KR20100116121A - 무선 통신 시스템의 릴레이 노드(Ｒｅｌａｙ ｎｏｄｅ)에서 무선자원을 효율적으로 사용하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System), LTE 시스템 (Long Term Evolution System) 또는 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템에서 무선 network node인 Relay Node (RN)가 유선 네트워크 노드(network node)인 Donor eNB (DeNB)에 연결될 때, RN과 DeNB 사이의 인터페이스인 Un인터페이스에서 사용되는 무선 자원을 효율적으로 관리하는 방법 및 RN이 단말(UE)과 DeNB각각으로부터 데이터를 전송받고 반대 측으로 전달하는 과정에서의 버퍼 및 메모리를 효율적으로 관리하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

Description

무선 통신 시스템의 릴레이 노드(Ｒｅｌａｙ ｎｏｄｅ)에서 무선자원을 효율적으로 사용하는 방법{METHOD OF EFFECTIVELY USING A RADIO RESOURCE IN RELAY NODE OF A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신 서비스를 제공하는 무선통신 시스템과 단말에 관한 것으로서, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 에서 진화된 E-UMTS (Evolved Universal Mobile Telecommunications System), LTE 시스템 (Long Term Evolution System) 또는 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템에서 무선 network node인 Relay Node (RN)가 유선 네트워크 노드(network node)인 Donor eNB (DeNB)에 연결될 때, RN과 DeNB 사이의 인터페이스인 Un인터페이스에서 사용되는 무선 자원을 효율적으로 관리하는 방법 및 RN이 단말(UE)과 DeNB각각으로부터 데이터를 전송 받고 반대측으로 전달하는 과정에서의 버퍼 및 메모리를 효율적으로 관리하는 방법에 관한 것이다.

먼저, LTE 시스템은 UMTS 시스템에서 진화한 이동통신 시스템으로서 국제 표준화기구인 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서 표준이 제정되었으며, 그 개략적인 시스템 구조는 다음 도 1과 같다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 LTE 시스템 구조는 크게 E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network)과 EPC (Evolved Packet Core)로 구분할 수 있다. E-UTRAN은 UE (User Equipment, 단말)와 eNB (Evolved NodeB, 기지국)로 구성되며, UE와 eNB 사이를 Uu interface, eNB와 eNB 사이를 X2 interface라고 부른다. EPC는 Control-plane 기능을 담당하는 MME (Mobility Management Entity)와 User-plane 기능을 담당하는 S-GW (Serving Gateway)로 구성되는데, eNB와 MME 사이를 S1-MME interface, eNB와 S-GW 사이를 S1-U interface라고 부르며, 이 둘을 통칭하여 S1 interface라고 부르기도 한다.

무선 구간인 Uu interface에는 무선인터페이스 프로토콜 (Radio Interface Protocol)이 정의되어 있으며, 이는 수평적으로 물리계층 (Physical Layer), 데이터링크계층 (Data Link Layer) 및 네트워크계층 (Network Layer)으로 이루어지며, 수직적으로는 사용자 데이터 전송을 위한 사용자평면 (User Plane, U-plane)과 제어신호 (Signaling) 전달을 위한 제어평면 (Control Plane, C-plane)으로 구분된다. 이러한 Radio Interface Protocol은 일반적으로 통신시스템에서 널리 알려진 개방형시스템간상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 기준모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 도2와 도3과 같이 물리계층인 PHY 을 포함하는 L1 (제1계층), MAC/RLC/PDCP 계층을 포함하는 L2 (제2계층), 그리고 RRC 계층을 포함하는 L3 (제3계층)로 구분될 수 있다. 이들은 UE와 E-UTRAN에 쌍(pair)으로 존재하여, Uu interface의 데이터 전송을 담당한다.

상기 도 2와 도3의 무선프로토콜 각 계층에 대한 설명은 다음과 같다.

제1계층인 물리 (Physical; PHY) 계층은 물리채널 (Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보전송서비스 (Information Transfer Service)를 제공한다. PHY 계층은 상위의 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널 (Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 PHY 계층 사이의 데이터가 이동한다. 이때, 전송채널은 크게 채널의 공유 여부에 따라 전용 (Dedicated) 전송채널과 공용 (Common) 전송채널로 나뉜다. 그리고, 서로 다른 PHY 계층 사이, 즉 송신 측과 수시 측의 PHY 계층 사이는 무선 자원을 이용한 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제2계층에는 여러 가지 계층이 존재한다. 먼저 매체접속제어 (Medium Access Control; MAC) 계층은 다양한 논리채널 (Logical Channel)을 다양한 전송채널에 매핑시키는 역할을 하며, 또한 여러 논리채널을 하나의 전송채널에 매핑시키는 논리채널 다중화 (Multiplexing)의 역할을 수행한다. MAC 계층은 상위계층인 RLC 계층과는 논리채널 (Logical Channel)로 연결되어 있으며, 논리채널은 크게 전송되는 정보의 종류에 따라 제어평면 (Control Plane)의 정보를 전송하는 제어채널 (Control Channel)과 사용자평면 (User Plane)의 정보를 전송하는 트래픽채널 (Traffic Channel)로 나뉜다.

제2계층의 무선링크제어 (Radio Link Control; RLC) 계층은 상위계층으로부터 수신한 데이터를 분할 (Segmentation) 및 연결 (Concatenation)하여 하위계층이 무선 구간으로 데이터를 전송하기에 적합하도록 데이터 크기를 조절하는 역할을 수행한다. 또한, 각각의 무선베어러 (Radio Bearer; RB)가 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 하기 위해 TM (Transparent Mode, 투명모드), UM (Un-acknowledged Mode, 무응답모드), 및 AM (Acknowledged Mode, 응답모드)의 세가지 동작 모드를 제공하고 있다. 특히, AM RLC는 신뢰성 있는 데이터 전송을 위해 자동 반복 및 요청 (Automatic Repeat and Request; ARQ) 기능을 통한 재전송 기능을 수행하고 있다.

제2계층의 패킷데이터수렴 (Packet Data Convergence Protocol; PDCP) 계층은 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷 전송시에 대역폭이 작은 무선 구간에서 효율적으로 전송하기 위하여 상대적으로 크기가 크고 불필요한 제어정보를 담고 있는 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더압축 (Header Compression) 기능을 수행한다. 이는 데이터의 헤더(Header) 부분에서 반드시 필요한 정보만을 전송하도록 하여, 무선 구간의 전송효율을 증가시키는 역할을 한다. 또한, LTE 시스템에서는 PDCP 계층이 보안 (Security) 기능도 수행하는데, 이는 제 3자의 데이터 감청을 방지하는 암호화 (Ciphering)와 제 3자의 데이터 조작을 방지하는 무결성 보호 (Integrity protection)로 구성된다.

제3계층의 가장 상부에 위치한 무선자원제어 (Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의되며, 무선베어러 (Radio Bearer; RB)들의 설정 (Configuration), 재설정 (Re-configuration) 및 해제 (Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 여기서 RB는 단말과 UTRAN간의 데이터 전달을 위해 무선 프로토콜의 제1 및 제 2계층에 의해 제공되는 논리적 path를 의미하고, 일반적으로 RB가 설정된다는 것은 특정 서비스를 제공하기 위해 필요한 무선 프로토콜 계층 및 채널의 특성을 규정하고, 각각의 구체적인 파라미터 및 동작 방법을 설정하는 과정을 의미한다. RB는 다시 SRB (Signaling RB)와 DRB (Data RB) 두 가지로 나누어 지는데, SRB는 C-plane에서 RRC 메시지를 전송하는 통로로 사용되며, DRB는 U-plane에서 사용자 데이터를 전송하는 통로로 사용된다.

일반적으로, LTE 시스템에서 단말은 직접적으로 eNB와 데이터를 주고 받았다. 하지만 릴레이 노드(Relay Node; RN)의 도입으로, LTE-A 시스템에서 단말과 eNB(자세히는 DeNB)는 직접적으로 데이터를 주고 받을 수 없고, RN을 통해서 데이터를 주고 받음으로 인하여, 데이터 전송이 지연되는 문제점이 발생하였다. 특히 상기 RN이 수많은 단말들의 데이터를 처리하고, 또한 이것을 Un인터페이스를 통해서 전송하는 경우, 효율적인 무선자원 사용이 어렵게 되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문에 상기 RN에 접속된 단말들이 적절한 품질의 서비스를 제공받지 못하게 된다. 또한, 상기 RN에서의 비 효율적인 버퍼 및 메모리의 관리 또한 무선자원을 낭비하고 좋은 품질의 서비스를 제공치 못하는 원인이 되어왔다.

