KR101002843B1 - 통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서, 기지국은 제1이동 단말기(MS: Mobile Station)에게 준 전용 제어 채널(QDCCH: Quasi Dedicated Control CHannel)을 할당하고, 상기 제1MS에게 할당한 QDCCH를 설정 시간 동안 제2MS에게 할당함으로써 업링크 자원 및 다운링크 자원 낭비를 최소화시킨다.
Figure R1020060010247
QDCCH, TULCH, 최대 허용 지연 시간, 서비스 품질

Description

통신 시스템에서 신호 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING SIGNAL IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 도시한 도면
도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 rtPS 제공에 따른 UL 자원 할당 동작을 도시한 신호 흐름도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 UL 프레임(frame) 구조를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 특정 MS들에게 할당된 QDCCH들을 임시로 다른 MS들에게 할당하는 동작을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 전체 QDCCH들중 TULCH로 사용될 수 있는 QDCCH들의 개수를 허용 가능한 최대 개수로 설정할 경우의 동작을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 전체 QDCCH들중 TULCH로 사용될 수 있는 QDCCH들의 개수를 허용 가능한 최대 개수 미만의 개수로 설정할 경우의 동작을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 기지국 내부 구조를 도시한 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 MS 내부 구조를 도시한 도면
본 발명은 통신 시스템의 신호 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 업링크(UL: UpLink, 이하 'UL'이라 칭하기로 한다) 준 전용(quasi-dedicated) 채널 신호를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)들을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 차세대 통신 시스템 중 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템이다.
그러면 여기서 도 1을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템은 다중 셀(multi-cell) 구조를 가지며, 즉 셀(100)과 셀(150)을 가지며, 상기 셀(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station)(110)과, 상기 셀(150)을 관장하는 기지국(140)과, 다수의 MS들(111),(113),(130),(151),(153)을 포함한다.
한편, 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 기지국의 UL 자원 할당 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 기지국이 UL 자원을 할당해야만하는 경우에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째로, 상기 기지국은 상기 기지국이 서비스를 제공하고 있는 MS들에게 상기 MS들 각각의 채널 상태를 나타내는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 피드백(feedback)시키기 위해서 상기 CQI 피드백을 위한 UL 자원을 할당해주어야만 한다. 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 상기 CQI 피드백 주기를 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하, OFDM이라 칭함) 프레임(frame)의 정수배에 해당하는 주기로 결정한 바 있으며, 따라서 상기 기지국은 상기 MS들에게 상기 CQI 피드백을 위해 상기 OFDM 프레임의 정수배의 주기로 CQI 채널(CQICH: CQI CHannel, 이하 'CQICH'라 칭하기로 한다)을 전용으로 할당하고 있다.
그러나, 일반적으로 상기 CQI 피드백을 위한 CQI 피드백 주기는 상기 MS들의 이동 속도에 상응하는 코히어런스 시간(coherence time)을 고려하여 결정되는데, 상기 MS들의 이동 속도가 상이하므로 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서와 같이 상기 CQI 피드백 주기를 일괄적으로 상기 OFDM 프레임의 정수배의 주기로 결정할 경우 상기 CQICH 할당으로 인한 UL 자원 낭비가 발생한다.
두 번째로, 상기 기지국은 상기 MS들에게 특정 서비스들을 제공할 경우, 상기 특정 서비스들을 제공하기 위한 UL 자원을 할당해주어야만 한다. 여기서, 상기 특정 서비스들이라 함은 비요구 보장 서비스(UGS: Unsolicited Grant Service, 이하 'UGS'라 칭하기로 한다)와, 실시간 폴링 서비스(rtPS: realtime Polling Service, 이하 'rtPS'라 칭하기로 한다)와, 확장 실시간 폴링 서비스(ertPS: extended realtime Polling Service, 이하 'ertPS'라 칭하기로 한다)와 같이 그 서비스를 제공함에 있어 UL을 통한 데이터 송신이 가능하도록 UL 자원 할당이 반드시 필요한 서비스를 나타낸다.
상기 UGS는 MS가 별도의 UL 자원 할당 요구 없이, 즉 별도로 대역폭 요구(BW-REQ: BandWidth REQuest) 메시지를 송신하지 않아도 UL 자원을 통해 데이터를 직접 송신할 수 있도록 상기 MS로 UL 전용 자원, 즉 UL 전용 서브 채널(sub-channel)을 할당해주는 서비스를 나타내며, 일반적으로 주기적인 고정 데이터 레이트(data rate)를 보장해야만 하는 상수 비트 레이트(CBR: Constant Bit Rate) 트래픽에 적합한 서비스이다.
상기 rtPS는 MS가 UL 자원 할당을 요구할 수 있도록 상기 UL 자원 할당 요구를 위한 UL 자원을 주기적으로 할당해주는 서비스를 나타내며, 비디오 스트리밍(video streaming)과 같이 가변 데이터 레이트를 가지는 주기적 UL 실시간 서비스에 적합한 서비스이다. 이하, 설명의 편의상 상기 UL 자원 할당 요구를 위한 UL 자원을 'UL 자원 할당 요구 UL 자원'이라 칭하기로 한다.
