KR20110037420A - 상향링크 다중수신을 위한 방법 및 그를 이용한 기지국 장치 - Google Patents

상향링크 다중수신을 위한 방법 및 그를 이용한 기지국 장치 Download PDF

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KR20110037420A
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Abstract

본 명세서는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 특히 무선통신시스템에서 상향링크 다중수신을 위한 방법과 그를 이용하는 기지국 장치를 개시하고 있다.
본 명세서에서는 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 기술에 관한 것으로서, 기지국 장치는 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 다른 주변기지국으로부터의 전송준비신호(RPT)를 수신하거나 ACK/NACK신호를 교환한한 후 소정의 규칙에 따라서 하나 이상의 주변 기지국을 선택 주변 기지국으로 결정하고, 상기 선택 주변 기지국에게 전송요청신호를 송신하여 데이터를 수신하는 것을 특징으로 한다.
상향링크, 다중 수신

Description

상향링크 다중수신을 위한 방법 및 그를 이용한 기지국 장치 {Method and Apparatus for Uplink Multiple Reception}
본 명세서는 무선통신시스템에 관한 것으로서, 특히 무선통신시스템에서 상향링크 다중수신을 위한 방법과 그를 이용하는 기지국 장치를 개시하고 있다.
통신 시스템이 발전해나감에 따라 사업체들 및 개인들과 같은 소비자들은 매우 다양한 무선 단말기들을 사용하게 되었다.
따라서, 통신 서비스 사업자들은 무선 단말기들에 대한 새로운 통신 서비스 시장을 창출하고, 신뢰성 있으면서도 저렴한 서비스를 제공하여 기존의 통신 서비스 시장을 확대시키려는 시도를 계속하고 있다.
3GPP LTE­A 등에서는 셀 용량 증가와 셀 경계지역의 사용자의 성능향상을 위해 다수의 기지국을 이용하여 송수신 성능을 향상시키는 다중 포인트 협력형 송수신 시스템(Coordinated mult­point transmission/reception System; 이하 'CoMP'라 함)이 논의되고 있다.
CoMP 방식 중에는 단말기가 상향링크로 전송한 신호를 다수의 기지국이 수신하고 주기지국(Serving Cell) 이외의 주변 기지국들의 수신결과를 백홀(backhaul) 채널을 이용하여 주기지국으로 전송하고 주기지국은 이를 이용하여 상향링크의 성능을 향상시키는 상향링크 다중수신(uplink multiple reception)방식이 있다.
상향링크 다중수신방식은 단일 단말기뿐만 아니라 다중 단말기에 대해서 적용하여 다중사용자 간섭제거방식과 결합하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이러한 CoMP 시스템에서는 단말기는 주기지국으로 상향링크를 통해 프레임 단위로 정보를 전송하고 주기지국은 각 프레임에 대하여 복호 성공여부에 따라 ACK/NACK신호를 하향링크를 통하여 단말기로 전송한다.
즉, 단말기는 현재 서비스를 제공하고 있는 서빙 기지국(Serving Cell) 이외에 다른 하나 이상의 주변기지국에도 신호를 업링크하며, 이 경우 주변기지국은 기지국 사이의 백홀채널(Backhaul Channel)을 통하여 자신이 수신한 신호 또는 그를 복호한 신호를 주기지국으로 전송하고, 주기지국은 해당 단말로부터 수신한 신호의 복호가 실패한 경우 주변기지국으로부터의 백홀채널 신호를 수신하여 업링크 데이터의 복호에 이용하게 된다.
즉, 종래 CoMP 에서는 주변 기지국 중 하나 이상이 해당 단말의 상향링크 신호를 복호한 비트프레임을 주기지국으로 전송해 주는 상향링크 다중 수신 과정이 수행된다.
도 1a는 종래기술에 의한 상향링크에서의 상향링크 다중수신 방식 중 하나인 상향링크 다중수신 방식 1의 시스템 구성을 도시하고 있고, 이에 대한 타이밍 구성도가 도1b에 도시되어 있다.
도1에서 알 수 있듯이 종래의 상향링크 다중수신 방식 1에서는 주기지국 이 외의 다른 주변 기지국들은 주기지국의 복호 성공 여부에 상관없이 자신이 복호한 데이터를 주기지국으로 백홀 채널을 통해 전송하고, 주기지국은 다른 기지국들로부터 수신된 데이터를 활용하여 복호한다. 이러한 상향링크 다중수신 방식 1에서는 복호에 성공한 주변기지국이 항상 주기지국으로 다른 기지국의 데이터가 전송되므로 인하여 백홀 채널의 자원을 낭비하는 단점을 가진다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 백홀채널의 자원을 절약하기 위한 방안으로 도2a와 도2b와 같은 상향링크 다중수신방식 2가 제안되고 있다.
