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KR101447443B1 - 중계 단말들을 이용한 통신 시스템 및 통신 방법 - Google Patents

중계 단말들을 이용한 통신 시스템 및 통신 방법 Download PDF

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KR101447443B1
KR101447443B1 KR1020080043194A KR20080043194A KR101447443B1 KR 101447443 B1 KR101447443 B1 KR 101447443B1 KR 1020080043194 A KR1020080043194 A KR 1020080043194A KR 20080043194 A KR20080043194 A KR 20080043194A KR 101447443 B1 KR101447443 B1 KR 101447443B1
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relay
relay terminals
base station
group
terminals
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소정민
오기선
도미선
변희정
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삼성전자주식회사
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Abstract

중계 단말들을 이용한 통신 시스템 및 통신 방법이 개시된다. 셀룰라 통신 시스템은 기지국, 상기 기지국으로 업링크 데이터를 전송하거나, 상기 기지국으로부터 다운링크 데이터를 수신하는 대상 단말 및 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 협력하여 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계하고, 적어도 하나의 그룹을 형성하는 복수의 중계 단말들을 포함한다.
중계, 기지국, 단말, 그룹, 셀룰라, 비컨, 프리앰블, 무선 자원

Description

중계 단말들을 이용한 통신 시스템 및 통신 방법{DEVICE AND METHOD OF ESTIMATING FREQUENCY OFFSET USING A PLURALITY OF CORRELAORS}
본 발명은 중계기로서 동작하는 단말들을 제한된 기지국의 셀 커버리지로 인한 문제점을 해결하고, 통신 시스템의 효율을 높이기 위한 기술과 관련된 것이다.
사용자들은 더 좋은 품질로 통신하기를 요구하고 있다. 이러한 요구에 따라, 셀룰라 통신 시스템은 넓은 주파수 대역 및 높은 주파수 대역을 사용하기를 요구하고 있다.
셀룰라 통신 시스템이 높은 주파수 대역을 사용하는 경우, 셀 커버리지는 감소하며, 셀 커버리지가 감소함에 따라 많은 수의 인프라 스테이션들이 요구된다. 또한, 많은 수의 인프라 스테이션들이 설치됨에도 불구하고, 음영 지역으로 인해 통신 장애가 발생할 수 있다.
최근, 이러한 여러 가지 어려움들을 해결하기 위해 중계기를 포함하는 셀룰라 통신 시스템에 대한 기술이 부각되고 있다. 이러한 중계기(relay station)들은 기지국에 비해 가격이 저렴하며, 설치하는 것도 용이하다는 장점이 있기 때문이다.
그러나, 중계기도 인프라 스테이션의 일종으로서 설치하는 데에 비용이 소모 되고, 음영 지역을 위한 완전한 해결책이 되지 못한다는 문제가 있다. 또한, 일반적인 중계기는 고정되어 있으므로, 셀 커버리지를 확장하는 데에는 한계가 존재한다.
본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템은 기지국, 상기 기지국으로 업링크 데이터를 전송하거나, 상기 기지국으로부터 다운링크 데이터를 수신하는 대상 단말 및 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 협력하여 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계하고, 적어도 하나의 그룹을 형성하는 복수의 중계 단말들을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 중계 단말들로 구성되는 그룹에 속하는 멤버 중계 단말은 기지국 또는 대상 단말로부터 전송된 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 수신하는 데이터 수신부, 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들과 협력하여 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 상기 다운링크 데이터 또는 상기 업링크 데이터를 전달하는 데이터 전달부 및 상기 멤버 중계 단말의 존재를 나타내는 비컨을 전송하고, 상기 비컨에 대응하는 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로부터의 응답에 따라 상기 기지국 또는 상기 대상 단말과의 연결을 설정(establishment)하는 연결 설정부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 대상 단말은 복수의 중계 단말들로부터 전송된 비컨들을 수신하는 비컨 수신부, 상기 수신된 비컨에 응답하여 상기 복수의 중계 단말들의 전부 또는 일부와 연결을 설정하는 연결 설정부 및 상기 연결이 설정된 중계 단말들로부터 기지국의 다운링크 데이터를 수신하거나 상기 연결이 설정된 중계 단말들로 업링크 데이터를 송신하는 데이터 