KR20080086072A - 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 링크 운용장치 및 방법 - Google Patents

중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 링크 운용장치 및 방법 Download PDF

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KR20080086072A
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Abstract

본 발명은 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 자신의 서비스 영역 내에 위치한 중계기 및 단말과 통신을 수행하는 다수의 기지국들과, 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 기지국과 통신이 가능한 위치에 배치된 적어도 하나의 중계기를 포함하여, 중계기가 최적의 서빙 기지국을 선택함으로써, 다중 홉 전송으로 인한 오버헤드가 감소하며 적은 수의 중계기 만으로 중계 서비스를 수행할 수 있으며, 중계기가 기지국의 상태에 따라 서빙 기지국을 변경함으로써, 셀 간 부하 평준화 효과가 발생한다.
Figure P1020070027716
다중 홉(Multi Hop), 중계기(Relay Station),

Description

중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 링크 운용 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING RELAY LINK IN RELAY BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 셀의 구성 예를 도시하는 도면,
도 2는 일반적인 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 무선 자원 사용을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국과 중계기의 링크 구성 예를 도시하는 도면,
도 4a는 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 배치 제 1 예를 도시하는 도면,
도 4b는 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 배치 제 2 예를 도시하는 도면,
도 4c는 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 배치 제 3 예를 도시하는 도면,
도 5a는 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 링크 의 신호 처리 방식의 제 1 예를 도시하는 도면,
도 5b는 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 링크의 신호 처리 방식의 제 2 예를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 중계 통신 절차를 도시하는 도면, 및
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 중계 통신 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 상기 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 링크를 선택하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
다중 홉(Multi Hop) 중계 전송 기술은 셀룰러(Cellular) 시스템에서 저비용으로 셀의 서비스 영역(Coverage)을 확장하고 사용자들에게 고속 전송률을 제공할 수 있는 기술로서 주목되고 있다. 대표적으로 IEEE 802.16j 표준화 그룹은 이동 다중 홉 중계(MMR : Mobile Multihop Relay) 기술에 대한 표준화 작업을 진행 중이고, 4세대 이동통신을 연구하는 세계 각국의 선진 연구소와 기업들은 경쟁적으로 다중 홉 전송 기술 개발을 추진하고 있다.
상기 다중 홉 중계 전송을 위해서는 기지국과 단말 사이에서 데이터를 중계하는 하나 이상의 중계기가 필요하다. 상기 셀룰러 시스템에서 중계기는 기지국 및 단말과 구분되는 별도의 장치가 될 수도 있고, 단말이 다른 단말에 대한 중계기 역할을 수행할 수도 있다. 상기 중계기는 기지국과 단말 사이에서 데이터를 중계함으로써 경로 손실을 줄여 고속 데이터 통신을 가능케 하며, 기지국에서 멀리 떨어진 단말 또는 음영 지역의 단말로도 신호를 전달함으로써 서비스 영역을 확장할 수 있다. 다시 말해, 시스템은 도 1의 (a)와 같이 중계기를 배치함으로써, 셀 음영 지역 및 셀 경계에서의 전송률을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 시스템은 상기 도 1의 (b)와 같이 중계기를 배치함으로써, 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
상기 중계기를 사용하는 경우, 기지국에서 단말로 신호를 송신하기 위한 무선 자원 소모는 도 2와 같다. 상기 도 2는 일반적인 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 무선 자원 사용 예를 도시하고 있다. 상기 도 2는 각각의 홉이 시간 구간으로 구분될 때, 직접 전송의 경우와 N-1개의 중계기를 사용한 경우에 무선 자원 사용 예를 도시하고 있다. 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 한 단위의 데이터를 전송하는데 있어서, N홉으로 전송하는 경우 직접 전송에 비해 N배의 송신 시간, 즉 N배의 시스템 자원 소모가 발생함을 알 수 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같은 셀 구성에 따르면, 각 중계기는 특정 기지국으로부터 데이터를 수신하고, 상기 수신된 데이터를 중계 서비스 영역 내의 단말들로 송신한다. 상기 중계기는 같은 주파수를 사용하여 송신과 수신을 동시에 할 수 없기 때문에, 상기 기지국과 상기 중계기 간 링크와 상기 중계기와 상기 단말 간 링크는 서로 다른 주파수 또는 시간 자원으로 할당되어야 한다. 상기 기지국과 상기 중계기간 통신을 위해 소모되는 무선 자원은 큰 오버헤드(Overhead)로 작용하여 상기 기지국이 다른 단말들과 통신하는 데 사용할 수 있는 자원의 양을 감소시킨다.
