KR20160054396A - 비면허 대역을 통한 데이터 전송 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

랜덤 번호를 선택하고, 선택된 랜덤 번호에 해당하는 프레임 개수만큼 무선 채널을 점유하여 데이터를 전송하는 단계, 그리고 점유 이후 다음 프레임에서 채널 액세스를 중지하는 단계를 통해 데이터를 전송하는 방법 및 장치가 제공된다.

Description

비면허 대역을 통한 데이터 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting data through unlicensed band}

본 발명은 이동통신 시스템에서 비면허 대역을 통해 데이터를 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

4세대 이동통신의 출현 이후, 이동통신 시스템을 통해 서비스 되는 무선 트래픽은 매년 증가하고 있고, 이동통신 사업자들은 이동통신 시스템의 용량을 증가시키기 위한 연구를 진행하고 있다. 이동통신 시스템의 용량을 증가시키는 가장 쉬운 방법은, 데이터 전송에 필요한 주파수를 많이 확보하여 많은 데이터를 동시에 전송하는 것이다. 하지만, 이동통신 시스템에서 사용되는 주파수는 독점적 사용이 가능한 면허 대역 주파수로서, 가용한 주파수 대역이 한정적이고 사용료 또한 고가이기 때문에 원하는 만큼 주파수를 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 이러한 문제에 대한 해결책으로 3세대 파트너쉽 프로젝트(3rd generation partnership project, 3GPP)에서는 저가 또는 무료로 사용 가능한 비면허 대역의 주파수를 통해 이동통신 서비스를 제공하는 방법을 연구 중이다.

비면허 대역 주파수란, 특정 주파수 대역 또는 특정 지역에서 정의된 규제 요구사항(regulatory requirement)을 준수하면 누구나 사용 가능한 주파수 대역으로서, 현재 와이파이(wireless fidelity, WiFi) 또는 블루투스(Bluetooth) 등의 시스템에서 사용되는 주파수를 말한다. 규제 요구사항이란 동일한 비면허 대역 주파수를 이용하는 장치들이 서로 안전하고 공정하게 주파수를 사용할 수 있도록 하기 위해 모든 비면허 대역의 장치가 준수해야 하는 규제 사항이다. 예를 들어, 비면허 대역 주파수를 사용하려는 장치는 비면허 대역 주파수를 통해 데이터를 전송하기 전에, 다른 비면허 대역 장치가 해당 주파수를 사용하고 있는지 확인하고, 해당 주파수가 다른 비면허 대역 장치에 의해 사용되지 않을 경우에만 데이터를 전송할 수 있다.

하지만, 기존 엘티이(long term evolution, LTE)와 같은 이동통신 시스템은 면허 대역의 주파수를 사용하여 이동통신 서비스를 제공하기 위해 설계된 시스템이기 때문에, 현재 시스템을 그대로 비면허 대역에 설치하면 이동통신 시스템의 기지국은 비면허 대역 주파수의 일부를 항상 점유하게 되고, 이에 따라 다른 비면허 대역 장치들이 해당 주파수를 사용할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 비면허 대역 주파수를 사용하기 위해 준수해야 하는 규제 요구사항을 고려하여 현재 이동통신 시스템의 구조 및 기능을 개선할 필요가 있다. 이때, 이동통신 시스템의 기본 기능(예를 들어, 프레임 구조, 자원 할당 구조 등) 중 많은 부분이 변경되는 경우, 시스템 개발 기간 및 비용이 증가할 수 있기 때문에, 기존 이동통신 시스템의 기능 변경을 최소화하면서 동시에 규제 요구사항을 준수하고 다른 비면허 대역 장치와의 공정한 공존이 가능한 무선 통신 시스템이 개발될 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는, 기존 비면허 대역을 사용하는 장치와 공정한 공존을 통해 무선 통신 서비스를 제공할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 랜덤 번호를 선택하고, 선택된 랜덤 번호에 해당하는 LAA 프레임 개수만큼 무선 채널을 점유하여 데이터를 전송하는 단계, 그리고 상기 점유 이후 다음 LAA 프레임에서 채널 액세스를 중지하는 단계를 포함하는, 기지국의 데이터 전송 방법이 제공된다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 기지국은, 비면허 주파수 대역에서 요구되는 규제 요구사항을 준수하는 LAA 프레임을 통해 기존 비면허 대역의 장치와 공존하며 비면허 주파수 대역을 이용하여 단말에게 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국은, 종래 이동통신 시스템에 기반한 채널 액세스 및 캐리어 집성을 통해 서비스 품질을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 비면허 대역 이동통신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 프레임 기반 시스템의 무선 프레임을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 문제를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국의 공존 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 비면허 주파수 대역을 이용한 캐리어 집성 방법을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비면허 주파수 대역을 이용한 캐리어 집성 방법을 나타낸 개념도이다.
도 10는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 관리 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 추정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 12은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 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, 단말(terminal)은, 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 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), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, 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 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femoto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 비면허 대역 이동통신 시스템을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 이동통신 시스템은, 이동통신 기지국(110), 라이선스 허가 접속(license assisted access, LAA) 기지국(120), 액세스 포인트(access point, AP)(130), 이동 단말(140), 그리고 비면허 대역 사용자(150)를 포함한다.

