KR101199383B1 - 중계국을 통한 레인징 수행 방법 및 그 지원 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중계국(RS: Relay Station)을 통한 레인징 수행 방법 및 그 지원 방법에 관한 것이다. 본 발명은 중계국의 중계를 통해 단말과 기지국 간의 통신이 이루어지는 시스템에서 레인징을 수행하는 경우 중계국의 주도하에 레인징을 수행하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 중계국에서 단말과 중계국 사이의 레인징 필요성에 대한 판단, 전송 파라미터 조정값의 결정 등을 하여 기지국으로 보고하면 기지국은 특정 포맷에 맞는 메시지를 작성하여 중계국을 통해 단말로 전달하는 방식에 의해 레인징을 수행한다.
중계국, relay station, 레인징, RNG-REQ, RNG-RSP

Description

중계국을 통한 레인징 수행 방법 및 그 지원 방법{Method of persecuting raning through relay station and supporting thereof}
도 1은 중계 스테이션을 이용한 네트워킹의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 IEEE 802.16에 따른 중계국 이용한 네트워킹의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 절차 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예의 절차 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 절차 흐름도이다.
본 발명은 통신 시스템에서 레인징 수행 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 중계국(RS: Relay Station)을 통한 레인징 수행 방법 및 그 지원 방법에 관한 것이다.
통신 시스템에서 레인징(Ranging)이라 함은 최초 망 등록 절차를 수행할 때 또는 망 등록 절차 수행 이후라도 기지국과의 상향링크 통신을 지속적으로 유지하기 위하여 필요한 경우에 단말이 기지국과의 상향링크 통신을 위한 전송 파라미터( 주파수 오프셋, 시간 오프셋, 전송 전력 등)를 조정하는 과정을 의미한다.
IEEE 802.16에 따른 광대역 무선접속 시스템(Wireless MAN)에서 레인징을 수행하는 경우는 크게 두 가지 경우로 나눌 수 있다. 첫 번째는 단말(MS: Mobile Station)이 처음 파워를 켜거나, 핸드오버(handover)와 같이 새로운 기지국(BS: Base Station)과의 통신을 위해 동기(synchronization)를 맞추는 초기 레인징(initial ranging)이 있고, 두 번째는 기지국이 통신 중 상기 단말과 동기를 재조정할 필요성이 있다고 판단될 때 단말의 요청이나 주기적으로 수행하는 주기적 레인징(periodic ranging)이 있다.
우선 초기 레인징의 절차에 대해서 설명하면 다음과 같다.
1) 단말은 기지국의 하향링크 동기를 획득하고, 상향링크 송신기 파라미터(uplink transmitter parameter)를 획득한다.
2) 상기 단말은 프레임 구조(Frame Structure) 내에 할당되어 있는 레인징 서브채널(subchannel)의 슬롯 중 하나를 선택하고, 초기 레인징 코드를 사용해 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 상기 기지국에 전달한다.
3) 상기 기지국은 상기 레인징 요청 메시지를 수신하고 레인징 응답 메시지(RNG-RSP)를 통해 필요한 모든 전송 파라미터 조정값(adjustment)과 상태(status) 정보를 상기 단말에 전달한다.
4) 만약, 상태 정보가 'success'이면, 상기 기지국은 상기 단말이 RNG-REQ를 전송하는데 필요한 CDMA Allocation IE를 위한 상향링크 대역폭(uplink bandwidth)을 할당한다. 만약, 상태 정보가 'continue'이면, 상기 단말은 2)의 과정으로 돌아 가 상태 정보가 'success'가 될 때까지 반복한다.
다음으로 주기적 레인징의 절차를 설명하면 다음과 같다.
1) 단말은 주기적 레인징 슬롯과 주기적 레인징 코드를 하나씩 선택하여 선택된 레인징 슬롯에 레인징 코드를 실어 보낸다.
2) 기지국은 수신한 레인징 코드와 레인징 슬롯을 RNG-RSP를 통해 방송(broadcasting)한다. RNG-RSP에는 조정(adjustment)에 필요한 정보들(time, power, frequency correction)과 상태(status) 정보가 포함된다.
3) 만일, 상태 정보가 'continue'이면, 상기 단말은 레인징 슬롯과 레인징 코드를 재선택하여 1)의 과정부터 반복한다.
4) OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템의 레인징 방법에서 주기적 레인징 타이머는 단말에 의해 제어된다.
주기적 레인징의 경우 기지국이 단말과의 채널 상태를 판단하여, 레인징이 필요하다고 판단되면 단말로부터 RNG-REQ 메시지가 없더라도 비요청(unsolicited) RNG-RSP 메시지를 통해서 레인징을 요청할 수 있다.
이하에서는 광대역 무선접속 시스템 단일 반송파(single carrier) 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에서 단말의 초기화 시에 수행하는 레인징 동작을 설명한다.
기지국은 표 1의 상향링크 맵(Uplink MAP)을 통해 단말들에게 초기 레인징 구간을 경쟁기반(contention based)으로 할당하며, 단말은 상향링크의 레인징 구간을 사용하여 자신의 MAC 주소가 포함된 레인징 요청 메시지를 상기 기지국에 전달 한다. 상기 기지국은 수신된 레인징 요청 메시지가 다른 단말로부터 전송한 레인징 요청 메시지와의 충돌로 인하여 디코딩(decoding)이 불가능한 경우, 레인징 요청 메시지를 수신된 프레임 넘버(frame number)와 레인징 구간을 상향링크 전송 파라미터 조정값과 함께 레인징 응답 메시지에 포함시켜 전달한다.
