KR102039064B1 - 다중레벨 셀 구성을 통한 shf/ehf 대역 무선 전송 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치가 제공된다. 상기 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치는 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 리스트 관리부와, 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 경로 탐색부, 및 상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하는 스케줄링부를 포함할 수 있다.
Description
SHF/EHF 대역 무선 전송 기술에 연관되며, 보다 특정하게는 다단계 중계 토폴로지와 제어 및 트래픽 자원 할당의 분리 동작 개념을 도입하여 SHF/EHF 대역 활용의 난제인 가시거리(Line of Sight) 전송의 제한적인 현상을 개선하는 장치 및 방법에 연관된다.
모바일 트래픽의 증가에 따라 셀의 소형화가 본격화되고, 셀 반경의 감소와 더불어 셀 간의 간섭 현상 및 핸드오버 동작이 빈번해짐에 따라, 시스템 부하 증가 문제를 비롯하여, 경우에 따라서는 핸드오버 지연 허용치를 초과할 수 있는 심각한 상태에 이를 수 있다.
따라서, 셀룰러 주파수 대역만을 활용하는 방식에는 한계가 있으며, 새로운 주파수 자원 발굴 관점에서 SHF/EHF(the Super High Frequency to Extremely High Frequency) 대역 활용이 필요하다.
SHF/EHF 대역의 경우, mmWave 대역 기반의 좁은 빔에 대한 실현이 가능하게 되어, 간섭 및 핸드오버 문제를 크게 완화시키면서, 동시에 셀의 초소형화가 가능하다. 그러나, 이 또한 SHF/EHF 대역의 고유 특성인 가시거리 통신이라는 제한적 문제점에 대한 해결이 요구된다.
일측에 따르면, 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 리스트 관리부와, 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 경로 탐색부, 및 상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하는 스케줄링부를 포함하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 무선 네트워크는 중추적 역할을 수행하는 제1 네트워크, 및 상기 제1 네트워크의 제한적 도움을 이용하여, 네트워크의 구성, 유지 및 해제 중 적어도 하나를 수행하는 제2 네트워크를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 리스트는, 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 리스트는 주기적으로 갱신될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 스케줄링부는 제어 채널 및 트래픽 채널을 분리하여 상기 무선자원을 할당할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 경로 탐색부는 상기 선별된 경로가 불통인 경우, 다른 경로로 실시간 변경하여 가시거리를 확보할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 경로 탐색부는 상기 경로가 전혀 존재하지 않는 경우, 셀룰러 대역 주파수로 전환할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 무선 네트워크 상의 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 작성하는 리스트 작성부와, 상기 제1 리스트에 기초하여 선별된 적어도 하나의 경로를 수신하여 결합하는 경로 관리부를 포함하는 SHF/EHF 대역 무선 단말이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 리스트는 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 리스트 작성부는 상기 단말과 인접한 기지국의 파일롯을 주기적으로 탐색하여 상기 제1 리스트를 갱신할 수 있다.
일측에 따르면, 다중레벨 셀 구성을 통해 무선 네트워크에서 SHF/EHF 대역 무선 전송을 수행하는 방법에 있어서, 상기 무선 네트워크는 제1 네트워크 및 제2 네트워크를 포함하고, 상기 제1 네트워크는 중추적 역할을 수행하고, 상기 제2 네트워크는 자율적으로 네트워크의 구성, 유지 및 해제 중 적어도 하나를 수행하며, 상기 방법은, 상기 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 단계와, 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 단계, 및 상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 무선자원을 스케줄링하는 단계를 포함하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 제1 리스트는, 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 주기적으로 갱신될 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 경로를 선별하는 단계는 상기 선별된 경로가 불통인 경우, 다른 경로로 실시간 변경하여 가시거리를 확보할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 경로를 선별하는 단계는 상기 경로가 전혀 존재하지 않는 경우, 셀룰러 대역 주파수로 전환할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 단계와, 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 단계, 및 상기 선별된 경로를 대상으로, 제어 채널은 셀룰러 대역을, 트래픽 채널은 SHF/EHF 대역을 이용하는 무선자원을 스케줄링하는 단계를 포함하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법이 제공된다.
다른 일측에 따르면, 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 단계와, 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 단계, 및 상기 선별된 경로를 대상으로, 제어 채널 및 트래픽 채널을 분리하여 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하는 단계를 포함하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법이 제공된다.
