KR102327135B1 - 무선 통신 시스템에서 대역 공유를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명은 무선 통신 시스템에서 다른 시스템과 대역을 공유하기 위한 것으로, 기지국은, 대역을 공유하는 시스템들의 활동 정보에 기초하여 상기 대역에 대한 점유 구간 및 미점유 구간 중 적어도 하나의 길이를 조절하는 제어부와, 상기 점유 구간 및 상기 미점유 구간에 기초하여 통신을 수행하는 통신부를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 대역 공유를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SHARING BAND IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 대역(band) 공유에 관한 것이다.
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) 이후의 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.
또한, 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 에서 LAA(licensed-assisted access)를 이용하는 LTE 시스템에 대한 표준화가 진행되고 있다. 이를 위해, LTE-U(unlicensed) 및 다른 시스템이 공존할 때, 상호 간의 대역(band) 공유를 위한 채널 제어 기술이 요구된다. 예를 들어, 상기 다른 시스템은 무선(wireless) LAN(local area network)일 수 있다. 다시 말해, 상기 LTE-U 시스템 및 상기 다른 시스템이 동일한 주파수 대역을 사용할 때, 어느 하나의 시스템에 의해 독점적으로 채널이 사용되는 상황이 발생하지 아니하도록, 적응적 채널 제어 방안이 필요하다.
본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 하나의 대역을 다른 시스템과 공유하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 대역 공유로 인한 기존 시스템의 성능 저하를 방지하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 다른 시스템과의 대역 공유를 위한 적응적(adaptive) 채널 제어를 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예는 무선 통신 시스템에서 채널 점유(channel occupancy) 구간을 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 딜레이 가중치 인자(delay weighting factor)에 기초하여 적응적으로 채널 점유 시간을 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 미점유 구간을 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 단말의 채널간 간섭 보고에 기초하여 미점유 구간을 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 공유 대역에서 송신되는 다른 시스템으로부터의 프리앰블(preamble) 신호에 기초하여 미점유 구간을 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선 통신 시스템에서 공유 대역에서의 다른 시스템의 부하에 기초하여 미점유 구간을 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국 장치는, 대역을 공유하는 시스템들의 활동 정보에 기초하여 상기 대역에 대한 점유 구간 및 미점유 구간 중 적어도 하나의 길이를 조절하는 제어부와, 상기 점유 구간 및 상기 미점유 구간에 기초하여 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 대역을 공유하는 시스템들의 활동 정보에 기초하여 상기 대역에 대한 점유 구간 및 미점유 구간 중 적어도 하나의 길이를 조절하는 과정과, 상기 점유 구간 및 상기 미점유 구간에 기초하여 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 무선 통신 시스템에서 다른 시스템과 대역을 공유함으로써, 더 높은 사용자 당 수율(user perceived throughput)과 낮은 지연 시간(latency)를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 반송파 사용의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 반송파 집성(carrier aggregation)의 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템과 다른 시스템의 대역 공유를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템과 다른 무선 통신 시스템이 대역을 공유하는 셀 구성의 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 경쟁적 채널 점유를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 점유를 위한 경쟁 절차를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따른 점유 구간의 조절을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따라 점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따라 점유 구간을 조절하는 다른 절차를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 딜레이(delay) 측정에 따른 점유 구간의 조절을 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 딜레이 측정에 따라 점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 딜레이 측정에 따라 점유 구간을 조절하는 다른 절차를 도시한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유 시도 횟수에 따른 점유 구간의 조절의 예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유 시도 횟수에 따른 점유 구간의 조절하는 절차를 도시한다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따른 미점유 구간의 조절을 도시한다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따라 미점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드(hidden node)가 존재하는 환경을 도시한다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 품질 정보에 따라 미점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다.
도 22는 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드가 존재하는 환경을 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 활동 중인 노드들의 개수에 따라 점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드가 존재하는 환경을 도시한다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드 상황에 따라 미점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 셀 환경의 예를 도시한다.
도 27 내지 도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의 실험 결과를 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 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.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 다른 시스템과 대역(band)를 공유하기 위한 기술에 대해 설명한다. 구체적으로, 이하 본 발명은 이기종 시스템(heterogeneous system)들 간 대역을 공유함에 있어서 발생할 수 있는 채널의 비효율적 사용 및 시스템들 간 공정성(fairness) 문제를 해소하기 위한 다양한 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 반송파 사용의 예를 도시한다.
상기 도 1을 참고하면, 기지국 110 및 단말 120은 허가 반송파(licensed carrier) 101 및 비허가 반송파(unlicensed carrier) 102를 사용하여 통신을 수행할 수 있다. 상기 허가 반송파 101는 상기 시스템에 허가된 주파수 대역을 사용하는 반송파이며, 상기 비허가 반송파 102은 상기 시스템에 허가되지 아니한 주파수 대역을 사용하는 반송파이다. 여기서, 상기 허가되지 아니한 주파수 대역은 ISM(industrial scientific and medical) 대역일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 LTE-U(Long Term Evolution-unlicensed) 기술을 채용할 수 있다.
상기 비허가 반송파 102에 의해 사용되는 대역은 다른 시스템에 의해 공유될 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 시스템은 비동기식(un-synchronized) 무선 접속 방식을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 다른 시스템은 Wi-Fi(Wireless Fidelity) 시스템을 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 '제1시스템', 상기 다른 시스템은 '제2시스템'이라 지칭될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 반송파 집성(CA: carrier aggregation)을 도시한다. 상기 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상기 허가 반송파 101 및 상기 비허가 반송파 102의 활용을 예시한다
상기 도 2를 참고하면, 상기 단말 120은 상기 기지국 110과 프라이머리 반송파(primary carrier) 201를 통해 신호를 송신 및 수신하고, 세컨더리 반송파(secondary carrier) 202를 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 즉, 상기 상기 단말 120는 상기 세컨더리 반송파 202 및 상기 프라이머리 반송파 201를 이용한 반송파 집성에 의해 더 큰 통신 용량을 제공받을 수 있다. 상기 반송파 집성은 2개의 주파수들을 함께 사용하여 서비스를 제공하는 것으로서, 하나의 단말에 대하여 다수의 반송파들을 동시에 이용하는 기술을 의미한다. 경우에 따라, 서로 다른 무선 접속 기술(radio access technology)들을 혼합한 상기 반송파 집성이 수행될 수 있다. 예를 들어, LTE 기술들, LTE 기술과 3G(3rd generation) 기술, LTE 기술 및 Wi-Fi 기술이 혼합된 반송파 집성이 수행될 수 있다. 상기 도 2의 경우, 상기 프라이머리 반송파 201는 상기 도 1의 상기 허가 반송파 101를 포함할 수 있고, 상기 세컨더리 반송파 202은 상기 도 1의 상기 비허가 반송파를 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 프라이머리 반송파 201는 상기 허가 대역을 점유하고, 상기 세컨더리 반송파 202은 다른 시스템, 즉, 제2시스템과 공유되는 비허가 대역을 점유할 수 있다. 상기 프라이머리 반송파 201에 의해 형성되는 셀은 'P셀(primary-cell)', 상기 세컨더리 반송파 202에 의해 형성되는 셀은 'S셀(secondary cell)'로 지칭될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템과 다른 시스템의 대역 공유를 도시한다. 상기 도 3의 (a)는 상기 제2시스템 302에 의해 비허가 대역이 사용되는 경우를, 상기 도 3의 (b)는 상기 제1시스템 301 및 상기 상기 제2시스템 302에 의해 비허가 대역이 공유되는 경우를 예시한다.
상기 도 3의 (a)를 참고하면, 상기 제2시스템 302이 비허가 대역을 모두 점유한다. 이 경우, 상기 제2시스템 302에 속한 장치들 간 충돌 회피를 위한 제어가 수행될 수 있다. 예를 들어, CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance) 기술이 채용될 수 있다. 상기 CSMA/CA 기술은 동일 노드에 다수의 단말들이 연결되어 통신할 경우 사용될 수 있다.
상기 도 3의 (b)를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302이 비허가 대역을 공유한다. 여기서, 상기 비허가 대역은 ISM 대역일 수 있다. 다시 말해, 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302이 동일한 대역에서 공존한다. 여기서, 상기 제1시스템 301은 동기식 접속을, 상기 제2시스템 302은 비동기식 접속을 지원할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따라, 상기 제1시스템 301과 상기 제2시스템 302은 비허가 반송파를 사용하는 통신 표준 환경에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 표준은 무선 랜(wireless LAN), LTE-U 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1시스템 301과 상기 제2시스템 302 간 상호 메시지(message) 해석이 가능할 수도 있으며 또는 불가능할 수 있다. 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302 간 대역 공유는 LBT(listen before talk) 방식에 기반할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제2시스템 302은 이미 비허가 대역에 존재했던 시스템으로서, '프라이머리(primary) 시스템'으로 지칭될 수 있다. 상기 제1시스템 301은 상기 비허가 대역에 새로 진입하는 시스템으로서, '세컨더리(secondary) 시스템'으로 지칭될 수 있다.
상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302이 상기 대역을 공유하는 경우, 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302 간 전송 기회의 불공정성이 발생할 우려가 있다. 이에 따라, 본 발명은 상기 제2시스템 302에게 상기 제1시스템 301과 대역을 공유하기 이전과 동일하거나 더 많은 전송 기회를 부여하면서, 동시에, 상기 제1시스템 301에도 효율적인 전송 기회를 부여하기 위한 다양한 실시 예들을 제시한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템과 다른 무선 통신 시스템이 대역을 공유하는 셀 구성의 예를 도시한다. 상기 도 4에서, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 제1시스템 301으로, 상기 다른 시스템은 제2시스템 302으로 지칭된다. 상기 도 4를 참고하면, 제1시스템 301의 커버리지 401 및 제2시스템 302의 커버리지 402가 공존(coexistence)한다. 이에 따라, 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302 간 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 이하 설명되는 다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1시스템 301의 기지국 또는 제어 노드는 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302 간 공정한 대역 공유를 위한 동작들을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시한다. 상기 도 5는 상기 기지국 110의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
상기 도 5를 참고하면, 상기 기지국은 통신부 510, 저장부 520, 백홀 통신부 530, 제어부 540 및 채널 구간 설정부 542를 포함한다.
상기 통신부 510는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 상기 통신부 510은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 통신부 510은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 통신부 510은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 상기 통신부 510는 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 통신부 510는 송신 필터(filter), 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신부 510는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 통신부 510는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 통신부 510는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다.
상기 통신부 510는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 통신부 510는 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다.
상기 저장부 520는 상기 기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 520는 데이터 신호의 빔포밍을 위한 코드북을 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 520는 상기 제어부 540의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 백홀 통신부 530는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부 530는 상기 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 기지국, 제어 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.
상기 제어부 540는 상기 기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 540는 상기 통신부 510를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부 540는 상기 저장부 520에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 540는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부 540는 다른 시스템과 공유되는 대역에서 채널에서의 활동 정보(activity information)에 기초하여 상기 채널에 대한 점유 구간(occupancy period) 및 미점유 구간(unoccupancy period)을 설정하는 채널 구간 설정부 542를 포함한다. 여기서, 상기 점유 구간은 'COT(channel occupancy time)'라 지칭될 수 있고, 상기 미점유 구간은 'IT(idle time)'이라 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 540는 상기 기지국이 이하 도 8, 이하 도 9, 이하 도 11, 이하 도 12, 이하 도 14, 이하 도 15, 이하 도 17, 이하 도 19, 이하 도 21, 이하 도 23, 이하 도 25 등에 도시된 절차를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한다. 상기 도 6은 상기 단말 120의 구성을 예시한다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
상기 도 6을 참고하면, 상기 단말은 통신부 610, 저장부 620, 제어부 630를 포함한다.
상기 통신부 610는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 상기 통신부 610은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 통신부 610은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 통신부 610은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 상기 통신부 610는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 통신부 610는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 통신부 610는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 통신부 610는 송신부, 수신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있다. 상기 도 6에서, 상기 단말은 하나의 안테나를 구비하는 것으로 예시되었다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다.
