KR101375531B1 - 광대역 무선통신시스템에서 자원 할당 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기지국의 통신 방법은, 자원 스케줄링을 수행하여 사용자에게 자원영역을 할당하는 과정과, 상기 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호(node ID)를 트라이앵글(triangle)방식 기반하에 트리방식이 결합된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하는 과정과, 상기 결정된 노드번호를 포함하는 자원할당정보를 구성하는 과정과, 상기 구성된 자원할당정보를 상기 사용자에게 전송하는 과정을 포함하고 상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

광대역 무선통신, 자원할당, 자원구조, 맵

Description

광대역 무선통신시스템에서 자원 할당 장치 및 방법{APPARUTUS AND METHOD FOR RESOURCE ALLOCATION IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 자원 할당 정보의 오버헤드를 줄이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 고속의 이동통신을 위해서 많은 무선통신 기술들이 후보로 제안되고 있으며, 이 중에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법은 현재 가장 유력한 차세대 무선 통신 기술로 인정받고 있다. 향후 대부분의 무선통신 기술에서는 상기 OFDM 기술이 사용될 것으로 예상되며, 현재 3.5세대 기술이라고 불리는 IEEE 802.16 계열의 WMAN(Wireless Metropolitan Area Network)에서도 상기 OFDM 기술을 표준규격으로 채택하고 있다.

기존의 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 기반의 통신시스템은, 데이터 전송을 위한 채널을 코드로 구분하므로, 자원할당을 위한 정보량이 적다. 반면, OFDM기반의 통신시스템은 데이터 전송을 위한 채널이 시간 및 주 파수 영역으로 구분되므로, 자원할당을 위한 정보량이 상당히 크다.

도 1은 전형적인 IEEE 802.16e 시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 프레임은 하나의 하향링크(DL : Downlink) 프레임과 하나의 상향링크(UL : Uplink) 프레임으로 구성된다. 하향링크 프레임은 기지국이 단말들로 데이터를 전송하는 구간이고, 상향링크 프레임은 여러 단말들이 정해진 자원영역을 통해 기지국으로 데이터를 전송하는 구간이다.

하향링크 프레임은 FCH(Frame Control Header), DL-MAP, UL-MAP 그리고 하향링크 데이터 버스트(Burst)들로 구성된다. 그리고, 상향링크 프레임은 크게 제어(control) 영역(CQICH 영역, ACHCH 영역, CDMA Ranging 영역 등)과 상향링크 데이터 버스트 영역으로 구성된다. 상기 FCH는 프레임의 기본 구성에 대한 정보를 포함한다. DL-MAP은 하향링크 데이터 버스트들에 대한 자원할당정보를 포함하며, UL-MAP은 상향링크 프레임에 대한 자원할당정보를 포함한다.

이와 같이, 기존의 IEEE 802.16e 시스템의 경우, 모든 사용자들에게 전송될 자원할당정보(DL-MAP, UL-MAP)는 하나의 채널코딩 단위(하나의 버스트 단위)로 부호화되어 프레임의 시작부에서 전송된다. 단말은 기지국에서 방송되는 맵(MPA)을 수신하고, 본인의 단말 식별자(CID : Connection Identifier)가 DL/UL-MAP IE(Information Element)에 있으면 해당 MAP IE의 정보에 따라 데이터를 수신하거나 송신한다. 기지국과 단말이 계속 통신할 경우, 기지국은 단말에게 매 프레임마다 자원할당정보를 전송해야 한다. 이러한 방식을 조인트 코딩(joint coding)이라 명한다.

한편, IEEE 802.20 UMB(Ultra Mobile Broadband)와 3GPP LTE(Long Term Evolution)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 프레임마다 사용자별 자원할당정보를 별도의 인코딩 블록으로 구성하여 전송한다. 이 경우, 각 사용자별 자원할당정보는 코드로 구분될 수 있다. 이러한 방식을 개별 코딩(separate coding)이라 명한다.