도 1은 일실시예에 따른 셀룰러 주파수 대역과 SHF/EHF 대역을 동시에 이용하는 무선통신 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 일실시예에 따른 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 SHF/EHF 대역 무선 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따라 SHF/EHF 대역을 이용하는 중추 네트워크 무선통신 환경에서 중추기지국과 중계기지국이 물리적으로 중첩된 형태의 다단계 셀 구성에 대한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따라 SHF/EHF 대역을 이용하는 무선통신 환경에서 중추기지국과 이동단말 간 통신이 가능하도록, 하나 이상의 통신 경로를 확보하기 위한 N-level 토폴로지 구성에 대한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 제어/트래픽 채널에 대한 무선자원 할당 방식을 나타내는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따라 셀룰러 대역과 SHF/EHF 대역을 공통으로 사용하는 경우의 트래픽 자원에 대한 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 SHF/EHF 대역 무선 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따라 SHF/EHF 대역을 이용하는 중추 네트워크 무선통신 환경에서 중추기지국과 중계기지국이 물리적으로 중첩된 형태의 다단계 셀 구성에 대한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따라 SHF/EHF 대역을 이용하는 무선통신 환경에서 중추기지국과 이동단말 간 통신이 가능하도록, 하나 이상의 통신 경로를 확보하기 위한 N-level 토폴로지 구성에 대한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 제어/트래픽 채널에 대한 무선자원 할당 방식을 나타내는 도면이다.
도 7은 일실시예에 따라 셀룰러 대역과 SHF/EHF 대역을 공통으로 사용하는 경우의 트래픽 자원에 대한 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법을 도시하는 흐름도이다.
이하에서, 일부 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.
또한 특정한 경우는 이해를 돕거나 및/또는 설명의 편의를 위해 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서 제1 네트워크는 이동통신망에서 중추적 역할을 수행하는 중추 네트워크를 의미하는 것으로, 이를테면 셀룰러 시스템이 이에 해당된다.
또한, 명세서 전체에서 제2 네트워크는 중추 네트워크의 제한적 도움을 이용하여 자율적으로 네트워크의 구성, 유지 및 해제를 수행하는 자율 네트워크를 말하며, D2D나 IoT 등이 이에 해당될 수 있다.
명세서 전체에서 제1 리스트는 무선 네트워크에 접속된 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역의 신호를 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 리스트로서, SHF/EHF 대역 사용에 따른 가시거리 통신경로의 확보를 위한 경로 탐색 및 무선자원 스케줄링에 이용될 수 있다.
그리고, 명세서 전체에서 제1 임계치는, 상기 제1 리스트에 포함된 적어도 하나의 통신 경로를 대상으로 측정된 통신품질에 대한 기준값으로, 적절한 통신 경로를 선별하는 데 이용될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 셀룰러 주파수 대역과 SHF/EHF 대역을 동시에 이용하는 무선통신 시스템에 대한 개념도이다.
상기 무선통신 시스템은 이동통신망에서 중추적 역할을 하는 네트워크(이를 테면, 셀룰러 시스템)인 중추 네트워크와, 상기 중추 네트워크의 제한적 도움을 이용하여 네트워크의 구성, 유지 및 해제를 수행하는 네트워크인(이를테면, D2D, IoT)인 자율 네트워크로 구성된다.
중추 네트워크는 일반 모(母) 기지국에 해당하는 중추기지국과, 스마트 기기들로 구성되는 이동단말, 그리고 이동단말과 중추기지국간의 무선링크를 이용하여 중계 역할을 수행하는 중계기지국을 포함할 수 있다.
자율 네트워크는 상기 중추기지국과 연결되어, 기지국 겸 단말 역할을 동시에 수행하는 거점단말과 일반 스마트 기기, 머신(machine) 및 센서들(sensors)로 구성되는 자율 단말을 포함할 수 있다.
상기 자율 네트워크에서는 상기 거점단말과 상기 자율단말 간의 무선링크뿐만 아니라, 상기 자율단말 사이를 연결하는 무선링크를 통신링크로 사용할 수 있다.
상기 중추 네트워크의 중계 기지국과 상기 자율 네트워크의 거점단말은, 상기 중추 네트워크에서 상기 중계 기지국과 상기 이동단말의 인터페이스와 동일한 무선링크를 통해 연결될 수 있다.
