KR101920063B1 - 초고주파 대역 통신 시스템에서 통신 링크 차단 방지를 위한 통신 방법 및 그 장치 - Google Patents

초고주파 대역 통신 시스템에서 통신 링크 차단 방지를 위한 통신 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

초고주파 대역 통신 시스템에서 통신 링크 차단 방지를 위한 통신 방법 및 그 장치가 제공된다. 제1 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스 받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들의 리스트를 획득한 상태에서, 통신 링크 차단이 발생한 경우, 제1 단말이 상기 리스트 중에서 하나의 멤버에 해당하는 제2 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청한다. 이후, 제1 단말이 제2 단말을 통하여 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신 받는다.

Description

초고주파 대역 통신 시스템에서 통신 링크 차단 방지를 위한 통신 방법 및 그 장치{Method and apparatus for communication to prevent communication link shut off in super high frequency band communication system}
본 발명은 초고주파 대역 통신에서 통신 링크 차단 방지를 위한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
SHF(Super High Frequency)의 대역은 일반적으로 3~30GHz이고, EHF(Extremely High Frequency, 밀리미터파)는 30~300GHz 대역으로서 밀리미터 단위의 파장을 갖는 전자기파이다. 따라서 SHF/EHF 대역 전파의 주파수는 기존의 이동 통신에서 사용해 온 주파수와는 다른 특성을 가진다.
장점으로는 주파수 특성상 파장의 크기가 매우 작아 송수신부의 안테나 및 기기의 소형화 및 경량화가 가능하고, 기존의 통신에서 사용해온 주파수 대역에 비해 보다 넓은 채널 대역폭을 제공하기 때문에 정보량을 대폭 향상시킬 수 있다. 따라서 SHF/EHF는 WCDMA(wideband code division multiple access), LTE(long term evolution) 등의 이동 통신 기술을 잇는 차세대 이동 통신 시스템의 통신 주파수로 가능성을 보이고 있다.
반면 SHF/EHF 대역은 강한 직진성의 전파 특성을 가지는데, 강한 직진성은 주파수 재사용율을 높일 수 있는 장점이 될 수도 있지만 장애물의 극심한 방해를 받으며 대기 환경에 비교적 민감하게 반응하여 전파의 경로손실(path loss)이 심하기 때문에 장거리 통신용으로는 다소 부적합할 수도 있다.
이런 SHF/EHF 대역의 전파특성 때문에, WCDMA, LTE 등과 같은 기존의 이동 통신 시스템과는 달리, 독립된 경로에서 반사되어 오는 다중경로(multi-path) 채널이 존재하지 않아 LOS(Line-of-Sight)가 확보되지 않으면 통신이 불가능하다. 뿐만 아니라, 이동 통신 시스템에서는 주위 사물과 사용자(수신 단말기) 자신의 순간적인 이동 및 움직임으로 인해 수시로 채널이 변하고 장애물의 방해를 받기 때문에, LOS 환경은 언제나 보장할 수 있는 것이 아니다. 이에 따라 통신 링크가 차단되는 경우가 빈번하게 발생한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 초고주파 대역을 이용한 이동 통신 시스템에서, 단말이 주위 물체 혹은 사용자의 예측하지 못한 순간적인 이동 및 움직임에 의해 통신 링크가 차단되는 경우에도, 통신이 가능하도록 하기 위한 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 통신 방법은, 초고주파 대역 통신 시스템에서의 통신 방법에서, 제1 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스 받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들의 리스트를 획득하는 단계; 통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 제1 단말이 상기 리스트 중에서 하나의 멤버에 해당하는 제2 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 단계; 및 상기 제1 단말이 상기 제2 단말을 통하여 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 단계를 포함한다.
상기 리스트를 획득하는 단계는 상기 제1 단말이 미리 설정된 주기 또는 단말의 움직임이 인지된 경우에 시그널링을 통하여 동일한 빔을 서비스 받는 단말들을 검색하는 단계; 상기 검색된 단말들에게 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청하는 단계; 상기 요청에 대한 수락을 통보한 단말을 협력 그룹의 멤버로 등록하여 상기 리스트에 저장 및 관리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 리스트를 획득하는 단계는 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 검색 및 등록 과정 이외에, 아웃밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 검색 및 등록을 추가적으로 수행할 수 있다.
상기 협력 서비스를 요청하는 단계는 상기 리스트 중에서 최적의 멤버를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 최적의 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 선택하는 단계는 상기 리스트에 있는 각 멤버들에 대한 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려하여, 미리 설정된 개수만큼 최적의 멤버를 선택할 수 있다.
