KR20140075203A - 통신 장치간의 링크 형성 방법 및 이를 수행하는 통신 장치 - Google Patents

Abstract

통신 장치간의 링크 형성 방법 및 이를 수행하는 통신 장치가 개시된다. 복수의 안테나를 구비한 수신 장치에서 수행되는 링크 형성 방법은, 송신 장치와의 사이에 형성된 링크와 링크가 형성되지 않은 무선 채널을 통해 기준 신호를 송신하는 단계와, 형성된 링크가 소실된 경우 랜덤 액세스 신호를 전송하는 단계와, 링크 형성 정보를 포함하는 상향 링크 승인 신호를 수신하는 단계 및 링크 형성 정보에 기초하여 특정 안테나를 선택하고 할당된 무선 자원을 이용하여 동기 완료 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

통신 장치간의 링크 형성 방법 및 이를 수행하는 통신 장치{METHOD FOR ESTABLISHING LINK BETWEEN COMMUNICATION APPARATUS AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직진성이 강한 전파특성을 가진 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있는 통신 장치간의 링크 형성 방법 및 이를 수행하는 통신 장치에 관한 것이다.

현재 상용화된 3G 및 4G 이동통신 시스템은 저속의 사용자에 최적화된 시스템으로 사용자 단말이 고속으로 이동하는 환경에서는 데이터 전송률이 현저하게 감소하는 단점이 있고, 각각 다른 이동통신 서비스를 제공하기 위해서는 각 서비스를 제공하기 위한 별도의 하드웨어 장비를 포함하는 기지국 및 소프트웨어를 구비해야 하기 때문에 유지 및 운용면에서 비효율적이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 기존의 기지국의 기능 중 디지털 처리를 수행하는 구성 요소와 무선 처리를 수행하는 구성 요소를 분리하여 다수의 라디오 유닛(RU : Radio Unit)과 이를 관장하는 디지털 유닛(DU : Digital Unit)으로 구성된 분산 안테나 시스템(DAS : Distributed Antenna System) 기반의 무선 네트워크가 관심을 받고 있다.

분산 안테나 시스템 기반의 네트워크에서 디지털 유닛은 코어망과 복수의 라디오 유닛 사이에 위치하여 디지털 신호의 암호화, 복호화 등의 기능을 담당하고, 라디오 유닛은 디지털 유닛으로부터 수신한 디지털 신호를 주파수 대역에 따라 RF(Radio Frequency) 신호로 변환한 후 변환된 RF 신호를 안테나를 통해 단말과 송수신하는 원격 안테나의 기능을 수행한다.

즉, 라디오 유닛은 일반적으로 RF 처리를 위한 모듈과 AD(Analog to Digital) 및 DA(Digital to Analog) 변환 모듈을 구비하고, 디지털 유닛은 라디오 유닛에 구비된 기능을 제외한 모뎀과 상위계층을 수행하기 위한 모듈을 구비한다. 디지털 유닛과 복수의 라디오 유닛은 광 케이블을 통해 데이터를 송수신한다.

따라서, 라디오 유닛을 하나의 기지국으로 볼 수도 있으나, 신호의 변복조를 포함한 대부분의 디지털 신호처리는 실질적으로 디지털 유닛에서 수행된다.

한편, 기존의 셀룰러 기술은 주파수 고갈과 무선 기술의 한계로 인하여 미래 이동통신(Future International Mobile Telecommunications)을 실현하기에는 어려움이 있고, 이에 따라 새로운 광대역 주파수 대역을 이용하고자 하는 노력이 진행되고 있으며, 그 노력 중 하나로서 10GHz 이상의 높은 주파수에 대한 활용이 검토되고 있다.

디지털 유닛 및 라디오 유닛으로 구성된 분산 안테나 시스템에서 밀리미터파 대역의 주파수 대역을 사용하는 경우, 주파수 특성상 옥외에서 거리에 따른 손실이 셀룰러 환경보다 심하기 때문에, 수 km 이내의 근거리를 지원하기 위해서는 빔의 지향성을 높여야 하고 이를 위해 안테나의 커버리지 각도가 수 도 내지 수 십 도에 이를 만큼 기존 이동통신 대역에 비해서 매우 적다. 따라서 라디오 유닛과 단말은 서로 전파의 방사 각도 내에 있도록 조절해야 통신이 가능하다.

