KR102591142B1 - 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법 - Google Patents

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Abstract

셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법이 개시된다. 일 실시 예에 따른 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법은, 소형 기지국들 간 또는 소형 기지국과 단말 간에 협력 관련 정보의 교환이 제한적인 환경에서, 소형 기지국들이 상호 간에 데이터의 교환 없이 매크로 기지국으로부터 단말의 데이터를 획득하는 단계와, 소형 기지국들이 획득한 제어정보와 데이터를 기지국 간 협력하여 단말에 전송하는 단계를 포함한다.

Description

셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법 {Transmitting and receiving method for cooperating transmission}
본 발명은 무선통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀 간 협력 전송기술에 관한 것이다.
무선통신 시스템에서 전송률 향상을 위하여 적응 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding: AMC, 이하 AMC라 칭함) 방법과 스케줄링 방법 등의 기술을 이용한다. AMC 방법은 송신기가 채널 상태에 따라 전송하는 변조 및 부호율을 변경하는 방법이다. 예를 들어, 채널 상태가 나쁜 경우 송신기가 변조 및 부호율을 낮추어 수신 에러율을 원하는 목표 값에 맞춘다. 이에 비해 채널 상태가 좋은 경우 송신기가 변조 및 부호율을 높여 수신 에러율을 원하는 목표 값에 맞춘다. 스케줄링 방법은 여러 수신기의 채널 상태를 고려하여 좋은 채널 상태에 있는 수신기에 선택적으로 무선 자원을 할당해 주는 방법이다.
AMC 방법과 스케줄링 방법을 실제 무선통신 시스템에 적용하기 위하여, 기지국은 선택된 각 단말의 AMC 정보(예를 들어, 변조 및 부호율 정보)와 스케줄링 정보(예를 들어, 할당된 주파수 및 시간 자원 정보)를 해당 단말에 알려주어야 하며, 이와 같은 정보는 제어 채널을 통해 단말로 전송된다.
일 실시 예에 따라, 협력 셀들이 존재하는 무선 통신 시스템을 기반으로 셀 간 정보 교환이 제한된 상황에서 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법은, 소형 기지국들 간 또는 소형 기지국과 단말 간에 협력 관련 정보의 교환이 제한적인 환경에서, 소형 기지국들이 상호 간에 데이터의 교환 없이 매크로 기지국으로부터 단말의 데이터를 획득하는 단계와, 소형 기지국들이 획득한 제어정보와 데이터를 기지국 간 협력하여 단말에 전송하는 단계를 포함한다.
단말의 데이터를 획득하는 단계는, 제1 소형 기지국이 자신과 협력할 제2 소형 기지국을 선택하는 단계와, 제1 소형 기지국이 선택된 제2 소형 기지국에 단말 식별자 정보를 전달하는 단계와, 제1 소형 기지국과 제2 소형 기지국이 단말 식별자 정보를 이용하여 단말 데이터를 매크로 기지국에 요청하여 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 소형 기지국을 선택하는 단계는, 제1 소형 기지국이 제1 소형 기지국에 액세스한 단말로부터 주변 소형 기지국들의 수신전계강도 정보를 보고받는 단계와, 제1 소형 기지국이 보고된 수신전계강도 정보 중 가장 높은 수신전계강도를 제공하는 소형 기지국을 제2 소형 기지국으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 단말 데이터를 매크로 기지국에 요청하여 수신하는 단계에서, 동시에 동일한 주파수 자원으로 단말의 데이터를 무선 백 홀 링크를 통해 매크로 기지국으로부터 수신하거나, 서로 상이한 시간 또는 주파수 자원으로 수신할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법은, 소형 기지국들 간 또는 소형 기지국과 단말 간에 협력 관련 정보의 교환이 제한적인 환경에서, 협력 전송 프레임을 포함하는 프레임 그룹 구조를 가지고 소형 기지국 간에 협력하여 제어정보 및 데이터를 단말에 송신하는 단계를 포함한다.
프레임 그룹 구조는 K(K는 양의 정수) 개의 프레임으로 구성되고, 프레임 단위로 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임이 구분되며, 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임이 고정될 수 있다. 프레임 그룹 구조는 협력 전송을 요구하는 단말의 개수와 단말이 요구하는 서비스 품질 중 적어도 하나를 이용하여 프레임 그룹의 크기(프레임의 개수)와 협력 전송 프레임의 위치 및 협력 전송 프레임의 개수가 결정될 수 있다. 프레임 그룹 구조는 프레임 그룹 구조 내에서 동일한 위치에 협력 전송 프레임들이 고정되거나, 서로 상이한 협력 전송 주기와 프레임 이동 간격을 가지고 프레임 그룹 구조 내에서 협력 전송 프레임이 순환 이동할 수 있다.