이외에도, 상기 통신 방법은, 상기 리스트에 포함되는 멤버들에 대하여 빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보를 포함하는 빔포밍 정보를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 계산하는 단계는 상기 리스트에 포함되는 멤버들 중에서 최적의 멤버들에 대한 빔포밍 정보를 계산하여 저장 및 관리할 수 있다.
또한 상기 통신 방법은, 상기 제1 단말이 자신이 협력 그룹 멤버로 등록되어 있는 제3 단말로부터, 협력 서비스를 요청받는 단계; 상기 제1 단말이 상기 기지국으로 상기 제3 단말의 통신 링크 차단을 통보하면서 자신에게 주어진 무선 자원을 통한 상기 제3 단말에 대한 서비스 제공을 요청하는 단계; 및 상기 제1 단말이 상기 기지국으로부터 제공되는 상기 제3 단말에 대한 서비스를 상기 제3 단말로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 단말로 전달하는 단계는, 상기 제1 단말이 자신에게 할당된 주파수 자원에 대하여 추가로 할당된 자원을 통하여 상기 제3 단말에 대한 서비스를 수신하여 상기 제3 단말로 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 통신 장치는, 초고주파 대역 통신 시스템에서 단말의 통신 장치에서, 상기 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스 받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들을 검색하는 협력 그룹 검색부; 상기 협력 그룹 멤버들에 대한 리스트를 저장하는 멤버 리스트 저장부; 통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 리스트 중에서 하나의 멤버를 선택하고 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 통신 처리부; 및 상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로부터 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 정보 수신부를 포함한다.
이외에도, 상기 협력 그룹 검색부에 의하여 검색된 단말들에게 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청하고, 상기 요청에 대한 수락을 통보한 단말을 협력 그룹의 멤버로 등록하여 상기 리스트에 저장 및 관리하는 멤버 등록 처리부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 리스트 중에서 최적의 멤버를 선택하는 최적 멤버 선택부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 통신 처리부는 상기 선택된 최적의 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청할 수 있다.
상기 최적 멤버 선택부는 상기 리스트에 있는 각 멤버들에 대한 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려하여, 미리 설정된 개수만큼 최적의 멤버를 선택할 수 있다.
이외에도 상기 통신 장치는, 상기 리스트에 포함되는 멤버들에 대하여 빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보를 포함하는 빔포밍 정보를 계산하는 빔포밍 계산부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 리스트는 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트 및 아웃밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 최적 멤버 선택부는 상기 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트 중에서 최적의 멤버를 선택하는 과정을 먼저 수행하고, 최적의 멤버가 없는 경우에는 상기 아웃밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트 중에서 최적의 멤버를 선택할 수 있다.
이외에도, 상기 통신 장치는, 상기 단말이 인접 단말로부터 협력 그룹 멤버로의 등록 요청을 받는 경우, 상기 등록 요청에 대한 수락 여부를 결정하고 그 결과를 통보하는 협력 그룹 요청 처리부; 및 상기 등록 요청에 대한 수락한 인접 단말로부터 통신 링크 차단을 통보받으면, 상기 기지국으로 상기 인접 단말에 대한 서비스를 요청하고, 해당 서비스에 제공받아서 상기 인접 단말로 전송하는, 협력 서비스 요청 처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 초고주파 대역을 이용한 이동 통신 시스템에서, 단말이 주위 물체 혹은 사용자의 예측하지 못한 순간적인 이동 및 움직임에 의해 통신 링크가 차단되는 경우에도, 인밴드(in-band) 또는 아웃밴드(outband)의 협력 그룹을 통하여 통신이 가능하다.
특히, SHF/EHF 대역을 이용한 차세대 이동 통신 시스템에서, 단말이 기지국으로부터 서비스를 받을 때, 기지국 혹은 단말이 예측하지 못한 사용자 자신 혹은 단말 주위 물체의 순간적인 이동 및 움직임으로 LOS 통신링크가 차단될 경우, 미리 검색 및 업데이트하여 저장해둔 협력그룹 멤버를 통해 통신하여 통신이 차단되는 것을 방지할 수 있다. 또한 단말은 최적의 협력 그룹 멤버의 빔정보를 미리 검색해 저장하고, 최적의 협력 그룹 멤버로 선택된 단말도 자신을 선정한 단말과의 빔정보도 미리 계산해 가지고 있음으로써, 통신 링크가 차단된 단말이 최적 협력 그룹 멤버와의 데이터 전달 통신을 즉시 시작할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
도 2는 통신 링크 차단이 발생하는 경우를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법의 개념을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치의 구조를 나타낸 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 링크 차단 방지를 위한 통신 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 환경을 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 초고파 대역 즉, SHF/EHF(Super High Frequency/Extremely High Frequency) 대역 통신 시스템에서는 빔포밍(beam-forming)을 기반으로 통신을 한다. 도 1에서와 같이, 기지국(1)은 단말(2)들에게 SHF/EHF 대역을 이용하여 빔포밍을 해주어 스펙트럼 효율을 극대화 시킨다. 기지국(1)에서 단말(2)들에 대하여 형성한 각각의 빔은 서로 간섭이 거의 없기 때문에 동일한 주파수 대역 사용이 가능하다.
