KR100905281B1 - 무선 통신 시스템에서 맵 커버리지를 확대하는 맵 메시지구성 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 맵 커버리지를 확대하는 맵 메시지구성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템에서 맵 커버리지 확대시키도록 맵(MAP)을 구성하는 방법 및 장치가 개시된다. 이를 위한 맵 구성 방법의 일 예는, 각 단말 별 CID 정보 및 MCS 레벨 정보에 기초한 맵 정보요소를 결정하는 단계와, 상기 맵 정보요소들을 하나의 프레임이 구성 가능한 최대 서브 맵 메시지의 개수가 될 때까지 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 단계와, 상기 서브 맵 그룹의 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 맵 메시지의 에러 확률을 줄이고, 에러 확률이 줄어들어 맵 메시지의 커버리지가 확대됨으로써, 하향링크 데이터 전송 용량을 증대시키고 시스템 자원을 효율적으로 이용할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 맵 커버리지를 확대하는 맵 메시지 구성 방법 및 장치{MAP Message Constructing Method and Apparatus for enhancing MAP coverage in Wireless Communication System}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 맵 메시지 구성 방안에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 전송 프레임의 맵(MAP)에 기록되는 맵 정보요소를 결정하고, 결정된 맵 정보요소를 이용하여 맵 커버리지를 확대시키도록 서브 맵을 구성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
모바일 와이맥스(WiMAX) 시스템은 메시지 기반의 MAC(Medium Access Control) 계층과 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반의 PHY 계층의 프로토콜로 구성된다. OFDMA 물리계층에서, 하나의 주파수 대역은 다수의 서브캐리어로 분산되고 각 서브캐리어는 다른 서브캐리어에 비해 직교성을 가진다. 이러한 직교성으로 인하여, OFDMA는 2차원적인 통신 공간 - 주파수와 시간 공간 - 을 가질 수 있다. 셀에서, 기지국은 각 단말에게 버스트를 할당하고, 각 버스트들은 맵 정보요소(MAP IE)에 의해 지정된다. 이러한 맵 정보요소들은 맵 메시지에 기록되어 하나의 프레임이 구성된다. 이러한 프레임을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 OFDMA를 지원하는 무선통신 시스템에서 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 프레임은 기지국에서 단말로 데이터를 전송하도록 구성된 하향링크 부프레임과 단말에서 기지국으로 데이터를 전송하도록 구성된 상향링크 부프레임으로 구분된다.
하향링크 부프레임은 프리앰블(Preamble), FCH(Frame Control Header), 하향링크 맵(DL MAP), 상향링크 맵(UL MAP), 하향링크 버스트(DL Burst)들로 구성되고, 상향링크 부프레임은 제어 심볼들(레인징, ACK, CQI)과 상향링크 버스트(UL Burst)들로 구성된다. 그리고, 하향링크와 상향링크 사이에는 보호 영역(Guard region)인 TTG(Transmit/receive Transition Gap)가 존재한다.
프리앰블은 단말에게 시간 및 주파수 동기 그리고 셀 정보를 제공하기 위해 사용된다. FCH는 프레임 정보와 하향링크 맵을 디코딩하기 위한 정보를 담고 있다. 하향링크 맵에는 기지국에서 전송하는 하향링크 버스트들의 위치와 용도에 관한 정보가 하향링크 맵 정보요소를 통해 기록된다. 상향링크 맵에는 단말들이 전송하는 상향링크 버스트들의 위치와 용도에 대한 정보가 상향링크 맵 정보요소를 통해 기록된다. 이와 같이 구성된 프레임에서 상술한 하향링크 맵과 상향링크 맵은 메시지형태로 전송된다. 이러한 맵 메시지에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 OFDMA를 지원하는 기지국에서 작성된 노멀 맵 메시지를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 프레임에서 노멀 맵 메시지는 하향링크 맵(DL MAP) 및 상 향링크 맵(UL MAP)을 포함하며, 하향링크 맵과 상향링크 맵은 기지국에서 전송하는 하향링크 버스트들의 각 사용자 정보 및 해당 버스트의 위치정보(DL MAP IE), 사용자(단말)들이 전송하는 상향링크 버스트 정보(UL MAP IE)를 알려주는 맵 정보요소(MAP IE)가 포함된다. 따라서, 각 사용자(단말)는 상기 맵 정보요소에 포함된 사용자 정보 및 버스트 위치정보 등을 이용하여 해당 데이터를 선택적으로 수신할 수 있다. 이처럼 구성된 노멀 맵 메시지는 물리계층에서 변조되어 사용자에게 브로드캐스팅 전송되며, 도 2의 노멀 맵에 기재된 숫자들은 반복 횟수를 나타낸다. 이러한 맵 메시지들은, 이 맵 메시지가 가리키는 특정 목적(예컨대, 네트워크 진입)과 관련된 제어 메시지들이므로, 이 목적을 달성하기 위해서는 단말에 의해 맵 메시지들이 반드시 디코딩되어야 한다.
