WO2017039310A1 - 기기 그룹을 이용한 통신 방법 및 이를 이용한 기기 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 1차 기기와 2차 기기를 포함하는 기기 그룹을 이용한 통신 방법이 제공된다. 상기 1차 기기가 상기 2차 기기를 대신하여 기지국과 RRC(radio resource control) 연결을 확립하고, 상기 RRC 연결을 상기 2차 기기와 공유한다.

Description

기기 그룹을 이용한 통신 방법 및 이를 이용한 기기
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템에서 기기 그룹을 이용한 통신 방법 및 이를 이용한 기기에 관한 것이다.
다양한 무선 통신 프로토콜을 지원하는 이동 기기(mobile device)들이 등장하고 있다. 예를 들어, 스마트 폰은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution), WiFi 와 블루투스를 동시에 지원할 수 있다. 또한, 이동 기기로써 스마트 폰 외에 스마트 워치, 스마트 안경, 바이오 센서와 같은 웨어러블 디바이스, 내비게이션, 비디오와 같은 차량 인포테인먼트, 댁내 가전 기기에 접목된 IoT(Internet of things) 디바이스와 같은 다양한 디바이스들이 등장하고 있다.
동일 사용자가 사용하는 복수의 이동 기기들이 기기 간의 저전력 통신 프로토콜(WiFi, 블루투스, LTE D2D 등)을 이용한 무선 통신 혹은 유선 통신이 가능할 정도로 인접 위치에서 동작하는 상황도 일반적이 되고 있다. 예를 들어, 한 사용자가 사용하는 스마트 폰과 스마트 워치는 해당 사용자가 동시에 몸에 지니고 있다. 스마트 폰과 스마트 워치는 사용자가 이동하더라도 인접한 위치를 유지하면서 함께 이동하여 두 기기 간의 저전력 직접 통신이 가능하다.
복수의 기기가 각각 완전히 독립적으로 LTE 기지국과 통신을 수행하면, LTE 네트워크가 관리해야 하는 정보량 및 이를 위한 무선 자원의 사용량이 접속된 기기의 개수에 비례하여 늘어난다.
인접 동작하는 복수의 기기를 무선 네트워크에서 효율적으로 관리할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 1차 기기와 2차 기기를 포함하는 기기 그룹을 이용한 통신 방법 및 이를 이용한 기기를 제공한다.
일 양태에서, 무선 통신 시스템에서 1차 기기와 2차 기기를 포함하는 기기 그룹을 이용한 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 기기 그룹 내의 상기 1차 기기가 상기 2차 기기를 대신하여 기지국과 RRC(radio resource control) 연결을 확립하는(establish) 단계, 상기 1차 기기가 상기 RRC 연결을 상기 2차 기기와 공유하는 단계, 및 상기 1차 기기가 상기 RRC 연결을 기반으로 상기 기지국과 통신하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 기기는 무선 신호를 송신 및 수신하는 송수신기와 상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 상기 기기가 속한 기기 그룹 내의 2차 기기를 대신하여 기지국과 RRC(radio resource control) 연결을 확립하고, 상기 송수신기를 통해 상기 RRC 연결을 상기 2차 기기와 공유하고, 및 상기 송수신기를 통해 상기 RRC 연결을 기반으로 상기 기지국과 통신한다.
다양한 통신 프로토콜이 존재하는 환경에서 저전력 통신이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 통신 방법을 보여준다.
도 4는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
이동 기기(mobile device)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 무선기기(wireless device), UE(User Equipment), MS(mobile station), MT(mobile terminal), UT(user terminal), SS(subscriber station), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이동 기기는 스마트 폰, 태블릿, 스마트 워치 등과 같은 웨어러블 디바이스, 내비게이션/비디오 등과 같은 차량 인포테인먼트 기기, IoT(Internet of things) 디바이스 등의 일부로써 구현될 수 있다.
