KR101497615B1 - 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을데이터 부반송파로 사용하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을데이터 부반송파로 사용하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 단말 동작 방법에 있어서, 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 검색하는 과정과, 상기 제 1 중심주파수를 검색한 후, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 과정과, 상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 포함하여, 두 FA의 사이에 위치한 보호 대역을 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파로 활용하여 주파수 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
주파수 오버레이(frequency overlay), 부반송파 간격(subcarrier spaccing), FA(Frequency Assignment), 중심 주파수(center frequency).

Description

주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR USING GUARD BAND AS DATA SUBCHANNEL IN COMMUNICATION SYSTEM BASED FREQUENCY OVERLAY}
본 발명은 주파수 오버레이(frequency overlay)를 지원하는 광대역 무선통신시스템에 관한 것으로, 특히 FA(Frequency Assignment)간 간섭 완화를 위해 사용하지 않는 보호 대역(guard band)을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선통신 시스템에서 보호 대역(Guard Band)을 정의하여 채널(혹은 FA(Frequency Assignment) 상호간 간섭이 발생하지 않도록 하고 있다. 예를들면, 직교주파수분할(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 기반 시스템에서, 보호 대역의 목적은 OFDM 신호의 스펙트럼이 'brick wall'형태를 갖도록 하는 것인데, 좌우 다수개의 부반송파에 '0'을 전송(신호 없음)함으로써 푸리에 변환하였을 때, 인접 주파수 대역에 간섭으로 작용하는 신호 성분이 작아지도록 하는 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 OFDM 기반 통신시스템에서 주파수 영역을 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, OFDM 기반 통신시스템은 할당된 채널 주파수 단위인 FA(즉, 5MHz, 10MHz, 20MHz 대역폭)를 이용하여 통신을 수행하며 다수의 FA(101, 111)가 할당된다. 여기서 각각의 FA(101, 111)는 다수의 부반송파(102, 112)로 구성되며, FA(101)의 중심주파수는 fc1(100)이고, FA(111)의 중심주파수는 fc2(110)이다. 또한 상기 FA(101)와 상기 FA(111) 사이 간섭이 발생하지 않도록 보호 대역(130)을 구성한다.
한편, 통신시스템은 규격 등을 변경하여 기존 시스템 대비 고속의 데이터를 서비스하거나 구현상 이슈를 해결하는 등 진화하고 있다. 이러한 진화 과정에서 기존 시스템과의 호환성 정도에 따라 다양한 시스템들이 동일한 지역 내에 공존할 수 있다. 예를 들어, OFDM 기반의 무선통신 시스템이 설치된 지역에 10MHz FA를 사용하는 기존 시스템보다 진화된 20MHz FA를 사용하는 새로운 시스템이 설치될 수 있다. 기존 시스템은 한 FA에서 단일 대역폭을 가지는 단말만을 지원한다. 즉, 기존 10MHz 시스템은 10MHz 단말만을 지원할 수 있는 구조를 지니고 있다. 따라서, 20MHz FA를 사용하는 단말처럼 보다 큰 대역폭을 가지는 새로운 단말을 지원하기 위해서는 20MHz 대역폭을 가지는 새로운 FA가 필요하게 된다.
이에 따라, 새로 주파수 대역을 할당하지 않고 기존의 다중 FA를 이용한 주 파수 오버레이(Frequency Overlay) 기술에 대한 연구가 대두되고 있다. 상기 주파수 오버레이 기술은 기존에 사용하는 여러 개의 FA를 동시에 사용하여 새로운 필요한 FA를 서비스하는 기술이다. 예를 들면, 기존 사용하는 10MHz의 FA 2개 있을 때, 두 개의 10MHz FA를 주파수 오버레이함으로써 추가 주파수 할당 없이 20MHz의 FA 사용이 가능하다. 이 경우, 두 10MHz FA간 간섭을 방지하도록 정의된 보호 대역은 주파수 오버레이시 데이터 영역으로 사용한다면 대역폭 효율을 높일 수 있다.