상기 자율 네트워크의 자율 단말이 상기 중추 네트워크의 기능을 포함하는 경우에는, 중추-자율 인터페이스를 통해 상기 중추 네트워크에서 상기 자율 네트워크로, 혹은 상기 자율 네트워크에서 상기 중추 네트워크로 끊김 없이 네트워크 간 전환을 수행할 수 있다.
도 1의 무선 네트워크 서비스/플랫폼은 상기 중추 네트워크와 상기 자율 네트워크에 각 종류의 응용 및 콘텐츠를 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 자율 네트워크를 구성하는 상기 자율 단말은, 상기 자율 단말 간의 무선 인터페이스를 통해 직접 통신할 수 있다.
또한, 각 자율 단말에서 수집된 데이터는 중추 네트워크를 통해 상기 무선 네트워크 서비스/플랫폼으로 전송되어 해당 서버에 축적되며, 축적된 지식은 반대로 자율 네트워크의 각 자율 단말로 공급되는 사이클을 구성할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
상기 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치(200)는 SHF/EHF 대역 네트워크 환경에서 단말과 기지국 간의 다단계 중계 방식을 이용하는 중첩 토폴로지 특성을 활용하여, 대부분의 단말 위치에서 1개 이상의 빔 경로가 확보될 수 있도록 다단계 중계기지국 토폴로지를 구성하며, 이를 통해 단말과 기지국 간 통신 환경을 조성할 수 있다.
상기 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치(200)는 리스트 관리부(210), 경로 탐색부(220), 및 스케줄링부(230)로 구성될 수 있다.
상기 리스트 관리부(210)는 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리할 수 있다.
상기 무선 네트워크는 중추적 역할을 수행하는 제1 네트워크와, 상기 제1 네트워크의 제한적 도움을 이용하여 네트워크의 구성/유지/해제 중 적어도 하나를 수행하는 제2 네트워크를 포함할 수 있다.
상기 제1 리스트는 무선 네트워크에 접속된 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역의 신호를 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 리스트는, SHF/EHF 대역 사용에 따른 가시거리 통신경로의 확보를 위해 주기적으로 갱신될 수 있다.
상기 경로 탐색부(220)는 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별할 수 있다.
상기 제1 임계치는, 상기 제1 리스트에 포함된 적어도 하나의 통신 경로를 대상으로 측정된 통신품질에 대한 기준값으로, 통신 경로 선별에 이용될 수 있다.
상기 경로 탐색부(220)는 상기 선별된 경로가 불통인 경우, 상기 제1 리스트에 기초하여 다른 경로로 실시간 변경함으로써 가시거리를 확보할 수 있다.
그러나, 상기 경로가 전혀 존재하지 않는 경우(상기 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로가 존재하지 않는 경우), 상기 경로 탐색부(220)는 SHF/EHF 대역을 대신하여 셀룰러 대역 주파수로 전환할 수 있다.
상기 스케줄링부(230)는 상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하여 할당할 수 있다.
SHF/EHF 주파수 대역 사용에 따른 가시거리 경로 탐색에 대한 내용은 도 5에서 후술한다.
상기 스케줄링부(230)는 제어 채널 및 트래픽 채널을 분리하여 상기 무선자원을 할당할 수 있다.
이 경우, 셀룰러 주파수 대역과 SHF/EHF 대역을 동시에 이용할 수 있으며, 기본적으로 가시거리 확보가 요구되지 않는 안정적인 셀룰러 주파수 대역은 제어 채널용으로, 가시거리가 요구되는 SHF/EHF 주파수 대역은 고속의 트래픽 채널용으로 할당하여, 가시거리가 확보되는 다단계 중계 환경에서 최대 무선전송 속도와 가입자가 원하는 서비스 품질을 제공할 수 있다.
표 1은 셀룰러 대역과 SHF/EHF 대역을 공통으로 사용하는 무선 네트워크 환경에서 단말과 기지국 간에 사용되는 제어 채널 및 트래픽 채널에 대한 자원 할당 방식을 나타내고 있다.
단말은 멀티 밴드/모드로 동작하므로, 통신 시도 초기에 전파환경(LoS 포함)이나 QoS 등에 따라 표 1과 같이 셀룰러 대역 혹은 SHF/EHF 대역 등을 사용 모드로 설정할 수 있다.
