WO2010107255A2 - 다중 셀 협력통신 방법 및 장치 - Google Patents

다중 셀 협력통신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2010107255A2
WO2010107255A2 PCT/KR2010/001673 KR2010001673W WO2010107255A2 WO 2010107255 A2 WO2010107255 A2 WO 2010107255A2 KR 2010001673 W KR2010001673 W KR 2010001673W WO 2010107255 A2 WO2010107255 A2 WO 2010107255A2
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repeater
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김학성
이대원
김기준
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엘지전자주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2603—Arrangements for wireless physical layer control
    • H04B7/2606—Arrangements for base station coverage control, e.g. by using relays in tunnels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a method and apparatus for performing multi-cell cooperative communication.
  • ITU-R International Telecommunication Union Radio communication sector
  • IMT-Advanced aims to support IP (Internet Protocol) -based multimedia services at data rates of 1 Gbps in stationary and slow motions and 500 Mbps in high speeds.
  • IP Internet Protocol
  • 3rd Generation Partnership Project is a system standard that meets the requirements of IMT-Advanced.
  • Long Term Evolution is based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) / Single Carrier-Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) transmission.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier-Frequency Division Multiple Access
  • LTE-Advanced is being prepared.
  • LTE-Advanced is one of the potential candidates for IMT-Advanced.
  • the main technologies of LTE-Advanced include relay station technology.
  • a relay station is a device for relaying a signal between a base station and a terminal, and is used to expand cell coverage and improve throughput of a wireless communication system.
  • Repeaters can be classified into several categories depending on their function. For example, it may be classified into an L1 repeater (type 3 repeater), an L2 repeater (type 2 repeater), and an L3 repeater (type 1 repeater).
  • the L1 repeater is a repeater having some additional functions along with AF (Amplify and Forward) and amplifies a signal received from the base station or the terminal and transmits it to the terminal or the base station.
  • the L2 repeater is a relay having a scheduling function together with DF (Decoding and Forward), and recovers information through a process of demodulating and decoding a signal received from a base station or a terminal.
  • the L3 repeater is a repeater having a similar shape to one cell.
  • the L3 repeater supports call connection, release, and mobility functions along with the functions of the L2 repeater.
  • the L1 / L2 / L3 repeater performs different functions, and accordingly, different protocols may be applied when transmitting signals.
  • a terminal particularly a terminal located at the edge of a cell, may communicate with a plurality of base stations to improve transmission power gain and signal sensitivity.
  • the L3 repeater When the entity participating in the multi-cell cooperative communication as a cooperative cell is an L3 repeater, the L3 repeater receives control information and data transmitted by the base station, decodes the protocol according to its protocol structure, and then encodes it according to its protocol structure and transmits it to the UE Done. In this case, due to differences in channel conditions, scheduling strategies, and the like between the base station and the terminal of the L3 repeater, scheduling information related to a transport block transmitted by the base station may be changed by the L3 repeater. Then, due to the difference between the signal received from the base station and the signal received from the L3 repeater, there may be difficulties in signal reception, decoding, etc. by multi-cell cooperative communication.
  • the protocols applied by the repeaters may be different. Therefore, a terminal receiving a signal by multi-cell cooperative communication from a heterogeneous repeater and a base station may be difficult to perform decoding.
  • the present invention provides a method and apparatus capable of performing multi-cell cooperative communication in a wireless communication system including a repeater.
  • a repeater performs multi-cell cooperative communication, comprising: receiving scheduling information and data from a base station; Receiving a bypass indicator from the base station; Processing a protocol layer based on the scheduling indicator and the data according to the bypass indicator; And transmitting the processed data to a terminal according to the processed scheduling information, wherein the bypass indicator is information indicating to process only a part of protocol layers included in the repeater. do.
  • a repeater performs multi-cell cooperative communication, comprising: receiving scheduling information and data from a base station; Receiving a protocol control indicator from the base station; Processing a protocol layer according to the scheduling information and the data according to the protocol control indicator; And transmitting the processed data to a terminal according to the processed scheduling information, wherein the protocol control indicator maintains the MAC layer value received from the base station during the protocol layer processing of the scheduling information and the data. Characterized in that the information is instructed.
  • Multi-cell cooperative communication can be performed in a wireless communication system including a repeater. Even when different heterogeneous repeaters are included in the wireless communication system, multi-cell cooperative communication can be performed, thereby improving future compatibility of the wireless communication system.
  • 1 shows a wireless communication system including a relay station.
  • E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • EPC Evolved Packet Core
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane.
  • 5 is a block diagram illustrating a relationship between SDUs and PDUs in a protocol stack of a transmission / reception entity.
  • FIG. 6 illustrates a wireless communication system for performing multi-cell cooperative communication according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a protocol hierarchy structure according to the type of repeater.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a multi-cell cooperative communication method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 10 illustrates the operation of the repeater when the bypass indicator is received.
  • FIG 11 shows other examples of the operation of the repeater when the bypass indicator is received.
  • FIG. 12 illustrates a method of performing multi-cell cooperative communication in a wireless communication system including heterogeneous repeaters.
  • 3GPP LTE / LTE-A is mainly described, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • Other wireless communication systems may also be applied in other systems such as IEEE 802.11m.
  • 1 shows a wireless communication system including a relay station.
  • a wireless communication system 10 including a relay station includes at least one base station 11 (BS).
  • Each base station 11 provides a communication service for a particular geographic area 15, commonly referred to as a cell.
  • the cell can be further divided into a plurality of areas, each of which is called a sector.
  • One or more cells may exist in one base station.
  • the base station 11 generally refers to a fixed station communicating with the terminal 13, and includes an evolved NodeB (eNB), a Base Transceiver System (BTS), an Access Point, an Access Network (AN), and the like. It may be called in other terms.
  • the base station 11 may perform functions such as connectivity, management, control, and resource allocation between the relay station 12 and the terminal 14.
  • a relay station (RS) 12 refers to a device that relays a signal between the base station 11 and the terminal 14 and may be referred to as other terms such as a relay node, a repeater, a relay, and the like. Can be.
  • Terminals 13 and 14 may be fixed or mobile, and may include a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), a wireless device, and a personal digital assistant (PDA). ), A wireless modem, a handheld device, and an access terminal (AT).
  • the macro UE (Mac UE, Ma UE, 13) is a terminal that directly communicates with the base station 11
  • the relay terminal refers to a terminal that communicates with the relay station 12. Even in the macro terminal 13 in the cell of the base station 11, it is possible to communicate with the base station 11 via the relay station 12 to improve the transmission rate according to the diversity effect.
  • downlink means communication from the base station 11 to the macro terminal 13
  • uplink means communication from the macro terminal 13 to the base station 11.
  • the backhaul link refers to a link between the base station 11 and the relay station 12.
  • the backhaul downlink refers to a communication from the base station 11 to the relay station 12, and the backhaul uplink Means communication from the relay station 12 to the base station 11.
  • An access link means a link between the relay station 12 and the repeater terminal 14, and access downlink means communication from the relay station 12 to the repeater terminal 14, and the access uplink ( access uplink) means communication from the relay terminal 14 to the relay station 12.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional split between an Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) and an Evolved Packet Core (EPC).
