KR102537332B1 - Lpwan에서 메시지 중계를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

LPWAN에서 메시지 중계를 위한 방법 및 장치가 개시된다. 단말의 동작 방법은, 위상 전이 없이 제1 가입 요청 메시지를 기지국에 전송하는 단계, 상기 제1 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 위상 전이된 제2 가입 요청 메시지를 중계기에 전송하는 단계, 및 상기 제2 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지를 상기 중계기로부터 수신하는 단계를 포함한다. 따라서 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

Description

LPWAN에서 메시지 중계를 위한 방법 및 장치{METHOD FOR RELAYING MESSAGE IN LOW POWER WIDE AREA NETWORK AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 LPWAN 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LPWAN에서 서비스 영역의 확장을 위한 메시지 중계 기술에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 무선 통신 기술은 사용 대역에 따라 크게 면허 대역(licensed band)을 사용하는 무선 통신 기술, 비면허 대역(unlicensed band)(예를 들어, ISM(industrial scientific medical) 대역)을 사용하는 무선 통신 기술 등으로 분류될 수 있다. 면허 대역의 사용권은 한 사업자(operator)에게 독점적으로 주어지므로, 면허 대역을 사용하는 무선 통신 기술은 비면허 대역을 사용하는 무선 통신 기술에 비해 더 나은 신뢰성과 통신 품질 등을 제공할 수 있다.
면허 대역을 사용하는 대표적인 무선 통신 기술로 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 LTE(long term evolution), LTE-A(advanced), NR(new radio) 등이 있으며, 3GPP 표준에서 규정된 통신 기술을 지원하는 기지국 및 UE(user equipment) 각각은 면허 대역을 통해 신호를 송수신할 수 있다. 비면허 대역을 사용하는 대표적인 무선 통신 기술로 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11 표준에서 규정된 WLAN(wireless local area network), IEEE 802.15 표준에서 규정된 WPAN(wireless personal area network) 등이 있으며, WLAN 또는 WPAN을 지원하는 통신 노드는 비면허 대역을 통해 신호를 송수신할 수 있다.
한편, IoT(Internet of Things)는 다양한 산업 및 서비스 비지니스 모델에 적용될 수 있다. 예를 들어, IoT는 가전, 자동차, 시설물 관리, 스마트 빌딩 등에 적용될 수 있다. IoT는 WLAN 및 WPAN(예를 들어, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee))를 통해 구현될 수 있다. 다만, WLAN 및 WPAN의 통신 커버리지는 상대적으로 짧기 때문에, 다양한 IoT 서비스의 제공에 제약이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, LPWAN(low power wide area network)이 IoT에 적용될 수 있다. LPWAN은 저전력, 낮은 통신 속도, 및 넓은 통신 커버리지를 제공할 수 있다. LPWAN은 면허대역 LPWAN 및 비면허대역 LPWAN으로 분류될 수 있다. 면허대역 LPWAN은 3GPP NB-IoT를 포함할 수 있고, 비면허대역 LPWAN은 SigFox, LoRa, IEEE 802.15.4w 등을 포함할 수 있다. LPWAN에서 신호는 LoS(Line of Sight) 방식으로 전송될 수 있으며, 이 경우에 서비스 음영 지역이 발생할 수 있다. 서비스 음영 지역을 해소하기 위한 기술이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 서비스 영역의 확장을 위한 메시지의 중계 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말의 동작 방법은, 위상 전이 없이 제1 가입 요청 메시지를 기지국에 전송하는 단계, 상기 제1 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 위상 전이된 제2 가입 요청 메시지를 중계기에 전송하는 단계, 및 상기 제2 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지를 상기 중계기로부터 수신하는 단계를 포함하며, 상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통해 상기 기지국으로 전송되고, 상기 가입 응답 메시지는 상기 기지국에 의해 생성된다.
여기서, 상기 제1 가입 요청 메시지는 상기 단말과 상기 기지국 간의 직접 통신을 위해 사용되는 제1 채널을 통해 전송될 수 있고, 상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통한 통신을 위해 사용되는 제2 채널을 통해 전송될 수 있다.
