 물리-계층 식별자에 연관된 168 개의 물리 계층 셀 ID들 중 하나를 식별할 수 있다. 길이 63 의 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 주파수 도메인에서 정의되어 PSS로서 사용된다. 예를 들어, ZC 시퀀스는 다음의 수학식에 의해 정의될 수 있다.

[수학식 1]

여기서, N_ZC=63 이며, DC 부반송파에 해당하는 시퀀스 요소(sequence element)인 n=31 은 천공(puncturing)된다.

PSS 는 중심 주파수에 가까운 6 개 RB(= 72 개 부반송파)에 맵핑된다. 상기 72 개의 부반송파들 중 9 개의 남는 부반송파는 항상 0 의 값을 나르며, 이는 동기 수행을 위한 필터 설계가 용이해지는 요소로서 작용한다. 총 3 개의 PSS 가 정의되기 위해 수학식 1 에서 u=24, 29 및 34 가 사용된다. u=24 및 u=34 는 켤레대칭(conjugate symmetry) 관계를 가지고 있기 때문에 2 개의 상관(correlation)이 동시에 수행될 수 있다. 여기서 켤레대칭이라 함은 다음의 수학식의 관계를 의미한다.

[수학식 2]

켤레대칭의 특성을 이용하면 u=29 와 u=34 에 대한 원샷상관기(one-shot correlator)가 구현될 수 있으며, 켤레대칭이 없는 경우에 비해, 전체적인 연산량이 약 33.3% 감소될 수 있다.

조금 더 구체적으로는, PSS 를 위해 사용되는 시퀀스 d(n)은 주파수 도메인 ZC 시퀀스로부터 다음 식에 따라 생성된다.

[수학식 3]

여기서, ZC 루트 시퀀스 인덱스 u 는 다음의 표에 의해 주어진다.

[표 3]

도 6 을 참조하면, PSS 는 5ms 마다 전송되므로 UE 는 PSS 를 검출함으로써 해당 서브프레임이 서브프레임 0 와 서브프레임 5 중 하나임을 알 수 있으나, 해당 서브프레임이 서브프레임 0 와 서브프레임 5 중 구체적으로 무엇인지는 알 수 없다. 따라서, UE 는 PSS 만으로는 무선 프레임의 경계를 인지하지 못한다. 즉, PSS 만으로는 프레임 동기가 획득될 수 없다. UE 는 일 무선 프레임 내에서 두 번 전송되되 서로 다른 시퀀스로서 전송되는 SSS 를 검출하여 무선 프레임의 경계를 검출한다.

도 7 은 2 차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)의 생성 방식을 설명하기 위해 도시된 것이다. 구체적으로, 도 7 은 논리 도메인(logical domain)에서의 2 개 시퀀스가 물리 도메인으로 맵핑되는 관계를 도시한 것이다.

SSS 를 위해 사용되는 시퀀스는 2 개의 길이 31 의 m-시퀀스들의 인터리빙된 연결(interleaved concatenation)으로서, 상기 접합된 시퀀스는 PSS 에 의해 주어지는 스크램블링 시퀀스에 의해 스크램블링된다. 여기서, m-시퀀스는 PN(Pseudo Noise) 시퀀스의 일종이다.

도 7 을 참조하면, SSS 부호 생성을 위해 사용되는 2 개의 m-시퀀스를 각각 S1, S2 라고 하면, S1 과 S2 는 PSS 기반의 서로 다른 2 개의 시퀀스들이 SSS 에 스클램블링된다. 이때, S1 과 S2 는 서로 다른 시퀀스에 의해 스클램블링된다. PSS 기반의 스크램블링 부호는 x⁵ + x³ + 1 의 다항식으로부터 생성된 m-시퀀스를 순환 천이하여 얻어질 수 있는데, PSS 인덱스에 따라 6 개의 시퀀스가 상기 m-시퀀스의 순환 천이에 의해 생성된다. 그 후 S2 는 S1 기반의 스크램블링 부호에 의해 스크램블링된다. S1 기반의 스크램블링 부호는 x⁵ + x⁴ + x² + x¹ + 1 의 다항식으로부터 생성된 m-시퀀스를 순환 천이하여 얻어질 수 있는데, S1 의 인덱스에 따라 8 개의 시퀀스가 상기 m-시퀀스의 순환 천이에 의해 생성된다. SSS의 부호는 5ms마다 교환(swap)되지만 PSS 기반의 스클램블링 부호는 교환되지 않는다. 예를 들어, 서브프레임 0 의 SSS가 (S1, S2)의 조합으로 셀 그룹 식별자를 나른다고 가정하면, 서브프레임 5 의 SSS는 (S2, S1)으로 교환(swap)된 시퀀스를 나른다. 이를 통해, 10ms의 무선 프레임 경계가 구분될 수 있다. 이때 사용되는 SSS 부호는 x⁵ + x² + 1 의 다항식으로부터 생성되며, 길이 31 의 m-시퀀스의 서로 다른 순환 천이(circular shift)를 통해 총 31 개의 부호가 생성될 수 있다.

SSS 를 정의하는 2 개의 길이 31 인 m-시퀀스들의 조합(combination)은 서브프레임 0 과 서브프레임 5 에서 다르며, 2 개의 길이 31 인 m-시퀀스들의 조합에 따라 총 168 개의 셀 그룹 식별자(cell group ID)가 표현된다. SSS 의 시퀀스로서 사용되는 m-시퀀스는 주파수 선택적 환경에서 강건하다는 특성이 있다. 또한, 고속 하다마드 변환(fast Hadarmard transform)을 이용한 고속 m-시퀀스 변환에 의해 변환될 수 있기 때문에 m-시퀀스가 SSS 로서 활용되면, UE 가 SSS 를 해석하는 데 필요한 연산량을 줄일 수 있다. 또한 2 개의 짧은 부호(short code)로서 SSS 가 구성됨으로써 UE 의 연산량이 감소될 수 있다.

조금 더 구체적으로 SSS 의 생성에 관해 설명하면, SSS 를 위해 사용되는 시퀀스 d(0),...,d(61)은 2 개의 길이-31 의 이진(binary) 시퀀스들의 인터리빙된 연결이다. 상기 연결된 시퀀스는 PSS 에 의해 주어지는 스크램블링 시퀀스로 스크램블링된다.

PSS 를 정의하는 2 개의 길이-31 인 시퀀스들의 조합은 서브프레임 0 와 서브프레임 5 에서 다음에 따라 다르다.

[수학식 4]

여기서, 0≤n≤30 이다. 인덱스 m₀ 및 m₁은 물리-계층 셀-식별자 그룹 N⁽¹⁾ _ID로부터 다음에 따라 유도된다.

[수학식 5]

수학식 5 의 출력(output)은 수학식 11 다음의 표 4 에 리스트된다.

2 개의 시퀀스들 S^(m0)0(n) 및 S^(m1)1(n)는 다음에 따라 m-시퀀스 s(n)의 2 개의 다른 순환 천이들로서 정의된다.

[수학식 6]

여기서, s(i) = 1 - 2x(i) (0≤i≤30)는 초기 조건(initial conditions) x(0)=0, x(1)=0, x(2), x(3)=0, x(4)=1 로 다음 식에 의해 정의된다.

[수학식 7]

2 개의 스크램블링 시퀀스들 c₀(n) 및 c₁(n)은 PSS에 의존하며 m-시퀀스 c(n)의 2 개의 다른 순환 천이들에 의해 다음 식에 따라 정의된다.

[수학식 8]

여기서, N⁽²⁾ _ID∈{0,1,2}는 물리-계층 셀 식별자 그룹 N⁽¹⁾ _ID 내의 물리-계층 식별자이고 c(i) = 1 - 2x(i) (0≤i≤30)는 초기 조건(initial conditions) x(0)=0, x(1)=0, x(2), x(3)=0, x(4)=1 로 다음 식에 의해 정의된다.

[수학식 9]

스크램블링 시퀀스 Z^(m0)1(n) 및 Z^(m1)1(n)는 다음 식에 따라 m-시퀀스 z(n)의 순환 천이에 의해 정의된다.

[수학식 10]

여기서, m₀ 및 m₁은 수학식 11 다음에 기재된 표 4 로부터 얻어지며 z(i) = 1 - 2x(i) (0≤i≤30)는 초기 조건(initial conditions) x(0)=0, x(1)=0, x(2), x(3)=0, x(4)=1 로 다음 식에 의해 정의된다.

[수학식 11]

[표 4]

SSS 을 이용한 셀(cell) 탐색 과정을 수행하여 DL 신호의 복조(demodulation) 및 UL 신호의 전송을 정확한 시점에 수행하는 데 필요한 시간 및 주파수 파라미터를 결정한 UE 는 또한 상기 eNB 로부터 상기 UE 의 시스템 구성에 필요한 시스템 정보를 획득해야 상기 eNB 와 통신할 수 있다.

시스템 정보는 마스터 정보 블락(Master Information Block, MIB) 및 시스템 정보 블락(System Information Blocks, SIBs)에 의해 구성된다. 각 시스템 정보 블락은 기능적으로 연관된 파라미터의 모음을 포함하며, 포함하는 파라미터에 따라 마스터 정보 블락(Master Information Block, MIB) 및 시스템 정보 블락 타입 1(System Information Block Type 1, SIB1), 시스템 정보 블락 타입 2(System Information Block Type 2, SIB2), SIB3~SIB8 으로 구분된다. MIB 는 UE 가 eNB 의 네트워크(network)에 초기 접속(initial access)하는 데 필수적인, 가장 자주 전송되는 파라미터들을 포함한다. SIB1 은 다른 SIB 들의 시간 도메인 스케줄링에 대한 정보뿐만 아니라, 특정 셀이 셀 선택에 적합한 셀인지를 판단하는 데 필요한 파라미터들을 포함한다.

UE 는 MIB 를 브로드캐스트 채널(예, PBCH)를 통해 수신할 수 있다. MIB 에는 하향링크 시스템 대역폭(dl-Bandwidth, DL BW), PHICH 구성(configuration), 시스템 프레임 넘버(SFN)가 포함된다. 따라서, UE 는 PBCH 를 수신함으로써 명시적(explicit)으로 DL BW, SFN, PHICH 구성에 대한 정보를 알 수 있다. 한편, PBCH 를 수신을 통해 UE 가 암묵적(implicit)으로 알 수 있는 정보로는 eNB 의 전송 안테나 포트의 개수가 있다. eNB 의 전송 안테나 개수에 대한 정보는 PBCH 의 에러 검출에 사용되는 16-비트 CRC(Cyclic Redundancy Check)에 전송 안테나 개수에 대응되는 시퀀스를 마스킹(예, XOR 연산)하여 암묵적으로 시그널링된다.

PBCH 는 40ms 동안에 4 개의 서브프레임에 맵핑된다. 40ms 의 시간은 블라인드 검출되는 것으로서 40ms 의 시간에 대한 명시적인 시그널링이 별도로 존재하지는 않는다. 시간 도메인에서, PBCH 는 무선프레임 내 서브프레임 0 내 슬롯 1(서브프레임 0 의 두 번째 슬롯)의 OFDM 심볼 0~3 에서 전송된다.

주파수 도메인에서, PSS/SSS 및 PBCH 는 실제 시스템 대역폭과 관계없이 해당 OFDM 심볼 내에서 DC 부반송파를 중심으로 좌우 3 개씩 총 6 개의 RB, 즉 총 72 개의 부반송파들 내에서만 전송된다. 따라서, UE 는 상기 UE 에게 구성된 하향링크 전송 대역폭과 관계없이 SS 및 PBCH 를 검출 혹은 복호할 수 있도록 구성된다.

초기 셀 탐색을 마치고 eNB 의 네트워크에 접속한 UE 는 PDCCH 및 상기 PDCCH 에 실린 정보에 따라 PDSCH 를 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다. 상술한 바와 같은 절차를 수행한 UE 는 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신 및 PUSCH/PUCCH 전송을 수행할 수 있다.

도 8 은 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 예시한다.

도 8 을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서

OFDM 심볼을 포함하고 주파수 영역에서

자원블록을 포함한다. 각각의 자원블록이

부반송파를 포함하므로 하향링크 슬롯은 주파수 영역에서

부반송파를 포함한다. 도 8 은 하향링크 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하고 자원블록이 12 부반송파를 포함하는 것으로 예시하고 있지만 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 하향링크 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 개수는 순환전치(Cyclic Prefix; CP)의 길이에 따라 변형될 수 있다.

자원 그리드 상의 각 요소를 자원요소(Resource Element; RE)라 하고, 하나의 자원 요소는 하나의 OFDM 심볼 인덱스 및 하나의 부반송파 인덱스로 지시된다. 하나의 RB 는

자원요소로 구성되어 있다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수(

)는 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.

도 9 는 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.

도 9 를 참조하면, 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 대응한다. 남은 OFDM 심볼은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역에 해당한다. LTE 에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 예는 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH 는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다. PHICH 는 상향링크 전송에 대한 응답으로 HARQ ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat requestacknowledgment/negative-acknowledgment) 신호를 나른다.

PDCCH 를 통해 전송되는 제어 정보를 DCI(Downlink Control Information)라고 지칭한다. DCI 는 사용자 기기 또는 사용자 기기 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. 예를 들어, DCI 는 상향/하향링크 스케줄링 정보, 상향링크 전송(Tx) 파워 제어 명령 등을 포함한다.

