KR20100110746A - 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법 - Google Patents

멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법 Download PDF

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KR20100110746A
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안재영
이희수
노태균
이경석
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법은, 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국이, MBS 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원을 이용해 사용자 단말(UE)로 MBS 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국의 셀 내에 위치하는 릴레이 또는 소형 셀 기지국은, 상기 매크로 셀 기지국이 MBS 트래픽 데이터를 송신하는 무선 자원에 대해서는 어떠한 송신 동작도 수행하지 않고 침묵함으로써, 단말에 미치는 간섭을 최소화하면서도 전송 효율을 높이고, 소요 무선자원을 절약하면서도 멀티캐스트 브로드캐스트 서비스의 질을 향상시킬 수 있다.

Description

멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법{MULTICAST AND BROADCAST DATA TRANSMISSION METHOD}
본 발명은 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터를 전송하는 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 릴레이, 피코 셀, 펨토 셀 등의 소형 셀이 매크로 셀과 혼재하는 네트워크에서 기지국이 단말들에게 공통의 데이터를 전송하는 방법, 그리고 기지국이 복수의 릴레이에게 전달해야 할 공통의 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.
하나의 셀 또는 다수의 셀에 동일한 데이터를 브로드캐스트 또는 멀티캐스트하는 서비스를 MBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service) 또는 MBS(Multicast and Broadcast Service)라 한다. 이러한 MBMS를 지원하는 기술 중에서 복수 개의 셀로부터 일정한 기간 동안 시간적으로 동기화된 공통의 신호를 전송하는 기술을 MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network)이라 칭한다.
MBSFN 기술을 적용하는 경우 일정 지역에 있는 이동통신 노드(또는 셀)들이 동일 무선자원을 이용해 동시에 멀티캐스트 브로드캐스트 트래픽 또는 제어 데이터를 전송한다. MBSFN 전송이 이루어지는 MBSFN 지역(MBSFN Area)은 하나 혹은 다수 개의 셀로 구성된다. 또한, 하나 혹은 다수 개의 MBSFN Area는 MBSFN 동기화 지역(Synchronization Area)에 포함되어 물리 계층 측면에서 동기화된 전송이 가능하다. 3GPP의 LTE 시스템, IEEE의 802.16m 등에서 MBMS 서비스를 위한 MBSFN 전송을 지원한다.
도 1을 통해 MBSFN 동작에 대해 좀더 자세히 살펴보다. 도 1은 일반적인 MBSFN 전송에서의 ISI-프리(ISI-free) 동작을 설명하기 위한 도면이다.
MBSFN 동작에서는 MBMS 데이터가 타이트하게 시간-동기화된 셀들로부터 무선을 통해 동시에 전송된다. 단말의 수신기는 따라서 멀티셀 전송으로 인한 여러 지연 값들을 가지는 신호의 여러 버전을 관측해야 하는 상황에 이른다. 도 1에 도시된 바와 같이 여러 기지국들로부터의 MBMS 전송 간에 서로 충분히 타이트하게 시간-동기화가 이루어져, 여러 기지국들이 전송한 데이터가 단말에 도착하는 시점들이 심볼의 시작점에서 싸이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix) 내에 위치하면 심볼간 간섭(ISI; Inter Symbol Interference)이 발생하지 않는다. 그 결과, 단말은 이러한 MBSFN 전송을 하나의 큰 셀로부터의 전송으로 받아들이게 되고, 단말의 수신기는, 실제적으로는 멀티 셀 전송이지만, 이것을 마치 하나의 셀에서 다중경로에 따른 여러 개의 전송된 데이터를 수신하여 처리하는 것과 같이 처리하게 된다. 이렇게 되면 단말은, 얼마나 많은 기지국들이 MBMS 신호를 전송하는지 알 필요조차 없게 된다.
이러한 MBSFN 전송은 SINR 측면에서 큰 향상을 보이는데, 특히 셀 경계(cell edge)에서는 셀간 간섭으로 여겨질 수 있는 여러 개의 전송이 유용한 신호1로 판단됨에 따라 수신 신호의 파워가 증가되고, 동시에 간섭 신호의 파워는 크게 감소하게 된다.
이러한 MBSFN 동작 하에서 데이터를 전송하는 MBSFN 지역에 릴레이가 존재하는 경우 문제가 발생할 수 있다. MBSFN 지역에 있는 릴레이가 MBSFN 송신 시간에 MBSFN 신호 송신을 위한 무선자원을 이용해 유니캐스트 트래픽 등을 송신하게 되면 그 노드 주변의 단말들은 멀티캐스트/브로드캐스트 서비스를 제공받지 못하게 된다. 또한, 다른 노드들로부터의 간섭 때문에 유니캐스트 서비스도 제공받지 못하게 될 수도 있다.
따라서, 가능하다면 MBSFN 지역 내에 있는 모든 릴레이들과 소형 셀들이 주변 셀과 동기를 이룬 동일한 MBSFN 신호를 전송하는 것이 바람직하다 할 것이다. 그러나 무선자원 낭비 또는 유선 백홀 링크 성능 제한 등의 이유로 그렇게 하지 않는 경우, 단말들의 수신 성능 등에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 방법이 강구되어야 한다.
또한, 릴레이에서 동기화된 MBSFN 신호를 송신하는 경우에는, 해당 신호의 전송 전에 MBSFN 트래픽/제어 데이터가 해당 셀 기지국에 연결된 다수의 릴레이에 전달되어야 하며, 이를 위한 효율적인 MBSFN 데이터 전달 방법이 필요하다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 감안한 것으로, 기지국이 릴레이에게 또는 네트워크가 소형 셀에게 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전달을 하지 않고 단말들에게 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터를 전송하는 방법, 그리고, 기지국이 릴레이로 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터를 전달하는 경우의 릴레이들로의 효율적인 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터의 전송 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법은, 매크로 셀, 소형 셀, 및 릴레이가 혼재하는 무선 네트워크에서 멀티캐스트 브로드캐스트 서비스(MBS) 데이터를 전송하는 방법에 관한 것으로, 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국이, MBS 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원을 이용해 사용자 단말(UE)로 MBS 데이터를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국의 셀 내에 위치하는 릴레이 또는 소형 셀 기지국은, 상기 매크로 셀 기지국이 MBS 트래픽 데이터를 송신하는 무선 자원에 대해서는 어떠한 송신 동작도 수행하지 않고 침묵한다.
상기 MBS 데이터는 MBSFN(Multimedia Broadcast over Single Frequency Network) 데이터일 수 있다.
상기 소형 셀 기지국은, 펨토셀 기지국 또는 피코 셀 기지국일 수 있다.
