KR101527978B1

KR101527978B1 - 기지국과 중계기 사이의 서브프레임을 사용하여 통신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101527978B1
Application number: KR1020090064416A
Authority: KR
Inventors: 김학성; 김은선; 천병걸; 안준기
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2015-06-18
Also published as: US9148217B2; EP2311204B1; WO2010016693A3; US20100034135A1; CN101960737B; CN101960737A; EP2311204A2; KR20100018453A; WO2010016693A2; EP2311204A4

Abstract

무선통신 시스템에서 중계기의 통신방법을 제공한다. 기지국과 중계기 간의 백홀링크 전용 서브프레임을 설정하는 단계 및 상기 전용 서브프레임을 통하여 상기 기지국으로부터 신호를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 전용 서브프레임은 적어도 일부 영역에 대하여 레거시(legacy) 단말의 접근이 제한되는 서브프레임이다.

Description

기지국과 중계기 사이의 서브프레임을 사용하여 통신하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF COMMUNICATION USING SUBFRAME BETWEEN BASE STATION AND RELAY}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계기를 포함하는 무선통신 시스템의 통신 방법에 관한 것이다.

무선통신 시스템은 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 무선자원을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 무선자원의 예로는 시간, 주파수, 코드, 전송파워 등이 있다. 다중 접속 시스템의 예들로는 TDMA(time division multiple access) 시스템, CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다. TDMA 시스템에서는 시간, FDMA 시스템에서는 주파수, CDMA 시스템에서는 코드, OFDMA 시스템에서는 부반송파(subcarrier) 및 시간이 무선자원이다. 또한, 무선통 신 시스템은 양방향 통신을 지원하는 시스템이다. 양방향 통신은 TDD(Time Division Duplex) 모드, FDD(Frequency Division Duplex) 모드, H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 모드 등을 이용하여 수행될 수 있다. TDD 모드는 상향링크 전송과 하향링크 전송을 시간자원으로 구분한다. FDD 모드는 상향링크 전송과 하향링크 전송을 주파수 자원으로 구분한다. H-FDD 모드는 상향링크 전송과 하향링크 전송을 시간자원과 주파수 자원의 조합으로 구분한다.

무선통신 시스템은 소정 영역인 셀(Cell)에 서비스를 제공하는 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 무선전송 기술의 특성상 무선환경의 변화에 따라 전송 신호의 품질이 영향을 받게 된다. 특히, 주변의 다양한 형태의 산란인자(scatters), 단말(Mobile Station, MS)의 이동 등으로 인해 시간에 따라 무선채널이 변화하게 된다. 또한, 무선통신 주체 간의 거리가 증가함에 따라 수신전력이 급격히 줄어들기 때문에 거리에 제약이 따르게 된다. 따라서, 일반적으로 단말은 기지국의 커버리지(Coverage) 내에 있을 때 상기 기지국과 통신할 수 있다. 이와 같이, 산란인자, 단말의 이동 속도, 송수신간 거리 등의 요인으로 기지국과 단말 사이의 최고 전송 속도, 셀 내 사용자의 처리율 및 전체 셀의 처리율이 줄어드는 양상을 띄게 된다. 예를 들어, 단말이 셀 경계에 위치하거나 단말과 기지국 사이에 빌딩과 같은 장애물이 존재하는 경우, 단말과 기지국 사이의 통신 품질은 양호하지 않을 수 있다.

상술한 문제점을 극복하기 위한 노력의 일환으로, 기지국과 단말 간에 전송신호의 열화를 보상할 수 있는 다양한 기술을 도입하여 최고 전송속도, 처리율 향 상, 커버리지 확장 등의 효과를 얻을 수 있다. 그 중 한 가지는 무선통신 시스템에 중계기(Relay Station, RS)를 도입하는 것이다. 예컨대, 3세대 이후의 차세대 이동통신 시스템인 IMT(International Mobile Telecommunication)-Advanced의 유력한 후보 중 하나인 LTE(Long Term Evolution)-Advanced는 중요 기술 중에 중계기 기술을 포함한다. 중계기는 기지국과 단말 사이에서 신호를 중계하는 장치인데, 기지국의 커버리지를 확장시키고, 셀 처리율을 향상시킬 수 있다.

중계기는 최근에 도입되기 시작한 개념이므로, 중계기가 도입된 무선통신 시스템에는 중계기를 고려하지 않고 설계된 레거시(legacy) 단말과 중계기를 고려하고 설계된 새로운 단말이 공존할 것이다. 따라서, 레거시 단말에 대한 역지원성(backward compatibility)을 유지하기 위한 방법이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 중계기를 고려하지 않고 설계된 레거시 단말에 대한 역지원성을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 중계기의 통신방법은 기지국과 중계기 간의 백홀링크 전용 서브프레임을 설정하는 단계 및 상기 전용 서브프레임을 통하여 상기 기지국으로부터 신호를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 전용 서브프레임은 적어도 일부 영역에 대하여 레거시(legacy) 단말의 접근이 제한되는 서브프레임이다.

상기 레거시 단말의 접근이 제한되는 서브프레임은 MBSFN(Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network) 서브프레임일 수 있다.

상기 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 단말에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 정보는 6비트, 10비트 및 24비트 중 하나의 비트맵으로 전송될 수 있다.