이동통신 기지국(110)은, 면허 대역 주파수를 통해 단말의 제어 및 데이터 서비스 제공을 수행한다.

LAA 기지국(120)은, 비면허 대역 주파수를 통해 단말에게 데이터 서비스를 제공하고, 통상 이동통신 기지국(110)보다 작은 커버리지를 관할한다. 이동통신 기지국(110)과 LAA 기지국(120)은 서로 유선 백홀로 연결되거나 물리적으로 같은 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 네트워크 구성에 따라 이동통신 기지국(110)과 LAA 기지국(120)은 서로 독립적으로 동작할 수도 있고 이동통신 기지국(110)이 LAA 기지국(120)을 제어할 수도 있다. 이때, 이동통신 기지국(110)만이 단말의 제어 권한을 보유하기 때문에 이동 단말(140)은 면허 대역 주파수를 통해 이동통신 기지국(110)과의 연결을 항상 유지해야하고, 이동통신 기지국(110)의 면허 대역 주파수 및 LAA 기지국(120)의 비면허 대역 주파수의 캐리어 집성(carrier aggregation, CA)을 통해 데이터 서비스를 제공 받을 수 있다. 그리고 LAA 기지국(120)은 네트워크 구성에 따라 상향링크 및 하향링크 데이터 서비스를 모두 제공할 수도 있고, 하향링크 데이터 서비스만 제공할 수도 있다.

비면허 대역 사용자(150) 및 액세스 포인트(130)는 LAA 기지국(120)에서 사용하는 비면허 대역 주파수와 동일한 대역의 주파수를 통해 데이터 통신을 수행한다. 동일한 비면허 주파수 대역이라고 하더라도 실제 통신에 사용되는 무선 채널의 주파수는 동일하거나 상이할 수 있다. 동일한 비면허 주파수 대역의 동일한 무선 채널이 사용되는 경우, LAA 기지국(120)과 비면허 대역 사용자(150) 및 액세스 포인트(130) 간의 공존 및 간섭 문제가 발생할 수 있다. 아래에 기재된 본 발명의 한 실시 예에서는 동일한 주파수 대역 내에 동일한 무선 채널이 사용되는 경우, 비면허 대역 이동통신 시스템(앞으로 'LAA 시스템'이라 함)과 기존 비면허 대역 시스템 간의 공정한 주파수 공유 방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시 예에 따른 프레임 기반 시스템의 무선 프레임을 나타낸 도면이다.

유럽 통신 표준 기구(European Telecommunication Standards Institute, ETSI)에서는 5GHz 대역의 비면허 대역 주파수 사용에 관한 LBT(listen before talk) 방식을 위해 프레임 기반 장치(frame based equipment, FBE)에서 사용되는 무선 프레임을 도 2에서와 같이 정의하고 있다. 도 2를 참조하면, 프레임 기반 장치는 고정 프레임 단위(fixed frame period)로 비면허 대역의 무선 채널을 사용할 수 있다. 고정 프레임은 데이터 전송이 가능한 채널 점유 시간(channel occupancy time) 및 데이터 전송이 이루어지지 않는 휴지 구간(idle period)를 포함한다. 그리고 프레임 기반 장치는 채널이 비어있는지 확인하기 위하여 휴지 구간의 종료 직전에 채널 추정(clear channel assessment, CCA)를 수행한다. 채널 추정은 특정 채널의 에너지를 측정하여 측정된 에너지가 미리 설정된 기준보다 높으면 채널이 현재 사용 중이라고 판단하고 미리 설정된 기준보다 낮으면 채널이 현재 사용 중이 아니라고 판단하는 동작을 말한다. 프레임 기반 장치는 채널 추정을 통해 채널이 현재 사용 중이 아니라고 판단되면 채널 점유 시간 동안 데이터 전송을 수행하고, 이후 휴지 구간으로 진입한다. 하지만 채널 추정을 통해 채널이 현재 사용 중인 것으로 판단되면, 프레임 기반 장치는 채널 점유 시간 및 휴지 구간 동안 데이터 통신을 수행하지 않는다.

