WO2020022836A1 - 통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치 Download PDF

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module
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이옥환
이운균
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    • H04W88/10—Access point devices adapted for operation in multiple networks, e.g. multi-mode access points

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, and more particularly, to a method and apparatus for using an unlicensed band in a communication system.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a Beyond 4G network communication system or a post LTE system.
  • 5G communication systems are being considered for implementation in the ultra-high frequency (mmWave) band (eg, such as the 60 Gigabit (60 GHz) band).
  • 5G communication system beamforming, massive array multiple input / output (Full-Dimensional MIMO), and full dimensional multiple input / output (FD-MIMO) are used in 5G communication system to increase path loss mitigation of radio waves and increase transmission distance of radio waves.
  • Array antenna, analog beam-forming, and large scale antenna techniques are discussed.
  • 5G communication systems have advanced small cells, advanced small cells, cloud radio access network (cloud RAN), ultra-dense network (ultra-dense network) , Device to Device communication (D2D), wireless backhaul, moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation And other technology developments are being made.
  • Hybrid FSK and QAM Modulation FQAM
  • SWSC sliding window superposition coding
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FBMC Fan Bank Multi Carrier
  • NOMA non orthogonal multiple access
  • SCMA sparse code multiple access
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • sensing technology wired / wireless communication and network infrastructure, service interface technology, and security technology
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • IoT intelligent Internet technology services that provide new value in human life by collecting and analyzing data generated from connected objects may be provided.
  • IoT is a field of smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliances, advanced medical services, etc. through convergence and complex of existing information technology (IT) technology and various industries. It can be applied to.
  • the present invention provides a method and apparatus for reducing channel access competition and minimizing interference when Wi-Fi and LAA-LTE wireless access technologies coexist in one base station device (eg, Small Cell). To provide. In many multi-LAA-LTE / Wi-Fi base station device environment it is often impossible to use the channel avoidance technique, and there are various techniques to solve this problem, but has a limitation.
  • the present invention for solving the above problems, in the method of the first module of the base station in a wireless communication system, if the use of the unlicensed band is required, transmitting a resource allocation request message for the unlicensed band to a second module And receiving a response message for the request, and allocating an unlicensed band resource to the terminal based on the response.
  • the present invention for solving the above problems, in the method of the second module of the base station in the wireless communication system, when the use of the unlicensed band, the resource allocation request message for the unlicensed band is received from the first module Allocating resources of the unlicensed band; And transmitting a response message including resource allocation information of the unlicensed band.
  • the present invention for solving the above problems is a first module of the base station in the wireless communication system, when the use of the transceiver and the unlicensed band, the resource allocation request message for the unlicensed band is a second module And a control unit for transmitting to the terminal, receiving a response message for the request, and allocating an unlicensed band resource to the terminal based on the response.
  • the present invention for solving the above problems, in the second module of the base station in a wireless communication system, when the use of the transceiver and the unlicensed band, the resource allocation request message for the unlicensed band is a first module And a control unit for receiving from the UE, allocating resources of the unlicensed band, and transmitting a response message including resource allocation information of the unlicensed band.
  • the present invention can alleviate competition when LAA-LTE and Wi-Fi coexist, thereby increasing cell performance and reducing power of a terminal.
  • the base station can inform the time for the terminal to wake up (wake up) operation can significantly reduce the unnecessary activation waiting time of the LAA-LTE terminal can achieve a power saving effect.
  • the packet can be protected by a trigger frame to prevent packet loss.
  • the base station does not allocate a TWT service period (SP) when the channel environment is bad, thereby reducing the use of an unlicensed band and preventing unnecessary performance degradation.
  • SP TWT service period
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a base station for a CTS / RTS based LAA / Wi-Fi coexistence method.
  • FIG. 3 illustrates a trigger frame format
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process in which an LAA module is allocated a resource of an unlicensed band according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of allocating resources in an unlicensed band when the Wi-Fi module is in AP mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates an example in which a Wi-Fi TWT SP and a LAA-LTE TWT SP coexist when the Wi-Fi module operates in an AP mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of allocating resources in an unlicensed band when a Wi-Fi module is in an STA mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 shows an example in which the TWT SP and the LAA-LTE TWT SP coexist when the Wi-Fi module operates in the STA mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the Wi-Fi module operates in the AP mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which a Wi-Fi module operates in a STA mode according to an embodiment of the present invention.
  • each block of the flowchart illustrations and combinations of flowchart illustrations may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, those instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be described in the flowchart block (s). It will create means to perform the functions. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in the flowchart block (s).
  • Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for performing the functions described in the flowchart block (s).
  • each block may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • logical function e.g., a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • the functions noted in the blocks may occur out of order.
  • the two blocks shown in succession may in fact be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be executed in the reverse order, depending on the corresponding function.
  • ' ⁇ part' used in the present embodiment refers to software or a hardware component such as an FPGA or an ASIC, and ' ⁇ part' performs certain roles.
  • ' ⁇ ' is not meant to be limited to software or hardware.
  • ' ⁇ Portion' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors.
  • ' ⁇ ' means components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, procedures, and the like. Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuits, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • the functionality provided within the components and the ' ⁇ ' may be combined into a smaller number of components and the ' ⁇ ' or further separated into additional components and the ' ⁇ '.
  • the components and ' ⁇ ' may be implemented to play one or more CPUs in the device or secure multimedia card.
  • LAA-LTE Licensed Assisted Access LTE
  • the unlicensed band used by the LAA is 5 GHz, which is mainly used in Wi-Fi (wireless fidelity) systems such as IEEE 802.11a / n / ac / ax.
  • Wi-Fi wireless fidelity
  • IEEE 802.11a / n / ac / ax IEEE 802.11a / n / ac / ax.
  • Wi-Fi is based on carrier sense multiple access and collision avoidance (CSMA / CA) operation for coexistence in the unlicensed band.
  • CSMA / CA carrier sense multiple access and collision avoidance
  • various techniques have been proposed to solve the coexistence problem in the unlicensed band in the LAA system.
  • Representative techniques include 1) channel avoidance, 2) duty cycle based coexistence, 3) CTS-to-self and RTS / CTS, and 4) back-off based listen before talk (LBT). Specific contents are as follows.
  • Channel avoidance technique A technique that selects and uses a channel without a signal (for example, a Wi-Fi signal) after scanning a surrounding channel. That is, the base station determines whether there is a signal received in the channel or whether there is a signal exceeding a threshold value, and so on, determines whether the channel is occupied, and may select and use a channel not occupied.
  • a signal for example, a Wi-Fi signal
  • a base station searches for a channel, and adjusts to use it at a fair level by checking the number of neighboring Wi-Fi terminals.
  • the base station may occupy an unlicensed band by transmitting a signal for a predetermined time.
  • the base station is capable of transmitting signals for up to 50 ms.
  • CTS-to-self and RTS / CTS technique This method uses the RTS / CTS frame defined in Wi-Fi.
  • the RTS / CTS frame is a signal (frame) for occupying the channel in advance, and the base station may reserve the channel use through the RTS or Self CTS transmission immediately before the LAA frame transmission.
  • Back-off LBT By using the CSMA technique, a channel opportunity is obtained and transmitted. That is, the base station checks (or listens) whether there is a signal received through the channel for a predetermined time, and occupies the channel if no signal is heard for a predetermined time.
  • Duty cycle based coexistence technique As LAA base station occupies unlicensed band for a certain period of time, it can give excessive interference and latency to Wi-Fi. In particular, when the base station uses the channel for 50 ms, Wi-Fi cannot be normally serviced for delay sensitive traffic.
  • CTS-to-self and RTS / CTS Solving coexistence problem is simple, but there is still a problem of increasing network overhead by causing collision problem due to high contention level with Wi-Fi.
  • the base station since the base station must additionally install a Wi-Fi transceiver module or store CTS symbol level information, a large system overhead is required.
