KR100643784B1

KR100643784B1 - 광대역 무선 접속 통신 시스템의 슬립 모드에서 주기적레인징 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100643784B1
Application number: KR20050038013A
Authority: KR
Inventors: 손영문; 구창회; 손중제; 임형규; 강현정; 이성진; 김소현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-10
Also published as: HRP20060368A2; CN1981461B; AU2005241841A1; CA2563542C; RU2345489C2; KR20060045929A; EP1594233A2; US7603147B2; JP4477059B2; CN1981461A; JP2007533250A; EP1594233A3; US20050266896A1; EP1594233B1; CA2563542A1; RU2006139057A; AU2005241841B2; BRPI0510730A; WO2005109692A1

Abstract

본 발명은 무선 접속 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 수신기가 송신기로부터 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 수신하고, 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신함에 따라 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하여 슬립 모드에 존재하는 수신기의 주기적 레인징을 가능하게 한다.

주기적 레인징, 슬립 모드, 어웨이크 모드, Next Periodic Ranging, Ranging Status

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템의 슬립 모드에서 주기적 레인징 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PERIODIC RANGING IN SLEEP MODE IN SLEEP MODE IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 동작을 개략적으로 도시한 도면

도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 레인징 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작을 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작에 따른 MS와 기지국간 메시지 송수신 과정을 도시한 신호 흐름도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MS의 동작 과정을 도시한 순서도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS의 슬립 요구에 대한 슬립 응답 동작 과정을 도시한 순서도

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS와의 주기적 레인징 동작 과정을 도시한 순서도

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템의 주기적 레인징 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히 슬립 모드에 존재하는 이동 단말기의 주기적 레인징을 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.

상기 IEEE 802.16a 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 한다)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다.

그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111),(113),(130),(151),(153)로 구성된다. 그리고, 상기 기지국들(110),(140)과 상기 MS들(111),(113),(130),(151),(153)간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식 을 사용하여 이루어진다. 그런데, 상기 MS들(111),(113),(130),(151),(153) 중 MS(130)는 상기 셀(100)과 상기 셀(150)의 경계 지역, 즉 핸드오버(handover) 영역에 존재한다. 즉, 상기 MS(130)은 상기 기지국(110)과 신호를 송수신하는 중에 상기 기지국(140)이 관장하는 셀(150)쪽으로 이동하게 되면 그 서빙 기지국(serving BS)이 상기 기지국(110)에서 상기 기지국(140)으로 변경되게 된다.

그런데, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 MS의 이동성을 고려하므로 상기 MS의 전력 소모는 시스템 전체의 중요한 요인으로 작용하게 되며, 따라서 상기 MS의 전력 소모를 최소화시키기 위한 MS와 기지국간 슬립 모드(SLEEP MODE) 동작 및 상기 슬립 모드 동작에 대응되는 어웨이크 모드(AWAKE MODE) 동작이 제안되었다. 또한, MS는 기지국과의 채널 상태의 변화에 대응하기 위해, 주기적으로 기지국과의 타이밍 오프셋(timing offset)과, 주파수 오프셋(frequency offset) 및 전력을 보정하는 레인징(ranging) 동작을 수행하게 된다. 특히, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 MS의 이동성을 고려하므로 상기 레인징 동작중 주기적 레인징(periodic ranging)에 대한 중요성이 부각되고 있다.

그러면 여기서 도 2를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 설명하기에 앞서, 먼저 상기 슬립 모드는 패킷 데이터(packet data) 전송시, 상기 패킷 데이터가 전송되지 않는 구간이 발생하는 아이들(idle) 구간에서 MS의 전력 소모를 최소화하기 위해 제안되었다. 즉, 상기 슬립 모드는 MS와 기지국이 동시에 슬립 모드로 상태 천이함으로써, 상기 패킷 데이터가 전송되지 않는 아이들 구간에서의 MS 전력 소모를 최소화시키는 것이다.

일반적으로 상기 패킷 데이터는 버스트(burst)하게 발생하는 특성을 가지기 때문에, 상기 패킷 데이터가 전송되지 않는 구간에서도 패킷 데이터가 전송되는 구간과 동일하게 동작하게 하는 것은 불합리하다는 이유에서 상기 슬립 모드가 제안된 것이다. 이와는 반대로 상기 기지국과 MS가 슬립 모드에 있다가 전송할 패킷 데이터가 발생하면 상기 기지국 및 MS 모두는 동시에 어웨이크 모드로 상태 천이하여 패킷 데이터를 송수신하여야 한다.

상기와 같은 슬립 모드 동작은 전력 소모면에서 뿐만 아니라 채널 신호들간 간섭(interference)을 최소화하기 위한 방안으로도 제안된다. 그러나, 상기 패킷 데이터의 특성은 트래픽(traffic)에 영향을 많이 받기 때문에 상기 슬립 모드 동작은 상기 패킷 데이터의 트래픽 특성 및 전송 방식 특성 등을 고려하여 유기적으로 이루어져야만 한다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 참조부호 211은 패킷 데이터 발생(PACKET DATA GENERATION) 형태를 도시한 것으로서, 다수의 온(ON) 구간들과 오프(OFF) 구간들로 구성된다. 상기 온 구간들은 패킷 데이터, 즉 트래픽이 발생하는 구간들로서 버스트 구간이며, 상기 오프 구간들은 트래픽이 발생하지 않는 아이들 구간이다. 상기와 같은 트래픽 발생 패턴(pattern)에 따라서 상기 MS와 기지국은 슬립 모드와 어웨이크 모드로 상태 천이하여 상기 MS의 전력 소모를 최소화함과 동시에 채널 신호 들간 상호 간섭으로 작용하는 것을 제거할 수 있다.

참조부호 213은 기지국 및 MS의 상태 천이(MODE CHANGE) 형태를 도시한 것으로, 다수의 어웨이크 모드들과 슬립 모드들로 구성된다. 상기 어웨이크 모드들은 트래픽이 발생하는 상태들로서 기지국과 MS간의 실질적인 패킷 데이터 송수신이 이루어진다. 이와는 반대로 상기 슬립 모드들은 트래픽이 발생하지 않는 상태들로서 기지국과 MS들간 실질적인 패킷 데이터 송수신이 이루어지지 않는다.

참조부호 215는 MS의 전력 레벨(MS POWER LEVEL) 형태를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 상기 어웨이크 모드의 상기 MS 전력 레벨을 'K'라고 할 때, 상기 슬립 모드의 상기 MS 전력 레벨은 'M'이 된다. 상기 어웨이크 모드의 상기 MS 전력 레벨 K와 상기 슬립 모드의 상기 MS 전력 레벨 M을 비교해 보면, 상기 M 값이 K 값에 비해 훨씬 작다. 즉, 상기 슬립 모드에서는 패킷 데이터 송수신이 이루어지지 않기 때문에 전력이 거의 소모되지 않음을 알 수 있다.

그러면 여기서 상기 슬립 모드 동작을 지원하기 위해서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 제안하고 있는 방식들을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 제안하고 있는 방식들을 설명하기에 앞서 전제되어야 하는 조건들을 설명하기로 한다.

상기 MS가 슬립 모드로 상태 천이하기 위해서는 기지국으로부터의 상태 천이 허락을 받아야만 하며, 또한 상기 기지국은 상기 MS가 슬립 모드로 상태 천이를 하도록 허락하고 패킷 데이터를 송신한다. 또한, 상기 기지국은 상기 MS의 청취 구간(LISTENING INTERVAL, 이하 'LISTENING INTERVAL'이라 칭하기로 한다) 동안에 상기 MS로 전송될 패킷 데이터가 존재함을 알려야만 하며, 이때 상기 MS는 슬립 모드에서 깨어나 상기 기지국으로부터 자신에게로 전송되어야할 패킷 데이터가 존재하는지를 확인해야 한다. 상기 LISTENING INTERVAL은 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 MS의 확인 결과 상기 기지국으로부터 상기 MS 자신에게로 전송될 패킷 데이터가 존재함을 감지하면, 상기 MS는 어웨이크 모드로 상태 천이하여 상기 기지국으로부터 패킷 데이터를 수신하게 된다. 또한, 상기 MS의 확인 결과 상기 기지국으로부터 상기 MS로 전송될 패킷 데이터가 존재하지 않음을 감지하면, 슬립 모드로 다시 되돌아가거나 혹은 상기 어웨이크 모드를 그대로 유지할 수 있다.

그러면 여기서 상기 슬립 모드와 어웨이크 모드 동작을 지원하기 위해 요구되는 파라미터(parameter)들을 설명하면 다음과 같다.

