KR20150113663A - 무선 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템은, 사용자 단말이 이동 중계기에 무선 접속하여 액세스 링크를 설정하고, 도너 기지국에 무선 접속하여 매크로 링크를 설정하고, 액세스 링크와 매크로 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신한다.

Description

무선 통신 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION}
본 발명은 이동 중계기(Mobile Relay)를 포함하는 무선 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서는 다계층망(Multi-tier Network) 및 이종망(Heterogeneous Network)과 같은 다양한 무선 접속 방식 사이의 연동을 제공하는 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 고정된 위치에서 스몰 셀(small cell)을 구성하여 도너 기지국과 사용자 단말 사이에서 무선 통신을 중계하는 고정 이동 중계기(Fixed Relay)가 널리 사용되고 있다. 특히, 최근 들어 자체적으로 이동하며 스몰 셀을 구성하되, 도너 기지국의 무선 자원을 백홀(backhaul)로 사용하고 기지국의 기능 및 중계 기능을 동시에 수행할 수 있는 이동 중계기(Mobile Relay)에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
이와 관련된 기술로서, 대한민국 공개특허 제 2013-0124197호(발명의 명칭: 이동 중계기 및 그 핸드오버 방법)는, 하부 단말의 데이터를 제1 기지국으로 중계하는 이동 중계기에서 제1 기지국에서 제2 기지국으로 핸드오버를 수행할지 여부를 판단하는 단계, 판단하는 단계에서 핸드오버를 수행하는 것으로 판단한 경우 핸드오버의 수락여부를 나타내는 제1 정보를 포함하는 제1 메시지를 제1 기지국으로부터 수신하는 단계, 제1 메시지에 핸드오버의 수락 정보가 포함되어 있는 경우 하부 단말로의 서비스를 제공하지 못하는 구간인 서비스 불용 구간을 포함하는 제2 메시지를 하부 단말로 전송하는 단계를 포함하는 이동 중계기의 핸드 오버 방법을 개시하고 있다.
본 발명의 일실시예는 매크로셀과 모바일릴레이셀에 이종 데이터 전송 방식을 적용하는 무선 통신 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 무선 통신 시스템에 포함된 사용자 단말은, 이동 중계기에 무선 접속(radio access)하여 액세스 링크(access link)를 설정하고, 도너 기지국에 무선 접속하여 매크로 링크(macro link)를 설정하며, 상기 액세스 링크와 상기 매크로 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하되, 상기 액세스 링크에 사용되는 데이터 전송 방식은 상기 도너 기지국과 상기 이동 중계기 간에 설정된 백홀 링크(backhaul link)에 사용되는 데이터 전송 방식과 상이하다.
그리고 본 발명의 다른 측면에 따른, 무선 통신 시스템에 포함된 이동 중계기는, 도너 기지국에 무선 접속(radio access)하여 백홀 링크(backhaul link)를 설정하고, 기설정된 커버리지 내의 적어도 하나의 사용자 단말과 무선 접속하여 액세스 링크(access link)를 설정하며, 상기 액세스 링크와 상기 백홀 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하되, 상기 액세스 링크에서 사용되는 데이터 전송 방식은 상기 도너 기지국과 상기 사용자 단말 간에 설정된 매크로 링크(macro link)에 사용되는 데이터 전송 방식과 상이하다.
또한,본 발명의 또 다른 측면에 따른, 무선 통신 시스템에 포함된 도너 기지국은, 기설정된 커버리지 내 적어도 하나의 이동 중계기와 무선 접속(radio access)하여 백홀 링크(backhaul link)를 설정하고, 상기 커버리지 내 적어도 하나의 사용자 단말과 무선 접속하여 매크로 링크(macro link)를 설정하며, 상기 백홀 링크 및 상기 매크로 링크에 기설정된 제 1 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하되, 상기 제 1 데이터 전송 방식은, 상기 이동 중계기와 상기 사용자 단말이 무선 접속하여 설정된 액세스 링크(access link)에 사용되는 제 2 데이터 전송 방식과 상이하다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 무선 통신 시스템에서 매크로셀과 및 모바일릴레이셀에 이종 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신함으로써, 모바일릴레이셀이 인접 모바일릴레이셀과의 간섭 영향이 낮은 점을 활용하여 효율적인 무선 데이터 통신을 수행할 수 있다.