LOS(Line-of-Sight) 신호가 확보되지 않아도 다중경로를 거쳐 수신되는 NLOS(Non-Line-of-Sight) 신호를 통해 통신이 가능한 기존의 이동 통신 시스템과 달리, SHF/EHF 대역을 이용한 이동 통신 시스템에서는 강한 직진성의 전파특성으로 인해 장애물의 방해를 받아 LOS 신호가 확보되지 않으면 통신이 어려운 경우가 발생한다.
도 2는 통신 링크 차단이 발생하는 경우를 나타낸 예시도이다.
SHF/EHF 대역의 전파특성으로 인해 전송 신호는 장애물의 방해를 받게 되면 장애물을 투과하거나 넘어갈 수 없다. 첨부한 도 2에 예시된 바와 같이, 단말 주위의 사물(자동차, 사람 등)의 순간적인 이동 및 움직임으로 인해 통신 링크가 차단되거나, 단말 자신의 순간적인 움직임으로 인해 통신 링크가 차단되어 통신이 불가능하게 될 수 있다.
단말 1 내지 단말 6은 도 2에서와 같이, 기지국에서 빔포밍(beam-forming) 된 빔들을 통하여 서비스를 받고 있다고 가정하자. 즉, 단말 1은 빔 1을 통하여 서비스 받고, 단말 2, 단말3 그리고 단말 6은 빔 2를 통하여 서비스 받고, 단말 4와 단말 5는 빔 3를 통하여 서비스 받고 있다고 가정한다. 이러한 서비스 환경에서, 빔2와 빔3을 통하여 서비스 받던 단말 2와 단말 5는 순간적인 자신의 이동 및 움직임 혹은 주위 사물(사람)의 이동 및 움직임으로 인해, LOS 통신 링크가 차단되어 통신이 중단된다. 이때의 통신 링크 차단은 기지국 혹은 단말이 예측하지 못한 상황이다. 단말 2와 단말 5는 다른 다중경로 NLOS 링크가 존재하지 않기 때문에 기지국에 통보할 방법이 없다. 즉, 기지국은 상향 링크 통신을 통해 사용자로부터 어떤 신호도 수신할 수 없기 때문에 사용자의 상황을 알 수가 없다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 기지국이 예측하지 못한 단말의 순간적인 이동 및 움직임으로 인해 통신링크가 차단되거나 수신 신호가 매우 미약해 통신이 되지 않을 경우, 동일한 빔을 공유하는 협력 통신망 그룹내의 멤버와 협력하여 통신을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서, 예측하지 못한 순간적인 이동 및 움직임 등의 변화는, 기지국이 예측하지 못한 예외가 발생하여 기지국 입장에서는 미리 대처를 취할 수 없는 경우를 의미한다. 기지국에서 예측 가능한 범위내의 변화는 기지국에서 해결할 수 있음을 전제로 하고, 본 발명의 실시 예에서는 기지국이 예측하지 못한 변화로 인해 통신 링크가 차단된 경우에 통신을 수행하는 것에 대하여 기술한다.
한편, 협력 통신망 그룹은 인밴드(Inband) 또는 아웃밴드(Outband)의 통신망 그룹을 나타내며, 인밴드는 이동 통신 시스템으로부터 할당받은 주파수 대역을 나타내고, 아웃밴드는 할당받은 주파수 대역 외의 대역을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법의 개념을 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에서, 단말은 도 3에서와 같이, 주기적인 시그널링을 통해 자신과 같은 빔에서 서비스 받는 단말들을 검색하고, 검색된 단말들에게 자신의 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청한다. 단말은, 멤버 등록 요청을 수락한 단말들에 한해서 자신과 협력 가능한 멤버로 등록하고 멤버들에 대한 리스트를 가지고 있는다. 이 리스트 내에 있는 단말들을 설명의 편의상 "단말의 인밴드 협력 그룹 멤버"라고 명명한다. 인밴드 협력 그룹 멤버는 수시로 변경될 수 있기 때문에 설정된 주기로 지속적으로 리스트를 업데이트한다.
