(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A)

(1)

(11) 공개번호 10-2009-0059023 (43) 공개일자 2009년06월10일 (51) Int. Cl.

H04B 7/04 (2006.01)

(21) 출원번호 10-2008-0041976 (22) 출원일자 2008년05월06일 심사청구일자 2009년03월09일 (30) 우선권주장

1020070125697 2007년12월05일 대한민국(KR)

(71) 출원인

한국전자통신연구원

대전 유성구 가정동 161번지 (72) 발명자

권형진

충북 청주시 흥덕구 가경동 삼일원앙아파트 103동 1502호

김진경

대전시 서구 관저동 대자연마을아파트 105동 506 호

(뒷면에 계속) (74) 대리인

특허법인무한 전체 청구항 수 : 총 16 항

(54) 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법 (57) 요 약

본 발명은 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 무선통신 시스템에서의 다중 경 로를 이용한 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 다중 경로 사용을 통한 데이터 송수신 방법은 대응 스테이션으로의 다이 렉트 경로 및 릴레이 장치로의 릴레이 경로를 각각 설정하는 단계와, 다이렉트 경로와 릴레이 경로 중 하나의 경 로를 선택하는 단계와, 선택된 경로를 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.

대 표 도 - 도4

(2)

(72) 발명자 김용선

경기도 수원시 권선구 권선동 주공아파트 112동 1101호

김경표

대전시 유성구 가정동 236-1번지 2동 232호

이우용

대전시 유성구 어은동 한빛아파트 106동 701호

이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 2007-S-002-01

부처명 정보통신부 및 정보통신연구진흥원 연구사업명 IT성장동력기술개발

연구과제명 Multi-Gigabit 무선 인터페이스 기술 개발 주관기관 한국전자통신연구원

연구기간 2007년 3월 1일 ~ 2008년 2월 29일

(3)

특허청구의 범위 청구항 1

대응 스테이션 및 릴레이 장치로의 통신 경로를 각각 설정하는 경로 설정부;

상기 설정된 통신 경로들의 사용가능 여부를 판단하는 경로 판단부;

상기 사용가능 여부 판단에 따라서 통신 경로들 중 하나의 경로를 선택하는 경로 선택부; 및 상기 선택된 경로를 통해 데이터를 교환하는 데이터 송수신부를 포함하는 스테이션.

청구항 2 제1항에 있어서,

상기 경로 선택부는 상기 대응 스테이션과의 통신 경로를 우선적으로 선택하고, 상기 대응 스테이션과의 통신 경로가 차단된 경우 상기 릴레이 장치와의 통신 경로를 선택하는 것을 특징으로 하는 스테이션.

상기 경로 선택부는 상기 대응 스테이션과의 통신 경로와 상기 릴레이 장치와의 통신 경로를 교대로 선택하는 것을 특징으로 하는 스테이션.

상기 경로들 중 사용 가능한 경로를 저장하는 유효경로 저장부를 더 포함하는 스테이션.

청구항 5

대응 스테이션으로의 다이렉트 경로 및 릴레이 장치로의 릴레이 경로를 각각 설정하는 단계;

상기 다이렉트 경로와 상기 릴레이 경로 중 하나의 경로를 선택하는 단계; 및

상기 선택된 경로를 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 스테이션의 데이터 송수신 방법.

릴레이 경로를 설정하는 상기 단계는,

릴레이 지원 가능 필드가 1로 설정된 MAC 데이터를, 상기 릴레이 장치로 송신하는 단계와

상기 릴레이 장치로부터 릴레이 가능 필드가 1로 설정된 MAC 데이터를 수신하여, 상기 릴레이 경로를 설정하는 단계

를 포함하는 스테이션의 데이터 송수신 방법.

경로를 선택하는 상기 단계는,

상기 다이렉트 경로 및 상기 릴레이 경로의 사용 가능 여부를 주기적으로 확인하는 단계와

상기 확인 결과에 기초하여 상기 다이렉트 경로와 상기 릴레이 경로 중 하나의 경로를 선택하는 단계 를 포함하는 스테이션의 데이터 송수신 방법.

청구항 8

(4)

제5항에 있어서,

상기 선택된 경로가 다이렉트 경로인 경우, 상기 다이렉트 경로가 차단되면, 상기 릴레이 경로를 통하여 상기 데이터를 송수신하는 단계;

또는

상기 선택된 경로가 릴레이 경로인 경우, 상기 릴레이 경로가 차단되면, 상기 다이렉트 경로를 통하여 상기 데 이터를 송수신하는 단계

를 더 포함하는 스테이션의 데이터 송수신 방법.

상기 대응 스테이션 또는 상기 릴레이 장치로부터 일정 시간 동안 에크를 수신하지 못한 경우, 데이터를 송수신하는 상기 단계는,

상기 선택된 경로를 스위칭하는 단계; 및

상기 스위칭을 통해 재선택된 경로로 상기 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 스테이션의 통신 방법.

