KR102051381B1 - 무선 통신 시스템에서 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 제1 기지국과 제2 기지국의 협력 통신을 이용하여 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말을 지원하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 제1 기지국이 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인하는 단계, 상기 제2 기지국과 협력 통신 하기 위한 정보를 송수신하는 단계 및 상기 정보에 기반하여 수행된 상기 제2 기지국과의 협력 통신을 이용해 NB-IoT 단말을 지원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUPPORTING A NB-IoT TERMINAL IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 시스템은 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스를 제공하기 위해 개발되었다. 그러나 이동통신 시스템은 점차로 음성 뿐 아니라 데이터 서비스까지 영역을 확장하고 있으며, 현재에는 고속의 데이터 서비스를 제공할 수 있는 정도까지 발전하였다. 그러나 현재 서비스가 제공되고 있는 이동 통신 시스템에서는 자원의 부족 현상 및 사용자들이 보다 고속의 서비스를 요구하므로, 보다 발전된 이동 통신 시스템이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하여 차세대 이동 통신 시스템으로 개발 중인 중 하나의 시스템으로써 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)에서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 규격 작업이 진행 중이다. LTE는 2010년 정도를 상용화 목표로 해서, 최대 100 Mbps정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술이다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 있다.
또한, 4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 3GPP에서는 협대역 IoT 서비스를 위한 표준을 만들고 현재 Rel15에서 개선을 위한 표준을 개발 중에 있다. NB-IoT 기술은 기존 Machine Type Communication 보다 값 싼 작은 디바이스에 장거리 무선 접속 서비스를 안정적으로 제공하기 위한 기술이다. NB-IoT는 기존 1 MHz 의 시스템 대역폭을 사용하던 LTE 기반의 MTC 서비스와 달리 200 KHz의 낮은 대역폭을 사용하여 낮은 데이터 전송률을 사용하는 메터 서비스와 같은 모니터링 서비스에 적합하다.
하루 한차례 정도 전력 사용량에 대한 200바이트의 적은 데이터를 서버에 전송하는 스마트 그리드가 그 대표적인 예이다. 경쟁 기술인 시그팍스와 로라와 같은 장거리 무선 접속 기술 역시 비슷한 대역폭을 사용하여 작고 값싼 IoT 디바이스의 접속 지원한다. 장거리 IoT 무선 기술은 기존 광범위하게 사용되고 있는 무선랜, 블루투스와 같은 단거리 무선 기술에 비해 네트워크 구축 비용이 적게 들며 옥내외상관 없이 다양한 곳에서의 무선 접속을 제공해 줄 수 있는 장점이 있다.
NB-IoT 기술은 비면허 대역을 사용하는 다른 장거리 IoT 무선 기술에 비해 안정적인 접속을 지원할 수 있는 장점이 있으나, GSM 네트워크를 사용하는 독립모드 (Stand-alone mode)를 제외하고, LTE 공존 모드 ( inband or guard band co-existance)의 경우 기존 LTE 망에 기존 서비스와 공존해야 하므로 문제가 발생될 수 있다. LTE 공존 모델의 경우에는 LTE 서비스를 위한 일부 OFDM 심볼이나 reference signal 전송을 위한 전력 소모 등의 문제를 가지고 있다.
그리고 NB-IoT의 옥내 디바이스 지원을 위해 최대 164 dB 커버리지가 요구되므로, 하향 채널은 2048번 상향은 128번의 코드 반복 전송을 지원한다. 따라서, 채널 환경에 따라 배터리 소모를 가중시키는 문제와 데이터 전송 지연 문제가 발생할 수 있으므로 이러한 문제를 해결하기 위한 논의가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무선 통신 시스템에서 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선통신 시스템에서 제1 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법은 상기 제1 기지국이, 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인하는 단계, 상기 제2 기지국과 협력 통신 하기 위한 정보를 송수신하는 단계 및 상기 정보에 기반하여 수행된 상기 제2 기지국과의 협력 통신을 이용해 NB-IoT 단말을 지원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 무선통신 시스템에서 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말을 지원하는 제1 기지국은 신호를 송수신하는 송수신부 및 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인하고, 상기 제2 기지국과 협력 통신 하기 위한 정보를 송수신하고, 상기 정보에 기반하여 수행된 상기 제2 기지국과의 협력 통신을 이용해 NB-IoT 단말을 지원하는 제어부를 포함하는 것을 한다.