표 1을 참조하면, 초기 호 설정과 이후 트래픽 할당에 이용되는 주파수 대역을 달리하는 방식으로 Initial mode와 Mature mode의 두 가지 방식을 들 수 있다.
먼저, Initial mode는 초기 호 설정은 셀룰러 대역을 사용하되, 이후 트래픽 할당은 SHF/EHF 대역을 할당하거나, 혹은 초기의 초설정 및 저속의 가벼운 트래픽은 셀룰러 대역을 할당하고 이후 고속의 무거운 사용자 트래픽에 대하여는 SHF/EHF 대역을 부가 할당하는 방식이다.
일실시예에 의하면, 상기 Initial mode는 중추 네트워크에 존재하는 중추기지국의 공통 자원관리기(Common Resource Manager)가 단말의 도움을 받아 멀티 경로 탐색기(multi-path finder) 기반으로 결정되는 방식일 수 있다.
그리고, Mature mode의 경우, 초기 호 설정과 이후 모든 종류의 트래픽 모두 SHF/EHF 대역을 할당하는 방식이다.
상기 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치(200)는 3GPP HSPA 계열의 시스템을 포함하여 LTE(Long Term Evolution) 및 LTE-A(LTE-Advanced), 그리고 IEEE의 Mobile WiMax 시스템 등으로 구성되는 셀룰러 시스템 및 4세대 이후의 새로운 이동통신 시스템에 부분적으로 적용될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 SHF/EHF 대역 무선 단말의 구성을 나타내는 블록도이다.
상기 SHF/EHF 대역 무선 단말(300)은 리스트 작성부(310) 및 경로 관리부(320)로 구성될 수 있다.
상기 리스트 작성부(310)는 무선 네트워크 상의 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 작성할 수 있다.
상기 제1 리스트는 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 리스트 작성부(310)는 상기 단말과 인접한 기지국의 파일롯을 주기적으로 탐색하여 상기 제1 리스트를 실시간 갱신할 수 있다.
상기 경로 관리부(320)는 상기 제1 리스트에 기초하여 선별된 적어도 하나의 경로를 수신하여 결합할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 SHF/EHF 대역을 이용하는 중추 네트워크 무선통신 환경에서 중추기지국과 중계기지국이 물리적으로 중첩된 형태의 다단계 셀 구성에 대한 도면이다.
상기 중추기지국(401)에서의 빔형성은 셀 계층1(404)이 나타내는 셀을 커버하고, 중계기지국(402)에서의 빔형성은 셀 계층2(405)가 나타내는 셀을 커버하며, 중계기지국(403)에서의 빔형성은 셀 계층3(406)이 나타내는 셀을 커버할 수 있다.
따라서, 이동 단말이나 이동그룹체, 또는 고정그룹체는 각각의 위치에 따라 중추기지국(401), 중계기지국1(402), 중계기지국2(403)과 멀티 빔형성이 가능하며, 도 4에서는 최대 3개의 빔을 통해 동시에 기지국과 연결될 수 있다.
도 4의 각 셀 계층들은 셀 내의 단말 상태 등의 통신 환경에 따라 동적으로 해당 커버리지를 축소 또는 확대할 수 있으며, 또한 필요에 따라 제한적으로 동작하도록 설정되어 소모전력을 감소시킬 수도 있다.
도 5는 일실시예에 따라 SHF/EHF 대역을 이용하는 무선통신 환경에서 중추기지국과 이동단말 간 통신이 가능하도록, 하나 이상의 통신 경로를 확보하기 위한 N-level 토폴로지 구성에 대한 도면이다.
도 5와 같은 토폴로지 기반의 가시거리 통신로 탐색은 다음의 3-단계에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 단계1에서는 다중 경로 확보를 위해, 이동단말(511)은 인접한 기지국들(중추 기지국(501) 혹은 중계기지기국(509))이 송신하는 SHF/EHF 대역의 파일롯 신호들을 모두 수신하여 그 수신신호를 측정하고 자신의 식별 정보와 함께 '수신 파일롯들의 측정 리스트'(SIR(path(i)), i=1~n, n: 수신된 SHF/EHF 대역의 파일롯 신호 개수)를 해당 중추기지국(501)의 공통 자원 관리기(CRM, 502)에 보고할 수 있다.
