KR101232356B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성의 셀들을지원하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성의 셀들을지원하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 기지국의 동작 방법은, 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 생성하는 과정과, 상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하는 과정과, 상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 과정을 포함하여, 서로 다른 특성을 갖는 셀(cell)들 각각에서 통신환경에 최적화된 물리적 신호 구성을 적용하고, 상기 신호의 물리적 구성 정보를 시스템 공통 신호 구조에 따르는 형태로 송신함으로써, 서로 다른 특성을 갖는 셀들을 모두 지원할 수 있다.
수퍼 프레임(super frame), 실외 이동 통신환경, 실내 근거리 통신환경, 릴레이(relay) 통신, P2P(peer to peer) 통신, 멀티캐리어(multi-carrier) 통신.

Description

광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성의 셀들을 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING CELLS WITH DIFFERENT FEATURE IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성의 셀들을 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
실외 이동통신환경과 실내 근거리 통신환경은 매우 다른 조건을 가지기 때문에, 서로 다른 별개의 시스템이 각각의 환경에 대한 통신을 지원한다. 예를 들어, 상기 실외 이동통신환경을 위해 GSM(Global System for Mobile telecommunication), IS-95(Industry Standard-95), WCDMA(Wide Code Division Multiple Access), CDMA-2000(Code Division Multiple Access-2000) 등의 시스템이 개발되었으며, 실내 근거리 통신환경을 위해 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a, IEEE 802.11b, WiFi(Wireless Fidelity) 등의 시스템이 개발되었다.
하지만, 앞으로 사용자의 요구가 더욱 다양해지고 복잡해짐에 따라, 차세대 통신 시스템은 음성 및 데이터 등 다양한 종류의 서비스를 통합적으로, 동시에, 실내 및 실외 어디서든 제공할 수 있어야 한다. 현재와 같이 실외와 실내를 위한 통신 시스템에 개별적으로 분리되어 있는 환경에서, 상술한 요구를 만족시키기 위해 서로 다른 두 개의 시스템을 하나의 시스템으로 구성하는 방안이 쉽게 생각될 수 있다. 하지만, 이러한 방안은 다음과 같은 여러 문제점들을 유발시킨다.
첫째, 두 개의 시스템 간 연동이 복잡하고, 처리 지연이 발생한다. 이를 해결하기 위해, 근래에 이종 망 핸드오버(vertical handover)를 위해 MIH(Media Independent Handover) 등과 같은 기술이 개발되고 있으나, 여전히 복잡한 프로토콜(protocol) 및 절차가 요구된다. 둘째, 두 개의 시스템은 서로 다른 주파수 대역을 사용하기 때문에, 유연한 주파수 대역 활용이 어렵다. 예를 들어, WiFi 시스템의 경우, 비면허(unlicensed) 대역을 사용하고, 일반적인 이동통신 시스템은 전용 면허(licensed) 대역을 사용한다. 이로 인해, 실내에서의 통신 신뢰도 향상을 위해, 실내 통신환경을 위한 시스템이 면허 대역을 사용하는데 어려움이 있다. 셋째, 사용자 단말은 두 개의 시스템을 모두 이용하기 위한 기능을 구비해야 하기 때문에, 단말의 구현 복잡도가 증가한다.
상술한 바와 같이, 실외 및 실내에서 음성 및 데이터 등 다양한 종류의 서비스를 통합적으로 제공하기 위해 서로 다른 시스템들을 결합하는 방안은 여러 문제점들을 갖는다. 따라서, 앞으로 다양해지고 복잡해지는 사용자의 요구를 만족시키기 위해, 서로 다른 특성을 갖는 셀들을 지원하기 위한 효과적인 대안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성을 갖는 셀(cell)들을 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 공통 신호 구조를 갖는 제1부분과 통신환경 종속적인 신호 구조를 갖는 제2부분을 포함하는 수퍼 프레임(super frame) 구조를 사용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제1부분을 통해 제2부분의 신호 구조 정보를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제1부분을 통해 다른 주파수 대역에 존재하는 또 다른 제2부분의 신호 구조 정보를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제1부분을 통해 다른 주파수 대역을 사용하여 통신할 수 있도록 신호 구조 정보를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제2부분을 통해 P2P(Peer to Peer) 통신을 수행할 수 있도록 제1부분을 통해 제2부분에서 P2P 통신이 수행되는 부분의 신호 구조 정보 및 물리적 위치를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제2부분을 통해 중 계(relay) 통신을 수행할 수 있도록 제1부분을 통해 제2부분에서 릴레이를 통한 통신이 수행되는 부분의 신호 구조 정보 및 물리적 위치를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제2부분을 통해 통신 성능 향상을 위한 기술들을 수행할 수 있도록 제1부분을 통해 제2부분에서 통신 성능 향상 기술들이 수행되는 부분의 신호 구조 정보 및 물리적 위치를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 제2부분을 통해 다른 통신 시스템 규격을 따르는 단말이 통신할 수 있도록 제1부분을 통해 제2부분에서 다른 통신 시스템 규격을 따르는 단말이 통신하는 부분의 물리적 위치를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 통신환경을 갖는 셀의 기지국들 간 동기화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 통신환경을 갖는 셀의 기지국들 간 간섭을 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 다른 기지국의 셀에 포함된 셀의 기지국이 핸드오버 관련 정보를 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 기지국의 동작 방법은, 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 생성하는 과정과, 상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하는 과정과, 상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 서로 다른 통신환경을 갖는 셀들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 단말의 동작 방법은, 상기 제1부분을 통해 수신되는 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 확인하는 과정과, 상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 서로 다른 통신환경을 갖는 셀들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 기지국 장치는, 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 생성하는 시스템 정보 생성기와, 상기 제1부분을 통해 상기 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 서로 다른 통신환경을 갖는 셀들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 단말 장치는, 상기 제1부분을 통해 수신되는 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 확인하는 시스템 정보 확인기와, 상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제5견지에 따르면, 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하며, 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임을 사용하는 광대역 무선통신 시스템은, 상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 자신의 통신환경에 대응되는 신호 구조에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 제1기지국과, 상기 제1부분을 통해, 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 상기 제1기지국에 대응되는 신호 구조와 상이한 신호 구조에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 제2기지국과, 상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 서빙 기지국의 신호의 물리적 구성 정보를 확인하고, 확인된 신호의 물리적 구성 정보에 따라 신호를 처리하며 상기 서빙 기지국과 통신을 수행하는 제1단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성을 갖는 셀(cell)들 각각에서 통신환경에 최적화된 물리적 신호 구성을 적용하고, 상기 신호의 물리적 구성 정보를 시스템 공통 신호 구조에 따르는 형태로 송신함으로써, 서로 다른 특성을 갖는 셀들을 모두 지원할 수 있다.
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 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 특성을 갖는 셀(cell)들을 지원하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 도 1과 같이 큰 커버리지(coverage)를 갖는 셀A(111)와 상대적으로 작은 커버리지를 갖는 셀B(115)를 고려한다. 상기 큰 커버리지를 갖는 셀A(111)는 실외 이동 무선통신을 위한 셀과 대응되며, 상기 작은 커버리지를 갖는 셀B(115)는 실내 무선통신 또는 실외 좁은 지역의 무선통신을 위한 셀과 대응된다. 상기 도 1에서, 상기 셀A(111) 및 상기 셀B(115)는 하나 씩 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위함이며, 실제의 경우 셀의 개수는 더 많을 수 있다. 또한, 상기 셀A(111) 및 상기 셀B(115) 등 2가지 셀만이 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위함이며, 실제의 경우 더 다양한 크기의 셀들이 혼재할 수 있다. 상기 도 1에 도 시된 셀들은 마크로 셀(macro-cell), 마이크로 셀(micro-cell), 피코 셀(pico-cell), 펨토 셀(femto-cell) 등으로 인지될 수 있으며, 이 외의 다양한 통신환경으로 대응될 수 있다. 상기 큰 커버리지를 갖는 셀A(111)와 상기 작은 커버리지를 갖는 셀B(115) 간의 통신환경은 송신 전력, 다중 경로 페이딩 특성, 단말의 이동으로 인한 도플러(doppler), 간섭 특성 등 다양한 면에서 다른 특징을 갖는다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 큰 커버리지를 갖는 셀A(111)의 통신환경을 '실외 이동 통신환경', 상기 작은 커버리지를 갖는 셀B(115)의 통신환경을 '실내 근거리 통신환경'이라 칭한다.
상기 실외 이동 통신환경 및 상기 실내 근거리 통신환경을 모두 지원하기 위해, 본 발명에 따르는 무선통신 시스템은 수퍼 프레임(super frame)을 이용하여 통신을 수행한다. 상기 수퍼 프레임은 서로 다른 통신환경에 대해 공통된 신호 구조를 갖는 제1부분과, 통신환경에 따라 다른 신호 구조를 갖는 제2부분을 포함하여 구성된다. 상기 제1부분은 기지국과 단말 간 동기, 기지국에 대한 시스템 정보, 기지국들 간 동기 및 연동, 자가구성(self organization) 및 간섭관리를 위한 신호 송수신을 위해 사용된다. 여기서, 상기 제1부분을 통해 교환되는 상기 시스템 정보는 상기 제2부분에서의 본 발명에 따르지 않는 단말, 즉, 상기 제1부분을 통해 송신되는 정보를 수신할 수 없는 단말을 지원하는 자원 영역의 물리적 위치 정보, 기지국-단말 또는 단말-단말의 통신을 위한 중계(relay) 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, P2P(Peer to Peer) 통신 기술 등 통신 성능 향상 기술에 대한 시스템 정보, 상기 나열된 기술들을 위해 할당된 영역의 물리적 위치 정보 등을 포함한다. 여기서, 상기 본 발명에 따르지 않는 단말을 지원하는 영역은 본 발명의 규격과는 다른 규격에 대한 호환성을 유지하기 위해 존재한다.
