KR101475814B1 - 포인트 투 포인트 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의단말에 대한 호를 처리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

포인트 투 포인트 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의단말에 대한 호를 처리하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포인트 투 포인트(Point-to-Point : 이하 'P2P'라 칭함) 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호(call)를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 과정과, 상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 과정을 포함하여, 호 서비스의 커버리지를 확장시킬 수 있는 이점이 있다.
호(call), P2P, 애드 혹, 헬핑(helping) 신호

Description

포인트 투 포인트 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING CALL FOR MOBILES OUT OF CELL COVERAGE BASED ON POINT-TO-POINT COMMUNICATION}
본 발명은 호(call) 처리에 관한 것으로서, 특히, P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존 셀룰러 시스템에서의 호 시나리오를 살펴보면, 셀 커버리지 내의 단말은 호 요청 메시지를 기지국으로 전송함으로써 호를 설정할 수 있으며, 다만 셀 커버리지 밖의 단말, 혹은 천재지변 등의 이유로 셀 내에 음영지역이 생성되는 경우 상기 생성된 음영지역 내의 단말에 대해서는 호 설정을 지원하지 않는다.
한편, 애드 혹(Ad hoc) 기술은 기본적으로 기지국의 도움없이 단말 간 직접 통신을 가능하게 하는 기술이다. 따라서, 상기 애드 혹 기술을 도입할 경우, 상기 셀 커버리지 밖의 단말들은 기지국의 도움없이 단말 간 직접 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 호는 기지국을 통해 백본 망까지 닿아야 하며, 따라서 셀 커버리 지 밖의 단말에 대한 호 서비스를 지원하기 위해서는 셀 커버리지 내 단말과의 애드 혹 연결이 필요하다.
하지만, 기존의 애드 혹 시스템에서의 단말은 다른 단말의 애드 혹 연결 요청에 대해 항상 준비를 하고 있는 반면, 기존 셀룰러 시스템에서의 셀 커버리지 내 단말은 기지국과 통신을 하고 있거나 기지국의 브로드캐스팅(broadcasting) 정보를 수신하고 있기 때문에 주변 단말의 애드 혹 연결 요청 메시지를 수신하기 어렵다. 이런 한계점으로 인해 기존의 애드 혹 기술의 도입만으로는 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호 서비스를 지원하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀 커버리지 밖의 단말이 호를 요청할 경우, 기지국과 통신이 가능한 주변 단말이 이를 감지하여 상기 기지국으로 중계(relay)함으로써, 상기 셀 커버리지 밖의 단말이 호 서비스를 제공받을 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 브로드캐스트 메시지 오류 기반 헬핑 신호 전송 방법과, 하향링크 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator : CQI) 왜곡 기반 헬핑 신호 전송 방안을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 호 요청 단말의 전력 소모를 최소화시킴과 동시에 헬핑 신호에 의해 셀룰러 시스템 성능의 저하를 최소화시키기 위한 헬핑 신호 전송 방안을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 송신 전력 제어를 통해 헬핑 신호 수신 가능 영역을 점차 넓게 설정하는 방식으로 헬핑 신호를 전송하는 방안을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말의 호(call) 처리 방법은, 호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 과정과, 상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말의 호(call) 처리 장치는, 호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 수단과, 상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말의 호(call) 처리 방법은, 단말이, 호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 과정과, 상기 헬핑 신호를 인식한 주변 단말이 상기 단말로 응답 메시지를 전송하는 과정과, 상기 단말과 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말이, 직접 전송 연결을 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말의 