KR20070037856A - 다중 홉 릴레이 방식 광대역 무선 접속 통신 시스템에서레인징 메시지 중계 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 릴레이 방식 광대역 무선 접속 통신 시스템에서레인징 메시지 중계 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 레인징 메시지 중계 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 레인징 메시지 중계 장치('중계국'이라고도 한다)가 단말기로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 일정한 방법으로 처리한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙기지국으로 요청하며 상기 서빙기지국은 수신한 상기 중계 레인징 요청 메시지를 처리하여 중계 레인징 응답 메시지를 중계국으로 전송하고 이를 수신한 중계국이 자신이 처리한 정보와 서빙기지국으로부터 수신한 중계 레인징 응답 메시지를 조합한 레인징 응답 메세지를 생성하여 단말로 전송하는 레인징 메시지 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.
중계국, 레인징 요청 메시지, 레인징 응답 메시지, 서빙 기지국, 다중 홉 릴레이

Description

다중 홉 릴레이 방식 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 레인징 메시지 중계 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RELAYING OF RANGING MESSAGE IN A MULTI-HOP RELAY BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 레인징 절차 수행을 위한 메시지의 흐름을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 구성한 중계국을 통한 레인징 절차 수행을 위한 무선통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따라 구성한 중계국을 통한 레인징 절차 수행을 위한 메시지 흐름을 도시한 도면,
도 5는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 단말기로부터 기지국으로 전송되는 레인징 요청 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 6은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국으로부터 단말기로 전송되는 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 중계국으로부터 서빙 기지국으로 전송되 는 중계 레인징 요청 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따라 서빙 기지국으로부터 중계국으로 전송되는 중계 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 중계국으로부터 서빙 기지국으로 전송되는 중계 레인징 요청 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 서빙 기지국으로부터 중계국으로 전송되는 중계 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따라 중계국으로부터 단말기로 전송하는 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따라 중계국이 단말기로부터 레인징 요청 메시지를 받아 일련의 동작을 거쳐 단말기로 레인징 응답 메시지를 전송하는 과정을 나타내는 흐름도,
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따라 서빙 기지국이 중계국으로부터 중계 레인징 요청 메시지를 받아 일련의 처리를 거쳐 중계국으로 중계 레인징 응답 메시지를 전송하는 과정을 나타내는 흐름도,
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따라 도 11의 레인징 응답 메시지에서 레인징 상태 코드 관련한 서빙 기지국 또는 중계국에서의 동작을 나타내는 흐름도.
본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말기(이하에서는 '단말'이라고도 사용한다)와 서빙 기지국 사이에 중계국을 두고, 이 중계국이 단말기로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 수정하여 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하고 상기 서빙기지국은 수신한 상기 중계 레인징 요청 메시지를 처리하여 중계 레인징 응답 메시지를 중계국으로 전송하고 이를 수신한 중계국이 중계 레인징 응답 메시지를 수정한 레인징 응답 메세지를 단말기로 전송하는 레인징 메시지 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 ‘MS'라 칭하기로 한다) 또는 이동 가입자 단말기(MSS: Mobile Subscriber Station, 이하'MSS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MS(111, 113, 130, 151, 153)들 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 MS(111, 113, 130, 151, 153)들 중에서 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MS(130)은 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 그 서빙 기지국(serving BS)이 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경되게 된다.
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 레인징 절차 수행을 위한 메시지의 흐름을 개략적으로 도시한 도면이다.
서빙기지국은 통신을 위해 가입자 단말기의 상향링크 시간 동기를 획득하여야 하는데, 이러한 상향링크 동기 획득을 위해 단말기에서 송신하는 신호를 "레인징 메시지"라 한다.
상기 도 2를 참조하면 단말(201)은 접속할 기지국과 통신을 위해서 최소한의 상향채널정보를 포함한 UCD정보를 서빙기지국으로부터 수신(204)하면 이를 이용하여 서빙기지국으로 기본적인 접속 시작절차를 수행하는데 이를 레인징 절차라 한다.