따라서, 상기 기지국과 중계기 간 링크 및 상기 중계기와 중계기 간 링크에 사용할 충분한 자원을 확보하지 못하면, 다수의 중계기들은 원활한 서비스를 할 수 없다. 또한, 상기 다수의 중계기들의 자원 소모로 인한 오버헤드로 인해 시스템 용량 증가 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 상기 도 1에 도시된 바와 같이 셀을 구성하여 넓은 지역에 중계 서비스를 제공하기 위해서는, 기지국 당 많은 수의 중계기가 요구된다. 때문에, 상기 중계기 설치 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 통신으로 인한 자원 오버헤드(Overhead)를 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계 통신을 위해 요구되는 중계기의 수를 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기가 다수의 기지국들을 선택적으로 접속하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템은, 자신의 서비스 영역 내에 위치한 중계기 및 단말과 통신을 수행하는 다수의 기지국들과, 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 기지국과 통신이 가능한 위치에 배치된 적어도 하나의 중계기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 장치는, 통신 가능한 다수의 기지국들 중, 서빙 기지국 선택 시 사용되는 각 기지국의 정보를 저장하는 관리부와, 상기 관리부에 저장된 정보를 이용하여 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 선택부와, 상기 서빙 기지국과 통신을 수행하기 위한 신호를 생성하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 다수의 기지국들에 의해 공유되는 중계기의 서빙 기지국 선택을 위해, 기지국의 정보를 포함하는 제어 정보를 생성하는 생성부와, 상기 중계기로부터 접속 요청이 발생하면, 접속 수락 여부를 판단하는 제어부와, 상기 중계기와 통신을 수행하기 위한 신호를 생성하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 통신 방법은, 통신 가능한 다수의 기지국들 중, 서빙 기지국 선택 시 사용되는 각 기지국의 정보를 수집하는 과정과, 상기 각 기지국의 정보를 이용하여 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 과정과, 상기 적어도 하나의 서빙 기지국과 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 방법은, 다수의 기지국들에 의해 공유되는 중계기의 서빙 기지국 선택을 위해, 기지국의 정보를 포함하는 제어 정보를 송신하는 과정과, 상기 중계기로부터 접속 요청이 발생하면, 접속 수락 여부를 판단하는 과정과, 상기 중계기와 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기가 서빙 기지국을 선택하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, 본 발명에서 제안하고자 하는 셀 구성에 대해 간략히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국과 중계기의 링크 구성 예를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국A(310), 기지국B(320), 기지국C(330)은 서로 인접하여 각 셀 내에 위치한 단말들과 통신을 수행한다. 이때, 상기 각 기지국들(310, 320, 330)과 모두 통신을 수행할 수 있는 위치에 중계기(340)가 배치된다. 따라서, 상기 중계기(340)는 상기 기지국A(310), 상기 기지국B(320), 상기 기지국C(330) 중 하나 이상의 기지국을 선택하여 중계 통신을 수행할 수 있다. 즉, 다수의 기지국들이 하나의 중계기를 공유함으로써 중계 통신에 요구되는 중계기 수가 감소된다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 중계 링크가 구성되는 경우, 상기 중계기(340)는 중계 통신을 수행하기 위한 서빙 기지국을 선택해야 한다. 이때, 상기 중계기(340)는 각 기지국과의 채널 상태, 상기 각 기지국의 부하 정보를 참조하여 서빙 기지국을 선택한다. 여기서, 상기 채널 상태는 각 기지국이 송신한 파일럿 또는 프리앰블 신호를 이용하여 상기 중계기(340)가 직접 측정할 수 있고, 상기 부하 정보는 별도의 제어 채널을 통해 각 기지국으로부터 수신될 수 있다.