호(call) 처리 장치는, 호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하고, 상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 단말과, 상기 헬핑 신호가 감지될 시, 상기 헬핑 신호를 전송한 단말로 응답 메시지를 전송하고, 상기 단말과 직접 전송 연결을 설정하는 상기 주변 단말을 포함하 는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 P2P 통신에 기반하여, 셀 커버리지 밖의 단말이 호를 요청할 경우, 기지국과 통신이 가능한 주변 단말이 이를 감지하여 상기 기지국으로 중계(relay)하는 방안을 제시함으로써, 상기 셀 커버리지 밖의 단말이 호 서비스를 제공받을 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 발명은 호 서비스의 커버리지를 확장시키는 효과를 가져오며, 이는 사고 발생 시 호 서비스의 가능 여부에 따라 인명 구조 등 해당 사고에 대한 조치의 성공 여부가 결정된다는 점에서 매우 큰 의미를 지닌다. 즉, 본 발명에 따라 사고 발생 시 호 서비스를 가능하게 함으로써 인명이나 재산 등의 피해 규모를 줄이는 데 공헌을 할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 셀 커버리지 밖의 단말이 호 설정을 최적화된 전력으로 수행하게 하므로, 이로 인해 호 요청 단말의 수명을 연장시키는 효과를 가져올 수 있다. 또한, 본 발명은 기존 방안에 비해 주변 단말에 대한 간섭을 최소화 시키므로 시스템 성능 저하를 최소화 시킬 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세 한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명은 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 장치 및 방법으로, 특히 셀 커버리지 밖의 단말이 호를 요청할 경우, 기지국과 통신이 가능한 주변 단말이 이를 감지하여 상기 기지국으로 중계(relay)함으로써, 상기 셀 커버리지 밖의 단말이 호 서비스를 제공받을 수 있는 방안에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말의 호 처리를 위한 네트워크를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기 호 처리를 위한 네트워크는, 기지국(110)과 직접 통신이 불가능한 위치에서 호 서비스를 받고자 하는 단말(100-1, 100-4), 상기 단말(100-1, 100-4)과 직접 통신이 가능한 거리 내에 존재하면서 기지국(110)과 직접 통신이 가능한 셀 커버리지(101) 내의 단말(100-2, 100-3), 상기 호 서비스를 제공하는 기지국(110)을 포함하여 구성된다. 본 발명에서는 상기 기지국(110)과 직접 통신이 불가능한 위치에 존재하는 단말(100-1, 100-4)을 '셀 커버리지 밖의 단말'이라 통칭하기로 한다. 즉, 상기 셀 커버리지 밖의 단말이란, 일정 수준 이하의 거리 내에 기지국(110)이 존재하지 않는 단말(100-1), 혹은 거리상 가까운 기지국(110)이 존재한다 하더라도 음영지역(102)에서 중계기의 고장 등으로 인해 기지국(110)과 통신이 불가능한 상태에 있는 단말(100-4)을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 방법을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 기지국(210)은 주기적으로 셀 커버리지 내 단말들에게 브로드캐스트 메시지를 전송한다. 이때, 상기 기지국(210)과 직접 통신이 가능한 셀 커버리지 내의 단말은 상기 기지국(210)이 전송한 브로드캐스트 메시지를 수신할 수 있으나, 셀 커버리지 밖의 단말은 상기 기지국(210)이 전송한 브로드캐스트 메시지를 수신할 수 없다. 따라서, 상기 기지국(210)이 전송한 브로드캐스트 메시지를 일정 시간동안 수신하지 못한 단말은, 자신이 상기 기지국(210)과의 직접 통신이 불가능한 셀 커버리지 밖의 단말임을 인식할 수 있다. 상기 도 2에서 제 1 단말(200-1)과 제 4 단말(200-4)은 상기 셀 커버리지 밖의 단말이고, 제 2 단말(200-2)과 제 3 단말(200-3)은 상기 셀 커버리지 내의 단말임을 가정한다. 이때, 상기 셀 커버리지 밖의 단말인 제 1 단말(200-1)이 호를 요청하는 경우의 호 처리 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 셀 커버리지 밖의 제 1 단말(200-1)은 201단계에서 사용자의 호 요청에 따른 호 요청 이벤트의 발생을 감지하고, 203단계에서 주변 단말로 호 중계를 위한 헬핑(helping) 신호를 저전력으로 전송한다. 여기서, 상기 헬핑 신호는 헬핑 신호 전송 구간에서 전송되며, 본 발명에서는 상기 헬핑 신호 전송 방법으로, 브로드캐스트 메시지 오류 기반 헬핑 신호 전송 방법과, 하향링크 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator : 이하 ‘CQI’라 칭함) 왜곡 기반 헬핑 신호 전송 방법을 제안하며, 이후 도 3과 도 4를 통해 자세히 설명하기로 한다.
