KR101376557B1 - 업링크 파일럿만을 사용하기 위해 시간 분할 이중 통신에서업링크 및 다운링크의 상호 특성을 이용하는 다중 반송파 할당 - Google Patents

업링크 파일럿만을 사용하기 위해 시간 분할 이중 통신에서업링크 및 다운링크의 상호 특성을 이용하는 다중 반송파 할당 Download PDF

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Abstract

TDM 다중 반송파 시스템에서 부반송파 할당에 대한 효율을 향상시키기 위해, 본 발명은 새로운 프레임 구조와 대응하는 방법 및 장치를 제공한다. 중앙 집중식의 짧은 주기 동안에, 각각의 단말기는 미리 정의된 시퀀스를 포함하는 프로브 메시지를 네트워크 디바이스에 전송하고, 네트워크 디바이스는 상기 수신된 프로브 메시지를 추정함으로써 각각의 단말기에 관하여 각각의 부반송파에 대한 채널 특성을 추정한다. 이러한 방법으로, 부반송파 할당은 향상될 수 있고, 양호한 채널 특성을 갖는 부반송파는 적절한 단말기에 할당된다.

Description

업링크 파일럿만을 사용하기 위해 시간 분할 이중 통신에서 업링크 및 다운링크의 상호 특성을 이용하는 다중 반송파 할당{MULTI-CARRIER ALLOCATION USING RECIPROCAL NATURE OF UPLINK AND DOWNLINK IN TIME DIVISION DUPLEX TO USE JUST UPLINK PILOTS}
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것이며, 더 상세하게는, TDM(Time Division Multiplex : 시간 분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에서 다중 반송파 할당을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 시스템의 급속한 발전으로, MC(다중 반송파) 기술이 비간섭, 병렬 전송, 리소스 할당 최적화 등에서의 이점으로 인해 산업 및 학계로부터 많은 관심을 받아왔다.
한편, 광대역 시스템은 MC 기술을 이용함으로써 다중 반송파를 통해 신호를 분배할 수 있고, 주파수-선택 페이딩을 완화시키기 위해 데이터 인터리빙 및 반송파 인터리빙을 채용한다.
다른 한편, 무선 통신 시스템에서 일반적으로 업링크 트래픽보다 더 많은 다 운링크 트래픽이 존재한다. 전형적으로, 다운링크 전송에 있어서 송신기는 반송파 인터리빙, FEC(순방향 에러 정정) 등을 이용함으로써 다중 반송파 간의 정보 결합을 확립할 수 있다. 수신기는 상기 정보 결합을 이용함으로써 상기 전송 동안에 잃어버린 정보를 복구할 수 있다. 더욱이, 상기 다운링크 트래픽은 더 넓은 주파수 대역의 전역에서 보통 분배되므로, 주파수-선택 페이딩을 완화시키는데 더 큰 능력을 갖는다. 반대로, 업링크 전송에 있어서, 반송파 인터리빙과 같은 기술과의 정보 결합을 확립하기 위해 복수의 사용자를 통합하는 것은 상당히 어렵고, 각 사용자의 업링크 트래픽은 더 좁은 대역폭만을 점유한다. 따라서 상기 업링크 트래픽은 주파수-선택 페이딩에 더 취약하다.
전형적으로, 부반송파는 공간과 시간이 변함에 따라 서로 다른 단말기에 대한 다른 채널 특성을 보여줄 수 있다. 전파 경로, 장벽 등과 같은 공간 특성의 차이로 인해, 부반송파는 단말기 세트에 대해서 주파수-선택 페이딩을, 다른 단말기 세트에 대해서 양호한 채널 특성을 특정 시간에 보여줄 수 있다. 추가적으로, 부반송파는 동일한 단말기에 관한 한, 주파수-선택 페이딩에 영향을 받는 불량한 채널과 전송에 적합한 양호한 채널 사이를 시간이 경과하면서 왔다 갔다 할 수 있다. 그러므로 다른 부반송파가 서로 다른 단말기에 대해서 다른 채널 특성을 보인다는 사실에 기초하여, 다중 반송파 시스템에서 다른 부반송파를 다른 단말기에 할당하는 것이 시스템 성능을 향상시키기 위한 방법일 것이다.
복수의 이동 단말기와 기지국 간의 전송을 복수의 부반송파를 통해서 실행하기 위한 방법이 Lucent Technologies Inc.가 출원한 2005년 11월 10일에 공개된 공 개번호 No. 20050249127 A1을 갖는 미국 특허출원에 설명되어 있다. 이러한 방법에서, 각각의 이동 단말기에 대해서 적어도 일부의 부반송파의 채널 품질이 추정되고, 각각의 부반송파 세트는 상기 추정에 기초하여 각각의 이동 단말기를 위해 선택되고, 이 할당은 각각의 이동 단말기에 공지된다. 그리고 각각의 이동 단말기는 상기 할당된 부반송파 세트를 통해 전송을 실행한다.
그러므로 TDM 다중 반송파 시스템에서 시스템 성능의 향상과 반송파 할당의 최적화를 위한 방법을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명은 TDM 다중 반송파 시스템에서 부반송파 할당의 최적화를 위한 프레임 구조, 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 TDM 다중 반송파 시스템에서 사용하는데 적합한 프레임 구조를 제공하고, 이를 통해 네트워크 디바이스는 부반송파 할당을 최적화시켜서 시스템 및 단말기에 대한 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, TDM 다중 반송파 시스템에서 사용하는데 적합한 프레임 구조가 제공되어 있고, 이 프레임 구조는:
- 단말기가 프로브 메시지를 전송하고 네트워크 디바이스가 할당 메시지를 전송하는 제1 주기로서, 상기 네트워크 디바이스는 상기 프로브 메시지를 추정함으로써 할당 메시지를 획득하고, 상기 프로브 메시지는 단말기에 할당되는 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 제1 주기와,
- 업링크 트래픽 및/또는 다운링크 트래픽이 업링크 부반송파 세트 및/또는 다운링크 부반송파 세트를 통해 단말기와 네트워크 디바이스 사이에서 전송되는 제2 주기를
포함한다.
여기서 제1 주기는 업링크 전송 주기와 다운링크 전송 주기를 더 포함하는데, 상기 업링크 전송 주기 동안에, 상기 단말기는 프로브 메시지를 상기 네트워크 디바이스에 전송하고, 상기 다운링크 전송 주기 동안에, 상기 네트워크 디바이스는 할당 메시지를 상기 단말기에 전송한다.
여기서 제2 주기는 다운링크 트래픽 전송 주기와 업링크 트래픽 전송 주기를 더 포함하는데, 상기 다운링크 트래픽 전송 주기 동안에, 상기 네트워크 디바이스는 다운링크 트래픽을 단말기에 전송하고, 상기 업링크 트래픽 전송 주기 동안에, 상기 단말기는 업링크 트래픽을 네트워크 디바이스에 전송한다.
상기 프레임 구조의 기본 개념은 중앙 집중식 제1 주기를 생성하는 것인데, 이 중앙 집중식 제1 주기 동안에 상기 네트워크 디바이스는 다른 단말기에 관하여 각각의 부반송파에 대한 채널 특성을 추정하기 위해 각각의 단말기로부터 전송된 프로브 메시지를 추정해서 부반송파 할당을 최적화하려는 목적으로 상기 추정 결과에 기초하여 각각의 터미널에 적절한 부반송파를 할당한다. 더 임의적으로, 상기 네트워크 디바이스와 단말기는 단말기에 대한 시스템 성능과 데이터 전송 속도를 더 향상시키기 위해 각각의 부반송파의 추정 결과에 기초하여 적절한 코딩 및 변조 모드를 선택할 수 있다.
