KR20080077806A - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속통신시스템에서 비경쟁 방식의 레인징을 지원하기 위한장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 비경쟁 방식 레인징을 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 통신 방법은, 상위 노드로 네트워크 재진입 절차를 수행하는 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하기 위해 기지국과 상위 노드가 상기 레인징 구간 정보를 교환하는 과정과, 상기 레인징 구간 정보를 중계국에게 알리는 과정과, 상기 중계국이 상기 레인징 구간 정보를 이용하여 상기 레인징 구간에서 비경쟁 방식으로 레인징을 수행하는 과정을 포함한다. 이와 같은 본 발명은 상기 중계국의 네트워크 재진입 절차 지연을 줄이고 상기 중계국의 하위 노드에게 지속적인 통신 서비스를 제공할 수 있다.

릴레이 통신 시스템, 비경쟁 방식 레인징 구간 정보

Description

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 비경쟁 방식의 레인징을 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING NON-CONTENTION BASED RANGING 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 무선접속 통신시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 중앙 집중적 스케줄링을 지원하는 경우 중계국의 비경쟁 방식의 레인징을 지원하기 위한 신호 흐름을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 분산적 스케줄링을 지원하는 경우 중계국의 비경쟁 방식의 레인징을 지원하기 위한 신호 흐름을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 기지국(혹은 상위 중계국 혹은 중계국)의 블록 구성을 도시한 도면.

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에 관한 것으로, 특히 네트워크 재진입 절차를 수행하는 중계국에게 비경쟁 방식의 레인징 구간을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QOS : Quality of Service)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(LAN: Local Area Network) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN : Metropolitan Area Network) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA : Broadband Wireless Access) 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) 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.

상기 IEEE 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 물리 채 널(physical channel)을 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하고 있다. 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station)라고 칭하기로 한다.

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

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(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111, 113, 130, 151, 153)로 구성된다. 그리고 상기 기지국들(110, 140)과 상기 MS들(111, 113, 130, 151, 153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 여기서, 상기 MS들(111, 113, 130, 151, 153) 중 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 위치한다. 따라서, 상기 MS(130)이 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하면, 그 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. 그런데 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 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 MS들을 이용하여 다중 홉 릴레이 형태의 데이터 전달 방식을 상기 IEEE802.16e 통신 시스템과 같은 일반 셀룰라 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 통신 환경 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있다. 예를들어, 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.

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, 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(210)과 상기 MS들(221, 223) 간의 신호를 릴레이하고, 상기 MS 들(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, 신호를 직접 송수신하지 못하는 상기 기지국(250)과 상기 MS들(261, 263) 간의 신호를 릴레이하고, 상기 MS들(261, 263)은 상기 중계국(260)을 통해서 상기 기지국(250)과 신호를 송수신할 수 있다.

여기서, 상기 도 2의 다중 홉 릴레이를 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서, 중계국들(220, 260)은 서비스 제공자가 설치한, 기지국들(210, 250)이 미리 알고 관리하는 인프라 스트럭처(infrastructure) 중계국이거나, 상황에 따라 상기 SS 혹은 MS와 같은 가입자 단말기 혹은 중계국으로 동작하는 클라이언트(client) 중계국일 수 있다. 또한, 상기 중계국들(220, 260)은 이동성이 없는 고정 중계국이거나, 노매딕(nomadic)한 특성을 갖는 노매딕 중계국(예: 노트북)이거나, 상기 MS와 같은 이동성을 갖는 이동 중계국일 수 있다.

