KR101456006B1 - 무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 전송하는 방법이 개시된다. 단말은 유효 심볼 길이의 1/4에 해당하는 CP길이를 가지는 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 상호 공존할 수 있도록 설계된 유효 심볼 길이의 1/4에 해당하는 CP 길이를 가지는 프레임 구조를 이용하여 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조와 충돌 및 간섭을 일으키지 않고 신호를 송수신할 수 있다. 이때 소정의 프레임 구조의 채널 대역폭은 7MHz이다.

프레임 구조, CP 길이

Description

무선 통신 시스템에서의 신호 전송 방법{METHOD FOR TRANSMITTING SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 신호 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다.

IEEE 802.16m 시스템은 H-FDD(Half- Frequency Division Duplex) 단말 동작을 포함하는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 방식 및 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 방식을 모두 지원할 수 있다. IEEE 802.16m 시스템은 하향링크(DL: DownLink) 및 상향링크(DL: UpLink)에서 다중 접속 방식으로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)을 이용한다. 이러한 OFDMA 파라미터에 대한 내용을 살펴보면 다음 표 1과 같다.

이하에서 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조에 대해 간략히 살펴본다.

도 1은 IEEE 802.16m 시스템에서의 기본 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 각각의 20ms 수퍼프레임은 4개의 같은 크기의 5ms 무선 프레임으로 나누어지며, 수퍼프레임은 수퍼프레임 헤더(SFH: super프레임 header)로 시작된다. 5MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나의 채널 대역폭을 가지고 표 1에 나타낸 것과 같이 동일한 OFDMA 파라미터들을 이용하는 경우, 각 5ms의 무선 프레임은 8개의 서브프레임으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 전송을 위해 할당될 수 있다. 제 1 타입은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임이고, 제 2 타입 서브프레임은 7개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임, 제 3 타입 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임으로 정의할 수 있다.

기본 프레임 구조는 H-FDD 단말 동작을 포함하여 FDD 방식 및 TDD 방식에 모두 적용될 수 있다. TDD 시스템에서 각 무선 프레임에서의 전환점(switching points) 수는 2개이다. 전환점(switching points)은 하향링크로부터 상향링크로 또는 상향링크로부터 하향링크로의 방향성의 변화에 따라 정의될 수 있다.

H-FDD 단말은 FDD 시스템에서 포함될 수 있고, H-FDD 단말의 관점에서의 프레임 구조는 TDD 프레임 구조와 유사하다. 그러나 하향링크 및 상향링크 전송은 2개의 개별 주파수 대역에서 일어난다. 하향링크 및 상향링크 간의 전송 간격(transmission gaps)(또한 그 반대)은 전송 및 수신 회로를 전환하도록 요구된다.

도 2는 하향링크 및 상향링크 비율이 5:3인 TDD 프레임의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, OFDMA 심볼 주기가(symbol duration) 102.857μs 이고 유효 심볼 길이(Tu)의 1/8에 해당하는 길이를 CP(Cyclic Prefix) 길이로 가진다고 가정하면, 제 1 타입 서브프레임 및 제 3 타입 서브프레임의 길이는 각각 0.617ms 및 0.514ms이다. 마지막 하향링크 서브프레임 SF4는 제 3 타입의 서브프레임이다. 전송전이간격(TTG: Transmit Transition Gaps) 및 수신전이간격(RTG: Receive Transition Gaps)은 각각 105.714μs 및 60μs 이다. 다른 뉴머러로지(numerology)에서는 프레임 별 서브프레임의 수 및 서브프레임 내의 심볼의 수는 다를 수 있다.

도 3은 FDD 방식에서의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, FDD 방식을 지원하는 기지국은 동일한 RF 반송파로 동작하는 반-듀플렉스(half-duplex) 및 전체-듀플렉스(full-duplex) 단말을 동시에 지원할 수 있다. FDD 방식을 지원하는 단말은 H-FDD 또는 FDD 방식 중 어느 하나를 이용하여야 한다. 하향링크 및 상향링크 모두의 전송을 위해 모든 서브프레임이 이용 가능하다. 하향링크 및 상향링크 전송은 주파수 영역에서 구분될 수 있다. 하나의 수퍼프레임은 4개의 프레임으로 나누어지고, 하나의 프레임은 8개의 서브프레임으로 구성된다.

