KR100651454B1

KR100651454B1 - 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템에서 부채널 할당 방법

Info

Publication number: KR100651454B1
Application number: KR1020040015224A
Authority: KR
Inventors: 황인석; 전재호; 윤순영; 성상훈; 맹승주; 허훈; 조재희; 김정헌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2006-11-29
Also published as: AU2005219910B2; CN1930797B; RU2325773C1; CA2556672C; CA2556672A1; EP1571795A3; JP4384223B2; JP2007525928A; WO2005086384A1; US20050195909A1; CN1930797A; KR20050089699A; AU2005219910A1; RU2006131673A; EP1571795B1; EP1571795A2; US7668253B2

Abstract

본 발명은 전체 주파수 대역이 다수의 밴드들을 포함하고, 상기 다수의 밴드들 각각은 다수의 빈들을 포함하고, 상기 다수의 빈들 각각은 다수의 부반송파들을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템의 송신기에서, 미리 설정된 시구간을 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 부채널 시구간과 다이버시티(diversity) 부채널 시구간으로 분할하고, 상기 AMC 부채널 시구간에서 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하고, 상기 선택한 밴드내의 상기 다수의 빈들중 미리 설정된 개수의 빈들을 선택하여 상기 AMC 부채널로 할당한다.

AMC 부채널, 다이버시티 부채널, 밴드, 빈

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템에서 부채널 할당 방법{METHOD FOR ALLOCATING A SUBCHANNEL IN AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS CELLULAR COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에 적용되는 전체 상.하향링크 프레임 구조를 도시한 도면

도 2는 도 1의 하향링크 프레임 구조를 도시한 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 다이버시티 부채널 구성을 위해 사용되는 리드 솔로몬 시퀀스의 반복을 개략적으로 도시한 도면

도 4는 도 1의 상향링크 프레임 구조를 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 구성 과정을 도시한 순서도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단말 요청에 따른 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 할당 과정을 도시한 순서도

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 셀룰러 통신 시스템(이하 ‘OFDMA 셀룰러 통신 시스템’이라 칭하기로 한다)에 관한 것으로, 특히 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 부채널(sub-channel)을 할당하는 방법에 관한 것이다.

차세대 이동 통신 시스템에서는 보다 향상된 품질의 다양한 멀티미디어 서비스를 지원하기 위하여 고속 고품질의 데이터 전송이 요구된다. 이러한 요구에 만족하기 위한 방식들중의 하나로 최근 상기 OFDMA 방식에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

한편, 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식에 기반한 다중 접속 방식은 크게 다음과 같은 두 가지 방식들로 분류할 수 있다. 첫 번째 방식은 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access) 통신 시스템에서 한 OFDM 심볼 안에서 다수의 부채널들을 다수의 사용자들이 분할하여 사용하는 방식인 상기 OFDMA 방식으로, 상기 OFDMA 방식을 이를 고정 광대역 무선 접속(Fixed Broadband Wireless Access)통신 시스템에 적용한 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a/e 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a/e 통신 시스템에서는 2048 포인트(point) - 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 사용하며 1702 개의 톤(Tone)들을 166개의 파일럿 톤(Pilot Tone)들과 1536개의 데이터 톤(Data Tone)들로 분할하여 사용한다. 여기서, 상기 톤이라 함은 상기 부반송파와 동일한 개념으로서 하기의 설명에서는 상기 톤 개념과 부반송파 개념이 혼용되어 사용됨에 유의하여야만 한다. 또한, 상기 IEEE 802.16a/e 통신 시스템에서는 상기 1536개의 데이터 톤들은 48개씩 그룹핑되어 32개의 부채널들로 생성되고, 상기 32개의 부채널들은 각 사용자에게 할당된다.

두 번째 방식은 주파수 도약(FH: Frequency Hopping, 이하 ‘ FH’라 칭하기로 한다) 방식과 상기 OFDM 방식을 결합한 FH-OFDM 방식이다.

상기 OFDMA 방식과 FH-OFDM 방식은 모두 데이터 톤들을 전체 주파수 대역에 골고루 분산시켜 주파수 다이버시티(Diversity) 이득을 획득하는 것을 목표로 하고 있다. 그러나, 현재까지 공개된 OFDMA 방식 및 FH-OFDM 방식 관련 기술에는 상기 주파수 다이버시티 외에 별도의 주파수 선택적 적응 변조에 대한 고려가 전혀 없었으며, IEEE 802.16 표준 규격 역시 상기 주파수 선택적 적응 변조에 대한 고려를 전혀 하고 있지 않다.

