KR20070038657A - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 중계국 기능 교섭 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신시스템에서 중계국 기능 교섭 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 교섭 방법에 관한 것으로서, 초기 접속 노드로부터 지원하는 중계국 기능 지원 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정과, 상기 지원하는 중계국 기능 지원 정보를 이용해서 상기 노드의 중계국 기능 설정 여부를 결정하는 과정과, 설정 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하여, 무선 통신 시스템 용량 증대 및 기지국의 서비스 영역 확대 등 시스템 효율을 증가시키는 데 활용할 수 있다.
릴레이 통신 시스템, 중계국, 중계국 기능 활성화, 멀티 홉

Description

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 교섭 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR NEGOTIATION OF RELAYING OPERATION IN A MULTI-HOP RELAY BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 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 중계국 기능 지원 가능한 초기 접속 노드의 중계국 기능을 설정/미설정하기 위한 방법의 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국이 잠재 중계국 리스트에 포함된 노드에게 중계국 기능 설정을 요청하기 위한 방법을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 설정 요청을 수신한 노드의 동작 과정을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제를 요청하는 기지국의 동작 과정을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 해제 요청을 수신한 노드의 동작 과정을 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 중계국 기능을 수행하는 노드가 기지국에게 중계국 기능 해제를 요청하는 동작 과정을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 노드로부터 중계국 기능 해제 요청을 수신한 기지국의 동작 과정을 도시하는 도면, 및
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 노드 혹은 기지국의 블록 구성을 도시한 도면.
본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히, 중계국 기능을 수행하는 노드의 중계국 기능 해제 및 중계국 기능을 지원하는 노드의 중계국 기능 설정을 위한 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 광대역 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 통 신 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)과, 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. 여기서, 상기 기지국들(210, 250)과 상기 중계국들(220, 260)및 상기 MS들(211, 213, 221, 223, 251, 253, 255, 261, 263) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 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 존재하는 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. 여기서, 상기 기지국(310)과 상기 중계국들(320,330) 및 상기 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 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. 따라서, 상기 중계국(320)은 상기 기지국(310)과 상기 MS들(321, 323)의 유니캐스트 트래픽을 릴레이 하고, 상기 MS들(321, 323)은 상기 중계국(320)을 통해서 상기 기지국(310)과 유니캐스트 트래픽을 송수신할 수 있다. 또한, 상기 중계국(330)은 상기 기지국(310)과 상기 MS들(331, 333)의 유니캐스트 트래픽을 릴레이 하고, 상기 MS들(331, 333)은 상기 중계국(330)을 통해서 상기 기지국(310)과 유티캐스트 트래픽을 송수신할 수 있다. 즉, 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 이동 단말 중계국일 수 있다.
상기와 같이 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 단말과 기지국 간 릴레이를 지원할 수 있는 중계국은 초기 접속 절차의 기본 능력 협상 과정에서 기지국에 의해 선택될 수 있다. 즉, 상기 초기 접속 절차를 수행하는 중에, 상기 릴레이를 지원하는 중계 기능을 가진 노드가 상기 기지국으로 중계국 기능 지원 협상 정보를 전송하면, 상기 중계국 기능 지원 협상 정보를 수신한 상기 기지국은 상기 노드를 중계국으로 선정할 것인지 여부를 최종 결정하게 된다. 이때, 상기 기지국은 무선 통신 시스템의 용량 증대 및 상기 기지국의 서비스 영역 확대 등의 기준을 토대로 상기 중계 기능 지원 가능한 노드들 중에서 실제 중계국으로 동작할 노드를 선택하며, 상기 기지국의 결정에 따라서 상기 중계국 지원 가능한 노드들 중 일부는 중계국 동작을 수행하게 되고, 나머지 노드들은 중계국 동작을 수행하지 못한다.