한편, OFDMA 기반의 기지국에서 패킷은 MAC 계층에서 정의되고, 맵 메시지의 버스트를 구성하는데 적어도 하나의 패킷이 포함되며, 이 패킷 하나는 적어도 하나의 FEC(Forward Error Correction) 블록이 패킹(packing)되어 이루어진다. 이 경우, 패킷에서 에러가 발생할 확률이 FEC 블록에서 에러가 발생할 확률보다 크다. 즉, 적어도 하나의 FEC 블록에 에러가 발생하면 그 FEC 블록을 포함한 패킷은 반드시 에러가 발생한 것으로 되기 때문이다. 이와 같은 원리로, 맵 메시지의 크기가 커질수록 에러 확률도 증가함을 알 수 있다.
이러한 맵 메시지는 버스트의 하나이며, 이 맵 메시지에 대한 커버리지가 존재한다. 커버리지는 허용 가능한 에러 확률을 가지는 통신 범위를 의미한다. 데이터 커버리지는 서비스 품질과 관련된다. 만일 데이터 커버리지가 초과되더라도, 데 이터 통신은 완전히 끊기지 않는다. 그러나, 맵 메시지가 단말에 수신되지 않으면, 단말은 데이터 버스트를 디코딩할 수 없을뿐더러 단말 자신의 데이터를 전송할 수도 없어 시스템 자원이 낭비되는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 맵 메시지는 에러 확률을 감소시키기 위하여 가장 강력한 변조(QPSK 1/2 반복 6) 방식에 의해 인코딩된다. 이로 인하여, 맵 메시지는 다소 크게 구성된다. 이처럼 다소 크게 구성된 맵 메시지의 크기는 단말에서 디코딩할 때 맵 메시지의 에러 확률도 증가시켜 하향링크에서 데이터 전송 용량을 떨어뜨리고, 맵 커버리지를 단축시키는 문제점이 있었다.
한편, 기지국이 전송하는 프레임 내 맵의 크기는 기지국이 커버하는 단말의 수와 비례한다. 예컨대, 기지국이 커버하는 단말의 수가 증가할수록 맵의 크기는 더욱 커지게 된다. 이처럼 맵 메시지의 크기가 증가할수록, 전술한 바와 같이, 단말에서 디코딩할 때 맵 메시지의 에러 확률도 증가시켜 하향링크에서 데이터 전송 용량을 떨어뜨리고, 맵 커버리지를 단축시키는 문제점이 있었다.
따라서, 맵 메시지의 크기를 효과적으로 줄여서 통신 커버리지를 확대시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 서브 맵을 이용하여 맵 메시지의 버스트 크기를 줄여 단말에서 디코딩 시 발생되는 맵 메시지의 에러 확률을 줄임으로써, 맵 메시지의 커버리지를 확대하는 맵 메시지 구성 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 맵 메시지를 구성하는 방법은, (a) 각 단말 별 CID(Connection IDentifier) 정보 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보에 기초한 맵 정보요소를 결정하는 단계; (b) 상기 맵 정보요소들을 하나의 프레임이 구성 가능한 최대 서브 맵 메시지의 개수가 될 때까지 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 단계; 및 (c) 상기 서브 맵 그룹의 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 OFDMA를 지원하는 무선 통신 시스템에서 맵 메시지를 구성하는 장치는, 전송 프레임의 맵에 기록되는 맵 정보요소를 결정하고, 상기 맵 정보요소에 CID 정보와 MCS 레벨 정보를 포함시키는 제어부; 상기 맵 정보요소들 중에서 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들의 전체 크기와 미리 설정된 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 결정된 맵 정보요소들을 상기 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 서브 맵 처리부; 및 상기 서브 맵 그룹의 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성하는 서브 맵 구성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무선 통신 시스템에서 낮은 MCS 레벨의 단말에 대한 서브 맵을 CTC(Convolutional Turbo Codes)에서 FEC(Forward Error Correction) 블록 에러율(BLER)이 최소가 되는 FEC 블록 크기로 구성하여 맵 메시지의 에러 확률을 줄이고, 이에 따라 맵 메시지의 커버리지가 확대됨으로써, 하향링크 데이터 전송 용량을 증대시키고 시스템 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 작성된 서브 맵 메시지를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 프레임의 맵(MAP)은 압축 맵(Compressed MAP) 또는 노멀 맵(Normal MAP)으로 구성되고, 이 압축 맵 또는 노멀 맵의 맵 정보요소(MAP IE)들이 서브 맵 포인터 정보요소(Pointer IE)를 통해 서브 맵에 할당되며, 이 서브 맵은 프레임 내 버스트 할당 정보를 가지는 서브 맵 정보 요소들을 포함한다.