레인징 절차는 상기 단말이 서빙기지국으로 레인징 요청(205) 메시지를 보내서 레인징을 요청하면 서빙기지국이 레인징 응답(207) 메시지로 응답하여 수행되는 절차를 의미한다.
이러한 레인징요청(205) 메시지의 구성은 도 5와 같다. 도 5는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 단말기로부터 기지국으로 전송되는 레인징 요청 메 시지의 구조를 도시한 도면이다. 상기 레인징 요청 메시지를 구성하는 필드들은 다음과 같은 목적으로 사용된다.
우선 Management Message Type 필드는 '4'값을 가지며 상기 메시지가 레인징 요청 메시지임을 나타낸다. SS MAC Address는 상기 단말의 MAC계층 주소이며 이 주소는 고유한 주소이므로 상기 기지국들이 단말을 구분하는 식별자로 사용된다. Downlink Channel ID는 상기 단말이 상기 서빙기지국으로 레인징 요청 메시지를 전송하는 상향링크의 채널정보를 실어 보낸 UCD 메시지를 204단계에서 어느 하향링크(downlink)채널을 통해 수신했는지 나타내기 위해 사용된다. Requested Downlink Burst Profile 필드는 0~3비트영역과 4~7비트영역으로 구분하여 0~3비트영역은 단말이 하향데이터를 위해 미리 정의된 변조형식, 오류정정형식 등의 물리채널 신호송수신을 위한 형식들을 요청하는 downlink burst profile의 DIUC(Downlink interval usage code)를 나타내며 이 정보에 따라 기지국은 단말이 요청한 미리 정의된 물리채널 하향타입을 사용하여 단말로 데이터를 전송한다. 상기 4~7비트영역은 레인징을 요청하기 위해 참조한 UCD 메시지의 Configuration Change Count 필드의 LSB(Lease significant bits) 4비트를 표시한다. MAC version 필드는 해당 단말이 사용할 MAC계층의 버전을 나타낸다. Ranging Anomalies 필드는 단말이 기지국으로 접속을 시도하기위해 현재 최대출력으로 송신하는지 혹은 최소출력으로 송신하는지 등을 표시하여 기지국과 초기 접속시 송수신전력, 시간 정보 등의 보정을 위해 송수신전력을 높이거나 낮추도록 지시받을 경우 이에 대한 응답으로 사용할 수 있다. AAS broadcast capability 필드는 단말이 방송 메시지를 수신가능한지 혹은 불가능한지 여부를 나타낸다.
상기와 같은 레인징 요청 메시지를 수신한 서빙기지국은 207단계와 같이 레인징 응답 메시지를 보내서 단말의 레인징 요청에 응답한다. 도 6은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국으로부터 단말기로 전송되는 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면이다. 상기 레인징 응답 메시지의 형식은 아래에 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 레인징 응답 메시지의 Management Message Type 필드는 '5'의 값을 가지며 본 메시지가 레인징 응답 메시지 임을 나타낸다. SS MAC Address 는 상기 레인징 응답 메시지를 수신할 단말의 MAC 주소를 나타낸다. Downlink Operational Burst Profile 는 2바이트로 이루어져 있으며, 상기 단말이 레인징 요청 메시지에 요청한 requested downlink burst profile 필드에 대한 응답으로, 기지국이 사용할DIUC 코드번호를 나타낸다. Primary Management CID필드와 Basic CID필드는 기지국이 단말에 할당하는 연결식별자로써 단말이 레인징 이후 접속절차를 모두 수행하고 서비스를 받는 동안까지 계속하여 기지국과 단말 사이에 연결 관리를 위해 사용할 연결식별자이다. Ranging Status 필드는 단말의 레인징 요청에 대한 기지국의 응답으로 값이 '1'일 경우는 레인징을 계속 수행할 것을 지시하고, '2'는 레인징 절차를 중지할 것을 지시하고, 값이 '3'은 레인징 절차가 성공했음을 나타내고, '4'는 레인징 요청을 다시 할 것을 지시한다. Timing adjust 필드는 기지국이 단말로 하여금 잘못된 시간정보를 수정할 수 있는 정보를 표시하여 보내고, Power level adjust 필드는 기지국이 단말로 하여금 송수신전력세기를 조정하도록 필요한 정보 를 실어서 보낸다. Downlink frequency override 필드는 ranging status 필드 값이 2로 표시되어 기지국이 절차 중지(abort) 지시를 내릴 경우 다른 주파수로 초기 레인징을 시도하도록 다른 채널의 주파수 값을 알려준다.
