KR101749109B1

KR101749109B1 - 광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 릴레이 자동재송요구 절차

Info

Publication number: KR101749109B1
Application number: KR1020100081904A
Authority: KR
Inventors: 이은종; 육영수; 김용호; 류기선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2017-07-03
Also published as: KR20110028219A; US8711756B2; WO2011031109A3; WO2011031109A2; WO2011031109A9; US20120170509A1

Abstract

본 발명은 중계국을 포함하는 광대역 무선 접속 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 보다 효율적인 중계국의 자동재송요구(ARQ: Automatic Repeat reQuest) 동작 절차 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 접속 시스템에서 기지국(ABS)이 중계국(ARS)에 적어도 하나의 단말(AMS)에 대한 데이터를 전송하는 방법은, 서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 1 전송 단위 데이터를 이용하여 제 2 전송 단위 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 제 2 전송 단위 데이터를 상기 중계국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 전송 단위 데이터는 상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터는 동일한 터널 연결을 통해 전송되는 것일 수 있다.

Description

광대역 무선 접속 시스템에서 효율적인 릴레이 자동재송요구 절차{Efficient Relay ARQ procedure in a Broadband Wireless Access System}

본 발명은 중계국을 포함하는 광대역 무선 접속 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 보다 효율적인 중계국의 자동재송요구(ARQ: Automatic Repeat reQuest) 동작 절차 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

차세대 무선통신 시스템에서 중계국(RS: Relay Station)이 널리 이용될 것으로 전망된다. 중계국(RS) 개념에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.

2006년도 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 미국 전기 전자 학회) 802.16에서는 고정 가입자 단말을 대상으로 하는 표준 규격인 IEEE 802.16-2004와 가입자 단말의 이동성을 제공하기 위한 표준 규격인 IEEE 802.16e-2005의 발간 후 현재 멀티홉 릴레이(multi-hop relay)라는 새로운 주제의 표준화 프로젝트가 진행되고 있다.

IEEE 802.16 내의 태스크 그룹 제이(Task Group j: IEEE 802.16j)에서 담당하고 있는 이 프로젝트는 지난 2006년 5월 첫 공식 회의를 가진 이래 2006년 7월 두 번째 회의에서는 활용 모델(Usage Model), 관련 용어(Terminology), 기술적 요구사항(Technical Requirement)에 대해서 본격적으로 논의가 시작되었다. 이하 IEEE 802.16 태스크 그룹 j를 줄여서 "802.16j"라고 표기하기로 한다.

이하에서 설명할 중계국의 개념은 3GPP LTE-A 시스템에서 고려하고 있는 중계국에 대해서도 실질적으로 동일한 개념으로 사용될 수 있다. 또한, 다른 다양한 무선접속시스템에서 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 중계국은 본 발명에서 설명하는 중계국과 유사한 개념으로 사용될 수 있다.

802.16j의 PAR(Project Authorization Request, 프로젝트 승인 요청)는 앞으로 진행될 표준화 작업으로 서비스 지역의 확장(Coverage Extension) 및 성능강화(Throughput Enhancement)의 두 가지 목적을 가지고 있다.

중계국은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 투명(Transparent)과 불투명(Non-Transparent) 형태의 중계국이 존재하는데, 투명 중계국은 모든 동작과 기능들이 중계국 내에 존재하여, 중계국이 단말을 관리하는 반면, 불투명 중계국은 매크로 기지국을 통하여 모든 동작과 기능들을 매크로 기지국과 단말 사이에서 중계하는 역할을 수행한다.

단말 입장에서는 투명 중계국과 불투명 중계국을 구분 없이 하나의 매크로 기지국으로 취급을 하며 동작에 대한 변화가 없으나, 단말이 중계국과 매크로 기지국을 구별하는 기능은 있을 수 있다.

중계국을 포함하는 네트워크는 기지국(BS: Base Station), 중계국(RS: Relay Station) 및 단말(MS: Mobile Station)을 포함할 수 있다. 단말은 기지국의 셀영역 밖에서도 중계국을 통해 무선 신호를 수신할 수 있다. 또한, 기지국의 셀 영역 내에 있는 단말에 대해서는 중계국을 통해 높은 수준의 적응변조코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 방식을 가지는 고품질의 경로를 설정할 수 있다. 따라서, 사용자는 동일한 무선 자원으로 전체 시스템의 용량을 증대하는 효과를 얻을 수 있다.

802.16j 프로젝트에 의해서 만들어질 표준 규격은 소정의 요구사항이 있다. 예를 들어, 기존의 802.16-2004와 802.16e-2005 규격에 기반하여 구현된 이동단말은 어떤 기능의 추가 없이 중계국과의 통신이 가능해야 한다는 것이다. 따라서, 기존의 시스템에는 중계국 자체 및 기존 기지국에 중계국을 제어하기 위한 일부 기능을 추가하는 형태로 중계국의 적용 범위가 한정될 수 있다. 중계국에 대한 규격은 향후 표준화의 핵심 사안이 될 것으로 예상된다.

중계국은 물리계층과 매체접근 제어계층의 동작을 수행하는 일종의 가입자 단말로 생각할 수 있으며, 주로 기지국에 의해서 제어되지만 필요한 경우 중계국 자체로도 소정의 제어 기능을 가질 수 있다. 현재 논의 중인 활용 모델에는 고정 중계국뿐만 아니라 특정 지역에 대한 일시적인 서비스 제공을 위한 이동 중계국과 자동차나 지하철 등에 장착될 수 있는 중계국 등 다양한 형태의 중계국가 고려되고 있다.

향후 논의될 대표적인 기술적 이슈들은 다음과 같이 정리할 수 있다.

1. 기지국이 자신의 영역에 존재하는 중계국을 식별하고 이들과의 연결 구조 (topology)에 대한 정보를 획득하고 유지하기 위한 절차.

2. 기존의 IEEE 802.16 시스템과 호환성(backward compatibility)을 가지는 이동단말과 중계국 사이의 물리적인 전송 프레임 구조의 정의.

3. 중계국간 혹은 중계국과 기지국간의 이동성 제공을 위한 신호 절차.

4. 중계국의 기지국으로의 진입(network entry) 절차 및 이동단말의 중계국은 통한 진입 절차.

한편, 중계국에서 사용하는 프레임 구조는 하향링크 및 상향링크 프레임 구조로 구성될 수 있다. 이때, 하향링크 프레임 구조는 하향링크 접속 영역(DL Access Zone) 및 하향링크 중계영역(DL Relay Zone)을 포함하고, 상향링크 프레임 구조는 상향링크 접속영역(UL Access Zone) 및 상향링크 중계영역(UL Relay Zone)을 포함할 수 있다.

