KR100867316B1

KR100867316B1 - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 중계국 프리앰블 시그널을 이용한 중계국 선택장치 및 방법

Info

Publication number: KR100867316B1
Application number: KR1020060000600A
Authority: KR
Inventors: 강현정; 조재원; 이성진; 홍송남; 이미현; 주판유; 정준영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-03
Filing date: 2006-01-03
Publication date: 2008-11-06
Also published as: KR20070073081A; US20070153758A1

Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 프리앰블 시그널을 이용한 중계국 선택 장치 및 방법에 관한 것으로서, 기지국이 적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하는 과정과, 상기 적어도 하나의 중계국이 상기 프리앰블 채널 할당 정보에 따라 단말로 프리앰블 신호를 전송하는 과정과, 상기 단말이 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하고, 상기 측정한 결과를 상기 기지국으로 보고하는 과정과, 상기 기지국이 수신되는 상기 측정 결과에 따라 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 과정을 포함하여, 기지국과 직접 통신하는 단말들이 중계국이 제공하는 우수한 무선 링크 채널을 통해 유효 전송율을 높일 수 있는 릴레이 통신을 이용할 수 있는 이점이 있다.

릴레이 통신 시스템, 광대역 무선 접속 통신 시스템, 중계국, 프리앰블

Description

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 프리앰블 시그널을 이용한 중계국 선택 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SELECTING RELAY STATION BASED ON RELAY STATION PREAMBLE IN A MULTI-HOP RELAY BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 기지국 서비스 영역 확대를 위한 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 시스템 용량 증대를 위한 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 단말에게 릴레이 서비스를 제공할 중계국을 선택하기 위한 기지국, 중계국 및 단말 간 신호 흐름을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국이 중계국-단말 간 시그널링 레벨을 보고할 상향링크 대역을 단말에게 할당하고 측정 결과를 수신하는 방법의 절차를 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국에게 중계국-단말 간 시그널링 레벨을 보고하기 위한 상향링크 영역 할당을 요청하고 측정 결과를 보고하는 방법의 절차를 도시한 도면, 및

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 단말(혹은 중계국 혹은 기지국)의 구성을 도시한 블록 구성도.

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 중계국 프리앰블 시그널을 이용한 중계국 선택 장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation : 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service : 이하 'QoS' 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network : 이하 'LAN'이라 칭함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network : 이하 'MAN'이라 칭함) 시스템과 같은 광대 역 무선 접속(Broadband Wireless Access : BWA) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.

상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(Subscriber Station : 이하 'SS'라 칭함)가 고정된 상태, 즉 상기 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 상기 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(Mobile Station : 이하 'MS'이라 칭함)라고 칭하기로 한다.

도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(Base Station : BS)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111, 113, 130, 151, 153)로 구성된다. 여기서, 상기 기지국들(110, 140)과 상기 MS들(111, 113, 130, 151, 153) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 상기 MS들(111, 113, 130, 151, 153) 중 상기 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MS(130)이 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150) 쪽으로 이동하면, 상기 MS(130)의 서빙 기지국(serving BS)은 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경된다.

상기 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템은, 상기 도 1과 같이, 고정된 기지국과 MS 간에 직접 링크를 통해 시그널링 송수신이 이루어지므로 상기 기지국과 MS 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 하지만, 상기의 IEEE 802.16e 통신 시스템은 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선망 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서, 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다.

이와 같은 단점을 극복하기 위해 상기 802.16e 통신 시스템과 같은 일반 셀룰라 무선 통신 시스템에 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 MS들을 이용하여 다중 홉 릴레이 형태의 데이터 전달 방식을 적용할 수 있다. 이로써, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 통신 환경 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 된다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 기지국과 MS 간 채널 상태가 열악한 경우, 상기 기지국과 MS 사이에 중계국을 설치하여 상기 중계국을 통한 다중 홉 릴레이 경로를 구성함으로써, 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 MS에게 제공할 수 있다. 또한, 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용함으로써, 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.

도 2는 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 다중 홉 릴레이 무선 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(200)과 셀(240)을 가지며, 상기 셀(200)을 관장하는 기지국(Base Station : BS)(210) 및 상기 셀(240)을 관장하는 기지국(250)과, 상기 셀(200) 영역 안에 위치하는 다수의 MS들(211, 213)과, 상기 기지국(210)이 관리하지만 상기 셀(200) 영역 밖의 영역(230)에 존재하는 다수의 MS들(221, 223)과, 상기 기지국(210)과 상기 영역(230)에 존재하는 MS(221, 223)들 간에 다중 홉 릴레이 경로를 제공하는 중계국(220)과, 상기 셀(240) 영역 안에 위치하는 다수의 MS들(251, 253, 255)과, 상기 기지국(250)이 관리하지만 상기 셀(240) 영역 밖의 영역(270)에 존재하는 다수의 MS들(261, 263)과, 상기 기지국(250)과 상기 영역(270)에 존재하는 MS(261, 263)들 간에 다중 홉 릴레이 경로를 제공하는 중계국(260)으로 구성된다. 이때, 상기 셀(200) 영역에 포함되는 상기 MS들(211, 213)과 상기 중계국(220)은 상기 기지국(210)과 신호를 직접 송수신할 수 있지만, 상기 영역(230)에 존재하 는 MS들(221, 223)은 상기 기지국(210)과 신호를 직접 송수신하지 못한다. 따라서, 상기 중계국(220)은 상기 영역(230)을 관장하며, 상기와 같이 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(210)과 상기 MS들(221, 223) 간의 신호를 릴레이 하고, 상기 MS들(221, 223)은 상기 중계국(220)을 통해서 상기 기지국(210)과 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 상기 셀(240) 영역에 포함되는 MS들(251, 253, 255)과 상기 중계국(260)은 상기 기지국(250)과 신호를 직접 송수신할 수 있지만, 상기 영역(270)에 존재하는 MS들(261, 263)은 상기 기지국(250)과 신호를 직접 송수신하지 못한다. 따라서, 상기 중계국(260)은 상기 영역(270)을 관장하며, 상기와 같이 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(250)과 상기 MS들(261, 263) 간의 신호를 릴레이 하고, 상기 MS들(261, 263)은 상기 중계국(260)을 통해서 상기 기지국(250)과 신호를 송수신할 수 있다.