이때, 상기 셀 커버리지 내의 제 2 단말(200-2)과 제 3 단말(200-3)은 각각 205 단계와 207단계에서 상기 헬핑 신호를 인식하고, 각각 211 단계와 213단계에서 상기 제 1 단말(200-1)로 응답 메시지를 전송한다. 여기서, 상기 응답 메시지는, 상기 제 1 단말(200-1)이 수신할 수 있도록, 헬핑 신호를 전송하지 않는 구간에 전송한다. 또한, 상기 응답 메시지는 상기 제 1 단말(200-1)과 제 2 단말(200-2)이 직접 통신을 수행하기 위한 정보(예, 통신 시 사용할 프리앰블(preamble) 번호, 타이밍 및 프레임 동기화 정보)와 중계 단말 정보(예, 중계 단말의 ID 정보)를 포함하여 구성된다. 반면, 상기 셀 커버리지 밖의 제 4 단말(200-4)은 209단계에서 상기 헬핑 신호를 인식하지 못한다.
이후, 상기 응답 메시지를 수신한 제 1 단말(200-1)은 상기 헬핑 신호의 전송을 중단하고, 215단계에서 상기 응답 메시지를 전송한 단말(200-2, 200-3) 중 하나의 단말(200-2)을 중계 단말로 선택하여 ACK 메시지를 전송한 후, 단말 간 직접 전송 모드로 진입한다. 이때, 상기 ACK 메시지를 수신한 제 2 단말(200-2) 역시 상기 ACK 메시지를 통해 자신이 중계 단말로 선택되었음을 인식하고, 단말 간 직접 전송 모드로 진입한다. 이때, 상기 제 1 단말(200-1)과 제 2 단말(200-2)은, 단말 간 직접 전송 모드에서의 연결 설정 방식을 수행하여 단말 간 직접 전송 연결을 설정함으로써, 단말 간 직접적으로 데이터 패킷을 주고받을 수 있도록 한다. 이후, 상기 제 2 단말(200-2)은 217단계에서 호 데이터 패킷을 상기 기지국(210)에게 중계하기 위해 상기 중계국(210)과 중계를 위한 호를 설정하고, 219단계에서 상기 제 1 단말(200-1)로 호 설정 성공을 알리는 메시지를 전송한다.
이와 같이 모든 연결이 설정되면, 상기 제 1 단말(200-1)은 221단계에서 상기 제 2 단말(200-2)로 호 데이터 패킷을 전송하고, 상기 제 2 단말(200-2)은 상기 호 데이터 패킷을 상기 기지국(210)으로 중계한다. 반대로, 상기 기지국(210)으로부터 호 데이터 패킷이 발생할 경우, 상기 기지국(210)은 상기 제 2 단말(200-2)로 호 데이터 패킷을 전송하고, 상기 제 2 단말(200-2)은 상기 호 데이터 패킷을 상기 제 1 단말(200-1)로 중계한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 헬핑 신호 전송 방법을 도시한 도면으로, 각각 브로드캐스트 메시지 오류 기반 헬핑 신호 전송 방법과 하향링크 CQI 왜곡 기반 헬핑 신호 전송 방법을 도시하고 있다.
먼저, 상기 도 3을 참조하여 브로드캐스트 메시지 오류 기반 헬핑 신호 전송 방법을 설명하면, 아이들(Idle) 모드이거나 상/하향링크 통신을 수행하는 단말들은 모두 기지국으로부터 자원 할당 정보나 기지국 관련 정보를 포함하는 브로드캐스팅 메시지를 수신하게 된다. 따라서, 상기 단말들이 상기 브로드캐스팅 메시지를 수신하여 디코딩을 할 때 오류가 발생하도록, 호 요청 단말이 헬핑 신호를 이용하여 간섭 신호를 제공하게 되면, 상기 단말들은 상기 브로드캐스팅 메시지의 디코딩 오류를 감지하고, 이로써 주변의 헬핑 신호로 인한 간섭 신호를 받고 있음을 인식할 수 있다.
한편, 상기 호 요청 단말이 단순하게 간섭 신호를 발생시키면, 상기 단말들 은 상기 브로드캐스팅 메시지 디코딩 오류 감지 시, 상기 헬핑 신호에 의한 오류인지, 단순히 신호 감쇄나 인접 셀로부터의 간섭에 의해 신호 대 잡음 및 간섭 비(Signal to Interference and Noise Ratio : 이하 ‘SINR’이라 칭함)가 감소함으로 인한 오류인지 여부를 구분할 수 없다.