본 발명을 따르는 단말은 통신을 수행하기 위해 상기 제1부분을 통해 송신되는 신호를 반드시 수신해야하기 때문에, 상기 제1부분을 통해 송신되는 신호는 가장 열악한 통신환경에서도 수신 가능하도록 강건하게 설계된다. 예를 들어, OFDM 기반 시스템의 경우, 상기 제1부분을 통해 송신되는 신호에 대한 CP(Cyclic Prefix) 길이, 파일럿 패턴, 동기 신호 등의 요소가 강건하게 설계된다. 상기 제2부분은 각 통신환경에 최적화된 사용자 신호, 사용자 신호에 관한 제어 및 관리 신호 송수신을 위해 사용된다. 수퍼 프레임의 길이 및 상기 수퍼 프레임 내에서 상기 제1부분의 위치 및 크기는 시스템 설정에 따라 고정된다. 하지만, 상기 제2부분의 신호 구조는 통신환경에 따라 달라진다. 상기 제1부분은 '수퍼 프레임 공통 부분(super frame common part)'라 불릴 수 있으며, 상기 제1부분이 수퍼 프레임의 가장 앞쪽에 고정된 경우 '수퍼 프레임 프리앰블 파트(super frame preamble part)'라 불릴 수 있다.
상기 제1부분을 통해 제공되는 정보를 이용하여 단말은 다양한 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 상기 도 1을 참조하면, 기지국A(121), 기지국B(125), 중계국(relay station)(141) 각각은 제1부분을 통해 자신의 통신환경에 종속적인 신호구조에 따르는 제2부분에 대한 시스템 정보, 즉, 신호의 물리적 구성 정보를 브로드캐스팅한다. 이때, 상기 기지국A(121) 및 상기 기지국B(125)는 서로 다른 통신환경에 속하므로, 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구성 및 상기 기지국B(125)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구성은 서로 다르다. 단, 상기 기지국A(121)가 다수의 FA(Frequency Allocation)들을 사용하는 경우, 일부 FA에서 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구성 및 상기 기지국B(125)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구성은 같을 수 있다. 즉, 상기 기지국A(121)는 FA에 따라 서로 다른 물리적 신호 구성을 적용할 수 있다. 또는, 상기 기지국A(121)는 모든 FA들에서 동일한 물리적 신호 구성을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 기지국A(121) 및 상기 중계국(141)은 동일한 통신환경에 속하지만, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구성 및 상기 중계국(141)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구성은 같거나 또는 서로 다를 수 있다. 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보 및 상기 중계국(141)의 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보가 서로 다른 경우, 상기 기지국A(121)과 상기 중계국(141) 간 교환되는 신호와 상기 중계국(141)과 단말 간 교환되는 신호의 물리적 신호 구성이 다르기 때문에, 상기 중계국(141)은 두 가지 물리적 신호 구성을 모두 지원해야 한다.
이때, 단말A-1(131)은 제1부분을 통해 상기 기지국A(121)로부터 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보를 획득하고, 상기 기지국A(121)와 제2부분을 통해 통신을 수행한다. 만일, 상기 기지국A(121)가 다수의 FA들을 사용하는 경우, 상기 단말A-1(131)는 제1부분을 통해 상기 기지국A(121)로부터 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 FA별 물리적 신호 구조 정보를 획득하고, 상기 다수의 FA들 중 적어도 하나의 대역에서 상기 기지국A(121)와 제2부분을 통해 통신을 수행한다.
단말A-2(135)는 제1부분을 통해 상기 기지국B(125)로부터 상기 기지국B(125)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보를 획득하고, 상기 기지국B(125)와 제2부분을 통해 통신을 수행한다. 그리고, 단말B(151)는 제1부분을 통해 상기 중계국(141)으로부터 상기 중계국(141)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보 및 제2부분 중 중계 영역의 물리적 위치 정보를 획득하고, 제2부분의 중계 영역을 통해 상기 중계국(141)과 통신을 수행한다.
단말C-1(161) 및 단말C-2(165)는 제1부분을 통해 상기 기지국A(121)로부터 상기 기지국A(121)의 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보, 제2부분 중 P2P 통신 영역의 물리적 위치 정보 및 P2P 통신을 위한 시스템 정보를 획득하고, 상호 P2P 통신을 수행한다.
단말D(171)는 본 발명에 따라 제안되는 프레임 구조에 따르지 않는 단말로서, 제1부분을 통해 송신되는 정보들을 획득하지 않고, 상기 기지국A(121)와 제2부분을 통해 통신을 수행한다. 이와 같은 호환성을 보장하기 위해, 상기 기지국A(121)는 제2부분의 일부 영역에서 상기 단말D(171)가 사용할 수 있는 규격의 신호 구조를 지원하며, 상기 단말D(171)가 수퍼 프레임에서 상기 일부 영역 외의 영역을 사용하지 않도록 제어한다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따라, 수퍼 프레임에서 상기 제1부분과 제2부분의 배치는 도 2와 같이 달라질 수 있다. 도 2의 (a) 및 (b)는 제1부분(213, 223)이 수퍼 프레임의 가장 앞쪽에 위치하는 경우이며, (c)는 제1부분(233-1 내지 233-L)이 하위 프레임들에 분산되어 위치하는 경우이다. 상기 도 2의 (a), (b), (c)에서 제1부분을 제외한 나머지 부분은 제2부분이 되며, OFDM 방식의 시스템을 예로 들어 상기 제2부분에 대한 구조를 설명하면 다음과 같다.
상기 제2부분은 통신환경에 따라 다른 구조를 갖는다. 실외 이동 통신환경의 경우, 큰 다중 경로 페이딩을 겪기 때문에 CP의 길이가 길어야하며, 실내 근거리 통신환경의 경우, 상대적으로 CP의 길이가 짧아질 수 있다. 따라서, 동일한 크기의 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 이용하더라도, CP 길이가 다르므로, 시간영역 OFDM 심벌의 길이가 달라진다. 이에 따라, 하위 프레임의 구성이 달라진다. 예를 들어, 하나의 하위 프레임에 포함되는 OFDM 심벌 개수를 고정시킨 경우, 통신환경에 따라 하위 프레임 길이가 달라진다. 반면, 하나의 하위 프레임의 길이를 고정시킨 경우, 통신환경에 따라 하나의 하위 프레임에 포함되는 OFDM 심벌 개수가 달라진다.
상기 도 2의 (a)는 하나의 하위 프레임에 포함되는 OFDM 심벌 개수를 고정시킨 경우의 프레임 구조이며, 프레임1(211-1), 프레임2(211-2) 내지 프레임M(211-M) 등 총 M개의 하위 프레임들이 존재한다. 즉, 수퍼 프레임 당 통신환경에 최적화된 M개의 사용자 신호 하위 프레임들이 존재한다. 통신환경에 따라 OFDM 심벌 길이가 달라지므로, 통신환경에 따라 하위 프레임 개수 M은 달라진다.
상기 도 2의 (b)는 하나의 하위 프레임의 길이를 고정시킨 경우의 프레임 구조이며, 프레임1(221-1), 프레임2(221-2) 내지 프레임L(221-L) 등 총 L개의 하위 프레임들이 존재한다. 즉, 수퍼 프레임 당 통신환경에 최적화된 L개의 사용자 신호 하위 프레임들이 존재한다. 여기서, 각 하위 프레임의 길이 및 하위 프레임 개수 L은 통신환경과 무관하게 동일하지만, L개의 하위 프레임들에 포함되는 OFDM 심벌 개수는 통신환경에 따라 달라진다. 상기 도 2의 (b)에서, 모든 하위 프레임들의 길이를 동일하게 하기 위해, 제1부분(223)은 프레임1(221-1)의 일부 영역을 점유한다. 즉, 상기 프레임1(221-1)은 다른 하위 프레임에 비해 상기 제1부분(223)만큼 작은 영역을 차지한다.
상기 도 2의 (c)는 하나의 하위 프레임의 길이를 고정시키고, 제1부분(233-1 내지 233-L)을 다수의 하위 프레임들로 분산시킨 경우의 프레임 구조이다. 상기 제1부분(233-1 내지 233-L)은 다수의 하위 프레임들에 분산되어 있다. 프레임1(231-1), 프레임2(231-2) 내지 프레임L(231-L)의 길이 및 하위 프레임 개수 L은 통신환경과 무관하게 동일하지만, L개의 하위 프레임들에 포함되는 OFDM 심벌 개수는 통신환경에 따라 달라진다.
상기 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 프레임 구조에 대하여 좀더 구체적인 예를 들면 다음과 같다.
먼저, 공통 사항을 설명하면, 샘플링 주파수(sampling frequency)가 10.24 MHz, FFT 크기가 1024인 시스템을 가정한다. 제1부분은 8개 OFDM 심벌로 구성되고, CP는 128 샘플이면, 상기 제1영역은 총 9216 샘플이며, 90㎲이다. 이때, 수퍼 프레임의 총 길이가 50㎳라 가정하면, 사용자 신호 하위 프레임 영역은 49.1㎳이다.
상술한 바와 같은 공통 사항을 바탕으로, 상기 도 2의 (a)의 사용자 신호 하 위 프레임 영역에 대한 설계 예는 하기 <표 1>과 같다.