상기 저장부 620는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부 620는 채널 정보의 피드백을 위한 코드북을 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부 620는 상기 제어부 630의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부 630는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부 630는 상기 통신부 610를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부 630는 상기 저장부 620에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부 630는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부 630는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 경쟁적 채널 점유를 도시한다. 상기 도 7에서, 상기 제1시스템 301은 동기 방식으로, 상기 제2시스템 302은 비동기 방식으로 동작하는 경우가 예시된다.
상기 도 7을 참고하면, LBT 방식에 따라, 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302 중 어느 하나가 경쟁에 승리하면 일정 시간 동안, 즉, 점유 구간 동안 채널을 사용할 수 있다. 이때, 점유 구간의 길이는 (13/32)*q ms이하가 되도록 정의될 수 있으며, 상기 점유 구간이 경과하면 채널 점유는 종료된다. 여기서, 상기 q는 4 및 32 사이의 값으로 결정될 수 있다. 상기 경쟁을 위해, 랜덤 백오프(random back-off) 값이 사용된다. 즉, 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302 각각은 각자의 랜덤 백오프 값을 생성하고, 미점유 구간 내에서 상기 랜덤 백오프 값에 따라 결정되는 시점에 신호를 송신한다. 이때, 먼저 신호를 송신한 시스템이 경쟁에서 승리한다. 상기 랜덤 백오프 값의 길이는 N×CCA(clear channel assessment) 공간(spacing) 또는 슬롯(slot)에 의해 결정될 수 있으며, 여기서, N은 1 및 q값 사이에서 랜덤하게 선택될 수 있다. 또한, 상기 N 및 CCA의 곱은 확장된(extended) CCA라 지칭될 수 있다. 따라서, CCA 슬롯(slot)은 랜덤 백오프를 위한 최소 단위가 된다.
상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302은 다른 시스템의 채널 점유 상태를 에너지 검출(ED: energy detection)를 통해 판단할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 제1시스템 301의 기지국은 채널을 통해 수신되는 신호의 세기를 CCA 공간의 시간 동안 누적 및 평균을 산출하고, 상기 평균이 미리 정의된 기준을 초과하지 아니하면 채널이 미사용이라고 판단할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국은 이후의 랜덤 백오프 시간을 1 CCA 슬롯만큼 줄일 수 있다. 반대로, 상기 평균이 상기 미리 정의된 기준을 초과하면, 상기 기지국은 채널이 다른 시스템(예: 상기 제2시스템 302)에 의해 사용 중이라 판단하고, 이후의 랜덤 백오프 시간을 그대로 유지한다. 이에 따라, 상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1시스템 301은 점유 구간들 T1 및 미점유 구간들 TBO ,2 및 TBO , 2을 운영한다. 상기 점유 구간들이 종료될 때, 상기 제2시스템 302 또는 상기 제1시스템 301은 랜덤 백오프값을 생성하고, 상기 랜덤 백오프 값을 이용한 경쟁의 결과에 따라 다음에 채널을 점유할 시스템이 결정된다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 제2시스템 302은 비동기 방식으로 동작하고, 상기 제1시스템 301은 동기화된 서브 프레임(sub-frame) 단위로 통신 서비스를 제공할 수 있다. 이 경우, 상기 제1시스템 301의 기지국은 서브 프레임 단위로 단말에 할당될 자원을 스케줄링하고, 할당된 자원을 통해 단말들 간에 직교적(orthogonally)으로 동작한다. 부하 기반(load-based) LBT 또는 프레임 기반(frame-based) LBT를 구현하기 위해서, 상기 제1시스템 301의 채널 점유는 서브 프레임 단위로 이루어져야 한다. 서브 프레임 단위의 동기식으로 동작해야 하는 제1시스템 301의 경우, 채널을 먼저 점유했다고 하더라도 사용자 별 자원 할당 스케줄링 정보의 전송이 다음 서브 프레임에서 가능하기 때문에, 상기 제1시스템 301의 기지국은 상기 다음 서브 프레임의 시작 지점까지 채널을 점유하기 위해 재밍 신호(jamming signal) 705를 방송한다. 이에 따라, 상기 제1시스템 301이 통신을 수행하지 아니하더라도, 상기 제1시스템 301이 상기 재밍 신호 705를 방송하는 동안 아무도 채널을 사용할 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 또한, 상기 도 7의 경우, 상기 제1시스템 301의 부하(load)가 상기 제2시스템 302의 부하에 비해 상대적으로 높아서, 상기 제1시스템 301이 지속적으로 채널 점유를 시도한다. 상기 제2시스템 302의 백오프 값이 상대적으로 상기 제1시스템 301의 백오프 값보다 커서, 매번 경쟁 구간에서 제1시스템 301이 먼저 채널을 점유한다. 예를 들어, 제2시스템 302의 미점유 구간 TBO ,1이 상기 제1시스템 301의 미점유 구간 TBO,2보다 크다.
상술한 바와 같이, 상기 도 7은 프레임 기반 LBT 방식 및 부하 기반 LBT 방식을 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 302에 적용할 때 발생하는 두 가지 문제점들을 예시한다. 첫 번째는 상기 제1시스템 301의 부하가 높아서 지속적으로 고정된 점유 구간만큼 채널을 점유한 후, 패킷(packet)을 전송하는 것이다. 두 번째는 상기 제1시스템 301이 서브 프레임 단위로 동기화된 전송을 위해 상기 재밍 신호 705를 전송함으로 인해 아무도 채널을 사용할 수 없는 상황이 발생하는 것이다. 즉, 상기 제1시스템 301이 채널을 점유할 때마다 상기 재밍 신호 705의 송신 구간만큼의 자원이 낭비되므로 채널을 비효율적으로 이용하는 문제점이 발생할 수 있다. 한편, CSMA/CA를 사용하는 상기 제2시스템 302이 히든 노드(hidden node) 등으로 인하여 심한 간섭을 겪게 되는 경우, 상기 제2시스템 302는 지수적 백오프(exponential back-off) 증가에 따라 상기 제1시스템 301의 백오프 값에 비해 상대적으로 큰 백오프 값을 사용하게 되고, 그 결과, 전송 기회의 불공정성이 발생할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 점유를 위한 경쟁 절차를 도시한다. 상기 도 8은 상기 제1시스템 301의 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 8을 참고하면, 상기 기지국은 801단계에서 통신을 수행한다. 상기 기지국은 서브 프레임들을 통해 적어도 하나의 단말과 동기화 방식의 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 기지국은 상기 적어도 하나의 단말에 할당될 자원을 스케줄링하고, 스케줄링된 자원을 통해 통신을 수행할 수 있다. 상기 기지국은 점유 구간의 만료 전까지 통신을 수행한다.
이후, 상기 기지국은 803단계로 진행하여 미점유 구간 동안 다른 시스템(예: 상기 제2시스템 302)의 신호가 감지되는지 판단한다. 상기 다른 시스템의 신호 감지 여부는 에너지 검출을 통해 판단될 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 일정 시간 동안 수신되는 신호들의 세기의 평균을 산출하고, 상기 평균을 임계치와 비교함으로써, 상기 다른 시스템의 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
만일, 상기 다른 시스템의 신호가 감지되지 아니하면, 상기 기지국은 805단계로 진행하여 채널 동기화를 위한 재밍 신호를 전송한다. 즉, 서브프레임의 시작 지점이 아닌 때 채널 점유를 개시함에 따라, 상기 기지국은 채널 점유를 유지하기 위해 재밍 신호를 송신한다. 만일, 상기 채널 점유가 상기 서브프레임의 시작 지점에서 개시된 경우, 상기 805단계는 생략될 수 있다. 이후, 상기 기지국은 상기 801단계로 되돌아간다.
반면, 상기 다른 시스템의 신호가 감지되면, 상기 기지국은 807단계로 진행하여 다음 미점유 구간까지 대기한다. 즉, 상기 기지국은 다음 경쟁을 수행할 시점까지 통신을 수행하지 아니하고 대기한다. 이후, 상기 기지국은 상기 803단계로 되돌아간다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한다. 상기 도 9은 상기 제1시스템 301의 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 9를 참고하면, 상기 기지국은 901단계에서 하나의 대역(band)를 공유하는 시스템들의 활동 정보(active information)에 기초하여 점유 구간 및 미점유 구간 중 적어도 하나의 구간을 설정한다. 여기서, 상기 활동 정보는 각 시스템이 채널을 점유하고 있는지 여부, 각 시스템의 채널 점유 시간, 각 시스템의 다른 시스템에 대한 간섭 정도 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 점유 구간은 점유 시간(occupancy time), 채널 점유 시간(channel occupancy time), 채널 사용 시간(channel using time), 채널 사용 구간(channel using period) 또는 사용 구간(using period) 등으로 지칭될 수 있다. 상기 미점유 구간은, 미점유 시간(unoccupancy time), 채널 미점유 시간(channel unoccupancy time), 채널 미사용 시간(channel un-using time), 채널 미사용 구간(channel un-using period), 미사용 구간(un-using time period), 아이들 타임(idle time), 아이들 구간(idle period) 등으로 지칭될 수 있다. 또한, 상기 대역은 상기 기지국에 대한 비허가 대역을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 903단계로 진행하여, 상기 점유 구간 및 상기 미점유 구간에 기초하여 통신을 수행한다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 점유 구간 동안 적어도 하나의 단말과 통신을 수행, 즉, 제어 신호 및 데이터 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 상기 점유 구간이 종료되면, 상기 기지국은 상기 미점유 구간 동안 상기 대역을 공유하는 다른 시스템과 경쟁한다. 이때, 경쟁 결과에 따라 다음의 점유 구간 동안의 통신 수행 여부가 달라질 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 기지국은 상기 기지국이 속한 시스템 또는 채널을 공유하는 다른 시스템의 활동 정보에 기초하여 상기 점유 구간 및 상기 미점유 구간 중 적어도 하나의 구간의 길이를 결정할 수 있다. 이하, 본 발명은 상기 점유 구간 및 상기 미점유 구간 중 적어도 하나의 구간의 길이를 결정하기 위한 다양한 실시 예들을 설명한다. 이하 설명되는 다양한 실시 예들은 독립적으로 실시되거나, 또는, 실시 예들 중 둘 이상이 함께 실시될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따른 점유 구간의 조절을 도시한다. 여기서, 상기 다른 시스템은 상기 제2시스템 302을 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 상기 제1시스템 301이 신호를 측정하고, 점유 구간을 조절하는 것으로 설명되나, 상기 신호 측정 및 점유 구간의 조절은 상기 제1시스템 301에 속한 장치에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 기지국 110 또는 상기 기지국 110과 다른 제어 노드를 포함할 수 있다.
상기 도 10을 참고하면, 상기 제1시스템 301은 T2 구간에서 CCA 슬롯 단위로 에너지 검출을 수행한다. 특정 기준 값 이상의 신호가 측정되면, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302이 이미 채널을 사용 중이라고 판단한다. 이러한 상황은 채널을 사용중인 제2시스템 302이 처리할 트래픽이 있고, 트래픽이 처리될 때까지 지속적으로 채널에 접속을 시도할 것이라고 예측하게 한다. 반대로, 에너지 검출을 수행하여 특정 기준 값 이하의 신호가 측정되면, 상기 제1시스템 301은 채널을 사용하는 시스템이 없다고 판단한다. 이러한 상황은 상기 제2시스템 302을 포함하는 다른 시스템들이 현재 처리할 트래픽이 없으므로, 상기 제2시스템 302의 부하 상태가 낮다고 예측하게 한다.
이에 따라, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302의 채널 부하 상태에 대한 간접적인 정보를 이용하여 점유 구간을 적응적(adaptively)으로 조절할 수 있다. 여기서, 상기 채널 부하에 상태에 대한 간접적 정보는 상기 제2시스템 302의 신호 크기 및 상기 특정 기준 값의 비교 결과를 포함한다. 상기 제2시스템 302의 부하 상태가 높으면 현재 송신할 트래픽이 많다는 것이 예상되므로, 상기 제1시스템 301은 상기 점유 구간의 길이를 감소시킨다. 이로 인해, 상기 제2시스템 302로 트래픽을 처리할 수 있도록 기회가 더 제공된다. 반대로, 상기 제2시스템 302의 부하 상태가 낮다면, 이는 상기 제2시스템 302이 현재 송신할 트래픽이 적다는 것을 의미하므로, 상기 제1시스템 301은 점유 구간의 길이를 증가시킨다. 이로 인해, 상기 제1시스템 301의 트래픽이 빠르게 처리될 수 있는 환경이 제공된다.
