KR20150126553A - 분산 무선 통신 시스템에서 동기화하는 방법 및 이를 지원하는 단말 - Google Patents

분산 무선 통신 시스템에서 동기화하는 방법 및 이를 지원하는 단말 Download PDF

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KR20150126553A
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Abstract

분산 무선 통신 시스템에서 동기화하는 방법 및 이를 지원하는 단말이 개시된다. 단말은 동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하는 경우, 자신의 경쟁윈도우 값을 증가시킨다. 그리고 단말은 동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하지 않은 경우, 자신의 경쟁윈도우 값을 감소시킨다. 단말은 증가 또는 감소한 경쟁윈도우 값을 이용하여 동기 신호 송신 여부를 결정한다.

Description

분산 무선 통신 시스템에서 동기화하는 방법 및 이를 지원하는 단말{METHOD AND TERMINAL FOR SYNCHRONIZING IN DISTRIBUTED WIRELESS COMMUNICATION}
본 발명은 분산 무선 통신 시스템에서 동기화하는 방법 및 이를 지원하는 단말에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 크게 동기 방식과 비동기 방식으로 분류될 수 있다.
동기 방식의 무선 통신 시스템에서, 단말들이 공통된 기준 시간에 맞추고, 시간 영역은 반복되는 구간인 프레임으로 나누어진다. 프레임은 다시 작은 구간인 슬롯(slot)으로 세분되고, 슬롯 내에서 신호를 송신하거나 수신하는 시스템을 동기 방식의 무선 통신 시스템이라고 한다.
동기 방식은 중앙 제어형(centralized) 동기 방식과 분산형(distributed) 동기 방식으로 분류될 수 있다. 중앙 제어형(centralized) 동기 방식의 대표적인 예는 셀룰러 시스템이 있으며, 셀룰러 시스템에서는 기지국이 동기 신호를 제공한다. 단말은 기지국이 제공하는 동기신호(timing reference signal)를 기준으로 정의된 프레임 구조 내에서 무선 자원을 이용하여 신호를 송수신한다. 분산형 동기 방식은 특정 장치에 의해 동기신호 전송이 이루어지는 것이 아니라 네트워크 내의 단말들이 동기신호 전송에 참여하여 동기를 맞추는 방식이다. 분산형 동기 방식은 통신 인프라(communication infra-structure) 또는 동기신호를 전송하는 특정 장치가 없어도 네트워크 내의 단말 간에 동기를 맞추는 것이 가능하므로, 단말간 직접 통신(device-to-device communications, D2D communications) 네트워크 또는 임시 네트워크(ad hoc network) 등에 적합하다.
비동기 방식 무선 통신 시스템은 정해진 기준 시간 없이 단말들이 신호를 주고 받는 시스템이다. 비동기 방식 무선 통신 시스템에서는 단말들이 언제 신호가 수신될 지 모르기 때문에, 단말들은 신호의 수신을 위해 무선 채널을 항상 모니터링한다. 모니터링 중에 무선 패킷이 검출되면, 단말은 무선 패킷에 포함되어 있는 프리앰블(preamble) 신호를 이용하여 패킷의 시작점을 추정한 후 패킷의 정보를 읽어낸다. 비동기 방식은 정해진 기준 시간이 없기 때문에 구현이 간단하므로, 자원 효율이 높지 않아도 되는 시스템에 주로 사용되나, 단말들이 항상 무선 채널을 모니터링 해야 하므로 전력 소모가 많은 단점이 있다.