상기와 같이 구성된 레인징 응답 메세지를 수신한 단말은 수신한 메시지내의 필드정보들을 참조하여 raning status 필드 값이 1 이거나 4인 경우 시간정보나 송신전력세기 등을 수정하여 기지국으로 계속해서 다시 레인징 요청을 수행하게 되며 수신한 레인징 응답 메시지의 ranging status 필드 값이 3으로 표시되어 기지국으로부터 레인징이 성공했다는 응답을 받을 때까지 레인징 절차가 계속된다.
그러나 상기와 같은 단말과 기지국과의 레인징 절차는 본 발명의 배경기술인 멀티홉 릴레이 환경에서는 수행되기 어렵다. 왜냐하면 멀티 홉 릴레이 환경에서는 단말로부터의 레인징 요청 메시지가 중계국(RS)을 거쳐 기지국으로 통신되게 되고, 이러한 경우에는 상기와 같은 단말로부터의 레인징 요청 메시지에 대해서 기지국에서 처리할 수 없는 정보가 포함되게 된다. 즉, 상기 종래의 단말과 기지국의 직접통신환경에서 주고받던 레인징 요청 메시지와 이에 대한 레인징 응답 메시지의 내용 중에서 기지국은 Basic CID와 Primary Management CID를 제외한 나머지 정보들은 처리할 수 없는 정보들이다. 물리채널상의 통신에서 참조되어야 하는 Burst Profile 정보 및 Power adjust 정보 등이 기지국이 처리할 수 없는 대표적인 예이다. 단말이 레인징 요청 메시지를 보냈을 때 이를 수신한 중계국이 그대로 서빙기지국으로 그 레인징 요청 메시지를 보낼 경우 기지국은 단말과 실제 직접 통신을 수행하는 노드가 아니므로 이 예들에 대한 응답 정보를 처리할 수 없다. 이러한 예 들에 대한 정보는 단말로부터 실제 물리적으로 통신을 직접 수행중인 중계국이 단말로부터의 전력신호세기가 약한지, 충분히 센지, 시간정보가 잘못되었는지 등을 파악하여 처리할 수 있으며, 단말과 직접 통신을 하지 않는 기지국은 파악할 수 없다. 따라서 이와 같은 상기의 레인징 요청 메시지 처리는 현재 정의된 기술상에서는 서빙기지국이 처리가 불가능한 문제점이 발생된다.
따라서 본 발명에서는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말이 레인징 요청 메시지를 보내서 레인징 절차를 수행하는 경우 중계국에서 수신한 레인징 요청 메시지를 그대로 서빙기지국으로 보내고, 서빙기지국이 처리하여 보내온 레인징 응답 메시지를 중계국이 그대로 단말로 보낼 경우 정상적인 동작이 수행되기 어려우므로, 중계국이 상기 단말과 상기 기지국 사이에서 레인징 절차에서 해야 하는 추가 동작의 구현이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은 단말, 서빙 기지국 및 상기 단말과 상기 서빙 기지국 사이에서 레인징 요청 메시지와 레인징 응답 메시지 전송이 가능하게 하는 중계국을 포함하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 중계 장치 및 중계 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 처리하여 서빙 기지국으로 중계 레인징 요청 메시지를 전송하는 중계국 및 중계 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 서빙 기지국으로부터 수신한 중계 응답 메시지를 처리하여 단말로 레인징 응답 메시지를 전송받는 중계국 및 중계 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 재구성한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하는 중계 레인징 요청 메시지 처리부 및 상기 서빙기지국으로부터 수신한 중계 레인징 응답 메시지를 재구성한 레인징 응답 메시지를 단말로 전송하는 레인징 응답 메시지 처리부를 포함하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국 및 중계방법을 제공한다.
