KR20160041931A - 무선 통신 시스템에서 중계기 동작 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 중계기 동작 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국에 의해서 중계기를 지원하는 방법은, 타겟 사용자기기(UE)에 대한 중계 통신 필요 여부를 결정하는 단계; 및 하나 이상의 중계기 후보에게 중계기 활성화 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 활성화 메시지는, 상기 하나 이상의 중계기 후보에 대한 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 중계기 후보 중에서 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 중계기가, 상기 타겟 UE를 위한 중계기로서 활성화될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 중계기 동작 방법 및 장치{REPEATER OPERATION METHOD AND APPARATUS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 중계기 동작 방법 및 장치에 대한 것이다.

중계기는 도너(donor) 기지국과 단말 간의 신호 송수신을 전달하는 기능을 하는 개체로서, 서비스 커버리지의 확대, 셀 경계 처리율(throughput)의 향상 등을 위하여 도입될 수 있다.

종래의 중계기는 고정된 위치에서 동작하는 것을 고려하여 설계 및 이용되었지만, 이동 중계기(mobile relay)는 그 위치가 가변하는 것, 나아가 고속으로 이동하는 것을 고려하여 설계되어야 한다. 예를 들어, 고속으로 이동하는 기차에 중계기가 위치하는 경우를 가정할 수 있다. 중계기의 위치가 시간에 따라 가변하는 경우, 중계기에 의해서 형성되는 셀은 이동성을 가질 수 있으며, 이를 이동 셀(mobile cell)이라고 칭할 수 있다. 또한, 이러한 이동 중계기를 구현하기 위해서, 단말이 중계기의 역할을 수행하는 방안도 논의되고 있다.

또한, 근접 서비스(Proximity Service; ProSe)는 물리적으로 가까운 곳에 위치하는 장치(device)들 간의 통신을 지원하는 방안을 의미한다. 구체적으로, ProSe는 서로 근접한 장치들에서 동작하는 애플리케이션을 발견(discover)하고, 궁극적으로는 애플리케이션-관련 데이터를 교환하는 동작을 지원하는 것을 목적으로 한다. 예를 들어, 소셜 네트워크 서비스(SNS), 상업, 게임 등의 애플리케이션에 ProSe가 적용되는 것을 고려할 수 있다.

ProSe는 장치-대-장치(Device-to-Device; D2D) 통신이라고 칭하여질 수도 있다. 즉, 복수개의 장치(예를 들어, 단말(User Equipment; UE))들 간에 직접적인 링크를 설정하여, 네트워크를 거치지 않고 사용자 데이터(예를 들어, 음성, 멀티미디어 데이터 등)를 장치 간에 직접 주고 받는 통신 방식을 말한다. ProSe 통신은 단말-대-단말(UE-to-UE) 통신, 피어-대-피어(Peer-to-Peer) 통신 등의 방식을 포함할 수 있다. 또한, ProSe 통신 방식은 M2M(Machine-to-Machine) 통신, MTC(Machine Type Communication) 등에 응용될 수 있다. 따라서, ProSe는 급속도로 증가하는 데이터 트래픽에 따른 기지국의 부담을 해결할 수 있는 하나의 방안으로서 고려되고 있다. 또한, ProSe를 도입함으로써, 기지국의 절차 감소, ProSe에 참여하는 장치들의 소비 전력 감소, 데이터 전송 속도 증가, 네트워크의 수용 능력 증가, 부하 분산, 셀 커버리지 확대 등의 효과를 기대할 수 있다.

ProSe 기술에 UE-Relay 기술이 포함되며, UE-Relay 기술은 Relay로서 동작가능한 UE(이하, UE-Relay (UE-R))를 지원하기 위한 기술을 의미한다.

본 발명은 중계기로서의 기능을 수행하기에 적합한 UE를 결정함에 있어서, UE의 전력 소모를 최소화하고, 네트워크가 최적의 UE-Relay를 찾을 수 있도록 하는 방안을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 기지국에 의해서 중계기를 지원하는 방법은, 타겟 사용자기기(UE)에 대한 중계 통신 필요 여부를 결정하는 단계; 및 하나 이상의 중계기 후보에게 중계기 활성화 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 활성화 메시지는, 상기 하나 이상의 중계기 후보에 대한 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 중계기 후보 중에서 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 중계기가, 상기 타겟 UE를 위한 중계기로서 활성화될 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 중계기를 지원하는 기지국 장치는, 송수신 모듈; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 타겟 사용자기기(UE)에 대한 중계 통신 필요 여부를 결정하고; 하나 이상의 중계기 후보에게 중계기 활성화 메시지를 상기 송수신 모듈을 이용하여 전송하도록 설정될 수 있다. 상기 활성화 메시지는, 상기 하나 이상의 중계기 후보에 대한 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 중계기 후보 중에서 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 중계기가, 상기 타겟 UE를 위한 중계기로서 활성화될 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 적용될 수 있다.

상기 중계 통신 필요 여부는, 상기 타겟 UE로부터의 요청, 상기 타겟 UE의 상태 정보, 또는 주변 셀의 상황 정보에 중의 하나 이상에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 타겟 UE로부터의 요청은, 상기 중계 통신 필요의 정도를 나타내는 정보, 상기 타겟 UE의 위치 정보, 상기 타겟 UE에 의해 요구되는 자원의 양을 나타내는 정보 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 타겟 UE의 상태 정보는, 상기 타겟 UE에 대한 거리에 대한 정보, 또는 상기 타겟 UE에 대한 링크 품질에 대한 정보 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 주변 셀의 상황 정보는, 상기 주변 셀의 부하 정보, 또는 상기 주변 셀의 활성화 여부에 대한 정보 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 주변 셀의 상황 정보는, 상기 타겟 UE 이외의 하나 이상의 다른 UE, 다른 기지국, 또는 코어 네트워크 중의 하나 이상으로부터 제공될 수 있다.

상기 활성화 메시지는, 상기 하나 이상의 중계기 후보의 각각에게 전송되는 전용 메시지, 또는 상기 하나 이상의 중계기 후보에게 전송되는 브로드캐스트 신호일 수 있다.

상기 중계기는, 이동 중계기, 또는 UE-relay일 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 중계기가 동작하는 방법은, 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 중계기 활성화 메시지를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 경우 타겟 사용자기기(UE)를 위한 중계기로서의 활성화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 동작하는 중계기 장치는, 송수신 모듈; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 중계기 활성화 메시지를 상기 송수신 모듈을 이용하여 기지국으로부터 수신하고; 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 경우 타겟 사용자기기(UE)를 위한 중계기로서의 활성화를 수행하도록 설정될 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 적용될 수 있다.

상기 활성화를 수행하는 단계는, 상기 기지국으로부터의 활성화 메시지에 따라서 상기 타겟 UE를 위하여 중계 통신을 시작하는 것을 포함할 수 있다.

상기 활성화를 수행하는 단계는, 상기 중계기의 중계기 캐퍼빌리티를 알리는 신호를 주변에 전송하는 것을 포함할 수 있다.

상기 활성화를 수행하는 단계는, 상기 중계기 주변의 단말로부터의 중계기 요청을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다.

상기 기지국으로 상기 중계기 관련 시그널링을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 시그널링은, 상기 중계기의 부하 정보, 상기 중계기의 위치 정보, 또는 상기 중계기 주변의 중계기 요청 UE에 대한 통계 정보 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 중계기는, 이동 중계기, 또는 UE-relay일 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면 중계기로서의 기능을 수행하기에 적합한 UE를 결정함에 있어서, UE의 전력 소모를 최소화하고, 네트워크가 최적의 UE-Relay를 찾을 수 있도록 하는 방안이 제공될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 무선 통신 시스템의 일례로서 EPC에 연결된 E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 중계기를 지원하는 E-UTRAN의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 중계기에 대한 자원 분할을 나타내는 도면이다.
도 8은 EPS에서 두 UE가 통신하는 기본적인 데이터 경로(default data path)를 나타내는 도면이다.
도 9는 ProSe에 기반한 두 UE 간의 직접 모드 데이터 경로 (direct mode data path)를 나타내는 도면이다.
도 10은 ProSe에 기반한 두 UE 간의 로컬 라우팅 방식 데이터 경로(locally-routed data path)를 나타내는 도면이다.
도 11은 UE-Relay에 대한 두 가지 타입을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 UE-to-Network relay로 동작하는 UE를 결정하는 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 UE-to-UE relay로 동작하는 UE를 결정하는 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 UE-relay 관련 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일례에 따른 단말 장치 및 네트워크 노드 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 계열 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 관련하여 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 다양한 무선 통신 시스템에서 사용될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

본 문서에서 사용되는 용어들은 다음과 같이 정의된다.

- UMTS(Universal Mobile Telecommunications System): 3GPP에 의해서 개발된, GSM(Global System for Mobile Communication) 기반의 3 세대(Generation) 이동 통신 기술.

- EPS(Evolved Packet System): IP 기반의 packet switched 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)와 LTE, UTRAN 등의 액세스 네트워크로 구성된 네트워크 시스템. UMTS가 진화된 형태의 네트워크이다.

- NodeB: GERAN/UTRAN의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.

- eNodeB: LTE의 기지국. 옥외에 설치하며 커버리지는 매크로 셀(macro cell) 규모이다.

- UE(User Equipment): 사용자 기기. UE는 단말(terminal), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station) 등의 용어로 언급될 수도 있다. 또한, UE는 노트북, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰, 멀티미디어 기기 등과 같이 휴대 가능한 기기일 수 있고, 또는 PC(Personal Computer), 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수도 있다. UE는 LTE와 같은 3GPP 스펙트럼(spectrum) 및/또는 WiFi, 공공 안전(Public Safety)용 스펙트럼과 같은 비-3GPP 스펙트럼으로 통신이 가능한 UE이다.

- RAN(Radio Access Network): 3GPP 네트워크에서 NodeB, eNodeB 및 이들을 제어하는 RNC(Radio Network Controller)를 포함하는 단위. UE와 코어 네트워크 사이에 존재하며 코어 네트워크로의 연결을 제공한다.

- RANAP(RAN Application Part): RAN과 코어 네트워크의 제어를 담당하는 노드(MME(Mobility Management Entity)/SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node)/MSC(Mobiles Switching Center)) 사이의 인터페이스.

- PLMN(Public Land Mobile Network): 개인들에게 이동통신 서비스를 제공할 목적으로 구성된 네트워크. 오퍼레이터 별로 구분되어 구성될 수 있다.

- HNB(Home NodeB): UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 커버리지를 제공하는 CPE(Customer Premises Equipment). 보다 구체적인 사항은 표준문서 TS 25.467을 참조할 수 있다.

- HeNodeB(Home eNodeB): E-UTRAN(Evolved-UTRAN) 커버리지를 제공하는 CPE(Customer Premises Equipment). 보다 구체적인 사항은 표준문서 TS 36.300을 참조할 수 있다.

- CSG(Closed Subscriber Group): H(e)NB의 CSG의 구성원으로서 PLMN(Public Land Mobile Network) 내의 하나 이상의 CSG 셀에 액세스하는 것이 허용되는 가입자 그룹.

- PDN(Packet Data Network) 연결: 하나의 IP 주소(하나의 IPv4 주소 및/또는 하나의 IPv6 프리픽스)로 표현되는 UE와 APN(Access Point Name)으로 표현되는 PDN 간의 논리적인 연결.