따라서, 본 발명에서는 LTE-A 시스템에서 릴레이 노드(RN)가 효과적으로 서비스 품질(QoS)을 지원할 수 있는 방법 및 상기 RN이 효과적으로 메모리 및 버퍼를 관리할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위하여, 무선 통신 시스템상 릴레이 노드(Relay Node; RN)에 의한 데이터 전송 방법으로서, 복수개의 단말로부터 데이터를 수신하는 단계와; 네트워크에 상기 수신된 데이터의 전송을 향상 시키기 위해서 적어도 하나의 파라미터(parameter)를 생성하는 단계와; 그리고 상기 네트워크에 상기 데이터와 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 데이터 전송을 수신해야 할 단말 또는 무선 베어러(radio bearer)의 총 개수를 나타내는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 데이터 전송의 전송률(bit rate) 정보와 관련된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 데이터 전송의 전송률 정보는 최대 전송률(maximum bit rate), 보장 전송률(guaranteed bit rate), 및 최소 전송률(minimum bit rate) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 데이터 전송의 시간 정보와 관련된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 시간 정보는 최대 전송 지연 시간(maximum transmission delay time)인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 릴레이 노드의 버퍼 용량(buffer capability) 또는 메모리 정보(memory information)와 관련된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터의 전송을 위해서 상기 네트워크로 버퍼 상태 보고(Buffer Status Reports; BSR)가 추가적으로 전송되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터는 MAC control element, 프로토콜 계층(protocol layer), 및 D-SR(Dedicated-SR) 채널 중 적어도 하나를 이용하여 상기 네트워크에게 전송되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 서비스 품질(Quality of Service; QoS) 정보, 단말 정보, 우선순위 정보, 데이터 생성 시간 정보, 및 데이터 전송 잔여 시간 정보 중 적어도 하나가 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터와 함께 상기 네트워크로 전송되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 네트워크는 Doner eNB(DeNB)인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모든 단계들은 릴레이 노드(Relay Node; RN)에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모든 단계들은 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템에서 적용 가능한 것을 특징으로 한다.

LTE-A 시스템에서 릴레이 노드(Relay Node; RN)의 도입으로 인해 단말이 생성한 데이터가 무선망을 거쳐서 유선망의 끝 단인 DeNB까지 전달되는 시간이 증가되었다. 본 발명은 릴레이 노드 (RN)가 데이터 상태에 관한 정보를 DeNB에 전달함으로 인하여, 데이터의 전송 품질을 보장하는 효과가 있다. 또한, 상기 LTE-A 시스템에서 상기 릴레이 노드 (RN)의 도입으로 인해 단말이 생성한 데이터가 릴레이 노드 (RN)에 임시 저장되고, 또한 DeNB에서 전송한 데이터가 릴레이 노드 (RN)에 임시 저장됨에 따라서, 메모리의 관리가 중요하게 되었다. 본 발명은 상기 릴레이 노드 (RN)가 작은 메모리를 가지고도 효과적으로 데이터의 전송을 관리하는 효과가 있다.

도 1은 종래 및 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템인 LTE시스템의 망 구조를 나타낸 예시도 이다.
도 2는 LTE 시스템 무선 프로토콜의 제어평면을 나타낸 예시도 이다.
도 3은 LTE 시스템 무선 프로토콜의 사용자평면을 나타낸 예시도 이다.
도 4는 LTE 시스템의 베어러(bearer) 서비스 구조를 나타낸 예시도 이다.
도 5는 LTE-A 시스템에서 릴레이 노드(relay node) 망구조를 나타내는 예시도 이다.
도 6은 하향 방향의 데이터를 수신하는 방법을 나타내는 예시도 이다.
도 7은 HARQ (Hybrid ARQ) 동작 과정을 나타내는 예시도 이다.
도 8은 MAC 엔티티에서 사용하는 PDU 포맷을 나타내는 예시도 이다.
도 9는 MAC 엔티티에서 사용하는 MAC 서브헤더(sub-header) 포맷을 나타내는 예시도 이다
도 10은 MAC 엔티티에서 사용하는 MAC 서브헤더(sub-header) 포맷을 나타내는 또 다른 예시도 이다.
도 11은 짧은(short) BSR 및 단축된(truncated) BSR의 MAC 제어 요소(CE: control element)를 나타내는 예시도 이다.
도 12는 긴(long) BSR의 MAC 제어 요소(CE: control element)를 나타내는 예시도 이다.
도 13은 동적 무선자원할당 동작을 나타내는 예시도 이다.
도 14는 지속 무선자원할당 동작을 나타내는 예시도 이다.
도 15는 본 발명에 따라 릴레이 노드(Relay Node; RN)에 의한 데이터 전송 과정을 나타내는 예시도 이다.

본 발명은 3GPP 통신기술, 특히 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) 시스템 또는 LTE (Long Term Evolution) 시스템, 통신 장치 및 통신 방법에 적용된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 유무선 통신에도 적용될 수도 있다.

본 발명의 기본 개념은 무선 통신 시스템상 릴레이 노드(Relay Node; RN)에 의한 데이터 전송 방법으로서, 복수개의 단말로부터 데이터를 수신하는 단계와; 네트워크에 상기 수신된 데이터의 전송을 향상 시키기 위해서 적어도 하나의 파라미터(parameter)를 생성하는 단계와; 그리고 상기 네트워크에 상기 데이터와 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법을 제안하고 이러한 방법을 수행할 수 있는 무선 이동통신 장치를 제안한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

일반적으로, 무선 베어러(radio bearer; RB)는 사용자의 서비스를 지원하기 위해 Uu interface에서 제공되는 베어러(bearer)인데, 3GPP에서는 이와 같이 각 인터페이스(interface)마다 각각의 베어러를 정의해 놓고 인터페이스 간에 독립성을 보장하고 있다. 구체적으로 LTE 시스템이 제공하는 베어러를 총칭하여 EPS (Evolved Packet System) 베어러라고 하며, 이는 각 인터페이스 별로 도 4와 같이 Radio Bearer, S1 Bearer 등으로 나누어 진다.

상기 도 4에서 P-GW (Packet Gateway)는 LTE 망과 타 망 사이를 연결해주는 네트워크 노드(network node)로서, LTE 시스템이 제공하는 EPS bearer는 UE와 P-GW 사이에 정의된다. 이 EPS bearer는 LTE 시스템의 각 노드 사이에 더욱 세분화되어 UE와 eNB 사이는 Radio Bearer, eNB와 S-GW 사이는 S1 Bearer, 그리고 EPC 내부의 S-GW 와 P-GW 사이는 S5/S8 Bearer로 정의된다. 각각의 bearer는 QoS (Quality of Service, 서비스품질)를 통해 정의되는데, 이 때 QoS에는 데이터 레이트(data rate), 오류 레이트(error rate), delay 등이 포함된다. 따라서, LTE 시스템이 전체적으로 제공해야 하는 QoS가 EPS bearer로 정의되고 나면, 각 인터페이스 마다 각각의 QoS가 정해지고, 각 인터페이스는 자신이 제공해야 하는 QoS에 맞춰 베어러를 설정하는 것이다. 각 인터페이스의 베어러는 전체 EPS bearer의 QoS를 구간으로 나누어 제공하는 것이기 때문에, EPS bearer와 다른 Radio Bearer, S1 Bearer 등은 모두 일대 일의 관계에 있다.

이하 LTE-A 시스템에 대해 설명한다.