데이터를 송수신하는 상기 단계는,

상기 선택된 경로를 스위칭하기 위한 릴레이 스위치 요구 메시지를, 상기 대응 스테이션으로 전송하는 단계; 및 상기 릴레이 스위치 요구 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하여 상기 선택된 경로를 스위칭하는 단계를 더 포 함하는 스테이션의 통신 방법.

청구항 11

대응 스테이션으로의 다이렉트 경로 및 릴레이 장치로의 릴레이 경로를 각각 설정하는 단계;

상기 다이렉트 경로와 상기 릴레이 경로의 순서를 결정하는 단계; 및

상기 결정된 순서에 따라 상기 대응 스테이션 및 상기 릴레이 장치와 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 스 테이션의 데이터 송수신 방법.

청구항 12

제5항 또는 제11항에 있어서,

상기 대응 스테이션 및 상기 릴레이 장치에 대하여 안테나의 빔 방향 및 빔폭을 조절하는 안테나 트레이닝을 수 행하는 단계; 및

상기 대응 스테이션과 상기 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝 완료 여부를 확인하는 단계 를 더 포함 스테이션의 데이터 송수신 방법.

상기 다이렉트 경로 및 상기 릴레이 경로 중 하나의 경로가 차단되면, 다른 하나의 경로를 통하여 데이터를 송 수신하는 것을 특징으로 하는 스테이션의 데이터 송수신 방법.

청구항 14

하나의 스테이션 및 상기 스테이션과 통신하고자 하는 대응 스테이션과의 통신 경로를 각각 설정하는 단계; 및

(5)

상기 하나의 스테이션으로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 상기 대응 스테이션으로 전달하는 단계를 포 함하는 릴레이 장치의 데이터 송수신 방법.

상기 두 개의 스테이션들에 대하여 안테나의 빔 방향 및 빔폭을 조절하는 안테나 트레이닝을 각각 수행하는 단 계를 더 포함하되,

상기 안테나 트레이닝은 상기 두 개의 스테이션에 대하여 순차적으로 수행되는 순차적 트레이닝 방법 또는 동시 에 수행되는 병렬적 트레이닝 방법을 포함하는 릴레이 장치의 데이터 송수신 방법.

상기 데이터를 앰플리파이 앤 포워드 방식으로 전달하되,

상기 데이터의 패킷 헤더를 디코딩하고, 상기 디코딩된 정보에 따라 두 개의 RF 모드를 설정하는 것을 특징으로 하는 릴레이 장치의 데이터 송수신 방법.

명 세 서

발명의 상세한 설명 기 술 분 야

본 발명은 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 경로를

<1>

이용한 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된

<2>

것이다[과제관리번호: 2007-S-002-01, 과제명: Multi-Gigabit 무선 인터페이스 기술개발].

배 경 기 술

무선통신 시스템에서, 사용중인 경로의 채널이 사람 혹은 장애물 등에 의해 차단되는 경우 채널 상태가 극도로

<3>

악화되어 통신이 두절되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 사람 혹은 장애물은 영구히 존재하지 않고 움 직이기 때문에 통신 두절 상태가 바로 해소될 수 있다. 그러나, 60 GHz 대역의 무선통신 시스템의 경우 3 Gbps 급의 고속으로 데이터를 교환하기 때문에 통신 두절 시간이 아주 짧더라도 심각한 문제를 초래하게 된다. 이에 따라, 경로 별 데이터 수신 확인 제어(ACK) 신호를 통한 다중 경로를 사용한 데이터 송수신하는 방법이 제안되 었다. 이 방법은 경로 별로 데이터 수신 확인 제어(ACK) 신호를 근거로 하여 경로가 두절되었음을 판별하고, 다 른 경로를 사용한다. 따라서, 매 데이터 프레임마다 MAC 헤더에 사용하는 경로 정보를 삽입해주어야 하는 단점 이 있다. 또한, 삽입하는 정보의 부담이 크지 않다 하더라도 저전력으로 설계되어야 하는 기기의 경우, 데이터 패킷을 다른 경로로 보낼 때마다 빔을 스위칭하기 위한 전력 소모가 부담이 된다.

따라서, 무선통신 시스템에서 사람 혹은 장애물이 존재하여도 데이터 교환이 차단되지 않고 원활하게 데이터를

<4>

교환할 수 있도록 다중 경로를 사용하되, 전력 소모를 최대한 줄일 수 데이터 송수신 장치 및 방법이 필요하다.