여기서, 상기 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 미만인 경우, 상기 단말에 포함된 전송기는 위상 전이되지 않은 메시지를 전송하도록 동작할 수 있고, 상기 단말에 포함된 수신기는 위상 전이된 메시지를 수신하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 단말에 포함된 전송기는 위상 전이된 메시지를 전송하도록 동작할 수 있고, 상기 단말에 포함된 수신기는 위상 전이되지 않은 메시지를 수신하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 가입 응답 메시지는 위상이 전이되지 않은 가입 응답 메시지일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 중계기의 동작 방법은, 채널에 대한 모니터링 동작을 수행하는 단계, 상기 채널에서 수신된 메시지의 위상이 전이된 경우에 상기 메시지에 대한 복호 동작을 수행하는 단계, 및 상기 복호된 메시지가 유효한 경우에 상기 메시지를 재전송하는 단계를 포함하며, 상기 재전송된 메시지는 위상 전이된 메시지이다.
여기서, 상기 채널은 상기 중계기를 통한 통신을 위해 사용되는 제1 채널일 수 있고, 상기 제1 채널은 기지국과 단말 간의 통신을 위해 사용되는 제2 채널과 다를 수 있다.
여기서, 상기 메시지는 상기 제1 채널을 통해 재전송될 수 있다.
여기서, 상기 복호된 메시지의 유효성은 CRC에 기초하여 판단될 수 있다.
여기서, 상기 채널에서 위상 전이된 메시지가 수신된 경우에 중계 동작이 수행될 수 있고, 상기 채널에서 위상 전이되지 않은 메시지가 수신된 경우에 상기 중계 동작은 수행되지 않을 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 단말은 프로세서, 상기 프로세서의 제어에 따라 전송 동작을 수행하는 전송기, 상기 프로세서의 제어에 따라 수신 동작을 수행하는 수신기, 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 명령들이 저장된 메모리를 포함하며, 상기 하나 이상의 명령들은, 위상 전이 없이 제1 가입 요청 메시지를 기지국에 전송하고, 상기 제1 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 위상 전이된 제2 가입 요청 메시지를 중계기에 전송하고, 그리고 상기 제2 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지를 상기 중계기로부터 수신하도록 실행되며, 상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통해 상기 기지국으로 전송되고, 상기 가입 응답 메시지는 상기 기지국에 의해 생성된다.
여기서, 상기 제1 가입 요청 메시지는 상기 단말과 상기 기지국 간의 직접 통신을 위해 사용되는 제1 채널을 통해 전송될 수 있고, 상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통한 통신을 위해 사용되는 제2 채널을 통해 전송될 수 있다.
여기서, 상기 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 전송기는 위상 전이된 메시지를 전송하도록 동작할 수 있고, 상기 수신기는 위상 전이되지 않은 메시지를 수신하도록 동작할 수 있다.
본 발명에 의하면, 네트워크 가입(join) 절차에서 단말은 가입 요청 메시지를 위상 전이 없이 전송할 수 있다. 위상 전이되지 않은 가입 요청 메시지가 수신된 경우, 중계기는 해당 가입 요청 메시지를 재전송하지 않을 수 있다. 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 임계값 이상인 경우, 단말은 자신의 통신 커버리지 내에 기지국이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 단말은 위상 전이된 가입 요청 메시지를 전송할 수 있다.
