KR20200012391A - 통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 빔포밍 시스템에서의 파워 헤드룸 정보를 송신 및 수신하는 방법 및 장치에 대해 개시한다. 또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈의 방법에 있어서, 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하는 단계, 상기 요청에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 응답에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치 {MEHOTD AND APPARATUS FOR USING AN UNLICENSED BANDWIDTH IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로, 통신 시스템에서 비면허대역을 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA (sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편, 사용자의 높은 트래픽 요구 사항을 만족하기 위해 높은 대역폭이 필요하지만, 주파수 대역이 제한되어 있다는 문제가 있다. 이에, LTE를 비면허대역 (unlicensed band)에서 사용하기 위한 기술인 비면허 보조 접속 (licensed assisted access) 기술이 정의되었다. 다만, Wi-Fi 시스템에서 사용되는 비면허 대역과 LTE 시스템에서 사용되는 대역의 공존을 위한 방법이 필요하다.
본 발명은 Wi-Fi과 LAA-LTE 무선 접속 기술이 하나의 기지국 장치 (예, Small Cell)에 공존할 때, LAA와 Wi-Fi 사이의 채널 접속 경쟁을 줄이고, 간섭을 최소화 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 다중 LAA-LTE /Wi-Fi 기지국 장치 환경에서 채널 회피 기법을 사용하기 불가능한 경우가 자주 발생하며, 이를 해결하기 위해 다양한 기술들이 존재하지만, 한계점을 명확히 가지고 있다.
본 발명에서 제안하는 방법에 따르면, LAA-LTE와 Wi-Fi의 채널 경쟁 완화 및 간섭 제어를 통한 네트워크 성능 향상 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 각각에 연결된 단말들의 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈의 방법에 있어서, 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하는 단계, 상기 요청에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 응답에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈의 방법에 있어서, 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하는 단계, 상기 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계; 및 상기 비면허 대역의 자원 할당 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈에 있어서, 송수신부, 및 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하고, 상기 요청에 대한 응답 메시지를 수신하고, 상기 응답에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈에 있어서, 송수신부, 및 비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하고, 상기 비면허 대역의 자원을 할당하고, 상기 비면허 대역의 자원 할당 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해서 LAA-LTE와 Wi-Fi 공존 시 경쟁을 완화하여 Cell 성능을 높이고 단말의 전력을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 LAA-LTE와 Wi-Fi 접속 포인트 (access point: AP) 모듈이 서비스 시간을 분리함으로써, 경쟁이 완화되어 충돌 및 간섭에 의한 성능 열화를 크게 완화 시킬 수 있다. 또한 기지국은 단말들이 깨어나서 (wake up) 동작할 시간을 알려주어 LAA-LTE 단말들의 불필요한 활성화 대기 시간을 크게 줄여 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
그리고 트리거 프레임 (trigger frame)에 의해 패킷의 보호를 받을 수 있어 패킷 유실을 방지할 수 있다. 또한 기지국은 채널 환경이 안 좋을 시에 TWT 서비스 주기 (service period: SP)를 할당하지 않음으로써 비면허 대역 (Unlicensed band)의 사용을 줄이고 불필요한 성능 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 CTS/RTS 기반 LAA/Wi-Fi 공존 방법을 위한 기지국의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 TWT IE를 도시한 도면이다.
도 3은 트리거 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 LAA 모듈이 비면허 대역의 자원을 할당받는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드인 경우에 비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우, Wi-Fi TWT SP와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드인 경우비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작할 경우 TWT SP 와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예제를 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 WI-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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.
최근 수 년간 롱텀에볼루션 (long-term evolution: LTE)는 비약적인 성장과 성공을 거두었다. 하지만 여전히 사용자의 높은 트래픽 요구사항을 만족하기 위해 더 높은 대역폭을 필요로 한다. 다만, 주파수 용량은 제한되어 있으며, 비싼 주파수 비용으로 통신 사업자들은 사용자를 만족 시킬 만한 대역폭을 충족시키기 어렵다. 이를 해결하기 위해, LTE를 비면허 대역 (unlicensed band)에서 사용하기 위한 새로운 기술인 LAA-LTE (Licensed Assisted Access LTE)가 정의되었다.
LAA가 사용하는 비면허대역은 5GHz로 IEEE 802.11a/n/ac/ax 등의 Wi-Fi (wireless fidelity) 시스템에서 주로 사용되고 있는 대역이다. Wi-Fi는 비면허 대역에서 공존을 위해서 CSMA/CA (carrier sense multiple access and collision avoidance) 동작을 기반으로 한다. 다만, 비면허 대역을 사용하는 LAA 기술이 도입됨에 따라, LAA 시스템에서도 비면허 대역에서 공존 문제를 해결하기 위해 다양한 기법이 제안되어 왔다.
