KR101329844B1 - 무선 통신 시스템에서 자원 할당 및 통신을 위한 장치 및 방법과 그 시스템 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 자원 할당 및 통신을 위한 장치 및 방법과 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하고, 이를 통해 데이터 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것이다. 본 발명에서는 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 방식을 사용하는 시스템에서 자원을 효율적으로 사용하며, HARQ 방식을 이용할 수 있는 장치 및 방법과 그 시스템을 제공한다. 이러한 본 발명에 따른 자원 방법은, 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하기 위한 방법으로서, 전체 주파수 자원들 중에서 일부 자원을 광 대역 자원을 설정하고, 상기 전체 주파수 자원들에서 상기 광 대역 자원을 제외한 자원들을 이용하여 다수의 서브 대역으로 분할하는 과정과, 통신이 필요한 단말에 특정 서브 대역에서만 통신을 수행할 단말과 상기 광 대역 자원에서 통신을 수행할 단말을 결정하여 각각 결정된 자원을 할당하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 자원 할당 및 통신을 위한 장치 및 방법과 그 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING RESOURCE AND COMMUNICATING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM THEREOF}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하기 위한 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것으로, 특히 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 자원을 할당하기 위한 장치 및 방법과 그 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 무선 통신 시스템은 사용자에게 위치의 제약 없이 통신을 수행할 수 있도록 개발된 시스템이다. 이러한 무선 통신 시스템의 가장 대표적인 시스템은 음성 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템이다. 상기 음성 서비스를 제공하는 무선 통신 시스템은 기술이 비약적으로 발전하면서 데이터 서비스를 제공하기 위한 방향으로 기술의 발전이 이루어지고 있다.
이와 같이 무선 통신 시스템에서 데이터 서비스를 위해서 다양한 방법들이 연구되고 있으며, 그 중 하나의 방법으로 주파수 분할 다중접속 방식을 사용하여 데이터 서비스를 제공하기 위한 방법이 연구되고 있다. 특히 무선 시스템 뿐 아니라 유선 시스템에서도 고속의 데이터 서비스를 위해 상기 주파수 분할 다중접속 방식 중 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식에 대하여 활발하게 연구되고 있다. OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다. 상기 OFDM 방식을 기본적인 전송 방식으로 취하면서 상기 복수의 서브 캐리어들을 통해 여러 사용자를 구분하는 시스템, 다시 말해 서로 다른 사용자에게 서로 다른 서브 캐리어를 할당하는 방식으로 여러 사용자를 지원하는 시스템을 통상 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access : 이하 "OFDMA"이라 칭하기로 한다) 방식이라 한다.
그러면 도 1을 참조하여 OFDMA 시스템에서 자원의 할당이 이루어지는 예를 살펴보기로 한다. 도 1은 통상의 OFDMA 시스템에서 단말이 임의의 할당된 자원을 통해 데이터를 전송하는 일례를 보여 주는 도면이다.
상기 도 1에서 하나의 격자로 표시된 참조 부호 101은 주파수 영역에서 하나 혹은 복수 개의 서브 캐리어들로 구성되고, 시간 영역에서 하나 혹은 여러 개의 OFDM 심볼로 구성된다. 사선으로 표시되는 부분은 단말 1이 데이터를 전송하기 위해 할당된 자원을 가리키고, 이중 사선으로 표시되는 부분은 단말 2가 데이터를 전송하는데 사용하는 자원을 가리킨다. 본 명세서에서 자원이라 함은, 시간 및 주파수 영역에서의 자원을 가리키는 말로써, 시간 축에서 OFDMA 심볼, 주파수 축에서 서브 캐리어를 가리킨다. 단말 1 및 단말 2가 데이터를 전송하는데 사용하는 자원은 시간적으로 변하지 않고 일정 주파수 대역을 연속적으로 사용하고 있다. 상기와 같은 자원 할당 방식 혹은 데이터 전송 방식은 각 단말에게 채널 상태가 좋은 주파수 영역을 골라 자원을 할당함으로써 제한된 시스템 자원을 통해 시스템 성능을 극대화하고자 하는 경우에 널리 사용된다.
예를 들면, 상기 도 1에서 단말 1이 겪는 무선 채널은 주파수 영역에서 사선으로 표시된 부분이 다른 주파수 영역에 비해 상대적으로 좋고, 반면 단말 2가 겪는 무선 채널은 주파수 영역에서 이중 사선으로 표시된 부분이 다른 주파수 영역에 비해 상대적으로 좋은 경우라 할 수 있다. 상기와 같이 주파수 영역에서 채널 응답이 우수한 주파수 영역을 골라 선택적으로 자원을 할당하는 방식을 통상적으로 주파수 선택적 자원할당 혹은 주파수 선택적 스케줄링(Frequency selective scheduling) 기법이라 한다. 상기의 설명은 설명의 용이함을 위해 상향 링크, 즉, 단말로부터 기지국으로의 데이터 전송을 예를 들었으나, 하향 링크, 즉, 기지국으로부터 단말로의 데이터 전송에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 하향 링크의 경우 상기 도 1에서 사선으로 표시된 부분 및 이중 사선으로 표시된 부분들은 각각 기지국이 단말 1에게 데이터를 전송할 때 사용하는 자원과 기지국이 단말 2에게 데이터를 전송할 때 사용하는 자원을 가리킨다.
그러나 상기 주파수 선택적 스케줄링 기법이 언제나 용이한 것은 아니다. 예를 들면 고속으로 움직이는 단말의 경우 그 채널 상태가 빠르게 변화하기 때문에 상기 주파수 선택적 스케줄링 기법이 용이하지 않다. 왜냐하면, 기지국 스케줄러가 특정 단말에게 채널 상태가 상대적으로 좋은 주파수 영역을 골라 상기 단말에게 자원을 할당한 후, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하고 상기 할당된 자원을 통해 실제로 데이터를 전송하려 하는 시점에서는 이미 채널 환경이 많이 변해서 상기 선택된 대역이 상대적으로 좋은 채널 상태이란 것을 보장할 수 없기 때문이다. 이러한 경우, 사용될 수 있는 방식으로 주파수 도약 방식이 있다. 물론, 상기 주파수 도약이 사용되는 경우가 상술한 바와 같이 주파수 선택적 스케줄링이 용이하지 않은 경우로 제한되는 것은 아님에 유의하자.
도 2는 통상의 OFDMA 시스템에서 주파수 도약 방식이 사용되는 일례를 보여 주는 도면이다. 참조부호 201은 전술한 도 1에서 참조부호 101과 같이 특정한 자원을 의미한다.
상기 도 2를 참조하면, 하나의 단말이 데이터를 전송하는데 사용되는 자원이 시간적으로 계속해서 변화되고 있음을 알 수 있다. 상기와 같은 주파수 도약 과정은 데이터 전송이 겪는 간섭(interference) 및 채널 품질(channel quality)을 랜덤(random) 하게 해 주는 효과가 있다. 그러나 OFDMA 방식에서 주파수 도약 방식만을 사용하거나 또는 특정 주파수 대역을 일정 시간 할당하는 방식은 자원을 효율적으로 사용할 수 없다는 문제가 있다.
