WO2016048081A1 - 무선 채널 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

무선 채널 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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차재선
김은경
박재준
백승권
송평중
윤찬호
장성철
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한국전자통신연구원
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    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]
    • H04W28/26—Resource reservation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for accessing a wireless channel in an unlicensed band.
  • the frequency used in the mobile communication system is a licensed band frequency that can be used exclusively, and there is a problem in that the frequency can not be used as much as desired because the available frequency band is limited and the fee for use is also high.
  • 3GPP 3rd generation partnership project
  • Unlicensed band frequency is a frequency band that can be used by anyone who meets the regulatory requirements defined in a specific frequency band or region, and is currently used in systems such as wireless fidelity (WiFi) or Bluetooth (Bluetooth). Say frequency. Regulatory requirements are regulations that all devices in the unlicensed band must comply with in order to ensure that devices using the same unlicensed band frequencies can safely and fairly use each other. For example, a device that wants to use an unlicensed band frequency must check if another unlicensed band device is using that frequency before transmitting data over the unlicensed band frequency, and if that frequency is not used by another unlicensed band device. You can only transfer data.
  • a mobile communication system such as LTE (long term evolution) is a system designed to provide a mobile communication service using a frequency of a licensed band
  • the base station always occupies a portion of the unlicensed band frequency, and thus may cause a problem that other unlicensed band devices cannot use the frequency. Therefore, there is a need to improve the structure and function of current mobile communication systems in view of the regulatory requirements that must be observed to use unlicensed band frequencies.
  • the system development period and cost may increase, thereby minimizing the function change of the existing mobile communication system.
  • wireless communication systems need to be developed that comply with regulatory requirements and enable fair coexistence with other unlicensed band devices.
  • An object of the present invention is to take advantage of the structure of the existing mobile communication system, to comply with the regulatory requirements of the unlicensed band, channel occupancy method and apparatus that can coexist fairly with other existing unlicensed band devices existing To provide.
  • a channel access method of a base station for an unlicensed band includes performing at least one channel sensing on a channel of an unlicensed band in a channel sensing period of a frame, and broadcasting a reservation signal for the channel when the channel is empty.
  • the broadcasting in the channel access method may include broadcasting a reservation signal until a start time of the next subframe if the next subframe does not start immediately after channel sensing.
  • the channel sensing period may include at least one subframe, and the time length of the subframe may be an integer multiple of the channel sensing time of the channel sensing.
  • Performing channel sensing in the channel access method may include performing channel sensing based on an energy sensing scheme.
  • the channel access method may further include starting data transmission to a terminal in a transmission interval of a frame.
  • the frame may further include a rest period not occupying a channel after the transmission period.
  • the time length of the idle period may be 5% or more of the time length of the transmission interval.
  • the channel access method may include transmitting a request message requesting a radio channel access parameter to a server of a system including a base station or a first base station using a licensed band frequency before performing channel sensing, and a wireless channel.
  • the method may further include receiving a response message from the server or the first base station, the response message including the access parameter.
  • the wireless channel access parameter may include information about a channel sensing, a transmission interval, and a length of time of an idle period included in a frame.
  • the channel access method may include determining whether a change of a wireless channel access parameter is necessary while providing a data service to a terminal based on the wireless channel access parameter.
  • the method may further include transmitting a change request message of the radio channel access parameter, and receiving a response message from the server or the first base station in response to the change request message including the new radio channel access parameter.
  • a base station for performing channel access to an unlicensed band.
  • the base station includes at least one processor, a memory, and a wireless communication unit, and the at least one processor executes at least one program stored in the memory to perform at least one channel for the channel of the unlicensed band in the channel sensing period of the frame. Performing the sensing; and if the channel is empty, broadcasting the reservation signal for the channel.
  • the at least one processor may perform a step of broadcasting a reservation signal until a start time of the next subframe.
  • the channel sensing period in the base station may include at least one subframe, and the time length of the subframe may be an integer multiple of the channel sensing time of the channel sensing.
  • At least one processor in the base station may perform channel sensing based on an energy detect method when performing channel sensing.
  • At least one processor in the base station may further perform the step of starting at least one program to start data transmission to the terminal in the transmission interval of the frame.
  • the frame in the base station may further include an idle period that does not occupy a channel after the transmission interval.
  • the time length of the idle period in the base station may be 5% or more of the time length of the transmission interval.
  • At least one processor in the base station executes at least one program to request radio channel access parameters from a server of a system including the base station or a first base station using a licensed band frequency before performing channel sensing. Transmitting the request message and receiving a response message from the server or the first base station in response to the request message, the radio channel access parameter being included.
  • the radio channel access parameter in the base station may include information on the channel sensing, the transmission interval and the time length of the idle interval included in the frame.
  • At least one processor executing at least one program in the base station, and determining whether a change of a radio channel access parameter is required while providing a data service to a terminal based on a radio channel access parameter; If necessary, sending a change request message of the radio channel access parameter to the server or the first base station, and receiving a response message from the server or the first base station for the change request message, including the new radio channel access parameter. Can be further performed.
  • an unlicensed band when a base station provides a mobile communication service using a frequency of an unlicensed band, an unlicensed band can be used fairly with an existing unlicensed band device while complying with the regulatory requirements of the unlicensed band.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an unlicensed band mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a LAA frame of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are diagrams illustrating a transmission section and a rest period of a LAA frame, set according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for setting a radio channel access parameter by a LAA base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a radio frame of a frame-based system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a LAA frame of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a LAA frame of a LAA system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a coexistence problem of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a coexistence method of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a coexistence method of a LAA base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a carrier aggregation method using an unlicensed frequency band according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a carrier aggregation method using an unlicensed frequency band according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a radio channel management method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a wireless channel estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram illustrating a channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart illustrating a channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a conceptual diagram illustrating a subframe channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a channel occupation notification method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram illustrating a dynamic carrier change method according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a flowchart illustrating a dynamic carrier change method according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a block diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a terminal includes a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), an advanced mobile station (AMS), a high reliability mobile station (HR-MS). ), Subscriber station (SS), portable subscriber station (PSS), access terminal (AT), user equipment (user equipment (UE)), machine type communication device ( MTC device) and the like, and may include all or some functions of MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE, and the like.
  • MS mobile station
  • MT mobile terminal
  • AMS advanced mobile station
  • HR-MS high reliability mobile station
  • SS Subscriber station
  • PSS portable subscriber station
  • AT user equipment
  • MTC device machine type communication device
  • a base station may be an advanced base station (ABS), a high reliability base station (HR-BS), a node B (node B), an advanced node B (evolved node B, eNodeB), access point (AP), radio access station (RAS), base transceiver station (BTS), mobile multihop relay (MMR) -BS, relay serving as a base station station (RS), relay node (RN) serving as base station, advanced relay station (ARS) serving as base station, high reliability relay station (HR) serving as base station -RS), small base station (femoto BS), home node B (HNB), home eNodeB (HeNB), pico base station (pico BS), macro base station (macro BS), micro base station (micro BS) ), Etc.), and all, such as ABS, Node B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, small base station, or
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an unlicensed band mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a mobile communication system includes a mobile communication base station 110, a license assisted access (LAA) base station 120, an access point (AP) ( 130, the mobile terminal 140, and the unlicensed band user 150.
  • LAA license assisted access
  • AP access point
  • the mobile communication base station 110 performs control and data service provision of a terminal through a licensed band frequency.
  • the LAA base station 120 provides a data service to a terminal through an unlicensed band frequency, and typically manages a smaller coverage than the mobile communication base station 110.
  • the mobile communication base station 110 and the LAA base station 120 may be connected to each other by a wired backhaul or disposed at the same physical location.
  • the mobile communication base station 110 and the LAA base station 120 may operate independently of each other, and the mobile communication base station 110 may control the LAA base station 120.
  • the data service may be provided through a carrier aggregation (CA) of the licensed band frequency and the unlicensed band frequency of the LAA base station 120.
  • CA carrier aggregation
  • the LAA base station 120 may provide both uplink and downlink data services or only downlink data services depending on the network configuration.
  • the unlicensed band user 150 and the access point 130 perform data communication through a frequency of the same band as the unlicensed band frequency used by the LAA base station 120. Even in the same unlicensed frequency band, the frequency of the wireless channel used for the actual communication may be the same or different. When the same radio channel of the same unlicensed frequency band is used, coexistence and interference problems between the LAA base station 120 and the unlicensed band user 150 and the access point 130 may occur.
  • One embodiment of the present invention described below describes a fair frequency sharing method between an unlicensed band mobile communication system (hereinafter referred to as a 'LAA system') and an existing unlicensed band system when the same wireless channel is used within the same frequency band. .
  • FIG. 2 illustrates a LAA frame of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • a LAA frame of a LAA system includes a channel sensing period 210, a transmission period 220, and an idle period 230. do.
  • Each section may basically operate in a subframe unit defined in a mobile communication system using a licensed band.
  • the LAA frame according to the embodiment of the present invention according to FIG. 2 is applicable to both a case where both uplink and downlink data services are provided and only a case where only downlink data services are provided, and in one embodiment of the present invention, downlink An example of a LAA frame applied when only a data service is provided will be described.
  • the LAA base station determines whether an operating frequency is used by another unlicensed band device prior to data transmission.
  • the LAA base station may perform a channel sensing operation by using an energy detect method in the channel sensing section 210 before the transmission section 220.
  • the channel sensing may be operated in a smaller unit than the subframe unit, which is a basic unit of the transmission period 220 and the idle period 230.
  • the time (channel sensing time) that the LAA base station performs channel sensing is a value larger than the value defined in the regulatory requirement of the unlicensed frequency band, and may be determined as 1 / n of the time length of the subframe.
  • the channel sensing time is illustrated as 25 ms (indicated by the dotted line in the subframe), and four channel sensing is possible in one subframe.
  • the LAA base station can determine whether the channel is occupied by measuring the energy of the radio channel during the channel sensing time. For example, if the measured energy is greater than the preset criterion, it may be determined that another device occupies the channel. If the measured energy is smaller than the preset criterion, the wireless channel may be determined to be empty. At this time, the LAA base station may repeat channel sensing (ie, measuring energy of the wireless channel) until it is determined that the wireless channel is empty. The LAA base station starts data transmission when it is determined that the radio channel is empty.
  • the LAA base station broadcasts a reservation signal until the start time of the next subframe, whereby another device (E.g., another device in the unlicensed band) may not allow the LAA base station to occupy the radio channel to occupy.
  • the reserved signal broadcasted by the LAA base station is a signal containing enough energy that other devices can recognize that the radio channel is occupied, and can be any type of signal such as a synchronization signal of a LTE system or a newly defined preamble signal.
  • the LAA base station determines that the channel is in use for five channel sensing (shaded parts of FIG. 2), and determines that the channel is empty in the sixth channel sensing. However, since the next subframe does not start immediately after the sixth channel sensing, the reserved signal may be transmitted for the remaining two channel sensing times in order to prevent another device from occupying the corresponding channel. Thereafter, at the start of the next subframe, the LAA base station starts downlink data transmission.
  • the LAA base station may perform data transmission in a manner defined in a conventional mobile communication system during the preset transmission period 220.
  • no signal is transmitted on the downlink (ie, does not occupy a channel) so that another device can use the corresponding radio channel.
  • the LAA base station may perform channel sensing operation again for data transmission and acquire the occupation of the wireless channel.
  • 3A to 3C are diagrams illustrating a transmission section and a rest period of a LAA frame, set according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA base station must perform channel estimation operations to obtain channel occupancy, but the LAA base station is installed in the area where the LAA base station is installed, its operating frequency, and Therefore, the transmission section 220 and the idle section 230 may be set differently.
  • the length of time of the transmission section 220 and the idle section 230 may be determined according to the length required in the regulatory requirement.
  • the transmission section 220 may be determined to be at least 1 ms to a maximum of 10 ms
  • the idle section 230 may be determined to have a time length of 5% or more of the transmission section 220.
  • the channel sensing period 210 in which the channel access is performed is shortly determined.
  • 3B illustrates a transmission interval 220 when a LAA base station is installed in an area where a regulatory requirement for an unlicensed band does not apply, and there are a plurality of other devices using the unlicensed band within coverage of the LAA base station.
