KR101471563B1 - 인지무선 통신시스템에서 프레임간 자원공유를 위한 방법및 장치 - Google Patents

인지무선 통신시스템에서 프레임간 자원공유를 위한 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인지무선 통신시스템에서 프레임간 자원공유를 위한 프레임 구조, 방법 및 장치에 관한 것으로, 동일한 채널에 공존하는 적어도 둘 이상의 무선네트워크들의 방법에 있어서, 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 과정과, 적어도 둘 이상의 무선네트워크 각각이 상기 적어도 하나이상 무선네트워크 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 방송하는 과정을 포함하되, 상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시함으로써, 프레임간 공존을 위한 정보를 공유할 때 발생하는 SCH 충돌 문제를 해결할 수 있다.
인지무선(Cognitive Radio: CR), 프레임간 공유(Inter-frame sharing), SCH(Super frame Control Header), 슈퍼 프레임.

Description

인지무선 통신시스템에서 프레임간 자원공유를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PER FRAME BASED RESOURCE SHARING IN COGNITIVE RADIO COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 본 발명은 인지무선(Cognitive Radio: CR) 통신시스템에 관한 것으로, 특히 하나의 채널을 공유하는 적어도 하나 이상의 CR 시스템들이 겹쳐있는 경우에, 프레임간 자원공유를 위한 슈퍼프레임 구조, 방법 및 장치에 관한 것이다.
다양한 무선통신 시스템이 서로 다른 스펙트럼을 사용하는 환경에서, 새로운 주파수 대역을 할당하여 고속의 멀티미디어 서비스를 지원하는 것은 주파수 부족문제로 인해 한계가 있다. 상기 주파수 부족문제를 해결하기 위해서 주파수 이용 효율을 높이기 위한 인지무선(Cognitive Radio: 이하 "CR"라 칭함) 기술이 대두되고 있다.
상기 CR 기술은, 기존의 주파수 면허가 있는 1차 사용자(Primary User: PU)가 해당 대역을 사용하지 않는 동안, 2차 사용자(Secondary User: SU)가 대역을 공 유하는 기술로서, 상기 1차 사용자들을 보호하면서 상기 2차 사용자들의 서비스 품질을 보장할 수 있어야 한다(이하 자가공존(self coexistence)이라 칭함). 수십Km~100Km 영역에서 광대역 무선 액세스 서비스를 제공하기 위해, CR 개념을 기반으로 현재 할당된 TV 대역을 공유하기 위한 IEEE 802.22 WRAN 표준화가 진행되고 있다.
상기 자가공존 기능이 있는 CR 시스템에서, 기지국은 기존/허가된(primary/licensed) 시스템이 사용하지 않는 적어도 하나 이상의 빈 채널을 검색하고, 상기 검색된 채널을 통해 통신을 설정한다.
몇몇 CR 시스템들이 위치적으로 공존하고 있을 때, 상기 CR 시스템들은 스펙트럼 사용 효율을 높이기 위해서, CBP(Coexistence Beacon Protocol) 패킷을 교환하여야 한다. 한편, 2개의 가까운 CR 시스템들이 동일한 채널 혹은 인접한 채널들을 운용할 때, 상기 CR 시스템들은 또한 채널센싱 성능을 향상시키기 위해서 기존 시스템을 위한 휴지구간(quiet period)을 정렬할 필요가 있다. 상기 휴지구간 동안에 데이터 전송을 중지하고 사용중인 채널을 탐색한다.
상기 자가공존 기능을 용이하게 위하여, 상기 CR 시스템은 일반적으로 슈퍼프레임 구조를 채택한다. 예를 들면 IEEE 802.22 표준에서는 시간축으로 16 프레임을 하나의 슈퍼프레임으로 정의하고 있다. 여기서 상기 슈퍼프레임의 처음 시작하는 프레임에서 슈퍼프레임 제어 헤더, 즉 SCH(Superframe Control Header)를 전송하도록 정의 되어있다. 또한 상기 슈퍼프레임의 구조는 하나의 주파수 채널에서 하나의 CR 시스템 또는 하나의 CR 기지국이 슈퍼프레임 단위의 자원을 모두 점유하여 사용하도록 규정하고 있다. 그리고 상기 SCH는 셀내의 단말(Customer Premise Equipment, CPE)들 뿐만 아니라 CR 시스템간 또는 CR 기지국간 공존을 위해 필요한 정보를 담고 있다.
한편, CR 시스템에서 복수의 기지국들이 공존하는 경우, 사용할 수 있는 채널수가 적어서 CR 시스템들 또는 CR 기지국들이 동일한 채널을 이용하여 상기 SCH를 전송하여야 한다. 이때, 상기 설명과 같이 SCH는 각각의 슈퍼프레임의 시작점에서 전송되도록 정의되어 있기 때문에, 상기 복수의 CR 기지국들이 동시에 복수의 SCH들을 송신하게 되고, 상기 송신된 SCH들이 충돌할 수 밖에 없다. 즉, 종래 슈퍼프레임 구조에서는 단말의 제어, CR 시스템들(또는 CR 기지국들)간의 공존을 위한 정보를 송신할 때, 인접 CR 시스템 또는 CR 기지국간 신호 충돌이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 제한된 채널자원을 사용할 때 복수의 기지국들간 발생하는 간섭을 줄이고, 보다 효율적으로 자원활용 및 자원 공유를 할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다. 또한, 인지무선 통신시스템에서 프레임간(inter-frame sharing) 정보 공유를 위한 슈퍼프레임 구조와 상기와 같은 제한된 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 인지무선 통신시스템에서 다수의 기지국이 프레임간 자원공유를 위한 슈퍼프레임 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 인지무선 통신시스템에서 다수의 기지국이 프레임간 자원공유를 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인지무선 통신시스템에서 프레임간 자원공유시 SCH(Super frame Control Header) 충돌을 방지하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 동일한 채널에 공존하는 적어도 둘 이상의 무선네트워크들의 방법에 있어서, 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 과정과, 적어도 둘 이상의 무선네트워크 각각이 상기 적어도 하나이상 무선네트워크 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 방송하는 과정을 포함하되, 상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 동일한 채널에 공존하는 적어도 둘 이상의 무선네트워크들의 방법에 있어서, 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 과정과, 적어도 둘 이상의 기지국 각각이 상기 적어도 둘 이상의 기지국 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 전송하는 과정을 포함하되, 상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면,다수의 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 CPE(Customer Premise Equipment)의 동작 방법에 있어서, 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 수신하는 과정과, 상기 모드정보를 기반으로 공존모드가 지시되었는지를 결정하는 과정과, 상기 공존모드가 지시되어 있을 때, 상기 프레임할당 정보에 기반하여 상기 제어헤더를 전송하는 무선네트워크에 할당된 적어도 하나의 프레임을 결정하는 과정을 포함하되, 상기 무선네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 적어도 둘 이상의 무선네트워크가 공존하는 환경에서 동일한 채널에 공존하기 위한 기지국 장치에 있어서, 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 생성기와, 상기 적어도 하나이상 무선네트워크 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 방송하는 송신기를 포함하되, 상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 적어도 둘 이상의 무선네트워크가 공존하는 환경에서 동일한 채널에 공존하기 위한 기지국 장치에 있어서, 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 제어기와, 상기 기지국에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 전송하는 송신기를 포함하되, 상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 다수의 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 CPE(Customer Premise Equipment)의 장치에 있어서,