발명의 내용

해결 하고자하는 과제

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스테이션들 간에 다이렉트 경로 외에 릴레이 장치를 이용한 우회 경로를 사

<5>

용함으로써, 다이렉트 경로가 차단되었을 때에도 원활하게 통신할 수 있는 무선통신 시스템에서의 데이터 송수 신 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 스테이션들 간에 다이렉트 경로 및 우회 경로를 순차적으로 사용함으

<6>

로써, 비디오 스트리밍과 같은 지연민감정보를 다이렉트 경로가 차단되었을 때에도 원활하게 통신할 수 있는 무

(6)

선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과

<7>

제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

과제 해결수단

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 스테이션은 대응 스테이션 및 릴레이 장치로

<8>

의 통신 경로를 각각 설정하는 경로 설정부와, 상기 설정된 통신 경로들의 사용가능 여부를 판단하는 경로 판단 부와, 상기 사용가능 여부 판단에 따라서 통신 경로들 중 하나의 경로를 선택하는 경로 선택부와, 상기 선택된 경로를 통해 데이터를 교환하는 데이터 송수신부를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 스테이션의 데이터 송수신 방법은 대응 스테이

<9>

션으로의 다이렉트 경로 및 릴레이 장치로의 릴레이 경로를 각각 설정하는 단계와, 상기 다이렉트 경로와 상기 릴레이 경로 중 하나의 경로를 선택하는 단계와, 상기 선택된 경로를 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 릴레이 장치의 데이터 송수신 방법은 하나의

<10>

스테이션 및 상기 스테이션과 통신하고자 하는 대응 스테이션과의 통신 경로를 각각 설정하는 단계와, 상기 하 나의 스테이션으로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 상기 대응 스테이션으로 전달하는 단계를 포함한다.

효 과

본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법은 스테이션들 간에 다이렉트 경로 외에 릴

<11>

레이 장치를 이용한 우회 경로를 사용함으로써, 다이렉트 경로가 차단되었을 때에도 원활하게 통신할 수 있다.

또한, 다중 경로를 효율적으로 사용함으로써, 스위칭에 대한 전력 소모를 최대한 줄일 수 있다.

발명의 실시를 위한 구체적인 내용

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치 및 방법에 대해 상

<12>

세히 설명한다.

본 발명의 기본적인 원리는, 스테이션들 간에 다이렉트 경로 외에 릴레이 장치를 이용한 우회 경로를 사용함으

<13>

로써, 다이렉트 경로가 차단되었을 때에도 원활하게 통신할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법은 예를 들어, 와이미디어(WiMidea)에 적용

<14>

될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 와이미디어는 무선(Wireless)과 미디어(Media)의 합성어로서, 홈 네트워 킹에 있어서 연결 케이블을 없애는 무선 기술로 컴퓨터, PDA, MP3 플레이어, 디지털 TV, HDTV, DVD 플레이어, 디지털 캠코더, 디지털 셋톱 박스(Set-top Box), 게임 콘솔 등과 같은 가전제품들 간의 초고속 데이터 전송을 가능하게 한다.

이러한 와이미디어의 무선매체접근제어(WiMedia MAC)에는 분산 예약 프로토콜(Distributed Reservation

<15>

Protocol: DRP)과 우선권 경쟁 접근(Priority Contention Access: PCA)의 두 가지 매체접근제어 방식이 존재한 다. DRP는 시분할 다중접근 방식(Time Division Multiplexing Access: TDMA)과 유사한 프로토콜로서, 미리 데 이터 전송시간을 예약하고 예약된 시간에 데이터를 전송하는 방식이다. 즉, DRP는 각 장치가 비콘 구간(Beacon Period: BP)내에서 비콘을 교환하여 비콘 그룹(beacon group) 또는 확장형 비콘 그룹(extended beacon group) 을 형성함으로써, 그 그룹 내에서는 비경쟁모드예약(contention-free reservation) 데이터 통신이 가능하도록 하는 방법이다. PCA는 IEEE 802.11e의 EDCA에서와 유사한 동작으로, 우선순위 별로 서로 다른 백오프(backoff) 를 이용하여 전송하는 방식이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도

<16>

2는 도 1의 스테이션의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치는 제1 및 제2 스테이션

<17>

(10, 20)과 릴레이 장치(30)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템은 60 GHz 이나 THz 대역을 사용하며, 제1 및 제2 스테이션(10, 20)은

<18>

가시 선상에 위치한다.

(7)

제1 및 제2 스테이션(10, 20)은 가시 선상에 형성되는 다이렉트 경로(A)를 통해 통신할 수 있다. 또한, 각 스테

<19>

이션(10, 20)은 릴레이를 지원하는 장치이다.

도 2를 참조하면, 제1 스테이션(10)은 경로 설정 및 안테나 트레이닝부(100), 경로 판단부(200), 유효경로 저장

<20>

부(300), 경로 선택부(400) 및 데이터 송수신부(500)를 포함한다.

경로 설정 및 안테나 트레이닝부(100)는 제2 스테이션(20)과 릴레이 장치(30)와의 다이렉트 경로(1) 및 릴레이

<21>

경로(2)를 설정하고, 안테나 트레이닝을 수행한다. 여기서, 제2 스테이션(20)은 제1 스테이션(10)과 통신하고자 하는 대응 스테이션이다.

경로 판단부(200)는 경로 설정 및 안테나 트레이닝부(100)를 통해 설정된 다이렉트 경로(1) 및 릴레이 경로(2)

<22>

의 사용가능 여부를 판단한다. 경로 판단부(200)는 사용가능한 경로를 유효경로 저장부(300)에 전달한다. 유효 경로 저장부(300)는 무선환경에 따라 경로 데이터가 업데이트된다.