  • the idle section 230 is shown. Since the regulatory requirements do not apply, the length of the transmission section 220 and the idle section 230 may be longer, but the transmission section 220 and the idle section 230 may be used for fair channel sharing with other devices. It can be set at a similar ratio (eg 1: 1).
  • 3C illustrates a transmission interval 220 when a LAA base station is installed in an area where a regulatory requirement for an unlicensed band does not apply, and there are a few other devices using the unlicensed band within coverage of the LAA base station.
  • the idle section 230 is shown.
  • the length of the transmission section 220 can be set relatively longer than the rest section 230 to maintain the performance of the LAA base station to the maximum.
  • the minimum rest period 230 may be maintained so that sudden operation of another device may be detected.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for setting a radio channel access parameter by a LAA base station according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA base station when power is first applied to the LAA base station, the LAA base station completes self initialization and transmits a message (radio channel access parameter request message) for requesting a radio channel access parameter to a server (S401).
  • a message for requesting a radio channel access parameter to a server (S401).
  • the radio channel access parameter request message may be delivered to the server through the macro base station using the licensed band frequency, or the macro base station using the licensed band frequency may serve as a server.
  • the server After receiving the radio channel access parameter request message from the LAA base station, the server transmits a radio channel access parameter response message to the LAA base station in response (S402).
  • the wireless channel access parameter response message may include information about the time length of the channel sensing, the transmission interval 220, and the idle interval 230 (that is, the wireless channel access parameter).
  • the LAA base station receiving the radio channel access parameter response message from the server performs a normal operation (for example, a channel access operation) by applying parameters included in the received response message (S403), thereby providing a data service to the terminal. Can be provided (S404).
  • a normal operation for example, a channel access operation
  • the LAA base station and the terminal While providing the data service to the terminal, the LAA base station and the terminal periodically measures whether there is another unlicensed band device adjacent to the surrounding, and the strength of the radio wave received from the adjacent unlicensed band device and the like periodically (S405). In case of the UE, the measurement result may be periodically reported to the LAA base station (S406). In addition, the measurement result report message for the adjacent unlicensed band device may be directly transmitted to the LAA base station through the unlicensed band frequency according to the network configuration, or after the macro base station is received after being transmitted from the terminal to the macro base station through the licensed band frequency The message may also be forwarded to the LAA base station.
  • the LAA base station analyzes its measurement result and the measurement result included in the report message of the terminal to determine whether the change of the radio channel access parameter is necessary (S407). If it is determined that the change of the radio channel access parameter is necessary, the LAA base station requests a new radio channel access parameter by transmitting a change request message of the radio channel access parameter to the server (S408). Upon receiving the change request message for the radio channel access parameter from the LAA base station, the server transmits a change response message (radio channel access parameter change response message) to the LAA base station in response thereto (S409).
  • the LAA base station receiving the change response message may apply parameters related to the channel sensing time, the transmission period 220 and the length of the idle period 230 included in the radio channel access parameter change response message (S410).
  • the macro base station using the server or the licensed band frequency may determine whether the change of the radio channel access parameter is necessary according to the network configuration or the policy of the network operator.
  • the result of the measurement for the adjacent unlicensed band device performed by the terminal and the LAA base station may be periodically transmitted to the server or the macro base station, and the server or the macro base station may determine the radio channel access parameter based on the periodically transmitted measurement result. The change can be determined. If it is determined that the change of the radio channel access parameter is necessary, the server or the macro base station transmits a radio channel access parameter change request message to the LAA base station.
  • the LAA base station transmits the radio channel access parameter change response message to the server or the macro base station in response to the radio channel access parameter change request message.
  • the radio channel access parameter change request message includes information about a channel sensing time, a transmission interval 220, and a length of the idle interval 230 for changing the radio channel access parameter.
  • the LAA base station when the LAA base station is installed in an area where it is not necessary to comply with the regulatory requirements of the unlicensed band, it may be valid only until the step of setting the radio channel access parameter in the method of setting the radio channel access parameter according to FIG. Changing the channel access parameter may not apply.
  • the unlicensed band device and the unlicensed band are fairly processed while complying with the regulatory requirements of the unlicensed band. Can be used.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a radio frame of a frame-based system according to an embodiment of the present invention.
  • a radio frame used in frame based equipment (FBE) for a listen before talk (LBT) scheme for the use of unlicensed band frequencies in the 5 GHz band is illustrated in FIG. 5. It is defined as Referring to FIG. 5, a frame-based device may use a wireless channel of an unlicensed band in a fixed frame period.
  • the fixed frame includes a channel occupancy time in which data can be transmitted and an idle period in which data is not transmitted.
  • the frame-based device performs a channel estimation (clear channel assessment, CCA) immediately before the end of the idle interval to check whether the channel is empty.
  • CCA channel estimation
  • the channel estimation refers to an operation of measuring energy of a specific channel and determining that the channel is currently in use when the measured energy is higher than a preset reference, and determining that the channel is not currently in use if lower than the preset criterion. If it is determined through the channel estimation that the channel is not currently in use, the frame-based device transmits data during the channel occupancy time, and then enters the idle period. However, if the channel estimation determines that the channel is currently in use, the frame-based device does not perform data communication during the channel occupancy time and idle period.
  • FIG. 6 illustrates a LAA frame of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA frame (fixed) of the LAA system includes a downlink pilot time slot (DwPTS), a dormant period, and nine mobile communication subframes.
  • DwPTS downlink pilot time slot
  • the time length of the DwPTS is one half of one mobile communication subframe, and includes seven orthogonal frequency division multiplex (OFDM) symbols.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplex
  • the idle period corresponds to 7 OFDM symbol lengths including a channel estimation interval (CCA).
  • CCA channel estimation interval
  • the time length of one LAA frame is 10ms, and includes a channel occupancy period of about 9.5ms (9 mobile subframes + DwPTS) and a pause period of about 0.5ms (excluding a subframe of DwPTS in one subframe). do. Therefore, the following European LBT requirements can be complied with.
  • -Maximum channel occupancy time should be within 10ms.
  • the minimum idle period should be at least 5% of the channel occupancy time.
  • FIG. 7 illustrates a LAA frame of a LAA system according to another embodiment of the present invention.
  • a radio frame of a mobile communication system synchronized with a subframe unit and a LAA frame of an LAA system are illustrated, and a time length of one LAA frame of the LAA system is 4 ms.
  • one LAA frame (fixed) of the LAA system includes three mobile communication subframes, a DwPTS and an idle period.
  • the number of OFDM symbols included in the idle period may be changed according to the system configuration.
  • the ratio of the idle section to the channel occupation section may be 5.7%.
  • up to four OFDM symbols adjacent to the DwPTS among the seven OFDM symbols are used as channel occupancy intervals (three subframes including 14 OFDM symbols + 11 OFDM symbols), and only three OFDM symbols are used as idle intervals.
  • the idle section ratio may be 14.3%.
  • the LAA frame of the LAA system shown in FIG. 7 can comply with the Japanese LBT requirement defined as the maximum time length of the channel occupancy interval is within 4 ms.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a coexistence problem of a LAA system according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA frame of the LAA system is designed based on a fixed frame, all channel estimation time points, data transmission points, or idle periods of the LAA system are fixed. In this case, since the channel estimation time is fixed, coexistence problems between the two systems may occur.
  • the first LAA system may determine that the channel is empty after channel estimation and perform data transmission. However, since the channel estimation time of the second LAA system always matches the channel occupancy time of the first LAA system, it may be determined that the channel is always in use and the wireless channel may not be used.
  • the existing unlicensed band equipment performs LBT operation only when data transmission is required, the above problem can be automatically solved after a certain time.
  • the LAA system is designed based on a method of always occupying a radio channel using a licensed band, coexistence problems as described in FIG. 8 may be maintained for a considerable time.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a coexistence method of a LAA system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a coexistence method of a LAA base station according to an embodiment of the present invention.
  • the coexistence problem occurs in a fixed frame-based radio frame structure because all systems using the same frequency band always perform channel estimation at a fixed time point.
  • one LAA base station occupying the channel intentionally stops using the channel for a second time after occupying the channel for the first time.
  • the first time for channel occupancy or the second time for channel suspension may be determined according to a random number (RN) selected by the LAA base station.
  • RN random number
  • the second time may be fixed, or when the random number is applied to the second time, the first time may be fixed. Therefore, other devices in the same frequency band may use the same radio channel through channel estimation during the time when the LAA base station stops using the channel.
  • a LAA base station of a LAA system first selects a random number before channel access (S701). If the channel occupies success, the LAA base station occupies a channel as many as the number of LAA frames corresponding to the random number (S702). Referring to FIG. 9, the LAA base station of the first LAA system selects 2, 3, and 1 as random numbers before channel access, and then occupies a channel for two LAA frames. The LAA base station of the second LAA system selects 4, 2, and 2 as random numbers, and fails to occupy the channel through channel estimation due to the LAA base station of the first LAA system and the LAA base station of the third LAA system.
  • the LAA base station of the third LAA system selects 1, 2, and 3 as random numbers, fails to occupy the channel through channel estimation due to the LAA base station of the first LAA system, and succeeds in occupying the channel in the LAA frame 3 Occupies a channel for one LAA frame.
  • the LAA base station may transmit data on the occupied channel.
  • the LAA base station intentionally stops channel access in the next LAA frame (fixed second time) after the channel occupation (S703).
  • one LAA frame may be a fixed frame having a length of 10 ms shown in FIG. 9 or a fixed frame having a length of 4 ms shown in FIG. 10.
  • the LAA base station of the first LAA system intentionally stops channel access in a LAA frame 3.
  • the LAA base station of the second LAA system intentionally stops channel access in LAA frame eight.
  • the LAA base station of the third LAA system intentionally stops channel access in LAA frame 4.
  • the LAA base station of the LAA system may occupy a channel by performing channel access for a fixed time, and then stop channel access during a LAA frame corresponding to a random number.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a carrier aggregation method using an unlicensed frequency band according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system divides an entire frequency band into predetermined bandwidth units to provide a wireless communication service. For example, when a wireless communication service is provided in a 20 MHz bandwidth unit in a 5 GHz unlicensed frequency band, a plurality of available wireless channels in a 20 MHz bandwidth unit exist in the 5 GHz unlicensed frequency band.
  • LAA frames having the same structure may be applied to each carrier.
  • the LAA frame may be based on the LAA frame structure shown in FIG. 9 or 10, but the same frame structure may be applied to all carriers in the same system. That is, channel estimation may be performed at the same time point in all carriers, and a rest period may be started at the same time point.
  • a LAA base station operating three carriers may perform channel estimation on all carriers at the same time and perform data transmission on all carriers that succeed in channel estimation according to the channel estimation result.
  • the LAA base station succeeds in channel occupancy of the first carrier and the third carrier in the first LAA frame, performs data transmission, and uses a second carrier determined to be in use by another device according to channel estimation. Do not perform data transfer.
  • the LAA base station may perform channel estimation again on all carriers immediately before the second LAA frame, and perform data transmission on the first carrier, the second carrier, and the third carrier in the second LAA frame.
  • the terminal includes a plurality of receiving apparatuses for receiving data, so that the terminal may simultaneously receive data from different wireless channels.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a carrier aggregation method using an unlicensed frequency band according to another embodiment of the present invention.
  • a terminal is connected to a mobile communication base station through a licensed band carrier and can receive data service through one carrier of one of a first carrier, a second carrier, and a third carrier corresponding to an unlicensed frequency band.
  • the terminal includes one receiving apparatus for receiving data, and thus, the terminal may receive data from one radio channel at a time.
  • the LAA base station performs channel estimation on all carriers (first carrier, second carrier, and third carrier) in the unlicensed frequency band immediately before the first LAA frame, and according to the result Select the radio channel on which the transmission will be performed.
  • the terminal transmits information about a carrier of the selected unlicensed frequency band to the terminal through a licensed band carrier.
  • the terminal receives the data by switching to the corresponding carrier based on the information on the carrier on which the data transmission is performed, received through the licensed band carrier.
  • the LAA base station determines that channel occupancy of the first carrier and the third carrier is possible through channel estimation in the first LAA frame, and is determined as a carrier to be used for data transmission. 1 Select the carrier. Thereafter, the LAA base station performs a physical downlink control channel including information on a carrier of an unlicensed frequency band, in which data transmission is to be performed, and radio resource allocation information about data to be transmitted in a first subframe of the carrier. , PDCCH) through a licensed band carrier.