한편, 일반적인 무선 통신 시스템에서 데이터 전송의 신뢰도 및 데이터 수율(throughput)을 높이는 데 사용되는 주요 기술 중의 하나로 복합 자동 재전송(HARQ) 기술이 있다. 상기 HARQ란, 자동 재전송(ARQ : Automatic Repeat Request) 기술과 순방향 오류 정정(FEC : Forward Error Correction)을 합친 기술을 말한다. ARQ란, 유선/무선 데이터 통신 시스템에서 널리 사용되고 있는 기술로써 송수신기는 소정의 약속된 방식에 따라 전송되는 데이터 패킷에 일련의 번호를 부여하여 전송하고, 데이터 수신기는 상기 번호를 이용하여 수신된 패킷 중 빠진 번호를 송신기에게 재전송할 것을 요청함으로써 신뢰성 있는 데이터 전송을 달성하는 기술을 말한다. FEC란, 길쌈 부호화 또는 터보 부호화 등과 같이 전송되는 데이터에 소정 규칙에 따라 리던던트 비트를 추가하여 전송함으로써 데이터 송수신 과정에서 발생하는 잡음(noise)이나 페이딩(Fading) 등의 환경에서 발생하는 오류를 극복하여 원래 전송된 데이터를 복조해 내는 기술을 말한다. 상기 두 기술, 즉, ARQ 및 FEC를 결합한 HARQ를 사용하는 시스템에서는 데이터 수신기가 수신된 데이터에 대해 소정의 FEC 역과정을 거쳐 복호된 데이터에 대해 CRC(Cyclic Redundancy Check) 검사를 통해 오류가 있는지 없는지를 판단한다. CRC 검사 결과 오류가 없는 경우, 송신기에게 ACK(Acknowledgement) 신호를 피드백함으로써 송신기가 다음 데이터 패킷을 전송하도록 한다. 반면에 CRC 검사 결과 수신된 데이터에 오류가 있다라고 판단되면, 송신기에서 NACK(Non- Acknowledgement) 신호를 피드백함으로써 이전 전송된 패킷을 재전송하도록 한다. 수신기는 상술한 과정을 통해 재전송된 패킷을 이전 전송된 패킷과 컴바이닝함으로써 에너지 및 코딩(coding) 이득을 얻고 이를 통해, 상기 컴바이닝 과정이 없는 종래의 ARQ와 비교하여 훨씬 더 개선된 성능을 얻게 된다.
도 3은 HARQ가 적용되어 데이터가 전송되는 일례를 도시한 도면이다.
상기 도 3에서 가로 축은 시간 축을 나타낸다. 상기 도 3에서 각 블록들(301, 302, 303, 311)은 하나의 서브 패킷(sub-packet)이 전송되는 것을 도시한 것이다. 즉, 통상의 HARQ 시스템은 하나의 패킷을 성공적으로 전송하기 위해 여러 개의 서브 패킷이 전송된다. 상기에서 하나의 블록 안에 표시된 숫자는 서브 패킷에 대한 식별자를 가리킨다. 예를 들어, '0'으로 표시된 서브 패킷은 하나의 패킷을 전송함에 있어 초기 전송되는 서브 패킷이 된다. 상기 도 3에서 처음 '0'으로 표시된 서브 패킷이 전송되면, 데이터 수신기는 상기 서브 패킷을 수신한 후 복조를 시도한다. 상기 도 3에서는 첫 번째 전송된 서브 패킷의 복조가 실패한 경우를 도시하고 있다. 즉, 수신기는 상기 데이터 전송에 오류가 있다라고 판단되는 경우 NACK 신호를 피드백한다. 상기 NACK 신호를 수신한 데이터 송신기는 다음 서브 패킷 즉, 서브 패킷 식별자 '1'로 표시되는 서브 패킷을 전송한다. 상기 '1'번 서브 패킷을 수신한 데이터 수신기는 상기 '0'번 서브 패킷과 '1'번 서브 패킷을 컴바이닝 한 후 다시 복조를 시도한다. 상기 도 3에서는 '0'번 서브 패킷과 '1'번 서브 패킷을 컴바이닝 하여 복조였음에도 데이터 복조에 실패한 경우를 도시하고 있다. 따라서 수신기는 상기 데이터 전송에 오류가 있으므로 다시 NACK 신호를 피드백한다. 상기 과정은 상기 전송되는 서브 패킷이 데이터 수신기에서 성공적으로 수신될 때까지 반복되거나, 또는 임의의 최대 재전송 회수까지 반복된다. 즉, 상기 도 3에서 수신기가 3번째 전송인 '2'번의 서브 패킷을 수신하는 경우 복호가 성공되는 것을 도시하였다. 만일 수신기가 계속해서 서브 패킷의 복호가 실패하여 동일한 서브 패킷을 계속 전송하는 것을 방지하기 위해 특정 시스템에서는 재전송의 횟수를 제한하기도 한다.
이와 같은 HARQ 방식은 무선 통신 시스템에서는 매우 유용한 방법으로 많이 사용되고 있다. 따라서 OFDMA 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서도 자원 할당을 위해 HARQ 방식의 사용이 요구되고 있음은 물론이다. 그러나, OFDMA 방식에서 앞에서 설명한 바와 같이 주파수 도약 방식만을 사용하거나 또는 특정 주파수 대역을 일정 시간 할당하는 방식은 자원을 효율적으로 사용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 효율적으로 자원을 할당할 수 있는 장치 및 방법과 그 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 OFDMA 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 효율적으로 자원을 할당할 수 있는 장치 및 방법과 그 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 HARQ 방식을 사용하며, OFDMA 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 효율적으로 자원을 할당할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템의 단말에서 역방향 데이터 채널을 전송하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 호핑과 관련된 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하는 과정과, 글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 로컬 호핑을 위한시퀀스에 따라 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템의 기지국에서 역방향 데이터 채널을 수신하는 방법에 있어서, 단말로 호핑과 관련된 정보를 전송하는 과정과, 상기 단말로 자원 할당 정보를 전송하는 과정과, 글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스 및 로컬 호핑을 위한 시퀀스에 따라 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 역방향 데이터 채널을 전송하는 장치에 있어서, 기지국으로부터 자원 할당 정보와 호핑과 관련된 정보를 수신하는 수신기와, 글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 로컬 호핑을 위한 시퀀스에 따라 상기 역방향 데이터 채널을 전송하기 위한 자원을 결정하는 제어기와, 상기 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 전송하는 송신기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 역방향 데이터 채널을 수신하는 장치에 있어서, 단말로 자원 할당 정보와 호핑과 관련된 정보를 전송하는 송신기와, 글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 로컬 호핑을 위한 시퀀스에 따라 상기 역방향 데이터 채널을 수신하기 위한 자원을 결정하는 제어기와, 상기 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 수신하는 수신기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템의 단말에서 역방향 데이터 채널을 전송하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 호핑과 관련된 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하는 과정과, 상기 기지국으로부터 지정된 서브밴드의 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 전송하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템의 기지국에서 역방향 데이터 채널을 수신하는 방법에 있어서, 단말로 호핑과 관련된 정보를 전송하는 과정과, 상기 단말로 자원 할당 정보를 전송하는 과정과, 상기 기지국이 결정한 서브밴드의 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 수신하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 역방향 데이터 채널을 전송하는 장치에 있어서, 기지국으로부터 자원 할당 정보와 호핑과 관련된 정보를 수신하는 수신기와, 상기 기지국으로부터 지정된 서브밴드에서 상기 역방향 데이터 채널을 전송하기 위한 자원을 결정하는 제어기와, 상기 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 전송하는 송신기를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 역방향 데이터 채널을 수신하는 장치에 있어서, 단말로 자원 할당 정보와 호핑과 관련된 정보를 전송하는 송신기와, 상기 역방향 데이터 채널을 수신하기 위한 서브밴드와 자원을 결정하는 제어기와, 상기 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 수신하는 수신기를 포함한다.