이 서브 맵은, 노멀 맵이 가장 강력한 변조(QPSK 1/2 반복 6) 방식으로 인코 딩되는 것과는 달리, 좋은 채널 상태(높은 SINR)를 가지는 사용자들에게 더 높은 MCS 레벨(예컨대, 16 QAM 1/2)을 적용함으로써 일정한 변조 이득을 얻는다. 이 변조 이득을 위하여 서브 맵은 서브 맵 포인터 정보요소를 사용하고, 이 서브 맵 포인터 정보요소는 상이한 서브 맵에 대해서 서로 다른 MCS 레벨을 가진다. 이때, 서브 맵 포인터 정보요소는 노멀 맵에서는 없었던 오버헤드에 해당한다. 따라서, 상기 서브 맵 포인터 정보요소가 오버헤드로 사용되는 것과 각 서브 맵 포인터 정보요소가 서로 다른 MCS 레벨을 가짐으로써 얻어지는 변조 이득을 서로 절충함으로써, 전체 맵 크기를 줄일 수 있다.
또한, 서브 맵은 RCID를 통해 전체 맵 크기를 줄일 수 있는 감소 구조로 이루어져 있다. RCID는 감소 CID를 의미하고, 압축 맵 포맷에서 사용한다. RCID는 3가지 형태 -RCID 11, RCID 7, RCID 3- 가 존재한다. 각 숫자는 CID에서 서로 다른 LSB를 의미한다. 이에 따라, 이 숫자가 클수록 절약되는 비트들이 감소하나, 동일한 형태에 포함되는 단말의 수는 증가한다. 따라서, 이 절약되는 비트 수와 단말의 수 사이에 절충함으로써, 전체 맵 크기를 줄일 수 있다.
이러한 서브 맵을 구성함에 있어서, 본 발명에서는 우선 채널 품질이 낮은 단말(예컨대, QPSK 1/2 반복 6)에 대한 맵 정보요소들을 서브 맵(SUB-DL-UL-MAP)을 이용하여 되도록 작은 조각으로 패킹한다. 이렇게 작은 조각으로 패킹하면 단말에서 디코딩할 때 서브 맵 메시지의 에러 확률을 줄일 수 있으므로 맵 커버리지를 확대할 수 있다. 이때, 패킹되는 조각의 크기는, 예컨대 CTC(Convolutional Turbo Codes)에서 하나의 FEC(Forward Error Correction) 블록의 크기가 최대(QPSK 1/2에 대한 10 슬롯)일 때 해당 FEC 블록 에러율(BLER)은 최소가 되므로[IEEE P802.16™(Draft MAR 2007), 2007 참조], 상기 최대 FEC 블록 크기(즉, QPSK 1/2에 대한 10 슬롯)에 해당한다.
이 최대 FEC 블록 크기로 구성된 서브 맵이 많을수록 얻어지는 그룹화 이득은 크나, 한 프레임 당 최대로 구성할 수 있는 서브 맵 메시지는 한정되어 있다(예컨대, IEEE 802.16d/e는 3개로 규정). 따라서, 본 발명에서는 한 프레임에서 최대 서브 맵 메시지의 개수(이하에서는, 최대 개수라 함)만큼 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 이용하여 서브 맵 메시지를 구성하도록 하며, 예컨대 IEEE 802.16d/e에서와 같이 3개로 할 수도 있다. 이때, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들로서도 상기 최대 개수를 다 채우지 못하는 경우도 존재한다. 이를 위하여, 본 발명에서는 서브 맵 메시지를 구성할 때 이용된 맵 정보요소들을 제외한 나머지 맵 정보요소들(QPSK 1/2 반복 6에 해당하는 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들은 제외됨)을 이용하여 나머지 서브 맵의 개수(M, 최대 서브 맵 개수에서 이미 구성된 서브 맵의 개수의 차이)만큼 서브 맵을 최대 FEC 블록 크기로 각각 구성하되, 맵 크기를 줄여 커버리지를 확대하도록 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 서브 맵 구성 장치 및 방법을 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDMA를 지원하는 기지국의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 기지국은 인터페이스(100)와, 대역신호 처리모 듈(200)과, 송신모듈(300)과, 수신모듈(600)과, 스케줄러(500)와, 안테나(400)를 포함한다. 이러한 기지국은 TDD를 지원하기 위한 것으로 수신경로와 송신경로로 구분될 수 있다.