도2에서 알 수 있듯이, 상향링크 다중수신 방식 2에서는 주기지국이 복호 성공 여부를 백홀채널을 통하여 REQ(전송 요청 신호)의 형태로 다른 기지국들에게 전송하고 다른 기지국은 주기지국의 REQ에 따라 자기가 복호한 후 얻어지는 데이터를 전송할지 여부를 결정한다.
즉, 주기지국이 복호에 실패한 경우 전송요청신호(REQ)를 생성하여 주변기지국으로 전송하고, 그를 수신한 주변기지국 중 복호에 성공한 주변기지국이 복호된 비트 프레임을 주기지국으로 전송하는 것이다.
이러한 다중수신 방식 2를 이용하면, 백홀채널로 필요 없이 전송되는 자원을 절약할 수 있다는 장점이 있지만, 복호에 성공한 주변기지국이 많은 경우 필요없이 모든 주변 기지국이 데이터를 주기지국으로 전송함으로써 백홀채널의 자원을 여전히 낭비할 우려가 있고, 도2에 나타난 상향링크 다중수신 방식 2는 방식1에 대하여 전송지연이 커지는 단점을 가진다. 즉, 주기지국이 전송요청신호를 주변기지국으로 전송한 후 주변기지국 중 일부(또는 전부)로부터 복호 프레임 비트를 수신한 후 그 를 선택 또는 컴바인한 후 단말로 ACK/NACK 하여야 하므로 다중수신방식 1에 비하여 더 많은 시간이 소요된다는 것이다.
따라서, 전송지연을 줄이기 위한 상향링크 다중수신방식 3이 구성되고 도3과 같이 나타낼 수 있다.
도 3에서 알 수 있듯이, 다중수신방식 3에서는 주기지국 이외의 다른 주변 기지국들이 복호에 성공하면 주기지국으로 RPT(전송준비신호)를 통하여 알리고 주기지국은 RPT(전송준비신호) 신호에 따라 먼저 단말기에 ACK/NACK을 통보한 후 복호 성공한 데이터를 다른 주변 기지국으로부터 수신한다. 위 방식은 짧은 메시지로 이루어지는 RPT신호의 수신만으로 단말기에 ACK/NACK을 빨리 통보할 수 있다는 장점을 가진다.
그러나 이러한 다중수신 방식 3을 이용하더라도, 복호에 성공하여 전송준비신호(RPT)를 주기지국으로 전송한 주변 기지국이 다수인 경우 주기지국이 그 모두에 전송요청신호(REQ)를 전송하여 데이터를 수신하게 되므로 다중 수신방식 2와 마찬가지로 불필요한 백홀채널의 낭비가 여전히 존재하게 된다.
또한, 종래의 다중수신방식에서는 주기지국 및 모든 주변기지국이 모두 복호에 실패한 경우 데이터를 복원하는데 장애가 있게 되므로, 이러한 경우에 주변기지국이 데이터의 복호에 도움이 되는 복호 실패에 따른 보조 데이터를 주기지국에 전송할 필요가 있으나 이에 대한 방안이 마련되어 있지 않았다는 문제가 있었다.
즉, 주기지국이 단말로부터의 업링크 신호를 복호 실패한 경우, 동일한 업링크 신호를 복호 성공한 주변 기지국이 다수 있는 경우 및 복호 성공한 주변기지국 이 하나도 없는 경우 등에서 주기지국이 주변기지국으로부터 데이터를 전송 받는 알고리즘이나 데이터의 전송 형태에 대하여 정해진 것이 전혀 없다는 문제점이 있었다.
본 명세서는 무선통신시스템에서 단말기가 상향링크로 전송한 신호를 다수의 기지국이 수신하고 주기지국(Serving Cell) 이외의 주변 기지국들의 수신결과를 백홀(backhaul)채널을 이용하여 주기지국으로 전송하고 주기지국은 이를 이용하여 상향링크의 성능을 향상시키는 상향링크 다중수신(uplink multiple reception)시 정해진 규칙에 따름으로써 백홀 채널의 자원을 최소화하는 기술에 대하여 개시하고 있다.
