KR20140079021A - 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말 및 기지국의 통신 방법과 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크 - Google Patents

멀티 홉 협력 통신을 위한 단말 및 기지국의 통신 방법과 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크 Download PDF

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KR20140079021A
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Abstract

네트워크 내의 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 인지하고, 기지국으로부터 단말로의 전송 모드로 다이렉트 모드(direct mode) 또는 복수의 라이트 릴레이들의 협력 모드(cooperation mode) 중 어느 하나를 선택한 후, 협력 모드가 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 기지국으로부터 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 단말로 데이터를 전송하고, 다이렉트 모드가 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 기지국으로부터 단말로 데이터를 직접 전송하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법을 제공할 수 있다.

Description

멀티 홉 협력 통신을 위한 단말 및 기지국의 통신 방법과 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크{COMMUNICATION METHOD FOR MULTI-HOP COOPERATION COMMUNICATION OF TERMINAL AND BASE STATION AND NETWORK FOR THE MULTI-HOP COOPERATION COMMUNICATION}
아래의 실시예들은 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말 및 기지국의 통신 방법과 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에 관한 것이다.
통신 환경은 크게 두 가지 측면에서 도전을 받고 있다. 첫 번째, 스마트 기기 및 센서 기기 등을 포함하는 무수히 많은 통신 단말의 수뿐만 아니라 이들의 통신 트래픽 양이 급격히 증가하고 있다. 따라서, 이를 셀룰라 통신만으로 해결하기에는 한계가 있다. 둘째로, 증가하는 통신 단말의 대수 및 트래픽 양을 지원하기에는 주파수 자원이 매우 한정적이며, 특히, 사용 대역에서의 주파수 효율을 높이는 것도 한계에 와 있다. 새로운 수십 기가 헤르츠(GHz) 대역에서 광 대역 주파수 자원을 새로이 찾고 있지만 심한 경로 손실(Path-loss)로 인한 짧은 전송 거리 등으로 인해 통신이 용이하지 않다.
멀티 홉 멀티 세션(Multi-hop Multi-session) 기반의 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 또는 포인트-투-멀티 포인트(Point-to-Multipoint) 통신 방식은 단말들이 최대한 주파수 자원을 공유하면서 효율적인 통신을 할 수 있도록 한다. 하지만, 이 경우에 모든 단말이 자원을 중복하여 사용하므로 심한 간섭을 겪을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있는 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 인지하는 단계; 기지국으로부터 단말로의 전송 모드로 다이렉트 모드(direct mode) 또는 상기 복수의 라이트 릴레이들의 협력 모드(cooperation mode) 중 어느 하나를 선택하는 단계; 상기 다이렉트 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 협력 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단말은 복수의 단말들이고, 상기 협력 모드에서 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계는 상기 협력 모드에서 상기 복수의 단말들에게 동시에 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 협력 모드에서 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계는 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계; 및 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계는 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계는 상기 기지국과 협력할 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 협력 모드를 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 협력 컨텍스트는 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)의 협력 그룹 아이디, 상기 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 상기 협력할 라이트 릴레이의 협력 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 협력 컨텍스트(cooperation context)에 따라 다른 기지국으로부터 수신한 데이터를 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 무선 자원은 LTE(Long Term Evolution) 대역을 포함할 수 있다.
상기 제2 무선 자원은 밀리미터파(MmWave) 대역을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있는 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 인지하는 단계; 전송 모드로, 데이터를 전송하고자 하는 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유한 제2 단말들로의 협력 모드 또는 기지국으로부터 상기 제2 단말들로의 다이렉트 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계; 상기 다이렉트 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 협력 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 상기 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단말들로부터, 상기 제2 단말들에 대한 데이터의 전송 요청 및 상기 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 협력 모드에서 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계는 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계; 및 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계는 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계는 상기 기지국과 협력할 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단말들에게 상기 선정된 라이트 릴레이에 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 협력 모드를 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 협력 컨텍스트는 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)의 협력 그룹 아이디, 상기 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 상기 협력할 라이트 릴레이의 협력 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법은 전송 모드로, 데이터를 전송하고자 하는 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유한 제2 단말들로의 협력 모드 또는 기지국으로부터 상기 제2 단말들로의 다이렉트 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계; 상기 다이렉트 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 협력 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 상기 데이터를 전송하고자 하는 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
상기 협력 모드에서 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계는 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 서로 협력할 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계; 및 상기 데이터를 전송하기 위해 서로 협력하는 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계는 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계를 포함하고, 상기 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계는 상기 서로 협력하는 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단말들 및 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이에게, 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이에 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 협력 컨텍스트는 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이(light relay)의 협력 그룹 아이디, 상기 서로협력하는 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이의 협력 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 서로 협력하는 라이트 릴레이를 위한 협력 모드를 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들로부터 등록(registration) 요청을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 단말들로부터, 상기 제2 단말들에 대한 데이터의 전송 요청 및 상기 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말의 통신 방법은 기지국에게 제1 단말에 대한 데이터의 전송 요청 및 상기 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 전송하는 단계; 상기 요청에 응답하여, 상기 기지국으로부터 상기 전송을 위해 서로 협력하는 적어도 둘의 라이트 릴레이들에게 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 수신하는 단계; 및 상기 협력 컨텍스트를 기초로 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들에게 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크는 기지국, 복수의 단말들 및 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에 있어서, 상기 기지국과 상기 복수의 단말들 사이 및 상기 기지국과 상기 복수의 라이트 릴레이들 사이의 제1 통신을 위한 제어 정보를 전송하는 제어 채널로 제1 무선 자원의 적어도 일부를 이용하고, 상기 제1 통신을 위한 데이터를 전송하는 데이터 채널로 제2 무선 자원을 이용할 수 있다.
상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 서로 간 및 상기 복수의 사용자 단말들 및 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 사이의 제2 통신을 위한 제어 채널로 상기 제2 무선 자원을 이용할 수 있다.
