KR20110131300A - 통신 시스템 - Google Patents

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서닐 케샤브지 바드가마
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 사용하기 위한 경로 선택 방법에 관한 것으로, 상기 통신 시스템은 적어도 3개의 통신 장치들을 포함하며, 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및/또는 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치에서부터 또 다른 상기 통신 장치까지 그 사이의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치에서부터 다른 또는 또 다른 상기 통신 장치까지 상기 통신 장치들 중 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 해당 경로를 따라 한 링크씩 복수의 연속 링크를 통해 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로이고, 상기 경로 선택 방법은, 적어도 상기 멀티-링크 경로 또는 상기 멀티-링크 경로들 중 하나를 따른 각각의 링크에 대하여, 송신 및/또는 수신에 관련된 링크의 적합성을 나타내는 링크-적합성 정보를 획득하는 단계; 적어도 상기 멀티-링크 경로 또는 상기 멀티-링크 경로들 중 상기 하나의 멀티-링크 경로에 대하여, 송신 및/또는 수신에 관련된 경로의 적합성을 나타내는 경로-적합성 정보를 생성하기 위해, 관련된 경로의 각각의 링크에 대한 링크-적합성 정보를 조합하는 단계; 및 상기 경로-적합성 정보에 따라 송신 및/또는 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하는 단계를 포함한다.

Description

통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEMS}
현재 패킷 기반의 무선 통신 시스템 및 기타 통신 시스템에서 멀티홉(multihop) 기술을 이용하는 것이 커다란 관심을 끌고 있으며, 이러한 기술은 커버리지 범위의 확장 및 시스템 성능(처리량)의 증가 모두를 가능하게 할 것으로 알려져 있다.
멀티홉 통신 시스템에서는, 통신 신호는 공급지 장치에서부터 하나 이상의 중간 장치를 경유한 목적지 장치까지의 통신 경로(C)를 따른 통신 방향으로 통신 신호가 송신된다. 도 5는 기지국(BS)(3G 통신 시스템의 환경에서는 "노드-B" NB로서 알려져 있음), 중계 노드(RN)(중계국 RS로서도 알려짐) 및 사용자 장치(UE)(이동국 MS로도 알려짐)를 포함하는 싱글-셀 2-홉 무선 통신 시스템(single-cell two-hop wireless communication system)을 예시하고 있다. 신호가 기지국에서부터 중계 노드(RN)를 경유하여 목적지 사용자 장치(UE)까지 다운링크(DL)를 통해 송신되는 경우, 기지국은 공급지국(source station)(S)을 구성하며, 사용자 장치는 목적지국(destination station)(D)을 구성한다. 통신 신호가 사용자 장치(UE)로부터 중계 노드를 경유하여 기지국으로 업링크(UL)를 통해 송신되는 경우, 사용자 장치는 공급지국을 구성하며, 기지국은 목적지국을 구성한다. 중계 노드는 중간 장치(I)의 일례이며, 공급지 장치로부터 데이터를 수신하도록 동작할 수 있는 수신기, 및 이 데이터 또는 이 데이터의 파생물을 목적지 장치에 송신하도록 동작할 수 있는 송신기를 포함한다.
데드 스폿(dead spot)에서의 커버리지를 향상시키거나 제공하기 위한 중계기로서 간략한 구성의 아날로그 리피터 또는 디지털 리피터가 사용되고 있다. 이러한 리피터는 공급지 송신과 리피터 송신 간의 간섭을 방지하기 위해 공급지국과는 상이한 송신 주파수 대역으로 동작하거나, 또는 공급지국으로부터의 송신이 없는 경우에는 동시에 동작할 수도 있다.
도 6은 중계국에 대한 다수의 응용을 예시하고 있다. 고정 인프라스트럭쳐(fixed infrastructure)의 경우, 기지국의 정상적인 범위 내에 있음에도 불구하고 다른 물체의 그늘에 있거나 또는 기지국으로부터 충분한 강도의 신호를 수신하지 못할 수도 있는 이동국이 통신 네트워크를 액세스할 수 있도록, 중계국에 의해 제공되는 커버리지가 보충(in-fill)될 것이다. 또한, "범위 확장"이 도시되어 있으며, 이 범위 확장에서는 이동국이 기지국의 정상적인 데이터 송신 범위에서 벗어나 있을 때에 중계국이 액세스를 허용한다. 도 6의 상단 우측에 도시된 보충(in-fill)의 일례는 지표면 위, 지표면, 또는 지표면 아래에 있을 수 있는 건물 내에의 커버리지의 침투를 가능하게 하는 유동 중계국(nomadic relay station)의 위치설정이다.