도 4는 유효 심볼 길이(Tu)의 1/16에 해당하는 CP 길이를 갖는 TDD 및 FDD 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 5MHz, 10MHz, 20MHz의 채널 대역폭에 대하여, 유효 심볼 길이(Tu)의 1/16에 해당하는 CP 길이를 갖는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임은 FDD 방식에서 5개의 제 1 타입 서브프레임 및 3개의 제 2 서브프레임을 가지며, TDD 방식에서 6개의 제 1 타입 서브프레임 및 2개의 제 2 타입 서브프레임을 가진다.

OFDMA 심볼 주기(symbol duration)가 97.143μs 이고 유효 심볼 길이(Tu)의 1/16에 해당하는 CP(Cyclic Prefix) 길이를 가진다고 가정하면, 제 1 타입 서브프레임 및 제 2 타입 서브프레임의 길이는 각각 0.583ms 및 0.680ms이다. TTG 및 RTG는 각각 82.853μs 및 60μs이다. 다른 뉴머러로지(numerology)에서는 프레임 별 서브프레임의 수 및 서브프레임 내의 심볼의 수가 다를 수 있다.

살펴본 바와 같이, IEEE 802.16m 시스템에서는 5MHz, 10MHz, 20MHz의 채널대역폭에 대하여 CP 길이가 1/8 Tb인 경우와 1/16 Tb인 경우에 대한 OFDMA 파라미터들과 프레임 구조만을 정의하고 있다. 즉, 지금까지 CP 길이가 1/4 Tb에 대한 프레임 구조는 제안된 바가 없다.

또한 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 프레임 구조의 경우 기존의 1/8 Tb 또는 1/16 Tb의 CP 길이를 갖는 프레임 구조와 하향링크 및 상향링크 간의 전환점(switching points)에서 간섭이 발생하는 문제가 생길 수 있는 문제가 있다. 그러나 이러한 문제를 해결하여 상호 공존이 가능한 새로운 프레임 구조에 대하여 제안된 바가 없었다.

또한, IEEE 802.16m 시스템에는 7MHz 대역에 대해서 1/8 Tb, 1/16 Tb의 OFDMA 파라미터들과 프레임 구조만 정의되어 있고 아직 1/4 Tb에 대한 정의는 되어 있지 않다. 그리고 7MHz 대역에서 정의한 프레임 구조와 간섭 없이 상호 공존 가능할 수 있는 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 프레임 구조가 제안된 바가 없다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 신호 전송 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 신호 전송 방법은,기지국으로부터 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 수신하는 단계; 상기 소정의 프레임 구조를 이용하여 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 소정의 프레임 구조에서 하나의 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성되고, 각 서브프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼로 이루어진 제 1 타입 서브프레임 또는 7개의 OFDMA 심볼로 이루어진 제 2 타입의 서브프레임이다.

또한, 상기 소정의 프레임은 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 프레임 또는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 프레임이다.

상기 TTD 프레임 내 각 서브프레임은 상기 제 1 타입 서브프레임만으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 TTD 프레임은 하향링크 구간 및 상기 하향링크 구간에 후속하는 상향링크 구간을 포함하며, 상기 하향링크 구간 및 상기 상향링크 구간 사이에는 전송전이간격(TTG: Transmit Transition Gaps)이 위치하며, 상기 상향링크 구간의 마지막 서브프레임 뒤에 수신전이간격(RTG: Receive Transition Gaps)이 위치한다.

그리고, 상기 TTD 프레임 내에서 하향링크 서브프레임 개수와 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 2:3, 3:2, 4:1 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 FDD 프레임 내에서의 제 2 타입 서브프레임은 상기 TDD 프레임 내 각 서브프레임 중에서 하향링크 마지막 서브프레임이 위치한 순서와 동일한 순서에 위치하고, 상기 FDD 프레임 내에서의 제 2 타입 서브프레임은 네 번째 서브프레임에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 FDD 프레임은 6개의 제 1 타입 서브프레임 및 1개의 제 2 타입 서브프레임으로 이루어지고, 상기 FDD 프레임 내 마지막 서브프레임 뒤에는 유휴 시간(idle time)이 위치하는 것이 바람직하다.

상기 소정 프레임의 CP 길이는 유효 심볼 길이의 1/4인이며, 상기 소정의 프레임 구조는 7MHz의 채널 대역폭을 갖는다.