송/수신부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 중계 단말들을 그룹핑하 고, 그룹을 관리하는 그룹 관리부, 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들을 위한 시간 구간 또는 주파수 대역을 스케쥴링하는 스케쥴러 및 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들로 대상 단말을 위한 다운링크 데이터를 송신하거나, 상기 복수의 중계 단말들로부터 상기 대상 단말에 의해 전송된 업링크 데이터를 수신하는 데이터 송/수신부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템은 중계기의 기능을 수행할 수 있는 단말들을 이용하여 셀 커버리지를 확장하거나, 음영 지역을 해소함으로써 경제적이고 효과적으로 셀룰라 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 단말들의 제한된 파워, 단말들의 이동성, 단말들에게 허용될 수 있는 제한된 트래픽 로드 등으로 인해 단말들이 중계기의 기능을 수행하는 경우 문제가 있을 수 있다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템은 중계 단말들의 중계 능력에 따라 적응적으로 중계 단말들로 구성되는 그룹을 형성함으로써 단말들이 중계기의 기능을 수행함으로써 발생하는 문제들을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템은 중계 단말들로부터 전송되는 비콘들을 적절히 제어함으로써 중계 단말들에 의해 소모되는 무선 자원을 절약할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 기지국, 복수의 중계기들 및 복수의 단말들을 포함하는 셀룰라 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에서, 기지국(BS, Base Station)은 이동 단말 1(MS 1, Mobile Station 1) 및 이동 단말 2(MS 2)와 통신하기를 원하고 있다고 가정한다. 여기서, 이동 단말 1(MS 1) 및 이동 단말 2(MS 2)를 대상 단말 1(MS 1) 및 대상 단말 2(MS 2)라고 부르기로 한다. 여기서, '단말'은 이동 단말 및 고정된 단말을 모두 포함하는 개념이다.
MS A, MS B, MS C, MS D의 위치는 중계기들(Relay Stations, RS 1, RS 2)과 가깝거나 기지국(BS)과 가까워서 MS A, MS B, MS C, MS D은 업링크 데이터를 순조롭게 기지국(BS)으로 전송할 수 있으며, 다운링크 데이터를 기지국(BS)으로부터 수신할 수 있다.
그런, 대상 단말 1(MS 1)은 '벽'의 존재로 인하여 셀 커버리지의 음영 지역에 존재한다. 즉, 대상 단말 1(MS 1)은 중계기 1(RS 1) 또는 기지국(BS)으로부터 정상적으로 다운링크 데이터를 수신할 수 없으며, 업링크 데이터를 중계기 1(RS 1) 또는 기지국(BS)으로 전송할 수 없다.
또한, 대상 단말 2(MS 2)도 기지국(BS) 또는 중계기 2(RS 2)와 너무 멀리 떨어져 있기 때문에, 중계기 2(RS 2) 또는 기지국(BS)으로부터 정상적으로 다운링크 데이터를 수신할 수 없으며, 업링크 데이터를 중계기 2(RS 2) 또는 기지국(BS)으로 전송할 수 없다.
만약, MS A, MS B, MS C가 중계기의 기능을 수행하여 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 기지국(BS) 또는 대상 단말 1(MS 1)로 전달할 수 있다면, 대상 단 말 1(MS 1)은 기지국(BS)과 정상적으로 통신할 수 있을 것이다. 마찬가지로, MS D, MS E, MS F가 중계기의 기능을 수행할 수 있다면, 대상 단말 2(MS 2) 또한 기지국(BS)과 정상적으로 통신할 수 있을 것이다.
그러나, MS A, MS B, MS C, MS D, MS E, MS F가 중계기의 기능을 수행하기 위해서는, 여러 가지 문제들이 발생할 수 있다. 즉, MS A, MS B, MS C, MS D, MS E, MS F는, 이동 단말로서, 가지고 있는 파워가 제한되어 있으며, 이동성을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, MS A, MS B, MS C, MS D, MS E, MS F에 가해질 수 있는 트래픽 로드가 제한될 수 있으며, MS A, MS B, MS C, MS D, MS E, MS F의 링크 상태가 시간에 따라 변하므로, MS A, MS B, MS C, MS D, MS E, MS F가 중계기로서 동작하기에 부적합할 수 있다.
따라서, MS A, MS B, MS C, MS D, MS E, MS F가 중계기로서 동작하기 위해서, 상술한 제한 조건 또는 제한 요소들을 적절히 극복할 수 있는 방안이 필요하다. 아래에서 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템은 중계기의 기능을 수행하는 복수의 단말들을 이용하여 상술한 제한 조건 또는 제한 요소들을 극복할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그룹을 형성하는 복수의 중계 단말들, 기지국 및 대상 단말을 포함하는 셀룰라 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템에서, 기지국은 MS A, MS B, MS C로 구성되는 그룹과 MS D, MS E, MS F로 구성되는 그룹을 이용하여 대상 단말 1(MS 1) 및 대상 단말 2(MS 2)와 통신한다.