  • E-UTRAN Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
  • EPC Evolved Packet Core
  • the base station performs the following function.
  • Radio Resource Management such as Radio Bearer Control, Radio Admission Control, Connection Mobility Control, Dynamic Resource Allocation to UE RRM
  • IP Internet Protocol
  • IP Internet Protocol
  • the MME performs the following functions. (1) Non-Access Stratum (NAS) signaling, (2) NAS signaling security, (3) Idle mode UE Reachability, (4) Tracking Area list management , (5) Roaming, (6) Authentication.
  • NAS Non-Access Stratum
  • S-GW Serving gateway
  • P-GW P-Gateway
  • terminal IP allocation
  • allocation allocation
  • packet filtering
  • Layers of the radio interface protocol between the terminal and the network are based on the lower three layers of the Open System Interconnection (OSI) model, which is well known in communication systems. It may be divided into a second layer L2 and a third layer L3.
  • the first layer is a physical layer (PHY) layer.
  • the second layer may be divided into a medium access control (MAC) layer, a radio link control (RLC) layer, and a packet data convergence protocol (PDCP) layer.
  • the third layer is a Radio Resource Control (RRC) layer.
  • the physical layer provides an information transfer service using a physical channel, and a radio resource control (hereinafter referred to as RRC) layer located in a third layer is a radio resource between a terminal and a network. It serves to control. To this end, the RRC layer exchanges RRC messages between the UE and the network.
  • RRC radio resource control
  • 3 is a block diagram illustrating a radio protocol architecture for a user plane.
  • 4 is a block diagram illustrating a radio protocol structure for a control plane. 3 and 4 show the structure of the air interface protocol between the terminal and the E-UTRAN.
  • the user plane is a protocol stack for user data transmission
  • the control plane is a protocol stack for control signal transmission.
  • a protocol stack means a plurality of layers for data processing.
  • data is moved through physical channels between different physical layers, that is, between physical layers of a transmitting side and a receiving side.
  • the physical layer is connected to the upper MAC layer through a transport channel. Data is transferred between the MAC layer and the physical layer through a transport channel.
  • the physical layer provides an information transfer service to a MAC layer and a higher layer using a transport channel.
  • the MAC layer provides a service to an RLC layer, which is a higher layer, through a logical channel.
  • the RLC layer supports reliable data transmission and may perform a segmentation and concatenation function of an RLC Service Data Unit (hereinafter referred to as an SDU) from a higher layer.
  • the PDCP layer performs a header compression function that reduces the IP packet header size.
  • the RRC layer is defined only in the control plane.
  • the RRC layer serves to control radio resources between the terminal and the network. To this end, the RRC layer exchanges RRC messages between the UE and the network.
  • the RRC layer is responsible for controlling logical channels, transport channels, and physical channels in connection with configuration, re-configuration, and release of radio bearers.
  • the radio bearer refers to a service provided by the second layer for data transmission between the terminal and the E-UTRAN. If there is an RRC connection (RRC Connection) between the RRC of the terminal and the RRC of the network, the terminal is in the RRC Connected Mode, otherwise it is in the RRC Idle Mode.
  • the non-access stratum (NAS) layer located above the RRC layer performs functions such as session management and mobility management.
  • 5 is a block diagram illustrating a relationship between SDUs and PDUs in a protocol stack of a transmission / reception entity.
  • a Sending entity data is sent from a higher layer to a lower layer.
  • the lowest layer of a transmitting and receiving entity is a physical layer (PHY), and data is transmitted to a receiving entity through the physical layer.
  • Data received at the receiving entity is sent from the lower layer to the upper layer.
  • PHY physical layer
  • SAP Service Access Point
  • a data unit transferred from an adjacent upper layer to a corresponding layer is called a service data unit (SDU), and a data unit processed according to a function of the layer and delivered to an adjacent lower layer is called a PDU (protocol data unit).
  • SDU service data unit
  • PDU protocol data unit
  • a data unit transferred from an adjacent lower layer to a corresponding layer is called a PDU
  • a data unit processed according to a function of the corresponding layer and delivered to an adjacent upper layer is called an SDU.
  • the MAC PDU is generated at the base station
  • the MAC PDU is generated by adding a MAC header to the MAC SDU.
  • a cyclic redundancy check (CRC) may be added to the MAC PDU.
  • CRC cyclic redundancy check
  • a MAC SDU is a data unit delivered from an upper layer (eg, an RLC layer) to a MAC layer
  • a MAC PDU is a data unit delivered from a MAC layer to a lower layer (eg, a PHY layer).
  • the transmitting entity may be a base station in downlink and backhaul downlink and a relay station in access downlink.
  • the receiving entity may be a terminal in downlink and access downlink and a relay station in backhaul downlink.
  • FIG. 6 illustrates a wireless communication system for performing multi-cell cooperative communication according to an embodiment of the present invention.
  • CoMP Cooperative Multiple Points Transmission and Reception
  • Multi-cell cooperative communication may be divided into a coordinated scheduling (CS) method and a joint processing (joint transmission) method.
  • CS coordinated scheduling
  • joint transmission joint transmission
  • the base station transmits a signal to the terminal through downlink.
  • the relay station receives a signal from the base station through the backhaul downlink, and then transmits a signal to the terminal through the access downlink.
  • the terminal receives a signal from the base station and the relay station.
  • the base station and the relay station may transmit a signal to the terminal at the same time by performing multi-cell cooperative communication.
  • RSs participating in multi-cell cooperative communication may be classified into several types according to their functions as shown in Table 1 below.
  • the L1 repeater is a repeater having some additional functions with AF (Amplify and Forward), amplifies a signal received from the base station or the terminal, and transmits the signal to the terminal or the base station. That is, the L1 repeater means a repeater that cannot perform an independent scheduling function and can be viewed as a simple repeater.
  • the L2 repeater is a relay having a scheduling function together with DF (Decoding and Forward), and recovers information through a process of demodulating and decoding a signal received from a base station or a terminal.
  • the L3 repeater is a repeater having a similar shape to one cell, and may support call connection, release, and mobility functions along with a function of the L2 repeater.
  • relay stations are classified as L1 repeaters, L2 repeaters, and L3 repeaters. This classification is classified according to the schematic characteristics of the L1, L2 and L3 repeaters and does not necessarily match the term.
  • the L1 / L2 / L3 repeater described above may be different in the protocol hierarchy.
  • FIG. 7 shows an example of a protocol hierarchy structure according to the type of repeater.
  • the L2 repeater may only require a protocol of a physical layer (PHY) for MAC PDU forwarding.
  • the L3 repeater may require only a physical layer and a MAC layer protocol for RLC PDU delivery, and a protocol of a physical layer, MAC layer, and RLC layer for PDCP PDU delivery. This may be required.
  • the L3 repeater may require a protocol of a physical layer, a MAC layer, an RLC layer, a PDCP layer, and an IP layer to deliver an IP packet (ie, PDCP-SDU).
  • the L3 repeater will be described as an example having a protocol hierarchy as shown in FIG.
  • the L3 repeater may receive a signal of the physical layer from the base station, decode the data according to the protocol in the order of the MAC layer, the RLC layer, the PDCP layer, and the IP layer, and then transmit the encoded data to the terminal in the reverse order.
