KR100927308B1 - 통신 시스템 - Google Patents

통신 시스템

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KR100927308B1
KR100927308B1 KR1020070090107A KR20070090107A KR100927308B1 KR 100927308 B1 KR100927308 B1 KR 100927308B1 KR 1020070090107 A KR1020070090107 A KR 1020070090107A KR 20070090107 A KR20070090107 A KR 20070090107A KR 100927308 B1 KR100927308 B1 KR 100927308B1
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마이클 존 빔스 하트
유에펭 저우
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 송신 방법으로서, 시스템은 가입자국, 기지국, 및 하나 이상의 중계국들의 형태의 중간 장치를 구비하고, 가입자국 및 기지국은 중간 장치를 경유하여 정보를 송신하고 수신하도록 구성되며, 적어도 가입자국은 시스템에 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스를 수행할 것이 요구된다. 방법은, 중간 장치에서, 예를 들어, 가입자국으로부터 레인징 코드를 수신하는 것에 의해, 가입자국이 중간 장치와 함께 네트워크 진입 프로세스를 개시하였는지의 여부를 판정하는 단계를 구비한다. 그러한 판정시에, 중간 장치는, 가입자국과 함께 네트워크 진입 프로세스를 계속해서 수행하면서, 기지국에 그 사실을 통지한다. 기지국은, 기지국으로부터 중간 장치로 실시되는 안내 프로세스의 일부로서, 중간 장치로의 리턴 메시지로써 응답하고, 그에 따라, 중간 장치는 네트워크 진입 프로세스의 완료를 관리할 수 있다. 방법은 IEEE 802.16(WiMAX)와 같은 표준들에 기초한 멀티-홉 무선 시스템들과 특별한 관련을 가진다.

Description

통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 패킷 기반의 무선 및 다른 통신 시스템들에서의 멀티-홉 기술들의 사용에 관한 것이다.
최근, 패킷 기반의 무선 및 다른 통신 시스템들에서 멀티-홉 기술들을 이용하는 것에 상당한 관심이 있는데, 이것은 그러한 기술들이 커버리지 범위의 확장과 시스템 용량(처리율)의 증가를 모두 가능하게 할 것이기 때문이다.
멀티-홉 통신 시스템에서, 통신 신호들은 발신 장치로부터 하나 이상의 중간 장치들을 경유하여 착신 장치에 이르는 통신 경로를 따라 통신 방향으로 송신된다. 도 1은 (3G 통신 시스템들의 맥락에서는 "노드-B(NB)"로서 공지되어 있는) 기지국(BS), (중계국(RS)으로도 공지되어 있는) 중계 노드(RN), 및 (이동국(MS) 또는 가입자국(SS)으로 공지되어 있고, 이하에서 이러한 유형의 UE를 기리키기 위하여 MS 또는 MS/SS의 약칭이 사용되는) 사용자 장비(UE)의 아이템을 구비하는 단일-셀 2-홉 무선 통신 시스템을 예시한다. 신호들이 다운링크(DL)를 통해 기지국으로부터 중계 노드(RN)를 경유하여 수신지 사용자 장비(UE)로 송신되는 경우, 기지국은 발신국(S)을 의미하고 사용자 장비는 착신국(D)을 의미한다. 통신 신호들이 업링크(UL)를 통해 사용자 장비(UE)로부터 중계 노드를 경유하여 기지국으로 송신되는 경우, 사용자 장비는 발신국을 의미하고 기지국은 착신국을 의미한다. 후자의 통신 형태는, 네트워크 진입 절차의 일부로서 그 자신을 기지국에(그리고 결과적으로 네트워크에) 식별시키기 위해 사용자 장비에 의해 송신되는 신호들을 포함한다. 이것은 이하에서 설명될 것처럼, 본 발명에 특히 관련된다.
중계 노드는 중간 장치의 일례이고, 발신 장치로부터 데이터를 수신하도록 동작할 수 있는 수신기; 및 이 데이터 또는 그것에 관한 파생물(derivative)을 착신 장치로 송신하도록 동작할 수 있는 송신기를 구비한다.
간단한 아날로그 중계기들 또는 디지털 중계기들이 데드 스폿들(dead spots)에서의 커버리지를 향상시키거나 제공하기 위한 중계 장치들(relays)로서 사용되어 왔다. 그것들은 발신국 송신과 중계기 송신 사이의 간섭을 방지하기 위해 발신국과는 상이한 송신 주파수 대역에서 동작하거나 발신국으로부터 송신이 없는 때에 동작할 수 있다.
도 2는 중계국들에 대한 다수 용례들을 예시한다. 고정 인프라스트럭처의 경우, 중계국에 의해 제공되는 커버리지는, 다른 물체들의 그늘 하에 있거나, 기지국의 정규 범위 내에 있음에도 불구하고 기지국으로부터 충분한 강도의 신호를 수신할 수 없는 이동국들에게 통신 네트워크로의 액세스를 허용하는 "인필(in-fill)"일 수 있다. 이동국이 기지국의 정규 데이터 송신 범위를 벗어날 때 중계국이 액세스를 허용하는 "범위 확장(range extension)"도 도시되어 있다. 도 2의 오른쪽 상단에 도시된 인필의 일례는, 지면 위에, 지면에, 또는 지면 아래에 위치할 수 있는 빌딩 내에서의 커버리지 신장을 허용하기 위해 노매딕(nomadic) 중계국을 배치하고 있다.