LTE-A (Long-Term Evolution Advanced) 시스템은 LTE 시스템을 ITU-R (International Telecommunication Union Radiocommunication sector, 국제전기통신연합 - 무선통신부문) 에서 권고하는 4세대 이동통신 조건인 IMT-Advanced 조건에 맞도록 발전시킨 시스템으로서, 현재 LTE 시스템 표준을 개발한 3GPP에서는 LTE-A 시스템 표준 개발이 한창 진행 중이다. 상기 LTE-A 시스템에서 새롭게 추가되는 대표적인 기술로는, 사용 대역폭을 확장하고 또한 flexible하게 사용할 수 있도록 하는 Carrier Aggregation 기술과, coverage를 높이고 group mobility를 지원하며 사용자 중심의 네트워크 배치를 가능하게 하는 릴레이(Relay) 기술을 들 수 있다.

상기 릴레이(Relay)란 UE (User Equipment, 단말)와 eNB (Evolved Node B, 기지국) 사이의 데이터를 중개하는 기술로서, LTE 시스템에서 UE와 eNB의 거리가 먼 경우 원활하게 통신이 이루어지지 않기 때문에 이를 보완하는 방법으로 새롭게 상기 LTE-A 시스템에서 도입되었다. 이러한 릴레이 역할을 수행하도록 하기 위해 릴레이 노드(Relay Node; RN)라는 새로운 네트워크 노드(network node)를 UE와 eNB 사이에 도입하였으며, 이 때 RN을 관리하는 eNB를 Donor eNB (DeNB)라고 부른다. 또한, RN으로 인해 새롭게 생성된 RN과 DeNB 사이의 interface를 Un interface라고 정의하여 UE와 network node 사이의 interface인 Uu interface와 구분하기로 하였다. 도 5는 이러한 Relay Node의 개념과 Un interface를 보여주고 있다.

상기 릴레이 노드(RN)는 DeNB를 대신하여 UE를 관리하는 역할을 한다. 즉, UE의 입장에서는 상기 RN이 DeNB로 보이게 되며, 따라서 UE와 RN 사이의 Uu interface에서는 종래 LTE 시스템에서 사용하던 Uu interface protocol인 MAC/RLC/PDCP/RRC를 그대로 사용한다. 상기 DeNB의 입장에서 RN은 상황에 따라 UE로도 보이고 eNB로도 보인다. 즉, RN이 처음 상기 DeNB에 접속할 때는 상기 DeNB가 RN의 존재를 모르기 때문에 UE처럼 랜덤 엑세스(random access)를 통해 접속을 하며, 일단 RN이 DeNB에 접속한 이후에는 자신과 연결된 UE를 관리하는 eNB처럼 동작하는 것이다. 따라서, Un interface protocol은 Uu interface protocol의 기능과 함께 네트워크 프로토콜(network protocol)의 기능도 추가된 형태로 정의되어야 한다. 현재 3GPP에서는 Un protocol에 대해 MAC/RLC/PDCP/RRC와 같은 Uu protocol을 근간으로 각 프로토콜 계층(protocol layer)에 어떤 기능이 추가 또는 변경되어야 하는지 논의 중에 있다.

다음은 LTE 시스템에서 단말이 하향 방향의 데이터를 수신하는 방법을 설명한다. 도 6은 하향 방향의 데이터를 수신하는 방법을 나타내는 예시도 이다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 하향 방향에 있어서, 물리 채널은 크게 두 가지로 나누어 지며, 이는 PDCCH와 PDSCH이다. 상기 PDCCH는 사용자 데이터의 전송과는 직접 관련이 없고, 물리채널을 운용하는데 있어서 필요한 제어정보가 전송된다. 가장 간단하게 설명하자면, 상기 PDCCH는 다른 물리채널들의 제어에 사용된다고도 할 수 있다. 특히, 상기 PDCCH는 단말이 상기 PDSCH를 수신하는 데 있어서 필요한 정보의 전송에 이용된다. 어느 특정 시점에, 어떤 특정 주파수대역을 이용하여 전송되는 데이터가, 어떤 단말을 위한 것인지, 어떤 크기의 데이터가 전송되는지 등등의 정보가 상기 PDCCH를 통해서 전송된다. 따라서 각 단말은 특정 TTI에서 상기 PDCCH를 수신하고, 상기 PDCCH를 통해서, 자신 수신해야 할 데이터 전송되는지의 여부를 확인하고, 만약 자신이 수신해야 하는 데이터가 전송됨을 알려올 경우, 상기 PDCCH에서 지시하는 주파수 등의 정보를 이용하여, 상기 PDSCH를 추가로 수신한다. PDSCH의 데이터가 어떠한 단말(하나 또는 복수의 단말들)에게 전송되는 것이며, 또한 상기 단말들이 어떻게 PDSCH데이터를 수신하고 복원(decoding)을 해야 되는지에 대한 정보 등은 물리채널 PDCCH (Physical Downlink Control CHannel)에 포함되어 전송된다고 할 수 있다.

예를 들면, 특정 서브프레임에서, A라는 무선자원정보(예를 들면, 주파수 위치)와 B라는 전송형식정보(예를 들면, 전송 블록 사이즈, 모듈레이션과 코딩 정보 등)가 C라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC masking되어서 PDCCH를 통해서 전송된다고 가정하자. 해당 셀에 있는 하나 또는 둘 이상의 단말들은 자신이 가지고 있는 RNTI정보를 이용하여 상기 PDCCH를 모니터링 하게 되는데, 상기의 가정에서는, C라는 RNTI를 가지고 단말에서는, 상기 PDCCH를 복원(decoding) 하였을 때 CRC에러가 발생하지 않게 된다. 따라서 상기 단말은, 상기 B라는 전송형식정보와 A라는 무선자원정보를 이용하여, PDSCH를 복원(decoding)하여 데이터를 수신하게 된다. 반면에, 상기의 가정에서는, C라는 RNTI를 가지고 있지 않은 단말에서는, 상기 PDCCH를 복원(decoding) 하였을 때 CRC에러가 발생하게 된다. 따라서 상기 단말은, PDSCH를 수신하지 않는다.

상기 과정에서 각 PDCCH를 통하여, 어떤 단말들에게 무선 자원이 할당되었는지를 알려주기 위해서, RNTI(Radio Network Temporary Identifier)가 전송되는데, 이 RNTI에는 전용(Dedicated) RNTI와 공용(Common) RNTI가 있다. 전용 RNTI는 하나의 단말에게 할당되며, 상기 단말에 해당되는 데이터의 송수신에 사용된다. 상기 전용 RNTI는 기지국에 정보가 등록되어 있는 단말에게만 할당된다. 이와는 반대로 공용 RNTI는, 기지국에 정보가 등록되지 않아서 전용 RNTI를 할당받지 못한 단말들이 기지국과 데이터를 주고 받는 경우, 혹은 시스템정보같이 복수의 단말들에게 공통적으로 적용되는 정보의 전송에 사용된다.

상기에서 언급하였듯이, E-UTRAN을 구성하는 두 축은 바로 기지국과 단말이다. 한 셀에서의 무선 자원은 상향 무선자원과 하향 무선자원으로 구성된다. 기지국은 셀의 상향 무선자원과 하향 무선자원의 할당 및 제어를 담당한다. 즉 기지국은 어느 순간에 어떤 단말이 어떤 무선자원을 사용하는지를 결정한다. 예를 들어 기지국은 3.2초 후에 주파수 100Mhz 부터 101Mhz를 사용자 1번에게 0.2초 동안 하향 측 데이터 전송을 위해 할당한다고 결정할 수 있다. 그리고 기지국은 이런 결정을 내린 후에, 상기 해당하는 단말에게 이 사실을 알려서 상기 단말이 하향 데이터를 수신하도록 한다. 마찬가지로 기지국은 언제 어떤 단말이 얼만큼의 어떤 무선자원을 사용하여 상향으로 데이터를 전송하도록 할지를 결정하며, 기지국은 이 결정을 단말에게 알려서, 상기 단말이 상기 시간 동안 상기 무선 자원을 이용하여 데이터를 전송하도록 한다.