주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서 자원을 할당할 시 본 발명을 이용하면, 시스템 용량을 증대시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 본 발명에 따른 자원 할당 방법을 사용하면, 데이터 전송의 안정성을 획득할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 통상의 OFDMA 시스템에서 단말이 임의의 할당된 자원을 통해 데이터를 전송하는 일례를 보여 주는 도면,
도 2는 통상의 OFDMA 시스템에서 주파수 도약 방식이 사용되는 일례를 보여 주는 도면,
도 3은 HARQ가 적용되어 데이터가 전송되는 일례를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 주파수 자원을 할당하여 통신이 이루어지는 경우의 개념도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 주파수 자원을 할당하여 통신이 이루어지는 경우의 개념도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 자원을 할당받은 단말에서 데이터 송신 시 흐름도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 자원을 할당받은 단말에서 데이터 송신 시 흐름도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데이터 송신기의 블록 구성도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데이터 수신기의 블록 구성도.
도 10 은 본 발명의 제 3 실시 예에 따라 주파수 자원을 할당하여 통신이 이루어지는 경우의 개념도
도 11 은 본 발명의 제 4 실시 예에 따라 주파수 자원을 할당하여 통신이 이루어지는 경우의 개념도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
특히, 하기 설명에서는 설명의 편의를 위해 OFDMA 시스템을 예를 들 것이나, 본 발명에서 제안하는 바는 반드시 OFDMA 시스템으로 제한되는 것이 아니라 임의의 주파수 분할 다중 접속 방식(FDMA : Frequency Division Multiple Access)에서 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 하기 설명에서는 설명이 용의를 위하여 기지국이 단말에게 자원을 할당한다라는 하는 표현을 사용할 것이나 본 발명에서 제안하는 바가 순방향 전송 및 역방향 전송에 모두 동일한 방법으로 적용될 수 있음에 유의해야 한다.
본 발명에서 제안하는 주파수 선택적 자원 운용, 주파수 도약 및 복합 재전송 방식의 혼합 운용 방법 및 송수신 장치에 대한 설명의 용의를 위하여 다음과 같은 용어를 정의한다.
(1) 서브 대역 (sub-band) : 주파수 선택적 자원 할당 또는 주파수 선택적 스케줄링이 이루어지는 주파수 대역의 단위를 나타낸다. 즉, 주파수 선택적 자원 할당이 용이한 경우, 자원 할당 주체(스케줄러)는 주파수 영역에서 상기 서브 대역 단위로 채널 품질에 대한 상대적인 우위를 판단할 수 있다라고 가정한다. 예를 들면, 전체 시스템 대역이 10 MHz 이고, 서브 대역이 625 KHz 인 경우, 자원 할당 주체는 상기 10 MHz 대역에 존재하는 16 개의 서브 대역 중 어느 서브의 채널이 우수한 지를 판단할 수 있다고 가정한다.
(2) 광 대역 (wide-band) : 전체 시스템 대역 혹은 독립적인 자원 할당 방식이 운용되는 대역을 의미한다. 예를 들어 전체 시스템 대역이 10 MHz이고, 상기 10 MHz에 대해 자원 할당이 운용될 때, 광대역은 10 MHz 이나, 상기 10 MHz를 두 개의 5 MHz 대역으로 나누고 상기 두 개의 5 MHz 대역에 대해 각각 독립적으로 자원 할당이 운용되는 경우, 상기 광대역은 5 MHz 가 된다.
(3) 서브 채널 (sub-channel) : 특정 단말에게 자원이 할당되는 기본 단위를 의미한다. 상기 서브 채널은 주파수 축에서 하나 혹은 복수 개의 서브 캐리어와 시간 축에서 하나 혹은 복수 개의 OFDM 심볼로 구성된다. 본 발명은 특정 상세 서브 채널 구성 방법에 국한되지 않음에 유의하자.
(4) 슬롯 (slot) : 하나의 서브 패킷이 전송되는 시간 축 단위를 의미한다. 하나의 슬롯은 하나의 서브 채널 혹은 복수 개의 서브 채널에 해당하는 OFDM 심볼에 걸쳐 정의된다.
상기에서 정의된 용어를 기반으로 본 발명에서 제안하는 주파수 선택적 자원 운용, 주파수 도약 및 복합 재전송 방식의 혼합 운용 방법 및 송수신 장치와 그에 대한 시스템에서 하기 2가지 실시 예를 이용하여 살펴보기로 한다.
(5) 논리적 채널(Logical Channel): 사용자에게 할당하는 논리적인 채널을 가리킨다. 일반적으로 논리적 자원은 물리 자원 또는 채널의 형태와 독립적으로 정의된다.
(6) 물리적 채널(Physical Channel): 사용자에게 실제로 할당되는 물리적 자원을 의미한다. 물리적 자원의 형태는 통신 시스템의 신호 전송 방식, 다중 접속 방식 등에 의해 결정되며 논리적 자원과의 대응관계가 정의될 필요가 있다. 예를 들어 OFDMA 방식의 전송기에서는 복수개의 OFDM심볼과 복수개의 서브 캐리어 주파수 자원으로 정의된 물리 자원 복수개가 모여 하나의 물리 채널로 정의 될 수 있다.
(7) 호핑(Hopping): 시간에 대해 고정될 수 있는 하나의 논리적 채널에 대응되는 물리적 채널을 나타낸다. 하지만 시간에 대해 이 대응관계가 일정한 규칙을 따라 변할 경우 이를 '호핑(hopping)한다'고 한다. 즉, 호핑은 물리적 채널에서 다이버시티(diversity) 이득과 같은 성능향상 또는 보안과 같은 목적을 달성하기 위해 논리 채널 대 물리 채널 대응 방법이 변경되는 동작을 의미한다.
(8) 호핑 시퀀스(Hopping Sequence): 논리 채널과 물리 채널이 대응되는 규칙을 의미한다. 이 규칙을 일련의 숫자로 표현해 놓은 것이 호핑 시퀀스이다.
(9) 로컬 호핑(Local Hopping): 특정 논리 채널이 시간이 변함에 따라 특정 서브 대역 내 물리 채널에서 동일 서브 대역 내 동일 또는 다른 물리 채널으로 대응이 변경되는 동작을 가리킨다.
(10) 서브밴드 호핑(Subnand hopping): 특정 물리 채널이 전송되는 서브밴드서브밴드가 동일 또는 다른 서브밴드로 변경되는 동작으로 가리킨다.
(11) 글로벌 호핑(Global Hopping): 특정 논리 채널이 시간이 변함에 따라 특정 서브 대역 내 물리 채널에서 동일 또는 다른 서브 대역 내 물리 채널로 대응이 변경되는 동작을 가리킨다. 글로번 호핑은 로컬 호핑과 서브밴드 호핑의 두 동작이 연결되어 수행되는 동작으로 표현 될 수 있다.
(12) 로컬 호핑 시퀀스(Local Hopping Sequence): 로컬 호핑에서 시간에 따른 논리 자원과 물리 채널의 대응 규칙을 나타냄.
(13) 서브밴드 호핑 시퀀스(Subband hopping sequence): 서브밴드 호핑을 할 경우 시간에 따라 전송되는 서브밴드의 순열을 나타낸다.
(13) 글로벌 호핑 시퀀스(Global Hopping Sequence): 글로벌 호핑에서 시간에 따른 논리 채널과 물리 채널의 대응 규칙을 나타낸다.