다른 용례들은, 사건 또는 비상 사태/재해가 발생한 동안에 액세스를 제공하여 일시적인 커버 효과를 가져오는 노매딕 중계국들이다. 도 2의 오른쪽 하단에 도시된 마지막 용례는 차량에 배치된 중계 장치를 이용한 네트워크에의 액세스를 제공한다.
중계 장치들은, 후술하는 바와 같이, 통신 시스템의 이득을 향상시키기 위해 발전된 송신 기술들과 함께 사용될 수도 있다.
무선 통신의 경우 공간을 통해 이동함에 따라 산란 또는 흡수되고, 이로 인해 전파 손실 또는 "경로 손실"의 발생이 발생되어, 신호 강도가 떨어진다는 것이 공지되어 있다. 송신기와 수신기 간의 경로 손실에 영향을 미치는 팩터들로는 송신기 안테나 높이, 수신기 안테나 높이, 반송파 주파수, 클러터 유형(도시, 교외, 시골), 지형학적 세부 사항들, 예컨대 높이, 밀도, 격리 거리(separation), 지세 유형(언덕, 평지)을 들 수 있다. 송신기와 수신기 간의 경로 손실(L(dB))은 다음의 수학식 A에 의해 모델링될 수 있는데,
[수학식 A]
여기에서, d(미터)는 송신기와 수신기 간의 격리 거리이고, b(db) 및 n은 경로 손실 파라미터들이며, 절대적 경로 손실은 l=10(L/10)으로써 주어진다.
간접 링크 상에서 겪는 절대적 경로 손실들의 합(SI + ID)이 직접 링크 상에서 겪는 경로 손실(SD)보다 작을 수 있다. 다시 말해, 다음의 수학식 B가 성립될 수 있다.
[수학식 B]
따라서, 단일 송신 링크를 2개(또는 그 이상)의 좀더 짧은 송신 세그먼트들로 분할하는 것은, 경로 손실 대 거리 사이의 비선형 관계를 이용한다. 수학식 A를 이용한 경로 손실의 간단한 이론적 분석으로부터, 신호가 발신 장치로부터 착신 장치로 직접적으로 송신되는 것이 아니라, 발신 장치로부터 중간 장치(하나 이상의 중계 노드들)를 경유하여 착신 장치로 송신된다면, 전반적인 경로 손실의 감소(및 그에 따른 신호 강도 및 데이터 처리율의 향상 또는 이득)가 실현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 적절하게 구현된다면, 멀티-홉 통신 시스템들은, 무선 송신을 용이하게 하는 송신기들의 송신 전력의 감소를 가능하게 함으로써, 전자기 방사에의 노출을 감소시킬 뿐만 아니라 간섭 레벨을 감소시킬 수 있다. 다른 방법으로, 전반적인 경로 손실의 감소는, 신호 전달에 필요한 전반적인 복사성 송신 전력(radiated transmission power)을 증가시키지 않으면서, 수신기에서의 수신 신호 품질을 향상시키는데 이용될 수 있다.
멀티-홉 시스템들은 다중 반송파 송신에 의한 사용에 적합하다. FDM(frequency division multiplex), OFDM(orthogonal frequency division multiplex), 또는 DMT(discrete multi-tone)와 같은 다중 반송파 송신 시스템에서, 단일 데이터 스트림은, 각각이 자신만의 주파수 범위를 가진 N개의 병렬 부반송파들로 변조된다. 이로 인해, 총 대역폭(즉, 소정 시구간에서 송신될 데이터량)은, 복수의 부반송파에 걸쳐 분할됨으로써, 데이터 심볼 각각의 구간을 증가시킨다. 부반송파 각각이 좀더 낮은 정보율을 가지므로, 다중 반송파 시스템들은 단일 반송파 시스템들에 비해 채널 도출 왜곡에 대한 향상된 내성으로부터 이점을 취한다. 이것은 송신 속도 및 그에 따른 부반송파 각각의 대역폭을 채널의 가간섭성 대역폭 미만으로 확실하게 함으로써 실현된다. 그 결과, 신호의 부반송파가 겪는 채널 왜곡은 주파수 독립적이고, 그에 따라, 간단한 위상 및 진폭 정정 팩터에 의해 정정될 수 있다. 이와 같이, 다중 반송파 수신기 내의 채널 왜곡 정정 엔티티는, 시스템 대역폭이 채널의 가간섭성 대역폭을 초과하는 경우에, 단일 반송파 수신기 내의 것보다 상당히 덜 복잡할 수 있다.