  • the base station since the base station must transmit the LAA frame immediately after the CTS transmission, the time synchronization between the Wi-Fi transceiver module and the LTE-LAA module is very accurate to be effective.
  • a simultaneous transmission collision problem may still occur.
  • back-off-based LBT Similar to CTS-to-self, not only has collision problems, but also fails to set NAV (network allocation vector) with RTS / CTS, and adjacent Wi-Fi for LAA signals. Since their carrier sensing criteria are determined by the energy detection threshold, the probability of exposure to Wi-Fi interference is relatively high.
  • the present invention when Wi-Fi and LAA wireless access technologies coexist in one base station device (eg, Small Cell), a method and device for reducing the channel access competition between the LAA and Wi-Fi and minimizing interference To provide.
  • one base station device eg, Small Cell
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a base station for a CTS / RTS based LAA / WI-FI coexistence method.
  • a base station (or small cell) 100 includes a LAA module 102, and the LAA module 102 includes a LAA transceiver 114 and a processing circuit. And a processor and memory (channel selector 118, scheduler 120).
  • the LAA module operates independently of the Wi-Fi module. Accordingly, the LAA module may transmit only a signal by determining whether a Wi-Fi signal exists or perform collision avoidance transmission using RTS / CTS.
  • the terminal when there is data to be transmitted by an access point, when a beacon signal is transmitted, the terminal may wake up after a predetermined time to transmit and receive data.
  • the terminal when there are a plurality of terminals connected to the AP, there may be a plurality of terminals having similar wake-up times, which may cause a packet collision and unnecessary power consumption of the terminal.
  • TWT target wake time
  • the LAA module uses a TWT service period for transmitting the LAA to the Wi-Fi module.
  • TWT service period for transmitting the LAA to the Wi-Fi module.
  • Wi-Fi module checks the requested content and proposes a method for mitigating interference and contention by allocating TWT SP.
  • the base station may include a LAA module, a Wi-Fi module, and a scheduler capable of controlling the module, respectively.
  • embodiments of the present invention are not limited thereto, and may be applied to a case where the base station includes only the LAA module. Details will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a TWT information element (IE).
  • IE TWT information element
  • the TWT information element includes an element ID 210, a length 220, a control 230, a request type 240, and a target wake time ( 250), nominal Minimum TWT Wake Duration (260), TWT Wake Interval Mantissa (270), and Broadcast TWT info (270).
  • the terminal may check the time to wake up and the period to wake up, and transmit and receive a signal at the corresponding time.
  • FIG. 3 illustrates a trigger frame format
  • the trigger frame includes frame control 310, duration 320, RA 330, TA 340, common information 350, user information ( user info) 360, padding 370, FCS 380, and the like.
  • the Wi-Fi AP module not only reserves channel use via trigger frames, but also specifies devices to use during that time.
  • the Wi-Fi system has a problem that must be synchronized. Therefore, even when the Wi-Fi AP allocates the TWT, the devices included in the TWT service period may participate in a transmission competition after transmitting and synchronizing the trigger frame.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • a base station (or a small cell device) may include a LAA-LTE module 410, a Wi-Fi AP module 420, and a controller 430 capable of controlling each of them.
  • a LAA-LTE module 410 may include a LAA-LTE module 410, a Wi-Fi AP module 420, and a controller 430 capable of controlling each of them.
  • the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the method of the present invention may be applied even when the base station includes only the LAA module.
  • LAA module and Wi-Fi module will be described using terms, but the LAA module and the Wi-Fi module may be replaced with terms such as a first module and a second module, respectively.
  • the LAA module and the Wi-Fi module may include a controller (or scheduler) and a transceiver.
  • a controller or scheduler
  • a transceiver may be further provided.
  • the configuration of the LAA module and the Wi-Fi module is only an embodiment, some components may be omitted or added, and each configuration may be controlled by a controller.
  • the LAA-LTE module determines the use of licensed / unlicensed band by checking channel environment information, terminal information, and traffic status. Based on the determined content, the frequency and time for transmitting data may be shared with the LAA-LTE terminal to perform data transmission / reception.
  • the Wi-Fi module according to the present invention supports the AP mode and the STA mode according to the usage scenario. Details will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the Wi-Fi module operates in the AP mode according to an embodiment of the present invention.
  • the Wi-Fi module when the base station (or small cell device) 1010 provides a Wi-Fi data network service, the Wi-Fi module operates in an AP mode, and Wi-Fi terminals 1021, 1022, 1023, and 1024 are used. ) Provides data network services. It collects and controls the information of Wi-Fi terminals connected to the Wi-Fi module, and can use the TWT technology defined in 802.11ax or 802.11ah. The Wi-Fi module controls the wake time of the terminal by checking the request, the channel state, and the traffic state of the terminal.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which a Wi-Fi module operates in a STA mode according to an embodiment of the present invention.
  • the Wi-Fi module when a Wi-Fi module is used in a base station (small cell device) 1110 for a backhaul or monitoring purpose instead of a data network service purpose, the Wi-Fi module may operate in an STA mode. have. Therefore, the Wi-Fi module collects the surrounding Wi-Fi network information and provides the optimal channel information to the LAA-LTE module.
  • the Wi-Fi module when the LAA-LTE module intends to use an unlicensed band, the Wi-Fi module requests TWT SP resource allocation for LAA-LTE transmission, and the Wi-Fi AP checks the requested content and the TWT.
  • TWT SP resources for convenience of description in terms of setting the resources to be used by the terminal wake up in the unlicensed band, but the scope of the present invention is not limited thereto. That is, the TWT SP resource may be replaced with a general term of an unlicensed band resource, which may mean a resource period of an unlicensed band used by the terminal to wake up. Therefore, the operation of allocating the TWT SP by the Wi-Fi module may be replaced by an operation of setting a time for the UE to use the unlicensed band.
  • the LAA-LTE module may make a request for using a TWT SP to the Wi-Fi module and transmits a TWT SP request (update) for this purpose.
  • the TWT SP request message may include the following information.
  • Minimum TWT SP Duration The service time (us) that you want to be allocated minimum for each Beacon cycle.
  • TWT SP Interval Period to which TWT SP will be allocated (us)
  • Candidate Channels A list of channels to be used and a specific method of determining the channel list will be described later.
  • Bandwidth This may mean information on bandwidth to be used, for example, bandwidth to be used for carrier aggregation (CA).
  • CA carrier aggregation
  • LAA-LTE base station information surrounding LAA-LTE base station information and signal strength by channel
  • the above information should be included, and at least one of the above information may be included in the TWT SP request message. In addition, information other than the above-described information may be included in the message.
  • the Wi-Fi module may transmit a TWT SP response to the LAA module.
  • the TWT SP response message may include the following information.
  • target wake time information indicating a timing synchronization function (TSF) time, that is, a time at which the UE wakes up.
  • TSF timing synchronization function
  • TWT SP duration This is information that indicates an allocated time (in 256 us units), that is, a period during which the terminal wakes up and receives data.
  • TWT SP interval Information indicating information on an allocated TWT SP period (us), i.e., a period for which the resource is allocated.
  • Channel Information on an allocated channel (IEEE channel number), a method of selecting the channel will be described later.
  • the result field may be set to reject and transmitted.
  • the above information should be included, and at least one of the above information may be included in the TWT SP response message. In addition, information other than the above-described information may be included in the message.
  • a TWT SP termination message may be transmitted.
  • the message may include a code indicating a reason for terminating the TWT SP.
  • the interface refers to a signaling interface connected between the LAA-LTE module and the Wi-Fi module to notify the start of the TWT SP immediately after the trigger frame is transmitted.
  • the interface refers to a signaling interface connected between the LAA-LTE module and the Wi-Fi module to notify the start of the TWT SP immediately after the trigger frame is transmitted.
