KR100871339B1 - 광대역 무선통신시스템에서 대역요청 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신시스템에서 대역요청 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 단말의 대역요청 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단말의 통신 방법은, 소정 서비스 커넥션에 대하여 새로운 대역요청이 발생할 시, 완료되지 않은 대역요청 절차가 있는지 검사하는 과정과, 상기 완료되지 않은 대역요청 절차가 있을 경우, 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하는 과정과, 상기 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신된 경우, 상기 새로운 대역요청에 대한 대역 요청 코드를 전송하는 과정을 포함한다. 이와 같은 본 발명은 이전의 대역 요청 절차가 종료되지 않은 상태에서 새로운 대역 요청을 개시할수 있기 때문에, 상향링크 자원의 낭비를 없애고 단말의 전송률(throughput)을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상향링크 대역요청, 경쟁기반, 레인징, 전송률

Description

광대역 무선통신시스템에서 대역요청 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REQUESTING BANDWIDTH IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래기술에 따른 광대역 무선통신시스템에서 상향링크 대역 할당 절차를 보여주는 도면.
도 2는 종래기술에 따른 대역 요청 절차를 시간축을 기준으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선통신시스템에서 단말의 상향링크 대역 요청 절차를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선통신시스템에서 기지국과 단말 사이에 교환되는 메시지들을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대역 요청 절차를 시간축을 기준으로 도시한 도면.
본 발명은 경쟁기반의 시스템에서 대역요청 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신시스템에서 데이터 전송률(throughput)을 향상시키기 위한 대역요청 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에, 4세대 이동통신 시스템의 물리 계층으로 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, 'OFDM'이라 한다)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식이 제안되고 있다. 상기 OFDM/OFDMA 방식은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16에서 제안되고 있는 방식이며, 직렬로 입력되는 변조 심볼들을 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse fast Fourier Transform)하여 병렬 데이터로 전송하는 방식이다. 상기 OFDM/OFDMA 방식은 듀플렉싱 방식으로서 FDD(Frequency Division Duplexing)방식과 TDD(Time Division Duplexing) 방식을 사용할 수 있다.
IEEE 802.16 시스템은 상향링크의 랜덤 접속 채널로서 레인징 채널 (Ranging Channel)이 운용된다. 통상적으로, 상기 랜덤접속 채널(RACH : Random Access Channel)은 상향링크에서의 대역 할당 요청(Bandwidth request)을 위해 사용된다.
IEEE 802.16 시스템에서 상향링크 대역을 할당하는 방식은 단말이 사용하는 커넥션(connection)에 따른 스케쥴링 타입(scheduling type)에 따라 상이하다. 커넥션에 따른 상향링크 대역 할당 방식을 살펴보면 다음과 같다.
1) UGS(Unsolicited Grant service) 커넥션 : 단말의 대역 요청이 필요하지 않으며, 기지국은 커넥션 생성시 DSA(Dynamic Service Add)-REQ/RSP/ACK 메시지를 통해 합의된 비요청 용인 서비스 간격(unsolicited Grant Service Interval)마다 일정 크기의 데이터를 단말이 송신할수 있도록 상향링크 대역을 할당한다.
2) rtPS(real-time Polling Service) 커넥션 : 단말은 대역 요청 코드(Bandwidth request code)를 사용하는 레인징 절차 없이 대역 요청 헤더(Bandwidth request header)를 통해 대역을 요청한다. 기지국은 커넥션 생성시 DSA-REQ/RSP/ACK 메시지를 통해 합의된 실시간 폴링 간격(real-time polling interval)마다 대역 요청 헤더를 전송할수 있는 상향링크 대역을 할당한다.
3) ntrPS(non-real-time Polling Service) 커넥션 : 단말은 대역 요청 코드를 사용하는 레인징 절차 없이 대역 요청 헤더를 통해 대역을 요청한다. 상기 rtPS와 다른 점은, 폴링 간격을 MAC(Media Access Control)메시지를 통해 합의하지 않고, 기지국이 정한 주기마다 대역 요청 헤더를 전송할수 있는 상향링크 대역이 할당된다는 것이다.
4) BE(Best Effort) 서비스 커넥션 : 단말은 대역 요청 코드를 사용하는 레인징(ranging)을 통해 대역 요청 헤더를 전송할 상향링크 대역을 할당받는다.