제안된 실시예는 다양한 무선 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 이동 기기는 3rd Generation Partnership Project) TS(Technical Specification)을 기반으로 하는 LTE(long term evolution)/LTE-A(LTE-Advanced), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준을 기반으로 하는 Wi-Fi (또는 WLAN(wireless local area network)이라고 함), 블루투스, 지그비 등을 지원할 수 있다.
기지국(base station, BS)은 일반적으로 이동기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 무선통신 시스템을 나타낸다.
기지국(110) 내 커버리지에는 하나 또는 그 이상의 기기 그룹(120)이 있다. 기기 그룹(120)은 복수의 이동 기기(120-A, 120-B, 120-C)를 포함한다. 각 이동기기는 기지국(110)과 통신할 수 있다.
기기 그룹(120) 내 이동 기기들과 기지국(110)은 제1 통신 프로토콜을 기반으로 통신한다. 기기 그룹(120) 내 이동기기들은 제2 통신 프로토콜을 기반으로 직접 통신할 수 있다. 설명을 명확히 하기 위해, 제1 통신 프로토콜은 LTE, 제2 통신 프로토콜은 WiFi 이라고 하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 이동기기 중 하나(120-A)는 1차 기기(primary device)라 하고, 나머지 기기(120-B, 120-C)는 2차 기기(secondary device)라 한다. 예를 들어서, 사용자가 스마트 폰(120-A)과 스마트 워치(120-B)를 가지고 있고, 스마트 폰(120-A)을 1차 기기, 스마트 워치(120-B)를 2차 기기로 가정할 수 있다. 스마트 폰(120-A)과 스마트 워치(120-B)는 각각 LTE 기지국과 통신을 수행할 능력이 있고, 둘 사이는 Blue Tooth나 WiFi를 통해서 저전력 무선 통신을 수행할 수 있다.
1차 기기와 2차 기기는 단일 제어 정보 혹은 절차를 공유할 수 있다. 1차 기기는 기지국과의 제어 정보 송/수신 및 연결 절차를 수행할 수 있다. 2차 기기는 기지국과의 통신에서 1차 기기가 획득한 제어 정보 및 연결 절차를 따른다. 1차 기기는 RRC(radio resource control) 연결(connection), 무선 링크(radio link) 관리, RRM(Radio Resource Management) 등을 수행할 수 있으며, 2차 기기는 1차 기기의 제어 정보를 기반으로 기지국과 통신할 수 있다. 또한, 2차 기기는 1차 기기의 UL(uplink) 전송 타이밍, UL 전송 파워 등을 기반으로 UL 전송을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법을 보여준다.
단계 S210에서, 1차 기기(120-A)는 LTE 기지국(120)과 RRC 연결을 확립한다(establish). 1차 기기(120-A)와 LTE 기지국(120) 간의 RRC 연결과 함께 또는 별도로, 1차 기기(120-A)는 기기 그룹 내 2차 기기(120-B)의 RRC 연결도 확립한다. RRC 연결은 RRC 요청과 RRC 응답의 교환으로 확립될 수 있다. RRC 연결 동안, 1차 기기(120-A)는 기기 그룹의 ID(identifier), 1차 기기(120-A)의 ID, 2차 기기(120-B)의 ID를 획득할 수 있다.
단계 S220에서, 1차 기기(120-A)는 2차 기기(120-B)에게 RRC 연결 동안 획득한 제어 정보를 교환할 수 있다.
1차 기기(120-A)는 LTE 기지국(120)과 사용자 평면(user plane)과 제어 평면(control plane) 양자를 유지하지만, 2차 기기(120-B)는 LTE 기지국(120)과 사용자 평면 만을 유지한다고 할 수 있다. 1차 기기(120-A)는 기기 그룹(120) 내 이동기기가 LTE 기지국(120)과 통신에 필요한 제어 정보를 제공한다.
단계 S230에서, 1차 기기(120-A)는 LTE 기지국(120)과 데이터 통신을 수행한다. 1차 기기(120-A)는 LTE 기지국(120)으로부터 DL(downlink data)를 수신하거나, LTE 기지국(120)으로 UL 데이터를 전송할 수 있다.