  • the effect of performing the trigger frame transmission described above can be obtained. That is, the LAA can start the operation exactly at the time when the TWT resource is allocated.
  • the time point at which the TWT resource is terminated may also accurately notify the end time of operation of the LAA module by transmitting and receiving information through the interface. If the LAA module and the Wi-Fi module use different clocks, time error should be considered. That is, before starting and ending the TWT SP, it is necessary to transmit information with a margin of one subframe transmission time, which is the minimum operation time of the LAA device.
  • Information transmitted through the LAA module and the interface is as follows.
  • a signal of SIG_DOWN (0) may be transmitted / received through the interface.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process in which an LAA module is allocated a resource of an unlicensed band according to an embodiment of the present invention.
  • the base station determines whether resource usage of an unlicensed band is requested (or required) (S510). For example, when the base station lacks the resources of the licensed band to be used, the base station may determine that it is necessary to use the resources of the unlicensed band.
  • the LAA module of the base station transmits a TWT SP request message for requesting resources of the unlicensed band to the Wi-Fi module (S520).
  • the Wi-Fi module of the base station determines whether to allocate a resource (TWT SP for LAA-LTE) of the unlicensed band for the LAA based on the requested information. If the resource allocation of the unlicensed band fails or it is determined not to allocate the resource of the unlicensed band, the Wi-Fi module sends a TWT SP response message to reject the request.
  • the Wi-Fi module of the base station allocates one of the TWT IDs which are not currently allocated and determines the unlicensed band resource (LAA-LTE TWT SP). In addition, the Wi-Fi module transmits a TWT SP response message based on the determined information to accept the received request.
  • the LAA-LTE module checks whether the request is approved based on the received response message (S530). In addition, the LAA module checks the allocated unlicensed band resource (S540) and determines whether to participate in the TWT.
  • the LAA module may terminate the unlicensed band resource allocation (TWT SP) (S596). When terminated, the LAA-LTE module operates in contention mode rather than TWT mode.
  • the LAA module schedules (S550) resources to the LAA-LTE terminal based on the allocated unlicensed band resource (TWT SP) and reaches the TWT SP start point. Wait until In addition, the Wi-Fi module may inform other Wi-Fi terminals of the service interval for the LAA-LTE through the beacon signal.
  • the LAA-LTE module wakes up and prepares for a transmission / reception operation (S570) and checks whether the TWT SP Synchronization Interface is in the SIG_UP state (S580).
  • the LAA module When the synchronous interface is in the SIG_UP state, the LAA module starts transmitting and receiving a signal (S590). After the transmission and reception of the signal is finished, the LAA module checks whether transmission of the signal is necessary (S595). If the transmission of the signal is still necessary, the LAA module waits for the next TWT SP and schedules resources to the LAA terminal (S550). If the unlicensed band transmission is not necessary, the LAA module terminates the unlicensed band resource allocation (TWT SP) (S596).
  • TWT SP unlicensed band resource allocation
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of allocating resources in an unlicensed band when the Wi-Fi module is in AP mode according to an embodiment of the present invention.
  • the Wi-Fi module may receive a TWT SP request message from the LAA module (S610).
  • the Wi-Fi module of the base station determines whether allocation of an unlicensed band resource (TWT SP for LAA) is possible based on the requested information (S620).
  • the Wi-Fi module rejects the request by transmitting a TWT SP response message (S630).
  • the Wi-Fi module of the base station allocates one of the TWT IDs which are not currently allocated (S640), and schedules the unlicensed band resources (LAA TWT SP) (S650). In addition, the Wi-Fi module transmits a TWT SP response message based on the determined information to accept the received request (S660).
  • the Wi-Fi module determines whether to receive a TWT SP end message (S670). If the SP allocated by the LAA module is not sufficient or the unlicensed band transmission is not necessary, the Wi-Fi module may receive a TWT SP termination message. Upon receiving the TWT SP termination message, the Wi-Fi module cancels the resource allocation of the unlicensed band (LAA TWT SP) (S680).
  • FIG. 7 illustrates an example in which a Wi-Fi TWT SP and a LAA-LTE TWT SP coexist when the Wi-Fi module operates in an AP mode according to an embodiment of the present invention.
  • the Wi-Fi AP emits TWT IEs while periodically radiating a beacon frame.
  • the TWT IE conforms to the IEEE 802.11 standard.
  • Wi-Fi TWT SP the resource period allocated for Wi-Fi
  • Wi-Fi devices belonging to the corresponding TWT ID operate according to the TWT ID specified in the TWT IE.
  • LAA TWT SP resource interval
  • All devices belonging to the TWT must operate only in their service interval (SP).
  • the base station transmits a trigger frame with a NAV setting corresponding to the SP length.
  • the TWT SP Synchronization Interface is SIG_UP and LAA-LTE transmission and reception begins. The detailed method of LAA-LTE transmission is omitted.
  • the base station may divide the triggering frame and transmit it several times.
  • the TWT SP Synchronization Interface must be maintained in the SIG_DOWN state during the trigger frame transmission time. After the LAA-LTE TWT SP is terminated, the LAA-LTE terminals return to the inactive state.
  • the Wi-Fi module continuously measures the channel utilization (CU,%) currently in use.
  • the Wi-Fi module estimates the currently available channel duration (T CU ) through the beacon interval and the CU.
  • the Wi-Fi module estimates the maximum assignable channel duration (T res ) except for the currently allocated TWT SP.
  • the Wi-Fi module determines whether to approve an allocation request of the LAA module based on the requested channel interval and the maximum assignable channel interval. For example, (The remaining service period per second) If greater than the requested service period per second, the Wi-Fi module accepts the requested TWT SP allocation and allocates resources according to the request. If the remaining capacity is insufficient, the Wi-Fi module allocates the TWT SP only for the remaining time. If there is no time to allocate, Wi-Fi will reject the TWT SP assignment request. If the noise floor of the channel being measured is too high, the Wi-Fi module rejects the TWT SP allocation request. If the rejected or allocated remaining time is insufficient, the LAA-LTE module terminates the TWT SP and operates in a competitive mode other than the TWT operating mode.
  • the LAA module of FIG. 5 may perform the same operation.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of allocating resources in an unlicensed band when a Wi-Fi module is in an STA mode according to an embodiment of the present invention.
  • the Wi-Fi module may receive a TWT SP request message from the LAA module (S810).
  • the Wi-Fi module proceeds with TWT negotiation with the AP to which the Wi-Fi module is connected (S820). If the TWT negotiation has already been made, it can be omitted. TWT negotiation is based on the TWT operation of the 802.11ax standard.
  • the Wi-Fi module determines whether the TWT negotiation is successful (S830).
  • the TWT negotiation refers to a process of confirming whether the Wi-Fi terminal and the AP support the TWT and agree to participate in the TWT. If the connected Wi-Fi AP does not support the TWT function, the Wi-Fi AP rejects the request by sending a TWT SP response message.
  • the Wi-Fi module may transmit a TWT SP request to the AP (S850). For the request, the Wi-Fi module transmits a TWT request frame to the connected AP and waits for the TWT SP.
  • the Wi-Fi module may determine whether the TWT SP request is successful (S860). If the Wi-Fi module receives a TWT SP response message from the Wi-Fi AP rejecting the TWT SP in response to the TWT SP request, the Wi-Fi module sends a TWT SP response message to the LAA-LTE. Reject the TWT SP request by sending to the module. If there is not enough SP allocated in the response received from the Wi-Fi AP, the Wi-Fi module may terminate the TWT SP.
  • the LAA module operates in a contention mode rather than a TWT mode of operation.
  • the Wi-Fi module may receive a response message for approving the TWT SP request (S870).
  • the Wi-Fi module checks the TWT IE transmitted from the connected Wi-Fi AP, schedules the LAA-LTE terminal and waits until the TWT SP start point is reached (S880 and S885).
