KR101232352B1 - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을할당하는 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을할당하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 장치 및 방법에 관헌 것으로, 수신한 데이터 프레임을 복호화하여 각 채널에 대한 ACK 영역 정보를 확인하는 맵 복호기와, 상기 맵 복호기에서 확인한 각 채널에 대한 상기 ACK 영역 정보를 포함하는 비트맵(bitmap) 정보를 생성하는 상향 비트맵 생성부와, 상기 수신한 데이터 프레임을 순환 잉여 검사(CRC : Cyclic Redundancy Check)하여 ACK/NAK 정보를 구하고 상기 ACK/NAK 정보를 포함하는 ACK 채널 정보를 추출하는 심볼 처리부와, 상기 심볼 처리부에서 추출한 상기 ACK 채널 정보에서 ACK 오프셋(offset), ACK/NACK 정보 및, ACK Enable 정보를 추출하는 병렬 변환부와, 상기 비트맵에 포함된 상기 ACK 영역 정보와 상기 병렬 변환부로부터 수신한 상기 ACK 오프셋을 이용하여 ACK 위치정보를 구하여 ACK 채널을 할당하는 채널 할당부를 포함하여 상대적으로 작은 크기의 비트맵을 이용하여 ACK 채널을 할당한다.
Figure R1020060067788
직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템, 피드백 채널, ACK, 비트맵(bitmap)

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ACK CHANNEL ALLOCATION IN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 맵 복호기에서 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 피드백 채널 할당 장치를 도시한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 ACK 위치 확인부에서 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 피드백 채널 할당 장치를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 장치를 도시한 도면 및,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널(ACK 채널)을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
와이브로(WIBRO)는 OFDMA을 기반으로 하는 다중 사용자 환경에서 각 사용자에게 주파수 자원을 효과적으로 분할하여 할당하는 방법이다. WIBRO와 같은 무선 통신 시스템은 무선 링크에서 데이터 송/수신이 이루어지므로 송신된 데이터의 손실 또는 유실이 발생할 수 있다. 음성 서비스와 같은 대표적인 실시간 서비스의 경우 데이터의 손실 또는 유실이 발생한 경우 이를 재전송 할 필요가 없다. 그러나 패킷 데이터 서비스의 경우 데이터의 손실 또는 유실이 발생하면, 상기 손실 또는 유실된 데이터를 재전송하여야만 의미를 가지는 메시지를 온전히 전달할 수 있다. 따라서 데이터 전송이 이루어지는 통신 시스템에서는 여러 가지 방식들에 따라 데이터의 재전송을 수행한다. HARQ(Hybrid Automatic Retransmission Request)는 버스트(burst)에 대해 에러(error)가 검출되면 해당 버스트에 대해 송신측에서 재전송을 함으로써, 수신측에서 버스트 결합 과정을 통해 수신 성능을 향상시키는 방법이다. 그 과정을 위해 수신측에서 수신 버스트에 대한 에러 여부를 판단하여, 송신측에 보내주어야 한다. 단말의 상향링크 ACK 채널은 하향링크 HARQ 버스트에 대한 빠른 피드백을 제공한다. 즉 단말은 하향링크 HARQ 버스트에 대한 상태를 ACK 채널 할당을 통해 ACK(ACKNOWLEDGMENT) 또는 NAK(NAKNOWLEDGMENT) 피드백을 전송한다.
상기 ACK 채널은 하향링크 HARQ에 사용하며, 단말에서 수신한 패킷의 성공 여부에 따라 1 비트(bit) 정보로 나타낼 수 있다. 해당 하향링크 패킷을 성공적으로 수신한 경우 N번째 ACK 채널의 응답 비트는 ‘0’(ACK), 그렇지 않은 경우는 ‘1’(NAK)이다. 전송 오류를 줄이기 위해 이 1 비트 정보는 아래 <표 1>에 나타난 것처럼 8진 벡터 3개의 코드워드(codeword)로 부호화한다.