또한, 이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레인징 요청 메시지를 중계국으로 전송하고 상기 중계국으로부터 레인징 응답 메시지를 전송받는 단말, 수신한 상기 레인징 요청 메시지를 제구성한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하고 상기 서빙 기지국으로부터 수시한 중계 응답 메시지를 재구성한 상기 레인징 응답 메시지를 단말로 전송하는 중계국 및 수신한 상기 중계 레인징 요청 메시지를 처리하여 중계 레인징 응답 메세지를 상기 중계국으로 전송하는 서빙 기지국을 포함하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 장치 및 중계 방법을 제공한다.
이외에 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 다양한 실시 예들이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말기와 서빙 기지국 사이에 중계국을 두고, 이 중계국이 단말기로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 수정하여 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하고 상기 서빙기지국은 수신한 상기 중계 레인징 요청 메시지를 처리하여 중계 레인징 응답 메시지를 중계국으로 전송하고 이를 수신한 중계국이 중계 레인징 응답 메시지를 수정한 레인징 응답 메세지를 단말기로 전송하는 레인징 메시지 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.
다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및/또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템이다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 다중셀(multi-cell) 구조를 지원하여 MS의 이동성을 지원하는 통신 시스템이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 구성한 중계국을 통한 레인징 절차 수행 을 위한 무선통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따라 구성한 중계국을 통한 레인징 절차 수행을 위한 메시지 흐름을 도시한 도면이다.
상기 도 3과 도 4를 참조하면 단말(305,401)은 중계국(303,403)으로 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)(311,407)를 전송한다. 이때 상기 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)는 종래방식의 메시지 형식을 그대로 따라서 메시지를 만들어 중계국으로 전송하며 상기의 레인징 요청 메시지의 구조는 도 5와 같다. 상기 레인진 요청 메시지 단말과 기지국간의 통신을 위한 물리계층에서의 필요한 정보를 담고 있으며 MAC 주소정보필드는 유일하게 MAC계층의 단말고유정보를 담고 있어 기지국이 각 단말을 식별하는데 사용한다.
여기에서의 중계국은 인프라스트럭쳐(infrastructure) 중계국이거나 클라이언트(client) 중계국일 수 있다. 인프라스트럭쳐(infrastructure) 중계국은 통신 사업자가 설치한 고정된 중계국을 의미하며, 클라이언트(client) 중계국은 단말기가 다른 단말기의 중계국으로 동작하는 경우와 같이 이동 중계국을 의미한다.
상기 레인징요청 메시지(311,407)를 수신한 중계국(RS)(303,403)은 해당 레인징요청 메시지를 재구성하여 중계 레인징 요청 메시지(RS-RNG-REQ)(313,409)를 생성하여 서빙기지국(301,405)으로 전송한다. 상기 중계 레인징요청 메시지(313,409)의 구조는 아래에서 설명하는 도 7 또는 도 9에 나타나 있다.
상기 중계국(303,403)이 단말로부터 레인징 요청 메시지(311,407)를 수신한 경우 실제 상기 레인징 요청 메시지의 처리는 중계국에서 가능하다. 상기와 같은 레인징요청 메시지는 앞에서 설명한 바와 같이 대부분 단말이 상대통신노드와 통신을 위한 물리계층에서의 정보를 담고 있으므로 본 발명에서와 같이 단말이 직접 기지국과 통신하는 것이 아니라 멀티홉 중계 릴레이 노드를 통해 통신하는 경우 실제 단말과 통신하는 노드는 기지국이 아니라 중계국이 되므로, 실제 단말이 레인징을 수행하여 통신을 위한 물리채널정보를 획득하고 성공적인 레인징 절차를 수행하는것은 기지국이 아닌 중계국에서 처리 가능하다. 그러므로 실제 중계국(303,403)은 단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 기지국으로 전송할 필요없이 중계국(303,403) 자신이 이에 대한 처리와 응답을 수행할 수 있다.
