KR20160116597A - 비면허대역에서 주파수 공존을 수행하는 통신 시스템 및 그 자원 할당 방법 - Google Patents

비면허대역에서 주파수 공존을 수행하는 통신 시스템 및 그 자원 할당 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법은 통신시스템 요구 조건에 따라 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 단계; 상기 프레임 구성 내 서브프레임에 대해 우선순위를 결정하는 단계; 상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼을 우선순위에 따라 상기 통신 시스템에 할당하는 단계; 및 상기 통신 시스템에 할당한 서브프레임을 제외한 나머지 서브프레임을 비면허기기를 위해 남겨두는 단계를 포함할 수 있다.

Description

비면허대역에서 주파수 공존을 수행하는 통신 시스템 및 그 자원 할당 방법{Telecomunicating System for sharing a frequency in unlicensed band and method for allocating a resource thereof}
본 발명은 비면허기기대역에서 주파수 공존을 수행하는 통신 시스템 및 그 자원 할당 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비면역대에서 통신 시스템의 성능 열화를 최소화하는 동시에 비면허기기와 통신 시스템 간의 주파수 공유가 가능한 기술에 관한 것이다.
최근 3GPP (the 3rd Generation partnership project)에서 LTE-U (LTE in Unlicensed band)에 대한 논의가 이루어지고 있다. 종래의 LTE 시스템은 면허대역에서만 동작하였으나 주파수 부족 및 면허대역 할당 가능 스펙트럼 부족으로 인하여 비면허대역의 활용까지 논의가 되고 있는 실정이다.
한편, 이러한 비면허대역에서 LTE-U시스템 도입에 있어서 TDD(Time Division Duplex)시스템이 고려되고 있다. FDD(Frequency Division Duplex)와 달리 unpaired 스펙트럼에서 활용이 가능하여 비면허대역에서의 활용가능성이 높다고 판단되고 있기 때문이다.
이러한 LTE 시스템이 비면허대역에서 동작하기 위해서는 기존에 비면허대역을 사용중인 비면허기기와의 공존 문제가 해결되어야 한다. 종래의 LTE 시스템은 주파수 자원을 독점적으로 사용하였으나 비면허대역의 경우 다른 비면허기기들이 사용할 자원을 양보하는 등 주파수 공동사용 문제를 해결하기 위하여 추가적인 고려가 필요하다.
특허공개번호 KR 2014-0009917호
본 발명의 실시예는 비면허대역을 활용하는 통신 시스템에서 시스템 성능 열화를 최소화하면서 비면허대역에서 자원을 공존하는 통신 시스템 및 그 자원 할당 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법은통신 시스템 요구 조건에 따라 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 단계; 상기 프레임 구성 내 서브프레임에 대해 우선순위를 결정하는 단계; 상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼을 우선순위에 따라 상기 통신 시스템에 할당하는 단계; 및 상기 통신 시스템에 할당한 서브프레임을 제외한 나머지 서브프레임을 비면허기기를 위해 남겨두는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 우선순위를 결정하는 단계는, HARQ(Hybrid ARQ: Hybrid Automatic Repeat request) 지연값을 이용하여 상기 우선순위를 결정할 수 있다.
또한, 상기 우선순위를 결정하는 단계는, 상기 프레임 구성 내 모든 서브프레임에 대해 상기 HARQ 지연값이 높은 순으로 우선순위를 결정할 수 있다.
또한, 상기 우선순위를 결정하는 단계는, 상기 프레임 구성 내 다운링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택하는 단계; 상기 선택된 다운링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 선택된 다운링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 선택된 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선택된 다운링크 서브프레임이 2개 이상인 경우, 상기 선택된 다운링크 서브프레임 중에서 상기 선택된 다운링크 서브프레임에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계; 상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임이 2개 이상인 경우, 상기 2개 이상의 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임 중, 앞선 순위의 다운링크 서브프레임과 가장 인접한 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 우선순위를 결정하는 단계는, 상기 프레임 구성 내 업링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택하는 단계; 상기 선택된 업링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 선택된 업링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 선택된 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선택된 업링크 서브프레임이 2개 이상인 경우, 상기 선택된 업링크 서브프레임 중에서, 상기 선택된 업링크에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계; 상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 2개 이상인 경우, 상기 2개 이상의 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임 중, 앞선 순위의 서브프레임과 가장 인접한 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 단계는, 상기 통신 시스템의 요구 전송량 또는 QoS에 따라 상기 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 통신 시스템에 할당하는 단계는, 상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼 우선순위가 낮은 서브프레임을 우선적으로 상기 통신 시스템에 할당할 수 있다.