제어정보 및 데이터를 단말에 송신하는 단계에서, 비협력 전송 프레임에서는 제1 소형 기지국이 단말에 제어정보 및 데이터를 송신하고, 협력 전송 프레임에서는 제1 소형 기지국과 제1 소형 기지국이 선택한 제2 소형 기지국 중 적어도 하나가 단말에 제어정보 및 데이터를 송신할 수 있다.
제어정보 및 데이터를 단말에 송신하는 단계에서, 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값과, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값과, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력 대비 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 비의 문턱 값을 설정하고, 설정된 문턱 값들과 실제 채널 전력 값들을 비교하여 비교 결과에 따라 제1, 제2 소형 기지국 중 하나 또는 모두가 협력 전송 프레임을 통해 단말에 제어정보 및 데이터를 송신할 수 있다.
제어정보 및 데이터를 단말에 송신하는 단계에서, 단말이 제1 소형 기지국만 송신하는 경우, 제1, 제2 소형 기지국이 함께 송신하는 경우, 제2 소형 기지국만 송신하는 경우를 구분할 수 있도록 제어정보에 전송 모드 지시자 정보를 포함하여 단말에 송신할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따른 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법은, 제1 소형 기지국이 제2 소형 기지국과의 협력 전송을 위한 다수의 프레임 구조 정보를 매크로 기지국으로부터 획득하는 단계와, 제1 소형 기지국이 획득한 다수의 프레임 구조 정보를 이용하여 소정의 프레임 구조를 선택하는 단계와, 프레임 구조를 선택한 제1 소형 기지국이 단말들에 선택된 프레임 구조 정보를 전송하는 단계를 포함한다.
프레임 구조를 선택하는 단계에서, 제1 소형 기지국이 획득한 다수의 프레임 구조 정보를 기초로 협력 전송이 필요한 단말들의 수와 단말들의 서비스 품질 중 적어도 하나를 고려하여 프레임 구조를 선택할 수 있다. 다수의 프레임 구조 정보는 프레임 그룹 크기, 협력 전송 프레임 위치 및 개수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
협력 전송 기반 정보 송수신 방법은 각 단말이 프레임 구조 내 협력 전송 프레임에서 제2 소형 기지국의 식별자를 기반으로 제2 소형 기지국으로부터 제어정보 및 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
협력 전송 기반 정보 송수신 방법은, 제2 소형 기지국이 결정되고 프레임 구조가 선택되면, 매크로 기지국이 제1 소형 기지국에 협력 전송 모드 결정을 위한 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값(Δp), 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값(Δs) 및 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력 대비 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 비의 문턱 값(ΔG)을 제공하는 단계와, 제1 소형 기지국이 단말로부터 제1 소형 기지국에 대한 채널 품질 지표 정보(gp)와 제2 소형 기지국에 대한 채널 품질 지표 정보(gs)를 각각 수신하는 단계와, 제1 소형 기지국이 수신된 각 채널 품질 지표 정보와 문턱 값들을 비교하여 협력 전송 모드를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 문턱 값들은 단말이 요구하는 서비스 품질을 고려하여 결정될 수 있다.
협력 전송 모드를 선택하는 단계에서, gp > Δp의 경우, 제1 소형 기지국이 단말에 제어정보 및 데이터를 송신할 수 있다. gp < Δp 이고, gs > Δs 이며, gs / gp < ΔG 이면, 제1 소형 기지국이 제2 소형 기지국에 제어정보 및 데이터 전송을 요청하고, 제1 소형 기지국 및 제2 소형 기지국이 단말에 제어정보 및 데이터를 송신할 수 있다. gp < Δp 이고, gs > Δs 이며, gs / gp > ΔG 이면, 제1 소형 기지국이 제2 소형 기지국에 제어정보 및 데이터 전송을 요청하고, 제2 소형 기지국이 단말에 제어정보 및 데이터를 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 협력 셀들이 존재하는 무선 통신 시스템에서 소형 기지국들이 상호 데이터 교환 없이 매크로 기지국으로부터 단말의 데이터를 수신함에 따라 소형 기지국 간 제어정보의 교환만이 요구되므로 소형 기지국 간 제어정보 교환이 줄고 소형 기지국과 단말 간 동기화가 불필요하다.
