KR101359679B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 다양한 버전의 프레임을사용하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선통신 시스템에서 다양한 버전의 프레임을사용하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 기지국은, 사용될 프레임의 버전(Version)을 결정하는 제어부와, 결정된 버전이 새 규격의 버전들 중 하나인 제 1 버전인 경우, 상기 제 1 버전 인덱스 정보를 포함하는 FCH(Frame Control Header)를 생성하는 제 1 MAC(Media Access Control) 처리부와, 상기 제 1 버전에 따른 프레임을 구성하는 제 1 송신 모뎀을 포함하여, 종래 규격의 프레임을 포함한 다양한 버전의 프레임을 동시에 사용할 수 있다.
Figure R1020070010386
다중 프레임, FCH(Frame Control Header), 프레임 버전(Version)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 다양한 버전의 프레임을 사용하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR USING DIVERSED VERSIONS FRAMES IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 일반적인 광대역 무선통신 시스템에서 프레임 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 FCH(Frame Control Header) 송신 경로에 대한 세부 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 FCH 해석 경로에 대한 세부 블록 구성을 도시하는 도면,
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 절차를 도시하는 도면,
도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 통신 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 제 1 프레임 운용 예를 개략적으로 도시하는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 제 2 프레임 운용 예를 개략적으로 도시하는 도면, 및
도 10은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 제 3 프레임 운용 예를 개략적으로 도시하는 도면.
본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신 시스템에서 다중 프레임 구조를 사용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 QoS 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA : Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성과 QoS을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통 신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16 통신 시스템은 상기 무선통신 시스템의 물리 채널(Physical Channel)에 광대역(Broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 적용한 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16 통신 시스템과 같은 광대역 무선통신 시스템에서의 일반적인 프레임 구조는 도 1과 같다.
상기 도 1에서 하향링크 프레임은 기지국이 단말들로 송신하는 프레임이고, 상향링크 프레임은 다수의 단말들이 송신하는 신호들이 모여 만들어지는 프레임이다. 단말은 프리앰블(Preamble)을 통해 기지국과의 동기를 획득하고, FCH(Frame Control Header)를 통해 맵(MAP) 메시지의 위치 및 코딩 방식을 확인한다. 그리고, 상기 단말은 상기 맵 메시지를 통해 자신에게 할당된 버스트(Burst) 영역의 위치 및 제어 정보들을 확인하여 통신을 수행한다. 즉, 단말이 프레임 수신 시 가장 먼저 확인하게 되는 정보는 상기 FCH 필드이다. 상기 FCH는 이미 규격화된 맵 메시지의 형식에 따라 상기 맵 메시지의 위치 및 코딩 방식을 나타낸다. 또한, 상기 맵 메시지도 이미 규격화된 프레임의 형식에 따라 제어 정보 및 버스트 영역의 위치를 나타낸다. 여기서, 상기 IEEE 802.16 시스템은 프레임이 사용하는 주파수 대역을 나누어 세그먼트(Segment) 단위로 관리한다. 이때, 상기 FCH가 포함된 세그먼트, 즉, 주파수 대역 인덱스 정보는 상기 프리앰블에 포함되며, 단말은 상기 프리앰블 을 통해 상기 FCH가 포함된 주파수 대역 인덱스 정보를 획득하여 FCH를 확인한다.
하지만, 지금도 광대역 무선통신 시스템의 성능을 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있으며, 경우에 따라 새로운 구조의 프레임이 제안될 수도 있다. 상기 새로운 구조의 프레임을 통해 성능이 향상된 맵 메시지, 버스트 채널, 제어 채널 등을 제공할 수 있게 된다. 하지만, 상기 새로운 구조의 프레임을 사용하는 경우, 현재 규격의 프레임을 사용하는 단말들이 프레임을 해석하지 못해 오류가 발생하는 현상이 발생한다. 즉, 현재 규격의 프레임과 새로운 구조의 프레임이 동시에 운용될 수 없으며, 이는 통신 시스템에 있어서 호환성이 결여됨을 의미한다.
