KR100867317B1 - 광대역 무선 통신시스템에서 전송 오버 헤드를 줄이기 위한장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 통신시스템에서 전송 오버 헤드를 줄이기 위한장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전체 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 광대역 무선 통신시스템의 장치 및 동작 방법에 관한 것으로서, 전송할 각 프레임의 데이터 할당 정보와 제어정보를 포함하는 헤더를 생성하는 헤더 발생기와, 상기 생성된 헤더와 버스트를 결합하여 트래픽 채널을 구성하는 트래픽 채널 구성부를 포함하고, 상기 각 프레임을 전체 주파수 대역에 대해서 한 사용자에게 모두 할당하고, 시간 자원에 따라 전송 데이터를 할당하여, 전송 오버헤드를 줄이는 효과를 얻을 수 있고 데이터 처리 시간을 줄일 수 있으며, 다양한 사용자 및 QoS 또는 채널 환경에 대하여 적응적으로 적용할 수 있는 가변적인 프레임 구조를 사용하여 효율적으로 광대역 무선 통신을 구성할 수 있다.
오버헤드, 프리앰블, MAP채널, 사용자 정보(User ID)

Description

광대역 무선 통신시스템에서 전송 오버 헤드를 줄이기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD DECREASING TRANSMIT OVER HEAD IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 통상적인 OFDMA 기반의 무선통신시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 MAP채널을 이용하여 프레임을 구성하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 3은 종래 기술에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 MAP채널을 이용하여 프레임을 수신하기 위한 절차를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 송신기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 수신기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 프레임 을 구성하기 위한 절차를 도시하는 도면, 및
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 프레임을 수신하기 위한 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 광대역 무선 통신시스템에서 전송 오버헤드를 줄이기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 다중 분할(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 광대역 무선 통신 시스템에서 전송 오버헤드를 줄이기 위한 프레임 구성 방법 및 이를 지원하기 위한 송수신 장치에 관한 것이다.
최근 무선 멀티미디어 시대를 맞이하여 대용량의 데이터를 무선채널을 이용하여 고속으로 전송해야하는 필요성이 급격히 증대되면서 고속 데이터 전송 능력과 높은 서비스 품질(QOS : Quality Of Service) 그리고, 열악한 다중경로 페이딩 채널(Multi path Channel) 및 높은 이동성을 지원하는 서비스를 사용자에게 제공하기 위한 연구가 진행되고 있다.
제 3세대(3rd Generation)통신 시스템의 최대 전송속도는 정지 상태에서 2Mbps이지만 제 4세대(4rd Generation)통신 시스템에서는 무선 LAN(Local Area Network)환경에서 정지 또는 보행 중일 때 1Gbps를 목표로 하고, 도시형 이동 셀룰 러 환경(무선 MAN(Metropolitan Area Network))에서 차량으로 움직일 때는 100Mbps를 목표로 한다. 하지만, 무선채널에서 데이터를 고속으로 전송할 경우 무선채널의 다중경로 간섭으로 인한 높은 에러율 때문에 무선 채널에 적합한 무선접속방식이 요구된다.
상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(Physical channel)에 직교주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 및 직교주파수분할 다중접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식을 적용한 것이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 시스템이다. 즉, 상기 IEEE 802.16 시스템은 다수의 서브캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리채널 신호를 송수신함으로써 고속 데이터 전송을 실현한다.
상기 IEEE 802.16시스템에서는 여러 사용자가 이동을 하면서 통신을 하기 위해서 셀 방식과 다중 접속 방식을 사용하는데, 상기 셀을 관리하는 기지국은 셀 안에서 여러 사용자를 제어하고 스케줄링하기 위하여 MAP 정보를 이용하는 프레임구조를 사용한다.
도 1은 통상적인 OFDMA 기반의 무선통신시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다. 이하 설명에서 개념적인 주파수 및 시간영역에서 데이터 단위를 각각 서브채널(Sub-channel)과 심볼(Symbol)로 나타내었으며, 사용자 한 명에게 보낼 수 있는 최소의 데이터 단위는 하나의 서브채널과 하나의 심볼로 이루어진다고 가정한다.
