KR20100073970A - 무선통신 시스템에서 스케줄링 요청 전송방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선통신 시스템에서 스케줄링 요청 전송 방법은 제 1 서브프레임에서 중계국이 기지국으로 스케줄링 요청신호를 전송하는 단계; 및 제 2 서브프레임에서 상기 중계국이 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 데이터가 전송되는 상기 제 2 서브프레임에 대한 할당 정보를 포함한다. 무선통신 시스템에서 중계국과 기지국 간에 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 스케줄링 요청 전송방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING SCHEDULING REQUEST IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 중계국이 스케줄링 요청을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래 무선통신 시스템은 단말(Mobile Station, MS) 및 소정 영역인 셀(Cell) 내에 서비스를 제공하는 기지국(Base Station, BS)을 포함한다. 단말과 기지국 간의 무선채널에서 전송 신호의 품질은 무선환경의 변화에 따라 영향을 받을 수 있다. 특히, 주변의 다양한 형태의 산란인자(scatters), 단말의 이동 등으로 인해 시간에 따라 무선채널이 변화한다. 또한, 무선통신 주체 간의 거리가 증가함에 따라 수신전력이 급격히 줄어들기 때문에 거리에 제약이 따르게 된다. 따라서, 일반적으로 단말은 기지국의 커버리지(Coverage) 내에 있을 때 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 해결책 중 한 가지는 무선통신 시스템에 중계국(Relay Station, RS)을 도입하는 것이다. 중계국은 단말과 기지국 사이에서 신호를 중계하는 장치를 의미한다. 중계국에 기지국과 단말 간에 전송신호의 열화를 보상할 수 있는 다양한 기술을 도입함으로써 무선통신 시스템의 처리율 향상, 커버리지 확장 등의 효과를 낼 수 있을 것으로 예상된다.

무선통신 시스템에 중계국을 도입하는 경우, 중계국과 기지국 간의 스케줄링 요청의 전송방법이 문제된다. 특히, 중계국과 기지국 간에 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)를 적용하는 경우에 그러하다. HARQ는 데이터 처리시 전송효율을 향상시키기 위해 기존의 ARQ 방식에 물리계층의 채널코딩(Channel Coding)을 결합한 기술이다. HARQ는 데이터의 전송오류를 물리계층에서 처리하므로 상위계층에서 수행되는 ARQ보다 더 신속한 오류정정이 가능하다.

HARQ는 동기식(synchronous) HARQ와 비동기식(Asynchronous)HARQ로 구분할 수 있다. 동기식 HARQ는 기지국 및 단말 모두 알고 있는 시점에 데이터를 재전송하는 방식으로, HARQ 프로세서 넘버와 같은 데이터 전송에 필요한 시그널링을 줄일 수 있다. 비동기식 HARQ는 재전송을 위하여 임의의 시간에 자원을 할당하는 방식으로, 스케줄링 요청신호 및 데이터 전송에 필요한 자원 할당정보의 교환을 필요로 한다. 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)에서는 상향링크 전송에 동기식 HARQ를 사용하고, 하향링크 전송에는 비동기식 HARQ를 사용한다.

중계국을 포함하는 무선통신 시스템에서 기지국 및 중계국 간의 링크에서는 제한적이고 사용기회가 일정하지 않은 무선자원을 사용한다. 왜냐하면, 중계국 및 중계국에 연결된 단말 간의 링크에도 무선자원이 할당되기 때문이다. 또한, 기지국 및 중계국 간의 링크와 중계국 및 중계국에 연결된 단말 간의 링크에서 신호의 전송 및 수신을 동시에 할 수 없는 경우도 발생하기 때문이다.

기지국 및 중계국 간의 링크에서 기지국 및 단말 간의 링크에 적용되던 동기식 HARQ를 그대로 적용하는 것은 곤란하다. 또한, 스케줄링 요청 및 자원 할당정보의 교환을 반복하는 종래의 비동기식 HARQ를 그대로 적용하는 것도 비효율적이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템에서 스케줄링 요청을 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

무선통신 시스템에서 스케줄링 요청 전송 방법은 제 1 서브프레임에서 중계국이 기지국으로 스케줄링 요청신호를 전송하는 단계; 및 제 2 서브프레임에서 상기 중계국이 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 데이터가 전송되는 상기 제 2 서브프레임에 대한 할당 정보를 포함한다.

제 1 서브프레임 및 제 2 서브프레임 각각은 상기 중계국이 상기 중계국에 연결된 중계국 단말로부터 신호를 수신하지 않는 서브프레임들 중 어느 하나일 수 있고, 제 1 서브프레임 및 제 2 서브프레임은 기지국과 미리 약속된 서브프레임일 수 있다.