그러나 레인징 절차는 상기 레인징 요청 메시지를 수신후 이를 처리하여 레인징응답 메시지를 단말로 보내서 단말이 사용할 연결식별자(Connection ID, CID)를 할당해야 한다. 상기 레인징 응답 메시지에 포함하여 단말에 할당해야 하는 연결식별자는 구체적으로 기본 연결식별자 (Basic CID)와 우선 관리 식별자 (Primary Management CID)이다. 그러므로 상기와 같이 중계국이 단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 수신한 경우 대부분의 절차는 상기 중계국에서 처리가 가능하나 상기 연결식별자의 할당은 기지국을 통해서만 이루어질 수 있다.
그러므로 본 발명에서는 상기 레인징 절차를 수행함에 있어, 단말로부터 상기 레인징요청 메시지를 수신할 때 상기 중계국은 연결식별자(CID) 할당을 제외한 다른 절차를 수행하며 연결식별자(CID) 정보는 서빙기지국으로 요청하여 할당받고 상기 중계국은 상기 서빙기지국으로 요청하여 할당받은 연결식별자를 포함한 레인징 응답메세지(317,413)를 생성하여 단말로 전송한다.
중계국은 도시하지는 않았으나 단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 재구성한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하는 중계 레인징 요청 메시지 처리부와 상기 서빙기지국으로부터 수신한 중계 레인징 응답 메시지를 재구성한 레인징 응답 메시지를 단말로 전송하는 레인징 응답 메시지 처리부를 포함할 수 잇다.
중계국(303,403)이 단말로부터 수신한 레인징 요청메세지를 재구성 하여 서빙기지국으로 재조립한 중계 레인징요청 메시지(313,409)를 전송할 때의 중계 레인징 요청 메시지는 도 7 또는 도 9에 나타나는 구조를 사용한다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 중계국으로부터 서빙 기지국으로 전송되는 중계 레인징 요청 메시지(RS_RNG_REQ)의 구조를 도시한 도면이다. 중계 레인징 요청 메시지 는 도 5에 나타나 있는 레인징 요청 메시지보다 작은 크기를 가진다. 즉, 중계국에서 처리하는 필드들을 제외한 나머지 필드를 기지국으로 전송한다. 여기에서 Downlink Channel ID는 중계국의 Basic Channel ID도 대체하는 것도 가능하다. 이 경우에 기지국에서는 단말의 MAC 주소정보만 포함할 경우 이를 중계국을 통해 중계된 중계 레인징 요청 메시지로 인지하여 다음 절차를 수행한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 중계국으로부터 서빙 기지국으로 전송되는 중계 레인징 요청 메시지(RS-RNG-REQ)의 구조를 도시한 도면이다. 도 7의 중계 레인징 요청 메시지와는 다른 새로운 중계 레인징 요청 메시지의 타입을 정의한다. 즉, 중계 레인징 메시지임을 나타내는 Management Message type을 8bits로 새로 정의하여 사용하고, 단말의 MAC 주소정보만을 포함하여 서빙기지국으로 전송 함으로써 메시지의 크기를 더 줄이는 것을 목적으로 한다.