상술한 대역 할당 방식들중 BE 서비스 커넥션에 대한 대역할당방식에 대해 좀더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 광대역 무선통신시스템에서 상향링크 대역요청 절차를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 먼저 서비스 커넥션(service connection)에 대해 전송할 데이터가 발생하면, 단말(SS : Subscriber Station)은 101단계에서 대역 요청 코드(Bandwidth request code)를 대역요청 레인징 영역(시간-주파수 영역)으로 전송한 다. 그리고, 상기 단말은 매 프레임의 UL(uplink)-MAP을 분석해서 상기 전송된 대역 요청 코드에 대한 레인징 할당 메시지(CDMA allocation UL-MAP IE)가 존재하는지 검사한다.
한편, 상기 대역 요청 코드를 감지한 기지국(BS : Base Station)은 103단계에서 상기 레인징 할당 메시지를 포함하는 UL-MAP를 전송한다. 상기 레인징 할당 메시지는 단말의 대역요청헤더를 위한 대역할당정보를 포함한다.
만일, 경쟁기반 예약 시간만료(contention-based reservation timeout) 동안 상기 전송된 대역 요청 코드에 대한 레인징 코드 할당 메시지가 수신되지 않으면, 상기 단말은 대역 요청 코드의 충돌로 인해 레인징이 실패하였다고 판단하고, 지수 백오프(exponential backoff) 알고리즘을 이용한 재시도를 수행한다.
만일, 상기 경쟁기간 예약 시간만료 이내에 상기 전송된 대역 요청 코드에 대한 레인징 할당 메시지가 수신되면, 상기 단말은 105단계에서 상기 기지국으로부터 할당받은 영역으로 대역 요청 헤더(bandwidth request header)를 전송한다. 상기 대역 요청 헤더는 단말의 식별정보(ID) 및 요청할 대역 사이즈(데이터 양) 등을 포함한다.
한편, 상기 대역 요청 헤더를 수신한 상기 기지국은 107단계에서 단말의 데이터 송신을 용인하는 데이터 용인 메시지(Data Grant IE)를 포함하는 UL-MAP를 전송한다. 그러면, 상기 단말은 109단계에서 UL-MAP를 분석해서 자신의 CID(Connection ID)로 할당된 영역이 있는지 검사하고, 할당된 영역으로 상향링크 데이터를 전송한다. 만일, 전송할 데이터가 더 존재하면, 상기와 같은 절차를 다시 수행하게 된다. 도시된 바와 같이, 단말의 상기 대역 요청 코드 전송으로부터 실제 데이터를 전송하기까지는 약 40ms의 시간이 소요된다.
종래기술에 따른 대역요청 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 이전의 대역 요청 절차가 종료되기 전에는 새로운 대역 요청을 진행하지 않는다. 단말이 전송할 데이터 양이 하나의 대역 요청을 통해 획득할수 있는 최대 대역(데이터 양)보다 클 경우, 종래의 대역 요청 방식은 단말의 상향링크 전송률(Throughput)을 저하시키고 가용한 상향링크 자원을 낭비시키는 문제점이 있다.
도 2는 종래기술에 따른 대역 요청 절차를 시간축을 기준으로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 단말이 k번째 프레임의 상향링크(Uplink) 구간에서 대역 요청 코드를 전송하면, 기지국은 k+2번째 프레임의 하향링크(downlink) 구간에서 레인징 할당 메시지(CDMA Allocation IE)를 전송한다. 상기 레인징 할당 메시지를 수신한 단말은 k+3번째 프레임의 상향링크 구간에서 할당받는 영역으로 대역 요청 헤더(BW Request Header)를 전송한다. 상기 대역 요청 헤더는 단말의 식별정보 및 요청할 대역 사이즈 등의 정보를 포함한다. 한편, 상기 대역 요청 헤더를 수신한 기지국은 k+6번째 프레임의 하향링크 구간에서 상기 단말의 데이터 송신을 용인하는 데이터 용인 메시지(Data Grant IE)를 전송한다. 상기 데이터 용인 메시지를 수신한 단말은 비로소 k+7번째 프레임의 상향링크 구간에서 할당받은 영역으로 상향링크 데이터를 전송한다. 하나의 프레임 구간을 5ms로 가정했을 때, 단말의 대역 요청 코드 전송으로부터 실제 데이터를 전송하기까지는 약 40ms의 시간이 소요된다. 만일 전송할 데이터 양이 한번의 대역 요청 절차를 획득할수 있는 최대 대역보다 많을 경우, 40ms마다 한번씩 상향링크 데이터를 전송하는 방식은 단말의 상향링크 전송률을 저하시킬 뿐 아니라, 가용한 상향링크 자원을 낭비시키는 문제점이 있다.
