KR100774364B1 - 이동통신 시스템에서 중계기 및 이를 이용한 레인징 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 중계기 및 이를 이용한 레인징 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 중계기 및 이를 이용한 레인징 방법에 관한 것이다.
중계기가 도입된 이동통신 시스템에서, 이동 단말이 중계기 영역 안에 있든 없든 상관없이 기지국으로 정확히 데이터를 전송할 수 있도록 원활한 초기 접속 절차 및 주기적 레인징 절차를 수행할 수 있도록 한다. 이를 위해, 레인징 코드가 수신되면 이동 단말로부터 직접 레인징 코드를 수신한 것인지, 중계기를 거쳐 수신된 것인지를 정확히 판단하고, 중계기를 통해 레인징 코드가 기지국으로 전달되었을 경우 이동 단말의 레인징 제어를 수행하는 방법 및 중계기를 제공한다.
따라서, 기지국에 의한 커버리지가 향상되고 데이터 처리량이 개선된다. 또한, 기지국 영역 밖의 이동 단말에 대한 효율적인 전력 제어를 통해 시스템의 성능을 개선할 수 있다.
휴대 인터넷, 중계기, 레인징, 주기적

Description

이동통신 시스템에서 중계기 및 이를 이용한 레인징 방법{Method for ranging with access point and repeater in wireless communication system}
도 1은 일반적인 휴대 인터넷 시스템의 구조도이다.
도 2는 일반적인 휴대 인터넷 시스템에서 레인징 기능을 수행하는 이동 단말의 구조도이다.
도 3a는 일반적인 주기적 레인징 철차의 흐름도이다.
도 3b는 일반적인 초기 접속 레인징 절차의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 구성의 예시도이다.
도 5a 내지 도 d는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 기반 중계기를 위한 대역 할당 IE 포맷의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레인징 응답 메시지가 방송되는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서 레인징 처리 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 중계기 구조도이다.
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 중계기 및 이를 이용한 레인징 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신 시스템의 종류 중 하나인 휴대 인터넷 시스템에서는, 중계기가 채널을 할당받을 영역인 레인징 리전(Ranging Region)의 전력만을 증폭하여 전송하는 경우, 중계기에 있는 다수의 이동 단말이 레인징을 할 때 기지국에서는 이 단말들이 중계기를 통해 레인징 코드를 전송하였는지 아니면 직접 이동 단말로부터 송신된 코드를 수신한 것인지 판단하지 못한다.
레인징을 위한 레인징 코드를 기지국에 전달하는 여러 가지 방법 중 중계기가 레인징 코드에 대한 메시지를 생성하여 기지국으로 보내는 방법도 있다. 이 방법은 기지국이 중계된 레인징 정보 메시지를 수신할 때까지 기다렸다가, 전 프레임에 수신한 레인징 코드와 비교하여 중계 여부를 결정하고, 레인징 응답 메시지 전송 방식을 결정한다.
이때, 중계기가 레인징 정보 메시지를 기지국으로 송신하기 위해서는 해당 중계기 상향 대역에 대한 자원 할당이 전제되어야 한다. 그러므로 중계기의 메시지 전송을 위해 상향 대역에 대하여 고정된 자원 할당이 발생하여, 자원 할당에 따른 지연, 자원 사용에 대한 불필요한 고정 할당에 따른 문제 및 레인징 처리 시간 지연이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동통신 시스템에서 이동 단말이 원활하게 레인징을 수행할 수 있도록 하는 중계기 및 레인징 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징인 레인징 방법은, 이동통신 시스템에서 중계기를 사용하여 이동 단말의 레인징을 수행하는 방법에 있어서,
상기 중계기로부터 레인징 정보 메시지--여기서 레인징 정보 메시지는 레인징 코드를 포함함--를 수신하는 단계; 상기 수신한 렐인징 정보 메시지에 포함된 레인징 코드와 동일한 레인징 코드를 상기 이동 단말로부터 수신하였는지 확인하는 단계; 상기 동일한 레인징 코드를 수신한 경우, 상기 중계기로 레인징 응답 메시지를 방송하는 단계를 포함한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 레인징 방법은, 이동통신 시스템에서 이동 단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 기지국으로 중계하는 레인징 방법에 있어서,
상기 이동 단말로부터 상향링크 프레임을 통하여 제1 레인징 코드가 포함된 레인징 정보 메시지를 수신하고, 상기 제1 레인징 코드를 복사하여 제2 레인징 코드를 생성하는 단계; 상기 제2 레인징 코드를 상기 제1 레인징 코드가 포함된 상기 상향링크 프레임에서 상기 제1 레인징 코드가 위치된 구역을 제외한 다른 구역에 포함시켜 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 레인징 응답 메 시지를 수신하고, 상기 제1 레인징 코드 및 제2 레인징 코드에 대한 레인징 응답 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 중계기는,
이동 단말로부터 수신한 레인징 정보 메시지--여기서 레인징 정보 메시지는 상향 링크 프레임에 포함되어 수신됨--를 수신하는 채널 정보 생성부; 상기 이동 단말로부터 수신한 상향 링크 프레임의 제1 영역에 포함된 제1 레인징 코드를 복사하여 제2 레인징 코드를 생성하는 레인징 코드 복사부; 및 상기 제2 레인징 코드를 상기 상향 링크 프레임의 제2 영역에 할당하는 프레임 할당부를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일반적인 휴대 인터넷 시스템의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 휴대 인터넷 시스템은 크게 기지국(AP: Access Point)(120)에 이동 단말(AT: Accses Terminal)(110)과 외부 에이전트 기능을 수행하는 중계기(PAR: Packet Access Router)(130)가 연결되어 있다.