  • scheduling information related to the transport block and the transport block received from the base station may vary. .
  • the size, content, etc. of the MAC PDU may vary.
  • a channel state, a scheduling strategy, and the like between the RS and the UE may be different from a channel state and a scheduling strategy between the BS and the UE.
  • the segmentation performed at the RLC layer of the RS may change the size of the RLC PDU according to the channel state of the access link, and such change may cause the BS to determine the size, contents, MCS, etc. of the MAC PDU of the RS.
  • the result may be different from the transmitted MAC PDU.
  • the terminal differs from the MAC PDU received from the base station and the MAC PDU received from the relay station, making it difficult to combine and decode the received data. That is, it is difficult for the terminal to perform data reception and decoding by multi-cell cooperative communication.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a multi-cell cooperative communication method according to an embodiment of the present invention.
  • the base station transmits a signal for measuring the channel state to the terminal or repeater (S110).
  • the signal for measuring the channel state may be transmitted in the form of a reference signal known to the terminal or repeater.
  • the terminal or the repeater measures the channel quality with the base station through the reference signal and feeds back channel state information to the base station (S120).
  • the base station selects a cooperative cell capable of multi-cell cooperative communication (S130).
  • the base station may optionally require extended channel measurement and related information for a cooperative cell capable of multi-cell cooperative communication. Through the extended form of channel measurement and related information, the base station can determine the cell to participate in the actual multi-cell cooperative communication.
  • the extended form of channel measurement and related information may be different information according to the method of multi-cell cooperative communication.
  • the base station classifies information to be used by the base station, information to be transmitted to a cooperative cell, and information to be used by a higher layer by using channel state information fed back from a terminal or a repeater.
  • the base station transmits scheduling information and / or data to the repeater determined as the cooperative cell (S140).
  • scheduling information and data may be transmitted.
  • scheduling information may include at least one of precoding matrix indicator (PMI), channel quality indicator (CQI), rank indicator (RI), and channel status information (CSI) information required for multi-cell cooperative communication.
  • PMI precoding matrix indicator
  • CQI channel quality indicator
  • RI rank indicator
  • CSI channel status information
  • the repeater can know when to transmit data to the terminal and a modulation coding scheme (MCS) according to the multi-cell cooperative communication method.
  • MCS modulation coding scheme
  • Scheduling information generated by the MAC scheduler of the base station can be transmitted to the MAC scheduler of the repeater by a control plane, processing in the physical layer of PDSCH (physical downlink shared channel) data stored in the buffer of the repeater Can be used for
  • the base station transmits a protocol control indicator or a bypass indicator to a repeater which is a cooperative cell (S150).
  • the protocol control indicator may be information indicating whether to change the information of the specific protocol layer transmitted by the base station in the decoding and encoding process according to the protocol stack in the repeater.
  • the protocol control indicator may instruct to maintain the MAC layer value received from the base station with information of the MAC layer transmitted from the base station, that is, information indicating whether to change the MAC PDU.
  • the repeater maintains the MAC PDU transmitted by the base station during the processing of the RLC and PDCP layers in the repeater.
  • the size of the MAC PDU scheduled by the base station information such as MCS, PMI required when sending to the physical layer is preferably applied even when the repeater sends such information to the repeater terminal.
  • the MAC PDU transmitted by the base station during the processing of the layer higher than the MAC layer may be different in the relay.
  • the MAC PDU changed by the repeater is transmitted to the terminal, it is different from the MAC PDU transmitted by the base station to the terminal. As a result, it is difficult to combine and decode the MAC PDUs received by the multi-cell cooperative communication.
  • the protocol control indicator is to avoid this problem.
  • the bypass indicator is information indicating that only some of the protocol layers included in the relay are to be processed.
  • the bypass indicator may indicate the function (or protocol) that the repeater should perform.
  • the bypass indicator may be used to indicate, for example, the type of repeater that the repeater should perform.
  • the L3 repeater may indicate which type of type 1, type 2, or type 3 should be operated.
  • the multi-cell cooperative communication method 1) it is possible to transmit a protocol control indicator instructing not to reprocess or change information of a specific protocol layer transmitted by a base station, for example, MAC PDU and related information. have.
  • the repeater may perform only the role of transmitting information and data scheduled by the base station to the terminal.
  • the relay station may transmit a bypass indicator indicating to bypass without passing through a specific protocol layer, for example, a higher layer than the MAC layer.
  • a change in the protocol structure capable of bypassing may be required.
  • a separate bypass protocol may be required. Both of them basically aim to ensure that the repeater does not affect the scheduling decision result of the base station.
  • there may be an inevitable modification in the repeater and the basic assumption is that this information should be known to the base station.
  • the relay station When the relay station receives the protocol control indicator or the bypass indicator, the relay station processes data to be relayed to the terminal accordingly (S160). The processing of the relay station according to the protocol control indicator or the bypass indicator will be described later in detail.
  • the repeater and the base station perform multi-cell cooperative transmission to the terminal (S170, S180).
  • the terminal may receive a signal from the base station and the repeater by multi-cell cooperative communication to recover data.
  • the repeater is an L3 repeater.
  • signals processed through an upper layer such as an IP layer, a PDCP layer, an RLC layer, a MAC layer, and a physical layer are transmitted to the repeater.
  • the repeater receiving the protocol control indicator performs processing according to the protocol at a layer higher than the MAC layer, that is, the RLC layer and the PDCP layer, but does not change the size and content of the MAC PDU transmitted by the base station.
  • the protocol control indicator may be sent in the control plane. That is, the scheduler of the base station may be configured to the RRC signaling and transmitted to the repeater.
  • the protocol control indicator configured with RRC signaling may, for example, deactivate or activate a segmentation function, which is a specific function of the RLC layer.
  • the terminal may receive a signal from the repeater and the base station and perform decoding.
  • FIG. 10 illustrates an example of an operation of a repeater when a bypass indicator is received.
  • the base station which is a serving cell, has a protocol for receiving a signal by multi-cell cooperative communication (hereinafter referred to as CoMP terminal) in order of an upper layer such as an IP layer, a PDCP layer, an RLC layer, a MAC layer, and a physical layer (PHY). Process according to and transmit the signal.
  • the base station may transmit a signal to the repeater by processing only the MAC layer and the physical layer according to a protocol.
  • the repeater (cooperative cell) receiving the bypass indicator may activate and perform only necessary functions according to the relay type or function indicated by the bypass indicator.
  • the L3 repeater may perform only the function of the L2 repeater.
  • the L3 repeater may perform decoding and encoding processes according to protocols for the physical layer and the MAC layer, and bypass the upper layers such as the RLC layer and the PDCP layer.
  • the protocol in the case of performing only processing on some layers of the protocol layer may be referred to as a bypass protocol.
  • the bypass protocol is indicated as MAC + and PHY +.
  • the bypass protocol may be predefined according to the type of repeater that the L3 repeater can operate (eg, depending on which of the L1 and L2 repeaters operates). By using the bypass indicator in this way, resources required for higher layer processing can be reduced.
  • the L3 repeater processes only the physical layer and the MAC layer, but is not limited thereto.
  • the repeater may process up to the RLC layer or process only the physical layer as shown in FIG. 11.