본 발명에 의하면, 단말은 7MHz의 채널 대역폭에서 유효 심볼 길이의 1/4에 해당하는 CP길이를 가지는 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.

또한, 상호 공존할 수 있도록 설계된 유효 심볼 길이의 1/4에 해당하는 CP 길이를 가지는 프레임 구조를 이용하여 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조와 충돌 및 간섭을 일으키지 않고 신호를 송수신할 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 이하의 설명에서 일정 용어를 중심으로 설명하나, 이들 용어에 한정될 필요는 없으며 임의의 용어로서 지칭되는 경우에도 동일한 의미를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에 개시되는 기술은 다양한 통신 시스템에 사용될 수 있는데, 이러한 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공할 수 있다. 통신 시스템의 기술은 하향링크(Downlink) 또는 상향링크(Uplink)에 사용될 수 있다. 기지국은 고정국(fixed station), Base Station, Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(access point), ABS 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말(MS: Mobile Station)은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), AMS 또는 Mobile Terminal 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 또는 음성 서비스를 전송하는 노드를 말하고, 수신단은 데이터 또는 음성 서비스를 수신하는 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 단말이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 단말이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

한편, 본 발명의 단말로는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16-2004, P802.16e-2005 및 P802.16Rev2 등의 문서에 의해 뒷받침될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

무선 통신 시스템에서 다중 반송파 변조방식인 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 기본원리를 설명하면 다음과 같다.

OFDM 시스템에서 고속 전송률(high-rate)을 갖는 데이터 스트림(data stream)을 낮은 전송률(slow-rate)을 갖는 많은 수의 데이터 스트림으로 나누는데, 이는 다수의 반송파를 사용하여 동시에 전송하려는 것이다. 이러한 다수의 반송파 각각을 부반송파(subcarrier)라 한다. OFDM 시스템에서 다수의 반송파 간에 직교성(orthogonality)이 존재하기 때문에, 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 수신단에서의 검출이 가능하다. 고속 전송률을 갖는 데이터 스트림은 직/병렬 변환부(Serial to Parallel converter)를 통해 다수의 낮은 전송률의 데이터 스트림(data stream)로 변환되고, 병렬로 변환된 다수의 데이터 스트림에 각각의 부반송파가 곱해진 후 각각의 데이터 스트림이 합해져서 수신단으로 전송될 수 있다.

직/병렬 변환부에 의해 생성된 다수의 병렬 데이터 스트림은, 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform)에 의하여 다수의 부반송파로 전송될 수 있다. 이때, IDFT는 역 고속 푸리에 변환(IFFT; Inverse Fast Fourier Transform)을 사용하여 효율적으로 구현될 수 있다. 낮은 전송률을 갖는 부반송파 의 심볼 주기(symbol duration)가 증가하게 되므로 다중경로 지연확산에 의해 발생하는 시간상에서의 상대적인 신호 분산(dispersion)이 감소한다.

이러한 OFDM 방식을 이용한 무선 통신에서, 심볼 간 간섭(Inter-Symbol Interference)을 줄이기 위하여 심볼 사이에 채널의 지연 확산보다 긴 보호구간(guard interval)을 삽입할 수 있다. 즉, 각 심볼이 다중경로 채널을 통해 전송되는 동안, 연속된 심볼 사이에 채널의 최대 지연확산(Delay Spread)보다 긴 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다. 이때, 부반송파 간의 직교성(Orthogonality) 파괴를 방지하기 위해 유효 심볼 구간의 마지막 구간(즉, 보호구간)의 신호를 복사하여 심볼의 앞 부분에 삽입한다. 이를 순환 전치부(CP: cyclic prefix, 이하 CP라고 칭한다)라 부른다.

도 5는 CP(cyclic prefix)를 포함하는 심볼 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 심볼 주기(Ts)는 실제 데이터가 전송되는 유효 심볼 구간(Tb)과 보호구간(Tg)의 합이 된다. 수신단에서는 보호구간을 제거한 후 유효 심볼 구간 동안의 데이터를 취하여 복조를 수행하게 된다. 송신단 및 수신단은 순환전치 부호를 사용하여 서로 동기화를 이룰 수 있으며, 데이터 심볼간 직교성을 유지할 수 있다. 본 발명에서 말하는 심볼은 OFDMA 심볼일 수 있다.