수신경로에서, 수신모듈(600)은 안테나(400)를 통하여 단말들이 송신하는 하나 이상의 무선 신호들을 수신하여 기저대역 신호로 변환한다. 예컨대, 수신모듈(600)은 기지국의 데이터 수신을 위하여 상술한 신호로부터 잡음을 제거하고 증폭하며, 이 증폭된 신호를 기저대역 신호로 다운 컨버팅하고, 다운 컨버팅된 이 기저대역 신호를 디지털화한다. 대역신호 처리모듈(200)은 디지털화된 신호에서 정보 또는 데이터 비트를 추출하여 복조, 디코딩, 및 에러정정 과정들을 수행한다. 이렇게 수신된 정보는 인터페이스(100)를 경유하여 인접 유/무선 네트워크로 전달되거나, 다시 송신경로를 거쳐 기지국에 의하여 서비스되는 다른 단말들로 송신된다.
송신경로에서, 인터페이스(100)는 제어국 또는 무선 네트워크로부터 음성, 데이터, 또는 제어 정보를 수신하고, 대역신호 처리모듈(200)은 음성, 데이터, 또는 제어 정보를 부호화한 후 송신모듈(300)로 출력한다. 송신모듈(300)은 부호화된 음성, 데이터 또는 제어 정보를 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 가지는 반송파 신호로 변조하고, 이 변조된 반송파 신호를 송신에 적합한 레벨로 증폭하여 안테나(400)를 통해 공중으로 전파한다.
한편, 스케줄러(500)는 수신경로와 송신경로의 동작 및 각 구성 요소들을 제어한다. 특히, 본 발명과 관련하여, 스케줄러(500)는 각 단말로 송신될 프레임에 대해 맵 정보요소들을 이용하여 서브 맵 메시지를 최대 개수만큼 구성하되, 각 서 브 맵 메시지를 최대 FEC 블록 크기로 구성한다. 이러한 스케줄러(500)를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄러의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 스케줄러(500)는, 제어부(510)와, 서브 맵 처리부(520)와, 서브 맵 구성부(530)를 포함한다.
제어부(510)는 송신경로에서 상위 계층으로부터 사용자 패킷들이 MAC 계층으로 입력되면, 스케줄링 정보를 토대로 각 단말 별로 전송할 패킷들을 스케줄링한다. 즉, 제어부(510)는 프레임을 구성하는 하향링크 맵과 상향링크 맵의 맵 정보요소를 결정하고, 또한 각 단말과 통신하기에 적절하도록 상기 맵 정보요소의 버스트 프로파일을 결정한다. 상기 스케줄링 정보는 CQI(Channel Quality Indicator)을 통한 CINR 정보, QMS(Queue Management System)를 통한 CID 리스트, BPM(Burst Profile Management) 등을 포함한다.
서브 맵 처리부(520)는 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨(예컨대, QPSK 1/2 반복 6)을 가진 맵 정보요소를 우선하여 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다. 상기 서브 맵 그룹으로 그룹화 시에, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들로서 최대 개수(예컨대, 3개)만큼 상기 서브 맵 그룹을 그룹화한다. 그러나, 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들만으로 상기 최대 개수만큼 상기 서브 맵 그룹을 그룹화하지 못하는 경우도 있다. 이 경우, 서브 맵 처리부(520)는 나머지 서브 맵 그룹의 개수(최대 개수에서 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들로 그룹화된 서브 맵 그 룹의 개수의 차이)만큼 추가로 서브 맵 그룹을 그룹화한다. 이때에는 이전에 그룹화된 맵 정보요소들을 제외한 나머지 맵 정보요소들을 이용하여 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하되, 전체 맵 메시지의 크기를 줄이도록 그룹화한다.
서브 맵 구성부(530)는 서브 맵 처리부(520)에서 그룹화된 맵 정보요소들에 대해 서브 맵 포인터 정보요소를 이용하여 서브 맵 메시지로 각각 구성한다. 이 서브 맵 포인터 정보요소는 맵 정보요소들의 위치정보를 담고 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 맵 처리부를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
다시 도 5를 참조하면, 서브 맵 처리부(520)는, 리스트 저장수단(521)과, 카운팅 수단(522)과, 크기 비교수단(523)과, 서브 맵 그룹수단(524)과, 감소이득 처리수단(525)과, 맵 정보요소 확인수단(526)을 포함한다.
