KR101967813B1 - 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송 방법 및 시스템 - Google Patents

이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법 및 시스템에 관한 것으로서,
이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송기법에 있어서, 채널을 모니터 하는 단계; 상기 모니터 결과, 이용 가능한 주파수 대역이 없는 경우 면허대역을 사용하고, 이용 가능한 주파수 대역이 있는 경우 비면허대역을 사용하는 단계; 상기 비면허대역 사용시 채널 충돌 평가를 하고 CW(Contention Window)를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계를 포함하는 구성을 개시한다.

Description

이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송 방법 및 시스템{ADAPTIVE OPPORTUNISTIC SIGNAL TRANSSMISSION METHOD AND STSTEM FOR UNLICENSED SPECTRUM SHARING IN HETROGENEOUS NETWORKS}
본 발명은 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 와이파이 AP의 영역내의 LTE-U AP가 비면허대역을 채널 충돌 평가를 하여 최적화해 통신 효율을 높이는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
스마트 기기의 사용이 증가하면서 통신 스펙트럼의 효율적인 이용에 대한 수요가 지속적으로 증가해 오고 있다. 하지만 스펙트럼 자원은 한정되어 있고 이러한 스펙트럼 자원의 제한성은 수요의 증가를 만족시키는데 한계가 있어 무선통신에서의 근본적인 문제로 제기되어 왔다.
무선통신에서 통신 스펙트럼 자원 이용의 효율성을 높이기 위해 비면허대역 주파수를 공유하는 방법이 차세대 무선 네트워크의 핵심 기술로 고려되고 있다. 2.4GHz의 ISM, 5GHz의 U-NII에서 사용되고, 많은 접근 기술을 위해 사용된 802.11(Wi-Fi), 802.15.1(블루투스), 802.15.4(ZigBee) 같은 비면허 대역은 전통적으로 스펙트럼 효율의 극대화와 사용자 경험의 최적화에 집중하는 주로 LTE 같은 면허 주파수에서 작동되도록 설계된 접근 기술과의 사용에 부적합했었다.
이러한 비면허대역을 이용하는 LTE의 설계의 핵심요소는 LTE-U(LTE in Unlicensed band)가 Wi-Fi같은 현재의 접속 기술과 공존하게 하는 것이다. 이를 위해 LBT(Listen Before Talk)와 Carrier Sensing Adaptive Transmission(CSAT) 등을 방식이 제안되어 왔으나, 증가하는 스펙트럼 자원 사용에 대한 수요를 만족시키기 LBT나 CSAT보다 더 효율적인 공유 방식이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,
Wi-Fi 영역 내의 LTE AP가 비면허대역을 이용함에 있어서, 채널 충돌 평가를 통해 Wi-Fi 이용자가 많아도 충돌을 방지하고 통신 효율을 최적화 할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 채널 충돌 평가에 따른 평가 값이 충돌 임계 값에 도달하는 경우 CW의 크기를 최소 CW과 최대 CW를 이용하여 최적화 할 수 있고, DCF 방식을 통해 CW를 최적화 할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송 방법에 있어서,
본 발명의 일 실시 예에 따르면 채널을 관찰하고 스펙트럼을 결정하는 단계; 이용 가능한 채널이 없는 경우 면허대역을 사용하고, 이용 가능한 채널이 있는 경우 비면허대역을 사용하는 단계; 상기 비면허대역 사용시 채널 충돌 평가를 하고 CW를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하기에 앞서 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 충돌 임계 값에 도달하는 경우 CW크기를 최소 CW과 최대 CW를 이용해 최적화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정된 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계는, DCF메커니즘에 따라 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 최소 CW은 15, 상기 최대 CW는 1023일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 채널 충돌 평가는 수학식 4를 계산하는 것일 수 있고 수학식 4는 다음과 같다.
[수학식 4]
Figure 112016095435467-pat00001
(여기서
Figure 112016095435467-pat00002
는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
Figure 112016095435467-pat00003
는 LTE-U 사용자가 비면허 대역의 일반 슬롯으로의 전송확률, n은 LTE AP 수이다.)
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전송확률
Figure 112016095435467-pat00004
는 수학식 2를 계산해 구하는 것일 수 있고 상기 수학식 2는 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure 112016095435467-pat00005
(여기서,
Figure 112016095435467-pat00006
는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
Figure 112016095435467-pat00007
는 LTE-U 사용자의 CW 크기, mL은 LTE-U 사용자의 최대 CW 크기이다.)