이하에서 7MHz의 채널 대역폭에서 유효 심볼 길이의 1/4에 해당하는 CP 길이(이하에서는 1/4 Tb의 CP 길이라고 칭할 수 있다)를 가지는 802.16m 시스템에서의 프레임 구조(TDD 프레임 및 FDD 프레임)에 대하여 설명할 것이다. 또한, 동일한 7MHz의 채널 대역폭에 대하여 1/8 Tb의 CP 길이 또는 1/16 Tb의 CP 길이를 가지는 TDD 프레임 구조와 상호 공존할 수 있는 TDD 프레임 구조에 대해 설명할 것이다. 또한, 본 발명에서 제안하는 TDD 프레임 구조와 많은 공통성을 지니는 FDD 프레임 구조도 함께 설명할 것이다.

IEEE 802.16m 시스템에는 4가지 형태의 서브프레임이 존재한다. 제 1 타입은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임이고, 제 2 타입 서브프레임은 7개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임, 제 3 타입 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임, 제 4 타입 서브프레임은 9개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임으로 정의할 수 있다. 이때, 제 4 타입 서브프레임은 8.75MHz 채널 대역폭에서의 프레임 구조에서 이용될 수 있다.

표 1에 나타낸 것과 같이 7MHz 채널 대역폭에서 1/4 Tb의 CP 길이를 이용할 경우 정의되는 OFDMA 파라미터들은 기존의 1/8 Tb의 CP 길이 또는 1/16 Tb의 CP 길이의 경우와 같은 방법으로 정의될 수 있다. 1/4 Tb의 CP 길이를 가지는 경우에 OFDM의 심볼 주기는 160μs이고, 상대적인 전송전이간격(TTG: Transmit Transition Gaps) 및 수신전이간격(RTG: Receive Transition Gaps)은 각각 140μs 및 60μs 이다. 정의된 OFDMA 파라미터를 고려하면 1/4 Tb의 CP 길이를 이용할 경우 한 프레임에 존재하는 심볼의 수는 31개이다. 기존의 프레임 구조에서 서브프레임을 정의하기 위해 사용된 심볼 수에 따라 제 1 타입 내지 제 3 타입 서브프레임 타입을 이용하여 1/4 Tb의 CP 길이를 가지는 프레임 구조를 만들 수 있다.

도 6은 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이 다.

도 6을 참조하면, 하나의 FDD 프레임은 6개의 서브프레임으로 구성될 수 있다. TDD 프레임을 구성하는 서브프레임은 기존에 정의되어 있는 제1 타입 서브프레임 및 제 3 타입 서브프레임 구조를 이용하여 구성할 수 있다. TDD 프레임 내에 존재하는 심볼의 수가 31개이다. 따라서, 하나의 프레임은 1개의 제 1 타입 서브프레임 및 5개의 제 3 타입 서브프레임으로 구성될 수 있다. 이때 FDD 프레임 구조와는 달리 TDD 프레임 구조에서는 하향링크에서 상향링크로의 전환을 위하여 TTG 및 RTG 구간이 필요하다. TDD 프레임의 경우 TTG/RTG 구간을 위하여 하향링크 마지막 서브프레임에 제 1 타입 서브프레임을 배치할 수 있다. 즉, 하나의 심볼이 TTG/RTG의 유휴(idle) 구간으로 할당될 수 있다. 이때 제 1 타입 서브프레임의 한 심볼을 TTG/RTG 구간으로 할당함으로써 하향링크 마지막 서브프레임은 제 3 타입 서브프레임으로 구성할 수 있다. 따라서 프레임을 동일한 타입의 서브프레임을 사용하여 구성하기 때문에, 하향링크, 상향링크에 대칭적인(symmetric) 할당이 가능하다.

또한 프레임 별 서브프레임의 개수를 기존의 다른 CP길이(예를 들어, 1/8 Tb의 CP 길이, 1/16 Tb의 CP 길이)를 가지는 프레임 구조와 동일하게 함으로써 다른 CP 길이에 대하서 설계되었던 H-ARQ(Hybrid-Automatic Repeat reQuest) 프로토콜이나 서브프레임 단위의 제어 정보를 동일한 형태로 가져갈 수 있다. 6개의 서브프레임으로 구성된 프레임에서 TDD 프레임 구조를 위해 사용 가능한 하향링크 서브프레임 개수와 상향링크 서브프레임 개수 비율이 (5:1), (4:2), (3:3), (2:4)과 같이 4가지 경우로 구성할 수 있다. 이때, 하향링크 서브프레임 개수와 상향링크 서브프 레임 개수 비율이 (5:1), (4:2), (3:3), (2:4)일 때 이에 대응하는 하향링크 서브프레임들에 할당된 총 심볼 수와 상향링크 서브프레임들에 할당된 총 심볼 수의 비율은 각각 (25:5), (20:10), (15:15), (10:20)이다.