또한, 상기 나머지 서브프레임을 비면허기기를 위해 남겨두는 단계는, 상기 우선순위가 높은 서브 프레임을 상기 비면허기기를 위해 남겨둘 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템은 복수개의 서브프레임으로 구성된 복수개의 프레임을 구성하는 프레임 구성부; 통신 시스템 요구 조건에 따라 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 통신 요구 서브프레임 수 결정부; 상기 프레임 구성 내 서브프레임에 대해 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부; 및 상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼을 우선순위에 따라 상기 통신 시스템에 할당하는 서브프레임 할당부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 우선순위 결정부는, 상기 프레임 구성 내 모든 서브프레임에 대해 상기 HARQ(Hybrid ARQ: Hybrid Automatic Repeat request) 지연값이 높은 순으로 우선순위를 결정할 수 있다.
또한, 상기 우선순위 결정부는, 상기 프레임 구성 내 다운링크 서브프레임 또는 업링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택하고, 상기 선택된 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하여, 상기 선택된 서브프레임이 1개인 경우 상기 선택된 서브프레임에 우선순위를 부여할 수 있다.
또한, 상기 우선순위 결정부는, 상기 선택된 서브프레임이 2개 이상인 경우, 상기 선택된 서브프레임이 다운링크 서브프레임이면, 선택된 다운링크 서브프레임 중에서 상기 선택된 다운링크 서브프레임에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임을 선택하고, 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여할 수 있다.
또한, 상기 우선순위 결정부는, 상기 선택된 서브프레임이 업링크 서브프레임이면, 선택된 업링크 서브프레임 중에서 상기 선택된 업링크 서브프레임에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임을 선택하고, 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여할 수 있다.
또한, 상기 우선순위 결정부는, 상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 2개 이상인 경우, 2개이상의 업링크 서브프레임 중 앞선 순위의 업링크 서브프레임과 인접한 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여할 수 있다.
본 기술은 LTE 시스템의 비면허대역 활용에 있어서 LTE 시스템의 시간 지연 유발을 고려하여 비면허기기를 위한 서브프레임 자원을 할당함으로써 LTE 시스템의 성능 열화는 최소로 하는 동시에 비면허대역의 공존을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템의 프레임 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템에서의 TDD 프레임의 구성 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LTE TDD 다운 링크 ACK 및 NACK 전송 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LTE TDD 업 링크 ACK 및 NACK 전송 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템의 구성도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 LTE TDD 프레임 구성에 따른 서브 프레임의 비면허기기 할당을 위한 우선순위를 정한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템의 비면허기기와의 주파수 공존 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 내 서브프레임 우선순위 결정 방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 비면허대역에서 통신 시스템 간의 주파수 공존 기술 및 자원 할당에 관한 기술를 개시하며, 특히 면허대역과 비면허대역에서 모두 사용되는 통신 시스템과 비면허기기와의 주파수 공존 기술을 개시한다. 이때, 통신 시스템은 LTE(Long Term Evolution), 5G 시스템 등을 포함할 수 있으며, 비면허기기는 WiFi 시스템 등을 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의상 통신 시스템을 LTE(Long Term Evolution) TDD(Time Division Duplex)와 비면허기기(예를 들어, WiFi 시스템)를 예로 들어 설명하기로 한다.
또한 본 발명은 LTE TDD 시스템의 QoS(Quality of Service)를 고려하여 LTE TDD 시스템 입장에서 시스템 지연을 발생시키는 시간 자원을 비면허기기에 양보함으로써 LTE 시스템의 성능 열화를 최소화하는 동시에 비면허대역에서의 공존문제를 해결할 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 LTE 시스템 프레임 내의 서브프레임 중 HARQ(Hybrid ARQ: Hybrid Automatic Repeat request) 지연에 따라서 우선순위를 정하여 비면허기기를 위해 할당하는 방법 및 우선순위 결정을 위한 방법을 제안한다.
즉, 본 발명은 LTE 시스템 요구조건에 따라 LTE가 사용할 다운링크/업링크 서브 프레임 수를 결정하고, 프레임 구성내 LTE가 사용한 서브프레임 수를 제외한 나머지 수만큼의 서브 프레임을 우선순위에 따라 비면허기기에 할당하므로써 LTE 시스템은 LTE에 할당된 서브 프레임을 사용하고 비면허기기는 비면허기기에 할당된 서브프레임을 사용하도록 하는 방법을 제안한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
LTE 시스템에 있어서 기지국에서 단말로의 통신을 다운링크(downlink:DL), 단말에서 기지국으로의 통신을 업링크(uplink:UL)라 정의한다.