1 bit Information Vector Indices mapped to Tile0, Tile1, Tile2 Binary code representation of QPSK modulated symbol (48 bits hex)
0 (ACK) 0, 0, 0 0x 0000 0000 0000
1 (NAK) 4, 7, 2 0x 0000 3CC3 0AF5
단말에서 Data를 송신하기 위해서는, OFDM 프레임 구조에 송신하고자 하는 2차원 영역/제어 채널(Ranging Ch. CQI Ch. ACK Ch.)/버스트에 대한 데이터 부채널 할당(Data Subchannel Allocation)을 수행해야 한다. 또한 데이터 부채널 할당을 수행하기 위해 각 부채널/심볼별 할당정보를 표시하는 비트맵(Bit-Map)이 필요하다.
비트맵 생성부는 비트맵을 생성하기 위해 필요한 정보를 맵 복호기로부터 받아 현재 프레임에 해당하는 비트맵을 다른 채널 할당부가 동작하기 전에 미리 작성한다. 작성된 비트맵을 이용하여 채널 할당부에서 지정하는 위치의 비트맵 정보를 읽어서 채널 할당시 이용한다. 버스트를 할당받는 순서는 심볼(symbol)축으로부터 부채널(subchannel)축 순서로 할당한다. 비트맵을 생성하기 위해 심볼축 카운터가 먼저 돌고, 마지막 심복에서, 부채널축 카운터를 하나 증가하는 과정을 수행한다. 또한 Ranging/CQI/2-D영역은 맵 복호기로부터 직접 계산된 위치 정보가 주어지기 때문에 비트맵 카운터와 일치하는 지점에 바로 매핑하면 된다. 그러나, 피드백 할당 정보는 맵 복호기로부터는 할당영역에 대한 정보만 제공받고, 그 영역에서의 해당 피드백 정보에 대한 오프셋(OFFSET)값 및 ACK/NAK 정보등은 수신측 심볼 처리부로부터 제공받아 비트맵에 매핑한다.
도 1은 종래 기술에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 맵 복호기에서 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 피드백 채널 할당 장치를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면 종래의 피드백 채널 할당 장치는 심볼 처리부(100)에서 구한 Burst Offset(10bits), ACK/NAK(1bit), ACK Enable(1bit)를 인터럽트(interrupt)시에 맵 복호기(102)에서 읽어 가서, 상향 비트맵 생성부(104)에서 복호한 ACK 영역정보와 함께 실제 피드백 채널이 송신되는 위치정보를 구하는 과정이 필요하다. 이러한 구조는 추가적인 인터럽트(interrupt) 신호가 필요하다. 상기 맵 복호기(102)에서 위치정보를 계산하기 위해 지연이 발생하고, 상기 맵 복호기(102)의 인터페이스를 위한 많은 제어 인터페이스(CPU Interface)가 필요하고, ACK Channel/Subchannel/Symbol 수가 증가함에 따라 비트맵의 크기가 증가하는 문제가 발생한다.
도 2는 종래 기술에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 ACK 위치 확인부에서 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 피드백 채널 할당 장치를 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 ACK 위치 확인부를 포함하는 피드백 채널 할당 장치는 맵 복호기(200)로부터는 상향링크 맵에서 복호한 ACK 영역정보만 받고, 심볼 처리부(202)에서 구한 ACK 채널별 정보를 이용하여 병렬 변환부(204)에서 Burst Offset(10bits), ACK/NAK(1bit), ACK Enable(1bit)를 구하고, ACK 위치 확인부(206)을 통해 ACK 위치정보를 계산하고, 상기 ACK 위치정보를 이용하여 상향 비트맵 생성부(208)에서 비트맵을 생성하고 ACK 채널 할당부(212)에서 상기 비트맵 정보를 이용하여 피드백 채널을 할당한다.
