KR101181577B1 - 중앙 제어식 ｍａｃ 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법이 개시된다. 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치는 대응 디바이스와의 통신 경로와 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로에 대한 채널 상태를 판단하는 채널 판단부와, 통신 경로들에 대한 채널 상태에 따라서, 통신 경로들 중 적어도 하나의 경로를 선택하는 경로 선택부와, 선택된 경로를 통해 데이터를 송수신하는 송수신부를 포함한다.

LOS(Line of Sight), 릴레이 경로

Description

중앙 제어식 ＭＡＣ 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법{Apparatus and Method for Transceiving Data using relay device in Wireless Communication System of Centralized MAC}

본 발명의 실시예들은 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 디바이스들 간의 LOS(Line of Sight: 가시선) 상의 다이렉트 경로가 차단되거나 채널의 상태가 좋지 못한 경우에도 릴레이 디바이스를 이용하여 데이터를 원활하게 통신할 수 있는 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

중앙 제어식 MAC(Medium Access Control) 기반의 무선통신 시스템에서, 사용중인 경로의 채널이 사람 혹은 장애물 등에 의해 차단되거나 채널 상태가 나빠지는 경우가 발생할 수 있다.

이러한 경우, 사람 혹은 장애물은 영구히 존재하지 않고 움직이기 때문에 통신 차단 상태가 바로 해소될 수 있다. 그러나, 60 GHz 대역의 무선통신 시스템의 경우 3 Gbps급의 고속으로 데이터를 교환하기 때문에 통신 차단 시간이 아주 짧 더라도 심각한 문제를 초래할 수 있다.

따라서, 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서, 사람 혹은 장애물이 존재하여 사용 중인 채널이 차단되거나 채널 상태가 나빠지는 경우에도 데이터를 원활하게 통신할 수 있는 데이터 송수신 장치 및 방법이 필요하다.

본 발명에 따른 실시예들은 디바이스(device; DEV)들 간 LOS(Line of Sight: 가시선) 상의 다이렉트 경로가 차단되거나 채널의 상태가 좋지 못한 경우에도, 릴레이 디바이스를 통한 릴레이 경로를 이용하여 데이터를 원활하게 송수신할 수 있는, 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 디바이스는 대응 디바이스와의 통신 경로와 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로에 대한 채널 상태를 판단하는 채널 판단부와, 상기 통신 경로들에 대한 채널 상태에 따라서, 상기 통신 경로들 중 적어도 하나의 경로를 선택하는 경로 선택부와, 상기 선택된 경로를 통해 데이터를 송수신하는 송수신부를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 릴레이 디바이스는 수신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 디바이스로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 송신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 상기 디바이스와 통신하고자 하는 대응 디바이스로 전달하는 송수신부와, 상기 데이터의 일부를 디코딩하고, 상기 디코딩한 데이터에 기초하여 상기 수신 모드의 RF와 상기 송신 모드의 RF 중 적어도 하나의 RF에 대한 모드를 전환하는 모드 전환부를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 디바이스의 데이터 송수신 방법은 대응 디바이스와의 통신 경로와 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로에 대한 채널 상태를 판단하는 단계와, 상기 통신 경로들에 대한 채널 상태에 따라서, 상기 통신 경로들 중 적어도 하나의 경로를 선택하는 단계와, 상기 선택된 경로를 통해 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법은 수신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 디바이스로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 송신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 상기 디바이스와 통신하고자 하는 대응 디바이스로 전달하는 단계와, 상기 데이터의 일부를 디코딩하고, 상기 디코딩한 데이터에 기초하여 데이터의 상기 수신 모드의 RF와 상기 송신 모드의 RF 중 적어도 하나의 RF에 대한 모드를 전환하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른, 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법은 디바이스(device; DEV)들 간 LOS(Line of Sight: 가시거리)의 다이렉트 경로가 차단되거나 채널의 상태가 좋지 못한 경우에도, 릴레이 디바이스를 통한 릴레이 경로를 이용하여 데이터를 원활하게 통신할 수 있다. 또한, 릴레이 경로에 대한 채널 상태 판단시, 두 개의 릴레이 경로 즉, 디바이스와 릴레이 디바이스 간의 릴레이 경로 및 릴레이 디바이스와 대응 디바이스 간의 릴레이 경로의 채널 상태를 모두 고려함으로써, 릴레이 경로에 대한 채널 상태를 보다 정확히 판단할 수 있다. 뿐만 아니라, 디바이스의 데이터 전송시 선택한 통신 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 송신하는 것과 달리, 재선택한 통신 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서부터 데이터 센싱 타임(data sensing time) 후에 데이터를 전송함에 따라, 대응 디바이스에서 통신 경로 전환에 소요되는 시간으로 인해 데이터의 송수신이 제한되지 않고, 원활하게 데이터를 송수신할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 중앙 제어식 MAC(매체접근제어) 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 방법은 IEEE 802.15.3 무선매체접근제어 기술에 적용될 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예가 적용되는 IEEE 802.15.3 무선매체접근제어 기술에 대해 간략하게 설명한다.

IEEE 802.15 Task Group 3(TG3)은 high rate WPAN의 표준화를 진행하고 있으며, 무선매체접근제어는 기본적으로 피코넷 코디네이터(PNC)에 의해 제공되는 타이밍 정보(timing information)를 이용하는 중앙 제어식(centralized control) 구조이다. IEEE 802.15.3 WPAN은 기본적으로 피코넷(piconet)이라고 부르는 무선 애드혹(ad-hoc) 네트워크들로 구성된다. 하나의 피코넷(piconet)은 하나의 피코넷 코디네이터(piconet coordinator: PNC)와 여러 개의 디바이스(device: DEV)로 구성되며, 피코넷 코디네이터(PNC)는 비콘(beacon)을 통해 피코넷(piconet)의 타이밍 정보(timing information)을 제공하며, 서비스품질 요구(QoS requirement), 전력 절약 모드(power save mode), 접근 제어(access control)를 관리한다. IEEE 802.15.3 MAC은 CSMA/CA와 TDMA를 모두 사용할 수 있는 수퍼프레임(superframe) 구조를 가진다. 수퍼프레임(superframe)은 비콘(beacon), 컨텐션 억세스 주기(Contention Access Period(CAP)), 및 채널 타임 할당 주기(Channel Time Allocation Period(CTAP))로 구성된다. 비콘(Beacon)은 피코넷 코디네이터(PNC)가 생성하고, 수퍼프레임(superframe) 길이, CAP과 CTAP 구간 길이, 피코넷 식별자(piconet ID), 동기화 정보와 같은 피코넷 관련 정보를 포함한다. 피코넷(Piconet)에 속하는 모든 디바이스(DEV)는 비콘에 포함한 피코넷 코디네이터 기준 시각(PNC reference clock)에 자신의 로컬 시각(local clock)을 동기화시켜야 한다. CAP 구간은 비동기화(asynchronous) 데이터나 명령어(command)를 전송하기 위해 CSMA/CA로 채널 접근하는 반면, CTAP는 TDMA를 사용하여 서비스 품질에 민감한 트래픽 데이터(QoS sensitive traffic data) 전송을 위해 유보(reserve) 되어 있다. CTAP 구간은 여러 개의 채널 타임 할당(Channel Time Allocation; CTA))과 관리 채널 타임 할당(Management Channel Time Allocation; MCTA)들이 스케쥴링되며, 각각 데이터 및 명령어 전송을 위해 사용된다.