경로 선택부(400)는 유효경로 저장부(300)부터 사용가능한 경로를 제공받고, 경로들 중 하나의 경로를

<23>

선택한다. 경로 선택부(400)는 제2 스테이션(20)과의 다이렉트 경로(1)를 우선적으로 선택하고, 다이렉트 경로 가 차단된 경우에는 릴레이 장치(30)와의 릴레이 경로(2)를 선택할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않으며, 다이 렉트 경로(1) 또는 릴레이 경로(2)가 모두 사용 가능한 경우, 두 경로의 사용순서에 따라 교대로 선택할 수 있 다.

데이터 송수신부(500)는 선택된 경로를 통해 제2 스테이션(20) 또는 릴레이 장치(30)와 데이터를 송수신한다.

<24>

이때, 릴레이 장치에 송신된 데이터는 다시 제2 스테이션(20)으로 전달된다.

이러한 스테이션(10, 20)에서 송수신되는 수퍼프레임은 여러 개의 매체 접근 슬롯으로 구성되고, 비콘 구간

<25>

(Beacon Period)과 데이터 전송 구간(Data Transfer Period)을 포함한다. 비콘 구간은 비콘 슬롯(Beacon Slo t)으로 나누어서 전송된다. 여기서, 비콘은 네트워크의 동기를 맞추는 역할을 하고, 데이터 전송 구간은 DRP와 PCA에 따라 데이터를 전송한다.

각 스테이션(10, 20)은 전방향 전송을 지원할 수 있도록 sector antenna 또는 array antenna을 사용한다. 이는

<26>

비콘(beacon)의 전방향 전송을 지원함으로써, 와이미디어 무선매체접근제어의 DRP 기본인, 비콘 그룹을 형성하 고 이들간에 contention-free 통신이 가능하도록 하기 위함일 수 있다. 그러나, 각 스테이션(10, 20)은 비콘 외 의 데이터를 전송할 경우에는, 전방향이 아닌 특정 방향으로만 전송을 수행한다.

릴레이 장치(30)는 제1 및 제2 스테이션(10, 20)에 대해 부가 경로를 제공하는 장치이다. 부가 경로는 제1 및

<27>

제2 스테이션(10, 20)의 가시 선상에 형성되는 다이렉트 경로(1) 외에, 제1 및 제2 스테이션(10, 20)의 데이터 통신이 가능하도록 하는 우회 경로를 의미한다. 구체적으로, 우회 경로는 제1 스테이션(10)과 릴레이 장치(30) 간의 제1 릴레이 경로(2)와 제2 스테이션(20)과 릴레이 장치(30) 간의 제2 릴레이 경로(3)를 포함한다. 여기서, 우회 경로와 다이렉트 경로(1)는 충돌하지 않도록 설정된다.

릴레이 장치(30)는 비콘 구간에서 일반 장치와 동일하게 비콘을 수신하고 자신에게 할당된 슬롯에서 비콘을 전

<28>

송한다. 반면, 데이터 전송 구간에서 중계 기능을 수행하지 않는 경우, 두 개의 RF chain은 모두 수신 모드로 동작한다. 그러나, 중계 기능을 수행하는 경우, 두 개의 RF Chain은 데이터 전송 방향에 따라 각 모드로 스위칭 함으로써, 하나는 수신 모드, 다른 하나는 송신 모드로 동작하게 된다.

구체적으로, 릴레이 장치(30)는 중계 기능을 수행할 때, 도 3에 도시된 바와 같이, amplify-and-forward 방식으

<29>

로 데이터를 전달하면서, 동시에 패킷 헤더를 디코딩하여 어떠한 ACK policy를 사용하는지 확인하고, 그에 따라 RF Chain의 모드 전환을 수행한다. 여기서, ACK policy는 No-ACK, Immediate ACK, Block ACK 중 하나일 수 있 다.

구체적으로, 릴레이 장치(30)는 디코딩된 패킷 헤더의 ACK policy 필드가 No-ACK 일 경우에는 두 개의 RF Chain

<30>

을 tx와 rx 모드를 그대로 유지한다. 릴레이 장치(30)는 디코딩된 패킷 헤더의 ACK policy 필드가 Immediate ACK 일 경우에는 두 개의 RF Chain의 모드를 스위칭한다. 즉, 릴레이 장치(30)는 tx 모드인 RF Chain를 rx 모드 로 스위칭하고, rx 모드인 RF Chain를 tx 모드로 스위칭한다. 이때, 릴레이 장치(30)는 현재 중계 중인 패킷의 전송을 완료한 후에 스위칭한다. 또한, 릴레이 장치(30)는 디코딩된 패킷 헤더의 ACK policy 필드가 Block ACK 인 경우에는 디코딩된 패킷 헤더에 포함된 ACK의 송신 시점에 따라, 두 개의 RF Chain의 모드를 스위칭한다.

