KR102360337B1

KR102360337B1 - 무선 통신 시스템에서 카운터 정보에 기초한 릴레이 통신을 수행하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102360337B1
Application number: KR1020197023263A
Authority: KR
Inventors: 채혁진; 서한별
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2022-02-09
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: US11031993B2; WO2018131927A1; KR20190104198A; US20190372653A1

Abstract

다양한 실시예에 따른 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법 및 장치가 제공된다. 방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 비교값 및 적어도 하나의 카운터 값을 포함하는 카운터 정보 및 메시지를 포함하고, 빔포밍(beamforming)된 제1 신호를 수신하는 단계 및, 서로 상응한 방향에 대해 설정된 상기 적어도 하나의 카운터 비교값 및 상기 적어도 하나의 카운터 값을 비교하여 적어도 하나의 전송 방향을 결정하고, 상기 메시지를 릴레이하기 위한 제2 신호를 상기 적어도 하나의 전송 방향마다 빔포밍하여 전송하는 단계를 포함하고, 상기 제2 신호는, 상기 적어도 하나의 전송 방향 중 어느 한 방향으로 전송될 때, 상기 적어도 하나의 카운터 값 중에서 전송되는 방향에 대응하는 카운터 값이 미리 설정된 값만큼 변경된 상기 카운터 정보를 포함하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 카운터 정보에 기초한 릴레이 통신을 수행하는 방법 및 장치

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로, 신호의 방향 별로 설정된 카운터 정보에 기초하여 적어도 하나의 신호 방향으로 릴레이 통신을 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

장치 대 장치(Device-to-Device; D2D) 통신이란 단말(User Equipment; UE)들 간에 직접적인 링크를 설정하여, 기지국(evolved NodeB; eNB)을 거치지 않고 단말 간에 음성, 데이터 등을 직접 주고 받는 통신 방식을 말한다. D2D 통신은 단말-대-단말(UE-to-UE) 통신, 피어-대-피어(Peer-to-Peer) 통신 등의 방식을 포함할 수 있다. 또한, D2D 통신 방식은 M2M(Machine-to-Machine) 통신, MTC(Machine Type Communication) 등에 응용될 수 있다.

D2D 통신은 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 해결할 수 있는 하나의 방안으로서 고려되고 있다. 예를 들어, D2D 통신에 의하면 기존의 무선 통신 시스템과 달리 기지국을 거치지 않고 장치 간에 데이터를 주고 받기 때문에 네트워크의 과부하를 줄일 수 있게 된다. 또한, D2D 통신을 도입함으로써, 기지국의 절차 감소, D2D에 참여하는 장치들의 소비 전력 감소, 데이터 전송 속도 증가, 네트워크의 수용 능력 증가, 부하 분산, 셀 커버리지 확대 등의 효과를 기대할 수 있다.

현재, D2D 통신에 연계된 형태로써, V2X(Vehicle to Everything) 통신에 대한 논의가 진행되고 있다. V2X는 차량 단말들간의 V2V, 차량과 다른 종류의 단말간의 V2P, 차량과 RSU(roadside unit) 간의 V2I 통신을 포함하는 개념이다.

본 발명에서는 신호의 방향 별로 설정된 카운터 정보에 기초하여 적어도 하나의 신호 방향으로 수신된 D2D 신호를 릴레이하여 전송하는 방법 등을 기술적 과제로 한다.

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

본 발명의 일 측면에 따른 무선 통신 시스템에서 단말(UE)이 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법은 방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 비교값 및 적어도 하나의 카운터 값을 포함하는 카운터 정보 및 메시지를 포함하고, 빔포밍(beamforming)된 제1 신호를 수신하는 단계 및, 서로 상응한 방향에 대해 설정된 상기 적어도 하나의 카운터 비교값 및 상기 적어도 하나의 카운터 값을 비교하여 적어도 하나의 전송 방향을 결정하고, 상기 메시지를 릴레이하기 위한 제2 신호를 상기 적어도 하나의 전송 방향마다 빔포밍하여 전송하는 단계를 포함하고, 상기 제2 신호는, 상기 적어도 하나의 전송 방향 중 어느 한 방향으로 전송될 때, 상기 적어도 하나의 카운터 값 중에서 전송되는 방향에 대응하는 카운터 값이 미리 설정된 값만큼 변경된 상기 카운터 정보를 포함한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전송 방향은 상기 카운터 비교값과 상기 카운터 값이 상이한 방향 및 상기 제1 신호의 방향에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 카운터 비교값은 상기 신호 방향 별로 상이하게 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 미리 설정된 값은 상기 신호 방향 별로 달리 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 카운터 비교값은 상기 신호 방향 별로 서로 동일한 값으로 미리 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제2 신호는 상기 카운터 비교값과 상기 카운터 값이 동일한 신호 방향으로는 전송되지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전송 방향은 상기 제1 방향과 상응한 방향인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 카운터 정보는 상기 단말의 물리 계층의 제어 신호 또는 상위 계층의 RRC 신호로 전송되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전송 방향에 대한 대한 무선 자원 영역을 센싱한 센싱 정보에 기초하여 상기 제2 신호의 전송을 위한 자원을 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호의 방향 별로 설정된 카운터 정보에 기초하여 적어도 하나의 신호 방향으로 수신된 D2D 신호를 릴레이할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.
도 6에는 D2D동기 신호가 전송되는 서브프레임이 도시되어 있다.
도 7은 D2D 신호의 릴레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에는 D2D 통신을 위한 D2D 리소스 풀의 예가 도시되어 있다.
도 9은 SA 주기를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 LTE 시스템에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 11은 TXRU와 안테나 엘리먼트의 연결 방식의 일례들을 나타낸다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 단말이 릴레이 신호를 적어도 하나의 방향으로 전송하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 최초 송신 단말이 전송한 신호가 릴레이되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 릴레이를 수행하는데 필요한 자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도시한 도면이다.
도 15는 D2D 통신을 수행하는 단말을 간략하게 도시한 도면이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 기지국이라 함은 스케줄링 수행 노드, 클러스터 헤더(cluster header) 등을 장치를 지칭하는 의미로써도 사용될 수 있다. 만약 기지국이나 릴레이도 단말이 전송하는 신호를 전송한다면, 일종의 단말로 간주할 수 있다.

이하에서 기술되는 셀의 명칭은 기지국(base station, eNB), 섹터(sector), 리모트라디오헤드(remote radio head, RRH), 릴레이(relay)등의 송수신 포인트에 적용되며, 또한 특정 송수신 포인트에서 구성 반송파(component carrier)를 구분하기 위한 포괄적인 용어로 사용되는 것일 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

LTE/LTE-A 자원 구조/채널

도 1을 참조하여 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.

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

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

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

일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 1(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS (Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.

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

도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 개수(N^DL)는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Channel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE/LTE-A 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케듈링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합(aggregation)으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH를 위해 필요한 CCE의 개수는 DCI의 크기와 코딩 레이트 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, PDCCH 전송에는 CCE 개수 1, 2, 4, 8(각각 PDCCH 포맷 0, 1, 2, 3에 대응)개 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, DCI의 크기가 큰 경우 및/또는 채널 상태가 좋지 않아 낮은 코딩 레이트가 필요한 경우 상대적으로 많은 개수의 CCE가 하나의 PDCCH 전송을 위해 사용될 수 있다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI의 크기, 셀 대역폭, 하향링크 안테나 포트의 개수, PHICH 자원 양 등을 고려하여 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.

참조 신호 (Reference Signal; RS)

무선 통신 시스템에서 패킷을 전송할 때, 전송되는 패킷은 무선 채널을 통해서 전송되기 때문에 전송과정에서 신호의 왜곡이 발생할 수 있다. 왜곡된 신호를 수신측에서 올바로 수신하기 위해서는 채널 정보를 이용하여 수신 신호에서 왜곡을 보정하여야 한다. 채널 정보를 알아내기 위해서, 송신측과 수신측에서 모두 알고 있는 신호를 전송하여, 상기 신호가 채널을 통해 수신될 때의 왜곡 정도를 가지고 채널 정보를 알아내는 방법을 주로 사용한다. 상기 신호를 파일럿 신호(Pilot Signal) 또는 참조신호(Reference Signal)라고 한다.

다중안테나를 사용하여 데이터를 송수신하는 경우에는 각 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 채널 상황을 알아야 올바른 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 각 송신 안테나 별로, 좀더 자세하게는 안테나 포트(port)별로 별도의 참조신호가 존재하여야 한다.

