KR100651525B1 - 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신시스템의 데이터 송수신 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신시스템의 데이터 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서, 상기 이동 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 다수의 세그먼트들을 생성하고; 상기 다수의 세그먼트들을 데이터 특성을 고려하여 다수개의 타입들로 분류한 후 상기 데이터 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들 각각의 세그먼트들에 적용할 신호 송수신 방식 조합들을 결정하고; 이후 송신할 데이터가 발생하면, 상기 송신할 데이터의 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들중 어느 한 타입의 세그먼트를 상기 데이터를 송신할 세그먼트로 선택한다.
세그먼트, 타입, 차등 세그먼트, 신호 송수신 방식 조합, 실시간 서비스, 비실시간 서비스, 셀 중심 영역, 셀 경계 영역

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템의 데이터 송수신 방법{METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING DATA IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEMS USING AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SCHEME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동 통신 시스템의 세그먼트 할당을 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동 통신 시스템에서 지원하는 차등 세그먼트의 타입들을 개략적으로 도시한 도면
도 3은 도 2의 차등 세그먼트 구조가 적용된 OFDMA 이동 통신 시스템의 자원 맵 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 4는 도 2의 차등 세그먼트 구조에 적용되는 신호 송수신 방식 조합을 결정하기 위한 공동 최적화 과정을 개략적으로 도시한 도면
도 5는 도 2의 차등 세그먼트 구조에 적용되는 신호 송수신 방식 조합들을 상위 계층과 연동시키는 계층간 최적화 과정을 개략적으로 도시한 도면
도 6은 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트를 할당하는 과정을 도시한 순서도
도 7은 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트 타입에 따라 적용되는 신호 처리 방식 조합을 개략적으로 도시한 도면
본 발명은 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 이동 통신 시스템(이하, 'OFDMA 이동 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에 관한 것으로서, 특히 데이터의 특성에 따라 차별적인 신호 송수신 방식 조합을 적용하여 데이터를 송수신하는 방법에 관한 것이다.
차세대 이동 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 상기 4세대 이동 통신 시스템은 이전 세대의 이동 통신 시스템들과 같이 단순한 무선 이동 통신 서비스에 그치지 않고 유선 통신 네트워크와 무선 통신 네트워크와의 효율적 연동 및 통합 서비스를 목표로 하여 표준화되고 있다. 그 결과 무선 통신 네트워크에서 유선 통신 네트워크의 데이터 용량(capacity)과 같거나 유사한 대용량 데이터를 전송할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
그래서, 상기 4세대 이동 통신 시스템에서는 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식을 활발하게 연구하고 있으며, 상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬로 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다. 상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중 접속(FDM: Frequency Division Multiplexing) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다. 또한, 상기 OFDM 방식에서는 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 이동 통신 시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.
일반적으로, 상기 OFDM 방식은 서브 캐리어(sub-carrier), 즉 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들간의 스펙트럼이 상호 직교성을 유지하면서 서로 중첩 되어 있어 스펙트럼 효율이 좋다. 또한, 상기 OFDM 방식은 변조가 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현되고, 복조가 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현된다. 이와 같은 OFDM 방식에 근거한 다중 접속 방식으로는 전체 서브 캐리어들 중 일부 서브 캐리어들을 특정 단말기에게 할당하여 사용하게 하는 OFDMA 방식이 있다. 상기 OFDMA 방식은 대역 확산(spreading)을 위한 확산 시퀀스(spreading sequence)가 필요하지 않으며, 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들의 집합을 동적으로 변경할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 4세대 이동 통신 시스템은 결과적으로 보다 다양한 컨텐츠(contents)를 개발하려는 소프트웨어(software)적인 측면과 최선의 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 제공할 수 있도록 스펙트럼 효율(spectrum efficiency)이 높은 무선 접속 방식을 개발하려는 하드웨어(hardware)적인 면을 동시에 고려하는 방향으로 발전되고 있다.
또한, 상기 4세대 이동 통신 시스템에서 고려하고 있는 하드웨어적인 면을 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로, 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인들은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선 통신에서 채널 환경은 백색 가산성 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 이외에도 페이딩 현상으로 인해 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 쉐도우잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(doppler) 효과, 타 단말기 및 다중 경로 (multipath) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서, 고속 무선 데이터 패킷 서비스를 제공하기 위해서는 기존 2세대 혹은 3세대 이동 통신 시스템에서 제공되던 방식들 이외에도 상기 채널 변화에 적응적으로 대처할 수 있는 또 다른 진보된 기술을 요구하게 되었다. 물론, 기존 이동 통신 시스템들에서 채택하고 있는 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식과, 복합 재전송(HARQ: Hybrid Automatic Retransmission Request, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식 등과 같은 방식들 역시 상기 채널 변화에 적응적으로 대처하여 시스템 전체 성능은 크게 개선된다.
