KR100810280B1

KR100810280B1 - 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR100810280B1
Application number: KR1020050045266A
Authority: KR
Inventors: 서창호; 박동식; 홍성권; 조영권; 구진규; 우정수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2008-03-06
Also published as: US7801226B2; KR20060122643A; US20060268677A1

Abstract

본 발명은 주파수 오버레이(frequency overlay) 방식을 사용하는 통신 시스템 및 그 송수신 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서, 데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고, 상기 생성된 데이터 스트림에 대하여 미리 설정된 소정의 제1주파수 대역에 상응하여 역고속 푸리에 변환하여 전송하는 과정과, 임의의 신호가 수신되면, 상기 수신 신호에 대하여 미리 설정된 소정의 제2주파수 대역에 상응하여 고속 푸리에 변환 후 수신 신호를 복원하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Scalable OFDM 시스템, 주파수 오버레이, IFFT, FFT, BPF

Description

주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMISSION/RECEIVING DATA IN A FREQUENCY OVERLAY COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서의 주파수 할당 동작을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템의 다운링크에서의 데이터 흐름의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템의 업링크에서의 데이터 흐름의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 송신 방법의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 송신 방법의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 송신 방법의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템의 다운링크에서의 데이터 처리 과정의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템의 업링크에서의 데이터 처리 과정의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 다운링크에서의 데이터 흐름의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서 업링크에서의 데이터 흐름의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템의 다운링크에서의 데이터 처리 과정의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템의 업링크에서의 데이터 처리 과정의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면,

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 주파수 오버레이(frequency overlay) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하, '주파수 오버레이 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 데이터 송수신 방법 및 시스템에 관한 것이다.

통신 시스템이 발전해나감에 따라 그 제공하는 서비스의 종류들이 다양해지고, 따라서 광대역(broadband) 서비스를 제공하는 광대역 통신 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 그런데, 주파수 자원은 한정된 자원이기 때문에 광대역의 통신 시스템이라 하더라도 사용 가능한 주파수 대역은 한정되어 있고, 또한 이미 설치되어 있는 통신 시스템들과의 호환성(backward compatibility) 역시 고려되어야만 하기 때문에 그 설계에 난이한 점이 있다.

한편, 현재 제안되어 있는 광대역 통신 시스템들은 상기 광대역 통신 시스템들 각각에서 상기 광대역 서비스를 제공하기 위해 상이한 주파수 대역을 별도로 할당받아 사용한다는 기본 가정하에 설계된 시스템들이다. 그러나, 상기 광대역 서비스를 위한 주파수 대역의 요구가 증가함에 따라 상기 주파수 대역에 대한 라이센스(license) 비용은 증가하게 된다. 또한 상기 주파수 대역에 대한 라이센스 비용의 증가로 인해 실제 광대역 서비스 제공을 위한 방식들은 다양하게 제안되었음에도 불구하고 상기 광대역 서비스 제공을 위한 방식들을 사용하는 것이 불가능한 경우가 발생한다.

따라서, 상기 주파수 대역의 한정성을 극복하면서도, 즉 상기 주파수 대역에 대한 라이센스 비용 증가 문제를 해결하면서도 상기 광대역 서비스를 원활하게 제공하기 위한 방안이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 주파수 자원의 효율성을 도모하는 주파수 오버레이 통신 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중 사용자 다이버시티 이득을 최대화하는 주파수 오버레이 통신 시스템 및 상기 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존 통신 시스템들과의 호환성을 보장하는 주파수 오버레이 통신 시스템 및 상기 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존 통신 시스템들과의 호환성 보장을 만족시키기 위한 최소한의 복잡도를 가지는 통신 시스템 및 상기 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서, 제1주파수 대역과 제2주파수 대역은 상이하며, 상기 제1주파수 대역이 상기 제2주파수 대역에 포함되거나 혹은 상기 제2주파수 대역이 상기 제1주파수 대역에 포함되며, 데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고, 상기 데이터 스트림을 상기 제1주파수 대역에 상응하게 역고속 푸리에 변환하여 전송하는 과정과, 임의의 신호가 수신되면, 상기 수신 신호에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하게 고속 푸리에 변환한 후, 상기 수신 신호를 복원하는 과정을 포함한다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신을 위한 송수신 시스템에 있어서, 제1주파수 대역과 제2주파수 대역은 상이하며, 상기 제1주파수 대역이 상기 제2주파수 대역에 포함되거나 혹은 상기 제2주파수 대역이 상기 제1주파수 대역에 포함되며, 데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고 상기 데이터 스트림을 상기 제2주파수 대역에 상응하여 역고속 푸리에 변환하여 전송하고, 제1수신 신호에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하여 고속 푸리에 변환 후 상기 제1수신 신호를 복원하는 송신부와, 데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고 상기 데이터 스트림을 상기 제1주파수 대역에 상응하게 역고속 푸리에 변환하여 전송하고, 제2수신 신호에 대하여 미리 설정된 소정의 제1주파수 대역에 상응하여 고속 푸리에 변환 후 상기 제2수신 신호를 복원하는 수신부를 포함한다.

삭제

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 주파수 오버레이(frequency overlay) 방식을 사용하는 통신 시스 템(이하 '주파수 오버레이 통신 시스템'이라 칭하기로 한다) 및 그 송수신 방법을 제안한다. 특히, 본 발명은 주파수 자원의 한정성으로 인한 주파수 대역에 대한 라이센스(license) 비용 증가 문제를 해결하고, 상기 주파수 오버레이 방식 사용으로 인한 기존 통신 시스템들과의 호환성(backward compatibility)을 보장하며, 상기 호환성을 보장을 만족시키기 위한 최소한의 복잡도를 가지는 송수신 구조를 가지며, 효율적인 스케줄링(scheduling)을 통해 최대 전송량을 제공할 수 있는 주파수 오버레이 통신 시스템 및 그 송수신 방법을 제안한다.

또한 제안하는 본 발명은, 기존 시스템과 주파수 대역에서 겹쳐지는 오버레이 광대역 시스템의 설계에 관한 것으로, 이에 대해 구체적인 송수신단 모듈과 그에 대한 시나리오 및 이를 구현하기 위한 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)/고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다) 모듈 구조를 제안한다. 상기와 같은 구조는 기존 시스템에서 이동국(Mobile Station)의 호환성(backward compatibility)을 보장하기 위해 최소한의 복잡도를 지니도록 한다.

또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 본 발명은 크게 두 가지로 구분되며, 이는 확장된 대역폭이

배수인 경우와,

배수가 아닌 경우에 대해 다룬다. 여기서, 상기

배수인 경우에는

IFFT/FFT 모듈을 이용하여 송수신단이 설계되며, 이에 반해

배수가 아닌 경우에는 DFT 모듈을 사용하게 되면 복잡도가 크게 증가하기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 IFFT/FFT 모듈만을 사용하여 설계되도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 IFFT/FFT 모듈만을 사용하는 경우에 따른 RF 모듈의 증가되는 단점을 보완하기 위하여, 시스템 상황에 대응하여 RF 모듈의 베이스밴드(baseband) 단의 복잡도를 동시에 고려하는 설계 방안의 실시예들을 제안한다.