삭제

따라서, 본 발명의 목적은 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 주파수 선택적 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 ‘AMC’라 칭하기로 한다) 부채널과 다이버시티 부채널을 할당하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 하향링크(downlink)에 대해서는 OFDM 심볼 단위의 자유도로 다이버시티 부채널과 AMC 부채널을 구성하고, 상향링크(uplink)도 하향링크와 동일한 비율로 다이버시티 부채널과 AMC 부채널을 구성되도록 부채널을 할당하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 다양한 주파수 재사용 계수들을 지원하는 부채널 할당 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 리드 솔로몬(RS: Reed Solomon) 시퀀스를 사용하여 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 부채널 할당 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 전체 주파수 대역이 다수의 밴드들을 포함하고, 상기 다수의 밴드들 각각은 다수의 빈들을 포함하고, 상기 다수의 빈들 각각은 다수의 부반송파들을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템의 송신기에서 부채널 할당 방법에 있어서, 미리 설정된 시구간을 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 부채널 시구간과 다이버시티(diversity) 부채널 시구간으로 분할하는 과정과, 상기 AMC 부채널 시구간에서 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하고, 상기 선택한 밴드내의 상기 다수의 빈들중 미리 설정된 개수의 빈들을 선택하여 상기 AMC 부채널로 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 전체 주파수 대역이 다수의 밴드들을 포함하고, 상기 다수의 밴드들 각각은 다수의 빈들을 포함하고, 상기 다수의 빈들 각각은 다수의 부반송파들을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템의 송신기에서 부채널 할당 방법에 있어서, 미리 설정된 시구간을 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 부채널 시구간과 다이버시티(diversity) 부채널 시구간으로 분할하는 과정과, 상기 AMC 부채널 시구간에서 AMC 부채널을 할당하고, 상기 다이버시티 부채널 시구간에서 다이버시티 부채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은; 행들과 열들의 매트릭스 형으로 배열된 다수의 빈들을 포함하고, 상기 열들의 각 열은 시간 영역을 나타내고, 상기 행들의 각 행은 주파수 영역을 나타내며, 상기 행들의 각 행은 다수의 연속하는 서브 캐리어들을 가지며, 상기 열들은 심볼들을 나타내고, 상기 다수의 빈들 각각은 미리 설정되어 있는 부반송파들로 구성되는 프레임을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템에서, 기지국으로부터 다수의 단말들로 부채널을 할당하는 방법에 있어서, 부채널들 각각은 상기 설정 부반송파들의 m개의 부반송파들로 구성되고, 각 부반송파를 통해 각 단말로 데이터를 전송하기 위해 상기 매트릭스 형태로 배열된 상기 다수의 빈들에서 동일한 행에서 서로 이격되어 있는 다수의 빈들의 세트들을 가지며, 상기 부채널들 각각은 상기 다수의 빈들에서 동일한 행에서 서로 인접한 다수의 빈들의 세트들을 가지도록 상기 부채널들을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 셀룰러 통신 시스템(이하 ‘OFDMA 셀룰러 통신 시스템’이라 칭하기로 한다)에서 부채널(sub-channel), 즉 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 ‘AMC’라 칭하기로 한다) 부채널과 다이버시티(diversity) 부채널을 할당하는 방법을 제안한다. 한편, 본 발명에서 제안하는 부채널 할당 방법을 시분할 듀플렉싱(TDD: Time Division Duplexing) 방식을 적용하여 운영할 경우, 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 하향링크 (DL: DownLink)와 상향링크(UL: UpLink)는 시간으로 구분되며, 하향링크에서 상향링크로 천이하는 구간에는 각각 셀 반경을 결정하는 보호시간인 송신 천이 공백(TTG:Transmission Transition Gap, 이하 ‘TTG'라 칭하기로 한다)이 존재하며, 상향링크에서 하향링크로 천이하는 구간에는 스위칭을 위한 보호 시간인 수신 천이 공백(RTG: Reception Transition Gap, 이하 ’RTG'라 칭하기로 한다)이 존재한다. 또한 상기 TDD 방식을 적용할 경우 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템은 하향링크와 상향링크에 할당하는 시간을 상하향 트래픽(traffic) 양에 따라 하향링크와 상향링크의 부채널을 구성하는 심볼 구간의 최소 공배수 단위로 조정할 수 있다. 이와는 달리 본 발명에서 제안하는 부채널 할당 방법을 주파수 분할 듀플렉싱(FDD: Frequency Division Duplexing) 방식을 적용하여 운영할 경우, 하향링크와 상향링크에 할당되는 시간은 동일하며, TTG, RTG 등의 보호시간이 필요없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에 적용되는 프레임 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템의 전체 주파수 대역은 AMC 부채널을 고려하여 B개의 밴드(band)들, 즉 밴드 #0 내지 밴드 #B-1로 분할된다. 그리고, 프레임(frame)은 T_frame의 주기를 가지며, 상기 프레임은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임으로 구성된다. 상기 하향링크 프레임은 기지국 구분과, 동기 획득 및 채널 추정을 위한 프리앰블(preamble) 신호가 송신되는 구간인 프리앰블 구간(102)과 시스템 정보(SI: System Information)가 송신되는 구간인 제어 심볼 구간(101)을 포함하며, 상기 제어심볼 구간(101)은 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 미리 설정한 시구간을 점유하며, 다이버시티 부채널로 운영하여 프레임 구조 정보가 담긴 부채널을 단말이 복조할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 프리앰블 구간(102)과 제어심볼 구간(101)은 상기 도 1에 도시한 바와 같이 상기 하향링크 프레임의 전반부에 위치시켜 단말이 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템의 시스템 상황을 신속하게 인식할 수 있도록 한다. 상기 상향링크프레임은 단말의 초기 접속 신호 및 상향 제어 신호를 전송하는 구간(105)을 포함하며, 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 초기 접속 신호 및 상향 제어 신호를 전송하는 구간(105)을 상기 상향링크 프레임의 전반부에 위치시켜 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템이 단말의 상황을 신속하게 인식할 수 있도록 한다. 또한 상기 상향링크 프레임은 단말기 초기 접속(initial access)을 위한 구간을 별도로 지정하여 상향링크 동기를 획득하지 못한 단말에 의한 신호가 데이터 채널에 간섭으로 영향을 주지 않도록 한다.