전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에서, 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법으로서, 상기 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국은 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하는 제1 단계; 상기 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국 각각은 자신의 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK신호)를 자신을 제외한 다른 기지국 전부 또는 일부에게 통지하는 제2단계; 상기 주변 기지국 각각은 상기 주기지국 및 자신을 제외한 다른 주변 기지국으로부터의 상기 응답신호를 기초로 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송 여부를 결정하고, 그에 따라 해당 전송데이터를 주기지국으로 전송하는 제3단계를 포함하는 상향링크 다중수신 방법을 제공한다.
전술한 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면에서는, 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법으로서, 상기 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국은 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하는 제1 단계; 상기 주변 기지국 각각이 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하는 제2단계; 전송이 결정된 선택 주변기지국은 상기 전송데이터를 주기지국으로 전송하는 제3단계; 를 포함하는 상향링크 다중수신 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에서는 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법에 사용되는 주변 기지국으로서의 기지국 장치에 있어서, 상기 기지국 장치는 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 자신의 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK신호)를 자신을 제외한 다른 기지국 전부 또는 일부에게 통지하며, 상기 주기지국 및 자신을 제외한 다른 주변 기지국으로부터의 상기 응답신호를 기초로 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하고, 그에 따라 해당 전송데이터를 주기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에서는 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방 법에 사용되는 주기지국으로서의 기지국 장치에 있어서,
상기 기지국 장치는 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 다른 주변기지국으로부터의 전송준비신호(RPT)를 수신한 후 소정의 규칙에 따라서 하나 이상의 주변 기지국을 선택 주변 기지국으로 결정하고, 상기 선택 주변 기지국에게 전송요청신호를 송신하여 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도4는 본 발명의 일 실시예가 적용되는 다중 포인트 협력형 송수신(CoMP) 시스템의 전체 구성을 도시한다.
도 4에서와 같이 CoMP 시스템은 하나의 단말(10; User Equipment, UE)이 2 이상의 기지국(20, 20', 20"; Base Station, BS)과 연결되어 있다.
즉, 세 개의 기지국(eNB1, eNB2, eNB3)과 1개의 단말기(UE)로 구성된 시스템을 나타내고 주기지국(serving cell, eNB1)과 다른 주변 기지국(eNB2, eNB3) 은 백홀 채널로 연결되어 있다. 단말기는 주기지국으로 상향링크를 통해 프레임 단위로 정보를 전송하고 주기지국은 각 프레임에 대하여 복호 성공여부에 따라 ACK/NACK신호를 하향링크를 통하여 단말기로 전송한다.
즉, 하나의 사용자(단말)는 2개 또는 그 이상의 기지국과 동시에 연결되어 서비스를 받을 수도 있으며, 또는 복수의 기지국과 일정 시간을 주기로 채널상황에 따라 가장 좋은 채널을 가지는 기지국과 연결되어 서비스를 받을 수도 있다.
또한 빔형성(Beam Forming) 또는 프리코딩(Pre―coding)시 기존에 서비스 받고 있는 기지국과의 채널상황만을 고려하여 빔형성 또는 프리코딩 값을 설정하였다면, 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서는 주변 기지국과의 채널 상황에 대한 추정값 또는 간섭값을 추정하여 빔형성 또는 프리코딩 값을 최적으로 설정할 수가 있다.
이러한 다중 포인트 협력형 송수신 시스템에서 기지국과 단말은 협력형 데이터를 송수신 할 시, 동일 시간에 동일 주파수 자원을 할당받아 송수신 하게 된다. 즉 동일 시간에 협력형 기지국으로 선택된 복수의 기지국은 동일한 주파수 자원을 사용하여 한 사용자에게 데이터를 송수신하게 된다. 따라서 협력형 기지국으로 선택 되는 기지국은 해당 사용자에 대해 임의의 사용 주파수 대역에 대해 좋은 채널 성능을 가지는 기지국이어야 한다.
사용자는 각 기지국이 보내오는 기준 신호들을 해석하여 각 기지국과 각 기지국의 안테나별 채널 상황을 파악하고, 그 정보를 직접 또는 간접적으로 해당 기지국에 피드백하게 된다.
정보를 피드백 받은 기지국 또는 코어 네트워크(Core Network)와 같은 상위계층은 좋은 채널 성능을 보이고 있는 기지국들을 선택하여 협력형 기지국 세트(Set)를 형성하고 협력형 기지국 세트에 포함된 기지국들은 해당 사용자 단말과 협력형 송수신을 개시하게 된다.
이러한 CoMP에서의 협력형 기지국 세트를 구성하는2 이상의 기지국은 다시 현재 서비스를 제공하고 있는 주기지국(Serving Cell)인 eNB1(20)과, 주기지국 이외의 주변 기지국인 eNB2(20'), eNB3(20") 등으로 구성되며, 주기지국 이외의 주변 기지국의 숫자는 가변적이다.