그러면, 이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 바람직한 동작 구성을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이 통신 시스템에서의 주파수 할당 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 먼저 도시되어 있는 바와 같이 상기 주파수 오버레이 통신 시스템을 설계하기 이전에 이미 설치되어 있는 통신 시스템, 즉 비주파수 오버레이(non-frequency overlay) 통신 시스템에서 반송파 주파수(carrier frequency)

과, 이에 상응하는 주파수 대역을 이미 사용하고 있다고 가정하기로 한다.

이하, 설명의 편의상 상기 비주파수 오버레이 통신 시스템을 '협대역(Narrow Band, 이하 'NB'라 칭하기로 한다) 통신 시스템'이라 칭하기로 하고, 상기 주파수 오버레이 통신 시스템을 '확장 대역(Extended Band, 이하 'EB'라 칭하기로 한다) 통신 시스템'이라 칭하기로 한다. 여기서, 상기 비주파수 오버레이 통신 시스템을 NB 통신 시스템이라 칭하는 이유는 상기 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 주파수 대역에 비해 상기 비주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 주파수 대역이 좁기 때문이며, 상기 비주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하고 있는 주 파수 대역 자체가 협대역임을 나타내는 것은 물론 아니다.

그런데, 상기 NB 통신 시스템에서 제공하고자 하는 서비스들의 종류가 다양해지고, 이에 따라 요구되는 전송량이 증가하게 되면 상기 NB 통신 시스템은 그 사용 주파수 대역의 대역폭(bandwidth)을 확장시켜야만 한다. 따라서, 상기 사용 주파수 대역의 대역폭이 확장된 통신 시스템을 고려할 수 있으며, 상기 사용 주파수 대역의 대역폭이 확장된 통신 시스템을 상기 NB 통신 시스템과 주파수 대역상에서 오버레이되는 형태로 설계할 수 있다. 여기서, 상기 NB 통신 시스템과 주파수 대역상에서 오버레이되는 형태로 그 사용 주파수 대역이 결정되는 통신 시스템이 결과적으로 주파수 오버레이 통신 시스템, 즉 EB 통신 시스템이 되는 것이다. 이렇게, 상기 주파수 오버레이 방식을 적용하는 것을 고려하는 이유는 다음과 같다.

(1) 주파수 대역에 대한 라이센스 비용 감소 측면

요구되는 주파수 대역의 대역폭이 확장됨에 따라 발생하는 라이센스 비용은 주파수 자원의 한정성으로 인해 크게 증가하게 된다. 상기 주파수 대역에 대한 라이센스 비용 증가는 서비스 사업자(service provider)에게는 큰 부담으로 작용하게 된다. 만약, 주파수 오버레이 방식을 사용하지 않고 NB 통신 시스템에서 사용하고 있는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 배치(deploy)할 경우 새로운 NB 통신 시스템에서 새로운 주파수 대역을 사용하는 경우와 동일하게 주파수 대역에 대한 라이센스 비용이 추가적으로 발생하게 된다. 이와는 달리 상기 주파수 오버레이 방식을 사용할 경우에는 추가적으로 증가되는 대역폭에 대한 라이센스 비용만이 추가적으로 발생하며, 서비스 사업자는 상기 추가적으로 발생한 라이센스 비용만을 부담 하면 되므로, 주파수 대역에 대한 라이센스 비용이 비교적 덜 큰 부담으로 작용하게 된다.

(2) 오버레이 주파수 대역에서의 주파수 자원 효율성 증가 측면

상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 주파수 오버레이 방식을 적용할 경우 오버레이되는 주파수 대역에서는 주파수 자원 효율성이 증가하게 된다. 일반적인 통신 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소들 중의 한 요소가 주파수 효율성인데, 상기 주파수 효율성 역시 서비스 사업자 입장에서는 더욱 중요하게 작용하게 된다. 그 이유는 서비스 사업자는 주파수 자원의 효율성에 비례하여 그 가입자들로부터 수익을 창출할 수 있기 때문이다.

일반적으로, 특정 주파수 대역에서 수용할 수 있는 가입자들의 수가 증가하면 스케줄링 이득(scheduling gain)을 획득할 수 있는데, 이를 다중 사용자 다이버시티 이득(multiuser diversity gain)이라고 칭한다. 따라서, 상기 주파수 오버레이 방식을 사용할 경우, 오버레이 주파수 대역을 NB 통신 시스템의 가입자들뿐만 아니라 EB 통신 시스템의 가입자들까지도 공유함으로써 상기 오버레이 주파수 대역에서는 결과적으로 수용할 수 있는 가입자들의 수가 증가되는 효과가 발생한다. 이는 주파수 자원 효율성을 증가시키는 효과가 있다. 물론, 상기 주파수 자원 효율성의 구체적은 증가량은 상기 EB 통신 시스템에서 사용하는 스케줄러(scheduler)의 스케줄링 방식에 따라 상이해지는데, 상기 주파수 자원의 효율성을 최대화시키는 스케줄링 방식을 사용하는 것이 바람직함은 물론이다.

상기 도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서의 주파수 할 당 동작에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈(transceiver module)의 일 예에 대해서 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 사용 주파수 대역의 대역폭이 확장되기 이전의 통신 시스템, 즉 NB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기의 모듈의 IFFT/FFT 포인트(point) 수가 'N'이라고 가정하고, 사용 주파수 대역의 대역폭이 확장된 이후의 통신 시스템, 즉 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 IFFT/FFT 포인트 수가 'M'(단, M>N)이라고 가정하기로 한다.

상기 도 2에 도시한 바와 같이, 기지국(Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)(200)에서는 N-포인트 IFFT/FFT 모듈(module)을 별도로 구비하지 않고도 M-포인트 IFFT/FFT 모듈만으로 NB 통신 시스템의 이동국(Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다), 즉 제1 MS(MS#1)(240)과 EB 통신 시스템의 MS, 즉 제2 MS(MS#2)(260)에 서비스를 지원할 수 있다. 상기와 같이 1개의 IFFT/FFT 모듈, 즉 M-포인트 IFFT/FFT 모듈만으로 NB 통신 시스템과 EB 통신 시스템의 MS들 모두에 서비스를 지원하기 위해서는 상기 NB 통신 시스템과 EB 통신 시스템의 경계 주파수 대역에 보호 대역(guard band)을 구비해야만 한다. 여기서, 상기 보호 대역의 구체 적인 사이즈(size)는 대역 통과 필터(Band-Pass Filter, 이하 'BPF'라 칭하기로 한다)의 성능에 의해 좌우된다.

상기 도 2에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 먼저 NB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 IFFT/FFT 포인트 수가 'N'이라고 가정하고, EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 IFFT/FFT 포인트 수가 'M'(단, M>N)이라고 가정하기로 한다.