도 2는 도 1의 하향링크 프레임 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 2를 설명하기에 앞서, 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널을 구분할 수 있는 자유도는 OFDM 심볼 단위로 부여된다. 이하 설명의 편의상 상기 OFDM 심볼을 심볼이라고 약칭하기로 한다. 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 하향링크 AMC 부채널은 동일 밴드내에서 연속된 톤(tone)들로 구성된 빈(Bin)을 다수개 그룹핑(grouping)하여 구성된다. 여기서, 상기 톤이라 함은 상기 부반송파와 동일한 개념으로서 하기의 설명에서는 상기 톤 개념과 부반송파 개념이 혼용되어 사용됨에 유의하여야만 한다.

또한, 상기 하향링크 다이버시티 부채널은 하향링크 다이버시티 부채널로 할당된 심볼 구간에서 전체 부반송파들을 미리 설정된 개수의 그룹들로 분할하고, 상기 그룹들 각각에서 1개의 부반송파를 선택하여 그 선택한 부반송파들로 구성된다. 여기서, 상기 하향링크 다이버시티 부채널 구성을 위해 선택되는 각 그룹내의 부반송파는 리드 솔로몬(RS: Reed Solomon) 시퀀스(sequence)에 상응하게 결정된다.

일 예로 상기 밴드들의 개수가 24개이고, 1개의 부채널이 48개의 톤들로 구성되고, 각 빈이 8개의 데이터 톤들을 포함한다고 가정하면, 1개의 하향링크 AMC 부채널은 각 밴드에 속한 6개의 빈들로 구성된다. 상기 도 2에서는 단말 #1에 1개의 하향링크 AMC 부채널이 할당되고, 단말 #3에 2개의 하향링크 AMC 부채널이 할당된 경우가 도시되어 있는 것이다. 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 3개의 심볼 구간이 하향링크 다이버시티 부채널 할당을 위한 다이버시티 구간으로 사용되는 경우에는 각 심볼 구간에서 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템의 전체 부반송파들을 16개의 그룹들로 분할하여 상기 3 심볼에 걸쳐 48개의 그룹들을 구성하고, 상기 각 그룹에서 1개의 부반송파를 선택하여 하향링크 다이버시티 부채널을 구성한다. 하기 표 1은 1024-포인트 FFT를 사용하는 OFDMA 셀룰러 통신 시스템의 파라미터(parameter) 구성의 일 예를 나타낸 표이다.