물론, 상기에서 설명한 바와 같이 AMC 방식과 HARQ 방식 등과 같은 다양한 방식들을 적용한다고 하더라도 무선 자원(radio resource)의 부족이라는 무선 통신에 있어서의 근본적인 문제가 해결되는 것은 아니므로, 가입자 용량을 최대화하는 동시에 멀티미디어 서비스에 필수적인 고속 데이터 전송을 가능하게 하기 위해서는 스펙트럼 효율이 우수한 다중 접속(multiple access) 방식의 연구 개발의 필요성은 지속적으로 유지된다. 따라서, 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 위해서는 스펙트럼 효율이 우수하면서도 데이터의 특성을 고려할 수 있는 새로운 다중 접속 방식에 대한 필요성이 대두되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDMA 이동 통신 시스템에서 데이터 특성에 따라 차별적인 신호 송수신 방식 조합을 적용하여 데이터를 송수신하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 OFDMA 이동 통신 시스템에서 서비스 품질에 따라 차별적인 신호 송수신 방식 조합을 적용하여 데이터를 송수신하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 이동 통신 시스템에서 채널 품질에 따라 차별적인 신호 송수신 방식 조합을 적용하여 데이터를 송수신하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 OFDMA 이동 통신 시스템에서 데이터 특성에 따라 차별적인 신호 송수신 방식 조합이 적용되는 세그먼트 스케쥴링 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 데이터 송신 방법에 있어서, 상기 이동 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 다수의 세그먼트들을 생성하고, 상기 다수의 세그먼트들을 데이터 특성을 고려하여 다수개의 타입들로 분류하는 과정과, 상기 데이터 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들 각각의 세그먼트들에 적용할 신호 송수신 방식 조합들을 결정하는 과정과, 이후 송신할 데이터가 발생하면, 상기 데이터 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들 중 어느 한 타입의 세그먼트를 상기 데이터를 송신할 세그먼트로 선택하는 과정을 포함함을 특징으 로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 데이터 수신 방법에 있어서, 상기 이동 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지며, 데이터 특성에 상응하게 적용될 신호 송수신 방식 조합들이 결정된 다수개의 타입들로 분류된 다수의 세그먼트들중 어느 한 세그먼트를 통해 데이터가 수신될 것임을 통보받는 과정과, 상기 신호 송수신 방식 조합들중 상기 데이터가 수신될 세그먼트의 타입에 상응하는 신호 송수신 방식 조합을 선택하고, 상기 선택한 신호 송수신 방식에 상응하게 상기 세그먼트를 통해 데이터를 수신하는 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 이동 통신 시스템(이하, 'OFDMA 이동 통신 시스템'이라 칭하 기로 한다)의 세그먼트(segment) 할당을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 가로축은 시간 영역(time-domain)을 나타내며, 세로축은 주파수 영역(frequency-domain)을 나타낸다. 상기 OFDMA 이동 통신 시스템은 전체 대역폭(total bandwidth)을 다수의 서브 캐리어(sub-carrier) 주파수 대역들로 분할하여 사용한다. 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 시간 영역에서 미리 설정한 Nt개의 OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)들을 점유하며, 주파수 영역에서 미리 설정한 Nf개의 서브 캐리어 주파수 대역들을 점유하는 영역을 '세그먼트(segment)'라고 정의하기로 한다. 따라서, 1개의 세그먼트는
Figure 112005031936843-pat00001
개의 변조된 OFDM 심벌들을 송신할 수 있게 된다. 상기 세그먼트를 구성하는 OFDM 심볼 구간들의 개수 Nt와 서브 캐리어 주파수 대역들의 개수 Nf는 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정될 수 있음은 물론이다. 결과적으로, 상기 OFDMA 이동 통신 시스템은 미리 설정되어 있는 시구간에서 다수의 세그먼트들을 구비하게 된다.
상기 도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동 통신 시스템의 세그먼트 할당에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동 통신 시스템에서 지원하는 차등 세그먼트의 타입들에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동 통신 시스템에서 지원하는 차등 세그먼트의 타입들을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 도 1에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 차등 세그먼트 구조를 새롭게 제안하며, 특히, 상기 세그먼트를 데이터 특성 따라 그 적용되는 신호 송수신 방식(signal transmiting and receiving scheme)을 차별화시킴으로써, 차등 세그먼트(differential segment) 구조를 구현한다. 여기서, 상기 데이터 특성은 데이터의 지연 허용(delay tolerance) 조건에 따라, 즉 QoS 레벨 조건에 따라, 그리고 기지국으로부터의 거리(distance from BS) 조건에 따라, 즉 채널 품질(channel quality)을 고려하여 생성된다. 여기서, 상기 QoS 레벨 조건은 실시간(RT: Real Time) 서비스인지 혹은 비실시간(NRT: Non Real Time) 서비스인지를 구분하는 조건이며, 상기 채널 품질 조건은 셀 중심(cell center) 영역인지 혹은 셀 경계(cell boundary) 영역인지를 구분하는 조건이다. 본 발명에서는 상기 데이터 특성에 따라 상기 세그먼트의 타입(type)을 4가지 타입들, 즉 제1타입(type Ⅰ) 내지 제4타입(type Ⅳ)의 4가지 타입들로 제안하며, 상기 세그먼트들의 타입들 각각에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 도 2에서는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 이동 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트의 타입들에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 상기 도 2에서 설명한 차등 세그먼트 구조가 실질적으로 무선 자원에 할당되는 자원 맵(resource map) 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 도 2의 차등 세그먼트 구조가 적용된 OFDMA 이동 통신 시스템의 자원 맵 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3에는 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 차등 세그먼트 구조, 즉 서로 다른 타입을 가지는 세그먼트들을 실제 물리 채널(physical channel)로 매핑할 경우의 자원 맵 구조가 도시되어 있다. 서로 다른 타입을 가지는 세그먼트들은 해당 데이터 특성에 상응하는 신호 송수신 방식을 적용할 수 있도록 구조화된다. 따라서, 상기 세그먼트들 각각은 그 타입별로 서로 다른 크기와 모양을 가질 수 있으며, 이는 주파수 영역 및 시간 영역의 2차원 자원 맵 구조를 가지게 된다.
그리고, 상기 세그먼트 타입들 각각에 해당하는 단말기들과 트래픽(traffic), 즉 사용자 데이터(user data)의 분포가 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 상황에 상응하게 변경될 수 있으므로 상기 차등 세그먼트 구조를 적용하는 자원 맵 구조는 상기 도 3에 도시한 바와 같은 형태뿐만 아니라 얼마든지 다른 형태로 변경 가능함은 물론이다. 단, 상기 자원맵 구조의 형태는 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 전송 효율을 최대화시키기 위한 형태로 변경되어야만 한다.
또한, 인접 셀(neighbor cell)들 간에는 셀 간 간섭(ICI: Inter Cell Interference, 이하 'ICI'라 칭하기로 한다)을 최소화시키기 위해 서로 다른 자원 맵 구조를 가져야만 한다. 그리고, 상기 도 3에 도시한 자원 맵 구조는 트래픽 채널(traffic channel)에 대한 세그먼트들을 고려한 것이며, 상기 도 3에 도시하지는 않았지만 제어 채널(control channel)에 대한 세그먼트들은 별도로 존재함은 물론이다. 여기서, 상기 제어 채널은 단말기들의 데이터 특성에 상관없이 셀 경계 영역까지 안정적으로 송신되어야 하므로 링크 레벨 다이버시티(link level diversity) 방식을 기반으로 하여 별도의 자원 맵 구조로 고려되어야만 한다.