즉, MS A, MS B, MS C는 동일한 그룹에 속하며, 중계기의 기능을 수행할 수 있다. 즉, MS A, MS B, MS C는 기지국(BS)으로부터 전송되는 다운링크 데이터를 대상 단말 1(MS 1)로 전달할 수 있고, 대상 단말 1(MS 1)로부터 전송되는 업링크 데이터를 기지국(BS)으로 전달할 수 있다. 이 때, MS A, MS B, MS C는 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 기지국(BS) 또는 대상 단말 1(MS 1)뿐만 아니라 중계기 1(RS 1)로부터 수신하고, 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 기지국(BS) 또는 대상 단말 1(MS 1)로 전달할 수 있다.
마찬가지로, MS D, MS E, MS F는 대상 단말 2(MS 2)의 업링크 데이터를 기지국(BS) 또는 중계기 2(RS 2)로 전달할 수 있고, 기지국(BS) 또는 중계기 2(RS 2)의 다운링크 데이터를 대상 단말 2(MS 2)로 전달할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템은 중계기의 기능을 수행하는 복수의 단말들을 이용하여 음영 지역을 해소하고, 셀 커버리지의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 복수의 단말들이 중계기의 기능을 수행하므로, 복수의 단말들 중 일부의 단말이 중계기의 기능을 수행할 수 없는 경우에도, 나머지 단말들이 중계기의 기능을 정상적으로 수행할 수 있다. 따라서, 단말들이 중계기의 기능을 수행함으로써 발생하는 문제들이 해결될 수 있다.
예를 들어, MS A의 파워가 모두 소모된 경우, MS A가 빠른 속도로 이동함으로써 MS A의 링크 상태가 악화된 경우, MS A가 이동하여 기지국(BS) 또는 대상 단말 1(MS 1)과 멀리 떨어진 경우에도, MS B, MS C는 중계기의 기능을 수행할 수 있 다. 따라서, MS A가 중계기의 기능을 수행하지 않더라도, MS B 및 MS C가 중계기의 기능을 수행함으로써, 기지국(BS) 및 대상 단말 1(MS 1)은 정상적으로 다운링크 데이터 및 업링크 데이터를 송/수신할 수 있다.
또한, MS A, MS B, MS C 또는 MS D, MS E, MS F는 셀룰라 주파수 대역을 이용하여 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터를 중계할 수 있다.
이 때, MS A, MS B, MS C 또는 MS D, MS E, MS F가 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터를 중계하는 데에 필요한 무선 자원은 다양한 엔티티(주체)들에 의해 스케쥴링될 수 있다. 예를 들어, 기지국(BS)이 상기 무선 자원을 스케쥴링할 수 있으며, MS A, MS B, MS C 또는 MS D, MS E, MS F들이 스스로 그들이 사용할 상기 무선 자원을 스케쥴링할 수도 있다. 여기서, 무선 자원은 시간 자원, 주파수 자원, 코드 자원 등을 포함한다.
그리고, MS A, MS B, MS C 또는 MS D, MS E, MS F이 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터를 중계하는 시간 구간, 즉, MS A, MS B, MS C 또는 MS D, MS E, MS F이 중계기의 기능을 수행하는 시간 구간은 다양한 방식들에 따라 결정될 수 있다.
이 때, MS A, MS B, MS C 이 중계기의 기능을 수행하는 시간 구간에서, MS A, MS B, MS C 는 '중계기 모드'로 동작한다고 부르기로 한다. 이 때, MS A, MS B, MS C는 서로 다른 시간 구간에서 '중계기 모드'로 동작할 수 동일한 시간 구간에서 '중계기 모드'로 동작할 수도 있다.
특히, MS A, MS B, MS C가 동일한 시간 구간에서 '중계기 모드'로 동작하는 경우, MS A, MS B, MS C에 의해 전달되는 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터의 품질(quality)이 좋아질 수 있고, 신뢰도(reliability)가 높아질 수 있다.
MS A, MS B, MS C로 구성되는 그룹 또는 MS D, MS E, MS F로 구성되는 그룹을 형성하고, 적응적으로 상기 그룹에 포함되는 단말들을 갱신하는 것에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 그룹을 형성하기 위해 비콘들을 브로드캐스트하는 복수의 중계 단말들을 포함하는 셀룰라 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 중계 단말들 중 일부의 중계 단말들이 그룹을 형성하는 과정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 대상 단말 1(MS 1)은 기지국(BS)과 멀리 떨어져 있어서, 기지국(BS)과 직접적으로 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터를 송/수신할 수 없다고 가정한다.