  • the bypass indicator may be transmitted with information directly required for multi-cell cooperative communication such as PMI, CQI, RI, CSI, and the like.
  • scheduling information such as PMI, CQI, RI, and CSI is used as physical layer transmission information, it may be used for higher layer scheduling, and thus may be designed and transmitted as a single signal to be shared by multiple layers. However, a separate signal may be required to share scheduling information between different layers in the repeater.
  • a separate signal can be configured and operated for each layer of the repeater. For example, scheduling information required for MAC layer scheduling may be transmitted through a MAC layer signal, and signaling information required for a physical layer may be transmitted through a physical layer. When signaling information is transmitted to the physical layer, a control channel or a data channel may be used.
  • a CoMP terminal receiving a signal by a multi-cell cooperative communication method may receive a signal from a base station, which is a serving cell, and a repeater, which is a cooperative cell, to combine and decode the signal in the MAC layer.
  • FIG. 12 illustrates a method of performing multi-cell cooperative communication in a wireless communication system including heterogeneous repeaters.
  • the wireless communication system may include different heterogeneous repeaters such as an L2 repeater and an L3 repeater. Compared to the L2 repeater, only a smaller number of L3 repeaters may be arranged for cost reasons. Alternatively, the L3 repeater may be located close to the terminal.
  • the terminal may receive a signal by the multi-cell cooperative communication with the base station, the L2 repeater and the L3 repeater.
  • the base station may instruct the L3 repeater to operate as an L2 repeater by sending a bypass indicator. That is, the base station may instruct the repeater to operate as a specific type of repeater through the bypass indicator.
  • the bypass indicator serves to operate the relay by switching the repeater to the preferred repeater type.
  • the L3 repeater may transmit a signal having the same protocol as another L2 repeater by generating and relaying a signal according to the protocol of the L2 repeater.
  • the base station may activate or deactivate various preset repeater operation modes through the bypass indicator. For example, it may also be used to deactivate some functions of the L3 repeater without necessarily aiming to operate as an L2 repeater. Even if the terminal can perform only multi-cell cooperative communication based on the L2 repeater, multi-cell cooperative communication is possible according to the present invention.
  • a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), or the like according to software or program code coded to perform the function.
  • ASIC application specific integrated circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 중계기가 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법은 기지국으로부터 스케줄링 정보 및 데이터를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 바이패스(bypass) 지시자를 수신하는 단계; 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터를 상기 바이패스 지시자에 따라 프로토콜 계층을 처리하는 단계; 및 상기 처리된 스케줄링 정보에 따라 상기 처리된 데이터를 단말에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 바이패스 지시자는 상기 중계기가 구비하는 프로토콜 계층 중에서 일부의 계층에 대해서만 처리하는 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 한다.

Description

다중 셀 협력통신 방법 및 장치
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
ITU-R(International Telecommunication Union Radio communication sector)에서는 3세대 이후의 차세대 이동통신 시스템인 IMT(International Mobile Telecommunication)-Advanced의 표준화 작업을 진행하고 있다. IMT-Advanced는 정지 및 저속 이동 상태에서 1Gbps, 고속 이동 상태에서 500Mbps의 데이터 전송률로 IP(Internet Protocol)기반의 멀티미디어 서비스 지원을 목표로 한다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 IMT-Advanced의 요구 사항을 충족시키는 시스템 표준으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)/SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) 전송방식 기반인 LTE(Long Term Evolution)를 개선한 LTE-Advanced를 준비하고 있다. LTE-Advanced는 IMT-Advanced를 위한 유력한 후보 중의 하나이다. LTE-Advanced의 주요 기술에 중계국(relay station) 기술이 포함된다. 중계국은 기지국과 단말 사이에서 신호를 중계하는 장치로, 무선통신 시스템의 셀 커버리지(cell coverage)를 확장시키고 처리량(throughput)을 향상시키기 위해 사용된다.
중계기는 기능에 따라 몇 가지로 분류될 수 있다. 예를 들면, L1 중계기(타입 3 중계기), L2 중계기(타입 2 중계기), L3 중계기(타입 1 중계기)로 분류될 수 있다. L1 중계기는 AF(Amplify and Forward; 증폭 후 전달)와 함께 약간의 추가 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 증폭한 후 단말 또는 기지국으로 전달한다. L2 중계기는 DF(Decoding and Forward; 복호 후 전달)와 함께 스케줄링(Scheduling) 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 복조(Demodulation) 및 복호(Decoding) 등의 과정을 거쳐 정보를 복구한 후, 다시 부호(Coding) 및 변조(Modulation) 등의 과정을 거쳐 신호를 생성하여 단말 또는 기지국으로 전달한다. L3 중계기는 하나의 셀과 유사한 형태를 가지는 중계기로, L2 중계기가 가지는 기능과 함께 호접속, 해제 및 이동성(Mobility Function)을 지원한다. L1/L2/L3 중계기는 서로 다른 기능을 수행하며 그에 따라 신호의 전송 시에 서로 다른 프로토콜(protocol)을 적용할 수 있다.
또한, 최근 무선통신 시스템 분야에서는 다중 셀 구조를 가지는 무선통신 시스템에서 셀 가장자리에 위치한 단말의 성능 향상을 위한 방안들이 연구되고 있다. 다중 셀 구조의 무선통신 시스템에서 셀 간 상호 협력을 통해 신호를 전송하는 다중 셀 협력통신(coordinated multipoint transmission and receptions, CoMP)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다중 셀 협력통신에 의하면 단말, 특히 셀 가장자리에 위치한 단말은 다수의 기지국들과 통신함으로써 송신 전력 이득은 물론 신호 감도를 향상시킬 수 있다.
다중 셀 협력통신에 협력 셀로 참여하는 개체가 L3 중계기인 경우, 기지국이 전송한 제어 정보 및 데이터를 L3 중계기가 수신하여 프로토콜 구조에 따른 디코딩을 수행한 후 자신의 프로토콜 구조에 따라 인코딩하여 단말에게 전송하게 된다. 이러한 경우, 기지국과 L3 중계기의 단말과의 채널 상태, 스케줄링 전략 등의 차이로 인해 기지국이 전송한 전송 블록과 관련된 스케줄링 정보 등이 L3 중계기에 의해 변경될 수 있다. 그러면 단말은 기지국으로부터 수신하는 신호와 L3 중계기로부터 수신하는 신호의 차이로 인해 다중 셀 협력통신에 의한 신호 수신, 복호 등에 어려움이 있을 수 있다.
또한, 서로 다른 이종의 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 다중 셀 협력통신을 수행하는 경우, 중계기에서 적용하는 프로토콜이 서로 다를 수 있다. 따라서, 이종의 중계기와 기지국으로부터 다중 셀 협력통신에 의한 신호를 수신하는 단말은 디코딩을 수행하기 어려울 수 있다.