상기 제2 통신을 위한 제어 채널로 상기 제1 무선 자원을 이용할 수 있다.
상기 제2 통신을 위한 제어 채널로 상기 제1 무선 자원을 이용하는 경우, 상기 제1 통신을 위한 제어 채널과 상기 제2 통신을 위한 제어 채널은 상기 제1 무선 자원을 시간 상으로 분리하여 이용할 수 있다.
상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
상기 라이트 릴레이(light relay)는 상기 라이트 릴레이에 입력되는 아날로그 신호의 위상 혹은 크기를 변화시키는 선형 필터부; 상기 라이트 릴레이에 입력되는 아날로그 신호를 양자화하는 양자화부; 및 상기 양자화된 아날로그 신호를 전송하기 위한 채널 코딩을 수행하는 인코더부를 포함할 수 있다.
상기 아날로그 신호의 위상 혹은 크기는 상기 멀티 홉 환경에서 간섭을 중화(neutralization) 시키기 위한 계수(coefficient) 값들, 혹은 데이터의 최종 송신단 및 수신단 간에 유효(effective) SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)을 최대화 하는 계수 값들에 의해 변화될 수 있다.
상기 양자화부는 상기 아날로그 신호에 대한 양자화 레벨(quantization level) 및 상기 양자화 정밀도를 조절할 수 있다.
상기 제1 무선 자원은 LTE(Long Term Evolution) 대역을 포함할 수 있다.
상기 제2 무선 자원은 밀리미터파(mmWave) 대역을 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에서 통신이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에서 통신이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에서 통신이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 8은 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크의 협력 프레임워크의 제어 채널 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신은 기지국(110), 복수의 단말(130)들 및 복수의 라이트 릴레이(light relay)(150)들을 포함할 수 있다.
기지국(110)은 광대역 주파수(예를 들어, 밀리미터파(mmWave)) 대역 및 저주파(예를 들어, LTE(Long Term Evolution)) 대역을 이용하여 복수의 단말(130)들 및 복수의 라이트 릴레이(150)들과 통신할 수 있다.
기지국(110)은 전송 모드에 따라서 복수의 단말(130)들에게 직접 데이터를 전송하거나 복수의 라이트 릴레이(light relay)(150)들을 경유하여 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 기지국(110)은 최종 수신 단말들의 통신을 동시에 지원하기 위해 기지국(110)과 협력하거나 또는 서로 협력하는 복수의 라이트 릴레이(150)들 간의 그룹을 결정할 수 있다. 또한, 기지국(110)은 협력 그룹으로 설정된 라이트 릴레이(150)들을 위한 무선 자원을 할당하거나, 협력 모드 등을 결정할 수 있다.
이때, 기지국(110)은 밀리미터파(MmWave) 대역의 주파수 특성 때문에 도심에서는 사용자 단말들에게 직접 데이터를 전송하기 어려울 수 있다.
라이트 릴레이(light relay)(150)는 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
여기서, 라이트 릴레이(150)는 단말 수준의 초소형 중계 노드로서 무선 백홀(backhaul)을 이용하여 기지국(110)과 연결될 수 있으며, 최대 30dBm (1W)의 전송 전력을 가질 수 있다. 또한, 라이트 릴레이(150)는 이동성(mobility)을 가지며, 일반적인 단말보다 단순한 수준의 기능, 예를 들어, 채널 추정과 같은 기본 제어 및 수신된 혼합 신호의 단순 증폭, 양자화 및 포워딩과 같은 기능을 구비할 수 있다.
라이트 릴레이(150)는 예를 들어, 최대 200mW로 동작할 수 있다.
라이트 릴레이(150)는 장소에 관계없이 어디에나 설치될 수 있으며, 예를 들어, 다양한 클래스의 M2M 기기 또는 무선 메시 기지국(wireless mesh BS) 등으로 구성될 수 있다. 라이트 릴레이(150)는 소프트 인프라(soft infra) 노드라고도 부를 수 있다.
또한, 라이트 릴레이(150)는 제1 무선 자원(예를 들어, LTE(Long Term Evolution) 대역)과 제2 무선 자원(예를 들어, 밀리미터파(mmWave) 대역)을 이용하여 데이터 및 제어 정보를 전송할 수 있다.
라이트 릴레이(150)의 구체적인 구성은 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이트 릴레이는 제어부(Controller)(210), 선형 필터(Linear Filter)(220), 복조부(Demodulator)(230), 양자화부(Quantizer)(240), 인코더(Encoder)(250), 변조부(Modulator)(260), 다중화부(Mux)(270) 및 증폭부(Amplifier)(280)을 포함할 수 있다.
제어부(Controller)(210)는 라이트 릴레이에 포함된 선형 필터(220)의 계수(coefficient)를 계산하거나, 양자화(quantization) 수준을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 협력 전송 방식에 필요한 기타 정보를 생성할 수 있다.
제어부(210)는 운용 방식에 따라서, 셀룰라 기지국, 서버, 개인 단말, 라이트 릴레이 내와 같이 어디든지 위치할 수 있다.
제어부(210)로부터 수신한 정보에 기반하여 라이트 릴레이는 실제 동작을 수행할 수 있다.
선형 필터(Linear Filter)(220)는 라이트 릴레이에 입력되는 아날로그(analog) 신호에 대해, 디코딩(decoding)을 거치지 않고, 위상이나 크기를 직접 변화시킬 수 있다. 이때 위상이나 크기들은 멀티-홉 환경에서 간섭을 중화(neutralization) 시키기 위한 계수(coefficient) 값들, 또는 데이터의 최종 송/수신 단 간에 effective SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 최대화 하는 계수 값들에 의해 제어될 수 있다.
복조부(Demodulator)(230)는 입력된 아날로그 신호로부터 심볼(symbol) 값을 추출할 수 있다.