모드정보를 기반으로 상기 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 수신하는 제1 프레임 처리부와, 상기 모드정보를 기반으로 공존모드가 지시되어졌는지를 결정하는 프레임 관리기와, 상기 공존모드가 지시되어 있을 때, 상기 프레임할당 정보에 기반하여 상기 제어헤더를 전송하는 무선네트워크에 할당된 적어도 하나의 프레임을 결정하는 제어기를 포함하되, 상기 무선네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고, 상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고, 상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 7 견지에 따르면, 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 네트워크들이 공존하는 환경에서 채널을 공유하기 장치에 있어서, 하나의 슈퍼프레임 내에서, 기지국에 할당된 다수의 프레임 중 시작 프레임의 위치를 가리키는 프레임 오프셋과, 하나의 슈퍼프레임 내에서, 기지국에 할당된 프레임 정보를 위한 프레임 할당 맵을 포함하는 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 다수의 기지국 각각에 대해 구성하여 각각의 기지국에 할당된 다수 프레임 중 각각 시작 프레임 위치에서 송수신하는 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 8 견지에 따르면, 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 통신시스템들이 공존하는 환경에서 채널을 공유하기 장치에 있어서, 하나의 슈퍼프레임 내에서, 기지국에 할당된 프레임 정보를 위한 프레임 할당 맵, 상기 기지국에 대한 공존모드 혹은 정상모드인지를 지시하는 모드정보, 슈퍼프레임 번호, QP(Quiet Period) 정보 그리고 상기 기지국의 식별자를 포함하는 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 다수의 기지국 각각에 대해 구성하여 각각의 기지국에 할당된 다수 프레임 중 각각 해당 프레임 위치에서 송수신한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 9 견지에 따르면, 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 프레임간 자원공유를 위한 기지국 동작 방법에 있어서, 운용가능한 채널을 검색하는 과정과, 상기 운용가능한 채널이 없을 시, 다른 무선네트워크가 점유하고 있는 채널에 대해서, 슈퍼프레임을 구성하는 다수의 프레임 점유상태를 확인하는 과정과, 상기 프레임 점유상태를 고려하여, 상기 슈퍼프레임 내에서 사용가능한 프레임을 결정하는 과정과, 상기 결정된 사용가능한 적어도 하나 이상의 프레임 정보, 상기 기지국에 대한 공존모드 혹은 정상모드인지를 지시하는 모드정보, 슈퍼프레임 번호, QP(Quiet Period) 정보 그리고 상기 기지국의 식별자를 포함하는 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 상기 슈퍼프레임 내의 해당 프레임에서 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 10 견지에 따르면, 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 프레임간 자원공유를 위한 단말 동작 방법에 있어서, 공존모드인지 일반모드인지를 결정하는 과정과, 상기 공존모드인 경우, 슈퍼프레임 내의 해당 프레임에서 프레임 할당 정보를 독출하여, 상기 슈퍼프레임 내에서 할당받은 적어도 하나 이상의 프레임을 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 인지무선 통신시스템에서 새로운 슈퍼프레임 구조를 제안함으로써, 프레임간 자원공유가 가능하다. 또한 프레임간 자원공유시 SCH 충돌 문 제를 해결할 수 있다.
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 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 인지무선(Cognitive Radio: 이하 "CR"라 칭함) 통신시스템에서 프레임간 자원공유를 위한 프레임 구조, 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 CR 시스템에서 사용하는 슈퍼프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 16개 프레임이 모여 하나의 슈퍼프레임을 구성하며, 상기 슈퍼프레임의 1번째 프레임(#1)에 슈퍼프레임 프리앰블(100), 프레임 프리앰블(105), SCH(Superframe Control Header)(110), US-MAP/DS-MAP/DCD/ UCD(116), FCH(Frame Control Header)(117), DS(DownStream)(115), US(UpStream)(120), SCW(Self Coexistence Window)으로 구성된다.
2번째 프레임은 프레임 프리앰블(135), SCH(140), US-MAP/DS-MAP/DCD/ UCD(141), FCH(142), DS(140), US(145), SCW(150)으로 구성된다. 마찬가지로, 제 3 프레임 내지 제 N 프레임(16번째 프레임)도 2번째 프레임과 동일하게 구성된다.
상기 슈퍼프레임 프리앰블은 1번째 프레임(#1)에만 삽입되고 나머지 프레임(2번째 프레임 내지 N 번째 프레임) 내에는 추가되지 않는다. 즉, 하나의 슈퍼프레임 내에 하나의 슈퍼프레임 프리앰블만이 존재한다.
상술한 바와 같이, 각 슈퍼프레임의 1번째 프레임에 슈퍼프레임 프리앰블(100)과 프레임 프리앰블(105)이 먼저 전송되어 지고. 이어 SCH(110)가 전송된다. 상기 SCH는 휴지구간 스케줄링 알고리즘뿐만 아니라, 셀들에 대한 기본 시스템 정보를 운반한다.
슈퍼프레임(N번째 프레임) 끝에, 기지국은 SCW 구간(130, 150)을 스케줄링하여, CBP 패킷들이 이웃 셀 사이 교환되도록 한다. 상기 CBP 패킷 교환을 이용하여 몇몇 스펙트럼 공존 프로토콜/알고리즘들이 수행된다. 따라서, 상기 스펙트럼 공존 메커니즘들을 통해, 인근 셀들은 스펙트럼을 공유할 수 있다.
도 2는 프레임 공유를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 도면이다. 상기 도 2와 같이 가까이 공존하는 CR 시스템들이 오직 하나의 사용가능한 채널을 통해 통신을 수행하는 경우를 가정하거나, 또는 복수의 사용가능한 채널들이 있지만 사용가능한 채널보다 공존하는 CR 시스템들이 많아 사용할 채널이 부족한 경우를 가정해보자. 종래기술에서는 하나의 주파수 채널에서 하나의 CR 시스템(또는 CR 기지국)이 슈퍼 프레임 단위로 사용하도록 되어있었다. 그러므로, 다수의 CR 시스템들이 가까이 인접해 있는 경우, 미세한 분해능(finer resolution)을 가지는 스펙트럼 공유를 지원하기 위해 새로운 공유 메커니즘(sharing mechanism)을 필요로 한다. 따라서, 본 발명에서는 스펙트럼 공유를 최소 프레임단위로 정의하고자 한다. 다시 말해, 본 발명에서는 상기 슈퍼 프레임에서 상기 프레임단위(per frame basis)로, 다수의 기지국들이 하나의 채널을 공유할 수 있는 방법 및 장치를 제안한다.