상기 정보는 시스템 정보 블록(System Information Block, SIB)으로 전송될 수 있다.

상기 중계기가 상기 기지국으로부터 상기 전용 서브프레임을 통하여 상기 신호를 수신할 때, 상기 중계기는 상기 단말로 어떠한 신호도 전송하지 않을 수 있 다.

상기 전용 서브프레임은 단말들로 반드시 전송되어야하는 제어정보가 존재하는 서브프레임을 제외한 서브프레임 가운데 설정될 수 있다.

상기 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 상기 기지국에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기지국과 상기 중계기 사이의 백홀링크 및 상기 중계기와 단말 사이의 액세스 링크는 동일한 주파수 대역을 사용하여 통신할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 단말은 무선신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부 및

기지국 또는 중계기로부터 백홀링크 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 수신하면, 상기 백홀링크 전용 서브프레임의 적어도 일부 영역에서 채널 측정을 수행하지 않는 것으로 설정되는 프로세서(Processor)를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따른 단말은 무선신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부 및 기지국 또는 중계기로부터 백홀링크 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 수신하면, 상기 백홀링크 전용 서브프레임에서 상기 백홀링크 간에 전송되는 신호를 듣는(overhear) 것으로 설정되는 프로세서(processor)를 포함한다.

중계기를 고려하지 않고 설계된 레거시 단말에 대한 역지원성을 제공할 수 있다. 특히, 레거시 단말의 부정확한 채널 측정을 방지할 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access), MC-FDMA(Multi Carrier-Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)이나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.

설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE-Advanced를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 3GPP LTE-Advanced((이하, LTE-A)는 3GPP LTE(이하, LTE)의 진화이다.

도 1은 중계기가 도입된 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10, 11, 12, 13; Mobile Station, MS), 기지국(20; Base Station, BS) 및 중계기(30, 31; Relay Station, RS)를 포함한다. 단말(10, 11, 12, 13)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10, 11, 12, 13)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 중계기(30, 31)는 커버리지의 확장 또는 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위한 것으로, 단말과 기지국 사이에 위치한다. 중계기는 중계 노드, 리피터(Repeater), 릴레이(Relay), 릴레이 노드(Relay Node, RN) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 즉, 기지국(20)의 커버리지 내에 있는 단말들(10, 11)은 기지국(20)과 직접 통신할 수 있고, 기지국(20)의 커버리지 밖에 있는 단말들(12, 13)은 중계기(30, 31)를 거쳐서 기지국(20)과 통신한다. 또는, 기지국(20)의 커버리지 내에 있는 단말들(10, 11)이라 할지라도, 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위하여 중계기(30, 31)를 거쳐서 기지국(20)과 통신할 수 있다.

중계기는 기능에 따라 아래와 같이 몇 가지 형태로 분류될 수 있다.

function	L1 Relay	L2 Relay	L3 Relay	Pico/Femto Cell
RF function	X	X	X	X
Coder/Decoder and CRC	-	X	X	X
HARQ	-	X	X	X
Multiplex & Demultiplex of MAC SDU	-	X	X	X
Priority(Qos) handling	-	X	X	X
Scheduling	-	X	X	X
Outer ARQ	-	(X)	X	X
(Re)-Segmentation and concatenation	-	(X)	X	X
Header compression(ROHC)	-	-	-	X
Reordering of lower layer SDUs	-	-	-	X
In-sequence delivery of upper layer PDUs	-	-	-
Duplicate detection of lower layer SDUs	-	-	-	X
Ciphering	-	-	-	X
System information broadcast	-	-	X	X
RRC Connection set-up and maintenance	-	-	X	X
Radio Bearers set-up and maintenance	-	-	-	X
Mobility function	-	-	X
MBMS services control	-	-	-	X
Paging	-	-	-	X
QoS management	-	-	(X)	X
UE measurement reporting and control the reporting	-	-	(X)	X
NAS signalling handling	-	-	-	X

표 1에서 'X'는 해당 기능을 지원함을 의미하고, '-'는 해당 기능을 지원하지 않음을 의미하며, '(X)'는 해당 기능을 지원할 수도 있고 지원하지 않을 수도 있음을 의미한다. 표 1에서 L1 중계기, L2 중계기, L3 중계기로 분류하고 있으나, 이는 예시적인 것이다. 이 분류는 L1, L2, L3 중계기의 개략적인 특징에 따라 분류한 것이며, 반드시 용어와 일치하는 것은 아니다. 참고적으로, 표 1에서 펨토셀 또는 피코셀의 기능을 함께 제시하고 있다. 펨토셀 또는 피코셀은 표 1에서 예시하는 모든 기능을 지원하는 것으로 가정한다. L1 중계기는 AF(Amplify and Forward)와 함께 약간의 추가 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 증폭한 후 단말 또는 기지국으로 전달한다. L2 중계기는 DF(Decoding and Forward)와 함께 스케줄링(Scheduling) 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 복조(Demodulation) 및 복호(Decoding) 등의 과정을 거쳐 정보를 복구한 후, 다시 부호(Coding) 및 변조(Modulation) 등의 과정을 거쳐 신호를 생성하여 단말 또는 기지국으로 전달한다. L3 중계기는 하나의 셀과 유사한 형태를 가지는 중계기로, L2 중계기가 가지는 기능과 함께 호접속, 해제 및 이동성(Mobility Function)을 지원한다. L3 중계기, 펨토 셀, 피코 셀은 프레임 구조의 일부 또는 전부를 변경할 수 있는 능력을 가진다. 즉, 중계기 셀을 제어할 수 있는 중계기이다. 반면, L1 중계기, L2 중계기는 프레임 구조의 일부 또는 전부를 변경할 수 있는 능력을 가지는 않는다. 즉, 중계기 셀을 제어할 수 없는 중계기이다. 따라서, L1 중계기, L2 중계기는 데이터만을 중계하고, 기지국이 단말로 직접 제어 채널을 전송한다. 본 명세서에서, 특별한 제한을 두지 않는다면 중계기는 L1 중계기, L2 중계기, L3 중계기, 피코 셀, 펨토 셀을 의미한다.