양자화부(Quantizer)(240)는 라이트 릴레이에 입력되는 아날로그(analog) 신호를, 디코딩(decoding)을 거치지 않고 직접 양자화할 수 있다.
양자화부(Quantizer)(240)는 양자화 레벨(quantization level)을 동적으로 제어 하는 기능을 포함하며, 예를 들어, 양자화(quantization)를 위한 심볼 길이(symbol length)를 조절할 수 있다. 다시 말해, 양자화부(Quantizer)(240)는 심볼-대-심볼(symbol-by-symbol) 기반의 스칼라 양자화(scalar quantization) 뿐만이 아니라 여러 개의 심볼들을 동시에 양자화하는 벡터 양자화(vector quantization) 또한 지원할 수 있다.
이 밖에도, 양자화부(Quantizer)(240)는 양자화 시의 정밀도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 양자화부(Quantizer)(240)는 노이즈(noise) 신호 수준으로 입력 신호를 양자화 할 수도 있고, 그보다 더 정밀한 수준으로 양자화할 수도 있다.
인코더(Encoder)(250)는 아날로그 신호에 대해 양자화된 디지털 신호를 내보내기 위해 채널 코딩을 수행할 수 있다.
변조부(Modulator)(260)는 채널 코딩된 디지털 신호를 아날로그 신호로 맵핑(mapping)할 수 있다.
다중화부(Mux)(270)는 선형 필터(220)를 통과하여 중계되는 아날로그 신호와 양자화부(240)를 통과하여 중계되는 아날로그 신호가 섞여서 동시에 외부로 전송되도록 하거나 선택적으로 외부로 전송되도록 할 수 있다.
증폭부(Amplifier)(280)는 다중화부(Mux)(270)를 거쳐 생성된 아날로그 신호를 중계 장치의 출력 파워에 맞추어 증폭할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국(이하, 기지국)은 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크 내에 포함된 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 인지할 수 있다(310). 라이트 릴레이(light relay)는 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
기지국은 전송 모드로 다이렉트 모드(direct mode) 또는 협력 모드(cooperation mode) 중 어느 하나를 선택할 수 있다(320). 다이렉트 모드(direct mode)는 기지국이 단말에게 데이터를 직접 전송하는 모드일 수 있다. 또한, 협력 모드(cooperation mode)는 기지국이 복수의 라이트 릴레이들과 협력하여 단말에게 데이터를 전송하는 모드일 수 있다. 여기서, 단말은 복수 개일 수 있다.
330에서 선택된 전송 모드가 협력 모드라고 판단되면(330), 기지국은 제2 무선 자원을 통하여 기지국으로부터 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 단말로 데이터를 전송할 수 있다(340). 이때, 데이터를 전송할 단말이 복수 개라면, 기지국은 복수의 단말들에게 동시에 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 제2 무선 자원은 밀리미터파(mmWave) 대역을 포함할 수 있다.
반면에, 330에서 선택된 전송 모드가 협력 모드가 아니라면, 기지국은 제1 무선 자원을 통하여 기지국으로부터 단말로 직접 데이터를 전송할 수 있다(350). 여기서, 제1 무선 자원은 LTE(Long Term Evolution) 대역을 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에서 통신이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크는 이웃 기지국 A(401), 기지국 B(402), 복수의 라이트 릴레이들(403,404,405,406) 및 사용자 단말들(407,408)을 포함할 수 있다. 여기서, 이웃 기지국 A(401)는 코어 네트워크(Core Network)에 해당할 수 있으며, 사용자 단말들(407,408)은 기지국 B(402)에 의해 서빙되는 단말들일 수 있다. 또한, 기지국 B(402)는 밀리미터파 대역을 이용하여 통신하는 기지국일 수 있다.
도 4에서 중계 노드 역할을 수행하는 복수의 라이트 릴레이들(403,404,405,406)은 소프트 인프라(soft-infra) 노드들로, 예를 들어, 다양한 클래스의 M2M 노드, 무선 메시 기지국(wireless mesh BS) 등을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기지국 B(402)가 이웃 기지국 A(401)으로부터 수신한 데이터를 사용자 단말들(407, 408)에게 전송하는 과정, 다시 말해, 서로 다른 셀의 사용자들 간의 트래픽 전송이 수행되는 과정을 살펴볼 수 있다.
이웃 기지국 A(401)는 사용자 단말들(407,408)에게 전송할 데이터가 있음을 기지국 B(402)에게 알릴 수 있다(410). 이때, 기지국 B(402)는 밀리미터파 대역의 주파수 특성 때문에 사용자 단말들에게 직접 데이터를 전송하기 어려울 수 있다.
기지국 B(402)는 네트워크 토폴로지 인지를 통해 네트워크 내의 복수의 라이트 릴레이들(403,404,405,406)을 인지할 수 있다(420). 이때, 복수의 라이트 릴레이들(403,404,405,406)은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
기지국 B(402)은 이웃 기지국 A(401)가 전송을 요청한 데이터를 사용자 단말들(407,408)에게 전송하는 데에 이용할 전송 모드를 선택할 수 있다(430).
기지국 B(402)는 사용자 단말들(407,408)을 위한 데이터 전송 시에 중계 노드들(예를 들어, 라이트 릴레이들)을 활용하여 전송하는 것이 좋을지 아니면, 기지국이 직접 전송하는 것이 좋을지 전송 모드를 선택할 수 있다.
이때, 라이트 릴레이들을 활용하여 전송하는 모드를 협력 모드 혹은 멀티-홉 P2P 모드, 기지국이 직접 전송하는 모드를 다이렉트 모드 혹은 BS 모드라고 부를 수 있다.
430에서 다이렉트 모드가 전송 모드로 선택되면, 기지국 B(402)는 제1 무선 자원을 통하여 직접 사용자 단말들(407,408)로 데이터를 전송할 수 있다.