분산 동기 방식의 하나로서 다음의 방식이 있다. 각 단말은 자신의 시간 동기(즉, 기준 시간)을 이용하여 주기적으로 동기신호를 전송한다. 그리고 각 단말은 주변 단말들이 전송한 동기 신호를 수신한 후 수신된 동기를 이용하여 자신의 시간 동기를 맞추어 나간다. 이때, 사용되는 동기신호는 펄스 신호, ZC 시퀀스(Zadoff-Chu Sequence), 앰 시퀀스(m-sequence), 첩(chirp) 신호 등이 있다. 동기 신호의 송신과 수신이 동시에 이루어질 수 없기 때문에, 단말들은 동기 신호를 송신할 시에 주변 단말이 송신한 동기신호를 수신할 수 없다. 그러나, 이러한 방식은 단말들이 밀집되어 있는 경우 단말들이 전송한 동기신호가 서로 겹쳐서 수신될 수 있으며, 이로 인해 동기 신호의 수신시간 추정에 오차가 발생할 수 있다. 또한, 비면허 대역(unlicensed frequency band)에서 동일한 무선 채널이 주변의 이종 네트워크에 의해 사용되는 경우, 동기 신호가 전송되지 못하거나 전송된 동기신호가 충돌에 의해 손실될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 네트워크 성능을 향상시키는 분산 동기 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 분산 무선 통신 시스템에서 제1 단말이 동기화하는 방법이 제공된다. 상기 동기화 방법은, 동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하는 경우, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 제1 경쟁윈도우 값으로 증가시키는 단계, 상기 동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 제2 경쟁윈도우 값으로 감소시키는 단계, 그리고 상기 제1 경쟁윈도우 값 또는 상기 제2 경쟁윈도우 값을 이용하여, 동기 신호 송신 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동기신호는 톤(tone) 신호가 전송되는 충돌감지필드를 포함할 수 있으며, 상기 동기화 방법은, 상기 동기 슬롯 내에서 상기 동기 신호를 수신하는 경우, 상기 제 1 단말의 백오프 카운터의 값에 대응하여, 상기 동기 신호의 충돌감지필드가 위치하는 시점에 상기 톤 신호를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동기화 방법은, 상기 동기신호에 포함된 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 제1 단말의 주변 단말에 대한 평균 경쟁윈도우 값을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동기화 방법은 상기 제1 단말의 주변 단말에 대한 평균 경쟁윈도우 값을 설정하는 단계를 더 포함하며, 상기 증가시키는 단계는, 상기 평균 경쟁윈도우 값과 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감소시키는 단계는, 상기 평균 경쟁윈도우 값과 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 증가시키는 단계는, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도우 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 더욱 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감소시키는 단계는, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도우 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 덜 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동기신호는 프리앰블, 타임옵셋, 톤신호가 전송되는 충돌감지필드, 그리고 경쟁윈도우 값을 포함하는 경쟁윈도우지시필드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분산 무선 통신 시스템에서 제1 단말이 동기화하는 방법이 제공된다. 상기 동기화 방법은, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 설정하는 단계, 상기 경쟁윈도우 값 중에서, 소정의 제1 값을 백오프 카운트로서 랜덤하게 선택하는 단계, 동기 슬롯 내에 동기 신호가 수신되는지 여부에 따라, 상기 제1 값을 변경하는 단계, 그리고 상기 제1 값에 대응하여, 상기 제1 단말의 동기 신호를 송신할지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 값을 변경하는 단계는, 상기 동기 슬롯 내에서 소정의 기간 동안 무선 채널이 휴지 상태인 경우 상기 제1 값을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 상기 제1 값이 0인 경우 상기 제1 단말의 동기 신호를 송신하는 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단말이 제공된다. 상기 단말은, 동기신호를 수신하는 RF 모듈, 그리고 상기 동기신호가 수신되는지 여부에 따라 경쟁윈도우 값을 변경하며, 상기 경쟁윈도우 값을 이용하여 백오프 카운터를 설정하며, 상기 백오프 카운터에 대응하여 동기신호를 송신할지 여부를 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 동기신호를 수신하는 경우, 상기 경쟁윈도우 값을 증가시킬 수 있고, 상기 동기신호를 수신하지 않은 경우, 상기 경쟁윈도우 값을 감소시킬 수 있다.
상기 동기신호는 톤(tone) 신호가 전송되는 충돌감지필드를 포함할 수 있으며, 상기 프로세서는, 상기 동기신호를 수신하는 경우, 상기 백오프 카운터에 대응하여, 상기 동기 신호의 충돌감지필드가 위치하는 시점에 상기 톤 신호를 전송할지 여부를 결정할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 단말의 주변 단말에 대한 평균 경쟁윈도우 값, 그리고 상기 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 경쟁윈도우 값을 변경할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 동기 신호를 수신하는 경우, 상기 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 경쟁윈도우 값을 더욱 증가시킬 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 동기 신호를 수신하지 않은 경우, 상기 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 경쟁윈도우 값을 덜 감소시킬 수 있다.