이때 기지국(120)은 BBS(BaseBand Subsystem)(121), ATS(Access Traffic Subsystem)(122), ACS(Access Controller Subsystem)(123), 이더넷 스위치(ES: Ethernet Switch)(124)로 구성되어 있다. BBS(121)는 무선 구간 송수신 기능을 수행하며, ATS(122)는 트래픽 처리 및 무선링크 송수신 제어를 수행한다. ACS(122)는 각 이동 단말(110)의 자원을 관리할 뿐만 아니라 셀 관리도 수행하며, 이더넷 스위치(124)는 이동 단말(110)로부터 보낼 수 있는 데이터 프레임 중 상대방 주소를 읽어 해당 AT에만 데이터 프레임을 전송할 수 있도록 한다. 이때 이더넷 스위치(124)는 중계기(130)와 ATS(122) 및 ACS(123)를 연결한다.
다음은 일반적인 휴대 인터넷 시스템에서 레인징 기능을 수행하기 위한 이동 단말(110)의 구조에 대하여 도 2를 참조로 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 휴대 인터넷 시스템에서 레인징 기능을 수행하는 이동 단말의 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 휴대 인터넷 시스템에서 레인징 기능을 수행하기 위해서 이동 단말(110)은 중앙 처리부(111), MAP을 처리하는 MAP 처리부(112) 및 레인징 파라미터를 조정하는 모뎀부(113)를 포함하며, 중앙 처리부(111)는 트래픽 처리부(111-1), MAC 제어부(111-2), MAC 헤더 처리 및 프레그멘테이션부(111-3)를 포함한다.
여기서, MAC 제어부(111-2)는 기지국(120)으로 방송되는 사용자 데이터 문 서(UDD: User Data Document)를 통해서 레인징 수행을 위한 CDMA(code division multiple access) 코드 및 백 오프(back off) 파라미터를 획득한다. 그리고 상향 링크 맵(UL-MAP)을 처리하는 MAP 처리부(112)로부터 레인징 수행을 위해 할당된 자원에 대한 정보를 수신한다. 이를 바탕으로 MAC 제어부(111-2)는 CDMA 코드 및 이를 전송하기 위한 자원 정보를 모뎀부(113)에 전달하여 CDMA 코드를 기지국(120)에 직접 또는 중계기(130)를 거쳐 기지국(120)에 전송한다.
이동 단말(110)은 일정 시간 내에 기지국(120)으로부터 CDMA 코드에 대한 응답(CDMA allocation IE)을 수신한다. 기지국(120)으로부터 수신한 코드가 자신이 보낸 코드와 일치하면 대역 요청 헤더를 기지국(120)으로 직접 또는 중계기(130)를 거쳐 기지국(120)으로 보낼 수 있다. 만약 이동 단말(110)이 기지국(120)에 전송한 대역 요구 코드에 대한 응답이 미리 정해진 응답 시간을 초과하면, 백 오프 후 대역 요청 헤더를 기지국(120)에 재전송한다. 기지국(120)은 수신한 대역 요청 헤더를 분석하여 상향 링크 대역을 할당한다.
