WO2015053545A1 - 비동기 무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기화 방법 및 장치 - Google Patents

비동기 무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기화 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2015053545A1
WO2015053545A1 PCT/KR2014/009453 KR2014009453W WO2015053545A1 WO 2015053545 A1 WO2015053545 A1 WO 2015053545A1 KR 2014009453 W KR2014009453 W KR 2014009453W WO 2015053545 A1 WO2015053545 A1 WO 2015053545A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
terminal
communication
time
synchronization
signal
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/009453
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류현석
최형진
김대균
박승훈
이동준
임치우
황원준
Original Assignee
삼성전자주식회사
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of WO2015053545A1 publication Critical patent/WO2015053545A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for synchronizing between terminals for device-to-device (D2D) communication in a wireless communication system.
  • D2D device-to-device
  • the D2D communication network is a distributed communication network capable of performing direct communication between geographically adjacent wireless communication terminals without using network entities such as a base station and an access point (AP).
  • a terminal using D2D communication finds another terminal adjacent to itself or with the support of a base station, establishes a communication session, and transmits traffic.
  • Such D2D communication ensures fast data transmission between adjacent terminals, distributes traffic concentrated to a base station, can reduce overload in a communication system, and provides a communication service based on proximity between terminals (eg, location-based service). It is attracting attention as one of the effective next-generation communication technologies.
  • D2D communication is being standardized or researched in various forms such as peer to peer (P2P), machine to machine (M2M), and group communication at communication related standards organizations such as WINNER +, 3GPP, and IEEE.
  • P2P peer to peer
  • M2M machine to machine
  • group communication at communication related standards organizations such as WINNER +, 3GPP, and IEEE.
  • 3GPP is conducting standardization of Proximity Service (ProSe) based on D2D communication as a work item in the Long-Term Evolution (LTE) standard.
  • ProSe Proximity Service
  • LTE Long-Term Evolution
  • the proximity service based on the D2D communication is a service for identifying an adjacent terminal or providing direct communication based on distributed operation or semi-assisted base station between terminals.
  • the radio resource can be effectively reused by saving downlink resources.
  • the uplink when used in the D2D communication, the interference caused to the UEs in the downlink can be minimized, and the recent D2D communication related research assumes a communication environment that uses uplink radio resources. Therefore, in D2D communication, the use of uplink radio resources and SC-FDMA scheme is considered in consideration of the efficiency of radio resource reuse and the ease of implementation.
  • the proximity service is provided so that two D2D terminals directly communicate with each other under the management of a base station according to a channel state between identified D2D terminals after mutual identification between adjacent D2D terminals within a predetermined range is performed.
  • the two D2D UEs are located in the same cell, the distance that the two D2D UEs are separated from the base station is almost the same, considering that the two D2D UEs are geographically close.
  • a transmitting D2D terminal is a Tx-DUE
  • a receiving D2D terminal is an Rx-DUE
  • a cellular terminal is a CUE
  • an uplink for cellular communication is U1, U2
  • a communication link for D2D communication is D1, D2.
  • the system of FIG. 1 assumes an asynchronous Long Term Evolution (LTE) system.
  • the system of FIG. 1 is a D2D terminal (DUE: 110) performing a D2D communication with a cellular terminal (CUE: 130-1) performing cellular communication in a first cell (C1) that is a service area of a first base station (eNB1: 150).
  • -1 to 110-3 are mixed and perform D2D communication with the cellular terminals (CUE: 230-1, 230-2) in the second cell (C2) which is a service area of the second base station (eNB2: 250).
  • a communication environment in which D2D terminals (DUE: 210-1) are mixed is illustrated. In FIG.
  • reference numeral T eNB1 is a reference time of the first base station eNB
  • reference numeral T eNB2 is a reference time of the second base station eNB2. Since the LTE system is an asynchronous communication system, the reference times T eNB1 and T eNB2 of the first and second base stations eNB1 and eNB2 are different from each other.
  • setting is made according to a propagation delay due to a difference in distance between the D2D terminals 110-1 and 110-2 and the first base station 150 located in the same first cell C1.
  • the uplink transmission time T TX-DUE is also substantially the same between the two D2D terminals 110-1 and 110-2. Therefore, when two D2D terminals 110-1 and 110-2 are located in the same cell as shown in FIG. 1, the two D2D terminals 110-1 and 110-2 are synchronized in D2D communication using uplink. It can be considered as a state. However, as shown in FIG.
  • the present invention provides a synchronization method and apparatus for D2D communication between terminals located in different cells in an asynchronous wireless communication system.
  • the present invention also provides a synchronization method and apparatus for D2D communication that can reduce the interference effect in an asynchronous wireless communication system.
  • the present invention also provides a synchronization method and apparatus for D2D communication that can reduce overhead in an asynchronous wireless communication system.
  • a synchronization method for D2D communication in an asynchronous wireless communication system includes: an uplink transmission time of a first D2D terminal located in a first cell of a second D2D terminal located in a second cell adjacent to the first cell And determining a time synchronized with the S2, and transmitting a D2D signal from the first D2D terminal to the second D2D terminal at the synchronized time.
  • a D2D terminal performing synchronization for D2D communication in an asynchronous wireless communication system includes a communication interface including a transceiver for D2D communication, and a first D2D terminal located in a first cell. Determine a time synchronized with an uplink transmission time of a second D2D terminal located in a second cell adjacent to a cell, and control the operation of transmitting the D2D signal by the first D2D terminal to the second D2D terminal at the synchronized time; It includes a control unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration in a general wireless communication system supporting D2D communication
  • FIG. 2A and 2B illustrate a synchronization method for D2D communication according to a first embodiment of the present invention
  • 3A and 3B are views for explaining a synchronization method for D2D communication according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an interference problem in a synchronization method for D2D communication according to a first embodiment of the present invention
  • 5A is a view for explaining a synchronization method for D2D communication according to a third embodiment of the present invention.
  • 6A to 6D are diagrams for describing a synchronization method for D2D communication to which a reference signal exchange procedure according to a third embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 7 is a view for explaining an example of a terminal arrangement in which a signal delay is maximum in a synchronization method for D2D communication according to a third embodiment
  • FIG. 8 is a view showing an example of a channel structure for synchronization signal exchange proposed in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a synchronization method of D2D communication using a new channel for synchronization signal exchange according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a synchronization method of D2D communication using a PRACH for synchronization signal exchange according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a D2D terminal according to an embodiment of the present invention.
  • 12 to 14 are diagrams showing the results of performance comparison experiments of the synchronization methods of the first to third embodiments of the present invention.
  • an embodiment of the present invention takes an LTE system as an asynchronous wireless communication system for convenience of description, and proposes a synchronization procedure for D2D communication between D2D terminals located in different adjacent cells.
  • the embodiment of the present invention can be applied to various wireless communication systems of the asynchronous method that supports D2D communication as well as the LTE system.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration example of an asynchronous wireless communication system for explaining a synchronization method for D2D communication according to a first embodiment of the present invention.
  • the system of FIG. 2A is a cellular terminal Tx performing cellular communication with a D2D terminal Tx-DUE 310-1 performing D2D communication in a first cell C1 which is a service area of a first base station eNB1 350.
  • -CUE: 330-1, 330-2, 330-3 are mixed, and also D2D terminal (Rx-DUE) performing D2D communication in the second cell (C2) which is the service area of the second base station (eNB2: 450) 410-1) and a cellular terminal (Rx-CUE: 430-1, 430-2, 430-3) exemplify a mixed communication environment.
  • Figure 2a of the LTE system is asynchronous communication system because the first base station reference time (T eNB2) of (eNB1) of the reference time (350) (T eNB1) and the second base station (eNB2) (450) are different from each other.
  • 2A illustrates a first D2D terminal 310-1 based on a reference time T eNB1 of the first base station 350 of the first D2D terminal 310-1, which is a transmitting D2D terminal (Tx-DUE).
  • a method for performing synchronization for D2D communication between a second D2D terminal 410-1, which is a receiving D2D terminal (Rx-DUE) that is, a method of synchronizing with a reference time of a base station of a transmitting D2D terminal.
  • the transmitting D2D terminal and the receiving D2D terminal are divided into names for convenience of description, and the transmitting D2D terminal and the receiving D2D terminal may transmit and receive a D2D signal with a counterpart D2D terminal, respectively.
  • the transmitting D2D terminal refers to the first D2D terminal
  • the receiving D2D terminal refers to the second D2D terminal.
  • the first D2D terminal 310-1 located in the first cell C1 transmits an uplink U1 transmission time (that is, a transmission time of the D2D signal) synchronized with the reference time of the first base station 350 ( T Tx-DUE ) transmits a D2D signal to the second D2D terminal 410-1.
  • the uplink transmission time T Tx -DUE of the first D2D terminal 310-1 is a pre-synchronization procedure with the first base station 350. It is determined by Equation 1 below.
  • Equation 1 Denotes a propagation delay for a distance difference between the first D2D terminal 310-1 and the first base station 350.
  • the D2D signal is transmitted from the first D2D terminal 310-1 located in the first cell C1 to the uplink transmission time T Tx -DUE of Equation 1, the second cell C2 is transmitted to the second cell C2.
  • the reception time R Rx -DUE of the D2D signal reaching the located second D2D terminal 410-1 is expressed by Equation 2 below.
  • Equation 2 Is a propagation delay for the distance difference between the first D2D terminal 310-1 and the second D2D terminal 410-1.
  • the second D2D terminal 410-1 performs peak detection through a correlation operation of a reference signal from a received signal in the same manner as a synchronization method for general downlink reception.
  • R Rx-DUE can be used to capture the D2D signal.
  • the uplink transmission time T Tx -DUE of the first D2D terminal 310-1 is determined by the reference time T eNB1 of the first base station 350, the first D2D Synchronization for D2D communication between the terminal 310-1 and the second D2D terminal 410-1 may be simply performed.
  • an uplink signal transmitted from each cellular terminal to a corresponding base station may act as an interference to the D2D link D1.
  • the amount of interference on the D2D link D1 by the uplink signal transmitted by the C1) will be increased.
  • reference numeral 201 indicates an uplink transmission time T Tx-DUE of a first D2D terminal 310-1, which is a transmitting D2D terminal (Tx-DUE), and a first D2D terminal.
  • Tx-CUE first cellular terminal
  • Rx-CUE second cellular terminal
  • reference numerals 203 and 205 denote a first number, respectively.
  • the uplink transmission time T Tx-CUE of one cellular terminal Tx-CUE and the uplink transmission time T Rx-CUE of a second cellular terminal Rx-CUE are shown in Equation 3 below. ≪ Equation 4 >
  • T eNB2 denotes a reference time of the second base station 450 of the second cell C2. Denotes a propagation delay according to a distance difference between the second base station 450 and the second cellular terminal Rx-CUE (or the second D2D terminal 410-1). It is assumed that the second cellular terminal Rx-CUE is adjacent to the second D2D terminal 410-1.
  • reference numeral 207 denotes interference signals of the first and second cellular terminals Tx-CUE and Rx-CUE transmitted at uplink transmission times of Equations 3 and 4, respectively.
  • 2 shows reception times R Tx-CUE and R Rx-CUE reaching the D2D UE (Rx-DUE) 410-1, and are determined as in Equations 5 and 6, respectively. .
  • Receive time R Rx -DUE of the D2D signal determined by Equation 2 and R Tx-CUE , R Rx of the interference signals determined by Equations 5 and 6 The relative time error between -CUE ) is shown in Equations 7 and 8 below.
  • the first cellular terminals (Tx-CUE) 330-1 to 330-3 are located at substantially the same position as the first D2D terminal (Tx-DUE) 310-1, and the uplink transmission time is also the same. Therefore, as shown in Equation 7, the interference signals from the first cellular terminals Tx-CUE are approximately the same time as the D2D signals transmitted from the first D2D terminals Tx-DUE. DUE) 410-1. Accordingly, the interference signal of the first cellular terminals Tx-CUE with respect to the D2D link D1 acts as synchronous interference with the same synchronization time as shown by reference numeral 209 of FIG. 2B.
  • the interference signals from the second cellular terminals (Rx-CUE) 430-1 to 430-3 may correspond to a D2D signal transmitted from a first D2D terminal (Tx-DUE) and Equation 8 above. It is received by the second D2D terminal (Rx-DUE) 410-1 with the same time error.
  • the time error ⁇ R Rx -CUE between the D2D signal and the interference signal depends on a difference between the reference times T eNB1 and T eNB2 of the first station 350 and the second base station 450.
  • a time error exceeding one orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) symbol period may occur according to the degree of synchronization mismatch between the first station 350 and the second base station 450.
  • the interference signal of the second cellular terminal is shown in FIG. 2B.
  • it acts as asynchronous interference in which the D2D link and the synchronization time are inconsistent.
  • the process of determining the transmission time for the transmission of the D2D signal may be omitted, and thus only the operation of the receiving D2D terminal may be omitted. Synchronization for D2D communication can be performed simply. However, in the first embodiment, the synchronization with the cellular terminals (Tx-CUE) adjacent to the transmitting D2D terminal is maintained in D2D communication, but the synchronization with the cellular terminals (Rx-CUE) adjacent to the receiving D2D terminal may be inconsistent. have.
  • 3A is a diagram illustrating an example of a configuration of an asynchronous wireless communication system for explaining a synchronization method for D2D communication according to a second embodiment of the present invention.
  • the same components as in FIG. 2A have the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • 3A illustrates a first D2D terminal 310-2 and a second D2D terminal 410-1 based on a reference time T eNB2 of the second base station 450 of the second D2D terminal 410-2.
  • Is a method of performing synchronization for D2D communication ie, a method of synchronizing with a reference time of a base station of a receiving D2D terminal).
  • the first D2D terminal 310-2 transmits an uplink transmission time T Tx based on a reference time T eNB2 of the second base station 450 to be synchronized with the uplink U2 of the second base station 450.
  • -DUE the first D2D terminal 310-2 may perform a random access procedure on the second base station 450 and may be synchronized with the uplink of the second base station 450.
  • the random access procedure may be performed through the operations of steps 1) to 5) below.
  • the first D2D UE 310-2 receives a primary synchronization signal (PSS) and a secondary synchronization signal (SSS) transmitted downlink from the second base station 450 to perform cell ID discovery and downlink synchronization. do.
  • the downlink reception time of the first D2D terminal 310-2 is a propagation delay between the second base station 450 and the first D2D terminal 310-2 from the reference time T eNB2 of the second base station 450. Delayed by) Same as
  • the first D2D terminal 350 demodulates a PBCH (Physical Broadcast CHannel) transmitted by the second base station 450, and basic cell information for the second base station 450 and a physical random access channel (PRACH) in a frame.
  • PBCH Physical Broadcast CHannel
  • PRACH physical random access channel
  • Location, random access preamble (RAP) list, uplink power control parameters, etc. are acquired.
  • RAP sequence includes a Zadoff-Chu (ZC) sequence, and there are up to 64 RAP sequences according to the root index and the amount of cyclic delay.
  • ZC Zadoff-Chu
  • Step 3 The first D2D UE 310-2 randomly selects one RAP sequence among the RAP sequences in the PRACH according to the information obtained in step 2) and transmits it to the second base station 450.
  • the transmission time of the RAP sequence is the same as the downlink synchronization time obtained in step 1).