중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 다중 셀 협력통신을 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 중계기가 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법은 기지국으로부터 스케줄링 정보 및 데이터를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 바이패스(bypass) 지시자를 수신하는 단계; 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터를 상기 바이패스 지시자에 따라 프로토콜 계층을 처리하는 단계; 및 상기 처리된 스케줄링 정보에 따라 상기 처리된 데이터를 단말에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 바이패스 지시자는 상기 중계기가 구비하는 프로토콜 계층 중에서 일부의 계층에 대해서만 처리하는 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 중계기가 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법은 기지국으로부터 스케줄링 정보 및 데이터를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 프로토콜 제어 지시자를 수신하는 단계; 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터를 상기 프로토콜 제어 지시자에 따라 프로토콜 계층을 처리하는 단계; 및 상기 처리된 스케줄링 정보에 따라 상기 처리된 데이터를 단말에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 프로토콜 제어 지시자는 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터의 프로토콜 계층 처리과정에서 상기 기지국으로부터 수신한 MAC 계층 값을 유지할 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 한다.
중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 다중 셀 협력통신을 수행할 수 있다. 무선통신 시스템 내에 서로 다른 이종의 중계기가 포함되는 경우에도 다중 셀 협력통신을 수행할 수 있어 무선통신 시스템의 미래 호환성(forward compatibility)을 높일 수 있다.
도 1은 중계국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 과 EPC (Evolved Packet Core) 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.
도 3은 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 4는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 5는 송수신 개체의 프로토콜 스택(Protocol stack)에서 SDU 및 PDU의 관계를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 다중 셀 협력통신을 수행하는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 7은 중계기의 종류에 따른 프로토콜 계층 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 셀 협력통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 프로토콜 제어 지시자를 수신한 경우 중계기의 동작을 나타낸다.
도 10은 바이패스 지시자를 수신한 경우 중계기의 동작을 나타낸다.
도 11은 바이패스 지시자를 수신한 경우 중계기의 동작의 다른 예들을 나타낸다.
도 12는 이종의 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
이하에서 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 무선통신 시스템 예를 들면 IEEE 802. 16m과 같은 다른 시스템에서도 적용될 수 있다.
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), 중계기(relay) 등의 다른 용어로 불릴 수 있다.
단말(13, 14; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), 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 매크로 단말(macro UE, Ma UE, 13)은 기지국(11)과 직접 통신하는 단말이고, 중계기 단말(relay UE, Re UE, 14)은 중계국(12)과 통신하는 단말을 칭한다. 기지국(11)의 셀 내에 있는 매크로 단말(13)이라 할지라도, 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위하여 중계국(12)을 거쳐서 기지국(11)과 통신할 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국(11)에서 매크로 단말(13)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 매크로 단말(13)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 백홀 링크(backhaul link)는 기지국(11)과 중계국(12) 간의 링크를 의미하며 백홀 하향링크(backhaul downlink)는 기지국(11)에서 중계국(12)으로의 통신, 백홀 상향링크(backhaul uplink)는 중계국(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 액세스 링크(access link)는 중계국(12)과 중계기 단말(14) 간의 링크를 의미하며 액세스 하향링크(access downlink)는 중계국(12)에서 중계기 단말(14)로의 통신을 의미하며, 액세스 상향링크(access uplink)는 중계기 단말(14)에서 중계국(12)으로의 통신을 의미한다.
도 2는 E-UTRAN(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network) 과 EPC (Evolved Packet Core) 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다. 도 2에서 빗금친 박스(box)는 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 흰 박스는 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(Dynamic Resource Allocation)과 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW(serving gateway)로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.
MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링, (2) NAS 시그널링 보안(security), (3) 아이들 모드 UE 도달성(Idle mode UE Reachability), (4) 트랙킹 영역 리스트 관리(Tracking Area list management), (5) 로밍(Roaming), (6) 인증(Authentication).
S-GW(serving gateway)는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 이동성 앵커링(mobiltiy anchoring), (2) 합법적 감청(lawful interception).
P-GW(PDN-Gateway)는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 단말 IP(internet protocol) 할당(allocation), (2) 패킷 필터링.
단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템 간 상호접속 (Open System Interconnection, OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 제1 계층(L1), 제2 계층(L2), 제3 계층(L3)으로 구분될 수 있다. 제1 계층은 물리계층(PHY(physical) layer)이다. 제2 계층은 MAC(Medium Access Control) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층 및 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층으로 분리될 수 있다. 제3 계층은 RRC(Radio Resource Control) 계층이다. 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다.
도 3은 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 4는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 도 3 및 도 4는 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다. 일반적으로 프로토콜 스택은 데이터 처리를 위한 다수의 계층을 의미한다.
도 3 및 4를 참조하면, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이에서는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 물리계층은 상위에 있는 MAC 계층과 전송채널(transport channel)을 통해 연결된다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 물리계층은 전송채널을 이용하여 MAC 계층 및 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다.
MAC 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위 계층인 RLC 계층에게 서비스를 제공한다. RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원하며, 상위계층으로부터 내려온 RLC 서비스 데이터 단위(Service Data Unit; 이하 SDU)의 분할 및 연결 (Segmentation and Concatenation) 기능을 수행할 수 있다. PDCP 계층은 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행한다.
RRC 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 무선 베어러는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 단말의 RRC와 네트워크의 RRC 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 모드(RRC Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 모드(RRC Idle Mode)에 있게 된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
도 5는 송수신 개체의 프로토콜 스택(Protocol stack)에서 SDU 및 PDU의 관계를 나타낸 블록도이다.
송신 개체(Sending entity)에서 데이터는 상위계층(higher layer)으로부터 하위계층(lower layer)으로 보내어진다. 일반적으로 송수신 개체의 최하위 계층은 물리계층(Physical layer, PHY)이며, 데이터는 물리계층을 통하여 수신 개체(Receiving entity)로 전송된다. 수신 개체에서 수신된 데이터는 하위계층으로부터 상위계층으로 보내어진다. 각 계층들은 하위 계층의 서비스가 인접한 상위계층에서 유용하도록 하는 SAP(Service Access Point)로 연결된다.
송신 개체에서, 인접한 상위 계층으로부터 해당 계층으로 전달되는 데이터 단위를 SDU(Service Data Unit)라 하고, 해당 계층의 기능에 따라 처리되어 인접한 하위 계층으로 전달되는 데이터 단위를 PDU(Protocol Data Unit)이라 한다. 수신 개체에서, 인접한 하위 계층으로부터 해당 계층으로 전달되는 데이터 단위를 PDU라 하고, 해당 계층의 기능에 따라 처리되어 인접한 상위 계층으로 전달되는 데이터 단위를 SDU라 한다. 예를 들어 기지국에서 MAC PDU를 생성하는 경우, MAC PDU는 MAC SDU에 MAC 헤더가 추가되어 생성된다. MAC PDU에는 선택적으로 CRC(cyclic redundancy check)가 추가될 수 있다. MAC SDU는 상위 계층(예컨대 RLC 계층)으로부터 MAC 계층으로 전달되는 데이터 단위이고, MAC PDU는 MAC 계층에서 하위 계층(예컨대, PHY 계층)으로 전달되는 데이터 단위이다.
송신 개체는 하향링크 및 백홀 하향링크에서 기지국, 액세스 하향링크에서 중계국일 수 있다. 수신 개체는 하향링크 및 액세스 하향링크에서 단말, 백홀 하향링크에서 중계국일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 다중 셀 협력통신을 수행하는 무선통신 시스템을 나타낸다.