다른 응용은 이벤트 또는 긴급상황/재난 동안에 액세스를 제공하는 임시 커버의 효력을 발휘하는 유동 중계국이다. 도 6의 하단 우측에 도시된 응용은 차량에 위치된 중계기를 이용하여 네트워크에 대한 액세스를 제공한다.
중계기는 또한 아래에 설명된 바와 같이 통신 시스템의 이득을 향상시키기 위해 진보된 송신 기술과 함께 사용될 수도 있다.
무선 통신이 공간을 통과할 때의 무선 통신의 산란 또는 흡수로 인한 전파 손실 또는 "경로손실(pathloss)"의 발생에 의해 신호의 강도가 축소된다. 송신기와 수신기 사이의 경로손실에 영향을 주는 요소는 송신기 안테나 높이, 수신기 안테나 높이, 캐리어 주파수, 군집 유형(도시, 교외, 시골), 및 높이, 밀도, 분리정도(separation), 지형 유형(경사지, 평지) 등의 형태학적인 세부요소를 포함한다. 송신기와 수신기 사이의 경로손실(L)(㏈)은 아래의 수식에 의해 모델링될 수 있다:
L = b + 10nlogd (A)
여기서, d(미터)는 송신기-수신기 분리정도이고, b(㏈)와 n은 경로손실 파라미터이며, 절대 경로손실은 l=10(L/10)에 의해 주어진다.
간접 링크(indirect link)를 통해 겪게되는 절대 경로손실의 합(SI + ID)은 직접 링크(SD)를 통해 겪게되는 경로손실보다 작을 것이다. 즉, 이하의 수식이 가능하다:
L(SI) + L(ID) ＜ L(SD) (B)
따라서, 하나의 송신 링크를 더 짧은 2개의 송신 세그먼트로 분리하는 것은 경로손실 대 거리 간의 비선형적 관계를 이용하여 이루어진다. 수식 (A)를 이용한 경로손실에 대한 간략한 이론적 분석으로부터, 신호가 공급지 장치로부터 목적지 장치로 직접 송신되지 않고 공급지 장치로부터 중간 장치(예컨대, 중계기 노드)를 경유하여 목적지 장치로 송신되면, 전체적인 경로손실의 감소(및 그에 따라 신호 강도 및 데이터 처리량의 향상 또는 이득)가 달성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 멀티홉 통신 시스템은, 적절하게 구현되면, 무선 송신을 용이하게 하는 송신기의 송신 전력의 감소를 가능하게 하여, 간섭 레벨의 감소 및 전자기 방출에 대한 노출의 감소를 발생시킬 수 있다. 이와 달리, 전체적인 경로손실의 감소는 신호를 운반하기 위해 요구되는 전체적인 방사 송신 전력의 증가없이도 수신기에서의 수신 신호 품질을 향상시키기 위해 이용될 수도 있다.
멀티홉 시스템은 멀티-캐리어 송신과 함께 사용하기에 적합하다. FDM(주파수 분할 다중), OFDM(직교 주파수 분할 다중) 또는 DMT(discrete multi-tone) 등의 멀티-캐리어 송신 시스템에서는, 하나의 데이터 스트림이 N개의 병렬 서브-캐리어로 변조되는데, 이 각각의 서브-캐리어 신호는 자신의 주파수 범위를 갖는다. 이와 같이 함으로써 전체 대역폭(즉, 소정의 시구간에서 송신될 데이터의 양)이 복수의 서브-캐리어를 통해 분할되며, 이에 의해 각각의 데이터 심볼의 듀레이션이 증가된다. 각각의 서브-캐리어가 더 낮은 정보 레이트를 갖기 때문에, 멀티-캐리어 시스템은 단일 캐리어 시스템에 비해 채널 유기 왜곡(channel induced distortion)에 대한 향상된 면역성의 이점을 갖는다. 이것은 송신 레이트 및 그에 따른 각각의 서브캐리어의 대여폭을 채널의 코히어런스 대역폭(coherence bandwidth)보다 작도록 함으로써 가능하게 된다. 그 결과, 신호 서브캐리어에 대해 경험하게 되는 채널 왜곡은 주파수에 독립적인 것이므로, 간단한 위상 및 진폭 정정 계수에 의해 정정될 수 있다. 그러므로, 멀티캐리어 수신기 내의 채널 왜곡 정정 요소는 시스템 대역폭이 채널의 코히어런스 대역폭을 초과할 때의 단일 캐리어 수신기 내의 대응부의 복잡도보다 현저하게 낮은 복잡도로 될 수 있다.