본 발명은 TDM 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위해 단말기 및 네트워크 디바이스 각각에서의 사용을 위한 방법을 제공한다. 이러한 방법은 본 발명에서 제안되는 프레임 구조를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, TDM 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위해 단말기에서의 사용을 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은:
- 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안에 제1 부반송파 세트를 통해 프로브 메시지를 네트워크 디바이스에 전송하는 단계로서, 상기 프로브 메시지는 채널 추정을 위해 미리 정의된 시퀀스를 포함하고, 제1 부반송파 세트에 대한 채널 추정을 실행하려고 네트워크 디바이스에 의해 사용되는, 프로브 메시지를 네트워크 디바이스에 전송하는 단계와,
- 단말기에 할당되는 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 대한 정보를 획득하기 위해 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안에 네트워크 디바이스에서 전송된 할당 메시지를 수신하는 단계로서, 상기 할당 메시지는 상기 네트워크 디바이스에 의해 프로브 메시지에서 실행되는 채널 추정에 대한 결과를 포함하는, 네트워크 디바이스에서 전송된 할당 메시지를 수신하는 단계를
포함한다.
업링크 전송 시 잠재적인 예기치 못한 주파수-선택 페이딩으로부터 영향을 줄이기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 방법이 더 제공되는데, 이 방법에서 상기 이동 단말기는 미리 정의된 주파수-홉 모드로 상기 할당된 업링크 부반송파 세트로부터 제2 부반송파 세트를 선택하고 제2 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, TDM 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위해 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은:
- 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안에 단말기로부터 전송된 프로브 메시지를 수신하는 단계와,
- 단말기를 위한 할당 메시지를 획득하기 위해 상기 프로브 메시지를 추정하는 단계로서, 상기 할당 메시지는 단말기에 할당되는 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 프로브 메시지를 추정하는 단계와,
- 상기 할당 메시지를 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안에 단말기에 전송하는 단계를
포함한다.
상기 네트워크 디바이스는 단말기에 관하여 프로브 메시지가 전송되는 제1 부반송파 세트에 대한 채널 특성을 추정하기 위해 프로브 메시지를 처리하고, 이 채널 특성에 따라서 부반송파 할당 결과를 생성한다.
상기 단말기와 네트워크 디바이스는 다운링크 트래픽을 전송하고 할당된 다운링크 부반송파 세트와 할당된 업링크 부반송파 세트를 통해 대응하는 제2 주기 동안 업링크 트래픽을 수신한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에서 제안되는 방법을 사용하기 위해 단말기와 네트워크 디바이스가 제공된다.
상기 단말기는 프로브 메시지를 전송하기 위한 송신기와 할당 메시지를 수신하기 위한 수신기를 포함한다. 선택적으로, 상기 단말기는 제1 선택기, 추출기 및/또는 제2 선택기를 더 포함한다. 상기 제1 선택기는 단말기가 사용하려는 제1 부반송파 세트를 선택하도록 구성되고, 상기 추출기는 할당 메시지로부터 상기 할당된 업링크/다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 추출하도록 구성되고, 상기 제2 선택기는 업링크 부반송파 세트로부터 제2 부반송파 세트를 선택하도록 구성된다. 상기 송신기 및 수신기는 각각 업링크 트래픽을 전송하고 다운링크 트래픽을 수신하도록 더 구성된다.
상기 네트워크 디바이스는 프로브 메시지를 수신하기 위한 수신기, 부반송파를 추정하기 위해 상기 프로브 메시지를 처리하기 위한 추정기, 부반송파 세트를 할당하고 할당 메시지를 생성하기 위한 할당기 및 상기 할당 메시지를 전송하기 위한 송신기를 포함한다. 여기서 상기 수신기와 송신기는 각각 업링크 트래픽을 수신하고 다운링크 트래픽을 전송하도록 더 구성될 수 있다.
미국특허공보 US20050249127A1에서 제안된 방법은 여러 단점을 갖는다. 첫째로, 단말기가 부반송파에 대한 추정에 연루됨으로서 더 높은 복잡도가 야기된다. 둘째로, 피드백 채널이 각각의 이동 단말기와 기지국 사이에 존재하는데, 이것은 시스템 복잡도를 증가시켜서 추가적인 지연을 일으킨다. 셋째로, 종래의 무선 시스템에서는 프레임 구조가 사용되어서, 기지국이 모든 이동 단말기를 위한 부반송파와 관련된 글로벌 주파수 응답 특성을 짧은 시간에 획득하는 것이 매우 어렵다. 이러한 경우에, 단말기는 가장 적합한 부반송파를 할당받을 수 없을 가능성이 있다.
본 발명에서 제안된 프레임 구조, 방법 및 장치는 여러 이점을 갖는다. 첫째로, 이 단말기는 부반송파를 추정할 필요가 없어서 단말기 설계가 간편해진다. 둘째로, 어떠한 전용 피드백 채널도 각각의 단말기와 네트워크 디바이스에 확립될 필요가 없다. 셋째로, 중앙 집중식 제1 주기를 이용해서, 상기 네트워크 디바이스는 부반송파 할당을 최적화하기 위해, 더 짧은 시간 주기 내에 다른 단말기에 관하여 다른 부반송파에 대한 채널 특성을 쉽게 획득할 수 있다. 넷째로, 양호한 채널 특성을 갖는 부반송파가 할당된 이후에, 단말기 및 네트워크 디바이스는 데이터 전송 속도를 향상시키고 전체 시스템에 대한 성능을 최적화하기 위해 더 효율적인 코딩과 변조 모드를 채용할 수 있다.
본 발명을 더 완전히 이해함과 동시에 다른 목적과 학식이 명백해 질 것이고, 첨부된 도면과 연계해서 취해진 다음의 설명과 청구범위를 참고함으로써 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따라 구현된 프레임 구조를 도시한 도면.
도 1b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 구현된 프레임 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 구현된 단말기와 네트워크 디바이스 간의 메시지 교환 시퀀스를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따라서 복수의 단말기가 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안 프로브 메시지를 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 복수의 단말기가 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안 프로브 메시지를 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라서 네트워크 디바이스가 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안 할당 메시지를 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 네트워크 디바이스가 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안 할당 메시지를 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 네트워크 디바이스가 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안 할당 메시지를 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 4d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 네트워크 디바이스가 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안 할당 메시지를 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라서 네트워크 디바이스가 제2 주기의 다운링크 트래픽 전송 주기 동안 상기 할당된 다운링크 부반송파 세트를 통해 다운링크 트래픽을 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 단말기가 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안 상기 할당된 업링크 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따라서 단말기가 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안 제2 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 전송하는 것에 관한 개략도를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따라 구현된 단말기의 구성을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 구현된 네트워크 디바이스의 구성을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 방법으로 복수의 단말기 중에서 다운링크 부반송파를 할당하는 것에 관한 실시예를 예시하는 도면.
상기 모든 도면에 걸쳐서, 유사 참조번호는 유사한(like), 비슷한(similar) 또는 대응하는(corresponding) 특징 또는 기능을 참고하는 것으로 이해될 것이다.