  • the transmitted RAP sequence is It is received by the second base station 450 at a time corresponding to the present invention. Where above Is a propagation delay according to a distance difference between the first D2D terminal 310-2 and the second base station 450.
  • step: the second base station 450 detects the connection of the first D2D terminal 310-2 from the RAP sequence received in step 3) and the time compared to the reference time T eNB2 of the second base station 450 Delayed Estimate Estimated
  • the information is allocated to a random access response (RAR) region in a physical downlink shared channel (PDSCH) and transmitted to the first D2D terminal 310-2.
  • RAR random access response
  • Step 5 The first D2D UE 310-2 determines the transmission time of the D2D link D1 by applying the amount of time delay acquired in step 4) as a TA (Timing Advance). That is, the downlink time acquired in step 1) TA information from In return
  • the D2D signal is transmitted to the second D2D terminal 410-2 at the transmission time T Tx -DUE corresponding to the D2D signal.
  • the transmission time (T Tx -DUE) of the D2D signal can be determined by the first D2D terminal 310-2.
  • reference numeral 301 denotes a D2D signal transmission time T Tx-DUE of the first D2D terminal 310-2, which is a transmitting D2D terminal (Tx-DUE), and the first D2D terminal 310.
  • Tx-CUE first cellular terminal
  • Rx-CUE second cellular terminal
  • reference numerals 303 and 305 denote first D2D, respectively.
  • reference numeral 307 indicates a time (R Rx-DUE ) at which the D2D signal transmitted from the first D2D terminal 310-2 is received by the second D2D terminal 410-2, and is represented by Equation 9 below. same.
  • the relative time error between the reception times R Rx -DUE at which the second reaches the second D2D terminal (Rx-DUE) 410-2 is represented by Equations 10 and 11, respectively.
  • a synchronization time error with the first cellular terminals occurs in proportion to the reference time error (T eNB2 -T eNB1 ) between the second base stations. Therefore, in the second embodiment, the interference signal of the first cellular terminals (Tx-CUE) for the D2D link (D1) acts as asynchronous interference (synchronization time is inconsistent) as shown by reference numeral 309 of FIG. .
  • the interference signal of the second cellular terminals is a propagation delay between the first D2D terminal 310-2 and the second D2D terminal 410-2, as shown in Equation (11).
  • a synchronization mismatch is determined by the distance difference between the two D2D terminals 310-2 and 410-2 and the second base station 450, and the first D2D terminal 310-2 and the second D2D terminal 410 are determined.
  • the sync time error between -2) converges to zero. Accordingly, in the second embodiment of synchronizing with the reference time of the base station 450 of the second D2D terminal 410-2, the interference signals of the second cellular terminals Rx-CUE are transmitted as D2D as shown by reference numeral 311 of FIG. 3B. It acts as the most synchronous interference where the link D1 and the synchronization time are almost coincident.
  • the D2D link is inconsistent with the first cellular terminals adjacent to the first D2D terminal, whereas the D2D link is synchronized with the second cellular terminals adjacent to the second D2D terminal.
  • the operation for synchronization in the second D2D terminal is relatively simplified, and the second Since the synchronization with the second cellular terminals adjacent to the D2D terminal is almost guaranteed, the interference effect of the second cellular terminals is less than that of the first embodiment.
  • a first cellular terminal 330 adjacent to the first D2D terminal 310-1 is described.
  • the interference signal due to -1 to 330-3 acts as synchronous interference with respect to the D2D link D1, and moves to the second cellular terminal 430-1 to 430-3 adjacent to the second D2D terminal 410-1.
  • the resulting interfering signal acts as asynchronous interference on the D2D link D1.
  • the first base station 350 and the second base station 450 support radio resource scheduling for D2D communication, respectively, so that resource blocks (RBs) occupied by the first and second cellular terminals ( It configures an overlay communication environment in which no overlap occurs between R1 to R6) and resource blocks R7 occupied by the first and second D2D UEs.
  • RBs resource blocks
  • interference caused by signal delay and orthogonality destruction occurs because an interference signal from the second cellular terminals is received by the second D2D terminal due to a large delay greater than or equal to an OFDM symbol period.
  • the interference signal from the second cellular terminal occupying the front and back resource blocks on the time domain based on the resource blocks occupied by the D2D link
  • the resources occupied by the D2D link due to a large time error of an OFDM symbol period or more. It is possible to generate an ISI (Inter-Symbol Interference) by overlapping the block.
  • ICI inter-carrier interference
  • the second embodiment which is a method of synchronizing with a reference time of a base station of a receiving D2D terminal (ie, a second D2D terminal)
  • a synchronization state with interference caused by second cellular terminals adjacent to the second D2D terminal is maintained.
  • the synchronization state due to the first cellular terminals adjacent to the first D2D terminal is inconsistent. Therefore, in the second embodiment, although ISI and ICI may be generated due to synchronization mismatch with the first cellular terminal, interference effects due to the second cellular terminal are greatly reduced, thereby reducing degradation of reception SINR in the D2D link.
  • the first D2D UE randomly selects one of 64 RAP sequences and transmits it to the second base station for random access, for example, a collision between the RAP sequence and another cellular terminal performing random access at the same time is performed. This can happen.
  • a process of performing random access again is performed, which may delay the process of acquiring TA information of the first D2D UE and accesses a cell of another cellular terminal.
  • the process can also be delayed.
  • the RAP sequence may be allocated to a terminal performing random access and contention-free random access that prevents other terminals from using the corresponding RAP sequence may prevent collision of the RAP sequence. In this case,
  • an overhead for estimating TA information is issued from the RAP sequence received from the second base station, and to deliver the estimated TA information to the second base station. Overhead may occur in the process of configuring and transmitting the RAR information. Also, in the random access procedure, when the base station generally performs uplink radio resource scheduling for communication with the corresponding UE, performing the random access procedure to obtain only TA information is inefficient in terms of radio resource utilization.
  • the third embodiment to be described below proposes a method of minimizing interference due to synchronization mismatch with cellular terminals adjacent to a receiving D2D terminal by transmitting a D2D terminal performing a synchronized transmission directly to an uplink transmission time of the receiving D2D terminal.
  • the third embodiment proposes a method of performing synchronization through independent signal exchange between D2D terminals without acquiring TA information through access to a base station so that the aforementioned overhead does not occur in a cellular communication system.
  • the third embodiment provides a reference signal exchange rule and a signal structure design method for independent synchronization of a D2D terminal in an asynchronous wireless communication system.
  • the third embodiment defines a dedicated synchronization signal transmission channel for signal exchange between D2D terminals.
  • the third embodiment provides a method for the D2D terminal to exchange the reference signal using the existing PRACH.
  • 5A is a diagram illustrating a configuration example of an asynchronous wireless communication system for explaining a synchronization method for D2D communication according to a third embodiment of the present invention.
  • the same components as those of FIG. 2A have the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • 5A illustrates an uplink transmission time of a second D2D terminal 410-3 in order for the first D2D terminal 310-3 to directly transmit a synchronized D2D signal to the second D2D terminal 410-3.
  • a method of performing synchronization for D2D communication between the first D2D terminal 310-3 and the second D2D terminal 410-1 (that is, the method of synchronizing to the uplink transmission time of the receiving D2D terminal) is proposed.
  • the be. remind Denotes a propagation delay between the second base station 450 and the second 2D terminal 40-3.
  • the first D2D terminal 310-3 may transmit an uplink transmission time of the second D2D terminal 410-3. Transmits the D2D signal at a precisely synchronized time. That is, the first D2D terminal 310-3 may transmit an uplink transmission time (the time of the second D2D terminal 410-3). Propagation delay between the second base station 450 and the first D2D terminal 310-3 ) And a propagation delay between the first D2D terminal 310-3 and the second D2D terminal 410-3. ) Transmits the D2D signal as shown by reference numeral 501 of FIG. 5B at the time compensated ⁇ Equation 12>. In FIG.
  • reference numerals 353 and 505 denote the interference signal transmission time T Tx -CUE of the first cellular terminal Tx-CUE adjacent to the first D2D terminal 310-3 and the second D2D terminal 410-, respectively.
  • the interference signal transmission time T Rx-CUE of the second cellular terminal Rx-CUE adjacent to 3) is shown.
  • the second D2D terminal 410-3 receives the D2D signal at a time point exactly synchronized with its uplink transmission time.
  • Equation 14 the relative time error between the reception time of the interference signal shown in Equations 5 and 6 and the D2D signal received at the reception time of Equation 13 is expressed by Equation 14 and Equation 5 below. 15>.
  • the interference signal of the first cellular terminals Tx-CUE with respect to the D2D link D1 acts as asynchronous interference in which the synchronization time is inconsistent as shown by reference numeral 309 of FIG. 5B.
  • the interference signal of the second cellular terminals Rx-CUE serves as synchronous interference where the synchronization time coincides with the D2D link D1 as shown by reference numeral 511 of FIG. 5B.
  • a synchronization error between a second D2D terminal and second cellular terminals adjacent to the second D2D terminal may occur in proportion to the distance difference between the D2D terminals.
  • the synchronization scheme of the third embodiment may match the synchronization state between the second D2D terminal and the second cellular terminals adjacent to the second D2D terminal regardless of the distance difference between the D2D terminals as shown in Equation 15. Therefore, as shown by reference numeral 511 of FIG. 5B, interference due to synchronization error with the second D2D terminal may be further reduced.
  • 6A to 6D are diagrams for describing a synchronization method for D2D communication to which a reference signal exchange procedure according to a third embodiment of the present invention is applied.
  • the first D2D user equipment performs a procedure of exchanging a reference signal between the first D2D user equipment and the second D2D user equipment to determine the transmission time of the D2D signal as shown in Equation 12.
  • the synchronization procedure for the D2D communication shown in FIGS. 6A to 6D is performed through four steps of steps 0 to 3.
  • FIG. 6A illustrates a phase 0, in which a second D2D UE-side second base station transmits a downlink signal (601), and a first D2D UE transmits a second D2D UE-side second base station.
  • the PSS in the downlink signal is detected (61) to obtain a downlink reception time (603).
  • the downlink reception time of the first D2D UE with respect to the reference time TeNB2 of the second base station is determined in step 0 (Phase 0).
  • step 0 is a procedure originally performed in the existing terminal. Therefore, in step 0, no additional operation is required as compared to the conventional method.
  • FIG. 6B illustrates a phase 1, in which the first D2D user equipment uses the downlink reception time acquired in step 0;
  • a reference signal is transmitted to the second D2D user equipment.
  • the sequence type of the reference signal is not particularly limited, but the use of the ZC sequence used as a reference signal for uplink transmission of a general LTE system is a function of peak-to-average power ratio (PAPR) and correlation detection of a signal. It is efficient in terms of accuracy.
  • the reference signal transmitted from the first D2D terminal is sent to the second D2D terminal side. Since the reception is delayed by, the reception time for receiving the reference signal by the second D2D terminal is expressed by Equation 16 below.
  • the second D2D UE detects the reference signal by performing a correlation operation on the reference signal received at the transmission time based on its uplink transmission time, and calculates a time delay of the detected reference signal ( 607).
  • the uplink transmission time of the second D2D terminal is It is determined that the time delay between the reception time of the ⁇ Equation 16> when the second D2D terminal receives the reference signal and the uplink transmission time of the second D2D terminal ( ) Is shown in Equation 17 below.
  • the second D2D user equipment performs correlation peak detection of the reference signal based on a digital operation having a sample period of T s , and the second D2D user equipment uses the time delay of Equation 17 as shown in Equation 18 below. Sample time delay for ) Is estimated (63).
  • FIG. 6C illustrates a phase 2, in which the second D2D user equipment uses the sample time delay (obtained in step 1). ) Is transmitted to the first D2D terminal.
  • the second D2D user equipment uses the ZC sequence-based reference signal c [n] and sample time delay (without cyclic delay applied).
  • Reference signal with a cyclic delay corresponding to ) Is transmitted to the first D2D user equipment in step 609.
  • the reference signal r [n] transmitted by the second D2D terminal is expressed by Equation 19 below.
  • the reference signal r [n] of Equation 19 is a reception time at which the second D2D terminal receives the reference signal in the next frame. Is transmitted to the first D2D terminal.
  • the reference signal of Equation 19 is The first D2D terminal is received at a time, and the first D2D terminal detects a correlation peak by performing a cross correlation operation with the reference signal c [n] on the received signal (that is, the reference signal r [n]) (611). .
  • the received reference signal r [n] as shown in Equation 19 is formed by adding two reference signals having different cyclic delays, the first D2D user equipment can detect two correlation peaks having the same magnitude.
  • the sample spacing between two correlation peaks is expressed by Equation 19 Since the first D2D UE is from the interval between the two correlation peaks Estimate (65).
  • FIG. 6D illustrates a phase 3, in which the first D2D user equipment determines a downlink reception time of the second base station detected in the step 0; Based on the sample time delay (Equation 18) estimated in Step 2 The transmission time of the D2D signal is determined by the time compensated by). As a result, the D2D signal transmission time TTx-DUE of the first D2D user equipment is determined as in Equation 20 below.
  • the first D2D terminal transmits the D2D signal at the transmission time of the D2D signal determined as in Equation 20 (613).
  • the D2D signal of the first D2D terminal is synchronized with the uplink transmission time of the second D2D terminal (67).
  • the time is received by the second D2D terminal at time 615.
  • the first D2D UE may be connected to the uplink transmission time of the second D2D UE through independent signal exchange between the D2D UEs without obtaining TA information using base station support (ie, random access procedure). Accurately synchronized D2D signal transmission can be performed. As a result, since the D2D signal of the first D2D terminal and the transmission signals of the second cellular terminals adjacent to the second D2D terminal are received by the second D2D terminal at about the same time, interference due to a synchronization mismatch problem is greatly improved.
  • a new channel for synchronization signal exchange between D2D terminals is defined or in the third embodiment of the existing physical layer uplink channel.
  • the synchronization signal may be performed on the channel.
  • a design requirement of a channel structure is described, and a synchronization method is implemented in the form of exchanging synchronization signals on a PRACH among existing physical layer uplink channels.
  • the design requirements of the channel structure are as follows. First, the new synchronization channel must satisfy the following conditions 1) and 2).
  • step 2 of FIG. 6C A reference signal is transmitted by generating a cyclic delay corresponding to.
  • a cyclic delay corresponding to the number of samples corresponding to the cyclic delay.
  • the delay of the received signal due to the influence of the multipath channel in the realistic communication environment Considering that additionally occurs, the length of the actual sequence is Must be greater than or equal to
  • Guard interval (CP) and guard time (GT) The synchronization procedure described in FIGS. 6A to 6D is designed to transmit a signal at the signal reception time of the previous stage for each stage. Accordingly, as each step progresses in FIGS. 6A to 6D, propagation delays of the transmitted signals are accumulated to generate overall delays of the transmitted and received signals. As can be seen in the examples of FIGS. 6A to 6D, the maximum time delay of the synchronization procedure proposed in the third embodiment when the reference time T eNB2 of the second base station is referenced is determined by the first D2D UE in step 2 of FIG. 6C.
  • the orthogonal destruction of the reference signal due to the delay of the signal is prevented, and the signal delay is the maximum delay of the signal to prevent the interference caused to other channels. Guard periods and guard times corresponding to more than the maximum value of must be inserted in the first half and the second half of the OFDM symbol, respectively.