도 3은 시스템 용량 증대를 위한 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 다중 홉 릴레이 무선 통신 시스템은 기지국(310)과 다수의 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333)과 상기 기지국과 상기 MS 간 다중 홉 릴레이 경로를 제공하는 중계국들(320, 330)로 구성된다. 상기 기지국(310)은 셀(300)을 관장하며, 상기 셀(300) 영역에 포함되는 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333)과 중계국들(320, 330)은 상기 기지국(310)과 신호를 직접 송수신할 수 있다. 하지만, 상기 일부 MS들(321, 323, 331, 333)과 같이 상기 MS가 상기 셀(300) 가장자리 가까이에 위치한 경우, 상기 기지국(310)과 상기 일부 MS들(321, 323, 331, 333) 간의 직접 링크의 수신 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio : 이하 'SNR'이라 칭함)는 낮을 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 중계국들(320, 330)은 상기 MS들(321, 323, 331, 333)에게 고속의 데이터 전송 경로를 제공함으로써, 상기 MS들의 유효 전송률을 높이고 시스템 용량을 증대시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 도 2 혹은 도 3의 다중 홉 릴레이를 사용하는 광대역 무선 통신 시스템을 구성하는 중계국들(220, 260, 320, 330)은 각 기지국들(210, 250, 310)이 설치하고 관리하는 인프라 스트럭처(infrastructure) 중계국이거나, 상기 SS 혹은 MS와 같은 이동 단말기가 릴레이 기능을 지원하는 클라이언트(client) 중계국일 수 있다. 또한, 상기 중계국들(220, 260, 320, 330)은 이동성이 없는 고정 중계국이거나, 노매딕(nomadic)한 특성을 갖는 노매딕 중계국이거나, 상기 MS와 같은 이동성을 갖는 이동 중계국일 수 있다.

상기와 같이 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 중계국은 기지국 영역 밖에 있는 단말과 기지국 간 릴레이를 지원하는 셀 영역 확장을 위한 중계국이거나 기지국 영역 내에 있는 단말과 기지국 간 릴레이를 지원하는 셀 용량 확장을 위한 중계국이다. 상기 셀 영역 확장 혹은 셀 용량 확장을 위해 중계국을 활용하는 경우, 상기 기지국은 각 단말에게 적합한 중계국을 결정해야 하며, 상기 기지국이 단말에게 적절한 중계국을 선택하는 방안으로써, 상기 단말과 상기 중계국 간 채널 상태 정보 값을 활용하는 방안을 고려할 수 있다. 이 경우, 상기 단말 혹은 중계국이 단말-중계국 간 채널 상태 값을 측정하는 절차 및 상기 측정한 단말-중계국 간 채널 상태 정보를 기지국으로 보고하는 절차가 정의되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 프리앰블 시그널을 이용한 중계국 선택 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국과 직접 통신을 수행하는 단말에게 셀 용량 확장을 제공하는 중계국을 선택하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말과 중계국 간 채널 상태 정보를 측정하고 보고하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 중계국 선택 방법은, 기지국이 적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하는 과정과, 상기 적어도 하나의 중계국이 상기 프리앰블 채널 할당 정보에 따라 단말로 프리앰블 신호를 전송하는 과정과, 상기 단말이 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하고, 상기 측정한 결과를 상기 기지국으로 보고하는 과정과, 상기 기지국이 수신되는 상기 측정 결과에 따라 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 중계국 선택 방법은, 적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하고, 단말로부터 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨 측정 결과가 수신되는지 검사하는 과정과, 상기 측정 결과가 수신될 시, 상기 측정 결과를 이용하여 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 중계국 선택 방법은, 적어도 하나의 중계국 혹은 기지국으로부터 프리앰블이 수신될 시, 상기 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하는 과정과, 상기 측정한 결과를 포함하는 시그널링 레벨 측정 결과 보고 메시지를 기지국으로 전송하는 과정을 포함하며, 여기서, 상기 시그널링 레벨 측정 결과 보고 메시지는 송신되는 메시지의 타입 정보, 상기 단말이 보고할 중계국의 정보 개수, 각 중계국의 프리앰블 인덱스 정보, 상기 각 중계국에 대한 중계국-단말 간 신호 세기 레벨(MS-RS signal strength level) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 중계국 선택 장치는, 적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하고, 단말로부터 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨 측정 결과가 수신되는지 검사하며, 상기 측정 결과가 수신될 시, 상기 측정 결과를 이용하여 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 기지국과, 상기 수신되는 프리앰블 채널 할당 정보를 이용하여 상기 단말로 프리앰블을 전송하는 상기 적어도 하나의 중계국과, 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하고, 상기 측정한 결과를 상기 기지국으로 보고하는 상기 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 프리앰블 시그널을 이용한 중계국 선택 장치 및 방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 단말에게 릴레이 서비스를 제공할 중계국을 선택하기 위한 기지국, 중계국 및 단말 간 신호 흐름을 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 기지국(410)은 411단계에서 중계국(440)과 단말(450)로 프리앰블을 전송한다. 이후, 상기 기지국(410)의 프리앰블을 수신한 상기 중계국(440)과 단말(450)은 각각 413단계와 415단계에서 상기 기지국(410)과의 시그널링 레벨을 측정하고, 각각 417단계와 419단계에서 상기 측정한 기지국(410)과의 시그널링 레벨 측정 결과를 상기 기지국(410)으로 보고한다. 여기서, 상기 중계국(440)과 단말(450)이 상기 기지국(410)과의 시그널링 레벨 측정 결과를 보고하는 방법은 채널상태정보 채널(Channel Quality Indicator Channel : 이하 'CQICH'라 칭함) 영역을 통한 채널상태정보(Channel Quality Indicator : 이하 ‘CQI'라 칭함) 전송을 이용하거나 혹은 시그널링 레벨 측정 결과 보고를 위해 이미 정의된 매체 제어 계층 관리 메시지를 이용할 수 있다.

이후, 상기 기지국(410)은 421단계에서 상기 중계국(440)으로 프리앰블 전송 영역, 즉 채널 영역을 할당하고, 프리앰블 채널 할당 정보를 전송한 후, 상기 중계국(440)으로 하여금 상기 프리앰블 채널 할당 정보를 이용하여 상기 단말(450)로 프리앰블 시그널을 전송하도록 한다. 이는 상기 기지국(410)이 단말(450)-중계국(440) 간 채널 상태 값을 알기 위한 것으로, 상기 기지국(410)은 상기 채널 상태 값을 이용하여 상기 단말(450)에게 릴레이 서비스를 제공할 수 있는 중계국을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 프리앰블 채널 할당 정보는 상기 중계국(440)으로 할당한 프리앰블 채널 영역 및 해당 영역에서 상기 중계국(440)이 단말(450)로 전송할 프리앰블에 대한 정보를 의미한다. 여기서, 상기 프리앰블 채널 할당 방법으로써 하향링크-맵 정보 요소(DoWnLink-MAP Information Element : DL-MAP IE)()의 확장 하향링크 구간 사용 코드(Downlink Interval Usage Code : 이하 'Extended-DIUC'라 칭함)의 비트 값을 사용한 별도의 프리앰블 존 할당 정보 요소 Preamble_Zone_Alloc_IE()를 정의하고자 한다.