이 경우 상기 도 1에서처럼 인접한 두 FA(101, 111)의 중심 주파수(fc1, fc2)(100,110)간 간격이 부반송파 간격(subcarrier spacing)의 정수배가 되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어 IEEE 802.16e 표준에는 FA가 10MHz인 경우 샘플링 주파수(sampling frequency)는 11.2MHz가 되며 이때 부반송파 간격은 10.9375kHz가 된다. 인접한 두 FA의 간격이 10MHz가 되면 이는 부반송파 간격의 정수배가 되지 않으므로 따라서 인접한 FA간 raster의 불일치가 발생하게 된다. 이와 같은 경우 두 FA의 사이에 위치한 보호 대역(130) 내의 부반송파를 사용하게 되면 서로 간섭 영향을 일으키게 되므로 반드시 보호 대역(guard band)(130)이 필요하다. 이에 따라 주파수 오버레이시 보호 대역을 사용하지 못하므로 주파수 효율이 떨어지는 단점이 발생한다.
본 발명은 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 인접한 두 FA의 사이에 위치한 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하는 장치 및 방법을 제안하여 해결하고자 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 단말 동작 방법에 있어서, 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 검색하는 과정과, 상기 제 1 중심주파수를 검색한 후, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 과정과, 상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 기지국 동작 방법에 있어서, 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 기반하여, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 방송하는 과정과, 상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파을 통해, 해당 단말과 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정과, 상기 제 1 네트워크 진입 절차 후, 주파수 오버레이 모드에서 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 2 중심주파수를 기반하여, 제 2 추가 부반송파 정보(n1, n2)를 방송하는 과정과, 상기 제 2 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파을 통해, 상기 해당 단말과 제 2 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 장치에 있어서, 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 검색하고, 상기 제 1 중심주파수를 검색한 후, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 제 1 MAC 처리부와, 상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 장치에 있어서, 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 중심주파수를 기반하여, 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 방송하는 MAC 처리부와, 상기 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파을 통해, 해당 단말과 네트워크 진입 절차를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 FA간 중심 주파수의 간격이 부반송파 간격의 정수배가 되도록 함으로써, 두 FA의 사이에 위치한 보호 대역을 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파로 활용하여 주파수 효율을 증대시킬 수 있는 이점이 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 상세 한 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 주파수 오버레이를 지원하는 광대역 무선통신 시스템에서 인접한 FA(Frequency Assignment)의 각각의 중심주파수 간격이 부반송파 간격(subcarrier spacing) 정수배가 되도록 하여 보호 대역(guard band)을 데이터 부반송파(subcarrier)로 사용하는 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 각각의 중심주파수 간격을 부반송파 간격의 정수배가 되도록 FA를 할당함으로써, 두 FA간 보호 대역은 부반송파 간격의 정수배로 되게 한다.
여기서, FA 각각의 중심주파수 간격이 부반송파 간격의 정수배가 되도록 FA를 고정하거나, 임의의 기준 FA의 중심주파수와 인접한 FA의 중심주파수 간격이 부반송파 간격의 정수배가 되도록 유동적으로 인접한 FA의 중심주파수를 계산하여 적용할 수도 있다. 본 발명에서는 FA의 각각의 중심주파수 간격이 부반송파 간격의 정수배가 되도록 고정되어 있다고 가정한다.
도 2는 본 발명에 따른 FA간 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하는 예를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 주파수 오버레이를 지원하는 단말이 fc1(200)과 fc2(210) 두 개의 FA를 통해 동시에 서비스를 제공받는 경우이다. 즉, 중심주파수(fc1)(200)인 제 1 FA와 중심주파수(fc2)(210)인 제 2 FA는 각각 다수의 부반송파들(230, 250)로 포함하고 있고, 단말은 하나의 FA 혹은 다수의 FA를 이용하여 서비스를 제공받는다. 예를 들면 10MHz FA를 통해 서비스받는 단말은 이용가능한 다른 10MHz FA를 추가하여 20MHz FA로 서비스받을 수 있다(220).
이때, 인접 FA간 중심 주파수의 간격을 부반송파 간격의 정수배가 되도록 하면 각 FA의 부반송파들(240)은 각각 상호 서로 직교성을 유지할 수 있게 되어 보호 대역 내의 부반송파를 사용하여도 상호 간섭을 일으키지 않게 되므로 보호 대역의 부반송파를 데이터 부반송파로 사용할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이를 지원하는 광대역 무선통신 시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 단말 동작 흐름도를 도시하고 있다.