다음은 이동 단말(110)과 기지국(120)간에 이루어지는 레인징 절차에 대하여 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하기로 한다. 도 3a는 주기적인 레인징 절차에 대한 흐름이며, 도 3b는 초기 접속 레인징 절차에 대한 흐름이다. 주기적 레인징은 이동 단말(110)이 이동함에 따라 변화하는 전력, 타이밍 및 주파수 오프셋을 조정하기 위하여 일정 시간 단위로 수행된다.
도 3a는 일반적인 주기적 레인징 철차의 흐름도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 이동 단말(110)은 기지국(120)으로부터 상향링크 채널 기술자(UCD: Uplink Channel Descriptor) 메시지를 수신하고, UCD 메시지로부터 주기적인 레인징에 사용되는 레인징 코드와 모듈레이션 및 코딩 정보를 알아낸다. 또한, 이동 단말(110)은 기지국(120)으로부터 UL-MAP(상향 링크 맵)을 수신(S10)하고, UL-MAP으로부터 주기적인 레인징에 사용되는 레인징에 채널과 레인징 슬롯을 알아낸다.
이동 단말(110)은 주기적인 레인징 코드 집합 중 임의의 한 코드를 선택해 임의의 한 레인징 슬롯에 전송(S11)한다. 기지국(120)은 이동 단말(110)이 전송한 레인징 코드를 식별하면, 수신한 레인징 코드 및 해당 레인징 슬롯, 그리고 타이밍/주파수/전력 조정 파라미터를 레인징 응답(RNG_RSP) 메시지를 통해 브로드캐스팅(S13)한다.
이동 단말(110)은 자신이 송신한 레인징 코드 및 레인징 슬롯과 일치하는 레인징 응답 메시지를 통해 타이밍/주파수/전력 오프셋을 조정한다. 하기 도 4에서 설명한 초기 레인징 과정에서는 한 레인닝 슬롯이 두 개의 심볼로 구성되나, 주기적인 레인징 과정에서는 한 레인징 슬롯이 하나의 심볼로 구성된다.
이때, 이동 단말(110)은 일정 시간 내에 DL-MAP의 IE들 중 기지국(120)으로부터 방송 메시지 할당 IE를 발견하면, 해당 버스트를 수신하여 레인징 응답 메시지 중 자신이 보낸 레인징 코드와 레인징 응답 메시지에 포함되어 있는 레인징 코드를 비교한다. 비교 결과 동일한 레인징 코드가 포함되어 있는 방송 메시지 할당 IE를 발견하면, 해당 메시지에 대하여 레인징 제어를 수행한다. 만약 일정 시간동안 동일한 레인징 코드를 포함한 레인징 응답 메시지를 발견하지 못하면, 이동 단 말(110)은 백오프 후 레인징 코드를 재전송(S13)한다.
한편, 기지국(120)이 전송하는 레인징 응답 메시지의 상태값이 계속(Continue)을 나타내면, 이동 단말(110)은 상태값을 '계속'으로 저장한다. 이때 기지국(120)은 다음 UL-MAP의 전송시 이동 단말(110)에 대한 주기적 레인징 절차를 반복하게 된다. 따라서 기지국(120)은 이동 단말(110)로 UL-MAP을 전송하며, 이동 단말(110)은 UL-MAP으로부터 주기적인 레인징에 사용되는 레인징 채널과 레인징 슬롯을 알아낸다.
그러나, 기지국(120)이 전송하는 레인징 응답 메시지의 상태값이 성공(Success)를 나타내면, 이동 단말(110)은 상태값을 '성공'으로 저장하여 해당 레인징 응답 메시지를 이동 단말(110)로 방송(S14)한다. 이때 기지국(120)은 이동 단말(110)에 대한 주기적 레인징 절차를 종료하게 된다. 한편, 주기적 레인징은 이동 단말(110)이 데이터 전송시 주기적으로 실시하게 되므로, 기지국(120)과 이동 단말(110)은 미리 정해진 소정의 시간 간격마다 주기적 레인징 절차를 반복한다.
다음은 초기 전송 레인징 절차에 대해 도 3b를 참조로 설명하기로 한다.
도 3b는 일반적인 초기 접속 레인징 절차의 흐름도이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 이동 단말(110)과 기지국(120)간에 시스템 동기가 획득되면, 기지국(120)은 이동 단말(110)로 DL-MAP메시지를 전송한다. 기지국(120)은 DL-MAP 메시지를 송신한 후 이동 단말(110)로부터 UCD 메시지를 송신한다. 여기서 UCD 메시지는 사용되는 업 링크 채널 식별자, 기지국(120)에서 카운트되는 상향링크 물리 채널의 미니 슬롯의 크기, 초기 백오프 윈도우 크기, 최종 백 오프 윈도우 크기 등의 정보를 포함하고 있다.