또한, 세로축은 주파수 자원단위인 서브채널이며, s번째부터 (s+L)번째까지 L+1개의 개수를 가진다. 가로축은 시간의 자원단위인 OFDM 심볼이며, k번째부터 (k+M)번째까지 M+1개는 순방향(Downlink) OFDM 심볼이며, (k+M+1)번째부터 (k+M+N)까지 N개는 역방향(Uplink) OFDM 심볼이다. 그리고 순방향과 역방향 사이에는 시간가드영역(Guard region)인 TTG(Transmit/Receive Transition Gap)가 존재한다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 OFDMA의 프레임은 순방향에서는 프리앰블(Preamble), FCH(Frame Control Header), DL(Down Link)-MAP, UL(Up Link)-MAP, DL-Burst로 구성되고, 역방향에서는 UL-Burst로 구성된다.
상기 프리앰블은 사용자들에게 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 셀 정보 획득을 위해 사용되며, 상기 FCH는 상기 DL-MAP을 디코딩(Decoding)하기 위한 정보를 담고 있다. 상기 DL-MAP은 기지국에서 보내고자 하는 실질적인 정보 데이터가 들어 있는 상기 DL-Burst 들이 어느 사용자의 데이터인지, 프레임 내에서 위치는 어디인지를 알려주는 정보를 가지고 있다.
역방향에서는 사용자들, 즉 단말이 보내고자 하는 실질적인 데이터 정보가 상기 UL-Burst에 들어 있으며, 상기 UL-MAP에는 어떤 사용자가 프레임 내의 어느 위치에서 자기 데이터를 실어 보낼 수 있는지 기지국에서 알려주는 정보를 가지고 있다.
상기 DL-Burst와 UL-Burst 하나를 구성하기 위해서는 최소 하나 이상의 서브채널과 최소 하나 이상의 심볼로 이루어지는데, 상기 심볼은 물리적으로 시간의 순서와 같아서, k번째 심볼의 시간 다음에는 (k+1)번째 심볼, 그리고, 마지막으로 (k+M+N)번째 심볼이 배치되지만, 서브채널의 경우는 s번째 서브채널과 s+1번째 서브채널은 물리적으로 인접해 있는 서브채널일 수도 있고 아닐 수도 있다. 그 이유 는 OFDM 기술의 특성상 무선채널을 통과하게 되면, 주파수 선택적(Frequency selective)인 특징 때문에 실제 서브채널을 구성하는 OFDM 서브캐리어(sub-carrier)들이 물리적으로 인접하지 않도록 논리적으로 재배치하기 때문이다.
또한, 상기 버스트들은 상기 MAP정보(DL-MAP, UL-MAP)와는 별도로 각각의 데이터 버스트에 일대일로 대응되는 버스트 프리앰블을 가지고 있다. 상기 버스트 프리앰블은 해당 데이터 버스트에 적용될 변조 방식, 코드 레이트(Code Rate) 등을 포함한다.
도 2는 종래 기술에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 MAP채널을 이용하여 프레임을 구성하기 위한 절차를 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 도 1과 같은 프레임 구조를 생성하여 송신하기 위한 일 예를 나타낸다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 송신기는 201단계에서 해당 셀 내의 각 사용자들에 대하여 전송할 데이터가 있는지 확인한다. 만일, 상기 전송 데이터들이 존재하면, 상기 송신기는 203단계로 진행하여 스케줄링을 통해 이번 프레임에 할당할 전송 데이터들을 결정한다.
이후, 상기 송신기는 205단계로 진행하여 상기 전송 데이터들에 할당된 데이터 버스트들의 할당 정보를 생성하여 맵(MAP)채널을 구성한다. 여기서, 상기 데이터 버스트 할당 정보는, 해당 버스트에 사용되는 변조 레벨, 버스트의 시작점(심볼오프셋, 서브채널오프셋), 버스트의 길이(심볼개수, 서브채널개수), 및 버스트를 수신할 사용자의 UID(User ID) 등을 포함한다. 또한 상기 송신기는 207단계로 진행하여 각 사용자 데이터의 앞에 다른 제어정보들을 포함하는 헤더를 붙여 트래픽 채널의 데이터 버스트들을 구성한다. 상기 헤더는 버스트 프리앰블라 칭하며, 해당 버스트에 적용될 변조 방식, 코딩 레이트 등을 포함한다.
