다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 중계국의 프리앰블 변경 처리 장치 및 방법 document_id A220623112363

차세대 통신 시스템인 4G(4th Generation) 통신 시스템은 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS : Quality of Service)의 서비스들을 제공하기를 원한다. 특히, 4G 통신 시스템은 무선 근거리 통신 네트워크(LAN : Local Area Network) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(MAN : Metropolitan Area Network) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access : BWA) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 진화하고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16d 통신시스템 및 IEEE 802.16e 통신시스템이다. 상기 IEEE 802.16d 통신시스템 및 IEEE 802.16e 통신시스템은 물리채널(physical channel)을 위해 직교주파수분할다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/직교주파수분할다중접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용한다. 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 가입자 단말(SS : Subscriber Station)의 이동성을 고려하지 않는 시스템으로, 단일 셀 구조를 가정하고 있다. 이와는 달리, IEEE 802.16e 통신 시스템은 단말의 이동성을 고려하는 시스템으로, 이동성을 가지는 단말을 이동 단말(MS : Mobile Station)이라 칭한다. 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(Base Station: BS)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111, 113, 130, 151, 153)로 구성된다. 그리고 상기 기지국들(110, 140)과 상기 MS들(111, 113, 130, 151, 153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 여기서, 상기 MS들(111, 113, 130, 151, 153) 중 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 위치한다. 따라서, 상기 MS(130)가 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하면, 그 서빙 기지국(serving BS)은 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경된다. 상기 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 도 1과 같이 고정된 기지국과 MS 간에 직접 링크를 통해 시그널링 송수신이 이루어지므로 상기 기지국과 MS 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 그런데, 상기의 IEEE 802.16e 통신 시스템은 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선망 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서 트래픽 분포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 MS들을 이용하여 다중 홉 릴레이 형태의 데이터 전달 방식을 상기 IEEE802.16e 통신 시스템과 같은 일반 셀룰라 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 통신 환경 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있다. 예를 들어, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 기지국과 MS 간 채널 상태가 열악한 경우 상기 기지국과 MS 사이에 중계국을 설치하여 상기 중계국을 통한 다중 홉 릴레이 경로를 구성함으로써 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 상기 MS에게 제공할 수 있다. 또한 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용함으로써 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다. 도 2는 기지국 서비스 영역 확대를 위한 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 다중 홉 릴레이 무선 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(200)과 셀(240)을 가지며, 상기 셀(200)을 관장하는 기지국(Base Station: BS)(210)과, 상기 셀(240)을 관장하는 기지국(250)과, 상기 셀(200) 영역 안에 위치하는 다수의 MS들(211, 213)과, 상기 기지국(210)이 관리하지만 상기 셀(200) 영역 밖의 영역(230)에 존재하는 다수의 MS들(221, 223)과, 상기 기지국(210)과 상기 영역(230)에 존재하는 MS(221, 223)들 간에 다중 홉 릴레이 경로를 제공하는 중계국(220)과, 상기 셀(240) 영역 안에 위치하는 다수의 MS들(251, 253, 255)과, 상기 기지국(250)이 관리하지만 상기 셀(240) 영역 밖의 영역(270)에 존재하는 다수의 MS들(261, 263)과, 상기 기지국(250)과 상기 영역(270)에 존재하는 MS(261, 263)들 간에 다중 홉 릴레이 경로를 제공하는 중계국(260)으로 구성된다. 