상기에서 정의된 용어를 기반으로 본 발명에서 제안하는 주파수 선택적 자원 운용, 주파수 도약 및 복합 재전송 방식의 혼합 운용 방법 및 송수신 장치와 그에 대한 시스템에서 하기 4가지 실시 예를 이용하여 살펴보기로 한다.
1. 제 1 실시 예
첫째, 송/수신기간에는 서브 대역이 얼마인지가 약속된다. 상기 약속은 기지국이 상기 서브 대역이 얼마인지를 시스템 내의 모든 단말에게 알려 주는 방식을 취한다. 예를 들면, 전체 시스템 대역이 10 MHz이고, 서브 대역이 625 KHz이라고 약속되면, 상기 전체 시스템 대역에는 16 개의 서브 대역이 존재한다.
둘째, 전체 시스템 대역은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송(WBH-HARQ : Wide-band hopped HARQ)을 위한 대역과 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 (SBH-HARQ : Sub-band hopped HARQ)을 위한 대역으로 나뉜다. 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역은 전 대역에 골고루 퍼져 있는 것을 특징으로 한다. 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송(SBH-HARQ : Sub-band hopped HARQ)을 위한 대역은 특정 서브 대역 내에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역을 제외한 대역이 되는 것을 특징으로 한다.
세째, 기지국은 각 단말에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당하거나, 또는 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당한다. 상기에서 하나의 단말에게 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부와 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 모두 할당될 수도 있다.
넷째, 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당받은 단말은 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역에 한정하여 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하면서 데이터를 전송한다. 이때 기지국과 단말은 단말과 기지국간에 미리 약속된 Global hopping sequence가 정하는 규칙에 따라 hopping을 수행한다. 이 Global hopping은 먼저 수행되는 local hopping 과 이를 뒤 따라 수행되는 subband hopping 으로 구성이 된다. 각각에서 논리 채널과 물리 채널의 대응, 논리 채널이 전송되는 서브 대역과 물리 채널이 전송되는 서브 밴드의 대응은, 각각 local hopping sequence와 subband hopping sequence로 정의된다.
한편, 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당받은 단말은 상기 할당받은 대역에 해당하는 서브 대역에서 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하되 상기 서브 대역 중에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위해 지정된 대역을 제외하고 주파수 도약 동작을 수행한다. 이때 기지국과 단말은 단말과 기지국간에 미리 약속된 Local hopping sequence가 정하는 규칙에 따라 hopping을 수행한다.
그러면 이러한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 방법을 첨부된 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 주파수 자원을 할당하여 통신이 이루어지는 경우의 개념도이다.
상기 도 4를 참조하면, 가로축은 시간 축을 나타내며, 세로 축은 주파수 축을 나타낸다. 참조 부호 401로 표시되는 작은 사각형 하나는 하나의 서브 채널을 가리킨다. 참조 부호 402로 표시된 주파수 축의 숫자들은 주파수 영역에서의 서브 채널들에 대한 인덱싱을 나타내는 숫자들이다. 참조 부호 403으로 표시된 시간 축의 숫자들은 시간 영역에서의 슬롯들에 대한 인덱싱을 나타내는 숫자들이다. 상기 도 4에서 하나의 서브 대역은 4개의 서브 채널들로 구성된다. 즉, 서브 채널 0 ~ 3이 모여 서브 대역 0을 구성하고, 서브 채널 4 ~ 7이 모여 서브 대역 1을 구성하며, 서브 채널 8 ~ 11이 모여 서브 대역 2를 구성하고, 서브 채널 12 ~ 15가 모여 서브 대역 4을 구성한다. 상기와 같이 전체 대역은 4개의 서브 대역으로 구성되고, 각 서브 대역은 주파수 선택적 자원 할당이 이루어지는 단위이다. 상기 16개의 서브 채널들 중에서 서브 채널 2, 6, 10, 14는 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들이 된다 이를 참조 부호 405로 도시하였다. 슬롯 0에서 기지국은 단말 1 ~ 7에게 서브 채널들을 할당한다. 상기 도 4의 예에서 상기 기지국은 슬롯 0에서 단말 1(MS1 : Mobile station 1)(406)에게 서브 채널 15를 할당하고, 단말 2(407)에게 서브 채널 13을 할당하고, 단말 3(408)에게 서브 채널 12를 할당한다. 즉, 상기 세 단말에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들이 아닌 서브 채널들이 할당된다. 따라서, 상기 세 단말은 자신이 할당받은 서브 채널에 해당하는 서브 대역 - 상기 도 4의 예에서 모두 서브 대역 3에 해당함. - 내에서 주파수 도약을 하면서 복합 재전송 방식을 수행하면서 데이터를 전송한다. 이때 단말1(406)에게 부여된 hopping sequence는 단말1(406)에게 할당되는 물리 채널 번호를 일렬로 세운 15-13-12-15 가 된다. 단말1(406)은 특정 논리 채널을 할당받았고 이는 시간이 변함에 따라 물리 채널 15, 13, 12, 15, 로 대응이 된다. 상기 local hopping sequence는 예시일 뿐이고 임의의 다른 규칙 또는 표현 방법도 물론 가능하다. 예를 들어 Local hopping sequence는 3-1-0-3 이고 Subbnad hopping sequence는 3-3-3-3 으로 고정되도록 구성된 것으로 표현하는 것도 가능하다. 이 경우 최종 hopping sequence는 수학식 1과 같이 구해질 수 있다.
Figure 112013023374344-pat00001
상기에서 주의할 점은 상기 주파수 도약은 할당받은 서브 채널에 해당하는 서브 대역 내에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들을 제외하고서 주파수 도약이 이루어진다는 점이다. 한편, 상기 기지국은 슬롯 0에서 단말 4(409)에게 서브 채널 14를 할당하고, 단말 5(410)에게 서브 채널 10을 할당하고, 단말 6(411)에게 서브 채널 6을 할당하고, 단말 7(412)에게 서브 채널 2를 할당한다. 상기 4개의 단말에게 할당된 서브 채널 2, 6, 10, 14는 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들이다. 따라서, 상기 네 단말은 자신이 할당받은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들에서 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송을 수행한다. 이 경우 단말4(409)를 예로 들면, 단말4(409)는 할당받은 물리 채널을 일렬로 세운 sequence는 14-10-2-6 으로, 상기 값들이 호핑에 사용되는 값으로 결정된다. 이러한 sequence는 local hopping sequence와 subband hopping sequence에 의해 결정된다. 이 경우 local hopping sequence는 2-2-2-2로 고정되어 있고 subbnad hopping sequence는 3-2-1-2로 구성이 된다. 이 둘을 합치면 3*4+2 - 2*4+2 - 0*4+2 1*4+2 와 같이 계산되어 14-10-2-6이 생성된다. 상기의 예에서 하나의 단말은 하나의 서브 채널을 할당받은 경우만을 보이고 있으나, 하나의 단말은 하나 혹은 그 이상의 서브 채널을 할당받을 수 있음에 유의해야 한다.
상기 주파수 도약 복합 재전송 방식이 수행되면서 데이터가 전송되는 과정을 상기 도 4를 통해 보다 상세히 설명하면, 단말 1(406)은 서브 채널 15를 할당받는다. 상기 단말 1(406)은 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들 2, 6, 10, 14가 아닌 서브 채널을 할당받은 것이다. 따라서, 상기 단말 1(406)은 데이터 전송 시 상기 할당받은 서브 채널 15가 포함된 서브 대역 3에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 사용되는 서브 채널인 14를 제외하고 나머지 서브 채널들인 서브 채널 12, 13, 15에 대해 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식을 수행하면서 데이터를 전송하게 된다.
