KR101049602B1

KR101049602B1 - 무선 통신 시스템

Info

Publication number: KR101049602B1
Application number: KR1020080097398A
Authority: KR
Inventors: 마이클 존 빔스 하트; 케빈 파워
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2011-07-14
Also published as: KR20090034779A; US8780813B2; CN101404636B; JP5709348B2; US20090092090A1; JP2009135897A; EP2045953B1; GB0719440D0; GB2455056A; EP2045953A3; CN101404636A; EP2045953A2

Abstract

각각의 프레임에서 2-D 자원 할당을 나타내는데 사용된 비트 수가 감소되고, 특정 프레임 구성을 위해 최적화된 OFDMA 기반 무선 통신 시스템의 시그널링 메커니즘을 제공한다. 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 사용된 각각의 프레임의 적어도 DL_MAP에서 및 선택적으로는 UL_MAP에서도 MAP_IEs 내의 비트 수는 DL_MAP_IE가 관련된 존에 사용된 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식에 스케일된다(scaled). 마찬가지로, 비트의 변수가 선택된 FFT 크기 및 서브캐리어 할당 방식을 기반으로 최적화될 수 있는 서브채널 오프셋 및 서브채널들의 수에 사용된다. 사용되는 비트 수는 DL_MAP 및 UL_MAP을 따르는 다운링크 채널 기술자 내에서 TLV 인코딩되어 전송될 수 있다. 따라서, 연속 프레임들에서 각 가입자국은 이들 파라미터들을 나타내는데 사용되는 비트 수를 알고 있으므로 DCD가 갱신되는 시간까지 MAP_IEs 내의 필드 크기를 알게 된다. 이렇게 해서 다수의 사용자에게 매우 중요할 수 있으며, 일부 프레임 및 FFT 크기를 갖는 MAP_IEs에 의해 발생되는 시그널링 오버헤드가 감소된다.

무선 통신 시스템, FDMA, OFDMA, 오버헤드, 프레임

Description

무선 통신 시스템{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}

본 발명은 기지국(BS)이 다수의 고정 또는 이동 가입자국(MS)과 통신하는 타입의 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 이러한 시스템 내에서의 자원 할당에 필요한 시그널링을 제어하는 것에 관한 것이다.

최근, 광대역 무선 링크를 통해 데이터 통신을 하기 위한 많은 표준이 개발되어 왔다. 이러한 표준 중 하나가 IEEE 802.16 규격에 설명되어 있으며, 통상적으로 WiMAX로 알려져 있다. 이 규격에는 고정 가입자국을 갖는 시스템을 주대상으로 한 IEEE 802.16-2004 및 특히 이동 가입자국을 대상으로 제공되는 IEEE 802.16e-2005가 있다. 이하의 설명에서, 약어 MS는 이동 및 고정 가입자국 모두에 대한 약기로서 사용된다. 용어 "사용자"는 또한 이동 또는 고정 가입자국에 동등하게 사용된다.

IEEE 표준 802.16-2004 "Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems" 및 IEEE 표준 802.16e-2005 "Amendment2 and Corrigendem 1 내지 IEEE 표준 802.16-2004"의 전체 내용을 본 명세서에서 참조로 포함한다. IEEE 802.16은 이동국이 범위(range) 내에서 기지국과 통신하는 무선 통신 시스템을 정 의하며, 기지국의 범위는 적어도 하나의 "셀(cell)"을 정의한다. 소정의 지리적 지역 내에서 적합한 위치에 기지국을 배치하고 및/또는 같은 기지국 내에 다수의 안테나를 제공함으로써, 인접 그룹의 셀들이 광역 네트워크를 형성하도록 생성될 수 있다. 이 명세서에서, 용어 "네트워크" 및 "시스템"은 동등하게 사용된다.

전술한 타입의 시스템에 있어서, 데이터는 이동국과 기지국 간에 접속(관리 접속 또는 전송 접속)이 유지되는 동안 이동국과 기지국 간의 패킷 교환에 의해 통신된다. 가입자국으로부터 기지국으로의 패킷 전송 방향은 업링크(UL)이며, 기지국으로부터 가입자국으로의 방향은 다운링크(DL)이다. 패킷은 시스템 및 그의 구성 무선 장치들에 적용된 계층화된 프로토콜을 따르는 정의된 포맷을 갖는다. 이러한 패킷들과 관련된 프로토콜 계층을 소위 물리 계층(PHY) 및 매체 접근 계층(MAC)이라고 한다.

매체 접근 계층은 네트워크 접근, 대역폭 할당 및 접속 유지를 포함한 여러 기능을 조정하는 것을 담당한다. 상기 기능에는 "프레임들"을 기반으로 BS 및 SS들의 무선 매체에의 접근을 제어하는 것을 포함하는데, 그 프레임은 시스템 내의 소정의 시간 단위이고, 시간 및 주파수 영역에서 다수의 "슬롯"(이하 참조)으로 분할되고, 다수의 전송 안테나를 이용하는 경우에는 또한 다수의 스트림으로 공간적으로 분할될 수 있다.

기지국과 가입자국 사이의(보다 정확하게는, 이들 장치들 - 소위 대등 개체(peer entity)들 내의 MAC 계층들 간의) 접속이 접속 ID(CID)로 할당되고, 기지국은 그 동적 접속 또는 서비스 흐름을 관리하기 위해 CIDs의 트랙을 유지한다. 서비스 흐름은 예를 들어, MS의 사용자에 의해 수행된 음성 호를 나타낼 수 있다. 또한, 기지국 및 이동국은 그 자신의 식별 코드(BS의 경우에 BSID, MS의 경우에 MS MAC 어드레스 또는 베이직 CID)를 갖는다.

이용가능한 주파수 범위 및 응용에 따라, 예를 들어, 후술되는 바와 같이 시분할 듀플렉스(TDD) 모드 및 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 모드에 따라, IEEE 802.16 네트워크에서 여러 물리 계층 구현이 가능하다. PHY 계층은 또한 OFDM(직교 주파수 분할 다중화) 또는 OFDMA(직교 주파수 분할 다중 접속) 등의 전송 기술을 정의하는데, 이들 기술을 이제 간략히 살펴본다.

OFDM에서, 단일 데이터 스트림은 N개의 병렬 서브캐리어 상에서 변조되며, 각 서브캐리어 신호는 그 자신의 주파수 범위를 갖는다. 이는, 전체 대역폭(즉, 소정의 시간 간격으로 전송될 데이터 량)이 복수의 서브캐리어에 의해 분할되도록 함으로써, 각 데이터 심볼의 지속시간을 증가시킨다. 각 서브캐리어는 보다 낮은 정보 전송속도를 가지므로, 다수캐리어 시스템은 단일 캐리어 시스템에 비해 채널 유도 왜곡에 대해 면역성이 개선되는 이점이 있다. 이는 각 서브캐리어의 전송 속도 및 그에 따른 대역폭이 채널의 상관 대역폭(coherence bandwidth) 이하임을 보장함으로써 가능하게 된다. 결과적으로, 단일 서브캐리어 상에서 경험하는 채널 왜곡은 주파수 독립형이며, 따라서 단일 위상 및 진폭 보정 인자에 의해 보정될 수 있다. 따라서 다수캐리어 수신기 내의 채널 왜곡 보정 엔티티는, 시스템 대역폭이 채널의 상관 대역폭을 초과하는 경우, 단일 캐리어 수신기 내의 대응물보다 매우 낮은 복잡성을 가질 수 있다.