상기 기지국이 수신한 레인징 요청 메시지가 디코딩 가능한 경우, 레인징 응답 메시지를 통해 상기 단말의 상향링크 전송 파라미터 조정값을 전달하고, 상기 단말의 상향링크 전송 파라미터의 조정이 성공적으로 수행되면 상기 단말에게 기본연결식별자 및 제1관리연결식별자를 레인징 응답 메시지에 포함시켜 전달한다. 상기 기지국은 상향링크 맵을 통해 상기 단말이 레인징 요청 메시지를 전송할 수 있도록 상향링크 대역을 할당한다. 이때, 단말의 기본관리연결식별자를 통해 비경쟁기반의 상향링크 대역을 할당한다. 상향링크 대역을 할당 받은 단말은 레인징 요청 메시지를 전송하고, 기지국은 이에 대한 응답으로 레인징 응답 메시지를 전송한다. 이때, 단말과 기지국 간에 하향링크 버스트(downlink burst)의 코딩 및 변조 방식의 조정이 수행될 수 있다.
이하에서는 OFDMA 광대역 무선접속 시스템에서 단말의 초기화 시에 수행하는 레인징 동작에 대해 설명한다.
OFDMA 방식 광대역 무선접속 시스템에서는 단말이 상향링크 전송 파라미터를 조정하기 위한 레인징 요청과 상향링크 대역요청을 CDMA 코드를 사용하여 수행한다. 기지국은 상향링크 채널서술자(UCD) 메시지를 통해 레인징과 대역요청을 위한 CDMA 코드 집합을 방송형태로 단말들에게 전달하고, 단말은 UCD 메시지로부터 획득 한 CDMA 코드 가운데, 용도에 맞는 레인징 코드를 임의로 선택하여, 레인징을 위해 할당된 상향링크 구간에 전송한다. 표 1 및 표 2는 각각 UCD 메시지와 상기 UCD 메시지에 포함되는 레인징 및 대역요청과 관련 TLV 파라미터의 일례를 나타낸 것이다.
Syntax Size Notes
UCD_Message_Format() {
Management Message Type = 0 8 bits
Configuration Change Count 8 bits
레인징 Backoff Start 8 bits
레인징 Backoff End 8 bits
Request Backoff Start 8 bits
Request Backoff End 8 bits
TLV Encoded information for the overall channel variable TLV specific
Begin PHY Specific Section { See applicable PHY section.
for(i= 1; i <= n; i++) { For each uplink burst profile 1 to n.
Uplink_Burst_Profile variable PHY specific
}
}
}
Name Type
(1 byte) 		Length Value
Initial 레인징 codes 150 1 Number of initial 레인징 CDMA codes. Possible values are 0-255.a
Periodic 레인징 codes 151 1 Number of periodic 레인징 CDMA codes. Possible values are 0-255.a
Handover 레인징 codes ? 1 Number of handover 레인징 CDMA codes. Possible values are 0-255.a
Bandwidth request codes 152 1 Number of bandwidth request codes. Possible values are 0-255.a
Periodic 레인징 backoff start 153 1 Initial backoff window size for periodic 레인징 contention, expressed as a power of 2. Range: 0-15 (the highest order bits shall be unused and set to 0).
Periodic 레인징 backoff end 154 1 Final backoff window size for periodic 레인징 contention, expressed as a power of 2. Range: 0-15 (the highest order bits shall be unused and set to 0).
Start of 레인징 codes group 155 1 Indicates the starting number, S, of the group of codes used for this uplink. All the 레인징 codes used on this uplink will be between S and ((S+N+M+L+O) mod 256). Where, N is the number of initial-레인징 codes. M is the number of periodic-레인징 codes. L is the number of bandwidth-request codes. O is the number of initial-레인징 codes. M is the number of handover-레인징 codes. The range of values is 0 S≤≤ 255
기지국은 상향링크 맵에 포함되는 상향링크 맵 정보 요소를 통해 단말들에게 레인징 구간을 경쟁기반으로 할당하며, 이때 레인징 용도에 따라 초기 레인징 및 핸드오버 레인징 구간, 주기적인 레인징 및 대역요청 구간으로 나누어 할당한다.
단말로부터 레인징 코드를 수신한 기지국은 표 3과 같은 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지를 통해 단말의 상향링크 전송 동기를 위해 필요한 전송전력 조정값, 시간 및 주파수 조정값, 레인징 상태정보(success, fail) 등을 설정하여 전달한다.
Syntax Size Notes
RNG-RSP_Message_Format() {
Management Message Type = 5 8 bits
Uplink Channel ID 8 bits
TLV Encoded Information variable TLV specific
}
표 4는 레인징 응답 메시지 안에 포함되는 TLV 파라미터의 일례를 나타낸다.
Name Type
(1 byte) 		Length Value (variable-length)
Timing Adjust 1 4 Tx timing offset adjustment (signed 32-bit). The time required to advance SS transmission so frames arrive at the expected time instance at the BS. Units are PHY specific (see 10.3).