그리고, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 매크로셀은 주파수 분할 듀플렉스 방식을 사용하여 모바일릴레이셀은 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용함으로써, 이동 중계기와의 무선 통신에서 상향 및 하향 링크의 자원 할당 비율을 동적으로 변경할 수 있어 효과적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 동일한 매크로셀에 속한 복수의 이동 중계기 간 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 다른 매크로셀에 속한 이동 중계기 간 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 매크로셀로부터 모바일릴레이셀로의 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 모바일릴레이셀로부터 매크로셀로의 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 매크로셀 및 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 사용하는 무선 통신 방식을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 매크로셀 및 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 적용하여 무선 통신하는 방법을 설명하기 위한 데이터 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)은 도너 기지국(100), 이동 중계기(200) 및 사용자 단말(300)을 포함한다.
이하에서는, 도너 기지국(100)의 커버리지를 ‘매크로셀(Macrocell)’이라 지칭하고, 이동 중계기(200)의 커버리지를 ‘모바일릴레이셀(Mobile-Relaycell)’이라 지칭하도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)은 E-UTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 시스템 등의 무선 통신 시스템일 수 있으며, 이외에도 무선 네트워크 엔티티(entity)들 사이의 인터(inter) 및 인트라(intra) 무선 액세스 네트워크 인터페이스들을 사용하는 다양한 무선 통신 네트워크에서 구현될 수도 있다. 참고로, 인터 무선 액세스 네트워크 인터페이스들은 피어 투 피어 인터페이스(peer to peer interface)들로도 지칭될 수 있고, 인트라 무선 액세스 네트워크 인터페이스들은 무선 통신 네트워크의 코어 네트워크에서 종단되는 인터페이스들의 다중 무선 액세스 기술(Multi-RAT) 및 무선 백홀(Wireless Backhaul)을 이용할 수 있다.
도너 기지국(100)은 무선 기지국으로서, 서빙되는 셀들 내에서 사용자 장비(즉, 사용자 단말) 및 이동 중계기와 통신할 수 있는 네트워크 유닛이다. 이때, 도너 기지국(100)은 사용자 장비 및 이동 중계기로 무선 자원을 할당한다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도너 기지국(100)은 적용되는 무선 액세스 기술에 따라 eNodeB(eNB), NodeB, eNB, eNode B(evolved Node B), BTS, AP 기지국, 기지국 라우터 등으로 다양하게 지칭될 수 있다.
이동 중계기(200)는 자체적으로 이동하며 사용자 장비와 기지국 사이에서 무선 통신을 중계하는 네트워크 유닛으로서, 도너 기지국(100)으로부터 할당받은 무선 자원을 무선 백홀(backhaul)로 사용하여 기지국과 같은 기능을 수행할 수 있다.
사용자 단말(300)은 도너 기지국 및 이동 중계기와 무선 통신하는 사용자 장비(user equipment, UE)로서, 무선 통신 기기, 무선 단말기/장치 또는 노드 등으로 다양하게 지칭될 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(300)은 휴대 단말기라 지칭되는 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 및 스마트폰(smart phone) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치, 랩톱, 모바일, 센서 등 비제한적으로 지칭될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)에서는, 도너 기지국(100)에 의한 커버리지(즉, 매크로셀) 내에 적어도 하나의 이동 중계기(200)가 존재할 수 있으며, 각 이동 중계기(200)에 의한 커버리지(즉, 모바일릴레이셀) 및 매크로셀 내에 각각 적어도 하나의 사용자 단말(300)이 존재할 수 있다.
이때, 사용자 단말(300)은 매크로셀 내에 위치하며 속하는 모바일릴레이셀이 없는 경우, 도너 기지국(100)과 직접적으로 통신 링크가 연결되어 무선 통신한다. 또한, 사용자 단말(300)은 동일 커버리지 영역에 이동 중계기(200) 및 도너 기지국(100)이 동시에 존재하는 경우, 이동 중계기(200)와 연결되어 이동 중계기(200)를 통해 도너 기지국(100)과 무선 통신하거나, 이동 중계기(200) 및 도너 기지국(100) 각각에 무선 접속하여 동시에 연결을 유지하며 무선 통신할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)의 구성 및 동작과 무선 통신 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
참고로, 이하 도 2 내지 도 7에서는 각각 도너 기지국(100)을 ‘Donor eNB’(100)로, 이동 중계기(200)를 ‘Mobile Relay’(200)로, 사용자 단말(200)을 ‘UE’(300)로 나타내었다. 그리고, 매크로셀을 ‘Macrocell’로 나타내었고, 모바일릴레이셀을 ‘Mobile-Relaycell’로 나타내었다.
먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 핸드오프 절차를 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 동일한 매크로셀에 속한 복수의 이동 중계기 간 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서와 같이, 하나의 도너 기지국(100)의 커버리지 내에 복수의 이동 중계기(200-1, 200-2)가 존재할 때, 사용자 단말(300)이 동일 매크로셀(P100) 내에서 이동하여 제 1 모바일릴레이셀(P201)에서 제 2 모바일릴레이셀(P202)로 진입할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 단말(300)은 제 1 모바일릴레이셀(P201)의 제 1 이동 중계기(200-1)로부터 제 2 모바일릴레이셀(P202)의 제 2 이동 중계기(200-2)로의 핸드오프를 수행한다. 이때, 무선 통신 시스템(10) 각 구성들(즉, 도너 기지국, 둘 이상의 이동 중계기 및 사용자 단말)은 각각 기설정된 ‘동일 매크로셀 내 이동 중계기 간 핸드오프 절차’를 처리한다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 다른 매크로셀에 속한 이동 중계기 간 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서와 같이, 둘 이상의 도너 기지국(100-1, 100-2)의 커버리지 내에 적어도 하나의 이동 중계기(200-1, 200-2, 200-3)가 존재할 수 있고, 사용자 단말(300)이 제 1 매크로셀(P101)로부터 제 2 매크로셀(P102)로 이동하여 제 1 매크로셀(P101) 내에 위치한 제 1모바일릴레이셀(P201)로부터 제 2 매크로셀(P102) 내에 위치한 제 2 모바일릴레이셀(P202)로 진입할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 단말(300)은 제 1 매크로셀(P101) 내의 제 1 이동 중계기(200-1)로부터 제 2 매크로셀(P202) 내의 제 2 이동 중계기(200-2)로의 핸드오프를 수행한다. 이 경우, 사용자 단말(100)은 복수의 이동 중계기(200-1, 200-2) 간 핸드오프 절차 뿐 아니라 복수의 도너 기지국(100-1, 100-2) 간 핸드오프 절차를 처리할 수 있다. 이때, 무선 통신 시스템(10) 각 구성들(즉, 둘 이상의 도너 기지국, 둘 이상의 이동 중계기 및 사용자 단말)은 각각 기설정된 ‘다른 매크로셀 내 이동 중계기 간 핸드오프 절차’를 처리한다.
다음, 도 4는 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 매크로셀로부터 모바일릴레이셀로의 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서와 같이, 어느 하나의 도너 기지국(100)의 커버리지 내에 적어도 하나의 이동 중계기(200)가 존재할 수 있고, 해당 도너 기지국(100)과 연결을 유지하던 사용자 단말(300)이 이동하여 해당 매크로셀(P100) 내 이동 중계기(200)의 커버리지, 즉 모바일릴레이셀(P200)로 진입할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 단말(300)은 매크로셀(P100)의 도너 기지국(100)으로부터 모바일릴레이셀(P200)의 이동 중계기(200)로의 핸드오프를 수행한다. 이때, 무선 통신 시스템(10) 각 구성들(즉, 도너 기지국, 이동 중계기 및 사용자 단말)은 각각 기설정된 ‘매크로셀 및 모바일릴레이셀 간 핸드오프 절차’를 처리한다.
다음, 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 사용자 단말의 모바일릴레이셀로부터 매크로셀로의 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서와 같이, 어느 하나의 도너 기지국(100)의 커버리지 내에 적어도 하나의 이동 중계기(200)가 존재할 수 있고, 매크로셀(P100) 내 모바일릴레이셀(P200)에 위치하여 해당 이동 중계기(200)와 통신 링크를 유지하던 사용자 단말(300)이 이동하여 모바일릴레이셀(P200)로부터 벗어나 매크로셀(P100)로 진입할 수 있다. 이러한 경우, 사용자 단말(300)은 모바일릴레이셀(P200)의 이동 중계기(200)로부터 매크로셀(P100) 내의 도너 기지국(100)으로의 핸드오프를 수행한다. 이때, 무선 통신 시스템(10) 각 구성들(즉, 도너 기지국, 이동 중계기 및 사용자 단말)은 각각 기설정된 ‘모바일릴레이셀 및 매크로셀 간 핸드오프 절차’를 처리한다.
이상, 도 2 내지 도 5에서 설명한 무선 통신 시스템(10)의 핸드오프 절차에서는, 적어도 하나의 매크로셀 내에서 적어도 하나의 이동 중계기들이 각각 이동하므로 도너 기지국과 이동 중계기간 통신 링크의 상태가 지속적으로 변경될 수 있다. 즉, 매크로셀 내의 이동 중계기의 위치 및 채널 상태에 따라 채널이득(channel gain)이 수시로 변경된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)의 도너 기지국은 자신의 커버리지 내 이동 중계기와의 통신 링크의 전송 용량의 변화를 각각 검출하여 이동 중계기와의 통신 링크 및 사용자 단말과의 통신 링크의 스케줄링을 변경한다.