OFDM 시스템은 서브캐리어의 스펙트럼이 서로 독립하는 사실로 인해 간섭이 없이 중첩할 수 있도록 수학적 의미에서 직교하는 복수의 서브캐리어 주파수(서브캐리어)를 사용한다. OFDM 시스템의 직교성은 보호 대역 주파수를 필요로 하지 않아서 시스템의 스펙트럼 효율을 증가시킨다. OFDM은 많은 무선 시스템을 위해 제안되어 채택되고 있다. OFDM 시스템에 있어서, N개의 변조 병렬 데이터 소스 신호의 블록은, 송신기에서의 시간 영역에서 "OFDM 심볼"로서 알려진 신호를 형성하도록, 역 이산 또는 고속 푸리에 변환 알고리즘(IDFT/IFFT)을 이용하여 N개의 직교 병렬 서브캐리어로 매핑된다. 따라서 "OFDM 심볼"은 모든 N개의 서브캐리어 신호의 복합 신호이다. 수신기에서, 수신된 시간 영역 신호는 이산 푸리에 변환(DFT) 또는 고속 푸리에 변환(FFT) 알고리즘을 적용하여 주파수 영역으로 다시 변환된다. 예를 들어, 256 서브캐리어를 이용하는 IEEE 802.16-2004 고정 WiMAX 시스템에서는, 모든 서브캐리어들이 데이터를 전달하는데 이용할 수 있는 것은 아니며, 192 서브캐리어가 데이터에 이용될 수 있으며, 8 서브캐리어는 채널 추정 및 동기화를 위해 파일럿 서브캐리어로서 이용되고, 나머지는 보호 대역 서브캐리어로서 이용된다.

OFDMA(직교 주파수 분할 다중 접속)은 OFDM의 다중 접속 변형이다. 이는 개별 가입자에게 서브캐리어의 서브세트를 할당함으로써 동작한다. 이는 몇몇 사용자들로부터의 동시 전송이 보다 양호한 스펙트럼 효율로 유도하도록 한다. 그러나, 간섭이 없이 양방향 통신, 즉, 업링크 및 다운링크 방향의 통신을 허용하는 문제는 여전히 존재한다. 두 개의 노드 간의 양방향 통신을 가능하게 하기 위해, 한 장치가 동시에 같은 자원 매체 상에 송수신할 수 없는 물리적 제한을 극복하기 위해 두 개의(순방향 또는 다운링크 및 역방향 또는 업링크) 통신 링크를 듀플렉싱하는데 두 가지의 잘 공지된 다른 접근방식이 존재한다. 첫 번째의 주파수 분할 듀플렉싱(FDD)은 전송 매체를 두 개의 다른 대역, 하나는 DL에 다른 하나는 UL 통신으로 세분함으로써 두 개의 링크를 동시에 그러나 다른 주파수 대역에서 동작시키는 것을 수반한다. 두 번째의 시분할 듀플렉싱(TDD)은, 동일 주파수 대역에서 두 개의 링크를 동작시키지만, DL 또는 UL 만이 임의의 한 시점에서 매체를 이용하도록 매체에의 접속을 시간적으로 세분하는 것을 수반한다. 두 접근방식은 모두 그 이점을 가지며, IEEE 802.16 표준은 FDD 및 TDD 모드를 통합하였지만, 이 설명의 나머지는 주로 TDD 모드를 참조한다.

본 발명이 특히 관련되는 OFDMA의 변형은 스케일가능(scaleable) OFDMA 즉, SOFDMA이다. SOFDMA에서, FFT 크기 또는 사용된 서브캐리어의 수는 시스템이 점유할 채널의 대역폭을 기반으로 스케일링된다. IEEE 802.16e 규격은 128, 512, 1024, 및 2048의 FFT 크기를 정의하므로, SOFDMA PHY는 전파 채널 조건(즉, 이동성 및 페이딩)을 기반으로 최적화될 수 있는 서브캐리어 간격을 크게 변화시키지 않고 1.25MHz 내지 20MHz 범위의 채널에서 사용될 수 있다. 또한, OFDMA는 물리적 서브캐리어가 논리적 서브채널로 그룹화되는 방법을 정의하는 다수의 "서브캐리어 할당" 방식(scheme)을 제공한다. 서브캐리어 할당의 한 방법은 주파수 다이버스(diverse) 전송이라고 하는데, 논리적 서브채널은 전 주파수 범위(이는 서브캐리어의 완전 사용 즉, FUSE라고 함)에 걸쳐 분포된 또는 서브캐리어의 일부 서브세 트(서브캐리어의 부분 사용 즉, PUSC라고 함)내에 분포된 서브캐리어들을 포함한다. 다른 서브캐리어 할당 방법 - 대역 적응 변조 및 코딩 또는 AMC는 물리적으로 인접한 서브캐리어를 그룹화함으로써 서브채널을 형성한다. 동일한 프레임은 시간 차원에서 별개의 "존"내에서 두 가지 기술을 모두 이용할 수 있다. OFDMA 시스템의 자원은 전술한 바와 같이 슬롯 단위로 할당된다. 각각의 슬롯은 사용된 서브캐리어 할당 방식에 따라 1, 2 또는 3 OFDM 심볼들에 대해 하나의 서브채널로 구성된다.

OFDMA PHY는 또한 여러가지 버스트(burst)에 사용된 변조 및 순방향 에러 정정(FEC) 코딩 기술을 포함한다. 통상적으로, 변조 및 코딩 속도의 타입은 셀 사이트로부터의 사용자의 범위, 및 신호 전파 환경 즉, BS로부터의 신호가 MS에서 얼마나 강하게 수신되는지에 의존하며, 이는 BS와 MS 간에서 달성가능한 데이터 전송속도를 결정하기 때문이다. 이것의 한 측정은 각 사용자가 경험한 신호 대 잡음 플러스 간섭 비율이다. 높은 SINR을 갖는 사용자의 경우에, 고속 콘볼루셔널 터보 코딩(예를 들어, 5/6)으로 64 레벨(64QAM)의 직교 진폭 변조를 사용할 수 있다. BS는 낮은 SINR의 사용자에 대하여 보다 강인한(robust) QAM(16QAM) 및/또는 코드 속도를 이용하고, 더 낮은 SINR의 사용자에 대하여도 QPSK 및/또는 낮은 코드 전송속도로 진행한다. BS는 각 사용자의 다운링크 및 업링크 버스트에 대해 다른 변조 기술을 사용할 수 있다. 적합한 변조 기술을 선택함으로써, 전송시의 에러가 최소화될 수 있고, 링크 효율이 최적화된다. 도 1은 IEEE 802.16e-2005 표준(WiMAX)의 OFDMA 물리 계층 모드에서 사용된 TDD 프레임 구조를 도시한다. OFDMA 물리 계층 은 이용가능한 OFDM 심볼 및 구성 서브캐리어(도 1 참조)를 상기 서브캐리어 할당 기술을 이용하여 별개의 논리적 및 물리적 서브채널로 분리하여 다수의 버스트를 매 시간 간격마다 공존하도록 한다. 각각의 프레임은 DL 및 UL 서브프레임으로 분할되고 각 서브프레임은 이산 전송 간격이다. 업링크 UL을 제외하고 다운링크 DL상에서, 단일 버스트는 몇몇 사용자들(가입자국)에 의해서 공유될 수 있으며, 각 버스트는 일반적으로 단일 사용자에 대응한다. WiMAX 시스템에서, DL 서브프레임은 FUSC, PUSC 및 AMC에 대한 존을 포함할 수 있으며, UL 서브프레임은 PUSC 또는 AMC를 갖는 프레임을 포함할 수 있다. 도 1에서, 프레임은 소정 길이의 시간 및 소정 주파수 대역을 점유하는 것으로 생각될 수 있으며, 시간 차원은 도 1에서 "OFDMA 심볼 수"로 표시되고, 주파수 차원은 "서브채널 논리 수"로 표시된다(각 서브채널은 위에서 참조한 서브캐리어의 세트이다). 서브프레임은 송신/수신 및 수신/송신 트랜지션 가드 간격 또는 Gap(각기 TTG 및 RTG)으로 분리된다. TTG 및 RTG는 BS와 MS들에 대한 시간이 송수신 모드로 스위치될 수 있도록 한다. 각 DL 서브프레임은 프리앰블로 시작하여, 프레임 제어 헤더(FCH), DL-MAP 및 존재한다면 UL-MAP이 이어진다. FCH는 DL-MAP의 버스트 프로파일 및 길이를 규정하기 위해 DL 프레임 프리픽스(DLFP)를 포함한다. DLFP는 각각의 프레임의 시작시에 전송된 데이터 구조이고, 현재의 프레임에 관한 정보를 포함하고, FCH에 매핑된다. DL 할당은 브로드캐스트, 멀티캐스트 및 유니캐스트일 수 있고, 이들은 또한 서빙 BS가 아닌 다른 BS에 대한 할당을 포함할 수 있다.

