KR100360778B1 - Apparatus and method for MAC frame construction for OFDM based on wireless LAN - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중) 변조 방식으로 IP 패킷 또는 ATM Cell을 전송하는 무선 랜 시스템에서 이동 단말과 기지국 간의 정보 전달을 효율적으로 처리하기 위한 매체 접근 제어(MAC : Medium Access Control, 매체 접근 제어) 프레임 구성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a medium access control (MAC: Medium) for efficiently handling information transmission between a mobile station and a base station in a wireless LAN system transmitting an IP packet or an ATM cell using an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme. Access Control (media access control) frame composition device and method to provide.
본 발명에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중) 변조 방식으로 IP 패킷 또는 ATM Cell을 전송하는 무선 랜 시스템의 MAC(Medium Access Control, 매체 접근 제어) 프레임을 구성하는 방법에 있어서, 신속한 경쟁 신호 처리가 가능하도록 상향 경쟁 전송 구간을 상향 전송 구간의 시작 부분에 형성시켜서, 하드웨어 구현시 상향 경쟁 구간의 결과를 처리할 수 있는 여유 시간을 확보하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템의 MAC 프레임 구성 방법이 제공된다.According to the present invention, in a method of configuring a medium access control (MAC) frame of a wireless LAN system for transmitting an IP packet or an ATM cell by orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme, The MAC frame of the WLAN system, characterized in that the uplink transmission section is formed at the beginning of the uplink transmission section to enable fast contention signal processing, thereby freeing time to process the result of the upstream contention section in hardware implementation. A configuration method is provided.
Description
본 발명은 MAC(Medium Access Control, 매체 접근 제어) 프레임 구성 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중) 변조 방식으로 IP 패킷 또는 ATM Cell을 전송하는 무선랜(LAN : Local Area Network) 시스템에서 이동 단말과 기지국 간의 정보 전달을 효율적으로 처리하기 위한 MAC 프레임 구성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for configuring a medium access control (MAC) frame, and more particularly, to a wireless LAN for transmitting an IP packet or an ATM cell in an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme. An apparatus and method for constructing a MAC frame for efficiently processing information transfer between a mobile station and a base station in a local area network (LAN) system.
종래의 무선 랜(LAN : Local Area Network) 기술은 대역 확산 방식으로 기지국과 이동 단말간의 데이터 전송을 주목적으로 하고 있으며, 매체 접근 제어 방식도 표준화된 분산 제어 방식의 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access / Contention Avoidance) 기법을 근간으로 하고 있기 때문에, 최근의 고속 멀티미디어 서비스 전송에는 부적합하다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 최근에 물리 계층에서 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex, 직교 주파수 분할 다중) 방식이 표준화되었으며 MAC 계층에서 중앙 제어 방식의 시분할 다중 접속 기법에 대한 연구 및 표준화가 진행중인 상태이다.Conventional Local Area Network (LAN) technology mainly uses data spreading between a base station and a mobile terminal in a spread spectrum method, and a carrier access multiple access (CSMA / CA) based on a distributed control method in which a medium access control method is also standardized. Since it is based on a Contention Avoidance technique, there is a problem in that it is unsuitable for recent high-speed multimedia service transmission. In order to overcome this problem, Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) scheme has recently been standardized in the physical layer, and research and standardization of a time division multiple access scheme of a central control scheme in the MAC layer is in progress.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, OFDM 변조 방식으로 IP 패킷 또는 ATM Cell을 전송하는 무선 랜 시스템에서 이동 단말과 기지국 간의 정보 전달을 효율적으로 처리하기 위한 MAC 프레임 구성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, MAC frame configuration for efficiently handling the information transfer between the mobile station and the base station in a wireless LAN system for transmitting IP packets or ATM cells in an OFDM modulation scheme It is an object of the present invention to provide an apparatus and method.
도 1은 본 발명에 적용되는 무선 LAN 시스템의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a wireless LAN system applied to the present invention,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TDMA/TDD 프레임의 구성도이고,2 is a configuration diagram of a TDMA / TDD frame according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PDU 구성도이고,3 is a diagram illustrating a PDU configuration according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 2에 도시된 프레임 헤더의 구성도이고,4 is a configuration diagram of a frame header shown in FIG. 2,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 및 단말의 구성도이고,5 is a configuration diagram of a base station and a terminal according to an embodiment of the present invention;
도 6은 도 5에 도시된 MAC 프레임 처리기의 구성도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the MAC frame processor shown in FIG. 5.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중) 변조방식으로 IP 패킷 또는 ATM Cell을 전송하는 무선 랜 시스템의 MAC(Medium Access Control, 매체 접근 제어) 프레임을 구성하는 방법에 있어서, 신속한 경쟁 신호 처리가 가능하도록 상향 경쟁 전송 구간을 상향 전송 구간의 시작 부분에 형성시켜서, 하드웨어 구현시 상향 경쟁 구간의 결과를 처리할 수 있는 여유 시간을 확보하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템의 MAC 프레임 구성 방법이 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, Medium Access Control (MAC) of a WLAN system for transmitting an IP packet or an ATM cell in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation scheme. In the frame configuration method, the uplink transmission section is formed at the beginning of the uplink transmission section so that fast contention processing can be performed, so as to secure a spare time for processing the result of the uplink contention section in the hardware implementation. Provided is a method of configuring a MAC frame of a wireless LAN system.
