KR20100006005A

KR20100006005A - 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치와 방법 및시스템

Info

Publication number: KR20100006005A
Application number: KR1020080066147A
Authority: KR
Inventors: 민찬호; 권일원; 이상민; 김영수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-18
Also published as: KR101519651B1

Abstract

본 발명의 방법은, 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법에 있어서,

단말이 파워 온(on)한 이후 프리 앰블을 검출한 경우 정상 모드로 동작하는 과정과, 상기 파워 온한 이후 상기 프리 앰블을 검출하고 비서비스 영역의 비서비스 단말로부터 호 연결 요청을 수신한 경우, 상기 비서비스 단말의 호를 상기 기지국으로 중계하도록 하는 중계 모드로 동작하는 과정과, 상기 프리 앰블을 검출하지 못한 경우 비서비스 영역에서 상기 단말이 발신한 호를 서비스 영역의 단말과 연결하는 음영 모드로 동작하는 과정을 포함한다.

중계 모드, 음영 모드, P2P, 비서비스 단말

Description

무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치와 방법 및 시스템{APPARATUS,METHOD AND SYTEM FOR A CALL CONNETCTION OF MOBILE STATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치와 방법 및 시스템에 대한 것이다. 더 상세하게는 셀 룰러 통신 시스템에서 P2P 방식에 의한 단말의 호 연결 장치와 방법 및 시스템에 관한 것이다.

무선 통신 시스템의 일 예로서, 셀 룰러 통신 시스템이란 무선 통신의 전체 서비스 영역을 다수의 셀(Cell)로 분할하여 주파수 사용 효율을 높이는 통신 시스템이다. 상기 셀은 하나의 기지국(Base Station: BS)을 통하여 서비스할 수 있는 영역을 말한다.

도 1은 일반적인 셀 룰러 통신 시스템에서의 통신 과정을 설명하는 도면이다. 도 1에 설명되는 방식은 일반적으로 셀 룰러 통신 시스템에서 널리 알려진 "페이징(paging) 방식"에 의하여 호를 형성하는 과정을 설명한다. 발신 단말(101)이 기지국을 통하여 호를 요청하는 메시지를 기지국으로 전송하면, 해당 기지국이 미리 설정된 페이징 채널을 통하여 호를 요청하는 메시지를 착신 단말(103)로 전송하여 발신 단말(101)과 착신 단말(103) 사이의 호가 형성될 수 있다. 이처럼 셀 룰러 통신 시스템에서 단말은 기지국을 통하여 통신한다.

그런데 단말이 해당 기지국의 셀 영역 내에 있지만, 음영 지역(coverage hole)에 위치하는 경우에 단말은 기지국의 신호를 수신할 수 없으므로 기지국으로 호를 발신하거나, 기지국으로부터 페이징 신호를 수신할 수 없게 된다. 또한, 단말이 기지국의 셀 영역 외부(out-of-coverage)에 있는 경우에도 마찬가지이다. 셀 영역 외부에 있는 경우란, 예를 들어 고산 지대 등과 같이 기지국이 설치되지 않아서 통신 서비스가 제공되지 않는 경우를 말한다.

이처럼 음영 지역 또는 셀 영역 외부를 통칭하여 "비서비스 영역"이라 하고 비서비스 영역에 위치한 단말을 통칭하여 "비서비스 단말" 또는 "음영 단말"이라 칭한다. 이하에서 상기 비서비스 단말 또는 음영 단말은 동일한 의미로 혼용되어 사용될 수 있다. 또한, 셀 영역 내에서 단말에게 정상적인 통신 서비스가 제공되는 영역을 "서비스 영역"이라 하고, 서비스 영역에 위치한 단말을 "서비스 단말"이라고 칭한다. 이하에서는 비서비스 단말에 통신 서비스를 제공하기 위하여 논의될 수 있는 기술들에 대하여 간략히 설명한다.

본 발명의 기본적인 개념은 비서비스 단말을 서비스 단말과 직접 연결하는 것이다. 이렇게 단말과 단말이 직접 연결되는 통신 방식은 통상 Peer-to-Peer(P2P) 방식으로 알려져 있다. 지금까지 알려져 있는 P2P 방식에 의한 통신 방식과 그 문 제점을 설명한다.

P2P 방식의 대표적인 예로는 (1) Ad-hoc 네트워크 시스템, (2) TETRA의 DMO mode (3) Signaling Flow 등이 알려져 있다. 이하 간략히 설명한다.

(1) Ad-hoc 네트워크 시스템

Ad-hoc 네트워크는 무선 통신 및 네트워킹 능력을 갖춘 두 개 이상의 장비로 구성된 네트워크를 말한다. Ad-hoc의 사전적인 의미는 "임시 변통으로"이다. 이 의미와 같이 Ad-Hoc 네트워크의 가장 큰 특징은 별도의 기반 시설(infrastructure)없이 단말 장치로 구성이 가능하며(self-organizing), 네트워크의 어떠한 변화에도 적응적(adaptive)이라는 것이다. 상기 "기반 시설이 없이"란 Ad-hoc 네트워크가 기존의 네트워크처럼 별도의 기지국(base station), 케이블, 라우터나 브리지 등이 없이도 네트워크의 구성이 가능하다는 것이다. 또한, 상기 "적응적"이라는 것은 네트워크를 구성하는 노드들만으로 별도의 시스템 관리(system administration)없이 네트워크 상의 다른 노드들을 발견하여 네트워크를 형성할 수 있다는 점이다.

Ad-hoc 시스템에서 단말은 다른 단말의 Ad-hoc 요청에 대한 준비를 항상 하고 있다. 그러나 셀 룰러 통신 시스템의 서비스 단말은 기지국과 통신을 하고 있거나, 기지국의 시스템 정보와 같은 브로드캐스팅(broadcasting) 정보를 항상 수신해야 하기 때문에 비서비스 단말로부터의 Ad-hoc 요청 메시지를 수신하기 어렵다. 따라서 셀 룰러 통신 시스템에서는 Ad-hoc 기술만으로는 비서비스 단말에게 통신 서비스를 지원하기가 어렵다.

(2)TETRA (Terrestrial Trunked Radio)

TETRA는 무선 자원을 시간 구간(time slot)으로 나누어 사용하는 대표적인 시분할다중 접속(Time Division Multiplex Access) 시스템으로 주로 군용으로 많이 사용되고 있다. TETRA의 통신 방식은 Trunk 방식과 DMO 방식의 두 가지가 있다. 상기 Trunk 방식은 셀 룰러 통신 시스템처럼 기반 시설을 이용하여 단말간 통신을 수행하는 반면, DMO 방식은 기반 시설이 없는 환경에서 단말 간 ad-hoc 네트워크를 형성하여 직접 통신을 수행한다. 따라서 TETRA의 DMO 방식을 셀 룰러 통신 시스템에 적용하는 경우에도 상기한 Ad-hoc 기술을 셀 룰러 통신 시스템에 적용할 때와 동일한 문제점이 있다.

(3) Possible Signaling Flow

Possible Signaling Flow(PSF)는 셀 룰러 통신 시스템에서 셀 영역 외부의 단말과 셀 영역내의 단말이 통신하기 위한 방안으로 제안되어 있다. PSF 는 셀 영역 외부의 단말이 셀 영역 내의 단말들에게 'INQUIRE' 메시지를 타이밍에 맞춰서 계속 전송을 하면 셀 영역 내의 단말들 중 일부는 전송된 여러 개의 'INQUIRE' 메시지들 중 동기가 맞는 메시지를 복호하고, 이를 통해 셀 영역 외부의 단말이 호를 요청하는 방식이다.

그러나 이 방식은 셀 영역 외부의 단말이 여러 타이밍에 맞추어 계속 메시지를 전송해야 하기 때문에 단말에서의 전력 소모량이 상당하고, 셀 내부의 단말은 주로 기지국의 신호를 복호하기 위하여 초점을 두고 있는데, 'INQUIRE' 메시지까지 동시에 복호하게 하는 것은 셀 영역 내부 단말의 전력 소모나 연산 능력에 많은 부담을 줄 수 있다. 이러한 문제점으로 PSF 는 현실적으로 적용되기에 어려운 점이 많다.

이처럼 종래의 P2P 통신 방식은 셀 룰러 통신 시스템에 적용하기에 무리한 점이 많고, 또한, 적용하기 위한 구체적인 절차도 개시된 바 없었다.