상기 도 2에서, 셀 1(210), 셀 2(220), 셀 3(230)은 서로 겹쳐지는(overlap) 반면에, 셀 4(240)는 셀 1(210), 셀 2(220)와 겹쳐지고, 셀 3(230)과는 겹쳐지지 않는다.
상기 4개 셀들(210, 220, 230, 240)은 협상을 통한 전송 스케줄링 스킴(Scheme)에따라, 데이터 전송을 수행할 수 있다고 가정한다. 상기 협상은 자가공존 구간(Self Coexistence Window: 이하 "SCW"라 칭함) 동안에, CBP(Coexistence Beacon Protocol) 패킷 교환에 의해 수행된다. 여기서, 공존하는 셀들이 스케줄링 결과를 획득하는 상세한 프로토콜들 혹은 알고리즘들은, 본 발명의 범위와 관련성이 적으므로 생략하도록 한다
스케줄링 결과에 따라서, 셀 1(210)은 프레임 1, 4, 7, 10, 13을 통해 데이터를 전송하고, 셀 2(220)는 프레임 2, 5, 8, 11, 14 프레임을 통해 데이터를 전송하고, 셀 3(230)과 셀 4(240)는 프레임 3, 6, 9, 12, 15, 16을 통해 데이터를 전송 한다. 하나의 채널을 공유하여 사용하는 인지무선 통신시스템에서, 겹치는 셀들(210, 220, 230)이 동시에 데이터를 전송하지 않도록 스케줄링이 수행된다. 반면 겹치지 않는 셀 3(230)과 셀 4(240)는 동시에 데이터를 전송하더라고 거리상 서로 간섭을 일으키지 않기 때문에 동시에 데이터가 전송될 수 있다.
상기 셀 1(210)은 1번째 할당된 프레임 구간 동안에 슈퍼 프레임 프리앰블과 SCH(Super frame Control Header) 정보를 전송한다. 상기 셀 2(220)는 2번째 할당된 프레임 구간 동안에 슈퍼 프레임 프리앰블과 SCH 정보를 전송한다. 상기 셀 3(230)과 상기 셀 4(240)는 3번째 할당된 프레임 구간 동안에 슈퍼 프레임 프리앰블과 SCH 정보를 전송한다.
그리고, 종래 슈퍼프레임 구조 및 종래 SCH 포맷은 상기 프레임간(inter-frame) 공존모드(coexistence mode)를 가능하도록 하기 위하여 수정이 필요하다.
도 3은 본 발명에 따른 슈퍼프레임 구조를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 셀 1(210), 셀 2(220), 셀 3(230), 셀 4(240)들이 프레임단위로 자원공유를 수행하기 위해서는 하나의 슈퍼프레임 구조에서 상기 셀 1(210), 셀 2(220), 셀 3(230), 셀 4(240)등이 시작하는 프레임에 슈퍼프레임과 SCH를 추가한다. 예를 들어, 하나의 슈퍼프레임 내에서 셀 1(210)에 프레임 1, 4, 7, 10, 13이 할당되고, 셀 2(220)에 프레임 2, 5, 8, 11, 14 프레임이 할당되고, 셀 3(230)과 셀 4(240)는 프레임 3, 6, 9, 12, 15, 16이 할당되었다면, 셀 1(210)의 시작 프레임은 1번째 프레임이고, 셀 2(220)의 시작프레임은 2번째 프레임이고, 셀 3(230)과 셀 4(240)의 시작프레임은 3번째 프레임이 된다. 이때, 1번째 프레임 내지 3번째 프레임에는 해당 슈퍼프레임 프리앰블과 해당 SCH 정보가 각각 포함된다. 다시 말해서, 1번째, 2번째 3번째 프레임에는 슈퍼프레임 프리앰블(350), 프레임 프리앰블(355), SCH(360), DS(DownStream)(365), US(UpStream)(370)로 구성된다. 상기 DS(365)에는 US,DS-MAP/DCD/UCD(366), FCH(367)등이 포함되고, 프레임 끝 부분에 SCW구간이 정의된다.
상기 슈퍼프레임의 나머지 프레임( 1번째, 2번째 3번째 프레임을 제외한 프레임들)은 프레임 프리앰블(3375), DS(DownStream)(380), US(UpStream)(385)로 구성된다. 상기 DS(385)에는 US,DS-MAP/DCD/UCD(381), FCH(382)등이 포함되고, 프레임 끝 부분에 SCW 구간(390)이 정의된다.
3번째 프레임은 셀 3(230)과 셀 4(240)에 동시에 할당된 프레임(300, 310 그리고 305, 315)으로 셀 3(230)과 셀 4(240)는 서로 겹쳐져 있지 않기 때문에 동일한 채널로 동시에 3번째 프레임을 공유하여도 간섭을 일으키지 않는다.
상기 도 3에서는 하나의 슈퍼프레임 내에서 기지국 1 내지 기지국 3이 프레임을 할당받아 각각 시작하는 프레임(예: 기지국 1의 시작 프레임은 프레임 1이고 기지국 2의 시작 프레임은 프레임 2이고, 기지국 3의 시작 프레임은 프레임 3임)에 SCH가 포함되지만, 구현에 따라서, 상기 SCH는 슈퍼프레임 내에서 기지국이 각각 할당받은 다수의 프레임 중, 시작 프레임이 아닌 다른 어떤 프레임에 포함될 수도 있다.
하기 <표 1>은 본 발명에 따른 새로운 SCH 포맷을 도시하고 있다.
Syntax Notes
Superframe_Control_Header_Format()
{
SCH_Type Indicates the operation mode of current cell
Normal mode =0
Coexistence mode = 1
If SCH_Type=1 {
Frame_Offset Indicate the index of first operating frame within a super-frame
Inter-Frame_Scheduling_MAP Indicate which frames in a super-frame are assigned to present cell
}
CT Content Type
Indicates the type of the content following the transmission of the SCH.
Superframe = 0
CBP Beacon = 1
Superframe Number Positive integer that represents the superframe number (modulo 255).
TxID MAC address that uniquely identifies the CPE or BS transmitting the SCH.
CN Indicates the physical TV channel number used by the BS.
CP Cyclic Prefix Factor: Specifies the size of the cyclic prefix in this superframe.