- 근접 서비스(Proximity Services 또는 Proximity-based Services; ProSe): 물리적으로 근접한 장치 사이의 발견(discovery), 및 상호 직접적인 통신/기지국을 통한 통신/제 3의 장치를 통한 통신을 가능하게 하는 서비스. 이때 사용자 평면 데이터(user plane data)는 3GPP 코어 네트워크(예를 들어, EPC)를 거치지 않고 직접 데이터 경로(direct data path 또는 직접 모드 데이터 경로 (direct mode data path))를 통해 교환된다. D2D(Device-to-Device) 서비스라고도 지칭된다.

- 근접성(Proximity): 어떤 UE가 다른 UE와 근접한 것인지 여부는 소정의 근접성 기준이 만족되는지 여부에 따라 결정된다. 근접성 기준은 ProSe 발견(discovery) 및 ProSe 통신(communication)에 대해서 상이하게 주어질 수도 있다. 또한, 근접성 기준은 사업자의 제어 대상으로 설정될 수도 있다.

- 근접 서비스-가능 UE(ProSe-enabled UE): ProSe 발견 및/또는 ProSe 통신을 지원하는 UE. 이하에서 UE로 지칭된다.

- 근접 서비스-가능 네트워크(ProSe-enabled Network): ProSe 발견 및/또는 ProSe 통신을 지원하는 네트워크. 이하에서 네트워크로 지칭된다.

- 근접 서비스 통신(ProSe Communication): 근접 서비스 통신 경로를 이용하는 근접한 2 개 이상의 근접 서비스-가능 UE들 간의 통신. 명시적으로 다르게 설명하지 않는 한, "근접 서비스 통신"이란 다음의 형태의 통신들 중 하나 이상을 지칭할 수 있다: 오직 2 개의 근접 서비스-가능 UE들 간의 근접 서비스 E-UTRA 통신; 공공 안전 근접 서비스-가능 UE들 간의 근접 서비스 그룹 통신 또는 근접 서비스 방송 통신; 또는 근접 서비스-보조 WLAN 직접 통신.

- 근접 서비스 E-UTRA 통신(ProSe E-UTRA Communication): ProSe E-UTRA 통신 경로를 이용하는 ProSe 통신.

- 근접 서비스 방송 통신(ProSe Broadcast Communication): 인증된 공공 안전 근접 서비스-가능 UE들 간의 일-대-전부 ProSe E-UTRA 통신. 이들 UE들 간에 수립된(established) 공통 ProSe E-UTRA 통신 경로를 이용할 수 있음.

- 근접 서비스 그룹 통신(ProSe Group Communication): 근접한 둘 이상의 근접 서비스-가능 UE들간의 일-대-다 ProSe 통신. 이들 UE들 간에 수립된 공통 통신 경로를 이용할 수 있음.

- 근접 서비스-보조 WLAN 직접 통신 (ProSe-assisted WLAN direct communication): 근접 서비스-보조 WLAN 직접 통신 경로를 이용하는 ProSe 통신.

- 근접 서비스 통신 경로(ProSe Communication path): 근접 서비스 통신을 지원하는 통신 경로. ProSe E-UTRA 통신의 통신 경로(즉, ProSe E-UTRA 통신 경로)는, 예를 들어, E-UTRA를 이용하여 ProSe-가능 UE들 간에 직접 수립될 수도 있고, 또는 로컬 eNB(들)를 통해서 라우팅될 수도 있다. ProSe-보조 WLAN 직접 통신의 통신 경로(즉, ProSe-보조 WLAN 직접 통신 경로)는 WLAN을 이용하여 ProSe-가능 UE들 간에 직접 수립될 수도 있다.

- EPC 경로(EPC Path) 또는 인프라스트럭쳐 데이터 경로(infrastructure data path): EPC를 통한 사용자 평면(user plane) 통신.

- 근접 서비스 발견(ProSe Discovery): E-UTRA를 사용하여 어떤 ProSe-가능 UE가 다른 ProSe-가능 UE에 근접한 것인지 여부를 식별하는 과정. ProSe 발견은 ProSe 직접 발견 및/또는 EPC-레벨 ProSe 발견을 의미할 수 있다.

- 근접 서비스 직접 발견(ProSe direct discovery): 한 ProSe-가능 UE가 주변의 다른 ProSe-가능 UE를 발견하기 위해서 수행하는 과정. 이 과정은 릴리즈-12 E-UTRA 기술에 따른 두 UE들의 캐퍼빌리티만을 이용하여 수행될 수 있다. ProSe 직접 발견은 개방형(open) ProSe 직접 발견 및/또는 제한된(restricted) ProSe 직접 발견을 포함할 수 있다.

- EPC-레벨 근접 서비스 발견(EPC-level ProSe discovery): EPC가 두 ProSe-가능 UE들의 근접성을 결정하고 이들에게 이들의 근접성에 대해서 알려주는 과정. EPC-레벨 ProSe 발견은 개방형 EPC-레벨 ProSe 발견 및/또는 제한된 EPC-레벨 ProSe 발견을 포함할 수 있다.

- 개방형 근접 서비스 발견(Open ProSe Discovery): 발견되는 ProSe-가능 UE로부터의 명시적인 허락(explicit permission) 없이 수행되는 ProSe 발견.

- 제한된 근접 서비스 발견(Restricted ProSe Discovery): 발견되는 ProSe-가능 UE로부터의 명시적인 허락에 의해서만 수행되는 ProSe 발견.

- 근접 서비스 UE-to-Network 중계(ProSe UE-to-Network Relay): 근접 서비스-가능 공공 안전 단말(public safety UE)이며, 근접 서비스-가능 공공 안전 단말(public safety UE)과 E-UTRA를 이용하는 근접 서비스-가능 네트워크 사이에서 통신 릴레이로서 동작하는 릴레이의 형태.

- 근접 서비스 UE-to-UE 중계(ProSe UE-to-UE Relay): 근접 서비스-가능 공공 안전 단말(public safety UE)이며, 근접 서비스-가능 공공 안전 단말(public safety UE)들 간의 근접 서비스 통신 릴레이로서 동작하는 릴레이의 형태.

EPC(Evolved Packet Core)

도 1은 EPC(Evolved Packet Core)를 포함하는 EPS(Evolved Packet System)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.

EPC는 3GPP 기술들의 성능을 향상하기 위한 SAE(System Architecture Evolution)의 핵심적인 요소이다. SAE는 다양한 종류의 네트워크 간의 이동성을 지원하는 네트워크 구조를 결정하는 연구 과제에 해당한다. SAE는, 예를 들어, IP 기반으로 다양한 무선 접속 기술들을 지원하고 보다 향상된 데이터 전송 능력을 제공하는 등의 최적화된 패킷-기반 시스템을 제공하는 것을 목표로 한다.

구체적으로, EPC는 3GPP LTE 시스템을 위한 IP 이동 통신 시스템의 코어 네트워크(Core Network)이며, 패킷-기반 실시간 및 비실시간 서비스를 지원할 수 있다. 기존의 이동 통신 시스템(즉, 2 세대 또는 3 세대 이동 통신 시스템)에서는 음성을 위한 CS(Circuit-Switched) 및 데이터를 위한 PS(Packet-Switched)의 2 개의 구별되는 서브-도메인을 통해서 코어 네트워크의 기능이 구현되었다. 그러나, 3 세대 이동 통신 시스템의 진화인 3GPP LTE 시스템에서는, CS 및 PS의 서브-도메인들이 하나의 IP 도메인으로 단일화되었다. 즉, 3GPP LTE 시스템에서는, IP 능력(capability)을 가지는 단말과 단말 간의 연결이, IP 기반의 기지국(예를 들어, eNodeB(evolved Node B)), EPC, 애플리케이션 도메인(예를 들어, IMS(IP Multimedia Subsystem))을 통하여 구성될 수 있다. 즉, EPC는 단-대-단(end-to-end) IP 서비스 구현에 필수적인 구조이다.

EPC는 다양한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 그 중에서 일부에 해당하는, SGW(Serving Gateway), PDN GW(Packet Data Network Gateway), MME(Mobility Management Entity), SGSN(Serving GPRS(General Packet Radio Service) Supporting Node), ePDG(enhanced Packet Data Gateway)를 도시한다.

SGW(또는 S-GW)는 무선 접속 네트워크(RAN)와 코어 네트워크 사이의 경계점으로서 동작하고, eNodeB와 PDN GW 사이의 데이터 경로를 유지하는 기능을 하는 요소이다. 또한, 단말이 eNodeB에 의해서 서빙(serving)되는 영역에 걸쳐 이동하는 경우, SGW는 로컬 이동성 앵커 포인트(anchor point)의 역할을 한다. 즉, E-UTRAN (3GPP 릴리즈-8 이후에서 정의되는 Evolved-UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) Terrestrial Radio Access Network) 내에서의 이동성을 위해서 SGW를 통해서 패킷들이 라우팅될 수 있다. 또한, SGW는 다른 3GPP 네트워크(3GPP 릴리즈-8 전에 정의되는 RAN, 예를 들어, UTRAN 또는 GERAN(GSM(Global System for Mobile Communication)/EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution) Radio Access Network)와의 이동성을 위한 앵커 포인트로서 기능할 수도 있다.

PDN GW(또는 P-GW)는 패킷 데이터 네트워크를 향한 데이터 인터페이스의 종료점(termination point)에 해당한다. PDN GW는 정책 집행 특징(policy enforcement features), 패킷 필터링(packet filtering), 과금 지원(charging support) 등을 지원할 수 있다. 또한, 3GPP 네트워크와 비-3GPP 네트워크 (예를 들어, I-WLAN(Interworking Wireless Local Area Network)과 같은 신뢰되지 않는 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크나 WiMax와 같은 신뢰되는 네트워크)와의 이동성 관리를 위한 앵커 포인트 역할을 할 수 있다.

도 1의 네트워크 구조의 예시에서는 SGW와 PDN GW가 별도의 게이트웨이로 구성되는 것을 나타내지만, 두 개의 게이트웨이가 단일 게이트웨이 구성 옵션(Single Gateway Configuration Option)에 따라 구현될 수도 있다.

MME는, UE의 네트워크 연결에 대한 액세스, 네트워크 자원의 할당, 트래킹(tracking), 페이징(paging), 로밍(roaming) 및 핸드오버 등을 지원하기 위한 시그널링 및 제어 기능들을 수행하는 요소이다. MME는 가입자 및 세션 관리에 관련된 제어 평면(control plane) 기능들을 제어한다. MME는 수많은 eNodeB들을 관리하고, 다른 2G/3G 네트워크에 대한 핸드오버를 위한 종래의 게이트웨이의 선택을 위한 시그널링을 수행한다. 또한, MME는 보안 과정(Security Procedures), 단말-대-네트워크 세션 핸들링(Terminal-to-network Session Handling), 유휴 단말 위치결정 관리(Idle Terminal Location Management) 등의 기능을 수행한다.

SGSN은 다른 3GPP 네트워크(예를 들어, GPRS 네트워크)에 대한 사용자의 이동성 관리 및 인증(authentication)과 같은 모든 패킷 데이터를 핸들링한다.

ePDG는 신뢰되지 않는 비-3GPP 네트워크(예를 들어, I-WLAN, WiFi 핫스팟(hotspot) 등)에 대한 보안 노드로서의 역할을 한다.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, IP 능력을 가지는 단말은, 3GPP 액세스는 물론 비-3GPP 액세스 기반으로도 EPC 내의 다양한 요소들을 경유하여 사업자(즉, 오퍼레이터(operator))가 제공하는 IP 서비스 네트워크(예를 들어, IMS)에 액세스할 수 있다.