중계기는 무선자원을 이용하여 데이터를 전송하거나 수신할 수 있다. 중계기가 이용할 수 있는 무선자원은 시간자원, 주파수 자원, 공간 자원 등을 포함한다. 시간자원은 서브프레임(subframe), 심볼(symbol), 슬롯(slot) 등으로 표현되고, 주파수 자원은 부반송파(subcarrier), 자원블록(resource block), 성분 반송파(component carrier) 등으로 표현되며, 공간 자원은 공간 다중화(spatial multiplexing), 안테나(antenna) 등으로 표현된다. 이와 같은 무선자원은 기지국-중계기 사이, 중계기-단말 사이에 전용되거나, 공유될 수 있다.

기지국과 중계기 사이의 링크는 백홀링크(Backhaul Link)라 하고, 중계기와 단말 사이의 링크는 액세스링크(Access Link)라 한다. 기지국과 중계기 사이의 백홀링크는 FDD(Frequency Division Duplex) 모드 또는 TDD(Time Division Duplex) 모드로 운용될 수 있다. 이와 마찬가지로, 중계기와 단말 사이의 액세스 링크도 FDD 모드 또는 TDD 모드로 운용될 수 있다.

도 2는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 일반적인 CP(normal cyclic prefix)를 사용하는 무선 프레임이다.

도 2를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임에는 2개의 슬롯(slot)이 포함될 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP 구조에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 일반적인 CP 크기를 사용하는 무선 프레임에서, 하나의 슬롯에는 7 OFDM 심볼이 포함될 수 있다. 10ms 무선 프레임에서 OFDM 심볼이 2048 Ts 일 때, 일반적인 CP 크기는 144 Ts 일 수 있다(Ts=1/(15000*2048)sec).

P-SCH(Primary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에 위치한다. 2개의 P-SCH를 통하여 동일한 PSS(Primary Synchronization Signal)이 전송된다. P-SCH는 OFDM 심볼 동기, 슬롯 동기 등의 시간 영역(time domain) 동기 및/또는 주파수 영역 동기를 얻기 위해 사용된다. PSS로 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스가 사용될 수 있으며, 무선통신 시스템에는 적어도 하나의 PSS가 있다.

S-SCH(Secondary Synchronization Channel)은 0번째 슬롯과 10번째 슬롯의 마지막 OFDM 심볼에서 바로 이전 OFDM 심볼에 위치한다. S-SCH와 P-SCH는 인접하는(contiguous) OFDM 심볼에 위치할 수 있다. 2개의 S-SCH을 통하여 서로 다른 SSS(Secondary Synchronization Signal)이 전송된다. S-SCH는 프레임 동기 및/또는 셀의 CP 구성, 즉 일반적인 CP 또는 확장 CP(extended CP)의 사용 정보를 얻기 위해 사용된다. 하나의 S-SCH는 2개의 SSS를 사용한다. SSS로 m-시퀀스가 사용될 수 있다. 즉, 하나의 S-SCH에는 2개의 m-시퀀스가 포함된다. 예를 들어, 하나의 S-SCH가 63 부반송파를 포함한다고 할 때, 길이 31인 m-시퀀스 2개가 하나의 S-SCH에 맵핑된다.

P-SCH 및 S-SCH은 물리계층 셀 ID(physical-layer cell identities)를 얻기 위해 사용된다. 물리계층 셀 ID는 168개의 물리계층 셀 ID 그룹 및 이에 속하는 3개의 물리계층 ID로 표현될 수 있다. 즉, 전체 물리계층 셀 ID는 504개이며, 0 내지 167 범위를 가지는 물리계층 셀 ID 그룹 및 각 물리계층 셀 ID 그룹에 포함되는 0 내지 2 범위를 가지는 물리계층 ID로 표현된다. P-SCH에는 물리계층 ID는 나타내는 3개의 ZC 시퀀스 원시 인덱스(root index)가 사용되고, S-SCH은 물리계층 셀 ID 그룹을 나타내는 168개의 m-시퀀스 인덱스가 사용될 수 있다.

