KR20160090544A - 비면허 대역에서의 무선 통신 단말 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하는 무선 통신 단말은 통신 모듈, 면허 대역 및 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고, 상기 캐리어 센싱 결과에 기초하여 상기 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단하며, 상기 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국으로 전송하고, 상기 제어신호에 대응하여 상기 기지국으로부터 상기 단말의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하며, 상기 스케줄링 자원 정보에 기초하여 상기 기지국과 데이터를 송수신하되, 상기 프로세서는 상기 단말의 DRX(Discontinuous Reception) 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 캐리어 센싱을 수행한다.

Description

비면허 대역에서의 무선 통신 단말 및 방법{WIRELESS COMMUNICATION DEVICE AND METHOD IN THE UNLICENSED BAND}

본 발명은 비면허 대역에서의 무선 통신 단말 및 방법에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN; Wireless LAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어 등과 같이 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

이와 같은 무선랜 기술의 발전과 더불어, 비면허 대역(Unlicensed band)에서 LTE(Long Term Evolution)를 사용하기 위한 기술인 LTE-U(LTE-Unlicensed)는 2016년 말을 목표로 기본 기능이 LTE 표준에 포함되고, 그 후속 표준에 확장 기능이 포함될 것으로 예상되고 있다.

LTE-U에서 단말은 기지국과 면허 대역 채널 및 비면허 대역 채널에서의 연결이 가능하다. 이때, 면허 대역 채널은 기존과 동일하게 기지국의 스케줄링에 의해서 사용되지만, 비면허 대역 채널에서는 다른 소스(예를 들어, WiFi 등)의 점유 여부를 먼저 판별한 후, 채널이 비어있는 경우에만 사용하는 LBT(Listen-before-Talk) 기반으로 동작할 것으로 예상된다.

한편, LTE 단말은 소모 전력 절감을 위해 주기적으로 깨어나서 제어채널 수신 및 데이터 송수신을 수행하고, 그 외의 시간 동안에는 상당 부분 서킷을 슬립모드로 동작시키는 DTX/DRX(Discontinuous TX/RX)를 지원한다. 이와 같이, LTE-U에서 단말이 DTX/DRX를 사용할 경우, 비면허 대역 채널의 점유 여부를 주기적으로 깨어났을 때에만 확인할 수 있다. 그러나, LTE-U 단말이 깨어났을 때, 비면허 대역 채널이 점유 중인 경우에는 이를 이용하지 못한다. 그리고 LTE-U 단말은 다음 주기가 도래할 때까지 슬립 모드로 동작하다가 다시 깨어나는 경우에만 비면허 대역의 사용을 위한 점유 여부를 확인할 수 있다. 이와 같이, LTE-U 단말은 DTX/DRX 주기에 기초하여 비면허 대역의 채널 점유 여부를 확인할 수 있을 뿐, 슬립 모드로 동작하는 동안에는 비면허 대역의 채널 점유 여부를 확인할 수 없어, 비면허 대역 채널이 비점유 상태로 낭비되는 문제가 발생하며, 특히 슬립 모드에서 활성화될 때 많은 전력을 소모하게 된다는 문제가 있다.

한편, LTE-U의 경우 비면허 대역에서의 동작시 동일한 오퍼레이터 또는 상이한 오퍼레이터 간의 코디네이션(coordination) 문제가 발생할 수 있다. 즉, 동일 오퍼레이터가 관리하는 인접한 셀은 서로 간의 간섭 방지를 위해 리소스 분리, 전송 파워 조절, 핸드오버 파라미터 조절 등의 코디네이션을 수행한다. 그러나, 비면허 대역에서는 각 셀이 LBT 결과를 기반으로 선택적 전송을 수행하므로, 기존 코디네이션 기법을 그대로 적용하여 사용할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 상이한 오퍼레이터가 존재하는 경우, 면허 대역과는 달리 비면허 대역에서는 서로 다른 오퍼레이터가 관리하는 셀들이 서로 인접하여 간섭 유발이 가능한바, 이를 위한 새로운 코디네이션 기법이 필요한 실정이다.