IEEE 802.11과 마찬가지로, IEEE 802.15.3 MAC은 CAP 구간에서 CSMA/CA 프로토콜을 사용한다. 이와는 달리, CTAP 구간에서는 TDMA가 사용된다. 이 구간은 피코넷 코디네이터(PNC)에 의해 관리되는 여러 개의 CTA로 나눠진다. 하나의 CTA는 시작시점(start time)과 유보된(reserved) 전송 구간(transmission duration)으 로 대표되고, 이 구간 동안 다른 디바이스(DEV)들은 채널 타임 사용을 위해 경쟁(contentions)할 수 없다. CTA는 피코넷 코디네이터(PNC)에 의해 등시성(isochronous) 플로우와 비동기 데이터 패킷 모두에 대해 할당될 수 있다. 매 수퍼프레임 당 주기적으로 CTA가 할당되는 것에 반해, 비동기 데이터 전송은 하나의 수퍼프레임 전송에 필요한 시간을 요청한다.

채널 타임 요청은 CTAP에 전송하고자 하는 데이터를 가진 디바이스가 CAP 구간에서 수행한다. 요청하는 시간은 데이터 전송 시간 뿐 아니라, SIFS와 ACK 전송까지 포함한 시간이며, 이것을 통해 피코넷 코디네이터(PNC)가 성공적으로 전송된 데이터에 대해 ACK을 보낼 수 있다. 요청을 받은 피코넷 코디네이터(PNC)는 현재의 채널 사용상태와 펜딩 중인 요청들을 평가(evaluation)하고, 다음 수퍼프레임의 비콘에 CTA 할당에 대해 알림을 통하여 CTA를 디바이스에게 할당한다. 할당된 CTA는 TDMA 채널처럼 소유한 디바이스에 의해 사용되고, 다른 디바이스는 사용할 수 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치(100)는 디바이스(101, 103)와 릴레이 디바이스(105)를 포함한다. 여기서, 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템은 60 GHz 이나 THz 대역을 사용하며, 디바이스(101, 103)는 가 시 선상에 위치한다. 여기서, 디바이스(101), 디바이스(103), 및 릴레이 디바이스(105) 간의 통신 경로 설정 및 빔 형성과, CTA 할당은 이미 완료된 것으로 가정한다.

여기서, CTA 할당을 살펴보면, 예를 들어 디바이스(101)가 피코넷 코디네이터(PNC)로 CTA를 요청한 경우, 피코넷 코디네이터(PNC)가 요청을 승인한 후 CTA를 할당하고, 할당된 CTA를 디바이스(101), 디바이스(103), 및 릴레이 디바이스(105)에게 각각 알려주면, 각 디바이스는 할당된 CTA에서 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 따라서, 디바이스(101, 103)는 가시 선(LOS) 상의 다이렉트 링크(1)로 구성된 다이렉트 경로 또는 두 개의 릴레이 링크(2, 3)로 구성된 릴레이 디바이스(105)를 통한 통신 경로인 릴레이 경로 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 릴레이 디바이스(105)를 통하여 디바이스들(101, 103)간에 데이터를 릴레이할 수 있도록 승인된 CTA를 릴레이(relay) CTA로 정의한다. 또한, 디바이스(101)는 소스(source) 디바이스이고, 디바이스(103)는 목적지(destination) 디바이스일 수 있다.

도 2는 도 1의 디바이스(101)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 디바이스(101)는 채널 판단부(201), 유효경로 저장부(203), 경로 선택부(205), 및 송수신부(207)를 포함한다.

채널 판단부(201)는 디바이스(103)와의 다이렉트 링크(1)로 구성된 다이렉트 경로 및 두 개의 릴레이 링크(2, 3)로 구성된 릴레이 디바이스(105)를 통한 통신 경로인 릴레이 경로의 채널 상태를 판단한다. 즉, 채널 판단부(201)는 송신한 데이터에 대한 응답 데이터의 수신 여부를 이용하여 다이렉트 경로 및 릴레이 경로를 포함하는 통신 경로들의 차단 여부를 검출한다. 또한, 채널 판단부(201)는 데이터를 송신한 후 디바이스(103) 또는 릴레이 디바이스(105)로부터 피드백(feedback)되는 채널 상태 정보를 이용하여, 채널 상태를 추정(estimation)할 수 있다. 여기서, 피드백되는 채널 상태 정보는 디바이스(103)에 의해 측정된 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 등의 정보일 수 있다.

또한, 채널 판단부(201)는 ACK 정책(policy)이 지연(delayed) ACK나 블록(block) ACK인 경우 서브프레임(subframe) 데이터가 손상되었음을 의미하는 재전송 요구 서브프레임 비율이나 프레임 에러 레이트(Frame Error Rate; FER)에 대해 기설정된 문턱값(threshold)의 비교를 통해, 채널 상태를 판단할 수도 있다.