여기서, 상기 도 3은 상기 도 2에서 설명한 바와 달리, 시스템을 확장할 때 주파수 오버레이 방식을 사용하는 BS를 배치하다가 보면, 특정 지역에 대해서는 주파수 오버레이 방식을 사용하는 BS를 배치하지 못하고, 상기 주파수 오버레이 방식을 사용하지 않는 BS만이 존재할 수 있다. 이하, 설명의 편의상 상기 주파수 오버레이 방식을 사용하지 않는 BS를 'NB-BS'라 칭하기로 한다.

물론, 시스템 확장이 완료되면 특정 지역에 대해 상기 NB-BS만 존재하는 경우는 거의 발생하지 않지만 시스템 확장 중간 단계에서는 필수적으로 발생하게 된다. 따라서, 상기 도 2에서 설명한 바와는 달린 BS가 NB-BS일 경우 EB 통신 시스템 에서 사용하는 송수신기 모듈의 IFFT/FFT 포인트에 대해서도 고려해야만 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 BS가 NB-BS(300)이므로, 상기 BS는 N-포인트 IFFT/FFT 모듈만을 사용하고 있다. 상기 도 2에서도 설명한 바와 같이 EB 통신 시스템에서 사용하는 주파수 대역과 NB 통신 시스템에서 사용하는 주파수 대역간에 보호 대역만 존재하면, 상기 NB-BS(300)은 N-포인트 IFFT/FFT 모듈만을 사용해도 N-포인트 IFFT/FFT 모듈을 사용하는 제1 MS(MS#1)(340) 뿐만 아니라, M-포인트 IFFT/FFT 모듈을 사용하는 제2 MS(MS#2)(360)과도 통신을 수행할 수 있다. 또한, 상기 도 2에서 설명한 바와 같이 상기 보호 대역의 구체적인 사이즈는 BPF의 성능에 의해 좌우된다.

상기 도 3에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송수신 모듈의 다른 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 BS-MS간 다운링크 데이터 송수신에 대한 기본적인 개념을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 다운링크 데이터 송수신 과정의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 다운링크(Downlink)에서 송신단에 해당하는 BS는 다운링크 데이터 전송을 위해 데이터 스트림(Data Stream)을 발생시킨다. 여기서, 상기 데이터 스트림은 실제 송신단에서의 신뢰도를 높이기 위해 채널 부호화(Channel Coding)가 이미 이루어진 후의 데이터를 나타낸다. 상기 데이터 스트림 발생에 대한 구체적인 방법은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 그 구체적인 설 명을 생략하기로 한다. 다만, 상기 데이터 스트림에는 여러 사용자의 트래픽 정보뿐만 아니라, 제어 정보를 포함하고 있음을 가정한다. 상기 제어 정보에는 각 사용자의 트래픽 정보가 매핑되는 리소스(resource) 위치 정보를 포함하고 있으며, 이때 리소스 매핑은 각 사용자마다 서로 겹치지 않도록(disjoint) 이루어짐을 가정한다.

또한, 상기 데이터 스트림은 M 포인트 IFFT 모듈(410)을 통과하게 된다. 이때, 상기 M은 M=2^mxN와 같이 정의한다. 여기서, 본 발명의 실시예에서는 EB 통신 시스템의 상기 M 포인트 예컨대,

포인트 IFFT 모듈(410)과 후술하는 NB 통신 시스템의 N 포인트 FFT 모듈(470) 사이의 운용(operation) 가능 여부를 확인하는 것이 주된 목적이다. 따라서, 실제 수신단이 원하는 신호는

포인트 IFFT 모듈에서 N 포인트 부분에만 매핑된다고 가정한다.

다음으로, 상기 M 포인트 IFFT 모듈(410)을 통과한 상기 데이터는 무선 주파수(Radio Frequency, 이하 'RF'라 칭하기로 한다) 처리기(430)를 거치게 된다. 이때, 상기 RF 처리기(430)에서는 BPF를 포함하며, 상기 BPF를 통해 EB 통신 시스템에서 사용하는 반송파 주파수(carrier frequency)

대역으로 업 컨버젼(Up conversion)이 이루어진다. 이후 상기

포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링(Band Pass Filtering)이 수행된다. 상기와 같은 과정을 거친 데이터는 송신 안테나(Tx Ant)를 통해 전송된다.

한편, 다운링크에서 수신단에 해당되는 MS는 수신 안테나(Rx Ant)를 통해 상기 송신단 즉, 상기 BS로부터 전송되는 신호를 수신한다. 이후 상기 MS는 N 포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한다. 상기와 같은

대역폭 밴드 패스 필터링으로 인해 상기 BS에서 M 포인트, 즉

포인트 IFFT로 전송한 데이터인 경우에도

포인트 FFT가 아닌 N 포인트 FFT만으로도 복원이 가능하게 된다. 이에 대한 구체적인 설명은 하기에서 상기 m=1인 경우를 예로 하여 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 다음으로, 상기 밴드 패스 필터링이 끝난 신호는 N 포인트 FFT 모듈(470)을 통해 원래의 신호로 복원할 수 있게 된다. 즉, 제어 신호를 통해 상기 MS는 자신에게 할당된 리소스 위치를 파악하고, 이후 트래픽 신호를 복원하게 된다.

그러면 이하에서는, 상기 m이 1(m=1)인 경우를 예로 하여 2N 포인트 IFFT 과정을 거친 데이터가 밴드 패스 필터링 과정을 통해 N 포인트 FFT의 과정만으로 복호가 가능함을 살펴보기로 한다.

먼저, 상기 2N 포인트 IFFT기로 입력되는 신호

는 하기 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.

상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 상기

는 k가 0부터 N-1일 경우의 NB 주파수 영역에서의 데이터 값을 나타내고, 상기

는 k가 N부터 2N-1일 경우의 EB 주파수 영역에서의 데이터 값을 나타낸다.

다음으로, 상기

가 2N 포인트 IFFT기를 거친 시간 영역에서의 신호

는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

다음으로, 수신단에서 NB 대역폭(

)의 밴드 패스 필터링을 수행한 후의 시간 영역에서의 신호

는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

한편, 수신단에서 상기 밴드 패스 필터링을 수행하지 않고 N 포인트 FFT를 수행했을 경우의 주파수 영역에서의 신호는 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

즉, 상기한 바와 같이 제안하는 본 발명의 실시예에서 얻고자 하는 신호인

이외에

라는 간섭(interference) 신호가 존재한다. 이에 반해 시간 영역에서 밴드 패스 필터링 과정을 거친 신호

에 대하여 FFT를 수행하면 하기 수학식 5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에서 얻고자 하는 신호만을 얻을 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같은 과정들을 통해, 비록 2N 포인트 IFFT의 전송과, N 포인트 FFT의 수신과 같이, 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 통신 시스템 즉, IFFT 포인트 수 'M'을 가지는 EB 통신 시스템과 FFT 포인트 수 'N'을 가지는 NB 통신 시스템 및 또는 이와 반대인 경우에도 RF 단에서의 밴드 패스 필터링을 활용함으로써, 데이터 복원이 가능하다.