또한, 프레임 헤더, 하향 제어 신호 전송 영역 및 하향 데이터 신호 전송 영역을 포함하는 하향 전송 영역; 상향 경쟁 전송 영역, 상향 제어 신호 전송 영역, 상향 데이터 신호 전송 영역을 포함하는 상향 전송 영역;을 포함하는 무선 랜 시스템의 MAC(Medium Access Control, 매체 접근 제어) 프레임에 있어서, 신속한 경쟁 신호 처리가 가능하도록 상기 상향 경쟁 전송 영역을 상기 상향 전송 영역의 시작 부분에 위치시켜서, 하드웨어 구현시 상향 경쟁 구간의 결과를 처리할 수 있는 여유 시간을 확보하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템의 MAC 프레임을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공된다.In addition, a downlink transmission region including a frame header, a downlink control signal transmission region and a downlink data signal transmission region; In a medium access control (MAC) frame of a wireless LAN system, which includes an uplink transmission zone, an uplink control signal transmission zone, and an uplink data signal transmission zone, fast contention signal processing is possible. The uplink contention transmission area is located at the beginning of the uplink contention area so as to secure a free time for processing the result of the uplink contention time in a hardware implementation. A readable recording medium is provided.
또한, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중) 변조 방식으로 IP 패킷 또는 ATM Cell을 전송하는 무선 랜 시스템의 MAC(Medium Access Control, 매체 접근 제어) 프레임 처리 장치에 있어서, 신속한 경쟁 신호 처리가 가능하도록 상향 경쟁 전송 구간을 상향 전송 구간의 시작 부분에 형성시켜서, 상기 MAC 프레임은, 하드웨어 구현시 상향 경쟁 구간의 결과를 처리할 수 있는 여유 시간을 확보하는 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템의 MAC 프레임 처리 장치가 제공된다.In addition, in a MAC (Medium Access Control) frame processing apparatus of a wireless LAN system that transmits an IP packet or an ATM cell in an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation scheme, fast contention signal processing is performed. The uplink contention period is formed at the beginning of the uplink period so that the MAC frame includes a means for securing a spare time for processing the result of the uplink contention in hardware. A MAC frame processing apparatus of a LAN system is provided.
아래에서, 본 발명에 따른 양호한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.In the following, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail.
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선 LAN 시스템의 구성도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is a configuration diagram of a wireless LAN system to which the present invention is applied.
이더넷(Ethernet) 또는 외부망(110)에 유선으로 연결된 기지국(120)은 무선송수신기를 갖추고 있으며, 그 서비스 영역(160)을 도식적으로 실선으로 표시하였다. 역시 무선 송수신 기능을 갖춘 총 N 개의 이동 단말(130 ~ 150)은 무선 채널(170)을 통하여 상기 기지국(120)과 통신한다. 이러한 경우 상기 N 개의 이동 단말(130 ~ 150)과 기지국(120)은 하나의 무선 채널(70)을 공유하기 때문에, 시분할 다중 접속 방식을 사용하여 각 이동 단말에 타임 슬롯(Time Slot)을 서로 다르게 할당하여 무선 채널상에서 정보의 충돌을 방지한다. 또한, 상기 기지국(120)에서 각 이동 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송 구간과 이동 단말에서 상기 기지국(120)으로 데이터를 전송하는 상향 전송 구간도 서로 분리된 시간 영역을 사용한다. 이를 일반적으로 TDMA / TDD(Time Division Multiple Access / Time Division Duplex)라 한다.The base station 120, which is connected to the Ethernet or the external network 110 by wire, has a wireless transmitter and receiver, and the service area 160 is schematically represented by a solid line. A total of N mobile terminals 130 to 150, which also have a wireless transmission / reception function, communicate with the base station 120 through a wireless channel 170. In this case, since the N mobile terminals 130 to 150 and the base station 120 share one radio channel 70, time slots are different for each mobile terminal using a time division multiple access scheme. To prevent collisions of information on the wireless channel. In addition, the downlink transmission period for transmitting data from the base station 120 to each mobile terminal and the uplink transmission period for transmitting data from the mobile terminal to the base station 120 also use separate time domains. This is generally called TDMA / TDD (Time Division Multiple Access / Time Division Duplex).