대표적인 기법으로는 1) 채널 회피 기법, 2) duty cycle 기반 공존 기법, 3) CTS-to-self and RTS/CTS 기법, 4) back-off 기반 LBT (listen before talk) 사용 기법이 제안되었다. 구체적인 내용은 하기와 같다.
1) 채널 회피 기법: 주변 채널을 탐색 (scan)한 후에 신호 (예를 들어, Wi-Fi 신호)가 없는 채널을 선택하여 사용하는 기법이다. 즉, 기지국은 해당 채널에서 수신되는 신호가 있는지 또는 임계 값을 넘는 신호가 있는지 여부 등을 판단하여, 해당 채널의 점유 여부를 판단하고, 점유되어 있지 않은 채널을 선택하여 사용할 수 있다.
2) duty cycle 기반 공존 기법: 기지국이 채널을 탐색하여, 주변 Wi-Fi 단말 개수를 확인하여 공평한 수준으로 사용하도록 조정하는 기법이다. Wi-Fi 시스템에서는 채널이 점유되어 있는 경우 단말 또는 Wi-Fi AP가 신호를 전송하지 않기 때문에, 기지국은 일정 시간 동안 신호를 전송하여 비면허대역을 점유할 수 있다. 기지국은 최대 50ms 동안 신호의 전송 가능하다.
3) CTS-to-self and RTS/CTS 기법: Wi-Fi에 정의된 RTS/CTS frame을 사용하는 방법이다. RTS/CTS 프레임은 미리 채널을 점유하기 위한 신호 (프레임)으로, 기지국은 LAA frame 전송 직전에 RTS 또는 Self CTS 전송을 통해 채널 사용을 예약할 수 있다.4) Back-off LBT: Wi-Fi의 CSMA 기법을 사용하여, 채널 기회를 획득하고 전송하는 방법이다. 즉, 기지국이 일정 시간 동안 채널을 통해 수신되는 신호가 있는지 확인 (또는 listen)하고, 일정 시간 동안 신호가 들리지 않으면 채널을 점유하는 방법이다.
다만, 상기의 방법에는 하기와 같은 문제점이 있다.
1) 채널 회피 기법: 간섭을 피하는 가장 확실한 방법이지만, 혼잡한 채널 환경에서는 점유되어 있지 않은 채널을 찾을 수 없으므로 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.
2) Duty cycle 기반 공존 기법: LAA 기지국이 일정 시간 비면허대역을 점유하므로, Wi-Fi에게 지나친 간섭 및 지연 (latency) 증가를 줄 수 있다. 특히, 기지국이 50 ms 동안 채널을 사용할 경우, 지연에 민감 (delay sensitive)한 트래픽에 대해 Wi-Fi는 정상적인 서비스가 불가능하다.
3) CTS-to-self and RTS/CTS: 공존 문제를 해결하기 간단하지만, 여전히 Wi-Fi와 경쟁 (contention) 레벨이 높아 충돌 (collision) 문제를 발생시켜 네트워크 오버헤드를 상승 시키는 문제가 있다. 또한 기지국은 Wi-Fi 송수신기 (Wi-Fi transceiver) 모듈을 추가적으로 장착하거나, CTS 심볼 레벨 (CTS symbol level) 정보를 저장하고 있어야 하기 때문에, 큰 system 오버헤드를 필요로 한다. 게다가, 기지국은 CTS 전송 직후 LAA frame을 전송해야 하기 때문에 Wi-Fi transceiver 모듈과 LTE-LAA 모듈 간에 시간 동기 (time sync)가 매우 정확해야 실효를 볼 수 있다. 또한, CTS-to-self 방법의 경우 동시 전송 충돌 (collision) 문제가 여전히 발생될 수 있다.
4) back-off 기반 LBT: CTS-to-self와 비슷하게, 충돌 (collision) 문제를 가지고 있을 뿐만 아니라, RTS/CTS로 NAV (network allocation vector)를 설정 하지 못하고, LAA 신호에 대한 인접 Wi-Fi들의 carrier sensing 기준이 ED (energy detection) threshold에 의해서 결정 되기 때문에, Wi-Fi 간섭에 노출될 확률이 상대적으로 높다.
따라서, 본 발명에서는 Wi-Fi과 LAA 무선 접속 기술이 하나의 기지국 장치 (예, Small Cell)에 공존할 때, LAA와 Wi-Fi 사이의 채널 접속 경쟁을 줄이고, 간섭을 최소화 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 CTS/RTS 기반 LAA/WI-FI 공존 방법을 위한 기지국의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 기지국 (또는, small cell) (100)은 LAA 모듈 (102)을 구비하고 있으며, LAA 모듈 (102)은 LAA 송수신부 (114), 프로세싱 회로를 포함하고, 상기 프로세싱 회로는 프로세서와 메모리 (채널 선택부 (118), 스케줄러 (120))를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 LAA 모듈은 Wi-Fi 모듈과 독립적으로 동작한다. 따라서, LAA 모듈은 Wi-Fi의 신호 유무만 판단하여 신호를 전송하거나 또는 RTS/CTS를 활용한 충돌 예방 전송을 수행할 수 있다.