본 발명에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치는 릴레이 장치(30)를 사용함으로써, 사람 혹은 장애

<31>

물로 인해 다이렉트 경로(1)가 차단될 경우에도 릴레이 장치(30)를 통한 우회 경로를 사용함에 따라, 스테이션

(8)

간의 원활한 데이터 통신을 가능하게 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5는

<32>

MAC Capability IE의 bitmap 포맷을 나타내는 도면이다.

도 4을 참조하면, 먼저, 스테이션은 릴레이 장치를 이용하여 우회 경로를 설정한다(S100).

<33>

두 개의 스테이션은 가시선상에 위치한 다이렉트 경로를 통해 통신할 수 있다. 또한, 각 스테이션은 스테이션의

<34>

타입과 스테이션에 포함되어 있는 안테나의 타입에 따라 하나 혹은 그 이상의 릴레이 경로를 사용할 수 있다.

따라서, 각 스테이션은 릴레이 경로를 사용하기 위해, MAC Capability IE 내에 새로이 정의한 릴레이 지원 가능 필드(relay support capability field)를 1로 설정한다. 이후, 스테이션은 릴레이 지원 가능 필드가 1로 설정 된 MAC Capability IE를 비콘 또는 데이터 전송 구간에 포함하여 전송한다.

도 5를 참조하면, MAC Capability IE의 bitmap 포맷은 PCA, DRP, explicit 및 릴레이 등에 대해 정의하고

<35>

있다.

여기서, 1 Octet의 1bit는 릴레이 가능 필드(relay capability field)를 나타내고, 1 Octet의 2bit는 릴레이

<36>

지원 가능 필드(relay support capability field)를 나타낸다. 릴레이 가능 필드는 릴레이 장치의 릴레이 기능 수행 여부를 나타내는 필드이다. 또한, 릴레이 지원 가능 필드는 스테이션이 릴레이 경로를 이용한 데이터 교환 을 지원하는지의 여부를 나타내는 필드이다.

릴레이 장치는 프레임을 전송하기 전에, 다른 스테이션들의 비콘을 수신한다. 이후, 릴레이 장치는 신호를 스캔

<37>

하는 동안 하나 이상의 비콘을 수신하면, 무선매체접근제어에 기술된 비콘 전송 절차에 따라 전방향 빔을 이용 하여 비어있는 슬롯에서 비콘을 전송한다. 이때, 릴레이 장치는 MAC Capability IE의 릴레이 가능 필드(relay capability field)를 1로 설정한 후 전송한다.

결과적으로, 우회 경로의 설정 단계는 두 개의 스테이션이 릴레이 장치를 사용하여 통신하고자 할 때, 릴레이

<38>

장치의 존재 유무를 확인한 후, 릴레이 장치를 사용하여 데이터를 통신하고자 함을 각 스테이션 및 릴레이 장치 에 알림으로써, 각 장치가 서로 결합되는 단계를 의미한다. 이러한, 우회 경로의 설정 단계는 두 개의 스테이션 이 1로 설정된 릴레이 지원 가능 필드가 포함된 비콘을 송신하고, 이를 수신한 릴레이 장치가 1로 설정된 릴레 이 가능 필드가 포함된 비콘을 송신함으로써 가능하다.

이어서, 스테이션은 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝을 수행한다(S110).

<39>

릴레이 장치는 통신하고자 하는 두 개의 스테이션과 각각 안테나 트레이닝을 수행한다. 여기서, 안테나 트레이

<40>

닝은 지향성 안테나를 장착한 경우, 같은 파워로 더 멀리 전송하려고 하거나 throughput을 높이기 위하여 지향 성 안테나의 빔의 방향을 서로 맞추고 빔폭을 줄이기 위한 절차를 의미한다.

이후, 안테나 트리이닝이 완료된 우회 경로는 사용가능 경로 목록에 추가되어 관리된다.

<41>

이어서, 스테이션은 통신 경로 모드를 확인한다(S120).

<42>

스테이션 간의 통신 경로 모드는 단일 경로 모드와 순차적 다중 경로 모드를 포함한다.

<43>

여기서, 단일 경로 모드는 스테이션 간의 다중 경로 중 하나의 경로를 이용하여 데이터를 송수신하는 모드이다.

<44>

순차적 다중 경로 모드는 스테이션 간의 다중 경로를 순차적으로 이용하여 데이터를 송수신하는 모드이다. 여기 서, 다중 경로는 스테이션 간의 가시선상에 위치한 다이렉트 경로 및 릴레이 장치를 이용한 우회 경로를 포함한 다.

이어서, 통신 경로 모드가 단일 경로 모드인 경우, 스테이션은 다중 경로 중 하나의 경로를 이용하여 데이터를

<45>

송수신한다(S130).

구체적으로, 스테이션은 다이렉트 경로와 우회 경로 중 하나의 경로를 이용하여 데이터를 송수신한다. 이때, 스

<46>

테이션은 선택된 하나의 경로가 차단되기 전까지, 선택된 경로를 이용하여 계속 데이터를 송수신할 수 있다. 이 후, 다이렉트 경로의 사용이 가능하면, 스테이션은 다시 다이렉트 경로를 통해 통신할 수 있다.