상기 동기신호는 프리앰블, 타임옵셋, 톤신호가 전송되는 충돌감지필드, 그리고 경쟁윈도우 값을 포함하는 경쟁윈도우지시필드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단말들이 분산 동기 방식으로 동기를 맞춤으로써 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시간 자원을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동기 슬롯의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 각각 동기신호가 전송되는 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말들이 다른 단말이 전송한 동기신호를 감지하는 경우에 대한 동작 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6은 충동감지필드(CDF)가 서로 충돌하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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, 단말은(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 분산 통신 시스템에서 동기화하는 방법(즉, 분산 동기 방법) 및 이를 지원하는 단말에 대해서 상세히 설명한다. 이하에서는 분산 무선 통신 시스템 환경을 가정하여 설명하며, 분산 무선통신 시스템은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시간 자원을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시간 자원은 주기적으로 반복되는 구간인 프레임(100)을 포함한다. 도 1에서, 프레임(100)의 길이는 미리 정해져 있는 것으로 가정한다.
프레임(100)은 복수의 슬롯을 포함하며, 도 1에서는 복수의 슬롯 중에서 동기 슬롯(110)만을 나타내었다. 즉, 도 1은 시간 자원이 프레임(100)으로 나누어지고, 프레임(100)은 다시 동기 슬롯(110)과 나머지 슬롯(120)으로 세분화된 것을 나타내었다. 나머지 슬롯(110)은 다시 데이터 슬롯, 탐색 슬롯 등으로 나누어질 수 있으나, 편의상 도 1에서는 도시하지 않았다.
동기 슬롯(110)은 단말들이 동기 신호를 전송하는 구간이다. 단말들은 동기 슬롯(110)에서 수신된 동기신호를 이용하여 프레임의 시작과 끝의 위치를 알 수 있다.
단말들은 초기화 과정에서 동기 신호를 송신하기 전에 일정 시간 동안 수신모드로 동작한다. 이러한 수신 모드 동작을 통해, 단말들은 주변의 단말이 전송한 동기신호의 존재 여부를 판단할 수 있다. 이때, 주변 단말기가 전송한 동기신호가 존재하는 경우, 단말들은 주변 단말들이 전송한 동기 신호를 이용하여 시간 동기를 맞춘다. 한편, 단말들은 일정 시간 동안 주변 단말이 전송한 동기 신호를 수신하지 않은 경우, 단말들은 자신의 시간 동기를 임의로 정한다. 이때, 단말들이 "자신의 시간 동기를 맞춘다 또는 설정한다"는 주기적인 프레임(100)의 시작과 끝의 위치를 맞추거나 설정하는 것을 의미한다.
단말들은 자신의 시간 동기를 설정하는 경우 각 프레임의 동기 슬롯(110)에서 동기신호를 전송하거나 수신한다. 이때, 동기신호의 전송은 랜덤 액세스(random access) 방식에 따른다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동기 슬롯(110)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 동기 슬롯(110)의 길이(length)는 N개의 백오프(back off) 슬롯(111)의 길이와 1개의 동기신호(timing reference signal)의 길이의 합에 해당하는 길이를 가진다. 즉, 동기 슬롯(110)의 길이는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, N은 자연수이다.
동기신호는 동기 슬롯의 어느 위치에서도 전송될 수 있다. 한편, 동기신호의 전송은 동기 슬롯(110) 내에서 완료된다. 그리고 동기신호의 전송 시작은 백오프 슬롯(111)의 시작점에서 발송된다.
도 3 및 도 4는 각각 동기신호가 전송되는 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 동기신호가 9번째 백오프 슬롯의 시작점(beginning of 9th backoff slot)에서 송신이 시작되는 경우를 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 동기신호는 9번째 백오프 슬롯의 시작점에서 송신되며, 동기신호는 동기신호의 길이 동안 송신된다.
도 4는 동기신호가 13번째 백오프 슬롯의 시작점(beginning of 13th backoff slot)에서 송신이 시작되는 경우를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 동기신호는 13번째 백오프 슬롯의 시작점에서 송신되며, 동기신호는 동기신호의 길이 동안 송신된다.