여기서, 상기 Preamble_Zone_Alloc_IE()의 구조는 하기 <표 1>과 같이 나타낼 수 있다.

Syntax	Size (bits)	Notes
Preamble_Zone_Alloc_IE(){
OFDMA symbol offset	8
Subchannel offset	8
No. OFDMA symbols	1
No. subchannels	7
}

상기 <표 1>에서, 상기 직교 주파수 분할 다중 접속 심볼 오프셋(OFDMA symbol offset) 정보는 상기 프리앰블 채널 영역의 심볼 오프셋을 나타내며, 상기 서브 채널 오프셋(Subchannel offset) 정보는 상기 프리앰블 채널 영역의 서브 채널 오프셋을 나타낸다. 또한, 상기 OFDMA 심볼의 개수(No. OFDMA Symbols) 정보는 할당된 OFDMA 심볼들의 개수를 나타내며, 상기 서브 채널의 개수(No. Subchannels) 정보는 할당된 서브 채널들의 개수를 나타낸다. 상기 기지국(410)은 상기 프리앰블 채널 할당 영역을 지시하기 위해 상기 중계국(440)으로 상기 Preamble_Zone_Alloc_IE()를 전송한다.

또한, 상기 기지국(410)은 상기 <표 1>의 할당된 프리앰블 채널 영역에서 중계국이 전송할 프리앰블 정보를 지시하기 위해 상기 중계국(440)으로 하향링크-맵 정보 요소(DownLink-MAP Information Element : DL-MAP IE)()의 확장 2차 하향링크 구간 사용 코드(Extended-2 Downlink Interval Usage Code : Extended-2 DIUC)의 비트 값을 사용한 중계국 프리앰블 정보 요소 RS_Preamble_IE()를 전송한다.

여기서, 상기 RS_Preamble_IE()의 구조는 하기 <표 2>와 같이 나타낼 수 있다.

Syntax	Size	Notes
RS_Preamble_IE() {
Extended-2 DIUC	4	RS_Preamble_IE() = 0x0B
Length	8	variable
preamble_relevance_flag	1	0: preamble relevance is to the same for all CIDs 1: preamble relevance is specified for each CID
if(preamble relevance flag==0) {
preamble relevance	1	0: all CIDs respond in the frame carrying the instruction 1: all CIDs respond in next frame
}
preamble type	2	00: occupy all subcarriers in the assigned bands 01: occupy decimated subcarriers 10: hybrid(cyclic shift+decimation) 11: reserved; shall be set to zero

if(preamble type==00) {
max cyclic shift index P	3	0b000: P=4 0b001: P=8 0b010: P=16 0b011: P=32 0b100: P=9 0b101: P=18 0b110-0b111: reserved
}
else if(preamble type==01){
decimation value D	3	this value is determined according to the number of RSs
decimation offset randomization	1	0: no randomization of decimation offset 1: decimation offset pseudo-randomly determined
}
else if(preamble type==10){
max cyclic shift index P	3	0b000: P=4 0b001: P=8 0b010: P=16 0b011: P=32 0b100: P=9 0b101: P=18 0b110-0b111: reserved
decimation value D	3
decimation offset randomization	1	0: no randomization of decimation offset 1: decimation offset pseudo-randomly determined
}
number of CIDs	6	number of CIDs sharing this preamble allocation
for(i=0; i<number of CIDs; i++){
CID	16	RS CID
power assignment method	2	0b00: equal power 0b01: interference dependent. per subcarrier power limit 0b10: interference dependent. Total power limit 0b11: reserved
power boost	1	0: no power boost 1: power boost
allocation mode	1	0: normal 1: Band AMC
if(allocation mode==1) {
Band bit MAP	2	logical band defined in 6.3.18
}

else{
starting frequency band	7	out of 96bands at most (FFT size dependent)
number of frequency bands	7	contiguous bands used for preamble
}
if(preamble relevance flag==1) {
preamble relevance	1
}
if(preamble type==00){
cyclic time shift index m	5	cyclically shifts the time domain symbol by multiples (from 0 to P-1) of N/P where N=FFT size, and P=Max cyclic shift index
}
else if(preamble type==01){
decimation offset d	6	relative starting offset position for the first preamble occupied subcarrier in the preamble allocation
}
else if(preamble type==10){
decimation offset d	6	relative starting offset position for the first preamble occupied subcarrier in the preamble allocation
cyclic time shift index m	5	cyclically shifts the time domain symbol by multiples (from 0 to P-1) of N/P where N=FFT size, and P=Max cyclic shift index
}
periodicity	3	0b000: single command, not periodic, or terminate periodicity. otherwise, repeat preamble once per r frame, where r=2(n-1), where n is the decimal equivalent of the periodicity field
}
}

상기 <표 2>에서, 상기 RS_Preamble_IE()의 확장 2차 하향링크 구간 사용 코드(Extended-2 Downlink Interval Usage Code : 이하 'Extended-2 DIUC'라 칭함) 정보는 '0x0B'의 값을 갖도록 설정하여 상기 <표 2>가 RS_Preamble_IE()임을 나타낸다. 상기 프리앰블 적합성 플래그(preamble_relevance_flag) 정보는 프리앰블 적합성(preamble relevance)이 모든 연결 식별자(Connection ID : 이하 ‘CID’라 칭함)에 대해 동일하게 적용되는지 혹은 각 CID에 대해 별도로 적용되는지의 여부를 나타낸다. 상기 프리앰블 타입(preamble type) 정보는 프리앰블 채널 할당 타입을 나타내며, 상기 프리앰블 타입 필드 값이 '00'인 경우, 중계국이 프리앰블 채널 영역에서 전송하는 프리앰블 시그널을 구분하기 위한 순환 이동(cyclic shift) 정보를 포함한다. 또한, 상기 프리앰블 타입 필드 값이 '01'인 경우, 중계국이 프리앰블 채널 영역에서 전송하는 프리앰블 시그널을 구분하기 위한 데시메이션(decimation) 정보를 포함하고, 상기 프리앰블 타입 필드 값이 '10'인 경우, 중계국이 프리앰블 채널 영역에서 전송하는 프리앰블 시그널을 구분하기 위한 데시메이션(decimation) 정보와 순환 이동(cyclic shift) 정보를 포함한다. 여기서, 상기 프리앰블 타입 필드 값이 '10'인 경우는 상기 프리앰블 타입 필드 값이 '00'인 경우와 '01'인 경우에 대한 하이브리드 형태의 프리앰블 채널 할당 타입에 해당한다. 예를 들면, 각 중계국에 대해 데시메이션(decimation) 방식의 프리앰블 채널 그룹을 할당하고 각 데시메이션(decimation) 방식의 프리앰블 채널 그룹에 대해 각 중계국별로 순환 이동(cyclic shift) 방식의 프리앰블 채널 영역을 할당할 수 있다. 또한, 상기 프리앰블 채널을 할당받고 프리앰블을 전송할 중계국의 CID 정보와 각 중계국의 프리앰블 타입(preamble type) 정보와 프리앰블 적합성(preamble relevance) 정보와 주기적으로 프리앰블을 전송할지의 여부와 프리앰블 전송 주기를 알려주는 주기(periodicity) 정보를 포함한다. 상기 <표 2>의 RS_Preamble_IE()를 수신한 중계국(440)은 상기의 정보를 이용하여 자신의 프리앰블 시그널을 구성하며, 상기 프리앰블의 구성을 위한 수식 및 시퀀스 테이블은 시스템 설정 시 미리 주어질 수 있다.