리스트 저장수단(521)은 제어부(510)에서 결정된 맵 정보요소들의 리스트를 수신하여 저장한다. 각 맵 정보요소는 각 버스트에 대한 CID 정보와 MCS 레벨 정보를 포함한다. 또한, 리스트 저장수단(521)은 서브 맵 그룹수단(524)에서 하나의 서브 맵이 그룹화될 때마다, 이 서브 맵을 그룹화하는데 이용된 적어도 하나의 맵 정보요소를 리스트에서 삭제한다. 또한, 리스트 저장수단(521)은, 상기 나머지 서브 맵 그룹의 개수와 상기 나머지 서브 맵 그룹을 그룹화하는데 이용되는 맵 정보요소들의 리스트를 저장하고, 서브 맵 그룹수단(524)이 상기 나머지 서브 맵 그룹의 개수만큼 서브 맵 그룹을 그룹화하면 상기 서브 맵 그룹을 그룹화하는데 이용된 맵 정보요소들을 상기 리스트에서 삭제한다.
카운팅 수단(522)은 서브 맵 그룹수단(524)에서 그룹화되는 서브 맵 그룹의 개수를 카운팅한다. 이때, 카운팅 수단(522)은 이렇게 카운팅된 서브 맵 그룹의 개수가 한 프레임에서 구성 가능한 최대 개수(예컨대, 3개)가 되면, 상기 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수가 최대 개수가 되었음을 서브 맵 구성부(530)에 통지한다. 또한, 카운팅 수단(522)은 나머지 서브 맵 그룹의 개수(즉, 최대 개수와 이미 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수간의 차이)만큼 역순으로 카운팅한다. 이 경우, 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수가 최대 개수에 도달하면(즉, 역순으로 카운팅한 결과 나머지 서브 맵 그룹의 개수가 0이 되면), 상기 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수가 최대 개수가 되었음을 서브 맵 구성부(530)에 통지한다.
크기 비교수단(523)은 리스트 저장수단(521)로부터 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 수신하여 이 맵 정보요소들의 전체 크기와 미리 설정된 최대 FEC 블록 크기를 비교한다. 본 발명에서 최대 FEC 블록 크기는 CTC(Convolutional Turbo Codes)에서 FEC 블록 에러율(BLER)이 최소가 되는 FEC 블록 크기로 정의한다. 또한, 크기 비교수단(523)은, 상기 비교 결과를 서브 맵 그룹수단(524)에 전달하여 상기 서브 맵 그룹수단(524)이 상기 비교 결과에 따라 상기 리스트 저장수단(521)으로부터 수신한 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하도록 한다.
서브 맵 그룹수단(524)은 리스트 저장수단(521)으로부터 수신한 맵 정보요소들에 대해, 상기 크기 비교수단(523)의 비교 결과에 따라 상기 수신한 맵 정보요소 들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다. 이때, 서브 맵 그룹수단(524)은 미리 설정된 최대 개수(예컨대, 3개)만큼 상기 맵 정보요소들을 그룹화한다. 보다 구체적으로, 서브 맵 그룹수단(524)은, 상기 비교 결과 최대 FEC 블록 크기보다 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들의 전체 크기가 더 크면, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다. 또한, 서브 맵 그룹수단(524)은, 상기 비교 결과 최대 FEC 블록 크기보다 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들의 전체 크기가 더 작으면, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들 및 상기 리스트 저장수단(521)으로부터 수신한 다른 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 이용하여 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다. 한편, 서브 맵 그룹수단(524)은 상기 나머지 서브 맵 그룹의 개수(M)만큼 상기 리스트 저장수단(521)으로부터 수신한 상기 다른 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들(채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들은 제외됨)을 그룹화한다. 상술하면, 서브 맵 그룹수단(524)은 감소이득 처리수단(525)에서 선택된 맵 크기 감소요소(예컨대, 특정 MCS 레벨 또는 특정 RCID 등)를 수신하여 상기 선택된 맵 크기 감소요소에 따라 상기 다른 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 이용하여 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다.
감소이득 처리수단(525)은 전체 맵 크기를 가장 크게 감소시킬 수 있는 맵 크기 감소요소를 결정한다. 이러한 맵 크기 감소요소는 다양한 MCS 레벨(예컨대, QPSK 1/2 반복 4, QPSK 1/2 반복 2, QPSK 1/2, ..., 64QAM 4/5 등) 중 하나 또는 다양한 RCID 중 하나이다. 감소이득 처리수단(525)은 상기 맵 크기 감소요소들 각각에 대해 그룹화하여 얻을 수 있는 감소 이득을 계산한 후, 가장 큰 감소이득을 갖는 맵 크기 감소요소를 선택한다. 감소이득 처리수단(525)은 이 선택된 맵 크기 감소요소를 서브 맵 그룹수단(524)으로 전달한다.
