(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) (11) 공개번호 10-2017-0100867 (43) 공개일자 2017년09월05일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) H04W 74/08 (2009.01) H04W 24/02 (2009.01) H04W 88/08 (2009.01) (52) CPC 특허분류 H04W 74/0808 (2013.01) H04W 24/02 (2013.01) (21) 출원번호 10-2016-0023276 (22) 출원일자 2016 년 02 월 26 일 심사청구일자 전체청구항수 : 총 10 항 2016 년 02 월 26 일 (71) 출원인 서울대학교산학협력단 서울특별시관악구관악로 1 ( 신림동 ) (72) 발명자 강병준 서울특별시마포구서강로 95, 108 동 504 호 ( 창전동, 창전동삼성아파트 ) 박세웅 서울특별시서초구효령로 33 길 66-31, 101 동 100 5 호 ( 방배동, 방배한화아파트 ) (74) 대리인 방해철, 김용인 (54) 발명의명칭무선통신시스템에서면허지원접속을지원하는방법및장치 (57) 요약 본발명은무선통신에관한것으로, 보다상세하게는기지국이면허지원접속을지원하는방법및이를위한기지국에관한것이다. 본발명의일양상에따르면, 면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을지연시간및면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하는단계및기지국의커버리지내에통신중인비 - 면허대역단말과선택된면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정하는단계를포함하는무선통신시스템에서기지국이면허지원접속 (License-Assisted Access, LAA) 을지원하는방법및이를위한기지국장치가개시된다. 대표도 - 도 2-1 -
(52) CPC 특허분류 H04W 88/08 (2013.01) 이발명을지원한국가연구개발사업 과제고유번호 B0126-15-1017 부처명 미래창조과학부및정보통신기술진흥센터 연구관리전문기관 정보통신기술진흥센터 연구사업명 정보통신 방송연구개발사업-방송통신산업기술개발사업 연구과제명 주파수센싱기반의스펙트럼관리및미래전파통신플랫폼연구 기여율 1/1 주관기관 연세대학교산학협력단 연구기간 2015.03.01 ~ 2016.02.29-2 -
명세서청구범위청구항 1 무선통신시스템에서기지국이면허지원접속 (License-Assisted Access, LAA) 을지원하는방법에있어서, 면허대역단말이상기면허지원접속을수행시겪을지연시간및상기면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여상기면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하는단계 ; 및상기기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과상기선택된면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여상기선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정하는단계를포함하는, 면허지원접속지원방법. 청구항 2 제1항에있어서, 상기면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하는단계는, 상기기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말의개수를추정하는단계 ; 상기추정된비-면허대역단말의개수, 상기면허대역단말의개수및소정의경쟁윈도우크기범위중최소경쟁윈도우크기를기초로상기면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을최소지연시간을계산하는단계 ; 및상기면허대역단말중상기면허대역단말의시간지연 QoS가상기계산된최소시간지연보다큰단말을선택하는단계를포함하는, 면허지원접속지원방법. 청구항 3 제2항에있어서, 상기비-면허대역단말의개수를추정하는단계는, RF 핑거프린트방식을이용하는, 면허지원접속지원방법. 청구항 4 제1항에있어서, 상기경쟁윈도우의크기를결정하는단계는, 상기기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과상기선택된면허대역단말각각의수율의로그값의합을최대로만드는경쟁윈도우의크기를상기선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우의크기로결정하는, 면허지원접속지원방법. 청구항 5 제1항에있어서, 상기면허지원접속으로인한상기비-면허대역단말의성능저하율을기초로상기선택된면허대역단말에면허지원접속을허용할지여부를결정하는단계를더포함하는, 면허지원접속지원방법. 청구항 6 제5항에있어서, 상기면허지원접속을허용할지여부를결정하는단계는, 상기비-면허대역단말만이비-면허대역통신을수행하는경우상기비-면허대역단말의제1수율을계산하는 - 3 -