상기 도 10은 측정된 간접적인 채널의 부하 상태에 기초한 상기 제1시스템 301의 점유 구간을 적응적으로 조절하는 방법을 예시한다. 상기 도 10을 참고하면, n번째 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지됨에 따라, n+1번째 점유 구간의 길이는 하기 <수학식 1>과 같이 조절될 수 있다.
Figure 112015036313680-pat00001
상기 <수학식 1>에서, 상기 T1(n)은 n번째 점유 구간의 길이를, T1(n+1)는 n+1번째 점유 구간의 길이를, △(delta)는 점유 구간의 길이에 대한 변화량을 의미한다. 이때, 상기 점유 구간의 길이는 미리 정의된 최대값 및 최소값의 범위에서 조절된다. 예를 들어, 상기 최소값은 1ms, 상기 최대값 13ms로 정의될 수 있다.
또한, n+1번째 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지되지 아니함에 따라, n+2번째 점유 구간의 길이는 하기 <수학식 2>와 같이 조절될 수 있다.
Figure 112015036313680-pat00002
상기 <수학식 2>에서, 상기 T1(n+2)은 n+2번째 점유 구간의 길이를, 상기 T1(n+1)는 n+1번째 점유 구간의 길이를, △(delta)는 점유 구간의 길이에 대한 변화량을 의미한다.
상기 도 10을 상기 <수학식 1> 및 상기 <수학식 2>를 참고하여 설명하면, 상기 제1시스템 301의 n번째 점유 구간 동안 상기 제1시스템 301이 통신을 수행한다. 이후, n번째 미점유 구간 동안, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302의 신호를 감지한다. 상기 제1시스템 301이 상기 n번째 미점유 구간 동안 신호를 감지하였으므로, 상기 <수학식 1>에 따라 n+1번째 점유 구간의 길이 T1(n+1)이 결정된다. 즉, 상기 n+1번째 점유 구간의 길이 T1(n+1)는 △(delta)만큼 감소한다. 이후, n+1번째 미점유 구간에서, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302의 신호 감지 여부를 판단한다. 상기 제2시스템 302의 신호가 감지되지 아니하면, n+2번째 점유 구간의 길이 T1(n+2)는 상기 <수학식 2>를 따라 상기 n+1번째 점유 구간의 길이 T1(n+1)보다 △(delta) 만큼 증가한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따른 점유 구간의 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 11은 상기 도 10과 같은 점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 11을 참고하면, 상기 기지국은 1101단계에서 미점유 구간 동안 다른 시스템(예: 상기 제2시스템 302)의 신호가 감지되는지 판단한다. 상기 다른 시스템의 신호 감지 여부는 에너지 검출을 통해 판단될 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 일정 시간 동안 수신되는 신호들의 세기의 평균을 산출하고, 상기 평균을 임계치와 비교함으로써, 상기 다른 시스템의 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
만일, 상기 다른 무선 통신 시스템에서 신호가 감지되면, 상기 기지국은 1103단계로 진행하여 점유 구간의 길이를 감소시킨다. 상기 신호의 감지 여부는 상기 다른 시스템의 부하를 간접적으로 나타내는 정보이다. 따라서, 상기 신호가 감지됨은 상기 다른 시스템의 부하량이 상대적으로 많음으로 해석될 수 있으므로, 상기 기지국은, 상기 제2시스템 302이 채널 점유의 기회를 더 가질 수 있도록, 상기 점유 구간의 길이를 줄인다.
반면, 상기 다른 무선 통신 시스템에서 신호가 감지되지 아니하면, 상기 기지국은 1105단계로 진행하여 점유 구간의 길이를 증가시킨다. 상기 신호의 감지 여부는 상기 다른 시스템의 부하를 간접적으로 나타내는 정보이다. 따라서, 상기 신호가 감지됨은 상기 다른 시스템의 부하량이 상대적으로 적음으로 해석될 수 있으므로, 상기 기지국은, 상기 제1시스템 301이 채널 점유의 기회를 더 가질 수 있도록, 상기 점유 구간의 길이를 줄인다.
상기 도 11의 실시 예의 경우, 상기 제2시스템 302의 채널 점유, 즉, 온/오프(on/off)에 따라 상기 제1시스템 301의 점유 구간의 길이가 증가 또는 감소된다. 이때, 증가 또는 감소되는 크기가 현재 점유 구간의 길이에 따라 적응적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 현재 점유 구간의 길이가 상대적으로 더 작으면 증가량이 상대적으로 더 크고, 반면, 현재 점유 구간의 길이가 상대적으로 더 크면 증가량이 상대적으로 더 작을 수 있다. 구체적으로, 상기 점유 구간의 길이는 하기 도 12와 같이 조절될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따라 점유 구간의 조절하는 다른 절차를 도시한다. 상기 도 12는 상기 도 10과 같은 점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 12을 참고하면, 상기 기지국은 1201단계에서 상기 제2시스템 302으로부터의 간섭량이 임계치를 초과하는지 판단한다. 즉, 상기 기지국은 상기 제2시스템 302와의 채널 공유 상태를 판단한다. 상기 간섭량은 상기 제2시스템 302에 대한 에너지 검출을 통해 판단될 수 있다. 상기 간섭량은 상기 제2시스템 302에 대한 신호 세기의 합 또는 평균을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 간섭량이 상기 임계치를 초과함은 상기 제2시스템 302가 채널을 점유하고 있음을 의미한다.
상기 제2시스템 302으로부터의 간섭량이 임계치를 초과하면, 상기 기지국은 1202단계로 진행하여 현재의 점유 구간의 길이가 점유 구간에 대한 최소 길이보다 크거나 같고, 동시에, 점유 구간에 대한 제1임계 길이보다 작은지 판단한다. 여기서, 상기 최소 길이는 'COT_min'으로, 상기 제1임계 길이는 'COT_thres1'로 지칭될 수 있다. 만일, 상기 현재의 점유 구간의 길이가 상기 최소 길이보다 크거나 같고, 동시에, 상기 제1임계 길이보다 작으면, 상기 기지국은 1205단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이에 △1를 더한 값을 다음 점유 구간의 길이로 결정한다.
반면, 상기 현재의 점유 구간의 길이가 상기 제1임계 길이보다 크거나 같으면, 상기 기지국은 1207단계로 진행하여 현재의 점유 구간의 길이가 상기 제1임계 길이보다 크거나 같고, 동시에, 제2임계 길이보다 작은지 판단한다. 여기서, 상기 제2임계 길이는 'COT_thres2'로 지칭될 수 있다. 만일, 상기 현재의 점유 구간의 길이가 상기 제1임계 길이보다 크거나 같고, 동시에, 제2임계 길이보다 작으면, 상기 기지국은 1209단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이에 △2를 더한 값을 다음 점유 구간의 길이로 결정한다.
반면, 상기 현재 점유 구간의 길이가 상기 제2임계 길이보다 크거나 같으면, 상기 기지국은 1211단계로 진행하여 현재의 점유 구간의 길이가 상기 제2임계 길이보다 크거나 같고, 동시에, 점유 구간에 대한 최대 길이보다 작은지 판단한다. 여기서, 상기 최대 길이는 'COT_max'로 지칭될 수 있다. 만일, 상기 현재의 점유 구간의 길이가 상기 제2임계 길이보다 크거나 같고, 동시에, 점유 구간에 대한 최대 길이보다 작으면, 상기 기지국은 1213단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이에 △3를 더한 값을 다음 점유 구간의 길이로 결정한다. 반면, 상기 현재 점유 구간의 길이가 상기 최대 길이와 같으면, 상기 기지국은 1215단계로 진행하여 상기 다음 점유 구간의 길이를 상기 최대 길이로 결정한다.
상기 1201단계에서, 상기 제2시스템 302으로부터의 간섭량이 임계치를 초과하지 아니하면, 상기 기지국은 1217단계로 진행하여, 현지 점유 구간의 길이와 점유 구간에 대한 제2임계 길이 그리고 최대 길이를 비교한다. 만일, 상기 현재 점유 구간의 길이가 상기 제2임계 길이보다 크고, 동시에, 최대 길이보다 작거나 같으면, 상기 기지국은 1219단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이에 △1를 뺀 값을 다음 점유 구간의 길이로 결정한다.
반면, 상기 현재 점유 구간의 길이가 상기 제2임계 길이보다 작거나 같으면, 상기 기지국은 1221단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이가 점유 구간에 대한 제1임계 길이보다 크고, 동시에, 상기 제2임계 길이보다 작거나 같은지 판단한다. 만일, 상기 현재 점유 구간의 길이가 점유 구간에 대한 제1임계 길이보다 크고, 동시에, 상기 제2임계 길이보다 작거나 같으면, 상기 기지국은 1223단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이에 △2를 뺀 값을 다음 점유 구간의 길이로 결정한다.
반면, 상기 현재 점유 구간의 길이가 상기 제1임계 길이보다 작거나 같으면, 상기 기지국은 1225단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이가 점유 구간에 대한 최소 길이보다 크고, 동시에, 상기 제1임계 길이보다 작거나 같은지 판단한다. 만일, 상기 현재 점유 구간의 길이가 점유 구간에 대한 최소 길이보다 크고, 동시에, 상기 제1임계 길이보다 작거나 같으면, 상기 기지국은 1227단계로 진행하여 상기 현재 점유 구간의 길이에 △3를 뺀 값을 다음 점유 구간의 길이로 결정한다. 반면, 상기 현재 점유 구간의 길이가 상기 최소 길이보다 작거나 같으면, 상기 기지국은 1229단계로 진행하여 상기 최소 길이를 다음 점유 구간의 길이로 결정한다.
상술한 절차에서, 상기 △1, 상기 △2, 상기 △3는 점유 구간의 길이에 대한 변화량들로서, 서로 다른 값들로 정의된다. 예를 들어, 상기 △1는 상기 △2보다 큰 값으로, 상기 △2, 상기 △3보다 큰 값으로 정의될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 딜레이(delay) 측정에 따른 점유 구간의 조절을 도시한다. 이하 설명의 편의를 위해, 상기 제1시스템 301이 신호를 측정하고, 점유 구간을 조절하는 것으로 설명되나, 상기 신호 측정 및 점유 구간의 조절은 상기 제1시스템 301에 속한 장치에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 기지국 110 또는 상기 기지국 110과 다른 제어 노드를 포함할 수 있다.
상기 도 13을 참고하면, 상기 제1시스템 301은 연속하는 2개의 점유 구간들 간 시간 간격, 즉, 딜레이를 측정하고, 상기 딜레이의 크기에 따라 다음 점유 구간의 길이를 설정한다. 미점유 구간 동안 상기 제1시스템 301이 경쟁에 승리한 경우, 상기 딜레이의 크기는 상기 미점유 구간의 길이와 동일하다. 하지만, 상기 미점유 구간 동안 상기 제1시스템 301이 경쟁에 패배한 경우, 상기 딜레이의 크기는 다수의 미점유 구간들의 길이 및 상기 다수의 미점유 구간들 사이의 간격들의 합이다. 즉, 상기 딜레이의 크기는 경쟁에서의 승리 여부, 랜덤 백오프 값 등에 기초하여 달라질 수 있다.
상기 도 13을 참고하면, n번째 점유 구간이 종료된 후, n번째 미점유 구간이 시작된다. 이때, 상기 제1시스템 301은 경쟁에 승리한다. 이에 따라, 상기 n번째 점유 구간 및 n+1번째 점유 구간 간 딜레이의 크기 Td는 상기 n번째 미점유 구간의 길이 T2(n)과 같다. 이때, 상기 n번째 미점유 구간의 길이 T2(n)이 딜레이의 최소값과 동일하거나 더 작으면, 다음 점유 구간의 길이는 최대 길이로 설정된다. 이를 수식으로 표현하면 하기 <수학식 3>과 같다.