  • the resource allocation information included in the PDCCH includes only the resource allocation information of the first subframe and includes the remaining subframes included in the first LAA frame. Resource allocation information may be transmitted on the first carrier.
  • the UE Upon receiving the PDCCH from the licensed band carrier, the UE switches to the first carrier for one OFDM symbol time (1 symbol delay) and receives data on the first carrier. If the time length of the PDCCH is variable (for example, one OFDM symbol to three OFDM symbols), the time point at which the UE starts receiving data is also variable ('the length of the PDCCH + one OFDM symbol'). Can be.
  • the LAA base station may transmit dummy data through the first carrier until switching to the first carrier is completed.
  • the content and format of the dummy data to be transmitted are not limited.
  • the dummy data may be transmitted with energy such that the device of another unlicensed band can recognize the occupied state of the first carrier.
  • the LAA base station When data transmission in the first LAA frame is completed, the LAA base station according to an embodiment of the present invention performs channel estimation for all carriers immediately before the second LAA frame. Referring to FIG. 12, the LAA base station determines that channel occupancy is possible for the second carrier after the second channel estimation, and transmits a PDCCH including information about the second carrier and resource allocation information to the terminal through a licensed band carrier. do. The terminal receiving the PDCCH from the LAA base station switches to the second carrier to receive data. In the third LAA frame, the LAA base station performs a third channel estimation, transmits a PDCCH including information about the third carrier and resource allocation information to the terminal through the licensed band carrier, and the terminal switches to the third carrier to transmit data.
  • the LAA base station transmits the PDCCH including the information about the third carrier and the resource allocation information to the terminal through the licensed band carrier, and the terminal transmits the PDCCH in the fourth LAA frame as in the third LAA frame. Switch to 3 carriers to receive data.
  • the LAA base station determines that channel occupancy is possible for the first carrier, and transmits a PDCCH including information about the first carrier and resource allocation information to the terminal through a licensed band carrier. .
  • the terminal may switch to the first carrier to receive data.
  • the LAA base station performs a CCA immediately before a specific LAA frame to select a carrier of an unlicensed frequency band to be used for data transmission, and selects a PDCCH including information about the selected carrier and resource allocation information. Transmit to the terminal through the licensed band carrier.
  • the UE may transmit dummy data to the carrier according to the information included in the PDCCH until the switching is completed, and may receive the data from the carrier when the switching is completed.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a radio channel management method according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA base station may manage a radio channel for data transmission.
  • the LAA base station may manage a radio channel with possibility of data transmission.
  • the first step may operate in a relatively long time unit.
  • the LAA base station and the terminal may negotiate a list of candidate channels on which data communication will be performed in the future, and negotiate addition / deletion / change of a wireless channel.
  • the wireless channel may be changed according to dynamic frequency selection (DFS) regulation through a first step.
  • DFS dynamic frequency selection
  • radio channel management may be performed through explicit exchange of control messages, such as radio resource control (RRC) connection reconfiguration messages.
  • RRC radio resource control
  • next second step switching or data transmission between the wireless channels defined in the first step may be performed.
  • the second stage may operate in a relatively short time unit than the first stage.
  • explicit exchange of control messages is not required, and channel management may be performed through signaling of a physical layer unit such as a PDCCH.
  • a LAA base station and a terminal may use a first channel, a third channel, a fifth channel, and a sixth channel as a wireless channel (available wireless channel) capable of data transmission through a channel management operation according to a first step. Choose. Thereafter, the LAA base station and the terminal perform data transmission and reception according to the carrier aggregation described above. In this case, when at least one of the following events occurs, the channel management operation according to the first step may be performed again.
  • the LAA base station and the terminal select the second channel, the third channel, the fifth channel, and the sixth channel as available radio channels.
  • channel measurement may be performed not only for a currently serving radio channel but also for an adjacent radio channel that is not currently used.
  • the LAA base station and the terminal may use a separate receiver for channel measurement. If the LAA base station and the terminal do not have a separate receiver for channel measurement, the overall performance may be degraded because the LAA base station and the terminal must terminate the data communication and perform channel measurement for a predetermined time through negotiation.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a wireless channel estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA base station may measure an adjacent radio channel without additional negotiation for the period indicated by the solid arrow.
  • the LAA base station transmits data during the first frame and performs channel estimation immediately before the second frame. If the channel estimation determines that the radio channel is occupied by another device, the LAA base station may measure an adjacent radio channel during the channel occupation period of the second frame. Thereafter, the LAA base station may perform channel estimation immediately before the third frame and perform channel access according to the channel estimation result. At this point, the LAA base station may intentionally suspend channel access for coexistence with other devices (intentional idle frame), while the LAA base station performs channel measurement on the adjacent radio channel even during a frame where channel access is suspended. Can be done.
  • the terminal may perform channel measurement for a period indicated by a dotted arrow.
  • the terminal does not perform channel estimation, but the UE already knows when the LAA base station performs channel estimation and accordingly, when data transmission starts. That is, the terminal may perform channel measurement because no data is transmitted during the channel estimation by the LAA base station (section 1, section 3, section 4 and section 5).
  • the terminal assumes that the LAA base station has failed to occupy the channel, and performs channel measurement on the adjacent radio channel in the frame. (Section 2).
  • the terminal may determine that the LAA base station has failed to occupy a radio channel and perform measurement on an adjacent radio channel (section 6).
  • the channel measurement described above may be independently performed for each carrier.
  • the measurement result measured for one carrier may be shared for all carriers, thereby reducing the number of measurements for the adjacent radio channel.
  • the message exchange between the LAA base station and the terminal negotiates a list of radio channels requiring measurement, a measurement order, a number of measurements, a minimum measurement time for one radio channel, and so the efficiency of channel measurement can be increased.
  • the LAA base station coexists with a device of an existing unlicensed band through a LAA frame complying with regulatory requirements required by an unlicensed frequency band, and provides a wireless communication service to a terminal using an unlicensed frequency band. can do.
  • the LAA base station may improve the quality of service through channel access and carrier aggregation based on the conventional mobile communication system.
  • FIG. 15 is a conceptual diagram illustrating a channel access method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating a channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • a time length of an LAA frame may be a maximum license time of an unlicensed band.
  • Unlicensed band maximum occupancy time may be subject to local regulations, in which case the fixed length of the LAA frame may change. If the maximum occupancy time increases, the number of subframes used for data transmission in the LAA frame is increased.
  • the channel access method according to an exemplary embodiment of the present invention may be applied to both uplink and downlink data services or only to downlink data services.
  • a LAA frame may include a channel sensing (clear channel assessment, CCA) section, an extended channel sensing (eCCA) section, a channel reservation section, and It includes a transmission interval.
  • CCA channel sensing
  • eCCA extended channel sensing
  • the LAA base station performs CCA to determine whether a frequency channel is used by another unlicensed band device before data transmission (S301).
  • the LAA base station may perform CCA through an energy detection method. For example, the LAA base station measures the energy of the radio channel during the channel sensing period and determines that the current radio channel is occupied by another device if the measured energy is higher than the preset reference, and if the measured energy is lower than the preset criterion It can be determined that the current wireless channel is empty.
  • the LAA base station performs the eCCA (S303).
  • the eCCA is the same as the CCA in that the purpose of the eCCA is to determine whether to use the channel.
  • the use of the channel is determined many times.
  • the LAA base station may select an eCCA counter value within a predetermined range. Thereafter, the LAA base station performs channel sensing to decrease the eCCA counter value by 1 if the channel is empty.
  • the LAA base station executes the eCCA until the eCCA counter value becomes 0. After that, when the eCCA counter value becomes 0, the LAA base station starts transmitting the reserved signal according to the time point at which the eCCA ends (S304). Transmission can be started (S305).
  • the LAA base station may start the transmission of the reservation signal according to the time point when the CCA is terminated without performing the eCCA (S304) and start the data transmission (S305).
  • the LAA base station may not always start data transmission at the end of the CCA or eCCA.
  • the eCCA is terminated in the first CCA, it is an intermediate point of the subframe, and therefore, the LAA base station cannot start data transmission through the corresponding channel even though the corresponding channel is empty.
  • the LAA base station stops channel access to the boundary point of the next subframe, the channel may be occupied by another unlicensed band device.
  • the LAA base station may broadcast a reservation signal immediately after the CCA or the eCCA until a point where data can be transmitted, so that the radio channel to be occupied by the LAA base station is not occupied by another unlicensed band device.
  • the reserved signal is a signal that contains enough energy so that other unlicensed band devices can recognize that the wireless channel is occupied, and any type of signal may be used.
  • signals including energy only, signals of a conventional LTE system for downlink synchronization, signals such as a preamble for cell identification, and the like may be used as a reservation signal.
  • a LAA base station recognizes that a channel is empty at a seventh OFDM symbol time point through CCA and eCCA in a first channel access. However, since the next subframe does not start immediately after the eCCA, the reservation signal is transmitted until the start time of the next subframe. Then, the LAA base station according to an embodiment of the present invention starts the downlink data transmission from the start time of the next subframe.
  • start and end of data transmission may be performed in units of subframes. Therefore, in order to satisfy a limited channel occupancy time (eg, 4 ms), up to three subframes may be used for downlink data transmission after transmission of a reservation signal.
  • a limited channel occupancy time eg, 4 ms
  • the actual channel occupancy time of the LAA base station is a time for transmitting the reservation signal (for example, 0.5 ms) and three subframe times (for example, 3 ms)
  • the maximum channel occupancy time (4 ms in this case) Is less than Therefore, as the end time of the CCA or the eCCA according to an embodiment of the present invention approaches immediately after the start time of the subframe, the difference between the real channel occupation time and the maximum channel occupation time may increase.
  • 17 is a conceptual diagram illustrating a subframe channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • the reserved signal is the next subframe from the time point of channel occupancy of the LAA base station. It can be transmitted until the start time.
  • the reserved signal since the reserved signal is not a signal used for transmitting data of the user and affects the maximum channel occupancy time (shortening the effective channel occupancy time), it may cause a waste of radio resources.
  • the maximum channel occupancy time may not be efficiently used at the boundary of the subframe and the efficiency of overall resource utilization may be reduced.
  • the reservation signal was transmitted for 7 OFDM symbols because the CCA (or eCCA) was terminated at the midpoint of the subframe.
  • the actual channel occupancy time at which data transmission is possible is 3 ms (ie, three subframes).
  • the CCA (or eCCA) is terminated near the boundary of the subframe, there are not more reserved signals transmitted until the next subframe boundary time point than in the case of the first channel access.
  • the LAA base station lacks time to prepare downlink data transmission through scheduling, and in fact, the reservation signal until the boundary point of the next subframe of the next subframe.
  • the start and end of data transmission is performed in units of OFDM symbols, waste of resources can be minimized, but the structure of the current mobile communication system needs to be changed a lot, which may cause backward compatibility, product development and production costs. have.
  • the LAA base station may start and end data transmission in units of slots corresponding to half of the time length of the subframe. At this time, the start and end of data transmission may be performed in a special subframe of the LTE system.
  • the LAA base station may use a downlink pilot time slot (DwPTS) included in a special subframe of the LTE system.
  • the DwPTS is included in a special subframe of a time division duplex (TDD) frame of the LTE system and is located in front of the special subframe at the time of changing from the downlink to the uplink.
  • TDD time division duplex
  • LAA base station can maximize the real channel occupancy time by using the DwPTS at various positions of the subframe.
  • the LAA base station may determine a start time of data transmission as a start point of a start time of a next subframe and a start time of a next slot.
  • a reservation signal is transmitted until the start of the next subframe, and data transmission is also started in the next subframe.
  • data transmission can begin at the beginning of the next slot.
  • the end point of the data transmission may be determined to be the point at which the real channel occupancy time is close to the maximum channel occupancy time among the end points of the next subframe and the end point of the next slot.
  • the LAA base station and the LAA terminal according to an embodiment of the present invention can secure the real channel occupation time to be as close as possible to the maximum channel occupation time.