한편, 이동성을 갖는 이동 중계국이 핸드오버하는 경우나 단말 데이터 전달 경로가 변경하는 경우, 중계국은 자신의 상위 노드를 변경하여야 한다. 상기 상위 노드 변경시, 상기 중계국은 새로운 상위 노드로 재연결을 수행하는 네트워크 재진입 절차를 수행할 수 있다. 이때, 상기 중계국을 통해 기지국과 통신을 수행하는 하위 노드(단말 및 중계국)의 끊김없는 통신을 지원하기 위해서, 상기 중계국은 재 연결 절차(또는 네트워크 재진입 절차)를 지연 없이 수행해야 한다. 특히 상기 중계국이 새로운 상위 노드로 재연결하여 레인징을 시도할 때 상기 중계국이 비경쟁 방식의 레인징을 수행할 수 있는 방안이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 중계국이 네트워크 재진입 절차를 지연없이 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 중계국이 비경쟁 방식의 레인징을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 통신 방법에 있어서, 상기 상위 노드로 재접속하는 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 수신된 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정과, 상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 통신 방법에 있어서, 상기 상위 노드로 재접속하는 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 기지국과 교환하는 과정과, 상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 이용해서 상기 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 구성하는 과정과, 상기 구성된 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정과, 상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 다르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 장치에 있어서, 상기 상위 노드로 재접속하는 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 기지국으로부터 수신하여 처리하는 메시지 처리부와, 상기 수신된 메시지를 정해진 시점에 상기 중계국으로 전송하는 송신부와, 상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 장치에 있어서, 상기 상위 노드로 재접속하는 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 기지국으로부터 수신하여 처리하는 메시지 처리부와, 상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 이용해서 상기 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 구성하는 제어부와, 상기 구성된 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 송신부와, 상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 중계국이 네트워크 재진입 절차를 지연없이 수행하기 위한 방안에 대해 제안하기로 한다.

여기서, 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 예를 들어 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템이다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하기 때문에 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 다중셀(multi-cell) 구조를 통해 단말의 이동성을 지원할 수 있다.

이하 설명은 광대역 무선접속 통신시스템을 예로 설명하지만, 본 발명은 다 중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰라 기반의 통신시스템이라면 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템의 중계국은 고정된 노드 혹은 이동 노드이거나, 기지국에 의해 설치된 특정 시스템일 수 있다. 즉, 상기의 특성을 갖는 임의의 노드는 미리 정의된 기준에 따라 상기 기지국과의 중계국 능력 협상 절차를 통해 중계국으로 선택될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 중앙집중적 스케줄링을 수행하는 경우 중계국의 비경쟁 방식의 레인징을 지원하기 위한 신호 흐름을 도시하고 있다. 여기서, 중앙 집중적 스케줄링은 모든 자원 스케줄링을 기지국에서 담당하는 경우를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 먼저 중계국(32)은 상위 노드 변경이 필요한지 판단한다. 예를 들어, 상기 중계국(32)이 이동성을 갖는 이동 중계국이어서 핸드오버를 수행하거나 상기 중계국(32)이 속하는 데이터 전달 경로가 변경되는 경우, 상위 노드의 변경이 요구될 수 있다. 상기 상위 노드 변경이 필요한 경우, 상기 중계국(32)은 기지국(30)과 상위 노드 변경에 필요한 절차를 수행한다. 상기 상위 노드 변경에 필요한 절차는, 상기 기지국(30)과 상기 중계국(32) 사이의 핸드오버 협상 절차나 데이터 전달 경로 변경 요청/응답 절차에 해당될 수 있다.

한편, 상기 상위 노드 변경 절자 수행 중, 상기 기지국(30)은 상기 중계국(32)에게 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당할 수 있으며, 상기 중계국(32)은 정 해진 시점에 상기 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간을 통해 새로운 상위 중계국(31)으로 레인징 메시지를 지연 없이 전송할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 중계국(32)으로 비경쟁 방식의 레인징 구간의 할당이 필요한 경우, 상기 기지국(30)은 301단계에서 상기 중계국(32)으로 할당될 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보(IE : Information Element)를 구성한다. 그리고, 상기 기지국(30)은 303단계에서 상기 구성된 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 포함하는 상위 중계국(31)의 MAP메시지를 구성하고, 상기 구성된 MAP메시지를 상기 중계국(31)으로 전송한다. 즉, 상기 기지국(30)은 상기 상위 중계국(31)이 하위 노드로 전송할 MAP메시지를 구성하여 상기 상위 중계국(31)으로 전송한다. 여기서, 상기 상위 중계국(31)의 MAP메시지에 포함된 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보는 "Fast ranging IE" 또는 다른 IE의 포맷을 가질 수 있다.

그리고, 상기 상위 중계국(31)은 305단계에서 상기 MAP메시지를 정해진 시점에 자신의 하위 노드로 전송한다. 한편, 상기 상위 중계국(31)으로 재접속하는 상기 중계국(32)은 307단계에서 상기 상위 중계국(31)의 동기를 획득하고, 상기 상위 중계국(31)으로부터 수신된 MAP메시지를 분석하여 상기 중계국(32)으로 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 획득한다.