이렇게 기지국이 무선 자원을 다이나믹하게 관리하는 것은 효율적인 무선 자원의 이용을 가능하게 한다. 종래의 기술은 하나의 단말이 하나의 무선 자원을 호가 연결된 동안 계속 사용하도록 하였다. 이것은 특히 최근 많은 서비스들이 IP 패킷을 기반으로 하는 것을 고려하면 비합리적이다. 왜냐하면, 대부분의 패킷 서비스들은 호의 연결 시간 동안 꾸준하게 패킷을 생성하는 것이 아니라, 호의 도중에 아무것도 전송하지 않는 구간이 많기 때문이다. 이럼에도 하나의 단말에게 계속 무선 자원을 할당하는 것은 비효율적이다. 이를 해결하기 위해서, E-UTRAN시스템은 단말이 필요한 경우에만, 서비스 데이터가 있는 동안에만 단말에게 상기와 같은 방식으로 무선자원을 할당하는 방식을 사용한다.

보다 구체적으로, LTE시스템에서는 무선 자원을 효율적으로 사용하기 위해서, 기지국은 각 사용자별로 어떤 데이터를 얼마만큼 전송하고 싶어하는지 알아야 한다. 하향 링크의 데이터의 경우, 이 하향 링크의 데이터는 접속게이트웨이로부터 기지국으로 전달된다. 따라서 기지국은 각 사용자에게 얼마만큼의 데이터가 하향 링크로 전달되어야 하는지를 안다. 이와는 반대로 상향 링크로의 데이터의 경우, 단말이 직접 자신이 상향 링크로 전달하려는 데이터에 대한 정보를 기지국에 알려주지 않는다면, 기지국은 각 단말이 얼마만큼의 상향 무선 자원이 필요한지 알 수 없다. 따라서, 기지국이 적절하게 상향 무선 자원을 단말에게 할당할 수 있기 위해서, 각 단말이 기지국으로 기지국이 무선 자원을 스케줄링하는데 필요한 정보를 제공하여야 한다.

이를 위해서, 단말은 자신이 전송해야 할 데이터가 있을 경우, 이를 기지국에 알리고, 기지국은 이 정보를 바탕으로 상기 단말에게 무선자원할당메시지 (Resource Allocation Message)를 전달한다. 상기 과정, 즉, 단말이 자신이 전송할 데이터가 있을 때, 이를 기지국에 알리는 경우, 상기 단말은 기지국에게 자신의 버퍼에 쌓여 있는 데이터의 양을 알려준다. 이를 버퍼 상태 정보 (Buffer Status Report: BSR)라고 부른다.

그런데 상기 버퍼 상태 정보는 MAC Control Element의 형태로 생성되어 MAC PDU에 포함되어 단말에서 기지국으로 전송된다. 즉, 버퍼 상태 정보를 전송하기 위해서도 상향 방향의 무선 자원이 필요하다. 이는 버퍼 상태 정보를 전송하기 위한 상향 방향 무선 자원 할당 요청정보를 보내야 함을 의미한다. 버퍼 상태 정보가 생성되었을 때, 할당받은 상향 방향 무선 자원이 있다면, 단말은 즉시 상기 상향 방향 무선 자원을 이용하여 버퍼 상태 정보를 전송한다. 그러나 버퍼 상태 정보가 생성되었을 때, 할당받은 상향 방향 무선 자원이 없다면, 단말은 자원할당요청 (SR과정: Scheduling Request Procedure) 과정을 수행한다.

SR과정은 크게 두 가지가 있는데 PUCCH자원에 설정되는 D-SR(Dedicated Scheduling Request) 채널을 이용하는 방법과, RACH(Random Access Channel)과정을 이용하는 방법이 있다. 즉 SR과정이 트리거(trigger) 되면, 단말은 D-SR채널이 할당되어 있으면, D-SR채널을 이용하여, 무선자원할당 요청을 보내고, 만약 D-SR채널이 할당되어 있지 않으면, RACH과정을 시작한다. D-SR채널을 이용하는 경우, D-SR채널을 통해서 상향 방향으로 자원 요청 할당 신호를 전송한다. 상기 SR과정은, 단말이 UL-SCH자원을 할당받을 때까지 계속 진행된다.

상기에서는 하향 링크 방향의 데이터 전송만 기술하였으나, 상향 방향의 전송도 비슷한 방식을 전송한다. 즉 단말은 PDCCH를 모니터링 하여, 자신의 RNTI가 전송되는지 검사하고, 만약 자신의 RNTI를 포함하는 UL Grant를 수신하면, 상기 UL GRANT가 지시하는 무선 자원을 이용하여 상향 방향으로의 전송을 수행한다. 상기 PDCCH 는 CQI, ACK/NACK, UL GRANT, DL Assignment등의 전송에 이용된다.

LTE 시스템에서는 효율적인 데이터 전송을 위해 MAC 계층에서 HARQ 동작을 수행하도록 하고 있으며, 그 자세한 HARQ 동작 과정은 다음과 같다. 도 7은 HARQ (Hybrid ARQ) 동작 과정을 나타내는 예시도 이다.

먼저, 기지국은 HARQ 방식으로 데이터를 단말에게 전송하기 위해서 PDCCH (Physical Downlink Control CHannel) 제어채널을 통해서 스케줄링 정보 (Scheduling Information; 이하 스케줄링 정보)을 전송한다. 상기 스케줄링 정보에는 단말 식별자 또는 단말 그룹의 식별자(UE Id 또는 Group Id), 할당된 무선자원의 위치 (Resource assignment), 할당된 무선자원의 구간 (Duration of assignment), 전송 파라미터 (Transmission parameter, 예를 들면 모듈레이션(Modulation) 방식, 페이로드 (Payload) 크기, MIMO 관련 정보), HARQ 프로세스 정보, Redundancy Version, 그리고 New Data Indicator등이 포함된다. 상기 스케줄링 정보는 재전송에 대해서도 PDCCH 제어채널을 통해서 전달되며, 해당 정보는 채널 상황에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 채널 상황이 초기 전송 때보다 좋은 상황이라면 모듈레이션 혹은 페이로드 크기를 변경하여 높은 비트 레이트(Bit Rate)로 전송할 수 있고, 반대로 채널 상황이 좋지 않은 경우에는 초기 전송 때보다 낮은 비트 레이트로 전송할 수 있다. 상기 단말은 매 TTI, PDCCH 제어채널을 모니터링(Monitoring) 해서 자신에게 오는 스케줄링 정보를 확인한 후, 자신의 정보가 있는 경우 PDCCH와 연관된 시점에서 공용 채널 (PSCH, Physical Shared CHannel)을 통해 기지국으로부터 데이터를 수신한다. 상기 단말은 데이터를 수신하면 이를 soft buffer에 저장한 후 상기 데이터의 복호화를 시도한다. 단말은 상기 복호화 결과에 따라 HARQ 피드백을 기지국으로 전송한다. 즉, 단말은 복호화에 성공하면 ACK 신호를, 실패하면 NACK 신호를 기지국에 전송한다. 상기 기지국은 ACK 신호를 수신하면 상기 단말로의 데이터 전송이 성공했음을 감지하고 다음 데이터를 전송한다. 기지국이 NACK 신호를 수신하면 상기 단말로의 데이터 전송이 실패했음을 감지하고 적절한 시점에 동일 데이터를 동일한 형식 또는 새로운 형식으로 재전송한다. 상기 NACK 신호를 전송한 단말은 재전송되는 데이터의 수신을 시도한다. 단말이 이번에 전송되는 데이터가 초기전송(initial transmission)되는 데이터인지 아니면 이전 데이터의 재전송 (retransmission)인지는 PDCCH 안에 있는 NDI (New Data Indicator) 필드를 보고 알 수 있다. 상기 NDI 필드는 1 bit 필드로서 새로운 데이터가 전송될 때마다 0 -> 1 -> 0 -> 1 -> ... 로 toggle되며, 재전송에 대해서는 초기전송과 같은 값을 갖는다. 즉, 단말은 NDI 필드가 이전에 전송된 값과 같은지를 비교하여 데이터의 재전송 여부를 알 수 있다. 상기 단말은 재전송된 데이터를 수신하면, 이를 이전에 복호화에 실패한 채로 soft buffer에 저장되어 있는 데이터와 다양한 방식으로 결합하여 다시 복호화를 시도하고, 복호화에 성공했을 경우 ACK 신호를 실패했을 경우 NACK 신호를 기지국에 전송한다. 단말은 데이터의 복호화에 성공할 때까지 NACK 신호를 보내고 재전송을 받는 과정을 반복한다.