한편, 종래에는 비면허 대역에서 동작하는 Wi-Fi의 경우, 접속 포인트 (access point)가 보낼 데이터가 있는 경우, 비콘 (beacon) 신호를 전송하면 단말은 일정 시간 뒤에 깨어나서 데이터를 송수신할 수 있다. 다만, AP에 접속한 단말이 다수개 존재하는 경우, 깨어나는 시점이 유사한 단말이 다수개 존재할 수 있으며, 이는 패킷의 충돌, 단말의 불필요한 전력 소모 등을 발생시키는 문제가 있다. 이로 인해 타겟 웨이크 타임 (target wake time: TWT) 기술이 도입되었으며, 이는 AP가 단말이 깨어날 시간을 알려주어 상기의 문제를 해결하도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 LAA와 Wi-Fi의 채널 경쟁 완화 및 간섭 제어를 위해, 기지국이 비면허대역을 사용하고자 하는 경우, LAA 모듈이 Wi-Fi 모듈에 LAA 전송을 위한 TWT 서비스 기간 (service period: SP) 리소스 할당을 요청하고, Wi-Fi 모듈은 요청된 내용을 확인하고 TWT SP 할당하여 간섭 및 경쟁을 완화 시키기 위한 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명에서는 기지국이 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈 및 상기 모듈을 각각 제어할 수 있는 스케줄러를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기지국이 LAA 모듈만을 포함하고 있는 경우에도 적용될 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다.
도 2는 TWT 정보 요소 (information element: IE)를 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, TWT 정보 요소는 요소 식별자 (element ID) (210), 길이 (length) (220), 제어 (control) (230), 요청 유형 (request type) (240), target wake time (250), nominal Minimum TWT Wake Duration (260), TWT Wake Interval Mantissa (270), Broadcast TWT info (270) 등의 필드를 포함할 수 있다. 상기 정보에 따라 단말은 깨어날 시간과 깨어날 기간 등을 확인하여, 해당 시간에 신호를 송수신할 수 있다.
도 3은 트리거 프레임 포맷을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 트리거 프레임은 프레임 제어 (frame control) (310), 기간 (duration) (320), RA (330), TA (340), 공통 정보 (common info) (350), 사용자 정보 (user info) (360), 패딩 (padding) (370), FCS (380) 등의 필드로 구성될 수 있다.
Wi-Fi AP 모듈은 트리거 프레임을 통해 채널 사용을 예약할(reserve) 뿐만 아니라, 해당 시간 동안 사용할 기기들을 명시한다. 또한, Wi-Fi 시스템의 경우 동기를 맞춰야하는 문제가 있다. 따라서, Wi-Fi AP가 TWT를 할당하는 경우에도, 상기 트리거 프레임을 전송하여 동기화를 시킨 뒤 TWT 서비스 주기에 포함된 장치들이 송신 경쟁에 참여할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 기지국 (또는 small cell 장치)는 LAA-LTE 모듈 (410), Wi-Fi AP 모듈 (420) 및 각각을 제어할 수 있는 제어부 (controller) (430)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 기지국이 LAA 모듈만을 포함하고 있는 경우에도 본 발명의 방법이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 설명의 편의상 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈이라는 용어를 사용하여 설명하지만, LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈은 각각 제1 모듈 및 제2 모듈과 같은 용어로 대체될 수도 있다.
또한, 상기 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈은 각각 제어부 (또는 스케줄러)와 송수신부를 구비할 수 있다. 또한, 도 4에서 도시된 바와 같이 타겟 프로세서와 별도의 인터페이스를 더 구비할 수 있다. 상기 LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈의 구성은 일 실시예에 불과하며, 일부의 구성요소가 생략되거나 추가될 수 있으며, 각 구성은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
LAA-LTE 모듈은 채널 환경 정보 및 단말 정보, 트래픽 현황을 파악하여 Licensed/Unlicensed band 사용 유무를 결정한다. 결정된 내용을 기반으로 데이터를 전송 하기 위한 주파수 및 시간을 LAA-LTE 단말과 공유하여 데이터의 송수신 동작을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 Wi-Fi 모듈은 사용 시나리오에 따라 AP 모드 및 STA 모드를 지원한다. 구체적인 내용은 도 10 및 도 11에서 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 WI-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 10을 참고하면, 기지국 (또는 small cell 장치) (1010)가 Wi-Fi 데이터 네트워크 서비스를 제공하는 경우 Wi-Fi 모듈은 AP 모드로 동작하며 Wi-Fi 단말들 (1021, 1022, 1023, 1024)에게 데이터 네트워크 서비스를 제공한다. Wi-Fi 모듈에 접속된 Wi-Fi 단말들의 정보를 수집하여 제어하며, 802.11ax 또는 802.11ah에 정의된 TWT 기술을 사용할 수 있다. Wi-Fi 모듈은 단말의 요청 및 채널 상태, 트래픽 현황을 파악하여 단말의 wake time을 제어한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우의 예시를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 기지국 (small cell 장치) (1110)에서 Wi-Fi 모듈이 데이터 네트워크 서비스 용도가 아닌 백홀 (backhaul) 이나 모니터링 (monitoring) 용도로 사용될 경우 Wi-Fi 모듈은 STA 모드 동작할 수 있다. 따라서, Wi-Fi 모듈은 주변 Wi-Fi 네트워크 정보를 수집하여 LAA-LTE 모듈에게 최적 채널 정보를 제공하다.