한편, 상술한 감소이득 처리수단(525)을 실제 기지국에서 구현하면 상기 맵 크기 감소요소들 각각에 대해 그룹화하여 얻을 수 있는 감소 이득을 얻기 위해 많은 계산과 시간을 필요하다. 따라서, 이러한 구현상의 복잡도를 줄이기 위하여, 상기 나머지 서브 맵 그룹의 수(M)가 2 또는 3 이면, 하나는 MCS 레벨을 토대로 맵 크기 감소요소를 선택하여 서브 맵 그룹수단(524)에 전달하고, 다른 하나는 RCID 유형을 토대로 맵 크기 감소요소를 선택하여 서브 맵 그룹수단(524)에 전달한다. 또한 상기 나머지 서브 맵 그룹의 수(M)가 1이면, 상기 MCS 레벨을 토대로 선택된 맵 정보요소들을 그룹화한 제1 서브 맵 그룹과, 3가지의 RCID 유형을 토대로 각각 선택된 맵 정보요소들을 그룹화한 제2, 제3, 및 제 4 서브 맵 그룹들을 서로 비교하여 가장 감소이득이 큰 그룹을 맵 크기 감소요소로 선택하도록 상기 감소이득 처리수단(525)을 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 맵 처리부의 동작을 첨부된 도 6 및 도 7를 참조하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 먼저 리스트 저장수단(521)이 제어부(510)로부터 서브 맵을 구성하기 위한 맵 정보요소의 리스트를 수신하여 저장한다(S601). 이때, 리스트 저장수단(521)은 상기 맵 정보요소에 대한 CID 정보 및 MCS 레벨도 함께 저장한다.
다음으로, 카운팅 수단(522)이 현재까지 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수가 최대 개수에 해당하는지 확인한다(S602). 상기 서브 맵 그룹의 개수는 리스트 저장수단(521)에서 저장된 맵 정보요소들 중 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 후술할 단계 S605에서 최대 FEC 블록 크기로 그룹화한 개수를 나타내고, 최대 개수는 한 프레임에서 구성 가능한 최대 서브 맵 메시지의 개수를 의미한다.
단계 S602의 확인 결과, 최대 개수에 도달하였으면, 서브 맵 그룹수단(524)이 기존에 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 이용하여 상기 최대 개수만큼 그룹화된 서브 맵 그룹들을 리셋하고, 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들로써 다시금 상기 최대 개수만큼의 서브 맵 그룹으로 재그룹화한다(S609). 이렇게 재그룹화함으로써, 상기 서브 맵 그룹의 크기를 가능한 한 최대 FEC 블록 크기로 그룹화할 수 있다.
단계 S602의 확인 결과, 최대 개수에 도달하지 않았으면, 크기 비교수단(523)이 리스트 저장수단(521)에서 저장된 맵 정보요소들 중 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들 전체 크기와 최대 FEC 블록 크기를 비교한다(S603). 앞서 정의하였듯이, 본 발명에서 상기 최대 FEC 블록 크기는 CTC(Convolutional Turbo Codes)에서 FEC 블록 에러율(BLER)이 최소가 되는 FEC 블록 크기이다.
단계 S603의 비교 결과, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들 전체 크기가 상기 최대 FEC 블록 크기보다 더 크면, 카운팅 수단(522)이 서브 맵 그룹의 개수를 하나 증가시키고, 서브 맵 그룹수단(522)이 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다(S604-S605). 그런 다음, 리스트 저장수단(521)의 맵 정보요소들의 리스트에서 상기 서브 맵 그룹으로 그룹화된 맵 정보요소들을 삭제하고, 단계 S602으로 진행한다(S606).
그러나, 단계 S603의 비교 결과, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들 전체 크기가 상기 최대 FEC 블록 크기보다 더 작으면, 서브 맵 그룹수단(522)은 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들과 리스트 저장수단(521)에서 저장된 맵 정보요소들 중 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들 이외의 다른 MCS 레벨(예컨대, QPSK 1/2 반복 6인 MCS 레벨 이외의 다른 MCS 레벨)의 맵 정보요소들을 이용하여 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다(S607). 그런 다음, 리스트 저장수단(521)이 단계 S607에서 서브 맵 그룹으로 그룹화된 맵 정보요소들을 리스트에서 삭제한다(S608).
이처럼, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨(예컨대, QPSK 1/2 반복 6)을 가진 맵 정보요소를 우선하여 최대 개수만큼 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다.