상기 릴레이는 상기 매크로 셀 기지국을 통해, 상기 릴레이가 어떤 무선 자원에 대해 침묵해야 하는지에 관한 정보를 수신할 수 있다.
상기 소형 셀 기지국은, 네트워크를 통해 어떤 무선 자원에 대해 침묵해야 하는지에 관한 정보를 수신할 수 있다.
상기 릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지는 릴레이인 경우, 앞서 설명한 방법 외에도, 상기 릴레이는 상기 기지국으로부터 수신한 MBS 데이터에 대해, 상기 MBS 데이터를 증폭하여 사용자 단말로 단순 포워딩하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴레이 또는 상기 소형 셀 기지국은 사용자 단말의 MBS 데이터 수신을 위한 전부 또는 일부의 MBS 제어 데이터를 송신할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 릴레이 장치는, 시간적으로 동기를 이룬 적어도 하나의 매크로 셀 기지국의 셀 내에 위치하며, 상기 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국이 MBS 데이터를 전송하는 데 할당된 무선 자원에 대한 정보를 상기 기지국을 통해 수신하고, 상기 매크로 셀 기지국이 MBS 트래픽 데이터를 송신하는 데 할당된 무선 자원을 이용해서는 어떠한 송신 동작도 수행하지 않고 침묵한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 소형 셀 기지국은, 시간적으로 동기를 이룬 적어도 하나의 매크로 셀 기지국의 셀 내에 위치하며, 상기 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국이 MBS 데이터를 전송하는 데 할당된 무선 자원에 대한 정보를 네트워크로부터 수신하고, 상기 매크로 셀 기지국이 MBS 트래픽 데이터를 송신하는 데 할당된 무선 자원을 이용해서는 어떠한 송신 동작도 수행하지 않고 침묵한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 기지국은, 적어도 하나의 다른 기지국과 시간적으로 동기되어 MBS 데이터를 사용자 단말로 전송하고, 자신의 셀 내에 적어도 하나의 릴레이를 포함하며, 기지국의 MBS 트래픽 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원에 관한 정보 또는 상기 기지국의 MBS 트래픽 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원에 대해서는 송신 동작 없이 침묵할 것을 지시하는 정보를 네트워크로부터 수신하여 상기 적어도 하나의 릴레이로 전달한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법은, 기지국이 단말에게 MBS 데이터를 전송하는 시점보다 앞서, 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계, 상기 백홀 링크를 통해 상기 MBS 데이터를 수신한 적어도 하나의 릴레이가, 단말에 대한 상기 기지국 MBS 데이터 송신과 동기를 맞추어 상기 수신한 MBS 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는, 상기 기지국이 MBS 데이터를 전송해야 할 모든 릴레이로 상기 MBS 데이터를 브로드캐스트할 수 있다.
상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는 또한, 릴레이들을 적어도 하나의 멀티캐스트 그룹으로 묶고, 각 멀티캐스트 그룹별로 상기 MBS 데이터를 멀티캐스트할 수도 있다.
상기 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법은, 상기 기지국이 전송한 MBS 데이터의 수신에 실패했음을 알리는 통지를 상기 릴레이로부터 수신하거나 수신에 성공했음을 알리는 통지를 상기 릴레이로부터 수신하지 못한 경우, 상기 기지국은 상기 수신 실패한 MBS 데이터에 대한 재전송을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 재전송은 브로트캐스트 혹은 유니캐스트 형태로 수행될 수 있다.
상기 릴레이가, 상기 재전송이 일정 횟수 이상 수행되었음에도 MBS 데이터 수신에 실패하거나 릴레이의 MBS 신호 송신 시간 전까지 MBS 데이터의 전부 또는 일부를 수신하지 못한 경우, 상기 릴레이는 수신에 실패한 상기 MBS 데이터를 송신하는 무선 자원에 대해서는 어떠한 송신 동작도 수행하지 않고 침묵하는 것을 특징으로 한다.
상기 MBS 데이터가 브로드캐스트 또는 멀티캐스트되는 채널을 위한 파일럿은 데이터 전송용 프리코딩 매트릭스를 기반으로 하여 프리코딩될 수 있다.
상기 MBS 데이터가 브로드캐스트 또는 멀티캐스트되는 채널을 위한 파일럿은 프리코딩되지 않거나, 데이터 전송용 프리코딩 매트릭스와 무관한 프리코딩을 기반으로 하여 프리코딩될 수 있다.
상기 MBS 데이터가 브로드캐스트 또는 멀티캐스트되는 데이터는, 채널 용량이 가장 적은 릴레이의 채널 용량을 극대화하는 공분산 매트릭스를 이용해 산출한 프리코딩 매트릭스를 이용해 프리코딩될 수 있다.
상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는, 상기 기지국이 각 릴레이에게 유니캐스트 방식으로 상기 MBS 데이터를 전송할 수 있다.
상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는, 상기 기지국이 MBS 데이터를 전송해야 할 릴레이의 개수가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 MBS 데이터를 전송해야 할 모든 릴레이로 브로드캐스트하고, 상기 기지국이 MBS 데이터를 전송해야 할 릴레이의 개수가 기 설정된 임계치 이하인 경우에는 각 릴레이에게 유니캐스트 방식으로 상기 MBS 데이터를 전송할 수 있다.
상기 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법은, 상기 MBS 데이터 전송과 관련된 무선 백홀 링크의 자원할당을 위한 제어 정보를, 상기 백홀 링크에 할당된 무선자원 중 일부, 및 매크로 단말에 대한 제어 채널 중 적어도 하나를 이용해 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법은 또한, 릴레이가 상기 MBS 데이터 전송과 관련된 자원할당을 위한 제어 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지지 않는 경우는, 상기 백홀 링크에 할당된 무선자원 중 일부를 통해 상기 제어 정보를 수신하고, 상기 릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지는 경우는, 상기 백홀 링크에 할당된 무선자원 중 일부, 및 매크로 단말에 대한 제어 채널 중 적어도 하나를 통해 상기 제어 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 장치는, 사용자 단말에게 MBS 데이터를 전송하는 시점보다 앞서, 백홀 링크를 통해 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 장치는, 기지국이 사용자 단말에게 MBS 데이터를 전송하는 시점보다 앞서, 백홀 링크를 통해 상기 기지국으로부터 전송된 MBS 데이터를 수신하고, 사용자 단말에 대한 상기 기지국의 MBS 데이터 송신 시점과 동기를 맞추어, 상기 백홀 링크를 통해 수신한 상기 MBS 데이터를 사용자 단말로 전송한다.