이와 관련하여, 한국공개특허공보 제10-2014-0113987호(발명의 명칭: 허가된 무선 또는 유선 백홀 링크 및 미허가된 액세스 링크를 갖는 롱 텀 에볼루션 사용자 장비 중계기기들)는 디바이스와 오프레이터 간의 코디네이션을 하기 위한 기술을 개시하고 있다.

본 발명의 일부 실시예는 캐리어 센싱을 통해 DTX/DRX 타이밍이 아닌 경우에도 비면허 대역의 점유 여부를 판단하여 데이터를 송수신할 수 있는 무선 통신 단말 및 방법을 제공한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하는 무선 통신 단말은 통신 모듈, 면허 대역 및 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고, 상기 캐리어 센싱 결과에 기초하여 상기 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단하며, 상기 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국으로 전송하고, 상기 제어신호에 대응하여 상기 기지국으로부터 상기 단말의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하며, 상기 스케줄링 자원 정보에 기초하여 상기 기지국과 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 프로세서는 상기 단말의 DRX(Discontinuous Reception) 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 캐리어 센싱을 수행한다.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 단말의 비면허 대역에서의 무선 통신 방법은 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하는 단계; 상기 캐리어 센싱 결과에 기초하여 상기 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단하는 단계; 상기 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국으로 전송하는 단계; 상기 제어신호에 대응하여 상기 기지국으로부터 상기 단말의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하는 단계; 및 상기 스케줄링 자원 정보에 기초하여 상기 기지국과 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 캐리어 센싱을 수행하는 단계는, 상기 단말의 DRX(Discontinuous Reception) 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 캐리어 센싱을 수행한다.

전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 DTX/DTX 주기에 따라 단말이 활성화되는 경우가 아니더라도, 캐리어 센싱을 통해 비면허 대역의 점유 여부를 판단할 수 있다.

이에 따라, 비면허 대역의 점유 여부를 보다 많이 확인 가능하여 비면허 대역의 사용 빈도를 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말의 동작의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말의 비면허 대역에서의 무선 통신 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 오퍼레이터 및 이종 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 기지국의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 오퍼레이터 간의 무선 통신 방법의 순서도이다.
도 6은 동일 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 방법의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 오퍼레이터 간의 무선 통신 방법의 순서도이다.
도 8은 이종 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 방법의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말(100)의 블록도이다.

본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS; Subscriber Station), 무선 기기(wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU; Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 또는 다른 용어들로서 지칭될 수 있다. 단말의 다양한 실시예들은 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치, 즉 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에서의 기지국(400)은 일반적으로 단말과 통신하는 고정되거나 이동하는 지점을 말하며, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트 (access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등을 통칭하는 용어일 수 있다.

이와 같은 무선 통신 단말(100)은 통신 모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 1에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.

그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.

구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 통신 모듈(110)은 하나 이상의 기지국 중 어느 하나의 기지국(400)과 데이터 프레임을 송수신한다. 이때, 통신 모듈(110)은 WLAN(wireless LAN), Bluetooth, HDR WPAN, UWB, ZigBee, Impulse Radio, 60GHz WPAN, Binary-CDMA, 무선 USB 기술 및 무선 HDMI 기술 등으로 구현될 수 있다.

메모리(120)에는 면허 대역 및 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하기 위한 프로그램이 저장된다. 여기에서, 메모리(120)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다. 예를 들어, 메모리(120)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.

또한, 메모리(120)에 저장된 프로그램은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.

프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 프로그램을 실행시킨다. 이때, 프로세서(130)는 프로그램을 실행시킴에 따라, 캐리어 센싱 주기에 기초하여 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고, 캐리어 센싱 결과에 기초하여 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단한다. 이때, 프로세서(130)는 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국으로 전송하고, 제어신호에 대응하여 기지국으로부터 단말의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하며, 스케줄링 자원 정보에 기초하여 기지국과 데이터를 송수신한다.

이와 같은 프로그램의 실행에 따라 무선 통신 단말(100)이 동작하는 과정에 대하여 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말(100)의 동작의 일 예시를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 면허 대역에서의 DTX/DRX 주기와는 별도로 비면허 대역에서 캐리어 센싱(Carrier Sensing) 수행을 위한 주기를 갖는다. 이때, 캐리어 센싱 주기는 DRX 주기보다 짧게 설정되어 캐리어 센싱을 수행한다. 무선 통신 단말(100)은 이와 같이 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하여, 비면허 대역이 비어있는 것으로 판단된 경우, 비면허 대역에서 연결된 기지국(400)으로 데이터를 전송할 수 있다.