상기 ertPS는 silence suppression을 가지는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 트래픽에 적합한 서비스이며, 온(on) 구간에서는 piggyback의 형태로 UL 자원을 요구하며, 오프(off) 구간에서는 rtPS와 같은 형태로 서비스를 제공하는 서비스를 나타낸다.
그러면 여기서 도 2를 참조하여 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 rtPS 제공에 따른 UL 자원 할당 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 2는 일반적인 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 상기 rtPS 제공에 따른 UL 자원 할당 동작을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 2를 설명하기에 앞서, 상기 rtPS는 그 서비스 특성상 MS가 UL 자원 할당을 요구할 수 있도록 상기 MS에게 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 주기적으로 할당해주어야만 한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 주기적으로 할당해준 UL 자원 할 당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 다운링크(DL: DownLink, 이하 'DL'이라 칭하기로 한다) 자원을 할당하고, 그 할당된 DL 자원을 통해 상기 MS로 폴링해주어야만 한다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 기지국(200)은 MS(250)로 rtPS를 제공함에 따라 미리 설정되어 있는 폴링 주기(polling interval)에 상응하게 상기 MS(250)로 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 할당하고, 그 할당한 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 상기 MS(250)로 폴링한다. 여기서, 상기 폴링 주기는 상기 rtPS의 지연 범위(delay bound)를 고려하여 결정된다. 그런데, 상기 rtPS는 그 서비스 특성이 가변 데이터 레이트를 가짐에도 불구하고, 상기 지연 범위를 고려하여 결정된 폴링 주기에 상응하게 UL 자원 할당 요구 UL 자원이 할당될 뿐만 아니라, 상기 할당된 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보가 DL 자원을 통해 상기 MS(250)로 폴링되어야만 한다.
그런데, 상기 MS(250)는 상기 기지국(200)에서 상기 폴링 주기에 상응하게 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 할당함에도 불구하고 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 비교적 긴 주기로 버스트(burst)하게 UL 자원 할당 요구를 위한 대역폭 요구(BW-REQ: BandWidth REQuest) 메시지를 송신한다. 따라서, 상기 대역폭 요구 메시지가 송신되지 않는 동안에는 상기 MS(250)로 할당된 UL 자원 할당 요구 UL 자원이 상기 기지국(200)에서 서비스를 제공하고 있는 다른 MS들에게 할당되지도 않으므로 UL 자원의 낭비가 발생하게 되고, 또한 상기 할당된 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 폴링해주기 위한 DL 자원 역시 낭비가 발생하게 된다.
특히, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 자원 할당 정보, 즉 DL 자원 할당 및 UL 자원 할당 각각에 대한 정보를 DL 맵(MAP, 이하 'MAP'이라 칭하기로 한다) 메시지와 UL MAP 메시지를 통해 MS들로 송신한다. 그런데, 상기 DL MAP 메시지 및 UL MAP 메시지는 모든 MS들이 수신하는 것이 가능해야만 하기 때문에, 상기 DL MAP 메시지 및 UL MAP 메시지는 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 사용 가능한 변조 및 코딩 방식(MCS : Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨들중 가장 강인한(robust, 이하 'robust'라 칭하기로 한다) MCS 레벨에 상응하게 변조 및 코딩되어 송신된다. 따라서, 상기 rtPS를 제공할 경우 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 것은 그 만큼 DL 자원의 낭비를 심각하게 초래시킨다.
상기에서 설명한 바와 같이 현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 MS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 CQICH 할당으로 인한 UL 자원의 낭비와 함께, 상기 rtPS 제공을 위한 UL 자원 및 DL 자원의 낭비가 발생되고 있다. 이런, UL 자원 및 DL 자원의 낭비는 결과적으로 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 전체 시스템 성능을 저하시키게 된다.
따라서, 본 발명은 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 통신 시스템에서 UL 준 전용 채널 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 통신 시스템에서 UL 자원 및 DL 자원 낭비를 최소화하여 UL 준 전용 채널 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위한 본 발명은 통신 시스템에서, 기지국은 제1이동 단말기에게 준 전용 제어 채널(QDCCH: Quasi Dedicated Control CHannel)을 할당하고, 상기 제1이동 단말기에게 할당한 상기 준 전용 제어 채널을 설정 시간 동안 제2이동 단말기에게 할당함으로써 업링크 자원 및 다운링크 자원 낭비를 최소화시킨다.
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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 통신 시스템에서 업링크(UL: UpLink, 이하 'UL'이라 칭하기로 한다) 준 전용(quasi-dedicated) 채널 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 통신 시스템에서 다운링크(DL: DownLink, 이하 'DL'이라 칭하기로 한다) 자원 및 UL 자원 낭비를 최소화하도록 UL 준 전용 채널 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 이하, 설명의 편의상 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템을 상기 통신 시스템의 일 예로 하여 설명하기로 하며, 본 발명에서 제안하는 UL 준 전용 채널 신호 송수신 장치 및 방법은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템뿐만 아니라 다른 통신 시스템에도 적용 가능함은 물론이다.