채널 판단부(201)는 기설정된 주기마다 통신 경로들의 채널 상태를 판단할 수 있다. 이때, 채널 판단부(201)는 선택되지 않은 미사용 경로가 다이렉트 경로인 경우, 도 3에 도시된 수신기 상태 필드(receiver status field)가 포함된 응답 데이터를 디바이스(103)로부터 수신하여 채널 상태를 판단할 수 있다. 또한, 채널 판단부(201)는 선택되지 않은 미사용 경로가 릴레이 경로인 경우, 릴레이 경로가 두 개의 릴레이 링크(2, 3)을 포함하므로, 릴레이 경로의 채널 상태를 판단하기 위해서, 두 개의 릴레이 링크(2, 3)의 품질에 대한 LQI 정보가 필요하다. 채널 판단부(201)는 도 4에 도시된 링크 품질 조사 요청 명령(link quality probe request command)을 릴레이 디바이스(105)로 송신하고, 릴레이 디바이스(105)로부터 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)가 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 수신함으로써, LQI에 기초하여 릴레이 경로의 채널 상태를 판단할 수 있다. 이때, 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)에 포함된 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)은 두 개의 릴레이 링크(2, 3)의 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)에 기초하여 생성된 릴레이 경로의 품질 정보로써, 예를 들어 두 개의 릴레이 링크(2, 3)의 링크 품질 인디케이션(LQI) 중 안 좋은 링크 품질 인디케이션(LQI)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 가령, 릴레이 디바이스(105)로부터 수신된 링크 품질 인디케이션(LQI)은 두 개의 링크 품질 인디케이션(LQI)을 조합한 값 또는 평균 값일 수 있으며, 기설정된 식을 이용한 결과값일 수도 있다.

또한, 채널 판단부(201)는 차단되지 않고, 채널 상태 정보가 기설정된 문턱값보다 높은 통신 경로, 즉 사용 가능한 통신 경로를 유효경로 저장부(203)에 저장할 수 있다. 이후, 채널 판단부(201)는 기설정된 주기마다 통신 경로들의 사용가능 여부를 알기 위해 통신 경로들에 대한 채널 상태를 판단할 수 있다.

유효경로 저장부(203)는 사용 가능한 통신 경로를 저장한다. 또한, 유효경로 저장부(203)는 채널 판단부(201)에 의해 기설정된 주기마다 통신 경로들의 채널 상태가 판단됨에 따라, 무선환경에 의해 변경되는 사용 가능한 통신 경로에 대한 데이터가 업데이트될 수 있다.

경로 선택부(205)는 유효경로 저장부(203)로부터 사용 가능한 통신 경로를 제공받을 수 있고, 통신 경로들에 대한 채널 상태에 따라, 통신 경로들 중 적어도 하나의 경로를 선택한다. 이때, 경로 선택부(205)는 통신 경로들 중 채널 상태가 가장 좋은 통신 경로를 선택할 수 있다. 또한, 경로 선택부(205)는 디바이스(103)와의 다이렉트 경로를 우선적으로 선택하고, 다이렉트 경로가 차단되거나 채널 상태 정보가 기설정된 문턱값보다 낮은 경우에는 릴레이 디바이스(105)와의 릴레이 경로를 재선택할 수 있다. 그리고, 경로 선택부(205)는 하나의 통신 경로를 선택한 이후에도, 선택하지 않은 경로의 채널 상태가 더 좋은 경우에는, 더 좋은 통신 경로를 재선택할 수 있다.

송수신부(207)는 선택된 경로를 통해 디바이스(103) 또는 릴레이 디바이스(105)와 데이터를 송수신한다. 이때, 릴레이 링크(2)를 통해 릴레이 디바이스(105)로 송신된 데이터는 다시 릴레이 링크(3)을 통해 디바이스(103)으로 전달된다. 여기서, 송수신부(207)는 처음 릴레이 CTA를 시작했거나 이전 릴레이 CTA에서 통신 경로가 차단되지 않고 유효하였으면, 릴레이 CTA 시작시점에서 데이터를 전송한다. 반면, 송수신부(207)는 이전 릴레이 CTA에서 통신경로가 차단된 경우, 일례로 다이렉트 경로가 차단됨에 따라 릴레이 경로를 통해 데이터를 송신하는 경우, 현재 릴레이 CTA의 나머지 타임 슬롯(time slot)에서 데이터를 더 이상 전송하지 않고, 하나의 릴레이 CTA에서 하나의 경로를 사용함에 따라, 다음 릴레이 CTA의 시작지점에서부터 데이터 센싱 타임(Data sensing time)-알파(alpha) 후에 재선택한 통신 경로 전환하여 데이터를 송신할 수 있다. 여기서, 현재 릴레이 CTA는 피코넷 코디네이터(PNC)에 의해 소스 디바이스에서 목적지 디바이스로 데이터 전송을 하 고, 릴레이 디바이스를 통해 데이터를 중계할 수 있도록 할당된 릴레이 CTA로, 이 세 디바이스가 할당된 타임 슬롯(time slot)에서 데이터를 전송하고 있는 릴레이 CTA를 의미하고, 다음 릴레이 CTA는 현재 사용중인 릴레이 CTA의 다음(next)에 할당된 릴레이 CTA를 의미한다. 또한, 알파라는 상수값은 수신부에서 데이터 센싱 타임후에 경로 전환했을 때 데이터 패킷을 손실없이 받을 수 있도록 통신 규격을 반영하여 결정될 수 있다. 이는 디바이스(103)가 디바이스(101)보다 재선택된 통신 경로로의 전환이 늦게되는 경우, 전송된 데이터를 수신하지 못하는 경우를 방지하기 위한 것이다. 이때, 데이터를 수신하는 디바이스(103)는 CTA 시작시점에서 데이터를 수신하지 않으면, 릴레이 경로를 통해 데이터가 전송되는 것으로 인지하여, 릴레이 경로를 선택하여 전환한다. 즉, 디바이스(103)는 데이터 센싱 타임(Data sensing time) 동안 데이터를 수신하지 않으면, 다이렉트 경로가 차단된 것으로 간주하고 릴레이 경로를 선택하여 전환함으로써, 릴레이 경로를 통하여 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 송수신부(207)는 릴레이 경로를 통한 데이터 송수신 방법에 대해 언급하였으나, 다이렉트 경로를 통한 데이터 송수신 방법에도 적용될 수 있다.

도 5는 도 1의 릴레이 디바이스(105)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 릴레이 디바이스(105)는 디바이스(101, 103)에 대한 릴레이 경로를 형성하는 장치로서, 예를 들어, 릴레이 기능을 지원하는 피코넷 코디네이터(PNC)일 수도 있다. 여기서, 릴레이 경로는 디바이스(101, 103)의 가시 선(LOS) 상에 형성되는 다이렉트 링크(1)로 구성된 다이렉트 경로 외에, 디바 이스(101, 103) 간의 데이터 통신이 가능하도록 하는 릴레이 링크(2, 3)를 의미한다.

릴레이 디바이스(105)는 릴레이 CTA 구간에서 두 RF 체인(chain) 중 하나의 RF 체인으로 수신된 신호를 증폭하여 나머지 한쪽 RF 체인으로 전달하되, 동시에 디코딩을 수행할 수 있는 증폭-전달(amplify-and-forward) 방식으로 동작할 수 있다. 여기서, 릴레이 CTA는 릴레이 디바이스(105)를 통해 데이터 중계(relay)를 할 수 있도록 승인된 CTA를 의미한다.

