WO2016122194A1 - 리모트 노드의 역방향 채널 전송 장치 및 방법 - Google Patents

리모트 노드의 역방향 채널 전송 장치 및 방법 Download PDF

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WO2016122194A1
WO2016122194A1 PCT/KR2016/000832 KR2016000832W WO2016122194A1 WO 2016122194 A1 WO2016122194 A1 WO 2016122194A1 KR 2016000832 W KR2016000832 W KR 2016000832W WO 2016122194 A1 WO2016122194 A1 WO 2016122194A1
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state
remote node
forward channel
measuring
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PCT/KR2016/000832
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문희찬
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한양대학교 산학협력단
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    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
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    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a channel transmission apparatus and method, and specifically, a channel transmission apparatus for adaptively transmitting a reverse channel from a remote node to a host node in consideration of a state of a communication channel in communication between a host node and a remote node. And a recording medium recording the method.
  • the present invention relates to a method for optimizing power consumption of a remote node in transmitting a reverse channel.
  • Such wireless communication basically modulates information to be transmitted into a radio wave to transmit a radio wave through a power amplifier (PA), and the receiving side demodulates the received radio wave to obtain information.
  • PA power amplifier
  • pulses of another communication channel can be inserted using pulses of one communication path and a pause time between the pulses, thereby enabling multiple communication in time.
  • a time division duplex is a method of bidirectional communication at one frequency by dividing the inside of one frame for transmission and reception in a time division transmission scheme.
  • different frequencies are used for transmission and reception in wireless communication.
  • the time-division duplex (TDD) method has a feature that bi-directional communication is possible by time-dividing the same frequency and using the same frequency.
  • a time division duplex (TDD) type wireless communication system and a remote node utilized therein receive a signal from a host node and transmit its own signal to a host node. To be sent).
  • TDD time division duplex
  • An object of the present embodiments is to reduce the efficiency of channel transmission as a remote node transmits a reverse channel as soon as a remote node receives a forward channel from a host node without considering a channel state in a wireless communication system. To solve unnecessary problems, and to prevent unnecessary power waste caused by not considering the power consumption for measuring the forward channel received from the host node, and to consider the change in the channel state of the remote node. It is to overcome the limitation that the transmission performance is limited by transmitting the reverse channel instead.
  • the embodiments of the present invention aim to reduce power consumption of a receiver used for channel measurement in a remote node measuring a forward channel.
  • a remote node intermittently receives a forward channel from a host node; Measuring the state of the forward channel; Estimating the state of the reverse channel from the measured state of the forward channel; And transmitting a reverse channel to the host node when the estimated reverse channel state satisfies a predetermined channel condition, and the measuring of the state of the forward channel includes: a predetermined interval among intervals for intermittently receiving the forward channel.
  • a method for transmitting a reverse channel of a remote node for measuring a state of a forward channel can be provided.
  • the step of measuring the state of the forward channel, the interval of receiving the paging message from the host node of the interval of receiving the forward channel intermittently can measure the state of the forward channel, the host
  • the interval of receiving the paging message from the node can be measured by the predetermined number of times the interval of the forward channel at a predetermined time interval, and the interval and period of measuring the status of the forward channel through the control message received from the host node can be set. have.
  • the remote node may then transition to a sleep state in a section other than a predetermined section for measuring the state of the forward channel.
  • the step of measuring the state of the forward channel, the interval of receiving the beacon from the host node in the interval of receiving the forward channel intermittently can measure the state of the forward channel.
  • measuring the state of the forward channel may increase the time interval between intervals for measuring the forward channel in proportion to the time allowed to transmit the reverse channel, the reverse channel When the transmission event occurs and a predetermined time elapses, the time interval between intervals for measuring the forward channel may be reduced.
  • transmitting the reverse channel to the host node may include a signal received through a forward channel or a quality of service required by a user.
  • the channel condition may be set using the Doppler frequency estimated from the change of, and if the state of the estimated reverse channel satisfies the set channel condition, the reverse channel may be transmitted to the host node.
  • Another embodiment includes a receiver intermittently receiving a forward channel from a host node; A channel estimator for measuring a state of a forward channel in a predetermined section among the sections for receiving the forward channel intermittently and estimating a state of the reverse channel based on the measured state of the forward channel; A controller which determines whether the estimated reverse channel state satisfies a predetermined channel condition and determines whether to transmit the reverse channel; A transmitter for transmitting a reverse channel to a host node according to a decision of the controller; And a Doppler frequency estimator for estimating the Doppler frequency through a change in the signal received by the receiver.
  • the channel estimator may set the interval and period for measuring the forward channel according to the control message received from the host node, and in the interval for receiving the paging message among the interval for receiving the forward channel intermittently, The condition can be measured.
  • the remote node does not immediately respond after receiving the forward channel from the host node and delays the reverse channel transmission in consideration of the channel state, thereby improving efficiency of channel transmission. It is possible to reduce unnecessary power consumption for channel measurement by intermittently measuring the forward channel received from the host node, and to variably set the channel condition in consideration of the change in channel state, You can optimize performance.
  • the total power consumption of the remote node is minimized by minimizing the period in which the receiver operates the receiver for measuring the state of the forward channel for the purpose of determining whether the remote node transmits the reverse channel.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a signal transmission structure of a forward channel and a reverse channel in a wireless communication system according to the present embodiments.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a structure of an access probe (AP) transmitted through a reverse channel in a wireless communication system according to the present embodiments.
  • AP access probe
  • 3 and 4 illustrate examples of a file channel transmitted in a wireless communication system and a reference signal transmitted in a forward direction according to the embodiments.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of intermittently receiving a forward channel according to the present embodiments.
  • 6 to 8 are diagrams illustrating an example in which a remote node measures a state of a forward channel in a designated section according to the present embodiments.
  • 10 and 11 are flowcharts illustrating processes of a reverse channel transmission method of a remote node according to the present embodiments.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a remote node communicating with a host node according to the present embodiments.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only to distinguish the components from other components, and the terms are not limited in nature, order, order or number of the components.
  • the embodiments are widely applicable to a wireless communication system using time division duplex (TDD).
  • TDD time division duplex
  • the present invention can be applied to a mobile communication system such as W-CDMA of 3GPP, LTE, or CDMA2000 of 3GPP2, and the present embodiments will be described mainly for transmitting a random access channel in such a mobile communication system.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a host node refers to a node transmitting a signal through a forward link (downlink, downlink), and the base station may correspond thereto.
  • a remote node refers to a node transmitting a signal through a reverse link (uplink, uplink), and the mobile terminal may correspond thereto.
  • FIG. 1 illustrates an example of a signal transmission structure of a forward channel and a reverse channel in a wireless communication environment in which the present embodiments are implemented.
  • a remote node uses a random access channel that is a reverse channel. Send the signal through.
  • the forward channel is an access preamble acquisition indication channel (AP-AICH), and the reverse channel is a random access channel (RACH).
  • AP-AICH access preamble acquisition indication channel
  • RACH random access channel
  • a remote node uses a random access channel to access a host node AP0 100, which is an access probe (AP) including a preamble for initial synchronization of a communication.
  • AP access probe
  • a remote node transmits an access probe configured as a preamble through a random access channel.
  • AP1 increases the transmission power of the access probe AP0 100 by ⁇ P.
  • the access probe AP1 110 includes a preamble configured with the same signature as the previously transmitted access probe AP0 100.
  • the host node when the host node receives the access probe AP1 110 through the random access channel, the host node waits for tp-ai time and then sets the same signature as the received access probe AP1 110 to AICH (A). 120) to the remote node (Remote Node).
  • the remote node demodulates the signal provided through the AICH 120 and checks the signature and the acquisition indicator (AI, not shown). If the acknowledgment checker confirms the host node's ACK signal, the remote node waits for tp-mag time again and then sends a message containing the reverse data through the reverse random access channel. Node). For example, a remote node transmits an access probe including a message configured as shown in FIG. 2B through a random access channel. At this time, the remote node transmits the corresponding access probe at a transmission power corresponding to the access probe AP1 110.
  • FIG. 2 illustrates an example of a structure of an access probe transmitted through a reverse channel in the wireless communication environment of FIG. 1 and assumes CDMA2000 of 3GPP2.
  • a remote node transmits an access probe including a message shown in FIG. 2B through a random access channel, and forwards when the host node successfully receives it. It informs the remote node whether it is received through the common channel. That is, the AICH is not transmitted, and this signal is transmitted as a message on the forward common channel.
  • random access channels are an essential element of a wireless communication system, and random access channels are implemented through various methods.
  • the conventional random access channel transmits an access probe immediately when an event for transmitting a random access channel occurs in the upper layer without considering the channel state of the reverse link.
  • this immediate random access channel has a problem that requires excessive transmission power.
  • the state of the forward channel is measured to acquire the information of the reverse channel state, and the random access channel is transmitted only when the obtained information satisfies a specific transmission condition.
  • a kind of transmission delay scheme may be proposed.
  • the transmission output can be greatly reduced by delaying the transmission of the random access channel access probe.
  • the coverage radius of a communication system can be greatly extended under the same maximum or average transmission power condition.
  • the channel state means attenuation of the radio channel between the transmitter and the receiver. This includes not only path loss, which is attenuation by the path, but also a change in channel gain for a relatively short time, such as Rayleigh fading.
  • the channel state may mean a reception signal-to-noise ratio (SNR) when a signal having a predetermined power is transmitted.
  • SNR reception signal-to-noise ratio
  • TDD time division duplex
  • the channel-adaptive random access channel transmission scheme as described above is used when the forward channel satisfies the transmission condition by determining a random access channel transmission condition in advance and measuring the state of the forward channel. Only transmit a random access channel, otherwise delay the random access channel transmission. That is, the random access channel can be transmitted only when the channel condition is good, thereby greatly reducing the transmission power used for transmission.
  • the power consumed by the remote node may consume not only the output power of the random access channel, but also the remote node operating the receiver to measure the state of the forward channel may consume a lot of power.
  • the simple channel adaptive random access channel transmission scheme described above does not consider the power consumed for the measurement of such a forward channel.
  • 3 and 4 illustrate examples of a file channel transmitted in a wireless communication environment in which the present embodiments are implemented and a reference signal transmitted in a forward direction.
  • a host node transmits a pilot or reference signal continuously or periodically on a forward link.
  • the remote node measures the forward channel transmitted by the host node to determine the state of the reverse channel based on the forward channel.
  • FIG 3 shows an example of a pilot channel transmitted in CDMA2000 or W-CDMA.
  • the pilot channel is always transmitted continuously when present in one code channel. Therefore, the remote node can determine the state of the forward channel by measuring the pilot channel.
  • the random access channel when the random access channel is transmitted in the conventional CDMA2000 or W-CDMA system, the random access channel is transmitted as soon as an event that triggers the random access channel in the upper layer occurs. At this time, the state of the forward channel is measured to determine the transmission power for transmitting the random access channel. That is, the pilot channel transmitted on the forward link is continuously measured and used to determine the transmit power of the random access channel. Accordingly, it can be seen that power consumption may occur due to reception of the forward channel in the process of transmitting the reverse channel (random access channel) in the remote node.