그러면 여기서 본 발명에서 제안하는 UL 준 전용 채널, 즉 준 전용 제어 채널(QDCCH: Quasi Dedicated Control CH, 이하 'QDCCH'라 칭하기로 한다)에 대해서 설명하기로 한다. 상기 QDCCH는 기본적으로는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)에게 전용으로 할당되는 채널이며, 다만 상기 MS가 상기 QDCCH를 사용할 필요가 없을 경우 상기 MS에 할당된 QDCCH는 일시적으로 다른 MS들에게 할당될 수 있다. 즉, 상기 QDCCH는 준 전용으로 MS에게 할당되는 특성을 가진다. 이렇게 상기 QDCCH가 다른 MS들에게 일시적으로 할당될 경우에는 QDCCH가 아닌 일반 UL 자원으로 할당되는 것이다.
그러면 여기서 상기 QDCCH를 할당하는 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 채널 품질 정보 채널(CQICH: Channel Quality Information CHannel, 이하 'CQICH'라 칭하기로 한다)를 상기 QDCCH로 할당하는 경우이다.
먼저, 종래 기술 부분에서도 설명한 바와 같이 현재 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 피드백(feedback)하는 주기를 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 칭함) 프레임(frame)의 정수배에 해당하는 주기로 결정한 바 있으며, 따라서 기지국(BS: Base Station)은 상기 기지국이 서비스를 제공하고 있는 MS들에게 상기 CQI 피드백을 위해 상기 OFDM 프레임의 정수배의 주기로 CQICH를 전용으로 할당하고 있다.
그러나, 일반적으로 상기 CQI 피드백을 위한 CQI 피드백 주기는 상기 MS들의 이동 속도에 상응하는 코히어런스 시간(coherence time)을 고려하여 결정되는데, 상기 MS들의 이동 속도가 상이하므로 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서와 같이 상기 CQI 피드백 주기를 일괄적으로 상기 OFDM 프레임의 정수배의 주기로 결정할 경우 상기 CQICH 할당으로 인한 UL 자원 낭비가 발생한다. 따라서, 상기 CQI 피드백을 위한 CQICH를 상기 OFDM 프레임의 정수배의 주기로 할당하는 것은 UL 자원 낭비를 초래하므로 본 발명에서는 상기 CQICH를 상기 QDCCH로 할당하는 것이다. 이렇게, 상기 CQICH를 상기 QDCCH로 할당할 경우 상기 MS들의 이동 속도에 상응하게 상기 MS들 각각의 CQI 피드백 주기를 차별화시키고, 상기 MS들이 CQI를 피드백하는 CQI 피드백 주기 이외의 시간에서 상기 QDCCH를 다른 MS들이 사용하는 것을 가능하게 한다. 이는 UL 자원의 낭비를 방지하여 UL 자원의 효율성을 증가시키게 된다.
두 번째로, MS들이 특정 서비스들을 제공받는 중에 필요한 UL 자원 할당 요구를 위해 필요로 되는, 즉 상기 MS들이 상기 특정 서비스들을 제공받는 중에 상기 기지국으로 대역폭 요구(BW-REQ: BandWidth REQuest) 메시지를 송신하기 위해 필요로 되는 UL 자원을 상기 QDCCH로 할당하는 경우이다.
상기 특정 서비스들이라 함은 비요구 보장 서비스(UGS: Unsolicited Grant Service, 이하 'UGS'라 칭하기로 한다)와, 실시간 폴링 서비스(rtPS: realtime Polling Service, 이하 'rtPS'라 칭하기로 한다)와, 확장 실시간 폴링 서비스(ertPS: extended realtime Polling Service, 이하 'ertPS'라 칭하기로 한다)와 같이 그 서비스를 제공함에 있어 UL을 통한 데이터 송신이 가능하도록 UL 자원 할당이 반드시 필요한 서비스를 나타낸다.
상기 UGS는 MS가 별도의 UL 자원 할당 요구 없이, 즉 별도로 대역폭 요구(BW-REQ: BandWidth REQuest) 메시지를 송신하지 않아도 UL 자원을 통해 데이터를 직접 송신할 수 있도록 상기 MS로 UL 전용 자원, 즉 UL 전용 서브 채널(sub-channel)을 할당해주는 서비스를 나타내며, 일반적으로 주기적인 고정 데이터 레이트(data rate)를 보장해야만 하는 상수 비트 레이트(CBR: Constant Bit Rate) 트래픽에 적합한 서비스이다.
상기 rtPS는 MS가 UL 자원 할당을 요구할 수 있도록 상기 UL 자원 할당 요구를 위한 UL 자원을 주기적으로 할당해주는 서비스를 나타내며, 비디오 스트리밍(video streaming)과 같이 가변 데이터 레이트를 가지는 주기적 UL 실시간 서비스에 적합한 서비스이다. 이하, 설명의 편의상 상기 UL 자원 할당 요구를 위한 UL 자원을 'UL 자원 할당 요구 UL 자원'이라 칭하기로 한다.