릴레이 디바이스(105)는 도 6에 도시된 바와 같이, 소스(source) 디바이스(101)로부터 수신된 데이터 프레임을 증폭-전달(amplify and forward) 방식으로 바로 RF2로 전달하여 목적지(destination) 디바이스(103)로 보내면서 동시에 릴레이 디바이스(105)의 물리계층(PHY) 및 MAC으로 전달한다. 이때, 릴레이 디바이스(105)는 헤더로부터 ACK 모드 정보를 추출하여 RF 스위칭 여부를 결정한다. ACK 모드가 집합 블록 ACK(Block ACK with Aggregation) 또는 즉각 ACK(Immediate ACK) 모드로 판단되면, 하나의 패킷을 수신한 후 바로 RF 모드를 전환하며, 지연(Delayed) ACK로 판단되면 지연 ACK 요청 필드가 설정된 데이터 프레임을 수신한 경우에만 RF 모드를 전환할 수 있다. 또한, 릴레이 디바이스(105)는 도 7에 도시된 바와 같이, ACK 모드에 따라 송수신 모드를 전환한 후, 목적지(destination) 디바이스(103)로부터 ACK을 수신하여 증폭-전달(amplify-and-forward) 방식으로 소스(source) 디바이스(101)로 송신한다. 이때, 릴레이 디바이스(105)는 헤더로부터 ACK 프레임을 수신하였으므로 바로 RF 모드를 전환한다. 즉, 릴레이 디바이 스(105)는 릴레이 기능을 지원하지 않는 경우, 두 개의 RF 체인은 수신 모드로 동작하나, 증폭-전달(amplify-and-forward) 방식의 릴레이 기능을 지원하는 경우, 수신된 데이터를 디코딩하여 데이터 전송 방향에 따라, 한 개의 RF 체인은 수신 모드(Rx mode), 다른 한 개의 RF 체인은 송신 모드(Tx mode)로 전환되는 방식으로 데이터를 전송할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 릴레이 디바이스(105)는 송수신부(501), 모드 전환부(503), 및 채널 상태 전달부(505)를 포함한다.

송수신부(501)는 수신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 디바이스(101)로부터 릴레이 링크(2)를 이용하여 데이터를 수신하고, 데이터를 송신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 릴레이 링크(3)를 이용하여 디바이스(103)로 전송한다. 또한, 송수신부(501)는 수신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 디바이스(103)로부터 릴레이 링크(3)를 이용하여 데이터를 수신하고, 데이터를 송신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 릴레이 링크(2)를 이용하여 디바이스(101)로 전송할 수 있다.

모드 전환부(503)는 데이터의 일부를 디코딩하고, 상기 디코딩한 데이터에 기초하여 수신 모드의 RF와 송신 모드의 RF 중 적어도 하나의 RF에 대한 모드를 전환한다. 즉, 모드 전환부(503)는 두 개의 RF가 모두 수신 모드일 때, 하나의 RF를 통해 디바이스(101)로부터 데이터를 수신한 경우 수신한 데이터를 디바이스(103)로 전송하기 위해, 다른 하나의 RF를 송신 모드로 전환할 수 있다. 또한, 모드 전환부(503)는 데이터의 전송 방향에 대한 변경이 필요한 경우, 수신 모드의 RF를 송신 모드로 전환하고, 송신 모드의 RF를 수신 모드로 전환한다. 이때, 모드 전환부(503)는 현재 데이터 전송이 끝난 후, 다음 데이터를 수신하기 위하여 RF 모드를 전환할 수 있다. 여기서, 데이터는 디바이스(103)로 전달되는 동시에, 상기 데이터의 일부가 디코딩될 수 있다. 따라서, 모드 전환부(503)는 일부 디코딩된 데이터를 이용하여 전달하고자 하는 데이터를 모두 수신하기 전에, 모드 전환을 신속하게 수행할 수 있다.

또한, 모드 전환부(503)는 일부 디코딩된 데이터를 이용하여 ACK 정책(Policy)을 알 수 있으며, ACK 정책을 이용하여 데이터를 수신하기 전에, 데이터의 전송 방향을 예측하여 RF 모드를 미리 전환함으로써, 데이터 전송 시 데이터의 손실을 최소화할 수 있다. 여기서, ACK 정책은 블록(Block) ACK, 즉시(Immediate) ACK, 또는 지연(Delayed) ACK 중 하나일 수 있다.

채널 상태 전달부(505)는 도 8에 도시된 바와 같이, 릴레이 링크(2, 3)의 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)에 기초하여 생성된 릴레이 경로의 품질 정보를디바이스(101)로 전송함으로써, 릴레이 경로에 대한 채널 상태를 디바이스(101)로 제공할 수 있다. 이때, 릴레이 경로의 품질 정보는 두 개의 릴레이 링크(2, 3)의 링크 품질 인디케이션(LQI) 중 안 좋은 링크 품질 인디케이션(LQI)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

채널 상태 전달부(505)가 두 개의 릴레이 링크의 LQI를 비교하여, 안 좋은 LQI를 전송하는 이유는 다음과 같을 수 있다. 구체적으로, 디바이스(101)가 릴레이 경로를 통해 데이터 전송하는 경우, 채널 상태에 따라 적응적으로 변 조(modulation)와 코딩(coding)을 변화시켜주기 위해서, 디바이스(101)는 다이렉트 링크(1)로 구성된 다이렉트 경로를 통해 데이터 전송하는 경우와는 달리, 두 개의 릴레이 링크(2, 3)의 채널 상태가 필요하다. 그러나, 디바이스(101)는 릴레이 디바이스(105)가 증폭-전달(amplify-and-forward) 방식으로 동작함에 따라, 다이렉트 링크(1)에서 사용하는 방법을 그대로 릴레이 링크(2, 3)에 적용하면 두 개의 릴레이 링크(2, 3)의 채널 상태와 릴레이 디바이스(105)에서의 게인(gain)이 합쳐진 정보를 수신하여 채널 상태를 부정확하게 판단할 수 있기 때문이다.