그러나, 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들만으로 상기 최대 개수만큼 상기 서브 맵 그룹을 그룹화하지 못하는 경우도 있다. 즉, 단계 S607에서 그룹화하더라도 서브 맵 그룹의 개수가 최대 개수가 되지 못한 경우에 해당한다. 이 경우, 나머지 서브 맵 그룹의 개수(M, 최대 개수에서 채널 품 질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들로 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수의 차이)만큼 추가로 서브 맵 그룹을 그룹화한다. 이때에는 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들 제외한 나머지 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하되, 전체 맵 메시지의 크기를 줄이도록 그룹화한다.
도 7을 참조하면, 먼저 리스트 저장수단(521)이 상기 단계 S608에서 갱신된 이후의 나머지 맵 정보요소들의 리스트를 수신한다(S621). 이때, 상기 맵 정보요소에 대한 CID 정보와 MCS 레벨 정보뿐만 아니라 상기 단계 S601 내지 단계 S608에서 그룹화된 서브 맵 그룹의 개수(N)도 수신한다.
이어, 나머지 서브 맵의 수(M)가 적어도 하나라면, 감소이득 처리수단(525)이 전체 맵 크기를 가장 크게 감소시키는 맵 크기 감소요소를 선택하고, 나머지 서브 맵 그룹의 개수(M)를 줄이며, 이 맵 크기 감소요소에 해당하는 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화한다(S623-S625). 그런 다음, 리스트 저장수단(521)이 단계 S625에서 그룹화된 맵 정보요소들을 리스트에서 삭제한다(S626). 예컨대, 상기 맵 크기 감소요소가 MCS 레벨이 64QAM 1/2인 것으로 선택되었다면, 이 MCS 레벨보다 상위인 맵 정보요소들은 모두 64QAM 1/2로 설정되어 서브 맵 그룹으로 그룹화되므로, 리스트 저장수단(521)은 상기 상위인 맵 정보요소들을 모두 삭제한다. 이렇게 함으로써, 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들로써 최대 개수만큼 서브 맵 그룹을 그룹화하지 못하더라도, 나머지 서브 맵 그룹에 대해서는 최대로 전체 맵 크기를 감소시킬 수 있는 맵 크기 감소요 소를 결정하고, 결정된 이 맵 크기 감소요소에 해당하는 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화할 수 있다.
이러한 전체 과정을 통해, 서브 맵 구성을 위한 맵 정보요소들은 최대 개수만큼 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화될 수 있으며, 이후에 서브 맵 구성부(530)가 서브 맵 포인터 정보요소를 이용하여 상기 그룹화된 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성한다.
도 8은 본 발명에 따라 구성된 서브 맵과 종래의 노멀 맵에 대한 시스템 레벨의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 기지국과 단말의 거리에 따른 서브 맵과 노멀 맵에 대한 에러 확률을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 상기 거리가 증가할수록 서브 맵과 노멀 맵에 대한 에러 확률은 모두 증가하나, 서브 맵과 노멀 맵에 대한 에러 확률의 격차는 점점 더 벌어짐을 알 수 있다. 도시된 예에서, 본 발명에 따른 서브 맵을 이용한 프레임을 전송할 경우가 노멀 맵을 이용한 프레임을 전송할 경우보다 대략 33%인 수준의 에러 확률 감소를 보여준다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 OFDMA를 지원하는 무선통신 시스템에서 프레임 구조를 나타내는 도면.
도 2는 OFDMA를 지원하는 기지국에서 작성된 노멀 맵 메시지를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 작성된 서브 맵 메시지를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 OFDMA를 지원하는 기지국의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케줄러의 구성을 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 맵 처리부의 동작을 나타내는 순서도.