직교 주파수 분할 다중(OFDM)은 FDM을 기반으로 하는 변조 기술이다. OFDM 시스템은, 서브-캐리어의 스펙트럼이 상호 독립적이라는 사실에 의해 간섭없이 중첩할 수 있도록, 수학적인 의미에서 직교하는 복수의 서브-캐리어 주파수를 이용한다. OFDM 시스템의 직교성(orthogonality)은 보호대역 주파수에 대한 필요성을 제거하고, 이에 의해 시스템의 스펙트럼 효율을 증가시킨다. OFDM은 다수의 무선 시스템을 위해 제안되어 채용되고 있다. OFDM은 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL) 접속, 일부 무선 LAN 어플리케이션(IEEE 802.11a/g 규격을 기반으로 하는 WiFi 장치 등), 및 WiMAX(IEEE 802.16 규격을 기반으로 하는)와 같은 무선 MAN 어플리케이션에서 흔히 사용된다. OFDM은 채널 코딩, 오류 정정 기술과 함께 사용되어, 부호화된 직교 FDM(COFDM)을 생성한다. 현재, COFDM은 주파수 도메인에서의 서브캐리어 및 시간 도메인에서의 심볼 양자에 걸쳐 채널 왜곡의 변이(variation)가 나타날 수 있는 다중경로 환경에서 OFDM 기반 시스템의 성능을 향상시키기 위해 디지털 전화통신 시스템에 폭넓게 사용되고 있다. 이 시스템은 DVB 및 DAB와 같은 비디오 및 오디오 브로드캐스팅과 특정 유형의 컴퓨터 네트워킹 기술에서 사용된다.
OFDM 시스템에서, N개의 변조된 병렬 데이터 소스 신호의 블록은, 송신기에서의 시간 도메인 내에서 "OFDM 심볼"로서 알려진 신호를 생성하기 위해 역이산 퓨리에 변환 알고리즘 또는 고속 퓨리에 변환 알고리즘(IDFT/IFFT)을 이용함으로써 N개의 직교 병렬 서브-캐리어로 맵핑된다. 그러므로, "OFDM 심볼"은 전체 N개의 서브-캐리어 신호의 복합 신호이다. OFDM 심볼은 수학적으로 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pat00001
여기서, △f는 ㎐ 단위의 서브-캐리어 분리정도이며, Ts = 1/△f는 초(second) 단위의 심볼 시구간이며, cn은 변조된 소스 신호이다. 각각의 소스 신호가 c∈Cn, c=(c0, c1...cN -1)으로 변조되는 수식 (1)의 서브-캐리어 벡터는 유한 컨스텔레이션(finite constellation)으로부터의 N개의 컨스텔레이션 심볼의 벡터이다. 수신기에서는, 수신된 시간 도메인 신호가 이산 퓨리에 변환(DFT) 또는 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 적용함으로써 다시 주파수 도메인으로 변환된다.
OFDMA(직교 주파수 분할 다중 접속)은 OFDM의 다중 접속 변형이다. OFDMA는 서브-캐리어의 서브셋을 개개의 사용자에게 할당함으로써 작용한다. 이것은 여러 명의 사용자로부터의 동시 송신을 허용하여 스펙트럼 효율을 더욱 우수하게 한다. 그러나, 간섭없이 양방향 통신, 즉 업링 방향과 다운링크 방향의 통신을 가능하게 해야하는 문제가 여전히 존재한다.
2개의 노드 간의 양방향 통신을 가능하게 하기 위해, 디바이스가 동일한 자원 매체를 동시에 송신 및 수신할 수 없는 물리적인 한계를 극복하기 위해 2개의 통신 링크(즉, 순방향 또는 다운로드 링크, 및 역방향 또는 업 링크)를 이중화(duplexing)하는 널리 알려진 상이한 2가지 방식이 있다. 첫 번째 방식은, 송신 매체를 2개의 별도 대역, 즉 순방향 링크 통신을 위한 대역과 역방향 링크 통신을 위한 대역으로 분할함으로써 2개의 링크를 상이한 주파수 대역으로 동시에 동작시키는 주파수 분할 이중화(FDD) 방식이다. 두 번째 방식은, 2개의 링크를 동일한 주파수 대역으로 동작시키지만, 순방향 링크 또는 역방향 링크 중의 하나만이 임의의 한 시점에서 매체를 이용할 수 있도록 매체에 대한 액세스를 시간적으로 분할하는 시분할 이중화(TDD) 방식이다. 이 2가지의 방식(TDD 및 FDD) 모두는 자신만의 상대적인 이점을 가지며, 단일 홉 유선 및 무선 통신 시스템을 위한 기술에 적합하게 사용된다. 예컨대, IEEE 802.16 규격은 FDD 및 TDD 모드 양자를 통합하고 있다.
일례로서, 도 7은 IEEE 802.16 규격(WiMAX)의 OFDMA 물리층 모드에 사용된 단일 홉 TDD 프레임 구조를 예시하고 있다.
