KR101013066B1 - 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계서비스를 지원하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계서비스를 지원하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 중계국의 송수신 모드 전환 영역 정보를 설정하는 과정과, 자원 할당 정보에 따라 하향링크 부프레임의 제 1 구간 동안 서비스 영역에 위치하는 단말로 신호를 전송하는 과정과, 상기 하향링크 부프레임의 제 2 구간 동안 상기 모드 전환 영역 정보 및 신호를 전송하는 과정을 포함하여, 상기 중계국은 기지국과 정확한 동기를 설정하여 통신을 수행할 수 있는 이점이 있다.
Figure R1020070096632
다중 홉 중계방식, 중계국, TTG, RTG, 시간 보호 영역

Description

다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING RELAY SERVICE IN MULTI-HOP RELAY BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 중계국의 프레임 구성 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
상기 무선통신시스템은 시분할 복신(Time Division Duplexing) 방식과 주파수분할 복신(Frequency Division Duplexing)방식을 사용하여 상/하향링크의 자원을 할당할 수 있다.
상기 주파수 분할 복신 방식을 사용하는 경우, 상기 무선통신시스템은 주파수 자원을 이용하여 상/하향링크를 분할한다.
상기 시분할 복신 방식을 사용하는 경우, 상기 무선통신시스템은 동일한 주파수 대역에서 시간자원을 이용하여 상/하향링크를 분할한다.
따라서, 상기 무선통신시스템은 시분할 복신 방식을 수행하기 위해 하기 도 1에 도시된 바와 같이 프레임을 시간 자원을 이용하여 송신 구간과 수신 구간으로 분할하여 구성한다.
도 1은 통상적인 IEEE 802.16 시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 i번째 프레임(100)은 하향링크 부프레임(101)과 상향링크 부프레임(103)이 시간 자원으로 구분되어 구성된다.
기지국은 상기 i번째 프레임(100) 동안 단말로 하향링크 신호를 전송하기 위한 하향링크 부프레임(101)과 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 상향링크 부프레임(103)으로 구성되는 기지국 프레임(120)을 구성한다. 이때, 상기 기지국 프레임(120)의 상기 하향링크 부프레임(101)과 상향링크 부프레임(103) 사이에는 시간 보호 영역 (Guard region)인 TTG(Transmit/Receive Transition Gap)(105)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(100)과 (i+1)번째 프레임(140) 사이에는 시간 보호 영역인 RTG(Receive/Transmit Transition Gap)(107)가 존재한다.
단말은 상기 i번째 프레임(100) 동안 상기 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하기 위한 하향링크 부프레임(101)과 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하기 위한 상향링크 부프레임(103)으로 구성되는 단말 프레임(130)을 구성한다. 여기서, 상기 단말은 무선 채널에 의한 하향링크 지연(예 : Downlink one way Delay : 이하, DLD라 칭함)에 의해 상기 기지국에서 전송한 하향링크 신호를 DLD 후 수신받는다. 또한, 상기 단말은 상기 기지국이 상기 기지국 프레임(120)의 상향링크 부프레임(103) 동안 상향링크 신호를 수신받을 수 있도록 상향링크 지연(Uplink one way Delay : 이하, ULD라 칭함)을 고려하여 상향링크 신호를 전송한다.
따라서, 상기 단말 프레임(130)은 무선 채널의 지연을 고려하여 상기 하향링크 부프레임(101)과 상향링크 부프레임(103) 사이에 시간 보호 영역인 SSRTG(Subscriber Station Receive/Transmit Transition Gap)(113)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(100)과 (i+1)번째 프레임(140) 사이에는 시간 보호 영역인 SSTTG(Subscriber Station Transmit/Receive Transition Gap)(115)가 존재한다.
상술한 바와 같이 상기 기지국과 단말은 각각 하향링크 부프레임(101)과 상향링크 부프레임(103) 사이에 동작 전환을 위한 시간 보호 영역을 포함하는 기지국 프레임(120)과 단말 프레임(130)을 구성한다. 이때, 상기 기지국 프레임(120)의 TTG(105)는 상기 DLD, SSRTG(113) 및 ULD의 합과 동일한 값을 갖도록 설계한다. 또한, 상기 기지국 프레임(120)의 RTG(107)는 상기 SSTTG(115)에서 상기 DLD와 ULD의 길이를 제거한 값과 동일하도록 설계한다.
최근 무선통신시스템은 통신 환경변화에 대해 빠르게 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용하기 위해 중계국을 이용한 통신 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 상기 무선통신시스템은 중계국을 이용하여 기지국과 단말 사이에서 신호를 중계하므로 기지국과 단말 링크뿐만 아니라 기지국과 중계국 링크 및 중계국과 단말 링크를 필요로 한다. 따라서, 상기 무선통신시스템에서 중계국을 이용하여 통신을 수행하기 위해서는 새로운 통신 방법 및 프레임 구조가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비스를 지원하기 위한 프레임 구성 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 시간 보호 영역을 설정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 상위 노드 동작 방법은, 하위 중계국의 송수신 동작 전환 영역 정보를 확인하는 과정과, 상기 하위 중계국으로 상기 송수신 동작 전환 영역 정보를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국 동작 방법은, 상위 노드로부터 송수신 동작 전환 시간 정보를 획득하는 과정과, 상기 상위 노드와의 신호 지연 시간을 확인하는 과정과, 상기 송수신 동작 전환 시간 정보와 상기 신호 지연 시간을 이용하여 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드를 산출하는 과정과, 상기 오버헤드를 고려하여 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것 을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 견지에 따르면, 중계방식의 무선통신시스템에서 중계국 장치는, 상위 노드로부터 제공받은 송수신 동작 전환 영역 정보에 따라 송수신 동작 전환을 위한 타이밍 신호를 제공하는 타이밍 제어기와, 상기 타이밍 신호에 의해 송신 모드로 전환되는 경우, 프레임 구성방식에 따라 프레임을 생성하여 안테나를 통해 송신하는 송신 장치와, 상기 타이밍 신호에 의해 수신 모드로 전환되는 경우, 상기 안테나를 통해 수신되는 프레임에서 해당 부프레임을 검출하여 확인하는 수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국에서 중계국으로 시간 보호 영역 정보를 제공함으로써, 상기 중계국은 기지국과 정확한 동기를 설정하여 통신을 수행할 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계 서비 스를 지원하기 위한 프레임 구성 방식에 대해 설명한다.