그 후, 기지국(120)은 UCD 메시지를 이동 단말(110)로 송신한 후 이동 단말(110)로 UL-MAP 메시지를 송신(S20)한다. 기지국(120)으로부터 UL-MAP 메시지를 수신한 후 이동 단말(110)은 초기 레인징에 사용되는 레인징 코드들과 변조 방식 및 코딩 방식 정보와 레인징 채널 및 레인징 슬롯을 인식할 수 있다. 이동 단말(110)은 초기 레인징에 사용되는 레인징 코드 중 랜덤하게 한 레인징 코드를 선택하여 기지국(120)으로 전송하고, 선택한 레인징 슬롯을 통해 선택한 레인징 코드를 기지국(120)으로 송신(S21)한다. S21 단계에서 레인징 코드를 송신하는 송신 전력은 최소 송신 전력 레벨을 가진다.
기지국(120)은 이동 단말(110)로부터 임의의 레인징 슬롯을 통해 임의의 레인징 코드를 수신하면, 레인징 코드 수신에 성공하였음을 알리는 성공 정보인 레인징 응답 메시지를 이동 단말(110)로 전송(S22)한다. 또한, 기지국(120)은 이동 단말(110)로 이동 단말(110)을 위한 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 포함하는 UL-MAP 메시지를 전송(S23)한다. 여기서, CDMA 할당 정보 엘리먼트에는 이동 단말(110)이 레인징 요청 메시지를 송신할 상향 링크 대역폭이 포함되어 있다.
기지국(120)으로부터 UL-MAP 메시지를 수신한 이동 단말(110)은 UL-MAP 메시지에 포함되어 있는 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 검출하고, 이를 토대로 업링크 대역폭을 사용하여 레인징 코드를 포함하여 레인징 요청 메시지를 기지국(120)으로 송신(S24)한다. 이동 단말(110)로부터 레인징 요청 메시지를 수신한 기지국(120)은 메시지를 성공적으로 수신하였음을 알리기 위하여 상태값을 '성공'으로 한 후 이를 포함한 레인징 응답 메시지를 이동 단말(110)로 송신(S25)한다.
상기에서 설명한 일반적인 레인징 절차는 중계기를 통하지 않고서 이동 단말(110)과 기지국(120) 간에 레인징이 수행되는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 휴대 인터넷 시스템의 커버리지 향상과 데이터 처리량 증가를 위해 중계기(130)가 도입된 시스템에서 레인징을 수행하는 방법에 대해 제공한다. 이를 위해 먼저 이동 단말(110)의 레인징 동작을 위한 중계기(130)를 포함한 셀 구성에 대하여 도 4를 참조로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀 구성의 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템 내 중계기(130)는 리피터(repeater)나 증폭(amplifier and forward)만의 기능을 수행하여 단순히 셀 커버리지의 영역을 확장하는 것뿐만 아니라, 데이터 처리량의 개선을 위해 중계기(130) 영역 안의 이동 단말(110)을 관리할 수 있는 기능을 포함한다. 도 5의 중계기(130)에 의해 기존 MMR-BS(멀티홉 BS)의 커버리지가 확장됨을 알 수 있다.
그러나, 휴대 인터넷 시스템의 커버리지 향상과 처리량 개선을 위해서는 중계기(130)가 단순히 무선 구간의 데이터를 증폭하여 전송하는 것만이 아닌, 기지국(120)과 이동 단말(110)간의 효율적인 데이터 송/수신 외에도 이동 단말(110)의 이동에 따른 상태 관리를 수행하여 중계기(130)가 없는 기존 휴대 인터넷 시스템이 가지는 한계점을 해결하고 개선된 성능을 보일 수 있도록 해야 한다.
그러므로, 본 발명의 실시예에서는 중계기(130)가 도입된 휴대 인터넷 시스 템에서, 이동 단말(110)이 중계기(130) 영역 안에 있든 없든 상관없이 기지국(120)으로 정확히 데이터를 전송할 수 있도록 원활한 초기 접속 및 주기적 레인징 절차를 수행할 수 있다. 이와 같은 레인징 절차를 수행하기 위해서는 레인징 코드 전송 방식에 관련된 개선된 프레임 구조가 요구되며, 이때의 프레임 구조에 대해서는 하기에서 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에서는 여러 개의 중계기를 거치지 않는 기지국(120), 중계기(130), 이동 단말(110)의 2홉(hop)을 기준으로 설명하며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 구조도이다.