또한, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 제1 기지국에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 기지국에 인접하는 기지국들과 NB-IoT 채널 정보 메시지를 송수신하고, 상기 메시지 송수신 결과에 기반하여 상기 제1 기지국과 인접하는 협력 통신 가능한 기지국을 제2 기지국으로 확인하고, 상기 NB-IoT 채널 정보 메시지는 NB-IoT 채널의 오프셋(offset) 정보를 포함하고, 상기 오프셋 정보에 기반하여 상기 제1 기지국과 인접하는 기지국 중 협력 통신이 가능한 기지국이 상기 제1 기지국에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 제1 기지국에 있어서, 상기 제어부는 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신하고, 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지에 기반하여 상기 제2 기지국의 보호대역에서 스케쥴링 하는 협력 통신 수행부를 더 포함하고, 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치 정보를 나타내는 오프셋(offset) 정보와 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보를 포함하고, 상기 오프셋 정보는 상기 제2 기지국의 보호대역에 위치하는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 정보를 지시하고, 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보는 상기 제2 기지국의 보호대역에 위치하는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 시작(start)과 지속시간(duration)을 지시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 제1 기지국에 있어서, 상기 제어부는 NB-IoT 협력 요청 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신하고, 상향링크 자원이 확인된 상기 제2 기지국으로부터 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 수신하고, 상기 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지에 대응되는 상기 제1 기지국의 상향링크 자원이 확인되는 경우, NB-IoT 협력 요청 응답 확인 메시지를 상기 제2 기지국으로 송신하는 협력 통신 수행부를 더 포함하고, 상기 NB-IoT 협력 요청 메시지는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널 오프셋(offset)정보와 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보를 포함하고, 상기 오프셋 정보는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치를 지시하고, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보는 상기 단말의 식별(ID)정보, 상기 단말의 자원 할당 정보와 상기 제2 기지국이 상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 상기 제1 기지국으로 전송할 전송 레이어 주소와 GTP 터널 아이디(GTP TEID) 정보가 포함하고, 상기 단말의 자원 할당 정보는 시작 서브프레임(subframe), 자원 단위(Resource Unit, RU) 포맷(format), RU 개수, 서브캐리어(subcarrier) 위치와 개수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 제1 기지국의 상기 협력 통신 수행부는 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지의 오프셋 정보와 스캐쥴링 정보에 의해 상기 제1 기지국이 특정 시점부터 일정한 기간동안 스케쥴링하는 상기 제2 기지국의 보호영역(Guard Band)에서 상기 NB-IoT 단말을 위한 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 제1 기지국의 상기 협력 통신 수행부는 상기 NB-IoT 단말의 요구되는 반복 전송 횟수가 n번인 경우, 상기 NB-IoT 단말로부터 상향링크 데이터를 n/2번 수신하고, 상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신하고, 상기 제1 기지국이 NB-IoT 단말과 상기 제2 기지국으로부터 수신한 데이터를 결합하여 상기 NB-IoT 단말에 요구되는 반복 전송 횟수 n번을 충족시키고, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터는 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 포함된 전송 레이어 주소와 GTP 터널을 통해 상기 제2 기지국으로 수신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 제1 기지국의 상기 협력 통신 수행부는 상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신하는 경우, 상기 단말로부터 상기 제2 기지국이 수신 받은 전송 블럭을 특정 서브프레임을 통해 특정 횟수만큼 상기 제2 기지국에 의하여 먼저 수신 받고, 상기 전송 블록을 상기 서브프레임을 통해 상기 n/2번에서 상기 특정 횟수를 제외한 만큼 상기 제2 기지국에 의하여 재 수신 받고, 상기 특정 서브프레임은 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하고, 상기 전송 블록은 상향링크 데이터를 전송한 상기 단말의 식별자와 반복 전송 블럭 순차 값을 표시하는 X2 프로토콜 데이터 단위 (Protocol Data Unit, PDU) 헤더가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 스케쥴링을 이용하여 트래픽을 분산하거나, 협력 수신을 이용하여 NB-IoT 단말의 반복 전송 횟수를 감소 시켜 상기 단말의 전력 소모, 데이터 전송 지연 등의 문제를 해결 할 수 있다.
도 1은 LTE 네트워크 구조를 도시하는 도면.
도 2는 NB-IoT 서비스를 위한 배치모드를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NB-IoT 단말을 지원하는 방법을 도시하는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 NB-IoT 채널 정보 메시지가 정의되어 있는 표.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접하는 채널의 보호대역에서 동작하는 NB-IoT 장치를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접하는 채널의 보호대역에서 NB-IoT 의 채널 설정을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지가 정의되어 있는 표.
도 8는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인접하는 채널의 보호대역에서의 협력 수신하는 방법을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 협력 수신을 위한 정보를 송수신하는 방법을 도시하는 순서도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 NB-IoT 협력 요청 메시지가 정의되어 있는 표.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 NB-IoT 협력 요청 메시지의 자원 단위 포맷이 정의되어 있는 표.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 NB-IoT 협력 수신을 위한 메시지 흐름을 도시하는 도면.
도 13는 본 발명의 제2 실시예에 따라 X2 인터페이스를 통한 반복 수신 데이터 전송에 관한 흐름도.
도 14는 상기 도 14의 X2 PDU 헤더의 포맷을 도시하는 표.
도 15은 본 발명의 제2 실시예에 따른 협력 수신을 이용하여 NB-IoT 단말의 반복 전송 횟수를 감소시키는 방법을 도시하는 순서도.
도 16는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도.
본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이하에서는 무선통신 시스템에서 기지국이 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말을 지원하는 방법에 대해 기술하도록 한다. 이 경우, 상기 기지국은 상기 기지국과 협력 통신이 가능한 기지국을 이용하여 NB-IoT 단말을 지원할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 NB-IoT 단말을 지원하는 방법에 대해서는 제1 실시예 및 제2 실시예로 구분하여 기술하도록 한다.
상기 제1 실시예는 인접하는 기지국에 스케쥴링 메시지를 전송하여 상기 기지국의 보호대역(Guard Band)를 활용하는 방법이다. 그리고 상기 제2 실시예는 인접하는 기지국과의 협력 수신을 이용하여 NB-IoT 단말의 전력 소모 및 지연을 감소시키는 방법이다.
본 발명에서 NB-IoT 단말을 서비스를 제공하는 기지국은 제1 기지국으로 정의할 수 있고, 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 기지국을 제2 기지국으로 정의할 수 있다.
도 1은 LTE 네트워크 구조를 도시하는 도면 이다.
LTE 네트워크는 상기 도 1의 110과 같이 기지국간 인접하여 배치될 수 있다. 상기 110과 같이 인접한 셀 사이에서는 셀간 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 인접 셀과의 간섭 영향을 줄이기 위해 각 섹터 별로 인접 셀과 다른 채널을 사용하는 것이 유리하다.
OFDMA의 경우, 전체 시스템 대역에서 서브 대역 할당을 통해서 셀 가장 자리에 셀 간 상호 배제되는 서브 채널 할당을 통해 상호 간섭을 줄일 수 있다. 또한, 기지국의 전력 제어를 통해 같은 채널에서의 간섭 영향을 줄일 수 있다.