상기 ertPS는 silence suppression을 가지는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 트래픽에 적합한 서비스이며, 온(on) 구간에서는 piggyback의 형태로 UL 자원을 요구하며, 오프(off) 구간에서는 rtPS와 같은 형태로 서비스를 제공하는 서비스를 나타낸다.
상기 특정 서비스들중에서도 특히 상기 rtPS는 그 서비스 특성상 MS가 UL 자 원 할당을 요구할 수 있도록 상기 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 주기적으로 할당해주어야만 하므로, 기지국은 상기 rtPS 제공시 상기 MS에게 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 주기적으로 할당해준다. 그리고, 상기 기지국은 상기 주기적으로 할당해준 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 다운링크(DL: DownLink, 이하 'DL'이라 칭하기로 한다) 자원을 할당하고, 그 할당된 DL 자원을 통해 상기 MS로 폴링해주어야만 한다. 즉, 상기 기지국은 상기 MS로 rtPS를 제공함에 따라 미리 설정되어 있는 폴링 주기(polling interval)에 상응하게 상기 MS에게 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 할당하고, 그 할당한 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 상기 MS로 폴링한다. 여기서, 상기 폴링 주기는 상기 rtPS의 지연 범위(delay bound)를 고려하여 결정된다. 그런데, 상기 rtPS는 그 서비스 특성이 가변 데이터 레이트를 가짐에도 불구하고, 상기 지연 범위를 고려하여 결정된 폴링 주기에 상응하게 UL 자원 할당 요구 UL 자원이 할당될 뿐만 아니라, 상기 할당된 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보가 DL 자원을 통해 상기 MS로 폴링되어야만 한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 MS가 rtPS를 제공받을 경우 상기 폴링 주기에 상응하게 상기 MS로 UL 자원 할당 요구 UL 자원을 할당할 경우 상기 UL 자원 할당 요구 UL 자원으로 QDCCH를 할당하여 상기 MS가 US 자원 할당 요구를 할 수 있도록 해준다. 따라서, 상기 MS가 상기 기지국으로 US 자원 할당을 요구하는 시점 이외의 시간에서는 다른 MS들이 상기 QDCCH를 사용하도록 함으로써 UL 자원 낭비를 방지한다. 또한, 상기 기지국은 상기 MS에 상기 QDCCH를 할당함으로써 할당한 UL 자원 할 당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보를 DL 자원을 통해 상기 MS로 폴링하지 않아도 되므로 상기 할당된 UL 자원 할당 요구 UL 자원에 대한 UL 자원 할당 정보 폴링으로 인한 DL 자원 낭비 역시 방지한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 QDCCH는 상기 QDCCH를 할당받은 MS 뿐만 아니라 다른 MS들에 의해 일시적으로 사용되는 것이 가능하다. 여기서, 상기 QDCCH는 상기 QDCCH를 할당받은 MS의 최대 허용 지연 시간과 상기 MS가 제공받고 있는 서비스의 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)를 만족시키는 범위 내에서만 다른 MS들에게 일시적으로 할당될 수 있다. 상기 QDCCH가 다른 MS들에게 일시적으로 할당되는 것을 가능하게 하는 조건에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그러면 여기서 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 UL 프레임(frame) 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 UL 프레임(frame) 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 3을 설명하기에 앞서, 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템에서는 그 동작 모드(mode)를 밴드(band) 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 모드와 다이버시티(diversity) 모드로 구분하여 사용하고 있지만, 상기 도 3에는 일 예로 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템이 상기 다이버시티 모드를 사용할 경우의 UL 프레임 구조가 도시되어 있다. 본 발명에서 제안하는 QDCCH 신호 송수신 장치 및 방법은 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템 이 상기 다이버시티 모드가 아닌 밴드 AMC 모드를 사용할 경우에도 적용 가능함은 물론이다.
상기 도 3에는 본 발명에서 제안하는 QDCCH의 구조가 도시되어 있으며, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 1개의 QDCCH는 다수개, 일 예로 48개의 블록(block)들을 포함하며, 상기 1개의 QDCCH가 점유하는 시간 영역(time domain)은 1개의 슬롯(slot)이며, 1개의 QDCCH가 점유하는 주파수 영역(frequency domain)이 1개의 서브 채널(sub-channel)이다. 여기서, 1개의 블록이 점유하는 시간 영역은 1개의 심볼, 즉 1개의 OFDM 심볼이며, 1개의 블록이 점유하는 주파수 영역은 1개의 서브 캐리어(sub-carrier)이다.
또한, 본 발명에서는 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 전체 UL 자원중 일부의 UL 자원을 상기 QDCCH 할당을 위해 사용하기로 하며, 전체 UL 자원이 상기 QDCCH 할당을 위해 사용될 수도 있음은 물론이다. 또한, 본 발명에서는 상기 QDCCH가 상기 CQI 피드백 및 UL 자원 할당 요구 송신에 사용되는 경우를 일 예로 하여 설명하였으나, 상기 QDCCH는 상기 CQI 피드백 및 UL 자원 할당 요구 송신뿐만 아니라 다른 제어 메시지, 일 예로 핸드오버 요구(handover request) 메시지 송신 등을 위해 사용될 수도 있음은 물론이다.