이후, 상기 중계국(32)은 309단계에서 상기 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간을 통해 레인징 메시지를 전송한다. 이때, 상기 상위 중계국(31)은 상기 레인징 메시지를 기지국(30)으로 포워딩하거나, 상기 레인징 메시지를 처리하여 응답메시지를 구성할 수 있다. 한편, 상기 중계국(32)은 311단계에서 상기 상위 중계국(31) 및 상기 기지국(30)과 네트워크 재진입 절차에 필요한 메시지를 교환한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 분산적 스케줄링을 수행하는 경우 중계국의 비경쟁 방식의 레인징을 지원하기 위한 신호 흐름을 도시하고 있다. 여기서, 상기 분산적 스케줄링은, 기지국 및 중계국이 각자 자원 스케줄링을 수행하는 경우를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 먼저 중계국(42)은 상위 노드 변경이 필요한지 판단한다. 예를 들어, 상기 중계국(42)이 이동성을 갖는 이동 중계국이어서 핸드오버를 수행하거나 상기 중계국(42)이 속하는 데이터 전달 경로가 변경되는 경우, 상위 노드의 변경이 요구될 수 있다. 상기 상위 노드 변경이 필요한 경우, 상기 중계국(42)은 기지국(40)과 상위 노드 변경에 필요한 절차를 수행한다. 상기 상위 노드 변경에 필요한 절차는, 상기 기지국(40)과 상기 중계국(42) 사이의 핸드오버 협상 절차나 데이터 전달 경로 변경 요청/응답 절차에 해당될 수 있다.

그런데, 상기 도 3과 달리 상기 중계국(42)의 상위 중계국(41)이 스케줄링을 지원할 수 있으면, 상기 상위 중계국(41)에서 상기 중계국(42)으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당할 수 있다. 이때, 상기 상위 중계국(42)은 상기 비경쟁 방식의 레인징 구간 할당에 필요한 정보(예 : 중계국(42)의 식별정보, 레인징 구간 정보, 레인징 구간의 할당시간 정보 등)를 상기 기지국(40)과 사전에 교환할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 중계국(42)으로 비경쟁 방식의 레인징 구간의 할당이 필요한 경우, 상기 기지국(40)은 401단계에서 상기 비경쟁 방식의 레인징 구 간 할당에 필요한 정보를 해당 상위 중계국(41)과 교환한다. 상기 레인징 구간 할당에 필요한 정보는 상기 기지국(40)과 상기 중계국(42)이 상위 노드 변경에 필요한 절차를 수행하는 중에 상기 상위 중계국(41)과 교환될 수 있다. 여기서, 상기 기지국(40)과 상기 상위 중계국(41) 사이에 교환되는 레인징 구간 할당에 필요한 정보는, 예를 들어, 중계국(42)의 식별정보, 레인징 구간 정보, 레인징 구간의 할당시간 정보 등이 될 수 있다.

이후, 상기 상위 중계국(41)은 403단계에서 상기 레인징 구간 할당에 필요한 정보를 스케줄링에 이용하고, 상기 스케줄링 결과에 따라 자원 할당 정보(IE)들을 구성한다. 이때, 상기 중계국(42)으로 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보(IE)가 구성된다. 그리고, 상기 중계국(41)은 405단계에서 상기 구성된 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 포함하는 MAP메시지를 정해진 시점에 하위 노드로 전송한다. 여기서, 상기 MAP메시지에 포함된 상기 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보는 "Fast ranging IE" 또는 다른 IE의 포맷을 가질 수 있다.

한편, 상기 상위 중계국(41)으로 재접속하는 상기 중계국(42)은 407단계에서 상기 상위 중계국(41)의 동기를 획득하고, 상기 상위 중계국(41)으로부터 수신된 MAP메시지를 분석하여 자신에게 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 획득한다.