TDM 시스템에서, 부반송파는 교대로 업링크 전송 및 다운링크 전송을 위해 채용된다. 각각의 부반송파는 다중 채널 파라미터를 특징으로 하고, 이들의 일부는 시공간의 변화에 따라 바뀐다. 그러나 이러한 채널 파라미터의 변화가 아주 짧은 시간 주기 내에서 아주 적게 일어나므로 상기 부반송파를 통한 전송에 대한 영향은 무시될 수 있다. 부반송파는, 다운링크 전송 및 업링크 전송 시에 사용을 위한 동일한 채널 파라미터를 가질 경우에 채널 대칭 특성을 갖는 것으로 간주된다. TDM 시스템을 위해 채널 대칭 특성을 이용함으로써, 본 발명은 TDM 다중 반송파 시스템에서 부반송파 할당의 최적화를 위해 프레임 구조, 방법 및 장치를 제공한다.
짧은 주기 내에서 각각의 단말기에 관하여 모든 부반송파 또는 일부의 부반송파에 대한 채널 특성을 추정하기 위해, 본 발명은 새로운 프레임 구조를 제공한다. 이 프레임 구조는 두개의 부분 즉, 제1 주기 및 제2 주기를 포함하는데, 상기 제1 주기는 각각의 단말기에 관하여 각각의 부반송파에 대한 채널 특성을 추정하고 대응하는 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트를 각각의 단말기에 할당하기 위해 사용되고, 상기 제2 주기는 할당된 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트를 통해 단말기와 네트워크 디바이스 사이에서 업링크 및/또는 다운링크 트래픽 전송을 위해 사용된다.
구체적으로, 상기 제1 주기는 업링크 전송 주기와 다운링크 전송 주기를 포함한다. 상기 업링크 전송 주기 동안에, 각각의 단말기는 업링크 및/또는 다운링크 전송 시에 사용하도록 예상되는 모든 부반송파 또는 부반송파 세트를 통해 네트워크 디바이스에 하나 이상의 프로브 메시지를 전송하고, 상기 프로브 메시지는 프리앰블(preamble)과 같은 채널 특성의 추정을 위해 미리 정의된 시퀀스 또는 트레이닝 시퀀스 등을 일반적으로 포함한다. 상기 다운링크 전송 주기 동안에, 상기 네트 워크 디바이스는 각각의 단말기에 하나 이상의 할당 메시지를 전송하고, 이 할당 메시지는 상기 네트워크 디바이스가 수신된 프로브 메시지를 처리함으로써 대응하는 부반송파에 대한 채널 특성을 획득한 이후에 생성되고, 이 할당 메시지는 단말기에 할당되는 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 포함한다.
업링크 전송 주기와 다운링크 전송 주기 사이에 이루어진 전환(conversion)을 보호하기 위해, 상기 제1 주기는 본 발명의 실시예에 따른 가드 주기를 더 포함하는데, 이는 업링크 전송 주기와 다운링크 전송 주기 사이에 삽입된다. 선택적으로, 상기 가드 주기의 지속기간은 TDM 다중 반송파 시스템에서 셀 내의 전자기파에 대한 전파 지연보다 작지 않아야하며, 이는 다음의 수학식(1)으로 주어진다:
Figure 112008076964396-pct00001
여기서 R은 상기 시스템에서 셀의 반지름이고, C는 상기 전자기파가 매체에서 전파하는 속도이다.
구체적으로, 상기 제2 주기는 다운링크 트래픽 전송 주기와 업링크 트래픽 전송 주기를 포함한다. 상기 다운링크 트래픽 전송 주기 동안에, 네트워크 디바이스는 각각의 단말기에 할당되는 대응하는 다운링크 부반송파를 통해 각각의 단말기에 다운링크 트래픽을 전송하고, 상기 업링크 트래픽 전송 주기 동안에, 각각의 단말기는 상기 할당된 업링크 부반송파 또는 이들 중 적어도 하나의 부반송파를 통해 네트워크 디바이스에 업링크 트래픽을 전송한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따라 구현된 프레임 구조를 예시한다. 프레임(100)에서, 제1 주기(110)는 업링크 전송 주기(120)와 다운링크 전송 주기(130)를 포함하고, 제2 주기(140)는 다운링크 트래픽 전송 주기(150)와 업링크 트래픽 전송 주기(160)를 포함한다. 선택적인 가드 주기(170)는 업링크 전송 주기(120)와 다운링크 전송 주기(130) 사이에 삽입된다. 선택적인 가드 주기(180)는 다운링크 트래픽 전송 주기(150)와 업링크 트래픽 전송 주기(160) 사이에 또한 삽입될 수 있고, 이의 길이는 수학식(1)로부터 획득될 수 있다. 각각의 전송 주기는 하나 이상의 시간 슬롯을 포함한다. 각각의 시간 슬롯에서, SC1-8과 같은 다중 부반송파(190)는 정보를 동시적으로 전송하도록 사용될 수 있다. CDMA-기반 시스템에서, 다른 단말기에 대한 전송은 다른 확산 코드를 사용함으로써 단일 부반송파에서 실행될 수 있으므로, 단일 부반송파와 단일 확산 코드의 결합은 부반송파로 간주될 수 있다. 본 발명에서 지칭되는 단어 "부반송파"는 좁은 의미에서 특정 주파수 대역으로 좁게 해석되어서는 안 되고, 비-CDMA 시스템에서의 최소 주파수 유닛, CDMA 시스템에서의 주파수 대역과 확산 코드의 결합 등과 같은 통신 시스템에서 데이터 전송을 위한 독립 무선 리소스로 해석되어야 한다.
도 1a에서 도시된 바와 같은 실시예에서, 제1 주기(110)는 데이터 전송 주기(140)에 앞선다. 각각의 단말기와 네트워크 디바이스는 다운링크 및/또는 업링크 부반송파 세트의 할당과 부반송파의 추정을 위해 프레임에 있는 제1 주기를 이용하고, 동일한 프레임에 있는 다운링크 트래픽 전송 주기 및/또는 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 할당되는 다운링크 및/또는 업링크 부반송파 세트를 통해 다운링크 및/또는 업링크 트래픽을 전송한다. 상기 전송 주기(120, 130, 150 및 160)는 동일한 효과를 달성하기 위해 다른 배열을 이용할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 구현된 프레임 구조를 예시한다. 프레임(100')에서, 제2 주기(140)는 제1 주기(110)에 앞선다. 이 실시예에 따른 시스템에서, (N+1)번째 프레임에서의 다운링크 트래픽 전송 주기(150)와 업링크 트래픽 전송 주기(160)는 N번째 프레임에서의 제1 주기의 업링크 전송 주기(120)와 다운링크 전송 주기(130) 동안에 할당되는 다운링크 부반송파 세트와 업링크 부반송파 세트를 통해 각각 다운링크 트래픽과 업링크 트래픽을 전송하도록 이용될 수 있다.
모든 부반송파를 통해 다중 프로브 메시지를 전송하고 짧은 주기로 프로브 메시지를 추정함으로써, 상기 시스템은 상기 주기로 각각의 단말기에 관하여 각각의 부반송파에 대한 채널 특성을 획득할 수 있다. TDM 시스템의 채널 대칭 특성으로 인해, 상기 제1 주기 동안에 추정된 채널 특성은 여전히, 다음의 데이터 전송 주기에서 적용 가능하다. 상기 프레임의 지속기간은 부반송파의 코히어런트(coherent) 시간보다 일반적으로 더 크지 않다. 3GPP로 채택된 도시 보행자의 시나리오에서, 약 2GHz 대역에 있는 채널의 코히어런트 시간은 수 밀리초(several milliseconds)이며, 이는 본 발명의 프레임 구조를 적용 가능하게 만든다.