(1) 슬립 식별자(SLPID; SLeep IDentifier)

IEEE 802.16e 통신 시스템에서 제안하고 있는 상기 슬립 식별자는 MS가 슬립모드 상태로 천이하는 과정에서, 슬립 응답(SLP-RSP: Sleep-Response, 이하 'SLP-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 통해 할당받는 값으로, 슬립 모드에 존재하는 MS들에게만 고유한 값으로 사용된다. 즉, 상기 슬립 식별자는 LISTENING INTERVAL을 포함한 슬립 모드 상태인 MS를 구분하는데 사용되는 식별자이며, 해당 MS가 어웨이크 모드로 천이하게 되면, 사용하고 있던 슬립 식별자는 상기 기지국으로 환원되어서 슬립 모드로 천이하려는 MS에게 상기 SLP-RSP 메시지를 통해 재사용되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 슬립 식별자는 10비트의 크기를 가지며, 이로 인해 1024개 의 슬립 모드 동작을 수행하는 MS들을 지원하는 것이 가능하게 된다.

(2) 슬립 구간(SLEEP INTERVAL; 이하, 'SLEEP INTERVAL'이라 한다)

상기 SLEEP INTERVAL은 MS가 요청하고, 상기 MS의 요청에 따라 기지국이 할당할 수 있는 구간으로서, 상기 MS가 슬립 모드로 상태 천이한 후 상기 LISTENING INTERVAL이 시작될 때까지 슬립 모드를 유지하는 시구간(time interval)을 나타내며, 결과적으로 상기 MS가 슬립 모드로 존재하는 시간으로 정의된다.

상기 MS는 상기 SLEEP INTERVAL 이후에도 상기 기지국으로부터 상기 MS로 전송될 데이터가 없을 경우에는 지속적으로 슬립 모드에 존재할 수도 있으며, 이 경우는 미리 설정되어 있는 초기 슬립 윈도우(INITIAL-SLEEP WINDOW) 및 최종 슬립 윈도우(FINAL-SLEEP WINDOW) 값을 이용하여 상기 SLEEP INTERVAL을 증가시키면서 업데이트(update)한다. 여기서, 상기 초기 슬립 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL의 초기 최소 값을 나타내며, 상기 최종 슬립 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL의 최종 최대 값을 나타낸다. 또한, 상기 초기 슬립 윈도우 값 및 최종 슬립 윈도우 값은 프레임수로 나타낼 수 있으며, 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기 LISTENING INTERVAL은 MS가 요청하고, 상기 MS의 요청에 따라 기지국이 할당할 수 있는 구간으로서, 상기 MS가 슬립 모드에서 잠시 동안 깨어난 후 상기 기지국의 다운링크(downlink) 신호에 동기되어 다운링크 메시지들, 일 예로, 트래픽 지시(TRF-IND; traffic indication) 메시지와 같은 다운링크 메시지들을 수신하는 시구간을 나타낸다. 상기 트래픽 지시 메시지는 상기 MS로 전송될 트래픽 메시지가 존재하는지 여부를 나타내는, 즉, 상기 MS로 전송될 패킷 데이터가 존재하는지 여부를 나타내는 메시지로서 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 MS는 상기 LISTENING INTERVAL 동안 계속해서, 상기 트래픽 지시 메시지를 수신 대기하게 되는데, 만약 상기 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 슬립 식별자 비트맵상의 상기 MS를 나타내는 비트가 포지티브 지시(positive Indication)를 나타내는 값으로 표기되어 있으면 상기 어웨이크 모드를 계속해서 유지하여 결과적으로 어웨이크 모드로 천이하게 된다. 이와는 반대로, 상기 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 슬립 식별자 비트맵상의 상기 MS를 나타내는 비트가 네가티브 지시(negative Indication)를 나타내는 값으로 표기되어 있으면 다시 상기 슬립 모드로 천이한다.

(3) 슬립 구간 업데이트 알고리즘(SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM, 이하 'SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM'이라 칭하기로 한다)

상기 MS는 슬립 모드로 상태 천이하면 미리 설정되어 있는 최소 윈도우값을 최소 슬립 모드 주기로 간주하여 SLEEP INTERVAL을 결정한다. 이후, 상기 LISTENING INTERVAL 동안 상기 MS가 상기 슬립 모드에서 깨어나서 상기 기지국으로부터 전송될 패킷 데이터가 존재하지 않는다는 것을 확인한 후에는 상기 SLEEP INTERVAL을 바로 이전의 SLEEP INTERVAL의 2배의 값으로 설정하고 계속 슬립 모드에 존재한다. 일 예로, 상기 최소 윈도우 값이 '2'였을 경우, 상기 MS는 SLEEP INTERVAL을 2프레임으로 설정한 후 상기 2프레임 동안 슬립 모드에 존재한다. 상기 2프레임이 경과한 후 상기 MS는 상기 슬립 모드에서 깨어나서 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되는지 여부를 판단하여 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되지 않으면, 즉 상기 기지국에서 MS로 전송되는 패킷 데이터가 존재하지 않음을 판단하면 상기 SLEEP INTERVAL을 2프레임의 2배인 4프레임으로 설정한 후 상기 4프레임 동안 슬립 모드에 존재한다. 이렇게 상기 SLEEP INTERVAL의 증가는 상기 최소 윈도우 값에서 최대 윈도우 값 내에서 가능하며, 상기 SLEEP INTERVAL의 업데이트 알고리즘이 상기 SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM이다.

상기에서 설명한 바와 같은 슬립 모드 동작 및 어웨이크 모드 동작을 지원하기 위해서 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 현재 정의하고 있는 메시지들은 다음과 같다.

(1) 슬립 요구(SLP-REQ: Sleep-Request, 이하 'SLP-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지

상기 SLP-REQ 메시지는 MS에서 기지국으로 전송하는 메시지로서, 상기 MS가 슬립 모드로 천이를 요구하는 메시지이다. 상기 SLP-REQ 메시지에는 상기 MS가 슬립 모드로 동작하기 위해 요구되는 파라미터들, 즉 정보 엘리먼트(IE: Information Element)들이 포함되며, 상기 SLP-REQ 메시지 포맷(format)은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

상기 SLP-REQ 메시지는 MS의 연결 식별자(CID: connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)를 기준으로 전송되는 전용 메시지(dedicated message)이며, 상기 표 1에 나타낸 SLP-REQ 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 관리 메시지 타입(MANAGEMENT MESSAGE TYPE)은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 45일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 45) 상기 SLP-REQ 메시지를 나타낸다. 초기 윈도우(INITIAL-SLEEP WINDOW) 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위해 요구된 시작 값(requested start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 최종 윈도우(FINAL-SLEEP WINDOW) 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위해 요구된 종료 값(requested stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 즉, 상기 SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM에서 설명한 바와 같이 상기 SLEEP INTERVAL은 상기 초기 윈도우 값부터 상기 최종 윈도우 값내에서 업데이트 가능한 것이다. 상기 LISTENING INTERVAL은 요구된 LISTENING INTERVAL(requested LISTENING INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 상기 LISTENING INTERVAL 역시 프레임 값으로 나타낼 수 있다.

(2) 슬립 응답(SLP-RSP: Sleep-Response, 이하 'SLP-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지

상기 SLP-RSP 메시지는 상기 SLP-REQ 메시지에 대한 응답 메시지로서, 상기 MS에서 요구한 슬립 모드로의 상태 천이를 허락할 것인지 혹은 거부할 것인지를 나타내는 메시지로 사용되거나 혹은 비요구 지시(unsolicited instruction)를 나타내는 메시지로도 사용될 수 있다. 상기 SLP-RSP 메시지에는 상기 MS가 슬립 모드로 동작하기 위해 필요로되는 정보 엘리먼트들이 포함되며, 상기 SLP-RSP 메시지 포맷은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

상기 SLP-RSP 메시지 역시 MS의 기본 CID(basic CID)를 기준으로 전송되는 전용 메시지이며, 상기 표 2에 나타낸 SLP-RSP 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 46일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 46) 상기 SLP-RSP 메시지를 나타낸다. 또한, 슬립 허락(SLEEP-APPROVED) 값은 1비트로 표현되며, 상기 슬립 허락값이 '0'일 경우 슬립 모드로의 천이가 거부됨(SLEEP-MODE REQUEST DENIED)을 나타내며, 상기 슬립 허락값이 '1'일 경우 슬립 모드로의 천이가 허가됨(SLEEP-MODE REQUEST APPROVED)을 나타낸다. 한편, 상기 슬립 허락값이 '0'일 경우는 상기 MS가 요구한 슬립 모드로의 천이가 상기 기지국에 의해, 거부당한 것을 나타내며, 거부당한 상기 MS는 조건에 따라, 상기 SLP-REQ 메시지를 상기 기지국으로 전송하거나, 비요구 지시를 나타내는 SLP-RSP 메시지를 상기 기지국으로부터 수신 대기한다. 상기 슬립 허락값이 '1'일 경우에는 시작 프레임(START FRAME) 값과, 초기 슬립 윈도우 값 및 최종 슬립 윈도우 값, LISTENING INTERVAL, 그리고 상기에서 설명한 슬립 식별자가 존재한다. 상기 슬립 허락값이 0일 경우, 재요구 동작(AFTER-REQ-Action) 값과, 재요구시간(REQ-Duration)이 존재한다.