참조신호는 상향링크 참조신호와 하향링크 참조신호로 구분될 수 있다. 현재 LTE 시스템에는 상향링크 참조신호로써,

i) PUSCH 및 PUCCH를 통해 전송된 정보의 코히런트(coherent)한 복조를 위한 채널 추정을 위한 복조 참조신호(DeModulation-Reference Signal, DM-RS)

ii) 기지국이, 네트워크가 다른 주파수에서의 상향링크 채널 품질을 측정하기 위한 사운딩 참조신호(Sounding Reference Signal, SRS)가 있다.

한편, 하향링크 참조신호에는,

i) 셀 내의 모든 단말이 공유하는 셀-특정 참조신호(Cell-specific Reference Signal, CRS)

ii) 특정 단말만을 위한 단말-특정 참조신호(UE-specific Reference Signal)

iii) PDSCH가 전송되는 경우 코히런트한 복조를 위해 전송되는 (DeModulation-Reference Signal, DM-RS)

iv) 하향링크 DMRS가 전송되는 경우 채널 상태 정보(Channel State Information; CSI)를 전달하기 위한 채널상태정보 참조신호(Channel State Information- Reference Signal, CSI-RS)

v) MBSFN(Multimedia Broadcast Single Frequency Network) 모드로 전송되는 신호에 대한 코히런트한 복조를 위해 전송되는 MBSFN 참조신호(MBSFN Reference Signal)

vi) 단말의 지리적 위치 정보를 추정하는데 사용되는 위치 참조신호(Positioning Reference Signal)가 있다.

참조신호는 그 목적에 따라 크게 두 가지로 구분될 수 있다. 채널 정보 획득을 위한 목적의 참조신호와 데이터 복조를 위해 사용되는 참조신호가 있다. 전자는 UE가 하향 링크로의 채널 정보를 획득하는데 그 목적이 있으므로 광대역으로 전송되어야 하고, 특정 서브 프레임에서 하향 링크 데이터를 수신하지 않는 단말이라도 그 참조신호를 수신하여야 한다. 또한 이는 핸드오버 등의 상황에서도 사용된다. 후자는 기지국이 하향링크를 보낼 때 해당 리소스에 함께 보내는 참조신호로서, 단말은 해당 참조신호를 수신함으로써 채널 측정을 하여 데이터를 복조할 수 있게 된다. 이 참조신호는 데이터가 전송되는 영역에 전송되어야 한다.

다중안테나(MIMO) 시스템의 모델링

도 5는 다중안테나를 갖는 무선 통신 시스템의 구성도이다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이 송신 안테나의 수를 Nt 개로, 수신 안테나의 수를 NR 개로 늘리면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서, 전송 레이트를 향상시키고 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 채널 전송 용량이 증가함에 따라, 전송 레이트는 이론적으로 단일 안테나 이용시의 최대 전송 레이트(Ro)에 레이트 증가율(Ri)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후 이를 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있다. 또한, 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발히 연구가 진행되고 있다.

다중안테나 시스템에서의 통신 방법을 수학적 모델링을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 상기 시스템에는 Nt개의 송신 안테나와 Nt개의 수신 안테나가 존재한다고 가정한다.

송신 신호를 살펴보면, Nt개의 송신 안테나가 있는 경우 전송 가능한 최대 정보는 NT개이다. 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

각각의 전송 정보

는 전송 전력이 다를 수 있다. 각각의 전송 전력을

라고 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보는 다음과 같이 표현될 수 있다.

또한,

는 전송 전력의 대각행렬

를 이용해 다음과 같이 표현될 수 있다.

전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치 행렬

가 적용되어 실제 전송되는 Nt개의 송신신호

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 가중치 행렬

는 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 한다.

는 벡터

를 이용하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서,

는 i번째 송신 안테나와 j번째 정보간의 가중치를 의미한다.

는 프리코딩 행렬이라고도 불린다.

수신신호는 Nr개의 수신 안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

은 벡터로 다음과 같이 표현될 수 있다.

다중안테나 무선 통신 시스템에서 채널을 모델링하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분될 수 있다. 송신 안테나 j로부터 수신 안테나 i를 거치는 채널을

로 표시하기로 한다.

에서, 인덱스의 순서가 수신 안테나 인덱스가 먼저, 송신 안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

한편, 도 5(b)은 NR개의 송신 안테나에서 수신 안테나 i로의 채널을 도시한 도면이다. 상기 채널을 묶어서 벡터 및 행렬 형태로 표시할 수 있다. 도 5(b)에서, 총 NT개의 송신 안테나로부터 수신 안테나 i로 도착하는 채널은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서, Nt개의 송신 안테나로부터 Nr개의 수신 안테나로 도착하는 모든 채널은 다음과 같이 표현될 수 있다.

실제 채널에는 채널 행렬

를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해진다. NR개의 수신 안테나 각각에 더해지는 백색잡음

은 다음과 같이 표현될 수 있다.

상술한 수식 모델링을 통해 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.

한편, 채널 상태를 나타내는 채널 행렬

의 행과 열의 수는 송수신 안테나의 수에 의해 결정된다. 채널 행렬

에서 행의 수는 수신 안테나의 수 NR과 같고, 열의 수는 송신 안테나의 수 Nt와 같다. 즉, 채널 행렬

는 행렬이 NR×Nt된다.

행렬의 랭크(rank)는 서로 독립인(independent) 행 또는 열의 개수 중에서 최소 개수로 정의된다. 따라서, 행렬의 랭크는 행 또는 열의 개수 보다 클 수 없다. 채널 행렬

의 랭크(

)는 다음과 같이 제한된다.

랭크의 다른 정의는 행렬을 고유치 분해(Eigen value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 고유치들의 개수로 정의할 수 있다. 유사하게, 랭크의 또 다른 정의는 특이치 분해(singular value decomposition) 하였을 때, 0이 아닌 특이치들의 개수로 정의할 수 있다. 따라서, 채널 행렬에서 랭크. 의 물리적인 의미는 주어진 채널에서 서로 다른 정보를 보낼 수 있는 최대 수라고 할 수 있다.

본 문서의 설명에 있어서, MIMO 전송에 대한 '랭크(Rank)' 는 특정 시점 및 특정 주파수 자원에서 독립적으로 신호를 전송할 수 있는 경로의 수를 나타내며, '레이어(layer)의 개수' 는 각 경로를 통해 전송되는 신호 스트림의 개수를 나타낸다. 일반적으로 송신단은 신호 전송에 이용되는 랭크 수에 대응하는 개수의 레이어를 전송하기 때문에 특별한 언급이 없는 한 랭크는 레이어 개수와 동일한 의미를 가진다.

D2D 단말의 동기 획득

이하에서는 상술한 설명 및 기존 LTE/LTE-A 시스템에 기초하여, D2D 통신에서 단말간 동기 획득에 대해 설명한다. OFDM 시스템에서는 시간/주파수 동기가 맞지 않을 경우 셀 간 간섭(Inter-Cell Interference)로 인해 OFDM 신호에서 서로 다른 단말 간에 멀티플렉싱이 불가능질 수 있다. 동기를 맞추기 위해 D2D 단말들이 직접 동기 신호를 송수신하여 모든 단말이 개별적으로 동기를 맞추는 것은 비효율적이다. 따라서, D2D와 같은 분산 노드 시스템에서는 특정 노드가 대표 동기 신호를 전송해주고 나머지 UE들이 이에 동기를 맞출 수 있다. 다시 말해, D2D 신호 송수신을 위해 일부 노드들이 (이때 노드는 eNB, UE, SRN(synchronization reference node 또는 synchronization source로 불릴 수도 있다) 일 수도 있다.) D2D 동기 신호(D2DSS, D2D Synchronization Signal)를 전송하고, 나머지 단말들이 이에 동기를 맞추어 신호를 송수신하는 방식이 사용될 수 있다.

D2D 동기신호에는 프라이머리 동기 신호(PD2DSS(Primary D2DSS 또는 PSSS(Primary Sidelink synchronization signal)), 세컨더리 동기 신호(SD2DSS(Secondary D2DSS 또는 SSSS(Secondary Sidelink synchronization signal))가 있을 수 있다. PD2DSS는 소정 길이의 자도프 추 시퀀스(Zadoff-chu 시퀀스) 또는 PSS와 유사/변형/반복된 구조 등일 수 있다. 또한 DL PSS와 달리 다른 자도프 추 루트 인덱스(예를 들어, 26, 37)를 사용할 수 있다. SD2DSS는 M-시퀀스 또는 SSS와 유사/변형/반복된 구조 등일 수 있다. 만약 단말들이 eNB로부터 동기를 맞출 경우, SRN은 eNB가 되며, D2DSS는 PSS/SSS가 된다. DL의 PSS/SSS와 달리 PD2DSS/SD2DSS는 UL 서브캐리어 매핑 방식을 따른다. 도 6에는 D2D동기 신호가 전송되는 서브프레임이 도시되어 있다. PD2DSCH(Physical D2D synchronization channel)는 D2D 신호 송수신 전에 단말이 가장 먼저 알아야 하는 기본이 되는 (시스템) 정보(예를 들어, D2DSS에 관련된 정보, 듀플렉스 모드(Duplex Mode, DM), TDD UL/DL 구성, 리소스 풀 관련 정보, D2DSS에 관련된 애플리케이션의 종류, subframe offset, 브로드캐스트 정보 등)가 전송되는 (방송) 채널일 수 있다. PD2DSCH는 D2DSS와 동일한 서브프레임 상에서 또는 후행하는 서브프레임 상에서 전송될 수 있다. DMRS는 PD2DSCH의 복조를 위해 사용될 수 있다.