각각의 프레임은 각각이 별개의 송신 구간인 DL 서브프레임과 UL 서브프레임으로 분할된다. 이들은 송신/수신 전환 보호 구간(TTG)과 수신/송신 전환 보호 구간(RTG)에 의해 분리된다. 각각의 DL 서브프레임은 프리앰블(preamble)로 시작하여, 프레임 컨트롤 헤더(FCH), DL-MAP, 및 UL-MAP이 후속된다.
FCH는 DL-MAP의 버스트 프로파일 및 길이를 특정하기 위한 DL 프레임 프리픽스(DLFP)를 포함한다. DLFP는 각각의 프레임의 시작 시에 송신되는 데이터 구조이고 현재의 프레임에 관한 정보를 포함하며, FCH에 맵핑된다.
동시적인 DL 할당은 브로드캐스트, 멀티캐스트 및 유니캐스트될 수 있으며, 서빙 BS가 아닌 또 다른 BS를 위한 할당을 포함할 수 있다. 동시적인 UL은 데이터 할당 및 범위 또는 대역폭 요청일 수 있다.
본 특허 출원은 통신 기술에 관련하여 본원의 발명자에 의해 제안된 서로 연관된 발명을 기술하고 있는 영국 출원 번호가 GB0616477.6, GB0616481.8, GB0616482.6, GB0616478.4, GB0616479.2, GB0616471.9, GB0616472.7, GB0616474.3, GB0616475.0, 및 GB0616476.8인 것과 동일 출원인에 의해 동일자 출원된 일련의 영국 특허 출원 중 하나이다. 본원 외의 9개의 각 출원은 모두 본원에 원용되며 그 9개의 출원의 사본을 함께 제출한다.
WiMAX 및 기타 네트워크에서는, 이동국(MS)에 기지국(BS)과 정보를 교환할 수 있는 다수의 경로에 직면할 수 있다. MS가 최적의 경로를 선택할 수 있도록 하는 방안을 설계하여야 한다. 구체적으로, 모바일 환경에서는, 무선 채널 상태가 동적으로 변화될 것이므로, MS는 핸드오버를 위한 적합한 중계국(RS) 또는 BS를 동적으로 선택하여야 한다.
본 발명은 이하에서 참조할 독립 청구항들에 규정되어 있다. 종속 청구항들에는 장점을 갖는 실시예가 한정되어 있다.
본 발명의 바람직한 특징은 순수하게 예시를 목적으로 하는 첨부 도면을 참조하여 이하 설명할 것이다.
도 1은 기지국이 이동국을 커버할 수 있고, 이동국이 WiMAX 중계 시스템에서 기지국과의 통신을 위해 다수의 가능한 경로를 가질 것이며, 이 시스템은 이동국과 기지국 간의 통신을 위한 최적의 경로를 선택하여야 하는 상태를 나타내는 시나리오 1을 도시하고 있다.
도 2는 기지국이 이동국을 커버할 수 없고, 이 시스템은 이동국과 기지국 간의 정보를 중계하기 위해 RS 1# 또는 RS 2# 중 어느 하나를 선택하여야 하는 상태를 나타내는 시나리오 2를 도시하고 있다.
도 3은 PoR 값을 계산하는 예를 도시하고 있다.
도 4는 PoR 테이블 브로드캐스트에 관련된 시그널링의 예를 도시하고 있다.
도 5는 싱글-셀 2-홉 무선 통신 시스템을 도시하고 있다.
도 6은 중계국의 응용을 도시하고 있다.
도 7은 IEEE 802.16 규격의 OFDMA 물리층 모드에 사용된 단일 홉 TDD 프레임 구조를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2는 WiMAX 중계 시스템의 시나리오를 예시하고 있으며, 여기서 이동국(MS)이 기지국(BS)에 직접 접속할 수 있거나 또는 RS 1# 또는 RS 2#에 중계를 요청할 수 있다. 명확히 알 수 있는 바와 같이, 도 1에서는 이동국(MS)과 기지국(BS) 간의 통신을 위해 이하의 경로가 가능하다:
a. MS -> BS
b. MS -> RS1# -> BS
c. MS -> RS1# -> RS2 -> BS
d. MS -> RS2# -> BS
e. MS -> RS#2 -> RS1 -> BS
시스템은 이동국의 핸드오버를 위한 최적의 경로를 결정할 것이다. 이 결정은 링크 품질, QoS 요구 등에 기초하여 이루어져야 한다. 특히, 이동성이 높은 경우에는, 이동국의 상태가 동적으로 변경될 것이므로, 이동국에서의 수용 가능한 QoS 레벨을 유지하기 위해 RS/BS 선택 방안은 매우 중요하다.
이동국은 WiMAX 중계 시스템에서 기지국과 통신하기 위해 다수의 가능한 경로를 가질 것이다. 시스템은 이동국과 기지국 간의 통신을 위한 최적의 경로를 선택해야 한다.