  • Figure 4 shows an example of the implementation of the reference signal transmitted in the forward in 3GPP LTE.
  • one subframe is transmitted with a length of 1 ms, and each subframe is composed of 14 OFDM symbols. Among them, the reference signal is transmitted only during some symbol periods.
  • a reference signal is transmitted in every 1st, 5th, 8th, and 12th OFDM symbols, and the state of the forward channel can be measured using the reference signal.
  • the remote node Remote Node
  • FIG. 4 illustrates a case in which a reference signal is transmitted only in two symbols in one subframe. That is, although only one subframe is shown in FIG. 4, the subframe structure is infinitely repeated on the time axis. Therefore, the remote node can measure the state of the forward channel in every subframe.
  • the access probe of the random access channel is transmitted only when a predetermined channel condition is satisfied, otherwise the transmission of the access probe is delayed.
  • the random access channel is to be transmitted only in a very good channel in order to minimize the transmission power, it may take a very long time before transmitting the access probe.
  • the power required to measure the forward channel may be relatively larger than the transmit power in the total power consumption of the remote node.
  • the transmission delay of the access probe can be short from several ms to several seconds or more due to the characteristics of the operation. Even in this case, if the remote node operates the receiver to continuously measure the state of the forward channel, there is a concern that the power consumption of the receiver of the remote node will be a major factor in the overall power consumption. .
  • the present embodiments propose an adaptive channel transmission method of a remote node to solve such a problem, and this channel transmission method reduces or reduces the transmission power required for reverse random access channel transmission in the mobile communication field. It can be used to extend the Coverage Radius of a Remote Node whose transmit power or average transmit power is limited.
  • the embodiments may be utilized in all communication systems and terminals that need to minimize the power required for communication, such as communication between sensor networks, wireless LANs, machine-to-machine communication, and medical equipment.
  • FIG. 5 illustrates an example of a method for intermittently receiving a forward channel employed in the present embodiments, and illustrates an operation of a receiver provided in a remote node.
  • the present embodiments estimate the state of the reverse channel through reception and measurement of the forward channel, and transmit the reverse channel in consideration of the estimated channel state and the set channel condition. In this case, however, as mentioned above, there is a concern that power consumed for forward channel reception and measurement is wasted depending on the channel state. In order to solve this problem, the present embodiments continuously operate the receiver for a certain period without measuring the state of the forward channel by continuously operating the receiver of the remote node, and repeat the process of not operating the receiver as a whole. We propose a method of reducing power consumption of a remote node.
  • a remote node when a remote node needs to transmit a random access channel, it measures the state of the forward channel and determines whether to transmit the random access channel. The remote node performs the measurement of the forward channel for some time interval and determines whether to transmit the access probe based on the measurement result. In addition, the power consumption of the remote node can be reduced by not operating the receiver of the remote node during the time when the state of the forward channel is not measured.
  • the power of most blocks except for the essential parts of the operation of the remote node such as a clock that measures the time of the remote node during the time when the remote node does not measure the state of the forward channel.
  • the power consumption can be minimized by turning off. That is, the remote node operates similarly to the sleep state of the mobile communication terminal, thereby reducing power consumption.
  • FIG. 5 shows, by section, that a remote node measures the state of a forward channel at regular intervals.
  • the remote node performs a state measurement of the forward channel for a predetermined time at the time points t0, t1, and t2.
  • the section for performing the channel measurement is shown in FIG. 5 by a square marked with a hatch.
  • the remote node measures a channel state in each channel measurement interval and determines whether to transmit a reverse random access channel based on the measured channel state.
  • the remote node transitions to the sleep state for the remaining time interval to minimize the total power consumption.
  • intermittent channel state measurements can reduce power consumption as compared to continuous channel state measurements.
  • the power consumption of the remote node may vary depending on when the state of the forward channel is measured. That is, in a wireless communication system, there is a time interval in which a remote node essentially measures the state of the forward channel, and if the channel measurement is performed in this period, the remote node actually measures the forward channel state. It can use very little additional power.
  • a remote node needs to check whether a paging message is transmitted to the remote node at a predetermined time. Therefore, remote nodes of all mobile communication systems wake up from a sleep state at a predetermined paging interval and receive a forward channel. In a typical mobile communication system, this is performed every 1 or 2 seconds. However, in the IoT environment, the period for checking the paging message may be one hour, one day, or more. In addition, every fixed period, the remote station needs to measure the synchronization channel environment with the system. In another embodiment, it is necessary to check a message transmitted from a host at a certain time or to check whether the host transmits a message.
  • the state of the forward channel is measured at a time when a remote node of the mobile communication system checks whether a paging message is received, and based on this, it is determined whether to transmit a reverse channel. That is, the remote node measures the state of the forward channel during the time for checking whether the paging message is transmitted, and determines whether to transmit the reverse channel based on this, thereby measuring the power consumed by the receiver for the forward channel state measurement. It can be minimized.
  • FIG. 6 illustrates an example of measuring a forward channel state according to the present embodiments.
  • FIG. 6 is a diagram of an LTE mobile communication system but may be commonly applied to other wireless communication systems.
  • a host node transmits a paging message to a remote node at regular intervals, and performs a function of notifying that there is a message transmitted to the corresponding remote node.
  • Slotted paging is a method of transmitting a paging message at a predetermined time according to a certain period.
  • the Remote Node operates the receiver periodically to receive the paging message, and thus measures the state of the forward channel while the receiver is operating to receive the paging message. It is determined whether the reverse channel is transmitted based on the measured state of the forward channel, where the reverse channel may be a random access channel transmitting in the reverse direction.
  • the remote node measures the state of the forward channel at the time the receiver operates to receive a message indicating whether or not paging. This eliminates the need for additional receiver power consumption for forward channel state measurements. If the additional power consumption of the receiver is further reduced, it is possible to check whether the forward channel is paging at every integer multiple of the forward channel paging cycle and simultaneously measure the state of the forward channel.
  • the remote node measures the state of the forward channel only at the time of operating the receiver to check a message indicating whether paging is present.
  • the power consumption of the remote node can be minimized, but the time delay of the random access channel transmitted on the reverse link can be excessively long.
  • the present embodiments operate N receivers between two paging messages, as well as the time that the remote node operates to check a message indicating whether the remote node is paging in case of a service that is sensitive to time delay.
  • An embodiment of measuring channel conditions is provided.
  • FIG. 7 illustrates an example of measuring a channel state between sections in which a remote node receives a paging message according to the present embodiments.
  • This additional channel measurement provides an embodiment in which the power consumption of the remote node can be reduced and the reception delay of the reverse random access channel can be optimized.
  • the host node may designate a cycle of channel state measurement performed by the remote node for adaptive random access channel transmission through a control message. That is, the host node may designate a period for transmitting a paging message and a period during which the remote node wakes up from the sleep state for channel measurement.
  • the remote node may simultaneously perform channel state measurement for random access channel transmission while receiving a paging message.
  • the period in which the remote node wakes up from the sleep state to receive a paging message may be set to an integer multiple of the cycle from wake up to measure the channel state. 7 illustrates an example in which a paging message reception period is set to twice the channel state measurement period.
  • the remote node receives a paging message designated by the host node and performs channel state measurement for random access channel transmission during the time of receiving the paging message.
  • the channel state measurement period for random access channel transmission specified by the host node (Wake up) wakes up from the sleep state and performs the channel state measurement.
  • the present embodiments can be utilized not only in a mobile communication system but also in a wireless communication system operating in an unlicensed band.
  • FIG 8 illustrates an embodiment in which a remote node measures a channel state in an 802.11 WLAN system.
  • an access point transmits a beacon at regular intervals, and the beacon can be used to not only secure time synchronization of the WLAN system, but also measure channel conditions with the AP.
  • the beacon frame includes information called a TIM (Traffic Indication Map) of the AP and is transmitted.
  • the TIM includes information on whether there is buffered data to be transmitted to each node by the AP.
  • 9 illustrates a portion of a beacon frame used in 802.11.
  • the AP periodically transmits a beacon frame, and each node sleeps to reduce power consumption, and when the beacon is transmitted, the receiver operates to receive the beacon. In addition, it checks the existence of data transmitted to the node.
  • the present embodiments can be applied to a wireless communication system of 802.11, in which case a host node becomes an AP and a remote node becomes an STA.
  • Each remote node receives a beacon frame transmitted at a period called a beacon interval, and measures a channel state between a host node and a remote node by using the beacon frame.
  • the channel state may be a channel gain or received SNR between two nodes.
  • FIG. 8 illustrates an embodiment in which a remote node operates a receiver to receive a beacon every beacon interval in 802.11, and measures a channel state with an AP using a beacon frame during this time interval. Based on the measured channel state, it is determined whether the reverse channel is transmitted, and the reverse random access channel is transmitted only when the channel gain between the AP and the remote node satisfies a predetermined channel condition.
  • beacons and the beacons may be performed N times between the beacons and the beacons.
  • the remote node should maximize the waiting time, all beacons are not received, and the beacon is only received once in M beacon receiving cycles, thereby reducing power consumption of the remote node.
  • a channel state measurement is performed for random access channel transmission in a time interval in which a remote node receives a beacon, and a measurement period and a beacon reception period are performed by a host node through a control message.
  • the remote node can be informed.
  • the wireless communication system there are signals that must be received by each remote node, and during this time interval, whether the reverse random access channel is transmitted by measuring the state of the forward channel.
  • determining the power consumption of the remote node by reducing the power consumption by the operation of the additional receiver can be reduced.
  • additional channel state measurement according to the time delay required by the service, it is possible to minimize the time delay of random access channel transmission while reducing the power consumption of the remote node.
  • present embodiments may adjust the time interval between intervals measured according to other variables.
  • the time interval between the state measurement intervals of the forward channel may be adjusted in proportion to the time allowed for transmitting the random access channel. That is, if the allowed transmission time is large, it is not necessary to set a short period for measuring the state of the forward channel. Therefore, if the allowed transmission time is large, set the time interval between the measuring intervals long, and if the allowed transmission time is small, set the time interval between the measurement intervals short and finally at the Remote Node.
  • the power consumption can be optimized.
  • the method for setting the time interval between the measurement intervals can be used fixedly until the initially set time interval until the access probe is transmitted. However, over time, a more efficient random access channel transmission can be performed by varying the time interval of channel state measurement, and the present embodiments also provide a method of variably applying the time interval.
  • the time between measurement intervals may be variably set according to the time elapsed from the time when the event for which the random access channel is first transmitted occurs or the remaining time allowed for finally transmitting the random access channel.
  • a shorter time interval of the measurement interval may be set to allow more channel state measurement to be performed.
  • the forward node state measurement interval for the random access channel transmission of the remote node as a reception interval of the signal that must be received from the host node (Remote Node)
  • the forward channel state measurement interval By minimizing the power consumption of the CDMA module, it is possible to variably adjust the forward channel state measurement interval, thereby reducing the power consumption of the remote node and optimizing the time delay of random access channel transmission. To transmit a random access channel.