이후, 단계2에서 상기 공통 자원 관리기(CRM, 502)는 일정 임계치 이상의 통신 품질(SIR(i)))을 갖는 경로들을 선별한 후(통상 최대 y개의 best paths 가정), 선별된 통신 경로들을 대상으로 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하여 할당할 수 있다.
상기 수신 파일롯들의 측정 리스트 작성 및 일정 임계치 이상의 통신품질을 갖는 경로 선별은 수학식 1 및 2를 참조하여 수행된다.
수학식 1에서 n은 LoS가 자원되는 paths의 개수를 의미하고, 수학식 2에서 w는 path(i)를 구성하는 links의 개수를 의미한다.
여기서, SIR(path(i))은 path(i)를 구성하는 links들 중 최소의 SIR 값을 갖는 link의 SIR에 해당되며, 통신에 필요한 다중 경로(multi path) 개수는 통상 3개 이하로 제한(3-Best Paths) 가능하다.
선별된 통신 경로(best paths)에 대한 무선 자원 할당은 제공하고자 하는 서비스 품질(QoS, QoE 등) 및 통신하고자 하는 단말과 중추기지국 간 무선 링크들의 전체 경로 구성 비용을 고려하여 결정할 수 있으며, 관련하여 공통자원관리기(CRM, 502)는 부가 기능을 가질 수 있다.
각 링크에 사용되는 무선자원 캐리어 주파수 및 대역폭은 인지무선기술(CRS: Cognitive Radio System) 개념을 적용하여 전파환경 및 서비스 품질 변화 등에 따라 실시간으로 변경될 수 있다.
단말은 자신의 측위정보(x, y, z)를 공통자원관리기에 실시간으로 보고하여, 단말이 인접 기지국 탐색 시에 보다 용이하게 탐색할 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 단계3에서는 이동단말(511)과 중추기지국(501) 간 통신 경로가 결정되면, 상기 이동단말은 선택된 경로(best paths)를 결합(combining)하여 수신신호 혹은 수신환경(seamless mobility)을 보강할 수 있다.
단, 단말과 기지국은 아래의 예외적 상황에서도 통신 두절이 발생하지 않도록 동작되어야 한다.
단말은 통신 중 인접 기지국의 파일롯을 주기적으로 탐색하여, '수신 파일롯 측정 리스트'를 해당 중추기지국(501)의 공통자원관리기(502)에 보고하고, 해당 리스트를 실시간 갱신함으로써, 순간적인 전파 방해물에 의해 기 확보된 가시거리 통신 경로가 불통(blocked)되는 경우라 할지라도 다른 통신 경로로 실시간 변경할 수 있다.
상기 단말은 멀티 밴드/모드가 지원되어야 하며, 인접 기지국 탐색은 DRX(Discontinues Reception) 혹은 무선자원 스케줄링 기법 등을 기반으로 수행될 수 있다.
그러나, 경우에 따라 단말과 기지국 간 통신 경로가 하나도 존재하지 않는 경우에는, SHF/EHF 대역을 대신하여 셀룰러 대역 주파수로 전환할 수 있다.
SHF/EHF 대역 환경에서의 무선통신 호설정 절차의 세부사항은 일반 셀룰러 통신 방식(이를 테면, 3GPP LTE-Advanced 등)을 적용할 수 있다.
마찬가지로, 단말로부터 기지국으로 송신하는 상향링크의 경우에도, 상기와 같은 방식이 적용될 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 제어/트래픽 채널에 대한 무선자원 할당 방식을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 시스템 제어 및 호 설정 등의 제어 정보는 셀룰러 대역을 사용하고, 초고화질 영상 전송 등의 트래픽 정보는 셀룰러 대역과 SHF/EHF 대역을 동시에 활용하는 자원 할당 방식이 이용될 수 있다.
또한, 제어신호뿐 아니라, 무선자원을 크게 소요하지 않는 트래픽에 대하여는 셀룰러 대역을, 무선자원이 크게 요구되는 트래픽에 대하여는 SHF/EHF 대역을 사용하는 방식도 가능하다.
이를 테면, 초기 호 설정 시도와 음성이나 일반 영상과 같은 소규모의 트래픽의 경우에는 셀룰러 대역을 할당하고, 대규모 사용자 트래픽(heavy user traffic) 등의 경우에는 SHF/EHF 대역을 부가로 할당하는 일종의 이산 캐리어 확장(carrier aggregation) 방법이 사용될 수 있다.