상기 도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템의 다운링크에서의 데이터 흐름의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템의 업링크에서의 데이터 흐름의 일 예에 대해서 설명 하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 업링크에서의 데이터 흐름의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 업링크(Uplink)에서 송신단에 해당하는 MS는 업링크 데이터 전송을 위해 데이터 스트림을 발생시킨다. 상기 데이터 스트림은 상기한 바와 같이, 실제 송신단에서의 신뢰도를 높이기 위해 채널 부호화(Channel Coding)가 이미 이루어진 후의 데이터를 나타낸다. 상기 데이터 스트림 발생에 대한 구체적인 방법은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 다만, 상기 데이터 스트림에는 업링크 트래픽 정보뿐만 아니라 제어 정보를 포함하고 있음을 가정한다. 여기서, 상기 업링크 트래픽 정보의 리소스 매핑은 각 사용자마다 서로 겹침 없이(disjoint) 이루어짐을 가정한다.

이후, 상기 데이터 스트림은 N 포인트 IFFT 모듈(510)을 통과하게 된다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 NB 통신 시스템의 N 포인트 IFFT 모듈과

포인트 FFT 모듈 사이의 운용(operation) 가능 여부를 확인하는 것이 주된 목적이다. 따라서 실제 수신단에서는

포인트의 신호 중 N 포인트만이 원하는 신호가 된다.

이어서, 상기 데이터는 RF 처리기(530)를 거치게 되는데, 상기 RF 처리기(530)에서는 NB 통신 시스템의 반송파 주파수(carrier frequency)

대역으로 업 컨버젼(Up conversion)이 이루어진다. 이후 N 포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링(Band Pass Filtering)이 수행된다. 상기와 같은 과정을 거친 데이터는 송신 안테나를 통해 전송된다.

한편, 업링크에서 수신단에 해당되는 BS는 송신단 즉, 상기 MS로부터 전송되는 신호를 수신 안테나를 통해 수신하고, 이후 상기 수신 신호에 대하여

포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한다. 상기와 같이

의 대역폭에 해당하는 밴드 패스 필터링으로 인해 N 포인트 IFFT로 전송한 데이터의 경우에도 N 포인트 FFT가 아닌 2^mxN 포인트 FFT 과정을 통해서도 복원이 가능하게 된다. 이는 상기 다운링크의 경우와 매우 유사하며, 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 도 4 및 도 5에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템의 업링크 및 다운링크에서의 데이터 흐름의 일 예에 대해서 각각 설명하였으며, 다음으로 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 다양한 송신 방법들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송신 방법을 설명하기 위한 송신단의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 6을 설명하기에 앞서, 상기 도 6은 본 발명에서 제안하는 EB 통신 시스템에서 확장 대역폭이 기존 대역폭의

배가 아니고, 또한 RF 처리기는 하나만 사용하였을 경우에 따른 송신 방법에 대하여 나타낸 것이다.

또한, 상기 도 4 및 도 5를 통해 설명한 바와 같이, 확장 시스템의 대역폭이 기존 대역폭의

인 경우에는 IFFT/FFT 모듈을 사용하여 송수신단의 복잡도를 최소한으로 줄일 수 있다. 하지만, 확장 대역폭이

배수가 아닌 경우에는 일반적으로 IFFT/FFT 모듈을 사용할 수가 없게 된다. 따라서, 상기와 같은 경우에는 IFFT/FFT 모듈이 아닌 역이산 푸리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform, 이하 'IDFT'라 칭하기로 한다)/이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, 이하 'DFT'라 칭하기로 한다) 모듈을 사용해야 하는데, 이는 매우 큰 복잡도를 가진다는 문제점을 가진다.

예컨대, 실제 N 포인트 IFFT/FFT 모듈의 복잡도가

인데 반해, N 포인트 IDFT/DFT의 복잡도는

으로서, N이 매우 큰 숫자일 경우 복잡도의 차이는 매우 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기와 같이 확장 대역폭이

배수가 아닌 경우일지라도 상기 IDFT/DFT 모듈을 사용하지 않는 것이 바람직하다.

이에 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 다음과 같은 방법을 고려한다.

즉, 배수 k가

이 아닌 경우 즉,

인 경우, 먼저 상기 k보다 크면서 2의 자승의 포인트를 가지는 IFFT를 수행한다. 이어서, 상기 IFFT된 데이터에 원하는 숫자만큼만 매핑하고, 상기 매핑된 부분을 제외한 나머지 부분을 0으로 채워 넣는다. 이에 대한 구체적인 과정을 상기 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 송신단은 다중화기(610)와, 직렬/병렬 변환기(630)와, M, 즉

포인트 IFFT 모듈(650)과, RF 처리기(670)를 포함한다.

상기 도 6에 도시한 바와 같이, 데이터 스트림은 상기 다중화기(610)와, 직렬/병렬 변환기(630)를 거쳐

개의 데이터로 생성된다. 여기서, 상기 k는 기존 대역폭에 대한 확장된 대역폭의 배수를 나타낸다. 다음으로, 상기 생성된 데이터는

포인트 IFFT 모듈(650) 중 일부분 즉, 시스템 설정에 따른 소정의 수만큼 매핑된다. 이때, 상기 매핑된 부분을 제외한 나머지 부분에 대해서는 널링(nulling) 즉, 0이 채워진다. 이어서, 상기

포인트 IFFT 모듈(650)을 거친 상기 데이터는 EB 통신 시스템에서 사용하는 반송파 주파수

을 이용하여 업 컨번젼(up conversion)된다. 이후 상기

포인트가 아닌

포인트에 해당하는 대역폭

의 밴드 패스 필터와 안테나를 거쳐 수신단으로 전송된다.

한편, 상기에서 살펴본 바와 같은 방법은 RF 처리기를 하나만 사용한다는 장점이 있다. 하지만 전송되지 않는 데이터를 위해 큰 사이즈의 IFFT를 수행해야 하는 베이스밴드(Baseband) 단에서의 문제점을 가지고 있기 때문에 이하에서는 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 베이스밴드 단에서의 문제를 해결할 수 있는 방법을 고려한다. 즉, 이하에서는 상기 도 6의 송신단 구성에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 두 개 이상의 RF 처리기를 이용한 송신 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 7a는 RF 처리기를 2개 사용한 경우의 송신 방법을 나타낸 것이고, 도 7b는 RF 처리기를 3개 사용한 경우의 송신 방법을 나타낸 것이다.

상기 도 7을 설명하기에 앞서, 상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장 대역폭이 기존 대역폭의 3배이고, RF 처리기를 두개 이상을 사용하는 경우, 그에 따른 다양한 송신 방법을 설명하기 위한 송신단 구성을 나타낸 것이고, 상기 도 7에서는 상기와 같은 구성을 통한 다양한 송신 방법에 대하여 설명한다. 상기와 같이 RF 처리기를 여러 개 사용하는 경우 베이스밴드 단의 복잡도를 줄일 수 있으며, 이러한 여러 가지 방안에 대하여 설명한다.