이하 설명은 시분할 복신(Time Division Duplex) 및 직교주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식을 사용하는 무선통신시스템을 예를 들어 설명하며, 다른 통신 방식을 사용하는 통신시스템에도 동일하게 적용 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 두 홉으로 구성되는 무선통신시스템을 예를 들어 설명하지만, 상기 무선통신시스템이 다중 홉으로 구성되는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 무선통신시스템은 기지국(200), 중계국(210) 및 단말(220, 230)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 단말 1(220)은 상기 기지국(200)의 서비스 영역에 위치하여 상기 기지국(200)과 직접 통신을 수행한다.
상기 단말 2(230)는 상기 기지국(200)의 서비스 영역 밖에 위치하여 상기 중계국(210)을 통해 상기 기지국(200)과 통신을 수행한다.
즉, 상기 기지국(200)은 상기 중계국(210)을 이용하여 서비스 영역의 외곽에 위치하거나, 건물 등에 의해 차폐현상이 심한 음영지역에 위치하여 채널 상태가 열악한 단말들에 보다 우수한 무선채널을 제공한다.
상술한 바와 같이 구성되는 무선통신시스템에서 상기 기지국, 중계국 및 단말은 하기 도 3에 도시된 바와 같은 프레임 구조와 타이밍을 이용하여 통신을 수행한다.
이때, 상기 무선통신시스템은 프레임의 제 1 구간 동안 기지국과 단말 링크를 위한 부프레임을 구성하고, 제 2 구간 동안 기지국과 중계국을 위한 링크를 구성하는 것으로 가정하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 타이밍 구성을 도시하고 있다. 이하 설명에서 상기 도 2에 도시된 바와 같이 2홉으로 구성되는 무선통신시스템을 지원하기 위한 인밴드(Inband) 프레임을 예를 들어 설명한다. 여기서, 상기 인밴드 프레임은 기지국과 중계국 및 단말이 하나의 주파수 자원을 이용하여 통신하기 위해 시분할 다중 방식으로 구성한 물리적프레임 구조를 나타낸다. 만일, 상기 무선통신시스템이 다중 홉으로 구성되는 경우, 상기 인밴드 프레임은 기지국, 상위 중계국, 하위 중계국 및 단말이 하나의 주파수 자원을 이용하기 위해 시분할 다중 방식으로 구성된 물리적프레임 구조를 나타낸다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 i번째 프레임(300)은 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)이 시간 자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320)은 시간자원을 이용하여 제 1 구간(311, 321)과 제 2 구간(313, 323)으로 구분된다. 여기서, 상기 제 1 구간(311, 321)은 접속 영역(DL Access zone, UL Access zone)을 나타내고, 상기 제 2 구간(313, 323)은 중계 영역(DL Relay zone, UL Relay zone)을 나타낸다.
먼저, 기지국 프레임(350)의 하향링크 부프레임(310)은 상기 기지국에서 직접 링크로 연결된 단말 1로 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(311)과 상기 기지국에 서 중계국으로 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(313)으로 구성된다.
상기 기지국 프레임(350)의 상향링크 부프레임(320)은 상기 단말 1로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(321)과 상기 중계국으로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(323)으로 구성된다.
상기 기지국 프레임(350)의 상기 하향링크 부프레임(310)과 상향링크 부프레임(320) 사이에는 시간 보호 영역인 TTG(331)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(300)과 (i+1)번째 프레임(370) 사이에는 시간 보호 영역인 RTG(333)가 존재한다. 즉, 상기 기지국은 상기 하향링크 부프레임(310) 동안 신호를 전송하고, 상기 상향링크 부프레임(320) 동안 신호를 수신받기 위해 상기 TTG(331) 동안 송신 모드에서 수신 모드로 동작을 전환한다. 또한, 상기 기지국은 상기 상향링크 부프레임(320) 동안 신호를 수신받고 상기 (i+1)번째 프레임(370)의 하향링크 부프레임 동안 신호를 전송하기 위해 상기 RTG(333) 동안 수신 모드에서 송신 모드로 동작을 전환한다.
중계국 프레임(360)의 하향링크 부프레임(310)은 중계 링크로 연결된 단말 2로 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(311)과 상기 기지국으로부터 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(313)으로 구성된다. 이때, 상기 제 1 구간(311)과 제 2 구간(313) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 영역인 RSTTG(335)가 존재한다. 또한, 상기 제 1 구간(311)과 제 2 구간(313) 사이에는 상기 RSTTG(335)에 따른 하향링크 오버헤드인 R-TTG(343)가 존재한다. 여기서, 상기 RSTTG(335)와 R-TTG(343)는 하기 도 12와 같이 구성된다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 하향링크 부프레임의 중계국 동작 전환 구간을 도시하고 있다. 이하 설명에서 j번째 OFDM 심볼은 상기 제 1 구간(311)의 마지막 심볼을 나타내고, (j+1)번째 OFDM 심볼은 상기 제 2 구간(313)의 첫 번째 심볼을 나타낸다.
상기 도 12에 도시된 바와 같이 상기 하향링크 부프레임(310)의 제 1 구간(311)과 제 2 구간(313) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환 구간을 위한 RSTTG(1213)가 존재한다. 따라서, 상기 중계국은 상기 RSTTG(1213) 동안 송신 모드에서 수신 모드로 동작 전환을 수행한다.
상기 기지국에서 1201시점에 하향링크 신호를 전송하는 경우, 상기 중계국은 하향링크 신호 지연 시간(RTD(Round Trip Delay)/2(1215))에 의해 1203시점에 상기 하향링크 신호를 수신받는다. 따라서, 상기 중계국은 상기 1203시점 이전에 수신모드로 동작을 전환해야 한다.
이때, 상기 중계국은 RSTTG(1213)구간 동안 동작 전환을 수행한다. 따라서, 상기 중계국은 상기 하향링크 부프레임(310)의 제 1 구간(311)에서 마지막 부분의 RSTTG-(RTD/2)시간 동안(1211) 상기 서비스 영역에 위치하는 단말 2로 하향링크 신호를 전송할 수 없다. 여기서, 상기 제 1 구간(311)에서 신호를 전송할 수 없는 영역(예 : RSTTG-(RTD/2)시간)을 하향링크 오버헤드인 R-TTG(1211)라 칭한다.
만일, 상기 중계국이 하나의 OFDM 심볼을 분할하여 일정구간만을 이용하여 신호를 전송할 수 없는 경우, 상기 중계국은 상기 R-TTG(1211)을 상기 신호를 전송할 수 없는 영역을 포함하는 가장 작은 OFDM 심볼의 크기로 설정한다. 예를 들어, 상기 중계국의 상기 j번째 OFDM 심볼 이내에 동작을 전환하는 경우, 상기 중계국은 상기 j번째 OFDM 심볼 구간을 R-TTG(1211)로 설정한다. 여기서, 상기 R-TTG(1211)는 하기 <수학식 1>과 같이 산출할 수 있다. 이때. 상기 R-TTG(1211)는 OFDM 심볼 단위 값을 갖는다.