여기서, 상기 시작 프레임 값은 상기 MS가 제1 SLEEP INTERVAL(the first SLEEP INTERVAL)로 진입하는 시점까지의 프레임값으로, 상기 SLP-RSP 메시지를 수신한 프레임은 포함되지 않는다(The number of frames(not including the frame in which the message has been received) until the SS shall enter the first SLEEP INTERVAL). 즉, 상기 MS는 상기 SLP-RSP 메시지를 수신한 프레임 이후의 바로 다음 프레임부터 상기 시작 프레임 값에 해당하는 프레임들이 경과한 후 슬립 모드로 상태 천이하게 된다. 상기 슬립 식별자는 슬립 모드에 존재하는 MS들을 구분하기 위해 사용되며, 총 1024개의 슬립 모드에 존재하는 MS들을 구분할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 상기 초기 슬립 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위한 시작 값(start value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타내며, 상기 LISTENING INTERVAL은 LISTENING INTERVAL을 위한 값(value for LISTENING INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 상기 최종 슬립 윈도우 값은 상기 SLEEP INTERVAL을 위한 종료 값(stop value for the SLEEP INTERVAL(measured in frames))을 나타낸다. 상기 재요구 동작 값은, 상기 슬립모드로의 천이가 거부된 상기 MS가 취해야할 동작을 나타낸다.

(3) 트래픽 지시 메시지

상기 트래픽 지시 메시지는 기지국이 상기 LISTENING INTERVAL 동안 MS로 전송하는 메시지로서 상기 기지국이 MS로 전송할 패킷 데이터가 존재함을 나타내는 메시지이다. 상기 트래픽 지시 메시지의 포맷은 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.

상기 트래픽 지시 메시지는 상기 SLP-REQ 메시지 및 SLP-RSP 메시지와는 달리 브로드캐스팅(broadcasting) 방식으로 전송되는 브로드캐스팅 메시지이다. 상기 트래픽 지시 메시지는 상기 기지국에서 소정의 MS로 전송할 패킷 데이터가 존재하는지를 나타내는 메시지로서, 상기 MS는 상기 브로드캐스팅되는 트래픽 지시 메시지를 상기 LISTENING INTERVAL 동안 디코딩하여 어웨이크 모드로 천이할 것인지 혹은 상기 슬립 모드로 다시 돌아갈지를 결정하게 된다.

만약, 상기 MS가 어웨이크 모드로 천이할 경우 상기 MS는 프레임 동기(frame sync)를 확인하고, 상기 MS가 예상했던 프레임 시퀀스 번호(frame sequence number)가 일치하지 않으면 상기 어웨이크 모드에서 손실된 패킷 데이터(lost packet data)의 재전송을 요구할 수 있다. 이와는 달리 상기 MS가 상기 LISTENING INTERVAL 동안 상기 트래픽 지시 메시지를 수신하지 못하거나, 혹은 상기 트래픽 지시 메시지를 수신하였다고 할지라도 포지티브 지시를 나타내는 값이 표기되어 있지 않다면 상기 MS는 상기 슬립 모드로 되돌아갈 수도 있다.

그러면 여기서 상기 표 3에 나타낸 트래픽 지시 메시지의 정보 엘리먼트들 각각을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 관리 메시지 타입은 현재 전송되는 메시지가 어떤 메시지인지를 나타내는 정보로서, 상기 관리 메시지 타입이 48일 경우(MANAGEMENT MESSAGE TYPE = 48) 상기 트래픽 지시 메시지를 나타낸다. 상기 슬립 식별자 비트맵(SLPID bit-map)은 슬립모드 상태로 천이한 MS들을 구분하기 위해 MS에게 할당된 슬립 식별자별로 한 비트씩 할당된 지시 인덱스의 집합을 나타낸다. 즉, 현재 슬립 모드에 존재하는 MS가 할당받은 슬립 식별자 값 중에 (최대 값 -1)만큼, 각 MS마다 한 비트씩 할당된 비트 그룹을 의미한다. 상기 슬립 식별자 비트맵은 바이트 얼라이먼트를 위해, 더미(dummy) 비트가 할당될 수도 있다.

상기 MS에게 할당된 한 비트는 상기 기지국으로부터 해당 MS로 전송할 데이터의 존재유무를 나타낸다. 그래서, 상기 슬립모드 상태에 있는 MS는 상기 LISTENING INTERVAL 동안 수신한 트래픽 지시 메시지 내에서 슬립모드 상태 천이시에 할당 받았던 슬립 식별자와 맵핑된 비트를 읽어들여, 만약 포지티브 지시(Positive Indication) 값, 즉 '1'의 값이면 상기 어웨이크 모드를 계속해서 유지하여 결과적으로 상기 어웨이크 모드로 천이하며, 이와는 반대로 상기 할당된 비트가 네가티브 지시(Negative Indication)값, 즉 '0'의 값인 경우에는 다시 상기 슬립 모드로 천이한다.

상기 도 2에서는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 3은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 레인징 과정을 개략적으로 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 MS(300)는 파워 온(power on)됨에 따라 상기 MS(300)에 미리 설정되어 있는 모든 주파수 대역들을 모니터링하여 가장 큰 크기, 즉 가장 큰 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)를 가지는 기준 신호, 일 예로 파일럿(pilot)) 신호를 검출한다. 그리고, 상기 MS(300)는 가장 센 CINR을 가지는 파일럿 신호를 송신한 기지국(320)을 상기 MS(300) 자신이 현재 속해있는 기지국(320), 즉 서빙 기지국(serving BS)(320)으로 판단하고, 상기 서빙 기지국(320)에서 송신하는 다운 링크 프레임의 프리앰블(preamble)을 수신하여 상기 서빙 기지국(320)과의 시스템 동기를 획득한다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 MS(300)와 서빙 기지국(320)간에 시스템 동기가 획득되면, 상기 서빙 기지국(320)은 상기 MS(300)로 DL(DownLink)-MAP 메시지와 UL(Uplink)-MAP 메시지를 송신한다(311단계, 313단계). 여기서, 상기 DL-MAP 메시지 포맷은 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, DL-MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 동기를 획득하기 위해 물리 채널에 적용되는 변조 방식 및 복조 방식에 상응하게 설정되는 PHY(PHYsical) Synchronization과, 다운 링크 버스트 프로파일(burst profile)을 포함하고 있는 하향링크 채널 디스크립트(DCD: Downlink Channel Descript, 이하 'DCD'라 칭하기로 한다) 메시지의 구성(configuration) 변화에 상응하는 카운트(count)를 나타내는 DCD count와, 기지국 식별자(Base Station IDentifier)를 나타내는 Base Station ID와, 상기 Base Station ID 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of DL-MAP Elements n을 포함한다. 특히, 상기 표 4에 도시하지는 않았으나 OFDMA에서 레인징들에 각각 할당되는 레인징 코드들에 대한 정보를 포함한다. 특히, 상기 MS(300)는 상기 DL-MAP 메시지를 통해서 상기 다운링크 프레임을 구성하는 다운링크 버스트(Burst)들에 대한 정보를 검출할 수 있다. 그래서, 상기 MS는 상기 다운링크 프레임내의 다운링크 버스트들을 구분하여 상기 버스트내의 데이터, 즉 데이터 프레임을 수신하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 UL-MAP 메시지 포맷은 하기 표 5에 나타낸 바와 같다.

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, UL-MAP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 사용되는 업링크 채널 식별자(Uplink Channel ID)를 나타내는 Uplink Channel ID와, 업링크 버스트 프로파일을 포함하고 있는 업링크 채널 디스크립트(UCD: Uplink Channel Descript, 이하 'UCD'라 칭하기로 한다) 메시지의 구성 변화에 상응하는 카운트를 나타내는 UCD count와, 상기 UCD count 이후에 존재하는 엘리먼트들의 개수를 나타내는 Number of UL-MAP Elements n을 포함한다. 여기서, 상기 업링크 채널 식별자는 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다)-서브 계층(sublayer)에서 유일하게 할당된다.

한편, 상기 서빙 기지국(320)과 동기를 획득한 MS(300)는, 즉 다운링크 및 업링크 제어 정보 및 실제 데이터 송수신 위치를 인식한 MS(300)는 상기 서빙 기지국(320)으로 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging Request, 이하 'RNG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신하고(315단계), 상기 RNG-REQ 메시지를 수신한 상기 서빙 기지국(320)은 상기 MS(300)에게 상기 레인징을 위한 주파수, 시간 및 송신 전력을 보정하기 위한 정보들을 포함한 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging Response, 이하 'RNG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(317단계).

한편, 상기 도 3에서는 설명의 편의상 1번의 RNG-REQ 메시지 송신 과정 및 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답으로 1번의 RNG-RSP 메시지 송신 과정만을 가지고 레인징 과정이 종료됨으로 설명하였지만, 실제 상기 레인징 과정은 상기 RNG-REQ 메시지 송신 및 상기 RNG-REQ 메시지 송신에 대응하는 RNG-RSP 메시지 송신 과정이 업링크에 대한 송신 전력/타이밍/주파수 보정이 완료될 때까지 다수번 반복될 수 있으며, 상기 레인징 과정은 주기적으로(periodically) 수행된다.