Power Level Adjust 2 1 Tx Power offset adjustment (signed 8-bit, 0.25 dB units)
Specifies the relative change in transmission power level that the SS is to make in order that transmissions arrive at the BS at the desired power. When subchannelization is employed, The subscriber shall interpret the power offset adjustment as a required change to the transmitted power density.
Offset Frequency Adjust 3 4 Tx frequency offset adjustment (signed 32-bit, Hz units)
Specifies the relative change in transmission frequency that the SS is to make in order to better match the BS. (This is fine-frequency adjustment within a channel, not reassignment to a different channel.)
레인징 Status 4 1 Used to indicate whether uplink messages are received within acceptable limits by BS.
1 = continue, 2 = abort, 3 = success, 4 = rerange
레인징 code attributes 150 4 Bits 31:22 - Used to indicate the OFDM time symbol reference that was used to transmit the 레인징 code.
Bits 21:16 - Used to indicate the OFDMA subchannel reference that was used to transmit the 레인징 code.
Bits 15:8 - Used to indicate the 레인징 code index that was sent by the SS.
Bits 7:0 - The 8 least significant bits of the frame number of the OFDMA frame where the SS sent the 레인징 code.
Name Type
(1 byte) 		Length Value (variable-length)
Downlink Operational Burst Profile 7 2 This parameter is sent in response to the RNG-REQ Requested Downlink Burst Profile parameter.
Byte 0: Specifies the least robust DIUC that may be used by the BS for transmissions to the SS.
Byte 1: Configuration Change Count value of DCD defining the burst profile associated with DIUC.
SS MAC Address 8 6 SS MAC Address in MAC-48 format
Basic CID 9 2 Basic CID assigned by BS at initial access.
Primary Management CID 10 2 Primary Management CID assigned by BS at initial access.
상향링크 전송 파라미터의 조정이 완료되었다고 판단되면 기지국은 레인징 상태를 'success'로 설정하고, 표 5와 같은 상향링크 정보 요소(CDMA_Allocation_IE)를 통해 해당 단말에게 상향링크 대역을 할당함으로써, 레인징 요청 메시지를 전송할 수 있도록 한다.
Syntax Size Notes
CDMA_Allocation_IE() {
Duration 6 bits
Repetition Coding Indication 2 bits 0b00 - No repetition coding
0b01 - Repetition coding of 2 used
0b10 - Repetition coding of 4 used
0b11 - Repetition coding of 6 used
레인징 Code 8 bits
레인징 Symbol 8 bits
레인징 subchannel 7 bits
BW request mandatory 1 bit 1= yes, 0= no
}
상향링크 구간을 할당받은 단말은 자신의 식별자(MAC 주소)를 포함하여 표 6과 같은 레인징 요청(RNG-REQ) 메시지를 기지국에 전달한다. 레인징 요청 메시지를 수신한 기지국은 해당 단말에게 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지에 표 8과 같은 기본관리연결식별자(Basic Management CID) 및 제1관리연결식별자(Primary Management CID)를 포함시켜 전달함으로써, 해당 단말에게 관리연결식별자를 할당한다.
Syntax Size Notes
RNG-REQ_Message_Format() {
Management Message Type = 4 8 bits
Downlink Channel ID 8 bits
TLV Encoded Information variable TLV specific
}
표 7 및 표 8은 표 6의 레인징 요청 메시지에 포함되는 TLV 파라미터의 일례들을 나타낸다.
Name Type
(1 byte) 		Length Value (variable-length)
Requested Downlink Burst Profile 1 1 Bits 0-3: DIUC of the downlink burst profile requested by the SS for downlink traffic. Bits 4-7: 4 LSB of Configuration Change Count value of DCD defining the burst profile associated with DIUC.
SS MAC Address 2 6 The MAC address of the SS
레인징 Anomalies 3 1 A parameter indicating a potential error condition detected by the SS during the 레인징 process. Set-ting the bit associated with a specific condition indicates that the condition exists at the SS.
Bit #0 SS already at maximum power. Bit #1 SS already at minimum power. Bit #2 Sum of commanded timing adjustments is too large.
AAS broadcast capability 4 1 0 = SS can receive broadcast messages 1 = SS cannot receive broadcast messages
Name Type
(1 byte) 		Length Value (variable-length)
Downlink Operational Burst Profile 7 2 This parameter is sent in response to the RNG-REQ Requested Downlink Burst Profile parameter.
Byte 0: Specifies the least robust DIUC that may be used by the BS for transmissions to the SS.
Byte 1: Configuration Change Count value of DCD defining the burst profile associated with DIUC.
SS MAC Address 8 6 SS MAC Address in MAC-48 format
Basic CID 9 2 Basic CID assigned by BS at initial access.
Primary Management CID 10 2 Primary Management CID assigned by BS at initial access.
상기한 바와 같이 망 등록 시에 경쟁기반의 상향링크 레인징 구간을 통해 단말이 기지국에 레인징 요청을 전달하고, 기지국이 해당 단말에 대한 레인징 응답을 수행하는 것을 초기 레인징(initial ranging)이라고 한다. 단말이 경쟁기반의 상향링크 구간을 통해 레인징을 수행하는 경우, 레인징을 수행하는 다른 단말과 충돌이 발생하여 기지국으로부터 레인징 응답을 수신하지 못하는 경우가 발생할 수 있는데, 레인징 요청을 전달하고 일정 시간 동안 기지국으로부터 레인징 응답을 수신하지 못하면 해당 단말은 기지국에 레인징 요청을 다시 전송하게 된다.