따라서 본 발명은 셀 룰러 통신 시스템에서 비서비스 단말에 통신 서비스를 제공할 수 있는 단말의 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 셀 룰러 통신 시스템에서 단말의 전력 소모를 최소화하면서 비서비스 단말에 통신 서비스를 제공할 수 있는 단말의 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 상기 단말의 장치 및 방법을 이용하여 비서비스 단말이 서비스 단말을 통하여 통신 서비스를 제공받을 수 있는 방법을 제안한다.

따라서 본 발명의 방법은,

무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법에 있어서, 단말이 파워 온(on)한 이후 프리 앰블을 검출한 경우 정상 모드로 동작하는 과정과, 상기 파워 온한 이후 상기 프리 앰블을 검출하고 비서비스 영역의 비서비스 단말로부터 호 연결 요청을 수신한 경우, 상기 비서비스 단말의 호를 상기 기지국으로 중계하도록 하는 중계 모드로 동작하는 과정과, 상기 프리 앰블을 검출하지 못한 경우 비서비스 영역에서 상기 단말이 발신한 호를 서비스 영역의 단말과 연결하는 음영 모드로 동작하는 과 정을 포함한다.

또한, 본 발명의 장치는,

무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치에 있어서, 상기 단말이 기지국과 통상적인 데이터를 송수신하는 정상 모드로 동작하게 하는 정상모드 동작부와, 비서비스 영역의 비서비스 단말의 호를 기지국으로 중계하는 중계 모드로 동작하도록 하는 중계 모드 동작부와, 상기 단말이 파워 온(on)한 이후 프리앰블을 검출한 경우 상기 정상모드 동작부를 구동시키고, 상기 프리 앰블을 검출하고 비서비스 영역의 비서비스 단말로부터 호 연결 요청을 수신한 경우 상기 중계모드 동작부를 구동시키는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 효과는 다음과 같다.

본 발명은 셀 룰러 통신 시스템에서 기지국 서비스 이외의 영역이나 기지국 서비스 영역 내이나 음영 지역 등으로 인하여 통신 서비스가 제공되지 않는 단말들이 P2P 방식을 이용하여 기지국과 통신 할 수 있도록 하여 통신 서비스의 품질을 높일 수 있다. 또한, 셀 룰러 통신 시스템에서 전력 소모가 크지 않게 적용될 수 있는 P2P 방식의 절차를 구체적으로 제안하고 있다.

또한, 하나의 단말이 통상적인 단말로 동작하거나, 비서비스 지역에서는 중계 모드 단말들을 통하여 기지국과 연결되거나, 서비스 지역 내에서는 중계 단말로 동작할 수 있도록 하여 단말의 동작의 유연성을 높일 수 있다. 특히 이러한 단말들 의 동작은 긴급호가 적용되는 경우에 매우 유용할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 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.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 전체적인 개념을 간략히 설명하기로 한다. 본 발명은 크게 두 가지 실시예로 구별될 수 있다.

제1 실시예에서는 셀 룰러 통신 시스템에서 다중 모드(mode)로 동작할 수 있는 단말을 설명한다. 구체적으로는, 본 발명의 단말은 a)서비스 영역의 위치에서 통상적인 단말로 동작하는 정상 모드(normal mode), b)비서비스 단말에서 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 동작하는 음영 모드, c)서비스 영역에서 비서비스 단말의 신호를 기지국으로 중계할 수 있는 중계 모드의 3가지 모드로 동작할 수 있는 단말의 동작 방법 및 그 장치를 설명할 것이다.

제2 실시예에서는 상기 3가지 모드로 동작할 수 있는 단말들을 통하여 통신하는 실시예가 설명될 것이다. 즉, 비서비스 영역에서 음영 모드로 동작하는 발신 단말이 호를 발신하면, 서비스 영역에서 중계 모드로 동작하는 단말이 상기 호를 기지국으로 중계하는 구체적인 절차가 설명될 것이다.

도 2는 본 발명의 전체적인 개념을 설명하는 도면이다.

비서비스 영역에 위치한 단말은 제1 실시예에 따라 음영 모드 단말(201, 207)로 동작한다. 서비스 영역에 위치한 단말은 제1 실시예에 따라 중계 모드 단말(203, 205)로 동작하여 음영 모드 단말(201. 207)의 신호를 받아 이를 기지국(210)에 알려 적절한 자원을 할당받아 음영 모드 단말(201, 207)을 기지국(210)에 연결시키는 것이다. 도 2에서는 음영 모드 단말이 하나의 중계 모드 단말을 통하여서 기지국과 연결되는 상태를 도시하고 있으나 본 발명이 두 개 이상의 중계 모드 단말을 통하여 기지국과 연결되는 멀티 홉(multi-hop)으로도 확장될 수 있음을 밝혀 둔다.

도 3은 셀 룰러 통신 시스템에서 일반적인 단말이 동작하는 상태(state)를 설명하는 도면이다. 이하에서 본 발명은 모바일 와이맥스(Mobile WiMax) 시스템에서 적용되는 경우를 가정하여 설명될 것이다. 상기 모바일 와이맥스 시스템은 셀 룰러 통신 시스템의 일 예일 뿐이고, 다른 셀 룰러 통신 시스템에서도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.

참고로 모바일 와이맥스 시스템은 통상 휴대 인터넷에 적용되는 기술로서 국내에서는 와이브로(Wibro)라는 이름으로 불리우고 있고, IEEE 802.16e에서 국제 표준화가 진행되고 있으며, 기술적으로는 직교 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 방식과 시분할 듀플렉싱(Time Division Duplexing: TDD) 방식을 채택하고 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여 우선 모바 일 와이맥스 시스템의 프레임 구조를 간략히 설명한다.

도 3은 모바일 와이맥스 시스템의 프레임 구조를 설명하는 도면이다.

n번째 TDD 프레임(301)은 다운링크 서브 프레임(303)과 업링크 서브 프레임(305)으로 나뉘어지며, 각각의 서브 프레임(303, 305)은 물리 계층 패킷 데이터 유닛(PHY PDU)을 포함한다. 상기 다운링크 서브 프레임은 프리앰블(preamble)(307), FCH(309), 다운링크 버스트들(311, 313)로 구성된다.

상기 프리앰블(307)은 다운링크의 시간 및 주파수 동기를 위해 사용되며, 기지국을 구별하기 위한 고유한 코드로 구성되어 셀 탐색의 용도로도 사용된다. 즉, 상기 프리앰블에는 셀 ID를 알리는 특정한 코드가 포함되어 전송되므로 이를 통하여 자신이 수신한 신호가 어느 셀로부터 전송된 것인지 알 수 있다.

FCH(Frame Control Channel)(309)는 MAP에 대한 헤더로서 MAP이 어떻게 구성되어 있는지를 알려준다. 상기 MAP이란 사용자 데이터들이 어떻게 구성되어 있는가를 알려주는 것으로서, 다운링크 MAP(DL-MAP)과 업링크 MAP(UL-MAP)으로 구성되는데, 이는 다운링크 버스트(311)에 실려 전송된다.

그럼 본 발명의 제1 실시예의 설명을 위하여 우선 모바일 와이맥스 시스템에서 단말이 기지국을 통하여 통신하는 단말의 상태(state)에 대하여 설명한다.

도 4는 모바일 와이맥스 시스템에서 단말의 상태를 설명하는 도면이다. 단말의 상태는 첫째 초기화 상태(Initialization State), 둘째 액세스 상태(Access State), 셋째는 연결 상태(Connected State), 넷째는 유휴 상태(Idle State)이다. 차례로 설명한다.

① 초기화 상태(Initialization State)

초기화 상태는 단말이 기지국을 선택(BS selection)하는 단계이다. 즉, 411 단계에서 단말의 전원이 온(on)되면, 413 단계에서 단말은 프리앰블을 탐지(preamble detection)한다. 즉, 다운링크 신호들을 검색(scanning)하고 프리앰블을 이용하여 기지국을 선택하고 하향링크 동기를 획득한다. 만약 성공적으로 동기를 획득하였다면, 415 단계에서 단말은 DL-MAP(DownLink-MAP)을 수신하고, 순방향 및 역방향의 전송 파라미터인 DCD(Downlink Channel Descriptor)와 UCD(Uplink Channel Descriptor)를 수신한다. 또한, 단말은 상기 DL-MAP과 상기 DCD를 복조하여 다운링크 관련 파라미터를 획득하고, 뒤이어 상기 UL-MAP 및 상기 UCD를 복조하여 상향링크 관련 파라미터를 획득한다. 이후, 단말은 Ranging 절차를 수행할 준비가 되었다면, 액세스 상태(Access State)로 진행한다.