상기에서 설명한 RNG-REQ 메시지 포맷은 하기 표 6에 나타낸 바와 같다.

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 상기 RNG-REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 MS가 UCD 메시지를 통해 수신한 RNG-REQ 메시지에 포함된 다운링크 채널 식별자를 나타내는 Downlink Channel ID와, 송신되는 레인징 응답의 우선 순위를 나타내는 Pending Until Complete를 포함한다. 여기서, 상기 Pending Until Complete는 8비트 값으로 표현되며, 상기 Pending Until Complete는 '00000000'의 값을 가지면 이전의 레인징 응답이 우선시됨을 나타내며, 상기 Pending Until Complete가 '00000000'의 값을 가지지 않으면 현재의 레인징 응답이 우선시됨을 나타낸다.

또한, 상기에서 설명한 RNG-RSP 메시지 포맷은 하기 표 7에 나타낸 바와 같다.

상기 표 7에 나타낸 바와 같이, 상기 RNG-RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 상기 RNG-REQ 메시지에 포함되어 있던 업링크 채널 식별자를 나타내는 Uplink Channel ID를 포함한다.

한편, 상기 RNG-REQ 메시지와 RNG-RSP 메시지의 송수신 동작의 완료, 즉 레인징 과정의 완료는 상기 표 7에 나타낸 바와 같이 TLV(Type, Length, Value) Encoded Information 중 레인징 상태(Ranging Status, 이하 'Ranging Status'라 칭하기로 한다) 파라미터 값을 가지고 판단할 수 있다. 여기서, 상기 Ranging Status 파라미터는 하기 표 8과 같은 값들중의 어느 한 값으로 표기된다.

한편, 상기 레인징 과정은 상기에서 설명한 바와 같이, 적어도 1번 이상의 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지 교환을 통해 수행된다. 즉, 상기 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지의 교환은 송신 전력/타이밍/주파수 보정이 완료될 때까지 반복될 수 있다. 여기서, 상기 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지의 1번을 초과하는, 즉 2번 이상의 교환은 기지국이 송신하는 상기 RNG-RSP 메시지내의 Ranging Status의 값을 가지고 제어된다.

상기 MS는 상기 기지국으로부터 수신되는 RNG-RSP 메시지내의 Ranging Status의 값이 1이면, 추가적인 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지의 교환이 필요함으로 인식하며, 즉 레인징 과정이 진행되고 있는(continue) 상태임을 인식하여 상기 기지국과 송신 적력/타이밍/주파수 보정을 수행한 후 다시 상기 기지국으로 RNG-REQ 메시지를 송신한다. 상기 기지국은 상기 MS에서 송신한 RNG-REQ 메시지를 수신함에 따라 상기 MS의 송신 전력/타이밍/주파수 보정 상태에 따라 추가적인 보정이 필요할 경우에는 상기 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status를 다시 '1'로 세팅하여 상기 MS로 송신함으로써 추가적인 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지의 교환이 수행되도록 한다.

이와는 달리, 상기 MS의 송신 전력/타이밍/주파수 보정 상태에 따라 추가적인 보정이 필요없을 경우에는, 즉 레인징 과정이 성공하였을 경우에는(success) 상기 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status를 '3'으로 세팅하여 추가적인 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지의 교환이 수행되지 않도록 한다.

그러면 여기서 상기 레인징에 대해서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 레인징은 초기 레인징(Initial Ranging)과, 유지 관리 레인징(Maintenance Ranging), 즉 주기적 레인징(Periodic Ranging)과, 대역 요구 레인징(Bandwidth Request Ranging)으로 분류된다. 상기 MS는 상기 레인징 동작을 통해 업링크를 통해 데이터를 송신하기에 앞서 송신 전력을 보정하고, 타이밍 오프셋 및 주파수 오프셋을 보정할 수 있다.

첫 번째로 상기 초기 레인징에 대해서 설명하기로 한다.

상기 초기 레인징은 기지국이 MS와 동기를 획득하기 위해 수행되는 레인징으로서, 상기 초기 레인징은 상기 MS와 기지국간에 정확한 시간 오프셋을 맞추고, 송신 전력을 보정하기 위해 수행되는 레인징이다. 즉, 상기 MS는 파워 온한 후 DL-MAP 메시지 및 UL-MAP 메시지 등을 수신하여 기지국과 동기를 획득한 후, 상기 기지국과 상기 시간 오프셋과 송신 전력을 보정하기 위해서 상기 초기 레인징을 수행하는 것이다.

두 번째로 주기적 레인징에 대해서 설명하기로 한다.

상기 주기적 레인징은 상기 초기 레인징을 통해 상기 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 보정한 MS가 상기 기지국과 채널 상태 등을 보정하기 위해서 주기적으로 수행하는 레인징을 나타낸다.

세 번째로 대역 요청 레인징에 대해서 설명하기로 한다.

상기 대역 요청 레인징은 상기 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 보정한 MS가 상기 기지국과 실제 통신을 수행하기 위해서 대역폭(bandwidth) 할당을 요청하는 레인징이다.

한편, 상기에서 설명한 바와 같이 IEEE 802.16e 통신 시스템은 MS의 이동성을 고려하므로 상기 MS의 주기적 레인징은 신뢰성 있는 데이터 송수신을 위해 매우 중요한 요인으로 작용된다. 상기 주기적 레인징은 상기 MS가 기지국과 신뢰성있는 통신을 수행하도록 하기 위해 필요한 파라미터의 측정 및 보정을 위한 동작으로서, 상기 기지국은 상기 MS가 상기 주기적 레인징을 수행할 수 있도록, 즉 상기 MS가 상기 기지국으로 레인징 요구 메시지를 송신할 수 있도록 업링크 자원을 할당해주어야만 한다. 즉, 상기 기지국은 상기 MS의 주기적 레인징을 위해 상기 MS에 업링크 자원을 할당해주어야만 하고, 이 업링크 자원 할당 정보를 UL-MAP 메시지를 통해 상기 MS로 통보해주어야만 하는 것이다. 그러면, 상기 MS는 상기 할당받은 업링크 자원을 통해 상기 기지국으로 상기 레인징 요구 메시지를 송신하여 상기 기지국과 주기적 레인징 동작을 수행하게 되는 것이고, 상기 기지국은 상기 MS로부터 수신되는 레인징 요구 메시지에 상응하여 상기 송신 전력 및 타이밍 오프셋과 주파수 오프셋을 보정한 후 상기 MS로 레인징 요구 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 송신하여 상기 주기적 레인징을 종료하게 된다.

그러나, 현재 상기 EEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 동작 및 레인징 동작, 특히 주기적 레인징 동작은 서로 독립적으로 동작하도록 제안되어 있어 상호간에 전혀 연관성을 가지지 않는다. 즉, 슬립 모드에 존재하는 MS라고 할지라도 기지국과 신뢰성있는 통신을 수행하기 위해서는 주기적 레인징을 수행해야만 하는데 상기 슬립 모드에 존재하는 MS는 기지국에서 송신하는 메시지를 전혀 수신할 수가 없어 상기 주기적 레인징을 위한 자원을 할당받는 것이 불가능하다. 따라서, 상기 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템의 슬립 모드에서 주기적 레인징을 수행하는 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 수신기가 주기적 레인징을 수행하는 방법에 있어서, 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 과정과, 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신함에 따라 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 송신기가 주기적 레인징을 수행하는 방법에 있어서, 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 송신하는 과정과, 상기 슬립 모드 천이 요구를 송신한 후 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 수신기가 주기적 레인징을 수행하는 방법에 있어서, 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 과정과, 상기 레인징 응답 메시지를 수신함에 따라 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 주기적 레인징을 수행하는 시스템에 있어서, 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 송신한 후, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 송신기와, 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하면 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행하는 수신기를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설 명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드(SLEEP MODE)에 존재하는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)의 주기적 레인징(periodic ranging) 방안을 제안한다. 즉, 본 발명은 슬립 모드에 존재하는 MS에게도 상기 주기적 레인징을 위한 업링크(uplink) 자원을 할당함으로써 상기 MS가 상기 슬립 모드에서도 주기적 레인징을 하여 신뢰성 있는 통신을 수행하도록 하는 방안을 제안한다. 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템으로서, 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하며, 다중셀(multi-cell) 구조를 지원하여 MS의 이동성을 지원하는 통신 시스템이다. 본 발명은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템을 일 예로 하여 설명하지만 본 발명은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템뿐만 아니라 상기 슬립 모드 동작 및 주기적 레인징 동작을 지원하는 통신 시스템에서는 모두 적용 가능함은 물론이다.