여기서, 다중 셀 협력통신(Cooperative Multiple Points Transmission and Receptions, CoMP)은 복수의 셀이 협력하여 단말과 같은 목적국에게 신호를 전송하는 통신방식을 의미한다. 다중 셀 협력통신은 CS(coordinated scheduling)방식과 JP(joint processing, joint transmission) 방식으로 나눌 수 있다. 임의의 특정 시간에 대하여, CS방식은 다중 셀 협력통신에 참여하는 다수의 셀 중 하나의 셀만이 전송을 수행하는 방식이고 JP방식은 다중 셀 협력통신에 참여하는 다수의 셀 중 복수의 셀이 전송을 수행하는 방식이다.
도 6을 참조하면, 기지국은 하향링크를 통해 단말에게 신호를 전송한다. 또한, 중계국은 백홀 하향링크를 통해 기지국으로부터 신호를 수신한 후, 액세스 하향링크를 통해 단말에게 신호를 전송한다. 단말은 기지국 및 중계국으로부터 신호를 수신한다. JP 방식인 경우, 기지국과 중계국이 다중 셀 협력통신을 수행하여 동시에 단말에게 신호를 전송할 수 있다.
다중 셀 협력통신에 참가하는 중계국은 기능에 따라 아래 표 1과 같이 몇 가지 형태로 분류될 수 있다.
function L1 Relay(Type-3 relay) L2 Relay(Type-2 relay) L3 Relay(Type-1 relay)
RF function X X X
Coder/Decoder and CRC - X X
HARQ - X X
Multiplex & Demultiplex of MAC SDU - X X
Priority(Qos) handling - X X
Scheduling - X X
Outer ARQ - (X) X
(Re)-Segmentation and concatenation - (X) X
Header compression(ROHC) - - -
Reordering of lower layer SDUs - - -
In-sequence delivery of upper layer PDUs - - -
Duplicate detection of lower layer SDUs - - -
Ciphering - - -
System information broadcast - - X
RRC Connection set-up and maintenance - - X
Radio Bearers set-up and maintenance - - -
Mobility function - - X
MBMS services control - - -
Paging - - -
QoS management - - (X)
UE measurement reporting and control the reporting - - (X)
NAS signalling handling - - -

상기 표 1에서 ‘X’는 해당 기능을 지원한다는 의미이고, ‘(X)’는 해당 기능을 지원할 수 있다는 의미이며, ‘-‘는 해당 기능을 지원하지 않는다는 의미이다. 이하에서 L1 중계기는 AF(Amplify and Forward; 증폭 후 전달)와 함께 약간의 추가 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 증폭한 후 단말 또는 기지국으로 전달한다. 즉, L1 중계기는 독립적인 스케줄링 기능을 수행할 수 없는 중계기를 의미하며 단순한 리피터(repeater)로 볼 수 있다. L2 중계기는 DF(Decoding and Forward; 복호 후 전달)와 함께 스케줄링(Scheduling) 기능을 가지는 중계기로, 기지국 또는 단말로부터 수신한 신호를 복조(Demodulation) 및 복호(Decoding) 등의 과정을 거쳐 정보를 복구한 후, 다시 부호(Coding) 및 변조(Modulation) 등의 과정을 거쳐 신호를 생성하여 단말 또는 기지국으로 전달한다. L3 중계기는 하나의 셀과 유사한 형태를 가지는 중계기로, L2 중계기가 가지는 기능과 함께 호접속, 해제 및 이동성(Mobility Function)을 지원할 수 있다. 표 1에서 중계국을 L1 중계기, L2 중계기, L3 중계기로 분류하고 있으나, 이는 예시적인 것이다. 이 분류는 L1, L2, L3 중계기의 개략적인 특징에 따라 분류한 것이며, 반드시 용어와 일치하는 것은 아니다. 상술한 L1/L2/L3 중계기는 프로토콜 계층 구조에서 차이가 있을 수 있다.
도 7은 중계기의 종류에 따른 프로토콜 계층 구조의 예를 나타낸다.
도 7 (a)를 참조하면, L2 중계기는 MAC PDU 전달(forwarding)을 위한 물리 계층(PHY)의 프로토콜만 요구될 수 있다. 도 7 (b) 및 도 7 (c) 를 참조하면, L3 중계기는 RLC PDU 전달을 위해 물리 계층, MAC 계층 프로토콜만 요구될 수도 있고, PDCP PDU 전달을 위해 물리 계층, MAC 계층, RLC 계층의 프로토콜이 요구될 수 있다. 또한, L3 중계기는 IP 패킷(즉, PDCP-SDU)전달을 위해 물리 계층, MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층, IP 계층의 프로토콜이 요구될 수 있다. 이하에서, L3 중계기는 도 7 (c)와 같은 프로토콜 계층 구조를 가지는 경우를 예로 설명하나, 이는 제한이 아니며 예컨대, 도 7 (b)와 같은 프로토콜 계층 구조를 가지는 경우도 포함된다. L3 중계기는 기지국으로부터 물리 계층의 신호를 수신하여 MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층, IP 계층의 순으로 프로토콜에 따라 데이터를 디코딩한 후, 역순으로 프로토콜에 따라 인코딩하여 단말에게 전송할 수 있다. 이러한 L3 중계기의 내부적 처리 과정(즉, 각 계층의 프로토콜에 따라 헤더를 제거하고 디코딩한 후 다시 헤더를 추가하고 인코딩하는 과정)에서 기지국으로부터 수신한 전송 블록, 전송 블록과 관련된 스케줄링 정보가 달라질 수 있다. 예를 들어, MAC PDU의 크기, 내용 등이 달라질 수 있다. 왜냐하면, 중계국과 단말 간의 채널 상태, 스케줄링 전략(scheduling strategy) 등이 기지국과 상기 단말 간의 채널 상태, 스케줄링 전략 등과 차이가 있을 수 있기 때문이다. 예를 들어, 중계국의 RLC 계층에서 수행되는 분할(segmentation)은 액세스 링크의 채널 상태에 따라 RLC PDU의 크기를 변경시킬 수 있고, 이러한 변경은 중계국의 MAC PDU의 크기, 내용, MCS 등을 기지국이 전송한 MAC PDU와 다르게 변경하는 결과가 될 수 있다. 그러면, 단말은 기지국으로부터 수신한 MAC PDU와 중계국으로부터 수신한 MAC PDU가 서로 다르게 되어 수신한 데이터의 결합 및 복호가 어렵게 된다. 즉, 단말에서 다중 셀 협력통신에 의한 데이터 수신 및 복호를 수행하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 중계국의 프로토콜/기능에 다중 셀 협력통신 전용의 새로운 프로토콜/기능을 추가하는 방법이 가능하다. 그러나, 이러한 방법은 구현의 복잡도를 증가시키고 서빙 셀인 기지국 뿐만 아니라 협력 셀인 중계국의 구현 비용까지 증가시키는 단점이 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 셀 협력통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 기지국은 단말 또는 중계기에게 채널상태 측정을 위한 신호를 전송한다(S110). 채널상태 측정을 위한 신호는 단말 또는 중계기가 알 수 있는 참조신호의 형태로 전송될 수 있다. 단말 또는 중계기는 참조신호를 통해 기지국과의 채널 품질을 측정하여 기지국으로 채널상태정보를 피드백한다(S120). 기지국은 다중 셀 협력통신이 가능한 협력 셀을 선택한다(S130). 도면에는 도시하지 않았지만, 기지국은 선택적으로 다중 셀 협력통신이 가능한 협력 셀에 대해 확장된 형태의 채널 측정 및 관련 정보를 요구할 수도 있다. 확장된 형태의 채널 측정 및 관련 정보를 통해 기지국은 실제 다중 셀 협력통신에 참여할 셀을 결정할 수 있다. 확장된 형태의 채널 측정 및 관련 정보는 다중 셀 협력통신의 방법에 따라 서로 다른 정보일 수 있다.