이러한 시스템 구성에서의 단말(10)과 복수의 기지국(20, 20', 20")은 아래에서 설명할 바와 같은 상향링크 다중수신 방식을 이용하여 데이터를 송수신한다.
본 명세서에서의 단말(10)은 무선 통신에서의 사용자 단말을 의미하는 포괄적 개념으로서, WCDMA 및 LTE, HSPA 등에서의 UE(User Equipment)는 물론, GSM에서의 MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기 기(wireless device) 등을 모두 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
기지국 또는 셀(cell)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드­B(Node­B), eNB(evolved Node­B 또는 eNB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
즉, 본 명세서에서 기지국(20) 또는 셀(cell)은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 NodeB 등이 커버하는 일부 영역을 나타내는 포괄적인 의미로 해석되어야 하며, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄하는 의미이다.
본 명세서에서 단말(10)과 기지국(20)은 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는데 사용되는 두가지 송수신 주체로 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다.
무선통신시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), OFDM­FDMA, OFDM­TDMA, OFDM­CDMA와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
상향링크 전송 및 하향링크 전송은 서로 다른 시간을 사용하여 전송되는 TDD(Time Division Duplex) 방식이 사용될 수 있고, 또는 서로 다른 주파수를 사용하여 전송되는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 GSM, WCDMA, HSPA를 거쳐 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE­advanced로 진화하는 비동기 무선통신과, CDMA, CDMA­2000 및 UMB로 진화하는 동기식 무선 통신 분야의) 등 의 자원할당에 적용될 수 있다. 본 발명은 특정한 무선통신 분야에 한정되거나 제한되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 모든 기술분야를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법에 있어서, 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국은 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 주변 기지국 각각이 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하며, 전송이 결정된 선택 주변 기지국은 전송데이터를 주기지국으로 전송하도록 구성된다.
이 때, 주기지국이 복호에 실패하고, 복호에 성공한 복호 성공 주변 기지국이 2 이상인 경우, 선택 주변기지국은 복호에 실패한 주기지국이 소정의 규칙에 따라 선택적으로 전송하는 전송 요청 신호에 따라 결정될 수 있으며, 이 때 사용되는 소정의 규칙은 셀 ID 등과 같이 최초에 미리 정해진 순서와, 단말과의 사이에 신호대잡음비(SNR)가 제일 큰 순서 등과 같이 사전에 교환된 정보에 의한 순서와, 백홀채널의 용량이 가장 크거나 전송지연이 가장 작은 순서 중 하나 이상의 순서에 따를 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 복호에 성공한 복호 성공 주변 기지국이 2 이상인 경우, 주기지국으로부터의 전송 요청신호에 기초하지 않고, 각 주변기지국 각각이 상기 주기지국 및 다른 주변 기지국으로부터 수신한 복호 성공 여부에 대한 응답신호(ACK/NACK신호)를 기초로 자신이 선택 주변기지국인지 여부를 직접 결정할 수도 있을 것이다.
또한, 주기지국이 복호에 실패하고, 모든 주변 기지국에서 복호에 실패한 경우 주변 기지국의 전부 또는 일부가 상기 선택 주변기지국으로 결정되며, 상기 전송데이터의 형태는 소프트비트 또는 IQ 샘플값이 될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법에서, 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국은 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국 각각은 자신의 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK신호)를 자신을 제외한 다른 기지국 전부 또는 일부에게 통지하며, 주변 기지국 각각은 상기 주기지국 및 자신을 제외한 다른 주변 기지국으로부터의 상기 응답신호를 기초로 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하고, 그에 따라 해당 전송데이터를 주기지국으로 전송하도록 구성된다.
이 때, 주기지국이 복호 실패한 경우 주변 기지국 중 복호에 성공한 복호 성공 주변 기지국이 소정의 규칙에 따라 상기 전송데이터로서의 복호 성공한 비트프레임을 주기지국으로 전송하고, 주변 기지국 중 복호에 실패한 복호 실패 주변 기지국이 소정의 규칙에 따라 상기 전송데이터로서의 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송할 수 있다.
이 경우 사용되는 소정의 규칙은 셀 ID 등과 같이 최초에 미리 정해진 순서 와, 단말과의 사이에 신호대잡음비(SNR)가 제일 큰 순서 등과 같이 사전에 교환된 정보에 의한 순서와, 백홀채널의 용량이 가장 크거나 전송지연이 가장 작은 순서 중 하나 이상의 순서에 따를 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 일실시예가 적용되는 복호여부에 따른 기지국들의 동작을 기재한 것이다.