또한, 협력 전송 지원을 위한 협력 전송 프레임을 포함하는 프레임 그룹 구조를 이용하여 기지국들이 제어정보와 데이터를 송신함에 따라, 소형 기지국과 단말 간 동기화의 복잡도를 낮추고 소형 기지국 간 교환되는 제어정보를 줄일 수 있다. 나아가, 프레임 그룹 구조에서의 협력 전송 모드는 송신 전력 절감 및 수신 전력 성능 향상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하향링크 서브프레임의 구조도,
도 2는 본 발명이 적용되는 하향링크 프레임의 구조도,
도 3은 본 발명이 적용되는 무선통신 셀룰러 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 소형 기지국의 선정 및 소형 기지국들이 매크로 기지국으로부터 단말의 데이터를 획득하는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임을 포함하는 프레임 그룹의 구조도,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 협력 전송 지원을 위한 프레임 그룹의 구조도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 그룹 구조 별 전송 프레임과 협력 전송 프레임의 배치 형태를 도시한 구조도,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프레임 그룹 구조 별 전송 프레임과 협력 전송 프레임의 배치 형태를 도시한 구조도,
도 11은 제1 소형 기지국과 협력할 제2 소형 기지국이 결정된 상황에서, 협력 전송 지원을 위한 프레임 구조 정보 획득 및 추가 제어정보를 요구하지 않는 협력 전송을 위한 프로세스를 도시한 흐름도,
도 12는 제2 소형 기지국이 결정되고 프레임 그룹 구조가 선택되어 단말에 프레임 구조 정보가 제공된 상황에서 적응적 협력 전송을 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하향링크 서브프레임의 구조도이다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA, 이하 OFDMA이라 칭함) 기반의 LTE(Long Term Evolution) 시스템을 중심으로 설명하나, 협력 셀들이 존재하는 모든 무선통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 하나의 서브프레임(100)은 14개의 OFDM 심벌들로 구성되고, 처음 세 개의 OFDM 심벌(110)은 제어정보 전송을 위한 물리 다운링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel: PDCCH, 이하 PDCCH라 칭함) 영역이다. 그 이후의 심벌들(120)은 데이터 전송을 위한 물리 다운링크 공유 채널(Physical Downlink Shared Channel: PDSCH, 이하 PDSCH라 칭함) 영역이다. PDCCH 영역(110)은 시스템 전 대역에 걸쳐 분산적으로 전송되지만, PDSCH 영역(120)은 스케줄링 기본 단위인 자원 블록(Resource Block: RB, 이하 RB라 칭함) 단위(130)로 전송된다. 각 RB(130)는 12개의 서브캐리어(subcarrier)로 구성되며, 시스템 대역폭에 따라 총 RB 개수가 변화한다. 기지국은 서브프레임 단위로 단말에 제어정보와 데이터를 전송하고, 단말은 우선적으로 PDCCH 영역(110)을 디코딩하여 자신의 AMC 정보와 스케줄링 정보를 획득한다. 만약, 단말이 PDCCH 영역(110)에 대한 디코딩에 실패한다면, 그것은 해당 서브프레임 내에 할당된 데이터가 없다는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 하향링크 프레임의 구조도이다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, LTE 시스템을 중심으로 설명하나, 협력 셀들이 존재하는 모든 무선통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 하나의 프레임(200)은 총 10개의 서브프레임으로 구성되고, 매 프레임 마다 제1, 제2 동기신호가 전송된다. 제1, 제2 동기신호는 기지국과 단말 간 동기화를 위해 전송되는 신호로, 제1, 제2 동기신호를 모두 획득해야만 완전한 셀 식별자(ID) 정보를 얻을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 LTE 시스템에서는 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex: FDD, 이하 FDD라 칭함)와 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex: TDD, 이하 TDD라 칭함)의 동기신호 전송을 위한 자원이 상이하게 할당되어 있다. 그 이유는 TDD의 경우, 하나의 프레임(200) 내 하향링크 서브프레임들과 상향링크 서브프레임들이 지정되어 있기 때문이다.
셀룰러 이동통신 시스템에서 셀 커버리지(cell coverage)의 외곽에 위치한 단말 또는 장애물에 가려진 단말은 인접 기지국으로부터의 간섭으로 인하여 수신 신호의 품질이 매우 열악하다. 따라서, 일반적으로 셀 커버리지의 외곽에 위치하거나 장애물에 가려진 단말은 낮은 전송률의 서비스를 제공 받는다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 4세대 이동통신에서는 인접한 기지국들이 협력하여 전송하는 셀 간 협력 전송 기술을 도입하였다. 셀 간 협력 전송 기술은 간섭을 주는 인접 협력 기지국이 간섭을 회피하여 송신하거나 간섭 신호가 아닌 피간섭 단말의 데이터 신호의 전송을 가능케 한다.