여기서, 상기 기지국(410)은 상기 <표 2>의 RS_Preamble_IE()를 통해 일부 중계국 혹은 모든 중계국에 대해 단말로 프리앰블을 전송하도록 지시하거나 각 중계국이 주기적으로 프리앰블을 전송하도록 지시할 수 있다. 또한, 상기 기지국(410)의 판단에 의해 특정 중계국이 특정 시점에서 프리앰블을 전송하기를 원하는 경우에도 상기 <표 2>의 RS_Preamble_IE()와 같은 프리앰블 전송 지시 메시지를 이용할 수 있다.

이때, 상기 기지국(410)과의 통신을 수행하는 상기 단말(450)도 423단계에서 상기 기지국(410)이 중계국(440)으로 전송한 상기 <표 1>과 <표 2>의 프리앰블 채널 할당 정보를 수신한다. 여기서, 상기 단말(450)은 상기 중계국(440)의 CID 정보 및 상기 중계국(440)이 프리앰블 구성을 위해 사용하는 수식 및 시퀀스 테이블 정보를 미리 알고 있다고 가정한다.

이후, 상기 중계국(440)은 425단계에서 상기 <표 1>과 상기 <표 2>의 프리앰블 채널 할당 정보에 따라서 자신의 프리앰블을 상기 단말(450)로 전송하고, 상기 단말(450)은 427단계에서 상기 중계국(440)이 전송하는 프리앰블을 수신하여 중계국-단말 간 시그널링 레벨을 측정한 후, 429단계로 진행하여 상기 측정한 중계국-단말 시그널링 레벨 측정 결과를 상기 기지국(410)으로 보고한다.

이후, 상기 기지국(410)은 431단계에서 상기 단말(450)이 전송한 중계국-단말 시그널링 레벨 측정 결과와 자신이 상기 중계국(440)에 대해 측정한 기지국-중계국 시그널링 레벨 측정 결과를 이용하여 상기 단말(450)에게 적합한 중계국(440)을 결정한다. 여기서, 상기 단말(450)에게 적합한 중계국(440)은 상기 기지국(410)으로부터 단말(450)까지 연결되는 채널 상태가 가장 우수한 중계국으로 결정할 수 있으며, 상기 단말(450)은 상기 결정된 중계국을 이용하여 릴레이 서비스를 제공받을 수 있다. 여기서, 상기 기지국(410)은 릴레이 통신 서비스의 수행 도중 중계국(440)과 단말(450) 간의 채널 상태 정보를 지속적으로 모니터링하기 위해 상기 중계국(440)으로 프리앰블 채널을 할당하여 상기 중계국(440)으로하여금 상기 단말(450)로 프리앰블 시그널을 전송하도록 지시하고, 상기 단말(450)에게 상기 중계국(440)의 프리앰블 시그널을 이용하여 단말-중계국 간 채널 상태를 보고하도록 지시할 수 있다.

또한, 상기 기지국(410)은 원하는 시점에서 특정 혹은 모든 중계국의 프리앰블 시그널 전송을 지시할 수도 있으며, 상기 지시한 시점에서 중계국이 전송하는 프리앰블 시그널을 이용하여 단말이 단말-중계국 간 채널 상태를 모니터링할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국이 중계국-단말 간 시그널링 레벨을 보고할 상향링크 대역을 단말에게 할당하고 측정 결과를 수신하는 방법의 절차를 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 기지국은 511단계에서 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고할 수 있는 비경쟁 기반의 상향링크 영역을 단말에게 할당할지를 결정한다. 상기 비경쟁 기반의 상향링크 영역을 할당하기로 결정하였을 시, 상기 기지국은 513단계에서 상기 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고할 수 있는 상향링크 영역을 상기 단말에게 할당한다. 상기 상향링크 영역 할당은 기본적인 상향링크-맵 정보 요소(UpLink-MAP Information Element : UL-MAP IE)()로 할당될 수 있으며, 본 발명에서는 확장 2차 상향링크 구간 사용 코드(Extended-2 Uplink Interval Usage Code : 이하 'Extended-2 UIUC'라 칭함)의 남아있는 비트 값을 사용하여 별도의 MS_Signal_Report_IE()를 정의하고자 한다.

여기서, 상기 단말에게 할당되는 상향링크 영역을 나타내는 상기 MS_Signal_Report_IE()의 구조는 하기 <표 3>과 같이 나타낼 수 있다.

Syntax	Size	Notes
MS_Signal_Report_IE(){
Extended-2 UIUC	4bits	MS_Signal_Report_IE()=0x09
CID	16bits	MS CID
duration	6bits	indicates the duration, in units of OFDMA slots, of the allocation.
reserved	6bits	reserved; shall be set to zero
}

상기 <표 3>에서, 상기 MS_Signal_Report_IE()의 Extended-2 UIUC 정보는 '0x09'의 값을 갖도록 설정되어 MS_Signal_Report임을 나타내며, 상기 MS_Signal_Report IE()는 상기 상향링크 영역을 할당받은 단말의 기본 연결 식별자(CID) 정보와 상기 단말이 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 전송하기 위해 할당받은 할당 영역(duration) 정보를 포함한다.

이후, 상기 기지국은 515단계에서 상기 할당한 영역으로 상기 단말이 전송하는 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과 보고 메시지를 수신한다.

여기서, 상기 단말이 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고하기 위해 전송하는 MS_Signal_Report 메시지의 구조는 하기 <표 4>와 같다.