기지국과 단말간의 통신에 있어서 FDD(frequency division duplex)방식은 다운링크 및 업링크가 서로 다른 주파수 자원을 사용하여 동시에 수행 가능한 방식이고, TDD(time division duplex) 방식은 동일한 주파수 내에서 서로 다른 시간 자원을 활용하여 다운링크 및 업링크를 수행하는 방식이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템의 프레임 구조도로서, 도 1을 참조하면 하나의 프레임(frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성된다. 이때, 각각의 서브프레임은 업링크 혹은 다운링크로 할당될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템에서의 TDD 프레임의 구성 예시인 도 2를 참조하면, 업링크로 할당된 서브프레임을 업링크 서브프레임(U)이라 명하고, 다운링크로 할당된 서브프레임을 다운링크 서브프레임(D)이라 명한다. 또한 추가적으로 스페셜 서브프레임(S)이 존재하는데 스페셜 서브프레임은 다운링크 파일럿 시간 슬롯(Downlink Pilot Time Slot: DwPTS), 보호구간(Guard Period: GP), 업링크 파일럿 시간 슬롯 (Uplink Pilot Time Slot:UpPTS)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이 LTE 시스템에서는 0부터 6까지의 7개의 프레임 구성(Configuration)을 지원한다. 각 서브프레임에서의 데이터 전송에 대한 HARQ 프로세스는 정의된 서브프레임에서 이루어지게 된다.
즉 LTE 시스템에서의 프레임 구성에 따른 서브프레임별 ACK 및 NACK 전송 서브프레임은 표준에 명시되어 있다. 예를 들면, 프레임 구성 0번에 대하여 0번 서브프레임에서 발생한 다운링크 데이터 전송에 대한 ACK(Acknowledgement) 혹은 NACK(Negative ACK)의 전송은 4번 업링크 서브프레임에서 전송된다. 이때, 본 발명에서는 데이터 전송으로부터 ACK 혹은 NACK 전송까지 소요되는 서브프레임 수를 HARQ 지연값이라고 명한다. 이러한 HARQ 지연은 시스템의 데이터 정상 수신 여부 확인 및 재전송 프로세스 등에 관련된 시스템 지연을 결정하는 주요 요소이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LTE TDD 다운 링크 데이터 전송시의 ACK 및 NACK 전송 타이밍을 나타내는 도면이다.
LTE TDD 표준에서 지원하는 7가지 프레임 구성에 대하여 다운링크 서브프레임 N에서 데이터 전송이 발생한 경우 이에 상응하는 ACK 혹은 NACK가 전송되는 서브프레임을 N+K라고 하며, 도 3에는 K값이 표시되어 있다.
예를 들어 프레임 구성 0에 대하여 0번 서브프레임의 다운링크에 대한 ACK/NACK는 0번째 서브프레임으로부터 4번 서브 프레임 후인 4번 서브프레임에서 전송된다. 또한, 1번 서브프레임에서 발생한 다운링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK는 6개의 서브프레임 후인 7번 서브프레임에서 전송된다. 반면, 2,3,4번 서브프레임은 업링크 서브프레임이므로 이에 상응하는 ACK/NACK 전송은 도 3에 표시되지 않는다. 나머지 서브프레임 5~9 및 다른 프레임 구성 1~6에 대해서도 동일한 원리로 적용된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LTE TDD 업 링크 데이터 전송시의 ACK 및 NACK 전송 타이밍을 나타내는 도면이다.
업 링크에 대한 ACK 및 NACK 전송 타이밍은 다운 링크에 대한 ACK 및 NACK 전송 타이밍을 나타내는 도 3에서 설명한 원리와 같다. 예를 들어 프레임 구성 0번에 대하여 2번 서브프레임의 업링크에 대한 ACK/NACK는 2번 서브프레임으로부터 4 서브프레임 후 인 6번 서브프레임에서 전송된다. 또한, 3번 서브프레임에서 발생한 업링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK는 7 서브프레임 후인 다음 프레임의 0번 서브프레임에서 전송된다. 4번 업링크 서브프레임에서 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK는 6 서브프레임 후인 다음 프레임의 0번 다운링크 서브프레임에서 전송된다.
이때, 0번 및 1번 서브프레임은 다운링크 서브프레임이므로 이에 대응되는 ACK/NACK 전송은 도 4에 표시되지 않는다. 나머지 서브프레임 5~9 및 다른 프레임구성 1~6에 대해서도 동일하게 구성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템은 프레임 구성부(110), LTE 요구 서브프레임 수 결정부(120), 우선순위 결정부(130), 서브프레임 할당부(140)를 구비한다.
프레임 구성부(110)는 도 2와 같은 프레임을 구성한다.
LTE 요구 서브프레임 수 결정부(120)는 LTE 시스템의 요구조건(요구 전송량 혹은 QoS 등)에 따라서 프레임 내에서 LTE가 사용할 다운링크 서브프레임 수 및 업링크 서브프레임 수를 결정한다.