도 8은 본 발명에 따라 구성된 서브 맵과 종래의 노멀 맵에 대한 시스템 레벨의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
500: 스케줄러 510: 제어부
520: 서브 맵 처리부 521: 리스트 저장수단
522: 카운팅 수단 523: 크기 비교수단
524: 서브 맵 그룹수단 525: 감소이득 처리수단
530: 서브 맵 구성부

Claims (21)

  1. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 맵 메시지를 구성하는 방법으로서,
    (a) 각 단말별 CID(Connection IDentifier) 정보 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보에 기초한 맵 정보요소를 결정하는 단계;
    (b) 상기 맵 정보요소들을 하나의 프레임이 구성 가능한 최대 서브 맵 메시지의 개수가 될 때까지 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 단계; 및
    (c) 상기 서브 맵 그룹의 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 맵 정보요소들 중 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소부터 우선하여 상기 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 맵 정보요소들 중 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소의 서브 맵 그룹의 수가 상기 최대 서브 맵 메시지의 개수가 되면, 최적화되도록 상기 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 재그룹화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 맵 그룹의 수가 상기 최대 서브 맵 메시지의 개수 미만이고, 상기 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소의 전체 크기가 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기 보다 작아지면, 상기 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소 이외의 나머지 맵 정보요소를 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 나머지 맵 정보요소는 상기 최대 서브 맵 메시지의 개수에서 부족한 개수만큼 추가로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 나머지 맵 정보요소들은 MCS 레벨 혹은 RCID(Reducing CID) 유형별로 가장 감소이득이 큰 맵 크기 감소요소를 선택하고, 상기 선택된 맵 크기 감소요소에 해당하는 맵 정보요소들을 상기 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 부족한 개수가 복수이면 상기 나머지 맵 정보요소들 중에서 상기 MCS 레벨을 토대로 선택된 맵 정보요소들을 상기 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하고, RCID(Reducing CID) 유형을 토대로 선택된 맵 정보요소들을 상기 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 부족한 개수가 1개이면, 상기 나머지 맵 정보요소들 중에서 상기 MCS 레벨을 토대로 선택된 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하여 얻은 상기 맵 메시지의 크기 감소 이득과, RCID(Reducing CID) 유형을 토대로 선택된 맵 정보요소들을 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하여 얻은 감소 이득을 서로 비교하여 상기 감소 이득이 가장 큰 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 최대 FEC 블록 크기는,
    CTC(Convolutional Turbo Codes)에서 FEC 블록 에러율(BLER)이 최소가 되는 FEC 블록 크기인 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소의 전체 크기는,
    MCS 레벨이 QPSK 1/2이고, 6번 반복되는 크기로 구성되는 것을 특징으로 하 는 맵 메시지 구성 방법.
  11. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 맵 메시지를 구성하는 장치로서,
    전송 프레임의 맵에 기록되는 맵 정보요소를 결정하고, 상기 맵 정보요소에 CID(Connection IDentifier) 정보와 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보를 포함시키는 제어부;
    상기 맵 정보요소들 중에서 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들의 전체 크기와 미리 설정된 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 결정된 맵 정보요소들을 상기 최대 FEC 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 서브 맵 처리부; 및
    상기 서브 맵 그룹의 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성하는 서브 맵 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 서브 맵 처리부는,
    상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들을 우선하여 상기 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 서브 맵 처리부는,
    상기 프레임에서 구성 가능한 최대 서브 맵 메시지의 개수만큼 상기 최대 FEC 블록 크기로 상기 서브 맵 그룹을 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨의 크기는,
    MCS 레벨이 QPSK 1/2이고, 6번 반복되는 크기인 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 최대 FEC 블록 크기는,
    CTC(Convolutional Turbo Codes)에서 FEC 블록 에러율(BLER)이 최소가 되는 FEC 블록 크기인 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 서브 맵 처리부는,
    상기 맵 정보요소들 중에서 상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들의 전체 크기와 상기 최대 FEC 블록 크기를 비교하는 크기 비교수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 서브 맵 처리부는,
    상기 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소부터 상기 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 서브 맵 그룹수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 서브 맵 그룹수단은,
    상기 서브 맵 그룹의 수가 최대 서브 맵 메시지의 개수 보다 미만이고, 상기 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소의 전체 크기가 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기 보다 작아지면, 상기 MCS 레벨이 가장 낮은 맵 정보요소 이외의 나머지 맵 정보요소를 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 서브 맵 그룹수단은,
    상기 최대 서브 맵 메시지의 개수에서 부족한 개수만큼 상기 나머지 맵 정보요소를 추가로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 방법.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 서브 맵 처리부는,
    상기 나머지 맵 정보요소들 중에서 MCS 레벨 혹은 RCID(Reducing CID) 유형별로 가장 감소이득이 큰 맵 크기 감소요소를 선택하는 감소이득 처리수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
  21. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 지원하는 무선 통신 시스템에서 맵 메시지를 구성하는 장치로서,
    전송 프레임의 맵에 기록되는 맵 정보요소를 결정하고, 상기 맵 정보요소에 CID(Connection IDentifier) 정보와 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 정보를 포함시키는 제어부;
    상기 맵 정보요소들 중에서 채널 품질이 가장 낮은 MCS 레벨에 해당하는 맵 정보요소들부터 최대 FEC(Forward Error Correction) 블록 크기의 서브 맵 그룹으로 그룹화하는 서브 맵 처리부; 및
    상기 서브 맵 그룹의 맵 정보요소들을 서브 맵 메시지로 구성하는 서브 맵 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맵 메시지 구성 장치.
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