상기 도 1의 120은 각 기지국이 3개의 섹터를 가지고 3개 셀을 구성한 모습을 나타낸다. 상기 도 1의 120에서 상기 기지국은 상기 기지국의 전체 커버리지를 3개의 셀로 구별할 수 있다. 그리고 각 섹터는 인접하는 기지국의 섹터와 상이하게 구성될 수 있다. 상기 기지국은 섹터 구조에서 상기 3개의 독립적 채널을 이용하여 셀 간 간섭 영향을 줄일 수 있다.
도 2는 NB-IoT 서비스를 위한 배치모드를 도시하는 도면 이다.
상기 도 2에서는 상기 도 1의 섹터(120)에서 NB-IoT 서비스를 위한 채널 할당의 예가 도시된다. 상기 도 2의 LTE 영역 1, 2, 3은 서로 다른 기지국에 속하는 섹터를 의미한다. 그리고 NB-IoT 채널은 상기 도 2의 210, 220, 230, 240 과 같이 할당될 수 있다.
NB-IoT에서 배치모드(Deployment Mode)는 GSM 네트워크를 사용하는 독립모드 (Stand-alone mode)와, LTE 공존 모드 (inband or guard band co-existance)가 존재한다. NB-IoT 채널은 LTE 채널 보호대역 (Guard band)에 위치할 수 있고(220, 230), 또는 LTE 밴드 안의 하나의 물리 자원 블록(Physical Resource Block, PRB)으로 존재(210, inband)할 수 도 있다. 그리고 240과 같이 특정 대역 전체(Stand-alone)를 NB-IoT 서비스로 사용할 수도 있다.
그리고 상기 NB-IoT 채널 형성에 있어서 각 셀에서는 NB-IoT의 주요 제어 메시지 전송을 위한 앵커(Anchor) 캐리어 (채널)가 있고, 실제 데이터를 주로 전송하기 위한 세컨더리(secondary) 캐리어가 존재하여, 초연결(massive connection)에 의한 셀 오버로드를 적절히 분산 시킬 수 있다. 상기 세컨더리 캐리어는 상기 앵커 캐리어의 기지국과 상이한 기지국의 캐리어를 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NB-IoT 단말을 지원하는 방법을 도시하는 순서도 이다.
우선, 기지국은 NB-IoT 단말에 서비스를 제공함에 있어서, 협력 통신 활용 여부를 결정할 수 있다. 상기 기지국을 제1 기지국이라고 할 수 있고, 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 기지국을 제2 기지국이라고 할 수 있다.
그리고 S310 단계에서, 제1 기지국은 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인할 수 있다. 상기 제1 기지국은 기지국간 연결인 X2 인터페이스를 이용하여 주변 기지국의 채널 정보에 대한 정보 요소(Information Element, IE)를 송수신할 수 있다. 상기 제1 기지국은 상기 IE에 기반하여 NB-IoT 단말과 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인할 수 있다. 그리고 상기 IE는 하기의 도 4에서 자세히 설명된다.
한편, 본 실시예는 제1 기지국과 제2 기지국간의 협력 통신에 대한 설명이나, 협력 통신의 대상은 제2 기지국만으로 한정되지 않는다. 각 기지국은 복수 개의 섹터를 가지고 복수 개의 셀을 구성하므로, 상기 제1 기지국은 복수 개의 기지국과 협력 통신할 수 있다.
그리고 S320 단계에서, 제1 기지국은 제2 기지국과 협력 통신 하기 위한 정보를 송수신 할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 제1 기지국은 주변 기지국의 보호대역을 이용하기 위한 스케쥴링 메시지를 상기 제2 기지국으로 송신할 수 있다. 상기 스케쥴링 메시지는 하기의 도 7에서 자세히 설명된다.
그리고 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 제1 기지국은 협력 수신을 위한 협력 요청 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 제2 기지국은 상향링크 자원 가용 여부를 확인하여 협력 요청 응답 메시지를 상기 제1 기지국으로 전송할 수 있다. 상기 제1 기지국은 상기 협력 요청 응답 메시지에 기반하여 상향링크 자원 가용 여부를 확인하여 협력 요청 응답 확인 메시지를 전송할 수 있다. 상기 제1 기지국과 제2 기지국의 메시지 송수신 과정은 하기의 도 9에서 자세히 설명될 수 있다.
그리고 S330 단계에서, 제1 기지국은 제2 기지국과 협력 통신을 이용하여 NB-IoT 단말을 지원할 수 있다. 구체적으로 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 제1 기지국은 상기 제2 기지국의 보호대역를 활용하여 상기 NB-IoT 단말에 서비스를 제공할 수 있다. 그리고 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 제1 기지국은 상기 NB-IoT 단말과 상기 제2 기지국으로부터 상향링크 데이터를 수신 받을 수 있으므로, 상기 단말의 반복 전송의 횟수를 감소 시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 NB-IoT 채널 정보 메시지가 정의되어 있는 표 이다.
상기 도 4는 X2 인터페이스에서 NB-IoT 채널 설정 정보에 대한 것이다. NB-IoT 채널 수의 오프셋(offset) 정보는 특정한 숫자로 열거될 수 있으며, 각 기지국간 채널 정보 교환을 위한 IE이다.
상기 오프셋 정보는 NB-IoT 채널의 위치를 나타내므로, 기지국은 상기 기지국과 인접한 기지국의 보호대역에서 각 기지국의 NB-IoT 채널의 위치를 알 수 있다. 따라서, 제1 기지국은 상기 제1 기지국에 인접하는 기지국 중 협력 통신이 가능한 기지국을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 기지국은 상기 오프셋 정보를 통해서 NB-IoT 채널의 위치를 알 수 있고, 각 기지국간 스케쥴링을 위하여 상기 IE를 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접하는 채널의 보호대역에서 동작하는 NB-IoT 장치를 도시하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인접하는 채널의 보호대역에서 NB-IoT 의 채널 설정을 도시하는 도면이다.