서빙 기지국(301,405)은 중계국(303,403)으로부터 중계 레인징 요청 메시지(RS-RNS-REQ)(313,409)를 받아 처리한 후 중계 레인징 응답 메시지(RS-RNG-RSP)(315, 411)를 중계국으로 전송한다. 상기의 도 7의 중계 레인징 요청 메시지에 대한 중계 레인징 응답 메시지는 도 8과 같다. 즉, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따라 서빙 기지국으로부터 중계국으로 전송되는 중계 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
또한 도 9의 중계 레인징 요청 메시지에 대한 중계 레인징 응답 메시지는 도 10과 같다. 즉, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 서빙 기지국으로부터 중계국으로 전송되는 중계 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
한편 상기와 같이 중계국이 서빙 기지국간의 메시지 교환을 통해 서빙기지국으로부터 전송받은 중계 레인징 응답 메시지(RS-RNG-RSP)(315,411)를 재구성하여 단말(305,401)로 전송하는 레인징 응답 메시지(317,413)의 구조는 도 11과 같다. 즉, 도 11은 본 발명의 일실시 예에 따라 중계국으로부터 단말기로 전송하는 레인징 응답 메시지의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 11의 레인징 응답 메세지 구조는 중계국(303,403)으로부터 단말(305, 405)로 전송되는 메시지인 데, 이 구조는 본 발명의 배경인 멀티홉 릴레이 환경의 무선망에서 단말이 중계국으로 레인징을 수행하는 경우 중계국이 단말로 레인징 응답하는 경우와 단말이 중계국이 아닌 기지국으로 레인징을 수행하는 경우 모두 사용이 가능하다.
상기 도 11의 레인징 응답 메시지에서 레인징 상태(Ranging status) 필드를 제외한 다른 필드들은 도 6에 정의한 종래의 레인징 응답 메시지 형식과 동일하다. 그러나 본 발명에서는 도 11의 레인징 응답 메시지에서 레인징 상태(Ranging status) 필드에 추가 기능을 통해 단말로 하여금 추가정보를 제공받을 수 있도록 한다. 우선 레인징 상태(ranigng status) 필드의 값 1, 2, 3, 4는 종래기술과 동일하다. 그러나 값 5, 6, 7이 추가되어 아래와 같은 기능을 수행한다.
레인징 상태(ranigng status) = 5 : 레인징이 성공되었음을 알린다. 그러나 값3과 달리 레인징의 성공이 중계국을 통해 이루어졌음을 알린다.
레인징 상태(ranigng status) = 6 : 중계국이 필요에 따라 사용하는 값으로 중계국이 해당 레인징 절차를 중지하고 downlink frequency override 필드에 제공된 주파수정보를 이용하여 기지국(BS)으로 접속 시도할 것을 지시한다. 상기 레인징 상태(ranigng status) 값이 6으로 표시되어 레인징 응답 메시지를 수신한 경우, 단말은 해당 레인징 접속이 중계국으로 수행되었음을 인지하고 진행 중인 레인징 절차를 중지하고 downlink frequency override 필드에 정의된 중심 주파수 값을 사용하는 기지국으로 다시 레인징 절차를 시작한다.
레인징 상태(ranigng status) = 7 : 단말이 중계국이 아닌 기지국으로 레인징 요청을 수행하였으나 기지국이 자신이 아닌 중계국으로 레인징 요청 하도록 지시하려고 할 때 상기 레인징 상태(ranigng status) 값을 7로 표시한다. 단말은 중계국이 아닌 기지국으로 종래방식의 레인징 요청 메세지를 보낸 경우 기지국으로부터 상기 레인징 상태(ranging status) 값이 7로 표시되어 레인징 응답 메시지를 수 신한 경우, 단말은 기지국의 지시에 따라 downlink frequency override 필드에 정의된 중심 주파수를 사용하는 중계국으로 레인징 절차를 다시 시작한다.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따라 중계국이 단말기로부터 레인징 요청 메시지를 받아 일련의 동작을 거쳐 단말기로 레인징 응답 메시지를 전송하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저 중계국이 단말로부터 레인징 요청 메시지(RNG-REQ)를 수신한다(1201). 중계국은 MAC주소를 포함하여 레인징 요청 메시지를 재구성하여 중계 레인징 요청 메시지(RS-RNG-REQ) 생성한다(1205). 이 중계 레인징 요청 메시지는 도 7 또는 도 9에 나타난 구조를 가진다. 다음에는 서빙기지국으로 중계 레인징 요청 메시지를 전송하고(1209) 서빙 기지국으로부터 중계 레인징 응답 메시지를 수신한다(1209). 이 중계 레인징 응답 메시지는 도 8과 도 10에 나타난 구조를 가진다. 중계국은 레인징 요청 메시지를 처리하고(1203) 레인징 응답 메시지 인코딩정보(TLV: Type Length Value)를 생성하여(1207) 중계 레인징 응답 메시지를 재구성하여 CID를 포함한 레인징 응답 메시지를 생성하여(1213) 단말로 전송한다(1215).