또한, 도 1에서는 다양한 레퍼런스 포인트들(예를 들어, S1-U, S1-MME 등)을 도시한다. 3GPP 시스템에서는 E-UTRAN 및 EPC의 상이한 기능 개체(functional entity)들에 존재하는 2 개의 기능을 연결하는 개념적인 링크를 레퍼런스 포인트(reference point)라고 정의한다. 다음의 표 1은 도 1에 도시된 레퍼런스 포인트를 정리한 것이다. 표 1의 예시들 외에도 네트워크 구조에 따라 다양한 레퍼런스 포인트들이 존재할 수 있다.

도 1에 도시된 레퍼런스 포인트 중에서 S2a 및 S2b는 비-3GPP 인터페이스에 해당한다. S2a는 신뢰되는 비-3GPP 액세스 및 PDNGW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다. S2b는 ePDG 및 PDNGW 간의 관련 제어 및 이동성 지원을 사용자 평면에 제공하는 레퍼런스 포인트이다.

도 2는 무선 통신 시스템의 일례로서 EPC에 연결된 E-UTRAN 망구조를 개략적으로 도시한 도면이다. EPS(Evolved Packet System)는 기존 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서 진화한 시스템으로서, 현재 3GPP에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. 일반적으로 EPS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. UMTS 및 EPS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.

도 2를 참조하면, EPS는 단말(User Equipment; UE)과 기지국(eNode B; eNB, 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다.

한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정돼 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 기지국간에는 사용자 트래픽 또는 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수 있다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.

무선 통신 기술은 WCDMA를 기반으로 LTE까지 개발되어 왔지만, 사용자와 사업자의 요구와 기대는 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 다른 무선 접속 기술이 계속 개발되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구된다.

최근 3GPP는 LTE에 대한 후속 기술에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. 본 명세서에서는 상기 기술을 'LTE-A'라고 지칭한다. LTE-A 시스템은 최대 100MHz의 광대역을 지원할 것을 목표로 하고 있으며, 이를 위해 복수의 주파수 블록을 사용하여 광대역을 달성하는 반송파 병합(carrier aggregation; CA) 기술을 사용하도록 하고 있다. CA는 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 주파수 블록을 하나의 커다란 논리 주파수 대역으로 사용하도록 한다. 각 주파수 블록의 대역폭은 LTE 시스템에서 사용되는 시스템 블록의 대역폭에 기초하여 정의될 수 있다. 각각의 주파수 블록은 콤포넌트 캐리어(CC) 또는 셀(Cell)이라고 칭할 수 있다.

도 3은 3GPP 무선 접속망 규격을 기반으로 한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타내는 도면이다. 제어평면은 단말(User Equipment; UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.

제1계층인 물리계층은 물리채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있다. 상기 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 상기 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조되고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 방식으로 변조된다.

제2계층의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.

제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 무선 베어러는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.

기지국(eNB)을 구성하는 하나의 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공한다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다.

네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(Shared Channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(Shared Channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(Logical Channel)로는 BCCH(Broadcast Control Channel), PCCH(Paging Control Channel), CCCH(Common Control Channel), MCCH(Multicast Control Channel), MTCH(Multicast Traffic Channel) 등이 있다.

도 4는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 서치(Initial cell search) 작업을 수행한다(S301). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(Primary Synchronization Channel; P-SCH) 및 부 동기 채널(Secondary Synchronization Channel; S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 서치 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal; DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.

초기 셀 서치를 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S302).

한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure; RACH)을 수행할 수 있다(단계 S303 내지 단계 S306). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel; PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 전송하고(S303 및 S305), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다(S304 및 S306). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S307) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel; PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 전송(S308)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information; DCI)를 수신한다. 여기서 DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 그 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르다.

한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 전송하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 포함한다. 3GPP LTE 시스템의 경우, 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 전송할 수 있다.

도 5는 LTE 시스템에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200×Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360×Ts)의 길이를 가진다. 여기에서, Ts 는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(또는 6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 TTI(Transmission Time Interval)는 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

정규 CP(normal cyclic prefix)의 경우에 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있다. 서브프레임 설정에 따라 처음 1 내지 3개의 OFDM 심볼은 제어 영역으로 사용되고 나머지 13 내지 11개의 OFDM 심볼은 데이터 영역으로 사용될 수 있다. 제어 영역에 할당되는 제어 채널로는 PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator CHannel), PDCCH(Physical Downlink Control CHannel) 등이 있다.

PDCCH는 물리 하향링크 제어 채널로서 서브프레임의 처음 n개의 OFDM 심볼에 할당된다. 여기에서, n은 1 이상의 정수로서 PCFICH에 의해 지시된다. PDCCH는 전송 채널인 PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)의 자원할당과 관련된 정보, 상향링크 스케줄링 그랜트(Uplink Scheduling Grant), HARQ 정보 등을 각 단말 또는 단말 그룹에게 알려준다. PCH(Paging channel) 및 DL-SCH(Downlink-shared channel)는 PDSCH를 통해 전송된다. 따라서, 기지국과 단말은 일반적으로 특정한 제어 정보 또는 특정한 서비스 데이터를 제외하고는 PDSCH를 통해서 데이터를 각각 전송 및 수신한다.

PDSCH의 데이터가 어떤 단말(하나 또는 복수의 단말)에게 전송되는 것이며, 상기 단말들이 어떻게 PDSCH 데이터를 수신하고 디코딩(decoding)을 해야 하는 지에 대한 정보 등은 PDCCH에 포함되어 전송된다. 예를 들어, 특정 PDCCH가 "A"라는 RNTI(Radio Network Temporary Identity)로 CRC 마스킹(masking)되어 있고, "B"라는 무선자원(예, 주파수 위치) 및 "C"라는 DCI 포맷 즉, 전송 형식 정보(예, 전송 블록 사이즈, 변조 방식, 코딩 정보 등)를 이용해 전송되는 데이터에 관한 정보가 특정 서브프레임을 통해 전송된다고 가정한다. 이 경우, 셀 내의 단말은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 검색 영역에서 PDCCH를 모니터링, 즉 블라인드 디코딩하고, "A" RNTI를 가지고 있는 하나 이상의 단말이 있다면, 상기 단말들은 PDCCH를 수신하고, 수신한 PDCCH의 정보를 통해 "B"와 "C"에 의해 지시되는 PDSCH를 수신한다.

또한, 상향링크 서브프레임은 제어정보를 나르는 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)가 할당되는 영역과 사용자 데이터를 나르는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 할당되는 영역으로 나눌 수 있다. 서브프레임의 중간 부분이 PUSCH에 할당되고, 주파수 영역에서 데이터 영역의 양측 부분이 PUCCH에 할당된다. PUCCH 상에 전송되는 제어정보는 HARQ에 사용되는 ACK/NACK, 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator), MIMO를 위한 RI(Rank Indicator), 상향링크 자원 할당 요청인 SR(Scheduling Request) 등이 있다.

중계기

중계기는 고속 데이터 레이트 커버리지의 확대, 그룹 이동성의 향상, 임시 네트워크 배치, 셀 경계 처리율의 향상, 새로운 영역에 네트워크 커버리지를 제공하는 등의 목적을 위하여 도입될 수 있다.

도 6은 중계기를 지원하는 E-UTRAN의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.

도 6(a)에서 MME/S-GW와 기지국(또는 도너 기지국) 간의 레퍼런스 포인트에 대해서는 상기 도 1과 관련하여 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있다.

중계기 노드(RN)는 기지국((e)NB)과 단말(UE) 사이의 송수신을 전달(forwarding)하는 역할을 하며, 각각의 반송파 주파수 대역에 속성이 상이한 두 종류의 링크(백홀 링크 및 액세스 링크)가 적용된다. 백홀 링크는 중계기와 기지국(예를 들어, 도너 기지국(D(e)NB)) 사이의 링크이며, X2 및/또는 Un 레퍼런스 포인트를 포함한다. 액세스 링크는 중계기와 단말(UE) 사이의 링크이며 Uu 레퍼런스 포인트를 포함한다. 중계기는 D(e)NB를 통하여 네트워크와 접속될 수 있고, D(e)NB와 중계기 간에 S1 레퍼런스 포인트가 존재할 수 있다.

중계기(RN)는 기지국(D(e)NB)에 대해서는 단말(즉, 중계기 타입의 UE)로서 동작하고, 중계기(RN)가 서빙하는 단말(UE)에 대해서는 기지국((e)NB)으로서 동작한다. D(e)NB는 중계기(RN)를 서비스 하기 위한 여러 가지 추가 기능을 필요로 한다. D(e)NB는 중계기가 액세스 하는 경우에 재설정(reconfiguration) 작업을 통해서 중계기에게 필요한 정보 및 시스템 정보를 전용 시그널링(dedicated signaling)을 통해 제공할 수 있다.

도 6(b)에서 도시하는 바와 같이, 매크로 기지국은 UE1을 서빙하는 기지국이며 UE1으로의 하향링크 및 UE1으로부터의 상향링크를 통해서 UE1과 통신을 수행할 수 있다. 한편, 매크로 기지국은 중계기(Relay)에 대해서는 도너 기지국(D(e)NB)로서의 기능을 수행한다. 도너 기지국과 중계기 사이에는 백홀 하향링크 및 백홀 상향링크를 통해서 통신이 수행되며, 중계기와 UE2 사이에는 액세스 하향링크 및 액세스 상향링크를 통해서 통신이 수행된다.

기지국에는 상향링크 수신 및 하향링크 전송의 기능이 요구되고, 단말에게는 상향링크 전송 및 하향링크 수신의 기능이 요구되지만, 중계기에는 기지국으로의 백홀 상향링크 전송, 단말로부터의 액세스 상향링크 수신, 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신 및 단말로의 액세스 하향링크 전송의 기능이 모두 요구된다.

중계기의 대역(또는 스펙트럼) 사용과 관련하여, 백홀 링크가 액세스 링크와 동일한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '인-밴드(in-band)'라고 하고, 백홀 링크와 액세스 링크가 상이한 주파수 대역에서 동작하는 경우를 '아웃-밴드(out-band)'라고 한다. 인-밴드 및 아웃-밴드 경우 모두에서 기존의 LTE 시스템(예를 들어, 릴리즈-8)에 따라 동작하는 단말(또는 레거시(legacy) 단말)이 도너 셀에 접속할 수 있어야 한다.

중계기가 인-밴드로 동작하도록 하기 위하여, 시간-주파수 공간에서의 일부 자원이 백홀 링크를 위해 예비되어야 하고 이 자원은 액세스 링크를 위해서 사용되지 않도록 설정(configure)할 수 있다. 이를 자원 분할(resource partitioning)이라 한다.

중계기에서의 자원 분할에 있어서의 일반적인 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다. 백홀 하향링크 및 액세스 하향링크가 하나의 반송파 주파수 상에서 시간분할다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 하향링크 또는 액세스 하향링크 중 하나만이 활성화된다). 유사하게, 백홀 상향링크 및 액세스 상향링크는 하나의 반송파 주파수 상에서 TDM 방식으로 다중화될 수 있다 (즉, 특정 시간에서 백홀 상향링크 또는 액세스 상향링크 중 하나만이 활성화된다).