반면에, 430에서 협력 모드가 전송 모드로 선택되면, 기지국 B(402)는 제2 무선 자원을 통하여 기지국 B(402)로부터 복수의 라이트 릴레이들(403,404,405,406)을 경유하여 사용자 단말들(407,408)로 데이터를 전송할 수 있다.
이하에서는 430에서 협력 모드가 선택된 경우를 가정하여 설명한다.
기지국 B(402)는 사용자 단말들(407,408)에게 전송할 데이터를 동시에 전송하기 위해 기지국 B(402)의 네트워크 내에 속한 복수의 라이트 릴레이들(403,404,405,406) 중 기지국과 협력할 라이트 릴레이들을 협력 (중계) 그룹으로 선정할지를 결정할 수 있다(440). 이와 함께 기지국 B(402)는 협력 (중계) 그룹으로 선정된 라이트 릴레이들의 세션(Session) 또한 결정할 수 있다.
예를 들어, 기지국 B(402)는 제1 라이트 릴레이(403) 및 제2 라이트 릴레이(404)와 제3 라이트 릴레이(405) 및 제4 라이트 릴레이(406)를 각각 협력 그룹으로 선정할 수 있다. 이때, 협력 그룹으로 선정된 제1 라이트 릴레이(403) 및 제2 라이트 릴레이 (404) 혹은 제3 라이트 릴레이(405) 및 제4 라이트 릴레이(406)는 멀티 홉 멀티 세션 동시 전송을 지원할 수 있다.
기지국 B(402)는 기지국 B(402)와 협력할 라이트 릴레이들, 예를 들어, 제1 라이트 릴레이(403) 및 제2 라이트 릴레이 (404)를 위한 협력 모드를 선정할 수 있다(450).
이때, 기지국 B(402)는 협력 모드를 예를 들어, 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정할 수 있다.
기지국 B(402)는 기지국 B(402)와 협력할 라이트 릴레이들을 위한 자원(resource)을 할당할 수 있다(460).
기지국 B(402)는 440 내지 460 과정을 통해 기지국 B(402)에 의해 서빙되는 복수의 라이트 릴레이들을 어떠한 그룹으로 분할하고, 각 그룹에 속한 라이트 릴레이들에게 어느 시점에, 어떤 주파수 자원을 통해, 어떤 방식으로 데이터를 보낼지를 결정할 수 있다.
기지국 B(402)는 기지국 B(402)와 협력할 라이트 릴레이들에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 전송할 수 있다(470). 이때, 기지국 B(402)는 예를 들어, Cooperate(Coop Group ID, mode, Resource ID(freq, time))의 형태로, 기지국 B(402)와 협력할 라이트 릴레이들의 협력 그룹 아이디, 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 협력할 라이트 릴레이의 협력 모드 등을 포함하는 협력 컨텍스트를 전송할 수 있다.
예를 들어, 제1 라이트 릴레이(403)와 제2 라이트 릴레이(404)(혹은 제3 라이트 릴레이(405)와 제4 라이트 릴레이(406))는 같은 협력 그룹 아이디를 가질 수 있고, 같은 협력 그룹 아아디를 갖는 제1 라이트 릴레이(403)와 제2 라이트 릴레이 (404)는 서로 협력하여 사용자 단말들(407,408)에게 데이터를 전송할 수 있다.
그러므로, 기지국 B(402)는 제1 라이트 릴레이(403)와 제2 라이트 릴레이 (404) 간의 협력에 대한 협력 컨텍스트를 확인하고, 최적화할 수 있는 부분들에 대해 조율할 수 있다.
기지국 B(402)는 협력 컨텍스트(cooperation context)에 따라 같은 협력 그룹 아이디를 갖는 제1 라이트 릴레이(403)와 제2 라이트 릴레이 (404)(혹은 제3 라이트 릴레이(405)와 제4 라이트 릴레이(406))에게 다른 기지국 A(401)으로부터 수신한 데이터를 전송할 수 있다(480).
이때, 기지국 B(402)가 제1 라이트 릴레이(403)와 제2 라이트 릴레이 (404)에게 전송하는 데이터는 사용자 단말들(407,408)에게 간섭 활용에 기반한 전송 방식을 통해 동시에 전송될 수 있다.
여기서, 릴레이들의 간섭 활용에 기반한 전송이란, 각 릴레이에게 섞여 들어오는 간섭 신호를 릴레이들이 제거하는 것이 아니라, 릴레이들 간의 협력(cooperation)을 활용해서 전송하는 방법으로, 일 예로서 간섭 중성화(interference neutralization), 노이지 네트워크 코딩(noisy network coding) 등을 들 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 협력 통신을 위한 네트워크에서 통신이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크는 기지국(501), 복수의 라이트 릴레이들(504,505,506,507) 및 복수의 사용자 단말들(502,503,508,509)을 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 사용자 단말들(502,503,508,509)은 모두 기지국(501)에 의해 서빙되는 단말들일 수 있다. 또한, 기지국(501)는 밀리미터파(MmWave) 대역을 이용하여 통신하는 기지국일 수 있다.
도 5를 참조하면, 기지국(501) 내 사용자 단말들(502,503)의 사용자 단말들(508,509)에 대한 데이터 전송, 다시 말해 같은 셀 내의 사용자들 간의 트래픽 전송을 살펴볼 수 있다.
사용자 단말들(502,503)은 기지국(501)에게 사용자 단말들(508,509)에게 전송할 데이터가 있음을 알리고, 이와 함께 데이터의 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 알릴 수 있다(510,515). 이때, 사용자 단말들(502,503)은 예를 들어, Connect(User-3, Target QoS)과 같은 메시지를 전송하여 기지국(501)에게 전송할 데이터가 있음을 알릴 수 있다.
기지국(501)은 네트워크 내의 복수의 라이트 릴레이들(504,505,506,507)은 인지할 수 있다(520). 이때, 복수의 라이트 릴레이들(504,505,506,507)은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
기지국(501)은 사용자 단말들(502,503)이 전송을 요청한 데이터를 사용자 단말들(508,509)에게 전송하는 데에 이용할 전송 모드를 선택할 수 있다(525).