그러면 여기서 본 발명의 슬립 모드에서의 주기적 레인징 동작을 지원하기 위한 메시지들에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

(1) 슬립 응답(SLP-RSP: Sleep-Response, 이하 'SLP-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지

상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 상기 SLP-RSP 메시지는 슬립 요구(SLP-REQ: Sleep-Request, 이하 'SLP-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지에 대한 응답 메시지로서, 본 발명에서는 상기 SLP-RSP 메시지를 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하고 있는 SLP-RSP 메시지에 일부 필드(field)를 추가한 형태로 수정하여 사용한다. 본 발명에서 제안하는 SLP-RSP 메시지 포맷(format)은 하기 표 9에 나타낸 바와 같다.

상기 SLP-RSP 메시지는 MS의 기본 연결 식별자(CID: connection ID, 이하 'CID'라 칭하기로 한다)(basic CID)를 기준으로 전송되는 전용 메시지(dedicate message)이며, 상기 표 9에 나타낸 SLP-RSP 메시지의 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 'IE'라 칭하기로 한다)들중에서 Next Periodic Ranging IE를 제외하고는 상기 종래 기술 부분에서 설명한 표 2의 SLP-RSP 메시지, 즉 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하고 있는 SLP-RSP 메시지의 IE들과 동일한 값이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

그러면 여기서 상기 Next Periodic Ranging IE에 대해서 설명하면 다음과 같다.

상기 Next Periodic Ranging IE는 어웨이크 모드(AWAKE MODE)에 존재하는 MS가 슬립 모드로 모드 천이한 후, 주기적인 레인징(periodic ranging)을 수행하기 위해서, 즉, 상기 MS가 주기적 레인징을 수행하기 위해 기지국으로부터 업링크 버스트(uplink burst)를 할당받기 위해서 다시 어웨이크 모드로 천이해야할 프레임의 번호를 나타내는 IE이다. 즉, 상기 MS는 슬립 구간(sleep interval) 동안 상기 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임 번호에 도달하면 상기 주기적 레인징을 수행하기 위해 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 모드 천이해야만 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 Next Periodic Ranging IE는 상기 슬립 모드에 존재하는 MS가 어웨이크 모드로 모드 천이할 시점을 알려주는 역할을 한다. 그러므로, 상기 Next Periodic Ranging IE는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 슬립 모드에 존재하는 MS가 어웨이크 모드로 모드 천이할 천이해야할 프레임 번호를 나타낼 수도 있고, 현재 시점, 즉 현재 프레임에서 상기 어웨이크 모드로 모드 천이할 때까지의 프레임 오프셋을 나타낼 수도 있는 것이다. 여기서, 상기 Next Periodic Ranging IE가 상기 슬립 모드에 존재하는 MS가 어웨이크 모드로 모드 천이할 프레임 번호를 나타낼 경우에는 그 프레임 번호를 절대값으로 표현하는 형태이며, 이와는 달리 상기 Next Periodic Ranging IE가 상기 슬립 모드에 존재하는 MS가 어웨이크 모드로 모드 천이할 때까지의 프레임 오프셋을 나타낼 경우에는 그 프레임 번호를 상대값으로 표현하는 형태일 뿐 실질적으로 동일한 의미를 가짐에 유의해야만 한다.

따라서, 상기 Next Periodic Ranging IE가 상기 슬립 모드에 존재하는 MS가 어웨이크 모드로 모드 천이할 때까지의 프레임 오프셋을 나타낼 경우에는 상기 MS는 상기 SLP-RSP 메시지를 수신한 프레임 번호에 상기 Next Periodic Ranging IE가 나타내는 값을 더하여 상기 MS가 다시 어웨이크 모드로 모드 천이해야할 프레임 번호를 계산해낼 수 있다. 여기서, 상기 Next Periodic Ranging IE가 절대값인 상기 MS의 어웨이크 모드로의 모드 천이할 프레임 번호 자체를 나타내는지 혹은 상대값인 상기 MS의 어웨이크 모드로의 모드 천이할 프레임까지의 프레임 오프셋을 나타내는지는 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 그 상황에 따라 적응적으로 결정할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 Next Periodic Ranging IE는 상기 표 9에 나타낸 바와 같이 상기 SLP-RSP 메시지에 필수 IE로 포함시킬 수도 있고, 일 예로 TLV 인코딩 방식등을 사용하여 상기 SLP-RSP 메시지의 선택 IE로 포함시킬 수도 있다.

한편, 상기 MS가 이미 상기 어웨이크 모드에 존재한다면 상기 MS는 상기 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임 번호를 가지는 프레임에서 주기적 레인징을 수행하면 된다. 또한, 상기 MS가 주기적 레인징을 수행한 후 여전히 슬립 구간에 존재할 경우에는 상기 MS는 상기 어웨이크 모드에서 다시 상기 슬립 모드로 모드 천이할 수 있다.

(2) 레인징 응답(RNG-RSP: Ranging Response, 이하 'RNG-RSP'라 칭하기로 한다) 메시지

상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 상기 RNG-RSP 메시지는 레인징 요구(RNG-REQ: Ranging Request, 이하 'RNG-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지에 대한 응답 메시지로서, 본 발명에서는 상기 RNG-RSP 메시지를 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하고 있는 RNG-RSP 메시지의 TLV(Type, Length, Value) Encoded Information 필드에 상기 표 9에서 설명한 바와 같은 Next Periodic Ranging IE를 추가한다. 상기 Next Periodic Ranging IE를 제외한 RNG-RSP 메시지의 나머지 IE들은 상기 표 7에서 설명한 바와 같이 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용하고 있는 RNG-RSP 메시지의 IE들과 동일한 값을 가지므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 여기서, 상기 RNG-RSP 메시지의 TLV Encoding 파라미터에 추가하는 Next Periodic Ranging IE는 하기 표 10에 나타낸 바와 같다.

상기 표 10에 나타낸 바와 같이, 상기 Next Periodic Ranging IE는 TLV Encoding 형태의 파라미터이므로, 필요할 경우에만 상기 RNG-RSP 메시지에 포함되어 상기 MS로 송신된다. 즉, 기지국은 주기적 레인징이 완료되는 시점에 상기 RNG-RSP 메시지의 파라미터 중 상기 종래 기술 부분의 표 8에서 설명한 바와 같은 레인징 상태(Ranging Status, 이하 'Ranging Status'라 칭하기로 한다)가 '3'으로 세팅된 경우 상기 Next Periodic Ranging IE를 상기 RNG-RSP 메시지에 포함시켜 상기 MS로 송신한다. 상기 Next Periodic Ranging IE가 포함된 RNG-RSP 메시지를 수신한 MS는 상기 주기적 레인징 동작이 완료되었음을 인식할 수 있게되며, 상기 RNG-RSP 메시지에 포함되어 있는 Next Periodic Ranging IE를 검출하여 이후의 주기적 레인징이 시작되는 프레임을 인식하게 된다.

또한, 상기 표 10에서는 상기 Next Periodic Ranging IE를 절대값인 상기 MS의 어웨이크 모드로의 모드 천이할 프레임 번호 자체를 나타내는 형태로 설명하였으나, 상기 표 9에서 설명한 바와 같이 상대값인 상기 MS의 어웨이크 모드로의 모드 천이할 프레임까지의 프레임 오프셋을 나타내는지는 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 그 상황에 따라 적응적으로 결정할 수 있음은 물론이다.

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 주기적 레인징 동작이 완료된 후 슬립 구간에 존재하게 되면 상기 MS는 상기 어웨이크 모드에서 다시 슬립 모드로 모드 천이할 수 있다. 이후 상기 MS는 상기 RNG-RSP 메시지에서 검출한 Next Periodic Ranging IE에 상응하게 주기적 레인징을 수행한다. 물론, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 MS가 상기 주기적 레인징을 수행할 시점에 슬립 모드에 존재한다면 어웨이크 모드로 천이하여 상기 주기적 레인징 동작을 수행하게 되고, 상기 어웨이크 모드에 존재한다면 그대로 어웨이크 모드에서 주기적 레인징 동작을 수행하게 된다.

그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 MS(450)는 어웨이크 모드에 존재하다가 슬립 모드로 모드 천이하기 위해 기지국(400)으로 SLP-REQ 메시지를 송신한다(401). 상기 SLP-REQ 메시지는 상기 종래 기술 부분의 표 1에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 MS(450)로부터 상기 SLP-REQ 메시지를 수신한 기지국(400)은 상기 기지국(400) 자신 및 MS(450)의 상황을 고려하여 상기 MS(450)의 슬립 모드로의 천이를 허락할 것인지를 판단하고, 상기 판단 결과에 상응하게 상기 MS(450)로 SLP-RSP 메시지를 송신한다(403). 여기서, 상기 SLP-RSP 메시지는 상기 표9에서 설명한 바와 같은 IE들이 포함되는데, 특히 본 발명에서 새롭게 제안하는 Next Periodic Ranging IE가 포함된다. 상기 MS(450)는 상기 기지국(400)으로부터 SLP-RSP 메시지를 수신하면, 상기 SLP-RSP 메시지에 포함되어 있는 Next Periodic Ranging IE를 검출하고, 상기 Next Periodic Ranging IE에 상응하게 주기적 레인징 동작 수행을 위한 준비를 하고 있게 된다.