SHF/EHF 대역 자원 활용을 위한 호설정 절차의 세부사항은 일반 셀룰러 통신 방식(이를 테면, 3GPP LTE-Advanced 등)을 적용할 수도 있다.
도 7은 일실시예에 따라 셀룰러 대역과 SHF/EHF 대역을 공통으로 사용하는 상황에서의 트래픽 자원에 대한 동작을 나타내는 도면이다.
도 7과 같이 셀룰러 대역과 SHF/EHF 대역을 공통으로 사용하는 경우, 모드 1 및 모드 2의 두 가지 모드로 동작할 수 있다.
모드 1은, 주파수 대역에 관계없이 동일 시스템을 사용하는 경우에 대한 것으로, 전파환경(LoS 환경 포함)이나 서비스 품질(QoS, QoE 등)에 따라 셀룰러 대역 혹은 SHF/EHF 대역에서 주파수 대역만 달리하여 스위칭할 수 있다.
모드 2는, 주파수 대역과 사용하는 시스템이 서로 다른 경우에 대한 것으로, 전파환경(LoS 환경 포함)이나 서비스 품질(QoS, QoE 등)에 따라 사용하는 무선전송방식(RAT: Radio Access Technology)을 달리하여 스위칭(이를테면, LTE 시스템 혹은 SHF/EHF 대역을 사용하는 시스템)할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법을 도시하는 흐름도이다.
다중레벨 셀 구성을 통해 무선 네트워크에서 SHF/EHF 대역 무선 전송을 수행하는 방법에 있어서, 상기 무선 네트워크는 제1 네트워크 및 제2 네트워크를 포함하며, 상기 제1 네트워크는 중추적 역할을 수행하고, 상기 제2 네트워크는 상기 제1 네트워크의 제한적 도움을 이용하여 자율적으로 네트워크의 구성, 유지 및 해제 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
단계 810에서는, 상기 리스트 관리부(210)가 상기 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리할 수 있다.
상기 제1 리스트는, 무선 네트워크에 접속된 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역의 신호를 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 리스트는, SHF/EHF 대역 사용에 따른 가시거리 통신경로의 확보를 위해 주기적으로 갱신될 수 있다.
단계 820에서는, 상기 경로 탐색부(220)가 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별할 수 있다.
상기 제1 임계치는, 상기 제1 리스트에 포함된 적어도 하나의 통신 경로를 대상으로 측정된 통신품질에 대한 기준값으로, 통신 경로 선별에 이용될 수 있다.
단계 820에서, 상기 선별된 경로가 불통인 경우, 상기 경로 탐색부(220)는 상기 제1 리스트에 기초하여 다른 경로로 실시간 변경함으로써 가시거리를 확보할 수 있다.
그러나, 상기 경로가 전혀 존재하지 않는 경우(상기 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로가 존재하지 않는 경우), 상기 경로 탐색부(220)는 SHF/EHF 대역을 대신하여 셀룰러 대역 주파수로 전환할 수 있다.
단계 830에서는, 상기 스케줄링부(230)가 상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 무선자원을 스케줄링할 수 있다.
상기 스케줄링부(230)는 제어 채널 및 트래픽 채널을 분리하여 상기 무선자원을 할당할 수 있다.
이 경우, 제어 채널은 셀룰러 대역을, 트래픽 채널은 SHF/EHF 대역을 이용하거나, 또는 제어 채널 및 저속의 가벼운 트래픽은 셀룰러 대역을 이용하고, 고속의 무거운 트래픽에 대하여만 SHF/EHF 대역을 할당하는 방식으로 상기 무선자원을 할당할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법은 초기 호 설정과 같은 제어 채널은 셀룰러 대역을 사용하고 이후 트래픽 할당은 SHF/EHF 대역을 할당하는 방식으로 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 리스트 관리부(210)는 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리할 수 있다.
또한, 상기 경로 탐색부(220)는 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별할 수 있다.
상기 선별된 경로를 대상으로, 상기 스케줄링부(230)는 제어채널에 대하여는 셀룰러 대역을, 트래픽 채널에 대하여는 SHF/EHF 대역을 이용하여 무선자원을 스케줄링할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라, 상기 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법은 제어채널 및 이후 모든 종류의 트래픽에 SHF/EHF 대역을 할당하는 방식으로 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 리스트 관리부(210)는 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리할 수 있다.