설정된 주기로 지속적으로 인밴드 협력 그룹 멤버를 업데이트하고, 또한 "단말의 순간적인 움직임을 인지"하였을 경우에도 단말간 시그널링을 통해 협력 그룹 멤버를 업데이트한다. 예를 들어, 도 2와 같은 환경에서, 단말 5의 경우에는 주기적으로 업데이트한 협력 그룹 멤버와 빔포밍 정보를 이용하여 즉시 협력 통신이 가능하나, 단말 2의 경우에는 단말 자신이 움직인 경우이므로 협력 그룹 멤버와 빔포밍 정보의 업데이트가 필요하다. 따라서 주기적으로 협력 그룹 멤버와 빔포밍 정보를 업데이트하는 동작 외에, 단말 자신의 순간적인 움직임을 인지하고, 인지된 경우 협력 그룹 멤버와 빔포밍 정보를 업데이트하는 동작이 필요하다. 그러므로 "단말의 순간적인 움직임을 인지"하였을 경우에도 협력 그룹 멤버를 업데이트 함과 동시에 빔포밍 정보 또한 업데이트한다. "단말의 순간적인 움직임을 인지"하는 방법으로 단말에 장착되는 자이로스콥 센서를 사용할 수 있으며, 이러한 인지 방법은 당업계에 알려진 방법을 사용할 수 있으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
한편, 단말은 자신의 인밴드 협력 그룹 멤버를 검색함과 동시에, 아웃밴드 협력 그룹 멤버도 주기적으로 검색 및 업데이트 하며, 아웃 밴드 협력 그룹 멤버의 리스트를 생성하여 저장 및 관리한다. 아웃밴드 협력 그룹 멤버를 검색하여 등록하는 방법도, 위의 인밴드 협력 그룹 멤버 검색 및 등록 방법과 동일하게 수행될 수 있다. 아웃밴드 협력 그룹 멤버도 인밴드 협력 그룹 멤버와 마찬가지로 동일한 빔에서 서비스 받는 단말이어야 한다. 인밴드 및 아웃밴드 협력그룹 멤버는 빔포밍 빔 커버리지 내 곳곳에 설치되어 있는, 인밴드/아웃밴드 통신 규격을 지원하는 중계기 또한 인밴드/아웃밴드 협력 그룹 멤버로 선정될 수 있다.
첨부한 도 3에서, 단말 2, 단말 3, 그리고 단말 6은 기지국으로부터 빔포밍 된 동일한 빔2를 통하여 서비스를 받고 있고, 단말 2는 주기적인 검색 및 업데이트로 인밴드 협력 그룹 1을 가지고 있다. 단말 5와 단말 4는 빔 3를 통하여 서비스를 받고 있으며, 인밴드 협력 그룹 2를 가지고 있다. 도 3에서는 통신 링크가 차단된 단말 2와 단말 5의 인밴드 협력 그룹 멤버만을 도시하였으며, 이외에도 여러 단말들이 빔 커버리지 내에 존재한다.
자신의 순간적인 움직임으로 통신 링크가 차단된 단말 2는 먼저 미리 저장해둔 인밴드 협력그룹 내에서 최적의 멤버를 선택한다. 그리고 단말 2는 선택한 멤버(예를 들어, 단말 6를 통해 기지국에 통신 링크가 차단되었음을 통보하고, 선택된 멤버와의 협력을 통해 서비스 받기를 요청한다.
기지국은 단말 6으로부터 협력 서비스 요청을 받은 후 단말 6에게 추가로 단말 2를 위한 무선 자원을 할당해 준다. 그리고 기지국은 단말 6에 할당한 단말 2를 위한 자원을 통하여 단말 2의 정보를 전송하고, 단말 6에 원래 할당되었던 자원을 통하여 단말 6의 정보를, 동시에 단말 6에 전송한다. 단말 6은 다시 단말 2의 무선 자원을 통해 단말 2에게 기지국으로부터 수신한 정보를 중계해 준다.
단말 5의 경우도, 위와 동일한 절차를 통하여 단말 4와의 협력을 통해 서비스를 받게 된다.
협력을 통해 서비스를 받을 경우도 데이터 전송량이 지속적으로 유지되어야 한다. 따라서, 아웃밴드 경우에도 대역폭이 인밴드(예: 차세대 이동통신으로 할당 받은 SHF/EHF 대역 신호)와 마찬가지로 충분히 넓은 대역폭이 제공될 수 있어야 한다. 아웃밴드에 비교적 적합한 하나의 예로 UWB(ultra wide band)를 들 수 있다.
한편, 인밴드 협력 그룹 멤버로부터 정보를 전달 받을 때, 서로간의 거리가 가까우면 무방하지만 어느 정도 거리가 떨어져있을 경우에는 초고주파 대역인SHF/EHF의 주파수 특성 때문에 빔형성을 하여야 된다.