예를들어, 단말이 상향링크 데이터 전송시 사용하는 변조(modulation) 및 부호율(coding rate)이 QPSK(quadrature phase shift keying) 및 1/2이고, 상향링크 데이터 영역(region)의 퍼뮤테이션(permutation)방식으로 PUSC(Partial Usage of SubCarrier)가 사용될 경우, 도 1의 대역 요청 방식에 의해 하나의 단말에게 할당될수 있는 최대 전송률(Throughput)은 168Kbps가 된다. 이는 40ms마다 한번씩 상향링크 데이터를 전송할수 있기 때문이다. 만일, 매 프레임마다 상향링크 데이터를 전송할수 있다면 단말의 최대 전송률은 1344Kbps(168Kbps×8)가 될 수 있을 것이다.
이상 살펴본 바와 같이, 종래기술에 따른 대역 요청 방식은 하나의 대역 요청 절차가 완료되기 전에는 새로운 대역요청을 할수 없기 때문에, 단말의 상향링크 전송률이 저하되고 자원이 낭비되는 문제점이 있다.
따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 무선통신시스템에서 이전의 대역 요청 절차의 종료여부와 상관없이 새로운 대역 요청을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 경쟁기반(contention-based)의 시스템에서 이전의 대 역 요청 절차의 종료여부와 상관없이 새로운 대역 요청을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 경쟁기반의 시스템에서 복수의 대역요청절차를 병행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선접속 통신시스템에서 BE(Best Effort) 서비스 커넥션에 대한 상향링크 대역요청 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 서비스 커넥션(service connection)에 대하여 복수의 대역요청절차를 병행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들들 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 소정 서비스 커넥션에 대하여 새로운 대역요청이 발생할 시, 완료되지 않은 대역요청 절차가 있는지 검사하는 과정과, 상기 완료되지 않은 대역요청 절차가 있을 경우, 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하는 과정과, 상기 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신된 경우, 상기 새로운 대역요청에 대한 대역 요청 코드를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 단말 장치는, 새로운 대역요청이 발생할 시 이전 대역요청에 대하여 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하고, 상기 레인징 할당 메시지가 수신된 경우 상기 새로운 대역요청에 대한 절차를 개시하도록 맥(MAC)블럭을 제어하는 스케쥴러와, 상기 스케쥴러의 제어하에 상기 새로운 대역요청에 대한 대역 요청 코드를 발생하는 상기 맥((MAC)블록과, 상기 맥(MAC)블록으로부터의 상기 대역 요청 코드를 소정 레인징 영역에 매핑하여 송신하기 위한 송신모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 경쟁기반(contention-based)의 시스템에서 이전의 대역 요청 절차의 종료여부와 상관없이 새로운 대역 요청을 수행할수 있는 방안에 대해 살펴보기로 한다. 이하, 광대역 무선접속 통신시스템(예 : IEEE 802.16 시스템)의 BE(Best Effort) 서비스 커넥션에 대한 대역 요청 절차를 예를들어 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하고 있다. 본 발명에 따라 단말은 하나의 BE(Best Effort) 서비스 커넥션에 대해 N(1 ≤ N < 대역 요청 처리 지연(frames))개의 대역요청 상태기계(state machine)들을 관리한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단말은, 스케쥴러(301), 상위계층과 연결되는 맥(MAC) 블록(303), 송신모뎀(305), 수신모뎀(307), 듀플렉서(309) 및 안테나(311)를 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하면, 먼저 상기 맥 블록(303)은 상위계층으로부터 전달받은 송 신 데이터를 상기 송신모뎀(305)과의 접속방식에 준하여 가공하여 상기 송신모뎀(305)에 전달하는 역할을 수행한다. 그리고 상기 맥 블록(303)은 상기 수신 모뎀(307)으로부터 전달받은 수신 데이터를 상위계층과의 접속방식에 준하여 가공하여 상위계층에 전달한다.