그런데 LTE에서 상향 방향으로는 동기HARQ(Synchronous HARQ)가 사용된다. 동기 HARQ에서는 상기의 도 7번의 예에서, 각 전송(transmission) 간에 시간 간격이 동일한 경우를 의미한다. 즉, 단말이 어떤 전송을 수행한 후, 상기 전송에 대해서 재전송을 수행해야 하는 경우, 상기 재전송은 이전 전송의 일정 시간 후 발생하게 된다. 이는, 재전송 시점에 매번 PDCCH를 이용하여 스케줄링 정보를 전송해야함으로써 발생하는 무선 자원의 낭비를 줄이고, 또한 단말이 PDCCH를 제대로 수신하지 못하여, 적절한 재전송을 수행하지 않는 위험성을 줄여주는 효과가 있다. HARQ을 이용한 방식에는 최대전송횟수(Maximum number of transmission), 또는 최대재전송횟수(Maximum number of retransmission)라는 값이 이용된다. 최대 재전송횟수는 최대전송횟수에 1이 더해진 값이므로, 두 개의 값은 동일한 목적을 가진다. 이 값들은, HARQ를 통해서 전송되는 어떤 데이터블록이 최대 몇 번의 재전송을 거칠 수 있는지를 알려준다. 이렇게 최대 재전송 횟수를 제한하는 이유는, 재전송이 무한정 이루어짐으로써 발생할 수 있는 데이터의 전달 지연 혹은 정체 현상을 막고, 또한, 여러 사용자와 무선 자원을 나누어 사용해야 하는 이동통신 환경을 고려하기 위해서이다. 단말은 기지국으로부터 계속적으로 자신이 수행한 전송에 대해서 NACK를 받을 경우, 최대 재전송 횟수만큼만 재전송을 수행하고, 최대 재전송 횟수에 도달할 경우, 상기 전송중인 데이터의 전송은 더 이상 수행하지 않고, 상기 데이터를 버퍼에서 삭제한다.

다음은 MAC PDU의 구조에 대해서 설명하고자 한다.

상기 도 8에 도시된 바와 같이, LCID는 연관된 것이 MAC SDU인지 혹은 MAC Control Element (CE)인지의 여부를 알려주고, 또한 연관된 것이 MAC SDU라면 어떤 논리채널에 해당되는 MAC SDU인지, 만약 MAC CE라면 어떤 MAC CE인지 알려준다. L 필드는 MAC SDU에 대해서 해당 MAC SDU의 크기를 알려준다. 그리고 E 필드는 또 다른 MAC 서브 헤더(sub-header)가 존재하는지의 여부를 알려준다. 상기 과정에서, 해당되는 MAC SDU또는 MAC Control Element의 크기가 127보다 같거나 작으면 도 9에 도시된 7 bit의 L필드가 사용되고, 다른 경우에는 도 9에 도시된 15bit의 L필드가 사용된다. 그리고 MAC PDU에 포함된 MAC SDU가 MAC PDU에 포함된 데이터 필드 중 가장 마지막 것이면, 그에 관련된 MAC 서브 헤더는 도 10에 도시된 것이 사용된다. 또는 크기가 고정된 MAC Control Element에 대해서도 역시 상기 도 10에 도시된 형식의 MAC 서브 헤더가 사용될 수 있다. 그 외의 경우에는 도 9에 도시된 형식의 MAC 서브 헤더가 사용될 수 있다.

다음은 상기 도 8 내지 10에서 사용되는 각 필드의 설명이다.

- LCID: 이는 해당 MAC SDU가 어떤 논리채널의 데이터 인지 또는 해당 MAC CE(MAC Control Element)가 어떤 정보를 포함하는지 알려준다.

- E: 이번 MAC Sub-header뒤에 또 다른 MAC Sub-header가 있는지를 알려준다.

- F: 따라오는 L필드의 길이를 알려준다.

- R: reserved bit이며, 사용되지 않는 bit이다.

다음은 표들은 상기 LCID에 사용되는 값들에 대한 예시적인 정보이다.

도 11과 도 12는 BSR Report의 형식을 보여주고 있다. 데이터를 가진 논리채널그룹의 수와 MAC PDU에 가능한 공간의 크기에 따라서, short BSR또는 Long BSR이 이용된다. 여기서 짧은 BSR 및 긴 BSR은 그 BSR의 상대적인 길이를 지칭한다. 따라서, 이러한 BSR의 종류를 설명하는 다른 다양한 용어들을 사용할 수도 있다. 그 예로, 짧은 BSR을 단축된 또는 짧아진 BSR이라고 칭할 수도 있고, 긴 BSR은 확장된 또는 늘어난 BSR이라고 부를 수 있다.

다음은 지속무선자원할당방법 (Semi-persistent Scheduling) 또는 반영구적 무선자원할당기법 에 대한 설명이다. 일반적으로 단말이 기지국으로 데이터를 전송하는 과정을 살펴보면, 1)단말이 생성된 데이터의 전송을 위해 필요한 무선자원을 기지국에게 요청하는 단계, 2)기지국이 상기 단말의 무선자원 요청에 따라 제어신호를 통해 무선자원을 할당하는 단계, 3) 단말이 할당 받은 무선자원을 통해 기지국으로 데이터를 전송하는 단계들로 구성할 수 있다. 하지만, VoIP 서비스에서는 대체적으로 일정한 크기의 작은 패킷들이 자주 규칙적으로 전송되기 때문에, 이러한 특성을 고려한다면 효율적인 무선자원할당기법을 응용할 수 있다. 즉, 반영구적 무선자원할당기법 또한, VoIP 서비스에 최적화된 무선자원할당기법 중에 한가지 예이다. 이 방법은 무선 자원의 할당에 관한 정보의 전송을 생략시키는 방식이다. 좀더 자세히 설명하면, VoIP 서비스를 시작할 때, RTP의 패킷 크기와 주기를 미리 판단하여, 무선자원을 영구적으로 할당해 두는 것이다. 이에 따라, 단말은 이러한 무선자원의 설정에 따라서 앞서 설명한 첫 번째와 두 번째 단계인 무선자원의 요청단계 그리고 무선자원의 할당단계 없이 바로 데이터를 전송하는 과정을 수행할 수 있다.

이와는 반대로 동적 무선자원할당 방법(Dynamic Scheduling)은 매번 단말이 수신할 또는 단말이 전송할 때 사용하는 무선 자원을 알려주는 방법이다. 도 13은 이와 같은 동적 무선자원할당 동작을 나타내는 예시도 이다.

도 14는 지속 무선자원할당 동작을 나타내는 예시도 이다. 상기 도 14에 도시된 바와 같이 상기 지속무선자원할당방법에서는 PDCCH를 통한 무선 자원할당정보를 전송할 필요가 없다. 즉 단말은 매번 PDCCH를 수신하지 않아도, 미리 설정된 정보에 따라, 주기적으로 특정 무선 자원을 수신하거나, 또는 특정 무선 자원을 이용하여 전송한다.

기지국은 선택적으로, 전용무선자원요청채널(Dedicated Scheduling Request Channel: D-SR Channel)을 단말에게 설정할 수도 있다. 이 D-SR채널은, 일정 시간간격으로 1-bit의 정보를 전송할 수 있는 채널이다.

앞서 전술한 바와 같이, LTE 시스템에서 단말은 직접적으로 eNB와 데이터를 주고 받았다. 하지만, 릴레이 노드(Relay Node; RN)의 도입으로, LTE-A 시스템에서 단말과 eNB(자세히는 DeNB)는 직접적으로 데이터를 주고 받을 수 없고, 릴레이 노드 (RN)를 통해서 데이터를 주고 받으므로 인하여, 데이터 전송이 지연되는 문제점이 발생하였다. 특히 상기 릴레이 노드가 상기 DeNB로 데이터를 전송함에 있어서, 동적 무선 자원 할당방법을 사용하는 경우, 무선 자원 할당 요청 메시지의 전송 및 그에 따른 무선 자원 할당 메시지 수신에 많은 시간이 소요됨으로 인하여, 상기 RN에 접속된 UE가 전송한 데이터가, 유선망의 접속점인 DeNB에 도착하기까지 많은 시간이 걸리는 문제점이 발생한다. 따라서 상기 RN과 상기 DeNB는 지속무선자원할당방법을 이용하게 된다. 즉 상기 DeNB는 상기 RN에게 지속무선자원할당방법을 통하여 무선 자원을 할당하고, 상기 RN은 자신이 전송해야 할 데이터가 있는 경우, 즉시 상기 지속무선자원할당방법을 통하여 할당된 무선 자원을 이용하여 상기 데이터를 RN에게 전송하게 된다.