  • the Wi-Fi module When the Wi-Fi module receives the trigger frame from the AP, the Wi-Fi module determines that the TWT SP is started, and changes the TWT SP synchronization interface to SIG_UP.
  • the LAA-LTE module prepares to transmit data and checks whether the TWT SP synchronization interface is in SIG_UP state before starting transmission and reception. In addition, the LAA module waits for the next TWT SP when transmission is required after the transmission and reception ends, and terminates the TWT SP when no unlicensed band transmission is required.
  • the Wi-Fi module receives the TWT SP termination message (S890).
  • the TWT SP for the LAA module is canceled (S895).
  • FIG 9 shows an example in which the TWT SP and the LAA-LTE TWT SP coexist when the Wi-Fi module operates in the STA mode according to an embodiment of the present invention.
  • the Wi-Fi module of the STA mode receives the TWT IE of the beacon frame periodically radiated from the connected Wi-Fi AP. If there is a TWT SP assigned to it by checking the TWT IE, the Wi-Fi module wakes up to receive the trigger frame at that time. Upon receipt of the trigger frame, the TWT SP synchronization interface is SIG_UP 910 and starts LAA-LTE transmission and reception.
  • the trigger frame can be split and transmitted multiple times.
  • the TWT SP synchronization interface should remain SIG_DOWN 920 during the trigger frame transmission time. After the LAA-LTE TWT SP is terminated, the LAA-LTE terminals return to the inactive state.
  • the Wi-Fi module selects a channel using base station information and surrounding Wi-Fi information of the surrounding LAA-LTE.
  • the Wi-Fi module may select an optimal channel using the strength of the received signal.
  • the signal strength may include at least one of a reference signal reception power (RSRP) or a reception signal strength indicator (RSSI).
  • RSRP reference signal reception power
  • RSSI reception signal strength indicator
  • noise may be considered for optimal channel selection.
  • the Wi-Fi module estimates the following load metric for optimal channel selection.
  • Reference signal received power (RSRP, dBm) is the signal strength of the neighboring base station measured by the LAA-LTE device
  • received signal strength indicator (RSSI, dBm) is measured by the Wi-Fi device
  • the Wi-Fi device selects a channel having a minimum load as a result of the calculation, and transmits the selected channel information to the LAA-LTE device through a TWT SP response message.
  • the Wi-Fi TWT SP Duration and TWT SP Interval may change according to the amount of resources required in the LAA.
  • the LAA-LTE module estimates the throughput (R uband , bps) required in the unlicensed band.
  • R uband may be estimated based on a difference between a packet rate (bps) arriving at a current queue and a throughput (R band , bps) provided by a current licensed band.
  • the required Wi-Fi TWT SP Duration and TWT SP Interval may be determined by the estimated R uband and the data rate of LTE.
  • drawings illustrating the method of the present invention may include some of the components and omit some components within the scope of not impairing the nature of the present invention.

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 빔포밍 시스템에서의 파워 헤드룸 정보를 송신 및 수신하는 방법 및 장치에 대해 개시한다. 또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈의 방법에 있어서, 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하는 단계, 상기 요청에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 응답에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치
본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로, 통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편, 사용자의 높은 트래픽 요구 사항을 만족하기 위해 높은 대역폭이 필요하지만, 주파수 대역이 제한되어 있다는 문제가 있다. 이에, LTE를 비면허대역 (unlicensed band)에서 사용하기 위한 기술인 비면허 보조 접속 (licensed assisted access) 기술이 정의되었다. 다만, Wi-Fi 시스템에서 사용되는 비면허 대역과 LTE 시스템에서 사용되는 대역의 공존을 위한 방법이 필요하다.
본 발명은 Wi-Fi과 LAA-LTE 무선 접속 기술이 하나의 기지국 장치 (예, Small Cell)에 공존할 때, LAA와 Wi-Fi 사이의 채널 접속 경쟁을 줄이고, 간섭을 최소화 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 다중 LAA-LTE /Wi-Fi 기지국 장치 환경에서 채널 회피 기법을 사용하기 불가능한 경우가 자주 발생하며, 이를 해결하기 위해 다양한 기술들이 존재하지만, 한계점을 명확히 가지고 있다.
본 발명에서 제안하는 방법에 따르면, LAA-LTE와 Wi-Fi의 채널 경쟁 완화 및 간섭 제어를 통한 네트워크 성능 향상 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 각각에 연결된 단말들의 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈의 방법에 있어서, 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하는 단계, 상기 요청에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 응답에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈의 방법에 있어서, 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하는 단계, 상기 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계; 및 상기 비면허 대역의 자원 할당 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈에 있어서, 송수신부, 및 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하고, 상기 요청에 대한 응답 메시지를 수신하고, 상기 응답에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈에 있어서, 송수신부, 및 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하고, 상기 비면허 대역의 자원을 할당하고, 상기 비면허 대역의 자원 할당 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해서 LAA-LTE와 Wi-Fi 공존 시 경쟁을 완화하여 Cell 성능을 높이고 단말의 전력을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 LAA-LTE와 Wi-Fi 접속 포인트 (access point: AP) 모듈이 서비스 시간을 분리함으로써, 경쟁이 완화되어 충돌 및 간섭에 의한 성능 열화를 크게 완화 시킬 수 있다. 또한 기지국은 단말들이 깨어나서 (wake up) 동작할 시간을 알려주어 LAA-LTE 단말들의 불필요한 활성화 대기 시간을 크게 줄여 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
그리고 트리거 프레임 (trigger frame)에 의해 패킷의 보호를 받을 수 있어 패킷 유실을 방지할 수 있다. 또한 기지국은 채널 환경이 안 좋을 시에 TWT 서비스 주기 (service period: SP)를 할당하지 않음으로써 비면허 대역 (Unlicensed band)의 사용을 줄이고 불필요한 성능 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 CTS/RTS 기반 LAA/Wi-Fi 공존 방법을 위한 기지국의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 TWT IE를 도시한 도면이다.
도 3은 트리거 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 LAA 모듈이 비면허 대역의 자원을 할당받는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드인 경우에 비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우, Wi-Fi TWT SP와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드인 경우비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작할 경우 TWT SP 와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예제를 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 WI-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
최근 수 년간 롱텀에볼루션 (long-term evolution: LTE)는 비약적인 성장과 성공을 거두었다. 하지만 여전히 사용자의 높은 트래픽 요구사항을 만족하기 위해 더 높은 대역폭을 필요로 한다. 다만, 주파수 용량은 제한되어 있으며, 비싼 주파수 비용으로 통신 사업자들은 사용자를 만족 시킬 만한 대역폭을 충족시키기 어렵다. 이를 해결하기 위해, LTE를 비면허 대역 (unlicensed band)에서 사용하기 위한 새로운 기술인 LAA-LTE (Licensed Assisted Access LTE)가 정의되었다.
LAA가 사용하는 비면허대역은 5GHz로 IEEE 802.11a/n/ac/ax 등의 Wi-Fi (wireless fidelity) 시스템에서 주로 사용되고 있는 대역이다. Wi-Fi는 비면허 대역에서 공존을 위해서 CSMA/CA (carrier sense multiple access and collision avoidance) 동작을 기반으로 한다. 다만, 비면허 대역을 사용하는 LAA 기술이 도입됨에 따라, LAA 시스템에서도 비면허 대역에서 공존 문제를 해결하기 위해 다양한 기법이 제안되어 왔다.
대표적인 기법으로는 1) 채널 회피 기법, 2) duty cycle 기반 공존 기법, 3) CTS-to-self and RTS/CTS 기법, 4) back-off 기반 LBT (listen before talk) 사용 기법이 제안되었다. 구체적인 내용은 하기와 같다.