DL-서브프레임은 DL-MAP 및 UL-MAP을 갖는 브로드캐스트 제어 필드를 포함하 고, 이에 의해 BS는 수신 장치에 프레임 구조를 통지한다. MAP은 프레임 내의 대역폭 할당의 맵이고, 또한 다른 PHY 시그널링 관련 메시지를 포함한다. 맵은 각각 접속 ID를 포함하는 도 1에 도시한 정보 요소들(MAP_IEs)로 구성된다. MAP_IEs는 정보를 송수신하도록 어느 버스트에 그 접속이 할당되었는지를 이동국에 통지한다. 따라서 TDD 및 FDD 모드 네트워크에서, 대역폭 할당은 프레임 내의 자원(슬롯)의 할당을 의미한다.

각 DL 버스트는 "2-D" 구조를 가지며, 이 구조는 주파수 및 시간 차원에서 정의된 범위를 갖는다. 따라서, MAP_IE는 주파수 스펙트럼의 부분(주파수 대역) 뿐만 아니라 버스트가 위치한 서브프레임 지속시간의 부분도 관련 MS에 통지해야 한다. 이 정보는 0번째 논리 서브채널 관련 서브채널 오프셋(주파수) 및 서브프레임의 시작에 관한 심볼 오프셋(시간)의 형태로 제공된다. 도 1의 예에서, 각 MS는 BS로부터 MS로 다운링크 상으로 데이터를 송신하기 위해 DL 서브프레임 내에서 2-D 버스트에 할당된다. 업링크의 경우에, 현재의 WiMAX 표준은, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 단지 하나의 존만이 정의된 경우에는 전체 서브프레임일 수 있는 관련 존의 전체 지속시간에 걸쳐 연장할 때 UL 할당을 정의하지만, 단일 접속에 대한 할당이 다음 주파수 대역으로 넘어가도록 스네이크형 패턴(도시되지 않음)을 갖는다. 따라서, UL 할당의 일반적 정의는 지속시간 파라미터가 필요할 때에만, DL 할당을 정의하는 것보다 간단하고, AMC의 경우에는, 이전 할당으로부터 슬롯에 의하여 오프셋된다. 각각의 MAP-IEs는 버스트를 도면에 화살표로 도시한 바와 같이 이동국의 각각의 접속에 링크한다. 비디오 스트리밍 같은 서비스의 경우에, 다 운링크의 자원 할당 량은 업링크 상의 자원 할당의 수배가 필요할 수 있다.

도 1은 각각 DL 및 UL 서브프레임 내에서 하나의 버스트에 7명의 사용자가 각각 할당된 예를 도시하는데, MAP_IEs을 통한 시그널링이 이미 다소 복잡하지만, 실제적인 시스템은 동일 프레임에서 동시에 더 많은 사용자들에게 공급할 필요가 있거나 단일 사용자가 하나 이상의 버스트를 점유할 수 있다. 따라서, MAP_IEs의 수는 크게 성장할 수 있어서 시그널링을 제어함으로써, 얻어진 DL 서브프레임의 비율을 증가시키고, 데이터에 대해 이용가능한 비율을 감소시킨다.

따라서, 전술한 타입의 시스템에서 시그널링 메커니즘을 개선할 필요가 있으며, 특히 큰 시스템 대역폭을 지지하도록 시스템이 확장되는 경우에는 더욱 그렇다.

본 발명은 2-D 자원 할당을 나타내도록 제어 메시지에 사용된 비트 수가 감소되고, 특정 프레임 구성을 위해 최적화되는 신규한 시그널링 메커니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 기지국이 프레임 단위로 복수의 가입자국들과 통신하는 무선 통신 방법이 제공되는데, 각각의 프레임은 복수의 심볼을 갖는 시간적 임의의 지속시간, 서브캐리어들 또는 서브채널들의 총 수를 포함하는 임의의 주파수 대역폭, 및 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리 어 할당 방식을 갖도록 구성되고, 각각의 프레임은 각각의 단말들에 각각 할당된 버스트(burst) 를 포함하고, 각각의 버스트는 심볼들과 서브채널들의 대응 서브세트를 점유한다.

이 방법에 있어서, 바람직하게는 각각의 가입자국에는 기지국으로부터 송신된 하나 이상의 필드를 포함하는 각각의 제어 메시지에 의해 그 할당된 버스트의 특성이 통지되며, 상기 방법은 현재 사용중인 프레임 구성에 따라 제어 메시지 내에 포함된 하나 이상의 필드들의 길이들을 변화시키는 단계를 포함한다.

각각의 제어 메시지는, 버스트의 심볼 오프셋을 정의하는 제1 필드를 포함할 수 있고, 이 필드 내의 비트 수는 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식에 따라 설정된다.

각각의 제어 메시지는, 앞서 언급된 제1 필드 이외에 또는 그 대신에, 버스트 내의 심볼 수를 정의하는 제2 필드를 포함할 수 있고, 이 필드 내의 비트 수는 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식에 따라 설정된다.

각각의 제어 메시지는 버스트의 서브채널 오프셋을 정의하는 제3 필드를 포함할 수 있거나, 또한 포함할 수도 있고, 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수에 따라 설정된다.

각각의 제어 메시지는 버스트 내의 서브채널들의 수를 정의하는 제4 필드를 포함할 수 있거나, 또한 포함하고, 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수에 따라 설정된다.

바람직한 실시예에 있어서, 프레임 구성은 기지국과 가입자국들 간의 전송을 위해 상이한 서브캐리어 할당 방식들을 이용하는 복수의 존을 더 포함하고, 제1 및 제2 필드 내의 비트 수는 버스트가 속하는 존에 사용된 서브캐리어 할당 방식에 따른다.

바람직하게는, 또한, 각각의 프레임은 다운링크 서브프레임과 업링크 서브프레임을 포함하고, 상기 제어 메시지들은 다운링크 서브프레임 내에 포함된 적어도 하나의 다운링크 맵의 맵 정보 요소들 내에 포함된다. 상이한 서브캐리어 할당 방식들이 다운링크 서브프레임의 각각의 존들 내에서 이용될 수 있으며, 이들은 서브캐리어 존(Subcarriers zone) 및 적응성 변조 및 코딩 존(Adaptive Modulation and Coding zone)의 부분적인 사용을 포함할 수 있다.

상기 방법은 적어도 하나의 상기 프레임에서, 변화하는 상기 하나 이상의 필드들의 길이들을 규정하는 정보를 기지국이 규정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 더욱이, 이 방법은 현재 사용중인 프레임 구성을 다른 시간 지속시간, 주파수 대역폭, 및/또는 서브캐리어 할당 방식을 갖는 다른 프레임 구성으로 변화시키는 단계, 및 기지국은 다음 프레임에서 하나 이상의 필드들의 길이들을 규정하는 상기 정보를 새롭게 규정하는 단계를 더 포함한다. 이 실시예에서, 바람직하게, 하나의 프레임에서 상기 규정하는 단계를 수행한 후, 상기 규정 단계는 현재 사용중인 프레임 구성이 변화되거나 리프레시(refresh)에 대한 타임아웃이 도달하기까지 연속 프레임들에 대해 생략된다.

각각의 프레임이 다운링크 서브프레임 및 업링크 서브프레임을 포함하는 구성에서, 상기 정보는 바람직하게 하나의 다운링크 서브프레임의 다운링크 채널 기 술자(descriptor) 내에 포함된다. 정보는 TLV-인코드될 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 기지국이 프레임 단위로 복수의 가입자국과 통신하는 무선 통신 시스템이 제공되며, 각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간에서 정의된 지속시간, 서브캐리어들 또는 서브채널들의 총 수를 포함하는 주파수에서 정의된 범위, 및 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 갖는 가변 구성을 가지며, 각각의 프레임은 각각의 가입자국 각각에 할당된 버스트를 포함하고, 각각의 버스트는 상기 심볼들 및 서브채널들의 대응 서브세트로 정의되고, 상기 각각의 가입자국들에는 상기 기지국으로부터 전송된 각각의 제어 메시지에 의해 그 할당된 버스트의 특성이 통지되며, 기지국은 현재 사용중인 프레임 구성에 따른 크기를 갖는 각각의 제어 메시지를 구성하도록 배치된다.