P-BCH(Physical-Broadcast Channel)은 무선 프레임에서 0번째 서브프레임에 위치한다. P-BCH은 0번째 서브프레임의 3번째 OFDM 심볼(0번째 OFDM 심볼부터 시작된다)에서 시작하여 P-SCH 및 S-SCH를 제외한 4개의 OFDM 심볼을 차지한다. P-BCH는 해당 기지국의 기본적인 시스템 구성(system configuration) 정보를 얻기 위해 사용된다. P-BCH는 40ms의 주기를 가질 수 있다.

도 2의 무선 프레임 구조는 예시에 불과하고, 상기 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다. 서브 프레임은 시간 영역에서 2개의 슬롯을 포함한다. 서브 프레임내의 첫번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 제어채널들이 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)가 할당되는 데이터 영역이 된다.

3GPP LTE에서 사용되는 하향링크 제어채널들은 PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel), PDCCH(Physical Downlink Control Channel), PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel) 등이 있다. 서브프레임의 첫번째 OFDM 심벌에서 전송되는 PCFICH는 서브프레임내에서 제어채널들의 전송에 사용되는 OFDM 심벌의 수(즉, 제어영역의 크기)에 관한 정보를 나른다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 자원 할당 정보, 하향링크 자원 할당 정보 및 임의의 UE 그룹들에 대한 상향링크 전송 파워 제어 명령 등을 가리킨다. PHICH는 상향링크 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 나른다. 즉, 단말이 전송한 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호는 PHICH 상으로 전송된다.

도 4는 기지국과 단말 간의 링크를 위한 프레임의 일 예이다.

도 4를 참조하면, 하나의 서브프레임은 제어정보를 전송하는 제어 영역과 데이터를 전송하는 데이터 영역으로 이루어진다. 따라서, 시스템 동작을 위한 많은 부분은 서브프레임 단위로 이루어진다. 소정 개수의 서브프레임들이 모여 무선 프레임과 같은 프레임 단위를 구성할 수 있다. 중계기가 도입되지 않은 무선통신 시스템에서, 모든 서브프레임은 기지국과 통신하는 단말을 위하여 할당된다. 상향링크 프레임의 구조도 하향링크 프레임의 구조와 유사하다.

한편, 소정의 셀 내에서 기지국과 중계기 간의 백홀링크와 중계기와 단말 간의 액세스 링크는 주파수 자원을 공유할 수 있다. 이때, 중계기가 기지국으로부터 백홀링크를 통하여 신호를 수신함과 동시에 단말로 액세스 링크를 통하여 신호를 전송하는 것은 어렵다. 중계기가 수신하는 백홀링크를 통한 신호와 중계기가 전송하는 액세스 링크를 통한 신호가 서로 간섭으로 작용하여 신호를 왜곡시키기 때문이다. 이를 자기 간섭(Self Interference, SI)이라고 한다. 따라서, 기지국이 백홀링크를 통하여 중계기로 신호를 전송할 때, 중계기에 연결된 단말의 동작이 문제가 된다. 중계기를 고려하여 설계된 새로운 단말(이하, LTE-A 단말이라 한다. 본 명세서에서, LTE-A 단말은 기지국과 직접 통신할 수 있을 뿐만 아니라, 중계기와 통신할 수 있는 것으로 가정한다)은 설정에 따라 백홀링크를 통하여 전송되는 신호를 들을 수 있는(overhear) 능력을 가지고, 스펙에서 규정된 절차에 따라 동작한다. 그러나, 중계기를 고려하지 않고 설계된 레거시 단말(이하, LTE 단말이라 한다. Release 8에 기반한 단말을 의미할 수 있다.)은 중계기의 존재를 알 수 없다. 백홀링크를 통하여 기지국으로부터 중계기로 신호가 전송되는 시점에 채널 측정을 시도하면, 참조신호(Reference Signal, RS) 구조가 달라 부정확한 채널 측정 결과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 기지국은 잘못된 스케줄링을 수행할 수 있다. 따라서, LTE 단말은 백홀링크를 통하여 신호가 전송되는 시점에 채널 측정을 수행하지 않는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 할당 방법을 나타낸다. 설명의 편의를 위하여 하향링크 전송을 예시하고 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 상향링크 전송에도 확장하여 적용할 수 있다.

도 5를 참조하면, 서브프레임 #n, 서브프레임 #n+2, 서브프레임 #n+3, 서브프레임 #n+5는 액세스링크 전용 서브프레임으로 설정되고, 서브프레임 #n+1, 서브프레임 #n+4는 백홀링크 전용 서브프레임으로 설정된다. 이와 같이, 프레임 내 일부의 서브프레임은 액세스링크를 위하여 할당되고, 나머지 서브프레임은 백홀링크를 위하여 할당될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백홀링크를 위한 자원할당방법을 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 기지국은 백홀링크 전용 서브프레임을 설정한다(S100). 예를 들어, 백홀링크 전용 서브프레임은 기지국으로부터 중계기로 하향링크 신호가 전송되는 것으로 설정된 서브프레임을 의미할 수 있다. 이때, 백홀링크 전용 서브프레임은 기지국과 중계기, 기지국과 단말, 중계기와 단말 간의 시그널링을 통하여 적절하게 설정될 수 있다. 백홀링크 전용 서브프레임은 프레임 내에서 주기적으로 반복되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 매 k 서브프레임마다 한번씩 백홀링크 전용 서브프레임이 주기적으로 반복되도록 설정될 수 있다. 또는, 프레임 내에서 백홀링크 전용 서브프레임은 비주기적으로 반복되도록 설정될 수도 있다. 즉, 프레임 내에서 특정의 서브프레임들이 백홀링크 전용 서브프레임인 것으로 설정될 수 있다.