도시된 바와 같이, 주기지국인 eNB1가 복호에 성공한 경우에는 나머지 주변기지국 eNB2, eNB3의 복호 성공 여부가 상관없게 되며 따라서 주변기지국은 동작을 하지 않게 된다.
한편, 주기지국이 복호에 실패하고 주변 기지국 중 하나만이 동일 단말의 업링크 신호의 복호에 성공한 경우에는 그 복호성공한 주변 기지국이 복호된 비트프레임을 주기지국으로 전송하면 되고, 나머지 복호 실패한 주변 기지국은 추가 동작이 필요 없다.
한편, 주기지국이 복호에 실패하였으나 주변 기지국 중 2개 이상이 복호에 성공한 경우에는 그 중 하나의 주변기지국이 선택 주변기지국으로 결정되고, 그 선택된 선택 주변 기지국만이 해당 비트프레임을 주기지국으로 전송하도록 동작한다.
이 때, 선택 주변기지국이 결정되는 방식으로는, 크게 주기지국이 여러 복호 성공한 주변기지국으로부터의 복호 성공 여부에 따른 전송 준비 신호(RPT 신호)를 수신한 후 소정의 규칙에 따라서 하나의 주변지기국을 선택한 후 그 선택 주변기지국에 전송 요청 신호를 송신하는 방식과, 모든 주변기지국 및 주기지국 사이에 서로 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK신호)를 주고 받음으로써 복호 성 공한 주변기지국이 직접 소정의 규칙에 따라서 자신의 선택 주변 기지국인지 여부를 결정하는 방식이 사용될 수 있다.
이 때, 선택 주변 기지국을 결정하는 소정의 규칙은 위에서 언급한 바와 같이, 셀 ID 등과 같이 최초에 미리 정해진 순서와, 단말과의 사이에 신호대잡음비(SNR)가 제일 큰 순서 등과 같이 사전에 교환된 정보에 의한 순서와, 백홀채널의 용량이 가장 크거나 전송지연이 가장 작은 순서 중 하나 이상의 순서에 따를 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
마지막으로 주기지국이 복호에 실패하고, 주변 기지국 모두가 복호에 실패한 경우 종래에는 주변기지국이 아무런 동작을 하지 않았으나 본 발명의 일 실시예에서는 복호 실패한 주변 기지국 중 전부 또는 일부가 복호 실패에 따라 생성된 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송할 수 있으며, 일부의 주변기지국이 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송할 때에는 주변기지국 중 일부를 선택 주변기지국으로 결정하는 과정에서 위에서 설명한 것과 동일한 소정의 규칙이 적용될 수 있을 것이다.
한편, 주기지국이 아닌 다른 주변 기지국에서 주기지국으로 전송되는 정보는 복호된 비트형태의 데이터일 수도 있지만, 기저대역차원의 IQ 샘플신호 또는 복호된 소프트비트 형태일 수도 있다.
현재 백홀채널의 구성기술을 고려하면 백홀채널에서 발생하는 노드지연과 전송지연이 다른 기지국으로부터 송신되는 소프트비트 형태나 IQ 샘플 형태의 신호를 주기지국에서 결합하여 복호하는데 충분한 타이밍을 제공하지 못한다. 즉, 단말기 에 ACK/NACK을 전송해줘야 하는 시간 한도 내에 다른 기지국에서 제공되는 소프트비트 형태나 IQ 샘플형태의 신호를 이용하지 못하는 상황이 발생한다. 다만, 이러한 경우에 다른 기지국에서 제공되는 정보는 단말기가 NACK을 수신후 재전송되는 프레임과 결합하여 복호에 이용될 수 있으며, 백홀채널의 구성기술은 계속 발전하고 있으며 광전송로에 의한 전송 및 노드지연이 작은 백홀채널의 구성비율이 높아지고 있는 상황이다.