또한, 주변에 TWT를 지원하는 Wi-Fi AP (1120)에 접속 또는 연결 (association)하여 LAA-LTE 모듈 대신 TWT SP를 요청하여 서비스 구간을 보장 받는 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 LAA-LTE 모듈이 비면허대역을 사용하고자 하는 경우 Wi-Fi 모듈에 LAA-LTE 전송을 위한 TWT SP 리소스 할당을 요청하고 Wi-Fi AP는 요청된 내용을 확인하여 TWT SP를 할당하여 간섭 및 경쟁을 완화 시키기 위한 동작을 제안한다. 한편, 본 발명에서는 비면허 대역에서 단말이 wake up 하여 사용할 자원을 기지국이 설정한다는 측면에서 설명의 편의상 TWT SP 리소스라는 용어를 사용하여 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 TWT SP 리소스는 비면허대역 자원이라는 일반적인 용어로 대체될 수 있으며, 이는 단말이 wake up 하여 사용할 비면허 대역의 자원 구간을 의미할 수 있다. 따라서, Wi-Fi 모듈이 TWT SP를 할당하는 동작은 단말이 비면허대역을 사용하기 위한 시간을 설정하는 동작으로 대체될 수 있다.
구체적으로 LAA-LTE 모듈은 Wi-Fi 모듈에 TWT SP 사용 요청을 할 수 있으며, 이를 위해 TWT SP request (update)를 전송한다. 상기 TWT SP request 메시지에는 하기와 같은 정보가 포함될 수 있다.
1) Minimum TWT SP Duration: Beacon 주기마다 최소로 할당되기를 원하는 서비스 시간 (us)
2) TWT SP Interval: TWT SP가 할당 되기 원하는 주기 (us)
3) Candidate Channels: 사용하길 원하는 채널 리스트, 상기 채널 리스트를 결정하는 구체적인 방법은 후술한다.
4) Bandwidth: 사용하고자 하는 대역폭 (Bandwidth), 예를 들어, 캐리어 집적 (carrier aggregation: CA)에 사용될 대역폭의 정보를 의미할 수 있다.
5) LAA-LTE 기지국 정보: 채널 별 주변 LAA-LTE 기지국 정보 및 신호세기
다만, 상기의 정보가 모두 포함되어야 하는 것은 아니며, 상기의 정보 중 적어도 하나가 TWT SP request 메시지에 포함될 수 있다. 또한, 상술한 정보 이외의 정보가 상기 메시지에 포함될 수도 있다.
상기 요청에 대한 응답으로, Wi-Fi 모듈은 TWT SP response를 LAA 모듈에 전달할 수 있다. 상기 TWT SP response 메시지에는 하기와 같은 정보가 포함될 수 있다.
1) target wake time: TSF (timing synchronization function) time, 즉, 단말이 깨어날 시간을 알려주는 정보이다.
2) TWT SP duration: 할당된 시간 (256 us 단위), 즉, 단말이 깨어나서 데이터를 송수신하는 기간을 알려주는 정보이다.
3) TWT SP interval: 할당된 TWT SP 주기 (us), 즉, 상기 자원이 할당되는 주기에 대한 정보를 알려주는 정보이다.
4) Channel: 할당된 채널에 대한 정보 (IEEE channel number), 상기 채널을 선택하는 방법은 후술한다.
5) Bandwidth: 할당된 대역폭 (Bandwidth)
6) Result: Accept/Reject, 예를 들어 LAA 모듈의 자원 할당 요청을 거절하는 경우, 상기 result field가 reject로 설정되어 전송될 수 있다.
다만, 상기의 정보가 모두 포함되어야 하는 것은 아니며, 상기의 정보 중 적어도 하나가 TWT SP response 메시지에 포함될 수 있다. 또한, 상술한 정보 이외의 정보가 상기 메시지에 포함될 수도 있다.
또한, TWT SP를 종료하고자 하는 경우, TWT SP 종료 (TWT SP termination) 메시지가 전송될 수 있다. 상기 메시지에는 TWT SP 종료 이유를 명시하는 code가 포함될 수 있다.