시스템은 이동국과 기지국 간의 정보를 중계하기 위해 RS 1# 또는 RS 2# 중의 하나를 선택하여야 한다.
이동국으로 하여금 핸드오버를 결정하도록 하는 이전의 방법은 프리앰블 또는 다른 소정의 수신 시퀀스로부터 측정될 수 있는 CINR과 같은 링크 품질을 이용하고 있다. 그러나, WiMAX 중계 시스템에서는, 이동국의 핸드오버 결정에 있어서 아래에 나열된 문제에 직면하게 될 것이며, 본 특허 출원에서는 그러한 문제를 고려하고 있다.
1. CINR 및 RSSI 등의 링크 품질 측정지표(link quality metrics)는 중계 시스템을 위한 BS/RS 선택에는 충분하지 않다. 예컨대, RS 2#이 RS 1#보다 좋은 CINR을 가지고 있지만, RS 2#이 이동국에 상당한 레벨의 QoS 레벨을 부여하기에 충분한 이용가능한 대역폭을 갖지 않는다면, 이동국은 중계를 위해 RS 1#을 선택할 것이다;
2. BS/RS 선택을 위한 복수의 측정지표를 고려하면, 시그널링의 오버헤드가 증가될 수도 있다;
3. 중계 경로는 나열된 경로 c 및 e와 같은 2개의 홉보다 많을 것이다. 따라서, 멀티-홉 경로의 링크 품질을 측정하는 방법과 오버헤드의 증가를 작게 하면서 서로 시그널링하는 방법이 문제가 될 것이다;
4. 이동성이 높은 사용자를 지원하기 위해서는 BS/RS 선택을 위한 측정지표가 효율적으로 리프레시되어야 한다.
본원에서 제안된 BS / RS 선택 체계의 세부 내용
선택 측정지표 PoR ( Potent of Relay )의 정의:
각각의 경로는 이동국에 대한 중계를 제공할 가능성을 나타내기 위한 PoR의 값을 가질 것이다. 가능성 값이 클수록, 이 경로가 중계 경로로서 기능할 확률이 높아진다. 각각의 RS 및 MS는 상이한 경로에 대한 PoR의 값들을 나열하기 위한 테이블을 유지할 것이다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, RS 1#은 기지국과 통신하기 위한 2개의 경로 "RS 1# - BS 1#" 및 "RS 1# - RS 2# - BS 2#"을 가지며, 따라서 PoR-경로 테이블은 아래와 같은 표로 유지될 것이다:

기록된 경로
경로 "RS 1# - BS 1#"의 PoR
경로 "RS 1# - RS 2# - BS 2#"의 PoR

PoR 값
PoRRS 1# - BS 1#
PoRRS 1# - BS 2#
RS 1#에 유지된 PoR 값
2개의 국(station)인 A와 B 간의 일반적인 PoR 정의는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pat00002
여기서, ηn(n=1, 2, 3,...)은 음의 계수(negative factor)이며, 이것은 이 값이 증가하는 경우 중계 경로로서 기능할 확률이 감소될 것이라는 것을 의미한다. 예컨대, 대표적인 음의 계수는 경로 손실이다. kn은 이 특정 음의 계수에 대한 대응 가중치이다. γm(m=1, 2, 3,...)은 양의 계수이며, 이것은 이 값이 증가하는 경우 중계 경로로서 기능할 확률이 증가될 것이라는 것을 의미한다. 예컨대, 이용가능한 대역폭은 양의 계수이다. λm은 m번째 양의 계수에 대한 가중치이다. α는 이 경로에 대한 가중치이다. 일부 유형의 경로는 더 높은 가중치 값의 α를 가질 수 있다. 예컨대, 레이턴시 및 시그널링 오버헤드를 고려하면, 1-홉 경로는 멀티-홉 경로보다 큰 값의 α를 가질 수 있다.
경로가 멀티-홉인 경우, 이 경로의 PoR은 이 경로 내의 모든 링크의 PoR 값의 곱이다. 예컨대, 경로 "A-B-C"의 PoR 값은 다음의 수식에 의해 계산될 수 있다:
Figure pat00003
예컨대, BS/RS 선택을 위한 측정지표로서 경로손실 PL 및 이용가능한 대역폭 BWa을 고려하면, 링크 "A-B"의 PoR은 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure pat00004
여기서, PL은 경로손실이며, mim{BWα_A, BWα_B}은 경로 내의 각각의 노드의 최소 이용가능한 대역폭의 값이다. 경로손실 및 이용가능한 대역폭이 도 3에 나열되어 있다면, 다음과 같이 RS 1# 내의 PoR 값을 계산할 수 있다:
Figure pat00005
간편하게 α1=α2=1 로 하면, PoR의 정의를 통해, 경로 "RS 1# - BS 2#"가 중계를 위한 최적 경로임이 자명하게 된다.
