KR20210060308A

KR20210060308A - 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210060308A
Application number: KR1020200132965A
Authority: KR
Inventors: 김석기; 신우람; 박기윤; 박옥선
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-05-26

Abstract

통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 기술이 개시된다. 통신망의 서빙 기지국에서 수행되는 동작 방법으로서, 복수의 빔들을 사용하여 단말로 참조 신호를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 참조 신호의 측정 정보를 수신하는 단계; 상기 측정 정보에 기초하여 인접 기지국과 협의를 통해 자원 블록을 설정하는 단계; 및 상기 자원 블록을 위한 상기 복수의 빔들 각각의 송신 전력을 상기 측정 정보에 기초하여 결정하는 단계를 포함하는, 기지국에서 수행되는 동작 방법이 제공된다.

Description

통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법 및 장치{METHOD FOR TRANSMITTING ULTRA RELIABLE LOW LATENCY COMMUNICATION TRAFFIC IN COMMUNICATION NETWORK}

본 발명은 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단말을 지향하는 빔과 지향하지 않는 빔간에 송신 전력 차이를 발생시켜 트래픽 전송을 지원하도록 하는 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 기술에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), NR(new radio) 등이 있다. LTE는 4G(4th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있고, NR은 5G(5th Generation) 무선 통신 기술들 중에서 하나의 무선 통신 기술일 수 있다.

4G 통신 시스템(예를 들어, LTE를 지원하는 통신 시스템)의 상용화 이후에 급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, 4G 통신 시스템의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)뿐만 아니라 4G 통신 시스템의 주파수 대역보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 5G 통신 시스템(예를 들어, NR을 지원하는 통신 시스템)이 고려되고 있다. 5G 통신 시스템은 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 및 mMTC(massive Machine Type Communication)을 지원할 수 있다.

고신뢰 저지연 통신(URLLC; Ultra Reliable Low Latency Communication)은 5 세대 이동통신 시스템의 주요 서비스 시나리오 중 하나로 가상현실(VR; Virtual Reality)/증강현실(AR; Augmented Reality), 공장자동화(factory automation), 운송산업(transport industry), 전력분배(power distribution) 등의 응용분야에 활용될 수 있다.

여기서, URLLC 서비스의 요구사항을 만족시키고 시스템 수율 감소를 줄이기 위한 효율적인 URLLC 트래픽 전송 방법이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단말을 지향하는 빔과 지향하지 않는 빔간에 송신 전력 차이를 발생시켜 트래픽 전송을 지원하도록 하는 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 기술을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법은, 통신망의 서빙 기지국에서 수행되는 동작 방법으로서, 복수의 빔들을 사용하여 단말로 참조 신호를 전송하는 단계; 상기 단말로부터 상기 참조 신호의 측정 정보를 수신하는 단계; 상기 측정 정보에 기초하여 인접 기지국과 협의를 통해 자원 블록을 설정하는 단계; 및 상기 자원 블록을 위한 상기 복수의 빔들 각각의 송신 전력을 상기 측정 정보에 기초하여 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 단말을 지향하는 빔과 지향하지 않는 빔간에 송신 전력 차이를 발생시켜 트래픽 전송을 지원하도록 하여 간섭의 변동성 보상을 위한 링크 적응 마진을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, URLLC의 트래픽을 전송할 때에 정교한 링크 적응을 통해 시스템 수율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법의 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

아래에서, 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 무선 통신 네트워크(wireless communication network)가 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 무선 통신 네트워크는 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 무선 통신 네트워크들에 적용될 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)(예를 들어, S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity))를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신 시스템(예를 들어, NR(new radio) 시스템)인 경우, 코어 네트워크는 AMF(access and mobility management function), UPF(user plane function), SMF(session management function) 등을 포함할 수 있다.