스케줄링 요청신호는 제 1 서브프레임 내에서 기지국과 미리 약속된 무선자원을 통해 전송될 수 있고, 제 2 서브프레임이 각 무선 프레임 내에서 몇 번째 서브프레임인지를 나타내는 규칙에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 스케줄링 요청신호는 시간구간 정보를 포함하되, 시간구간 정보는 상기 규칙에 대한 정보가 유효한 무선 프레임 구간을 나타내는 정보일 수 있다.

상기 제 1 서브프레임 또는 상기 제 2 서브프레임이 하나의 무선 프레임 내 에 포함되는 개수는 상기 중계국과 상기 중계국에 연결된 중계국 단말 간의 액세스 링크의 트래픽(traffic) 양과 상기 기지국 및 상기 중계국 간의 백홀 링크의 트래픽 양에 따라 변경될 수 있다.

중계국은 무선신호를 송수신하는 RF부; 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되,상기 프로세서는, 상기 RF부가 제 1 서브프레임에서 기지국으로 스케줄링 요청신호를 전송하고 제 2 서브프레임에서 상기 기지국으로 데이터를 전송하게 제어하되, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 데이터가 전송되는 상기 제 2 서브프레임에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

무선통신 시스템에서 중계국과 기지국 간에 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.

3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준화 기구에 의한 LTE(Long Term Evolution)는 E-UTRAN(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network)을 사용하는 E-UMTS(Evolved-UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 LTE의 진화이다. 이하에서 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 중계국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 중계국을 포함하는 무선통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 일반적으로 셀(cell)이라고 불리는 특정한 지리적 영역 (15)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역으로 나누어 질 수 있는데 각각의 영역은 섹터(sector)라고 칭한다. 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(13)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), AN(Access Network) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 중계국(12)과 단말(14) 간의 연결성(connectivity), 관리(management), 제어 및 자원 할당과 같은 기능을 수행할 수 있다.

중계국(Relay Station, RS, 12)은 기지국(11)과 단말(14) 사이에서 신호를 중계하는 기기를 말하며 RN(Relay Node), 리피터(repeater) 등의 다른 용어로 불릴 수 있다. 중계국에서 사용하는 중계 방식으로 AF(amplify and forward) 및 DF(decode and forward) 등 어떠한 방식을 사용할 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않는다.

단말(13, 14; Mobile Station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(Wireless Modem), 휴대기기(Handheld Device), AT(Access Terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하에서 매크로단말(macro MS, 13)은 기지국(11)과 직접 통신하는 단말이 고, 중계국단말(relay MS, 14)은 중계국과 통신하는 단말을 칭한다.

기지국과 중계국 사이의 링크(link)를 백홀 링크(Backhaul Link)라 하며, 중계국과 중계국단말 사이의 링크를 액세스 링크(Access Link)라 한다. 기지국에서 중계국으로의 통신을 백홀 하향링크라 하고, 중계국에서 기지국으로의 통신을 백홀 상향링크라 한다. 중계국에서 중계국단말로의 통신을 액세스 하향링크라 하고, 중계국단말에서 중계국으로의 통신을 액세스 상향링크라 한다.

백홀 하향링크 및 백홀 상향링크는 FDD(Frequency Division Duplex) 모드 또는 TDD(Time Division Duplex) 모드로 운용될 수 있다. 액세스 하향링크 및 액세스 상향링크도 FDD 모드 또는 TDD 모드로 운용될 수 있다.

도 2는 3GPP LTE 시스템의 FDD(Frequency Division Duplex) 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 "Technical Specification; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4.1절을 참조할 수 있다. FDD 모드에서 하향링크 전송 및 상향링크 전송은 주파수 영역에서 분리되어 구분된다.

도 2를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 슬롯은 정규(Normal) CP(Cyclic Prefix)에서 7개의 심볼로 구성될 수 있고, 확장(Extended) CP에서 6개의 심볼로 구성될 수 있다.

도 3은 3GPP LTE 시스템의 TDD(Time Division Duplex) 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 "Technical Specification; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4.2절을 참조할 수 있다.

도 3을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 2개의 반-프레임(half-frame)으로 구성된다. 반-프레임은 5개의 서브프레임으로 구성된다.

상향링크와 하향링크의 구분은 서브프레임 단위로 하며, 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임은 스위칭 포인트(switching point)에 의해 분리된다. 스위칭 포인트는 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임 사이에서, 상향링크 및 하향링크를 분리시키는 영역이다. 무선 프레임에는 적어도 하나의 스위칭 포인트가 존재한다. 스위칭 포인트는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period, 보호구간) 및 UpPTS(Uplink Pliot Time Slot)를 포함한다. DwPTS는 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 보호구간이다.

도 2 및 도 3의 무선 프레임 구조는 예시에 불과하고, 상기 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 4는 TDM(Time Division Multiplexing) 중계국 동작의 일 예를 나타낸다. 이하에서, 백홀 하향링크와 액세스 하향링크에서 동일한 주파수 대역(f1)을 사용하 여 신호를 전송하고, 백홀 상향링크와 액세스 상향링크에서 동일한 주파수 대역(f2)을 사용하여 신호를 전송하는 것으로 가정한다. 여기서, f1과 f2는 서로 다른 주파수 대역이다.