설명의 편의를 위해 기지국의 FA 크기는 5MHz(512 FFT 사용) 기준으로 정해져 있는 것으로 가정하고, 주파수 오버레이는 5MHz 이외에도 예를 들면 10MHz, 20MHz 단위로 지원될 수 있다. 한편, 주파수 오버레이를 지원하는 시스템에서 초기 동기를 위한 프리앰블과 방송정보 전송을 위한 제어채널(예: MAP 정보, FCH(Frame Control Header))의 전송 여부를 필요에 따라 특정 FA에 한정하여 전송하거나 또는 다중 FA에서 전송하도록 할 수 있다. 상기 프리앰블과 상기 제어채널이 다중 FA에서 전송되는 경우 단말은 어느 FA에서나 초기 접속 과정을 수행할 수 있게 되므로 초기 접속 절차에 따른 처리 시간도 단축될 수 있다. 여기에서는 상기 프리앰블과 상기 제어채널이 다중 FA에서 전송되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
상기 도 3을 참조하면, 단말은 300 단계에서 특정 범위 내 가능한 모든 주파수 위치에 대해 스캐닝을 수행하여 제 1 FA에 대한 주파수 동기를 획득한다. 이때 주파수 동기화를 통해 단말은 상기 제 1 FA의 중심주파수를 검출할 수 있다.
모든 주파수 위치에 대해 스캐닝을 수행하게 되어 과도한 시간을 초기 동기 획득 과정에서 소모하게 될 수 있다. 따라서 현 IEEE 802.16e 시스템에서는 DL과 UL에서 중심주파수의 위치를 반드시 250kHz의 정수배가 되는 위치로 제한하고 있다. 이 경우 단말은 특정 범위 내에서 250kHz 단위로 스캐닝 과정을 수행하면 되므로 초기 주파수 동기 획득에 대한 부담을 줄일 수 있게 된다.
한편 동기채널로 사용되는 프리앰블의 CP(cyclic prefix) 길이는 기지국의 결정에 따라 가변적으로 변할 수 있으며, 이 경우 단말은 중심주파수와 채널 대역폭뿐만 아니라 CP의 길이에 대한 조합까지 고려할 수도 있다. 또는 단말의 초기 동기 획득과정에 대한 부담을 줄이기 위해 기지국은 CP 길이를 고정할 수도 있다. 그 리고 시스템에 초기 접속을 시도하는 단말은 프리앰블에서 사용되는 데이터 부반송파 수 NBase를 미리 알고 있다고 가정한다.
중심주파수의 위치는 부반송파 간격의 정수배에 해당하며, 여기에서는 샘플링주파수가 11.2MHz인 경우, 부반송파 간격을 10.9375kHz로 고려한다. 중심주파수의 위치에 대한 간격을 좁게 할수록 초기 주파수 획득 과정에서 단말이 스캔해야 하는 경우의 수가 늘어나게 되고 반대로 이 간격을 넓게 할수록 서비스 사업자가 자신의 할당 대역 내에서 중심주파수의 위치를 조절할 수 있는 자유도가 떨어지게 되므로 이 두 가지 사항을 고려하여 적절한 값을 선택해야 한다. 여기에서는 중심주파수의 위치를 부반송파 간격의 16배에 해당하는 값으로 175kHz를 가정하기로 한다.
도 4는 기지국의 중심주파수와 사용하고 있는 채널 대역폭에 대한 정보를 획득하기 위한 상세한 흐름도를 나타낸 것이다.
상기 도 4를 참조하면, 초기 접속을 시도하는 단말은 400 단계에서 시스템의 최소 채널 대역폭에 해당하는 512 FFT 크기를 기준으로 초기 주파수 획득 과정을 수행하게 된다. 그리고 402 단계에서 부반송파 간격으로 스캔하기 위한 변수 n=0으로 설정한다.
이후, 상기 단말은 404 단계에서 FFT 크기(NFFT)가 최대 FFT 크기(FFT_MAX)보다 클 시 400 단계로 진행하고, 작을 시 406 단계로 진행하여 Fc=n*175KHz로 설정한다. 상기 Fc는 검색하려는 프리앰블의 중심주파수이고 n은 부반송파 간격을 스캔하 기 위한 변수이다.
이후, 상기 단말은 408 단계에서 Fc가 FHI보다 클 시 410 단계로 진행하여 FFT 크기 NFFT=(NFFT)*2로 설정하고, 변경된 NFFT 크기에 따라 상기 402 단계 내지 상기 406 단계를 수행한다.
반면 Fc가 FHI보다 같거나 작을 시, 상기 단말은 412 단계로 진행하여 Fc에 대한 프리앰블 검색한다.
이후, 상기 단말은 414 단계에서 프리앰블을 검출되면 동기절차를 종료하고 프리앰블이 검출되지 않을 시 416 단계에서 n=n+1로 설정하고 406 단계로 진행한다.