상기 도 5의 네트워크에서 LTE 기지국 1과 2가 인접 채널을 사용하는 경우, 상기 기지국은 각 기지국의 보호대역(510, 610)을 이용하여 NB-IoT를 구현할 수 있다. 상기 보호대역은 인접하는 채널은 2개에 의하여 사용되기 때문에, Guard band (보호대역)는 LTE 내부 PRB를 사용하는 In-band co-existence 에 비해서 제한이 있다. 그리고 기존 LTE 대역에서 NB-IoT 신호를 처리하지 않고 보호대역을 사용한 독립 모드 (Stand-alone)으로 동작할 경우, 상기 보호대역을 보다 유동적으로 사용할 수 있다.
상기 도 5의 510 및 상기 도 6의 610은 LTE 기지국 1과 2의 보호대역을 나타낸다. 상기 도 6의 610에서 상기 보호대역은 상기 LTE 기지국 1의 보호대역과 상기 LTE 기지국 2의 보호대역으로 구분될 수 있다. 그리고 기지국은 NB-IoT 채널의 오프셋 정보에 기반하여, 상기 NB-IoT 채널이 어느 LTE 기지국의 보호대역에 위치하는지를 알 수 있다. 상기 도 2의 220은 LTE 기지국 1에 가까우므로 오프셋 정보는 0에서 9사이이며, LTE 기지국 1의 보호대역에 위치함을 알 수 있다. 같은 방식으로 상기 도 2의 230은 LTE 기지국 3의 보호대역에 위치함을 알 수 있다.
그리고 상기 LTE 기지국 1에 LTE 기지국 2보다 더 많은 수의 IoT 디바이스들이 존재하거나 디바이스로부터 요구되는 상/하향 데이터가 많은 경우를 가정해 볼 수 있다. 상기 LTE 기지국 1의 IoT 트래픽이 증가할 경우에는 상기 LTE 기지국 1이 상기 LTE 기지국 2의 일부 보호대역을 이용하여 서비스를 제공할 수 있다. 반면에, LTE 기지국 2의 IoT 트래픽이 증가할 경우, 상기 LTE 기지국 2는 상기 LTE 기지국 1의 보호대역을 이용할 수 있다.
그리고 상기의 보호대역을 이용하기 위해서는 주변 기지국(Inter-eNB) 스케쥴링이 필요할 수 있다. 따라서, 상호 보호대역을 이용할 경우에 기지국은 X2 인터페이스를 통해 주변 NB 기지국들에게 NB-IoT 채널 사용 여부를 알려 줄 수 있다.
주변 기지국의 보호대역을 이용하는 기지국은 상기 주변 기지국으로 스케쥴링 메시지를 전송할 수 있다. 상기 스케쥴링에 대한 메시지는 하기의 도 7에서 자세히 설명된다. 그리고 상기 기지국은 상기 스케쥴링 메시지를 수신한 기지국의 보호영역에서 NB-IoT 단말을 위한 서비스를 제공할 수 있다.
예를 들어, 제1 기지국이 상기 제1 기지국과 인접한 제2 기지국의 보호대역에서 NB-IoT 단말을 위한 서비스를 제공하는 경우를 가정해 볼 수 있다. 상기의 경우에, 상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치 정보를 나타내는 오프셋(offset) 정보와 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보를 포함하는 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지를 상기 제2 기지국으로 전송할 수 있다.
그리고 상기 제1 기지국은 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지에 기반하여 상기 제2 기지국의 보호대역에서 스케쥴링 할 수 있다. 상기 제1 기지국은 상기 제1 기지국이 스케쥴링한 제2 기지국의 보호대역에서 NB-IoT 단말을 위한 서비스를 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지가 정의되어 있는 표 이다.
상기 도 7의 메시지는 인접하는 기지국의 보호대역에서 NB-IoT 채널 사용 스케쥴링을 위한 X2 인터페이스 메시지이다. 상기 메시지는 보호대역에서 NB-IoT 채널의 위치를 식별할 수 있는 오프셋 값과 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보를 포함할 수 있다.
그리고 상기 오프셋(offset) 정보는 특정한 숫자(다만, 상한 및 하한은 상기 도 7의 숫자들로 제한되지 않을 수 있다.)로 열거될 수 있으며, 상기 숫자에 기반하여 NB-IoT 채널의 위치를 식별할 수 있다. 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보에는 NB-IoT 채널 스케쥴의 시작(start)과 지속시간(duration)을 나타내는 IE가 포함될 수 있다.
예를 들어, 상기 도 7에서 오프셋 값에 따라서 NB-IoT 채널이 1번 채널의 보호대역에 위치하거나, 또는 2번 채널의 보호대역에 위치할 수 있다.
상기 도 7에서 스케쥴링 단위는 하이퍼 프레임 번호로 구성되어 있으며, 기지국은 최대 1024 하이퍼 프레임까지 스케쥴링 할 수 있다. LTE와 비교하여 상대적으로 NB-IoT는 고지연 감내가 가능하므로 10초 단위의 스케쥴로도 트래픽 분산이 가능하다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인접하는 채널의 보호대역에서의 협력 수신하는 방법을 도시하는 도면 이다.
상향링크 NB-IoT 데이터에 대해 NB-IoT 기지국들은 협업할 수 있다. 앵커 기지국(Anchor NB)은 협업을 위해 세컨더리 기지국(Secondary NB)에 X2 인터페이스를 통해 채널 정보를 전달하여, 협력 수신을 요청할 수 있다. 그리고 상기 세컨더리 기지국(Secondary NB)은 상기 채널로부터 수신되는 상향링크 데이터를 X2 인터페이스를 통해 앵커 기지국(Anchor NB)으로 전송할 수 있다. 상기에서 앵커 기지국은 제1 기지국에 대응될 수 있고, 세컨더리 기지국은 제2 기지국에 대응될 수 있다.