이후, 상기 중계국(42)은 409단계에서 상기 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간을 통해 레인징 메시지를 전송한다. 이때, 상기 상위 중계국(41)은 상기 레인징 메시지를 기지국(30)으로 포워딩하거나, 상기 레인징 메시지를 처리하여 응답메시 지를 구성할 수 있다. 한편, 상기 중계국(42)은 411단계에서 상기 상위 중계국(41) 및 상기 기지국(40)과 네트워크 재진입 절차에 필요한 메시지를 교환한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(혹은 상위 중계국 혹은 중계국)의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 동일한 인터페이스 모듈(통신모듈)을 갖는 기지국과 중계국은 동일한 블록 구성을 가지므로, 이하 설명은 도 5의 장치를 가지고 기지국과 중계국의 동작을 설명하기로 한다. 또한, 이하 설명은 TDD-OFDMA 시스템을 가정하여 살펴보기로 한다. 하지만, 본 발명은 FDD-OFDMA 시스템, TDD와 FDD를 함께 사용하는 하이브리드 시스템 및 다른 자원 분할 방식을 사용하는 셀룰라 기반의 시스템에 용이하게 적용될 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기지국(혹은 중계국)은, RF처리기(501), ADC(503), OFDM복조기(505), 복호화기(507), 메시지 처리부(509), 제어부(511), 메시지 생성부(513), 부호화기(515), OFDM변조기(517), DAC(519), RF처리기(521), 듀플렉서(523)를 포함하여 구성된다.

도 5를 참조하면, 먼저 듀플렉서(523)는 듀플렉싱 방식에 따라 RF송신기(521)로부터의 송신 신호를 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나로부터의 수신 신호를 RF수신기(501)로 제공한다. 예를 들어, TDD(Time Division Duplex) 방식일 경우, 상기 듀플렉서(523)는 송신구간일 경우 상기 RF송신기(521)로부터의 신호를 안테나를 통해 송신하고, 수신구간일 경우 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 상기 RF수신기(501)로 전달한다.

상기 RF수신기(501)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. ADC(503)은 상기 RF수신기(501)로부터의 아날로그 신호를 샘플데이터로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(505)는 상기 ADC(503)에서 출력되는 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터로 변환하고, 상기 주파수 영역의 데이터에서 실제 수신하고자 하는 부반송파들의 데이터를 선택하여 출력한다.

복호화기(507)는 상기 OFDM복조기(505)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 출력한다.

메시지 처리부(509)는 상기 복호화기(507)로부터 입력되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 제어부(511)로 제공한다. 상기 제어부(511)는 상기 메시지 처리부(509)로부터의 정보들에 대한 해당 처리를 수행하고, 또한 전송할 정보를 생성하여 메시지 생성부(5133)로 제공한다. 여기서, 상기 제어부(511)에서 자원 스케줄링을 수행하는 것으로 가정하기로 한다. 상기 메시지 생성부(513)는 상기 제어부(511)로부터 제공받은 각종 정보들을 가지고 메시지를 생성하여 물리계층의 부호화기(515)로 출력한다.

상기 부호화기(515)는 상기 메시지 생성부(513)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다. OFDM변조기(517)는 상기 부호화기(515)로부터의 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력한다. DAC(519)는 상기 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF송신기(521)는 상기 DAC(519)로부터의 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.

상술한 구성에서, 상기 제어부(511)는 프로토콜 제어부로서, 상기 메시지 처리부(509) 및 상기 메시지 생성부(513)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(511)는 상기 메시지 처리부(509) 및 상기 메시지 생성부(513)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 구현하는 경우 이들 모두를 제어부(511)에서 처리하도록 구성할 수 있으며, 이들 중 일부만 상기 제어부(511)에서 처리하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 제어부(511)는 프로토콜 처리 수행중 필요한 정보를 물리계층의 해당 구성부로 제공받거나, 물리계층의 해당 구성부로 제어신호를 발생한다.

그러면, 상기 도 5의 구성에 근거하여 본 발명에 따른 기지국 및 중계국의 동작을 각각 살펴보기로 한다. 이하, MAC(Media Access Control)계층에서 수행되는 제어메시지 처리 위주로 살펴보기로 한다.

먼저, 기지국의 동작을 살펴보면, 임의 중계국의 상위 노드 변경이 필요하다고 판단된 경우, 상기 제어부(511)는 상기 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 직접 할당하거나 상기 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 생성하여 해당 상위 중계국으로 전송한다.