도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 서브 프레임 단위로 동기화된 이동통신 시스템의 무선 프레임 및 LAA 시스템의 LAA 프레임이 도시되어 있다. 도 3에서 이동통신 시스템은 면허 대역 주파수에서 동작하고, LAA 시스템은 비면허 대역에서 동작한다. LAA 시스템의 LAA 프레임(고정)은, 하향링크 파일롯 시간 슬롯(downlink pilot time slot, DwPTS), 휴지 구간과 9개의 이동통신 서브 프레임을 포함한다.

본 발명의 한 실시 예에서 DwPTS의 시간 길이는 하나의 이동통신 서브 프레임의 절반이고, 7개의 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplex, OFDM) 심볼을 포함한다.

휴지 구간은 채널 추정 구간(CCA)를 포함하여 7개의 OFDM 심볼 길이에 해당한다. 이때, 하나의 LAA 프레임의 시간 길이는 10ms이고, 약 9.5ms의 채널 점유 구간(9개의 이동통신 서브 프레임+DwPTS) 및 약 0.5ms(하나의 서브 프레임에서 DwPTS를 제외한 구간)의 휴지 구간을 포함한다. 따라서, 아래와 같은 유럽의 LBT 요구 사항이 준수될 수 있다.

- 최대 채널 점유 시간은 10ms 이내이어야 한다.

- 최소 휴지 구간은 채널 점유 시간의 5% 이상이어야 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 서브 프레임 단위로 동기화된 이동통신 시스템의 무선 프레임 및 LAA 시스템의 LAA 프레임이 도시되어 있으며, LAA 시스템의 LAA 프레임 하나의 시간 길이는 4ms이다.

도 4에서, LAA 시스템의 하나의 LAA 프레임(고정)은 3개의 이동통신 서브 프레임, DwPTS 및 휴지 구간을 포함한다. 이때, 시스템 설정에 따라 휴지 구간에 포함된 OFDM 심볼의 개수가 변경될 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에서 채널 점유 구간에 대한 휴지 구간의 비율(휴지 구간 비율)은 5.7%가 될 수 있다. 이 경우 7개의 OFDM 심볼 중 DwPTS에 인접한 4개의 OFDM 심볼까지 채널 점유 구간(OFDM 심볼 14개가 포함된 서브프레임 3개+OFDM 심볼 11개)으로 사용되고, 3개의 OFDM 심볼만 휴지 구간으로 사용된다. 따라서, 휴지 구간 비율은 약 5.7%(3/(14×3+11)=0.0566...)가 될 수 있다.

또는 본 발명의 다른 실시 예에서 휴지 구간 비율은 14.3%가 될 수 있다. 이 경우 DwPTS까지만 채널 점유 구간으로 사용되고 7개의 OFDM 심볼이 모두 휴지 구간으로 사용된다. 따라서 휴지 구간 비율은 약 14.3%(7/(14×3+7)=0.1428...)가 될 수 있다.

따라서, 도 4에 도시된 LAA 시스템의 LAA 프레임은 채널 점유 구간의 최대 시간 길이가 4ms 이내인 것으로 정의된 일본의 LBT 요구사항을 준수할 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 문제를 나타낸 개념도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임은 고정 프레임을 기반으로 설계되어 있기 때문에, LAA 시스템의 채널 추정 시점, 데이터 전송 시점 또는 휴지 구간 등이 모두 고정되어 있다. 이때, 채널 추정 시점이 고정되어 있기 때문에 두 시스템 간의 공존 문제가 발생할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제1 LAA 시스템은 채널 추정 후 채널이 비어있다고 판단하고 데이터 전송을 수행할 수 있다. 하지만, 제2 LAA 시스템의 채널 추정 시점은 제1 LAA 시스템의 채널 점유 시간과 항상 일치하기 때문에 채널이 항상 사용 중이라고 판단할 수 있고 무선 채널을 사용할 수 없게 될 수 있다.