OFDM은 FDM에 기초한 변조 기술이다. OFDM 시스템은, 수학적인 관점에서 직교하는 복수의 부반송파 주파수들을 이용함으로써, 부반송파들의 스펙트럼들이 서로 독립적이라는 사실로 인해 간섭없이 중첩될 수 있다. OFDM 시스템들의 직교성은 보호 대역(guard band) 주파수들의 필요성을 제거함으로써 시스템의 스펙트럼 효율성을 증가시킨다. OFDM은 다수의 무선 시스템들에서 제안되고 채택되어 왔다. 현재는, ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) 커넥션에서, (IEEE 802.11a/g 표준에 기초한 WiFi 디바이스들과 같은) 일부 무선 LAN 애플리케이션에서, 그리고 (IEEE 802.16 표준에 기초한) WiMAX와 같은 (본 발명에 특히 관련된) 무선 MAN 애플리케이션에서 OFDM이 이용된다. OFDM은 흔히 채널 코딩, 오류 정정 기술과 함께 사용되어 COFDM(coded orthogonal FDM)을 생성한다. COFDM은 주파수 도메인의 부반송파들과 시간 도메인의 심볼들 모두에서 채널 왜곡의 변동이 나타날 수 있는 다중 경로 환경에서 OFDM 기반 시스템의 성능을 향상시키기 위해서, 현재 디지털 원격 통신 시스템들에서 널리 이용된다. 그 시스템은, DVB 및 DAB와 같은, 비디오 및 오디오 브로드캐스트뿐만 아니라 일정한 타입의 컴퓨터 네트워킹 기술에도 사용되어 왔다.
OFDM 시스템에서는, 송신기에서 시간 도메인에서의 "OFDM 심볼"로서 알려진 신호를 형성하기 위해서 IDFT/IFFT(Inverse Discrete or Fast Fourier Transform algorithm)를 이용하여 N개의 변조된 병렬 데이터 발신 신호들의 블록을 N개의 직교하는 병렬 부반송파들에 맵핑한다. 이와 같이, "OFDM 심볼"은 모든 N개의 부반송파 신호들의 복합 신호이다. OFDM 심볼은 수학적으로 다음의 수학식 1로서 표현될 수 있는데,
여기에서, △f는 Hz의 부반송파 격리 거리이고, Ts = 1/△f는 초의 심볼 시구간이며, cn은 변조된 소스 신호들이다. 발신 신호들 각각이 변조되는 수학식 1에서의 부반송파 벡터(c ∈ Cn, c = (c0, c1..cN -1))는 유한 컨스털레이션(finite constellation)으로부터의 N개의 컨스털레이션 심볼들의 벡터이다. 수신기에서는, 수신된 시간 도메인 신호는, DFT(Discrete Fourier Transform) 또는 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 적용함으로써 다시 주파수 도메인으로 변환된다.
OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)는 OFDM의 변형된 다중 접속 방식이다. 그것은 개개의 사용자에게 부반송파들의 서브세트를 할당함으로써 효과적이다. 이것은 몇몇 사용자들로부터의 동시 송신을 가능하게 하여 스펙트럼 효율성을 보다 양호하게 한다. 그러나, 간섭없이 양방향, 즉, 업링크 및 다운로드 방향의 통신을 가능하게 해야 한다는 문제가 여전히 존재한다.
2개 노드들 간의 양방향 통신을 가능하게 하기 위해서, 2개(순방향 또는 다운로드 및 역방향 또는 업링크)의 통신 링크들을 듀플렉싱(duplexing)하여 디바이스가 동일한 자원 매체를 통해 동시에 송수신할 수 없다는 물리적인 제한을 극복하기 위한 두가지 상이한 공지의 방법들이 존재한다. 첫째로, FDD(frequency division duplexing)는 송신 매체를 하나는 순방향 링크 통신이고 다른 하나는 역방향 링크 통신인 2개의 별도의 대역들로 세분함으로써 2개의 링크들을 동시에 그러나 상이한 주파수 대역들을 통해 동작시키는 것을 필요로 한다. 둘째로, TDD(time division duplexing)는 2개의 링크들을 동일한 주파수 대역에서 동작시키지만, 임의의 일 시점에서는 순방향 또는 역방향 링크만이 매체를 이용하도록 송신 매체에의 액세스를 시간으로 세분하는 것을 필요로 한다. 양자의 방법들(FDD & TDD)은 그들만의 상대적 이점들을 가지며, 모두가 단일 홉의 유선 및 무선 통신 시스템들에서 널리 이용되는 기술들이다. 예를 들어, IEEE 802.16 표준은 FDD 및 TDD 모드를 모두 포함한다. IEEE std 802.16-2004 "Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems"가 전체로서 여기에 참고 문헌으로써 포함되어 있다.
통신이 MS/SS와 BS 사이에서 직접적으로 발생하는 단일-홉 통신 시스템에서, 네트워크 진입 절차는 BS와 협력하여 MS/SS에 의해 준수된다. 그러나, 공지의 네트워크 진입 절차는, BS와 MS/SS 사이의 통신이 하나 이상의 중계국들(RS)을 경유하여 발생하는 멀티-홉 시스템에 대해서는 불충분하다. 따라서, 그러한 경우에 적용 가능한 향상된 네트워크 진입 절차가 필요하다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 송신 방법이 제공되고, 그 시스템은 발신 장치, 착신 장치, 및 중간 장치를 구비하고, 발신 장치 및 착신 장치는 중간 장치를 경유하여 정보를 송신 및 수신하도록 구성되며, 적어도 발신 장치는 시스템에 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스를 수행하도록 구성되고, 상기 방법은, 중간 장치에서, 발신 장치가 중간 장치와 함께 네트워크 진입 프로세스를 개시하였는지의 여부를 판정하고, 그렇다면, 계속해서 발신 장치와 함께 네트워크 진입 프로세스를 실시하면서, 그것에 관해 착신 장치에 통지하는 단계; 및 착신 장치에서, 네트워크 진입 프로세스의 완료를 용이하게 하는데 사용되는 중간 장치로의 리턴 메시지로써, 상기 통지에 응답하는 단계를 구비한다.