좀더 구체적인 중계기 배치의 예를 보이면, 도 4a, 도 4b, 도 4c에 도시된 바와 같다. 상기 도 4a는 1개의 중계기를 3개의 기지국들이 공유할 수 있도록 배치한 경우를 도시하고 있고, 상기 도 4b는 1개의 중계기를 2개의 기지국들이 공유할 수 있도록 배치한 경우를 도시하고 있다. 그리고, 상기 도 4c는 셀 크기가 규칙성이 없으며 각 중계기의 서비스 영역 크기가 일정치 않은 경우의 중계기 배치를 도시하고 있다. 상기 도 4a와 같은 경우, 각 중계기는 3개의 서빙 기지국 후보를 갖는다. 또한, 상기 도 4b와 같은 경우, 각 중계기는 2개의 서빙 기지국 후보를 갖는다. 그리고, 상기 도 4c와 같은 경우, 각 중계기는 주변 환경에 따라 다른 수의 서빙 기지국 후보를 갖는다. 예를 들어, 상기 도 4c에서, 중계기1은 기지국1, 기지국2, 기지국3을 서빙 기지국 후보로, 중계기2는 기지국1, 기지국4를 서빙 기지국 후보로 갖고 있다. 또한, 중계기3과 같이 상황에 따라 하나의 기지국만을 서빙 기지국으로 선택할 수 있는 중계기도 존재할 수 있다.
본 발명이 제안하는 다수의 기지국들이 하나의 중계기를 공유하는 구조로 인해, 중계기에 의해 선택되지 않은 기지국으로부터의 신호는 상기 중계기에게 간섭 신호로 작용하게 된다. 이 경우, 상기 중계기는 도 5a에 도시된 바와 같이 빔스티어링(Beamstiring) 또는 빔포밍(Beamforming)을 수행함으로써, 선택하지 않은 기지국으로부터의 간섭을 감소시킬 수 있다. 상기 도 5a를 참조하면, 중계기는 기지국1을 선택하여 통신을 수행 중이다. 이때, 상기 중계기는 다수의 안테나들을 이용하여 상기 기지국1 방향으로 메인 빔(Main Beam)을 형성하고, 기지국2와 기지국3 방향으로 널(Null)을 형성한다. 이로 인해, 상기 중계기는 상기 기지국1과 송수신되 는 신호를 증폭하고, 상기 기지국2와 상기 기지국3과의 상호 간섭을 감쇄할 수 있다.
또한, 본 발명이 제안하는 다수의 기지국들이 하나의 중계기를 공유하는 구조로 인해, 상기 다수의 기지국들은 도 5b에 도시된 바와 같이 매크로(Macro) MIMO(Multiple Input Multiple Output) 환경을 구성할 수 있게 된다. 상기 도 5b를 참조하면, 중계기는 기지국1과 기지국2를 서빙 기지국으로 선택하여 통신을 수행 중이다. 이때, 상기 기지국1과 상기 기지국2는 상기 중계기와 매크로 MIMO 채널을 구성함으로써, 시공간 부호(STC : Space Time Code)와 같은 공간 다이버시티 기술 또는 V-BLAST와 같은 공간 다중화 기술을 적용하여 통신을 수행한다.
본 발명에 따른 시스템은 상기 도 5a에 도시된 빔포밍 기법과 상기 도 5b에 도시된 매크로 MIMO 기법을 각각 적용하여 운용될 수 있으며, 두 가지를 결합한 형태로 운용될 수도 있다.
이하 본 발명은 상술한 방식으로 중계 통신을 수행하기 위한 중계기와 기지국의 구성 및 동작 절차를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 중계기는 RF(Radio Frequency) 수신 기(602), 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하 'ADC'라 칭함)(604), OFDM 복조기(606), 부반송파 디매핑기(608), 복조 및 복호기(610), 데이터 분류기(612), 데이터 버퍼(614), 채널 상태 측정기(616), 제어 정보 확인기(618), 기지국 정보 관리기(620), 기지국 선택기(622), 제어 정보 생성기(624), 부호화 및 변조기(626), 부반송파 매핑기(628), OFDM 변조기(630), 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 이하 'DAC'라 칭함)(632) 및 RF 송신기(634)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 수신기(602)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 상기 ADC(604)는 상기 RF 수신기(602)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 OFDM 복조기(606)는 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 상기 ADC(604)로부터 제공되는 시간 영역 OFDM 심벌을 부반송파별 신호들로 변환한다. 상기 부반송파 디매핑기(608)는 상기 OFDM 복조기(606)로부터 부반송파 별로 제공되는 신호들 중, 할당된 부반송파에 매핑된 신호들을 추출한다. 이때, 상기 부반송파 디매핑기(608)는 프리앰블 및 파일럿 신호를 추출하여 상기 채널 상태 측정기(616)으로 출력하고, 트래픽 및 제어 신호를 추출하여 상기 복조 및 복호기(610)로 출력한다. 상기 복조 및 복호기(610)는 상기 부반송파 디매핑기(608)로부터 제공되는 신호들을 해당 방식에 따라 복조 및 복호하여 정보 비트열로 변환한다.