② 액세스 상태(Access State)

액세스 상태에서 단말은 상기 선택된 기지국에 대하여 네트워크 등록(network entry)을 수행한다. 421 단계의 Ranging 절차에서 단말은 업링크에 망 접속을 시도하고 동시에 기지국과의 업링크 동기를 획득한다. 423 단계의 Basic Capabilility Negotiation 절차는 기지국과 단말 상호 간의 능력에 따라 협의를 하는 과정이다. 이 협의를 통하여 기지국과 단말이 서로 어떤 기능을 지원하는지를 알게 되어 이를 토대로 향후 접속을 진행한다. 상기 과정이 종료되면, 425 단계의 Authorization and Key Exchange 절차에서 기지국과 단말 간의 인증 및 보안 절차가 진행된다. 인증 절차를 끝낸 단말은 427 단계에서 비로소 기지국에 등록을 시도 하고, 이를 통하여 429 단계에서 아이피 주소(IP address)를 할당받아 IP Connection을 획득한다. 이후 상기 단말은 연결 상태(Connected State)(430)의 활성화 상태(433)로 진입한다.

③ 연결 상태(Connected State)

연결 상태(430)의 활성화 상태(433)에서 단말은 기지국과 실질적으로 데이터 통신을 수행한다. 활성화 상태(433)의 단말이 할 일이 별로 없는 경우 단말의 전력 소모를 줄이기 위하여 슬립 모드(431)로 진행하거나, 기지국과의 동기를 계속 유지하기 위한 주기적인 ranging 수행 및 핸드오버 준비를 위하여 인접 기지국 신호를 탐색하는 스캐닝 모드(435)로 진행할 수도 있다.

슬립 모드(431) 또는 스캐닝 모드(435)로 진행한 이후 단말이 송수신할 데이터가 발생할 경우에는 다시 활성화 상태(431)로 전환한다. 다만, 스캐닝 모드(435) 이후 단말이 다른 기지국으로 핸드오버를 하고자 한다면, 스캐닝 모드를 벗어나서 네트워크 재등록(Network Re-Entry)(437) 과정을 수행한다.

④유휴 상태(Idle State)

연결 상태(430)의 활성화 상태(433)의 단말이 송수신할 데이터가 없는 경우 유휴 상태(440)로 진행한다. 여기서 단말은 전력 절약(power saving) 동작을 수행하거나 페이징과 위치 업데이트(location update)를 위하여 기지국을 스캐닝한다. 상기 유휴 상태(440)에서는 단말은 페이징 가능(Paging Availability) 구간(441)과 페이징 불가능(Paging Unavailability) 구간(443)을 반복한다. 단말이 페이징 가능 구간(431) 동안 기지국으로부터 페이징 메시지를 수신한다면, 상기 단말은 상기 연 결 상태(430)의 활성화 상태(433)로 동작하기 위하여 네트워크 재등록(437) 과정을 수행한다.

지금까지 모바일 와이맥스 시스템에서 단말의 동작 상태를 살펴 보았다. 이를 바탕으로 하여 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 상태에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 동작 상태를 설명하는 도면이다.

단말의 동작 모드는 정상 모드(normal mode)(510), 중계 모드(relay mode)(520), 음영 모드(Out of Service mode)(530)를 포함한다. 각각의 모드로 동작하는 단말을 "정상 모드 단말", "중계 모드 단말" "음영 모드 단말"이라고 칭할 것이다.

정상 모드(510)는 4가지의 상태를 포함한다. 즉, 기지국 초기화 상태(Initialization State)(511), 기지국 액세스 상태(Access to BS state)(513), 기지국 연결 상태(Connected with BS State)(513), 기지국 유휴 상태(Idle form BS state)이다.

정상 모드의 상태들은 도 4에서 설명된 단말의 일반적인 상태들에 기반한 것이다. 즉, 단말이 중계 모드(520)나 음영 모드(530)로 동작하지 않는 경우에 정상 모드(510)로 동작하여 일반적인 단말과 유사하게 동작하는 것이다. 다만, 중계 모드(520) 또는 음영 모드(530)로 천이하는 경우에서 도 4의 상태들과는 구별될 수 있다. 상기 정상 모드(510)의 상태들의 명칭에 사용된 "기지국"은 "기지국과의"의 의미로 사용하기 위한 용어이다.

음영 모드(530) 역시 4가지 상태를 포함한다. 즉, 음영 모드 초기화 상태(Initialization for out of service)(531), 중계 모드 단말 액세스 상태(Access to Relay state)(533), 중계 모드 단말 연결 상태(Connected with Relay state)(535), 중계 모드 단말 유휴 상태(Idle from Relay state)(537)이다. 상기 음영 모드의 상태들에 사용된 "중계 모드 단말"은 "중계 모드 단말과의"의 의미로 사용하기 위한 용어이다. 예를 들어 "중계 모드 단말 액세스 상태"는 중계 모드 단말"과의" 액세스를 위한 상태를 의미한다.

중계 모드(520)는 세 가지 상태를 포함한다. 즉, 중계 모드 초기화 상태(Initialization for Relay state)(521), 중계 모드 활성화 상태(Relay Active state)(523), 중계 모드 사전 활성화 상태(Relay Pre Active State)(535)이다.

단말은 상기 세 가지 모드를 바탕으로 하여 동작하는데, 정상 모드(510)에서 다른 모드들로 전환이 이루어지는 방식을 간략히 설명한다. 전원이 켜지면 단말은 우선 정상 모드(510)로 진입한다. 정상 모드(513)의 기지국 초기화 상태(511)의 세부 동작 중에 프리앰블을 검출하지 못하여 동기 획득에 실패하면, 단말은 비서비스 영역에 있는 것으로 판단하여 음영 모드(530)로 진입한다.

또한, 단말은 정상 모드(510)의 기지국 연결 상태(515)에서 비서비스 단말로부터 "액세스 요청(Access Request) 메시지"를 수신하거나, 소정의 "헬프 신호(help signal)"를 검출하면 상기 비서비스 단말과 기지국을 연결하기 위하여 중계 모드(520)로 진입한다. 구체적으로 상기 액세스 요청 메시지를 수신한 경우에는 중계 모드 활성화 상태(523)로 바로 진입하여 바로 비서비스 단말에게 통신 서비스를 제공할 수 있도록 하고, 상기 헬프 신호를 검출한 경우는 중계 모드 초기화 상태(521)로 진입하여 초기화 이후, 중계 모드 활성화 상태(523)로 진입한다.

상기 헬프 신호와 액세스 요청 메시지의 차이에 대해 설명한다. 헬프 신호는비서비스 단말이 중계 모드 단말에 접속하기 위한 자원 정보를 알지 못하는 경우에 사용된다. 반면, 액세스 요청 메시지는 비서비스 단말이 자원 정보를 알고 있는 경우에 사용된다.

또한, 중계 모드 활성화 상태(523)에서 단말이 동작하는 중에 "호 종료(Call Termination) 메시지"를 수신하면 다시 기지국 연결 상태(515)로 천이하여 정상 모드(510)로 동작할 것이다.

이하에서는 세 가지 모드를 구성하는 상태들에 대하여 더 상세히 설명한다.

먼저 정상 모드(510)의 상태들은 도 6 내지 9에 도시되었다.

언급한 바와 같이 정상 모드의 상태들은 기본적으로 도 4에서 설명된 상태들과 유사한 동작을 한다. 따라서 도 4와 차이가 있는 부분을 중심으로 설명한다. 도 5의 기지국 초기화 상태(511)를 참조하면, 501 내지 509는 도 4에서 설명된 초기화 상태(410)의 동작과 유사하다.

다만, 503 단계에서 단말은 프리앰블을 탐지하여 기지국과 동기를 맞추는데, 만약 단말이 비서비스 영역에 있다면, 프리앰블을 탐지하지 못할 것이다. 따라서 503 단계에서 단말이 동기를 획득하지 못하면 단말 자신이 비서비스 영역에 있는 것으로 판단하여 음영 모드 단말로 동작하기 위하여 음영 모드 초기화 상태(531)로 진행한다. 도 7의 기지국 액세스 상태(513)는 도 4에서 일반 단말의 액세스 상태(420)와 동일하므로 설명은 생략한다.

도 8은 기지국 연결 상태(515)를 설명하고 있는데, 이 상태의 기본 동작은 도 4의 연결 상태(430)에 바탕한다. 즉, 기본 동작은 슬립 모드(801), 활성화 상태(803), 스캐닝 모드(805)로 구성됨은 도 4와 같다. 다만, 다음과 같은 차이점이 있다.