Figure 112015036313680-pat00003
상기 <수학식 3>에서, 상기 T1(n+1)은 n+1번째 점유 구간의 길이, 상기 TCOTmax는 최대 길이, 상기 Td는 딜레이의 크기, 상기 T2(n)은 n번째 미점유 구간의 길이, 상기 Td _ min은 딜레이의 최소값을 의미한다.
n+1번째 점유 구간이 종료된 후, n+1번째 미점유 구간이 시작된다. 이때, 상기 제1시스템 301은 경쟁에 패배한다. n+1번째 미점유 구간을 포함한 다수의 미점유 구간들 동안 적어도 1회 경쟁에서 패배한 후, 상기 제1시스템 301은 경쟁에서 승리한다. 이에 따라, 상기 n+1번째 점유 구간 및 n+2번째 점유 구간 간 딜레이의 크기 Td는 상기 n+1번째 미점유 구간의 길이 T2(n+1)보다 크다. 이때, 상기 딜레이의 크기 Td가 딜레이의 최대값과 동일하거나 더 크면, 다음 점유 구간의 길이는 최소 길이로 설정된다. 이를 수식으로 표현하면 하기 <수학식 4>와 같다.
Figure 112015036313680-pat00004
상기 <수학식 4>에서, 상기 T1(n+2)은 n+2번째 점유 구간의 길이, 상기 TCOTmin는 최소 길이, 상기 Td는 딜레이의 크기, 상기 Td _ max은 딜레이의 최대값을 의미한다.
만일, 상기 딜레이의 크기가 상기 딜레이의 최소값보다 크고, 상기 딜레이의 최대 값보다 작으면, 다음 점유 구간의 길이는 상기 딜레이의 크기에 기초하여 최대 길이 및 최소 길이 범위 내에서 결정될 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 하기 <수학식 5>와 같다.
Figure 112015036313680-pat00005
상기 <수학식 5>에서, 상기 T1(n+1)은 다음 점유 구간의 길이, 상기 TCOT _ max은 점유 구간에 대한 최대 길이, f(Td)는 딜레이의 크기에 기초하여 결정되는 딜레이 가중치 인자(delay weighting factor), 상기 Td는 딜레이의 크기, 상기 Td _ min은 딜레이의 최소값, 상기 Td _ max은 딜레이의 최대값을 의미한다. 상기 딜레이 가중치 인자는 점유 구간의 길이를 상기 최소 길이 및 상기 최대 길이 사이의 값으로 조절한다. 상기 딜레이 가중치 인자는 상기 딜레이의 크기가 클수록 작아지는 특성을 가질 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 딜레이 측정에 따라 점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 14는 상기 도 13과 같은 점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 14를 참고하면, 상기 기지국은 1401단계에서 딜레이를 결정한다. 상기 딜레이는 2개의 점유 구간들 간 간격으로서, 최근의 점유 구간이 종료한 시점부터 다음 점유 구간이 시작하는 시점 간 간격을 의미한다. 따라서, 상기 기지국이 경쟁에 승리함으로써 새로운 점유 구간이 개시되면, 상기 딜레이가 결정될 수 있다. 경쟁에서 패배하는 횟수가 많을수록, 상기 딜레이의 크기는 크다.
이후, 상기 기지국은 1403단계로 진행하여 상기 딜레이에 기초하여 점유 구간을 설정한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 딜레이의 크기에 기초하여 상기 점유 구간의 길이를 결정한다. 구체적으로, 상기 딜레이의 크기가 최대값 이상이면, 상기 기지국은 상기 점유 구간의 길이를 최대 길이로 결정한다. 또는, 상기 딜레이의 크기가 최소값 이하이면, 상기 기지국은 상기 점유 구간의 길이를 최소 길이로 결정한다. 또는, 상기 딜레이의 크기가 최대값 미만, 최소값 초과이면, 상기 기지국은 상기 딜레이의 크기에 대응하는 가중치를 결정하고, 상기 가중치에 따라 상기 점유 구간의 길이를 결정한다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 딜레이 측정에 따라 점유 구간을 조절하는 다른 절차를 도시한다. 상기 도 15는 상기 도 13과 같은 점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 15를 참고하면, 상기 기지국은 1501단계에서 딜레이에 대한 최대값 및 최소값을 설정한다. 이어, 상기 기지국은 1503단계로 진행하여 딜레이를 측정한다. 이후, 상기 기지국은 1505단계로 진행하여 상기 최소값과 상기 딜레이의 크기를 비교한다. 만일, 상기 딜레이의 크기가 상기 최소값보다 작거나 같은 경우, 상기 기지국은 1507단계로 진행하여 다음 점유 구간의 길이를 최대 길이로 설정한다. 반면, 상기 딜레이의 크기가 상기 최소값보다 큰 경우, 상기 기지국은 1509단계로 진행하여 상기 측정된 딜레이의 크기와 상기 최대값을 비교한다. 만일, 상기 딜레이의 크기가 상기 최대값보다 크거나 같은 경우, 상기 기지국은 1511단계로 진행하여 다음 점유 구간의 길이를 최소 길이로 설정한다. 반면, 상기 딜레이의 크기가 상기 최대값보다 작은 경우, 상기 기지국은 1513단계로 진행하여 다음 점유 구간의 길이를 딜레이 가중치 인자에 기초하여 설정한다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유 시도 횟수에 따른 점유 구간의 조절의 예를 도시한다. 이하 설명의 편의를 위해, 상기 제1시스템 301이 신호를 측정하고, 점유 구간을 조절하는 것으로 설명되나, 상기 신호 측정 및 점유 구간의 조절은, 상기 제1시스템 301에 속한 장치에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 기지국 110 또는 상기 기지국 110과 다른 제어 노드를 포함할 수 있다.
상기 도 16을 참고하면, 상기 제1시스템 301은 미점유 구간에서 CCA 슬롯 단위로 에너지 검출을 수행한다. 특정 기준 값 이상의 신호가 측정되면, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302이 처리할 트래픽을 가지며, 상기 트래픽이 처리될 때까지 지속적으로 채널 점유를 시도할 것이라고 예측할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302의 채널 부하 상태에 대한 간접적인 정보를 이용하여 점유 구간을 적응적(adaptively)으로 조절할 수 있다. 여기서, 상기 채널 부하에 상태에 대한 간접적 정보는 상기 제2시스템 302의 신호 크기 및 상기 특정 기준 값의 비교 결과 및 상기 제2시스템 302이 트래픽 처리를 위해 지속적으로 진입을 시도한 횟수를 포함한다.
상기 제2시스템 302의 채널의 부하 상태가 높으면 현재 송신할 트래픽이 많다는 것이 예상되므로, 상기 제1시스템 301은 상기 점유 구간의 길이를 감소시킨다. 이로 인해, 상기 제2시스템 302로 트래픽을 처리할 수 있도록 기회가 더 제공된다. 반대로, 상기 제2시스템 302의 부하 상태가 낮다면, 이는 상기 제2시스템 302이 현재 송신할 트래픽이 적다는 것을 의미하므로, 상기 제1시스템 301은 점유 구간의 길이를 증가시킨다. 이로 인해, 상기 제1시스템 301의 트래픽이 빠르게 처리될 수 있는 환경이 제공된다.
이때, 상기 제2시스템의 지속적인 채널 점유로 인해, 일정 횟수 이상 상기 제1시스템 301의 점유 구간 길이가 최소 길이로 유지될 수 있다. 이 경우, 상기 제1시스템 301은 최소 길이의 점유 구간을 통해 하향링크 전송을 수행하므로, 아직 처리가 끝나지 않은 잔존 트래픽이 존재할 수 있다. 즉, 현재 채널의 부하 상태가 높다면, 상기 제1시스템 301이 송신할 트래픽이 있음에도 불구하고 상기 점유 구간의 길이가 최소 길이를 가지며, 이에 따라 잔존 트래픽이 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 이는 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 간 불공정을 초래한다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 제1시스템 301은 상기 점유 구간의 길이를 잔존 트래픽의 양에 따라 증가시키고, 잔존 트래픽이 처리될 때까지 상기 점유 구간의 증가된 길이를 유지할 수 있다.
즉, 미리 정의된 횟수 이상 상기 점유 구간의 길이가 최소 길이로 유지되면, 상기 제1시스템은 상기 잔존 트래픽의 양에 따라 상기 점유 구간의 길이를 증가시킨다. 구체적으로, 상기 제1시스템 301은 잔존 트래픽의 양에 기초하여 변화량을 결정하고, 상기 최소 길이에 변화량을 더한 길이를 다음 점유 구간의 길이로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 변화량은 상기 잔존 트래픽의 양에 비례할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 16을 참고하면, 상기 제1시스템 301은 n번째 내지 n+n1-1번째 점유 구간들에서, 점유 구간의 최소 길이를 유지한다. 즉, 상기 제1시스템 301은 n1회 만큼 최소 길이의 점유 구간을 유지한다. 이에 따라, n+n1번째 점유 구간의 길이는 하기 <수학식 6>과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112015036313680-pat00006
상기 <수학식 6>에서, T1(n+n1)은 n+n1번째 점유 구간의 길이, TCOTmin은 점유 구간의 최소 길이, △(delta)는 점유 구간의 길이에 대한 변화량을 의미한다.
일단 상기 점유 구간의 길이가 증가하면, 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 활동이 감지되더라도, 상기 제1시스템 301은 증가된 점유 구간의 길이를 잔존한 트래픽을 모두 처리할 때까지 유지할 수 있다. 반대로, 상기 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 활동이 감지되지 아니하는 경우, 상기 제1시스템 301은 상기 제2시스템 302가 현재 처리할 트래픽이 없다고 판단하고, 상기 제2시스템 302의 부하 상태가 낮다고 예측할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1시스템 301은 점유 구간의 길이를 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 점유 구간의 길이는 상기 도 10에 도시된 실시 예에 따라 증가될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1시스템 301에게 잔존 트래픽을 처리될 수 있는 환경이 제공되며, 상기 제1시스템 301 및 상기 제2시스템 간의 채널 공유의 불공정이 해소될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유 시도 횟수에 따른 점유 구간의 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 17은 상기 도 16과 같은 점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 17을 참고하면, 상기 기지국은 1701단계에서 미점유 구간 동안 다른 시스템(예: 상기 제2시스템 302)의 신호가 감지되는지 판단한다. 상기 다른 시스템의 신호 감지 여부는 에너지 검출을 통해 판단될 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 일정 시간 동안 수신되는 신호들의 세기의 평균을 산출하고, 상기 평균을 임계치와 비교함으로써, 상기 다른 시스템의 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
만일, 상기 다른 시스템의 신호가 감지되지 아니하면, 상기 기지국은 1703단계로 진행하여 점유 구간의 길이를 증가시킨다. 상기 신호의 감지 여부는 상기 다른 시스템의 부하를 간접적으로 나타내는 정보이다. 따라서, 상기 신호가 감지됨은 상기 다른 시스템의 부하량이 상대적으로 적음으로 해석될 수 있으므로, 상기 기지국은, 상기 제1시스템 301이 채널 점유의 기회를 더 가질 수 있도록, 상기 점유 구간의 길이를 줄인다.
반면, 상기 다른 시스템의 신호가 감지되면, 상기 기지국은 1705단계에서 최소 길이의 점유 구간이 임계 횟수 이상 유지되었는지 판단한다. 상기 점유 구간의 길이는 다른 시스템의 채널 점유에 따라 최소 길이로 설정될 수 있다. 이때, 상기 기지국은 상기 임계 횟수 만큼 연속적으로 상기 점유 구간의 길이가 상기 최소 길이로 설정되는지 판단한다.
만일, 상기 최소 길이의 점유 구간이 임계 횟수 이상 유지되지 아니하였으면, 상기 기지국은 1707단계로 진행하여 점유 구간의 길이를 감소시키거나 또는 최소 길이를 유지한다. 즉, 상기 점유 구간이 현재 최소 길이가 아니라면, 상기 기지국은 상기 점유 구간의 길이를 감소시킨다. 이때, 감소량은 현재 점유 구간의 길이에 따라 달라질 수 있다. 반면, 상기 점유 구간이 현재 최소 길이이면, 상기 기지국은 상기 점유 구간의 길이를 유지한다.
반면, 상기 최소 길이의 점유 구간이 임계 횟수 이상 유지되었으면, 상기 기지국은 1709단계로 진행하여 잔존 트래픽에 기초하여 점유 구간에 대한 변화량을 설정한다. 여기서, 상기 잔존 트래픽은, 상기 기지국이 속한 시스템이 상기 다른 시스템과 채널을 공유함에 있어서, 상기 다른 시스템의 채널 점유로 인해 처리되지 못한 트래픽을 포함한다.