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송시스템은 채널을 모니터링하고 채널을 결정하고 이용 가능한 채널이 없는 경우 면허대역을 사용하고, 이용 가능한 채널이 있는 경우 비면허대역을 사용하는 채널 및 대역 결정부; 및 상기 이용 가능한 채널이 있는 경우 채널 충돌 평가를 수행하고 상기 채널 충돌 평가 결과가 충돌 임계 값에 도달한 경우 최소 CW과 최대 CW를 이용해 CW 크기를 최적화 하는 채널 충돌 평가 및 최적화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송시스템은 신호를 전송하는 전송부를 포함하며, 상기 전송부는 DCF 방식에 따라 신호를 전송할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송 방법에 있어서,
본 발명의 일 실시 예에 따르면 채널을 관찰하고 스펙트럼을 결정하는 단계; 이용 가능한 채널이 없는 경우 면허대역을 사용하고, 이용 가능한 채널이 있는 경우 비면허대역을 사용하는 단계; 상기 비면허대역 사용시 채널 충돌 평가를 하고 CW를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하기에 앞서 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 충돌 임계 값에 도달하는 경우 CW크기를 최소 CW과 최대 CW를 이용해 최적화 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 결정된 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계는, DCF메커니즘에 따라 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 최소 CW은 15, 상기 최대 CW는 1023일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 채널 충돌 평가는 수학식 4를 계산하는 것일 수 있고 수학식 4는 다음과 같다.
[수학식 4]
Figure 112016095435467-pat00008
(여기서
Figure 112016095435467-pat00009
는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
Figure 112016095435467-pat00010
는 LTE-U 사용자가 비면허 대역의 일반 슬롯으로의 전송확률, n은 LTE AP 수이다.)
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전송확률
Figure 112016095435467-pat00011
는 수학식 2를 계산해 구하는 것일 수 있고 상기 수학식 2는 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure 112016095435467-pat00012
(여기서,
Figure 112016095435467-pat00013
는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
Figure 112016095435467-pat00014
는 LTE-U 사용자의 CW 크기, mL은 LTE-U 사용자의 최대 CW 크기이다.)
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송시스템은 채널을 모니터링하고 채널을 결정하고 이용 가능한 채널이 없는 경우 면허대역을 사용하고, 이용 가능한 채널이 있는 경우 비면허대역을 사용하는 채널 및 대역 결정부; 및 상기 이용 가능한 채널이 있는 경우 채널 충돌 평가를 수행하고 상기 채널 충돌 평가 결과가 충돌 임계 값에 도달한 경우 최소 CW과 최대 CW를 이용해 CW 크기를 최적화 하는 채널 충돌 평가 및 최적화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송시스템은 신호를 전송하는 전송부를 포함하며, 상기 전송부는 DCF 방식에 따라 신호를 전송할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Wi-Fi AP의 범위 내에 있는 비면허대역을 이용하는 LTE-U AP과 각 AP을 이용하는 통신 기기를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역을 이용할 수 있는 LTE-U 통신 과정을 간단하게 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 전송방법의 알고리즘이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 일 실시 예에 따른 신호 전송 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명과 기존 방식에 따른 전송 시스템의 처리량을 비교한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시 예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.
이하의 실시 예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법 및 시스템을 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 Wi-Fi AP의 범위 내에 있는 비면허대역을 이용하는 LTE-U AP과 각 AP을 이용하는 통신 기기를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, LTE-U AP(10)이 Wi-Fi AP(20)의 범위 내에 존재할 수 있다. 이때, LTE-U AP(10)에는 LTE-U 사용자의 기기(11)들이 연결되어 통신을 수행할 수 있고, Wi-Fi AP(20)에는 Wi-Fi 사용자의 기기(21)들이 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
LTE-U AP(10)과 Wi-Fi AP(20)은 각각의 LTE-U AP 영역(30)과 Wi-Fi AP 영역(40)을 가질 수 있고, 상기 영역은 각각의 영역 사용자의 기기가 각각의 AP에 연결되어 통신을 수행할 수 있는 범위를 의미한다. 이때, Wi-Fi AP의 영역(40) 내에 존재하는 LTE-U AP(10)은 비면허대역 주파수에 여유가 있는 경우 상기 비면허대역 주파수를 이용할 수 있다. 이때, 상기 LTE-U AP(10)은 비면허대역 주파수를 사용할 수 없는 경우에는 면허대역을 이용해 신호를 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역을 이용할 수 있는 LTE-U 통신 과정을 간단하게 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, LTE-U AP(10)은 LTE-U 사용자 장비(201)로부터 신호를 받아올 수 있다.