상술한 바와 같은 방법 및 이를 수행하는 본 발명에 따르면, 무선자원 낭비 유선 백홀 링크 성능 제한 등의 문제로 MBSFN 지역 내에 있는 릴레이 또는 소형 셀에 MBSFN 데이터 전달을 하지 않을 때 릴레이 또는 소형 셀에서 기지국에서의 MBSFN 신호 송신과 동기화된 침묵을 수행하거나 MBSFN 신호 송신과 동기를 맞추어 릴레이가 단순 무선중계 모드로 전환함으로써, 단말들의 MBSFN 신호 수신 성능 등에 미치는 영향을 최소화하면서도 전송 효율을 높일 수 있다.
또한, 릴레이에서의 MBSFN 트래픽/제어 데이터를 기지국에 연결된 다수의 릴레이에 효율적으로 전달하여 릴레이에서 동기화된 MBSFN 신호를 송신하게 함으로써 소요 무선자원을 절약하고 MBSFN 서비스의 질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 MBSFN 전송에서의 ISI-프리(free) 동작을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 적용되는 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명이 적용되는 MBMS 아키텍쳐(Architecture)를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따르는, 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이를 위한 기지국 및 릴레이의 하향링크 프레임 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 브로드캐스트 방법을 이용해 릴레이로 MBSFN 데이터를 전달하는 방법을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 유니캐스트 방식으로 릴레이에 MBSFN 데이터를 전달하는 방법을 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 브로드캐스트 멀티캐스트 서비스 방법이 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이에 적용되는 경우의 하향링크 프레임 구조를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 출원에서 사용되는 용어 "사용자 단말(User Equipment; UE)"은 이동국(Mobile Station), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 사용자 단말의 다양한 실시예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍(gaming) 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 용어 "기지국"은 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 일컬어질 수 있다.
본 발명은 릴레이(, 펨토셀 기지국, 또는 피코셀 기지국)를 통해 공통의 데이터를 2 이상의 단말에게 전송하는 경우, 또는 릴레이들로의 공통의 데이터를 전송하는 경우의 효율적인 데이터 전송 방법을 제공하고자 한다. 이러한 공통의 데이터의 가장 대표적인 예가 MBSFN과 같은 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 데이터이고, 따라서 본 명세서에서는 주로 MBSFN 데이터의 전송과 관련한 실시예를 주로 예를 들어 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명의 범위가 MBSFN 데이터에만 국한되는 것이 아님이 명확히 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서는 편의를 위해, 어떤 공통적인 데이터를 2 이상의 단말에게 전송하는 서비스, 즉, 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 서비스를 MBS(Multicast Broadcast Service)라 약칭하고, MBS 서비스를 통해 전송되는 데이터를 MBS 데이터라고 칭하기로 한다.
이하 실시예들을 통해 두 경우에 대해 자세하게 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 시스템을 나타낸다.
본 발명이 적용되는 시스템은 통신 네트워크(200), MBS 데이터 전송 장치(210), 릴레이(220), 그리고 적어도 하나의 사용자 단말(230)을 포함한다.
본 발명에 따르는 MBS 데이터 전송 장치(210)의 바람직한 실시예로는 기지국을 꼽을 수 있다. 본 발명에 따르는 MBS 데이터 전송 방법은 크게, 릴레이(220)를 통해 MBS 데이터를 전송하지 않는 경우의 MBS 데이터 전송 방법과 릴레이(220)를 통해서도 기지국과 동기화된 MBS 데이터 전송을 수행하는 경우의 MBS 데이터 전송 방법으로 구분할 수 있다.
릴레이를 통해 MBS 데이터를 전송하지 않는 경우의 전송 방법에서는, MBS 데이터 전송 장치(210)가 기지국의 MBS 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원에 관한 정보 또는 MBS 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원에 대해서는 송신 동작 없이 침묵할 것을 지시하는 정보를 통신 네트워크(200)로부터 수신하여 이를 릴레이(220)로 전달한다. 이를 수신한 릴레이(220)는 MBS 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원에 대해서는 어떤 송신 동작도 수행하지 않고 침묵한다.
이 경우, 즉, 릴레이를 통해 MBS 데이터를 전송하지 않는 경우의 전송 방법의 경우에는, 도 2의 릴레이(220)가 펨토셀 기지국 또는 피코셀 기지국 등으로 대체되어 적용 가능하다. 펨토셀 기지국 또는 피코셀 기지국이 릴레이의 자리를 대신하는 경우에는, 도 2의 릴레이(220)가 MBS 데이터 전송 장치(또는 기지국)와 무선으로 연결되는 것과는 달리, 코어망(CN)을 포함하는 통신 네트워크(200)와 유선을 통해 연결된다는 차이점이 있다.
한편, 릴레이를 통해 MBS 데이터를 전송하는 경우의 전송 방법에서는, MBS 데이터 전송 장치(210)가 사용자 단말(230)에게 MBS 데이터를 전송하는 시점보다 앞서, 릴레이(220)로 MBS 데이터를 전송한다. 이를 수신한 릴레이(220)는 사용자 단말에 대한 MBS 데이터 전송 장치(210)의 MBS 데이터 송신 시점과 동기를 맞추어, MBS 데이터를 사용자 단말(230)로 전송한다.
아래에서 각 방법에 대해 좀더 구체적으로 살펴보기로 한다.
우선, 기지국이 릴레이로 MBS 데이터를 전달하지 않는 경우의 릴레이에서의 동작에 대해 자세히 살펴본다. 앞서 언급한 바와 같이 MBS 데이터의 바람직한 일 예인 MBSFN 데이터(MBSFN 트래픽 데이터 및 제어 데이터)를 예로 들어 설명할 것이다.
기지국이 MBSFN 트래픽 데이터 및 제어 데이터(이하 MBSFN 데이터)를 릴레이에 전달하기 위해서는 기지국과 릴레이 간의 무선 링크, 즉 무선 백홀 링크(wireless backhaul link)를 통해 MBSFN 데이터를 송수신하여야 하며, 이를 위해 별도의 무선자원이 할당되어야 한다. 기지국은 이러한 점을 고려하여 일부 또는 전부의 릴레이로 MBSFN 데이터를 전달하지 않을 수 있다.
이 경우 적용 가능한 첫번째 방법은, 기지국이 MBSFN 신호를 송신하는 시간 동안 릴레이는 MBSFN 전송용 무선자원을 이용한 어떤 신호의 송신도 하지 않는 방법, 즉 동기화된 침묵(synchronized silencing) 방법이다. 본 발명에 따른 동기화된 침묵 방법을 이용하면, 릴레이가 MBSFN 신호 수신을 원하는 단말들에게 간섭을 야기하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용되는 MBMS 아키텍쳐(Architecture)를 나타낸다.