그러면 여기서 도 4를 참조하여 특정 MS들에게 할당된 QDCCH들을 임시로 다른 MS들에게 할당하는 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 특정 MS들에게 할당된 QDCCH들을 임시로 다른 MS들에게 할당하는 동작을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 설명하기에 앞서, 상기에서도 설명한 바와 같이 상기 QDCCH가 다른 MS들에게 일시적으로 할당될 경우에는 QDCCH가 아닌 일반 UL 자원으로 할당되는 것이다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 첫 번째 프레임, 즉 프레임 #1에서는 다수의, 일 예로 N개의 QDCCH들, 즉 QDCCH #1 내지 QDCCH #N의 N개의 QDCCH들 모두가 QDCCH로 사용된다고 가정하기로 한다. 상기 N개의 QDCCH들로 할당된 UL 자원 이외의 UL 자원은 일반적인 UL 자원, 즉 UL 채널(ULCH: UL CHannel, 이하 'ULCH'라 칭하기로 한다)들로 사용된다. 또한, 상기 도 4에서는 상기 N개의 QDCCH들 및 ULCH들의 크기, 즉 그 점유 시간 영역 및 주파수 영역을 동일하게 도시하고 있으나 상기 N개의 QDCCH들 및 ULCH들의 크기가 상이할 수도 있음은 물론이다.
다음으로 두 번째 프레임, 즉 프레임 #2에서는 상기 N개의 QDCCH들중 1개의 QDCCH, 즉 QDCCH #2가 일시적으로 다른 MS에게 ULCH로 할당된다고 가정하기로 한다. 이렇게, QDCCH들중 일시적으로 다른 MS에게 ULCH로 할당될 경우, 상기 ULCH로 일시적으로 할당된 QDCCH를 임시 ULCH(TULCH: Temporary ULCH, 이하 'TULCH'라 칭하기로 한다)라고 칭하기로 한다. 또한, 세 번째 프레임, 즉 프레임 #3에서는 상기 N개의 QDCCH들중 1개의 QDCCH, 즉 QDCCH #3이 일시적으로 다른 MS에게 TULCH로 할당된다고 가정하기로 한다. 상기에서 설명한 바와 같이 상기 QDCCH는 상기 QDCCH를 할당받은 MS의 최대 허용 지연 시간과 상기 MS가 제공받고 있는 서비스의 QoS를 만 족시키는 범위내에서만 상기 TULCH로 할당될 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 QDCCH들중 TULCH로 사용될 수 있는 QDCCH들의 개수를 허용 가능한 최대 개수로 결정할 경우의 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 전체 QDCCH들중 TULCH로 사용될 수 있는 QDCCH들의 개수를 허용 가능한 최대 개수로 설정할 경우의 동작을 도시한 도면이다.
상기 도 5를 설명하기에 앞서, 먼저 기지국에서 할당한 전체 QDCCH들의 개수를 Q개라고 가정하고, 상기 Q개의 QDCCH들중 TULCH로 사용하는 QDCCH들의 평균 개수를 Sav라고 가정할 경우 하기 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112006008038661-pat00001
또한, 1개의 MS는 다수의 세션(session)들을 가질수 있는데, 이렇게 1개의 MS가 다수의 세션들을 가진다고 할지라도 1개의 MS에는 1개의 QDCCH만이 할당된다. 이 경우 상기 MS의 접속 지연 범위(access delay bound)는 상기 다수의 세션들중 최소 접속 지연 범위를 가지는 세션의 접속 지연 범위로 설정된다. 임의의 MS #i에게 필요로 되는 최소 접속 지연 범위가 Di개의 프레임들이라고 가정할 경우 상기 기지국은 연속적인 Di개의 프레임들 동안에는 상기 MS #i에 할당된 QDCCH를 TULCH로 할당해서는 안된다. 즉, 상기 기지국은 각 MS의 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00002
를 정의하고, 상기 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00003
는 반드시 음이 아닌(non-negative) 값으로 유지되어야만 하고, 상기 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00004
가 0(zero)인 MS들에게 할당되어 있는 QDCCH는 상기 TULCH로 할당해서는 안된다.
상기 TULCH로 사용 가능한 QDCCH들의 최대 개수를 Smax라고 가정할 경우, 상기 Smax는 하기 수학식 2와 같이 결정된다.
Figure 112006008038661-pat00005
상기 도 5를 참조하면, 음이 아닌 값의 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00006
를 가지는 MS들에게 할당되어 있는 QDCCH들은 언제든지 TULCH로 할당될 수 있다. 즉, Sav = Smax일 경우 음이 아닌 값의 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00007
를 가지는 MS들에 할당되어 있는 QDCCH들은 언제든지 TULCH로 할당될 수 있는 것이다. 또한, 상기 도 5에서 음영 처리된 QDCCH들은 TULCH로 사용 가능한 QDCCH들을 나타내며, 음영 처리되지 않은 QDCCH들은 TULCH로 사용 불가능한 QDCCH들을 나타낸다.