예를 들어, 스테이션은 우선적으로, 다이렉트 경로를 이용하여 데이터를 송수신한다. 이때, 다이렉트 경로는 사

<47>

람 혹은 장애물 등으로 인하여, 일시적 또는 영구적으로 차단될 수 있다. 그러면, 스테이션은 우회 경로를 이용 하여 데이터를 송수신한다. 이후, 다이렉트 경로의 사용이 가능하게 되면, 스테이션은 다시 다이렉트 경로를 통 해 통신할 수 있다.

(9)

스테이션의 통신 경로 차단에 따른 경로 변경 방법은 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)을 이용하는

<48>

explicit 방법과 통신의 차단 시간을 이용한 Implicit 방법을 포함한다. 이러한 경로 변경 방법은 도 11 및 도 12을 이용하여 구체적으로 후술할 것이다.

이어서, 순차적 다중 경로 모드인 경우, 스테이션은 모든 다중 경로를 이용하여 데이터를 송수신한다(S140).

<49>

구체적으로, 스테이션은 다이렉트 경로와 우회 경로의 이용 순서를 결정하고, 결정된 순서에 따라 순차적으로

<50>

경로를 이용하여 데이터를 송수신한다. 그러나, 두 개의 경로 중 하나의 경로가 차단되면, 스테이션은 사용 가 능한 경로만을 이용하여 데이터를 송수신한다. 이후, 차단된 경로의 사용이 가능하게 되면, 스테이션은 다시 순 서에 따라 다중 경로를 이용하여 통신할 수 있다.

예를 들어, 스테이션은 먼저, 다이렉트 경로를 이용하여 데이터를 송수신하고, 다음으로 우회 경로를 이용하여

<51>

데이터를 송수신한다. 이후, 스테이션은 다이렉트 경로 및 우회 경로를 교대로 이용하여 통신한다. 그러나, 다 이렉트 경로가 차단되면, 스테이션은 우회 경로만을 이용하여 통신한다. 이후, 다이렉트 경로의 사용이 가능게 되면, 스테이션은 다시 다이렉트 경로 및 우회 경로를 순차적으로 이용하여 통신할 수 있다.

상기 데이터 통신시, 다이렉트 경로 및 우회 경로는 사용가능 여부에 따라 사용가능 경로 목록으로 관리될 수

<52>

있다. 사용가능 경로 목록은 경로의 주기적 사용가능 여부의 확인에 따라 업데이트된다.

이하, Relay IE의 bitmap 포맷 및 스테이션과 릴레이 장치의 안테나 트레이닝 절차에 대해 구체적으로

<53>

설명한다.

도 6 내지 도 9는 Relay IE의 bitmap 포맷을 나타내는 도면이다.

<54>

도 6을 참조하면, Relay IE은 Relay command type 및 Relay Mode 등에 대해 정의하고 있다.

<55>

이러한 Relay IE은 Relay Set, Relay Complete, Relay Switch와 같은 relay operation을 수행하기 위해

<56>

command를 요청하고, 이에 대한 response할 경우에 사용된다. 구체적으로, Relay command type에 각 비트 정보 는 도 7에 도시된 바와 같으며, Relay Mode type는 도 8에 도시된 바와 같다.

도 8을 참조하면, Relay Mode type은 tx mode field와 Link order field를 포함한다.

<57>

tx mode는 스테이션의 통신 경로 모드를 나타낸다. 예를 들어, tx mode field가 0 인 경우에는 단일 경로 모드

<58>

를 나타내고, tx mode field가 1 인 경우에는 순차적 다중 경로 모드를 나타낸다.

Link order field는 이용되는 경로 및 경로의 순서를 나타내고, 구체적으로 도 9에 도시된 바와 같다.

<59>

도 9를 참조하면, Link order field는 경로 및 경로의 순서에 의해 정의될 수 있다. 여기서, 0은 다이렉트 경로

<60>

를 나타내고, 1은 첫번째 우회 경로를 나타낼 수 있다. 또한, 2는 두번째 우회 경로를 나타낼 수 있다. 여기서, 2 개의 우회 경로를 언급하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 10은 도 4의 스테이션과 릴레이 장치의 안테나 트레이닝 절차를 나타내는 흐름도이다.

<61>

도 10을 참조하면, 먼저, 두 스테이션은 다이렉트 경로를 통해 안테나 트레이닝을 수행한다(S200).

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두 스테이션 중 하나의 스테이션이 다이렉트 경로의 안테나 트레이닝을 요청하여 안테나 트레이닝을 수행한다.

<63>

이후, 안테나 트레이닝을 요청한 장치 예를 들어, 제1 스테이션은 릴레이 셋 요구 메시지(Relay Set Request Command)를 Relay IE를 이용하여 제2 스테이션(대응 스테이션)으로 전송한다. 그러면, 제2 스테이션은 릴레이 셋 응답 메시지(Relay Set Response Command)를 제1 스테이션으로 송신한다.