또한, 밀리미터파 대역을 사용하는 단말은 라디오 유닛의 지향성 안테나와 단말의 안테나 사이에 우수한 통신 링크를 연결해야 한다. 그리고 밀리미터파 대역의 주파수는 가시거리(LOS : Line Of Sight)에서 통신이 이루어지는 특성이 있으므로, 송신단과 수신단 사이의 전파 경로에 물체가 존재하는 경우 통신이 두절될 가능성이 매우 높다.

LTE(Long Term Evolution) 시스템의 경우 기지국과 단말 사이의 링크가 소실 되었을 경우, 단말은 다시 접속하고자 하는 셀에 랜덤 액세스(random access) 신호를 전송하여, 기지국으로부터 상향 링크 승인 신호를 수신한 후, 상향 링크 동기를 수행하는 과정을 거친다. 따라서, 이와 같은 과정이 수행되는 동안 기지국 또는 디지털 유닛은 단말에 전송할 데이터가 있는 경우에도 데이터를 전송하지 않고 대기하게 되어, 서비스 품질이 저하되는 단점이 있다.

상술한 바와 같이 종래의 이동통신 시스템은 밀리미터파 대역의 주파수 또는 지향성 안테나를 사용하지 않는 통신 환경에 적합한 셀 접속 절차를 수행하기 때문에 종래의 이동통신 시스템에서 사용하는 링크 형성 방법을 밀리미터파 대역의 주파수와 지향성 안테나를 사용하는 통신 시스템에 그대로 적용할 수 없다.

따라서, 밀리미터파 대역의 주파수를 사용하는 이동통신 시스템에 적용할 수 있는 링크 형성 및 복구 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 밀리미터파 대역을 이용하는 이동통신 환경에서 송신 장치와 수신 장치 사이에 링크를 효율적으로 형성할 수 있고, 링크 소실시 신속하게 링크를 복구할 수 있는 통신 장치간의 링크 형성 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 링크 형성 방법을 수행하는 통신 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 통신 장치간의 링크 형성 방법은, 복수의 안테나를 구비한 수신 장치에서 수행되는 링크 형성 방법으로, 송신 장치와의 사이에 형성된 링크와 링크가 형성되지 않은 무선 채널을 통해 기준 신호를 송신하는 단계와, 상기 형성된 링크가 소실된 경우 랜덤 액세스 신호를 전송하는 단계와, 링크 형성 정보를 포함하는 상향 링크 승인 신호를 수신하는 단계 및 상기 링크 형성 정보에 기초하여 특정 안테나를 선택하고 할당된 무선 자원을 이용하여 동기 완료 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같은 통신 장치간의 링크 형성 방법 및 이를 수행하는 통신 장치에 따르면, 이동체가 현재 링크가 연결되지 않은 무선 채널에 대해서도 스케줄링 정보에 상응하여 채널 품질 측정을 위한 기준 신호를 전송하면, 이를 수신한 디지털 유닛은 이동체에 구비된 복수의 안테나 각각을 통해 전송되는 신호의 품질 정보 및 각 주파수 대역에 대한 채널 품질 정보를 링크 연결전에 미리 판단하여 안테나 선택 정보 및 시간/주파수 자원 할당 정보를 포함하는 링크 형성 정보를 구성한 후, 이동체로부터 랜덤 액세스 신호를 수신하면 상향링크 승인 신호에 미리 결정된 링크 형성 정보를 포함시켜 이동체에 전송하고, 이동체는 수신한 상향링크 승인 신호에 포함된 링크 형성 정보를 이용하여 동기 완료 신호를 전송함으로써 새로운 링크를 형성한다.

따라서, 밀리미터파 대역의 주파수를 사용하는 무선 통신 시스템에 최적화된 링크를 형성할 수 있다.

또한, 링크 소실시 신속하게 다른 링크를 형성하여 데이터 송수신을 재개함으로써 데이터 전송 지연을 최소화할 수 있고, 이를 통해 서비스 품질을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치간의 링크 형성 방법이 적용되는 네트워크 환경을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법이 적용되는 실제 환경을 보다 구체적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 과정에서 이동체의 안테나를 선택하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법 중 링크 복구 과정을 나타내는 흐름도이다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치간의 링크 형성 방법이 적용되는 네트워크 환경을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치간의 링크 형성 방법은 적어도 하나의 디지털 유닛(110, 120)과 각각 소정 영역에 대해 서비스를 제공하는 복수의 라디오 유닛(130 내지 190)을 포함하는 무선 네트워크 환경에 적용될 수 있다. 이와 같은 무선 네트워크 환경은 음영지역을 해소할 수 있고, 많은 사용자 단말을 지원할 수 있는 장점이 있다.