우선순위 결정부(130)는 프레임 구성 내 전체 서브프레임에 대해 HARQ 지연값을 이용하여 우선순위를 결정한다. 우선순위 결정부(130)의 우선순위 결정 방법은 아래 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
서브프레임 할당부(140)는 프레임 내의 전체 서브프레임 중에서 LTE 요구 서브프레임 수 결정부(120)에서 결정된 LTE 시스템 요구 서브프레임 수만큼을 우선순위가 낮은 순서대로 LTE 시스템으로 서브프레임을 할당한다.
이에, LTE 시스템은 서브프레임 할당부(140)에서 할당한 서브프레임을 사용하여 통신을 수행하고 비면허기기는 LTE 시스템이 사용하지 않는 서브프레임을 사용하여 통신을 수행하게 된다.
본 발명에서는 물리적으로 LTE 시스템이 사용하지 않는 서브프레임에 대해 비면허기기를 할당하는 것이 아니라, 서브프레임에 대해 우선순위를 결정하여 우선순위가 낮은 서브프레임을 LTE 시스템이 사용하도록 할당하고 LTE 시스템에 할당되지 않은 서브프레임에 대해서는 LTE 시스템이 사용하지 않는 것을 의미하는 것이다.
다만 설명의 편의상 이하에서는 LTE 시스템에 서브프레임을 할당한다고 정의하고 비면허기기에 나머지 서브프레임을 할당한다는 기재를 사용하도록 한다.
한편, 도 2와 같은 TDD 프레임 구성에 있어서 모든 서브프레임을 LTE 시스템이 사용하게 되면 비면허대역에서 동작중인 비면허기기가 사용할 자원이 없어져 문제가 되므로 0~9번의 서브프레임 중 일부 자원을 비면허기기가 활용할 수 있도록 LTE시스템이 사용하지 않아야 한다.
이때 어떤 서브프레임을 비면허기기에게 양보할 것인가라는 문제가 발생하게 되는데, 본 발명에서는 LTE 시스템의 HARQ 최대 지연값이 최소화될 수 있는 서브프레임을 비면허기기가 활용할 수 있도록 하는 방안을 제안한다. 즉, 본 발명에서는 LTE 시스템 프레임내의 서브프레임 중 HARQ 지연에 따라서 우선순위를 정하여 비면허기기에 서브프레임을 할당한다.
이를 위해 하나의 프레임 내에 주어진 10개의 서브프레임 중에서 LTE 시스템의 서비스 요구조건을 만족시키는 최소의 서브프레임 수를 제외한 나머지 서브프레임을 LTE 시스템이 비사용하도록 하고 비사용된 서브프레임을 비면허기기에 양보하도록 한다.
이처럼 프레임 내의 다운링크 및 업링크 서브프레임에 대하여 LTE 시스템의 요구조건을 만족하기 위한 프레임 수를 결정하고 이를 제외한 나머지 프레임을 비면허기기에 할당하며, 비면허기기에 할당하기 위한 서브프레임의 우선순위를 정하는 방법을 아래 실시예를 통해 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 프레임구성 5번에 대하여 10개의 서브프레임 중 9개의 다운링크 서브프레임과 1개의 업링크 서브프레임이 존재하여 업링크 서브프레임에 대해서는 LTE가 사용하거나 비면허기기가 사용하는 2가지 경우만 존재하게 된다.
반면, 다운링크 서브프레임에 대해서는 9개의 서브프레임 중 우선순위를 정하여 비면허기기에 양보할 서브프레임을 결정할 수 있다. 이때 서브프레임의 결정은 도 3을 참고하여 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 비면허기기에 할당하도록 우선순위를 정한다. HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임의 경우 재전송 서브프레임까지의 시간이 동일하다고 가정하면, 시스템 시간 지연 관점에서 최상경로(critical path)가 되므로 LTE TDD 입장에서는 비면허기기에 할당하는 것이 적당하다.
즉, 도 3에서 프레임 구성 5번에 대해, 0번 서브프레임은 12, 1번 서브프레임은 11, 3번 서브프레임은 9, 4번 서브프레임은 8, 5번 서브프레임은 7, 6번 서브프레임은 6, 7번 서브프레임은 5, 8번 서브프레임은 5, 9번 서브프레임은 13이다.
이에, 도 6와 같이 다운링크 서브프레임 중 가장 큰 지연값을 가지는 것은 9번 서브프레임이므로 지연값이 가장 큰 9번 서브프레임을 비면허기기를 위한 할당 순위 1순위(D1)로 할당한다. 이어 차순위인 0번 서브프레임이 할당 순위 2순위(D2)가 되고, 순차적으로 지연 순서대로 1번 서브프레임이 3순위(D3), 3번 서브프레임이 4순위(D4), 4번 서브프레임이 5순위(D5), 5번 서브프레임이 6순위(D6), 6번 서브프레임이 7순위(D7), 7번 서브프레임이 8순위(D8), 8번 서브프레임이 9순위(D9)로 할당된다.