한편, 단말들은 동기신호의 충돌을 방지하기 위해 자신의 경쟁윈도우(Contention Window) 값을 저장하고 있다. 단말들이 동기슬롯에서 전송하는 동기신호가 서로 충돌하는 것을 방지하기 위해, 경쟁윈도우가 사용된다. 단말들이 동기슬롯 내에서 경쟁윈도우를 사용하여 동기신호를 전송하는 방법(즉, 경쟁윈도우를 이용한 랜덤 액세스 방법)을 이하에서 설명한다.
단말들이 가질 수 있는 경쟁윈도우 값이 CW인 경우, 소정의 단말은 {0, 1, 2, …, CW-1}의 정수 중에서 무작위로 하나를 경쟁윈도우 값으로서 선택한다. 만약, 정수 n이 선택되었다고 가정할 경우, 단말은 자신의 백오프 카운터(backoff counter)를 n으로 설정한다. 단말은 백오프 카운터를 n으로 설정한 후 1개의 백오프 슬롯(111)의 길이에 해당하는 시간 동안 연속적으로 무선 채널이 휴지(idle) 상태인 경우 자신의 백오프 카운터를 1만큼(즉, n-1) 감소시킨다. 한편, 무선 채널이 1개의 백오프 슬롯(111)에 해당하는 시간 동안 적어도 연속적인 휴지(idle) 상태가 아닌 경우, 단말은 자신의 백오프 카운터를 감소시키지 않지 않는다. 단말은 이러한 동작을 반복한 후 자신의 백오프 카운터가 영(zero)이 되는 경우 동기 신호를 전송한다. 이러한 절차를 본 발명의 실시예에서는 '백오프 절차(backoff procedure)'라고 명한다.
한편, 단말이 동기 신호를 전송하고자 하는데 동기 슬롯(110) 내에서 동기신호 전송을 완료하지 못하는 것으로 판단하는 경우에는 다음의 동기 슬롯(110)의 시작과 함께 전송한다. 다시 말하면, 동기 슬롯 내에 남아 있는 시간이 하나의 동기 신호를 전송하기에 충분하지 못하는 경우, 단말은 백오프 카운터가 영(zero)라고 하더라도 현재의 동기 슬롯에서는 동기신호를 전송하지 않고 다음의 동기 슬롯의 시작과 함께 동기신호를 전송한다.
단말들이 동기 슬롯에서 전송하는 동기신호는 프리앰블(preamble), 타임 옵셋(time offset), 충돌감지필드(collision detection field, CDF) 및 경쟁윈도우지시필드(contention window indication field, CWIF)를 포함한다. 프리앰블(preamble)은 동기신호의 수신 시간을 추정하는데 사용되고, 타임 옵셋(time offset)은 동기 슬롯의 시작과 실제 동기신호의 송신 시점의 차이를 나타낸다. 그리고 충돌감지필드(CDF)는 네트워크 내에 있는 단말들의 수를 간접적으로 추정하는데 사용되며, 경쟁윈도우지시필드(CWIF)는 동기신호를 전송하는 단말기에 대한 경쟁윈도우 값을 나타낸다.
여기서, 충돌감지필드(CDF)는 하나의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로 구성될 수 있다. 동기 신호를 전송하고자 하는 단말(이하, '송신 단말'이라 함)은 OFDM 서브캐리어(sub-carrier)들을 M개의 그룹(group)를 나누고 각 그룹에서 랜덤하게 하나의 서브캐리어(subcarrier)를 선택한다. 그리고 송신 단말은 각 그룹에서 선택한 M개의 서브캐리어들을 이용하여, M개의 톤(tone) 신호를 전송한다. 만약, 두 개의 서로 다른 송신 단말이 전송한 CDF가 서로 겹치는 경우, 동기 신호를 수신한 단말은 충돌감지필드(CDF) 내에 들어 있는 서브캐리어의 개수 또는 패턴을 확인한 후 2개 이상의 CDF가 겹쳐있음을 판단할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 단말은 동기 슬롯(110)에서 다른 단말이 전송하는 동기신호를 감지하는 경우, 자신의 백오프 카운터의 감소를 중단하지 않고1만큼 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 단말 A와 단말 B가 각각 백오프 카운터를 1과 5를 가지고 있고 단말 A와 단말 B가 다른 단말이 전송한 동기 신호를 감지한 경우, 단말 A와 단말 B는 각각 백오프 카운터를 0과 4로 감소시킨다. 이때, 단말 A는 자신의 백오프 카운터가 0이므로, 일정 시간(예를 들면, DIFS(Distributed Inter Frame Space) 또는 EIFS(Extended Inter Frame Space)을 기다린 후 바로 동기 신호를 전송할 수 있다. 단말은 다른 단말이 전송하는 동기 신호를 감지한 경우에 감지한 동기 신호의 전송이 완료된 후 즉시 상기에서 설명한 백오프 절차를 재개하는 것이 아니라 일정 시간(예를 들면, DIFS 또는 EIFS)을 기다린 후 백오프 절차를 재개할 수 있다. 예를 들면, 단말은 하나의 백오프 슬롯에 해당하는 시간 동안 기다린 후 백오프 절차를 재개할 수 있다.