도 4를 참조하면, 서브프레임 #0에서 중계국(RS)이 기지국(BS)으로부터 백홀 하향링크(401)를 통하여 신호를 수신하면, 중계국(RS)은 중계국단말(Relay MS)로 액세스 하향링크(402)를 통하여 신호를 전송할 수 없다. 서브프레임 #1에서 중계국이 중계국단말로 액세스 하향링크(404)를 통하여 신호를 전송하면, 중계국은 기지국으로부터 백홀 하향링크(403)를 통하여 신호를 수신할 수 없다. 마찬가지로 서브프레임 #5에서 중계국이 중계국단말로부터 액세스 상향링크를 통하여 신호를 수신하면, 중계국은 기지국으로 백홀 상향링크를 통하여 신호를 전송할 수 없다. 서브프레임 #6에서 중계국이 기지국으로 백홀 상향링크를 통하여 신호를 전송하면, 중계국은 중계국단말로부터 액세스 상향링크를 통하여 신호를 수신할 수 없다. 이와 같이, 중계국은 동일 주파수 대역을 사용하여 신호의 전송 및 수신을 동시에 할 수 없다. 이러한 제한을 고려하여 중계국이 동작할 수 있는 모드를 설명한다.

도 5는 중계국이 가질 수 있는 동작 모드를 예시한다.

도 5의 부도면 (a)를 참조하면, 기지국(BS)과 중계국(RS) 사이의 백홀 하향링크 및 백홀 상향링크가 활성화되면 중계국(RS)과 중계국단말(Relay MS) 사이의 액세스 하향링크와 액세스 상향링크는 비활성화되고, 중계국(RS)과 중계국단말(Relay MS) 사이의 액세스 하향링크와 액세스 상향링크가 활성화되면 기지국(BS)과 중계국(RS) 사이의 백홀 하향링크와 백홀 상향링크는 비활성화된다. 이하, 이를 제 1 모드라 한다. 즉, 제 1 모드는 중계국이 백홀 링크 및 액세스 링크 중 어느 하나에서 신호의 전송 및 수신을 동시에 수행하는 경우를 나타낸다.

도 5의 부도면 (b)를 참조하면, 기지국(BS)과 중계국(RS) 사이의 백홀 하향링크와 중계국(RS)과 중계국단말(Relay MS) 사이의 액세스 상향링크가 활성화되면 중계국과 중계국단말 사이의 액세스 하향링크와 기지국과 중계국 사이의 백홀 상향링크가 비활성화되고, 기지국과 중계국 사이의 백홀 상향링크와 중계국과 중계국단말 사이의 액세스 하향링크가 활성화되면 중계국과 중계국단말 사이의 액세스 상향링크와 기지국과 중계국 사이의 백홀 하향링크가 비활성화된다. 이하, 이를 제 2 모드라 한다. 즉, 제 2 모드는 중계국이 백홀 링크 및 액세스 링크 각각에서 신호의 전송 또는 수신 중 어느 하나를 수행하는 경우를 나타낸다.

중계국이 상술한 제 1 모드 또는 제 2 모드로 동작하는 경우, 백홀 링크에서 사용될 수 있는 무선자원 예를 들어, 서브프레임을 설명한다.

도 6은 액세스 링크에서 4개의 HARQ 프로세스가 진행되는 경우, 백홀 링크에서 사용 가능한 서브프레임을 예시한다.

도 6에서 "Relay DL Tx" 열(column, 601)은 중계국으로부터 중계국단말로의 액세스 하향링크 사용 여부를 나타내고, "Relay UL Rx" 열(602)은 중계국단말로부터 중계국으로의 액세스 상향링크 사용 여부를 의미한다. "Relay DL Tx" 열(601) 및 "Relay UL Rx" 열(602)에서, "1"은 사용을 의미하고, "0"은 비사용을 의미한다.

"HP1" 내지 “HP4” 열은 HARQ 프로세스가 수행될 수 있는 서브프레임을 나타내는데, 도 6에서는 액세스 상향링크(Access Uplink) 및 액세스 하향링크(Access Downlink)에서 각각 4개의 HARQ 프로세스가 수행되고 있다. “HP1” 열을 예로 들면, 서브프레임 0에서 액세스 하향링크를 통하여 중계국으로부터 중계국단말로 데이터가 초기 전송되고, 서브프레임 4에서 액세스 상향링크를 통하여 중계국단말로부터 중계국으로 ACK/NACK 신호가 전송되며, 초기 전송으로부터 8 서브프레임 후인 서브프레임 8에서 액세스 하향링크를 통하여 중계국으로부터 중계국단말로 데이터가 재전송되거나, 초기 전송된다.