각각의 제어 메시지는,

버스트의 심볼 오프셋을 정의하는 제1 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식을 고려하여 필요한 최소 수로 설정됨 -;

버스트 내의 심볼들의 수를 정의하는 제2 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식을 고려하여 필요한 최소 수로 설정됨 -;

버스트의 서브채널 오프셋을 정의하는 제3 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수를 고려하여 필요한 최소 수로 설정됨 -; 및

버스트 내의 심볼 서브채널들의 수를 정의하는 제4 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수를 고려하여 필요한 최소 수로 설정됨 -

중 하나 이상을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 각각의 프레임은 다운링크 서브프레임 및 업링크 서브프레임을 포함하고, 적어도 다운링크 서브프레임에서의 프레임 구성은 기지국으로부터 가입자국들로의 전송을 위해 상이한 서브캐리어 할당 방식을 이용하는 복수의 존을 더 포함하고, 제1 및 제2 필드들 모두는 각 제어 메시지에 존재하고, 제1 및 제2 필드 내의 비트 수는 버스트가 속하는 존에 사용된 서브캐리어 할당 방식에 따른다.

시스템 내의 가입자국들은 제어 메시지들의 크기 정보에 따라 제어 메시지를 디코드하도록 배치될 수 있고, 이 정보는 기지국으로부터 전송된다. 이러한 크기 정보는 그 다운링크 서브프레임의 다운링크 채널 기술자 내에 전송될 수 있다.

시스템은 SOFDMA 시스템일 수 있으며, 현재 사용중인 프레임 구성은 시간 및/또는 주파수 영역에서의 스케일링(scaling)에 의해 변경될 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 프레임 단위로 데이터를 송수신함으로써 복수의 가입자국과 통신하기 위한 무선 통신 시스템에서의 사용을 위한 기지국이 제공되며, 각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간에서의 정의된 지속시간, 서브채널들의 총 수를 포함하는 주파수에서의 정의된 범위, 및 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 포함하는 구성을 가지며, 기지국은, 네트워크를 통해 수신된 구성 정보에 따라 프레임들을 구성하고; 각각의 가입자국들에 각각 할당된 버스트를 포함하도록 연속 프레임들을 구성하고 - 각각의 버스트는 상기 심볼들 및 서브채널들의 일부를 점유함 -; 각각의 가입자국 에 각각의 제어 메시지를 전송함으로써 그 할당 버스트의 특성을 각각의 가입자국들에 통지하도록 배치되며, 기지국은 현재 사용중인 프레임 구성에 따라 각각의 제어 메시지의 포맷을 결정하고 그렇게 결정된 제어 메시지 포맷을 가입자국들에 통지하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

각각의 제어 메시지는 복수의 필드를 포함하고, 기지국은,

버스트의 심볼 오프셋을 정의하는 제1 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식에 따라 변경됨 -;

버스트 내의 심볼들의 수를 정의하는 제2 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식에 따라 변경됨 -;

버스트의 서브채널 오프셋을 정의하는 제3 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수에 따라 변경됨 -; 및

버스트 내의 서브채널들의 수를 정의하는 제4 필드 - 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수에 따라 변경됨 -

중 어느 하나를 변경함으로써 각 제어 메시지의 포맷을 결정하도록 배치된다.

바람직한 실시예에서, 프레임들은 OFDMA 프레임들이고, 각각의 프레임은 다운링크 서브프레임 및 업링크 서브프레임을 포함하고, 상기 제어 메시지는 다운링크 서브프레임 및 업링크 프레임 중 적어도 하나에 공급되고, 기지국은 각각의 가입자국에 다운링크 서브프레임에 포함된 다운링크 채널 기술자에 정보를 부가함으로써 제어 메시지 포맷을 통지하도록 배치된다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 프레임 단위로 데이터를 송수신함으로써 기지국과 통신하기 위해 무선 통신 시스템에서의 사용을 위한 가입자국이 제공되며, 각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간에서의 정의된 지속시간, 서브캐리어들 또는 서브채널들의 총 수를 포함하는 주파수에서의 정의된 범위, 및 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 포함하는 구성을 가지며, 가입자국은 각각의 프레임에서 상기 프레임 내에서 자원 할당을 상기 가입자국에 통지하는 제어 메시지를 수신 및 디코드하도록 배치되고, 상기 가입자국은 상기 제어 메시지로부터 개별적으로 수신된 제어 메시지의 크기 정보에 따라 제어 메시지를 디코드하도록 동작가능한 것을 특징으로 한다.

여기서, 크기 정보는 바람직하게는 자원 할당의 심볼 오프셋을 정의하도록 상기 제어 메시지에 사용된 비트 수, 자원 할당에 의해 점유된 심볼들의 수를 정의하도록 상기 제어 메시지에 사용된 비트 수, 자원 할당의 서브채널 오프셋을 정의하도록 상기 제어 메시지에 사용된 비트 수 및 자원 할당에 의해 점유된 서브채널들의 수를 정의하도록 제어 메시지에 사용된 비트 수 중 적어도 하나를 포함한다.

가입자국은 OFDMA 프레임들을 이용하여 통신하도록 구성될 수 있으며, 프레임들 각각은 다운링크 서브프레임 및 업링크 서브프레임을 포함하고, 제어 메시지는 적어도 다운링크 서브프레임 내의 자원 할당과 관련되고, 가입자국은 다운링크 서브프레임의 다운링크 채널 기술자에 부가된 크기 정보를 기반으로 제어 메시지를 디코드하도록 배치된다.

본 발명은, 무선 통신 시스템에서 기지국 또는 가입자국의 프로세서에 의해 수행될 때, 상기 정의된 바와 같이, 기지국 또는 가입자국을 제공하는 소프트웨어를 더 포함한다.

본 발명은 또한, 무선 통신 시스템에 사용된 프레임 포맷을 제공하며, 프레임은 복수의 심볼로 분할된 시간에서의 정의된 지속시간, 복수의 서브캐리어들로 분할된 정의된 대역폭, 및 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 포함하는 가변 구성을 가지며, 각각의 프레임은 각각의 복수의 가입자국에 각각 할당된 적어도 하나의 버스트를 포함하고, 각각의 버스트는 심볼들 및 서브채널들의 대응 서브세트에 의해 정의되며, 프레임 포맷은 각각의 가입자국들에 그 할당된 버스트의 특성이 통지되는 제어 메시지를 포함하고, 상기 제어 메시지는 현재 사용중인 프레임 구성을 위해 최적화된 크기로 된다.

본 발명은 2-D 자원 할당을 나타내도록 제어 메시지에 사용된 비트 수가 감소되고, 특정 프레임 구성을 위해 최적화되는 신규한 시그널링 메커니즘을 제공하는 효과가 있다.

첨부 도면을 단지 예로서 참조한다.

서론에서 약술한 바와 같이, OFDMA 기반 통신 시스템(예를 들어, 802.16-2004 및 802.16e-2005)에 있어서, 셀 내에서 각 고정 또는 이동 가입자국(MS)에 자원을 할당하기 위해, 기지국(BS)은 먼저 2 차원(2xD, 주파수 및 시간 차원) 자원 할당 및 각 MS와의 접속을 위한 전송 전력, 변조 및 코딩 방식 등의 관련 전송 파 라미터를 스케줄링한다. 이어서, BS는 도 1에 도시된 MAP-IEs(MAP 정보 요소들)를 이용하여 각 MS에 할당 및 관련 정보를 신호한다. 각 MAP_IE는 다운링크에서 하나의 "버스트(burst)"에 대응하지만, 각 MAP_IE/버스트는 다수의 접속을 위해 사용될 수 있다. 이하, MAP_IEs를 또한 "제어 메시지"라 한다.