보다 구체적으로 상기 주파수 도약 복합 재전송 방식이 수행되는 과정을 살펴보자. 상기 단말 1(406)은 슬롯 0의 서브 채널 15에서 초기 전송을 수행한다. 상기와 같이 초기 전송을 한 단말은 참조부호 404와 같이 기지국으로부터 NAK 신호를 수신한 후(404), 슬롯 4에서 첫 번째 재전송을 수행한다. 즉, 서브 패킷 1을 전송하는 것이다. 상기 재 전송 수행 시 상기 단말 1(406)은 슬롯 4에서 서브 채널 13을 사용함으로써 초기 전송과는 다른 주파수 대역을 사용함으로써 주파수 도약을 한다. 상기와 같이 첫 번째 재전송을 수행한 단말은 기지국 수신기로부터 또 다시 NAK 신호를 수신한 후, 슬롯 8에서 두 번째 재전송을 수행한다. 즉, 서브 패킷 2를 전송하는 것이다. 상기 두 번째 재 전송 수행 시 상기 단말 1(406)은 슬롯 8에서 서브 채널 12을 사용함으로써 상기 첫 번째 재전송과는 다른 주파수 대역을 사용함으로써 주파수 도약을 한다. 상기와 같이 두 번째 재전송을 수행한 단말은 기지국 수신기로부터 이번에는 ACK 신호를 수신한 후, 슬롯 12에서 새로운 패킷에 대한 초기 전송을 수행한다. 즉, 새로운 패킷에 대한 서브 패킷 0을 전송하는 것이다. 상기 새로운 패킷에 대한 초기 전송 시 상기 단말은 슬롯 12에서 서브 채널 15를 사용함으로써 주파수 도약을 한다. 단말 2(407), 단말 3(408) 역시 동일한 방법으로 서브 대역 내 주파수 도약 복합 재전송을 수행하면서 데이터를 전송한다.
한편, 단말 4(409)는 슬롯 0에서 서브 채널 14를 할당받는다. 상기 단말 4(409)는 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들 2, 6, 10, 14 중 하나를 할당받은 것이다. 따라서, 상기 단말 4(409)는 데이터 전송 시 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 서브 채널들 2, 6, 10, 14 에 걸쳐 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송을 수행한다. 보다 구체적으로 상기 주파수 도약 복합 재전송 방식이 수행되는 과정을 살펴보자. 상기 단말 4(409)는 슬롯 0의 서브 채널 14에서 초기 전송을 수행한다. 상기와 같이 초기 전송을 전송한 단말 4(409)는 기지국으로부터 NAK 신호를 수신한 후, 슬롯 4에서 첫 번째 재전송을 수행한다. 즉, 서브 패킷 1을 전송하는 것이다. 상기 첫 번째 재 전송 수행 시 상기 단말 4(409)는 슬롯 4에서 서브 채널 10을 사용함으로써 초기 전송과는 다른 주파수 대역을 사용함으로써 주파수 도약을 한다. 상기와 같이 첫 번째 재전송을 수행한 단말은 기지국 수신기로부터 또 다시 NAK 신호를 수신한 후, 슬롯 8에서 두 번째 재전송을 수행한다. 즉, 서브 패킷 2를 전송하는 것이다. 상기 두 번째 재 전송 수행 시 상기 단말 4(409)는 슬롯 8에서 서브 채널 2를 사용함으로써 상기 첫 번째 재전송과는 다른 주파수 대역을 사용함으로써 주파수 도약을 한다. 상기와 같이 두 번째 재전송을 수행한 단말은 기지국 수신기로부터 또 다시 NACK 신호를 수신한 후, 슬롯 12에서 세 번째 재전송을 수행한다. 즉, 서브 패킷 3을 전송하는 것이다. 상기 세 번째 재 전송 수행 시 상기 단말 4(409)는 슬롯 12에서 서브 채널 6을 사용함으로써 주파수 도약을 한다. 단말 5(410), 단말 6(411), 단말 7(412) 또한 동일한 방법으로 광 대역 내 주파수 도약 복합 재전송을 수행하면서 데이터를 전송한다.
2. 제 2 실시 예
첫째, 송/수신기간에는 서브 대역이 얼마인지가 약속된다. 상기 약속은 기지국이 상기 서브 대역이 얼마인지를 시스템 내의 모든 단말에게 알려 주는 방식을 취한다. 예를 들면, 전체 시스템 대역이 10 MHz 이고, 서브 대역이 625 KHz 이라고 약속되면, 상기 전체 시스템 대역에는 16 개의 서브 대역이 존재한다.
둘째, 슬롯들은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯과 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯으로 나뉜다.
셋째, 기지국은 각 단말에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯의 일부 혹은 전 대역을 할당하거나, 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯의 일부 혹은 전 대역을 할당한다. 여기서 하나의 단말에게 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯의 일부 혹은 전 대역과 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯의 일부 혹은 전 대역이 모두 할당될 수도 있다.
넷째, 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯의 일부 혹은 전 대역을 할당받은 단말은 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯에 한정하여 광 대역에 걸쳐 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하면서 데이터를 전송한다. 이때 단말과 기지국은 상호 약속된 Global hopping sequence를 이용하여 hopping하는 rule을 결정한다. 상기 Global hopping sequence는 실시예 1에서와 같이local hopping sequence와 subband hopping sequence의 결합으로 표현될 수도 있다. 한편, 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯의 일부 대역 혹은 전 대역을 할당 받은 단말은 상기 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송용으로만 사용되는 슬롯에 한정하여 또한 주파수 도약을 상기 할당 받은 대역에 해당하는 서브 대역에 한정하여 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행한다. 이때 단말과 기지국은 상호 약속된 Local hopping sequence를 이용하여 hopping하는 규칙을 결정한다.
그러면 첨부된 도 5를 참조하여 본 발명의 제 2 실시 예에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 주파수 자원을 할당하여 통신이 이루어지는 경우의 개념도이다.