본 발명의 실시예의 프레임 구조로, 우선적으로, 부반송파를 추정할 필요가 더 이상 없기에 단말기는 단순화되고, 둘째로, 단말기와 네트워크 디바이스 사이 에 피드백 채널이 요구되지 않으며, 셋째로, 상기 시스템이 글로벌 추정 결과와 부반송파 할당 결과를 갖는 것이 아주 쉽다.
TDM 다중 반송파 시스템에서 단말기 및 네트워크 디바이스는 본 발명의 프레임 구조로 부반송파를 할당하고 데이터를 전송할 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 단말기와 네트워크 디바이스 사이에 메시지 순차도(sequence chart)를 예시한다. 메시지 교환 시퀀스(200)에서, 단말기(202)는 처음에 제1 주기(110)의 업링크 전송 주기(120) 동안 단계(S210)를 실행하는데, 여기서 프로브 메시지는 제1 부반송파 세트를 통해 네트워크 디바이스(204)로 전송되고, 상기 제1 부반송파 세트는 시스템에서 모든 부반송파가 될 수 있거나, 단말기(202)가 사용하려고 하는 일부의 부반송파일 수 있다. 상기 프로브 메시지를 수신하자마자, 상기 네트워크 디바이스(204)는 단계(S220)를 실행하고, 여기서 프로브 메시지는 단말기에 관하여 제1 부반송파 세트에 대한 채널 특성을 추정하기 위해 처리되고, 상기 단말기(202)는 상기 추정 결과에 기초하여 대응하는 다운링크 및/또는 업링크 부반송파 세트를 할당받으며, 상기 추정 결과는 하나 이상의 할당 메시지에 포함된다. 제1 주기(110)의 다운링크 전송 주기(130)에서, 네트워크 디바이스(204)는 단계(S230)를 실행하고, 여기서 할당 메시지는 단말기(202)로 전송된다. 상기 할당 메시지가 전송되는 부반송파는 상기 시스템에서의 모든 부반송파, 제1 부반송파 세트 또는 단말기(202)에 할당되는 다운링크 부반송파 세트 중 하나가 될 수 있거나, 상기 시스템에서 정의된 제어 정보의 전송에 대해 전용인 부반송파가 될 수 있다. 단계 S240에서, 단말기(202)는 할당 메시지로부터 그 자신에 할당되는 업링크 및/또는 다운 링크 부반송파 세트에 관한 정보를 추출하고, 다음의 데이터 수신 및 송신을 위해 이를 이용한다. 제2 주기의 다운링크 트래픽 전송 주기(150)에서, 상기 네트워크 디바이스(204)는 단계(S250)를 실행하고, 이 단계에서 다운링크 트래픽은 단말기(202)에 할당되는 다운링크 부반송파 세트를 통해 단말기(202)에 전송된다. 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기(160)에서, 단말기(202)는 단계(S260)를 실행하고, 이 단계에서 업링크 트래픽은 할당된 업링크 부반송파 세트 또는 이들 중 일부의 부반송파를 통해 네트워크 디바이스(204)에 전송된다.
각각의 단말기에 관하여 각각의 부반송파에 대한 채널 특성을 획득하기 위해, 각각의 단말기는 모든 부반송파 또는 각각의 관심 부반송파 세트를 통해 네트워크 디바이스에 하나 이상의 프로브 메시지를 전송한다. 제1 주기(110)의 업링크 전송 주기(120)에서, 각각의 단말기는 FDM(주파수 분할 다중 송신 방식 : frequency division multiplex)을 이용하여 모든 부반송파를 다중 송신하고, TDM을 이용하여 업링크 전송 주기(120)에서의 모든 시간 슬롯을 다중 송신한다.
도 3a는 개략도를 예시하고, 여기서 복수의 단말기는 본 발명의 실시예에 따라서 제1 주기(110)의 업링크 전송 주기(120) 동안에 프로브 메시지를 전송한다. 도 3a에서, 단말기(A, B 및 C)는 미리 정의된 모드에 따라서 시간 슬롯(TS1, TS2 및 TS3)에서 프로브 메시지를 전송한다. 단말기는 예컨대, 프로브 메시지가 모든 부반송파를 통해 분배되도록 하기위한 데이터 인터리빙 및 반송파 인터리빙을 거쳐서 모든 부반송파를 통해 프로브 메시지를 전송할 수 있거나 각각의 부반송파를 통해 독립적으로 프로브 메시지를 전송할 수 있다. 상기 프로브 메시지는 트레이닝 시퀀스 등과 같은, 네트워크 디바이스 및 단말기에 흔히 알려져 있는 미리 정의된 시퀀스를 포함할 수 있다.
도 3b는 복수의 단말기가 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 제1 주기(110)의 업링크 전송 주기(120) 동안에 프로브 메시지를 전송하는 개략도를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 다른 단말기는 시간 슬롯에서 다른 부반송파를 사용한다. 예컨대, TS1에서, SC1 및 SC2가 단말기(A)에 의해 사용되고, SC3 내지 SC5는 단말기(B)에 의해서 그리고 SC6 내지 SC8은 단말기(C)에 의해 사용된다. TS2에서, 단말기(A, B 및 C)는 SC3 및 SC4와 SC6 내지 SC8과 SC1 및 SC2를 각각 사용하고, SC5는 휴지상태(idle)이다. 예컨대, SC1 및 SC2가 단말기(B)에 의해 사용되지 않는 것과 같이 단말기가 일부의 부반송파를 통해서만 프로브 메시지를 전송할 수 있다는 사실을 러한 실시예로부터 볼 수 있다.
선택적으로, 모든 단말기는 충돌을 줄이고 간섭을 완화하기 위해 "반송파 비 충돌(carrier non-collision)"규칙에 따라야하는데 이는 즉, 부반송파는 동일한 시간 슬롯에서 둘 이상의 단말기에 할당되어서는 안 됨을 의미한다.
선택적으로, 모든 단말기는 효율성을 향상시키기 위해 "반송파 겹치지 없기(carrier non-overlapping)"규칙에 따라야하는데 이는 즉, 단말기는 다른 시간 슬롯에서 다른 부반송파를 사용해야 함을 의미한다. 부반송파에 대한 채널 특성에서의 변화가 느리기 때문에, 채널 추정에 대한 성능은 비록 단말기가 동일한 시간 슬롯에서 동일한 부반송파를 통해 두 번 이상 프로브 메시지를 전송하더라도 실질적으로 향상되지 않을 것이다.
상기 수신된 프로브 메시지를 처리함으로써, 네트워크 디바이스는 프로브 메시지를 전송하는 단말기에 관하여 상기 프로브 메시지가 전송되는 부반송파에 대한 채널 특성을 추정하고, 상기 채널 특성에 기초하여 대응하는 다운링크 및 업링크 부반송파 세트를 상기 단말기에 할당할 수 있다. 상기 할당 절차는 전적으로 상기 추정된 채널 특성에 기초될 수 있거나, 각각의 단말기의 업링크 및 다운링크 트래픽을 참고할 수 있다. 그러므로 네트워크 디바이스가 단말기에 할당하는 다수의 업링크 부반송파는 단말기의 업링크 트래픽의 요건을 정확하게 충족시킬 수 있다. 선택적으로, 상기 네트워크 디바이스는 더 많은 부반송파를 특정 단말기 또는 모든 단말기에 할당할 수 있다. 단말기가 업링크 트래픽 또는 다운링크 트래픽을 당장 가지지 않을 경우에, 네트워크 디바이스는 단말기에 업링크 또는 다운링크 부반송파를 전혀 할당할 수 없다.