도 1의 무선 랜 시스템에서는 기지국과 각 이동 단말간의 정보 전송을 위하여 TDMA / TDD 프레임을 구성하여야 한다. 표준화된 OFDM 방식에서 하나의 OFDM 심볼은 64 개의 서브 캐리어로 구성된다. 이중에서 48 개의 서브 캐리어에 데이터를 실어 전송할 수 있으며, 각각의 서브 캐리어에 BPSK(Binary Phase ShiftKeying, 이진 위상 천이 변조) / QPSK(Quadrature Phase Shift Keying, 직교 위상 천이 변조) / QAM(Quadrature Amplitude Modulation, 구상 진폭 변조) 변조된 신호를 실을 수 있어 하나의 OFDM 심볼당 전송되는 비트수가 달라지게 되어 가변 속도를 가지는 고속 데이터 전송이 가능하다.In the WLAN system of FIG. 1, a TDMA / TDD frame should be configured for information transmission between a base station and each mobile station. In the standardized OFDM scheme, one OFDM symbol consists of 64 subcarriers. Data can be transmitted on 48 subcarriers, and each subcarrier is Binary Phase Shift Keying (BPSK) / Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) / Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Spherical Amplitude Modulation) A modulated signal can be loaded so that the number of bits transmitted per OFDM symbol is changed, thereby enabling high-speed data transmission with variable speed.
이를 [표 1]에 도시하였다. 이하 '/h'가 붙은 숫자는 16진수(hexadecimal) 를 의미한다.This is shown in [Table 1]. In the following, '/ h' means hexadecimal.
[표 1] 변조 방식에 따른 OFDM 심볼당 비트 수[Table 1] Number of bits per OFDM symbol according to modulation method
상기 [표 1]에서 부호화율은 열악한 무선 전파 환경을 극복하기 위하여 사용하는 Convolutional 오류 정정 부호의 부호화율을 의미한다.In [Table 1], a coding rate means a coding rate of a convolutional error correction code used to overcome a poor radio wave propagation environment.
상기 [표 1]에서 심볼당 데이터 비트 수의 최소 공배수를 구하여 보면, 54 바이트가 된다. 즉, 데이터의 길이가 54 바이트가 되면, 어떠한 변조 방식을 사용하더라도 OFDM 심볼의 정수배가 된다. 데이터의 길이가 OFDM 심볼의 정수배가 되지 않는 경우, 물리 계층에서는 심볼당 비트수를 맞추기 위하여 Zero 비트를 삽입하는 과정이 필요하게 된다.In Table 1, the minimum common multiple of the number of data bits per symbol is 54 bytes. That is, when the data length is 54 bytes, no matter what modulation scheme is used, it is an integer multiple of the OFDM symbol. If the length of the data does not become an integer multiple of the OFDM symbol, the physical layer requires a process of inserting zero bits to match the number of bits per symbol.
즉, 상기 기지국(120)과 상기 단말(130 ~ 150)간에는 사용자 데이터 이외에도 전체 시스템의 운영이나 제어를 위한 별도의 제어 데이터를 전송하여야 한다. 이러한 제어용 데이터는 [표 1]에 보인 다양한 변조 방식이 필요없고, 상대적으로 중요하기 때문에 열악한 무선 전파 환경에 가장 강한 BPSK와 부호화율 1/2을 사용한다. 이 경우 최소 단위는 3 바이트의 정수배가 되어야 한다. MAC 프레임은 이러한 값을 기본으로 하여 구성한다.That is, separate control data for operation or control of the entire system must be transmitted between the base station 120 and the terminals 130 to 150 in addition to user data. These control data do not need the various modulation schemes shown in [Table 1] and are relatively important, so they use the strongest BPSK and code rate 1/2 for the poor radio propagation environment. In this case, the minimum unit must be an integer multiple of 3 bytes. MAC frames are constructed based on these values.
도 2는 본 발명에 적용되는 TDMA/TDD 프레임의 구성도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.2 is a configuration diagram of a TDMA / TDD frame applied to the present invention.
하나의 프레임은 일정 길이의 고정된 값을 가지며 기지국에서 이동 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송 구간과 이동 단말에서 기지국으로 데이터를 전송하는 상향 전송 구간으로 나뉜다. 하향 전송 구간은 프레임 헤더, 제어 신호 전송 구간, 데이터 전송 구간으로 구분된다. 상향 전송 구간은 제어 신호 전송 구간, 데이터 전송 구간 및 경쟁 채널 전송 구간으로 구분한다. 전체 프레임의 길이는 고정되어 있다.One frame has a fixed value of a certain length and is divided into a downlink transmission section for transmitting data from the base station to the mobile terminal and an uplink transmission section for transmitting data from the mobile terminal to the base station. The downlink transmission section is divided into a frame header, a control signal transmission section, and a data transmission section. The uplink transmission section is divided into a control signal transmission section, a data transmission section, and a contention channel transmission section. The length of the entire frame is fixed.