특히, 상기 개별 코딩 방식은 각각의 사용자에게 자원할당정보를 전송하므로, 해당 사용자 단말의 채널 상황에 최적화된 자원할당정보를 전송할 수 있다. 그러나, 모든 사용자에게 자원할당정보를 각각 전송해야 하므로, 맵(MAP)의 오버헤드(overhead)가 크다. 그러므로, 개별 코딩 방식을 사용하는 경우, 각 사용자에게 전송되는 자원할당정보의 크기를 줄일 수 있는 방안이 필요하다. 특히, 자원할당정보 내 포함되는 자원영역표시(resource indication)를 위한 정보량을 줄일 수 있는 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신시스템에서 효율적인 자원영역표시(resource indication)를 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 자원영역표시를 위한 정보량을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 자원할당정보의 정보량을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 자원할당정보를 통신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서, 상기 방법은 자원 스케줄링을 수행하여 사용자에게 자원영역을 할당하는 과정과,상기 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호(node ID)를, 트라이앵글(triangle)방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리(tree)브랜치로 구성된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하는 과정과, 상기 결정된 노드번호를 포함하는 자원할당정보를 구성하는 과정과, 상기 구성된 자원할당정보를 상기 사용자에게 전송하는 과정을 포함하고, 상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 단말의 통신 방법에 있어서, 상기 방법은 맵 영역을 통해 자원할당정보를 수신하는 과정과, 상기 자원할당정보를 해석하여 노드번호를 추출하는 과정과, 상기 노드번호에 대응하는 자원영역을, 트라이앵글 방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하는 과정과, 상기 결정된 자원영역을 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서, 상기 장치는 자원 스케줄링을 수행하여 사용자에게 자원영역을 할당하며, 상기 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호를, 트라이앵글 방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된 하이브리드 구조에 근거해서 결정하는 제어부와, 상기 결정된 노드번호를 포함하는 자원할당정보를 구성하는 메시지 구성부와, 상기 구성된 자원할당정보를 상기 사용자에게 송신하는 송신부를 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 광대역 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서, 상기 장치는 맵 영역을 통해 자원할당정보를 수신하는 수신부와, 상기 자원할당정보를 해석하여 노드 번호를 추출하는 메시지 해석부와, 상기 노드번호에 대응하는 자원영역을, 트라이앵글 방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하고, 상기 결정된 자원영역을 통해 통신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 자원할당정보의 크기를 효과적으로 줄일 수 있는 최적의 자원(resource) 구조를 제안한다. 다시 말해, 본 발명은 자원영역표시(resource indication)를 위한 정보량을 줄임으로써 자원할당정보의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 트리(tree) 방식과 트라이앵글(triangle) 방식을 결합한 하이브리드 방식으로 자원을 할당하기 때문에, 자원 할당의 자유도를 높일 수 있고, 그래뉼래러티(granularity) 성능을 높일 수 있다. 이렇게 자원할당정보를 줄이면 데이터 전송을 위한 자원을 많이 확보할 수 있기 때문에, 시스템의 전반적인 전송률을 높일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명은 광대역 무선통신시스템에서 자원영역표시(resource indication)를 위한 정보량을 줄이기 위한 방안에 대해 제안한다.

본 발명은 기지국이 다수의 단말에게 자원할당정보를 맵(MAP) 방식으로 구성하여 전송하는 통신시스템에 적용될 수 있으며, 이하 설명은 IEEE 802.16m 기반의 광대역 무선통신시스템을 예를 들어 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신시스템에서 자원할당정보의 구성 예를 보여준다. 특히, 도 3은 자원할당정보를 맵 방식으로 구성하며, 각각의 사용자별로 자원할당정보를 개별 부호화(separate coding)하여 전송하는 경우를 가정한 것이다.

(a)는 자원할당정보를 FDM(Frequency Division Multiplexing) 방식으로 전송하는 경우이다. 즉, 주파수 축에서 일정 대역을 맵을 위해 사용하고, 나머지 대역을 사용자 데이터를 위해 사용한다.

(b)는 자원할당정보를 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 전송하는 경우이다. 즉, 시간 축에서 일정 개수의 OFDM심볼 영역을 맵을 위해 사용하고, 나머지 영역을 사용자 데이터를 위해 사용한다.

상기 도 3은 IEEE 802.16m의 미니 프레임(mini frame)(혹은 서브프레임)을 도시한 것이다. 예를 들어, IEEE 802.16m에서는 10 MHz 대역폭에서 하나의 미니 프레임(예 : 6 OFDM 심볼) 당, 소정 개수(예 : 18개)의 부반송파(subcarrier)를 하나의 블록으로 묶어 48개의 자원블럭(RB : Resource Block)을 구성한다. 이하 설명은 이러한 미니 프레임(혹은 서브프레임)에 대한 자원 할당 방법을 예를 들어 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명에 있어서 8개의 자원블럭에 대한 자원영역표시(resource indication)를 위한 트리 구조를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 최 하단의 노드(node)들은 1번째 순서(1st order)에 해당되며, 실제 할당되는 자원블럭들에 각각 대응된다. 그 다음 4개의 노드들은 2번째 순서(2nd order)에 해당되고, 그 다음의 2개의 노드들은 3번째 순서(3rd order)에 해당되며, 그 다음 하나의 노드는 4번째 순서(4th order)에 해당된다. 각 순서(order)에서 각 노드는 브랜치(branch)를 통해 하단 2개의 노드들에 연결된다.