  • the reservation signal when the reservation signal is additionally transmitted due to the constraint time according to the scheduling, the reservation signal may be transmitted in the slot unit instead of the subframe.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a channel occupation notification method according to an embodiment of the present invention.
  • the LAA base station may perform CCA (or eCCA) at any time or occupy a channel at any time. Therefore, for smooth data communication between the LAA base station and the terminal, the terminal should be able to know when the LAA base station occupies the channel to transmit data.
  • the terminal may detect whether the channel is occupied by the LAA base station by sensing whether the channel is occupied or whether the channel is occupied by the base station of the licensed band.
  • the terminal may continuously try to receive data on the channel and determine whether the channel is occupied by the LAA base station according to whether the data reception is successful.
  • the terminal attempts to receive data every subframe and determines whether a reservation signal or a control channel (eg, PDCCH) is included in the subframe.
  • a reservation signal or a control channel eg, PDCCH
  • the terminal may determine that the channel is occupied by the LAA base station.
  • the terminal detects whether the channel occupies, power consumption may increase because the terminal must continuously try to receive data in the subframe.
  • the probability that the LAA base station succeeds in occupying the channel is low, and as a result, the probability that the detection of whether the terminal occupies the channel becomes unnecessary becomes high.
  • the channel load is low, the channel occupancy success probability of the LAA base station is high, and thus the terminal can recognize whether the channel is occupied without wasting a lot of power. Therefore, depending on the channel load, the channel occupation detection method by the terminal and the channel occupation notification method by the base station may complement each other.
  • the base station may inform the terminal whether the channel occupancy of the LAA base station and start receiving data when the LAA base station succeeds in occupying the channel. Since the terminal uses the carrier of the licensed band as the primary carrier and the carrier of the unlicensed band as the secondary carrier, the terminal always receives control information (for example, PDCCH) transmitted from the licensed band carrier. Therefore, when the LAA base station succeeds in occupying a channel after CCA (or eCCA), the LAA base station includes information on channel occupancy in the control channel and transmits the control channel to the licensed band carrier. The terminal receiving the control channel through the licensed band carrier may recognize the channel occupancy of the LAA base station and start receiving data.
  • control information for example, PDCCH
  • the LAA base station when the LAA base station succeeds in channel occupancy after CCA (or eCCA) in the unlicensed band, the LAA base station transmits a reservation signal and transmits a control channel including channel occupancy information to the terminal through a licensed band carrier in the next subframe. send.
  • the LAA base station since the channel occupancy for the unlicensed band carrier must be maintained until the terminal decodes the control channel from the licensed band carrier and starts receiving data, the LAA base station reserves a reservation signal for a predetermined number of symbols even after the start of the next subframe. Send it.
  • the terminal receives the control channel through a licensed band carrier, and starts receiving data if the channel occupancy information is included in the received control channel.
  • the channel occupancy notification method by the base station has an advantage of minimizing power consumption of the terminal compared to a case in which the terminal directly recognizes channel occupancy, and reserves more until the terminal decodes the control channel and starts receiving data.
  • the disadvantage is that the signal needs to be transmitted.
  • the LAA base station may deliver channel occupancy information to the terminal through other means than the control channel.
  • the LAA base station may include a new parameter for notifying whether the channel is occupied in the downlink control information (DCI) format.
  • the LAA base station may use a dedicated DCI for delivering channel occupation information to the terminal.
  • the LAA base station may use a dedicated DCI including only information about channel occupation without scheduling information.
  • the dedicated DCI transmitted from the licensed band PCell may include a parameter that may indicate whether a channel is occupied for all unlicensed band SCells supported by the corresponding PCell, and may broadcast the dedicated DCI to all terminals included in the PCell.
  • the length of the dedicated DCI may be limited to the maximum number of unlicensed band SCells supported by the licensed band PCell. For example, when there are three maximum unlicensed band SCells supported by the licensed band PCell, the length of the dedicated DCI may be fixed to 3 bits, and each bit may indicate whether the SCell corresponding to each bit occupies the channel (eg, For example, 0: channel not occupied, 1: channel occupied).
  • the LAA base station may use a dedicated downlink control channel for transmitting channel occupation information.
  • whether or not the channel is occupied can be notified through a dedicated control channel including a fixed size of information, and the overhead or transmission method is similar to the case of the dedicated DCI, but channel occupancy information through a dedicated control channel rather than a PDCCH. Can be delivered.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram illustrating a dynamic carrier change method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a dynamic carrier change method according to an embodiment of the present invention.
  • channels in the unlicensed frequency band cannot be used exclusively by a particular system and are shared by a plurality of unlicensed band devices, continuous data transmission may not be possible. In this case, if the available channels of the plurality of unlicensed bands are utilized to the maximum, continuity of data transmission may be ensured to the maximum.
  • the LAA base station selects a currently available carrier among candidate carriers through the CCA (or eCCA) and transmits data, and the terminal transmits data to the selected carrier. Can be changed and receive data. Carrier selection and change may be performed at every channel access, but carriers need to be selected and changed in the medium and long term in consideration of the channel load of each channel in order to minimize the overhead caused by carrier change.
  • an LAA base station implements CCA (or eCCA) for not only an unlicensed band carrier currently used for data transmission but also other unlicensed band carriers, and two carriers of an unlicensed band.
  • the carrier that can occupy the channel is determined.
  • the LAA base station transmits a reservation signal to occupy the carrier, and instructs the UE to change the carrier through a PDCCH transmitted through a licensed band carrier in the next subframe.
  • the UE After receiving the carrier change indication through the PDCCH, the UE immediately changes the operation carrier to the indicated carrier and starts receiving data through the indicated carrier.
  • both the time length of the PDCCH and the time length required for changing a carrier of the UE are shown as one OFDM symbol. In this case, even if the UE completes the carrier change, since the data can be transmitted at the start of the subframe or the special subframe, the reservation signal needs to be continuously transmitted until the start of the subframe or the special subframe.
  • the LAA base station transmits data through one unlicensed band carrier (first carrier) and continuously performs CCA (or eCCA) on another unlicensed band carrier (second carrier). Subsequently, if it is determined that channel occupancy for the second carrier is possible, the LAA base station determines whether to occupy or occupy the channel of the second carrier in consideration of the remaining channel occupation time of the first carrier.
  • first carrier unlicensed band carrier
  • second carrier unlicensed band carrier
  • the LAA base station and the terminal perform data transmission and reception through the first unlicensed band SCell (S701).
  • the LAA base station may perform CCA (or eCCA) on the channel of the second unlicensed band SCell (S702).
  • CCA or eCCA
  • the LAA base station determines whether to occupy the channel in consideration of the remaining channel occupancy time of the first unlicensed band SCell (S703). If the remaining channel occupancy time of the first unlicensed band SCell is significant, the LAA base station abandons channel occupancy (S704), and performs CCA (or eCCA) on the channel of the second unlicensed band SCell again after a preset time. can do.
  • the LAA base station determines the channel occupancy, the LAA base station transmits a reservation signal, thereby occupying the unlicensed band channel of the second unlicensed band SCell (S705).
  • the LAA base station transmits a control channel (for example, PDCCH) including a carrier change indication through a licensed band PCell (S706).
  • the terminal receiving the control channel through the licensed band PCell changes the operation carrier to the channel of the second unlicensed band SCell
  • the LAA base station and the terminal transmit and receive data through the channel of the second unlicensed band SCell (S707).
  • the data transmission / reception operation in the second unlicensed band SCell is the same as that of the first unlicensed band SCell.
  • the LAA base station continuously transmits the reservation signal to occupy the channel of the second unlicensed band SCell until the terminal receives the control channel and changes the operation channel to the channel of the second unlicensed band SCell.
  • the LAA base station while performing data transmission and reception through the second unlicensed band SCell, the LAA base station performs CCA (or eCCA) for the first unlicensed band SCell and monitors whether channel occupancy is possible for the channel of the first unlicensed band SCell.
  • CCA or eCCA
  • the LAA base station may attempt to change a channel in every channel access or, if the load of the operating channel is not large, try to change the channel in the medium / long term according to the load of the operating channel.
  • the carrier change may be performed quickly and efficiently without exchanging messages between upper layers for carrier change.
  • the LAA base station can stably occupy a channel before data transmission is actually performed by transmitting a reservation signal when occupying a channel of an unlicensed band through the CCA.
  • real channel occupancy time can be maximized through slot data transmission.
  • the LAA base station when a plurality of unlicensed band carriers are operated, performs channel sensing on another unlicensed band channel simultaneously with data transmission through one unlicensed band channel. Depending on the carrier can be changed dynamically.
  • 21 is a block diagram illustrating a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system includes a base station 2110 and a terminal 2120.
  • the base station 2110 includes a processor 2111, a memory 2112, and a radio frequency unit (RF unit) 2113.
  • the memory 2112 may be connected to the processor 2111 to store various information for driving the processor 2111 or at least one program executed by the processor 2111.
  • the wireless communication unit 2113 may be connected to the processor 2111 to transmit and receive wireless signals.
  • the processor 2111 may implement a function, process, or method proposed by an embodiment of the present invention. In this case, in the wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure, the air interface protocol layer may be implemented by the processor 2111.
  • the operation of the base station 2110 according to an embodiment of the present invention may be implemented by the processor 2111.
  • the terminal 2120 includes a processor 2121, a memory 2122, and a wireless communication unit 2123.
  • the memory 2122 may be connected to the processor 2121 to store various information for driving the process 2121.
  • the wireless communication unit 2123 may be connected to the processor 2121 to transmit and receive wireless signals.
  • the processor 2121 may implement a function, step, or method proposed by an embodiment of the present invention. In this case, in the wireless communication system according to an embodiment of the present invention, the air interface protocol layer may be implemented by the processor 2121. Operation of the terminal 2120 according to an embodiment of the present invention may be implemented by the processor 2121.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and the memory may be connected to the processor through various known means.
  • the memory is various types of volatile or nonvolatile storage media, and for example, the memory may include read-only memory (ROM) or random access memory (RAM).

Landscapes

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Abstract

프레임의 채널 센싱 구간에서 비면허 대역의 채널에 대해 적어도 한 번의 채널 센싱을 수행하는 단계, 그리고 채널이 비어 있는 경우, 채널에 대한 예약 신호를 방송하는 단계를 통해 비면허 대역에 대한 채널 액세스를 수행하는 기지국 및 채널 액세스 방법이 제공된다.

Description

무선 채널 액세스 방법 및 장치
본 발명은 비면허 대역의 무선 채널에 액세스 하는 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 기기들이 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 이동통신 시스템의 구조를 최대한 활용하고, 비면허 대역의 규제 요구사항을 준수하며, 기존에 존재하는 다른 비면허 대역 장치와 공정하게 공존할 수 있는 채널 점유 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 비면허 대역에 대한 기지국의 채널 액세스 방법이 제공된다. 상기 채널 액세스 방법은, 프레임의 채널 센싱 구간에서 비면허 대역의 채널에 대해 적어도 한 번의 채널 센싱을 수행하는 단계, 그리고 채널이 비어 있는 경우, 채널에 대한 예약 신호를 방송하는 단계를 포함한다.
상기 채널 액세스 방법에서 방송하는 단계는, 채널 센싱 직후 다음 서브프레임이 시작되지 않으면, 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호를 방송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 액세스 방법에서 채널 센싱 구간은 적어도 하나의 서브프레임을 포함하고, 서브프레임의 시간 길이는 채널 센싱의 채널 센싱 시간의 정수 배일 수 있다.
상기 채널 액세스 방법에서 채널 센싱을 수행하는 단계는, 에너지 감지 방식을 바탕으로 채널 센싱을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 액세스 방법은, 프레임의 전송 구간에서, 단말에 대한 데이터 전송을 시작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 채널 액세스 방법에서 프레임은, 전송 구간 이후에 채널을 점유하지 않는 휴지 구간을 더 포함할 수 있다.
상기 채널 액세스 방법에서 휴지 구간의 시간 길이는, 전송 구간의 시간 길이의 5% 이상일 수 있다.