한편, 상기 MS(450)는 상기 종래 기술 부분에서 설명한 바와 같이 슬립 구간 업데이트 알고리즘(SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM, 이하 'SLEEP INTERVAL UPDATE ALGORITHM'이라 칭하기로 한다)을 통해 슬립 구간을 증가시켜가면서 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서의 슬립 모드 동작을 수행한다. 한편, 상기 슬립 모드에서 주기적 레인징을 수행해야하는 프레임에 도달하였을 때, 즉 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임에 도달하였을 때 상기 MS(450)는 상기 슬립 모드에 존재하면 어웨이크 모드로 모드 천이한다(405). 상기 어웨이크 모드에서 상기 MS(450)는 상기 주기적 레인징 동작을 수행해야만 한다(407).

여기서, 상기 주기적 레인징 동작에 대해서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 주기적 레인징 동작은 적어도 1번 이상의 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지의 교환을 통해 수행된다(411단계 내지 425단계). 상기 MS(450)는 상기 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 주기적 레인징을 위한 업링크 버스트를 상기 기지국(400)으로부터 할당받으면(405), 상기 MS(450)는 상기 할당받은 업링크 버스트를 통해 상기 기지국(400)으로 RNG-REQ 메시지를 송신한다(411단계). 상기 RNG-REQ 메시지를 수신한 기지국(400)은 상기 RNG-REQ 메시지를 통해 상기 MS(450)가 보정하여할 주파수, 시간 및 송신 전력에 관한 정보들과 같은 레인징 응답 정보를 RNG-RSP 메시지에 포함시켜 상기 MS(450)로 송신한다(413단계). 여기서, 상기 주파수, 시간 및 송신 전력을 추가적으로 보정할 필요가 있을 경우 상기 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status를 레인징 과정이 진행되고 있는(continue) 상태임을 나타내는 '1'값으로 세팅한다.

상기 Ranging Status가 '1'값으로 세팅된 RNG-RSP 메시지를 수신한 MS(450)는 상기 수신한 RNG-RSP 메시지로부터 상기 주파수, 시간 및 송신 전력 보정에 필요한 파라미터를 검출하여 상기 주파수, 시간 및 송신 전력에 대한 보정을 수행한다. 그리고, 상기 MS(450)는 상기 미완료된 주파수, 시간 및 송신 전력에 대한 보정을 계속적으로 수행하기 위해 상기 기지국(400)으로 RNG-REQ 메시지를 송신한다(415단계).

상기 MS(450)로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 수신한 기지국(400)은 주기적 레인징 동작을 상기에서 설명한 바와 같은 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지 교환 동작을 반복해가면서 수행하게 된다(417단계, 419단계, 421단계, 423단계). 그러나, 상기 기지국(400)이 상기 MS(450)의 주파수, 시간 및 송신 전력 보정이 더 이상 불필요함을 판단하게 되면 상기 기지국(400)은 상기 MS(450)로부터 수신한 RNG-REQ 메시지에 대한 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status를 레인징 과정이 성공하였음을 나타내는(success) '3'의 값으로 세팅하고, 이후의 주기적 레인징이 수행되어야할 프레임을 나타내는 Next Periodic Ranging IE를 추가하여 상기 MS(450)로 송신한다(425단계).

상기 Ranging Status의 값이 '3'이고, 상기 Next Periodic Ranging IE가 추가된 RNG-RSP 메시지를 수신한 MS(450)는 상기 주기적 레인징이 완료됨을 인식하게 되고, 상기 RNG-RSP 메시지에 포함되어 있는 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임에서 주기적 레인징을 수행할 준비를 하게 된다. 또한, 상기 주기적 레인징이 완료된 상태에서 상기 슬립 구간에 존재한다면 상기 MS(450)는 상기 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 모드 천이할 수 있다.

한편, 상기 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임에서 상기 MS(450)는 상기 MS(450) 자신이 슬립 모드에 존재할 경우에는 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 모드 천이하여 주기적 레인징 동작을 수행하고, 상기 MS(450) 자신이 어웨이크 모드에 존재할 경우에는 상기 어웨이크 모드에서 그대로 주기적 레인징 동작을 수행하게 된다.

이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주기적 레인징 동작이 시작되는 시점에서 상기 MS(450)가 어웨이크 모드에 존재하면, 상기 MS(450)는 당연히 다운링크 프레임에 MS(450) 자신을 위한 데이터 버스트가 존재하는지 파악하기 위해 상기 종래 기술 부분의 표 4에서 설명한 바와 같은 DL(DownLink)-MAP 메시지 혹은 상기 종래 기술 부분의 표 5에서 설명한 바와 같은 UL(Uplink)-MAP 메시지를 디코딩해야만 한다. 상기 DL-MAP 메시지와 UL-MAP 메시지를 디코딩하는 과정에서 상기 기지국(400)이 상기 MS(450)에게 상기 주기적 레인징을 위한 주기적 레인징 기회(Periodic Ranging Opportunity, 이하 'Periodic Ranging Opportunity'라 칭하기로 한다)를, 즉 업링크 버스트를 할당하였음을 파악할 경우, 상기 MS(450)는 상기 기지국(400)이 할당한 Periodic Ranging Opportunity를 인식하게 된다.

이와는 달리, 주기적 레인징 동작이 시작되는 시점에서 상기 MS(450)가 슬립 모드에 존재한다면, 상기 MS(450)는 상기 주기적 레인징 동작이 시작되는 시점에서 어웨이크 모드로 모드 천이하여 상기 기지국(400)이 할당하는 Periodic Ranging Opportunity를 인식하기 위해 상기 DL-MAP 메시지 혹은 UL-MAP 메시지를 디코딩하여야 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 Next Periodic Ranging IE는 주기적 레인징 동작이 수행되는 시점 전까지 혹은 주기적 레인징 동작이 시작되는 시점에서 상기 MS(450)의 모드가 슬립 모드인지 혹은 어웨이크 모드인지에 상관없이 적용됨을 알 수 있다(Don't Care about sleep and normal operation)(427단계). 즉, 본 발명에서 제안하는 슬립 모드에서의 주기적 레인징 동작은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템과 최대한의 상호 호환성을 유지하면서도 슬립 모드와 함께 주기적 레인징을 동시에 고려할 수 있게 된다.

또한, 상기 도 4에 별도로 도시하지는 않았으나, 상기 MS(450)는 상기 SLP-RSP 메시지 또는 RNG-RSP 메시지를 통해 수신한 가장 최근의 Next Periodic Ranging IE에 상응하게 상기 MS(450)가 어웨이크 모드로 모드 천이할 프레임을 재계산해야만 함은 물론이다. 일 예로 상기 427단계에서와 같이 동작하는 중에 상기 MS(450)가 어웨이크 모드로 모드 천이하였다가 다시 슬립 모드로 모드 천이할 경우 상기 MS(450)가 수신하는 SLP-RSP 메시지의 Next Periodic Ranging IE를 사용하여 상기 주기적 레인징 수행을 위해 다시 어웨이크 모드로 모드 천이할 프레임을 재계산되어야함은 물론이다.

상기 도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작에 따른 MS와 기지국간 메시지 송수신 동작에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작에 따른 MS와 기지국간 메시지 송수신 과정을 도시한 신호 흐름도이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 MS(500)는 어웨이크 모드에 존재하다가 슬립 모드로 모드 천이하고자 하면 상기 기지국(550)으로 SLP-REQ 메시지를 송신한다(511단계). 상기 SLP-REQ 메시지를 수신한 기지국(550)은 상기 기지국(550) 자신 및 MS(500)의 상황을 고려하여 상기 MS(500)의 슬립 모드로의 모드 천이를 허락할지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 상응하게 상기 MS(500)로 SLP-RSP 메시지를 송신한다(513단계). 여기서 상기 SLP-RSP 메시지는 상기 표9에서 설명한 바와 같은 IE들, 특히 Next Periodic Ranging IE가 포함된다. 상기 기지국(550)으로부터 상기 SLP-RSP 메시지를 수신한 MS(500)는 상기 SLP-RSP 메시지에 상응하게 슬립 모드 동작을 시작한다(515단계). 물론, 상기 MS(500)는 상기 SLP-RSP 메시지의 Next Periodic Ranging IE를 검출하여 주기적 레인징 동작을 수행할 시점에 대해서도 인지하고 있게 된다.

상기 MS(500)는 상기 슬립 모드로 동작하는 중에 상기 Next Periodic Ranging IE에 상응하는 프레임에 도달하면 상기 기지국(550)과 주기적 레인징 동작을 수행하기 위해 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 모드 천이한다(517단계). 상기 MS(500)는 상기 기지국(550)에서 방송하는 UL(Uplink)-MAP 메시지를 통해 상기 MS(500)에게 할당된 상기 Periodic Ranging Opportunity를, 즉 업링크 버스트를 인식한다(523단계). 상기 MS(500)는 상기 UL-MAP 메시지를 통해 검출한 업링크 버스트를 통해 상기 기지국(550)으로 RNG-REQ 메시지를 송신한다(525단계).