상기 맵채널과 트래픽 채널이 구성되면, 상기 송신기는 209단계로 진행하여 상기 맵채널 정보에 따라 트래픽 채널의 데이터 버스트들을 재구성한다. 즉, 상기 맵채널에 포함된 데이터 버스트들의 시작점과 길이 및 사용자 ID에 따라 상기 데이터 버스트들을 재구성한다.
이후, 상기 송신기는 211단계로 진행하여 상기 구성된 프레임 데이터를 안테나를 통해 전송한 후, 상기 송신기는 본 알고리즘을 종료한다.
도 3은 종래 기술에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 MAP채널을 이용하여 프레임을 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 도 2에서 전송한 프레임을 수신하기 위한 절차의 일 예를 나타낸다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 수신기는 301단계에서 수신된 프레임의 미리 정해진 영역에서 맵 채널을 수신하여 상기 맵 채널을 복원한다.
상기 맵 채널을 복원하면, 상기 수신기는 303단계로 진행하여 상기 복원된 맵 채널에서 상기 수신기의 사용자 ID가 있는지 확인한다. 만일, 상기 수신기의 사용자 ID가 존재하면, 상기 수신기는 상기 사용자 ID에 해당하는 데이터 버스트 할당 정보(예 : 버스트의 시작점, 버스트 길이, 변조 레벨)를 획득한다.
이후, 상기 수신기는 305단계로 진행하여 상기 획득한 데이터 버스트의 할당 정보를 이용하여 트래픽 데이터를 수신한다. 상기 트래픽 데이터를 수신한 후, 상기 수신기는 307단계로 진행하여 상기 수신한 트래픽 데이터의 헤더(버스트 헤더)를 복원하여 상기 트래픽 데이터를 복원한다. 이후, 상기 수신기는 본 알고리즘을 종료한다.
상술한 바와 같이 상기 OFDM 방식의 무선 통신 시스템은 MAP 정보를 이용하여 다양한 환경 및 다양한 QoS를 가진 사용자들에 대하여 효율적으로 송신하기 위해서는 다양한 포맷(format)과 길이(length)의 버스트를 가진 프레임의 구성을 지원한다. 즉, 전송 데이터의 종류, 링크 환경(link adaptation), 스케줄링 프로세서(Scheduling Process), 패킷 길이(Packet length) 등에 따라 각각의 사용자에 대하여 전송해야 하는 버스트를 다양하게 구성한다. 예를 들어 음성 데이터의 경우에는 작은 단위의 버스트가 요구되고 반면, 고속의 데이터를 주고 받아야 하는 경우에는 큰 단위의 버스트 형태가 적합하다.
하지만, 상기 데이터들의 할당에 대한 자유도가 커짐에 따라 제어정보의 양도 커지게 되므로 상기 제어정보가 할당되는 자원 영역이 커지게 된다. 그러므로 한정된 시간-주파수 자원에서 실질적인 데이터들에 할당되는 자원의 양이 줄어드는 문제가 발생한다.
따라서, 상기 무선통신시스템에서 전송 오버헤드를 줄이기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 OFDM기반의 무선 통신 시스템에서 시간-주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 OFDM기반의 무선 통신 시스템에서 전송 오버헤드를 줄이기 위한 프레임 구조를 지원하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 OFDM기반의 무선 통신 시스템에서 버스트 프리앰 블을 이용하여 전송 오버헤드를 줄이며, 가변적인 프레임을 구성하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 전체 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 광대역 무선 통신시스템의 송신장치는, 전송할 각 프레임의 데이터 할당 정보와 제어정보를 포함하는 헤더를 생성하는 헤더 발생기와, 상기 생성된 헤더와 버스트를 결합하여 트래픽 채널을 구성하는 트래픽 채널 구성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 견지에 따르면, 전체 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 광대역 무선 통신 단말기의 수신 장치는, 수신된 프레임의 데이터 할당 정보와 제어 정보를 포함하는 헤더를 복원하여 상기 수신기 식별자가 존재하는지 검사하고, 상기 수신기 식별자가 존재할 경우 데이터 버스트의 할당 정보를 획득하는 헤더 복원부와, 상기 획득된 데이터 버스트의 할당 정보에 따라 해당 시간 영역에서 트래픽 데이터를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 트래픽 데이터를 상기 헤더에 포함된 제어정보를 복원하여 트래픽 식별자를 획득하는 패킷 구성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 견지에 따르면, 전체 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 