그러면 여기서 표 1 및 표 2를 참조하여 상기 세그먼트의 4가지 타입들 각각을 결정하는 파라미터(parameter)들에 대해서 설명하기로 한다.
Figure 112005031936843-pat00002
상기에서 설명한 바와 같이 상기 QoS 레벨 조건과 채널 품질 조건에 따라 세그먼트의 타입이 결정된다. 상기 표 1에는 상기 세그먼트 타입을 결정할 때 상기 채널 품질 조건에 따라 고려해야 하는 파라미터들이 기재되어 있으며, 이를 셀 중심 영역과 셀 변경 영역간의 비교를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 상기 셀 중심 영역과 셀 변경 영역을 비교하여 고려해야 하는 파라미터들은 지연 확산(delay spread)과, 주파수 선택성(frequency selectivity)과, 주파수 다이버시티 소스(frequency diversity source)와, 주파수 다이버시티 방식(frequency diversity scheme)과, ICI 변동(ICI fluctuation)과, ICI 평균화 방식(ICI averaging scheme)과, 간섭 추정(interference estimation)과, 공간 다이버시티 방식(space diversity scheme)과, 코드 분할 다중화(CDM: Code Division Multiplexing, 이하 'CDM'이라 칭하기로 한다)와, 효율적인 스케쥴링 방식(efficient scheduling policy)과, 캐리어 대 간섭비(CIR: Carrier to Interference Ratio, 이하 'CIR'이라 칭하기로 한다) 개선(CIR improvement)과, 송신 방식(transmission policy)과, 다이버시티 차수(diversity order)와, 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 한다) 방식(MIMO strategy) 등이 있다.
(1) 지연 확산 측면
상기 셀 중심 영역은 비교적 지연 확산이 적고, 상기 셀 경계 영역은 비교적 지연 확산이 크다.
(2) 주파수 선택성 측면
상기 셀 중심 영역은 주파수 선택성이 거의 없이 안정적이고, 상기 셀 경계영역은 주파수 선택성이 심하게 나타난다.
(3) 주파수 다이버시티 소스 측면
상기 셀 중심 영역은 주파수 다이버시티 소스가 거의 존재하지 않으며, 상기 셀 경계 영역은 주파수 다이버시티 소스가 풍부하다.
(4) 주파수 다이버시티 방식 측면
상기 셀 중심 영역은 주파수 다이버시티 방식을 적용할 경우 비효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 주파수 다이버시티 방식을 적용할 경우 효율적이다.
(5) ICI 변동 측면
상기 셀 중심 영역은 ICI 변동이 거의 없이 안정적이며, 상기 셀 경계 영역은 ICI 변동이 심하게 나타난다.
(6) ICI 평균화 방식 측면
상기에서 설명한 바와 같이 셀 중심 영역은 ICI 변동이 거의 없이 안정적이므로 상기 ICI 평균화 방식을 적용할 경우 비효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 ICI 변동이 심하게 나타나므로 상기 ICI 평균화 방식을 적용할 경우 효율적이다.
(7) 간섭 추정 측면
상기 셀 중심 영역은 간섭 추정이 용이하며, 상기 셀 경계 영역은 간섭 추정이 난이하다.
(8) 공간 다이버시티 방식 측면
상기 셀 중심 영역은 공간 다이버시티 방식을 적용할 경우 비효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 상기 공간 다이버시티 방식을 적용할 경우 효율적이다.
(9) CDM 측면
상기 셀 중심 영역은 상기 CDM 방식을 적용할 경우 비효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 상기 CDM 방식을 적용할 경우 효율적이다. 그 이유는 상기 셀 경계 영역에서 상기 CDM 방식이 추가 다이버시티 이득(additional diversity gain)과 ICI 평균 효과를 초래하기 때문이다.
(10) 스케쥴링 방식 측면
상기 셀 중심 영역은 스케쥴링 원칙으로서 기획적(opportunistic) 스케쥴링 방식의 적용이 용이하고, 상기 셀 경계 영역은 스케쥴링 방식으로서 비기획적(non-opportunistic) 스케쥴링 방식의 적용이 용이하다.
(11) CIR 개선 측면
상기 셀 중심 영역은 CIR 개선 측면에서 비효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 CIR 개선 측면에서 효율적이다.
(12) 송신 방식 측면
상기 셀 중심 영역은 송신 방식 측면에서 병렬 송신 방식이 효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 다이버시티 송신 방식이 효율적이다.
(13) 다이버시티 차수 측면
상기 셀 중심 영역은 기획적 스케쥴링 방식의 적용이 용이하므로 낮은 다이버시티 차수를 적용하여도 되며, 상기 셀 경계 영역은 비기획적 스케쥴링 방식이 구현되기 용이하므로 높은 다이버시티 차수를 적용하여야만 한다.
(14) MIMO 방식 측면
상기 셀 중심 영역은 공간 분할 다중화(SDM: Spatial Division Multiplexing, 이하 'SDM'이라 칭하기로 한다) 방식이 효율적이며, 상기 셀 경계 영역은 시공간 부호화(STC: Space Time Coding, 이하 'STC'라 칭하기로 한다) 방식이 효율적이다.
Figure 112005031936843-pat00003
상기 표 2에는 상기 세그먼트 타입을 결정할 때 상기 QoS 레벨 조건에 따라 고려해야 하는 파라미터들이 기재되어 있으며, 이를 실시간 서비스와 비실시간 서비스간의 비교를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 상기 실시간 서비스와 비실시간 서비스를 비교하여 고려해야 하는 파라미터들은 지연 요구(latency requirement)와, 접근(approach)과, 효율적인 스케쥴링 방식(efficient scheduling policy)과, 링크 레벨 다이버시티 방식(link-level diversity scheme)과, 다이버시티 방식(diversity form)과, MIMO 방식 등이 있다.