Quite period information Quite period scheduling information.
Other IEs Other information to be broadcast
여기서, SCH 정보는 SCH Type, Frame Offset, Inter-Frame_Scheduling_ MAP, Superframe Number, TxID, CN, CP, Quite period information, 기타 브로드캐스팅할 다른 정보들을 포함한다.
상기 SCH Type은 현재 셀의 동작모드를 가리킨다. 예를 들면, SCH Type이 0인 경우, 일반모드임을 가리키고, SCH Type이 1인 경우, 프레임기반의 공존모드임을 가리킨다. 상기 일반모드는 상기 도 1에서 살펴본 바와 같이, 하나의 CR 시스템(또는 CR 기지국)이 일정하게 슈퍼 프레임의 첫번재 프레임구간에서 상기 SCH 정보를 송신하는 방식이다. 또한 상기 일반모드에서는 하나의 CR 시스템(또는 CR 기지국)이 슈퍼 프레임단위의 자원을 점유한다. 반면, 상기 프레임기반 공존모드는 상기 도3에서 살펴본 바와 같이, 복수의 CR 시스템들(또는 CR 기지국들)이 프레임 단위의 자원을 나누어 사용할 수 있다.
상기 프레임기반 공존모드시, 상기 Frame Offset은 슈퍼프레임 내에서 1번째 동작 프레임의 인덱스 값을 가리킨다. 예를 들면, 상기 도 3에서 셀 1(210)의 1번째 동작 프레임은 1번째 프레임(# 1)으로 Frame Offset 값은 1로 설정되고, 셀 2(220)의 1번째 동작 프레임은 2번째 프레임(# 2)으로 Frame Offset 값은 2로 설정되고, 셀 3(230)의 1번째 동작 프레임은 3번째 프레임(# 3)으로 Frame Offset 값은 3으로 설정된다. 마찬가지로, 셀 4(240)의 1번째 동작 프레임은 3번째 프레임(# 3)으로 Frame Offset 값은 3으로 설정된다.
상기 프레임기반 공존모드시, 상기 Inter-Frame_Scheduling_MAP은 슈퍼프레임 내에 어떤 프레임들이 현재 또는 자신의 셀(또는 기지국)에 할당되어 있는지 가리킨다. 예를 들면, 상기 도 3에서 셀 1(210)의 Inter-Frame_Scheduling_MAP은 셀 1(210)에 프레임 1, 4, 7, 10, 13이 할당되었음을 가리키고, 셀 2(220)의 Inter-Frame_Scheduling_MAP은 셀 2(220)에 프레임 2, 5, 8, 11, 14 프레임이 할당되었음을 가리키고, 셀 3(230), 셀 4(240)의 Inter-Frame_Scheduling_MAP은 각각 셀 3(230)과 셀 4(240)에 프레임 3, 6, 9, 12, 15, 16이 할당되었음을 가리킨다.
여기서, 상기 Frame Offset 및 상기 Inter-Frame_Scheduling_MAP 정보는 프레임기반 공존모드일 때 추가되고, 일반모드에서는 추가되지 않는다.
상기 CT(Content Type)는 SCH 전송 다음 뒤따르는 내용형태를 가리킨다. 예를 들면, CT가 0인 경우, 슈퍼프레임을 가리키고, CT가 1인 경우, CBP 패킷임을 가리킨다. 상기 Superframe Number는 슈퍼 프레임을 대표하는 양의 정수이고, 상기 TxID는 기지국 혹은 단말기들을 식별하기 위한 MAC 주소이고, 상기 CN는 기지국에 의해 사용되는 물리적 TV 채널 수를 가리키고, 상기 CP(Cyclic Prefix)는 슈퍼프레임 안에서 CP 크기이고, Quite Period information는 휴지구간(Quite Period) 스케줄링 정보이다.
이처럼, 앞서 살펴본 새로운 SCH정보를 통해 셀(또는 기지국)내의 단말(Customer Premise Equipment, CPE)들은 슈퍼프레임의 시작점과 사용할 수 있는 자원(프레임 또는 프레임들)을 알 수 있다. 즉, 어떤 셀(또는 기지국)내의 단말은 상기 Frame Offset 정보를 통해 슈퍼 프레임의 시작점을 알아 낼 수 있으며, 자신이 속한 셀에서 서비스 하고 있는 자원(프레임 또는 프레임들)을 구분하여 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 자원공유를 위한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 기지국은 400 단계에서 제 1 스팩트럼 에티켓을 수행한다. 상기 기지국은 제 1 스펙트럼 에티켓을 통해 다른 기존 시스템(primary system) 및 다른 CR 통신시스템에 간섭을 일으키지 않는 채널을 선택한다.
이후, 상기 기지국은 402 단계에서 기존 시스템 및 다른 CR 통신시스템에 간섭을 일으키지 않는 사용가능한 채널이 있는지 확인하여, 상기 사용가능한 채널이 있을 시, 430 단계로 진행하여 종래 SCH 포맷을 구성하고(즉, 상기 기지국이 하나의 슈퍼프레임을 모두 점유하도록 SCH 정보를 구성함), 432 단계에서 상기 구성된 SCH 포맷을 포함하는 슈퍼프레임(상기 도 1)에 기반하여 통신을 수행한다. 예를 들면, 상기 기지국은 상기 <표 1>의 SCH 정보 중 SCH Type을 0으로 설정하여 일반모드임을 가리킨다. 그리고 상기 기지국은 선택된 사용가능한 채널에서 다른 채널로 채널 스위칭(channel switching)이 필요할 때까지 일반모드 동작을 계속 지속한다. 그때 사용중인 채널을 재검색할 필요가 있다.
반면, 상기 402 단계에서 상기 사용가능한 채널이 없을 시, 상기 기지국은 404 단계로 진행하여, 다른 CR 통신시스템에서 사용하고 있는 채널 중 프레임간 공유가 가능한 채널을 확인한다(채널 N이 프레임간 자원공유가 된다고 가정). 다시 말해, 다른 CR 통신시스템에서 사용하고 있는 임의의 채널 N에서 프레임간 공유가 가능한지를 확인한다. 이는 공존하는 다른 CR 통신시스템의 슈퍼프레임 프리앰블과 SCH를 청취함으로써 수행된다.
상기 프레임간 공유를 위한 채널이 있을 시 408 단계로 진행하고 프레임간 공유를 위한 채널이 없을 시, 400 단계로 진행하여 다른 채널을 스캔한다.