한편, 도 3 및 도 5에서와 같이, 사용자 단말이 ‘매크로셀에서 모바일릴레이셀로’ 또는 ‘모바일릴레이셀에서 매크로셀로’ 핸드오프할 경우, 도너 기지국과의 통신 링크 및 이동 중계기와의 통신 링크는 서로 상이한 전송 방식을 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은, 매크로셀과 모바일릴레이셀의 각 통신 링크의 전송 방식 차이에 따라 고려해야할 변수들을 사전에 설정해두고, 기설정된 변수의 값을 검출 또는 산출할 수 있다. 그리고, 무선 통신 시스템의 각 구성은 사용자 단말이 핸드오프하게 될 상대 링크의 특성에 따라 해당하는 변수 값들(예를 들어, ‘해당 링크에서의 신호 세기’ 등)을 적용함으로써 안정적인 핸드오프 절차를 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 무선 통신 시스템에서, 사용자 단말은 도너 기지국 및 이동 중계기 중 적어도 하나와 연결되어 무선 통신을 수행한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은, 사용자 단말과 도너 기지국 간 통신 링크(이하, ‘매크로 링크(macro link)’라고 지칭함) 및 이동 중계기와 도너 기지국 간의 통신 링크(이하, ‘백홀 링크(backhaul link)’라고 지칭함)에서와, 이동 중계기 및 사용자 단말 간의 통신 링크(이하, ‘액세스 링크(access link)’라고 지칭함)에서의 데이터 전송 방식을 상이하게 적용하여 무선 환경에 강한 무선 통신을 수행할 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 매크로셀 및 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 사용하는 무선 통신 방식을 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 매크로셀 및 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 사용하는 무선 통신 방식을 설명하기 위한 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)에서는, 어느 하나의 도너 기지국(100)의 커버리지에 따른 매크로셀과, 매크로셀 내에 위치한 적어도 하나의 이동 중계기(200)의 커버리지에 따른 모바일릴레이셀이 구성된다. 이때, 사용자 단말(300)은 도너 기지국(100) 및 이동 중계기(200)와 각각 무선 접속(radio access)할 수 있다. 그리고, 도 6에서와 같이 사용자 단말(300)과 도너 기지국(100) 간에 매크로 링크(macro link)가 설정되고, 사용자 단말(300)과 이동 중계기(200) 간에 액세스 링크(Access link)가 설정된다. 또한, 이동 중계기(200)와 도너 기지국(100) 간에 백홀 링크(backhaul link)가 설정된다.
또한, 도 6에서와 같이, 동일 커버리지 영역에 존재하는 매크로셀 및 모바일릴레이셀 내에 위치한 사용자 단말(300)은, 도너 기지국(100)과 직접적으로 매크로 링크가 설정되고, 이동 중계기(200)와도 액세스 링크가 설정되어 도너 기지국(100) 및 이동 중계기(200)와 동시에 연결을 유지할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)은, 사용자 단말(300)과 도너 기지국(100) 간의 매크로 링크 및 이동 중계기(200)와 도너 기지국(100) 간의 백홀 링크에서의 데이터 전송 방식과, 사용자 단말(300)과 이동 중계기(200) 간의 액세스 링크에서의 데이터 전송 방식을 상이하게 설정한다. 즉, 매크로셀과 모바일릴레이셀이 이종 데이터 전송 방식을 사용한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)에서는 사용자 단말(300)과 도너 기지국(100) 간의 매크로 링크, 및 이동 중계기(200)와 도너 기지국(100) 간의 백홀 링크에서는 주파수 분할 듀플렉스(FDD, Frequency Division Duplex) 방식을 사용하여 무선 데이터 통신을 수행하고, 사용자 단말(300)과 이동 중계기(200) 간의 액세스 링크에서는 시간 분할 듀플렉스(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용하여 무선 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이때, FDD는 업로드와 다운로드 주파수 채널을 나누어 운영하는 방식이며, TDD는 동일한 주파수 채널에 시간 차를 두고 업로드와 다운로드를 전송하여 업/다운로드의 무선 자원 분배가 FDD에 비해 유연하게 조절 가능하다.