본 발명의 실시 예에서는 보다 신속한 빔형성을 위하여, 단말이 주기적으로 협력 그룹 멤버를 검색 및 업데이트를 함과 동시에 빔포밍 정보(빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보)를 계산하여 저장하고, 빔포밍 정보를 설정 주기마다 업데이트한다. 단말이 모든 협력그룹 멤버에 대한 빔포밍 정보를 가지고 있기에는 복잡도가 매우 높기 때문에, 설정 개수의 최적의 협력 그룹 멤버와의 빔포밍 정보만 가지고 있을 수 있다. 여기서, 최적의 협력 그룹 멤버는 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려해서 선정될 수 있다. 최적의 협력 그룹 멤버는
Figure 112014104313315-pat00001
의 조건에 따라 선정될 수 있다. 여기서, i는 협력 단말의 인덱스를 나타내고,
Figure 112014104313315-pat00002
는 선정된 최적의 협력 멤버를 나타낸다.
Figure 112014104313315-pat00003
는 기지국과 중계 단말(협력 단말)간 채널 SNR을 나타내며,
Figure 112014104313315-pat00004
은 중계 단말과 수신 단말 간 채널 SNR을 나타낸다. 위의 조건에 따라 중계 단말 즉, 협력 단말과 기지국간 채널 SNR과 중계 단말과 수신 단말 간 채널 SNR의 최소값을 최대화 시키는 협력 단말을 최적의 협력 멤버로 선정할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 선정 방법에 한정되지 않는다.
최적의 협력 그룹 멤버 개수는 단말의 하드웨어 성능 및 빔포밍 검색을 위한 시그널링 복잡도를 고려해 결정할 수 있다. 도 3에서는 도시의 편의를 위해 선정된 최적의 협력 그룹 멤버 수가 하나이다.
단말은 위에 기술된 바와 같은 방법으로 최적의 협력 그룹 멤버와의 빔 포밍 정보를 생성하여 관리하고, 최적 협력그룹 멤버도 자신을 최적의 협력 그룹 멤버로 선정한 단말과의 빔 포밍 정보를 미리 계산해 저장하고 있을 수 있다. 이를 통하여, 도 3에서와 같이, 단말 2 또는 단말 5가 통신 링크가 차단되어 통신이 어렵게 된 것을 판단하게 되면, 첫 번째 최적의 협력 그룹 멤버(단말 2의 경우에는 단말 6, 단말 5의 경우에는 단말 4)에게 통신이 차단되었음을 알린다. 단말 6은 단말 2의 통신링크가 차단되어 통신이 불가능한 것을 통보하고, 자신에게 할당된 단말 2를 위한 주파수 자원을 통하여 단말 2의 데이터를 보내달라고 요청한다. 또한 단말 4는 단말 5의 통신링크가 차단되어 통신이 불가능한 것을 통보하고, 자신에게 할당된 단말 5를 위한 주파수 자원을 통하여 단말 5의 데이터를 보내달라고 요청한다.
기지국은 이러한 요청에 따라, 단말 2의 데이터와 단말 5의 데이터를 각각 단말 6과 단말 4에게 보내며, 이후, 최적의 협력 멤버 단말 6과 단말 4는 전달받은 단말 2의 데이터 및 단말 5의 데이터를 빔 정보를 계산하는 절차 없이(예: 빔 서치(search)) 즉시 단말 2와 단말 5에게 전달해줄 수 있다.
한편, 단말의 자신의 협력 그룹 멤버들 중에서, 만약 첫 번째 최적의 멤버와의 통신이 빔 내의 다른 단말 혹은 다른 빔 내의 단말들에게 끼치는 간섭 영향이 클 경우에는 다음 순위의 최적의 멤버를 선정하여 통신을 한다. 그리고 만약 인밴드 협력 그룹 멤버가 검색되지 않았을 경우에는 검색된 아웃밴드 협력 그룹의 최적의 멤버와 위에 기술된 바와 같이 통신을 할 수 있다. 이때, 단말간의 링크(단말6→단말2, 단말4→단말5)만 아웃밴드 대역으로 통신할 수 있다. 또한 인밴드/아웃밴드 협력멤버 모두 검색하지 못해 통신을 하지 못하는 최악의 경우에는, 기존의 셀룰러 대역으로 핸드오버를 하여 통신할 수 있다.
위에 기술된 바를 토대로 하는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법은 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 방법의 흐름도이다.
여기서는 설명의 편의상 제1 단말(21)과 제2 단말(22)이 서로 협력 그룹으로 설정되면서, 기지국(1)을 통하여 서비스를 받는 것을 예로 들어 설명한다.