도 7은 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 7에서의 FDD 프레임 구조는 도 6에 도시된 TDD 프레임에 대응하는 프레임 구조이다. FDD 프레임은 6개의 서브프레임으로 구성될 수 있고, 31개의 심볼이 할당될 수 있다. FDD 프레임 구조의 경우에는 TDD 프레임 구조 와는 달리 TTG/RTG로 사용되는 구간이 없기 때문에 TDD 프레임 구조에 비해 추가적으로 한 심볼을 할당하여 사용할 수 있다. 이때 한 심볼을 추가적으로 사용하는 방법에는 여러 가지 방법이 있다.

첫 번째 경우로서, 하나의 심볼을 프레임 내에 5개의 심볼로 이루어진 제 3 타입 서브프레임들 중 하나의 서브프레임에 추가하여 6개의 심볼로 이루어진 제 1 타입 서브프레임을 구성할 수 있다. 이때 심볼이 추가되는 서브프레임은 H-FDD 프레임 구조 및 두 개의 그룹으로 나누어지는 경우를 고려할 때, 발생되는 유휴구간 심볼이 프레임의 중간에 위치할 가능성이 높다. 따라서 FDD 프레임 내에 두 번째 서브프레임 또는 세 번째 서브프레임에 위치하는 것이 바람직할 수 있다.

또한 기존의 5MHz, 10MHz, 20MHz에서의 수퍼프레임 헤더 설계를 재사용하기 위해서 6개의 심볼로 구성된 제 1 타입 서브프레임을 프레임 내 첫 번째 서브프레임에 위치하도록 하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이것은 일 예일 뿐, FDD 프레 임 구조에서 한 심볼을 추가하여 형성된 서브프레임의 위치는 제한되지 않는다.

두 번째의 경우로서, 하나의 심볼을 프레임 내 첫 번째 서브프레임에 독립적 혹은 개별적으로 추가하여 프레임의 앞쪽에 위치시키는 경우이다. 프레임의 앞 쪽 심볼은 주로 심볼 단위 제어 정보(예를 들어 프리앰블, 프레임 제어 헤더(FCH))가 추가적으로 필요하므로 이러한 정보를 위해서 추가된 심볼을 사용하고 데이터 전송을 위해서는 제 3 타입 서브프레임을 구성하여 이를 이용하는 방법이다.

세 번째 경우로서, H-FDD 프레임 구조나 프레임 내의 미드앰블(mid-amble)을 고려하여 독립적으로 추가적인 한 심볼을 프레임 내의 세 번째 서브프레임과 네 번째 서브프레임 사이에 할당하는 방법이다. 이러한 위치는 일 예일 뿐이며, 추가적인 한 심볼의 위치에 제한이 있는 것은 아니다.

네 번째 경우로서, 한 심볼을 프레임 내 마지막 서브프레임 끝에 배치하여 사용하는 방법으로, 사운딩(sounding)과 같이 추가적인 정보를 전송하기 위하여 기존의 데이터 전송을 위한 서브프레임 구조를 이용하여 전송하는 방법이다.

도 8 내지 도 11은 다른 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조와 공존할 수 있는 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조를 각각 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수 비율에 따라 일 예를 도시한 도면이다.

도 8 내지 도 11에서는 하향링크 서브프레임의 개수와 상향링크 서브프레임의 개수의 비율이 (2:4), (3:3), (4:2), (5:1)인 경우에 기존의 1/8 Tb의 CP 길이, 1/16 Tb의 CP 길이의 프레임 구조와 전술한 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 프레임 구조와 상호 공존할 수 있음을 도시하고 있다. 여기서 하향링크 구간 및 상향링크 구간 이 전환되는 구간에 위치한 마지막 서브프레임은 유휴구간(idle)을 포함하여 6 개의 심볼로 이루어진 제 1 타입 서브프레임이지만, 일반적으로 TDD 프레임 구조에서 TTG에 필요한 지연을 만들기 위해서 한 심볼을 유휴구간으로 할당함으로써 5개의 심볼로 이루어진 제 3 타입 서브프레임이 하향링크 마지막 서브프레임에 위치할 수 있다. TDD 프레임에서는 TTG/RTG의 유휴(idle) 구간으로 하나의 심볼이 할당될 수 있다. 이러한 구성은 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수 비율에 관계없이 적용할 수 있다.