또한, 상기 네트워크 디바이스는 각각의 단말기로의 전송을 위해, 각각의 단말기에 할당되는 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 하나 이상의 할당 메시지로 패킹(packing)한다. 선택적으로, 다수의 단말기에 대한 부반송파 할당 결과는 글로벌 부반송파 할당 결과로 결합될 수 있고, 글로벌 할당 메시지는 이에 따라 생성된다. 상기 글로벌 할당 메시지는 각각의 단말기에 할당되는 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 포함하고, 단일의 단말기를 위한 할당 메시지는 단말기에 할당되는 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 포함한다.
제1 주기(110)의 다운링크 전송 주기(130)에 있어서, 네트워크 디바이스는 각각의 단말기에 할당 메시지를 전송한다. 도 4a는 네트워크 디바이스가 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 제1 주기(110)의 다운링크 전송 주기(130)에서 할당 메시지를 전송하는 개략도를 도시한 도면이다. 네트워크 디바이스는 모든 부반송파 또는 일부의 부반송파를 통해 브로드캐스팅함으로써 모든 단말기에 글로벌 할당 메시지를 전송한다. 모든 단말기는 모든 부반송파 또는 전용 부반송파를 스캐닝함으로써 글로벌 할당 메시지를 수신할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 네트워크 디바이스가 제1 주기(110)의 다운링크 전송 주기(130)에서 할당 메시지를 전송하는 개략도를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 네트워크 디바이스는 모든 또는 일부의 부반송파 즉, 다른 시간 슬롯에서 단말기(A)를 위한 제1 부반송파 세트 전부 또는 일부를 통해 다른 단말기에 할당 메시지를 전송한다. 예컨대, 할당 메시지는 TS1, TS2 및 TS3 각각에서 단말기(A, B 및 C)에 전송된다.
도 4c는 네트워크 디바이스가 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 제1 주기(110)의 다운링크 전송 주기(130)에서 할당 메시지를 전송한다. 이는, 단말기(A, B 및 C)가 제1 주기의 업링크 전송 주기에서 각각 SC1 및 SC2, SC3 내지 SC5와 SC6 내지 SC8을 통해 프로브 메시지를 전송한다고 가정해 본다. 그렇다면, 네트워크 디바이스는 각각 SC1 및 SC2, SC3 내지 SC5와 SC6 내지 SC8을 통해 단말기(A, B 및 C)에 할당 메시지를 전송할 수 있다.
대안적으로, 네트워크 디바이스는 단말기에 할당된 다운링크 부반송파 세트 를 통해 각각의 단말기에 각각의 할당 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 경우에, 이 단말기는 모든 부반송파를 스캐닝함으로써 단말기에만 전송된 할당 메시지를 수신할 수 있다. 도 4d의 실시예를 참고하면, SC2 및 SC3과 SC4와 SC6 내지 SC8이 단말기(A, B 및 C)에 각각 할당된다는 사실이 가정된다. 네트워크 다비이스는 SC2 및 SC3과 SC4와 SC6 내지 SC8을 통해 상기 3개의 단말기 각각에 할당 메시지를 전송한다.
할당 메시지를 수신하자마자, 각각의 단말기는 그 자신에 할당되는 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 상기 할당 메시지로부터 추출할 수 있다.
제2 주기의 다운링크 트래픽 전송 주기에서, 각각의 단말기는 이에 할당되는 하나 이상의 다운링크 부반송파를 통해 네트워크 디바이스로부터 전송된 다운링크 트래픽을 수신한다. 도 5는 네트워크 디바이스가 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 다운링크 트래픽 전송 주기에서 각각의 단말기에 다운링크 트래픽을 전송하는 개략도를 도시한다. 단말기는 예컨대, 단말기(B)가 항상 SC5 및 SC6을 할당받는 것과 같이, 다운링크 트래픽 전송 주기에서의 모든 시간 슬롯에서 동일한 다운링크 부반송파를 할당받을 수 있다. 단말기는 예컨대, 단말기(A)가 TS1에서 SC2 내지 SC4 그리고 TS2와 TS3에서 SC2 및 SC3을 할당받는 것과 같이, 다른 시간 슬롯에서 다른 다운링크 부반송파를 또한 할당 받을 수 있다. 부반송파는 또한, 임의의 단말기에 할당되기 보다는 휴지상태(idle)일 수 있다. 상기에서 언급된 정보는 대응하는 할당 메시지에 포함되어야 한다.
선택적으로, 네트워크 디바이스는, 단말기가 프레임에 전혀 다운링크 트래픽을 가지고 있지 않을 경우, 이 단말기에 다운링크 부반송파를 할당할 필요가 없다. 단말기가 다운링크 부반송파를 전혀 할당받지 못할 경우에, 이 단말기는 대응하는 다운링크 트래픽 전송 주기 동안에 어떠한 Rx (수신) 동작도 실행하지 않을 것이다.
모든 단말기 또는 단말기 중 적어도 하나는 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 업링크 트래픽을 전송할 수 있다. 유사하게, 전혀 업링크 부반송파를 할당받지 않은 또는 전혀 업링크 트래픽을 가지지 않는 단말기는 이러한 주기 동안에 Tx (전송) 동작을 실행할 필요가 전혀 없다.
도 6a는 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 단말기에 할당되는 이들 각각의 업링크 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 다수의 단말기가 전송하는 개략도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 각각의 단말기는 어떠한 추가적인 업링크 부반송파도 없이, 이의 업링크 트래픽에 기초하여 다수의 업링크 부반송파를 정확히 할당받는다. 각각의 단말기는 이의 할당된 업링크 부반송파를 통해 업링크 전송을 실행한다. 예컨대, 단말기(B)는 SC5 및 SC6을 통해 업링크 트래픽을 항상 전송하고, 단말기(A)는 다른 시간 슬롯에서 할당된 다른 업링크 부반송파를 통해 업링크 트래픽을 전송한다.
그러나 실제 상황에서는 언제든지 어디서든 간섭이 발생할 수 있는데, 이는 신호로 하여금 주파수-선택 페이딩을 겪게 한다. 상기 설명으로 보아, 업링크 트래픽은 주파수-선택 페이딩에 더 영향 받기 쉽다. 잠재적인 주파수-선택 페이딩을 피 하기 위해, 본 발명은 업링크 트래픽 전송 시 예상 밖의 주파수-선택 페이딩으로부터의 영향을 완화시키기 위한 방법을 더 제공하는데, 이러한 방법으로 오직 부반송파 일부만이 잠재적인 주파수-선택 페이딩을 피하기 위해 단말기에 할당되는 다수의 업링크 부반송파로부터 업링크 전송을 위해 선택된다. 이 선택은 무작위적(random) 이거나 특정한 주파수-홉 모드에 따를 수 있다. 더욱이, 상기 단말기는 자신의 현재 업링크 트래픽에 기초하여 홉 방식으로 업링크 부반송파를 선택할 수 있다. 상기 방법에 대한 전제조건은, 네트워크 디바이스가 단말기에 할당하는 업링크 부반송파 개수는 단말기의 업링크 트래픽에 대한 요건보다 낮아서는 안 된다는 것이다. 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 업링크 주파수 선택으로 업링크 트래픽 전송을 실행하는 개략도를 도시한다. 단말기(A)는 TS1 내지 TS4에서 SC2 및 SC3을 획득하고 단말기(B)는 SC4 내지 SC7을 획득하고, 단말기(C)는 TS1 내지 TS3에서 SC1과 SC8을 획득하는 것으로 가정된다. TS4에서, 단말기(B)는 SC5 내지 SC7을 획득하지만, 단말기(C)는 SC1, SC4 및 SC8을 획득한다. 여기서 부반송파 할당이 반송파 비 충돌 규칙(non-collision rule)을 따른다고 볼 수 있다.