  • the application length of the cyclic delay is And signal delay amount
  • the second D2D user equipment 730 is located at the outermost cell of the second base station 750 as shown in FIG. This is a case where the second base station 750 and the second D2D terminal 730 are located in line with each other. in this case
  • signal delay amount The maximum value of is determined by the cell radius 703 R, the communication distance L of the D2D link 701, and the speed c of light as shown in Equations 21 and 22 below.
  • Equations 21 and 22 and a multipath delay may be used.
  • the guard interval length, the sequence length, and the guard time length of the latter part of the reference signal should be designed.
  • the LTE system supports various cell radii in conditions of up to 100 km or less, it is necessary to provide various configurations of cell radii in order to apply a proper channel structure according to an environment.
  • the minimum channel length T CP + T seq for the proposed structure is applied when the cell radius is 5 km. Since + T GP exceeds one OFDM symbol length, the proposed structure can be implemented by allocating a region corresponding to two OFDM symbol lengths in a subframe to a channel.
  • FIG. 8 illustrates an example of a channel structure for synchronization signal exchange proposed in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 a channel structure for exchanging synchronization signals using the last two OFDM symbols 803 of the second subframe in the frame 801 is illustrated.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of synchronizing D2D communication using a new channel for synchronization signal exchange according to an embodiment of the present invention, which is the first and second D2D terminals 310-3 and 410-3 in the third embodiment. And a synchronization procedure performed between the first and second base stations 350 and 450.
  • the first D2D terminal and the second D2D terminal each request the D2D communication permission from the base station to which they belong, and at this time, identify the counterpart D2D terminal recognized through the terminal discovery procedure (Identity: ID). Send information together.
  • the first and second base stations recognize that the first and second D2D terminals are located in different cells, compared to a list of terminals connected to the respective base stations.
  • the first and second base stations exchange location information of the channel for transmitting the D2D synchronization signal, and instructing the first and second D2D terminals belonging to the independent synchronization between the two terminals in steps 911 and 913, respectively, It transmits the position information of the channel for transmitting the D2D synchronization signal in the uplink of the first and second cells.
  • the first D2D terminal and the second D2D terminal perform an independent synchronization procedure between the D2D terminals described with reference to FIGS. 6A through 6D through channels for transmitting D2D synchronization signals of the first and second cells, and perform synchronization.
  • the first D2D user equipment determines (secures) a D2D signal transmission time for D2D communication.
  • the first and second D2D terminals request radio resource scheduling for D2D communication from the first and second base stations, respectively. In this case, the scheduling request is transmitted to the first and second base stations through the PUCCH in the LTE system.
  • a radio resource for D2D communication is determined through joint scheduling between the first and second base stations, and in steps 927 and 929, the first and second base stations transmit corresponding radio resource allocation information to the UE belonging to the terminal.
  • D2D communication is performed between the first and second D2D terminals using the allocated radio resource.
  • a channel for transmission of a synchronization signal that is, a reference signal for synchronization
  • changing the frame structure of the system is inevitable, and thus applying a proposed synchronization scheme among existing uplink channels.
  • Another example of the third embodiment may be implemented by selecting a channel having a suitable structure and exchanging reference signals between D2D terminals in a corresponding channel.
  • the PRACH among the existing uplink channels is designed to satisfy the requirements of the above-described sequence length, guard interval length, guard time length, and the like, and thus are suitable for application of the present embodiment.
  • the synchronization method using the PRACH may affect the cellular communication system similarly to the second embodiment, and therefore, the following requirements a) and b) must be satisfied in order to minimize the effect on the cellular communication system. do.
  • RAP sequence used for synchronization between D2D terminals and RAP sequence used for initial access by the cellular terminal should not overlap to prevent synchronization error of the D2D link due to sequence collision and initial access delay of the cellular terminal. do.
  • the second base station even if a RAP sequence transmitted in an independent synchronization process between the first and second D2D terminals is received by, for example, the second base station, the second base station does not perform any initial access support procedure, thereby allowing the first and second D2D terminals to communicate with each other.
  • Independent synchronization process can solve the control overhead problem caused to the cellular communication system.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a synchronization method of D2D communication using a PRACH for synchronization signal exchange according to another embodiment of the present invention, which is a first and second D2D terminals 310-3 and 410-3 in the third embodiment. And a synchronization procedure performed between the first and second base stations 350 and 450.
  • the first and second D2D UEs request permission for D2D communication from the first and second base stations to which they belong, respectively, and include identification information of the counterpart D2D UEs recognized through the UE discovery procedure. send.
  • the first and second base stations recognize that the first and second D2D terminals are located in different cells compared with the list of terminals connected to the respective base stations.
  • the first and second base stations select, for example, RAP eNB1-D2D and RAP eNB2-D2D , which are indexes of the RAP sequence to be allocated to the D2D link, and exchange the same.
  • the first and second base stations transmit RAP information allocated to the first and second D2D UEs belonging to the first and second base stations, respectively.
  • the other cellular terminal By excluding the other cellular terminal to prevent the use of the RAP sequence assigned to the D2D link.
  • the first and second D2D UEs perform independent synchronization between the D2D UEs using the synchronization method described with reference to FIGS. 6A to 6D using the PRACHs of the first and second cells.
  • the first D2D UE transmits a synchronization signal (ie, a reference signal) to the second D2D UE in step 1015
  • the synchronization signal is performed using PRACH eNB2 which is a PRACH region of the second base station and RAP eNB2 which is an RAP sequence allocated from the second base station.
  • the second D2D user equipment transmits a synchronization signal (reference signal) to the first D2D user equipment, a RAP that is an RAP sequence allocated from the PRACH eNB1 and the second base station, which is the PRACH region of the first base station Send the synchronization signal using eNB1 .
  • the first D2D terminal determines (secures) a D2D signal transmission time for D2D communication based on the synchronization performed in steps 1015 and 1019.
  • the first and second D2D terminals request radio resource scheduling for D2D communication from the first and second base stations, respectively. In this case, the scheduling request is transmitted to the first and second base stations through the PUCCH in the LTE system.
  • radio resources for D2D communication are determined through joint scheduling between the first and second base stations, and in step 1031 and 1033, the first and second base stations transmit corresponding radio resource allocation information to the UE belonging to the terminal.
  • D2D communication is performed between the first and second D2D terminals using the allocated radio resource.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a D2D terminal according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal of FIG. 11 includes a first communication interface 1110 including a transceiver for D2D communication, and a transceiver including a transceiver for cellular communication.
  • 2 may include a communication interface 1130 and a controller 1150 for performing a synchronization procedure for D2D communication according to the synchronization method of the present invention described with reference to FIGS. 2 to 10.
  • the linkage when the Complementary Cumulative Distribution Function (CCDF) distribution with respect to the average Signal to Interference Ratio (SIR) when the synchronization method of the first to third embodiments is applied and the specific SIR are set as the communicable thresholds of the link. Perform a performance assessment of the link outage probability.
  • CCDF Complementary Cumulative Distribution Function
  • SIR Signal to Interference Ratio
  • FIG. 12 illustrates an example of a cell environment, a terminal layout, and a resource allocation structure applied in a simulation for performance evaluation.
  • Table 2 below shows the parameters for the simulation.
  • the first D2D UE and the second D2D UE are arranged to belong to different cells, respectively, but the distance between the first and second D2D UEs is equal to or less than 500 m.
  • Cellular terminals are arranged in 75 of each sector, but distributed evenly within the sector.
  • the first and second D2D and cellular terminals are randomly allocated and communicated with each resource block (RB) in a subframe, and when there is no synchronization error, the cellular terminal and the first and second D2D terminals are transmitted.
  • This occupied resource block assumes an overlay communication environment that does not overlap each other.
  • Table 2 shows the main parameters applied to the simulation, and the simulation parameters were determined based on LTE system standards and decisions made at the 3GPP TSG RAN1 # 72bis standardization conference.
  • FIG. 13 shows analysis of CCDF distribution of SIR when the synchronization method of D2D communication according to the first to third embodiments of the present invention is applied.
  • the Sync to Tx-eNB 1301 is the first embodiment
  • the Sync to Rx-eNB 1303 is the second embodiment
  • the Sync to Rx-DUE 1305 is the third embodiment when the synchronization method is applied. Will be shown respectively.
  • FIG. 13 illustrates a CCDF distribution of a D2D link reception SIR of a second D2D terminal when the synchronization method of the first to third embodiments is applied under a cell radius of 1.5 km.
  • the reception SIR is more effectively improved by precisely synchronizing to the uplink time of the second D2D user equipment.
  • the proportion of D2D links with relatively high SIR tends to increase.
  • the gain in terms of average SIR is improved by about 4.73 dB compared with the first embodiment, and about 0.76 dB compared with the second embodiment.
  • the reason why the relative gain in comparison with the second embodiment is small is that in case of the second embodiment, when the distance difference between the D2D terminals is close, the third embodiment is guaranteed almost the same synchronization state.
  • the third embodiment since the third embodiment has an advantage that synchronization is performed without accessing the second base station in addition to the SIR gain, it can be seen that it is more effective than the second embodiment.
  • FIG. 14 illustrates analysis of link outage distribution when the synchronization method of D2D communication according to the first to third embodiments of the present invention is applied.
  • the Sync to Tx-eNB 1401 is the first embodiment
  • the Sync to Rx-eNB 1403 is the second embodiment
  • the Sync to Rx-DUE 1405 is the third embodiment when the synchronization method is applied. It is shown.
  • FIG. 14 illustrates link failure probabilities of the D2D receiving terminal when the first to second synchronization methods are applied under a cell radius of 1.5 km.
  • the link failure means a case in which a specific link is in an SIR state below a corresponding threshold and communication is impossible when a certain SIR is assumed to be a minimum SIR (threshold value) for communication.
  • FIG. 14 When the D2D link having a reception quality lower than the SIR below the corresponding threshold is considered to be incapable of communication, a state in which a specific D2D link is incapable of communication is shown in FIG. 14 when the synchronization method of the third embodiment is applied. Due to the SIR gain, the number of links placed in the link-disabled state is reduced compared to the first and second synchronization methods, which enables communication of a relatively large number of D2D links when the synchronization method of the third embodiment is applied under the same conditions. It means. In the case of the third embodiment, it can be seen that the probability that the D2D link is placed in a communication condition is increased at a rate of 12.38% compared to the first embodiment and 2.22% compared to the second embodiment.
  • a synchronization procedure for D2D communication may be performed in a situation where a transmitting D2D terminal and a receiving D2D terminal exist in different cells in a wireless communication system.
  • the third embodiment it is possible to solve the interference problem from adjacent cellular terminals and to reduce system overhead.
  • interference due to synchronization mismatch can be eliminated by performing D2D communication so as to ensure a synchronization state between uplink transmission time of a receiving D2D terminal and adjacent cellular terminals, and in a synchronization procedure for D2D communication. It is possible to reduce the overhead incurred by the cellular communication system due to performing a procedure such as accessing the communication system to obtain TA information.

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 실시 예에 따라 비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기화 방법은, 제1 셀에 위치한 제1 D2D 단말이 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀에 위치한 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 동기화된 시각을 결정하는 과정과, 상기 동기화된 시각에 상기 제1 D2D 단말이 상기 제2 D2D 단말에게 D2D 신호를 전송하는 과정을 포함한다.

Description

비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기화 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에서 디바이스 대 디바이스(Device to Device : D2D) 통신을 위한 단말들 간의 동기화 방법 및 장치에 대한 것이다.
D2D 통신 네트워크는 기지국, AP(Access Point) 등과 같은 네트워크 엔터티를 이용하지 않고도, 지리적으로 인접한 무선 통신 단말들 간의 직접 통신을 수행할 수 있는 분산형 통신 네트워크이다. D2D 통신을 이용하는 단말은 독자적으로 또는 기지국의 지원 아래 인접한 다른 단말을 찾고, 통신 세션을 설정하여 트래픽을 전송한다. 이러한 D2D 통신은 인접 단말들 간의 빠른 데이터 전송을 보장하며, 기지국으로 집중되는 트래픽을 분산시켜 통신 시스템에서 과부하를 완화시킬 수 있으며, 단말들 간의 근접성에 기반한 통신 서비스(예컨대, 위치 기반 서비스)를 제공할 수 있기 때문에 효과적인 차세대 통신 기술들 중의 하나로 주목 받고 있다.
D2D 통신은 WINNER+, 3GPP, IEEE 등의 통신 관련 표준 단체에서 P2P(Peer to Peer), M2M(Machine to Machine), 그룹 통신 등 다양한 형태로 표준화 또는 연구가 진행중이다. D2D 통신을 위한 연구의 일 예로 3GPP에서는 LTE(Long-Term Evolution) 표준에서 work item으로 D2D 통신 기반의 근접 서비스(Proximity Service : ProSe)에 대한 표준화를 진행 중입니다. 상기 D2D 통신 기반의 근접 서비스는 단말들 간의 분산적 동작 또는 기지국 지원(semi-assisted)을 기반으로 인접하는 단말을 파악 하거나 또는 직접 통신을 제공하는 서비스이다.
그러나 상기 D2D 통신 기반의 근접 서비스를 위해 상향 링크 또는 하향 링크 무선 자원 가운데 어떠한 자원을 사용할 것인지의 여부, SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 방식, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식 중 어떤 전송 방식을 사용할 것인 지 D2D 통신에서 Overlay 방식, Underlay 방식 중 어떤 무선 자원 활용 방식을 이용할 것인 지 등 물리 계층에서 기본적인 인터페이스에 대한 표준화 조차 진행되지 않은 상황이다.
하향 링크와 비교하였을 때 상대적으로 사용률이 낮은 상향 링크를 D2D 통신에 이용하는 경우 하향 링크 자원을 절약함으로써 무선 자원을 효과적으로 재사용할 수 있다. 또한 D2D 통신에서 상향 링크를 이용하는 경우, 하향 링크에서 단말들에게 발생되는 간섭을 최소화할 수 있어, 최근 진행 중인 D2D 통신 관련 연구는 대부분 상향 링크의 무선 자원을 사용하는 통신 환경을 가정하고 있다. 따라서 D2D 통신에서는 무선 자원 재사용의 효율성과 구현의 용이성을 고려할 때 상향 링크 무선 자원 및 SC-FDMA 방식의 이용이 고려된다.
D2D 통신에서 근접 서비스는 일정한 범위 이내로 근접한 D2D 단말들 간의 상호 식별이 수행된 후, 식별된 D2D 단말들 간의 채널 상태에 따라 기지국의 관리 아래 두 D2D 단말들이 직접 통신을 수행하도록 제공된다. 이때 두 D2D 단말들이 동일한 셀에 위치한 경우, 두 D2D 단말들이 지리적으로 근접해 있음을 감안하면 두 D2D 단말들이 각각 기지국과 떨어져 있는 거리는 거의 동일하다.
도 1은 D2D 통신을 지원하는 일반적인 무선 통신 시스템에서 일 구성 예를 나타낸 것이다. 이하 본 명세서의 도면들에서 송신 D2D 단말은 Tx-DUE, 수신 D2D 단말은 Rx-DUE, 셀룰러 단말은 CUE, 셀룰러 통신을 위한 상향 링크는 U1, U2, 그리고 D2D 통신을 위한 통신 링크는 D1, D2로 각각 도시되어 있다.