상향 비트맵 생성부(208)에서 비트맵을 생성하기 위한 카운터는 심볼축으로 먼저 증가하는데 반해, ACK 카운터는 부채널축으로 먼저 증가함으로써 ACK 채널에 대한 비트맵 정보를 바로 생성할 수 없게 된다. 또한 복잡한 계산 과정이 필요하여, 논리 게이트(logic gate)가 증가하며 지연이 발생하는 문제를 가진다. 또한 ACK Channel/Subchannel/Symbol 수가 증가함에 따라 비트맵의 크기가 증가하는 문제가 발생한다.
상기 도 1과 도 2에서 피드백 채널 할당 장치의 비트맵의 크기는 깊이가 2^(심볼수 + 부채널수)이고, 넓이가 ACK채널이 16개일 때를 기준으로 5이다.
즉, 맵 복호기 혹은 ACK 위치 확인부에서 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 종래의 피드백 채널 할당 장치는 ACK Channel/Subchannel/Symbol 수가 증가함에 따라 비트맵의 크기, 처리시간 및, 논리 게이트 수가 크게 증가하는 문제가 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 채널 할당부에서 피드백 채널의 위치정보를 계산하여 피드백 채널을 할당하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 장치는, 수신한 데이터 프레임을 복호화하여 각 채널에 대한 ACK 영역 정보를 확인하는 맵 복호기와, 상기 맵 복호기에서 확인한 각 채널에 대한 상기 ACK 영역 정보를 포함하는 비트맵(bitmap) 정보를 생성하는 상향 비트맵 생성부와, 상기 수신한 데이터 프레임을 순환 잉여 검사(CRC : Cyclic Redundancy Check)하여 ACK/NAK 정보를 구하고 상기 ACK/NAK 정보를 포함하는 ACK 채널 정보를 추출하는 심볼 처리부와, 상기 심볼 처리부에서 추출한 상기 ACK 채널 정보에서 ACK 오프셋(offset), ACK/NACK 정보 및, ACK Enable 정보를 추출하는 병렬 변환부와, 상기 비트맵에 포함된 상기 ACK 영역 정보와 상기 병렬 변환부로부터 수신한 상기 ACK 오프셋을 이용하여 ACK 위치정보를 구하여 ACK 채널을 할당하는 채널 할당부를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 방법은, 데이터 프레임을 수신하면, 상기 데이터 프레임에서 ACK 영역 정보를 추출하는 과정과, 상기 ACK 영역 정보를 포함하는 비트맵(bitmap) 정보를 생성하는 과정과, 상기 데이터 프레임을 순환 잉여 검사(CRC : Cyclic Redundancy Check)하여 ACK/NAK 정보를 구하는 과정과, 상기 데이터 프레임에서 ACK 오프셋(offset)와 ACK Enable 정보를 추출하는 과정과, 상기 비트맵에 포함된 상기 ACK 영역 정보와 상기 ACK 오프셋을 이용하여 ACK 위치를 구하여 ACK 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 채널 할당부에서 피드백 채널에 대한 위치정보를 계산하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 장치를 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 피드백 채널 할당 장치는 맵 복호기(300), 심볼 처리부(302), 상향 비트맵 생성부(304), 병렬 변환부(306) 및, 채널 할당부(308)를 포함하여 구성한다.
상기 맵 복호기(300)는 기지국으로부터 수신한 ACK Allocation IE Field를 복호화 하여 ACK 영역 정보를 확인하고 상기 ACK 영역 정보를 상기 상향 비트맵 생성부(304)에 제공한다.
상기 심볼 처리부(302)는 각 채널에 대해 수신하는 데이터 프레임을 순환 잉여 검사(CRC : Cyclic Redundancy Check)를 이용하여 에러 유무를 확인하여 에러가 없으면 ACK로 표시하고, 에러가 존재하면 NAK로 표시한 ACK 채널 정보를 상기 병렬 변환부(306)로 송신한다.