인-밴드 중계기의 경우에, 예를 들어, 소정의 주파수 대역에서 기지국으로부터의 백홀 하향링크 수신과 단말로의 액세스 하향링크 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 송신단으로부터 전송되는 신호가 중계기의 수신단에서 수신될 수 있고, 이에 따라 중계기의 RF 전단(front-end)에서 신호 간섭 또는 RF 재밍(jamming)이 발생할 수 있다. 유사하게, 소정의 주파수 대역에서 단말로부터의 액세스 상향링크의 수신과 기지국으로의 백홀 상향링크의 전송이 동시에 이루어지면, 중계기의 RF 전단에서 신호 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 중계기에서 하나의 주파수 대역에서의 동시 송수신은 수신 신호와 송신 신호간에 충분한 분리(예를 들어, 송신 안테나와 수신 안테나를 지리적으로 충분히 이격시켜(예를 들어, 지상/지하에) 설치함)가 제공되지 않으면 구현하기 어렵다.

이와 같은 신호 간섭의 문제를 해결하는 한 가지 방안은, 중계기가 도너 셀로부터 신호를 수신하는 동안에 단말로 신호를 전송하지 않도록 동작하게 하는 것이다. 즉, 중계기로부터 단말로의 전송에 갭(gap)을 생성하고, 이 갭 동안에는 단말(레거시 단말 포함)이 중계기로부터의 어떠한 전송도 기대하지 않도록 설정할 수 있다. 도 7에서는 제 1 서브프레임(1010)은 일반 서브프레임으로서 중계기로부터 단말로 하향링크 (즉, 액세스 하향링크) 제어신호 및 데이터가 전송되고, 제 2 서브프레임(1020)은 MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network) 서브프레임으로서, 하향링크 서브프레임의 제어 영역(1021)에서는 중계기로부터 단말로 제어 신호가 전송되지만 하향링크 서브프레임의 나머지 영역(1022)에서는 중계기로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는다. 여기서, 레거시 단말의 경우에는 모든 하향링크 서브프레임에서 물리하향링크제어채널(PDCCH)의 전송을 기대하게 되므로 (다시 말하자면, 중계기는 자신의 영역 내의 레거시 단말들이 매 서브프레임에서 PDCCH를 수신하여 측정 기능을 수행하도록 지원할 필요가 있으므로), 레거시 단말의 올바른 동작을 위해서는 모든 하향링크 서브프레임에서 PDCCH를 전송할 필요가 있다. 따라서, 기지국으로부터 중계기로의 하향링크 (즉, 백홀 하향링크) 전송을 위해 설정된 서브프레임 (제 2 서브프레임(1020))상에서도, 서브프레임의 처음 N (N=1, 2 또는 3) 개의 OFDM 심볼구간에서 중계기는 백홀 하향링크를 수신하는 것이 아니라 액세스 하향링크 전송을 해야할 필요가 있다. 이에 대하여, 제 2 서브프레임의 제어 영역(1021)에서 PDCCH가 중계기로부터 단말로 전송되므로 중계기에서 서빙하는 레거시 단말에 대한 역방향 호환성이 제공될 수 있다. 제 2 서브프레임의 나머지 영역(1022)에서는 중계기로부터 단말로 아무런 전송이 수행되지 않는 동안에 중계기는 기지국으로부터의 전송을 수신할 수 있다. 따라서, 이러한 자원 분할 방식을 통해서, 인-밴드 중계기에서 액세스 하향링크 전송과 백홀 하향링크 수신이 동시에 수행되지 않도록 할 수 있다.

MBSFN 서브프레임을 이용하는 제 2 서브프레임(1022)에 대하여 구체적으로 설명한다. MBSFN 서브프레임은 원칙적으로 MBMS(Multimedia Broadcast and Multicast Service)를 위한 서브프레임이며, MBMS는 여러 셀에서 동시에 동일한 신호를 전송하는 서비스를 의미한다. 제 2 서브프레임의 제어 영역(1021)은 중계기 비-청취(non-hearing) 구간이라고 할 수 있다. 중계기 비-청취 구간은 중계기가 백홀 하향링크 신호를 수신하지 않고 액세스 하향링크 신호를 전송하는 구간을 의미한다. 이 구간은 전술한 바와 같이 1, 2 또는 3 OFDM 길이로 설정될 수 있다. 중계기 비-청취 구간(1021)에서 중계기는 단말로의 액세스 하향링크 전송을 수행하고 나머지 영역(1022)에서는 기지국으로부터 백홀 하향링크를 수신할 수 있다. 이 때, 중계기는 동일한 주파수 대역에서 동시에 송수신을 수행할 수 없으므로, 중계기가 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는데에 시간이 소요된다. 따라서, 백홀 하향링크 수신 영역(1022)의 처음 일부 구간에서 중계기가 송신/수신 모드 스위칭을 하도록 가드 시간(GT)이 설정될 필요가 있다. 유사하게 중계기가 기지국으로부터의 백홀 하향링크를 수신하고 단말로의 액세스 하향링크를 전송하도록 동작하는 경우에도, 중계기의 수신/송신 모드 스위칭을 위한 가드 시간(GT)이 설정될 수 있다. 이러한 가드 시간의 길이는 시간 영역의 값으로 주어질 수 있고, 예를 들어, k (k≥1) 개의 시간 샘플(time sample, Ts) 값으로 주어질 수 있고, 또는 하나 이상의 OFDM 심볼 길이로 설정될 수도 있다. 또는, 중계기 백홀 하향링크 서브프레임이 연속으로 설정되어 있는 경우에 또는 소정의 서브프레임 타이밍 정렬(timing alignment) 관계에 따라서, 서브프레임의 마지막 부분의 가드시간은 정의되거나 설정되지 않을 수 있다. 이러한 가드 시간은 역방향 호환성을 유지하기 위하여, 백홀 하향링크 서브프레임 전송을 위해 설정되어 있는 주파수 영역에서만 정의될 수 있다 (액세스 하향링크 구간에서 가드 시간이 설정되는 경우에는 레거시 단말을 지원할 수 없다). 가드 시간을 제외한 백홀 하향링크 수신 구간 (1022) 에서 중계기는 기지국으로부터 PDCCH 및 PDSCH를 수신할 수 있다. 특히, 백홀 하향링크 서브프레임의 데이터 영역(도 7의 전송 갭)에서 기지국으로부터 중계기로 전송되는 PDCCH를 기존의 PDCCH와 구별하기 위하여 R-PDCCH(Relay-PDCCH)라고 표현할 수도 있다.

한편, 이동 중계기(mobile relay)는, 일반적인 중계기와 마찬가지로 매크로 기지국과 단말 사이의 신호 송수신을 전달하는 기능을 수행하면서도, 그 위치가 고정되어 있지 않은 중계기를 의미한다. 예를 들어, 이동 수단(예를 들어, 개인차량, 버스, 기차 등)에 장착되는 중계기, 또는 이동성을 가지는 어떤 단말(UE)이 다른 단말에 대해서 중계기의 기능을 수행하는 경우가 이동 중계기의 예시일 수 있다. 이동 중계기가 도입되는 경우, 중계기와 중계기에 의해서 서비스를 받는 단말이 함께 이동할 수 있다. 중계기가 이동함에 따라서 중계기를 서빙하는 기지국(예를 들어, D(e)NB)이 변경될 수 있고, 중계기의 이동성이 보장되어야 한다.

근접 서비스(ProSe)

본 발명에서는 3GPP EPS(Evolved Packet System)와 같은 이동통신 시스템에서 근접 서비스(ProSe) 또는 D2D 서비스를 지원하기 위한 제어 메커니즘을 제안한다.

최근 SNS(Social Network Service) 등에 대한 사용자 요구사항의 증가로 인해, 물리적으로 가까운 거리의 사용자들/장치들 사이의 검출(detect)/발견(discovery)및 특별한 애플리케이션/서비스(즉, 근접성-기반 애플리케이션/서비스)에 대한 요구가 대두되었다. 3GPP 이동통신 시스템에서도 이러한 종류의 서비스를 제공하기 위한 움직임으로 ProSe에 대한 가능한 용례(use case) 및 시나리오와, 가능한 서비스 요건(service requirement)에 대한 논의가 진행중이다.

ProSe의 가능한 용례는 상업적/소셜 서비스, 네트워크 오프로드, 공공 안전(Public Safety), 기존 인프라스트럭쳐(infrastructure) 서비스의 통합(이는 도달성(reachability) 및 이동성(mobility) 측면을 포함하는 사용자 경험의 일관성을 보장하기 위함이다) 등을 들 수 있다. 또한, E-UTRAN 커버리지가 제공되지 않는 경우에서의 공공 안전(이 경우, 특정 지역의 규제 및 사업자 정책에 부합하는 것을 조건으로 하고, 공공-안전을 위해 지정된 특정 주파수 대역 및 특정 단말들로 제한되는 것을 고려해야 한다)에 대한 용례들 및 가능한 요건이 논의 중이다.

특히 3GPP에서 진행중인 ProSe에 대한 논의의 범위는, 근접성-기반 애플리케이션/서비스는 LTE 또는 WLAN을 경유하여 제공되고, 사업자/네트워크의 제어를 받아서 장치들 간의 발견 및 통신이 수행되는 것을 가정한다.

도 8은 EPS에서 두 UE가 통신하는 기본적인 데이터 경로(default data path)를 나타내는 도면이다. 즉, 도 8은 UE-1과 UE-2 사이의 ProSe가 적용되지 않는 일반적인 경우의 UE-1과 UE-2 간의 데이터 경로를 예시적으로 나타낸다. 이러한 기본적인 경로는 기지국(즉, eNodeB 또는 Home eNodeB) 및 게이트웨이 노드들(즉, EPC 또는 사업자 망)를 거친다. 예를 들어, 도 8에서 도시하는 바와 같이, UE-1과 UE-2가 데이터를 주고 받을 때에, UE-1으로부터의 데이터는 eNodeB-1, S-GW/P-GW, eNodeB-2를 거쳐서 UE-2에게 전달되고, 마찬가지로 UE-2로부터의 데이터는 eNodeB-2, S-GW/P-GW, eNodeB-1을 거쳐 UE-1에게 전달될 수 있다. 도 8에서는 UE-1과 UE-2가 서로 다른 eNodeB에 캠프-온(camp-on) 한 것으로 보여주고 있으나 동일한 eNodeB에 캠프-온 할 수도 있다. 또한 도 8에서는 두 UE가 동일한 S-GW 및 P-GW로부터 서비스를 받고 있는 것으로 보여주고 있으나, 다양한 조합의 서비스가 가능하다. 즉, 동일한 S-GW 그리고 서로 다른 P-GW로부터 서비스를 받을 수도 있고, 서로 다른 S-GW 그리고 동일한 P-GW로부터 서비스를 받을 수도 있고, 서로 다른 GW 그리고 서로 다른 P-GW로부터 서비스를 받을 수도 있다.

본 발명에서는 이러한 기본적인 데이터 경로를, 인프라스트럭쳐 데이터 경로(즉, infrastructure path 또는 infrastructure data path 또는 infrastructure communication path)라고 칭할 수 있다. 또한, 이러한 인프라스트럭쳐 데이터 경로를 통한 통신을 인프라스트럭쳐 통신이라고 칭할 수 있다.