샘플링 주파수[MHz] 10.24 10.24 10.24 10.24
FFT 크기 1024 1024 1024 1024
CP 길이 (FFT 크기 대비 비율) 1/8 1/16 1/32 1/128
CP 길이 (샘플 개수) 128 64 32 8
CP 길이 (시간[㎲]) 12.5 5.25 3.125 0.78125
OFDM 심벌 길이 (샘플 개수) 1152 1088 1056 1032
OFDM 심벌 길이 (시간[㎲]) 112.5 106.25 103.125 100.7813
프레임 길이 (샘플 개수) 9216 8704 8448 8256
프레임 길이 (시간[㎲]) 900 850 825 806.25
수퍼 프레임 당 하위 프레임 개수 55 58 60 62
가드 샘플 개수 5120 7168 5120 128
가드 타임 [㎲] 500 700 500 12.5
CP+가드타임 오버헤드 [%] 12.20 7.30 4.05 0.81
상기 <표 1>은 하나의 하위 프레임이 8개 OFDM 심벌로 구성되는 경우, CP 길이 변화에 따른 프레임 구조 변수들을 나타낸다. 49.1㎳ 길이의 사용자 신호 하위 프레임 영역을 8개 OFDM 심벌 단위로 나누면 남는 영역이 발생하며, 상기 남는 영역은 가드 영역으로서, 오버헤드가 된다. CP 길이를 1/8로 설정하면, 하나의 수퍼 프레임 내에 55개 하위 프레임들이 포함되고, CP 및 가드 영역으로 인한 오버헤드는 12.2%이다. 하지만, CP 길이를 1/128로 설정하면, 하나의 수퍼 프레임 내에 62개의 하위 프레임들이 포함되고, CP 및 가드 영역으로 인한 오버헤드는 0.81%로 낮아진다.
또한, 상술한 바와 같은 공통 사항을 바탕으로, 상기 도 2의 (b)의 사용자 신호 하위 프레임 영역에 대한 설계 예는 하기 <표 2>과 같다.
샘플링 주파수[MHz] 10.24 10.24 10.24 10.24
FFT 크기 1024 1024 1024 1024
CP 길이 (FFT 크기 대비 비율) 1/8 1/16 1/32 1/128
CP 길이 (샘플 개수) 128 64 32 8
CP 길이 (시간[㎲]) 12.5 5.25 3.125 0.78125
OFDM 심벌 길이 (샘플 개수) 1152 1088 1056 1032
OFDM 심벌 길이 (시간[㎲]) 112.5 106.25 103.125 100.7813
하위 프레임 당 OFDM 심벌 개수 44 47 48 49
가드 샘플 개수 512 64 512 632
가드 타임 [㎲] 50 6.25 50 61.72
CP+가드타임 오버헤드 [%] 12.20 6.00 4.00 2.00
상기 <표 2>는 하위 프레임의 길이를 5㎳로 고정시킨 경우, CP 길이 변화에 따른 프레임 구조 변수들을 나타낸다. 하위 프레임 길이가 고정되었으므로, CP 길이에 따라 각 하위 프레임에서 남는 영역이 발생하며, 상기 남는 영역은 가드 영역으로서, 오버헤드가 된다. CP 길이를 1/8로 설정하면, 하나의 하위 프레임 내에 44개의 OFDM 심벌들이 포함되며, CP 및 가드 영역으로 인한 오버헤드는 12%이다. CP 길이를 1/128로 설정하면, 하나의 하위 프레임 내에 49개의 OFDM 심벌들이 포함되며, CP 및 가드 영역으로 인한 오버헤드는 2%이다.
상술한 프레임 구조 설계 예를 실제 통신환경에 빗대어 보면, CP 길이가 12.5㎲인 설계는 실외 마크로 셀 이동통신 환경에 적합하며, CP 길이가 6.25㎲인 설계는 실외 마이크로 셀 이동통신 환경에 적합하다. 그리고, CP 길이가 3.125㎲인 설계는 실내 또는 실외 피코 셀 통신환경에 적합하고, CP 길이가 0.78125㎲인 설계는 실내 펨토 셀 통신환경에 적합하다.
상기 <표 1> 및 상기 <표 2>에 나타나지 않은 설계 요소 중 하나는 파일럿 패턴이다. 통신환경의 다중 경로 페이딩 정도에 따라 주파수 영역에서 채널 변화 정도가 달라지므로, 다중 경로 페이딩 정도에 따라 주파수 영역에서의 파일럿 밀도가 달라진다. 간단한 방식으로, CP 길이가 클수록 주파수 영역에서의 파일럿 밀도를 높게 설계하는 방식이 있다. 또한, 시간 영역에서의 파일럿 밀도는 도플러 주파수, 즉, 단말의 이동 속도에 따라 결정된다. 즉, 고속 이동 통신환경인 경우, 시간 영역에서 파일럿은 빈번하게 배치되어야 하고, 저속 이동 통신환경인 경우, 시간 영역에서 파일럿은 상대적으로 적게 배치될 수 있다.
예를 들어, CP 길이가 1/8인 고속 이동 통신 환경의 경우, 주파수 영역에서의 파일럿 비율은 대략 1/8로, 시간 영역에서의 파일럿 비율은 대략 1/4로 설정되면, 부반송파 주파수가 2.5GHz이고 단말의 이동 속도가 120 km/h일 때에도 통신이 원활히 수행된다. 이러한 조건에 따르면, 파일럿으로 인한 오버헤드는 대략 3%이다. 만일, 다수의 안테나들을 사용하는 경우, 각 안테나 별로 파일럿을 지정해야 하므로, 파일럿으로 인한 오버헤드는 3×{안테나 개수}%이다. 파일럿으로 인한 오버헤드와 CP 및 가드 영역으로 인한 오버헤드를 합하면 총 20%이상이다. 하지만, CP 길이가 1/128인 통신환경에서의 파일럿 비율은 실외 통신환경에 비하여 1/10 내지 1/100 정도로 감소되어도, 큰 문제가 되지 않는다. 따라서, 통신환경에 따라 CP 길이와 파일럿 밀도를 조절함으로써, 통신환경에 최적화된 신호 구조가 설계된다.
이와 같이, 기지국은 자신이 속한 통신환경에 따라 설계 변수를 선택하여 동작하며, 통신환경의 변화가 없는 한 설계 변수는 변하지 않는다. 단, 본 발명의 실시 예에 따라, 하나의 수퍼 프레임 내에 포함되어 있을지라도, 하위 프레임들의 설계 변수는 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 단말은 서빙 기지국에 의해 선택된 설계 변수를 확인하고, 그에 따라 통신을 수행해야한다. 이때, 단말은 수퍼 프레임의 제1부분을 통해 서빙 기지국에 대응되는 설계 변수 정보를 획득한다.
상기 제1부분은 상기 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 수퍼 프레임의 가장 앞쪽에 위치하거나, 상기 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 하위 프레임들에 분산되어 위치할 수 있다. 이 외에도, 상기 제1부분은 미리 약속된 위치 및 형태에 따라 다양하게 위치할 수 있다. 상기 제1부분을 통해 송수신되는 신호는 모든 통신환경에서 신뢰성을 갖도록 가장 열악한 통신환경에 맞추어 강건하게 설계된다. 상기 제1부분은 수퍼 프레임의 시작을 알리는 동기 기능, 제2부분의 신호의 물리적 구성 정보 제공 기능, 통신 성능 향상을 위해 지원되는 기술들을 위한 영역의 물리적 위치 정보 및 설계 변수 정보 제공 기능, 본 발명에 따르지 않는 단말의 통신을 지원하는 영역에 대한 물리적 위치 정보 및 시스템 정보 제공 기능, 기지국 간 연동 및 자가구성 기능을 위해 사용된다. 여기서, 상기 신호의 물리적 구성 정보는 시스템 대역폭, 듀플렉스(duplex) 관련 설계 변수 정보, 전송 안테나 개수, 기준 신호 전송 전력, 수퍼 프레임 번호, 기지국 식별자, 섹터(sector) 식별자, 랜덤 액세스(random access), 페이징(paging) 관련 정보 등의 설계 변수와 시스템 정보를 포함하는 의미이다. 그리고, 상기 통신 성능 향상을 위해 지원되는 기술들은 중계 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, P2P 통신 기술 등이 있다. 상기 제1부분을 사용 용도에 따라 논리적으로 구분하여 도시하면 도 3과 같다.
상기 도 3을 참조하면, 동기(synchronization) 영역(310)은 수퍼 프레임의 시작을 알리고, 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 기지국 및 셀을 구분하기 위해 사용되는 신호를 송신하기 위한 영역이다.
브로드캐스트 시스템 정보(broadcast system information) 영역(320)은 기지국과 단말 간 통신을 수행하기 위해 단말에게 필요한 정보를 송신하기 위한 영역이다. 예를 들어, 상기 단말에게 필요한 정보는 수퍼 프레임의 구조에 대한 정보, 시스템 변수 등을 포함하며, 특히, 본 발명에 따라, 해당 기지국에서 사용되는 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보를 포함한다. 즉, 기지국은 상기 브로드캐스트 시스템 정보 영역(320)을 통해 자신이 사용하는 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보, 즉, 설계 변수 정보를 브로드캐스팅한다. 여기서, 상기 설계 변수 정보는 시스템 대역폭, 듀플렉스 관련 설계 변수 정보, 전송 안테나 개수, 기준 신호 전송 전력 정보, 수퍼 프레임 번호, 기지국 식별자, 섹터 식별자, 랜덤 액세스, 페이징 관련 정보 등을 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 하나의 수퍼 프레임 내의 하위 프레임들 간 서로 다른 설계 변수를 갖는 경우, 상기 시스템 정보는 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보를 포함한다. 여기서, 상기 설계 변수 정보는 설계 변수의 값들을 직접 포함하거나, 또는, 미리 설정된 설계 변수 값 조합을 대표하는 식별자를 포함한다. 따라서, 단말은 상기 브로드캐스트 시스템 정보 영역(320)에 포함된 정보를 확인해야만 해당 기지국과 통신을 수행할 수 있다.