복수의 라디오 유닛(130 내지 190)은 각각 원격 안테나 역할을 수행하고, 광케이블을 통해 자신을 관리하는 디지털 유닛(110, 120)과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 각 라디오 유닛(130 내지 190)은 서로 다른 방향을 지향하는 적어도 두 개의 안테나 유닛을 포함할 수 있고, 각 안테나 유닛은 복수의 안테나를 포함하여 빔을 형성할 수 있다.

각 디지털 유닛(110, 120)은 기지국의 역할을 수행하며, 복수의 라디오 유닛(130 내지 190) 및 각각의 라디오 유닛과 연결된 단말들을 관리하는 기능을 수행한다. 또한, 디지털 유닛(110, 120)은 코어 네트워크(core network)(10)와 연결되고, 코어 네트워크(10)를 통해 인터넷에 접속할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법은 디지털 유닛과 라디오 유닛으로 구성된 네트워크가 도로나 철도 등과 같은 지형에 설치되어 도로 또는 철도 위를 이동하는 고속 이동체에 대한 서비스를 제공하는 환경에 적용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법은 도 1에 예시한 바와 같이 도로(20)를 중심으로 라디오 유닛들(130 내지 190)을 배치하여 각 라디오 유닛(130 내지 190)이 도로(20)의 일부분에 서비스를 제공하도록 하고, 각 라디오 유닛(130 내지 190)의 서비스 구간이 서로 중첩되도록 배치하여 도로(20)의 전 구간에 서비스를 제공하도록 구성된 네트워크 환경에서 도로(20)를 따라 이동하는 이동체 또는 단말과 디지털 유닛(110 또는 120)과의 링크 형성 및 복구에 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법은 상술한 바와 같은 무선 네크워크 환경에서 밀리미터파(millimeter wave) 대역 이상의 주파수를 사용하는 경우에 적용될 수 있다.

밀리미터파는 일반적으로 30 내지 300GHz의 대역으로써, 밀리미터 단위의 파장을 갖는 전자기파를 의미한다. 밀리미터파 대역의 주파수를 통신에 이용하는 경우, 밀리미터파 대역의 주파수의 특성상 파장이 짧기 때문에 안테나 및 통신 기기를 소형, 경량으로 제작할 수 있고, 대역폭을 넓게 사용할 수 있어 높은 데이터 전송률을 확보할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 밀리미터파 대역의 주파수를 가지는 신호는 직진성이 매우 강하며 다양한 환경에 의해 간섭을 많이 받기 때문에 장거리 무선 통신에 적합하지 않은 단점이 있다. 이와 같은 단점으로 인하여 밀리미터파는 활용도가 낮았으나 최근 주파수 자원의 고갈로 인하여 다시 주목 받기 시작하였으며, 활용을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

한편, 밀리미터파는 직진성이 강한 특성으로 인하여 반사파의 도달이 거의 없기 때문에 단일 기지국과 단일 단말 사이에 링크를 형성하기 위해 다중 안테나 기술(MIMO : Multiple Input Multiple Output)을 사용하는 경우에도 독립된 링크를 형성하기가 어렵다.

그러나, 송수신 장치가 빔의 지향성을 이용하고 하나의 수신 장치가 복수의 신호처리부를 가지는 경우, 각 신호처리부가 서로 다른 라디오 유닛으로부터 수신한 신호를 처리하도록 구성함으로써 여러 개의 무선 링크를 유지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법이 적용되는 실제 환경을 보다 구체적으로 나타낸 것이다.

도 2는 복수의 라디오 유닛(130, 140)이 도로(20)의 주변 또는 중앙에 일정 간격으로 이격되어 설치되고 이동체(200)가 도로를 따라 일정 방향(a)으로 이동하는 환경에서, 이동체(200)와 복수의 라디오 유닛(130, 140)간의 링크 형성 방법을 예를 들어 도시한 것이다. 여기서, 이동체(200)는 밀리미터파 대역의 주파수를 사용하는 통신 단말 자체를 의미할 수도 있고, 상기 통신 단말이 탑재되거나 통신 단말을 휴대한 사용자가 탑승한 이동 수단을 의미할 수도 있다. 또한, 이동체(200)는 복수의 안테나(211 내지 213, 221 내지 223)를 구비한다.