SRN은 D2DSS, PD2DSCH(Physical D2D synchronization channel)를 전송하는 노드일 수 있다. D2DSS는 특정 시퀀스 형태일 수 있고, PD2DSCH는 특정 정보를 나타내는 시퀀스거나 사전에 정해진 채널 코딩을 거친 후의 코드 워드 형태일 수 있다. 여기서, SRN은 eNB 또는 특정 D2D 단말이 될 수 있다. 부분 네트워크 커버리지(partial network coverage) 또는 커버리지 바깥(out of network coverage)의 경우에는 단말이 SRN이 될 수 있다.

도 7과 같은 상황에서 커버리지 밖(out of coverage) 단말과의 D2D 통신을 위해 D2DSS는 릴레이 될 수 있다. 또한, D2DSS는 다중 홉을 통해 릴레이될 수 있다. 이하의 설명에서 동기 신호를 릴레이 한다는 것은 직접 기지국의 동기신호를 AF 릴레이하는 것뿐만 아니라, 동기 신호 수신 시점에 맞추어 별도의 포맷의 D2D 동기신호를 전송하는 것도 포함하는 개념이다. 이와 같이, D2D 동기 신호가 릴레이 됨으로써 커버리지 안 단말과 커버리지 밖 단말이 직접 통신을 수행할 수 있다.

D2D 리소스 풀

도 8에는 D2D 통신을 수행하는 UE1, UE2 및 이들이 사용하는 D2D 리소스 풀의 예가 도시되어 있다. 도 8(a)에서 UE는 단말 또는 D2D 통신 방식에 따라 신호를 송수신하는 기지국 등의 네트워크 장비를 의미한다. 단말은 일련의 자원의 집합을 의미하는 리소스 풀 내에서 특정한 자원에 해당하는 리소스 유닛을 선택하고 해당 리소스 유닛을 사용하여 D2D 신호를 송신할 수 있다. 수신 단말(UE2)는 UE1이 신호를 전송할 수 있는 리소스 풀을 구성(configured) 받고 해당 pool내에서 UE1의 신호를 검출할 수 있다. 여기서 리소스 풀은 UE1이 기지국의 연결 범위에 있는 경우 기지국이 알려줄 수 있으며, 기지국의 연결 범위 밖에 있는 경우에는 다른 단말이 알려주거나 또는 사전에 정해진 자원으로 결정될 수도 있다. 일반적으로 리소스 풀은 복수의 리소스 유닛으로 구성되며 각 단말은 하나 또는 복수의 리소스 유닛을 선정하여 자신의 D2D 신호 송신에 사용할 수 있다. 리소스 유닛은 도 8(b)에 예시된 것과 같을 수 있다. 도 8(b)를 참조하면, 전체 주파수 자원이 NF개로 분할되고 전체 시간 자원이 NT개로 분할되어 총 NF*NT개의 리소스 유닛이 정의되는 것을 알 수 있다. 여기서는 해당 리소스 풀이 NT 서브프레임을 주기로 반복된다고 할 수 있다. 특히, 하나의 리소스 유닛이 도시된 바와 같이 주기적으로 반복하여 나타날 수 있다. 또는, 시간이나 주파수 차원에서의 다이버시티 효과를 얻기 위해, 하나의 논리적인 리소스 유닛이 매핑되는 물리적 리소스 유닛의 인댁스가 시간에 따라서 사전에 정해진 패턴으로 변화할 수도 있다. 이러한 리소스 유닛 구조에 있어서 리소스 풀이란 D2D 신호를 송신하고자 하는 단말이 송신에 사용할 수 있는 리소스 유닛의 집합을 의미할 수 있다.

리소스 풀은 여러 종류로 세분화될 수 있다. 먼저 각 리소스 풀에서 전송되는 D2D 신호의 컨텐츠(contents)에 따라서 구분될 수 있다. 예를 들어, D2D 신호의 컨텐츠는 구분될 수 있으며, 각각에 대하여 별도의 리소스 풀이 구성될 수 있다. D2D 신호의 컨텐츠로서, SA(Scheduling assignment 또는 Physical sidelink control channle(PSCCH)), D2D 데이터 채널, 디스커버리 채널(Discovery channel)이 있을 수 있다. SA는 송신 단말이 후행하는 D2D 데이터 채널의 전송으로 사용하는 리소스의 위치 및 그 외 데이터 채널의 복조를 위해서 필요한 MCS(modulation and coding scheme)나 MIMO 전송 방식, TA(timing advance)등의 정보를 포함하는 신호일 수 있다. 이 신호는 동일 리소스 유닛 상에서 D2D 데이터와 함께 멀티플렉싱되어 전송되는 것도 가능하며, 이 경우 SA 리소스 풀이란 SA가 D2D 데이터와 멀티플렉싱되어 전송되는 리소스의 풀을 의미할 수 있다. 다른 이름으로 D2D 제어 채널(control channel), PSCCH(physical sidelink control channel)로 불릴 수도 있다. D2D 데이터 채널(또는, PSSCH(Physical sidelink shared channel))은, 송신 단말이 사용자 데이터를 전송하는데 사용하는 리소스의 pool일 수 있다. 만일 동일 리소스 유닛 상에서 D2D 데이터와 함께 SA가 멀티플렉싱되어 전송되는 경우 D2D 데이터 채널을 위한 리소스 풀에서는 SA 정보를 제외한 형태의 D2D 데이터 채널만이 전송 될 수 있다. 다시 말하면 SA 리소스 풀 내의 개별 리소스 유닛 상에서 SA 정보를 전송하는데 사용되었던 REs를 D2D 데이터 채널 리소스 풀에서는 여전히 D2D 데이터를 전송하는데 사용할 수 있다. 디스커버리 채널은 송신 단말이 자신의 ID 등의 정보를 전송하여 인접 단말로 하여금 자신을 발견할 수 있도록 하는 메시지를 위한 리소스 풀일 수 있다.

D2D 신호의 컨텐츠가 동일한 경우에도 D2D 신호의 송수신 속성에 따라서 상이한 리소스 풀을 사용할 수 있다. 예를 들어, 동일한 D2D 데이터 채널이나 디스커버리 메시지라 하더라도 D2D 신호의 송신 타이밍 결정 방식(예를 들어 동기 기준 신호의 수신 시점에서 송신되는지 아니면 거기에서 일정한 TA를 적용하여 전송되는지)이나 자원 할당 방식(예를 들어 개별 신호의 전송 자원을 eNB가 개별 송신 UE에게 지정해주는지 아니면 개별 송신 UE가 pool 내에서 자체적으로 개별 신호 전송 자원을 선택하는지), 신호 포맷(예를 들어 각 D2D 신호가 한 서브프레임에서 차지하는 심볼의 개수나, 한 D2D 신호의 전송에 사용되는 서브프레임의 개수), eNB로부터의 신호 세기, D2D UE의 송신 전력 세기 등에 따라서 다시 상이한 리소스 풀로 구분될 수 있다. 설명의 편의상 D2D 커뮤니케이션에서 eNB가 D2D 송신 UE의 송신 자원을 직접 지시하는 방법을 Mode 1, 전송 자원 영역이 사전에 설정되어 있거나, eNB가 전송 자원 영역을 지정하고, UE가 직접 송신 자원을 선택하는 방법을 Mode 2라 부르기로 한다. D2D discovery의 경우에는 eNB가 직접 자원을 지시하는 경우에는 Type 2, 사전에 설정된 자원영역 또는 eNB가 지시한 자원 영역에서 UE가 직접 전송 자원을 선택하는 경우는 Type 1이라 부르기로 한다.

SA의 송수신

모드 1 단말은 기지국으로부터 구성 받은 자원을 통해 SA(또는, D2D 제어 신호, SCI(Sidelink Control Information))을 전송할 수 있다. 모드 2 단말은 기지국으로부터 D2D 송신에 사용할 리소스를 구성 받는(configured)다. 그리고, 구성 받은 그 리소스에서 시간 주파수 자원을 선택하여 SA를 전송할 수 있다.