상기 송신모뎀(305)은 채널부호블록, 변조블록, RF송신블록 등을 포함하여 구성되며, 상기 맥 블록(303)으로부터의 데이터를 무선구간 전송을 위한 형태로 변환하여 듀플렉서(309)로 전달한다. 여기서, 상기 채널부호블럭은 채널 인코더(channel encoder), 인터리버(interleaver) 및 변조기(modulator) 등으로 구성되고, 상기 변조블럭은 송신 데이터를 다수의 직교하는 부반송파들에 싣기 위한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산기 등으로 구성되며, 상기 RF송신블럭은 필터(filter) 및 RF전처리기(front end unit) 등으로 구성될 수 있다.
반면, 상기 수신모뎀(307)은 RF수신블록, 복조블록, 채널복호블록 등을 포함하여 구성되며, 상기 듀플렉서(309)로부터의 무선구간 신호로부터 데이터를 복원하여 상기 맥 블록(303)으로 전달한다. 여기서, 상기 RF수신블럭은 필터(filter) 및 RF전처리기(front end unit) 등으로 구성되고, 상기 복조블럭은 FFT(Fast Fourier Transform)연산기 등으로 구성되며, 상기 채널복호블럭은 복조기(demodulator), 디인터리버(deinterleaver) 및 채널 디코더(channel decoder) 등으로 구성될 수 있다.
상기 듀플렉서(309)는 TDD 방식에 따라 안테나(311)로부터의 수신 신호(하향링크 신호)를 상기 수신 모뎀(307)으로 전달하고, 상기 송신모뎀(305)으로부터의 송신 신호(상향링크 신호)를 상기 안테나(311)로 전달한다.
상기 스케줄러(301)는 기지국으로부터 수신된 UL/DL-MAP 정보에 따라 하향링크 프레임을 수신하고, 상향링크 프레임을 전송할수 있도록 상기 맥 블록(303)을 제어한다. 또한, 본 발명에 따른 대역 요청 절차를 수행할수 있도록 상기 맥 블록(303)을 제어한다. 본 발명에 따른 스케쥴러(301)의 동작은 이후 도 4의 참조와 함께 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선통신시스템에서 단말의 상향링크 대역 요청 절차를 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 먼저 스케쥴러(301)는 401단계에서 서비스 커넥션(예 : BE connection)으로 전송할 데이터가 발생하는지 검사한다. 즉, 새로운 대역요청(BW request)이 발생되는지 검사한다. 새로운 대역 요청이 발생되면, 상기 스케쥴러(301)는 403단계로 진행하여 현재 완료되지 않은 대역요청 절차가 있는지 검사한다.
만일, 완료되지 않은 대역요청 절차가 없으면, 상기 스케쥴러(301)는 407단계로 바로 진행한다. 만일, 완료되지 않은 대역요청 절차가 있으면, 상기 스케쥴러(301)는 405단계로 진행하여 바로 이전 대역요청 절차의 상태(state)가 대역 요청 코드 전송(BW Request Code transmission) 상태인지 혹은 레인징 할당 메시지 대기(CDMA Allocation IE wait) 상태인지 혹은 지수 백오프(exponential backoff) 상태인지를 검사한다.
만일, 바로 이전 대역요청 절차가 상기 3개의 상태들중 어느 한 상태에 놓여 있을 경우, 상기 스케쥴러(301)는 427단계로 진행하여 상기 새로운 대역요청의 요청 대역 사이즈(데이터 양)와 상기 바로 이전 대역요청의 요청 대역 사이즈(데이터 양)를 가산한후 본 알고리즘을 종료한다. 즉, 상기 427단계는 이전 대역요청 절차에 대하여 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되었는지를 검사하는 단계이다. 상기 레인징 할당 메시지가 수신되지 않았으면, 상기 스케쥴러(301)는 상기 427단계로 진행하여 요청 대역을 갱신한후 대역요청을 다시 발생한다.