그러나, 802.16e-2005 등의 현재 제안된 OFDMA 기반 무선 통신 시스템에 있어서, 물리 계층에서 이러한 제어 시그널링으로 인한 오버헤드가 문제가 되는데, 특히 다수의 사용자들이 프레임마다 스케줄링되어 있는 경우 더욱 그렇다. 이러한 바람직하지 못한 오버헤드는 주로 MAP의 구조에 기인하며, 다수의 비트들이 프레임 내의 그 자원을 MS에 통지하는데 필요하다. 이러한 오버헤드는 특히 전술한 바와 같이 DL 할당을 정의할 때 발생한다. 현재 제안된 시스템에서, UL 할당의 정의는 미래의 시스템에서 변화를 일으킬지라도 큰 문제가 되지 않는다. 이러한 오버헤드는 특히 다수의 사용자들이 프레임마다 스케줄링되어 있는 경우, 심각한 용량 및 처리량 열화를 유발한다. 이 경우, 각 사용자는 DL 및 UL MAP과 DL 및 UL MAP_IEs를 이용하여 프레임 내에 자원을 할당받아야 한다. 큰 오버헤드에 기여하는 이러한 각각의 MAP 내의 주요 파라미터는 16 비트 CID 및 2-D 할당 비트(이하 설명되는 바와 같이 서브채널 오프셋 및 심볼 오프셋 포함함)이다. 이 엔티티들 각각은 사용자마다 필요하고, 대부분의 경우에 한명의 사용자에게는 프레임 당 하나의 버스트가 할당된다.

도 1의 프레임 구조는 일반적인 용어로 이미 기술하였지만, 상기 문제가 보다 명확하게 인식되도록 이하 보다 상세하게 설명한다.

TDD 프레임 구조에 있어서, 제1 심볼은 동기화 목적을 위해 주로 사용되는 프리앰블에 의해 점유된다. 이 프리앰블을 따르는 제2 및 제3 심볼에 FCH가 있다. FCH는 공지된 포맷을 이용하여 전송되고, 이하의 MAP 메시지, 즉, MAP 메시지 길이, 코딩 방식 및 동적 서브채널을 디코드하도록 충분한 정보를 제공한다. FCH에 DL_MAP이 이어지고, DL_MAP에 UL_MAP이 이어질 수 있다. 이들 MAP 메시지는 프레임 내의 트래픽 채널들에 할당된 자원들(슬롯들)에 대한 정보를 제공한다. 이들 MAP은 프레임들 내의 버스트들을 정의하는 DL_MAP_IEs 및 UL_MAP_IEs를 포함한다(즉, 하나의 MAP_IE는 프레임 내의 하나의 버스트에 관련된다). 이들 서브채널 오프셋 및 심볼 오프셋 등의 제어 메시지 내의 정보는 이들이 서브프레임 내에 자원을 위치하도록 MS에 의해 사용되므로 중요하다. CID(접속 식별자) 등의 다른 정보, 변조 및 코딩 방식 그리고 서브채널들의 수는 이들이 버스트 내에서 데이터의 성공적인 복조 및 디코딩을 고려하므로 또한 중요하다. Sub-MAPs(이에 의해 그 제어 신호에 동일한 변조 방식을 이용할 수 있는 사용자들은 함께 그룹화됨) 및 RCIDs(감소된 CIDs로서, 풀(full) CID보다 소수의 비트를 갖는 이러한 사용자들의 그룹들을 식별함)가 상기 정보의 전송에 있어서 발생한 오버헤드를 최소화하도록 압축된 MAP과 함께 사용될 수 있다. 전술한 메시지는 브로드캐스트 즉, BS가 서빙하는 모든 사용자들에 전송되지만, 각 Sub_MAP에 사용된 변조 및 코딩은 각 메시지에서 스케줄링된 사용자들의 최소 요구 조건을 기반으로 변경된다.

DL 및 UL MAPs에 이어서, 다운링크 채널 기술자(DCD) 및/또는 업링크 채널 기술자(UCD)가 있을 수 있다. DCD 및 UCD는 다운링크 및 업링크 버스트들의 구성 및 포맷에 속하는 임의의 파라미터들을 정의하도록 주기적인 간격으로 기지국(BS)에 의해 전송될 것이다. DCD 또는 UCD는 나눠질 수 있는 브로드캐스트 접속에서 전송된다. 이는 매 프레임마다 전송될 필요가 없으며, 통상적으로 몇 초 마다(수백 또는 수천의 프레임을 포함할 수 있음) 한번 DCD를 전송하는 것으로 충분하며, 메시지는 나누어질 수 있으며, 프레그먼트는 다수의 프레임들에 걸쳐 전송된다. 이 정보는 TLV(타입, 길이, 값) 인코드되고, TTG 및 RTG 시간, 중심 주파수, BS ID, 프레임 지속시간 및 핸드오버 타입 등의 파라미터를 포함할 수 있다. 또한 DCD 및 UCD 내에서는 다운링크 및 업링크 서브프레임들 내의 버스트들에 사용되는 버스트 프로파일의 기술(description)이 포함된다. 이러한 정보는 또한 TLV 인코드되고, FEC 타입, 인코딩 속도 및 변조 등의 정보를 포함할 수 있다. 일단 정의되면, 이들 프로파일은 이어서 다운링크 간격 사용 코드(DIUC) 및 업링크 간격 사용 코드(UIUC)라고 하는 수치적 지수(numerical index)를 통해 후의(later) 프레임내의 DL 및 UL MAP_IEs에서 참조될 것이다. DL-MAP_IE 및 UL-MAP_IEs(DIUC 및 UIUC를 각각 포함함)를 디코딩하는 것으로부터, 이동국(MS)은 그 할당 버스트들에서 이용되는 버스트 프로파일(즉, 변조 및 코딩 방식)을 결정할 수 있다. 임의의 구성이 물리 채널에 대한 TLV 인코드된 정보 또는 버스트 프로파일 중 어느 하나 내에 변화가 있다면, DCD 및/또는 UCD는 이전(즉, DL 및 UL MAPs 이후)과 같이 갱신 및 전송되어야 한다.

많은 사용자들이 프레임마다 스케줄링되는 경우를 고려하면, 시그널링 메커니즘으로 인해 발생한 오버헤드, 보다 구체적으로는, MAP_IE 제어 메시지의 길이가 결과적으로 사용자 처리량의 열화를 초래하는 시스템의 달성가능 용량에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 더욱이 풀 셀 커버리지를 제공하기 위해, 느리지만 강인한 QPSK 1/2 전송 속도로 전송되어야 하는 브로드캐스트 MAP들은 통상적으로 모든 사용자가 소망의 제어 정보를 성공적으로 복조 및 디코드할 수 있는 것을 보장하도록 1회 이상의 반복을 필요로 한다. 대부분의 경우에, DL 및 UL MAPs는 셀 커버리지의 소정의 퍼센티지 및 우세한 전파 환경에 따라 4회 또는 6회 반복된다. 따라서 반복된 브로드캐스트 데이터가 프레임 내에서 오버헤드를 크게 증가시켜서 그 결과 시스템의 용량을 감소시킬 것임이 명백하다.

현재의 WiMAX 기반 시스템에서, 브로드캐스트 제어 정보를 모든 사용자가 수신하는 것을 보장하도록 예를 들어, 제어 정보가 3개의 Sub-MAPs 및 하나의 압축 MAP까지 분리될 수 있고, 변조 및 코딩 방식이 각 Sub-MAP 마다 변경될 수 있게 함으로 인해 발생하는 큰 오버헤드의 영향을 감소하기 위한 메커니즘이 있다. 다수의 sub-MAP 메시지들을 이용함으로써, 다른 사용자들에 대한 제어 정보가 그들 개개의 SINRs를 기반으로 보다 최적의 전송속도로 전송될 수 있다. 또한, 정상 16 비트 값 대신에 그 장소에 트렁케이티드 3, 7 또는 11 비트 베이직 CID를 이용하는 감소된 CIDs를 이용할 수 있다. 그러나 DL에서 2-D 할당을 기반으로 하는 매체 접근의 기본적인 배치는 특히 다수의 사용자들을 지원하는데 비효율적인 메커니즘을 산출한다. 전술한 바와 같이, 2-D 할당 요소들은 모든 DL-MAP_IE에 존재한다. 표 1은 PUSC의 경우에 서브프레임 내에 2-D 자원을 나타내는데 사용된 비트들의 수를 나타낸다.