한편, 무선 통신 단말(100)은 캐리어 센싱 주기 설정을 위해 기지국(400)과 캐리어 센싱 정보를 공유할 수 있다. 이때, 캐리어 센싱 정보는 캐리어 센싱 조건, 횟수 및 센싱 간격 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고 캐리어 센싱 주기는 무선 통신 단말(100)의 동작 모드에 따라 각각 상이하게 설정될 수 있다. 무선 통신 단말(100)의 동작 모드는 무선 통신 단말(100)이 활성화되어 있는 상태인 웨이크업 모드(Wakeup mode), 비활성화 상태인 슬립 모드(Sleep mode) 및 데이터 전송 모드 중 어느 하나일 수 있으며, 캐리어 센싱 주기는 이와 같은 동작 모드에 따라 각각 상이하게 설정될 수 있다.

이와 같은 캐리어 센싱 주기는 도 2에 도시된 바와 같이, DRX 주기보다 짧게 설정된다. 또한, 프로세서(130)는 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지(203)에 기초하여 무선 통신 단말(100)을 활성화시켜 캐리어 센싱을 수행할 수 있으며, 이때 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지(203)는 DRX 주기의 활성화를 위한 에너지(201)보다 더 작은 에너지를 가질 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 기존의 DRX 주기에 맞추어 활성화됨에 따라 비면허 대역의 점유 여부를 판단하던 것과 더불어, DRX 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 따라 활성화되어 비면허 대역의 점유 상태를 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 상대적으로 긴 주기로 동작하던 DRX 주기에서 비면허 대역이 사용 가능 상태임에도 불구하고 사용하지 못하였던 기존의 비면허 대역의 리소스 낭비 문제를 해결할 수 있다. 이와 더불어, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 비면허 대역의 점유 상태를 판단하기 위한 전력 소모를 줄일 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

프로세서(130)는 위와 같이 설정된 캐리어 센싱 주기에 따라 캐리어 센싱을 수행하며, 캐리어 센싱 수행 결과를 통해 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단한 경우, DRX 주기에 따른 활성화 타이밍이 아니라 하더라도, 기지국(400)으로 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호(210)를 비면허 대역을 통해 전송한다. 이때, 프로세서(130)는 통신 모듈(110)을 통해 제어신호(210)로 RACH 프리앰블을 전송할 수 있으며, 제어신호(210)가 온전한 메시지인 경우, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 면허 대역의 프레임 타이밍에 맞추어 전송을 수행할 수 있다.

기지국(400)은 비면허 대역을 통해 무선 통신 단말(100)로부터 제어신호(210)를 수신하면, 이에 대응하여 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 전송할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 스케줄링 자원 정보에 기초하여 비면허 대역 또는 면허 대역에서 기지국(400)과 데이터 송수신을 재개할 수 있다.

이와 달리, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 캐리어 센싱 수행 결과, 비면허 대역이 점유 상태 즉, 다른 단말이 기지국(400)과 데이터를 송수신하고 있는 것으로 판단한 경우, 면허 대역에서의 스케줄링을 요청하는 메시지를 기지국(400)으로 전송할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 무선 통신 단말(100)은 캐리어 센싱 수행 결과 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단하였으나, 무선 통신 단말(100)의 DRX 주기에 따른 활성화 타이밍이 아닌 경우, 통신 모듈(110)을 통해 기지국(400)으로 비면허 대역의 채널 점유를 위한 블랭크 프레임(blank frame, 220)을 비면허 대역을 통해 전송할 수 있다. 이와 같은 블랭크 프레임(220)은 다음 DRX 주기의 시작 전까지 비면허 대역의 채널을 점유하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 무선 통신 단말(100)은 다음 DRX 주기가 시작되면 데이터 전송을 재개할 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 도 1 내지 도 2에서 설명한 무선 통신 단말(100)이 캐리어 센싱을 수행하여 비면허 대역을 통해 무선 통신을 수행하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말(100)의 비면허 대역에서의 무선 통신 방법의 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 단말(100)의 비면허 대역에서의 무선 통신 방법은 먼저, 캐리어 센싱 주기에 기초하여 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행한다(S310). 이때, 캐리어 센싱은 무선 통신 단말(100)의 DRX 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 수행된다. 그리고, 무선 통신 단말(100)은 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지에 기초하여 캐리어 센싱을 수행하며, 이때 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지는 DRX 주기의 활성화를 위한 에너지보다 더 작은 에너지를 가질 수 있다.