이처럼, 사용자 단말(300)과 이동 중계기(200) 간의 액세스 링크에 TDD전송 방식을 적용할 경우, 액세스 링크를 통한 상향 링크(UpLink, 이하 ‘UL’이라고 지칭함) 및 하향 링크(DownLink, 이하 ‘DL’이라고 지칭함)에 대한 컨트롤 시그널링(control signaling)은 다음과 같이 설정될 수 있다.
먼저, 매크로셀의 경우 인접한 다른 매크로셀에 간섭을 야기할 가능성이 크기 때문에, TDD 모드를 사용할 경우 일반적으로 DL-UL 컨피규레이션(configuration)을 인접한 셀들 간에 동일하게 운영하여야 한다. 따라서, 도너 기지국과의 매크로 링크 및 백홀 링크에서는 FDD 모드를 사용하여 무선 데이터 통신할 수 있다.
반면에, 모바일릴레이셀의 경우 서로 인접한 모바일릴레이셀들이라 할지라도 거리 상으로 일정 거리 이상 이격되는 것이 일반적이므로, 모바일릴레이셀 간에 간섭을 미치지 않을 가능성이 크다. 따라서, 동일 매크로셀 내의 이동 중계기 별로 TDD모드의 전송에서 DL과 UL의 자원 할당 비율인 프레임 컨피규레이션(Frame configuration) 을 상이하게 설정할 수 있다.
구체적으로, 이동 중계기(200)에서 데이터의 전송 상황에 따라 실시간으로 DL-UL 컨피큐레이션을 조정하고, 이를 해당 이동 중계기에 속한 액티브 사용자 단말(300)들에 컨트롤 시그널링 또는 브로드캐스트 채널(broadcast channel)을 통해 알린다.
또한, 동일 매크로셀 내 이동 중계기들이 인접한 경우 주변 이동 중계기에서도 해당 이동 중계기(200)의 조정된 DL-UL 컨피큐레이션의 정보를 알고 있어야 하므로, 인접한 이동 중계기 간에 직접 DL-UL 컨피큐레이션 조정 정보를 송수신하거나, 이동 중계기 별로 자신의 모바일릴레이셀에 속한 사용자 단말로부터 인접 이동 중계기의 브로드캐스팅 채널 정보를 수신하여 피드백을 통해 인접 이동 중계기의 DL-UL 컨피규레이션 정보를 관리할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 매크로셀 및 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 통해 무선 통신하는 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 매크로셀 및 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 적용하여 무선 통신하는 방법을 설명하기 위한 데이터 흐름도이다.
참고로, 도 7에서는 하나의 이동 중계기의 모바일릴레이셀에 속하는 적어도 하나의 사용자 단말(300)을 “UE’s(300)”으로 나타내었고, 사용자 단말(300)과 액세스 링크가 설정된 해당 이동 중계기(200-1)를 “Serving MR(200-1)”로 나타내었으며, 도너 기지국(100)을 “Donor eNB(200)”나타내었다. 또한, 해당 이동 중계기(200-1)와 동일 매크로셀에 속한 적어도 하나의 다른 이동 중계기(200-2)를 “Other MR(200-2)”로 나타내었다.
먼저, 서빙 이동 중계기(200-1)에서 자신의 모바일릴레이셀에 속한 적어도 하나의 사용자 단말(300)로 시스템 정보(즉, TDD모드 전송에서의 DL-UL 컨피규레이션 설정 정보)를 전송하고(S701), 이에 따라 사용자 단말(300)은 TDD 모드 설정을 위한 시스템 정보를 수신한다(S702).
이때, 서빙 이동 중계기(200-1)와 동일한 도너 기지국(100)의 커버리지에 속한 다른 이동 중계기(200-2)가 자신의 시스템 정보(즉, TDD모드 전송에서의 DL-UL 컨피규레이션 설정 정보)를 해당 도너 기지국(100)으로 전송한다(S703).
그러면, 도너 기지국(100)은 사용자 단말(300)로의 하향 링크 전송 데이터의 종류 및 데이터량과, 주변 이동 중계기의 시스템 정보(이하, ‘TDD 설정값’이라고 지칭함)를 서빙 이동 중계기(200-1)로 전송한다(S704-1).
한편, 상기 단계 (S703) 및 (S704-1)와는 별도로, 상기 단계 (S702) 이후에 사용자 단말(300)은 서빙 이동 중계기(200-1)로 상향 링크 피드백(UL feedback) 및 데이터 요구량을 전송한다(S704-2).
즉, 상기 단계 (S703) 및 (S704-1)와, 상기 단계 (S704-2)는 직렬 또는 병렬적으로 발생될 수 있으며, 발생 순서는 서로 변경될 수 있다.