(1) 지연 요구 측면
상기 실시간 서비스는 지연 요구가 낮은 반면, 상기 비실시간 서비스는 지연 요구가 높다.
(2) 접근 측면
상기 실시간 서비스는 페이딩 경감(fading mitigation)이 효율적인 반면, 상기 비실시간 서비스는 페이딩 개발(fading exploitation)이 효율적이다.
(3) 효율적인 스케쥴링 방식 측면
상기 비실시간 서비스는 기획적 방식이 효율적이고, 상기 실시간 서비스는 QoS 레벨에 따른 비기획적 방식이 효율적이다.
(4) 다이버시티 방식 측면
상기 실시간 서비스는 링크 레벨 다이버시티 방식이 효율적인 반면, 상기 비실시간 서비스는 다중 사용자 다이버시티(multi-user diversity) 방식이 효율적이다.
(5) MIMO 방식 측면
상기 실시간 서비스는 시공간 부호화 방식이 효율적인 반면, 상기 비실시간 서비스는 공간 다중화 방식이 효율적이다.
한편, 다양한 QoS 레벨들을 가지는 멀티미디어(multimedia) 트래픽을 서비스하기 위해서는 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 물리 계층을 상기 OFDMA 이동 통신 시스템에서 가장 중요하게 고려되어야만 하는 기준들에 따라 서로 다른 성질의(heterogeneous) 신호 송수신 방식들의 조합들을 생성하고, 상기 생성된 신호 송수신 방식 조합들을 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 계층 이상의 상위 계층의 제어와 공통으로 운영하는 것이 필수적으로 요구된다. 여기서, 상기 신호 송수신 방식 조합들을 구성하는 과정이 공동 최적화(joint optimization) 방법이고, 상기 공동 최적화 방법에 따라 생성된 신호 송수신 방식 조합들을 상위 계층과 연동시키는 방법이 계층간 최적화(cross-layer optimization) 방법이다.
그러면 여기서 도 4를 참조하여 상기 공동 최적화 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4는 도 2의 차등 세그먼트 구조에 적용되는 신호 송수신 방식 조합을 결정하기 위한 공동 최적화 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 차등 세그먼트 구조에 적용하기 위한 신호 송수신 방식 조합을 결정하기 위해 고려되는 요소(considering factor)로는 셀 구조(cellular structure)와, 채널 환경(channel environment)과, 간섭 감소(interference reduction)와, 송수신기 성능 & 복잡도(transceiver performance & complexity)와, 링크 적응(link adaptation)과, 패킷 스케쥴링(packet scheduling)과, MIMO 구조이다.
상기 고려되는 요소들에 적용 가능한 방식(enabling technology)들은 다이버시티 방식과, 채널 부호화(channel coding) 방식과, 주파수 호핑(FH: Frequency Hopping, 이하 'FH'라 칭하기로 한다)/확산(spreading) 방식과, 공동 검출(joint detection) 방식과, 서브 캐리어 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식과, 패킷 스케쥴링 방식과, SDM & STC 방식과, 빔 포밍(beam forming) 방식 등이 있다.
상기 도 4에서는 상기 도 2의 차등 세그먼트 구조에 적용되는 신호 송수신 방식 조합을 결정하기 위한 공동 최적화 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 상기 신호 송수신 방식 조합들을 상위 계층과 연동시키는 계층간 최적화 방법에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 5는 도 2의 차등 세그먼트 구조에 적용되는 신호 송수신 방식 조합들을 상위 계층과 연동시키는 계층간 최적화 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 하위 계층, 즉 물리 계층에서 고려되어야만 하는 신호 송수신 방식들로는 CDM/FH 방식과, 복합 재전송(HARQ: Hybrid Automatic Retransmission Request, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식과, AMC 방식과, MIMO 방식 등이 있다. 상위 계층은 무선 자원 제어(RRC: Radio Resource Control) 측면과, QoS 패킷 스케쥴링 측면과, 이동 상태 관리(mobile state management) 측면을 고려하여 상기 하위 계층에서 적용할 수 있는 다양한 신호 송수신 방식들을 상기 차등 세그먼트 구조에 적용하기 위해 조합하는 것이다. 또한, 상위 계층은 패킷 스케쥴러(packet scheduler)와, 무선 링크 프로토콜(RLP: Radio Link Protocol, 이하 'RLP'라 칭하기로 한다)을 적용하여 패킷 스케쥴링 및 무선 링크를 제어한다.
상기 도 5에서는 상기 도 2의 차등 세그먼트 구조에 적용되는 신호 송수신 방식 조합들을 상위 계층과 연동시키는 계층간 최적화 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 상기 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트를 할당하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트를 할당하는 과정을 도시한 순서도이다.
상기 도 6을 설명하기에 앞서, 먼저 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 기지국은 상기 차등 세그먼트 구조를 운용하기 위해서 단말기들의 위치 정보를 미리 인식하고 있어야 하며, 상기 단말기들의 위치 정보는 채널 상태 측정 방식을 사용하여 검출할 수 있다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 611단계에서 상기 기지국의 스케쥴러는 송신할 사용자 데이터가 발생하면, 상기 사용자 데이터가 실시간 서비스 데이터인지를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 사용자 데이터가 실시간 서비스 데이터일 경우 상기 스케쥴러는 613단계로 진행한다. 상기 613단계에서 상기 스케쥴러는 측정한 CIR을 사용하여 상기 단말기가 셀 중심 영역에 존재하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 단말기가 셀 중심 영역에 존재할 경우 상기 스케쥴러는 615단계로 진행한다. 상기 615단계에서 상기 스케쥴러는 상기 사용자 데이터를 송신할 세그먼트를 제2타입 세그먼트로 할당하고 종료한다.