또한, 기지국은 특정 단말에게 레인징 구간을 할당함으로써, 비경쟁 기반의 레인징을 수행하도록 할 수 있다. 단말이 정상 동작 상태에서 다른 기지국으로 핸드오버를 수행하는 경우에 해당 기지국과 레인징을 수행해야 한다. 이때, 서비스 기지국은 핸드오버 목적 기지국(target BS)에게 단말의 핸드오버를 알려주고, 목적 기지국은 단말의 실제 핸드오버 시에 해당 단말이 레인징을 수행할 수 있는 비경쟁기반의 레인징 구간을 표 9와 같은 상향링크 맵 정보요소(Fast 레인징 IE)로 할당해 줄 수 있으며, 단말은 할당 받은 레인징 구간을 통해 핸드오버 목적 기지국과 레인징 절차를 수행할 수 있다.
Syntax Size Notes
Fast_레인징_IE {
Extended UIUC 4 bits 0x06
Length 4 bits Length = 0x0b
HO ID indicator 1 bit 0: MAC Address is present 1: HO ID is present
Reserved 3 bits Shall be set to zero
if (HO ID indicator == 1) {
HO ID 8 bits
Reserved 40 bits Shall be set to zero
} else {
MAC address 48 bits MS MAC address as provided on the RNG-REQ mes-sage on initial system entry
}
UIUC 4 bits UIUC ≠ 15. A four-bit code used to define the type of uplink access and the burst type associated with that access.
if (UIUC == 12) {
OFDMA Symbol offset 8 bits
Subchannel offset 7 bits
No. OFDMA Symbols 7 bits
No. Subchannels 7 bits
레인징 Method 2 bits 0b00 - Initial 레인징 over two symbols
0b01 - Initial 레인징 over four symbols
0b10 - BW Request/Periodic 레인징 over one symbol
0b11 - BW Request/Periodic 레인징 over three symbols
Reserved 1 bit Shall be set to zero
} else {
Duration 10 bits In OFDMA slots (see 8.4.3.1)
Repetition coding indication 2 bits 0b00 - No repetition coding
0b01 - Repetition coding of 2 used
0b10 - Repetition coding of 4 used
0b11 - Repetition coding of 6 used
Reserved 20 bits Shall be set to zero
}
}
이하에서 광대역 무선접속 시스템에서의 중계국(relay station)을 이용한 네트워킹(networking) 방법에 대해서 설명한다. 도 1은 중계 스테이션을 이용한 네트워킹의 일례를 도시한 것이다.
IEEE 802.16에서는 광대역 무선접속 시스템에서 기지국의 서비스 커버리지(service coverage)를 확장하고 음영 지역의 단말에게 보다 높은 신호 품질을 제공함으로써, 전체적인 쓰루풋(throughput)을 개선시키기 위한 방법으로 다중-홉 중계 네트워킹(multi-hop relay networking)에 대한 연구가 진행 중이다.
IEEE 802.16에서는 중계 네트워킹을 위해 물리계층의 프레임 구조를 개선하고, MAC 계층의 새로운 프로토콜을 추가하는 작업이 진행 중이다. 주요 특징으로는 중계되는 데이터 경로의 종착점을 기지국으로 하는 트리(tree) 구조를 가지고, 기존의 점대다(Point to Multi-Point: PMP) 방식과 호환되며, 릴레이 방식과 점대다 방식은 서로 동일한 주파수 대역을 사용하거나 또는 인접한 다른 주파수를 사용하는 것으로 한다. 중계 스테이션의 형태로는 고정식(fixed), 임시 고정식(nomadic), 이동식(mobile) 중계 스테이션이 고려되고 있다.
도 2는 IEEE 802.16에 따른 중계국 이용한 네트워킹의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 중계국의 목적을 크게 기지국의 서비스 커버리지 확장과 쓰루풋 개선의 두 가지로 요약할 수 있는데, 각 목적에 따라 중계 스테이션의 동작을 도 2에 도시된 바와 같이 다르게 정의할 수 있다.
도 2의 중계국 타입(type) 1과 같이 기지국의 서비스 커버리지 확장을 위하여 중계국을 사용하는 경우, 중계국(34)은 단말(35)과 기지국(31) 간에 주고 받는 데이터 뿐만 아니라 기지국(31) 또는 단말(35)로부터 전달되는 모든 제어 메시지를 중계한다. 도 2의 중계국 타입 2와 같이 쓰루풋 개선을 위해 중계국을 사용하는 경우, 중계국(32)은 단말(33)과 기지국(31) 간 교환되는 사용자 데이터만을 중계하고, 기지국(31)의 방송 형태의 제어 메시지 또는 단말(33)의 상향링크 제어 메시지를 단말(33)과 기지국(31)이 직접 교환하도록 할 수 있다. 이와 같이 중계국을 이용하여 중계되는 데이터는 단말과 기지국이 직접 주고 받는 경우에 비해서 지연이 발생할 수 있으며, 중계국은 데이터가 중계되는 단말에 좋은 신호 품질을 제공하고 그에 따른 적절한 채널 코딩율(coding rate) 및 변조(modulation) 방식을 사용하여 해당 단말에 중계해 줌으로써, 전체적인 쓰루풋을 증가시킬 수 있다.