또한, 브로드캐스트 시스템 정보 영역(320)은 기지국-단말 통신 또는 단말-단말 통신의 성능 향상을 위한 기술들(예 : 중계 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, P2P 통신 기술)에 의해 점유된 제2부분의 일부 영역 또는 전체 영역을 단말에게 알리기 위한 정보를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 서로 다른 통신 규격에서 동작하는 단말들을 동시에 지원하기 위해 제2부분을 통신 규격별로 분할하고, 분할 정보를 단말에게 브로드캐스팅하기 위해 사용될 수도 있다. 구체적인 예를 들면, 802.16e 시스템 규격에 따르는 단말A와 802.16m 시스템 규격에 따르는 단말B를 동시에 지원해야 하는 경우, 기지국은 제2부분을 802.16e 시스템 규격에 따르는 영역A와 802.16m 시스템 규격에 따르는 영역B로 분할하고, 분할 정보를 단말B에게 알린다. 그리고, 802.16e 시스템 규격은 802.16m 시스템 규격보다 먼저 개발된 시스템이므로, 단말A는 별도의 분할 정보를 획득하지 않더라도 통신을 수행하는데 문제가 없도록, 즉, 호환성을 가지도록 시스템이 설계되어야 한다.
자가구성 영역(330)은 원활한 통신을 지원하기 위해 사용되는 영역이다. 상기 자가구성 영역(330)을 통해 제공되는 기능은 기지국 간 동기 획득 기능, 셀 간 간섭 측정 기능, 핸드오버(handover) 관련 정보 전달 기능이다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 나열된 기능들은 매 수퍼 프레임마다 모두 수행되거나, 약속된 패턴에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.
상기 자가구성 영역(330)을 통해 제공되는 기능 중 기지국 간 동기 획득 기능을 설명하면 다음과 같다. 하나의 기지국이 상기 자가구성 영역(330)을 통해 기지국 간 동기 획득을 위한 미리 약속된 동기 신호를 송신하면, 나머지 기지국은 상기 동기 신호를 수신하여 상기 동기 신호를 송신한 기지국과의 수퍼 프레임 동기를 획득한다. 이러한 동기 획득 방식은 GPS(Global Positioning System)를 사용할 수 없는 실내 기지국에게 매우 유용하다. 즉, 상기 실내용 기지국은 GPS를 사용할 수 있는 실외 기지국으로부터의 동기 신호를 이용하여 상기 실외 기지국과의 동기를 획득한다. 또한, 상기 실외 기지국과 동기를 맞춘 실내 기지국으로부터 송신된 동기 신호를 이용하여 다른 실내 기지국들이 동기를 획득한다. 그리고, GPS를 사용할 수 없는 기지국들만 존재하는 경우, 하나의 기지국을 기준으로 나머지 기지국들이 동기화함으로써, 상기 GPS를 사용할 수 없는 기지국들은 서로 간의 동기를 획득한다. 예를 들어, 상기 기지국 간 동기 획득을 위한 영역은 도 4와 같이 구성될 수 있다. 상기 도 4를 참조하면, 상기 기지국 간 동기 획득을 위한 영역은 CP(401), 동기 신호(403), 가드구간(405)를 포함하여 구성된다. 기지국이 다른 기지국과의 동기를 획득하기 위해, 상기 기지국은 송신모드에서 수신모드로 변경해야한다. 또한, 동기가 획득되지 않은 경우, 초기 동기 오차로 인한 추가적인 시간 오차가 발생한다. 송수신 모드 변경을 위한 시간을 보장하기 위해, 상기 CP(401)는 제1부분의 다른 OFDM 심벌의 CP보다 길게 설계된다. 예를 들어, 상기 제1부분의 브로드캐스트 시스템 정보 영역(320) 내의 OFDM 심벌의 CP 길이가 1/8이면, 상기 CP(410) 길이는 1/4 또는 1/2로 설계된다. 이로써, 송수신 모드 변경을 위한 시간, 다중경로 페이딩 오차, 초기 동기 오차를 모두 고려하여도, 기지국은 상기 동기 신호(403)를 검출할 수 있다. 그리고, 동기 획득 후, 기지국은 다시 송수신 모드 변환을 위한 시간이 필요하기 때문에, 상기 동기 신호(403) 이후 상기 가드구간(405)이 필요하다. 더불어, 동기 신호를 송신한 기지국과의 거리가 먼 경우 발생하는 시간 지연을 극복하기 위해 상기 가드구간(405)이 필요하다. 따라서, 상기 가드구간(405)는 2개 OFDM 심벌 시간 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 CP(401)는 가드구간(405)으로 대체될 수 있다.
상기 자가구성 영역(330)을 통해 제공되는 기능 중 셀 간 간섭 측정 기능을 설명하면 다음과 같다. 상기 셀 간 간섭 측정은 상기 자가구성 영역(330) 중 일부를 이용하여 기지국들이 서로 약속된 순서에 따라 순차적으로, 하나의 기지국이 간섭 측정 신호를 송신하고, 나머지 기지국들이 상기 간섭 측정 신호를 수신함으로써 수행된다. 여기서, 상기 간섭 측정 신호는 미리 약속된 형태의 신호이며, 주파수 축에서 일정하지 아니한 크기(amplitude)를 갖는다. 왜냐하면, 상기 간섭 측정 신호의 주파수 대역 별 크기 달리함으로써, 해당 주파수 대역의 사용자 신호 평균 전력을 나타내기 위함이다. 즉, 수신된 간섭 측정 신호의 특정 대역의 신호 크기가 K라면, 상기 특정 대역에서 해당 기지국이 송신하는 사용자 신호 평균 전력이 K라는 의미이다. 이로 인해, 각 기지국은 다른 기지국으로부터의 대역별 간섭 정보를 측정하여 간섭 제어를 수행할 수 있다. 상기 간섭 제어는 다양한 기법을 이용하여 수행되며, 현재 연구되어 있는 어떠한 기법이라도 본 발명에 적용될 수 있다. 또한, 상기 간섭 측정 신호는 단말의 간섭 측정을 위해 사용된다. 즉, 단말은 인접 기지국들로부터의 간섭 측정 신호를 수신하여, 인접 기지국들로부터의 간섭을 측정하고, 간섭 측정 결과를 서빙 기지국으로 피드백한다. 이로 인해, 기지국은 단말의 간섭 정보를 획득하여 효과적인 간섭 제어를 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 간섭 측정은 단말에서만 수행되거나, 기지국에서만 수행되거나, 단말 및 기지국에서 모두 수행될 수 있다. 기지국이 다른 기지국의 간섭 측정 신호를 수신하는 경우, 상기 동기 신호 수신 시와 마찬가지로, 상기 기지국은 송신모드에서 수신모드로 변경해야 한다. 따라서, 상기 동기 신호와 유사한 형태로, CP 및 가드구간이 상기 간섭 측정 신호의 앞부분 및 뒷부분에 존재한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 간섭 측정 신호는 동일 시간동안 다수의 기지국들로부터 송신될 수 있기 위해서 일부 주파수 영역만을 점유할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 주파수 영역을 점유하는 간섭 측정 신호는 도 5와 같이, 기지국A(510)는 f1 및 f4를 점유하는 간섭 측정 신호를 송신하고, 기지국B(520)는 f2 및 f5를 점유하는 간섭 측정 신호를 송신하고, 기지국C(530)는 f3 및 f6을 점유하는 간섭 측정 신호를 송신한다. 이로써, 다수의 기지국들이 서로 다른 주파수 영역을 점유하는 간섭 측정 신호를 동시에 송신함으로써, 간섭 측정에 소요되는 시간이 감소된다.
상기 자가구성 영역(330)을 통해 제공되는 기능 중 핸드오버 관련 정보 전달 기능을 설명하면 다음과 같다. 상기 핸드오버 관련 정보 전달 기능은 단말의 핸드오버를 돕기 위한 기능이다. 기지국은 상기 자가구성 영역(330)을 이용하여 다른 기지국과 통신중인 단말에게 자신의 정보를 전달함으로써, 자신으로 핸드오버 할 수 있음을 알린다. 여기서, 전달되는 정보는 기지국의 식별 정보 등 핸드오버에 필요한 정보이다. 예를 들어, 상기 도 1에서 작은 커버리지를 갖는 셀B(115)의 기지국B(125)와 큰 커버리지를 갖는 셀A(111)의 기지국A(121)를 가정하자. 상기 셀A(111) 내에서 이동하던 단말이 상기 셀B(115)로 진입하면, 상기 단말은 기지국A(121)와 통신을 수행하는 것보다는 상기 기지국B(125)와 통신을 수행하는 것이 전력 소비 측면 등에서 이점을 갖는다. 상기 단말이 상기 기지국A(121)에서 상기 기지국B(125)로 핸드오버하기 위해서, 상기 단말은 수시로 인접 기지국을 스캐닝하여야한다. 하지만, 본 발명에 따른 상기 자가구성 영역(330)을 통해 제공되는 기능 중 핸드오버 관련 정보 전달 기능은 상기 단말의 스캐닝 부담을 감소시킨다. 상기 기지국B(125)는 가설되는 시점부터 자신의 셀이 상기 기지국A(121)의 셀에 중첩(overlay)되어 있다는 사실을 알고 있다. 따라서, 상기 기지국B(125)는 상기 자가구성 영역(330)을 통해 상기 기지국A(121)가 사용하는 FA(Frequency Allocation) 또는 주파수 대역을 이용하여 자신의 정보를 송신한다. 이때, 상기 기지국A(121)는 상기 자가구성 영역(330)을 통해 아무런 신호도 송신하지 않는다. 이로 인해, 상기 단말은 상기 기지국B(125)로부터의 신호를 수신함으로써, 셀B(115)에 진입했음을 알 수 있고, 동시에, 상기 기지국B(125)의 정보를 획득할 수 있다. 이러한 기능을 위해서 기지국A(121) 및 기지국B(125) 간 수퍼 프레임 동기가 일치해야 하는데, 이는 상기 자가구성 영역(330)을 통한 기지국 간 동기 획득 기능으로 인해 이루어진다.