상기 채널 액세스 방법은, 채널 센싱을 수행하는 단계 이전에, 기지국이 포함된 시스템의 서버 또는 면허 대역 주파수를 사용하는 제1 기지국으로 무선 채널 액세스 파라미터를 요구하는 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 서버 또는 제1 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 채널 액세스 방법에서 무선 채널 액세스 파라미터는, 채널 센싱, 전송 구간 및 프레임에 포함된 휴지 구간의 시간 길이에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 채널 액세스 방법은, 무선 채널 액세스 파라미터를 바탕으로 단말로 데이터 서비스를 제공하는 중, 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한지 판단하는 단계, 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한 경우, 서버 또는 제1 기지국으로 무선 채널 액세스 파라미터의 변경 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고 새로운 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 변경 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 서버 또는 제1 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비면허 대역에 대한 채널 액세스를 수행하는 기지국이 제공된다. 상기 기지국은, 적어도 하나의 프로세서, 메모리, 그리고 무선 통신부를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서는 메모리에 저장된 적어도 하나의 프로그램을 실행하여, 프레임의 채널 센싱 구간에서 비면허 대역의 채널에 대해 적어도 한 번의 채널 센싱을 수행하는 단계, 그리고 채널이 비어 있는 경우, 채널에 대한 예약 신호를 방송하는 단계를 수행한다.
상기 기지국에서 적어도 하나의 프로세서는 방송하는 단계를 수행할 때, 채널 센싱 직후 다음 서브프레임이 시작되지 않으면, 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호를 방송하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 기지국에서 채널 센싱 구간은 적어도 하나의 서브프레임을 포함하고, 서브프레임의 시간 길이는 채널 센싱의 채널 센싱 시간의 정수 배일 수 있다.
상기 기지국에서 적어도 하나의 프로세서는 채널 센싱을 수행하는 단계를 수행할 때, 에너지 감지(energy detect) 방식을 바탕으로 채널 센싱을 수행하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 기지국에서 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 프로그램을 실행하여, 프레임의 전송 구간에서, 단말에 대한 데이터 전송을 시작하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 기지국에서 프레임은, 전송 구간 이후에 채널을 점유하지 않는 휴지 구간을 더 포함할 수 있다.
상기 기지국에서 휴지 구간의 시간 길이는, 전송 구간의 시간 길이의 5% 이상일 수 있다.
상기 기지국에서 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 프로그램을 실행하여, 채널 센싱을 수행하는 단계 이전에, 기지국이 포함된 시스템의 서버 또는 면허 대역 주파수를 사용하는 제1 기지국으로 무선 채널 액세스 파라미터를 요구하는 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 서버 또는 제1 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 기지국에서 무선 채널 액세스 파라미터는, 채널 센싱, 전송 구간 및 프레임에 포함된 휴지 구간의 시간 길이에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 기지국에서 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 프로그램을 실행하여, 무선 채널 액세스 파라미터를 바탕으로 단말로 데이터 서비스를 제공하는 중, 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한지 판단하는 단계, 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한 경우, 서버 또는 제1 기지국으로 무선 채널 액세스 파라미터의 변경 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고 새로운 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 변경 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 서버 또는 제1 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 수행할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 기지국이 비면허 대역의 주파수를 사용하여 이동 통신 서비스를 제공하는 경우, 비면허 대역의 규제 요구사항을 준수하면서 기존 비면허 대역 장치와 공정하게 비면허 대역이 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 비면허 대역 이동통신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 한 실시예에 따라 설정된, LAA 프레임의 전송 구간 및 휴지 구간을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 기지국이 무선 채널 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 프레임 기반 시스템의 무선 프레임을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 문제를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 방법을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국의 공존 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 한 실시 예에 따른 비면허 주파수 대역을 이용한 캐리어 집성 방법을 나타낸 개념도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비면허 주파수 대역을 이용한 캐리어 집성 방법을 나타낸 개념도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 관리 방법을 나타낸 개념도이다.
도 14는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 추정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 15는 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 16은 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 한 실시 예에 따른 서브프레임 단위 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 18은 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 점유 통보 방법을 나타낸 개념도이다.
도 19는 본 발명의 한 실시 예에 따른 동적 캐리어 변경 방법을 나타낸 개념도이다.
도 20은 본 발명의 한 실시 예에 따른 동적 캐리어 변경 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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 실시예에 따른 비면허 대역 이동통신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 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 실시예에서는 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 실시예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임은, 채널 센싱 구간(210), 전송 구간(transmission period)(220), 그리고 휴지 구간(idle period)(230)을 포함한다. 각 구간은 기본적으로 면허 대역을 사용하는 이동통신 시스템에서 정의한 서브 프레임(subframe) 단위로 동작할 수 있다.
도 2에 따른 본 발명의 실시예에 따른 LAA 프레임은 상향 및 하향 링크 데이터 서비스가 모두 제공되는 경우와, 하향 링크 데이터 서비스 만이 제공되는 경우 모두에 적용가능하고, 본 발명의 한 실시예에서는 하향 링크 데이터 서비스 만이 제공되는 경우에 적용되는 LAA 프레임을 예로 들어 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 기지국은, 데이터 전송에 앞서서 동작 주파수가 다른 비면허 대역 장치에 의해 사용되고 있는지 판단한다. 예를 들어, LAA 기지국은 전송 구간(220) 이전의 채널 센싱 구간(210)에서, 에너지 감지(energy detect) 방식을 사용하여 채널 센싱 동작을 수행할 수 있다. 이때 채널 센싱은, 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)의 기본 단위인 서브프레임 단위보다 더 작은 단위로 동작될 수 있다. 그리고, LAA 기지국이 채널 센싱을 수행하는 시간(채널 센싱 시간)은, 비면허 주파수 대역의 규제 요구사항에서 정의된 값보다 큰 값으로서, 서브프레임의 시간 길이의 1/n으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 비면허 주파수 대역의 규제 요구사항에서 정의된 최소 채널 센싱 시간이 20㎲이고 LTE의 서브프레임의 시간 길이가 1㎳일 때, 채널 센싱 시간은 20㎲(=1㎳/50), 25㎲(=1㎳/40), 또는 50㎲(=1㎳/20) 등으로 결정될 수 있다. 도 2에서는 채널 센싱 시간이 25㎲인 것으로 도시되었고(서브프레임 내의 점선으로 도시됨), 하나의 서브프레임 동안 4번의 채널 센싱이 가능하다.
본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 기지국은 채널 센싱 시간 동안 무선 채널의 에너지를 측정하여 채널의 점유 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어 측정된 에너지가 미리 설정된 기준보다 크면 다른 장치가 채널을 점유하고 있는 것으로 판단하고, 측정된 에너지가 미리 설정된 기준보다 작으면 무선 채널이 비어 있는 것으로 판단할 수 있다. 이때, LAA 기지국은 무선 채널이 비어있다고 판단될 때까지 계속해서 채널 센싱(즉, 무선 채널의 에너지 측정)을 반복할 수 있다. 그리고 LAA 기지국은 무선 채널이 비어있다고 판단되면 데이터 전송을 시작한다.
이때, LAA 기지국의 채널 센싱 직후(즉, LAA 기지국에서 채널이 비어있는 것을 센싱한 직후)에 다음 서브프레임이 시작되지 않으면, LAA 기지국은 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호를 방송함으로써, 다른 장치(예를 들어, 비면허 대역의 다른 장치)가 LAA 기지국이 점유하려는 무선 채널을 점유할 수 없도록 할 수 있다. 이때 LAA 기지국에서 방송되는 예약 신호는, 다른 장치가 무선 채널이 점유된 것을 인지할 수 있을 정도의 에너지를 포함하는 신호로서, LTE 시스템의 동기 신호 또는 새롭게 정의된 프리앰블 신호 등 어떤 형식의 신호도 가능하다.
도 2를 참조하면, LAA 기지국은 5회의 채널 센싱(도 2의 음영 부분) 동안 채널이 사용 중인 것으로 판단하였고, 6번째 채널 센싱에서 채널이 비어 있는 것으로 판단한다. 하지만, 6번째 채널 센싱 직후 다음 서브프레임이 시작되지 않기 때문에 다른 장치가 해당 채널을 점유하지 못하게 하기 위해서, 나머지 2번의 채널 센싱 시간 동안 예약 신호를 전송할 수 있다. 이후 다음 서브프레임의 시작 시점에서 LAA 기지국은 하향 링크 데이터 전송을 시작한다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 기지국은 미리 설정된 전송 구간(220) 동안 통상의 이동통신 시스템에서 정의된 방식대로 데이터 전송을 수행할 수 있다. 그리고, 미리 설정된 휴지 구간(230) 동안 다른 장치가 해당 무선 채널을 사용할 수 있도록 하향 링크로 어떠한 신호도 전송하지 않는다(즉, 채널을 점유하지 않는다). 그리고, 휴지 구간(230)이 종료되면, LAA 기지국은 또 다시 데이터 전송을 위해서 채널 센싱 동작을 수행하고 무선 채널에 대한 점유를 획득할 수 있다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 한 실시예에 따라 설정된, LAA 프레임의 전송 구간 및 휴지 구간을 나타낸 도면이다.
LAA 기지국이 설치되는 지역의 규제 요구사항과 무관하게 LAA 기지국은 채널의 점유를 획득하기 위해 채널 추정 동작을 수행해야 하지만, LAA 기지국이 설치된 지역, 그 지역의 동작 주파수 그리고 주변에 설치된 비면허 대역 장치에 따라서 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)이 다르게 설정될 수 있다.
도 3의 (A)는 비면허 대역에 대한 규제 요구사항이 적용되는 지역에 LAA 기지국이 설치된 경우의 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)을 나타낸다. 규제 요구사항이 적용되는 지역에 LAA 기지국이 설치된 경우, 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)의 시간 길이는 규제 요구사항에서 요구된 길이에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 규제 요구사항에 따라 전송 구간(220)은 최소 1㎳에서 최대 10㎳로 결정되고, 휴지 구간(230)은 전송 구간(220)의 5% 이상의 시간 길이로 결정될 수 있다. 이때 채널 액세스가 수행되는 채널 센싱 구간(210)은 짧게 결정된다.
도 3의 (B)는 비면허 대역에 대한 규제 요구사항이 적용되지 않는 지역에 LAA 기지국이 설치되었고, LAA 기지국의 커버리지 내에 비면허 대역을 사용하는 다른 장치가 다수 존재하는 경우의 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)을 나타낸다. 규제 요구사항이 적용되지 않는 지역이므로, 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)의 길이가 좀더 길어질 수 있지만, 다른 장치와의 공정한 채널 공유를 위하여 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)이 비슷한 비율(예를 들어 1:1)로 설정될 수 있다.
도 3의 (C)는 비면허 대역에 대한 규제 요구사항이 적용되지 않는 지역에 LAA 기지국이 설치되었고, LAA 기지국의 커버리지 내에 비면허 대역을 사용하는 다른 장치가 소수 존재하는 경우의 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)을 나타낸다. 이때, LAA 기지국의 커버리지 내에 비면허 대역을 사용하는 다른 장치가 소수 존재하기 때문에 다른 장치로부터 수신되는 전파가 거의 없는 것으로 가정될 수 있다. 이런 경우에는 전송 구간(220)의 길이를 휴지 구간(230)에 비해 상대적으로 길게 설정하여 LAA 기지국의 성능을 최대로 유지할 수 있다. 다만, 다른 장치의 갑작스런 동작이 감지될 수 있도록 최소한의 휴지 구간(230)은 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 LAA 기지국이 무선 채널 액세스 파라미터를 설정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 LAA 기지국에 전원이 인가되면, LAA 기지국은 자체 초기화를 마치고 서버로 무선 채널 액세스 파라미터를 요구하기 위한 메시지(무선 채널 액세스 파라미터 요구 메시지)를 전송한다(S401). 네트워크 구성에 따라, 무선 채널 액세스 파라미터 요구 메시지는 면허 대역 주파수를 사용하는 매크로 기지국을 통해 서버에게 전달될 수 있고, 또는 면허 대역 주파수를 사용하는 매크로 기지국이 서버 역할을 수행할 수도 있다.
LAA 기지국으로부터 무선 채널 액세스 파라미터 요구 메시지를 수신한 서버는, 이에 대한 응답으로 무선 채널 액세스 파라미터 응답 메시지를 LAA 기지국에 전송한다(S402). 이때, 무선 채널 액세스 파라미터 응답 메시지에는, 채널 센싱, 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)의 시간 길이에 관한 정보(즉, 무선 채널 액세스 파라미터)가 포함될 수 있다.