복수의 통신 노드들(110 내지 130)은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 통신 프로토콜(예를 들어, LTE 통신 프로토콜, LTE-A 통신 프로토콜, NR 통신 프로토콜 등)을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들(110 내지 130)은 CDMA(code division multiple access) 기술, WCDMA(wideband CDMA) 기술, TDMA(time division multiple access) 기술, FDMA(frequency division multiple access) 기술, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기술, Filtered OFDM 기술, CP(cyclic prefix)-OFDM 기술, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기술, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기술, SC(single carrier)-FDMA 기술, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access) 기술, GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기술, FBMC(filter bank multi-carrier) 기술, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기술, SDMA(Space Division Multiple Access) 기술 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 NB(NodeB), eNB(evolved NodeB), gNB, ABS(advanced base station), HR-BS(high reliability-base station), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RAS(radio access station), MMR-BS(mobile multihop relay-base station), RS(relay station), ARS(advanced relay station), HR-RS(high reliability-relay station), HNB(home NodeB), HeNB(home eNodeB), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point) 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), TE(terminal equipment), AMS(advanced mobile station), HR-MS(high reliability-mobile station), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), OBU(on board unit) 등으로 지칭될 수 있다.

한편, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크(ideal backhaul link) 또는 논(non)-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 코어 네트워크와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, 캐리어 집성(carrier aggregation, CA) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접 통신(device to device communication, D2D)(또는, ProSe(proximity services)), IoT(Internet of Things) 통신, 이중 연결성(dual connectivity, DC) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다.

제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 셀 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D를 제어할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 제어에 의해 D2D를 수행할 수 있다.

한편, 통신 시스템에서 기지국은 통신 프로토콜의 모든 기능들(예를 들어, 원격 무선 송수신 기능, 기저대역(baseband) 처리 기능)을 수행할 수 있다. 또는, 통신 프로토콜의 모든 기능들 중에서 원격 무선 송수신 기능은 TRP(transmission reception point)(예를 들어, f(flexible)-TRP)에 의해 수행될 수 있고, 통신 프로토콜의 모든 기능들 중에서 기저대역 처리 기능은 BBU(baseband unit) 블록에 의해 수행될 수 있다. TRP는 RRH(remote radio head), RU(radio unit), TP(transmission point) 등일 수 있다. BBU 블록은 적어도 하나의 BBU 또는 적어도 하나의 DU(digital unit)를 포함할 수 있다. BBU 블록은 "BBU 풀(pool)", "집중화된(centralized) BBU" 등으로 지칭될 수 있다. TRP는 유선 프론트홀(fronthaul) 링크 또는 무선 프론트홀 링크를 통해 BBU 블록에 연결될 수 있다. 백홀 링크 및 프론트홀 링크로 구성되는 통신 시스템은 다음과 같을 수 있다. 통신 프로토콜의 기능 분리(function split) 기법이 적용되는 경우, TRP는 BBU의 일부 기능 또는 MAC/RLC의 일부 기능을 선택적으로 수행할 수 있다.

한편, 고신뢰 저지연 통신(URLLC; Ultra Reliable Low Latency Communication)은 5 세대 이동 통신 시스템의 주요 서비스 시나리오 중 하나로 가상현실(VR; Virtual Reality)/증강현실(AR; Augmented Reality), 공장자동화(factory automation), 운송산업(transport industry), 전력분배(power distribution) 등의 응용분야에 활용될 수 있다.

URLLC 서비스는 응용분야에 따라 수 ms 이하의 전송지연내에서 99.999%(five-nines) ~ 99.9999999%(nine-nines)의 전송 신뢰도를 요구사항으로 제시하고 있을 수 있다.

무선 통신 환경에서는 다중 경로 채널에 의한 패이딩(fading)이 발생할 수 있다. 따라서 요구되는 전송 신뢰도 달성을 위해 패이딩 마진(margin)을 고려한 링크 적응(link adaptation)이 필요하며 이는 시스템 수율(throughput)을 감소시킬 수 있다.

지연에 민감하지 않은 서비스는 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 기법을 적용하면 전송 성공여부에 따른 기회적 재전송을 통해 신뢰성 있는 전송을 보장하면서 시스템 수율 감소를 줄일 수 있다.