상기 도 5를 참조하면, 가로 축은 시간 축을 의미하며, 세로 축은 주파수 축을 나타낸다. 참조 부호 501로 표시되는 작은 사각형 하나는 하나의 서브 채널을 가리킨다. 참조 부호 502로 표시된 주파수 축의 숫자들은 주파수 영역에서의 서브 채널들에 대한 인덱싱을 나타내는 숫자들이다. 참조 부호 503으로 표시된 시간 축의 숫자들은 시간 영역에서의 슬롯들에 대한 인덱싱을 나타내는 숫자들이다. 상기 도 5에서 하나의 서브 대역은 네 개의 서브 채널들로 구성된다. 즉, 서브 채널 0 ~ 3이 모여 서브 대역 0을 구성하고, 서브 채널 4 ~ 7이 모여 서브 대역 1 을 구성하며, 서브 채널 8 ~ 11이 모여 서브 대역 2를 구성하고, 서브 채널 12 ~ 15가 모여 서브 대역 3을 구성한다. 상기와 같이 전체 대역은 4개의 서브 대역으로 구성되고, 각 서브 대역은 주파수 선택적 자원 할당이 이루어지는 단위이다. 상기 슬롯들 중에서 슬롯 1, 5, 9, 13, ... 은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 슬롯들이다. 이를 참조 부호 505로 도시하였다. 슬롯 0에서 기지국은 단말 1(506) ~ 단말 4(509)에게 서브 채널들을 할당한다. 상기 도 5의 예에서 상기 기지국은 슬롯 0에서 단말 1(506)에게 서브 채널 15를 할당하고, 단말 2(507)에게 서브 채널 14를 할당하고, 단말 3(508)에게 서브 채널 13을 할당하고, 단말 4(509)에게 서브 채널 12을 할당한다. 즉, 상기 4개의 단말에게 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 슬롯의 일부 서브 채널들을 할당한 것이다. 따라서, 상기 4개의 단말은 자신이 할당받은 서브 채널에 해당하는 서브 대역 - 상기 도 5의 예에서는 모두 서브 대역 3에 해당함. - 내에서 또한, 상기 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 슬롯들을 통해 주파수 도약을 하면서 복합 재전송 방식을 수행하면서 데이터를 전송한다. 서브 대역 내의 채널을 할당받은 단말들은 subband hopping sequence를 사용해서 hopping한다. 단말 1(506)의 경우 local hopping sequence는 3-1-0-2 이고 subband hopping sequence는 3-3-3-3로 고정되어 있다. 다른 예로 단말 1(506)의 global hopping sequence는 15-13-12-14 으로 정해진다고도 표현할 수 있다.
한편, 상기 기지국은 슬롯 1에서 기지국은 단말 5(510) ~ 단말 8(513)에게 서브 채널들을 할당한다. 상기 도 5의 예에서 상기 기지국은 슬롯 1에서 단말 5(510)에게 서브 채널 14를 할당하고, 단말 6(511)에게 서브 채널 12를 할당하고, 단말 7(512)에게 서브 채널 9를 할당하고, 단말 8(513)에게 서브 채널 4를 할당한다. 즉, 상기 4개의 단말에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 슬롯의 일부 서브 채널들을 할당한 것이다. 따라서, 상기 네 단말은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식이 사용되는 슬롯들을 통해 광 대역 주파수 도약을 하면서 복합 재전송 방식을 수행하면서 데이터를 전송한다. 이 때 사용되는 hopping sequence는 global hopping sequence이다.
3. 제 3 실시 예
제 3 실시 예와 제 1 실시 예의 차이점은 local hopping sequence가 시간에 대해 고정되지 않았다는 점이다. 고정된 local hopping sequence를 예로 들어 살펴보면, 2-2-2-2와 같은 시퀀스가 된다. 즉, 서브밴드 내 서브채널을 할당받은 단말은 서브 대역 내에서 고정되지 않은 local hopping sequence로 hopping된다. Global hopping을 하는 단말의 경우 일단 local hopping sequence를 통해서 local hopping을 수행한 후 subband hopping을 통해 동일 혹은 다른 subband로 hopping한다. 이 차이점 외에 제 3실시 예는 다음과 같은 점을 특징으로 한다.
첫째, 송/수신기간에는 서브 대역이 얼마인지가 약속된다. 상기 약속은 기지국이 상기 서브 대역이 얼마인지를 시스템 내의 모든 단말에게 알려 주는 방식을 취한다. 예를 들면, 전체 시스템 대역이 10 MHz이고, 서브 대역이 625 KHz이라고 약속되면, 상기 전체 시스템 대역에는 16 개의 서브 대역이 존재한다.
둘째, 전체 시스템 대역은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송(WBH-HARQ : Wide-band hopped HARQ)을 위한 대역과 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 (SBH-HARQ : Sub-band hopped HARQ)을 위한 대역으로 나뉜다. 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역은 전 대역에 골고루 퍼져 있는 것을 특징으로 한다. 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송(SBH-HARQ : Sub-band hopped HARQ)을 위한 대역은 특정 서브 대역 내에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역을 제외한 대역이 되는 것을 특징으로 한다.
세째, 기지국은 각 단말에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당하거나, 또는 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당한다. 상기에서 하나의 단말에게 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부와 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 모두 할당될 수도 있다.
넷째, 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당받은 단말은 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역에 한정하여 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하면서 데이터를 전송한다. 이때 기지국과 단말은 단말과 기지국간에 미리 약속된 Global hopping sequence가 정하는 규칙에 따라 hopping을 수행한다. 이 Global hopping은 먼저 수행되는 local hopping 과 이를 뒤 따라 수행되는 subband hopping 으로 구성이 된다. 각각에서 논리 채널과 물리 채널의 대응, 논리 채널이 전송되는 서브 대역과 물리 채널이 전송되는 서브 밴드의 대응은 각각 local hopping sequence와 subband hopping sequence로 정의된다. 한편, 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당받은 단말은 상기 할당받은 대역에 해당하는 서브 대역에서 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하되 상기 서브 대역 중에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위해 지정된 대역을 제외하고 주파수 도약 동작을 수행한다. 서브 대역 내의 hopping 즉, local hopping을 수행할 경우에는 기지국과 단말은 단말과 기지국간에 미리 약속된 Local hopping sequence가 정하는 규칙에 따라 hopping을 수행한다.
도 10은 실시예 3에 따라 global hopping과 local hopping 이 이루어 지는 개념도이다.
Global hopping을 하는 단말 1(1000)의 경우 논리 채널 A를 할당받았다고 가정하면 논리 채널 A는 slot 0에서는 물리 채널 15로 대응이 되고 slot 4에서는 물리 채널 5번으로 대응이 된다. 또한 slot 8,12에서는 각각 물리 채널 14, 4로 대응이 된다. 이는 local hopping sequence가 3-1-2-0으로 정의되고 subband hopping sequence가 3-2-3-2로 정의되어 두 단계의 hopping이 수행된 것으로 표현될 수 있다. 도 10에 제시된 개념도에서는 Global hopping 을 하는 단말이 2개 밖에 없기 때문에 두 서브 대역에서 1개씩의 서브 채널이 각 단말을 위해 할당되었다. 그리고 Global hopping은 할당된 두 서브 밴드 (1,3)를 오가며 이루어진다. 만일 4개의 단말이 global hopping을 수행한다면 각 서브대역 당 1개의 서브 채널이 할당되고 global hopping은 전 대역에 걸쳐 이루어 질 수 있다. 또한 만일 1개의 단말만이 global hopping을 한다면 그 단말은 특정 서브 대역 내에서만 hopping을 수행한다. 이 경우에는 global hopping과 local hopping간에 차이가 발생한다. 상기에서 global hopping을 하는 단말의 개수에 따라 hopping할 수 있는 서브 대역이 정해지는 것은 global hopping하는 단말과 local hopping하는 단말의 충돌을 회피하기 위해서이다.
상기 도 10에서 단말 3(1020)과 단말 4(1030)는 local hopping을 하는 단말이다. 단말 3(1020)의 경우 hopping하는 서브 대역이 서브대역 3으로 고정되어 있고 local hopping sequence는 1-3-0-2 로 정의된다. 물론 이 sequence는 예이다. 즉, 다른 값들로 정의되는 것이 가능하다. 단말 4(1030)의 경우 서브대역 0으로 hopping이 한정되어 있고 local hopping sequence는 3-1-2-0 으로 구성이 된다.
4. 제 4 실시 예
제4 실시예와 제3 실시예 와의 차이점은 복수개의 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역이 할당 경우, 이를 구성하는 각각의 서브 채널들을 통해 복수의 사용자가 동시에 신호를 전송할 수 있다는 것이다. 만일 4명의 사용자가 존재하고 기지국이 이 4명의 사용자에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 서브채널 4개를 4개의 서브밴드에서 하나씩의 서브채널을 선택하여 할당했다면 4개의 서브채널을 각각 4명의 사용자에게 동시에 전송하게 된다. 이 차이점 외에 제 4실시 예는 다음과 같은 점을 특징으로 한다.