LTE-U AP(10)에서 LTE-U 사용자 장비(201)로부터 수신한 신호를 전송하기에 앞서, 비면허대역(203)으로 신호를 보낼 수 있는 여유가 있는지 검토할 수 있다.
상기 검토를 통해 여유가 있다고 판단된 경우 LTE-U AP(10)에서 신호를 비면허대역(203)을 통해 전송할 수 있다. 이때, 비면허대역(203)에 대한 채널 충돌 평가를 수행 할 수 있고, 채널 충돌 평가의 결과 값에 따라 신호를 그대로 전송하거나 경쟁창(Contention window : CW)을 최적화하는 과정을 거친 뒤 신호를 전송할 수 있다. 이때, 신호의 비면허대역에서 신호를 전송하는 방법은 기존의 DCF(Distributed Coordination Function) 메커니즘을 이용해 전송할 수 있다.
상기 DCF 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC(Media Access Control)구조의 일종으로 경쟁기간에 서비스를 제공하기 위한 개념으로, 채널 사용을 요구하기 위해 DIFS(Distributed interframe space)기간 동안 채널의 사용 유무를 판단하게 된다. 이때, 만약 DIFS 기간 동안 채널이 바쁜 상태라면 전송을 지연시킨다. 무선 매체에 접근하려고 하는 스테이션이 많은 네트워크 환경에서 만약 여러 스테이션이 같은 시간대에 채널이 개방된다는 것을 감지하는 경우, 다수의 스테이션이 채널 사용을 위해 신호를 전송해 충돌이 발생하게 된다. 이때, 충돌을 방지하기 위해 DCF 방식은 random backoff를 명시해 충돌이 일어난 스테이션에 한하여 강제로 임의의 시간만큼 전송 지연 시간을 가지게 한다.
상기 검토를 통해 비면허대역(203)에 신호를 보낼 여유가 없는 경우 LTE-U AP(10)에서 면허대역(202)를 통해 신호를 전송할 수 있다.
상기 면허대역(202) 또는 비면허대역(203)을 통해 전송된 신호는 상대방 기기(204)가 연결된 LTE-U AP(10)을 통해 상대방 장비(204)로 전송될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 전송방법의 알고리즘이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 전송방법의 알고리즘은 채널 관찰 및 스펙트럼을 결정하는 과정을 거칠 수 있다. 이때, 스펙트럼 결정을 위해 비면허대역 주파수가 사용 가능한 상태인지를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과 비면허대역 주파수가 사용 가능하지 않은 경우, 면허대역을 통해 신호를 전송할 수 있다. 반대로, 상기 판단 결과 비면허대역 주파수가 사용 가능한 경우, 선택된 채널의 채널 충돌 평가를 할 수 있다.
다음은 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 임계 값에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 채널 충돌 평가 값이 임계 값에 도달하지 않은 경우, 선택된 채널의 CW를 이용해 신호를 전송할 수 있다.
상기 채널 충돌 평가 값이 임계 값에 도달한 경우, 선택된 CW의 크기를 최적화 할 수 있다. 그 후 최적화된 크기의 CW를 통하여 신호를 전송할 수 있다.
상기 채널 충돌 평가 후 신호를 전송하는 단계는 채널 충돌 평가 값이 임계 값에 도달하여 CW 크기 최적화 과정을 거치는 경우와 채널 충돌 평가 값이 임계 값에 도달하지 않아 설정된 CW를 통해 신호를 전송하는 경우 모두 DCF 방식을 통해 신호를 전송할 수 있다.
상기 채널 관찰 및 스펙트럼을 결정하는 것, 채널 충돌 평가, 채널 충돌 평가 값이 임계 값에 도달했는지 판단하고 임계 값에 도달한 경우 CW를 최적화하고, 임계 값에 도달하지 않은 경우 기 설정된 CW를 통해 신호를 전송하는 것은 신호를 전송하기 위해 AP에 연결된 스테이션에서 이루어 질 수 있다.