서버로부터 무선 채널 액세스 파라미터 응답 메시지를 수신한 LAA 기지국은, 수신된 응답 메시지에 포함된 파라미터를 적용하여 정상 동작(예를 들어, 채널 액세스 동작 등)을 수행함으로써(S403), 단말에게 데이터 서비스를 제공할 수 있다(S404).
단말로 데이터 서비스를 제공하는 중, LAA 기지국 및 단말은 주변에 인접한 다른 비면허 대역 장치가 존재하는지 여부와, 인접 비면허 대역 장치로부터 수신되는 전파의 세기 등을 주기적으로 측정한다(S405). 단말의 경우, 측정 결과를 LAA 기지국에게 주기적으로 보고할 수 있다(S406). 그리고, 인접 비면허 대역 장치에 대한 측정 결과 보고 메시지는 네트워크 구성에 따라 비면허 대역 주파수를 통해 LAA 기지국으로 직접 전송될 수도 있고, 면허 대역 주파수를 통해 단말에서 매크로 기지국으로 전송된 후 매크로 기지국이 수신된 보고 메시지를 LAA 기지국으로 전달할 수도 있다.
이후, LAA 기지국은 자신의 측정 결과 및 단말의 보고 메시지에 포함된 측정 결과를 분석하여 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한지 판단한다(S407). 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한 것으로 판단된 경우, LAA 기지국은 서버에게 무선 채널 액세스 파라미터의 변경 요구 메시지를 전송함으로써 새로운 무선 채널 액세스 파라미터를 요구한다(S408). LAA 기지국으로부터 무선 채널 액세스 파라미터에 대한 변경 요구 메시지를 수신한 서버는 이에 대한 응답으로 변경 응답 메시지(무선 채널 액세스 파라미터 변경 응답 메시지)를 LAA 기지국에게 전송한다(S409). 그리고 변경 응답 메시지를 수신한 LAA 기지국은 무선 채널 액세스 파라미터 변경 응답 메시지에 포함된 채널 센싱 시간, 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)의 길이에 관한 파라미터를 적용할 수 있다(S410).
또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 서버 또는 면허 대역 주파수를 사용하는 매크로 기지국은, 네트워크 구성 또는 네트워크 사업자의 정책에 따라서 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한지 판단할 수 있다. 이 경우 단말 및 LAA 기지국에서 수행된 인접 비면허 대역 장치에 대한 측정의 결과가 서버 또는 매크로 기지국에게 주기적으로 전송될 수 있고, 서버 또는 매크로 기지국은 주기적으로 전송된 측정 결과를 바탕으로 무선 채널 액세스 파라미터의 변경을 결정할 수 있다. 서버 또는 매크로 기지국은 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한 것으로 판단되면, LAA 기지국에게 무선 채널 액세스 파라미터 변경 요구 메시지를 전송한다. 그리고 LAA 기지국은 무선 채널 액세스 파라미터 변경 요구 메시지에 대한 응답으로 무선 채널 액세스 파라미터 변경 응답 메시지를 서버 또는 매크로 기지국에게 전송한다. 이때, 무선 채널 액세스 파라미터 변경 요구 메시지는, 무선 채널 액세스 파라미터의 변경을 위한 채널 센싱 시간, 전송 구간(220) 및 휴지 구간(230)의 길이에 관한 정보를 포함한다.
한편, LAA 기지국이 비면허 대역의 규제 요구사항을 준수할 필요가 없는 지역에 설치된 경우에는, 도 4에 따른 무선 채널 액세스 파라미터의 설정 방법 중 무선 채널 액세스 파라미터를 설정하는 단계까지만 유효할 수 있고, 무선 채널 액세스 파라미터를 변경하는 단계는 적용되지 않을 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 기지국이 비면허 대역의 주파수를 사용하여 이동 통신 서비스를 제공하는 경우, 비면허 대역의 규제 요구사항을 준수하면서 기존 비면허 대역 장치와 공정하게 비면허 대역이 이용될 수 있다.
도 5는 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 5에서와 같이 정의하고 있다. 도 5를 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 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 서브 프레임 단위로 동기화된 이동통신 시스템의 무선 프레임 및 LAA 시스템의 LAA 프레임이 도시되어 있다. 도 6에서 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 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 시스템의 LAA 프레임을 나타낸 도면이다.
도 7을 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 7에서, 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 7에 도시된 LAA 시스템의 LAA 프레임은 채널 점유 구간의 최대 시간 길이가 4ms 이내인 것으로 정의된 일본의 LBT 요구사항을 준수할 수 있다.
도 8은 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 8을 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 8에서 설명된 것과 같은 공존 문제가 상당 시간 동안 지속될 수 있다.
도 9는 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 시스템의 공존 방법을 나타낸 개념도이고, 도 10은 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 10을 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 9를 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 9에 도시된 길이 10ms의 고정 프레임 또는 도 10에 도시된 길이 4ms의 고정 프레임이 될 수 있다. 도 9를 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 11은 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 9 또는 도 10에 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 11을 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 11에서 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 11과 같은 경우, 단말은 데이터 수신을 위한 수신 장치를 복수 개 포함하고 있어서 동시에 서로 다른 무선 채널로부터 데이터를 수신할 수 있다.
도 12는 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 12를 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 12와 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 12를 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 12를 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 13은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 관리 방법을 나타낸 개념도이다.
도 13은 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 13은 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 13을 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 14는 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 채널 추정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 14를 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 14를 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 15는 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이고, 도 16은 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 액세스 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 프레임의 시간 길이는 비면허 대역 최대 점유 시간이 될 수 있다. 비면허 대역 최대 점유 시간은 지역별 규제 사항에 따를 수 있고, 이 경우 LAA 프레임의 고정 길이가 변경될 수 있다. 최대 점유 시간이 늘어나는 경우, LAA 프레임에서 데이터 전송을 위해 사용되는 서브프레임의 개수가 증가된다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 액세스 방법은, 상향 및 하향 링크 데이터 서비스에 모두 적용되거나, 하향 링크 데이터 서비스에만 적용될 수 있지만, 아래에서는 하향 링크 데이터 서비스에만 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 프레임은, 채널 센싱(clear channel assessment, CCA) 구간, 확장된 채널 센싱(Extended CCA, eCCA) 구간, 채널 예약(channel reservation) 구간, 그리고 전송(transmission) 구간을 포함한다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 데이터 전송에 앞서, 주파수 채널이 다른 비면허 대역 장치에 의해 사용되고 있는지를 판단하기 위해, CCA를 수행한다(S301). 이때, LAA 기지국은 에너지 감지(energy detection) 방식을 통해 CCA를 수행할 수 있다. 예를 들어, LAA 기지국은 채널 센싱 구간 동안 무선 채널의 에너지를 측정하여 측정된 에너지가 미리 설정된 기준보다 높으면 현재 무선 채널이 다른 장치에 의해 점유됐다고 판단하고, 측정된 에너지가 미리 설정된 기준보다 낮으면 현재 무선 채널은 비어있다고 판단할 수 있다.
CCA 결과, 채널이 다른 비면허 대역 장치에 의해 사용되고 있다고 판단되면(S302), LAA 기지국은 eCCA를 수행한다(S303). eCCA의 목적이 채널의 사용 여부를 판단하기 위한 것이라는 점에서 eCCA는 CCA와 동일하지만, eCCA에서는 CCA와 달리 채널의 사용 여부가 여러 번 판단된다. eCCA를 위해 LAA 기지국은 미리 결정된 범위 내에서 eCCA 카운터 값을 선택할 수 있다. 이후, LAA 기지국은 채널 센싱을 수행하여 채널이 비어있다면 eCCA 카운터 값을 1씩 감소시킨다. 하지만, LAA 기지국의 채널 센싱 결과 채널이 다른 비면허 대역 장치에 의해 사용 중이면, eCCA 카운터 값을 감소시키지 않고 채널 센싱을 다시 수행한다. LAA 기지국은 eCCA 카운터 값이 0이 될 때까지 eCCA를 수행하며, 이후, eCCA 카운터 값이 0이 되면, LAA 기지국은 eCCA가 종료된 시점에 따라, 예약 신호의 전송을 시작하고(S304), 데이터 전송을 시작할 수 있다(S305).
또는 CCA 결과, 채널이 비어있다고 판단되면, LAA 기지국은 eCCA를 수행하지 않고 CCA가 종료된 시점에 따라 예약 신호의 전송을 시작하고(S304), 데이터 전송을 시작할 수 있다(S305).
LAA 시스템의 참조 시스템인 이동통신 시스템에서, 미리 결정된 프레임 또는 서브프레임을 기준으로 데이터 전송이 시작 및 종료될 수 있다. 따라서, LAA 기지국이 CCA 또는 eCCA가 종료된 시점에 데이터 전송을 항상 시작할 수 있는 것은 아니다. 도 15를 참조하면, 첫 번째 CCA에서 eCCA가 종료된 시점은 서브프레임의 중간 지점이고, 따라서, LAA 기지국은 해당 채널이 비어 있음에도 해당 채널을 통해 데이터 전송을 시작할 수 없다. 이 경우 LAA 기지국이 다음 서브프레임의 경계 지점까지 채널 액세스를 중지하면, 다른 비면허 대역 장치에 의해 채널이 점유될 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, CCA 또는 eCCA 직후, 데이터 전송이 가능한 시점까지 예약 신호를 방송함으로써, LAA 기지국이 점유하려는 무선 채널이 다른 비면허 대역 장치에 의해 점유되지 않도록 할 수 있다. 이때, 예약 신호는 다른 비면허 대역 장치가 무선 채널이 점유 중인 것을 인지할 수 있을 정도의 에너지를 포함하는 신호로서, 어떤 형식의 신호라도 사용될 수 있다. 예를 들어, 에너지만을 포함하는 신호, 하향 링크 동기를 위한 기존 LTE 시스템의 동기 신호, 셀 식별을 위한 프리앰블 등과 같은 신호들이 예약 신호로 사용될 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 첫 번째 채널 액세스에서 CCA 및 eCCA를 통해 7번째 OFDM 심볼 시점에서 채널이 비어있음을 인지한다. 하지만, eCCA 직후 다음 서브프레임이 시작되지 않기 때문에, 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호를 전송한다. 이후, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 다음 서브프레임의 시작 시점부터 하향 링크 데이터 전송을 시작한다.
통상 이동통신 시스템에서는 데이터 전송의 시작 및 종료가 서브프레임 단위로 수행될 수 있다. 따라서, 제한된 채널 점유 시간(예를 들어, 4ms)이 만족되기 위해서는 예약 신호의 전송 이후, 최대 3개의 서브프레임이 하향 링크 데이터 전송에 사용될 수 있다. 하지만 이때, LAA 기지국의 실체 채널 점유 시간은 예약 신호를 전송하기 위한 시간(예를 들어, 0.5ms) 및 3개의 서브프레임 시간(예를 들어, 3ms)이므로, 최대 채널 점유 시간(이 경우, 4ms) 보다 작다. 따라서 본 발명의 한 실시 예에 따른 CCA 또는 eCCA의 종료 시점이 서브프레임의 시작 시점의 직후에 가까워질수록 실질 채널 점유 시간 및 최대 채널 점유 시간의 차이가 증가할 수 있다.
도 17은 본 발명의 한 실시 예에 따른 서브프레임 단위 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
종래, LTE와 같은 이동통신 시스템에 따를 경우, 데이터 전송의 시작 및 종료는 서브프레임의 경계에서 발생해야 하므로, 본 발명의 한 실시 예에 따른 예약 신호는 LAA 기지국의 채널 점유 시점부터 다음 서브프레임의 시작 시점까지 전송될 수 있다. 이때, 예약 신호는 사용자의 데이터 전송을 위해 사용되는 신호가 아니고 최대 채널 점유 시간에 영향을 주기 때문에(실질 채널 점유 시간의 단축 효과) 무선 자원의 낭비를 유발할 수 있다. 또한, 서브프레임의 경계 지점에서는 데이터 전송을 항상 종료해야 하기 때문에 최대 채널 점유 시간이 효율적으로 사용될 수 없고 전체 자원 활용의 효율성도 떨어질 수 있다.