광대역 무선 통신시스템의 송신 방법은, 전송할 데이터의 길이에 따라 상기 데이터가 할당될 버스트의 길이를 결정하는 과정과, 상기 데이터 할당 정보와, 제어 정보를 이용하여 헤더를 생성하는 과정과, 상기 생성된 헤더와 상기 버스트를 결합하여 프레임을 구성하는 과정을 포함하는 것 을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 견지에 따르면, 전체 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 광대역 무선 통신 단말기의 수신 방법은, 수신되는 프레임에서 헤더를 복원하여 수신자 식별자(User ID)가 존재하는지 확인하는 과정과, 상기 수신자 식별자가 존재할 경우, 상기 헤더에 포함된 데이터 할당 정보를 이용하여 트래픽 데이터를 수신하는 과정과, 상기 수신된 트래픽 데이터를 상기 헤더에 포함된 제어정보를 이용하여 서비스 패킷을 조립하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 시간 - 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위한 기술에 대해 설명한다. 다시 말해, 상기 광대역 무선통신시스템에서 맵 채널을 사용하여 발생하는 오버헤드를 줄이기 위한 프레임 구성 방법 및 이에 대응하는 송수신 장치에 대해 설명할 것이다. 이하 설명은 직교주파수 분할 다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access : 이하 OFDMA라 칭함) 방식의 광대역 무선 통신시스템을 예를 들어 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 시간 자원 단위를 나타내고, 세로축은 주파수 자원단위를 나타낸다. 또한, 순방향 프레임만 예를 들어 설명하며, 프리앰블(Preamble)을 생략한다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 프레임은 순방향에서 버스트 프리앰블(Burst Preamble)(401, 403, 405, 407)과 하향링크 버스트(402, 404, 406, 408)로 구성된다.
상기 버스트 프리앰블(401, 403, 405, 407)은, 상기 각각의 버스트(402, 404, 406, 408)에 일대일 대응되는 헤더를 칭한다. 상기 버스트 프리앰블은 해당 데이터 버스트에 적용될 변조 방식, 코드 레이트(Code Rate) 및 상기 버스트(402, 404, 406, 408)에 할당된 데이터의 할당 정보를 위해 해당 데이터의 사용자 정보(User ID), 해당 버스트의 길이, 링크 적용(Link Adaptation) 정보를 포함한다.
상기 하향링크 버스트(402, 404, 406, 408)는 각 프레임의 전체 주파수 대역에 대해서는 한 사용자에게 모두 할당하여, 다수의 사용자에 대한 자원 할당은 시간자원을 분할하여 각 사용자의 전송 데이터를 할당한다.
또한, 상기 버스트들(402, 404, 406, 408)은 다양한 환경 및 다양한 QoS를 가진 사용자들에 대하여 사용자 데이터를 효율적으로 송수신하기 위해서 다양한 길이와 형태를 지원한다. 예를 들어, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 버스트 프리앰블과 버스트가 1:2의 비율을 갖는 버스트 #1(401, 402)과 버스트 프리앰블과 버스트가 1:4의 비율을 갖는 버스트 #2(403, 404) 뿐만아니라 1:1, 1:8 등과 같이 전송 데이터의 종류에 따라 가변적인 프레임을 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 송신기의 블록 구 성을 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 송신기는 헤더 발생부(501), 데이터 할당 정보 삽입기(503), 트래픽 채널 구성부(505), 부호기(507), 변조기(509), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산기(511), 디지털/아날로그 변환기(Digital/Analog Converter)(513), 및 RF(Radio Frequency)처리기(515)를 포함하여 구성된다.
먼저 상위 계층으로부터 사용자 데이터들을 전달받으면, 헤더 발생기(501)는 전송할 데이터들 중 해당 버스트에 할당될 데이터의 변조 방식, 코드율(Code Rate), 트래픽 식별자(Traffic ID) 및 데이터 할당 정보 삽입기(503)로부터 제공받은 상기 해당 버스트에 할당될 데이터 할당 정보를 이용하여 버스트 프리앰블을 생성한다. 여기서, 상기 데이터 할당 정보는, 해당 데이터의 사용자 정보(User ID), 해당 버스트의 길이, 링크 적용(Link Adaptation) 정보를 포함한다.