도 9는 ProSe에 기반한 두 UE 간의 직접 모드 데이터 경로 (direct mode data path)를 나타내는 도면이다. 이러한 직접 모드 통신 경로는 기지국(즉, eNodeB 또는 Home eNodeB) 및 게이트웨이 노드들(즉, EPC)를 거치지 않는다.

도 9(a)는 UE-1과 UE-2가 각각 다른 eNodeB(즉, eNodeB-1 및 eNodeB-2)에 캠프-온(camp-on) 하고 있으면서 직접 모드 통신 경로를 통해 데이터를 주고 받는 경우를 예시적으로 도시한다. 도 9(b)는 동일한 eNodeB(즉, eNodeB-1)에 캠프-온 하고 있는 UE-1과 UE-2가 직접 모드 통신 경로를 통해 데이터를 주고 받는 경우를 예시적으로 도시한다.

한편, 사용자 평면의 데이터 경로는 도 9에서 도시하는 바와 같이 기지국이나 게이트웨이 노드를 거치지 않고 UE 간에 직접적으로 형성되지만, 제어 평면 경로는 기지국 및 코어 네트워크를 거쳐서 형성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 제어 평면 경로를 통하여 교환되는 제어 정보는, 세션 관리, 인증 (authentication), 권한검증(authorization), 보안, 과금 등에 관련된 정보일 수 있다. 도 9(a)의 예시에서와 같이 상이한 eNodeB들에 의해 서빙되는 UE들의 ProSe 통신의 경우에, UE-1에 대한 제어 정보는 eNodeB-1을 거쳐 코어 네트워크의 제어 노드(예를 들어, MME)와 교환될 수 있고, UE-2에 대한 제어 정보는 eNodeB-2를 거쳐 코어 네트워크의 제어 노드(예를 들어, MME)와 교환될 수 있다. 도 9(b)의 예시에서와 같이 동일한 eNodeB에 의해 서빙되는 UE들의 ProSe 통신의 경우에, UE-1 및 UE-2에 대한 제어 정보는 eNodeB-1을 거쳐 코어 네트워크의 제어 노드(예를 들어, MME)와 교환될 수 있다.

도 10은 ProSe에 기반한 두 UE 간의 로컬 라우팅 방식 데이터 경로(locally-routed data path)를 나타내는 도면이다. 도 10의 예시에서와 같이 UE-1과 UE-2 간의 ProSe 통신 데이터 경로는 eNodeB-1을 거쳐서 형성되지만, 사업자가 운영하는 게이트웨이 노드(즉, EPC)를 거치지는 않는다. 한편, 제어 평면 경로는, 도 10과 같이 동일한 eNodeB에 의해 서빙되는 UE들의 로컬 라우팅 방식 데이터 경로가 구성되는 경우에, UE-1 및 UE-2에 대한 제어 정보는 eNodeB-1을 거쳐 코어 네트워크의 제어 노드(예를 들어, MME)와 교환될 수 있다.

본 발명에서는 상기 도 9 및 도 10에서 설명한 통신 경로를 직접 데이터 경로, ProSe를 위한 데이터 경로, ProSe 기반 데이터 경로, 또는 ProSe 통신 경로라고 칭할 수 있다. 또한, 이러한 직접 데이터 경로를 통한 통신을, 직접 통신, ProSe 통신, 또는 ProSe 기반 통신이라고 칭할 수 있다.

UE-Relay 기술

도 11은 UE-Relay에 대한 두 가지 타입을 설명하기 위한 도면이다.

도 11(a)는 UE-R(UE-Relay)이 E-UTRAN 커버리지에 속하는 경우를 나타내고, 도 11(b)는 UE-R이 E-UTRAN 커버리지 밖에 있는 경우를 나타낸다.

도 11(a)의 UE-R은 UE-to-Network relay 타입(점선으로 표시된 통신 경로) 또는 UE-to-UE relay 타입(실선으로 표시된 통신 경로)에 해당할 수 있다. 도 11(b)의 UE-R은 UE-to-UE relay 타입에만 해당한다. UE-to-UE relay는 두 개의 단말이 직접 통신을 하는 경우 중간에서 UE-R이 중계해주는 것을 의미하고, UE-to-Network relay는 UE와 네트워크 노드(예를 들어, (e)NB) 간의 통신을 UE-R이 중계해주는 것을 의미한다.

UE가 중계기로 동작하기 위해서는 단순히 UE로서 동작하는 경우에 비하여 추가적인 전력 소모가 필요하다. 구체적으로, 중계 통신 동작 (즉, 다른 두 개체 간의 통신을 전달하는 동작), 중계기를 필요로 하는 단말을 모니터링하는 동작, 중계기 캐퍼빌리티 알림(relay capability announcement) 동작 등을 수행하기 위해서 추가적인 전력 소모가 필요하다.

3GPP 표준화 회의를 통해서 UE-Relay 활성화 타입(UE-Relay activation type)에 대한 논의가 진행 중이며, 현재까지는 공공 안전(Public Safety)을 위해서만 UE-Relay가 사용되는 것으로 정의되었다. 다만, 향후 표준화 과정을 거쳐서 공공 안전 이외의 서비스를 위해서도 UE-Relay가 도입되는 방안이 논의될 것으로 예상된다. 현재까지 논의된 UE-Relay 활성화 타입에 대해서 이하에서 설명한다.

공공 안전을 위한 통신 범위를 확장하기 위해서, 중계기 캐퍼빌리티를 가지는 공공 안전 ProSe UE는 UE-relay로 동작하도록 설정될 수 있으며, UE-to-UE relay 또는 UE-to-Network relay 중의 어느 하나로 동작할 수 있다. 이를 위하여 중계기 발견(Relay discovery) 기능 및 중계기 공공 안전 ProSe 통신(Relay Public safety ProSe communication) 기능이 사용될 수 있다.

UE가 UE-relay로서 동작하게 되면, UE-relay는 중계기 발견 과정 및 중계기 통신을 위해서 추가 전력을 소모하게 된다. 배터리 수명의 제한으로 인하여, UE-relay의 중계기 기능은 필요한 경우에만 활성화되어야 한다. 이를 위하여 3 가지의 활성화 타입이 정의된다.

- 활성화 타입 1(중계기 발견을 수행하지 않음): 공공 안전 UE가 소스(source) UE와 활성화된 공공 안전 ProSe 통신을 가지는 경우라면 언제라도 중계기 기능이 활성화될 수 있다. 이러한 활성화 타입의 중계기는, 통신을 위해서 중계기를 요구하는 공공 안전 UE가 없는 경우에는 불필요한 전력을 소모할 수도 있다. 따라서, 이러한 활성화 타입은 긴급(emergency) 또는 높은 우선순위(high priority)가 필요한 통신에 보다 적합하다.

- 활성화 타입 2(중계기 발견에서 UE-relay가 모니터링 UE로서 동작함): 공공 안전 중계기의 발견을 요청하는 UE로부터의 알림(announcement) 메시지를 수신하는 경우에 중계기 기능이 활성화될 수 있다. 활성화된 공공 안전 ProSe 통신이 존재하는 경우에는 언제라도, UE-relay는 자신의 중계기 기능을 즉시 활성화/비활성화(activate/deactivate)시킬 수 있도록, 중계기 발견을 주기적으로 모니터링해야 한다. 중계기를 요청하는 (알림 메시지를 보내는) UE를 위한 중계기 발견은 주기적으로 트리거(trigger)될 수도 있고, 또는 소스 UE와의 통신 범위에서 벗어나서 활성화된 공공 안전 ProSe 통신을 상실한 경우에 트리거(trigger)될 수도 있다.

- 활성화 타입 (중계기 발견에서 UE-relay가 알림을 보내는 UE로서 동작함): 공공 안전 중계기의 발견을 요청하는 UE로부터의 확인응답(acknowledgment) 메시지를 수신한 경우에 UE-relay의 중계기 기능이 활성화될 수 있다. 활성화된 공공 안전 ProSe 통신이 존재하는 경우에는 언제라도, UE-relay는 중계기 발견 알림 메시지를 전송함으로써 자신의 존재를 주기적으로 알려야 한다. 이러한 활성화 타입을 가지는 UE-relay는 주변에 공공 안전 UE가 존재하지 않는 경우에는 중계기 발견 알림을 위해서 불필요한 전력을 소모할 수 있다.

UE-relay로 설정된 공공 안전 UE는, 활성화 타입 2의 모니터링 UE이든지 또는 활성화 타입 3의 알림 UE이든지, 중계기 발견 과정을 주기적으로 수행되어야 함을 주목해야 한다. 이에 의해서, UE-relay는 자신의 중계 통신 범위 내에 공공 안전 UE가 없는 경우에 공공 안전 ProSe 통신을 위한 중계기 기능을 비활성활지에 대해서 결정할 수 있다.

중계기 기능성 설정 방안

본 발명에서는 UE-relay에 대한 중계기 기능성(relay functionality)을 설정하는 방안에 대해서 제안한다. 구체적으로, UE-relay의 배터리 소모를 최소화하면서도 네트워크의 상황에 따라서 신속하게 중계기 기능을 활성화/비활성화할 수 있고, 이러한 동작이 수행되는 조건(condition)을 설정 또는 조정할 수 있는 방안에 대해서 제안한다. UE의 중계기 기능의 활성화란, UE-relay로서 통신을 수행하기 전의 발견(discover) 또는 다른 UE가 UE-relay를 발견할 수 있도록 알리는(announce) 동작을 포함한다.

전술한 바와 같이, UE-Relay는 UE-to-Network Relay 타입과 UE-to-UE Relay 타입으로 분류할 수 있다. 이러한 중계 통신을 위해서는 최적의 relay를 결정 또는 선택하는 것이 필요한데, 네트워크가 중계기 결정/선택을 할 수도 있고, 또는 UE가 자율적(autonomous)으로 중계기 결정/선택을 할 수도 있다.

도 12는 UE-to-Network relay로 동작하는 UE를 결정하는 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 12의 예시에 대해서 네트워크가 UE-relay를 결정 또는 선택하는 경우에 대해서 설명한다.

도 12의 예시에서 타겟 UE가 eNB의 커버리지를 벗어나거나, 또는 타겟 UE와 eNB 사이의 링크 품질(또는 신호 세기)이 소정의 기준을 유지하지 못하는 경우(예를 들어, Radio Link Failure(RLF))에는, 네트워크(예를 들어, eNB)는 적합한 UE를 결정/선택하여 타겟 UE를 위한 중계기로 동작시킬 수 있다. 이 때, 네트워크는 타겟 UE와 UE-relay 사이의 링크(또는 액세스 링크)의 링크 품질(또는 신호 세기) 및/또는 UE-relay와 네트워크 사이의 링크(또는 백홀 링크)의 링크 품질(또는 신호 세기)에 기초하여, 후보 UE(들)(cadidate UE(s)) 중에서 UE-relay로 동작할 UE를 선택할 수 있다. 여기서, UE-relay 결정/선택의 기준이 되는 링크 품질(또는 신호 세기)은 UE-relay의 위치에 가장 큰 영향을 받을 수 있다.