여기서, 상기 기지국들(210, 250)과 상기 중계국들(220, 260) 및 상기 MS들(211, 213, 221, 223, 251, 253, 255, 261, 263) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. * 도 3은 시스템 용량 증대를 위한 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 다중 홉 릴레이 무선 통신 시스템은 기지국(310)과 다수의 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333)과 상기 기지국(310)과 상기 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333) 간 다중 홉 릴레이 경로를 제공하는 중계국들(320, 330)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국(310), 상기 중계국들(320, 330)과 상기 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어진다. 상기 기지국(310)은 셀(300)을 관장하며, 상기 셀(300) 영역에 포함되는 MS들(311, 313, 321, 323, 331, 333)과 중계국들(320, 330)은 상기 기지국(310)과 신호를 직접 송수신할 수 있다. 그런데, 상기 일부 MS들(321, 323, 331, 333)과 같이 상기 셀(300) 가장자리 가까이에 위치한 경우에는 상기 기지국(310)과 상기 일부 MS들(321, 323, 331, 333) 간의 직접 링크의 수신 신호 대 잡음비(signal to noise ratio: 이하 'SNR'이라 칭함)가 낮을 수 있다. 이때, 상기 중계국들(320, 330)은 상기 MS들(321, 323, 331, 333)에게 고속의 데이터 전송 경로를 제공함으로써 상기 MS들의 유효 전송률을 높이고 시스템 용량을 증대시킬 수 있게 된다. 여기서, 상기 도 2 혹은 도 3의 다중 홉 릴레이를 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서, 중계국들(220, 260, 320, 330)은 서비스 제공자가 설치한, 그래서 기지국들(210, 250, 310)이 미리 알고 관리하는 기반시설(infrastructure) 중계국이거나, 상황에 따라 가입자 단말기(SS 또는 MS) 혹은 중계국으로 동작하는 클라이언트(client) 중계국일 수 있다. 또한, 상기 중계국들(220, 260, 320, 330)은 이동성이 없는 고정 중계국이거나, 노매딕(nomadic)한 특성을 갖는 노매딕 중계국(예: 노트북)이거나, 상기 MS와 같은 이동성이 있는 이동 중계국일 수 있다. 상기한 바와 같이, 단말과 기지국의 통신을 릴레이하는 중계국은 이동성을 가질 수 있다. 이동 중계국인 경우, 기지국 혹은 상위 중계국의 서비스 영역을 벗어날 수 있다. 이와 같이, 이동 중계국이 새로운 상위 중계국 혹은 인접 기지국의 서비스 영역으로 이동하는 경우, 상기 이동 중계국에 접속되어 있는 단말 혹은 하위 중계국은 상기 이동 중계국과 함께 핸드오버를 수행할 수 있다. 한편, 상기 이동 중계국이 새로운 타겟 노드(중계국 또는 인접 기지국)의 서비스 영역으로 이동하는 경우, 상기 이동 중계국이 사용하고 있는 프리앰블이 다른 인접 기지국 혹은 다른 중계국의 서비스 영역에 간섭을 줄 수 있다. 이런 경우, 상기 이동 중계국의 프리앰블을 변경해야 한다. 이동 중계국의 프리앰블이 변경되는 경우, 상기 이동 중계국의 서비스 영역에 있는 단말은 상기 이동 중계국을 새로운 노드로 인식하게 되므로, 상기 단말의 서빙 기지국은 상기 변경된 프리앰블을 전송하는 이동 중계국으로 상기 단말을 핸드오버시키는 동작을 수행한다. 즉, 상기 서빙 기지국은 상기 이동 중계국의 하위 단말들로 상기 이동 중계국의 변경될 프리앰블 인덱스를 포함하는 핸드오버 지시 메시지를 전송한다. 상기 핸드오버 지시 메시지는 예를 들어, 강제 핸드오버 지시자가 '1'로 설정된 MOB_BSHO-REQ 메시지일 수 있다. 상기 핸드오버 지시 메시지를 수신한 상기 단말들은 상기 프리앰블 인덱스를 갖는 타겟 노드(이동 중계국)로 핸드오버를 결정하고, 상기 타겟 노드로 네트워크 재진입 절차를 수행한다. 여기서, 상기 네트워크 재진입 절차는, 레인징 절차(code based ranging, RNG-REQ/RSP), 기본능력협상 절차(SBC-REQ/RSP) 인증절차(PKM-REQ/RSP) 및 등록절차(REG-REQ/RSP) 등을 포함한다. 상기한 바와 같이, 이동 중계국의 프리앰블이 변경되는 경우, 상기 이동 중계국의 서비스 영역에 있는 단말을 상기 변경된 프리앰블로 강제 핸드오버하도록 함으로써, 상기 단말은 상기 변경된 프리앰블을 가진 노드로부터 지속적인 서비스를 받을 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 이동 중계국의 서비스 영역을 벗어나지 않은 단말이 불필요하게 핸드오버 절차(네트워크 재진입 절차 포함)를 수행하는 오버헤드(overhead)가 존재한다. 따라서, 이동 중계국의 프리앰블이 변경되는 경우, 오버헤드를 줄일 수 있는 방안이 필요하다.