핸드오버를 위한 RS / BS 선택 방법
PoR-경로 테이블이 중계국(RS) 및 이동국(MS)에 의해 유지되어야 한다.
단계 1: RS/MS와 BS 사이의 링크의 PoR을 업데이트
RS/MS가 자신과 이웃 BS 간의 링크의 PoR 값을 산출한다. 이 측정에 관련한 링크 품질 측정은 수신된 프리앰블, 파일롯 서브캐리어(pilot subcarrier), 동기화 심볼 등에 좌우될 수 있다.
예컨대, 도 3에서, RS 1# 및 RS 2#만이 하나의 이웃 BS를 갖기 때문에, RS 1# 및 RS 2# 내의 업데이트된 PoR-경로 테이블이 다음과 같이 된다.

기록된 경로
경로 "RS 1# - BS 1#"의 PoR
... ....

PoR 값
PoRRS 1# - BS 1#
... ...
RS 1# 내의 PoR 테이블

기록된 경로
경로 "RS 2# - BS 2#"의 PoR
... ...

PoR 값
PoRRS 2# - BS 2#
... ...
RS 2# 내의 PoR 테이블
단계 2 : RS/MS와 이웃 RS 간의 경로의 PoR을 업데이트
이 단계에서, RS는 자신의 PoR 테이블을 이웃 RS 및 MS에 브로드캐스팅할 것이다.
먼저, RS는 PoR-테이블-브로드캐스트 요청(PoR_Br_Req)을 자신의 BS에 보낼 것이다. BS는 PoR 테이블을 브로드캐스팅하는 RS에 대하여 다운링크 서브프레임 내의 슬롯을 할당할 것이다. 도 4는 WiMAX TDD 프레임 구조를 갖는 PoR 테이블 브로드캐스트에 관련한 시그널링의 예를 제공한다.
도 4에서, PoR-테이블-브로드캐스트 요청(PoR_Br_Req)을 수신한 후, BS는 해당 RS에 응답(PoR_Br_Rsp)을 보낼 것이다. 응답(PoR_Br_Rsp) 패킷은 다운링크 서브프레임에서의 RS 영역의 할당 정보를 포함하여, RS가 자신의 PoR 테이블 및 기타 정보를 브로드캐스트하도록 할 수 있다.
RS는 이 RS 영역 내의 사전 결정된 시퀀스를 브로드캐스트할 수 있으며, 그에 따라 다른 RS 및 MS가 이 시퀀스를 이용하여 링크 품질을 측정할 수 있다. RS는 또한 RS 영역 내의 이용가능한 대역폭과 같은 다른 측정지표를 브로드캐스트할 수 있다.
RS/MS는 자신과 PoR 테이블을 브로드캐스트한 RS 사이의 링크의 PoR 값을 계산할 것이다. 예컨대, 도 4에서, RS 2#는 전술한 이용가능한 대역폭 및 사전 결정된 시퀀스와 같은 수신 정보를 통해 PoRRS 2# - RS 1#를 계산할 수 있다. RS 2#는 PoRRS 2# - RS 1#과 수신된 PoRRS 1# - BS 1#를 승산하여 링크 "RS 2# - RS 1# - BS"의 PoR 값을 획득하고, 자신의 PoR 테이블을 업데이트할 것이다.
주기적으로, MS는 핸드오버를 위한 최대값의 PoR을 갖는 최적의 경로를 찾기 위해 PoR-경로 테이블을 체크할 것이다.
주요 이점
본 실시예는 WiMAX 시스템에서의 이동국(MS)의 핸드오버를 위한 기지국(BS)/중계국(RS) 선택에 대한 효율적인 해법을 제공한다. 그에 따른 이점은 다음과 같다:
1. 관련된 성능 향상(QoS를 보장하기 위해 핸드오버를 위한 최적의 BS 또는 RS를 선택함에 의한)을 통해, 본 출원인(FUJITSU)의 무선/케이블 OFDMA(WiMAX와 같은)를 경쟁사의 그것과 차별화함;
2. 제안된 방법은 비중계 시스템 및 멀티-홉 중계 시스템에서의 핸드오버를 위한 최적의 BS/RS를 선택하는 방안을 제공함;
3. 최적의 BS/RS를 동적으로 선택함으로써, MS가 동적으로 변화하는 무선 환경 및 QoS 요구에 적합화될 수 있음;
4. 중계의 가능성(PoR)으로 지칭된 신규의 측정지표가 다양한 QoS 또는 링크 품질 관련 측정지표를 조합하도록 정의되어, BS/RS 선택에 도움을 주고 또한 시그널링 오버헤드를 감소시킴. 이 측정지표는 멀티-홉 또는 싱글-홉 링크의 품질을 산출할 수 있는 방안을 제공함;
5. IEEE 802.16e와 호환될 수 있는 제안된 선택 방법을 위해 향상된 시그널링 메카니즘이 설계됨;
6. 분산 구현에 대해 더욱 유연함. 분산 구현은 BS에서의 계산 및 시그널링 부하를 완화시킬 수 있음.