본 발명의 활성화 상태(803)에서는 도 4의 활성화 상태(433)과 달리 비서비스 단말로부터 액세스 요청(Access Request) 메시지를 수신하면, 단말은 자신의 통신 서비스를 중지하며, 정상 모드(510)에서 빠져 나와 중계 모드(520)의 중계 모드 활성화 상태(525)로 진입한다.

또한, 본 발명의 스캐닝 모드(805)는 도 4의 스캐닝 모드(435)와 같이 다른 기지국으로의 연결 상태를 알아보기 위하여 사용됨은 물론이고, 비서비스 단말로부터 소정의 헬프 신호를 탐지할 수 있다. 즉, 단말이 스캐닝 모드(805)로 동작하는 중에 비서비스 단말로부터 소정의 헬프 신호를 수신한다면, 단말은 정상 모드(510)를 빠져 나와 중계 모드(520)의 중계 모드 초기화 상태(521)로 진입한다. 이처럼 액세스 요청 메시지를 수신하면 바로 중계 모드 활성화 상태(525)로 진입하는 것에 비하여, 스캐닝 모드(805)에서 헬프 신호를 탐지한 경우에 바로 중계 모드 활성화 상태(525)로 진입하지 못하는 것은 스캐닝 모드(805)는 단말의 전력 소모를 줄이기 위하여 최소한의 동작을 수행하는 단계이므로 초기화 과정을 거치기 위하여 중계 모드 초기화 상태(521)로 진입하는 것이다.

도 9는 정상 모드(510)에서의 기지국 유휴 상태(517)를 설명하고 있다. 상기 기지국 유휴 상태(517)도 도 4의 유휴 상태(440)에 바탕하여 구성된 것이다. 다만, 상기 페이징 가능 구간(901)에서 단말은 페이징 신호를 탐지하는 것 외에, 추가로 비서비스 단말로부터 소정의 헬프 신호를 탐지할 수 있다는 차이가 있다. 즉, 단말이 상기 페이징 가능 구간(901)에서 소정의 헬프 신호를 탐지하면, 단말은 현재의 정상 모드(510)를 빠져 나와 중계 모드 초기화 상태(521)를 거쳐 중계 모드 활성화 상태(524)로 진입한다.

지금까지 정상 모드에서의 동작을 설명하였다. 이하에서는 도 9 내지 도 12를 참조하여 단말이 음영 모드(540)로 동작할 때의 상태들을 설명한다. 각각의 상태들은 모두 도 4의 일반 단말의 상태들에 기반으로 하여 구성된다. 따라서 도 4의 상태들과 다른 부분을 위주로 설명한다.

도 10은 단말이 음영 모드로 동작시의 음영 모드 초기화 상태를 설명하는 도면이다.

정상 모드의 초기화 상태(511) 단계에서 기지국의 프리앰블을 수신하지 못한다면 자신을 비서비스 단말로 인식하고 음영 모드로 동작하기 위하여 음영 모드 초기화 상태(531)로 진입한다.

구체적으로 음영 모드를 위한 초기화 동작은 다음과 같다. 즉, 1001 단계에서 기지국은 중계 모드 단말이 브로드캐스팅하는 중계용 앰블을 탐지한다. 1003 단계에서 중계용 앰블을 검출하지 못한다면 1005 단계로 진행하여 헬프 신호를 전송한다. 상기 헬프 신호를 전송하는 것은 음영 모드 단말이 호를 요청하기 위하여 중 계용 앰블을 검색하지 못하였기 때문에 아무런 P2P 자원의 정보가 없기 때문이다. 헬프 신호 전송 이후에는 다시 1001 단계로 돌아가서 재검색한다.

만일 중계용 앰블을 검출하였다면 중계 모드 단말과의 동기를 획득한다. 이후 1007 단계 및 1009 단계에서 중계용 다운링크 제어 채널와 방송 채널 정보 및 업링크 전송 파라미터를 수신한다. 만약 상기 검출된 중계용 앰블이 복수 개라면 이를 전송한 복수 개의 기지국 중 하나를 선택할 것이다. 본 발명에서는 복수개의 기지국의 선택하기 위하여 다음의 3 가지 방식이 가능하다.

만일 음영 모드 단말이 다수의 서로 다른 중계 모드 단말로부터 복수의 중계용 앰블을 수신한 경우에 상기 복수의 중계 모드 단말 중 상기 음영 모드 단말이 액세스할 중계 모드 단말을 선택해야 할 것이다. 이 때의 선택 기준에 대하여 본 발명은 세 가지 방법을 제안한다.

(a) 랜덤(random) 방식: 복수의 중계 모드 단말을 랜덤하게 선택할 수 있다.

(b) 수신 강도 측정 방식: 음영 모드 단말이 수신한 중계용 앰블의 수신 강도가 가장 큰 중계 모드 단말을 선택한다.

(c) 전력 측정 방식: 수신한 중계용 앰블의 수신 강도가 임계치 이상인 중계 모드 단말들의 현재 잔여 배터리(battery) 용량이 가장 많은 중계 모드 단말을 선택한다. 이 방식에서는 각 중계 모드 단말은 방송 채널을(broadcast channel)을 통해서 음영 모드 단말에게 현재 자신의 잔여 배터리 용량 정보도 함께 알려주어야 한다. 따라서 전송 자원은 더 필요하지만 음영 모드 단말이 긴급호를 발신하고자 하는 경우에는 호 연결 이후에 중계 모드 단말의 배터리 소모로 인하여 긴급호가 종료될 가능성은 작아져서 호의 안정성이 높아질 수 있다.

도 11은 단말이 음영 모드로 동작시의 중계 모드 단말 액세스 상태를 설명한 도면이다. 중계 모드 단말 액세스 상태(544)는 도 3의 액세스 상태(320)에 바탕하여 구성된 것이다. 1101 단계 내지 1109 단계는 도 3의 321 내지 329 단계에 대응한다. 다만, 도 4에서 단말은 선택된 기지국으로 네트워크 등록 절차를 수행하는 것이지만, 중계 모드 단말 액세스 상태(533)에서 단말은 중계 모드 초기화 상태(531)에서 선택된 중계 모드 단말로 네트워크 등록 절차를 수행한다는 점에서 차이가 있다. 구체적으로 설명하면, 단말은 상기 선택된 중계 모드 단말에 대하여 네트워크 등록(network entry)(1111) 절차를 수행한다. 단말은 음영 모드 단말 액세스 상태(533)에 있는 동안 Ranging(1101), Basic Capabilility Negotiation(1103), Authorization and Key Exchange(1205), Registration(1107) 과정들을 순서대로 수행한다. 이러한 일련의 절차가 완료되면 단말과 선택된 중계 모드 단말 사이에서 기본 연결(basic connection)이 설정된다. 이후, 단말은 상기 기본 연결을 통해 통신 서비스를 받기 전에 네트워크으로부터 아이피 주소(IP address)를 할당받는다(1109). 상기 할당받은 아이피 주소가 성공적으로 설정(set-up)된다면, 상기 단말은 중계 모드 단말 액세스 상태(535)로 진입한다.

도 12는 단말이 음영 모드에서 중계 모드 단말 연결 상태로 동작하는 것을 설명한다. 중계 모드 단말 연결 상태(535)는 도 4의 연결 상태(430)에 바탕하여 구성된 것이다. 따라서 슬립 모드(1201), 활성화 상태(1203), 스캐닝 모드(1205)로 구성되고, 상기 중계 모드 단말 액세스 상태(533) 동안 중계 모드 단말과 실질적으 로 데이터 통신을 수행하는 것은 도 4와 유사한다.

다만, 스캐닝 모드(1205)에서 단말은 도 4의 스캐닝 모드(435)와 달리 주변의 중계 모드 단말로부터의 중계용 앰블(relay amble)을 탐지할 수 있다는 차이점이 있다. 즉, 비서비스 단말이 중계 모드 단말 A를 통해 통신 서비스를 제공받은 이후, 다른 중계용 앰블을 탐지한 경우 중계 모드 단말 A를 상기 탐지된 중계용 앰블을 전송한 중계 모드 단말 B로 변경하고자 한다면(1207) 중계 모드 단말 재등록 과정(530)을 수행할 수 있다.