다음으로 도 6을 참조하여 상기 IEEE 802.16e 통신 시스템의 QDCCH들중 TULCH로 사용될 수 있는 QDCCH들의 개수를 허용 가능한 최대 개수 미만의 개수로 결정할 경우의 동작에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 전체 QDCCH들중 TULCH로 사용될 수 있는 QDCCH들의 개수를 허용 가능한 최대 개수 미만의 개수로 설정할 경우의 동작을 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, Sav < Smax일 경우 상기 Sav개의 QDCCH들이 상기 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00008
의 내림 차순으로 TULCH로 할당될 수 있다. 즉, 전체 Q개의 QDCCH들중 TULCH로 할당될 수 있는 확률은 상기 요구 접속 지연 범위 파라미터
Figure 112006008038661-pat00009
에 비례하게 된다. 또한, 상기 도 6에서 음영 처리된 QDCCH들은 TULCH로 사용 가능한 QDCCH들을 나타내며, 음영 처리되지 않은 QDCCH들은 TULCH로 사용 불가능한 QDCCH들을 나타낸다.
다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 기지국 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 기지국 내부 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 상기 기지국은 스케쥴러(scheduler)(711)와, 서브 채널 할당기(713)와, 제어기(715)와, DL/UL 맵(MAP, 이하 'MAP'라 칭하기로 한다) 메시지 생성기(717)와, 프레임 생성기(719)와, 송신기(721)를 포함한다.
먼저, 상기 제어기(715)는 QDCCH를 할당받고 있는 MS들의 최대 허용 지연 시간과 상기 MS들이 제공받고 있는 서비스의 QoS를 만족시키는 범위에서만 해당 QDCCH를 TULCH로 할당할 수 있도록 상기 기지국의 서브 채널 할당을 제어한다. 상 기 QDCCH 할당 및 TULCH 할당에 대해서는 상기에서 구체적으로 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 제어기(715)가 상기 QDCCH들 및 TULCH들뿐만 아니라 일반적인 ULCH들에 대한 서브 채널 할당 역시 제어함은 물론이다. 여기서, 상기 제어기(715)는 상기 MS들에 QDCCH들을 할당할지 여부에 대해서 상기 MS들과 기지국간의 네트워크 진입(network entry) 동작을 수행할 때 결정한다. 여기서, 상기 제어기(715)는 상기 기지국과 MS들간의 네트워크 진입 동작을 수행할 경우 상기 MS들이 제공받을 서비스들에 대해서 식별할 수 있으므로 그 특성에 상응하게 상기 MS들에 QDCCH들을 할당할지 여부를 판단할 수 있다.
이후, 상기 MS들로 송신할 데이터가 발생하면, 상기 제어기(715)는 상기 스케쥴러(711)가 상기 데이터에 대한 스케쥴링 동작을 수행하도록 제어한다. 상기 스케쥴러(711)는 상기 데이터에 대한 스케쥴링을 수행하는데, 상기 스케쥴러(711)의 스케쥴링 방식은 최대 캐리어대 간섭비(Max C/I(Carrier to Interference ratio), 이하 'Max C/I'라 칭하기로 한다) 방식과, 최대 최소 공평성(MF: Maxmin Fairness, 이하 'MF'라 칭하기로 한다) 방식과, 비례 공평성(PF: Proportional Fairness, 이하 'PF'라 칭하기로 한다) 방식들과 같은 다양한 스케쥴링 방식들중 어느 한 스케쥴링 방식을 사용한다. 상기 스케쥴러(711)는 상기 스케쥴링 결과를 상기 서브 채널 할당기(713) 및 상기 제어기(715)로 출력한다.
또한, 상기 제어기(715)는 상기 스케쥴링 결과에 상응하게 상기 MS들에게 할당할 서브 채널, 즉 QDCCH 및 ULTCH를 결정한다. 상기 제어기(715)는 상기 MS들에게 할당하기로 결정한 서브 채널들에 대한 정보를 상기 DL/UL MAP 메시지 생성기 (717)로 출력한다. 또한, 상기 제어기(715)는 상기 서브 채널 할당기(713)가 상기 MS들에게 할당하기로 결정한 서브 채널들에 대한 정보에 상응하게 상기 데이터에 대한 서브 채널을 할당하도록 제어한다.
상기 서브 채널 할당기(713)는 상기 스케쥴러(711)에서 출력한 스케쥴링된 데이터와 상기 제어기(715)에서 출력한 정보에 상응하게 서브 채널을 할당한 후 상기 프레임 생성기(719)로 출력한다. 상기 DL/UL MAP 메시지 생성기(717)는 상기 제어기(715)에서 출력한 QDCCH 할당 정보와, TULCH 할당 정보와, ULCH 할당 정보에 상응하게 DL MAP 메시지 및 UL MAP 메시지를 생성한 후 상기 프레임 생성기(719)로 출력한다.