이어, 상기 기지국은 1711단계로 진행하여 상기 최소 길이에 상기 변화량을추가한 값을 상기 점유 구간의 길이로 설정한다. 즉, 상기 기지국은 잔존 트래픽의 처리를 위해 상기 점유 구간의 길이를 증가시키며, 이때 증가량은 상기 잔존 트래픽에 기초하여 결정된다. 상기 도 17에 도시되지 아니하였으나, 상기 잔존 트래픽에 기초하여 증가된 점유 구간의 길이는, 상기 잔존 트래픽의 처리가 완료될 때 까지 유지될 수 있다. 즉, 상기 잔존 트래픽에 기초하여 결정된 점유 구간의 길이는, 다른 시스템의 채널 점유와 무관하게 유지될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따른 미점유 구간의 조절을 도시한다. 여기서, 상기 다른 시스템은 상기 제2시스템 302을 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 상기 제1시스템 301이 신호를 측정하고, 점유 구간을 조절하는 것으로 설명되나, 상기 신호 측정 및 점유 구간의 조절은 상기 제1시스템 301에 속한 장치에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 기지국 110 또는 상기 기지국 110과 다른 제어 노드를 포함할 수 있다.
상기 도 18을 참고하면, 상기 제1시스템 301은 미점유 구간들에서 에너지 검출을 수행하여 채널이 사용 중인지 미사용 중 인지 판단한다. 이때, 본 실시 예의 경우, 상기 미점유 구간은 짧은(short) 미점유 구간 및 긴(long) 미점유 구간으로 구분된다. 상기 짧은 미점유 구간은 '제1종(first type) 미점유 구간'으로, 상기 긴 미점유 구간은 '제2종(second type) 미점유 구간'으로 지칭될 수 있다. 적어도 하나의 짧은 미점유 구간 및 하나의 긴 미점유 구간이 하나의 인터벌(interval)을 구성하며, 상기 인터벌은 '아이들 시간 제어 인터벌(idle time control interval)'로 지칭될 수 있다. 여기서, 각 인터벌에 포함되는 짧은 미점유 구간의 개수는 이전 인터벌에서의 다른 시스템에 대한 신호 감지 결과에 따라 달리질 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1시스템 301은 인터벌에 포함되어 있는 짧은 미점유 구간과 긴 미점유 구간에서 다른 시스템의 채널의 사용 여부를 판단하고, 판단된 채널의 정보에 기초하여 채널의 간섭 상황을 간접적으로 측정한다. 이때, 상기 짧은 미점유 구간에서 신호가 감지된다면, 현재 처리할 트래픽이 있는 다른 시스템의 미점유 구간이 상기 짧은 미점유 구간에 비해 작아서 상기 다른 시스템이 채널 점유에 성공하였음이 판단될 수 있다. 이는, 간접적으로, 현재 채널의 간섭 상황이 심각하지 아니함으로 인해, 상기 다른 시스템에서 급격하게 미점유 구간이 증가하는 현상이 발생하지 않았음을 예상하게 한다. 반대로, 상기 긴 미점유 구간에서 신호가 감지된다면, 현재 처리할 트래픽이 있는 다른 시스템의 미점유 구간이 짧은 미점유 구간에 대비하여 큰 상황임이 판단될 수 있다. 이는 현재 채널의 간섭 상황이 심각하여 다른 시스템에서 급격하게 미점유 구간이 증가하는 현상이 발생하였음을 예상하게 한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1시스템은 상술한 채널의 간섭 상황에 대한 간접적인 정보를 이용하여 하나의 인터벌 내에서 짧은 미점유 구간 및 긴 미점유 구간의 비율을 적응적으로 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 짧은 미점유 구간의 개수는 하기 <표 1>과 같이 조절될 수 있다.
Figure 112015036313680-pat00007
상기 <표 1>은 짧은 미점유 구간 및 긴 미점유 구간으로부터 측정된 간접적인 채널의 간섭 정보를 이용하여 채널 미점유 구간을 적응적으로 조절하는 방법의 실시 예를 나타내는 수식들을 나타낸다. 상기 <표 1>에서, Ns(n)은 n번째 인터벌에 포함된 짧은 미점유 구간의 개수를, Ns(n+1)은 n+1번째 인터벌에 포함된 짧은 미점유 구간의 개수를 의미한다. 상기 <표 1>을 참고하면, 짧은 미점유 구간에서 신호가 감지된 경우, 다음 인터벌에서 짧은 미점유 구간의 개수가 1 증가한다. 반면, 긴 미점유 구간에서 신호가 감지된 경우, 다음 인터벌에서 짧은 미점유 구간의 개수가 1 감소한다. 또한, 신호가 감지되지 아니한 경우, 다음 인터벌에서 짧은 미점유 구간의 개수는 변화하지 아니한다.
상기 도 18을 참고하면, 상기 제1시스템 301은 하나의 짧은 미점유 구간 및 하나의 긴 미점유 구간을 조합함으로써, n번째 인터벌 1801을 구성한다. 즉, 상기 n번째 인터벌의 경우, 긴 미점유 구간 및 짧은 미점유 구간의 비율이 1:1이다. 상기 n번째 인터벌 1801 내의 짧은 미점유 구간에서 다른 시스템의 신호가 감지되며, 이에 따라, n+1번째 인터벌 1803에서 짧은 미점유 구간의 개수가 증가한다. 이후, n+1번째 인터벌 1803 내의 긴 미점유 구간에서 다른 시스템의 신호가 감지되며, 이에 따라, n+2번째 인터벌 1805에서 짧은 미점유 구간의 개수가 감소한다.
예를 들어, 상기 제1시스템 301을 LTE-U 시스템으로, 상기 제2시스템 302을 Wi-Fi 시스템이라 가정하면, 상기 도 18의 예시는 다음과 같이 설명될 수 있다. 상기 LTE-U 시스템 및 상기 Wi-Fi 시스템이 하나의 채널을 공유하고 있고, 상기 두 시스템간의 채널 간섭 상황이 큰 경우, Wi-Fi 시스템의 백오프 윈도우(back-off window)는 지수적 백오프 윈도우(exponential back-off)로 동작하여 LTE-U 시스템의 백오프 윈도우(back-off window)보다 상대적으로 그 크기가 크게 형성되므로, 서로 간 공정한 채널 점유가 일어나지 않게 되는 상황에서 상기 LTE-U 시스템의 기지국은 긴 미점유 구간의 비중을 높여 Wi-Fi 시스템과 공정한 채널 점유가 이루어지게 한다. 반대로, 채널의 간섭상황이 적은 경우, Wi-Fi 시스템의 지수적 백오프 윈도우(exponential back-off) 동작이 발생하지 않아, Wi-Fi 시스템의 백오프 윈도우(back-off window)의 크기가 LTE-U 시스템과 유사한 수준에 머무를 것이다. 따라서, 상기 LTE-U 시스템의 기지국은 상기 Wi-Fi 시스템과의 채널 공유가 서로 공정하게 이루어지고 있음을 예측하고, 짧은 미점유 구간의 비중을 높여, 채널 미점유 구간을 감소시켜 점유 구간의 비중을 증가시킬 수 있다.
상기 도 18을 참고하여 설명한 실시 예에서, 미점유 구간들은 짧은 미점유 구간 및 긴 미점유 구간 등 2가지의 형태들로 분류된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 미점유 구간들은 3개 이상의 형태들로 구분될 수 있다. 이 경우, 상기 3개 이상의 형태들은 서로 다른 길이의 미점유 구간들을 지시하도록 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 미점유 구간들은 제1길이의 미점유 구간, 제2길이의 미점유 구간, 제3길이의 미점유 구간 등으로 분류될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 채널 점유에 따라 미점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 15는 상기 도 18과 같은 미점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다
상기 도 19을 참고하면, 상기 기지국은 1901단계에서 짧은 미점유 구간인지 판단한다. 상기 기지국은 적어도 하나의 짧은 미점유 구간 및 하나의 긴 미점유 구간을 하나의 인터벌로 정의하고, 상기 적어도 하나의 짧은 미점유 구간 및 상기 하나의 긴 미점유 구간 동안 다른 시스템의 신호에 대한 검출을 시도한다. 이때, 상기 기지국은 현재 도래한 미점유 구간이 짧은 미점유 구간인지 또는 긴 미점유 구간인지 판단한다.
상기 짧은 미점유 구간이면, 상기 기지국은 1903단계로 진행하여 간섭량이 임계치를 초과하는지 판단한다. 상기 간섭량은 상기 제2시스템 302에 대한 에너지 검출을 통해 판단될 수 있다. 상기 간섭량은 상기 제2시스템 302에 대한 신호 세기의 합 또는 평균을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 간섭량이 상기 임계치를 초과함은 상기 제2시스템 302가 채널을 점유하고 있음을 의미한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 짧은 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지되는지 판단한다.
상기 짧은 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지될 경우, 상기 기지국은 1907단계로 진행하여 다음 인터벌에 포함될 짧은 미점유 구간의 개수를 현재 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수보다 많도록 설정한다. 예를 들어, 다음 인터벌에 포함될 짧은 미점유 구간의 개수는 현재 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수보다 하나(1) 많을 수 있다. 반면, 상기 짧은 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지되지 아니한 경우, 상기 기지국은 1905단계로 진행하여 다음 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수를 현재 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수와 동일하게 설정한다. 즉, 상기 상기 미점유 구간의 개수가 유지된다.
상기 1901단계에서, 상기 짧은 미점유 구간이 아니면, 다시 말해, 긴 미점유 구간이면, 상기 기지국은 1909단계로 진행하여 간섭량이 임계치를 초과하는지 판단한다. 상기 간섭량은 상기 제2시스템 302에 대한 에너지 검출을 통해 판단될 수 있다. 상기 간섭량은 상기 제2시스템 302에 대한 신호 세기의 합 또는 평균을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 간섭량이 상기 임계치를 초과함은 상기 제2시스템 302가 채널을 점유하고 있음을 의미한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 긴 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지되는지 판단한다.
상기 짧은 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지되지 아니한 경우, 상기 기지국은 1911단계로 진행하여 다음 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수를 현재 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수와 동일하게 설정한다. 즉, 상기 상기 미점유 구간의 개수가 유지된다. 반면, 상기 긴 미점유 구간에서 상기 제2시스템 302의 신호가 감지될 경우, 상기 기지국은 1913단계로 진행하여 다음 인터벌에 포함될 짧은 미점유 구간의 개수를 현재 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수보다 적도록 설정한다. 예를 들어, 다음 인터벌에 포함될 짧은 미점유 구간의 개수는 현재 인터벌의 짧은 미점유 구간의 개수보다 하나(1) 적을 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드(hidden node)가 존재하는 환경을 도시한다. 상기 도 20은 상기 제1시스템 301에 속한 상기 기지국 110의 셀 및 상기 제2시스템 302에 속한 노드들 2010, 2020, 2030, 2040의 셀들을 예시한다.
상기 도 20을 참고하면, 상기 기지국 110의 커버리지 내에 단말 120-1, 단말 120-2, 단말 120-3, 단말 120-4, 단말 120-5가 위치한다. 동시에, 상기 단말 120-1은 노드 2010의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-2는 상기 노드 2010 및 상기 노드 2030의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-3는 상기 노드 2020의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-4는 상기 노드 2040의 커버리지 내에도 위치하며, 상기 단말 120-5는 상기 노드 2030 및 상기 노드 2040의 커버리지 내에도 위치한다. 이에 따라, 상기 단말 120-1은 상기 노드 2010의 신호를, 상기 단말 120-2는 상기 노드 2010 및 상기 노드 2030의 신호를, 상기 단말 120-3는 상기 노드 2020의 신호를, 상기 단말 120-4는 상기 노드 2040의 신호를, 상기 단말 120-5는 상기 노드 2030 및 상기 노드 2040의 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 상기 기지국 110은 상기 노드들 2020, 2030, 2040의 커버리지 밖에 위치하므로, 상기 노드들 2020, 2030, 2040의 신호를 검출할 수 없다. 즉, 상기 노드들 2020, 2030, 2040은 상기 기지국 110에게 '히든 노드'로 작용한다. 즉, 히든 노드는 해당 기지국에 접속한 단말에게 간섭을 주지만, 해당 기지국에서 직접 인지할 수 없는 다른 노드를 의미한다.
