KR100937875B1 - 인지무선 시스템에서의 기지국의 채널전환장치 및 방법,단말의 채널전환장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

인지무선 시스템에서의 기지국의 채널전환장치 및 방법, 단말의 채널전환장치 및 방법이 개시된다. 기지국의 채널전환장치 및 방법은 원래사용자(Incumbent User)가 사용하지 않는 주파수 채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 통신하는 인지무선시스템의 주파수 채널에서 원래사용자의 신호가 인지되면 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 전송하고, 백업채널을 통해 각 단말에 할당된 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 전송하고, 할당정보를 기초로 백업채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 상기 각 단말과 통신함으로서 네트워크 간의 주파수 자원을 공유하고 효율적으로 사용할 수 있는 기반을 마련하고, 궁극적으로 네트워크 운용의 편의성 및 효율을 극대화할 수 있다.
인지 무선 시스템 (Cognitive radio system), WPAN(Wireless Personal area network), 비콘(Beacon), 초기화(Initialization), 레인징(Ranging), 채널전환(Channel Switching), 신속초기화(Expedite Initialization)

Description

인지무선 시스템에서의 기지국의 채널전환장치 및 방법, 단말의 채널전환장치 및 방법{Channel switching apparatus and method of a base station and channel switching apparatus and method of a terminal based on the cognitive radio system}
본 발명은 인지무선 시스템에서 신속한 초기화를 위한 기지국의 채널전환장치 및 방법, 단말의 채널전환장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인지무선 시스템에서 채널 전환 후 초기화 시간을 줄임으로써 시스템의 신뢰도를 향상시키고 서비스의 QoS를 만족시키는 기지국의 채널전환장치 및 방법, 단말의 채널전환장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-002-03, 과제명: 스펙트럼 사용효율 개선을 위한 Cognitive Radio 기술 개발].
인지 무선 기술은 근래에 주파수 자원의 고갈로 인해 주파수 대역을 효율적으로 사용하고자 하는 정부와 관련 업계의 요구를 충족시키기 위해 개발되고 있다.
기존 통신 시스템에 속하는 허가(license) 사용자는 특정 대역에 대한 우선 사용권을 가지고 통신을 수행한다. 따라서, 허가 사용자는 특정대역을 시간적으로 계속 점유할 수 있으며 이러한 환경 하에서의 채널전환은 기 허가 대역 내에서 수행되기 때문에 전환될 채널에 대해서도 우선사용권이 보장되어 있는 기술이다. 본 발명은, 상술한 기존 통신 시스템과는 달리 우선 사용권이 보장되지 않는 개방형 스펙트럼 정책(Open spectrum policy)하에서, 인지무선(cognitive radio) 기술을 사용하는 것과 관련된다. 본 명세서에서는, 인지 무선 시스템 입장에서, 허가 사용자(licensed user)를, 편의상, 원래사용자(Incumbent User: IU)라 칭하여 사용할 것이다.
인지 무선 기술은 원래사용자가 해당대역을 사용하는지를 임의 또는 주기적으로 관찰(scan or sensing)하여, 원래사용자에 의해 현재 사용하지 않는 대역을, 사용하는 기술이다. 아울러, 사용 중에도 주기적으로 해당대역에 원래사용자의 출현 여부를 관찰하여 원래사용자(IU)가 출현하면 송수신을 중단하고 원래사용자(IU)가 없는 다른 대역으로 통신채널을 전환함으로써, 중단되었던 송수신을 재개(re-establishment)하는 방식으로 통신을 유지시키는 방식이다. 즉, 인지 무선 기술에서는 원래사용자의 출현을 감지하고 해당대역에 대한 통신을 중단하며 원래사용자가 없는 다른 대역으로 통신 채널을 전환하는 채널 전환(channel switching) 절차가 핵심 요소이다.