도 8을 참조하면, 채널 상태 전달부(505)는 디바이스(101)로부터 링크 품질 조사 요청 명령(link quality probe request command)을 수신하면 이를 디바이스(103)로 송신하고, 디바이스(101)와 릴레이 디바이스(105) 간의 릴레이 링크의 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)를 계산한다. 채널 상태 전달부(505)는 릴레이 디바이스(105)와 디바이스(103) 간의 릴레이 링크의 LQI가 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 디바이스(103)로부터 수신한다. 이후, 채널 상태 전달부(505)는 디바이스(101)와 릴레이 디바이스(105) 간의 릴레이 링크의 LQI와, 릴레이 디바이스(105)와 디바이스(103) 간의 릴레이 링크의 LQI를 이용하여, 릴레이 경로의 품질 정보가 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 디바이스(101)로 송신함으로써, 릴레이 경로의 채널 상태를 제공할 수 있다. 이때, 릴레이 경로의 품질 정보는 두 개의 릴레이 링크의 링크 품질 인디케이션(LQI) 중 안 좋은 링크 품질 인디케이션(LQI)일 수 있고, 두 개의 링크 품질 인디케이션(LQI)을 조합한 값 또는 평균 값일 수 있으며, 기설정된 식을 이용한 결과값일 수도 있다..

이하, ACK 정책(policy)에 따른 차단 판단, 경로 전환, 및 데이터 송수신에 대해 설명한다. 여기서, 다이렉트 경로에서 릴레이 경로로의 전환을 나타내고 있으며, 그 역의 경우도 동일하다.

도 9는 블록(Block) ACK인 경우의 데이터 송수신을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, case 1은 정상적인 블록(Block) ACK 경우의 데이터 교환을 나타낸다. 이때, 소스(source) 디바이스(101)와 목적지(Destination) 디바이스(103)는 경로 전환 없이, 디폴트인 다이렉트 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 송수신할 수 있다.

Case 2는 ACK가 수신되지 않은 경우의 데이터 교환을 나타낸다. 이때, 소스(source) 디바이스(101)는 다이렉트 경로가 사용가능한 경우, 다이렉트 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 송신하는 것과 달리, 다이렉트 경로가 차단된 경우 릴레이 경로로 전환하고, 데이터를 전송하던 현재 릴레이 CTA가 아닌, 현재 CTA의 다음(next)에 할당된 다음 릴레이 CTA에서 데이터 센싱 타임(data sensing time) 후에 데이터를 전송한다. 여기서, 소스(source) 디바이스(101)는 다이렉트 경로가 차단된 현재 릴레이 CTA의 나머지 타임 슬롯에서 데이터를 더 이상 전송하지 않는다.

목적지(Destination) 디바이스(103)는 ACK을 송신한 후 소스(source) 디바이스(101)의 ACK 수신 여부를 알 수 없지만, 다이렉트 경로를 통해 다음 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 수신하지 않거나 데이터 센싱 타임(data sensing time) 동안 데이터를 수신하지 않으면, 다이렉트 경로가 차단된 것으로 간주하고 릴레이 경로로 전환하여 데이터를 수신한다.

Case 3는 ACK은 수신되었으나 채널 상태가 좋지 않은 경우의 데이터 교환을 나타낸다. 이때, 소스(source) 디바이스(101)는 채널 상태가 좋지 않다고 판단하여, 데이터를 전송하던 현재 릴레이 CTA가 아닌, 다음 릴레이 CTA에서 릴레이 경로로 데이터를 전송한다. 여기서, 소스(source) 디바이스(101)는 ACK를 수신하지 못한 경우와 마찬가지로, 다이렉트 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 송신하는 것과 달리, 다이렉트 경로가 차단된 경우, 릴레이 경로로 전환하고, 다음 릴레이 CTA에서 데이터 센싱 타임(data sensing time) 후에 데이터를 전송한다.

목적지(Destination) 디바이스(103)도 ACK를 수신하지 못한 경우와 마찬가지로, 다이렉트 경로를 통해 다음 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터 센싱 타임(data sensing time) 동안 데이터를 수신하지 않으면, 릴레이 경로로 전환하여 데이터를 수신한다. 만약, 목적지(Destination) 디바이스(103)가 릴레이 경로에서 데이터를 수신하지 못하면 ACK을 송신할 수 없으므로 소스(source) 디바이스(101), 및 목적지(Destination) 디바이스(103)는 데이터를 전송하던 다음 릴레이 CTA가 아닌, 다음 릴레이 CTA의 다음(next)에 할당된 그 다음 릴레이 CTA에서 다시 다이렉트 경로로 전환하고, 데이터 센싱 타임(data sensing time) 후에 데이터를 송신한다. 여기서, 두 경로 모두 차단된 경우, 소스(source) 디바이스(101), 및 목적지(Destination) 디바이스(103)는 계속 경로 전환만 반복할 수 있으므로 미리 정해 진 횟수만큼 경로 전환을 반복하면, 데이터 전송 실패 메시지를 상위 계층(layer)에게 전달함으로써 데이터 교환 과정을 종료할 수 있다.

도 10은 즉시(Immediate) ACK인 경우의 데이터 송수신을 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 소스(source) 디바이스(101)는 한 릴레이 CTA에서 여러 개의 프레임을 전송하는 경우로서, 경로 전환이나 다음 릴레이 CTA에서의 데이터 전송 시작 순간은 블록(Block) ACK와 동일한 규칙으로 동작할 수 있다. 따라서, 경로 전환 시 남은 슬롯(slot)을 사용하지 않고 다음 릴레이 CTA로 이동함을 알 수 있다.

도 11은 지연(Delayed) ACK인 경우의 데이터 송수신을 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, Case 1은 정상적인 지연(delayed) ACK 경우의 데이터 교환을 나타내고, case 2는 ACK이 수신되지 않은 경우의 데이터 교환을 나타낸다. 또한, Case 3은 ACK은 수신되었으나 소스 단에서 채널 상태가 좋지 않은 경우의 데이터 교환을 나타낸다. 여기서, 중간에 몇 개의 데이터가 전달되지 않았으나 ACK은 수신됨에 따라, 통신 경로를 전환하지 않고 깨진 데이터만 재전송하고 이후의 데이터를 전송할 수도 있으나, 도 11의 경우는 소스(source) 디바이스(101)가 미리 정한 차단 판단 방법을 이용하여, 차단되었다고 판단한 경우를 나타낸다. 이처럼 통신 경로에 대한 차단여부는 ACK 수신여부 뿐 아니라, 채널 상황, 데이터 레이트 등의 변수 또는 그에 대응하는 기준 문턱값에 따라 다르게 판단될 수 있다.