이때, 기지국과 단말 사이에 하나의 중계국만이 존재(한 개의 홉 구조)하는 경우, 하향링크 접속영역은 중계국(ARS)이 단말(AMS) 또는 다른 하위 중계국에 데이터 패킷 등을 전송하는 구간을 나타내고, 상향링크 접속영역은 단말(AMS) 또는 하위 중계국이 해당 중계국(ARS)에 데이터 패킷 등을 전송하는 구간을 나타낸다. 또한, 하향링크 중계영역에서 중계국(ARS)은 기지국(ABS)으로부터 데이터 패킷을 수신할 수 있고, 상향링크 중계영역에서 중계국(ARS)은 기지국(ABS)으로 데이터 패킷을 전송할 수 있다.

데이터 패킷은 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(MAC PDU: Medium Access Control Protocol Data Unit)의 형태를 가질 수 있다. MAC PDU의 이해를 돕기 위하여 일반적인 광대역 무선 접속 시스템에서 정의되는 프로토콜 계층 모델을 먼저 설명한다.

도 1은 일반적으로 사용되는 IEEE 802.16 시스템 기반의 무선 이동통신 시스템에서 정의하는 프로토콜 계층 모델을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 링크 계층에 속하는 MAC 계층은 3개의 부계층으로 구성될 수 있다. 먼저, 서비스 지정 수렴 부계층(Service-Specific CS: Service-Specific Convergence Sublayer)은 CS 서비스 접속점(SAP: Service Access Point)를 통하여 수신된 외부 네트워크의 데이터를 MAC 공용 부계층(CPS: Common Part Sublayer)의 MAC SDU(Service Data Unit)들로 변형시키거나 맵핑시킬 수 있다. 이 계층에서는 외부 네트워크의 SDU들을 구분한 후, 해당되는 MAC 서비스 플로우 식별자(SFID: Service Flow IDentifier)와 CID(Connection IDentifier)를 연관시키는 기능이 포함될 수 있다.

다음으로 MAC CPS는 시스템 액세스, 대역폭 할당, 연결(connection) 설정 및 관리와 같은 MAC의 핵심적인 기능을 제공하는 계층으로, MAC SAP를 통해 다양한 CS들로부터 특정 MAC 연결에 의해서 분류된 데이터를 수신한다. 이때 물리 계층을 통한 데이터 전송과 스케쥴링에 QoS(Quality of Service)가 적용될 수 있다.

또한, 암호화 부계층(Security Sublayer)은 인증(Authentication), 보안키 교환(security key exchange)과 암호화 기능을 제공할 수 있다.

MAC 계층은 연결 지향형(connection-oriented) 서비스로, 전송 연결(transport connection)의 개념으로 구현된다. 시스템에 단말이 등록될 때 서비스 플로우(Service Flow)가 단말과 시스템간의 협상에 의하여 규정될 수 있다. 만약 서비스 요구가 변경되면 새로운 연결이 설정될 수 있다. 여기에서, 전송 연결은 MAC 및 서비스 플로우를 이용하는 동위 수렴(peer convergence) 프로세스들 간의 매핑을 정의하며, 서비스 플로우는 해당 연결에서 교환되는 MAC PDU의 QoS 파라미터들을 정의한다.

전송 연결상의 서비스 플로우는 MAC 프로토콜의 운영에 있어서 핵심적인 역할을 수행하며, 상향링크 및 하향링크의 QoS 관리를 위한 매커니즘을 제공한다. 특히, 서비스 플로우들은 대역폭 할당 과정과 결합될 수 있다.

일반적인 IEEE 802.16 시스템에서 단말은 무선 인터페이스마다 48비트 길이의 범용(universal) MAC 주소(address)를 가질 수 있다. 이 주소는 단말의 무선 인터페이스를 유일하게 정의하며, 초기 레인징 과정 동안 단말의 연결을 설정하기 위하여 사용될 수 있다. 그리고 기지국은 단말들을 단말 각각의 서로 다른 식별자(ID)로 검증하기 때문에 범용 MAC 주소는 인증 프로세스의 일부로도 사용될 수 있다.

각각의 연결(connection)은 16비트 길이의 연결 식별자(CID: Connection IDentifier)에 의하여 식별될 수 있다. 단말의 초기화가 진행되는 동안 관리 연결(management connection) 2개의 쌍(상향링크 및 하향링크)이 단말과 기지국간에 설정되며, 관리 연결까지 포함하여 3개의 쌍이 선택적으로 사용될 수 있다. 현재 IEEE 802.16m 시스템에서 CID는 스테이션 식별자(STID: Station Identifier) 및 플로우를 식별하기 위한 플로우 식별자(FID: Flow Identifier)로 대체되었다. 여기서, 스테이션 식별자는 기지국이 망 (재)진입을 수행하는 단말에 할당하는 12비트의 식별자를 의미하고, 플로우 식별자는 특정 단말에 대한 연결(관리 연결 또는 전송 연결 등)을 식별하기 위한 4비트 식별자를 의미한다. IEEE 802.16m 시스템의 중계국(ARS: Advanced Relay Station)에는 ARS STID가 할당될 수 있다.

상술한 계층구조 하에서 송신단과 수신단이 MAC PDU를 통하여 데이터 또는 제어 메시지를 교환할 수 있다. 이러한 MAC PDU를 생성하기 위하여 기지국이나 단말은 MAC PDU에 MAC 헤더를 포함시킬 수 있다.

즉, MAC PDU는 MAC 헤더(Header), 확장 헤더(Extended Header) 및 페이로드(Payload)를 포함할 수 있는데, MAC 헤더는 항상 MAC PDU에 포함되며 페이로드는 필요에 따라 선택적으로 포함될 수 있다. 다만, 확장 헤더는 페이로드 없이는 해당 MAC PDU에 포함되지 않는다.

기지국(ABS)으로부터 복수의 서로 다른 단말(AMS)들로 향하는 데이터 또는 복수의 서로 다른 단말들로부터 기지국으로 향하는 데이터를 중계국(ARS)이 효율적으로 중계하는 방법의 하나로 터널 모드(Tunnel mode 또는 relay mode)를 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 터널 모드가 적용될 수 있는 단말, 기지국 및 중계국의 연결 상태의 일례를 나타낸다.

터널 모드란 도 2와 같이 기지국과 복수의 단말 사이에서 중계국이 데이터를 중계하는 경우, 중계국(ARS)에서 터널을 형성하고 그를 통하여 MPDU를 전송할 수 있는 모드를 말한다.

기지국(ABS)에 연결된 중계국(ARS)은 ARS STID에 의해 기지국 영역 내에서 독자적(uniquely)으로 구분될 수 있다. 터널 모드가 적용되는 경우, ABS와 ARS 사이에 형성되는 각 터널은 서로 다른 FID를 통하여 구분될 수 있다. 즉, 각각의 터널 연결(tunnel connection)은 ARS STID와 FID의 조합을 통하여 독자적으로 구분될 수 있다.