한편, 상기한 바와 같은 목적, 즉 무선 통신 시스템의 용량 증대 및 기지국의 서비스 영역 확대 등의 목적으로 상기 기지국은 상기 초기 접속 절차에서 중계국으로 선택되지 못한 상기 중계국 기능 지원 가능한 노드의 중계국 기능을 활성화시킬 수 있는 방법이 필요하다. 또한, 통신 중간에, 상기 초기 접속 절차에서 중계국으로 선택된 노드의 중계국 기능을 해제시킬 수 있는 방법도 필요하다. 다시 말해, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 접속 절차 이후에 중계 기능 지원 가능한 노드의 중계국 기능 설정 및 해제를 수행할 수 있는 방법 및 절차를 정의할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 교섭 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 접속 절차 이후 중계국 기능을 수행하고 있는 노드의 중계국 기능을 해제하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 초기 접속 절차 이후 중계국 기능을 수행할 수 있으나 중계국으로 선정되지 못한 노드의 중계국 기능을 설정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 교섭 방법은, 초기 접속 노드로부터 지원하는 중계국 기능 지원 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정과, 상기 지원하는 중계국 기능 지원 정보를 이용해서 상기 노드의 중계국 기능 설정 여부를 결정하는 과정과, 설정 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 설정 교섭 방법은, 중계국 기능 지원 가능한 노드의 중계국 기능 설정 필요성이 판단될 시, 잠재 중계국 리스트에서 하나의 노드를 선택하여 상기 선택된 노드로 중계국 설정 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 노드로부터 중계국 설정 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 설정 교섭 방법은, 일반 노드로서의 통신 절차 수행 중 기지국으로부터 중계국 설정 요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 중계국 설정 요청의 수락 여부를 결정하는 과정과, 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방 식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 해제 교섭 방법은, 중계국 기능을 수행하는 노드의 중계국 기능 해제 필요성이 판단될 시, 상기 노드로 중계국 해제 통보 메시지를 전송하는 과정과, 상기 노드로부터 상기 중계국 해제 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제 교섭 방법은, 중계 노드로서의 통신 절차 수행 중 기지국으로부터 중계국 해제 통보 메시지를 수신하는 과정과, 상기 중계국 해제 통보를 확인한 후, 상기 기지국으로 상기 중계국 기능 해제 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제 교섭 방법은, 중계 노드로서 통신 절차 수행 중 중계국 기능 해제 필요성이 판단될 시, 기지국으로 중계국 해제 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 중계국 해제 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 해제 교섭 방법은, 노드로부터 중계국 해제 요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 중계국 해제 요청의 수락 여부를 결정하는 과정과, 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 설정 교섭 방법은, 기지국이 중계국 기능 지원 가능한 노드의 중계국 기능 설정 필요성을 판단하고, 잠재 중계국 리스트에서 하나의 노드를 선택하여 상기 선택된 노드로 중계국 설정 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 노드가 상기 중계국 설정 요청의 수락 여부를 결정하여, 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제 교섭 방법은, 기지국이 중계국 기능을 수행하는 노드의 중계국 기능 해제 필요성을 판단하고, 상기 노드로 중계국 해제 통보 메시지를 전송하는 과정과, 상기 노드가 상기 중계국 해제 통보를 확인하고, 상기 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제 교섭 방법은, 노드가 중계 노드로서 통신 절차 수행 중 중계국 기능 해제 필요성을 판단하고, 상기 기지국으로 중계국 해제 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 기지국이 상기 중계국 해제 요청의 수락 여부를 결정하고, 수락 여부 정보를 포 함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 교섭 장치는, 노드의 중계국 기능 설정/해제 필요성이 판단될 시, 상기 노드로 중계국 설정/해제 요청 메시지를 전송하고, 상기 노드로부터 상기 요청에 대한 수락/거절/확인 정보를 포함하는 메시지를 수신하며, 상기 노드로부터 중계국 해제 요청 메시지가 수신될 시, 상기 요청의 수락 여부를 결정하여 상기 노드로 수락/거절 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 기지국과, 상기 기지국으로부터 상기 중계국 설정/해제 요청 메시지가 수신될 시, 상기 요청의 수락 여부를 결정하여 상기 기지국으로 수락/거절/확인 정보를 포함하는 메시지를 전송하고, 중계국 기능 해제 필요성이 판단될 시, 상기 기지국으로 중계국 해제 요청 메시지를 전송하는 노드를 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 시스템(Broadband Wireless Access : BWA)에서 중계국 기능을 지원하는 노드(node)의 중계국 기능 교섭 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
여기서, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은, 예를 들어, 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 'OFDM'이라 칭함) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 사용하는 통신 시스템이다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 다중 셀(multi-cell) 구조를 지원하여 MS의 이동성을 지원하는 통신 시스템이다.
이하 설명은 상기 광대역 무선접속 통신시스템을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰라 기반의 통신시스템이라면 동일하게 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 중계국 기능 지원 가능한 초기 접속 노드의 중계국 기능을 설정/미설정하기 위한 방법의 절차를 도시하는 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 기지국(base station)은 411단계에서 초기 접속 절차를 수행하는 노드(node)의 중계국 기능 지원 정보(RS capability)를 수신한다. 상기 중계국 기능 지원 정보는 상기 노드가 중계국 기능을 지원하는지 여부와, 고정 중계국 기능을 지원하는지 여부와, 노매딕 중계국 기능을 지원하는지 여부와, 이동 중계국 기능을 지원하는지 여부와, 인프라 스트럭처(infrastructure) 중계국 기능을 지원하는지 여부와, 클라이언트(client) 중계국 기능을 지원하는지 여부 등을 나타낸다.
이후, 상기 기지국은 413단계로 진행하여 상기 수신한 노드의 중계국 기능 지원 정보에 따라 상기 노드가 중계국 기능을 지원하는지 여부를 판단한다.