따라서, 상기 통신 시스템의 호환성 유지를 위하여, 상기 새로운 구조의 프레임은 새로운 구조뿐만 아니라 현재의 규격도 포함하는 형태여야 한다. 더욱이, 앞으로 계속해서 새로운 구조의 프레임이 제안될 것을 감안하여, 다양한 버전(Version)의 프레임들을 동시에 사용할 수 있는 대안이 제시되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 다양한 버전(Version)의 프레임을 동시에 사용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 단말에게 변화하는 프레임 버전 정보를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 FCH(Frame Control Header)를 이용하여 프레임 버전 정보를 알리기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있 다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치는, 사용될 프레임의 버전을 결정하는 제어부와, 결정된 버전이 새 규격의 버전들 중 하나인 제 1 버전인 경우, 상기 제 1 버전 인덱스 정보를 포함하는 FCH를 생성하는 제 1 MAC(Media Access Control) 처리부와, 상기 제 1 버전에 따른 프레임을 구성하는 제 1 송신 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치는, 수신되는 프레임에서 적어도 하나의 FCH를 추출하고 비트열로 변환하여 출력하는 수신 모뎀과, 상기 FCH에 포함된 버전 인덱스를 통해 프레임 버전을 확인하는 MAC 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 방법은, 사용될 프레임의 버전을 결정하는 과정과, 결정된 버전이 새 규격의 버전들 중 하나인 제 1 버전인 경우, 상기 제 1 버전 인덱스 정보를 포함하는 FCH를 생성하는 과정과, 상기 제 1 버전에 따른 프레임을 구성하여 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 통신 방법은, 수신되는 프레임에서 적어도 하나의 FCH를 추출하는 과정과, 상기 FCH에 포함된 버전 인덱스를 통해 프레임 버전을 확인하는 과정과, 상기 프레임 버전이 지원 가능한 버전인 경우, 상기 프레임을 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 방법은, 기존 규격의 프레임을 구성하는 과정과, 새 규격의 프레임을 구성하는 과정과, 상기 기존 규격의 프레임과 새 규격의 프레임을 다중화하여 송신하는 과정을 포함하되, 상기 새 규격의 프레임의 제어 메시지는 기존 단말이 해석할 수 없는 것을 특징으로 한다.
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 다양한 버전(Version)의 프레임을 동시에 사용하기 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.
먼저 본 발명이 제안하는 다양한 버전을 동시에 사용할 수 있는 방안에 대해 설명한다.
상기 다양한 버전의 프레임을 동시에 사용하기 위해, 본 발명이 제안하는 방안은 프레임 내에 버전 정보를 포함시키는 것이다. 여기서, 상기 버전 정보는 프레임에서 프리앰블(Preamble) 이후에 삽입되는 FCH(Frame Control Header)에 포함된다. 우선, 종래 규격에 따른 상기 FCH의 형태를 살펴보면 하기 <표 1>과 같다.

Syntax
Size
(bits)
Notes
DL_Frame_Prefix_Fformat(){


Used subchannel bitmap

6		 Bit #0 : Subchannel group 0
Bit #1 : Subchannel group 1
Bit #2 : Subchannel group 2
Bit #3 : Subchannel group 3
Bit #4 : Subchannel group 4
Bit #5 : Subchannel group 5
reserved 1 Shall be set to zero

Repetition_Coding_Indication
2		 0b00 - No repetition coding on DL-MAP
0b01 - Repetion coding of 2 used on DL-MAP
0b10 - Repetion coding of 4 used on DL-MAP
0b11 - Repetion coding of 6 used on DL-MAP


Coding_Indication

3		 0b000 : CC encoding used on DL-MAP
0b001 : BTC encoding used on DL-MAP
0b010 : CTC encoding used on DL-MAP
0b011 : ZT CC encoding used on DL-MAP
0b100 : LDPC encoding used on DL-MAP
0b101 to 0b111 - Reserved
DL-MAP_Length 8
reserved 4 Shall be set to zero
}
상기 <표 1>에서, 상기 'Used subchannel bitmap' 필드는 현 프레임에서 사용할 부채널 정보, 상기 'Repetition_Coding_Indication' 필드는 맵(MAP) 메시지의 반복 코딩(Coding) 횟수, 상기 'Coding_Indication' 필드는 맵 메시지의 코딩 방식, 상기 'DL-MAP_Length' 필드는 맵 메시지의 길이를 나타낸다. 그리고, 사용되지 않는 5 비트를 포함하며, 상기 5 비트는 모두 '0'으로 설정되어야 한다.
여기서, 본 발명에 따라, 상기 사용되지 않는 5비트 중 하단의 4 비트는 프레임의 버전 정보를 나타내는데 사용된다. 상기 프레임 버전 정보를 포함하는 FCH의 형태는 하기 <표 2>와 같다.

Syntax
Size
(bits)
Notes
DL_Frame_Prefix_Fformat(){

informative Fields
20∼23		 Informative Elements depending on version index (The format of these fields shall be changed depending on version index)

Version Index
v
(1∼4)		 Version Index of this frame
Nth version of frame is expressed by [N mod 2V] Version Index
}
상기 <표 2>에서, 상기 'informative Fields' 필드는 상기 <표 1>에 나타난 'Used subchannel bitmap' 필드, 'Repetition_Coding_Indication' 필드, 'Coding_Indication' 필드, 'DL-MAP_Length' 필드를 포함하는 의미이고, 상기 'Version Index'는 현 프레임 버전의 인덱스를 나타낸다.