Syntax	Size	Notes
MS_Signal_Report_Message_format() {
Management message type = TBD	8	to be determined
N_RSs	8	number of RSs reported in this message
for(i=0; i<N_RSs; i++){
RS preamble index	8	RS preamble index
MS-RS signal strength level	8
}
}

상기 <표 4>에서, 상기 MS_Signal_Report 메시지는 송신되는 메시지의 타입 정보와 상기 단말이 보고할 중계국의 정보 개수와 상기 중계국 정보에 대해서 각 중계국의 프리앰블 인덱스 정보와 상기 중계국에 대한 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과(MS-RS signal strength level) 정보를 포함한다. 여기서, 상기 시그널링 레벨 측정 결과는 상기 중계국의 수신 신호세기 측정을 통해 단말이 예측할 수 있는 신호 대 간섭 및 잡음의 비(Signal-to-Interference and Noise Ratio : 이하 'SINR'이라 칭함) 값 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값을 포함할 수 있다.

이후, 상기 기지국은 517단계에서 시그널링 레벨 측정 결과를 보고하지 않은 단말이 존재하는지 검사하고, 모든 단말이 측정 결과를 보고하였을 시, 519단계에서 상기 수신한 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 이용하여 각 단말에게 적절한 중계국을 선택하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

상기 511단계에서 상기 기지국이 각 단말에게 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고하기 위한 비경쟁 방식의 상향링크 영역을 별도로 할당하지 않기로 결정하였거나 혹은 상기 517단계에서 비경쟁 방식으로 할당된 상향링크 영역에서 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과 보고하지 않은 단말이 존재할 시, 상기 기지국은 해당 단말이 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고하기 위한 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지를 전송할 수 있는 대역 할당을 자신에게 요청하도록 각 단말에게 대역폭 폴링(bandwidth polling)을 전송할 수 있다. 이를 위해 상기 기지국은 521단계에서 해당 단말에게 대역폭 폴링을 전송할 것인지 여부를 결정한다. 상기 단말에게 대역폭 폴링을 전송하기로 결정하였을 시, 상기 기지국은 523단계에서 해당 단말로 대역폭 폴링을 전송하고, 해당 단말로부터 대역 요청 헤더를 수신한다. 상기 단말에게 대역폭 폴링을 전송하지 않기로 결정하였을 시, 상기 기지국은 529단계에서 해당 단말로 대역폭 폴링을 전송하지 않으며, 해당 단말로부터 대역 요청을 수신한다. 여기서, 상기 수신되는 대역 할당 요청은 상기 단말의 판단에 의해 상기 단말이 전송하는 경쟁 방식의 대역 할당 요청일 수도 있다.

이후, 상기 기지국은 525단계에서 상기 시그널링 레벨 측정 결과를 보고하는 데 필요한 상향링크 영역을 상기 단말에게 할당하고, 527단계로 진행하여 해당 단말로부터 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지를 수신함으로써 상기 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 수신한다. 이후, 상기 기지국은 상기 519단계에서 상기 수신한 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 이용하여 각 단말에게 적절한 중계국 선택 절차를 수행하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

한편, 상기 523단계 혹은 상기 529단계에서 상기 기지국이 단말로부터 수신하는 대역 요청은 일반적인 대역 요청 헤더(Bandwidth request header)를 이용하여 수신할 수도 있으며, 본 발명에서는 새로운 대역 요청 헤더 MS signal report extended subheader를 정의할 수 있다. 상기 단말은 상기 MS signal report extended subheader를 통해 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과 보고를 위한 대역 할당 요청임과 상기 보고할 중계국 정보량을 기지국에게 알릴 수 있고, 상기 기지국은 상기 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과 보고를 위한 중계국 정보량에 해당하는 상향링크 영역을 상기 단말에게 할당할 수 있다.

여기서, 상기 MS signal report extended subheader의 구조는 하기 <표 5>와 같이 나타낼 수 있다.

Name	Size (bits)	Description
RS number	8	The number of RSs which MS reports the signaling measurement result.

상기 <표 5>에 나타난 바와 같이, 상기 MS signal report extended subheader는 단말이 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 기지국에게 보고하는 경우 해당 중계국의 개수 정보를 포함한다. 따라서, 상기 MS signal report extended subheader를 수신한 기지국은 상기 단말이 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지를 이용하여 전송할 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과 보고량을 파악하고, 이에 해당하는 상향링크 영역을 단말에게 할당할 수 있다.

여기서, 상기 기지국이 단말로부터 수신하는 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과는 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지와 같은 매체 접근 제어 계층 관리 메시지의 형태가 아니라 중계국 프리앰블 인덱스 정보와 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 조합한 코드 시퀀스로 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국에게 중계국-단말 간 시그널링 레벨을 보고하기 위한 상향링크 영역 할당을 요청하고 측정 결과를 보고하는 방법의 절차를 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 단말은 611단계에서 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고할 수 있는 비경쟁 방식의 상향링크 영역이 할당되었는지 판단한다. 즉, 상기 <표 3>과 같은 별도의 비경쟁 방식의 상향링크 영역이 할당되었는지 판단하고, 상기 비경쟁 방식의 상향링크 영역이 할당되었을 시, 상기 단말은 619단계로 진행하여 상기 할당된 영역을 통해 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지를 전송함으로써 기지국에게 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고한다. 상기 비경쟁 방식의 상향링크 영역이 할당되어 있지 않을 시, 상기 단말은 613단계로 진행하여 상기 기지국으로부터 대역폭 폴링이 수신되는지 검사한다.

상기 기지국으로부터 대역폭 폴링이 수신될 시, 상기 단말은 617단계로 진행하여 상기 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 전송하기 위한 상향링크 영역 할당을 요청하는 대역 요청 헤더를 상기 기지국으로 전송한다. 상기 기지국으로부터 대역폭 폴링이 수신되지 않거나 혹은 경쟁 방식의 대역 할당을 요청하기로 결정한 경우, 상기 단말은 615단계로 진행하여 상기 기지국으로 상향링크 영역 할당을 요청하는 대역 할당 요청 코드 및 대역 할당 요청 헤더를 전송한다. 이후, 상기 단말은 상기 619단계에서 상기 기지국으로부터 상향링크 영역을 할당받고 상기 할당받은 영역에서 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지를 전송하여 기지국으로 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고한 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다. 여기서, 상기 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과는 상기 단말이 상기 중계국의 프리앰블 시그널에 대한 단말-중계국 간 시그널링 레벨을 측정한 결과를 의미한다.