본 발명이 적용될 수 있는 MBMS 아키텍쳐는 도 3에 도시된 바와 같이, MME(300), MCE(310), MBMS 게이트웨이(MBMS Gateway)(320), 기지국(330)을 포함할 수 있다.
MME(Mobility Management Entity, 300)는 UE(User Equpment)와 CN(Core Network) 간의 시그널링을 처리하는 제어 노드이다. MME가 제공하는 주요 기능은 베어러 관리(bearer management) 관련 기능들 및 연결 관리(connection management) 관련 기능들을 포함한다.
MCE(310)는 수락 제어(admission control) 및 MBSFN 동작을 이용한 멀티-셀 MBMS 전송을 위한 MBSFN 지역의 모든 기지국들에 의해 사용되는 무선 자원의 할당을 담당한다. MCE는 해당 MBMS 서비스에 대해 무선 자원이 충분치 않은 경우 새로운 MBMS 서비스의 라디오 베어러(radio bearer)를 설정하지 않을 것을 결정하는데, 이는 시간/주파수 무선 자원의 할당뿐 아니라, 예를 들어, 변조(modulation) 및 코딩 방식과 같은 무선 구성(radio configuration)의 세부사항을 결정하는 기능을 포함한다. MCE는 MBMS 세션 제어 시그널링에 관여하며, 도 3에 도시된 바와 같은 독립적인 요소로 존재하지 않고 다른 네트워크 요소의 일부로서 기능할 수도 있다.
MBMS GW(320)는 서비스를 전송할 각 기지국으로 MBMS 패킷을 송신 또는 브로드캐스팅하는 역할을 담당한다. MCE(310)와 마찬가지로 MBMS GW(320)도 다른 네트워크 요소의 일부로서 기능할 수도 있다.
본 발명에 따른 동기화된 침묵 방법을 사용하는 경우, MCE(310) 또는 MBMS 게이트웨이(320)는 릴레이가 어떤 무선자원들에서 침묵해야 하는지를 결정하고, 이를 기지국(330)을 통해 적어도 하나의 릴레이에게 시그널링한다. 즉 어떤 무선자원들을 통해 MBSFN 서비스가 이루어지는지를 릴레이에게 통지한다.
일반적으로 MBSFN 데이터는 인접한 모든 셀에서 SFN(Single Frequency Network)의 형태로 송신하기 때문에 릴레이가 송신하지 않더라도 수신 SINR이 좋을 수 있다. 그러나, MBSFN 서비스를 위한 모든 혹은 일부 제어 정보는 SFN의 형태로 송신되지 않을 수 있으며, 이 때문에 릴레이 셀 내의 일부 사용자는 이 제어정보를 올바로 수신하지 못할 수도 있다. 이러한 사용자들을 위해 릴레이는, 실제로 MBSFN 데이터를 송신하지 않고 침묵하는 경우에도, 릴레이 셀 내의 사용자가 MBSFN 데이터를 수신하기 위한 최소한의 제어정보는 송신한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이의 동기화된 침묵 방법은, 릴레이뿐 아니라, 셀 반경이 매크로 셀보다 매우 작은 펨토셀 기지국의 경우에도 적용될 수 있고, 유선 백홀 링크 품질이 열악한 실내(indoor) 또는 실외(outdoor)의 피코셀 기지국(hotzone cell에 사용되는)에 적용할 수도 있다. 이와 같은 소형 셀의 경우에도, 소형 셀 내의 사용자가 MBSFN 데이터를 수신하기 위해 필요한 최소한의 제어정보는 송신된다. 즉, 본 발명에 따른 동기화된 침묵 기법은, 릴레이, 펨토셀, 피코셀 등의 소형 셀((small cell)에 적용될 수 있으며, 이 경우 일반 기지국은 매크로 셀(macro cell) 기지국으로 칭할 수 있을 것이다.
한편, 릴레이가 자기간섭 제거(self-interference cancellation) 기능을 가지는 경우에는, 전술한 방법 외에도, 본 발명에 따른 동기화된 릴레이 모드 스위칭 방법을 사용하여 좀더 효율적인 MBS 서비스를 제공할 수 있다.
즉, 동기화된 릴레이 모드 스위칭 방법에 따르는 릴레이는, 유니캐스트 신호의 전송 시간 동안에는 릴레이 기능을, MBSFN 신호 전송 시간 동안에는 단순 무선중계(리피터) 기능을 수행하도록 자신의 동작 모드를 전환함으로써 기지국으로부터의 MBSFN 신호를 무선 중계하는 방법이 적용 가능하다. 여기서, 릴레이 모드 스위칭은 유니캐스트 신호 전송을 위한 레이어 2/레이어 3(L2/L3) 릴레잉 기능과 MBSFN 신호 전송을 위한 자기간섭 제거 기능이 있는 리피터(repeater) 기능 사이의 스위칭이다. 따라서, 하나의 반송파 전체를 이용해 MBSFN 트래픽/제어 데이터만 전송하는 경우 릴레이는 지속적으로 자기간섭 제거 기능을 갖춘 리피터로서 동작하게 된다.
지금까지, 본 발명에 따른 MBS 데이터 전송 방법 중 기지국이 릴레이로, 또는 네트워크가 펨토셀, 피코셀 등 소형 셀 기지국으로 MBS 데이터를 전달하지 않는 경우에 대해 살펴보았다.
다음으로, 본 발명에 따른 MBS 데이터 전송 방법 중 릴레이에서 동기화된 MBS 데이터를 송신하는 경우에 대해 살펴본다.
여기서도 마찬가지로, MBS 데이터의 일 예로 MBSFN 데이터를 적용하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 즉, 이하에서 설명될 MBSFN 데이터의 릴레이로의 전달 방법들은, MBSFN 데이터뿐 아니라, 모든 릴레이에 또는 일부 릴레이 그룹에 공통으로 전달되는 데이터의 경우에 대해서도 적용될 수 있다.
릴레이가 MBSFN 데이터를 전송하기 위해서는 기지국에서 릴레이로 MBSFN 데이터를 전달하기 위한 별도의 무선자원이 필요하다는 단점에도 불구하고, MBSFN 수신 성능 개선 및 커버리지 확대를 위해 릴레이가 기지국과 동기를 맞추어 MBSFN 신호를 송신하는 방법, 즉 동기화된 MBSFN 신호 송신 방법을 적용할 수 있다. 이 경우 전달되어야 하는 데이터의 종류에 따라 HARQ 기법을 적용할 수도 있고 1회만 송신할 수도 있다.