하지만 URLLC 서비스는 고신뢰 전송과 저지연 전송 요구사항을 동시에 만족시켜야 하기 때문에 HARQ 기법 적용이 어려울 수 있다. 따라서 패킷 중복 전송(packet duplication), 다중 연결성(multi-connectivity), 분산형 안테나(distributed antenna) 등의 다이버시티(diversity) 기반 전송 기술을 통해 신뢰성 있는 전송을 보장할 수 있고, 정교한 링크 적응을 통해 시스템 수율 감소를 최소화할 수 있다.

이와 같은 URLLC 서비스는 정교한 링크 적응을 위해서 서빙(serving) 기지국으로부터의 수신 신호뿐만 아니라 인접(neighbor) 기지국에서 발생되는 간섭 신호에 대한 정확한 측정이 필요하며 채널 측정 및 보고 체제의 개선을 통해 측정 정확도를 높일 수 있다.

하지만 간섭 신호는 인접 기지국의 스케쥴링에 따라 발생 여부가 결정되기 때문에 순시적인 간섭 신호의 크기는 예측하기 어려울 수 있다. 또한 대규모 안테나 배열(massive antenna array)을 이용한 빔포밍(beamforming) 기술의 적용으로 간섭신호는 변동성이 더 커질 수 있다.

따라서 URLLC 서비스는 서비스의 품질 요구사항을 만족시키고 시스템 수율 감소를 줄이기 위한 효율적인 URLLC 트래픽 전송 방법이 필요할 수 있다.

한편, 5세대 이동통신 시스템은 대규모 안테나 배열을 이용한 빔형성 기술을 적용하여 서빙 기지국의 신호 품질을 향상시키고 인접 기지국의 간섭 신호의 영향을 감소시킬 수 있다. 하지만 안테나 배열을 이용해 형성된 지향성 빔은 지향 방향에 위치한 단말의 수신 신호 크기를 증가시키기 때문에 단말의 위치에 따라 서빙 기지국과 인접 기지국의 특정 빔 사이에서 큰 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 5세대 이동통신 시스템은 큰 영향을 주는 특정 빔 간의 간섭을 회피하면 간섭 신호의 영향을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

이를 위해 5세대 이동통신 시스템은 간섭 회피를 위한 FFR(Fractional Frequency Reuse)과 같은 직교 자원 할당 방법 또는 CoMP(Coordinated Multi-Point)와 같은 협력 전송 방법을 고려할 수 있다. 여기에서 직교 자원 할당 방법은 간섭의 영향을 원천적으로 차단할 수 있지만 주파수 효율을 감소시킬 수 있다. 그리고, 협력 전송 방법은 서빙 기지국과 인접 기지국 간 정보 교환이 필요하기 때문에 전송 지연이 증가할 수 있다.

본 발명에서는 빔간 송신 전력 제어를 통한 간섭 관리 방법을 제안할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 무선 전송 자원을 분할하여 큰 간섭이 발생될 수 있는 빔간에 송신 전력을 다르게 설정하면 특정 빔을 위한 간섭 완화 영역을 구성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법의 개념도이다.

도 3을 참조하면, 기지국(310, 320)과 단말(330, 340)은 데이터 전송을 위하여 빔포밍(beamforming)에 의해 생성된 빔을 이용할 수 있다.

빔포밍(beamforming)은 지향성(directional) 신호 전송 또는 수신을 위해 안테나 어레이(antenna array)에 사용되는 신호 처리 기술을 의미할 수 있다. 본 발명에 있어서 빔포밍은 아날로그(analog) 빔포밍, 디지털(digital) 빔포밍 및 하이브리드(hybrid) 빔포밍을 포함할 수 있다.