이러한 방법으로 프레임 구성 5번에 대해 비면허기기에 할당할 서브프레임을 순서대로 나열하면 9,0,1,3,4,5,6,7,8의 순서가 된다. 이중 LTE시스템의 요구조건에 따라서 필요한 다운링크 서브프레임을 제외한 나머지 서브프레임은 비면허기기에 할당된다.
예를 들어 LTE 시스템의 요구조건에 따라 현재 프레임에서 필요한 다운링크 서브프레임이 3개라면, 후순위의 3개 서브프레임인 6,7,8번 서브프레임은 LTE시스템이 사용하고 나머지 9,0,1,3,4,5번 서브프레임은 비면허기기 사용을 위해 할당된다. 이때 LTE 시스템 관점에서 비면허기기를 위한 할당이라 함은 LTE 시스템이 해당 서브프레임을 사용하지 않음을 뜻한다.
프레임 구성 4번에 대해서도 앞서 설명한 프레임 구성 5번과 같은 방식을 적용하여 우선순위를 할당할 수 있다. 이때의 결과는 도 6와 같이 0,1,4,5,6,7,8,9번 서브프레임의 순서로 비면허기기에 할당하도록 한다. 그런데, 프레임 구성 4번의 경우 서브프레임 2번 및 서브프레임 3번과 같이 업링크 서브프레임이 2개가 존재하여 업링크 서브프레임의 비면허기기 할당 순위를 정해야 한다.
이에 도 4를 참조하면 서브프레임 2번 및 3번에 대하여 HARQ 지연값이 동일함을 확인할 수 있다. 이때 서브프레임 2번 및 3번 데이터 전송에 상응하는 ACK/NACK 전송이 발생되는 다운링크 서브프레임은 각각 8번 및 9번 서브프레임이다. 즉, 서브프레임 2번은 6이므로 서브프레임 2번에서 6 후인 8번 서브프레임에 대응되고, 서브프레임 3번은 6이므로 서브프레임 3번에서 6 후인 9번 서브프레임에 대응된다.
이때 도 3을 참조하면 8번 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 5이고 9번 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 4이므로 8번 서브프레임의 HARQ 지연값이 9번 서브프레임의 HARQ 지연값보다 크다. 이에, 8번 서브프레임에서 전송되는 ACK/NACK에 대응되는 업링크 서브프레임인 2번 서브프레임이 우선순위가 더 높게 할당하도록 한다. 이에 도 6를 참조하면 프레임 구성 4번에 대한 비면허기기를 위한 할당 순위는 2번 서브프레임이 1순위(U1)가 되고 3번 서브프레임이 2순위(U2)가 된다.
상술한 원리를 동일하게 이용하여 프레임 구성 3번에 대하여 다운링크 서브프레임의 비면허기기 할당 1순위는 1번 서브프레임이 되며 2순위는 5번 서브프레임이 된다. 한편, 6번 및 7번 서브프레임의 HARQ 지연값이 동일하므로 도 4를 참고하여 6번 및 7번 다운링크 서브프레임의 ACK/NACK가 전송되는 2번 및 3번 업링크 서브프레임의 ACK/NACK에 대한 HARQ 지연 시간을 비교한다. 이때 도 4에 따르면 2,3번 업링크 서브프레임에 대한 HARQ 지연 또한 동일하므로 이런 경우에는 6, 7번 서브프레임 중 앞선 순위(2순위) 서브프레임인 5번 서브프레임과 인접해 있는 6번 서브프레임에 우선 순위를 주게 된다. 이는 자원의 연속적인 사용에 따른 불필요한 자원 낭비를 방지하기 위함이다. 따라서 3순위는 6번, 4순위는 7번 서브프레임이 되며 이와 동일한 경우가 8번 서브프레임 및 9번 서브프레임에 대해서도 발생하는데 동일한 방법을 이용하여 8번 서브프레임이 5순위, 9번 서브프레임이 6순위가 되며 마지막으로 0번 서브프레임이 7순위가 된다.