본 발명은, 이하에서 참조될 독립 청구항들에서 더 정의된다. 유익한 실시예들은 종속 청구항들에서 설명된다.
발명의 실시예들은, BS 및 RS에 의해 준수되는 네트워크 진입 절차로서 채택되는 신규 프로토콜을 이용해 레거시(legacy) MS 또는 SS가 중계 인에이블형 통신 네트워크로 진입하는 것을 가능하게 하는 통신 방법, 통신 시스템, 및 중간 장치(예를 들어, 중계국들(RS))를 제공한다. 프로토콜은, RS가 전체 프로세스를 관리할 수 있는 분산 제어(decentralised control)를 수반한다. 프로토콜은, IEEE 802.16 표준에서 준수되는 현재의 네트워크 진입 절차의 적응에 기초하고, 특히, RS가 동기화 및 브로드캐스트 제어 정보(즉, 프리앰블 및 MAP)를 송신하는 경우를 위해 설계된다.
또한, 본 발명은 RS에서, 또는 RS로서 동작중인 MS/SS에서 신규 프로토콜을 실행하기 위한 (컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장될 수 있는) 컴퓨터 소프트웨어도 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은:
○ 병렬로 발생하는, 그리고 그에 대한 접속이 추구되는 RS에 의해 독립적으로 관리되는 사실상 (링크들의 수에 따라) 2 이상의 프로세스들로 이루어진 레인징 및 네트워크 진입 절차(ranging and network entry procedure)를 정의하는 효과;
○ 프로세스의 국지적 관리로 인해 네트워크 진입과 연관될 지연을 최소화하는 효과; 및
○ 시스템이, 네트워크 진입 성능에 중요한 영향을 미치지 않거나, 아무리 나빠도, 제한된 영향을 미치는 상태에서, 어쩌면 대다수 홉들을 지원할 수 있게 하는 스케일러블 솔루션(scalable solution)을 제공하는 효과를 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 사양들이, 첨부 도면들을 참조하여, 일례로써 설명될 것이다.
도 1은 단일-셀 2-홉 무선 통신 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 중계국들(RS)의 애플리케이션들을 나타내는 도면.
도 3은 표준 MS 네트워크 진입 절차를 나타내는 도면.
도 4는, 발명을 구체화하는, 중계 인에이블형 네트워크(relay enabled network)에서의 MS 레인징 프로세스 동안의 RS 관리 절차를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
BS: 기지국
RS: 중계국
MS: 이동국
SS: 가입자국
UE: 사용자 장비
상세한 설명
레거시 단일-홉 시스템들(예를 들어, 802.16-2004 및 802.16e-2005)에는, 통신 네트워크로의 MS 또는 SS의 진입을 지원하기 위한 표준 네트워크 진입 절차들이 이미 존재한다. 그러나, 레거시 MS 또는 SS가 알지 못하는 중계 기능성을 지원하도록 네트워크가 변경되는 경우, MS/SS 네트워크 진입의 빠르고 효율적인 지원을 용이하게 하기 위해 네트워크 관점에서 변경된 네트워크 진입 절차가 요구된다.
이 발명은 네트워크 관점에서 변경된 네트워크 진입 절차로서 채택되기 위한, 즉, RS 및 BS에서 채택되기 위한 프로토콜을 제공한다. 특히, 그것은 IEEE 802.16 표준에의 응용을 염두에 두고 설계되며 MS 또는 SS 관점에서의 절차에 대한 변경들은 요구하지 않는다. 그것은 또한, RS가 프리앰블 및 브로드캐스트 제어 정보를 송신할 수 있어 프로세스를 국지적으로 관리할 수 있는 능력을 갖거나(즉, 분산 제어), 그렇지 않다면, 중계와 연관될 지연을 최소화할 수 있는 능력을 갖는 비-투과성 중계(non-transparent relaying)의 경우를 위해 설계된다.
도 3은, 단일-홉 통신 시스템으로의 MS 또는 SS의 네트워크 진입을 지원하는 IEEE 802.16 표준에서 설명된 네트워크 진입 절차를 예시한다.
여기에서, 네트워크 진입 절차 동안 MS와 통신중인 임의의 RS는 이미 네트워크에 공지되어 있다고 가정된다(덧붙여, 본 명세서에서는, "네트워크"와 "시스템"이라는 용어들은 교환 가능하게 사용된다). 예를 들어, RS는, 여기에 참조로써 그 개시가 포함되어 있는 출원인의 UK 출원 제0616475.0호에서 설명된 것과 같은, 별도 절차를 따라 네트워크로의 진입이 이미 완료되었을 수 있다. 또한, 네트워크가 레거시 사용자들을 지원할 것이 요구되기 때문에, MS 또는 SS는 여전히, 도 3에 예시된 바와 같이, 그것의 관점으로부터 동일한 네트워크 진입 절차를 따른다고 가정된다. 그러나, RS에 의해 준수되는 절차는 여기에서 정의되고, BS에 의해 준수되는 절차는 단일-홉 네트워크의 경우를 준수하는 절차로부터 변경된다. 용이한 설명을 위해, 본 발명이 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 도 1에서의 2-홉 구성이 고려될 것이다.