상기 노드들 2020, 2030, 2040은 상기 단말들 120-1 내지 120-5에 간섭을 주며, 동시에, 상기 단말들 120-1 내지 120-5 또한 상기 노드들 2020, 2030, 2040로 간섭을 줄 수 있다. 따라서, 상기 기지국 110이 점유 구간 동안 상기 단말들 120-1 내지 120-5과 통신을 수행하면, 상기 노드들 2020, 2030, 2040이 간섭을 받을 수 있다. 따라서, 상기 제1시스템 301의 점유 구간 또는 미점유 구간을 조절함에 있어서, 노드들 2020, 2030, 2040의 동작 상태가 고려됨이 바람직하다. 하지만, 상기 기지국 110은 상기 노드들 2020, 2030, 2040을 직접 인식할 수 없다. 따라서, 상기 기지국 110은 상기 단말들 120-1 내지 120-5로부터 피드백되는 채널 품질 정보에 기초하여 상기 노드들 2020, 2030, 2040의 상태를 추측한다.
구체적으로, 상기 기지국 110은 점유 구간 동안 상기 단말들 120-1 내지 120-5로부터 비허가 대역에 대한 채널 품질 정보를 수신한다. 즉, 상기 기지국 110은 상기 비허가 대역을 사용하는 상기 단말들 120-1 내지 120-5로부터 채널 간섭을 나타내는 정보를 수신한다. 이때, 상기 단말들 120-1 내지 120-5은 상기 비허가 대역에 대한 채널 품질 정보를 허가 대역을 통해 송신할 수 있다. 상기 채널 품질 정보는 상기 기지국 110의 신호에 대한 다른 간섭 및 잡음 신호의 비율을 나타내며, SINR(signal to noise and interference ratio), CINR(carrier to noise and interference ratio) 등을 포함할 수 있다. 상기 채널 품질 정보에 기초하여, 상기 기지국 110은 상기 제2시스템 302에 속한 노드들 2010, 2020, 2030, 2040에 대한 상대적 채널 내 간섭 레벨(co-channel interference level)을 추정할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국 110은 상기 단말들 120-1 내지 120-5에 의해 측정된 상기 채널 간섭에 대한 정보에 기초하여 미점유 구간의 크기를 적응적으로 제어할 수 있다.
상기 채널 품질 정보에 확인되는 간섭 레벨이 클 경우, 이는 채널 내 간섭이 큰 높은 간섭(high interference) 상태임을 의미한다. 반대로, 상기 간섭 레젤이 작을 경우, 이는 채널 내 간섭이 낮은 간섭(low interference) 상태임을 의미한다. 즉, 상기 미점유 구간의 길이는 상기 간섭 레벨에 대한 함수로 정의될 수 있다. 예를 들어, 따라서, 간섭이 높을수록, 미점유 구간의 길이는 커질 수 있다. 구체적으로, 미점유 구간의 길이는 하기 <수학식 6>과 같이 조절될 수 있다. 하기 <수학식 6>은 채널 품질 정보로서 SINR이 사용된 경우를 예시한다.
Figure 112015036313680-pat00008
상기 <수학식 7>에서, 상기 T2(n+1)은 다음 미점유 구간의 길이를, 상기 TCCA는 1개의 CCA 슬롯의 길이를, SINR은 채널 품질을, i는 단말의 인덱스를, β는 가중치를 의미한다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 간섭 정보에 따라 미점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 21은 상기 도 20과 같은 미점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다.
상기 도 21를 참고하면, 상기 기지국은 2101단계에서 적어도 하나의 단말들로부터 채널 품질 정보를 수신한다. 상기 채널 품질 정보는 다른 시스템과 공유하는 대역에 대한 채널 품질 정보이다. 상기 기지국은 상기 채널 품질 정보를 통해 상기 대역에 대한 간섭 레벨을 판단할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 2103단계로 진행하여, 상기 채널 품질 정보에 기초하여 미점유 구간을 설정한다. 다시 말해, 상기 기지국은 상기 대역에 대한 간섭 레벨에 기초하여 상기 미점유 구간의 길이를 결정한다. 예를 들어, 상기 기지국은, 간섭이 높을수록, 미점유 구간의 길이를 크게 설정할 수 있다. 구체적으로, 상기 미점유 구간의 길이는 상기 <수학식 7>과 같이 조절될 수 있다.
도 22는 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드 가 존재하는 환경을 도시한다. 상기 도 22는 상기 제1시스템 301에 속한 상기 기지국 110의 셀 및 상기 제2시스템 302에 속한 노드들 2210, 2220, 2230, 2240의 셀들을 예시한다.
상기 도 22를 참고하면, 상기 기지국 110의 커버리지 내에 단말 120-1, 단말 120-2, 단말 120-3 및 단말 120-4가 위치한다. 동시에, 상기 단말 120-1은 노드A 2210의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-2는 상기 노드A 2210 및 상기 노드C 2230의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-3는 상기 노드B 2220의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-4는 상기 노드C 2030의 커버리지 내에도 위치한다. 이에 따라, 상기 단말 120-1은 상기 노드A 2210의 신호를, 상기 단말 120-2는 상기 노드A 2210 및 상기 노드C 2240의 신호를, 상기 단말 120-3는 상기 노드B 2220의 신호를, 상기 단말 120-4는 상기 노드D 2040의 신호를, 상기 단말 120-5는 상기 노드C 2240 및 상기 노드D 2040의 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 상기 기지국 110은 상기 노드들 2220, 2230, 2240의 커버리지 밖에 위치하므로, 상기 노드들 2220, 2240의 신호를 검출할 수 없다. 즉, 상기 노드들 2220, 2240은 상기 기지국 110에게 '히든 노드'로 작용한다. 즉, 히든 노드는 해당 기지국에 접속한 단말에게 간섭을 주지만, 해당 기지국에서 직접 인지할 수 없는 다른 노드를 의미한다.
상기 도 22와 같은 상황에서, 상기 기지국 110은 상기 제2시스템 302에 속한 적어도 하나의 노드에 대한 프리앰블의 검출을 시도한다. 또한, 상기 단말들 120-1 내지 120-4는 상기 제2시스템 302에 속한 적어도 하나의 노드에 대한 프리앰블을 검출할 수 있다. 이에 따라, 상기 기지국 110 및 상기 단말들 120-1 내지 120-4 각각은 프리앰블이 수신됨을 그리고 어느 노드에 의해 송신된 프리앰블인지를 구분할 수 있다. 이에 따라, 검출에 성공된 프리앰블들에 기초하여 하기 <표 2>와 같은 정보가 생성될 수 있다.
단말 측정 기지국 측정
노드A ○ ×
노드B ○ ○
노드C ○ ○
노드D ○ ×
상기 <표 2>에서 '○'은 프리앰블 검출에 성공함을 의미한다. 상기 단말들 120-1 내지 120-4 중 적어도 하나 및 상기 기지국 110 모두에 의해 검출된 프리앰블을 송신한 노드는 히든 노드가 아니라고 판단될 수 있다. 반면, 상기 단말들 120-1 내지 120-4 중 적어도 하나에 의해서만 검출된 프리앰블을 송신한 노드(예: 노드A 2210, 노드D 2230)는 히든 노드라고 판단될 수 있다. 기지국 또는 노드가 새로이 설치되거나, 이동되는 현상은 자주 발생하지 아니하므로, 상기 <표 2>와 같은 정보는 비교적 장기간 사용 가능하다.
상술한 바와 같이 히든 노드가 파악된 경우, 상기 제2시스템 302의 노드들 중 하나가 하향링크 전송 중이라면, 상기 단말들 120-1 내지 120-4 중 적어도 하나는 상기 <표 2>와 같은 정보에 기초하여 파악된 히든 노드 정보를 이용하여 상기 제1시스템 301의 미점유 구간 동안 하향링크 전송 중인 노드를 식별하고, 상기 기지국 110으로 보고할 수 있다. 상기 히든 노드들의 집합을 A, 히든 노드가 아닌 노드들의 집합을 B라 하면, 상기 기지국 110은, 상기 단말들 120-1 내지 120-4 중 적어도 하나로부터 보고된 정보에 기초하여, 현재 집합 A 및 집합 B에서 하향링크 전송 중인 노드가 몇 개인지 판단할 수 있다. 예를 들어, 하기 <표 3>과 같이 노드들의 상태가 판단될 수 있다.
집합 상태
노드A A ○
노드B B ×
노드C B ○
노드D A ○
상기 집합 B에서 전송 중인 노드의 개수가 많다면, 현재 채널의 트래픽 부하 가 높음이 추측될 볼 수 있다. 반면, 상기 집합 B에서 전송 중인 노드의 개수가 적다면, 현재 채널의 트래픽 부하가 낮음이 추측될 수 있다. 집합 A에서 전송 중인 노드의 개수가 많다면, 상기 기지국 110이 하향링크 전송을 시작했을 때, 상기 기지국 110을 히든 노드로 여기는 상기 제2시스템 302의 노드가 존재할 것이 예상될 수 있다. 이는 상기 기지국 110에 의해 히든 노드 문제를 겪은 상기 제2시스템 302의 노드들이 지수적 벡오프(exponential beack-off)를 수행하게 하며, 결과적으로, 시스템 전체적으로 트래픽을 처리하기 위한 소요 시간을 증가시키고, 채널의 부하 상태를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따라, 히든 노드로 판단되는 상기 제2시스템 302의 노드들 및 그외 노드들의 활동 상태에 기초하여, 상기 기지국 110은 상기 제1시스템 302의 점유 구간을 적응적으로 조절할 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국 110은 직접적으로 채널의 트래픽 부하에 영향을 주는 집합 B에 대한 정보, 간접적으로 채널의 트래픽 부하에 영향을 주는 집합 A에 대한 정보를 이용하여 상기 점유 구간의 길이를 적응적으로 조절할 수 있다. 집합 B에서 현재 전송 중인 노드의 개수가 많다면, 상기 노드의 개수에 비례하여 현재 채널의 트래픽 부하 상태가 결정될 수 있다. 따라서, 상기 기지국 110은 집합 B에서 현재 전송 중인 노드의 개수에 기초하여 상기 점유 구간의 길이를 결정한다. 이때, 상기 점유 구간의 길이는 상기 집합 B에서 전송 중인 노드의 개수에 비례할 수 있다. 한편, 집합 A에서 현재 전송 중인 노드에게, 상기 기지국 110의 활동은 간접적으로 채널의 트래픽 부하의 측면에서 영향을 줄 수 있으므로, 상기 기지국 110은 상기 집합 A에서 전송 중인 노드의 개수에 기초하여 상기 점유 구간의 길이를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 점유 구간의 길이는 하기 <수학식 8>과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112015036313680-pat00009
상기 <수학식 8>에서, T1(n+1)은 다음 점유 구간의 길이, TCOTmax는 점유 구간의 최대 길이, n2는 히든 노드가 아닌 노드들 중 전송 중인 노드의 개수, n3은 히든 노드들 중 전송 중인 노드의 개수를 의미한다.
상기 <수학식 8>에 따르면, 상기 점유 구간의 길이는 히든 노드가 아닌 노드들, 즉, 집합 B 중 전송 중인 노드의 개수의 증가에 따라 줄어든다. 상기 집합 A에 속한 노드들의 활동은 상기 점유 구간의 길이를 고정된 양으로 감소시킬 뿐, 전송 중인 노드의 개수에 따라 감소량이 달라지지는 아니한다. 히든 노드들은 직접적인 영향을 주지 아니하기 때문이다. 상기 <수학식 8>에 따르면, 상기 <표 3>과 같은 경우, 상기 다음 점유 구간의 길이
Figure 112015036313680-pat00010
이다.