“SCH(n)” 열 및 “(n+4)”열에서 사선무늬로 표시되고 “1”이 포함된 서브프레임들은 액세스 하향링크로 반드시 전송되어야 하는 주요 제어정보를 포함하는 서브프레임 및 이에 관련된 액세스 상향링크 서브프레임들을 나타낸다. 즉, 서브프레임 n에서 액세스 하향링크로 반드시 전송되어야 하는 주요 제어정보가 전송되고, 서브프레임 (n+4)에서 그에 대한 ACK/NACK 신호가 액세스 상향링크로 전송된다는 의미이다.

백홀 하향링크(Backhaul Downlink) 열(column) 또는 백홀 상향링크(Backhaul Uplink) 열에서 “0”은 백홀 링크에 사용될 수 있는 서브프레임을 나타낸다. 중계국은 예를 들어, 서브프레임 1, 7, 11, 17, 21, 27, 31, 37에서 제 1 모드로 동작할 수 있다. 중계국은 상기 제 1 모드로 동작할 수 있는 서브프레임 외에 추가적으로 서브프레임 3, 5, 13, 15, 23, 25, 33, 35에서 제 2 모드로 동작할 수 있다. 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 중계국과 기지국 간의 백홀 링크는 사용할 수 있는 서브프레임이 일정하지 않게 발생하며, 사용할 수 있는 서브프레임이 제한된다.

표 1은 도 6의 예에 따른 백홀 링크 및 액세스 링크의 이용 효율을 분석한 표이다.

표 1에서 중계국이 제 1 모드로만 동작하는 경우(RS-BS (Mode 1 only)) 백홀 링크 가용율(availability)은 20%이다. 도 6의 총 40개의 서브프레임 중 8개의 서브프레임에서만 제 1 모드로 중계국이 동작하는 것이 가능하기 때문이다. 중계국이 제 1 모드 또는 제 2 모드로 스위칭(switching)을 하면서 동작하는 경우(RS-BS (Mode 1 or Mode 2)) 백홀 링크 가용율은 30%이다. 중계국은 백홀 링크와 액세스 링크에서의 트래픽 양에 따라 선택적으로 제 1 모드로만 동작하거나 제 1 모드 및 제 2 모드를 스위칭하면서 동작할 수 있다.

도 7 내지 도 12는 액세스 링크에서 수행되는 HARQ 프로세스의 수에 따라 백홀 링크에서 사용 가능한 서브프레임의 예를 각각 나타낸다. 단, 도 7 내지 도 12 각각에서 액세스 하향링크에서 수행되는 HARQ 프로세스의 개수와 액세스 상향링크에서 수행되는 HARQ 프로세스의 개수를 편의상 (x, y)와 같이 나타낸다면, 도 7은 (3, 4), 도 8은 (2, 4), 도 9는 (1, 4)의 경우이다. 도 10은 (4, 3), 도 11은 (4, 2), 도 12는 (4, 1)의 경우를 나타낸다.

아래의 표 2는 도 7, 표 3은 도 8, 표 4는 도 9, 표 5는 도 10, 표 6은 도 11, 표 7은 도 12의 예에 따른 백홀 링크 및 액세스 링크의 이용 효율을 분석한 표이다.

상기 표 1 내지 표 7에서 액세스 상향링크 및 액세스 하향링크 즉 액세스 링크에서 수행되는 HARQ 프로세스의 개수에 따라 백홀 링크 가용율이 달라지는 것을 알 수 있다. 중계국은 백홀 링크 및 액세스 링크의 트래픽 양에 따라 액세스 상향링크 및 액세스 하향링크에서 수행되는 HARQ 프로세스의 개수를 조절함으로써 백홀 링크와 액세스 링크 간의 불균형을 조절할 수 있다. 예를 들어, 백홀 링크에서 트래픽의 양이 증가하면 액세스 링크의 HARQ 프로세스의 수를 줄임으로써 백홀 링크 가용율을 증가시킬 수 있다.

또한, 도 7 내지 도 12를 참조하면, 백홀 링크에서 가용할 수 있는 서브프레임의 수가 제한되고, 일정하게 발생하지 않는다는 점을 알 수 있다. 따라서, 백홀 링크에서 백홀 상향링크 전송에 종래의 동기식 HARQ를 그대로 사용하는 것은 바람직하지 않고, 백홀 상향링크 및 백홀 하향링크 모두 비동기식(Asynchronous) HARQ를 운용할 수 있다. 또는 전체적으로는 비동기식 HARQ를 운용하되, 특정한 시간 구간에 한정하여 동기식 HARQ를 운용할 수 있다. 특정한 시간 구간은 예를 들어, 복수의 무선 프레임을 포함하는 시간 구간일 수 있다.