본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치는 릴레이 디바 이스(105)를 사용함으로써, 사람 혹은 장애물로 인해 다이렉트 경로가 차단될 경우에도 릴레이 디바이스(105)를 통한 릴레이 경로를 이용함에 따라, 디바이스(101, 103) 간에 데이터를 원활하게 전송할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 방법을 나타내는 흐름도이다. 여기서, 디바이스 및 상기 디바이스와 데이터를 송수신하는 대응 디바이스, 및 릴레이 디바이스 간의 통신 경로 설정 및 빔 형성과, CTA 할당은 이미 완료된 것으로 가정한다. 또한, 릴레이 디바이스를 통하여 디바이스들 간에 데이터를 릴레이할 수 있도록 승인된 CTA를 릴레이(relay) CTA로 정의한다.

도 12를 참조하면, 먼저, 디바이스는 통신 경로들 중 하나의 경로를 선택한다(S1201).

즉, 디바이스는 다이렉트 링크로 구성된 다이렉트 경로와 두 개의 릴레이 링크로 구성된 릴레이 경로 중 하나의 경로를 선택할 수 있다. 디바이스는 우선적으로 다이렉트 경로를 선택하거나, 다이렉트 경로와 릴레이 경로 중 채널 상태를 판단한 후, 채널 상태가 가장 좋은 통신 경로를 선택할 수 있다.

이때, 디바이스는 수신기 상태 필드(receiver status field)가 포함된 응답 데이터를 대응 디바이스로부터 수신하여 다이렉트 경로의 채널 상태를 판단할 수 있다.

또한, 디바이스는 링크 품질 조사 요청 명령(link quality probe request command)을 릴레이 디바이스로 송신하고, 릴레이 디바이스(105)로부터 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)가 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 수신함으로써, LQI에 기초하여 릴레이 경로의 채널 상태를 판단할 수 있다. 이때, 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)에 포함된 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)은 두 개의 릴레이 경로의 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI) 중 안 좋은 LQI일 수 있고, 두 개의 링크 품질 인디케이션(LQI)을 조합한 값 또는 평균 값일 수 있으며, 기설정된 식을 이용한 결과값일 수도 있다.

이어서, 디바이스는 선택한 경로로 데이터를 전송한다(S1203).

디바이스는 선택한 경로가 차단되기 전까지, 선택한 경로를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 디바이스는 선택한 경로를 통해 릴레이 CTA 시작시점에서 데이터를 전송할 수 있다.

이어서, 디바이스는 선택한 경로가 차단되면, 다른 하나의 경로를 재선택한다(S1205, S1207).

디바이스는 선택한 경로가 차단되거나 채널 상태 정보가 기설정된 문턱값보다 낮은 경우, 다른 하나의 경로를 재선택할 수 있다.

즉, 디바이스는 이전에 선택한 경로가 다이렉트 경로인 경우, 다이렉트 경로가 차단됨에 따라, 릴레이 경로를 재선택할 수 있다. 반면, 디바이스는 이전에 선택한 경로가 릴레이 경로인 경우, 릴레이 경로가 차단됨에 따라, 다이렉트 경로를 재선택할 수 있다.

이어서, 디바이스는 재선택한 경로로 데이터를 전송한다(S1209).

디바이스는 재선택한 경로가 차단되기 전까지, 재선택한 경로를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 디바이스는 다이렉트 경로가 차단된 현재 릴레이 CTA가 아닌, 다음 릴레이 CTA에서 재선택한 경로를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 데이터를 수신하는 대응 디바이스는 이전에 선택한 경로를 통해, 다음 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 수신하지 않거나 데이터 센싱 타임(data sensing time) 동안 데이터를 수신하지 않으면, 재선택한 경로로 전환하여 데이터를 수신할 수 있다.

또한, 디바이스는 재선택한 경로가 차단되지 않더라도, 이전에 선택한 경로의 사용 여부를 주기적으로 판단함에 따라, 이전에 선택한 경로가 사용 가능하고, 이전에 선택한 경로의 채널 상태가 재선택한 경로의 채널 상태 보다 더 좋은 경우에는, 다시 이전에 선택한 경로를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 즉, 디바이스는 재선택한 릴레이 경로가 차단되지 않더라도, 이전에 선택한 다이렉트 경로가 사용 가능하고, 다이렉트 경로의 채널 상태가 릴레이 경로의 채널 상태 보다 더 좋은 경우에는, 다시 다이렉트 경로를 통해 데이터를 전송할 수 있다.

이어서, 디바이스는 재선택한 경로가 차단되면, 모든 통신 경로들이 차단되었는지를 확인한다(S1211, S1213).

즉, 디바이스는 다이렉트 경로와 릴레이 경로가 모두 차단되지 않은 경우, 사용 가능한 통신 경로를 확인한다(S1215). 이후, 디바이스는 이전에 선택한 경로가 사용 가능한 경우에는 S1203 단계로 진행하여, 다시 이전에 선택한 경로로 데이 터를 전송한다. 반면, 디바이스는 이전에 재선택한 경로가 다시 사용 가능한 경우에는 S1209 단계로 진행하여, 다시 재선택한 경로로 데이터를 전송한다.

또한, 디바이스는 다이렉트 경로와 릴레이 경로가 모두 차단된 경우, 데이터의 전송을 종료한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치에서의 릴레이 방법을 설명한다.

먼저, 릴레이 디바이스는 디바이스로부터 수신된 데이터를 대응 디바이스로 전달한다.

즉, 릴레이 디바이스는 수신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 디바이스로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 송신 모드의 RF에 대응하는 안테나를 통해 상기 디바이스와 통신하고자 하는 대응 디바이스로 전달할 수 있다. 여기서, 디바이스는 데이터를 전송하는 소스 디바이스이고, 대응 디바이스는 데이터를 수신하는 목적지 디바이스일 수 있다.

이어서, 릴레이 디바이스는 RF 모드를 전환한다.

구체적으로, 릴레이 디바이스는 수신된 데이터의 일부를 디코딩하고, 상기 디코딩한 데이터에 기초하여 데이터의 수신 모드의 RF와 송신 모드의 RF 중 적어도 하나의 RF에 대한 모드를 전환한다. 즉, 릴레이 디바이스는 디코딩한 데이터에 기초하여 데이터의 전달 방향에 대한 변경이 필요한 경우, 상기 수신 모드의 RF를 송신 모드로 전환하고, 상기 송신 모드의 RF를 수신 모드로 전환할 수 있다. 따라 서, 릴레이 디바이스는 전환된 RF 모드를 이용하여, 다시 대응 디바이스로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 디바이스로 전달할 수 있다. 이때, 릴레이 디바이스는 데이터를 전달하면서 동시에 데이터의 일부를 디코딩함에 따라, 데이터의 전송 방향을 예측함으로써, 데이터 전달 시 데이터의 손실을 최소화할 수 있다.