5세대 이동통신 시스템은 기존 통신 시스템에 비해 신호의 파장(wavelength)이 짧아짐에 따라, 동일 면적에 다수(또는 다중(multiple))의 안테나들을 설치할 수 있다. 예를들어, 30GHz 대역에서, 파장은 약 1cm정도이며, 2차원(2-dimension) 배열 형태에 따라 5cm x 5cm의 패널(panel)에 0.5람다(lambda) 간격으로 안테나를 설치할 경우, 총 100개의 안테나 요소(element)들이 설치될 수 있다. 따라서, 5세대 이동통신 시스템에서는, 다수의 안테나 요소들을 이용하여 빔포밍 이득을 높임에 따라 커버리지(coverage)를 증가시키거나, 처리량(throughput)을 높이는 방안이 고려될 수 있다. 이 때, 안테나 요소 별로 송신 전력(transmission power) 및 위상(phase) 조절이 가능하도록 TXRU(Transceiver Unit)가 설치되는 경우, 주파수 자원(frequency resource) 별로 독립적인 빔포밍이 가능할 수 있다.

예를 들어, 기지국(310, 320)과 단말(330, 340)은 데이터 전송을 위하여 방사 방향이 서로 상이한 복수의 송신 빔들과 복수의 수신 빔들을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따라, 기지국(310, 320)과 단말(330, 340)은 다운 링크 전송을 위하여 기지국(310, 320)의 형성가능한 복수의 송신 빔 중 하나의 송신 빔 및 단말(330, 340)의 형성가능한 복수의 수신 빔들 중 하나의 수신 빔을 선택하여 빔 페어(beam pair)를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(310, 320)과 단말(330, 340)은 업 링크 전송을 위하여 단말(330, 340)의 형성가능한 복수의 송신 빔 중 하나의 송신 빔 및 기지국(310, 320)의 형성가능한 복수의 수신 빔들 중 하나의 수신 빔을 선택하여 빔 페어(beam pair)를 결정할 수 있다.

빔 페어는 이에 한정되는 것은 아니며 적어도 하나 이상의 송신 빔 및 적어도 하나 이상의 수신 빔을 포함할 수도 있다. 즉, 하나의 송신 빔/수신 빔의 빔 페어에 의한 데이터 전송, 둘 이상의 빔 페어들을 이용한 데이터 전송, 하나의 송신 빔과 복수의 수신 빔으로 구성되는 빔 페어에 의한 데이터 전송, 복수의 송신 빔과 하나의 수신 빔으로 구성되는 빔 페어에 의한 데이터 전송, 및 복수의 송신 빔과 복수의 수신 빔으로 구성되는 빔 페어에 의한 데이터 전송 또한 가능할 수 있다.

그에 더해서, 기지국(310, 320)이 단말로(330, 340)로 데이터를 전송하는 경우, 최적의 빔(1번 빔) 하나만 사용하여 데이터를 전송하는 것이 아니라, 여러 개의 빔(1번 빔 내지 4번 빔)을 사용하여 데이터를 전송할 수 있다.

그리고 단말(330, 340)은 1번 빔을 통해 수신한 데이터에서 에러가 발생하면, 기지국(310, 320)에 해당 데이터의 재전송을 요청하는 것이 아니라, 2번 빔 내지 4번 빔을 통해 동일한 데이터를 안정적으로 수신함으로써 재전송으로 인한 지연을 방지할 수 있다. 즉, 단말(330, 340)은 기지국(310, 320)에 의해 최적으로 선택된 빔(1번 빔)으로 전송된 데이터에서 에러가 발생한 경우, 여러 개의 다른 빔(2번 빔 내지 4번 빔)으로 전송된 데이터를 디코딩할 수 있다. 이 때, 단말(330, 340)은 필요에 따라 여러 개의 빔(1번 빔 내지 4번 빔)으로 전송된 동일한 데이터를 결합(combining)하여 디코딩할 수 있다. 이 경우, 채널 상태가 안 좋은 상황에서 빔 다이버시티(beam diversity) 효과를 얻을 수 있다.

이러한 방식은 코드북 기반(codebook-based) 빔포밍 및 코드북 기반이 아닌(non-codebook-based) 빔포밍 두 경우 모두 적용 가능할 수 있다. 여기서 코드북 기반 빔포밍이란 코드북에 프리코딩(precoding)이 미리 정해져 있는 빔포밍 방식을 의미하며, 코드북 기반이 아닌 빔포밍이란 프리코딩이 미리 코드북에 정해져 있지 않고 채널 상태정보를 반영하여 빔포밍을 적용하는 방식을 의미할 수 있다.