종래 규격과의 역호환성(Backward Compatiblity)을 보장하기 위해, 본 발명은 상기 'Version Index' 필드의 값이 '0'인 경우를 종래 규격에 따른 프레임이 사용되는 경우로 정의한다. 즉, 기지국이 종래 규격에 따른 프레임을 사용 시 상기 'Version Index' 필드의 값을 '0'으로 설정한다. 따라서, 상기 사용되지 않는 비트가 '0'으로 설정되어야 한다는 종래 규격 규칙이 위반되지 않는다. 이로써, 종래 규격의 프레임만 사용하는 단말도 새로운 구조의 프레임을 사용할 수 있게 된다. 만일, 상기 종래 규격의 프레임만 사용하는 단말이 상기 'Version Index' 필드 값이 '0'이 아닌 프레임을 수신하면, 상기 단말은 현 프레임을 사용 불가능한 프레임으로 분류하여 해당 프레임 구간 동안 통신을 수행하지 않는다.
이하 본 발명은 상술한 방식과 같이 프레임 버전 정보를 포함하는 프레임을 사용하여 통신을 수행하기 위한 기지국과 단말의 구성 및 동작 절차를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하 본 발명은 두 가지 버전의 프레임을 사용하는 경우를 가정하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 제어부(200), 제 1 MAC(Media Access Controll) 처리부(202-1), 제 2 MAC 처리부(202-2), 제 1 송신 모뎀(204-1), 제 2 송신 모뎀(204-2), 다중화기(206) 및 RF(Radio Frequency) 송신부(208)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 제 1 MAC 처리부(202-1) 및 제 1 송신 모뎀(204-1)은 종래 규격에 따른 프레임을 구성하기 위한 블록이고, 상기 제 2 MAC 처리부(202-2) 및 제 2 송신 모뎀(204-2)은 새로운 규격에 따른 프레임을 구성하기 위한 블록이라 가정한다.
상기 제어부(200)는 매 프레임마다 사용될 프레임의 버전을 결정하고, 해당 버전에 따라 MAC 계층 및 물리(Physical) 계층의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(200)는 자원 스케줄링을 수행한다. 또한, 상기 제어부(200)는 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 MAC 계층의 제어 메시지 생성 및 송신, 프레임 구성 및 송신을 제어한다.
상기 제 1 MAC 처리부(202-1)는 제 1 버전 프레임에 따른 MAC 제어 메시지 및 버스트 신호를 생성한다. 특히, 상기 제 1 MAC 처리부(202-1)는 제 1 버전에 따른 프레임과 대응되는 버전 정보를 포함되는 FCH를 생성한다. 예를 들어, 상기 제 1 MAC 처리부(202-1)는 상기 <표 2>와 같은 형태의 FCH에서 'Version Index' 필드를 해당 버전의 인덱스 값으로 설정한다. 만일, 상기 제 1 버전이 종래 규격에 따른 프레임 버전인 경우, 상기 제 1 버전의 인덱스 값을 '0'으로 설정함으로써, 다양한 버전의 프레임을 지원하지 않는 단말이 해석 가능한 FCH를 구성할 수 있다.
상기 제 2 MAC 처리부(202-2)는 제 2 버전에 따른 MAC 제어 메시지 및 버스트 신호를 생성한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제 1 MAC 처리부(202-1) 내의 FCH 생성부(212)는 프레임 버전 정보가 포함되는 FCH를 생성한다. 예를 들어, 상기 FCH 생성부(212)는 상기 <표 2>와 같은 형태의 FCH에서 'Version Index' 필드에 상기 제 2 버전의 인덱스 값을 설정한다. 또한, 상기 제 2 MAC 처리부(202-2)는 상기 제어부(200)의 스케줄링 결과에 따라 자원 할당 정보를 나타내는 맵 메시지를 생성한다.
상기 제 1 송신 모뎀(204-1)은 제 1 버전 프레임에 따라 데이터 비트열 및 제어 메시지를 포함하는 프레임을 구성하고, 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 제 1 송신 모뎀(204-1)은 복호화, 변조, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 등을 통해 기저대역 OFDM 심벌을 생성한다. 또한, 상기 제 1 송신 모뎀(204-1)는 프레임 동기를 위한 프리앰블을 생성하여, 매 프레임의 첫 번째 심벌로 상기 프리앰블을 삽입하여 출력한다.
상기 제 2 송신 모뎀(204-2)은 상기 제 2 버전에 따라 데이터 비트열 및 제어 메시지를 포함하는 프레임을 구성하고, 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 제 2 송신 모뎀(204-2)의 상세한 구성은 이하 도 3을 참조하여 설명한다.