PDCCH 는 하향링크 공유 채널(downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 상향링크 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, 사용자 기기 그룹 내의 개별 사용자 기기들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트, Tx 파워 제어 명령, VoIP(Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 나른다. 복수의 PDCCH 가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 사용자 기기는 복수의 PDCCH 를 모니터링 할 수 있다. PDCCH 는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소(control channel element, CCE)들의 집합(aggregation) 상에서 전송된다. CCE 는 PDCCH 에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE 는 복수의 자원 요소 그룹(resource element group, REG)에 대응한다. PDCCH 의 포맷 및 PDCCH 비트의 개수는 CCE 의 개수에 따라 결정된다. 기지국은 사용자 기기에게 전송될 DCI 에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC 는 PDCCH 의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자(예, RNTI(radio network temporary identifier))로 마스킹 된다. 예를 들어, PDCCH 가 특정 사용자 기기를 위한 것일 경우, 해당 사용자 기기의 식별자(예, cell-RNTI (C-RNTI))가 CRC 에 마스킹 될 수 있다. PDCCH 가 페이징 메시지를 위한 것일 경우, 페이징식별자(예, paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC 에 마스킹 될 수 있다. PDCCH 가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(system Information block, SIC))를 위한 것일 경우, SI-RNTI(system Information RNTI)가 CRC 에 마스킹 될 수 있다. PDCCH 가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우, RA-RNTI(random access-RNTI)가 CRC 에 마스킹 될 수 있다.

도 10 은 LTE 에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.

도 10 을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 복수(예, 2 개)의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 CP 길이에 따라 서로 다른 수의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 데이터 영역과 제어 영역으로 구분된다. 데이터영역은 PUSCH 를 포함하고 음성등의 데이터 신호를 전송하는데 사용된다. 제어영역은 PUCCH 를 포함하고 상향링크 제어정보(Uplink Control Information, UCI)를 전송하는데 사용된다. PUCCH 는 주파수축에서 데이터 영역의 양끝 부분에 위치한 RB 쌍(RB pair)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다.

PUCCH 는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.

- SR(Scheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. OOK(On-Off Keying) 방식을 이용하여 전송된다.

- HARQ ACK/NACK: PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷에 대한 응답 신호이다. 하향링크 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 1 비트가 전송되고, 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 응답으로 ACK/NACK 2 비트가 전송된다.

- CSI(Channel State Information): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보이다. CSI 는 CQI(Channel Quality Indicator)를 포함하고, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator), PTI(Precoding 타입 Indicator) 등을 포함한다. 서브프레임 당 20 비트가 사용된다.

사용자 기기가 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보(UCI)의 양은 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA 의 개수에 의존한다. 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA 는 서브프레임에서 참조 신호 전송을 위한 SC-FDMA 심볼을 제외하고 남은 SC-FDMA 심볼을 의미하고, SRS(Sounding Reference Signal)가 설정된 서브프레임의 경우 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼도 제외된다. 참조 신호는 PUCCH 의 코히어런트 검출에 사용된다.

도 12 는 D2D 통신을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 12(a)는 기존의 기지국 중심 통신 방식을 나타내는 것으로, 제 1 단말(UE1)이 상향링크 상에서 기지국으로 데이터를 전송하고, 제 1 단말(UE1)로부터의 데이터를 기지국이 하향링크 상에서 제 2 단말(UE2)에게 전송할 수 있다.

도 12(b)는 D2D 통신의 일례로서 단말 대 단말(UE-to-UE) 통신 방식을 나타내는 것으로, 단말간의 데이터 교환이 기지국을 거치지 않고 수행될 수 있다. 이와 같이 장치들 간에 직접 설정되는 링크를 D2D 링크라고 명칭 할 수 있다. D2D 통신은 기존의 기지국 중심의 통신 방식에 비하여 지연(latency)이 줄어들고, 보다 적은 무선 자원을 필요로 하는 등의 장점을 가진다.

D2D 통신은 기지국을 거치지 않고 장치간(또는 단말간)의 통신을 지원하는 방식이지만, D2D 통신은 기존의 무선통신시스템(예를 들어, 3GPP LTE/LTE-A)의 자원을 재사용하여 수행되기 때문에 기존의 무선통신시스템에 간섭 또는 교란을 일으키지 않아야 한다. 같은 맥락에서, 기존의 무선통신시스템에서 동작하는 단말, 기지국 등에 의해 D2D 통신이 받는 간섭을 최소화하는 것 역시 중요하다.

이하에서는 전술한 내용을 바탕으로, 본 발명에서 제안하는 단말(UE) 간 D2D(Device-to-Device)통신을 수행함에 있어, eNB 와 같은 동기 레퍼런스가 존재하지 않는 경우에 동기 레퍼런스가 될 수 있는 UE 를 선출/결정하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에서 동기란, OFDM 심볼 동기, 주파수 동기 그리고 프레임 스트럭처를 사용하는 경우에는 프레임 동기 등을 포함할 수 있으며, 대표적으로 3GPP LTE 시스템에서 eNB 가 전송하는 PSS/SSS 와 같은 신호를 지칭할 수 있다. 동기 레퍼런스가 되는 객체는 상술한 동기 신호를 전송하는 객체로서, 예를 들어, 3GPP LTE 시스템에서는 eNB 가 될 수 있다.

D2D 통신에 있어서, 다수의 UE 가 서로 동기화된 경우 효과적으로 무선 자원이 활용될 수 있다. 만약, UE 가 eNB 의 커버리지 안에 위치한다면, 해당 UE 들은 eNB 의 시간과 주파수에 동기화됨으로써 서로간의 동기화를 획득할 수 있다. 그러나, D2D 통신을 수행하는 적어도 일부 UE 들이 eNB 커버리지 밖에 위치하는 경우에는, eNB 와 같이 D2D 통신을 수행하는 UE 들에게 공통의 동기 레퍼런스를 제공할 수 있는 객체가 더 이상 존재하지 않게 된다.

따라서, UE 간의 동기화를 위해서는 특정 UE 가 동기 레퍼런스가 되어 자신의 커버리지 안에 있는 UE 들에게 공통적으로 적용될 수 있는 동기를 제공해주는 방법이 사용될 수 있다. 이러한 동기 레퍼런스 신호를 제공하는 UE 를 Synch-RS(reference signal) UE 혹은 SR-UE 혹은 클러스터 헤드(cluster head)라고 정의하며 해당 UE 에 동기화된 UE 의 집합을 (D2D) 클러스터(cluster)라고 정의한다.

위와 같은 경우, D2D UE 중 어떤 UE 를 SR-UE 로 선출할 것인지에 대한 방법이 필요하다. 여기서, SR-UE 를 선출함에 있어, 서로 동기화 되지 않은 클러스터들이 너무 많이 중첩되지 않도록 함과 동시에, 일반적인 UE 분포에서 모든 UE 가 특정 클러스터에 동기화 될 수 있는 형태의 네트워크가 구성될 필요가 있다.

따라서, UE 는 이하 단계 1 내지 단계 4 에 따라, 자신이 SR-UE 가 될 것인지 혹은 다른 SR-UE 에 동기화될 것인지 여부를 결정하고, 각각에 단계에 대하여 정의된 동작을 따를 수 있다.

- SR-UE 판단 단계 1: 스캐닝 시간 구간 동안 동기 레퍼런스 신호을 탐색한다.

- SR-UE 판단 단계 2: SR-UE 가 되기 위한 경쟁에 참여할지 여부를 결정한다. 만약 경쟁에 참여하지 않는 경우에는 SR-UE 판단 단계 3 을 수행한다. 그러나, SR-UE 로 선출되기 위한 경쟁에 참여하는 경우에는 SR-UE 판단 단계 4 를 진행한다.

- SR-UE 판단 단계 3: 하나 혹은 그 이상의 SR-UE 의 클러스터(cluster)에 참가한다. 특정 자원 영역을 사용하여 전송을 하기 위해서는 해당 자원 영역에 링크된 동기 레퍼런스 신호를 사용하도록 한다.

- SR-UE 판단 단계 4: 동기 레퍼런스 신호의 전송을 위한 경쟁에 참여한다. 랜덤 백오프를 설정한 다음, 먼저 백오프 구간을 소진한 UE 가 경쟁에서 이기는 방식을 사용한다.

이때, 하나의 동기 레퍼런스에 대하여 특정 시간 구간만큼의 자원이 예약된다고 볼 수 있다. 여기서, 시간 구간의 크기(size)/양은 미리 정해질 수 도 있으나, 동기 레퍼런스 신호를 통해 전달될 수 도 있다. 즉, 동기 레퍼런스 신호 자체에 시간 구간의 크기에 대한 정보가 임베드된 형태이거나 동기 레퍼런스 신호를 통해 지정된 메시지 영역에서 포함되는 형태일 수 있다.

또한, SR-UE 가 되기 위하여 경쟁에 참여할 지 여부를 결정함(즉, SR-UE 판단 단계 2)에 있어서, 수신한 동기 레퍼런스 신호의 세기도 고려될 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 임계값을 두고 해당 임계값보다 수신된 동기 레퍼런스 신호의 세기가 큰 경우에는 경쟁에 참여하지 않고, 임계값보다 수신된 동기 레퍼런스 신호의 세기가 작은 경우에는 경쟁에 참여하도록 동작될 수 있다.

도 12 는 SR-UE 가 선출되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.

도 12 에서, SR-UE #1 은 제일 먼저 동기 레퍼런스 신호를 탐색한다. 이러한 동기 레퍼런스 신호 스캐닝 과정(즉, SR-UE 판단 단계 1)에서 어떠한 동기 레퍼런스 신호도 발견하지 못했다면, SR-UE 가 되기 위한 경쟁에 참여할 것으로 결정한다(즉, SR-UE 판단 단계 2). 따라서, 상술한 SR-UE 판단 단계 4 와 같이 랜덤 백오프 숫자를 선택하여 해당 백오프 슬롯(여기서, 백오프 슬롯은 일반적으로 서브프레임 구간보다 작고, 심볼 구간보다 큰 것으로 가정할 수 있다)만큼 백오프 과정을 수행한 후, 특정 자원 구간을 예약하여 자신에게 동기화된 UE 들(UE #10, UE #11)과 함께 D2D 통신을 수행할 수 있다. 나아가, 해당 자원 예약 구간이 종료되면 SR-UE #1 은 다시 경쟁에 참여할 수 도 있다.

이때, SR-UE #1 이 전송하는 동기 레퍼런스 신호를 임계값 이하로 수신하는 UE 는, 자신의 타이밍으로 상술한 SR-UE 판단 단계 1~4 를 수행한 후, SR-UE #1 과는 독립적으로 경쟁을 수행하여 자신의 클러스터(cluster)를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도 12(a)와 도 12(b)에서 SR-UE #2 는 SR-UE #1 로부터 수신되는 동기 레퍼런스 신호가 임계값 이하에 해당하므로, SR-UE #2 의 타이밍에 따라 SR-UE 로 선출되는 SR-UE 판단 단계를 수행할 수 있으며, 이에 따라, UE #21 및 UE #22 와 클러스터를 형성하여 D2D 통신을 수행할 수 있다.

또는, 도 12(c)와 같이 SR-UE #1 이 전송하는 동기 레퍼런스 신호를 임계값 이하로 수신하지만, 해당 신호를 디코딩 가능한 UE 가 경쟁에 참여하여 SR-UE 로 선출되는 경우가 있을 수 있다.

도 13 은 도 12(c)의 경우를 보다 구체적으로 설명하기 위한 참고도이다. 만약, 도 13 에서, SR-UE #2 는 SR-UE #1 의 동기 레퍼런스 신호를 임계값 이하로 수신하지만, 해당 신호를 디코딩 가능한 UE 라고 가정한다.

이때, SR-UE #2 는 SR-UE 판단 단계 2 에서 경쟁에 참여하기로 결정하면, 스캐닝 과정 혹은 백오프 과정에서 SR-UE #1 가 전송하는 동기 레퍼런스 신호를 수신함으로써 SR-UE #1 이 예약한 자원 구간을 알 수 있다. 즉, SR-UE #1 이 예약한 자원 구간이 만료되면 (SR-UR#1 과 SR-UE #2 간의) 경쟁이 시작되거나, 이전의 경쟁을 재시작(혹은 계속)할 수 있다. 또한, SR-UE #1 과 SR-UE #2 로부터 동기 레퍼런스 신호를 모두 수신 가능한 UE(즉, UE#11, UE#21)는, SR-UE #1 의 예약 자원 구간에서는 SR-UE#1 에 동기화되어 D2D 통신을 수행하고, SR-UE#2 의 예약자원 구간에서는 SR-UE#2 에 동기화되어 D2D 통신을 수행할 수 있다.

나아가, 전체 자원 영역을 다수의 영역으로 구분한 다음, 특정 동기 레퍼런스 신호가 특정 자원 영역에 링크될 수 도 있다.

도 14 는 본 발명에 따라 특정 동기 레퍼런스 신호를 특징 자원 영역에 링크하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다. 도 14 를 참조하여 설명하면, 전체 자원 영역을 N 가지 영역으로 분류하는 방법의 예로 여러 개의 서브프레임으로 구성된 자원 단위를 정의한 다음, 순차적으로 전체 자원을 자원 단위가 순차적인 인덱스(예를 들어, 1, 2, ..., N, 1, 2, N)가 반복되는 형태로 설정할 수 있다. 이때, 동기 레퍼런스 신호는 자신에게 링크되는 자원 영역에 대한 정보가 포함될 수 있다.

보다 구체적으로, 상술한 자원 영역 분할 방식이 적용된 본 발명의 동작을 설명한다. 즉, UE 가 SR-UE 로 선출되기 위한 경쟁에 참여할 지 여부를 결정함에 있어서, 수신한 동기 레퍼런스 신호의 세기를 고려하여 경쟁에 참여할 것인지 여부를 결정하게 된다. 만약, 동기 레퍼런스 신호에 링크된 자원 영역이 서로 구분되는 자원 영역인 경우에는, 특정 자원 영역에서는 임계 값을 초과하는 반면 다른 자원 영역에 대해서는 임계값을 초과하지 않는 경우가 있을 수 있다.