도 13은 단말이 음영 모드에서 중계 모드 단말 유휴 상태로 동작하는 것을 설명한다. 중계 모드 단말 연결 상태(535)에서 호 종료 메시지(1305)를 수신하면 중계 모드 단말 유휴 상태(537)로 진입한다. 상기 중계 모드 단말 유휴 상태(537)는 도 4의 유휴 상태(440)에 바탕하여 구성된 것이다. 따라서 페이징 가능 구간(1301)과 페이징 불가능 구간(1303)으로 반복된다. 만일 상기 페이징 가능 구간에서 연결된 중계 모드 단말로부터 페이징 메시지를 수신한다면 중계 모드 단말 연결 상태(535)의 활성화 상태(1303)로 진입하기 위하여 중계 모드 단말 재등록 과정(530)을 수행할 것이다.

이하에서는 도 14 내지 도 16을 참조하여 단말이 중계 모드로 동작할 때의 상태들에 대하여 설명한다.

도 14는 단말이 중계 모드에서 중계 모드 초기화 상태로 동작하는 것을 설명한다. 앞서 정상 모드(510)에서 중계 모드(520)의 중계 모드 초기화 상태(521)로 진입하는 경우는 두 가지가 설명되었다. 즉, 기지국 연결 상태(515) 또는 기지국 유휴 상태(517)에서 헬프 신호를 수신하는 경우가 그것이다. 도 14에서 상기 두 가지 상태 중 어느 하나에서 헬프 신호를 수신하면 단말은 중계 모드 초기화 상태(521)로 진입한다.

즉, 중계 모드 초기화 상태(521)는 정상 모드로 동작하던 단말이 중계 모드 동작을 위하여 초기화를 수행하는 과정이다. 중계 모드 초기화 상태(521)에서 단말은 우선 보고 메시지(RNG-REQ(****RNG의 full name 을 적어주세요. Ranging인가요? )를 통해 기지국에게 비서비스 단말의 존재를 보고한다(1401). 이후 기지국으로부터 상기 비서비스 단말을 위한 중계용 앰블을 할당받는다. 그리고 Basic Capabilility Negotiation(1405), Authorization and Key Exchange(1407), Registration(1409) 과정들을 순차로 수행한다. 이후 단말은 상기 수신한 중계용 앰블을 브로드캐스트하고(1411), 비서비스 단말과의 동기가 맞추어지면, 다운링크 제어 채널정보와 방송 채널 정보를 전송한다(1413,1415). 이후, 단말은 중계 모드 활성화 상태(523) 상태로 진입하게 된다.

도 15는 단말이 중계 모드로 동작시에 중계 모드 활성화 상태를 설명하는 도면이다. 중계 모드 활성화 상태(523)에서 중계 모드 단말은 실질적으로 중계 동작을 수행할 수 있다. 즉, 비서비스 단말과의 데이터 통신이 가능하게 된다. 상기 중계 모드 활성화 상태에서 단말은 슬립 모드(Sleep Mode)(1501)와 활성화 상태(Active Mode)(1505) 중 하나로 동작한다.

슬립 모드(1501)에서는 슬립 구간(1502)와 리스닝 구간(1503)이 소정 주기로 반복된다. 활성화 상태(1505)에서 단말은 비서비스 단말과 실제로 데이터를 송수신 한다. 이 때, 주기적으로 중계용 앰블을 브로드캐스팅하여 다른 비서비스 단말에게도 자신의 존재를 알릴 수 있다(1506).

상기 비서비스 단말과의 데이터 통신이 종료되면, 즉, 호 종료 메시지를 수신한 경우(1507), 단말은 기지국 연결 상태(515) 또는 중계 모드 사전 활성화 상태(525)로 진입한다. 즉, 단말이 기지국 연결 상태(515)에서 기지국과 데이터를 송수신하고 있었다면, 단말은 다시 기지국 연결 상태(515)로 되돌아가서 원래의 데이터 송수신을 다시 할 것이다. 반면, 단말이 기지국 유휴 상태(525)였다면, 기지국과 다시 연결되어 통신할 필요가 없으므로 상기 단말은 중계 모드 사전 활성화 상태(525)로 진입힌다. 하기 중계 모드 사전 활성화 상태에 대해서는 도 16에서 상세히 설명한다.

도 16은 단말이 중계 모드의 중계 모드 사전 활성화 상태에 있을 때의 동작을 설명하는 도면이다.

중계 모드 사전 활성화 상태(525)는 상기 중계 모드 활성화 상태(523)로의 진입을 대기하기 위하여 설정된 상태이다. 중계 모드 활성화 상태(523)에서 호를 중계하다가 호가 종료된 경우 소정 시간 동안 다시 비서비스 단말의 호 요청을 받는 경우 바로 중계 모드 활성화 상태(523)로 진입한다면 중계 모드 초기화 상태(531)를 생략할 수 있으므로 효율적이기 때문이다.

이를 상세히 설명하면, 기지국 유휴 상태(517)에서 동작하던 단말이 중계 모드의 중계 모드 활성화 상태(523)에서의 동작을 완료한 후에 바로 상기 기지국 유휴 상태(517)로 진입한다면, 기지국으로부터 할당받은 중계용 앰블을 기지국에 반 납해야 한다. 그런데 상기 단말이 또 다시 중계 모드로 동작하기 위해서는 중계 모드 초기화 상태(521)로 진입해야 한다. 따라서 본 발명에서는 상기 중계 모드 사전 활성화 상태(525)를 제안한 것이다. 상기 중계 모드 사전 활성화 상태(525)를 도입하여 얻을 수 있는 장점은 다음과 같다. 즉, 비서비스 단말이 호를 요청할 경우, 이미 중계 모드로 동작했던 단말이 중계 모드 초기화 상태(521)를 거칠 필요가 없이 곧바로 중계 모드 활성화 상태(523)로 진행하여 중계 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, 비서비스 단말이 요청한 호가 긴급한 통신 서비스가 필요한 경우, 예를 들어 위급한 상황에서 발생될 수 있는 긴급호인 경우에 상기 비서비스 단말에게 통신 서비스를 신속히 제공할 수가 있다.

따라서 본 발명에서 단말은 중계 모드 사전 활성화 상태(525)에서 가지고 있던 중계용 앰블을 일정 시간 동안 주기적으로 브로드캐스팅하여 중계 서비스가 필요한 비서비스 단말을 검색한다. 이를 위한 구체적인 동작은 아래와 같다.

1601 단계에서는 상기 중계 모드 사전 활성화 상태(525)로 진입한 단말이 중계용 앰블을 미리 결정된 시간 동안 주기적으로 브로드캐스팅한다. 1603 단계에서는 상기 브로드캐스팅된 중계용 앰블에 대응하여 비서비스 단말로부터 액세스 요청 메시지가 소정 시간 내에 수신되었는지 여부를 검사한다.

수신되었다면 1605 단계와 1607 단계로 순차적으로 진행하여 비서비스 단말에게 제어 채널의 정보와 브로드캐스팅 채널의 정보를 전송하여 상기 비서비스 단말과 연결을 한다. 이후, 중계 모드 활성화 상태(523)로 진행하여 비서비스 단말과 데이터를 송수신한다. 만일 1603 단계에서 액세스 요청 메시지를 소정 시간 동안 수신하지 않았다면, 중계 서비스가 필요한 비서비스 단말이 없는 것으로 판단한다. 따라서 1609 단계로 진행하여 기지국에게 중계용 앰블을 반납하고 중계 상태 사전 활성화 상태(525)를 완전히 빠져 나가 기지국 유휴 상태(517)로 진행한다.

지금까지 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 동작 모드와 동작 모드에 따른 상태를 설명하였다. 이하에서는 도 17 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 제2 실시예에서는 제1 실시예에 따라 음영 모드 단말이 중계 모드 단말을 통하여 통신 서비스를 제공받는 방법이 설명될 것이다.

도 17은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 음영 모드 단말이 중계 모드 단말과 데이터를 송수신하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 17은 다중 셀 환경에서 음영 모드 단말(1701)이 중계 모드 단말들(1703, 1705, 1707) 중 하나를 통하여 기지국과 연결되는 상황을 나타내고 있다. 본 발명의 제2 실시예는 5가지 과정으로 설명될 수 있다.

(1)음영 모드 단말의 헬프 신호 전송

음영 모드 단말(1701)은 호 연결을 위하여 헬프 신호를 전송한다. 기지국으로부터 프리앰블을 수신할 수 없는 음영 모드 단말(1701)은 호를 요청하기 위하여 셀 영역 내에 위치하고, 자신에 이웃한 단말들에게 헬프 신호를 전송한다. 상기 이웃 단말들은 상기 제1 실시예에 따라 중계 모드로 동작할 것이다.