단계 ; 상기비-면허대역단말과상기선택된면허대역단말이비-면허대역통신을수행하는경우상기비-면허대역단말의제2수율을계산하는단계 ; 및상기제1수율대비상기제2수율의저하율이소정의범위이내인경우에한하여상기선택된면허대역단말이면허지원접속을수행하도록결정하는단계를포함하는, 면허지원접속지원방법. 청구항 7 제1항에있어서, 상기면허대역단말은 LTE(Long Term Evolution) 단말이며, 상기비-면허대역단말은와이파이 (Wi-Fi) 단말인, 면허지원접속지원방법. 청구항 8 무선통신시스템에서면허지원접속 (License-Assisted Access, LAA) 을지원하는기지국에있어서, 면허대역단말과통신을수행하는송수신기 ; 및상기송수신기와연결된프로세서를포함하며, 상기프로세서는, 상기면허대역단말이상기면허지원접속을수행시겪을지연시간및상기면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하고, 상기기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과상기선택된면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여상기선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정하도록구성된, 면허지원접속지원기지국. 청구항 9 제8항에있어서, 상기프로세서는, 상기면허지원접속으로인한상기비-면허대역단말의성능저하율을기초로상기선택된면허대역단말에면허지원접속을허용할지여부를결정하도록더구성된, 면허지원접속지원기지국. 청구항 10 무선통신시스템에서단말이면허지원접속 (License-Assisted Access, LAA) 을수행하는방법에있어서, 기지국으로부터면허지원접속허용여부및면허지원접속시적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기에대한정보를수신하는단계 ; 비-면허대역에서캐리어를센싱하는단계 ; 및상기비-면허대역에서캐리어가센싱된경우, 상기경쟁윈도우크기내에서랜덤백-오프 (random back-off) 를수행하여다시센싱하는단계를포함하며, 상기경쟁윈도우의크기는면허대역단말이상기면허지원접속을수행시겪을지연시간및상기면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여선택된면허대역단말과상기기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여결정된, 면허지원접속수행방법. 발명의설명 기술분야 - 4 -
[0001] 본발명은무선통신에관한것으로, 보다상세하게는기지국이면허지원접속을지원하는방법및이를위한 기지국에관한것이다. [0002] [0003] 배경기술최근 LTE의주파수자원부족을해결하기위해기존면허주파수대역을비면허주파수대역과집성 (carrier aggregation, CA) 하는 LTE-LAA (LTE- License-Assisted Access) 기법이연구되고있다. 비면허주파수대역에서 LTE를사용하는경우 WiFi와의공존이문제될수있다. 이를해결하기위한방법으로는 LBT(Listen Before Talk) 기반기법과듀티사이클기반기법이있다. 또한 LBT 기반기법은 LTE와비슷하게동작하는 FBE(frame based equipment) 방식과 WiFi와비슷하게동작하는 LBE(Load-Based Equipment) 방식이존재한다. LBE 방식은 WiFi의채널접근과비슷하게단말이보낼데이터가있으면먼저채널을센싱하고, 채널이비어있는경우에신호를전송을하며, 채널이사용중인경우 random back-off를수행하게된다. 그러나충돌이발생한경우경쟁윈도우크기 (contention window size) 를증가시키는 WiFi와는달리 LBE LBT의경우 LTE의 HARQ 특성으로인해경쟁윈도우크기를그대로유지하게된다. 이에따라, LTE 단말이비면허주파수대역을사용하는경우, WiFi 단말의경쟁윈도우크기보다작은경쟁윈도우크기를가질수있으며, 이로인하여비면허주파수대역의점유확률이높아지게되어 WiFi 단말의성능저하를유발시킬수있다. 