상기 협력 수신을 통해, 제1 기지국은 데이터 반복 수신 횟수를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 도 8과 같이 제1 기지국에 20번의 상향링크 데이터 반복 수신이 필요하다고 가정하면, 상기 협력 수신을 통해 10번은 단말의 상향링크 데이터 반복 전송을 통해 수신할 수 있고, 나머지 10번은 제2 기지국을 통해 수신할 수 있다.
따라서, 상기 단말의 상향링크 데이터를 복구할 수 있으므로 상기 단말의 전송 전력을 절감할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 협력 수신을 위한 정보를 송수신하는 방법을 도시하는 순서도 이다.
우선, S910 단계에 앞서 제1 기지국은 협력 수신 가능한 제2 기지국을 확인할 수 있다. 그리고 S910 단계에서 상기 제1 기지국은 상기 제2 기지국으로 NB-IoT 협력 요청 메시지를 송신할 수 있다.
상기 송신되는 메시지는 협력 수신을 위한 X2 인터페이스 메시지로, 협력 수신을 위한 NB-IoT 채널 정보와 협력 수신을 하고자 하는 단말에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 단말에 대한 정보에는 상기 단말에 할당 예정인 상향링크 자원 할당 정보가 포함될 수 있다. 그리고 상기 송신되는 메시지는 하기의 도 10과 도 11에서 자세히 설명된다.
그리고 S920 단계에서, 제1 기지국은 제2 기지국으로부터 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 X2 인터페이스를 통해 수신할 수 있다. 상기 제2 기지국은 상기 S910 단계에서 상기 제1 기지국으로부터 송신된 NB-IoT 협력 요청 메시지의 단말에 대한 상향링크 자원 할당 정보를 확인하고, 상기 정보에 대응되는 상기 제2 기지국의 상향링크 자원 가용 여부를 확인할 수 있다. 그리고 상기 확인 결과에 기반하여 상기 제2 기지국은 상기 제1 기지국으로 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 송신할 수 있다.
상기 확인 결과, 상기 제2 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인되는 경우 상기 제2 기지국은 상기 협력 요청 메시지와 동일한 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 송신할 수 있다. 한편, 상기 제2 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인되지 않는 경우, 상기 제2 기지국은 상기 단말에 대한 새로운 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 송신할 수 있다.
그리고 S930 단계에서, 제1 기지국은 상기 제1 기지국의 상향링크 자원 가용 여부를 확인하고, 제2 기지국으로 NB-IoT 협력 요청 응답 확인(acknowledgment) 메시지를 X2 인터페이스를 통해서 송신할 수 있다. 상기 제1 기지국은 상기 S920 단계의 협력 요청 응답 메시지의 단말에 대한 상향링크 자원 할당 정보를 확인하고, 상기 정보에 대응되는 상기 제1 기지국의 상향링크 자원 가용 여부를 확인할 수 있다.
그리고 상기 확인 결과, 상기 제1 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인되는 경우 상기 제1 기지국은 NB-IoT 협력 요청 응답 확인 메시지를 상기 제2 기지국으로 송신할 수 있다. 상기 제1 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인되는 경우는 하기와 같다.
첫 번째로, 상기 제2 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인되어, 상기 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지에 상기 협력 요청 메시지와 동일한 상향링크 자원 할당 정보가 포함된 경우이다. 두 번째로, 상기 제2 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인되지 않아 상기 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지에 포함된 새로운 상향링크 자원 할당 정보에 대응하는 상기 제1 기지국의 상향링크 자원 가용이 확인된 경우이다.
상기 제1 기지국이 상기 NB-IoT 협력 요청 응답 확인(acknowledgment) 메시지를 상기 제2 기지국으로 송신한 경우에는, 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국은 협력 수신을 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 NB-IoT 협력 요청 메시지가 정의되어 있는 표 이다.
제1 기지국은 제2 기지국으로 NB-IoT 협력 요청 메시지를 X2 인터페이스를 통해 송신할 수 있다. 상기 메시지 IE는 협력 수신을 위한 NB-IoT 채널 정보와 협력 수신을 하고자 하는 단말의 상향링크 스케쥴 정보를 포함할 수 있다. 상기 단말의 상향링크 스케쥴 정보에는 상기 단말의 식별자와 상기 제1 기지국(앵커 기지국)에서 할당 예정인 상기 단말에 대한 상향링크 자원 할당 정보가 포함될 수 있다.
상기 자원 할당 정보에는 시작 서브프레임(subframe), 자원 단위(Resource Unit, RU) 포맷(format)과 전송 블록(Transport Block, TB) 사이즈에 해당하는 RU 개수가 포함될 수 있다. 그리고 상기 자원 할당 정보에는 서브캐리어(subcarrier) 위치와 개수가 포함될 수 있다.
그리고 상기 단말의 상향링크 스케쥴 정보에는 상기 제2 기지국이 상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 상기 제1 기지국으로 전송할 전송 레이어 주소와 GTP 터널 아이디(GTP TEID)가 포함될 수 있다.
상기 RU 포맷은 주파수, 서브캐리어 개수, 슬롯 개수와 심볼의 개수에 따라서 하기의 도 11에서 설명된다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 NB-IoT 협력 요청 메시지의 자원 단위 포맷이 정의되어 있는 표 이다.
상기 자원 단위 포맷은 주파수, 서브캐리어(subcarrier)의 개수, 슬롯(slot) 개수와 심볼(symbol)의 개수에 따라서 정의될 수 있다. 상기 서브캐리어의 개수는 전송 지연(delay)와 연관이 있을 수 있다. 그리고 상기 서브캐리어의 개수가 증가하면, 슬롯의 개수가 감소하는 것을 알 수 있다.