기존 비면허 대역 장비는 데이터 전송이 필요할 경우에만 LBT 동작을 수행하기 때문에 어느 정도 시간이 경과하면 위와 같은 문제가 자동적으로 해결될 수 있다. 하지만, LAA 시스템은, 면허 대역을 사용하여 무선 채널을 항상 점유하는 방식을 바탕으로 설계된 시스템이기 때문에, 도 5에서 설명된 것과 같은 공존 문제가 상당 시간 동안 지속될 수 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 방법을 나타낸 개념도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국의 공존 방법을 나타낸 흐름도이다.

고정 프레임 기반 무선 프레임 구조에서 공존 문제가 발생하는 이유는, 동일한 주파수 대역을 사용하는 모든 시스템이 항상 고정된 시점에 채널 추정을 수행하기 때문이다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템에서, 채널을 점유하게 된 하나의 LAA 기지국은, 제1 시간 동안 채널을 점유한 후 의도적으로 제2 시간 동안 채널 사용을 중지한다. 이때, 채널 점유에 관한 제1 시간 또는 채널 사용 중지(즉, 채널 엑세스 중지)에 관한 제2 시간은 LAA 기지국이 선택하는 랜덤 번호(random number, RN)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 제1 시간에 랜덤 번호가 적용되는 경우 제2 시간은 고정될 수 있고 또는 제2 시간에 랜덤 번호가 적용되는 경우 제1 시간이 고정될 수 있다. 따라서 동일 주파수 대역의 다른 장치는 LAA 기지국이 채널 사용을 중지한 시간 동안 채널 추정을 통해 동일한 무선 채널을 사용할 수 있다.

도 7을 참조하면, 먼저 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 채널 액세스 이전, 랜덤 번호를 선택하고(S701), 채널 점유에 성공하면 랜덤 번호에 해당하는 LAA 프레임 개수만큼 채널을 점유한다(S702). 도 6을 참조하면, 제1 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 채널 액세스 이전에 랜덤 번호로 2, 3, 1을 선택하였고, 이후 2개의 LAA 프레임 동안 채널을 점유한다. 제2 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 랜덤 번호로 4, 2, 2를 선택하였고, 제1 LAA 시스템의 LAA 기지국 및 제3 LAA 시스템의 LAA 기지국으로 인해 채널 추정을 통한 채널 점유에 실패하다가 4번 LAA 프레임에서 채널 점유에 성공하고 이후 7번 LAA 프레임까지 4개의 LAA 프레임 동안 채널을 점유 한다. 제3 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 랜덤 번호로서 1, 2, 3을 선택하였고, 제1 LAA 시스템의 LAA 기지국으로 인해 채널 추정을 통한 채널 점유에 실패하다가 3번 LAA 프레임에서 채널 점유에 성공하고 3번 LAA 프레임 동안 채널을 점유한다. LAA 기지국은 점유된 채널을 통해 데이터를 전송할 수 있다.

그리고, LAA 기지국은 채널 점유 이후 다음 LAA 프레임(고정된 제2 시간)에서 채널 액세스를 의도적으로 중지한다(S703). 따라서, LAA 기지국이 채널 액세스를 중지한 기간 동안, 다른 시스템의 장치는 채널 추정을 통해 동일한 채널을 점유할 수 있는 기회를 제공 받는다. 이때, 하나의 LAA 프레임은 도 3에 도시된 길이 10ms의 고정 프레임 또는 도 4에 도시된 길이 4ms의 고정 프레임이 될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제1 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 3번 LAA 프레임에서 의도적으로 채널 액세스를 중지한다. 제2 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 8번 LAA 프레임에서 의도적으로 채널 액세스를 중지한다. 제3 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 4번 LAA 프레임에서 의도적으로 채널 액세스를 중지한다.

또는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 기지국은, 고정된 시간 동안 채널 액세스를 수행하여 채널을 점유하고, 이후 랜덤 번호에 해당하는 LAA 프레임 동안 채널 액세스를 중지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 비면허 주파수 대역을 이용한 캐리어 집성 방법을 나타낸 개념도이다.

통상 무선 통신 시스템은, 전체 주파수 대역을 미리 결정된 대역폭 단위로 분할하여 무선 통신 서비스를 제공하고 있다. 예를 들어, 5GHz 비면허 주파수 대역에서 20MHz 대역폭 단위로 무선 통신 서비스가 제공되는 경우, 5GHz 비면허 주파수 대역에는 20MHz 대역폭 단위의 가용 무선 채널이 복수 개 존재한다.