다음으로, 캐리어 센싱 결과에 기초하여 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단하고(S320), 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국(400)으로 전송한다(S330).

무선 통신 단말(100)은 제어 신호에 대응하여 기지국(400)으로부터 무선 통신 단말(100)의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하고(S340), 수신한 스케줄링 자원 정보에 기초하여 기지국(400)과 데이터를 송수신한다(S350).

본 발명에 따른 무선 통신 방법은 기지국(400)으로 비면허 대역의 채널 점유를 위해 블랭크 프레임을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이때 블랭크 프레임은 무선 통신 단말(100)의 다음 DRX 주기의 시작 전까지 비면허 대역의 채널을 점유하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 3의 설명에서, 각 단계는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 또는 이종 오퍼레이터 간의 코디네이션 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 오퍼레이터 및 이종 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동일 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)은 통신 모듈(410), 메모리(420) 및 프로세서(430)를 포함한다.

통신 모듈(410)은 하나 이상의 기지국 중 및 단말과 데이터 프레임을 송수신하고, 메모리(420)에는 하나 이상의 기지국 및 단말과 무선 통신을 수행하는 프로그램이 저장된다. 이와 같은 통신 모듈 및 메모리의 구현 형태에 대해서는 도 1에서 설명한 무선 통신 단말의 통신 모듈(110) 및 메모리(120)와 같이 구현 가능한바, 구체적인 내용은 생략하도록 한다.

프로세서(430)는 메모리(420)에 저장된 프로그램을 실행시킨다. 이때, 프로세서(430)는 프로그램을 실행시킴에 따라, 서로 인접하여 위치한 하나 이상의 기지국과 시그널링 인터페이스를 통해 캐리어 센싱 수행 결과 및 비면허 대역의 사용 빈도에 대한 정보를 공유한다. 그리고 공유한 정보에 기초하여 비면허 대역에 대한 리소스를 할당한다. 이때, 프로세서(430)는 리소스의 할당 기준이 타임 슬롯일 때, 인접하여 위치한 하나 이상의 기지국 중 어느 하나의 기지국에 의해 측정된 비면허 대역의 채널 점유 빈도값이 더 큰 경우, 어느 하나의 기지국에 할당된 리소스를 증가시킨다.

또한, 프로세서(430)는 리소스의 이용 확률값에 기초하여 서로 인접하여 위치한 하나 이상의 기지국과 비면허 대역의 특정 채널에 대한 리소스를 할당할 수 있다. 이때, 프로세서(430)는 캐리어 센싱 수행 결과, 특정 채널이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 리소스의 이용 확률값에 기초하여 데이터를 전송하고, 특정 채널이 점유 상태인 것으로 판단된 경우, 하나 이상의 기지국 중 간섭 소스로부터 가장 멀리 떨어진 기지국에 비면허 대역에 대한 리소스를 할당할 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하여 이종 오퍼레이터 간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)의 구성 형태는 동일 오퍼레이터 간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)과 동일하게 통신 모듈(410), 메모리(420) 및 프로세서(430)를 포함한다.

이때, 프로세서(430)는 프로그램을 실행시킴에 따라, 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고, 캐리어 센싱 수행 결과에 기초하여 비면허 대역의 점유 여부를 판단한다. 그리고 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 블랭크 프레임을 랜덤한 길이 또는 미리 설정된 길이로 전송하여 비면허 대역의 채널을 점유한다. 이때, 블랭크 프레임의 길이는 무선 통신 기지국과 서로 인접하여 위치한 기지국의 개수에 기초하여 설정될 수 있다.