한편, 도 3에서 제1 기지국(310)의 3번 빔 및 4번 빔과 제2 기지국(320)의 1번 빔 및 2번 빔은 지향 위치가 인접해 있어 큰 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 간섭 발생을 완화하기 위해 제1 기지국(310)의 3번 빔 및 4번 빔의 송신 전력과, 제2 기지국(320)의 1번 빔 및 2번 빔의 송신 전력이 조절될 수 있다.

이를 위해 제1 기지국(310)은 제1 주파수 대역과 제1 시간 구간으로 구성되는 제1 자원 블록(RB; Resource Block)(350)을 할당할 수 있다. 이때, 제1 기지국(310)은 제1 자원 블록(350)에 매핑된 신호를 4개의 송신 빔(1 내지 4번 빔)을 사용하여 전송할 수 있다. 이때, 제1 기지국(310)은 제1 자원 블록(350)의 1번 빔 ~4번 빔에 있어서 제1 단말(330)을 지향하지 않을 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(비지향성 빔)과 제1 단말(330)을 지향할 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(지향성 빔)간에 송신 전력이 차이를 갖도록 설정할 수 있다.

구체적으로, 제1 기지국(310)은 제1 자원 블록(350)에 있어 제1 단말(330)을 지향하지 않을 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(비지향성 빔)의 송신 전력보다 제1 단말(330)을 지향할 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(지향성 빔)의 송신 전력을 크게 되도록 설정할 수 있다.

한편, 제1 기지국(310)은 제2 주파수 대역과 제1 시간 구간으로 구성되는 제2 자원 블록(RB; Resource Block)(360)을 할당할 수 있다. 제1 기지국(310)은 제2 자원 블록(360)을 제2 기지국(320)이 사용하는 경우를 가정하여 제2 자원 블록(360)에서 제2 단말(340)을 지향할 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(지향성 빔)과 제2 단말(340)을 지향하지 않을 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(비지향성 빔)간에 송신 전력이 차이를 갖도록 설정할 수 있다.

구체적으로, 제1 기지국(310)은 제2 자원 블록(360)의 1번 빔 ~4번 빔에 있어서 제2 단말(340)을 지향할 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(지향성 빔)의 송신 전력이 제2 단말(340)을 지향하지 않을 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(비지향성 빔)의 송신 전력보다 크게 되도록 설정할 수 있다.

이처럼 제1 기지국(310)은 제1 자원 블록(350)과 제2 자원 블록(360)의 자원 설정과 송신 전력 설정이 완료될 수 있으면 제2 기지국(320)에 제1 자원 블록(350)과 제2 자원 블록(360)의 자원 영역 정보를 전송하여 공유하도록 할 수 있다.

그리고, 제1 기지국(310)은 제2 기지국(320)과 협의하여 제2 자원 블록(360)을 제2 기지국(320)이 사용하도록 할 수 있다.

이러한 협의가 성립되면 제1 기지국(310)은 제1 단말(330)의 URLLC 트래픽 전송을 위해 제1 자원 블록(350)을 우선적으로 할당할 수 있고, 제2 기지국(320)은 제2 단말(340)의 URLLC 트래픽 전송을 위해 제2 자원 블록(360)을 우선적으로 할당할 수 있어, 각 기지국 별로 간섭의 영향이 감소된 자원을 확보할 수 있다.