도 2를 참조하면, 제1 라디오 유닛(130) 및 제2 라디오 유닛(140)은 각각 복수의 안테나를 구비하여 서로 다른 방향으로 일정 구간의 서비스 영역을 구성한다. 여기서, 제1 및 제2 라디오 유닛(130, 140)과 이동체(200)는 밀리미터파 대역의 주파수를 이용하여 통신을 수행하며, 이에 따라 제1 및 제2 라디오 유닛(130, 140)과 이동체(200) 사이에 가시거리(LOS)가 확보되어야 통신 링크가 보장되는 것으로 가정한다.

도 2에 도시한 바와 같이 이동체(200)가 도로(20)를 따라 진행하다가 제1 라디오 유닛(130)과 제2 라디오 유닛(140) 사이에 위치하는 경우, 즉 이동체(200)가 제1 라디오 유닛(130)과 제2 라디오 유닛(140)의 서비스 영역이 중첩되는 영역에 위치하는 경우, 이동체(200)는 제1 라디오 유닛(130)과는 안테나(211 내지 213)를 이용하여 통신 링크를 형성하고, 제2 라디오 유닛(140)과는 안테나(221 내지 223)를 이용하여 통신 링크를 형성할 수 있다. 여기서, 이동체(200)는 제1 및 제2 라디오 유닛(130, 140)으로부터 신호를 각각 수신하는 복수의 안테나들(211 내지 213, 221 내지 223) 중 수신 신호의 세기가 가장 큰 신호를 수신하는 안테나를 선택하고, 선택한 안테나를 통해 수신한 신호를 복조에 이용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3을 참조하면, 이동체(200)는 제1 안테나 유닛(210), 제2 안테나 유닛(220), 제1 선택부(230), 제2 선택부(240), 제1 신호처리부(250), 제2 신호처리부(260) 및 제어부(270)를 포함할 수 있다.

제1 안테나 유닛(210)은 복수의 안테나(211, 212, 213)를 포함하고, 제1 선택부(230)의 안테나 선택에 상응하여 선택된 적어도 하나의 안테나가 신호의 송신 또는 수신을 수행한다.

제2 안테나 유닛(220)은 복수의 안테나(221, 222, 223)를 포함하고, 제2 선택부(240)의 안테나 선택에 상응하여 선택된 적어도 하나의 안테나가 신호의 송신 또는 수신을 수행한다.

제1 안테나 유닛(210) 및 제2 안테나 유닛(220)은 각각 서로 다른 라디오 유닛과 동시에 신호를 송수신 할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 유닛(210)은 도 2에 도시한 바와 같이 제1 라디오 유닛(130)과 링크가 형성되고, 제2 안테나 유닛(220)은 제2 라디오 유닛(140)과 링크가 형성되어 각각 신호를 송수신할 수 있다.

제1 선택부(230)는 제1 안테나 유닛(210)과 연결되고 제어부(270)로부터 제공된 안테나 선택 제어 신호에 상응하여 복수의 안테나(211, 212, 213) 중 적어도 하나의 안테나를 선택한다. 또한, 제1 선택부(230)는 선택된 안테나를 통해 제1 신호처리부(250)로부터 제공된 신호를 제공하거나 선택된 안테나로 수신된 신호를 제1 신호처리부(250)로 제공한다.

제2 선택부(240)는 제2 안테나 유닛(220)과 연결되고 제어부(270)로부터 제공된 안테나 선택 제어 신호에 상응하여 복수의 안테나(221, 222, 223) 중 적어도 하나의 안테나를 선택한다. 또한, 제2 선택부(240)는 선택된 안테나를 통해 제2 신호처리부(260)로부터 제공된 신호를 제공하거나 선택된 안테나로 수신된 신호를 제2 신호처리부(260)로 제공한다.

제1 신호처리부(250)는 제1 안테나 유닛(210) 및 제1 선택부(230)를 통해 특정 라디오 유닛으로부터 수신한 신호를 복조한다. 또한, 제2 신호처리부(260)는 제2 안테나 유닛(220) 및 제2 선택부(240)를 통해 상기 특정 라디오 유닛과 다른 라디오 유닛으로부터 수신한 신호를 복조한다. 한편, 상기 제1 및 제2 신호처리부(250, 260)는 신호를 송신하는 경우에는 송신할 신호를 변조하여 각각 연결된 해당 선택부에 제공한다.