Figure 112007068863945-pat00001
여기서, 상기 RSTTG는 상기 중계국의 동작 전환 구간을 나타내고, 상기 RTD/2는 하향링크 신호 지연 시간(DLD(DownLink Delay)을 나타낸다. 또한, 상기 ODFMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타낸다. 이때, 상기 x 값과 OFDM 심볼의 길이는 시간 단위로 설정된다. 또한, 상기
Figure 112007068863945-pat00002
는 올림(Ceiling)연산 기호로 상기 연산 기호 안의 값이 소수 값을 가질 경우, 상기 소수 값 보다 큰 정수 값을 출력하기 위한 연산 기호를 나타낸다.
상기 <수학식 1>에서와 같이 상기 하향링크 부프레임 오버헤드는 상기 중계국의 동작 전환 구간을 포함하는 최소 심볼을 나타낸다.
따라서, 상기 RSTTG(1213)가 상기 RTD/2(1215)보다 작거나 같은 경우, 상기 중계국은 상기 RTD/2(1215)동안 동작 전환을 수행할 수 있으므로 상기 R-TTG(1211)는 0으로 설정된다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 상기 중계국 프레임(360)의 하향링크 부프레임(310)에서 제 2 구간(313) 동안 상기 기지국으로부터 하향링크 신 호를 수신받는다. 이후, 상기 중계국은 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구간(321) 동안 상기 단말 2로부터 상향링크 신호를 수신받는다. 따라서, 상기 중계국은 상기 하향링크 부프레임(310)의 2 구간(313)과 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구간(321) 사이에 동작 전환을 위한 시간 구간을 필요로 하지 않는다. 하지만, 상기 중계국 부프레임(360)은 상기 기지국 프레임(350)과의 동기를 유지하기 위해 상기 제 2 구간(313)과 제 1 구간(321) 사이에 중계국 부프레임 시간 갭(Relay Subframe Time Cap : 이하, RSTG라 칭함)(337)을 둔다. 여기서, 상기 RSTG(337)는 상기 TTG(331)에서 상기 DLD를 뺀 값과 동일한 값을 갖는다.
상기 중계국 프레임(360)의 상향링크 부프레임(320)은 상기 단말 2로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(321)과 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(323)으로 구성된다. 이때, 상기 제 1 구간(321)과 제 2 구간(323) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 영역인 RSRTG(339)가 존재한다. 또한, 상기 제 1 구간(321)과 제 2 구간(323) 사이에는 상기 RSRTG(339)에 따른 상햐링크 오버헤드인 R-RTG(345)가 존재한다. 여기서, 상기 RSRTG(339)와 R-RTG(345)는 하기 도 13과 같이 구성된다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 상향링크 부프레임의 중계국 동작 전환 구간을 도시하고 있다. 이하 설명에서 j번째 OFDM 심볼은 상기 제 1 구간(321)의 마지막 심볼을 나타내고, (j+1)번째 OFDM 심볼은 상기 제 2 구간(323)의 첫 번째 심볼을 나타낸다.
상기 도 13에 도시된 바와 같이 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구 간(321)과 제 2 구간(323) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환 구간을 위한 RSRTG(1313)가 존재한다. 따라서, 상기 중계국은 상기 RSRTG(1313) 동안 수신 모드에서 송신 모드로 동작 전환을 수행한다.
상기 중계국은 상기 기지국이 1301 시점에 상기 중계국이 전송하는 상향링크 신호를 수신할 수 있도록 상향링크 신호 지연 시간(RTD(Round Trip Delay)/2(1315))을 고려한 1303 시점에 상향링크 신호를 전송한다. 따라서, 상기 중계국은 상기 1303시점 이전에 송신 모드로 동작을 전환해야 한다.
이때, 상기 중계국은 상기 RSRTG(1313)구간 동안 동작 전환을 수행한다. 따라서, 상기 중계국은 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 2 구간(323)에서 마지막 부분의 RSRTG+(RTD/2)시간(1311) 동안 상기 단말 2로부터 상향링크 신호를 수신받을 수 없게 된다. 여기서, 상기 제 2 구간(323)에서 신호를 수신받을 수 없는 영역(예 : RSRTG+(RTD/2)시간)을 상향링크 오버헤드인 R-RTG(1311)라 칭한다.
만일, 상기 중계국이 하나의 OFDM 심볼을 분할하여 일정구간만을 이용하여 신호를 전송할 수 없는 경우, 상기 중계국은 상기 R-RTG(1311)을 상기 신호를 수신받을 수 없는 영역을 포함하는 가장 작은 OFDM 심볼의 크기로 설정한다. 예를 들어, 상기 중계국이 상기 j번째 OFDM 심볼 이내에 동작을 전환하는 경우, 상기 중계국은 상기 j번째 OFDM 심볼 구간을 R-RTG(1311)로 설정한다. 여기서, 상기 R-RTG(1311)는 하기 <수학식 2>와 같이 산출할 수 있다. 이때. 상기 R-RTG(1311)는 OFDM 심볼 단위 값을 갖는다.
Figure 112007068863945-pat00003
여기서, 상기 RSRTG는 상기 중계국의 동작 전환 구간을 나타내고, 상기 RTD/2는 상향링크 신호 지연 시간(ULD(UpLink Delay)을 나타낸다. 또한, 상기 ODFMsymbolunit(x)은 x 값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타낸다. 이때, 상기 x값과 OFDM 심볼의 길이는 시간 단위로 설정된다. 또한, 상기
Figure 112007068863945-pat00004
는 올림(Ceiling)연산 기호로 상기 연산 기호 안의 값이 소수값을 가질 경우, 상기 소수 값 보다 큰 정수 값을 출력하기 위한 연산 기호를 나타낸다.
상기 <수학식 2>에 나타난 바와 같이 상기 상향링크 부프레임 오버헤드는 상기 중계국의 동작 전환 구간을 포함하는 최소 심볼을 나타낸다.