상향 전송 구간을 제외한 부분은 기지국에서 모두 예약 방식으로 채널을 할당하여 줌으로써, 이 시간 동안에는 각 단말간 데이터의 충돌이 없게 된다. 상향 경쟁 전송 구간은 각 단말이 처음으로 전원을 켰을 때나 또는 무선 자원을 할당해주도록 요청하는 경우에만 사용하며, 이 부분은 예약 방식이 아니기 때문에 각 단말은 이 부분의 타임 슬롯을 경쟁적으로 액세스할 수 있다. 따라서, 데이터의 충돌이 발생할 가능성이 존재한다. 충돌이 발생한 경우에는 별도의 충돌 해결 알고리즘을 적용하여 충돌을 해결하는 것이 일반적이다.All parts except the uplink interval are allocated by the base station in a reserved manner, so that there is no contention of data between terminals during this time. The upcoming transmission interval is used only when each terminal is first powered on or requests to allocate radio resources. Since this portion is not a reservation method, each terminal can competitively access a time slot of this portion. have. Therefore, there is a possibility that a collision of data occurs. When a collision occurs, it is common to apply a separate conflict resolution algorithm to resolve the conflict.
도 2의 구성 방식은 최근 연구가 되고 있는 개략적인 방식으로 본 발명에서도 이를 수용하였다. 일반적으로 상향 경쟁 전송 구간은 상향 전송 구간의 맨 마지막 위치에 삽입하나, 본 발명에 따른 일 실시예에서는 이를 상향 전송 구간의 맨 처음에 위치시켜 실제 하드웨어 구현시 상향 경쟁 구간의 결과를 처리할 수 있는 여유 시간을 확보하도록 하였다. 이와 같이 함으로써 상향 경쟁 전송 구간의 결과를 바로 다음 프레임에서 각 단말에 통보하는 것이 가능하다.The configuration of FIG. 2 has been accommodated in the present invention in a schematic manner that has recently been studied. In general, the uplink transmission interval is inserted at the last position of the uplink transmission interval, but in one embodiment according to the present invention, it is positioned at the beginning of the uplink transmission interval to process the result of the upcoming competition interval in actual hardware implementation. The spare time was secured. By doing this, it is possible to notify each terminal of the result of the uplink contention transmission interval in the next frame.
도 2에 표시한 각 전송 구간에 할당되는 데이터의 길이는 종래에 사용하던 대역 확산 방식과는 달리 항상 데이터의 전체 길이가 OFDM 심볼 길이의 정수배가 되도록 할당한다. 즉, OFDM - BPSK로 전송되는 프레임 헤더, 제어 신호 및 경쟁 전송 구간 신호는 모두 3 바이트의 정수배로 할당하고, [표 1]에 보인 다양한 형태의 변조 방식을 사용하는 데이터 전송 구간은 모두 54 바이트의 정수배로서 할당한다. 이와 같이 할당하면 물리 계층에서 OFDM 심볼 내의 데이터 비트수를 맞추기 위하여 필요없는 비트를 삽입하지 않아도 전송이 가능하다.The length of data allocated to each transmission interval shown in FIG. 2 is always allocated such that the total length of the data is an integer multiple of the OFDM symbol length, unlike the conventional spread spectrum scheme. That is, the frame header, the control signal, and the contention transmission interval signal transmitted in OFDM-BPSK are all allocated by an integer multiple of 3 bytes, and the data transmission interval using various types of modulation schemes shown in [Table 1] is 54 bytes. Assign as integer multiple. In this way, transmission is possible without inserting unnecessary bits in order to match the number of data bits in the OFDM symbol in the physical layer.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PDU(Protocol Data Unit) 구성도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.3 is a configuration diagram of a protocol data unit (PDU) according to an embodiment of the present invention, which will be described in detail as follows.
PDU는 사용자 데이터를 전송하기 위하여 사용하고, C-PDU는 MAC 계층에서의 제어 신호를 전송하기 위한 용도로 사용한다. 사용자 데이터의 형태는 IP 패킷 또는 ATM Cell 형태를 가진다.The PDU is used for transmitting user data, and the C-PDU is used for transmitting control signals in the MAC layer. The type of user data may be in the form of an IP packet or an ATM cell.
도 3에서 종류 영역은 해당 데이터의 종류 및 형태 등을 표시하고, 순차 번호 영역은 IP 패킷에 대한 순차 번호를 표시하며, Frag. 영역은 길이가 긴 IP 패킷을 48 바이트씩 분할하여 전송하는 경우, 분할된 각 조각을 식별하기 위한 용도로 사용된다. 또한, 사용자 데이터 영역은 IP 패킷(또는 ATM Cell)이 맵핑되는 영역이고, CRC 영역은 해당 PDU에 대한 순환 잉여 검사 코드가 첨부된다.In FIG. 3, the type area indicates the type and type of the corresponding data, the sequence number area indicates the sequence number for the IP packet, and Frag. When a long IP packet is divided into 48 bytes and transmitted, the area is used to identify each fragment. In addition, the user data area is an area to which an IP packet (or ATM cell) is mapped, and the CRC area is attached with a cyclic redundancy check code for the corresponding PDU.
PDU의 종류 영역의 실시예는 [표 2]와 같다.An example of the type region of the PDU is shown in [Table 2].