또한, 네트워크가 UE-relay를 선택하기 위해서는, 네트워크가 후보 UE(들)의 위치 및 후보 UE(들) 각각에 대한 신호 세기 등을 파악하여야 하며, 이를 위해서 네트워크와 연결 모드(connected mode)에 있는 UE가 후보 UE가 될 수 있다. 즉, 유휴 모드(idle mode)에 있는 UE에 대해서는 네트워크가 해당 UE의 위치 또는 신호 세기를 파악할 수 없기 때문에, UE-relay의 후보 UE가 될 수 없다. 그러나, 일반적으로는 연결 모드에 있는 UE는 네트워크와의 통신이 필요한 UE이므로, 다른 UE를 위해서 중계기 역할을 수행하는 경우 중계 통신의 지연 또는 품질 저하가 발생할 가능성이 높고, 또는 중계 통신이 우선적으로 수행되는 경우에는 UE-relay 자신을 위한 통신의 지연 또는 품질 저하가 발생할 수도 있다. 따라서, 네트워크 전체의 효율성을 위해서는 다른 통신을 수행하지 않고 있는 유휴 모드의 UE가 UE-relay로서 더 적합하다고 할 수 있다.

다음으로, 도 12의 예시에 대해서 UE가 UE-relay를 결정 또는 선택하는 경우에 대해서 설명한다.

도 12의 예시에서 타겟 UE가 네트워크 커버리지를 벗어나는 경우에, 상기 타겟 UE는 자신과 통신 가능한 범위에 존재하는 주변 UE(들) 중에서 적합한 UE를 UE-relay로 결정 또는 선택하여 UE-to-Network relay 방식으로 네트워크와 통신할 수 있다. 타겟 UE는 중계 요청 신호(Relay Request Signal)를 주변 UE(들)에게 전송하여 이에 응답하는 UE를 UE-relay로서 결정/선택할 수도 있고, 또는 중계기 캐퍼빌리티를 가진다고 알림(announcement)을 보내는 UE에게 중계 요청 신호를 전송함으로써 해당 UE를 UE-relay로 결정/선택할 수도 있다.

도 13은 UE-to-UE relay로 동작하는 UE를 결정하는 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 13(a)와 같이 소스(source) UE와 목적지(destination) UE가 직접 통신을 수행하다가, 도 13(b)와 같이 서로 거리가 멀어지는 등의 이유로 두 UE 사이의 통신 범위를 벗어나는 경우에, 주변의 적합한 UE가 UE-relay로 동작함으로써 소스 UE와 목적지 UE 간의 UE-to-UE relay 통신을 지원할 수 있다.

도 13의 UE-to-UE relay를 위해서 네트워크가 UE-relay를 결정/선택함에 있어서, 소스 UE와 목적지 UE가 서로 다른 eNB에 의해서 서빙받는 경우라면, 소스 UE와 목적지 UE는 각각의 eNB에 대해서 연결 모드에 있어야 하고, 소스 UE와 목적지 UE의 위치 등에 대해서 각각의 eNB가 파악하고 있음은 물론 eNB 간에 UE 위치가 공유되어야 하는 등의 복잡한 시그널링이 요구될 수 있다.

도 12의 UE-to-Network Relay 방식이나 도 13의 UE-to-UE Relay 방식에 있어서, UE가 자율적으로 중계기를 결정/선택하는 경우에는, relay 가능한 UE(들)은 소스 UE 또는 목적지 UE가 보내는 중계기 요청을 모니터링해야 하거나, 또는 자신의 중계기 캐퍼빌리티를 주변 UE들에게 알려야 한다.

또한, 연결 모드에 있는 UE는 네트워크와 통신을 수행하면서 다른 UE로부터의 중계기 요청을 모니터링하거나 자신의 중계기 캐퍼빌리티를 알릴 수 있지만, 유휴 모드에 있는 UE는 소정의 시간 구간마다 깨어나서 중계기 요청 모니터링 또는 중계기 캐퍼빌리티 알림을 수행해야 한다.

이와 같이, 중계기로서 기능하는 것이 필요하지 않은 경우에도 다른 UE에 의한 자율적인 중계기 결정/선택을 지원하기 위해서, 중계기 가능 UE(relay capable UE)가 다른 UE의 중계기 요청을 모니터링하거나 자신의 중계기 캐퍼빌리티를 알리는 동작을 수행한다면, 이는 해당 UE의 불필요한 전력 소모를 초래하게 된다. 특히, 유휴 모드에 있는 UE의 경우에는, 유휴 상태에서도 깨어나서 송수신 동작을 반복해야 하므로, 전력 소모의 문제가 더 크다고 할 수 있다. 또한, 중계기를 필요로 하는 UE가 없더라도, 중계기 가능 UE는 이를 알 수 없기 때문에 불필요한 전력 소모를 유지해야 하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 UE의 전력 소모를 최소화하기 위한 방안을 제안한다.

첫 번째로, UE-relay가 불필요한 상황에서는 중계기 가능 UE가 중계기 요청에 대한 모니터링 및/또는 중계기 캐퍼빌리티 알림 전송을 최소화하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 네트워크가 UE-relay가 필요한 상황인지를 파악하고, 만약 UE-relay가 불필요한 경우라고 결정하면, 중계기 가능 UE의 relay 기능을 비활성화하거나, 중계기 가능 UE가 중계기 요청에 대한 모니터링 및/또는 중계기 캐퍼빌리티 알림 전송을 수행하는 주기를 길게 하는 등의 방안이 적용될 수 있다.

두 번째로, 네트워크가 최적의 UE-relay를 찾을 수 있도록 하는 방안을 적용할 수 있다. 예를 들어, UE-relay를 필요로 하는 UE를 위해서 네트워크가 최적의 UE-relay를 결정/선택할 수 있도록 하는 동작을 정의함으로써, 네트워크 전체의 효율성을 높일 수 있다.

이하에서는 본 발명에서 제안하는 방안들에 대해서 네트워크가 트리거(또는 개시(initiate))하는 방안과 UE가 트리거(또는 개시)하는 방안에 대해서 구체적으로 설명한다.

네트워크가 트리거하는 방안

네트워크(예를 들어, eNB)가 주도하는(또는 보조(assist)하는) UE-relay 결정/선택의 경우에, 네트워크는 자신이 서빙하고 있는 UE의 링크 품질(또는 신호 세기)이 감소하는 경우에 중계 통신이 필요하다고 판단할 수 있고, 이에 따라 적합한 UE-relay를 발견 또는 탐색하는 동작을 수행할 수 있다.

이를 위해서, 네트워크는 타겟 UE의 주변 지역에 위치하는 유휴 모드의 UE(들)(즉, UE-relay로 선택될 후보 UE(들))를 깨우기 위해서 전용 메시지(dedicated message) (예를 들어, 페이징 메시지 등)에 또는 브로드캐스트(broadcast) 신호(예를 들어, 시스템정보블록(SIB)를 통해 제공되는 정보)에 UE-relay가 필요함을 나타내는 정보를 포함시킬 수 있다. 이와 함께 또는 이 대신에, 네트워크는 타겟 UE와 선택될 UE-relay 사이의 링크(또는 액세스 링크)의 링크 품질(또는 신호 세기), 및/또는 선택될 UE-relay와 네트워크 사이의 링크(또는 백홀 링크)의 링크 품질(또는 신호 세기)이 소정의 기준치 이상으로 유지될 수 있는 영역에 위치하는 유휴 모드의 UE(들)(즉, UE-relay로 선택될 후보 UE(들))를 깨우기 위해서 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지)에 또는 브로드캐스트 신호에 UE-relay가 필요함을 나타내는 정보를 포함시킬 수 있다. 이러한 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호를 수신하는 UE(즉, UE-relay 후보)는, UE-relay로서 동작하거나 또는 네트워크에게 자신의 상태(status)를 보고할 수 있다.

또한, 네트워크는 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호에 UE-relay의 원하는 위치(desired location)를 나타내는 정보를 포함시킬 수도 있다. 원하는 위치는 중계 통신에 대해 최적의 링크 품질(신호 세기)이 유지될 것으로 예상되는 UE-relay의 위치에 해당할 수 있다. 이러한 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호를 수신하는 UE(즉, UE-relay 후보)는, 자신의 위치가 상기 원하는 위치와 근접 또는 일치하는 경우에만 깨어나서 UE-relay로서 동작하거나 또는 네트워크에게 자신의 상태(status)를 보고할 수 있다.

또한, 타겟 UE는 자신의 링크 품질(또는 신호 세기)의 저하(degradation)를 인지하면, 자신의 위치 정보를 네트워크로 전송할 수 있다. 이에 따라, 네트워크는 타겟 UE 주변 위치, 또는 타겟 UE의 위치를 기반으로 UE-relay의 최적의 위치를 결정하여, UE-relay를 위한 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호를 전송할 수 있다.

또한, 타겟 UE와 UE-relay 사이의 링크(또는 액세스 링크)의 링크 품질(또는 신호 세기) 및/또는 UE-relay와 네트워크 사이의 링크(또는 백홀 링크)의 링크 품질(또는 신호 세기)이 소정의 임계치를 넘는 UE 만이 UE-relay로 동작하거나 또는 네트워크에게 자신의 상태(status)를 보고할 수 있도록, 링크 품질(또는 신호 세기)에 대한 임계치를 나타내는 정보가 상기 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호에 포함될 수 있다.

전술한 예시들에서 UE-relay 후보(들)은, 타겟 UE 주변에 위치하며 연결 모드에 있는 UE, 유휴 모드에서 상기 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호를 수신하는 UE를 포함할 수 있다. UE-relay 후보(들)은 네트워크에게 (또는 네트워크에 접속한 후에) 자신의 상태(status) 및/또는 자신의 캐퍼빌리티 정보를 보고할 수 있다. 이에 따라 UE-relay 후보(들)로부터의 정보를 수집한 네트워크는 그 중에서 최적의 UE를 UE-relay로 동작할 UE로 결정/선택할 수 있다. 여기서 최적의 UE는 가장 높은 링크 품질(또는 신호 세기)이 예상되는 UE일 수도 있고, 또는 UE의 부하(load)를 고려하여 최상의 처리율 성능이 예상되는 UE일 수도 있다.

추가적으로, 네트워크가 트리거하는 UE-relay 방안은, UE-relay를 이용하여 네트워크 커버리지를 확장하는 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, eNB는 O&M(Operation and Maintenance), X2 시그널링 및/또는 S1 메시지를 통해 주변 eNB(또는 셀)의 상황을 파악할 수 있다. 예를 들어, eNB는 X2 인터페이스를 통해 주변 셀의 부하(load) 정보, 또는 활성화/비활성화 상태에 대한 정보, 및/또는 관련 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라, eNB는 자신의 셀 커버리지를 확장할 필요가 있는지를 결정할 수 있다. 커버리지를 확장할 필요가 있다고 결정하는 경우, eNB는 UE-Relay 활성화를 트리거할 수 있다. 구체적으로, eNB는 셀 커버리지의 중심부가 아닌 일정 거리 이상에 위치한(즉, 셀 경계에 가까운) UE-Relay를 활성화시킬 수 있다. 만약 특정 방향으로의 커버리지 확장이 필요한 경우라면, eNB는 해당 방향에 위치한 UE-Relay 만을 선택해서 활성화시킬 수도 있다. 또한, 주변 eNB(또는 셀)이 정상 동작을 하거나, 새로운 eNB(또는 셀)이 활성화하여 커버리지 홀(hole)이 사라진 경우에는, 활성화되어 있는 UE-Relay를 비활성화시키도록 명령할 수도 있다.