상기 다중화기(206)는 해당 다중화 방식에 따라 상기 제 1 송신 모뎀(204-1) 및 제 2 송신 모뎀(204-2)으로부터의 신호들을 프레임 단위로 다중화한다. 여기서, 상기 다중화 방식은 시간 분할 방식 또는 주파수 분할 방식이 될 수 있다. 상기 시간 분할 방식의 경우, 상기 다중화기(206)는 시간 스위치와 같은 기능을 수행하여, 소정 프레임 구간에서는 상기 제 1 송신 모뎀(204-1)으로부터의 신호들을 출력하고, 소정 프레임 구간에서는 상기 제 2 송신 모뎀(204-2)으로부터의 신호들을 출력한다. 또한, 주파수 분할 방식의 경우, 상기 다중화기(206)는 상기 제 1 송신 모뎀(204-1) 및 제 2 송신 모뎀(204-2)으로부터의 신호들을 각각 다른 중간 주파수(IF : Intermediate Frequency) 대역의 신호로 변환하여 합성한다. 단, 상기 제 1 송신 모뎀(204-1)으로부터의 신호들은 종래 규격의 프레임이 사용하는 대역에 대응되는 중간 주파수 대역으로 변환되어야 한다.
상기 RF 송신부(208)는 상기 다중화기(206)로부터 제공되는 신호들을 RF 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 도 2를 참조하여 설명한 구성에서, 상기 제 1 MAC 처리부(202-1) 및 상기 제 2 MAC 처리부(202-2)는 각 버전에 따른 MAC 계층 동작을 수행한다. 하지만, 실제 구성되는 경우, 상기 제 1 MAC 처리부(202-1) 및 상기 제 2 MAC 처리부(202-2)는 하나의 MAC 처리부로 구성될 수 있다. 상기 도 2에서 이를 분리하여 도시한 것은 두 가지 버전의 프레임을 구성함을 강조하기 위한 것이다. 또한, 상기 제 1 송신 모뎀(204-1) 및 제 2 송신 모뎀(204-2)도 동일한 이유로, 실제 구성시 하나의 송신 모뎀으로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 FCH 송신 경로에 대한 세부 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 기지국은 상기 FCH 생성부(212), 부호기(302), 변조기(303), 자원 매핑기(306), OFDM 변조기(308), RF 송신부(208)를 포함하여 구성된다.
상기 FCH 생성부(212)는 프레임 버전 정보가 포함되는 FCH를 생성한다. 예를 들어, 상기 FCH 생성부(212)는 상기 <표 2>와 같은 형태의 FCH에서 'Version Index' 필드에 해당 버전의 인덱스 값을 설정한다. 상기 부호기(302)는 상기 FCH 생성부(212)에서 생성된 FCH의 비트열을 해당 방식에 따라 부호화한다. 상기 변조기(304)는 상기 부호기(302)로부터 부호화된 FCH를 제공받아 해당 방식에 따라 변조하여 복소 심벌로 변환한다.
상기 자원 매핑기(306)는 상기 변조기(304)로부터 제공되는 FCH의 복소 심벌을 해당 자원 영역에 매핑한다. 상기 OFDM 변조기(308)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 상기 자원 매핑기(306)로부터 제공되는 주파수 영역 신호를 시간 영역 OFDM 심벌로 변환한다. 상기 RF 송신부(208)는 상기 다중화기(206)로부터 제공되는 신호들을 RF 대역 신호로 변환 및 증폭하여 안테나를 통해 송신한다.
상기 도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단말은 RF 처리부(400), 역다중화기(402), 제 1 수신 모뎀(404-1), 제 2 수신 모뎀(404-2), 제 1 MAC 처리부(406-1), 제 2 MAC 처리부(406-2) 및 제어부(408)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리부(400)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 여기서, 상기 기저대역 신호로 변환하는 경우는 상이한 버전의 프레임을 시간 분할 다중화한 경우이고, 상기 중간 주파수 대역 신호로 변환하는 경우는 상이한 버전의 프레임을 주파수 분할 다중화한 경우이다.
상기 역다중화기(402)는 해당 역다중화 방식에 따라 수신 신호를 프레임 단위로 분류하여 제 1 수신 모뎀(404-1) 또는 제 2 수신 모뎀(404-2)으로 출력한다. 예를 들어, 상기 역다중화 방식은 시간 분할 방식 또는 주파수 분할 방식이 될 수 있다. 상기 시간 분할 방식의 경우, 상기 역다중화기(402)는 시간 스위치와 같은 기능을 수행하여, 소정 프레임 구간에서는 상기 제 1 수신 모뎀(404-1)으로 신호들을 출력하고, 소정 프레임 구간에서는 상기 제 2 송신 모뎀(404-2)으로 신호들을 출력한다. 또한, 주파수 분할 방식의 경우, 상기 역다중화기(402)는 상기 RF 수신부(400)로부터의 신호들을 대역 필터링하여 제 1 대역의 신호들은 제 1 송신 모뎀(404-1)으로, 제 2 대역의 신호들은 제 2 송신 모뎀(404-2)으로 출력한다.