상기 채널 관찰 및 스펙트럼을 결정하는 것, 채널 충돌 평가, 채널 충돌 평가 값이 임계 값에 도달했는지 판단하고 임계 값에 도달한 경우 CW를 최적화하고, 임계 값에 도달하지 않은 경우 기 설정된 CW를 통해 신호를 전송하는 것은 AP가 수행할 수 있다. 이때, 상기 AP는 LTE-U AP, Wi-Fi AP를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송방법의 흐름도이다.
S410 단계에서, 채널을 관찰하여 스펙트럼을 결정할 수 있다. 이때, Wi-Fi AP(20)의 영역 내에 LTE-U AP(10)이 존재해야 한다.
S420 단계에서, LTE-U AP(10)은 Wi-Fi AP(20)의 비면허대역이 사용 가능한 상태인지 판단 할 수 있다. 상기 판단 결과 비면허대역이 사용 가능한 상태가 아닌 경우 면허대역을 통해 신호를 전송할 수 있다.
상기 판단 결과 비면허대역이 사용 가능한 경우 비면허대역의 채널을 선택할 수 있다. 이때, 비면허대역의 채널을 선택하면서 CW도 결정할 수 있다. CW는 경쟁 윈도우로 CSMA/CA 방식을 사용하는 무선 LAN 에서, 공유 매체가 사용 가능함을 알고 난 후에, 일정시간(IFS)이 지나고, 그때부터 임의 대기하게 되는 슬롯 단위로 구분되는 시간 범위를 의미한다.
상기 CW는 비면허대역의 상태, 선택된 채널의 상태에 따라 적응적으로 조정될 수 있다.
S430 단계에서, 상기 S420 단계에서 선택된 채널과 CW를 통해 신호를 전송할 경우의 채널 충돌 평가를 할 수 있다. 상기 채널 충돌 평가를 하기 위해 먼저 DCF 사용자의 전송확률은 다음의 수학식 1을 계산해 구할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016095435467-pat00015
여기서,
Figure 112016095435467-pat00016
는 DCF 사용자의 전송 확률,
Figure 112016095435467-pat00017
는 DCF 사용자의 충돌 확률,
Figure 112016095435467-pat00018
는 DCF 사용자의 CW의 크기, mD는 DCF 사용자의 최대 CW 크기를 의미한다.
상기한 방식과 비슷하게, LTE-U 사용자의 전송 확률을 수학식 2를 계산하여 구할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016095435467-pat00019
여기서,
Figure 112016095435467-pat00020
는 LTE-U 사용자의 전송확률,
Figure 112016095435467-pat00021
는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
Figure 112016095435467-pat00022
는 LTE-U 사용자의 CW 크기, mL은 LTE-U 사용자의 최대 CW 크기이다.
이제 DCF 사용자의 충돌 확률
Figure 112016095435467-pat00023
는 수학식 3을 계산하여서 구할 수 있고, LTE-U 사용자의 충돌 확률
Figure 112016095435467-pat00024
는 수학식 4를 계산하여 구할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016095435467-pat00025
여기서,
Figure 112016095435467-pat00026
는 LTE-U 사용자의 전송확률,
Figure 112016095435467-pat00027
는 DCF 사용자의 전송 확률, n은 AP의 개수를 의미한다.
[수학식 4]
Figure 112016095435467-pat00028
여기서,
Figure 112016095435467-pat00029
는 LTE-U 사용자의 전송확률, n은 AP의 개수를 의미한다.
상기 채널 충돌 평가는 상기 수학식 4를 계산해
Figure 112016095435467-pat00030
를 얻는 것일 수 있다.
S440 단계에서, 채널 충돌 평가에 따른 값이 충돌 임계 값에 도달하면 CW의 크기를 최적화 할 수 있다. CW의 크기를 최적화 할 때, CW의 최대 값과 최소 값 최대 CW와 최소 CW을 이용할 수 있다. 이때, 상기 최대 CW는 1023 일 수 있고, 최소 CW는 15일 수 있다.
S450 단계에서, 결정된 CW를 이용해 신호를 전송할 수 있다. 이때 신호 전송은 DCF 방식에 따라 구현 될 수 있다. 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 임계 값에 도달한 경우 CW를 최적화 한 뒤 DCF 방식에 따라 신호를 전송할 수 있다. 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 임계 값에 도달하지 않은 경우 최적화 과정 없이 기존에 설정된 CW를 이용해 DCF 방식에 따라 신호를 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송시스템의 구성을 도시한 것이다.