위상 전이된 가입 요청 메시지가 수신된 경우, 중계기는 해당 가입 요청 메시지를 위상 전이 없이 재전송할 수 있다. 기지국은 가입 요청 메시지를 중계기로부터 수신할 수 있고, 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지를 전송할 수 있다. 여기서, 가입 응답 메시지는 위상 전이된 메시지일 수 있다. 위상 전이된 가입 응답 메시지가 수신된 경우, 중계기는 해당 가입 응답 메시지를 위상 전이 없이 재전송할 수 있다. 단말은 중계기로부터 가입 응답 메시지를 수신할 수 있다. 가입 요청/응답 메시지의 송수신 절차가 완료된 경우, 단말은 네트워크에 가입될 수 있다. 중계기에 의해 통신 커버리지가 증가하므로, 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5는 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법의 제2 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 6은 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법의 제3 실시예를 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템은 서버(110), BcN(broadband convergence network)(120), 기지국(130-1 내지 130-3), 및 단말(140-1 내지 140-7)을 포함할 수 있다. 통신 시스템은 LPWAN(low power wide area network)일 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템은 SigFox, LoRa, IEEE 802.15.4w, 또는 NB-IoT(narrowband-Internet of Things)를 위한 통신 시스템일 수 있다.
서버(110)는 유선 링크를 통해 BcN(120)에 연결될 수 있고, BcN(120)은 유선 링크를 통해 기지국(130-1 내지 130-3)에 연결될 수 있고, 기지국(130-1 내지 130-3)은 무선 링크를 통해 단말(140-1 내지 140-7)에 연결될 수 있다. 서버(110)는 "제어기"로 지칭될 수 있다. 서버(110)는 특정 기능/동작의 수행을 지시하는 명령을 BcN(120) 및 기지국(130-1 내지 130-3)을 통해 단말(140-1 내지 140-7)에 전송할 수 있다.
기지국(130-1 내지 130-3)은 "게이트웨이"로 지칭될 수 있고, 단말(140-1 내지 140-7)은 저전력 단말일 수 있다. 단말(140-1 내지 140-7)은 하나 이상의 기지국들(130-1 내지 130-3)에 상향링크 메시지를 전송할 수 있다. 하향링크 메시지는 하나의 기지국(130-1 내지 130-3)을 통해 단말(140-1 내지 140-7)에 전송될 수 있다. 기지국(130-1 내지 130-3) 및 단말(140-1 내지 140-7)은 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 기지국(130-1 내지 130-3)과 단말(140-1 내지 140-7) 간의 통신은 CSS(chirp spread spectrum) 방식을 사용하여 수행될 수 있다. 이 경우, LoS(line-of-sight)가 확보되는 통신 환경에서 낮은 데이터 전송률이 사용되는 경우, 통신 커버리지는 10km 이상일 수 있다. 통신 커버리지가 10km 이상인 경우, 기지국(130-1 내지 130-3)과 단말(140-1 내지 140-7) 간의 통신은 중계기 없이 수행될 수 있다. 따라서 중계기로 인한 지연 및 송수신 복잡도는 최소화될 수 있다.
그러나 기지국(130-1 내지 130-3)과 단말(140-1 내지 140-7) 간의 LoS가 확보되지 않는 경우에 음영 지역이 발생할 수 있고, 이에 따라 통신 커버리지가 감소할 수 있다. 특히, 도심 지역에서 통신 커버리지의 감소로 인하여, 수신 신호 품질은 저하될 수 있다. 음영 지역의 해소와 통신 커버리지의 증가를 위해, 통신 시스템에 중계기가 도입될 수 있다.
중계기는 리피터(repeater) 방식 또는 릴레이 방식으로 동작할 수 있다. 리피터 방식으로 동작하는 중계기는 복조/복호 동작 없이 수신 신호를 증폭할 수 있고, 증폭된 신호를 재전송할 수 있다. 리피터 방식으로 동작하는 중계기는 간단히 구현될 수 있다. 그러나 수신 신호에 포함된 간섭과 수신 신호의 처리 과정에서 발생하는 잡음이 함께 증폭되므로, 신호의 품질은 저하될 수 있다.
릴레이 방식으로 동작하는 중계기는 수신 신호에 대한 복조/복호 동작을 수행할 수 있고, 복호된 수신 신호에 대한 유효성 검사(예를 들어, CRC(cyclic redundancy check))를 수행할 수 있고, 유효한 신호를 재전송할 수 있다. 따라서 신호의 품질이 저하되지 않을 수 있다. 그러나 신호에 대한 복조/복호 동작, 유효성 검사 동작, 스케줄링 동작, 신호에 대한 부호/변조 동작 등이 필요하므로, 전송 지연 및 송수신 복잡도가 증가할 수 있다.