또한, 상기 경로 탐색부(220)는 상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별할 수 있다.
상기 스케줄링부(230)는, 상기 선별된 경로를 대상으로, 제어 채널 및 트래픽 채널을 분리하여 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 리스트 관리부;
상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 경로 탐색부; 및
상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하는 스케줄링부
를 포함하고,
상기 스케줄링부는,
Initial mode 또는 Mature mode에 따라 제어 채널 및 트래픽 채널에 대해 상기 무선자원을 개별적으로 할당하고,
상기 Initial mode는 초기 호 설정은 셀룰러 대역을 사용하되 이후 트래픽 할당은 SHF/EHF 대역을 할당하고,
상기 Mature mode는 초기 호 설정과 이후 모든 종류의 트래픽 모두 SHF/EHF 대역을 할당하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치. - 제1항에 있어서,
상기 무선 네트워크는,
중추적 역할을 수행하는 제1 네트워크; 및
상기 제1 네트워크의 제한적 도움을 이용하여, 네트워크의 구성, 유지 및 해제 중 적어도 하나를 수행하는 제2 네트워크
를 포함하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 리스트는, 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1 리스트는, 주기적으로 갱신되는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 경로 탐색부는,
상기 선별된 경로가 불통인 경우, 다른 경로로 실시간 변경하여 가시거리를 확보하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치. - 제6항에 있어서,
상기 경로 탐색부는,
상기 경로가 전혀 존재하지 않는 경우, 셀룰러 대역 주파수로 전환하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 장치. - 무선 네트워크 상의 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 작성하는 리스트 작성부; 및
상기 제1 리스트에 기초하여 선별된 적어도 하나의 경로를 수신하여 결합하는 경로 관리부
를 포함하고,
상기 선별된 적어도 하나의 경로에 대해 가용한 SHF/EHF 대역 무선 자원이 할당되고,
상기 무선 자원은 Initial mode 또는 Mature mode를 기반으로 제어 채널 및 트래픽 채널에 대해 개별적으로 할당되고,
상기 Initial mode는 초기 호 설정은 셀룰러 대역을 사용하되 이후 트래픽 할당은 SHF/EHF 대역을 할당하고,
상기 Mature mode는 초기 호 설정과 이후 모든 종류의 트래픽 모두 SHF/EHF 대역을 할당하는 SHF/EHF 대역 무선 단말. - 제8항에 있어서,
상기 제1 리스트는, 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 리스트 작성부는,
상기 단말과 인접한 기지국의 파일롯을 주기적으로 탐색하여 상기 제1 리스트를 갱신하는 SHF/EHF 대역 무선 단말. - 무선 네트워크에 접속된 단말로부터 SHF/EHF 대역 신호와 연관된 제1 리스트를 수신하여 관리하는 단계;
상기 제1 리스트를 참조하여 제1 임계치 이상의 통신품질 값을 갖는 경로를 선별하는 단계; 및
상기 선별된 경로를 대상으로 가용한 SHF/EHF 대역의 무선자원을 스케줄링하는 단계
를 포함하고,
상기 스케줄링하는 단계는,
Initial mode 또는 Mature mode에 따라 제어 채널 및 트래픽 채널에 대해 상기 무선자원을 개별적으로 할당하는 단계를 포함하고,
상기 Initial mode는 초기 호 설정은 셀룰러 대역을 사용하되 이후 트래픽 할당은 SHF/EHF 대역을 할당하고,
상기 Mature mode는 초기 호 설정과 이후 모든 종류의 트래픽 모두 SHF/EHF 대역을 할당하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1 리스트는, 상기 단말에 인접하여 SHF/EHF 대역을 이용하는 기지국에 대한 정보 및 상기 단말에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 주기적으로 갱신되는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법. - 제10항에 있어서,
상기 경로를 선별하는 단계는,
상기 선별된 경로가 불통인 경우, 다른 경로로 실시간 변경하여 가시거리를 확보하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법. - 제12항에 있어서,
상기 경로를 선별하는 단계는,
상기 경로가 전혀 존재하지 않는 경우, 셀룰러 대역 주파수로 전환하는 다중레벨 셀 구성을 통한 SHF/EHF 대역 무선 전송 방법. - 삭제
- 삭제
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