이후, 상기 기지국은 상기 노드의 중계국 기능이 가능하다고 판단될 시, 415단계에서 상기 노드의 중계국 기능 설정을 수락할 것인지 여부를 결정한다. 이때, 상기 중계국 기능 지원 가능한 노드를 중계국으로 설정하는 판단 기준은 상기 기지국 서비스 영역 확대 및 통신 시스템의 용량 증대 등을 포함할 수 있다. 상기 노드를 중계국으로 설정하기로 결정한 경우, 상기 기지국은 417단계에서 상기 노드를 중계국 리스트에 추가하고, 419단계로 진행하여 상기 노드로 중계국 기능 설정을 알리는 정보를 전송한다. 상기 노드를 중계국으로 설정하지 않기로 결정한 경우, 상기 기지국은 421단계에서 상기 노드를 잠재 중계국 리스트에 추가하고, 423단계로 진행하여 상기 노드로 중계국 기능 미설정을 알리는 정보를 전송한다. 여기서, 상기 잠재 중계국 리스트는 상기 중계국 기능 지원 가능한 노드들 중에서 상기 초기 접속 절차 중에는 중계국 기능 설정을 허가받지 못했으나 이후 통신을 수행하는 중에 상기 중계국 기능 설정이 가능한 노드들의 정보를 포함한다.
하기 도 5 및 도 6에서는 중계국 기능을 지원하나 중계국으로서 동작하지 않는 노드의 중계국 기능 활성화가 필요한 경우, 잠재 중계국 리스트에 포함된 노드의 중계국 기능 설정 요청을 위한 기지국과 상기 노드 간의 동작 절차를 설명하기 로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국이 잠재 중계국 리스트에 포함된 노드에게 중계국 기능 설정을 요청하기 위한 방법을 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국은 511단계에서 무선 통신 시스템의 시스템 용량 증대 및 상기 기지국의 서비스 영역 확대 등을 위해 현재 중계국으로서 동작하고 있지 않은 노드의 중계국 기능 설정이 필요함을 판단한다. 이후, 상기 기지국은 513단계에서 잠재 중계국 리스트에 포함된 노드들 중 하나의 노드를 선택하고, 515단계로 진행하여 상기 선택한 노드에게 중계국 기능 설정을 요청하기 위해 '중계국 설정 요청(RS activation request)' 코드를 설정한 중계국 설정/해제 응답(Relay Station De/Activate Response, 이하 'RS_DEACT-RSP'라 칭함) 메시지를 전송한다.
여기서, 상기 RS_DEACT-RSP 메시지 구조는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
Syntax Size (bits) Notes
RS_DEACT-RSP_message {
Management Message type= TBD 8 Not defined
CID 16 Target node's Basic CID
Action code 2 00: request to activate target node' relay function 01: request to deactivate target node's relay function 10: reject target node' deactivation request 11: confirm target node's deactivation request (notes: if action code is set to 01 or 11, the target node shall deactivate its relay function.)
Reserved 5 Shall be set to zero
}
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 RS_DEACT-RSP 메시지는 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type, 상기 RS_DEACT-RSP 메시지의 수신 대상이 되는 노드의 연결 식별자를 나타내는 CID(connection identifier), 상기 RS_DEACT-RSP 메시지를 전송하는 목적을 나타내는 Action code를 포함한다. 여기서, 상기 CID는 기본 연결 식별자(Basic CID)를 일 예로 설명하였으나, 상기 노드를 식별하기 위한 목적으로 사용되는 식별자, 예를 들어, 노드의 MAC 주소 등으로 대체될 수 있음은 물론이다. 상기 Action code를 '00'으로 설정하여 상기 RS_DEACT-RSP 메시지를 수신한 노드에게 중계국 기능 설정을 요청할 수 있고, 상기 Action code를 '01'으로 설정하여 상기 노드의 중계국 기능 해제를 요청할 수 있다. 또한, 상기 Action code를 '10'으로 설정하여 상기 노드의 중계국 기능 해제 요청을 거절하고, 상기 Action code를 '11'으로 설정하여 상기 노드의 중계국 기능 해제 요청을 수락할 수 있다. 여기서, 상기 Action code를 '01' 혹은 '11'로 설정된 상기 RS_DEACT-RSP 메시지를 수신한 노드는 반드시 중계국 기능을 해제해야 한다.
이후, 상기 기지국은 517단계에서 상기 노드로부터의 응답인 '중계국 설정/해제 요청(Relay Station De/Activate Request, 이하 'RS_DEACT-REQ'라 칭함) 메시지를 수신한다.