예를 들어, 제1 신호처리부(250)는 이동체(200)의 진행 방향쪽에 위치하는 라디오 유닛으로부터 수신한 신호를 복조할 수 있고, 제2 신호처리부(260)는 이동체(200)의 진행 방향과 반대 방향쪽에 위치한 라디오 유닛으로부터 수신한 신호를 복조할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체(200)는 동시에 서로 다른 방향으로부터 신호를 수신할 수 있고, 수신한 신호를 동시에 복조할 수 있다.

그러나, 이동체(200)가 동시에 수신하여 복조하는 신호가 이동체(200)의 진행 방향 및 진행 방향의 반대 방향으로부터 수신한 신호에 한정되는 것은 아니며, 라디오 유닛이 설치된 환경에 따라 간섭을 미치지 않을 만큼 이격된 두 개의 빔을 수신하여 복조할 수 있다.

또한, 이동체(200)는 서로 다른 두 개의 신호를 수신하여 복조할 수도 있고, 서로 동일한 신호를 두 개의 안테나 유닛을 통해 수신한 후 수신한 신호를 처리하여 다이버시티 이득을 얻도록 구성될 수도 있다.

또는, 이동체(200)는 제1 신호처리부(250) 및 제2 신호처리부(260)가 각각 담당하는 링크 중 링크 품질이 우수한 하나의 링크를 선택하고 선택한 링크를 담당하는 하나의 신호처리부만을 활성화하여 사용하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 두 개의 통신 링크 중 우수한 링크를 선택적으로 사용하는 것은 요구되는 데이터 전송 용량이 두 개의 통신 링크를 유지할 만큼 많지 않은 경우에 적용될 수 있다.

제어부(270)는, 제1 및 제2 신호처리부(250, 260)로부터 제공된 복조 신호의 품질을 평가하고, 평가 결과에 상응하여 제1 및 제2 신호처리부(250, 260) 중 어느 하나의 신호처리부만을 활성화시킬 수 있다.

또한, 제어부(270)는 제1 선택부(230) 및 제2 선택부(240)에 안테나 선택 제어 신호를 제공하여 신호의 송수신에 사용할 안테나의 선택을 제어한다. 여기서, 안테나의 선택은 디지털 유닛으로부터 수신한 스케줄링 정보에 기초하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(270)는 제1 안테나 유닛(210)에 구비된 복수의 안테나 중 특정 안테나를 이용하여 제1 라디오 유닛과 연결된 링크를 통해 기준 신호를 송신하고, 이와 동시에 제2 안테나 유닛(220)에 구비된 복수의 안테나 중 디지털 유닛으로부터 제공된 스케줄링 정보에 상응하는 안테나를 통해 기준 신호를 송신하기 위한 안테나 선택을 제어할 수 있다.

또한, 제어부(270)는 디지털 유닛으로부터 수신한 스케줄링 정보에 기초하여 특정 시간/주파수 자원을 이용하여 기준신호를 구성하고 스케줄링 정보에 상응하여 선택한 안테나를 통해 상기 기준신호를 송신하기 위한 처리 및 제어를 수행한다.

도 3에 도시한 바와 같은 구성을 가지는 이동체가 적어도 하나의 라디오 유닛과 링크를 형성한 상태에서 진행하는 도중, 형성된 링크에 다른 이동체가 끼어들거나 지형적인 요인(예를 들면, 굽은 도로) 등으로 형성된 링크가 소실되는 경우, 이동체는 신속하게 다른 방향의 통신 링크를 연결해야 한다. 통신 링크가 소실 되었을 때, LTE 네트워크는 하기와 같은 처리를 수행한다. 이 때, 기지국과 이동체간의 하향링크 동기는 소멸하지 않은 상태로 가정하고 이후의 처리 과정을 설명한다.

먼저, 이동체는 서빙 셀(serving cell) 내의 랜덤 액세스 시간까지 대기한 후, 기지국에 랜덤 액세스 신호를 전송한다. 여기서, 랜덤 액세스를 위한 정보는 기지국이 결정하고, 기지국은 결정된 랜덤 액세스 정보를 시스템 정보(system information)에 포함시켜 방송한다. 따라서, 셀 내의 이동체는 방송된 시스템 정보를 수신한 후 이를 복조하는 과정에서 이미 랜덤 액세스를 위한 정보를 인지하고 있다.