이후, 상기 기지국은 408 단계에서 프레임 에티켓을 수행하여, 상기 채널 N의 프레임 점유 상태를 확인한다. 상기 프레임 에티켓은 슈퍼프레임을 스캔하고 공존하는 CR 통신시스템으로부터 신호를 검출하여, 만일 적어도 하나 이상의 프레임이 "empty"로 스캔 되면, 즉 어떤 공존하는 CR 시스템에 의해 점유되지 않거나 또는 프레임을 점유하는 공존하는 CR 시스템들이 충분히 멀리 떨어져 있다면, 빈 프레임들을 점유하는 것이다.
이후, 상기 기지국은 410 단계에서 하나의 CR 통신시스템만이 독점적으로 상기 채널 N를 점유하지 않을 시(적어도 하나 이상의 CR 통신시스템이 채널 N를 점유하는 경우), 412 단계로 진행하여 상기 채널 N의 모든 프레임이 점유되어 있는지 확인한다. 만약 412 단계에서 모든 프레임이 점유되어 있을 시, 414 단계로 진행하여 프레임간 공존 메커니즘을 수행한다. 예를 들면, 상기 프레임간 공존 메커니즘으로 프레임 임차/제공(renting/offering) 및 프레임 경쟁(frame contention) 등이 있다. 반면 412 단계에서 모든 프레임이 점유되어 있지 않을 시 424 단계로 진행한다. 상기 424 단계로 진행하여 해당 채널에서 적어도 하나 이상의 사용하지 않는 프레임을 선택한다.
상기 프레임 임차/제공 알고리즘은, 모든 프레임들이 공존하는 시스템들에 의해 점유될 때 시작된다. 현재 기지국은 점유된 프레임들 중 적어도 하나 이상의 원하는 프레임을 선택하고, SCW 구간 동안에 CBP 패킷을 통해 교환하여 해당 프레임을 점유하고 있는 타깃 공존 시스템에 원하는 양의 프레임 자원을 요구하는 RR-REQ(rent request)를 전송하고, 상기 해당 프레임을 점유하고 있는 타깃 공존 시스템은, 자신이 가지고 있는 여유 프레임들을 할당하기 위해 RA-RSP(Resource Allocation ReSPonse) 메시지로 응답한다.
상기 프레임 임차/제공 알고리즘은 토큰기반(token-based)으로 수행된다. 즉, 현재 기지국은 프레임 기반 전송 기회를 얻기 위해서 어떤 토큰 크레디트(token credit)의 양을 명령한다. 타깃 공존하는 시스템들은 RR-REQ 메시지를 수신하고, RA-RSP 응답 메시지로 상기 기지국에 응답한다. 상기 프레임 임차/제공 알고리즘이 성공적으로 수행된 후에, 상기 기지국과 다른 공존 시스템은 하나의 슈퍼프레임 안에서 프레임들을 공유할 수 있다.
상기 프레임 경쟁 알고리즘은, SCW 구간 동안의 CBP 패킷을 통해 상기 기지국이 이미 프레임들을 점유하고 있는 다른 공존 시스템으로 프레임 경쟁 요청(Frame Contention REQuest: FC-REQ)하고, 상기 다른 공존 시스템은 프레임의 우선순위를 판단하여 프레임 경쟁 응답(Frame Contention REPly: FC-REP)을 한다. 상기 FC-REQ 메시지에는 원하는 프레임의 프레임 인덱스, 프레임 점유 시작시점 및 종료시점 그리고 랜덤 변수가 있는 경쟁 파라미터 등을 포함한다. 여기서, 상기 랜덤 변수는 프레임의 우선순위를 결정한다. 예를 들면, 경쟁 요구를 수신하는 동안에, 다른 공존 시스템들의 랜덤 변수가 FC-REQ 메시지를 통해 전송되는 랜덤 변수보다 크면 채널 경쟁이 실패한 것이고, 반대로 다른 공존 시스템들의 랜덤 변수가 FC-REQ 메시지를 통해 전송되는 랜덤 변수보다 작으면 채널 경쟁에서 성공적이다.
여기서, 공존하는 시스템들은 또한 여러 메커니즘들(상기 프레임 임차/제공 알고리즘, 상기 프레임 경쟁 알고리즘)의 결합을 채택할 수 있다. 예를 들어, 상기 기지국은 상기 408 단계에서 빈 프레임을 있는지를 검색하기 위해 프레임 에티켓을 수행하고, 만일 빈 프레임이 없을 경우에 414 단계에서 상기 프레임 임차/제공 알고리즘 및 상기 프레임 경쟁 알고리즘을 수행한다. 여기서, 상기 프레임 임차/제공 알고리즘을 통해서도 충분한 프레임 자원을 획득하지 못할 시, 상기 기지국은 충분한 프레임을 획득하기 위해서 프레임 경쟁 알고리즘을 수행한다.
이후, 상기 기지국은 416 단계에서 제 2 SCH 포맷을 구성한다. 예를 들면, 상기 기지국은 이용가능한 채널이 없고, 상기 다른 CR 시스템에서 사용하는 채널 중 프레임자원 공유가 가능한 채널을 선택하여 프레임간 공유가 가능할 시, SCH Type 값을 1로 설정한다. 또한, 점유되지 않는 프레임들, 혹은 프레임간 공존 메커니즘을 통해 할당받은 프레임 정보를 SCH의 Inter-Frame_Scheduling_ MAP를 통해 알려준다.
이후, 상기 기지국은 418 단계에서 상기 SCH를 포함하는 슈퍼프레임을 전송하여 프레임기반 통신을 수행한다.
반면 상기 410 단계에서 하나의 CR 통신시스템만이 상기 채널 N를 점유하는 경우에는 420 단계로 진행하여 채널기반 자원공유를 검색하기 위해 여러 채널기반 공존 메커니즘들을 수행한다. 예를 들면, 상기 채널기반 공존 메커니즘에는 채널 임차/제공 혹은 채널 경쟁 알고리즘 등이 있다. 상기 채널 임차/제공과 채널 경쟁 알고리즘은 프레임 임차/제공과 프레임 경쟁 알고리즘과 유사하다.
이후, 상기 기지국은 422 단계에서 상기 채널기반 공존 메커니즘 수행 후에 프레임간 자원공유가 필요한지를 판단하여, 필요할 시 424 단계로 진행하여 해당 채널에서 적어도 하나 이상의 사용하지 않는 프레임을 선택한다. 반면 필요 없을 시, 해당 모드로 진행한다. 예를 들어, 상기 해당 모드에서는 채널기반 자원공유 메커니즘을 유지할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 426 단계로 진행하여 사용할 프레임이 충분한지를 판단하여 충분할 시 상기 426 단계로 진행한다. 반면 충분하지 않을 시, 상기 426 단계로 진행한다.
이후, 상기 기지국은 본 발명의 절차를 종료한다.