상기 613단계에서 검사 결과 상기 단말기가 셀 중심 영역에 존재하지 않을 경우, 즉 셀 경계 영역에 존재할 경우 상기 스케쥴러는 617단계로 진행한다. 상기 617단계에 상기 스케쥴러는 상기 사용자 데이터를 송신할 세그먼트를 제4타입 세그먼트로 할당하고 종료한다.
한편, 상기 611단계에서 검사 결과 상기 사용자 데이터가 실시간 서비스 데이터가 아닐 경우, 즉 비실시간 서비스 데이터일 경우 상기 스케쥴러는 619단계로 진행한다. 상기 619단계에서 상기 스케쥴러는 상기 단말기가 셀 중심 영역에 존재하는지 검사한다. 여기서, 상기 비실시간 서비스 데이터의 경우 CIR뿐만 아니라 ICI까지도 고려한다. 이러한 이유는 서비스 품질 보다 채널 상황에 기반하여 스케쥴링을 수행하여 자원의 효율성을 증가시키기 위해서이다. 상기 검사 결과 상기 단말기가 셀 중심 영역에 존재하지 않을 경우 상기 스케쥴러는 621단계로 진행한다. 상기 621단계에서 상기 스케쥴러는 상기 사용자 데이터를 송신할 세그먼트를 제3타입 세그먼트로 할당하고 종료한다.
상기 619단계에서 검사 결과 상기 단말기가 셀 중심 영역에 존재하지 않을 경우, 즉 셀 경계 영역에 존재할 경우 상기 스케쥴러는 623단계로 진행한다. 상기 623단계에 상기 스케쥴러는 상기 사용자 데이터를 송신할 세그먼트를 제1타입 세그먼트로 할당하고 종료한다.
상기 도 6에서는 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트를 할당하는 과정에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트 타입에 따른 신호 송수신 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 7은 도 2의 차등 세그먼트 구조에서 세그먼트 타입에 따라 적용되는 신호처리 방식 조합을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 7을 설명하기에 앞서, 상기에서 설명한 차등 세그먼트 구조를 실제 물리 채널로 매핑하기 위해서는 주어진 환경에 상응하는 신호 송수신 방식들의 조합을 최대한 지원할 수 있도록 해야만 한다. 상기 도 7에는 상기 제1타입 내지 제4타입의 세그먼트에 적용하는 신호 송수신 방식 조합이 도시되어 있으며, 상기 제1타입 내지 제4타입의 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합들 각각에 대해서 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 제1타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제1타입 세그먼트는 셀 중심 영역에 위치하는 단말기를 타겟으로 하는 비실시간 서비스 지원을 위한 세그먼트로서, 기회적 스케쥴링에 기반한 송신 방식을 선택한다. 상기에서 설명한 바와 같이 셀 중심 영역에 위치하는 단말기는 비교적 큰 CIR을 가지므로 병렬 송신 방식이 효율적이며 따라서 수직 블라스트(Vertical-BLAST(Bell Labs Layered Space Time), 이하 'V-BLSAT'라 칭하기로 한다) 방식과 같은 SDM 방식을 사용한다. 또한, 상기 제1타입 세그먼트는 상기 도 3에서 설명한 바와 같이 시간과 주파수뿐만 아니라 공간적으로도 세그먼트 구분이 가능하기 때문에 공간적으로 분리된 세그먼트들 각각에는 서로 다른 단말기를 타겟으로 하는 사용자 데이터가 송신될 수 있다.
상기 SDM 방식을 적용함으로 인해 생성되는 공간 병렬 채널에 서로 다른 단말기를 타겟으로 하는 사용자 데이터를 다중화하여 송신하는 방식에 대한 필요성이 증가된다. 또한, 상기 제1타입 세그먼트에는 FH 방식 및 CDM 방식과 같은 링크 레벨 다이버시티 방식을 적용하지 않으므로 기회적 스케쥴링의 이득을 최대화시킬 수 있다.
따라서, 상기 제1타입 세그먼트는 상기 링크 레벨 다이버시티 방식의 적용을 최소화시키 위해 상기 세그먼트의 Nf가 작게 되며, 또한 비교적 정확하게 AMC 방식을 적용할 수 있으므로 HARQ 방식을 사용해야만 하는 필요성이 낮아져서 상기 HARQ 방식의 재전송 지연을 고려하지 않아도 되므로 상기 세그먼트의 Nt가 비교적 크게 된다. 그러나, 상기 세그먼트의 Nt가 크게 되면 스케쥴링 간격이 크게 되므로 채널 품질 피드백 채널의 지연이 증가되어 상기 제1타입 세그먼트에서 지원 가능한 단말기 속도는 감소하게 된다.
또한, 상기 기회적 스케쥴링을 지원하기 위해서 단말기들 각각은 기지국으로 주파수와 시간 및 공간상에 위치하는 모든 세그먼트들에 대해서 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다) 정보를 비교적 짧은 주기의(short-term), 즉 순시적(instantaneous)으로 기지국에 피드백해야만 한다. 여기서, 상기 순시 채널 품질 정보는 CIR 또는 전송율 등이 될 수 있다. 그러면 상기 기지국은 상기 단말기들 각각으로부터 피드백되는 순시 채널 품질 정보들을 참조하여 상기 제1타입 세그먼트에 대한 스케쥴링 동작을 수행한다. 그런데, 상기 단말기들의 수가 증가하게 되면 상기 순시 채널 품질 정보를 피드백하는 채널(이하 'CQI 피드백 채널'이라 칭하기로 한다)을 위한 자원 할당이 증가하게 되며, 따라서 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 전체 전송 효율을 저하시키게 된다, 따라서, 상기 기회적 스케쥴링의 이득과 피드백되는 CQI들의 증가로 인한 tradeoff를 고려하여 자원맵을 설계해야만 한다.
상기 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제1타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합은 하기 6개의 신호 송수신 방식들을 조합한 것이며, 이를 정리하면 다음과 같다.