표 1에서 도시한 바와 같이, 4개의 파라미터는 현재 제안된 WiMAX 시스템의 적어도 DL 자원 할당의 경우에 2-D에서 자원 할당(버스트)을 정의하는데 일반적으로 사용된다. 심볼 오프셋 및 심볼들의 수는 시간 차원에서 버스트의 시작점과 범위를 결정한다. 서브채널 오프셋 및 서브채널들의 수는 주파수 차원에서 버스트의 위치 및 범위를 정의한다. 모든 DL-MAP_IE에서, 이들 비트 값들(즉, 각 제어 메시지의 각 필드들에 의해 점유된 비트 수)는 고정되어 언제나 변경되지 않을 수 있다(주:UL-MAP_IE에서, 2-D 할당 비트는 UIUC = 12를 통해 표시되는 CDMA 범위 할당의 경우에만 필요함). 그러나, 발명자들은 전술한 값들의 하나 이상에 대하여 사용된 비트 수를 가변할 수 있도록 하여, 사용중인 프레임 포맷에 적합하게 제어 메시지를 치수화하는 것이 유리함을 인식하였다. 원칙적으로, 전술한 4개의 파라미터 중 임의의 하나 또는 그 이상이 실제로 길이가 가변될 수 있어도, 다음과 같이 가변 프레임 크기를 갖는 SOFDMA의 조합으로 인해 가능한 두 개의 쌍으로 그룹화될 수 있다.

제1 측정값은 심볼 오프셋 및 심볼들의 수에 사용된 비트 수를, 이들이 미리 결정될 DL 서브프레임 길이에 의해 결정될 수 있으므로 가변으로 하는 것이다. 처음에, IEEE 802.16 표준의 전개 동안, 이들 값은 OFDMA PHY에 대해 2048의 FFT 및 20ms의 프레임 지속시간을 기반으로 되었다. 그러나, 20ms 프레임은 높은 이동성으로 매체에서 이동하는 사용자들을 지원하기에는 부적합한 것이 널이 알려져 있다. 통상적으로, 5ms 프레임이 최적 지속시간으로 선호되므로, 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 필요한 비트 수는 각각 8 및 7이하가 된다. 더욱이, TDD 시스템에서, 실제 DL 서브프레임 지속시간은 통상적으로 지속시간에 있어 훨씬 더 짧으며, 미래의 전개에 있어서 이동성 지원을 개선하도록 더 감소될 수 있다.

제2 측정값은 서브채널 오프셋 및 서브채널들의 수에 사용된 비트 수를 가변으로 하는 것이다. 표 1에 표시된 6 비트 필드는 2048 FFT 크기를 수용하도록 설정되지만, 모든 실제 WiMAX 시스템이 2048 FFT를 사용하는 것은 아니다. WiMAX 포럼 프로파일에서는 현재, 512 및 1024 FFT 크기만이 사용된다. 실제적으로, 시스템이 설정되면, 동일 FFT 크기가 유지되지만, 적어도 몇몇 응용에서, 이들 값들의 비트 길이 또한 저감될 수 있다.

따라서, 표 1에 도시한 스케일 불가 값들은 최악의 경우의 시나리오에 고정되어(예를 들어, 2048FFT를 갖는 20ms 프레임) 특히 다수의 사용자들이 프레임마다 스케줄링되는 경우 불필요하며 증가된 시그널링 오버헤드를 초래한다.

따라서, 본 발명은 2-D 자원 할당을 나타내도록 제어 메시지에 사용된 비트 수가 감소되고, 특정 프레임 구성을 위해 최적화되는 신규한 시그널링 메커니즘을 제공하는 것이다. 통상적으로, 프레임 지속시간 및 FFT는 재구성가능하고, 이 경우, 표 1에 리스트되고 제어 메시지에 사용되는 최대 모두 4개의 파라미터가 기지국에 적합하게 치수화될 수 있다.

심볼 오프셋 및 심볼들의 수는 DL-MAP_IE가 관련된 존에 사용된 프레임 지속시간과 서브캐리어 할당 방식에 스케일가능하다. 또한 선택적으로 또는 그 대신, 서브채널 오프셋 및 서브채널들의 수는 선택된 FFT 크기를 기반으로 최적화될 수 있다. 이들 값들(즉, 위의 파라미터를 나타내는데 사용된 각 필드 내의 비트 수) 중 어느 하나 또는 모두는 TLV 인코드되어 DCD 내에서 전송된다. 전술한 바와 같이, DCD는 단지 주기적으로 전송되어 파라미터 필드의 길이에 사용된 값들이 모든 프레임에 오버헤드를 부가하지 않는다. 따라서, 연속 프레임에서, MS는 이들 파라미터를 나타내는데 사용된 비트 수를 알고 있어서 DL-MAP IE에서 필드 크기를 알게 된다. 덜 바람직하기는 하지만 대안의 가능성은 FCH에 길이 정보를 입력하는 것이며, 이는 동일 정보가 프레임마다 불필요하게 전송되어야 하므로 덜 효과적이다.

일부 시스템에서, 적합한 프레임 지속시간/FFT 크기가 결정되면, 프레임 구성을 변화시킬 필요가 없을 수 있다. 이 경우, MS들은 미리, 가능하게는 제조 동안 또는 전개 즉, 제어 메시지에서 각 필드의 크기를 설정하기 전에 구성될 수 있다. SOFDMA에서 제공되는 다른 시스템에서, 프레임 구성이 동적으로 재구성되어 다른 값들이 MAP_IEs의 비트 길이에 적합하게 될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 이들 값들이 어떤 이유로 변화될 필요가 있다면, DCD는 새로운 TLV 인코드된 파라미터를 이용하여 갱신되어 전송될 수 있다.

이 방법은 특히 짧은 프레임 지속시간(즉, 2ms)이 선택되는 경우 오버헤드를 감소시키는 것과 관련하여 매우 유익할 가능성이 있다. 이 경우, 단지 소수의 비트가 심볼 오프셋 및 심볼 파라미터들의 수를 나타내는데 필요하다. 이들 값이 프레임 지속시간 및 서브채널화 방식에 스케일가능하다면, 현재의 IEEE 802.16e-2005 시스템에 비해 시그널링 오버헤드가 다소 감소될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 DL-MAP_IE 내에서 2-D 할당 비트 필드 크기 및, 필요한 경우, UL-MAP_IE가 스케일가능하게 될 수 있도록 한다. 더욱이, 이들 비트는 또한, 버스트가 할당되어진 존 내에 사용된 서브캐리어 할당 방식에 스케일가능하게 될 수 있다. 부분적으로 사용된 서브 캐리어(PUSC) 존 내에 버스트가 할당된 경우에, 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 사용된 비트 수는 더욱 감소될 수 있다. 그 이유는 PUSC 슬롯이 하나의 서브채널×OFDMA 심볼들로서 정의되므로, 전체 존의 경우에, 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 단지 2의 배수가 요구되기 때문이다. 그러나, 버스트가 적응성 변조 및 코딩(AMC) 존 내에 할당된 경우에, 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 사용된 비트 수가 또다시 감소될 수 있다. 이는 AMC의 구성이 2×3인 경우에, 슬롯은 3개의 OFDMA 심볼에 대해 54개의 서브캐리어(파일럿 포함)로서 정의되므로, 전체 존의 경우에는, 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 단지 3의 배수가 요구되기 때문이다.

여기에서 기술한 두 가지 경우는 다운링크 서브프레임에 대해 도 2에 도시되어 있다. 도 2로부터 두 개의 존 PUSD 및 AMC가 존재함은 명확하다. MS는 DL 존 스위치 IE에 의해 DL-MAP 내에서 자원을 할당받는 존을 통지받을 것이다. 따라서, 도 2를 참조하면, AMC 심볼 오프셋(y)의 값은 DL 존 스위치 IE로부터 결정될 것이다. 디폴트에 의해, 현재 OFDMA WiMAX 시스템 내의 모든 프레임 내의 제1 존은 PUSC이므로, PUSC 심볼 오프셋(x)의 값이 1로 됨을 유의한다.