도 4의 경우 지원 가능한 자원영역표시(resource indication)는 다음과 같이 15가지로 구성된다.

- 할당 크기 1: RB # {0},{1},{2},{3},{4},{5},{6},{7}

- 할당 크기 2: RB # {0,1},{2,3},{4,5},{6,7},

- 할당 크기 4: RB # {0,1,2,3}.{4,5,6,7}

- 할당 크기 8: RB # {0,1,2,3,4,5,6,7}

예를 들어, 11~14번의 RB들이 할당될 경우, 단말로 전송되는 자원할당정보내 포함되는 자원영역 표시자는 노드 식별자(node ID)인 "010"이 된다.

광대역 무선통신시스템에서 효율적인 자원영역표시를 위해서 다음과 같은 사항이 필요하다.

필요사항 1 : VoIP(Voice over IP)나 제어채널 같은 작은 정보량의 데이터를 지시하기 위해 1,2,3의 RB 크기에 대한 할당을 지원해야 한다.

필요사항 2 : 큰 정보량을 가지는 데이터의 할당에 대해서도 자원낭비를 최 소화해야 한다.

필요사항 3 : 밴드 AMC(Adaptive modulation and coding)와 같이 여러 RB를 밴드 단위로 묶어서 할당하는 방식을 지원하기 위해 4와 6의 배수에 대한 할당을 모두 지원해야 한다.

필요사항 4 : 48개의 RB를 지원하는 미니 프레임 구조에서 앞서 기술한 필요사항들을 모두 만족시키면서 자원영역표시를 위한 정보량을 최소화해야 한다.

상기한 필요사항 4를 만족시키기 위해서는, 하단의 브랜치들이 트리 구조를 가질수록 유리한다. 즉, 하단으로 갈수록 노드의 수가 크게 증가하므로 하단에서 트리를 적용하여 노드 수를 줄일수록 정보량을 최소화시킬 수 있다. 그러나, 필요사항 1을 만족시키기 위해서는 최 하단에서부터 1,2번째 브랜치(1st 및 2nd branch)에서 트라이앵글(triangle) 구조를 지원해야 한다. 그 이유는 n번째 브랜치에서 트리 구조를 적용하면 n+2번째 순서의 노드들은 n+1번째 순서에 비해 그래뉼래러티(granularity)가 2의 지수만큼 증가하기 때문이다. 그러므로, 본 발명은 트리 브랜치를 3번째 브랜치(3rd branch)에 적용하기로 한다.

또한, 필요사항 3을 만족시키기 위해서는, 전체 사용되는 트리 브랜치를 최대 2개로 해야 한다. 또한, n번째 노드를 트리 브랜치로 사용하기 위해서는 n번째 순서의 노드의 총 수가 짝수이어야 한다. 그러므로, 본 발명은 2번째 트리 브랜치를 5번째 브랜치(5th branch)에 적용하기로 한다.

이하, 예를 들어 48개의 RB로 구성된 미니 프레임에 적합한 자원영역표시를 위한 자원 구조를 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원영역표시를 위한 자원 구조를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 트리(tree) 구조와 트라이앵글(triangle) 구조가 결합된 하이브리드 구조이다. 즉, 상기 하위 브리드 구조는, 트라이앵글 구조를 기반으로 하며, 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된다. 예를 들어, 최 하단으로부터 3번째 브랜치와 5번째 브랜치는 트리 브랜치로 구성되고, 나머지 브랜치들은 트라이앵글 브랜치로 구성될 수 있다. 이럴 경우, 총 노드의 수는 252개로 자원영역표시를 위한 정보량은 8비트이다.

도 5의 경우, 지원 가능한 자원영역표시(resource indication)는 다음과 같이 총 252가지로 구성된다.