기지국은 이동체로부터 랜덤 액세스 신호를 수신하면, 현재 셀에 접속하기를 원하는 단말이 있음을 인지하게 되고, 수신한 랜덤 액세스 신호를 이용하여 타임 어드밴스(time advance) 정보를 획득한다. 타임 어드밴스는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다중 접속을 사용하는 시스템에서 여러 단말이 기지국에 동시에 접속하기 위해서 필요한 시간 정렬 정보이다.

이후, 기지국은 타임 어드밴스 정보와 주파수/시간 자원의 할당 정보를 포함하는 상향링크(uplink) 승인 신호를 이동체에게 전송한다.

이동체는 기지국으로부터 수신한 상향링크 승인 신호를 복조하여 상향링크 데이터 전송을 위한 정보를 획득한 후 데이터를 송신한다.

본 발명은 상술한 LTE 시스템과 달리 하나의 통신 링크가 소실된 경우 신속하게 새로운 다른 통신 링크를 이용하여 통신을 지속할 수 있는 방법을 제공한다.

만약 통신을 지속하기 위한 상기 새로운 통신 링크의 품질에 대한 정보를 미리 알 수 없는 경우 새로운 링크 형성을 위한 시간이 소비되기 때문에 데이터 전송의 연속성을 보장할 수 없게 된다.

예를 들면, 새로 형성할 링크에 대한 정보를 사전에 전혀 알지 못하는 경우, 새로 형성할 링크에 해당하는 안테나 유닛에 포함된 복수의 안테나들 중 통신 링크에 이용할 안테나를 결정하기 위한 판단 근거가 부족하므로 먼저 안테나 선택을 위해 충분할 만큼의 신호를 수신해야 한다. 그리고, 수신한 신호에 기초하여 특정 안테나를 결정한 후에는 사용할 주파수 대역과 데이터 전송속도에 대한 초기 설정을 수행하고, 초기 설정 이후에는 설정한 주파수 대역에 대한 품질을 지속적으로 확인하여 주파수 대역과 데이터 전송속도를 최적화하는 레이트 적응(rate adaptation) 과정을 수행해야 한다. 또한, 상술한 바와 같이 통신 링크 전환이 이루어진 후에도 이동체에게 적합한 안테나와 주파수 대역을 찾기 위한 시간이 소모되며, 이것은 데이터의 전송을 지연 시키는 야기한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법에서는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 프로토콜을 제공한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법을 나타내는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 먼저 이동체(200)는 현재 링크가 연결된 무선 채널 및 링크가 연결되지 않은 무선 채널을 이용하여 채널 품질 측정을 위한 기준신호를 송신한다(S401). 채널 품질 측정을 위한 기준신호로는 예를 들어, LTE 시스템에서 상향 링크의 품질을 측정하기 위해서 사용하는 SRS(Sounding Reference Signal)를 이용할 수도 있고, 별도의 기준신호를 설계하여 사용할 수도 있다. 기준신호는 디지털 유닛(110)으로부터 시스템 정보를 통해 수신한 기준 신호 스케줄링 정보에 기초하여 일정 시간 간격으로 전송될 수 있고, 주파수 호핑(frequency hopping) 방식을 이용하여 전송될 수 있다.

디지털 유닛(110)은 이동체(200)로부터 기준신호를 수신한 후, 수신한 기준신호를 복조하여 상향링크의 채널 품질을 측정한다(S403). 즉, 디지털 유닛(110)은 이동체(200)로부터 현재 연결된 링크를 통해 전송된 기준신호와 현재 연결되지 않은 링크를 통해 전송된 기준신호를 모두 수신하고, 양 링크 모두에 대한 주파수 대역별 채널 품질을 주기적으로 측정한다.

LTE 시스템을 포함한 종래의 통신 시스템에는 단말이 연결된 셀에 한하여 기준신호(SRS)를 발송하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법에서는 기준 신호를 현재 연결된 링크 및 연결되지 않은 링크의 무선 채널을 통해 모두 송신한다.

또한, 디지털 유닛(110)은 이동체(200)가 기준신호를 송신할 때마다 안테나 및 주파수를 바꿔서 송신하도록 제어함으로써 이동체(200)에 구비된 모든 안테나 및 주파수 대역에 대한 연결 상태 및/또는 채널 품질을 확인할 수 있다.

디지털 유닛(110)은 상기한 바와 같이 이동체(200)의 안테나별 및 주파수 대역별로 측정한 품질 정보에 기초하여 이동체(200)에 시간/주파수 자원을 할당하고 이동체(200)가 사용할 안테나를 선택한다(S405).