여기서, 상기 RS_DEACT-REQ 메시지 구조는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
Syntax Size (bits) Notes
RS_DEACT-REQ_message {
Management Message type= TBD 8 Not defined
CID 16 node's Basic CID
Action code 2 00: request to deactivate its relay function 01: confirm to deactivate its relay function 10: confirm to activate its relay function 11: reject to activate its relay function
Reserved 5 Shall be set to zero
}
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 RS_DEACT-REQ 메시지는 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type, 상기 RS_DEACT-REQ 메시지를 송신하는 노드의 연결 식별자를 나타내는 CID(connection identifier), 상기 RS_DEACT-REQ 메시지를 전송하는 목적을 나타내는 Action code를 포함한다. 여기서, 상기 CID는 기본 연결 식별자(Basic CID)를 일 예로 설명하였으나, 상기 노드를 식별하기 위한 목적으로 사용되는 식별자, 예를 들어, 노드의 MAC 주소 등으로 대체될 수 있음은 물론이다. 여기서, 상기 Action code를 '00'으로 설정하여 상기 노드가 중계국 기능 해제를 요청할 수 있고, 상기 Action code를 '01'으로 설정하여 상기 노드가 기지국의 중계국 기능 해제를 요청을 수락/확인할 수 있다. 또는, 상기 Action code를 '10'으로 설정하여 상기 노드가 기지국의 중계국 기능 설정 요청을 수락할 수 있고, 상기 Action code를 '11'로 설정하여 상기 노드가 기지국의 중계국 기능 설정 요청을 거절할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 519단계에서 상기 노드로부터 수신된 RS_DEACT-REQ 메시지의 Action code를 체크하여 상기 노드가 중계국 기능 설정 요청을 수락하였는지를 체크한다. 상기 노드가 상기 중계국 기능 설정 요청을 수락하였을 시, 즉 상기 수신된 RS_DEACT-REQ 메시지의 Action code가 '10'인 경우, 상기 기지국은 521단계로 진행하여 상기 노드를 중계국 리스트에 추가하고 또한 상기 잠재 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제한다. 상기 노드가 상기 중계국 기능 설정 요청을 거절하였을 시, 즉 상기 수신된 RS_DEACT-REQ 메시지의 Action code가 '11'인 경우, 상기 기지국은 523단계로 진행하여 상기 노드를 상기 잠재 중계국 리스트에 유지시킨다.
상기 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 설정 요청을 수신한 노드의 동작 과정을 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 잠재 중계국 리스트에 포함된 노드는 611단계에서 중계국 기능을 수행하지 못하고 일반 노드로서 통신 절차를 수행한다. 이후, 상기 노드는 613단계에서 기지국으로부터 중계국 기능 설정 요청을 나타내는 즉, Action code가 '00'인 RS_DEACT-RSP 메시지를 수신하고, 615단계로 진행하여 상기 기지국의 상기 중계국 기능 설정 요청을 수락할 것인지 판단한다. 여기서, 상기 판단 기준은 중계국으로서 요구되는 사항, 즉 배터리 파워나 수신 파워나 보안 관련 사항 등을 포함할 수 있다.
상기 기지국의 상기 중계국 기능 설정 요청을 수락하기로 결정하였을 시, 상기 노드는 617단계에서 상기 RS_DEACT-RSP 메시지에 대한 응답으로 Action code가 '10'으로 설정된 RS_DEACT-REQ 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 619단계로 진행하여 중계국으로서의 통신 절차를 수행한다.
상기 기지국의 중계국 설정 요청을 거절하기로 결정하였을 시, 상기 노드는 621단계에서 상기 RS_DEACT-RSP 메시지에 대한 응답으로 상기 Action code가 '11'로 설정된 RS_DEACT-REQ 메시지를 상기 기지국으로 전송하고, 623단계로 진행하여 일반 노드로서의 통신 절차를 계속 수행한다.
하기 도 7 및 도 8에서는 중계국 기능을 수행하고 있는 일부 중계국의 중계국 기능 해제를 요청하기 위한 기지국과 상기 노드 간의 동작 절차를 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제를 요청하는 기지국의 동작 과정을 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 기지국은 711단계에서 무선 통신 시스템 성능 최적화 등을 위해 현재 중계국으로 동작하고 있는 노드의 중계국 기능 해제가 필요함을 판단한다. 이후, 상기 기지국은 713단계에서 상기 중계국으로 동작하고 있는 노드에게 중계국 기능 해제 요청 정보를 포함하는, 즉 Action code 값이 '01'로 설정된 RS_DEACT-RSP 메시지를 상기 노드로 전송한다.
이후, 상기 기지국은 715단계에서 상기 중계국 기능 해제 요청에 대한 응답으로서 상기 Action code 값이 '01'으로 설정된 RS_DEACT-REQ 메시지를 수신한다. 이후, 상기 기지국은 717단계에서 상기 노드를 중계국 리스트에서 삭제하고, 잠재 중계국 리스트에 추가한 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
상기 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 해제 요청을 수신한 노드의 동작 과정을 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 중계국 리스트에 포함된 노드는 811단계에서 중계 노드로서의 통신 절차를 수행한다. 이후, 상기 노드는 813단계에서 상기 기지국으로부터 중계국 기능 해제 요청을 나타내는 즉, Action code가 '01'로 설정된 RS_DEACT-RSP 메시지를 수신한다. 이때, 상기 노드는 중계국 기능을 해제해야 함을 인지하고, 815단계로 진행하여 상기 RS_DEACT-RSP 메시지에 대한 응답으로 Action code가 '01'로 설정된 RS_DEACT-REQ 메시지를 상기 기지국으로 전송한다. 이후, 상기 노드는 817단계에서 중계국이 아닌 일반 노드로서의 통신 절차를 수행하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
하기 도 9 및 도 10에서는 중계국 기능 해제를 요청하는 노드와 기지국 간의 동작 절차를 설명하기로 한다.