복수의 단말을 향하거나 복수의 단말로부터 전송되는 둘 이상의 MPDU는 하나의 릴레이 MAC PDU의 페이로드에 함께 포장되거나(packed) 릴레이 MAC PDU에 연결되어(concatenated) 릴레이 링크(relay link)로 전송될 수 있다. 이때, 각 MPDU는 STID에 의해 어느 단말에 전달되어야 하는지 구분될 수 있다. 이를 위하여 MPDU의 STID 정보는 릴레이 MAC PDU에 포함될 수 있다. 중계국은 억세스 링크에서 A-MAP을 생성하기 위하여 하향링크 릴레이 MAC PDU에 포함된 STID 정보를 이용하며, 기지국은 상향링크 릴레이 MAC PDU에 포함된 STID 정보를 이용하여 각 MAC PDU가 어느 단말에 속하는지를 지시한다.

중계국이 기지국에 망 진입을 마치면 하나 이상의 터널이 생성될 수 있는데, 하나의 단말에 대한 연결은 하나 또는 그 이상의 터널에 맵핑될 수 있다. 터널 모드에서 터널을 통해 전달되는 MAC PDU들은 터널 식별자(즉, FID)를 포함하는 릴레이 MAC 헤더(relay MAC header)와 함께 릴레이 MAC PDU로 캡슐화(encapsulated)된다. 즉, 하나의 터널을 통하여 전달되는 복수의 MAC PDU는 하나의 릴레이 MAC PDU로 연결되어 전송될 수 있다.

다음으로, 릴레이 환경에서의 ARQ 기법을 설명한다.

ARQ 기법이란 전송로에서 발생하는 데이터의 오류를 송신 측 또는 수신 측에서 검출하고, 데이터에 오류가 있는 경우에 재전송을 요구하며 정정하는 방식을 말한다.

일반적인 ARQ 동작 절차를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 송신단의 일반적인 ARQ 동작 절차를 나타내는 상태 블록도이다.

도 3을 참조하면, 미전송(not-sent) 상태에서 전송(transmit)이 개시됨에 따라 미결(outstanding) 상태가 되며, 미결 상태에서 수신단으로부터 ACK을 수신하는 경우 ARQ 절차가 종료된다. 만일, 송신단이 미결 상태에서 ARQ_RETRY_TIMEOUT 또는 수신단으로부터 NACK을 수신하는 경우 재전송을 수행하게된다. 이때, 재전송이 성공하는 경우(ACK 수신) ARQ 절차가 종료된다. 미결 상태 또는 재전송 상태에서 ARQ 블럭의 유효시간(ARQ_BLOCK_LIFETIME)이 만료되는 경우 해당 데이터는 버리게된다(discarded).

상술한 일반적인 ARQ 기법은 하나의 송신단과 수신단 사이의 데이터 전송을 상정한다. 그런데 중계국이 송신단과 수신단 사이의 데이터 전송을 중계하는 경우에는 ARQ 동작 절차가 수정된다. 이를 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 중계국을 포함하는 시스템에서 송신단이 기지국인 경우의 ARQ 동작 절차를 나타내는 상태 블록도이다.

도 4의 ARQ 절차는 도 3의 일반적인 ARQ 절차와 유사하나, 중계국으로부터의 ACK(RS-ACK) 수신 여부에 관계없이 단말로부터의 ACK(MS-ACK)이 수신되어야 해당 ARQ 블럭에 대한 ARQ 절차가 종료된다는 차이점이 있다.

다중 홉 릴레이 시스템에서 적용될 수 있는 ARQ 모드로 세 가지를 들 수 있다.

그 첫 번째 모드는 엔드 투 엔드 ARQ 모드(End-to-end ARQ mode)로, 기지국과 단말 사이에서 수행되는 ARQ 모드이다. 본 모드에서는 중계국에 추가적인 ARQ 능력을 요구하지 않는다.

두 번째 모드는 투-링크 ARQ 모드(Two-link ARQ mode)로, 기지국과 접속 중계국 사이(MR-BS and an access RS) 및 접속 중계국과 단말(access RS and MS) 사이에서 수행되는 ARQ 모드이다. 본 모드에서 ARQ 동작은 상술한 두 연결(Link)로 구분되어 수행된다.

마지막으로 홉-바이-홉 ARQ 모드(Hop-by-hop ARQ mode)는 두 인접한 개체(단말, 중계국 또는 기지국)들 사이에서 수행되는 ARQ 모드이다. 본 모드에서는 각 링크별로 ARQ 동작이 구분될 수 있다.

중계국을 포함하는 시스템에서 홉-바이-홉 ARQ 모드나 투-링크 ARQ 모드가 적용되는 경우, 중계국은 기지국으로 MS-NACK은 중계하지 않고 MS-ACK만을 중계한다. 이는 단말과 기지국 사이의 ARQ 절차에 중계국이 개입함으로써 단말로부터 생성된 피드백 정보(예를 들어, ARQ feedback IE를 포함하는 확장 헤더)를 중계국이 삭제 또는 수정해야한다. 이는 중계국의 복잡도를 높이는 원인이 되어 효율적이지 못하다.

중계국을 포함하는 시스템에서 홉-바이-홉 ARQ 모드나 투-링크 ARQ 모드가 적용되는 경우, 중계국은 기지국으로 MS-NACK은 중계하지 않고 MS-ACK만을 중계한다. 이는 단말과 기지국 사이의 ARQ 절차에 중계국이 개입함으로써 단말로부터 생성된 피드백 정보(예를 들어, ARQ feedback IE를 포함하는 확장 헤더)를 중계국이 삭제 또는 수정해야한다. 이는 중계국의 복잡도를 높이는 원인이 되어 효율적이지 못하다. 또한, 중계국과 기지국 간의 데이터 전송에 터널 모드가 적용되는 경우 MAC PDU의 분할 또는 병합에 따른 지연을 야기할 수도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 중계국을 포함하는 시스템에서 보다 효율적인 ARQ 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 일반적 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 접속 시스템에서 기지국(ABS)이 중계국(ARS)에 적어도 하나의 단말(AMS)에 대한 데이터를 전송하는 방법은, 서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 1 전송 단위 데이터를 이용하여 제 2 전송 단위 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 제 2 전송 단위 데이터를 상기 중계국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 전송 단위 데이터는 상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터는 동일한 터널 연결을 통해 전송되는 것일 수 있다.

이때, 상기 릴레이 시퀀스 번호는 자동재송요구(ARQ) 절차에서 상기 제 1 전송 단위 데이터를 식별하기 위한 시퀀스 번호인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 2 전송 단위 데이터의 확장 헤더는 상기 제 2 전송 단위 데이터에 포함되는 상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터 중 어느 하나의 릴레이 시퀀스 번호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 확장 헤더에 포함되는 릴레이 시퀀스 번호는 상기 제 2 전송 단위 데이터에 포함되는 상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터의 릴레이 시퀀스 번호 중 가장 빠른 번호를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 데이터 전송 방법은 상기 중계국으로부터 상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 특정 제 1 전송 데이터 단위에 대한 수신 오류를 지시하는 부정확인 피드백(MS-NACK)을 수신하는 단계 및 상기 특정 제 1 전송 데이터 단위를 재전송할 것을 상기 특정 제 1 전송 데이터 단위의 릴레이 시퀀스 번호를 이용하여 상기 중계국으로 지시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 제 1 전송 단위 데이터는 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(MAC PDU)이고, 상기 제 2 전송 단위 데이터는 릴레이 MAC PDU인 것이 바람직하다.