상술한 바와 같이, 상기 제2시스템 302의 노드들의 종류(예: 히든 노드인지 여부) 및 활동 상태에 기초하여 점유 구간의 길이가 조절될 수 있다. 동시에, 미점유 구간의 길이가 조절될 수 있다. 이때, 상기 미점유 구간의 길이는 상기 도 18을 참고하여 설명한 실시 예에 따라 조절될 수 있다. 이 경우, 프리앰블 검출을 통해 미점유 구간 채널에 진입한 상기 제2시스템 302의 노드 개수가 확인될 수 있다. 따라서, 상기 기지국 110은 집합 B에서 전송 중인 적어도 하나의 노드 중 짧은 미점유 구간에서 진입한 노드의 개수 및 긴 미점유 구간에서 진입한 노드의 개수를 확인하고, 개수의 비율에 기초하여 상기 짧은 미점유 구간 및 상기 긴 미점유 구간의 비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 <표 3>의 경우, n2=1, n3=2이므로, Ns(n+1)=Ns(n)-1로 설정될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다른 시스템의 활동 중인 노드들의 개수에 따라 점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 23는 상기 도 23과 같은 점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다
상기 도 23을 참고하면, 상기 기지국은 2301단계에서 다른 시스템(예: 상기 제2시스템 302)에 속한 적어도 하나의 노드로부터의 프리앰블에 대한 검출을 시도한다. 상기 프리앰블은 해당 노드의 식별 정보를 포함하며, 상기 프리앰블을 통해, 상기 기지국 110은 상기 적어도 하나의 노드의 존재 및 식별 정보를 확인할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 노드의 프리앰블이 검출되거나, 또는, 어떠한 프리앰블도 검출되지 아니할 수 있다.
이어, 상기 기지국은 2302단계로 진행하여 적어도 하나의 단말로부터 상기 제2시스템 302에 대한 프리앰블 검출 결과를 나타내는 정보를 수신한다. 상기 정보는 상기 적어도 하나의 단말에 의해 검출된 상기 제2시스템 302의 노드의 프리앰블을 송신한 적어도 하나의 노드의 식별 정보를 포함한다. 이때, 상기 정보는 적어도 하나의 노드의 식별 정보를 포함하거나, 또는, 어떠한 프리앰블도 검출되지 아니하였음을 알리는 값을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 2305단계로 진행하여 히든 노드를 식별한다. 다시 말해, 상기 기지국은 히든 노드가 존재하는지 여부 및 히든 노드의 개수를 판단한다. 구체적으로, 상기 기지국은 직접 검출하지 못했지만, 단말에 의해 검출되었다고 보고된 프리앰블을 송신한 노드를 히든 노드로 판단한다. 이에 따라, 상기 <표 2>와 같은 식별 결과가 얻어질 수 있다.
이후, 상기 기지국은 2307단계로 활동 중인 노드들의 개수에 기초하여 점유 구간의 크기를 조절한다. 이때, 상기 활동 중인 노드들의 개수는 히든 노드 및 비-히든 노드(non-hidden node)로 구분되어 사용된다. 즉, 상기 기지국은 활동 중인, 다시 말해, 전송 중인 히든 노드 개수 및 전송 중인 비-히든 노드 개수에 기초하여 상기 점유 구간의 크기를 조절한다. 구체적으로, 상기 기지국은 상기 활동 중인 비-히든 노드의 개수가 클수록 상기 점유 구간의 길이를 짧게 설정할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 히든-노드가 활동 중인 경우, 상기 기지국은 고정된 크기 만큼 상기 점유 구간의 길이를 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 <수학식 8>과 같이 상기 점유 구간의 길이를 결정할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드가 존재하는 환경을 도시한다. 상기 도 24는 상기 제1시스템 301에 속한 상기 기지국 110의 셀 및 상기 제2시스템 302에 속한 노드들 1810, 1820, 1830, 1840의 셀들을 예시한다.
상기 도 24을 참고하면, 상기 기지국 110의 커버리지 내에 단말 120-1, 단말 120-2, 단말 120-3, 단말 120-4, 단말 120-5가 위치한다. 동시에, 상기 단말 120-1은 노드A 2010의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-2는 상기 노드A 2010 및 상기 노드C 2030의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-3는 상기 노드B 2020의 커버리지 내에도 위치하고, 상기 단말 120-4는 상기 노드D 2040의 커버리지 내에도 위치하며, 상기 단말 120-5는 상기 노드C 2030 및 상기 노드D 2040의 커버리지 내에도 위치한다. 이에 따라, 상기 단말 120-1은 상기 노드A 2010의 신호를, 상기 단말 120-2는 상기 노드A 2010 및 상기 노드C 2030의 신호를, 상기 단말 120-3는 상기 노드B 2020의 신호를, 상기 단말 120-4는 상기 노드D 2040의 신호를, 상기 단말 120-5는 상기 노드C 2030 및 상기 노드D 2040의 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 상기 기지국 110은 상기 노드들 2020, 2030, 2040의 커버리지 밖에 위치하므로, 상기 노드들 2020, 2030, 2040의 신호를 검출할 수 없다. 즉, 상기 노드들 2020, 2030, 2040은 상기 기지국 110에게 '히든 노드'로 작용한다. 즉, 히든 노드는 해당 기지국에 접속한 단말에게 간섭을 주지만, 해당 기지국에서 직접 인지할 수 없는 다른 노드를 의미한다.
상기 도 24와 같은 상황에서, 상기 기지국 110은 상기 제2시스템 302에 속한 적어도 하나의 노드에 대한 프리앰블(preamble)의 검출을 시도한다. 이때, 상기 기지국 110은 상기 노드 1810의 커버리지 내에 위치하므로, 상기 노드 1810의 프리앰블을 검출할 수 있다. 상기 프리앰블은 해당 노드의 식별 정보를 포함하므로, 상기 기지국 110은 상기 노드 1810을 식별할 수 있다. 나아가, 상기 단말들 120-1 내지 120-5 역시 상기 제2시스템 302에 속한 적어도 하나의 노드에 대한 프리앰블의 검출을 시도한다. 그리고, 상기 단말들 120-1 내지 12-5은 상기 프리앰블의 검출 결과를 상기 기지국 110으로 송신한다. 이에 따라, 상기 기지국 110은 직접 수행한 프리앰블 측정 결과 및 상기 단말들 120-1 내지 120-5로부터 수신된 프리앰블 측정 결과를 이용하여, 히든 노드를 식별할 수 있다. 즉, 상기 단말들 120-1 내지 120-5이 상기 제2시스템 302의 프리앰블을 디코딩(decoding)하고 구별(distinguish)할 수 있다면, 상기 기지국 110은 단말이 디코딩 및 보고한 목록(list)에 기초하여 히든 노드들을 식별할 수 있다. 예를 들어, 하기 <표 4>와 같이 프리앰블 측정 결과가 구성될 수 있다.
단말 측정 기지국 측정
노드A ○ ○
노드B ○ ×
노드C ○ ×
노드D ○ ×
상기 <표 4>를 참고하면, 상기 노드A 2010의 프리앰블은 단말들 중 하나에 의해 검출되고, 또한 상기 기지국 110에 의해 검출되므로, 상기 노드A 2010는 히든 노드가 아니다. 반면, 나머지 노드들 2020, 2030, 2040의 프리앰블은 단말들 중 하나에 의해 검출되나, 상기 기지국 110에 의해 검출되지 아니하므로, 상기 나머지 노드들 2020, 2030, 2040은 히든 노드이다.
상기 히든 노드를 식별함에 따라, 상기 기지국 110은 히든 노드의 개수에 기초하여 미점유 구간의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 히든 노드의 개수가 많을수록, 상기 기지국 110은 상기 미점유 구간의 길이를 크게 설정할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 히든 노드들의 상태를 파악할 수 있다면, 상기 기지국 110은 상기 히든 노드의 개수는 물론, 상기 히든 노드들의 상태도 고려할 수 있다.
어느 시점에 단말로부터의 프리앰블 검출 결과에 특정 노드가 포함되어 있고, 상기 기지국 110이 상기 노드의 프리앰블을 검출할 수 없다면, 상기 노드는 히든 노드이다. 그러나, 이후 시점에서 수신된 상기 단말로부터의 프리앰블 검출 결과에 상기 노드가 포함되지 아니하면, 상기 노드는 현재 통신을 수행하는 상태가 아니다. 즉, 상기 노드는 히든 노드이지만, 일시적으로 통신을 중단한 상태이다. 따라서, 상기 <표 3>과 같이 히든 노드의 식별 결과가 결정된 이후, 추가적인 단말들로부터의 보고를 통해 하기 <표 5>와 같이 히든 노드들의 상태가 판단될 수 있다.
상태
노드A ×
노드B ○
노드C ○
노드D ×
상기 <표 5>를 참고하면, 상기 노드A 2010 및 상기 노드D 2040는 통신 중단 상태, 상기 노드B 2020 및 상기 노드C 2030는 통신 상태이다. 이에 따라, 상기 기지국 110은 히든 노드들 중 상기 통신 상태인 히든 노드의 개수에 기초하여 미점유 구간의 길이를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 미점유 구간의 길이는 하기 <수학식 9>와 같이 조절될 수 있다.
Figure 112015036313680-pat00011
상기 <수학식 9>에서. T2(n+1)은 다음 미점유 구간의 길이, TCCA는 하나의 CCA 슬롯의 길이,
Figure 112015036313680-pat00012
는 가중치, NHidden은 통신 중인 히든 노드의 개수를 의미한다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 히든 노드들의 개수에 따라 미점유 구간을 조절하는 절차를 도시한다. 상기 도 25는 상기 도 24와 같은 미점유 구간의 조절을 위한 상기 기지국 110의 동작 방법을 예시한다
상기 도 25을 참고하면, 상기 기지국은 2501단계에서 상기 제2시스템 302에 속한 적어도 하나의 노드로부터의 프리앰블에 대한 검출을 시도한다. 상기 프리앰블은 해당 노드의 식별 정보를 포함하며, 상기 프리앰블을 통해, 상기 기지국 110은 상기 적어도 하나의 노드의 존재 및 식별 정보를 확인할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 노드의 프리앰블이 검출되거나, 또는, 어떠한 프리앰블도 검출되지 아니할 수 있다.
이어, 상기 기지국은 2502단계로 진행하여 적어도 하나의 단말로부터 상기 제2시스템 302에 대한 프리앰블 검출 결과를 나타내는 정보를 수신한다. 상기 정보는 상기 적어도 하나의 단말에 의해 검출된 상기 제2시스템 302의 노드의 프리앰블을 송신한 적어도 하나의 노드의 식별 정보를 포함한다. 이때, 상기 정보는 적어도 하나의 노드의 식별 정보를 포함하거나, 또는, 어떠한 프리앰블도 검출되지 아니하였음을 알리는 값을 포함할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 2505단계로 진행하여 히든 노드를 식별한다. 다시 말해, 상기 기지국은 히든 노드가 존재하는지 여부 및 히든 노드의 개수를 판단한다. 구체적으로, 상기 기지국은 직접 검출하지 못했지만, 단말에 의해 검출되었다고 보고된 프리앰블을 송신한 노드를 히든 노드로 판단한다. 이에 따라, 상기 <표 3>과 같은 식별 결과가 얻어질 수 있다.
이후, 상기 기지국은 2507단계로 상기 히든 노드의 개수에 기초하여 미점유 구간의 크기를 조절한다. 구체적으로, 상기 히든 노드의 개수가 많을수록, 상기 기지국은 상기 미점유 구간의 길이를 크게 설정한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 기지국 110은 상기 히든 노드들 중 통신 중인 히든 노드의 개수에 기초하여 상기 미점유 구간의 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 <수학식 7>과 같이 상기 미점유 구간의 길이를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같은 대역 공유를 위한 다양한 실시 예들은 다양한 셀 환경에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시 예들은 하기 도 26와 같은 셀 환경에 적용될 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 셀 환경의 예를 도시한다. 상기 도 26를 참고하면, 매크로(macro) 기지국 2630의 셀 내에 다수의 클러스터(cluster)들 2651 내지 2653이 형성된다. 여기서, 상기 클러스터들 2651 내지 2653 각각은 적어도 하나의 제1시스템 301의 기지국 및 적어도 하나의 제2시스템 302의 노드를 포함할 수 있다. 즉, 제1시스템의 기지국들, 제2시스템의 기지국들이 하나의 클러스터를 구성하고, 다수의 클러스터들이 상기 매크로 기지국 2630의 커버리지 내에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1시스템 301은 LAA(licensed-assisted access)를 이용하는 LTE 시스템, LTE-U, 동기식 무선 접속 시스템을 포함하고, 상기 제2시스템 302은 Wi-Fi 및 비동기식 무선 접속 시스템을 포함할 수 있다.