또한, 동기화 인터페이스 (Trigger-enabled TWT SP synchronization interface) (440)를 통해 정보가 송수신될 수 있다. 상기 인터페이스는 Trigger frame이 전송된 직후 TWT SP의 시작을 알리기 위해 LAA-LTE 모듈과 Wi-Fi 모듈 간에 연결된 signaling interface를 의미한다. 상기 인터페이스를 통해 정보를 송수신함으로써 상기에서 설명한 트리거 프레임 전송을 하는 효과를 얻을 수 있다. 즉, LAA는 TWT 자원을 할당되는 시점에 정확히 맞춰서 동작을 시작할 수 있다. 또한, TWT 자원이 종료되는 시점도 상기 인터페이스를 통해 정보를 송수신 함으로써 LAA 모듈의 동작 종료 시점을 정확히 알릴 수 있다. LAA 모듈과 Wi-Fi 모듈이 서로 다른 clock을 사용할 경우 시간 오차가 발생할 것을 고려하여야한다. 즉, TWT SP 시작 및 종료 전에, LAA 기기의 동작 최소 시간인 하나의 subframe 전송 시간의 여유를 두고 정보를 전달할 필요가 있다. LAA 모듈과 상기 인터페이스를 통해 전송되는 정보는 하기와 같다.
1) TWT SP가 할당된 동안에는 (During trigger-enabled TWT SP): SIG_UP (1)
2) TWT SP가 할당되지 않은 구간에서 (Out of trigger-enabled TWT SP): SIG_DOWN (0)의 신호가 상기 인터페이스를 통해 송수신될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 LAA 모듈이 비면허 대역의 자원을 할당받는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 기지국은 비면허대역의 자원 사용이 요청되었는지 (또는 필요한지) 확인한다 (S510). 예를 들어, 기지국은 사용할 면허대역의 자원이 부족한 경우, 비면허대역의 자원을 사용할 필요가 있다고 판단할 수 있다.
비면허대역의 사용이 필요한 경우 기지국의 LAA 모듈은 Wi-Fi 모듈로 비면허대역의 자원을 요청하는 TWT SP 요청 메시지를 전송한다 (S520).
기지국의 Wi-Fi 모듈은 요청된 정보를 기반으로 LAA를 위한 비면허대역의 자원 (TWT SP for LAA-LTE) 할당 여부를 결정한다. 만약, 비면허대역의 자원 할당에 실패하거나 비면허대역의 자원을 할당하지 않기로 결정한 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 상기 요청을 거절 (Reject) 한다.
비면허대역의 자원 할당이 가능한 경우, 기지국의 Wi-Fi 모듈은 현재 할당되지 않은 TWT ID 중 하나를 할당하고, 비면허대역 자원 (LAA-LTE TWT SP)을 결정한다. 또한, Wi-Fi 모듈은 결정된 정보를 기반으로 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 수신된 요청을 승인 (Accept) 한다.
LAA-LTE 모듈은 수신된 응답메시지 (Response message)를 기반으로 요청의 승인 여부를 확인한다 (S530). 또한, LAA 모듈은 할당된 비면허대역 자원을 확인하여 (S540) TWT에 참여할지를 결정한다.
만약 Response에서 할당된 비면허대역 자원 (SP)이 충분하지 않다면, LAA 모듈은 비면허대역 자원 할당 (TWT SP)을 종료 시킬 수도 있다 (S596). 종료된 경우, LAA-LTE 모듈은 TWT 동작 모드가 아닌 경쟁 모드로 동작한다.
한편, 할당된 비면허대역 자원 (SP)이 충분하다면, LAA 모듈은 할당된 비면허대역 자원 (TWT SP)을 기반으로 LAA-LTE 단말에 자원을 스케줄링 (scheduling) (S550)하고 TWT SP 시작 지점에 도달 할 때까지 대기한다. 또한, Wi-Fi 모듈은 beacon 신호를 통해 다른 Wi-Fi 단말에게 LAA-LTE를 위한 서비스 구간을 알려줄 수 있다.
TWT SP가 시작 (S560)되면, LAA-LTE 모듈은 wake up하여 송수신 동작을 준비 (S570)하면서 동기화 인터페이스 (TWT SP Synchronization Interface)가 SIG_UP 상태가 되었는지 확인 (S580)한다.
동기 인터페이스가 SIG_UP 상태가 된 경우, LAA 모듈은 신호의 송수신을 시작 (S590)한다. 신호의 송수신이 끝난 후에 LAA 모듈은 계속 신호의 전송이 필요한지 확인한다 (S595). 신호의 전송이 계속 필요한 경우, LAA 모듈은 다음 TWT SP를 기다려서 LAA 단말에 자원을 스케줄링 한다 (S550). 만약, 비면허대역 전송이 필요 없을 경우, LAA 모듈은 비면허대역 자원 할당 (TWT SP)을 종료 시킨다 (S596).