상기에서 설명한 바와 같이 하향링크 다이버시티 부채널은 리드 솔로몬 시퀀스를 사용하여 구성된다. 즉, 상기 하향링크 다이버시티 부채널을 구성할 심볼 구간을 설정하고, 상기 설정한 심볼 구간에서 데이터 톤들을 인접한 데이터 톤들로 구성된 48개의 그룹들로 분할하고, 각 그룹당 상기 리드 솔로몬 시퀀스에 상응하게 1개의 데이터 톤을 선택하여 결과적으로 48개의 데이터 톤들로 구성된 하향링크 다이버시티 부채널을 구성한다. 여기서, 상기 그룹 당 데이터 톤들의 개수는 상기 리드 솔로몬 시퀀스가 정의되는 갈로아 필드(GF: Galois Field, 이하 ‘GF'라 칭하기로 한다)의 크기(Size)를 결정한다. 하기 표 2에는 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 심볼 구간이 1 심볼 구간, 2 심볼 구간, 4 심볼 구간인 경우의 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 경우의 각 파라미터들이 기재되어 있다. 하기 표 2에 나타낸 파라미터들은 1개의 심볼당 768 = 48 * 16 개의 데이터 톤들이 존재하는 시스템을 가정할 경우의 파라미터들이다. 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 1 심볼 구간에서 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하면 48개의 데이터 톤들로 구성되는 하향링크 다이버시티 부채널의 개수는 16개가 되며, 상기 하향링크 다이버시티 부채널이 정의되는 심볼 구간이 증가되면 하향링크 다이버시티 부채널 개수가 증가되고, GF 크기 역시 증가됨을 알 수 있다.

한편, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하기 위해 각 그룹에서 선택되는 톤은 리드 솔로몬 시퀀스에 의해 결정되며, 이는 각 그룹에 Q개의 톤들이 존재하므로 이 중에 속하는 Q개의 원소(element)를 가지는 GF(Q)의 하나의 원소에 대응시키는 원리이다. 즉, GF(Q)에서 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스를 정의하면 기본 시퀀스 P_o = {1, α, α², …, α^Q-2}로 정의된다. 상기 α는 GF(Q)의 프리미티브(primitive) 원소이다. 이렇게 기본 시퀀스가 결정되면 임의의 s번 하향링크 다이버시티 부채널에 대하여, For 0 ≤ s < Q-1, P_s = α^sP_o (s times permutation of P_o), For s = Q-1, P_s = {0, 0, …, 0, 0}로 정의할 수 있다. 상기 P_s는 s번 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는데 사용되는 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스이며, 상기 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스 P_s에 상응하게 각 그룹의 부반송파를 선택하여 하향링크 다이버시티 부채널이 구성된다. 한편, 상기 GF(Q)에서 정의된 기본 시퀀스 P_o는 (Q-1)의 길이를 가지므로 (Q-1)이 48보다 작은 경우에는 동일 시퀀스를 반복시켜 길이를 48 이상으로 생성한 다음, 48의 길이만큼 잘라서 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는데 사용한다. 이와는 반대로 상기 (Q-1)이 48 보다 큰 경우에도 48 길이만큼 잘라서 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는데 사용한다. 이를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 상기 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 다이버시티 부채널 구성을 위해 사용되는 리드 솔로몬 시퀀스의 반복을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3에는 예를 들어, Q = 16인 경우의 리드 솔로몬 시퀀스의 반복이 도시되어 있으며, 따라서 길이 15의 동일 리드 솔로몬 시퀀스를 4번 반복시킨 후, 상기 길이 15의 리드 솔로몬 시퀀스가 4번 반복되어 생성된 시퀀스의 원소들 중 제일 처음 원소부터 48개의 원소들을 선택하여 상기 하향링크 다이버시티 부채널 구성을 위한 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스로 생성한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, GF(16)의 경우에 Po = 1, α, α2, …, αQ-2 = 1, 2, 4, 8, 3, 6, 12, 11, 5, 10, 7, 14, 15, 13, 9으로 길이가 15이므로 이를 네번 반복하고 앞에서부터 48개의 원소들을 선택하여 0번 하향링크 다이버시티 부채널에 대한 0번 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스로 생성하고, 상기 0번 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스에 상응하게 각 그룹에서 부반송파를 선택하여 상기 0번 하향링크 다이버시티 부채널을 구성한다. 이후, 1번에 14번까지의 하향링크 다이버시티 부채널들은 상기 Po를 순환 쉬프트(Cyclic Shift)시킨 후 상기에서 설명한 바와 같은 과정을 반복하여 구성된다. 마지막으로, 15번 하향링크 다이버시티 부채널을 구성하는데 사용되는 하향링크 다이버시티 부채널 시퀀스는 모든 원소들이 0으로 구성된 시퀀스로 정의한다. 또한, 셀간 하향링크 다이버시티 부채널 구성을 상이하게 하기 위하여 β번 셀의 수열은 Ps,β = Ps + β1·{2, α4, α6 , … , α2(Q-1)} + β0·{1, 1, ... , 1, 1}; β1, β0 ∈ GF (Q)로 정의한다. 여기서, 상기 β는 셀 식별자(Cell ID)를 나타내며, Cell ID β = β1·Q + β0이므로 최대 Q2개의 셀 구분이 가능하고, 이 경우에 서로 다른 셀의 {Ps,β}간 충돌 부반송파 개수는 최대 2개이다. 만약에 β1을 0으로 하면, 셀 구분 수는 Q개가 되고 서로 다른 셀의 하향링크 다이버시티 부채널간 충돌 부반송파 개수는 최대 1개이다. 또한, (Q-1)이 48보다 작아 동일 리드 솔로몬 시퀀스를 반복시키는 경우에는 상기 동일한 리드 솔로몬 시퀀스를 반복시키는 횟수에 비례하여 충돌 부반송파 개수가 증가한다.