그런데 상기 DeNB는 상기 RN에게만 서비스를 제공하는 것은 아니다. 상기 RN은 자신의 관리하에 있는 단말(UE)들의 데이터를 받아서 상기 DeNB에게 전달한다. 하지만, 상기 DeNB의 입장에서는 상기 RN을 통해서 접속한 단말뿐만 아니라, 자신에게 직접적으로 접속한 단말들에게도 서비스를 제공하여야 한다. 이 경우, DeNB가 지속무선자원할당방법을 통해서 상기 RN에게 무선자원을 할당할 때, 상기 지속무선자원할당방법을 통해서 할당된 무선 자원의 양이 필요한 양보다 많은 경우, 이는 상기 DeNB에 직접적으로 연결된 단말들에게 할당되는 무선자원의 양이 줄어들게 됨을 의미한다. 그리고 상기 DeNB가 상기 지속무선자원할당방법을 통해서 상기 RN에게 무선자원을 할당할 때, 상기 지속무선자원할당방법을 통해서 할당된 무선 자원의 양이 필요한 양보다 적은 경우, 이는 상기 RN에 접속된 단말들이 적절한 품질의 서비스를 제공받지 못하게 됨을 의미한다.

또한, 상기 RN은 상기 단말(UE)의 동작과 동시에 eNB의 동작도 수행한다. 상기 단말(UE)에게 전달된 데이터는 상기 단말에 존재하는 애플리케이션(Application)에 의해서 즉시 소모된다. 마찬가지로 상기 단말(UE)로부터 상기 eNB로 전달된 데이터는, 상기 eNB가 상기 데이터를 즉시 MME/S-GW로 전달하기 때문에 역시 즉시 소모된다고 간주될 수 있다. 하지만, 상기 RN이 성공적으로 상기 DeNB로부터 전달받은 데이터는 상기 RN에서 소비되지 않는다. 즉, 상기 RN은 성공적으로 상기 DeNB로부터 수신한 데이터를 상기 단말(UE)에게 성공적으로 전달할 때까지 상기 데이터를 보관하여야 한다. 마찬가지로, 상기 RN이 성공적으로 상기 단말(UE)로부터 수신한 데이터는 상기 데이터가 상기 DeNB에 성공적으로 전달될 때까지 상기 RN이 보관하여야 한다. 이를 돌이켜보면, 상기 RN은 상기 단말(UE)과 상기 eNB보다 많은 데이터를 저장할 수 있어야 한다는 결론이 된다. 만약 상기 RN의 메모리에 데이터가 가득 찬 경우, 상기 단말(UE) 또는 상기 DeNB가 상기 RN으로 전송한 데이터는 상기 RN에서 따로 저장할 공간이 없으므로 즉시 폐기될 것이고, 이는 무선자원만 낭비하는 문제점을 야기한다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명에서는 지속무선자원할당방법을 사용하는 경우에 있어서, DeNB와 릴레이 노드(RN)가 가장 효율적으로 무선자원을 할당함과 동시에, 각각의 데이터들의 만족스러운 품질의 서비스를 제공받도록 하는 방법을 제시하고자 한다.

이를 위해 본 발명은, 상기 DeNB가 상기 RN으로 적절한 양의 무선자원을 할당하도록 하기 위해서, 우선 상기 RN은 상기 DeNB에게 지속무선자원할당방법을 통해서 데이터 전송 서비스를 제공받아야 하는 단말의 수를 알려줄 것을 제안한다.

상기 지속무선자원할당방법이 주로 음성통화데이터의 전송에 사용되었음을 생각하면, 상기 RN과 상기 DeNB에 설정된 지속무선자원할당방법을 통한 무선자원의 양은, 상기 RN에 직접 접속된 단말들 중에서, 음성통화를 하고 있는 단말의 양에 비례한다고 볼 수 있다. 따라서, 상기 RN에 직접 접속된 단말들 중에서, 음성통화를 하고 있는 단말의 수가 줄어든다면, 상기 RN과 상기 DeNB 사이에 지속무선자원할당방법을 통해서 할당된 무선자원의 양도 줄어야 한다. 또한, 상기 RN에 직접 접속된 단말들 중에서, 음성통화를 하고 있는 단말의 수가 늘어난다면, 상기 RN과 상기 DeNB 사이에 지속무선자원할당방법을 통해서 할당된 무선자원의 양도 늘어야 한다. 따라서, 상기 RN이 상기 RN과 상기 DeNB 사이에 설정된 지속무선자원할당방법을 통해서 할당된 무선자원을 사용하는 단말의 정보를 상기 DeNB에게 알려준다면, 상기 DeNB는 적절한 양의 무선자원을 할당할 수 있다.

상기 과정에서, 상기 RN은 상기 DeNB에게 지속무선자원할당방법으로 할당된 무선자원을 통해서 서비스를 제공받아야 하는 단말의 수 또는 무선 베어러(Radio Bearer)의 수를 알려줄 수 있다. 또한, 추가적으로, 상기 RN은 상기 DeNB에게 음성 통화를 사용중인 사용자의 수를 알려줄 수도 있다. 또한, 상기 RN은 상기 DeNB에게 지속무선자원할당방법으로 할당된 무선자원을 통해서 제공되어야 하는 서비스들의 비트 레이트(bit rate)에 관한 정보를 알려줄 수도 있다. 보다 구체적으로, 상기 지속무선자원할당방법으로 제공되는 무선자원을 사용하여야 하는 서비스들의 최대전송률(Maximum bit rate) 합을 상기 RN은 기지국(DeNB)에 알려줄 수 있다. 또는 각 서비스들의 보장전송률(Guaranteed Bit rate)의 합 또는 최소전송률(Minimum Bit rate)의 합을 RN은 기지국으로 알려줄 수 있다.

또한, 상기 과정에서 상기 RN은 상기 DeNB에게 지속무선자원할당방법으로 할당된 무선자원을 통해서 제공되어야 하는 서비스들의 품질을 만족시킬 수 있는 비트 레이트(bit rate)에 관한 정보를 알려줄 수 있고, 또는 상기 DeNB에게 지속무선자원할당방법으로 얼마의 간격으로 얼마만큼의 무선자원이 할당되어야 하는지의 정보를 알려줄 수도 있다. 추가적으로, 일정조건이 만족되면, 상기 RN은 상기 DeNB에게 지속무선자원할당방법으로 할당되는 무선자원의 양을 늘리거나 줄일 것을 요구할 수 있다. 여기서, 상기 일정 조건은 단말의 수가 일정 기준보다 많아지거나 적게 되는 경우를 의미할 수 있고, 또는 지속무선자원할당방법으로 통해 할당된 무선자원을 이용해야 하는 서비스들의 품질을 만족시킬 수 있는 무선자원의 양과, 실제 지속무선자원할당방법을 통해서 할당된 무선자원의 양 사이의 차이가 일정 기준 이상이 되는 경우를 의미할 수도 있다.

일반적으로, 각 데이터는 최대 전달 지연시간이 있다. 즉, 각각의 소스에서 생성된 데이터는 생성된 시간을 기준으로 일정 시간 내에 수신 측에 전달되어야 한다.

예를 들어, RN의 관리하에 있는 단말 1에서 생성된 데이터가 DeNB에 1초 내에 도달하여야 한다면, 상기 단말 1에서 상기 RN까지 전달에 소요되는 시간이 0.9초라면, 상기 RN에서 상기 DeNB는 0.1초 내에 전달되어야 한다. 그런데 상기 RN에 또 다른 단말 2가 접속되어 있고, 이 단말 2에서 RN까지의 데이터 전달에 0.1초가 걸렸다면, 상기 단말 2의 데이터는 상기 RN에서 상기 DeNB에 0.9초 내에 전달되면 된다. 이 경우, 상기 RN은 시간이 촉박한 단말 1의 데이터를 단말 2의 데이터보다 우선적으로 전송하는 것이 바람직하다.