이 때, SR-UE 로 선출되기 위한 경쟁 참여 여부는 아래와 같은 기준에 따라 결정될 수 있다.

- 경쟁 참여 기준 1 : 임계값을 초과하는 신호가 하나라도 있으면 해당 신호를 전송하는 SR-UE 에 동기화하도록 한다. 즉, SR-UE 판단 단계 3 을 진행한다.

- 경쟁 참여 기준 2 : 임계값을 초과하는 신호가 있더라도 해당 신호에 링크된 자원 영역을 제외한 영역에서 임계값을 초과하는 신호가 발견되지 않으면 경쟁에 참여한다. 즉, 상술한 SR-UE 판단 단계 4 를 진행한다.

여기서, 경쟁 참여 기준 1)을 사용하는 것이 경쟁 참여 기준 2)를 사용하는 것보다, SR-UE 가 되는 UE 의 숫자는 감소한다. 즉, SR-UE 로 선출될 확률이 감소하게 된다.

SR-UE 판단 단계 4 에서 SR-UE 로 선출되기 위한 경쟁을 이하의 방식에 따라 수행될 수 있다.

- SR-UE 경쟁 방식 1 : 사용할 자원 영역(resource region)을 결정하지 않고, 랜덤 백오프하는 방식

SR-UE 판단 단계 4 에서, 자원 영역이 구분되지 않은 경우와 마찬가지로 경쟁 과정을 수행하며, 경쟁에서 이긴 UE 는 백오프가 소진된 시점부터 동기 레퍼런스 신호를 전송할 수 있다. 즉, 백오프가 소진된 시점에 예약할 자원 영역이 결정된다. 이 자원 영역은 다른 SR-UE 와 중첩되지 않는 자원 영역이 도 14(a)와 같이 비동기식으로 설정되어 예약될 수도 있고, 도 14(b)와 같이 동기식으로 설정될 수 도 있다.

동기식을 사용하는 경우에는 동기 레퍼런스 신호에 구분된 자원 영역의 경계(boundary)를 인식할 수 있도록 경계에 대한 정보가 포함되어야 할 것이다.(예를 들면 몇 심볼, 서브프레임 이후 구분된 자원 영역의 경계가 존재하는지에 대한 값)

- SR-UE 경쟁 방식 2 : 사용할 자원 영역(resource region)을 결정하여, 랜덤 백오프하는 방식

구분된 자원 영역에 대하여, 다른 SR-UE 에 의하여 선점되지않은 자원 영역 중 일부를 선택하여 사용할 것으로 결정한 후, 해당 자원 영역에 대하여만 백오프를 수행하는 방식이다.

도 15 는 SR-UE 경쟁 방식 2 를 설명하기 위한 참고도이다. 도 15 를 참조하여 설명하면, SR-UE 경쟁 방식 2)는 SR-UE 경쟁 방식 1)과 달리 SR-UE #2 가 3 가지로 분류된 자원 영역에 대하여 자원 영역 3 을 선택한 경우, 백오프 과정이 자원 영역 2 번에 대하여는 진행되지 않음을 알 수 있다.

SR-UE 판단 단계 4 에서 랜덤 백오프를 수행할 때 선택될 수 있는 최대 백오프의 값, 즉 백오프 윈도우가 동일하더라도 어떠한 경쟁 방식(예를 들어, 상술한 SR-UE 경쟁 방식 1 혹은 SR-UE 경쟁 방식 2)을 사용하는지에 따라 그 효과가 달라질 수 있다.

다시 말하면, 백오프를 소진시킬 수 있는 구간이 클수록 그 효과는 작은 백오프 윈도우로부터 랜덤 값을 선택한 것과 같은 효과를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 15 의 경우, 자원 영역 3 만을 사용 가능한 것으로 보고 자원 영역 3 에서만 백오프를 소진시키는 것은, 자원 영역 2 와 3 을 모두 사용 가능한 것으로 보고 백오프 값을 소진시키는 경우에서 상대적으로 매우 큰 백오프 값이 설정된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 이러한 불평등을 해결하기 위하여 유효 백오프 윈도우를 정의하여 사용될 수 있으며, 유효 백오프 윈도우란 공통으로 적용되는 백오프 윈도우 값을 사용 가능한 자원 영역의 양으로 정규화(normalize)한 것으로 정의될 수 있다.

이 때, 도 13 에서 설명한 경우와 마찬가지로, SR-UE #1 과 SR-UE #2 를 모두 수신 가능한 UE(예, UE#11, UE#21)은 SR-UE #1 의 예약 자원 구간에서는 SR-UE#1 에 동기화되어 D2D 통신을 수행하고, SR-UE#2 의 예약 자원 구간에서는 SR-UE#2 에 동기화되어 D2D 통신을 수행할 수 있다.

한편, 경쟁에서 이긴 SR-UE 가 자원을 예약하여 사용하게 되므로, 이러한 자원 예약이 정적(static)으로 수행되는 경우, UE 의 이동성(mobility) 및 시변하는(time-varying) 네트워크의 특성을 반영하기 힘들 뿐 아니라, 특정 UE 만이 계속적으로 SR-UE 로 동작되는 불평등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, SR-UE 로 동작할 수 있는 유효 시간 구간을 미리 설정하거나, 동기 레퍼런스 신호에 유효 시간 구간을 포함할 수 있다. 유효 시간 구간을 포함하는 동기 레퍼런스 신호를 수신한 UE 들은, 남은 유효 시간을 알 수 있으며, 해당 유효 시간이 만료되면 자신이 SR-UE 로 동작하였는지 여부와 관계없이 만료 시점부터 랜덤 백오프를 다시 수행할 수 있다. 또한, 다른 SR-UE(예, SR-UE #2)로부터 유효 시간을 획득한 SR-UE(예, SR-UE #1)는 동일한 유효 시간이 적용될 수 있도록, 이미 소진한 자신(즉, SR-UE #1)의 유효 시간을 제외하고 다른 SR-UE(즉, SR-UE #2)남은 유효 시간을 동기 레퍼런스 신호에 포함하여 전송할 수 도 있다. 이러한 방식을 사용하면, 일정한 시간 구간이 지나면, 특정 SR-UE 를 기준으로 동기화된 모든 UE, SR-UE 들은 동시에 평등한 관계에서 다시 경쟁을 수행할 수 있다.

즉, SR-UE 판단 단계 1 에서 어떤 동기 레퍼런스 신호도 임계값 이상으로 수신되지 않거나, 혹은 예약 유효 구간이 만료되면, UE 는 SR-UE 를 선출하기 위한 경쟁에 참여할 수 있으며, 상술한 SR-UE 판단 단계 4 에서와 같이 랜덤 백오프 과정을 수행하게 된다. 백오프 과정 중 다른 SR-UE 로부터 전송되는 해당 예약 구간에서 연기(defer)하면서 계속해서 랜덤 백오프 과정을 진행하거나, 해당 SR-UE 로부터 동기를 획득한 후 가용 자원 영역을 선택하여, 해당 자원 영역에서 랜덤 백오프 과정을 진행할 수 있을 것이다.

나아가, SR-UE 로부터 SR(Synchronization Reference) 신호를 수신한 UE 는, SR-UE 와 동일한 SR 전송 구간에서 수신한 SR 신호를 릴레이 할 수 있으며, 혹은 SR-UE 와 상이한 SR 전송 구간에서 수신한 SR 신호를 릴레이 할 수 도 있다. 이하에서는 SR-UE 로부터 SR 신호를 수신한 후, 이를 릴레이하는 UE 를 설명의 편의상 SR-릴레이 UE 로 지칭하나, 이는 단순히 SR 신호를 릴레이하는 UE 로 해석해서는 아니될 것이며, 경우에 따라서는 SR 신호가 아닌 다른 신호를 릴레이 할 수 있는 UE 로 해석되어야 할 것이다.

도 16 와 도 17 은 SR-UE(예, SR-UE #1)의 SR 신호를 수신한 SR-릴레이 UE(예, UE #11)가 해당 신호를 릴레이하는 경우를 나타낸다.

도 16 에서는, UE #2 는 SR-UE 로 동작할 수 있다고 가정한다. 도 13 와 달리, SR-UE #2 는 SR-UE #1 의 커버리지에 속하지 않아도, SR-릴레이 UE(Relay UE)인 UE #11 로부터 SR-UE #1 의 자원 예약 정보를 수신할 수 있으면, 해당 자원을 회피하여 자원 영역을 예약하면서 자신(즉, UE #12)의 클러스터(cluster)를 형성할 수 있다.

이때, 새로이 SR-UE 가 될 것인지의 여부는, 다른 SR-UE 로부터 직접 검출된 신호의 크기(size)로부터 결정된다. 나아가, 인접한 UE 가 다른 SR-UE 의 정보를 릴레이해 준 경우에는 비록 높은 크기의 신호를 인접한 UE 로부터 수신하여도, SR-UE 로부터의 직접 신호의 수준이 나쁘다면 여전히 SR-UE 로 경쟁할 수 도 있다.

따라서, 도 17 와 같이 UE #11 이 SR-릴레이 UE(Relay UE)로 동작하여 SR-UE #2 가 수신하는 SR-릴레이 UE(즉, UE #11)를 통한 SR 신호가 임계값 이상이더라도, SR-UE #1 으로부터의 수신 신호 수준이 임계값을 초과하지 않으면 경쟁에 참여할 수도 있다.

SR 릴레이 및 프레임 구조

이하에서는, 본 발명에 따라 SR-릴레이 UE(Relay UE)가 전송하는 SR 신호의 구조에 대하여 설명한다.

SR-릴레이 UE(Relay UE)가 릴레이하는 SR 신호의 전송 자원은 여러 가지 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, SR-UE 가 전송하는 SR 신호를 수신한 UE 는 SR 전송 구간이 지난 후, 다음 전송 구간부터 SR-UE 가 사용하는 자원과 동일한 자원영역에서 동일한 신호를 전송할 수 있다.

또는 다른 예로, SR-릴레이 UE 를 위한 SR 신호 전송 구간을 정의할 수도 있다. 이때 SR-릴레이 UE 가 릴레이하는 SR 신호는 SR-UE 의 SR 신호와 동일하지 않을 수 있으며, SR-릴레이 UE 의 SR 신호 전송 구간은 SR-UE 의 SR 신호 전송 구간에 이어서 (연속적으로) 할당되거나, 특정 인터벌(interval)을 두고 한 번 혹은 (특정 횟수만큼) 반복적으로 SR 신호 전송 구간 내에서 할당될 수 있다. 여기서, 상기 특정 인터벌은 미리 정해진 값이 사용되거나, 상위 계층 신호(예, RRC) 혹은 SR-UE 가 전송하는 신호에 포함될 수 있다.

도 18 은 SR-릴레이 UE 의 릴레이되는 SR 신호 전송 자원 영역이, SR-UE 의 SR 신호 전송 자원 영역과 연속적으로 할당되는 경우를 나타낸다. 도 18 에서, SR-릴레이 UE 는 SR-UE 로부터 SR 신호를 수신한 후 다음 자원 영역(예, 서브프레임) 에서 SR 신호를 전송하여야 하므로, SR-UE 의 SR 신호 전송 영역과 SR-릴레이 UE 의 SR 신호 전송 영역 사이에는 송수신 전환 구간(tx-rx switching period, ex, guard time)이 정의될 필요가 있다.

도 19 는 SR-릴레이 UE 로부터 릴레이되는 SR 신호 전송 자원 영역이, SR-UE 의 SR 신호 전송 자원 영역으로부터 특정 인터벌, 즉, SR 릴레이 인터벌(SR relay interval) 구간 후 할당된 경우를 나타낸다. 도 19 에서는, 하나의 SR 전송 주기 안에 SR-릴레이 UE 의 SR 전송 자원 구간이 한번 할당된 경우를 나타내었으나, 도 19 에 나타난 경우로 한정되어서는 아니되며, 다수의 자원 영역이 다수의 인터벌(interval)구간을 가지고 할당된 경우도 본 발명이 적용되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

특히, 인터벌(interval)이 여러 개의 서브프레임 단위로 이루어 지는 경우에는 FDD 와 TDD 에 대하여 인터벌 값/크기가 달라질 수 있다. 예를 들어, FDD 의 경우 4 또는 8 의 배수에 해당하는 서브프레임만큼의 인터벌을 가지는 반면, TDD 의 경우 5 또는 10 의 배수에 해당하는 서브프레임만큼의 인터벌을 가질 수도 있다. 따라서, FDD 에서 인터벌이 8 인 경우를 예로 들면, SR-UE 의 SR 신호 전송 서브프레임이 #n 이라고 할 때, SR-릴레이 UE 의 SR 신호 전송 자원 영역은 #n+8 (혹은, #n+8, #n+16, ...등) 로 할당될 수 있다.

또한, 하나 이상의 릴레이들에 대하여, 시간 영역뿐 아니라 주파수 영역에서 구분되는 자원 영역을 이용하여 SR 신호를 릴레이하도록 설정될 수 도 있다. 특히, 이때 SR 신호가 릴레이되는 주파수 영역은, SR-UE 의 SR 신호 전송 주파수 영역과 일치하지 않을 수도 있다. 예를 들어, SR-UE 가 중심 6 RB(center 6RB)를 사용하는 경우에, SR-릴레이 UE 는 중심 6 RB(center 6RB)가 아닌 주파수 영역을 사용할 수 있으며, 서로 다른 SR-릴레이 UE 들은 서로 다른 주파수 영역을 사용할 수도 있다.

나아가, SR-UE 는 자신의 클러스터 안에서 D2D 통신에 사용할 특정 자원 영역을 반복적으로 예약(즉, 특정 반복 자원 영역)할 수 있고, 이는 SR 신호에 포함되어 브로드캐스트될 수 있다.