따라서, 주변기지국이 복호에 실패한 경우에도 소프트비트 형태나 IQ 샘플 형태의 신호를 주기지국으로 전송하여 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 주기지국의 입장에서는 단말기로부터 수신된 채널심볼에 대한 복호가 성공적으로 이루어지는 것이 최우선의 목적이다. 따라서, 주기지국과 단말기 사이에서 전달된 채널심볼에 대한 복호가 실패하더라고 다른 주변 기지국으로부터 성공적으로 복호된 비트열을 수신하면 된다. 다른 의미로 보면 주기지국의 입장에서는 자신의 복호를 돕는 다른 주변 기지국들중에 하나의 기지국이라도 복호에 성공한다면 그 이외의 기지국이 복호에 성공여부가 의미가 없다. 다른 주변 기지국의 복호가 모두 실패한 경우 주기지국은 다른 주변 기지국의 소프트비트 또는 IQ샘플값을 전송받아 주기지국과 단말 사이에서 얻어진 채널심볼프레임과 채널추정값 또는 소프트비트값과 결합하여 재복호하는 과정을 거쳐 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
따라서, 다른 주변 기지국의 입장에서 단말기로부터 수신된 신호에 대한 복호가 실패한 경우는 소프트비트값 또는 IQ샘플값을 주기지국으로 전송하는 것이 바람직하다는 것이다.
소프트비트값는 MAP알고리듬에서 발생하는 연판정값을 의미하며 결합(combining)에 의한 성능이 IQ샘플값에 의한 성능보다 떨어지지만, 소프트비트값에 의한 결합은 간단한 덧셈 및 비교의 연산만으로 이루어지므로 복잡도가 작고 작은 복호지연이 발생하며 IQ샘플값에 비해 작은 정보용량만을 백홀채널에 요구한다.
IQ샘플값은 수신된 RF신호를 기저대역신호로 다운컨버팅하여 얻어지는 샘플값과을 의미하고 채널추정에 의한 채널계수값과 같이 쓰여 결합에 사용된다을 의미한다. 채널추정된 채널계수값 대신에 추정되기 전의 파일롯 신호(Pilot Signal) 또는 기준신호(Reference Signal)형태의 값이 전달될 수도 있다. 일반적으로 기저대역에서 결합이 이루어지고 복호과정을 다시 반복함으로 인해 복잡도가 소프트값에 의한 결합보다 높고 복호지연도 길며 백홀채널로 전송하기 위하여 요구되는 자원도 크지만 오율성능측면에서 소프트값에 의한 결합보다 좋은 성능을 나타낸다.
따라서, 소프트비트값과 IQ샘플값에서 어느 것을 선택하는 기준의 시스템의 요구사항 및 자원용량에 맞춰 결정된다.
도 6은 본 발명의 각 실시예에 의한 상향링크 다중수신 방식의 흐름을 도시하는 것으로서, 도 6a는 종래의 다중수신방식 1에 적용된 예이고, 도 6b는 종래의 다중수신방식 2에 적용된 예이고, 도 6c는 종래의 다중수신방식 3에 적용된 예를 도시한다.
도 6a와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 주변 기지국 각각은 단말로부터 수신한 수신프레임을 복호하고(S611), CRC 확인이 완료됨으로써 복호에 성공했는지 여부를 결정한다.(S612) 그 다음으로 복호에 성공한 경우에는 종래와 같이 복 호된 비트프레임을 주기지국으로 전송하며(S613), 복호에 실패한 경우에는 본 발명의 일 실시예에 따라 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송(S614)한다.
도 6b에서와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 주변 기지국 각각은 단말로부터 수신한 수신프레임을 복호하고(S621), 주기지국(eNB1)으로부터 전송요청신호(REQ)가 수신되는지 확인한다. (S622) 전송요청신호가 수신된 경우 CRC 확인이 완료됨으로써 복호에 성공했는지 여부를 결정(S623)하고, 복호에 성공한 경우에는 종래와 같이 복호된 비트프레임을 주기지국으로 전송하며(S624), 복호에 실패한 경우에는 본 발명의 일 실시예에 따라 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송(S625)한다.
도 6c에서와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 복호에 실패한 주기지국은 다른 주변기지국으로부터 복호에 성공하였다는 전송준비신호(RPT)신호를 수신(S631)하고, 적어도 하나 이상의 전송준비신호의 수신이 있었는지 확인한다(S632). 이 때, 하나 이상의 주변기지국으로부터 RPT신호가 수신된 경우 소정의 규칙에 따라서 하나의 주변기지국을 선택하여 선택 주변 기지국으로 결정한 후 그 결정된 선택 주변 기지국으로 복호성공된 비트프레임에 대한 전송요청신호를 전송한다(S633) 만일 어떠한 주변기지국으로부터도 RPT신호를 수신하지 못한 경우에는 주기지국이 소정의 규칙에 따라 하나 이상의 주변기지국을 선택 주변 기지국으로 결정한 후 소프트비트 또는 IQ 샘플값에 대한 전송요청신호를 해당 선택 주변기지국으로 전송한다(S634). 그에 따라 전송요청신호를 수신한 선택 주변 기지국은 복호된 비트프레임 또는 소프트비트/IQ 샘플값을 주기지국으로 전송하게 된다.