상술한 바와 같이, 만약 모든 프레임들이 기존 CR 시스템에 의하여 점유되거나, 또는 기지국이 이용가능한 프레임들을 통해 통신을 설정한 후에 더 많은 프레임 자원이 필요할 시, 프레임기반 공존 메커니즘은 기존 CR 시스템으로부터 프레임 자원을 요청하기 위해 트리거된다.
여기서, 상기 프레임기반 공존 메커니즘이 성공적이라면, 상기 기지국은 적어도 하나 이상의 프레임 자원을 획득할 것이다. 반면 상기 프레임기반 공존 메커니즘이 성공적이지 않다면, 상기 기지국은 적어도 하나 이상의 프레임 자원을 획득할 수 없을 것이다. 이때 상기 기지국은 다른 CR 시스템이 존재하는 다른 채널로 이동하여 상기 408 단계 내지 426 단계를 반복수행할 수 있다.(상기 도 4에 도시하지 않음)
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 공유를 위한 단말기 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 단말(CPE)은 500 단계에서 슈퍼프레임 프리앰블을 검색한다. 먼저 단말은 슈퍼 프레임 프리앰블을 검색함으로써 전통적인 초기 절차를 통해 동작중인 기지국을 탐색한다. 예를 들면, 상기 도 3의 슈퍼프레임 구조에서, 셀 1(210)에서는 1번째 프레임을 통해, 셀 2(220)에서는 2번째 프레임을 통해, 셀 3(230)과 셀 4(240)에서는 3번째 프레임을 통해 자신의 슈퍼프레임 프리앰블을 검색한다.
이후, 상기 단말은 502 단계에서 해당 기지국을 검색되었는지 확인하여, 해당 기지국이 검색될 시, 504 단계로 진행하고, 해당 기지국이 검색되지 않을 시 상기 500 단계로 진행하여 자신의 슈퍼프레임을 검색한다.
상기 단말은 504 단계에서 슈퍼프레임 프리앰블 다음에 뒤따르는 프레임 프리앰블을 사용하여 검색된 기지국과 동기 프로세서를 유지하고, SCH 정보를 디코딩하고 SCH의 타입과 현재 셀의 동작모드를 식별할 것이다. 만일 SCH가 일반 모드를 가리키면, 단말은 전통적인 초기 절차와 네트워크 진입 절차를 계속한다.
이후, 상기 단말은 506 단계에서 기지국과 연결할 수 있는지를 판단하여, 연결할 수 있을 시, 508 단계로 진행하고, 연결할 수 없을 시 500 단계로 진행한다. 여기서, 기지국과 연결할 수 있는지를 판단하는 것은 단말 혹은 기지국의 고유 식별자(TxID) 정보를 통해 이루어진다.
이후, 상기 단말은 508 단계에서 SCH의 타입 정보를 이용하여 공존모드인지를 판단하여, 공존모드일 시, 510 단계로 진행하여 상기 단말은 현재 기지국의 할당된 프레임을 통해 초기 절차 및 네트워크 진입 절차를 계속한다. 할당된 프레임의 위치는 Inter_Frame_Scheduling_MAP 정보뿐만 아니라 Frame_Offset 정보을 획득하여 얻어질 수 있다.
반면 공존모드가 아닐 시 512 단계로 진행하여 상기 단말은 현재 기지국의 할당된 채널을 통해 초기 절차 및 네트워크 진입 절차를 계속한다.
이후, 상기 단말은 본 발명의 절차를 종료한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 공유를 위한 장치를 도시하고 있다. 상기 장치는 기지국 혹은 단말이 될 수 있으며 상기 기지국과 단말의 구성도가 유사함으로 상기 도 6에서 단말기 및 기지국 장치도를 설명하기로 한다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 장치는 OFDM 수신기(600), 프레임 처리부(602), 제어부(606), 프레임 생성부(608), OFDM 송신기(610), 프레임 상태 확인부(612), 프레임 관리부(614)를 포함하여 구성된다.
상기 OFDM 수신기(600)는 기지국 혹은 단말로부터 수신되는 RF신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력하고, 상기 기저대역 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다. 그리고, 샘플데이터를 OFDM복조하여 부반송파 값들을 출력한다. 여기서, 상기 OFDM복조는 CP 제거, FFT(Fast Fourier Transform) 연산 등을 포함하는 의미이다.
상기 프레임 처리부(602)는 상기 OFDM 수신기(600)로부터 입력되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 제어부(606)로 제공한다.
상기 제어부(606)는 기지국 혹은 단말의 전반적인 제어를 수행하고, 상기 프레임 처리부(602)로부터 제공받은 정보들에 대한 해당 처리를 수행하고, 그 결과를 프레임 생성부(608)로 제공한다.
상기 프레임 생성부(608)는 상기 제어부(606)로부터 제공받은 각종 정보들을 가지고 메시지를 생성하여 물리계층의 상기 OFMD 송신기(610)로 출력한다.
상기 OFMD 송신기(610)는 상기 프레임 생성부(608)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 부호 및 변조한다. 그리고, 상기 변조된 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM 심볼)를 출력한다. 그리고, 상기 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환한 후, 상기 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
기지국 동작에 있어서, 상기 프레임 상태 확인부(612)는 프레임간 자원공유가 필요한지를 판단한다. 예를 들면, 상기 프레임 상태 확인부(612)는 채널센싱부로부터 공존하는 시스템들이 사용하지 않는 채널을 검색결과를 통보받고, 상기 사용가능한 채널이 없을 시, 이미 공존하는 시스템들이 사용하는 채널들 중 프레임간 공유가 가능한 채널을 선택하고, 상기 선택된 프레임간 공유가 가능한 채널의 프레임 점유상태를 확인한다.
상기 프레임 상태 확인부(612)는 상기 선택된 프레임간 공유가 가능한 채널을 하나의 공존하는 시스템만이 점유할 시, 제어부(606)로 하여금 채널기반 공존 메커니즘(채널 임대/제공, 채널경쟁 알고리즘)을 통해 채널을 공유하도록 하고, 상기 선택된 프레임간 공유가 가능한 채널을 적어도 하나 이상의 공존하는 시스템이 점유할 시, 상기 프레임 점유상태를 확인한다.
상기 프레임 생성부(608)는 상기 제어부(606)로부터 필요한 정보를 제공받아, 상기 프레임간 자원공유가 필요할 시, 프레임기반의 제 1 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 포함하는 슈퍼프레임을 구성한다.상기 제 1 슈퍼프레임 제어 헤더 정보에는, 해당 CR 통신시스템의 시작프레임 정보(Frame Offset)와 해당 CR 통신시스템에 할당된 프레임 패턴 정보(Inter-Frame_Scheduling_MAP) 등을 포함하고 있다.(표 1 참조)
상기 프레임 생성부(608)는 상기 프레임간 자원공유가 필요 없을 시, 채널기반의 제 2 슈퍼프레임을 구성한다.