이때, 기지국(501)는 사용자 단말들(508,509)을 위한 데이터 전송 시에 중계 노드들(예를 들어, 라이트 릴레이들)을 활용하여 전송하는 것이 좋을지 아니면, 기지국이 직접 전송하는 것이 좋을지 전송 모드를 선택할 수 있다.
라이트 릴레이들을 활용하여 전송하는 모드를 협력 모드 혹은 멀티-홉 P2P 모드로, 기지국이 직접 전송하는 모드를 다이렉트 모드 혹은 BS 모드라고 부를 수 있다.
525에서 다이렉트 모드가 전송 모드로 선택되면, 기지국(501)는 제1 무선 자원을 통하여 직접 사용자 단말들(508,509)로 데이터를 전송할 수 있다.
반면에, 525에서 협력 모드가 전송 모드로 선택되면, 기지국(501)는 제2 무선 자원을 통하여 기지국(501)로부터 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 사용자 단말들(508,509)로 데이터를 전송할 수 있다.
이하에서는 525에서 협력 모드가 선택된 경우를 가정하여 설명한다.
기지국(501)은 사용자 단말들(508,509)에게 동시에 데이터를 전송하기 위해 기지국(501)의 네트워크 내에 속한 복수의 라이트 릴레이들 중 기지국과 협력할 라이트 릴레이들을 협력 그룹으로 선정할 수 있다(530). 이와 함께 기지국(501)은 협력 그룹으로 선정된 라이트 릴레이들의 세션(Session) 또한 결정할 수 있다.
예를 들어, 기지국(501)는 제1 라이트 릴레이(504)와 제2 라이트 릴레이 (505) 및 제3 라이트 릴레이(506)와 제4 라이트 릴레이(507)를 각각 협력 그룹으로 선정할 수 있다. 이때, 협력 그룹으로 선정된 제1 라이트 릴레이(504)와 제2 라이트 릴레이(505)에는 동일한 협력 그룹 아이디가 할당될 수 있다. 협력 그룹으로 선정된 제1 라이트 릴레이(504) 및 제2 라이트 릴레이(505)는 멀티 홉 멀티 세션 동시 전송을 지원할 수 있다.
기지국(501)는 기지국(501)와 협력할 라이트 릴레이들, 예를 들어, 제1 라이트 릴레이(504) 및 제2 라이트 릴레이(505)를 위한 협력 모드를 선정할 수 있다(535).
이때, 기지국(501)은 협력 모드로 예를 들어, 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나를 선정할 수 있다.
기지국(501)은 기지국(501)과 협력할 라이트 릴레이들을 위한 자원을 할당할 수 있다(540).
기지국(501)은 530 내지 540 과정을 통해 기지국(501)에 의해 서빙되는 복수의 라이트 릴레이들을 각각 어떤 그룹으로 분할하고, 각 그룹에 속한 라이트 릴레이들에게 어느 시점에, 어떤 주파수 자원을 통해, 어떤 방식으로 데이터를 보낼지를 결정할 수 있다.
기지국(501)는 기지국(501)와 협력할 라이트 릴레이들에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 전송할 수 있다(550,555).
이때, 기지국(501)는 예를 들어, Cooperate(Coop Group ID, mode, Resource ID(freq, time)) 메시지의 형태로, 기지국(501)과 협력할 라이트 릴레이들의 협력 그룹 아이디, 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 협력할 라이트 릴레이의 협력 모드 등을 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 전송할 수 있다.
이후, 기지국(501)은 데이터를 전송하고자 하는 사용자 단말들(502,503) 각각에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알릴 수 있다(560, 565). 이때, 기지국(501)은 예를 들어, Join(Coop Group ID, Resource ID)의 형태로 하나의 협력 그룹으로 선정된 라이트 릴레이들의 협력 그룹 아이디 및 해당 라이트 릴레이에 할당된 자원을 포함하는 협력 컨텍스트를 알릴 수 있다.
예를 들어, 같은 협력 그룹 아이디를 갖는 제1 라이트 릴레이(504)와 제2 라이트 릴레이 (505)(혹은 제3 라이트 릴레이(506)와 제4 라이트 릴레이(507))는 서로 협력하여 사용자 단말들(508,509)에게 데이터를 전송할 수 있다. 그러므로, 기지국(501)는 제1 라이트 릴레이(504)와 제2 라이트 릴레이(505) 간의 협력에 대한 협력 컨텍스트를 확인하고, 최적화할 수 있는 부분들에 대해 조율할 수 있다.
이후, 사용자 단말들(502,503)은 기지국(501)이 알려준 협력 컨텍스트에 따라 같은 협력 그룹 아이디를 갖는 제1 라이트 릴레이(504)와 제2 라이트 릴레이 (505) 및 제3 라이트 릴레이(506)와 제4 라이트 릴레이(507)에게 데이터를 전송할 수 있다(570,575).
이때, 사용자 단말들(502,503)이 제1 라이트 릴레이(504)와 제2 라이트 릴레이 (505) 및 제3 라이트 릴레이(506)와 제4 라이트 릴레이(507)에게 전송한 데이터는 사용자 단말들(508,509)에게 간섭 활용에 기반한 전송 방식을 통해 동시에 전송될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에서 통신이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크는 연결 서버(connection server)(603), 복수의 라이트 릴레이들(604,605) 및 복수의 사용자 단말들(601,602,606,607)을 포함할 수 있다.
여기서, 연결 서버(connection server)(603)는 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 통신하며 기지국 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 복수의 라이트 릴레이들(604,605)은 사용자 단말들에 의해 동일한 역할이 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 사용자 단말들(601,602)이 연결 서버(603)를 통해 사용자 단말들(606,607)에게 각각 데이터를 전송하는 것을 살펴볼 수 있다.