이후, 디지털 유닛(110)은 이동체(200)로부터 랜덤 액세스 신호를 수신하면(S407), 미리 결정한 시간/주파수 자원 할당 정보 및 안테나 선택 정보를 포함하는 링크 형성 정보를 상향링크 승인 신호에 포함시켜 이동체(200)에 전송한다(S409).

이동체(200)는 상향링크 승인 신호를 수신한 후, 링크 전환을 위해 사용할 안테나 정보 및 시간/주파수 자원 정보를 바로 획득하고(S411), 이와 같이 획득한 정보에 기초하여 시간/주파수 자원을 이용하고 안테나를 선택한 후 동기 완료 신호를 전송한다(S413).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 과정에서 이동체의 안테나를 선택하는 방법을 나타내는 흐름도로서, 디지털 유닛에서 수행되는 과정을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 먼저 디지털 유닛은 이동체의 초기 네트워크 등록 과정을 통해 이동체의 안테나 정보를 미리 인지한다(S501). 여기서, 이동체의 안테나 정보에는 이동체의 지향성 안테나 개수를 포함할 수 있다.

이후, 디지털 유닛은 인지한 이동체의 안테나 정보(즉, 안테나 개수) 및 미리 결정한 기준 신호의 대역폭에 기초하여, 모든 안테나와 주파수 대역에 대한 품질을 측정할 수 있도록 기준 신호 스케줄링을 수행한 후(S503), 설정된 기준 신호 스케줄링 정보를 시스템 정보에 포함시켜 방송한다(S505). 여기서, 단계 S501 내지 S503은 도 4에 도시한 순서도에서 단계 S401의 수행 이전에 수행될 수 있다.

이동체는 수신한 시스템 정보를 통해 기준 신호에 대한 스케줄링 정보를 인지하고, 상기 스케줄링 정보에 따라 기준 신호 전송 시점에 할당된 자원을 이용하여 기준 신호를 전송하고, 디지털 유닛은 상기 스케줄링 정보에 따라 이동체로부터 전송된 기준 신호를 수신한다(S507).

디지털 유닛은 상기한 바와 같이 스케줄링 정보에 따라 이동체에서 모든 안테나 및 모두 주파수를 이용하여 전송된 기준 신호를 수신하면 이를 복조한 후, 각 안테나 및 주파수 대역에 대한 품질을 측정한다(S509). 여기서, 단계 S509는 도 4에 도시한 순서도의 단계 S403와 동일하다.

이후, 디지털 유닛은 측정한 품질에 기초하여 새로운 링크 형성에 이용할 특정 안테나 및 시간/주파수 자원을 결정한다(S511). 여기서, 단계 S511은 도 4에 도시한 순서도의 단계 S403와 동일하다.

이후, 디지털 유닛은 결정한 안테나 및 주파수 자원 정보(링크 형성 정보)를 다운링크를 통해 이동체에 전송한다(S513). 여기서, 디지털 유닛은 선택한 안테나 및 주파수 대역 정보를 상향링크 승인 신호에 포함시켜 이동체에 전송할 수 있다.

이동체는 수신한 안테나 정보 및 주파수 자원 정보를 이용하여 해당 안테나만 활성화시킨 후 활성화된 안테나를 이용하고 결정된 주파수 자원을 이용하여 신호를 전송한다.

상기한 바와 같은 과정을 통해 링크가 형성된 후에는 이동체가 형성된 링크를 통해 지속적으로 기준 신호를 전송하기 때문에 디지털 유닛은 단말과 형성된 링크 품질을 계속 측정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 형성 방법 중 링크 복구 과정을 나타내는 흐름도이다.

도 6에서는 도 5에 도시한 바와 같이 디지털 유닛(110)이 기준 신호에 대한 스케줄링을 수행하고, 이동체(200)가 스케줄링 정보에 기초하여 기준 신호를 주기적으로 송신하여 디지털 유닛(110)이 이동체(200)의 각 안테나 및 주파수 대역에 대한 품질 정보를 미리 알고 있는 상황에서, 이동체(200)와 특정 라디오 유닛 사이에 형성된 제1 링크를 이용하여 데이터를 송수신 하는 도중 제1 링크의 소실을 감지하고 제1 링크가 소실된 경우 제2 링크를 형성한 후 형성된 제2 링크로 전환하는 과정을 예를 들어 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 먼저 이동체(200)와 디지털 유닛(110)은 형성된 제1 링크를 통해 데이터를 송수신한다(S601). 여기서, 제1 링크를 통한 데이터 송수신에는 도 3에 도시한 이동체(200)의 구성 중 제1 안테나 유닛(210)이 이용되는 것으로 가정한다.