상기 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 중계국 기능을 수행하는 노드가 기지국에게 중계국 기능 해제를 요청하는 동작 과정을 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 노드는 911단계에서 중계 노드로서 통신 절차를 수행한다. 이후, 상기 중계국 기능을 수행하는 노드는 중계국 기능 해제의 필요성을 판단하고, 913단계로 진행하여 중계국 기능 해제 요청을 나타내는, 즉 Action code 값이 '00'으로 설정된 RS_DEACT-REQ 메시지를 기지국으로 전송한다.
이후, 상기 노드는 915단계에서 상기 기지국으로부터 RS_DEACT-RSP 메시지를 수신하고, 상기 RS_DEACT-RSP 메시지의 Action code 값을 체크한다. 상기 기지국이 상기 노드의 중계국 기능 해제를 수락하였을 시, 즉 상기 수신된 RS_DEACT-RSP 메시지의 Action code가 '11'로 설정된 경우, 상기 노드는 919단계로 진행하여 일반 노드로서의 통신 절차를 수행한다. 상기 기지국이 상기 노드의 중계국 기능 해제를 거절하였을 시, 즉 상기 수신된 RS_DEACT-RSP 메시지의 Action code가 '10'으로 설정된 경우, 상기 노드는 921단계로 진행하여 상기 중계국으로서의 통신 절차를 계속 수행한다.
상기 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 노드로부터 중계국 기능 해제 요청을 수신한 기지국의 동작 과정을 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 기지국은 1011단계에서 중계국 기능을 수행하는 노드로부터 중계국 기능 해제를 요청하는 즉, Action code가 '00'인 RS_DEACT-REQ 메시지를 수신한다. 이후, 상기 기지국은 1013단계에서 상기 중계국 기능 해제를 요청한 노드의 중계국 기능 해제를 수락할 것인지 판단한다. 여기서, 상기 판단 기준은 무선 통신 시스템 용량 증대 및 상기 기지국의 서비스 영역 확대 등을 포함할 수 있다.
상기 노드의 중계국 기능 해제를 수락하기로 결정하였을 시, 상기 기지국은 1015단계로 진행하여 상기 노드에게 Action code값이 '11'로 설정된 RS_DEACT-RSP 메시지를 전송하고, 1017단계에서 상기 중계국 기능을 해제할 노드를 중계국 리스트에서 삭제한 후, 상기 노드를 잠재 중계국 리스트에 추가한다. 상기 노드의 중계국 기능 해제를 수락하지 않기로 결정하였을 시, 상기 기지국은 1019단계로 진행하여 상기 노드에게 Action code값이 '10'인 RS_DEACT-RSP 메시지를 전송하고, 1021단계에서 상기 노드를 중계국 리스트에 유지시킨다.
상기 도 7 내지 도 10에서 설명한 바와 같이 중계국 기능을 수행하고 있는 노드의 중계국 기능을 해제하는 경우, 상기 기지국 혹은 상기 중계국 기능을 해제하는 노드는 상기 노드를 통해 기지국으로의 릴레이 통신을 수행하고 있는 하위 노드에게 상기 기지국 혹은 다른 중계국으로의 핸드오버를 수행할 것을 요청함으로써 상기 하위 노드의 통신 지속성을 보장할 수 있다. 여기서 상기 상위 중계국의 중계국 기능 해제로 인해 기지국 혹은 다른 중계국으로 핸드오버 하는 절차들은 본 발명의 범위를 벗어나므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에서 상기 기지국과 상기 노드가 직접 통신을 수행하고 있지 않고 상위 중계국들을 통한 릴레이 통신을 수행하고 있는 경우, 상기 상위 중계국의 릴레이를 통해 상기 RS_DEACT-RSP 메시지와 상기 RS_DEACT-REQ 메시지가 교환될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 노드 혹은 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다. 동일한 인터페이스 모듈(통신모듈)을 갖는 상기 노드 및 기지국(BS)은 동일한 블록 구성을 가지므로, 이하 설명에서는 하나의 장치를 가지고 노드 및 기지국의 동작을 설명하기로 하며, 제어메시지 처리 위주로 살펴보기로 한다.