[표 2] PDU의 종류 영역의 실시예Table 2 Example of PDU Type Areas
위에서 알 수 있듯이 PDU의 종류 영역은 해당 PDU의 실제 데이터가 어떤 종류의 것인지를 구분하고, 해당 PDU의 재전송 여부 및 단말에서 경쟁 채널을 사용하지 않고, 추가의 채널을 요청하기 위하여서도 사용한다.As can be seen from above, the type region of the PDU is used to distinguish what kind of actual data of the PDU is, and to request additional channels without repetitive transmission of the corresponding PDU and the contention channel in the UE.
도 3에서 C-PDU의 내용중 종류 영역은 해당 제어 데이터의 종류 및 형태등을 표시하고, 제어 데이터 영역은 매체 접근 제어 기능을 처리하기 위한 제어 및 운영관리 정보가 할당되며, CRC 영역은 해당 C-PDU에 대한 순환 잉여 검사 코드가 첨부된다.In FIG. 3, the type area of the contents of the C-PDU indicates the type and type of the corresponding control data, and the control data area is allocated control and operation management information for processing the media access control function, and the CRC area is the corresponding C. A circular redundancy check code for the PDU is attached.
C-PDU의 종류 영역의 실시예는 [표 3]과 같다.An example of the type region of the C-PDU is shown in [Table 3].
[표 3] C- PDU의 종류 영역의 실시 예[Table 3] Example of the Type Area of C-PDU
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 헤더의 구성도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.4 is a configuration diagram of a frame header according to an embodiment of the present invention, which will be described in detail as follows.
프레임 헤더의 총 길이는 9 + 6*n 바이트로 구성하여 OFDM 심볼의 정수배가 되도록 한다. 여기서 n은 현재 프레임에 할당된 이동 단말 개수의 합이다.The total length of the frame header consists of 9 + 6 * n bytes to be an integer multiple of the OFDM symbol. N is the sum of the number of mobile terminals allocated to the current frame.
프레임 헤더는 망 주소, 기지국 주소, 전력 제어용 비트, 채널 상태를 표시하는 채널 상태 표시 비트, 경쟁 슬롯의 개수를 지정하는 상향 경쟁 슬롯 수 비트, 각 단말에 대한 할당 정보를 제공하는 단말 정보 영역, 경쟁 슬롯의 수신 여부를 통보하여 주는 경쟁 슬롯 결과 비트와 예비 및 순환 잉여 검사 코드로 구성된다.The frame header includes a network address, a base station address, a power control bit, a channel status indication bit indicating a channel state, an uplink contention number bit specifying a number of contention slots, a terminal information area providing allocation information for each terminal, and contention. It consists of a race slot result bit that notifies the reception of a slot and a spare and cyclic redundancy check code.
프레임 헤더의 실시예는 [표 4]와 같다.An embodiment of the frame header is shown in [Table 4].
[표 4] 프레임 헤더의 실시 예Table 4 Example of Frame Header
각 단말 정보 영역은 다시 단말 주소, 연결 식별자, 종류, 적용되는 변조 방식, 한 프레임 내에서 할당된 슬롯의 시작 위치, 해당 단말에 할당된 슬롯 수 및 예비 비트로 구성되어 총 6 바이트의 크기를 갖는다.Each terminal information area is composed of a terminal address, a connection identifier, a type, a modulation scheme applied, a start position of a slot allocated within a frame, the number of slots allocated to the corresponding terminal, and a reserved bit, and has a total size of 6 bytes.
단말 정보 영역의 실시예는 [표 5]와 같다.An embodiment of the terminal information area is shown in [Table 5].
[표 5] 단말정보 영역의 실시예[Table 5] Embodiment of the terminal information area
[표 5]에서 종류 영역은 [표 6]에 보인 바와 같이 제어 데이터를 일부 전송하기 위한 용도로서도 충분히 활용 가능하며, 단말에서 기지국으로의 데이터 전송이 이루어지는 동안에는 추가 무선 자원 요청이나 재전송 요청 등의 정보가 별도의 C-PDU 없이도 기지국으로 전달이 가능하다.As shown in [Table 5], the category area can be sufficiently used as part of the control data transmission as shown in [Table 6], and information such as additional radio resource request or retransmission request during data transmission from the terminal to the base station. Can be delivered to the base station without a separate C-PDU.
단말 정보 영역 중 종류 영역의 실시예는 [표 6]과 같다.An example of the type area in the terminal information area is shown in [Table 6].