상기 프레임 생성기(719)는 상기 서브 채널 할당기(713)에서 출력한 서브 채널 신호와, DL/UL MAP 메시지 생성기(717)에서 출력한 DL MAP 메시지 및 UL MAP 메시지와, 프리앰블 신호(도시하지 않음)와 FCH(Frame Control Header, 도시하지 않음)를 입력하여 프레임 신호로 생성한 후 상기 송신기(721)로 출력한다. 상기 송신기(721)는 상기 프레임 생성기(719)에서 출력한 프레임 신호를 송신 처리하여 안테나를 통해 송신한다.
다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 MS 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16e 통신 시스템의 MS 내부 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 MS는 스케쥴러(811)와, 서브 채널 생성기(813)와, 제어기(815)와, 송신기(817)를 포함한다.
먼저, 기지국으로 송신할 데이터, 일 예로 UL 자원 할당 요구, 즉 대역폭 요구 메시지가 발생되면 상기 발생된 데이터는 상기 스케쥴러(811)로 전달된다. 상기 스케쥴러(811)는 상기 제어기(815)의 제어에 상응하게 상기 데이터에 대한 스케쥴링 동작을 수행하도록 제어한다. 상기 스케쥴러(811)는 상기 데이터에 대한 스케쥴링을 수행하는데, 상기 스케쥴러(811)의 스케쥴링 방식은 Max C/I 방식과, MF 방식과, PF 방식들과 같은 다양한 스케쥴링 방식들중 어느 한 스케쥴링 방식을 사용한다. 상기 스케쥴러(811)는 상기 스케쥴링 결과를 상기 서브 채널 생성기(813) 및 상기 제어기(815)로 출력한다.
또한, 상기 제어기(815)는 상기 기지국으로부터 송신한 DL MAP 메시지 및 UL MAP 메시지에 상응하게 상기 스케쥴링 결과를 반영하여 상기 서브 채널 생성기(813)가 서브 채널 신호를 생성하도록 제어한다. 상기 제어기(815)는 상기 MS가 QDCCH를 할당받았을 경우라도 상기 MS에게 할당된 QDCCH가 다른 MS들에게 TULCH로 할당될 수 있으므로 그 QDCCH의 할당 여부를 지속적으로 판단하게 된다. 여기서, 상기 QDCCH에 대한 할당 정보가 UL MAP 메시지에 포함되어 있을 경우 상기 제어기(815)는 상기 MS에게 할당된 QDCCH가 다른 MS들에게 TULCH로 할당되었다고 판단한다. 물론, 상기 UL MAP 메시지뿐만 아니라 별도의 다른 제어 메시지를 통해 상기 MS에게 할당된 QDCCH가 다른 MS들에게 TULCH로 할당되었음을 통보받을 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 서브 채널 신호는 일 예로 상기 MS가 QDCCH를 할당받았을 경우에는 QDCCH 신호가 되는 것이며, 상기 MS가 TULCH 혹은 ULCH를 할당받았을 경우에는 TULCH 신호 혹은 ULCH 신호가 되는 것이다. 상기 서브 채널 생성기(813)는 상기 제어기(815)의 제어에 따라 서브 채널 신호를 생성하고, 그 생성한 서브 채널 신호를 상기 송신기(817)로 출력한다. 상기 송신기(817)는 상기 서브 채널 생성기(813)에서 출력한 서브 채널 신호를 송신 처리하여 안테나를 통해 송신한다.
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, 통신 시스템에서 QDCCH를 CQICH로 할당하도록 함으로써 MS의 이동성을 고려한 CQICH 할당을 가능하게 하여 UL 자원 낭비를 방지한다는 이점을 가진다. 또한, 본 발명은 통신 시스템에서 QDCCH를 rtPS와 같은 특정 서비스 제공을 위한 UL 자원으로 사용하도록 함으로써 버스트한 데이터의 특성에 상응한 UL 자원 할당 및 DL 자원 할당을 가능하게 하여 UL 자원 및 DL 자원의 낭비를 방지한다는 이점을 가진다. 결과적으로, 본 발명은 UL 자원 및 DL 자원 낭비를 최소화함으로써 통신 시스템의 전체 시스템 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서 기지국이 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    서비스를 제공 중인 제1이동 단말기에게 업 링크를 위한 준 전용 제어 채널을 할당하는 과정과,
    상기 제1이동 단말기에게 할당한 상기 준 전용 제어 채널을 설정 시간 동안 제2이동 단말기에게 할당하는 과정을 포함하며,
    상기 설정 시간은 상기 제1이동 단말기의 최대 허용 지연 시간과 상기 제1이동 단말기가 제공받고 있는 서비스의 서비스 품질 중 적어도 어느 하나를 만족시키는 시간임을 특징으로 하는 기지국이 신호를 송신하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 준 전용 제어 채널을 상기 제2이동 단말기에게 할당한 후 상기 준 전용 제어 채널을 상기 제2이동 단말기에게 할당하였음을 나타내는 정보를 상기 제1이동 단말기 및 제2이동 단말기에게 송신하는 과정을 더 포함하는 기지국이 신호를 송신하는 방법.