복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D) 각각의 식별 정보 또는 스케쥴링 정보를 포함하는 비콘들(비콘 A, 비콘 B, 비콘 C, 비콘 D)을 브로드캐스트한다. 여기서, 비콘들은 프리앰블들로 대체될 수 있다. 즉, 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 존재를 알리기 위해 비콘들(비콘 A, 비콘 B, 비콘 C, 비콘 D)을 브로드캐스트한다.
대상 단말 1(MS 1)이 적어도 하나의 비콘을 수신하는 경우, 수신된 비콘에 상응하는 중계 단말을 인식할 수 있고, 대상 단말 1 및 인식된 중계 단말은 연결이 설정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 대상 단말 1(MS 1)은 중계 단말 B(MS B)의 비콘 B를 수신한다. 그리고, 대상 단말 1(MS 1)은 수신된 비콘 B에 대한 응답 B를 중계 단말 B(MS B)로 전송한다. 이 때, 중계 단말 B(MS B)는 대상 단말 1(MS 1)의 응답 B를 보고 B를 통해 기지국(BS)에게 알린다. 따라서, 중계 단말 B(MS B)와 대상 단말 1(MS 1) 사이의 연결이 설정된다.
또한, 대상 단말 1(MS 1)과 중계 단말 C(MS C) 사이에도 비콘 C, 응답 C, 보고 C를 통해 연결이 설정될 수 있다. 다만, 도 4에 도시되지 아니하였으나, 대상 단말 1(MS 1)은 미리 연결이 설정된 중계 단말 B(MS B)를 통하여 중계 단말 C(MS C)가 대상 단말 1(MS 1)과 인접한 위치에 있다는 것을 알릴 수 있고, 중계 단말 B(MS B)를 통하여 중계 단말 C(MS C)와 대상 단말 1(MS 1) 사이의 연결이 설정될 수 있다.
최종적으로, 중계 단말 B(MS B)와 대상 단말 1(MS 1) 사이의 연결과 중계 단말 C(MS C)와 대상 단말 1(MS 1) 사이의 연결이 설정됨으로써, 중계 단말 B(MS B)와 중계 단말 C(MS C)로 구성되는 그룹이 형성될 수 있다. 그래서, 대상 단말 1(MS 1)과 기지국(BS)은 중계 단말 B(MS B)와 중계 단말 C(MS C)로 구성되는 그룹을 통하여 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터를 송/수신할 수 있다.
또한, 형성된 그룹에 속하는 중계 단말들은 갱신될 수 있다. 즉, 새로운 중계 단말들이 그룹에 새로 가입할 수 있고, 이미 그룹에 속하는 중계 단말들도 상기 그룹에서 탈퇴할 수 있다.
이 때, 중계 단말들은 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 '중계 능력'에 따라 적응적으로 그룹에 가입할 수 있고, 그룹으로부터 탈퇴할 수 있다. 여기서, 중계 능력은 중계 단말들의 개수, 이동 속도, 중계 단말들이 가지고 있는 잔여 파워, 중계 단말들에게 가해지는 트래픽 로드, 상기 복수의 중계 단말들과 상기 기지국 또는 상기 대상 단말 사이에 형성된 채널의 상태를 기초로 평가될 수 있다.
예를 들어, 중계 단말 B(MS B)가 현재 그룹에 속해 있더라도, 중계 단말 B가 가지고 있는 잔여 파워가 매우 작은 경우, 중계 단말 B(MS B)과 기지국(BS) 또는 대상 단말 1(MS 1) 사이에 형성된 채널의 상태가 좋지 않은 경우, 중계 단말 B(MS B)에 가해지고 있는 트래픽 로드가 매우 큰 경우와 같이 중계 단말 B(MS B)의 중계 능력이 떨어지는 경우, 중계 단말 B(MS B)는 그룹에서 탈퇴할 수 있다. 이 때, 중계 단말 B(MS B)가 그룹에서 탈퇴하더라도, 중계 단말 C(MS C)가 정상적으로 중계기의 기능을 수행할 수 있으므로, 기지국(BS)와 대상 단말 1(MS 1) 사이에 정상적으로 데이터가 송/수신될 수 있다.
반대의 예를 들어, 중계 단말 A(MS A)가 현재 그룹에 속해 있지 않더라도, 중계 단말 A(MS A)는 새롭게 그룹에 가입될 수 있다. 그룹에 속해 있는 중계 단말들의 개수가 작은 경우, 중계 단말 A(MS A)의 중계 능력이 높은 경우, 중계 단말 A(MS A)이 새롭게 그룹에 가입될 수 있다.