또한 상기 도 7을 설명함에 있어, 상기 도 7은 확장 대역폭이 기존 대역폭의 3배(k=3)일 경우를 가정한다.

먼저, 첫 번째 예로서 RF 처리기를 두 개 사용하는 경우를 도 7a를 참조하여 설명한다. 상기 도 7a에 도시한 바와 같이, 2N 포인트 IFFT 모듈(713) 하나와, N 포인트 IFFT 모듈(715) 하나를 통해 본 발명의 실시예에서 얻고자하는 3N 포인트를 얻을 수 있다. 이때, 베이스밴드 복잡도를 계산해 보면, 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 6에 나타낸 바와 같이, 상기 베이스밴드 복잡도는 대략

이기 때문에 4N 포인트 IFFT기를 사용하는 것보다 복잡도 면에서 이득을 얻을 수 있다. 하지만, RF 처리기를 두 개 사용하고 또한, 밴드 패스 필터링 과정을 거치기 때문에 2N 포인트 IFFT 모듈(713)과, N 포인트 IFFT 모듈(715) 사이에 보호 대역(guard band)을 두어야 함에 따라 데이터 효율이 떨어진다는 단점이 있을 수 있다.

다음으로, 두 번째 예로서 RF 처리기를 세 개 사용하는 경우를 도 7b를 참조하여 설명한다. 상기 도 7b에 도시한 바와 같이, N 포인트 IFFT 모듈을 세 개 즉, N 포인트 IFFT 모듈(753), N 포인트 IFFT 모듈(755) 및 N 포인트 IFFT 모듈(757)을 사용하여 3N 포인트를 구현할 수 있다. 이때, 베이스밴드의 복잡도는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 7에 나타낸 바와 같이, 상기 베이스밴드의 복잡도는 대략

로서, 상기한 두 가지 방식에 비해 복잡도가 가장 작지만 RF 모듈을 가장 많이 사용하고, 또한 각각의 IFFT 모듈 사이에 보호 구간이 가장 많이 사용된다는 단점이 있을 수 있다.

따라서, 시스템 설계시에는 베이스밴드의 복잡도, RF 처리기의 복잡도 및 데이터 효율 관계를 고려하여 가능한 방법 중 최적의 방법을 선택하여 구성하도록 하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 사용하는 송신 방법을 설명하기 위한 송신단의 다양한 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 8a는 RF 처리기를 2개 사용한 경우의 송신 방법을 나타낸 것이고, 도 8b는 RF 처리기를 3개 사용한 경우의 송신 방법을 나타낸 것이고, 도 8c는 RF 처리기를 4개 사용한 경우의 송신 방법을 나타낸 것이고, 도 8d는 RF 처리기를 5개 사용한 경우의 송신 방법을 나타낸 것이다.

상기 도 8을 설명하기에 앞서, 상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장 대역폭이 기존 대역폭의 5배(k=5)이고, RF 처리기를 두개 이상 사용하는 경우의 다양한 송신 방법을 설명하기 위한 실시예들을 도시한 것이다. 이때, 확장 대역폭이 5배인 경우에는, 상기한 확장 대역폭이 3배인 경우와는 달리 더 많은 예를 생각해 볼 수 있다. 이하에서는, RF 처리기 개수에 따라 네 가지 방법을 고려하여 설명한다. 또한 각 실시예 대해서는 상기한 도 7에서와 유사한 동작을 수행함에 따라 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 하며, 다만 본 발명을 실시예를 통해 EB/NB 통신 시스템에서 사용하는 송수신기 모듈의 IFFT/FFT 포인트 수에 따른 송신단 구성을 다양한 예에 대해서 설명함에 유의하여야 한다.

먼저, 첫 번째 예로서 RF 처리기를 두 개 사용하는 경우를 도 8a에 나타내었으며, 상기 도 8a에 도시한 바와 같이, 4N 포인트 IFFT 모듈(813) 1개와, N 포인트 IFFT 모듈(815) 1개를 통해 5N 포인트를 구현할 수 있다.

다음으로, 두 번째 예로서 RF 처리기를 세 개 사용하는 경우를 도 8b에 나타내었으며, 상기 도 8b에 도시한 바와 같이, 2N 포인트 IFFT 모듈(833)(835) 2개와, N 포인트 IFFT 모듈(837) 1개를 통해 5N 포인트를 구현할 수 있다.

다음으로 세 번째 예로서 RF 처리기를 네 개 사용하는 경우를 도 8c에 나타내었으며, 상기 도 8c에 도시한 바와 같이, 2N 포인트 IFFT 모듈(883) 1개와, N 포인트 IFFT 모듈(885)(887)(889) 3개를 통해 5N 포인트를 구현할 수 있다.

마지막으로 네 번째 예로서 RF 처리기를 다섯 개 사용하는 경우를 도 8d에 나타내었으며, 상기 도 8d에 도시한 바와 같이, N 포인트 IFFT 모듈(853)(855)(857)(859)(861) 5개를 통해 5N 포인트를 구현할 수 있다.

그러면, 이하에서는 첨부한 도면 도 9 및 도 10을 참조하여 상기에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 BS-MS간 데이터 송수신 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 다운링크 데이터 송수신 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 9를 참조하면, 먼저, 901 단계에서 다운링크에서 송신단에 해당하는 BS는 다운링크 데이터 전송을 위해 데이터 스트림을 생성한 후 903 단계로 진행한다. 상기 903 단계에서 상기 BS는 상기 생성된 데이터 스트림에 대하여

포인트 IFFT를 수행한 후 905 단계로 진행한다. 이때, 상기 IFFT 수행 후에는 RF 처리기를 통한 RF 처리 과정이 이루어진다. 즉, 905 단계 및 907 단계와 같은 RF 처리 과정이 수행된다.

상기 905 단계에서는 먼저 EB 통신 시스템에서 사용하는 반송파 주파수

대역으로 업 컨버젼 후 907 단계로 진행한다. 이어서 상기 907 단계에서는

포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링을 수행하고, 909 단계로 진행한다. 상기 909 단계에서 상기 BS는 상기와 같은 과정을 거친 최종 데이터를 안테나를 통해 수신단 즉, MS로 전송한다.

한편, 다운링크에서 수신단에 해당되는 상기 MS는 안테나를 통해 송신단 즉, 상기 BS에서 전송되는 신호를 수신한다. 이후, 상기 MS는 911 단계에서 상기 수신된 신호에 대하여 N 포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한 후 913 단계로 진행한다. 상기 913 단계에서 상기 MS는 상기 밴드 패스 필터링이 끝난 상기 신호에 대하여 NB 통신 시스템에서 사용하는 반송파 주파수

를 이용하여 다운 컨버젼 후 915 단계로 진행한다. 상기 915 단계에서 상기 MS는 상기 다운 컨버젼된 신호를 N 포인트 FFT한 후 917 단계로 진행한다. 상기 917 단계에서 상기 MS는 상기 FFT된 신호를 통해 원래의 신호 즉, 상기 BS에서 전송한 데이터 스트림을 복원하게 된다.