다운링크 채널을 위한 스캔
이 스테이지 동안, MS/SS는, BS들이나 RS들로부터 발생할 수 있는 프리앰블 송신들을 스캔한다. 일단 잠재적 프리앰블들이 모두 검출되고 나면, MS는, 표준 절차와 일치하여, 채널들의 이용 가능한 세트로부터 그것이 사용하고자 하는 채널을 선택할 것이다. 그 다음, MS는 그것의 수신기를 송신기와 동기화할 것이다.
기존의 단일-홉 시스템에서는 이들 이외의 추가 동작들은 요구되지 않는다는 것에 주의한다.
업링크 파라미터들 획득하기
이 스테이지 동안, MS/SS는 후속 스테이지에서 MS/SS에 의해 사용될 업링크 제어 정보 송신 영역의 위치를 포함하는 업링크 파라미터들을 획득한다. 이 정보는, MS/SS가 접속하고자 시도중인 BS 또는 RS에 의해 발생될 것이다.
레인징(ranging) & 자동 조정들
MS/SS는, 네트워크에 자신을 식별시키기 위한 식별 정보의 형태로서, IEEE 802.16 표준에서 정의된, 레인징 코드 또는 레인징 메시지를 송신할 것이다. (덧붙여서, OFDM이 사용되는 경우에는, "레인징 메시지"라는 용어가 좀더 정확하고, OFDMA에는 "레인징 코드"가 좀더 적합하지만, 다음 설명에서는, "레인징 코드"가 양자에 대해 사용된다). 멀티-홉 네트워크에서의 다수 수신기들이 이 송신을 수신할 수 있다. 이 코드는 선택된 다운링크 채널에 기초해 바람직한 수신기로 도출될 것이다.
그 후, 레인징 코드의 수신기는 일반적으로, RS가 MS에 대해 BS처럼 보이는지와 무관하게, 레인징 코드의 검출을 시도할 것이다. 그러나, BS 및 BS 대 RS 무선 인터페이스가 이러한 새로운 접속을 지원할 수 있다는 것을 RS가 보장해야 할 필요가 있고, 이것을 용이하게 하기 위한 소정 메커니즘이 시스템 내에 필요할 것이다. 3가지의 대안적인 그러한 메커니즘들은 다음과 같다:
1. 레인징 요청이 RS로부터 BS로 역중계되면서 송신 전력을 그에 따라 설정하거나; 또는 검출은 RS에서 수행되지만 검출 정보는 BS로 중계된다. 그러나, 시스템의 이 유형과 연관된 프레임 구조, 및 임의의 응답 메시지들이 RS를 경유하여 도달한다는 사실 때문에, 이들 양자의 접근 방법들은 MS/SS의 관점에서 추가 지연을 발생시킬 것이다. 따라서, 이 방법은 성능의 관점에서 바람직하지 않지만, RS에서의 복잡도를 최소로 유지시키기 때문에, 이러한 의미에서는 유리하다.
2. BS는 검출 임계치를 RS에 통지하고, RS는, 임의의 피드백 정보를 국지적으로 발생시키면서, 임계치가 충족될 때까지 레인징 프로세스를 관리한다. 그러나, 완료 방법에 의한 최종적인 레인징 응답은 여전히 BS로부터 중계되어야 하고, 소정의 추가 지연을 발생시킨다. 이 방법은, 1에서 제안된 메커니즘에 비해, 증가된 복잡도의 요구 사항들을 갖춘 좀더 낮은 지연의 솔루션을 제공한다.
3. (바람직한 메커니즘): RS는 레인징 프로세스를 철저하게 국지적으로 관리한다. 그러나, BS가 접속을 지원할 수 있다는 것을 보장하기 위해, MS가 레인징 코드의 검출을 통해 처음으로 네트워크에 진입하려고 시도하는 것을 RS가 알게 되자마자, RS는 사용자가 네트워크 진입을 시도중이라는 것을 BS에 통지한다. RS는 레인징 프로세스를 관리하면서, RS 대 BS 링크에 대한 이 접속에 관련된 제2 "레인징 프로세스"를 효과적으로 병렬로 파이프라이닝(pipelining)함으로써 지연을 최소화한다. 이러한 제2 "레인징 프로세스"는 MS를 대신하여 BS와 함께 RS에 의해 수행되는 프로세스이고, 그 자신의 레인징 코드를 요구하지 않는다. 그 다음, BS는, 접속이 지원될 수 있는지의 여부를 RS에 통지할 것이고, 복합 링크를 통해 제공될 수 있는 접속 유형, 서비스 레벨 등에 관한 임의의 특정 정보도 RS에 통지할 것이다. 그 후, RS는 정보를 해석하면서 임의의 관련 소자들을 MS/SS로 전달할 수 있고, 또는 레인징 프로세스를 계속할 것인지의 여부를 판정하기 위해 그 정보를 사용할 수 있다. RS는 그것의 성공적인 레인징 또는 임의의 계속 레인징 메시지에 포함시킬 것을 요구할 특정 정보도 BS로부터 요청할 수 있다. 이러한 제3 메커니즘은, 그것이 레인징 및 네트워크 엔트리 프로세스를 2개의 링크들을 통해 독립적으로 실행시키는 것에 의해 최고 효율을 제공한다는 사실 때문에 네트워크 성능의 관점에서는 바람직스럽지만, 그것은 RS에서의 최고 복잡도를 요구한다.