1) 채널 회피 기법: 주변 채널을 탐색 (scan)한 후에 신호 (예를 들어, Wi-Fi 신호)가 없는 채널을 선택하여 사용하는 기법이다. 즉, 기지국은 해당 채널에서 수신되는 신호가 있는지 또는 임계 값을 넘는 신호가 있는지 여부 등을 판단하여, 해당 채널의 점유 여부를 판단하고, 점유되어 있지 않은 채널을 선택하여 사용할 수 있다.
2) duty cycle 기반 공존 기법: 기지국이 채널을 탐색하여, 주변 Wi-Fi 단말 개수를 확인하여 공평한 수준으로 사용하도록 조정하는 기법이다. Wi-Fi 시스템에서는 채널이 점유되어 있는 경우 단말 또는 Wi-Fi AP가 신호를 전송하지 않기 때문에, 기지국은 일정 시간 동안 신호를 전송하여 비면허대역을 점유할 수 있다. 기지국은 최대 50ms 동안 신호의 전송 가능하다.
3) CTS-to-self and RTS/CTS 기법: Wi-Fi에 정의된 RTS/CTS frame을 사용하는 방법이다. RTS/CTS 프레임은 미리 채널을 점유하기 위한 신호 (프레임)으로, 기지국은 LAA frame 전송 직전에 RTS 또는 Self CTS 전송을 통해 채널 사용을 예약할 수 있다.4) Back-off LBT: Wi-Fi의 CSMA 기법을 사용하여, 채널 기회를 획득하고 전송하는 방법이다. 즉, 기지국이 일정 시간 동안 채널을 통해 수신되는 신호가 있는지 확인 (또는 listen)하고, 일정 시간 동안 신호가 들리지 않으면 채널을 점유하는 방법이다.
다만, 상기의 방법에는 하기와 같은 문제점이 있다.
1) 채널 회피 기법: 간섭을 피하는 가장 확실한 방법이지만, 혼잡한 채널 환경에서는 점유되어 있지 않은 채널을 찾을 수 없으므로 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.
2) Duty cycle 기반 공존 기법: LAA 기지국이 일정 시간 비면허대역을 점유하므로, Wi-Fi에게 지나친 간섭 및 지연 (latency) 증가를 줄 수 있다. 특히, 기지국이 50 ms 동안 채널을 사용할 경우, 지연에 민감 (delay sensitive)한 트래픽에 대해 Wi-Fi는 정상적인 서비스가 불가능하다.
3) CTS-to-self and RTS/CTS: 공존 문제를 해결하기 간단하지만, 여전히 Wi-Fi와 경쟁 (contention) 레벨이 높아 충돌 (collision) 문제를 발생시켜 네트워크 오버헤드를 상승 시키는 문제가 있다. 또한 기지국은 Wi-Fi 송수신기 (Wi-Fi transceiver) 모듈을 추가적으로 장착하거나, CTS 심볼 레벨 (CTS symbol level) 정보를 저장하고 있어야 하기 때문에, 큰 system 오버헤드를 필요로 한다. 게다가, 기지국은 CTS 전송 직후 LAA frame을 전송해야 하기 때문에 Wi-Fi transceiver 모듈과 LTE-LAA 모듈 간에 시간 동기 (time sync)가 매우 정확해야 실효를 볼 수 있다. 또한, CTS-to-self 방법의 경우 동시 전송 충돌 (collision) 문제가 여전히 발생될 수 있다.
4) back-off 기반 LBT: CTS-to-self와 비슷하게, 충돌 (collision) 문제를 가지고 있을 뿐만 아니라, RTS/CTS로 NAV (network allocation vector)를 설정 하지 못하고, LAA 신호에 대한 인접 Wi-Fi들의 carrier sensing 기준이 ED (energy detection) threshold에 의해서 결정 되기 때문에, Wi-Fi 간섭에 노출될 확률이 상대적으로 높다.
따라서, 본 발명에서는 Wi-Fi과 LAA 무선 접속 기술이 하나의 기지국 장치 (예, Small Cell)에 공존할 때, LAA와 Wi-Fi 사이의 채널 접속 경쟁을 줄이고, 간섭을 최소화 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 CTS/RTS 기반 LAA/WI-FI 공존 방법을 위한 기지국의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 기지국 (또는, small cell) (100)은 LAA 모듈 (102)을 구비하고 있으며, LAA 모듈 (102)은 LAA 송수신부 (114), 프로세싱 회로를 포함하고, 상기 프로세싱 회로는 프로세서와 메모리 (채널 선택부 (118), 스케줄러 (120))를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 LAA 모듈은 Wi-Fi 모듈과 독립적으로 동작한다. 따라서, LAA 모듈은 Wi-Fi의 신호 유무만 판단하여 신호를 전송하거나 또는 RTS/CTS를 활용한 충돌 예방 전송을 수행할 수 있다.
한편, 종래에는 비면허 대역에서 동작하는 Wi-Fi의 경우, 접속 포인트 (access point)가 보낼 데이터가 있는 경우, 비콘 (beacon) 신호를 전송하면 단말은 일정 시간 뒤에 깨어나서 데이터를 송수신할 수 있다. 다만, AP에 접속한 단말이 다수개 존재하는 경우, 깨어나는 시점이 유사한 단말이 다수개 존재할 수 있으며, 이는 패킷의 충돌, 단말의 불필요한 전력 소모 등을 발생시키는 문제가 있다. 이로 인해 타겟 웨이크 타임 (target wake time: TWT) 기술이 도입되었으며, 이는 AP가 단말이 깨어날 시간을 알려주어 상기의 문제를 해결하도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 LAA와 Wi-Fi의 채널 경쟁 완화 및 간섭 제어를 위해, 기지국이 비면허대역을 사용하고자 하는 경우, LAA 모듈이 Wi-Fi 모듈에 LAA 전송을 위한 TWT 서비스 기간 (service period: SP) 리소스 할당을 요청하고, Wi-Fi 모듈은 요청된 내용을 확인하고 TWT SP 할당하여 간섭 및 경쟁을 완화 시키기 위한 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명에서는 기지국이 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈 및 상기 모듈을 각각 제어할 수 있는 스케줄러를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기지국이 LAA 모듈만을 포함하고 있는 경우에도 적용될 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다.
도 2는 TWT 정보 요소 (information element: IE)를 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, TWT 정보 요소는 요소 식별자 (element ID) (210), 길이 (length) (220), 제어 (control) (230), 요청 유형 (request type) (240), target wake time (250), nominal Minimum TWT Wake Duration (260), TWT Wake Interval Mantissa (270), Broadcast TWT info (270) 등의 필드를 포함할 수 있다. 상기 정보에 따라 단말은 깨어날 시간과 깨어날 기간 등을 확인하여, 해당 시간에 신호를 송수신할 수 있다.
도 3은 트리거 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 트리거 프레임은 프레임 제어 (frame control) (310), 기간 (duration) (320), RA (330), TA (340), 공통 정보 (common info) (350), 사용자 정보 (user info) (360), 패딩 (padding) (370), FCS (380) 등의 필드로 구성될 수 있다.
Wi-Fi AP 모듈은 트리거 프레임을 통해 채널 사용을 예약할(reserve) 뿐만 아니라, 해당 시간 동안 사용할 기기들을 명시한다. 또한, Wi-Fi 시스템의 경우 동기를 맞춰야하는 문제가 있다. 따라서, Wi-Fi AP가 TWT를 할당하는 경우에도, 상기 트리거 프레임을 전송하여 동기화를 시킨 뒤 TWT 서비스 주기에 포함된 장치들이 송신 경쟁에 참여할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 기지국 (또는 small cell 장치)는 LAA-LTE 모듈 (410), Wi-Fi AP 모듈 (420) 및 각각을 제어할 수 있는 제어부 (controller) (430)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기지국이 LAA 모듈만을 포함하고 있는 경우에도 본 발명의 방법이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈이라는 용어를 사용하여 설명하지만, LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈은 각각 제1 모듈 및 제2 모듈과 같은 용어로 대체될 수도 있다.