상술한 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 그룹에서 탈퇴하는 것 또는 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 새롭게 그룹에 가입하는 것은 중계 단말 들(MS A, MS B, MS C, MS D)로부터 전송되는 비컨들과 전송된 비컨들에 대한 대상 단말 1(MS 1)의 응답들을 기초로 이루어질 수 있다.
이 때, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 그룹에서 탈퇴하거나 새롭게 그룹에 가입하기 위해서는, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 비컨들을 주기적 또는 비주기적으로 전송할 필요가 있다. 이 때, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 지속적으로 비컨들을 송신하는 것은 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 제한된 무선 자원을 비효율적으로 사용하는 것일 수 있다.
다만, 본 발명의 일실시예에 따르면, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 중계 능력에 따라 적응적으로 제어되는 주기를 가지고 비컨들을 전송할 수 있다. 여기서, 중계 능력은 상술한 바와 같이, 중계 단말들의 개수, 이동 속도, 중계 단말들이 가지고 있는 잔여 파워, 중계 단말들에게 가해지는 트래픽 로드, 중계 단말들과 상기 기지국 또는 상기 대상 단말 사이에 형성된 채널의 상태 등을 기초로 평가될 수 있다.
예를 들어, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 중계 능력이 좋은 경우, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 필요 이상으로 자주 비컨들을 브로드캐스트할 필요가 없으며, 비컨들의 전송 주기를 길게 함으로써 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 무선 자원의 소모를 줄일 수 있다. 반대로, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 중계 능력이 좋지 않은 경우, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 자주 비컨들을 브로드캐스트함으로써 셀룰라 통신 시스템의 품질과 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 중계 단말들을 그룹으로 형성하거나, 그룹을 갱신하거나, 복수의 중계 단말들이 비컨들을 전송하는 주기를 제어하는 데에 고려될 수 있는 팩터들을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5에서, 현재 중계 단말 B(MS B) 및 중계 단말 C(MS C)가 그룹에 가입되어 있고, 중계 단말 A(MS A) 및 중계 단말 D(MS D)가 그룹에 가입되어 있지 않으며, 여러 팩터들에 따라 중계 단말 B(MS B) 및 중계 단말 C(MS C)가 그룹에서 탈퇴하고, 중계 단말 A(MS A) 및 중계 단말 D(MS D)가 그룹에 가입한다.
도 5에 명시적으로 도시되지 아니하였으나, 도 5에 도시된 팩터들에 따라 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 비컨들을 전송하는 주기도 제어될 수 있다.
중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 개수가 많은 경우, 중계 능력은 높은 것으로 평가된다. 이러한 경우, 현재 그룹에 가입되어 있는 중계 단말들 중 일부가 그룹에서 탈퇴하여도, 나머지 중계 단말들이 중계기의 기능을 정상적으로 수행할 확률이 높다. 그리고, 이러한 경우, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 비컨을 전송하는 주기도 길어질 수 있다.
또한, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)의 이동 속도가 높은 경우, 중계 능력은 낮은 것으로 평가된다. 이러한 경우, 현재 그룹에 가입되어 있는 중계 단말들이 그룹에서 탈퇴하는 것은 절제되어야 할 필요가 있다. 그리고, 이러한 경우, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)은 짧은 주기를 가지고 비컨들을 전송할 필요가 있다.
또한, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)이 가지고 있는 잔여 파워가 낮은 경우, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)에 현재 가해지고 있는 트래픽 로드가 큰 경우, 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)와 인프라 스테이션 사이에 형성된 채널 상태가 좋지 않은 경우 중계 능력은 낮은 것으로 평가된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하나의 그룹에 속하는 복수의 중계 단말들의 시간에 따른 동작 모드를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 세 가지 예들을 도시한 것이며, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 다르게 구현될 수 있다.
도 6의 도면 부호 610, 620, 630을 참고하면, 중계 단말 B(MS B) 및 중계 단말 C(MS C)가 그룹에 속하여 중계기의 기능을 수행할 수 있다고 가정하였다. 도 6의 RS는 중계 단말이 '중계기 모드'로서 중계기의 기능을 수행하는 것을 의미하며, MS는 중계 단말이 '단말기 모드'로서 단말기 원래의 기능을 수행하는 것을 의미한다.