만일, 바로 이전 대역요청 절차가 상기 3개의 상태들중 어느 한 상태에도 놓여있지 않으면, 즉 이전 대역요청 절차에 대하여 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되었으면, 상기 스케쥴러(301)는 407단계로 진행하여 상기 새로운 대역요청에 대응하여 레인징 영역으로 대역 요청 코드를 전송한다. 그리고, 상기 스케쥴러(301)는 409단계에서 레인징 할당 메시지(CDMA Allocation IE)의 수신을 대기한다. 이후 MAP정보 수신시, 상기 스케쥴러(301)는 411단계에서 수신된 MAP정보를 분석해서 상기 단말을 위한 레인징 할당 메시지가 존재하는지를 검사한다.
만일, 상기 레인징 할당 메시지가 수신되지 않으면, 상기 스케쥴러(301)는 413단계로 진행하여 소정 타이머(contention-based Reservation Timer)가 만료되는지를 검사한다. 상기 소정 타이머가 만료되지 않으면, 상기 스케쥴러(301)는 상기 409단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다. 반면, 상기 소정 타이머가 만료되면, 상기 스케쥴러(301)는 415단계로 진행하여 지수 백오프(exponential backoff)를 수행한후 다시 대역요청을 시도하기 위해 상기 407단계로 되돌아간다. 여기서, 지수 백오프는 경쟁기반(contention-based) 기반의 시스템에서 충돌이 발생했을 때 다시 요청을 시도하기까지의 지연 시간을 계산하기 위한 연산중의 하나이다.
만일, 상기 레인징 할당 메시지가 수신되면, 상기 스케쥴러(301)는 417단계로 진행하여 상기 레인징 할당 메시지에서 지정하고 있는 영역으로 대역요청헤더 (BW request Header)를 전송한다. 상기 대역요청헤더는 단말의 식별정보 및 요청할 대역 사이즈(데이터 양) 등을 포함한다.
상기 대역요청헤더를 전송한후, 상기 스케쥴러(301)는 419단계로 진행하여 데이터의 송신을 용인하는 데이터 용인 메시지(Data Grant IE)의 수신을 대기한다. 이후 MAP정보 수신시, 상기 스케쥴러(301)는 421단계에서 상기 MAP정보를 분석해서 상기 단말을 위한 데이터 용인 메시지가 존재하는지를 검사한다.
상기 데이터 용인 메시지가 수신되지 않으면, 상기 스케쥴러(301)는 423단계로 진행하여 소정 타이머(BW Request Grant Timer)가 만료되는지를 검사한다. 상기 소정 타이머가 만료되지 않으면, 상기 스케쥴러(301)는 상기 419단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다. 반면, 상기 소정 타이머가 만료되면, 상기 스케쥴러(301)는 상기 405단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
한편, 상기 데이터 용인 메시지가 수신되면, 상기 스케쥴러(301)는 425단계로 진행하여 상기 데이터 용인 메시지에서 지정하고 있는 영역으로 상향링크 데이터를 전송한후 본 알고리즘을 종료한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 기본적으로 복수의 대역요청절차들을 병행할수 있도록 해준다. 새로운 대역요청이 발생할 경우, 이전 대역요청 절차의 상태를 판단한다. 이때, 상기 이전 대역요청 절차가 대역 요청 코드 전송(BW Request Code transmission) 상태, 레인징 할당 메시지 대기(CDMA Allocation IE Wait) 상태 및 지수 백오프(exponential backoff) 상태중 어느 한 상태에 놓여있으면, 이전 대역요청의 대역 사이즈와 상기 새로운 대역요청의 대역 사이즈를 가산한후 대역요청을 시도한다. 만일, 이전 대역요청 절차가 상기 3개의 상태들중 어느 한 상태에도 놓여있지 않으면, 바로 대역요청코드를 전송하여 대역요청을 개시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 무선통신시스템에서 기지국과 단말 사이에 교환되는 메시지들을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 먼저 서비스 커넥션(service connection)에 대해 전송할 데이터가 발생하면, 단말(SS : Subscriber Station)은 501단계에서 대역 요청 코드(Bandwidth request code)를 대역요청 레인징 영역으로 전송한다. 그리고, 상기 단말은 매 프레임의 UL(uplink)-MAP을 분석해서 상기 전송된 대역 요청 코드에 대한 레인징 할당 메시지(CDMA allocation UL-MAP IE)가 존재하는지 검사한다.