IEEE 802.11h의 경우에는 부분적으로 인지무선 기술을 적용하여 5GHz대역에서 레이더 신호와 위성신호를 IU로 하여 WLAN시스템을 동작시키고자 개발되었으며 이 경우에는 IU가 비교적 큰 전력으로 광범위하게 전송하기 때문에 단순한 형태로 인지무선 기술이 적용되었다. IEEE 802.22 WRAN 시스템은 최초로 인지무선기술을 전면에 기반을 둔 최초의 표준이라고 할 수 있는데, 기본적으로 UHF대역에서 TV신호와 WMP(Wireless Micro Phone)을 IU로 하여 동작하는 시스템이다. IEEE 802.22 WRAN 시스템은 현재 표준화가 진행되고 있는 상태며 현재까지 채널 전환 후 초기화(initialization)에 관해서는 대체 기술이 개발되어 있지 않은 상태이다. IEEE 802.11h에서도 채널 전환 후 각 AP(Access Point)는 다시 처음부터 채널을 설정하는 과정으로 설계되어 있다.
인지 무선 시스템에서는 현재 사용하고 있는 동작 채널에 IU의 출현이나 그 외 과도한 간섭으로 인해 동작 채널에서의 통신이 더 이상 어렵다고 판단되었을 경우에 미리 준비해둔 채널로 전환하게 되고 새롭게 사용되는 채널에서는 이전 채널과 몇몇 변수들이 다르기 때문에 이들 변수들에 시스템이 적응하기 위한 초기화를 진행하여야 한다. 종래의 인지 무선 시스템에서는 이런 상황에서 초기화 하는 방식이 없었기 때문에 시스템을 처음 동작시킬 때 사용하는 일반적인 초기화 방식을 사용하였는데 일반적인 초기화 방식은 보다 많은 변수들에 대해 시스템을 적응시켜야 하기 때문에 상대적으로 긴 초기화 시간이 요구된다.
따라서, 인지 무선 시스템에서 채널 전환 후에 보다 신속하게 초기화를 수행할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인지무선 시스템에서 채널 전환 후 초기화 시간을 줄임으로써 시스템의 신뢰도를 향상시키고 서비스의 QoS를 만족시키는 기지국의 채널전환장치 및 방법, 단말의 채널전환장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치는 주파수 채널에서 원래사용자의 신호가 인지되면 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 전송하는 채널전환메시지전송부; 백업채널을 통해 각 단말에 할당된 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 전송하는 백업채널비콘전송부; 및 할당정보를 기초로 백업채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 각 단말과 통신하는 백업채널통신부를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 인지무선시스템의 기지국의 채널전환방법은 주파수 채널에서 원래사용자의 신호가 인지되면 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 전송하는 채널전환메시지전송단계; 백업채널을 통해 각 단말에 할당된 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 전송하는 백업채널비콘전송단계; 및 할당정보를 기초로 백업채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 각 단말과 통신하는 백업채널통신단계를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치는 원래사용자에 의해 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하면, 백업채널을 통해 단말에 할당된 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신부; 수신된 비콘프레임을 디코딩하여 할당정보를 추출하고, 추출된 할당정보를 기초로 단말에 할당된 백업채널 내의 슬롯을 검출하는 할당슬롯검출부; 및 검출된 슬롯을 통해 기지국과 통신하는 백업채널통신부를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법은 원래사용자에 의해 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하면, 백업채널을 통해 단말에 할당된 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신단계; 수신된 비콘프레임을 디코딩하여 할당정보를 추출하고, 추출된 할당정보를 기초로 단말에 할당된 백업채널 내의 슬롯을 검출하는 할당슬롯검출단계; 및 검출된 슬롯을 통해 기지국과 통신하는 백업채널통신단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 인지무선 통신 시스템에서 채널을 전환한 후 초기화 시간을 줄임으로써 시스템의 신뢰도를 향상시키고, 서비스 지연시간을 크게 줄일 수 있고, 보다 용이하게 QoS를 만족시킬 수 있다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지 관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템의 기지국의 채널전환장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시된 인지무선 시스템의 기지국의 채널전환방법의 흐름을 도시한 도면이다.