이동 광대역 무선접속 시스템(IEEE 802.21 Wireless MAN)에서도 셀 영역 확대와 쓰루풋 향상이라는 두 가지 목적을 이루기 위해서 중계국을 이용한 MMR(Mobile Multi-hop Relay)에 관련된 이슈가 진행되고 있다. 하지만, 아직 MMR에 대한 자세한 시스템 구조나 동작에 관하여 정의되어 있지 않다.
상기한 바와 같은 종래기술에 있어서의 중계국을 이용한 네트워킹 방법에 있어서 단말이 기지국에 등록(registration)할 때나, 주기적으로 기지국과의 동기를 유지하기 위해서 수행되는 레인징에 대한 정의는 매우 중요한 요소임에도 정의가 불명확하다. MMR 네트워크에서는 기존 시스템의 기지국과 단말 사이에 중계국이 존재하게 되므로 중계국을 거쳐서 통신이 일어나는 경우에 중계국과 단말 사이 구간의 채널에 대한 레인징 방법에 대한 정의가 필요하다.
본 발명의 목적은 광대역 무선접속 시스템에서 중계국(RS: Relay Station)을 통한 단말의 레인징 수행 방법 및 그 지원 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기지국과 단말 사이에 레인징이 수행되는 종래의 방식과 호환 가능한 중계국을 통한 단말의 레인징 수행 방법 및 그 지원 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 중계국의 중계를 통해 단말과 기지국 간의 통신이 이루어지는 시스템에서 레인징을 수행하는 경우 중계국의 주도하에 레인징을 수행하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, 중계국에서 단말과 중계국 사이의 레인징 필요성에 대한 판단, 전송 파라미터 조정값의 결정 등을 하여 기지국으로 보고하면 기지국은 특정 포맷에 맞는 메시지를 작성하여 중계국을 통해 단말로 전달하는 방식에 의해 레인징을 수행한다.
본 발명의 일 양상으로서, 본 발명에 따른 중계국을 통한 레인징 수행 방법은, 기지국과 단말 사이의 통신을 중계하는 중계국(RS: Relay Station)을 통한 레인징 수행 방법에 있어서, 상기 중계국으로부터 레인징 수행을 위한 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계와, 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 이용하여 전송 파라미터를 조정하는 단계를 포함하되, 상기 하나 이상의 전송 파라미터 조정값은 상기 중계국에 의해 획득된 후 상기 기지국으로 전달되어 상기 레인징 응답 메시지에 포함된 것임 을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 중계국에서의 레인징 지원 방법은, 기지국과 단말 사이의 통신을 중계하는 중계국(RS: Relay Station)에서의 레인징 지원 방법에 있어서, 상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징이 필요한 경우 레인징을 위한 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 상기 기지국으로 전송하는 제1단계와, 상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 제2단계와, 상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 제3단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양상으로서, 본 발명에 따른 중계국에서의 레인징 지원 방법은, 기지국과 단말 사이의 통신을 중계하는 중계국(RS: Relay Station)에서의 레인징 지원 방법에 있어서, 레인징을 위한 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 일정 시간 간격으로 상기 기지국으로 전송하는 제1단계와, 상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 제2단계와, 상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 제3단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 절차 흐름도이다. 도 3의 실시예는 본 발명의 기술적 특징이 초기 레인징(initial ranging)에 적용된 예이다.
도 3을 참조하면, 단말은 레인징을 수행할 필요가 있을 경우에 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 중계국에 전송한다[S31]. 여기서 레인징을 수행할 필요가 있는 경우라 함은 상기 단말이 처음 파워를 켜거나, 핸드오버(handover) 수행 후와 같이 새로운 기지국과의 통신을 위해 상향링크 전송 파라미터를 조정할 필요가 있는 경우를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 단말은 프레임 구조 내에 할당되어 있는 레인징 서브채널(subchannel)의 슬롯(slot) 중 하나를 선택하고, 초기 레인징 코드를 사용해 상기 레인징 요청 메시지를 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
전술한 바와 같이, OFDMA 방식 광대역 무선접속 시스템에서는 단말이 상향링크 전송 파라미터를 조정하기 위한 레인징 요청과 상향링크 대역요청을 CDMA 코드를 사용하여 수행한다. 즉, 기지국은 상향링크 채널서술자(UCD: Uplink Channel Descriptor) 메시지를 통해 레인징과 대역요청을 위한 CDMA 코드 집합을 방송형태로 단말들에게 전달하고, 단말은 UCD 메시지로부터 획득한 CDMA 코드 가운데, 용도에 맞는 레인징 코드를 임의로 선택하여, 레인징을 위해 할당된 상향링크 구간을 통해 상기 기지국에 전송함으로써 레인징을 수행한다.
중계국(RS)이 상기 단말로부터 상기 레인징 요청(RNG-REQ) 메시지를 수신하면 중계국 영역(RS Zone)의 레인징 서브채널 중 임의의 슬롯을 통해 상기 레인징 요청 메시지를 상기 기지국(BS)으로 중계한다[S32].