  • FIG. 10 and 11 illustrate examples in which a remote node transmits a random access channel according to the present embodiments
  • FIG. 10 illustrates channel state measurement in a section in which a remote node receives a paging message.
  • FIG. 11 illustrates a case in which a channel state measurement is additionally performed in addition to a section in which a remote node receives a paging message.
  • a host node generates a control message specifying a forward channel state measurement interval and a measurement period of a remote node (S1000) and generates the generated control message in a remote node.
  • S1000 forward channel state measurement interval and a measurement period of a remote node
  • S1001 To transmit (S1001).
  • the remote node sets a forward channel state measurement interval and a measurement period according to the control message received from the host node (S1002).
  • FIG. 10 illustrates a case in which a remote node operates a receiver only in a section in which a remote node receives a paging message from a host node to measure a state of a forward channel.
  • the remote node operates the receiver at the time point of receiving the paging message set according to the control message (S1003).
  • the remote node When the host node transmits the paging message to the remote node (S1004), the remote node measures the state of the forward channel in the interval of receiving the paging message (S1005) and the random access channel. It is determined whether to transmit (S1006).
  • the remote node stops the operation of the receiver and waits until the next paging message is received.
  • the remote node operates the receiver at the time of receiving the next paging message (S1007) and receives a paging message from the host node (S1008).
  • the remote node measures the forward channel state in the reception interval of the paging message (S1009) and determines whether to transmit a random access channel according to whether the measured channel state satisfies a preset channel condition (S1010).
  • the remote node transmits a random access channel to the host node (S1011).
  • the remote node can minimize the transmission power by transmitting a random access channel only when the channel state is good, and measure the channel state only in a section for receiving a paging message from the host node. The power consumed by the measurement can be minimized.
  • FIG. 11 illustrates a case in which additional channel state measurement is performed between reception sections of a paging message in order to reduce reception delay of a reverse random access channel for a time delay sensitive service. An example of additionally performing channel state measurement is shown.
  • a host node generates a control message for specifying a period and a period for measuring a channel state of a remote node (S1100) and transmits it to a remote node (S1101). ).
  • the remote node operates the receiver at a time point set according to the control message (S1103), and when the host node transmits a paging message (S1104), it measures the state of the forward channel in the reception interval of the paging message (S1104). S1105) It is determined whether to transmit a random access channel (S1106).
  • the remote node stops the operation of the receiver and waits until the next channel state measurement section.
  • the remote node operates the receiver at a time point set according to the control message before the interval for receiving the next paging message (S1107), and the host node measures the channel state of the remote node.
  • the reference signal is transmitted (S1108), it is received and the state of the forward channel is measured (S1109).
  • the reference signal is a signal for measuring the quality of the channel by the remote node (eg, a conventional reference signal (eg, CRS (Common Reference Signal) or CSI-RS (Channel State Information-RS), etc.) or newly defined It may include a pilot signal.
  • the remote node may measure channel quality using a reference signal received power (RSRP) or a reference signal received quality (RSRQ) of a reference signal, or may use a channel quality measurement procedure in each mobile communication system. .
  • RSRP reference signal received power
  • RSRQ reference signal received quality
  • the remote node determines whether to transmit a random access channel according to the measured channel state (S1110). If the measured channel state does not satisfy the preset channel condition, the operation of the receiver is stopped and the next channel state measurement section is performed. Wait until
  • the remote node transmits the random access channel to the host node when the measured channel state satisfies the preset channel condition, thereby transmitting the random access channel in a time shorter than the reception period of the paging message.
  • the time delay of random access channel transmission can be reduced.
  • the remote node operates the receiver at the time of receiving the next paging message (S1111), when the host node transmits the paging message (S1112) and measures the state of the forward channel during the reception period of the paging message (S1113). It is determined whether to transmit a random access channel (S1114). If the measured channel condition satisfies the preset channel condition, the random access channel is transmitted (S1115).
  • the remote node may perform additional channel state measurement by a specified number of times between reception intervals of the paging message, thereby reducing power consumption according to the channel state measurement of the remote node, but random access channel. Minimize time delays.
  • FIG. 12 illustrates a configuration of a remote node communicating with a host node according to the present embodiments.
  • a remote node 1200 includes an antenna 1210, a receiver 1220, a transmitter 1230, a channel estimator 1240, and a controller 1250. Doppler frequency estimator 1260 may be further included. Since each configuration of the remote node of FIG. 12 corresponds to a series of channel transmission methods described above, in order to avoid unnecessary duplication, only an outline thereof will be outlined here by focusing on the device characteristics.
  • the antenna 1210 receives a signal transmitted through a wireless channel and transmits a signal to be transmitted by a remote node.
  • the receiver 1220 intermittently receives a forward channel transmitted from a host node (not shown).
  • the reception unit 1220 operates only in a designated section according to the control message received from the host node, and measures the state of the forward channel, does not operate in a section other than the designated section, and thus does not measure the state of the forward channel. . Therefore, it is preferable to keep the power consumption to a minimum in a section in which the receiver 1220 does not operate, and a section for measuring a channel state and a section for not measuring may be repeatedly arranged with each other over time. The interval between the intervals for measuring can be set variably.
  • such a receiver 1220 may include an RF receiving block, a demodulation block, a channel decoding block, and the like to recover data from a signal provided from the antenna 1210.
  • the RF reception block may be composed of a filter and an RF preprocessor, and the demodulation block may be configured with an FFT calculator for extracting data contained in each subcarrier when the wireless communication system uses an orthogonal frequency division multiplexing scheme.
  • the channel decoding block may include a demodulator, a deinterleaver, a channel decoder, and the like.
  • the channel estimator 1240 estimates the state of the reverse channel from the remote node to the host node based on the forward channel received through the receiver 1220. For example, the channel estimator 1240 may estimate the received power of the received signal using the pilot of the forward signal.
  • the remote node may include a Doppler frequency estimator 1260, and the Doppler frequency estimator 1260 uses the received signal provided from the receiver 1220 to remotely connect with the host node. Estimate Doppler frequency between nodes. That is, the Doppler frequency estimator 1260 provides a determination basis to the controller 1250 by estimating the Doppler frequency through the change of the signal received through the forward channel.
  • the controller 1250 determines whether the state of the reverse channel estimated by the channel estimator 1240 satisfies a preset channel condition, and determines whether to transmit the reverse channel according to the determination result.
  • the controller 1250 may set a threshold value in consideration of a quality of service (QoS) of a service requested by a user, or may set a threshold value using the Doppler frequency estimated by the Doppler frequency estimator 1260.
  • QoS quality of service
  • the controller 1250 controls an operation cycle of the receiver 1220 according to a control message received from the host node.
  • the operation period of the receiver 1220 may be controlled according to the determination parameter, and the determination parameter may include the Doppler frequency of the received forward channel, the time allowed to transmit the reverse channel, and the event to transmit the reverse channel. It may be at least one of a time elapsed from time, a set request level of QoS, and a request from a host node.
  • the determination parameter may be received from a host node or input by a user from outside of the remote node and is based on a forward channel and one or more preset constraints received through the receiver 1220.
  • the control unit 1250 may calculate this.
  • the transmitter 1230 adaptively transmits the reverse channel according to the decision of the controller 1250. To this end, the transmitter 1230 generates a signal to be transmitted to a host node through a random access channel under the control of the controller 1250. That is, the transmitter 1230 converts a signal to be transmitted to a host node through a random access channel into a form for transmission through a radio resource only when the control unit 1250 allows the random access channel to be transmitted. Provided at 1210.
  • the transmitter 1230 may include a signal generation block, a channel code block, a modulation block, an RF transmission block, and the like.
  • the channel coded block may include a modulator, an interleaver, a channel encoder, and the like.
  • the modulation block may include an IFFT operator for mapping data to each subcarrier when the wireless communication system uses an orthogonal frequency division multiplexing scheme.
  • the RF transmission block may be composed of a filter and an RF preprocessor.
  • the remote node does not respond immediately after receiving the forward channel from the host node and transmits the reverse channel in consideration of the state of the channel to improve the efficiency of channel transmission.
  • unnecessary power consumed to receive the channel can be reduced.
  • the channel state in the reception period of the signal that must be received from the host node it is possible to minimize the power consumed in the channel state measurement. Through this, the operation time of the terminal when the battery is used in the mobile communication terminal can be greatly improved.
  • the channel condition may be variably set in consideration of the change in channel state, thereby optimizing the performance of reverse channel transmission. That is, the detection probability of the host node may be increased in preparation for the same transmission output, and the transmission power of the remote node may be reduced in the same performance. This allows for higher efficiency, lower power channel adaptive random access channel transmission.
  • the embodiments can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, which may be implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet). .
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. And functional programs, codes and code segments for implementing the embodiments can be easily inferred by programmers in the art to which the embodiments belong.

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Abstract

본 실시예들은 리모트 노드(Remote Node)가 호스트 노드(Host Node)로 채널 적응형 역방향 채널을 전송하는 방법과 그 장치에 관한 것으로서, 리모트 노드(Remote Node)는 호스트 노드(Host Node)로부터 반드시 수신해야 하는 신호를 수신하는 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정하고 역방향 채널의 전송 여부를 결정함으로써, 채널 상태가 좋은 경우에 역방향 채널을 전송하여 리모트 노드(Remote Node)의 송신전력을 최소화할 수 있고 지정된 구간에서만 채널 상태 측정을 수행하여 채널 상태 측정에 불필요한 전력이 소모되지 않도록 하여 역방향 채널을 전송하는 리모트 노드(Remote Node)의 전체적인 소모전력을 감소시킬 수 있도록 한다.

Description

리모트 노드의 역방향 채널 전송 장치 및 방법
본 실시예들은 채널 전송 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로, 호스트 노드와 리모트 노드 간의 통신에 있어서 통신 채널의 상태를 고려하여 리모트 노드로부터 호스트 노드로의 역방향 채널을 적응적으로 전송하는 채널 전송 장치, 방법 및 그 방법을 기록한 기록매체에 관한 것이다. 특히, 리모트 노드가 역방향 채널을 전송함에 있어서 리모트 노드의 전력소모를 최적화하는 방법에 관한 것이다.
전자기술의 발달은 전자기파를 매개로 하는 전기통신의 발달을 촉진하였고, 오늘날 다양한 형태의 무선통신으로 확대되어 이용되고 있다. 이러한 무선통신은 기본적으로 보내고자 하는 정보를 전파로 변조하여 전력증폭기(Power Amplifier, PA)를 통해 전파를 송출하고, 수신하는 측에서는 수신된 전파를 복조하여 정보를 획득하게 된다.
무선통신의 효율을 향상시키기 위해 학자들은 하나의 전송 매체에 각각의 메시지를 시간적으로 분리시키고 메시지 채널들을 서로 겹치지 않게 시간별로 서로 다른 메시지 채널로 구성하여 병렬로 전송하는 시분할(Time Division)의 개념을 도입하였다.