상기 도 11을 참조하여 노드의 구성을 살펴보면, 제어부(1101)는 노드의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터 통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따른 중계국 기능 설정/해제 정보 관련 동작을 처리한다. 본 발명에 따라 상기 제어부(1101)는 기지국으로부터 직접 수신되는 혹은 기지국으로부터 중계국의 릴레이통신을 거쳐서 수신되는 제어메시지를 메시지 처리부(1103)로 제공하고, 상기 기지국으로 직접 전송할 혹은 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 기지국으로 전송할 메시지를 메시지 생성부(1105)로부터 전달받아 인터페이스 모듈(1111)로 제공한다.
상기 메시지 처리부(1103)는 기지국으로부터 직접 수신되는 혹은 기지국으로부터 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 수신되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 상기 제어부(1101)로 통보한다. 본 발명에 따라, 상기 기지국으로부터 상기 <표 1>의 중계국 설정/해제 정보를 포함하는 메시지를 수신할 경우, 상기 중계국 설정/해제 정보를 포함하는 메시지에 포함되어 있는 각종 제어정보를 추출하여 상기 제어부(1101)로 제공한다. 이때, 상기 제어부(1101)는 상기 메시지 처리부(1103)로부터의 제어정보에 따라 중계국 기능 설정/해제 정보 처리부(1107)를 제어한다.
상기 메시지 생성부(1105)는 상기 제어부(1101)의 제어하에 기지국에게 직접 송신할 혹은 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 기지국에게 송신할 메시지를 생성하여 상기 제어부(1101)로 전달한다. 예를 들어, 상기 <표 2>의 중계국 설정/해제 정보를 포함하는 메시지를 생성하여 상기 제어부(1101)로 제공한다. 이때, 상기 메시지는 상기 제어부(1101)를 통해 상기 인터페이스 모듈(1111)로 전달된다.
상기 중계국 기능 설정/해제 정보 처리부(1107)는 상기 제어부(1101)의 제어 하에 상기 중계국 기능 설정/해제 정보 파라미터들에 상응하게 기지국과의 필요한 통신 절차를 처리하기 위한 정보를 상기 제어부(1101)로 제공한다.
저장부(1109)는 노드의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 프로그램 수행 중 발생하는 일시적인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 저장부(1109)는 일반적으로 노드가 기지국으로 직접 혹은 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 기지국으로 전송할 데이터 및 제어 정보를 저장할 수 있다.
상기 인터페이스 모듈(1111)은 기지국과의 직접 통신 혹은 중계국의 릴레이를 통한 기지국과의 통신을 수행하기 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(1101)로 전달한다. 역으로, 상기 제어부(1101)로부터의 데이터를 채널인코딩 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 상기 RF처리부로 제공한다.
상기 도 11을 참조하여 기지국의 구성을 살펴보면, 제어부(1101)는 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따른 중계국 기능 설정/해제 정보 처리와 관련된 동작을 처리한다. 본 발명에 따라 상기 제어부(1101)는 노드로부터 직접 수신되는 혹은 노드로부터 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 수신되는 제어메시지를 메시지 처리부(1103)로 제공하고, 상기 노드에게 직접 전송할 혹은 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 노드로 전송할 메시지를 메시지 생성부(1105)로부터 전달받아 인터페이스 모듈(1111)로 제공한다.
상기 메시지 처리부(1103)는 노드로부터 수신되는 혹은 노드로부터 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 수신되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 상기 제어부(1101)로 통보한다. 본 발명에 따라 노드로부터 상기 <표 2>의 중계국 기능 설정/해제 정보를 포함하는 메시지가 수신될 경우, 상기 수신된 메시지에 포함되어 있는 각종 제어정보를 추출하여 상기 제어부(1101)로 제공한다. 이때, 상기 제어부(1101)는 상기 메시지 처리부(1103)로부터의 제어정보에 따라 해당 처리를 수행한다.
상기 메시지 생성부(1105)는 상기 제어부(1101)의 제어 하에 노드에게 직접 송신할 혹은 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 노드에게 송신할 메시지를 생성하여 상기 제어부(1101)로 제공한다. 예를 들어, 상기 <표 1>의 중계국 기능 설정/해제 정보를 포함하는 메시지를 생성하여 상기 제어부(1101)로 제공한다. 이때, 상기 메시지는 상기 제어부(1101)를 통해 상기 인터페이스 모듈(1111)로 전달된다.
상기 중계국 기능 설정/해제 정보 처리부(1107)는 상기 제어부(1101)의 제어 하에 중계국 기능 설정/해제 정보를 획득하는 노드들을 관리하는 기능을 수행한다. 본 발명에 따라 기지국이 관리하는 중계국 기능을 설정하는 노드를 인식하는 동작과 상기 중계국 기능을 해제하는 노드를 인식하는 동작 등을 처리한다. 또한, 노드의 중계국 기능 설정 및 해제의 필요성을 인지하는 동작 등을 처리한다.