도 3은 통신 시스템의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 통신 시스템은 서버(110), BcN(120), 기지국(130), 중계기(150), 및 단말(예를 들어, 비중계 단말, 중계 단말)을 포함할 수 있다. 통신 시스템은 LPWAN일 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템은 SigFox, LoRa, IEEE 802.15.4w, 또는 NB-IoT를 위한 통신 시스템일 수 있다.
도 3에 도시된 통신 시스템은 도 1에 도시된 통신 시스템에 비해 중계기(150)를 더 포함할 수 있다. 중계기(150)는 리피터 방식 또는 릴레이 방식으로 동작할 수 있다. 중계기(150)는 기지국(130)으로부터 수신된 하향링크 메시지를 재전송할 수 있고, 단말(예를 들어, 중계 단말)로부터 수신된 상향링크 메시지를 재전송할 수 있다.
비중계 단말은 기지국(130)의 통신 커버리지 내에 위치할 수 있으며, 기지국(130)과 직접 통신을 수행할 수 있다. 중계 단말은 기지국(130)의 통신 커버리지 밖에 위치할 수 있다. 중계 단말은 중계기(150)의 통신 커버리지 내에 위치할 수 있으므로, 중계기(150)를 통해 기지국(130)과 통신을 수행할 수 있다. 기지국(130)과 중계 단말 간의 중계 방식은 1홉 중계 방식 또는 다중홉 중계 방식일 수 있다.
통신 시스템에서 단말들 간의 간섭을 최소화하기 위해, 주파수 호핑(frequency hopping) 기술, 랜덤 액세스 절차(random access procedure), 위상 전이(IQ inversion) 기술 등이 사용될 수 있다. 위상 전이 기술을 지원하는 통신 시스템에서, 위상 전이된 신호와 위상 전이되지 않은 신호 간에 간섭이 발생하지 않을 수 있다. 예를 들어, 하향링크 메시지의 위상은 상향링크 메시지의 위상과 다를 수 있으며, 이를 통해 간섭이 최소화될 수 있다.
다음으로, 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법들이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 통신 시스템은 기지국 및 단말을 포함할 수 있다. 기지국은 도 1에 도시된 기지국(130-1 내지 130-3) 또는 도 3에 도시된 기지국(130)일 수 있다. 단말은 도 1에 도시된 단말(140-1 내지 140-7) 또는 도 3에 도시된 단말(예를 들어, 비중계 단말)일 수 있다. 기지국 및 단말 각각은 도 2에 도시된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다.
기지국에서 단말로 전송되는 메시지(예를 들어, MAC(medium access control) 메시지)는 위상 전이된 메시지일 수 있고, 단말에 기지국으로 전송되는 메시지(예를 들어, MAC 메시지)는 위상 전이되지 않은 메시지일 수 있다.
예를 들어, 기지국으로 전송될 데이터가 존재하는 경우, 단말은 데이터를 포함하는 상향링크 메시지를 생성할 수 있고, 상향링크 메시지를 위상 전이 없이 기지국에 전송할 수 있다(S410). 기지국은 단말로부터 상향링크 메시지를 수신할 수 있다. 만일, 기지국에서 단말의 상향링크 메시지와 다른 기지국의 하향링크 메시지가 수신된 경우, 상향링크 메시지의 위상은 하향링크 메시지의 위상과 다르기 때문에, 기지국은 다른 기지국의 하향링크 메시지로부터의 간섭 없이 단말의 상향링크 메시지를 획득할 수 있다.