또한, 네트워크가 트리거하는 UE-relay 방안은, IOPS (Isolated E-UTRAN Operation for Public Safety)를 위해서 적용될 수도 있다. IOPS는 3GPP 표준화 회의를 통해 논의 중인 기술이며, 고립된(isolated) E-UTRAN 동작은 2 가지 예시를 포함한다. 첫 번째 예시는 eNB와 코어 네트워크와의 백홀 링크가 끊어진(disconnet) 경우이고, 두 번째 예시는 공공 안전을 위해서 특정 eNB가 노매딕(nomadic) eNB로 설정된 경우이다. 하나 이상의 eNB를 포함하는 eNB 그룹이 노매딕 eNB를 구성할 수 있으며, 상기 eNB 그룹의 경계에 위치하는 eNB(또는 셀)은 그 커버리지 외곽에 위치하는 UE를 서비스하기 위해서 UE-Relay를 활성화시킬 수 있다.

UE가 트리거하는 방안

UE가 자율적으로(autonomously) 트리거하는(또는 개시하는) UE-relay 결정/선택의 경우에, UE-to-Network Relay의 경우에는 네트워크가 커버리지 관련 정보를 알고 있기 때문에 그에 적합한 정보를 UE에게 알려줄 수 있다. 예를 들어, 어떤 eNB는 이웃 eNB(또는 셀)이 비활성화되거나 오동작하는 경우에, 해당 eNB는 셀 커버리지를 확장할 필요가 있다고 판단하고, 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지) 또는 브로드캐스트 신호를 통하여, 중계기 가능 UE에게 중계기 요청을 모니터링하거나 중계기 캐퍼빌리티를 알리도록 하는 활성화 명령을 내릴 수 있다.

셀 중앙에 위치한 UE는 중계기로 동작할 필요성이 적기 때문에, UE와 eNB 사이의 링크 품질(또는 신호 세기)이 소정의 임계치 이하이거나, UE와 eNB 사이의 거리가 소정의 임계치 이상인 경우에, 네트워크는 중계기 기능을 인에이블링 또는 활성화하도록 하기 위해서, 링크 품질(또는 신호 세기)에 대한 임계치 및/또는 거리에 대한 임계치에 대한 정보를 인에이블링/활성화 정보와 함께 UE에게 제공할 수 있다.

또한, 네트워크는 중계기 요청 모니터링 및/또는 중계기 캐퍼빌리티 알림을 수행하는 주기(period)에 대한 정보를 UE에게 제공할 수 있다. 네트워크가 지시하는 상기 주기가 짧은 경우에, 중계기 가능 UE가 중계기 요청을 모니터링하거나 중계기 캐퍼빌리티를 알리는 동작이 자주 수행되므로, 중계기를 필요로 하는 UE가 빠른 시간 내에 최적의 중계기를 찾을 수 있지만, 반면 중계기 가능 UE의 전력 소모가 늘어난다. 반대로, 네트워크가 지시하는 상기 주기가 짧은 경우에, 중계기 가능 UE가 중계기 요청을 모니터링하거나 중계기 캐퍼빌리티를 알리는 동작이 드물게 수행되므로, 중계기 가능 UE의 전력 소모는 줄어들지만, 중계기를 필요로 하는 UE가 최적의 중계기를 찾기까지 오랜 시간이 걸릴 수 있어서 네트워크 전체의 처리율 성능은 낮아질 수 있다. 이러한 트레이드-오프 관계를 고려하여, 네트워크는 현재 상황에 맞게 (즉, 중계기를 필요로하는 UE가 빠른 시간 내에 중계기를 선택하는 것이 우선시되는지, 또는 중계기 가능 UE가 최대한 전력 소모를 줄이면서 동작하는 것이 우선시되는지에 따라) 상기 주기 값을 설정 및 제공할 수 있다.

추가적으로, UE는 자신이 네트워크의 커버리지 내에서 링크 품질(또는 신호 세기) 저하로 인해 중계 통신이 필요하다고 판단하는 경우, 이를 나타내는 정보를 네트워크로 보고하면서, 자신의 위치에 대한 정보를 함께 포함시킬 수 있다. 이에 따라, 네트워크에 의해서 해당 UE에게 적합한 UE-relay가 활성화되도록 유도할 수 있다.

또한, 중계기 가능 UE는 자신이 주변에서 수신한(또는 모니터링한) 중계기 요청에 관련된 정보(예를 들어, 중계 통신을 요청하는 UE의 개수, 해당 UE의 위치 정보 등)을 수집하여, 수집된 정보를 네트워크로 보고할 수 있다. 이에 따라, 네트워크에 의한 UE-relay 활성화 제어가 적절하게 수행되도록 할 수 있다. .

중계기 활성화를 위한 파라미터 및 설정 방안

표 2를 참조하여, 네트워크(예를 들어, eNB)가 UE-relay 활성화와 관련한 시그널링(예를 들어, 전용 메시지 또는 브로드캐스트 신호)에 포함시킬 수 있는 파라미터를 정의 및 설정하는 방안에 대해서 이하에서 설명한다. 예를 들어, eNB는 UE-relay 활성화를 나타내는 정보만을 UE에게 제공할 수도 있고, 또는 이하의 파라미터 중의 하나 이상을 포함시킬 수도 있다.

상기 표 2의 "알림 주기" 파라미터와 관련하여, 알림 주기가 길면 UE의 전력 소모는 줄어들지만 다른 UE가 UE-relay를 발견하는 시간이 늦어져 상기 다른 UE의 서비스 끊김이 발생할 수 있다. 반면, 알림 주기가 짧으면 UE의 전력 소모는 증가하지만 다른 UE가 UE-relay를 발견하는 시간도 빨라져 상기 다른 UE에 대한 서비스 유지 또는 보다 신속한 서비스 제공이 가능하다.

상기 알림 주기는 중계기 요청 모니터링 주기를 포함할 수 있다. 또는, 중계기 요청 모니터링 주기는 상기 알림 주기에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 중계기의 활성화 타입에 따라서 알림 동작을 수행하거나 모니터링 동작을 수행하므로, 이를 통칭하기 위해서 상기 알림 주기는 중계기의 활성화 주기라고도 표현할 수 있다.

상기 표 2의 "임계치" 파라미터는, 예를 들어, 참조신호수신전력(reference signal received power; RSRP), 참조신호수신품질(reference signal received quality) 등으로 정의될 수 있다. 임계치 파라미터는 UE-relay와 네트워크 사이의 링크 품질이 소정의 임계치 이상으로 유지되는 UE들만이 UE-relay로서 동작할 수 있도록 설정하는 의미를 가질 수 있다. 또는, 임계치 파라미터는 UE-relay와 네트워크 사이의 링크 품질이 소정의 임계치 미만으로 낮아지는 경우에, UE-relay의 주변 UE에게 중계 서비스가 필요하다고 판단하여, UE-relay가 활성화 동작을 수행하는 값을 의미할 수도 있다. 또는, 임계치 파라미터를 이용하여 특정 위치에 존재하는 UE들을 UE-relay로 활성화시킬 수도 있다. 예를 들어, 임계치 값을 높게 설정하면 셀 중심에 가까운 UE들이 UE-relay로서 동작(또는 UE-relay의 캐퍼빌리티를 알리는 동작)을 수행할 가능성이 높다. 반면, 임계치 값을 낮게 설정하면 셀 경계에 가까운 UE들이 UE-relay로서 동작(또는 UE-relay의 캐퍼빌리티를 알리는 동작)을 수행할 가능성이 높다. 이에 따라, eNB는 셀 내의 커버리지 홀의 존재 유무, 그 위치, 셀 커버리지의 크기, 이웃 셀의 상태 중의 하나 이상에 기초하여, 중계기가 필요한 위치를 결정하고, 해당 위치에 가깝게 존재하는 UE들이 UE-relay로서 활성화 또는 알림 동작을 수행하도록, 상기 임계치 파라미터 값을 설정할 수 있다.

상기 표 2의 "위치 정보" 파라미터를 이용하여, eNB(또는 셀)의 특정 영역에 위치한 UE들만을 UE-relay로서 활성화시킬 수 있다. UE를 서빙하는 eNB가 특정 위치의 주변 셀이 비활성화 또는 오동작하고 있음을 파악한 경우, 해당 주변 셀의 위치에 근접한 UE에게 UE-relay로서 동작(또는 UE-relay의 캐퍼빌리티를 알리는 동작)을 수행하도록 명령하기 위해서, 상기 위치 정보 파라미터의 값이 설정될 수 있다. 또한, 특정 UE가 중계 통신(또는 중계기 서비스)이 필요하다고 eNB에게 알리는 경우, eNB는 해당 UE와 eNB 사이의 최적의 위치에 존재하는 UE를 UE-relay로 활성화시키기 위해서 상기 위치 정보 파라미터의 값을 설정할 수 있다.

또한, 전술한 본 발명의 예시들에서 eNB가 UE(또는 UE-relay)에게 전송하는 전용 메시지가 페이징 메시지인 경우를 대표적인 예시로 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않고, eNB가 UE(또는 UE-relay)에게 전송하는 어태치 응답 메시지, 트래킹영역업데이트(TAU)/라우팅영역업데이트(RAU) 응답 메시지 등의 다른 형태의 전용 메시지도 본 발명의 예시들에 적용될 수 있다.

표 3을 참조하여, 중계 통신(또는 중계기 서비스)을 요청하는 UE가 네트워크(예를 들어, eNB)에게 전송하는 시그널링에 포함시킬 수 있는 파라미터를 정의 및 설정하는 방안에 대해서 이하에서 설명한다. 예를 들어, 중계 통신(또는 중계기 서비스)를 필요로하는 UE는 단순히 그 필요성을 나타내는 정보만을 포함하는 시그널링을 전송할 수도 있고, 또는 이하의 파라미터 중의 하나 이상을 포함시킬 수도 있다.

상기 표 3에서 "지급성" (또는 "시급성")파라미터는, 어떤 애플리케이션 서비스에 관련하여 중계 통신을 필요로 하는 것인지, 또는 중계 통신을 필요로 하는 UE의 가입 클래스(subscription class) 등을 반영하는 값으로 설정될 수 있다. 이 파라미터의 값은, eNB가 UE-relay 활성화 시그널링에 포함시키는 주기 파라미터, 임계치 파라미터 등을 설정하는 기초로 사용될 수 있다.

상기 표 3에서 "위치 정보" 파라미터는, 중계 통신을 필요로 하는 UE의 위치 정보를 의미하며, GPS 정보 등을 이용하여 UE의 위치를 표현할 수 있다. 이 파라미터의 값은, eNB가 UE-relay 활성화 시그널링에 포함시키는 위치 파라미터, 임계치 파라미터 등을 설정하는 기초로 사용될 수 있다.

상기 표 3에서 "요구 자원/처리율" 파라미터는, 중계 통신을 필요로 하는 UE가 요구하는 자원의 양 및/또는 처리율을 나타내는 값이다.

표 4를 참조하여, UE-relay를 지원할 수 있는 후보 UE가 네트워크(예를 들어, eNB)에게 전송하는 시그널링에 포함시킬 수 있는 파라미터를 정의 및 설정하는 방안에 대해서 이하에서 설명한다. 예를 들어, 중계 통신(또는 중계기 서비스)을 수행하고 있는 UE-relay 또는 중계기 가능 UE가 eNB에게 이하의 파라미터 중의 하나 이상을 포함하는 시그널링을 전송할 수 있다.