프레임 내에서 백홀링크 전용 서브프레임이 주기적 또는 비주기적으로 반복되도록 설정되는 경우, 기지국은 백홀링크 전용 서브프레임에 대한 정보를 중계기 및 단말(이하, 본 명세서 내에서 별도로 구분하지 않으면, 단말은 LTE 단말 및 LTE-A 단말을 가리킨다)로 시그널링할 수 있다(S110). 이때, 기지국은 상기 정보를 비트맵을 통하여 시그널링할 수 있다. 예를 들어, 10개의 서브프레임으로 이루어진 무선 프레임에서 1, 2, 5, 6, 9, 10번째 서브프레임이 백홀링크 전용 서브프레임인 것으로 설정된 경우, 비트맵은 '1100110011'과 같이 표현되어 시그널링될 수 있다. 비트맵을 통하여 시그널링하는 방법은 일 예에 불과하고, 기지국은 상기 정보를 다양한 방법으로 시그널링할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백홀링크를 위한 자원할당방법을 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 중계기는 백홀링크 전용 서브프레임을 설정한다(S200). 예를 들어, 백홀링크 전용 서브프레임은 기지국으로부터 중계기로 하향링크 신호가 전송되는 것으로 설정된 서브프레임을 의미할 수 있다. 이때, 백홀링크 전용 서브프레임은 기지국과 중계기, 기지국과 단말, 중계기와 단말 간의 시그널링을 통하여 적절하게 설정될 수 있다. 백홀링크 전용 서브프레임은 프레임 내에서 주기적으로 반복되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 매 k 서브프레임마다 한번씩 백홀링크 전용 서브프레임이 주기적으로 반복되도록 설정될 수 있다. 또는, 프레임 내에서 백홀링크 전용 서브프레임은 비주기적으로 반복되도록 설정될 수도 있다. 즉, 프레임 내에서 특정의 서브프레임들이 백홀링크 전용 서브프레임인 것으로 설정될 수 있다.

프레임 내에서 백홀링크 전용 서브프레임이 주기적 또는 비주기적으로 반복되도록 설정되는 경우, 중계기는 백홀링크 전용 서브프레임에 대한 정보를 단말로 시그널링할 수 있다(S210). 이때, 중계기는 상기 정보를 비트맵을 통하여 시그널링할 수 있다. 예를 들어, 10개의 서브프레임으로 이루어진 무선 프레임에서 1, 2, 5, 6, 9, 10번째 서브프레임이 백홀링크 전용 서브프레임인 것으로 설정된 경우, 비트맵은 '1100110011'과 같이 표현되어 시그널링될 수 있다. 비트맵을 통하여 시그널링하는 방법은 일 예에 불과하고, 중계기는 상기 정보를 다양한 방법으로 시그널링할 수 있다.

한편, 백홀링크 전용 서브프레임을 설정하고 이에 대한 정보를 시그널링하기 위하여, 기존의 방법을 응용하는 것을 고려할 수 있다. MBSFN(Multimedia Broadcast multicast service Single Frequency Network) 서브프레임이 그 예이다. MBSFN은 "Multi-Media Broadcast over a Single Frequency Network", "MBMS(Multimedia broadcast/multicast) over a Single Frequency Network", "MBMS Single Frequency Network", "Multicast/Broadcast over a Single Frequency Network", "Multicast broadcast single frequency network", "Multicast broadcast single frequency network" 등과 같이 다양하게 혼용될 수 있다. MBSFN 서브프레임은 제어 영역(control region) 및 데이터 영역(data region)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브프레임 내의 앞선 2 OFDM 심볼은 제어 영역을 위하여 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 데이터영역을 위하여 할당될 수 있다. 한편, 단말에 따라 MBSFN 서브프레임의 제어영역 및 데이터영역에 대한 접근성이 달라질 수 있다. 일 예로, MBSFN 서브프레임의 제어영역에는 LTE 단말 및 LTE-A 단말이 모두 접근할 수 있고, 데이터영역에는 LTE-A 단말만이 접근할 수 있다. 다른 예로, MBSFN 서브프레임의 전체 영역에 LTE-A 단말만이 접근할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국과 중계기 간의 서브프레임을 이용하여 통신하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 기지국과 중계기 사이의 백홀링크 및 중계기와 단말 사이의 액세스 링크는 동일한 주파수 대역을 사용하여 통신하는 것으로 가정한다.

도 8을 참조하면, 기지국은 기지국과 중계기 간의 백홀링크 전용 서브프레임을 설정한다(S300). 예를 들어, 백홀링크 전용 서브프레임은 기지국으로부터 중계기로 하향링크 신호가 전송되는 것으로 설정된 서브프레임을 의미할 수 있다. 기지국은 MBSFN 서브프레임을 백홀링크 전용 서브프레임으로 설정할 수 있다.