발명의내용 [0004] 해결하려는과제 면허지원접속을지원하는무선통신시스템에서 WiFi 단말의성능을고려하여면허대역단말의경쟁윈도우 의크기를결정하는방법및장치를제공하는데목적이있다. [0005] [0006] [0007] [0008] [0009] 과제의해결수단일양상에따르면, 무선통신시스템에서기지국이면허지원접속 (License-Assisted Access, LAA) 을지원하는방법은면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을지연시간및면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하는단계및기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과선택된면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정하는단계를포함할수있다. 다른양상에따르면, 무선통신시스템에서면허지원접속을지원하는기지국은면허대역단말과통신을수행하는송수신기및송수신기와연결된프로세서를포함할수있으며, 프로세서는면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을지연시간및면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하고, 기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과선택된면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정하도록구성될수있다. 또다른양상에따르면, 무선통신시스템에서단말이면허지원접속을수행하는방법은기지국으로부터면허지원접속허용여부및면허지원접속시적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기에대한정보를수신하는단계, 비-면허대역에서캐리어를센싱하는단계및비-면허대역에서캐리어가센싱된경우, 경쟁윈도우크기내에서랜덤백-오프 (random back-off) 를수행하여다시센싱하는단계를포함할수있으며, 경쟁윈도우의크기는면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을지연시간및면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여선택된면허대역단말과기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여결정될수있다. 구체적으로, 면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하는단계는기지국의커버리지내에통신중인비- 면허대역단말의개수를추정하는단계, 추정된비-면허대역단말의개수, 면허대역단말의개수및소정의경쟁윈도우크기범위중최소경쟁윈도우크기를기초로면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을최소지연시간을계산하는단계및면허대역단말중면허대역단말의시간지연 QoS가계산된최소시간지연보다큰단말을선택하는단계를포함할수있다. 비-면허대역단말의개수를추정하는단계는 RF 핑거프린트방식을이용할수있다. - 5 -
[0010] [0011] [0012] [0013] 경쟁윈도우의크기를결정하는단계는기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과선택된면허대역단말각각의수율의로그값의합을최대로만드는경쟁윈도우의크기를선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우의크기로결정할수있다. 또한, 무선통신시스템에서기지국이면허지원접속을지원하는방법은면허지원접속으로인한비-면허대역단말의성능저하율을기초로선택된면허대역단말에면허지원접속을허용할지여부를결정하는단계를더포함할수있다. 이때, 면허지원접속을허용할지여부를결정하는단계는, 비-면허대역단말만이비-면허대역통신을수행하는경우비-면허대역단말의제1수율을계산하는단계, 비-면허대역단말과선택된면허대역단말이비-면허대역통신을수행하는경우비-면허대역단말의제2수율을계산하는단계및제1수율대비제2수율의저하율이소정의범위이내인경우에한하여선택된면허대역단말이면허지원접속을수행하도록결정하는단계를포함할수있다. 면허대역단말은 LTE(Long Term Evolution) 단말이며, 비-면허대역단말은와이파이 (Wi-Fi) 단말일수있다. [0014] 발명의효과본발명의일실시예에따르면, WiFi 단말의성능을고려하여면허대역단말의경쟁윈도우의크기를결정함으로써, WiFi 단말의 QoS를보장하면서적응적으로면허대역단말의경쟁윈도우의크기를조절하는효과를얻을수있다. [0015] 도면의간단한설명 도 1 은본발명의일실시예가적용될수있는면허지원접속을지원하는무선통신시스템을설명하기위한 도면이다. 