여기서, 상기 615단계 혹은 617단계에서 상기 단말이 기지국으로 전송하는 대역 할당 요청 헤더는 일반적은 대역 할당 요청 헤더(Bandwidth request header)일 수도 있고, 본 발명에 따라 상기 <표 5>의 MS signal report extended subheader일 수도 있다. 또한, 상기 619단계에서 상기 단말이 기지국에게 전송하는 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과는 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지와 같은 매체 접근 제어 계층 관리 메시지의 형태가 아니라 중계국 프리앰블 인덱스와 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 조합한 코드 시퀀스로 구성될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 단말(혹은 중계국 혹은 기지국)의 구성을 도시한 블록 구성도이다. 상기 단말의 인터페이스 모듈(통신모듈)은 중계국(RS) 및 기지국(BS)의 인터페이스 모듈(통신모듈)과 동일하므로, 이하 설명에서는 하나의 장치를 가지고 단말, 중계국 및 기지국의 동작을 설명하기로 한다. 여기서, 상기 단말(혹은 중계국 혹은 기지국)은 제어부(719), 메시지 처리부(711), 메시지 생성부(713), 중계국 프리앰블 처리부(715), 저장부(717), 인터페이스 모듈(721)을 포함하여 구성된다.

상기 도 7을 참조하여 단말의 구성을 살펴보면, 상기 제어부(719)는 단말의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터 통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따른 중계국의 프리앰블 채널 영역에서 중계국이 전송하는 프리앰블 시그널을 처리한다. 본 발명에 따라 상기 제어부(719)는 기지국 혹은 중계국으로부터 수신되는 제어메시지를 상기 메시지처리부(711)로 제공하고, 상기 기지국 혹은 중계국으로 전송할 메시지를 상기 메시지 생성부(713)로부터 전달받아 상기 인터페이스 모듈(721)로 제공한다.

상기 메시지 처리부(711)는 기지국 혹은 중계국으로부터 수신되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 상기 제어부(719)로 통보한다. 본 발명에 따라 기지국으로부터 <표 1>의 Preamble_Zone_Alloc_IE 및 <표 2>의 RS_Preamble_IE를 포함하는 DL-MAP 메시지를 수신할 경우 혹은 <표 3>의 MS_Signal_Report_IE를 포함하는 UL-MAP 메시지를 수신할 경우, 상기 메시지에 포함되어 있는 각종 제어정보를 추출하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 이때, 상기 제어부(719)는 상기 메시지 처리부(711)로부터의 제어정보에 따라 상기 중계국 프리앰블 처리부(715)를 제어한다.

상기 메시지 생성부(713)는 상기 제어부(719)의 제어하에 기지국 혹은 중계국에게 송신할 메시지를 생성한다. 본 발명에 따라 상기 메시지 생성부(713)에서 생성된 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지 혹은 <표 5>의 MS signal report extended subheader는 상기 제어부(719)를 통해 상기 인터페이스 모듈(721)로 전달된다.

상기 중계국 프리앰블 처리부(715)는 상기 제어부(719)의 제어 하에 상기 중계국의 프리앰블 채널 영역에서 중계국이 전송하는 프리앰블 시그널을 수신하고, 상기 중계국의 프리앰블 시그널에 대한 단말-중계국 간 시그널링 레벨을 측정하며, 상기 측정된 시그널링 레벨 측정 결과를 기지국에게 보고하는 동작과 관련된 정보를 상기 제어부(719)로 제공한다.

상기 저장부(717)는 상기 단말의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 프로그램 수행 중 발생하는 일시적인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 저장부(717)는 일반적으로 단말이 기지국으로 전송할 데이터 및 제어 정보를 저장할 수 있고, 본 발명에 따른 중계국의 프리앰블 시그널과 관련된 수식 및 프리앰블 시퀀스 정보 테이블 등을 저장할 수 있다.

상기 인터페이스 모듈(721)은 기지국 혹은 중계국과 통신하기 위한 모듈로서, RF처리부 및 기저대역처리부 등을 포함하여 구성된다. 상기 RF처리부는 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역신호로 변환하여 상기 기저대역처리부로 제공하고, 상기 기저대역처리부로부터의 기저대역신호를 실제 에어(air)상에서 전송할 수 있도록 RF(Radio Frequency)신호로 변환하여 상기 안테나를 통해 송신한다. 예를 들어, 광대역 무선접속 방식을 사용하는 경우, 상기 기저대역처리부는 상기 RF처리부로부터의 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)연산 및 채널 디코딩하여 원래의 정보데이터를 제어부(719)로 전달한다. 역으로, 상기 제어부(719)로부터의 데이터를 채널인코딩 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 상기 RF처리부로 제공한다.

다음으로, 상기 도 7을 참조하여 중계국의 구성을 살펴보면, 상기 제어부(719)는 중계국의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따른 서빙 셀 내 중계국 특히 서빙 셀 용량 확장을 지원하는 중계국을 통한 릴레이 서비스를 단말에게 제공하기 위한 동작을 처리한다. 본 발명에 따라 상기 제어부(719)는 단말 혹은 기지국으로부터 수신되는 제어메시지를 상기 메시지 처리부(711)로 제공하고, 상기 단말 혹은 기지국으로 전송할 메시지를 상기 메시지 생성부(713)로부터 전달받아 상기 인터페이스 모듈(721)로 제공한다.

상기 메시지 처리부(711)는 단말 혹은 기지국으로부터 수신되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 상기 제어부(719)로 통보한다. 본 발명에 따라 기지국으로부터 프리앰블 시그널 전송에 필요한 정보를 포함하는 상기 <표 1>의 Preamble_Zone_Alloc_IE 혹은 상기 <표 2>의 RS_Preamble_IE를 포함하는 DL-MAP 메시지가 수신될 경우, 상기 수신된 메시지에 포함되어 있는 각종 제어정보를 추출하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 이때, 상기 제어부(719)는 상기 메시지 처리부(711)로부터의 제어정보에 따라 해당 처리를 수행한다.

상기 메시지 생성부(713)는 상기 제어부(719)의 제어 하에 기지국에게 송신할 메시지를 생성하거나, 상기 중계국이 관리하는 단말에게 송신할 메시지 등을 생성하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 상기 메시지 생성부(713)는 본 발명에 따라 상기 기지국으로 할당받은 프리앰블 채널 영역에서 전송할 프리앰블 시그널을 생성한다. 여기서, 상기 메시지 생성부(713)에서 생성된 메시지는 상기 제어부(719)를 통해 상기 인터페이스 모듈(721)로 전달된다.

상기 중계국 프리앰블 처리부(715)는 상기 제어부(719)의 제어 하에 상기 <표 1>의 Preamble_Zone_Alloc_IE와 상기 <표 2>의 RS_Preamble_IE에서 지시한 정보에 따라 중계국 프리앰블 채널 영역에서 중계국 자신의 프리앰블을 전송하기 위해 필요한 기능을 수행한다.