다음으로, 서빙 이동 중계기(200-1)는 상기 단계 (S704-1) 및 (S704-2)를 통해 수신한 각 정보에 기초하여, DL/UL 별 요구 사항(예를 들어, DL/UL의 각 데이터 Qos 및 전송량 등)과, 주변 이동 중계기(200-2)의 TDD 설정값에 기초하여 TDD DL-UL 모드의 설정값을 결정한다(S705).
그런 다음, 서빙 이동 중계기(200-1)는 상기 단계 (S705)에서 설정된 TDD DL-UL 모드의 설정값이 이전에 기설정되어 있던 TDD DL-UL 모드의 설정값에 비해 변화되었는지 판단한다(S706).
상기 단계 (S706)에서 TDD DL-UL 모드의 설정값에 변화가 발생되지 않은 경우, 서빙 이동 중계기(200-1)는 상기 단계 (S704-1) 및 (S704-2) 이전으로 회귀하여, UL/DL 별 요구 사항 및 TDD 설정값의 수신을 대기한다.
반면, 상기 단계 (S706)에서 TDD DL-UL 모드의 설정값에 변화가 발생된 경우, 서빙 이동 중계기(200-1)는, 현재 위치 및 변경된 TDD 모드 설정 정보를 도너 기지국(100)으로 전송한다(S707).
그러면, 도너 기지국(100)은 서빙 이동 중계기(200-1)의 변경된 TDD 모드에 대한 설정 정보를 적어도 하나의 다른 이동 중계기(200-2)로 전송하고(S708), 다른 이동 중계기(200-2)로부터 변경된 TDD 모드에 대한 피드백을 수신한다(S709).
그런 다음, 도너 기지국(100)은 주변 다른 이동 중계기(200-2)의 변경된 TDD 모드에 대한 정보를 서빙 이동 중계기(200-1)로 피드백한다(S710).
그러면, 서빙 이동 중계기(200-1)는 피드백된 주변 이동 중계기(200-2)의 변경된 TDD 모드에 기초하여 주변 이동 중계기(200-2)와 TDD 충돌이 발생하는지 판단한다(S711).
상기 단계 (S711)의 판단 결과, 주변 이동 중계기(200-2)와 충돌이 발생한 경우, 서빙 이동 중계기(200-1)는, 상기 단계 (S704-1) 및 (S704-2) 이전으로 회귀하여, 새로운 UL/DL 별 요구 사항 및 TDD 설정 값의 수신을 대기한다.
반면, 상기 단계 (S711)의 판단 결과, 주변 이동 중계기(200-2)와 충돌이 발생하지 않은 경우, 서빙 이동 중계기(200-1)는 자신에게 속한 적어도 하나의 액티브 사용자 단말(300)로 변경된 TDD 모드에 대한 컨트롤 시그널링을 수행한다(S712).
그런 다음, 서빙 이동 중계기(200-1)는 상기 컨트롤 시그널링을 수신한 적어도 하나의 액티브 사용자 단말(300)로부터 변경된 TDD 모드에 대한 응답(ACK)를 수신한다(S713).
그러면, 서빙 이동 중계기(200-1)는 변경된 TDD 모드로 시스템 정보를 업데이트하고, 최종적으로 TDD 전송 모드를 결정된 TDD 모드 설정값에 따라 전환한다(S714).
이에 따라, 적어도 하나의 액티브 사용자 단말(300)과 서빙 이동 중계기(200) 간에 변경된 TDD 모드를 통한 무선 데이터 송수신이 처리된다(S715).