그리고, 여기에서의 기지국과 단말의 개념은 Ad-Hoc 네트워크와 같이 시간에 따라서 기지국과 단말기의 기능을 변환 시키며 동작시키는 소규모 네트워크에서의 네트워크 매니저(Network Management System: NMS)와 디바이스(Device)에 각각 동일하게 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 인지무선 시스템의 기지국의 채널전환장치는 채널전환메시지전송부(110), 백업채널비콘전송부(120), 백업채널통신부(130)를 포함한다.
채널전환메시지전송부(110)는 원래사용자(Incumbent User)가 사용하지 않는 주파수 채널에서 원래사용자의 신호가 인지되면 각 단말과 미리 약속된 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 전송한다(S210). 이 때 채널전환메시지는 미리 약속된 백업채널을 가리키는 정보를 포함할 수 있다.
백업채널비콘전송부(120)는 각 단말과 미리 약속된 백업채널을 통해 각 단말 에 할당된 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 전송한다(S220).
도 3은 OFDMA-TDD 기반의 다중접속방식에서 사용하는 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 각 프레임은 시간축을 가로축으로 하고, OFDMA의 서브채널(주파수축)을 세로축으로 하는 프레임 구조를 갖는다.
TTG(Transmit/receive Transition Gap, 328)라는 빈공간을 기준으로 단말기에서 기지국으로 전송되는 우측의 상향링크(Uplink, 326), 및 기지국에서 단말기로 전송되는 좌측의 하향링크(Downlink, 327)로 구분된다.
먼저 프리앰블(Preamble, 301)은 단말기가 기지국에 동기를 맞추기 위해서 미리 정해놓은 특정 패턴의 신호를 전송하는 구간이다.
여기에서 동기를 맞춘 단말기는 프레임헤더부분을 수신한다. 프레임헤더부분은 FCH(Frame Control cHannel, 302), DS-MAP(Down Stream MAP, 303), US-MAP(Up Stream MAP, 304)으로 구성된다.
FCH(302)는 DS-MAP(302) 및 US-MAP(303)의 길이, 전체 프레임의 길이, TTG(328) 및 RTG(Receive/transmit Transition Gap, 329)의 길이 등과 같이 프레임을 디코딩하는 데에 필요한 일반적인 정보들을 포함한다.
DS-MAP(303)은 하향링크에서 각 단말에 할당된 슬롯(305 내지 313)들의 변조방식, 코딩정보, 그리고 해당 슬롯이 어떤 단말기에 할당되어 있는지에 대한 할당정보들을 포함한다.
US-MAP(304)은 상향링크에서 각 단말에 할당된 슬롯(317 내지 324)들의 변조방식, 코딩정보, 그리고 해당 슬롯이 어떤 단말기에 할당되어 있는지에 대한 할당정보들을 포함한다.
즉, 본 실시예에서 할당정보라 함은 DS-MAP(303) 및 US-MAP(304)에 포함된 정보들을 가리킨다.
채널전환장치는 각 단말로부터 채널전환메시지를 정상적으로 수신했음을 가리키는 수신확인메시지를 수신하는 수신확인메시지수신부(미도시)를 더 포함할 수 있는데, 이 경우 수신확인메시지수신부에서 수신확인메시지를 수신하거나, 기정의된 수신대기시간동안 수신확인메시지를 수신하지 못한 경우에 백업채널비콘전송부(120)에서 백업채널을 통해 비콘프레임을 전송하도록 구현할 수 있다.
백업채널통신부(130)는 이전의 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보할당정보를 기초로 각 단말과 미리 약속된 백업채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 각 단말과 통신한다(S230).