도 3을 참조하면, 다음의 단계들은 DL-MAP_IEs 내의 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 요구되는 비트 수를 결정하는데 필요하다. 2-D 요소들은 CDMA 범위 채널을 할당하는데만 필요하므로 UL-MAP_IE는 설명하지 않음을 일러둔다.

(S1) 브로드캐스트 DCD를 수신한다. 전술한 바와 같이, 이는 물리 채널의 구성에 관한 정보와 버스트 프로파일에 관한 정보를 포함한다.

(S2 및 S3) 물리 채널을 기술하는 TLV 정보를 디코드한다. 이 정보로부터, MS는 많은 파라미터를 통지받는데, 이들 중 일부는 앞서 설명하였다. 특히, PUSC 및 AMC 존의 경우에 DL-MAP_IEs 내의 심볼 오프셋, 심볼들의 수, 서브채널 오프셋, 서브채널들의 수를 나타내는데 필요한 최소의 비트 수를 결정하는 물리 채널 구성 파라미터를 통지받는다.

(S4) 버스트 프로파일(즉, 변조 및 코딩 방식)을 기술하는 TLV 정보를 디코드한다.

(S5) 물리 채널 파라미터들이 변화되거나 리프레시(refresh)에 대한 타임 아웃이 도달하기까지 DL-MAP_IEs를 해석하도록 연속 프레임들에서 DCD 내의 모든 디코드된 정보를 사용한다.

상기 방법의 일부 가능한 구현예를 이하에 설명한다.

표 2는 PUSC를 사용할 때 WiMAX 포럼 프로파일에 의해 지지된 프레임 구성의 극단에 대한 4개의 IE 필드들 각각에 대한 필요 크기뿐만 아니라 표준에 사용된 현재 필드 크기를 요약한다. 이 표는 포함된 10 IEs의 경우에 비트에서 발생하는 IE 오버헤드를 나타내고, 하나의 Sub-Map을 가정하는 총 오버헤드가 이용된다(이는 압축 MAP, SubMAP 포인터 및 SubMAP 메시지의 사용을 필요로 한다).

표 2로부터 가변 필드 길이 기술이 IEEE 802.16 시스템에 이용되었다면, 오버헤드는 고려한 프로파일에 대해 9.8%과 15.5% 사이만큼 감소되었을 것이고, 이는 DCD 메시지에서 여분의 2 바이트(16 비트)의 경우에 대응하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 유의: 16비트가 되는데 3비트는 4개의 변수의 필드 크기에 대한 것이고, 여분의 4비트는 가장 가까운 바이트까지 반올림하기 위해 채우는 것임을 일러둔다.

미래의 전개를 고려하여, 표준 및 프로파일은 짧은 프레임 지속시간(대략 1 또는 2ms) 및 가능하게는 (2048 및 4096의) 큰 FFT 크기를 지원하도록 연장될 것을 예상할 수 있다. 표 3에서 이들 가능한 프레임 구성에 대한 비교는 현재의 필드 크기가 유지되거나 적어도 이들이 최악의 경우의 시나리오를 설명하도록 조정되는 경우 발생할 수 있는 가변성과 초래되는 오버헤드의 표시를 제공한다.

용량 증가면에서 이 오버헤드 감소가 바뀌는 것을 평가하기 위해 일부 예들이 표 4에 주어진다.

위의 표에서 맵은 6회 반복되고, QPSK 1/2 전송속도 인코드되고, 감소된 CID의 길이는 7비트이고, 압축된 MAP + SubMAP 포인터 및 SubMAP은 세그먼트된 PUSC 존에서 전송되고, 4(35심볼/5ms 경우) 또는 2(14심볼/2ms 경우) 이상의 심볼이 세그먼트된 존에서 데이터 전송에 사용되고, 나머지는 모두 서브채널 존 사용에서 데이터 전송에 사용됨을 기반으로 한다.

표 4로부터 제1 시나리오의 경우에 9.9%의 시그널링 오버헤드에서 대응 감소는 대략 9.4%의 다소간의 용량 증가(정확한 프레임 구성에 따름)를 가져오는 것을 인식할 수 있다. 반면, 제2 및 제3 시나리오의 경우에, 두 경우에서 15.5%의 시그널링 오버헤드에서의 감소는 각각 37.5%와 75%의 용량 증가를 초래한다.

요약하면, 본 발명은 각각의 프레임에서 2-D 자원 할당을 나타내는데 사용된 비트 수가 감소되고, 특정 프레임 구성을 위해 최적화되는 OFDMA 무선 통신 시스템에서 시그널링 메커니즘을 제공한다. 프레임 지속시간이 변하는 시스템에서, 심볼 오프셋 및 심볼들의 수를 나타내는데 사용된 각각의 프레임의 적어도 DL_MAP 및 선택적으로 또한 UL_MAP에서 MAP-IEs 내의 비트 수는 DL-MAP_IE가 관련된 존에 사용된 프레임 지속시간 및 서브캐리어 할당 방식으로 스케일된다. 마찬가지로, FFT 크기(대역폭)가 변하는 시스템에서, 비트의 변수는 서브채널 오프셋 및 서브채널들의 수에 사용되고, 이들은 선택된 FFT 크기 및 서브캐리어 할당 방식을 기반으로 최적화될 수 있다. 사용 중인 비트 수는 TLV 인코드되고, DL_MAP 및 UL_MAP을 따르는 다운링크 채널 기술자 내에서 전송된다. 따라서, 연속 프레임에서, 각 가입자국은 이들 파라미터를 나타내는데 사용된 비트 수를 알고 있으므로, DCD가 갱신되는 시간까지 MAP_IEs 내의 필드 크기를 알게 된다. 이렇게 해서, 다수의 사용자에 대하여 중요할 수 있으며, 일부 프레임 및 FFT 크기를 갖는 MAP_IEs에 의해 발생하는 시그널링 오버헤드가 감소된다.

위의 설명은 BS가 MAP_IEs에서 최적 필드 크기를 결정하지만, 각 BS가 이를 개별적으로 결정하는 것이 필수적인 것은 아님을 가정한다. 중앙 제어부로부터 시스템에서 각 BS에 전송된 메시지는 프레임 구성 및 MAP_IEs의 구조를 설정하는데 사용될 수 있다.

대략 SOFDMA(주파수 및 시간 영역에서 스케일러블함)에 기반한 시스템에서 향후의 요구를 고려할 수 있을 것으로 예상되는데 이는 그 주요 이점 중 하나가 오퍼레이터가 그 필요조건을 기반으로 프레임 구성을 최적화하는 것을 선택할 수 있기 때문이다. 이러한 시스템에서, 본 발명은 2D 버스트를 정의하는 IEs의 경우에 동적으로 변화하는 필드 크기를 허용하는 유용한 효과를 제공한다. 비 스케일러블 시스템에서도, 이 시스템이 전술한 최악의 시나리오(20ms, 2048FFT)와는 다른 프레임 크기를 사용하므로, 본 발명은 이용된 프레임 크기에 대해 최적으로 필드 크기를 설정하는데 일회(one-off) 기반으로 유용하게 적용될 수 있다.

따라서 바람직한 실시예의 특징은,

* 크기에서 변화하는 시그널링 메시지(예를 들어, DL-MAP_IE)에서 2D 할당을 기술하는데 사용된 필드를 형성하는 것

* 제2 신호(예를 들어, DL-MAP_IE)에서 필드 크기의 구성을 나타내기 위한 필드 크기를 알 필요가 없이 복구될 수 있는 제1 제어 신호(예를 들어, DCD)를 사용하는 것

* 제2 메시지 해석 메커니즘이 정확하게 제2 구성 메시지를 처리 및 이해할 수 있도록 이 제2 메시지 해석 메커니즘을 구성하기 위해 제1 구성 메시지에 제공된 정보를 사용하는 것이

최소 시그널링 오버헤드를 보장하는 방향으로 크게 장점을 가질 수 있다는 것이다.