하나의 시스템에서 복수의 캐리어(즉, 무선 채널)가 운용되는 경우, 각 캐리어에는 동일한 구조의 LAA 프레임이 적용될 수 있다. 이때, LAA 프레임은 도 3 또는 도 4에 도시된 LAA 프레임 구조에 따를 수 있지만, 동일한 시스템에서 모든 캐리어에는 동일한 프레임 구조가 적용될 수 있다. 즉, 모든 캐리어에서 동일한 시점에 채널 추정이 수행되고, 동일한 시점에 휴지 구간이 시작될 수 있다.

도 8을 참조하면, 3개의 캐리어를 운용하는 LAA 기지국은, 모든 캐리어에 대해 동일한 시점에 채널 추정을 수행하고, 채널 추정 결과에 따라 채널 추정에 성공한 모든 캐리어를 통해 데이터 전송을 수행할 수 있다. 도 8에서 LAA 기지국은, 제1 LAA 프레임에서 제1 캐리어 및 제3 캐리어의 채널 점유에 성공하고 데이터 전송을 수행하고, 채널 추정에 따라 다른 장치에 의해 사용 중인 것으로 판단된 제2 캐리어를 통해서는 데이터 전송을 수행하지 않는다. 이후, LAA 기지국은 제2 LAA 프레임 직전, 모든 캐리어에 대해 채널 추정을 다시 수행하고, 제2 LAA 프레임에서 제1 캐리어, 제2 캐리어 및 제3 캐리어를 통해 데이터 전송을 수행할 수 있다. 도 8과 같은 경우, 단말은 데이터 수신을 위한 수신 장치를 복수 개 포함하고 있어서 동시에 서로 다른 무선 채널로부터 데이터를 수신할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비면허 주파수 대역을 이용한 캐리어 집성 방법을 나타낸 개념도이다.

비면허 주파수 대역의 경우, 동일한 채널이 복수의 다른 장치에서 공유되어야 하므로, 연속적인 데이터 전송이 보장될 수 없고 일정 수준의 데이터 전송률 또한 보장될 수 없다. 하지만, 복수의 가용 무선 채널 중 사용 가능한 무선 채널로 무선 채널이 동적 전환된다면, 각 무선 채널에서는 비연속적으로 데이터가 전송되지만, LAA 기지국 및 단말의 관점에서는 데이터 전송이 연속적으로 수행될 수 있다. 도 9를 참조하면, 단말은 면허 대역 캐리어를 통해 이동통신 기지국에 연결되어 있고, 비면허 주파수 대역에 대응되는 제1 캐리어, 제2 캐리어 또는 제3 캐리어 중 하나의 캐리어를 통해 데이터 서비스를 제공 받을 수 있다. 즉, 도 9와 같은 경우, 단말은 데이터 수신을 위한 수신 장치를 한 개 포함하고 있고, 따라서 단말은 한 번에 하나의 무선 채널로부터 데이터를 수신할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 제1 LAA 프레임 직전에 비면허 주파수 대역의 모든 캐리어(제1 캐리어, 제2 캐리어 및 제3 캐리어)에 대해서 채널 추정을 수행하고, 그 결과에 따라 데이터 전송이 수행될 무선 채널을 선택한다. 그리고 선택된 비면허 주파수 대역의 캐리어에 관한 정보를 면허 대역 캐리어를 통해 단말에게 전송한다. 단말은 면허 대역 캐리어를 통해 수신된, 데이터 전송이 수행될 캐리어에 대한 정보를 바탕으로 해당 캐리어로 스위칭하여 데이터를 수신한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 제1 LAA 프레임에서 채널 추정을 통해 제1 캐리어 및 제3 캐리어의 채널 점유가 가능한 것으로 판단하고, 데이터 전송에 사용될 캐리어로 제1 캐리어를 선택한다. 이후, LAA 기지국은 데이터 전송이 수행될, 비면허 주파수 대역의 캐리어에 관한 정보 및 해당 캐리어의 제1 서브 프레임에서 전송될 데이터에 관한 무선 자원 할당 정보가 포함된 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH)를 면허 대역 캐리어를 통해 전송한다.