도 1의 시스템은 비동기 방식의 LTE(Long Term Evolution) 시스템을 가정한다. 도 1의 시스템은 제1 기지국(eNB1 : 150)의 서비스 영역인 제1 셀(C1) 내에 셀룰러 통신을 수행하는 셀룰러 단말(CUE : 130-1)과 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말(DUE : 110-1 ~ 110-3)이 혼재하고, 또한 제2 기지국(eNB2 : 250)의 서비스 영역인 제2 셀(C2) 내에 셀룰러 단말(CUE : 230-1, 230-2)과 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말(DUE : 210-1)이 혼재하는 통신 환경을 예시한 것이다. 도 1에서 참조 부호 TeNB1은 제1 기지국(eNB1)의 기준 시각이고, 참조 부호 TeNB2는 제2 기지국(eNB2)의 기준 시각이다. LTE 시스템은 비동기 방식 통신 시스템이므로 제1 및 제2 기지국들(eNB1, eNB2)의 기준 시각(TeNB1, TeNB2)은 서로 다르다.
또한 도 1을 참조하면, 동일한 제1 셀(C1)에 위치하는 D2D 단말들(110-1, 110-2)과 제1 기지국(150)간의 거리 차에 의한 전파 지연(propagation delay)에 따라 설정되는 상향 링크 송신 시각(TTX-DUE) 또한 두 D2D 단말들(110-1, 110-2) 간에 거의 동일하다. 따라서 도 1과 같이 두 D2D 단말들(110-1, 110-2)이 동일한 셀에 위치하는 경우 두 D2D 단말들(110-1, 110-2)이 상향 링크를 이용하는 D2D 통신에서 동기화가 이루어져 있는 상태로 간주할 수 있다. 그러나 도 1과 같이 D2D 통신에서 송신 D2D 단말(110-3)과 수신 D2D 단말(210-1)이 서로 다른 셀(C1, C2)에 위치할 경우, 기지국들 간의 동기화가 보장되지 않는 LTE 시스템의 특성을 고려할 때 두 D2D 단말들(110-3, 210-1) 간의 동기화 역시 보장되지 않는다.
따라서 비동기 방식의 무선 통신 시스템에서는 D2D 통신에 앞서 서로 다른 셀에 위치하는 두 D2D 단말들 간의 동기화를 위한 절차가 요구된다.
본 발명은 비동기 무선 통신 시스템에서 서로 다른 셀에 위치한 단말들 간의 D2D 통신을 위한 동기화 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 비동기 무선 통신 시스템에서 간섭 영향을 줄일 수 있는 D2D 통신을 위한 동기화 방법 및 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 비동기 무선 통신 시스템에서 오버헤드를 줄일 수 있는 D2D 통신을 위한 동기화 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따라 비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기화 방법은, 제1 셀에 위치한 제1 D2D 단말이 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀에 위치한 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 동기화된 시각을 결정하는 과정과, 상기 동기화된 시각에 상기 제1 D2D 단말이 상기 제2 D2D 단말에게 D2D 신호를 전송하는 과정을 포함을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따라 비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 D2D 단말은, D2D 통신을 위한 송수신부를 포함하는 통신 인터페이스와, 제1 셀에 위치한 제1 D2D 단말이 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀에 위치한 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 동기화된 시각을 결정하고, 상기 동기화된 시각에 상기 제1 D2D 단말이 상기 제2 D2D 단말에게 D2D 신호를 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
도 1은 D2D 통신을 지원하는 일반적인 무선 통신 시스템에서 일 구성 예를 나타낸 도면,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법에서 간섭 문제를 설명하기 위한 도면,
도 5a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 참조 신호 교환 절차가 적용된 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7는 제3 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법에서 신호 지연이 최대가 되는 단말 배치의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에서 제안하는 동기 신호 교환을 위한 채널 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 동기 신호 교환을 위한 새로운 채널을 이용하는 D2D 통신의 동기화 방법을 나타낸 흐름도,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 동기 신호 교환을 위해 PRACH를 이용하는 D2D 통신의 동기화 방법을 나타낸 흐름도,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 단말의 구성을 나타낸 블록도,
도 12 내지 도 14는 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들의 동기화 방법들의 성능 비교 실험 결과를 나타낸 도면.
하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하 본 발명의 실시 예는 설명의 편의상 비동기 무선 통신 시스템으로 LTE 시스템을 예로 들고, 인접한 서로 다른 셀에 위치한 D2D 단말들 간에 D2D 통신을 위한 동기화 절차를 제안한 것이다. 본 발명의 실시 예는 LTE 시스템은 물론 D2D 통신을 지원하는 비동기 방식의 각종 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들의 설명에 앞서 본 명세서에서 기술하는 용어들과 각 용어에 대응되는 참조 부호들을 아래 <표 1>과 같이 정의한다.
표 1
참조 부호 용어 설명
TeNB1 제1 기지국의 기준 시각
TeNB2 제2 기지국의 기준 시각
Tx-DUE 제1 셀에 위치하는 제1 D2D 단말(송신 D2D 단말)
Rx-DUE 제2 셀에 위치하는 제2 D2D 단말(수신 D2D 단말)
Tx-CUE 제1 셀에 위치하는 제1 셀룰러 단말
Rx-CUE 제2 셀에 위치하는 제2 셀룰러 단말
TTx-DUE 제1 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각(D2D 신호의 송신 시각)
RRx-DUE 제2 D2D 단말에 도달하는 D2D 신호의 수신 시각
TTx-CUE 제1 셀룰러 단말의 상향 링크 송신 시각(간섭 신호의 송신 시각)
TRx-CUE 제2 셀룰러 단말의 상향 링크 송신 시각(간섭 신호의 송신 시각)
RTx-CUE 제1 셀룰러 단말의 간섭 신호가 제2 D2D 단말에 도달하는 수신 시각
RRx-CUE 제2 셀룰러 단말의 간섭 신호가 제2 D2D 단말에 도달하는 수신 시각
τeNB1-Tx 제1 D2D 단말(또는 제1 셀룰러 단말)과 제1 기지국 간의 거리 차에 대한 전파 지연
τeNB2-Rx 제2 D2D 단말(또는 제2 셀룰러 단말)과 제2 기지국 간의 거리 차에 대한 전파 지연
τTx-Rx 제1 D2D 단말과 제2 D2D 단말 간의 거리 차에 대한 전파 지연
도 2a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 비동기 무선 통신 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 2a의 시스템은 제1 기지국(eNB1 : 350)의 서비스 영역인 제1 셀(C1) 내에 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말(Tx-DUE : 310-1)과 셀룰러 통신을 수행하는 셀룰러 단말(Tx-CUE : 330-1, 330-2, 330-3)이 혼재하고, 또한 제2 기지국(eNB2 : 450)의 서비스 영역인 제2 셀(C2) 내에 D2D 통신을 수행하는 D2D 단말(Rx-DUE : 410-1)과 셀룰러 단말(Rx-CUE : 430-1, 430-2, 430-3)이 혼재하는 통신 환경을 예시한 것이다.
도 2a의 LTE 시스템은 비동기 방식 통신 시스템이므로 제1 기지국(eNB1)(350)의 기준 시각(TeNB1)과 제2 기지국(eNB2)(450)의 기준 시각(TeNB2)은 서로 다르다. 도 2a의 실시 예는 송신 D2D 단말(Tx-DUE)인 제1 D2D 단말(310-1)의 제1 기지국(350)의 기준 시각(TeNB1)을 기준으로 제1 D2D 단말(310-1)과 수신 D2D 단말(Rx-DUE)인 제2 D2D 단말(410-1) 간의 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 방식(즉 송신 D2D 단말의 기지국의 기준 시각에 동기화하는 방식)을 제안한 것이다.
여기서 송신 D2D 단말과 수신 D2D 단말은 설명의 편의를 위해 명칭을 구분한 것이고, 송신 D2D 단말과 수신 D2D 단말은 각각 상대 D2D 단말과 D2D 신호를 송수신할 수 있다. 이하 본 명세서에서 송신 D2D 단말은 제1 D2D 단말을 의미하고, 수신 D2D 단말은 제2 D2D 단말을 의미하는 것으로 이해하기로 한다.
도 2a에서 제1 셀(C1)에 위치한 제1 D2D 단말(310-1)은 제1 기지국(350)의 기준 시각에 동기화되어 있는 상향 링크(U1) 송신 시각(즉 D2D 신호의 송신 시각)(TTx-DUE)에 제2 D2D 단말(410-1)에게 D2D 신호를 전송한다. 여기서 제1 기지국(350)의 기준 시각을 TeNB1으로 정의할 때, 제1 D2D 단말(310-1)의 상향 링크 송신 시각(TTx-DUE)는 제1 기지국(350) 과의 사전 동기화 절차에 의해 아래 <수학식 1>과 같이 결정된다.
수학식 1
Figure PCTKR2014009453-appb-M000001
상기 <수학식 1>에서
Figure PCTKR2014009453-appb-I000001
는 제1 D2D 단말(310-1)과 제1 기지국(350) 간의 거리 차에 대한 전파 지연(propagation delay)을 의미한다. 제1 셀(C1)에 위치한 제1 D2D 단말(310-1)로부터 상기 <수학식 1>의 상향 링크 송신 시각(TTx-DUE)에 D2D 신호가 송신되는 경우, 제2 셀(C2)에 위치한 제2 D2D 단말(410-1)에 도달하는 D2D 신호의 수신 시각 RRx-DUE은 아래 <수학식 2>와 같다.
수학식 2
Figure PCTKR2014009453-appb-M000002
상기 <수학식 2>에서
Figure PCTKR2014009453-appb-I000002
는 제1 D2D 단말(310-1)과 제2 D2D 단말(410-1) 간 거리 차에 대한 전파 지연이다. 제2 D2D 단말(410-1)은 일반적인 하향 링크 수신 시의 동기화 방법과 동일하게 수신 신호로부터 참조 신호(reference signal)의 상관 연산을 통한 피크 검출을 수행하여 상기 <수학식 2>의 수신 시각(RRx-DUE)에 도달하는 D2D 신호를 포착할 수 있다.
따라서 도 2a의 실시 예에 의하면, 제1 D2D 단말(310-1)의 상향 링크 송신 시각(TTx-DUE)이 제1 기지국(350)의 기준 시각(TeNB1)에 의해 정해지므로 제1 D2D 단말(310-1)과 제2 D2D 단말(410-1)의 D2D 통신을 위한 동기화는 간단하게 수행될 수 있다.
다만 상기한 도 2a의 실시 예의 경우, 제1 D2D 단말(310-1)과 제2 D2D 단말(410-1)의 주변에 상향 링크 신호를 송신하는 셀룰러 단말들(330-1 ~ 330-3, 430-1 ~ 430-3)이 존재할 수 있으며, 각 셀룰러 단말이 해당 기지국으로 전송하는 상향 링크 신호는 D2D 링크(D1)에게 간섭으로 작용할 수 있다. 셀룰러 단말들(330-1 ~ 330-3, 430-1 ~ 430-3)과 D2D 링크(D1)와의 거리가 가까울수록 셀룰러 단말들(330-1 ~ 330-3, 430-1 ~ 430-3)이 전송하는 상향 링크 신호가 D2D 링크(D1)에 미치는 간섭의 크기는 증가될 것이다.
예를 들어 도 2b를 참조하면, 참조 번호 201은 송신 D2D 단말(Tx-DUE)인 제1 D2D 단말(310-1)의 상향 링크 송신 시각(TTx-DUE)을 나타낸 것이고, 제1 D2D 단말(310-1)과 인접한 제1 셀룰러 단말(Tx-CUE)과, 제2 D2D 단말(410-1)과 인접한 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)을 가정하면, 참조 번호 203, 205는 각각 제1 셀룰러 단말(Tx-CUE)의 상향 링크 송신 시각(TTx-CUE)과 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)의 상향 링크 송신 시각(TRx-CUE)을 나타낸 것이며, 각각 아래 <수학식 3>, <수학식 4>와 같이 결정된다.
수학식 3
Figure PCTKR2014009453-appb-M000003
수학식 4
Figure PCTKR2014009453-appb-M000004
상기 <수학식 4>에서 TeNB2는 제2 셀(C2)의 제2 기지국(450)의 기준 시각을 의미하며,
Figure PCTKR2014009453-appb-I000003
는 제2 기지국(450)과 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)(또는 제2 D2D 단말(410-1)) 간의 거리 차에 따른 전파 지연을 의미한다. 상기 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)은 제2 D2D 단말(410-1)과 인접함을 가정한다.
도 2b에서 참조 번호 207은 상기 <수학식 3>, <수학식 4>의 상향 링크 송신 시각에 각각 송신된 제1 및 제2 셀룰러 단말들(Tx-CUE, Rx-CUE)의 간섭 신호들이 제2 D2D 단말(Rx-DUE)(410-1)에 도달하는 수신 시각(RTx-CUE, RRx-CUE)을 나타낸 것이며, 각각 아래 <수학식 5>, <수학식 6>과 같이 결정된다.
수학식 5
Figure PCTKR2014009453-appb-M000005
수학식 6
Figure PCTKR2014009453-appb-M000006
상기 <수학식 2>로 결정되는 D2D 신호의 수신 시각(RRx-DUE)과, 상기 <수학식 5>, <수학식 6>으로 결정되는 간섭 신호들의 수신 시각(RTx-CUE, RRx-CUE) 간의 상대적인 시간 오차는 아래 <수학식 7>, <수학식 8>과 같다.
수학식 7
Figure PCTKR2014009453-appb-M000007
수학식 8
Figure PCTKR2014009453-appb-M000008
도 2a에서 제1 셀룰러 단말들(Tx-CUE)(330-1 ~ 330-3)은 제1 D2D 단말(Tx-DUE)(310-1)와 거의 동일한 위치에 있으며, 상향 링크 송신 시각 또한 동일하므로 상기 <수학식 7>과 같이 제1 셀룰러 단말들(Tx-CUE)로부터의 간섭 신호는 제1 D2D 단말(Tx-DUE)로부터 전송되는 D2D 신호와 거의 동일한 시각에 제2 D2D 단말(Rx-DUE)(410-1)에 수신된다. 따라서 D2D 링크(D1)에 대하여 제1 셀룰러 단말들(Tx-CUE)의 간섭 신호는 도 2b의 참조 번호 209와 같이 동기 시각이 일치하는 동기 간섭(synchronous interference)으로 작용한다.
그리고 도 2a에서 제2 셀룰러 단말들(Rx-CUE)(430-1 ~ 430-3)로부터의 간섭 신호는 제1 D2D 단말(Tx-DUE)로부터 전송되는 D2D 신호와 상기 <수학식 8>과 같은 시간 오차를 가지고 제2 D2D 단말(Rx-DUE)(410-1)에 수신된다.
상기 <수학식 8>에서 D2D 신호와 간섭 신호 간의 시간 오차(ΔRRx-CUE)는 제1 지국(350)과 제2 기지국(450)의 기준 시각들(TeNB1, TeNB2) 간의 차이에 따라 결정되므로 제1 지국(350)과 제2 기지국(450) 간의 동기 불일치 정도에 따라서 1개 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) 심벌 주기를 넘는 시간 오차가 발생될 수 있다. 상기 제1 실시 예와 같이, 제1 D2D 단말(Tx-DUE) 측 제1 기지국의 기준 시각에 D2D 통신을 동기화하는 방안의 경우 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)의 간섭 신호는 도 2b의 참조 번호 211과 같이 D2D 링크와 동기 시각이 불일치하는 비동기 간섭(asynchronous interference)으로 작용한다.