트래픽 채널 구성부(505)는 상기 사용자 데이터의 길이에 맞는 버스트를 결정하여 상기 사용자 데이터를 상기 버스트에 할당한다. 이후, 상기 사용자 데이터가 할당된 버스트와 상기 헤더 발생기(501)로부터 제공받은 버스트 프리앰블를 결합하여 데이터 버스트, 즉 트래픽 채널을 구성한다.
부호기(507)는 상기 트래픽 채널 구성부(505)로부터 제공되는 데이터를 해당 부호율로 채널 부호화(Channel Coding)하여 출력한다. 변조기(509)는 상기 부호기(507)로부터 제공받은 데이터를 해당 변조 방식으로 변조하여 출력한다. 여기서, 상기 변조방식으로는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 등을 사용할 수 있다.
IFFT연산기(511)는 상기 변조기(509)로부터 제공되는 데이터를 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform)하여 시간 영역의 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력한다. 디지털/아날로그 변환기(513)는 상기 OFDM변조기(511)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF처리기(515)는 상기 디지털/아날로그 변환기(513)로부터의 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 전송한다.
도 6은 본 발명에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 수신기의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 수신기는 RF처리기(601), 아날로그/디지털 변환기(Analog/Digital Convertor)(603), FFT(Fast Fourier Transform)연산기(605), 복호기(607), 복조기(609), 헤더복원부(611), 패킷 구성부(613), 및 사용자 ID확인부(615)를 포함하여 구성된다.
먼저, RF처리기(601)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. 아날로그/디지털 변환기(603)는 상기 RF처리기(601)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. FFT연산기(605)는 상기 아날로그/디지털 변환기(603)로부터 제공되는 시간 영역 샘플데이터를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다.
복조기(607)는 상기 IFFT연산기(605)로부터 제공되는 데이터를 해당 복조 방식으로 복조하여 출력하고, 복호기(609)는 상기 복조기(607)에서 복조된 데이터를 해당 부호율로 채널 복호화하여 정보 데이터를 복원한다. 여기서, 상기 트래픽 데이터(데이터 버스트)의 위치(시간 영역) 및 변조수준은 이전 수신된 상기 버스트 프리앰블로부터 획득된다.
헤더 복원부(611)는 데이터 버스트에서 버스트 프리앰블을 분리한다. 이후, 상기 버스트 프리앰블에서 상기 수신기에 해당하는 버스트의 제어 정보 및 데이터 할당 정보를 획득한다. 즉, 상기 헤더 복원부(611)내 사용자 ID확인부(615)에서 상기 버스트 프리앰블에 상기 수신기의 사용자 ID(User ID)가 존재하는지 확인한다. 만일, 상기 사용자 ID가 존재하면, 상기 버스트 프리앰블을 분석해서 해당 버스트의 제어정보 및 데이터 할당 정보를 획득한다. 여기서, 제어정보 및 데이터 할당 정보는, 상기 데이터 버스트가 매핑된 위치(시간 영역), 페이로드(payload)의 길이, 변조수준(예 : MCS레벨), 서비스의 종류를 나타내는 TID(Traffic ID) 정보, 암호화(Encryption) 정보 등을 포함한다.
버스트 구성부(613)는 상기 버스트 프리앰블과 분리된 트래픽 데이터를 상기 헤더복원부(611)로부터 제공되는 제어정보에 따라 서비스 패킷(예: Service Data Unit)으로 조립하여 상위계층으로 전달한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 프레임을 구성하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 송신기는 701단계에서 전송할 데이터가 있는지 확인한다. 만일, 상기 전송할 데이터가 존재하면, 상기 송신기는 703단계로 진행하여 스케줄링을 수행하여 각 전송 데이터의 길이에 따라 할당할 버스트의 길이를 결정한다.
이후, 상기 송신기는 705단계로 진행하여 상기 전송 데이터들이 할당될 버스트들의 할당 정보 및 제어정보를 버스트 프리앰블에 삽입하여 상기 버스트 프리앰블을 생성한다. 여기서, 상기 버스트 할당 정보 및 제어정보는, 해당 버스트에 할당된 전송 데이터의 사용자 ID(User ID), 해당 버스트에 사용되는 변조 레벨, 버스트의 시작점, 버스트의 길이 등을 포함한다.