한편, 상기 대역 요청 코드를 수신한 기지국(BS : Base Station)은 103단계에서 상기 레인징 할당 메시지를 포함하는 UL-MAP를 전송한다.
만일, 경쟁기반 예약 타이머(contention-based reservation timer)가 만료(expire)되는 동안 상기 전송된 대역 요청 코드에 대한 레인징 할당 메시지가 수신되지 않으면, 상기 단말은 대역 요청 코드의 충돌로 인해 레인징이 실패하였다고 판단하고, 지수 백오프(exponential backoff) 알고리즘을 이용한 재시도를 수행한다.
만일, 상기 경쟁기간 예약 타이머가 만료되기 전에 상기 전송된 대역 요청 코드에 대한 레인징 할당 메시지가 수신되면, 상기 단말은 509단계에서 상기 기지국으로부터 할당받은 영역으로 대역 요청 헤더(bandwidth request header)를 전송한다. 상기 대역 요청 헤더는 단말의 식별정보(ID) 및 요청할 대역사이즈(데이터 양) 등을 포함한다.
상기 대역 요청 헤더를 수신한 상기 기지국은 513단계에서 단말의 데이터 송신을 용인하는 데이터 용인 메시지(Data Grant IE)를 포함하는 UL-MAP를 전송한다. 그러면, 상기 단말은 517단계에서 UL-MAP를 분석해서 상기 데이터 용인 메시지가 존재하는지 검사하고, 상기 데이터 용인 메시지에서 지정하고 있는 영역으로 상향링크 데이터를 전송한다.
한편, 이전 대역요청에 대한 레인징 할당 메시지를 수신한 상태(503단계)에서 새로운 대역요청이 발생하면, 상기 단말은 505단계에서 이전 대역요청 절차의 완료여부와 상관없이 상기 대역요청코드를 상기 대역요청 레인징 영역으로 전송한다. 상기 대역요청코드를 수신한 기지국은 507단계에서 레인징 할당 메시지를 전송하고, 상기 단말은 511단계에서 상기 레인징 할당 메시지가 지정하고 있는 영역으로 대역요청헤더를 전송한다. 한편, 상기 대역요청헤더를 수신한 기지국은 515단계에서 단말의 데이터 송신을 용인하는 데이터 용인 메시지를 전송하고, 상기 단말은 519단계에서 상기 데이터 용인 메시지가 지정하고 있는 영역으로 상향링크 데이터를 전송한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이전 대역요청이 완료되기 전에 새로운 대역요청을 진행하게 되면, 약 45ms 동안 단말이 상향링크 데이터를 2번 전송할수 있기 때문에, 단말의 상향링크 전송률(Throughput)을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 대역이 낭비되는 문제점을 해결할수 있다.
설명의 이해를 돕기 위해 본 발명에서 사용되는 메시지들의 포맷을 살펴보면 다음과 같다.
하기 <표 1>은 UL-MAP IE(Information Element)의 포맷을 보여준다.
Figure 112005020643060-pat00001
상기 <표 1>에 보여지는 바와 같이, UL-MAP IE는 연결식별(CID : Connection ID), UIUC(Uplink Interval Usage Code), 기간(Duration) 및 반복코딩지시(Repetition coding indication) 정보 등을 포함한다. 상기와 같은 상향링크 데이터 버스트(data burst)를 할당하기 위한 정보들을 포함하는 UL-MAP IE를 데이터 용인 메시지(Data Grant IE)로 정의한다. 상향링크 데이터 버스트는 1차원적으로 할당되기 때문에, 단말은 UL-MAP를 분석해서 데이터를 전송할수 있는 시작점을 찾고, 상기 시작점으로부터 상기 기간(Duration)만큼의 영역(또는 자원)을 사용하여 상향링크 데이터를 전송한다.
한편, 상기 UL-MAP IE는 상기 UIUC 값에 따라 레인징을 위한 정보(OFDMA 심볼 오프셋, 서브채널 오프셋, OFDMA 심볼 개수, 서브채널 개수 및 레인징 방법)를 포함하거나, 레인징 할당 메시지(CDMA_Allocation_IE)를 포함하거나, 확장된 UIUC 종속 IE(Extended UIUC dependant IE)를 포함할수 있다.