정리하면, 단말은 중심주파수의 허용 가능한 위치 정보인 FLO와 FHI를 알고 있다고 가정하며 FLO보다 작지 않은 175kHz(구현에 따라 변경될 수 있음)의 정수배에 해당하는 위치에서부터 프리앰블 검색 과정을 시도하게 된다. 정해진 범위 내 (FLO ~ FHI)에서 프리앰블을 찾지 못한 경우 FFT 크기를 2배 증가시켜 위 과정을 반복하게 된다. 주어진 범위 내에서 프리앰블을 성공적으로 찾은 경우 단말은 초기 주파수 동기 획득 과정을 종료하고 해당 주파수 대역에서 서비스중인 FA를 통해 초기 망 진입을 시도하게 된다.
이후, 상기 단말은 302 단계에서 보호 대역 내에 사용가능한 부반송파(n1, n 2 )의 개수에 대한 방송 정보를 획득한다.
프리앰블 검색을 통해 초기 주파수 동기를 획득한 후, 상기 단말은 방송채널(예: MAP 정보, FCH, BCH)을 통해 데이터 영역에서 데이터 부반송파로 사용되는 부반송파의 개수를 파악하게 된다. 초기에 방송채널을 수신해야 할 단말은 여전히 데이터 부반송파의 수를 알지 못할 수 있으므로 방송채널은 프리앰블과 마찬가지로 NBase의 데이터 부반송파를 사용한다. 도 5에서 본 발명에 따른 프레임 구조를 보면 프리앰블(500)과 방송채널(502)은 NBase(508) 데이터 부반송파를 사용한다. 방송채널을 수신한 단말은 데이터 영역에서 NBase(508) 부반송파 외에 추가로 보호 대역 내에서 데이터 부반송파로 사용되는 부반송파(504)의 수를 파악하게 된다. 따라서, 프레임의 데이터 버스트 영역(506)에 대해서 총 NTotal (510) 개의 부반송파를 이용하여 데이터 전송을 수행할 수 있다.
일반적으로 각 FA에서 필요한 보호 대역의 크기는 인접한 주파수 대역에서 다른 시스템의 존재 여부와 시스템에서 결정한 대역외 방사 규정, 송/수신 필터 디자인 요건 등에 따라 다를 수 있으므로 각 FA의 왼쪽과 오른쪽 보호대역에서 추가적으로 사용 가능한 부반송파의 수가 다를 수 있다. 이와 같은 경우, 방송채널은 보호대역 내에서 추가로 사용될 부반송파(504)의 수 n1과 n2의 값을 직접 알려주거나 n1과 n2의 합의 크기와 함께 n1(또는 n2)의 크기만 알려주는 방안이 가능하다. 뿐만 아니라 n1과 n2의 크기가 동일한 경우 n=n1=n2인 n 값만 알려주는 방안도 가 능하다. 또 다른 실시 예로 n=n1, n2=0 또는 n=n2, n1=0인 경우도 가능하다. 이 경우 기지국은 보호대역에서 사용될 부반송파의 수 n 값과 해당 부반송파가 어느 보호대역에서 사용될 것인지를 알려 주는 정보를 알려 주는 방식으로 적용할 수 있다. 이때 상기 정보는 ‘left’, ‘right’ 또는 ‘both’의 세 가지 정보를 가질 수 있다. 상기 정보가 ‘left’ 또는 ‘right’인 경우 추가적으로 사용되는 부반송파의 수는 n개가 되며 반면 ‘both’인 경우 추가적으로 사용되는 부반송파의 수는 양쪽을 합쳐 2n개가 된다.
한편, 도 6에서와 같이 데이터 영역에서 사용될 부채널 구성(subchannelization) 방식이 특정 자원블록(resource block) 단위로 구성되는 경우, n1과 n2의 합의 크기는 자원블록의 크기 단위로 구성되는 것이 부채널 구성 관점에서 보다 효율적이다. 예를 들어, 자원블록의 크기가 18개 부반송파인 경우 n1 + n2 = 18 * n에 해당하며, 방송채널은 n에 대한 값만 전송하면 된다. 이 경우 직접 n1 과 n2의 크기를 모두 알려주는 방식에 비해 오버헤드를 줄일 수 있게 된다.
서비스 제공 사업자는 자신의 할당 대역폭과 인접 사업자간 주파수 간격 및 스펙트럼 마스크(spectral mask) 요구 사항 등을 고려하여 n1 과 n2의 값을 적절히 조절할 수 있다.