도 5a 내지 도 5d에 도시된 사항을 간략하게 살펴보면, 도 5a는 중계기(130)가 상향링크 프레임을 검색하여 이동 단말(110)이 올린 레인징 코드를 찾고, 찾아진 레인징 코드의 복사본인 레인징 코드를 같은 프레임내 포함시켜, 중계기(130)용 레인징 구역에서 상기 프레임을 기지국(120)으로 송신하는 것을 나타내었다. 도 5b는 기지국(120)에서 수신한 레인징 코드에 대한 레인징 응답 메시지를 이동 단말(110)로 송신하는 단계를 나타내었다. 도 5c는 중계기(130)에서 레인징 응답 메시지를 수신한 후, 이동 단말(110)로부터 수신한 레인징 코드에 대한 채널 측정 결과에 따른 레인징 제어 정보를 이용하여 레인징 응답 메시지를 갱신/송신하는 것을 나타내었으며, 도 5d는 이동 단말(110)이 수정된 레인징 응답 메시지를 수신하여 타이밍/주파수/전력 조절을 수행함을 나타내었다.
휴대 인터넷 시스템의 이동 단말(110)에서 레인징 코드가 통해 기지국(120) 으로 전송될 때, 이동 단말(110)이 직접 레인징 코드를 상향 링크로 전송한 것인지, 아니면 중계기(130)를 거쳐서 전송된 것인지를 기지국(120)이 판단하기 위해서는 우선 레인징 코드에 대한 판단 근거가 필요하다. 따라서 도 5a에 도시된 바와 같이, 중계기(130)가 상향링크 프레임에 이동 단말(110)이 올린 레인징 코드를 검색하여, 동일한 레인징 코드로 복사한 후 같은 프레임에서 공간을 달리하여 중계한다.
즉, 이동 단말(110)이 레인징 코드를 전송할 때 중계기(130)를 통해 전송한다면, 중계기(130)는 자신의 레인징 코드를 이동 단말(110)과 동일한 코드로 전송한다. 이를 토대로 기지국(120)은 전송된 두 개의 동일한 레인징 코드를 파악하여 이동 단말(110)이 중계기(130) 영역 안에 있음을 알 수 있다.
이 때, 두 개의 동일 레인징 코드는 동일 프레인 내에 존재하여야 하며, 이동 단말(110)의 레인징 코드와 중계기(130)의 레인징 코드는 서로 다른 공간에 할당되어 구별이 가능해야 한다. 다시말해, 중계기(130)는 프레임 내 별도의 중계용 레인징 구역에 수신한 레인징 코드와 동일한 코드 번호를 갖는 레인징 코드를 송신하며, 중계기(130) 중계용 레인징 구역에 대한 레인징 구역 할당 정보는 상향링크-MAP IE(Information Element)를 통해 획득한다.
다음 도 5b에 도시된 바와 같이, 중계기(130)가 기지국(120)으로부터 수신한 레인징 코드에 대한 레인징 응답 메시지를 이동 단말(110)로 송신한다. 즉, 기지국(120)이 중계기(130)로 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 방송함과 동시에 중계를 위한 중계 대역을 할당하면, 중계기(130)는 중계 대역을 토대로 레인징 응답 메시 지를 기지국(120)으로부터 수신한다. 그 후 저장하고 있던 레인징 코드에 대한 레인징 제어 정보를 이용하여 레인징 응답 메시지를 수정한 후 이동 단말(110)로 방송한다.
그 후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 중계기(130)에서 레인징 응답 메시지를 수신한 후, 이동 단말(110)로부터 수신한 레인징 코드에 대한 채널 측정 결과와, 그에 따른 레인징 제어 정보를 사용하여 레인징 응답 메시지를 갱신하고 기지국(120)으로 송신한다. 즉, 데이터를 수신한 중계기(130)는 이동 단말(110)의 채널 정보 및 상태 정보를 생성하여 상향 프레임에 실어 기지국(120)으로 전송한다.