도 20 은 SR-UE 로부터 특정 반복 자원 영역이 예약되어 D2D 에 할당되는 것을 나타낸 것으로, SR-UE #1 의 SR-릴레이 UE, 즉 SR-릴레이 UE #11 로부터 해당 자원 영역에 대한 정보를 수신한 SR-UE #2 는 SR-UE #1 이 예약한 자원 구간을 회피하여 자신(즉, SR-UE #2)이 사용할 자원 영역을 선택할 수 있다. 여기서, D2DSS 는 SR 신호를 의미하거나 SR 신호를 포함할 수 있다.

이때, 예약 자원 영역의 정보는 SR 신호의 전송 시점으로부터 전송 인터벌과 주기를 포함할 수 있으며, 해당 자원 영역이 몇 번 반복적으로 나타나는지에 대한 횟수(count) 혹은 완료 시점을 포함할 수 있다. 릴레이가 전송하는 자원 예약 정보는, SR-릴레이 UE 가 D2DSS 를 전송하는 시점이 미리 정해진 경우, 즉 수신 UE 가 해당 D2D 전송 시점을 알고 있는 경우에는 SR-UE 가 전송하는 D2DSS 가 포함하는 자원 예약 정보와 동일할 수도 있으며, 수신 UE 가 해당 D2D 전송 시점을 알지 못하는 경우 (그리고/혹은 SR-릴레이 UE 가 D2DSS 를 전송하는 시점이 미리 정해지지 않은 경우)에는 SR-릴레이 UE 가 전송하는 D2DSS 의 시점에 따라 (재)설정될 수 있다.

한편, 해당 자원 영역 예약 정보는, SR-UE 가 형성하는 클러스터가 부분 커버리지(partial coverage)인 경우 등에서는 명시적으로 WAN 통신에 사용되는 자원 영역 정보를 포함할 수도 있고, WAN 통신에 사용되는 자원 영역 위치를 회피하여 자원 영역이 예약될 수 있다. 또한, SR-릴레이 UE 가 SR 신호를 릴레이하는 자원 영역에도 마찬가지로 예약될 수 있다.

각 클러스터가 예약된 자원을 사용하여 D2D 데이터 통신을 수행하는 것은, SR-UE 가 UE 들의 송수신 자원 영역을 스케줄링하는 방식이 사용될 수도 있고, 해당 예약 자원에 한하여 분산된 방식이 사용될 수도 있을 것이다. 분산된 방식을 사용하는 경우, 예를 들면, D2DSS 에서 예약 정보가 전송되면 이후 처음 나타나는 자원 영역의 특정 부분(예, 최초 출연하는 서브프레임 등)을 D2D 통신 경쟁 구간으로 사용하고, 해당 경쟁 구간에서 선출된 SR-UE 가 이후 남은 예약 자원을 사용하여 D2D 송신 혹은 수신을 수행할 수 있다.

한편, D2DSS 의 경우, 그 일부 혹은 전부를 반복하거나 가비지 신호(garbage signal, 정보를 포함하지 않는 더미(dummy) 신호)를 추가 삽입하는 방식 등을 통해 그 전송 구간이 가변되도록 할 수 있다. 이는 최초 경쟁 기반으로 자원을 예약할 때, SR-UE 의 랜덤 백오프가 완료되는 시점과 먼저 자원을 예약한 SR-UE 에 의해 구분된 자원 영역 구간의 경계가 일치하지 않는 경우의 문제를 해결하기 위함이다.

도 21 은 D2DSS 의 백오프 완료 시점과 SR-UE 에 의해 구분된 자원 영역 구간의 경계가 일치하지 않는 경우를 설명한다. 도 21(a)의 경우, SR-UE #2 는 서브프레임의 중간에서 백오프가 완료되어 D2DSS 전송을 시도할 수 있다. 도 14 에서 나타나듯이 이러한 자원 예약 방식도 본 발명의 동작 가능한 일 실시예일 수 있으나, 이러한 경우 SR-UE #2 의 자원 영역 경계는 SR-UE #1 와 상이하게 되어 비효율적인 자원 사용이라는 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 도 21(b)의 경우와 같이, 백오프 완료가 서브프레임의 중간에서 발생하는 경우, 다음 서브프레임 시작 시점까지 추가적으로 D2DSS 를 반복 전송하는 등의 방식으로 자원을 연속적으로 점유하여 SF 경계가 SR-UR #1 과 동기화될 수 있다. 즉, SR-UE 는 D2DSS 를 전송할 때, 백오프(back off)가 완료되는 시점이 서브프레임의 경계와 일치하지 않으면, 다음 서브프레임 경계 시작 시점까지 자원을 계속하여 점유할 수 있도록 D2DSS 를 반복 전송하여, 서브프레임 동기화된 상태로 자원 영역을 선점하도록 할 수 있다.

따라서, SR-UE 에 대하여 D2DSS 를 적어도 소정 횟수 이상만큼 반복하여 전송해야한다는, 즉, 최소 전송 횟수에 대한 임계치/설정/규정이 존재할 수 있으며, 이는 무선 통신 환경등의 주어진 상황에 따라서 최소 전송 횟수 이상의 추가적인 전송은 선택적(optional)하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 백오프(backoff) 완료 시점이 서브프레임의 중간에 위치하는 경우는, 최소 전송 횟수보다 D2DSS 를 추가적으로 전송하는 것이 가능하며 추가적으로 전송하는 횟수는 다음 서브프레임 경계 시점까지로 유연하게 설정될 수 있다. 그러나, 백오프(backoff) 완료 시점이 서브프레임의 중간에 위치하지 않은 경우에는, 최소 전송 횟수만큼만 전송하도록 설정될 수 있다.

도 22 는 D2DSS 신호의 구체적인 경우를 나타내는 참고도이다. 도 22 에서, SR-UE 의 D2DSS 신호 전송 후 연속적으로 SR-릴레이 UE 의 D2DSS 신호 전송이 이루어진다고 가정한다. 이때 D2DSS 는 PSS 와 SSS 가 4 회씩 반복(repetition)되고, 이어서 PD2DSH 가 나타나는 형태로 PSS(4+α 심볼)+SSS(4 심볼)+PD2DSCH(6 심볼)로 구성되는 것으로 가정하였다. PSS, SSS 를 통해 UE_ID 등을 획득할 수 있으며 자원 예약 정보는 PD2DSCH 에서 전송될 수 있다.

도 22 에서는 D2DSS 전송 구간을 가변적으로 정의하기 위하여, PSS 반복(repetition) 횟수를 가변적으로 설정하는 것을 예로 들었다. 즉, SR-UE 는 최소 PSS 를 4 회 반복하여야 하며, 랜덤 백오프가 서브프레임의 중간에 완료되는 경우에 한하여 선택적으로(optionally) α 만큼(여기서, α 를 0 에서 11 혹은 13 의 값 중 하나를 가질 수 있도록 정의)의 횟수가 추가적으로 전송될 수 있는 형태이다.

하지만 이외에도 이를 변형한 여러 가지 형태가 가능할 수 있으며, PSS/SSS 와 구분되어 이러한 용도에 특정된 SS 를 따로 정의하여 PSS 이전 혹은 이후에 임의의 횟수만큼 repetition 되어 전송될 수 있도록 하는 것도 가능하다.

SR의 멀티 홉 릴레이

UE 는 SR-UE 로부터 직접 D2DSS/PD2DSCH 를 수신하지 않은 경우(즉, SR-UE 로부터의 SR 신호가 임계값 이하인 경우)에도 SR-릴레이 UE 로부터 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 경우(즉, Relay UE 로부터의 SR 신호가 임계값 이상인 경우)에는 상술한 본 발명에 따른 SR 의 릴레이 방식과 유사하게 SR-릴레이 UE 로 동작할 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 멀티 홉 릴레이가 수행되는 경우, D2DSS 등은 다중 홉으로 전달될 수 있고, 하나의 SR-UE 에 동기화된 클러스터의 사이즈가 홉 수의 제곱에 비례하여 증대될 수 있다.

이때, D2DSS 등이 릴레이되는 홉 수에 제한을 둠으로써 동일 동기 신호를 사용하는 클러스터 사이즈가 적절히 유지되도록 조절(regulate)될 수 있다. 이를 위하여, D2DSS/PD2DSCH 등은 홉 카운트를 포함할 수 있다. 즉, UE 는 자신이 수신한 D2DSS/PD2DSCH 등을 릴레이 할지에 대한 여부를 결정함에 있어서, 자신이 수신한 D2DSS/PD2DSCH 의 홉 카운트를 보고 해당 홉 카운트가 미리 정해진 값(예, N)보다 크면 SR-릴레이 UE 로 동작하지 않고, 미리 정해진 값(즉, N) 보다 작거나 같으면 SR-릴레이 UE 로 동작한다. 이때, 서로 다른 홉카운트를 가진 여러 개의 D2DSS/PD2DSCH 를 수신하는 경우에는, 최소 홉카운트를 기준으로 하거나, 혹은 최대 홉카운트를 기준으로 D2DSS/PD2DSCH 등을 릴레이 할지에 대한 여부를 결정할 수 있다. 이때, UE 는 릴레이 동작을 함에 있어 자신이 릴레이 전송하는 D2DSS/PD2DSCH 의 홉카운트 값은 수신한 D2DSS/PD2DSCH 의 최소 홉 카운트에 1 을 더한 값으로 하여야 한다.

한편, D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE 가 SR-UE 로 동작할 지 여부를 결정하는 것은, 상술한 1 홉 릴레이(1 hop relay)의 경우와 유사하게 결정될 수 있다. 즉, UE 는 임계값 이상으로 수신한 D2DSS/PD2DSCH 의 홉 카운트가 미리 정해진 값(K, 여기서, K＜=N) 보다 크면 SR-UE 로 동작할 수 있다. 즉 경쟁(contention)에 참가할 수 있다. 나아가, 상기 미리 정해진 값(즉, K 값)은 D2DSS/PD2DSCH 를 통하여 전달될 수 있다. 이때, 서로 다른 홉카운트를 가진 여러 개의 D2DSS/PD2DSCH 를 수신하는 경우도 가능한데 이러한 경우에는 i)최소 홉카운트 혹은 최대 홉카운트를 기준으로 하거나, ii)수신 전력의 품질이 가장 우수한 D2DSS/PD2DSCH 를 기준으로 할 수 있다. 예를 들어, 수신 전력의 품질을 기준으로 할 경우, 만일 동일한 SR-UE 로부터 시작된 D2DSS/PD2DSCH 가 서로 다른 UE 로부터 서로 다른 자원을 사용하여 릴레이되어 수신된다면, 한 UE 는 동일 홉카운트를 가지는 서로 다른 D2DSS/PD2DSCH 를 여러 개 수신할 수도 있으며, 이 때 동일 SR-UE 로부터 기인한 동일 홉카운트의 D2DSS/PD2DSCH 를 하나의 수신 신호로 결합한 신호의 품질을 기준으로 할 수도 있다.

도 23 은 SR 의 멀티 홉 릴레이를 설명하기 위한 참고도이다. 도 23 에서, D2DSS/PD2DSCH 등을 릴레이 할지에 대한 여부에 대한 임계치(즉, N)은 3 으로 설정되었으며, D2DSS/PD2DSCH 의 홉 카운트에 대한 임계치(즉, K)는 2 로 설정되었다고 가정한다. 여기서, N 과 K 는 미리 정의된 값이 사용되거나, 상위 계층 시그널링(예, RRC)을 통하여 설정되거나, 물리계층 신호(예, D2DSS/PD2DSCH)등에 포함되어 전달 될 수 있다.

도 23 에서, SR-UE #1 으로부터 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE#1 은 릴레이 D2DSS/PD2DSCH 전송 구간(여기서, SR-UE 의 D2DSS/PD2DSCH 전송 구간과 동일할 수 있으나, 상이할 수 도 있다)에서 "홉카운트=2" 의 정보를 포함한 D2DSS/PD2DSCH 를 릴레이 전송한다. 이를 수신한 UE #2 는 "홉카운트=3" 의 정보를 포함한 D2DSS/PD2DSCH 를 릴레이 전송하며, 마찬가지로 "홉카운트=3" 의 정보를 포함한 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE #3 는 "홉카운트=4" 의 정보를 포함한 D2DSS/PD2DSCH 를 릴레이 전송한다. 그러나, UE#3 으로부터 릴레이된 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE #4 에 대하여는, UE #3 의 홉카운트가 N=3 보다 크므로 UE #4 는 SR-릴레이 UE 로 동작하지 않는다.

반면, K 값은 SR-UE 의 수를 적절하게 유지하기 위한 것으로, 이 값이 N 과 상이할 수 있으며, 만약 K 와 N 이 상이한 경우에 UE 는 홉카운트가 K+1, …, N 에 해당하는 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 경우에도 SR-UE 로 동작 가능하다. 따라서 도 23 의 경우, UE #4 뿐 아니라 UE #3 도 SR-UE 로 동작할 수 있다.

특히, D2DSS/PD2DSCH 등과 같은 SR 신호는 커버리지(coverage)가 중요하여 전력(power)의 상한이 일반적인 통신 신호(communication signal) 보다 높을 수 있다. 즉, 통신 신호(Communication signal)의 전력 상한은 부분 커버리지(partial coverage)와 같은 경우에는 eNB 가 SR-릴레이 UE 를 통하여 조절할 수도 있는데, 이 때에도 D2DSS/PD2DSCH 등과 같은 SR 신호(예, 클러스터 헤드의 직접 전송이나, UE 들의 릴레이 전송)은 통신 신호의 전송 전력보다 더 높은 전송 전력이 설정될 수 있다. 가령, 통신 신호(communication signal)의 전력 상한은 D2DSS/PD2DSCH 와 같은 SR 신호를 통하여 전달되는 반면, SR 신호 자체는 그 상한보다 더 큰 값을 사용할 수 있다. 예를 들어, 단말의 최대 전송 전력을 사용하거나, 통신 신호의 전송 전력 상한에 일정한 오프셋(offset)이 추가된 새로운 상한 값으로 사용되거나, D2DSS/PD2DSCH 나 사전의 설정을 통하여 특정 값으로 사용될 수 있다.