이어서, 스테이션과 릴레이 장치는 안테나 트레이닝을 수행한다(S210).

<64>

제1 스테이션은 제2 스테이션으로부터 릴레이 셋 응답 메시지(Relay Set Response Command)를 수신하면, 릴레이

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장치와의 안테나 트레이닝을 요청할 수 있다.

스테이션과 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝은, 제1 스테이션과 릴레이 장치와의 제1 릴레이 경로를 통한 제1

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안테나 트레이닝과 제2 스테이션과 릴레이 장치와의 제2 릴레이 경로를 통한 제2 안테나 트레이닝을 포함한다.

스테이션과 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝은 제1 및 제2 안테나 트레이닝의 수행 순서에 따라 순차 트레이닝

<67>

과 병렬 트레이닝으로 구분될 수 있다.

순차 트레이닝은 제1 및 제2 릴레이 경로에 대한 제1 및 제2 안테나 트레이닝이 순차적으로 수행되는 방식이다.

<68>

(10)

다이렉트 경로의 안테나 트레이닝을 요청한 장치 가령, 제1 스테이션이 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝을 수 행하고, 이후 제2 스테이션이 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝을 수행한다. 즉, 제1 안테나 트레이닝이 수행된 이후, 제2 안테나 트레이닝을 수행한다. 또한, 제2 안테나 트레이닝이 수행된 이후, 제1 안테나 트레이닝이 수 행될 수도 있다.

병렬 트레이닝은 제1 및 제2 릴레이 경로에 대한 제1 및 제2 안테나 트레이닝이 동시에 수행되는 방식이다. 다

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이렉트 경로의 안테나 트레이닝을 요청한 장치 가령, 제1 스테이션과 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝과 제2 스테이션과 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝을 동시에 수행한다. 이때, 릴레이 장치는 두 개의 스테이션과 동 시에 안테나 트레이닝을 수행하므로, 두 개의 모뎀이 필요하다.

이어서, 스테이션과 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝에 대한 완료 여부를 확인한다(S220).

<70>

제1 스테이션은 릴레이 완성 요구 메시지(Relay Complete Request Command)를 릴레이 IE를 이용하여 제2 스테

<71>

이션으로 전송한다. 그러면, 제2 스테이션은 릴레이 장치와의 안테나 트레이닝이 완료된 이후, 릴레이 완성 응 답 메시지(Relay Complete Response Command)를 제1 스테이션으로 송신한다. 스테이션 간의 안테나 트레이닝에 대한 완성 메시지를 송수신함으로써, 스테이션과 릴레이 장치의 안테나 트레이닝 절차가 완료된다.

이하, 스테이션 간의 통신 경로의 변경 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

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예를 들어, 스테이션은 스테이션 간의 다이렉트 경로가 차단된 경우, 릴레이 장치를 이용한 우회 경로를 통해

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통신할 수 있다. 이때, 스테이션의 우회 경로 선택 방법은 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)에 의한 explicit 방법과 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)을 사용하지 않고, 통신의 차단 시간을 이용한 Implicit 방법이 있다.

도 11은 릴레이 스위치 메시지 이용하여 우회 경로를 선택하는 explicit 방법을 나타내는 도면이다.

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도 11을 참조하면, explicit 방법은 스테이션 간의 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)를 이용하여 경

<75>

로를 변경하는 방법이다. 즉, 다이렉트 경로의 안테나 트레이닝을 요청한 장치 가령, 제1 스테이션은 데이터를 전송한 후, 제2 스테이션으로부터 일정 횟수 이상 데이터에 대한 ACK를 수신하지 못하면, 우회 경로를 통해 제2 스테이션으로 릴레이 스위치 요구 메시지(Relay Switch Request Command)를 전송한다. 이때, 제1 스테이션은 Omni로 전송할 수 있다.

제2 스테이션은 제1 스테이션으로부터 다이렉트 경로를 통해 데이터를 수신하지 못하면, 안테나 트레이닝 결과

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로 인식한 릴레이 장치 쪽으로 빔을 조정한다. 이후, 제2 스테이션은 릴레이 스위치 요구 메시지(Relay Switch Request Command)를 수신한 후, 우회 경로를 사용하는 시점을 가르키는 우회시간 정보요소가 포함된 릴레이 스 위치 응답 메시지(Relay Switch Response Command)를 제1 스테이션으로 전송한다. 이러한 제2 스테이션은 우회 시간부터 릴레이 스위칭하여 릴레이 장치를 통한 우회 경로를 사용한다.

제1 스테이션은 릴레이 스위치 응답 메시지(Relay Switch Response Command)를 수신하고, 상기 메시지에 포함된

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우회시간 정보요소를 이용하여 릴레이 장치를 통한 우회 경로 사용 시점을 결정한다. 이후, 제1 스테이션은 결 정한 우회 경로 사용 시점부터, 릴레이 스위칭하여 릴레이 장치를 통한 우회 경로를 사용하여 데이터 전송을 시 작한다. 만약, 제1 스테이션은 결정된 우회시간에, 우회 경로를 통한 데이터 통신이 불가능한 경우, 다시 릴레 이 스위치 메시지(Relay Switch Command)를 이용하여 다이렉트 경로를 사용할 수 있다. 이러한 explicit 방법은 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)를 이용함으로써, 안정적으로 우회 경로를 선택할 수 있으며, 우회 경로 사용 시기를 조절할 수도 있다.