상기 제 1 수신 모뎀(404-1)은 제 1 버전에 따른 프레임을 해석하여 비트열로 변환한다. 다시 말해, 상기 제 1 수신 모뎀(404-1)은 상기 역 다중화기(402)로부터 제공되는 프리앰블을 통해 프레임 동기를 획득하고, 제 1 버전에 따른 신호들을 FFT(Fast Fourier Transform) 연산한 후, 수신 신호를 추출하여 복조 및 복호를 통해 비트열로 변환한다.
상기 제 2 수신 모뎀(404-2)은 제 2 버전의 프레임을 해석하여 버스트 및 제어 신호를 비트열로 변환한다. 상기 제 2 수신 모뎀(404-2)의 상세한 구성은 이하 도 5를 참조하여 설명한다.
상기 제 1 MAC 처리부(406-1)는 제 1 버전의 프레임에 따른 MAC 제어 메시지 및 버스트를 처리한다. 예를 들어, 상기 제 1 MAC 처리부(406-1)는 FCH를 통해 맵 메시지의 위치 및 코딩 방식을 확인하고, 제 1 버전에 따른 맵 메시지를 통해 할당된 자원 영역을 확인한다.
상기 제 2 MAC 처리부(406-2)는 제 2 버전에 따른 MAC 제어 메시지 및 버스트를 처리한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 제 2 MAC 처리부(406-2) 내의 FCH 해석부(416)는 FCH를 통해 프레임의 버전을 확인한다. 예를 들어, 상기 FCH 해석부(416)는 상기 <표 2>와 같은 형태의 FCH에서 'Version Index' 필드의 값을 통해 프레임 버전을 확인한다. 즉, 상기 제 2 MAC 처리부(406-2)는 상기 FCH 해석부(416)에서 확인된 버전에 따라 MAC 제어 메시지 및 버스트를 처리한다.
상기 제어부(408)는 수신되는 프레임의 버전에 따라 MAC 계층 및 물리(Physical) 계층의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명에 따라, 상기 제어부(408)는 상기 FCH 해석부(416)에서 확인된 프레임 버전에 따라 상기 역다중화기(402)의 출력을 제어한다.
주파수 분할 방식인 경우에 상기 FCH를 통해 프레임 버전을 확인하는 구성에 대해 자세히 설명하면, 상기 제 1 수신 모뎀(404-1) 및 상기 제 2 수신 모뎀(406)은 각 주파수 대역에서 상기 FCH를 추출하고, 추출된 각 FCH를 상기 제 2 MAC 처리부(406-1)로 출력한다. 즉, 각 수신 모뎀에서 처리된 프레임의 버전은 상기 제 2 MAC 처리부(406-1)를 통해 확인된다.
도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 FCH 해석 경로의 세부 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 단말은, RF 수신부(400), OFDM 복조기(502), FCH 추출기(504), 복조기(506), 복호기(508) 및 FCH 해석부(416)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리부(400)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 상기 OFDM 복조기(502)는 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 RF 처리부(400)로부터 제공되는 시간 영역 OFDM 심벌을 주파수 영역 신호들로 변환한다. 상기 FCH 추출기(504)는 상기 OFDM 복조기(502)로부터 제공되는 주파수 영역 신호들 중 FCH 신호를 추출한다.
상기 복조기(506)는 상기 FCH 추출기(504)로부터 제공되는 FCH 신호를 해당 방식에 따라 복조하여 비트열로 변환한다. 상기 복호기(508)는 상기 복조기(506)로부터 제공되는 비트열을 해당 방식에 따라 복호화한다. 상기 FCH 해석부(416)는 상기 복호기(508)로부터 제공되는 FCH를 통해 프레임의 버전을 확인한다. 예를 들어, 상기 FCH 해석부(416)는 상기 <표 2>와 같은 형태의 FCH에서 'Version Index' 필드의 값을 통해 프레임 버전을 확인한다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6를 참조하면, 상기 기지국은 601단계에서 현 프레임의 버전을 결정한다. 즉, 상기 기지국은 지원 가능한 다수의 프레임 버전들 중 하나의 버전을 선택한다. 만일, 상이한 버전의 프레임을 주파수 대역 별로 분류하여 사용하는 경우, 상기 601단계는 생략될 수 있다. 즉, 상기 기지국은 주파수 대역별로 해당 버전의 프레임을 사용하게 된다.
상기 프레임 버전을 결정한 후, 상기 기지국은 603단계로 진행하여 프레임 버전 정보를 포함하는 FCH를 생성한다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 <표 2>와 같은 형태의 FCH에서 'Version Index' 필드에 프레임 버전 인덱스를 기록한다. 이때, 상이한 버전의 프레임을 주파수 대역 별로 분류하여 사용하는 경우, 상기 기지국은 각 주파수 대역 별로 사용되는 프레임 수 만큼의 FCH를 생성한다.