다만, 상기 도 11의 자원 단위 포맷은 하나의 실시예에 불과하며, 상기 포맷만으로 한정되지 않을 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 NB-IoT 협력 수신을 위한 메시지 흐름을 도시하는 도면 이다.
상기 도 12의 1210에서, 제1 기지국(앵커 기지국)은 협력 수신 요청을 위해 NB-IoT 단말에 할당 예정인 상향 무선 자원 정보를 요청 (request) 메시지에 포함하여 제2 기지국(세컨더리 기지국)으로 송신할 수 있다. 상기 협력 수신 요청을 위한 메시지는 상기 도 10 및 도 11에서 자세히 설명되었다.
그리고 상기 도 12의 1220에서, 상기 제2 기지국은 상향링크 자원 가용 여부를 확인하여, 상기 요청 메시지와 동일하거나 또는 새롭게 갱신된 자원 정보를 포함한 협력 요청 응답 메시지를 상기 제1 기지국으로 송신할 수 있다.
그리고 상기 도 12의 1230에서, 상기 제1 기지국은 상기 협력 요청 응답 메시지에 포함된 정보에 대응하는 상향링크 자원 가용이 확인된 경우, 상기 제2 기지국으로 협력 요청 응답 확인(acknowledgement) 메시지를 송신할 수 있다.
그리고 상기 도 12의 1240에서, 상기 제1 기지국은 제어 메시지 N0를 NPDCCH를 통해 상기 NB-IoT 단말로 송신할 수 있다.
그리고 상기 도 12의 1250에서, 상기 단말은 상기 제1 기지국으로부터 상기 제어 메시지를 통해 할당 받은 상향링크 자원에 따라서 상향링크 데이터를 상기 제1 기지국과 제2 기지국으로 전송할 수 있다.
그리고 상기 도 12의 1260에서, 상기 제2 기지국은 상기 단말로부터 수신한 상기 단말의 상향링크 데이터를 상기 제1 기지국으로 송신할 수 있다. 그리고 상기 제2 기지국은 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신할 경우, X2 인터페이스를 통해 상기 제1 기지국으로 송신할 수 있다.
도 13는 본 발명의 제2 실시예에 따라 X2 인터페이스를 통한 반복 수신 데이터 전송에 관한 흐름도 이다.
우선, NB-IoT 단말은 상기 도 10의 RU의 개수에 따라서 전송 블럭 (TB)을 분할할 수 있다. 그리고 상기 단말은 하고, 상기 도 10에서 지정된 서브프레임에 상기 분할된 RU을 전송 반복 횟수에 따라 기지국에 전송할 수 있다.
상기 도 13에서 TB가 특정 RU에 따라서 전체 4개의 서브프레임을 이용하여 제2 기지국으로 상향링크 전송되고, 제1 기지국으로 전송 반복 횟수가 8번이라고 가정할 수 있다.
상기 도 13에서, 상기 제2 기지국은 상기 단말로부터 수신한 TB를 4개의 서브프레임을 이용하여 우선 4번의 반복 전송을 수행하고, 그 후에 4번의 반복 전송을 재 수행할 수 있다. 이 때 상기 제2 기지국은 데이터를 전송한 단말의 식별자와 반복 전송 블럭 순차 값을 표시하는 X2 프로토콜 데이터 단위 (Protocol Data Unit, PDU) 헤더를 붙여 상기 제1 기지국으로 송신할 수 있다. 상기 제1 기지국은 상기 헤더를 이용하여 수신 성능을 높일 수 있다.
그리고 상기 제2 기지국은 수신 반복 블록이 순차별로 완성되는 경우, 상기 블록을 순차로 X2 인터페이스를 통하여 상기 제1 기지국으로 전송할 수 있다.
도 14는 상기 도 14의 X2 PDU 헤더의 포맷을 도시하는 표 이다.
상기 X2 PDU 헤더에는 PDU 타입과 데이터를 전송한 단말의 식별자 및 반복 전송 블록 순차 값이 포함될 수 있다. 상기 제2 기지국이 상기 X2 PDU 헤더를 붙여 상기 제1 기지국으로 전송하므로, 상기 제1 기지국은 상기 헤더를 이용하여 수신 성능을 향상시키는데 활용할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 협력 수신을 이용하여 NB-IoT 단말의 반복 전송 횟수를 감소시키는 방법을 도시하는 순서도 이다.
우선, 상기 NB-IoT 단말의 요구되는 반복 전송 횟수가 n번인 경우라고 가정할 수 있다. 그리고 S1510 단계에서, 제1 기지국은 상기 NB-IoT 단말로부터 상향링크 데이터를 n/2번 수신할 수 있다. 상기 단말은 상기 도 10의 협력 요청 메시지에 정의된 IE에 따라서, 정해진 상향링크 자원에 정해진 포맷으로 상기 제1 기지국으로 상향링크 데이터를 전송할 수 있다.
그리고 S1520 단계에서, 제1 기지국은 제2 기지국으로부터 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신할 수 있다. 그리고 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터는 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 포함된 전송 레이어 주소와 GTP 터널을 통해 상기 제2 기지국으로 수신될 수 있다. 상기 제1 기지국이 상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 X2 인터페이스를 통하여 n/2번 수신하는 방법에 대하여는 상기 도 13 및 상기 도 14에서 자세히 설명하였다.