도 2는본발명의일실시예에따른경쟁윈도우크기를결정하는방법을설명하기위한흐름도이다. 도 3은본발명의일실시예에따른면허지원접속을수행하는단말의시간지연을계산하는방법을설명하기위한마르코프체인모델이다. 도 4는본발명의다른실시예에따른경쟁윈도우크기를결정하는방법을설명하기위한흐름도이다. 도 5는본발명의일실시예에따른단말이면허지원접속을수행하는방법을설명하기위한흐름도이다. 도 6는본발명의일실시예에따른기지국의구성도이다. [0016] [0017] [0018] 발명을실시하기위한구체적인내용이하, 본발명에따른바람직한실시형태를첨부된도면을참조하여상세하게설명한다. 첨부된도면과함께이하에개시될상세한설명은본발명의예시적인실시형태를설명하고자하는것이며, 본발명이실시될수있는유일한실시형태를나타내고자하는것이아니다. 이하의상세한설명은본발명의완전한이해를제공하기위해서구체적세부사항을포함한다. 그러나, 당업자는본발명이이러한구체적세부사항없이도실시될수있음을인지할수있다. 예를들어, 이하의상세한설명은이동통신시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 및 802.19 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 인경우를가정하여구체적으로설명하나, IEEE 802.11 시스템, 3GPP의특유한사항을제외하고는다른임의의이동통신시스템에도적용가능하다. 도 1은본발명의일실시예가적용될수있는면허지원접속을지원하는무선통신시스템을설명하기위한도면이다. 도 1을참조하면, 일예에따른무선통신시스템 (100) 은매크로기지국 (110) 과통신을수행할수있는매크로셀과스몰셀기지국 (130) 과통신을수행할수있는스몰셀을포함하는 2단 (two-tier) 네트워크로구성될수있다. 이때, 매크로셀내의단말 (111, 113) 은매크로기지국 (110) 과면허대역을통해서비스를받을수있다. 반면, 스몰셀내의단말 (131, 133) 은면허대역과비-면허대역중어느하나이상을통하여서비스를받을수있다. 이하에서는스몰셀기지국 (130) 은기지국 (130) 으로, 스몰셀내의단말 (131, 133) 은면허대역단말 (131, 133) 로병기될수있다. 일예로, 면허대역통신은 LTE 통신일수있으며, 매크로셀내의단말 (111, - 6 -
113) 과스몰셀내의단말 (131, 133) 은 LTE 단말일수있다. 또한, 스몰셀내의단말 (131, 133) 에게제공되는 비 - 면허대역서비스는비면허주파수대역에서면허대역단말을사용하기위한면허지원접속 (License- Assisted Access, LAA) 서비스일수있다. [0019] [0020] [0021] [0022] 다른예에따른무선통신시스템 (100) 은비-면허대역서비스를제공하는스몰셀에포함되거나또는인접하여비-면허대역통신을수행하는 WiFi AP(Access Point, 150) 및 WiFi 단말 (151, 153) 이존재할수있다. 여기서, 이하에서는 WiFi 단말 (151, 153) 은비-면허대역단말 (151, 153) 로병기될수있다. 스몰셀기지국 (130) 과스몰셀내의단말 (131, 133) 이비-면허대역을통하여통신을수행하는경우, 비-면허대역통신을수행하는 WiFi AP(Access Point, 150) 및 WiFi 단말 (151, 153) 과충돌이발생할수있다. 도 2는본발명의일실시예에따른경쟁윈도우크기를결정하는방법을설명하기위한흐름도이다. 도 1및도 2를참조하면, 우선, 면허지원접속 (License-Assisted Access, LAA) 을지원하는기지국 (130) 은면허대역단말 (131, 133) 이면허지원접속을수행시겪을지연시간및면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여면허지원접속을수행할면허대역단말을선택할수있다 (S210). 일예로, 면허대역단말 (131, 133) 은 LTE(Long Term Evolution) 단말이며, 비-면허대역단말 (151, 153) 은와이파이 (Wi-Fi) 단말일수있다. 이때, 기지국 (130) 은면허지원접속을수행할면허대역단말을선택하기위하여기지국 (130) 의커버리지내에통신중인비-면허대역단말 (151, 153) 의개수를추정할수있다. 일예로, 기지국 (130) 은 RF 핑거프린트방식을이용하여기지국 (130) 의커버리지내에통신중인비-면허대역단말 (151, 153) 의개수를추정할수있다. [0023] 이후, 기지국 (130) 은추정된비-면허대역단말 (151, 153) 의개수, 면허대역단말 (131, 133) 의개수및소정의경쟁윈도우크기범위중최소경쟁윈도우크기를기초로면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을최소지연시간을계산할수있다. 