이후, 상기 기지국은 605단계로 진행하여 프레임의 시작 시간인지 확인한다.
상기 프레임의 시작 시간이면, 상기 기지국은 607단계로 진행하여 단말의 동기 획득을 위한 프리앰블을 송신한다.
이어, 상기 기지국은 609단계로 진행하여 상기 603단계에서 생성된 FCH를 프레임의 해당 자원 영역에 매핑하여 송신한다. 이때, 상이한 버전의 프레임을 주파수 대역 별로 분류하여 사용하는 경우, 상기 기지국은 각 주파수 대역에 대응되는 버전에 따른 FCH를 매핑하여 송신한다.
상기 FCH를 송신한 후, 상기 기지국은 611단계로 진행하여 현 프레임의 버전에 따른 맵 메시지를 해당 자원 영역에 매핑하여 송신한다.
이후, 상기 기지국은 613단계로 진행하여 현 프레임의 버전에 따라 통신을 수행한다. 즉, 상기 기지국은 해당 버전의 프레임 구조에 따라 하향링크 프레임을 구성하여 송신하고, 수신되는 상향링크 프레임을 해석한다.
도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 통신 절차를 도시하고 있다.
상기 도 7를 참조하면, 상기 단말은 701단계에서 수신되는 프리앰블을 이용하여 프레임 동기를 획득한다.
상기 프레임 동기를 획득한 후, 상기 단말은 703단계로 진행하여 수신되는 FCH를 통해 현 프레임의 버전을 확인한다. 예를 들어, 상기 단말은 상기 <표 2>와 같은 구조의 FCH를 수신하여 'Version Index' 필드의 값을 통해 현 프레임의 버전을 확인한다. 이때, 상이한 버전의 프레임을 주파수 대역 별로 분류하여 사용하는 경우, 상기 단말은 각 주파수 대역에서 각각의 FCH를 수신하여, 각 주파수 대역에서 사용되는 프레임의 버전을 확인한다.
상기 현 프레임의 버전을 확인한 후, 상기 단말은 705단계로 진행하여 상기 확인된 버전이 지원할 수 있는 버전인지 확인한다.
만일, 현 프레임의 버전이 지원할 수 없는 버전이면, 상기 단말은 711단계로 진행하여 다음 프레임의 수신 시간인지 확인한다. 즉, 상기 단말은 현 프레임에서 통신을 수행하지 않고, 다음 프레임을 기다린다.
반면, 현 프레임의 버전이 지원할 수 있는 버전이면, 상기 단말은 707단계로 진행하여 해당 프레임 버전에 따라 맵 메시지를 추출 및 해독한다. 여기서, 상기 맵 메시지를 추출하기 위한 정보는 상기 FCH를 통해 확인된다.
상기 맵 메시지를 확인한 후, 상기 단말은 709단계로 진행하여 할당된 자원을 이용하여 통신을 수행한다. 다시 말해, 상기 단말은 할당된 하향링크 자원 영역에서 수신 신호를 추출하고, 할당된 상향링크 자원 영역에 송신 신호를 매핑하여 송신한다.
이후, 상기 단말은 711단계로 진행하여 다음 프레임 수신 시간인지 확인하여, 다음 프레임 수신 시간이면 상기 701단계로 되돌아 간다.
도 8은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 제 1 프레임 운용 예를 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 8은 상이한 버전의 프레임이 시간 분할 다중화되어 운용되는 경우를 도시하고 있다. 이때, 프레임 기존 규격만을 지원하는 단말1 및 프레임 기존 규격 및 '1'을 모두 지원하는 단말2가 통신을 수행하는 상황을 가정한다.
상기 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 단말1은 기존 규격인 프레임만을 이용해 통신을 수행한다. 즉, 상기 기존 규격인 프레임과 새 규격인 프레임이 번갈아 사용되는 경우, 상기 단말1은 전체 프레임의 절반을 이용하여 통신을 수행한다. 반면, 상기 단말2는 기존 규격인 프레임 및 새 규격인 프레임 모두 지원 가능하므로, 두 가지 버전의 프레임을 모두 이용해 통신을 수행한다.
도 9는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 제 2 프레임 운용 예를 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 9는 상이한 버전의 프레임이 주파수 분할 다중화되어 운용되는 경우를 도시하고 있다. 이때, 프레임 기존 규격만을 지원하는 단말1 및 프레임 기존 규격 및 '1'을 모두 지원하는 단말2가 통신을 수행하는 상황을 가정한다.
상기 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 단말1은 기존 규격인 프레임에 대한 대역만을 사용하여 통신을 수행한다. 반면, 상기 단말2는 상기 기존 규격 및 새 규격 모두 지원하기 때문에, 전 대역을 모두 사용하여 통신을 수행한다.