상기 데이터 분류기(612)는 상기 복조 및 복호기(610)로부터 제공되는 정보 비트열을 제어 정보와 트래픽 데이터로 분류한다. 상기 제어 정보는 상기 제어 정 보 확인기(618)로 출력되고, 상기 트래픽 데이터는 상기 데이터 버퍼(614)로 출력된다. 상기 데이터 버퍼(614)는 중계 통신을 위해 수신된 트래픽 데이터를 저장하고, 송신 시 상기 트래픽 데이터를 출력한다. 상기 제어 정보 확인기(618)는 기지국, 단말 또는 다른 중계국과 통신을 수행하기 위해 수신된 제어 정보를 확인한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어 정보 확인기(618)는 각 기지국으로부터 수신되는 기지국의 부하 정보를 확인한다. 여기서, 상기 부하 정보는 중계기의 서빙 기지국 선택 시 사용되는 정보이며, 기지국으로부터 주기적 또는 비주기적으로 수신된다.
상기 기지국 정보 관리기(620)는 상기 제어 정보 확인기(618)로부터 각 기지국의 부하 정보를 제공받고, 상기 채널 상태 측정기(616)로부터 각 기지국과의 채널 상태 정보를 제공받아 이를 저장 및 관리한다. 상기 기지국 선택기(622)는 상기 기지국 정보 관리기(620)에 저장된 각 기지국의 부하 정보 및 채널 상태를 참조하여 서빙 기지국을 선택한다. 여기서, 상기 서빙 기지국은 단수 또는 복수 개일 수 있다. 다시 말해, 상기 기지국 선택기(622)는 상기 각 기지국의 부하 상태, 즉, 각 기지국의 절대적 또는 상대적 가용 자원량, 상기 각 기지국과의 채널 상태, 현재 자신이 필요한 자원량 등을 고려하여 서빙 기지국을 선택한다. 상기 제어 정보 생성기(624)는 기지국, 단말 또는 다른 중계국과 통신을 수행하기 위해 송신할 제어 정보를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어 정보 생성기(624)는 상기 기지국 선택기(622)에 의해 선택된 서빙 기지국에 접속을 위한 제어 메시지를 생성한다.
상기 부호화 및 변조기(626)는 상기 데이터 버퍼(614) 및 상기 제어 정보 생 성기(616)로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식에 따라 부호화 및 변조하여 신호로 변환한다. 상기 부반송파 매핑기(628)는 상기 부호화 및 변조기(626)로부터 제공되는 신호들을 할당된 부반송파 자원에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(630)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 상기 부반송파 매핑기(628)로부터 제공되는 부반송파별 신호들을 시간 영역 OFDM 심벌로 변환한다. 상기 DAC(632)는 상기 OFDM 변조기(630)로부터 제공되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 상기 RF 송신기(634)는 상기 DAC(632)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 제어 정보 확인기(702), 중계 통신 제어기(704), 데이터 버퍼(706), 제어 정보 생성기(708), 부호화 및 변조기(710), 부반송파 매핑기(712), OFDM 변조기(714), DAC(716) 및 RF 송신기(718)를 포함하여 구성된다.