또한, 비콘프레임은 할당정보 외에도 이전의 주파수채널을 통해 송수신한 데이터프레임의 프레임 정보를 더 포함할 수 있다. 데이터 프레임의 프레임 정보로는 데이터프레임의 시작위치, 끝위치, 헤더의 길이, 헤더의 변조방식, 헤더의 채널코딩방식, 헤더의 코딩 레이트, 헤더의 반복횟수, 데이터필드의 길이, 데이터필드의 변조방식, 데이터 필드의 채널코딩방식, 데이터필드의 코딩 레이트 등이 해당된다.
이처럼 비콘프레임에 이전의 주파수 채널에서 사용했던 데이터프레임의 프레임정보가 포함된 경우에 백업채널통신부(130)는 비콘프레임에 포함된 데이터프레임 의 프레임 정보를 이용하여 데이터프레임을 부복호화하거나 변복조하여 각 단말과 데이터프레임을 송수신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템의 단말의 채널전환장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에서 도시된 인지무선 시스템의 단말의 채널전환방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 인지무선 시스템의 단말의 채널전환장치는 비콘프레임수신부(410), 할당슬롯검출부(420) 및 백업채널통신부(430)를 포함한다.
비콘프레임수신부(410)는 원래사용자(IU)에 의해 이전에 사용 중이던 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하면, 기지국과 미리 약속된 백업채널을 통해 단말에 할당된 이전의 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 수신한다(S510).
비콘프레임수신부(410)는 기지국으로부터 미리 약속된 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 수신하거나, 기정의된 대기시간 동안 기지국에서 전송된 메시지를 수신하지 못한 경우에 원래사용자(IU)에 의해 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하게 된다.
단말의 채널전환장치는 기지국으로부터 미리 약속된 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 수신한 경우에 채널전환메시지를 정상적으로 수신했음을 가리키는 수신확인메시지를 전송하는 체널전환수신확인메시지전송부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기에서 할당정보는 도 1 및 도 2에 도시된 기지국의 채널전환장치 및 방법 에서 기술한 바와 동일하다.
할당슬롯검출부(420)는 비콘프레임수신부(410)에 수신된 비콘프레임을 디코딩하여 할당정보를 추출하고 추출된 할당정보를 통해 단말에 할당된 백업채널 내의 슬롯을 검출한다(S520).
할당슬롯검출부(420)는 비콘프레임의 디코딩에 실패한 경우에는 비콘프레임의 디코딩에 실패한 경우에는 기지국과의 메시지 교환을 통해 동기화 및 레인징(Ranging)을 수행하고 백업채널 내의 슬롯을 할당받아 검출된 슬롯으로서 백업채널통신부(430)에 전달한다.
그리고, 할당슬롯검출부(420)는 비콘프레임을 디코딩하는 데에 성공했음을 알리는 수신확인메시지를 기지국에 전송하는 비콘수신확인메시지전송부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
백업채널통신부(430)는 할당슬롯검출부(420)에서 검출된 슬롯을 통해 기지국과 통신한다(S530).
비콘프레임은 도 1 및 도 2에 도시된 기지국의 채널전환장치 및 방법에서 기술한 바와 같이 할당정보 외에도 이전의 주파수채널을 통해 송수신한 데이터프레임의 프레임 정보를 더 포함할 수 있다. 데이터 프레임의 프레임 정보로는 데이터프레임의 시작위치, 끝위치, 헤더의 길이, 헤더의 변조방식, 헤더의 채널코딩방식, 헤더의 코딩 레이트, 헤더의 반복횟수, 데이터필드의 길이, 데이터필드의 변조방식, 데이터 필드의 채널코딩방식, 데이터필드의 코딩 레이트 등이 해당된다.