따라서 상기한 제1 실시 예의 동기화 방안은, 송신 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각은 미리 결정되어 있으므로 D2D 신호의 전송을 위한 송신 시각을 결정하는 과정을 생략할 수 있으며, 이에 따라 수신 D2D 단말의 동작만으로도 D2D 통신을 위한 동기화를 간단히 수행할 수 있다. 다만 제1 실시 예의 경우, D2D 통신에서 송신 D2D 단말에 인접한 셀룰러 단말들(Tx-CUE)과의 동기 상태는 유지되지만 수신 D2D 단말에 인접한 셀룰러 단말들(Rx-CUE)과의 동기는 불일치될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 비동기 무선 통신 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 3a에서 도 2a와 동일한 구성은 동일한 참조 번호(부호)를 가지며, 구체적인 설명은 생략 하기로 한다. 도 3a의 실시 예는 제2 D2D 단말(410-2)의 제2 기지국(450)의 기준 시각(TeNB2)을 기준으로 제1 D2D 단말(310-2)과 제2 D2D 단말(410-1) 간의 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 방식(즉 수신 D2D 단말의 기지국의 기준 시각에 동기화하는 방식)을 제안한 것이다.
도 3a에서 제1 D2D 단말(310-2)는 제2 기지국(450)의 상향 링크(U2)에 동기화 되도록 제2 기지국(450)의 기준 시각(TeNB2)을 토대로 상향 링크 송신 시각(TTx-DUE)를 결정한다. 이를 위해 제1 D2D 단말(310-2)은 제2 기지국(450)에 랜덤 액세스(random access) 절차를 수행하여 제2 기지국(450)의 상향 링크에 동기화될 수 있다.
상기 랜덤 액세스 절차는 아래 1) 단계 내지 5) 단계의 동작을 통해 수행될 수 있다.
1) 단계 : 제1 D2D 단말(310-2)은 제2 기지국(450)으로부터 하향 링크 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal) 및 SSS(Secondary Synchronization Signal)을 수신하여 셀 ID 탐색 및 하향 링크 동기를 수행한다. 이때 제1 D2D 단말(310-2)의 하향 링크 수신 시각은 제2 기지국(450)의 기준 시각(TeNB2)으로부터 제2 기지국(450)과 제1 D2D 단말(310-2) 간의 전파 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000004
) 만큼 지연된 시각인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000005
와 같다.
2) 단계 : 제1 D2D 단말(350)은 제2 기지국(450)이 전송하는 PBCH(Physical Broadcast CHannel)을 복조하여 제2 기지국(450)에 대한 기본적인 셀 정보 및 프레임 내 PRACH(Physical Random Access CHannel) 위치, 랜덤 액세스 시 사용 가능한 RAP(Random Access Preamble) 리스트, 상향 링크 전력 제어 파라미터 등을 획득한다. 여기서 상기 RAP 리스트에서 RAP 시퀀스는 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스로 구성되며, 루트 인덱스(root index) 및 순환 지연(cyclic delay)의 양에 따라 최대 64개의 RAP 시퀀스가 존재한다.
3) 단계 : 제1 D2D 단말(310-2)은 상기 2) 단계에서 획득한 정보에 따라 PRACH 에서 RAP 시퀀스들 중에서 하나의 RAP 시퀀스를 랜덤하게 선택하여 제2 기지국(450)으로 전송한다. RAP 시퀀스의 송신 시각은 상기 1) 단계에서 획득한 하향 링크 동기 시각과 같은
Figure PCTKR2014009453-appb-I000006
이며, 송신된 RAP 시퀀스는
Figure PCTKR2014009453-appb-I000007
에 해당하는 시각에 제2 기지국(450)에서 수신된다. 여기서 상기
Figure PCTKR2014009453-appb-I000008
는 제1 D2D 단말(310-2)과 제2 기지국(450) 간의 거리 차에 따른 전파 지연이다.
4) 단계 : 제2 기지국(450)은 상기 3) 단계에서 수신한 RAP 시퀀스로부터 제1 D2D 단말(310-2)의 접속을 검출하고 제2 기지국(450)의 기준 시각(TeNB2) 대비 시간 지연 양인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000009
를 추정한다. 추정된
Figure PCTKR2014009453-appb-I000010
정보는 PDSCH (Physical Downlink Shared CHannel) 내의 RAR(Random Access Response) 영역에 할당되어 제1 D2D 단말(310-2)에게 전송된다.
5) 단계 : 제1 D2D 단말(310-2)은 상기 4) 단계에서 획득한 시간 지연 양을 TA(Timing Advance)로 적용하여 D2D 링크(D1)의 송신 시각을 결정한다. 즉 상기 1) 단계에서 획득한 하향 링크 시각인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000011
로부터 TA 정보인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000012
만큼 보상하여
Figure PCTKR2014009453-appb-I000013
에 해당하는 송신 시각(TTx-DUE)에 제2 D2D 단말(410-2)로 D2D 신호의 송신을 수행한다.
따라서 상기한 1) 단계 내지 5) 단계의 랜덤 액세스 절차를 수행하여, 제1 D2D 단말(310-2)이 D2D 신호의 송신 시각(TTx-DUE)이 결정될 수 있다.
한편 도 3b를 참조하면, 참조 번호 301은 송신 D2D 단말(Tx-DUE)인 제1 D2D 단말(310-2)의 D2D 신호 송신 시각(TTx-DUE)을 나타낸 것이고, 제1 D2D 단말(310-2)과 인접한 제1 셀룰러 단말(Tx-CUE)과, 제2 D2D 단말(410-1)과 인접한 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)을 가정하면, 참조 번호 303, 305는 각각 제1 D2D 단말(310-2)과 인접한 제1 셀룰러 단말(Tx-CUE)의 간섭 신호 송신 시각(TTx-CUE)과, 제2 D2D 단말(410-2)과 인접한 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)의 간섭 신호 송신 시각(TRx-CUE)을 나타낸 것이다. 그리고 참조 번호 307은 제1 D2D 단말(310-2)이 전송한 D2D 신호가 제2 D2D 단말(410-2)에서 수신되는 시각(RRx-DUE)을 나타낸 것으로서, 아래 <수학식 9>와 같다.
수학식 9
Figure PCTKR2014009453-appb-M000009
그리고 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>에서 설명한 간섭 신호들의 수신 시각, 즉 도 3a에서 제1 및 제2 셀들(C1, C2) 내 제1 및 제2 셀룰러 단말들(Tx-CUE, Rx-CUE)의 간섭 신호들이 제2 D2D 단말(Rx-DUE)(410-2)에 도달하는 수신 시각(RTx-CUE, RRx-CUE)과, 상기 <수학식 9>에서 설명한 D2D 신호가 제2 D2D 단말(Rx-DUE)(410-2)에 도달하는 수신 시각(RRx-DUE) 간의 상대적인 시간 오차는 각각 아래 <수학식 10>, <수학식 11>과 같다.
수학식 10
Figure PCTKR2014009453-appb-M000010
수학식 11
Figure PCTKR2014009453-appb-M000011
제1 D2D 단말 측 제1 기지국에 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 제1 실시 예와 달리, 제2 D2D 단말 측 제2 기지국에 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 제2 실시 예의 경우, 제1 및 제2 기지국 간의 기준 시각 오차(TeNB2-TeNB1)에 비례하여 제1 셀룰러 단말들과의 동기 시각 오차가 발생한다. 따라서 제2 실시 예의 경우, D2D 링크(D1)에 대해 제1 셀룰러 단말들(Tx-CUE)의 간섭 신호는 도 3b의 참조 번호 309과 같이 동기 시각이 불일치하는 비동기 간섭(asynchronous interference)으로 작용한다.
그리고 제2 셀룰러 단말들(Rx-CUE)의 간섭 신호는 상기 <수학식 11>에서와 같이 제1 D2D 단말(310-2) 및 제2 D2D 단말(410-2) 간의 전파 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000014
) 및 두 D2D 단말들(310-2, 410-2)과 제2 기지국(450) 간의 거리 차에 의해 동기 불일치 여부가 결정되며, 제1 D2D 단말(310-2) 및 제2 D2D 단말(410-2) 간의 동기 시각 오차는 0에 수렴한다. 따라서 제2 D2D 단말(410-2) 측 기지국(450)의 기준 시각에 동기화하는 제2 실시 예의 경우, 제2 셀룰러 단말들(Rx-CUE)의 간섭 신호는 도 3b의 참조 번호 311과 같이 D2D 링크(D1)와 동기 시각이 거의 일치하는 동기 간섭(almost synchronous interference)으로 작용한다.
따라서 제2 실시 예의 경우 D2D 링크는 제1 D2D 단말에 인접한 제1 셀룰러 단말들과의 동기 상태는 불일치하는 반면, 제2 D2D 단말에 인접한 제2 셀룰러 단말들과의 동기는 일치하게 된다.
상기한 제2 실시 예의 경우 제1 D2D 단말은 제2 D2D 단말의 기지국의 기준 시각에 거의 일치되도록 D2D 신호의 송신 시각을 결정하므로 제2 D2D 단말에서 동기화를 위한 동작이 상대적으로 간소화되며, 제2 D2D 단말에 인접한 제2 셀룰러 단말들과의 동기 상태가 거의 보장되므로 제1 실시 예에 비해 제2 셀룰러 단말들에 의한 간섭 영향이 적다는 장점이 있다.
이하 상기 제1 실시 예와 제2 실시 예의 장점과 단점을 비교하여 설명하기로 한다.
먼저 송신 D2D 단말(즉 제1 D2D 단말)의 기지국의 기준 시각에 동기화하는 방식인 제1 실시 예의 경우, 도 4를 참조하면, 제1 D2D 단말(310-1)에 인접한 제1 셀룰러 단말(330-1 ~ 330-3)로 인한 간섭 신호는 D2D 링크(D1)에 대해 동기 간섭으로 작용하며, 제2 D2D 단말(410-1)에 인접한 제2 셀룰러 단말(430-1 ~ 430-3)로 인한 간섭 신호는 D2D 링크(D1)에 대해 비동기 간섭으로 작용한다.
따라서 제1 실시 예에서 제1 기지국(350)과 제2 기지국(450)은 D2D 통신을 위해 각각 무선 자원 스케쥴링을 지원하여 제1 및 제2 셀룰러 단말들이 점유하는 자원 블록(Resource Block : RB)(R1~R6)와 제1 및 제2 D2D 단말들이 점유하는 자원 블록(R7) 간 중첩이 발생하지 않는 오버레이(overlay) 통신 환경을 구성한다.
그러나 오버 레이(overlay) 통신 환경을 구성하는 경우에도 제2 셀룰러 단말들로부터의 간섭 신호가 OFDM 심벌 주기 이상의 큰 지연이 발생하여 제2 D2D 단말로 수신됨으로 인해 신호 지연 및 직교성 파괴로 인한 간섭이 발생될 수 있다. 예를 들어 D2D 링크가 점유하는 자원 블록을 기준으로 시간 영역 상에서 전/후 자원 블록을 점유하는 제2 셀룰러 단말로부터의 간섭 신호의 경우, OFDM 심벌 주기 이상의 큰 시간 오차로 인해 D2D 링크가 점유하는 자원 블록에 중첩되어 수신됨으로써 ISI(Inter-Symbol Interference)를 발생시킬 수 있다.
또한 D2D 링크가 점유하는 자원 블록을 기준으로 주파수 영역 상에서 인접한 자원 블록을 점유하는 제2 셀룰러 단말로부터의 간섭 신호의 경우, 보호 구간(Cyclic Prefix : CP) 길이 이상의 시간 오차로 인해 직교성이 파괴되어 간섭이 주파수 영역 상에서 D2D 링크가 점유하는 자원 블록으로 확산됨으로써 ICI(Inter-Carrier Interference)를 발생시킬 수 있다.
이와 같이 제1 실시 예의 경우 D2D 통신을 위한 동기화를 간단히 수행할 수 있는 장점은 있으나, 제2 셀내 단말들의 공간적 배치 상태에 따라 예를 들어 간섭 원인으로 작용하는 제2 셀룰러 단말이 제2 DED 단말에 인접할수록 간섭 영향이 커지며, 이는 D2D 링크에서 수신 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)의 열화를 발생시킨다.
한편 수신 D2D 단말(즉 제2 D2D 단말)의 기지국의 기준 시각에 동기화하는 방식인 제2 실시 예의 경우, 제2 D2D 단말에 인접한 제2 셀룰러 단말들로 인한 간섭과의 동기 상태가 유지된다. 그러나 제1 D2D 단말과 인접한 제1 셀룰러 단말들로 인한 동기 상태는 불일치 한다. 따라서 제2 실시 예의 경우, 제1 셀룰러 단말과의 동기 불일치로 인한 ISI 및 ICI는 발생될 수 있지만, 제2 셀룰러 단말로 인한 간섭 영향은 크게 줄어 들어 D2D 링크에서 수신 SINR의 열화를 줄일 수 있다.
그러나 제2 실시 예의 경우 제1 D2D 단말이 제2 D2D 단말의 제2 기지국에 접속하여 TA 정보(즉
Figure PCTKR2014009453-appb-I000015
)를 획득하기 위한 랜덤 액세스 절차가 요구되며, 이는 셀룰러 통신 시스템에 오버헤드를 발생시킨다. 예를 들어 제1 D2D 단말이 랜덤 액세스를 위해 예컨대, 64 개의 RAP 시퀀스들 가운데 하나를 랜덤하게 선택하여 제2 기지국으로 전송할 때, 동시에 랜덤 액세스를 수행하는 다른 셀룰러 단말과 RAP 시퀀스의 충돌(collision)이 발생할 수 있다. 이 경우 일정한 백-오프(back-off) 시간을 거친 후, 랜덤 액세스를 다시 수행하는 과정이 수행되며, 이로 인해 제1 D2D 단말의 TA 정보 획득 과정이 지연될 수 있으며, 다른 셀룰러 단말의 셀 접속 과정 또한 지연될 수 있다. 그리고 랜덤 액세스를 수행하는 단말에게 RAP 시퀀스를 할당해주고 다른 단말들은 해당 RAP 시퀀스를 사용하지 못하게 하는 경쟁 자유 랜덤 액세스(contention-free random access)를 적용하여 상기한 RAP 시퀀스의 충돌을 방지할 수 있으나, 이 경우 추가적인 오버헤드가 발생된다.
또한 제2 실시 예의 경우, 제1 D2D 단말의 랜덤 액세스 수행 시 제2 기지국으로부터 수신된 RAP 시퀀스로부터 TA 정보를 추정하기 위한 오버헤드가 발행되고, 또한 추정된 TA 정보를 제2 기지국으로 전달하기 위해 RAR 정보를 구성하고 송신하는 과정에서 오버헤드가 발생될 수 있다. 또한 랜덤 액세스 절차에서 일반적으로 기지국은 해당 단말과의 통신을 위해 상향 링크 무선 자원 스케쥴링을 수행함을 고려할 때, TA 정보만을 얻기 위해 랜덤 액세스 절차를 수행하는 것은 무선 자원 활용 측면에서도 비효율적이다.