SA 주기는 도 9에 도시된 바와 같이 정의된 것일 수 있다. 도 9을 참조하면, 첫 번째 SA 주기는 특정 시스템 프레임으로부터 상위계층시그널링에 의해 지시된 소정 오프셋(SAOffsetIndicator)만큼 떨어진 서브프레임에서 시작될 수 있다. 각 SA 주기는 SA 리소스 풀과 D2D 데이터 전송을 위한 서브프레임 풀을 포함할 수 있다. SA 리소스 풀은 SA 주기의 첫 번째 서브프레임부터 서브프레임 비트맵(saSubframeBitmap)에서 SA가 전송되는 것으로 지시된 서브프레임 중 마지막 서브프레임을 포함할 수 있다. D2D 데이터 전송을 위한 리소스 풀은, 모드 1의 경우, T-RPT(Time-resource pattern for transmission 또는 TRP(Time-resource pattern))가 적용됨으로써 실제 데이터 전송에 사용되는 서브프레임이 결정될 수 있다. 도시된 바와 같이, SA 리소스 풀을 제외한 SA 주기에 포함된 서브프레임의 개수가 T-RPT 비트 개수보다 많은 경우 T-RPT는 반복하여 적용될 수 있으며, 마지막으로 적용되는 T-RPT는 남은 서브프레임 개수만큼 truncated되어 적용될 수 있다. 송신 단말은 지시한 T-RPT에서 T-RPT 비트맵이 1인 위치에서 송신을 수행하며 하나의 MAC PDU는 4번씩 송신을 하게 된다.

한편, 차량간 통신에서는 periodic message 타입의 CAM (Cooperative Awareness Message) 메시지, event triggered message 타입의 DENM (Decentralized Environmental Notification Message) 메시지 등이 전송될 수 있다. CAM에는 방향 및 속도와 같은 차량의 동적 상태 정보, 치수와 같은 차량 정적 데이터, 외부 조명 상태, 경로 내역 등 기본 차량 정보가 포함될 수 있다. CAM 메시지의 크기는 50-300 Byte일 수 있다. CAM 메시지는 브로드캐스트되며, 지연(latency)은 100ms 보다 작아야 한다. DENM은 차량의 고장, 사고 등의 돌발적인 상황시 생성되는 메시지일 수 있다. DENM의 크기는 3000 바이트보다 작을 수 있으며, 전송 범위 내에 있는 모든 차량이 메시지를 수신할 수 있다. 이때 DENM은 CAM보다 높은 priority를 가질 수 있으며, 이때 높은 priority를 갖는다는 것은 한 UE 관점에서는 동시에 전송하는 경우가 발생할 때 priority가 높은 것을 우선하여 전송하는 것을 의미할 수 있고, 또는 여러 개의 메시지 중에서 priority가 높은 메시지를 시간적으로 우선하여 전송하려는 것일 수도 있다. 여러 UE 관점에서는 priority가 높은 메시지는 priority가 낮은 메시지에 비해 간섭을 덜 받게 만들어서 수신 오류 확률을 낮추는 것일 수 있다. CAM에서도 security overhead가 포함된 경우에는 그렇지 않은 경우보다 더 큰 message size를 가질 수 있다.

도 10은 TXRU와 안테나 엘리먼트의 연결 방식의 일례들을 나타낸다.

도 10의 (a)은 TXRU가 서브-어레이(sub-array)에 연결된 방식을 나타낸다. 이 경우에 안테나 엘리먼트는 하나의 TXRU에만 연결된다. 이와 달리 도 7의 (b)는 TXRU가 모든 안테나 엘리먼트에 연결된 방식을 나타낸다. 이 경우에 안테나 엘리먼트는 모든 TXRU에 연결된다. 도 7에서 W는 아날로그 위상 천이기에 의해 곱해지는 위상 벡터를 나타낸다. 즉, W에 의해 아날로그 빔포밍의 방향이 결정된다. 여기서 CSI-RS 안테나 포트와 TXRU들과의 매핑은 1-to-1 또는 1-to-多 일 수 있다.

더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 RAT (radio access technology)에 비해 향상된 무선 광대역 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 메시브 (massive) MTC (Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 뿐만 아니라 신뢰도 (reliability) 및 레이턴시 (latency)에 민감한 서비스/UE를 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이러한 점을 고려한 차세대 RAT의 도입이 논의되고 있으며, 본 발명에서는 편의상 NewRAT 이라고 지칭한다.

TDD 시스템에서 데이터 송신 레이턴시를 최소화하기 위하여 5세대 NewRAT에서는 도 11과 같은 self-contained 서브프레임 구조를 고려하고 있다. 도 8은 Self-contained 서브프레임 구조의 일 예이다.

도 11에서 빗금 영역은 하향링크 제어 영역을 나타내고, 검정색 부분은 상향링크 제어 영역을 나타낸다. 표시가 없는 영역은 하향링크 데이터 송신을 위해 사용될 수도 있고, 상향링크 데이터 송신을 위해 사용될 수도 있다. 이러한 구조의 특징은 한 개의 서브프레임 내에서 하향링크 송신과 상향링크 송신이 순차적으로 진행되어, 서브프레임 내에서 하향링크 데이터를 보내고, 상향링크 ACK/NACK도 받을 수 있다. 결과적으로 데이터 송신 에러 발생시에 데이터 재송신까지 걸리는 시간을 줄이게 되며, 이로 인해 최종 데이터 전달의 레이턴시를 최소화할 수 있다.

이러한 self-contained 서브프레임 구조에서 기지국과 UE가 송신 모드에서 수신모드로 전환 과정 또는 수신모드에서 송신모드로 전환 과정을 위한 시간 간극 (time gap)이 필요하다. 이를 위하여 self-contained 서브프레임 구조에서 하향링크에서 상향링크로 전환되는 시점의 일부 OFDM 심볼 (OFDM 심볼; OS)이 GP (guard period)로 설정되게 된다.

NewRAT을 기반으로 동작하는 시스템에서 구성/설정 가능한 상기 self-contained 서브프레임 타입의 일례로, 적어도 다음과 같은 4가지 서브프레임 타입을 고려할 수 있다.

- 하향링크 제어 구간 + 하향링크 데이터 구간 + GP + 상향링크 제어 구간

- 하향링크 제어 구간 + 하향링크 데이터 구간

- 하향링크 제어 구간 + GP + 상향링크 데이터 구간 + 상향링크 제어 구간

- 하향링크 제어 구간 + GP + 상향링크 데이터 구간

5세대 NewRAT 에서는 서비스 혹은 요구 사항에 따라서, 신호를 전송하는 방식이 상이할 수도 있다. 예를 들어, eMBB (enhanced Mobile BroadBand)의 경우에는 상대적으로 전송 시간 단위가 길고, URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communications)의 경우에는 상대적으로 전송 시간 단위가 짧을 수 있다.

또한, URLLC는 서비스의 종류에 따라, 특히, 긴급 서비스를 제공하는 경우에는, eMBB가 전송 중이더라도, 해당 자원 상에서 ULRRC 신호가 전송될 수 있으며, 따라서, 네트워크 관점 혹은 단말 관점에서 URLLC전송은 eMBB의 일부 전송 자원을 선점(preemption)하는 것을 고려할 수 있다.

이 때, 상기 선점으로 인하여 상대적으로 전송 시간 단위가 긴 eMBB의 전송 자원 일부가 펑처링 될 수도 있고, URLLC와 같은, 다른 신호와 겹쳐지게 되어(super-imposed) 신호가 변형되는 것일 수도 있다.

URLLC 전송이 eMBB 전송의 일부 자원을 선점하는 경우에, eMBB 전송의 특정 코드 블록 (code block; CB)에 대한 UE의 디코딩이 실패할 가능성이 높다. 특히, 이러한 상황은 채널 상태가 좋은 경우에도, 특정 코드 블록에 대한 디코딩 실패를 발생시킬 수 있다. 따라서, 5세대 NewRAT에서는 재전송을 수행함에 있어서, 전송 블록 (transport block; TB) 단위로 수행하는 것 대신에, 코드 블록 단위로 수행하는 것을 고려할 수 있다.

mmW에서의 빔포밍

한편, Millimeter Wave (mmW)에서는 파장이 짧아져서 동일 면적에 다수개의 안테나 엘리먼트의 설치가 가능하다. 구체적으로, 30GHz 대역에서 파장은 1cm로써 4 by 4 cm의 패널(panel)에 0.5 lambda(파장) 간격으로 2D (dimension) 배열 형태인 총 64(8x8)의 안테나 엘리먼트 설치가 가능하다. 그러므로 mmW 분야에서의 최근 동향에서는 다수개의 안테나 엘리먼트를 사용하여 BF (beamforming) 이득을 높여 커버리지를 증가시키거나, 쓰루풋 (throughput)의 증대를 시도하고 있다.