이때, 이동 단말(110)이 초기 접속인 경우, 기지국(120)은 레인징 요청 메시지를 위한 상향 대역 및 중계 대역을 중계기(130)에 할당하고, 중계기(130)는 할당된 상향 대역 및 중계 대역을 통해 이동 단말(110)을 중계한다. 이를 위해 중계기(130)가 레인징 코드를 올리기 위한 중계 레인징 구역 할당을 위한 맵 IE(Information Element)에 대하여 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 기반 중계기를 위한 대역 할당 IE 포맷의 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 대역 할당 IE 포맷은 4비트의 확장된 UIUC(Uplink Interval Usage Code, 상향링크 간격 사용 코드), 4비트의 길이, 8비트의 OFDMA 심볼 오프셋(symbol offset), 7비트의 서브 채널 오프셋(subchannel offset), 7비트의 OFDMA 심볼 번호, 7비트의 서브 채널 번호, 2비트의 레인징 방법 및 1비트의 레인징 지시자(dedicated ranging indicator)를 포함한다. 여기서, 대역 할당 IE 포 맷의 각 요소들은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그 후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 이동 단말(110)이 수정된 레인징 응답 메시지를 중계기(130)로부터 수신하여 타이밍, 주파수 또는 전력 조절을 수행한다.
다음은 상기에서 설명한 바와 같이, 레인징 방법에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 먼저, 레인징 응답 메시지가 방송되는 절차에 대하여 도 7을 참조로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레인징 응답 메시지가 방송되는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기지국(120)은 이동 단말(110) 또는 중계기(130)로부터 레인징 정보 메시지를 수신(S100, S105)한다. 여기서 레인징 정보 메시지는 상향 링크 프레임에 포함되어 기지국(120)에 의하여 수신되며, 레인징 코드가 포함되어 있다. 이때, 설명의 편의상 이동 단말(110)로부터 직접 레인징 정보 메시지를 수신할 때의 레인징 코드는 제1 레인징 코드로, 중계기(130)로부터 레인징 정보 메시지를 수신할 때의 레인징 코드는 제2 레인징 코드라 지칭한다.
레인징 정보 메시지를 수신한 기지국(120)은 메시지 내에 레인징 코드를 확인(S110)하고, 레인징 정보 메시지를 전송한 주체를 확인(S120)한다. 즉, 레인징 정보 메시지에 제1 레인징 코드와 제2 레인징 코드가 모두 포함되어 있을 경우, 레인징 정보 메시지를 전송한 주체는 중계기(130)인 것으로 확인하고, 제1 레인징 코드만이 포함되어 있는 경우에는 레인징 정보 메시지를 전송한 주체는 이동 단 말(110)인 것으로 확인한다.
만약 이동 단말(110)이 레인징 정보 메시지를 전송한 경우라면, 휴대 인터넷 시스템에 기재되어 있는 바와 같이 통상의 레인징 절차를 수행(S130)한다. 그러나, 중계기(130)가 레인징 정보 메시지를 전송한 경우라면, 기지국(120)은 중계기(130)를 통해 이동 단말(110)의 레인징을 중계할지 여부를 판단(S140)한다. 중계 여부의 판단은 하기 도 8에서 상세히 설명하기로 한다.
S140 단계에서 판단한 결과, 중계기(130)를 통해 이동 단말(110)의 레인징을 중계하지 않을 경우, 상기 S130 단계와 같이 통상의 레인징 절차를 수행한다. 그러나 중계기(130)를 통해 이동 단말(110)의 레인징을 중계할 경우, 중계 대역을 할당(S150)하고, 중계 대역에 관한 정보를 포함한 레인징 응답 메시지를 중계기(130)로 방송(S160)한다.
다음은 상기 레인징 중계 여부를 판단하는 단계를 포함하여, 기지국(120)에서 수행하는 레인징 처리 방법에 대하여 도 8을 참고로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서 레인징 처리 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 기지국(120)은 먼저 레인징 코드에 대한 CDMA 할당을 수행하기 전에, 중계기(130) 대역 요구 공간에 중계기(130)가 보낸 코드가 있는지 여부를 확인(S200)한다. 만약 코드가 없다면 일반적인 IEEE 802.16 기술서에 기재된 바와 같이 레인징을 수행한다. 그러나, 중계기(130)가 보낸 코드가 있다면, 기지국(120)은 이동 단말(110)의 레인징 코드들을 검색(S210)한다.
만약 동일한 레인징 코드가 이동 단말(110) 영역에서 발견되면, 기지국(120)은 레인징 코드의 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio, 캐리어 대 간섭 잡음비) 값을 비교하여 중계기(130)를 거쳐 데이터를 전송하는 것이 좋은지 여부를 판단한다. 즉, 제1 레인징 코드의 CINR 값과 제2 레인징 코드의 CINR 값을 비교(S220)한다.