이후, 상기 단말은 304 단계에서 상기 제 1 FA에 대해서 제 1 네트워크 진입 절차를 기지국과 수행한다.
방송채널을 통해 사용가능한 총 부반송파 NTotal을 파악한 후 단말은 해당 제 1 FA에서 전송되는 하향링크 제어정보 및 데이터를 수신할 수 있게 된다. 이후 단말은 기존의 IEEE 802.16e 시스템에서와 마찬가지로 초기 네트워크 진입 과정을 수행하게 된다. 추가로 주파수 오버레이 모드로 서비스를 받게 될 단말은 능력협상 과정을 통해 오버레이 동작에 필요한 추가 정보를 주고 받게 된다. 기지국은 주파수 오버레이로 동작할 단말에 대해 지원 가능한 인접 FA에 대한 정보를 알려주게 되며 단말은 해당 정보를 통해 인접 FA에 대해 필요한 경우 간략한 네트워크 진입 과정을 거친 후 주파수 오버레이 모드로 동작하게 된다.
이후, 상기 단말은 306 단계에서 주파수 오버레이 동작 여부를 확인한 후, 주파수 오버레이 동작시 308 단계로 진행하여 제 2 FA에 대한 보호 대역 내 사용가능한 부반송파 정보를 획득하고 310 단계에서 제 2 FA에 대해 제 2 네트워크 진입절차를 수행한다.
여기서 주파수 오버레이 동작시 필요한 경우 기지국은 주파수 오버레이로 할당된 FA 중에서 특정 FA를 primary FA로 지정하여 운용할 수 있다. Primary FA는 기지국과 단말이 주고 받게 되는 연결관리 메시지 등이 전송되는 FA에 해당하며, 이 경우 단말은 불필요하게 관리메시지 수신을 위해 복수 개의 FA를 항상 모두 수신해야 하는 부담을 줄일 수 있게 된다.
또한, 주파수 오버레이 모드에서 사용자 단말에 전송되는 트래픽 버스트가 특정 FA에 한정되어 전송되거나 또는 복수의 FA에서 오버레이되어 전송될 수 있다. 단말은 각 FA에서 데이터 부반송파로 사용되는 부반송파의 수에 맞게 부채널 구성을 수행하여 MAP과 데이터 버스트를 수신하게 된다.
이후, 단말은 본 발명의 보호 대역 사용 절차를 종료한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 기지국은 700 단계에서 동기검출을 위한 프리앰블을 전송하고, 702 단계에서 제 1 FA에 대해 보호 대역내 사용가능한 데이터 부반송파에 대한 정보를 단말로 송신하고, 704 단계에 추가된 부반송파를 포함한 총 부반송파를 이용하여 해당 단말과 제 1 네트워크 진입 절차를 수행한다.
이후, 기지국은 706 단계에서 주파수 오버레이 동작 여부를 확인하여 주파수 오버레이 동작시 708 단계로 진행하여 제 2 FA에 대해 프리앰블을 전송하고 사용가능한 데이터 부반송파 정보를 단말로 송신하고, 710 단계에서 해당 단말과 제 2 네트워크 진입 절차를 수행한다. 여기서, 상기 제 1 네트워크 진입 절차시 기능협상을 통해 주파수 오버레이 동작여부가 결정된다.
이후, 기지국은 본 발명의 보호 대역 사용 절차를 종료한다.
구현에 따라서, 주파수 오버레이 동작시 두 FA간 보호 대역을 고려하여 추가 부반송파(n1, n2)를 파악할 수도 있다. 본 발명에서는 FA별로 추가 부반송파를 고려하고 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이시 보호대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 단말 혹은 기지국 장치를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 기지국 혹은 단말은 제어부(800), 제 1 MAC 처리부(802-1), 제 2 MAC 처리부(802-2), 제 1 송수신모뎀(804-1), 제 2 송수신모뎀(804-2), 다중화기/역다중화기(806), RF 송수신부(808)를 포함하여 구성된다.
송신동작을 보면, 먼저 제어부(800)는 상기 단말 혹은 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 단말일 경우 상기 제어부(800)는 FA에 대한 주파수 동기를 획득하고 네트워크 진입절차를 수행한다. 그리고 주파수 오버레이 동작을 제어하여 복수 개의 FA를 통해 데이터 버스트를 송수신하도록 한다. 기지국일 경우 상기 제어부(800)는 프리앰블과 추가 부반송파 정보를 포함하는 방송채널을 전송하고 해당 단말과 네트워크 진입절차를 수행한다.