할당크기 1(48가지): {0}, {1}, {2}, {3}, {4}, ~, {47}

할당크기 2(47가지) {0,1}, {1,2}, {2,3}, {3,4}, ~, {45,46}, {46,47}

할당크기 3(46가지): {0,1,2}, {1,2,3}, {2,3,4}, ~ {44,45,46}, {45,46,47}

할당크기 4(23가지): {0,1,2,3}, {2,3,4,5}, {4,5,6,7}, ~, {44,45,46,47}

할당크기 6 (22가지): {0,1,~,4,5}, {2,3,~,6,7}, {4,5,~,8,9},~, {42,43,~,46,47}

할당크기 8(11가지): {0,1,~,6,7}, {4,5,~,10,11}, {8,9,~14,15},~, {40,41,~,46,47}

할당크기 12 (10가지): {0,1,~,10,11}, {4,5,~,14,15}, ~, {36,37,~,46,47}

할당크기 16 (9가지): {0,1,~14,15}, {4,5,~,18,19}, ~, {32,33,~,46,47}

할당크기 20 (8가지): {0,1,~14,19}, {4,5,~,18,23}, ~, {28,29,~,46,47}

할당크기 24 (7가지): {0,1,~14,23}, {4,5,~,22,27}, ~, {24,25,~,46,47}

할당크기 28 (6가지): {0,1,~14,27}, {4,5,~,26,31}, ~, {20,21,~,46,47}

할당크기 32 (5가지): {0,1,~30,31}, {4,5,~,30,35}, ~, {16,17,~,46,47}

할당크기 36 (4가지): {0,1,~34,35}, {4,5,~,38,39}, ~, {12,13,~,46,47}

할당크기 40 (3가지): {0,1,~,38,39}, {4,5,~,42,43}, {8,9,~,46,47}

할당크기 44 (2가지): {0,1,~,42,43}, {4,5,~,46,47}

할당크기 48 (1가지): {0,1,~,46,47}

예를 들어, 도시된 바와 같이, 2~5번의 RB들이 할당될 경우, 기존의 방식들과 본 발명에서 제안한 방식에서 자원영역표시(resource indication)을 위한 정보량을 비교해 보면 다음과 같다.

먼저, Start-End 방식은 12비트가 필요하다. 즉, 시작 RB를 지정하기 위한 6비트와 마지막 RB를 지정하기 위한 6비트가 필요하다. 2~5번의 RB를 지정하기 위해서 시작 RB인 2와 End RB 5를 표시한다(start RB : 000010, end RB : 000101).

트리(tree) 방식은 7비트가 필요하다. 트리 방식의 경우, 그래뉼래러티 문제가 발생하여 2~5번의 RB를 지정할 수 없다. 따라서, 노드 7번을 표시하여 0~7번의 RB를 지정해야 한다(node ID : 0000111). 이와 같이, 트리 방식은 실제로 필요한 자원보다 더 많은 자원이 할당되므로, 자원이 낭비되는 문제가 발생한다.

트라이앵글(triangle) 방식은 11비트가 필요하다. 트라이앵글 방식의 경우, 2~5번의 RB를 지정하기 위해서 노드 943번을 표시해야 한다(node ID : 01110101111).

비트맵 방식은 48비트가 필요하다. 즉, 비트맵의 첫 번째 비트는 0번 RB와 대응되고 마지막 비트는 47번 RB에 대응된다. 이때, 2~5번의 RB를 지정하기 위해서 비트맵의 해당 비트들을 '1'로 설정한다(비트맵 : 001111000000000000000000000000000000000000000000).

본 발명에서 제안하는 하이브리드 방식은 8비트가 필요하다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 2~5번 RB를 지정하기 위해서 노드 89번을 표시하면 된다(node ID : 01011001). 도시된 바와 같이, 노드 번호는 최 상단부터 매겨진다. 또한, 도 5는 하나의 예로서, 도 5의 구조는 당업자 수준에서 용이하게 확장될 수 있다. 예를 들어, 프레임에 구성되는 RB 개수가 변경될 경우, 도 5의 구조는 해당 프레임에 맞게 용이하게 변경될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 방식은 기존 방식에 비해 자원영역표시(resource indication)을 위한 정보량이 작고, 그래뉼래러티 문제를 해결할 수 있다.

상술한 내용에 근거하여 본 발명의 구체적인 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 먼 기지국은 601단계에서 자원 스케줄링을 수행한다. 즉, 이번 프레임에 서비스될 사용자(또는 커넥션 또는 서비스 플로우)들을 선택하고, 상기 선택된 사용자들 각각에 대해 통신을 위한 자원영역을 결정한다.