이처럼 비콘프레임에 이전의 주파수 채널에서 사용했던 데이터프레임의 프레 임정보가 포함된 경우에 백업채널통신부는 비콘프레임에 포함된 데이터프레임의 프레임 정보를 이용하여 데이터프레임을 부복호화하거나 변복조하여 기지국과 데이터프레임을 송수신한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템에서의 기지국과 단말 사이의 채널전환 과정을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 기지국과 단말은 IU가 사용하지 않는 채널 N을 사용하여 데이터를 송수신한다.
그러다가, 기지국에서 IU의 출현을 감지하여 채널 N을 더 이상 사용할 수 없다고 판단하게 되면 채널전환에 들어가게 된다(601).
먼저, 기지국은 그 관리범위 내에 있는 모든 단말에 대해 채널전환메시지를 전달하게 된다(602)
채널전환메시지를 수신한 단말은 즉시 채널전환메시지에 대한 수신확인메시지(ACK)를 채널 N을 통해 기지국에 전송하고(603), 바로 미리 정의해둔 백업채널 M으로 채널전환에 들어가게 된다(604).
단말은 그 근처에 IU 등의 강력한 간섭원이 존재하여 기지국으로부터 오는 채널전환메시지를 수신할 수 없는 경우도 발생한다.
이처럼 채널전환메시지를 수신하지 못하는 단말은 기지국의 메시지를 기다리다가(605) 사전에 정의해둔 수신대기시간이 경과하면(606) 미리 정해놓은 백업채널 M으로 이동하게 된다(607).
채널전환 메시지를 수신한 단말은 백업채널 M으로 이동하여 백업채널 M을 탐 색하고(608) 다음 기지국의 지시를 기다린다.
기지국은 채널전환메시지에 대한 수신확인메시지(ACK)를 기다리다가(609), 사전에 정의된 수신대기시간이 경과하면(610), 즉시 백업채널 M으로 이동하여(611) N에서 M으로 변경된 채널에 관한 정보를 제외한, 채널 전환이 이루어지기 이전의 프레임 정보 및 이전 채널 N에서의 슬롯의 할당 정보(이하 자원할당정보)를 그대로 포함한 비콘프레임을 전송한다(612).
단말은 비콘프레임을 수신하여 비콘프레임에 포함된 각종 파라미터에 적응(Adapt)하는 과정을 거친다(613).
이러한 적응과정에 실패하는 경우(614)는 첫째, 기지국과의 동기를 잃은 경우, 둘째, 기지국과 동기를 맞출 수는 있으나 자원할당정보나 비콘프레임 등의 MAC 계층정보를 해독하지 못하는 경우, 셋째, 기지국의 신호를 찾지 못하는 경우가 있을 수 있다.
첫째의 동기를 잃은 경우의 단말은 다음 프레임을 기다려 동기를 수행하고 그 다음 비콘프레임의 정보를 기초로 적응과정을 거치게 된다.
둘째의 자원할당정보나 비콘프레임의 해독에 실패한 경우의 단말은 처음 시스템에 접속할 때와 마찬가지로 초기화를 실행하게 되는데 이를 일반적 초기화(Normal Initialization, 615)이라고 한다.
셋째의 신호를 찾지 못하는 경우의 단말은 백업채널이 잘못 설정된 경우로 채널관리에 있어 문제가 발생한 경우로 본 발명에서 논의하는 문제와 무관하므로 더 이상 다루지 않는다.
반면에 적응과정에 성공한 경우(614), 즉, 기지국과의 동기를 올바르게 맞추고, 자원할당정보나 비콘프레임의 해독에 성공한 단말은 일반적 초기화를 수행하지 않고, 비콘프레임의 자원할당정보를 통해 검출한 슬롯을 통해 바로 비콘프레임을 올바르게 수신하였음을 나타내는 수신확인메시지(ACK)를 전송함으로써(616) 채널전환절차를 완료한다(617).
기지국에서도 각 단말로부터 비콘프레임을 올바르게 수신하였음을 나타내는 수신확인메시지를 수신함으로서 해당 단말과의 관계에서 채널전환전차를 완료한다(618).