7. RS 영역의 정의에 의해, RS가 다른 RS 및 MS에 정보를 브로드캐스트/송신하도록 할 수 있는 방법이 제공됨.
본 발명의 실시예는 하드웨어, 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 모듈, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 즉, 본 기술분야의 당업자는 본 발명을 구현하는 송신기의 기능성의 일부 또는 전부를 실시하도록 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)가 실제로 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 또한 본 명세서에 개시된 방법의 일부 또는 전부를 수행하기 위한 하나 이상의 디바이스 또는 장치 프로그램(예컨대, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품)으로서 구현될 수 있다. 본 발명을 구현하는 이러한 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 매체에 기억되거나, 또는 예컨대 하나 이상의 신호의 형태로 될 수 있다. 이러한 신호는 인터넷 웹사이트로부터 다운로드할 수 있거나 또는 캐리어 신호를 통해 제공되는 등의 어떠한 형태로도 될 수 있는 데이터 신호이다.

Claims (18)

  1. 통신 시스템에서 사용하기 위한 경로 선택 방법으로서 - 상기 통신 시스템은 적어도 3개의 통신 장치들을 포함하며, 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로 상기 경로를 따라 링크 단위의 복수의 연속 링크를 통해 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로임 -,
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치에서, 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 획득하고 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치(subordinate apparatus)로 전송하는 단계; 및
    상기 특정 통신 장치 각각에서, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보에 따라 송신 및 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기지국에 인접하지 않은 중간 통신 장치 각각은, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 수신하고, 상기 수신된 경로-적합성 정보 및 상기 중간 통신 장치와 상기 상위 장치 간의 링크에 기초하여 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 상기 경로-적합성 정보를 획득하는, 경로 선택 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특정 통신 장치는 사용자 단말기, 모바일 단말기 및 중계 장치 중 하나 또는 전부이며, 상기 중계 장치는 통신 링크를 통해 통신 신호를 수신하고 또 다른 통신 링크를 통해 통신 신호를 송신하도록 동작할 수 있는, 경로 선택 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 또는 각각의 중간 통신 장치는 통신 링크를 통해 통신 신호를 수신하고 또 다른 통신 링크를 통해 통신 신호를 송신하도록 동작할 수 있는 중계 장치인, 경로 선택 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 특정 통신 장치에 대하여 각각의 경로의 반대측 끝에 있는 통신 장치는 기지국 장치인, 경로 선택 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경로들 중 적어도 2개는 멀티-링크 경로들인, 경로 선택 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 경로의 상기 링크 또는 각각의 링크에 대하여, 싱글-링크 경로의 경우에는 경로-적합성 정보가 되는 링크-적합성 정보를 획득하는 단계;
    각각의 상기 멀티-링크 경로에 대하여, 상기 경로의 각각의 링크에 대한 링크-적합성 정보를 조합함으로써 상기 경로에 대한 경로-적합성 정보를 획득하는 단계; 및
    각각의 상기 경로에 대한 상기 경로-적합성 정보에 따라 상기 선택을 행하는 단계
    를 더 포함하는, 경로 선택 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 획득된 링크-적합성 정보는 수치 계수(numerical factor)를 포함하며, 상기 조합하는 단계는 관련된 계수들을 수학적으로 조합하는 단계를 포함하는, 경로 선택 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 특정 통신 장치에서 상기 선택을 행하는 단계를 포함하는, 경로 선택 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    다른 경로들보다 적합성이 양호한 경로를 선택하거나, 또는 상기 경로들 중에서, 경로의 적합성이 미리 결정된 적합성 임계치보다 높다는 것을 나타내는 경로-적합성 정보를 갖는 경로를 선택함으로써, 미리 결정된 선택 기준에 따라 상기 선택을 행하는 단계를 포함하는, 경로 선택 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 링크들 중 적어도 하나에 대한 링크-적합성 정보는, 그 링크에 대한 복수의 성분 계수(component factor)들의 수학적인 조합의 결과인 조합 계수(combination factor)를 포함하는, 경로 선택 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통신 시스템은 OFDM 또는 OFDMA 통신 시스템인, 경로 선택 방법.