이때, 비면허 주파수 대역의 캐리어의 LAA 프레임은 복수의 서브 프레임을 포함하므로, PDCCH에 포함된 자원 할당 정보는 제1 서브 프레임의 자원 할당 정보만을 포함하고, 제1 LAA 프레임에 포함된 나머지 서브 프레임의 자원 할당 정보는 제1 캐리어를 통해 전송될 수 있다.

면허 대역 캐리어로부터 PDCCH를 수신한 단말은, OFDM 심볼 하나의 시간 동안 제1 캐리어로 스위칭하고(1 심볼 지연), 제1 캐리어를 통해 데이터를 수신한다. PDCCH의 시간 길이가 가변적(예를 들어, OFDM 심볼 1개~OFDM 심볼 3개)인 경우, 단말이 데이터 수신을 시작하는 시점 또한 가변적('PDCCH의 길이 + OFDM 심볼 1개'만큼 이후 시점)일 수 있다.

만약 단말이 데이터 수신을 시작하는 시점까지, 제1 캐리어를 통해 데이터가 전송되지 않으면, 비면허 대역의 다른 장치가 해당 채널이 비어있다고 판단하고 채널을 점유할 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 제1 캐리어로의 스위칭이 완료되기 전까지 제1 캐리어를 통해 더미(dummy) 데이터를 전송할 수 있다. 이때 전송되는 더미 데이터의 내용 및 형식에 관해서는 제한되지 않고, 다만 더미 데이터는 다른 비면허 대역의 장치가 제1 캐리어의 점유 상태를 인지할 수 있을 정도의 에너지로 전송될 수 있다.

제1 LAA 프레임에서의 데이터 전송이 완료되면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 제2 LAA 프레임 직전에 모든 캐리어에 대한 채널 추정을 다시 수행한다. 도 9를 참조하면, LAA 기지국은 두 번째 채널 추정 이후 제2 캐리어에 대한 채널 점유가 가능하다고 판단하고, 제2 캐리어에 관한 정보 및 자원 할당 정보가 포함된 PDCCH를 면허 대역 캐리어를 통해 단말로 전송한다. LAA 기지국으로부터 PDCCH를 수신한 단말은 제2 캐리어로 스위칭하여 데이터를 수신한다. 제3 LAA 프레임에서 LAA 기지국은 세 번째 채널 추정을 수행하고, 제3 캐리어에 관한 정보 및 자원 할당 정보가 포함된 PDCCH를 면허 대역 캐리어를 통해 단말로 전송하고, 단말은 제3 캐리어로 스위칭하여 데이터를 수신한다. 이후, 제4 LAA 프레임에서도 LAA 기지국은 제3 캐리어에 관한 정보 및 자원 할당 정보가 포함된 PDCCH를 면허 대역 캐리어를 통해 단말로 전송하고, 단말은 제3 LAA 프레임에서와 마찬가지로 제4 LAA 프레임에서도 제3 캐리어로 스위칭하여 데이터를 수신한다. 제5 LAA 프레임에서 LAA 기지국은 채널 추정을 수행한 후 제1 캐리어에 대한 채널 점유가 가능하다고 판단하여 제1 캐리어에 관한 정보 및 자원 할당 정보가 포함된 PDCCH를 면허 대역 캐리어를 통해 단말로 전송한다. LAA 기지국으로부터 제1 캐리어에 관한 정보 및 자원 할당 정보가 포함된 PDCCH를 수신한 단말은 제1 캐리어로 스위칭하여 데이터를 수신할 수 있다. 따라서, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 특정 LAA 프레임의 직전 시점에 CCA를 수행하여 데이터 전송에 사용할 비면허 주파수 대역의 캐리어를 선택하고 선택된 캐리어에 관한 정보 및 자원 할당 정보가 포함된 PDCCH를 면허 대역 캐리어를 통해 단말로 전송한다. PDCCH를 수신한 단말은 PDCCH에 포함된 정보에 따른 캐리어로 스위칭이 완료될 때까지 더미 데이터를 송신하고, 스위칭이 완료되면 해당 캐리어에서 데이터를 수신할 수 있다.

도 10는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 관리 방법을 나타낸 개념도이다.