제1 MAC처리부(802-1)는 상위 계층(예 : IP계층부)으로부터 송신 데이터를 MAC계층 처리하여 제1 송신모뎀(804-1)으로 전달한다. 또한, 상기 제1 MAC처리부(802-1)는 시그널링에 필요한 제어메시지를 생성 및 해석하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 제1 MAC처리부(802-1)는 상기 제어부(800)의 추가 부반송파 정보에 대한 MAP메시지를 생성하여 출력한다.
상기 제1 송신모뎀(804-1)은 상기 제1 MAC처리부(802-1)로부터의 데이터(버스트 데이터)를 상기 제어부(800)의 추가 부반송파 정보에 따라 물리계층 인코딩하여 출력한다. 예를 들어, 제1 송신모뎀(804-1)은 채널부호블럭, 변조블럭 등을 포함하여 구성되며, 상기 제1 MAC처리부(802-1)로부터의 신호를 기저 대역 변조하여 출력한다. 여기서, 채널부호블럭은 채널 인코더(channel encoder), 인터리버(interleaver) 및 변조기(modulator) 등으로 구성되고, 상기 변조블럭은 송신 데이터를 다수의 직교하는 부반송파들에 싣기 위한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산기 등으로 구성될 수 있다.
상기 제1 MAC처리부(802-1)와 상기 제1 송신모뎀(804-1)은 제 1 FA를 이용하여 통신을 수행하기 위한 구성들로, 상기 제어부(800)의 제어하에 동작된다.
한편, 제2 MAC처리부(802-2)와 상기 제2 송신모뎀(804-2)은 제 2 FA를 이용하여 통신을 수행하기 위한 구성들로, 상기 제어부(200)의 제어하에 동작된다.
다중화기(806)는 상기 제1 송신모뎀(804-1)으로부터의 제1 FA의 신호와 상기 제2 송신모뎀(804-2)으로부터의 제 2 FA의 신호를 다중화하여 출력한다. 여기서, 상기 다중화기(806)는 서로 다른 프레임 구조의 신호를 시간 분할 다중화 혹은 주파수 분할 다중화를 이용해 다중화할 수 있다. 상기 다중화기(806)는 상기 제어부(800)의 제어하에 제 1 FA의 서비스 구간 동안 상기 제1 송신모뎀(804-1)으로부터의 신호를 선택하여 RF송신부(808)로 제공하고, 제 2 FA의 서비스 구간 동안 상기 제2 송신모뎀(804-2)으로부터의 신호를 선택하여 상기 RF송신부(808)로 제공한다. 다른 예로, 주파수 분할 다중화를 사용하는 경우, 상기 다중화기(806)는 예를 들어 제1 송신모뎀(804-1)으로부터의 기저대역 신호를 제1 중간주파수 대역 신호로 변환하고, 상기 제2 송신모뎀(804-2)으로부터의 기저대역 신호를 제2 중간주파수 대역 신호로 변환하며, 상기 변환된 두 신호들을 합성함으로써 주파수 분할 다중화를 실시할 수 있다.
상기 RF송신부(808)는 상기 다중화기(806)로부터의 신호를 실제 전송 가능한 RF대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다. 상기 제1 송신모뎀(304-1)과 상기 제2 송신모뎀(804-2)에서 수행되는 물리계층 인코딩 방식은 유사하므로, 실제로 상기 제1 송신모뎀(804-1)과 상기 제2 송신모뎀(804-2)을 하나의 장치로 구현할 수 있다.
수신동작을 보면, 먼저 RF수신부(808)는 안테나를 통해 수신되는 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다.
역다중화기(806)는 상위 제어부(800)의 제어하에 RF수신부(800)로부터의 신호를 제1수신모뎀(804-1)과 제2수신모뎀(804-2)으로 동시에 전달하거나, 제1수신모뎀(804-1)과 상기 제2수신모뎀(804-2) 중 선택된 하나로 출력한다.
상기 제1수신모뎀(804-1)은 프레임 앞구간에서 수신된 MAP에 따라 상기 역다중화기(806)로부터의 신호를 물리계층 디코딩하여 출력한다. 여기서, 상기 제1수신모뎀(804-1)은 변조블럭, 채널복호블럭 등을 포함할 수 있다. OFDMA 시스템을 가정할 경우, 상기 변조블럭은 각 부반송파에 실린 데이터를 추출하기 위한 FFT연산기 등으로 구성되고, 상기 채널복호블럭은 복조기(demodulator), 디인터리 버(deinterleaver), 채널디코더(channel decoder) 등으로 구성될 수 있다.