또한, 하나의 DeNB에는 복수개의 RN이 접속될 수 있다. 만약 RN 1에는 RN 1에 접속된 단말들로부터 1초 이상 전에 전달받은 데이터가 많고, 만약 RN 2에는 RN 2에 접속된 단말로부터 0.2초 이내에 전달받은 데이터가 많다면, 상기 DeNB는 상기 RN 2보다 상기 RN 1에게 더욱 많은 무선 자원을 할당하여, 상기 RN 1에 저장된 데이터가 빨리 상기 DeNB로 전달되게 하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명은 RN이 최대전달지연시간에 임박한 데이터가 있을 경우 이를 상기 DeNB에 알려줄 것을 제안한다. 또한, 본 발명은 RN이 최초 생성된 후 최대전달지연시간에 임박하여 곧 삭제될 데이터가 있을 경우 이를 DeNB에 알려줄 것을 제안한다.

구체적으로, 본 발명은 RN이 단말로부터 데이터를 수신하면, 상기 데이터에 대해서 타이머 1을 동작시킨다. 그리고 상기 타이머 1가 만료될 때까지 상기 데이터가 DeNB로 전달되지 못하면, 이를 상기 DeNB에게 알린다. 여기서, 상기 타이머 1 값은 데이터의 특성에 따라서 달라질 수 있으며, 상기 DeNB가 설정으로 알려줄 수 있다. 추가적으로, 상기 RN은 단말로부터 데이터를 수신하면, 상기 데이터에 대해서 타이머 2를 동작시키고, 상기 타이머가 만료될 때까지 상기 데이터가 상기 DeNB로 전달되지 못하면, 상기 데이터를 삭제하고 이를 상기 DeNB에게 알릴 수 있다. 또한, 본 발명은 RN에 접속된 단말로부터 전달받은 데이터에 대해서, 상기 RN은 상기 데이터 중 현재 시점으로부터 일정 시간 이전에 수신된 데이터가 있을 경우 이를 상기 DeNB에 알려줄 것을 제안한다. 또한, 본 발명은 매 전송시간구간(Transmission Time Interval; TTI)마다 RN이 단말로부터 수신한 데이터의 양을 집계하고, 이를 DeNB에게 알려줄 것을 제안한다. 이를 바탕으로, 상기 DeNB는 상기 RN에 저장된 데이터들의 양과 생성시간을 유추할 수 있다.

그리고 본 발명은, RN에 접속된 단말로부터 전달받은 데이터들 중, DeNB로 전달되지 못하고 삭제된 데이터가 있으면, 상기 정보를 상기 RN이 상기 DeNB에 알려줄 것을 제안한다. 또한, 상기 DeNB로부터 전송받은 데이터들 중에서 상기 RN에 접속된 단말에게 전달되지 못하고 삭제된 데이터가 있으면, 상기 RN은 상기 정보를 상기 DeNB에 알려줄 것을 제안한다. 이 과정에서, 상기RN은 상기 DeNB에게 각각의 데이터의 양을 추가적으로 알려줄 것을 제안한다. 또한, 상기 RN은 상기의 정보를 상기 DeNB에 전달할 때, MAC Control element를 이용할 수 있고, 이를 위해 LCID의 특정 값이 할당될 수 있다. 또한, 상기 RN이 상기의 정보를 상기 DeNB에 전달할 때, PDCP/RRC/RLC등의 계층(layer)을 이용할 수도 있고, D-SR채널을 이용할 수도 있다. 즉, 상기의 이벤트 또는 정보를 전달해야 할 경우, 상기 RN은 상기D-SR채널을 설정하여 상기 DeNB에 알려줄 수 있다. 또한, 상기 과정에서 추가적으로, 상기 RN이 상기의 정보들을 상기 DeNB에 알려줄 때, 각각의 데이터의 QoS정보, UE정보, Priority정보, 데이터 생성시간정보, 데이터의 전달 잔여시간정보 등을 알려줄 수도 있다.

또한, RN이 단말과 DeNB 각각으로부터 데이터를 전송받고 반대 측으로 전달하는 과정에서의 버퍼 및 메모리의 효율적 관리를 위해서, 본 발명에서 상기 RN은 상기 DeNB에게 자신의 버퍼에 관한 능력(Buffer capability) 또는 메모리 정보(Memory information)를 알릴 것을 제안한다. 구체적으로 상기 버퍼에 관한 능력은 상기 RN이 어느 정도의 데이터를 최대로 버퍼링할 수 있는지를 알려준다. 또한, 상기 메모리 정보는 상기 RN이 어느 정도의 메모리를 구비하고 있는지 혹은, 어느 정도의 메모리를 데이터의 저장에 사용할 수 있는 지를 알려준다.

상기 과정에서, 상기 RN은 상기 DeNB에게 상기 버퍼에 관한 능력 또는 메모리 정보에서 어느 정도를 Un인터페이스에서 쓸 수 있는지 그리고 어느 정도를 Uu 인터페이스에서 사용할 수 있는지를 알려줄 수 있다. 또한, 상기 RN은 상기 DeNB에게 상기 버퍼에 관한 능력 또는 메모리 정보에서 어느 정도를 상기 DeNB와 상기 RN 사이의 데이터 송수신에 쓸 수 있는지 그리고 어느 정도를 상기 RN 관리하의 단말과의 데이터 송수신에서 사용할 수 있는지를 알려줄 수도 있다. 또한, 상기 RN은 상기 DeNB에게 상기 버퍼에 관한 능력 또는 메모리 정보에서 어느 정도를 상향 방향으로의 데이터 전송에 쓸 수 있는지 그리고 어느 정도를 하향 방향으로의 데이터 전송에 사용할 수 있는지를 알려줄 수도 있다. 여기서, 상기 RN은 상기의 정보를 상기 DeNB에 직접적으로 전달하는 것이 아니라, 코어 네트워크(Core network)에 알려줄 수도 있다. 이 경우, 상기 코어 네트워크는 상기 RN에 관련된 정보를 상기 DeNB에게 알려준다.

또한, 본 발명은 RN의 메모리가 거의 가득 찬 상태에서, DeNB가 상기 RN에게 무작정 데이터를 전송하는 것을 막는 방법을 제시하고자 한다. 따라서 본 발명에서는 특정 이벤트가 발생한 경우, 상기 RN은 이 이벤트를 상기 DeNB에게 알릴 것을 제안한다. 여기서, 상기 특정 이벤트는 상기 RN의 버퍼 또는 메모리가 가득 찬 경우를 의미할 수 있다. 또한, 상기 특정 이벤트는 상기 RN의 버퍼 또는 메모리가 일정 기준이상 찬 경우를 의미할 수도 있다. 상기 일정 기준은 특정 비율 또는 어떤 절대값 등으로 지정될 수 있고, 이 정보는 상기 DeNB가 상기 RN에 설정 값으로 알려줄 수 있다. 예를 들어, 상기 RN의 버퍼가 80% 이상 차면, 상기 RN은 이를 상기 DeNB에게 보고한다. 그리고 상기 DeNB가 상기 보고를 받으면, 상기 DeNB는 상기 RN으로의 데이터 전송량을 줄이거나 중지할 수 있다. 또한, 상기 과정에서 상기 특정 이벤트는, 상기 RN의 버퍼 또는 메모리의 사용량이 일정 기준 이하로 내려가는 경우를 의미할 수도 있다. 여기서 상기 일정 기준은 특정 비율 또는 어떤 절대값 등으로 지정될 수 있고, 이 정보는 상기 DeNB가 상기 RN에 설정 값으로 알려줄 수 있다. 예를 들어, 상기 RN의 버퍼의 사용량이 80% 이상에서 80% 이하로 떨어진 경우, 상기 RN은 이를 상기 DeNB에게 보고하고 상기 DeNB가 상기 리포팅을 수신하면, 상기 DeNB는 상기 RN으로의 데이터 전송량을 다시 늘이거나 전송을 시작할 수 있다. 또한, 상기 과정에서 상기 특정 이벤트는, 상기 RN이 상기 RN의 관리하에 있는 단말로부터 전달받은 데이터가 버퍼에 쌓이고, 상기 사용된 버퍼의 양이 일정 수준 이하가 되거나 일정 수준 이상이 되는 경우를 의미할 수도 있다. 예를 들어, 상기 DeNB는 상기 RN에 직접 연결된 단말들로부터 받은 데이터의 합이 1MB씩 늘어날 때마다 상기 RN으로부터 상기 정보를 받기 원할 수 있고, 이와 같은 경우, 상기 RN은 상기 RN에 직접 연결된 단말로부터 전달받은 데이터의 총합이 1MB씩 늘어날 때마다 상기 DeNB에 보고할 수 있다. 여기서, 상기 RN이 상기 DeNB에게 보내는 보고는 MAC Control element, RRC 메시지(RRC message), PDCP 상태 보고(PDCP status report), 또는 RLC 상태 보고(RLC status report) 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 과정에서 상기 RN이 상기 DeNB에게 보내는 보고는 D-SR 채널 같은 물리채널을 이용할 수 있다. 즉, 어떤 상황이 발생하면 상기 물리채널을 1로 설정하고 어떤 상황이 발생하지 않은 상태에서는 0으로 설정하여 전송할 수 있다.