셀 간 협력 전송 기술로는 선택적 셀 전송 기법, 협력 스케줄링 및 빔포밍 기법, 합동 전송 기법 등이 있다. 각 기법들은 제어정보 및 데이터의 셀 간 교환을 필요로 한다. 선택적 셀 전송과 합동 전송 기법은 협력 기지국이 피간섭 단말의 데이터 전송을 위하여 셀 간 데이터 및 제어정보 교환과 해당 단말과의 동기화가 필요하다. 반면, 협력 스케줄링 및 빔포밍 기법은 간섭 회피를 위한 기법으로 셀 간 제어정보 교환만을 필요로 한다. 기지국 간 데이터 및 제어정보의 교환은 시간 지연을 초래하여 협력 기지국과 단말 간 원활한 통신이 어려울 수 있다. 또한, 협력 기지국의 데이터 전송이 필요할 경우에는 단말과의 동기화가 고려되어야 하기 때문에, 상대적으로 시간 지연이 적고 동기화가 요구되지 않는 제어정보 교환 기반의 협력 스케줄링 및 빔포밍 기법을 이용하거나 하나의 기지국 내 존재하는 섹터 간에만 협력 전송을 이용한다. 여기서, 하나의 기지국 내 섹터들은 데이터 및 제어정보를 공유할 수 있어 섹터 간 정보 교환에 따른 문제점이 발생하지 않는다. 이와 같이, 실제 지리적으로 떨어진 기지국들 간의 협력 전송은 기지국 간 데이터 및 제어정보 교환의 문제와 동기화 문제로 인하여 제한적으로 이용된다. 따라서, 지리적으로 떨어진 기지국들에 다양한 협력 전송 기법 적용을 위한 시스템 설계 및 송수신 방법이 필요하다.
도 3은 본 발명이 적용되는 무선통신 셀룰러 시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 무선통신 셀룰러 시스템은 매크로 기지국(macro base station: MBS)(300), 소형 기지국들(small base stations: SBSs)(310-1,310-2) 및 단말(320)을 포함한다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 2개의 소형 기지국만 도시하였으나, 소형 기지국의 수와 형태는 이에 한정되지 않는다.
매크로 기지국(300)과 소형 기지국들(310-1,310-2) 간 링크를 무선 백 홀 링크(wireless back haul link)라 하고, 소형 기지국(310-1,310-2)과 단말(320) 간 링크를 액세스 링크(access link)라 한다. 본 발명은 도 3의 셀룰러 시스템을 가정한다. 단, 매크로 기지국(300)과 소형 기지국들(310-1,310-2)이 무선 백 홀이 아닌 유선 백 홀로 연결되는 경우, 본 발명은 도 3의 무선통신 셀룰러 시스템에 국한되지 않고, 협력 셀들이 존재하는 모든 무선통신 시스템에 적용될 수 있다.
소형 기지국들(310-1,310-2)은 기지국 간에 제어정보 및 데이터 교환이 제한된 환경에 있다고 가정한다. 예를 들어, 소형 기지국들(310-1,310-2)이 실제 지리적으로 떨어져 있을 수 있다. 본 발명은 기지국 간의 데이터 및 제어정보를 제한적으로 교환하는 물리계층 전송 프레임 구조 및 송수신 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 소형 기지국의 선정 및 소형 기지국들이 매크로 기지국으로부터 단말의 데이터를 획득하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 단말(320)은 제1 소형 기지국(SBS #1)(310-1)에 액세스(400)하고, 주변 소형 기지국들로부터 수신되는 신호의 수신전계강도(Received Signal Strength Indicator: RSSI, 이하 RSSI라 칭함)를 측정하여 측정한 RSSI 정보를 제1 소형 기지국(SBS #1)(310-1)에 보고한다(410). 제1 소형 기지국(SBS #1)(310-1)은 보고된 RSSI 정보를 이용하여 제2 소형 기지국(SBS #2)(310-2)을 선택한다(420). 제2 소형 기지국(SBS #2)(310-2)은 보고된 RSSI 정보 중 가장 높은 RSSI를 제공하는 소형 기지국일 수 있다. 제1 소형 기지국(SBS #1)(310-1)은 선택된 제2 소형 기지국(SBS #2)(310-2)에 해당 단말(320)의 식별자(ID) 정보를 전달(430)하고 단말(320)에 선택된 제2 소형 기지국(SBS #2)(310-2)의 식별자(ID) 정보를 전달한다(440).
단말(320)의 제1 소형 기지국(310-1)과 제2 소형 기지국(310-2)은 단말(320)의 ID 정보에 기반하여 해당 단말(320)의 데이터를 매크로 기지국(300)에 요청(450)하고, 동시에 동일한 주파수 자원으로 단말(320)의 데이터를 무선 백 홀 링크를 통해 수신한다(460). 만약, 제1, 제2 소형 기지국(310-1,310-2)이 단말(320)의 데이터를 동시에 동일한 주파수 자원으로 수신하기 어려운 경우, 서로 상이한 시간 또는 주파수 자원으로 수신할 수 있다. 이와 같이, 제1, 제2 소형 기지국(310-1,310-2)은 상호 간에 데이터의 교환 없이, 매크로 기지국(300)으로부터 단말(320)의 데이터를 수신한다. 따라서, 제1, 제2 소형 기지국(310-1,310-2) 간 제어정보의 교환만이 요구되며, 제2 소형 기지국(310-2)은 협력 전송이 필요할 경우 단말(320)의 데이터를 송신할 수 있다.