상기와 같은 일반적 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중계국을 포함하는 광대역 무선 접속 시스템에서 중계국이 적어도 하나의 단말(AMS)에 대한 데이터를 중계하는 방법은, 제 1 스테이션으로부터 적어도 하나의 제 1 단위 데이터를 수신하는 단계; 상기 적어도 하나의 제 1 단위 데이터 각각에 포함된 제 2 단위 데이터를 이용하여 적어도 하나의 제 3 단위 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 적어도 하나의 제 3 단위 데이터를 제 2 스테이션으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 단위 데이터는 서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 4 단위 데이터를 포함할 수 있다.

이때, 상기 릴레이 시퀀스 번호는 자동재송요구(ARQ) 절차에서 상기 제 4 전송 단위 데이터를 식별하기 위한 시퀀스 번호인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 단위 데이터 및 상기 제 3 단위 데이터의 확장 헤더는 그에 각각 포함되는 상기 적어도 하나의 제 4 단위 데이터 중 어느 하나의 릴레이 시퀀스 번호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 확장 헤더에 포함되는 릴레이 시퀀스 번호는 상기 제 1 단위 데이터 또는 상기 제 3 단위 데이터에 포함되는 상기 적어도 하나의 제 4 단위 데이터의 릴레이 시퀀스 번호 중 가장 빠른 번호를 갖는 것일 수 있다.

또한, 상기 데이터 중계 방법은, 상기 제 2 스테이션으로부터 상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 특정 제 4 데이터 단위에 대한 수신 오류를 지시하는 부정확인 피드백(MS-NACK)을 수신하는 단계; 및 상기 부정확인 피드백을 상기 제 1 스테이션으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 데이터 중계 방법은, 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 특정 제 4 데이터 단위를 재전송할 것을 요청받는 단계; 및 상기 요청을 상기 제 2 스테이션으로 전달하는 단계를 더 포함하되, 상기 요청은 상기 특정 제 4 데이터 단위의 릴레이 시퀀스 번호를 통하여 수행되는 것일 수 있다.

또한, 상기 제 1 전송 단위 데이터 및 상기 제 2 전송 단위 데이터는 릴레이 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Relay MAC PDU)이고, 상기 제 3 전송 단위 데이터는 터널 데이터 유닛(TDU)이며, 상기 제 4 전송 단위 데이터는 MAC PDU인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제 1 스테이션은 기지국 또는 상위 중계국이며, 상기 제 2 스테이션은 상기 중계국의 하위 중계국인 것이 바람직하다.

상기와 같은 일반적 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 접속 시스템에서 기지국(ABS)과 적어도 하나의 단말(AMS) 사이에 교환되는 데이터를 중계하는 중계국(ARS) 장치는, 프로세서; 및 상기 프로세서의 제어에 따라 외부와 무선 신호를 송수신하기 위한 무선통신(RF) 모듈을 포함하되, 상기 프로세서는 제 1 스테이션으로부터 수신된 적어도 하나의 제 1 단위 데이터 각각에 포함된 제 2 단위 데이터를 이용하여 적어도 하나의 제 3 단위 데이터를 생성하고, 상기 생성된 적어도 하나의 제 3 단위 데이터가 제 2 스테이션으로 전송되도록 제어하되, 상기 제 2 단위 데이터는 서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 4 단위 데이터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 단위 데이터 및 상기 제 3 단위 데이터 각각의 확장 헤더는 그에 각각 포함되는 상기 적어도 하나의 제 4 단위 데이터 중 어느 하나의 릴레이 시퀀스 번호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는 상기 제 2 스테이션으로부터 상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 특정 제 4 데이터 단위에 대한 수신 오류를 지시하는 부정확인 피드백(MS-NACK)이 수신되면, 상기 부정확인 피드백이 상기 제 1 스테이션으로 전송되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 특정 제 4 데이터 단위를 재전송할 것을 요청받으면 상기 요청이 상기 제 2 스테이션으로 전달되도록 제어하되, 상기 요청은 상기 특정 제 4 데이터 단위의 릴레이 시퀀스 번호를 통하여 수행되는 것일 수 있다.

아울러, 상기 제 1 전송 단위 데이터 및 상기 제 2 전송 단위 데이터는 릴레이 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Relay MAC PDU)이고, 상기 제 3 전송 단위 데이터는 터널 데이터 유닛(TDU)이며, 상기 제 4 전송 단위 데이터는 MAC PDU이고, 상기 제 1 스테이션은 기지국 또는 상위 중계국이며, 상기 제 2 스테이션은 상기 중계국 장치의 하위 중계국인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 중계국은 MS-NACK을 기지국으로 그대로 전송하여 중계국이 보다 효율적으로 동작할 수 있다.

둘째, MAC PDU별로 식별이 가능하여 중계과정에서 분할 또는 병합에 따른 불필요한 딜레이가 감소될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적으로 사용되는 IEEE 802.16 시스템 기반의 무선 이동통신 시스템에서 정의하는 프로토콜 계층 모델을 나타낸다.
도 2는 터널 모드가 적용될 수 있는 단말, 기지국 및 중계국의 연결 상태의 일례를 나타낸다.
도 3은 송신단의 일반적인 ARQ 동작 절차를 나타내는 상태 블록도이다.
도 4는 중계국을 포함하는 시스템에서 송신단이 기지국인 경우의 일반적인 ARQ 동작 절차를 나타내는 상태 블록도이다.
도 5는 일반적인 중계국을 포함하는 통신 시스템에서의 데이터 전송 과정의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 MAC PDU 구성 형태의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 ARQ 동작 절차를 나타내는 상태 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국, 중계국 및 복수의 단말 사이에 교환되는 릴레이 MAC PDU 및 MAC PDU에 대한 피드백 흐름을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예로서, 송신단 및 수신단 구조의 일례를 나타내는 블록도이다.

본 발명은 무선접속 시스템에 관한 것이다. 이하 본 발명의 실시예들은 중계국과 기지국간의 복수의 단말에 대한 데이터 교환에 사용될 수 있는 ARQ 동작 절차를 개시한다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(AP: Access Point), ABS (Advanced BS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), AMS (Advanced MS) 또는 SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16-2004, P802.16e-2005, P802.16Rev2 및 IEEE P802.16m 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하에서는 중계국을 통한 일반적인 데이터 전송과정에서 복수의 MAC PDU가 병합(packing)되거나 단편화(fragmentation)됨에 따라 발생할 수 있는 ARQ 절차상의 문제점을 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 일반적인 중계국을 포함하는 통신 시스템에서의 데이터 전송 과정의 일례를 나타낸다. 도 5에서는 멀티홉 릴레이 시스템에서 3개의 중계국을 거쳐 복수의 MAC PDU가 전송되는 경우를 가정한다.