따라서, 상기 호 요청 단말이 Ns1 프레임 주기동안 헬핑 신호를 전송하고, Ns2 프레임 주기동안 헬핑 신호를 전송하지 않는 것을 여러 번 반복을 하면, 상기 단말들은 Ns1 프레임 주기동안에는 오류가 발생한 브로드캐스팅 정보를 수신하고, Ns2 프레임 주기동안에는 오류가 발생하지 않은 브로드캐스팅 정보를 수신하게 되며, 이러한 현상을 관찰하면서 주변의 헬핑 신호를 감지할 수 있게 된다. 즉, 상기 헬핑 신호가 모스 부호와 같은 패턴을 가지도록 하여, 브로드캐스팅 메시지의 오류 발생 패턴이 단순한 SINR의 감소에 의한 것과는 다르게 보이도록 함으로써, 주변의 헬핑 신호를 감지할 수 있게 한다.
여기서, 상기 도 3은 Ns1 = Ns2 = 2인 경우의 예시를 도시하고 있다. 셀룰러 시스템에서의 프레임 구조는 상기 브로드캐스팅 메시지를 전송하는 구간과, 상/하향링크 데이터를 전송하는 구간으로 구성된다. 이때, 상기 호 요청 단말은 2 프레임 주기 동안 헬핑 신호를 전송하고, 2 프레임 주기동안 헬핑 신호를 전송하지 않는 것을 여러 번 반복하여, 셀 커버리지 내 단말로 하여금 자신의 헬핑 신호를 감지할 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 도 4를 참조하여 하향링크 CQI 왜곡 기반 헬핑 신호 전송 방법을 설명하면, 셀룰러 단말은 항상 하향링크의 채널 상태를 모니터링하며, 모니터링된 채널 상태를 양자화(Quantization)하여 하향링크 CQI 형태로 저장하게 된다. 이때, 상기 단말은 CQI가 높으면 해당 채널의 상태가 양호하다고 판단하며, CQI가 낮으면 해당 채널의 상태가 양호하지 않다고 판단할 수 있다.
이런 채널 상태는 시간에 따라 변하는 특성을 가지며, 특정 부채널이 오랜 시간동안 계속 CQI가 낮게 유지되는 일은 드물다. 따라서, 호 요청 단말이 특정 부채널에 대해서 간섭 신호를 일정 시간 동안 전송하면, 주변 단말은 하향링크 CQI가 특정 부채널에 대해서만 계속 낮게 유지됨을 통해 주변의 헬핑 신호로 인한 간섭 신호를 받고 있음을 인식할 수 있다.
한편, 실제로 헬핑 신호가 없는 상태에서 특정 부채널의 하향링크 CQI가 낮게 유지되는 경우와 상기 헬핑 신호가 전송되는 경우를 더욱 명확하게 구분하기 위해서, 호 요청 단말은 상기 헬핑 신호를 전송하는 부채널을 호핑(hopping)할 수 있다. 호에 대한 호핑 패턴을 사전에 알고 있으면, 주변 단말은 하향링크 CQI가 낮은 부채널의 호핑 패턴이 사전에 약속된 패턴과 일치함을 확인하여 주변의 헬핑 신호를 감지할 수 있다. 이런 방안을 사용하면 호핑 없이 특정 부채널에 대해서만 헬핑 신호를 전송하는 방안에 비해 헬핑 신호를 잘못 감지할 확률이 감소하게 된다.
이와 같이, 상기 브로드캐스트 메시지 오류 기반 헬핑 신호 전송 방법은 시간 패턴으로 헬핑 신호를 전송하는 방법이고, 상기 하향링크 CQI 왜곡 기반 헬핑 신호 전송 방법은 주파수 패턴으로 헬핑 신호를 전송하는 방법이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다. 상기 도 5는 본 발명에 따른 헬핑 신호 전송 방법으로 브로드캐스트 메시지 오류 기반 헬핑 신호 전송 방법을 적용한 호 처리 방안에 관한 것이다.