상술한 상기 자가구성 영역(330)을 이용한 기지국 간 동기 획득 기능, 셀간 간섭 측정 기능, 핸드오버 관련 정보 전달 기능 각각은 약속된 패턴에 따라 매 수퍼 프레임마다 선택적으로 수행되거나, 주파수 영역을 나누어 동일시간에 수행될 수 있다. 더불어, 구체적으로 설명하지는 않지만, 상기 자가구성 영역(330)은 기지국 간 무선 채널을 통한 신호 교환이나, 인접 셀 단말과의 신호 교환 등을 위해 사용될 수 있다. 단, 상기 자가구성 영역(330)에 대한 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상술한 자가구성 영역(330)을 통해 수행되는 기능들은 수퍼 프레임의 제1부분 외의 영역을 통해서 수행될 수도 있다. 즉, 상기 자가구성 영역(330)이 상기 제1부분 외의 영역에 위치할 수 있다.
상술한 기능을 위한 상기 동기영역, 상기 브로드캐스트 시스템 정보 영역, 자가구성 영역을 포함하는 제1부분의 신호 구성 일 예를 시간영역에서 개략적으로 도시하면 도 6과 같다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1부분의 총 샘플 개수는 8×(NCP+NFFT)이며, 동기영역(610)은 1개 OFDM 심벌 길이이며, 브로드캐스트 시스템 정보 영역(620)은 6개 OFDM 심벌 길이이며, 자가구성 영역(630)은 2개 OFDM 심벌 길이이다. 하지만, 상기 자가구성 영역(630)은 1개 OFDM 심벌만큼의 데이터만을 포함하며, 나머지 영역은 증가된 CP 및 가드구간으로 설정된다.
이하 본 발명은 상술한 프레임 구조에 따라 동작하는 기지국 및 단말의 구성 및 동작 절차에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 제어부(710), 제1부분 처리부(730), 제2부분 처리부(750), 무선통신부(770)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(710)는 단말과의 통신을 위한 기지국의 전반적인 제어를 수행한다. 예를 들어, 상기 제어부(710)는 수퍼 프레임 구조에 따라 적절한 신호를 송신하기 위한 타이밍 제어, 상기 제1부분 처리부(730) 및 상기 제2부분 처리부(750)의 동작을 위한 정보 제공, 수퍼 프레임의 제2부분에서의 통신을 위한 스케줄링을 수행한다. 상기 제2부분에서의 통신을 위해 중계 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, P2P 통신 기술 등이 적용될 수 있으며, 상기 제어부(710)는 제2부분의 일부 영역 또는 전체 영역을 상기 나열된 기술들(중계 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, P2P 통신 기술)을 위한 자원으로 할당한다. 그리고, 상기 제어부(710)는 본 발명에 따르지 않는 단말을 지원하기 위해 제2부분을 통신 규격별로 분할한다. 또한, 상기 제어부(710)는 상기 제1부분 처리부(730)에서 측정된 인접 셀 간섭 또는 단말로부터 수신된 인접 셀 간섭 정보를 이용하여 간섭 제어를 수행한다. 그리고, 상기 제어부(710)는 상기 제1부분 처리부(730)의 자가구성 영역을 이용하여 수행되는 기능들의 수행 여부를 제어한다. 즉, 상기 자가구성 영역을 이용하여 수행되는 기능들은 미리 약속된 패턴에 따라 매 수퍼 프레임에서 선택적으로 수행되기 때문에, 상기 제어부(710)는 상기 미리 약속된 패턴에 따라 해당 기능을 수행하는 블록을 제어한다. 단, 상기 제어부(710)는 인접 기지국이 광고 정보를 송신하는 동안 상기 자가구성 영역을 이용한 어떤 기능도 수행되지 않도록 제어한다.
상기 제1부분 처리부(730)는 본 발명에 따른 수퍼 프레임에 포함된 제1부분을 통해 수행되는 기능을 처리한다. 상기 제1부분 처리부(730)는 프레임동기신호생성기(732), 시스템정보생성기(734), 인접셀간섭관리기(736), 인접셀동기관리기(738), 광고정보생성기(742)를 포함하여 구성된다.
상기 프레임동기신호생성기(732)는 상기 제1부분의 동기영역을 통해 송신되는 수퍼 프레임 동기 신호를 생성한다. 상기 수퍼 프레임 동기 신호는 단말의 수퍼 프레임 시작 확인, 시간 및 주파수 동기 획득, 기지국 및 셀 구분을 위한 신호이다.
상기 시스템정보생성기(734)는 상기 제1부분의 브로드캐스트 시스템 정보 영역을 통해 송신되는 시스템 정보를 생성한다. 여기서, 상기 시스템 정보는 기지국과 단말 간 통신, 또는, 단말과 단말 간 통신을 수행하기 위해 단말에게 필요한 정보를 의미한다. 예를 들어, 상기 단말에게 필요한 정보는 수퍼 프레임의 구조에 대한 정보, 시스템 변수 등이며, 특히, 본 발명에 따라, 해당 기지국에서 사용되는 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보, 즉, 시스템 대역폭, 듀플렉스 관련 설계 변수 정보, 전송 안테나 개수, 기준 신호 전송 전력 정보, 수퍼 프레임 번호, 기지국 식별자, 섹터 식별자, 랜덤 액세스, 페이징 관련 정보 등의 설계 변수 정보를 포함한다. 하나의 수퍼 프레임 내의 하위 프레임들 간 서로 다른 설계 변수를 갖는 경우, 상기 물리적 신호 구조 정보는 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보를 포함한다. 여기서, 상기 설계 변수 정보는 설계 변수의 값들을 직접 포함하거나, 또는, 미리 설정된 설계 변수 값 조합을 대표하는 식별자를 포함한다. 또한, 상기 시스템정보생성기(734)는 단말과 단말 간 통신 성능 향상을 위한 기술들(예 : 중계 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, P2P 통신 기술)을 위해 할당된 제2부분의 일부 영역 또는 전체 영역을 단말에게 알리기 위한 정보를 생성한다. 그리고, 상기 시스템정보생성기(734)는 통신 규격에 따라 분할된 제2부분의 분할 정보를 생성한다.
상기 인접셀간섭관리기(736)는 상기 제1부분의 자가구성 영역을 통해 수행되는 인접 셀간 간섭 측정 기능을 처리한다. 다시 말해, 상기 인접셀간섭관리기(736)는 인접 기지국으로 송신할 간섭 측정 신호를 생성하여 상기 무선통신부(770)로 출력하고, 인접 기지국으로부터 수신되는 간섭 측정 신호를 이용하여 간섭을 측정한다. 상기 간섭 측정 신호는 미리 약속된 형태의 신호이며, 상기 간섭 측정 신호의 주파수 대역 별 크기는 해당 대역의 사용자 신호 평균 전력으로 설정된다. 다시 말해, 상기 간섭 측정 신호는 주파수 대역별 평균 송신 전력 값에 비례하여 주파수 축에서 변화하는 크기를 가진다. 따라서, 상기 간섭 측정 신호 생성 시, 인접셀간섭관리기(736)는 사용자 신호, 즉, 상기 제2부분을 통해 송신되는 신호의 주파수 대역별 평균 전력을 확인하고, 상기 주파수 대역별 평균 전력을 반영하여 상기 간섭 측정 신호를 생성한다.
상기 인접셀동기관리기(738)는 상기 제1부분의 자가구성 영역을 통해 수행되는 기지국 간 동기 획득 기능, 즉, 인접한 기지국과 동시에 수퍼 프레임을 시작하고 종료하기 위한 기능을 처리한다. 다시 말해, 상기 인접셀동기관리기(738)는 미리 약속된 동기 신호를 생성하여 상기 무선통신부(770)로 출력하거나, 또는, 다른 기지국으로부터 수신되는 동기 신호를 이용하여 기지국 간 동기를 획득한다. 상기 인접셀동기관리기(738)는 상기 제어부(710)의 제어에 따라 동기 신호 생성 동작 또는 동기 신호를 이용한 동기 획득 동작을 선택적으로 수행한다. 즉, 기지국 자체적으로 동기를 획득할 수 없는 경우, 상기 인접셀동기관리기(738)는 다른 기지국으로부터 수신되는 동기 신호를 이용하여 동기를 획득하고, 기지국 자체적으로 동기를 획득할 수 있는 경우, 상기 인접셀동기관리기(738)는 자체적인 동기 획득이 불가능한 다른 기지국을 위해 동기 신호를 생성한다.
상기 광고정보생성기(742)는 상기 제1부분의 자가구성 영역을 통해 수행되는 핸드오버 관련 정보 전달 기능을 처리한다. 즉, 상기 광고정보생성기(742)는 다른 기지국과 통신중인 단말에게 송신할 자신으로의 핸드오버에 필요한 정보를 생성한다. 상기 핸드오버에 필요한 정보는 기지국의 식별 정보를 포함한다.
상기 제2부분 처리부(750)는 본 발명에 따른 수퍼 프레임에 포함된 제2부분을 통해 수행되는 기능, 즉, 일반적인 통신을 위한 기능을 처리한다. 상기 제2부분 처리부(750)는 메시지처리기(752), 데이터버퍼(754)를 포함하여 구성된다.