[표 6] 단말 정보 영역중 종류 영역의 실시예[Table 6] Embodiments of the Type Area in the Terminal Information Area
도 2에 표시한 전체 프레임 구조, 도 3 및 도 4에 표기한 데이터 구조 및 프레임 헤더 구조로 프레임을 형성하면, 전체 프레임이 물리계 층에서 요구되는 OFDM 심볼의 정수배로 각 타임 슬롯이 할당되므로 물리 계층에서의 신호 변복조시에 MAC 계층으로부터 입력되는 데이터의 개수를 세어 OFDM 심볼의 정수배로 데이터 길이를 조정하기 위한 Zero - Padding 등의 과정이 없이 바로 맵핑함으로써 불필요한 과정을 줄일 수 있다. 한편, 각각의 단말은 기지국으로부터 프레임 헤더를 먼저 수신한 후, 각 슬롯 정보를 분석함으로써 해당 프레임에서 자신에게 할당된 정보가 있는 지 확인할 수 있으며, 그 내용을 분석함으로써, 해당 프레임에서 충돌없이 자신에게 할당된 슬롯을 통하여 기지국으로 데이터를 전송할 수 있다.If the frame is formed of the entire frame structure shown in FIG. 2, the data structure shown in FIGS. 3 and 4, and the frame header structure, each time slot is allocated to an integer multiple of the OFDM symbol required for the physical layer, so that the physical layer is allocated. During signal modulation and demodulation, the unnecessary process can be reduced by counting the number of data input from the MAC layer and mapping directly without zero-padding for adjusting the data length by an integer multiple of the OFDM symbol. On the other hand, each terminal first receives the frame header from the base station, and then analyzes each slot information to determine whether there is information assigned to the corresponding frame, and by analyzing the contents, to the self without conflict in the frame Data can be transmitted to the base station through the assigned slot.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 및 단말의 구성도로서, 상기 기지국 및 단말은 물리 계층 처리기(510), MAC 처리기(520) 및 호스트(530)로 구성된다.5 is a configuration diagram of a base station and a terminal according to an embodiment of the present invention, wherein the base station and the terminal are composed of a physical layer processor 510, a MAC processor 520, and a host 530.
상기 호스트(530)는 사용자의 노트북 컴퓨터등이 이에 속한다. 즉, 단말인 경우 상기 호스트(530)는 윈도우 OS 환경 하에서 응용 계층과 TCP/IP 계층 기능을 처리하고 IP 패킷을 송수신하는 기능을 담당한다. 상기 MAC 처리기(520)는 상기 호스트(530)로부터 IP 패킷이나 ATM cell을 받아 MAC 프레임을 구성한 후, 이를 상기 물리 계층 처리기(500)로 보내주면, 상기 물리 계층 처리기(500)는 물리 계층에서 필요로 하는 프리앰블(Preamble)과 헤더를 삽입한 후, 이를 안테나를 통하여 무선으로 데이터를 송출한다. 한편 안테나로부터 수신한 데이터는 물리 계층에서 프리앰블 및 헤더가 제거되어 원래 송신한 MAC 프레임이 추출된다. 추출된 MAC 프레임 데이터는 상기 MAC 처리기(520)에서 해독되어 IP 패킷으로 변환된 후, 다시 상기 호스트(530)로 전송된다.The host 530 is a user's notebook computer and the like. That is, in the case of a terminal, the host 530 is responsible for processing an application layer and a TCP / IP layer function and transmitting and receiving an IP packet in a Windows OS environment. The MAC processor 520 receives an IP packet or an ATM cell from the host 530, configures a MAC frame, and sends the MAC frame to the physical layer processor 500. The physical layer processor 500 is required at the physical layer. After inserting a preamble and a header, and transmits the data wirelessly through the antenna. Meanwhile, the data received from the antenna is removed from the preamble and the header in the physical layer to extract the original MAC frame. The extracted MAC frame data is decrypted by the MAC processor 520 and converted into an IP packet, and then transmitted to the host 530 again.
도 6은 도 5에 도시된 MAC 프레임 처리기의 구성도로서, 상기 MAC 프레임 처리기는 공유 데이터 저장기(605), 패킷 분할기(610), PDU 생성기(615), TDMA / TDD 프레임 송신기(620), 제 1 버퍼(625), 송신 타이밍 발생부(630), C-PDU생성부(635), C-PDU 수신기(640), 채널 할당 프로세서(645), 제 2 버퍼(650), TDMA / TDD 프레임 수신기(655), PDU 수신기(660), 패킷 조립기(665) 및 수신 타이밍 발생부(670)로 구성된다.6 is a block diagram of the MAC frame processor illustrated in FIG. 5, wherein the MAC frame processor includes a shared data store 605, a packet divider 610, a PDU generator 615, a TDMA / TDD frame transmitter 620, First buffer 625, transmission timing generator 630, C-PDU generator 635, C-PDU receiver 640, channel allocation processor 645, second buffer 650, TDMA / TDD frame The receiver 655 includes a receiver 655, a PDU receiver 660, a packet assembler 665, and a reception timing generator 670.
먼저, IP 패킷 송신 과정은 다음과 같다.First, the IP packet transmission process is as follows.
도 6에 도시한 바와 같이 호스트와는 상기 공유 데이터 저장기(605)를 사용하여 IP 패킷을 주고받는다. 즉, 호스트는 송신하고자 하는 IP 패킷을 상기 공유 데이터 저장기(605)에 써 넣는다. 상기 공유 데이타 저장기(605)로는 일반적으로 SRAM 등이 사용된다. 상기 채널 할당 프로세서(645)는 새로운 패킷을 호스트가 상기 공유 데이터 저장기(605)에 써 넣는 지를 주기적으로 검사한다. 새로운 패킷을 받았다고 판단하면, 다음의 절차가 수행된다.As shown in FIG. 6, an IP packet is exchanged with a host using the shared data storage 605. In other words, the host writes an IP packet to be transmitted to the shared data store 605. SRAM and the like are generally used as the shared data storage 605. The channel allocation processor 645 periodically checks whether a host writes a new packet to the shared data store 605. If it is determined that a new packet has been received, the following procedure is performed.