도 4는 도 1의 상향링크 프레임 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 4에 도시한 바와 같이, 상향 링크 AMC 부채널은 기본적으로 하향링크 AMC 부채널과 그 구조가 동일하다. 그러나, 다이버시티 부채널의 경우에는 주파수 영역에서의 다이버시티 차수를 높이기 위하여 시간 영역(time domain)과 주파수 영역(frequency domain)에서 인접한 타일(tile)을 정의한다. 일 예로, 부채널이 48개의 톤들로 구성되며, 각 타일이 8개의 데이터 톤들을 포함한다고 가정하면, 이 경우에 상향링크 다이버시티 부채널은 전체 주파수 대역에서 선택된 6개의 타일들로 구성된다. 하나의 상향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 타일들의 개수에 의해 다이버시티 차수가 결정된다. 또한 본 발명의 실시예에서는 상향링크 AMC 부채널과 상향링크 다이버시티 부채널을 분할하는 자유도를 늘리기 위하여 각 밴드마다 동일한 개수의 빈들을 선택하여 상향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 모드도 지원한다. 상기 모드를 지원하기 위해서는 타일을 구성하는 한 심볼내의 부반송파들의 개수가 빈을 구성하는 부반송파 개수의 약수가 되도록 설정되어야만 한다. 예를 들어, 1개의 빈이 16개의 데이터 톤들과 2개의 파일롯 톤들로 구성되는 경우를 가정하면, 1개의 타일을 구성하는 심볼당 톤의 개수는 18의 약수인 2, 3, 6, 9개로 설정하는 것이 가능하며, 상기 도 4에는 심볼당 3개씩 3개의 심볼 구간에 속한 톤들을 선택하여 9개의 톤들로 구성된 타일을 생성하고, 각 타일에서 1개의 부반송파를 선택하여 파일럿 톤으로 사용하는 경우가 도시되어 있다. 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 1024-포인트 FFT를 사용하고 864개의 톤들을 사용하는 경우에는 288개의 타일들이 구성된다. 상향링크가 심볼 단위로 상향링크 AMC 부채널과 상향링크 다이버시티 부채널 구간의 분할이 가능하므로, 288/3 = 96개의 타일들로 96/6 = 16개의 상향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 것을 기본으로 가정한다. 따라서, 16개의 타일들로 구성된 6개의 그룹들을 구성하고, 각 그룹에서1개의 타일을 선택하여 상향링크 부채널을 구성한다. 여기서, 상기 상향링크 다이버시티 부채널을 구성하는 타일을 선택하는 상향링크 다이버시티 부채널 시퀀스는 GF(16)에서 정의된 리드 솔로몬 시퀀스의 맨 처음 6개의 원소들로 생성된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 1개의 프레임내에서 다양한 주파수 재사용 계수(frequency reuse factor)를 지원할 수 있다. 여기서, 상기 다양한 주파수 재사용 계수 지원은 다음과 같은 두 가지 방식들로 가능하다.

첫 번째 방식은 밴드의 개수를 주파수 재사용 계수의 정수배가 되도록 설정하고, 각 밴드를 빗살 모양으로 뽑아 사용하는 방식이다. 즉, 상기 첫 번째 방식은 일 예로, 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에 12개의 밴드들이 존재하고 주파수 재사용 계수가 3이면 밴드 인덱스(band index)를 0, 3, 6, 9 , 1, 4, 7, 10, 2, 5, 8, 11과 같이 3개의 그룹들로 분할하고, 각 셀, 즉 각 기지국마다 서로 다른 그룹에 존재하는 밴드를 사용하도록 하는 방식이다.