상술한 바와 같이 상기 중계국은 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 1 구간(321)에서 상기 R-RTG(345)를 제외한 구간 동안 상기 단말 2로부터 신호를 수신받는다. 따라서, 상기 단말 2는 상기 중계국의 제어에 따라 상기 제 1 구간(321)에서 상기 R-RTG(345)가 제외된 구간 동안 상기 중계국으로 신호를 전송한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 상기 i번째 프레임(300)에서 상향링크 부프레임(320)의 상기 제 2 구간(323) 동안 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송한다. 이후, 상기 중계국은 (i+1)번째 프레임(370)에서 하향링크 부프레임의 제 1 구간 동안 상기 단말 2로 하향링크 신호를 전송한다. 따라서, 상기 중계국은 상기 상향링크 부프레임(320)의 제 2 구간(323)과 상기 하향링크 부프레임의 제 1 구간 사이에 동작 전환을 위한 시간 구간을 필요로 하지 않는다. 하지만, 상기 중계국 프레임(360)은 상기 기지국 프레임(350)과의 동기를 유지하기 위해 상기 제 2 구간(323)과 상기 (i+1)번째 프레임(370)의 제 1 구간 사이에 중계국 프레임 시간 갭(Relay Frame Time Cap : 이하, RFTG라 칭함)(341)을 둔다. 여기서, 상기 RFTG(341)는 상기 RTG(333)와 상기 ULD의 합과 동일한 값을 갖는다.
이하 설명에서 상기 무선통신시스템은 상기 중계국 프레임의 각 구간을 IEEE 802.16 시스템의 프레임과 동일하게 구성하는 것으로 가정하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 프레임의 구조를 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 중계국 프레임은 하향링크 부프레임(401)과 상향링크 부프레임(403)이 시간 자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(401)과 상향링크 부프레임(403)은 시간자원을 이용하여 제 1 구간(411, 415)과 제 2 구간(413, 417)으로 구분된다. 여기서, 상기 하향링크 부프레임(401)과 상향링크 부프레임(403) 사이에는 시간 보호 영역인 RSTG(425)가 존재하고, 상기 상향링크 부프레임(403)과 다음 프레임의 하향링크 부프레임 사이에는 RFTG(427)이 존재한다.
먼저 상기 하향링크 부프레임(401)은 상기 중계국에서 서비스 영역에 위치하는 단말로 하향링크 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(411)과 상기 기지국으로부터 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(413)으로 구성된다. 이때, 상기 제 1 구간(411)과 제 2 구간(413) 사이에는 시간 보호 영역인 R-TTG(421)이 존재한다.
상기 상향링크 부프레임(403)은 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(415)과 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(417)으로 구성된다. 이때, 상기 제 1 구간(415)과 제 2 구간(417) 사이에는 시간 보호 영역인 R-RTG(423)이 존재한다.
상기 무선통신시스템이 다중 홉으로 구성되는 경우, 상기 중계국은 기지국과 단말 사이의 신호뿐만 아니라 중계국과 중계국 사이의 신호도 중계해야한다. 이 경우, 상기 중계국은 i번째 프레임과 (i+1)번째 프레임을 하나의 수퍼 프레임으로 구성하여 중계 서비스를 지원한다.
먼저 짝수 홉 중계국의 프레임은 하기 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 짝수 홉 중계국의 i번째 프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 i번째 프레임(500)은 하향링크 부프레임(501)과 상향링크 부프레임(503)이 시간자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(501)과 상향링크 부프레임(503)은 시간 자원을 이용하여 제 1 구간과 제 2 구간으로 구분된다. 여기서, 상기 하향링크 부프레임(501)과 상기 상향링크 부프레임(503) 사이에는 시간 보호 영역인 RSTG(505)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(500)과 (i+1)번째 프레임(540) 사이에는 시간 보호 영역인 RFTG(507)가 존재한다.
먼저, 상기 하향링크 부프레임(501)은 상기 중계국에서 서비스 영역에 포함 되는 단말로 하향링크 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(511)과 다음 홀수 홉 중계국으로 하향링크 신호를 전송하는 제 2 구간(513)으로 구성된다.
다음으로 상향링크 부프레임(503)은 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(515)과 상기 다음 홀수 홉 중계국으로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(517)으로 구성된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 짝수 홉 중계국의 (i+1)번째 프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 (i+1)번째 프레임(540)은 하향링크 부프레임(541)과 상향링크 부프레임(543)이 시간자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(541)과 상향링크 부프레임(543)은 시간 자원을 이용하여 제 1 구간과 제 2 구간으로 구분된다. 여기서, 상기 하향링크 부프레임(541)과 상기 상향링크 부프레임(543) 사이에는 시간 보호 영역인 RSTG(545)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(500)과 (i+1)번째 프레임(540) 사이에는 시간 보호 영역인 RFTG(507)가 존재한다.
먼저 상기 하향링크 부프레임(541)은 상기 중계국에서 서비스 영역에 포함되는 단말로 하향링크 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(551)과 이전 홀수 홉 중계국으로부터 하향링크 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(553)으로 구성된다. 이때, 상기 중계국은 상기 제 1 구간(551) 동안 신호를 전송하고, 제 2 구간(553) 동안 신호를 수신받는다. 따라서, 상기 하향링크 부프레임(541)의 상기 제 1 구간(551)과 제 2 구간(553) 사이에 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 보호 영역인 R- TTG(561)가 존재한다.
다음으로 상향링크 부프레임(543)은 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(555)과 상기 이전 홀수 홉 중계국으로 상향링크 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(557)으로 구성된다. 이때, 상기 중계국은 상기 제 1 구간(555) 동안 신호를 수신받고, 제 2 구간(557) 동안 신호를 전송한다. 따라서, 상기 상향링크 부프레임(543)의 제 1 구간(555)과 제 2 구간(557) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 보호 영역인 R-RTG(563)가 존재한다.
다음으로 홀수 홉 중계국의 프레임은 하기 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 홀수 홉 중계국의 i번째 프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이 상기 i번째 프레임(600)은 하향링크 부프레임(601)과 상향링크 부프레임(603)이 시간자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(601)과 상향링크 부프레임(603)은 시간 자원을 이용하여 제 1 구간과 제 2 구간으로 구분된다. 여기서, 상기 하향링크 부프레임(601)과 상기 상향링크 부프레임(603) 사이에는 시간 보호 영역인 RSTG(605)가 존재하고, 상기 i번째 프레임(600)과 (i+1)번째 프레임(640) 사이에는 시간 보호 영역인 RFTG(607)가 존재한다.
먼저 상기 하향링크 부프레임(601)은 상기 중계국에서 서비스 영역에 위치하는 단말로 하향링크 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(611)과 이전 짝수 홉 중계국 으로부터 하향링크 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(613)으로 구성된다. 이때, 상기 중계국은 상기 제 1 구간(611) 동안 신호를 전송하고 상기 제 2 구간(613) 동안 신호를 수신받는다. 따라서 상기 하향링크 부프레임(601)의 상기 제 1 구간(611)과 제 2 구간(613) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 보호 영역인 R-TTG(621)가 존재한다.