  12. 통신 시스템의 컴퓨팅 디바이스들에 의해 실행될 때, 상기 통신 시스템에 경로 선택 방법을 실행시키는 컴퓨터 프로그램 세트를 저장한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서 - 상기 통신 시스템은 적어도 3개의 통신 장치들을 포함하며, 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로 상기 경로를 따라 링크 단위의 복수의 연속 링크를 통해 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로임 -,
    상기 경로 선택 방법은,
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치에서, 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 획득하고 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 특정 통신 장치 각각에서, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보에 따라 송신 및 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기지국에 인접하지 않은 중간 통신 장치 각각은, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 수신하고, 상기 수신된 경로-적합성 정보 및 상기 중간 통신 장치와 상기 상위 장치 간의 링크에 기초하여 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 상기 경로-적합성 정보를 획득하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  13. 적어도 3개의 통신 장치 - 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로 상기 경로를 따라 링크 단위의 복수의 연속 링크를 통해 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로임 -;
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치에서, 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 획득하고 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치로 전송하도록 동작하는 전송 수단; 및
    상기 특정 통신 장치 각각에서, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보에 따라 송신 및 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하도록 동작하는 선택 수단
    을 포함하고,
    상기 기지국에 인접하지 않은 중간 통신 장치 각각은, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 수신하고, 상기 수신된 경로-적합성 정보 및 상기 중간 통신 장치와 상기 상위 장치 간의 링크에 기초하여 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 상기 경로-적합성 정보를 획득하는 통신 시스템.
  14. 통신 시스템의 특정 통신 장치에서 사용하기 위한 경로 선택 방법으로서 - 상기 통신 시스템은 적어도 3개의 통신 장치들을 포함하며, 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로 상기 경로를 따라 링크 단위의 복수의 연속 링크를 통해 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로임 -,
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치에서, 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 획득하고 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 특정 통신 장치 각각에서, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보에 따라 송신 및 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기지국에 인접하지 않은 중간 통신 장치 각각은, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 수신하고, 상기 수신된 경로-적합성 정보 및 상기 중간 통신 장치와 상기 상위 장치 간의 링크 또는 링크들의 그룹에 기초하여 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 상기 경로-적합성 정보를 획득하는, 경로 선택 방법.
  15. 통신 시스템의 특정 통신 장치의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 상기 특정 통신 장치에 경로 선택 방법을 실행시키는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서 - 상기 통신 시스템은 적어도 3개의 통신 장치들을 포함하며, 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로 상기 경로를 따라 링크 단위의 복수의 연속 링크를 통해 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로임 -,
    상기 경로 선택 방법은,
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치에서, 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 획득하고 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 특정 통신 장치 각각에서, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보에 따라 송신 및 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기지국에 인접하지 않은 중간 통신 장치 각각은, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 수신하고, 상기 수신된 경로-적합성 정보 및 상기 중간 통신 장치와 상기 상위 장치 간의 링크 또는 링크들의 그룹에 기초하여 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 상기 경로-적합성 정보를 획득하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  16. 통신 시스템의 특정 통신 장치로서 - 상기 통신 시스템은 적어도 3개의 통신 장치들을 포함하며, 상기 통신 장치들 중 하나의 특정 통신 장치는 적어도 2개의 상이한 통신 경로들을 따라 통신 신호를 송신 및 수신하도록 동작할 수 있고, 각각의 상기 경로는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로의 단일 통신 링크를 통해 직접적으로 연장하는 싱글-링크 경로이거나, 또는 상기 특정 통신 장치로부터 다른 상기 통신 장치로 상기 경로를 따라 링크 단위의 복수의 연속 링크를 통해 하나 이상의 중간 통신 장치를 경유하여 간접적으로 연장하는 멀티-링크 경로이며, 적어도 하나의 상기 경로는 멀티-링크 경로임 -,
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치에서, 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 획득하고 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치로 전송하도록 동작하는 전송 수단; 및
    상기 특정 통신 장치 각각에서, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보에 따라 송신 및 수신을 위해 상기 경로들 중 하나를 선택하도록 동작하는 선택 수단
    을 포함하고,
    상기 기지국에 인접하지 않은 중간 통신 장치 각각은, 상기 기지국으로부터 상위 장치로의 경로의 경로-적합성 정보를 수신하고, 상기 수신된 경로-적합성 정보 및 상기 중간 통신 장치와 상기 상위 장치 간의 링크 또는 링크들의 그룹에 기초하여 기지국으로부터 상기 중간 통신 장치로의 경로의 상기 경로-적합성 정보를 획득하는 특정 통신 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 특정 통신 장치는 사용자 단말기, 모바일 단말기 및 중계 장치 중 하나 또는 전부인 특정 통신 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 멀티-링크 경로들 상의 각각의 중간 통신 장치는, 상기 획득된 경로-적합성 정보를 하위 장치로 브로드캐스트하는, 경로 선택 방법.
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