도 24 및 도 25 은 릴레이 신호 전송을 위한 자원 영역을 설명하기 위한 참고도이다.

SR-릴레이 UE 의 D2DSS/PD2DSCH 전송 자원은 도 18 내지 도 23 에서 상술한 바와 같이, 서로 구분된 자원 영역을 사용하여 전송될 수 있다. 도 24 는 SR-UE 의 D2DSS/PD2DSCH 등 SR 신호 전송 후, 첫 번째, ..., N 번째 홉의 릴레이 신호 전송 구간이 설정된 경우를 나타낸다. 이 때, 각 릴레이 구간 사이에는 송수신 전환(tx-rx 전환)등을 고려하여 일정한 간격(gap)이 존재할 수 있다.

또한, 도 25 과 같이, N 홉의 릴레이 동작이 가능하도록 하기 위하여 N 개의 구분된 D2DSS/PD2DSCH 전송 구간을 설정하되, D2DSS 의 일부 및 PD2DSCH 에 대하여 순차적으로 릴레이 하는 것도 가능하다. 이때, 서로 다른 홉에 대해 전송되는 각각의 D2DSS 일부 및 PD2DSCH 사이에는 송수신(tx-rx) 전환을 위한 보호 구간(guard period)이 필요할 것이다. 도 25 과 같은 릴레이 방식은 히든 노드(hidden node) 문제를 해결하는데 보다 효과적일 수 있다.

SR-UE 선택

이상에서는 UE 가 수신한 D2DSS/PD2DSCH 의 수신 신호 품질(SINR, RSRP 등) 이나 홉 카운트를 기준으로, 독립된 SR-UE 혹은 SR-릴레이 UE 로 동작할 지 여부를 결정하는 방안에 대하여 설명하였다.

이하에서는, 본 발명에 따른 다수의 SR-UE 로부터 구분된 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE 가, 어떤 SR-UE 에게 동기화할 지를 선택하는 방법에 대하여 설명한다.

이 때, 다수의 SR-UE 는 동기 소스가 되는 SR-UE 및 (SR 을 릴레이하는) SR-릴레이 UE 를 모두 포함할 수 있다. 또한, 동기화하는 SR-UE 를 선택하는 것은 동기화할 D2DSS/PD2DSCH 를 선택하는 것으로 해석될 수 있으며, 둘 이상의 SR-UE 가 동일한 동기 신호를 동일 자원 영역에서 전송하는 경우 등을 포함한다.

도 26 은 임의의 UE 가 다수의 SR-UE 로부터 구분된 D2DSS/PD2DSCH 를 수신하는 경우를 나타낸다. 예를 들어, UE #0 는 SR-UE #0 와 SR-UE #1 으로부터 D2DSS/PD2DSCH 를 (동시에) 수신할 수 있다. 이러한 경우, UE 는 상술한 바와 같이 수신한 동기 신호의 품질을 기준으로 동기화할 SR-UE 를 선택하는 경우 아래와 같이 동작할 수 있다.

- SR-UE 선택 방식 #1: a)수신한 동기 신호의 품질이 특정 수준 γ 이상인 SR-UE 가 하나 이상인 경우. a-1)하나의 SR-UE 로부터 동기 신호를 수신한 경우에, UE 는 해당 동기 신호의 전송 SR-UE 에 동기화한다. a-2)둘 이상의 SR-UE 로부터 동기 신호를 수신한 경우 UE 는 가장 낮은 홉 카운트를 가지는 SR-UE 에 동기화한다. 여기서, 가장 낮은 홉 카운트가 동일한 SR-UE 가 둘 이상인 경우, 이들 가운데 임의의 SR-UE 를 선택하여 해당 SR-UE 에 동기화한다. 그러나, b)수신한 모든 동기 신호의 품질이 특정 수준 γ 미만인 경우, UE 는 독립적인 동기 소스로 동작할 수 있다.

- SR-UE 선택 방식 #2: 상기 SR-UE 선택 방식 1 에 따르나, 상기 SR-UE 선택 방식 1 과 달리 수신한 모든 동기 신호의 품질이 특정 수준 γ 미만인 경우에도 해당 동기 신호 중 수신 품질이 가장 좋은 SR-UE 에 동기화하도록 동작할 수 있다.

- SR-UE 선택 방식 #3: 수신 동기 신호 중 신호의 품질이 제 1 수준인 신호 품질 γ 이상인 SR-UE 가 존재하지 않는 경우에 대하여, 다음 수준인 제 2 수준의 신호 품질 기준을 적용하여 동일한 방식으로 동기화할 SR-UE 를 선택하도록 할 수 있다. 즉, 다 계층의 신호 품질 기준 값을 정의하여 최초 기준 값을 만족하는 SR-UE 가 없는 경우에는 차 계층의 기준 값을 만족하는 SR-UE 를 선택하도록 하는 것이다. 예를 들어, N 수준의 기준 값을 γ(0)＞ γ(1)＞... ＞γ(N-1) 과 같이 정의할 수 있다.

도 27 은 상술한 신호 품질의 수준 값(즉, N)을 적용하였을 때 SR-UE 를 선택하는 방식을 순서도로 나타낸 것이다. 상기 SR-UE 선택 방식 1 에서 개시한 바와 같이, 특정 수신 신호 품질 기준을 만족하는 SR-UE 가 둘 이상인 경우에 대하여 홉 카운트가 가장 적은 SR-UE 를 선택할 수 있으며, 가장 적은 홉 카운트를 가지는 SR-UE 역시 둘 이상인 경우에는 이들 중 임의로 하나가 선택될 수 있다.

만약, 도 27 에서도, 최하위 수준의 수신 신호 품질을 만족하는 SR-UE 가 검출되지 않은 경우에는, 상술한 SR-UE 선택 방식 2 와 마찬가지로 그 중 가장 수신 신호 품질이 우수한 SR-UE 에 대하여 동기화하도록 할 수 있다.

도 28 은 UE 가 SR-릴레이 UE 혹은 SR-UE 로 동작하기 위한 방식을 설명하는 순서도이다. UE 가 SR-릴레이 UE 혹은 SR-UE 로 동작함에 있어, 최대 홉 카운트의 제약이 있는 경우에는 도 28 에서 나타난 바와 같이 UE 의 최대 홉 카운트를 초과하지 않을 것인지 여부를 결정하는 부분이 필요하다. 특히, 도 28 에서 나타난 방식은, 수신한 동기 신호의 품질이 아무리 우수하더라도 상대적으로 너무 큰 홉 카운트를 가지는 SR-UE 에게 동기화되는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.

도 29 는 UE 의 동기 목적에 따른 차등 신호 품질 기준 적용 방식을 설명하기 위한 참고도이다. 도 29 와 같이 다 수준(즉, γ(0), γ(1), γ(2))의 SINR 기준 값을 설정한 후, 각 UE 는 i)도 27 과 관련하여 상술한 SR-UE 선택 방식 2 에 따라 자신의 동기화 목적을 결정하거나, ii)반대로 자신의 동기화 목적에 따라 다른 기준 값을 적용할 수 있다. 예를 들어, UE 는 γ(0) 이상의 수신 신호 품질을 가지는 SR UE 를 발견하지 못하면 자신이 독립적인 동기 소스로 동작하되, γ(1) 이상의 수신 신호 품질을 가지는 SR UE 를 발견할 수 있으면 SR-릴레이 UE 로 동작할 수 있다. 혹은, 반대로 특정 UE 가 non-SR UE (SR-릴레이 UE 나 SR-UE 에게 동기화 되지만, 자신은 동기 소스(SR)로 동작할 수 없는 UE)로 동작하기로 결정하거나 설정되면, 동기화될 SR-UE 를 선택함에 있어 γ(0) 의 신호 수신 신호 품질을 기준으로 적용하고, SR-릴레이 UE 로 동작하기로 결정하거나 설정된 UE 는 동기화될 SR-UE 를 선택함에 있어 γ(1) 의 신호 수신 신호 품질을 기준으로 적용하도록 하도록 설정될 수 있다.

- SR-UE 선택 방식 #4 : 하나 이상의 SR-UE로부터 구분된 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE가 어떤 SR-UE에게 동기화할 지를 선택하는 방식으로, 홉 카운트를 기준으로 구분한 SR-UE 집합들에 대하여 수신 신호 품질 기준 값을 이차적으로 적용하는 것도 가능하며, 상술한 SR-UE 선택 방식 2 와 마찬가지로 홉 카운트에 대해서도 다 계층의 수준을 정의하는 것이 가능하다. SR-UE 선택 방식 4 는 홉 카운트의 기준을 어떤 값으로 설정하는지에 따라, 상술한 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 3 을 적용하였을 때와는 다른 SR-UE가 선택될 수 있다. 예를 들어, 홉 카운트 1 의 SR-UE #0 의 SINR보다 홉 카운트 2 의 SR-UE #2 의 SINR가 높은 값을 가지면서 둘 다 SINR 기준 값을 만족할 때, 기준 홉 카운트를 2 로 설정하게 되면, SR-UE 선택 방식 4은 SR-UE#2 이 선택되는 반면, 상술한 SR-UE 선택 방식 1 내지 3 이 적용되면 SR-UE #1 이 선택될 것이다. 물론, 홉 카운트의 기준이 1 로 설정되면 SR-UE 선택 방식 1-3 과 SR-UE 선택 방식 4 는 동일한 SR-UE가 선택될 수 있다.

나아가, 최대 가능 홉 카운트에 대해서 SR-UE 선택 방식 4 를 적용한 후, 추가적으로 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 3 중 적어도 하나를 적용할 수도 있는데, 이러한 경우 최대 홉 카운트를 넘지 않는 SR-UE 를 먼저 선별한 후 각 SR-UE 로부터의 수신 신호 품질을 비교하여 동기 레퍼런스(SR)를 선택하게 될 것이다.

SR-UE (재)선택 및 릴레이 능력 지시

SR-UE (재)선택 및 릴레이 능력을 지시함에 있어서, UE 는 발견한 SR-UE 가 모두 최대 가능한 홉 카운트를 가지는 경우에 대해서 설명한다.

최대 홉 카운트를 가지는 SR-UE 에 대하여 SR-UE 선택과 관련하여 상술한 SR-UE 선택 방식 1 내지 4 를 적용할 수 있다. 단, 이때 SR-UE 에 동기화한다고 함은 non-SR UE, 종속적(dependent) SR-UE 로 동작할 수 있음을 의미하는 것으로, SR-릴레이 UE 로의 동작은 불가능하다.

이때, 수신 신호 품질이 특정 수준 이상인 SR-UE 가 존재하지 않는 경우에 대하여는, 상술한 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 4 중 어떤 방식을 적용하는지에 따라 UE 동작이 다르게 정의될 수 있다. 예를 들어, 상술한 SR-UE 선택 방식 2 를 사용하면 SR-UE 중 가장 신호 품질이 우수한 SR-UE 에게 동기화하여 non-SR-UE, 종속적(dependent) SR-UE 로 동작할 것이며, SR-UE 선택 방식 1 을 사용하면 독립적(independent) SR-UE 로 동작하게 되어 다른 SR-UE 와는 독립적으로 자원을 선정하여 사용하게 된다. 또한, SR-UE 선택 방식 3 을 활용하여 일정 범위내의 수준(즉, 1 수준 이하 2 수준 초과, 여기서 1 수준＞ 2 수준)의 신호 품질에 대해서는 해당 SR-UE 들 중, 가장 우수한 신호 품질의 SR-UE 에 대해여 동기화하여 non-SR-UE, 종속적(dependent) SR-UE 로 동작하고 모두 상기 일정 범위 이하의 수준(즉, 2 수준 이하)의 신호 품질인 경우에는 독립적(independent) SR-UE 로 동작할 수 있다.

한편, 특정 SR-UE 에 동기화 되어 있는 UE 들(non-SR-UE, SR-릴레이 UE 및 dependent SR-UE 를 포함)은 재 선택 과정을 수행할 수도 있다. 본 발명에서 재선택 과정이란, SR-UE 선택과 관련하여 상술한 SR-UE 선택 방식 1~SR-UE 선택 방식 4 등을 사용한 SR-UE 선택 과정을 다시 수행하는 것을 말한다.

먼저, SR-UE 의 유효 시간 구간마다 재선택 과정을 수행하는 방법을 설명한다. 상술한 바와 마찬가지로, SR-UE 선출 과정에 있어서 SR-UE 로서의 동작은 유한한 특정 시간 구간 동안만 유효할 수 있으며, 해당 유효 시간 정보가 D2DSS, PD2DSCH 등에 포함되어 전달될 수 있다. 따라서, 해당 정보를 수신한 UE 들은 유효 시간이 만료되는 시점에 일제히 동기 선택 과정을 다시 수행함으로써, 다른 SR-UE 를 발견하여 동기화하거나 자신이 SR-UE 로 선출될 수 있다. 기존의 클러스터의 구성원이 아닌 SR-UE 를 발견하기 위해서는 유효 시간 만료 시점 이후 스캐닝(scanning) 시간 구간이 다시 존재해야 한다. 스캐닝(Scanning) 시간 구간에서 SR-UE 를 발견한 UE 는 해당 SR-UE 에 동기화 될 수 있다. 이에 반해, 스캐닝 시간 구간에서 SR-UE 를 발견하지 못한 UE 들은 랜덤 백오프(random backoff) 과정을 통해 자신이 SR-UE 가 되거나 기존의 클러스터의 구성원 중 새로이 선출된 SR-UE(기존의 클러스터의 SR-UE 와 동일할 수도 있다) 에게 동기화 될 수 있을 것이다. 나아가, 상기 유효 시간 구간과 독립적으로 SR-UE 재 선택이 수행될 수 있도록 별도의 시간 구간이 주기적으로 정의될 수 도 있다.