프로세서(430)는 기지국(400)과 연결된 단말에게, 기지국(400)과 서로 인접하여 위치한 하나 이상의 기지국이 데이터를 송수신하는 중인지 여부에 대한 감지를 요청하고, 요청에 대응하여 단말로부터 감지 결과를 수신할 수 있다.

이에 따라, 기지국(400)과 서로 인접하여 위치한 하나 이상의 기지국이 데이터를 송수신하는 중인 것으로 감지된 경우, 프로세서(430)는 블랭크 프레임의 전송을 중단하고, 비면허 대역의 채널 점유를 위한 캐리어 센싱을 수행할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 동작하는 동일 및 이종 오페레이터간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)에서의 코디네이션 방법에 대하여 도 5 내지 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동일 오퍼레이터 간의 무선 통신 방법의 순서도이고, 도 6은 동일 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 방법의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.

동일 오퍼레이터가 관리하는 인접한 기지국(400, 401)이 서로 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 무선 통신 방법은 기지국(400, 401) 간의 코디네이션을 통해 타임 슬롯 또는 리소스 블록 등의 리소스 분리를 수행할 수 있다. 그러나, 기지국(400)이 코디네이션을 통해 할당받은 리소스에서 WiFi와 같은 인접 간섭 소스(450)의 점유로 인해 전송을 하지 못할 경우, 해당 기지국(400)은 심각한 성능 저하를 겪을 수 있다는 문제가 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 방법은 먼저, 기지국(400)이 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고(S510), 비면허 대역의 사용률 통계를 산출한다(S520). 그리고 인접 기지국(410)과의 시그널링 인터페이스를 통해 채널 점유 빈도 정보가 포함된 캐리어 센싱 수행 결과 및 산출된 비면허 대역의 사용률 통계를 공유한다(S530). 이와 같은 공유 정보에 기초하여, 기지국(400)은 비면허 대역에 대한 리소스를 재할당 할 수 있다(S540).

이때, 기지국(400)은 타임 슬롯을 기준으로 리소스를 분리하는 경우, 인접하여 위치한 하나 이상의 기지국 중 어느 하나의 기지국(401)이 측정한 비면허 대역의 채널 점유 빈도가 자신이 측정한 값보다 더 크면, 해당 인접 기지국(401)에 할당된 리소스를 증가시킨다.

또한, 본 발명에 따른 무선 통신 방법에 따라 동작하는 기지국(400)은 비면허 대역 리소스 분리시 추가적으로 리소스에 대한 이용 확률값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 2개의 인접한 기지국(401)에 대해 타임슬롯 1에서는 0.7:0.3의 확률값을 갖도록 설정할 수 있고, 타임슬롯 2에서는 0.3:0.7의 확률값을 갖도록 설정할 수 있다.

이에 따라, 기지국(400)은 특정 비면허 대역의 리소스 사용시 먼저 캐리어 센싱을 수행하고, 캐리어 센싱 수행 결과 채널이 비점유 상태인 것으로 판단한 경우 이용 확률값을 적용하여 데이터의 전송 여부를 결정할 수 있다. 이와 달리, 기지국(400)은 채널이 점유되어 있는 것으로 판단한 경우, 인접 기지국 중 간섭 소스로부터 가장 멀리 떨어진 기지국에 비면허 대역에 대한 리소스를 할당할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 오퍼레이터 간의 무선 통신 방법의 순서도이고, 도 8은 이종 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 방법의 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.

동일 오퍼레이터에서의 무선 통신 방법과는 달리, 이종 오퍼레이터 간의 무선 통신 방법에서는 기지국간(400, 401)의 시그널링 인터페이스가 존재하지 않을 수 있다. 따라서, 동일 오퍼레이터에서의 무선 통신 방법과 같이 코디네이션을 할 수 없다는 문제가 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 오퍼레이터간의 무선 통신을 수행하는 기지국(400)은 먼저, 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고(S710), 캐리어 센싱 결과에 기초하여 비면허 대역의 점유 여부를 판단한다(S720). 이때, 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우(S730), 데이터를 바로 전송하지 않고 랜덤한 길이 또는 미리 설정된 길이의 블랭크 프레임을 전송하여 비면허 대역의 채널을 점유한다. 블랭크 프레임이 전송되는 동안 WiFi 등의 무선랜(450)이 비면허 대역을 통해 데이터를 전송하지 못하도록 비면허 대역은 점유된다. 이와 달리, 비면허 대역이 점유 상태인 것으로 판단된 경우(S730), 기지국(400)은 다시 비면허 대역의 점유를 위해 캐리어 센싱을 수행한다(S710).