이때, 기지국은 기지국 또는 중계기로부터 단말들로 반드시 전송되어야하는 제어신호가 존재하는 서브프레임을 고려할 수 있다. 즉, 단말들로 반드시 전송되어야 하는 제어신호가 존재하는 서브프레임을 제외한 서브프레임 중에서 전용 서브프레임을 설정할 수 있다. 예를 들어, 단말들로 반드시 전송되어야 하는 제어 신호로는 동기신호, 방송신호, 페이징 신호 등이 있다. 프레임 내의 서브프레임 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 가운데 서브프레임 0, 4, 5, 9를 통하여 동기신호, 방송신호, 페이징 신호 등이 전송될 수 있다. 따라서, 서브프레임 0, 4, 5, 9를 제외한 나머지 서브프레임 1, 2, 3, 6, 7, 8 가운데 일부 서브프레임을 전용 서브프레임으로 설정할 수 있다.

기지국은 단계 S300에서 설정된 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 중계기 및 단말에게 알려준다(S310). 일 예로, 전용 서브프레임을 지시하는 정보는 비트맵으로 전송될 수 있다. 프레임 내의 서브프레임 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 가운데 일부 서브프레임을 전용 서브프레임으로 설정한 경우, 기지국은 10비트의 비트맵으로 표현하여 전송할 수 있다. 다른 예로, 전용 서브프레임이 MBSFN 서브프레임인 경우, 전용 서브프레임을 지시하는 정보는 MBSFN 서브프레임을 지시하는 시그널링(이하, MBSFN 시그널링)을 통하여 단말로 전송될 수 있다. MBSFN 시그널링은 시스템 정보 블록(System Information Block, SIB)을 통하여 수행될 수 있다. 아래 표는 MBSFN 시그널링을 위한 시스템 정보 블록의 일 예이다.

ConfigIE ::= {
Period ,
AllocationOffset INTEGER (0..7),
Allocation CHOICE {
oneFrame BITMAP (SIZE(6)),
fourFrame BITMAP (SIZE(24))
}
}

MBSFN 시그널링을 위한 설정 정보는 MBSFN 서브프레임이 할당되는 무선 프레임의 주기(Period), 무선 프페임의 오프셋(AllocationOffset) 및 MBSFN 서브프레임 할당정보(Allocation)을 포함할 수 있다. MBSFN 서브프레임 할당이 1 프레임 단위로 이루어지면 MBSFN 서브프레임 할당정보는 6비트로 나타낼 수 있고, 4 프레임 단위로 이루어지면 24비트로 나타낼 수 있다. 프레임 내의 서브프레임 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 가운데 서브프레임 0, 4, 5, 9는 필수적으로 제어신호가 전송되어야 하는 서브프레임이다. 따라서, 서브프레임 0, 4, 5, 9를 제외한 나머지 서브프레임 1, 2, 3, 6. 7. 8 중 일부가 전용 서브프레임으로 설정된 경우, 전용 서브프레임을 나타내는 정보는 6비트로 표현되어 시그널링 될 수 있다. 다른 예로, 전용 서브프레임이 MBSFN 서브프레임인 경우, 전용 서브프레임을 지시하는 정보는 MBSFN 서브프레임의 제어채널을 통하여 단말로 전송될 수도 있다.

전용 서브프레임이 MBSFN 서브프레임인 경우, 기지국은 LTE-A 단말을 위하여 상기 MBSFN 서브프레임이 원래의 용도(MBSFN)로 사용되는 서브프레임인지 백홀링크 전용 서브프레임인지 구별할 수 있도록 하는 시그널링을 할 수도 있다. 예를 들어, MBSFN 서브프레임임을 지시하는 지시자와 백홀링크 전용 서브프레임임을 지시하는 지시자의 역할을 함께 수행할 수 있는 결합된 형태의 시그널링을 할 수도 있다. 이때, LTE-A 단말이 중계기의 커버리지 밖에서 MBSFN 시그널링을 받은 경우, LTE-A 단말은 해당 서브프레임을 MBSFN을 위한 서브프레임인 것으로 인식할 수 있는 것으로 설정될 수 있다. 반면에, LTE-A 단말이 중계기의 커버리지 내에서 MBSFN 시그널링을 받은 경우, LTE-A 단말은 해당 서브프레임을 백홀링크 전용 서브프레임인지 MBSFN을 위한 서브프레임인지 구별할 수 있는 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어, LTE-A 단말이 MBSFN을 위한 서브프레임과 백홀링크 전용 서브프레임을 구별할 수 있도록 하기 위하여, 기지국은 MBSFN 시그널링에 추가 정보를 덧붙여 전송할 수도 있다. 만약, 중계기 커버리지 내에서 MBSFN 서비스가 지원되지 않는 것으로 설정되면, 중계기 커버리지 내의 LTE-A 단말은 MBSFN 시그널링을 받은 경우, 해당 서브프레임을 백홀링크 전용 서브프레임으로 인식할 수 있는 것으로 설정될 수 있다.

단계 S300에서 설정된 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 알려주는 또 다른 예로, LTE PRACH 설정과 같이 패턴을 미리 정해놓고 그 인덱스를 시그널링할 수도 있다. 표 3은 백홀링크 전용 서브프레임의 구성을 예시한다.