또한, 상기 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈은 각각 제어부 (또는 스케줄러)와 송수신부를 구비할 수 있다. 또한, 도 4에서 도시된 바와 같이 타겟 프로세서와 별도의 인터페이스를 더 구비할 수 있다. 상기 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈의 구성은 일 실시예에 불과하며, 일부의 구성요소가 생략되거나 추가될 수 있으며, 각 구성은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
LAA-LTE 모듈은 채널 환경 정보 및 단말 정보, 트래픽 현황을 파악하여 Licensed/Unlicensed band 사용 유무를 결정한다. 결정된 내용을 기반으로 데이터를 전송 하기 위한 주파수 및 시간을 LAA-LTE 단말과 공유하여 데이터의 송수신 동작을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 Wi-Fi 모듈은 사용 시나리오에 따라 AP 모드 및 STA 모드를 지원한다. 구체적인 내용은 도 10 및 도 11에서 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 WI-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 10을 참고하면, 기지국 (또는 small cell 장치) (1010)가 Wi-Fi 데이터 네트워크 서비스를 제공하는 경우 Wi-Fi 모듈은 AP 모드로 동작하며 Wi-Fi 단말들 (1021, 1022, 1023, 1024)에게 데이터 네트워크 서비스를 제공한다. Wi-Fi 모듈에 접속된 Wi-Fi 단말들의 정보를 수집하여 제어하며, 802.11ax 또는 802.11ah에 정의된 TWT 기술을 사용할 수 있다. Wi-Fi 모듈은 단말의 요청 및 채널 상태, 트래픽 현황을 파악하여 단말의 wake time을 제어한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 기지국 (small cell 장치) (1110)에서 Wi-Fi 모듈이 데이터 네트워크 서비스 용도가 아닌 백홀 (backhaul) 이나 모니터링 (monitoring) 용도로 사용될 경우 Wi-Fi 모듈은 STA 모드 동작할 수 있다. 따라서, Wi-Fi 모듈은 주변 Wi-Fi 네트워크 정보를 수집하여 LAA-LTE 모듈에게 최적 채널 정보를 제공하다.
또한, 주변에 TWT를 지원하는 Wi-Fi AP (1120)에 접속 또는 연결 (association)하여 LAA-LTE 모듈 대신 TWT SP를 요청하여 서비스 구간을 보장 받는 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 LAA-LTE 모듈이 비면허대역을 사용하고자 하는 경우 Wi-Fi 모듈에 LAA-LTE 전송을 위한 TWT SP 리소스 할당을 요청하고 Wi-Fi AP는 요청된 내용을 확인하여 TWT SP를 할당하여 간섭 및 경쟁을 완화 시키기 위한 동작을 제안한다. 한편, 본 발명에서는 비면허 대역에서 단말이 wake up 하여 사용할 자원을 기지국이 설정한다는 측면에서 설명의 편의상 TWT SP 리소스라는 용어를 사용하여 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 TWT SP 리소스는 비면허대역 자원이라는 일반적인 용어로 대체될 수 있으며, 이는 단말이 wake up 하여 사용할 비면허 대역의 자원 구간을 의미할 수 있다. 따라서, Wi-Fi 모듈이 TWT SP를 할당하는 동작은 단말이 비면허대역을 사용하기 위한 시간을 설정하는 동작으로 대체될 수 있다.
구체적으로 LAA-LTE 모듈은 Wi-Fi 모듈에 TWT SP 사용 요청을 할 수 있으며, 이를 위해 TWT SP request (update)를 전송한다. 상기 TWT SP request 메시지에는 하기와 같은 정보가 포함될 수 있다.
1) Minimum TWT SP Duration: Beacon 주기마다 최소로 할당되기를 원하는 서비스 시간 (us)
2) TWT SP Interval: TWT SP가 할당 되기 원하는 주기 (us)
3) Candidate Channels: 사용하길 원하는 채널 리스트, 상기 채널 리스트를 결정하는 구체적인 방법은 후술한다.
4) Bandwidth: 사용하고자 하는 대역폭 (Bandwidth), 예를 들어, 캐리어 집적 (carrier aggregation: CA)에 사용될 대역폭의 정보를 의미할 수 있다.
5) LAA-LTE 기지국 정보: 채널 별 주변 LAA-LTE 기지국 정보 및 신호세기
다만, 상기의 정보가 모두 포함되어야 하는 것은 아니며, 상기의 정보 중 적어도 하나가 TWT SP request 메시지에 포함될 수 있다. 또한, 상술한 정보 이외의 정보가 상기 메시지에 포함될 수도 있다.
상기 요청에 대한 응답으로, Wi-Fi 모듈은 TWT SP response를 LAA 모듈에 전달할 수 있다. 상기 TWT SP response 메시지에는 하기와 같은 정보가 포함될 수 있다.
1) target wake time: TSF (timing synchronization function) time, 즉, 단말이 깨어날 시간을 알려주는 정보이다.
2) TWT SP duration: 할당된 시간 (256 us 단위), 즉, 단말이 깨어나서 데이터를 송수신하는 기간을 알려주는 정보이다.
3) TWT SP interval: 할당된 TWT SP 주기 (us), 즉, 상기 자원이 할당되는 주기에 대한 정보를 알려주는 정보이다.
4) Channel: 할당된 채널에 대한 정보 (IEEE channel number), 상기 채널을 선택하는 방법은 후술한다.
5) Bandwidth: 할당된 대역폭 (Bandwidth)
6) Result: Accept/Reject, 예를 들어 LAA 모듈의 자원 할당 요청을 거절하는 경우, 상기 result field가 reject로 설정되어 전송될 수 있다.
다만, 상기의 정보가 모두 포함되어야 하는 것은 아니며, 상기의 정보 중 적어도 하나가 TWT SP response 메시지에 포함될 수 있다. 또한, 상술한 정보 이외의 정보가 상기 메시지에 포함될 수도 있다.
또한, TWT SP를 종료하고자 하는 경우, TWT SP 종료 (TWT SP termination) 메시지가 전송될 수 있다. 상기 메시지에는 TWT SP 종료 이유를 명시하는 code가 포함될 수 있다.
또한, 동기화 인터페이스 (Trigger-enabled TWT SP synchronization interface) (440)를 통해 정보가 송수신될 수 있다. 상기 인터페이스는 Trigger frame이 전송된 직후 TWT SP의 시작을 알리기 위해 LAA-LTE 모듈과 Wi-Fi 모듈 간에 연결된 signaling interface를 의미한다. 상기 인터페이스를 통해 정보를 송수신함으로써 상기에서 설명한 트리거 프레임 전송을 하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, LAA는 TWT 자원을 할당되는 시점에 정확히 맞춰서 동작을 시작할 수 있다. 또한, TWT 자원이 종료되는 시점도 상기 인터페이스를 통해 정보를 송수신 함으로써 LAA 모듈의 동작 종료 시점을 정확히 알릴 수 있다. LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈이 서로 다른 clock을 사용할 경우 시간 오차가 발생할 것을 고려하여야한다. 즉, TWT SP 시작 및 종료 전에, LAA 기기의 동작 최소 시간인 하나의 subframe 전송 시간의 여유를 두고 정보를 전달할 필요가 있다. LAA 모듈과 상기 인터페이스를 통해 전송되는 정보는 하기와 같다.
1) TWT SP가 할당된 동안에는 (During trigger-enabled TWT SP): SIG_UP (1)
2) TWT SP가 할당되지 않은 구간에서 (Out of trigger-enabled TWT SP): SIG_DOWN (0)의 신호가 상기 인터페이스를 통해 송수신될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 LAA 모듈이 비면허 대역의 자원을 할당받는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 기지국은 비면허대역의 자원 사용이 요청되었는지 (또는 필요한지) 확인한다 (S510). 예를 들어, 기지국은 사용할 면허대역의 자원이 부족한 경우, 비면허대역의 자원을 사용할 필요가 있다고 판단할 수 있다.