상기 제어 정보 확인기(702)는 중계기로부터 수신되는 제어 정보를 확인한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어 정보 확인기(702)는 중계기가 접속을 위해 송신하는 제어 메시지를 확인한다. 상기 중계 통신 제어기(704)는 중계국과의 통신을 위한 제어를 수행한다. 다시 말해, 상기 중계 통신 제어기(704)는 접속을 요청하는 중계기를 수용할 수 있는지 가용 자원, 부하 상태 등을 참조하여 판단하고, 판단 결과에 따라 접속 절차 또는 접속 거부 절차를 제어한다. 또한, 상기 중계 통신 제어기(704)는 통신 중이던 중계국으로부터 단절 요청이 발생하면 접속 해제를 위한 절차를 제어한다. 그리고, 상기 중계 통신 제어기(704)는 상기 중계기가 서빙 기지국을 선택하는데 필요한 부하 정보 및 상기 중계기가 채널 상태를 측정하기 위한 프리앰블 또는 파일럿 신호를 주기적 또는 비주기적으로 송신하도록 제어한다. 또한, 상기 중계 통신 제어기(704)는 다수의 기지국들을 서빙 기지국으로 선택한 중계기와 매크로 MIMO 채널을 형성하여 통신을 수행하도록 제어한다. 여기서, 상기 매크로 MIMO 채널을 형성하기 위한 제어는 상기 기지국의 상위 노드 장치의 중재(Coordination)에 의해 수행되거나, 각 기지국 간의 시그널링을 통해 수행될 수 있다.
상기 데이터 버퍼(706)는 단말 또는 중계기로 송신할 트래픽 데이터를 저장하며, 상기 중계기로 송신할 트래픽 데이터를 상기 중계 통신 제어기(704)의 제어에 따라 출력한다. 상기 제어 정보 생성기(708)는 단말 또는 중계기와 통신을 수행하기 위해 송신할 제어 정보를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어 정보 생성기(708)는 중계기가 접속을 요청하면 상기 중계 통신 제어기(704)의 판단에 따라 대응하는 제어 메시지를 생성한다.
상기 부호화 및 변조기(710)는 상기 데이터 버퍼(706) 및 상기 제어 정보 생성기(708)로부터 제공되는 정보 비트열을 해당 방식에 따라 부호화 및 변조하여 신호로 변환한다. 상기 부반송파 매핑기(712)는 상기 부호화 및 변조기(710)로부터 제공되는 신호들을 해당 부반송파 자원에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(714)는 IFFT 연산을 통해 상기 부반송파 매핑기(712)로부터 제공되는 부반송파별 신호들을 시간 영역 OFDM 심벌로 변환한다. 상기 DAC(716)는 상기 OFDM 변조기(714)로부터 제공되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 상기 RF 송신기(718)는 상기 DAC(716)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 중계 통신 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 상기 중계기는 801단계에서 서빙 기지국 재선택 시점인지 확인한다. 여기서, 상기 서빙 기지국 재선택 시점은 시스템의 운용 정책에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 서빙 기지국 재선택 시점은 일정한 주기에 따를 수도 있고, 현재 통신 중인 서빙 기지국과의 채널 상태가 악화되는 시점이나 또는 현재 서빙 기지국의 부하가 임계값을 초과하는 시점으로 설정될 수도 있다.
상기 서빙 기지국 재선택 시점이면, 상기 중계기는 803단계로 진행하여 서빙 기지국을 선택하기 위한 부하 정보 및 채널 상태 정보를 수집한다. 다시 말해, 상기 중계기는 각 기지국으로부터 수신되는 각 기지국의 부하 정보를 확인하고, 상기 각 기지국으로부터 수신되는 파일럿 및 프리앰블을 이용하여 채널 상태를 측정한다.
상기 부하 정보 및 채널 상태 정보를 수집한 후, 상기 중계기는 805단계로 진행하여 상기 부하 정보, 채널 상태 정보, 필요한 자원량 등을 고려하여 서빙 기지국을 선택한다. 이때, 상기 선택되는 기지국은 단수 또는 복수 개의 기지국일 수 있다. 상기 서빙 기지국 선택 방식의 가장 간단한 예로, 가용 자원이 가장 많은, 즉, 부하가 가장 적은 기지국을 선택하는 방식이 있다. 상기 서빙 기지국 선택은 상기 부하 정보, 채널 상태 정보, 필요한 자원량 등을 조합하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
상기 서빙 기지국을 선택한 후, 상기 중계기는 807단계로 진행하여 현재 통신 중인 서빙 기지국과 상기 805단계에서 선택된 서빙 기지국이 동일한지 확인한다. 만일, 선택된 서빙 기지국이 복수 개인 경우, 복수 개의 서빙 기지국들이 모두 동일해야 한다.