제1 MAC처리부(802-1)는 상기 제1수신모뎀(804-1)으로부터의 데이터를 MAC계층 처리하여 상위계층으로 전달한다. 또한, 상기 제1 MAC처리부(802-1)는 시그널링에 필요한 제어메시지를 생성 및 해석하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 제1 MAC처리부(802-1)는 기지국으로부터 수신된 제1 FA의 MAP메시지를 해석하여 제어부(800)로 제공한다.
상기 제1수신모뎀(804-1)과 상기 제1 MAC처리부(802-1)는 제1 FA에 따른 통신을 수행하기 위한 구성들로서, 상기 제어부(800)의 제어하에 동작된다.
한편, 제2수신모뎀(804-2)과 상기 제2 MAC처리부(802-2)는 제2 FA에 따른 통신을 수행하기 위한 구성들로서, 상기 제어부(808)의 제어하에 동작된다.
보호 대역의 부반송파 사용을 위한 기지국/단말 동작을 살펴보면, 주파수 오버레이를 지원하는 시스템에서 단말이 초기 시스템 접속 과정을 통해 보호대역 중 데이터 부반송파로 사용되는 부반송파의 개수를 파악한 후 해당 데이터 부반송파를 이용하여 서비스를 제공받는다.
먼저, 단말의 동작을 보면, 주파수 동기를 획득한 후 방송채널을 통해 시스템 접속에 필요한 정보를 전달받게 되며, 여기에는 데이터 심볼에서 사용되는 데이터 부반송파의 개수에 대한 정보도 포함된다. 이때 방송채널이 포함된 심볼에서의 데이터 부반송파 개수는 단말이 미리 알고 있어야 하므로 해당 심볼에서는 보호 대역의 부반송파를 사용하지 않는다. 초기 동기 획득과 방송채널을 전달하기 위한 프 리앰블과 방송채널을 제외한 나머지 데이터 영역에서 사용되는 데이터 부반송파의 수를 인지하게 되면 단말은 이를 통해 부채널 구성(subchannelization)을 수행할 수 있게 된다. 이후 단말은 이를 바탕으로 기지국과 초기 망 접속 과정을 수행하게 된다. 초기 망 접속 과정은 또한 단말이 주파수 오버레이 모드로 동작할지 여부를 능력 교환(Capability Negotiation) 과정을 통해 결정하게 되며 기지국은 이에 따라 인접 FA에 대한 정보를 단말에 전달하게 된다. 주파수 오버레이 모드 동작을 받게 되는 경우 단말은 인접 FA에 대해 필요에 따라 추가적인 초기 망 접속 과정을 수행할 수 있으며, 이 과정이 완료된 이후 단말은 할당된 복수 개의 FA를 통해 서비스를 제공받을 수 있게 되어 주파수 오버레이 모드의 동작을 개시하게 된다.
특히 상기 발명의 동작 과정에서는 주파수 오버레이를 적용한 경우에 대해 보호대역내 부반송파를 데이터 전송을 위해 사용하는 방안을 기술하였으나, 주파수 오버레이의 적용 여부와 상관 없이, 보호대역에서 추가 부반송파를 데이터 전송을 위해 사용하는 방안은 인접한 FA의 중간주파수 간격이 부반송파 간격(subcarrier spacing)의 정수배인 경우에도 본 발명을 적용 가능하다.
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 종래기술에 따른 OFDM 기반 통신시스템에서 주파수 영역
도 2는 본 발명에 따른 FA간 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하는 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이를 지원하는 광대역 무선통신 시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 단말 동작 흐름도,
도 4는 기지국의 중심주파수와 사용하고 있는 채널 대역폭에 대한 정보를 획득하기 위한 상세한 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 프레임 구조,
도 6은 본 발명에 따른 데이터 영역에서 사용될 부채널 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이를 지원하는 광대역 무선통신 시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 기지국 동작 흐름도 및,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오버레이를 지원하는 광대역 무선통신 시스템에서 보호 대역을 데이터 부반송파로 사용하기 위한 장치도.