이러한 시분할(Time Division)을 이용하면, 1개 통신로의 펄스와 펄스 간의 휴지 시간을 이용해서 다른 통신로의 펄스를 삽입할 수 있으므로 시간적으로 다른 다중 통신이 가능하다.
특히, 시분할(Time Division) 전송 방식에서 1개의 프레임 내부를 송신용과 수신용으로 분할하여 1개의 주파수로 양방향 통신을 하는 방식을 시분할 복신(Time Division Duplex, TDD)이라고 한다. 일반적으로 무선 통신에서 송신과 수신에는 다른 주파수를 사용하지만, 시분할 복신(TDD) 방식은 동일한 주파수를 시분할(Time Division)하여 송수신용으로 구분하여 사용함으로써 양방향 통신이 가능하다는 특징을 갖는다.
한편, 시분할 복신(TDD) 방식의 무선통신 시스템 및 이에 활용되는 리모트 노드(Remote Node, 예: 무선통신 단말기)는 호스트 노드(Host Node)로부터 신호를 수신하고 또한 자신의 신호를 호스트 노드(Host Node)에 전송한다.
그런데, 리모트 노드(Remote Node)의 기능이 다양해지고 그 구조가 복잡해지면서 상대적으로 리모트 노드(Remote Node) 자신의 전력관리에 어려움이 발생하였다. 특히, 리모트 노드(Remote Node)의 기능이 고도화됨에 따라 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모가 증가하면서 호스트 노드(Host Node)와 상호 통신하는 과정에서 소모되는 전력을 절약하기 위한 다양한 연구들이 제안되고 있다.
예를 들어, 비특허 문헌인 Hichan Moon, Suhan Choi, "Channel adaptive random access for TDD-based wireless systems", (IEEE Trans. Vehicular Tech., pp. 2730-2741, July 2011.)에서 리모트 노드(Remote Node)가 역방향 임의접근 채널을 전송하는 경우 순방향 링크의 채널 상태가 좋은 경우에만 임의접근 채널을 전송함으로써 역방향 채널 전송에 소요되는 리모트 노드(Remote Node)의 송신기의 소모전력을 감소하는 방안을 제안하고 있다. 그러나, 여전히 리모트 노드(Remote Node)로부터 호스트 노드(Host Node)로의 역방향 채널 전송에 과도한 전력이 소모되고 있는 상황이며 이러한 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 감소시킬 수 있는 방안이 요구된다.
본 실시예들의 목적은, 무선통신 시스템에서 리모트 노드(Remote Node)가 채널의 상태에 대한 고려없이 호스트 노드(Host Node)로부터 순방향 채널을 수신하는 즉시 역방향 채널을 전송함에 따라 채널 전송의 효율이 저하되는 문제점을 해결하고, 호스트 노드(Host Node)로부터 수신되는 순방향 채널의 측정에 소모되는 전력을 고려하지 않았기 때문에 발생하는 불필요한 전력 낭비를 차단하며, 리모트 노드(Remote Node)가 채널 상태의 변화를 고려하지 않고 역방향 채널을 전송함에 따라 전송 성능이 제약되는 한계를 극복하는 데 있다.
또한, 본 실시예들은 리모트 노드(Remote Node)가 순방향 채널을 측정함에 있어 채널 측정에 사용되는 수신기의 전력소모를 감소하는 데 그 목적이 있다.
일 실시예는, 리모트 노드가 호스트 노드로부터 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 단계; 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계; 측정된 순방향 채널의 상태로부터 역방향 채널의 상태를 추정하는 단계; 및 추정된 역방향 채널의 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 호스트 노드로 역방향 채널을 전송하는 단계를 포함하고, 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는, 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 기지정된 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법을 제공할 수 있다.
이러한 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법에서, 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는, 순방향 채널을 단속적으로 수신한 구간 중 호스트 노드로부터 페이징 메시지를 수신하는 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정할 수 있고, 호스트 노드로부터 페이징 메시지를 수신하는 구간 사이에서 기설정된 횟수만큼 일정 시간 간격으로 순방향 채널의 상태를 측정할 수 있으며, 호스트 노드로부터 수신한 제어 메시지를 통해 순방향 채널의 상태를 측정하는 구간과 주기를 설정할 수 있다. 그리고, 리모트 노드는 순방향 채널의 상태를 측정하는 기지정된 구간 이외의 구간에서 슬립 상태로 천이할 수 있다.
이러한 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법에서, 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는, 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 호스트 노드로부터 비콘을 수신하는 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정할 수 있다.
이러한 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법에서, 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는, 역방향 채널을 전송하는 데 허용된 시간에 비례하여 순방향 채널을 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 증가시킬 수 있고, 역방향 채널의 전송 이벤트가 발생하고 기설정된 시간이 경과하면 순방향 채널을 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 감소시킬 수 있다.
이러한 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법에서, 추정된 역방향 채널의 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 호스트 노드로 역방향 채널을 전송하는 단계는, 사용자가 요구하는 서비스의 품질 또는 순방향 채널을 통해 수신된 신호의 변화로부터 추정된 도플러 주파수를 이용하여 채널 조건을 설정하고, 추정된 역방향 채널의 상태가 설정된 채널 조건을 만족하면 호스트 노드로 역방향 채널을 전송할 수 있다.
다른 실시예는, 호스트 노드로부터 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 수신부; 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 기지정된 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정하고 측정된 순방향 채널의 상태에 기초하여 역방향 채널의 상태를 추정하는 채널 추정부; 추정된 역방향 채널의 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하는지 여부를 판단하고 역방향 채널의 전송 여부를 결정하는 제어부; 제어부의 결정에 따라 호스트 노드로 역방향 채널을 전송하는 송신부; 및 수신부에 의해 수신된 신호의 변화를 통해 도플러 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부를 포함하는 리모트 노드를 제공할 수 있다.
이러한 리모트 노드에서, 채널 추정부는, 호스트 노드로부터 수신한 제어 메시지에 따라 순방향 채널을 측정하는 구간 및 주기를 설정할 수 있고, 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 페이징 메시지를 수신하는 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 리모트 노드(Remote Node)가 호스트 노드(Host Node)로부터 순방향 채널을 수신한 후 즉시 응답하지 않고 채널의 상태를 고려하여 역방향 채널 전송을 지연시켜 전송함으로써 채널 전송의 효율을 향상시키고, 호스트 노드(Host Node)로부터 수신되는 순방향 채널을 단속적으로 측정함으로써 채널 측정에 소모되는 불필요한 전력을 감소시킬 수 있으며, 채널 상태의 변화를 고려하여 채널 조건을 가변적으로 설정함으로써 역방향 채널 전송의 성능을 최적화할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 리모트 노드(Remote Node)가 역방향 채널의 전송 여부를 판단하려는 목적으로 순방향 채널의 상태 측정을 위해 수신기를 동작시키는 구간을 최소화하여 리모트 노드(Remote Node)의 전체 전력소모를 최적화할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 무선통신 시스템에서 순방향 채널과 역방향 채널의 신호 전송 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 무선통신 시스템에서 역방향 채널을 통해 전송되는 접근 프로브(Access Probe, AP)의 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3과 도 4는 본 실시예들에 따른 무선통신 시스템에서 전송되는 파일 채널과 순방향으로 전송되는 레퍼런스 신호의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예들에 따라 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 실시예들에 따라 리모트 노드가 지정된 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 802.11의 비콘 프레임을 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11은 본 실시예들에 따른 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 실시예들에 따라 호스트 노드(Host Node)와 통신하는 리모트 노드(Remote Node)의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 실시예들을 설명하기에 앞서 본 실시예들이 구현되는 무선통신 환경에 대해 간략히 소개하고, 본 실시예들이 구현되는 환경에서 발생하고 있는 구현상의 문제점과 그에 대한 해결 수단을 개괄적으로 제시하고자 한다.
본 실시예들은 시분할 복신(Time Division Duplex, TDD)을 사용하는 무선통신 시스템에 광범위하게 적용 가능하다. 예를 들어, 3GPP의 W-CDMA, LTE 또는 3GPP2의 CDMA2000 등의 이동통신 시스템에 적용 가능하며, 본 실시예들은 이러한 이동통신 시스템에서 임의접근 채널(Random-Access Channel)을 전송하는 경우를 위주로 설명하나 이에 한정되지는 아니한다.
본 명세서에서 호스트 노드(Host Node)는 순방향 링크(하향링크, Downlink)를 통해 신호를 전송하는 노드를 의미하며 기지국이 이에 해당할 수 있다. 그리고, 리모트 노드(Remote Node)는 역방향 링크(상향링크, Uplink)를 통해 신호를 전송하는 노드를 의미하며 이동단말이 이에 해당할 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 W-CDMA 시스템을 가정하여 임의접근 채널 전송에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시예들이 구현되는 무선통신 환경에서 순방향 채널과 역방향 채널의 신호 전송 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 리모트 노드(Remote Node)는 역방향 채널인 임의접근 채널을 통해 신호를 전송한다.
도 1을 참조하면, 순방향 채널은 접근 프리앰블 포착 표시 채널(Access-Preamble-Acquisition Indication CHannel, AP-AICH)이라고 가정하고, 역방향 채널은 임의접근 채널(Random-Access CHannel, RACH)로 가정한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 리모트 노드(Remote Node)는 통신의 초기 동기를 위해 프리앰블을 포함하는 접근 프로브(Access Probe, AP)인 AP0(100)을 임의접근 채널을 통해 호스트 노드(Host Node)로 전송한다. 예를 들어, 리모트 노드(Remote Node)는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 프리앰블로 구성되는 접근 프로브를 임의접근 채널을 통해 전송한다.
리모트 노드(Remote Node)가 tp-p 시간 동안 호스트 노드(Host Node)로부터 접근 프로브 AP0(100)에 대한 응답 신호를 수신하지 못하는 경우, 접근 프로브 AP0(100)의 전송 전력을 ΔP만큼 증가시킨 AP1(110)을 임의접근 채널을 통해 재전송한다. 이때, 접근 프로브 AP1(110)은 앞서 전송한 접근 프로브 AP0(100)과 동일한 시그너처(Signature)로 구성된 프리앰블을 포함한다.
이때, 호스트 노드(Host Node)가 임의접근 채널을 통해 접근 프로브 AP1(110)을 수신한 경우, tp-ai 시간 동안 대기한 후 수신된 접근 프로브 AP1(110)과 동일한 시그너처(Signature)를 AICH(120)을 통해 리모트 노드(Remote Node)로 전송한다.