상기 도 5를 참조하면, 단말은 501단계에서 사용자의 호 요청에 따른 호 요청 이벤트의 발생이 감지되는지 여부를 검사하고, 상기 호 요청 이벤트의 발생이 감지될 시, 503단계에서 상기 단말 자신이 셀 커버리지 밖의 단말인지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 단말 자신이 셀 커버리지 밖의 단말인지 여부는, 기지국이 전송한 브로드캐스트 메시지의 수신 여부에 따라 인식할 수 있으며, 일정 시간동안 상기 브로드캐스트 메시지를 수신하지 못한 경우, 해당 단말은 자신이 상기 기지국과의 직접 통신이 불가능한 셀 커버리지 밖의 단말임을 인식할 수 있다.
상기 503단계에서, 상기 단말 자신이 상기 기지국과의 직접 통신이 불가능한 셀 커버리지 밖의 단말일 시, 상기 단말은 기지국과의 직접 통신이 가능한 주변 단말의 중계를 통해 상기 기지국과의 호를 설정하기 위해, 중계 가능한 주변 단말을 검색하고, 검색된 주변 단말로 호에 대한 중계를 요청하기 위한 헬핑 신호를 전송한다.
한편, 본 발명의 동작을 수행함에 있어서 호 요청 단말에게는 매우 중요한 전력 소모를 최소화시킴과 동시에 헬핑 신호에 의해 셀룰러 시스템 성능의 저하를 최소화시킬 필요가 있다. 따라서 본 발명에서는 송신 전력 및 부채널(subchannel) 개수 제어를 수행하여, 상기 송신 전력 제어를 통해 헬핑 신호 수신 가능 영역을 점차 넓게 설정하는 방식으로 헬핑 신호를 전송하는 방안을 제안한다.
여기서, 상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리 R을 지정하면, 이에 맞는 송신 전력 Pt와 부채널 개수 N은 하기 <수학식 1>의 조건을 만족시켜야 한다.
Figure 112008012516692-pat00001
Figure 112008012516692-pat00002
Figure 112008012516692-pat00003
여기서, 상기 PERth는 목표로 하는 방송 메시지(예, MAP)의 오류 확률을 의미하며, 거의 1에 가까운 값을 가진다. 상기 Pmax는 호 상황에서의 최대 송신 전력을 의미하며, 상기 Nmax는 단말이 동시에 전송 가능한 최대 부채널 개수를 의미한다. 상기 P(Pt,N,R)은 거리 R에 있는 단말의 방송 메시지 오류 확률이며, 이는 송신 전력 Pt와 전송하는 부채널 개수 N의 함수로 표현될 수 있다. 구체적으로 표시하면 하기 <수학식 2>와 같다.
Figure 112008012516692-pat00004
Figure 112008012516692-pat00005
여기서, 상기 S는 SINR을 의미하고, 상기 Pr은 주변 단말이 기지국으로부터 받는 브로드캐스팅 메시지의 신호 세기 추정값이며, 상기 M은 주변 단말의 잡음량 추정값을 의미한다. 상기 I(Pt,N,R)은 송신 전력이 Pt이고 부채널 개수가 N일 때 거리가 R만큼 떨어진 단말이 헬핑 신호를 수신함으로써 받게 될 평균 간섭량 추정값으로, 경로 손실(path loss) 모델과 N개의 부채널에 대한 전력 할당 방식에 의해 계산이 가능하다.
여기서, 상기 송신 전력 제어를 통해 헬핑 신호 수신 가능 영역을 점차 넓게 설정하는 방식으로 헬핑 신호를 전송하기 위해, 상기 단말은 505단계에서 목표로 하는 방송 메시지(예, MAP)의 오류 확률이 일정 수준 이상이 되는 SINR로서 목표 SINR Sth를 결정하고, 507단계에서 상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리 R에 대한 초기값을 지정한다. 이후, 상기 단말은 509단계로 진행하여 R 거리만큼 떨어진 단말의 SINR이 상기 Sth 이하가 되도록 간섭량 I를 결정하고, 511단계에서 상기 결정된 간섭량 I을 만족하기 위한 송신 전력 Pt와 부채널 개수 N을 결정한 후, 513단계에서 상기 결정된 송신 전력과 부채널 개수를 이용하여 상기 R 거리만큼 떨어진 단말로 호 중계를 위한 헬핑 신호를 전송한다. 여기서, 상기 헬핑 신호는 헬핑 신호 전송 구간에서 일정 시간동안 저전력으로 전송된다.