Relay subframe configuration	system frame number	subframe number
0	even	1
1	even	4
2	even	7
3	any	1
4	any	4
5	any	7
6	any	1,6
7	any	2,7
8	any	3,8
9	any	1,4,7
10	any	2,5,8
11	any	3,6,9
12	any	0,2,4,6,8
13	any	1,3,5,7,9
14	any	0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
15	even	9

기지국이 configuration #6을 시그널링하면, 중계기 또는 단말은 시스템 프레임 넘버(system frame number)에 관계없이 모든 프레임의 서브프레임 1, 6이 백홀링크 전용 서브프레임인 것으로 해석할 수 있다. 이에 따르면, 스케줄링 정보와 백홀링크 전용 서브프레임을 사전에 결정하여 사용할 때 유용하다. 이와 같은 시그널링은 방송채널을 통하여 전송될 수 있다.

기지국은 단계 S300에서 설정된 전용 서브프레임에서 백홀링크를 통하여 중계기로 신호를 전송한다(S320). 이때, 중계기는 단말로 어떠한 신호도 전송하지 않을 수 있다. 이에 따라, 동일한 주파수 대역을 사용하는 백홀링크와 액세스링크 간의 충돌을 방지할 수 있다.

한편, 기지국이 단계 S320에서 전용 서브프레임에서 백홀링크를 통하여 중계기로 신호를 전송할 때, LTE 단말과 LTE-A 단말은 그 동작을 달리한다.

먼저, LTE-A 단말은 전용 서브프레임에서 미리 규정된 절차를 수행한다(S330). 예를 들어, LTE-A 단말은 해당 서브프레임을 MBSFN을 위한 서브프레임 및 백홀링크 전용 서브프레임 가운데 하나로 인식한다. 백홀링크 전용 서브프레임으로 인식한 경우, LTE-A 단말은 상기 MBSFN 서브프레임에서 들은(overhear) 데이터와 중계기로부터 액세스링크를 통하여 전송된 데이터를 결합할 수 있다. 또는, 중계기가 LTE-A 단말에 대하여 COMP(Coordinated Multi Point) 동작(예를 들어, 조인트 트랜스미션 또는 셀렉션 트랜스미션)을 한다고 약속한 경우에는 중계기를 통하여 MBSFN 서브프레임에 초기 전송 또는 재전송을 받는 동작을 할 수 있다.

다음으로, LTE 단말은 전용 서브프레임을 사용할 수 없는 서브프레임으로 인식하고, 상기 전용 서브프레임의 제어 영역 또는 전체 영역에 대한 채널 측정을 수행하지 않는다(S340). 이에 따라, 전용 서브프레임의 RS 구조가 변경된 경우에도 단말이 부정확한 채널 측정 결과를 얻는 문제를 방지할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국과 중계기 간의 서브프레임을 이용하여 통신하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 기지국과 중계기 사이의 백홀링크 및 중계기와 단말 사이의 액세스 링크는 동일한 주파수 대역을 사용하여 통신하는 것으로 가정한다.

도 9를 참조하면, 중계기는 기지국과 중계기 간의 백홀링크 전용 서브프레임을 설정한다(S400). 이때, MBSFN 서브프레임이 백홀링크 전용 서브프레임으로 설정될 수 있다. 중계기는 단계 S400에서 설정된 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 기지국 및 단말에게 알려준다(S410). 중계기는 단계 S400에서 설정된 전용 서브프레임에서 백홀링크를 통하여 기지국으로부터 신호를 수신한다(S420). 한편, 중계기가 단계 S420에서 전용 서브프레임에서 백홀링크를 통하여 기지국으로부터 신호를 수신할 때, LTE 단말과 LTE-A 단말은 그 동작을 달리한다. 먼저, LTE-A 단말은 전용 서브프레임에서 미리 규정된 절차를 수행한다(S430). LTE 단말은 전용 서브프레임을 사용할 수 없는 서브프레임으로 인식하고, 상기 전용 서브프레임의 제어 영역 또는 전체 영역에 대한 채널 측정을 수행하지 않는다(S440).

도 9에서, 백홀링크 전용 서브프레임을 설정하고 상기 전용 서브프레임을 시그널링하는 주체가 중계기인 점을 제외하면, 도 8의 실시예를 동일하게 적용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간자원 할당 방법을 나타낸다. 설명의 편의를 위하여 하향링크 전송을 예시하고 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 상향링크 전송에도 확장하여 적용할 수 있다.