본 발명에서는 도 2를 참조로 하여 전술한 프레임들로 구성된 협력 전송 지원을 위한 프레임 그룹 구조를 제안한다. 이하, 후술되는 도면들을 참조로 하여 프레임 그룹 구조에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임을 포함하는 프레임 그룹의 구조도이다.
도 5를 참조하면, 프레임 그룹은 K(K는 양의 정수) 개의 프레임들로 구성되고, 각 프레임은 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임으로 구분된다. 비협력 전송 프레임은 제1 소형 기지국만 이를 단말에 전송할 수 있다. 협력 전송 프레임은 제1, 제2 소형 기지국 중 하나 또는 모두가 이를 전송할 수 있다. 프레임 단위로 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임을 구분한 이유는 제1, 제2 소형 기지국과 단말 간 동기화의 복잡도를 낮추기 위함이다. 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임을 지정한 이유는 제1, 제2 소형 기지국 간 교환되는 제어정보를 줄이기 위함이다. 즉, 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임이 고정되면, 소형 기지국들 간 또는 소형 기지국과 단말 간 협력 전송 관련 제어정보의 교환을 줄일 수 있다. 본 발명에서 제안하는 프레임 그룹 구조는 협력 전송을 요구하는 단말의 개수와, 단말이 요구하는 서비스 품질 등을 고려하여 다음의 세 가지 변수인, 그룹 크기(프레임의 개수), 협력 전송 프레임의 위치 및 협력 전송 프레임의 개수 값에 의해 결정될 수 있다. 프레임 그룹은 물리계층 전송 프레임이다.
협력 전송 프레임은 다음과 같이 두 가지 방법으로 송수신할 수 있다.
방법 1: 모든 단말들은 제2 소형 기지국으로부터만 데이터를 수신한다. 방법 1은 제1 소형 기지국으로부터의 채널 상태가 좋지 않은 단말들이 많을 경우에 적용될 수 있으며, 단말이 제2 소형 기지국에 요구하는 추가 제어정보가 없다.
방법 2: 단말의 서비스 품질을 고려하여 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값과, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값과, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력 대비 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 비의 문턱 값을 정하고, 이 문턱 값들과 실제 채널 전력 값들을 비교하며, 비교 결과에 따라 제1, 제2 소형 기지국 중 하나 또는 모두가 협력 전송 프레임을 통해 제어정보 및 데이터를 송신할 수 있다. 방법 2는 단말이, 제1 소형 기지국만 송신하는 경우, 제1, 제2 소형 기지국이 함께 전송하는 경우, 제2 소형 기지국만 송신하는 경우를 구분할 수 있어야 하기 때문에, 전송 모드 지시자 정보가 제어 채널로 송신되어야 한다.
이하, 본 발명에 대한 구체적인 실시 예에 대해 후술한다.
[제1 실시 예] 협력 전송 지원을 위한 프레임 그룹의 설계 및 그룹 정보 전달 방법
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 협력 전송 지원을 위한 프레임 그룹의 구조도이다.
도 6은 그룹 크기가 8 (즉, 8개의 프레임들)이고, 두 개의 협력 전송 프레임을 4번째와 8번째 프레임에 위치시킨 구조이다. 도 7은 그룹 크기가 8 (즉, 8개의 프레임들)이고, 4개의 협력 전송 프레임을 3번째, 4번째, 7번째, 8번째 프레임에 위치시킨 구조이다. 도 8은 그룹 크기가 10 (즉, 10개의 프레임들)이고, 두 개의 협력 전송 프레임을 4번째와 8번째 프레임에 위치시킨 구조이다. 이와 같이, 협력 전송을 요구하는 단말의 개수와 단말별 요구하는 서비스 품질 등을 고려하여 프레임 그룹 구조를 결정할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조로 예시한 프레임 그룹 구조를 실제 무선통신 시스템에 적용하기 위하여, 가능한 협력 전송 프레임 그룹 구조들을 미리 결정한 후 도 9에 도시된 바와 같이 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 그룹 구조 별 전송 프레임과 협력 전송 프레임의 배치 형태를 도시한 구조도이다.