(1) 트래픽/사용자 타입(traffic/user type): 비실시간(NRT) 트래픽/셀 중심 영역
(2) 스케쥴링 방식: 기획적 방식, 주파수와, 시간 및 공간의 3차원(3D) 스케쥴링 방식
(3) 링크 적응 방식: 고속 AMC(fast AMC) 방식, 적응적 비동기 증가 리던던시(AAIR: Adaptive Asynchronous Incremental Redundancy, 이하 'AAIR'이라 칭하기로 한다) 방식
(4) MIMO 방식: SDM 방식(V-BLAST 방식, SVD(Singular Value Decomposition) 방식)
(5) 송신 방식(transmissiom scheme): 비FH, 비CDM(No FH, No CDM) 방식
(6) 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information, 이하 'CSI'라 칭하기로 한다) 추정(CSI estimation) 방식: 순시적 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio, 이하 'SIR'이라 칭하기로 한다 ) 추정 방식(instantaneous SIR estimation) 방식
두 번째로, 제2타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제2타입 세그먼트는 셀 중심 영역에 위치하는 단말기를 타겟으로 하는 실시간 서비스 지원을 위한 세그먼트로서, 비기회적 스케쥴링에 기반한 송신 방식을 선택한다. 즉, 기지국은 각 단말기의 채널 상태가 아닌 QoS 레벨에 따라 스케쥴링을 수행함으로써 링크 레벨 다이버시티 차수를 증가시켜 채널 상태에 강인한 송신이 가능하도록 상기 제2타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합을 결정해야만 한다.
상기 도 3에서 설명한 바와 같이 상기 제2타입 세그먼트는 비교적 Nf가 큰 형태를 가지며, 고속 FH 방식을 적용하여 주파수 다이버시티 이득을 최대화시킨다. 셀 중앙 영역은 병렬 전송이 효율적이므로 SDM 방식을 사용한다. 더욱이 링크레벨 다이버시티 이득을 극대화하기 위해서 제 1 타입 세그먼트의 경우와는 다르게 한 사용자의 데이터가 병렬 공간 채널을 모두 점유하면서 전송된다. 또한 순시적 채널 정보가 필요없는 V-BLAST와 같은 기법을 사용해야 한다. 이 경우 SVD 방식은 사용이 불가능하다.
또한, 상기 링크 레벨 다이버시티 이득이 증가됨에 따라 고속 페이딩 채널 특성을 완화시킬 수 있어 경로 감쇄나 쉐도우잉(shadowing)과 같은 비교적 저속의 채널 변화에 대응하는 링크 적응 방식을 필요로 하게 된다.
즉, 상기 제2타입 세그먼트에는 미리 설정된 시구간 동안 평균한 CIR를 간헐적으로 피드백하여 평균 CIR에 따라 저속의 AMC 방식을 적용할 수 있으므로, 상기 제1타입 세그먼트와 같이 순시적 CIR 피드백은 필요로 되지 않으며, 따라서 피드백 채널의 CQI 정보량이 감소하게 된다. 물론, 순간적으로 발생할 수 있는 CIR의 변화나 링크 레벨 다이버시티 자원의 부족으로 인해 상기 설정 시구간 동안 피드백된 평균 CIR과 실제 송신되는 채널의 CIR간에 차이가 발생할 수 있고, 이는 송신 에러를 발생시킬 수 있는 요인으로 작용하게 된다. 그런데, 상기 실시간 데이터의 경우 최악의 채널 상황에서의 성능 보장이 중요한 요소로 작용하므로, 송신상의 에러 발생을 극복하기 위해 HARQ 방식을 적용한다. 상기 HARQ 방식은 상기 AMC 방식으로 인한 성능 열화를 보상해 줄 뿐 아니라 상기 HARQ 방식 자체의 특성으로 인한 전송율 적응 능력이 뛰어나므로 효율적인 실시간 데이터의 송신을 위해서는 상기 HARQ 방식을 적용하는 것이 필수적이다.
그러나, 상기 실시간 데이터는 지연 요구 사항이 높으므로 상기 HARQ 방식을 적용함으로 인한 재전송 루프 지연을 최소화하기 위해 상기 세그먼트의 Nt를 작게 설계하는 것이 필요하다. 물론, 상기 세그먼트의 Nt를 작게 설계하는 것은 상기 제1타입 세그먼트에도 공통적으로 적용되지만, 사용자의 속도가 빠른 경우는 기회적 스케쥴링으로 인한 성능 열화가 비교적 크므로 강인한 송신 능력을 갖는 제2타입 세그먼트를 통해 송신될 수 있으며, 이는 상기 차등 세그먼트 구조를 가지는 시스템의 유연성을 증가시킬 수 있다.
상기 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제2타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합은 하기 6개의 신호 송수신 방식들을 조합한 것이며, 이를 정리하면 다음과 같다.
(1) 트래픽/사용자 타입: 실시간(RT) 트래픽/셀 중심 영역
(2) 스케쥴링 방식: 비기획적 방식, QoS 레벨에 따른 스케쥴링 방식
(3) 링크 적응 방식: 저속 AMC(slow AMC) 방식, synchronous exponential IR을 가지는 HARQ 방식
(4) MIMO 방식: SDM방식(V-BLAST), 송신기에서 채널정보를 필요로 하지 방식
(5) 송신 방식: FH 방식
(6) CSI 추정 방식: 채널 추정(CE: Channel Estimation) 방식 + 보간(interpolation) 방식
세 번째로, 제3타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제3타입 세그먼트는 셀 경계 영역에 위치하는 단말기를 타겟으로 하는 비실시간 서비스 지원을 위한 세그먼트로서, 기회적 스케쥴링에 기반한 송신 방식을 선택한다. 즉, 기지국은 상기 기획적 스케쥴링의 이득을 최대화시키기 위해 신호의 링크 레벨 다이버시티 차수를 감소시켜야만 한다. 셀 경계 영역이므로 간섭 잡음의 변동에 대처하기 위하여 동적 채널 할당(Dynamic Channel Allocation, 이하 DCA라 칭하기로 한다)과 같은 방식을 기회적 스케쥴링 기법과 연동하여 운영하는 것이 필요하다.