이와 같이 제1 기지국(310)이 제1 자원 블록(350)과 제2 자원 블록(360)을 사용할 수 있는데, 제2 기지국(320)이 제2 자원 블록(360)을 사용하도록 협의한 경우에 제1 자원 블록(350)을 우선적으로 할당하여 사용하고, 이때 지향성 빔과 비지향성 빔이 송신 전력의 차이를 갖도록 할 수 있다. 또한, 제2 기지국(320)이 제1 자원 블록(350)과 제2 자원 블록(360)을 사용할 수 있는데, 제1 기지국(310)이 제1 자원 블록(350)을 사용하는 경우에 제2 자원 블록(360)을 우선적으로 할당하여 사용하고, 이때 지향성 빔과 비지향성 빔 간에 송신 전력이 차이가 나도록 할 수 있다.

이러한 제1 기지국(310)과 제2 기지국(320)의 자원 할당은 주파수 영역에서 자원 할당으로 주파수 영역을 분할하여 사용하는 것일 수 있다. 이와 달리 시간 영역에서 자원을 분할하여 사용할 수 있는 바, 아래 도 4는 이와 관련하여 구체적인 실시예를 설명할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법의 개념도이다.

도 4를 참조하면, 제1 기지국(410)의 3번 빔 및 4번 빔과 제2 기지국(420)의 1번 빔 및 2번 빔은 지향 위치가 인접해 있어 큰 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 간섭 발생을 완화하기 위해 제1 기지국(410)의 3번 빔 및 4번 빔의 송신 전력과, 제2 기지국(420)의 1번 빔 및 2번 빔의 송신 전력이 조절될 수 있다.

이를 위해 제1 기지국(410)은 제1 주파수 대역과 제1 시간 구간으로 구성되는 제1 자원 블록(RB; Resource Block)(450)을 할당할 수 있다. 이때, 제1 기지국(410)은 제1 자원 블록(450)에 매핑된 신호를 4개의 송신 빔(1 내지 4번 빔)을 사용하여 전송할 수 있다. 이때, 제1 기지국(410)은 제1 자원 블록(450)의 1번 빔 ~4번 빔에 있어서 제1 단말(430)을 지향하지 않을 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(비지향성 빔)과 제1 단말(430)을 지향할 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(지향성 빔)간에 송신 전력이 차이를 갖도록 설정할 수 있다.

구체적으로, 제1 기지국(410)은 제1 자원 블록(450)에 있어 제1 단말(430)을 지향하지 않을 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(비지향성 빔)의 송신 전력보다 제1 단말(430)을 지향할 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(지향성 빔)의 송신 전력을 크게 되도록 설정할 수 있다.

한편, 제1 기지국(410)은 제1 주파수 대역과 제2 시간 구간으로 구성되는 제2 자원 블록(RB; Resource Block)(460)을 할당할 수 있다. 제1 기지국(410)은 제2 자원 블록(460)을 제2 기지국(420)이 사용하는 경우를 가정하여 제2 자원 블록(460)에서 제2 단말(440)을 지향할 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(지향성 빔)과 제2 단말(440)을 지향하지 않을 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(비지향성 빔)간에 송신 전력이 차이를 갖도록 설정할 수 있다.

구체적으로, 제1 기지국(410)은 제2 자원 블록(460)의 1번 빔 ~4번 빔에 있어서 제2 단말(440)을 지향할 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(지향성 빔)의 송신 전력이 제2 단말(440)을 지향하지 않을 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(비지향성 빔)의 송신 전력보다 크게 되도록 설정할 수 있다.

이처럼 제1 기지국(410)은 제1 자원 블록(450)과 제2 자원 블록(460)의 자원 설정과 송신 전력 설정이 완료될 수 있으면 제2 기지국(420)에 제1 자원 블록(450)과 제2 자원 블록(460)의 자원 영역 정보를 전송하여 공유하도록 할 수 있다.

그리고, 제1 기지국(410)은 제2 기지국(420)과 협의하여 제2 자원 블록(460)을 제2 기지국(420)이 사용하도록 할 수 있다.

이러한 협의가 성립되면 제1 기지국(410)은 제1 단말(430)의 URLLC 트래픽 전송을 위해 제1 자원 블록(450)을 우선적으로 할당할 수 있고, 제2 기지국(420)은 제2 단말(440)의 URLLC 트래픽 전송을 위해 제2 자원 블록(460)을 우선적으로 할당할 수 있어, 각 기지국 별로 간섭의 영향이 감소된 자원을 확보할 수 있다.