상기 UIUC 값이 14일 경우, UL-MAP IE는 레인징 할당 메시지(CDMA_Allocation_IE)를 포함하게 되는데, 상기 레인징 할당 메시지는 하기 <표 2>와 같은 정보들을 포함한다.
Figure 112005020643060-pat00002
상기 <표 2>에서 보여지는 바와 같이, 상기 레인징 할당 메시지는 기간(duration)정보, 반복코딩지시(Repetition Coding Indication)정보, 단말이 전송한 대역요청코드(Raging Code)정보, 단말에게 할당할 레인징 심볼(Ranging symbol)정보와 서브채널(Ranging Subchannel)정보 그리고 대역요청 강제여부 정보(BW Request Mandatory)를 포함한다. 단말은 상기 레인징 할당 메시지를 수신할 경우, 상기 레인징 심볼 정보와 서브채널정보에 의해 지정되는 영역으로 대역 요청 헤더(Bandwidth request header)를 전송한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대역 요청 절차를 시간축으로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 단말이 k번째 프레임의 상향링크(Uplink) 구간에서 대역 요청 코드를 전송하면, 기지국은 k+2번째 프레임의 하향링크(downlink) 구간에서 레인징 할당 메시지(CDMA Allocation IE)를 전송한다. 상기 레인징 할당 메시지를 수신한 단말은 k+3번째 프레임의 상향링크 구간에서 기지국으로부터 할당받는 영역으로 대역 요청 헤더(BW Request Header)를 전송한다. 상기 대역 요청 헤더는 단말의 식별정보 및 전송할 데이터 양 정보 등을 포함한다.
상기 레인징 할당 메시지를 수신한후 새로운 대역요청이 발생하면, 상기 단말은 이전 대역요청의 완료여부와 상관없이 k+4번째 프레임의 상향링크 구간에서 상기 새로운 대역요청에 대응한 대역요청코드를 전송한다.
한편, 상기 이전 대역요청에 대한 대역요청헤더를 수신한 기지국은 k+6번째 프레임의 하향링크 구간에서 상기 단말로 할당할 자원 정보를 포함하는 데이터 용인 메시지(Data Grant IE)를 전송한다. 상기 데이터 용인 메시지를 수신한 단말은 비로소 k+7번째 프레임의 상향링크 구간에서 할당받은 영역으로 상향링크 데이터를 전송한다.
또한, 상기 새로운 대역요청에 대한 대역요청코드를 수신한 기지국은 상기 k+7번째 프레임의 하향링크 구간에서 레인징 할당 메시지를 전송한다. 그리고 상기 레인징 할당 메시지를 수신한 단말은 k+8번째 프레임의 상향링크 구간에서 대역요청헤더를 전송하고, 이에 응답하여 상기 기지국은 k+11번째 프레임의 하향링크 구간에서 데이터 용인 메시지를 전송한다. 상기 데이터 용인 메시지를 수신한 단말은 비로소 k+12번째 프레임의 상향링크 구간에서 상기 새로운 대역요청에 대한 상향링크 데이터를 전송한다.