이때, 시스템은 상기 기존 규격인 프레임에 대한 대역에서 새 규격인 프레임을 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 단말1은 프레임 내의 FCH를 통해 해당 대역으로 새 규격인 프레임이 수신됨을 확인하여, 해당 프레임에서 통신을 수행하지 않는다. 한편, 동일한 상황에서 상기 단말2는 프레임 내의 FCH를 통해 해당 대역으로 새 규격인 프레임이 수신됨을 확인하여, 새 규격에 따라 프레임을 해석하여 통신을 수행한다.
상기 단말1이 기존 규격인 프레임만을 사용할 수 있는 이유에 대해 설명하면, 상기 단말1은 프레임 동기를 위해 수신되는 프리앰블을 통해 기존 규격인 프레임이 위치한 주파수 대역 인덱스를 확인하여, 해당 주파수 대역에서 FCH를 확인한다. 즉, 상기 단말1은 상기 프리앰블을 통해 확인된 주파수 대역 인덱스에 대응되지 않는 대역은 해석하지 않기 때문에, 상기 기존 규격인 프레임만을 사용하게 된다.
도 10은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템의 제 3 프레임 운용 예를 개략적으로 도시하고 있다.
상기 도 10은 상기 도 8과 같이 상이한 버전의 프레임이 시간 분할 다중화되어 운용되는 경우를 도시하고 있다. 단, 상기 도 10은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임이 연속되지 않고, 상기 상향링크 프레임이 한 프레임 뒤에 나타나는 경우를 도시하고 있다. 이때, 프레임 기존 규격만을 지원하는 단말1 및 프레임 기존 규격 및 '1'을 모두 지원하는 단말2가 통신을 수행하는 상황을 가정한다.
상기 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 단말1는 기존 규격인 프레임만을 이용해 통신을 수행한다. 즉, 상기 기존 규격인 프레임과 새 규격인 프레임이 번갈아 사용되는 경우, 상기 단말1은 전체 프레임의 절반을 이용하여 통신을 수행한다. 반면, 상기 단말2는 기존 규격인 프레임 및 새 규격인 프레임 모두 지원 가능하므로, 두 가지 버전의 프레임을 모두 이용해 통신을 수행한다. 이때, 각 단말이 수신한 하향링크 프레임 내의 맵은 현 프레임이 아닌 다음 프레임의 상향링크 자원 할당을 나타내고 있으므로, 상기 각 단말은 다음 프레임에서 상향링크 통신을 수행한다.
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.
상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 FCH(Frame Control Header)에 프레임 버전(Version) 정보를 포함시킴으로써, 종래 규격의 프레임을 포함한 다양한 버전의 프레임을 동시에 사용할 수 있다.

Claims (28)

  1. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    사용될 프레임의 버전(Version)을 결정하는 제어부와, 상기 프레임의 버전은 상기 프레임 내에서의 제어 정보 및 데이터의 물리적 할당 방식을 정의하며,
    결정된 버전이 새 규격의 버전들 중 하나인 제 1 버전인 경우, 상기 제 1 버전의 인덱스 정보를 포함하는 FCH(Frame Control Header)를 생성하는 제 1 MAC(Media Access Control) 처리부와,
    상기 제 1 버전의 프레임 구조에 따라 상기 제어 정보 및 상기 데이터를 주파수 자원 및 시간 자원에 할당함으로써, 상기 제 1 버전에 따른 프레임을 구성하는 제 1 송신 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 MAC 처리부는,
    상기 FCH 내의 필드 중 기존 규격에서 사용되지 않는 예약(Reserved) 필드를 이용하여 상기 제 1 버전의 인덱스 정보를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 버전이 기존 규격의 버전인 경우, 상기 기존 규격에 따른 FCH를 생성하는 제 2 MAC 처리부와,
    상기 기존 규격의 프레임 구조에 따라 상기 제어 정보 및 상기 데이터를 주파수 자원 및 시간 자원에 할당함으로써, 상기 기존 규격에 따른 프레임을 구성하는 제 2 송신 모뎀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 새 규격에 따른 프레임과 상기 기존 규격에 따른 프레임을 시간적으로 분류하여 다중화하는 다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 새 규격에 따른 프레임과 상기 기존 규격에 따른 프레임을 주파수 대역으로 분류하여 다중화하는 다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 송신 모뎀은,
    상기 FCH를 해당 방식에 따라 부호화하는 부호기와,
    상기 부호기로부터의 비트열을 복소 심벌로 변환하는 변조기와,
    상기 변조기로부터의 복소 심벌을 해당 자원 영역에 매핑하는 매핑기와,
    IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 상기 자원 영역에 매핑 된 신호들을 시간 영역 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌로 변환하는 OFDM 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 광대역 무선통신 시스템에서 단말 장치에 있어서,
    수신되는 프레임에서 적어도 하나의 FCH(Frame Control Header)를 추출하고 비트열로 변환하여 출력하는 수신 모뎀과,
    상기 FCH에 포함된 버전(Version)의 인덱스를 통해 프레임의 버전을 확인하는 MAC(Media Access Controll) 처리부를 포함하며,