CINR 값들의 비교를 통해, 중계기(130)를 거치지 않고 데이터를 전송하는 것이 좋다고 판단(예를 들어, 제1 레인징 코드의 CINR 값 < 제2 레인징 코드의 CINR 값인 경우)되면, 레인징 응답 메시지를 이동 단말(110)로 직접 방송(S230)한다. 이때, 레인징 응답 메시지의 CID는 0xFFFF와 같은 형태로 설정되어 일반적인 방송 메시지임을 알려준다.
그러나, 중계기(130)를 거쳐 데이터를 전송하는 것이 좋다고 판단(예를 들어, 제1 레인징 코드의 CINR 값 > 제2 레인징 코드의 CINR 값인 경우)되면, 레인징 응답 메시지의 방송과 중계를 위한 대역을 할당하고, 할당된 대역을 통해 레인징 응답 메시지를 중계기(130)로 방송(S260)한다. 여기서, 중계가 결정된 레인징 응답 메시지는 일반 방송 아이디가 아닌 별도의 중계기(130)를 위한 방송 아이디를 이용하여 방송한다.
이때, 중계기(130)를 위한 방송 아이디는 현재 규격에 정의된 멀티캐스팅 아이디 영역에서 선택, 지정할 수 있다. 이 후, 중계기(130)는 중계용 방송 아이디를 갖는 레인징 응답 메시지에 대해서, 이전 프레임에 수신했던 관련 레인징 코드를 검색하고, 측정 채널 상태에 따라 상세 필드를 수정한다. 그 후 수정된 레인징 응 답 메시지를 할당된 중계 대역 구간에 방송한다. 이후, 기지국(120)은 이동 단말(110)로부터의 제1 레인징 코드와 중계기(130)로부터의 제2 레인징 코드의 정보들을 삭제하고(S240, S250) 다음의 레인징 코드를 수신할 준비를 한다.
만약, 이동 단말(110)이 초기 접속 레인징 코드를 송신하였을 경우, 기지국(120)은 레인징 요청 메시지를 이동 단말(110)로 송신하고, 이동 단말(110)에 대한 레인징을 중계하기 위한 상향 대역을 할당(S270)한다. 이동 단말(110)에서 초기 접속 버스트를 송신하면, 이를 중계하는 중계기(130)는 초기 접속 레인징 요구 메시지와 함께 이동 단말(110)-중계기(130)간 채널 측정 보고 메시지를 기지국(120)으로 송신한다.
이때, 기지국(120)은 중계기(130)에서 올라온 단말/중계기간 채널 측정 보고를 바탕으로, 적정 AMC 레벨을 적용하여 이동 단말(110)의 전력 제어를 유도할 수 있으며, 중계기(130) 영역 안에 있는 이동 단말(110)의 상태를 알 수 있다.
상기에서 설명한 동작을 위해, 본 발명의 실시예에 따른 중계기(130)의 구조에 대하여 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 중계기 구조도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 중계기(130)는 채널 정보 생성부(131), 코드 복사부(132) 및 프레임 할당부(133)를 포함한다.
채널 정보 생성부(131)는 이동 단말(110)로부터 레인징 정보 메시지를 수신하여, 이동 단말(110)의 채널 정보 및 상태 정보를 생성한다. 코드 복사부(132)는 이동 단말(110)로부터의 레인징 코드를 복사하여 레인징 코드를 생성하며 프레임 할당부(133)는 복사한 제2 레인징 코드를 상향 링크 프레임 내의 다른 공간(도 5a의 R-Rng Region)에 할당한다.
여기서, 전술한 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
전술한 실시예에 따르면, 이동통신 시스템에서 레인징 코드를 이용하여 중계기가 레인징 제어를 수행함으로써, 기지국에 의한 커버리지가 향상되고 데이터 처리량이 개선된다.
또한, 기지국 영역 밖의 이동 단말에 대한 효율적인 전력 제어를 통해 시스템의 성능을 개선할 수 있다.