도 13은 특정 시간 구간 단위로 동기식 HARQ 프로세스를 운영하는 경우의 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 기지국 및 중계국은 제 1 무선 프레임 구간에서 제 1 규칙에 의해 HARQ를 운용한다(S131). 제 1 무선 프레임 구간은 복수의 무선 프레임을 포함하는 시간 구간일 수 있다. 예를 들어, 제 1 무선 프레임은 무선 프레임 #n 내지 무선 프레임 #(n+3)와 같이 4개의 무선 프레임을 포함하는 시간 구간일 수 있다. 제 1 규칙은 각 무선 프레임에서 백홀 링크에 사용할 수 있는 서브프레임을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제 1 규칙은 각 무선 프레임의 서브프레임 1 및 서브프레임 7에서 기지국 및 중계국 간에 데이터를 전송/수신할 수 있음을 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 기지국 및 중계국은 제 1 무선 프레임 구간에 속하는 각 무선 프레임의 서브프레임 1에는 HARQ 프로세스 1을 할당하고, 서브프레임 7에는 HARQ 프로세스 2를 할당하여 동기식으로 HARQ 프로세스를 운영할 수 있다. 이 때, 중계국은 제 1 모드 또는 제 2 모드로 동작할 수 있다.

기지국 또는 중계국은 백홀 링크 및 액세스 링크 간의 트래픽 양의 차이가 임계치(threshold value)이상인지 여부로부터 제 1 무선 프레임 구간 및/또는 제 1 규칙을 변경할 필요가 있는지 판단한다(S132). 여기서는 제 1 무선 프레임 구간 및/또는 제 1 규칙의 변경 필요성을 백홀 링크와 액세스 링크간의 트래픽 양의 차이가 임계치 이상인지 여부로 판단하나 이는 예시에 불과하다. 다른 별도의 알고리즘을 이용하여 그 필요성을 판단하는 것도 당연히 가능하다.

제 1 무선 프레임 구간 및/또는 제 1 규칙의 변경 필요성이 있다고 판단되면 기지국 및 중계국은 제 2 무선 프레임 구간에서 제 2 규칙에 의해 HARQ를 운영한다(S133). 제 2 무선 프레임 구간은 예를 들어 무선 프레임 #(n+4) 내지 무선 프레임 #(n+8)과 같이 5개의 무선 프레임을 포함하는 시간 구간일 수 있다. 제 2 규칙은 제 1 규칙과 다른 각 무선 프레임에서 백홀 링크에 사용할 수 있는 서브프레임을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제 2 규칙은 각 무선 프레임의 서브프레임 3 및 서브프레임 5에서 기지국 및 중계국 간에 데이터를 전송/수신할 수 있음을 나타낼 수 있다. 이러한 경우 중계국은 제 2 모드로 동작할 수 있다.

백홀 링크에서 사용할 수 있는 서브프레임이 급변하지 않고 일정한 시간을 두고 변할 수 있다고 가정하면 변하지 않는 시간 구간 동안에 특정 서브프레임을 HARQ 프로세스에 할당하여 운영하는 것이다. 이러한 방법은 특정 시간 구간에서 동기식 HARQ로 동작하는 것과 마찬가지라고 볼 수 있다.

기지국 및 중계국 간에 비동기식 HARQ를 운영하기 위해 이하에서 설명할 새로운 스케줄링 요청 전송방법을 사용할 수 있다. 이하에서 스케줄링 요청 전송방법은 백홀 상향링크를 위주로 설명하지만 백홀 하향링크에서도 적용될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계국의 스케줄링 요청 전송방법을 나타낸다. 도 14를 참조하면, 중계국은 서브프레임 1에서 기지국으로 스케줄링 요청신호(SR)를 전송한다. 스케줄링 요청신호는 시간구간 정보 및 무선 프레임 구간에서 사용되는 규칙에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 시간구간 정보는 중계국이 기지국으로 데이터를 전송하는 서브프레임에 대한 할당 규칙이 유효한 무선 프레임 구간을 나타내는 정보일 수 있다. 예를 들어, 시간구간 정보는 무선 프레임 #1 내지 #4를 포함하는 무선 프레임 구간을 나타내는 정보일 수 있다. 그리고, 상기 규칙은 각 무선 프레임 내에서 몇 번째 서브프레임을 이용하여 중계국이 기지국으로 데이터를 전송하는지를 나타내는 규칙에 대한 정보일 수 있다. 예컨대, 각 무선 프레임의 서브프레임 1, 7이 기지국 및 중계국 간에 사용 가능한 서브프레임임을 나타낼 수 있다. 그러면, 기지국은 중계국으로부터 스케줄링 요청신호를 수신하면, 어느 무선 프레임 구간에서 어떤 서브프레임을 통해 신호를 전송해야 하는지 알 수 있다.