상기 도 9에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 BS-MS간 다운링크 데이터 송수신 과정에 대하여 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 BS-MS간 업링크 데이터 송수신 과정에 대해 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 업링크 데이터 송수신 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 10을 참조하면, 먼저 1001 단계에서 업링크에서 송신단에 해당하는 MS는 업링크 데이터 전송을 위해 데이터 스트림을 생성한 후 1003 단계로 진행한다. 상기 1003 단계에서 상기 MS는 상기 생성된 데이터 스트림에 대하여 N 포인트 IFFT를 수행한 후 1005 단계로 진행한다. 이때, 상기 IFFT 수행 후에는 RF 처리기를 통한 RF 처리 과정이 이루어진다. 즉, 1005 단계 및 1007 단계와 같은 RF 처리 과정을 수행한다.

상기 1005 단계에서는 먼저 NB 통신 시스템에서 사용하는 반송파 주파수

대역으로 업 컨버젼 후 1007 단계로 진행한다. 이어서 상기 1007 단계에서는 N 포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링을 수행하고, 1009 단계로 진행한다. 상기 1009 단계에서 상기 MS는 상기와 같은 과정을 거친 최종 데이터를 안테나를 통해 수신단 즉 BS로 전송한다.

한편, 업링크에서 수신단에 해당하는 상기 BS는 안테나를 통해 송신단 즉, 상기 MS에서 전송되는 신호를 수신한다. 이후, 상기 BS는 1011 단계에서 상기 수신된 신호에 대하여

포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한 후 1013 단계로 진행한다. 상기 1013 단계에서 상기 BS는 상기 밴드 패스 필터링이 끝난 상기 신호에 대하여 EB 통신 시스템의 반송파 주파수

를 이용하여 다운 컨버젼 후 1015 단계로 진행한다. 상기 1015 단계에서 상기 다운 컨버젼된 신호를

포인트 FFT한 후 1017 단계로 진행한다. 상기 1017 단계에서 상기 BS는 상기 FFT된 신호를 통해 원래의 신호 즉, 상기 MS에서 전송한 데이터 스 트림을 복원하게 된다.

상기 도 9 및 도 10에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장된 대역폭이 2의 배수인 경우의 BS-MS간 업/다운링크에서의 데이터 송수신 방법에 대하여 설명하였으며, 다음으로 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 업/다운링크에서의 데이터 송수신 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 BS-MS간 다운링크 데이터 송수신 과정의 다른 예를 도시한 도면이다.

상기 도 11을 설명하기에 앞서, 상기 도 11은 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우, 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 다운링크 데이터 송수신 흐름을 도시한 도면이다.

상기 도 11을 참조하면, 먼저 다운링크 데이터 전송을 위해 BS는 데이터 스트림을 발생시킨다. 상기 데이터 스트림은 실제 송신단에서의 신뢰도를 높이기 위해 채널 부호화가 이미 이루어진 후의 데이터를 나타낸다. 상기 데이터 스트림 발생에 대한 구체적인 방법은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 다만, 상기한 바와 마찬가지로 상기 데이터 스트림에는 여러 사용자의 트래픽 정보뿐만 아니라, 제어 정보를 포함하고 있음을 가정한다. 상기 제어 정보에는 각 사용자의 트래픽 정보가 매핑되는 리소스 위치 정보를 포함하고 있으며, 이때, 상기 리소스 매핑은 각 사용자마다 서로 겹치지 않도록 이루어짐을 가정한다.

다음으로, 상기 데이터 스트림은 다중화기(1101)를 통해 다중화된 후 직렬/병렬 변환기(1103)로 입력된다. 상기 직렬/병렬 변환기(1103)는 상기 입력 데이터 스트림에 대하여 병렬 변환된 후

포인트 IFFT 모듈(1105)로 입력된다. 이때, 상기

포인트 IFFT 모듈(1105)은 상기 데이터 스트림과 함께 널링 데이터(Nulling Data)를 입력받게 된다. 여기서, 상기 널링 데이터를 삽입하는 이유는 실제 데이터와 널링 데이터를 결합하여

포인트에 맞추어 줌으로써, 상기 IFFT 모듈(1105)에서 정상적인 IFFT를 수행하기 위해서 삽입한다.

다음으로, 상기 IFFT된 데이터는 RF 처리기(1107)로 입력되어 RF 처리된 후 송신 안테나를 통해 전송된다. 이때, 상기 RF 처리기(1107)에서는 상기 입력 데이터에 대하여 NB 통신 시스템의 반송파 주파수

대역으로 업 컨버젼 후,

포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링을 수행한다. 여기서, 상기 k는 기존 대역폭에 대한 확장된 대역폭의 배수를 나타낸다. 상기와 같은 과정을 거친 후 상기 데이터는 상기 안테나를 통해 수신단 예컨대, MS로 전송된다.

한편, 다운링크에서 수신단에 해당하는 MS는 안테나를 통해 상기 송신단 즉, 상기 BS에서 전송하는 신호를 수신한다. 이때 상기 MS는 RF 처리기(1109)를 통해 상기 수신된 신호에 대하여 N 포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한다. 상기와 같이

대역폭만큼의 밴드 패스 필터링으로 인해

포인트 IFFT로 전송한 데이터에 대해서도, 상기

포인트 FFT가 아닌 N 포인트 FFT만으로도 복원이 가능하게 된다. 이어서, 상기 밴드 패스 필터링이 끝난 신호는 N 포인트 FFT 모듈(1111)을 통해 원래의 신호로 복원된다. 즉, 제어 신호를 통해 상기 MS는 자신에게 할당된 리소스 위치를 파악하고, 이후 트래픽 신호를 복원하게 된다.

도 11에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 다운링크에서의 데이터 송수신 방법에 대하여 설명하였으며, 다음으로 도 12를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 업링크에서의 데이터 송수신 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 BS-MS간 업링크 데이터 송수신 과정의 다른 예를 도시한 도면이다.

상기 도 12를 설명하기에 앞서, 상기 도 12는 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우, 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 업링크 데이터 송수신 흐름을 도시한 도면이다.

상기 도 12를 참조하면, 먼저 업링크 데이터 전송을 위해 MS는 데이터 스트림을 발생시킨다. 상기 데이터 스트림은 상기한 바와 같이, 실제 송신단에서의 신뢰도를 높이기 위해 채널 부호화가 이미 이루어진 후의 데이터를 나타낸다. 상기 데이터 스트림 발생에 대한 구체적은 방법은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 다만, 상기 데이터 스트림에는 업링크 트래픽 정보뿐만 아니라, 제어 정보를 포함하고 있음을 가정한다. 여기서, 상기 업링크 트래픽 정보의 리소스 매핑은 각 사용자마다 서로 겹치지 않게 이루어짐을 가정한다.