상기 프레임 관리부(614)는 상기 선택된 프레임간 공유가 가능한 채널의 모든 프레임들이 점유되어 있을 시, 프레임간 공존 메커니즘(프레임 임대/제공 및 프레임 경쟁 알고리즘)을 수행하여 적어도 하나 이상의 프레임을 할당받는다. 상기 프레임 관리부(614)는 상기 선택된 프레임간 공유가 가능한 채널의 모든 프레임들이 점유되어 있지 않을 시, 점유되지 않는 적어도 하나 이상의 프레임을 선택한다. 상기 점유되지 않는 적어도 하나 이상의 프레임을 선택한 후, 사용할 프레임이 충분하지 않을 시, 프레임간 공존 메커니즘을 수행하여 적어도 하나 이상의 추가 프레임을 할당받는다.
단말 동작에 있어서, 상기 프레임 처리부(602)는 해당 슈퍼프레임 프리앰블을 수신하고, 상기 프레임 관리부(614)는 상기 해당 슈퍼프레임 프리앰블 수신후, 프레임기반 공존모드인지를 판단하고, 상기 제어부(606)는 상기 프레임기반 공존모드일 경우, 슈퍼프레임 내에서 할당된 프레임의 위치를 확인하여 통신을 수행한다. 여기서, 상기 프레임기반 공존모드는 하나의 슈퍼프레임 내에서 복수의 CR 시스템들이 할당된 프레임을 사용한다.
또한, 상기 제어부(606)는 상기 슈퍼프레임 내에서 할당된 프레임의 위치를 확인하기 위해서, 해당 CR 통신시스템의 시작프레임 정보(Frame Offset)와 해당 CR 통신시스템에 할당된 프레임 패턴 정보(Inter-Frame_Scheduling_MAP) 등을 이용한다.
그리고, 상기 제어부(606)는 상기 프레임기반 공존모드가 아닐 경우, 할당된 채널을 이용하여 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.
도 1은 일례에 따른 CR 시스템에서 사용하는 슈퍼 프레임 구조,
도 2는 본 발명에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 공유를 위한 예시도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼프레임 구조,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 공유를 위한 기지국 동작 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 공유를 위한 단말기 동작 흐름도 및,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인지무선 통신시스템에서 프레임간 공유를 위한 장치도.

Claims (27)

  1. 동일한 채널에 공존하는 적어도 둘 이상의 무선네트워크들의 방법에 있어서,
    모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 과정과,
    적어도 둘 이상의 무선네트워크 각각이 상기 적어도 하나이상 무선네트워크 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 방송하는 과정을 포함하되,
    상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고,
    상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고,
    상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어헤더는 슈퍼프레임번호, QP(Quiet Period) 정보, 상기 무선네트워크에 포함되어 상기 제어헤더를 방송하는 현재 기지국의 식별자, 상기 현재 기지국에 의해 사용된 물리적 TV 채널번호, 그리고 협상된 다수의 프레임들 셋에서 CP(Cyclic Prefix)의 크기를 명시하는 CP 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 무선네트워크 각각에 대한 다수의 프레임 셋을 결정하는 과정을 더 포함하되,
    상기 다수의 프레임 셋을 결정하는 과정은,
    적어도 하나의 공존시스템에 의해 사용되지 않는 채널을 스캔하는 과정과,
    이용가능한 채널이 없는 경우, 상기 적어도 하나의 공존시스템에 의해 사용되는 채널들로부터 프레임간 공유(inter-frame sharing)를 위한 채널을 선택하는 과정과,
    상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널의 프레임 점유 상태를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    하나의 공존시스템만이 상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널을 점유하는 경우, 채널 임대/제공 및 채널 경쟁 알고리즘을 포함하는 채널 기반의 공존메커니즘(coexistence mechanism)에 기반하여 채널을 사용하여 상기 채널이 공유되고,
    하나 이상의 공존시스템이 상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널을 점유하는 경우, 상기 프레임 점유 상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널의 모든 프레임들이 점유되는 경우, 프레임 임대/제공 및 프레임 경쟁 알고리즘을 포함하는 프레임간 공존메커니즘(coexistence mechanism)을 수행하여, 하나 이상의 프레임들은 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 동일한 채널에 공존하는 적어도 둘 이상의 무선네트워크들의 방법에 있어서,
    모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 과정과,
    적어도 둘 이상의 기지국 각각이 상기 적어도 둘 이상의 기지국 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 전송하는 과정을 포함하되,
    상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고,
    상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고,
    상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어헤더는 슈퍼프레임번호, QP(Quiet Period) 정보, 상기 무선네트워크에 포함되어 상기 제어헤더를 방송하는 현재 기지국의 식별자, 상기 현재 기지국에 의해 사용된 물리적 TV 채널번호, 그리고 협상된 다수의 프레임들 셋에서 CP(Cyclic Prefix)의 크기를 명시하는 CP 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 다수의 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 CPE(Customer Premise Equipment)의 동작 방법에 있어서,
    모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 수신하는 과정과,
    상기 모드정보를 기반으로 공존모드가 지시되었는지를 결정하는 과정과,
    상기 공존모드가 지시되어 있을 때, 상기 프레임할당 정보에 기반하여 상기 제어헤더를 전송하는 무선네트워크에 할당된 적어도 하나의 프레임을 결정하는 과정을 포함하되,
    상기 무선네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고,
    상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고,
    상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어헤더는 슈퍼프레임번호, QP(Quiet Period) 정보, 상기 무선네트워크에 포함되어 상기 제어헤더를 방송하는 현재 기지국의 식별자, 상기 현재 기지국에 의해 사용된 물리적 TV 채널번호, 그리고 협상된 다수의 프레임들 셋에서 CP(Cyclic Prefix)의 크기를 명시하는 CP 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 적어도 둘 이상의 무선네트워크가 공존하는 환경에서 동일한 채널에 공존하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 생성기와,
    상기 적어도 하나이상 무선네트워크 각각에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 방송하는 송신기를 포함하되,
    상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고,
    상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고,
    상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어헤더는 슈퍼프레임번호, QP(Quiet Period) 정보, 상기 무선네트워크에 포함되어 상기 제어헤더를 방송하는 현재 기지국의 식별자, 상기 현재 기지국에 의해 사용된 물리적 TV 채널번호, 그리고 협상된 다수의 프레임들 셋에서 CP(Cyclic Prefix)의 크기를 명시하는 CP 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 무선네트워크 각각에 대한 다수의 프레임 셋을 결정하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는,