이때, 한번에 연속하여 비면허 대역을 점유할 수 있는 시간의 허용 한계가 존재하는 경우, 블랭크 프레임의 전송은 무선랜 입장(450)에서 이미 비면허 대역을 점유한 것으로 볼 수 있다. 따라서, 블랭크 프레임 전송을 통해 랜덤 백오프를 수행한 기지국(400)은 백오프가 종료된 후에는 점유시간 최대 허용치에서 랜덤 백오프를 수행한 시간을 뺀, 잔여 시간 동안만 비면허 대역을 이용하여 데이터 송수신을 할 수 있다.

기지국(400)은 블랭크 프레임을 전송한 후, 연결된 단말(20)로 하여금 인접 기지국(401)이 데이터 송수신을 시작하였는지 여부를 감지하도록 요청하고(S750), 이와 같은 요청에 대응하여 단말(20)로부터 면허 대역을 통해 감지 결과를 수신한다(S760).

이때, 인접 기지국(401)의 데이터 전송이 감지된 경우, 블랭크 프레임의 전송을 중단하고 다시 캐리어 센싱을 수행한다(S710). 이와 달리, 인접 기지국(401)의 데이터 전송이 감지되지 않은 경우, 블랭크 프레임을 계속하여 전송한다(S770).

한편, 인접 기지국(401)의 데이터 송수신 여부를 감지하기 위한 요청은, 블랭크 프레임을 전송한 직후 수행하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라 블랭크 프레임을 전송하기 직전 또는 전송하는 중에도 단말(20)로 하여금 인접 기지국(401)의 데이터 송수신 개시 여부에 대한 감지를 요청할 수 있다.

본 발명에 따른 무선 통신 방법에서 기지국(400)이 전송하는 블랭크 프레임은, 일반 데이터 프레임과 다른 파일럿 패턴을 사용하여 일반 데이터 프레임과 구별될 수 있다. 또한, 특정 코드를 전송하는 방법 등을 통해 블랭크 프레임을 수신한 인접 기지국(401)이 일반 데이터 프레임과 블랭크 프레임을 구별할 수 있다.

한편, 블랭크 프레임은 랜덤한 길이로 구성되거나, 일정한 길이를 갖지만 랜덤한 개수만큼 연속될 수 있다. 이와 같은 랜덤한 길이 또는 랜덤한 개수는 [0, a/(인접 이종 오퍼레이터의 기지국 개수)] 범위에서 선택된 숫자에 기초하여 설정될 수 있다. 이때, a는 상수이며, 인접한 기지국 개수를 파악하기 위해, 기지국(400)은 설치시 또는 설치후 주기적으로 인접 기지국(401)을 검색하거나, 연결 단말(20)로 하여금 인접 기지국(401)을 감지하도록 요청할 수 있다.

도 7 내지 도 8에서 설명한 무선 통신 방법은 기지국(400) 주변에 이종 오퍼레이터의 기지국(401)이 존재하는 경우에만 적용이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 무선 통신 방법은 기지국(400)이 인접하여 위치한 기지국(401)의 감지를 위해 설치시 또는 설치후 주기적으로 인접 기지국(401)을 검색하거나 연결 단말(20)이 해당 동작을 수행하도록 명령할 수 있다. 이를 위해, 기지국(400)은 비면허 대역에서 기지국(400)의 정보를 송출하거나, 인접 기지국(401)의 파일럿 검출을 통해 이종 오퍼레이터간의 무선 통신 방법을 적용할 것인지 여부에 대한 판단을 할 수 있다. 또한, 기지국(400)은 인접 기지국(401)으로 면허 대역에서 비면허 대역의 이용 여부에 대한 리포트를 전송할 수 있으며, 인접 기지국(401)은 이를 스캔하거나 단말(20)로부터 수신하여 코디네이션시 활용할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 비면허 대역에서 LTE-U 기지국 간의 동시 사용을 제어하여 데이터 전송의 안전성을 향상시킬 수 있다. 즉, 비면허 대역의 점유 여부에 대하여 판단하지 않고 데이터를 전송할 경우에 발생되는 데이터의 손실을 최소화할 수 있고 서로 간에 유발되는 간섭을 최소화시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.