무선 통신 시스템에서 신규한 시그널링 오버헤드와 관련하여 위에서 기술하였지만, 본 발명은 신규의 BS 또는 MS, 또는 이를 위한 하드웨어 모듈의 형태를 취할 수 있으며, BS 및/또는 각 MS의 프로세서에 의해 수행된 소프트웨어를 대체 또는 변경함으로써 실시될 수 있다. 기지국의 기능 중 적어도 일부를 갖는 중계국을 이용하는 무선 통신 시스템에서, 본 발명은 이러한 중계국에 또한 적용될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예들은 하드웨어에서 또는 하나 이상의 프로세서들에서 수행하는 소프트웨어 모듈로서 또는 그 조합에서 실시될 수 있다. 즉, 이 기술의 당업자라면 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 처리기(DSP)가 전술한 시스템의 기능의 일부 또는 그 기능 모두를 실시하는데 실제적으로 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명은 또한 여기에서 기술한 방법 중 어느 것의 일부 또는 모두를 수행하기 위한 하나 이상의 장치 또는 장치 프로그램(예를 들어, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품)으로서 구현될 수 있다. 본 발명은 구현하는 이러한 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있거나 또는 예를 들어 하나 이상의 신호의 형태로 될 수 있다. 이러한 신호는 인터넷 웹사이트로부터 다운로드가능한 데이터 신호일 수 있으며, 캐리어 신호 상에 또는 임의의 형태로 제공될 수 있다.

위의 설명은 IEEE 802.16e-2005 무선 통신 시스템을 일례로서 참조했지만, 본 발명은 자원 할당이 프레임 바이 프레임(frame-by-frame) 기반으로 만들어지는 다른 프레임 기반 통신 시스템에 적용될 수 있다.

도 1은 IEEE 802.16e-2005에 따른 제안된 TDD OFDMA 무선 통신 시스템 내의 프레임 구조를 도시한다.

도 2는 PUSC 및 AMC에 대한 존들을 갖는 OFDMA 프레임 구조를 도시한다.

도 3은 심볼 오프셋, 심볼들의 수, 서브채널 오프셋 및 서브채널들의 수를 나타내는데 사용되는 값들을 결정하기 위한 본 발명을 구현하는 방법의 흐름도이다.

Claims

기지국이 프레임 단위로 복수의 가입자국들과 통신하는 무선 통신 방법으로서,

각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간적 임의의 지속시간, 서브캐리어들의 총 수를 포함하는 임의의 주파수 대역폭, 및 상기 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 갖도록 구성되고, 각각의 프레임은 각각의 가입자국들에 각각 할당된 버스트(burst)를 포함하고, 각각의 버스트는 상기 심볼들과 서브채널들의 대응 서브세트를 점유하고, 각각의 가입자국들은 상기 기지국으로부터 전송된 하나 이상의 필드를 포함하는 각각의 제어 메시지에 의해 그 할당된 버스트의 특성을 통지받으며, 상기 무선 통신 방법은,

현재 사용중인 프레임 구성에 따라 상기 버스트의 특성을 정의하도록 상기 제어 메시지들 내에 포함된 하나 이상의 필드들의 길이들을 변경하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,

각각의 제어 메시지는 상기 버스트의 심볼 오프셋을 정의하는 제1 필드를 포함하고, 이 필드 내의 비트 수는 상기 프레임 지속시간 및 상기 서브캐리어 할당 방식에 따라 설정되는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,

각각의 제어 메시지는 상기 버스트 내의 심볼들의 수를 정의하는 제2 필드를 포함하고, 이 필드 내의 비트 수는 상기 프레임 지속시간 및 상기 서브캐리어 할당 방식에 따라 설정되는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,

각각의 제어 메시지는 상기 버스트의 서브채널 오프셋을 정의하는 제3 필드를 포함하고, 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수에 따라 설정되는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,

각각의 제어 메시지는 상기 버스트 내의 서브채널들의 수를 정의하는 제4 필드를 포함하고, 이 필드 내의 비트 수는 서브채널들의 총 수에 따라 설정되는 무선 통신 방법.
제2항에 있어서,

각각의 제어 메시지는 상기 버스트 내의 심볼들의 수를 정의하는 제2 필드를 포함하고,

상기 프레임 구성은 상기 기지국과 상기 가입자국들 간의 전송을 위해 상이한 서브캐리어 할당 방식들을 이용하는 복수의 존들을 더 포함하고, 상기 제1 필드와 상기 제2 필드 내의 비트 수는 상기 버스트가 속하는 존에 사용된 상기 서브캐리어 할당 방식에 따르는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 상기 프레임에서, 변경되는 상기 하나 이상의 필드들의 길이들을 규정하는 정보를 상기 기지국이 규정하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 방법.
제7항에 있어서,

현재 사용중인 프레임 구성을, 다른 시간 지속시간, 주파수 대역폭 및 서브캐리어 할당 방식 중 적어도 하나를 갖는 또 다른 프레임 구성으로 변화시키는 단계, 및 다음 프레임에서 상기 하나 이상의 필드들의 길이들을 규정하는 상기 정보를 상기 기지국이 새롭게 규정하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 방법.
제7항에 있어서,

하나의 프레임에서 상기 규정하는 단계를 수행한 후, 상기 규정하는 단계는 현재 사용중인 프레임 구성이 변화되거나 리프레시(refresh)에 대한 타임아웃에 도달하기까지 연속 프레임들에 대해 생략되는 무선 통신 방법.
기지국이 프레임 단위로 복수의 가입자국과 통신하는 무선 통신 시스템으로서,

각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간에서의 정의된 지속시간, 서브 캐리어들의 총 수를 포함하는 주파수에서의 정의된 범위, 및 상기 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 갖는 가변 구성을 가지며, 각각의 프레임은 각각의 가입자국들에 각각 할당된 버스트를 포함하고, 각각의 버스트는 상기 심볼들과 서브채널들의 대응 서브세트로 정의되고, 상기 각각의 가입자국들은 상기 기지국으로부터 전송된 각각의 제어 메시지에 의해 그 할당된 버스트의 특성을 통지받고,

상기 기지국은 각각의 제어 메시지를 현재 사용중인 프레임 구성에 따른 크기로 구성하도록 구성된 무선 통신 시스템.
제10항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 무선 통신 시스템.
프레임 단위로 데이터를 송수신함으로써 복수의 가입자국과 통신하기 위한 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 기지국으로서,

각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간에서의 정의된 지속시간, 서브캐리어들의 총 수를 포함하는 주파수에서의 정의된 범위, 및 상기 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 포함하는 구성을 가지며, 상기 기지국은,

네트워크를 통해 수신된 구성 정보에 따라 상기 프레임들을 구성하고,

각각의 가입자국들에 각각 할당된 버스트를 포함하도록 연속 프레임들을 구성하고 - 각각의 버스트는 상기 심볼들의 적어도 일부 및 상기 서브채널들의 적어도 일부를 점유함 -,

각각의 가입자국에 각각의 제어 메시지를 전송함으로써 그 할당된 버스트의 특성들을 상기 가입자국들 각각에 통지하도록 구성되며,

상기 기지국은 현재 사용중인 프레임 구성에 따라 각각의 제어 메시지의 포맷을 결정하고, 그렇게 결정된 제어 메시지 포맷을 상기 가입자국들에 통지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기지국.
제12항에 있어서,

상기 기지국은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에서 기지국으로서 동작하는 기지국.
프레임 단위로 데이터를 송수신함으로써 기지국과 통신하기 위한 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 가입자국으로서,

각각의 프레임은 복수의 심볼을 포함하는 시간에서의 정의된 지속시간, 서브캐리어들의 총 수를 포함하는 주파수에서의 정의된 범위, 및 상기 서브캐리어들을 서브채널들로 그룹화하는 적어도 하나의 서브캐리어 할당 방식을 포함하는 구성을 가지며, 상기 가입자국은 각각의 프레임에서 상기 프레임 내의 자원 할당을 상기 가입자국에 통지하는 제어 메시지를 수신 및 디코드하도록 구성되며,

상기 가입자국은 상기 제어 메시지로부터 개별적으로 수신된 상기 제어 메시지의 크기 정보에 따라 상기 제어 메시지를 디코드하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가입자국.
제14항에 있어서,

상기 가입자국은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에서 상기 제어 메시지를 디코드하는 가입자국.