그리고 하향링크 구간에서 상향링크 구간으로의 전환점에서 간섭이 발생하지 않도록 프레임 구조를 설계하기 위해서 하향링크 구간에 5×k개(여기서 k는 하향링크 서브프레임의 개수를 의미함)의 OFDMA 심볼을, 상향링크에는 5×j개(여기서 j는 상향링크 서브프레임의 개수를 의미함)의 OFDMA 심볼을 대칭적으로(symmetric) 할당할 수 있다. 이러한 구성은 하향링크 구간 및 상향링크 구간 에 각각 제 3 타입 서브프레임을 위치시킴으로써, 하향링크 구간에서 상향링크 구간으로 전환하는 구간에서 발생할 수 있는 간섭을 해소할 수 있다.

도 12는 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, TDD 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성될 수 있다. 이때 TDD 프레임은 4개의 제 1 타입 서브프레임 및 1개의 제 2 타입 서브프레임으로 구성할 수 있다. TDD 프레임 구조에서는 하향링크 구간/상향링크 구간 전환을 위한 지연시간이 필요하다. 따라서 TTG/RTG 구간을 위해서 하향링크 마지막 서브프레임 의 마지막 심볼을 유휴구간(idle)으로 할당하여 남겨놓을 수 있다. 즉, TDD 프레임에서는 TTG/RTG의 유휴(idle) 구간으로 하나의 심볼이 할당될 수 있다.

5개의 서브프레임으로 구성된 TDD 프레임 구조에서 TTG/RTG 구간을 위하여 하향링크 마지막 서브프레임에 제 2 타입 서브프레임을 배치할 수 있고, 이때 제 2 타입 서브프레임의 한 심볼을 TTG/RTG 지연시간으로 할당함으로써 하향링크 마지막 서브프레임은 제1 타입 서브프레임으로 구성할 수 있다.

따라서 TDD 프레임을 동일한 타입의 서브프레임을 사용하여 구성함으로써 하향링크/상향링크 구간이 대칭적으로 할당될 수 있다. 5개의 서브프레임으로 구성된 프레임에서 TDD 프레임을 위해 사용 가능한 하향링크 서브프레임 개수와 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 (4:1), (3:2), (2:3)와 같이 3가지 경우일 수 있다. 이때, 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수의 비율이 (4:1), (3:2), (2:3)일 때 이에 대응하는 하향링크 서브프레임들에 할당된 총 심볼 수와 상향링크 서브프레임들에 할당된 총 심볼 수는 각각 (24:6), (18:12), (12:18)이다.

도 13은 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 13에 도시된 FDD 프레임 구조는 도 12에 도시된 TDD 프레임 구조에 대응하는 프레임 구조이다. FDD 프레임 구조는 5개의 서브프레임으로 구성될 수 있으며, 31개의 심볼이 할당될 수 있다. 또한, FDD 프레임 구조는 TDD 프레임 구조와는 달리 TTG/RTG로 사용되는 구간이 없으므로 TDD 프레임 구조보다 추가적으로 한 심 볼을 더 할당하여 사용할 수 있다. 여기서 한 심볼을 추가적으로 사용하는 것은 여러 가지 방법이 있으나 전술한 방법들을 이용할 수 있다.

첫 번째 경우로서, 하나의 심볼을 프레임 내 제 1 타입 서브프레임 들 중에 하나의 서브프레임에 추가하여 제 2 타입 서브프레임을 구성하여 사용하는 것을 고려할 수 있다. 이때 심볼이 추가되는 서브프레임은 H-FDD 프레임 구조 및 두 개의 그룹으로 나누어지는 경우를 고려할 때 발생되는 유휴구간 심볼이 프레임의 중간에 위치할 가능성이 높다. 따라서 심볼이 추가되는 서브프레임은 프레임 내 두 번째 서브프레임 또는 세 번째 서브프레임에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 기존의 5MHz, 10MHz, 20MHz에서의 수퍼프레임 헤더를 재사용하기 위해서 6개의 심볼로 구성된 제 1 타입 서브프레임이 프레임 내 첫 번째 서브프레임에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 제 1 타입 서브프레임의 위치는 일 예일 뿐, FDD 프레임 구조에서 한 심볼을 추가하여 형성된 서브프레임의 위치에 대해 제한이 있는 것은 아니다.