도 27, 도 28, 도 30, 도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 모의실험 결과를 도시한다. 상기 모의실험은 상기 도 26와 같은 환경에서 실시되었다. 상기 모의실험에서 사용된 파라미터들의 설정은 하기 표 6와 같다.
파라미터 제1시스템 제2시스템
매크로 셀 개수(Macro cell number) 1셀 × 3 섹터 (1cells × 3sectors)
반송파 당 시스템 대역폭(System bandwidth per carrier) 20MHz
반송파 주파수(Carrier frequency) 비허가 대역을 위해 5.0GHz (5.0GHz for unlicensed band)
반송파 개수(Carrier number) 1
매크로 영역 당 클러스터 개수(Num. of clusters per Macro area) 1
클러스터 및 오퍼레?延? 당 셀 개수(Num. of cells per operator per cluster) 2
셀 선택(Cell selection) 단일 오퍼레이터 내에서 단말/노드들은 RSRP(reference signal received power)에 기초하여 서빙셀 선택(UEs/Nodes select the serving cell based on RSRP within single operator)
피코/AP 안테나 구성(Pico/AP antenna configuration) 2D, 무지향성(Omni-directional). 교차 편파에서 1송신, 2수신 하향링크 (1Tx2Rx DL in cross-polarized)
셀 안테나 높이(Cell antenna height) 10m
피코 및 AP 송신 전력(Pico and AP Tx power) 18dBm
피더 손실을 배제한 안테나 이득(SC antenna gain excluding feeder loss) 5dBi
단말 개수(Num. of UEs) 소형 셀 당 5(5 per small cell)
단말 수신 방식(UE receiver) MRC
단말 안테나 높이(UE antenna height) 1.5m
단말 송신 전력(UE/Sta transmission power) 23dBm
피더 손실 배제한 단말 안테나 이득(UE antenna gain excluding feeder loss) 0dBi
스케줄링 기법(Scheduler algorithm) PF CSMA/CA-based
HARQ 최대 3회 재전송(Retransmission with max 3times) NA
트래픽 모델(Traffic model) 0.5Mbyts의 패킷 크기를 가지는 FTP3(FTP3 with packet size of 0.5Mbyts), 도달율 0.5(arrival rate 0.5)
지표(Metric) UPT, 지연 시간(latency)
상기 도 27을 참고하면, 세로축은 사용자당 수율(user perceived throughput), 가로축은 제1시스템의 연결 비율(association ratio)을 나타낸다. 상기 사용자당 수율은 하기 <수학식 10>과 같이 정의된다.
Figure 112015036313680-pat00013
상기 <수학식 10>에서, 상기 UPT는 사용자당 수율, SPacket은 패킷(packet)의 크기, TPacket _ Reception은 패킷이 단말에게 성공적으로 수신 완료된 시간이고, TPacket _ Arrival은 패킷이 버퍼에 도착한 시간을 의미한다. 즉, 상기 사용자당 수율은 패킷의 크기를 패킷 수신이 성공적으로 완료된 시간 패킷이 시스템 버퍼에 도착한 시간 간 차이로 나눈 값이다.
상기 도 27에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르는 경우, 모든 범위에서 수율이 증가한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르는 경우, 제1시스템의 연결 비율이 증가할 때, 제2시스템의 사용자당 수율이 기존의 제2시스템과 유사하거나 더 우수함이 확인된다. 구체적으로, 본 발명이 적용된 경우, 종래 기술에 비하여 약 22% 내지 38%의 이득이 발생한다.
상기 도 28를 참고하면, 세로축은 지연 시간(latency)을, 가로축은 제1시스템의 연결 비율이다. 상기 지연 시간은 하기 <수학식 11>과 같이 정의된다.
Figure 112015036313680-pat00014
상기 <수학식 11>에서, 상기 Latency는 지연 시간, 상기 TPacket _ Reception은 패킷이 단말에게 성공적으로 수신 완료된 시간이고, 상기 TPacket _ Arrival은 패킷이 시스템의 버퍼에 도착한 시간을 의미한다. 즉, 지연 시간은, 패킷 수신이 성공적으로 완료된 시간 및 패킷이 시스템의 버퍼에 도착한 시간 간 간격이다.
상기 도 28을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 경우, 전 범위에서 지연 시간이 감소함이 확인된다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르는 경우, 제1시스템의 연결 비율이 증가함에 따라, 제1시스템 및 제2시스템 모두의 지연 시간이 감소됨이 확인된다. 구체적으로, 본 발명이 적용된 경우, 지연 시간이 종래 기술에 비하여 약 18% 내지 33% 감소된다.
상기 도 29를 참고하면, 세로축은 평균 사용자당 수율, 가로축은 제1시스템의 연결 비율로서, 종래 기술의 LBT 및 본 발명의 실시 예에 따른 LBT가 비교된다. 상기 도 29를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LBT가 더 높은 평균 사용자당 수율을 제공한다. 구체적으로, 본 발명이 적용된 경우, 종래 기술에 비하여 약 15% 내지 32%의 이득이 발생한다.
상기 도 30은, 제1시스템 및 제2시스템 간 연결 비율을 0.5로 고정한 상황에서, 트래픽 부하(traffic load)에 따른 종래 기술의 사용자당 수율과 본 발명의 실시 예에 따른 기술의 사용자당 수율을 비교를 나타낸다. 상기 도 30을 참고하면, 트래픽 부하의 양이 낮을수록, 제1시스템 및 제2시스템은 더 높은 사용자당 수율을 제공한다. 그리고, 상기 본 발명의 제1시스템과 종래 기술의 제1시스템의 사용자당 수율의 차이는, 트래픽 부하가 클수록 작다. 또한, 상기 본 발명의 제2시스템과 상기 종래 기술의 제2시스템의 사용자당 수율의 차이는, 트래픽 부하의 영향을 크게 받지 아니한다. 구체적으로, 본 발명에 따르는 경우, 제2시스템의 성능은 유지되면서, 종래 기술 대비 제1시스템의 성능에 약 14% 내지 22% 정도의 이득이 발생한다.
본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 발명의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (26)

  1. 무선 통신 시스템에서 제1 통신 시스템 내의 기지국에 있어서,
    송수신부와,
    상기 송수신부에 기능적으로 결합되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템 간의 공유된 대역을 통하여, 제1 채널 점유 구간에 제1 신호를 송신하고,
    상기 대역의 에너지 검출의 결과에 기반하여 제2 채널 점유 구간의 길이를 결정하고,
    상기 대역을 통하여 상기 제2 채널 점유 구간에 제2 신호를 송신하고,
    상기 제1 채널 점유 구간을 포함하는 채널 점유 구간들이 최소 길이로 유지되는 횟수가 임계 횟수 이상인 경우, 잔존 트래픽의 양에 대응하는 값에 기반하여 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 증가시키도록 제어하는 기지국.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 딜레이(delay)의 크기에 기반하여 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 결정하고,
    상기 딜레이는 상기 제1 채널 점유 구간과 상기 제2 채널 점유 구간 간의 적어도 하나의 경쟁 구간을 포함하는 기지국.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 딜레이의 크기가 최대 값 이상인 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 채널 점유 구간의 최소 길이가 되도록 결정하고,
    상기 딜레이의 크기가 최소 값 보다 작은 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 채널 점유 구간의 최대 길이가 되도록 결정하는 기지국.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    제1 길이를 가지는 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간과 제2 길이룰 가지는 적어도 하나의 제2 타입 경쟁 구간을 포함하는 인터벌(interval)을 설정하고,
    상기 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간에서 상기 제2 통신 시스템의 신호를 검출한 경우, 다음 인터벌에서 상기 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간의 수를 증가시키는 기지국.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 제2 타입 경쟁 구간에서 상기 제2 통신 시스템의 신호를 검출한 경우, 다음 인터벌에서 상기 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간의 수를 감소시키는 기지국.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    적어도 하나의 단말로부터 수신하는 채널 품질 정보(channel quality information)에 따라 결정되는 간섭 레벨에 기반하여 경쟁 구간의 길이를 결정하는 기지국.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제2 통신 시스템의 노드로부터 수신한 프리앰블(preamble)에 관련된, 상기 기지국의 검출 결과와 적어도 하나의 단말의 검출 결과에 기반하여, 적어도 하나의 히든 노드(hidden node)를 식별하고,
    활성 히든 노드(active hidden node)의 수, 활성 비-히든 노드(active non-hidden node)의 수 중에 적어도 하나에 기반하여, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이 또는 경쟁 구간의 길이를 결정하는 기지국.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 결정하기 위해,
    상기 에너지 검출의 결과가 임계치보다 큰 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 상기 제1 채널 점유 구간의 길이보다 길도록 결정하고,
    상기 에너지 검출의 결과가 상기 임계치보다 작은 경우, 상기 제1 채널 점유 구간을 포함하는 채널 점유 구간들이 최소 길이로 유지되는 횟수가 상기 임계 횟수 미만인 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 최소 길이 또는 상기 제1 채널 점유 구간의 길이보다 작도록 결정하는 기지국.

  9. 삭제
  10. 무선 통신 시스템에서 제1 통신 시스템 내의 기지국의 동작 방법에 있어서,
    상기 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템 간에 공유된 대역을 통하여, 제1 채널 점유 구간에 제1 신호를 송신하는 과정과,
    상기 대역의 에너지 검출의 결과에 기반하여 제2 채널 점유 구간의 길이를 결정하는 과정과,
    상기 대역을 통하여 상기 제2 채널 점유 구간에 제2 신호를 송신하는 과정과,
    상기 제1 채널 점유 구간을 포함하는 채널 점유 구간들이 최소 길이로 유지되는 횟수가 임계 횟수 이상인 경우, 잔존 트래픽의 양에 대응하는 값에 기반하여 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 증가시키는 과정을 포함하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    딜레이(delay)의 크기에 기반하여 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 딜레이는 상기 제1 채널 점유 구간과 상기 제2 채널 점유 구간 간의 적어도 하나의 경쟁 구간을 포함하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 딜레이의 크기가 최대 값 이상인 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 채널 점유 구간의 최소 길이가 되도록 결정하고,
    상기 딜레이의 크기가 최소 값 보다 작은 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 채널 점유 구간의 최대 길이가 되도록 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    제1 길이를 가지는 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간과 제2 길이를 가지는 적어도 하나의 제2 타입 경쟁 구간을 포함하는 인터벌(interval)을 설정하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간에서 상기 제2 통신 시스템의 신호를 검출한 경우, 다음 인터벌에서 상기 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간의 수를 증가시키는 과정을 더 포함하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 타입 경쟁 구간에서 상기 제2 통신 시스템의 신호를 검출한 경우, 다음 인터벌에서 상기 적어도 하나의 제1 타입 경쟁 구간의 수를 감소시키는 과정을 더 포함하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    적어도 하나의 단말로부터 수신하는 채널 품질 정보(channel quality information)에 따라 결정되는 간섭 레벨에 기반하여 경쟁 구간의 길이를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 통신 시스템의 노드로부터 수신한 프리앰블(preamble)에 관련된, 상기 기지국의 검출 결과와 적어도 하나의 단말의 검출 결과에 기반하여, 적어도 하나의 히든 노드(hidden node)를 식별하는 과정과,
    활성 히든 노드(active hidden node)의 수, 활성 비-히든 노드(active non-hidden node)의 수 중에 적어도 하나에 기반하여, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이 또는 경쟁 구간의 길이를 결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  17. 청구항 10에 있어서, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 결정하는 과정은,
    상기 에너지 검출의 결과가 임계치보다 큰 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 상기 제1 채널 점유 구간의 길이보다 길도록 결정하는 과정과,
    상기 에너지 검출의 결과가 상기 임계치보다 작은 경우, 상기 제1 채널 점유 구간을 포함하는 채널 점유 구간들이 최소 길이로 유지되는 횟수가 상기 임계 횟수 미만인 경우, 상기 제2 채널 점유 구간의 길이를 최소 길이 또는 상기 제1 채널 점유 구간의 길이보다 작도록 결정하는 과정을 포함하는 방법.


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