  5. 통신 시스템에서 이동 단말기가 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 업 링크를 위한 준 전용 제어 채널(QDCCH: Quasi Dedicated Control CHannel)을 할당받는 과정과,
    상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 중에 상기 기지국으로 송신할 데이터가 발생할 경우 상기 준 전용 제어 채널이 다른 이동 단말기에게 할당되었는지 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과 상기 준 전용 제어 채널이 다른 이동 단말기에게 할당되지 않고 이동 단말기 자신에게 할당되어 있을 경우 상기 준 전용 제어 채널을 통해 상기 기지국으로 상기 데이터를 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 이동 단말기가 상기 준 전용 제어 채널을 사용하지 않는 경우, 상기 준 전용 제어 채널은 설정 시간 동안 상기 다른 이동 단말기에게 일시적으로 할당되며, 상기 설정 시간은 상기 이동 단말기의 최대 허용 지연 시간과, 상기 이동 단말기가 제공받고 있는 서비스의 서비스 품질 중 적어도 어느 하나를 만족시키는 시간임을 특징으로 하는 이동 단말기가 신호를 수신하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 준 전용 제어 채널이 다른 이동 단말기에게 할당되어 있을 경우 다음 송신 시구간에서 상기 준 전용 제어 채널을 통해 상기 기지국으로 상기 데이터를 송신하는 과정을 더 포함하는 이동 단말기가 신호를 수신하는 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 준 전용 제어 채널이 다른 이동 단말기에게 할당되었는지 여부를 판단하는 과정은 상기 기지국으로부터 상기 준 전용 제어 채널을 다른 이동 단말기에게 할당되었음을 나타내는 정보가 수신될 경우 상기 준 전용 제어 채널이 다른 이동 단말기에게 할당되었다고 판단하는 과정을 포함하는 이동 단말기가 신호를 수신하는 방법.
  10. 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    서비스를 제공 중인 제1이동 단말기에게 업 링크를 위한 준 전용 제어 채널(QDCCH: Quasi Dedicated Control CHannel)을 할당하도록 제어하고, 상기 제1이동 단말기에게 할당한 준 전용 제어 채널을 설정 시간 동안 제2이동 단말기에게 할당하도록 제어하는 제어기와,
    상기 제어기의 제어에 따라 상기 준 전용 제어 채널을 상기 제1이동 단말기 또는 제2이동 단말기에게 할당하는 서브 채널 할당기를 포함하며,
    상기 설정 시간은 상기 제1이동 단말기의 최대 허용 지연 시간과 상기 제1이동 단말기가 제공받고 있는 서비스의 서비스 품질 중 적어도 어느 하나를 만족시키는 시간임을 특징으로 하는 기지국.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 준 전용 제어 채널을 상기 제2이동 단말기에게 할당하도록 제어할 경우 상기 준 전용 제어 채널을 상기 제2이동 단말기에게 할당하였음을 나타내는 정보를 상기 제1이동 단말기 및 제2이동 단말기에게 송신하도록 제어하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 준 전용 제어 채널 신호를 상기 제1이동 단말기 혹은 제2이동 단말기에게 송신하고, 상기 정보를 상기 제1이동 단말기 및 제2이동 단말기에게 송신하는 송신기를 더 포함하는 기지국.
  15. 통신 시스템의 이동 단말기에 있어서,
    기지국으로부터 업 링크를 위한 준 전용 제어 채널(QDCCH: Quasi Dedicated Control CHannel)을 할당받음을 검출하고, 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 중에 상기 기지국으로 송신할 데이터가 발생할 경우 상기 준 전용 제어 채널이 다른 이동 단말기에게 할당되었는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 준 전용 제어 채널이 상기 다른 이동 단말기에게 할당되지 않았을 경우 상기 준 전용 제어 채널을 통해 상기 기지국으로 상기 데이터를 송신하도록 제어하는 제어기와,
    상기 제어기의 제어에 따라 상기 데이터를 송신할 준 전용 제어 채널 신호를 생성하는 신호 생성기를 포함하며,
    상기 이동 단말기가 상기 준 전용 제어 채널을 사용하지 않는 경우, 상기 준 전용 제어 채널은 설정 시간 동안 상기 다른 이동 단말기에게 일시적으로 할당되며, 상기 설정 시간은 상기 이동 단말기의 최대 허용 지연 시간과, 상기 이동 단말기가 제공받고 있는 서비스의 서비스 품질 중 적어도 어느 하나를 만족시키는 시간임을 특징으로 하는 이동 단말기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 판단 결과 상기 준 전용 제어 채널이 상기 다른 이동 단말기에게 할당되어 있을 경우 다음 송신 시구간에서 상기 준 전용 제어 채널을 통해 상기 기지국으로 상기 데이터를 송신하도록 제어하는 이동 단말기.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기지국으로부터 상기 준 전용 제어 채널을 상기 다른 이동 단말기에게 할당되었음을 나타내는 정보가 수신될 경우 상기 준 전용 제어 채널이 상기 다른 이동 단말기에게 할당되었다고 판단하는 이동 단말기.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 이동 단말기는 상기 준 전용 제어 채널 신호를 송신하는 송신기를 더 포함하는 이동 단말기.
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