이와 같이 제1 기지국(410)이 제1 자원 블록(450)과 제2 자원 블록(460)을 사용할 수 있는데, 제2 기지국(420)이 제2 자원 블록(460)을 사용하도록 협의한 경우에 제1 자원 블록(450)을 우선적으로 할당하여 사용하고, 이때 지향성 빔과 비지향성 빔이 송신 전력의 차이를 갖도록 할 수 있다. 또한, 제2 기지국(420)이 제1 자원 블록(450)과 제2 자원 블록(460)을 사용할 수 있는데, 제1 기지국(410)이 제1 자원 블록(450)을 사용하는 경우에 제2 자원 블록(460)을 우선적으로 할당하여 사용하고, 이때 지향성 빔과 비지향성 빔 간에 송신 전력이 차이가 나도록 할 수 있다.

이러한 제1 기지국(410)과 제2 기지국(420)의 자원 할당은 시간 영역에서 자원 할당으로 시간 영역을 분할하여 사용하는 것일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법의 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신망에서 고신뢰 저지연 트래픽 전송 방법은 제1 기지국(즉, 서빙 기지국)과 제2 기지국(즉, 인접 기지국)은 제1 단말에 참조 신호를 송신할 수 있다(S501, S502). 이때, 제1 기지국과 제2 기지국이 제1 단말에 전송하는 참조 신호는 기지국 ID와 빔 인덱스를 포함할 수 있다. 이에 따라 제1 단말은 빔 스위핑 및 기지국 특정 시퀀스를 적용하여 수신된 참조 신호로부터 기지국별로 그리고 빔별로 신호 품질을 구분하여 측정할 수 있다(S503).

이때, 제1 기지국과 제2 기지국은 참조 신호를 협대역(narrow) 빔폭을 가지는 빔을 이용하여 스위핑하여 전송을 할 수 있고, 반면에, 제1 기지국과 제2 기지국은 광대역(wide) 빔폭을 가지는 빔을 이용하여 해당 제1 단말 또는 제2 단말과 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.

한편, 제1 단말은 제1 기지국(즉, 서빙 기지국) 및 제2 기지국(즉, 인접 기지국)으로부터 송신된 참조 신호에 대해 측정된 신호 품질을 제1 기지국에 보고할 수 있다(S504). 이때 제1 단말이 제1 기지국에 보고하는 측정 결과는 기지국 ID, 빔 인덱스, 빔 인덱스별 수신 신호 크기를 포함할 수 있다. 이때, 제1 단말은 오버헤드 감소를 위해 수신 신호 크기가 일정 크기 이상인 송신 빔에 대해서만 측정 결과(즉, 기지국 ID, 빔 인덱스, 빔 인덱스별 수신 신호 크기)를 보고할 수도 있다.

제1 기지국은 제1 단말로부터 보고된 참조 신호의 신호 품질 정보를 이용하여 제1 기지국과 제2 기지국에서 송신하는 송신 빔들을 상대적으로 큰 간섭을 야기하는 빔과 상대적으로 작은 간섭을 야기하는 빔으로 분류할 수 있다. 일예로, 앞의 도 3과 4에서 제1 기지국은 제1 기지국의 1번 빔과 2번 빔을 상대적으로 작은 간섭을 야기하는 빔으로 분류하고, 제1 기지국의 3번 빔과 4번 빔을 상대적으로 큰 간섭을 야기하는 빔으로 분류할 수 있다. 그리고 제1 기지국은 제2 기지국의 1번 빔과 2범 빔을 지향성 빔으로 분류하고, 제2 기지국의 3번 빔과 4번 빔을 비지향성 빔으로 분류할 수 있다(S505).

이러한 분류에 기반하여 제1 기지국은 제1 자원 블록과 제2 자원 블록을 우선적으로 사용할 기지국을 결정할 수 있다.