이후, 상기 단말은 515단계로 진행하여 일정 시간 동안 상기 주변 셀 커버리 지 내 단말로부터 상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 응답 메시지는 상기 단말이 수신할 수 있도록, 헬핑 신호를 전송하지 않는 구간에 전송되며, 상기 단말과의 직접 통신을 수행하기 위한 정보(예, 통신 시 사용할 프리앰블(preamble) 번호, 타이밍 및 프레임 동기화 정보)와 중계 단말 정보(예, 중계 단말의 ID 정보)를 포함하여 구성된다.
상기 응답 메시지가 수신될 시, 상기 단말은 517단계에서 상기 헬핑 신호의 전송을 중단하고, 상기 응답 메시지를 전송한 셀 커버리지 내 단말을 중계 단말로 선택하여 ACK 메시지를 전송하고, 단말 간 직접 전송 모드에서의 연결 설정 방식을 수행하여 단말 간 직접 전송 연결을 설정함으로써, 이후 단말 간 직접적으로 데이터 패킷을 주고받을 수 있도록 한 후, 상기 셀 커버리지 내 단말로부터 중계를 위한 기지국과의 호 설정 성공을 알리는 메시지를 수신한다. 여기서, 상기 응답 메시지를 동시에 전송한 다수의 셀 커버리지 내 단말이 존재할 경우, 하나의 단말을 중계 단말로 선택하여 상기 ACK 메시지를 전송한다. 이와 같이 모든 연결이 설정되면, 상기 단말은 519단계에 상기 셀 커버리지 내 중계 단말로 호 데이터 패킷을 전송한다. 이때, 상기 중계 단말에 의해 상기 호 데이터 패킷은 기지국으로 전송된다.
반면, 상기 응답 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 단말은 521단계에서 상기 R을 갱신한 후, 상기 509단계로 돌아가 이하 단계를 반복 수행한다. 이때, 상기 R은 상기 R에 일정 값을 더함으로써 갱신할 수 있다. 이와 같이 상기 R을 증가시키면서 상기 헬핑 신호의 전송은 수차례 시도될 수 있으며, 이렇게 하면, 최대한 거 리상으로 가까운 중계 단말을 찾을 수 있으므로, 호 요청 단말은 헬핑 신호 전송에 의한 전력 소모를 최소화시킬 뿐 아니라 이보다 먼 거리에 존재하는 단말에 대한 필요없는 간섭을 발생시키지 않을 수 있다.
반면, 상기 503단계에서, 상기 단말 자신이 상기 기지국과의 직접 통신이 가능한 셀 커버리지 내의 단말일 시, 상기 단말은 상기 기지국과 직접 호 설정 과정을 수행하여 호를 설정하고, 상기 설정된 호를 통해 상기 기지국과 호 데이터 패킷을 송수신한다.
이후, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
한편, 상기 도 5의 호 처리 방안에, 본 발명에서 제안하는 또 다른 헬핑 신호 전송 방법인 하향링크 CQI 왜곡 기반 헬핑 신호 전송 방법을 적용할 수도 있으며, 이 경우 상기 SINR 대신에 CQI를 이용하게 된다. 즉, 헬핑 신호에 의한 왜곡이라 판단되는 최대 CQI 값을 목표 CQI Sth로 결정하고, R 거리만큼 떨어진 단말의 CQI가 Sth 이하가 되도록 간섭량을 결정한다. 이 경우, 특정 부채널에 헬핑 신호를 전송하므로, 부채널의 개수를 결정할 필요가 없다.
한편, 본 발명에서 중계 요청 대상이 되는 단말은 전력 소모를 절약하기 위한 슬립(sleep) 모드에 있는 단말을 제외한 모든 단말에 해당된다. 즉, 상기 중계 요청 대상 단말로, 아이들(idle) 모드에서 기지국으로부터 브로드캐스팅 정보만 수 신하고 있을 수도 있는 단말, 직접 통신 모드에서 다른 주변 단말과 직접 데이터 패킷을 주고 받고 있는 단말, 기지국과 상/하향링크 연결을 가지고 있는 액티브(active) 모드의 단말이 가능하다. 그 중 상기 중계 요청 대상이 되는 단말로서, 직접 통신 모드에서 다른 주변 단말과 직접 데이터 패킷을 주고 받고 있는 단말에 우선 순위를 둘 수도 있으며, 이 경우, 상기 단말은 주변에 직접 통신 모드에 있는 단말의 존재를 먼저 검색하고, 해당 단말이 검색되지 않을 경우, 아이들(idle) 모드에서 기지국으로부터 브로드캐스팅 정보만 수신하고 있을 수도 있는 단말이나, 기지국과 상/하향링크 연결을 가지고 있는 액티브(active) 모드의 단말의 존재를 검색할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 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 본 발명에 따른 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말의 호 처리를 위한 네트워크를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 방법을 도시한 신호 흐름도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 헬핑 신호 전송 방법을 도시한 도면, 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 P2P 통신에 기반하여 셀 커버리지 밖의 단말에 대한 호를 처리하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도.