기지국은 상향링크 메시지에 대한 응답인 하향링크 메시지를 단말에 전송할 수 있다(S420). 기지국에서 단말로 전송되는 하향링크 메시지는 위상 전이된 하향링크 메시지일 수 있다. 단말은 기지국으로부터 하향링크 메시지를 수신할 수 있다. 만일, 단말에서 기지국의 하향링크 메시지와 다른 단말의 상향링크 메시지가 수신된 경우, 하향링크 메시지의 위상은 상향링크 메시지의 위상과 다르기 때문에, 단말은 다른 단말의 상향링크 메시지로부터의 간섭 없이 기지국의 하향링크 메시지를 획득할 수 있다.
상향링크 메시지의 전송 시점으로부터 미리 설정된 구간(예를 들어, RX 타임아웃(timeout)에 의해 지시되는 구간) 내에 상향링크 메시지의 응답인 하향링크 메시지가 수신되지 않으면, 단말은 상향링크 메시지의 전송이 실패한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 단말은 상향링크 메시지를 재전송할 수 있다.
한편, 통신 시스템이 중계기를 포함하는 경우, 중계기의 동작은 다음과 같을 수 있다.
도 5는 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법의 제2 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 중계기는 메시지를 중계하기 위해 채널을 모니터링할 수 있다(S510). 예를 들어, 중계기는 메시지의 전송 구간 이외의 모든 시간에서 채널을 모니터링할 수 있다. 채널은 일반 채널 및 중계 채널로 분류될 수 있으며, 중계기는 중계 채널에서 모니터링 동작을 수행할 수 있다. 일반 채널은 기지국과 단말 간의 직접 통신을 위해 사용될 수 있고, 중계 채널은 중계기를 통한 통신을 위해 사용될 수 있다. 일반 채널의 주파수 대역은 중계 채널의 주파수 대역과 다를 수 있다.
채널에서 메시지가 수신된 경우, 중계기는 수신된 메시지의 위상 전이 여부를 확인할 수 있다(S520). 수신된 메시지의 위상이 전이되지 않은 경우, 중계기는 다시 단계 S510을 수행할 수 있다. 반면, 수신된 메시지의 위상이 전이된 경우, 중계기는 해당 메시지에 대한 복조/복호 동작을 수행할 수 있다(S530). 중계기는 유효성 검사(예를 들어, CRC)를 수행함으로써 복호된 메시지의 유효성을 판단할 수 있다(S540). 메시지가 유효하지 않은 경우, 중계기는 다시 단계 S510을 수행할 수 있다. 메시지가 유효한 경우, 중계기는 메시지에 대한 부호/변조 동작을 수행할 수 있다. 그 후에, 중계기는 메시지를 재전송할 수 있다(S550). 재전송된 메시지의 위상은 전이되지 않을 수 있다. 만일, 재전송된 메시지의 위상이 전이된 경우, 해당 메시지는 다른 중계기에 의해 다시 전송될 수 있다. 이 경우, 메시지는 중계기들 간에 계속하여 반복 전송될 수 있다.
한편, 기지국, 중계기, 및 단말을 포함하는 통신 시스템에서 네트워크 가입(join) 절차는 다음과 같이 수행될 수 있다.
도 6은 통신 시스템에서 메시지의 송수신 방법의 제3 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 통신 시스템은 기지국, 중계기, 및 단말을 포함할 수 있다. 기지국은 도 3에 도시된 기지국(130)일 수 있고, 중계기는 도 3에 도시된 중계기(150)일 수 있고, 단말은 도 3에 도시된 단말(예를 들어, 중계 단말)일 수 있다. 기지국, 중계기, 및 단말 각각은 도 2에 도시된 통신 노드(200)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다.
네트워크에 가입하고자 하는 경우, 단말은 가입 요청 메시지(join request message)를 기지국에 전송할 수 있다(S610). 단계 S610에서 전송되는 가입 요청 메시지의 위상은 전이되지 않을 수 있다. 여기서, 단말에 포함된 전송기는 위상 전이되지 않은 메시지를 전송하도록 동작할 수 있고, 단말에 포함된 수신기는 위상 전이된 메시지를 수신하도록 동작할 수 있다. 채널이 일반 채널 및 중계 채널로 분류되는 경우, 단계 S610에서 가입 요청 메시지는 일반 채널을 통해 전송될 수 있다.