이후, 릴레이 디바이스는 링크 품질 조사 요청/응답 명령 릴레이 경로에 대한 채널 상태를 디바이스로 제공할 수 있다.

즉, 릴레이 디바이스는 디바이스로부터 링크 품질 조사 요청 명령(link quality probe request command)을 수신하면 이를 대응 디바이스로 송신하고, 상기 디바이스와 릴레이 디바이스 간의 릴레이 링크의 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)를 계산한다. 릴레이 디바이스는 릴레이 디바이스와 대응 디바이스 간의 릴레이 링크의 링크 품질 인디케이션(LQI)이 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 대응 디바이스로부터 수신한다. 이후, 릴레이 디바이스는 디바이스와 릴레이 디바이스 간의 릴레이 링크의 링크 품질 인디케이션(LQI)과, 릴레이 디바이스와 대응 디바이스 간의 릴레이 링크의 링크 품질 인디케이션(LQI)에 기초하여 생성한 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로, 즉 릴레이 경로에 대한 링크 품질 인디케이션(LQI)이 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 디바이스로 송신함으로써, 릴레이 경로의 채널 상태를 제공할 수 있다. 이때, 링크 품질 조사 응답 명령에 포함된 링크 품질 인디케이션(LQI)은 두 개의 릴레이 경로의 링크 품질 인디케이션(LQI) 중 안 좋은 링크 품질 인디케이션(LQI)일 수 있고, 두 개의 링크 품질 인디케이션(LQI)을 조합한 값 또는 평균 값일 수 있으며, 기설정된 식을 이용한 결과값일 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 다이렉트 경로 및 릴레이 경로를 포함하는 다중 경로를 사용하여 통신함에 따라, 하나의 경로가 차단되는 경우에도 다른 경로를 통하여 데이터를 원활하게 송수신할 수 있다. 이때, 릴레이 경로는 한 개일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 무선 통신 시스템의 환경에 따라 다수 개일 수도 있다. 또한, 릴레이 경로에 대한 채널 상태 판단시, 두 개의 릴레이 경로 즉, 디바이스와 릴레이 디바이스 간의 릴레이 경로 및 릴레이 디바이스와 대응 디바이스 간의 릴레이 경로의 채널 상태를 모두 고려함으로써, 릴레이 경로에 대한 채널 상태를 보다 정확히 판단할 수 있다. 뿐만 아니라, 디바이스의 데이터 전송시 선택한 통신 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서 데이터를 송신하는 것과 달리, 재선택한 통신 경로를 통해 릴레이 CTA의 시작시점에서부터 데이터 센싱 타임(data sensing time) 후에 데이터를 전송함에 따라, 대응 디바이스에서 통신 경로 전환에 소요되는 시간으로 인해 데이터의 송수신이 제한되지 않고, 원활하게 데이터를 송수신할 수 있다.

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사 용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 도 1의 디바이스의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 수신기 상태 필드(receiver status field)의 포맷을 나타내는 도면이다.

도 4는 링크 품질 조사 요청/응답 명령(link quality probe request/response command)의 포맷을 나타내는 도면이다.

도 5는 도 1의 릴레이 디바이스의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6 및 도 7은 릴레이 디바이스의 데이터 처리를 나타내는 도면이다.

도 8은 릴레이 디바이스를 이용하여 링크 품질 조사(link quality probing)의 수행 절차를 나타내는 도면이다.

도 9 내지 도 11은 각각 블록(Block) ACK, 즉시(Immediate) ACK, 및 지연(Delayed) ACK인 경우의 데이터 송수신을 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 중앙 제어식 MAC 기반의 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스를 이용한 데이터 송수신 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (16)

1. 대응 디바이스와의 통신 경로와 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로에 대한 채널 상태를 판단하는 단계;

   상기 통신 경로들에 대한 채널 상태에 따라서, 상기 통신 경로들 중 하나의 통신 경로를 선택하는 단계; 및

   상기 선택된 통신 경로를 통해 데이터를 송수신하는 단계

   를 포함하고,

   상기 대응 디바이스와의 통신 경로와 릴레이 디바이스와의 통신 경로에 대한 채널 상태를 판단하는 단계는,

   링크 품질 조사 요청 명령(link quality probe request command)를 상기 릴레이 디바이스로 전송하는 단계;

   상기 릴레이 디바이스와의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션(Link Quality Indication; LQI)과 상기 릴레이 디바이스 및 상기 대응 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션(LQI)에 기초하여 생성된 상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션(LQI)이 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을, 상기 릴레이 디바이스로부터 수신하는 단계; 및

   상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션(LQI)을 이용하여, 상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 채널 상태를 판단하는 단계

   를 포함하는 중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 링크 품질 조사 응답 명령에 포함되는, 상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션은,

   상기 릴레이 디바이스와의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션과, 상기 릴레이 디바이스 및 상기 대응 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션 중 상대적으로 좋지 않은 링크 품질 인디케이션이거나, 또는,

   상기 릴레이 디바이스와의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션과, 상기 릴레이 디바이스 및 상기 대응 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션에 대한 평균 값인,

   중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 중앙 제어식 MAC 기반의 디바이스의 데이터 송수신 방법은,

   상기 선택된 통신 경로가 차단되거나, 또는 채널 상태 정보가 기설정된 문턱값보다 낮은 경우, 다른 통신 경로를 재선택하는 단계; 및

   상기 재선택된 경로를 통해 데이터를 송수신하는 단계

   를 더 포함하는 중앙 제어식 MAC 기반의 디바이스의 데이터 송수신 방법.
4. 중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법에 있어서,

   상기 소스 디바이스에 할당된 데이터 송수신 구간의 시작시점에서, 다이렉트 경로 또는 릴레이 경로를 통해 목적지 디바이스로 데이터를 전송하는 단계 -여기서, 상기 다이렉트 경로는 상기 목적지 디바이스와의 다이렉트 통신 경로이고, 상기 릴레이 경로는 릴레이 다바이스를 통한 통신 경로임- ;

   상기 다이렉트 경로 및 상기 릴레이 경로에 대한 채널 상태를 주기적으로 판단하는 단계;

   상기 주기적으로 판단된 채널 상태를 고려하여 현재 사용 중인 통신 경로보다 이전 통신 경로의 채널 상태가 더 좋은 경우, 통신 경로를 전환하는 단계; 및

   상기 전환된 통신 경로를 통해 상기 목적지 디바이스로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는,

   중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
5. 상기 전환된 통신 경로를 통해 상기 목적지 디바이스로 데이터를 전송하는 단계에서 상기 소스 디바이스는 상기 소스 디바이스에 할당된 다음 릴레이 CTA의 시작시점에서부터 기설정된 데이터 센싱 타임 후에 데이터를 전송하는,