Claims (56)

  1. 단말의 호(call) 처리 방법에 있어서,
    호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 과정과,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 과정과,
    상기 주변 단말로부터 기지국과의 호 설정 성공을 알리는 메시지가 수신될 시, 상기 주변 단말로 호 데이터 패킷을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    기지국이 전송한 브로드캐스트 메시지가 일정 시간동안 수신되지 않을 시, 상기 단말 자신이 상기 기지국과의 직접 통신이 불가능한 셀 커버리지 밖의 단말임을 인식하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 헬핑 신호의 전송을 중단하고, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말로 확인 메시지를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 응답 메시지는 상기 단말과의 직접 통신을 수행하기 위한 정보, 상기 주변 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 헬핑 신호는 헬핑 신호 전송 구간에 전송되고, 상기 응답 메시지는 헬핑 신호를 전송하지 않는 구간에 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 헬핑 신호는,
    상기 주변 단말들이 브로드캐스팅 메시지를 디코딩할 시 디코딩 오류가 발생하도록 간섭을 제공하여, 상기 단말 자신의 존재를 알리기 위한 신호로서, 일정 패턴의 시간 주기로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 헬핑 신호는,
    특정 부채널에 대해 일정 시간 동안 상기 주변 단말들의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator : CQI)가 낮게 유지되도록 간섭을 제공하여, 상기 단말 자신의 존재를 알리기 위한 신호로서, 상기 특정 부채널에 대해서만 전송하고, 사전에 약속된 부채널 호핑(hopping) 패턴으로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 헬핑 신호는,
    송신 전력 제어를 통해 헬핑 신호 수신 가능 영역을 점차 넓게 설정하면서 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 헬핑 신호 전송 과정은,
    목표 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 결정하는 과정과,
    상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리에 대한 초기값을 지정하는 과정과,
    상기 거리만큼 떨어진 주변 단말의 SINR이 상기 목표 SINR 이하가 되도록 간섭량을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 간섭량을 만족하도록 송신 전력과 부채널 개수를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 송신 전력과 부채널 개수를 이용하여 상기 거리만큼 떨어진 주변 단말로 상기 헬핑 신호를 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리를 더 큰 값으로 갱신한 후, 상기 헬핑 신호 전송 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 삭제
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 헬핑 신호 전송 과정은,
    목표 CQI(Channel Quality Indicator)를 결정하는 과정과,
    상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리에 대한 초기값을 지정하는 과정과,
    상기 거리만큼 떨어진 주변 단말의 CQI가 상기 목표 CQI 이하가 되도록 간섭량을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 간섭량을 만족하도록 송신 전력을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 송신 전력을 이용하여 상기 거리만큼 떨어진 주변 단말로 상기 헬핑 신호를 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리를 더 큰 값으로 갱신한 후, 상기 헬핑 신호 전송 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 단말의 호(call) 처리 장치에 있어서,
    호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 수단과,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 수단과
    상기 주변 단말로부터 기지국과의 호 설정 성공을 알리는 메시지가 수신될 시, 상기 주변 단말로 호 데이터 패킷을 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21 항에 있어서,
    기지국이 전송한 브로드캐스트 메시지가 일정 시간동안 수신되지 않을 시, 상기 단말 자신이 상기 기지국과의 직접 통신이 불가능한 셀 커버리지 밖의 단말임을 인식하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 삭제
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 헬핑 신호의 전송을 중단하고, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말로 확인 메시지를 전송하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 응답 메시지는 상기 단말과의 직접 통신을 수행하기 위한 정보, 상기 주변 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 헬핑 신호는 헬핑 신호 전송 구간에 전송되고, 상기 응답 메시지는 헬핑 신호를 전송하지 않는 구간에 수신되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 21 항에 있어서,