또한, 도 7의 단계(S720)에서와 같이, 앞서 단계 (S701) 내지 (S715)까지의 TDD 모드 변경 절차는, 기설정된 주기마다 또는 특정 시점(즉, TDD 모드 변경이 필요한 경우)에 자동으로 수행될 수 있다. 즉, 이동 중계기와 사용자 단말 간에 액세스 링크에서 TDD 컨피규레이션을 동적으로 변경하여 최적의 TDD 모드로 데이터 통신을 처리할 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)에 이동 중계기가 포함되어, 매크로셀과 모바일릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식이 적용되는 무선 통신 방식을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)은, 자체적으로 이동하는 이동 중계기 대신에 고정된 위치에서 릴레이셀(이하, ‘고정릴레이셀(Fixed-Relaycell)’이라고 지칭함)을 구성하는 고정 중계기가 포함될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템(10)에는 상기 도 1 내지 도 7에서 설명한 구성 및 동작들이 모두 적용될 수 있으며, 특히 매크로셀과 고정릴레이셀 간에 이종 데이터 전송 방식을 적용하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 무선 통신 시스템
100: 도너 기지국
200: 이동 중계기
300: 사용자 단말

Claims (22)

  1. 무선 통신 시스템에 포함된 사용자 단말에 있어서,
    이동 중계기에 무선 접속(radio access)하여 액세스 링크(access link)를 설정하고,
    도너 기지국에 무선 접속하여 매크로 링크(macro link)를 설정하며,
    상기 액세스 링크와 상기 매크로 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하되,
    상기 액세스 링크에 사용되는 데이터 전송 방식은 상기 도너 기지국과 상기 이동 중계기 간에 설정된 백홀 링크(backhaul link)에 사용되는 데이터 전송 방식과 상이한 것인 사용자 단말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 전송 방식은,
    상기 액세스 링크에는 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용하고, 상기 매크로 링크 및 백홀 링크는 주파수 분할 듀플렉스 방식을 사용하는 사용자 단말.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액세스 링크에 대해서 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용할 경우, 기설정된 변경 조건에 기초하여 상향 링크 및 하향 링크 별 자원 할당 비율을 동적으로 변경하여 무선 통신하는 사용자 단말.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자원 할당 비율의 변경 발생 시, 자원 할당 비율 변경의 정보를 상기 이동 중계기로 전송하되,
    상기 자원 할당 비율 변경의 정보는 상기 이동 중계기의 커버리지 내 다른 사용자 단말의 자원 할당 비율 변경에 상기 변경 조건으로서 사용되는 것인 사용자 단말.
  5. 무선 통신 시스템에 포함된 이동 중계기에 있어서,
    도너 기지국에 무선 접속(radio access)하여 백홀 링크(backhaul link)를 설정하고,
    기설정된 커버리지 내의 적어도 하나의 사용자 단말과 무선 접속하여 액세스 링크(access link)를 설정하며,
    상기 액세스 링크와 상기 백홀 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하되,
    상기 액세스 링크에서 사용되는 데이터 전송 방식은 상기 도너 기지국과 상기 사용자 단말 간에 설정된 매크로 링크(macro link)에 사용되는 데이터 전송 방식과 상이한 것인 이동 중계기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 전송 방식은,
    상기 액세스 링크에는 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용하고, 상기 백홀 링크 및 상기 매크로 링크에는 주파수 분할 듀플렉스 방식을 사용하는 이동 중계기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 액세스 링크에 대해서 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용할 경우, 기설정된 변경 조건에 기초하여 상향 링크 및 하향 링크에 대한 자원 할당 비율을 동적으로 변경하여 무선 통신하는 이동 중계기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 사용자 단말로부터 자원 할당 비율 변경의 정보를 수신하되,
    상기 자원 할당 비율 변경의 정보를 상기 변경 조건으로 사용하여 상기 커버리지 내 다른 사용자 단말의 자원 할당 비율을 변경하는 이동 중계기.
  9. 무선 통신 시스템에 포함된 도너 기지국에 있어서,
    기설정된 커버리지 내 적어도 하나의 이동 중계기와 무선 접속(radio access)하여 백홀 링크(backhaul link)를 설정하고,
    상기 커버리지 내 적어도 하나의 사용자 단말과 무선 접속하여 매크로 링크(macro link)를 설정하며,
    상기 백홀 링크 및 상기 매크로 링크에 기설정된 제 1 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하되,
    상기 제 1 데이터 전송 방식은,
    상기 이동 중계기와 상기 사용자 단말이 무선 접속하여 설정된 액세스 링크(access link)에 사용되는 제 2 데이터 전송 방식과 상이한 것인 도너 기지국.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터 전송 방식은 주파수 분할 듀플렉스 방식이고, 상기 제 2 데이터 전송 방식은 시간 분할 듀플렉스 방식인 것인 도너 기지국.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 액세스 링크에 대해서 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용할 경우,
    상기 커버리지 내 복수의 이동 중계기 별로 각각의 사용자 단말과의 상향 링크 및 하향 링크의 자원 할당 비율 변경 정보를 수신하고,
    상기 수신된 이동 중계기 별 상기 자원 할당 비율 변경 정보를 각각 인접한 적어도 하나의 이동 중계기로 전달하는 도너 기지국.