중계국은 스케줄링 요청신호를 전송한 후, 무선 프레임 #1의 서브프레임 7에서 데이터 #1을 전송한다. 기지국은 데이터 #1에 대한 ACK/NACK(Acknowledgement/Negative acknowledgement)을 무선 프레임 #2의 서브프레임 1에서 중계국으로 전송한다. 중계국은 무선 프레임 #2의 서브프레임 7에서 기지국이 보낸 ACK 또는 NACK에 따라 데이터 #2를 전송하거나 데이터 #1을 재전송한다. 이러한 과정을 기지국 및 중계국은 무선 프레임 #1 내지 #4 구간에서 수행할 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계국의 스케줄링 요청 전송방법을 나타낸다. 도 15를 참조하면, 중계국은 서브프레임 1에서 기지국으로 스케줄링 요청신호(SR)를 전송한다. 이 때, 스케줄링 요청신호가 포함하는 시간구간 정보는 무선 프레임 #1 내지 #8일 수 있고, 상기 규칙은 각 무선 프레임의 서브프레임 1, 3, 5, 7이 기지국 및 중계국 간에 사용 가능한 서브프레임임을 나타낼 수 있다. 이 경우, 각 무선 프레임의 서브프레임 5는 백홀 상향링크 전송에만 사용될 수 있고, 각 무선 프레임의 서브프레임 3은 백홀 하향링크 전송에만 사용될 수 있다. 그리고, 각 무선 프레임의 서브프레임 1, 7은 백홀 상향링크 전송 또는 백홀 하향링크 전송에 사용될 수 있다. 중계국은 각 무선 프레임의 서브프레임 1, 7에서는 제 1 모드 또는 제 2 모드로 동작할 수 있고, 서브프레임 3, 5에서는 제 2 모드로만 동작할 수 있다. 기지국은 중계국으로부터 스케줄링 요청신호를 수신하면, 어느 무선 프레임 구간에서 어떤 서브프레임을 통해 신호를 전송해야 하는지 알 수 있다.

도 16은 중계국이 시간구간 정보를 포함하는 스케줄링 요청신호를 전송하고, 데이터를 전송하는 과정을 나타낸다. 도 16을 참조하면, 중계국은 제 1 서브프레임에서 제 1 스케줄링 요청신호를 전송한다(S151). 제 1 스케줄링 요청신호에는 예를 들어, 도 14를 참조하여 설명한 시간구간 정보 및 무선 프레임 구간에서 사용되는 규칙에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 도 14를 참조하여 설명한 시간구간을 무선 프레임 구간 1이라 칭하고, 규칙을 제 1 규칙이라 칭한다면, 중계국은 무선 프레임 구간 1에서 제 1 규칙에 따라 기지국으로 데이터를 전송한다(S152).

중계국은 제 2 서브프레임에서 제 2 스케줄링 요청신호를 전송한다(S153). 제 2 스케줄링 요청신호에는 도 15를 참조하여 설명한 시간구간 정보 및 무선 프레임 구간에서 사용되는 규칙에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 도 15를 참조하여 설명한 시간구간을 무선 프레임 구간 2라 칭하고, 규칙을 제 2 규칙이라 칭한다면, 중계국은 무선 프레임 구간 2에서 제 2 규칙에 따라 기지국으로 데이터를 전송한다(S154). 상기 제 1 규칙 및 제 2 규칙은 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 그리고, 무선 프레임 구간 1, 2 간에 규칙을 변경할 지 여부는 상술한 바와 같이 백홀 링크 및 액세스 링크의 트래픽 양에 따라 결정될 수 있다.

백홀 링크에서는 사용할 수 있는 서브프레임이 제한되며, 특정 서브프레임이 백홀 링크에 할당된 후 다음 서브프레임이 백홀 링크에 할당되는 시간 간격이 무시할 수 없을 정도가 될 수 있다. 따라서, 도 14 및 도 15에서 설명한 바와 같이 한번의 스케줄링 요청신호 전송을 통해 특정 무선 프레임 구간에서 더 이상의 스케줄링 요청신호 전송 없이 데이터를 전송할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 종래 스케줄링 요청신호가 기지국에 수신되면, 기지국이 상향링크 자원 할당정보를 매크로단말에게 전송하고, 이러한 상향링크 자원 할당정보에 따라 다시 매크로단말이 기지국으로 데이터를 전송하는 방법과 달리 본 발명에서 중계국은 스케줄링 요청신호를 전송한 후, 상향링크 자원 할당정보를 수신하지 않고도 데이터를 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 스케줄링 요청신호는 백홀 링크에 사용될 수 있는 모든 서브프레임(이하 가용 서브프레임이라 칭한다)의 무선 자원을 예약하여 가용 서브프레임 중 어느 하나의 서브프레임에서 전송될 수도 있고, 가용 서브프레임 중 특정한 서브프레임에서만 무선 자원을 예약하여 전송될 수도 있다. 이것은 백홀 링크에 사용될 수 있는 서브프레임의 구성에 따라 달라질 수 있다. 상기 특정한 서브프레임에서만 무선 자원이 예약되어 전송되는 경우 기지국이 스케줄링 요청신호를 모니터링 하는데 필요한 부담을 덜어줄 수 있다. 또한, 중계국이 스케줄링 요청신호를 전송하는 서브프레임과 데이터를 전송하는 서브프레임을 별도로 지정하여, 스케줄링 요청신호만을 전송하는 전용 서브프레임을 운용할 수도 있다.