잠재적인 주파수-선택 페이딩을 피하기 위해, 단말기(A)는 업링크 트래픽 전송을 위해 TS1 내지 TS4에서 SC2, SC3, SC2 및 SC3을 각각 선택한다. 유사하게, 단말기(C)는 업링크 트래픽 전송을 위해 TS1 내지 TS4에서 SC1, SC8, SC1, SC4 및 SC8을 선택한다.
이러한 실시예에서, 단말기(B)의 업링크 트래픽은 시간에 따라 바뀐다. TS1에서 단말기(B)는 4개의 할당된 모든 부반송파(SC4 내지 SC7)를 이용하고, TS2 및 TS3에서 단말기(B)는 업링크 트래픽의 감소로 인해 TS2에서 SC4 및 SC6를 이용하고, TS3에서 SC5 및 SC7이 이용된다. TS4에서 단말기(B)는 업링크 트래픽의 증가로 인해 할당된 모든 업링크 부반송파를 이용한다.
본 발명의 프레임 구조와 방법을 이용하기 위해, TDM 다중 반송파 시스템에서 사용을 위한 단말기가 갖춰져 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구현되는 단말기의 구성을 도시한다. 단말기(700)는 프로브 메시지를 전송하기 위한 송신기(710)와 할당 메시지를 수신하기 위한 수신기(720)를 포함한다. 선택적으로, 단말기(700)는 제1 부반송파 세트를 형성하기 위해 TDM 다중 반송파 시스템에서 모든 부반송파로부터, 상기 단말기가 사용하려고 하는 부반송파 세트를 선택하고 제1 부반송파 세트를 통해 프로브 메시지를 전송하도록 송신기(710)에 알리기 위한 제1 선택기(730)를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 단말기(700)는 상기 수신된 할당 메시지로부터 할당된 업링크 및 다운링크 부반송파 세트에 관한 정보를 추출하기 위한 추출기(740)를 더 포함한다. 이러한 정보는 대응하는 업링크 및 다운링크 부반송파 세트 각각을 통해 트래픽을 송수신 하도록 송신기(710)와 수신기(720)에게 지시하는데 사용될 수 있다. 업링크 트래픽 전송 시 잠재적인 주파수-선택 페이딩으로부터의 영향을 피하기 위해, 단말기(700)는 할당된 업링크 부반송파 세트로부터 업링크 트래픽 전송을 위한 제2 부반송파 세트를 선택하는 제2 선택기(750)를 더 포함한다. 상기 송신기(710)는 업링크 트래픽을 전송하도록 더 구성될 수 있고 상기 수신기(720)는 다운링크 트래픽을 수신하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 프레임 구조 및 방법을 활용하기 위해, TDM 다중 반송파 시스템에 서 사용을 위한 네트워크 디바이스가 갖춰져 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 구현되는 네트워크 디바이스의 구성을 도시한다. 상기 네트워크 디바이스(800)는 수신기(810), 송신기(820), 추정기(830) 및 할당기(840)를 포함한다. 상기 수신기(810)는 단말기로부터 전송된 프로브 메시지를 전송하도록 구성되고, 단말기로부터 전송된 업링크 트래픽을 수신하도록 또한 구성될 수 있다. 송신기(820)는 할당 메시지를 전송하도록 구성될 수 있고 다운링크 트래픽을 송신하도록 또한 구성될 수 있다. 상기 추정기(830)는 추정 결과를 획득하기 위해 프로브 메시지를 전송하는 단말기에 관하여 프로브 메시지를 운반하는 하나 이상의 부반송파에 대한 채널 특성을 추정하기 위해, 상기 수신된 프로브 메시지를 처리하도록 구성된다. 상기 할당기(840)는 상기 추정 결과에 기초하여 단말기에 업링크 및/또는 다운링크 부반송파 세트를 할당하고 송신기(820)를 거쳐 단말기에 전송될 하나 이상의 할당 메시지를 생성하도록 구성된다.
선택적으로, 상기 할당기는 단말기의 업링크/다운링크 트래픽, 트래픽 레벨, 모든 단말기의 업링크/다운링크 트래픽 및 다른 요소를 더 참고하여 각각의 단말기에 대응하는 업링크/다운링크 부반송파 세트를 할당할 수 있다.
선택적으로, 할당기(840)는 각각의 단말기에 대한 할당 결과에 기초하여 글로벌 할당 메시지를 생성할 수 있고, 이것을 상기 송신기(820)를 거쳐 각각의 단말기에 전송한다.
다른 시스템에서, 네트워크 디바이스는 BS(기지국), MSC(Mobile Switch Center : 이동 통신 교환기), Node B, RNC(Radio Network Center : 무선 네트워크 센터), AP(Access Point : 액세스 포인트), AC(Access Controller : 액세스 컨트롤러), AS(Access Server : 액세스 서버) 또는 이들의 결합과 같은 무선 액세스 추정 및/또는 무선 리소스 할당을 실행하는 디바이스일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 구현되는 부반송파 할당을 위한 방법을 예시하는데, 이 방법은 본 발명의 실시예의 이점을 더 설명하는데 유용할 수 있다. 도 9에서, 세로축은 부반송파를 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다. 설명의 편의상, 각각의 프레임에서 제2 주기의 다운링크 트래픽 전송 주기만을 강조하며, 다른 것들은 생략된다.
이러한 실시예에서, 단말기(B)에 대한 다운링크 트래픽은 안정적이고 단말기(B)는 오직 SC4 및 SC5에 관심을 둔다고 가정된다. 단말기(A와 C)는 모든 부반송파에 관심을 두고 모든 부반송파를 통해 프로브 메시지를 송신한다.