본 발명에 따라 릴레이에서 동기화된 MBSFN 신호를 송신하는 방법의 가장 일반적인 경우로, 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이의 경우에 대해 먼저 살펴본다.
통상적으로 릴레이는 2 개의 송수신기를 포함하는데, 하나는 기지국과의 송수신을 위해, 다른 하나는 릴레이에 연결된 단말들과의 송수신을 위한 용도로 사용된다. 자기 간섭 제거(Self Interference Cancellation) 기능이 없는 릴레이가 하나의 송수신기에서 송신한 신호는 다른 송수신기에서의 수신기에 입력되어 큰 간섭(자기 간섭)으로 작용하게 된다. 따라서 예를 들어, 릴레이가 송신과 수신에 동일 무선자원을 이용한다고 가정했을 때, 릴레이가 기지국으로부터의 하향링크 신호를 수신함과 동시에 단말에 하향링크 신호를 송신하는 것은 불가능하다. 릴레이가 기지국으로부터 신호를 수신하기 위해서는 해당 시간 구간, 즉 릴레이가 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 시간 구간에서는 릴레이가 단말들에 어떠한 송신도 하지 않도록 하는 방법이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명이 적용되는 기지국 및 릴레이의 하향링크 프레임 구조를 도시한다.
도 4가 설명하는 본 발명의 일 실시예는 자기 간섭 제거 기능이 없는 릴레이를 가정한 것이고, 도 4의 맨 위쪽의 하향링크(downlink) 프레임은 기지국의 하향링크 송신과 관련된 프레임 구조, 가운데는 릴레이 1의 하향링크 프레임 구조 중 수신 측을 나타낸 것이고, 맨 아래 쪽 프레임은 릴레이 1의 하향링크 프레임 구조 중 송신 측에 관한 프레임 구조만을 나타내고 있다.
도 4에서와 같이 기지국은 동일 서브프레임 내에서 릴레이와 매크로(macro) 단말(기지국에 접속된 단말)에 신호를 송신할 수 있으며, 릴레이는 자신에게 해당하는 서브프레임의 무선 백홀 하향링크를 위한 무선자원 부분만을 수신할 수 있다. 즉, 예를 들어 도 4의 가운데 위치하는 프레임(420) 구조에서, 릴레이 1은 기지국이 릴레이 1로 송신하는 하향링크 프레임의 해당 부분(411)에 상응하는 부분(421)에서만 기지국으로부터 전송되는 데이터를 수신한다. 기지국이 매크로 단말이나 다른 릴레이로 데이터를 송신하는 부분에서는 어떠한 수신 동작도 하지 않는다.
또한, 도 4의 맨 아래쪽 릴레이 1의 하향링크 송신 프레임(430) 구조를 살펴보면, 릴레이 1이 수신 동작을 하는 부분(421)에서 릴레이 1은 어떠한 송신 동작도 수행하지 않는다. 또한, 릴레이 1은 자신에게 접속된 단말들을 위한 제어채널(431)을 송신하고 있음을 알 수 있는데, 이 때문에, 릴레이 1은 기지국으로부터 매크로 단말을 위해 전송되는 제어 채널을 수신할 수 없게 된다. 따라서, 기지국과 릴레이 간 백홀 링크 자원할당 등을 위한 제어 정보도 백홀 하향링크를 위해 할당된 무선자원의 일부를 이용해 송신된다.
이와 같이 기지국-릴레이 간 백홀 하향링크는 각 릴레이로 전달되는 유니캐스트 데이터 이외에도 MBSFN 데이터와 같이 도너(donor) 기지국에 연결된 모든 릴레이로 전달되어야 하는 공통 데이터의 전송에도 이용된다. 본 발명에 따른 동기화된 MBSFN 신호 송신 방법을 적용하기 위해서는, 릴레이에서의 MBSFN 신호 송신 시간 전에 해당 MBSFN 데이터를 도너 기지국에서 릴레이들로 전달한다.
MBSFN 데이터를 릴레이로 전달하기 위한 첫 번째 방법은 도너 기지국이 MBSFN 데이터를 모든 릴레이로 브로드캐스트하는 것이다. 백홀 하향링크 무선자원의 일부를 이용해 MBSFN 데이터를 도너 기지국에 연결된 모든 릴레이에게 브로드캐스트함으로써, 소요 무선자원을 절약할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 브로드캐스트 방법을 이용해 릴레이로 MBSFN 데이터를 전달하는 방법을 설명하고 있다. 이때 MBSFN 데이터는 다수개의 트랜스포트 블록으로 구성될 수 있다.
도 5에서 위쪽의 프레임(510)은 기지국의 하향링크 프레임 구조이고, 아래 프레임(520)은 릴레이 1의 하향링크 프레임 중 수신 측 프레임 구조를 나타낸 것이다.
릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지지 않는다고 가정하는 경우 릴레이에서의 동시 송수신이 불가능하므로, 도 4의 실시예에서와 마찬가지로 릴레이에서 송수신 전환을 위한 전환 갭(transition gap)이 필요하다.
기지국은, 할당된 자원(511)을 통해, MBSFN 데이터를 브로드캐스트 형태로 모든 릴레이로 전송한다. 각 릴레이 역시 할당된 자원(521)을 통해 기지국으로부터 MBSFN 데이터를 수신하며, 기지국의 MBSFN 송신 시간 구간에 동기를 맞추어 미리 정해진 송신 모드로 송신한다.
이때, MBSFN 데이터 수신에 실패한 릴레이의 경우에는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat ReQuest) 기법, 또는 재송신 금지 기법을 사용할 수 있다.
먼저, HARQ 기법을 적용하는 경우를 살펴본다. 기지국이 MBSFN 데이터를 송신하면, 이를 수신한 모든 릴레이 또는 일부 지정된 릴레이가 ACK/NACK 신호를 기지국으로 송신한다. 기지국이 수신한 신호들 중 NACK 신호가 있는 경우 기지국은 MBSFN 데이터를 다시 브로드캐스트 형태로 재송신할 수도 있고, NACK를 송신한 릴레이에 대해서만 유니캐스트 형태로 MBSFN 데이터를 재송신할 수도 있다. 또한, 일정 횟수 이상 재송신을 해도 MBSFN 데이터를 수신하지 못하거나 MBSFN 신호 송신 시간 전까지 MBSFN 데이터의 전부 또는 일부를 수신하지 못한 릴레이에 대해서는 MBSFN 데이터 전체 또는 일부에 대해, 앞서 설명한 동기화된 침묵 기법을 적용할 수도 있는데, 이러한 기법을 적용하는 경우 재송신을 아예 하지 않는 경우도 발생하게 된다.