연결 서버(603)는 복수의 라이트 릴레이(light relay)들(604,605)로부터 등록(registration) 요청을 수신할 수 있다(610,615). 이때, 복수의 라이트 릴레이들(604,605)은 연결 서버(603)에게 자신이 협력 전송이 가능함과 어떤 능력(capability)을 가지는지를 예를 들어, Register(User1, Coop-capability) 메시지를 이용하여 알려줄 수 있다.
사용자 단말들(601,602)은 연결 서버(603)에게 사용자 단말들(606,607)에게 각각 전송할 데이터가 있음을 알려줄 수 있다(620,625). 예를 들어, 사용자 단말들(601,602)은 Route Query(dst1) 혹은 Route Query(dst2)의 형태를 가진 메시지를 연결 서버(603)에게 전송함으로써 각각 전송할 데이터가 있음을 알리는 데이터의 전송 요청을 할 수 있다. 이와 함께, 사용자 단말들(601,602)은 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 연결 서버(603)에게 제공할 수 있다.
연결 서버(603)는 네트워크 내의 복수의 라이트 릴레이들(604,605)을 인지할 수 있다(630). 이때, 복수의 라이트 릴레이들(604,605)은 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있다.
연결 서버(603)는 사용자 단말들(601,602)이 전송을 요청한 데이터를 사용자 단말들(606,607)에게 전송하는 데에 이용할 전송 모드를 선택할 수 있다(640).
이때, 연결 서버(603)는 사용자 단말들(606,607)을 위한 데이터 전송 시에 중계 노드들(예를 들어, 라이트 릴레이들)을 활용하여 전송하는 것이 좋을지 아니면, 연결 서버(603)가 직접 전송하는 것이 좋을지 전송 모드를 선택할 수 있다.
640에서 다이렉트 모드가 전송 모드로 선택되면, 연결 서버(603)는 제1 무선 자원을 통하여 직접 사용자 단말들(606,607)로 데이터를 전송할 수 있다.
반면에, 640에서 협력 모드가 전송 모드로 선택되면, 연결 서버(603)는 제2 무선 자원을 통하여 데이터를 전송하고자 하는 사용자 단말들(601,602)로부터 복수의 라이트 릴레이들(604,605)을 경유하여 사용자 단말들(606,607)로 데이터를 전송할 수 있다.
이하에서는 640에서 협력 모드가 선택된 경우를 가정하여 설명한다.
연결 서버(603)는 사용자 단말들(606,607)에게 전송할 데이터를 동시에 전송하기 위해 복수의 라이트 릴레이들 중 협력 그룹을 선정할 수 있다(650). 이와 함께 연결 서버(603)는 협력 그룹으로 선정된 라이트 릴레이들의 세션(Session) 또한 결정할 수 있다.
연결 서버(603)는 예를 들어, 제1 라이트 릴레이(604) 및 제2 라이트 릴레이(605)를 협력 그룹으로 결정할 수 있다. 이에 따라, 제1 라이트 릴레이(604) 및 제2 라이트 릴레이(605)에게는 동일한 협력 그룹 아이디가 주어질 수 있다. 여기서, 협력 그룹으로 선정된 제1 라이트 릴레이(604) 및 제2 라이트 릴레이(605)는 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원할 수 있다.
연결 서버(603)는 서로 협력하는 라이트 릴레이들, 예를 들어, 제1 라이트 릴레이(604) 및 제2 라이트 릴레이(605)를 위한 협력 모드를 선정할 수 있다(660).
이때, 연결 서버(603)는 협력 모드를 예를 들어, 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정할 수 있다.
연결 서버(603)는 서로 협력하는 라이트 릴레이들, 다시 말해 협력 그룹을 형성하는 라이트 릴레이들을 위한 자원을 할당할 수 있다(670).
연결 서버(603)는 사용자 단말들(601,602) 및 협력 그룹(예를 들어, 제1 라이트 릴레이(604) 및 제2 라이트 릴레이(605))에게, 협력 그룹에 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알려줄 수 있다(680,685).
이때, 연결 서버(603)는 예를 들어, Join(CID, route, resource ID)의 형태로, 서로 협력하는 라이트 릴레이들의 협력 그룹 아이디, 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 등을 포함하는 협력 컨텍스트를 전송할 수 있다.
예를 들어, 같은 협력 그룹 아이디를 갖는 제1 라이트 릴레이(604)와 제2 라이트 릴레이 (605)는 서로 협력하여 사용자 단말들(606,607)에게 데이터를 전송할 수 있다. 그러므로, 연결 서버(603)는 제1 라이트 릴레이(604)와 제2 라이트 릴레이(605) 간의 협력에 대한 협력 컨텍스트를 확인하고, 최적화할 수 있는 부분들에 대해 조율할 수 있다.
사용자 단말들(601,602)은 협력 컨텍스트(cooperation context)에 따라 주어진 자원에 의해 데이터를 제1 라이트 릴레이(604)와 제2 라이트 릴레이(605)에게 전송할 수 있다. 그리고, 같은 협력 그룹인 제1 라이트 릴레이(604)와 제2 라이트 릴레이(605)는 해당 데이터를 사용자 단말들(606,607)에게 간섭 활용에 기반한 전송 방식을 통해 동시에 전송할 수 있다(690,695).
실시예에 따라서, 연결 서버(603)는 스스로 협력 그룹, 협력 모드 및 자원을 할당하는 대신에 사용자 단말들(601,602)에게 전송 가능한 방법에 대한 옵션(option)을 제공하고, 사용자 단말들(601,602)이 직접 자신이 원하는 경로 및 방식을 선택하도록 유도할 수도 있다. 그리고, 연결 서버(603)는 사용자 단말들(601,602)에서 선택된 결과를 바탕으로 협력 그룹 및 자원 할당 등을 결정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말의 통신 방법을 나타낸 플로우차트이다. 도 7을 참조하면, 도 6의 네트워크에서 데이터를 전송하고자 하는 단말의 통신 방법을 살펴볼 수 있다.