문단 3에서 설명된 절차가 도 4에서 예시된다. 여기에서, (100)은, RS를 통해 네트워크에 진입하고자 시도중인 MS 또는 SS에 의해 RS(또는 BS)로 보내진 제1 메시지를 지시한다. RS가 동일한 프레임에서(또는 나중에) (100)을 검출하면, 그것은 이 프로세스를 지원하기 위해 요구되는 임의 정보를 요구하고, 또한, (100)의 도달을 BS에 통지한다. 그 후, RS는, 예를 들어, 계속 메시지(continue message)일 수 있고 그것의 후속 송신에 행해질 조정들과 같은 MS/SS로의 정보를 포함할 수 있는 적절한 메시지(300)로써 MS/SS에 응답할 것이다. 또한, BS는 (400)으로 도시된 바와 같이, (200)에 응답하여, (200)에서 요청된 임의의 정보를 확인(acknowledge)하고 제공할 것이다.
얼마 후, MS/SS는 다른 메시지(500)를 송신할 수 있다. 이것이 RS의 관점에서 여전히 불충분하다면, 그것은 (300)과 같은 다른 계속 및 조정 메시지(continue and adjustment message)로 응답할 수 있다. 그러나, 일단 그것이 결국 충분한 메시지(500)를 수신하면, RS는 레인징 프로세스를 종결할 것이다. 이 시점에서, 그것은 BS에 메시지(600)로 통지할 것이고 네트워크 진입의 다음 스테이지들을 위해 요구되는 정보를 다른 메시지(700)에서 요청할 수도 있다. 그 후, RS는 레인징 프로세스의 성공적인 완료를 다른 메시지(800)를 통해 MS/SS에 통지할 것이다.
MS/SS로부터의 제1 송신(100)이 RS의 관점에서 충분한 경우라면, RS와 BS 사이의 메시지들(즉, (200)(400)(600)(700))은 여전히 교환되겠지만, RS와 MS가 메시지들((300) 및 (500))은 명백히 스킵할 것이라는 것에 주의해야 한다.
다른 방법으로, 멀티-홉 구성에서는, 다수의 RS가 MS/SS와 BS 사이의 통신 경로에 개입될 수 있다. 그러한 경우, 상기 절차는 다른 RS로부터의/다른 RS로의 레인징 코드 또는 검출 정보를 수신 및/또는 중계하는 하나의 RS를 포함하도록 변경됨으로써, 2보다 많은 프로세스가 병렬로 발생되어 개개의 RS에 의해 독립적으로 관리될 것이다.
상기 설명에서, 네트워크는 일부 레거시 BS(즉, 기존 프로토콜들에 따라 동작하는 기지국들) 및 일부 중계 인에이블형 BS(즉, 본 발명에 따라 동작하는 기지국들)로 이루어질 수 있다고 가정된다. 또한, 중계 인에이블형 BS도, 그것이 RS로부터 그것이 네트워크에 진입하기 위한 요청을 수신할 때까지는 레거시 모드에서 동작할 수 있다고 가정된다. BS가 그러한 모드에서 동작할 수도 있는 이유는, 송신으로부터 이점을 취하는 중계 장치들이 존재하지 않을 경우, 중계 장치 특정 정보를 브로드캐스트할 필요가 없어서 송신 자원들을 보존하기 위한 것일 수 있다.
나머지 네트워크 진입 프로세스들
일단 MS가 네트워크에 진입하는 것을 RS가 알게 되면, 그것이 네트워크 진입 프로세스에서의 나머지 단계들을 완전하게 관리하는 것이 가능하다. 그 후, RS와 MS 사이의 프로세스가 임의의 추가 지연을 도입하지 않는다는 관점에서 최적화되는 방식으로 요구됨에 따라 또는 요구될 때, 그것은 정보를 공급하거나 절차의 상태를 BS에 통지할 수 있다.