상기 버스트 프리앰블을 생성한 후, 상기 송신기는 707단계로 진행하여 상기 사용자 데이터를 해당 버스트에 할당한 후, 상기 705단계에서 생성된 버스트 프리앰블과 결합하여 트래픽 채널(= 데이터 버스트) 즉, 프레임을 구성한다. 다시 말해, 상기 버스트 프리앰블에 포함된 사용자 ID를 갖는 전송 데이터를 데이터 버스트들의 시작점과 길이에 따라 상기 트래픽 채널을 구성한다. 예를 들어, 상기 도 3에 도시된 바와 같은 프레임을 구성한다.
이후, 상기 송신기는 709단계로 진행하여 상기 707단계에서 생성된 프레임을 안테나를 통해 전송한 후, 상기 송신기는 본 알고리즘을 종료한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반의 무선통신 시스템에서 프레임을 수신하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 먼저 수신기는 801단계에서 프레임이 수신되면, 상기 수신기는 803단계로 진행하여 상기 수신 프레임의 미리 정해진 영역에서 버스트 프리앰블을 분리하고, 상기 버스트 프리앰블을 복원한다. 상기 버스트 프리앰블은 각각의 버스트에 일대일 대응되어 상기 버스트의 제어정보를 포함한다. 여기서 상기 버스트 프리앰블은, 사용자 정보(User ID), 해당 버스트의 길이, 링크 적용(Link adaptation) 정보 등의 데이터 할당 정보와, 해당 버스트의 변조 방식, 코드 레이트(Code Rate) 및 트래픽 식별자(Traffic ID) 등의 제어정보를 포함한다.
이후, 수신기는 805단계로 진행하여 상기 버스트 프리앰블에 상기 수신기가 기지국으로부터 할당받은 사용자 ID(User ID)가 존재하는지 검사한다. 만일, 상기 사용자 ID가 존재하지 않으면, 상기 수신기는 다음 프레임을 수신하기 위해 상기 801단계로 되돌아간다.
만일, 상기 사용자 ID가 존재하면, 상기 수신기는 807단계로 진행하여 상기 803단계에서 복원한 상기 버스트 프리앰블의 정보중 상기 수신기의 트래픽 데이터(패킷)가 실려있는 버스트 할당 정보를 추출 확인하여 트래픽 데이터를 수신한다. 즉, 해당 시간 영역을 통해 수신되는 데이터 버스트를 지정된 변조레벨로 복조 및 복호함으로써 데이터를 수신한다. 여기서, 상기 버스트 할당 정보는, 상기 버스트에 사용된 변조레벨, 버스트의 시간영역 시작점, 버스트의 길이 등을 포함한다.
이후, 상기 수신기는 809단계에서 상기 버스트 프리앰블을 복원하여 얻은 서비스 종류를 나타내는 TID 및 기타 제어정보를 이용하여 상기 수신된 트래픽 데이터를 서비스 패킷으로 조립하고, 상기 서비스 패킷을 해당 어플리케이션을 이용해 재생한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, OFDM 기반의 무선 통신 시스템에서 버스트 프리앰블에 데이터 버스트의 할당 정보를 삽입하므로, 전송 오버헤드를 줄이는 효과를 얻을 수 있고 데이터 처리 시간을 줄일 수 있으며, 다양한 사용자 및 QoS 또는 채널 환경에 대하여 적응적으로 적용할 수 있는 가변적인 프레임 구조를 사용하여 효율적으로 광대역 무선 통신을 구성할 수 있다.