일예로, 소정의경쟁윈도우크기범위는 4 내지 32일수있으며, 최소경쟁윈도우크기는 4일수있다. 그리고, 기지국 (130) 은자신의커버리지내에서통신을수행하고있는면허대역단말 (131, 133) 의개수및시간지연 QoS 정보를알수있다. 기지국 (130) 은이정보들을바탕으로면허지원접속을수행할면허대역단말 (131, 133) 이겪을최소시간지연을아래의수학식 1과같이계산할수있다. 수학식 1 [0024] [0025] 여기서, 첨자 l 이의미하는것은면허대역단말 (131, 133) 에대한파라미터이고, 첨자 w 가의미하는것은비 - 면허대역단말 (151, 153) 에대한파라미터이다. 위식에서 L 은최대재전송횟수제한, P c 는충돌확률, T s 는 전송성공했을때모든면허대역단말과비-면허대역단말의평균전송시간, T c 는모든면허대역단말과비 -면허대역단말의평균충돌시간, q는경쟁윈도우크기, Slot은확장된 CCA(Extended clear channel assessment) 슬롯의크기, P f 는백-오프단계에서각슬롯마다채널을센싱한결과채널이모두사용중이여서백-오프카운터를정지 (freezing) 할확률을의미한다. 이때, P c, T s, T c 및 P f 는두개의마르코프체인모델을이용하여구할수있다. [0026] [0027] 도 3 은본발명의일실시예에따른면허지원접속을수행하는단말의시간지연을계산하는방법을설명하기 위한마르코프체인모델이다. 도 3 의마르코프체인모델을수식적으로분석하면수학식 2 를얻을수있다. - 7 -
수학식 2 [0028] [0029] 여기서, 는비 - 면허대역단말의채널점유확률, 는면허대역단말의채널점유확률, P c,w 는비 - 면허 대역단말 (151, 153) 의충돌확률, P c,l 은면허지원접속을수행하는면허대역단말 (133) 의충돌확률을나타 낸다. 이때, 각각의파라미터값은수학식 2 를반복처리 (iteration) 함으로써구할수있다. [0030] T s 는수학식 2 에서계산한결과를이용하여아래수학식 3 과같이구할수있다. 수학식 3 [0031] [0032] [0033] 여기서, N W 는비 - 면허대역단말의개수, N L 은면허지원접속을수행하는면허대역단말의개수를나타낸다. T c 는아래수학식 4 와같이구할수있다. 수학식 4 [0034] [0035] 여기서, 는면허대역단말간충돌확률, 는면허대역단말과비 - 면 허대역단말간충돌확률, 는비 - 면허대역단말간충돌확률을나타낸다. 또한, T c,l 과 T s,l 은면허대역단말의충돌시간및전송시간을나타내며, 와같이정의될수있다. 또 한, T c,w 과 T s,w 은비 - 면허대역단말의전송시간및충돌시간을나타내 며, 와같이정의될수있다. P f,l 은 와같이정의될수있다. [0036] 기지국 (130) 은면허대역단말 (131, 133) 중시간지연 QoS 가위에서계산된최소시간지연보다큰단말을면 허지원접속을수행하도록선택할수있다. 즉, 아래의수학식 5 를만족하는면허대역단말을선택할수 있다. 수학식 5 [0037] [0038] 일예로, 면허대역단말 (131) 의시간지연 QoS 가 3ms, 면허대역단말 (133) 의시간지연 QoS 가 5ms, 최소시간 - 8 -
지연이 4ms 인인경우, 기지국 (130) 은면허지원접속을수행하기위한단말로면허대역단말 (133) 을선택할 수있다. [0039] [0040] 이후, 기지국 (130) 은커버리지내에통신중인비-면허대역단말 (151, 153) 과선택된면허대역단말 (133) 각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여선택된면허대역단말 (133) 에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정할수있다. 면허대역단말 (133) 이면허지원접속을수행하여비-면허대역통신을수행하는경우, 백-오프를수행하는시간, 즉, 확장된 CCA(Extended clear channel assessment) 는 rand(0,q-1)* 확장된 CCA(Extended clear channel assessment) 슬롯의크기가될수있다. 또한, 면허대역단말 (133) 이비-면허대역을점유하는시간은 13/32*q (ms) 이될수있다. 따라서, 경쟁윈도우크기 (q) 를변경하는것은면허대역단말 (133) 의채널접속확률과채널사용시간을변경시킬수있다. 이로인하여비-면허대역단말의채널접속확률및수율에영향을미칠수있다. 예를들어, 경쟁윈도우크기 (q) 를증가시키면채널액세스확률은줄어드나, 한번채널을점유하게되면점유할수있는시간이증가하게된다. 