상기 과정에서, 상기 RN이 상기 DeNB로 전송을 수행하기 위해서는, 상기 RN은 상기 DeNB로부터 무선자원을 할당받아야 한다. 따라서 상기 DeNB가 적절하게 상기 RN에게 무선 자원을 할당하도록 하기 위해서, 상기 DeNB는 상기 RN으로부터 버퍼상태정보를 받아야 한다. 여기서, 상기 버퍼상태 정보는 상기 RN에 저장될 수 있고, 상기 RN이 상기 DeNB로 전송할 데이터의 양에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 버퍼상태 정보는, 상기 RN에 접속된 단말로부터 수신한 버퍼상태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 RN에 접속된 단말 1로부터 100 바이트(byte)라는 버퍼상태정보를 수신하고, 또한 단말 2로부터는 200 바이트라는 버퍼상태정보를 수신하였다면, 상기 RN은 상기 DeNB에게 300 바이트라는 버퍼상태 정보를 전달할 수 있다. 여기서, 상기 RN은 상기 DeNB에게 상기 RN에 접속된 각각의 단말 별로 버퍼상태정보를 구성하여 DeNB에게 전달할 수 있고, 또는 상기 RN에 접속된 단말들로부터 수신된 버퍼상태정보를 총합하여 DeNB에게 전달할 수도 있다. 또한, 상기 RN은 상기 DeNB에게 상기 RN에 접속된 단말들로부터 수신된 버퍼상태정보를 서비스 품질(Quality of Service; QoS), 우선순위(Priority) 또는 서비스 타입 등으로 분류하여 총합한 다음 상기 DeNB에게 전달할 수도 있다. 또한, 상기 RN은 상기 RN에 접속된 단말들로부터 수신한 버퍼상태정보를 가공하여 상기 DeNB에게 전달할 때, 시간정보도 함께 보낼 수 있다. 여기서, 상기 시간정보는 상기 단말로부터 상기 정보들을 수신한 시간, 버퍼상태정보가 수집된 시간, 단말에서 데이터가 생성된 시간, 또는 RN에서 버퍼상태정보를 가공한 시간 등이 포함될 수 있다.

상기 RN은 상기 DeNB로부터 상기 RN에 접속된 단말에게 전송할 데이터를 수신하고, 상기 RN은 상기 데이터를 상기 단말에게 전송한다. 이 경우, 상기 DeNB가 지나치게 많은 데이터를 갑작스럽게 상기 RN에게 전달하면 메모리 관리에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서 상기 DeNB는 상기 RN에게 자신이 얼마나 많은 데이터를 전송할지에 관한 정보를 전달할 것을 제안한다. 또한, 본 발명에서 상기 DeNB는 상기 RN에게, 상기 DeNB가 상기 RN에게 전송하기 위해서 버퍼에 쌓여 있는 데이터에 관한 정보를 전달할 것을 제안한다. 추가적으로, 상기 과정에서, 상기 DeNB는 상기 RN에게, 상기 RN의 메모리 중에서 얼마만큼을 상기 DeNB가 사용할지, 상기 DeNB가 필요한지, 또는 상기 DeNB를 위해서 할당해야 할 것인지에 관한 정보를 알려준다. 상기 RN은 상기의 정보를 전달받으면, 상기 DeNB와의 데이터 전송을 위해서 적절한 메모리 또는 버퍼를 할당할 수 있다.

도 15는 본 발명에 따라 릴레이 노드(Relay Node; RN)에 의한 데이터 전송 과정을 나타내는 예시도 이다.

먼저, 릴레이 노드(RN)는 복수개의 단말(UE)로부터 데이터를 수신한 후에, 상기 수신된 데이터를 보다 효율적으로 네트워크로 전송하기 위한 파라미터를 생성한다. 여기서, 상기 파라미터는 앞서 전술한 여러 가지 예시들과 관련되어 생성될 수 있다. 이후, 상기 릴레이 노드는 상기 복수개의 단말로부터 수신된 데이터를 상기 생성된 파라미터와 함께 네트워크로 전송한다.

이하, 본 발명에 따른 단말을 설명한다.

본 발명에 따른 단말은 무선상에서 데이터를 서로 주고 받을 수 있는 서비스를 이용할 수 있는 모든 형태의 단말을 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 단말은 무선 통신 서비스를 이용할 수 있는 이동통신 단말기(예를 들면, 사용자 장치(UE), 휴대폰, 셀룰라폰, DMB폰, DVB-H폰, PDA 폰, 그리고 PTT폰 등등)와, 노트북, 랩탑 컴퓨터, 디지털 TV와, GPS 네비게이션와, 휴대용 게임기와, MP3와 그 외 가전 제품 등등을 포함하는 포괄적인 의미이다.

본 발명에 따른 단말은, 본 발명이 예시하고 있는 효율적인 시스템 정보 수신을 위한 기능 및 동작을 수행하는데 필요한 기본적인 하드웨어 구성(송수신부, 처리부 또는 제어부, 저장부등)을 포함할 수도 있다.

여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국의 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 이동 단말기 또는 기지국 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

이상, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

1. 무선 통신 시스템상 릴레이 노드(Relay Node; RN)에 의한 데이터 전송 방법으로서,
   복수개의 단말로부터 데이터를 수신하는 단계와;
   네트워크에 상기 수신된 데이터의 전송을 향상 시키기 위해서 적어도 하나의 파라미터(parameter)를 생성하는 단계와; 그리고
   상기 네트워크에 상기 데이터와 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 데이터 전송을 수신해야 할 단말 또는 무선 베어러(radio bearer)의 총 개수를 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 데이터 전송의 전송률(bit rate) 정보와 관련된 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 데이터 전송의 전송률 정보는 최대 전송률(maximum bit rate), 보장 전송률(guaranteed bit rate), 및 최소 전송률(minimum bit rate) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 데이터 전송의 시간 정보와 관련된 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 시간 정보는 최대 전송 지연 시간(maximum transmission delay time)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 릴레이 노드의 버퍼 용량(buffer capability) 또는 메모리 정보(memory information)와 관련된 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터의 전송을 위해서 상기 네트워크로 버퍼 상태 보고(Buffer Status Reports; BSR)가 추가적으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터는 MAC control element, 프로토콜 계층(protocol layer), 및 D-SR(Dedicated-SR) 채널 중 적어도 하나를 이용하여 상기 네트워크에 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
10. 제 1항에 있어서, 서비스 품질(Quality of Service; QoS) 정보, 단말 정보, 우선순위 정보, 데이터 생성 시간 정보, 및 데이터 전송 잔여 시간 정보 중 적어도 하나가 상기 적어도 하나의 생성된 파라미터와 함께 상기 네트워크로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크는 Doner eNB(DeNB)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
12. 제 1항에 있어서, 상기 모든 단계들은 릴레이 노드(Relay Node; RN)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.
13. 제 1항에 있어서, 상기 모든 단계들은 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템에서 적용 가능한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템상에서 데이터 전송 방법.

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