도면 부호 610에서, 중계 단말 B(MS B)과 중계 단말 C(MS C)는 동일한 시간 구간에서 '중계기 모드'와 '단말기 모드'로 동작하는 것으로 스케쥴링되었음을 알 수 있다. 이러한 경우, 중계 단말 B(MS B)과 중계 단말 C(MS C)는 동일한 시간 구간에서 '중계기 모드'로 동작하므로, 중계 단말 B(MS B)과 중계 단말 C(MS C)로부터 전달되는 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터의 신뢰도 또는 품질이 향상될 수 있다.
또한, 도면 부호 620에서, 중계 단말 B(MS B)과 중계 단말 C(MS C)은 다른 시간 구간에서 '중계기 모드'로 동작한다. 이러한 경우, 무선 자원의 사용 효율이 높아질 수 있다.
또한, 도면 부호 630에서, 중계 단말 B(MS B)과 중계 단말 C(MS C)은 동시에 '중계기 모드'로 동작하기도 하고, 다른 시간에서 '중계기 모드'로 동작한다. 이러한 경우, 무선 자원의 사용 효율을 약간 높이면서도, 중계 단말 B(MS B)과 중계 단말 C(MS C)로부터 전달되는 업링크 데이터 또는 다운링크 데이터의 신뢰도 또는 품질이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국, 멤버 중계 단말 및 대상 단말을 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 기지국(710)은 그룹 관리부(711), 스케쥴러(712) 및 데이터 송/수신부(713)를 포함한다. 또한, 그룹에 속하는 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D) 중 하나인 멤버 중계 단말(MS D, 720)은 연결 설정부(721), 데이터 수신부(722) 및 데이터 전달부(723)를 포함한다. 또한, 대상 단말(730)은 비컨 수신부(731), 연결 설정부(732), 데이터 송/수신부(733)를 포함한다.
기지국(710)의 그룹 관리부(711)는 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)을 그룹핑하고, 그룹을 관리한다. 이 때, 그룹 관리부(711)는 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력을 기초로 상기 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D) 중 적어도 하나를 상기 그룹에서 탈퇴시키거나, 새로운 중계 단말을 상기 그룹에 가입시킬 수 있다.
또한, 스케쥴러(712)는 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들을 위 한 시간 구간 또는 주파수 대역을 스케쥴링한다. 이 때, 스케쥴러(712)는 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 상기 복수의 중계 단말들(MS A, MS B, MS C, MS D)로부터 전송되는 비컨들의 전송 주기를 제어할 수 있다.
또한, 데이터 송/수신부(713)는 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들로 대상 단말을 위한 다운링크 데이터를 송신하거나, 상기 복수의 중계 단말들로부터 상기 대상 단말에 의해 전송된 업링크 데이터를 수신한다.
또한, 멤버 중계 단말(MS D, 720)의 연결 설정부(721)는 상기 멤버 중계 단말의 존재를 나타내는 비컨을 전송하고, 상기 비컨에 대응하는 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로부터의 응답에 따라 상기 기지국 또는 상기 대상 단말과의 연결을 설정(establishment)한다. 이 때, 상기 연결 설정부(721)는 상기 복수의 중계 단말들 또는 상기 멤버 중계 단말의 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 적응적으로 제어되는 주기를 가지고, 상기 비컨을 전송할 수 있다.
또한, 데이터 수신부(722)는 기지국 또는 대상 단말로부터 전송된 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 수신한다.
또한, 데이터 전달부(723)는 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들과 협력하여 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 상기 다운링크 데이터 또는 상기 업링크 데이터를 전달한다. 이 때, 데이터 전달부(723)는 스케쥴링된 시간 구간 또는 주파수 대역을 이용하여 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 전 달할 수 있고, 상기 시간 구간 또는 상기 주파수 대역은 상기 기지국 또는 상기 복수의 중계 단말들에 의해 스케쥴링될 수 있다. 그리고, 상기 스케쥴링된 주파수 대역은 셀룰라 주파수 대역의 일부 또는 전부일 수 있다.
이 때, 멤버 중계 단말(720)은 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 적응적으로 상기 그룹에 가입하거나 상기 그룹으로부터 탈퇴할 수 있다.
또한, 대상 단말(730)의 비컨 수신부(731)는 복수의 중계 단말들로부터 전송된 비컨들을 수신한다.
또한, 연결 설정부(732)는 상기 수신된 비컨에 응답하여 상기 복수의 중계 단말들의 전부 또는 일부와 연결을 설정한다. 이 때, 상기 연결 설정부(732)는 상기 복수의 중계 단말들의 식별 정보를 기초로 상기 복수의 중계 단말들 중 전부 또는 일부와 연결을 설정할 수 있다.
또한, 데이터 송/수신부(733)는 상기 연결이 설정된 중계 단말들로부터 기지국의 다운링크 데이터를 수신하거나 상기 연결이 설정된 중계 단말들로 업링크 데이터를 송신한다.