그리고, 단말들은 동기 슬롯의 남아 있는 시간이 동기신호의 길이보다 작은 경우 백오프 절차를 중단하고 다음 동기 슬롯을 기다린다.
도 5를 참조하여, 단말들이 다른 단말이 전송한 동기신호를 감지하는 경우에 대한 동작 방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말들이 다른 단말이 전송한 동기신호를 감지하는 경우에 대한 동작 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
먼저, 단말은 수신한 동기신호 내에 있는 타입 옵셋 값과 수신한 동기신호의 수신 시점의 추정 값을 이용하여, 자신이 가지고 있는 프레임의 시작점을 업데이트한다(S510). 상기에서 설명한 바와 같이, 동기신호는 프리앰블, 타입 옵셋을 포함하고 있다. 단말은 수신한 동기신호의 프리앰블을 이용하여, 수신한 동기신호의 수신 시점을 추정할 수 있다. 따라서, 단말은 타입 옵셋 값과 추정한 동기신호의 수신 시점을 이용하여, 프레임의 시작점을 업데이트할 수 있다.
단말은 자신의 백오프 카운트 값이 1인 경우, 수신된 동기신호의 충돌감지필드(CDF)가 위치하는 시점에 자신의 충돌감지필드(CDF)를 전송한다(S520, S530). 이때, 단말은 동기신호의 다른 구성요소(프리앰블, 타임옵셋등)를 전송하지 않는다.
도 6은 충동감지필드(CDF)가 서로 충돌하는 경우를 나타내는 도면이다. 즉, 도 6은 백오프 카운터가 영(zero)인 단말 A가 동기신호를 전송하고, 주변 단말들 중 백오프 카운터가 1인 단말 B가 충돌감지필드(CDF)를 전송하는 경우를 나타내고 있다. 이때, 단말 A와 단말 B를 제외한 주변 단말들은 이와 같이 두 개의 CDF가 겹치는 경우 충돌이 발생했다고 판단할 수 있다.
단말은 자신의 백오프 카운트 값이 1인 아닌 경우, 수신된 동기신호의 충돌감지필드(CDF)를 보고 두 개의 충돌감지필드(CDF)가 서로 겹쳐서 수신되는지 여부를 검사한다(S540). 두 개의 충돌감지필드(CDF)가 서로 겹쳐서 수신된 경우, 단말은 자신의 경쟁윈도우 값을 증가시킨다(S550).
한편, 동기신호는 동기신호를 송신한 단말(즉, 송신 단말)의 경쟁윈도우 값을 포함하고 있다. 동기신호를 수신한 단말은 송신 단말의 경쟁윈도우 값을 이용하여, 주변 단말들에 대한 평균 경쟁윈도우 값을 업데이트한다. 동기신호를 수신한 단말은 아래의 수학식 2와 같이 평균 경쟁윈도우 값을 업데이트할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 CWother(old)는 업데이트 전의 평균 경쟁윈도우 값이고, CWreceived 는 수신한 동기신호에 포함된 경쟁윈도우 값이다. 그리고 β는 비율을 나타내는 값으로서 임의로 설정되는 상수이다.
상기 S550 단계에서 단말은 경쟁윈도우(CW) 값을 증가시키는데, 이하에서는 단말이 경쟁윈도우(CW) 값을 증가시키는 규칙에 대해서 설명한다.