단말이 기지국의 통신 커버리지 밖에 위치하는 경우, 기지국은 단말의 가입 요청 메시지를 수신하지 못하기 때문에 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지(join response message)를 전송하지 못할 수 있다. 따라서 단말은 가입 요청 메시지의 전송 시점으로부터 미리 설정된 구간(예를 들어, RX 타임아웃에 의해 지시되는 구간) 내에 가입 응답 메시지를 수신하지 못할 수 있다. 이 경우, 단말은 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수를 증가시킬 수 있고, 현재 전송 실패 횟수(Fc)와 미리 설정된 최대 전송 실패 횟수(Fmax)를 비교할 수 있다(S620). 현재 전송 실패 횟수(Fc)가 미리 설정된 최대 전송 실패 횟수(Fmax) 미만인 경우, 단말은 단계 S610에서 가입 요청 메시지를 재전송할 수 있다.
한편, 중계기는 단계 S610에서 가입 요청 메시지를 수신할 수 있다. 가입 요청 메시지의 위상이 전이되지 않았기 때문에, 중계기는 단말의 가입 요청 메시지를 중계하지 않을 수 있다. 또는, 채널이 일반 채널 및 중계 채널로 분류되고, 단계 S610에서 가입 요청 메시지가 일반 채널을 통해 전송되는 경우, 중계기는 중계 채널에서 모니터링 동작을 수행하기 때문에 단계 S610의 가입 요청 메시지를 수신하지 못할 수 있다.
현재 전송 실패 횟수(Fc)가 미리 설정된 최대 전송 실패 횟수(Fmax) 이상인 경우, 단말은 자신이 기지국의 통신 커버리지 밖에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 단말은 중계기를 통해 가입 요청 메시지를 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말은 위상 전이된 가입 요청 메시지를 전송할 수 있다(S630). 여기서, 단말에 포함된 전송기는 위상 전이된 메시지를 전송하도록 동작할 수 있고, 단말에 포함된 수신기는 위상 전이되지 않은 메시지를 수신하도록 동작할 수 있다. 또한, 단계 S630에서 가입 요청 메시지는 중계 채널을 통해 전송될 수 있다.
중계기는 채널(예를 들어, 중계 채널)을 모니터링함으로써 단말로부터 가입 요청 메시지를 수신할 수 있다. 가입 요청 메시지가 수신된 경우, 중계기는 도 5에 도시된 단계 S520 내지 단계 S550을 수행할 수 있다. 예를 들어, 가입 요청 메시지의 위상이 전이되고, 가입 요청 메시지가 유효한 경우, 중계기는 가입 요청 메시지를 재전송할 수 있다(S640). 단계 S640에서 전송되는 가입 요청 메시지의 위상은 전이되지 않을 수 있다.
기지국은 중계기로부터 가입 요청 메시지를 수신할 수 있다. 가입 요청 메시지에 대한 복조/복호 동작이 성공적으로 완료된 경우, 기지국은 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지를 생성할 수 있다. 기지국은 위상 전이된 가입 응답 메시지를 전송할 수 있다(S650).
중계기는 채널(예를 들어, 중계 채널)을 모니터링함으로써 기지국로부터 가입 응답 메시지를 수신할 수 있다. 가입 응답 메시지가 수신된 경우, 중계기는 도 5에 도시된 단계 S520 내지 단계 S550을 수행할 수 있다. 예를 들어, 가입 응답 메시지의 위상이 전이되고, 가입 응답 메시지가 유효한 경우, 중계기는 가입 응답 메시지를 재전송할 수 있다(S660). 단계 S660에서 전송되는 가입 응답 메시지의 위상은 전이되지 않을 수 있다.
단말은 중계기로부터 위상 전이되지 않은 가입 응답 메시지를 수신할 수 있고, 가입 응답 메시지에 대한 복조/복호 동작을 수행할 수 있다. 가입 요청/응답 메시지의 송수신 절차가 성공적으로 완료된 경우, 단말은 네트워크에 가입될 수 있다.