상기 메시지처리기(752)는 단말과의 통신에 필요한 제어메시지를 생성 및 해석한다. 예를 들어, 상기 메시지처리기(752)는 채널의 물리적 정보를 알리는 DCD/UCD(Downlink Channel Descriptor/Uplink Channel Descriptor), 자원할당 정보를 알리는 맵(MAP) 메시지를 비롯한 MAC(Media Access Control) 계층의 제어메시지들을 생성한다. 또한, 상기 메시지처리기(852)는 단말로부터 수신되는 핸드오버를 위한 제어메시지, 레인징(ranging) 메시지 등을 해석한다. 상기 데이터버퍼(754)는 단말로 송신할 데이터 및 단말로부터 수신된 데이터를 저장하고, 상기 제어부(710)의 스케줄링 결과에 따라 상기 송신할 데이터를 상기 무선통신부(770)로 제공한다.
상기 무선통신부(770)는 무선채널을 통해 통신을 수행하기 위한 신호처리 기능을 수행한다. 상기 무선통신부(770)는 부호화 및 변조기(772), 부반송파매핑기(774), OFDM변조기(776), RF(Radio Frequency)송신기(778), RF수신기(782), OFDM복조기(784), 부반송파디매핑기(786), 복조 및 복호기(788)를 포함하여 구성된다.
상기 부호화 및 변조기(772)는 정보비트열을 부호화 및 변조하여 복소심벌(complex symbol)들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(774)는 상기 복소심벌들을 부반송파에 매핑한다. 이때, 상기 부반송파매핑기(774)는 제어신호의 경우, 정해진 부반송파에 매핑하고, 데이터신호의 경우, 상기 제어부(710)의 스케줄링에 따라 매핑한다. 또한, 상기 부반송파매핑기(774)는 일정 패턴에 따라 데이터 심벌 사이에 파일럿 심벌을 삽입한다. 이때, 상기 부반송파매핑기(774)는 상기 기지국의 셀 통신환경에 따른 패턴으로 파일럿 심벌을 삽입한다.
상기 OFDM변조기(776)는 상기 부반송파에 매핑된 신호들을 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하고, CP를 삽입하여 시간영역 OFDM 심벌을 생성한다. 이때, 상기 제1부분으로 송신되는 신호에 대하여, 상기 OFDM변조기(776)는 시스템 공통 신호 구조에 따라, 즉, 상기 제1부분에 대응되는 길이의 CP를 갖는 OFDM 심벌을 생성한다. 특히, 상기 OFDM변조기(776)는 상기 제1부분의 자가구성 영역으로 송신되는 신호에 대해 증가된 길이의 CP 또는 가드구간을 갖도록 OFDM 심벌을 생성한다. 그리고, 상기 OFDM변조기(776)는 상기 제2부분으로 송신되는 신호에 대해 상기 기지국의 셀 통신환경에 따른 신호 구조에 따라 OFDM 심벌을 생성한다. 상기 RF송신기(778)는 상기 OFDM 심벌을 아날로그변환 및 RF대역 신호로 상향변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 RF수신기(782)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환 및 디지털변환한다. 상기 OFDM복조기(784)는 수신신호를 OFDM 심벌 단위로 구분하고, CP를 제거한 후, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 부반송파별 신호를 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(786)는 상기 부반송파에 매핑된 복소심벌들을 논리적 단위로 구분하여 디매핑하여 상기 복조 및 복호기(788)로 제공한다. 단, 다른 기지국으로부터 수신된 동기 신호 및 간섭 측정 신호는 상기 제1부분 처리부(730)로 제공된다. 상기 복조 및 복호기(788)는 상기 복소심벌들을 복조 및 복호하여 정보비트열로 변환한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 무선통신부(810), 제1부분 처리부(830), 제2부분 처리부(850), 제어부(870)를 포함하여 구성된다.
상기 무선통신부(810)는 무선채널을 통해 통신을 수행하기 위한 신호처리 기능을 수행한다. 상기 무선통신부(810)는 RF수신기(812), OFDM복조기(814), 부반송파디매핑기(816), 복조 및 복호기(818), 부호화 및 변조기(822), 부반송파매핑기(824), OFDM변조기(826), RF송신기(828)를 포함하여 구성된다.
상기 RF수신기(812)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환 및 디지털변환한다. 상기 OFDM복조기(814)는 수신신호를 OFDM 심벌 단위로 구분하고, CP를 제거한 후, FFT 연산을 통해 부반송파별 신호를 복원한다. 이때, 본 발명에 따른 수퍼 프레임의 제1부분으로 수신되는 신호에 대하여, 상기 OFDM복조기(814)는 시스템 공통 신호 구조에 따라, 즉, 상기 제1부분에 대응되는 길이의 CP를 고려하여 처리한다. 특히, 상기 OFDM복조기(814)는 상기 제1부분의 자가구성 영역으로 수신되는 신호에 대해 증가된 길이의 CP와 가드구간을 고려하여 처리한다. 또한, 본 발명에 따른 수퍼 프레임의 제2부분으로 수신되는 신호에 대하여, 상기 OFDM복조기(814)는 서빙 기지국으로부터 수신된 제2부분의 신호 구성 정보에 따라 처리한다.
상기 부반송파디매핑기(816)는 상기 부반송파에 매핑된 복소심벌들 중 복조해야할 신호들을 디매핑하여 상기 복조 및 복호기(818)로 제공한다. 단, 상기 제1부분을 통해 수신되는 동기 신호 및 간섭 측정 신호는 상기 제1부분 처리부(830)로 제공된다. 여기서, 상기 제2부분을 통해 수신되는 신호는 트래픽 심벌 및 파일럿 심벌로 구성되어 있다. 상기 파일럿 심벌의 삽입 패턴은 셀 통신환경에 따르므로, 상기 부반송파디매핑기(816)는 서빙 기지국으로부터 수신된 제2부분의 신호 구성 정보에 따라 파일럿 심벌과 트래픽 심벌을 분리한다. 상기 복조 및 복호기(818)는 상기 복소심벌들을 복조 및 복호하여 정보비트열로 변환한다.
상기 부호화 및 변조기(822)는 정보비트열을 부호화 및 변조하여 복소심벌들로 변환한다. 상기 부반송파매핑기(824)는 상기 복소심벌들을 부반송파에 매핑한다. 상기 부반송파매핑기(824)는 기지국에 의해 할당된 무선자원에 상기 복소심벌들을 매핑한다. 상기 OFDM변조기(826)는 상기 부반송파에 매핑된 신호들을 IFFT 연산하고, CP를 삽입하여 시간영역 OFDM 심벌을 생성한다. 이때, 상기 OFDM변조기(826)는 서빙 기지국으로부터 제공된 설계 변수에 따라 OFDM 심벌을 생성한다. 상기 RF송신기(828)는 상기 OFDM 심벌을 아날로그변환 및 RF대역 신호로 상향변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 제1부분 처리부(830)는 본 발명에 따른 수퍼 프레임에 포함된 제1부분을 통해 수신되는 신호 및 정보를 처리한다. 상기 제1부분 처리부(830)는 프레임동기검출기(832), 시스템정보확인기(834), 인접셀간섭측정기(836), 광고정보확인기(838)를 포함하여 구성된다.
상기 프레임동기검출기(832)는 상기 제1부분의 동기영역을 통해 수신되는 수퍼 프레임 동기 신호를 이용하여 수퍼 프레임 동기를 획득한다. 상기 수퍼 프레임 동기 신호는 단말의 수퍼 프레임 시작 확인, 시간 및 주파수 동기 획득, 기지국 및 셀 구분을 위한 신호이다.
상기 시스템정보확인기(834)는 상기 제1부분의 브로드캐스트 시스템 정보 영역을 통해 수신되는 시스템 정보를 해석하여 통신에 필요한 정보 및 상기 제2부분의 신호의 물리적 구성 정보, 즉, 시스템 대역폭, 듀플렉스 관련 설계 변수 정보, 전송 안테나 개수, 기준 신호 전송 전력 정보, 수퍼 프레임 번호, 기지국 식별자, 섹터 식별자, 랜덤 액세스, 페이징 관련 정보 등의 설계 변수 정보와 중계 통신 기술, P2P 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, 본 발명에 따르지 않는 단말 지원 등 통신 성능 향상 기술을 위해 할당된 제2부분의 일부 또는 전체 영역에 대한 설계 변수 정보 및 물리적 위치 정보를 확인한다. 하나의 수퍼 프레임 내의 하위 프레임들 간 서로 다른 설계 변수를 갖는 경우, 상기 신호의 물리적 구성 정보는 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보를 포함한다. 여기서, 상기 설계 변수 정보는 설계 변수의 값들을 직접 포함하거나, 또는, 미리 설정된 설계 변수 값 조합을 대표하는 식별자를 포함한다.
상기 인접셀간섭측정기(836)는 상기 제1부분의 자가구성 영역을 통해 수신되는 간섭 측정 신호를 이용하여 인접 기지국으로 인한 간섭을 측정한다. 상기 간섭 측정 신호는 미리 약속된 형태의 신호이며, 상기 간섭 측정 신호의 주파수 대역 별 크기는 해당 대역의 사용자 신호 평균 전력으로 설정된다. 다시 말해, 상기 간섭 측정 신호는 주파수 대역별 평균 송신 전력 값에 비례하여 주파수 축에서 변화하는 크기를 가진다.
상기 광고정보확인기(838)는 상기 제1부분의 자가구성 영역을 통해 수신되는 광고 정보를 해석하여 서빙 기지국 외 기지국으로 핸드오버에 필요한 정보를 확인한다. 상기 광고정보확인기(838)은 광고 정보를 확인함으로써, 상기 광고 정보를 송신한 기지국으로 핸드오버 가능함을 인지하고, 이를 상기 제어부(870)로 알린다. 상기 광고 정보에 포함되는 정보는 기지국의 식별 정보 등 상기 핸드오버에 필요한 정보이다.