다음으로 상향링크 부프레임(603)은 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(615)과 상기 이전 짝수 홉 중계국으로 상향링크 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(617)으로 구성된다. 이때, 상기 중계국은 상기 제 1 구간(615) 동안 신호를 수신받고, 상기 제 2 구간(617) 동안 신호를 전송한다. 따라서, 상기 상향링크 부프레임(603)의 제 1 구간(615)과 제 2 구간(617) 사이에는 상기 중계국의 동작 전환을 위한 시간 보호 영역인 R-RTG(623)가 존재한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 홀수 홉 중계국의 (i+1)번째 프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 8에 도시된 바와 같이 상기 (i+1)번째 프레임(640)은 하향링크 부프레임(641)과 상향링크 부프레임(643)이 시간자원으로 구분되어 구성된다. 또한, 상기 하향링크 부프레임(641)과 상향링크 부프레임(643)은 시간 자원을 이용하여 제 1 구간과 제 2 구간으로 구분된다. 여기서, 상기 하향링크 부프레임(641)과 상기 상향링크 부프레임(643) 사이에는 시간 보호 영역인 RSTG(645)가 존재한다. 또한, 상기 i번째 프레임(600)과 (i+1)번째 프레임(640) 사이에는 시간 보호 영역인 RFTG(607)가 존재한다.
먼저 상기 하향링크 부프레임(641)은 상기 중계국에서 서비스 영역에 위치하는 단말로 하향링크 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(651)과 다음 짝수 홉 중계국으로 하향링크 신호를 전송하는 제 2 구간(653)으로 구성된다.
다음으로 상향링크 부프레임(643)은 상기 단말로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 1 구간(655)과 상기 다음 짝수 홉 중계국으로부터 상향링크 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(657)으로 구성된다.
이하 설명은 상기 무선통신시스템에서 중계국이 송수신 동작을 전환할 수 있는 영역 정보를 전송하기 위한 기지국의 동작 방법에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면 먼저 상기 기지국은 901단계에서 중계국으로부터 초기 접속 요청 메시지가 수신되는지 확인한다.
만일, 상기 초기 접속 요청 메시지가 수신되는 경우, 상기 기지국은 903단계로 진행하여 상기 중계국과의 초기 접속을 수행한다.
이후, 상기 기지국은 905단계로 진행하여 상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 중계국과 능력 협상(Capability Negotiation)을 수행한다. 이때, 상기 기지국은 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다.
만일, 상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하는 경우, 상기 기지국은 907단 계로 진행하여 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상한다. 이때, 상기 기지국은 중계국별로 서로 다른 RSTTG와 RSRTG를 설정할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국과 중계국은 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상하기 위해 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대 값을 알고 있어야한다. 여기서, 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값은 시스템 정보로 설정되어 상기 기지국과 중계국에서 미리 알고 있거나 상기 기지국에서 결정하여 하기 <표 1>과 같이 구성되는 방송 정보를 통해 상기 중계국으로 알려줄 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 방송 정보로 DCD(Downlink Channel Descriptor) 메시지를 이용할 수 있다.
Name Type Length Value(variable length)
RSTTG TBD 1 ≥xxx
RSRTG TBD 1 ≥yyy
상기 <표 1>에서 상기 xxx와 yyy는 시간 값을 가지며, 상기 RSTTG와 RSRTG 정보는 중계국의 동작 전환을 위한 시간을 나타낸다.
상술한 바와 같이 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값을 확인한 후, 상기 기지국은 상기 중계국이 전송한 RSTTG와 RSRTG를 확인한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 확인한다. 이후, 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 고려하여 결정한 RSTTG와 RSRTG 또는 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG의 응답 신호를 상기 중계국으로 전송한다. 이때 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG의 최대값보다 작거나 같도록 상기 RSTTG와 RSTTG를 결정한다.
또한, 상기 기지국은 상기 중계국이 원하는 RSTTG와 RSRTG에 대한 응답신호를 전송하여 상기 RSTTG와 RSRTG의 협상을 수행할 수도 있다.
상기 중계국과 RSTTG와 RSRTG를 협상한 후, 상기 기지국은 911단계로 진행하여 중계국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 초기 접속 과정 또는 램덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
한편, 상기 905단계에서 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상하지 않는 경우, 상기 기지국은 909단계로 진행하여 상기 RSTTG와 RSRTG를 결정하여 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 중계국으로 전송한다. 이때, 상기 기지국은 상기 <표 1>과 같이 구성되는 방송 정보를 이용하여 상기 중계국으로 상기 RSTTG와 RSRTG를 전송할 수 있다. 다른 실시 예로 상기 기지국은 초기 접속과정 전에 상기 방송 정보를 이용하여 상기 중계국으로 상기 RSTTG와 RSRTG를 전송할 수도 있다.
상기 중계국으로 RSTTG와 RSRTG를 전송한 후, 상기 기지국은 상기 911단계로 진행하여 중계국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 초기 접속 과정 또는 램덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
상기 중계국과의 신호 지연 시간을 확인한 후, 상기 기지국은 913단계로 진행하여 상기 RSTTG와 RSRTG 정보와 상기 중계국과의 신호 지연 시간을 이용하여 상기 중계국의 하향링크 오버헤드(R-TTG)와 상향링크 오버헤드(R-RTG)를 산출한다. 즉, 상기 기지국은 상기 중계국과의 동기를 맞추기 위해 상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출한다. 이때, 상기 기지국은 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 상기 R-TTG와 R-RTG를 산출할 수 있다.
상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출한 후, 상기 기지국은 915단계로 진행하여 상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 고려하여 상기 중계국과 통신을 수행한다.
이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 실시 예에서 상기 기지국은 상기 중계국과 송수신 동작 전환 시간은 RSTTG와 RSRTG를 협상하거나 상기 중계국으로 상기 RSTTG와 RSRTG 전송한다. 다른 실시 예로 상기 기지국은 상기 중계국의 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출하여 상기 중계국으로 전송할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 예에서 기지국은 중계국과의 초기 접속시 상기 RSTTG와 RSRTG 정보를 상기 중계국과 협상하거나 상기 중계국으로 전송한다. 상기 기지국은 상기 초기 접속 시뿐만 아니라 상기 중계국이 접속된 상태에서 상기 RSTTG와 RSRTG 정보를 상기 중계국과 협상하거나 상기 중계국으로 전송할 수도 있다. 즉, 상기 중계국이 상기 기지국에 접속되어 중계 서비스를 제공할 때 무선 채널에 의한 신호 지연 시간이 변경되면 상기 기지국은 상기 중계국과 상기 RSTTG와 RSRTG 정보를 다시 협상하거나, 상기 RSTTG와 RSRTG를 생성하여 상기 중계국으로 전송할 수도 있다.