상기 중계국은 상기 단말 및 상기 중계국 사이의 레인징 수행을 위해 요구되는 전송 파라미터 조정값을 상기 기지국으로 전송한다. 상기 전송 파라미터 조정값은 주파수 오프셋 조정값(Offset Frequency Adjust), 시간 오프셋 조정값(Timing Adjust), 전송 전력 레벨 조정값(Power Level Adjust) 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전송 파라미터 조정값은 상기 레인징 요청 메시지에 포함되어 상기 기지국으로 전송될 수도 있고, 별도의 메시지를 통해 전송될 수도 있다.
표 10은 상기 중계국이 상기 레인징 요청 메시지와는 다른 별도의 메시지인 RM-RNG-IND(RS-MS Ranging Indicator) 메시지를 통해 상기 전송 파라미터 조정값을 상기 기지국으로 전송하는 경우에 상기 RM-RNG-IND 메시지의 데이터 포맷의 일례를 나타낸다.
Syntax Size
(Byte)		 Note
RM-RND-IND () {
Indication 1 0: NONE
1: Indicate adjustment for ranging between RS and MS
The other: reserved
If ( Indication == 1) {
Timing Adjust 4 Tx timing offset adjustment (signed 32-bit).
Power Level Adjust 1 Tx Power offset adjustment (signed 8-bit, 0.25 dB units)
Offset Frequency Adjust 4 Tx frequency offset adjustment (signed 32-bit, Hz units)
Ranging Status 4 1 = continue, 2 = abort, 3 = success, 4 = rerange
}
}
표 10에서, 'Indication' 필드는 상기 중계국이 상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징을 수행할 것임을 알리기 위한 지시자(indicator)이다. 상기 'Indication' 필드가 '1'로 셋팅된 경우는 상기 단말과 상기 중계국 사이에 레인징이 수행될 것임을 의미하고, 상기 RM-RNG-IND 메시지에는 레인징 수행을 위한 전송 파라미터 조정값들을 위한 'Timing Adjust', 'Power Level Adust', 'Offset Frequency Adjust'와 레인징 상태를 표시하는 'Ranging Status' 필드가 포함된다. 상기 'Ranging Status' 필드는 상기 단말과 상기 중계국 간에 전송 파라미터 값들의 조정이 더 필요한지를 지시하는 필드로서, 상기 'Ranging Status'가 'continue'로 셋팅되면 상기 단말과 상기 중계국 사이에 전송 파라미터 값들의 조정이 더 필요함을 의미하고, 'success'로 셋팅되면 전송 파라미터 값들의 조정이 더 이상 필요 없음을 의미한다.
상기 중계국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지 및 상기 RM-RNG-IND 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 RM-RNG-IND 메시지의 내용을 토대로 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지를 생성하여 상기 중계국에 전송한다[S34]. 상기 중계국은 상기 기지국으로부터 수신한 상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송한다[S35].
도 3에서, S31 ~ S35 과정은 상기 'Ranging Status' 필드가 'continue'로 셋팅된 경우로서, 상기 단말과 중계국 사이에 전송 파라미터 값들을 더 조정할 필요가 있음을 의미한다. 상기 단말이 상기 중계국으로부터 상기 'Ranging Status' 필드가 'continue'로 셋팅되어 있는 레인징 응답 메시지를 수신하면 상기 중계국에 레인징 응답 요청 메시지를 전송하는 단계부터 다시 시작한다. 이러한 과정은 상기 단말이 상기 'Ranging Status' 필드가 'success'로 셋팅된 레인징 응답 메시지를 수신할 때까지 계속된다. S36 ~ S40의 과정은 상기 단말이 상기 'Ranging Status' 필드가 'success'로 셋팅된 레인징 응답 메시지를 수신하는 과정으로서 각 단계별 동작 및 특징은 S31 ~ S35를 통해 설명된 바와 동일하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예의 절차 흐름도이다. 도 4의 실시예는 본 발명의 기술적 특징이 주기적 레인징(periodic ranging)에 적용된 예이다. 주기적 레인징은 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는, 중계국이 단말로부터 데이터를 수신하면 수신된 데이터를 통해서 레인징이 필요하다고 판단하여 레인징이 진행되는 경우이고, 둘째는, 상기 중계국이 단말로부터 레인징 요청 메시지를 수신하여 레인징이 진행되는 경우이다.
도 4를 참조하면, 단말(MS)이 중계국(RS)으로 데이터를 전송하면[S41], 상기 중계국은 수신된 데이터로부터 레인징이 필요한지를 판단한다[S42]. 상기 중계국이 상기 단말로부터 수신된 데이터를 분석한 결과, 시간 측면에서 시간 동기가 일정 범위 이상으로 벗어나 있거나, 주파수 측면에서 상기 단말에 할당된 주파수로부터 일정 옵셋값 이상 벗어나 있거나, 전송 레벨 측면에서 전송 전력 레벨이 너무 높거나 낮다고 판단된 경우, 레인징이 필요하다고 판단할 수 있다. 상기 중계국이 레인징이 필요한지의 여부를 판단하는 기준은 시스템 구현 과정에서 다양한 형태로 수립될 수 있을 것이다.