상기 제2부분 처리부(850)는 본 발명에 따른 수퍼 프레임에 포함된 제2부분을 통해 수행되는 기능, 즉, 일반적인 통신을 위한 기능을 처리한다. 상기 제2부분 처리부(850)는 메시지처리기(852), 데이터버퍼(854)를 포함하여 구성된다.
상기 메시지처리기(852)는 기지국과의 통신에 필요한 제어메시지를 생성 및 해석한다. 예를 들어, 상기 메시지처리기(852)는 채널의 물리적 정보를 알리는 DCD/UCD, 자원할당 정보를 알리는 맵 메시지를 비롯한 MAC 계층의 제어메시지들을 해석한다. 또한, 상기 메시지처리기(852)는 핸드오버를 위한 제어메시지, 레인징 메시지 등을 생성한다. 특히, 상기 메시지처리기(852)는 상기 인접셀간섭측정기(836)에서 측정된 간섭 정보를 서빙 기지국으로 리포팅하기 위한 제어 메시지를 생성한다. 그리고, 상기 메시지처리기(852)는 P2P 통신을 위한 제어메시지를 생성 및 해석한다. 상기 데이터버퍼(854)는 기지국으로 송신할 데이터 및 기지국으로부터 수신된 데이터를 저장하고, 상기 제어부(870)의 제어에 따라 상기 송신할 데이터를 상기 무선통신부(810)로 제공한다.
상기 제어부(870)는 통신을 위한 단말의 전반적인 제어를 수행한다. 예를 들어, 상기 제어부(870)는 수퍼 프레임 구조에 따라 적절한 신호를 송수신하기 위한 타이밍 제어, 상기 제1부분 처리부(830) 및 상기 제2부분 처리부(850)의 동작을 위한 정보 제공 등의 기능을 수행한다. 그리고, 상기 제어부(870)는 서빙 기지국으로부터 수신되는 제2부분의 신호 구성 정보를 상기 무선통신부(810)로 제공하여, 상기 무선통신부(810)가 셀 통신환경에 따른 신호 구조에 따라 동작하도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(870)는 상기 광고정보확인기(838)에서 확인된 핸드오버 가능한 기지국으로 핸드오버를 수행할지 여부를 결정한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 9는 하나의 수퍼 프레임을 처리하기 위한 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 기지국은 901단계에서 수퍼 프레임의 제1부분을 사용할 시점인지 확인한다. 상기 수퍼 프레임 내에서 제1부분의 위치 및 분포는 시스템 설정에 따라 미리 약속되기 때문에, 상기 제1부분 여부의 판단은 수퍼 프레임의 시작부분으로부터의 상대적 시간 차이를 확인함으로써 수행된다.
상기 수퍼 프레임의 제1부분을 사용할 시점이면, 상기 기지국은 903단계로 진행하여 상기 제1부분의 동기 영역에서 수퍼 프레임 동기 신호를 송신한다. 상기 수퍼 프레임 동기 신호는 단말의 수퍼 프레임 시작 확인, 시간 및 주파수 동기 획득, 기지국 및 셀 구분을 위한 신호이다.
이후, 상기 기지국은 905단계로 진행하여 상기 제1부분의 브로드캐스트 시스템 정보 영역에서 자신의 시스템 정보를 송신한다. 여기서, 상기 시스템 정보는 기지국과 단말 간 통신을 수행하기 위해 단말에게 필요한 정보를 의미한다. 예를 들어, 상기 단말에게 필요한 정보는 수퍼 프레임의 구조에 대한 정보, 시스템 변수 등이며, 특히, 본 발명에 따라, 해당 기지국에서 사용되는 제2부분에 대한 물리적 신호 구조 정보를 포함한다. 즉, 상기 기지국은 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보, 즉, 시스템 대역폭, 듀플렉스 관련 설계 변수 정보, 전송 안테나 개수, 기준 신호 전송 전력 정보, 수퍼 프레임 번호, 기지국 식별자, 섹터 식별자, 랜덤 액세스, 페이징 관련 정보 등이 포함된 설계 변수 정보와 중계 통신 기술, P2P 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, 본 발명에 따르지 않는 단말 지원 등 통신 성능 향상 기술을 위해 할당된 제2부분의 일부 또는 전체 영역에 대한 설계 변수 정보 및 물리적 위치 정보를 송신한다. 하나의 수퍼 프레임 내의 하위 프레임들 간 서로 다른 설계 변수를 갖는 경우, 상기 신호의 물리적 구성 정보는 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보를 포함한다. 여기서, 상기 설계 변수 정보는 설계 변수의 값들을 직접 포함하거나, 또는, 미리 설정된 설계 변수 값 조합을 대표하는 식별자를 포함한다. 만일, 상기 기지국이 다수의 FA들을 사용하는 경우, 상기 제2부분에 대한 정보는 FA 별로 구분되어 송신된다.
이후, 상기 기지국은 907단계로 진행하여 상기 제1부분의 자가구성 영역에서 약속된 패턴에 따라 원활한 통신을 지원하기 위한 동작을 수행한다. 상기 자가구성 영역에서 가능한 기지국의 동작은 간섭 측정 신호 송신, 간섭 측정, 기지국 간 동기 신호 송신, 기지국 간 동기 획득, 핸드오버를 위한 광고 정보 송신, 자신과 접속된 단말의 인접 기지국 광고 정보 수신을 위한 대기 중 적어도 하나이다. 상기 기지국은 상기 나열된 동작 중 적어도 하나의 동작을 미리 약속된 패턴에 따라 매 수퍼 프레임에서 선택적으로 수행한다. 여기서, 상기 자가구성 영역에서 송신되는 신호는 상기 제1부분을 통해 송신되는 다른 신호들에 비해 길이가 긴 CP 또는 가드구간을 갖는다.
이어, 상기 기지국은 909단계로 진행하여 수퍼 프레임의 제2부분을 사용할 시점인지 확인한다. 상기 수퍼 프레임 내에서 제2부분의 위치 및 분포는 시스템 설정에 따라 미리 약속되기 때문에, 상기 제2부분 여부의 판단은 수퍼 프레임의 시작부분으로부터의 상대적 시간 차이를 확인함으로써 수행된다.
상기 제2부분을 사용할 시점이면, 상기 기지국은 911단계로 진행하여 상기 905단계에서 송신한 시스템 정보에 포함된 제2부분의 신호의 물리적 구성 정보에 따라 신호를 처리 및 구성하며 통신을 수행한다. 이때, 통신의 대상은 단말 또는 중계국이 될 수 있다. 여기서, 상기 설계 변수는 CP 길이, 파일럿 패턴 등을 포함한다. 다시 말해, 상기 기지국은 자원 스케줄링, 맵 메시지 송신, 데이터 신호 송수신, 제어 메시지 송수신 등을 수행하며 통신을 수행한다. 또한, 상기 기지국은 직접 측정한 간섭 정보 및 단말로부터 수신된 간섭 정보를 이용하여 간섭 제어를 수행한다.
이후, 상기 기지국은 913단계로 진행하여 수퍼 프레임이 종료되는지 확인한다. 만일, 수퍼 프레임이 종료되지 않으면, 상기 기지국은 909단계로 되돌아간다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 10은 하나의 수퍼 프레임을 처리하기 위한 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 단말은 1001단계에서 수퍼 프레임의 제1부분을 사용할 시점인지 확인한다. 상기 수퍼 프레임 내에서 제1부분의 위치 및 분포는 시스템 설정에 따라 미리 약속되기 때문에, 상기 제1부분 여부의 판단은 수퍼 프레임의 시작부분으로부터의 상대적 시간 차이를 확인함으로써 수행된다.
상기 수퍼 프레임의 제1부분을 사용할 시점이면, 상기 단말은 1003단계로 진행하여 상기 제1부분의 동기 영역에서 수퍼 프레임 동기 신호를 수신하고, 상기 수퍼 프레임 동기 신호를 이용하여 수퍼 프레임 동기를 획득한다. 상기 수퍼 프레임 동기 신호는 단말의 수퍼 프레임 시작 확인, 시간 및 주파수 동기 획득, 기지국 및 셀 구분을 위한 신호이다.
이후, 상기 단말은 1005단계로 진행하여 상기 제1부분의 브로드캐스트 시스템 정보 영역에서 서빙 기지국의 시스템 정보를 수신하여 통신에 필요한 정보 및 상기 제2부분의 신호의 물리적 구성 정보, 즉, 시스템 대역폭, 듀플렉스 관련 설계 변수 정보, 전송 안테나 개수, 기준 신호 전송 전력 정보, 수퍼 프레임 번호, 기지국 식별자, 섹터 식별자, 랜덤 액세스, 페이징 관련 정보 등을 포함하는 설계 변수 정보와 중계 통신 기술, P2P 통신 기술, 멀티캐리어 통신 기술, 본 발명에 따르지 않는 단말 지원 등 통신 성능 향상 기술을 위해 할당된 제2부분의 일부 또는 전체 영역에 대한 설계 변수 정보 및 물리적 위치 정보를 확인한다. 하나의 수퍼 프레임 내의 하위 프레임들 간 서로 다른 설계 변수를 갖는 경우, 상기 신호의 물리적 구성 정보는 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보를 포함한다. 여기서, 상기 설계 변수 정보는 설계 변수의 값들을 직접 포함하거나, 또는, 미리 설정된 설계 변수 값 조합을 대표하는 식별자를 포함한다. 만일, 상기 기지국이 다수의 FA들을 사용하는 경우, 상기 제2부분에 관한 정보는 FA 별로 구분되어 송신된다.