일 예로, 도 3과 같이 중앙집중적 스케줄링을 수행하는 경우, 상기 제어부(511)는 상기 상위 중계국(31)의 통신에 필요한 자원 스케줄링을 수행하고, 상기 자원 스케줄링 결과를 메시지 생성부(513)로 제공한다. 이때, 상기 중계국(32)으로 할당될 비경쟁 방식의 레인징 구간이 결정된다. 그러면, 상기 메시지 생성부(513)는 상기 자원 스케줄링 결과를 가지고 상기 상위 중계국(31)의 MAP메시지를 구성하고, 상기 구성된 MAP메시지를 물리계층으로 전달한다. 여기서, 상기 상위 중계국(31)의 MAP메시지는 상기 중계국(32)을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보(예 : Fast Ranging IE)를 포함한다. 한편, 상기 메시지 생성부(513)에서 생성된 메시지는 물리계층에서 전송 가능한 형태로 가공된 후 안테나를 통해 송신된다.

다른 예로, 도 4와 같이 분산적 스케줄링을 수행하는 경우, 상기 제어부(511)는 중계국(42)으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 생성하여 상기 메시지 생성부(513)로 제공한다. 여기서, 상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보는 예를 들어, 중계국(42)의 식별정보, 레인징 구간 정보, 레인징 구간의 할당시간 정보 등이 될 수 있다. 그러면, 상기 메시지 생성부(513)는 상기 제어부(511)로부터의 정보를 이용해서 상위 중계국(41)으로 전송할 메시지를 구성하고, 상기 구성된 메시지를 물리계층으로 전달한다. 한편, 상기 메시지 생성부(513)에서 생성된 메시지는 물리계층에서 전송 가능한 형태로 가공된 후 안테나를 통해 송신된다.

다음으로, 상위 중계국의 동작을 살펴보면, 메시지 처리부(509)는 하위 노드 혹은 기지국으로부터 수신되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 제어부(511)로 제공한다.

일 예로, 도 3과 같이 중앙집중적 스케줄링을 수행하는 경우, 상기 메시지 처리부(509)는 하위 노드로 전송할 MAP메시지를 기지국으로부터 수신하여 처리할 수 있다. 이때 상기 MAP메시지는 상기 중계국(32)을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보(예 : Fast Ranging IE)를 포함한다. 상기 메시지 처리부(509)는 상기 기지국으로부터 수신된 상위 중계국(31)의 MAP메시지를 제어부(511)로 제공하고, 상기 제어부(511)는 상기 MAP메시지를 정해진 시점에 하위 노드로 전송될 수 있도록 처리한다.

다른 예로, 도 4와 같이 분산적 스케줄링을 수행하는 경우, 상기 메시지 처리부(509)는 중계국(42)으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 수신하여 처리할수 있다. 이때, 상기 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보는 예를 들어, 중계국(42)의 식별정보, 레인징 구간 정보, 레인징 구간의 할당시간 정보 등이 될 수 있다. 상기 제어부(511)는 상기 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 스케줄링에 이용하고, 상기 스케줄링 결과를 메시지 생성부(513)로 제공한다. 상기 메시지 생성부(513)는 상기 스케줄링 결과를 가지고 상기 상위 중계국(41)의 MAP메시지를 구성하고, 상기 구성된 MAP메시지를 물리계층으로 전달한다. 여기서, 상기 상위 중계국(41)의 MAP메시지는 상기 중계국(42)을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보(예 : Fast Ranging IE)를 포함한다. 한편, 상기 메시지 생성부(513)에서 생성된 메시지는 물리계층에서 전송 가능한 형태로 가공된 후 안테나를 통해 송신된다.

다음으로, 상위 노드를 변경하는 중계국의 동작을 살펴보면, 먼저 새로운 상 위 노드의 동기를 획득한 상기 중계국은 새로운 상위 노드로부터 MAP메시지를 수신하여 해석한다. 즉, 메시지 처리부(509)는 상기 새로운 상위 노드로부터 수신된 MAP메시지를 분해하고, 상기 MAP메시지에 포함된 각종 제어정보를 추출하여 제어부(511)로 제공한다.

그러면, 상기 제어부(511)는 상기 MAP메시지의 정보를 이용해서 상기 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간이 할당되었는지 판단한다. 만일, 비경쟁 방식의 레인징 구간이 할당된 경우, 상기 제어부(511)는 정해진 시점에 할당된 레인징 구간으로 레인징 메시지를 전송할 수 있도록 메시지 생성부(513)를 제어한다.