이하 상기한 제1 및 제2 실시 예들의 단점들(즉 인접 셀룰러 단말들에 의한 간섭 영향, 셀룰러 시스템에 발생되는 오버헤드)을 개선할 수 있는 제3 실시 예를 설명하기로 한다.
이하 설명될 제3 실시 예는 송신 D2D 단말이 수신 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 직접 동기화된 송신을 수행하여 수신 D2D 단말에 인접한 셀룰러 단말들과의 동기 불일치로 인한 간섭을 최소화하는 방안을 제안한 것이다.
또한 제3 실시 예는 셀룰러 통신 시스템에서 상기한 오버헤드가 발생되지 않도록 기지국과의 접속을 통한 TA 정보 획득 없이도 D2D 단말 간 독자적인 신호 교환을 통해 동기화를 수행하는 방안을 제안한 것이다.
이를 위해 제3 실시 예는 비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 단말의 독자적인 동기화를 위한 참조 신호 교환 규칙과 신호 구조 설계 방안을 제공한다.
또한 제3 실시 예는 D2D 단말들 간의 신호 교환을 위한 전용 동기 신호 전송 채널을 정의한다. 또한 제3 실시 예는 기존의 PRACH를 이용하여 D2D 단말이 참조 신호를 교환하도록 하는 방안을 제공한다.
이하 도 5 내지 도 10을 참조하여, 제3 실시 예를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 비동기 무선 통신 시스템의 구성 예를 나타낸 도면이다. 도 5a에서 도 2a와 동일한 구성은 동일한 참조 번호(부호)를 가지며, 구체적인 설명은 생략 하기로 한다. 도 5a의 실시 예는 제1 D2D 단말(310-3)이 제2 D2D 단말(410-3)으로 직접 동기화된 D2D 신호를 전송하기 위해, 제2 D2D 단말(410-3)의 상향 링크 송신 시각(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000016
)을 기준으로 제1 D2D 단말(310-3)과 제2 D2D 단말(410-1) 간의 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 방식(즉 수신 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 동기화하는 방식)을 제안한 것이다. 상기
Figure PCTKR2014009453-appb-I000017
는 제2 기지국(450)과 제2 2D 단말(40-3) 간의 전파 지연을 의미한다.
구체적으로, 제1 D2D 단말(310-3)은 제2 D2D 단말(410-3)의 상향 링크 송신 시각(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000018
)에 정확하게 동기화된 시각에 D2D 신호를 전송한다. 즉 제1 D2D 단말(310-3)은 제2 D2D 단말(410-3)의 상향 링크 송신 시각(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000019
)를 기준으로 제2 기지국(450)과 제1 D2D 단말(310-3) 간의 전파 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000020
)과, 제1 D2D 단말(310-3)과 제2 D2D 단말(410-3) 간의 전파 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000021
)이 보상된 <수학식 12>의 시각에 도 5b의 참조 번호 501과 같이 D2D 신호를 송신한다. 도 5b에서 참조 번호 353, 505는 각각 제1 D2D 단말(310-3)과 인접한 제1 셀룰러 단말(Tx-CUE)의 간섭 신호 송신 시각(TTx-CUE)과, 제2 D2D 단말(410-3)과 인접한 제2 셀룰러 단말(Rx-CUE)의 간섭 신호 송신 시각(TRx-CUE)을 나타낸 것이다.
수학식 12
Figure PCTKR2014009453-appb-M000012
도 5b에서 참조 번호 507은 제1 D2D 단말(310-3)로부터 상기 <수학식 12>의 송신 시각에 D2D 신호가 송신되는 경우, 해당 D2D 신호가 제2 D2D 단말(410-3)에 도달하는 수신 시각 RRx-DUE을 나타낸 것으로서, 아래 <수학식 13>과 같다.
수학식 13
Figure PCTKR2014009453-appb-M000013
상기 <수학식 13>과 같이 제3 실시 예에서 제안하는 D2D 동기화 방안에 의하면, 제2 D2D 단말(410-3)은 자신의 상향 링크 송신 시각에 정확히 동기화된 시점에 D2D 신호를 수신하게 된다.
이때 상기 <수학식 5>와 <수학식 6>에 나타낸 간섭 신호의 수신 시각과 상기 <수학식 13>의 수신 시각에 수신되는 D2D 신호 간의 상대적인 시간 오차는 아래 <수학식 14>와 <수학식 15>와 같다.
수학식 14
Figure PCTKR2014009453-appb-M000014
수학식 15
Figure PCTKR2014009453-appb-M000015
그리고 제3 실시 예에서 D2D 링크(D1)에 대해 제1 셀룰러 단말들(Tx-CUE)의 간섭 신호는 도 5b의 참조 번호 309과 같이 동기 시각이 불일치하는 비동기 간섭(asynchronous interference)으로 작용하고, 제2 셀룰러 단말들(Rx-CUE)의 간섭 신호는 도 5b의 참조 번호 511과 같이 D2D 링크(D1)와 동기 시각이 일치하는 동기 간섭(synchronous interference)으로 작용한다.
제2 실시 예의 경우 상기 <수학식 11>에서와 같이 D2D 단말들 간의 거리 차에 비례하여 제2 D2D 단말과 상기 제2 D2D 단말에 인접한 제2 셀룰러 단말들 간의 동기 오차가 발생할 수 있다.
그러나 상기한 제3 실시 예의 동기화 방식은 상기 <수학식 15>와 같이 D2D 단말들 간의 거리 차에 무관하게 제2 D2D 단말과 상기 제2 D2D 단말에 인접한 제2 셀룰러 단말들 간의 동기 상태를 일치시키게 되므로, 도 5b의 참조 번호 511과 같이 제2 D2D 단말과의 동기 오차로 인한 간섭을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 참조 신호 교환 절차가 적용된 D2D 통신을 위한 동기화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
제3 실시 예에서 제1 D2D 단말은 상기 <수학식 12>와 같은 D2D 신호의 송신 시각을 결정하기 위해 제1 D2D 단말과 제2 D2D 단말 간에 참조 신호를 교환하는 절차를 수행한다.
도 6a 내지 도 6d에 도시된 D2D 통신을 위한 동기화 절차는 단계 0 내지 단계 3의 4 개의 단계를 통해 수행된다.
도 6a는 단계 0(Phase 0)을 나타낸 것으로서, 도 6a의 제2 D2D 단말 측 제2 기지국은 하향 링크 신호를 전송하고(601), 제1 D2D 단말은 제2 D2D 단말 측 제2 기지국이 전송하는 하향 링크 신호 내 PSS를 검출(61)하여 하향 링크 수신 시각을 획득한다(603). 상기한 제2 실시 예의 1) 단계에서 설명한 바와 같이 단계 0(Phase 0)에서 제2 기지국의 기준 시각 TeNB2에 대한 제1 D2D 단말의 하향 링크 수신 시각은
Figure PCTKR2014009453-appb-I000022
와 같다. 3GPP LTE 시스템에서 모든 단말은 셀 탐색 및 핸드 오버를 위해 인접한 3개 기지국의 PSS를 항상 검출하도록 설계되어 있으므로, 단계 0은 기존 단말에서도 원래 수행되는 절차이다. 따라서 단계 0에서는 기존 방식에 비해 별도의 추가 연산이 요구되지 않는다.
도 6b는 단계 1(Phase 1)을 나타낸 것으로서, 제1 D2D 단말은 상기 단계 0에서 획득한 하향 링크 수신 시각(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000023
)에 제2 D2D 단말에게 참조 신호를 전송한다(605). 이때 상기 참조 신호의 시퀀스 종류는 특별히 제한되지 않으나 일반적인 LTE 시스템의 상향 링크 전송을 위한 참조 신호로 이용되는 ZC 시퀀스를 활용하는 것이 신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 특성 및 상관 검출 시의 정확도 면에서 효율적이다. 제1 D2D 단말로부터 전송된 참조 신호는 제2 D2D 단말 측에
Figure PCTKR2014009453-appb-I000024
만큼 지연되어 수신되므로 제2 D2D 단말이 상기 참조 신호를 수신하는 수신 시각은 아래 <수학식 16>과 같다.
수학식 16
Figure PCTKR2014009453-appb-M000016
그리고 도 6b에서 제2 D2D 단말은 자신의 상향 링크 송신 시각을 기준으로 상기 송신 시각에 수신된 참조 신호에 대한 상관 연산을 수행하여 참조 신호를 검출하고, 검출된 참조 신호의 시간 지연을 계산한다(607). 구체적으로 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각은
Figure PCTKR2014009453-appb-I000025
로 결정되며, 제2 D2D 단말이 상기 참조 신호를 수신하는 상기 <수학식 16>의 수신 시각과 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각 간의 시간 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000026
)은 아래 <수학식 17>과 같다.
수학식 17
Figure PCTKR2014009453-appb-M000017
여기서 제2 D2D 단말은 Ts의 샘플 주기를 가지는 디지털 연산을 기반으로 참조 신호의 상관 피크 검출을 수행하여, 제2 D2D 단말은 아래 <수학식 18>과 같이 상기 <수학식 17>의 시간 지연에 대한 샘플 시간 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000027
)을 추정(63)한다.
수학식 18
Figure PCTKR2014009453-appb-M000018
도 6c는 단계 2(Phase 2)를 나타낸 것으로서, 제2 D2D 단말은 상기 단계 1에서 획득한 샘플 시간 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000028
)를 제1 D2D 단말에게 전달한다. 이를 위해, 제2 D2D 단말은 순환 지연이 적용되지 않은 ZC 시퀀스 기반의 참조 신호 c[n] 및 샘플 시간 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000029
)에 해당하는 순환 지연이 적용된 참조 신호(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000030
)를 중첩한 참조 신호 r[n]을 제1 D2D 단말에게 전송한다(609). 상기 제2 D2D 단말이 송신하는 참조 신호 r[n]은 아래 <수학식 19>와 표현된다.
수학식 19
Figure PCTKR2014009453-appb-M000019
여기서
Figure PCTKR2014009453-appb-I000031
는 순환 지연 연산을 나타내는 기호이다. 상기 <수학식 19>의 참조 신호 r[n]은 다음 프레임에서 제2 D2D 단말이 참조 신호를 수신하는 수신 시각인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000032
에 제1 D2D 단말에게 전송된다.
상기 <수학식 19>의 참조 신호는
Figure PCTKR2014009453-appb-I000033
시각에 제1 D2D 단말에게 수신되며, 제1 D2D 단말은 수신 신호(즉 참조 신호 r[n])에 대해 참조 신호 c[n]과의 상호 상관 연산을 수행하여 상관 피크를 검출한다(611). 이때 상기 <수학식 19>와 같이 수신된 참조 신호 r[n]은 서로 다른 순환 지연이 발생한 두 참조 신호가 더해진 형태이므로, 제1 D2D 단말은 동일한 크기의 두 개의 상관 피크를 검출할 수 있다. 여기서 두 개의 상관 피크 간의 샘플 간격은 상기 <수학식 19>와 같이
Figure PCTKR2014009453-appb-I000034
에 해당하므로, 제1 D2D 단말은 두 개의 상관 피크 간의 간격으로부터
Figure PCTKR2014009453-appb-I000035
를 추정(65)한다.
도 6d는 단계 3(Phase 3)을 나타낸 것으로서, 제1 D2D 단말은 상기 단계 0에서 검출한 제2 기지국의 하향 링크 수신 시각(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000036
)을 기준으로 상기 단계 2에서 추정한 <수학식 18>의 샘플 시간 지연(
Figure PCTKR2014009453-appb-I000037
)만큼 보상된 시각으로 D2D 신호의 송신 시각을 결정한다. 결과적으로 제1 D2D 단말의 D2D 신호 송신 시각 TTx-DUE는 아래 <수학식 20>과 같이 결정된다.
수학식 20
Figure PCTKR2014009453-appb-M000020
제1 D2D 단말은 상기 <수학식 20>과 같이 결정된 D2D 신호의 송신 시각에 D2D 신호를 전송한다(613). 제1 D2D 단말의 D2D 신호는 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각과 동기화된(67)
Figure PCTKR2014009453-appb-I000038
시각에 제2 D2D 단말에 수신된다(615).
도 6a 내지 도 6d에서 설명한 동기화 절차를 이용하면, 기지국 지원(즉 랜덤 액세스 절차)을 이용한 TA 정보 획득 없이도 D2D 단말 간 독자적인 신호 교환을 통해 제1 D2D 단말은 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 정확히 동기화된 D2D 신호 송신을 수행할 수 있다. 그 결과 제1 D2D 단말의 D2D 신호와 제2 D2D 단말에 인접한 제2 셀룰러 단말들의 송신 신호가 거의 동일한 시각에 제2 D2D 단말에 수신되므로 동기 불일치 문제로 인한 간섭이 크게 개선된다.
상기한 제3 실시 예에서 제안하는 D2D 통신의 동기화 방법을 LTE 시스템에 구현하기 위해, D2D 단말들 간의 동기 신호 교환을 위한 새로운 채널을 정의하거나 또는 기존의 물리 계층 상향 링크 채널 가운데 제3 실시 예에서 제안하는 동기 신호(즉 참조 신호) 교환에 적합한 구조의 채널을 선택하여 해당 채널 상에서 동기 신호 교환을 수행할 수 있다. 이하 제3 실시 예에서 상기 동기 신호 교환을 위한 새로운 채널을 정의하는 경우 채널 구조의 설계 요건을 설명하며, 기존의 물리 계층 상향 링크 채널 중에서 PRACH 상에서 동기 신호를 교환하는 형태로 동기화 방법을 구현하는 경우, 기존 셀룰러 시스템에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 신호 처리 절차를 설명하기로 한다.
제3 실시 예에서 상기 동기 신호 교환을 위한 새로운 동기 채널을 정의하는 경우 채널 구조의 설계 요건은 다음과 같다. 먼저 새로운 동기 채널은 다음과 같은 1), 2)의 조건을 만족해야 한다.
1) 시퀀스의 길이: 도 6c에서 단계 2에서는
Figure PCTKR2014009453-appb-I000039
에 해당하는 순환 지연을 발생시켜 참조 신호를 전송한다. 이러한 순환 지연을 송신 신호에 적용하기 위해서는 해당 순환 지연에 해당하는 샘플 수 이상의 시퀀스 길이를 가지는 신호 구조를 적용할 필요가 있다. 또한 현실적인 통신 환경에서 다중 경로 채널의 영향으로 인한 수신 신호의 지연
Figure PCTKR2014009453-appb-I000040
가 추가적으로 발생함을 고려할 때, 실제 시퀀스의 길이는
Figure PCTKR2014009453-appb-I000041
의 최대값 이상이어야 한다.