이후, 상기 단말은 1007단계로 진행하여 상기 제1부분의 자가구성 영역에서 약속된 패턴에 따라 원활한 통신을 지원하기 위한 동작을 수행한다. 상기 자가구성 영역에서 가능한 단말의 동작은 서빙 기지국 외의 기지국으로부터의 간섭 측정, 서빙 기지국 외의 기지국으로부터의 광고 정보 수신이다. 상기 단말은 상기 나열된 동작들 중 적어도 하나의 동작을 미리 약속된 패턴에 따라 선택적으로 수행한다. 여기서, 상기 자가구성 영역에서 수신되는 신호는 상기 제1부분을 통해 수신되는 다른 신호들에 비해 길이가 긴 CP 또는 가드구간을 갖는다.
이어, 상기 단말은 1009단계로 진행하여 수퍼 프레임의 제2부분을 사용할 시점인지 확인한다. 상기 수퍼 프레임 내에서 제2부분의 위치 및 분포는 시스템 설정에 따라 미리 약속되기 때문에, 상기 제2부분 여부의 판단은 수퍼 프레임의 시작부분으로부터의 상대적 시간 차이를 확인함으로써 수행된다.
상기 제2부분을 사용할 시점이면, 상기 단말은 1011단계로 진행하여 상기 1005단계에서 확인된 제2부분의 설계 변수에 따라 신호를 처리 및 구성하며 통신을 수행한다. 이때, 통신의 대상은 기지국, 중계국 또는 다른 단말이 될 수 있다. 다수의 FA들을 사용하는 기지국과 통신을 수행하는 경우, 상기 단말은 적어도 하나의 FA에서 통신을 수행한다. 여기서, 상기 설계 변수는 CP 길이, 파일럿 패턴 등을 포함한다. 다시 말해, 상기 단말은 맵 메시지 수신, 데이터 신호 송수신, 제어 메시지 송수신 등을 수행하며 통신을 수행한다. 이때, 상기 1007단계에서 간섭 측정을 수행한 경우, 상기 단말은 측정된 간섭 정보를 기지국으로 송신한다.
이후, 상기 단말은 1013단계로 진행하여 수퍼 프레임이 종료되는지 확인한다. 만일, 수퍼 프레임이 종료되지 않으면, 상기 단말은 1009단계로 되돌아간다.
상기 도 9 및 상기 도 10을 참조하여 설명한 실시 예에서, 상기 자가구성 영역은 수퍼 프레임의 제1부분 내에 위치한다. 하지만, 상기 자가구성 영역에 대한 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상술한 자가구성 영역을 통해 수행되는 기능들은 수퍼 프레임의 제1부분 외의 영역을 통해서 수행될 수도 있다. 즉, 상기 자가구성 영역(330)이 상기 제1부분 외의 영역에 위치할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 셀 분포의 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수퍼 프레임 구조의 예를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수퍼 프레임의 제1부분 구조의 예를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수퍼 프레임의 제1부분 중 자가구성 영역 구조의 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 간섭 측정 신호의 예를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수퍼 프레임의 제1부분의 시간영역 신호 구조의 예를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면.

Claims (38)

  1. 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 기지국의 동작 방법에 있어서,
    상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 생성하는 과정과,
    상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하는 과정과,
    상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호의 물리적 구성 정보는, 설계 변수 값 또는 설계 변수 값의 조합을 대표하는 식별자이며,
    상기 설계 변수 값은, CP(Cyclic Prefix) 길이, 파일럿(pilot) 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1부분을 통해, 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보, 상기 제1부분을 통해 송신되는 정보를 수신하지 못하는 단말을 지원하기 위한 영역의 위치 정보 중 적어도 하나를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1부분 내의 자가구성(self organization) 영역을 통해 인접 기지국으로부터 수신되는 동기 신호를 이용하여 상기 인접 기지국과의 동기를 획득하는 과정을 더 포함하며,
    상기 동기 신호는, 상기 제1부분에서 상기 자가구성 영역 외의 영역을 통해 송신되는 신호의 CP의 길이 보다 긴 길이의 CP 또는 가드구간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1부분 내의 자가구성 영역을 통해 인접 기지국의 동기 획득을 위한 동기 신호를 송신하는 과정을 더 포함하며,
    상기 동기 신호는, 상기 제1부분에서 상기 자가구성 영역 외의 영역을 통해 송신되는 신호의 CP의 길이 보다 긴 길이의 CP 또는 가드구간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    주파수 대역별 평균 송신 전력 값에 비례하여 주파수 축에서 변화하는 크기를 가지는 간섭 측정 신호를 생성하는 과정과,
    상기 제1부분 내의 자가구성 영역을 통해 상기 간섭 측정 신호를 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 간섭 측정 신호는, 전체 통신 대역 중 일부만을 점유하는 신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 단말의 동작 방법에 있어서,
    상기 제1부분을 통해 수신되는 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 확인하는 과정과,
    상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 신호의 물리적 구성 정보는, 설계 변수 값 또는 설계 변수 값의 조합을 대표하는 식별자이며,
    상기 설계 변수 값은, CP(Cyclic Prefix) 길이, 파일럿(pilot) 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제1부분을 통해, 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보, 상기 제1부분을 통해 송신되는 정보를 수신하지 못하는 단말을 지원하기 위한 영역의 위치 정보 중 적어도 하나를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 기지국 장치에 있어서,
    상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 생성하는 시스템 정보 생성기와,
    상기 제1부분을 통해 상기 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호의 물리적 구성 정보는, 설계 변수 값 또는 설계 변수 값의 조합을 대표하는 식별자이며,
    상기 설계 변수 값은, CP(Cyclic Prefix) 길이, 파일럿(pilot) 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 제1부분을 통해, 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보, 상기 제1부분을 통해 송신되는 정보를 수신하지 못하는 단말을 지원하기 위한 영역의 위치 정보 중 적어도 하나를 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1부분 내의 자가구성(self organization) 영역을 통해 인접 기지국으로부터 수신되는 동기 신호를 이용하여 상기 인접 기지국과의 동기를 획득하는 인접셀 동기 관리기를 더 포함하며,
    상기 동기 신호는, 상기 제1부분에서 상기 자가구성 영역 외의 영역을 통해 송신되는 신호의 CP의 길이 보다 긴 길이의 CP 또는 가드구간을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1부분 내의 자가구성 영역을 통해 인접 기지국의 동기 획득을 위한 동기 신호를 생성하는 인접셀 동기 관리기를 더 포함하며,
    상기 동기 신호는, 상기 제1부분에서 상기 자가구성 영역 외의 영역을 통해 송신되는 신호의 CP의 길이 보다 긴 길이의 CP 또는 가드구간을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    주파수 대역별 평균 송신 전력 값에 비례하여 주파수 축에서 변화하는 크기를 가지는 간섭 측정 신호를 생성하는 인접셀 간섭 관리기를 더 포함하며,
    상기 통신부는, 상기 제1부분 내의 자가구성 영역을 통해 상기 간섭 측정 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 간섭 측정 신호는, 전체 통신 대역 중 일부만을 점유하는 신호인 것을 특징으로 하는 장치..
  18. 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하는 광대역 무선통신 시스템에서 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임에 따라 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서,
    상기 제1부분을 통해 수신되는 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 확인하는 시스템 정보 확인기와,
    상기 신호의 물리적 구성 정보에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 신호의 물리적 구성 정보는, 설계 변수 값 또는 설계 변수 값의 조합을 대표하는 식별자이며,
    상기 설계 변수 값은, CP(Cyclic Prefix) 길이, 파일럿(pilot) 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 시스템 정보 확인기는, 상기 제1부분을 통해 수신되는 물리적 신호 구성에 따라 그룹핑된 하위 프레임들의 그룹 개수, 각 그룹에 포함되는 하위 프레임 인덱스, 각 그룹에 대한 설계 변수 정보, 상기 제1부분을 통해 송신되는 정보를 수신하지 못하는 단말을 지원하기 위한 영역의 위치 정보 중 적어도 하나를 확인하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 서로 다른 통신환경을 갖는 셀(cell)들이 혼재하며, 시스템 공통 신호 구조에 따르는 제1부분 및 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 제2부분으로 구분되는 프레임을 사용하는 광대역 무선통신 시스템에 있어서,
    상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 자신의 통신환경에 대응되는 신호 구조에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 제1기지국과,
    상기 제1부분을 통해, 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 상기 제1기지국에 대응되는 신호 구조와 상이한 신호 구조에 따라 상기 제2부분을 통해 송수신되는 신호를 처리하며 통신을 수행하는 제2기지국과,
    상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 서빙 기지국의 신호의 물리적 구성 정보를 확인하고, 확인된 신호의 물리적 구성 정보에 따라 신호를 처리하며 상기 서빙 기지국과 통신을 수행하는 제1단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제1부분을 통해, 통신환경 종속적인 신호 구조에 따르는 상기 제2부분에 대한 신호의 물리적 구성 정보를 송신하고, 제2단말과 상기 제2단말의 서빙 기지국 간 중계 통신을 수행하는 중계국과,
    상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 상기 중계국의 신호의 물리적 구성 정보를 확인하고, 확인된 신호의 물리적 구성 정보에 따라 신호를 처리하며 상기 중계국과 통신을 수행하는 제2단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 서빙 기지국의 신호의 물리적 구성 정보를 확인하고, 확인된 신호의 물리적 구성 정보에 따라 신호를 처리하며 P2P(Peer to Peer) 통신을 수행하는 제3단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 제1단말은, 상기 제1부분을 통해 상기 제2부분에 대한 서빙 기지국의 다수의 FA(Frequency Allocation)들 각각에 대응되는 신호의 물리적 구성 정보를 확인하고, 확인된 신호의 물리적 구성 정보에 따라 신호를 처리하며 상기 다수의 FA들 중 적어도 하나의 FA에서 상기 서빙 기지국과 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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