이 경우에 안테나 엘리먼트 별로 송신 파워 및 위상 조절이 가능하도록 TXRU (Transceiver Unit)을 구비한다면, 주파수 자원 별로 독립적인 빔포밍이 가능하다. 그러나 100여개의 안테나 엘리먼트 모두에 TXRU를 설치하기에는 가격측면에서 실효성이 떨어지는 문제를 갖게 된다. 그러므로 하나의 TXRU에 다수개의 안테나 엘리먼트를 매핑하고 아날로그 위상 천이기 (analog phase shifter)로 빔의 방향을 조절하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 아날로그 빔포밍 방식은 전 대역에 있어서 하나의 빔 방향만을 만들 수 있어 주파수 선택적 빔포밍을 해줄 수 없는 단점을 갖는다.

디지털 BF와 아날로그 BF의 중간 형태로 Q개의 안테나 엘리먼트보다 적은 개수인 B개의 TXRU를 갖는 hybrid BF를 고려할 수 있다. 이 경우에 B개의 TXRU와 Q개의 안테나 엘리먼트의 연결 방식에 따라서 차이는 있지만, 동시에 송신할 수 있는 빔 방향은 B개 이하로 제한되게 된다.

mmW에서의 D2D 신호의 중계(relaying)

이하에서는, mmW에서 효과적으로 릴레이(relaying)를 수행하는 방법을 제안한다. mmW를 이용한 단말간 D2D 통신에서도 긴급(emergency) 상황에서의 메시지는 아무 방향에서나 발견되는 단말에게 일단 전송하고 다른 단말들이 릴레이(relaying)를 해주는 것이 필요하고, 브로드캐스팅(broadcasting)이 필요한 경우가 있을 수 있다(예를 들면, 긴급 메시지나 안전 관련 메시지). 특히, mmW에서는 빔(beam)이 매칭(matching)되는 경우에 한정해서 신호를 송신할 수 있으며, 이 경우, 다중-홉-중계(multi-hop relay)같은 기술을 도입하여 중요 정보가 주변 단말들에게 전파시키는 것이 효과적이다.

이를 위해, 최초 전송 단말은 특정 타입의 메시지에 대해서 반드시 릴레이(relaying)을 해야 한다는 지시에 의해(예를 들면, 인포메이션 플로딩(information flooding)의 지시(indication), 메시지의 긴급도(emergency)가 일정 수준 이상, 또는 메시지의 요구되는 범위(coverage)가 일정 임계 이상이라는 지시(indication)) 반드시 릴레이(relaying)해야 함을 릴레이 단말에게 알릴 수 있다. 이러한 지시(indication)를 포함한 메시지를 수신한 단말이 해당 메시지를 주변 단말들에게 릴레이할 필요가 있으며, 이하에서는, 이러한 메시지를 수신한 단말이 상기 메시지를 주변 단말에게 릴레이하는 구체적인 방법에 대해서 제안한다.

인포메이션 플로딩(Information flooding)을 mmW(또는, mmWave)에서 수행하는 경우, 릴레이(relaying) UE들은 직접 단말이 발견되는 모든 방향으로 전송을 할 수 있다. 이와 같이, 단말들이 모든 방향에 대해서 릴레이(relaying)을 수행 하는 경우, 특정 단말이 특정 메시지를 반복해서 릴레이(relaying)하는 일이 벌어질 수 있다. 이러한 동작을 피하려면 자기가 수신한 메시지를 몇 번째로 릴레이(relaying)하는지 물리계층 (단말간 제어신호, 예컨대, scheduling assignment) 혹은 상위계층 신호 (예컨대, MAC or RRC signal)에 카운터 정보를 포함해서 전송해줄 수 있다. 예컨대, 상기 카운터 정보는 상위 계층의 신호로 전달되는 경우에 MAC 헤더의 기존 필드나 새로운 필드에 포함되어 전달하거나, 물리 계층의 PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)을 통해 전달될 수 있다.

예컨대, 상기 메시지를 최초로 전송하는 최초 전송 단말은 카운터 값이 0인 카운터(또는, counter 0)를 전송하고, 상기 카운터 값이 0인 카운터(counter 0)를 수신한 단말은 상기 카운터 값을 0에서 1로 변경한 카운터(또는, counter 1)를 전송하며, 카운터(counter 1)를 수신한 단말은 상기 카운터 값을 1에서 2로 변경한 카운터(또는, counter 2)를 전송할 수 있으며, 최종적으로 상기 카운터 값이 카운터 정보에 포함된 카운터 비교값(N)과 동일한 값을 갖는 카운터 값을 가질 때(또는, counter N 값)까지만 릴레이를 수행할 수 있다. 혹은 이와 반대로 메시지를 최초로 전송하는 단말이 카운터 값을 특정 값으로 설정하고 이를 다른 단말이 릴레이 할때마다 카운터 값을 차감하여 이 값이 0이될때까지만 릴레이를 수행할 수 있다.

이러한 동작을 통해서 특정 메시지를 정해진 횟수만 릴레이를 수행할 수 있고, 이에 따라, UE들 간에 과도한 릴레이 동작을 방지할 수 있다. 여기서 카운터 비교값(또는, N)은 사전에 정해지거나, 송신 단말이 결정하거나, 네트웍에 의해 메시지의 타입 또는 메시지의 우선 순위 별로 설정되는 값일 수 있다. 또한 이 값은 채널의 혼잡도 (congestion level)에 따라서 가변할 수 있다. 단말은 주변 채널 상황의 혼잡도를 CBR (channel busy ratio)와 같은 값을 측정하여 판단할 수 있는데, 여기서 CBR은 일정 시간 동안 다른 단말에 의해 점유되고 있는 무선 자원의 양(혹은 비율)을 나타낸다. 단말이 CBR을 측정하여 이 값이 일정 임계 이상인 경우 단말은 특정 메시지의 relaying횟수 N을 가변하여 설정할 수 있다. 이때 CBR에 따른 relaying횟수는 사전에 정해지거나, 네트웍에 의해 물리계층 혹은 상위계층 신호로 D2D신호 송신 혹은 수신 단말에게 시그널링 될 수 있다. 이 때, 카운터 정보는 방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 값(또는, 몇 번째로 릴레이 되는지를 알려주는 값) 및 적어도 하나의 카운터 비교값(N)을 포함하고, 또한, 상기 카운터 정보는 상기 방향에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

mmW에서는 도로의 형상에 따라서 인포메이션 플로딩(또는, Information flooding)을 수행하는 카운터의 비교값(또는, 카운터 임계값)이 방향(예컨대, 동, 서, 남, 북, 위도, 경도)에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 앞에 사고가 나서 이를 뒷 차에 알려야 하는 경우, 상기 최초 전송 단말은 상기 앞 뒤 방향으로 제1 카운터 비교값(counter N1)으로 설정하고, 좌우 방향으로 제2 카운터 비교값(N2, (N2<N1))으로 설정하여, 앞 뒤 방향으로 제1 카운터 비교값(counter N1)까지, 좌우 방향으로 제2 카운터 비교값(N2, (N2<N1))까지 상기 사고난 사실이 릴레이(relaying)될 수 있다. 이러한 방향 별 카운터 비교값(릴레이하는 횟수, 또는 한계값)은 사전에 정해지거나, 송신 단말이 설정하거나, 특정 메시지 타입 별로 사전에 정해져 있거나, 네트웍에 의해 물리계층 혹은 상위계층 신호로 단말에게 시그널링 될 수 있다.

예컨대, 상기 메시지의 타입 정보는 물리계층 (단말간 제어신호, e.g. scheduling assignment) 혹은 상위계층 신호 (e.g. MAC or RRC signal)으로 시그널링되어 전송될 수 있다. 메시지를 수신하는 단말은 이 메시지가 어떤 방향에서 수신되었는지 알 수 있다고 가정하면, 상기 가정된 어떤 방향을 기준으로 상기 메시지를 어떤 방향으로 전송해야 하는지도 알 수 있을 것이고, 상기 메시지를 전송하는 방향으로 카운터에 설정된 카운터 값을 조절할 수 있을 것이다.