그리고, 제1 기지국은 제1 자원 블록을 제1 기지국이 사용할 수 있고, 제2 자원 블록을 제2 기지국이 사용할 수 있는 경우에, 지향성 빔과 비지향성 빔간에 송신 전력이 차이가 나도록 설정할 수 있다(S506).

일예로, 제1 기지국은 제1 자원 블록에 있어 제1 단말을 지향하지 않을 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(비지향성 빔)의 송신 전력보다 제1 단말을 지향할 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(지향성 빔)의 송신 전력을 크게 되도록 설정할 수 있다.

또한, 제1 기지국은 제2 자원 블록의 1번 빔 ~4번 빔에 있어서 제2 단말을 지향할 수 있는 1번 빔 및 2번 빔(지향성 빔)의 송신 전력이 제2 단말을 지향하지 않을 수 있는 3번 빔 및 4번 빔(비지향성 빔)의 송신 전력보다 크게 되도록 설정할 수 있다.

여기에서, 제1 자원 블록과 제2 자원 블록은 FDM(frequency division multiplexing) 방식(예를 들어, 도 3에 도시된 방식) 또는 TDM(time division multiplexing) 방식(예를 들어, 도 4에 도시된 방식)으로 설정될 수 있다.

이처럼 제1 기지국이 비지향성 빔, 지향성 빔, 빔간 송신 전력 차이를 결정할 때에, 수신 신호 전력, 수신 신호 대 간섭 전력의 비, 수신 신호 대 간섭 및 잡음 전력의 비, 채널용량 등의 기준을 활용할 수 있다.

제1 기지국은 백홀을 통해 제1 자원 블록과 제2 자원 블록의 자원 블록 정보(일예로, 제1 주파수 대역 정보, 제2 주파수 대역 정보, 제1 시간 구간 정보, 제2 시간 구간 정보, 비지향성 빔 인덱스, 지향성 빔 인덱스, 빔간 송신 전력 차이 정보를 포함할 수 있음)를 제2 기지국에 전달할 수 있다(S507). C-RAN(Centralized/Cloud RAN) 구조에서는 제1 기지국이 백홀을 통하여 제2 기지국에 정보를 전달하는 과정을 생략할 수 있다.

그리고, 제1 기지국은 제2 기지국과 협의를 진행할 수 있으며(S508) 제2 자원 블록을 제2 기지국이 사용하도록 할 수 있다.

이러한 협의가 성립되면 제1 기지국은 제1 자원 블록을 사용하여 제1 단말에 URLLC 트래픽을 전송할 수 있다(S509). 이때, 제1 기지국은 제1 자원 블록의 지향성 빔이 비지향성 빔보다 송신 전력이 크게 되도록 설정하여 URLL 트래픽을 제1 단말에 전송할 수 있다. 이에 더해서, 제1 기지국은 제1 자원 블록의 지향성 빔만 사용하여 URLL 트래픽을 제1 단말에 전송할 수도 있다.

물론, 제2 기지국은 제2 자원 블록을 사용하여 제2 단말에 URLLC 트래픽을 전송할 수 있다. 이때, 제2 기지국은 제2 자원 블록의 지향성 빔이 비지향성 빔보다 송신 전력이 크게 되도록 설정하여 URLL 트래픽을 제2 단말에 전송할 수 있다. 이에 더해서, 제2 기지국은 제2 자원 블록의 지향성 빔만 사용하여 URLL 트래픽을 제2 단말에 전송할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬, 램, 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 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.

Claims

통신망의 서빙 기지국에서 수행되는 동작 방법으로서,
복수의 빔들을 사용하여 단말로 참조 신호를 전송하는 단계;
상기 단말로부터 상기 참조 신호의 측정 정보를 수신하는 단계; 및
상기 측정 정보에 기초하여 인접 기지국과 협의를 통해 자원 블록을 설정하는 단계; 및
상기 자원 블록을 위한 상기 복수의 빔들 각각의 송신 전력을 상기 측정 정보에 기초하여 결정하는 단계를 포함하는, 기지국에서 수행되는 동작 방법.