스케줄링 요청신호 전송에 있어 기지국과 중계국 간에 미리 예약된 특정 서브프레임 또는 미리 예약된 무선 자원은 상위 계층 시그널링, 물리 계층 시그널링 또는 묵시적인 방법을 통해 구현이 가능하다. 예를 들어, 상위 계층 시그널링은 기지국과 중계국 간의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층 중에서 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층을 통해 RRC 메시지를 서로 교환함으로써 수행될 수 있다.

중계국이 기지국으로 전송하는 스케줄링 요청신호를 구성하는 일 예를 설명한다. 스케줄링 요청신호는 N(N은 2 이상의 정수)비트로 구성될 수 있다. 따라서, 단순한 스케줄링 요청의 유무 외에 무선 프레임 구간 및 무선 프레임 구간에서 사용되는 규칙에 대한 정보, 시간구간 정보, 데이터 전송 양, 데이터 전송 시점, 변조방식, 전송 파라미터 등에 대한 정보를 일부 또는 전부 포함할 수 있다.

상술한 시간구간 정보를 포함하여 스케줄링 요청신호를 전송하고, 소정 무선 프레임 구간에서 각 무선 프레임의 특정 서브프레임을 이용하여 백홀 링크의 데이터 전송을 하는 것은 종래의 SPS(Semi-Persistent Scheduling)를 수정하여 이용할 수도 있다. 종래 SPS는 VoIP과 같은 음성 서비스를 위주로 설계되었기 때문에 에러가 발생해도 크게 문제가 되지 않는 서비스에 적용한다. 그런데, 백홀 링크에서는 다량의 중요 데이터를 전송하는 경우가 발생하므로 에러가 발생하는 것을 방지해야 한다. 현재 3GPP LTE에 정의된 SPS(semi-persistent scheduling)에서는 ‘semiPersistSchedIntervalDL’ 신호를 통해 특정 무선 프레임 구간을 알려주는데, 본 발명에서는 ‘semiPersistSchedIntervalDL’ 대신 특정 서브프레임을 지칭하는 신호를 사용할 수 있으며, 물리 계층이 아닌 상위 계층(예컨대, RRC 계층)의 신호로 구현하는 것이 바람직하다. 물리 계층에서 구현하는 경우 에러 발생 확률이 높기 때문이다. 물론 서비스 종류에 따라서 물리 계층 신호로 충분하다면 물리 계층 신호로 구현하는 것도 가능하다. 본 발명에서 무선 프레임 구간을 알려주는 신호는 비트맵(bitmap) 형식으로 구현할 수 있다.

스케줄링 요청신호에 시간구간 정보를 포함하지 않는다면, 중계국은 동일한 패턴으로 기지국으로 데이터를 전송하다가 더 이상 이러한 패턴이 사용되지 않는다는 특정 신호를 기지국으로 전송할 수 있다. 예컨대, 중계국은 각 무선 프레임의 서브프레임 1에서 기지국으로 데이터를 전송하는 패턴으로 동작하다가 더 이상 서브프레임 1을 사용하지 않는다는 특정 신호를 전송하여 기지국에게 알려줄 수 있다.

도 17은 다른 실시예에 따른 중계국의 스케줄링 요청 전송방법을 나타낸 도면이다. 도 17을 참조하면, 중계국이 스케줄링 요청신호를 전송하면(S161), 기지국은 상향링크 자원할당 지시자를 전송한다(S162). 이 때, 기지국이 전송하는 상향링크 자원할당 지시자는 미리 정의된 무선 자원 중 어느 하나를 지시하는 정보일 수 있다. 예를 들어, 상향링크 자원할당 지시자는 중계국이 BSR(Buffer Status report)만을 전송하기 위한 무선자원을 지시하거나, 중계국과 미리 약속된 특정한 양의 데이터를 전송할 수 있는 무선자원을 지시할 수 있다. 상향링크 자원할당 지시자는 종래의 상향링크 스케줄링 정보에 비해 정보량이 적으므로 기지국 및 중계국 간의 시그널링 부담 및 시간 지연을 줄일 수 있다.

중계국은 상향링크 자원할당 지시자에 따라 기지국으로 데이터를 전송한다(S163). 중계국이 다량의 데이터를 기지국으로 전송하는 경우, 미리 약속된 특정한 양의 데이터를 전송할 수 있는 상향링크 자원할당 지시자를 통해 반복적인 스케줄링 요청 신호 및 상향링크 스케줄링 정보의 교환 없이 데이터를 전송할 수 있는 장점이 있다.