이 때 상기 이웃 단말들은 상기 헬프 신호를 동기 채널(synchronization channel: SCH)에서 수신할 수 있다. 상기 동기 채널은 단말이 프리앰블을 수신하는 구간과 동일하다. 이렇게 프리앰블 수신 구간을 이용하면, 이웃 셀의 기지국으로부 터의 프리 앰블에 의한 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 받을 수는 있으나, 이웃 셀의 영역 내의 단말에 의해서는 간섭이 크지는 않을 것이다. 이에 대한 개념은 도 18에 도시되어 있다.

도 18은 본 발명의 제2 실시예에서 중계 모드 단말이 다른 중계 모드 단말과는 간섭이 생기지 않는 상황을 설명하는 도면이다. 상기 도 18에서 음영 모드 단말(1801)이 중계모드 단말(1803)을 통하여 해당 기지국(1809)과 연결될 수 있다. 이 때 이웃 기지국(1807)에 의한 셀 간 간섭을 받고 있으나, 이웃한 중계 단말(1805)로부터는 간섭을 받지 않고 있다. 왜냐하면 상기 다운링크 수신 구간에서는 각 단말들은 해당 기지국으로부터의 프리 앰블을 수신할 뿐 자신이 신호를 송신하지는 않기 때문이다. 따라서 멀티 셀 환경에서도 단말들이 비서비스 단말의 헬프 신호를 탐지할 때 서비스 영역 내의 단말들에 의한 간섭을 받지는 않게 된다.

(2)중계 모드 단말과 기지국 간의 협상(negotiation)

헬프 신호를 수신하여 중계 모드로 동작하는 중계 모드 단말들은 상기 헬프신호에 의하여 비서비스 단말이 호를 요청한 것으로 판단한다. 따라서 자신이 속한 셀의 기지국에게 이를 알리기 위하여 "호 요청 보고"를 한다. 상기 호 요청 보고에는 ranging 채널 등이 사용될 수 있다. 참고로 상기 ranging 채널이란 상기 도 3에 도시된 업링크 서브 프레임(305)에 포함된 채널로서 단말로부터의 업링크 액세스 신호를 수신하고, 단말로부터의 상향링크 신호에 대한 동기화를 수행하기 위해 설계된 채널이다.

상기 호 요청 보고를 수신한 기지국은 음영 모드 단말과 중계 모드 단말들 간 통신을 위한 프레임에 P2P 존(zone) 자원을 할당한다.

도 19는 중계용 앰블을 브로드캐스팅하기 위한 P2P 존 자원이 할당된 일 예를 설명하는 도면이다. 프레임 1901은 통신 시스템에서 사용될 수 있는 프레임 구조를 나타낸 것이다. 프레임 1903은 해당 프레임의 다운링크 구간 중 네번째 구간에 P2P 존 자원이 할당된 상태이고, 프레임 1905는 업링크 구간 중 네번째 구간에 P2P 존 자원이 할당된 상태를 도시하고 있다.

도 19의 예와 같이 상기 P2P 존 자원은 상기 호 요청 보고를 통하여 음영 모드 단말의 존재를 인식한 이후에 할당하게 된다. 그러나 시스템 설계에 따라서는 호 요청 보고와 무관하게 미리 할당되도록 설계될 수 있다. 이렇게 상기 P2P 존 자원이 미리 할당된 경우라면, 셀 영역 내의 서비스 단말들 사이에서도 P2P 통신이 가능하게 될 것이다.

한편, 음영 모드 단말로부터 헬프 신호를 수신한 중계 모드 단말들의 개수가 여러 개가 있을 수가 있는데, 기지국은 음영 모드 단말의 존재를 보고하는 상기 중계 모드 단말들에게 서로 다른 중계용 앰블을 할당한다. 상기 중계용 앰블 역시 상기 RRC 채널을 통해서 할당될 수 있다. 중계용 앰블은 기지국이 단말에게 통상적으로 전송하는 프리앰블과는 다른 새로운 시퀀스(sequence)들로 설계될 수 있고, 중계용 앰블을 위한 시퀀스들의 집합이 별도로 존재할 수 있다.

(3) 할당 받은 중계용 앰블을 음영 모드 단말에게 전송

중계 모드 단말은 상기 할당받은 중계용 앰블을 P2P 존 자원을 통하여 브로드캐스팅한다. 상기 P2P 존 자원은 동기 채널이나 방송 채널이 포함하도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 상기 중계용 앰블을 상기 동기 채널을 통하여 전송되거나, 상기 방송 채널을 통하여 상기 중계 모드 단말의 ID가 브로드캐스팅될 수도 있을 것이다.

도 20은 본 발명에 따라 프레임 구조에 P2P 존 자원이 포함된 일 예를 설명하는 도면이다. 2010 내지 2040은 각각의 프레임 구조를 나타낸다. 각 프레임들에서 다운링크 구간(DL)과 업링크 구간(UL)이 있고, 다운링크 구간과 업링크 구간 사이에는 시간 간격(time gap, G로 도시됨)이 있다.

첫 번째 프레임(210)의 좌측에 위치한 다운링크 구간(DL)과 첫 번째 시간 간격(G) 사이에 P2P 존 자원이 설정되어 있고, 여기에 업링크 제어 정보(UL control)와 업링크 데이터 채널(UL data)를 위한 자원이 설정되어 있다. 다만, 상기 업링크 제어 정보 또는 업링크 데이터 채널에서 사용되는 "링크"는 중계 모드 단말과 음영 모드 단말 사이의 링크를 말한다. 따라서 이 때의 업링크란 음영 모드 단말에서 중계 모드 단말 방향으로의 연결을 말한다.

또한, 첫 번째 프레임(210)의 첫 번째 시간간격(G)와 오른쪽에 위치한 시간 간격 사이에 할당된 P2P 존 자원에는 동기 채널과 방송 채널이 할당된 예가 도시되어 있다.

(4) 음영 모드 단말의 중계 모드 단말로의 액세스

음영 모드 단말이 상기 중계 모드 단말로부터 브로드캐스팅된 중계용 앰블을 수신하면, 상기 음영 모드 단말은 상기 도 20에서 예시된 P2P 존 자원의 업링크 제어(UL control) 구간을 통하여 상기 중계 모드 단말에 액세스할 수 있다.

(5) 중계 모드 단말의 중계 모드 중지

중계 모드 단말이 일정한 시간이 지나서도 어떠한 음영 모드 단말로부터 액세스 메시지를 수신하지 못하면, 해당 중계 모드 단말은 더 이상 중계 모드 단말의 역할을 할 필요가 없다. 따라서, 상기 중계용 앰블을 반납하고 중계 모드를 중지할 필요가 있다. 이 때 중계 모드 단말은 중계용 앰블을 반납하기 위하여 ranging 요청 채널 등을 통하여 기지국에 통보할 수 있다.

지금까지 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 장치를 설명한다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치를 설명하는 도면이다.

본 발명의 단말은 크게 송수신부(2101), 제어부(2103), 중계모드 동작부(2110), 음영모드 동작부(2120), 정상모드 동작부(2130)를 포함한다. 정상모드 동작부는 단말이 일반적인 단말로 동작할 때의 통상적인 동작을 수행하므로 상세한 구성은 생략하였다.

송수신부(2101)은 단말의 동작 모드에 따라 기지국 또는 다른 단말과 메시지를 송수신한다. 구체적으로는 단말이 음영모드로 동작할 때는 기지국과 송수신하고, 중계모드로 동작할 때는 중계단말과 송수신한다. 또한, 이렇게 각 동작 모드에서 수신한 신호를 제어부로 출력하고, 각 동작 모드에 따라 중계모드 동작부(2110) 또는 음영모드 동작부(2120)에서 생성된 메시지를 수신하여 무선으로 전송한다.

제어부(2103)는 송수신부(2101)로부터 전달받은 메시지에 따라 단말의 동작모드를 결정하고 그에 따라 동작부들(2110, 2120, 2130)을 동작시킨다. 각각의 동 작모드에 따라 설명한다.

-정상 모드

제어부(2103)는 송수신부(2101)를 통하여 기지국으로부터 프리앰블을 정상적으로 수신하였다고 판단한 경우 정상모드 동작부(2130)를 동작하도록 한다. 정상모드의 동작은 일반적인 단말의 동작과 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

-중계 모드

제어부(2103)는 단말이 정상모드로 동작하는 중에 송수신부(2101)를 통하여 호 연결 요청 메시지를 수신하면 중계모드 동작부(2110)를 구동시킨다. 상기 호 요청 메시지에는 헬프 신호 또는 액세스 요청 메시지가 있다. 상기 헬프 신호는 음영 모드 단말이 할당된 자원 정보를 모르는 경우에 전송하는 신호이고, 액세스 요청 메시지는 음영 모드 단말이 할당된 자원 정보를 알고 있는 경우에 전송하는 신호임은 앞서 설명된 바와 같다.