한편, 업링크 자원에 대하여 2,3,4번 서브프레임에 대한 HARQ 지연은 도 4를 참고하여 모두 같음을 확인할 수 있다. 이러한 경우, 해당 서브프레임 전송에 상응하는 HARQ가 전송되는 다운링크 프레임의 HARQ 지연을 확인하면 해당 서브프레임이 8번, 9번, 0번 서브프레임임을 확인할 수 있다. 앞선 다운링크 자원의 우선순위 결정에 있어 8번 및 9번 서브프레임에 대한 우선순위를 8번 서브프레임에 우선시 하였으므로 이를 이용하여 서브프레임 2번에 대하여 3번 서브프레임 대비 높은 우선 순위를 할당한다. 따라서 업링크 서브프레임의 비면허기기에 대한 할당 우선 순위는 2번, 3번, 4번 서브프레임의 순서가 된다.
프레임 구성 6번에 대하여 다운링크 서브프레임의 비면허기기 할당 순위 결정에 있어서 도 3에 따르면 0,1,5,6번 서브프레임이 모두 동일한 HARQ 지연값 7을 갖는다. 이에 따라 각각의 다운링크 서브프레임의 ACK/NACK가 전송되는 서브프레임의 HARQ 지연값을 도 4에서 대조한 결과 다운링크 서브프레임 1번에 대응되는 업링크 서브프레임 8번의 HARQ 지연값이 가장 큰 값(7)을 가지므로 서브프레임 1번이 다운링크 자원의 비면허기기 할당을 위한 우선순위 1순위가 된다.
동일한 원리로 다운링크 서브프레임 6번에 대응되는 업링크 서브프레임 3번의 HARQ 지연값이 두번째로 큰 값(6)을 가지므로 다운링크 서브프레임 6번이 2순위가 된다. 한편, 서브프레임 0번 및 서브프레임 5번에 대하여 도 3에 기반한 다운링크 HARQ 지연값이 동일하며 도 4에 기반한 각각의 다운링크 서브프레임에 대응되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값도 동일하다.
이러한 경우 서브프레임 0번 및 서브프레임 5번의 인접한 서브프레임인 서브프레임 1번 및 서브프레임 6번의 우선순위에 따라서 서브프레임 0번이 우선순위를 갖게 된다. 이에 따라 서브프레임 0번이 다운링크 서브프레임 중 비면허기기 할당을 위한 우선순위 3순위를 갖게되며, 서브프레임 5번이 4순위가 된다.
프레임 구성 6번에 대한 업링크 서브프레임의 우선순위 할당은 도 4에서 서브프레임 8번이 HARQ 지연값이 가장 큰 값을 가지므로 8번 서브프레임이 1순위가 되고, 서브프레임 3번 및 서브프레임 4번이 동일한 HARQ 지연값을 가지나 각각에 대응되는 다운링크 서브프레임이 각각 9번째 및 0번째 서브프레임이다. 이때의 HARQ 지연은 5와 7이므로 업링크 서브프레임 4번이 2순위, 업링크 서브프레임 3번이 3순위가 된다. 업링크 서브프레임 2번 및 서브프레임 7번에 대해서도 동일한 경우가 발생하며 이 경우에는 도 3에 따른 각각에 대응되는 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연도 동일하다. 이런 경우에는 인접 서브프레임의 우선순위에 따라 해당 서브프레임의 우선순위를 부여하게 되며 이에 따라서 업링크 서브프레임의 우선순위 1순위인 8번째 서브프레임과 인접한 7번째 서브프레임이 4순위 업링크 서브프레임이 되고 2번째 서브프레임이 비면허기기를 위한 5순위 업링크 서브프레임이 된다.
프레임 구성 0 내지 2에 대해서는 서브프레임 0~4의 구성 및 서브프레임 5~9의 구성이 동일한 대칭적인 구조를 갖게 되어 서브프레임 0~4를 전반 프레임, 서브프레임 5~9를 후반 서브프레임이라고 했을 때 각각 전반 및 후반 프레임 내에서는 서브프레임간 HARQ 지연값이 모두 다르므로 이에 따라서 우선순위를 할당할 수 있다.
한편, 전반 프레임 및 후반 프레임의 대칭적인 구조로 전반 프레임의 0~4서브프레임의 HARQ 지연과 후반 프레임의 5~9서브프레임의 HARQ 지연값이 동일하여 이에 대해서는 우선순위를 정할 수 없으므로 이는 시스템 구현에 따라서 전반 혹은 후반 프레임 중 선택할 수 있다.
상술한 방식으로 LTE TDD 프레임 구성에 따른 서브 프레임의 비면허기기 할당을 위한 우선순위를 정한 예시도가 도 6에 개시되어 있다. 즉, 도 6는 상술한 본 발명을 적용한 경우의 프레임 구성에 따른 다운링크 및 업링크 서브프레임의 비면허기기를 위한 할당 우선순위를 정리한 표이다.