Claims (34)

  1. 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 무선 통신시스템의 송신장치에 있어서,
    주파수 자원을 적어도 하나의 사용자들 중 하나의 사용자에게 할당하고, 시간 자원을 이용하여 각각의 사용자들에 할당한 자원으로 구분하여 구성되는 적어도 하나의 버스트들을 포함하여 구성되는 프레임에서 각각의 버스트들에 대한 데이터 할당 정보와 제어정보를 포함하는 헤더를 생성하는 헤더 발생기와,
    상기 생성된 헤더와 버스트(Burst)를 결합하여 트래픽 채널을 구성하는 트래픽 채널 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 할당 정보는, 상기 데이터 할당 정보를 포함하는 헤더에 따른 버스트에 할당된 데이터를 수신할 수신기 식별자(User ID), 상기 버스트의 시간 영역 시작점, 상기 버스트의 길이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 정보는, 상기 제어 정보를 포함하는 헤더에 따른 버스트에 할당되는 데이터의 트래픽 식별자, 변조 방식 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 버스트는, 상기 전송될 데이터의 길이에 따라 가변적인 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 트래픽 채널 구성부는, 전송 데이터의 길이에 맞는 버스트를 결정하여 상기 전송 데이터를 상기 버스트에 할당하고,
    상기 데이터를 할당한 버스트와 상기 헤더 발생기에서 생성한 헤더를 결합하여 트래픽 채널을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 트래픽 채널 구성부로부터 제공되는 데이터 버스트에 대응되는 상기 데이터 할당정보에 지정된 부호율로 부호화하여 출력하는 부호기와,
    상기 부호기의 출력신호를 상기 데이터 할당정보에 지정된 변조레벨로 변조하여 출력하기 위한 변조기와,
    상기 변조기로부터 제공되는 데이터를 역고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 IFFT연산기와,
    상기 IFFT연산기로부터 제공되는 샘플데이터를 RF(Radio Frequency)신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 RF처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 무선 통신 시스템의 수신 장치에 있어서,
    수신된 프레임의 데이터 할당 정보와 제어 정보를 포함하는 헤더를 복원하여 자신의 수신기 식별자가 존재하는지 검사하고, 상기 수신기 식별자가 존재할 경우 데이터 버스트의 할당 정보를 획득하는 헤더 복원부와,
    상기 획득된 데이터 버스트의 할당 정보에 따라 해당 시간 영역에서 트래픽 데이터를 수신하는 수신부와,
    상기 수신된 트래픽 데이터를 상기 헤더에 포함된 제어정보를 복원하여 트래픽 식별자를 획득하는 패킷 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수신부는,
    안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF처리기와,
    상기 RF처리기로부터의 기저대역 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력하는 FFT연산기와,
    상기 FFT연산기로부터 제공되는 데이터에서 상기 데이터 버스트의 할당 정보에 따른 데이터를 선택하고, 상기 선택된 데이터를 상기 데이터 버스트의 할당정보에 지정된 변조레벨로 복조 및 복호하는 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 헤더 복원부는,
    상기 헤더에서 상기 수신기 식별자를 확인하는 사용자 식별자 확인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터 할당 정보는, 상기 데이터 할당 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당된 데이터의 수신기 식별자, 상기 버스트의 시간 영역 시작점, 상기 버스트의 길이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 데이터 할당 정보에 포함된 버스트의 시간 영역 시작점과 버스트의 길이를 이용하여 해당 버스트를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 제어 정보는, 상기 제어 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당된 데이터의 트래픽 식별자, 변조 방식 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 무선 통신시스템의 송신 방법에 있어서,
    전송할 데이터의 길이에 따라 상기 데이터를 할당할 버스트의 길이를 결정하는 과정과,
    상기 데이터의 할당 정보와 제어 정보를 이용하여 헤더를 생성하는 과정과,
    상기 생성된 헤더와 상기 버스트를 결합하여 프레임을 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 프레임은, 주파수 자원을 적어도 하나의 사용자들 중 하나의 사용자에게 할당하고, 시간 자원을 이용하여 각각의 사용자들에 할당한 자원으로 구분하여 구성되는 적어도 하나의 버스트들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 버스트는, 할당될 데이터의 길이에 따라 가변적인 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 데이터 할당 정보는, 상기 데이터 할당 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당되는 데이터의 수신기 식별자, 버스트의 시간 영역 시작점, 버스트의 길이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 제어 정보는, 상기 제어 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당되는 데이터의 트래픽 식별자, 변조 방식 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 삭제
  20. 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 무선 통신 시스템의 수신 방법에 있어서,