상기 자원 스케줄링 수행 후, 상기 기지국은 603단계에서 이번에 서비스될 사용자들 중 n(n=1,2,3,…)번째 사용자의 자원영역(예 : RB들)을 확인한다. 그리고 상기 기지국은 605단계에서 상기 확인된 자원영역에 대응하는 노드 번호(node ID) 를 상기 도 5와 같은 하이브리드 구조(tree + triangle)에 근거해서 결정한다. 이때, 노드 번호는 소정 식(formula)에 의해 계산되거나, 혹은 소정 매핑 테이블로부터 획득될 수 있다.

상기 n번째 사용자로 할당된 자원영역에 대한 노드 번호를 결정한 후, 상기 기지국은 607단계로 진행하여 상기 n번째 사용자의 자원할당정보를 구성한다. 이때, 상기 자원할당정보는, 예를 들어, 사용자 식별자(예 : CID, MAC ID, 서비스플로우(SF) 아이디 등), 자원영역에 대응하는 노드 번호(node ID), 해당 자원영역에 사용될 코딩 정보(예 : MCS레벨) 등을 포함할 수 있다.

상기 n번째 사용자의 자원할당정보(예 : MAP IE)를 구성한 후, 상기 기지국은 609단계로 진행하여 다음 사용자가 존재하는지 판단한다. 상기 다음 사용자가 존재하는 경우, 상기 기지국은 다음 사용자의 자원할당정보를 구성하기 위해 상기 603단계로 되돌아간다.

만일, 다음 사용자가 존재하지 않으면, 상기 기지국은 611단계로 진행하여 상기 구성된 자원할당정보(예 : MAP IE)들 각각에 대해 서로 다른 CRC(Cyclic Redundancy Check)생성식을 이용해 CRC코드를 생성하고, 상기 생성된 CRC코드를 해당 자원할당정보에 부가한다. 여기서, 상기 CRC생성식은 사용자별로 다르며, 상기 사용자별 CRC 생성식은 초기 네트워크 진입 시 사용자에게 알려줄 수 있다. 그리고 상기 기지국은 상기 CRC코드가 부가된 자원할당정보들을 각각 인코딩한다. 이때, 상기 자원할당정보들은 사용자의 채널상태에 따라 서로 다른 방식으로 인코딩될 수 있다. 상기 CRC코드를 이용한 개별코딩방식은 하나의 예일뿐, 본 발명은 다양한 방법으로 개별코딩을 실시할수 있다. 예를 들어, 사용자별로 다른 스크램블링 코드 등을 이용해서 자원할당정보를 개별코딩할수도 있다.

이후, 상기 기지국은 613단계에서 상기 인코딩된 자원할당정보들을 미리 정 해진 맵(MAP) 영역을 통해 단말로 송신한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 7을 참조하면, 먼저 단말은 701단계에서 맵(MAP)이 수신되는지 검사한다. 상기 맵(MAP) 신호가 수신되면, 상기 단말은 703단계에서 상기 수신된 맵 신호로부터 자원할당정보(예 : MAP IE)들을 추출하고, 상기 추출된 자원할당정보들을 각각 디코딩한다.

그리고, 상기 단말은 705단계에서 상기 자원할당정보들 각각에 대해 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 수행한다. 상세히, 상기 단말은 상기 자원할당정보들 각각에서 CRC코드를 제거하고, 기 할당된 CRC생성식에 근거해서 상기 수신된 자원할당정보들 각각에 대해 CRC코드를 생성한다. 그리고 상기 단말은 자원할당정보들 각각에 대해 상기 제거된 CRC코드와 상기 생성된 CRC코드를 비교하고, 두 CRC코드가 동일한 자원할당정보를 상기 단말의 자원할당정보로 결정한다.

그리고, 상기 단말은 707단계에서 CRC 통과된 자원할당정보가 존재하는지 판단한다. 즉, 수신된 정보에서 제거된 CRC코드와 자신의 CRC생성식으로 생성된 CRC코드가 동일한 자원할당정보가 존재하는지 확인한다.