상기 저장부(717)는 중계국의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 프로그램 수행 중 발생하는 일시적인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 저장부(717)는 단말 혹은 기지국으로 전송할 데이터 및 제어 정보를 저장할 수 있다. 본 발명에 따라 상기 저장부(717)는 상기 프리앰블 채널 영역에서 전송할 프리앰블 시그널을 생성하기 위한 프리앰블 시퀀스 테이블 및 프리앰블 생성 수식 등의 정보를 저장할 수 있다.

상기 인터페이스 모듈(721)은 단말 혹은 기지국과 통신하기 위한 모듈로서, RF처리부 및 기저대역처리부 등을 포함하여 구성된다. 상기 RF처리부는 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역신호로 변환하여 상기 기저대역처리부로 제공하고, 상기 기저대역처리부로부터의 기저대역신호를 실제 에어(air)상에서 전송할 수 있도록 RF(Radio Frequency)신호로 변환하여 상기 안테나를 통해 송신한다. 예를 들어, 광대역 무선접속 방식을 사용하는 경우, 상기 기저대역처리부는 상기 RF처리부로부터의 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)연산 및 채널 디코딩하여 원래의 정보데이터(트래픽 혹은 제어메시지)를 제어부(719)로 전달한다. 역으로, 상기 제어부(719)로부터의 정보데이터를 채널인코딩 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 상기 RF처리부로 제공한다.

다음으로, 상기 도 7을 참조하여 기지국의 구성을 살펴보면, 상기 제어부(719)는 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따른 서빙 셀 내 중계국 특히 서빙 셀 용량 확장을 지원하는 중계국을 통한 릴레이 서비스를 단말에게 제공하기 위한 동작을 처리한다. 본 발명에 따라 상기 제어부(719)는 단말 혹은 중계국으로부터 수신되는 제어메시지를 상기 메시지 처리부(711)로 제공하고, 상기 단말 혹은 중계국으로 전송할 메시지를 상기 메시지 생성부(713)로부터 전달받아 상기 인터페이스 모듈(721)로 제공한다.

상기 메시지 처리부(711)는 단말 혹은 중계국으로부터 수신되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 상기 제어부(719)로 통보한다. 본 발명에 따라 단말로부터 상기 <표 4>의 MS_Signal_Report 메시지 혹은 상기 <표 5>의 MS signal report extended subheader가 수신될 경우, 상기 수신된 메시지에 포함되어 있는 각종 제어정보를 추출하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 이때, 상기 제어부(719)는 상기 메시지 처리부(711)로부터의 제어정보에 따라 해당 처리를 수행한다.

상기 메시지 생성부(713)는 상기 제어부(719)의 제어 하에 단말 혹은 중계국으로 송신할 메시지를 생성하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 본 발명에 따라 중계국 프리앰블 시그널 전송에 필요한 정보를 포함하는 상기 <표 1>의 Preamble_Zone_Alloc_IE 혹은 상기 <표 2>의 RS_Preamble_IE를 포함하는 DL-MAP 메시지를 생성하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 혹은 본 발명에 따라 단말이 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 전송하는 데 필요한 정보를 포함하는 상기 <표 3>의 MS_Signal_Report_IE를 포함하는 UL-MAP 메시지를 생성하여 상기 제어부(719)로 제공한다. 여기서, 상기 메시지 생성부(713)에서 생성된 메시지는 상기 제어부(719)를 통해 상기 인터페이스 모듈(721)로 전달된다.

상기 중계국 프리앰블 처리부(715)는 상기 제어부(719)의 제어 하에 상기 중계국에게 할당할 프리앰블 채널 영역 정보를 결정하고, 단말이 전송하는 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 보고받아 상기 단말에게 적합한 중계국을 선택하기 위해 필요한 기능을 수행한다.

상기 저장부(717)는 기지국의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 프로그램 수행 중 발생하는 일시적인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 저장부(717)는 일반적으로 단말 혹은 중계국으로 전송할 데이터 및 제어 정보를 저장할 수 있다.

상기 인터페이스 모듈(721)은 단말 혹은 중계국과 통신하기 위한 모듈로서, RF처리부 및 기저대역처리부 등을 포함하여 구성된다. 상기 RF처리부는 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역신호로 변환하여 상기 기저대역처리부로 제공하고, 상기 기저대역처리부로부터의 기저대역신호를 실제 에어(air)상에서 전송할 수 있도록 RF(Radio Frequency)신호로 변환하여 상기 안테나를 통해 송신한다. 예를 들어, 광대역 무선접속 방식을 사용하는 경우, 상기 기저대역처리부는 상기 RF처리부로부터의 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)연산 및 채널 디코딩하여 원래의 정보데이터(트래픽 혹은 제어메시지)를 제어부(719)로 전달한다. 역으로, 상기 제어부(719)로부터의 정보데이터를 채널인코딩 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 상기 RF처리부로 제공한다.

상술한 단말 혹은 중계국 혹은 기지국의 구성에서, 상기 제어부(719)는 상기 메시지 처리부(711)와 상기 메시지 생성부(713) 및 상기 중계국 프리앰블 처리부(715)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(719)는 상기 메시지 처리부(711)와 상기 메시지 생성부(713)와 상기 중계국 프리앰블 처리부(715)의 기능을 수행할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국이 중계국과 단말 간 채널 상태 정보를 파악하기 위해 상기 중계국에게 프리앰블을 전송할 수 있는 채널 영역을 할당하고 상기 단말로부터 중계국-단말 간 시그널링 레벨 측정 결과를 수신하는 방법을 제안함으로써, 기지국과 직접 통신하는 단말들이 중계국이 제공하는 우수한 무선 링크 채널을 통해 유효 전송율을 높일 수 있는 릴레이 통신을 이용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

무선 통신 시스템에서 중계국 선택 방법에 있어서,

기지국이 적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하는 과정과,

상기 적어도 하나의 중계국이 상기 프리앰블 채널 할당 정보에 따라 단말로 프리앰블 신호를 전송하는 과정과,

상기 단말이 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하고, 상기 측정한 결과를 상기 기지국으로 보고하는 과정과,

상기 기지국이 수신되는 상기 측정 결과에 따라 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기지국이 상기 적어도 하나의 중계국 및 상기 단말로 프리앰블을 전송하는 과정과,