상기 중계국이 상기 단말로부터 레인징 요청 메시지를 수신하거나 상기 중계국이 상기 단말로부터 수신된 데이터로부터 레인징이 필요하다고 판단한 경우, 상기 중계국은 레인징을 위한 전송 파라미터 조정값을 기지국에 전송한다. 상기 전송 파라미터 조정값은 상기 단말로부터 수신한 데이터 또는 레인징 요청 메시지와 함께 전송되거나 별도의 메시지를 통해 전송될 수 있다. 표 11은 상기 중계국이 상기 레인징 요청 메시지와는 다른 별도의 메시지인 RM-RNG-IND(RS-MS Ranging Indicator) 메시지를 통해 상기 전송 파라미터 조정값을 상기 기지국으로 전송하는 경우에 상기 RM-RNG-IND 메시지의 데이터 포맷의 일례를 나타낸다.
Syntax Size
(Byte)		 Note
RM-RND-IND () {
Indication 1 # 0(LSB)-> : NONE
# 1-> 1: Indicate adjustment for ranging between RS and MS
# 2-> 1: Report the value of present adjustment threshold to BS
The other : reserved
If (Indication(#1)==1) {
Timing Adjust 4 Tx timing offset adjustment (signed 32-bit).
Power Level Adjust 1 Tx Power offset adjustment (signed 8-bit, 0.25 dB units)
Offset Frequency Adjust 4 Tx frequency offset adjustment (signed 32-bit, Hz units)
Ranging Status 4 1 = continue, 2 = abort, 3 = success, 4 = rerange
}
If (Indication(#2)==1){
Timing Adjust 4
Present adjustment threshold value
Power Level Adjust 1
Offset Frequency Adjust 4
}
}
표 11에서, 'Indication' 필드는 상기 중계국이 상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징을 수행할 것임을 알리기 위한 지시자(indicator)이다. 상기 'Indication' 필드가 '1'로 셋팅된 경우는 상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징이 수행될 것임을 의미하고, 상기 RM-RNG-IND 메시지에는 레인징 수행을 위한 전송 파라미터 조정값들을 위한 'Timing Adjust', 'Power Level Adjust', 'Offset Frequency Adjust'와 레인징 상태를 표시하는 'Ranging Status' 필드가 포함된다. 상기 'Ranging Status' 필드는 상기 단말과 상기 중계국 간에 전송 파라미터 값들의 조정이 더 필요한지를 지시하는 필드로서, 상기 'Ranging Status'가 'continue'로 셋팅되면 상기 단말과 상기 중계국 사이에 전송 파라미터 값들의 조정이 더 필요함을 의미하고, 'success'로 셋팅되면 전송 파라미터 값들의 조정이 더 이상 필요 없음을 의미한다.
상기 'Indication' 필드가 '2'로 셋팅된 경우는 상기 중계국이 상기 RM-RNG-IND 메시지를 상기 기지국에 전송할지를 판단하는 기준이 되는 상기 조정값 필드들의 임계값들(thresholds)을 상기 RM-RNG-IND 메시지에 포함시킨다. 상기 중계국은 필요에 따라 상기 RM-RNG-IND 메시지의 상기 'Indication' 필드를 '2'로 셋팅함으로써 상기 임계값들을 상기 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 중계국이 별도의 메시지를 통해 상기 임계값들을 상기 기지국에 전송하는 것도 가능하다.
상기 기지국은 상기 중계국이 가지고 있는 상기 임계값들을 미리 알고 있으므로, 상기 중계국의 요청에 의해 또는 요청에 의하지 않고 상기 기지국의 자발적 판단에 의해 상기 임계값들을 갱신(update)할 필요가 있는 경우에 갱신된 임계값들을 상기 중계국에 알려줄 수 있다. 표 12는 상기 기지국이 갱신된 임계값들을 상기 중계국에 알려주기 위한 메시지(RS_Threshold message)의 일례를 나타낸다.
Syntax Size(Byte) Note
RS_Threshold {
Timing Adjust 4 Tx timing offset adjustment
Power Level Adjust 1 Tx Power offset adjustment
Offset Frequency Adust 4 Tx frequency offset adjustment
}
상기 중계국으로부터 상기 데이터 또는 RNG-REQ 메시지 및 상기 RM-RNG-IND 메시지를 수신한 상기 기지국은 상기 RM-RNG-IND 메시지의 내용을 토대로 레인징 응답(RNG-RSP) 메시지를 생성하여 상기 중계국에 전송한다[S44]. 상기 중계국은 상기 기지국으로부터 수신한 상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송한다[S45].