도 1 내지 도 7에 도시되었으나, 설명되지 아니한 사항에는 도 1 내지 도 7을 통하여 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 7에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 기지국, 멤버 중계 단말 및 대상 단말의 동작 방법도 구현될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 동작 방법은 복수의 중계 단말들을 그룹핑하고, 그룹을 관리하는 단계;, 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들을 위한 시간 구간 또는 주파수 대역을 스케쥴링하는 단계 및 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들로 대상 단말을 위한 다운링크 데이터를 송신하거나, 상기 복수의 중계 단말들로부터 상기 대상 단말에 의해 전송된 업링크 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 멤버 중계 단말의 동작 방법은 기지국 또는 대상 단말로부터 전송된 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 수신하는 단계, 상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들과 협력하여 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 상기 다운링크 데이터 또는 상기 업링크 데이터를 전달하는 단계 및 상기 멤버 중계 단말의 존재를 나타내는 비컨을 전송하고, 상기 비컨에 대응하는 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로부터의 응답에 따라 상기 기지국 또는 상기 대상 단말과의 연결을 설정(establishment)하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 대상 단말의 동작 방법은 복수의 중계 단말들로부터 전송된 비컨들을 수신하는 단계, 상기 수신된 비컨에 응답하여 상기 복수의 중계 단말들의 전부 또는 일부와 연결을 설정하는 단계 및 상기 연결이 설정된 중계 단말들로부터 기지국의 다운링크 데이터를 수신하거나 상기 연결이 설정된 중계 단말들로 업링크 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 기지국, 멤버 중계 단말 및 대상 단말의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 기지국, 복수의 중계기들 및 복수의 단말들을 포함하는 셀룰라 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그룹을 형성하는 복수의 중계 단말들, 기지국 및 대상 단말을 포함하는 셀룰라 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 그룹을 형성하기 위해 비콘들을 브로드캐스트하는 복수의 중계 단말들을 포함하는 셀룰라 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 중계 단말들 중 일부의 중계 단말들이 그룹을 형성하는 과정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 중계 단말들을 그룹으로 형성하거나, 그룹을 갱신하거나, 복수의 중계 단말들이 비컨들을 전송하는 주기를 제어하는 데에 고려될 수 있는 팩터들을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하나의 그룹에 속하는 복수의 중계 단말들의 시간에 따른 동작 모드를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국, 멤버 중계 단말 및 대상 단말을 나타낸 블록도이다.

Claims (23)

  1. 기지국으로 업링크 데이터를 전송하거나, 상기 기지국으로부터 다운링크 데이터를 수신하는 대상 단말;
    상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 협력하여 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계하고, 적어도 하나의 그룹을 형성하는 복수의 중계 단말들 및
    상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 상기 복수의 중계 단말들을 적응적으로 상기 적어도 하나의 그룹을 형성하고, 상기 중계 능력을 기초로 상기 복수의 중계 단말들 중 적어도 하나를 상기 그룹에서 탈퇴시키거나, 새로운 중계 단말을 상기 그룹에 가입시키는 상기 기지국을 포함하는 셀룰라 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계 단말들은
    셀룰라(cellular) 주파수 대역을 이용하여 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계 단말들은
    상기 복수의 중계 단말들의 개수, 이동 속도, 상기 복수의 중계 단말들이 가지고 있는 잔여 파워, 상기 복수의 중계 단말들에게 가해지는 트래픽 로드, 상기 복수의 중계 단말들과 상기 기지국 또는 상기 대상 단말 사이에 형성된 채널의 상태 중 적어도 하나를 기초로 적응적으로 상기 적어도 하나의 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계 단말들은
    스케쥴링된 시간 구간 또는 주파수 대역을 이용하여 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 중계 단말들은
    상기 복수의 중계 단말들의 존재를 나타내는 비컨들을 전송하고, 상기 비컨들에 대응하는 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로부터의 응답에 따라 상기 기지국 또는 상기 대상 단말과의 연결을 설정(establishment)하는 것을 특징으로 하는 셀 룰라 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 중계 단말들은
    상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 적응적으로 제어되는 주기를 가지고, 상기 비컨들을 전송하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비컨들은 상기 복수의 중계 단말들의 식별 정보 또는 상기 복수의 중계 단말들의 스케쥴링 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  9. 복수의 중계 단말들로 구성되는 그룹에 속하는 멤버 중계 단말에 있어서,
    기지국 또는 대상 단말로부터 전송된 다운링크 데이터 또는 업링크 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 및
    상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들과 협력하여 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로 상기 다운링크 데이터 또는 상기 업링크 데이터를 전달하는 데이터 전달부
    를 포함하고,
    상기 멤버 중계 단말은
    상기 기지국에 의해 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 적응적으로 상기 그룹에 가입되거나 상기 그룹으로부터 탈퇴되는 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 전달부는
    스케쥴링된 시간 구간 또는 주파수 대역을 이용하여 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 시간 구간 또는 상기 주파수 대역은 상기 기지국 또는 상기 복수의 중계 단말들에 의해 스케쥴링되는 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스케쥴링된 주파수 대역은 셀룰라 주파수 대역의 일부 또는 전부인 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 전달부는
    상기 복수의 중계 단말들 중 적어도 하나와 동일한 시간 구간에서 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 멤버 중계 단말의 존재를 나타내는 비컨을 전송하고, 상기 비컨에 대응하는 상기 기지국 또는 상기 대상 단말로부터의 응답에 따라 상기 기지국 또는 상기 대상 단말과의 연결을 설정(establishment)하는 연결 설정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연결 설정부는
    상기 복수의 중계 단말들 또는 상기 멤버 중계 단말의 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 적응적으로 제어되는 주기를 가지고, 상기 비컨을 전송하는 것을 특징으로 하는 멤버 중계 단말.