비면허대역의 사용이 필요한 경우 기지국의 LAA 모듈은 Wi-Fi 모듈로 비면허대역의 자원을 요청하는 TWT SP 요청 메시지를 전송한다 (S520).
기지국의 Wi-Fi 모듈은 요청된 정보를 기반으로 LAA를 위한 비면허대역의 자원 (TWT SP for LAA-LTE) 할당 여부를 결정한다. 만약, 비면허대역의 자원 할당에 실패하거나 비면허대역의 자원을 할당하지 않기로 결정한 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 상기 요청을 거절 (Reject) 한다.
비면허대역의 자원 할당이 가능한 경우, 기지국의 Wi-Fi 모듈은 현재 할당되지 않은 TWT ID 중 하나를 할당하고, 비면허대역 자원 (LAA-LTE TWT SP)을 결정한다. 또한, Wi-Fi 모듈은 결정된 정보를 기반으로 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 수신된 요청을 승인 (Accept) 한다.
LAA-LTE 모듈은 수신된 응답메시지 (Response message)를 기반으로 요청의 승인 여부를 확인한다 (S530). 또한, LAA 모듈은 할당된 비면허대역 자원을 확인하여 (S540) TWT에 참여할지를 결정한다.
만약 Response에서 할당된 비면허대역 자원 (SP)이 충분하지 않다면, LAA 모듈은 비면허대역 자원 할당 (TWT SP)을 종료 시킬 수도 있다 (S596). 종료된 경우, LAA-LTE 모듈은 TWT 동작 모드가 아닌 경쟁 모드로 동작한다.
한편, 할당된 비면허대역 자원 (SP)이 충분하다면, LAA 모듈은 할당된 비면허대역 자원 (TWT SP)을 기반으로 LAA-LTE 단말에 자원을 스케줄링 (scheduling) (S550)하고 TWT SP 시작 지점에 도달 할 때까지 대기한다. 또한, Wi-Fi 모듈은 beacon 신호를 통해 다른 Wi-Fi 단말에게 LAA-LTE를 위한 서비스 구간을 알려줄 수 있다.
TWT SP가 시작 (S560)되면, LAA-LTE 모듈은 wake up하여 송수신 동작을 준비 (S570)하면서 동기화 인터페이스 (TWT SP Synchronization Interface)가 SIG_UP 상태가 되었는지 확인 (S580)한다.
동기 인터페이스가 SIG_UP 상태가 된 경우, LAA 모듈은 신호의 송수신을 시작 (S590)한다. 신호의 송수신이 끝난 후에 LAA 모듈은 계속 신호의 전송이 필요한지 확인한다 (S595). 신호의 전송이 계속 필요한 경우, LAA 모듈은 다음 TWT SP를 기다려서 LAA 단말에 자원을 스케줄링 한다 (S550). 만약, 비면허대역 전송이 필요 없을 경우, LAA 모듈은 비면허대역 자원 할당 (TWT SP)을 종료 시킨다 (S596).
한편, 상기 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드인 경우에 비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6을 참고하면, Wi-Fi 모듈은 LAA 모듈로부터 TWT SP 요청 메시지를 수신할 수 있다 (S610).
기지국의 Wi-Fi 모듈은 요청된 정보를 기반으로 비면허대역 자원 (TWT SP for LAA)의 할당이 가능한지 판단한다 (S620).
만약, TWT SP의 할당이 가능하지 않은 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 상기 요청을 거절 (Reject) 한다 (S630).
비면허대역 자원의 할당이 가능한 경우, 기지국의 Wi-Fi 모듈은 현재 할당되지 않은 TWT ID 중 하나를 할당 (S640)하고, 비면허대역의 자원 (LAA TWT SP)을 스케줄링 (S650)한다. 또한, Wi-Fi 모듈은 결정된 정보를 기반으로 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 수신된 요청을 승인 (Accept) 한다 (S660).
그리고, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 종료 메시지를 수신하는지 여부를 판단 (S670) 한다. 만약 LAA 모듈이 할당 받은 SP가 충분하지 않거나, 비면허대역 전송이 필요 없는 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 종료 메시지를 수신할 수 있다. TWT SP 종료 메시지를 수신하면, Wi-Fi 모듈은 비면허대역의 자원 할당 (LAA TWT SP)을 취소 (S680)한다.
한편, 상기 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우, Wi-Fi TWT SP와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예를 도시한 도면이다.
Wi-Fi AP는 주기적으로 비콘 프레임 (Beacon frame)을 방사하면서, TWT IE 들을 방사한다. 이 때, TWT IE는 IEEE 802.11 표준을 따른다. Wi-Fi를 위해 할당된 비면허대역의 자원 구간 (Wi-Fi TWT SP) (720)동안은 TWT IE에 명시된 TWT ID에 따라 해당 TWT ID에 속해있는 Wi-Fi 장치들이 동작한다. 한편, LAA-LTE를 위해 할당된 비면허 대역의 자원 구간 (LAA TWT SP) (730) 동안은 LAA-LTE 장치들만 동작한다. TWT에 속한 모든 장치들은 자신의 서비스 구간 (SP)에서만 동작해야 한다. LAA-LTE TWT SP동안 TWT에 속하지 않은 장치 또는 레거시 (Legacy) Wi-Fi 장치들과의 간섭을 방지하기 위해, 기지국은 SP에 준하는 길이만큼 NAV 세팅해서 트리거 프레임 trigger frame을 전송한다.
Trigger frame이 전송된 직후에 TWT SP Synchronization Interface가 SIG_UP 되며, LAA-LTE 송수신이 시작된다. LAA-LTE 전송의 구체적인 방법은 생략한다.
trigger frame이 LAA-LTE TWT SP를 충분히 커버하지 못하면, 기지국은 triggering frame을 분할해서 여러 번 전송할 수 있다. Trigger frame 전송 시간 동안은 TWT SP Synchronization Interface가 SIG_DOWN 상태로 유지되어야 한다. LAA-LTE TWT SP가 종료 후 LAA-LTE 단말들은 비활성 상태로 돌아간다.
이하에서는, LAA를 위한 TWT SP 할당 (allocation) 방법을 설명한다.
Wi-Fi 모듈은 지속적으로 현재 사용중인 채널 사용량 (channel utilization) (CU, %)을 측정한다. Wi-Fi 모듈은 비콘 간격 (Beacon interval)과 CU를 통해서 현재 여유 있는 채널 구간 (channel duration) (TCU)을 추정한다. Wi-Fi 모듈은 현재 할당된 TWT SP를 제외하고 할당 가능한 최대 채널 구간 (channel duration) (Tres)을 추정한다.
또한, Wi-Fi 모듈은 요청된 채널 구간과 할당 가능한 최대 채널 구간에 기반하여 LAA 모듈의 할당 요청을 승인할 지 여부를 결정한다. 예를 들어,
Figure PCTKR2019009334-appb-I000001
(초당 잔여 service period)이
Figure PCTKR2019009334-appb-I000002
(초당 요청된 service period) 보다 크면 Wi-Fi 모듈은 요청된 TWT SP 할당을 승인 (accept)를 하고 상기 요청에 따라 자원을 할당한다. 만약 잔여 용량이 부족하면, Wi-Fi 모듈은 잔여 시간만큼만 TWT SP를 할당한다. 할당할 시간이 없으면, Wi-Fi는 TWT SP 할당 요청을 Reject 처리한다. 만약 측정하고 있는 channel의 noise floor가 너무 높을 경우도 Wi-Fi 모듈은 TWT SP 할당 요청을 Reject 처리한다. Reject되거나 할당된 잔여 시간이 부족할 경우, LAA-LTE 모듈은 TWT SP를 종료하고 TWT 동작 모드가 아닌 경쟁 모드로 동작한다.