일반적인 중계국에서는 터널 모드로 하나의 릴레이 MAC PDU 안에 서로 다른 단말에 대한 복수의 MAC PDU를 포함시켜 전송하는 경우, 릴레이 MAC PDU를 생성하기 전에 터널 데이터 유닛(TDU: Tunnel Data Unit)을 생성한다. 이와 같은 TDU는 하나 이상의 MAC PDU로 구성될 수 있고, 처음 생성된 TDU는 중계 링크(relay link)에서 단편화(FEH 이용)되거나 다른 TDU와 병합(PEH 이용)되어 전송될 수 있다.

처음 생성된 TDU에는 하나의 터널 데이터 유닛 시퀀스 넘버(TSN: TDU Sequence Number)이 할당되며, 이는 FEH 나 PEH를 통해 지시될 수 있다.

그러나, 도 5와 같이 복수의 MAC PDU를 포함하는 TDU는 서로 다른 목적지(destination, 예를 들어 단말 또는 하위 중계국)를 향해 전송되어야 함에도 불구하고, 중계 노드(relay node)에서는 하나의 데이터 단위(data unit)로 다뤄짐으로써 최종 송수신단(예를 들어, 기지국과 단말)사이의 데이터 전송에 지연시간(delay)를 야기할 수도 있다.

즉, 이와 같은 시퀀스 넘버를 부여하는(sequence numbering) 방법은 중계국이 하나의 TDU에 포함되는 일부 MAC PDU를 성공적으로 수신하더라도 다음 링크로 바로 중계할 수 없다. 이는 중계 노드를 거치면서 TDU 내의 어떤 위치에서도 단편화가 발생할 수 있어 실제로 TDU에 포함된 임의의 한 MAC PDU가 서로 다른 릴레이 MAC PDU를 통하여 전송될 수 있기 때문이다. 결국, 수신단이 하나의 TDU 안에 구성된 모든 MAC PDU를 성공적으로 수신한 후에만 각 MAC PDU를 목적지 단말로 중계할 수 있다. 이는 단말과 기지국 사이의 말단간(end-to-end) 데이터 송수신에 지연시간을 야기하게 된다. 뿐만아니라, ARQ 동작 절차에서도 재전송 절차에서 특정 MAC PDU의 중간에서 단편화가 발생하는 경우, 최악의 경우 하나의 MAC PDU의 복구를 위하여 두 개의 릴레이 MAC PDU를 모두 재수신해야할 수 있다.

따라서, 전체 시스템 성능 증대를 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 중계국이 성공적으로 수신한 MAC PDU는 먼저 중계할 수 있도록 할 것을 제안한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 보다 효율적인 ARQ 동작 절차를 위하여 중계국이 기지국에 단말의 MS-NACK까지 전송하도록 할 것을 제안한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계국을 포함하는 시스템에서의 효율적인 ARQ 동작 절차를 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 MAC PDU 구성 형태의 일례를 나타낸다. 도 6에서는 하나의 MAC PDU가 하나의 릴레이 ARQ 블록(R_ARQ block)을 구성하며, 복수의 MAC PDU가 하나의 터널 연결을 통해 전송되는 상황을 가정한다.

먼저, 도 6의 (a)를 참조하면 MAC PDU 별로 ARQ 절차를 위한 릴레이 시퀀스 넘버(Relay SN)를 부여하여 릴레이 MAC PDU가 생성될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 MAC PDU는 ARQ 블록 단위로 생성되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 도 6의 (a)와 같이 5개의 MAC PDU(즉, 5개의 R_ARQ 블록)에는 1번부터 5번까지 Relay SN이 부여되며, 이들을 이용하여 릴레이 MAC PDU가 생성될 때에는 Relay SN의 순서(또는 역순)대로 결합 또는 단편화된다. 즉, Relay SN 1 및 2에 해당하는 2개의 MAC PDU를 결합시켜 하나의 릴레이 MAC PDU가 생성되고, Relay SN 3 내지 5에 해당하는 3개의 MAC PDU를 결합시켜 다른 릴레이 MAC PDU가 생성될 수 있다. 복수의 MAC PDU를 이용하여 릴레이 MAC PDU가 생성되므로, 릴레이 MAC PDU에는 패킹 확장 헤더(PEH)가 수반된다. 여기서 각 릴레이 MAC PDU의 PEH에는 해당 릴레이 MAC PDU에 포함된 MAC PDU 중에서 가장 낮은(또는 가장 높은)에 위치하는 MAC PDU의 Relay SN이 포함된다.

상술한 과정으로 생성된 두 개의 릴레이 MAC PDU가 수신단으로 전송된 결과, 첫 번째 릴레이 MAC PDU는 성공적으로 수신되었으나, 두 번째 릴레이 MAC PDU는 NACK이 발생할 수 있다.

이러한 경우, 두 번째 릴레이 MAC PDU가 재전송될 때 도 6의 (b)와 같이 두 개의 릴레이 MAC PDU로 단편화되어 재전송될 수도 있고, 도 6의 (c)와 같이 초기 전송때와 동일한 형태로 재전송될 수도 있다. 릴레이 MAC PDU가 도 6의 (b)와 같이 다시 단편화되는 경우에는, 다시 MAC PDU 단위로 단편화되는 것이 바람직하며 새로이 생성된 릴레이 MAC PDU의 확장헤더에는 포함된 MAC PDU에 따라 Relay SN이 포함될 수 있다.

상술한 도 6과 같은 구조의 릴레이 MAC PDU가 적용되는 경우, 송신단인 기지국에서의 ARQ 절차는 도 7과 같은 형태를 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 ARQ 동작 절차를 나타내는 상태 블록도이다.

도 7의 상태 블록도는 도 4의 상태 블록도와 대체로 유사하나, R-ACK 대기 상태(Outstanding for R-ACK), 릴레이 ARQ 블록 재전송 대기상태(Waiting for R-ARQ block retx) 및 MS-ACK 대기상태(Outstanding for MS-ACK)에서 MS-NACK의 수신에 의한 동작이 더 추가되었다. 이는 일반적인 ARQ 동작 절차와 달리 본 실시예에서는 중계국이 단말의 MS-NACK까지 중계국으로 전송함에 따른 것이다. 다만, MS-NACK을 수신하여도 기지국은 추가동작을 취하지 않는다.

보다 상세히, 본 실시예에 따른 송신단(즉, 기지국)의 ARQ 동작 상태도에는 6가지 상태가 정의된다.

-미전송(Not sent): ARQ block 전송 전 상태

-R-ACK 대기상태(Outstanding for R-ACK): ARQ block을 a set of relay ARQ blocks으로 encapsulation한 relay MAC PDU를 initial transmission or retransmission 후, relay ACK을 기다리는 상태. 이 상태에서 ABS가 수신하는 ARQ block에 대한 MS-NACK은 무시된다.