또한, UE 는 i)자신의 SR-UE 및 인접 SR-UE 의 SR 전송이 기대되는 시점에, 혹은 ii)자신이 수신 모드로 동작하는 구간 동안 임의의 시점에, 보다 우선 순위의 SR-UE 를 발견하거나 자신이 동기화된 SR-UE 의 변화를 감지할 수 있다. 이러한 경우 UE 는 재선택 과정을 수행할 수 있는데, 재선택된 SR-UE 에 즉시 동기화하거나, 미리 (주기적으로) 정해진 시점이 되었을 때 재 선택된 SR-UE 에 동기화할 수 있다. 이러한 경우, UE 는 현재 동기화하고 있는 SR 유효 시간 구간이 만료하지 않은 경우에도 새로운 SR-UE 에 동기화 할 수 있다.

여기서, SR-UE 에 의해 전송되는 유효 시간 정보는, SR-UE 의 동기 소스로서의 수명에 관한 정보로써 시간 정보에 해당하기 때문에 많은 비트를 차지할 수 있다. 반면 동기화된 UE 는 언제 유효 기간이 만료하는지에 대한 정보만 알면 되기 때문에 만료 직전 일부 시간 구간 동안만 정확한 시간 정보를 알려주고, 그 외 시간 구간 동안에는 만료 시점이 근접하지 않았다는 지표 정도만 전달되도록 할 수 있다. 예를 들어, 유효 시간 구간 정보가 0~N 까지 표시할 수 있다면 N 은 실제 N 번 주기(혹은 절대 시간 N) 후 만료 한다는 뜻이 아니라, N 번 이전에는 만료하지 않는다는 것을 의미하도록 정의할 수 있다. N 대신 0 를 사용하는 것도 가능하다. 따라서 SR-UE 는 실제 자신만이 알고 있는 정확한 유효 시간을 바탕으로 한 동안 N (혹은 0)만을 보내다가 실제 유효 시간이 그 보다 작게 되면 N-1, N-2, ... 같은 값을 전송할 수 도 있다.

나아가, UE 는 SR-UE 를 선택함에 있어서 유효 시간 정보를 함께 고려할 수 있다. 즉, 유효 시간이 특정 값 K 보다 작은 SR-UE 는 상기 SR-UE 선택 과정에서 미리 배제를 하거나, 상기 SR-UE 선택과정에서 동일한 홉 카운트, 동일한 수신 신호 품질을 가지는 SR-UE 가 둘 이상 검출된 경우 그 중 한 명을 선택하는 기준으로 유효 시간 정보를 사용할 수 있다.

한편, UE 가 SR-UE 를 선택함에 있어서 해당 SR-UE 가 릴레이 기능을 지원할 수 있는지 여부가 중요할 수 있으며 네트워크에 접근하고자 하는 UE 는 릴레이 기능을 지원하는 SR-UE 에 동기화하고자 할 것이다. 따라서, SR-UE 는 자신이 릴레이 능력(relay capability)를 가지는 지 여부를 나타내는 지표를 D2DSS, PD2DSCH 등에 포함하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 능력 필드(relay capability field)를 설정하여 릴레이 가능(relay capable)인 경우 '1', 그렇지 않은 경우에 대해 '0' 로 설정되도록 할 수 있다. 따라서, 네트워크에 접근하고자 하는 UE 는 발견한 SR-UE 중 릴레이를 지원하는 SR-UE 들 만을 일차적으로 선별한 후, 상기 기술한 SR-UE 선택 방식(즉, SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 4) 중 하나를 적용하여 동기화할 SR-UE 를 선택할 수 있을 것이다.

도 30 은 최대 홉 카운트가 설정된 경우, 순차적으로 D2DSS/PD2DSCH 가 릴레이 되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다. 도 30 과 같이, 최대 가능한 홉 카운트가 N 일 때, 네트워크 안의 UE1 으로부터 인접한 UE2, UE3, ... 까지 순차적으로 D2DSS/PD2DSCH 가 릴레이될 수 있다. 이 때, UE1 의 전송이 홉 카운트 1 에 해당한다고 가정하면, 상술한 릴레이 지원 여부는 D2D 데이터를 네트워크로 전달하거나, 네트뤄크로부터 수신할 수 있는 SR-UE 인지 여부에 해당할 것이다.

이때, 홉 카운트 n (N＞=n＞1) 인 UE 가 릴레이 능력을 '1' 로 설정(즉, relay capable)하는 경우, 이를 수신한 UE 는 이하와 같이 UE 의 능력을 해석할 수 있다.

- 릴레이 판단 1) UE n 은 네트워크로의 데이터 릴레이를 지원한다. 즉, UE n 은 'UE-UE 데이터 릴레이' 가 가능하며, 모든 k (1＜K＜n) 에 대해 UE k 역시 'UE-UE 데이터 릴레이' 를 지원한다. UE 1 역시 릴레이를 지원한다..

- 릴레이 판단 2) UE n 은 네트워크로의 데이터 릴레이는 지원하지 않는다. 단, UE 1 은 릴레이를 지원한다.

만약, 홉 카운트 n (N＞=n＞1) 인 UE 가 릴레이 능력을 '0' 으로 설정하는 경우, 이를 수신한 UE 는 다음과 같이 UE 의 능력을 해석할 수 있다.

- 릴레이 판단 3) UE n 은 네트워크로의 데이터 릴레이는 지원하지 않는다. 또한, UE 1 은 릴레이를 지원하지 않는다.

한편, 홉 카운트 n (N＞=n＞1) 인 UE 가 상기 릴레이 판단 2)에 해당하는 경우(즉, UE n 이 릴레이를 지원하지 않는 경우)에는 릴레이 능력을 '0' 으로 설정하도록 하는 것도 가능하다. 이때 UE n, (N＞=n＞1)의 동작은 다음과 같다.

- UE n 은 수신한 SR-UE 의 D2DSS/PD2DSCH 중 최선의 신호 품질을 가지는 SR-UE 를 상술한 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 4 중 적어도 하나를 이용하여 선택하고, 선택된 D2DSS/PD2DSCH 의 홉 카운트에 1 을 추가하여 자신의 홉 카운트로 설정한다. 선택된 D2DSS/PD2DSCH 의 릴레이 능력 필드가 '0' 으로 설정된 경우, UE 는 자신의 릴레이 능력 필드 역시 '0' 으로 설정하여야 한다. 선택된 D2DSS/PD2DSCH 의 릴레이 능력 필드가 '1' 로 설정된 경우, UE n 은 자신이 'UE-UE 데이터 릴레이' 를 지원하는 경우 릴레이 능력 필드를 '1' 로 설정하고, 그러하지 않은 경우에는 릴레이 능력 필드를 '0' 으로 설정한다.

이때, 최선의 SR-UE 를 선택함에 있어서 UE 는 릴레이 능력 필드의 값을 함께 고려할 수 있다. 예를 들면 릴레이를 지원하는 SR-UE 에 최우선순위를 두어 홉 카운트나 수신 신호의 품질에 무관하게 릴레이를 지원하는 SR-UE 만을 선별한 후, 다음 단계로 최소 홉 카운트, 최대 수신 신호 품질 등을 고려할 수 있다. 홉 카운트, 신호 품질, 릴레이 지원 여부, 유효 시간 정보 등과 같은 선택 기준 요소들에 우선 순위를 서로 다른 방식으로 부여하면, 다양한 SR-UE 선택 방식을 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 4 와 유사하게 유도할 수도 있다.

특히, D2D 사용 환경에 따라 다른 우선순위를 적용하는 것도 가능한데, 예를 들면 평상시에는 홉 카운트에 최우선순위를 두어 SR-UE 를 선택하는 방식을 적용하다가, 재난 상황에서 인접 네트워크로의 연결이 긴급한 경우에 한하여 릴레이 지원 여부를 최우선으로 두어 인접 네트워크에 동기화된 D2D 가 최대 홉까지 구성되도록 할 수 도 있다.

도 31 은 PD2DSCH 가 SFN(Single Frequency Network)되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다. 도 31 과 같이, PD2DSCH 가 SFN 되는 경우에는 릴레이를 지원하는 UE 와 지원하지 않는 UE 가 혼재하는 상황이 발생하게 된다. 즉 홉 카운트 n 을 가지는 UE 가 복수일 수 있게 되고, 각 UE 는 서로 다른 릴레이 지원 기능을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 31 에서 UE2, UE3 는 동일 홉 카운트 1 에 해당하지만, UE2 는 릴레이를 지원하는 반면 UE3 를 릴레이를 지원하지 않을 수 있다. 따라서, 이때 UE 는 동일 홉에 속하는 다른 UE 의 능력을 알 수 없으므로, 릴레이 능력 필드는 자신이 선택한 SR-UE 에 무관하게 '0' 으로 설정하도록 할 수 있다. 또는, 릴레이 능력 필드를 '1' 로 설정하되, 상기 릴레이 판단 2)의 경우로 해석되도록 설정될 수 도 있다. 즉, 네트워크로의 데이터 릴레이 지원 여부는 전달해줄 수 없지만 홉 카운트 1 인 UE 가 네트워크 안에 위치한다는 정보는, UE 1 에 동기화되는 모든 UE 들에게 동일한 정보이기 때문에 이를 전달하는 용도로 릴레이 능력 필드를 사용할 수 있을 것이다. 따라서, 홉 카운트가 n (N＞=n＞1)인 D2DSS/PD2DSCH 를 수신한 UE 는 릴레이 능력 필드=1 을 수신하면 홉 카운트 1 인 UE 가 네트워크 안에 위치한다는 의미로 해석하여야 한다.

한편, 릴레이를 지원하는 지 여부에 대한 지시자는 UE 능력과 관계된 사항이므로, D2DSS/PD2DSCH 에 포함되기보다는 탐색 신호(Discovery signal) 같은 형태의 신호로 전달되도록 설계될 수 있다. 이러한 경우에는 D2D 링크를 통해 네트워크에 접근하고자 하는 UE, 즉 데이터 릴레이를 기대하는 UE 는 상술한 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 4 등을 사용하여 선택된 D2DSS/PD2DSCH 에 동기화 한 후, 해당 D2DSS/PD2DSCH 전송 UE 중 데이터 릴레이 기능을 지원하는 UE 를 탐색하는 과정을 거치게 될 것이다. 이때, 데이터 릴레이 기능을 지원하는 UE 가 발견되지 않으면 UE 는 다시 SR-UE 선택 방식 1 내지 SR-UE 선택 방식 4 등을 사용하여 D2DSS/PD2DSCH 선택 과정을 거치게 된다.

이 때, D2DSS/PD2DSCH 를 재선택 하는 과정에 있어, SR-릴레이 UE 탐색에 실패한 이전의 D2DSS/PD2DSCH 는 배제되어야 할 것이다. 따라서 데이터 릴레이를 기대하는 UE 는 동기 재선택 과정을 수행할 때, SR-릴레이 UE 탐색에 실패한 D2DSS/PD2DSCH 는 미리 배제하거나 이들의 홉 카운트를 최대로 설정, 혹은 수신 신호 품질을 최저 수준으로 설정하여 상기 SR-UE 선택 방식을 적용할 때, 해당 D2DSS/PD2DSCH 가 최저 순위로 설정되도록 할 수 있다.

나아가, 재선택 과정은 어떤 SR-UE 선택 방식을 사용하든 선택한 D2DSS/PD2DSCH 에서 SR-릴레이 UE 탐색에 실패한 경우에는 해당 SR-UE 선택 방식의 기준에 따라 순차적으로 동기화 과정을 반복해야 하므로 동기화 과정에서 미리 관련 정보를 파악할 수 있도록 하는 것이 유용할 수 있다.

따라서, D2DSS/PD2DSCH 전송 UE 들 중 데이터 릴레이를 지원하는 UE 가 존재하고 있다는 정보를 표시하는 용도로 D2DSS/PD2DSCH 에 릴레이 능력 필드를 정의하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, eNB 는 네트워크 안에 위치한 하나 이상의 UE 에 대해서 SFN(Single Frequency Network)방식으로 D2DSS/PD2DSCH 전송을 지시할 수 있는데, 데이터 릴레이를 지원하는 UE 를 포함한 특정 UE 집합에 대하여 D2DSS/PD2DSCH 전송을 지시하면서 릴레이 능력 필드를 1 로 설정하도록 지시할 수 있다.

도 32 는 릴레이를 지원하는 UE 와 릴레이를 지원하지 않는 UE 가 혼재하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다. 도 32 에서, UE2 가 릴레이를 지원하고 UE1, UE3, UE4 는 릴레이를 지원하지 않는 경우로 가정한다. 이때, eNB 는 UE1, UE2 에게 D2DSS/PD2DSCH 를 지시하는 경우와 UE3, UE4 에게 D2DSS/PD2DSCH 를 지시하는 경우에 릴레이 능력 필드 값이 다르게 설정되도록 지시할 것이다. 여기서, eNB 가 UE1, UE2 (혹은 UE3, UE4) 에 대해 D2DSS/PD2DSCH 전송을 지시한 경우에는 릴레이 연결을 원하는 UE 5 는 다른 D2DSS/PD2DSCH 에 우선하여 UE1, UE2 (혹은 UE3, UE4) 로부터 전송되는 D2DSS/PD2DSCH 에 동기화 할 수 있다.