두 번째 방식은 각 밴드를 구성하는 빈들의 개수를 상기 주파수 재사용 계수의 정수배가 되도록 정의하고, 각 빈을 빗살 모양으로 뽑아 사용하는 방식이다. 즉, 상기 두 번째 방식은 일 예로, 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서, 일 예로 8개의 빈들이 1개의 밴드를 구성할 경우, 상기 주파수 재사용 계수가 4이면 빈 인덱스를 0, 4, 1, 5, 2, 6, 3, 7과 같이 4개의 그룹들로 분할하여 기지국마다 서로 다른 그룹에 존재하는 빈을 사용하도록 하는 방식다.

이하, 상기에서 설명한 바와 같이 구성된 프레임 구조를 이용하여 AMC 부채널과 다이버시티 부채널을 할당하는 동작에 대해서 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 구성 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 5에서는 설명의 편의상 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 구성 과정을 일 예로 하여 AMC 부채널과 다이버시티 부채널 구성 과정에 대해서 설명하지만, 상향링크 AMC 부채널과 상향링크 다이버시티 부채널 구성 역시 상기 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 구성과 유사한 형태를 가진다. 상기 도 5를 참조하면, 초기에 기지국은 전체 프레임을 모두 하향링크 다이버시티 부채널로 운영한다. 한편, 단말은 채널의 주파수 선택도(frequency selectivity) 및 시간 변화를 관찰하다가 주파수 선택도가 미리 설정한 설정값 이상이고 시간 변화가 미리 설정한 설정값 이하가 되면, 기지국에 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청한다. 한편, 상기 기지국은 상기 기지국이 서비스하는 단말들로부터 하향링크 AMC 부채널 할당 요청 여부를 지속적으로 모니터링한다(S501). 상기 모니터링 결과에 상응하게 상기 기지국은 상기 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청하는 단말들의 개수에 따라 하향링크 AMC 부채널에 할당할 자원의 크기, 즉 심볼 구간을 결정한다. 예를 들어, 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청하는 단말들의 개수가 전체 단말 개수의 1/3이고, 1개의 하향링크 프레임에 18개의 심볼들이 존재하면 6개의 심볼 구간을 하향링크 AMC 부채널 구간으로 할당하고, 나머지 12개의 심볼 구간을 하향링크 다이버시티 부채널 구간으로 할당한다(S502).

이와 같이 하향링크 다이버시티 심볼 구간이 결정되면, 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 하향링크 다이버시티 부채널을 생성한다. 일 예로, 상기 하향링크 다이버시티 부채널을 생성하는 구간으로 12개의 심볼 구간이 결정된 경우, 연속된 4개의 심볼들을 하나의 슬롯(slot)으로 정의하면 GF(64)를 이용하여 1개의 슬롯에 64개의 하향링크 다이버시티 부채널들이 생성되고, 이러한 슬롯이 3개 생성된다. 상기 OFDMA 셀룰러 통신 시스템을 구성시 이러한 구성 정보를 표 형태로 생성하여 1번 구성안, 2번 구성안, …, M번 구성안으로 미리 정의한다(S503).

기지국은 상기 기지국 구성안 번호를 방송 채널(broadcasting channel)을 통해 기지국내 모든 단말들에게 방송하면, 단말들은 상기 각 구성안에 따라 하향링크 AMC 부채널의 할당 번호와 하향링크 다이버시티 부채널의 할당 번호만 알려주면 자신에게 할당된 톤의 위치를 알 수 있게 된다(S504).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단말 요청에 따른 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 할당 과정을 도시한 순서도이다.