이하 설명은 기지국으로부터 RSTTG와 RSRTG를 제공받아 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 확인하기 위한 중계국의 동작 절차에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면 먼저 상기 중계국은 1001단계에서 기지국으로 초기 접속을 요청한다.
상기 기지국으로 초기 접속을 요청한 후, 상기 중계국은 1003단계로 진행하여 상기 기지국과의 초기 접속 절차를 수행한다.
이후, 상기 기지국은 1005단계로 진행하여 상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다. 즉, 상기 중계국은 상기 기지국과의 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 기지국과 능력 협상(Capability Negotiation)을 수행한다. 이때, 상기 중계국은 상기 기지국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상할 것인지 판단한다.
만일, 상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하는 경우, 상기 중계국은 1007단계로 진행하여 상기 기지국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상한다. 예를 들어, 상기 중계국은 상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상하기 위해 자신이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 결정하여 상기 기지국으로 전송한다. 이후, 상기 중계국은 상기 기지국에서 상기 전송한 RSTTG와 RSRTG에 대한 응답 신호 또는 상기 기지국에서 상기 전송한 RSTTG와 RSRTG를 고려하여 결정한 RSTTG와 RSRTG를 수신받는다. 이때, 상기 중계국은 RSTTG와 RSRTG의 최대값을 고려하여 자신이 원하는 RSTTG와 RSRTG를 결정한다. 여기서, 상기 RSTTG와 RSRTG의 최대값은 시스템 정보로 설정되거나, 상기 <표 1>과 같은 방송 정보를 통해 상기 기지국으로부터 제공받을 수 있다.
상기 기지국과 RSTTG와 RSRTG를 협상한 후, 상기 중계국은 1011단계로 진행하여 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 중계국은 상기 기지국과의 초기 접속 과정 또는 램덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
한편, 상기 1005단계에서 상기 기지국과 상기 RSTTG와 RSRTG를 협상하지 않는 경우, 상기 중계국은 1009단계로 진행하여 초기 접속 수행 과정 중 또는 초기 접속을 수행한 후 상기 기지국에서 방송하는 RSTTG와 RSRTG 정보를 수신받는다. 다른 실시 예로 상기 중계국은 초기 접속과정 전에 상기 기지국이 전송한 방송 정보를 통해 상기 RSTTG와 RSRTG를 수신받을 수도 있다.
상기 기지국으로 응답 메시지를 수신받은 후, 상기 중계국은 상기 1011단계로 진행하여 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 확인한다. 즉, 상기 중계국은 상기 기지국과의 초기 접속 과정 또는 램덤 엑세스 과정에서 획득한 신호 지연 시간을 확인한다.
상기 신호 지연 시간을 확인한 후, 상기 중계국은 1013단계로 진행하여 상기 RSTTG와 RSRTG 정보와 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 이용하여 하향링크 오버헤드(R-TTG)와 상향링크 오버헤드(R-RTG)를 산출한다. 이때, 상기 중계국은 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>를 이용하여 상기 R-TTG와 R-RTG를 산출한다.
상기 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 산출한 후, 상기 중계국은 1015단계로 진행하여 상기 하향링크 오버헤드와 상향링크 오버헤드를 고려하여 상기 기지국과 통신을 수행한다.
이후, 상기 중계국은 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 실시 예에서 중계국은 기지국과 협상하거나 상기 기지국으로부터 제공받은 RSTTG와 RSRTG 정보를 이용하여 상기 R-TTG와 R-RTG 정보 산출한다. 다른 실시 예로 상기 중계국은 상기 기지국에서 각각의 중계국에 대해 산출하여 전송한 R-TTG와 R-RTG를 확인할 수도 있다.
이하 설명은 무선통신시스템에서 기지국으로부터 제공받은 RSTTG와 RSRTG 정보를 이용하여 중계 서비스를 지원하는 중계국의 블록구성에 대해 설명한다. 여기서, 상기 중계국은 하기 도 11과 같이 구성된다. 이때, 기지국, 짝수 홉 중계국, 홀수 홉 중계국은 모두 동일하게 구성되므로 상기 중계국의 블록 구성만을 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치를 도시하고 있다.
상기 도 11에 도시된 바와 같이 상기 중계국은 송신 장치(1101), 수신 장치(1103), 타이밍 제어기(1105) 및 RF스위치(1107)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 송신 장치(1101)는 프레임 생성기(1109), 자원 매핑기(1111), 변조기(1113), 및 디지털/아날로그 변환기(Digital/Analog Converter)(1115)를 포함하여 구성된다.
상기 프레임 생성기(1109)는 상기 타이밍 제어기(1105)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 상기 도 3에 도시된 바와 같이 프레임을 생성한다. 예를 들어, 상기 중계국은 상기 프레임의 제 1 구간 동안 상기 중계국과 단말 링크를 위한 부프레임을 생성하고, 제 2 구간 동안 상기 중계국과 기지국 링크를 위한 부프레임을 생성한다.
상기 자원 매핑기(1111)는 상기 프레임 생성기(1109)로부터 제공받은 각 부프레임들을 해당 링크의 버스트에 할당하여 출력한다.
상기 변조기(1113)는 상기 자원 매핑기(1111)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 부프레임들을 해당 변조 수준(MCS : Modulation and Coding Scheme)에 따라 변조한다.
상기 디지털/아날로그 변환기(1115)는 상기 변조기(1113)로부터 제공받은 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 RF 스위치(1107)로 출력한다.
다음으로 상기 수신 장치(1103)는 아날로그/디지털 변환기(Analog/Digital Converter) (1117), 복조기(1119), 자원 디매핑기(1121) 및 프레임 추출기(1123)를 포함하여 구성된다.
상기 아날로그/디지털 변환기(1117)는 상기 RF스위치(1107)를 통해 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 복조기(1119)는 상기 아날로그/디지털 변환기(1117)로부터 제공받은 디지털 신호를 해당 변조 수준(예 : MCS레벨)에 따라 복조하여 출력한다.
상기 자원 디매핑기(1121)는 상기 복조기(1119)로부터 제공받은 각 링크의 버스트에 할당된 실제 부프레임들을 추출한다.
상기 프레임 추출기(1123)는 상기 자원 디매핑기(1121)로부터 제공되는 부프레임에서 상기 중계국에 해당하는 부프레임을 추출한다.
상기 RF 스위치(1107)는 상기 타이밍 제어기(1105)의 제어에 따라 상기 기지국, 단말 및 다른 중계국과 송수신하는 신호를 상기 송신기(1101)와 수신기(1103)로 연결한다.