또한 상기 동작을 위해서 해당 메시지의 방향별 커버리지 혹은 방향별 hop 카운터 값이 주변 단말에게 물리계층 혹은 상위계층으로 시그널링 될 때, "방향"의 표현이 일정 방향 (예를 들어 북쪽방향) 혹은 위치를 기준으로 위도, 경도 혹은 방향, 각도 형태로 표현될 수 있다. 예를 들어 단말이 이동중 일 때, 특정 위치를 기준으로 일정 위도 경도 까지는 전달되어야 한다는 정보가 물리계층 혹은 상위계층 신호에 의해 시그널링 될 수 있다. 혹은 특정 위치를 기준으로 특정 방향과 각도로는 maximum hop counter가 N1, 다른 방향과 각도로는 maximum hop counter가 N2로 설정될 수 있으며, 이러한 방향과 각도 정보가 물리계층 혹은 상위계층 신호로 주변단말에게 시그널링 될 수 있다. 이때 각도의 임계값의 범위, 각도 범위의 개수등은 사전에 정해지거나 단말이 스스로 정하거나, 네트웍이 얼마만큼의 granularity로 표현할 것인지를 단말에게 시그널링 할 수 있다. 앞서 언급한 실시예에서처럼 단말의 진행방향을 기준으로 앞,뒤,좌,우 방향으로 각 hop counter가 설정될 수 있으며, 이는 방향별 hop counter를 단말의 진행방향을 기준으로 표현한 것이며, 앞과 좌 또는 우의 경계는 진행방향의 수직 방향을 기준으로 45도 방향에서 그 경계가 설정된 것일 수 있다.

한편, 릴레이 단말은 상기 제1 신호의 방향을 검출하고, 상기 검출된 제1 신호의 방향에 기초하여 상기 적어도 하나의 카운터 비교값 및 적어도 하나의 카운터 비교값에 대응하는 구체적인 방향에 대해 알 수 있다. 예컨대, 좌측에 대해 설정된 제1 카운터 값 및 제1 카운터 비교값, 우측에 대해 설정된 제2 카운터 값 및 제2 카운터 비교값, 전방에 대한 제3 카운터 값 및 제3 카운터 비교값을 포함하는 카운터 정보를 수신하면, 상기 릴레이 단말은 상기 제1 신호의 송신 (메시지 송신단말 관점) 방향을 기준으로 좌측, 우측, 전방에 대한 방향 정보를 획득할 수 있다.

구체적으로, 상기 카운터 정보는 방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 비교값(또는, N, 임계값) 및 적어도 하나의 카운터 값을 포함한다. 이 경우, 릴레이를 수행하는 단말인 릴레이 단말은 상기 카운터 정보에 포함된 카운터 비교값 및 카운터 값을 상기 방향 별로 비교하고 제1 신호의 방향에 기초하여 적어도 하나의 전송 방향을 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 릴레이 단말은 결정된 상기 적어도 하나의 전송 방향으로 릴레이 신호를 전송하되, 상기 릴레이 신호는 전송되는 방향에 대응하는 카운터 값이 변경된 카운터 정보를 포함할 수 있다.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 단말이 릴레이 신호를 적어도 하나의 방향으로 전송하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12을 참조하면, 릴레이 단말은 방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 비교값 및 적어도 하나의 카운터 값(또는 적어도 하나의 카운터 값이 설정된 적어도 하나의 카운터)을 포함하는 카운터 정보 및 메시지를 포함하는 제1 신호를 수신 받을 수 있다. 예를 들면, 상기 릴레이 A 방향에 대해 a1, B 방향에 대해 b1, C 방향에 대해 c1으로 설정된 카운터 비교값, 및 A 방향에 대해 a2, B 방향에 대해 b2, C 방향에 대해 c2으로 설정된 카운터 값을 포함하는 카운터 정보를 포함하고 제1 메시지를 포함하는 제1 신호를 수신 받을 수 있다(S301).릴레이 단말은, 상기 카운터 정보에 포함된 카운터 비교값 및 카운터 값을 비교하되, 상기 서로 상응한 방향에 대해 설정된 카운터 비교값 및 카운터 값을 비교할 수 있다. 예를 들면, 카운터 정보가 A 및 B 방향 별로 설정된 두 개의 카운터 값 및 두 개의 카운터 비교값을 포함하는 경우, 릴레이 단말은 A 방향에 대해 설정된 카운터 비교값 및 카운터 값을 비교하고, B 방향에 대해 설정된 카운터 비교값 및 카운터 값을 각각 비교할 수 있다(S303).

릴레이 단말은 카운터 비교값과 카운터 값이 서로 상이하게 설정된 적어도 하나의 방향을 결정하고, 상기 결정된 적어도 하나의 방향에 대응하는 방향으로릴레이 신호가 전송될 적어도 하나의 전송 방향을 결정할 수 있다 여기서, 상기 카운터 비교값 및 상기 카운터 값이 어떤 방향에 대응하는지에 대한 방향 정보는 상기 카운터 정보에 포함되거나 상기 제1 신호에 포함될 수 있으며, 릴레이 단말은 상기 방향 정보에 기초하여 카운터 비교값과 카운터 값이 서로 상이한 방향이 어느 방향인지 판단할 수 있다. 한편, 상기 방향 정보는 남쪽 방향, 서쪽 방향 등 특정 방향을 나타내는 방향 정보이거나, 전방, 후방, 좌측, 우측과 같은 상대적인 방향일 수 있다. 후자의 경우, 상기 전방, 후방, 좌측, 우측은 수신된 신호의 방향 또는 릴레이 단말을 기준으로 판단될 수 있다(S305).

예를 들면, 카운터 정보에 릴레이 단말을 기준으로 상기 제1 방향이 전방으로 0도 내지 30도란 정보 및 상기 제3 방향이 좌측으로 -10도 내지 10도란 방향 정보가 포함된 경우, 상기 릴레이 단말의 전방으로 0도 내지 30도 사이의 어느 한 방향 및 상기 릴레이 단말의 좌측으로 -10도 내지 10도 사이의 어느 한 방향을 상기 적어도 하나의 전송 방향으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 릴레이 신호가 빔포밍되어 전송되는 경우, 빔포밍 링크가 형성된 주변 단말 중 상기 릴레이 단말의전방으로 0도 내지 30도 및 릴레이 단말의 좌측으로 -10도 내지 10도 내에의 특정 단말과 형성된 빔포밍 링크 방향이 상기 전송 방향으로 결정될 수 있다.

한편, 이와 달리, 특정 방향에 대해서 설정된 카운터 비교값과 카운터 값이 서로 동일한 경우, 릴레이 단말은 상기 특정 방향에 대해서는 상기 릴레이 신호를 전송하지 않는다.

다음으로, 릴레이 단말은 상기 제1 신호에 대한 릴레이 신호인 제2 신호를 상기 결정된 적어도 하나의 전송 방향마다 빔포밍하여 전송한다. 이 때, 상기 제2 신호는, 상기 적어도 하나의 전송 방향 중 어느 한 방향으로 전송될 때, 상기 적어도 하나의 카운터 값 중에서 전송되는 방향에 대응하는 카운터 값이 미리 설정된 값만큼 변경된 상기 카운터 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 릴레이 단말이 제1 전송 방향으로 상기 제2 신호를 빔포밍하여 전송할 때에, 상기 릴레이 단말은 상기 수신된 카운터 정보 중에서 상기 제1 전송 방향에 대응하는 카운터 값을 1만큼 증가시키고, 상기 제1 전송 방향에 대응한 카운터 값이 1만큼 증가한 카운터 정보를 포함하는 제2 신호를 상기 제1 전송 방향으로 빔포밍하여 전송할 수 있다(S307).

예를 들면, 상기 결정된 적어도 하나의 전송 방향이 제1 전송 방향, 제2 전송 방향이고, 상기 제1 전송 방향에 대응하는 카운터 값이 1이며 및 상기 제2 전송 방향에 대응하는 카운터 값이 4이고, 미리 설정된 값이 2인 경우, 상기 릴레이 단말은 제1 전송 방향에 대응하는 카운터 값이 3으로 변경된 상기 카운터 정보를 포함하는 제2 신호를 제1 전송 방향으로, 상기 제2 전송 방향에 대응하는 카운터 값이 6으로 변경된 상기 카운터 정보를 포함하는 제2 신호를 제2 전송 방향으로 각각 전송할 수 있다.

한편, 상기 카운터 값을 변경시키는 값인 상기 미리 설정된 값(또는, 카운터 증분값)은 1일 수 있고, 이 경우, 제2 카운터 정보에서 상기 카운터에 설정된 카운터 값은 1씩 증가하거나, 1씩 감소될 수 있다. 상기 카운터 값이 1씩 증가하는 경우에 상기 카운터 비교값은 상기 카운터 값의 최대값으로 정의될 수 있고, 상기 카운터 값이 1씩 감소하는 경우에 상기 카운터 비교값은 상기 카운터 값의 최소값으로 정의될 수 있다.