-R-ARQ 블록 재전송 대기(Waiting for R-ARQ block retransmission): R-NACK을 수신한 경우, 릴레이 MAC PDU를 ARQ 블록 단위로 재전송하기 전 상태

-MS-ACK 대기상태(Outstanding for MS-ACK): R-ACK을 수신한 경우, 단말의 피드백을 수신하기 위해 기다리는 상태. R-ACK을 수신했지만 MS-NACK을 받은 경우 본 실시예에서는 기지국이 단말로부터 전송되는 MS-NACK은 모두 무시하도록 한다. 이 정보는 중계국에 의해 참조되는 값일 수 있다. 또는, 본 상태에서 해당 Relay SN에 대한 ARQ 블록을 중계국이 단말에 바로 재전송할 수 있도록, 기지국이 재전송 요청 제어 메시지(retransmission request control message)를 중계국으로 전송할 수 있다. 이는 Relay MAC PDU의 확장헤더(EH)로 정의될 수도 있고, 단독 제어 메시지(standalone control message)로 중계국에 전송될 수도 있다.

-ARQ 블록 버림(ARQ block discarded): 해당 ARQ 블록의 유효시간(lifetime)이 지나면, 기지국은 버림 메시지(Discard message)를 해당 단말에 전송한다.

-완료(Done): ARQ 블록 에 대한 MS-ACK을 수신한 경우 해당 ARQ 블록에 대한 모든 ARQ 제어를 해제한다.

도 7의 상태 블록도에 따른 ARQ 동작 절차에 따른 기지국, 중계국 및 단말 사이의 피드백 흐름을 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국, 중계국 및 복수의 단말 사이에 교환되는 릴레이 MAC PDU 및 MAC PDU에 대한 피드백 흐름을 나타낸다.

도 8에서는 기지국이 서로 다른 세 단말에 대한 MAC PDU(Relay SN #0 내지 #2)를 각각 하나씩 전송함에 있어서, 기지국과 중계국간의 동일 터널 연결이 사용되는 경우를 가정한다. 이러한 경우, 각 MAC PDU는 하나의 릴레이 MAC PDU로 기지국에서 중계국으로 전송될 수 있다. 릴레이 MAC PDU의 EH에는 Relay SN 정보로 가장 앞번호를 갖는 Relay SN #0 이 포함될 수 있다.

이때, 릴레이 MAC PDU를 위한 ARQ 절차는 기지국과 중계국간에 수행되며, MAC PDU 각각에 대한 ARQ 절차는 단말과 기지국간에 수행되는 3개의 엔드-투-엔드 연결 형태가 될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 중계국은 MS-ACK 뿐만 아니라 MS-NACK까지 기지국으로 중계한다. 이를 수행하기 위하여 중계국은 단말의 ARQ 피드백 정보요소(ARQ feedback IE)를 스누핑(snooping)할 수 있다.

보다 상세히, 중계국은 단말로 포워딩하는 ARQ 블록을 자신의 버퍼에 저장한다. 이때, 버퍼 관리는 STID/FID로 구별되는 연결 별로 수행되는 것이 바람직하다. 중계국은 각 단말로부터 전송되는 ARQ feedback IE가 있으면 이를 디코딩하고, ACK에 해당하는 ARQ 블록은 버퍼로부터 플러시(flush)하고, NACK인 ARQ 블록에 대해서는 재전송을 수행한다.

중계국이 수신한 모든 ARQ feedback IE를 포함하는 MAC PDU는 어떤 수정, 삭제 또는 추가 없이 그대로 기지국으로 포워딩 된다. ARQ feedback IE를 수신한 기지국은 해당 ARQ 블록에 대한 MS-ACK을 수신한 경우 해당 블록에 대한 ARQ 상태를 ‘done’으로 전환한다.

만일, ARQ 블록 유효시간(lifetime)이 만료되면, 기지국은 해당 블록에 대한 버림 메시지(discard message)를 전송한다. 버림 메시지를 수신한 단말은 ARQ feedback IE를 전송한다.

일반적으로 버림 메시지 전송은 단말에서 퍼지 타임아웃 경과(purge timeout expiration) 전 또는 후일 수 있다. 만약, 퍼지 타임아웃 경과 전에 버림 메시지를 수신한다면, 해당 시퀀스 번호(SN)가 단말에서 아직 유효한 상태이고, 버림 메시지를 수신한 단말은 버림 메시지에 대한 응답으로 해당 ARQ 블록의 ARQ feedback을 ACK으로 전송함과 동시에 해당 시퀀스 번호에 대한 ARQ 블록을 버릴 수 있다. ACK을 수신한 기지국은 해당 ARQ 블록에 대한 ARQ 상태를 'DONE' 상태로 변경한다.

그러나, 만약 퍼지 타임아웃 경과 후라면, 해당 시퀀스번호는 단말에서 ACK으로 처리되고 무효한 상태이다. 이 시점에서의 버림 메시지에 대한 ARQ feedback은 해당 ARQ 블록에 대하여 ACK으로 처리할 수 있다. 위와 마찬가지로 ACK을 수신한 기지국은 해당 ARQ 블록에 대한 ARQ 상태를 'DONE'상태로 변경할 수 있다.

한편, 기지국이 특정 ARQ 블록에 대한 R-ACK을 수신한 후, MS-NACK을 수신하는 경우가 있다. 이는 중계국이 중계 링크(relay link)로 전송된 릴레이 MAC PDU는 성공적으로 수신하였지만, 접속 링크(access link)에서의 데이터 전송이 실패한 경우 발생할 수 있다. 만일 중계국이 엔드-투-엔드 ARQ 절차(end-to-end ARQ procedure)에 어떠한 관여도 하지 않는 경우, 기지국은 R-ACK을 수신한 후 MS-NACK을 수신한 경우, 기지국은 중계국에게 해당 Relay SN의 데이터를 단말로 재전송할 것을 요청한다. 이는 중계국으로 전송되는 제어 메시지 중 하나로 정의될 수 있다.

이러한 제어 메시지 포맷의 일례가 아래 표 1 및 표 2에 나타나 있다.

표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국이 중계국에 데이터 재전송을 요청하는 메시지 포맷의 일례를 나타낸다.

Name	Length(bits)	Value
Relay_ARQ_Retransmit_REQ_Message_Format(){
Control Message Type = xx	8
FlowID	4	Tunnel ID
do{
Relay_SN	10
flag	1
}while(!flag)
}

표 1을 참조하면, 기지국이 중계국에 단말로의 데이터 재전송을 요청하기 위한 메시지는 터널 식별자를 지시하는 플로우 식별자 필드와 재전송할 데이터의 Relay SN을 지시하는 필드를 포함할 수 있다.