  12. 무선 통신 시스템에 포함된 사용자 단말의 무선 통신 방법에 있어서,
    이동 중계기에 무선 접속(radio access)하여 액세스 링크(access link)를 설정하는 단계;
    도너 기지국에 무선 접속하여 매크로 링크(macro link)를 설정하는 단계; 및
    상기 액세스 링크와 상기 매크로 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하는 단계를 포함하되,
    상기 액세스 링크에 사용되는 데이터 전송 방식은 상기 도너 기지국과 상기 이동 중계기 간에 설정된 백홀 링크(backhaul link)에 사용되는 데이터 전송 방식과 상이한 것인 사용자 단말의 무선 통신 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 무선 통신하는 단계는,
    상기 액세스 링크에는 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용하고, 상기 매크로 링크 및 상기 백홀 링크에는 주파수 분할 듀플렉스 방식을 사용하는 사용자 단말의 무선 통신 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 무선 통신하는 단계는,
    상기 액세스 링크에 대해서 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용할 경우, 기설정된 변경 조건에 기초하여 상향 링크 및 하향 링크 별 자원 할당 비율을 동적으로 변경하는 단계를 포함하는 사용자 단말의 무선 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 상향 링크 및 하향 링크 별 자원 할당 비율을 동적으로 변경하는 단계는,
    상기 자원 할당 비율 변경의 정보를 상기 이동 중계기로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 자원 할당 비율 변경의 정보는 상기 이동 중계기의 커버리지 내 다른 사용자 단말의 자원 할당 비율 변경에 상기 변경 조건으로서 사용되는 것인 사용자 단말의 무선 통신 방법.
  16. 무선 통신 시스템에 포함된 이동 중계기의 무선 통신 방법에 있어서,
    도너 기지국에 무선 접속(radio access)하여 백홀 링크(backhaul link)를 설정하는단계;
    기설정된 커버리지 내의 적어도 하나의 사용자 단말과 무선 접속하여 액세스 링크(access link)를 설정하는 단계; 및
    상기 액세스 링크와 상기 백홀 링크에 서로 상이한 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하는 단계를 포함하되,
    상기 액세스 링크에서 사용되는 데이터 전송 방식은 상기 도너 기지국과 상기 사용자 단말 간에 설정된 매크로 링크(macro link)에 사용되는 데이터 전송 방식과 상이한 것인 이동 중계기의 무선 통신 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선 통신하는 단계는,
    상기 액세스 링크에는 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용하고, 상기 백홀 링크 및 상기 매크로 링크에는 주파수 분할 듀플렉스 방식을 사용하는 이동 중계기의 무선 통신 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선 통신하는 단계는,
    상기 액세스 링크에 대해서 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용할 경우, 기설정된 변경 조건에 기초하여 상향 링크 및 하향 링크 별 자원 할당 비율을 동적으로 변경하는 단계를 포함하는 이동 중계기의 무선 통신 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 무선 통신하는 단계 이전에,
    상기 사용자 단말로부터 자원 할당 비율 변경의 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 자원 할당 비율 변경의 정보를 상기 변경 조건으로 사용하여 상기 커버리지 내 다른 사용자 단말의 자원 할당 비율을 변경하는 단계를 더 포함하는 이동 중계기의 무선 통신 방법.
  20. 무선 통신 시스템에 포함된 도너 기지국의 무선 통신 방법에 있어서,
    기설정된 커버리지 내 적어도 하나의 이동 중계기와 무선 접속(radio access)하여 백홀 링크(backhaul link)를 설정하는 단계;
    상기 커버리지 내 적어도 하나의 사용자 단말과 무선 접속하여 매크로 링크(macro link)를 설정하는 단계; 및
    상기 매크로 링크 및 상기 백홀 링크에 기설정된 제 1 데이터 전송 방식을 사용하여 무선 통신하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 데이터 전송 방식은,
    상기 이동 중계기와 상기 사용자 단말이 무선 접속하여 설정된 액세스 링크(access link)에 사용되는 제 2 데이터 전송 방식과 상이한 것인 도너 기지국의 무선 통신 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 데이터 전송 방식은 주파수 분할 듀플렉스 방식이고, 상기 제 2 데이터 전송 방식은 시간 분할 듀플렉스 방식인 것인 도너 기지국의 무선 통신 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 무선 통신하는 단계는,
    상기 액세스 링크에 대해서 시간 분할 듀플렉스 방식을 사용할 경우, 상기 커버리지 내 복수의 이동 중계기 별로 각각의 사용자 단말과의 상향 링크 및 하향 링크의 자원 할당 비율 변경 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 이동 중계기 별 상기 자원 할당 비율 변경 정보를 각각 인접한 적어도 하나의 이동 중계기로 전달하는 단계를 포함하는 도너 기지국의 무선 통신 방법.
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