상기 도 6에서는 설명의 편의상 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 할당 과정을 일 예로 하여 AMC 부채널과 다이버시티 부채널 할당 과정에 대해서 설명하지만, 상향링크 AMC 부채널과 상향링크 다이버시티 부채널 할당 역시 상기 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 할당과 유사한 형태를 가진다. 상기 도 6을 참조하면, 단말은 미리 설정한 주기마다 밴드별 캐리어대 간섭비(C/I: Carrier to Interference ratio, 이하 ‘C/I’라 칭하기로 한다)를 측정하고, 채널의 시간 변화를 측정하여(S601), 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청할 필요가 있는지 검사한다(S602). 여기서, 상기 단말은 상기 밴드별 C/I의 차이가 미리 설정한 값 이상이 되고 채널의 시간 변화가 미리 설정한 값 이하가 되면 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청할 필요가 있다고 판단한다. 또한, 상기 도 6에 별도로 도시되어 있지는 않으나 상기 단말은 미리 설정되어 있는 주기마다 혹은 필요에 의해 상기 기지국으로 상기 밴드별 C/I를 피드백(feedback)시킬 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 C/I는 결국 상기 단말의 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information)이 되는 것이다. 상기 검사 결과 상기 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청할 필요가 있을 경우 상기 하향링크 AMC 부채널의 할당을 기지국에 요청한다(S603). 상기 검사 결과 상기 하향링크 AMC 부채널 할당을 요청할 필요가 없을 경우에는 하향링크 다이버시티 부채널 할당을 기지국에 요청한다(S604).

한편, 단말로부터 하향링크 AMC 부채널 할당 요청을 수신한 기지국은 단말에게 보낼 데이터의 양과 종류에 따라 하향링크 AMC 부채널 할당 우선 순위를 결정하고[,]상기 단말이 요청한 하향링크 AMC 부채널을 할당한다. 이때, 상기 단말에게 할당할 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널이 모자라는 경우 상기 기지국은 상기 단말이 요청한 동작 모드와 다른 모드의 부채널을 할당하거나 해당 프레임에서 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널을 할당하지 못할 수도 있다. 상기 기지국은 상기 할당한 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 정보를 상기 단말로 송신하고, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 할당받은 하향링크 AMC 부채널과 하향링크 다이버시티 부채널 정보를 수신한다(S605).

상기 단말은 상기 수신한 하향링크 AMC 부채널 및 하향링크 다이버시티 부채널 할당 정보를 수신하여 하향링크 AMC 부채널 및 하향링크 다이버시티 부채널의 할당 여부를 확인하게 되고, 상기 하향링크 AMC 부채널 및 하향링크 다이버시티 부채널 할당 정보에 상응하게 해당 부채널을 복조하여 정보 데이터를 복원한다(S606).
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 하향링크 프레임의 앞부분에 프리앰블 구간과 제어 심볼 구간을 위치시켜 단말이 초기 동기 및 시스템의 상황을 신속하게 파악할 수 있다는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 상향링크 프레임에 초기 접속을 위한 별도의 구간을 설정하여 기지국과의 동기를 획득하지 못한 단말의 송신 신호가 데이터 채널에 간섭으로 영향을 주지 않는다는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 AMC 부채널과 다이버시티 부채널을 한 프레임에서 동시에 구성 가능하며, AMC 부채널과 다이버시티 부채널을 구성하는 무선 자원, 즉 심볼 구간의 비율을 프레임마다 다르게 운영할 수 있으므로 효율적으로 자원을 관리할 수 있다는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 동일한 프레임내에서 다양한 주파수 재사용 계수를 지원하는 형태로 AMC 부채널과 다이버시티 부채널을 구성할 수 있다는 이점을 가진다.

Claims

전체 주파수 대역이 다수의 밴드들을 포함하고, 상기 다수의 밴드들 각각은 다수의 빈들을 포함하고, 상기 다수의 빈들 각각은 다수의 부반송파들을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템의 송신기에서 부채널 할당 방법에 있어서,

미리 설정된 시구간을 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 부채널 시구간과 다이버시티(diversity) 부채널 시구간으로 분할하는 과정과,

상기 AMC 부채널 시구간에서 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하고, 상기 선택한 밴드내의 상기 다수의 빈들중 미리 설정된 개수의 빈들을 선택하여 AMC 부채널로 할당하는 과정을 포함하는 부채널 할당 방법.
제 1항에 있어서,