상기 타이밍 제어기(1105)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 프레임을 생성하여 상기 프레임 구성 방식에 따라 신호를 송수신하기 위한 제어 신호를 발생시킨다. 이때, 상기 타이밍 제어기(1105)는 상기 기지국으로부터 제공받은 RSTTG와 RSRTG 정보를 이용하여 상기 송신 장치(1101)와 수신 장치(1103)가 모드 전환을 수행하도록 제어 신호를 발생시킨다. 여기서, 상기 타이밍 제어기(1105)는 상기 RSTTG 정보를 이용하여 하향링크 부프레임의 제 1 구간과 제 2 구간 사이에 R-TTG 구간을 설정한다. 또한, 상기 타이밍 제어기(1105)는 상기 RSRTG 정보를 이용하여 상향링크 부프레임의 제 1 구간과 제 2 구간 사이에 R-RTG 구간을 설정한다.
상기 무선통신시스템이 다중 홉으로 구성되는 경우, 기지국과 중계국들은 하기 도 14와 같이 구성되는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 타이밍 구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 하향링크 부프레임을 예를 들어 설명한다.
상기 도 14에 도시된 바와 같이 하향링크 부프레임(1400)은 시간자원을 이용하여 제 1 구간(1401), 제 2 구간(1403), 제 3 구간(1405)으로 구분된다.
먼저, 기지국 프레임(1410)의 하향링크 부프레임(1400)은 상기 기지국에서 직접 링크로 연결된 단말 1로 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(1401)과 제 2 구간(1403)과 상기 기지국에서 1홉 중계국으로 신호를 전송하기 위한 제 3 구간(1405)으로 구성된다. 여기서, 상기 제 2 구간(1403)은 널로 구성될 수도 있다.
1홉 중계국 프레임(1420)의 하향링크 부프레임(1400)은 중계 링크로 연결된 단말 2로 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(1401)과 2홉 중계국으로 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(1403)과 상기 기지국으로부터 신호를 수신받기 위한 제 3 구간(1405)으로 구성된다. 이때, 상기 제 2 구간(1403)과 제 3 구간(1405) 사이에는 하향링크 오버헤드인 R-TTG(1425)가 존재한다. 여기서, 상기 R-TTG(1425)의 크기는 상기 <수학식 1>에 상기 기지국으로부터 제공받은 RSTTG(1421)와 상기 기지국과의 신호 지연 시간을 작용하여 산출할 수 있다.
2홉 중계국 프레임(1430)의 하향링크 부프레임(1400)은 중계 링크로 연결된 단말 3으로 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(1401)과 상기 1홉 중계국으로부터 신호를 수신받기 위한 제 2 구간(1403)과 3홉 중계국으로 신호를 전송하기 위한 제 3 구간(1405)으로 구성된다. 이때, 상기 제 1 구간(1401)과 제 2 구간(1403) 사이에는 하향링크 오버헤드인 R-TTG(1435)가 존재한다. 또한, 상기 제 2 구간(1403)과 제 3 구간(1405) 사이에는 하향링크 오버헤드인 R-RTG(1441)가 존재한다. 여기서, 여기서, 상기 R-TTG(1435)의 크기는 상기 <수학식 1>에 상기 1홉 중계국으로부터 제공받은 RSTTG와 상기 1홉 중계국과의 신호 지연 시간을 작용하여 산출할 수 있다. 또한, 상기 R-RTG(1441)의 크기는 상기 <수학식 2>에 상기 1홉 중계국으로부터 제공받은 RSRTG와 상기 1홉 중계국과의 신호 지연 시간을 작용하여 산출할 수 있다.
3홉 중계국 프레임(1450)의 하향링크 부프레임(1400)은 중계 링크로 연결된 단말 4로 신호를 전송하기 위한 제 1 구간(1401)과 4홉 중계국으로 신호를 전송하기 위한 제 2 구간(1403)과 상기 2홉 중계국으로부터 신호를 수신받기 위한 제 3 구간(1405)으로 구성된다. 이때, 상기 제 2 구간(1403)과 제 3 구간(1405) 사이에는 하향링크 오버헤드인 R-TTG(1455)가 존재한다. 여기서, 상기 R-TTG(1455)의 크기는 상기 <수학식 1>에 상기 2홉 중계국으로부터 제공받은 RSTTG와 상기 2홉 중계국과의 신호 지연 시간을 작용하여 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 무선통신시스템이 다중 홉으로 구성되는 경우, 하향링크 부프레임의 오버헤드는 R-TTG뿐만 아니라 R-TTG와 R-RTG를 모두 포함할 수 있다. 즉, 상기 무선통신시스템에서 프레임 운영 방식에 따라 하향링크 부프레임의 오버헤드는 달라질 수 있다.
또한, 상기 하향링크 부프레임의 오버헤드뿐만 아니라 상향링크 부프레임의 오버헤드도 프레임 운영 방식에 따라 달라질 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 통상적인 IEEE 802.16 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 타이밍 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 프레임의 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 짝수 홉 중계국의 i번째 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 짝수 홉 중계국의 (i+1)번째 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 홀수 홉 중계국의 i번째 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 홀수 홉 중계국의 (i+1)번째 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치를 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 하향링크 부프레임의 중계국 동작 전환 구간을 도시하는 도면,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템에서 상향링크 부프레임의 중계국 동작 전환 구간을 도시하는 도면, 및
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 홉 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 타이밍 구성을 도시하는 도면.