저장부(1109)는 기지국의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 프로그램 수행 중 발생하는 일시적인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 저장부(1109)는 일반적으로 노드에게 직접 전송할 혹은 중계국의 릴레이 통신을 거쳐서 노드에게 전송할 데이터 및 제어 정보를 저장할 수 있다.
상기 인터페이스 모듈(1111)은 노드 혹은 노드와의 통신을 릴레이해주는 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(1101)로 전달한다. 역으로, 상기 제어부(1101)로부터의 정보데이터를 채널인코딩 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 상기 RF처리부로 제공한다.
상술한 노드 및 기지국의 구성에서, 상기 제어부(1101)는 상기 메시지 처리부(1103)와 상기 메시지 생성부(1105) 및 상기 중계국 기능 설정/해제 정보 처리부(1107)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(1101)는 상기 메시지 처리부(1103)와 상기 메시지 생성부(1105)와 상기 중계국 기능 설정/해제 정보 처리부(1107)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(1101)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 상기 제어부(1101)에서 처리하도록 구성할 수도 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 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 다중 홉 릴레이 경로를 제공할 수 있는 중계국의 기능을 갖고 있는 노드의 중계국 기능 설정 및 해제를 초기 접속 절차에서 결정하거나 혹은 상기 노드와의 통신 수행 중간에 결정하도록 함으로써, 무선 통신 시스템 용량 증대 및 기지국의 서비스 영역 확대 등 시스템 효율을 증가시키는 데 활용할 수 있다.

Claims (39)

  1. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 교섭 방법에 있어서,
    초기 접속 노드로부터 지원하는 중계국 기능 지원 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 지원하는 중계국 기능 지원 정보를 이용해서 상기 노드의 중계국 기능 설정 여부를 결정하는 과정과,
    설정 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드로 중계국 기능 설정 정보를 포함하는 메시지를 전송한 경우, 이후 상기 노드를 중계국으로 설정하고 중계국 리스트에 추가하는 과정과,
    상기 노드로 중계국 기능 미설정 정보를 포함하는 메시지를 전송한 경우, 이후 상기 노드를 잠재 중계국으로 설정하고 잠재 중계국 리스트에 추가하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계국 기능 지원 정보는 상기 노드의 중계국 기능 지원 여부, 고정 중계국 기능 지원 여부, 노매딕 중계국 기능 지원 여부, 이동 중계국 기능 지원 여부, 인프라 스트럭처(infrastructure) 중계국 기능 지원 여부, 클라이언트(client) 중계국 기능 지원 여부 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노드의 중계국 기능 설정 여부를 결정하는 기준은 상기 기지국 서비스 영역 확대, 통신 시스템의 용량 증대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 잠재 중계국 리스트는 상기 중계국 기능 지원 가능한 노드들 중에서 상기 초기 접속 절차 중에는 중계국 기능 설정을 허가받지 못했으나 이후 통신을 수행하는 중에 상기 중계국 기능 설정이 가능한 노드들의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 설정 교섭 방법에 있어서,
    중계국 기능 지원 가능한 노드의 중계국 기능 설정 필요성이 판단될 시, 잠재 중계국 리스트에서 하나의 노드를 선택하여 상기 선택된 노드로 중계국 설정 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 노드로부터 중계국 설정 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노드로부터 중계국 설정 수락 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 잠재 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제하고, 중계국 리스트에 상기 노드를 추가하는 과정과,
    상기 노드로부터 상기 중계국 설정 거절 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 상기 잠재 중계국 리스트에 상기 노드를 유지시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 판단의 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어 도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  9. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 설정 교섭 방법에 있어서,
    일반 노드로서의 통신 절차 수행 중 기지국으로부터 중계국 설정 요청 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 중계국 설정 요청의 수락 여부를 결정하는 과정과,
    수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기지국으로 상기 중계국 설정 요청에 대한 수락 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 중계국으로서 통신 절차를 수행하는 과정과,
    상기 기지국으로 상기 중계국 설정 요청에 대한 거절 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 상기 일반 노드로서의 통신 절차를 계속 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정의 기준은 배터리 파워, 수신 파워, 보안 관련 사항 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  12. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국의 중계국 기능 해제 교섭 방법에 있어서,
    중계국 기능을 수행하는 노드의 중계국 기능 해제 필요성이 판단될 시, 상기 노드로 중계국 해제 통보 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 노드로부터 상기 중계국 해제 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 확인 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제하고, 잠재 중계국 리스트에 상기 노드를 추가하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 판단의 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  15. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제 교섭 방법에 있어서,
    중계 노드로서의 통신 절차 수행 중 기지국으로부터 중계국 해제 통보 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 중계국 해제 통보를 확인한 후, 상기 기지국으로 상기 중계국 기능 해제 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 확인 정보를 포함하는 메시지를 전송한 후, 일반 노드로서의 통신 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 노드의 중계국 기능 해제 교섭 방법에 있어서,