예를 들어, RS가 BS에 의한 인증을 통과하였다고 가정하면, RS는, BS에 상태를 통지하면서, 그리고 네트워크 내에서의 인증을 관리하는 중앙에 배치된 임의의 서버들로부터 요구되는 중앙에 보유된 임의 정보를 공급하면서, 인증 프로세스를 국지적으로 관리할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은:
○ 병렬로 발생하는, 그리고 그에 대한 접속이 추구되는 RS에 의해 독립적으로 관리되는 사실상 (링크들의 수에 따라) 2 이상의 프로세스들로 이루어진 레인징 및 네트워크 진입 절차를 정의하는 효과;
○ 프로세스의 국지적 관리로 인해 네트워크 진입과 연관될 지연을 최소화하는 효과; 및
○ 시스템이, 네트워크 진입 성능에 중요한 영향을 미치지 않거나, 아무리 나빠도, 제한된 영향을 미치는 상태에서, 어쩌면 대다수 홉들을 지원할 수 있게 하는 스케일러블 솔루션을 제공하는 효과를 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 가입자국, 기지국, 및 하나 이상의 중계국들 형태의 중간 장치를 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 송신 방법을 제공할 수 있는데, 가입자국 및 기지국은 중간 장치를 경유하여 정보를 송신 및 수신하도록 구성되고, 적어도 가입자국은 시스템에 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스를 수행할 것이 요구된다. 상기 방법은, 중간 장치에서, 예를 들어, 가입자국으로부터 레인징 코드를 수신하는 것에 의해, 가입자국이 중간 장치와 함께 네트워크 진입 프로세스를 개시하였는지의 여부를 판정하는 단계를 구비한다. 그러한 판정시에, 중간 장치는, 계속해서 가입자국과 함께 네트워크 진입 프로세스를 수행하면서, 기지국에 그 사실을 통지한다. 기지국은 중간 장치로의 리턴 메시지로 이 통지에 응답한다. 이러한 리턴 메시지는 중간 장치가 네트워크 진입 프로세스의 완료를 관리할 수 있도록 기지국으로부터 중간 장치로 수행되는 안내 프로세스의 일부이다. 본 방법은 IEEE 802.16과 같은 표준들에 기초한 멀티-홉 무선 시스템들과 특별한 관련을 가진다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어로, 또는 하나 이상의 프로세서들에서 동작하는 소프트웨어 모듈들로서, 또는 그것의 조합으로 구현될 수 있다. 다시 말해, 기술 분야에서 숙련된 자들이라면, 마이크로프로세서 또는 DSP(digital signal processor)가, 본 발명을 구현하는 송신기의 기능 중 일부 또는 전부를 구현하는데 실제 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 본 발명은 여기에서 설명된 방법들 중의 일부 또는 전부를 수행하기 위한 하나 이상의 디바이스 또는 장치 프로그램들(예를 들어, 컴퓨터 프로그램들 및 컴퓨터 프로그램 제품들)로서 구현될 수 있다. 본 발명을 구현하는 그러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록매체들에 저장될 수 있거나, 예를 들어, 하나 이상의 신호들의 형태일 수 있다. 그러한 신호들은 인터넷 웹사이트로부터 다운로드 가능한 데이터 신호들일 수 있고, 또는 반송파 신호 상에 또는 임의의 다른 형태로 제공된 신호일 수 있다.
발명을 구체화하는 프로그램 또한, 적당한 하드웨어를 갖춘 MS/SS에 상술된 RS의 기능성을 추가하는데 사용될 수 있다.

Claims (29)

  1. 발신 장치, 착신 장치 및 중간 장치를 갖고, 상기 발신 장치 및 상기 착신 장치는 상기 중간 장치를 경유하여 정보를 송신 및 수신하도록 배치되며, 적어도 상기 발신 장치는 무선 통신 시스템으로 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스를 실행하도록 배치되는 상기 무선 통신 시스템에서의 방법으로서,
    상기 중간 장치는, 상기 발신 장치로부터 송신된 레인징 코드를 검출하고, 그 레인징 코드에 대한 처리에 필요로 되는 정보를 상기 착신 장치에 요구하고,
    상기 발신 장치의 송신에 대하여 행해질 조정이 있는 경우에는, 그 조정 정보를 상기 발신 장치에 송신하고, 상기 발신 장치의 송신에 대한 조정이 충분한 경우에는, 상기 착신 장치에 대하여, 이후의 네트워크 진입을 행할 때에 필요한 정보를 요청하는 메시지를 송신하는
    것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정이 충분한 경우에, 상기 발신 장치에 대하여, 레인징 시도(ranging attempt)가 성공하였다고 하는 취지의 통지를 행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레인징 시도가 성공한 후, 상기 중간 장치는 상기 발신 장치와 함께 상기 네트워크 진입 프로세스의 남은 처리를 관리하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 착신 장치로부터 상기 중간 장치로의 리턴 메시지는, 상기 접속이 지원될 수 있는지의 여부를 상기 중간 장치에 통지하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 착신 장치로부터 상기 중간 장치로의 리턴 메시지는, 상기 중간 장치를 경유하여 상기 발신 장치가 이용 가능한 접속 형식 또는 서비스 레벨을 상기 중간 장치에 통지하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 중간 장치는, 상기 리턴 메시지로부터 얻어지는 정보를 상기 발신 장치로 송신하는 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 중간 장치는, 상기 네트워크 진입 프로세스를 계속할지의 여부를 판단하기 위해 상기 리턴 메시지를 사용하는 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 중간 장치는, 상기 발신 장치로부터의 특정한 정보를 요구하기 위해 상기 리턴 메시지를 사용하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중간 장치는, 상기 발신 장치와 상기 착신 장치 사이에 멀티 홉 구조로 배치되는 복수의 중계국에 의해 구성되며,
    상기 복수의 중계국 중 제1 중계국은, 상기 발신 장치에 의한 상기 네트워크 진입 프로세스의 개시를 검출하고, 상기 착신 장치로 송신하기 위해 상기 복수의 중계국 중 다른 중계국으로, 상기 네트워크 진입 프로세스의 개시의 통지를 중계하는 방법.