첫째, 송/수신기간에는 서브 대역이 얼마인지가 약속된다. 상기 약속은 기지국이 상기 서브 대역이 얼마인지를 시스템 내의 모든 단말에게 알려 주는 방식을 취한다. 예를 들면, 전체 시스템 대역이 10 MHz이고, 서브 대역이 625 KHz이라고 약속되면, 상기 전체 시스템 대역에는 16 개의 서브 대역이 존재한다.
둘째, 전체 시스템 대역은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송(WBH-HARQ : Wide-band hopped HARQ)을 위한 대역과 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 (SBH-HARQ : Sub-band hopped HARQ)을 위한 대역으로 나뉜다. 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역은 전 대역에 골고루 퍼져 있는 것을 특징으로 한다. 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송(SBH-HARQ : Sub-band hopped HARQ)을 위한 대역은 특정 서브 대역 내에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역을 제외한 대역이 되는 것을 특징으로 한다.
세째, 기지국은 각 단말에게 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역의 일부 또는 전부를 할당하거나, 또는 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당한다. 상기에서 하나의 단말에게 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부와 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 모두 할당될 수도 있다.
넷째, 상기에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당받은 단말은 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역에 한정하여 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하면서 데이터를 전송한다. 한편, 상기에서 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위한 대역 중 일부 혹은 전부를 할당받은 단말은 상기 할당받은 대역에 해당하는 서브 대역에서 주파수 도약을 수행하면서 복합 재전송 동작을 수행하되 상기 서브 대역 중에서 상기 광 대역 주파수 도약 복합 재전송을 위해 지정된 대역을 제외하고 주파수 도약 동작을 수행한다.
도 11은 제4 실시예에 따라 global hopping과 local hopping 이 이루어 지는 개념도이다. 본 실시예에서 local hopping을 하는 단말 3(1020)과 단말 4(1030)의 동작은 제3 실시 예와 동일하므로 생략한다. 본 예시에서는 Global hopping (wide band hopping이라고도 불림)을 하는 두 단말 즉, 단말 1과 단말 2를 위해 서브 밴드 1과 서브밴드 3에 각각 하나의 서브 채널이 할당되었다. 단말 1과 단말 2의 데이터는 각 서브 채널에서 다중화되어 전송될 수 있는 점이 타 실시예와의 차이점이다. 도 10에서는 두 단말이 특정한 pattern을 가지고 각 채널의 기본 자원(subcarrier, OFDM symbol)을 나뉘어 쓰도록 도시되어 있으나 형태에 관계없이 복수의 단말로부터의 신호가 다중화됨을 뜻하고 그러한 방법을 모두 포괄한다. MS1과 MS2은 global hopping 을 하나 이미 전송 데이터가 복수 대역에서 동시에 전송되고 있는 상황이기 때문에 subband hopping sequence는 특정 값으로 고정된 것으로 볼 수 있다. MS1,2 의 local hopping sequence는 서브 밴드 1에서 0-1-3-0, 서브 밴드 3에서 3-1-2-0으로 정의되고 subband hopping sequence는 각각 1-1-1-1, 3-3-3-3으로 고정이 된다. 즉, global hopping 하는 단말들도 local hopping만을 수행하나 이미 전송 데이터가 복수 대역에 흩어 뿌려져서 전송되므로 global hopping이라고 할 수 있다. 제 4 실시 예 도 제3 실시 예와 같이 global hopping 을 하는 서브 대역이 고정된 것은 global hopping을 하는 물리 채널이 할당되지 않은 서브대역의 local hopping을 하는 단말들과의 충돌을 피하기 위해서이다. 도 11은 global hopping을 수행하는 단말이 2개(MS1, MS2)만 도시되어 있는 경우이다. 만일 4개의 단말이 global hopping을 수행한다면 각 서브 대역에 하나의 물리 채널이 global hopping을 위해 할당될 것이고 각 물리 채널을 통해 4개 단말의 데이터가 동시에 다중화되어 전송될 것이다. 즉, 하나의 물리 채널로 전송되는 각 단말당의 데이터 양은 줄어드나 global hopping을 하는 물리 채널의 수가 증가해서 단말 당 전송 데이터 양은 동일하다.
제 4실시 예를 확장할 경우 다음과 같은 동작도 가능할 것이다. 특정 slot까지는 global hopping으로 할당된 물리 채널의 개수가 N개 였으나 특정 slot 이후부터는 M(>N) 개로 늘어나서 global hopping을 하는 단말의 데이터가 N개의 채널로 동시에 전송되다가 특정 slot 이후부터 M개의 채널로 동시에 전송될 수 있다.
그러면 이상에서 설명한 제 1 실시 예 및 제 2 실시 예 및 제 3실시 예 및 제 4 실시 예에 따라 자원을 할당받은 단말들에서 데이터 송신 시의 과정을 첨부된 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 예와 제 3 실시 예 및 제 4 실시 예에 따라 자원을 할당받은 단말에서 데이터 송신 시 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 단말은 601단계에서 기지국으로부터 서브 채널을 할당받는다. 상기 601단계에서와 같이 단말이 서브 채널을 할당받기 전에 전체 대역 및 각 서브 채널의 구성에 대한 정보는 미리 기지국과 단말간 알고 있는 것으로 가정한다. 기지국과 단말간 전체 대역 및 서브 채널의 구성에 대한 정보는 공통 채널 또는 그와 유사한 형태의 채널을 통해 기지국에서 단말로 전송할 수 있다. 이러한 상태에서 단말은 서브 채널 할당 정보를 수신하면, 602단계로 진행하여 할당받은 서브 채널이 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 서브 채널인지를 검사한다. 상기 검사결과 만일, 할당받은 서브 채널이 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 서브 채널인 경우 603 단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 604단계로 진행한다.
먼저 603단계로 진행하면, 단말은 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 서브 채널들을 통해 주파수 도약 및 복합 재전송을 수행하면서 데이터를 전송한다. 한편, 상기 602단계에서 할당받은 서브 채널이 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 서브 채널이 아닌 경우 단말은 604단계로 진행하여 할당받은 서브 채널에 해당하는 서브 대역 내에서 광 대역 주파수 도약 복합 재전송으로 지정된 서브 채널을 제외한 나머지 서브 채널들을 통해 주파수 도약 및 복합 재전송 방식을 이용하여 데이터를 전송한다. 이러한 데이터 전송 방식은 앞에서 상술한 도 4의 예와 같은 방법으로 전송이 이루어지므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 자원을 할당받은 단말에서 데이터 송신 시 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 단말은 701단계에서 기지국으로부터 서브 채널을 할당받는다. 상기 701단계에서와 같이 단말이 서브 채널을 할당받기 전에 전체 대역 및 각 서브 채널의 구성에 대한 정보는 미리 기지국과 단말간 알고 있는 것으로 가정한다. 기지국과 단말간 전체 대역 및 서브 채널의 구성에 대한 정보는 공통 채널 또는 그와 유사한 형태의 채널을 통해 기지국에서 단말로 전송할 수 있다. 그런 후 단말은 702단계로 진행하여 상기 할당받은 서브 채널이 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 슬롯 내에 존재하는지를 검사한다. 상기 검사결과 만일, 상기 할당받은 서브 채널이 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 슬롯 내에 존재하는 서브 채널인 경우 단말은 703단계로 진행하고, 그렇지 않은 경우 704단계로 진행한다.