도 10를 참조하면, LAA 기지국은 비면허 주파수 대역에 복수의 무선 채널이 존재하는 경우, 데이터 전송을 위해 무선 채널을 관리할 수 있다. 먼저, 제1 단계에서 LAA 기지국은 데이터 전송 가능성이 있는 무선 채널을 관리할 수 있다. 이때 제1 단계는 상대적으로 긴 시간 단위로 동작할 수 있다. 단계에서 LAA 기지국과 단말은, 향후 데이터 통신이 수행될 후보 채널의 리스트를 협상하고, 무선 채널의 추가/삭제/변경 등을 협상할 수 있다. 또는, 무선 채널에서 우선 서비스(primary service)인 레이더가 감지된 경우(detection of radar), 제1 단계를 통해 동적 주파수 선택(dynamic frequency selection, DFS) 규제에 따라 무선 채널이 변경될 수 있다. 제1 단계에서는 무선 자원 제어(radio resource control, RRC) 연결 재설정(RRC connection reconfiguration) 메시지와 같은 제어 메시지의 명시적 교환을 통해 무선 채널 관리가 수행될 수 있다.

다음 제2 단계에서는 제1 단계에서 정의된 무선 채널 간의 스위칭 또는 데이터 전송이 수행될 수 있다. 제2 단계는 제1 단계에 비해 상대적으로 짧은 시간 단위로 동작할 수 있다. 제2 단계에서 제어 메시지의 명시적 교환이 요구되지 않고, PDCCH와 같은 물리 계층 단위의 시그널링을 통해 채널 관리가 수행될 수 있다.

도 10를 참조하면, LAA 기지국과 단말은 제1 단계에 따른 채널 관리 동작을 통해 데이터 전송이 가능한 무선 채널(가용 무선 채널)로서 제1 채널, 제3 채널, 제5 채널, 그리고 제6 채널을 선택한다. 이후, LAA 기지국과 단말은 위에서 설명된 캐리어 집성에 따라 데이터 송수신을 수행한다. 이때 아래 이벤트 중 적어도 하나가 발생하면, 제1 단계에 따른 채널 관리 동작이 다시 수행될 수 있다.

- 특정 무선 채널에서 레이더가 감지된 경우(detection of radar)

- 특정 무선 채널의 간섭이 증가 또는 감소된 경우(change in interference)

- 단말에서 요구하는 서비스 품질(Quality of Service, QoS)가 변경된 경우(change in QoS requirements)

즉, 도 10를 참조하면, 위에 기재된 이벤트 중 적어도 하나가 발생하고, LAA 기지국 및 단말은 가용 무선 채널로서 제2 채널, 제3 채널, 제5 채널, 그리고 제6 채널을 선택한다.

한편, 제1 단계의 무선 채널 관리를 위해, 현재 서비스 중인 무선 채널뿐만 아니라 현재 사용되지 않는 인접 무선 채널에 대한 채널 측정(channel measurement)이 수행될 수 있다. 이때, 현재 사용되지 않는 무선 채널에 대한 채널 측정을 위해, LAA 기지국 및 단말은 채널 측정을 위한 별도의 수신기를 사용할 수 있다. LAA 기지국 및 단말이 채널 측정을 위한 별도의 수신기를 가지고 있지 않다면, LAA 기지국 및 단말은 협상을 통해 미리 결정된 시간 동안 데이터 통신을 종료하고 채널 측정을 수행해야 하기 때문에 전체 성능이 저하될 수 있다.

도 11은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 추정 방법을 나타낸 개념도이다.

도 11을 참조하면, LAA 기지국은 실선 화살표로 표시된 기간 동안 별도의 협상 없이 인접한 무선 채널을 측정할 수 있다. LAA 기지국은 제1 프레임 동안 데이터를 전송하고, 제2 프레임의 직전에 채널 추정을 수행한다. 채널 추정 결과 무선 채널이 다른 장치에 의해 점유되어 있다고 판단되면, LAA 기지국은 제2 프레임의 채널 점유 구간 동안 인접 무선 채널을 측정할 수 있다. 이후 LAA 기지국은 제3 프레임의 직전에도 채널 추정을 수행하고, 채널 추정 결과에 따라 채널 액세스를 수행할 수 있다. 이때, LAA 기지국은 다른 장치와의 공존을 위해 채널 액세스를 의도적으로 중지할 수 있는데(의도적 휴지 프레임, intentional idle frame), LAA 기지국은 채널 액세스가 중지되는 프레임 동안에도 인접 무선 채널에 대해 채널 측정을 수행할 수 있다.