도 4에서, S41 ~ S46 과정은 상기 'Ranging Status' 필드가 'continue'로 셋팅되는 경우이고, S47 ~ S51의 과정은 상기 단말이 상기 'Ranging Status' 필드가 'success'로 셋팅된 레인징 응답 메시지를 수신하는 과정으로서 각 단계별 동작 및 특징은 도 3을 통해 설명된 바와 동일하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 절차 흐름도이다. 도 5의 실시예는 도 4의 실시예와 거의 유사하나 레인징이 필요한지의 여부를 중계국에서 판단하지 않고 기지국이 판단한다는 점이 다르다. 다시 말해서, 중계국이 전송 파라미터 조정값들을 기지국에 일정 시간 간격(예를 들어, 매 프레임)마다 주기적으로 또는 비주기적으로 알려주면, 상기 기지국은 상기 중계국으로부터 수신한 전송 파라미터 조정값들을 통해 레인징이 필요한지를 직접 판단하여[S52], 필요하다고 판단된 경우 비요청 레인징 응답 메시지(unsolicited RNG-RSP message)를 통해 레인징 과정을 시작하는 방법이다. 나머지 단계들은 도 3 또는 도 4의 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 3 내지 도 5의 예에서, 상기한 바와 같이, 상기 중계국이 레인징을 위해 상기 레인징 수행 지시자 및 전송 파라미터 조정값들을 RM-RND-IND 메시지와 같은 별도의 메시지를 통해 상기 기지국으로 전송하는 것도 가능하지만, 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 통해 전송하는 것도 가능하다. 표 13은 상기 레인징 수행 지시자 및 전송 파라미터 조정값들이 포함된 레인징 요청 메시지의 데이터 포맷의 일례를 나타낸다.
Syntax Size
(bits)		 Notes
RNG-REQ_Message_Format() {
Management Message Type = 4 8
Downlink Channel ID 8
TLV Encoded Information variable TLV specific
Indication 1 0: NONE
1: Indicate adjustment for Ranging between RS and MS
The other : reserved
If ( Indication == 1) {
Timing Adjust 4 Tx timing offset adjustment (signed 32-bit).
Power Level Adjust 1 Tx Power offset adjustment (signed 8-bit, 0.25 dB units)
Offset Frequency Adjust 4 Tx frequency offset adjustment (signed 32-bit, Hz units)
레인징 Status 4 1 = continue, 2 = abort, 3 = success, 4 = rerange
}
}
이상에서 광대역 무선접속 시스템을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 기술적 사상은 레인징 및 중계국을 이용하는 임의의 통신 시스템에도 적용 가능하다. 본 문서에서 사용된 '단말'이라는 용어는 이동통신용 단말 또는 휴대 인터넷용 단말 등과 같이 이동성(mobility)이 보장되는 이동단말(Mobile Station)을 포괄하는 개념으로 사용되었다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 중계국을 사용하는 통신 시스템에서의 레인징 절차를 명확히 정의할 수 있다.
둘째, 중계국의 개입 없이 단말과 기지국 사이에 레인징 수행 절차와도 호환성(backward compatibility)를 유지할 수 있다.
셋째, 셀 내의 무선자원 관리(RRM: Radio Resource Management)를 좀 더 용이하게 할 수 있고 중계국과의 간섭 없이 레인징을 수행할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기지국과 단말 사이의 통신을 중계하는 중계국(RS: Relay Station)을 통한 레인징 수행 방법에 있어서,
    상기 단말이 상기 중계국으로부터 레인징 수행을 위한 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 단말이 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 이용하여 전송 파라미터를 조정하는 단계를 포함하되,
    상기 중계국은 상기 단말로부터 수신한 데이터로부터 레인징이 필요하다고 판단된 경우 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 획득하고,
    상기 하나 이상의 전송 파라미터 조정값은 상기 중계국에 의해 획득된 후 상기 기지국으로 전달되어 상기 레인징 응답 메시지에 포함되는 것을 특징으로 하는 중계국을 통한 레인징 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말이 상기 중계국에 레인징 요청 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중계국을 통한 레인징 수행 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전송 파라미터 조정값은 상기 중계국에 의해 상기 기지국으로 전달되고, 상기 기지국은 상기 하나 이상의 전송 파라미터 조정값으로부터 상기 단말과 상기 중계국 간 레인징이 필요하다고 판단한 경우에 상기 레인징 응답 메시지를 상기 중계국으로 전달하는 것을 특징으로 하는 중계국을 통한 레인징 수행 방법.
  5. 기지국과 단말 사이의 통신을 중계하는 중계국(RS: Relay Station)에서의 레인징 지원 방법에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징이 필요한 경우 레인징을 위한 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 상기 기지국으로 전송하는 제1단계;
    상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 제2단계; 및
    상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 제3단계를 포함하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1단계에서 상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징 수행을 알리는 지시자를 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값과 함께 전송하는 것을 특징 으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징이 필요한 경우는 상기 단말로부터 레인징 요청 메시지를 수신한 경우인 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단말과 상기 중계국 사이의 레인징이 필요한지의 여부는 상기 단말로부터 수신한 데이터로부터 판단되는 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값 및 상기 지시자는 동일한 메시지에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값 및 상기 지시자는 상기 레인징 요청 메시지에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  11. 기지국과 단말 사이의 통신을 중계하는 중계국(RS: Relay Station)에서의 레인징 지원 방법에 있어서,
    레인징을 위한 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 상기 기지국으로 전송하는 제1단계;
    상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값을 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 제2단계; 및
    상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말로 전송하는 제3단계를 포함하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값으로부터 상기 단말과 상기 중계국 간 레인징이 필요한지를 판단하는 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 전송 파라미터 조정값은 일정 시간 간격으로 상기 기지국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 일정 시간 간격은 프레임 간 간격인 것을 특징으로 하는 중계국에서의 레인징 지원 방법.
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