일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말(이하, 단말)은 기지국에게 제1 단말에 대한 데이터의 전송 요청 및 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 전송할 수 있다(710). 여기서, 제1 단말은 해당 단말이 데이터를 전송하고자 하는 단말로서, 하나 또는 복수 개일 수 있다.
단말은 710의 요청에 응답하여, 기지국으로부터 협력 컨텍스트(cooperation context)를 수신할 수 있다(720). 협력 컨텍스트(cooperation context)는 데이터 등의 전송을 위해 서로 협력하는 적어도 둘의 라이트 릴레이들의 상황 정보를 의미하며, 예를 들어, 서로 협력하는 적어도 둘의 라이트 릴레이들에게 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디 등을 포함할 수 있다.
단말은 720에서 수신한 협력 컨텍스트를 기초로 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들에게 데이터를 전송할 수 있다(730).
도 8은 일 실시예에 따른 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크의 협력 프레임워크의 제어 채널 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크는 기지국, 복수의 단말들 및 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 포함할 수 있으며, 기지국과 단말들 간의 통신이 2-단계(tier)의 액세스를 통해 수행되는 것을 살펴볼 수 있다.
일 실시예에 따른 네트워크는 기지국과 복수의 라이트 릴레이들과 같은 소프트 인프라(soft-Infra) 혹은 기지국과 복수의 단말 간의 제1 통신(810) 및 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 서로 간 혹은 복수의 사용자 단말들과 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 간의 제2 통신(830)의 2 가지 제어 축으로 구성될 수 있다.
여기서, 제1 통신(810)은 기지국 중심의 제어에 의해 수행되며, 기지국은 밀리미터파(mmWave)와 같은 고주파 대역을 이용할 수 있다. 밀리미터파 대역은 Line of Sight(LOS)에 의해 제약을 크게 받아 신호를 멀리 보내는데 한계가 있다.
그러므로, 일 실시예에서는 업/다운 링크(Up/Down Link)의 제어 정보를 멀리 전송하기 위해서 제1 무선 자원, 예를 들어, LTE 대역과 같은 저주파 대역의 전부 혹은 일부를 제1 통신(810)의 제어 채널을 위한 영역으로 운용할 수 있다. 이때, 제2 무선 자원, 예를 들어, 밀리미터파와 같은 고주파 대역은 제1 통신의 데이터 채널로만 사용될 수 있다.
제2 통신(830)은 예를 들어, 복수의 라이트 릴레이들과 같은 소프트 인프라 중심의 제어에 의해 수행될 수 있다.
제2 통신(830)에서 각 디바이스들 간의 제어는 비교적 근거리에서 이루어질 수 있으므로, 밀리미터파 대역을 제2 통신의 제어 채널로 운용할 수 있다. 이를 위해 일 실시예에서는 밀리미터파 대역에서 mPDCCH 및 mPUCCH를 새롭게 정의하여 운용할 수 있다. 여기서, m을 붙인 것은 고주파 대역 (mmWave) 대역에서 활용하는 채널을 의미하며, PDCCH (downlink 제어 채널), PUCCH (uplink 제어 채널)의 기능이 mmWave 대역에서 구현된 채널들이라고 정의할 수 있다.
또한, 제2 통신(830)에서는 제1 통신(810)와 같은 제1 무선 자원, 예를 들어, LTE 대역에서 제어 채널을 운용할 수도 있다. 제2 통신(830)을 위한 제어 채널로 제1 무선 자원을 이용하는 경우, 제1 통신을 위한 제어 채널과 제2 통신을 위한 제어 채널은 제1 무선 자원을 시간 상으로 분리하여 이용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 무선 자원을 시간 상으로 분리하여 이용함으로써 기지국, 라이트 릴레이 및 사용자 단말 간의 제어 채널에 대한 충돌이 없이 프로토콜(Protocol)을 분산적으로 운용할 수 있다.
상술한 바에 따라 제1 통신(810)의 업/다운 링크(Up/Down Link)(813,815) 및 제2 통신(830)의 업/다운 링크(833,835)로 이용될 수 있는 무선 자원을 예시하면 다음과 같다.
제1 통신(810)을 위한 제어 정보를 전송하는 업/다운 링크(Up/Down Link)(813,815)로는 LTE 대역의 적어도 일부가 이용될 수 있다. 그리고, 제2 통신(830)을 위한 제어 정보를 전송하는 업/다운 링크(Up/Down Link)(833,835)로는 각각 LTE 대역과 밀리미터파(MmWave) 대역이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 한정된 주파수 자원을 최대한 효율적으로 중복 사용하여 주파수 자원의 부족을 해결하고, 셀룰라 통신의 성능에 영향을 주지 않으면서 급격히 증가하는 통신 단말의 서비스 요구를 만족시켜 줄 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 분산 멀티-홉 멀티-세션 기반 동시 전송 네트워크를 효율적으로 실현할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 기지국
130: 복수의 단말들
150: 복수의 라이트 릴레이(light relay)들

Claims (39)

  1. 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있는 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 인지하는 단계;
    기지국으로부터 단말로의 전송 모드로 다이렉트 모드(direct mode) 또는 상기 복수의 라이트 릴레이들의 협력 모드(cooperation mode) 중 어느 하나를 선택하는 단계;
    상기 다이렉트 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 협력 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단말은 복수의 단말들이고,
    상기 협력 모드에서 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계는
    상기 협력 모드에서 상기 복수의 단말들에게 동시에 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 협력 모드에서 상기 단말로 데이터를 전송하는 단계는
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계; 및
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계는
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계는
    상기 기지국과 협력할 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 협력 모드를 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 협력 컨텍스트는
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)의 협력 그룹 아이디, 상기 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 상기 협력할 라이트 릴레이의 협력 모드 중 적어도 하나를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 협력 컨텍스트(cooperation context)에 따라 다른 기지국으로부터 수신한 데이터를 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)에게 전송하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무선 자원은
    LTE(Long Term Evolution) 대역을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 무선 자원은
    밀리미터파(MmWave) 대역을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  11. 복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있는 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 인지하는 단계;
    전송 모드로, 데이터를 전송하고자 하는 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유한 제2 단말들로의 협력 모드 또는 기지국으로부터 상기 제2 단말들로의 다이렉트 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계;
    상기 다이렉트 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 협력 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 상기 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단말들로부터, 상기 제2 단말들에 대한 데이터의 전송 요청 및 상기 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 협력 모드에서 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계는