한편, 이하에서는 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우의 동작을 설명한다.
Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우에도 도 5의 LAA 모듈은 동일한 동작을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드인 경우비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
LAA-LTE 모듈이 비면허대역의 사용이 필요할 경우, Wi-Fi 모듈로 TWT SP 요청을 한다. 따라서, Wi-Fi 모듈은 LAA 모듈로부터 TWT SP 요청 메시지를 수신할 수 있다 (S810).
따라서, Wi-Fi 모듈은 상기 요청에 따라 Wi-Fi 모듈이 연결된 AP와 TWT 협상 (TWT negotiation)을 진행한다 (S820). 만약 TWT 협상이 이미 되어 있는 경우 이를 생략할 수 있다. TWT negotiation은 802.11ax 표준의 TWT 동작에 기반한다.
Wi-Fi 모듈은 TWT 협상이 성공했는지 여부를 판단한다 (S830). TWT 협상이란, Wi-Fi 단말과 AP가 서로 간에 TWT를 지원하는지 여부 및 TWT 참여에 동의하는지 여부를 확인하는 과정을 의미한다. 만약 연결된 Wi-Fi AP가 TWT 기능을 지원하지 않으면, Wi-Fi AP는 TWT SP 응답 메시지 (TWT SP response message)를 전송하여 상기 요청을 거절 (reject) 한다.
TWT 협상이 성공할 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 요청을 AP에 전송할 수 있다 (S850). 상기 요청을 위해 Wi-Fi 모듈은 TWT 요청 프레임 (TWT request frame)을 연결된 AP에게 전송을 하고 TWT SP를 기다린다.
그리고, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 요청이 성공하였는지 여부를 판단할 수 있다 (S860). 만약, Wi-Fi 모듈이 TWT SP 요청에 대한 응답으로 TWT SP를 거절하는 TWT SP 응답 메시지 (reject message)를 Wi-Fi AP로부터 수신하는 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 응답 메시지를 LAA-LTE 모듈로 전송하여 TWT SP 요청을 거절한다. 만약 Wi-Fi AP로부터 수신된 응답 에서 할당된 SP가 충분하지 않다면, Wi-Fi 모듈은 TWT SP를 종료시킬 수도 있다.
따라서, LAA 모듈은 TWT 동작 모드가 아닌 경쟁 모드로 동작한다.
한편, TWT SP 요청이 성공한 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 요청을 승인하는 응답 메시지를 수신할 수 있다 (S870).
따라서, Wi-Fi 모듈은 연결된 Wi-Fi AP가 전송하는 TWT IE 를 확인하여 LAA-LTE 단말을 스케줄링 (Scheduling) 하고 TWT SP 시작 지점에 도달 할 때까지 대기한다 (S880, S885).
Wi-Fi 모듈은 AP로부터 트리거 프레임을 수신하면 TWT SP 가 시작되었다고 판단하고, TWT SP 동기화 인터페이스를 SIG_UP로 변경한다.
LAA-LTE 모듈은 데이터의 전송을 준비하면서 TWT SP 동기화 인터페이스가 SIG_UP 상태가 되었는지 확인 후 송수신을 시작한다. 또한, LAA 모듈은 송수신이 끝난 후에는 계속 전송이 필요한 경우 다음 TWT SP 를 기다리고, 비면허대역 전송이 필요 없을 경우 TWT SP를 종료 시킨다.
따라서, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 종료 메시지를 수신한다 (S890). 그리고, LAA 모듈에 대한 TWT SP를 취소한다 (S895).
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작할 경우 TWT SP 와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예제를 보여준다.
STA 모드의 Wi-Fi 모듈은 연결된 Wi-Fi AP로부터 주기적으로 방사되는 비콘 프레임 의 TWT IE를 수신한다. TWT IE를 확인하여 자신에게 할당된 TWT SP가 있으면, Wi-Fi 모듈은 해당 시간에 트리거 프레임을 수신하기 위해서 깨어난다. 트리거 프레임을 수신하면 TWT SP 동기화 인터페이스가 SIG_UP (910)되며, LAA-LTE 송수신을 시작한다.
트리거 프레임이 LAA-LTE TWT SP를 충분히 커버하지 못하면, 트리거 프레임을 분할해서 여러 번 전송할 수 있다. 트리거 프레임 전송 시간 동안은 TWT SP 동기화 인터페이스가 SIG_DOWN (920)로 유지되어야 한다. LAA-LTE TWT SP가 종료 후 LAA-LTE 단말들은 비활성 상태로 돌아간다.
한편, 이하에서는 LAA를 위한 채널 선택 방법을 설명한다. LAA-LTE 전송을 위한 최적 채널 선택을 위해서 Wi-Fi 모듈은 주변 LAA-LTE의 기지국 정보 및 주변 Wi-Fi 정보를 이용하여 채널을 선택한다.
Wi-Fi 모듈은 수신된 신호의 세기를 이용하여 최적의 채널을 선택할 수 있다. 이 때, 상기 신호의 세기는 기준 신호 수신 전력 (RSRP) 또는 수신 신호 세기 지시자 (RSSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 최적의 채널 선택을 위해 잡음을 고려할 수도 있다. 구체적인 예를 들면, 최적의 채널 선택을 위해서 Wi-Fi 모듈은 아래의 Load metric을 추정한다.
Figure PCTKR2019009334-appb-I000003
기준 신호 수신 전력 (reference signal received power: RSRP, dBm)는 LAA-LTE 장치에 의해서 측정되는 인접 기지국의 신호세기, 수신 신호 세기 지시자 (received signal strength indication: RSSI, dBm)는 Wi-Fi 장치에 의해서 측정되는 인접 Wi-Fi AP의 신호세기, NF (Noise floor)는 Wi-Fi 장치에서 측정되는 주변 모호한 잡음 (ambiguous noise)을 의미한다. Wi-Fi 장치는 상기 계산 결과 load가 최소인 채널을 선택하며, LAA-LTE 장치에게 선택된 채널 정보를 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 통해서 전달할 수 있다.
비면허대역의 자원을 할당할 때 (TWT negotiation), LAA 에서 필요한 자원 양에 따라 Wi-Fi TWT SP 구간 (Duration) 및 TWT SP 주기 (Interval)가 바뀔 수 있다. 이를 결정하기 위해 LAA-LTE 모듈은 비면허대역 (unlicensed band) 에서 필요로 하는 처리량 (throughput (Ruband, bps))을 추정 한다. Ruband는 현재 큐 (Queue)에 도착하는 packet rate (bps) 및 현재 licensed band의 제공하는 Throughput (Rband, bps)의 차이를 통해서 추정될 수 있다. 추정된 Ruband 및 LTE 의 전송률(data rate)에 의해서 필요한 Wi-Fi TWT SP Duration 및 TWT SP Interval가 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 방법을 설명하는 도면에서 설명의 순서가 반드시 실행의 순서와 대응되지는 않으며, 선후 관계가 변경되거나 병렬적으로 실행 될 수도 있다.
또는, 본 발명의 방법을 설명하는 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 각 실시예에 포함된 내용의 일부 또는 전부가 조합되어 실행될 수도 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈의 방법에 있어서,
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하는 단계;
    상기 제2 모듈로부터 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 응답 메시지에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대해 할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되며,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈의 방법에 있어서,
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하는 단계;
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한지 판단하는 단계; 및
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한 경우, 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대해할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되며,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈에 있어서,
    송수신부; 및
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하고,
    상기 제2 모듈로부터 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 수신하고,
    상기 응답 메시지에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대해 할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 전송하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되며,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  13. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈에 있어서,
    송수신부; 및
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하고,
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한지 판단하고,
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한 경우, 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원이 할당된 시간, 할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간이고,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료되며,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
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