기지국(1)은 도 4에서와 같이, 제1 단말에 대한 정보를 전송하며(S100), 제1 단말(21)은 기지국(1)으로부터 전송되는 정보를 수신한다(S110). 제1 단말(21)은 미리 설정된 주기 시점이나 또는 단말 자신의 순간적인 움직임이 인지된 경우(S120), 시그널링을 통해 자신과 같은 빔에서 서비스 받는 단말들을 검색하고(S130), 검색된 단말들에게 자신의 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청한다(S140). 검색된 단말인 제2 단말(22)이 멤버 등록 요청을 수신하고 이를 수락한다는 통보를 전송하면(S150), 제1 단말(21)은 제2 단말을 협력 가능한 멤버로 등록하고 관련 정보를 리스트에 저장하여 관리한다(S160). 여기서, 인밴드 협력 그룹 멤버를 검색 및 등록과 함께, 아웃밴드 협력 그룹 멤버 검색 및 등록도 이루어질 수 있다. 또한 제1 단말은 보다 신속한 빔형성을 위하여, 협력 그룹 멤버를 검색 및 등록하면서, 빔포밍 정보(빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보)를 미리 계산하여 저장할 수 있다.
이후, 제1 단말 자신의 순간적인 움직임으로 통신 링크가 차단되거나, 사물의 움직임으로 인하여 통신 링크가 차단된 경우, 제1 단말(21)은 리스트를 토대로 최적의 멤버를 선택한다(S170, S180). 여기서 제1 단말(21)은 먼저 미리 저장해둔 인밴드 협력그룹 내에서 최적의 멤버를 선택할 수 있으며, 인밴드 협력 그룹내에 최적의 멤버가 없는 경우에는 아웃밴드 협력 그룹내에서 최적의 멤버를 선택할 수 있다. 최적의 멤버는 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려해서, 미리 설정된 개수(최적의 협력 그룹 멤버 개수)만큼 선택될 수 있다. 여기서는 최적의 멤버로 제2 단말(22)이 선택된 것으로 가정하여 이후 동작을 설명한다.
제1 단말(21)은 선택된 최적의 멤버 즉, 제2 단말(22)로 통신이 차단되었음을 통보하고 협력을 통한 서비스를 요청한다(S190). 제2 단말(22)은 제1 단말(21)로부터의 통신 링크 차단 통보에 따라, 기지국(1)으로 협력 서비스를 요청한다(S200).
기지국(1)은 제2 단말(22)로부터의 협력 서비스 요청을 받은 다음에, 제2 단말(22)에게 제1 단말을 위한 무선 자원을 추가로 할당해 준다(S210). 그리고 추가로 할당된 무선 자원을 통하여 제1 단말을 위한 정보를 전송한다. 그리고 원래 제2 단말에 할당한 무선 자원을 통해서는 제2 단말을 위한 정보를 전송한다(S220).
제2 단말(22)은 자신에게 추가로 할당된 무선 자원을 통하여 수신된 제1 단말을 위한 정보를 수신하고(S230), 수신된 정보를 제1 단말(21)로 전송한다(S240). 제1 단말(21)은 제2 단말(22)로부터 기지국으로부터의 정보를 제공받을 수 있다. 이 때, 제1 단말(21)은 제2 단말에 대하여 미리 생성한 빔포밍 정보를 이용하여 기지국으로의 정보를 전달받을 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치의 구조를 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 통신 장치(100)는 첨부한 도 5에서와 같이, 협력 그룹 검색부(110), 멤버 등록 처리부(120), 멤버 리스트 저장부(130), 통신 처리부(140), 최적 멤버 선택부(150), 정보 수신부(160)를 포함하며, 이외에도, 빔포밍 계산부(170)를 더 포함할 수 있다.
협력 그룹 검색부(110)는 주기적인 시그널링을 통해 동일한 빔에서 서비스 받는 단말들을 검색한다.
멤버 등록 처리부(120)는 검색된 단말들에게 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청하고, 요청 수락 통보를 한 단말을 협력 그룹의 멤버로 등록한다. 멤버 등록 처리부(120)는 인밴드 협력 그룹 및 아웃밴드 협력 그룹의 멤버들에 대한 등록 처리를 수행할 수 있다.
멤버 리스트 저장부(130)는 협력 그룹의 멤버들에 대한 리스트를 저장하고 있으며, 이러한 리스트는 설정된 주기마다 업데이트될 수 있다. 리스트에는 미리 최적의 멤버가 미리 설정된 개수만큼 선택되어 지정될 수 있다.
통신 처리부(140)는 기지국으로부터 서비스를 제공받으며, 통신 링크가 차단이 발생한 경우, 협력 그룹의 멤버에게 통신이 차단되었음을 통보하고 협력을 통한 서비스를 요청한다. 이때, 통신 처리부(140)는 최적 멤버 선택부(150)에 의하여 선택된 최적 멤버에 해당하는 단말로 협력 서비스를 요청할 수 있다.