예를 들어 임의의 프레임 구성에 대하여 10개의 서브프레임 중 해당 서브프레임이 다운링크 서브프레임이면 다운링크 서브 프레임 중 X번째 우선순위를 가지면 DX라고 표시하였고, 해당 서브프레임이 업링크 서브프레임이면 업링크 서브프레임 중 Y번째 우선 순위를 가지면 UY라고 표시하였다. 프레임 구조가 전반 프레임과 후반 프레임이 대칭적인 0 ~2번 프레임 구성에 대해서는 한 프레임내에 동일한 순위를 갖는 서브프레임이 2개 존재하는데 이는 구현에 따라서 전반 혹은 후반 프레임에 우선순위를 두어 결정할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LTE 시스템의 비면허기기와의 주파수 공존 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저 프레임 구성부(110)에서 도 1과 같은 프레임을 구성을 했다고 가정한다.
LTE 요구 서브프레임 수 결정부(120)는 LTE 시스템의 요구조건(요구 전송량 혹은 QoS 등)에 따라서 프레임 내에서 LTE가 사용할 다운링크 서브프레임 수 및 업링크 서브프레임 수를 결정한다(S100).
이어서, 우선순위 결정부(130)는 프레임 구성 내 전체 서브프레임에 대해 우선순위를 결정한다(S200).
서브 프레임 할당부(140)는 프레임내의 전체 서브프레임 중에서 상기 과정 S101에서 결정된 LTE 시스템 요구 서브프레임 수만큼을 우선순위가 낮은 순서대로 LTE 시스템으로 서브프레임을 할당한다(S300).
이에, LTE 시스템은 할당된 서브프레임을 사용하고 비면허기기는 LTE 시스템에 할당되지 않은 나머지 서브프레임을 사용하도록 한다(S400).
이하, 도 8을 참조하여, 도 7의 과정 S200의 프레임 내의 서브프레임 우선순위 결정 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8에서는 설명의 편의를 위해 다운링크에 대해서만 기재하고 있으나, 업링크에 대해여도 동일한 방법으로 우선순위가 결정될 수 있다.
먼저, 우선순위 결정부(130)는 다운링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택한다(S201).
그 후, 우선순위 결정부(130)는 선택된 서브프레임과 HARQ 지연값이 동일한 서브프레임이 더 존재하는 지를 판단한다(S202). 즉, 우선순위 결정부(130)는 다운링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임이 2개 이상인지를 판단한다.
해당 서브프레임과 동일한 길이의 HARQ 지연값을 갖는 다른 서브프레임이 존재하지 않으면, 우선순위 결정부(130)는 해당 서브프레임에 우선순위를 부여한다(S203).
반면, 선택된 서브프레임과 HARQ 지연값이 동일한 서브프레임이 존재하는 경우, 우선순위 결정부(130)는 해당 다운링크 서브프레임 데이터 전송에 대한 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값을 비교하여 HARQ 지연값 가장 큰 서브프레임을 선택한다(S204).
그 후, 우선순위 결정부(130)는 선택된 업링크 서브프레임과 HARQ 지연값이 동일한 업링크 서브프레임이 더 존재하는지를 판단한다(S205). 즉 HARQ 지연값이 동일한 복수개의 다운링크 서브프레임의 데이터 전송에 대한 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 동일한 지를 판단한다.
HARQ 지연값이 동일한 복수개의 다운링크 서브프레임의 데이터 전송에 대한 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 동일한 다운링크 서브프레임이 존재하지 않으면, 우선순위 결정부(130)는 해당 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여한다(S206).
반면, 선택된 업링크 서브프레임과 HARQ 지연값이 동일한 업링크 서브프레임이 존재하는 경우, 해당 다운링크 서브프레임과 인접한 다운링크 서브프레임들의 우선순위를 비교하여, 우선순위가 높은 다운링크 서브프레임에 인접한 다운링크 서브프레임에 다음 우선순위를 부여한다(S207).
도 8의 과정은 우선순위 하나를 부여하기 위한 과정으로 프레임 내에 N개의 다운링크 서브프레임이 존재한다면 N-1번을 수행하여야 한다. 마찬가지로 프레임 내에 M개의 업링크 서브프레임이 존재한다면 M-1번의 도 8과 같은 과정이 필요하다.