다음으로 재송신 금지 기법은, 릴레이로의 MBSFN 데이터 브로드캐스팅은 원칙적으로 1회로 제한하고 재송신을 하지 않는 방법이다. MBSFN 데이터의 전부 또는 일부 데이터의 수신에 실패한 릴레이에 대해서는 MBSFN 데이터 전체 또는 일부에 대해 동기화된 침묵 기법을 적용한다.
앞서 살펴본 도 5의 실시예에서와 같이, 모든 릴레이에게 동일한 데이터(예를 들면 MBSFN 데이터)를 브로드캐스팅하는 경우, 효율적인 송수신을 위하여 릴레이는 기지국과 릴레이간의 채널 상태 정보를 기지국에게 피드백한다. 이러한 채널 상태 정보는 프리코딩 매트릭스(precoding matrix) 또는 벡터(vector), 랭크(rank) 또는 레이어(layer)의 개수, 채널 품질(Channel Quality) 등에 관한 정보를 포함한다.
기지국은 릴레이들로부터 피드백된 위의 채널 상태 정보를 바탕으로 최적의 송신 방식을 선택하고 송신한다. 송신 방식은 랭크(또는 레이어의 개수), 프리코딩 매트릭스(또는 벡터), MCS 레벨 등을 포함한다.
먼저, 기지국은 모든 또는 일부 릴레이에게 적정한 수준 이상의 수신 SINR을 제공하도록 프리코딩 매트릭스를 선택한다. 아래의 방법은 기지국이 프리코딩 매트릭스를 선택하기 위한 방법의 일 실시예를 설명한다.
우선, 기지국의 송신 안테나를
Figure pat00001
라 하고, 릴레이 j의 수신 안테나 수를
Figure pat00002
라 하자. 그리고 기지국과 릴레이 j간의 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널을
Figure pat00003
라 하자. 이때 송신 신호의 공분산 매트릭스(covariance matrix)를 Q라 하면, 릴레이 j의 채널 용량(channel capacity)은 아래의 수학식 1과 같이 주어진다.
[수학식 1]
Figure pat00004
기지국은 모든 릴레이에게 동일한 데이터를 전송해야 하므로, 채널 용량이 가장 적은 릴레이의 채널 용량을 극대화하는 공분산 매트릭스를 사용하여 송신하는 것이 바람직하다. 즉, 기지국은 아래의 수학식 2를 이용해 채널 용량이 가장 적은 릴레이의 채널 용량을 극대화하는 공분산 매트릭스를 구한다.
[수학식 2]
Figure pat00005

그러나, 이때 무선자원의 효율 제고 등을 위해 채널 용량이 어느 수준 이상인 일부 릴레이들만을 대상으로 위의 방법을 적용할 수도 있으며, 이 경우 일부 릴레이는 적정 수준 이상의 수신 SINR을 제공받지 못할 수도 있다.
위의 수학식 2를 이용한 공분산 매트릭스 선택 방법은 어디까지나 본 발명의 일 실시예로 제시되었을 뿐, 본 발명에서는 기지국 송신 신호의 공분산 매트릭스를 산출하기 위한 다른 방법의 사용을 배제하지 않는다.
상술한 방법을 이용해 공분산 매트릭스를 획득하면, 공분산 매트릭스와 프리코딩 매트릭스의 관계식을 통해 본 발명에서 기지국에 적용할 바람직한 프리코딩 매트릭스를 얻을 수 있다.
한편, 상술한 브로드캐스트 채널을 위한 파일럿 전송 방법은 아래와 같은 두 가지 방식을 사용할 수 있다.
- 데이터 전송을 위해 사용하는 프리코딩 매트릭스 (또는 벡터)를 기반으로 하여 파일럿을 프리코딩하여 전송하는 경우
- 프리코딩을 하지 않거나 데이터 전송을 위해 사용하는 프리코딩 매트릭스 (또는 벡터)와는 무관한 프리코딩을 사용하여 파일럿을 전송하는 경우
두 방법 중 첫 번째 파일럿 전송 방법에서는 각 레이어마다 별도의 파일럿이 존재한다. 전송하는 레이어의 수(또는 랭크)에 따라 송신하는 파일럿의 구조가 다르기 때문에, 기지국은 릴레이에게 레이어의 수(또는 랭크)를 알려주어 릴레이가 파일럿을 올바로 해석할 수 있도록 한다. 또한 MCS 레벨 등을 릴레이에게 알려주어 해당 브로드캐스트 채널을 올바로 수신할 수 있도록 한다.
두 번째 파일럿 전송 방법 즉, 프리코딩을 하지 않거나 데이터 전송을 위해 사용하는 프리코딩 매트릭스 (또는 벡터)와는 무관한 프리코딩을 사용하여 파일럿을 전송하는 경우에는 기지국이 송신하는 레이어의 수(또는 랭크), 프리코딩 매트릭스(또는 벡터), MCS 레벨 등을 릴레이에게 알려주어 해당 브로드캐스트 채널을 올바로 수신할 수 있도록 한다.
본 발명에 따라 MBSFN 데이터를 릴레이로 전달하기 위한 두번째 방법은 MBSFN 데이터를 개별 릴레이로 유니캐스트하는 방법이다.
이 방법은 릴레이의 백홀 링크에 빔 형성(beam forming) 기법, 프리코딩 기법 등을 적용함으로써 전송 용량을 증대할 수 있어 모든 릴레이를 대상으로 송신하는 브로드캐스트에 비해 보다 높은 전송 속도를 제공할 수 있다. 따라서, 릴레이의 수가 작은 경우 등에는 유니캐스트 방법이 보다 효율적일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 유니캐스트 방식으로 릴레이에 MBSFN 데이터를 전달하는 방법을 설명하고 있다.
도 6의 위쪽의 프레임은 기지국의 하향링크 송신과 관련된 프레임(610)이고, 아래는 릴레이 1의 하향링크 프레임 구조 중 수신 측을 고려한 프레임(620)을 나타낸 것이다.
도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이 기지국이 동일한 MBSFN 데이터를 릴레이 1, 릴레이 2 각각으로 유니캐스트 형태로 전송한다. 또한, 각 릴레이는 기지국이 자신에게 전송하는 데이터에 대한 구간에서만 해당 데이터를 수신하고, 다른 구간에서는 데이터를 수신하지 않는다.
이 경우 릴레이로 송신되는 유니캐스트 데이터와 MBSFN 데이터를 하나의 트랜스포트 블록으로 묶어 구성할 수도 있고, 각기 별개의 트랜스포트 블록으로 구성할 수도 있다. 하나의 트랜스포트 블록으로 묶을 경우 MBSFN 데이터는 유니캐스트 데이터와 동일한 HARQ 프로세스가 적용될 것이다.