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따라 서빙 기지국이 중계국으로부터 중계 레인징 요청 메시지를 받아 일련의 처리를 거쳐 중계국으로 중계 레인징 응답 메시지를 전송하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저 중계국으로부터 중계 레인징 요청 메시지를 수신하면(1301), MAC 주소를 확인하고(1303) 레인징 허락 여부를 결정한다(1305). 레인징을 허락하는 경우에는 레인징 상태 코드를 성공으로 하여(1307) CID를 할당하고(1311) 중계 레인징 응답 메시지를 생성하여(1313) 중계국으로 전송한다(1315). 레인징을 허락하지 않는 경우에는 그에 해당하는 레인징 상태 코드를 정해(1309) CID를 할당하고(1311) 중계 레인징 응답 메시지를 생성하여(1313) 중계국으로 전송한다(1315).
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따라 도 11의 레인징 응답 메시지에서 레인징 상태 코드 관련한 서빙 기지국 또는 중계국에서의 동작을 나타내는 흐름도이다.
단말이 기지국 또는 중계국으로 레인징을 시도하고(1401) 일련의 과정을 거쳐(1403 ~1407) 중계국 또는 기지국으로 레인징 요청 메시지를 전송한다(1409, 1411 또는 1413). 레인징 요청 메시지에 대한 레인징 응답 메시지를 수신하고 레인징 상태(Ranging status) 필드 값을 확인하여(1417) 레인징 상태 필드 값에 따라 절차를 수행한다.
즉, 레인징 상태(ranigng status) 필드 값이 3인 경우에는(1419) 레인징이 기지국에 의해 성공되었음을 알리고(1427) 다음절차를 수행한다(1435).
레인징 상태(ranigng status) 필드 값이 5인 경우에는(1421) 레인징이 중계국을 통해 성공되었음을 알리고(1429) 다음절차를 수행한다(1435).
레인징 상태(ranigng status) 필드 값이 6인 경우에는 (1423) 중계국이 필요에 따라 사용하는 값으로 중계국이 해당 레인징 절차를 중지하고 downlink frequency override 필드에 제공된 주파수정보를 검사하고 이용하여(1431) 기지국(BS)으로 다시 접속 시도할 것을 지시한다(1437).
레인징 상태(ranigng status) 필드 값이 7인 경우에는(1425) 단말은 기지국의 지시에 따라 downlink frequency override 필드를 검사하여(1433) 이에 정의된 중심 주파수를 사용하는 중계국으로 레인징 절차를 다시 시작한다(1439).