사용자 단말(501)은 LTE-U 사용자의 장비로 상기 사용자 단말(501)은 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 pc, 스마트 패드, 데스크 탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터 등을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 본 발명에 따른 통신 방식을 이용 할 수 있는 모든 기기를 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말(501)은 사용자가 보내자고 하는 정보를 통신 신호로 전송할 수 있다. 이때, LTE-U AP(10)을 통해서 신호를 전송할 수 있다.
신호 전송 시스템(502)은 사용자 단말(501)이 신호 전송을 요청하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송방법으로 신호를 전송하도록 한다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 사용자 단말(501)에서 신호 전송 요청이 오면 채널 관찰 및 스펙트럼 결정을 위해 비면허대역(504)이 사용 가능한 상태인지 판단할 수 있다. 상기 신호 전송 시스템(502)은 비면허대역(504)이 사용 가능하지 않다면 면허대역(503)을 통해 사용자 단말(501)로부터 전송 받은 신호를 전송할 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 비면허대역(504)이 사용 가능하면 비면허대역(504)을 통해 사용자 단말(501)로부터 전송받은 신호를 전송할 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 비면허대역(503)이 사용 가능한 경우 비면허대역(503)의 채널을 결정할 수 있고, 전송을 위한 CW를 결정할 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 비면허대역(503)이 사용 가능한 경우 설정된 채널과 CW를 이용해 신호를 전송하기에 앞서 채널 충돌 평가를 할 수 있다. 이때, 상기 채널 충돌 평가는 상기 수학식 4를 계산하여 수행될 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 임계 값에 도달한 경우 CW를 최적화 할 수 있다. 상기 CW를 최적화 하는 과정은 최소 CW과 최대 CW를 이용하여 할 수 있다. 이때, 상기 최소 CW은 15, 최대 CW는 1023일 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 CW를 최적화한 뒤 최적화된 채널과 CW를 이용해 신호를 전송할 수 있다. 이때, 신호 전송은 DCF 방식을 따라 이루어 질 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 임계 값에 도달하지 않은 경우 기 설정된 채널과 CW를 이용해 신호를 전송할 수 있다. 이때, 신호 전송은 DCF 방식을 따라 이루어질 수 있다.
상기 신호 전송 시스템(502)은 상기 사용자 단말(501)의 내부에 단말의 구성 일부로 포함될 수 있다.
면허대역(503)은 LTE-U AP(10)이 신호를 전송할 수 있는 주파수 대역일 수 있다.
비면허대역(504)은 Wi-Fi AP(20)이 신호를 전송할 수 있는 주파수 대역일 수 있다.
수신단말(505)은 사용자 단말(501)이 신호를 보내려는 대상으로 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 pc, 스마트 패드, 데스크 탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터 등을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 본 발명에 따른 통신 방식을 이용 할 수 있는 모든 기기를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명에 일 실시 예에 따른 신호 전송 시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송시스템의 신호 전송 시스템(502)은 채널 및 대역 결정부(601), 채널 충돌 평가 및 최적화부(602) 및 전송부(603)를 포함할 수 있다.
상기 채널 및 대역 결정부(601)는 비면허대역(504)이 사용 가능한 상태인지 아닌지를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과 비면허대역(504)이 사용 가능한 상태인 경우 채널 및 대역 결정부(601)는 비면허대역(504)으로 신호를 전송하도록 채널 및 대역을 결정할 수 있다.
상기 판단 결과 비면허대역(504)이 사용 가능한 상태가 아닌 경우 채널 및 대역 결정부(601)는 면허대역(504)으로 신호를 전송하도록 채널 및 대역을 결정할 수 있다.
상기 채널 충돌 평가 및 최적화부(602)는 상기 채널 및 대역 결정부(601)가 비면허대역(504)이 사용 가능한 상태라고 판단해 비면허대역(504)으로 채널 및 대역을 결정하는 경우, 상기 결정된 채널에 대해 채널 충돌 평가를 할 수 있다.
이때 상기 채널 충돌 평가는 상기 수학식 4를 계산하여 수행될 수 있다.
상기 채널 충돌 평가에서 계산에 필요한 LTE-U 사용자의 전송 확률은 수학식 2를 계산하여 얻을 수 있다.