만일, 상기 현재 통신 중인 서빙 기지국과 상기 선택된 서빙 기지국이 동일하지 않으면, 상기 중계기는 809단계로 진행하여 상기 선택된 서빙 기지국으로 접속한다. 반면, 상기 현재 통신 중인 서빙 기지국과 상기 선택된 서빙 기지국이 동일하면, 상기 중계기는 811단계로 진행한다.
이후, 상기 중계기는 811단계로 진행하여 접속된 서빙 기지국을 통해 중계 통신을 수행한다. 이때, 상기 중계기는 선택되지 않은 기지국들과의 상호 간섭을 감쇄시키기 위해 빔포밍 또는 빔스티어링 기술을 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 중계 통신 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 상기 기지국은 901단계에서 중계기의 서빙 기지국 선택을 위해, 상기 중계기로 자신의 부하 정보 및 채널 상태 측정을 위한 파일럿 및 프리앰블 신호를 송신한다. 여기서, 상기 부하 정보는 별도의 제어 채널을 통해 주기적 또는 비주기적으로 송신된다. 또한, 상기 파일럿 및 프리앰블 신호도 주기적 또는 비주기적으로 송신된다.
이후, 상기 기지국은 903단계로 진행하여 상기 중계기로부터 접속 요청 또는 단절 요청이 발생하는지 확인한다. 여기서, 상기 접속 요청은 현재 통신 중이지 않은 중계기로부터 발생하고, 상기 단절 요청은 현재 통신 중인 중계기로부터 발생한다.
만일, 상기 단절 요청이 발생하면, 상기 기지국은 905단계로 진행하여 상기 중계기와의 연결을 해제한다.
반면, 상기 접속 요청이 발생하면, 상기 기지국은 907단계로 진행하여 상기 중계기를 수용할 수 있는지 확인한다. 여기서, 상기 중계기의 수용 여부는 가용한 자원 및 부하 상태 등을 참조하여 판단된다.
만일, 상기 중계기를 수용 가능하지 않으면, 상기 기지국은 909단계로 진행하여 상기 중계기의 접속 요청을 거부한다.
상기 해당 중계기를 수용 가능하면, 상기 기지국은 911단계로 진행하여 상기 단말의 접속을 수락하고, 상기 중계기와 중계 통신을 수행한다. 이때, 상기 중계기가 다수의 서빙 기지국들을 선택한 경우, 상기 기지국은 상기 중계기와 매크로 MIMO 채널을 형성하여 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 매크로 MIMO 채널을 형성하기 위한 제어는 상기 기지국의 상위 노드 장치의 중재에 의해 수행되거나, 각 기지국 간의 시그널링을 통해 수행될 수 있다.
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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기가 최적의 서빙 기지국을 선택함으로써, 다중 홉 전송으로 인한 오버헤드가 감소하며 적은 수의 중계기 만으로 중계 서비스를 수행할 수 있다. 또한, 중계기가 기지국의 상태에 따라 서빙 기지국을 변경함으로써, 셀 간 부하 평준화 효과가 발생한다.