MBSFN 데이터가 일반 유니캐스트 데이터와 별도의 트랜스포트 블록(들)으로 구성되는 경우에는, MBSFN 데이터에 대해 다음과 같은 재송신 방법 중 하나를 적용할 수 있다.
- MBSFN 데이터에 대한 별도의 HARQ 프로세스가 진행되며, 일정 횟수 이상의 재송신이나 MBSFN 신호 송신 시간 전까지 MBSFN 데이터의 전부 또는 일부를 수신하지 못한 릴레이는 MBSFN 데이터 전체 또는 일부에 대해 동기화된 침묵 기법을 적용한다.
- MBSFN 데이터의 릴레이로의 유니캐스트 전송은 1회로 제한하며, MBSFN 데이터의 전부 또는 일부 데이터의 수신에 실패한 릴레이는 MBSFN 데이터 전체 또는 일부에 대해 동기화된 침묵 기법을 적용한다.
MBSFN 데이터를 릴레이로 전달하기 위한 본 발명의 세번째 실시예는 릴레이의 개수와 환경의 변화 등에 따라 상기의 두 방법을 적절히 스위칭하여 적용하는 방법이다. 예를 들어, 릴레이의 수가 일정 개수 이하인 경우 유니캐스트 방법을 적용하고 그 수가 일정 정도 이상인 경우에는 브로드캐스트 방법을 적용할 수 있다.
MBSFN 데이터를 릴레이로 전달하기 위한 본 발명의 네번째 실시예는, 백홀 하향링크의 무선자원을 효율적으로 활용할 수 있도록 릴레이를 다수의 멀티캐스트 그룹으로 묶고 이들 각 그룹별로 MBSFN 데이터를 멀티캐스트하는 것이다.
기지국은 릴레이들로부터 피드백된 채널 상태 정보를 바탕으로 릴레이 그룹을 구성하며, 그룹핑 방법과 그룹의 수 등은 환경에 따라 적응적으로 변경될 수 있다. 릴레이를 다수의 멀티캐스트 그룹으로 구성한 후 각 멀티캐스트 그룹별로 MBSFN 데이터를 전달하는 방법은 앞의 첫 번째 실시예인 브로드캐스트 방법을 이용해 릴레이로 MBSFN 데이터를 전달하는 방법과 동일하다.
MBSFN 데이터 수신에 실패한 릴레이의 경우 앞서 설명한 브로드캐스트 방법의 경우와 동일한 방법을 적용할 수 있다. 이 방법에서 모든 릴레이를 하나의 그룹으로 묶으면 앞의 브로드캐스트 방법과 유사(또는 동일)하게 되고, 하나의 그룹에 하나의 릴레이만을 두게 되면 앞서 설명한 유니캐스트 방법과 유사(또는 동일)하게 된다. 이 방법은 특정 그룹의 릴레이들에게만 공통의 데이터를 전달하는 경우에도 적용될 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6을 통해 설명한 릴레이에서의 동기화된 MBSFN 데이터 전송 방법에 따라 데이터를 릴레이에 전달하기 위해서는, 이의 송신과 관련된 자원할당 등을 위한 제어 정보를 릴레이에 전달하여야 한다. 이를 위한 시그널링 방법으로, 아래의 방법들 중 하나를 적용할 수 있다.
- 반고정 시그널링(semi-static signaling): 이는 상위 계층 시그널링으로, MBSFN 데이터 송신을 위해 일정 시간 동안(예를 들어, 수십/수백 ms, 또는 수 초 이상) 동일한 크기의 자원이 할당되고 송신방식 등도 변경되지 않는다.
- 동적 시그널링(dynamic signaling): 매 서브프레임 또는 몇 개의 서브프레임마다 제어 정보가 전달되어 MBSFN 데이터 송신을 위한 무선자원 할당과 송신방식 등이 동적으로 변경된다. 이러한 시그널링을 위해 모든 릴레이가 수신하는 공통의 릴레이 제어채널이 구성되어 전달될 수도 있고, 각 릴레이에 대한 개개의 릴레이 제어채널을 구성해 전달될 수도 있으며, 각 릴레이에 대한 트래픽 데이터와 다중화(multiplexing)되어 전달될 수도 있다. 이를 위한 제어채널은 모두 릴레이가 수신할 수 있는 무선자원을 이용해 구성된다.
- 반고정 시그널링 또는 동적 시그널링을 조합한 방법으로, 상대적으로 장시간 변경되지 않는 MBSFN 데이터 전송 관련 제어 정보는 반고정 시그널링을 통해 전달하고 동적으로 변경이 필요한 제어 정보는 동적 시그널링을 통해 전달한다.
다음으로, 본 발명의 브로드캐스트 멀티캐스트 방법을 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이에 사용한 경우의 예를 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 브로드캐스트 멀티캐스트 서비스 방법이 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이에 적용되는 경우의 하향링크 프레임 구조를 도시한다.
도 7의 맨 위쪽의 하향링크(downlink) 프레임(710)은 기지국의 하향링크 송신과 관련된 프레임 구조이고, 가운데 프레임(710)는 릴레이 1의 하향링크 프레임 구조 중 수신 측을 나타낸 것이고, 맨 아래쪽 프레임(720)은 릴레이 1의 하향링크 프레임 구조 중 단말로의 송신 측에 관한 프레임 구조를 나타내고 있다.
도 7을 살펴보면, 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이는 해당 릴레이에 연결된 단말들에 대한 하향링크 송신(731)과 동시에 매크로 단말과 같이 하향링크 무선자원 모두에 대한 수신(721)이 가능함을 알 수 있다.
한편, 하나의 도너 셀에 연결된 릴레이가 모두 자기간섭 제거 기능을 가지는 릴레이인 경우, 릴레이로 MBSFN 데이터를 전달하기 위한 방법은 앞서 도 5 내지 도 6를 통해 설명한 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이들을 위한 4가지의 방법과 기본적으로 동일하다. 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이의 경우와의 차이점은 도 7을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 매크로 단말과 동일한 제어채널을 통해 릴레이로의 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 송신과 관련된 제어 정보를 릴레이가 수신할 수 있다는 점, 그리고 송신/수신 전환에 필요한 가드 타임(guard time)이 필요 없다는 점 등이다.