  17. 복수의 중계 단말들로부터 전송된 비컨들을 수신하는 비컨 수신부;
    상기 수신된 비컨에 응답하여 상기 복수의 중계 단말들의 전부 또는 일부와 연결을 설정하는 연결 설정부; 및
    상기 연결이 설정된 중계 단말들로부터 기지국의 다운링크 데이터를 수신하거나 상기 연결이 설정된 중계 단말들로 업링크 데이터를 송신하는 데이터 송/수신부를 포함하고,
    상기 연결이 설정된 중계 단말들은 협력하여 상기 다운링크 데이터 또는 상기 업링크 데이터를 중계하는 것을 특징으로 하는 대상 단말 및
    상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 상기 복수의 중계 단말들을 적응적으로 적어도 하나의 그룹을 형성하고, 상기 중계 능력을 기초로 상기 복수의 중계 단말들 중 적어도 하나를 상기 그룹에서 탈퇴시키거나, 새로운 중계 단말을 상기 그룹에 가입시키는 상기 기지국을 포함하는 셀룰라 통신 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 대상 단말은
    상기 비컨들은 상기 복수의 중계 단말들의 식별 정보를 포함하고,
    상기 연결 설정부는
    상기 복수의 중계 단말들의 식별 정보를 기초로 상기 복수의 중계 단말들 중 전부 또는 일부와 연결을 설정하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 비컨들은,
    상기 복수의 중계 단말들의 상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 적응적으로 제어되는 주기를 가지고 상기 복수의 중계 단말들로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 데이터 송/수신부는
    셀룰라 주파수 대역을 이용하여 상기 연결이 설정된 중계 단말들로부터 상기 다운링크 데이터를 수신하거나 상기 연결이 설정된 중계 단말들로 상기 업링크 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 셀룰라 통신 시스템.
  21. 복수의 중계 단말들을 그룹핑하고, 그룹을 관리하는 그룹 관리부;
    상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들을 위한 시간 구간 또는 주파수 대역을 스케쥴링하는 스케쥴러; 및
    상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들로 대상 단말을 위한 다운링크 데이터를 송신하거나, 상기 복수의 중계 단말들로부터 상기 대상 단말에 의해 전송된 업링크 데이터를 수신하는 데이터 송/수신부
    를 포함하고,
    상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들은 상기 스케쥴링된 상기 시간 구간 또는 상기 주파수 대역에 따라 상기 다운링크 데이터 또는 상기 업링크 데이터를 중계하고,
    상기 그룹 관리부는
    상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력을 기초로 상기 복수의 중계 단말들 중 적어도 하나를 상기 그룹에서 탈퇴시키거나, 새로운 중계 단말을 상기 그룹에 가입시키는 것을 특징으로 하는 기지국.
  22. 삭제
  23. 제21항에 있어서,
    상기 그룹에 속하는 상기 복수의 중계 단말들은 상기 복수의 중계 단말들의 존재를 나타내는 비컨들을 이용하여 상기 기지국 또는 상기 대상 단말과의 연결을 설정하고,
    상기 스케쥴러는
    상기 업링크 데이터 또는 상기 다운링크 데이터를 중계할 수 있는 중계 능력에 따라 상기 비컨들의 전송 주기를 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
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