    수신되는 프레임에서 헤더를 복원하여 자신의 수신기 식별자(User ID)가 존재하는지 확인하는 과정과,
    상기 수신기 식별자가 존재할 경우, 상기 헤더에 포함된 데이터 할당 정보를 이용하여 트래픽 데이터를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 트래픽 데이터를 상기 헤더에 포함된 제어정보를 이용하여 서비스 패킷을 조립하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 자신의 수신기 식별자가 존재하지 않을 경우, 트래픽 데이터를 수신하지 않고, 다음 프레임을 수신하여 상기 수신기 식별자를 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 헤더는, 상기 프레임을 구성하는 적어도 하나의 버스트들 중 어느 하나의 버스트에 대한 데이터 할당 정보와 제어 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 데이터 할당 정보는, 상기 데이터 할당 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당된 데이터의 수신기 식별자, 버스트의 시간 영역 시작점, 버스트의 길이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 제어 정보는, 상기 제어 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당된 데이터의 트래픽 식별자, 변조 방식 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 시간자원을 전송 데이터의 길이에 따라 분할하여 상기 전송 데이터를 할당하는 무선 통신시스템의 송수신장치에 있어서,
    전송할 프레임을 구성하는 각각의 버스트들에 대한 데이터 할당 정보와 제어정보를 포함하는 헤더를 생성하는 헤더 발생기와,
    상기 생성된 헤더와 버스트(Burst)를 결합하여 트래픽 채널을 구성하는 트래픽 채널 구성부와
    수신된 프레임에서 데이터 할당 정보와 제어 정보를 포함하는 헤더를 복원하여 수신기 식별자가 존재하는지 검사하고, 상기 수신기 식별자가 존재할 경우 데이터 버스트의 할당 정보를 획득하는 헤더 복원부와,
    상기 획득된 데이터 버스트의 할당 정보에 따라 해당 시간 영역에서 트래픽 데이터를 수신하는 수신부와,
    상기 수신된 트래픽 데이터를 상기 헤더에 포함된 제어정보를 복원하여 트래픽 식별자를 획득하는 패킷 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 트래픽 채널 구성부로부터 제공되는 데이터 버스트에 대응되는 상기 데이터 할당정보에 지정된 부호율로 부호화하여 출력하는 부호기와,
    상기 부호기의 출력신호를 상기 데이터 할당정보에 지정된 변조레벨로 변조하여 출력하기 위한 변조기와,
    상기 변조기로부터 제공되는 데이터를 역고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 IFFT연산기와,
    상기 IFFT연산기로부터 제공되는 샘플데이터를 RF(Radio Frequency)신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 RF처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 수신부는,
    안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF처리기와,
    상기 RF처리기로부터의 기저대역 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력하는 FFT연산기와,
    상기 FFT연산기로부터 제공되는 데이터에서 상기 데이터 버스트 할당 정보에 따른 데이터를 선택하고, 상기 선택된 데이터를 상기 데이터 버스트의 할당정보에 지정된 변조레벨로 복조 및 복호하는 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 프레임은, 주파수 자원을 적어도 하나의 사용자들 중 하나의 사용자에게 할당하고, 시간 자원을 이용하여 각각의 사용자들에 할당한 자원으로 구분하여 구성되는 적어도 하나의 버스트들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 수신부는, 상기 데이터 할당 정보에 포함된 버스트의 시간 영역 시작점과 버스트의 길이를 이용하여 해당 버스트를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 25항에 있어서,
    상기 데이터 할당 정보는, 상기 전송할 프레임의 헤더에 포함되는 경우, 상기 데이터 할당 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당되는 데이터의 수신기 식별자(User ID), 버스트의 시간 영역 시작점, 버스트의 길이 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 수신된 프레임의 헤더에 포함되는 경우, 상기 데이터 할당 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당된 데이터의 수신기 식별자(User ID), 버스트의 시간 영역 시작점, 버스트의 길이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 25항에 있어서,
    상기 제어 정보는, 상기 전송할 프레임의 헤더에 포함되는 경우, 상기 제어 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당되는 데이터의 트래픽 식별자, 변조 방식 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 수신된 프레임의 헤더에 포함되는 경우, 상기 제어 정보를 포함하는 헤더에 대한 버스트에 할당된 데이터의 트래픽 식별자, 변조 방식 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 25항에 있어서,
    상기 버스트는, 상기 전송될 데이터의 길이에 따라 가변적인 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 25항에 있어서,
    상기 트래픽 채널 구성부는, 상기 전송할 프레임의 데이터의 길이에 맞는 버스트를 결정하여 상기 데이터를 할당하고,
    상기 데이터를 할당한 버스트와 상기 헤더를 결합하여 트래픽 채널을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 삭제
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