반면, 도너 셀에 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이와 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이가 혼재한 환경인 경우, 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이들을 위한 백홀 하향링크 무선자원을 이용해 MBSFN 데이터를 브로드캐스트 또는 멀티캐스트하는 경우, 자기간섭제거 기능이 있는 릴레이 역시 상기 브로드캐스트 또는 멀티캐스트되는 MBSFN 데이터를 수신할 수 있고, 이렇게 함으로써 소요 무선자원을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 멀티캐스트되는 MBSFN 데이터를 수신하고자 하는 릴레이는 해당 멀티캐스트 그룹에 속해야 한다. 또한 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이는 MBSFN 데이터 송신과 관련된 자원할당 등을 위한 제어 정보를 무선 백홀 하향링크를 위해 할당된 무선자원의 일부를 이용해 송신되는 자기간섭 제거 기능이 없는 릴레이들을 위한 제어채널을 수신하여 얻을 수도 있고, 매크로 단말과 동일한 제어채널을 통해 관련 제어 정보를 얻을 수도 있다. 후자의 경우 동일한 내용의 정보가 두 종류의 제어 채널을 통해 전달된다.
MBSFN 데이터를 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이로 전달하기 위해서는, 송신과 관련된 자원할당 등을 위한 제어 정보를 릴레이에 전달하여야 한다. 이를 위해 다음과 같은 방법이 적용될 수 있다.
- 반고정 시그널링(semi-static signaling): 상위 계층 시그널링으로, MBSFN 데이터 송신을 위해 일정 시간 동안(예를 들어, 수십/수백 ms, 또는 수 초 이상) 동일한 크기의 자원이 할당되고 송신방식 등도 변경되지 않는다.
- 동적 시그널링 (dynamic signaling): L1/L2(레이어 1/레이어 2) 시그널링으로, 매 서브프레임 또는 몇 개의 서브프레임마다 제어 정보가 전달되어 MBSFN 데이터 송신을 위한 무선자원 할당과 송신방식 등이 동적으로 변경된다. 자기간섭 제거 기능이 있는 릴레이는 하나의 특수한 단말로 볼 수 있으며, 따라서 이러한 시그널링은 매크로 단말을 위한 제어채널을 통해 수행된다.
상기 두 가지 방법을 조합하여 상대적으로 장시간 변경되지 않는 MBSFN 데이터 전송 관련 제어 정보는 반고정 시그널링을 통해 전달하고 동적으로 변경이 필요한 제어 정보는 동적 시그널링을 통해 전달한다.
200 : 통신 네트워크 210 : MBS 데이터 전송 장치(기지국)
220 : 릴레이 장치 230 : 사용자 단말
300 : MME 310 : MCE
320 : MBMS 게이트웨이

Claims (15)

  1. 매크로 셀, 소형 셀, 및 릴레이가 혼재하는 무선 네트워크에서 멀티캐스트 브로드캐스트 서비스(MBS) 데이터를 전송하는 방법으로서,
    시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국이, MBS 데이터 전송용으로 할당된 무선 자원을 이용해 사용자 단말(UE)로 MBS 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 시간적으로 동기된 적어도 하나의 매크로 셀 기지국의 셀 내에 위치하는 릴레이 또는 소형 셀 기지국은, 상기 매크로 셀 기지국이 MBS 트래픽 데이터를 송신하는 무선 자원에 대해서는 어떠한 송신 동작도 수행하지 않고 침묵하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 MBS 데이터는 MBSFN(Multimedia Broadcast over Single Frequency Network) 데이터인 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소형 셀 기지국은,
    펨토셀 기지국 또는 피코 셀 기지국인 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이는 상기 매크로 셀 기지국을 통해, 상기 릴레이가 어떤 무선 자원에 대해 침묵해야 하는지에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 소형 셀 기지국은, 네트워크를 통해 어떤 무선 자원에 대해 침묵해야 하는지에 관한 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지는 릴레이인 경우,
    상기 릴레이는, 상기 기지국으로부터 수신한 MBS 데이터에 대해, 상기 MBS 데이터를 증폭하여 사용자 단말로 단순 포워딩하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  7. 멀티캐스트 브로드캐스트 서비스(MBS) 데이터를 전송하는 방법으로서,
    기지국이 단말에게 MBS 데이터를 전송하는 시점보다 앞서, 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계;
    상기 백홀 링크를 통해 상기 MBS 데이터를 수신한 적어도 하나의 릴레이가, 단말에 대한 상기 기지국 MBS 데이터 송신과 동기를 맞추어 상기 수신한 MBS 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 MBS 데이터는 MBSFN 데이터인 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 기지국이 MBS 데이터를 전송해야 할 모든 릴레이로 상기 MBS 데이터를 브로드캐스트하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는,
    릴레이들을 적어도 하나의 멀티캐스트 그룹으로 묶고, 각 멀티캐스트 그룹별로 상기 MBS 데이터를 멀티캐스트하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 기지국이 전송한 MBS 데이터의 수신에 실패했음을 알리는 통지를 상기 릴레이로부터 수신하거나 수신에 성공했음을 알리는 통지를 상기 릴레이로부터 수신하지 못한 경우, 상기 기지국은 상기 수신 실패한 MBS 데이터에 대한 재전송을 수행하는 단계를 더 포함하되,
    상기 재전송은 브로트캐스트 혹은 유니캐스트 형태로 수행되는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 기지국이 각 릴레이에게 유니캐스트 방식으로 상기 MBS 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 기지국이 백홀 링크를 통해 자신의 셀 내에 위치하는 적어도 하나의 릴레이로 MBS 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 기지국이 MBS 데이터를 전송해야 할 릴레이의 개수가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 MBS 데이터를 전송해야 할 모든 릴레이로 브로드캐스트하고, 상기 기지국이 MBS 데이터를 전송해야 할 릴레이의 개수가 기 설정된 임계치 이하인 경우에는 각 릴레이에게 유니캐스트 방식으로 상기 MBS 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 MBS 데이터 전송과 관련된 무선 백홀 링크의 자원할당을 위한 제어 정보를, 상기 백홀 링크에 할당된 무선자원 중 일부, 및 매크로 단말에 대한 제어 채널 중 적어도 하나를 이용해 송신하는 단계를 더 포함하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    릴레이가 상기 MBS 데이터 전송과 관련된 자원할당을 위한 제어 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지지 않는 경우는, 상기 백홀 링크에 할당된 무선자원 중 일부를 통해 상기 제어 정보를 수신하며,
    상기 릴레이가 자기간섭 제거 기능을 가지는 경우는, 상기 백홀 링크에 할당된 무선자원 중 일부, 및 매크로 단말에 대한 제어 채널 중 적어도 하나를 통해 상기 제어 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 멀티캐스트 브로드캐스트 데이터 전송 방법.
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