제어부(2103)는 음영모드 단말이 송신한 헬프 신호를 수신하면 상기 헬프 신호를 상기 보고 메시지 생성부(2113)로 전달한다. 상기 보고 메시지 생성부(2113)은 음영모드 단말의 존재를 알리는 보고 메시지를 생성한다. 상기 보고 메시지는 송수신부(2101)를 통하여 기지국으로 전송된다. 상기 보고 메시지에 대응하여 기지국이 중계용 앰블을 상기 단말에 할당하면, 제어부(2103)는 상기 중계용 앰블과, 상기 중계용 앰블을 위한 방송 정보를 처리하는 중계용 앰블 처리부(2115)로 전달한다. 상기 중계용 앰블 처리부(2115)는 상기 중계용 앰블을 송수신부(2101)를 통 하여 전송하고 브로드캐스팅하게 된다. 여기서 제어부(2103)는 상기 중계용 앰블 처리부(2115)에게 현재 단말의 배터리 잔량에 대한 정보를 전달할 수 있다. 이 배터리 잔량 정보는 음영 모드 단말이 복수의 중계 모드 단말로부터 중계용 앰블을 수신한 경우 어느 중계 모드 단말을 선택할지를 판단하는 데 필요한 판단 조건으로 사용될 수 있음은 앞서 제2 실시예에서 설명된 바와 같다.

-음영 모드

제어부(2103)는 송수신부(2101)를 통하여 기지국으로부터 프리 앰블을 수신하지 못한 경우 자신이 비서비스 지역에 있는 음영 모드 단말로 판단하여 음영모드 동작부(2120)가 동작하도록 제어한다. 이후, 호를 연결할 필요가 생기면 제어부(2103)는 헬프 신호 생성부(2121)를 제어하여 헬프 신호를 생성하도록 한다. 상기 생성된 헬프 신호는 송수신부(2101)를 통하여 전송될 것이다. 상기 헬프 신호를 수신한 중계 모드 단말들은 상술한 중계 모드로 동작하여 기지국으로부터 중계용 앰블을 할당받아 이를 브로드캐스트한다. 이 때, 방송정보 및 현재의 배터리 잔량 정보도 함께 브로드캐스팅되는 것은 앞서 설명된 바와 같다.

따라서 상기 송수신부(2101)를 통하여 상기 브로드캐스트된 중계용 앰블들이 수신되면, 제어부(2103)는 상기 중계용 앰블들을 중계 단말 선택부(2123)로 전달한다. 상기 중계 단말 선택부(2123)는 상기 중계용 앰블들을 이용하여 중계 모드 단말을 선택할 수 있다. 이 때 중계 모드 단말의 선택 방식은 앞서 설명된 바와 같이 랜덤 방식, 수신 감도 측정 방식, 전력 측정 방식 중의 하나가 이용될 수 있다. 상기 전력 측정 방식을 사용하는 경우, 상기 브로드캐스팅된 배터리 잔량의 정보가 이용될 수 있을 것이다. 이후 상기 중계 단말 선택부(2123)에서 선택된 중계 단말의 정보는 업링크 제어정보 생성부(2125)로 전달된다. 상기 업링크 제어정보 생성부(2125)는 음영 모드 단말과 중계 모드 단말간의 송수신에 필요한 업링크 제어정보를 생성하여 송수신부(2101)를 통하여 전송한다.

상기 도 21에서는 본 발명의 단말 장치를 살펴보았다. 이에 대응하는 본 발명의 기지국 장치는 도 22에서 설명한다.

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치를 설명하는 도면이다.

송수신부(2201)는 중계 모드 단말과 필요한 메시지를 송수신한다. 즉, 중계 모드 단말로부터 보고 메시지를 수신하여 제어부(2203)로 전달한다. 상기 보고 메시지는 호를 요청하는 음영 모드 단말이 존재한다는 정보가 포함되어 있다. 상기 보고 메시지를 수신한 제어부(2203)는 상기 보고 메시지에 대응하여 P2P 자원을 할당 정보와 중계용 앰블을 생성하도록 자원 및 중계용 앰블 생성부(2205)를 제어한다. 상기 생성된 P2P 자원 할당 정보와 중계용 앰블을 송수신부(2201)을 통하여 보고 메시지를 송신한 중계 모드 단말로 전송된다.

도 1은 일반적인 셀 룰러 통신 시스템에서의 통신 과정을 설명하는 도면,

도 2는 본 발명의 전체적인 개념을 설명하는 도면,

도 3은 셀 룰러 통신 시스템에서 일반적인 단말이 동작하는 상태(state)를 설명하는 도면,

도 4는 모바일 와이맥스 시스템에서 단말의 상태를 설명하는 도면,

도 5는 본 발명의 제1 실시예에서 단말의 동작 모드를 설명하는 도면,

도 6는 본 발명의 제1 실시예의 정상 모드에서 기지국 초기화 상태를 설명하는 도면,

도 7은 본 발명의 제1 실시예의 정상 모드에서 기지국 액세스 상태를 설명하는 도면,

도 8은 본 발명의 제1 실시예의 정상 모드에서 기지국 연결 상태를 설명하는 도면,

도 9은 본 발명의 제1 실시예의 정상 모드에서 기지국 유휴 상태를 설명하는 도면,

도 10은 본 발명의 제1 실시예의 음영 모드에서 음영 모드 초기화 상태를 설명하는 도면,

도 11은 본 발명의 제1 실시예의 음영 모드에서 중계 모드 단말 액세스 상태를 설명하는 도면,

도 12은 본 발명의 제1 실시예의 음영 모드에서 중계 모드 단말 연결 상태를 설명하는 도면,

도 13은 본 발명의 제1 실시예의 음영 모드에서 중계 모드 단말 유휴 상태를 설명하는 도면,

도 14은 본 발명의 제1 실시예의 중계 모드에서 중계 모드 초기화 상태를 설명하는 도면,

도 15는 본 발명의 제1 실시예의 중계 모드에서 중계 모드 활성화 상태를 설명하는 도면,

도 16은 본 발명의 제1 실시예의 중계 모드에서 중계 모드 사전 활성화 상태를 설명하는 도면,

도 17은 본 발명의 제 2 실시예에서 음영 모드 단말이 중계 모드 단말과 데이터를 송수신하는 방법을 설명하는 도면,

도 18은 본 발명의 제2 실시예에서 중계 모드 단말이 다른 중계 모드 단말과는 간섭이 생기지 않는 상황을 설명하는 도면,

도 19는 본 발명의 제2 실시예에서 중계용 앰블을 브로드캐스팅하기 위한 P2P 존 자원이 할당된 일 예를 설명하는 도면,

도 20은 본 발명의 제2 실시예에서 프레임 구조에 P2P 존 자원이 포함된 일 예를 설명하는 도면,

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치를 설명하는 도면,

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 장치를 설명하는 도면.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법에 있어서,

단말이 파워 온(on)한 이후 프리 앰블을 검출한 경우 정상 모드로 동작하는 과정과,

상기 파워 온한 이후 상기 프리 앰블을 검출하고 비서비스 영역의 비서비스 단말로부터 호 연결 요청을 수신한 경우, 상기 비서비스 단말의 호를 상기 기지국으로 중계하도록 하는 중계 모드로 동작하는 과정과,

상기 프리 앰블을 검출하지 못한 경우 비서비스 영역에서 상기 단말이 발신한 호를 서비스 영역의 단말과 연결하는 음영 모드로 동작하는 과정을 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정상 모드는,

기지국을 탐색하여 선택하는 과정을 포함하는 기지국 초기화 상태와, 상기 선택된 기지국에 상기 단말을 등록하는 기지국 액세스 상태와, 상기 등록한 기지국과 데이터를 송수신하는 기지국 연결 상태와, 상기 데이터의 송수신이 종료된 이후의 전력 소모 감소를 위한 기지국 유휴 상태를 포함하며,

상기 프리앰블은 상기 기지국 초기화 상태에서 검출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 2항에 있어서, 상기 중계 모드는,

상기 기지국에게 비서비스 단말의 존재를 알리는 보고 메시지를 전송하고, 그에 대응하여 상기 기지국으로부터 중계용 앰블을 할당받고, 상기 중계용 앰블을 포함하는 정보를 브로드캐스트하는 과정을 포함하는 중계 모드 초기화 상태와,