Claims (15)

  1. 이동통신 시스템에서 중계기를 사용하여 이동 단말의 레인징을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 중계기로부터 레인징 정보 메시지--여기서 레인징 정보 메시지는 레인징 코드를 포함함--를 수신하는 단계;
    상기 수신한 렐인징 정보 메시지에 포함된 레인징 코드와 동일한 레인징 코드를 상기 이동 단말로부터 수신하였는지 확인하는 단계;
    상기 동일한 레인징 코드를 수신한 경우, 상기 중계기로 레인징 응답 메시지를 방송하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    싱기 레인징 응답 메시지를 방송하는 단계는,
    상기 이동 단말의 레인징을 중계할 대역을 할당할지 판단하는 단계;
    상기 중계기를 통하여 상기 이동 단말에 레인징을 중계하기 위한 대역을 할당하는 경우, 상기 중계기에 레인징 중계 대역을 할당하는 단계; 및
    상기 할당된 중계 대역에 관한 정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 상기 중계기로 방송하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중계기에 레인징 중계 대역을 할당할지 판단하는 단계는,
    상기 레인징 정보 메시지가 상기 이동 단말로부터 전송한 제1 레인징 코드와 중계기로부터 전송한 제2 레인징 코드를 포함하고 있고, 상기 제1 및 제2 레인징 코드를 추출하는 단계;
    상기 추출된 제1 레인징 코드의 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)과, 상기 제2 레인징 코드의 CINR을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 중계 대역 할당 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 레인징 코드의 CINR이 상기 제1 레인징 코드의 CINR보다 작은 경우, 상기 중계기의 중계를 결정하고, 상기 중계기에 레인징 중계 대역을 할당하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 레인징 코드의 CINR이 상기 제1 레인징 코드의 CINR보다 큰 경우, 방송 메시지임을 나타내는 아이디를 포함하는 레인징 응답 메시지를 생성하여 상기 이동 단말로 방송하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동일한 레인징 코드를 확인하는 단계는,
    상기 레인징 정보 메시지의 동일한 프레임 내에 상기 제1 레인징 코드와 상기 제2 레인징 코드가 모두 포함되어 있는 경우 상기 레인징 정보 메시지는 상기 중계기로부터 수신한 것으로 판단하는 레인징 방법.
  7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 할당된 레인징 중계 대역에 관한 정보는 상향 링크 맵(UL-MAP)의 CDMA(code division multiple access) allocation IE(information element)에 포함되는 레인징 방법.
  8. 이동통신 시스템에서 이동 단말로부터 수신한 레인징 정보 메시지를 기지국으로 중계하는 레인징 방법에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 상향링크 프레임을 통하여 제1 레인징 코드가 포함된 레인징 정보 메시지를 수신하고, 상기 제1 레인징 코드를 복사하여 제2 레인징 코드를 생성하는 단계;
    상기 제2 레인징 코드를 상기 제1 레인징 코드가 포함된 상기 상향링크 프레 임에서 상기 제1 레인징 코드가 위치된 구역을 제외한 다른 구역에 포함시켜 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및
    상기 기지국으로부터 레인징 응답 메시지를 수신하고, 상기 제1 레인징 코드 및 제2 레인징 코드에 대한 레인징 응답 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지를 상기 이동 단말로 전송하는 단계는,
    상기 레인징 응답 메시지 이전에 수신한 레인징 코드--여기서 레인징 코드는 중계기의 초기화를 위해 상기 기지국으로부터 상기 중계기로 전달된 레인징 코드임--를 검색하여 상기 레인징 응답 메시지를 갱신한 후 상기 이동 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 레인징 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 전송된 레인징 응답 메시지는 상기 이동 단말의 레인징 중계를 위한 레인징 중계 대역 정보를 포함하고, 상기 중계기는 상기 대역 정보를 상기 이동 단말로 전송하는 레인징 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 수신한 상기 레인징 정보 메시지로부터 상기 단말의 채널 정보를 생성하여 상기 기지국으로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 레인징 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 레인징 코드는 상기 프레임의 가장 뒤에 할당되는 레인징 방법.
  13. 이동 단말로부터 수신한 레인징 정보 메시지--여기서 레인징 정보 메시지는 상향 링크 프레임에 포함되어 수신됨--를 수신하는 채널 정보 생성부;
    상기 이동 단말로부터 수신한 상향 링크 프레임의 제1 영역에 포함된 제1 레인징 코드를 복사하여 제2 레인징 코드를 생성하는 레인징 코드 복사부; 및
    상기 제2 레인징 코드를 상기 상향 링크 프레임의 제2 영역에 할당하는 프레임 할당부
    를 포함하는 중계기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역과 다른 영역인 중계기.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 상향 링크 프레임의 가장 뒤에 위치하는 중계기.
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