단계 S240에서, 2차 기기(120-B)는 LTE 기지국(120)과 데이터 통신을 수행한다. 2차 기기(120-B)는 LTE 기지국(120)으로부터 DL를 수신하거나, LTE 기지국(120)으로 UL 데이터를 전송할 수 있다.
기기 그룹에 속한 이동 기기들은 LTE 기지국에 의하여 하나의 무선 링크(radio link)로써 관리될 수 있다. 기기 그룹에 대한 무선 링크의 품질은 기지국과 1차 기기 간의 무선 채널 품질을 기준으로 관리되고, DL 채널 품질 저하 등의 이유로 1차 기기에 RRC 연결이 끊길 경우, 해당 기기 그룹의 모든 이동 기기에 대한 연결이 끊기게 된다.
기기 그룹에 속한 이동 기기들은 동일한 핸드오버 또는 셀 재선택(cell reselection)을 수행할 수 있다. 1차 기기가 연결된 기지국을 변경하면, 해당 기기 그룹 내 모든 2차 기기들로 변경된 기지국으로 연결된다.
1차 기기만이 셀 탐색(cell search)을 수행하고, 그 결과를 기지국에게 보고할 수 있다.
1차 기기만이 RRM 측정을 수행하고, 그 결과를 기지국에게 보고할 수 있다. RRM 측정 결과는 RSRP(Reference Signal Received Power), RSRQ(Reference Signal Received Quality), RSSI(Received Signal Strength Indicator) 및 간섭량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 2차 기기는 RRM 측정을 수행하지 않거나, RRM 측정 결과를 1차 기기에게 알려주고, 1차 기기가 기지국에게 보고할 수 있다.
1차 기기는 기지국으로부터 UL 시간 동기(time alignment)를 조정하기 위한 TAC(timing advance command)를 수신할 수 있다. 이를 기본 TAC라 한다. 2차 기기는 기본 TAC를 기반으로 UL 시간 동기를 보정할 수 있다. 2차 기기는 기지국과 UL 시간 동기 보정을 위한 랜덤 액세스 과정을 수행하지 않고, 1차 기기로부터 전달된 TAC를 기반으로 UL 시간 동기를 보정할 수 있다. 2차 기기는 상기 TAC를 그대로 적용하거나, 상기 TAC에 오프셋을 더한 값을 적용할 수 있다.
1차 기기는 기지국으로부터 UL 전송 파워 조정 명령을 수신하고, UL 전송 전력을 설정한다. 이를 기본 UL 전송 파워 조정 명령이라 한다. 2차 기기는 기본 UL 전송 파워 조정 명령을 기반으로 UL 전송 파워를 조정할 수 있다. 2차 기기는 상기 기본 UL 전송 파워 조정 명령을 그대로 적용하거나, 상기 기본 UL 전송 파워 조정 명령에 오프셋을 더한 값을 적용할 수 있다. 또는, 2차 기기는 1차 기기에 의해 측정된 DL 경로 손실(path loss) 값을 UL 전송 파워 설정에 이용할 수 있다.
1차 기기 및 2차 기기의 기지국과의 데이터 통신은 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다.
제1 실시예에서, 기기 그룹 내 복수의 이동 기기는 서로 다른 캐리어(또는 주파수)를 사용할 수 있다. 각 이동 기기에게 고유한 캐리어 ID가 할당된다. 기지국에 의한 DL/UL 할당 정보는 캐리어 ID를 포함하고, 캐리어 ID를 이용하여 각 이동 기기는 자신을 위한 DL/UL 할당 정보인지 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, PDCCH(physical downlink control channel) 상의 DL 그랜트는 캐리어 ID와 DL 할당 정보를 포함한다. 이동기기는 DL 그랜트의 캐리어 ID가 자신이 사용하는 캐리어를 지시하면, 해당 DL 할당 정보를 이용하여 기지국으로부터 DL 데이터를 수신할수 있다.