그러면 리모트 노드(Remote Node)는 AICH(120)을 통해 제공받은 신호를 복조하여 시그너처(Signature)와 포착 확인자(Auqisition Indicator, AI, 미도시)를 확인한다. 만일 포착 확인자를 통해 호스트 노드(Host Node)의 ACK 신호가 확인되면 리모트 노드(Remote Node)는 다시 tp-mag 시간만큼 대기한 후 역방향 임의접근 채널을 통해 역방향 데이터를 포함하는 메시지를 호스트 노드(Host Node)로 전송한다. 예를 들어, 리모트 노드(Remote Node)는 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 구성되는 메시지를 포함하는 접근 프로브를 임의접근 채널을 통해 전송한다. 이때, 리모트 노드(Remote Node)는 접근 프로브 AP1(110)에 상응하는 전송 전력으로 해당 접근 프로브를 전송한다.
도 2는 도 1의 무선통신 환경에서 역방향 채널을 통해 전송되는 접근 프로브의 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 3GPP2의 CDMA2000을 가정하여 나타낸 것이다.
3GPP2의 CDMA2000에서 리모트 노드(Remote Node)는 임의접근 채널을 통해 도 2의 (B)에 도시된 메시지가 포함되어 있는 접근 프로브를 전송하며, 호스트 노드(Host Node)가 이를 성공적으로 수신한 경우 순방향 공통채널을 통해 그 수신 여부를 리모트 노드(Remote Node)에게 알려준다. 즉, AICH가 전송되지 않고, 이 신호가 순방향 공통채널에 메시지로 전송되는 것이다.
전술한 바와 같이 대부분의 임의접근 채널은 무선통신 시스템의 필수적인 요소이며, 다양한 방식을 통해 임의접근 채널이 구현되어 있다.
이러한 다양한 구현 방식에도 불구하고 종래의 임의접근 채널은 역방향 링크의 채널 상태를 고려하지 않고 단지 상위계층에서 임의접근 채널을 전송하고자 하는 이벤트(Event)가 발생하면 즉시 접근 프로브를 전송하여 왔다. 그러나, 이러한 즉각적인 임의접근 채널의 전송은 과도한 송신전력을 필요로 하는 문제점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 시분할 복신(TDD) 방식의 무선통신 시스템에서 순방향 채널의 상태를 측정하여 역방향 채널 상태의 정보를 획득하고, 획득된 정보가 특정 전송 조건을 만족하는 경우에만 임의접근 채널을 전송하는 일종의 전송 지연 방식이 제안될 수 있다.
이상과 같이 채널 상태에 따라 임의접근 채널을 전송할지 여부를 판단하여 전송 조건을 만족하지 못하는 경우 임의접근 채널 접근 프로브의 전송을 지연함으로써 전송출력을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 같은 최대 또는 평균 전송출력의 조건하에서 통신 시스템의 통달거리(Coverage Radius)가 크게 확장될 수 있다.
본 실시예들에서 채널 상태는 송신기와 수신기 사이의 무선채널의 전파감쇄를 의미한다. 이는 경로에 의한 감쇄인 경로감쇄(Path Loss) 뿐 아니라 레이레이 페이딩(Rayleigh Fading)과 같이 상대적으로 짧은 시간 동안의 채널이득의 변화를 포함한다. 또한, 채널 상태의 다른 의미로는 일정 전력의 신호를 전송하는 경우의 수신 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 의미할 수 있다.
일반적으로 시분할 복신(TDD) 방식에서는 이러한 채널이득이 순방향 링크와 역방향 링크가 비슷하다고 가정할 수 있다. 본 실시예들에서는 이러한 성질을 활용하여 순방향 채널의 채널이득을 측정하여 이를 채널 상태라 정의하고, 채널 상태가 좋은 경우에만 역방향 임의접근 채널을 전송하는 효율적인 방법을 제한한다.
요약하면, 전술한 바와 같은 채널 적응형 임의접근 채널 전송 방식은, 리모트 노드(Remote Node)가 사전에 임의접근 채널 전송 조건을 결정하고 순방향 채널의 상태를 측정하여 순방향 채널이 전송 조건을 만족하는 경우에만 임의접근 채널을 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 임의접근 채널 전송을 지연한다. 즉, 채널 상태가 좋은 경우에만 임의접근 채널을 전송하여 전송에 사용되는 송출전력을 크게 감소시킬 수 있다.
그러나, 리모트 노드(Remote Node)가 소모하는 전력은 임의접근 채널의 송출전력 뿐 아니라, 리모트 노드(Remote Node)가 순방향 채널의 상태를 측정하기 위해 수신기를 동작시키는 것 또한 많은 전력을 소모할 수 있다. 앞서 설명한 단순한 채널 적응형 임의접근 채널 전송 방식에서는 이러한 순방향 채널의 측정에 소모되는 전력은 고려하지 않는다.
한편, 이러한 채널 적응형 임의접근 채널에서는 한 번 전송 조건을 결정한 후, 이를 변경하여 성능을 최적화하는 것은 고려하지 않고 있다. 따라서, 채널 상태의 변화에 유연하게 대응하는 것이 불가능한 면이 있다.
이와 관련하여, 많은 무선통신 시스템에서는 정해진 시간 내에 임의접근 채널의 메시지를 전송해야 하는 요구조건이 존재할 수 있다. 이러한 상황 하에서 채널의 상태가 좋지 않아 임의접근 프로브의 전송이 지연되는 경우, 경과 시간 또는 앞으로 임의접근 채널 전송을 위해 남아있는 시간에 따라 전송 조건을 변경함으로써 채널 적응형 임의접근 채널의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3과 도 4는 본 실시예들이 구현되는 무선통신 환경에서 전송되는 파일 채널과 순방향으로 전송되는 레퍼런스 신호의 예시를 나타낸 것이다.
일반적으로 많은 무선통신 시스템에서 호스트 노드(Host Node)는 파일럿(Pilot) 또는 레퍼런스 신호(Reference Signal)를 연속적으로 또는 주기적으로 순방향 링크로 전송한다. 이러한 무선통신 환경에서 본 실시예들에 따른 리모트 노드(Remote Node)는 호스트 노드(Host Node)가 전송한 순방향 채널을 측정하여 이를 바탕으로 역방향 채널의 상태를 파악한다.
도 3은 CDMA2000 또는 W-CDMA에서 전송하는 파일럿 채널의 예시를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 파일럿 채널은 하나의 코드 채널로 존재할 경우 항상 연속적으로 전송된다. 따라서, 리모트 노드(Remote Node)는 이러한 파일럿 채널을 측정하여 순방향 채널의 상태를 파악할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래의 CDMA2000 또는 W-CDMA 시스템에서 임의접근 채널을 전송할 경우 상위계층에서 임의접근 채널을 트리거링하는 사건이 발생하는 즉시 임의접근 채널을 전송한다. 이때, 임의접근 채널을 전송하기 위한 송신전력을 결정하기 위해 순방향 채널의 상태를 측정한다. 즉, 순방향 링크로 전송되는 파일럿 채널을 지속적으로 측정하여 임의접근 채널의 송신전력을 결정하는 데 사용한다. 따라서, 리모트 노드(Remote Node)에서는 역방향 채널(임의접근 채널)을 전송하는 과정에서 순방향 채널의 수신에 따른 전력소모가 발생할 수 있음을 알 수 있다.
도 4는 3GPP LTE에서 순방향으로 전송되는 레퍼런스 신호의 구현 예를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 하나의 서브 프레임은 1ms의 길이로 전송되며, 각 서브 프레임은 14개의 OFDM 심볼로 구성되어 있다. 그 중, 일부 심볼 구간 동안에만 레퍼런스 신호가 전송된다.
LTE 시스템에서는 매 1, 5, 8, 12번째 OFDM 심볼에 레퍼런스 신호가 전송되어 이를 사용하여 순방향 채널의 상태 측정이 가능하다. 그러나, 임의접근 채널의 전송이 필요한 경우, 리모트 노드(Remote Node)는 순방향 채널을 지속적으로 모니터링하게 된다.
설명의 편의를 위해, 도 4는 하나의 서브 프레임에서 두 개의 심볼에서만 레퍼런스 신호가 전송되는 경우를 가정하여 도시한 것이다. 즉, 도 4에는 하나의 서브 프레임만 도시되어 있으나, 시간 축에서 이러한 서브 프레임의 구조가 무한히 반복되는 구조를 가진다. 그러므로, 리모트 노드(Remote Node)는 모든 서브 프레임에서 순방향 채널의 상태 측정이 가능하다.
이제 전술한 무선통신 환경에서 상위계층의 이벤트가 발생하는 경우를 가정한다. 종래의 임의접근 채널 전송 방식에서는 상위계층의 이벤트가 발생할 경우, 즉시 임의접근 채널을 전송한다.
이에 반해, 본 실시예들이 채택하고 있는 채널 적응형 임의접근 채널에서는 미리 정해진 채널 조건을 만족하는 경우에만 임의접근 채널의 접근 프로브가 전송되며, 그렇지 않은 경우에는 접근 프로브의 전송이 지연된다.
만일, 송신전력을 최소화하기 위해 상태가 매우 좋은 채널에서만 임의접근 채널을 전송하고자 할 경우, 접근 프로브를 전송하기 이전에 매우 긴 시간이 소요될 수 있다. 이 경우, 리모트 노드(Remote Node)의 전체 소모전력에서 송신전력보다 순방향 채널을 측정하는 데 소요되는 전력이 상대적으로 더 커질 수 있다. 특히, 채널 적응형 임의접근 채널 전송의 경우, 그 동작의 특성상 접근 프로브의 전송 지연이 짧게는 수 ms에서 길게는 수초 이상까지 가능하다. 만약 이러한 경우에도 리모트 노드(Remote Node)가 수신기를 동작시켜 순방향 채널의 상태를 지속적으로 측정한다면 리모트 노드(Remote Node)의 수신기의 전력소모가 전체 전력소모의 주된 요인으로 작용하게 될 우려가 존재한다.
본 실시예들은 이러한 문제점을 해결하기 위한 리모트 노드(Remote Node)의 적응형 채널 전송 방법을 제안하며, 이러한 채널 전송 방법은 이동통신 분야에서 역방향 임의접근 채널 전송에 소요되는 송신전력을 절감하거나 같은 최대 송신출력 또는 평균 송신출력이 제한된 리모트 노드(Remote Node)의 통달거리(Coverage Radius)를 확장하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예들은 센서 네트워크, 무선 랜, 사물통신(Machine-to-Machine Communication) 및 의료장비 간의 통신 등 통신에 소요되는 전력을 최소화할 필요가 있는 모든 통신 시스템 및 단말기에서 활용될 수 있다.
도 5는 본 실시예들에서 채택하고 있는 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 방법의 예시를 나타낸 것으로서, 리모트 노드(Remote Node)에 구비된 수신기의 동작을 도식화한 것이다.
기본적으로 본 실시예들은 순방향 채널의 수신 및 측정을 통해 역방향 채널의 상태를 추정하며, 추정된 채널 상태와 설정된 채널 조건을 고려하여 역방향 채널을 전송한다. 다만, 이러한 경우 채널의 상태에 따라 순방향 채널 수신 및 측정에 소모되는 전력이 낭비될 우려가 존재함은 앞서 지적한 바와 같다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 실시예들은 지속적으로 리모트 노드(Remote Node)의 수신기를 동작시켜 순방향 채널의 상태를 측정하지 않고 수신기를 일정 구간 동안 동작시키는 과정과 수신기를 동작시키지 않는 과정을 반복하여 전체적으로 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 감소시키는 방법을 제안한다.