   중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 채널 상태를 주기적으로 판단하는 단계는,

   상기 릴레이 디바이스로부터 하기 링크 품질 정보들을 포함하는 링크 품질 조사 응답 명령을 수신하는 것을 포함하는,

   a) 상기 소스 디바이스와 상기 릴레이 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션,

   b) 상기 릴레이 디바이스와 상기 목적지 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션

   중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
7. 수신 모드의 RF 체인에 대응하는 안테나를 통해 디바이스로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 송신 모드의 RF 체인에 대응하는 안테나를 통해 상기 디바이스와 통신하고자 하는 대응 디바이스로 전달하는 단계;

   상기 데이터를 디코딩하는 단계;

   상기 디코딩한 데이터에 기초하여 상기 수신 모드의 RF 체인과 상기 송신 모드의 RF 체인 중 적어도 하나의 RF 체인에 대한 모드를 전환하는 단계;

   상기 디바이스로부터 링크 품질 조사 요청 명령(link quality probe request command)을 수신하면, 상기 링크 품질 조사 요청 명령을 상기 대응 디바이스로 송신하는 단계;

   상기 릴레이 디바이스와 상기 대응 디바이스 간의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션(LQI)이 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 상기 대응 디바이스로부터 수신하는 단계; 및

   상기 링크 품질 인디케이션(LQI)과 상기 디바이스와 상기 릴레이 디바이스 간의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션(LQI)에 기초하여 생성된, 상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션(LQI)이 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 상기 디바이스로 송신하는 단계

   를 포함하는 중앙 제어식 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 데이터를 디코딩하는 단계는,

   상기 데이터를 상기 대응 디바이스로 전달하는 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는

   중앙 제어식 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션이 포함된 링크 품질 조사 응답 명령(link quality probe response command)을 상기 디바이스로 송신하는 단계는,

   상기 릴레이 디바이스와 상기 대응 디바이스 간의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션과, 상기 디바이스와 상기 릴레이 디바이스 간의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션 중 상대적으로 좋지 않은 링크 품질 인디케이션을, 상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션으로서, 포함하는 링크 품질 조사 응답 명령을 상기 디바이스로 송신하는 단계; 또는

   상기 릴레이 디바이스와 상기 대응 디바이스 간의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션과, 상기 디바이스와 상기 릴레이 디바이스 간의 통신 링크에 대한 링크 품질 인디케이션에 대한 평균 값을, 상기 릴레이 디바이스를 통한 통신 경로의 링크 품질 인디케이션으로서, 포함하는 링크 품질 조사 응답 명령을 상기 디바이스로 송신하는 단계

   를 포함하는 중앙 제어식 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법.
10. 제1 RF 체인(Radio Frequency chain)을 수신 모드로 설정하고, 제2 RF 체인을 송신 모드로 설정하는 단계;

    소스 디바이스로부터 상기 제1 RF 체인을 통해 수신된 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 상기 제2 RF 체인을 통해 목적지 디바이스로 전달하는 단계; 및

    상기 소스 디바이스 또는 상기 목적지 디바이스로부터 수신되는 데이터 프레임의 ACK 정책에 따라서 상기 제1 RF 체인을 송신 모드로 전환하고 상기 제2 RF 체인을 수신 모드로 전환하는 단계를 포함하는,

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 릴레이 디바이스는 하기 링크 품질 정보들을 포함하는 링크 품질 조사 응답 명령을 주기적으로 상기 소스 디바이스로 전송하는,

    a) 상기 소스 디바이스와 상기 릴레이 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션,

    b) 상기 릴레이 디바이스와 상기 목적지 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 제1 RF 체인을 통해 수신된 신호는 상기 소스 디바이스에 할당된 다음 릴레이 CTA의 시작시점에서부터 기설정된 데이터 센싱 타임 후에 수신된,

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 릴레이 디바이스의 데이터 송수신 방법.
13. 중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법에 있어서,

    상기 소스 디바이스에 할당된 데이터 송수신 구간의 시작시점에서, 다이렉트 경로 또는 릴레이 경로를 통해 목적지 디바이스로 데이터를 전송하는 단계 -여기서, 상기 다이렉트 경로는 상기 목적지 디바이스와의 다이렉트 통신 경로이고, 상기 릴레이 경로는 릴레이 다바이스를 통한 통신 경로임- ;

    현재 사용 중인 통신 경로보다 이전 통신 경로의 채널 상태가 더 좋은 경우, 통신 경로를 전환하는 단계; 및

    상기 소스 디바이스에 할당된 다음 데이터 송수신 구간의 시작시점에서부터 기설정된 데이터 센싱 타임 후에, 상기 전환된 통신 경로를 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는,

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 통신 경로를 전환하는 단계는,

    상기 다이렉트 경로 및 상기 릴레이 경로에 대한 채널 상태를 주기적으로 판단하는 단계; 및

    상기 주기적으로 판단된 채널 상태를 고려하여 현재 사용 중인 통신 경로보다 이전 통신 경로의 채널 상태가 더 좋은지를 판단하는 단계를 포함하는,

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 채널 상태를 주기적으로 판단하는 단계는,

    상기 릴레이 디바이스로부터 하기 링크 품질 정보들을 포함하는 링크 품질 조사 응답 명령을 수신하는 것을 포함하는,

    a) 상기 소스 디바이스와 상기 릴레이 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션,

    b) 상기 릴레이 디바이스와 상기 목적지 디바이스 간의 통신 링크의 링크 품질 인디케이션

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 소스 디바이스의 데이터 송수신 방법.
16. 중앙 제어식 무선통신 시스템에서 목적지 디바이스의 데이터 송수신 방법에 있어서,

    소스 디바이스에 할당된 데이터 송수신 구간의 시작시점에서, 다이렉트 경로를 통해 데이터를 수신하는 단계;

    상기 소스 디바이스에 할당된 다음 데이터 송수신 구간의 시작시점에서 데이터가 수신되지 않거나, 기설정된 데이터 센싱 타임 동안 데이터가 수신되지 않으면 릴레이 경로로 통신 경로를 전환하는 단계; 및

    상기 릴레이 경로를 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,

    상기 다이렉트 경로는 상기 소스 디바이스와의 다이렉트 통신 경로이고, 상기 릴레이 경로는 릴레이 다바이스를 통한 통신 경로인,

    중앙 제어식 무선통신 시스템에서 목적지 디바이스의 데이터 송수신 방법.

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