도 10을 참조하면, 서브프레임 #n, 서브프레임 #n+2, 서브프레임 #n+4, 서브프레임 #n+5는 액세스링크 전용 서브프레임으로 설정되고, 서브프레임 #n+1, 서브프레임 #n+3은 액세스링크 및 백홀링크를 위한 서브프레임으로 설정된다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 포함하는 무선통신 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 무선통신 시스템은 기지국(100), 중계기(200), 단말(300)을 포함한다. 단말(300)은 LTE 단말(즉, 중계기를 고려하지 않고 설계된 Release 8을 지원하는 단말) 또는 LTE-A 단말(즉, 중계기를 고려하여 설계된 단말)일 수 있다. 기지국(100)은 프로세서(110) 및 RF(Radio Frequency)부(120)를 포함한다. 기지국의 RF부(120)는 무선신호를 송수신하고, 프로세서(110)는 백홀링크 전용 서브프레임을 설정하고, 상기 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 중계기(200) 및/또는 단말(300)로 전송하며, 상기 전용 서브프레임을 통하여 중계기(200)로 신호를 전송할 수 있는 것으로 설정된다. 중계기(200)는 RF부(220) 및 프로세서(210)를 포함한다. 중계기(200)의 RF부(220)는 무선신호를 송수신하고, 프로세서(210)는 백홀링크 전용 서브프레임을 설정하고, 상기 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 기지국(100) 및/또는 단말(300)로 전송하며, 상기 전용 서브프레임을 통하여 기지국(100)으로부터 신호를 전송하는 것으로 설정된다. 단말(300)은 RF부(320) 및 프로세서(310)를 포함한다. 단말(300)의 RF부(320)는 무선신호를 송수신한다. LTE 단말의 프로세서(310)는 기지국 또는 중계기로부터 백홀링크 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 수신하고, 상기 전용 서브프레임의 적어도 일부 영역에서 채널 측정을 수행하지 않는 것으로 설정된다. LTE-A 단말의 프로세서(320)는 기지국 또는 중계기로부터 백홀링크 전용 서브프레임을 지시하는 정보를 수신하고, 상기 전용 서브프레임에서 미리 규정된 절차를 수행하는 것으로 설정된다. 예를 들어, LTE-A 단말의 프로세서(320)는 백홀링크 전용 서브프레임에서 백홀링크를 통하여 전송되는 신호를 듣고(overhear), 액세스링크를 통하여 전송된 신호와 결합하도록 설정될 수 있다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

도 1은 중계기가 도입된 무선통신 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2는 무선 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 할당 방법을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국과 중계기 간의 서브프레임을 이용하여 통신하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국과 중계기 간의 서브프레임을 이용하여 통신하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시간자원 할당 방법을 나타낸다.

Claims

각각의 무선프레임이 인덱스 0부터 인덱스 9까지의 10개의 서브프레임을 포함하는 무선통신 시스템에서, 기지국에 의해 수행되는 통신방법에 있어서,

상기 기지국에서, 비트맵(bitmap)을 포함하는 SIB(system information block)을 단말로 송신하되, 상기 비트맵의 각 비트는 대응되는 서브프레임이 MBSFN(Multimedia Broadcast Multicast Service Single Frequency Network) 서브프레임으로 할당되는지 여부를 지시하고, 상기 비트맵은 상기 MBSFN 서브프레임의 할당이 하나의 무선프레임을 기준으로 이루어지는 경우에는 6비트로 설정되고, 상기 6비트 중에서 1번째부터 6번째 비트는 각각 인덱스 1, 2, 3, 6, 7, 8의 서브프레임에 대응되는, 단계;

상기 기지국에서 중계기로 제어정보를 송신하되, 상기 제어정보는 상기 기지국과 상기 중계기 간의 백홀링크(backhaul link)를 전담하는 적어도 하나의 서브프레임을 지시하고, 상기 백홀링크를 전담하는 적어도 하나의 서브프레임은 상기 MBSFN 서브프레임으로 할당되는, 단계; 및

상기 기지국에서 상기 중계기로, 상기 백홀링크를 전담하는 적어도 하나의 서브프레임을 통해 하향링크 신호를 송신하는 단계

를 포함하는 통신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 MBSFN 서브프레임의 할당이 연속하는 4개의 무선프레임을 기준으로 이루어지는 경우, 상기 비트맵은 24비트로 설정되는

통신방법.
제 1 항에 있어서,

상기 SIB는 상기 MBSFN 서브프레임이 할당되는 무선프레임의 주기에 관한 정보를 포함하는

통신방법.
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각각의 무선프레임이 인덱스 0부터 인덱스 9까지의 10개의 서브프레임을 포함하는 무선통신 시스템에서 동작하는 기지국에서 있어서,

무선 처리 장치; 및

상기 무선 처리 장치에 연결되고, 상기 무선 처리 장치를 제어하여,

상기 기지국에서 비트맵(bitmap)을 포함하는 SIB(system information block)을 단말로 송신하되, 상기 비트맵의 각 비트는 대응되는 서브프레임이 MBSFN(Multimedia Broadcast Multicast Service Single Frequency Network) 서브프레임으로 할당되는지 여부를 지시하고, 상기 비트맵은 상기 MBSFN 서브프레임의 할당이 하나의 무선프레임을 기준으로 이루어지는 경우에는 6비트로 설정되고, 상기 6비트 중에서 1번째부터 6번째 비트는 각각 인덱스 1, 2, 3, 6, 7, 8의 서브프레임에 대응되고,

상기 기지국에서 중계기로 제어정보를 송신하되, 상기 제어정보는 상기 기지국과 상기 중계기 간의 백홀링크(backhaul link)를 전담하는 적어도 하나의 서브프레임을 지시하고, 상기 백홀링크를 전담하는 적어도 하나의 서브프레임은 상기 MBSFN 서브프레임으로 할당되고,

상기 기지국에서 상기 중계기로, 상기 백홀링크를 전담하는 적어도 하나의 서브프레임을 통해 하향링크 신호를 송신하도록 설정하는 제어부

를 포함하는

기지국.