기지국은 단말 또는 중계기로부터 피드백되는 채널상태정보를 이용하여 기지국이 사용하여야 하는 정보와 협력 셀에 전송하여야 할 정보, 상위 계층에서 이용하여야 하는 정보를 분류한다. 기지국은 협력 셀로 결정된 중계기에게 스케줄링 정보 및/또는 데이터를 전송한다(S140).
다중 셀 협력 방식이 JP방식인 경우 스케줄링 정보 및 데이터를 전송할 수 있고, CS 방식인 경우 스케줄링 정보만을 전송할 수도 있다. 스케줄링 정보는 다중 셀 협력통신에 필요한 PMI(precoding matrix indicator), CQI(channel quality indicator), RI(rank indicator), CSI(channel status information) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스케줄링 정보에 의해 중계기는 다중 셀 협력통신 방법에 의하여 단말에게 데이터를 전송할 시점 및 MCS(modulation coding scheme) 등을 알 수 있다.
기지국의 MAC 스케줄러에 의해 생성된 스케줄링 정보는 제어 평면(control plane)에 의하여 중계기의 MAC 스케줄러에게 전송될 수 있으며, 중계기의 버퍼에 저장되어 있는 PDSCH(physical downlink shared channel) 데이터의 물리 계층에서의 처리를 위해 사용될 수 있다.
기지국은 협력 셀인 중계기에게 프로토콜 제어 지시자 또는 바이패스 지시자를 전송한다(S150). 여기서, 프로토콜 제어 지시자는 중계기에서 프로토콜 스택에 따른 디코딩 및 인코딩 과정에서 기지국이 전송한 특정 프로토콜 계층의 정보의 변경 허용 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 예를 들면, 프로토콜 제어 지시자는 기지국이 전송한 MAC 계층의 정보 즉, MAC PDU의 변경 허용 여부를 나타내는 정보로 기지국으로부터 수신한 MAC 계층 값을 유지할 것을 지시할 수 있다. 프로토콜 제어 지시자의 값에 따라 중계기는 중계기 내의 RLC, PDCP 계층에 대한 처리과정에서 기지국이 전송한 MAC PDU를 그대로 유지한다. 기지국에서 스케줄링된 MAC PDU의 크기, 물리 계층으로 보내는 경우 필요한 MCS, PMI 등의 정보는 중계기가 중계기 단말에게 이러한 정보를 보내는 경우에도 동일하게 적용되는 것이 바람직하다. 그런데, 중계기에서 MAC 계층보다 상위 계층 즉, RLC 계층, PDCP 계층의 처리과정에서 기지국이 전송한 MAC PDU가 달라질 수 있다. 중계기에 의해 변경된 MAC PDU가 단말에게 전송되는 경우, 기지국이 단말에게 전송한 MAC PDU와 달라지게 되므로 결과적으로 단말에서 다중 셀 협력통신에 의해 수신한 MAC PDU들을 결합, 디코딩하기 어려운 문제가 있다. 프로토콜 제어 지시자는 이러한 문제를 방지하기 위한 것이다.
바이패스 지시자는 중계기가 구비하는 프로토콜 계층 중에서 일부의 계층에 대해서만 처리할 것을 지시하는 정보이다. 다시 말해, 바이패스 지시자는 중계기가 수행하여야 하는 기능(또는 프로토콜)을 지시할 수 있다. 바이패스 지시자는 예를 들어, 중계기가 수행하여야 할 중계기 종류(타입)를 알려주는데 활용될 수 있는데, L3 중계기가 타입 1, 타입 2, 타입 3 중 어떤 타입으로 동작하여야 할지를 지시할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 협력통신 방법에 따르면, 1) 기지국이 전송한 특정 프로토콜 계층의 정보 예컨대, MAC PDU 및 관련된 정보를 재처리 또는 변경하지 않도록 지시하는 프로토콜 제어 지시자를 전송할 수 있다. 다시 말해, 프로토콜 제어 지시자를 통해 중계기는 기지국에서 스케쥴링한 정보 및 데이터를 단말에게 그대로 전달하는 역할만 수행하도록 할 수 있다. 또는 2) 중계국에서 특정 프로토콜 계층 예컨대, MAC 계층보다 상위 계층을 거치지 않고 바이패스(bypass)할 것을 지시하는 바이패스 지시자를 전송할 수 있다. 이 경우 바이패스가 가능한 프로토콜 구조의 변경이 요구될 수 있다. 또는 별도의 바이패스 프로토콜이 요구될 수 있다. 두 가지 모두 기본적으로 중계기가 기지국의 스케쥴링 결정 결과에 영향을 미치지 않도록 함을 목적으로 한다. 그러나, 상기 목적을 달성하기 위해서 중계기에서 불가피한 변형이 있을 수 있으며 이 정보는 기지국에서도 알 수 있어야 한다는 것이 기본 가정이다.
중계국이 프로토콜 제어 지시자 또는 바이패스 지시자를 수신하면 그에 따라 단말에게 중계할 데이터를 처리한다(S160). 프로토콜 제어 지시자 또는 바이패스 지시자에 따른 중계국의 처리 과정에 대해서는 상세히 후술한다.
중계기 및 기지국은 단말에게 다중 셀 협력 전송을 수행한다(S170, S180). 단말은 기지국 및 중계기로부터 다중 셀 협력통신에 의하여 신호를 수신하여 데이터를 복원할 수 있다.
도 9는 프로토콜 제어 지시자를 수신한 경우 중계기의 동작을 나타낸다.
도 9에서 중계기는 L3 중계기인 것을 가정한다. 기지국에서 IP계층과 같은 상위 계층(upper layer), PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층, 물리 계층을 통해 처리된 신호는 중계기에게 전송된다. 프로토콜 제어 지시자를 수신한 중계기는 MAC 계층보다 상위 계층 즉, RLC 계층, PDCP 계층에서 프로토콜에 따른 처리를 수행하되, 기지국이 전송한 MAC PDU의 크기, 내용이 변경되지 않도록 처리한다. 프로토콜 제어 지시자는 제어 평면에서 전송될 수 있다. 즉, 기지국의 스케줄러가 RRC 시그널링으로 구성하여 중계기에게 전송할 수 있다. RRC 시그널링으로 구성된 프로토콜 제어 지시자는 예를 들어, RLC 계층의 특정 기능인 분할(segmentation)기능을 비활성화 또는 활성화 시킬 수 있다. 단말은 중계기와 기지국으로부터 신호를 수신하여 디코딩을 수행할 수 있다.