  10. 발신 장치, 착신 장치 및 중간 장치를 갖고, 상기 발신 장치 및 상기 착신 장치는 상기 중간 장치를 경유하여 정보를 송신 및 수신하도록 배치되며, 적어도 상기 발신 장치는 무선 통신 시스템으로 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스를 실행하도록 배치되는 상기 무선 통신 시스템으로서,
    상기 중간 장치는, 상기 발신 장치로부터 송신된 레인징 코드를 검출하는 검출 수단과, 그 레인징 코드에 대한 처리에 필요로 되는 정보를 상기 착신 장치에 요구하는 요구 수단과,
    상기 발신 장치의 송신에 대하여 행해질 조정이 있는 경우에는, 그 조정 정보를 상기 발신 장치에 송신하고, 상기 발신 장치의 송신에 대한 조정이 충분한 경우에는, 상기 착신 장치에 대하여, 이후의 네트워크 진입을 행할 때에 필요한 정보를 요청하는 메시지를 송신하는 송신 수단을 구비하고,
    상기 발신 장치는, 상기 레인징 코드를 송신하는 수단과,
    상기 조정 정보를 수신하는 수신 수단을 구비하고,
    상기 착신 장치는, 상기 처리에 필요로 되는 정보를 포함하는 리턴 메시지 및 상기 이후의 네트워크 진입을 행할 때에 필요한 정보를 포함하는 리턴 메시지를 상기 중간 장치에 반송하는 답신 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 착신 장치의 답신 수단은, 상기 접속이 서포트될 수 있는지의 여부를 상기 중간 장치에 통지하기 위해 상기 중간 장치로 상기 리턴 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 착신 장치의 답신 수단은, 상기 중간 장치를 경유하여 상기 발신 장치가 이용 가능한 접속 형식 또는 서비스 레벨을 상기 중간 장치에 통지하기 위해 상기 리턴 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 중간 장치의 상기 송신 수단은, 상기 리턴 메시지로부터 얻어지는 정보를 상기 발신 장치로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  14. 중간 장치를 경유하여 정보를 송신 및 수신하는 발신 장치 및 착신 장치를 갖고, 상기 발신 장치가 무선 통신 시스템으로 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스가 실행되는 무선 통신 시스템에서 사용되는 중간 장치로서,
    상기 발신 장치로부터 송신된 레인징 코드를 검출하는 검출 수단과, 그 레인징 코드에 대한 처리에 필요로 되는 정보를 상기 착신 장치에 요구하는 요구 수단과,
    상기 발신 장치의 송신에 대하여 행해질 조정이 있는 경우에는, 그 조정 정보를 상기 발신 장치에 송신하고, 상기 발신 장치의 송신에 대한 조정이 충분한 경우에는, 상기 착신 장치에 대하여, 이후의 네트워크 진입을 행할 때에 필요한 정보를 요청하는 메시지를 송신하는 송신 수단
    을 구비한 것을 특징으로 하는 중간 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발신 장치 및 상기 착신 장치와 함께 2홉 구조에서의 사용을 위한 단일 중계국의 형태를 취하는 중간 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 발신 장치와 상기 착신 장치 사이에서 멀티 홉 구조에서의 사용을 위한 복수의 중계국의 형태를 취하고, 각각의 중계국은 상기 요구 수단, 상기 송신 수단을 갖고,
    각 중계국은, 상기 복수의 중계국 중 다른 중계국으로부터의 통지에 응답하고, 만일 있으면 상기 네트워크 진입 프로세스가 상기 발신 장치에 의해 개시되어 있는 것을 상기 착신 장치 또는 상류의 중계국에 통지하고,
    상기 상류의 중계국을 경유하여 수신되는 응답에 응답하여, 만일 있으면, 상기 응답에 포함되는 정보를 이용함으로써 상기 발신 장치와 함께 상기 네트워크 진입 프로세스를 완료하거나, 혹은, 만일 있으면 하류의 중계국으로 상기 정보를 보내는 중간 장치.
  17. 중간 장치를 경유하여 정보를 송신 및 수신하도록 각각 배치되는 가입자 설비 및 기지국을 갖고, 상기 가입자 설비가 무선 통신 시스템으로 접속하기 위해 네트워크 진입 프로세스가 실행되는 상기 무선 통신 시스템에서 상기 중간 장치에 의해 실행되는 경우에, 상기 중간 장치에,
    발신 장치로부터 송신된 레인징 코드를 검출하는 검출 수단과, 그 레인징 코드에 대한 처리에 필요로 되는 정보를 착신 장치에 요구하는 요구 수단과,
    상기 발신 장치의 송신에 대하여 행해질 조정이 있는 경우에는, 그 조정 정보를 상기 발신 장치에 송신하고, 상기 발신 장치의 송신에 대한 조정이 충분한 경우에는, 상기 착신 장치에 대하여, 이후의 네트워크 진입을 행할 때에 필요한 정보를 요청하는 메시지를 송신하는 송신 수단의 기능을 제공하는 컴퓨터 프로그램을 기억하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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