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계; 및
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계는
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계는
    상기 기지국과 협력할 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 단말들에게 상기 선정된 라이트 릴레이에 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이를 위한 협력 모드를 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이에게 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 협력 컨텍스트는
    상기 기지국과 협력할 라이트 릴레이(light relay)의 협력 그룹 아이디, 상기 협력할 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 상기 협력할 라이트 릴레이의 협력 모드 중 적어도 하나를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  19. 전송 모드로, 데이터를 전송하고자 하는 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유한 제2 단말들로의 협력 모드 또는 기지국으로부터 상기 제2 단말들로의 다이렉트 모드 중 어느 하나를 선택하는 단계;
    상기 다이렉트 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제1 무선 자원을 통하여 상기 기지국으로부터 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 협력 모드가 상기 전송 모드로 선택되면, 제2 무선 자원을 통하여 상기 데이터를 전송하고자 하는 제1 단말들로부터 상기 복수의 라이트 릴레이들을 경유하여 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들은
    복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 협력 모드에서 상기 제2 단말들로 데이터를 전송하는 단계는
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 서로 협력할 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계; 및
    상기 데이터를 전송하기 위해 서로 협력하는 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 라이트 릴레이(light relay)를 선정하는 단계는
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 중 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 라이트 릴레이를 위한 자원을 할당하는 단계는
    상기 서로 협력하는 적어도 둘의 라이트 릴레이들을 선정하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제1 단말들 및 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이에게, 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이에 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 알리는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 협력 컨텍스트는
    상기 서로 협력하는 라이트 릴레이(light relay)의 협력 그룹 아이디, 상기 서로협력하는 라이트 릴레이에게 할당되는 자원 및 상기 서로 협력하는 라이트 릴레이의 협력 모드 중 적어도 하나를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 서로 협력하는 라이트 릴레이를 위한 협력 모드를 앰플리파이 앤 포워드(Amplify and Forward), 디코드 앤 포워딩(Decode and Forward) 및 컴프레스드 앤 포워딩(Compressed and Forward) 중 어느 하나로 선정하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들로부터 등록(registration) 요청을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 제1 단말들로부터, 상기 제2 단말들에 대한 데이터의 전송 요청 및 상기 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 기지국의 통신 방법.
  28. 기지국에게 제1 단말에 대한 데이터의 전송 요청 및 상기 전송 시에 제공받고자 하는 타겟 서비스 품질(target QoS)에 대한 정보를 전송하는 단계;
    상기 요청에 응답하여, 상기 기지국으로부터 상기 전송을 위해 서로 협력하는 적어도 둘의 라이트 릴레이들에게 할당된 자원 및 협력 그룹 아이디를 포함하는 협력 컨텍스트(cooperation context)를 수신하는 단계;
    상기 협력 컨텍스트를 기초로 멀티 홉 멀티 세션(multi-hop multi-session) 동시 전송을 지원하기 위한 적어도 둘의 라이트 릴레이들에게 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 단말의 통신 방법.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  30. 기지국, 복수의 단말들 및 복수의 라이트 릴레이(light relay)들을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크에 있어서,
    상기 기지국과 상기 복수의 단말들 사이 및 상기 기지국과 상기 복수의 라이트 릴레이들 사이의 제1 통신을 위한 제어 정보를 전송하는 제어 채널로 제1 무선 자원의 적어도 일부를 이용하고,
    상기 제1 통신을 위한 데이터를 전송하는 데이터 채널로 제2 무선 자원을 이용하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 서로 간 및 상기 복수의 사용자 단말들 및 상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들 사이의 제2 통신을 위한 제어 채널로 상기 제2 무선 자원을 이용하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 제2 통신을 위한 제어 채널로 상기 제1 무선 자원을 이용하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제2 통신을 위한 제어 채널로 상기 제1 무선 자원을 이용하는 경우,
    상기 제1 통신을 위한 제어 채널과 상기 제2 통신을 위한 제어 채널은 상기 제1 무선 자원을 시간 상으로 분리하여 이용하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 복수의 라이트 릴레이(light relay)들은
    복수의 다른 노드들로부터 수신된 혼합된 신호를 증폭 또는 양자화하여 전송하며 서로 협력할 수 있는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 라이트 릴레이(light relay)는
    상기 라이트 릴레이에 입력되는 아날로그 신호의 위상 혹은 크기를 변화시키는 선형 필터부;
    상기 라이트 릴레이에 입력되는 아날로그 신호를 양자화하는 양자화부; 및
    상기 양자화된 아날로그 신호를 전송하기 위한 채널 코딩을 수행하는 인코더부
    를 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 아날로그 신호의 위상 혹은 크기는
    상기 멀티 홉 환경에서 간섭을 중화(neutralization) 시키기 위한 계수(coefficient) 값들, 혹은 데이터의 최종 송신단 및 수신단 간에 유효(effective) SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)을 최대화 하는 계수 값들에 의해 변화되는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 양자화부는
    상기 아날로그 신호에 대한 양자화 레벨(quantization level) 및 상기 양자화 정밀도를 조절하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  38. 제30항에 있어서,
    상기 제1 무선 자원은
    LTE(Long Term Evolution) 대역을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
  39. 제30항에 있어서,
    상기 제2 무선 자원은
    밀리미터파(MmWave) 대역을 포함하는 멀티 홉 협력 통신을 위한 네트워크.
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