도 11을 참조하면, 단말은 점선 화살표로 표시된 기간 동안 채널 측정을 수행할 수 있다. 이때, 단말은 채널 추정을 수행하지 않지만, 무선 프레임의 특성상 LAA 기지국이 언제 채널 추정을 수행하고, 이에 따라 언제 데이터 전송이 시작되는지 이미 알고 있다. 즉, 단말은 LAA 기지국이 채널 추정하는 동안에는 데이터가 전송되지 않으므로 채널 측정을 수행할 수 있다(①구간, ③구간, ④구간 및 ⑤구간). 또한, LAA 기지국의 채널 추정 시점 이후로 해당 채널을 통해 미리 결정된 시간 동안 데이터가 전송되지 않으면, 단말은 LAA 기지국이 해당 채널의 점유에 실패했다고 간주하고 해당 프레임에서 인접 무선 채널에 대한 채널 측정을 수행할 수 있다(②구간). 또한, 단말은, LAA 기지국이 의도적으로 채널 액세스를 중지한 경우(의도적 휴지 프레임)에 LAA 기지국이 무선 채널 점유에 실패했다고 판단하고 인접 무선 채널에 대한 측정을 수행할 수 있다(⑥구간).

동일한 단말 또는 동일한 LAA 기지국에서 복수의 캐리어를 사용할 수 있는 경우, 위에서 설명된 채널 측정은 캐리어 별로 독립적으로 수행될 수 있다. 이때, 각 캐리어의 물리적 위치가 동일하므로, 하나의 캐리어에 대해 측정된 측정 결과가 모든 캐리어에 대해 공유되어 인접 무선 채널에 대한 측정 횟수가 감소될 수 있다. 그리고, LAA 기지국과 단말 간의 메시지 교환을 통해 측정이 필요한 무선 채널의 리스트, 측정 순서, 측정 횟수, 무선 채널 한 개에 대한 최소 측정 시간 등이 협상됨으로써, 채널 측정의 효율이 높아질 수 있다.

위와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 비면허 주파수 대역에서 요구되는 규제 요구사항을 준수하는 LAA 프레임을 통해 기존 비면허 대역의 장치와 공존하며 비면허 주파수 대역을 이용하여 단말에게 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 종래 이동통신 시스템에 기반한 채널 액세스 및 캐리어 집성을 통해 서비스 품질을 개선할 수 있다.

도 12을 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 기지국(1210)과 단말(1220)을 포함한다.

기지국(1210)은, 프로세서(processor)(1211), 메모리(memory)(1212), 그리고 무선 통신부(radio frequency unit, RF unit)(1213)를 포함한다. 메모리(1212)는 프로세서(1211)와 연결되어 프로세서(1211)를 구동하기 위한 다양한 정보 또는 프로세서(1211)에 의해 실행되는 적어도 하나의 프로그램을 저장할 수 있다. 무선 통신부(1213)는 프로세서(1211)와 연결되어 무선 신호를 송수신 할 수 있다. 프로세서(1211)는 본 발명의 실시 예에서 제안한 기능, 과정, 또는 방법을 구현할 수 있다. 이때, 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 무선 인터페이스 프로토콜 계층은 프로세서(1211)에 의해 구현될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(1210)의 동작은 프로세서(1211)에 의해 구현될 수 있다.

단말(1220)은, 프로세서(1221), 메모리(1222), 그리고 무선 통신부(1223)를 포함한다. 메모리(1222)는 프로세서(1221)와 연결되어 프로세스(1221)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 무선 통신부(1223)는 프로세서(1221)와 연결되어 무선 신호를 송수신 할 수 있다. 프로세서(1221)는 본 발명의 실시 예에서 제안한 기능, 단계, 또는 방법을 구현할 수 있다. 이때, 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 무선 인터페이스 프로토콜 계층은 프로세서(1221)에 의해 구현될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 단말(1220)의 동작은 프로세서(1221)에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 메모리는 프로세서의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서와 연결될 수 있다. 메모리는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체이며, 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read-only memory, ROM) 또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)를 포함할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 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 (1)

1. 기지국의 데이터 전송 방법으로서,
   랜덤 번호를 선택하고, 선택된 랜덤 번호에 해당하는 프레임 개수만큼 무선 채널을 점유하여 데이터를 전송하는 단계, 그리고
   상기 점유 이후 다음 프레임에서 채널 액세스를 중지하는 단계
   를 포함하는 데이터 전송 방법.
   

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