나아가, 상기 미리 설정된 값(또는, 카운터 증분값)은 1 외에 다양한 값(예컨대, 정수)를 포함할 수 있으며, 신호 방향 별로, 또는/및 메시지의 타입 및 우선 순위 별로 다른 값으로 설정될 수도 있다. 예컨대, 상기 제1 신호는 상기 메시지의 타입 및 우선 순위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다른 방식으로 미리 설정된 비교값(또는, counter의 상한)은 메시지마다 공통으로 정해져 있지만, 메시지의 타입(type)이나 우선 순위(priority)에 따라 상기 미리 설정된 값(또는, counter의 증분)이 다르게 설정될 수 있다. 예컨대, 모든 메시지 타입에 대한 상기 적어도 하나의 카운터 비교값이 동일하고, 제1 메시지 타입에 대해서 미리 설정된 값이 1로 설정되고, 제2 메시지 타입에 대해서 미리 설정된 값이 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 제1 메시지 타입의 메시지는 제2 메시지 타입 보다 더 중요한 메시지로 더 많은 횟수로 중계되도록 할 수 있다. 예컨대, 메시지가 더 멀리 퍼지길 원한다면 카운터 값을 천천히 증가시키고, 많이 전파될 필요가 없으면 카운터 값을 더 빨리 증가시킬 수 있다.

또는, 메시지가 릴레이되길 원하는 방향에 따라 미리 설정된 값(또는, counter 증분)이 다를 수 있다. 예컨대, 특정 message는 도로의 방향으로는 멀리 퍼지게 하기 위하여, 상기 도로 방향에 대하여 릴레이할 때에 상기 미리 설정된 값이 1으로 설정하여 카운터 값을 1씩 증가시키고, 도로의 주행 방향과 수직 (수직의 방향으로 +/- X degrees) 방향으로는 미리 설정된 값을 2로 설정하여 카운터 값을 2씩 증가시켜서 릴레이 하여, 특정 방향으로 더 편향하여 릴레이를 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 카운터 정보는 방향 별로 동일한 카운터 비교값을 포함할 수 있다.

한편, 상기 최초 송신 단말, 또는 릴레이 단말은 상기 제1 신호 또는 제2 신호를 전송하기 전 주변 단말과 빔포밍 링크를 형성할 때에 상기 특정 단말로부터 자신의 추정된 위치와 에러 정보(또는, error range)를 수신 받을 수 있다. 상기 최초 송신 단말, 또는 릴레이 단말은 수신 받은 특정 단말의 위치 및 에러 정보에 기초하여 상기 특정 단말에 대한 정확한 빔포밍 방향을 찾기 위한 빔 스윕프(beam sweep)를 결정할 수 있다. 여기서, 에러 정보는 상기 특정 단말의 위치를 추정할 수 있는 특정 영역에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예컨대, 에러 정보는 원, 타원, 삼각형 및 사각형 형태 중 적어도 하나의 형태를 나타내는 파라미터(예컨대, 원점, 반경, 두 초점, 꼭지점 등) 정보를 포함할 수 있다.

도 13은 최초 송신 단말이 전송한 신호가 릴레이되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 13를 참조하면, 릴레이(relaying)되는 횟수(또는, 미리 설정된 카운터 비교값)가 방향(또는, 신호 방향)에 따라 상이하게 설정되어 있다. 도 13을 참조하면, 도로에서 차량이 진행하는 방향과 수평한 방향 (차량 진행 방향을 기준으로 - 45 ~ 45도 방향)으로는 최대 카운터 값(또는, 도 12에서 상술한 카운터 비교값)이 2로 설정되었고, 도로 진행 방향으로는 5로 설정되어 있다. 도 13에서 각 단말은 상기 수신된 적어도 하나의 카운터 정보로부터 수신된 메시지가 현재 차량이 진행하는 방향과 수평한 방향(예컨대, 도 13에서 가로 방향), 차량이 진행하는 방향과 상응한 방향(예컨대, 도 13에서 세로 방향)으로 카운터 값이 몇인지 물리계층 혹은 상위계층 신호(예컨대, 카운터 정보)로 전달 받게 된다

릴레이 단말이 특정 방향으로 상기 수신된 메시지를 릴레이할 때, 상기 릴레이 단말은 해당 방향에 대응하는 카운터 값을 1만큼 증가시켜 전송할 수 있다. 만약 수신 받은 메시지가 상기 특정 방향으로 카운터 값이 최대 카운터 값인 경우(예컨대, 상기 제1 신호에 포함된 카운터 정보에서 상기 특정 방향에 설정된 카운터 값과 카운터 비교값이 동일한 경우) 그 메시지는 더 이상 상기 특정 방향으로 릴레이되지 않아도 된다. 한편, 도 13에서 메시지를 릴레이하는 단말이 어느 한 방향으로만 상기 메시지를 전송하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않으며, 여러 방향으로 상기 메시지를 릴레이 할 수 있다.

릴레이(relaying) 자원의 선택

릴레이 단말은 같은 메시지를 빔(beam)방향에 따라 여러 번 릴레이를 수행할 수 있는데, 각 빔방향 별 자원은 최초 송신 단말에 의해 결정되는 것일 수 있다. 즉, 송신 단말이 릴레이(relaying)될 자원의 위치를 빔방향 별로 수신 단말 (릴레이를 수행할 단말)에게 물리계층 (sidelink control channel) 혹은 상위계층 (MAC or RRC)신호로 지시하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 최초 송신 단말은 자원의 센싱(sensing)을 통하여 또는, 임의적(random)으로 전송 빔별 시간, 주파수 자원을 설정할 수 있는데, 각 홉(hop) 또는 카운터(counter)별로 별도로 지정해줄 수 있다. 이러한 방식은 상기 최초 송신 단말이 릴레이(relaying)을 위한 자원을 지정하여 단말 사이에 SFN 전송을 가능하게 한다. 다만, 이 방식은 최초 송신 단말 관점에서 자원을 선택하기 때문에 수신 단말 관점에서는 최적의 자원이 아닐 수 있다.

이를 해결하기 위해서 릴레이(relaying)을 수행하는 단말이 직접 (방향별 혹은 analog/digital beam별) 센싱(sensing)을 통하여 릴레이(relaying)을 위한 자원을 결정할 수 있다. 구체적으로, 각 홉(hop) 별로 릴레이를 수행하는 단말은 릴레이를 위한 무선 자원을 직접 선택 하기 때문에 홉(hop)별 단말들 사이의 시간, 주파수 자원이 서로 상이할 수 있다.

한편, 상술한 방식은 릴레이를 수행하는 단말들이 분산적으로 자원을 선택하기 때문에 릴레이를 수행할 무선 자원의 양이 홉(hop)이 커짐에 따라 점점 늘어날 수 있다. 이런 점을 고려하여, 상술한 문제를 방지하기 위하여 릴레이를 수행하는 단말이 각 홉(hop)별로 사용할 수 있는 후보 자원 또는 자원 영역이 최초 송신 단말에 의해 정해지거나, 네트웍에 의해 정해질 수 있다. 가령 각 홉(hop)별 메시지의 재송신을 위한 송신 자원이 별도의 자원 영역 (resource pool/group)으로 설정될 수 있다. 예컨대, 미리 설정된 특정 시간/주파수 자원 영역에만 특정 메시지가 송신 또는 릴레이되도록 설정함으로써, 홉(hop)별로 릴레이(relaying)을 수행하는 단말인 릴레이 단말들이 보다 적절한 자원을 선택하여 전송할 수 있고, 일부 단말들 사이에서는 SFN효과를 얻어서 커버리지를 넓히는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 릴레이를 수행하는 릴레이 단말들은 홉(hop)수가 늘어날수록 증가할 수 있으며, 특정 홉(hop)에서 너무 많은 릴레이 단말들이 릴레이(relaying)을 수행하게 된다면, 과도한 무선 자원 사용을 유발할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 각 홉(hop)별 또는 빔(beam)방향 별로 별도의 혼잡 레벨 측정(congestion level measurement) 및/또는 혼잡 제어(congestion control)을 수행하는 방법을 제안한다.