상기 채널 충돌 평가 및 최적화부(602)는 상기 채널 충돌 평가 값이 충돌 임계 값에 도달하는 경우 CW의 크기를 최적화 한 뒤 신호를 전송하도록 할 수 있다.
상기 CW의 크기를 최적화하는 과정은 최소 CW과 최대 CW를 이용해서 이루어 질 수 있다. 이때, 상기 최소 CW은 15, 최대 CW 은 1023일 수 있다.
상기 전송부(603)는 상기 결정된 채널 및 대역으로 신호를 전송할 수 있다. 이때, 신호를 전송하는 방법은 DCF 방식에 따른 전송 방법일 수 있고, 전송하는 대상은 도 5의 수신단말(505)일 수 있다.
도 7은 본 발명과 기존 방식에 따른 전송 시스템의 처리량을 비교한 그래프이다.
상기 그래프에서 볼 수 있듯이 본 발명의 방식에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법으로 신호를 전송하면, 기존의 DCF 방식에 따라 신호를 전송하는 방식과 비교했을 때, 신호전송 시스템의 처리량이 기존의 DCF 방식을 이용한 신호전송 방법으로 신호를 전송 할 때의 시스템의 처리량과 비교할 때 항상 높은 수치를 가지는 것을 볼 수 있다.
상기 그래프에서 볼 수 있듯이 본 발명의 방식에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법은 기존의 DCF 방식에 따른 신호 전송 방법과 비교할 때, 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법은 스테이션의 수가 늘어나도 처리량이 소폭 하강하는 것에 그치지만, 기존의 DCF 방식에 따른 신호 전송 방법은 스테이션의 수가 늘어날수록 처리량이 급격하게 감소하는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 스테이션의 수가 늘어날수록 본 발명에 따른 비면허대역 주파수 공유 적응형 전송 방법이 우월한 결과를 보여준다는 것을 알 수 있다.
이때, 상기 스테이션은 상기 신호 전송 시스템을 이용해 신호를 전송하는 기기를 포함할 수 있다. 상기 기기는 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 pc, 스마트 패드, 데스크 탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터 등을 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않고 본 발명에 따른 통신 방식을 이용 할 수 있는 모든 기기를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시 예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: LTE-U AP
11: LTE-U 사용자의 장비
20: Wi-Fi AP
21: Wi-Fi 사용자의 장비
30: LTE-U AP의 범위
40: Wi-Fi AP의 범위

Claims (8)

  1. 이기종망에서 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송방법에 있어서,
    채널을 모니터 하는 단계;
    상기 모니터 결과, 이용 가능한 주파수 대역이 없는 경우 면허대역을 사용하고, 이용 가능한 주파수 대역이 있는 경우 비면허대역을 사용하는 단계;
    상기 비면허대역 사용시 채널 충돌 평가를 하고 CW(Contention Window)를 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
    결정된 상기 CW를 이용해 신호를 전송하기에 앞서
    상기 채널 충돌 평가에 따른 값이 충돌 임계 값에 도달하는 경우 CW 크기를 최소 CW과 최대 CW를 이용해 최적화 하는 단계를 더 포함하며,
    상기 결정된 CW를 이용해 신호를 전송하는 단계는,
    DCF메커니즘에 따라 신호를 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 최소 CW은 15, 상기 최대 CW는 1023이며,
    상기 채널 충돌 평가는 수학식 4에 따라 LTE-U 사용자의 충돌 확률을 계산하는 것이고,
    [수학식 4]
    Figure 112019502070682-pat00045

    (여기서
    Figure 112019502070682-pat00046
    는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
    Figure 112019502070682-pat00047
    는 LTE-U 사용자가 비면허 대역의 일반 슬롯으로의 전송확률, n은 LTE AP 수이다.)
    상기 전송확률
    Figure 112019502070682-pat00048
    는 수학식 2를 계산해 구하며,
    [수학식 2]
    Figure 112019502070682-pat00049

    (여기서,
    Figure 112019502070682-pat00050
    는 LTE-U 사용자의 충돌 확률,
    Figure 112019502070682-pat00051
    는 LTE-U 사용자의 CW 크기, mL은 LTE-U 사용자의 최대 CW 크기이다.)
    상기 비면허 대역은 Wi-Fi 액세스 포인트(AP)가 신호를 전송할 수 있는 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 비면허대역 주파수 공유 적응형 신호 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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  6. 삭제
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