최근 다중 안테나를 사용한 기회적 빔포밍(opportunistic beam forming) 방식에 대한 연구가 주목받고 있는데, 상기 기획적 빔포밍 방식은 상기 기회적 스케쥴링 방식과 결합하여 운용되며, 피드백되는 채널 품질 정보량이 작고 안테나간 상관성에 구애받지 않으며 기회적 간섭 잡음 감소(opportunistic interference nulling) 효과가 있어 상기 제3타입 세그먼트에 효율적인 방식이다. 그러나, 상기 기회적 빔포밍 방식은 실제 시스템의 적용 가능성에 대한 검증이 이루어지지 않은 상태이며, 또한 다른 안테나 방식들과의 성능 비교 역시 검증되지 않은 상태이다.
상기 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제3타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합은 하기 6개의 신호 송수신 방식들을 조합한 것이며, 이를 정리하면 다음과 같다.
(1) 트래픽/사용자 타입: 비실시간 트래픽/셀 경계 영역
(2) 스케쥴링 방식: 기획적 스케쥴링 방식 및 DCA 방식
(3) 링크 적응 방식: 고속 AMC(fast AMC) 방식, AAIR 방식
(4) MIMO 방식: 기획적 빔포밍 방식
(5) 송신 방식: NO FH, NO CDM 방식
(6) CSI 추정 방식: 순시적 SIR 추정 방식(instantaneous SIR estimation) 방식
네 번째로, 제4타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제4타입 세그먼트는 셀 경계 영역에 위치하는 단말기를 타겟으로 하는 실시간 서비스 지원을 위한 세그먼트로서, 비기회적 스케쥴링에 기반한 송신 방식을 선택한다. 즉, 기지국은 상기 제2타입 세그먼트와 같이 링크 레벨 다이버시티 방식에 기반한 송신을 지원하며, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식과 같은 비교적 낮은 차수의 변조 방식을 사용하기 때문에, CDM 방식을 적용할 수 있다. 또한, 저속 AMC 방식과 HARQ 방식을 동시에 적용할 수 있으므로 상기 제2타입 세그먼트와 같은 동일한 세그먼트 모양을 가진다.
상기 도 7에 나타낸 바와 같이 상기 제4타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합은 하기 6개의 신호 송수신 방식들을 조합한 것이며, 이를 정리하면 다음과 같다.
(1) 트래픽/사용자 타입: 실시간 트래픽/셀 중심 영역
(2) 스케쥴링 방식: 비기획적 방식, QoS 레벨에 따른 스케쥴링 방식
(3) 링크 적응 방식: 저속 AMC 방식, synchronous exponential IR을 가지는 HARQ 방식
(4) MIMO 방식: STC 방식(ST-BICM) 방식, 안테나 호핑 방식
(5) 송신 방식: FH 방식, CDM 방식
(6) CSI 추정 방식: 채널 추정 방식 + 보간 방식
한편, 상기에서 별도로 설명하지는 않았으나 상기 기지국이 송신할 사용자 데이터에 대해서 해당 타입의 세그먼트를 할당하고, 상기 할당한 세그먼트를 통해서 해당 단말기로 상기 사용자 데이터를 송신하면, 상기 단말기는 상기 할당된 세그먼트를 통해 신호를 수신하고 상기 할당된 세그먼트의 타입에 적용되는 신호 송수신 방식 조합에 해당하는 신호 송수신 방식들로 상기 사용자 데이터를 복원하게 된다. 여기서, 상기 단말기에 할당된 세그먼트 및 그 세그먼트의 타입에 대한 정보는 별도의 제어 채널 혹은 시그널링 메시지등을 통해 송신할 수 있음은 물론이다.
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, OFDMA 이동 통신 시스템에서 데이터 특성, 즉 QoS 레벨 및 채널 품질에 따라 차별적인 신호 송수신 방식 조합을 적용하는 세그먼트 구조를 제안함으로써 다양한 환경에서 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 전송 및 자원 할당 효율성을 최대화시킨다는 이점을 가진다.

Claims (12)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 데이터 송신 방법에 있어서,
    상기 이동 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 다수의 세그먼트들을 생성하고,
    상기 다수의 세그먼트들을 데이터 특성을 고려하여 다수개의 타입들로 분류하는 과정과,
    상기 데이터 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들 각각의 세그먼트들에 적용할 신호 송수신 방식 조합들을 결정하는 과정과,
    이후 송신할 데이터가 발생하면, 상기 데이터 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들 중 어느 한 타입의 세그먼트를 상기 데이터를 송신할 세그먼트로 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터를 송신할 세그먼트를 결정한 후, 상기 결정한 세그먼트의 타입에 결정되어 있는 신호 송수신 방식 조합에 상응하게 상기 데이터를 신호 처리하여 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 특성은 서비스 품질 레벨과 채널 품질 조건을 고려하여 생성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서비스 품질 레벨 조건은 상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터의 서비스 품질이 실시간 서비스 혹은 비실시간 서비스인지 여부를 판단하는 조건이며, 상기 채널 품질 조건은 상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 셀 중심 영역 혹은 셀 변경 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 조건임을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 세그먼트들을 데이터 특성을 고려하여 다수개의 타입들로 분류하는 과정은;
    상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터의 서비스 품질이 비실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 중심 영역에 존재하는 경우 제1타입 세그먼트로 분류하고;
    상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터의 서비스 품질이 실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 중심 영역에 존재하는 경우 제2타입 세그먼트로 분류하고;
    상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터의 서비스 품질이 비실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 경계 영역에 존재하는 경우 제3타입 세그먼트로 분류하고;
    상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터의 서비스 품질이 실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신할 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 경계 영역에 존재하는 경우 제4타입 세그먼트로 분류하는 것임을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 특성을 고려하여 상기 다수개의 타입들 각각의 세그먼트들에 적용할 신호 송수신 방식 조합들을 결정하는 과정은;