상기 중계용 앰블을 이용하여 상기 비서비스 단말과 데이터를 송수신하는 중계 모드 활성화 상태와,

상기 비서비스 단말과의 데이터 송수신이 종료된 이후, 상기 중계 모드 활성화 상태로 다시 천이할 것을 대기하는 중계 모드 사전 활성화 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 3항에 있어서, 상기 호 연결 요청은,

상기 비서비스 단말이 상기 단말과의 연결을 위한 자원의 정보를 모르는 경우 호 연결을 위하여 송신하는 헬프 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 4항에 있어서,

상기 단말이 상기 정상 모드의 기지국 연결 상태에서 동작 시에 상기 헬프 신호를 수신한 경우, 상기 중계 모드의 중계 모드 초기화 상태를 거쳐 상기 중계 모드 활성화 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 5항에 있어서,

상기 중계 모드 활성화 상태로 천이한 단말이 상기 비서비스 단말과의 데이터 송수신을 종료한 경우, 상기 정상 모드의 기지국 연결 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 4항에 있어서,

상기 단말이 상기 정상 모드의 기지국 유휴 상태에서 동작 시에 상기 헬프 신호를 수신한 경우, 상기 중계 모드의 중계 모드 초기화 상태를 거쳐 상기 중계 모드 활성화 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 7항에 있어서,

상기 중계 모드 활성화 상태로 천이한 단말이 상기 비서비스 단말과의 데이터 송수신을 종료한 경우, 상기 중계 모드 사전 활성화 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 8항에 있어서,

상기 중계 모드 사전 활성화 상태로 천이한 단말이 상기 중계용 앰블을 소정 시간 동안 주기적으로 브로드캐스팅하는 과정과,

상기 주기적으로 브로드캐스팅된 상기 중계용 앰블에 대응하여 소정 시간 내에 비서비스 단말로부터 액세스 요청 메시지를 수신한 경우 상기 중계 모드 활성화 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 9항에 있어서,

상기 소정 시간 내에 액세스 요청 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 정상 모드의 기지국 유휴 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 3항에 있어서, 상기 호 연결 요청은,

상기 비서비스 단말이 상기 단말과의 연결을 위한 자원의 정보를 알고 있는 경우 호 연결을 위하여 송신하는 액세스 요청 메시지인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 11항에 있어서,

상기 단말이 상기 정상 모드의 기지국 연결 상태에서 동작 시 상기 액세스 요청 메시지를 수신한 경우, 상기 중계 모드의 중계 모드 활성화 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 12항에 있어서,

상기 중계 모드 활성화 상태로 천이한 단말이 상기 비서비스 단말과의 데이터 송수신을 종료한 경우, 상기 정상 모드의 기지국 연결 상태로 천이하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 1항에 있어서, 상기 음영 모드는,

중계 모드 단말을 탐색하여 선택하기 위한 음영 모드 초기화 상태와, 상기 선택된 중계 모드 단말에 상기 단말을 등록하는 중계 모드 단말 액세스 상태와, 상 기 등록된 중계 모드 단말과 데이터를 송수신하는 중계 모드 단말 연결 상태와, 상기 데이터의 송수신이 종료된 이후의 전력 소모 감소를 위한 중계 모드 단말 유휴 상태를 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 14항에 있어서, 상기 음영 모드 초기화 상태는,

서비스 지역의 중계 모드 단말이 기지국으로부터 할당받아 브로드캐스팅하는 중계용 앰블을 수신한 경우, 상기 중계 모드 단말과의 연결에 필요한 초기 설정 정보를 수신하는 과정을 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 15항에 있어서, 상기 음영 모드 초기화 상태는,

상기 중계용 앰블을 수신하지 못한 경우, 상기 중계 모드 단말과의 연결을 위한 자원의 정보를 모르는 경우 사용되는 헬프 신호를 전송하는 과정을 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 15항에 있어서, 상기 음영 모드 초기화 상태는,

상기 중계용 앰블이 복수 개가 수신된 경우, 상기 복수 개의 중계용 앰블을 전송한 중계 모드 단말들 중의 하나를 소정의 방식으로 선택하는 과정을 더 포함하 는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
제 17항에 있어서,

상기 초기 설정 정보는, 상기 중계 모드 단말들 각각의 현재 배터리 잔량의 정보를 포함하고,

상기 소정의 방식으로 선택되는 중계 모드 단말은, 상기 중계 모드 단말들이 브로드캐스팅한 상기 중계용 앰블의 수신 강도가 소정 임계치 이상이고 상기 중계 모드 단말들 중 현재 배터리 잔량이 최대값을 가지는 중계 모드 단말인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 방법.
무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치에 있어서,

상기 단말이 기지국과 통상적인 데이터를 송수신하는 정상 모드로 동작하게 하는 정상모드 동작부와,

비서비스 영역의 비서비스 단말의 호를 기지국으로 중계하는 중계 모드로 동작하도록 하는 중계 모드 동작부와,

상기 단말이 파워 온(on)한 이후 프리앰블을 검출한 경우 상기 정상모드 동작부를 구동시키고, 상기 프리 앰블을 검출하고 비서비스 영역의 비서비스 단말로부터 호 연결 요청을 수신한 경우 상기 중계모드 동작부를 구동시키는 제어부를 포 함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 19항에 있어서, 상기 호 연결 요청은,

상기 비서비스 단말이 상기 단말과의 연결을 위한 자원의 정보를 모르는 경우 호 연결을 위하여 송신하는 헬프 신호인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 20항에 있어서,

상기 중계 모드 동작부는 상기 기지국에 비서비스 단말의 존재를 알리는 보고 메시지를 생성하는 보고 메시지 생성부를 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 21항에 있어서,

상기 제어부는 상기 헬프 신호를 수신한 경우, 상기 헬프 신호를 상기 보고 메시지 생성부로 전달하도록 더 구성되고,

상기 보고 메시지 생성부는 상기 전달된 헬프 신호에 따라 상기 보고 메시지를 생성하여 송수신부를 통하여 상기 기지국에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 22항에 있어서, 상기 중계모드 동작부는,

상기 전송된 보고 메시지에 대응하여 상기 기지국으로부터 수신하는 중계용 앰블을 처리하는 중계용 앰블 처리부를 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 23항에 있어서,

상기 제어부는 상기 송수신부를 통하여 상기 중계용 앰블을 수신한 경우, 상기 중계용 앰블을 상기 중계용 앰블 처리부로 전달하도록 더 구성되고,

상기 중계용 앰블 처리부는 상기 전달된 중계용 앰블을 상기 송수신부를 통하여 브로드캐스팅하여 상기 비서비스 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 19항에 있어서,

상기 비서비스 영역에서 상기 단말이 발신한 호를 서비스 영역의 단말과 연결하는 음영 모드 동작부를 더 포함하며,

상기 제어부는 상기 프리앰블을 검출하지 못한 경우 상기 음영 모드 동작부를 구동하도록 더 구성되는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 25항에 있어서, 상기 음영 모드 동작부는,

상기 단말이 현재 비서비스 단말임을 알리는 헬프 신호를 생성하는 헬프 신호 생성부를 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 26항에 있어서,

상기 제어부는 상기 단말이 호를 연결할 필요가 있는 경우 상기 헬프 신호를 생성하도록 상기 헬프 신호 생성부를 제어하도록 더 구성되고,

상기 헬프 신호 생성부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 헬프 신호를 생성하여 송수신부를 통하여 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 27항에 있어서, 상기 음영모드 동작부는,

상기 브로드캐스팅된 헬프 신호에 대응하여 중계 모드 단말들로부터 수신한 중계용 앰블을 포함하는 초기 설정 정보에 따라서 상기 단말의 호를 중계할 중계 모드 단말을 결정하는 중계 단말 선택부를 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말 의 호 연결 장치.
제 28항에 있어서,

상기 초기 설정 정보는, 상기 중계 모드 단말의 현재 배터리 잔량의 정보를 포함하고,

상기 중계 단말 선택부는, 상기 초기 설정 정보가 복수의 중계 모드 단말로부터 각각 생성되어 복수개가 수신된 경우 상기 초기 설정 정보에 포함된 중계용 앰블의 수신 강도가 소정 임계치 이상이고 상기 복수의 중계 모드 단말들 중 현재 배터리 잔량이 최대값을 가지는 중계 모드 단말을 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.
제 28항에 있어서, 상기 음영모드 동작부는,

상기 결정된 중계 모드 단말과 상기 단말 간의 데이터 송수신에 필요한 업링크 제어정보를 생성하여 상기 송수신부를 통하여 전송하는 업링크 제어정보 생성부를 더 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말의 호 연결 장치.