먼저 저장된 IP 패킷은 상기 패킷 분할기(610)에서 48 바이트 단위로 분할된다. 이 때 PDU의 Frag. 영역의 값이 결정된다. 분할된 데이터는 상기 PDU 생성기(615)에서 도 4에 보인 PDU를 형성한 후, 이를 저장한다. 상기 채널 할당 프로세서(645)는 저장된 각 PDU의 출력 순서를 제어하는 기능을 담당하며, 상기 TDMA/TDD 프레임 송신기(620)에 현재 프레임을 통하여 송신할 PDU 리스트를 통보하여 준다. 상기 TDMA/TDD 프레임 송신기(620)는 상기 채널 할당 프로세서(645)로부터 PDU 리스트를 통보받아 프레임 헤더를 생성하고, 해당하는 PDU를 상기 PDU 생성/저장기(615)로부터 읽어 내어 MAC 프레임을 형성한다. 형성된 MAC 프레임은 물리 계층으로 전달하기 위하여 상기 제 1 버퍼(625)에 써 넣는다. 상기 제 1 버퍼(625)는 물리 계층 처리기와 MAC 처리기의 동작 클럭 속도가 다르기 때문에 사용하며 FIFO(First In First Out) 구조를 갖는다. 상기 제 1 버퍼(625)에 MAC 프레임 데이터를 써 넣은 후에는 물리 계층 처리기에 송신을 요청함으로써, 무선을 통하여 해당 MAC 프레임이 송출된다. 한편, 상기 채널 할당 프로세서(645)는 제어 및 운용 관리 데이터를 전송하기 위하여 필요시 상기 C-PDU 생성기(635)에 C-PDU를 생성하여 전송할 것을 명령한다. 생성된 C-PDU는 상기 TDMA/TDD 프레임 송신기(620)로 보내져서 다른 데이터와 함께 MAC 프레임을 형성한다. 상기 송신 타이밍 발생부(630)는 MAC 처리기의 송신 타이밍 신호를 발생하는 기능을 담당한다.The first stored IP packet is divided in 48 byte units in the packet divider 610. This time the FDU of the PDU. The value of the area is determined. The divided data forms the PDU shown in FIG. 4 in the PDU generator 615 and stores the PDU. The channel allocation processor 645 is responsible for controlling the output order of each stored PDU, and informs the TDMA / TDD frame transmitter 620 of the PDU list to be transmitted through the current frame. The TDMA / TDD frame transmitter 620 receives a PDU list from the channel allocation processor 645 to generate a frame header, and reads a corresponding PDU from the PDU generator / storage 615 to form a MAC frame. . The formed MAC frame is written to the first buffer 625 for delivery to the physical layer. The first buffer 625 is used because the operation clock speeds of the physical layer processor and the MAC processor are different, and have a first in first out (FIFO) structure. After the MAC frame data is written to the first buffer 625, the MAC layer is transmitted over the air by requesting transmission to the physical layer processor. Meanwhile, the channel allocation processor 645 instructs the C-PDU generator 635 to generate and transmit a C-PDU when necessary to transmit control and operation management data. The generated C-PDU is sent to the TDMA / TDD frame transmitter 620 to form a MAC frame with other data. The transmission timing generator 630 is responsible for generating a transmission timing signal of the MAC processor.
IP 패킷 수신 과정은 다음과 같다.The IP packet reception process is as follows.
도 6에 도시한 바와 같이 물리 계층 처리기는 무선으로 데이터를 수신하여 이를 상기 제 2 버퍼(650)에 써 넣는다. 상기 제 2 버퍼(650)는 FIFO(First In First Out) 버퍼이다. 상기 제 2 버퍼(650)에 데이터가 다 차면, 상기 TDMA/TDD 프레임 수신기(655)가 이를 읽어 들여 이것이 C-PDU인지 PDU인지를 식별한 후, C-PDU이면, 상기 C-PDU 수신기(640)로 보낸다. 상기 C-PDU 수신기(640)에서 처리된 결과에 따라 채널 할당과 관련된 내용은 상기 채널 할당 프로세서(645)로 해당 데이터를 넘겨주어 상기 채널 할당 프로세서(645)가 채널 할당을 갱신하도록 한다. 통상적으로 상기 C-PDU 수신기(640)로부터 상기 채널 할당 프로세서(645)로 가는 정보 내용은 재전송 요청 정보, 단말의 채널 요청 정보, 경쟁 채널 처리 결과등이다.As shown in FIG. 6, the physical layer processor wirelessly receives data and writes the data to the second buffer 650. The second buffer 650 is a first in first out (FIFO) buffer. When the data is full in the second buffer 650, the TDMA / TDD frame receiver 655 reads it to identify whether it is a C-PDU or a PDU, and if it is a C-PDU, the C-PDU receiver 640. Send to). According to the result processed by the C-PDU receiver 640, the contents related to channel allocation are transferred to the channel allocation processor 645 so that the channel allocation processor 645 updates the channel allocation. Typically, the information content from the C-PDU receiver 640 to the channel allocation processor 645 is retransmission request information, channel request information of the terminal, and the result of contention channel processing.