상기 MS(500)로부터 상기 RNG-REQ 메시지를 수신한 기지국(550)은 상기 MS(500)가 필요로 하는 주파수, 시간 및 송신 전력에 대해서 보정을 수행하는데 필요한 정보를 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 RNG-RSP 메시지를 통해 상기 MS(500)로 송신한다(527단계). 여기서, 상기 기지국(550)은 상기 MS(500)에 대해 추가적으로 상기 파수, 시간 및 송신 전력에 대해서 보정이 필요하다고 판단되면 상기 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status의 값을 '1(continue)'로 세팅하여 송신하게 된다.

상기 Ranging Status의 값이 '1'로 세팅된 RNG-RSP 메시지를 수신한 MS(500)는 상기 주기적 레인징이 종료되지 않고 진행중임을 판단하여 상기 기지국(550)으로 다시 RNG-REQ 메시지를 송신한다(529단계). 이후의 상기 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지 교환 동작은(531단계, 533단계) 상기 525단계 내지 527단계에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기와 같은 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지 교환을 통해 주기적 레인징을 수행하는 중에 상기 기지국(550)이 상기 MS(500)가 더 이상 주파수, 시간 및 송신 전력을 보정할 필요가 없다고 판단하면, 즉 상기 주기적 레인징 동작을 종료해야한다고 판단하면 상기 MS(500)로 상기 Ranging Status가 '3(Success)'으로 세팅되고, Next Periodic Ranging IE가 포함된 RNG-RSP 메시지를 송신한다(535단계).

상기 Ranging Status가 '3'으로 세팅되고, Next Periodic Ranging IE가 포함된 RNG-RSP 메시지를 수신함에 따라 상기 MS(500)는 상기 주기적 레인징 동작(521)이 종료됨을 인식하게 되고, 상기 주기적 레인징 동작이 완료된 후에도 슬립 구간(519)에 존재하면 상기 어웨이크 모드에서 다시 슬립 모드로 모드 천이한다(537단계).

한편, 상기 MS(500)는 이후에 상기 RNG-RSP 메시지를 통해 수신한 상기 Next Periodic Ranging IE에 상응하게 계산된 프레임에 도달하면 다시 상기 슬립 모드에서 상기 어웨이크 모드로 천이한다(537단계). 물론, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 MS(500)가 상기 슬립 모드에 존재하지 않고 어웨이크 모드에 존재하고 있을 경우에는 그대로 상기 Next Periodic Ranging IE에 상응하게 계산된 프레임에서 주기적 레인징 동작을 수행한다. 상기 도 5의 539 단계 내지 541단계 이후의 동작은 상기에서 설명한 주기적 레인징 동작과 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드에 존재하는 MS의 주기적 레인징 동작에 따른 MS와 기지국간 메시지 송수신 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 MS의 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MS의 동작 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 6을 참조하면, 먼저 611단계에서 MS는 슬립 모드로 동작하는 중에 613단계에서 슬립 구간이 종료되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 슬립 구간이 종료되었을 경우 상기 MS는 615단계로 진행한다. 상기 615단계에서 상기 MS는 청취 구간(LISTENING INTERVAL)인지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 청취 구간일 경우 아닐 경우 상기 MS는 623단계로 진행한다. 상기 615단계에서 검사 결과 상기 청취 구간일 경우 상기 MS는 619단계로 진행한다. 상기 619단계에서 상기 MS는 상기 기지국으로부터 트래픽 지시(TRF-IND; traffic indication) 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 기지국으로부터 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되지 않을 경우 상기 MS는 상기 615단계로 되돌아간다.

상기 617단계에서 상기 검사 결과 상기 기지국으로부터 상기 트래픽 지시 메시지가 수신되었을 경우 상기 기지국은 619단계로 진행한다. 상기 619단계에서 상기 MS는 상기 기지국으로부터 수신한 트래픽 지시 메시지에 포함되어 있는 슬립 식별자(SLPID; SLeep IDentifier) 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트가 포함되어 있는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 슬립 식별자 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트가 포함되어 있지 않을 경우 상기 MS는 상기 623단계로 진행한다.

상기 619단계에서 상기 검사 결과 상기 슬립 식별자 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트가 포함되어 있을 경우 상기 MS는 621단계로 진행한다. 상기 621단계에서 상기 MS는 상기 슬립 식별자 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트의 값이 포지티브 지시(positive Indication)를 나타내는 값, 즉 '1'로 표기되어 있는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 슬립 식별자 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트의 값이 '1'로 표기되어 있지 않을 경우, 즉 상기 슬립 식별자 비트맵상의 상기 MS를 나타내는 비트가 네가티브 지시(negative Indication)를 나타내는 값, 즉 '0'으로 표기되어 있을 경우 상기 MS는 상기 623단계로 진행한다. 상기 623단계에서 상기 MS는 상기 슬립 모드로 다시 모드 천이한 후 종료한다. 또한, 상기 621단계에서 검사 결과 상기 슬립 식별자 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트의 값이 '1'로 표기되어 있을 경우 상기 MS는 625단계로 진행한다. 여기서, 상기 슬립 식별자 비트맵상에 상기 MS를 나타내는 비트의 값이 '1'로 표기되어 있다는 것은 상기 MS를 타겟으로 하여 송신되는 메시지가 존재함을 나타내는 것이므로 상기 MS는 상기 625단계에서 상기 MS는 상기 어웨이크 모드로 모드 천이한 후 종료한다.

한편, 상기 613단계에서 검사 결과 상기 슬립 구간이 종료되지 않았을 경우 상기 MS는 627단계로 진행한다. 상기 627단계에서 상기 MS는 현재의 프레임 번호가 상기 SLP-RSP 메시지를 통해 수신한 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임 번호와 동일한지 검사한다. 상기 검사 결과 현재의 프레임 번호가 상기 SLP-RSP 메시지를 통해 수신한 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임 번호와 동일하지 않을 경우 상기 MS는 상기 613단계로 되돌아간다. 상기 627단계에서 검사 결과 현재의 프레임 번호가 상기 SLP-RSP 메시지를 통해 수신한 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임 번호와 동일할 경우 상기 MS는 629단계로 진행한다.

한편, 상기 표 9 및 표 10에서 설명한 바와 같이 상기 Next Periodic Ranging IE는 SLP-RSP 메시지 또는 Ranging Status가 '3'으로 표기된 RNG-RSP 메시지를 수신한 이후부터 Periodic Ranging Opportunity까지의 프레임 오프셋을 나타낼 수도 있다. 이 경우, 상기 도 6에 별도로 도시하지는 않았으나 상기 MS는 상기 SLP-RSP 메시지 또는 RNG-RSP 메시지를 수신한 프레임 번호에 상기 Next Periodic Ranging IE 값을 가산하여 상기 MS가 어웨이크 모드로 모드 천이할 시점프레임 번호를 계산하여 인지한다. 이를 통해, 현재 프레임 번호가 상기 MS가 계산/인지한 프레임 번호와 동일할 경우, 상기 MS는 상기 629단계로 진행하며, 만약 다른 경우에는 상기 MS는 상기 613단계로 되돌아간다.

상기 629단계에서 상기 MS는 상기 Next Periodic Ranging IE에 해당하는 프레임에 도달하였으므로 주기적 레인징 동작을 수행한 후 631단계로 진행한다. 여기서, 상기 주기적 레인징 동작이라 함은 상기에서 설명한 바와 같이 RNG-REQ 메시지를 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 RNG-REQ 메시지에 대한 RNG-RSP 메시지를 수신하는 동작을 반복적으로 수행하면서 주파수, 시간 및 송신 전력을 보정하는 동작을 나타낸다. 상기 631단계에서 상기 MS는 상기 주기적 레인징 동작이 완료되었는지를 검사한다. 여기서, 상기 MS는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 기지국으로부터 수신되는 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status의 값이 '3'으로 표기되어 있는지를 검사함으로써 상기 주기적 레인징 동작이 완료되었는지를 확인할 수 있다. 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징 동작이 완료되지 않았을 경우 상기 MS는 상기 629단계로 되돌아간다.

상기 631단계에서 검사 결과 상기 주기적 레인징 동작이 완료되었을 경우 상기 MS는 633단계로 진행한다. 상기 633단계에서 상기 MS는 상기 기지국으로부터 마지막으로 수신한 RNG-RSP 메시지에 포함되어 있는 Next Periodic Ranging IE를 검출하여 저장한 후 635단계로 진행한다. 상기 635단계에서 상기 MS는 상기 주기적 레인징 동작을 수행한 후 슬립 구간에 존재하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 슬립 구간에 존재하지 않을 경우 상기 MS는 상기 625단계로 진행한다. 만약 상기 검사 결과 상기 슬립 구간에 존재할 경우 상기 MS는 623단계로 진행한다. 상기 623단계에서 상기 MS는 상기 어웨이크 모드에서 슬립 모드로 모드 천이한 후 종료한다.