도 7a 내지 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 채널전환장치 및 방법을 IEEE 802.22 시스템에 적용한 경우의 초기화과정을 도시한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 종래의 IEEE 802.22 시스템의 단말에서는 프리앰블을 통해 기지국과 동기를 맞추고(701), DS-MAP을 수신하여 하향링크에서의 동기 및 구조를 파악한다(702).
그리고, US-MAP을 수신하여 단말 자신의 접속의사를 표현할 초기 레인징 정보를 보내기 위해 기지국에 대한 초기접속신청을 위한 슬롯인 Ranging slot(또는 Random access slot, 도 3 참조)의 위치를 파악하여(703) Ranging slot을 통해 CDMA code(Ranging code)를 포함한 RNG-REG메시지를 기지국으로 주기적으로 전송한다(704 내지 707, 709, 710).
기지국은 CDMA 코드를 성공적으로 수신한 경우에는 RNG-RSP(Ranging Response) 메시지를 해당 단말에 전송한다. 이러한 RNG-RSP 메시지 전송을 통해 하 향링크 슬롯 중 하나를 해당 단말에 할당하게 된다. 또한, RNG-RSP 메시지는 기지국이 수신한 CDMA 코드 및 그 코드를 전송한 단말에 대한 전력, 주파수 옵셋, 타이밍 옵셋의 설정값 등의 파라미터를 포함하여 단말로 하여금 이러한 파라미터에 적응하게 한다(708).
RNG-RSP 메시지를 수신한 해당 단말은 CDMA 코드의 전송이 성공했다는 것을 확인한다(711).
그리고, 기지국은 해당 단말에 CDMA-allocation IE(Information Element)를 통해 상향링크의 임시 슬롯을 할당한다.
이처럼 할당받은 임시슬롯을 통해 단말은 자신의 MAC 주소 및 단말기 자신의 데이터 전송에 필요한 자원 즉, 슬롯의 크기를 요구하는 RNG-REQ 메시지를 전송한다(712).
해당 단말의 MAC 주소를 포함한 RNG-REQ 메시지를 수신한 기지국은 현재의 자원할당상태를 기초로 해당 단말에게 상향링크 슬롯을 할당하고, 이를 통해 데이터를 기지국으로 전송할 수 있도록 CID(Connection ID)를 할당하여 RNG-RSP를 통해 전송한다(713).
그러나, 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 채널전환장치 및 방법을 IEEE 802.22 시스템에 적용한 경우에는 이전의 채널에서의 할당정보를 포함한 비콘프레임을 그대로 재전송하면, 이미 상향 및 하향 링크 슬롯이 이전과 동일하게 할당되어 있기 때문에, 초기 CDMA Code를 전송하는 것부터 RNG-REQ(with MAC Address) 직전까지의 절차(703 내지 711)들을 모두 생략할 수 있다. 이처럼 본 실시예에 따른 채널전환에 의해 703 내지 711의 절차가 생략되는 경우에는 대개 50~100ms의 시간이 절약되는 효과를 발생시킨다.
이러한 신속 초기화(Expedite Initialization)는 단말기들이 채널 전환 전후에 그 위치의 이동이 없을 것을 전제로 한다. 따라서, IEEE 802.22와 같이 고정된 위치의 단말 또는 기타 다른 노메딕 환경의 단말에 있어서 적용될 수 있다.
아울러 본 실시예에 따른 신속 초기화(Expedite Initialization) 방식을 통해 초기화에 실패한 경우에는 앞에서 언급한 전 과정을 수행하게 된다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템의 기지국의 채널전환장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템의 기지국의 채널전환방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 OFDMA-TDD 기반의 다중접속방식에서 사용하는 프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템의 단말의 채널전환장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템의 단말의 채널전환방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인지무선 시스템에서의 기지국과 단말 사이의 채널전환 과정을 도시한 도면이다.