Claims (32)

  1. 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에 있어서,
    자신의 서비스 영역 내에 위치한 중계기와 통신을 수행하는 기지국들과,
    다수의 기지국들과 통신이 가능한 위치에 배치된 적어도 하나의 중계기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중계기는, 상기 다수의 기지국들 중 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중계기는,
    각 기지국의 부하(Load) 상태, 각 기지국과의 채널 상태, 필요한 자원량 중 적어도 하나를 이용하여 상기 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중계기는, 주기적으로 상기 서빙 기지국을 재선택하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기 장치에 있어서,
    통신 가능한 다수의 기지국들 중, 서빙 기지국 선택 시 사용되는 각 기지국의 정보를 저장하는 관리부와,
    상기 관리부에 저장된 정보를 이용하여 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 선택부와,
    상기 서빙 기지국과 통신을 수행하기 위한 신호를 생성하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 관리부는, 상기 각 기지국의 부하(Load) 상태 정보 및 채널 상태 정보중 적어도 하나를 저장하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 각 기지국의 부하 상태 정보 및 채널 상태 정보, 필요한 자원량 중 적어도 하나를 이용하여 상기 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 선택부는, 부하가 가장 적은 기지국을 서빙 기지국으로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    수신 신호 중 제어 정보를 통해 각 기지국의 부하 상태를 확인하고, 상기 부하 상태 정보를 상기 관리부로 제공하는 확인기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    수신 신호를 이용하여 각 기지국과의 채널 상태를 측정하고, 상기 채널 상태 정보를 상기 관리부로 제공하는 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 다수의 기지국들 중 선택되지 않은 기지국과의 상호 간 간섭을 감쇄시키기 위해 빔포밍(Beamforming) 또는 빔스티어링(Beamstiring) 기술을 적용하여 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 통신부는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 방식으로 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    다수의 기지국들에 의해 공유되는 중계기의 서빙 기지국 선택을 위해, 기지국의 정보를 포함하는 제어 정보를 생성하는 생성부와,
    상기 중계기로부터 접속 요청이 발생하면, 접속 수락 여부를 판단하는 제어부와,
    상기 중계기와 통신을 수행하기 위한 신호를 생성하는 통신부를 포함하는 것 을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 생성부는, 기지국의 부하(Load) 상태 정보를 포함하는 제어 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 중계기의 채널 상태 측정을 위해 프리앰블, 파일럿 중 적어도 하나의 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    가용 자원량, 중계기와의 채널 상태 중 적어도 하나를 고려하여 접속 수락 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    다수의 기지국들을 서빙 기지국으로 선택한 중계기에 대해, 다른 기지국과 매크로(Macro) MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널을 형성하여 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 통신부는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 방식으로 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 중계 방식의 광대역 무선통신 시스템에서 중계기의 통신 방법에 있어서,
    통신 가능한 다수의 기지국들 중, 서빙 기지국 선택 시 사용되는 각 기지국의 정보를 수집하는 과정과,
    상기 각 기지국의 정보를 이용하여 적어도 하나의 서빙 기지국을 선택하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 서빙 기지국과 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 각 기지국의 정보는, 상기 각 기지국의 부하(Load) 상태 정보 및 채널 상태 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 서빙 기지국 선택은,
    상기 각 기지국의 부하 상태 정보 및 채널 상태 정보, 필요한 자원량 중 적어도 하나를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 서빙 기지국은, 부하가 가장 적은 기지국으로 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 20항에 있어서,
    수신 신호 중 제어 정보를 통해 각 기지국의 부하 상태를 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 20항에 있어서,
    수신 신호를 이용하여 각 기지국과의 채널 상태를 측정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 서빙 기지국과 통신을 수행하는 과정은,
    상기 다수의 기지국들 중 선택되지 않은 기지국과의 상호 간 간섭을 감쇄시키기 위해 빔포밍(Beamforming) 또는 빔스티어링(Beamstiring) 기술을 적용하여 신호를 송수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 19항에 있어서,
    상기 통신을 수행하는 과정은,
    OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 방식으로 신호를 처리하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서,
    다수의 기지국들에 의해 공유되는 중계기의 서빙 기지국 선택을 위해, 기지국의 정보를 포함하는 제어 정보를 송신하는 과정과,
    상기 중계기로부터 접속 요청이 발생하면, 접속 수락 여부를 판단하는 과정과,
    상기 중계기와 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 기지국의 정보는, 상기 기지국의 부하(Load) 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 중계기의 채널 상태 측정을 위해 프리앰블, 파일럿 중 적어도 하나의 신호를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 27항에 있어서,
    상기 접속 수락 여부는,
    가용 자원량, 중계기와의 채널 상태 중 적어도 하나를 고려하여 판단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 27항에 있어서,
    상기 통신을 수행하는 과정은,
    다수의 기지국들을 서빙 기지국으로 선택한 중계기에 대해, 다른 기지국과 매크로(Macro) MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널을 형성하여 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 27항에 있어서,
    상기 통신부을 수행하는 과정은,
    OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 방식으로 신호를 처리하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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