이후, 상기 데이터 스트림은 N 포인트 IFFT 모듈(1201)을 통과하게 된다. 이어서, 상기 IFFT된 데이터는 RF 처리기(1203)를 통해, NB 통신 시스템에서 사용하는 반송파 주파수

의 대역으로 업 컨버젼되고, 이후 N 포인트가 차지하는 대역폭(

)이 고려된 밴드 패스 필터링이 수행된다. 이어서, 상기와 같은 과정을 거친 데이터는 송신 안테나를 통해 전송된다.

포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한다. 상기와 같이

의 대역폭에 해당하는 밴드 패스 필터링으로 인해 N 포인트 IFFT로 전송한 데이터의 경우에도 N 포인트가 아닌

포인트 FFT 과정을 통해서도 복원이 가능하게 된다.

한편, 상기와 같이

개의 데이터들 중

개만 데이터로 선택하고, 나머지에 대해서는 널링 파트(nulling part)이기 때문에 무시한다. 이는 상기 다운링크의 경우와 유사하며, 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 도 11 및 도 12에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템의 업/ 다운링크에서의 데이터 흐름의 다른 예에 대해서 각각 설명하였으며, 다음으로 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 데이터 송수신 과정에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 다운링크 데이터 송수신 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 13을 참조하면, 상기 도 13은 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 다운링크 데이터 송수신 과정을 나타낸 것으로, 먼저 1301 단계에서 다운링크에서 송신단에 해당하는 BS는, 다운링크 데이터 전송을 위해 데이터 스트림을 생성한 후 1303 단계로 진행한다. 상기 1303 단계에서 상기 BS는 상기 생성된 데이터 스트림에 대하여 다중화 및 직렬/병렬 변환 후 널링 파트(Nulling Part)와 결합한 후 1305 단계로 진행한다. 상기 1305 단계에서 상기 널링 파트와 합쳐진 상기 데이터 스트림에 대하여

포인트 IFFT한 후 1307 단계로 진행한다. 이때, 상기 IFFT 수행 후에는 RF 처리기를 통한 RF 처리 과정이 이루어진다. 즉, 1307 단계 및 1309 단계와 같은 RF 처리 과정이 수행된다.

상기 1307 단계에서는 먼저 EB 통신 시스템의 반송파 주파수

의 대역으로 업 컨버젼 후 1309 단계로 진행한다. 이어서 상기 1309 단계에서는

포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링을 수행하고, 1311 단계로 진행한다. 상기 1311 단계에서 상기 BS는 상기와 같은 과정을 거친 데이터는 안테 나를 통해 전송한다.

한편, 다운링크에서 수신단에 해당하는 MS는 안테나를 통해 송신단 즉, 상기 BS에서 전송하는 신호를 수신한다. 이후, 상기 MS는 1313 단계에서 상기 수신된 신호에 대하여 N 포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한 후 1315 단계로 진행한다. 상기 1315 단계에서 상기 MS는 상기 밴드 패스 필터링이 끝난 신호에 대하여 NB 통신 시스템의 반송파 주파수

를 이용하여 다운 컨버젼 후 1317 단계로 진행한다. 상기 1317 단계에서 상기 다운 컨버젼된 신호를 N 포인트 FFT한 후 1319 단계로 진행한다. 상기 1319 단계에서 상기 MS는 상기 FFT된 신호를 통해 원래의 신호 즉, 상기 BS에서 전송한 데이터 스트림을 복원하게 된다.

상기 도 13에서는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 다운링크 데이터 송수신 과정에 대하여 설명하였으며, 다음으로 도 14를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템에서 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 업링크 데이터 송수신 과정에 대해 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 EB 통신 시스템을 위한 업링크 데이터 송수신 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 14를 참조하면, 상기 도 14는 확장된 대역폭이 2의 배수가 아닌 경우의 BS-MS간 업링크 데이터 송수신 과정을 나타낸 것으로, 먼저 1401 단계에서 업링크에서 송신단에 해당하는 MS는 업링크 데이터 전송을 위해 데이터 스트림을 생 성한 후 1403 단계로 진행한다. 상기 1403 단계에서 상기 MS는 상기 생성된 데이터 스트림에 대하여 N 포인트 IFFT한 후 1405 단계로 진행한다. 이때, 상기 IFFT 수행 후에는 RF 처리기를 통한 RF 처리 과정이 이루어진다. 즉, 1405 단계 및 1407 단계와 같은 RF 처리 과정이 수행된다.

상기 1405 단계에서는 먼저

의 반송파 주파수 대역으로 업 컨버젼 후 1407 단계로 진행한다. 이어서 상기 1407 단계에서는 N 포인트가 차지하는 대역폭(

)을 고려한 밴드 패스 필터링을 수행하고, 1409 단계로 진행한다. 상기 1409 단계에서 상기 MS는 상기와 같은 과정을 거친 데이터를 안테나를 통해 전송한다.

한편, 업링크에서 수신단에 해당하는 BS는 안테나를 통해 송신단 즉, 상기 MS에서 전송하는 신호를 수신한다. 이후, 상기 BS는 1411 단계에서 상기 수신된 신호에 대하여

포인트에 해당하는 대역폭(

)만큼 밴드 패스 필터링을 수행한 후 1413 단계로 진행한다. 상기 1413 단계에서 상기 BS는 상기 밴드 패스 필터링이 끝난 신호에 대하여

를 이용하여 다운 컨버젼 후 1415 단계로 진행한다. 상기 1415 단계에서 상기 다운 컨버젼된 신호를

포인트 FFT한 후 1417 단계로 진행한다. 상기 1417 단계에서 상기 BS는 상기 1415 단계에서의 FFT를 통해 상기 신호에 대하여 널링 파트(nulling part)를 무시한 데이터만을 추출한 후 1419 단계로 진행한다. 상기 1419 단계에서 상기 BS는 상기 추출된 데이터를 이용하여 원래의 신호 즉, 상기 MS에서 전송한 데이터 스트림을 복원하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 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 안되며, 후술하는 특허청구 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

(1) 주파수 대역에 대한 라이센스 비용 감소 측면

본 발명에 따른 주파수 오버레이 방식을 사용할 경우에는 추가적으로 증가되는 대역폭에 대한 라이센스 비용만이 추가적으로 발생하므로, 서비스 사업자는 상기 추가적으로 발생한 라이센스 비용만을 부담하면 되므로, 주파수 대역에 대한 라이센스 비용이 비교적 덜 큰 부담으로 적용하게 된다.

본 발명에 따른 주파수 오버레이 방식을 적용할 경우 오버레이되는 주파수 대역에서는 주파수 자원 효율성이 증가하게 된다. 즉, 오버레이 주파수 대역에서는 사용자 억세스가 기본적으로 증가하게 되어 다중사용자 다이버시티 이득을 극대화시킬 수 있기 때문에 주파수 자원 효율성이 증가하게 된다. 여기서, 주파수 자원 효율은 서비스 사업자의 이익과 직결되는 문제이므로 서비스 사업자의 경제적인 측면에서도 주파수 오버레이 방식을 적용하는 것은 그 효과가 크다.