도 7a 내지 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 채널전환장치 및 방법을 IEEE 802.22 시스템에 적용한 경우의 초기화과정을 도시한 도면이다.

Claims (24)

  1. 원래사용자(Incumbent User)가 사용하지 않는 주파수 채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 통신하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치에 있어서,
    상기 주파수 채널에서 상기 원래사용자의 신호가 인지되면 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 전송하는 채널전환메시지전송부;
    상기 백업채널을 통해 상기 각 단말에 할당된 상기 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 전송하는 백업채널비콘전송부; 및
    상기 할당정보를 기초로 상기 백업채널 내에 상기 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 상기 각 단말과 통신하는 백업채널통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 단말로부터 상기 채널전환메시지를 정상적으로 수신했음을 가리키는 수신확인메시지를 수신하는 수신확인메시지수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 백업채널비콘전송부는 상기 수신확인메시지를 수신하거나 기정의된 수 신대기시간동안 상기 수신확인메시지를 수신하지 못한 경우에 상기 백업채널을 통해 상기 비콘프레임을 전송하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비콘프레임은 상기 주파수 채널을 통해 송수신한 데이터프레임의 프레임정보를 더 포함하고,
    상기 백업채널통신부는 상기 프레임정보를 이용하여 상기 각 단말과 데이터프레임을 송수신하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프레임정보는 상기 데이터프레임의 시작위치, 끝위치, 헤더의 길이, 헤더의 변조방식, 헤더의 채널코딩방식, 헤더의 코딩 레이트, 헤더의 반복횟수, 데이터필드의 길이, 데이터필드의 변조방식, 데이터 필드의 채널코딩방식, 데이터필드의 코딩 레이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환장치.
  6. 원래사용자(Incumbent User)가 사용하지 않는 주파수 채널 내에 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 통신하는 인지무선시스템의 기지국의 채널 전환방법에 있어서,
    상기 주파수 채널에서 상기 원래사용자의 신호가 인지되면 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 전송하는 채널전환메시지전송단계;
    상기 백업채널을 통해 상기 각 단말에 할당된 상기 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 전송하는 백업채널비콘전송단계; 및
    상기 할당정보를 기초로 상기 백업채널 내에 상기 각 단말과의 데이터 송수신을 위한 슬롯을 할당하여 상기 각 단말과 통신하는 백업채널통신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 각 단말로부터 상기 채널전환메시지를 정상적으로 수신했음을 가리키는 수신확인메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 백업채널비콘전송단계는 상기 수신확인메시지를 수신하거나 기정의된 수신대기시간동안 상기 수신확인메시지를 수신하지 못한 경우에 상기 백업채널을 통해 상기 비콘프레임을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 비콘프레임은 상기 주파수 채널을 통해 송수신한 데이터프레임의 프레임정보를 더 포함하고,
    상기 백업채널통신단계는 상기 프레임정보를 이용하여 상기 각 단말과 데이터프레임을 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프레임정보는 상기 데이터프레임의 시작위치, 끝위치, 헤더의 길이, 헤더의 변조방식, 헤더의 채널코딩방식, 헤더의 코딩 레이트, 헤더의 반복횟수, 데이터필드의 길이, 데이터필드의 변조방식, 데이터 필드의 채널코딩방식, 데이터필드의 코딩 레이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 기지국의 채널전환방법.