제2 실시예에서, 기기 그룹 내 복수의 이동 기기는 서로 다른 ID를 사용할 수 있다. 각 이동 기기에게 고유한 ID가 할당된다. 예를 들어, 각 이동 기기에게 고유한 C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)가 할당될 수 있다. 각 이동 기기는 PDCCH 상의 제어 정보를 C-RNTI를 기반으로 디코딩하여, 오류가 검출되지 않으면 자신의 제어 정보를 인식할 수 있다.
기기 그룹 내의 1차 기기와 2차 기기는 서로 다른 데이터 통신 역량(capability)을 가질 수 있다. 예를 들어, 데이터 통신 역량은 최대 송/수신 데이터 양, 송/수신 안테나의 수 및 최대 멀티플렉싱 가능한 공간 계층(spatial layer)의 수, 어그리게이션(aggregation) 가능한 최대 셀의 수 및/또는 송수신 가능한 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 1차 기기는 자신의 역량 뿐만 아니라 2차 기기의 역량을 기지국에게 전달한다. 기지국은 각 2차 기기의 역량에 적합한 범위에서 데이터 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국의 2차 기기의 역량에 적합한 PDSCH/PUSCH 스케줄링을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 통신 방법을 보여준다.
저전력 또는 저비용의 RF(radio frequency) 유닛의 이유로 2차 기기(120-B)는 DL 통신은 기지국(110)과 직접 하지만, UL 통신은 1차 기기(120-A)를 통해 수행할 수 있다. 1차 기기는 기기 그룹에 속한 모든 2차 기기의 UL 전송을 포워딩할 수 있다. 2차 기기는 UL 데이터를 1차 기기로 보내고, 1차 기기가 기지국으로 해당 UL 데이터를 포워딩할 수 있다.
2차 기기(120-B)는 1차 기기(120-A)에게 UL 데이터를 특정 블록 단위로 전달한다. 1차 기기(120-A)는 기지국(110)에게 2차 기기(120-B)의 UL 데이터 전송을 위한 스케줄링 요청 또는 버퍼 상태 보고 정보를 전달한다. 또는, 2차 기기(120-B)가 1차 기기(120-A)에게 스케줄링 요청 또는 버퍼 상태 보고 정보를 보내고, 1차 기기(120-A)가 이를 기지국(110)으로 포워딩할 수 있다. 1차 기기(120-A)는 기지국(110)으로부터 UL 스케줄링을 수신하고, 기지국(110)으로 2차 기기(120-B)의 UL 데이터를 전송한다.
2차 기기(120-B)는 기지국(110)으로부터 DL 데이터를 직접 수신할 수 있다. 2차 기기(120-B)는 수신한 DL 데이터에 대한 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK/NACK을 1차 기기(120-B)로 보낸다. 1차 기기(120-A)는 2차 기기(120-B)의 HARQ ACK/NACK을 기지국(110)으로 보낼 수 있다. 1차 기기(120-B)가 2차 기기(120-B)의 HARQ ACK/NACK을 매번 보내는 것이 용이하지 않을 수 있다. 1차 기기(120-A)는 복수의 2차 기기로부터 복수의 HARQ ACK/NACK을 수집하거나, 하나의 2차 기기로부터 복수의 HARQ ACK/NACK을 수집할 수 있다. 1차 기기(120-A)는 수집된 복수의 HARQ ACK/NACK을 한번에 기지국(110)으로 전송할 수 있다.
또는, 2차 기기(120-B)는 HARQ 동작은 생략할 수 있다. 이는 HARQ ACK/NACK이 전송되지 않음을 의미한다. 2차 기기(120-B)는 RLC(radio link control) 계층에서의 ARQ(automatic repeat request) 동작만을 수행할 수 있다. 1차 기기(120-A)의 RLC 계층은 2차 기기(120-B)의 RLC 계층에서 ACK/NACK을 받아, 이를 기지국(110)으로 전송할 수 있다.