Claims (30)

  1. 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 단말 동작 방법에 있어서,
    부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 검색하는 과정과,
    상기 제 1 중심주파수를 검색한 후, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 과정과,
    상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 제 1 추가 부반송파는 보호대역 내에 존재하는 부반송파인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 네트워크 진입 절차 수행 중, 주파수 오버레이 모드에서 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 2 중심주파수를 검색하는 과정과,
    상기 제 2 중심주파수를 검색한 후, 제 2 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 과정과,
    상기 제 2 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 2 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 중심주파수를 검색하는 과정은,
    부반송파 간격의 N 정수배에 해당하는 위치로부터 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하고, 상기 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하지 못할 시, FFT(Fast Fourier Transform) 크기를 증가시켜 프리앰블을 재검색하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 추가 부반송파 개수 n1, n2는 같거나 혹은 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    부채널이 자원블록 단위로 구성되는 경우, 상기 추가 부반송파 개수에 대한 정보는 상기 자원블록 단위에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 중심주파수와 상기 제 2 중심주파수 사이의 간격은 부반송파 간격의 정수배인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 기지국 동작 방법에 있어서,
    부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 기반하여, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 방송하는 과정과,
    상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파을 통해, 해당 단말과 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정과,
    상기 제 1 네트워크 진입 절차 후, 주파수 오버레이 모드에서 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 2 중심주파수를 기반하여, 제 2 추가 부반송파 정보(n1, n2)를 방송하는 과정과,
    상기 제 2 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파을 통해, 상기 해당 단말과 제 2 네트워크 진입 절차를 수행하는 과정을 포함하고,
    상기 제 1 및 상기 제 2 추가 부반송파는 보호대역 내에 존재하는 부반송파인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 및 상기 제 2 중심주파수를 검색하는 과정은,
    부반송파 간격의 N 정수배에 해당하는 위치로부터 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하고, 상기 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하지 못할 시, FFT(Fast Fourier Transform) 크기를 증가시켜 프리앰블을 재검색하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 추가 부반송파 개수 n1, n2는 같거나 혹은 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    부채널이 자원블록 단위로 구성되는 경우, 상기 추가 부반송파 개수에 대한 정보는 상기 자원블록 단위에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 중심주파수와 상기 제 2 중심주파수 사이의 간격은 부반송파 간격의 정수배인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 장치에 있어서,
    부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 1 중심주파수를 검색하고, 상기 제 1 중심주파수를 검색한 후, 제 1 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 제 1 MAC 처리부와,
    상기 제 1 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 1 네트워크 진입 절차를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제 1 추가 부반송파는 보호대역 내에 존재하는 부반송파인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 삭제
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 네트워크 진입 절차 수행 중, 주파수 오버레이 모드에서 부반송파 간격의 정수배에 위치하는 제 2 중심주파수를 검색하고, 상기 제 2 중심주파수를 검색한 후, 제 2 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 수신하는 제 2 MAC 처리부하며,
    상기 제 2 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파를 통해 제 2 네트워크 진입 절차를 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 14항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 MAC 처리부는,
    부반송파 간격의 N 정수배에 해당하는 위치로부터 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하고, 상기 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하지 못할 시, FFT(Fast Fourier Transform) 크기를 증가시켜 프리앰블을 재검색하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 14항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 추가 부반송파 개수 n1, n2는 같거나 혹은 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 14항 또는 제 16항에 있어서,
    부채널이 자원블록 단위로 구성되는 경우, 상기 추가 부반송파 개수에 대한 정보는 상기 자원블록 단위에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 14항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 중심주파수와 상기 제 2 중심주파수 사이의 간격은 부반송파 간격의 정수배인 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 주파수 오버레이를 지원하는 통신시스템에서 보호 대역을 신호 전송을 위한 부반송파로 사용하는 장치에 있어서,
    부반송파 간격의 정수배에 위치하는 중심주파수를 기반하여, 추가 부반송파 개수에 대한 정보(n1, n2)를 방송하는 MAC 처리부와,
    상기 추가 부반송파를 포함한 전체 부반송파을 통해, 해당 단말과 네트워크 진입 절차를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 추가 부반송파는 보호대역 내에 존재하는 부반송파인 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 MAC 처리부는
    부반송파 간격의 N 정수배에 해당하는 위치로부터 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하고, 상기 정해진 범위 내에 프리앰블을 검색하지 못할 시, FFT(Fast Fourier Transform) 크기를 증가시켜 프리앰블을 재검색하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 추가 부반송파 개수 n1, n2는 같거나 혹은 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 21항에 있어서,
    부채널이 자원블록 단위로 구성되는 경우, 상기 추가 부반송파 개수에 대한 정보는 상기 자원블록 단위에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 중심주파수와 다른 중심주파수 사이의 간격은 부반송파 간격의 정수배인 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
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