상기 표 4에서 "부하 정보" 파라미터는, 중계기로 동작하는 UE-relay가 다른 통신(예를 들어, UE-relay 자신과 네트워크 간의 통신 및/또는 UE-relay가 제공하는 위한 중계 통신)을 위해서 처리하고 있는 부하의 정도를 나타낸다. 이 파라미터의 값은, 중계 통신(또는 중계기 서비스)을 요청하는 UE 주변에 위치하는 중계기 가능 UE가 다수개인 경우, 그 중에서 적합한 UE-relay를 결정/선택하기 위한 기초로 사용될 수 있다.

상기 표 4에서 "위치 정보" 파라미터는 UE-relay의 위치 정보를 의미하며, GPS 정보 등을 이용하여 UE의 위치를 표현할 수 있다. 이 파라미터의 값은, eNB가 UE-relay (또는 UE-relay 후보)의 상황을 파악하는 데에 이용될 수 있고, 이에 따라, 중계 통신을 요청하는 UE의 위치 정보와 함께 고려하여, 최적의 UE-relay를 결정/선택하기 위한 기초로 사용될 수 있다.

상기 표 4에서 "중계기 요청 UE 통계" 파라미터는, UE-relay의 주변에서 중계 통신(또는 중계기 서비스)를 요청하는 UE의 개수 자체를 나타내는 값으로 설정되거나, 또는 그 개수가 소정의 임계치를 넘었는지 여부를 나타내는 값으로 설정될 수 있다. 이 파라미터의 값은, eNB가 UE-relay 활성화를 위한 임계치 값을 조정하거나(예를 들어, 낮추거나), UE-relay로 활성화시킬 UE의 개수를 조정(예를 들어, 더 많은 UE-relay를 활성화)하기 위한 기초로 사용될 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 UE-relay 관련 동작을 설명하기 위한 도면이다.

단계 S1410에서 eNB는 타겟 UE에 대해서 중계 통신이 필요한지 여부를 결정할 수 있다.

이러한 결정은, 중계 통신(또는 중계기 서비스)을 필요로 하는 상기 타겟 UE로부터의 요청(예를 들어, 상기 표 3의 파라미터를 포함하는 요청 메시지), 상기 타겟 UE의 상태(예를 들어, eNB의 커버리지를 벗어나거나, 링크 품질이 저하되는지 여부), 및/또는 주변 셀의 상황에 대한 정보(이는 다른 UE(들)로부터, X2 인터페이스를 통하여 다른 eNB/셀로부터, 또는 코어 네트워크의 네트워크 노드로부터 제공될 수 있음)에 기초하여 수행될 수 있다.

상기 타겟 UE에 대해서 중계 통신(또는 중계기 서비스)이 필요하다고 결정하는 경우, 상기 타겟 UE를 위해서 UE-relay를 활성화시키거나, 또는 이미 활성화되어 있는 UE-relay가 적합한 경우에는 그 활성화 상태를 유지시키거나, UE-relay의 활성화 동작의 주기(예를 들어, 중계기 캐퍼빌리티 알림 주기, 주변의 중계기 요청 모니터링 주기 등)를 상대적으로 작은 값으로 설정하는 등의 동작이 수행될 수 있다.

상기 타겟 UE에 대해서 중계 통신(또는 중계기 서비스)가 필요하지 않다고 결정하는 경우, 이미 활성화되어 있는 UE-relay를 비활성화시키거나, UE-relay의 활성화 동작의 주기(예를 들어, 중계기 캐퍼빌리티 알림 주기, 주변의 중계기 요청 모니터링 주기 등)를 상대적으로 큰 값으로 설정하거나, 상기 타겟 UE를 위하여 UE-relay가 활성화되어 있지 않은 경우에는 UE-relay에 대한 아무런 동작도 수행하지 않을 수도 있다.

단계 S1420에서 eNB는 상기 타겟 UE에 대해서 중계 통신(또는 중계기 서비스)을 제공할 수 있는 하나 이상의 UE-relay 후보에게 UE-relay 활성화 메시지를 전송할 수 있다. 활성화 메시지는 전용 메시지(예를 들어, 페이징 메시지, 어태치 응답 메시지, TAU/RAU 응답 메시지 등) 또는 브로드캐스트 신호를 통하여 전송될 수 있다. 활성화 메시지에는 상기 표 2의 파라미터들 중의 하나 이상이 포함될 수 있다.

단계 S1430에서 상기 활성화 메시지에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 UE-relay 후보가 UE-relay로서 활성화될 수 있다.

어떤 UE가 UE-relay로서 활성화된다는 것은, eNB로부터의 활성화 메시지에 따라서 바로 상기 타겟 UE를 위하여 UE-relay로서 동작하는 것(즉, 중계 통신을 시작하는 것), UE-relay가 자신의 중계기 캐퍼빌리티를 알리는 동작을 수행하는 것(즉, 주변의 UE들(상기 타겟 UE를 포함할 수 있음)이 UE-relay를 발견할 수 있도록 하는 동작)일 수도 있고, 또는 UE-relay가 주변의 UE의 중계기 요청을 모니터링하는 동작을 수행하는 것(즉, 주변에서 UE-relay를 필요로 하는 UE들(상기 타겟 UE를 포함할 수 있음)을 발견하는 동작) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, UE-relay의 활성화 타입에 따라서 이러한 동작 중의 하나가 수행될 수 있다.

단계 S1440에서 타겟 UE는 eNB와 UE-relay를 통해서 중계 통신을 수행할 수 있다.

도 14에서 도시하고 있지 않지만, eNB가 타겟 UE, UE-relay (또는 UE-relay 후보(들)), 다른 eNB/셀, 코어 네트워크로부터, 상기 중계기 통신(또는 중계기 서비스) 필요 여부를 결정하기 위한 기초가 되는 정보를 수신하는 동작을 수행할 수 있다.

도 14에서 설명하는 예시적인 방법은 설명의 간명함을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 방법을 구현하기 위해서 도 14에서 예시하는 모든 단계가 반드시 필요한 것은 아니다.

도 14에서 예시하는 방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일례에 따른 단말 장치 및 네트워크 노드 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.

도 15를 참조하여 본 발명에 따른 단말 장치(100)는, 송수신모듈(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. 송수신모듈(110)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 단말 장치(100)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 단말 장치(100) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 단말 장치(100)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 본 발명에서 제안하는 단말 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(130)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

도 15를 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(200)는, 송수신모듈(210), 프로세서(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다. 송수신모듈(210)은 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 송신하고, 외부 장치로 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 기지국 장치(200)는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로세서(220)는 기지국 장치(200) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 기지국 장치(200)가 외부 장치와 송수신할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 본 발명에서 제안하는 기지국 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(230)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

또한, 위와 같은 단말 장치(100) 및 기지국 장치(200)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 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. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (15)

1. 무선 통신 시스템에서 기지국에 의해서 중계기를 지원하는 방법에 있어서,
   타겟 사용자기기(UE)에 대한 중계 통신 필요 여부를 결정하는 단계; 및
   하나 이상의 중계기 후보에게 중계기 활성화 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 활성화 메시지는, 상기 하나 이상의 중계기 후보에 대한 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함하고,
   상기 하나 이상의 중계기 후보 중에서 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 중계기가, 상기 타겟 UE를 위한 중계기로서 활성화되는, 중계기 지원 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중계 통신 필요 여부는,
   상기 타겟 UE로부터의 요청, 상기 타겟 UE의 상태 정보, 또는 주변 셀의 상황 정보에 중의 하나 이상에 기초하여 결정되는, 중계기 지원 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 타겟 UE로부터의 요청은,
   상기 중계 통신 필요의 정도를 나타내는 정보, 상기 타겟 UE의 위치 정보, 상기 타겟 UE에 의해 요구되는 자원의 양을 나타내는 정보 중의 하나 이상을 포함하는, 중계기 지원 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 타겟 UE의 상태 정보는,
   상기 타겟 UE에 대한 거리에 대한 정보, 또는 상기 타겟 UE에 대한 링크 품질에 대한 정보 중의 하나 이상을 포함하는, 중계기 지원 방법.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 주변 셀의 상황 정보는,
   상기 주변 셀의 부하 정보, 또는 상기 주변 셀의 활성화 여부에 대한 정보 중의 하나 이상을 포함하고,
   상기 주변 셀의 상황 정보는, 상기 타겟 UE 이외의 하나 이상의 다른 UE, 다른 기지국, 또는 코어 네트워크 중의 하나 이상으로부터 제공되는, 중계기 지원 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 활성화 메시지는,
   상기 하나 이상의 중계기 후보의 각각에게 전송되는 전용 메시지, 또는 상기 하나 이상의 중계기 후보에게 전송되는 브로드캐스트 신호인, 중계기 지원 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 중계기는, 이동 중계기, 또는 UE-relay인, 중계기 지원 방법.
8. 무선 통신 시스템에서 중계기가 동작하는 방법에 있어서,
   활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 중계기 활성화 메시지를 기지국으로부터 수신하는 단계; 및
   상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 경우 타겟 사용자기기(UE)를 위한 중계기로서의 활성화를 수행하는 단계를 포함하는, 중계기 동작 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 활성화를 수행하는 단계는,
   상기 기지국으로부터의 활성화 메시지에 따라서 상기 타겟 UE를 위하여 중계 통신을 시작하는 것을 포함하는, 중계기 동작 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 활성화를 수행하는 단계는,
    상기 중계기의 중계기 캐퍼빌리티를 알리는 신호를 주변에 전송하는 것을 포함하는, 중계기 동작 방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 활성화를 수행하는 단계는,
    상기 중계기 주변의 단말로부터의 중계기 요청을 모니터링하는 것을 포함하는, 중계기 동작 방법.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 기지국으로 상기 중계기 관련 시그널링을 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 시그널링은, 상기 중계기의 부하 정보, 상기 중계기의 위치 정보, 또는 상기 중계기 주변의 중계기 요청 UE에 대한 통계 정보 중의 하나 이상을 포함하는, 중계기 동작 방법.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 중계기는, 이동 중계기, 또는 UE-relay인, 중계기 동작 방법.
14. 무선 통신 시스템에서 중계기를 지원하는 기지국 장치에 있어서,
    송수신 모듈; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    타겟 사용자기기(UE)에 대한 중계 통신 필요 여부를 결정하고;
    하나 이상의 중계기 후보에게 중계기 활성화 메시지를 상기 송수신 모듈을 이용하여 전송하도록 설정되며,
    상기 활성화 메시지는, 상기 하나 이상의 중계기 후보에 대한 활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함하고,
    상기 하나 이상의 중계기 후보 중에서 상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 중계기가, 상기 타겟 UE를 위한 중계기로서 활성화되는, 중계기 지원 기지국 장치.
15. 무선 통신 시스템에서 동작하는 중계기 장치에 있어서,
    송수신 모듈; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    활성화 주기, 위치, 또는 신호 세기의 임계치 중의 하나 이상의 파라미터를 포함하는 중계기 활성화 메시지를 상기 송수신 모듈을 이용하여 기지국으로부터 수신하고;
    상기 하나 이상의 파라미터에 의해서 주어지는 조건을 만족하는 경우 타겟 사용자기기(UE)를 위한 중계기로서의 활성화를 수행하도록 설정되는, 중계기 장치.

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