도 9에서, N은 비협력 전송 프레임을, C는 협력 전송 프레임을 의미하며, 하나의 프레임 간격을 10ms으로 가정한다. 도 9에서는 총 8가지의 프레임 그룹 구조(configuration)를 정의하고, 해당 구조 정보는 상위 시그널링 또는 브로드캐스트 채널을 통하여 소형 기지국이 단말로 전송한다. 그룹 크기와 협력 전송 프레임의 위치 및 개수에 따라 다양한 프레임 그룹 구조가 정의될 수 있으며, 이로 인한 구조 정보량의 증가가 발생할 수 있다. 그러나 해당 정보는 매우 긴 주기로 전송되므로 통신 성능에 미치는 영향은 매우 적다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프레임 그룹 구조 별 전송 프레임과 협력 전송 프레임의 배치 형태를 도시한 구조도이다.
도 6 내지 도 9를 참조로 하여 설명한 프레임 그룹 구조들은 프레임 그룹 내에서 항상 동일한 위치의 협력 전송 프레임들을 가진다. 이에 비해, 도 10은 프레임 그룹 구조 번호에 따라 협력 전송 프레임들의 위치가 변화할 수 있는 프레임 그룹 구조의 예를 보여준다.
도 10에서 각각의 프레임 그룹 구조는 상이한 협력 전송 주기와 프레임 이동 간격을 가진다. 여기서, 프레임 이동 간격은 프레임 그룹 번호가 증가함에 따라 협력 전송 프레임을 이동시키는 간격을 의미하며, 협력 전송 프레임은 그룹 내에서 순환 이동한다. 예를 들어, 도 10에서 프레임 그룹 구조 번호 0의 경우, 협력 전송 프레임 번호는 1, 3, 5, 7, 9로 프레임 그룹 번호에 무관하게 항상 동일하지만, 프레임 그룹 구조 번호 1의 경우, 협력 전송 프레임 번호는 프레임 그룹 구조 번호 0일 때 1, 3, 5, 7, 9이고, 프레임 그룹 구조 번호 1일 때 0, 2, 4, 6, 8이다. 여기서, 프레임 그룹 구조 번호가 2, 3으로 증가하게 되면, 각각 프레임 그룹 구조 번호 0, 1일 때와 같은 협력 전송 프레임들을 가진다.
도 10에서는 총 8가지의 프레임 그룹 구조를 정의하고, 해당 구조 정보는 상위 시그널링 또는 브로드캐스트 채널을 통하여 소형 기지국이 단말로 전송한다. 그룹 크기와 협력 전송 프레임 위치 및 개수에 따라 다양한 프레임 그룹 구조가 정의될 수 있으며, 이로 인한 구성 정보량의 증가가 발생할 수 있다. 또한, 프레임 그룹 구조의 정의 및 그룹 구조 관련 정보의 공유를 위하여 구성 테이블(table)이 아닌 그룹 크기, 협력 전송 프레임 위치, 협력 전송 프레임 이동 간격 등의 정보를 직접 이용할 수도 있으며, 해당 정보는 상위 시그널링 또는 브로드캐스트 채널을 통하여 소형 기지국이 단말로 전송할 수 있다. 해당 정보는 매우 긴 주기로 전송되므로 통신 성능에 미치는 영향은 매우 적다.
[제2 실시 예] 협력 전송 프레임에서 추가 제어정보를 요구하지 않는 협력 전송 방법
[제1 실시 예]에서 보여준 프레임 그룹 내 협력 전송 프레임에서, 모든 단말들은 제2 소형 기지국으로부터만 데이터를 수신한다. 따라서, 단말이 제2 소형 기지국에 요구하는 추가 제어정보는 없으며, 단말은 제2 소형 기지국과의 동기화만 수행한다.
도 11은 제1 소형 기지국과 협력할 제2 소형 기지국이 결정된 상황에서, 협력 전송 지원을 위한 프레임 구조 정보 획득 및 추가 제어정보를 요구하지 않는 협력 전송을 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 제1 소형 기지국이 매크로 기지국으로부터 다양한 프레임 그룹 크기, 협력 전송 프레임 위치 및 개수 정보를 포함한 프레임 구조 정보를 획득한다(1100). 이어서, 획득된 프레임 구조 정보를 가지고 제1 소형 기지국이 협력 전송이 필요한 단말들의 수와 모든 단말들의 서비스 품질을 고려하여 프레임 구조를 선택한다(1110). 프레임 구조를 선택하면, 제1 소형 기지국이 단말들에 상위 시그널링을 통해 선택된 프레임 구조 정보를 전송한다(1120). 각 단말은 협력 전송 프레임에서는 제2 소형 기지국의 ID를 기반으로 제2 소형 기지국으로부터 제어정보 및 데이터를 수신한다(1130).