상기 적어도 하나의 중계국 및 상기 단말이 상기 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하고, 상기 측정한 결과를 상기 기지국으로 보고하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프리앰블 채널 할당 정보는 상기 적어도 하나의 중계국에게 할당된 프리앰블 채널에 대한 정보와 상기 적어도 하나의 중계국이 상기 단말로 전송할 프리앰블에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 선택되는 중계국은 상기 기지국과 상기 단말 사이에 가장 좋은(good) 채널 상태를 제공하는 중계국임을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 프리앰블 채널에 대한 정보는 하향링크-맵 정보 요소(DownLink-MAP Information Element : DL-MAP IE)()의 확장 하향링크 구간 사용 코드(Extended-Downlink Interval Usage Code : Extended-DIUC)의 비트 값을 사용한 프리앰블 존 할당 정보 요소(Preamble_Zone_Alloc_IE())를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 프리앰블 존 할당 정보 요소(Preamble_Zone_Alloc_IE())는 상기 프리앰블 채널의 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 'OFDMA'이라 칭함) 심볼 오프셋(OFDMA symbol offset) 정보, 상기 프리앰블 채널의 서브 채널 오프셋(Subchannel offset) 정보, 상기 프리앰블 채널에 할당된 OFDMA 심볼의 개수(No. OFDMA Symbols) 정보, 상기 프리앰블 채널에 할당된 서브 채널의 개수(No. Subchannels) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 프리앰블 정보는 하향링크-맵 정보 요소(DownLink-MAP Information Element : DL-MAP IE)()의 확장 2차 하향링크 구간 사용 코드(Extended-2 Downlink Interval Usage Code : Extended-2 DIUC)의 비트 값을 사용한 중계국 프리앰블 정보 요소(RS_Preamble_IE())를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 중계국 프리앰블 정보 요소(RS_Preamble_IE())는 확장 2차 하향링크 구간 사용 코드(Downlink Interval Usage Code : Extended-2 DIUC) 정보, 프리앰블 적합성(preamble relevance) 정보, 상기 프리앰블 적합성(preamble relevance)이 모든 연결 식별자(Connection ID : 이하 ‘CID’라 칭함)에 대해 동일하게 적용되는지 혹은 각 CID에 대해 별도로 적용되는지의 여부를 나타는 프리앰블 적합성 플래그(preamble_relevance_flag) 정보, 프리앰블 타입(preamble type) 정보, 상기 중계국이 프리앰블 채널에서 전송하는 프리앰블을 구분하기 위한 순환 이동(cyclic shift) 정보와 데시메이션(decimation) 정보 중 적어도 하나의 정보, 상기 프리앰블 채널을 할당받고 상기 프리앰블 채널에서 상기 프리앰블을 전송할 중계국의 CID 정보, 주기적으로 프리앰블을 전송할지의 여부와 프리앰블 전송 주기를 나타내는 주기(periodicity) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 기지국의 중계국 선택 방법에 있어서,

적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하고, 단말로부터 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨 측정 결과가 수신되는지 검사하는 과정과,

상기 측정 결과가 수신될 시, 상기 측정 결과를 이용하여 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 중계국 및 상기 단말로 프리앰블을 전송하는 과정과,

상기 적어도 하나의 중계국 및 상기 단말로부터 상기 프리앰블의 신호 세기 레벨 측정 결과가 수신되는지 검사하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 측정 결과의 수신을 위한 상향링크 영역의 할당 여부를 결정하는 과정과,

상기 상향링크 영역의 할당을 결정하였을 시, 상기 단말로 비경쟁 방식의 상향링크 영역을 할당하는 과정과,

상기 상향링크 영역의 할당을 결정하지 않았거나 혹은 상기 측정 결과를 보고하지 않은 단말이 존재할 시, 대역폭 폴링의 전송 여부를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 상향링크 영역은 상향링크-맵 정보 요소(UpLink-MAP Information Element : UL-MAP IE)()의 확장 2차 상향링크 구간 사용 코드(Extended-2 Uplink Interval Usage Code : 이하‘Extended-2 UIUC’라 칭함)의 비트 값을 사용한 단말 시그널 보고 정보 요소(MS_Signal_Report_IE())를 통해 지시되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 단말 시그널 보고 정보 요소(MS_Signal_Report_IE())는 Extended-2 UIUC 정보, 상기 상향링크 영역을 할당받은 단말의 연결 식별자(Connection ID) 정보, 상기 측정 결과를 보고하기 위한 상향링크 영역의 할당 영역(duration) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 대역폭 폴링의 전송을 결정하였을 시, 상기 단말로 상기 대역폭 폴링을 전송하고, 해당 단말로부터 대역 요청 헤더를 수신하는 과정과,

상기 대역폭 폴링의 전송을 결정하지 않았을 시, 상기 단말로부터 대역 요청을 수신하는 과정과,

상기 단말에게 상기 단말이 요청한 대역을 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 대역 요청 헤더는 상기 측정 결과의 보고량을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 단말의 중계국 선택 방법에 있어서,

적어도 하나의 중계국 혹은 기지국으로부터 프리앰블이 수신될 시, 상기 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하는 과정과,

상기 측정한 결과를 포함하는 시그널링 레벨 측정 결과 보고 메시지를 기지국으로 전송하는 과정을 포함하며,

여기서, 상기 시그널링 레벨 측정 결과 보고 메시지는 송신되는 메시지의 타입 정보, 상기 단말이 보고할 중계국의 정보 개수, 각 중계국의 프리앰블 인덱스 정보, 상기 각 중계국에 대한 중계국-단말 간 신호 세기 레벨(MS-RS signal strength level) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 기지국으로부터 상기 측정 결과의 보고를 위한 상향링크 영역이 할당되었는지 검사하는 과정과,

상기 상향링크 영역이 할당되지 않았을 시, 상기 기지국으로부터 대역폭 폴링이 수신되는지 검사하고, 상기 대역폭 폴링이 수신될 시, 상기 기지국으로 대역 요청 헤더를 전송하며, 상기 대역폭 폴링이 수신되지 않을 시, 상기 기지국으로 대역 요청을 전송하여 상기 대역을 할당받는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 대역 요청 헤더는 상기 측정 결과의 보고량을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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무선 통신 시스템에서 중계국 선택 장치에 있어서,

적어도 하나의 중계국으로 프리앰블 채널 할당 정보를 전송하고, 단말로부터 상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨 측정 결과가 수신되는지 검사하며, 상기 측정 결과가 수신될 시, 상기 측정 결과를 이용하여 상기 단말에게 릴레이 서비스를 제공하는 중계국을 선택하는 기지국과,

상기 수신되는 프리앰블 채널 할당 정보를 이용하여 상기 단말로 프리앰블을 전송하는 상기 적어도 하나의 중계국과,

상기 적어도 하나의 중계국으로부터 수신된 프리앰블의 신호 세기 레벨을 측정하고, 상기 측정한 결과를 상기 기지국으로 보고하는 상기 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 20 항에 있어서,

상기 프리앰블 채널 할당 정보는 상기 적어도 하나의 중계국에게 할당된 프리앰블 채널에 대한 정보와 상기 적어도 하나의 중계국이 상기 단말로 전송할 프리앰블에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.