    기획적 방식의 3차원 스케쥴링 방식과, 고속 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 방식 및 적응적 비동기 증가 리던던시(AAIR: Adaptive Asynchronous Incremental Redundancy) 방식의 링크 적응 방식과, 공간 분할 다중화(SDM: Spatial Division Multiplexing) 방식의 다중 입력 다중 출력 (MIMO: Multiple Input Multiple Output) 방식과, 비주파수 호핑, 비코드 분할 다중화(CDM: Code Division Multiplexing) 방식의 송신 방식과, 순시적 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio) 추정 방식의 채널 상태 정보 추정 방식을 상기 제1타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합으로 결정하고;
    비기획적 방식의 서비스 품질에 따른 스케쥴링 방식과, 저속 AMC 방식 및 동기식 IR을 가지는 복합 재전송(HARQ: Hybrid Automatic Retransmission Request) 방식의 링크 적응 방식과, 수직 블라스트(V-BLAST: Vertical-BLAST)방식과, 채널 추정 방식 및 보간 방식의 채널 상태 정보 추정 방식을 상기 제2타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합으로 결정하고;
    기획적 방식의 스케쥴링 방식과, 동적 자원 할당(DCA: Dynamic Channel Allocation) 방식과, 고속 AMC 방식 및 AAIR 방식의 링크 적응 방식과, 기획적 빔포밍 방식의 MIMO 방식과, 비주파수 호핑 및 비CDM 방식의 송신 방식과, 순시적 SIR 추정 방식의 채널 상태 정보 추정 방식을 상기 제3타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합으로 결정하고;
    비기획적 방식의 서비스 품질에 따른 스케쥴링 방식과, 저속 AMC 방식 및 동기식 IR을 가지는 HARQ 방식의 링크 적응 방식과, STC 방식 또는 안테나 호핑 방식의 MIMO 방식과, 주파수 호핑 및 CDM 방식의 송신 방식과, 채널 추정 방식 및 보간 방식의 채널 상태 추정 방식을 상기 제4타입 세그먼트에 적용되는 신호 송수신 방식 조합으로 결정함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기획적 방식의 3차원 스케쥴링 방식은 주파수, 시간, 공간으로 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 데이터 수신 방법에 있어서,
    상기 이동 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지며, 데이터 특성에 상응하게 적용될 신호 송수신 방식 조합들이 결정된 다수개의 타입들로 분류된 다수의 세그먼트들중 어느 한 세그먼트를 통해 데이터가 수신될 것임을 통보받는 과정과,
    상기 신호 송수신 방식 조합들중 상기 데이터가 수신될 세그먼트의 타입에 상응하는 신호 송수신 방식 조합을 선택하고, 상기 선택한 신호 송수신 방식에 상응하게 상기 세그먼트를 통해 데이터를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 특성은 서비스 품질 레벨과 채널 품질 조건을 고려하여 생성됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서비스 품질 레벨 조건은 상기 세그먼트를 통해 수신되는 데이터의 서비스 품질이 실시간 서비스 혹은 비실시간 서비스인지 여부를 판단하는 조건이며, 상기 채널 품질 조건은 상기 세그먼트를 통해 수신되는 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 셀 중심 영역 혹은 셀 변경 영역에 존재하는지 여부를 판단하는 조건임을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다수의 세그먼트들은 상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터의 서비스 품질이 비실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 중심 영역에 존재하는 경우 제1타입 세그먼트로 분류되고;
    상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터의 서비스 품질이 실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 중심 영역에 존재하는 경우 제2타입 세그먼트로 분류되고;
    상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터의 서비스 품질이 비실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 경계 영역에 존재하는 경우 제3타입 세그먼트로 분류되고;
    상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터의 서비스 품질이 실시간 서비스이며, 상기 세그먼트를 통해 송신되는 데이터가 타겟으로 하는 단말기가 상기 셀 경계 영역에 존재하는 경우 제4타입 세그먼트로 분류됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 타입들 각각의 세그먼트들은 그 타입이 제1타입일 경우 기획적 방식의 3차원(주파수, 시간, 공간) 스케쥴링 방식과, 고속 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 방식 및 적응적 비동기 증가 리던던시(AAIR: Adaptive Asynchronous Incremental Redundancy) 방식의 링크 적응 방식과, 공간 분할 다중화(SDM: Spatial Division Multiplexing) 방식의 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 방식과, 비주파수 호핑, 비코드 분할 다중화(CDM: Code Division Multiplexing) 방식의 송신 방식과, 순시적 신호대 간섭비(SIR: Signal to Interference Ratio) 추정 방식의 채널 상태 정보 추정 방식이 신호 송수신 방식 조합으로 결정되고;
    그 타입이 제2타입일 경우 비기획적 방식의 서비스 품질에 따른 스케쥴링 방식과, 저속 AMC 방식 및 동기식 지수 IR을 가지는 복합 재전송(HARQ: Hybrid Automatic Retransmission Request) 방식의 링크 적응 방식과, 수직 블라스트(V-BLAST: Vertical-BLAST)방식과, 주파수 호핑 방식의 송신 방식과, 채널 추정 방식 및 보간 방식의 채널 상태 정보 추정 방식이 신호 송수신 방식 조합으로 결정되고,
    그 타입이 제3타입일 경우 기획적 방식의 스케쥴링 방식과, 동적 자원 할당(DCA: Dynamic Channel Allocation) 방식과, 고속 AMC 방식 및 AAIR 방식의 링크 적응 방식과, 기획적 빔포밍 방식의 MIMO 방식과, 비주파수 호핑 및 비CDM 방식의 송신 방식과, 순시적 SIR 추정 방식의 채널 상태 정보 추정 방식이 신호 송수신 방식 조합으로 결정되고,
    그 타입이 제4타입일 경우 비기획적 방식의 서비스 품질에 따른 스케쥴링 방식과, 저속 AMC 방식 및 동기식 지수 IR을 가지는 HARQ 방식의 링크 적응 방식과, STC 방식 또는 안테나 호핑 방식의 MIMO 방식과, 주파수 호핑 및 CDM 방식의 송신 방식과, 채널 추정 방식 및 보간 방식의 채널 상태 추정 방식이 신호 송수신 방식 조합으로 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
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