이 때, 선택 주변 기지국을 결정하는 소정의 규칙은 위에서 언급한 바와 같이, 셀 ID 등과 같이 최초에 미리 정해진 순서와, 단말과의 사이에 신호대잡음비(SNR)가 제일 큰 순서 등과 같이 사전에 교환된 정보에 의한 순서와, 백홀채널의 용량이 가장 크거나 전송지연이 가장 작은 순서 중 하나 이상의 순서에 따를 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 7a 내지 7c은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중수신 방법을 도시하는 것으로서, 도 7a는 전체 시스템의 데이터 흐름도, 도 7b는 플로우 차트, 도 7c는 타이밍도를 도시한다.
도 7에 의하면, 단말로부터 수신된 프레임의 복호 후 주기지국 및 모든 주변 기지국 각각은 자신의 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK)를 백홀채널을 통해 자신을 제외한 모든 기지국으로 전송한다. 따라서, 각 기지국들은 주기지국과 다른 주변 기지국을 포함하는 모든 기지국의 복호 성공 여부를 파악할 수 있게 한다.
이후 복호 성공 여부에 따라 데이터의 종류 및 데이터를 전송할 선택 주변 기지국이 정해지고 해당 선택 주변 기지국(들)은 결정된 형태의 정보를 전송한다.
이 때, 도 6c과 같은 방식에서 주기지국이 선택 주변 기지국을 결정한 후 전송요청신호를 송신하여 데이터를 수신하는 것과는 달리, 도 7에 의한 실시예에서는 주변 기지국 각각이 주기지국 및 자신을 제외한 다른 주변 기지국의 복호 성공 여부를 파악할 수 있으므로 주변 기지국 각각이 직접 자신이 선택 주변 기지국인지 여부를 결정함으로써 전송여부를 확정하고, 전송 데이터의 형태 또한 결정할 수 있 다.
따라서, 도 7c에 도시한 타이밍도에서와 같이, 기지국들 사이에 서로 응답신호(ACK/NACK)를 교환하는 타이밍에 이어서 바로 주기지국이 선택 주변 기지국으로부터 필요한 데이터를 수신하게 됨으로써 종래와 같은 전송요청신호 전송에 따른 지연을 없앰으로써 전체적인 전송 지연을 방지하게 된다는 장점이 있다.
전체 흐름을 살펴보면, 도 7b에서와 같이, 각각의 기지국은 단말로부터의 상향링크 신호의 복호 이후에 복호 성공 여부를 나타타나내태는 응답신호(ACK/NACK)를 백홀 채널로 서로 교환한다(S711). 적어도 하나 이상의 복호 성공 기지국이 있는지 확인(S712)한 후, 복호 성공 주변기지국 중 하나가 복호된 비트 프레임을 주기지국으로 전송(S713)하거나, 복호 성공한 기지국이 없는 경우에는 모든 또는 일부의 주변기지국이 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송한다(S714).
단계 S713에서 각 주변기지국은 주기지국이 복호에 실패했는지 여부 및 다른 주변 기지국 중 복호에 성공한 주변기지국 등을 파악할 수 있으므로, 주기지국이 복호 실패한 조건에서, 1) 자신만이 복호에 성공한 경우에는 비트프레임을 주기지국으로 전송하고, 2) 자신 이외에 다른 복호 성공한 주변기지국이 있는 경우에는 위에서 설명한 소정의 규칙에 따라서 데이터 전송여부를 자신이 직접 결정하고, 자신이 데이터를 전송하여야 하는 것으로 결정한 경우에 한하여 비트 프레임을 주기지국으로 전송하며, 3) 자신을 포함한 모든 주변기지국이 복호에 실패한 경우에도 소정의 규칙에 따라서 데이터 전송여부를 결정한 후 소프트 비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송하게 된다.
이렇듯 각 기지국 사이에 응답신호(ACK/NACK)를 교환하는 방식을 이용하면, 도 7c의 타이밍도에서와 같이, 기존의 방식에서 주기지국이 RPT를 모두 확인한 이후에 REQ를 전송하는데 비하여, 주기지국이 종래에 REQ를 보내는 시점에 이미 단말에게 ACK/NACK 신호를 보냄과 동시에 다른 주변 기지국들로부터 데이터를 수신하게 됨으로써 전송 지연을 방지하게 되는 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것 이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 상향링크 다중수신 방식 1을 도시하며,
도 2는 종래기술에 의한 상향링크 다중수신 방식 2를 도시하며,
도 3은 종래기술에 의한 상향링크 다중수신 방식 3을 도시하며,
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선통신시스템을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예가 적용되는 복호여부에 따른 기지국들의 동작을 도시하며,
도 6은 본 발명의 각 실시예에 의한 상향링크 다중수신 방식의 흐름을 도시하며,
도 7a 내지 7c은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중수신 방법을 도시하는 것으로서, 도 7a는 전체 시스템의 데이터 흐름도, 도 7b는 플로우 차트, 도 7c는 타이밍도를 도시한다.