제1 프레임(FR1)에서, 단말기(A, B 및 C)는 SC1 내지 SC3, SC4 및 SC5와 SC6 내지 SC8을 각각 획득한다. 제2 프레임(FR2)에서, 단말기(A)의 다운링크 트래픽은 2개의 데이터그램으로 감소하고, SC3은 이에 따라서 릴리스(release)된다. SC3은 휴지상태이거나 단말기(C)에 할당될 수 있다. 제5 프레임(FR5)에서, 간섭이 SC2에 있는 단말기(A)에 발생하고, 이는 부반송파로 하여금 단말기(A)로의 주파수-선택 페이딩 채널이 되게 한다. 공간 특성의 차이로 인해, SC2는 여전히 단말기(C)로의 전송에 적합한 채널이다. 이때, SC3은 단말기(A 및 C)가 전송하는데 있어서 적합하다. 이 때, SC3은 단말기(A와 C)가 송신하는데 적합하다. 제5 프레임에 있는 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안 단말기(A 및 C)로부터 전송된 프로브 메시지를 분석 함으로써, 네트워크 디바이스는 단말기(C)에 SC2를 할당하고 단말기(A)에 SC3을 할당한다. 이러한 경우에, 시스템 용량은 예기치 않은 간섭으로 인해 감소되지 않는다. 유사하게, SC3은 제8 프레임에서 단말기(A)를 위한 주파수-선택 페이딩 채널이 되고, 단말기(A)의 트래픽은 3개의 데이터그램으로 증가한다. 제8 프레임의 처음 두개의 부분에 있는 부반송파를 추정함으로써, 네트워크 디바이스는 단말기(C)에 SC2 및 SC3을 할당하고, 단말기(A)에 SC1과 SC7 및 SC8을 할당한다. 각각의 단말기 및 시스템 용량에 대한 요건이 본 발명의 방법으로 최적화된다고 이해될 수 있다. 본 발명의 프레임 구조, 방법 및 장치로, 네트워크 디바이스는 각각의 단말기의 모든 부반송파에 대한 글로벌 추정 결과를 쉽게 획득할 수 있다. 상기 글로벌 추정 결과는 각각의 단말기에 관하여 각각의 부반송파에 대한 채널 특성을 시기적절하게 그리고 정확하게 반영할 수 있다. 상기 네트워크 디바이스는 글로벌 추정 결과에 기초하여 다중 반송파 시스템에서 부반송파 할당을 최적화하고, 단말기 및 시스템 성능을 위해 데이터 전송 속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 개시된 바와 같이 부반송파 할당과 트래픽 전송을 위한 프레임 구조, 방법 및 장치가 무선 통신 네트워크뿐만 아니라 HFC(Hybrid Fiber Coax)와 같은 TD 다중 반송파 등에 기초한 유선 네트워크에 적용되는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
다양한 개선과 변형이 본 발명의 기초 즉, 본 명세서에서 첨부된 청구범위에 의해 한정되어야 하는 범위에서 벗어나지 않고, 본 발명에서 개시된 바와 같은 부반송파 할당 및 트래픽 전송 특히, TDM 다중 반송파 시스템에 적용 가능한 부반송 파 할당 및 트래픽 전송을 위한 프레임 구조, 방법 및 장치에 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 또한 이해될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것이며, 더 상세하게는, TDM(Time Division Multiplex : 시간 분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에서 다중 반송파 할당을 위한 방법 및 장치에 이용가능 하다.

Claims (30)

  1. TDM(시분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위해 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법에 있어서,
    a) 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안에 제1 부반송파 세트를 통해 네트워크 디바이스에 프로브 메시지를 전송하는 단계로서, 상기 프로브 메시지는 상기 제1 부반송파 세트에 대한 채널 추정을 실행하기 위해서 상기 네트워크 디바이스에 의해 사용되는, 프로브 메시지를 전송하는 단계,
    b) 단말기에 할당되는 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 대한 정보를 획득하기 위해 상기 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안에 상기 네트워크 디바이스에서 전송된 할당 메시지를 수신하는 단계로서, 상기 할당 메시지는 상기 네트워크 디바이스에 의해 상기 프로브 메시지에서 실행되는 채널 추정에 대한 결과를 포함하는, 네트워크 디바이스에서 전송된 할당 메시지를 수신하는 단계,
    c) 제2 주기의 다운링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나의 부반송파를 통해 다운링크 트래픽을 수신하는 단계,
    d) 주파수-선택 페이딩을 피하기 위해 미리 정의된 주파수-홉 모드로 상기 업링크 부반송파 세트에서 제2 부반송파 세트를 선택하는 단계, 및
    e) 상기 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 제2 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 전송하는 단계를
    포함하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단말기는 반송파 비 충돌 규칙(carrier non-collision rule)에 따라서, 상기 업링크 전송 주기 동안의 시간 슬롯(time slot)에서 상기 제1 부반송파 세트 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로브 메시지를 전송하는데, 상기 반송파 비 충돌 규칙은 복수의 단말기가 하나의 시간 슬롯에서 부반송파를 공유하지 않는다는 것을 정의하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 부반송파 세트는 상기 TDM 다중 반송파 시스템에서의 모든 부반송파와 상기 단말기가 사용하려는 부반송파 중 적어도 하나를 포함하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프로브 메시지는 미리 정의된 시퀀스를 포함하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단계 b)는:
    상기 TDM 다중 반송파 시스템에서의 모든 부반송파와 상기 제1 부반송파 세트 중 적어도 하나의 부반송파를 통해 상기 할당 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 주기의 상기 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 업링크 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 전송하는 단계를 더 포함하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 단계 d)는:
    상기 단말기의 업링크 트래픽에 기초하여 상기 업링크 부반송파 세트로부터 상기 제2 부반송파 세트를 선택하는 단계를 더 포함하는, 이동 단말기에서의 사용을 위한 방법.
  10. TDM(시분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위해 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법에 있어서,
    a) 제1 주기의 업링크 전송 주기 동안에 단말기로부터 전송된 프로브 메시지를 수신하는 단계,
    b) 상기 단말기를 위한 할당 메시지를 획득하기 위해 상기 프로브 메시지를 추정하는 단계로서, 상기 할당 메시지는 상기 단말기에 할당된 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나를 포함하는 상기 프로브 메시지를 추정하는 단계,
    c) 상기 제1 주기의 다운링크 전송 주기 동안에 상기 단말기에 상기 할당 메시지를 전송하는 단계,
    d) 제2 주기의 다운링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나의 부반송파를 통해 다운링크 트래픽을 상기 단말기에 전송하는 단계,
    e) 주파수-선택 페이딩을 피하기 위해 미리 정의된 주파수-홉 모드로 상기 업링크 부반송파 세트에서 제2 부반송파 세트를 선택하는 단계, 및
    f) 상기 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 제2 부반송파 세트를 통해 업링크 트래픽을 전송하는 단계를
    포함하는, 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 단계 b)는:
    ⅰ) 상기 단말기에 관하여 제1 부반송파 세트와 관련된 채널 특성을 추정하고 상기 단말기에 대한 추정 결과를 획득하기 위해 상기 프로브 메시지를 처리하는 단계로서, 상기 제1 부반송파 세트는 상기 단말기가 상기 프로브 메시지를 전송하는 부반송파를 포함하는 프로브 메시지를 처리하는 단계와,
    ⅱ) 상기 추정 결과에 따라서 상기 단말기에 대한 부반송파 할당 결과를 생성하는 단계로서, 상기 부반송파 할당 결과는 상기 단말기에 할당된 상기 업링크 부반송파 세트와 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나를 포함하는, 부반송파 할당 결과를 생성하는 단계를
    포함하는, 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 단계 ⅱ)는:
    상기 단말기의 업링크 트래픽과 다운링크 트래픽 중 적어도 하나에 기초하여 상기 부반송파 할당 결과를 생성하는 단계를
    더 포함하는, 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 단계 b)는:
    ⅲ) 상기 부반송파 할당 결과에 기초하여 상기 단말기에 대한 상기 할당 메시지를 생성하는 단계를
    더 포함하는, 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 단계 b)는:
    ⅲ) 복수의 단말기에 대한 복수의 부반송파 할당 결과에 기초하여 글로벌 할당 메시지를 생성하는 단계로서, 상기 글로벌 할당 메시지는 각각의 단말기에 할당된 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 글로벌 할당 메시지를 생성하는 단계를
    더 포함하는, 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 단계 c)는:
    상기 TDM 다중 반송파 시스템에서의 모든 부반송파, 상기 제1 부반송파 세트 및 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나를 통해 상기 할당 메시지를 상기 단말기에 전송하는 단계를 더 포함하는, 네트워크 디바이스에서의 사용을 위한 방법.