스케줄링 요청신호는 재전송을 고려하여 데이터의 초기 전송 및 재전송 시에 동일한 전송 파라미터를 사용할 수 있다. 또는 재전송 시에 사용되는 전송 파라미터를 초기 전송에 사용한 전송 파라미터의 오프셋 값으로 지정할 수 있다. 이러한 방법은 중계국 및 기지국 간의 시그널링 부담을 줄일 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예가 구현되는 기지국 및 중계국을 나타낸다.

도 18을 참조하면, 기지국(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 53) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 52)을 포함한다. 프로세서(51)는 중계국으로부터 스케줄링 요청신호를 수신하면, 스케줄링 요청신호를 디코딩한다. 그리고, 디코딩된 스케줄링 요청신호로부터 인식한 서브프레임에서 중계국으로부터 전송된 데이터를 디코딩한다. 프로세서(51)는 경우에 따라, 스케줄링 요청신호를 수신하면 상향링크 자원할당 지시자를 생성하여 RF부(52)를 통해 중계국으로 전송할 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(51)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(53)는 프로세서(51)와 연결되어, 프로세서(51)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

중계국(60)은 프로세서(61), 메모리(62) 및 RF부(63)을 포함한다. 프로세서(61)는 스케줄링 요청신호를 생성하고, 스케줄링 요청신호에 포함된 무선자원 할당 정보대로 기지국으로 데이터를 전송하기 위한 일련의 제어과정을 수행한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(61)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(62)는 프로세서(61)와 연결되어, 프로세서(61)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(63)는 프로세서(61)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

프로세서(51, 61)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(52,62)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(53,63)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(52,62)에 저장되고, 프로세서(51,61)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(52,62)는 프로세서(51,61) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(51,61)와 연결될 수 있다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 중계국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸다.

도 2는 3GPP LTE 시스템의 FDD(Frequency Division Duplex) 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다.

도 3은 3GPP LTE 시스템의 TDD(Time Division Duplex) 무선 프레임(radio frame) 구조를 나타낸다.

도 4는 TDM(Time Division Multiplexing) 중계국 동작의 일 예를 나타낸다.

도 5는 중계국이 가질 수 있는 동작 모드를 예시한다.

도 6은 액세스 링크에서 4개의 HARQ 프로세스가 진행되는 경우, 백홀 링크에서 사용 가능한 서브프레임을 예시한다.

도 7 내지 도 12는 액세스 링크에서 수행되는 HARQ 프로세스의 수에 따라 백홀 링크에서 사용 가능한 서브프레임의 예를 각각 나타낸다.

도 13은 특정 시간 구간 단위로 동기식 HARQ 프로세스를 운영하는 경우의 흐름도이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계국의 스케줄링 요청 전송방법을 나타낸다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계국의 스케줄링 요청 전송방법을 나타낸다.

도 16은 중계국이 시간구간 정보를 포함하는 스케줄링 요청신호를 전송하고, 데이터를 전송하는 과정을 나타낸다.

도 17은 다른 실시예에 따른 중계국의 스케줄링 요청 전송방법을 나타낸 도면이다.

도 18은 본 발명의 일 실시예가 구현되는 기지국 및 중계국을 나타낸다.

Claims (8)

1. 무선통신 시스템에서 스케줄링 요청 전송 방법에 있어서,

   제 1 서브프레임에서 중계국이 기지국으로 스케줄링 요청신호를 전송하는 단계; 및

   제 2 서브프레임에서 상기 중계국이 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 데이터가 전송되는 상기 제 2 서브프레임에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 서브프레임 및 제 2 서브프레임 각각은 상기 중계국이 상기 중계국에 연결된 중계국 단말로부터 신호를 수신하지 않는 서브프레임들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 서브프레임 및 제 2 서브프레임은 상기 기지국과 미리 약속된 서브프레임인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 제 1 서브프레임 내에서 상기 기지국과 미리 약속된 무선자원을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 제 2 서브프레임이 각 무 선 프레임 내에서 몇 번째 서브프레임인지를 나타내는 규칙에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 스케줄링 요청신호는 시간구간 정보를 포함하되, 상기 시간구간 정보는 상기 규칙에 대한 정보가 유효한 무선 프레임 구간을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 서브프레임 또는 상기 제 2 서브프레임이 하나의 무선 프레임 내에 포함되는 개수는 상기 중계국과 상기 중계국에 연결된 중계국 단말 간의 액세스 링크의 트래픽(traffic) 양과 상기 기지국 및 상기 중계국 간의 백홀 링크의 트래픽 양에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 무선신호를 송수신하는 RF부; 및

   상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되,

   상기 프로세서는, 상기 RF부가 제 1 서브프레임에서 기지국으로 스케줄링 요청신호를 전송하고 제 2 서브프레임에서 상기 기지국으로 데이터를 전송하게 제어하되, 상기 스케줄링 요청신호는 상기 데이터가 전송되는 상기 제 2 서브프레임에 대한 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계국.

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