도 10은 바이패스 지시자를 수신한 경우 중계기의 동작의 일 예를 나타낸다.
서빙 셀인 기지국은 다중 셀 협력통신에 의해 신호를 수신하는 단말(이하 CoMP 단말)에게는 IP 계층과 같은 상위 계층(upper layer), PDCP 계층, RLC 계층, MAC 계층, 물리 계층(PHY)의 순으로 프로토콜에 따라 처리하여 신호를 전송한다. 반면, 기지국은 중계기에게 MAC 계층, 물리 계층에 대해서만 프로토콜에 따라 처리하여 신호를 전송할 수 있다.
바이패스 지시자를 수신한 중계기(협력 셀)는 바이패스 지시자가 지시하는 중계기 타입 또는 기능에 따라 필요한 기능만을 활성화하여 수행할 수 있다. 예를 들어, L3 중계기가 L2 중계기의 기능만을 수행할 수 있다. 이러한 경우, L3 중계기는 물리 계층, MAC 계층에 대한 프로토콜에 따라 디코딩 및 인코딩 과정을 수행하고 RLC 계층, PDCP 계층과 같은 상위 계층들을 거치지 않고 바이패스할 수 있다. 이처럼 프로토콜 계층 중 일부의 계층에 대한 처리만 수행하는 경우의 프로토콜을 바이패스 프로토콜이라 칭할 수 있다. 도 10에서 바이패스 프로토콜을 MAC+, PHY+ 와 같이 표시하고 있다. L3 중계기가 동작할 수 있는 중계기의 종류(예컨대, L1, L2 중계기 중 어떤 중계기로 동작하느냐 등에 따라)에 따라 바이패스 프로토콜은 미리 정의되어 있을 수 있다. 이처럼 바이패스 지시자를 이용하는 경우, 상위 계층 처리를 위해 소요되는 자원을 줄일 수 있다. 도 10에서는 L3 중계기가 물리 계층, MAC 계층에 대해서만 처리하는 경우를 예로 들었으나 이는 제한이 아니다.
도 11은 바이패스 지시자를 수신한 경우 중계기의 동작의 다른 예들을 나타낸다. 바이패스 지시자에 의하여 중계기는 도 11에 도시한 바와 같이 RLC 계층까지 처리하거나 물리 계층만 처리할 수도 있다.
바이패스 지시자는 PMI, CQI, RI, CSI 등과 같은 다중 셀 협력통신에 직접적으로 필요한 정보와 함께 전송될 수 있다.
PMI, CQI, RI, CSI 등의 스케줄링 정보는 물리 계층 전송 정보로 이용되지만 상위 계층 스케줄링에도 사용될 수 있기 때문에 여러 계층에서 공유할 수 있도록 하나의 시그널로 설계하여 전송할 수도 있다. 다만, 중계기 내에서 서로 다른 계층 간에 스케줄링 정보를 공유하기 위해서는 별도의 시그널이 필요할 수 있다.
또는 중계기의 각 계층 별로 별도의 시그널을 구성하여 운영할 수도 있다. 예를 들어, MAC 계층 스케줄링에 필요한 스케줄링 정보는 MAC 계층 시그널을 통해 전송하고, 물리 계층에 필요한 시그널링 정보는 물리 계층을 통해 전송할 수 있다. 물리 계층으로 시그널링 정보를 전송하는 경우 제어 채널 또는 데이터 채널이 이용될 수 있다.
다중 셀 협력통신 방법에 의하여 신호를 수신하는 CoMP 단말은 서빙 셀인 기지국과 협력 셀인 중계기로부터 신호를 수신하여 MAC 계층에서 신호를 결합하고 디코딩할 수 있다.
도 12는 이종의 중계기를 포함하는 무선통신 시스템에서 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법을 나타낸다.
도 12를 참조하면, 무선통신 시스템은 L2 중계기, L3 중계기와 같이 서로 다른 이종의 중계기를 포함할 수 있다. L2 중계기에 비해 L3 중계기는 비용 등의 이유로 보다 적은 개수만 배치될 수 있다. 또는 L3 중계기가 단말에 가까이 위치할 수 있다.
단말이 기지국, L2 중계기 및 L3 중계기와 다중 셀 협력통신에 의해 신호를 수신할 수 있다. 이러한 경우, 기지국은 L3 중계기에게 바이패스 지시자를 전송하여 L2 중계기로 동작하도록 명령할 수 있다. 즉, 바이패스 지시자를 통해 기지국은 중계기가 특정 종류의 중계기로 동작하도록 지시할 수 있다. 바이패스 지시자는 중계기를 선호되는 중계기 타입으로 스위칭하여 동작하게 하는 역할을 수행하는 것이다. 그러면, L3 중계기는 L2 중계기의 프로토콜에 따른 신호를 생성하여 중계함으로써 다른 L2 중계기와 동일한 프로토콜의 신호를 전송할 수 있다.
즉 기지국은 바이패스 지시자를 통해 사전에 정해진 다양한 중계기 동작모드를 활성화 또는 비활성화 시킬 수 있다. 예를 들어, 반드시 L2 중계기로의 동작을 목표로 하지 않고 L3 중계기의 일부 기능을 비활성화하기 위해서도 사용될 수 있다. 단말이 L2 중계기를 기반으로 한 다중 셀 협력통신만 수행할 수 있는 경우에도 본 발명에 의하여 다중 셀 협력통신이 가능하다.
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
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.

Claims (7)

  1. 중계기가 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 스케줄링 정보 및 데이터를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 바이패스(bypass) 지시자를 수신하는 단계; 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터를 상기 바이패스 지시자에 따라 프로토콜 계층을 처리하는 단계; 및상기 처리된 스케줄링 정보에 따라 상기 처리된 데이터를 단말에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 바이패스 지시자는 상기 중계기가 구비하는 프로토콜 계층 중에서 일부의 계층에 대해서만 처리하는 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중계기가 구비하는 프로토콜 계층이 물리 계층, MAC(medium access control) 계층, RLC(radio link control) 계층, PDCP(packet data convergence protocol) 계층을 포함하는 경우 상기 바이패스 지시자는 상기 물리 계층, 상기 MAC 계층에 대해서만 처리하는 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 처리된 데이터는 상기 기지국과 동기화되어 상기 단말에게 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 중계기가 다중 셀 협력통신을 수행하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 스케줄링 정보 및 데이터를 수신하는 단계; 상기 기지국으로부터 프로토콜 제어 지시자를 수신하는 단계; 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터를 상기 프로토콜 제어 지시자에 따라 프로토콜 계층을 처리하는 단계; 및상기 처리된 스케줄링 정보에 따라 상기 처리된 데이터를 단말에게 전송하는 단계를 포함하되, 상기 프로토콜 제어 지시자는 상기 스케줄링 정보 및 상기 데이터의 프로토콜 계층 처리과정에서 상기 기지국으로부터 수신한 MAC 계층 값을 유지할 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 프로토콜 제어 지시자는 RRC(radio resource control) 신호로 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 처리된 데이터는 상기 기지국과 동기화되어 상기 단말에게 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 프로토콜 제어 지시자는 상기 기지국으로부터 수신한 MAC PDU의 크기 및 값을 유지할 것을 지시하는 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
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