    중계 노드로서 통신 절차 수행 중 중계국 기능 해제 필요성이 판단될 시, 기지국으로 중계국 해제 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 중계국 해제 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 중계국 해제 요청에 대한 수락 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 이후 일반 노드로서 통신 절차를 수행하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 상기 중계국 해제 요청에 대한 거절 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 이후 중계 노드로서 통신 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 판단의 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  20. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 기지국 의 중계국 기능 해제 교섭 방법에 있어서,
    노드로부터 중계국 해제 요청 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 중계국 해제 요청의 수락 여부를 결정하는 과정과,
    수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 노드로 상기 중계국 해제 요청에 대한 수락 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제하고, 잠재 중계국 리스트에 상기 노드를 추가하는 과정과,
    상기 노드로 상기 중계국 설정 요청에 대한 거절 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 상기 중계국 리스트에 상기 노드를 유지시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 결정의 기준은 배터리 파워, 수신 파워, 보안 관련 사항 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  23. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 설정 교섭 방법에 있어서,
    기지국이 중계국 기능 지원 가능한 노드의 중계국 기능 설정 필요성을 판단하고, 잠재 중계국 리스트에서 하나의 노드를 선택하여 상기 선택된 노드로 중계국 설정 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 노드가 상기 중계국 설정 요청의 수락 여부를 결정하여, 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 노드로부터 중계국 설정 수락 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 잠재 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제하고, 중계국 리스트에 상기 노드를 추가하는 과정과,
    상기 기지국이 상기 노드로부터 상기 중계국 설정 거절 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 상기 잠재 중계국 리스트에 상기 노드를 유지시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 판단의 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 기지국으로 상기 중계국 설정 요청에 대한 수락 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 상기 노드는 중계국으로서 통신 절차를 수행하는 과정과,
    상기 기지국으로 상기 중계국 설정 요청에 대한 거절 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 상기 노드는 일반 노드로서의 통신 절차를 계속 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 결정의 기준은 배터리 파워, 수신 파워, 보안 관련 사항 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  28. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 해제 교섭 방법에 있어서,
    기지국이 중계국 기능을 수행하는 노드의 중계국 기능 해제 필요성을 판단하고, 상기 노드로 중계국 해제 통보 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 노드가 상기 중계국 해제 통보를 확인하고, 상기 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 노드로부터 상기 중계국 해제 통보에 대한 확인 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제하고, 잠재 중계국 리스트에 상기 노드를 추가하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 노드가 상기 확인 정보를 포함하는 메시지를 전송한 후, 일반 노드로서의 통신 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 판단의 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  32. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 해제 교섭 방법에 있어서,
    노드가 중계 노드로서 통신 절차 수행 중 중계국 기능 해제 필요성을 판단하고, 상기 기지국으로 중계국 해제 요청 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 기지국이 상기 중계국 해제 요청의 수락 여부를 결정하고, 수락 여부 정보를 포함하는 메시지를 상기 노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 중계국 해제 요청에 대한 수락 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 이후 중계국 리스트에서 상기 노드를 삭제하고, 잠재 중계국 리스트에 상기 노드를 추가하는 과정과,
    상기 기지국이 상기 중계국 해제 요청에 대한 거절 정보를 포함하는 메시지를 전송하였을 시, 상기 중계국 리스트에 상기 노드를 유지시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 노드가 상기 기지국으로부터 상기 중계국 해제 요청에 대한 수락 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 일반 노드로서 통신 절차를 수행하는 과정과,
    상기 노드가 상기 기지국으로부터 상기 중계국 해제 요청에 대한 거절 정보를 포함하는 메시지를 수신하였을 시, 중계 노드로서 통신 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 판단의 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 결정의 기준은 상기 노드의 배터리 파워, 수신 파워, 보안 관련 사항 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 방법.
  37. 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국 기능 교섭 장치에 있어서,
    노드의 중계국 기능 설정/해제 필요성이 판단될 시, 상기 노드로 중계국 설정/해제 요청 메시지를 전송하고, 상기 노드로부터 상기 요청에 대한 수락/거절/확인 정보를 포함하는 메시지를 수신하며, 상기 노드로부터 중계국 해제 요청 메시지가 수신될 시, 상기 요청의 수락 여부를 결정하여 상기 노드로 수락/거절 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 기지국과,
    상기 기지국으로부터 상기 중계국 설정/해제 요청 메시지가 수신될 시, 상기 요청의 수락 여부를 결정하여 상기 기지국으로 수락/거절/확인 정보를 포함하는 메시지를 전송하고, 중계국 기능 해제 필요성이 판단될 시, 상기 기지국으로 중계국 해제 요청 메시지를 전송하는 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 중계국 기능 설정/해제 필요성의 판단 기준은 시스템 용량 증대, 기지국의 서비스 영역 확대 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 수락 여부 결정의 기준은 배터리 파워, 수신 파워, 보안 관련 사항 중 적어도 하나 이상임을 특징으로 하는 장치.
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