상기 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 MS의 동작 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS의 슬립 요구에 대한 슬립 응답 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS의 슬립 요구에 대한 슬립 응답 동작 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 711단계에서 기지국은 MS로부터 SLP-REQ 메시지 메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MS로부터 SLP-REQ 메시지 메시지가 수신될 경우 713단계로 진행한다. 상기 713단계에서 상기 기지국은 상기 MS로부터 SLP-REQ 메시지 메시지를 수신함에 따라 상기 MS의 슬립 요구를 허락할 것인지, 즉 상기 MS의 슬립 모드로의 모드 천이를 허락할 것인지를 상기 기지국 및 MS의 상황에 상응하게 검사한다. 상기 검사 결과 상기 MS의 슬립 요구를 허락할 경우 상기 기지국은 715단계로 진행한다.

상기 715단계에서 상기 기지국은 상기 SLP-REQ 메시지에 대한 응답 메시지인 SLP-RSP 메시지에 상기 MS의 슬립 요구를 허락함을 나타내는 슬립 허락(SLEEP-APPROVED) 값을 1로 세팅하고(SLEEP-APPROVED = 1), Next Periodic Ranging IE를 세팅하고 719단계로 진행한다. 상기 719단계에서 상기 MS는 상기 SLP-RSP 메시지를 상기 MS로 송신하고 종료한다.

한편, 상기 713단계에서 검사 결과 상기 MS의 슬립 요구를 허락하지 않을 경우 상기 기지국은 717단계로 진행한다. 상기 717단계에서 상기 기지국은 상기 슬립 허락 값을 0로 세팅하고(SLEEP-APPROVED = 0), 재요구 동작(AFTER-REQ-Action) 값과, 재요구시간(REQ-Duration)을 세팅한 후 상기 719단계로 진행한다.

상기 도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS의 슬립 요구에 대한 슬립 응답 동작 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS와의 주기적 레인징 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 MS와의 주기적 레인징 동작 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 8을 참조하면, 먼저 811단계에서 상기 기지국은 주기적 레인징 주기에 도달하였는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징 주기에 도달하였을 경우 상기 기지국은 813단계로 진행한다. 상기 813단계에서 상기 기지국은 해당 MS와 주기적 레인징 동작을 수행한 후, 즉 상기 기지국은 해당 MS와 RNG-REQ 메시지/RNG-RSP 메시지 교환 동작을 수행한 후 815단계로 진행한다.

상기 815단계에서 상기 기지국은 상기 주기적 레인징 동작을 완료할 시점에 도달하였는지, 즉 상기 MS의 주파수, 시간 및 송신 전력이 더 이상 필요없는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징 동작을 완료할 시점에 도달하지 않았을 경우 상기 기지국은 상기 813단계로 되돌아간다.

상기 815단계에서 상기 검사 결과 상기 주기적 레인징 동작을 완료할 시점에 도달하였을 경우 상기 기지국은 817단계로 진행한다. 상기 817단계에서 상기 기지국은 상기 MS로 Next Periodic Ranging IE를 추가하여 RNG-RSP 메시지를 송신한 후 819단계로 진행한다. 여기서, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 주기적 레인징 동작을 완료하기 위한 RNG-RSP 메시지의 Ranging Status는 '3'으로 세팅된다, 상기 819단계에서 상기 기지국은 상기 MS와 주기적 레인징 동작을 종료한 후 종료한다.

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 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템, 즉 IEEE 802.16e 통신 시스템의 슬립 모드 및 어웨이크 모드 동작을 지원함과 동시에 주기적인 레인징 동작 역시 지원할 수 있다는 이점을 가진다. 특히, 본 발명은 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 슬립 모드로 동작하는 MS의 주기적 레인징 동작을 지원함으로써 호환성(backward compatibility)을 보장하면서도, 최소의 전력 소모를 가지면서도 신뢰성 있는 통신을 제공할 수 있어 결과적으로 서비스 품질을 향상시킨다는 이점을 가진다.

Claims

무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 수신기가 주기적 레인징을 수행하는 방법에 있어서,

주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 과정과,

상기 슬립 모드 천이 요구를 수신함에 따라 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정은;

상기 제1정보에 상응하는 시점에서 슬립 모드에 존재할 경우 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 모드 천이하여 상기 주기적 레인징을 수행하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
제2항에 있어서,

이후의 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제2정보를 포함하는 주기적 레인징 완료 통보를 수신하는 과정과,

상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점일 경우 상기 어웨이크 모드에서 상기 슬립 모드로 모드 천이하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제3항에 있어서,

상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점이 아닐 경우 상기 어웨이크 모드를 유지하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 방법.
제3항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점에서 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 방법.
제3항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정은;

상기 제1정보에 상응하는 시점에서 어웨이크 모드에 존재할 경우 상기 어웨이크 모드에서 상기 주기적 레인징을 수행하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
제9항에 있어서,

상기 주기적 레인징을 수행하는 중에 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제2정보를 포함하는 주기적 레인징 완료 통보를 수신하는 과정과,

상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점일 경우 상기 어웨이크 모드에서 상기 슬립 모드로 모드 천이하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제10항에 있어서,

상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점이 아닐 경우 상기 어웨이크 모드를 유지하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 방법.
제10항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점에서 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 방법.
제10항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 방법.
무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 송신기가 주기적 레인징을 수행하는 방법에 있어서,

주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 송신하는 과정과,

상기 슬립 모드 천이 요구를 송신한 후 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제16항에 있어서,

상기 주기적 레인징을 수행하는 중에 상기 주기적 레인징을 완료해야함을 검출하면, 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제2정보를 포함하는 주기적 레인징 완료 통보를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제17항에 있어서,

상기 제1정보는 수신기가 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 방법.
제16항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 방법.
제17항에 있어서,

상기 제2정보는 수신기가 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신하는 시점에서 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 방법.
제17항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 방법.
무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 주기적 레인징을 수행하는 시스템에 있어서,

주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 슬립 모드 천이 요구를 송신한 후, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 송신기와,

상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하면 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행하는 수신기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제22항에 있어서,

상기 수신기는 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 슬립 모드에 존재할 경우 상기 슬립 모드에서 어웨이크 모드로 모드 천이하여 상기 주기적 레인징을 수행함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제22항에 있어서,

상기 송신기는 상기 주기적 레인징을 수행하는 중에 상기 주기적 레인징을 완료해야함을 검출하면, 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제2정보를 포함하는 주기적 레인징 완료 통보를 송신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제24항에 있어서,

상기 수신기는 상기 주기적 레인징을 수행하는 중에 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신하면, 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점일 경우 상기 어웨이크 모드에서 상기 슬립 모드로 모드 천이함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제25항에 있어서,

상기 수신기는 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점이 아닐 경우 상기 어웨이크 모드를 유지함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제26항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제26항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제26항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점에서 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제26항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제22항에 있어서,

상기 수신기는 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 어웨이크 모드에 존재할 경우 상기 어웨이크 모드에서 상기 주기적 레인징을 수행함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제31항에 있어서,

상기 송신기는 상기 주기적 레인징을 수행하는 중에 상기 주기적 레인징을 완료해야함을 검출하면, 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제2정보를 포함하는 주기적 레인징 완료 통보를 송신함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제32항에 있어서,

상기 수신기는 상기 주기적 레인징을 수행하는 중에 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신하면, 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점일 경우 상기 어웨이크 모드에서 상기 슬립 모드로 모드 천이함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제33항에 있어서,

상기 수신기는 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점이 상기 슬립 모드에 해당하는 시점이 아닐 경우 상기 어웨이크 모드를 유지함을 특징으로 하는 상기 시스템.
제34항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 슬립 모드 천이 요구를 수신하는 시점에서 상기 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제34항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제34항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 주기적 레인징 완료 통보를 수신한 시점에서 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점간의 시간 오프셋임을 특징으로 하는 상기 시스템.
제34항에 있어서,

상기 제2정보는 상기 이후의 주기적 레인징을 수행할 시점임을 특징으로 하는 상기 시스템.
무선 통신 시스템에서 슬립 모드에서 수신기가 주기적 레인징을 수행하는 방법에 있어서,

주기적 레인징을 수행할 시점과 관련된 제1정보를 포함하는 레인징 응답 메시지를 수신하는 과정과,

상기 레인징 응답 메시지를 수신함에 따라 슬립 모드로 모드 천이하고, 상기 제1정보에 상응하는 시점에서 주기적 레인징을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제39항에 있어서,

상기 제1정보는 이후의 주기적 레인징이 시작될 프레임 번호를 나타냄을 특징으로 하는 상기 방법.
제39항에 있어서,

상기 제1정보는 상기 레인징 응답 메시지가 송신된 프레임에 대해 상기 주기적 레인징이 수행될 프레임의 오프셋을 나타냄을 특징으로 하는 상기 방법.
제39항에 있어서,

상기 레인징 응답 메시지는 상기 제1정보와 레인징 상태를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
제42항에 있어서,

상기 레인징 상태는 성공(success) 상태임을 특징으로 하는 상기 방법.