[제3 실시 예] 협력 전송 프레임에서 적응적 협력 전송 방법
[제1 실시 예]에서 보여준 프레임 그룹 내 협력 전송 프레임에서, 단말은 제1, 제2 소형 기지국 중 하나 또는 모두에게서 데이터를 수신할 수 있다. 이처럼, 제1 소형 기지국만 전송하는 경우, 제1, 제2 소형 기지국이 함께 전송하는 경우, 제2 소형 기지국만 전송하는 경우가 존재하며, 이 세 가지 전송 모드의 결정 방법 및 단말에게 결정된 전송 모드의 정보 전달 방법은 다음과 같다.
도 12는 제2 소형 기지국이 결정되고 프레임 그룹 구조가 선택되어 단말에 프레임 구조 정보가 제공된 상황에서 적응적 협력 전송을 위한 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 매크로 기지국은 제1 소형 기지국에 협력 전송 모드 결정을 위한 문턱 값 정보 Δp, Δs, ΔG 를 무선 백 홀을 통해 전달한다(1200). 여기서, Δp은 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값이고, Δs는 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 문턱 값이며, ΔG 은 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력 대비 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 비의 문턱 값을 의미한다. 이 문턱 값들은 단말이 요구하는 서비스 품질을 고려하여 결정된다.
제1 소형 기지국은 단말로부터 제1, 제2 소형 기지국에 대한 채널 품질 지표(Channel Quality Indicator: CQI, 이하 CQI라 칭함) 정보인 gp와 gs 를 각각 수신한다(1210). 여기서, CQI 정보는 채널 전력 값의 정보를 의미한다. 그 다음, 제1 소형 기지국은 수신된 CQI와 문턱 값들을 비교(1220)하여 다음과 같이 협력 전송 모드를 선택한다.
gp > Δp인지 확인(1230)하여, gp > Δp의 경우, 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 상태가 요구하는 서비스 품질을 만족하기 때문에, 제1 소형 기지국만 단말에 제어정보 및 데이터를 송신한다(1240).
gp < Δp인 경우, gs > Δs인지 확인(1250)하고, gs > Δs이면 gs / gp < ΔG 인지 확인한다(1260). gs > Δs, gs / gp < ΔG 의 경우, 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 상태가 요구하는 서비스 품질을 만족하지 못하고, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력이 문턱 값 Δs 이상이고, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력이 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 전력의 비가 문턱 값 ΔG 내에 존재한다. 따라서, 제1 소형 기지국이 제2 소형 기지국에 제어정보 및 데이터 전송을 요청(1270) 하면, 제1, 제2 소형 기지국이 단말에 제어정보 및 데이터를 송신한다(1280). 이는 제1, 제2 소형 기지국으로부터의 수신 전력이 성능 향상에 상호 영향을 주는 범위 내에 있음을 의미한다. 예를 들어, 두 소형 기지국들 중 한쪽의 채널 상태가 월등히 좋은 경우, 수신 전력은 좋은 채널 상태를 제공하는 소형 기지국으로부터 수신하는 신호의 전력에 의해 결정된다.
gp < Δp, gs > Δs, gs / gp > ΔG 의 경우, 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 상태가 요구하는 서비스 품질을 만족하지 못하고, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 전력이 문턱 값 Δs 이상이고, 제2 소형 기지국과 단말 간 채널 상태가 제1 소형 기지국과 단말 간 채널 상태보다 월등히 좋다. 따라서, 제1 소형 기지국이 제2 소형 기지국에 제어정보 및 데이터 전송을 요청(1290)하고, 제2 소형 기지국만 단말에 제어정보 및 데이터를 송신한다(1300). 상기 세 가지 비교 경우에 해당하지 않는 경우, 단말에 자원을 할당하지 않는다(1310).
전술한 바와 같이 협력 전송 모드가 결정되어 단말에 데이터가 전송될 때, 단말이 데이터 획득을 위하여 전송 모드를 구분할 수 있어야 한다. 따라서, PDCCH에서 단말 별 AMC 및 스케줄링 정보에 전송 모드 지시자 정보를 추가하여 함께 전송해 주어야 한다. 그러면, 단말이 제어정보에서 전송 모드 지시자 정보를 획득하여 데이터 획득을 위해 이용한다(1320).
제1, 제2 소형 기지국이 상이한 주파수 대역을 사용할 경우, PDCCH는 데이터를 전송하는 소형 기지국에 할당된 주파수 대역에서만 단말에 전송된다. 제1, 제2 소형 기지국이 함께 전송하는 경우에 단말이 두 개의 상이한 주파수 대역에서 PDCCH와 PDSCH를 각각 수신한 후 두 개의 데이터 신호를 결합하여 디코딩을 수행한다.