2차 기기(120-B)는 DL 채널 상태를 측정하고, 이를 1차 기기(120-A)로 보낸다. 1차 기기(120-A)는 자신이 측정한 DL 채널 상태 및/또는 2차 기기(120-B)로부터 수신한 DL 채널 상태를 기지국(110)으로 보고할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
기지국(110)은 프로세서(processor, 111), 메모리(memory, 112) 및 송수신기(transceiver, 113)를 포함한다. 메모리(112)는 프로세서(111)와 연결되어, 프로세서(11)에 의해 실행되는 다양한 명령어(instructions)를 저장한다. 송수신기(113)는 프로세서(111)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(11)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 기지국의 동작은 프로세서(111)에 의해 구현될 수 있다. 전술한 실시예가 소프트웨어 명령어로 구현될 때, 명령어는 메모리(112)에 저장되고, 프로세서(111)에 의해 실행되어 전술한 동작이 수행될 수 있다.
이동 기기(120-A)는 프로세서(121), 메모리(122) 및 송수신기(123)를 포함한다. 이동 기기(120-A)는 1차 기기 또는 2차 기기의 기능을 수행할 수 있다. 메모리(122)는 프로세서(121)와 연결되어, 프로세서(121)에 의해 실행되는 다양한 명령어를 저장한다. 송수신기(123)는 프로세서(121)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(121)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시예에서 이동 기기의 동작은 프로세서(121)에 의해 구현될 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템에서 1차 기기와 2차 기기를 포함하는 기기 그룹을 이용한 통신 방법에 있어서,
    상기 기기 그룹 내의 상기 1차 기기가 상기 2차 기기를 대신하여 기지국과 RRC(radio resource control) 연결을 확립하는(establish) 단계;
    상기 1차 기기가 상기 RRC 연결을 상기 2차 기기와 공유하는 단계; 및
    상기 1차 기기가 상기 RRC 연결을 기반으로 상기 기지국과 통신하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 기기에 의한 상기 RRC 연결이 끊기면(release), 상기 기기 그룹 내의 모든 기기의 RRC 연결이 끊기는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 RRC 연결을 확립하는 단계는
    상기 1차 기기가 상기 기지국이 상기 2차 기기를 식별하는데 사용되는 상기 2차 기기의 ID(identifier)를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 RRC 연결을 확립하는 단계는
    상기 1차 기기가 상기 기지국으로 상기 2차 기기의 통신 역량에 관한 정보를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 기기가 상기 RRC 연결을 기반으로 상기 기지국과 통신하는 단계는,
    상기 1차 기기가 상기 2차 기기로부터 UL(uplink) 데이터를 수신하는 단계;와
    상기 1차 기기가 상기 기지국으로 상기 2차 기기의 UL 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 UL 데이터는 상기 2차 기기가 상기 기지국으로부터 직접 수신한 DL(downlink) 데이터에 대한 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK/NACK을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 UL 데이터는 상기 2차 기기에 의해 측정된 DL 채널 상태에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 기기에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 송수신기;와
    상기 송수신기에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는,
    상기 기기가 속한 기기 그룹 내의 2차 기기를 대신하여 기지국과 RRC(radio resource control) 연결을 확립하고;
    상기 송수신기를 통해 상기 RRC 연결을 상기 2차 기기와 공유하고; 및
    상기 송수신기를 통해 상기 RRC 연결을 기반으로 상기 기지국과 통신하는 기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 RRC 연결이 끊기면, 상기 기기 그룹 내의 모든 기기의 RRC 연결이 끊기는 것을 특징으로 하는 기기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 기지국이 상기 2차 기기를 식별하는데 사용되는 상기 2차 기기의 ID(identifier)를 획득하여 상기 RRC 연결을 확립하는 것을 특징으로 하는 기기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 기지국으로 상기 2차 기기의 통신 역량에 관한 정보를 제공하여 상기 RRC 연결을 확립하는 것을 특징으로 하는 기기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 2차 기기로부터 UL(uplink) 데이터를 수신하고;
    상기 기지국으로 상기 2차 기기의 UL 데이터를 전송하여 상기 RRC 연결을 기반으로 상기 기지국과 통신하는 것을 특징으로 하는 기기.
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