최적 멤버 선택부(150)는 협력 그룹 내에서 최적의 멤버를 선택한다. 미리 저장해둔 인밴드 협력그룹 내에서 최적의 멤버를 선택할 수 있으며, 인밴드 협력 그룹내에 최적의 멤버가 없는 경우에는 아웃밴드 협력 그룹내에서 최적의 멤버를 선택할 수 있다. 최적 멤버 선택부(150)는 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려해서, 미리 설정된 개수(최적의 협력 그룹 멤버 개수)만큼 최적 멤버를 선택될 수 있다.
정보 수신부(160)는 기지국으로 제공되는 서비스를 수신하며, 특히, 통신 링크 차단시에는 통신 처리부(140)가 협력 서비스를 요청한 협력 그룹 멤버로부터 전달되는 서비스를 요청한다.
한편, 빔포밍 계산부(170)는 협력 그룹 멤버들에 대한 빔포밍 정보를 미리 계산하여 저장할 수 있다. 빔포밍 계산부(170)는 멤버 리스트 저장부(130)의 리스트에 해당하는 단말들에 대한 빔포밍 정보(빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보)를 계산하여 저장하고, 빔포밍 정보를 설정 주기마다 업데이트한다. 여기서 빔포밍 계산부(170)는 협력 그룹의 모든 멤버에 대한 빔포밍 정보를 계산 및 관리하지 않고, 설정 개수의 최적의 협력 그룹 멤버에 대한 빔포밍 정보만 계산하여 관리할 수 있다.
한편, 통신 장치(100)는 다른 단말의 협력 그룹의 멤버로 동작할 경우를 위하여, 도 5에서와 같이, 협력 그룹 요청 처리부(180), 협력 서비스 요청 처리부(190)를 더 포함할 수 있다.
협력 그룹 요청 처리부(180)는 다른 단말로부터의 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청받으면, 이에 대한 수락 여부를 결정하고 그 결과를 통보한다.
협력 서비스 요청 처리부(190)는 협력 그룹 멤버로의 요청을 수락하였던 단말로부터의 협력 서비스 요청에 따라, 기지국으로 통신 링크가 차단된 단말에 대한 서비스를 요청하고, 이후 기지국으로부터 전달되는 통신 링크가 차단된 단말에 대한 정보를 수신하여 해당 단말로 전달한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (17)

  1. 초고주파 대역 통신 시스템에서의 통신 방법에서,
    제1 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들의 리스트를 획득하는 단계;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 제1 단말이 상기 리스트 중에서 하나의 멤버에 해당하는 제2 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 단계; 및
    상기 제1 단말이 상기 제2 단말을 통하여 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 단계
    를 포함하고,
    상기 리스트를 획득하는 단계는 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 검색 및 등록 과정 이외에, 아웃밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 검색 및 등록을 추가적으로 수행하는, 통신 방법.
  2. 초고주파 대역 통신 시스템에서의 통신 방법에서,
    제1 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들의 리스트를 획득하는 단계;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 제1 단말이 상기 리스트 중에서 하나의 멤버에 해당하는 제2 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 단계; 및
    상기 제1 단말이 상기 제2 단말을 통하여 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 단계
    를 포함하고,
    상기 리스트를 획득하는 단계는,
    상기 제1 단말이 미리 설정된 주기 또는 단말의 움직임이 인지된 경우에 시그널링을 통하여 동일한 빔을 서비스 받는 단말들을 검색하는 단계;
    상기 검색된 단말들에게 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청하는 단계; 및
    상기 요청에 대한 수락을 통보한 단말을 협력 그룹의 멤버로 등록하여 상기 리스트에 저장 및 관리하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 협력 서비스를 요청하는 단계는,
    상기 리스트 중에서 적어도 하나의 멤버를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는 상기 리스트에 있는 각 멤버들에 대한 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려하여, 미리 설정된 개수만큼의 멤버를 선택하는, 통신 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리스트에 포함되는 멤버들에 대하여 빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보를 포함하는 빔포밍 정보를 계산하는 단계
    를 더 포함하는, 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는 상기 리스트에 포함되는 멤버들 중에서 선택된 멤버들에 대한 빔포밍 정보를 계산하여 저장 및 관리하는, 통신 방법.