    상기 버전은 상기 프레임 내에서의 제어 정보 및 데이터의 물리적 할당 방식을 정의하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 MAC 처리부는, 상기 FCH의 예약(Reserved) 필드를 통해 상기 버전의 인덱스를 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 프레임의 버전이 지원 가능하지 않은 버전인 경우, 해당 프레임에서 통신을 수행하지 않도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    확인된 프레임의 버전에 따라 수신되는 프레임들을 시간 구간으로 분류하는 역다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    확인된 프레임의 버전에 따라 수신되는 프레임들을 주파수 대역으로 분류하는 역다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 수신 모뎀은, 프리앰블(Preamble)을 이용하여 프레임 동기를 획득한 후, 상기 FCH를 추출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 수신 모뎀은,
    FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 시간 영역 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌을 주파수 영역 신호들로 변환하는 OFDM 복 조기와,
    상기 주파수 영역 신호들에서 상기 FCH를 추출하는 추출기와,
    상기 추출기로부터의 신호를 비트열로 변환하는 복조기와,
    상기 복조기로부터의 비트열을 채널 복호화하는 복호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서,
    사용될 프레임의 버전(Version)을 결정하는 과정과, 상기 프레임의 버전은 상기 프레임 내에서의 제어 정보 및 데이터의 물리적 할당 방식을 정의하며,
    결정된 버전이 새 규격의 버전들 중 하나인 제 1 버전인 경우, 상기 제 1 버전의 인덱스 정보를 포함하는 FCH(Frame Control Header)를 생성하는 과정과,
    상기 제 1 버전의 프레임 구조에 따라 상기 제어 정보 및 상기 데이터를 주파수 자원 및 시간 자원에 할당함으로써, 상기 제 1 버전에 따른 프레임을 구성하여 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 버전의 인덱스 정보는, 상기 FCH 내의 필드 중 기존 규격에서 사용되지 않는 예약(Reserved) 필드에 기록되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 결정된 버전이 기존 규격의 버전인 경우, 상기 기존 규격에 따른 FCH를 생성하는 과정과,
    상기 기존 규격의 프레임 구조에 따라 상기 제어 정보 및 상기 데이터를 주파수 자원 및 시간 자원에 할당함으로써, 상기 기존 규격에 따른 프레임을 구성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 새 규격에 따른 프레임과 상기 기존 규격에 따른 프레임은, 시간적으로 분류하여 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 새 규격에 따른 프레임과 상기 기존 규격에 따른 프레임은, 주파수 대역으로 분류하여 다중화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 광대역 무선통신 시스템에서 단말의 통신 방법에 있어서,
    수신되는 프레임에서 적어도 하나의 FCH(Frame Control Header)를 추출하는 과정과,
    상기 FCH에 포함된 버전(Version)의 인덱스를 통해 프레임의 버전을 확인하는 과정과,
    확인된 프레임의 버전이 지원 가능한 버전인 경우, 상기 프레임을 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하며,
    상기 버전은 상기 프레임 내에서의 제어 정보 및 데이터의 물리적 할당 방식을 정의하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 버전의 인덱스는, 상기 FCH의 예약(Reserved) 필드를 통해 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 프레임의 버전이 지원 가능하지 않은 버전인 경우, 해당 프레임에서 통신을 수행하지 않고 다음 프레임을 기다리는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 확인된 프레임의 버전에 따라 수신되는 프레임들을 시간 구간으로 분류하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 확인된 프레임 버전에 따라 수신되는 프레임들을 주파수 대역으로 분류하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 19항에 있어서,
    프리앰블(Preamble)을 이용하여 프레임 동기를 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 광대역 무선통신 시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서,
    기존 규격의 프레임 구조에 따라 제어 정보 및 데이터를 주파수 자원 및 시간 자원에 할당함으로써, 상기 기존 규격의 프레임을 구성하는 과정과,
    새 규격의 프레임 구조에 따라 제어 정보 및 데이터를 주파수 자원 및 시간 자원에 할당함으로써, 상기 새 규격의 프레임을 구성하는 과정과,
    상기 기존 규격의 프레임 및 상기 새 규격의 프레임을 다중화하여 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 새 규격의 프레임 및 상기 기존 규격의 프레임은, 상기 프레임 내에서의 제어 정보 및 데이터의 물리적 할당 방식을 서로 다르게 정의하며,
    상기 새 규격의 프레임의 상기 제어 정보는 기존 단말이 해석할 수 없음을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제어 정보는, 해당 프레임 버전(Version) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 제어 정보는, FCH(Frame Control Header)인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 다중화 방식은, 시간 분할 다중화 또는 주파수 분할 다중화인 것을 특징으로 하는 방법.
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