단말은 자신의 경쟁윈도우 값(CW)이 평균 경쟁윈도우 값(CWother)에 제1 비율(th1)을 곱한 값보다 큰 경우(th1·CWother < CW, 이하 '제1 경우'라 함), 자신의 경쟁윈도우 값(CW)을 rI1 배만큼 증가시킨다. 여기서, 소정의 제1 비율(th1)은 사용자에 의해 임의로 정해지는 상수 값이다.
단말은 자신의 경쟁윈도우 값(CW)이 평균 경쟁윈도우 값(CWother)에 제2 비율(th2)을 곱한 값보다 크고 평균 경쟁윈도우 값(CWother)에 제1 비율(th1)을 곱한 값보다 작은 경우(th2·CWother < CW < th1·CWother, 이하 '제2 경우'라 함), 자신의 경쟁윈도우 값(CW)을 rI2 배만큼 증가시킨다. 여기서, 소정의 제2 비율(th2)은 사용자에 의해 임의로 정해지는 상수 값이며, 제2 비율(th2)은 제1 비율(th1)보다 낮게 설정된다.
다음으로, 단말은 자신의 경쟁윈도우 값(CW)이 평균 경쟁윈도우 값(CWother)에 제2 비율(th2)을 곱한 값보다 작은 경우(즉, CW < th2·CWother, 이하 '제3 경우'라 함), 자신의 경쟁윈도우 값(CW)을 rI3 배만큼 증가시킨다.
상기에서 경쟁윈도우 값을 증가시키는 배수인 rI1, rI2 및 rI3는 rI1≤ rI2≤ rI3 의 관계를 만족시킨다. 즉, 단말은 제1 경우보다 제2 경우에서 경쟁윈도우 값을 더욱 증가시키며 제2 경우보다 제3 경우에 경쟁윈도우 값을 더욱 증가시킨다.
상기에서 설명한 바와 같이, 단말들은 동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하지 못하는 경우, 자신의 경쟁윈도우(CW) 값을 감소시킨다. 이하에서는 단말이 경쟁윈도우(CW) 값을 감소시키는 규칙에 대해서 설명한다.
단말은 자신의 경쟁윈도우 값(CW)이 제1 경우((th1·CWother < CW)에는 자신의 경쟁윈도우 값(CW)을 rD1 배만큼 감소시킨다.
단말은 자신의 경쟁윈도우 값(CW)이 제2 경우(th2·CWother < CW < th1·CWother)에 자신의 경쟁윈도우 값(CW)을 rD2 배만큼 감소시킨다.
다음으로, 단말은 자신의 경쟁윈도우 값(CW)이 제3 경우(CW < th1·CWother)에는 자신의 경쟁윈도우 값(CW)을 rD3 배만큼 감소시킨다.
상기에서 경쟁윈도우 값을 감소시키는 배수인 rD1, rD2 및 rD3는 rD1≥rD2≥rD3 의 관계를 만족시킨다. 즉, 단말은 제2 경우보다 제1 경우에서 경쟁윈도우 값을 더욱 감소시키며 제3 경우보다 제2 경우에 경쟁윈도우 값을 더욱 감소시킨다.
상기에서 설명한 경쟁윈도우 값의 상승 또는 감소를 정리하면 아래의 표 1과 같다.
Figure pat00003
한편, 단말은 동기 슬롯 내에서 다른 단말기가 전송하는 동기 신호를 감지한 경우, 백오프 절차를 다음 동기 슬롯까지 멈출 수 있다. 이를 통해 동일 동기 슬롯 내에서 적어도 2개의 동기 신호가 수신되는 것을 막을 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말을 나타내는 도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단말(700)은 프로세서(710), 메모리(720) 및 RF 모듈(730)을 포함한다.
프로세서(710)는 도 1 내지 도 6에서 설명한 절차, 방법 및 기능들을 구현하도록 구성될 수 있다.