이와 같은 상황에서 이동체(200) 및 디지털 유닛(110)은 각각 상기 제1 링크가 소실되었는가를 판단한다(S603). 여기서, 디지털 유닛(110)은 하향링크를 통해 전송된 데이터에 대한 응답(예를 들면, ACK/NACK 신호) 신호가 지속적으로 수신되지 않는 경우 제1 링크가 소실된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 이동체(200)는 상향링크를 통해 전송한 신호에 대한 응답이 수신되지 않는 경우 제1 링크가 소실된 것으로 판단할 수 있다. 또는 디지털 유닛(110) 및 이동체(200)는 공지된 다양한 방법을 이용하여 제1 링크의 소실 여부를 판단할 수 있다.

이동체(200)는 제1 링크가 소실된 것으로 판단되면, 제1 링크에 이용되던 제1 안테나 유닛과 다른 제2 안테나 유닛을 이용하여 랜덤 액세스 신호를 송신한다(S605). 예를 들어, 이동체(200)는 제1 안테나 유닛과 제2 안테나 유닛을 서로 다른 방향(예를 들면, 서로 반대 방향)에 위치한 라디오 유닛과 지향성 빔을 이용하여 신호를 송수신할 수 있도록 구성될 수 있고, 제1 방향에 위치한 제1 라디오 유닛과 제1 링크를 통해 신호를 송수신하던 중 제1 링크가 소실되면 제2 방향에 위치한 제2 라디오 유닛과 제2 링크를 형성하기 위해 제2 안테나 유닛을 이용하여 랜덤 액세스 신호를 전송할 수 있다.

디지털 유닛(110)은 이동체(200)로부터 랜덤 액세스 신호를 수신하면, 미리 인지하고 있는 이동체(200)의 각 안테나별 품질 및 주파수 대역별 품질 정보에 기초하여 상향링크 승인 신호를 송신한다(S607). 여기서, 상향링크 승인 신호에는 타임 어드밴스 정보, 가장 품질이 좋은 시간/주파수 자원 정보 및 안테나 선택 정보를 포함하는 링크 형성 정보를 포함할 수 있다.

이동체(200)는 상향링크 승인 신호를 수신하면, 이를 복조하여 제2 링크에 사용할 안테나와 타임 어드밴스 값 및 시간/주파수 자원 정보를 획득하고(S609), 획득한 정보에 기초하여 할당된 시간/주파수 자원을 이용하고 타이밍 어드밴스 값을 적용한 후 선택된 안테나를 통해 동기가 완료 되었음을 지시하는 신호를 해당 라디오 유닛을 통해 디지털 유닛(110)으로 전송한다(S611).

상기한 과정을 통해 이동체(200)와 디지털 유닛(110)(또는 라디오 유닛) 사이에 제2 링크가 형성되고(S613), 이동체(200)로부터 동기 완료 신호를 수신한 디지털 유닛(110)은 제2 링크를 이용하여 이동체(200)에 대한 데이터 전송을 재개 한다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 코어 네트워크
20 : 도로
110, 120 : 디지털 유닛
130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 : 라디오 유닛
200 : 이동체
210 : 제1 안테나 유닛 211, 212, 213 : 안테나
220 : 제2 안테나 유닛 221, 222, 223 : 안테나
230 : 제1 선택부 240 : 제2 선택부
250 : 제1 신호처리부 260 : 제2 신호처리부
270 : 제어부

Claims (1)

1. 복수의 안테나를 구비한 수신 장치에서 수행되는 링크 형성 방법에 있어서,
   송신 장치와의 사이에 형성된 링크와 링크가 형성되지 않은 무선 채널을 통해 기준 신호를 송신하는 단계;
   상기 형성된 링크가 소실된 경우 랜덤 액세스 신호를 전송하는 단계;
   링크 형성 정보를 포함하는 상향 링크 승인 신호를 수신하는 단계; 및
   상기 링크 형성 정보에 기초하여 특정 안테나를 선택하고 할당된 무선 자원을 이용하여 동기 완료 신호를 전송하는 단계를 포함하는 링크 형성 방법.
   

Images