2) 보호 구간(CP) 및 보호 시간(Guard Time : GT): 도 6a 내지 도 6d에서 설명한 동기화 절차는 각 단계마다 이전 단계에서의 신호 수신 시각에 신호를 송신하도록 설계되어 있다. 따라서 도 6a 내지 도 6d에서 각 단계가 진행됨에 따라 전송되는 신호의 전파 지연이 누적되어 송수신 신호의 전체적인 지연이 발생한다. 도 6a 내지 도 6d의 예에서 확인할 수 있듯이, 제2 기지국의 기준 시각 TeNB2를 기준으로 할 때 제3 실시 예에서 제안하는 동기화 절차의 최대 시간 지연은 도 6c의 단계 2에서 제1 D2D 단말이 제2 D2D 단말의 송신 신호를 수신하는 시점에서 발생하는
Figure PCTKR2014009453-appb-I000042
이며, 여기서 다중 경로 채널의 영향으로 인한 수신 신호의 지연
Figure PCTKR2014009453-appb-I000043
가 추가적으로 발생할 수 있다. 따라서 제3 실시 예에서 동기화 방법을 구현하기 위해서는 신호의 지연으로 인한 참조 신호의 직교성 파괴를 방지하고, 신호 지연이 다른 채널에 유발하는 간섭을 방지하기 위해 신호의 최대 지연인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000044
의 최대값 이상에 해당하는 보호 구간 및 보호 시간이 OFDM 심벌의 전반부 및 후반부에 각각 삽입되어야 한다.
상기한 조건에서 순환 지연(cyclic delay)의 적용 길이인
Figure PCTKR2014009453-appb-I000045
및 신호 지연 양
Figure PCTKR2014009453-appb-I000046
이 최대가 되는 경우(즉 신호 지연이 최대인 경우)는 도 7과 같이 제2 D2D 단말(730)이 제2 기지국(750)의 셀 최 외각에 위치하는 한편 제1 D2D 단말(710)은 제2 기지국(750) 및 제2 D2D 단말(730)과 일직선 상에 위치하는 경우이다. 이 경우
Figure PCTKR2014009453-appb-I000047
및 신호 지연 양
Figure PCTKR2014009453-appb-I000048
의 최대값은 셀 반경(703)인 R, D2D 링크(701)의 통신 거리인 L, 그리고 빛의 속도 c에 의해 아래 <수학식 21> 및 <수학식 22>와 같이 결정된다.
수학식 21
Figure PCTKR2014009453-appb-M000021
수학식 22
Figure PCTKR2014009453-appb-M000022
따라서 제3 실시 예에서 동기 신호의 전송을 위한 채널을 새롭게 정의하는 경우, 상기 <수학식 21>와 <수학식 22> 및 다중 경로 지연
Figure PCTKR2014009453-appb-I000049
를 고려하여 참조 신호의 보호 구간 길이, 시퀀스 길이 및 신호 후반부의 보호 시간 길이를 설계해야 한다. 특히 LTE 시스템의 경우 최대 100 km 이하의 조건에서 다양한 셀 반경을 지원하므로, 환경에 따라 적합한 채널 구조 적용을 위해 셀 반경에 대한 다양한 구성을 제공할 필요가 있다.
이하에서는 셀 반경 R = 5 km 및 D2D 통신 거리 L = 500 m, 다중 경로 채널 지연
Figure PCTKR2014009453-appb-I000050
를 고려하여 동기 신호 전송 채널의 설계 예를 설명한다.
본 설계 예는 제안 구조의 적용을 위한 채널의 구조상 조건을 설명하기 위한 용도로 서술되는 것이며, 실제 채널 구조는 다양한 형태로 변형 및 응용이 가능함은 물론이다. 상기 조건에서 시퀀스의 최소 길이 Tseq 및 보호 구간, 보호 시간의 최소 길이 TCP, TGP는 상기 <수학식 21>와 <수학식 22>에 R=5000, L=500을 대입하여 아래 <수학식 23>과 <수학식 24>와 같이 결정된다.
수학식 23
Figure PCTKR2014009453-appb-M000023
수학식 24
Figure PCTKR2014009453-appb-M000024
일반(Normal) CP 기준 OFDM 심벌 길이는 서브 프레임(sub-frame)내 첫 번째 심벌을 제외하면 약 71.35㎲ 임을 감안할 때, 셀 반경 5 km인 경우 제안 구조 적용을 위한 최소 채널 길이 TCP + Tseq + TGP는 1개 OFDM 심벌 길이를 초과하므로, 서브 프레임 내 2개 OFDM 심벌 길이에 해당하는 영역을 채널로 할당함으로써 제안 구조의 구현이 가능하다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에서 제안하는 동기 신호 교환을 위한 채널 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 프레임(801) 내 두 번째 서브 프레임의 마지막 2개 OFDM 심벌(803)을 이용하여 동기 신호를 교환하는 채널 구조를 나타낸 것이다. 도 8에서 참조 번호 805, 807는 유효 시퀀스 길이 Tseq = 66.67㎲, 보호 구간 및 보호 시간 길이 TCP = TGP = 38.01㎲로 설계한 예를 나타낸 것이며, 이 설계 예는 상기 <수학식 23>과 <수학식 24>의 요건을 만족한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 동기 신호 교환을 위한 새로운 채널을 이용하는 D2D 통신의 동기화 방법을 나타낸 흐름도로서, 이는 제3 실시 예에서 제1 및 제2 D2D 단말(310-3, 410-3) 그리고 제1 및 제2 기지국(350, 450) 간에 수행되는 동기화 절차를 나타낸 것이다.
도 9의 901, 903 단계에서 제1 D2D 단말 및 제2 D2D 단말은 각자 자신이 속한 기지국에게 D2D 통신 허가를 요청하며, 이때 단말 탐색 절차를 통해 인지한 상대 측 D2D 단말의 식별(Identity : ID) 정보를 함께 전송한다. 905, 907 단계에서 제1 및 제2 기지국은 각각 자신에게 접속해 있는 단말의 리스트와 비교하여 제1 및 제2 D2D 단말이 서로 다른 셀에 위치함을 인지한다. 909 단계에서 제1 및 제2 기지국은 D2D 동기화 신호 전송용 채널의 위치 정보를 교환하고, 911, 913 단계에서 각각 자신에게 속한 제1 및 제2 D2D 단말에게 두 단말 간 독자적 동기화를 지시하고, 제1 및 제2 셀의 상향 링크 내 D2D 동기 신호 전송용 채널의 위치 정보를 전달한다.
이후 915, 917 단계에서 제1 D2D 단말 및 제2 D2D 단말은 제1 및 제2 셀의 D2D 동기 신호 전송용 채널을 통해 도 6a 내지 도 6d에서 설명한 D2D 단말 간 독자적 동기화 절차를 수행하고, 동기화 수행 결과에 의해 919 단계에서 제1 D2D 단말은 D2D 통신을 위한 D2D 신호 송신 시각을 결정(확보)한다. 동기화 절차 수행 이후 921, 923 단계에서 제1 및 제2 D2D 단말은 제1 및 제2 기지국에게 각각 D2D 통신을 위한 무선 자원 스케줄링을 요청한다. 이때 스케줄링 요청은 LTE 시스템에서 PUCCH을 통해 제1 및 제2 기지국으로 전달된다.
이후 925 단계에서 제1 및 제2 기지국 간 공동 스케줄링을 통해 D2D 통신을 위한 무선 자원이 결정되며, 927, 929 단계에서 제1 및 제2 기지국은 자신에게 속한 단말에게 해당 무선 자원 할당 정보를 전달하고, 931 단계에서 상기 할당된 무선 자원을 이용하여 제1 및 제2 D2D 단말 간에 D2D 통신이 수행된다.
상기한 도 9의 실시 예는 제3 실시 예에서 동기 신호의 전송을 위한 새로운 채널을 정의하는 경우의 동기화 방법을 설명한 것이다. 다른 실시 예로 제3 실시 예에서 상기 새로운 채널을 이용하지 않고, 기존의 PRACH 채널을 이용하여 D2D 단말 간의 동기 신호를 전송하는 경우의 동기화 방법을 설명하기로 한다.
상기한 실시 예와 같이 동기 신호(즉 동기화를 위한 참조 신호) 전송을 위한 채널을 새로이 정의하는 경우 시스템의 프레임 구조 변경이 불가피함을 감안하여, 기존의 상향 링크 채널 가운데 제안하는 동기화 방안을 적용하기에 적합한 구조의 채널을 선택하여 해당 채널에서 D2D 단말들 간에 참조 신호를 교환하는 형태로 제3 실시 예의 다른 예를 구현할 수 있다. 이 경우 기존 상향 링크 채널 가운데 PRACH는 상기한 시퀀스 길이, 보호 구간 길이, 보호 시간 길이 등의 요건을 만족하는 구조로 설계되어 있으므로 본 실시 예의 적용에 적합하다.
다만 PRACH를 이용하는 동기화 방법의 경우, 제2 실시 예와 유사하게 셀룰러 통신 시스템에 영향을 줄 수 있으며, 따라서 셀룰러 통신 시스템에 미치는 영향을 최소화하기 위해 다음과 같은 a), b)의 요건을 충족해야 한다.
a) 시퀀스 충돌로 인한 D2D 링크의 동기화 오류 및 셀룰러 단말의 초기 접속 지연을 방지하기 위해, D2D 단말들 간 동기화를 위해 사용하는 RAP 시퀀스와 셀룰러 단말이 초기 접속을 위해 사용하는 RAP 시퀀스는 중복되지 않아야 한다.
b) 제2 기지국에 발생하는 제어 오버헤드를 최소화하기 위해 일반적인 랜덤 액세스 절차 수행 시 제2 기지국이 초기 접속한 단말과의 통신을 위해 수행하는 상향 링크 자원 할당 및 TA 정보 전송 등의 불필요한 과정이 간소화 되어야 한다.
상기한 조건과 함께 본 발명의 실시 예에 따른 PRACH를 이용하는 동기화 방법에서는 경쟁 자유 랜덤 액세스 (contention-free random access)에 기반한 신호 처리 절차를 제안한다.
구체적으로 설명하면, LTE 시스템에서는 빠른 핸드오버 지원을 위해 기지국이 랜덤 액세스를 수행하는 단말에게 RAP 시퀀스를 할당해준 이후, 셀 내 다른 단말이 해당 RAP 시퀀스를 사용하지 못하도록 함으로써 시퀀스 간 충돌을 방지할 수 있도록 하고 있다. 이를 D2D 통신 환경에 응용하여, D2D 단말들의 동기화를 위해 사용할 RAP 시퀀스를 제1 및 제2 D2D 단말의 양 셀들에서 제1 및 제2 D2D 단말들에게 각각 하나씩 할당해준 이후, 각 셀 내의 셀룰러 단말은 해당 RAP 시퀀스를 사용하지 못하도록 함으로써 D2D 단말과 셀룰러 단말간의 시퀀스 충돌 문제를 방지할 수 있다. 또한 제1 및 제2 D2D 단말들 간의 독자적인 동기화 과정에서 전송되는 RAP 시퀀스가 예컨대, 제2 기지국에게 수신되어도 제2 기지국은 어떠한 초기 접속 지원 절차도 수행하지 않음으로써 제1 및 제2 D2D 단말들 간의 독자적 동기화 과정이 셀룰러 통신 시스템에 유발하는 제어 오버헤드 문제를 해결할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 동기 신호 교환을 위해 PRACH를 이용하는 D2D 통신의 동기화 방법을 나타낸 흐름도로서, 이는 제3 실시 예에서 제1 및 제2 D2D 단말(310-3, 410-3) 그리고 제1 및 제2 기지국(350, 450) 간에 수행되는 동기화 절차를 나타낸 것이다.
도 10의 1001, 1003 단계에서 제1 및 제2 D2D 단말은 각각 자신이 속한 제1 및 제2 기지국에게 D2D 통신 허가를 요청하며, 이때 단말 탐색 절차를 통해 인지한 상대 D2D 단말의 식별 정보를 함께 전송한다. 1005, 1007 단계에서 제1 및 제2 기지국은 각각 자신에게 접속해 있는 단말들의 리스트와 비교하여 제1 및 제2 D2D 단말이 서로 다른 셀에 위치함을 인지한다. 이후 1009 단계에서 제1 및 제2 기지국은 각각 D2D 링크에게 할당할 RAP 시퀀스의 인덱스인 예컨대, RAPeNB1-D2D 및 RAPeNB2-D2D를 선택하고 이를 상호 교환한다.
그리고 1011, 1013 단계에서 제1 및 제2 기지국은 각각 자신에게 속한 제1 및 제2 D2D 단말에게 할당된 RAP 정보를 전달한다. 그리고 1017, 1021 단계에서 제1 및 제2 기지국은 각각 자신의 PBCH 내에 할당되어 방송되는, 단말의 초기 접속을 위해 사용 가능한, RAP 리스트에서 제1 및 제2 D2D 단말의 D2D 링크에게 할당된 RAP 시퀀스를 제외함으로써 다른 셀룰러 단말이 해당 D2D 링크에게 할당된 RAP 시퀀스를 사용하지 못하도록 한다.
또한 1015, 1019 단계에서 제1 및 제2 D2D 단말은 제1 및 제2 셀의 PRACH를 이용하여 도 6a 내지 도 6d에서 설명한 동기화 방법을 이용하여 D2D 단말 간 독자적 동기화를 수행한다. 이때 1015 단계에서 제1 D2D 단말이 제2 D2D 단말에게 동기 신호(즉 참조 신호)를 전송할 때에는 제2 기지국의 PRACH 영역인 PRACHeNB2 및 제2 기지국으로부터 할당 받은 RAP 시퀀스인 RAPeNB2를 사용하여 동기 신호(참조 신호)를 전송하며, 1019 단계에서 제2 D2D 단말이 제1 D2D 단말에게 동기 신호(참조 신호)를 전송할 때에는 제1 기지국의 PRACH 영역인 PRACHeNB1 및 제2 기지국으로부터 할당 받은 RAP 시퀀스인 RAPeNB1을 사용하여 동기 신호를 전송한다. 상기 1015, 1019 단계의 동기화 수행 결과에 의해 1023 단계에서 제1 D2D 단말은 D2D 통신을 위한 D2D 신호 송신 시각을 결정(확보)한다. 동기화 절차 수행 이후 1025, 1027 단계에서 제1 및 제2 D2D 단말은 제1 및 제2 기지국에게 각각 D2D 통신을 위한 무선 자원 스케줄링을 요청한다. 이때 상기 스케줄링 요청은 LTE 시스템에서 PUCCH을 통해 제1 및 제2 기지국으로 전달된다.
이후 1029 단계에서 제1 및 제2 기지국 간 공동 스케줄링을 통해 D2D 통신을 위한 무선 자원이 결정되며, 1031, 1033 단계에서 제1 및 제2 기지국은 자신에게 속한 단말에게 해당 무선 자원 할당 정보를 전달하고, 1035 단계에서 상기 할당된 무선 자원을 이용하여 제1 및 제2 D2D 단말 간에 D2D 통신이 수행된다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 D2D 단말의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 11의 단말은 D2D 통신을 위한 송수신부를 포함하는 제1 통신 인터페이스(1110), 셀룰러 통신을 위한 송수신부를 포함하는 제2 통신 인터페이스(1130), 그리고 도 2 내지 도 10에서 설명한 본 발명의 동기화 방법에 따라 D2D 통신을 위한 동기화 절차를 수행하는 제어부(1150)를 포함하여 구현될 수 있다.
이하 도 12 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들의 동기화 방법들의 성능을 비교하여 설명하기로 한다.
그 비교에 있어서 제1 내지 제3 실시 예의 동기화 방법을 적용한 경우의 평균 SIR(Signal to Interference Ratio)에 대한 CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function) 분포 및 특정 SIR을 링크의 통신 가능 임계치로 설정하였을 때의 링크 불능(link outage) 확률에 대한 성능 평가를 수행한다.