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따르면 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국이 단말기로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 수정한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙기지국으로 전송하며 상기 서빙기지국으로부터 중계 레인징 응답 메시지를 수신 받아 이를 수정한 레인징 응답 메세지를 단말기로 전송함으로써 무선자원의 절약이 기능하고, 레인징 처리 속도를 증가시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국에 있어서,
    단말로부터 수신한 레인징 요청 메시지를 재구성한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하는 중계 레인징 요청 메시지 처리부 및;
    상기 서빙기지국으로부터 수신한 중계 레인징 응답 메시지를 재구성한 레인징 응답 메시지를 단말로 전송하는 레인징 응답 메시지 처리부를 포함하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레인징 요청 메시지 처리부는 수신한 상기 레인징 요청 메시지의 구성 필드들을 확인한 후 자신이 처리가능한 필드와 처리가능하지 않은 필드를 판단하여 상기 중계 레인징 요청 메시지를 재구성하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  3. 제2항에 있어서
    상기 자신이 처리 가능한 정보들은 물리채널상의 통신에서 참조되어야 하는 Burst Profile 정보 및 Power adjust 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중계국은 인프라 스트럭쳐 중계국 또는 클라이언트 중계국임을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지 처리부는 상기 레인징 응답 메시지에 해당 레인징 절차의 일부 필드는 상기 중계국에 의해 처리되었음을 나타내는 정보를 레인징 상태(Ranging status) 필드에 넣어 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지 처리부는 상기 레인징 응답 메시지에 다음 번의 레인징 요청을 다른 서빙 기지국으로 수행하도록 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  7. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계장치에 있어서 ,
    레인징 요청 메시지를 중계국으로 전송하고 상기 중계국으로부터 레인징 응 답 메시지를 전송받는 단말기;
    수신한 상기 레인징 요청 메시지를 재구성한 중계 레인징 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하고 상기 서빙 기지국으로부터 전송 받은 중계 응답 메시지를 재구성한 상기 레인징 응답 메시지를 상기 단말기로 전송하는 상기 중계국 및;
    수신한 상기 중계 레인징 요청 메시지를 처리하여 중계 레인징 응답 메세지를 상기 중계국으로 전송하는 상기 서빙 기지국을 포함하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중계국은 수신한 상기 레인징 요청 메시지의 구성 필드들을 확인한 후 자신이 처리가능한 필드와 처리가능하지 않은 필드를 판단하여 상기 중계 레인징 요청 메시지를 재구성하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  9. 제8항에 있어서
    상기 자신이 처리가능한 정보들은 물리채널상의 통신에서 참조되어야 하는 Burst Profile 정보 및 Power adjust 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 중계국은 인프라 스트럭쳐 중계국 또는 클라이언트 중계국임을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 중계국은 상기 레인징 응답 메시지에 해당 레인징 절차의 일부 필드는 상기 중계국에 의해 처리되었음을 나타내는 정보를 레인징 상태(Ranging status) 필드에 넣어 상기 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 중계국은 상기 레인징 응답 메시지에 다음 번의 레인징 요청을 서빙 기지국으로 수행하도록 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국.
  13. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 방법에 있어서 ,
    단말기가 레인징 요청 메시지를 중계국으로 전송하는 단계;
    수신한 상기 레인징 요청 메시지를 재구성한 중계 레인징 요청 메시지를 중계국이 서빙 기지국으로 전송하는 단계;
    상기 서빙 기지국이 중계 응답 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 단계 및;
    상기 중계국이 수신한 상기 중계 레인징 응답 메시지를 제구성한 레인징 응답 메시지를 상기 단말기로 전송하는 단계를 포함하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 중계 레인징 요청 메시지를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계에서 상기 중계국은 수신한 상기 레인징 요청 메시지의 구성 필드들을 확인한 후 자신이 처리가능한 필드와 처리가능하지 않은 필드를 판단하여 상기 중계 레인징 요청 메시지를 재구성하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계방법.
  15. 제14항에 있어서
    상기 나머지 정보들은 물리채널상의 통신에서 참조되어야 하는 Burst Profile 정보 및 Power adjust 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 중계국은 인프라 스트럭쳐 중계국 또는 클라이언트 중계국임을 특징으로 하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지에 해당 레인징 절차의 일부 필드는 상기 중계국에 의해 처리되었음을 나타내는 정보를 레인징 상태(Ranging status) 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 레인징 응답 메시지에 다음 번의 레인징 요청을 서빙 기지국으로 수행하도록 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 중계 레인징 응답 메시지에 다음 번의 레인징 응답을 상기 중계국이 수행하도록 지시하는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 레인징 메시지 중계 방법.
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