    적어도 하나의 공존시스템에 의해 사용되지 않는 채널을 스캔하고,
    이용가능한 채널이 없는 경우, 상기 적어도 하나의 공존시스템에 의해 사용되는 채널들로부터 프레임간 공유(inter-frame sharing)를 위한 채널을 선택하고,
    상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널의 프레임 점유 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    하나의 공존시스템만이 상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널을 점유하는 경우, 채널 임대/제공 및 채널 경쟁 알고리즘을 포함하는 채널 기반의 공존메커니즘(coexistence mechanism)에 기반하여 채널을 사용하여 상기 채널이 공유되고,
    하나 이상의 공존시스템이 상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널을 점유하는 경우, 상기 프레임 점유 상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프레임간 공유를 위한 선택된 채널의 모든 프레임들이 점유되는 경우, 프레임 임대/제공 및 프레임 경쟁 알고리즘을 포함하는 프레임간 공존메커니즘(coexistence mechanism)을 수행하여, 하나 이상의 프레임들은 할당되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 적어도 둘 이상의 무선네트워크가 공존하는 환경에서 동일한 채널에 공존하기 위한 기지국 장치에 있어서,
    모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 생성하는 제어기와,
    상기 기지국에 할당된 프레임들의 제1 프레임에 상기 제어헤더를 전송하는 송신기를 포함하되,
    상기 적어도 둘 이상의 네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고,
    상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고,
    상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어헤더는 슈퍼프레임번호, QP(Quiet Period) 정보, 상기 무선네트워크에 포함되어 상기 제어헤더를 방송하는 현재 기지국의 식별자, 상기 현재 기지국에 의해 사용된 물리적 TV 채널번호, 그리고 협상된 다수의 프레임들 셋에서 CP(Cyclic Prefix)의 크기를 명시하는 CP 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 다수의 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 CPE(Customer Premise Equipment)의 장치에 있어서,
    모드정보를 기반으로 상기 모드정보와 프레임할당 정보를 포함하는 제어헤더를 수신하는 제1 프레임 처리부와,
    상기 모드정보를 기반으로 공존모드가 지시되어졌는지를 결정하는 프레임 관리기와,
    상기 공존모드가 지시되어 있을 때, 상기 프레임할당 정보에 기반하여 상기 제어헤더를 전송하는 무선네트워크에 할당된 적어도 하나의 프레임을 결정하는 제어기를 포함하되,
    상기 무선네트워크는 슈퍼프레임에서 프레임마다 채널을 공유하고,
    상기 모드정보는 상기 제어헤더를 방송하는 상기 무선네트워크에 의해 동작되는 현재 셀에 대해서 공존모드(coexistence mode) 혹은 정상모드(normal mode)인지를 지시하고,
    상기 프레임할당 정보는 어떤 프레임들이 상기 현재 셀에 할당되었는지를 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어헤더는 슈퍼프레임번호, QP(Quiet Period) 정보, 상기 무선네트워크에 포함되어 상기 제어헤더를 방송하는 현재 기지국의 식별자, 상기 현재 기지국에 의해 사용된 물리적 TV 채널번호, 그리고 협상된 다수의 프레임들 셋에서 CP(Cyclic Prefix)의 크기를 명시하는 CP 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 네트워크들이 공존하는 환경에서 채널을 공유하기 장치에 있어서,
    하나의 슈퍼프레임 내에서, 기지국에 할당된 다수의 프레임 중 시작 프레임의 위치를 가리키는 프레임 오프셋과,
    하나의 슈퍼프레임 내에서, 기지국에 할당된 프레임 정보를 위한 프레임 할당 맵을 포함하는 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 다수의 기지국 각각에 대해 구성하여 각각의 기지국에 할당된 다수 프레임 중 각각 시작 프레임 위치에서 송수신하는 장치.
  20. 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 통신시스템들이 공존하는 환경에서 채널을 공유하기 장치에 있어서,
    하나의 슈퍼프레임 내에서, 기지국에 할당된 프레임 정보를 위한 프레임 할당 맵, 상기 기지국에 대한 공존모드 혹은 정상모드인지를 지시하는 모드정보, 슈퍼프레임 번호, QP(Quiet Period) 정보 그리고 상기 기지국의 식별자를 포함하는 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 다수의 기지국 각각에 대해 구성하여 각각의 기지국에 할당된 다수 프레임 중 각각 해당 프레임 위치에서 송수신하는 장치.
  21. 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 프레임간 자원공유를 위한 기지국 동작 방법에 있어서,
    운용가능한 채널을 검색하는 과정과,
    상기 운용가능한 채널이 없을 시, 다른 무선네트워크가 점유하고 있는 채널에 대해서, 슈퍼프레임을 구성하는 다수의 프레임 점유상태를 확인하는 과정과,
    상기 프레임 점유상태를 고려하여, 상기 슈퍼프레임 내에서 사용가능한 프레임을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 사용가능한 적어도 하나 이상의 프레임 정보, 상기 기지국에 대한 공존모드 혹은 정상모드인지를 지시하는 모드정보, 슈퍼프레임 번호, QP(Quiet Period) 정보 그리고 상기 기지국의 식별자를 포함하는 슈퍼프레임 제어 헤더(Super frame Control Header: SCH)를 상기 슈퍼프레임 내의 해당 프레임에서 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 다른 CR 무선네트워크가 점유하고 있는 채널이 상기 기지국에 영향을 주지않으면, 채널기반의 공존메커니즘에 따라 상기 다른 CR 무선네트워크가 점유하고 있는 채널을 공유하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 슈퍼프레임을 구성하는 모든 프레임을 점유할 시, 상기 기지국의 프레임 할당 정보를 슈퍼프레임 제어 헤더에 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 다른 CR 무선네트워크가 점유하고 있는 채널에 대해서, 상기 슈퍼프레임을 구성하는 다수의 프레임이 모두 점유되어 있을 시, 프레임 기반의 공존 메커니즘(프레임 임대/제공, 프레임 경쟁 알고리즘)을 통해 사용가능한 프레임을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 다른 CR 무선네트워크가 점유하고 있는 채널에 대해서, 상기 슈퍼프레임을 구성하는 다수의 프레임 중 상기 기지국에 영향을 주지않는 프레임을 고려하여 사용가능한 프레임을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 복수의 인지무선(Cognitive Radio: CR) 무선네트워크들이 공존하는 환경에서 프레임간 자원공유를 위한 단말 동작 방법에 있어서,
    공존모드인지 일반모드인지를 결정하는 과정과,
    상기 공존모드인 경우, 슈퍼프레임 내의 해당 프레임에서 프레임 할당 정보를 독출하여, 상기 슈퍼프레임 내에서 할당받은 적어도 하나 이상의 프레임을 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 일반모드는 슈퍼프레임 내의 모든 프레임을 하나의 CR 무선네트워크가 점유하고 있는 상태이고, 상기 공존모드는 다수의 CR 무선네트워크가 슈퍼프레임 내의 프레임을 공유하는 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
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