한편, 상기 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드인 경우에 비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6을 참고하면, Wi-Fi 모듈은 LAA 모듈로부터 TWT SP 요청 메시지를 수신할 수 있다 (S610).
기지국의 Wi-Fi 모듈은 요청된 정보를 기반으로 비면허대역 자원 (TWT SP for LAA)의 할당이 가능한지 판단한다 (S620).
만약, TWT SP의 할당이 가능하지 않은 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 상기 요청을 거절 (Reject) 한다 (S630).
비면허대역 자원의 할당이 가능한 경우, 기지국의 Wi-Fi 모듈은 현재 할당되지 않은 TWT ID 중 하나를 할당 (S640)하고, 비면허대역의 자원 (LAA TWT SP)을 스케줄링 (S650)한다. 또한, Wi-Fi 모듈은 결정된 정보를 기반으로 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 전송하여 수신된 요청을 승인 (Accept) 한다 (S660).
그리고, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 종료 메시지를 수신하는지 여부를 판단 (S670) 한다. 만약 LAA 모듈이 할당 받은 SP가 충분하지 않거나, 비면허대역 전송이 필요 없는 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 종료 메시지를 수신할 수 있다. TWT SP 종료 메시지를 수신하면, Wi-Fi 모듈은 비면허대역의 자원 할당 (LAA TWT SP)을 취소 (S680)한다.
한편, 상기 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 AP 모드로 동작하는 경우, Wi-Fi TWT SP와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예를 도시한 도면이다.
Wi-Fi AP는 주기적으로 비콘 프레임 (Beacon frame)을 방사하면서, TWT IE 들을 방사한다. 이 때, TWT IE는 IEEE 802.11 표준을 따른다. Wi-Fi를 위해 할당된 비면허대역의 자원 구간 (Wi-Fi TWT SP) (720)동안은 TWT IE에 명시된 TWT ID에 따라 해당 TWT ID에 속해있는 Wi-Fi 장치들이 동작한다. 한편, LAA-LTE를 위해 할당된 비면허 대역의 자원 구간 (LAA TWT SP) (730) 동안은 LAA-LTE 장치들만 동작한다. TWT에 속한 모든 장치들은 자신의 서비스 구간 (SP)에서만 동작해야 한다. LAA-LTE TWT SP동안 TWT에 속하지 않은 장치 또는 레거시 (Legacy) Wi-Fi 장치들과의 간섭을 방지하기 위해, 기지국은 SP에 준하는 길이만큼 NAV 세팅해서 트리거 프레임 trigger frame을 전송한다.
Trigger frame이 전송된 직후에 TWT SP Synchronization Interface가 SIG_UP 되며, LAA-LTE 송수신이 시작된다. LAA-LTE 전송의 구체적인 방법은 생략한다.
trigger frame이 LAA-LTE TWT SP를 충분히 커버하지 못하면, 기지국은 triggering frame을 분할해서 여러 번 전송할 수 있다. Trigger frame 전송 시간 동안은 TWT SP Synchronization Interface가 SIG_DOWN 상태로 유지되어야 한다. LAA-LTE TWT SP가 종료 후 LAA-LTE 단말들은 비활성 상태로 돌아간다.
이하에서는, LAA를 위한 TWT SP 할당 (allocation) 방법을 설명한다.
Wi-Fi 모듈은 지속적으로 현재 사용중인 채널 사용량 (channel utilization) (CU, %)을 측정한다. Wi-Fi 모듈은 비콘 간격 (Beacon interval)과 CU를 통해서 현재 여유 있는 채널 구간 (channel duration) (TCU)을 추정한다. Wi-Fi 모듈은 현재 할당된 TWT SP를 제외하고 할당 가능한 최대 채널 구간 (channel duration) (Tres)을 추정한다.
또한, Wi-Fi 모듈은 요청된 채널 구간과 할당 가능한 최대 채널 구간에 기반하여 LAA 모듈의 할당 요청을 승인할 지 여부를 결정한다. 예를 들어,
Figure pat00001
(초당 잔여 service period)이
Figure pat00002
(초당 요청된 service period) 보다 크면 Wi-Fi 모듈은 요청된 TWT SP 할당을 승인 (accept)를 하고 상기 요청에 따라 자원을 할당한다. 만약 잔여 용량이 부족하면, Wi-Fi 모듈은 잔여 시간만큼만 TWT SP를 할당한다. 할당할 시간이 없으면, Wi-Fi는 TWT SP 할당 요청을 Reject 처리한다. 만약 측정하고 있는 channel의 noise floor가 너무 높을 경우도 Wi-Fi 모듈은 TWT SP 할당 요청을 Reject 처리한다. Reject되거나 할당된 잔여 시간이 부족할 경우, LAA-LTE 모듈은 TWT SP를 종료하고 TWT 동작 모드가 아닌 경쟁 모드로 동작한다.