상기 상향 비트맵 생성부(304)는 상기 맵 복호기(300)로부터 제공받은 각 채널에 대한 상기 ACK 영역 정보를 포함하는 비트맵(bitmap) 정보를 생성하여 상기 채널 할당부(308)로 제공한다. 상기 상향 비트맵 생성부(304)에서 생성하는 상기 비트맵의 크기는 깊이가 2^(심볼수 + 부채널수)이고, 넓이가 ACK채널이 16개일 때를 기준으로 3이다. 즉, 상기 상향 비트맵 생성부(304)에서 생성하는 상기 비트맵의 넓이가 3인 이유는 802.16e의 규격에서 Burst 3개, Ranging 1개, CQI 2개, ACK 채널을 지원하므로, 7개를 표시하기 위해서는 3Bit가 필요하기 때문이며, 종래의 기술과 같이 ACK 채널 각각에 대해 표시를 달리하여 발생하는 상기 비트맵의 넓이의 증가가 없다.
상기 병렬 변환부(306)는 상기 심볼 처리부(302)로부터 수신한 ACK 채널 정보에서 ACK 오프셋(offset), ACK/NACK 정보, ACK Enable 정보를 확인하여 상기 채널 할당부(308)로 제공한다.
상기 채널 할당부(308)는 ACK 영역 카운터(310), ACK 위치 확인부(312) 및 ACK 채널 할당부(314)를 포함하고, ACK 위치 정보를 구하여, 상기 ACK 위치에 ACK/NAK 및 ACK Enable 정보에 상응하는 데이터를 변조(modulation)하여 ACK 채널을 할당한다.
상기 ACK 영역 카운터(310)는 비트맵 정보를 수신하여 상기 비트맵에서 ACK 영역으로 설정된 부분에 대해 카운트한 카운터 값을 상기 ACK 위치 확인부(312)로 제공한다. ACK 영역으로 설정된 부분에 대한 카운트는 먼저 부채널축으로부터 증가하면서 ACK영역으로 표시된 부분이면 1씩 증가 시킵니다. 부채널축의 마지막이되면 다음 심볼로 넘어가서 다시 그 심볼의 부채널축으로 증가시키면서 ACK영역 표시 부분에서만 1씩 증가 시킨다.
상기 ACK 위치 확인부(312)는 상기 ACK 영역 카운터(310)로부터 수신한 상기 카운터 값과 상기 병렬 변환부(306)로부터 수신한 각 채널에 대한 오프셋(offset) 값을 이용하여 상기 카운터 값과 상기 오프셋 값이 일치하는 일치점을 확인하여 상기 일치점을 ACK 위치 정보로 상기 ACK 채널 할당부(314)에 제공한다.
상기 ACK 채널 할당부(314)는 상기 ACK 위치 확인부(312)로부터 제공받은 상기 ACK 위치에 상기 병렬 변환부(306)로부터 제공받은 ACK/NAK 및 ACK Enable 정보에 상응하는 데이터를 변조(modulation)하여 ACK 채널을 할당한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 피드백 채널을 할당하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 피드백 채널 할당 장치는 400단계에서 데이터 프레임을 수신하면, 402단계와 404단계로 진행한다. 상기 피드백 채널 할당 장치는 상기 402단계에서 ACK 영역 정보를 추출하고, 406단계로 진행하여 상기 ACK 영역 정보를 포함하는 비트맵(bitmap) 정보를 생성한다.
또한, 상기 피드백 채널 할당 장치는 상기 404단계에서 각 채널에 대해 수신한 상기 데이터 프레임의 순환 잉여 검사(CRC)를 하여 ACK/NAK 정보를 확인하고 상기 ACK/NAK 정보를 포함한 ACK 채널 정보를 추출하고, 408단계로 진행하여 상기 ACK 채널 정보에서 ACK 오프셋(offset), ACK/NACK 정보, ACK Enable 정보를 추출한다.
상기 406단계와 상기 408단계 이후, 상기 피드백 채널 할당 장치는 410단계로 진행하여 상기 비트맵에서 ACK 영역으로 설정된 부분에 대해 카운트한 카운터 값을 측정하고, 412단계로 진행하여 상기 카운터 값과 상기 오프셋 값이 일치하는 일치점을 확인하여 상기 일치점을 ACK 위치로 확인하고, 414단계로 진행하여 상기 ACK 위치에 상기 ACK/NAK 및 상기 ACK Enable 정보에 상응하는 데이터를 변조(modulation)하여 ACK 채널을 할당한다.