Claims (20)

  1. 소형 기지국들은 제1 소형 기지국과 제2 소형 기지국을 포함하며, 상기 소형 기지국들 간 또는 상기 소형 기지국들과 단말 간에 협력 관련 정보의 교환이 제한적인 환경에서,
    상기 제1 소형 기지국이 자신과 협력할 상기 제2 소형 기지국을 선택하는 단계;
    상기 제1 소형 기지국이 선택된 상기 제2 소형 기지국에 단말 식별자 정보를 전달하는 단계;
    상기 제1 소형 기지국과 상기 제2 소형 기지국이 상기 단말 식별자 정보를 이용하여 상기 단말의 데이터와 제어정보를 매크로 기지국에 요청하여 수신하는 단계; 및
    상기 소형 기지국들이 획득한 상기 제어정보와 상기 데이터를 상기 소형 기지국들 간 협력하여 상기 단말에 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 소형 기지국을 선택하는 단계는
    상기 제1 소형 기지국이 상기 제1 소형 기지국에 액세스한 상기 단말로부터 주변 소형 기지국들의 수신전계강도 정보를 보고받는 단계; 및
    상기 제1 소형 기지국이 보고된 수신전계강도 정보 중 가장 높은 수신전계강도를 제공하는 소형 기지국을 상기 제2 소형 기지국으로 선택하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단말의 데이터와 제어정보를 매크로 기지국에 요청하여 수신하는 단계는
    동시에 동일한 주파수 자원으로 상기 단말의 데이터를 무선 백 홀 링크를 통해 상기 매크로 기지국으로부터 수신하거나, 서로 상이한 시간 또는 주파수 자원으로 수신하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  5. 소형 기지국들은 제1 소형 기지국과 제2 소형 기지국을 포함하며, 상기 소형 기지국들 간 또는 상기 소형 기지국들과 단말 간에 협력 관련 정보의 교환이 제한적인 환경에서,
    협력 전송을 요구하는 상기 단말의 개수와 상기 단말이 요구하는 서비스 품질 중 적어도 하나를 확인하는 단계;
    상기 단말의 개수와 상기 서비스 품질 중 적어도 하나를 이용하여 프레임 그룹의 크기, 상기 프레임 그룹 내에서 협력 전송 프레임의 위치 및 상기 협력 전송 프레임의 개수를 결정하는 단계; 및
    상기 협력 전송 프레임을 포함하는 상기 프레임의 그룹 구조에서 상기 소형 기지국들 간에 협력하여 제어정보 및 데이터를 상기 단말에 송신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프레임 그룹의 구조는
    K(K는 양의 정수) 개의 프레임으로 구성되고, 프레임 단위로 비협력 전송 프레임과 협력 전송 프레임이 구분되며, 상기 비협력 전송 프레임과 상기 협력 전송 프레임이 고정되는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 프레임 그룹의 구조는
    상기 프레임 그룹의 구조 내에서 동일한 위치에 협력 전송 프레임들이 고정되거나, 서로 상이한 협력 전송 주기와 프레임 이동 간격을 가지고 상기 프레임 그룹의 구조 내에서 상기 협력 전송 프레임이 순환 이동하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 제어정보 및 데이터를 상기 단말에 송신하는 단계는
    비협력 전송 프레임에서는 상기 제1 소형 기지국이 상기 단말에 상기 제어정보 및 상기 데이터를 송신하고, 상기 협력 전송 프레임에서는 상기 제1 소형 기지국과 상기 제1 소형 기지국이 선택한 상기 제2 소형 기지국 중 적어도 하나가 상기 단말에 상기 제어정보 및 상기 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 제어정보 및 데이터를 상기 단말에 송신하는 단계는
    상기 제1 소형 기지국과 상기 단말 간 채널 전력의 문턱 값과, 상기 제2 소형 기지국과 상기 단말 간 채널 전력의 문턱 값과, 상기 제2 소형 기지국과 상기 단말 간 채널 전력 대비 상기 제1 소형 기지국과 상기 단말 간 채널 전력의 비의 문턱 값을 설정하고, 설정된 문턱 값들과 실제 채널 전력 값들을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 제1 소형 기지국 및 상기 제2 소형 기지국 중 하나 또는 모두가 상기 협력 전송 프레임을 통해 상기 단말에 상기 제어정보 및 상기 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 제어정보 및 데이터를 상기 단말에 송신하는 단계는
    상기 단말에 상기 제1 소형 기지국만 송신하는 경우, 상기 단말에 상기 제1 소형 기지국 및 상기 제2 소형 기지국이 함께 송신하는 경우, 상기 단말에 상기 제2 소형 기지국만 송신하는 경우를 구분하기 위한 상기 제어정보에 전송 모드 지시자 정보를 포함하여 상기 단말에 송신하는 것을 특징으로 하는 셀 간 협력 전송 기반 송수신 방법.
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