두 번째 경우로서, 하나의 심볼을 프레임 내 첫 번째 서브프레임에 독립적 혹은 개별적으로 추가하여 프레임의 앞 부분에 위치시키는 경우이다. 프레임의 앞 쪽 심볼은 주로 심볼 단위 제어 정보(예를 들어 프리앰블, 프레임 제어 헤더(FCH))가 추가적으로 필요하므로 이러한 정보를 위해서 추가된 심볼을 사용할 수 있고, 데이터 전송을 위해 제 1 타입 서브프레임을 구성하여 이를 이용하는 방법이다.

세 번째 경우로서, H-FDD 프레임 구조나 프레임 내의 미드앰블(mid-amble)을 고려하여 독립적으로 추가적인 한 심볼을 두 번째 서브프레임 및 세 번째 서브프레임 사이에, 또는 세 번째 서브프레임 및 네 번째 서브프레임 사이에 위치시키는 경 우이다. 이러한 위치는 하나의 예시이며 추가적인 한 심볼의 위치에 제한이 있는 것은 아니다.

네 번째 경우로서, 한 심볼을 프레임 내 마지막 서브프레임 뒤에 배치할 수 있다. 이러한 방법에 의하면 사운딩(sounding)과 같이 추가적인 정보를 전송하기 위하여 기존 데이터 전송을 위한 서브프레임 구조를 이용하여 전송할 수 있다.

살펴본 바와 같이, 본 발명에 7 MHz에서의 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조는 IEEE 802.16m 시스템에서 5MHz, 10MHz, 20MHz에 정의되어 있는 기본 프레임 구조와 공통성을 가지면서, 기존에 정의된 1/8 Tb의 CP 길이, 1/16 Tb의 CP 길이를 갖는 프레임 구조와 하향링크/상향링크 전환 구간에서의 간섭을 소거함에 따라 기존에 정의된 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조와 상호 공존이 가능하다.

또한 정의된 서브프레임의 구조를 계승하여 사용하기 때문에, 추가적으로 새로운 서브프레임에 대한 정의가 필요 없으며, 기본 서브프레임을 이용하여 간단하게 프레임 구조를 구성할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

도 1은 IEEE 802.16m 시스템에서의 기본 프레임 구조를 나타낸 도면,

도 2는 하향링크 및 상향링크 비율이 5:3인 TDD 프레임의 일 예를 나타낸 도면,

도 3은 FDD 방식에서의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,

도 4는 유효 심볼 길이(Tu)의 1/16에 해당하는 CP 길이를 갖는 TDD 및 FDD 프레임 구조를 나타낸 도면,

도 5는 CP(cyclic prefix)를 포함하는 심볼 구조의 일 예를 나타내는 도면,

도 6은 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,

도 7은 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,

도 8 내지 도 11은 다른 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조와 공존할 수 있는 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조를 각각 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수 비율에 따라 일 예를 도시한 도면,

도 12는 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,

도 13은 1/4 Tb의 CP 길이를 갖는 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

Claims (11)

1. 무선 통신 시스템에서 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법에 있어서,

   상기 프레임 구조에 따라서 FDD(Frequency Division Duplex) 프레임을 통해 신호를 송수신하는 단계를 포함하고,

   상기 FDD 프레임은 5개의 서브프레임들을 포함하고, 상기 서브프레임들은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼들을 각각 포함하는 4개의 제 1 타입 서브프레임들 및 7개의 OFDMA 심볼들을 포함하는 1개의 제 2 타입의 서브프레임을 포함하고,

   상기 FDD 프레임의 채널 대역폭은 7 MHz로 설정되는, 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 FDD 프레임 내에서의 상기 제 2 타입 서브프레임은 네 번째 서브프레임에 위치하는, 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 FDD 프레임 내 마지막 서브프레임 뒤에는 유휴 시간(idle time)이 위치하는, 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 FDD 프레임은 유효 심볼 길이의 1/4인 길이로 설정된 CP(Cyclic Prefix)를 더 포함하는, 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images