그리고 S1530 단계에서, 제1 기지국은 NB-IoT 단말과 제2 기지국으로부터 수신한 상기 단말의 상향링크 데이터를 결합하여 상기 NB-IoT 단말에 요구되는 반복 전송 횟수 n번을 충족시킬 수 있다. 상기 제1 기지국은 상기 단말로부터 n/2번 상향링크 데이터를 수신하고, 상기 제2 기지국으로부터 n/2번 상향링크 데이터를 수신하므로, 상기 제1 기지국은 상기 단말의 상향링크 데이터 반복 전송 횟수 n번을 충족시킬 수 있다. 상기 단말은 반복 전송 횟수가 감소되어 배터리 소모를 방지할 수 있다.
도 16는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 내부 구조를 도시하는 블록도 이다. 상기 도 16에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 제1 기지국은 송수신부(1610), 제어부(1620)을 포함할 수 있다.
제1 기지국의 송수신부(1610)은 상기 제1 기지국과 단말, 주변 기지국, 또는 네트워크 운용자들 사이의 메시지 송수신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 송수신부(1610)은 유선 또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다.
제1 기지국의 제어부(1620)은 상기 제1 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히 상기 제어부(1620)은 NB-IoT 채널 정보 메시지를 이용하여 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인할 수 있고, 상기 제2 기지국과 협력 통신을 수행하는 협력 통신 수행부(1621)을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부(1620)이 상기 제1 기지국과 협력 통신 가능한 상기 제2 기지국을 확인하는 방법은 상기 도 4에 자세히 설명되었다.
협력 통신 수행부(1621)은 상기 제1 기지국과 상기 제2 기지국 사이의 협력 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 협력 통신 수행부(1621)은 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신할 수 있다. 그리고 상기 협력 통신 수행부(1621)은 상기 제2 기지국의 보호대역를 활용하여 상기 NB-IoT 단말에 서비스를 제공할 수 있다. 상기 협력 통신 방법은 상기 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7의 설명에 대응된다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 협력 통신 수행부(1621)은 상향링크 협력 수신을 이용하여 NB-IoT 단말의 반복 전송 횟수를 감소시킬 수 있다. 상기 상향링크 협력 수신 방법은 상기 도 8 내지 상기 도 15에서 자세히 설명 되었다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (16)

  1. 무선통신 시스템에서 제1 기지국의 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말 지원 방법에 있어서,
    상기 제1 기지국이, 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인하는 단계;
    상기 제2 기지국과 협력 통신 하기 위한 정보를 송수신하는 단계; 및
    상기 정보에 기반하여 수행된 상기 제2 기지국과의 협력 통신을 이용해 NB-IoT 단말을 지원하는 단계를 포함하고,
    NB-IoT 협력 요청 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신하는 단계;
    상향링크 자원이 확인된 상기 제2 기지국으로부터 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지에 대응되는 상기 제1 기지국의 상향링크 자원이 확인되는 경우, NB-IoT 협력 요청 응답 확인 메시지를 상기 제2 기지국으로 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 NB-IoT 협력 요청 메시지는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널 오프셋(offset)정보와 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보를 포함하고,
    상기 오프셋 정보는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치를 지시하고,
    상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보는 상기 단말의 식별(ID)정보, 상기 단말의 자원 할당 정보와 상기 제2 기지국이 상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 상기 제1 기지국으로 전송할 전송 레이어 주소와 GTP 터널 아이디(GTP TEID) 정보가 포함하고,
    상기 단말의 자원 할당 정보는 시작 서브프레임(subframe), 자원 단위(Resource Unit, RU) 포맷(format), RU 개수, 서브캐리어(subcarrier) 위치와 개수에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확인하는 단계는,
    상기 제1 기지국에 인접하는 기지국들과 NB-IoT 채널 정보 메시지를 송수신하는 단계; 및
    상기 메시지 송수신 결과에 기반하여 상기 제1 기지국과 인접하는 협력 통신 가능한 기지국을 제2 기지국으로 확인하는 단계를 포함하고,
    상기 NB-IoT 채널 정보 메시지는 NB-IoT 채널의 오프셋(offset) 정보를 포함하고,
    상기 오프셋 정보에 기반하여 상기 제1 기지국과 인접하는 기지국 중 협력 통신이 가능한 기지국이 상기 제1 기지국에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 송수신 단계는,
    NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신하는 단계; 및
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지에 기반하여 상기 제2 기지국의 보호대역에서 스케쥴링 하는 단계를 포함하고,
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치 정보를 나타내는 오프셋(offset) 정보와 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보를 포함하고,
    상기 오프셋 정보는 상기 제2 기지국의 보호대역에 위치하는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 정보를 지시하고,
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보는 상기 제2 기지국의 보호대역에 위치하는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 시작(start)과 지속시간(duration)을 지시하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단말의 식별(ID)정보는 국제 모바일 가입자 구별자(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)이고,
    상기 RU 개수는 전송 블록(Transport Block, TB) 크기에 해당하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 단계는,
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지의 오프셋 정보와 스캐쥴링 정보에 의해 상기 제1 기지국이 특정 시점부터 일정한 기간동안 스케쥴링하는 상기 제2 기지국의 보호영역(Guard Band)에서 상기 NB-IoT 단말을 위한 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 NB-IoT 단말을 지원하는 단계는,
    상기 NB-IoT 단말의 요구되는 반복 전송 횟수가 n번인 경우, 상기 NB-IoT 단말로부터 상향링크 데이터를 n/2번 수신하는 단계;
    상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신하는 단계; 및
    상기 제1 기지국이 상기 NB-IoT 단말과 상기 제2 기지국으로부터 수신한 데이터를 결합하여 상기 NB-IoT 단말에 요구되는 반복 전송 횟수 n번을 충족시키는 단계를 포함하고,
    상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터는 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 포함된 전송 레이어 주소와 GTP 터널을 통해 상기 제2 기지국으로 수신되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신하는 단계는,
    상기 단말로부터 상기 제2 기지국이 수신 받은 전송 블록을 특정 서브프레임을 통해 특정 횟수만큼 상기 제2 기지국에 의하여 먼저 수신 받는 단계; 및
    상기 전송 블록을 상기 서브프레임을 통해 상기 n/2번에서 상기 특정 횟수를 제외한 만큼 상기 제2 기지국에 의하여 재 수신 받는 단계이고,
    상기 특정 서브프레임은 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하고,
    상기 전송 블록은 상향링크 데이터를 전송한 상기 단말의 식별자와 반복 전송 블록 순차 값을 표시하는 X2 프로토콜 데이터 단위 (Protocol Data Unit, PDU) 헤더가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국의 NB-IoT 단말 지원 방법.