Claims (25)

  1. 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 상위 노드 동작 방법에 있어서,
    하위 중계국과 능력 협상 중 상기 하위 중계국으로부터 상기 하위 중계국이 요구하는 RSTTG(Relay Station Transmit/receive Transition Gap)와 RSRTG(Relay Station Receive/transmit Transition Gap)을 수신하는 과정과,
    상기 하위 중계국이 요구하는 RSTTG와 RSRTG를 이용하여 상기 하위 중계국의 RSTTG와 RSRTG를 결정하는 과정을 포함하며,
    상기 RSTTG는 상기 하위 중계국이 송신모드에서 수신모드로 전환 시에 필요한 시간 정보를 포함하고,
    상기 RSRTG는 상기 하위 중계국이 수신모드에서 송신모드로 전환 시에 필요한 시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상위 노드는, 기지국 또는 상위 중계국인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하위 중계국의 RSTTG와 RSRTG를 결정한 후, 상기 RSTTG와 RSRTG를 포함하는 제어 메시지를 상기 하위 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제어메시지는, 상기 하위 중계국에서 요구한 RSTTG와 RSRTG 에 대한 확인 정보, 상기 결정한 RSTTG와 RSRTG,상기 결정한 RSTTG와 RSRTG 에 따른 오버헤드 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 하위 중계국에서 요구한 RSTTG와 RSRTG 에 대한 확인 정보는, 상기 하위 중계국에서 요구한 RSTTG및 RSRTG와 동일한 정보를 포함하거나 상기 하위 중계국에서 요구한 RSTTG와 RSRTG 를 수락(Acknowledge) 하는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 하위 중계국이 송신모드에서 수신모드로 전환하기 위한 오버헤드는, 하기 수학식 3을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010020872914-pat00023
    여기서, 상기 R-TTG는 부프레임에서 상기 중계국의 동작 전환에 따른 오버헤드, 상기 RSTTG는 상기 중계국의 송수신 동작 전환 구간, 상기 RTD/2는 신호의 도달 지연(DLD : DownLink Delay) 시간, 상기 OFDMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타냄.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 하위 중계국이 수신모드에서 송신모드로 전환하기 위한 오버헤드는, 하기 수학식 4을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010020872914-pat00024
    여기서, 상기 R-RTG는 부프레임에서 상기 중계국의 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드, 상기 RSRTG는 상기 중계국의 송수신 동작 전환 구간, 상기 RTD/2는 신호의 도달 지연(ULD : UpLink Delay) 시간, 상기 OFDMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타냄.
  10. 중계방식을 사용하는 무선통신시스템의 중계국 동작 방법에 있어서,
    상위 노드와의 신호 지연 시간을 확인하는 과정과,
    상기 상위 노드와의 능력 협상(Capability Negotiation) 중 상기 중계국이 요구하는 RSTTG (Relay Station Transmit/receive Transition Gap)와 RSRTG(Relay Station Receive/transmit Transition Gap)를 상기 상위노드로 전송하는 과정과,
    상기 상위 노드로부터 제공받은 RSTTG 및 RSRTG 와 상기 신호 지연 시간을 이용하여 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드를 산출하는 과정과,
    제 1 오버헤드를 이용하여 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 과정과,
    제 2 오버헤드를 이용하여 수신 모드에서 송신 모드로 전환하는 과정을 포함하며,
    상기 RSTTG는 상기 중계국이 송신모드에서 수신모드로 전환 시에 필요한 시간 정보를 포함하고,
    상기 RSRTG는 상기 중계국이 수신모드에서 송신모드로 전환 시에 필요한 시간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 신호 지연 시간은, 상기 상위 노드와의 초기 접속 또는 랜덤 엑세스(Random Access)과정에서 획득하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    상기 상위 노드와의 능력 협상 중 상기 상위 노드로부터 상기 전송한 RSTTG와 RSRTG에 대한 ACK 메시지를 수신받은 경우, 상기 RSTTG 및 RSRTG 와 상기 신호 지연 시간을 이용하여 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 오버헤드를 산출하는 과정은,
    상기 상위 노드와의 능력 협상 중 상기 상위 노드로부터 제공받은 제어 메시지에서 RSTTG와 RSRTG를 확인하는 과정과,
    상기 확인한 RSTTG와 RSRTG 및 상기 신호 지연 시간을 이용하여 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 RSTTG와 RSRTG는, 상기 RSTTG와 RSRTG 의 최대값보다 작거나 같은 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 RSTTG와 RSRTG 의 최대값은, 시스템 공통정보로 설정되거나, 상기 상위 노드로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 오버헤드는, 하기 수학식 5를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010020872914-pat00025
    여기서, 상기 R-TTG는 부프레임에서 상기 중계국의 동작 전환에 따른 오버헤드, 상기 RSTTG는 상기 중계국의 송수신 동작 전환 구간, 상기 RTD/2는 신호의 도달 지연(DLD : DownLink Delay) 시간, 상기 OFDMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타냄.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 오버헤드는, 하기 수학식 6을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112010020872914-pat00026
    여기서, 상기 R-RTG는 부프레임에서 상기 중계국의 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드, 상기 RSRTG는 상기 중계국의 송수신 동작 전환 구간, 상기 RTD/2는 신호의 도달 지연(ULD : UpLink Delay) 시간, 상기 OFDMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타냄.
  18. 제 10항에 있어서,
    상기 상위 노드는, 기지국 또는 상위 중계국인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 중계방식의 무선통신시스템에서 중계국 장치에 있어서,
    송수신 동작 전환을 위한 타이밍 신호를 제공하는 타이밍 제어기와,
    상기 타이밍 신호에 의해 송신 모드로 전환되는 경우, 프레임 구성방식에 따라 프레임을 생성하여 안테나를 통해 송신하는 송신 장치와,
    상기 타이밍 신호에 의해 수신 모드로 전환되는 경우, 상기 안테나를 통해 수신되는 프레임에서 해당 부프레임을 검출하여 확인하는 수신 장치를 포함하여 구성되며,
    상기 타이밍 제어기는, RSTTG (Relay Station Transmit/receive Transition Gap)와 RSRTG(Relay Station Receive/transmit Transition Gap)를 위한 오버헤드를 산출하고, 상기 오버헤드에 따른 타이밍 신호를 제공하며,
    상기 RSTTG는 상기 중계국이 송신모드에서 수신모드로 전환 시에 필요한 시간 정보를 포함하고,
    상기 RSRTG는 상기 중계국이 수신모드에서 송신모드로 전환 시에 필요한 시간 정보를 포함하며,
    상기 송신 장치는 상위 노드와의 능력 협상 중 RSTTG와 RSRTG를 상기 상위 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 삭제
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 하기 수학식 7을 이용하여 송신모드에서 수신모드로 전환하기 위한 오버헤드를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112010020872914-pat00027
    여기서, 상기 R-TTG는 부프레임에서 상기 중계국의 동작 전환에 따른 오버헤드, 상기 RSTTG는 상기 중계국의 송수신 동작 전환 구간, 상기 RTD/2는 신호의 도달 지연(DLD : DownLink Delay) 시간, 상기 OFDMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타냄.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 타이밍 제어기는, 하기 수학식 8을 이용하여 수신모드에서 송신모드로 전환하기 위한 오버헤드를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112010020872914-pat00028
    여기서, 상기 R-RTG는 부프레임에서 상기 중계국의 송수신 동작 전환에 따른 오버헤드, 상기 RSRTG는 상기 중계국의 송수신 동작 전환 구간, 상기 RTD/2는 신호의 도달 지연(ULD : UpLink Delay) 시간, 상기 OFDMsymbolunit(x)은 x값을 하나의 OFDM 심볼의 길이로 나누는 함수를 나타냄.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 상위 노드는, 기지국 또는 상위 중계국인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 삭제
  25. 삭제
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