본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 무선 통신 단말
110, 410: 통신모듈
120, 420: 메모리
130, 430: 프로세서
201: DRX 주기의 활성화를 위한 에너지
203: 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지
210: 제어신호
220: 블랭크 프레임
400: 기지국
401: 인접 기지국
450: 무선랜

Claims (9)

1. 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하는 무선 통신 단말에 있어서,
   통신 모듈,
   면허 대역 및 비면허 대역에서 무선 통신을 수행하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및
   상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되,
   상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하고, 상기 캐리어 센싱 결과에 기초하여 상기 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단하며, 상기 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국으로 전송하고, 상기 제어신호에 대응하여 상기 기지국으로부터 상기 단말의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하며, 상기 스케줄링 자원 정보에 기초하여 상기 기지국과 데이터를 송수신하되,
   상기 프로세서는 상기 단말의 DRX(Discontinuous Reception) 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 캐리어 센싱을 수행하는 것인, 무선 통신 단말.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로세서는 상기 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지에 기초하여 상기 단말이 활성화되어 캐리어 센싱을 수행하되,
   상기 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지는 상기 DRX 주기의 활성화를 위한 에너지보다 더 작은 에너지를 갖는 것인, 무선 통신 단말.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐리어 센싱 주기는 상기 기지국과 캐리어 센싱 정보를 공유하여 설정되며,
   상기 캐리어 센싱 주기는 상기 단말의 동작 모드에 따라 각각 상이하게 설정되는 것인, 무선 통신 단말.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 캐리어 센싱 정보는 캐리어 센싱 조건, 횟수 및 센싱 간격 중 하나 이상을 포함하는 것인, 무선 통신 단말.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 단말의 동작 모드는 웨이크업 모드, 슬립 모드 및 데이터 전송 모드 중 어느 하나인 것인, 무선 통신 단말.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신 모듈은 상기 기지국으로 상기 비면허 대역의 채널 점유를 위한 블랭크 프레임을 전송하되,
   상기 블랭크 프레임은 다음 DRX 주기의 시작 전까지 상기 비면허 대역의 채널을 점유하도록 구성된 것인, 무선 통신 단말.
7. 단말의 비면허 대역에서의 무선 통신 방법에 있어서,
   캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 비면허 대역에서 캐리어 센싱을 수행하는 단계;
   상기 캐리어 센싱 결과에 기초하여 상기 비면허 대역이 비점유 상태인지 여부를 판단하는 단계;
   상기 비면허 대역이 비점유 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 비면허 대역을 통해 데이터 송수신 재개를 위한 제어신호를 기지국으로 전송하는 단계;
   상기 제어신호에 대응하여 상기 기지국으로부터 상기 단말의 스케줄링 자원 정보가 포함된 응답을 수신하는 단계; 및
   상기 스케줄링 자원 정보에 기초하여 상기 기지국과 데이터를 송수신하는 단계를 포함하되,
   상기 캐리어 센싱을 수행하는 단계는,
   상기 단말의 DRX(Discontinuous Reception) 주기보다 짧게 설정된 캐리어 센싱 주기에 기초하여 상기 캐리어 센싱을 수행하는 것인, 무선 통신 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 캐리어 센싱을 수행하는 단계는,
   상기 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지에 기초하여 상기 단말이 활성화되어 캐리어 센싱을 수행하되,
   상기 캐리어 센싱 주기의 활성화를 위한 에너지는 상기 DRX 주기의 활성화를 위한 에너지보다 더 작은 에너지를 갖는 것인, 무선 통신 방법.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 기지국으로 상기 비면허 대역의 채널 점유를 위한 블랭크 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하되,
   상기 블랭크 프레임은 다음 DRX 주기의 시작 전까지 상기 비면허 대역의 채널을 점유하도록 구성된 것인, 무선 통신 방법.

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