우선, 리모트 노드(Remote Node)는 임의접근 채널을 전송할 필요가 있는 경우, 순방향 채널의 상태를 측정하여 그 전송 여부를 결정한다. 리모트 노드(Remote Node)는 순방향 채널의 측정을 일부 시간 구간 동안 수행하고, 측정 결과를 바탕으로 접근 프로브를 전송할지 여부를 판단한다. 그리고 순방향 채널의 상태를 측정하지 않는 시간 동안에는 리모트 노드(Remote Node)의 수신기를 동작시키지 않음으로써 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 줄일 수 있다.
특히, 리모트 노드(Remote Node)가 순방향 채널의 상태를 측정하지 않는 시간 동안에는 리모트 노드(Remote Node)의 시간을 측정하는 클럭 등 리모트 노드(Remote Node) 동작에 필수적인 부분을 제외하고 대부분의 블록의 전원을 꺼서 전력소모를 최소화할 수 있다. 즉, 리모트 노드(Remote Node)가 이동통신 단말기의 슬립(Sleep) 상태와 유사하게 동작하여 전력소모를 줄일 수 있다.
도 5는 리모트 노드(Remote Node)가 일정한 주기마다 순방향 채널의 상태를 측정하는 것을 구간별로 표시한 것이다. 도 5에서는 모든 측정 간격이 일정한 시간 간격을 유지(T1=T2)하도록 측정 간격을 설정한 것이다.
도 5를 참조하면, 리모트 노드(Remote Node)는 t0, t1, t2의 시점에서 일정 시간 동안 순방향 채널의 상태 측정을 수행한다. 채널 측정을 수행하는 구간은 도 5에서 빗금이 표시된 사각형으로 도시되어 있다. 리모트 노드(Remote Node)는 각 채널 측정 구간에서 채널 상태를 측정하며, 측정된 채널 상태에 근거하여 역방향 임의접근 채널을 전송할지 여부를 판단한다. 또한, 리모트 노드(Remote Node)는 나머지 시간 구간 동안 슬립(Sleep) 상태로 천이하여 전체 소모전력을 최소화한다.
전술한 바와 같이, 단속적인 채널 상태 측정을 통해 연속적인 채널 상태 측정과 비교하여 전력소모를 감소시킬 수 있다. 그러나, 역방향 임의접근 채널의 전송 여부를 결정함에 있어서, 어느 시점에 순방향 채널의 상태를 측정하느냐에 따라 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모가 달라질 수 있다. 즉, 무선통신 시스템에서 리모트 노드(Remote Node)가 필수적으로 순방향 채널의 상태를 측정해야 하는 시간 구간이 존재하며, 이 구간에 채널 측정을 수행한다면 실제적으로 리모트 노드(Remote Node)가 순방향 채널 상태 측정을 위해 추가적인 전력소모를 거의 하지 않을 수 있다.
예를 들어, 이동통신 시스템에서 리모트 노드(Remote Node)는 일정 시간마다 리모트 노드(Remote Node)에게 페이징(Paging) 메시지가 전송되는지를 체크해야 한다. 그러므로 모든 이동통신 시스템의 리모트 노드(Remote Node)는 일정 페이징 인터벌마다 슬립 상태에서 깨어나 순방향 채널을 수신하게 된다. 일반적인 이동통신 시스템에서는 이를 매 1초 또는 2초의 간격으로 수행한다. 그러나, IoT 환경에서는 페이징 메시지를 확인하는 주기가 한 시간, 하루, 또는 그 이상의 주기가 될 수도 있다. 또한, 일정 기간마다 리모트 스테이션은 시스템과의 동기확인 채널환경의 측정을 수행할 필요가 있다. 또 다른 실시예로 일정 시간에 호스트에서 전송되는 메시지를 확인하거나 호스트가 메시지를 전송하는지의 여부를 확인할 필요가 있다.
본 실시예들에서는 이동통신 시스템의 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 메시지의 수신 여부를 체크하는 시간에 순방향 채널의 상태를 측정하고, 이를 바탕으로 역방향 채널의 전송 여부를 판단한다. 즉, 리모트 노드(Remote Node)는 페이징 메시지의 전송 여부를 체크하는 시간 동안에 순방향 채널의 상태를 측정하고 이를 바탕으로 역방향 채널의 전송 여부를 판단함으로써, 순방향 채널 상태 측정을 위해 수신기에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있다.
도 6은 본 실시예들에 따라 순방향 채널 상태를 측정하는 예시를 나타낸 것으로서, 도 6은 LTE 이동통신 시스템을 기준으로 도시한 것이나 다른 무선통신 시스템에서도 공통적으로 적용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 호스트 노드(Host Node)는 일정 주기로 리모트 노드(Remote Node)에게 페이징 메시지를 전송하며, 이 메시지를 해당 리모트 노드(Remote Node)에게 전송되는 메시지가 있음을 알리는 기능을 수행한다. 이렇게 일정 주기에 따라 정해진 시간에 페이징 메시지를 전송하는 방식을 Slotted 페이징이라고 한다.
도 6에 도시된 실시예에서, 리모트 노드(Remote Node)는 주기적으로 페이징 메시지를 수신하기 위해 수신기를 동작시키며, 이렇게 페이징 메시지를 수신하기 위해 수신기가 동작하는 동안에 순방향 채널의 상태를 측정한다. 측정된 순방향 채널의 상태를 바탕으로 역방향 채널의 전송 여부를 판정하며, 여기서, 역방향 채널은 역방향으로 전송하는 임의접근 채널일 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에 따르면, 리모트 노드(Remote Node)는 페이징 여부를 알리는 메시지를 수신하기 위해 수신기가 동작하는 시점에 순방향 채널의 상태를 측정한다. 이를 통해 순방향 채널 상태 측정을 위해 추가적인 수신기의 전력소모가 거의 필요없게 한다. 만일 추가적으로 수신기의 전력소모를 더욱 감소시키고자 한다면, 순방향 채널의 페이징 사이클의 정수배마다 순방향 채널의 페이징 여부를 확인하고, 동시에 순방향 채널의 상태를 측정할 수 있다.
전술한 실시예에서, 리모트 노드(Remote Node)는 페이징 여부를 알리는 메시지를 확인하기 위해 수신기를 동작하는 시간에만 순방향 채널의 상태를 측정한다. 그러나, 이렇게 페이징 여부를 알리는 메시지를 수신하는 시간에만 채널 상태를 측정한다면 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 최소화할 수 있으나, 역방향 링크로 전송하는 임의접근 채널의 시간 지연이 과도하게 길어질 수 있다.
따라서, 본 실시예들은 시간 지연에 민감한 서비스의 경우에 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 여부를 알리는 메시지를 확인하기 위해 수신기를 동작하는 시간 뿐 아니라, 두 개의 페이징 메시지 사이에서 N번 수신기를 동작하여 채널 상태를 측정하는 실시예를 제공한다.
도 7은 본 실시예들에 따라 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 메시지를 수신하는 구간 사이에서 채널 상태를 측정하는 예시를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 리모트 노드(Remote Node)는 페이징 메시지를 수신할 때 채널 상태를 측정할 뿐 아니라, 페이징 메시지를 수신하는 구간 사이의 가운데 위치한 한 개의 시점에서 추가적으로 채널 측정을 수행한다. 즉, N=1인 경우의 실시예를 나타낸 것이다. 이렇게 추가적인 채널 측정을 수행함으로써 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모 감소와 역방향 임의접근 채널의 수신 지연 감소를 최적화할 수 있는 실시예를 제공한다.
이때, 호스트 노드(Host Node)는 리모트 노드(Remote Node)가 적응형 임의접근 채널 전송을 위해 수행하는 채널 상태 측정의 주기를 제어 메시지를 통해 지정할 수 있다. 즉, 호스트 노드(Host Node)는 페이징 메시지를 전송하는 주기와 리모트 노드(Remote Node)가 채널 측정을 위해 슬립 상태에서 깨어나는 주기를 각각 지정할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 실시예와 같이, 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 메시지를 수신하는 동안에 임의접근 채널 전송을 위한 채널 상태 측정을 동시에 수행하도록 할 수 있다. 또는, 도 7에 도시된 실시예와 같이, 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 메시지를 수신하기 위해 슬립 상태에서 깨어나는 주기를 채널 상태 측정을 위해 슬립에서 깨어나는 주기의 정수배로 설정할 수도 있다. 도 7은 페이징 메시지 수신 주기가 채널 상태 측정 주기의 2배로 설정된 경우의 예시이다.
즉, 본 실시예들에서 리모트 노드(Remote Node)는 호스트 노드(Host Node)가 지정하는 페이징 메시지를 수신하고 페이징 메시지를 수신하는 시간 동안 임의접근 채널 전송을 위한 채널 상태 측정을 수행한다. 또한, 호스트 노드(Host Node)가 지정하는 임의접근 채널 전송을 위한 채널 상태 측정 주기에 맞추어 슬립 상태에서 깨어나 채널 상태 측정을 수행한다.
본 실시예들은 이동통신 시스템뿐 아니라 비면허대역에서 동작하는 무선통신 시스템에서도 활용이 가능하다.
도 8은 802.11 무선 랜 시스템에서 리모트 노드(Remote Node)가 채널 상태를 측정하는 실시예를 나타낸 것이다.
802.11 무선 랜 시스템에서는 AP(Access Point)가 일정 주기로 비콘(Beacon)을 전송하며, 이 비콘을 사용하여 무선 랜 시스템의 시간 동기를 확보할 뿐 아니라 AP와의 채널 상태를 측정할 수 있다. 그리고, 비콘 프레임에는 AP의 TIM(Traffic Indication Map)이라는 정보가 포함되어 전송된다. TIM은 AP가 각 노드에게 전송할 버퍼링한 데이터가 있는지의 정보를 포함한다. 도 9가 802.11에서 사용하는 비콘 프레임의 일부를 도시한 것이다.
802.11의 표준에서 AP는 주기적으로 비콘 프레임을 전송하며, 각 노드는 전력소모를 감소하기 위해 슬립 상태에 있다가 비콘 전송 시점이 되면 수신기를 동작하여 비콘을 수신한다. 또한, 노드에게 전송되는 데이터의 존재 유무를 확인한다. 본 실시예들은 802.11의 무선통신 시스템에 적용될 수 있으며, 이 경우 호스트 노드(Host Node)는 AP가 되고 리모트 노드(Remote Node)는 STA(Station)이 된다.
각 리모트 노드(Remote Node)는 비콘 인터벌이라고 하는 주기로 전송되는 비콘 프레임을 수신하며, 이 비콘 프레임을 활용하여 호스트 노드(Host Node)와 리모트 노드(Remote Node) 간의 채널 상태를 측정한다. 여기서, 채널 상태는 두 노드 간의 채널이득 또는 수신한 SNR 등이 될 수 있다.