  9. 무선통신 시스템에서 협대역 사물 인터넷(NarrowBand-Internet of Things, NB-IoT) 단말을 지원하는 제1 기지국에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    상기 제1 기지국이, 상기 제1 기지국과 협력 통신이 가능한 제2 기지국을 확인하고, 상기 제2 기지국과 협력 통신 하기 위한 정보를 송수신하고, 상기 정보에 기반하여 수행된 상기 제2 기지국과의 협력 통신을 이용해 NB-IoT 단말을 지원하고,
    NB-IoT 협력 요청 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신하고, 상향링크 자원이 확인된 상기 제2 기지국으로부터 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지를 수신하고, 상기 NB-IoT 협력 요청 응답 메시지에 대응되는 상기 제1 기지국의 상향링크 자원이 확인되는 경우, NB-IoT 협력 요청 응답 확인 메시지를 상기 제2 기지국으로 송신하는 협력 통신 수행부를 더 포함하고,
    상기 NB-IoT 협력 요청 메시지는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널 오프셋(offset)정보와 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보를 포함하고,
    상기 오프셋 정보는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치를 지시하고,
    상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보는 상기 단말의 식별(ID)정보, 상기 단말의 자원 할당 정보와 상기 제2 기지국이 상기 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 상기 제1 기지국으로 전송할 전송 레이어 주소와 GTP 터널 아이디(GTP TEID) 정보가 포함하고,
    상기 단말의 자원 할당 정보는 시작 서브프레임(subframe), 자원 단위(Resource Unit, RU) 포맷(format), RU 개수, 서브캐리어(subcarrier) 위치와 개수에 대한 정보를 포함하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 기지국에 인접하는 기지국들과 NB-IoT 채널 정보 메시지를 송수신하고, 상기 메시지 송수신 결과에 기반하여 상기 제1 기지국과 인접하는 협력 통신 가능한 기지국을 제2 기지국으로 확인하고,
    상기 NB-IoT 채널 정보 메시지는 NB-IoT 채널의 오프셋(offset) 정보를 포함하고,
    상기 오프셋 정보에 기반하여 상기 제1 기지국과 인접하는 기지국 중 협력 통신이 가능한 기지국이 상기 제1 기지국에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지를 상기 확인된 제2 기지국으로 송신하고, 상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지에 기반하여 상기 제2 기지국의 보호대역에서 스케쥴링 하는 협력 통신 수행부를 더 포함하고,
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 위치 정보를 나타내는 오프셋(offset) 정보와 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보를 포함하고,
    상기 오프셋 정보는 상기 제2 기지국의 보호대역에 위치하는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 정보를 지시하고,
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 정보는 상기 제2 기지국의 보호대역에 위치하는 상기 제1 기지국의 NB-IoT 채널의 시작(start)과 지속시간(duration)을 지시하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 단말의 식별(ID)정보는 국제 모바일 가입자 구별자(International Mobile Subscriber Identity, IMSI)이고,
    상기 RU 개수는 전송 블록(Transport Block, TB) 크기에 해당하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  14. 제11항에 있어서, 상기 협력 통신 수행부는,
    상기 NB-IoT 채널 스케쥴링 메시지의 오프셋 정보와 스캐쥴링 정보에 의해 상기 제1 기지국이 특정 시점부터 일정한 기간동안 스케쥴링하는 상기 제2 기지국의 보호영역(Guard Band)에서 상기 NB-IoT 단말을 위한 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  15. 제9항에 있어서, 상기 협력 통신 수행부는,
    상기 NB-IoT 단말의 요구되는 반복 전송 횟수가 n번인 경우, 상기 NB-IoT 단말로부터 상향링크 데이터를 n/2번 수신하고, 상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신하고, 상기 제1 기지국이 NB-IoT 단말과 상기 제2 기지국으로부터 수신한 데이터를 결합하여 상기 NB-IoT 단말에 요구되는 반복 전송 횟수 n번을 충족시키고,
    상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터는 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 포함된 전송 레이어 주소와 GTP 터널을 통해 상기 제2 기지국으로 수신되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
  16. 제15항에 있어서, 상기 협력 통신 수행부는,
    상기 제2 기지국으로부터, 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하여 상기 단말로부터 상기 제2 기지국으로 수신된 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 데이터를 n/2번 수신하는 경우,
    상기 단말로부터 상기 제2 기지국이 수신 받은 전송 블록을 특정 서브프레임을 통해 특정 횟수만큼 상기 제2 기지국에 의하여 먼저 수신 받고, 상기 전송 블록을 상기 서브프레임을 통해 상기 n/2번에서 상기 특정 횟수를 제외한 만큼 상기 제2 기지국에 의하여 재 수신 받고,
    상기 특정 서브프레임은 상기 NB-IoT 단말의 상향링크 스케쥴 정보에 기반하고,
    상기 전송 블록은 상향링크 데이터를 전송한 상기 단말의 식별자와 반복 전송 블록 순차 값을 표시하는 X2 프로토콜 데이터 단위 (Protocol Data Unit, PDU) 헤더가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 제1 기지국.
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KR101910245B1 (ko) * 2016-02-04 2018-10-22 주식회사 케이티 NB-IoT 단말을 위한 상향링크 신호 송수신 방법 및 그 장치

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