한편, 이하에서는 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우의 동작을 설명한다.
Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작하는 경우에도 도 5의 LAA 모듈은 동일한 동작을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드인 경우비면허 대역의 자원을 할당하는 과정을 도시한 도면이다.
LAA-LTE 모듈이 비면허대역의 사용이 필요할 경우, Wi-Fi 모듈로 TWT SP 요청을 한다. 따라서, Wi-Fi 모듈은 LAA 모듈로부터 TWT SP 요청 메시지를 수신할 수 있다 (S810).
따라서, Wi-Fi 모듈은 상기 요청에 따라 Wi-Fi 모듈이 연결된 AP와 TWT 협상 (TWT negotiation)을 진행한다 (S820). 만약 TWT 협상이 이미 되어 있는 경우 이를 생략할 수 있다. TWT negotiation은 802.11ax 표준의 TWT 동작에 기반한다.
Wi-Fi 모듈은 TWT 협상이 성공했는지 여부를 판단한다 (S830). TWT 협상이란, Wi-Fi 단말과 AP가 서로 간에 TWT를 지원하는지 여부 및 TWT 참여에 동의하는지 여부를 확인하는 과정을 의미한다. 만약 연결된 Wi-Fi AP가 TWT 기능을 지원하지 않으면, Wi-Fi AP는 TWT SP 응답 메시지 (TWT SP response message)를 전송하여 상기 요청을 거절 (reject) 한다.
TWT 협상이 성공할 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 요청을 AP에 전송할 수 있다 (S850). 상기 요청을 위해 Wi-Fi 모듈은 TWT 요청 프레임 (TWT request frame)을 연결된 AP에게 전송을 하고 TWT SP를 기다린다.
그리고, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 요청이 성공하였는지 여부를 판단할 수 있다 (S860). 만약, Wi-Fi 모듈이 TWT SP 요청에 대한 응답으로 TWT SP를 거절하는 TWT SP 응답 메시지 (reject message)를 Wi-Fi AP로부터 수신하는 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 응답 메시지를 LAA-LTE 모듈로 전송하여 TWT SP 요청을 거절한다. 만약 Wi-Fi AP로부터 수신된 응답 에서 할당된 SP가 충분하지 않다면, Wi-Fi 모듈은 TWT SP를 종료시킬 수도 있다.
따라서, LAA 모듈은 TWT 동작 모드가 아닌 경쟁 모드로 동작한다.
한편, TWT SP 요청이 성공한 경우, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 요청을 승인하는 응답 메시지를 수신할 수 있다 (S870).
따라서, Wi-Fi 모듈은 연결된 Wi-Fi AP가 전송하는 TWT IE 를 확인하여 LAA-LTE 단말을 스케줄링 (Scheduling) 하고 TWT SP 시작 지점에 도달 할 때까지 대기한다 (S880, S885).
Wi-Fi 모듈은 AP로부터 트리거 프레임을 수신하면 TWT SP 가 시작되었다고 판단하고, TWT SP 동기화 인터페이스를 SIG_UP로 변경한다.
LAA-LTE 모듈은 데이터의 전송을 준비하면서 TWT SP 동기화 인터페이스가 SIG_UP 상태가 되었는지 확인 후 송수신을 시작한다. 또한, LAA 모듈은 송수신이 끝난 후에는 계속 전송이 필요한 경우 다음 TWT SP 를 기다리고, 비면허대역 전송이 필요 없을 경우 TWT SP를 종료 시킨다.
따라서, Wi-Fi 모듈은 TWT SP 종료 메시지를 수신한다 (S890). 그리고, LAA 모듈에 대한 TWT SP를 취소한다 (S895).
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따라 Wi-Fi 모듈이 STA 모드로 동작할 경우 TWT SP 와 LAA-LTE TWT SP가 공존하는 예제를 보여준다.
STA 모드의 Wi-Fi 모듈은 연결된 Wi-Fi AP로부터 주기적으로 방사되는 비콘 프레임 의 TWT IE를 수신한다. TWT IE를 확인하여 자신에게 할당된 TWT SP가 있으면, Wi-Fi 모듈은 해당 시간에 트리거 프레임을 수신하기 위해서 깨어난다. 트리거 프레임을 수신하면 TWT SP 동기화 인터페이스가 SIG_UP (910)되며, LAA-LTE 송수신을 시작한다.
트리거 프레임이 LAA-LTE TWT SP를 충분히 커버하지 못하면, 트리거 프레임을 분할해서 여러 번 전송할 수 있다. 트리거 프레임 전송 시간 동안은 TWT SP 동기화 인터페이스가 SIG_DOWN (920)로 유지되어야 한다. LAA-LTE TWT SP가 종료 후 LAA-LTE 단말들은 비활성 상태로 돌아간다.