도 8은 802.11에서 리모트 노드(Remote Node)가 매 비콘 인터벌마다 비콘을 수신하기 위해 수신기를 동작하는 실시예를 도시한 것이며, 이 시간 구간 동안 비콘 프레임을 사용하여 AP와의 채널 상태를 측정한다. 측정된 채널 상태를 바탕으로 역방향 채널의 전송 여부를 판단하고, AP와 리모트 노드(Remote Node) 간의 채널이득이 미리 정해진 채널 조건을 만족하는 경우에만 역방향 임의접근 채널의 전송을 수행한다.
만일 짧은 시간 지연 내에 임의접근을 전송해야 하는 서비스의 경우 비콘과 비콘 사이에서 N번의 횟수만큼 추가적인 채널 상태 측정을 수행할 수도 있다. 또는, 대기시간을 최대화하여야 하는 리모트 노드(Remote Node)라면 모든 비콘을 수신하지 않고, M번의 비콘 수신 주기에서 한 번만 비콘을 수신하여 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 감소할 수 있다.
본 실시예들에서는 리모트 노드(Remote Node)가 비콘을 수신하는 시간 구간에서 임의접근 채널 전송을 위해 채널 상태 측정을 수행하며, 측정 주기 및 비콘 수신 주기는 호스트 노드(Host Node)가 제어 메시지를 통해 리모트 노드(Remote Node)에게 알려줄 수 있다.
즉, 전술한 실시예들에서와 같이, 무선통신 시스템에서는 각 리모트 노드(Remote Node)가 반드시 수신해야 하는 신호들이 존재하며, 이 시간 구간 동안 순방향 채널의 상태를 측정하여 역방향 임의접근 채널의 전송 여부를 판단함으로써, 추가적인 수신기의 동작에 의한 전력소모가 없도록 하여 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 서비스에 따라 요구되는 시간 지연에 따라 추가적인 채널 상태 측정을 수행함으로써, 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 감소하면서 임의접근 채널 전송의 시간 지연을 최소화할 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예들은 다른 변수에 따라 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 조정할 수 있다.
예를 들어, 임의접근 채널을 전송하는 데 허용된 시간에 비례하여 순방향 채널의 상태 측정 구간 사이의 시간 간격을 조정할 수 있다. 즉, 허용된 전송 시간이 크다면 순방향 채널의 상태를 측정하는 주기를 짧게 설정할 필요가 없다. 그러므로, 허용된 전송 시간이 큰 경우에는 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 길게 설정하고, 허용된 전송 시간이 작은 경우에는 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 짧게 설정하여 최종적으로 리모트 노드(Remote Node)에서 소모되는 전력을 최적화할 수 있다.
측정 구간 사이의 시간 간격을 설정하는 방법은 초기에 설정된 시간 간격이 접근 프로브가 전송될 때까지 고정적으로 사용될 수 있다. 그러나, 시간이 지남에 따라 채널 상태 측정의 시간 간격을 가변화하여 보다 효율적인 임의접근 채널 전송을 수행할 수 있으며, 본 실시예들은 시간 간격을 가변적으로 적용하는 방안도 제공한다.
예를 들어, 임의접근 채널을 최초로 전송하려는 이벤트가 발생한 시간으로부터 경과된 시간 또는 최종적으로 임의접근 채널을 전송하기 위해 허용된 남은 시간에 따라 측정 구간 사이의 시간을 가변적으로 설정할 수 있다. 최초 전송 이벤트가 발생한 시간으로부터 경과한 시간이 많거나 허용된 잔여 시간이 감소한 경우, 측정하는 구간의 시간 간격을 짧게 설정하여 보다 많은 채널 상태 측정이 수행되도록 할 수 있다.
즉, 본 실시예들에 따르면, 리모트 노드(Remote Node)의 임의접근 채널 전송을 위한 순방향 채널 상태 측정 구간을 호스트 노드(Host Node)로부터 반드시 수신해야 하는 신호의 수신 구간으로 하여 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모를 최소화할 수 있도록 하면서, 순방향 채널 상태 측정 구간을 가변적으로 조정할 수 있도록 함으로써, 리모트 노드(Remote Node)의 전력소모 감소 및 임의접근 채널 전송의 시간 지연을 최적화하여 리모트 노드(Remote Node)가 임의접근 채널을 전송할 수 있도록 한다.
도 10과 도 11은 본 실시예들에 따른 리모트 노드(Remote Node)가 임의접근 채널을 전송하는 예시를 나타낸 것으로서, 도 10은 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 메시지를 수신하는 구간에서 채널 상태 측정을 수행하는 경우를 나타낸 것이고, 도 11은 리모트 노드(Remote Node)가 페이징 메시지를 수신하는 구간 외에 추가적으로 채널 상태 측정을 수행하는 경우를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 호스트 노드(Host Node)는 리모트 노드(Remote Node)의 순방향 채널 상태 측정 구간 및 측정 주기를 지정하는 제어 메시지를 생성하고(S1000) 생성된 제어 메시지를 리모트 노드(Remote Node)로 전송한다(S1001).
리모트 노드(Remote Node)는 호스트 노드(Host Node)로부터 수신한 제어 메시지에 따라 순방향 채널 상태 측정 구간, 측정 주기를 설정한다(S1002).
예를 들어, 도 10은 리모트 노드(Remote Node)가 호스트 노드(Host Node)로부터 페이징 메시지를 수신하는 구간에서만 수신기를 동작시켜 순방향 채널의 상태를 측정하는 경우를 나타낸 것으로서, 리모트 노드(Remote Node)는 제어 메시지에 따라 페이징 메시지를 수신하는 시점을 설정하고, 페이징 메시지를 수신하는 구간에서만 순방향 채널 상태 측정을 수행한다.
리모트 노드(Remote Node)는 제어 메시지에 따라 설정된 페이징 메시지의 수신 시점에 수신기를 동작시킨다(S1003).
호스트 노드(Host Node)가 페이징 메시지를 리모트 노드(Remote Node)로 전송하면(S1004) 리모트 노드(Remote Node)는 페이징 메시지를 수신하는 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정하고(S1005) 임의접근 채널의 전송 여부를 결정한다(S1006).
만약 리모트 노드(Remote Node)의 채널 상태 측정 결과 기설정된 채널 조건을 만족하지 않으면 리모트 노드(Remote Node)는 수신기의 동작을 중지시키고 다음 페이징 메시지 수신 시점까지 대기한다.
리모트 노드(Remote Node)는 다음 페이징 메시지의 수신 시점에 수신기를 동작시키고(S1007) 호스트 노드(Host Node)로부터 페이징 메시지를 수신한다(S1008).
리모트 노드(Remote Node)는 페이징 메시지의 수신 구간에서 순방향 채널 상태를 측정하고(S1009) 측정된 채널 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하는지 여부에 따라 임의접근 채널의 전송 여부를 결정한다(S1010).
리모트 노드(Remote Node)는 측정된 채널 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 임의접근 채널을 호스트 노드(Host Node)로 전송한다(S1011).
따라서, 리모트 노드(Remote Node)는 채널 상태가 좋은 경우에만 임의접근 채널을 전송함으로써 송신전력을 최소화할 수 있으며, 호스트 노드(Host Node)로부터 페이징 메시지를 수신하는 구간에서만 채널 상태를 측정함으로써 채널 상태 측정에 소모되는 전력을 최소화할 수 있다.
도 11은 시간 지연에 민감한 서비스의 경우 역방향 임의접근 채널의 수신 지연을 감소시킬 수 있도록 페이징 메시지의 수신 구간 사이에서 추가적인 채널 상태 측정을 수행하는 경우를 나타낸 것으로서, 페이징 메시지의 수신 구간 사이에서 1회 채널 상태 측정을 추가적으로 수행하는 예시를 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 호스트 노드(Host Node)는 리모트 노드(Remote Node)의 채널 상태 측정을 위한 구간과 주기를 지정하는 제어 메시지를 생성하여(S1100) 리모트 노드(Remote Node)로 전송한다(S1101).
리모트 노드(Remote Node)는 제어 메시지에 따라 설정된 시점에서 수신기를 동작시키고(S1103) 호스트 노드(Host Node)가 페이징 메시지를 전송하면(S1104) 페이징 메시지의 수신 구간에서 순방향 채널의 상태를 측정하여(S1105) 임의접근 채널의 전송 여부를 결정한다(S1106).
리모트 노드(Remote Node)는 측정된 채널 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하지 않으면 수신기의 동작을 중지하고 다음 채널 상태 측정 구간까지 대기한다.
이때, 리모트 노드(Remote Node)는 다음 페이징 메시지를 수신하는 구간 이전에 제어 메시지에 따라 설정된 시점에서 수신기를 동작시키고(S1107) 호스트 노드(Host Node)가 리모트 노드(Remote Node)의 채널 상태 측정을 위한 기준 신호를 전송하면(S1108) 이를 수신하여 순방향 채널의 상태를 측정한다(S1109).
여기서, 기준 신호는 리모트 노드(Remote Node)가 채널의 품질을 측정하기 위한 신호로서 기존의 신호(예: CRS(Common Reference Signal) 또는 CSI-RS(Channel State Information-RS) 등) 또는 새롭게 정의된 파일럿 신호를 포함할 수 있다. 리모트 노드(Remote Node)는 기준 신호의 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 RSRQ(Reference Signal Received Quality)를 이용하여 채널 품질을 측정할 수도 있으며, 각 이동통신 시스템에서의 채널 품질 측정 절차를 이용할 수도 있다.
리모트 노드(Remote Node)는 측정된 채널 상태에 따라 임의접근 채널을 전송할지 여부를 결정하며(S1110) 측정된 채널 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하지 않으면 수신기의 동작을 중지하고 다음 채널 상태 측정 구간까지 대기한다.
이때, 리모트 노드(Remote Node)는 측정된 채널 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 임의접근 채널을 호스트 노드(Host Node)로 전송함으로써, 페이징 메시지의 수신 주기보다 짧은 시간에 임의접근 채널을 전송하여 임의접근 채널 전송의 시간 지연을 감소시킬 수 있는 것이다.
리모트 노드(Remote Node)는 다음 페이징 메시지 수신 시점에 수신기를 동작시키고(S1111) 호스트 노드(Host Node)가 페이징 메시지를 전송하면(S1112) 페이징 메시지의 수신 구간 동안 순방향 채널의 상태를 측정하고(S1113) 임의접근 채널의 전송 여부를 결정한다(S1114). 그리고, 측정된 채널 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 임의접근 채널을 전송한다(S1115).
따라서, 리모트 노드(Remote Node)는 페이징 메시지의 수신 구간 사이에서 지정된 횟수만큼 추가적인 채널 상태 측정을 수행할 수도 있도록 함으로써, 리모트 노드(Remote Node)의 채널 상태 측정에 따른 전력소모를 감소시키되 임의접근 채널의 시간 지연을 최소화할 수 있도록 한다.