상기 단말은 703단계로 진행하면, 광대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 슬롯들을 통해 광대역 주파수 도약 및 복합 재전송을 수행하면서 데이터를 전송한다. 반면에 상기 702단계의 검사결과 할당받은 서브 채널이 광 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 슬롯 내에 존재하는 서브 채널이 아닌 경우 단말은 704단계로 진행하여 서브 대역 주파수 도약 복합 재전송 방식으로 지정된 슬롯들을 통해 서브 대역 주파수 도약 및 복합 재전송 방식으로 데이터를 전송한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데이터 송신기의 블록 구성도이다. 이하 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데이터 송신기의 블록 구성 및 그 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 송신기는 자원 할당 정보 수신기(801), 제어부(802), ACK/NACK 수신기(803), 채널 부호기(804), 서브 패킷 구성기(805), 주파수 도약기(806), 송신부(807) 등으로 구성된다. 상기에서 자원 할당 정보 수신기(801)는 상기 데이터 송신기에게 할당된 자원에 관한 정보를 수신하는 블록이다. 예를 들어 송신기가 기지국인 경우 기지국의 스케줄러(도 8에 도시하지 않음)로부터 송신된 자원 할당 정보를 수신하여 제어부(802)로 제공하는 것이다.
그러면 제어부(802)는 메모리(810)에 저장되어 있는 송신할 데이터를 자원 할당 정보 수신기(801)로부터 수신된 정보에 근거하여 채널 부호기(804)로 출력한다. 그러면 상기 채널 부호기(804)는 송신 데이터를 소정의 채널 부호화 과정을 거쳐 출력한다. 상기 채널 부호기(804)에는 길쌈 부호기, 터부 보호기, LDPC 부호기 등이 있을 수 있다. 상기 채널 부호기(804)는 제어부(802)의 제어를 받아 소정의 부호화된 심볼들을 출력한다. 상기 도 8에서 서브 패킷 구성기(805)는 상기 채널 부호기(804)의 출력을 입력으로 받아 서브 패킷을 구성하는 블록이다. 상기 서브 패킷 구성기(805)는 상기 제어부(802)의 제어를 받아 동작하는데, 상기 제어부(802)는 ACK/NACK 수신기(803)로부터 이전에 전송한 서브 패킷에 대한 ACK/NACK 피드백 정보를 입력으로 받아 상기 서브 패킷 구성기(805)를 제어한다. 상기 서브 패킷 구성기(805)에서 출력된 심볼은 주파수 도약기(806)로 입력된다. 상기 주파수 도약기(806)는 상기 제어부(802)의 제어를 받아 동작한다. 상기 제어부(802)는 상기 주파수 도약기(806)를 제어함에 있어 앞에서 전술한 도 4 또는 5와 같은 동작으로 제어한다. 상기 주파수 도약기의 출력은 송신부(807)로 입력되어 소정의 방법으로 데이터를 전송한다. 상기에서 설명한 채널 부호기(804), 서브 패킷 구성기(805) 및 주파수 도약기(806)를 "송신 데이터 구성부"라 칭한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데이터 수신기의 블록 구성도이다. 이하 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데이터 수신기의 블록 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기는 제어부(901), ACK/NACK 송신부(902), 채널 복호기(903), 주파수 분리부(904), 수신부(905) 등으로 구성된다. 상기 도 9에서 수신부(905)는 무선 신호를 수신하여 기저 대역의 신호로 처리하는 블록이다. 상기 수신부(905)의 출력은 주파수 분리부(904)로 입력된다. 상기 주파수 분리부(904)는 제어부(901)의 제어에 의해 동작한다. 상기 제어부(901)는 현 시점에서의 주파수 도약 패턴을 가지고 상기 주파수 분리부(904)를 제어한다. 즉, 상기 도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이 자신에게 전송되는 주파수에 대하여만 처리하도록 하는 것이다. 이에 대한 처리 동작에 대하여는 전술한 도 6 및 도 7에서 설명하였으므로 여기서는 더 설명하지 않기로 한다. 상기 주파수 분리부(904)의 출력은 채널 복호기(903)로 입력되어 소정의 채널 복호 과정을 거치게 된다. 상기 채널 복호기(903)의 출력으로 데이터 수신이 성공적으로 이루어졌는지의 여부를 판별하고 이를 제어부(901)로 입력한다. 그러면 상기 제어부(901)는 상기 채널 복호기(903)로부터 입력된 정보에 따라 ACK/NAC 중 어느 것을 전송할지를 결정하여 ACK/NACK 송신부(902)를 제어한다. 상기 ACK/NACK 송신부(902)는 상기 제어부(901)의 제어에 의해 ACK/NACK 신호를 송신한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템의 단말에서 역방향 데이터 채널을 전송하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 호핑과 관련된 정보를 수신하는 과정과,
    상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하는 과정과,
    글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 로컬 호핑을 위한시퀀스에 따라 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 전송하는 과정을 포함하는 역방향 데이터 채널 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 상기 기지국과 상기 단말간에 약속됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 셀 고유의 시퀀스임을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑과 상기 로컬 호핑은 슬롯 단위로 수행됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 전송 방법.
  5. 무선 통신 시스템의 기지국에서 역방향 데이터 채널을 수신하는 방법에 있어서,
    단말로 호핑과 관련된 정보를 전송하는 과정과,
    상기 단말로 자원 할당 정보를 전송하는 과정과,
    글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스 및 로컬 호핑을 위한 시퀀스에 따라 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 수신하는 과정을 포함하는 역방향 데이터 채널 수신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 상기 기지국과 상기 단말간에 약속됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 수신 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 셀 고유의 시퀀스임을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 수신 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑과 상기 로컬 호핑은 슬롯 단위로 수행됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 수신 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 역방향 데이터 채널을 전송하는 장치에 있어서,
    기지국으로부터 자원 할당 정보와 호핑과 관련된 정보를 수신하는 수신기와,
    글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 로컬 호핑을 위한 시퀀스에 따라 상기 역방향 데이터 채널을 전송하기 위한 자원을 결정하는 제어기와,
    상기 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 전송하는 송신기를 포함하는 역방향 데이터 채널 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 상기 기지국과 상기 단말간에 약속됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 전송 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 셀 고유의 시퀀스임을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 전송 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑과 상기 로컬 호핑은 슬롯 단위로 수행됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 전송 장치.
  13. 무선 통신 시스템에서 역방향 데이터 채널을 수신하는 장치에 있어서,
    단말로 자원 할당 정보와 호핑과 관련된 정보를 전송하는 송신기와,
    글로벌 호핑과 로컬 호핑이 가능하면, 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 로컬 호핑을 위한 시퀀스에 따라 상기 역방향 데이터 채널을 수신하기 위한 자원을 결정하는 제어기와,
    상기 결정된 자원을 통해 상기 역방향 데이터 채널을 수신하는 수신기를 포함하는 역방향 데이터 채널 수신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 상기 기지국과 상기 단말간에 약속됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 수신 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑을 위한 시퀀스와 상기 로컬 호핑을 위한 시퀀스는 셀 고유의 시퀀스임을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 수신 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 글로벌 호핑과 상기 로컬 호핑은 슬롯 단위로 수행됨을 특징으로 하는 역방향 데이터 채널 수신 장치.
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