Claims (13)

  1. 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법으로서,
    상기 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국은 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하는 제1 단계;
    상기 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국 각각은 자신의 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK신호)를 자신을 제외한 다른 기지국 전부 또는 일부에게 통지하는 제2단계;
    상기 주변 기지국 각각은 상기 주기지국 및 자신을 제외한 다른 주변 기지국으로부터의 상기 응답신호를 기초로 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하고, 그에 따라 해당 전송데이터를 주기지국으로 전송하는 제3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제3단계에서,
    주기지국이 복호 실패한 경우 주변 기지국 중 복호에 성공한 복호 성공 주변 기지국이 소정의 규칙에 따라 상기 전송데이터로서의 복호 성공한 비트프레임을 주기지국으로 전송하는 것 을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    제3단계에서,
    주기지국이 복호 실패한 경우 주변 기지국 중 복호에 실패한 복호 실패 주변 기지국이 소정의 규칙에 따라 상기 전송데이터로서의 소프트비트 또는 IQ 샘플값을 주기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 소정의 규칙은 최초에 미리 정해진 순서와, 사전에 교환된 정보에 의한 순서와, 백홀채널의 용량이 가장 크거나 전송지연이 가장 작은 순서 중 하나 이상의 순서에 따르는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미리 정해진 순서는 주변 기지국의 셀 ID의 순서인 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 사전에 교환된 정보에 의한 순서는 단말기로부터의 수신 SNR이 가장 큰 주변 기지국 순서인 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  7. 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법으로서,
    상기 주기지국 및 하나 이상의 주변 기지국은 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하는 제1 단계;
    상기 주변 기지국 각각이 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하는 제2단계;
    전송이 결정된 선택 주변기지국은 상기 전송데이터를 주기지국으로 전송하는 제3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    복호에 성공한 복호 성공 주변 기지국이 2 이상인 경우, 상기 선택 주변기지국은 복호에 실패한 주기지국이 소정의 규칙에 따라 선택적으로 전송하는 전송 요청 신호에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 규칙은 최초에 미리 정해진 순서와, 사전에 교환된 정보에 의한 순서와, 백홀채널의 용량이 가장 크거나 전송지연이 가장 작은 순서 중 하나 이상의 순서에 따르는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    복호에 성공한 복호 성공 주변 기지국이 2 이상인 경우, 각 주변기지국은 상기 주기지국 및 다른 주변 기지국으로부터 수신한 복호 성공 여부에 대한 응답신호(ACK/NACK신호)를 기초로 자신이 선택 주변기지국인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    모든 주변 기지국에서 복호에 실패한 경우 주변 기지국의 전부 또는 일부가 상기 선택 주변기지국으로 결정되며, 상기 전송데이터의 형태는 소프트비트 또는 IQ 샘플값인 것을 특징으로 하는 상향링크 다중수신 방법.
  12. 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법에 사용되는 주변 기지국으로서의 기지국 장치에 있어서,
    상기 기지국 장치는 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 자신의 복호 성공 여부를 포함하는 응답신호(ACK/NACK신호)를 자신을 제외한 다른 기지국 전부 또는 일부에게 통지하며, 상기 주기지국 및 자신을 제외한 다른 주변 기지국으로부터의 상기 응답신호를 기초로 주기지국에 전송할 전송데이터의 형태 및 전송여부를 결정하고, 그에 따라 해당 전송데이터를 주기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  13. 서빙중인 주기지국과 하나 이상의 주변 기지국을 포함하는 2 이상의 기지국이 단말로부터 데이터를 수신하는 상향링크 다중수신 방법에 사용되는 주기지국으로서의 기지국 장치에 있어서,
    상기 기지국 장치는 상기 단말로부터 수신한 신호의 복호 여부를 확인하고, 다른 주변기지국으로부터의 전송준비신호(RPT)를 수신한 후 소정의 규칙에 따라서 하나 이상의 주변 기지국을 선택 주변 기지국으로 결정하고, 상기 선택 주변 기지국에게 전송요청신호를 송신하여 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
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