앞서 설명된 실시예들(예를 들어, 단계 S610 내지 단계 S660)은 가입 요청/응답 메시지의 송수신 절차뿐만 아니라 다른 메시지의 송수신 절차에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 통신 시스템에서 단말의 동작 방법으로서,
    위상 전이 없이 제1 가입 요청 메시지(join request message)를 기지국에 전송하는 단계;
    상기 제1 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 위상 전이된 제2 가입 요청 메시지를 중계기에 전송하는 단계; 및
    상기 제2 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지(join response message)를 상기 중계기로부터 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통해 상기 기지국으로 전송되고, 상기 가입 응답 메시지는 상기 기지국에 의해 생성된, 단말의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가입 요청 메시지는 상기 단말과 상기 기지국 간의 직접 통신을 위해 사용되는 제1 채널을 통해 전송되고, 상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통한 통신을 위해 사용되는 제2 채널을 통해 전송되는, 단말의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 미만인 경우, 상기 단말에 포함된 전송기는 위상 전이되지 않은 메시지를 전송하도록 동작하고, 상기 단말에 포함된 수신기는 위상 전이된 메시지를 수신하도록 동작하는, 단말의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 단말에 포함된 전송기는 위상 전이된 메시지를 전송하도록 동작하고, 상기 단말에 포함된 수신기는 위상 전이되지 않은 메시지를 수신하도록 동작하는, 단말의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가입 응답 메시지는 위상이 전이되지 않은 가입 응답 메시지인, 단말의 동작 방법.
  6. 통신 시스템에서 중계기의 동작 방법으로서,
    채널에 대한 모니터링 동작을 수행하는 단계;
    상기 채널에서 수신된 메시지의 위상이 전이된 경우에 상기 메시지에 대한 복호 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 복호된 메시지가 유효한 경우에 상기 메시지를 재전송하는 단계를 포함하며,
    상기 채널은 상기 중계기를 통한 통신을 위해 사용되는 제1 채널이고, 상기 제1 채널은 기지국과 단말 간의 통신을 위해 사용되는 제2 채널과 다른, 중계기의 동작 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 메시지는 상기 제1 채널을 통해 재전송되는, 중계기의 동작 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 복호된 메시지의 유효성은 CRC(cyclic redundancy check)에 기초하여 판단되는, 중계기의 동작 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 채널에서 위상 전이된 메시지가 수신된 경우에 중계 동작이 수행되고, 상기 채널에서 위상 전이되지 않은 메시지가 수신된 경우에 상기 중계 동작은 수행되지 않는, 중계기의 동작 방법.
  11. 통신 시스템에서 단말로서,
    프로세서(processor);
    상기 프로세서의 제어에 따라 전송 동작을 수행하는 전송기;
    상기 프로세서의 제어에 따라 수신 동작을 수행하는 수신기; 및
    상기 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 명령들이 저장된 메모리(memory)를 포함하며,
    상기 하나 이상의 명령들은,
    위상 전이 없이 제1 가입 요청 메시지(join request message)를 기지국에 전송하고;
    상기 제1 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 위상 전이된 제2 가입 요청 메시지를 중계기에 전송하고; 그리고
    상기 제2 가입 요청 메시지에 대한 응답인 가입 응답 메시지(join response message)를 상기 중계기로부터 수신하도록 실행되며,
    상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통해 상기 기지국으로 전송되고, 상기 가입 응답 메시지는 상기 기지국에 의해 생성된, 단말.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 가입 요청 메시지는 상기 단말과 상기 기지국 간의 직접 통신을 위해 사용되는 제1 채널을 통해 전송되고, 상기 제2 가입 요청 메시지는 상기 중계기를 통한 통신을 위해 사용되는 제2 채널을 통해 전송되는, 단말.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 가입 요청 메시지의 전송 실패 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우, 상기 전송기는 위상 전이된 메시지를 전송하도록 동작하고, 상기 수신기는 위상 전이되지 않은 메시지를 수신하도록 동작하는, 단말.
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