메모리(720)는 프로세서(710)와 연결되고 프로세서(710)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
RF 모듈(730)은 안테나(도시 하지 않음)와 연결되고 무선 신호를 송신 또는 수신한다. 그리고 안테나는 단일 안테나 도는 다중 안테나(MIMO 안테나)로 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 분산 무선 통신 시스템에서 제1 단말이 동기화하는 방법으로서,
    동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하는 경우, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 제1 경쟁윈도우 값으로 증가시키는 단계,
    상기 동기 슬롯 내에서 동기신호를 수신하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 제2 경쟁윈도우 값으로 감소시키는 단계, 그리고
    상기 제1 경쟁윈도우 값 또는 상기 제2 경쟁윈도우 값을 이용하여, 동기 신호 송신 여부를 결정하는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동기신호는 톤(tone) 신호가 전송되는 충돌감지필드를 포함하며,
    상기 동기 슬롯 내에서 상기 동기 신호를 수신하는 경우, 상기 제 1 단말의 백오프 카운터의 값에 대응하여, 상기 동기 신호의 충돌감지필드가 위치하는 시점에 상기 톤 신호를 전송할지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 동기화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동기신호에 포함된 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 제1 단말의 주변 단말에 대한 평균 경쟁윈도우 값을 업데이트하는 단계를 더 포함하는 동기화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단말의 주변 단말에 대한 평균 경쟁윈도우 값을 설정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 증가시키는 단계는, 상기 평균 경쟁윈도우 값과 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 증가시키는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감소시키는 단계는, 상기 평균 경쟁윈도우 값과 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 감소시키는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 증가시키는 단계는,
    상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도우 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 더욱 증가시키는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 감소시키는 단계는,
    상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도우 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 덜 감소시키는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 동기신호는 프리앰블, 타임옵셋, 톤신호가 전송되는 충돌감지필드, 그리고 경쟁윈도우 값을 포함하는 경쟁윈도우지시필드를 포함하는 동기화 방법.
  9. 분산 무선 통신 시스템에서 제1 단말이 동기화하는 방법으로서,
    상기 제1 단말의 경쟁윈도우 값을 설정하는 단계,
    상기 경쟁윈도우 값 중에서, 소정의 제1 값을 백오프 카운트로서 랜덤하게 선택하는 단계,
    동기 슬롯 내에 동기 신호가 수신되는지 여부에 따라, 상기 제1 값을 변경하는 단계, 그리고
    상기 제1 값에 대응하여, 상기 제1 단말의 동기 신호를 송신할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 값을 변경하는 단계는, 상기 동기 슬롯 내에서 소정의 기간 동안 무선 채널이 휴지 상태인 경우 상기 제1 값을 감소시키는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는, 상기 제1 값이 0인 경우 상기 제1 단말의 동기 신호를 송신하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 동기화 방법.
  12. 동기신호를 수신하는 RF 모듈, 그리고
    상기 동기신호가 수신되는지 여부에 따라 경쟁윈도우 값을 변경하며, 상기 경쟁윈도우 값을 이용하여 백오프 카운터를 설정하며, 상기 백오프 카운터에 대응하여 동기신호를 송신할지 여부를 결정하는 프로세서를 포함하는 단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 동기신호를 수신하는 경우, 상기 경쟁윈도우 값을 증가시키고,
    상기 동기신호를 수신하지 않은 경우, 상기 경쟁윈도우 값을 감소시키는 단말.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 동기신호는 톤(tone) 신호가 전송되는 충돌감지필드를 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 동기신호를 수신하는 경우, 상기 백오프 카운터에 대응하여, 상기 동기 신호의 충돌감지필드가 위치하는 시점에 상기 톤 신호를 전송할지 여부를 결정하는 단말.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 단말의 주변 단말에 대한 평균 경쟁윈도우 값, 그리고 상기 경쟁윈도우 값을 이용하여, 상기 경쟁윈도우 값을 변경하는 단말.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 동기 신호를 수신하는 경우, 상기 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 경쟁윈도우 값을 더욱 증가시키는 단말.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 동기 신호를 수신하지 않은 경우, 상기 경쟁윈도우 값이 상기 평균 경쟁윈도 값에 소정의 비율을 곱한 값보다 작을수록, 상기 경쟁윈도우 값을 덜 감소시키는 단말.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 동기신호는 프리앰블, 타임옵셋, 톤신호가 전송되는 충돌감지필드, 그리고 경쟁윈도우 값을 포함하는 경쟁윈도우지시필드를 포함하는 단말.
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