한편 수신된 PDU는 상기 PDU 수신기(660)로 입력되어 IP 패킷으로 변환된다.또한, 각 PDU의 종류를 식별하여 해당 단말의 정보를 상기 채널 할당 프로세서(645)로 넘겨준다. 상기 PDU 수신기(660)를 거쳐 나온 IP 패킷은 원래의 IP 패킷을 48 바이트 단위로 분할한 것이기 때문에 이를 원래의 IP 패킷으로 변환하기 위하여 상기 패킷 조립기(665)가 분할된 각 패킷을 원래의 IP 패킷으로 조립한다. 조립된 원래의 IP 패킷은 상기 공유 데이터 저장기(605)에 저장된다. 상기 공유 데이터 저장기(605)에 저장이 완료되면, MAC 처리기는 호스트에 인터럽트로 IP 패킷을 수신하였음을 알려준다. 인터럽트를 수신한 호스트는 상기 공유 데이터 저장기(605)에 있는 IP 패킷을 읽어냄으로써 수신이 완료된다. 상기 수신 타이밍 발생기(670)는 MAC 처리기의 수신 타이밍 신호를 발생하는 기능을 담당한다.The received PDU is inputted to the PDU receiver 660 and converted into an IP packet. The type of each PDU is identified and the information of the corresponding UE is passed to the channel allocation processor 645. Since the IP packet passed through the PDU receiver 660 is obtained by dividing the original IP packet into 48-byte units, the packet assembler 665 divides each divided packet into the original IP packet to convert the original IP packet into the original IP packet. Assemble with The assembled original IP packet is stored in the shared data store 605. Upon completion of storage in the shared data store 605, the MAC processor informs the host that an IP packet has been received as an interrupt. The host receiving the interrupt completes the reception by reading the IP packet in the shared data store 605. The reception timing generator 670 is responsible for generating a reception timing signal of the MAC processor.
한편, 단말측의 구성 및 동작 방식도 상기에서 기술한 기지국에서의 동작과 유사하나 몇가지 차이가 있다.On the other hand, the configuration and operation of the terminal side is similar to the operation in the base station described above, but there are some differences.
먼저, 수신 과정은 다음과 같다.First, the reception process is as follows.
물리 계층 처리기로부터 수신한 MAC 프레임 데이터는 상기 TDMA/TDD 수신기(665)에서 프레임 헤더 정보를 추출하여 자신에게 할당된 정보가 있는 지를 판단한다. 할당된 정보가 있으면 해당 PDU 만을 기지국에서와 동일하게 처리한다. 채널이 할당되어 있지 않으면 수신을 하지 않는다.The MAC frame data received from the physical layer processor extracts frame header information from the TDMA / TDD receiver 665 to determine whether there is information allocated to itself. If there is information allocated, only the corresponding PDU is processed as in the base station. If no channel is assigned, no reception is performed.
송신 과정은 다음과 같다.The transmission process is as follows.
먼저 수신 과정에서 프레임 헤더 정보를 추출하여 자신에게 상향 방향으로 PDU가 할당되었으면, 다음의 절차를 수행한다. 송신 과정에서 상기 PDU 생성기(615)까지의 과정은 기지국에서와 동일하다. 단말에서는 TDMA/TDD 프레임을생성하지 않기 때문에 상기 TDMA/TDD 프레임 송신기(620)는 바이패스시키고 상기 제 1 버퍼(625)에 PDU를 써 넣는다. 이후의 과정은 기지국에서와 동일하다. 채널이 할당되어 있지 않으면 송신을 하지 않는다.First, if the PDU is allocated to itself by extracting the frame header information in the reception process, the following procedure is performed. The process up to the PDU generator 615 in the transmission process is the same as in the base station. Since the terminal does not generate a TDMA / TDD frame, the TDMA / TDD frame transmitter 620 bypasses and writes a PDU to the first buffer 625. The subsequent procedure is the same as in the base station. If no channel is allocated, no transmission is made.
상기와 같은 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체로 기록되고, 컴퓨터에 의해 처리될 수 있다.The present invention as described above is recorded on a computer-readable recording medium, and can be processed by a computer.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 MAC 프레임 구성 장치 및 방법을 제공함으로써, OFDM 변조 방식을 사용하는 25Mbps 고속 무선 랜 시스템의 조기 구축에 활용할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides an apparatus and method for constructing a MAC frame, which can be utilized for early construction of a 25Mbps high-speed WLAN system using an OFDM modulation scheme.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example only and not by way of limitation to the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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