한편, 이하에서는 LAA를 위한 채널 선택 방법을 설명한다. LAA-LTE 전송을 위한 최적 채널 선택을 위해서 Wi-Fi 모듈은 주변 LAA-LTE의 기지국 정보 및 주변 Wi-Fi 정보를 이용하여 채널을 선택한다.
Wi-Fi 모듈은 수신된 신호의 세기를 이용하여 최적의 채널을 선택할 수 있다. 이 때, 상기 신호의 세기는 기준 신호 수신 전력 (RSRP) 또는 수신 신호 세기 지시자 (RSSI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 최적의 채널 선택을 위해 잡음을 고려할 수도 있다. 구체적인 예를 들면, 최적의 채널 선택을 위해서 Wi-Fi 모듈은 아래의 Load metric을 추정한다.
Figure pat00003
기준 신호 수신 전력 (reference signal received power: RSRP, dBm)는 LAA-LTE 장치에 의해서 측정되는 인접 기지국의 신호세기, 수신 신호 세기 지시자 (received signal strength indication: RSSI, dBm)는 Wi-Fi 장치에 의해서 측정되는 인접 Wi-Fi AP의 신호세기, NF (Noise floor)는 Wi-Fi 장치에서 측정되는 주변 모호한 잡음 (ambiguous noise)을 의미한다. Wi-Fi 장치는 상기 계산 결과 load가 최소인 채널을 선택하며, LAA-LTE 장치에게 선택된 채널 정보를 TWT SP 응답 메시지 (Response message)를 통해서 전달할 수 있다.
비면허대역의 자원을 할당할 때 (TWT negotiation), LAA 에서 필요한 자원 양에 따라 Wi-Fi TWT SP 구간 (Duration) 및 TWT SP 주기 (Interval)가 바뀔 수 있다. 이를 결정하기 위해 LAA-LTE 모듈은 비면허대역 (unlicensed band) 에서 필요로 하는 처리량 (throughput (Ruband, bps))을 추정 한다. Ruband는 현재 큐 (Queue)에 도착하는 packet rate (bps) 및 현재 licensed band의 제공하는 Throughput (Rband, bps)의 차이를 통해서 추정될 수 있다. 추정된 Ruband 및 LTE 의 전송률(data rate)에 의해서 필요한 Wi-Fi TWT SP Duration 및 TWT SP Interval가 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 방법을 설명하는 도면에서 설명의 순서가 반드시 실행의 순서와 대응되지는 않으며, 선후 관계가 변경되거나 병렬적으로 실행 될 수도 있다.
또는, 본 발명의 방법을 설명하는 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 각 실시예에 포함된 내용의 일부 또는 전부가 조합되어 실행될 수도 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈의 방법에 있어서,
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하는 단계;
    상기 제2 모듈로부터 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 수신하는 단계;
    상기 응답 메시지에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대해 할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈의 방법에 있어서,
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하는 단계;
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한지 판단하는 단계; 및
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한 경우, 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대해할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제1 모듈에 있어서,
    송수신부; 및
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제2 모듈에 전송하고,
    상기 제2 모듈로부터 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 수신하고,
    상기 응답 메시지에 기반하여 단말에 비면허 대역의 자원을 할당하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대해 할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 전송하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 모듈.
  16. 무선 통신 시스템에서 기지국의 제2 모듈에 있어서,
    송수신부; 및
    비면허대역의 사용이 필요한 경우, 상기 비면허 대역에 대한 자원 할당 요청 메시지를 제1 모듈로부터 수신하고,
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한지 판단하고,
    상기 비면허 대역의 자원 할당이 가능한 경우, 상기 비면허 대역을 사용하기 위한 시간에 대한 정보를 포함한 응답 메시지를 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 요청 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원의 최소 사용 시간, 주기, 채널 리스트, 사용하고자하는 대역폭, 채널 별 주변 기지국 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 응답 메시지는 상기 비면허 대역에 대한 자원이 할당된 시간, 할당된 자원의 주기, 할당된 채널 및 할당된 대역폭 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 할당된 비면허 대역의 자원은 상기 제1 모듈에 연결된 단말에 대한 전용 서비스 구간인 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈 간에 연결된 인터페이스를 통해 동기화 관련 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비면허 대역의 자원의 구간 동안 상기 제1 모듈에 연결된 단말이 활성화되는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원을 구분하기 위한 식별자가 할당되며,
    상기 비면허 대역의 자원은 상기 비면허 대역에서의 신호 세기 또는 잡음 중 적어도 하나에 기반하여 결정된 채널에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 비면허 대역의 자원이 충분하지 않은 경우, 상기 비면허 대역의 자원 할당 절차를 종료되는 것을 특징으로 하는 제2 모듈.
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