따라서, 공정성 (fairness) 및수율을고려하여경쟁윈도우크기를결정하여야하며, 이를위하여아래의수학식 6과같이최적화문제를풀어야한다. 수학식 6 [0041] [0042] 여기서, N W 는비 - 면허대역단말의개수, N L 은면허지원접속을수행하는면허대역단말의개수, S W 는전체시 간중비 - 면허대역단말이 payload 를보내는데사용하는시간비율, S L 는전체시간중면허대역단말이 payload 를보내는데사용하는시간비율, R W 는비 - 면허대역단말전송률, R L 은면허대역단말전송률을나타 낸다. [0043] 일예로, 경쟁윈도우의크기를결정하기위하여기지국 (130) 의커버리지내에통신중인비 - 면허대역단말 (151, 153) 과선택된면허대역단말 (131) 각각의수율의로그값의합을최대로만드는경쟁윈도우의크기를 선택된면허대역단말 (131) 에적용할경쟁윈도우의크기로결정할수있다. 즉, 있다. 일수 [0044] S W 와 S L 는아래의수학식 7 과같이나타낼수있다. 수학식 7 [0045] [0046] 여기서, 첨자 l 이의미하는것은면허대역단말 (131, 133) 에대한파라미터이고, 첨자 w 가의미하는것은비 - 면허대역단말 (151, 153) 에대한파라미터이다. 위식에서 P c 는충돌확률, T s 는전송성공했을때모든면허 대역단말과비 - 면허대역단말의평균전송시간, T c 는모든면허대역단말과비 - 면허대역단말의평균충돌 시간, 는슬롯기간, payload length 는채널점유시간중헤더와패딩 (padding) 비트를제외한나머지 payload 전송시간, 는비 - 면허대역단말의채널점유확률, 는면허대역단말의채널점유확률, P t 는 모든면허대역단말과비 - 면허대역단말중어느하나이상이전송할확률을나타낸다. 일예로, 는 9us, - 9 -
, 일수있다. 이때,,, P c,w, P c,l 은위의수학식 2 를반복처리 (iteration) 하여구할수있다. 또한, P t 는 와같이구할수있다. 이렇게구해진 S W 와 S L 를수학식 6 에대입하여, 기지국 (130) 의커버리지내에통신중인비 - 면허대역단말 (151, 153) 과선택된 면허대역단말 (131) 각각의수율의로그값의합을최대로만드는경쟁윈도우의크기를계산할수있다. 이렇 게계산된경쟁윈도우의크기를면허대역단말 (131) 에적용할경쟁윈도우의크기로결정할수있다. [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] 도 4는본발명의다른실시예에따른경쟁윈도우크기를결정하는방법을설명하기위한흐름도이다. 도 1및도 4를참조하면, 기지국 (130) 은자신의커버리지내에존재하는면허대역단말 (131, 133) 이면허지원접속을수행하는경우겪을최소지연시간을계산할수있다 (S410). 이를위해, 기지국 (130) 은자신의커버리지내에존재하는비-면허대역단말 (151, 153) 의개수와면허대역단말 (131, 133) 의개수를알아야한다. 이때, 비-면허대역단말 (151, 153) 의개수는 RF 핑거프린트방식을이용하여추정할수있다. 이후, 기지국 (13 0) 은추정된비-면허대역단말 (151, 153) 의개수, 면허대역단말 (131, 133) 의개수및소정의경쟁윈도우크기범위중최소경쟁윈도우크기를기초로면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을최소지연시간을계산할수있다. 최소지연시간은위에서도 2를참조하여설명한수학식 1 및도 3의을통하여구할수있으며, 위의설명과중복되는내용은생략한다. 이후, 기지국 (130) 은면허대역단말 (131, 133) 중시간지연 QoS가위에서계산된최소시간지연보다큰단말을면허지원접속을수행하도록선택할수있다 (S420). 이때, 면허대역단말 (131, 133) 중시간지연 QoS가위에서계산된최소시간지연보다큰단말이존재하지않는경우, 기지국 (130) 은면허지원접속을수행하지않으며, 다시초기상태로돌아간다. 반면, 면허대역단말 (131, 133) 중시간지연 QoS가위에서계산된최소시간지연보다큰단말이하나이상존재하는경우, 해당단말을면허지원접속단말로선택할수있다. 일예로, 면허대역단말 (131) 의시간지연 QoS가 3ms, 면허대역단말 (133) 의시간지연 QoS가 5ms, 최소시간지연이 4ms인인경우, 기지국 (130) 은면허지원접속을수행하기위한단말로면허대역단말 (133) 을선택할수있다. 이후, 기지국 (130) 은선택된면허대역단말 (133) 을기준으로면허지원접속을허용할지여부를결정한다 (S430). 일실시예에따르면, 기지국 (130) 은면허지원접속으로인한비-면허대역단말의성능저하율을기초로선택된면허대역단말에면허지원접속을허용할지여부를결정할수있다. 