상기 설정 시구간을 AMC 부채널 시구간과 상기 다이버시티 부채널 시구간으로 분할하는 과정은 상기 AMC 부채널을 할당받기를 요청하는 수신기들의 개수에 상응하게 상기 설정 시구간을 상기 AMC 부채널 시구간과 상기 다이버시티 부채널 시구간의 비율을 결정하여 분할하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 AMC 부채널 시구간에서 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하는 과정은 수신기로부터 피드백되는 채널 품질 정보에 상응하게 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 1항에 있어서, 상기 AMC 부채널 시구간과 다이버시티 부채널 시구간의 단위 시구간은 심벌 시구간임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 1항에 있어서, 상기 다이버시티 부채널 시구간에서 상기 전체 주파수 대역을 다수의 그룹들로 분할하고, 상기 다수의 그룹들 각각내의 부반송파들중 어느 한 부반송파를 선택하여 다이버시티 부채널로 할당하는 과정을 더 포함하는 부채널 할당 방법.
제 6항에 있어서, 상기 다수의 그룹들 각각내의 부반송파들중 어느 한 부반송파를 선택하는 과정은 미리 설정되어 있는 다이버시티 부채널 시퀀스에 상응하게 상기 다수의 그룹들 각각내의 부반송파들중 어느 한 부반송파를 선택하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 다수의 빈들 각각이 포함하는 부반송파들은 인접한 부반송파들임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 AMC 부채널로 할당되는 설정 개수의 빈들은 인접한 빈들이거나 혹은 이격된 빈들임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
삭제
전체 주파수 대역이 다수의 밴드들을 포함하고, 상기 다수의 밴드들 각각은 다수의 빈들을 포함하고, 상기 다수의 빈들 각각은 다수의 부반송파들을 포함하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템의 송신기에서 부채널 할당 방법에 있어서,

미리 설정된 시구간을 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 부채널 시구간과 다이버시티(diversity) 부채널 시구간으로 분할하는 과정과,

상기 AMC 부채널 시구간에서 AMC 부채널을 할당하고, 상기 다이버시티 부채널 시구간에서 다이버시티 부채널을 할당하는 과정을 포함하는 부채널 할당 방법.
제 14항에 있어서, 상기 AMC 부채널을 할당하는 과정은;

상기 AMC 부채널 시구간에서 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하고, 상기 선택한 밴드내의 상기 다수의 빈들중 미리 설정된 개수의 빈들을 선택하여 상기 AMC 부채널로 할당하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 14항에 있어서, 상기 다이버시티 부채널을 할당하는 과정은;

상기 다이버시티 부채널 시구간에서 상기 전체 주파수 대역을 다수의 그룹들로 분할하고, 상기 다수의 그룹들 각각내의 부반송파들중 어느 한 부반송파를 선택하여 상기 다이버시티 부채널로 할당하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 14항에 있어서, 상기 설정 시구간을 AMC 부채널 시구간과 상기 다이버시티 부채널 시구간으로 분할하는 과정은 상기 AMC 부채널을 할당받기를 요청하는 수신기들의 개수에 상응하게 상기 설정 시구간을 상기 AMC 부채널 시구간과 상기 다이버시티 부채널 시구간의 비율을 결정하여 분할하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 15항에 있어서, 상기 AMC 부채널 시구간에서 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하는 과정은 수신기로부터 피드백되는 채널 품질 정보에 상응하게 상기 다수의 밴드들중 어느 한 밴드를 선택하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 14항에 있어서, 상기 AMC 부채널 시구간과 다이버시티 부채널 시구간의 단위 시구간은 심벌 시구간임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 16항에 있어서, 상기 다수의 그룹들 각각내의 부반송파들중 어느 한 부반송파를 선택하는 과정은 미리 설정되어 있는 다이버시티 부채널 시퀀스에 상응하게 상기 다수의 그룹들 각각내의 부반송파들중 어느 한 부반송파를 선택하는 것임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 14항에 있어서, 상기 다수의 빈들 각각이 포함하는 부반송파들은 인접한 부반송파들임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
제 15항에 있어서, 상기 AMC 부채널로 할당되는 설정 개수의 빈들은 인접한 빈들이거나 혹은 이격된 빈들임을 특징으로 하는 부채널 할당 방법.
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행들과 열들의 매트릭스 형으로 배열된 다수의 빈들을 포함하고, 상기 열들의 각 열은 시간 영역을 나타내고, 상기 행들의 각 행은 주파수 영역을 나타내며, 상기 행들의 각 행은 다수의 연속하는 서브 캐리어들을 가지며, 상기 열들은 심볼들을 나타내고, 상기 다수의 빈들 각각은 미리 설정되어 있는 부반송파들로 구성되는 프레임을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 셀룰러 통신 시스템에서, 기지국으로부터 다수의 단말들로 부채널을 할당하는 방법에 있어서,

부채널들 각각은 상기 설정 부반송파들의 m개의 부반송파들로 구성되고, 각 부반송파를 통해 각 단말로 데이터를 전송하기 위해 상기 매트릭스 형태로 배열된 상기 다수의 빈들에서 동일한 행에서 서로 이격되어 있는 다수의 빈들의 세트들을 가지며, 상기 부채널들 각각은 상기 다수의 빈들에서 동일한 행에서 서로 인접한 다수의 빈들의 세트들을 가지도록 상기 부채널들을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.