(3) 오버레이 주파수 대역에서 기존 사용자들의 기능 보장 측면

본 발명에 따른 주파수 오버레이 방식을 적용할 경우 주파수 오버레이 방식을 적용하기 이전의 기존 사용자들, 즉 NB-MS들의 기능이 그대로 보장된다는 이점을 가진다.

(4) 호환성을 보장하는 광대역 시스템으로 확장 기반 마련 측면

본 발명에 따른 주파수 오버레이 방식을 적용할 경우 주파수 오버레이 방식을 적용하기 이전의 기존 사용자들, 즉 NB-MS들의 기능이 그대로 보장되기 때문에 호환성을 보장하며, 또한 동시에 광대역 서비스를 지원하기 때문에 차세대 통신 시스템으로의 진화적 발전을 이루는 기반이 될 수 있다.

Claims

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주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신 방법에 있어서,

제1주파수 대역과 제2주파수 대역은 상이하며, 상기 제1주파수 대역이 상기 제2주파수 대역에 포함되거나 혹은 상기 제2주파수 대역이 상기 제1주파수 대역에 포함되며,

데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고, 상기 데이터 스트림을 상기 제1주파수 대역에 상응하게 역고속 푸리에 변환하여 전송하는 과정과,

임의의 신호가 수신되면, 상기 수신 신호에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하게 고속 푸리에 변환한 후, 상기 수신 신호를 복원하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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제3항에 있어서, 상기 전송하는 과정은,

상기 역고속 푸리에 변환된 데이터 스트림을 상기 제1주파수 대역에서 사용하는 반송파 주파수 대역으로 상향 변환하는 과정과,

상기 제1주파수 대역에 상응하는 대역폭을 고려하여 상기 상향 변환된 데이터 스트림을 밴드 패스 필터링하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제3항에 있어서, 상기 복원하는 과정은,

상기 수신 신호에 대하여 상기 제2주파수 대역에 해당하는 대역폭만큼 밴드 패스 필터링하는 과정과,

상기 밴드 패스 필터링된 수신 신호를 상기 고속 푸리에 변환하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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제3항에 있어서,

상기 역고속 푸리에 변환은, 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제2주파수 대역의 역고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하게 변환함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제3항에 있어서,

상기 고속 푸리에 변환은, 비주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제1주파수 대역의 고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하게 변환함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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제3항에 있어서,

상기 데이터 스트림을 널링 데이터(nulling data)와 결합하는 과정을 더 포함하는 데이터 송수신 방법.
제24항에 있어서,

상기 널링 데이터는 상기 데이터 스트림의 포인트 수를 상기 제2주파수 대역에 상응하는 역고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하도록 하기 위한 것임을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제24항에 있어서, 상기 전송하는 과정은,

상기 널링 데이터와 결합된 데이터 스트림을 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제2주파수 대역의 역고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하게 역고속 푸리에 변환하는 과정과,

상기 상향 변환된 데이터 스트림에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하는 대역폭만큼 밴드 패스 필터링한 후 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제24항에 있어서, 상기 복원하는 과정은,

상기 제1주파수 대역의 대역폭만큼 밴드 패스 필터링된 수신신호를 상기 제1주파수 대역을 이용하여 하향 변환하는 과정과,

상기 하향 변환된 수신신호를 비주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제1주파수 대역의 고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하게 고속 푸리에 변환하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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제3항에 있어서,

상기 고속 푸리에 변환을 통해 상기 수신 신호에 포함된 널링 데이터를 제외한 데이터를 추출하여 상기 수신 신호를 복원하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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제30항에 있어서,

상기 수신 신호에 대하여 설정된 제2주파수 대역에 해당하는 대역폭만큼 밴드 패스 필터링한 후 상기 고속 푸리에 변환하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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제35항에 있어서,

상기 고속 푸리에 변환은, 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제2주파수 대역의 고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하여 변환함을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
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주파수 오버레이 통신 시스템에서 데이터 송수신을 위한 송수신 시스템에 있어서,

제1주파수 대역과 제2주파수 대역은 상이하며, 상기 제1주파수 대역이 상기 제2주파수 대역에 포함되거나 혹은 상기 제2주파수 대역이 상기 제1주파수 대역에 포함되며,

데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고 상기 데이터 스트림을 상기 제2주파수 대역에 상응하여 역고속 푸리에 변환하여 전송하고, 제1수신 신호에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하여 고속 푸리에 변환 후 상기 제1수신 신호를 복원하는 송신부와,

데이터 전송을 위한 데이터 스트림을 생성하고 상기 데이터 스트림을 상기 제1주파수 대역에 상응하게 역고속 푸리에 변환하여 전송하고, 제2수신 신호에 대하여 미리 설정된 소정의 제1주파수 대역에 상응하여 고속 푸리에 변환 후 상기 제2수신 신호를 복원하는 수신부를 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
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제43항에 있어서, 상기 송신부는,

주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제2주파수 대역의 역고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하게 역고속 푸리에 변환하고,

상기 상향 변환된 데이터에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하는 대역폭만큼 밴드 패스 필터링함을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
제43항에 있어서, 상기 수신부는,

상기 제1주파수 대역의 대역폭만큼 밴드 패스 필터링된 수신신호를 상기 제1주파수 대역에 상응하는 대역으로 하향 변환하고,

상기 하향 변환된 수신신호를 비주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제1주파수 대역의 고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하여 고속 푸리에 변환함을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
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제43항에 있어서, 상기 수신부는,

상기 데이터 스트림과 소정의 널링 데이터(nulling data)를 결합하여 역고속 푸리에 변환함을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
제52항에 있어서,

상기 널링 데이터는 상기 역고속 푸리에 변환에 따른 포인트 수를 상기 제2주파수 대역에 상응하는 역고속 푸리에 변환 포인트 수와 일치시키기 위한 것임을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
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제52항에 있어서, 상기 수신부는,

상기 고속 푸리에 변환 후 상기 수신 신호에 포함된 널링 데이터를 제외한 데이터만을 추출한 후 상기 수신 신호를 복원함을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
제43항에 있어서, 상기 송신부는,

상기 데이터 스트림에 널링 데이터를 결합한 후, 주파수 오버레이 통신 시스템에서 사용하는 상기 제2주파수 대역의 역고속 푸리에 변환 포인트 수에 상응하게 역고속 푸리에 변환하는 과정과,

상기 상향 변환된 데이터 스트림에 대하여 상기 제2주파수 대역에 상응하는 대역폭만큼 밴드 패스 필터링한 후 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.
제43항에 있어서, 상기 수신부와 송신부는,

각각 기지국과 단말이거나 단말과 기지국임을 특징으로 하는 데이터 송수신 시스템.