도 12는 통신의 차단 시간을 이용하여 우회 경로를 선택하는 Implicit 방법을 나타내는 도면이다.

<78>

도 12를 참조하면, Implicit 방법은 스테이션 간의 데이터 통신이 차단된 시간을 이용하여 경로를 변경하는 방

<79>

법이다. 즉, 다이렉트 경로의 안테나 트레이닝을 요청한 장치 가령, 제1 스테이션은 데이터를 전송한 후, 제2 스테이션으로부터 일정 횟수 이상 데이터에 대한 ACK를 수신하지 못하면, 릴레이 스위칭하여 바로 릴레이 장치 를 통한 우회 경로를 이용하여 데이터를 송수신한다.

제2 스테이션은 주기적으로 데이터를 수신하는 상황에서 일정 시간 동안 제1 스테이션으로부터 데이터를 수신하

<80>

지 못한 경우, 릴레이 스위칭하여 바로 릴레이 장치를 통한 우회 경로를 이용하여 데이터를 송수신한다.

한편, 제1 스테이션이 릴레이 장치를 통한 우회 경로를 통해 데이터를 전송하였으나 제2 스테이션으로부터 데이

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터에 대한 ACK를 수신하지 못하는 경우, explicit 방법을 통해 우회 경로 선택을 재확인할 수 있다. 이후, 스테

(11)

이션은 우회 경로를 통한 데이터 통신이 불가능한 경우, explicit 방법과 마찬가지로, 다시 릴레이 스위치 메시 지(Relay Switch Command)를 이용하여 다이렉트 경로를 사용할 수 있다.

여기서, 제1 스테이션의 릴레이 스위칭이 제2 스테이션의 릴레이 스위칭보다 먼저 이루어질 수 있으나, 그 반대

<82>

로 수행될 수도 있다.

이러한 Implicit 방법은 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)를 사용하지 않음에 따라, 보다 빠르게 통

<83>

신 경로를 변경할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신 장치에서, 스테이션이 단일 경로 모드인 경우, 선택된 통신 경로가 차

<84>

단될 때 explicit 및 Implicit 방법을 이용함으로써 통신 경로를 변경할 수 있다.

그러나, 스테이션이 순차적 다중 경로 모드인 경우, 스테이션은 순차적으로 다중 경로를 사용함에 따라

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Implicit 방법이 자연스럽게 적용될 수 있다. 이러한 경우, 스테이션은 릴레이 스위치 메시지(Relay Switch Command)를 이용하지 않으며, 스테이션의 스위칭 및 릴레이 장치의 송수신에 대한 안테나 모드 설정이 불필요함 에 따라, 통신 경로의 변경 시간을 단축시킬 수 있다. 결과적으로, 스테이션이 순차적 다중 경로 모드인 경우, 스위칭 시간이 감소됨에 따라, 데이터의 전송 지연 및 손실을 효과적으로 개선할 수 있다. 따라서, 스테이션의 순차적 다중 경로 모드는 데이터가 비디오 스트리밍과 같은 지연민감정보인 경우 더욱 효과적일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치는 다중 경로를 사용함에 따라, 경로가 차

<86>

단될 경우에도 데이터를 원활하게 송수신할 수 있다. 또한, 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치는 두 개 의 경로를 사용함으로써, 스위칭에 따른 전력 소모를 최대한 줄일 수 있다. 그러나, 경로의 수는 한정되지 않으 며, 필요에 따라 변화될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수

<87>

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 기록되 는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지 되어 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 같 은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명 령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리 터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발 명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지 이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는

<88>

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

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이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

<90>

도 2는 도 1의 스테이션의 구성을 나타내는 블록도이다.

<91>

도 3은 도 1의 릴레이 장치 내부 동작에 대한 메시지 챠트를 나타내는 도면이다.

<92>

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법을 나타내는 흐름도이다.

<93>

도 5는 MAC Capability IE의 bitmap 포맷을 나타내는 도면이다.

<94>

도 6 내지 도 9는 Relay IE의 bitmap 포맷을 나타내는 도면이다.

<95>

(12)

도 10은 도 3의 스테이션과 릴레이 장치의 안테나 트레이닝 절차를 나타내는 흐름도이다.

<96>

도 11은 릴레이 스위치 메시지 이용하여 우회 경로를 선택하는 explicit 방법을 나타내는 도면이다.

<97>

도 12는 통신의 차단 시간을 이용하여 우회 경로를 선택하는 Implicit 방법을 나타내는 도면이다.

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도면 도면1

도면2

(13)

도면3

(14)

도면4

(15)

도면5

도면6

(16)

도면7

도면8

도면9

(17)

도면10

도면11

(18)

도면12