이에 따라, UE 는 D2DSS/PD2DSCH 를 수신하였을 때, 해당 신호가 네트워크 안의 UE(들)로부터 기인한 것이고 홉 카운트 값이 1 이며 릴레이 능력 필드 값이 '1' 인 경우, 해당 D2DSS/PD2DSCH 를 전송하는 UE 들 중 데이터 릴레이를 지원하는 UE 가 존재함을 인지할 수 있다. 데이터 릴레이를 원하는 UE 는 릴레이 능력 필드=1 인 D2DSS/PD2DSCH 에 우선 순위를 두어 해당 D2DSS/PD2DSCH 에 동기화 한다. 이후 추가적인 과정을 통해 어떤 UE 가 릴레이를 지원하는 지를 탐색한 후, 해당 UE 에 D2D 링크를 설정하고 연결되거나, 트래픽의 속성에 따라 브로드캐스팅과 같은 방식으로 D2DSS/PD2DSCH 에 링크된 자원을 사용하여 데이터를 전송할 수 있다.

릴레이 트리거링(relay triggering)

도 33 은 SR-릴레이 UE 가 존재하지 않는 경우의 릴레이 트리거링을 설명하기 위한 참고도이다. 상술한 바와 같이, UE 는 SR-UE 로부터의 D2DSS 수신 신호의 세기가 특정 범위 내에 있을 때 SR-릴레이 UE 로 동작할 수 있다. 즉, SR-릴레이 UE 로 동작하기 위해서는 SR-UE 의 D2DSS 에 동기화 하여 해당 정보를 디코딩 하여야 하므로, SR-UE 로부터의 수신 신호가 특정 수준보다는 우수해야 하는 반면 수신 신호가 너무 우수한 경우에는 non-SR-UE 로 동작하도록 정의될 수도 있다.

하지만, 도 33 과 같이 SR-릴레이 UE 가 전혀 없는 상황이 발생할 수도 있는데, 이 때 인접한 SR-UE 가 동기화 되지 않은 상태로 D2D 전송을 시작하게 되면 예상치 못한 간섭이 발생될 수 있다. 따라서 UE 는 SR-UE 로부터의 수신 신호가 지나치게 우수하여 SR-릴레이 UE 로 동작하기 위한 임계 값을 만족하지 못한다고 하여도, eNB 혹은 SR-UE 로부터 SR-릴레이 UE 로 동작할 것을 지시 받으면 해당 eNB, SR-UE 에 동기화하여 SR-릴레이 UE 로 동작할 수 있다. SR-릴레이 UE 로부터 D2DSS 를 수신한 동기화되지 않은(unsynchronized) SR-UE 는 릴레이된 D2DSS 에 동기화 된다.

D2DSS 재선택을 위한 이동성 지원(mobility support) 및 홉카운트

UE 는 자신이 동기화되어 있는 D2DSS 의 속성이 변경되는 경우, 혹은 자신이 동기화되어 있는 D2DSS 보다 우선 순위를 가지는 D2DSS 가 검출된 경우, D2DSS 의 재선택을 수행할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이 UE 는 수신한 D2DSS 의 신호 세기, 홉 카운트, relay 여부 지시자 등의 여러 가지 요인에 따라 그 동작 방식이 다르게 정의될 수 있다. 예를 들면, 수신 D2DSS 의 신호 품질이 특정 수준 이상인 경우에만 해당 D2DSS 에 동기화하도록 동작하는 경우, D2DSS (eNB 에 동기 된 경우에는 PSS/SSS)의 수신 신호의 임계 값 이하로의 감쇄가 지속적으로 계속되면 UE 는 D2DSS 의 속성이 변경되었다고 판단하여 재선택을 수행할 수 있다.

도 34 는 UE 의 이동성에 의해 자신이 동기화되어 있는 D2DSS 의 속성이 변경되는 경우 및 자신이 동기화되어 있는 D2DSS 보다 우선 순위를 가지는 D2DSS 가 검출될 수 있는 경우를 나타낸다. 도 34(A) 및 도 34(C)는 UE 의 이동성에 의해 D2DSS 의 속성이 변경되는 경우이며, 도 34(B) 및 도 34(D)는 SR-UE 이 이동성에 의하여 D2DSS 의 속성이 변경되는 경우이다. 다만, 도 34(A)내지 도 34(D)는 UE 에 대하여는 동일한 상황으로 판단된다.

도 34 에서 나타난 상황에서, UE 의 재선택 과정을 설명한다.

먼저, D2DSS 의 속성 변경이 발생한 경우에, UE 는 즉시 혹은 정해진 시점에 인접 D2DSS 탐색을 시도할 수 있으며, 이전 탐색 시점에 검출된 D2DSS 의 정보를 활용하여 탐색을 시도하거나, 탐색 시도 과정을 생략하고 이전 탐색 시점에 검출된 D2DSS 의 정보를 활용하여 재선택을 수행한 후 선택된 D2DSS 의 검출을 순차적으로 시도할 수도 있다.

이 때, 만약 검출된 우선 순위 D2DSS 가 없는 경우는 현재의 D2DSS 를 대체할 D2DSS 가 검출되지 않은 경우로, 검출된 D2DSS 의 수신 신호가 임계 값보다 낮거나, 홉 카운트가 최대값이거나, UE 가 고립된 위치에 있게 된 경우 등이 있을 수 있다. 따라서, UE 는 자신의 속성 변경이 동작 모드를 변경시킬 수준인지 여부에 따라 직접 D2DSS 를 전송하여 SR-UE 로 동작하게 되거나 현재 D2DSS 를 유지할 수 있다. 예를 들어, 속성 변경이 홉 카운트가 증가한 경우에 해당한다면, 증가된 홉 카운트가 최대 홉인 경우에는 SR-UE 로, 최대 홉이 아닌 경우에는 현재 D2DSS 를 유지하게 된다.

그러나, 검출된 우선 순위 D2DSS 가 있는 경우에는 본 발명에서 상술한 재선택 방식 중 하나를 사용하여 새로운 D2DSS 에 동기화 할 수 도 있다.

이에 반하여, D2DSS 의 속성 변경이 발생하지 않은 경우, UE 는 D2DSS 속성의 변경이 없더라도 미리 정해진, eNB/SR-UE/스케줄링 UE 등에 의해 지정된, 자신이 임의로 선택한 특정 주기적/비주기적 시점/구간에서 인접 D2DSS 의 탐색을 수행할 수 있다. 이때, 검출된 우선 순위 D2DSS 가 없는 경우에는 현재 D2DSS 를 유지하나, 검출된 우선 순위 D2DSS 가 있는 경우에는 상술한 본 발명의 재선택 방식 중 하나를 사용하여 새로운 D2DSS 에 동기화 할 수 있다.

상술한 UE 의 재선택 과정중 새로이 검출된 우선 순위 D2DSS 가 존재하는 경우에서, UE 가 재선택을 수행할 때는 최초 선택과 다른 D2DSS 우선 순위의 기준 및/혹은 임계 값을 적용할 수 있다. 이는 과도하게 빈번한 재선택 과정은 오히려 네트워크의 불안전성을 야기할 수 있기 때문으로, 이러한 목적을 위하여는 현재 동기화된 D2DSS 에 대하여 우선권(즉, advantage)를 주는 방식이 바람직할 것이다. 예를 들어, D2DSS 의 수신 신호 품질에 따라 우선 순위를 결정하는 경우에는, 최초 선택 시에는 검출된 모든 D2DSS 에 대하여 공정한 비교를 하는 반면, 재선택 시에는 현재 동기화된 D2DSS 의 수신 신호 품질에 대하여 특정 오프셋(offset)을 추가적으로 설정하여, 해당 D2DSS 의 수신 품질보다 오프셋 이상 우수한 신호 품질을 가진 D2DSS 에 대하여만 재선택이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 마찬가지로, 홉 카운트에 대하여도 재선택 시에는 현재 D2DSS 에 오프셋을 설정할 수 도 있다.

또는, 속성 변경을 판단할 때 오프셋을 적용하는 것도 가능하다. 즉, UE 는 자신의 D2DSS 에서 오프셋 이상의 변화가 감지되지 않으면 재 선택 과정 자체를 수행하지 않도록 할 수도 있다. 만약, 이러한 방식을 사용하면, D2DSS 의 속성 변경이 발생하지 않은 경우에 검출된 우선 순위 D2DSS 가 존재하는 경우는 발생하지 않을 것이다.

특히, 다중 홉 릴레이가 가능한 경우, 재 선택에 있어 홉 별 차등 오프셋 값을 적용할 수도 있다. 이는 상위 홉의 D2DSS 재선택 과정이 네트워크 관점에서 더 큰 변경을 야기하므로 네트워크 안정성 측면에서 현재 상태를 유지하도록 하는 것이 효과적이기 때문이다.

따라서, 하위 홉의 UE 는 상위 홉의 UE 가 새로운 D2DSS 에 동기화 되는 경우, D2DSS 의 속성이 변경되었다고 판단하고 (SFN 이 사용되는 경우에는 그러하지 않을 수 있다) D2DSS 탐색 과정을 수행할 수 있다. 상위 홉은 하위 홉에게 D2DSS 재선택 후, 재동기 전 미리 변경할 D2DSS 정보를 하위 홉에게 전달하여 하위 홉의 탐색과정을 도와줄 수도 있을 것이다.

도 35 는 홉카운트를 고려하여 D2DSS 를 재선택하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다. 도 35(A)는 홉 카운트 1 의 UE 가 D2DSS 재 선택하는 경우를 나타내며, 도 35(B)는 홉 카운트 3(최대 홉 카운트)의 UE 가 D2DSS 재선택하는 경우를 나타낸다.

도 35 에서 나타나듯이, 상위 홉의 D2DSS 재선택은 하위 홉들의 연쇄적인 D2DSS 재선택을 야기하는 반면 최종 홉의 D2DSS 재선택은 상위 홉 네트워크의 변화를 야기하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면 표 5 와 같이 홉 별로 서로 다른 오프셋 값을 정의할 수 있다. 이러한 방식을 사용하면 상위 홉 UE 는 재선택의 오프셋이 높아 제한적으로 재선택이 수행되는 반면, 최하위 홉(혹은 최대 홉 카운트) UE 는 오프셋이 낮아 비교적 자유롭게 재선택을 수행하게 된다. 또한, 최하위 홉(혹은 최대 홉 카운트) UE 에 대하여 오프셋을 '0' 으로 설정하여 최하위 홉 UE 에 대해서만 최초 D2DSS 선택과의 차별성을 배제하도록 할 수도 있으며, 자신에게 동기화된 UE 의 존재 여부를 알 수 있다면 자신의 하위 홉이 없는 경우에 한하여 Q(N)이 적용되도록 할 수 있다.

[표 5]

D2DSS 전송 자원 패턴

본 발명에서 D2DSS 의 전송 자원 영역은 반드시 도 21 과 같이 릴레이 홉 카운트로 구분되도록 한정되는 것은 아니다. 즉, 일정 D2DSS 전송 주기 안에 둘 이상의 D2DSS 전송 자원이 존재할 수 있으며, 이러한 전송 자원 구간의 정보는 PD2DSCH 와 같은 제어 채널에 포함되어 전송되거나 미리 정해진 패턴을 따라 전송되도록 정의될 수도 있다.

보다 상세히 설명하면, D2DSS 는 D2DSS 전송 주기 P 동안 N 번(여기서, P＞=N＞=1)의 전송 가능 자원 영역을 가질 수 있으며, 각 전송 가능 시점은 K(i)(여기서, 1＜=i＜=N) 구간 간격을 가질 수 있다. UE 는 N 번의 전송 가능 자원 영역 중 특정 자원 영역을 선택하여 D2DSS 를 전송할 수 있다.

도 36 은 시간 단위 1ms (SF) 에 대하여 P=1000, N=10 으로 설정되며, 모든 i 에 대해 K(i)=1 로 설정된 경우를 나타낸다.

D2DSS 전송을 위한 특정 자원 영역은, 전체 자원 영역이거나 전체 자원 영역 중 임의의 방식으로 선정된 일부 자원 영역이 되도록 설정될 수 있지만, i)홉 카운트에 연동된 자원 영역을 사용하거나, ii)수신 D2DSS 의 신호 세기가 가장 낮은 자원 영역을 사용하도록 설정될 수 있다.

한편, 복수의 D2DSS 전송 자원이 연속적으로 할당되기 보다는, 하나 혹은 복수의 연속한 전송 자원이 특정 간격을 가지고 할당되도록 설정될 수 도 있다. 이에 따르면, D2DSS 전송으로 인한 WAN 통신 영향을 줄일 수 있을 뿐 아니라, TDD 시스템과 같이 연속한 서브프레임(SF)이 상향링크(UL)로 설정될 수 없는 경우에 D2DSS 전송 기회가 줄어드는 것을 보완할 수 있다.

도 37 은 본 발명에 따라 전송 자원을 특정 간격을 가지고 할당하는 경우를 설명하는 참고도이다.

도 37 을 참조하여 설명하면, P=1s(즉, 1000ms), N=10 에 대하여 전송 자원의 인덱스를 i 라 하는 경우 도 37(a)와 같이 모든 i 에 관하여 K(i)=5 로 설정하거나, 도 37(b)와 같이 홀수 인덱스(i=1,3,5,..)인 경우에는 K(i)=1, 짝수 인덱스(i=2,4,8..)에 대하여 K(i)=4 로 설정되어, 홀수 인덱스를 가지는 자원간에는 5ms 의 간격이 설정되는 패턴을 가질 수 있으며, 혹은 도 37(c)와 같이 홀수 인덱스(i=1,3,5,..)인 경우에는 K(i)=1, 짝수 인덱스(i=2,4,8..)에 대하여 K(i)=9 로 설정하도록 정의되는 전송 패턴(따라서, 홀수 인덱스간에는 10ms)을 가질 수 도 있다.