분명히, 청구항들의 범위 내에 있으면서 이러한 실시 예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 채널 할당부에서 피드백 채널의 위치정보를 계산하여 피드백 채널을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것으로, ACK Channel/Subchannel/Symbol 수가 증가함에 따라 증가하는 비트맵의 크기, 처리시간 및, 논리 게이트 수의 증가를 상대적으로 줄이는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 장치에 있어서,
    수신한 데이터 프레임을 복호화하여 각 채널에 대한 ACK 영역의 할당 정보를 확인하는 맵 복호기와,
    상기 맵 복호기에서 확인한 각 채널에 대한 상기 ACK 영역의 할당 정보를 표시하는 비트맵(bitmap)을 생성하는 상향 비트맵 생성부와,
    상기 수신한 데이터 프레임을 순환 잉여 검사(CRC : Cyclic Redundancy Check)하여 ACK/NAK을 생성하고, 상기 ACK/NAK, ACK 오프셋(offset), ACK Enable 정보를 포함하는 ACK 채널 정보를 추출하는 심볼 처리부와,
    상기 ACK 채널 정보에서 상기 ACK 오프셋, 상기 ACK/NACK 및, 상기 ACK Enable 정보를 추출하는 병렬 변환부와,
    상기 비트맵에 표시된 상기 ACK 영역의 할당 정보와 상기 ACK 오프셋을 이용하여 ACK 위치정보를 구하여 ACK 채널을 할당하는 채널 할당부를 포함함을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 할당부는,
    상향 비트맵 생성부로부터 상기 비트맵을 수신하여 상기 비트맵에서 상기 ACK 영역으로 설정된 부분을 카운트하는 ACK 영역 카운터와,
    상기 ACK 영역 카운터에서 카운트한 카운터 값과 상기 병렬 변환부로부터 수신한 각 채널에 대한 상기 ACK 오프셋 값이 일치하는 일치점을 ACK 위치로 확인하는 ACK 위치 확인부와,
    상기 ACK 위치 확인부에서 확인한 상기 ACK 위치에 상기 병렬 변환부로부터 제공받은 상기 ACK/NAK와 상기 ACK Enable 정보에 상응하도록 ACK 채널을 할당하는 ACK 채널 할당부를 더 포함함을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 비트맵의 크기는, 깊이가 2^(심볼수 + 부채널수)이고, 넓이가 ACK채널이 16개일 때를 기준으로 3임을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 장치.
  4. 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 방법에 있어서,
    데이터 프레임을 수신하면, 상기 데이터 프레임에서 ACK 영역의 할당 정보를 추출하는 과정과,
    상기 ACK 영역의 할당 정보를 표시하는 비트맵(bitmap)을 생성하는 과정과,
    상기 데이터 프레임을 순환 잉여 검사(CRC : Cyclic Redundancy Check)하여 ACK/NAK을 생성하는 과정과,
    상기 데이터 프레임에서 ACK 오프셋(offset)와 ACK Enable 정보를 추출하는 과정과,
    상기 비트맵에 표시된 상기 ACK 영역의 할당 정보와 상기 ACK 오프셋을 이용하여 ACK 위치를 구하여 ACK 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 ACK 채널을 할당하는 과정은
    상기 비트맵에서 상기 ACK 영역으로 설정된 부분에 대해 카운트한 카운터 값을 측정하는 과정과,
    상기 카운터 값과 상기 오프셋 값이 일치하는 일치점을 확인하여 상기 일치점을 ACK 위치로 확인하는 과정과,
    상기 ACK 위치에 상기 ACK/NAK와 상기 ACK Enable 정보에 상응하도록 상기 ACK 채널을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 비트맵의 크기는, 깊이가 2^(심볼수 + 부채널수)이고, 넓이가 ACK채널이 16개일 때를 기준으로 3임을 특징으로 하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 피드백 채널 할당 방법.
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