릴레이 단말은 릴레이를 수행하기 전에, 무선 자원 영역을 센싱(sensing)해보고, 전송하기에 적절한 (energy가 일정 임계 미만으로 관찰되고, 다른 단말이 사용하고 있지 않은 것으로 판단할 수 있는) 자원을 선택하는데, 이때 선택할 자원의 양이 해당 홉(hop)의 자원 영역에서 관찰되는 혼잡 레벨(점유된 자원의 비율, 일정 자원 영역 내에 수신 에너지가 일정 임계를 넘는 자원의 비율, Channel busy ratio (CBR))에 따라 변동될 수 있도록 설정하는 것이다. 이때 mmW에서는 빔방향 별로 관찰되는 간섭의 양이 다를 수 있으므로, 혼잡 제어(congestion control)을 위한 측정(예를 들면, 수신 신호의 SNR(signal-to-noise ratio), RSRP(Reference Signal Received Power) 및/또는 RSSI(Received signal strength indication))와 혼잡 제어(congestion control)을 빔방향 별로 별도로 수행하는 방법을 제안한다. 이러한 혼잡 레벨에 따른 릴레이 홉의 가변 동작은 송신 단말이 혼잡 레벨을 측정하여 주변 단말에게 방향별 홉의 최대치 (카운터 비교값)를 시그널링 할 수도 있고, 릴레이 단말들이 자신의 혼잡 레벨을 측정하여 현재수신한 메시지의 릴레이 여부를 결정할 수 있다. 후자의 경우 혼잡 레벨에 따른 최대 릴레이 홉 카운터 (카운터 비교값)가 릴레이 단말도 사전에 알고 있거나 송신 단말 혹은 네트웍에 의해 시그널링 되어야 하며, 가령 혼잡레벨이 일정 임계 이상인 경우에 송신 단말이 지시한 최대 홉 카운터에 소정의 오프셋을 적용한 것을 최대 홉 카운터 (카운터 비교값)로 사용할 수 있다.

릴레이 단말은 상기 제2 신호가 전송되는 상기 적어도 하나의 전송 방향 각각에 대한 무선 자원 영역을 센싱하여 센싱 정보를 획득할 수 있다. 상기 센싱 정보는 상기 제1 신호의 SNR(signal-to-noise ratio), RSRP(Reference Signal Received Power) 및 RSSI(Received signal strength indication) 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. 릴레이 단말은 상기 센싱 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 신호 방향 중 어느 한 방향으로 전송할 제2 신호를 위한 자원을 할당할 수 있다.

예를 들면, 릴레이 단말은 홉(hop)별 사용 가능한 자원 영역이 네트웍 또는 송신 단말에 의해 설정될 수 있는데, 해당 자원 영역에서의 릴레이(relaying)를 수행할 자원의 양은 해당 자원의 혼잡 레벨(congestion level)에 따라 변동된다. 첫 번째 홉(또는, Hop count 1)과 두 번째 홉(또는, hop count 2)에 사용할 자원 영역이 설정되어 있는 경우, 두 번째 홉(또는, hop count 2)에서의 혼잡 레벨(congestion level)이 높다면 해당 자원 풀(resource pool)에서의 재전송을 제한하며, 극단적으로는 릴레이를 수행하지 않는 릴레이 단말이 발생할 수도 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이를 수행하는데 필요한 자원을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면, 이러한 UE #0으로부터의 메시지가 릴레이 되는 것을 나타내는데, 각 홉(hop)별로 별도의 자원 영역에서 별도의 혼잡 제어(congestion control)를 수행하여 각 홉(hop)별로 모든 단말이 릴레이(relaying)를 수행하는 것이 아니라 일정 숫자의 단말만 릴레이(relaying)를 수행하는 실시예를 보여준다.

도 14에서 경우에 따라 서로 다른 두 단말이 같은 시간 주파수 자원을 사용할 수도 있는데, 이를 위하여 서로 다른 두 단말은 같은 RS 시퀀스(RS sequence)와 스크램블 코드(scrambling code), 같은 크기의 주파수 자원을 사용하여야 한다. 이를 위해서 각 홉(hop)별 RS 시퀀스(RS sequence) 생성 ID, 스크램블 시퀀스(scrambling sequence) 생성 ID가 재전송(relaying)되는 메시지에 따라 다르게 설정되는 방식을 제안한다. 이를 위하여 송신 단말은 RS 시퀀스(RS sequence) 생성 ID, 릴레이 수행시 사용되는 자원의 크기 등을 물리계층 혹은 상위계층 신호로 다른 단말에게 시그널링 할 수 있다.

한편, 상기 안테나 패널(antenna panel), 빔방향에 따른 별도의 혼잡 측정(congestion measurement) 및 혼잡 제어(congestion control)방식은 릴레이(relaying)에만 활용할 수 있는 것이 아니라 일반 패킷(packet) 전송에도 활용할 수 있다.

본 발명의 내용이 단말간 직접 통신에만 제한되는 것은 아니며, 상향링크, 혹은 하향링크에서도 사용될 수 있으며, 이때 기지국이나 릴레이 노드(relay node) 등이 상기 제안한 방법을 사용할 수 있다. 상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 발명의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수 도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (혹은 병합) 형태로 구현될 수 도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (혹은 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (e.g., 물리 계층 시그널 혹은 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 가 있다.

도 15는 본 발명에 따른 D2D 통신을 수행하는 단말을 간략하게 도시한 도면이다.

도 15를 참조하면 본 발명에 따른 단말 장치(20)는, 수신장치(21), 전송장치(22), 프로세서(23), 메모리(24) 및 복수개의 안테나(25)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(25)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 송수신기는 수신 장치(21) 및 송신 장치(22)를 포함한다. 수신 장치(21)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 또는, 수신 장치(21)는 다른 단말로부터의 D2D 신호(sidelink 신호)를 수신할 수 있다. 전송장치(22)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 또는, 전송장치(22)는 상기 다른 단말로 D2D 신호(sidelink 신호)를 전송할 수 있다. 프로세서(23)는 단말 장치(20) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(20)의 프로세서(23)는 앞서 설명된 각 실시예들에서 필요한 사항들을 처리할 수 있다.

단말 장치(20)의 프로세서(23)는 그 외에도 단말 장치(20)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(24)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

위와 같은 전송포인트 장치 및 단말 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

또한, 도 15에 대한 설명에 있어서 전송포인트 장치(10)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체, 상향링크 수신 주체, 사이드 링크(sidelink)의 송신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말 장치(20)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말(UE)이 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법에 있어서,
방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 비교값 및 적어도 하나의 카운터 값을 포함하는 카운터 정보 및 메시지를 포함하고, 빔포밍(beamforming)된 제1 신호를 수신하는 단계; 및
서로 상응한 방향에 대해 설정된 상기 적어도 하나의 카운터 비교값 및 상기 적어도 하나의 카운터 값을 비교하여 적어도 하나의 전송 방향을 결정하고, 상기 메시지를 릴레이하기 위한 제2 신호를 상기 적어도 하나의 전송 방향마다 빔포밍하여 전송하는 단계;를 포함하고,
상기 제2 신호는, 상기 적어도 하나의 전송 방향 중 어느 한 방향으로 전송될 때, 상기 적어도 하나의 카운터 값 중에서 전송되는 방향에 대응하는 카운터 값이 미리 설정된 값만큼 변경된 상기 카운터 정보를 포함하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전송 방향은 상기 카운터 비교값과 상기 카운터 값이 서로 상이하게 설정된 방향에 대응하는 방향으로 결정되는 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법
제1항에 있어서,
상기 카운터 비교값은 상기 방향 별로 상이하게 설정된 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 값은 상기 방향 별로 달리 설정된 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 카운터 비교값은 상기 방향 별로 서로 동일한 값으로 미리 설정된 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 신호는 상기 카운터 비교값과 상기 카운터 값이 동일하게 설정된 상기 방향으로는 전송되지 않는 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전송 방향은 상기 제1 신호의 방향과 상응한 방향인 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 카운터 정보는 상기 단말의 물리 계층의 제어 신호 또는 상위 계층의 RRC 신호로 전송되는 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전송 방향에 대한 대한 무선 자원 영역을 센싱한 센싱 정보에 기초하여 상기 제2 신호의 전송을 위한 자원을 할당하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 방법.
무선 통신 시스템에서 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 단말(UE)에 있어서,
송수신기; 및
방향 별로 설정된 적어도 하나의 카운터 비교값 및 적어도 하나의 카운터 값을 포함하는 카운터 정보 및 메시지를 포함하고, 빔포밍(beamforming)된 제1 신호를 수신하도록 송수신기를 제어하고, 서로 상응한 방향에 대해 설정된 상기 적어도 하나의 카운터 비교값 및 상기 적어도 하나의 카운터 값을 비교하여 적어도 하나의 전송 방향을 결정하고, 상기 메시지를 릴레이하기 위한 제2 신호를 상기 적어도 하나의 전송 방향마다 빔포밍하여 전송하도록 상기 송수신기를 제어하는 프로세서;를 포함하고,
상기 제2 신호는, 상기 적어도 하나의 전송 방향 중 어느 한 방향으로 전송될 때, 상기 적어도 하나의 카운터 값 중에서 전송되는 방향에 대응하는 카운터 값이 미리 설정된 값만큼 변경된 상기 카운터 정보를 포함하는 D2D (device-to-device) 릴레이 통신을 수행하는 단말(UE).