도 12는 본 실시예들에 따라 호스트 노드(Host Node)와 통신하는 리모트 노드(Remote Node)의 구성을 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예들에 따른 리모트 노드(Remote Node, 1200)는 안테나(1210), 수신부(1220), 송신부(1230), 채널 추정부(1240) 및 제어부(1250)를 포함하며, 도플러 주파수 추정부(1260)를 더 포함할 수도 있다. 도 12의 리모트 노드(Remote Node)의 각 구성은 앞서 설명한 일련의 채널 전송 방법에 대응되므로, 불필요한 중복을 피하기 위해 여기서는 장치적 특성에 집중하여 그 개요만을 약술하도록 한다.
안테나(1210)는 무선 채널을 통해 전송되는 신호를 수신하고 리모트 노드(Remote Node)가 전송하고자 하는 신호를 발신하는 역할을 수행한다.
수신부(1220)는 호스트 노드(Host Node, 미도시)로부터 전송된 순방향 채널을 단속적으로 수신한다.
이때, 수신부(1220)는 호스트 노드(Host Node)로부터 수신한 제어 메시지에 따라 지정된 구간에서만 동작하여 순방향 채널의 상태를 측정하고, 지정된 구간 이외의 구간에서는 동작하지 않아 순방향 채널의 상태를 측정하지 않는다. 따라서, 수신부(1220)가 동작하지 않는 구간에는 소모전력을 최소로 유지하는 것이 바람직하며, 채널 상태를 측정하는 구간과 측정하지 않는 구간은 시간의 흐름에 따라 서로 반복적으로 배치될 수 있고, 채널 상태를 측정하는 구간 사이의 간격은 가변적으로 설정될 수 있다.
구현의 관점에서, 이러한 수신부(1220)는 안테나(1210)로부터 제공받은 신호로부터 데이터를 복원하기 위해 RF 수신블록, 복조블록, 채널복호블록 등을 포함할 수 있다. RF 수신블록은 필터 및 RF 전처리기 등으로 구성될 수 있고, 복조블록은 무선통신 시스템이 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 경우 각 부반송파에 실린 데이터를 추출하기 위한 FFT 연산기 등으로 구성될 수 있으며, 채널복호블록은 복조기, 디인터리버 및 채널디코더 등으로 구성될 수 있다.
채널 추정부(1240)는 수신부(1220)를 통해 수신된 순방향 채널에 기초하여 리모트 노드(Remote Node)로부터 호스트 노드(Host Node)까지의 역방향 채널의 상태를 추정한다. 예를 들어, 채널 추정부(1240)는 순방향 신호의 파일럿을 이용하여 수신 신호의 수신 전력을 추정할 수 있다.
한편, 리모트 노드(Remote Node)는 도플러 주파수 추정부(1260)를 포함할 수 있으며, 도플러 주파수 추정부(1260)는 수신부(1220)로부터 제공받은 수신 신호를 이용하여 호스트 노드(Host Node)와 리모트 노드(Remote Node) 사이의 도플러 주파수를 추정한다. 즉, 도플러 주파수 추정부(1260)는 순방향 채널을 통해 수신된 신호의 변화를 통해 도플러 주파수를 추정함으로써 제어부(1250)에 판단 근거를 제공한다.
제어부(1250)는 채널 추정부(1240)를 통해 추정된 역방향 채널의 상태가 미리 설정된 채널 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 역방향 채널을 전송할지 여부를 결정한다.
예를 들어, 수신된 순방향 채널의 채널이득에 기초하여 산출된 역방향 채널의 상태 추정치와 채널 조건을 나타내는 임계치를 비교하여 역방향 채널을 전송할지 여부를 결정한다. 이때, 채널 조건은 시간의 경과에 따라 가변적으로 재설정되는 것이 바람직하다. 한편, 제어부(1250)는 사용자가 요구하는 서비스의 QoS(Quality of Service)를 고려하여 임계치를 설정할 수도 있고, 도플러 주파수 추정부(1260)에서 추정한 도플러 주파수를 이용하여 임계치를 설정할 수도 있다.
제어부(1250)는 호스트 노드(Host Node)로부터 수신한 제어 메시지에 따라 수신부(1220)의 동작 주기를 제어한다. 또한, 결정 파라미터에 따라 수신부(1220)의 동작 주기를 제어할 수도 있으며, 결정 파라미터는, 수신된 순방향 채널의 도플러 주파수, 역방향 채널을 전송하는 데 허용된 시간, 역방향 채널을 전송하고자 하는 이벤트가 발생한 때로부터 경과한 시간, 설정된 QoS의 요구 수준 및 호스트 노드(Host Node)로부터의 요청 중 적어도 하나가 될 수 있다.
따라서, 결정 파라미터는 호스트 노드(Host Node)로부터 수신되거나 사용자에 의해 리모트 노드(Remote Node)의 외부로부터 입력될 수 있으며, 수신부(1220)를 통해 수신된 순방향 채널 및 미리 설정된 하나 이상의 제약 조건에 기초하여 제어부(1250)가 산출할 수도 있다.
송신부(1230)는 제어부(1250)의 결정에 따라 역방향 채널을 적응적으로 전송한다. 이를 위해, 송신부(1230)는 제어부(1250)의 제어에 따라 임의접근 채널을 통해 호스트 노드(Host Node)로 전송할 신호를 생성한다. 즉, 송신부(1230)는 제어부(1250)에서 임의접근 채널 전송을 수행하도록 허용하는 경우에만 임의접근 채널을 통해 호스트 노드(Host Node)로 전송할 신호를 무선자원을 통해 전송을 위한 형태로 변환하여 안테나(1210)에 제공한다.
구현의 관점에서, 송신부(1230)는 신호생성블록, 채널부호블록, 변조블록, RF 송신블록 등을 포함할 수 있다. 채널부호블록은 변조기, 인터리버 및 채널인코더 등으로 구성될 수 있고, 변조블록은 무선통신 시스템이 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 경우 각 부반송파에 데이터를 매핑하기 위한 IFFT 연산기 등으로 구성될 수 있으며, RF 송신블록은 필터 및 RF 전처리기 등으로 구성될 수 있다.
전술한 실시예들에 따르면, 리모트 노드(Remote Node)가 호스트 노드(Host Node)로부터 순방향 채널을 수신한 후 즉시 응답하지 않고 채널의 상태를 고려하여 역방향 채널을 전송함으로써 채널 전송의 효율을 향상시키고, 호스트 노드(Host Node)로부터 수신되는 순방향 채널을 단속적으로 측정함으로써 채널 수신에 소모되는 불필요한 전력을 감소시킬 수 있다. 특히, 호스트 노드(Host Node)로부터 반드시 수신해야 하는 신호의 수신 구간에서 채널 상태를 측정함으로써, 채널 상태 측정에 소모되는 전력을 최소화할 수 있다. 이를 통해 이동통신 단말 등에서 배터리 사용 시 단말기의 동작 시간을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따르면, 채널 상태의 변화를 고려하여 채널 조건을 가변적으로 설정함으로써 역방향 채널 전송의 성능을 최적화할 수 있다. 즉, 같은 전송출력에 대비하여 호스트 노드(Host Node)의 검출 확률을 높일 수 있을 뿐 아니라, 같은 성능에서 리모트 노드(Remote Node)의 송신전력을 감소시킬 수 있다. 이는 보다 고효율, 저전력의 채널 적응형 임의접근 채널 전송을 가능하게 한다.
한편, 본 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 이때, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예: 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예들이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하에 추론될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이며, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
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본 특허출원은 2015년 01월 27일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2015-0012882 호 및 2016년 01월 26일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2016-0009549호에 대해 미국 특허법 119(a)조 (35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (16)

  1. 리모트 노드가 호스트 노드로부터 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 단계;
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계;
    상기 측정된 순방향 채널의 상태로부터 역방향 채널의 상태를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 역방향 채널의 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 상기 호스트 노드로 역방향 채널을 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 기지정된 구간에서 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 순방향 채널을 단속적으로 수신한 구간 중 상기 호스트 노드로부터 페이징 메시지를 수신하는 구간에서 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 호스트 노드로부터 페이징 메시지를 수신하는 구간 사이에서 기설정된 횟수만큼 일정 시간 간격으로 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 호스트 노드로부터 수신한 제어 메시지를 통해 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 구간과 주기를 설정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 호스트 노드로부터 수신한 제어 메시지에 따라 지정된 구간과 주기로 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 상기 호스트 노드로부터 비콘을 수신하는 구간에서 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 역방향 채널을 전송하는 데 허용된 시간에 비례하여 상기 순방향 채널을 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 증가시키는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 역방향 채널의 전송 이벤트가 발생하고 기설정된 시간이 경과하면 상기 순방향 채널을 측정하는 구간 사이의 시간 간격을 감소시키는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 단계는,
    상기 리모트 노드는 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 기지정된 구간 이외의 구간에서 슬립 상태로 천이하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 추정된 역방향 채널의 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하면 상기 호스트 노드로 역방향 채널을 전송하는 단계는,
    사용자가 요구하는 서비스의 품질 또는 상기 순방향 채널을 통해 수신된 신호의 변화로부터 추정된 도플러 주파수를 이용하여 상기 채널 조건을 설정하고, 상기 추정된 역방향 채널의 상태가 상기 설정된 채널 조건을 만족하면 상기 호스트 노드로 상기 역방향 채널을 전송하는 리모트 노드의 역방향 채널 전송 방법.
  11. 호스트 노드로부터 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 수신부;
    상기 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 기지정된 구간에서 상기 순방향 채널의 상태를 측정하고 측정된 순방향 채널의 상태에 기초하여 역방향 채널의 상태를 추정하는 채널 추정부;
    상기 추정된 역방향 채널의 상태가 기설정된 채널 조건을 만족하는지 여부를 판단하고 역방향 채널의 전송 여부를 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부의 결정에 따라 상기 호스트 노드로 상기 역방향 채널을 전송하는 송신부
    를 포함하는 리모트 노드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 채널 추정부는,
    상기 순방향 채널을 단속적으로 수신하는 구간 중 페이징 메시지를 수신하는 구간에서 상기 순방향 채널의 상태를 측정하는 리모트 노드.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 채널 추정부는,
    상기 호스트 노드로부터 수신한 제어 메시지에 따라 상기 순방향 채널을 측정하는 구간 및 주기를 설정하는 리모트 노드.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 채널 추정부가 상기 순방향 채널의 상태를 측정하지 않는 구간에서 소모 전력을 최소로 유지하는 리모트 노드.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 수신부에 의해 수신된 신호의 변화를 통해 도플러 주파수를 추정하는 도플러 주파수 추정부를 더 포함하는 리모트 노드.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    사용자가 요구하는 서비스의 품질 또는 상기 추정된 도플러 주파수를 이용하여 설정된 임계치와 상기 추정된 역방향 채널의 상태를 비교하여 상기 역방향 채널의 전송 여부를 결정하는 리모트 노드.
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