상기 CRC 통과된 자원할당정보가 존재하지 않을 경우, 상기 단말은 다음 맵을 수신하기 위해 상기 701단계로 되돌아간다. 만일, 상기 CRC 통과된 자원할당정보가 존재할 경우, 상기 단말은 709단계에서 해당 자원할당정보를 해석하여 필요한 정보들을 추출한다. 여기서, 상기 자원할당정보는, 예를 들어, 사용자 식별자(예 : CID, MAC ID, SF ID 등), 자원영역에 대응하는 노드 번호(node ID), 해당 자원영역에 사용될 코딩 정보 등을 포함할 수 있다.

이후, 상기 단말은 711단계에서 상기 자원할당정보로부터 추출된 노드 번호에 해당되는 자원영역을 도 5와 같은 하이브리드 구조에 근거해서 결정한다. 이때, 노드 번호에 대응되는 자원영역(RB들)은 소정 식(formula)에 의해 계산되거나, 혹은 소정 매핑 테이블로부터 획득될 수 있다. 이와 같이, 상기 단말은 본인에게 할당된 자원영역을 확인한다.

그리고, 상기 단말은 713단계에서 상기 확인된 자원영역을 통해 통신(하향링크 통신 혹은 상향링크 통신)을 수행한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 송신기 위주로 도시한 것으로, 기지국은 제어부(800), 메시지 생성부(802), CRC부가기(804), 부호기(806), 변조기(808), 자원 매핑기(810), OFDM변조기(812), RF(Radio Frequency)송신기(814)를 포함하여 구성된다.

도 8을 참조하면, 제어부(800)는 자원 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링 결과에 따라 해당 구성부들을 제어한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 제어부(800)는 자원 스케줄링을 수행하여 사용자들 각각에 대해 자원영역을 할당하고, 상기 할당된 각 자원영역에 대응하는 노드번호를 트리방식과 트라이앵글 방식이 결합된 하이브리드 자원구조(도 5 참조)에 근거해서 결정한다.

메시지 생성부(802)는 상기 제어부(800)의 제어하에 각종 시그널링 메시지를 생성한다. 본 발명에 따라 상기 메시지 생성부(802)는 각 사용자에게 전송될 자원할당정보(예 : MAP IE)를 구성한다. 이때, 상기 자원할당정보는, 예를 들어, 사용자 식별자(CID, MAC ID, SF ID 등), 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호, 해당 자원영역에 적용될 코딩 정보(예 : MCS레벨) 등을 포함할 수 있다.

CRC부가기(804)는 상기 메시지 생성부(802)로부터의 자원할당정보들 각각에 대해 사용자별 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 부가한다. 즉, 상기 CRC부가기(804)는 자원할당정보에 대해 해당 사용자의 CRC생성식을 이용해 CRC코드를 계산하고, 상기 계산된 CRC코드를 상기 자원할당정보에 부가한다. 사용자별 CRC코드는 기지국과 단말 사이에 미리 협의된 것으로 가정하기로 한다.

부호기(806)는 상기 CRC부가기(804)로부터의 메시지를 정해진 MCS레벨에 따라 부호화하여 출력한다. 즉, 상기 부호기(806)는 상기 CRC부가기(804)로부터의 자원할당정보들 각각을 개별 인코딩하여 출력한다. 여기서, 상기 부호기(806)는 CC(Convolutional Code), TC(Turbo Code), CTC(Convolutional Turbo Code), LDPC(Low Density Parity Check)부호 등을 사용할 수 있다.

변조기(808)는 상기 부호기(806)로부터의 부호화 패킷을 정해진 MCS레벨에 따라 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 예를들어, 상기 변조기(808)는 QPSK, 16QAM, 64QAM 등을 사용할 수 있다.

자원 매핑기(810)는 상기 변조기(808)로부터의 데이터를 미리 정해진 자원(또는 부반송파)에 매핑하여 출력한다. 예를 들어, 상기 자원매핑기(810)는 자원할당정보들을 맵(MAP) 영역에 매핑하여 출력한다.

OFDM변조기(812)는 상기 자원 매핑기(810)로부터의 자원 매핑된 데이터를 OFDM변조하여 OFDM심볼을 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산, CP(Cyclic Prefix) 삽입 등을 포함하는 의미이다. RF송신기(814)는 상기 OFDM변조기(812)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency)대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 수신기 위주로 도시한 것으로, 단말은 RF수신기(900), OFDM복조기(902), 자원디매핑기(904), 복조기(906), 복호기(908), CRC수행기(910), 메시지 해석부(912) 및 제어부(914)를 포함하여 구성된다.