이를위하여, 기지국 (130) 은, 비-면허대역단말 (151, 153) 만이비-면허대역통신을수행하는경우비-면허대역단말 (151, 153) 의제1수율을계산할수있다. 즉, 면허대역단말이면허지원접속을수행하지않는경우를가정하고비-면허대역단말 (151, 15 3) 의제1수율을계산할수있다. 비-면허대역단말 (151, 153) 의제1수율은아래수학식 8과같이계산될수있다. 수학식 8 [0053] [0054] 여기서, 첨자 w 가의미하는것은비 - 면허대역단말 (151, 153) 에대한파라미터이다. 위식에서 P c 는충돌 확률, T s 는전송성공했을때모든면허대역단말과비 - 면허대역단말의평균전송시간, T c 는모든면허대역 단말과비 - 면허대역단말의평균충돌시간, 는슬롯기간, payload length 는채널점유시간중헤더와패 딩 (padding) 비트를제외한나머지 payload 전송시간, 면허대역단말과비 - 면허대역단말중어느하나이상이전송할확률을나타낸다. 는비 - 면허대역단말의채널점유확률, P t 는모든 [0055] 이때, 위의수학식 8 의 S W 는도 2 와도 3 을참조하여설명한바와같이, 마르코프체인모델을통해얻어진수학 식 2 를이용하여구할수있다. 다만, 비 - 면허대역단말만의수율을구하기위하여 =0 으로하여계산할수 - 10 -
있다. 이때, 계산된 S W 이비 - 면허대역단말 (151, 153) 의제 1 수율이된다. [0056] 이후, 기지국 (130) 은비 - 면허대역단말 (151, 153) 과선택된면허대역단말 (133) 이비 - 면허대역통신을수행 하는경우비 - 면허대역단말의제 2 수율을계산할수있다. 이를위하여, 기지국 (130) 은위에서수학식 5 계산 한바와같이, 수율을계산하면된다. 다만, 이때, 비-면허대역단말만의수율을구하기위하여 =0으로하여계산한것과달리, 선택된면허대역단말 (133) 의영향을반영하기위하여위의수학식 2를그대로이용하여계산한다. 이렇게계산된 S W 이비-면허대역단말 (151, 153) 의제2수율이된다. [0057] 이후, 기지국 (130) 은제 1 수율대비제 2 수율의저하율이소정의범위이내인경우에한하여선택된면허대역단 말 (133) 이면허지원접속을수행하도록결정할수있다. 일예로, 제 1 수율대비제 2 수율이 이상인경우에한 하여면허지원접속을수행하도록결정할수있다. 즉, 제 2 수율 / 제 1 수율 > 인경우, 면허지원접속을허용 한다. 예를들어, 가 0.7이며, 제1수율 =100, 제2수율 =60인경우, 제2수율 / 제1수율 = 0.6인바, 면허지원접속이허용되지않는다. 이러한경우, 기지국 (130) 은다시초기상태로돌아간다. 반면, 제1수율 =100, 제2수율 =80인경우, 제2수율 / 제1수율 = 0.8인바, 면허지원접속이허용된다. [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] [0066] [0067] 면허지원접속이허용되면, 기지국 (130) 은선택된면허대역단말 (133) 에적용할경쟁윈도우의크기를결정한다 (S440). 이때, 경쟁윈도우의크기는도 2를참조하여설명한바와같이위의수학식 6을이용할수있으며, 중복되는내용은생략한다. 도 5는본발명의일실시예에따른단말이면허지원접속을수행하는방법을설명하기위한흐름도이다. 도 1및도 5를참조하면, 면허지원접속이허용된단말은기지국으로부터면허지원접속허용여부및면허지원접속시적용할경쟁윈도우의크기에대한정보를수신할수있다. 일예로, 면허대역단말 (133) 에게면허지원접속이허용된것으로가정할수있다. 면허대역단말 (133) 은면허지원접속을하기위하여비-면허대역에서캐리어를센싱할수있다 (S610). 일예로, 면허대역단말 (133) 이채널을센싱하는시간은 20us 이상일수있다. 이후, 면허대역단말 (133) 은센싱결과를통하여해당채널이사용중인지여부를판단할수있다 (S620). 채널을센싱한결과, 비-면허대역에서캐리어가센싱된경우, 면허대역단말 (133) 은기지국 (130) 으로부터수신한경쟁윈도우크기내에서랜덤백-오프 (random back-off) 를수행할수있다 (S640). 이때, 경쟁윈도우크기는면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을지연시간및면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여선택된면허대역단말과기지국의커버리지내에통신중인비-면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여결정된것일수있다. 일예로, 경쟁윈도우의크기 (q) 가 30인경우, 면허대역단말 (133) 은 0부터 29 사이의임의의숫자를선택할수있으며 ( 예를들어, rand(0,q-1)), 선택된경쟁윈도우의크기에확장된 CCA(Extended clear channel assessment) 슬롯의크기를곱한시간만큼백-오프를수행할수있다 (S640). 