도 12는 성능 평가를 위한 모의 실험 상에서 적용한 셀 환경, 단말의 배치 및 자원 할당 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 12의 (a)는 모의 실험을 위한 단말 배치를 나타낸 것이고, (b)는 자원 할당 구조를 나타낸 것이다. 모의 실험을 위해 반경 R 크기의 정육각형 형태로 서로 인접한 3개의 셀을 고려하며, 각 셀은 셀 중심에 위치한 기지국을 기준으로 3개의 섹터로 분할된다. 이때 각 기지국 간 동기 오차가 존재하는 상황을 가정하기 위해, 하나의 기지국을 기준으로 나머지 두 개의 기지국은 서브 프레임 주기 Tsub에 대하여 ±0.5Tsub 범위로 랜덤한 동기 시각 오차를 가지도록 하였다.
아래 <표 2>는 모의 실험을 위한 파라미터를 나타낸 것이다.
표 2
파라미터 값
섹터에서 단말들의 개수 75
대역폭 5 MHz
캐리어 주파수 2GHz
FFT 사이즈 512
CP 사이즈 36/40(5MHz)
경로 손실 모델(UE-UE) ITU-1411 LOS (lower bound)
경로 손실 모델(UE-eNB) COST 231 Hata urban
채널 모델 AWGN, ITU Pedestrian-A
셀 반경 1.5km
단말들 간의 최대 거리 500m
전력 제어 open-loop 전력 제어(경로 손실의 부분 보상, α=0.8)
잡음 값(noise figure) 9 dB
최대 송신 전력 23 dBm
음영 페이딩(Shadow fading) 표준 편차 : 6 dB
도 12와 상기 <표 2>와 같은 셀 환경에서 제1 D2D 단말과 제2 D2D 단말을 각각 서로 다른 셀에 속하도록 배치하되 제1 및 제2 D2D 단말들 간의 거리는 500 m 이하의 균일한 분포가 되도록 배치하였으며, 셀룰러 단말은 각 섹터 당 75 개씩 배치하되 해당 섹터 내에서 균등하게 분포하도록 하였다. 그리고 상기 제1 및 제2 D2D 단말, 셀룰러 단말은 서브 프레임 내에서 각각 하나의 자원 블록(RB)를 랜덤하게 할당 받아 통신한다고 가정하였으며, 동기 오차가 없을 경우 셀룰러 단말과 제1 및 제2 D2D 단말이 점유하는 자원 블록은 서로 중첩되지 않는 오버레이(overlay) 통신 환경을 가정하였다. 그리고 상기 <표 2>는 모의 실험에 적용된 주요 파라미터를 나타낸 것으로서, 모의 실험 파라미터는 예컨대, 3GPP TSG RAN1 #72bis 표준화 회의에서의 결정 사항 및 LTE 시스템 표준에 근거하여 결정되었다.
도 13은 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 D2D 통신의 동기화 방법이 적용된 경우 SIR의 CCDF 분포 분석을 각각 나타낸 것이다. 도 13에서 Sync to Tx-eNB(1301)는 제1 실시 예, Sync to Rx-eNB(1303)는 제2 실시 예, 그리고 Sync to Rx-DUE(1305)는 제3 실시 예의 동기화 방법이 적용된 경우를 각각 나타낸 것이다.
도 13은, 1.5km의 셀 반경 하에서 제1 내지 제3 실시 예들의 동기화 방법을 적용한 경우 제2 D2D 단말의 D2D 링크 수신 SIR에 대한 CCDF 분포를 나타낸 것이다. 도 13을 참조하면, 제1 및 제2 실시 예들에 비해 제3 실시 예의 동기화 방법이 적용된 경우 제2 D2D 단말 측 상향 링크 시각에 정확히 동기화를 수행함으로써 수신 SIR이 보다 개선되는 효과가 있으며, 그로 인해 상대적으로 높은 SIR을 가지는 D2D 링크의 비율이 증가하는 경향을 보인다. 평균 SIR 관점에서의 이득은 제1 실시 예와 비교 시 약 4.73 dB 향상되며, 제2 실시 예와 비교 시 약 0.76 dB의 이득이 향상된다. 제2 실시 예와 비교 시의 상대적인 이득이 적은 이유는 제2 실시 예의 경우 D2D 단말들 간 거리 차가 가까운 경우 제3 실시 예가 거의 동일한 동기화 상태가 보장되기 때문이다. 다만 제3 실시 예의 경우 SIR 이득 외에도 제2 기지국에 접속하지 않고도 동기화가 수행된다는 장점이 있으므로 제2 실시 예 보다 효과적임을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 D2D 통신의 동기화 방법이 적용된 경우 링크 불능(link outage) 분포 분석을 각각 나타낸 것이다. 도 14에서 Sync to Tx-eNB(1401)는 제1 실시 예, Sync to Rx-eNB(1403)는 제2 실시 예, 그리고 Sync to Rx-DUE(1405)는 제3 실시 예의 동기화 방법이 적용된 경우를 나타낸 것이다.
도 14는, 1.5km의 셀 반경 하에서 제1 내지 제2 동기화 방법들을 적용한 경우 D2D 수신 단말의 링크 불능 확률을 각각 나타낸 것이다. 여기서 상기 링크 불능이란 임의의 SIR을 통신이 가능한 최소 SIR(임계 값)으로 가정할 때 특정 링크가 해당 임계값 이하의 SIR 상태에 놓여 통신이 불가능한 경우를 의미한다.
상기 해당 임계값 이하의 SIR 보다 낮은 수신 품질을 가지는 D2D 링크의 경우 통신이 불가능하다고 간주할 때, 특정D2D 링크가 통신이 불가능한 상태는 도 14를 참조하면, 제3 실시 예의 동기화 방법이 적용된 경우, SIR 이득으로 인해 링크 불능 상태에 놓이는 링크의 수가 제1 및 제2 동기화 방법에 비해 줄어들게 되며, 이는 동일한 조건에서 제3 실시 예의 동기화 방법을 적용 시, 상대적으로 많은 수의 D2D 링크의 통신이 가능하게 됨을 의미한다. 제3 실시 예의 경우 제1 실시 예 대비 12.38 %, 제2 실시 예 대비 2.22 %의 비율로 D2D 링크가 통신 가능한 조건에 놓일 확률이 증가함을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 제3 실시 예의 동기화 방법을 적용하는 경우, 제2 D2D 단말이 인접한 셀룰러 단말들에게 받는 비동기 간섭(asynchronous interference) 문제가 개선되어 평균 수신 SIR이 증가하며, 이에 따라 D2D 통신의 품질이 향상됨을 알 수 있다.
따라서 상기한 제1 내지 제3 실시 예에 의하면, 무선 통신 시스템에서 송신측 D2D 단말과 수신측 D2D 단말이 서로 다른 셀에 존재하는 상황에서 D2D 통신을 위한 동기화 절차를 수행할 수 있다.
또한 상기한 제3 실시 예에 의하면, 인접 셀룰러 단말들로부터의 간섭 문제를 해결하면서 또한 시스템 오버헤드를 줄일 수 있다. 또한 D2D 단말들 간의 동기화 시 수신 D2D 단말과 인접한 셀룰러 단말들의 상향 링크 송신 시각과의 동기 상태가 보장되도록 D2D 통신을 수행하여 동기 불일치로 인한 간섭을 제거할 수 있으며, D2D 통신을 위한 동기화 절차에서 셀룰러 통신 시스템에 접속하여 TA 정보를 획득하는 등의 절차 수행으로 인해 셀룰러 통신 시스템에 발생되는 오버헤드를 줄일 수 있다.

Claims (12)

  1. 비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기화 방법에 있어서,
    제1 셀에 위치한 제1 D2D 단말이 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀에 위치한 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 동기화된 시각을 결정하는 과정; 및
    상기 동기화된 시각에 상기 제1 D2D 단말이 상기 제2 D2D 단말에게 D2D 신호를 전송하는 과정을 포함하는 동기화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 D2D 단말은 상기 제2 D2D 단말과 참조 신호의 교환을 통해 상기 동기화된 시각을 결정하는 동기화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 참조 신호의 교환은 두 개의 상관 피크들을 갖는 참조 신호를 이용하며, 상기 두 개의 상관 피크들 간 간격은 상기 동기화된 시각에 대응되는 샘플 크기를 근거로 할당되는 동기화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 두 개의 상관 피크들 간 간격의 최대치를 근거로 상기 참조 신호의 구조가 결정되는 동기화 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 참조 신호는 상향 링크 물리 채널을 이용하여 교환되는 동기화 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 위한 D2D 링크에게 할당된 RAP 시퀀스는, 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국에 의해 각각 해당 셀 내의 셀룰러 단말이 초기 접속 시도 시 사용되지 않도록 제어되는 동기화 방법.
  7. 비동기 무선 통신 시스템에서 D2D 통신을 위한 동기화를 수행하는 D2D 단말에 있어서,
    D2D 통신을 위한 송수신부를 포함하는 통신 인터페이스; 및
    제1 셀에 위치한 제1 D2D 단말이 상기 제1 셀과 인접한 제2 셀에 위치한 제2 D2D 단말의 상향 링크 송신 시각에 동기화된 시각을 결정하고, 상기 동기화된 시각에 상기 제1 D2D 단말이 상기 제2 D2D 단말에게 D2D 신호를 전송하는 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 D2D 단말.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 D2D 단말과 참조 신호의 교환을 통해 상기 동기화된 시각을 결정하는 D2D 단말.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 참조 신호의 교환은 두 개의 상관 피크들을 갖는 참조 신호를 이용하며, 상기 두 개의 상관 피크들 간 간격은 상기 동기화된 시각에 대응되는 샘플 크기를 근거로 할당되는 D2D 단말.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 두 개의 상관 피크들 간 간격의 최대치를 근거로 상기 참조 신호의 구조가 결정되는 D2D 단말.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 참조 신호는 상향 링크 물리 채널을 이용하여 교환되는 D2D 단말.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 D2D 통신을 위한 D2D 링크에게 할당된 RAP 시퀀스는, 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국에 의해 각각 해당 셀 내의 셀룰러 단말이 초기 접속 시도 시 사용되지 않도록 제어되는 D2D 단말.
PCT/KR2014/009453 2013-10-07 2014-10-07 비동기 무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기화 방법 및 장치 WO2015053545A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130119179A KR102123587B1 (ko) 2013-10-07 2013-10-07 비동기 무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기화 방법 및 장치
KR10-2013-0119179 2013-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015053545A1 true WO2015053545A1 (ko) 2015-04-16

Family

ID=52813320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/009453 WO2015053545A1 (ko) 2013-10-07 2014-10-07 비동기 무선 통신 시스템에서 d2d 통신을 위한 동기화 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102123587B1 (ko)
WO (1) WO2015053545A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090062435A (ko) * 2007-12-13 2009-06-17 삼성전자주식회사 이동통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 위한 자원할당방법 및 시스템
KR20100038222A (ko) * 2007-07-06 2010-04-13 콸콤 인코포레이티드 피어 투 피어 통신 타이밍 구조에 관한 방법들 및 장치
KR20130035964A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 한국전자통신연구원 셀룰러 망 기반 단말간 직접 통신 방법
KR20130048124A (ko) * 2010-03-05 2013-05-09 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 통신 계층과 서브 계층 사이의 상호작용을 통한 통신 시스템의 정확한 클럭 동기화를 위한 방법 및 시스템
WO2013077684A1 (ko) * 2011-11-24 2013-05-30 엘지전자 주식회사 무선 접속 시스템에서 단말 간 통신 수행 방법 및 이를 위한 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100038222A (ko) * 2007-07-06 2010-04-13 콸콤 인코포레이티드 피어 투 피어 통신 타이밍 구조에 관한 방법들 및 장치
KR20090062435A (ko) * 2007-12-13 2009-06-17 삼성전자주식회사 이동통신 시스템에서 단말간 직접 통신을 위한 자원할당방법 및 시스템
KR20130048124A (ko) * 2010-03-05 2013-05-09 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 통신 계층과 서브 계층 사이의 상호작용을 통한 통신 시스템의 정확한 클럭 동기화를 위한 방법 및 시스템
KR20130035964A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 한국전자통신연구원 셀룰러 망 기반 단말간 직접 통신 방법
WO2013077684A1 (ko) * 2011-11-24 2013-05-30 엘지전자 주식회사 무선 접속 시스템에서 단말 간 통신 수행 방법 및 이를 위한 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150040542A (ko) 2015-04-15
KR102123587B1 (ko) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018062898A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 자원을 선택하고 pssch를 전송하는 방법 및 장치
WO2018062735A1 (ko) 통신 시스템에서 공통 자원에 기초한 접속 제어 방법 및 장치
WO2014058221A2 (ko) 무선 통신 시스템에서 단말간 통신을 수행하는 방법 및 장치
WO2013125873A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 초기 접속 방법 및 장치
WO2012138134A2 (ko) 반송파 집적 기술을 사용하는 무선통신시스템에서 상향링크 전송 지연을 줄이는 방법 및 장치
WO2016182387A1 (en) Method for transmitting and receiving data in wireless communication system using shared band, and device therefor
WO2012134178A2 (en) Handover apparatus and method for avoiding in-device coexistence interference
WO2015072703A1 (ko) 상향링크 동기를 획득하고 상향링크 연결을 설정하는 방법
WO2019216687A1 (en) Method and apparatus for controlling uplink time alignment in broadband wireless communication system
WO2016072631A1 (en) Apparatus and method for transmitting device to device communication channel in wireless communication system
WO2016032202A2 (ko) 무선 통신 시스템에서 동기 신호를 송수신하는 방법 및 이를 수행하는 장치
WO2011071329A2 (ko) 무선 통신 시스템에서 셀간 간섭을 저감하는 방법 및 장치
WO2013015660A2 (en) Apparatus and method for controlling secondary cell uplink synchronization states
WO2013022285A2 (ko) 다중 반송파를 지원하는 무선 통신 시스템에서 임의 접속 방법 및 장치
WO2014196741A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 타이밍 동기화를 수행하는 방법 및 장치
WO2012078000A2 (ko) 무선통신 시스템에서 단말 및 기지국 간 접속 방법 및 그 장치
WO2018155734A1 (ko) 무선통신 시스템에서 srs 전송에 의한 셀 간 간섭을 제어하기 방법 및 이를 위한 장치
WO2021162398A1 (en) Method and apparatus for random access procedure in wireless communication system
WO2015020394A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 빠른 다중 기지국 검색 및 접속 방법 및 장치
WO2019066576A1 (ko) 무선통신시스템에서 단말이 복수의 구성 반송파 상에서 동기 신호를 송수신하는 방법 및 장치
WO2017160131A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 단말에 의해 수행되는 v2x 신호 전송 방법 및 상기 방법을 이용하는 단말
WO2019031950A1 (ko) 무선통신시스템에서 carrier aggregation 전송 시 단말이 복수의 cc에 대하여 송신 전력을 설정하는 방법 및 장치
WO2016105164A1 (ko) D2d 통신을 위한 연결성 지원 방법 및 무선기기
WO2019027309A1 (ko) 단말 간 통신을 지원하는 무선통신시스템에서 단말이 적어도 둘 이상의 캐리어에서 메시지를 동시 전송하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2015119476A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 단말 탐색을 위한 채널 구조와 전력 제어 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14852272

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14852272

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1