하나의 프레임 구간을 5ms로 가정했을 때, 단말의 대역 요청 코드 전송으로부터 실제 데이터를 전송하기까지는 약 40ms의 시간이 소요된다. 종래에는 하나의 대역요청이 완료될 때까지 새로운 대역요청을 진행할수 없었기 때문에 16 프레임(frames) 동안 실제 상향링크 데이터 전송을 위해 2 프레임의 대역만을 사용할수 있어 전송률이 168Kbps에 불과하지만, 본 발명은 16 프레임 동안 최대 8 프레임의 대역을 사용할수 있어 전송률을 672Kbps까지 향상시킬 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이전의 대역 요청 절차가 종료되지 않은 상태에서 새로운 대역 요청을 개시할수 있기 때문에, 단말의 상향링크 데이터 전송 기회를 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 상향링크 자원의 낭비를 없애고 단말의 전송률(throughput)을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (20)

  1. 경쟁기반(contention-based)의 시스템에서 단말의 대역요청 방법에 있어서,
    새로운 대역요청 발생 시, 이전 대역요청에 대하여 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하는 과정과,
    상기 레인징 할당 메시지가 수신된 경우, 상기 새로운 대역요청에 대한 절차를 개시하는 과정과,
    상기 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신되지 않았으면, 상기 이전 대역요청의 요청 대역 사이즈와 상기 새로운 대역요청의 요청 대역 사이즈를 가산한후 대역요청을 다시 발생하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단말은 서비스 커넥션(service connection)에 대하여 적어도 하나의 대역요청 상태기계(state machine)들을 관리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서비스 커넥션은 최선노력(BE : Best Effort) 서비스 커넥션인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 광대역 무선통신시스템에서 단말의 대역요청 방법에 있어서,
    서비스 커넥션에 대하여 새로운 대역요청이 발생할 시, 완료되지 않은 대역요청 절차가 있는지 검사하는 과정과,
    상기 완료되지 않은 대역요청 절차가 있을 경우, 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하는 과정과,
    상기 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신된 경우, 상기 새로운 대역요청에 대한 대역 요청 코드를 전송하는 과정과,
    상기 이전 대역요청에 대하여 상기 레인징 할당 메시지가 수신되지 않았으면, 상기 이전 대역요청의 요청 대역 사이즈와 상기 새로운 대역요청의 요청 대역 사이즈를 가산한후 대역요청을 다시 발생하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단말은 상기 서비스 커넥션에 대하여 적어도 하나의 대역요청 상태기계(state machine)들을 관리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 서비스 커넥션은 최선노력(BE : Best Effort) 서비스 커넥션인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 대역 요청 코드를 전송한후, 상기 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되는지 검사하는 과정과,
    상기 레인징 할당 메시지 수신시, 요청할 대역 사이즈를 포함하는 대역요청헤더를 상기 레인징 할당 메시지에서 지정하고 있는 영역으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 대역 요청 코드 전송후, 설정 시간내에 상기 레인징 할당 메시지가 수신되지 않으면, 지수 백오프(exponential backoff)에 근거해서 상기 대역 요청 코드를 재전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 대역 요청 헤더를 전송한후, 상기 기지국으로부터 자원할당 메시지가 수신되는지 검사하는 과정과,
    상기 자원할당 메시지 수신시, 상향링크 데이터를 상기 자원할당 메시지에서 지정하고 있는 영역으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 광대역 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서,
    새로운 대역요청이 발생할 시 이전 대역요청에 대하여 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하고, 상기 레인징 할당 메시지가 수신된 경우 상기 새로운 대역요청에 대한 절차를 개시하도록 맥(MAC)블럭을 제어하고, 상기 이전 대역요청에 대하여 레인징 할당 메시지가 수신되지 않은 경우 상기 이전 대역요청의 요청 대역 사이즈와 상기 새로운 대역요청의 요청 대역 사이즈를 가산한후 대역요청을 다시 발생하는 스케쥴러와,
    상기 스케쥴러의 제어하에 상기 새로운 대역요청에 대한 대역 요청 코드를 발생하는 상기 맥((MAC)블록과,
    상기 맥(MAC)블록으로부터의 상기 대역 요청 코드를 레인징 영역에 매핑하여 송신하기 위한 송신모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 대역 요청 코드에 대응하여 상기 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신될 경우, 상기 맥 블록은, 요청할 대역 사이즈를 포함하는 대역요청헤더를 생성하여 상기 송신모뎀으로 전달하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 스케쥴러는, 서비스 커넥션에 대하여 적어도 하나의 대역요청 상태기계(state machine)들을 관리하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 서비스 커넥션은 최선노력(BE : Best Effort) 서비스 커넥션인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 광대역 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서,
    서비스 커넥션에 대하여 적어도 하나의 대역요청 상태기계(state machine)를 관리하며, 기지국으로부터 레인징 할당 메시지가 수신되었는지 검사하고, 상기 레인징 할당 메시지가 수신된 경우 새로운 대역요청에 대한 절차를 개시하도록 맥(MAC)블럭을 제어하는 스케쥴러와,
    상기 스케쥴러의 제어하에 상기 새로운 대역요청에 대한 대역 요청 코드를 발생하는 상기 맥((MAC)블록과,
    상기 맥(MAC)블록으로부터의 상기 대역 요청 코드를 레인징 영역에 매핑하여 송신하기 위한 송신모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 삭제
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