도 17을 참조하면, LAA 기지국의 첫 번째 채널 액세스의 경우, CCA(또는 eCCA)가 서브프레임의 중간 지점에서 종료되었기 때문에 예약 신호는 7개의 OFDM 심볼 동안 전송되었다. 따라서, 이 경우, 데이터 전송이 가능한 실질적 채널 점유 시간은 3 ms(즉, 3개의 서브프레임)이 된다. LAA 기지국의 두 번째 채널 액세스의 경우, CCA (또는 eCCA)가 서브프레임의 경계 근처에서 종료되었기 때문에 다음 서브프레임 경계 시점까지 전송되는 예약 신호는 첫 번째 채널 액세스의 경우보다 많지 않다. 하지만, 채널 점유 시점에서 다음 서브프레임 경계까지의 시간이 너무 짧으면 LAA 기지국이 스케줄링을 통해 하향 링크 데이터 전송을 준비하는 시간이 부족하게 되어, 실제로 다음 서브프레임의 그 다음 서브프레임의 경계 시점까지 예약 신호를 전송해야 하는 경우가 발생할 수도 있어, 더 많은 자원이 낭비될 수 있다. 따라서, 자원 낭비를 최소화하기 위해 서브프레임보다 짧은 시간 단위를 기준으로 데이터 전송의 시작 및 종료가 이루어질 필요가 있다. 이때, OFDM 심볼을 단위로 데이터 전송의 시작 및 종료가 수행된다면, 자원 낭비는 최소화할 수 있지만 현재 이동통신 시스템의 구조가 많이 변경되어야 하고 이는 역방향 호환성 저하, 제품의 개발 및 생산 비용 증가를 초래할 수 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 서브프레임의 시간 길이의 반에 해당하는 슬롯을 단위로 데이터 전송의 시작 및 종료를 수행할 수 있다. 이때, 데이터 전송의 시작 및 종료는 LTE 시스템의 스페셜 서브프레임에서 수행될 수 있다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, LTE 시스템의 스페셜 서브프레임에 포함된 하향 링크 파일롯 시간 슬롯(downlink pilot time slot, DwPTS)를 이용할 수 있다. DwPTS는 LTE 시스템의 시분할 이중통신(time division duplex, TDD) 프레임의 스페셜 서브프레임에 포함된 것으로서, 하향 링크에서 상향 링크로 변경되는 시점의 스페셜 서브프레임의 앞 부분에 위치한다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 DwPTS를 서브프레임의 다양한 위치에서 사용함으로써, 실질 채널 점유 시간을 최대화 할 수 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 데이터 전송의 시작 시점을 다음 서브프레임의 시작 시점 및 다음 슬롯의 시작 시점 중 먼저 발생되는 시점으로 결정할 수 있다. 도 15를 참조하면, 첫 번째 채널 액세스에서는 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호가 전송되고 데이터 전송 또한 다음 서브프레임에서 시작된다. 하지만 두 번째 채널 액세스에서는 데이터 전송은 다음 슬롯의 시작 시점에서 시작될 수 있다. 또한 데이터 전송의 종료 시점도 다음 서브프레임의 종료 시점 및 다음 슬롯의 종료 시점 중 실질 채널 점유 시간이 최대 채널 점유 시간에 가까운 시점으로 결정될 수 있다. 따라서 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국 및 LAA 단말은 최대 채널 점유 시간에 최대한 가깝도록 실질 채널 점유 시간을 확보할 수 있다. 또한, 스케줄링에 따른 제약 시간 때문에 예약 신호를 추가로 전송하게 될 경우도 서브프레임이 아닌 슬롯 단위로 예약 신호가 전송될 수 있다.
도 18은 본 발명의 한 실시 예에 따른 채널 점유 통보 방법을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 임의의 시간에 CCA(또는 eCCA)를 수행하거나 임의의 시간에 채널을 점유할 수 있다. 따라서, LAA 기지국과 단말 사이의 원활한 데이터 통신을 위해서, 단말은, LAA 기지국이 언제 채널을 점유하여 데이터를 전송하는지 알 수 있어야 한다. 단말은 채널 점유 여부를 감지하거나, 또는 면허 대역의 기지국에 의해 채널 점유 여부를 통보 받음으로써, LAA 기지국의 채널 점유 여부를 알 수 있다.
단말이 채널 점유 여부를 감지하는 경우, 단말은 해당 채널에서 데이터 수신을 지속적으로 시도하고 데이터 수신의 성공 여부에 따라 LAA 기지국에 의해 채널이 점유되었는지 판단할 수 있다. 채널 또는 캐리어 관리 절차에 의해 특정 채널이 단말의 보조 셀로 할당되면, 단말은 매 서브프레임 마다 데이터 수신을 시도하고 서브프레임 내에 예약 신호 또는 제어 채널(예를 들어, PDCCH)이 포함되어 있는지 판단한다. 서브프레임에 예약 신호 또는 제어 채널이 포함되어 있는 경우, 단말은 해당 채널이 LAA 기지국에 의해 점유된 것으로 판단할 수 있다.
하지만, 단말이 채널 점유 여부를 감지하는 경우, 단말은 서브프레임에서 데이터 수신을 지속적으로 시도해야 하므로 전력 소모가 증가할 수 있다. 특히, 채널 부하가 높은 경우에는 LAA 기지국이 채널 점유에 성공할 확률이 낮으므로, 결과적으로 단말의 채널 점유 여부에 대한 감지가 불필요하게 될 확률이 높아진다. 반대로, 채널 부하가 낮은 경우에는 LAA 기지국의 채널 점유 성공 확률이 높으므로, 단말은 많은 전력을 낭비하지 않고 채널 점유 여부를 인지할 수 있다. 따라서, 채널 부하에 따라, 단말에 의한 채널 점유 감지 방법과 기지국에 의한 채널 점유 통보 방법이 서로 보완 운용될 수 있다.
기지국에 의해 LAA 기지국의 채널 점유 여부가 단말로 통보되는 경우, 기지국은, LAA 기지국이 채널 점유에 성공하면 단말에게 LAA 기지국의 채널 점유 여부를 통보하고 데이터 수신을 시작할 것을 지시할 수 있다. 단말은 면허 대역의 캐리어를 주 캐리어로 사용하고 비면허 대역의 캐리어를 보조 캐리어로 사용하고 있기 때문에, 항상 면허 대역 캐리어로부터 전송되는 제어 정보(예를 들어, PDCCH)를 수신한다. 따라서, LAA 기지국은 CCA(또는 eCCA) 이후 채널 점유에 성공하면, 채널 점유에 관한 정보를 제어 채널에 포함시켜 면허 대역 캐리어로 제어 채널을 전송한다. 면허 대역 캐리어를 통해 제어 채널을 수신한 단말은 LAA 기지국의 채널 점유를 인지하고 데이터 수신을 시작할 수 있다.
도 18을 참조하면, LAA 기지국은 비면허 대역에서 CCA(또는 eCCA) 이후 채널 점유에 성공하면, 예약 신호를 전송하고, 다음 서브프레임에서 면허 대역 캐리어를 통해 채널 점유 정보가 포함된 제어 채널을 단말로 전송한다. 이때, 단말이 면허 대역 캐리어로부터 제어 채널을 디코딩하여 데이터 수신을 시작할 때까지 비면허 대역 캐리어에 대한 채널 점유가 유지되어야 하므로, LAA 기지국은 다음 서브프레임의 시작 이후에도 미리 결정된 심볼 개수만큼의 시간동안 예약 신호를 전송한다.
단말은 면허 대역 캐리어를 통해 제어 채널을 수신하고, 수신된 제어 채널에 채널 점유 정보가 포함되어 있다면 데이터 수신을 시작한다. 기지국에 의한 채널 점유 통보 방법은, 단말이 직접 채널 점유 여부를 인지하는 경우에 비해 단말의 전력 소모를 최소화 할 수 있다는 장점이 있고, 단말이 제어 채널을 디코딩하고 데이터 수신을 시작할 때까지 더 많은 예약 신호가 전송될 필요가 있다는 단점이 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 기지국은 제어 채널 외에 다른 수단을 통해 단말에게 채널 점유 정보를 전달할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 하향 링크 제어 정보(downlink control information, DCI) 포맷에 채널 점유 여부를 알리기 위한 새로운 파라미터를 포함시킬 수 있다. 또는, LAA 기지국은, 단말에게 채널 점유 정보를 전달하기 위한 전용 DCI를 사용할 수 있다. 이 경우, LAA 기지국은 스케줄링 정보 없이 채널 점유에 관한 정보만 포함된 전용 DCI를 사용할 수 있다. 면허 대역 PCell에서 전송되는 전용 DCI는 해당 PCell이 지원하는 모든 비면허 대역 SCell에 대한 채널 점유 여부를 나타낼 수 있는 파라미터를 포함할 수 있고, PCell에 포함된 모든 단말에게 전용 DCI를 방송할 수 있다. 따라서, 전용 DCI의 길이는 면허 대역 PCell이 지원하는 최대 비면허 대역 SCell의 개수로 제한될 수 있다. 예를 들어, 면허 대역 PCell이 지원하는 최대 비면허 대역 SCell이 3개인 경우, 전용 DCI의 길이는 3비트로 고정될 수 있고, 각 비트는 각 비트에 대응되는 SCell의 채널 점유 여부를 나타낼 수 있다(예를 들어, 0: 채널 미 점유, 1: 채널 점유).
또는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 채널 점유 정보를 전달하기 위한 전용 하향링크 제어 채널을 사용할 수 있다. 이 경우 고정된 크기의 ㅈ정보가 포함된 전용 제어 채널을 통해 채널 점유 여부가 통보될 수 있고, 오버헤드 또는 전송 방식은 전용 DCI의 경우와 유사하지만, PDCCH가 아닌 전용 제어 채널을 통해 채널 점유 정보가 전달될 수 있다.
도 19는 본 발명의 한 실시 예에 따른 동적 캐리어 변경 방법을 나타낸 개념도이고, 도 20은 본 발명의 한 실시 예에 따른 동적 캐리어 변경 방법을 나타낸 흐름도이다.
비면허 주파수 대역의 채널은 특정 시스템에 의해 독점적으로 사용될 수 없고, 복수의 비면허 대역 장치에서 공유되기 때문에, 연속적 데이터 전송이 불가능할 수 있다. 이때, 가용한 복수의 비면허 대역의 채널이 최대한 활용된다면, 데이터 전송의 연속성을 최대한 확보할 수 있다.
가용한 복수의 비면허 대역 캐리어가 LAA 단말에게 SCell로서 할당된 경우, LAA 기지국은 CCA(또는 eCCA)를 통해 후보 캐리어 중 현재 점유가 가능한 캐리어를 선택하여 데이터를 전송하고, 단말은 선택된 캐리어로 동작 캐리어를 변경하고 데이터를 수신할 수 있다. 캐리어 선택 및 변경은, 매 채널 액세스 마다 수행될 수 있지만, 캐리어 변경으로 인해 발생할 수 있는 오버헤드를 최소화하기 위해서 각 채널의 채널 부하를 고려하여 중/장기적으로 캐리어가 선택 및 변경될 필요가 있다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 현재 데이터 전송에 사용되는 비면허 대역 캐리어뿐만 아니라, 다른 비면허 대역 캐리어에 대해서도 CCA(또는 eCCA)를 실시하고, 비면허 대역의 두 개의 캐리어 중 채널 점유가 가능한 캐리어를 판단한다. 채널 점유가 가능한 캐리어가 선택되면, LAA 기지국은 예약 신호를 전송하여 캐리어를 점유하고, 다음 서브프레임에서 면허 대역 캐리어를 통해 전송되는 PDCCH를 통해 단말에게 캐리어 변경을 지시한다. 이후 PDCCH를 통해 캐리어 변경 지시를 수신한 단말은 바로 지시된 캐리어로 동작 캐리어를 변경하고, 지시된 캐리어를 통해 데이터 수신을 시작한다.