  16. 삭제
  17. TDM(시분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위한 단말기에 있어서,
    - 제1 주기 동안에 네트워크 디바이스에 프로브 메시지를 전송하도록 구성된 송신기,
    - 상기 제1 주기 동안에 상기 네트워크 디바이스로부터 전송된 할당 메시지를 수신하도록 구성된 수신기로서, 상기 할당 메시지는 상기 네트워크 디바이스가 상기 프로브 메시지에 관한 채널 추정을 실행한 이후에 상기 단말기에 할당된 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 수신기, 및
    - 주파수-선택 페이딩을 피하기 위해 미리 정의된 주파수-홉 모드로 상기 업링크 부반송파 세트에서 제2 부반송파 세트를 선택하는 제1 선택기를 포함하고,
    제2 주기 동안에 상기 수신기는 상기 네트워크 디바이스로부터 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나의 부반송파를 통하여 다운링크 트래픽을 수신하고, 상기 송신기는 상기 제2 부반송파 세트와 상기 업링크 부반송파 세트 중 적어도 하나를 통하여 업링크 트래픽을 상기 네트워크 디바이스로 전송하고,
    상기 송신기는 상기 제2 주기의 트래픽 전송 주기 동안에 상기 제2 부반송파 세트를 통하여 업링크 트래픽을 전송하는 것을 특징으로 하는,
    부반송파를 할당하기 위한 단말기.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 선택기는, 상기 단말기가 상기 TDM 다중 반송파 시스템에서 모든 부반송파로부터 사용하려는 제1 부반송파 세트를 선택하도록 구성되고,
    상기 송신기는 상기 제1 부반송파 세트를 통해 상기 프로브 메시지를 송신하는, 부반송파를 할당하기 위한 단말기.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 할당 메시지로부터 상기 업링크 부반송파 세트와 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 추출하도록 구성된 추출기를 더 포함하는, 부반송파를 할당하기 위한 단말기.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. TDM(시분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에서 부반송파를 할당하기 위한 네트워크 디바이스에 있어서,
    - 제1 주기 동안에 부반송파 세트를 통해 단말기로부터 전송된 프로브 메시지를 수신하도록 구성된 수신기로서, 상기 부반송파 세트는 상기 단말기가 사용하려는 부반송파를 적어도 포함하는, 수신기,
    - 상기 단말기에 관하여 상기 부반송파 세트에 대한 채널 특성의 추정 결과를 획득하기 위해, 상기 제1 주기 동안에 상기 부반송파 세트에 대한 채널 추정을 실행하기 위한 상기 프로브 메시지를 처리하도록 구성된 추정기,
    - 상기 제1 주기 동안에 상기 추정 결과에 기초하여 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나를 상기 단말기에 할당하고, 상기 단말기를 위한 할당 메시지를 생성하도록 구성된 할당기로서, 상기 할당 메시지는 상기 업링크 부반송파 세트와 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 할당기,
    - 상기 제1 주기 동안에 상기 단말기에 상기 할당 메시지를 전송하도록 구성된 송신기로서, 제2 주기 동안에 상기 송신기는 상기 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나의 부반송파를 통하여 상기 단말기에 다운링크 트래픽을 전송하는, 송신기, 및
    주파수-선택 페이딩을 피하기 위해 미리 정의된 주파수-홉 모드로 상기 업링크 부반송파 세트에서 제2 부반송파 세트를 선택하는 선택기를 포함하고,
    상기 송신기는 상기 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 제2 부반송파 세트를 통하여 업링크 트래픽을 전송하는,
    부반송파를 할당하기 위한 네트워크 디바이스.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 제2 주기 동안에 상기 업링크 부반송파 세트 중 적어도 하나를 통해 상기 단말기로부터 전송된 업링크 트래픽을 수신하도록 더 구성되는, 부반송파를 할당하기 위한 네트워크 디바이스.
  24. TDM(시분할 다중 방식) 다중 반송파 시스템에 있어서,
    프레임 구조로서,
    a) 단말기가 프로브 메시지를 전송하고 네트워크 디바이스가 할당 메시지를 전송하는 제1 주기로서, 상기 네트워크 디바이스는 상기 프로브 메시지를 추정함으로써 할당 메시지를 획득하고, 상기 할당 메시지는 상기 단말기에 할당되는 업링크 부반송파 세트와 다운링크 부반송파 세트 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는, 제1 주기와,
    b) 업링크 트래픽 및 다운링크 트래픽이 상기 업링크 부반송파 세트 또는 상기 다운링크 부반송파 세트를 통해 상기 단말기와 상기 네트워크 디바이스 사이에서 전송되는 제2 주기를 포함하는 프레임 구조;
    주파수-선택 페이딩을 피하기 위해 미리 정의된 주파수-홉 모드로 상기 업링크 부반송파 세트에서 제2 부반송파 세트를 선택하는 선택기; 및
    상기 제2 주기의 업링크 트래픽 전송 주기 동안에 상기 제2 부반송파 세트를 통하여 업링크 트래픽을 전송하는 송신기를
    포함하는, TDM 다중 반송파 시스템.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 제1 주기는:
    ⅰ) 상기 단말기가 상기 프로브 메시지를 상기 네트워크 디바이스에 전송하는 업링크 전송 주기와,
    ⅱ) 상기 네트워크 디바이스가 상기 단말기에 상기 할당 메시지를 전송하는 다운링크 전송 주기를
    더 포함하는, TDM 다중 반송파 시스템.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 제1 주기는:
    ⅲ) 상기 제1 주기의 상기 업링크 전송 주기와 상기 다운링크 전송 주기 사이에 삽입된 보호 주기로서, 상기 보호 주기의 지속시간은 상기 TDM 다중 반송파 시스템 내에서 전자기파에 대한 전파 지연보다 더 짧지 않은, 보호 주기를
    더 포함하는, TDM 다중 반송파 시스템.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 제2 주기는:
    ⅰ) 상기 네트워크 디바이스가 다운링크 트래픽을 상기 단말기에 전송하는 다운링크 트래픽 주기와,
    ⅱ) 상기 단말기가 상기 네트워크 디바이스에 업링크 트래픽을 전송하는 상기 업링크 트래픽 전송 주기를
    더 포함하는, TDM 다중 반송파 시스템.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 다운링크 트래픽 전송 주기는 동일한 프레임에서의 업링크 전송과 다운링크 전송 간의 변환을 최적화하기 위해 상기 제2 주기에서의 상기 업링크 트래픽 전송 주기보다 앞서는, TDM 다중 반송파 시스템.
  29. 제 24항에 있어서,
    상기 제2 주기는 상기 제1 주기 다음에 이어지는데, 상기 단말기는 동일한 프레임에서의 상기 제1 주기 동안 할당된 상기 업링크 부반송파 세트와 상기 다운링크 부반송파 세트를 통해 동일한 프레임에서의 상기 제2 주기 동안에 업링크 트래픽을 전송하고 다운링크 트래픽을 수신하는, TDM 다중 반송파 시스템.
  30. 제 24항에 있어서,
    상기 제2 주기는 상기 제1 주기보다 앞서는데, 상기 단말기는 이전의 프레임에서의 상기 제1 주기 동안에 할당된 상기 업링크 부반송파 세트와 상기 다운링크 부반송파 세트를 통해 후속 프레임에서의 상기 제2 주기 동안에 업링크 트래픽을 송신하고 다운링크 트래픽을 수신하는, TDM 다중 반송파 시스템.
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