도 9를 참조하면, 먼저 RF수신기(900)는 안테나를 통해 수신되는 RF대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 신호를 디지털 샘플데이터를 변환하여 출력한다. OFDM복조기(902)는 상기 RF수신기(900)로부터의 샘플데이터를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다.

자원 디매핑기(904)는 상기 OFDM복조기(902)로부터의 주파수 영역의 데이터에서 복조할 버스트를 추출하여 출력한다. 본 발명에 따라 상기 자원 디매핑기(904)는 맵(MAP) 영역에서 수신되는 자원할당정보들을 추출하여 출력한다.

복조기(906)는 상기 자원 디매핑기(904)로부터의 자원할당정보들을 각각 복 조(demodulation)하여 출력한다. 복호기(908)는 상기 복조기(906)로부터의 복조된 자원할당정보들 각각을 복호(decoding)하여 출력한다.

CRC수행기(910)은 상기 복호기(908)로부터의 자원할당정보들 각각에 대해 기 할당된 CRC생성식을 이용해 에러검사(CRC)를 수행한다. 즉, 상기 CRC수행기(910)는 상기 자원할당정보들 각각에서 CRC코드를 제거하고, 기 할당된 CRC생성식에 근거해서 상기 수신된 자원할당정보들 각각에 대해 CRC코드를 생성한다. 그리고 상기 CRC수행기(910)는 자원할당정보들 각각에 대해 상기 제거된 CRC코드와 상기 생성된 CRC코드를 비교하고, 두 CRC코드가 동일한 자원할당정보를 본인의 자원할당정보로 결정하여 출력한다.

메시지 해석부(912)는 상기 CRC수행기(910)로부터의 CRC통과된 자원할당정보를 해석하고, 그 결과를 제어부(914)로 제공한다. 이때, 상기 자원할당정보는 예를 들어, 사용자 식별자, 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호, 해당 자원영역에 적용된 코딩 정보 등을 포함할 수 있다.

상기 제어부(914)는 단말의 전반적인 동작을 제어한다. 본 발명에 따라 상기 자원할당정보가 수신된 경우, 상기 제어부(914)는 상기 자원할당정보내 노드번호에 대응하는 자원영역을 트리 방식과 트라이앵글 방식이 결합된 하이브리드 자원구조(도 5)에 근거하여 결정한다. 그리고, 상기 제어부(914)는 상기 결정된 자원영역을 통해 통신(하향링크 통신 혹은 상향링크 통신)을 수행하도록 해당 구성부를 제어한다.

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 전형적인 IEEE 802.16e 시스템의 프레임 구조를 도시한 도면.

도 2는 전형적인 IEEE 802.20 UMB(Ultra Mobile Broadband) 시스템의 프레임 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신시스템의 프레임 구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 있어서 8개의 자원블럭에 대한 자원영역표시(resource indication)를 위한 트리 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자원영역표시를 위한 자원 구조를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 도시한 도면.

Claims (39)

1. 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서,

   자원 스케줄링을 수행하여 사용자에게 자원영역을 할당하는 과정과,

   상기 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호(node ID)를, 트라이앵글(triangle)방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리(tree)브랜치로 구성된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하는 과정과,

   상기 결정된 노드번호를 포함하는 자원할당정보를 구성하는 과정과,

   상기 구성된 자원할당정보를 상기 사용자에게 전송하는 과정을 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 자원할당정보는, 사용자 식별자, 할당된 자원영역에 대응되는 노드번호, 할당된 자원영역에 대응되는 코딩 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하이브리드 자원구조는 48개의 자원블럭(RB : Resource Blcok)들로 구성된 서브 프레임에 대응되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 하이브리드 자원구조에서 3번째 브랜치와 5번째 브랜치는 트리 브랜치(tree branch)로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 하이브리드 자원구조는, 자원블럭 1개, 자원블럭 2개, 자원블럭 3개, 자원블럭 4개, 자원블럭 6개, 자원블럭 8개, 자원블럭 12개, 자원블럭 16개, 자원블럭 20개, 자원블럭 24개, 자원블럭 28개, 자원블럭 32개, 자원블럭 36개, 자원블럭 40개, 자원블럭 44개, 자원블럭 48개를 할당 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 하이브리드 자원구조는 총 252개의 노드들을 포함하며, 상기 노드번호는 8비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제3항에 있어서,

   상기 자원블럭들 각각은 6 OFDM심볼과 18 부반송파로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 전송 과정은,