  11. 원래사용자(IU)가 사용하지 않는 주파수 채널 내에서 할당된 슬롯을 통해 기지국과 통신하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치에 있어서,
    상기 원래사용자에 의해 상기 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하면, 백업채널을 통해 상기 단말에 할당된 상기 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신부;
    상기 수신된 비콘프레임을 디코딩하여 상기 할당정보를 추출하고, 상기 추출 된 할당정보를 기초로 상기 단말에 할당된 백업채널 내의 슬롯을 검출하는 할당슬롯검출부; 및
    상기 검출된 슬롯을 통해 상기 기지국과 통신하는 백업채널통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비콘프레임수신부는
    상기 기지국으로부터 상기 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 수신하거나, 기정의된 대기시간 동안 상기 기지국에서 전송된 메시지를 수신하지 못한 경우에 상기 원래사용자에 의해 상기 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 수신한 경우에 상기 채널전환메시지를 정상적으로 수신했음을 가리키는 수신확인메시지를 전송하는 채널전환수신확인메시지전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 할당슬롯검출부는
    상기 비콘프레임의 디코딩에 실패한 경우에는 상기 기지국과의 메시지 교환을 통해 동기화 및 레인징(Ranging)을 수행하고 상기 백업채널 내의 슬롯을 할당받는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 할당슬롯검출부는
    상기 각 단말로부터 상기 비콘프레임을 수신하여 디코딩하는 데에 성공했음을 알리는 수신확인메시지를 전송하는 비콘수신확인메시지전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 비콘프레임은 상기 주파수 채널을 통해 송수신한 데이터프레임의 프레임정보를 더 포함하고,
    상기 백업채널통신부는 상기 프레임정보를 이용하여 상기 기지국과 데이터프레임을 송수신하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프레임정보는 상기 데이터프레임의 시작위치, 끝위치, 헤더의 길이, 헤더의 변조방식, 헤더의 채널코딩방식, 헤더의 코딩 레이트, 헤더의 반복횟수, 데이터필드의 길이, 데이터필드의 변조방식, 데이터 필드의 채널코딩방식, 데이터필드 의 코딩 레이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환장치.
  18. 원래사용자(IU)가 사용하지 않는 주파수 채널 내에서 할당된 슬롯을 통해 기지국과 통신하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법에 있어서,
    상기 원래사용자에 의해 상기 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하면, 백업채널을 통해 상기 단말에 할당된 상기 주파수 채널 내의 슬롯의 할당정보를 포함하는 비콘프레임을 수신하는 비콘프레임수신단계;
    상기 수신된 비콘프레임을 디코딩하여 상기 할당정보를 추출하고, 상기 추출된 할당정보를 기초로 상기 단말에 할당된 백업채널 내의 슬롯을 검출하는 할당슬롯검출단계; 및
    상기 검출된 슬롯을 통해 상기 기지국과 통신하는 백업채널통신단계를 포함하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 비콘프레임수신단계는
    상기 기지국으로부터 상기 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 수신하하거나, 기정의된 대기시간 동안 상기 기지국에서 전송된 메시지를 수신하지 못한 경우에 상기 원래사용자에 의해 상기 주파수 채널을 사용할 수 없게 됨을 인지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 백업채널로 전환하라는 채널전환메시지를 수신한 경우에 상기 채널전환메시지를 정상적으로 수신했음을 가리키는 수신확인메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 할당슬롯검출단계는
    상기 비콘프레임의 디코딩에 실패한 경우에는 상기 기지국과의 메시지 교환을 통해 동기화 및 레인징(Ranging)을 수행하고 상기 백업채널 내의 슬롯을 할당받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 할당슬롯검출단계는
    상기 각 단말로부터 상기 비콘프레임을 수신하여 디코딩하는 데에 성공했음을 알리는 수신확인메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 비콘프레임은 상기 주파수 채널을 통해 송수신한 데이터프레임의 프레임정보를 더 포함하고,
    상기 백업채널통신단계는 상기 프레임정보를 이용하여 상기 기지국과 데이터프레임을 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 프레임정보는 상기 데이터프레임의 시작위치, 끝위치, 헤더의 길이, 헤더의 변조방식, 헤더의 채널코딩방식, 헤더의 코딩 레이트, 헤더의 반복횟수, 데이터필드의 길이, 데이터필드의 변조방식, 데이터 필드의 채널코딩방식, 데이터필드의 코딩 레이트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지무선시스템의 단말의 채널전환방법.
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