Name	Length(bits)	Value
Relay ARQ retransmit request EH(){
Last	1
EH type	TBD
do{
Relay SN	10
flag	1
}
}

표 1과 같은 메시지 또는 표 2와 같은 확장헤더를 기지국으로부터 수신한 중계국은 해당 FID(즉, 터널 식별자)의 Relay SN에 해당하는 ARQ 블록을 접속 링크를 통하여 단말로 재전송한다.

단말 및 기지국 구조

이하, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상술한 본 발명의 실시예들이 수행될 수 있는 단말, 중계국 및 기지국(FBS, MBS)을 설명한다.

단말은 상향링크에서는 송신기로 동작하고, 하향링크에서는 수신기로 동작할 수 있다. 또한, 기지국은 상향링크에서는 수신기로 동작하고, 하향링크에서는 송신기로 동작할 수 있다. 즉, 단말 및 기지국은 정보 또는 데이터의 전송을 위해 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 중계국은 하향링크 접속영역에서 단말(AMS) 또는 다른 하위 중계국에 데이터 패킷 등을 전송할 수 있고, 상향링크 접속영역에서 단말(AMS) 또는 하위 중계국으로부터 데이터 패킷 등을 수신할 수 있다. 또한, 중계국은 하향링크 중계영역에서 기지국(ABS)으로부터 데이터 패킷을 수신할 수 있고, 상향링크 중계영역에서 기지국(ABS)으로 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 따라서, 중계국 또한 이러한 동작을 위한 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다.

송신기 및 수신기는 본 발명의 실시예들이 수행되기 위한 프로세서, 모듈, 부분 및/또는 수단 등을 포함할 수 있다. 특히, 송신기 및 수신기는 메시지를 암호화하기 위한 모듈(수단), 암호화된 메시지를 해석하기 위한 모듈, 메시지를 송수신하기 위한 안테나 등을 포함할 수 있다. 이러한 송신단과 수신단의 일례를 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예로서, 송신단 및 수신단 구조의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 9를 참조하면, 좌측은 송신단의 구조를 나타내고, 우측은 수신단의 구조를 나타낸다. 송신단과 수신단 각각은 안테나(5, 10), 프로세서(20, 30), 전송모듈(Tx module(40, 50)), 수신모듈(Rx module(60, 70)) 및 메모리(80, 90)를 포함할 수 있다. 각 구성 요소는 서로 대응되는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 송신단은 기지국 또는 상위 중계국이 될 수 있으며, 수신단은 하위 중계국 또는 단말이 될 수 있다.

이하 각 구성요소를 보다 상세히 설명한다.

안테나(5, 10)는 전송모듈(40, 50)에서 생성된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 무선 신호를 수신하여 수신모듈(60, 70)로 전달하는 기능을 수행한다. 다중 안테나(MIMO) 기능이 지원되는 경우에는 2개 이상이 구비될 수 있다.

안테나, 전송모듈 및 수신모듈은 함께 무선통신(RF) 모듈을 구성할 수 있다.

프로세서(20, 30)는 통상적으로 이동 단말기 또는 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Medium Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오버(Hand Over) 기능, 인증 및 암호화 기능 등이 수행될 수 있다.

특히, 기지국의 프로세서는 복수의 단말로부터 전송되거나 복수의 단말로 향하는 MAC PDU들을 수신단으로 전송함에 있어 해당 MAC PDU들을 캡슐화하여 릴레이 MAC PDU를 생성하고, 이를 수신단으로 전송할 수 있다. 이때, 릴레이 MAC PDU의 확장 헤더(PEH 또는 FEH)는 릴레이 MAC PDU에 포함되는 MAC PDU 중 가장 빠른 값의 Relay SN을 포함할 수 있다.

중계국의 프로세서는 기지국으로부터 수신된 릴레이 MAC PDU의 릴레이 GMH를 통하여 해당 릴레이 MAC PDU가 전송된 터널을 식별하고, 릴레이 MAC PDU의 길이를 판단할 수 있다. 또한, 단말로부터 전송된 MS-ACK 및 MS-NACK을 기지국으로 중계하도록 제어할 수 있다.

이 외에도 송/수신단의 프로세서는 상술한 실시예들에 개시된 동작 과정의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다.

전송 모듈(40, 50)은 프로세서(20, 30)로부터 스케쥴링되어 외부로 전송될 데이터에 대하여 소정의 부호화(coding) 및 변조(modulation)를 수행한 후 안테나(10)에 전달할 수 있다.

수신 모듈(60, 70)은 외부에서 안테나(5, 10)를 통하여 수신된 무선 신호에 대한 복호(decoding) 및 복조(demodulation)을 수행하여 원본 데이터의 형태로 복원하여 프로세서(20, 30)로 전달할 수 있다.

메모리(80, 90)는 프로세서(20, 30)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(CRID 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 메모리(80, 90)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

한편, 기지국은 상술한 본 발명의 실시예들을 수행하기 위한 콘트롤러 기능, 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 패킷 스케줄링, 시분할듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 패킷 스케줄링 및 채널 다중화 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC 프레임 가변 제어 기능, 고속 트래픽 실시간 제어 기능, 핸드오버(Handover) 기능, 인증 및 암호화 기능, 데이터 전송을 위한 패킷 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능 및 실시간 모뎀 제어 기능 등이 상술한 모듈 중 적어도 하나를 통하여 수행하거나, 이러한 기능을 수행하기 위한 별도의 수단, 모듈 또는 부분 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 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. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims

멀티홉 중계국(multi-hop ARS)을 포함하는 광대역 무선 접속 시스템에서 기지국(ABS)이 중계국(ARS)에 적어도 하나의 단말(AMS)에 대한 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 1 전송 단위 데이터를 이용하여 제 2 전송 단위 데이터를 생성하는 단계;
상기 제 2 전송 단위 데이터를 상기 중계국으로 전송하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 특정 제 1 전송 단위 데이터에 대한 수신 오류를 지시하는 단말 부정확인 피드백(MS-NACK)을 상기 중계국으로부터 수신하는 단계를 포함하되,
상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터는 동일한 터널 연결을 통해 전송되고,
상기 기지국은 상기 적어도 하나의 단말들로부터 직접 전송되는 MS-NACK들을 무시하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 릴레이 시퀀스 번호는,
자동재송요구(ARQ) 절차에서 상기 제 1 전송 단위 데이터를 식별하기 위한 시퀀스 번호인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 전송 단위 데이터의 확장 헤더는,
상기 제 2 전송 단위 데이터에 포함되는 상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터 중 어느 하나의 릴레이 시퀀스 번호를 포함하는, 데이터 전송 방법.
[청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 3항에 있어서,
상기 확장 헤더에 포함되는 릴레이 시퀀스 번호는,
상기 제 2 전송 단위 데이터에 포함되는 상기 복수의 제 1 전송 단위 데이터의 릴레이 시퀀스 번호 중 가장 빠른 번호를 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
[청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 1항에 있어서,
상기 특정 제 1 전송 데이터 단위를 재전송할 것을 상기 특정 제 1 전송 데이터 단위의 릴레이 시퀀스 번호를 이용하여 상기 중계국으로 지시하는 단계를 더 포함하는, 데이터 전송 방법.
[청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 1항에 있어서,
상기 제 1 전송 단위 데이터는 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(MAC PDU)이고,
상기 제 2 전송 단위 데이터는 릴레이 MAC PDU인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
멀티홉(Multi hop) 중계국을 포함하는 광대역 무선 접속 시스템에서 중계국이 적어도 하나의 단말(AMS)에 대한 데이터를 중계하는 방법에 있어서,
제 1 스테이션으로부터 적어도 하나의 제 1 단위 데이터를 수신하는 단계;
상기 적어도 하나의 제 1 단위 데이터 각각에 포함된 제 2 단위 데이터를 이용하여 적어도 하나의 제 3 단위 데이터를 생성하는 단계;
상기 생성된 적어도 하나의 제 3 단위 데이터를 제 2 스테이션으로 전송하되,상기 제 2 단위 데이터는 서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 4 단위 데이터를 포함하는, 단계;는 및
상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 상기 제 2스테이션으로 전송된 상기 복수의 제 4 단위 데이터 중 하나에 대한 수신 오류를 지시하는 단말 부정확인 피드백(MS-NACK)을 상기 제 2스테이션으로부터 수신하는 단계를 포함하되,
상기 제 1스테이션은 상기 적어도 하나의 단말들로부터 직접 전송되는 MS-NACK들을 무시하는 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
[청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 7항에 있어서,
상기 릴레이 시퀀스 번호는,
자동재송요구(ARQ) 절차에서 상기 복수의 제 4 단위 데이터를 식별하기 위한 시퀀스 번호인 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
[청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 7항에 있어서,
상기 제 1 단위 데이터 및 상기 제 3 단위 데이터의 확장 헤더는,
그에 각각 포함되는 상기 적어도 하나의 제 4 단위 데이터 중 어느 하나의 릴레이 시퀀스 번호를 포함하는, 데이터 중계 방법.
[청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 9항에 있어서,
상기 확장 헤더에 포함되는 릴레이 시퀀스 번호는,
상기 제 1 단위 데이터 또는 상기 제 3 단위 데이터에 포함되는 상기 적어도 하나의 제 4 단위 데이터의 릴레이 시퀀스 번호 중 가장 빠른 번호를 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
[청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 7항에 있어서,
상기 부정확인 피드백을 상기 제 1 스테이션으로 전송하는 단계를 더 포함하는, 데이터 중계 방법.
[청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 11항에 있어서,
상기 제 1 스테이션으로부터 상기 복수의 제 4 단위 데이터 중 상기 수신 오류가 발생한 하나의 제 4단위 데이터를 재전송할 것을 요청받는 단계; 및
상기 요청을 상기 제 2 스테이션으로 전달하는 단계를 더 포함하되,
상기 요청은,
상기 오류가 발생한 하나의 제 4 단위 데이터의 릴레이 시퀀스 번호를 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
[청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 7항에 있어서,
상기 제 1 단위 데이터 및 상기 제 3 단위 데이터는 릴레이 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Relay MAC PDU)이고,
상기 제 2 단위 데이터는 터널 데이터 유닛(TDU)이며,
상기 제 4 단위 데이터는 MAC PDU인 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
[청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 7항에 있어서,
상기 제 1 스테이션은 기지국 또는 상위 중계국이며,
상기 제 2 스테이션은 상기 중계국의 하위 중계국인 것을 특징으로 하는 데이터 중계 방법.
멀티홉(multi-hop) 중계국을 포함하는 광대역 무선 접속 시스템에서 기지국(ABS)과 적어도 하나의 단말(AMS) 사이에 교환되는 데이터를 중계하는 중계국(ARS) 장치에 있어서,
프로세서; 및
상기 프로세서의 제어에 따라 외부와 무선 신호를 송수신하기 위한 무선통신(RF) 모듈을 포함하되,
상기 프로세서는,
제 1 스테이션으로부터 수신된 적어도 하나의 제 1 단위 데이터 각각에 포함된 제 2 단위 데이터를 이용하여 적어도 하나의 제 3 단위 데이터를 생성하고, 상기 생성된 적어도 하나의 제 3 단위 데이터가 제 2 스테이션으로 전송되도록 상기 무선통신 모듈을 제어하되, 상기 제 2 단위 데이터는 서로 다른 릴레이 시퀀스 번호(Relay Sequence Number)가 각각 부여된 복수의 제 4 단위 데이터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 상기 복수의 제 4 단위 데이터 중 하나에 대한 수신 오류를 지시하는 단말 부정확인 피드백(MS-NACK)을 상기 제 2 스테이션으로부터 수신하도록 상기 무선통신 모듈을 제어하고,
상기 제 1스테이션은 상기 적어도 하나의 단말들로부터 직접 전송되는 MS-NACK들을 무시하는 것을 특징으로 하는, 중계국 장치.
[청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 15항에 있어서,
상기 릴레이 시퀀스 번호는,
자동재송요구(ARQ) 절차에서 상기 제 4 단위 데이터를 식별하기 위한 시퀀스 번호인 것을 특징으로 하는 중계국 장치.
[청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 16항에 있어서,
상기 제 1 단위 데이터 및 상기 제 3 단위 데이터 각각의 확장 헤더는,
그에 각각 포함되는 상기 적어도 하나의 제 4 단위 데이터 중 어느 하나의 릴레이 시퀀스 번호를 포함하는, 중계국 장치.
[청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 17항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 적어도 하나의 단말 중 어느 하나로부터 상기 복수의 제 4 단위 데이터 중 하나에 대한 수신 오류를 지시하는 단말 부정확인 피드백(MS-NACK)이 상기 제 2스테이션으로부터 수신되면, 상기 부정확인 피드백이 상기 제 1 스테이션으로 전송되도록 상기 무선통신 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계국 장치.
[청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 18항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 1 스테이션으로부터 상기 복수의 제 4 단위 데이터 중 상기 수신 오류가 발생한 하나의 제 4 단위 데이터를 재전송할 것을 요청 받으면 상기 요청이 상기 제 2 스테이션으로 전달되도록 제어하되,
상기 요청은,
상기 오류가 발생한 하나의 제 4 단위 데이터의 릴레이 시퀀스 번호를 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중계국 장치.
[청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제 15항에 있어서,
상기 제 1 단위 데이터 및 상기 제 3 단위 데이터는 릴레이 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛(Relay MAC PDU)이고,
상기 제 2 단위 데이터는 터널 데이터 유닛(TDU)이며,
상기 제 4 단위 데이터는 MAC PDU이고,
상기 제 1 스테이션은 기지국 또는 상위 중계국이며,
상기 제 2 스테이션은 상기 중계국 장치의 하위 중계국인 것을 특징으로 하는 중계국 장치.