이와 같이, 본 발명에서는 LTE 시스템과 비면허기기간 공존을 위한 자원할당 기술을 개시한다. LTE 시스템이 비면허대역을 활용하기 위해서는 비면허기기에 대한 보호 및 비면허기기 사용을 위한 자원 할당 및 그에 대한 보장이 이루어져야 한다. 본 발명에서는 LTE 시스템 프레임 내의 서브프레임 중 HARQ 지연에 따라서 우선순위를 정하여 비면허기기를 위해 할당하는 방법 및 우선순위 결정을 위한 방법을 제안한다. 본 발명의 활용을 통하여 LTE 시스템이 비면허대역을 활용함에 있어서 시스템의 QoS 저하는 최소로 하는 동시에 비면허기기와의 공존을 보장할 수 있다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템 요구 조건에 따라 상기 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 단계;
    상기 프레임 구성 내 서브프레임에 대해 우선순위를 결정하는 단계;
    상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼을 우선순위에 따라 상기 통신 시스템에 할당하는 단계; 및
    상기 통신 시스템에 할당한 서브프레임을 제외한 나머지 서브프레임을 비면허기기를 위해 남겨두는 단계
    를 포함하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 우선순위를 결정하는 단계는,
    HARQ(Hybrid ARQ: Hybrid Automatic Repeat request) 지연값을 이용하여 상기 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 비면허대역에서의자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 우선순위를 결정하는 단계는,
    상기 프레임 구성 내 모든 서브프레임에 대해 상기 HARQ 지연값이 높은 순으로 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 우선순위를 결정하는 단계는,
    상기 프레임 구성 내 다운링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택하는 단계;
    상기 선택된 다운링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 선택된 다운링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 선택된 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 선택된 다운링크 서브프레임이 2개 이상인 경우,
    상기 선택된 다운링크 서브프레임 중에서 상기 선택된 다운링크 서브프레임에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계;
    상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임이 2개 이상인 경우,
    상기 2개 이상의 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임 중, 앞선 순위의 다운링크 서브프레임과 가장 인접한 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 우선순위를 결정하는 단계는,
    상기 프레임 구성 내 업링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택하는 단계;
    상기 선택된 업링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 선택된 업링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 선택된 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 선택된 업링크 서브프레임이 2개 이상인 경우,
    상기 선택된 업링크 서브프레임 중에서, 상기 선택된 업링크에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하는 단계;
    상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 1개인 경우 상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 2개 이상인 경우,
    상기 2개 이상의 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임 중, 앞선 순위의 서브프레임과 가장 인접한 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 단계는,
    상기 통신 시스템의 요구 전송량 또는 QoS에 따라 상기 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 시스템에 할당하는 단계는,
    상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼 우선순위가 낮은 서브프레임을 우선적으로 상기 통신 시스템에 할당하는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 나머지 서브프레임을 비면허기기를 위해 남겨두는 단계는,
    상기 우선순위가 높은 서브 프레임을 상기 비면허기기를 위해 남겨두는 것을 특징으로 하는 비면허대역에서의 자원 공존을 위한 자원할당 방법.
  15. 복수개의 서브프레임으로 구성된 복수개의 프레임을 구성하는 프레임 구성부;
    통신 시스템 요구 조건에 따라 상기 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수를 결정하는 통신 시스템 요구 서브프레임 수 결정부;
    상기 프레임 구성 내 서브프레임에 대해 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부; 및
    상기 프레임 구성 내 서브프레임 중 상기 결정된 통신 시스템이 사용할 서브프레임 수만큼을 우선순위에 따라 상기 통신 시스템에 할당하는 서브프레임 할당부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템.
  16. 청구항 15있어서,
    상기 우선순위 결정부는,
    상기 프레임 구성 내 모든 서브프레임에 대해 상기 HARQ(Hybrid ARQ: Hybrid Automatic Repeat request) 지연값이 높은 순으로 우선순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 우선순위 결정부는,
    상기 프레임 구성 내 다운링크 서브프레임 또는 업링크 서브프레임 중 HARQ 지연값이 가장 긴 서브프레임을 선택하고, 상기 선택된 서브프레임이 2개 이상인지를 판단하여, 상기 선택된 서브프레임이 1개인 경우 상기 선택된 서브프레임에 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 우선순위 결정부는,
    상기 선택된 서브프레임이 2개 이상인 경우,
    상기 선택된 서브프레임이 다운링크 서브프레임이면,
    선택된 다운링크 서브프레임 중에서 상기 선택된 다운링크 서브프레임에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임을 선택하고, 업링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 다운링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템.
  19. 청구항 18 있어서,
    상기 우선순위 결정부는,
    상기 선택된 서브프레임이 업링크 서브프레임이면,
    선택된 업링크 서브프레임 중에서 상기 선택된 업링크 서브프레임에 해당하는 ACK/NACK가 전송되는 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임을 선택하고, 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 우선순위 결정부는,
    상기 다운링크 서브프레임의 HARQ 지연값이 가장 긴 업링크 서브프레임이 2개 이상인 경우, 2개이상의 업링크 서브프레임 중 앞선 순위의 업링크 서브프레임과 인접한 업링크 서브프레임에 우선순위를 부여하는 것을 특징으로 하는 비면허기기와 자원을 공유하는 통신 시스템.
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