이후, 면허대역단말 (133) 은다시채널을센싱할수있다 (S610). 반면, 채널이사용가능한경우, 면허대역단말 (133) 은채널을점유하여통신을수행할수있다. 일예로, 면허대역단말 (133) 은 13/32*q (ms) 동안채널을점유할수있다. 도 6는본발명의일실시예에따른기지국의구성도이다. 도 6을참조하면, 기지국 (600) 은면허대역단말과통신을수행하는송수신기 (610), 송수신기와연결된프로세서 (630) 및메모리 (650) 를포함할수있다. 일예로, 프로세서 (630) 는면허대역단말이면허지원접속을수행시겪을지연시간및상기면허대역단말의시간지연 QoS(Quality of Service) 에기초하여면허지원접속을수행할면허대역단말을선택할수있다. 또한, 기지국 (600) 의커버리지내에통신중인비-면허대역단말과선택된면허대역단말각각의수율을기초로비례공정알고리즘 (proportional fair algorithm) 을적용하여선택된면허대역단말에적용할경쟁윈도우 (Contention Window) 의크기를결정할수있다. 본명세서에서기재된다양한실시예와특징들은소프트웨어, 하드웨어, 또는이들의조합으로구현될수있다. 예를들어, ( 컴퓨터의프로세서, 컨트롤러, CPU 등, 이동단말및 / 또는네트워크장치에의해서실행되고 ) 본발명의실시예들을수행하기위한방법및장치를수행하는컴퓨터프로그램은다양한작업들을수행하기위한적어도하나의프로그램코드섹션 (section) 또는모듈 (module) 을포함할수있다. 마찬가지로, - 11 -
( 컴퓨터의프로세서, 컨트롤러, CPU 등, 이동단말및 / 또는네트워크장치에의해서실행되고 ) 본명세서의실 시예들을수행하기위한방법및장치를수행하는소프트웨어툴 (software tool) 은다양한작업들을수행하기 위하여적어도하나의프로그램코드섹션 (section) 또는모듈 (module) 을포함할수있다. [0068] [0069] [0070] [0071] [0072] 본명세서의실시예들을수행하기위한방법및장치는다양한유형의기술및표준과호환된다. 본명세서에기재된실시예들은 3GPP (GSM(Global System for Mobile Communications), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS, LTE, LTE-Advanced, etc.), IEEE 802, 4G와같은표준에연관된다. 그러나, 상기예시적인표준들이본명세서에기재된다양한실시예및특징에적용가능한다른연관된표준및기술을제한하는것은아니다. 본명세서에기재된실시예들및특징들은 MTC 및 / 또는무선통신을지원하는다양한유형의사용자장치 ( 예들들면, 이동단말, 핸드셋, 무선통신장치등 ) 및 / 또는네트워크장치, 엔티티, 구성요소에서수행될수있다. 본발명은본발명의정신및필수적특징을벗어나지않는범위에서다른특정한형태로구체화될수있다. 상기의상세한설명은별도로명시되지않는한제한적으로해석되어서는아니되고, 청구항에서정의된범위내에서광의로해석되어야한다. 따라서, 본발명의등가적범위내에서의모든변경및수정은본발명의범위에포함되고, 청구범위내로해석될것이다. 이상에서설명된실시예들은본발명의구성요소들과특징들이소정형태로결합된것들이다. 각구성요소또는특징은별도의명시적언급이없는한선택적인것으로고려되어야한다. 각구성요소또는특징은다른구성요소나특징과결합되지않은형태로실시될수있다. 또한, 일부구성요소들및 / 또는특징들을결합하여본발명의실시예를구성하는것도가능하다. 본발명의실시예들에서설명되는동작들의순서는변경될수있다. 어느실시예의일부구성이나특징은다른실시예에포함될수있고, 또는다른실시예의대응하는구성또는특징과교체될수있다. 특허청구범위에서명시적인인용관계가있지않은청구항들을결합하여실시예를구성하거나출원후의보정에의해새로운청구항으로포함시킬수있음은자명하다. 본발명은본발명의정신및필수적특징을벗어나지않는범위에서다른특정한형태로구체화될수있음은당업자에게자명하다. 따라서, 상기의상세한설명은모든면에서제한적으로해석되어서는아니되고예시적인것으로고려되어야한다. 본발명의범위는첨부된청구항의합리적해석에의해결정되어야하고, 본발명의등가적범위내에서의모든변경은본발명의범위에포함된다. [0073] 부호의설명 100: 무선통신시스템 110: 매크로기지국 130: 스몰셀기지국 131, 133: 면허대역단말 150: WiFi AP 151, 153: 비-면허대역단말 600: 기지국 610: 송수신기 630: 프로세서 650: 메모리 - 12 -
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