상기 메시지 생성부(613)는 상기 제어부(511)의 제어하에 레인징 메시지를 구성하고, 상기 구성된 메시지를 물리계층으로 전달한다. 상기 레인징 메시지는 물리계층에서 실제 전송 가능한 형태로 가공된후 안테나를 통해 송신된다. 이때, 상기 레인징 메시지는 상기 할당된 비경쟁 방식의 레인징 구간을 통해 전송된다. 여기서, 상기 비경쟁 방식의 레인징 구간은, 상기 중계국에게 전용으로 할당된 레인징 구간으로 메시지 충돌이 발생하지 않기 때문에 상기 중계국이 보다 빠르게 네트워크 재진입 절차를 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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 중계국이 핸드오버 혹은 데이터 전달 경로 변경 등에 의해 상위 노드를 변경하는 경우, 상기 변경된 상위 노드로의 레인징 메시지를 비경쟁 방식으로 전송할 수 있는 방안을 제안하고 있다. 즉, 상위 노드를 변경한 중계국이 비경쟁 방식의 레인징 구간을 통해 레인징을 시도함으로써, 네트워크 재진입 절차에 따른 지연을 줄이고, 그로 인해 상기 중계국의 하위 노드가 끊김없이 통신 서비스를 제공받을 수 있는 이점이 있다.

Claims (20)

1. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 통신 방법에 있어서,

   상기 상위 노드로 재접속하는 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 기지국으로부터 수신하는 과정과,

   상기 수신된 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정과,

   상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기지국으로부터 수신된 메시지는 상기 상위 중계국의 MAP메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보는 "Fast Ranging IE"와 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 재접속은 상기 중계국의 핸드오버 또는 데이터 전달 경로 변경에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 레인징 메시지를 수신한 후, 상기 기지국 및 상기 중계국과 네트워크 재진입 절차에 필요한 메시지를 교환하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 통신 방법에 있어서,

   상기 상위 노드로 재접속하는 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 기지국과 교환하는 과정과,

   상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 이용해서 상기 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 구성하는 과정과,

   상기 구성된 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정과,

   상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 중계국으로 전송되는 메시지는 MAP메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보는 "Fast Ranging IE"와 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 재접속은 상기 중계국의 핸드오버 또는 데이터 전달 경로 변경에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 레인징 메시지를 수신한 후, 상기 기지국 및 상기 중계국과 네트워크 재진입 절차에 필요한 메시지를 교환하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제6항에 있어서,

    상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보는, 중계국의 식별정보, 레인징 구간 정보, 레인징 구간의 할당시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 장치에 있어서,

    상기 상위 노드로 재접속하는 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 기지국으로부터 수신하여 처리하는 메시지 처리부와,

    상기 수신된 메시지를 정해진 시점에 상기 중계국으로 전송하는 송신부와,

    상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 기지국으로부터 수신된 메시지는 상기 상위 노드의 MAP메시지인 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제12항에 있어서,

    상기 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보는 "Fast Ranging IE"와 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제12항에 있어서,

    상기 재접속은 상기 중계국의 핸드오버 또는 데이터 전달 경로 변경에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 상위 노드의 장치에 있어서,

    상기 상위 노드로 재접속하는 중계국으로 비경쟁 방식의 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 기지국으로부터 수신하여 처리하는 메시지 처리부와,

    상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보를 이용해서 상기 중계국을 위한 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보를 구성하는 제어부와,

    상기 구성된 레인징 구간 정보를 포함하는 메시지를 상기 중계국으로 전송하는 송신부와,

    상기 중계국으로부터 레인징 메시지를 상기 레인징 구간을 통해 수신하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 중계국으로 전송되는 메시지는 MAP메시지인 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제16항에 있어서,

    상기 비경쟁 방식의 레인징 구간 정보는 "Fast Ranging IE"와 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제16항에 있어서,

    상기 재접속은 상기 중계국의 핸드오버 또는 데이터 전달 경로 변경에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제16항에 있어서,

    상기 레인징 구간을 할당하는데 필요한 정보는, 중계국의 식별정보, 레인징 구간 정보, 레인징 구간의 할당시간 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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