특히, TDD 시스템은 상술한 표 2 와 같은 상향링크-하향링크 설정(Uplink-Downlink configuration)을 가질 수 있으므로, K(i)값을 5ms 내지는 10ms 로 설정하면 D2DSS 전송 주기 내에 N 번의 전송 기회를 제공하도록 할 수 있다. 예를 들면, 전송 주기가 100ms, 전송 가능 자원 간격이 10ms 이면 D2DSS 의 전송 가능 서브프레임은 SF# 100*i+10*j +2 (여기서, i 및 j=0,1,2,...) 등으로 결정될 수 있다. (SF#2, 12, 22, ...) 이러한 경우 UE 는 100ms 주기 안에서 10 개의 균일하게 분포된 서브프레임상의 자원 영역에 대하여, 하나 혹은 둘 이상의 서브프레임에서 D2DSS 의 전송 시도를 하고 나머지 서브프레임에서 D2DSS 검출을 시도하게 된다(혹은 모든 서브프레임에서 D2DSS 의 검출 시도를 하거나, 특정 일부 서브프레임에 대해서 검출 시도 일부 서브프레임에 대해서 전송 시도를 할 수도 있다). 이 때 D2DSS 전송 서브프레임에 대한 정보는 eNB 커버리지 내의 UE(in coverage UE)에게는 eNB 물리 계층 및 RRC 와 같은 상위 계층의 신호를 통해 UE 에게 전달되거나 미리 약속된 패턴을 사용하도록 정의 될 수 있다. 또한, 커버리지 영역 밖의 UE(out coverage UE)에게는 PD2DSCH 등과 같은 D2D 제어 채널 및 D2D 데이터 채널을 통해 전달 될 수 있다.

특히, UE 는 전송 시도를 할 서브프레임을 선택함에 있어서, 상위 홉 카운트의 D2DSS 에 동기화 하여 자신의 홉 카운트에 대응되는 서브프레임을 선택한 다음 D2DSS 를 전송할 수도 있지만, D2DSS 검출 신호의 수신 세기가 가장 좋은 D2DSS 에 동기화하여 임의의 서브프레임을 선택하거나, D2DSS 의 검출 신호의 수신 세기가 가장 낮은 서브프레임 (즉, 다른 D2DSS 에 검출되지 않은 서브프레임)을 선택할 수 있다 이는 FDD 시스템에 대해서도 동일하게 적용 가능 하며, 이때는 4ms 혹은 8ms 의 주기를 가지고 D2DSS 가 출연할 수 있도록 설정될 수 있다. 또한 상기 전송 패턴은 반드시 5ms/10ms 혹은 4ms/8ms 간격으로 정의되어야 하는 것은 아니며 임의의 전송 간격 값을 가질 수도 있고 시간이 경과함에 따라 다른 값으로 재설정되거나 특정 혹은 모든 전송 자원이 해제(release)될 수도 있다

D2DSS 의 전송 자원 영역은, 예를 들어 도 36 에서 나타난 바와 같이, 사전에 정의되거나 시그널링된 D2DSS 전송 주기(이하, "P" ) 안에 N 개의 D2DSS 전송 자원들이 존재할 수 가 있다(여기서, P＞=N＞=1). 여기서, N 개의 D2DSS 전송 자원들은 각각 K(i) (1＜=i＜=N) 구간 간격을 가질 수 있다. 이러한 경우, D2D UE#X 는 D2DSS 전송 주기(P) 안의 N 개의 D2DSS 전송 자원들 중에 i)하나 혹은 둘 이상의 자원(예, 서브프레임)에서 D2DSS 의 전송 시도를 하고 나머지 자원에서 D2DSS 검출을 시도하거나, 혹은 ii)모든 자원에서 D2DSS 의 검출을 시도하거나, 혹은 iii)특정 일부 자원에 대해서 D2DSS 의 검출을 시도하고 일부 자원에 대해서 D2DSS 의 전송을 시도할 수 있다.

여기서, 해당 D2D UE#X 는 SR-UE (Synch-Reference Signal, 즉, SR 을 제공하는 UE) 혹은 ISS (Independent Synchronization Source) UE 혹은 SR 신호를 릴레이하는 UE(즉, SR-릴레이 UE) 등을 의미할 수 가 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해서, SR 신호를 릴레이하는 UE 를 기반으로 설명하지만, 본 발명 상술한 다른 형태 혹은 다른 타입의 UE 들에게도 확장 적용될 수 있음은 자명하다.

또한, SR 신호를 릴레이하는 UE 혹은 SR-UE 가, D2DSS 전송 주기(P) 안의 N 개의 D2DSS 전송 자원들 중에 D2DSS 전송 시도를 위해 선택하는 자원은, HD(Half Duplex) 문제 (즉, D2DSS 전송 동작으로 D2DSS 수신 동작을 수행하지 못하는 문제) 혹은 간섭 문제 등이 고려되어, 효율적으로 선정되어야 한다.

도 38 은 D2DSS 전송 자원 영역이 D2DSS 전송 주기(P), N=4, 모든 i 에 대해 K(i)=1 로 설정된 경우, 3 개의 UE 들이 D2DSS 전송 자원을 선택하는 경우를 설명하기 위한 참고도이다. 도 38 에서 검출된 에너지가 가장 낮은 자원 혹은 사전에 정의된 (시그널링된) 임계값보다 낮은 자원을 선택하도록 설정되었다고 가정한다.

이러한 가정 하에, 도 38 에서 만약 UE1(여기서, SR-UE)이 K 번째 P 구간의 두 번째 D2DSS 서브프레임 상의 자원을 이용하여 D2DSS 를 전송하고, 이를 수신한 UE2 (SR 신호를 릴레이하는 UE, SR-릴레이 UE)가 높은 에너지의 D2DSS 가 검출된 두 번째 D2DSS 서브프레임 상의 자원이 아닌 K' 번째 P 구간의 세 번째 D2DSS 서브프레임 상의 자원을 이용하여 D2DSS 를 전송할 때, UE3 (SR 신호를 릴레이하는 UE)로 하여금 상대적으로 먼 거리로 낮은 에너지가 검출되는 K'' 번째 P 구간의 두 번째 D2DSS 서브프레임 상의 자원을 이용하여 D2DSS 를 전송하도록 하는 것은 바람직하지 않다. 이는 K'' 번째 P 구간의 두 번째 D2DSS 서브프레임 상의 자원을 통해서 전송되는 D2DSS 는, UE1(즉, SR-UE)의 D2DSS(즉, K 번째 P 구간의 두 번째 D2DSS 서브프레임 상의 자원을 통해서 전송되는 D2DSS)를 수신하는 UE 들에게 간섭을 줄뿐만 아니라, 해당 UE3 도 UE1 로부터 전송되는 D2DSS 를 수신할 수 없는 문제를 야기할 수 있기 때문이다(여기서, K, K' , K'' 은 사전에 정의된 설정에 따라 동일한 값(즉, 동일 주기 구간)으로 설정될 수 있으나, 상이한 값으로 설정될 수 도 있다)

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여, K 번째 D2DSS 전송 주기(P)의 N 번째 D2DSS 전송 자원(예, 서브프레임)에서 D2DSS 를 검출한 UE(예, SR 신호를 릴레이하는 UE) 혹은 SR-UE 는, 이하의 자원 선택 방식 1) 혹은 자원 선택 방식 2)에 따라 D2DSS 를 전송하거나 릴레이하도록 설정될 수 있다. 여기서, 이러한 설정은 D2DSS 전송 자원이, 홉 카운트 값에 연동되어 선택되지 않는 경우에만 한정적으로 적용될 수 있다.

자원 선택 방식 1: K 번째 D2DSS 전송 주기(P)의 N 번째 D2DSS 전송 자원(예, 서브프레임)에서 D2DSS 를 검출한 UE 는, K' 번째 D2DSS 전송 주기의 N' 번째 D2DSS 전송 자원에서, D2DSS 를 전송 (혹은 릴레이) 하도록 설정될 수 있다. 여기서, K' 은 (K+P_OFFSET) (예, P_OFFSET 은 1 (혹은 0) 보다 크거나 같은 정수 값)로 정의될 수 가 있으며, 또한, N' 은 ((N+N_OFFSET) mod N) (예, N_OFFSET 은 1 (혹은 0) 보다 크거나 같은 정수 값, 여기서, A mod B 연산은 A 를 B 로 나눈 나머지 값)로 정의 될 수 있다. 도 39 는 도 38 과 동일한 가정 하에서, 자원 선택 방식 1 의 P_OFFSET 와 N_OFFSET 이 모두 1 로 설정된 경우를 나타낸다.

자원 선택 방식 2: SR-UE 의 경우에는, 상기 자원 선택 방식 1 기반의 D2DSS 전송 자원을 결정하기 위한, 참조(Reference) 자원 (예, D2DSS 가 검출된 자원)이 없으니, i)임의의 D2DSS 전송 자원을 선택하도록 하거나, 혹은 ii)검출된 에너지가 가장 낮은 자원(즉, Min(power))을 선택하거나, 혹은 iii)사전에 정의된 (시그널링된) 임계값보다 낮은 자원을 선택하도록 설정될 수 있다.

도 40 은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국 및 단말을 예시한다.

무선 통신 시스템에 릴레이가 포함되는 경우, 백홀 링크에서 통신은 기지국과 릴레이 사이에 이뤄지고 억세스 링크에서 통신은 릴레이와 단말 사이에 이뤄진다. 따라서, 도면에 예시된 기지국 또는 단말은 상황에 맞춰 릴레이로 대체될 수 있다.

도 40 을 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 110) 및 단말(UE, 120)을 포함한다. 기지국(110)은 프로세서(112), 메모리(114) 및 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 유닛(116)을 포함한다. 프로세서(112)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(112)와 연결되고 프로세서(112)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(116)은 프로세서(112)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(120)은 프로세서(122), 메모리(124) 및 RF 유닛(126)을 포함한다. 프로세서(122)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(124)는 프로세서(122)와 연결되고 프로세서(122)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(126)은 프로세서(122)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(110) 및/또는 단말(120)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNodeB(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다.

상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조 신호 전송 방법 및 이를 위한 장치는 3GPP LTE 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 제 1 단말의 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조(synchronization reference) 신호 수신 방법에 있어서,
   D2D 동기 참조 신호 전송 주기 상에서, 제 1 동기 참조 신호 및 제 2 동기 참조 신호를 포함하는 다수의 동기 참조 신호를 수신하는 단계를 포함하며,
   상기 제 1 동기 참조 신호는,
   상기 D2D 통신을 위한 클러스터 헤드(cluster head)에 의하여 전송되며,
   상기 제 2 동기 참조 신호는,
   상기 D2D 통신을 위한 클러스터(cluster)에 속하는 제 2 단말에 의하여 전송되는 것을 특징으로 하는,
   동기 참조 신호 수신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 동기 참조 신호의 전송 구간은, 상기 제 1 동기 참조 신호의 전송 구간과 상이하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,
   동기 참조 신호 수신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 동기 참조 신호의 전송 자원 인덱스는, 상기 제 1 동기 참조 신호의 전송 자원 인덱스와 상이하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,
   동기 참조 신호 수신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 동기 참조 신호는,
   상기 클러스터 헤드의 랜덤 백오프(random backoff) 완료 시점과 서브프레임의 경계가 일치되지 않는 경우, 상기 서브프레임의 경계와 일치하도록 반복 전송되는 것을 특징으로 하는,
   동기 참조 신호 수신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 동기 참조 신호 및 상기 제 2 동기 참조 신호를 위한, 자원 할당 정보는 PD2DSCH(Physical Device-to-Device Synchronization CHannel)상에서 전송되는 것을 특징으로 하는,
   동기 참조 신호 수신 방법.
6. 무선 통신 시스템에서 D2D(Device-to-Device) 통신을 위한 동기 참조(synchronization reference) 신호를 수신하는 제 1 단말에 있어서,
   무선 주파수 유닛(Radio Frequency Unit); 및
   프로세서(Processor)를 포함하며,
   상기 프로세서는, D2D 동기 참조 신호 전송 주기 상에서, 제 1 동기 참조 신호 및 제 2 동기 참조 신호를 포함하는 다수의 동기 참조 신호를 수신하도록 구성되며,
   상기 제 1 동기 참조 신호는,
   상기 D2D 통신을 위한 클러스터 헤드(cluster head)에 의하여 전송되며,
   상기 제 2 동기 참조 신호는,
   상기 D2D 통신을 위한 클러스터(cluster)에 속하는 제 2 단말에 의하여 전송되는 것을 특징으로 하는,
   제 1 단말.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 동기 참조 신호의 전송 구간은, 상기 제 1 동기 참조 신호의 전송 구간과 상이하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,
   제 1 단말.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 동기 참조 신호의 전송 자원 인덱스는, 상기 제 1 동기 참조 신호의 전송 자원 인덱스와 상이하도록 설정되는 것을 특징으로 하는,
   제 1 단말.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 동기 참조 신호는,
   상기 클러스터 헤드의 랜덤 백오프(random backoff) 완료 시점과 서브프레임의 경계가 일치되지 않는 경우, 상기 서브프레임의 경계와 일치하도록 반복 전송되는 것을 특징으로 하는,
   제 1 단말.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 동기 참조 신호 및 상기 제 2 동기 참조 신호를 위한, 자원 할당 정보는 PD2DSCH(Physical Device-to-Device Synchronization CHannel)상에서 전송되는 것을 특징으로 하는,
    제 1 단말.

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