    상기 헬핑 신호는,
    상기 주변 단말들이 브로드캐스팅 메시지를 디코딩할 시 디코딩 오류가 발생하도록 간섭을 제공하여, 상기 단말 자신의 존재를 알리기 위한 신호로서, 일정 패턴의 시간 주기로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 삭제
  32. 제 21 항에 있어서, 상기 헬핑 신호는,
    특정 부채널에 대해 일정 시간 동안 상기 주변 단말들의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator : CQI)가 낮게 유지되도록 간섭을 제공하여, 상기 단말 자신의 존재를 알리기 위한 신호로서, 상기 특정 부채널에 대해서만 전송하고, 사전에 약속된 부채널 호핑(hopping) 패턴으로 전송되는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 제 21 항에 있어서, 상기 헬핑 신호는,
    송신 전력 제어를 통해 헬핑 신호 수신 가능 영역을 점차 넓게 설정하면서 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 헬핑 신호 전송 수단은,
    목표 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 결정하는 수단과,
    상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리에 대한 초기값을 지정하는 수단과,
    상기 거리만큼 떨어진 주변 단말의 SINR이 상기 목표 SINR 이하가 되도록 간섭량을 결정하는 수단과,
    상기 결정된 간섭량을 만족하도록 송신 전력과 부채널 개수를 결정하는 수단과,
    상기 결정된 송신 전력과 부채널 개수를 이용하여 상기 거리만큼 떨어진 주변 단말로 상기 헬핑 신호를 전송하는 수단을 포함하고,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리를 더 큰 값으로 갱신하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 삭제
  38. 제 35 항에 있어서, 상기 헬핑 신호 전송 수단은,
    목표 CQI(Channel Quality Indicator)를 결정하는 수단과,
    상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리에 대한 초기값을 지정하는 수단과,
    상기 거리만큼 떨어진 주변 단말의 CQI가 상기 목표 CQI 이하가 되도록 간섭량을 결정하는 수단과,
    상기 결정된 간섭량을 만족하도록 송신 전력을 결정하는 수단과,
    상기 결정된 송신 전력을 이용하여 상기 거리만큼 떨어진 주변 단말로 상기 헬핑 신호를 전송하는 수단을 포함하고,
    상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신되지 않을 시, 상기 헬핑 신호가 영향을 미치는 거리를 더 큰 값으로 갱신하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 단말의 호(call) 처리 방법에 있어서,
    단말이, 호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하는 과정과,
    상기 헬핑 신호를 인식한 주변 단말이, 상기 단말로 응답 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 단말과 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말이, 직접 전송 연결을 설정하는 과정과,
    상기 단말이, 상기 주변 단말로부터 기지국과의 호 설정 성공을 알리는 메시지를 수신한 후, 상기 주변 단말로 호 데이터 패킷을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 삭제
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 주변 단말이 상기 호에 대한 중계를 위해 기지국과 호를 설정하고, 상기 단말로 호 설정 성공을 알리는 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 주변 단말이 상기 단말로부터의 호 데이터 패킷을 상기 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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  49. 단말의 호(call) 처리 장치에 있어서,
    호 요청 이벤트가 발생할 시, 호에 대한 중계를 요청하기 위해 주변 단말들로 헬핑(helping) 신호를 전송하고, 상기 헬핑 신호에 대한 응답 메시지가 수신될 시, 상기 응답 메시지를 전송한 주변 단말과의 직접 전송 연결을 설정하는 단말과,
    상기 헬핑 신호가 감지될 시, 상기 헬핑 신호를 전송한 단말로 응답 메시지를 전송하고, 상기 단말과 직접 전송 연결을 설정하는 상기 주변 단말을 포함하고,
    상기 단말은, 상기 주변 단말로부터 기지국과의 호 설정 성공을 알리는 메시지가 수신될 시, 상기 주변 단말로 호 데이터 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
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  51. 제 49 항에 있어서,
    상기 주변 단말은, 상기 호에 대한 중계를 위해 기지국과 호를 설정하고, 상기 단말로 호 설정 성공을 알리는 메시지를 전송한 후, 상기 단말로부터의 호 데이터 패킷을 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
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