   상기 자원할당정보에 상기 사용자를 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check)코드를 부가하는 과정과,

   상기 CRC코드가 부가된 자원할당정보를 인코딩하는 과정과,

   상기 인코딩된 자원할당정보를 맵 영역을 통해 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 광대역 무선통신시스템에서 단말의 통신 방법에 있어서,

   맵 영역을 통해 자원할당정보를 수신하는 과정과,

   상기 자원할당정보를 해석하여 노드번호를 추출하는 과정과,

   상기 노드번호에 대응하는 자원영역을, 트라이앵글 방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하는 과정과,

   상기 결정된 자원영역을 통해 통신을 수행하는 과정을 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 수신 과정은,

    상기 맵 영역을 통해 적어도 하나의 자원할당정보를 수신하는 과정과,

    상기 수신된 자원할당정보들을 각각 디코딩하는 과정과,

    상기 디코딩된 자원할당정보들 각각에 대해 기 할당된 CRC생성식을 이용해 CRC를 수행하는 과정과,

    상기 CRC 통과된 자원할당정보를 상기 단말의 자원할당정보로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 자원할당정보는, 사용자 식별자, 할당된 자원영역에 대응되는 노드번호, 할당된 자원영역에 대응되는 코딩 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제9항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조는 48개의 자원블럭(RB)들로 구성된 서브 프레임에 대응되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조에서 3번째 브랜치와 5번째 브랜치는 트리 브랜치로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제12항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조는 총 252개의 노드들을 포함하며, 상기 노드번호는 8비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 광대역 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서,

    자원 스케줄링을 수행하여 사용자에게 자원영역을 할당하며, 상기 할당된 자원영역에 대응하는 노드번호를, 트라이앵글 방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된 하이브리드 구조에 근거해서 결정하는 제어부와,

    상기 결정된 노드번호를 포함하는 자원할당정보를 구성하는 메시지 구성부와,

    상기 구성된 자원할당정보를 상기 사용자에게 송신하는 송신부를 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 자원할당정보는, 사용자 식별자, 할당된 자원영역에 대응되는 노드번호, 할당된 자원영역에 대응되는 코딩 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제15항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조는 48개의 자원블럭(RB)들로 구성된 서브 프레임에 대응되는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조에서 3번째 브랜치와 5번째 브랜치는 트리 브랜치로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제17항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조는 총 252개의 노드들을 포함하며, 상기 노드번호는 8비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제15항에 있어서, 상기 송신부는,

    상기 자원할당정보에 대해 상기 사용자를 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check)코드를 부가하는 CRC부가기와,

    상기 CRC코드가 부가된 자원할당정보를 인코딩하는 부호기와,

    상기 인코딩된 자원할당정보를 맵 영역에 매핑하는 자원 매핑기와,

    상기 맵 영역에 매핑된 자원할당정보를 송신하는 OFDM송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 광대역 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서,

    맵 영역을 통해 자원할당정보를 수신하는 수신부와,

    상기 자원할당정보를 해석하여 노드 번호를 추출하는 메시지 해석부와,

    상기 노드번호에 대응하는 자원영역을, 트라이앵글 방식 기반하에 적어도 하나의 브랜치가 트리 브랜치로 구성된 하이브리드 자원구조에 근거해서 결정하고, 상기 결정된 자원영역을 통해 통신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,상기 하이브리드 자원 구조에서 가장 하위의 브랜치는 트라이앵글 브랜치로 구성되고, 상기 적어도 하나의 트리 브랜치는 상기 가장 상위 브랜치 및 가장 하위의 브랜치 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 수신부는,

    수신된 맵 신호에서 적어도 하나의 자원할당정보를 추출하는 OFDM수신기와,

    상기 적어도 하나의 자원할당정보를 각각 디코딩하는 복호기와,

    상기 디코딩된 자원할당정보 각각에 대해 기 할당된 CRC생성식을 이용해 CRC를 수행하고, 상기 CRC통과된 자원할당정보를 상기 메시지 해석부로 제공하는 CRC수행기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제21항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조는 48개의 자원블럭(RB)들로 구성된 서브 프레임에 대응되는 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제23항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조에서 3번째 브랜치와 5번째 브랜치는 트리 브랜치로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제23항에 있어서,

    상기 하이브리드 자원구조는 총 252개의 노드들을 포함하며, 상기 노드번호는 8비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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