  8. 초고주파 대역 통신 시스템에서의 통신 방법에서,
    제1 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들의 리스트를 획득하는 단계;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 제1 단말이 상기 리스트 중에서 하나의 멤버에 해당하는 제2 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 단계;
    상기 제1 단말이 상기 제2 단말을 통하여 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 단계;
    상기 제1 단말이 자신이 협력 그룹 멤버로 등록되어 있는 제3 단말로부터, 협력 서비스를 요청받는 단계;
    상기 제1 단말이 상기 기지국으로 상기 제3 단말의 통신 링크 차단을 통보하면서 자신에게 주어진 무선 자원을 통한 상기 제3 단말에 대한 서비스 제공을 요청하는 단계; 및
    상기 제1 단말이 상기 기지국으로부터 제공되는 상기 제3 단말에 대한 서비스를 상기 제3 단말로 전달하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 단말로 전달하는 단계는, 상기 제1 단말이 자신에게 할당된 주파수 자원에 대하여 추가로 할당된 자원을 통하여 상기 제3 단말에 대한 서비스를 수신하여 상기 제3 단말로 전달하는, 통신 방법.
  10. 초고주파 대역 통신 시스템에서 단말의 통신 장치에서,
    상기 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들을 검색하는 협력 그룹 검색부;
    상기 협력 그룹 멤버들에 대한 리스트를 저장하는 멤버 리스트 저장부;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 리스트 중에서 하나의 멤버를 선택하고, 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 통신 처리부; 및
    상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로부터 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 정보 수신부
    를 포함하고,
    상기 리스트는 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트 및 아웃밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트를 포함하는, 통신 장치.
  11. 초고주파 대역 통신 시스템에서 단말의 통신 장치에서,
    상기 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들을 검색하는 협력 그룹 검색부;
    상기 협력 그룹 멤버들에 대한 리스트를 저장하는 멤버 리스트 저장부;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 리스트 중에서 하나의 멤버를 선택하고, 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 통신 처리부;
    상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로부터 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 정보 수신부; 및
    상기 협력 그룹 검색부에 의하여 검색된 단말들에게 협력 그룹 멤버로의 등록을 요청하고, 상기 요청에 대한 수락을 통보한 단말을 협력 그룹의 멤버로 등록하여 상기 리스트에 저장 및 관리하는 멤버 등록 처리부
    를 포함하는 통신 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 리스트 중에서 적어도 하나의 멤버를 선택하는 최적 멤버 선택부를 더 포함하고,
    상기 통신 처리부는 상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는, 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최적 멤버 선택부는 상기 리스트에 있는 각 멤버들에 대한 기지국과 협력 그룹 멤버간의 채널 링크, 협력그룹 멤버와 해당 단말간의 채널링크를 고려하여, 미리 설정된 개수만큼의 멤버를 선택하는, 통신 장치.
  14. 초고주파 대역 통신 시스템에서 단말의 통신 장치에서,
    상기 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들을 검색하는 협력 그룹 검색부;
    상기 협력 그룹 멤버들에 대한 리스트를 저장하는 멤버 리스트 저장부;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 리스트 중에서 하나의 멤버를 선택하고, 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 통신 처리부;
    상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로부터 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 정보 수신부; 및
    상기 리스트에 포함되는 멤버들에 대하여 빔 인덱스 혹은 빔포밍을 위한 위상 정보를 포함하는 빔포밍 정보를 계산하는 빔포밍 계산부
    를 포함하는 통신 장치.
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 최적 멤버 선택부는 상기 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트 중에서 멤버를 선택하는 과정을 먼저 수행하고, 상기 인밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트에서 선택되는 멤버가 없는 경우에는 상기 아웃밴드 단말들에 대한 협력 그룹 멤버 리스트 중에서 멤버를 선택하는, 통신 장치.
  17. 초고주파 대역 통신 시스템에서 단말의 통신 장치에서,
    상기 단말이 자신과 같은 빔에서 서비스받는 단말들로 이루어진 협력 그룹 멤버들을 검색하는 협력 그룹 검색부;
    상기 협력 그룹 멤버들에 대한 리스트를 저장하는 멤버 리스트 저장부;
    통신 링크 차단이 발생한 경우, 상기 리스트 중에서 하나의 멤버를 선택하고, 선택된 멤버에 해당하는 단말로 통신 링크 차단을 통보하고 협력 서비스를 요청하는 통신 처리부;
    상기 선택된 멤버에 해당하는 단말로부터 기지국으로부터 전송되는 서비스에 따른 정보를 수신받는 정보 수신부;
    상기 단말이 인접 단말로부터 협력 그룹 멤버로의 등록 요청을 받는 경우, 상기 등록 요청에 대한 수락 여부를 결정하고 그 결과를 통보하는 협력 그룹 요청 처리부; 및
    상기 등록 요청에 대한 수락한 인접 단말로부터 통신 링크 차단을 통보받으면, 상기 기지국으로 상기 인접 단말에 대한 서비스를 요청하고, 해당 서비스에 제공받아서 상기 인접 단말로 전송하는, 협력 서비스 요청 처리부
    를 포함하는 통신 장치.






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