한편, LAA 기지국에서 캐리어가 변경되지 않고 통상의 채널 액세스를 수행하는 경우에는, LAA 기지국의 채널 점유 이후 다음 서브프레임 또는 다음 슬롯에서 데이터 전송이 시작될 수 있다. 하지만, 동적 캐리어 변경 시에는, 단말이 PDCCH를 수신하고 캐리어를 변경하는데 시간이 소요되므로, 단말에서 캐리어가 변경될 때까지 LAA 기지국은 예약 신호를 계속 전송한다. 도 19를 참조하면, PDCCH의 시간 길이 및 단말의 캐리어 변경에 소요되는 시간 길이는 모두 1 OFDM 심볼의 길이로 도시되었다. 이때, 단말이 캐리어 변경을 완료하였다고 하더라도, 서브프레임 또는 스페셜 서브프레임의 시작 시점에 데이터 전송이 가능하므로 예약 신호는 서브프레임 또는 스페셜 서브프레임의 시작 시점까지 계속 전송될 필요가 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은 하나의 비면허 대역 캐리어(제1 캐리어)를 통해 데이터를 전송하고, 다른 비면허 대역 캐리어(제2 캐리어)에 대해 지속적으로 CCA(또는 eCCA)를 수행한다. 이후, LAA 기지국은 제2 캐리어에 대한 채널 점유가 가능하다고 판단되는 경우, 제1 캐리어의 남은 채널 점유 시간을 고려하여 제2 캐리어의 채널을 점유할지 점유하지 않을지 판단한다.
도 20을 참조하면, LAA 기지국 및 단말은 제1 비면허 대역 SCell을 통해 데이터 송수신을 수행하고 있다(S701). 그리고, 데이터 송수신 동안 LAA 기지국은 제2 비면허 대역 SCell의 채널에 대해 CCA(또는 eCCA)를 수행할 수 있다(S702). 제2 비면허 대역 SCell의 채널에 대해 채널 점유가 가능한 경우, LAA 기지국은 제1 비면허 대역 SCell의 남은 채널 점유 시간을 고려하여 채널 점유 여부를 결정한다(S703). 만약 제1 비면허 대역 SCell의 남은 채널 점유 시간이 상당한 경우, LAA 기지국은 채널 점유를 포기하고(S704), 미리 설정된 시간이 지난 후 다시 제2 비면허 대역 SCell의 채널에 대해 CCA(또는 eCCA)를 수행할 수 있다.
하지만, LAA 기지국이 채널 점유를 결정한 경우, LAA 기지국은 예약 신호를 전송함으로써, 제2 비면허 대역 SCell의 비면허 대역 채널을 점유한다(S705). 그리고, LAA 기지국은, 캐리어 변경 지시가 포함된 제어 채널(예를 들어, PDCCH)을 면허 대역 PCell을 통해 전송한다(S706). 이후, 면허 대역 PCell을 통해 제어 채널을 수신한 단말이 제2 비면허 대역 SCell의 채널로 동작 캐리어를 변경하면, LAA 기지국 및 단말은 제2 비면허 대역 SCell의 채널을 통해 데이터를 송수신한다(S707). 이때, 제2 비면허 대역 SCell에서의 데이터 송수신 동작은 제1 비면허 대역 SCell의 경우와 동일하다.
한편, LAA 기지국은 단말이 제어 채널을 수신하고 제2 비면허 대역 SCell의 채널로 동작 채널을 변경할 때까지 제2 비면허 대역 SCell의 채널을 점유하기 위하여 예약 신호를 계속 전송한다. 또한, 제2 비면허 대역 SCell을 통해 데이터 송수신을 수행하는 동안에도 LAA 기지국은 제1 비면허 대역 SCell에 대한 CCA(또는 eCCA)를 수행하고 제1 비면허 대역 SCell의 채널에 대해 채널 점유가 가능한지 감시한다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 매 채널 액세스에서 채널 변경을 시도하거나, 동작 채널의 부하가 크지 않은 경우 동작 채널의 부하에 따라서 중/장기적으로 채널 변경을 시도할 수 있다. 이때 캐리어 변경은, 캐리어 변경을 위한 상위 계층 간 메시지 교환 없이 신속하고 효율적으로 수행될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, CCA를 통해 비면허 대역의 채널을 점유할 때 예약 신호를 전송함으로써 데이터 전송이 실제로 이루어지기 전 채널을 안정적으로 점유할 수 있다. 또한, 슬롯 단위 데이터 전송을 통해 실질 채널 점유 시간을 최대화 할 수 있다. 또한, 복수의 비면허 대역 캐리어가 운용되는 경우, 본 발명의 한 실시 예에 따른 LAA 기지국은, 하나의 비면허 대역 채널을 통한 데이터 전송과 동시에 다른 하나의 비면허 대역 채널에 대한 채널 센싱을 수행하여 채널 상태에 따라 동적으로 캐리어를 변경할 수 있다.
도 21은 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은, 기지국(2110)과 단말(2120)을 포함한다.
기지국(2110)은, 프로세서(processor)(2111), 메모리(memory)(2112), 그리고 무선 통신부(radio frequency unit, RF unit)(2113)를 포함한다. 메모리(2112)는 프로세서(2111)와 연결되어 프로세서(2111)를 구동하기 위한 다양한 정보 또는 프로세서(2111)에 의해 실행되는 적어도 하나의 프로그램을 저장할 수 있다. 무선 통신부(2113)는 프로세서(2111)와 연결되어 무선 신호를 송수신 할 수 있다. 프로세서(2111)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(2111)에 의해 구현될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(2110)의 동작은 프로세서(2111)에 의해 구현될 수 있다.
단말(2120)은, 프로세서(2121), 메모리(2122), 그리고 무선 통신부(2123)를 포함한다. 메모리(2122)는 프로세서(2121)와 연결되어 프로세스(2121)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 무선 통신부(2123)는 프로세서(2121)와 연결되어 무선 신호를 송수신 할 수 있다. 프로세서(2121)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(2121)에 의해 구현될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 단말(2120)의 동작은 프로세서(2121)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 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (24)

  1. 비면허 대역에 대한 기지국의 채널 액세스 방법으로서,
    프레임의 채널 센싱 구간에서 상기 비면허 대역의 채널에 대해 적어도 한 번의 채널 센싱을 수행하는 단계, 그리고
    상기 채널이 비어 있는 경우, 상기 채널에 대한 예약 신호를 방송하는 단계
    를 포함하는 채널 액세스 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 방송하는 단계는,
    상기 채널 센싱 직후 다음 서브프레임이 시작되지 않으면, 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호를 방송하는 단계
    를 포함하는, 채널 액세스 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 방송하는 단계는,
    상기 채널 센싱 직후 다음 하향링크 파일롯 시간 슬롯(downlink pilot time slot, DwPTS)이 시작되지 않으면, 다음 DwPTS의 시작 시점까지 예약 신호를 방송하는 단계
    를 포함하는, 채널 액세스 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 채널 센싱 구간은 적어도 하나의 서브프레임을 포함하고, 상기 서브프레임의 시간 길이는 상기 채널 센싱의 채널 센싱 시간의 정수 배인, 채널 액세스 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 채널 센싱을 수행하는 단계는,
    에너지 감지(energy detect) 방식을 바탕으로 상기 채널 센싱을 수행하는 단계
    를 포함하는, 채널 액세스 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 프레임의 전송 구간에서, 단말에 대한 데이터 전송을 시작하는 단계
    를 더 포함하는 채널 액세스 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 프레임은, 상기 전송 구간 이후에 상기 채널을 점유하지 않는 휴지 구간을 더 포함하는, 채널 액세스 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 휴지 구간의 시간 길이는, 상기 전송 구간의 시간 길이의 5% 이상인, 채널 액세스 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 채널 센싱을 수행하는 단계 이전에, 상기 기지국이 포함된 시스템의 서버 또는 면허 대역 주파수를 사용하는 제1 기지국으로 무선 채널 액세스 파라미터를 요구하는 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    상기 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 상기 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 서버 또는 상기 제1 기지국으로부터 수신하는 단계
    를 더 포함하는 채널 액세스 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 무선 채널 액세스 파라미터는, 상기 채널 센싱, 상기 전송 구간 및 상기 프레임에 포함된 휴지 구간의 시간 길이에 관한 정보를 포함하는, 채널 액세스 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 무선 채널 액세스 파라미터를 바탕으로 단말로 데이터 서비스를 제공하는 중, 상기 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한지 판단하는 단계,
    상기 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한 경우, 상기 서버 또는 상기 제1 기지국으로 상기 무선 채널 액세스 파라미터의 변경 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    새로운 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 상기 변경 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 서버 또는 상기 제1 기지국으로부터 수신하는 단계
    를 더 포함하는 채널 액세스 방법.
  12. 비면허 대역에 대한 채널 액세스를 수행하는 기지국으로서,
    적어도 하나의 프로세서,
    메모리, 그리고
    무선 통신부
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 메모리에 저장된 적어도 하나의 프로그램을 실행하여,
    프레임의 채널 센싱 구간에서 상기 비면허 대역의 채널에 대해 적어도 한 번의 채널 센싱을 수행하는 단계, 그리고
    상기 채널이 비어 있는 경우, 상기 채널에 대한 예약 신호를 방송하는 단계
    를 수행하는 기지국.
  13. 제12항에서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 방송하는 단계를 수행할 때,
    상기 채널 센싱 직후 다음 서브프레임이 시작되지 않으면, 다음 서브프레임의 시작 시점까지 예약 신호를 방송하는 단계
    를 수행하는 기지국.
  14. 제12항에서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 방송하는 단계를 수행할 때,
    상기 채널 센싱 직후 다음 하향링크 파일롯 시간 슬롯(downlink pilot time slot, DwPTS)이 시작되지 않으면, 다음 DwPTS의 시작 시점까지 예약 신호를 방송하는 단계
    를 수행하는, 채널 액세스 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 채널 센싱 구간은 적어도 하나의 서브프레임을 포함하고, 상기 서브프레임의 시간 길이는 상기 채널 센싱의 채널 센싱 시간의 정수 배인, 기지국.
  16. 제12항에서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 채널 센싱을 수행하는 단계를 수행할 때,
    에너지 감지(energy detect) 방식을 바탕으로 상기 채널 센싱을 수행하는 단계
    를 수행하는 기지국.
  17. 제12항에서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행하여,
    상기 프레임의 전송 구간에서, 단말에 대한 데이터 전송을 시작하는 단계
    를 더 수행하는 기지국.
  18. 제12항에서,
    상기 프레임은, 상기 전송 구간 이후에 상기 채널을 점유하지 않는 휴지 구간을 더 포함하는, 기지국.
  19. 제18항에서,
    상기 휴지 구간의 시간 길이는, 상기 전송 구간의 시간 길이의 5% 이상인, 기지국.
  20. 제12항에서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행하여,
    상기 채널 센싱을 수행하는 단계 이전에, 상기 기지국이 포함된 시스템의 서버 또는 면허 대역 주파수를 사용하는 제1 기지국으로 무선 채널 액세스 파라미터를 요구하는 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    상기 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 상기 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 서버 또는 상기 제1 기지국으로부터 수신하는 단계
    를 더 수행하는 기지국.
  21. 제20항에서,
    상기 무선 채널 액세스 파라미터는, 상기 채널 센싱, 상기 전송 구간 및 상기 프레임에 포함된 휴지 구간의 시간 길이에 관한 정보를 포함하는, 기지국.
  22. 제20항에서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행하여,
    상기 무선 채널 액세스 파라미터를 바탕으로 단말로 데이터 서비스를 제공하는 중, 상기 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한지 판단하는 단계,
    상기 무선 채널 액세스 파라미터의 변경이 필요한 경우, 상기 서버 또는 상기 제1 기지국으로 상기 무선 채널 액세스 파라미터의 변경 요구 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    새로운 무선 채널 액세스 파라미터가 포함된, 상기 변경 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 서버 또는 상기 제1 기지국으로부터 수신하는 단계
    를 더 수행하는 기지국.
  23. 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.
  24. 단말이 비면허 대역의 채널을 통해 데이터를 수신하는 방법으로서,
    기지국으로부터 면허 대역의 캐리어를 통해 제어 채널을 수신하는 단계, 그리고
    상기 제어 채널에 포함된, 상기 기지국의 상기 비면허 대역의 채널에 대한 채널 점유 정보를 바탕으로 상기 제어 채널이 수신된 서브 프레임 또는 슬롯에서 데이터 수신을 시작하는 단계
    를 포함하는 데이터 수신 방법.
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