KR101598910B1 - 무선 통신 시스템에서 시분할 이중화 방식의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 시분할 이중화 방식의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레거시 시스템을 지원하기 위한 IEEE 802.16m 시스템의 레거시 지원 모드를 위한 프레임의 송수신에 관한 것이다. 본 발명에 의한 무선 이동 통신 시스템의 단말에서 신호를 전송하는 방법은, 단말이 신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 신호는 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 전송되고, 상기 상향링크 프레임은 아홉 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제1 상향링크 서브프레임 및 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제2 상향링크 서브프레임으로 구성된다. 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화될 수 있다.
레거시 시스템, 프레임 구조, IEEE 802.16m

Description

무선 통신 시스템에서 시분할 이중화 방식의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법 및 장치{A METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING AND RECEIVING A SIGNAL USING A TIME DIVISION DUPLEXING FRAME STRUCTURE IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 시분할 이중화(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용하며 직교 주파수 분할 다중화(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 미국 중심의 국제 표준화 단체로서 소위 "Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX)"라고 불리우는 표준인 802.16 패밀리(family)를 제정하고 있다. 802.16 작업그룹은 원래 점대점(point-to-point) 마이크로파 전송에 관한 표준을 제정하다가, NLOS(non Line-Of-Sight) 환경에서 신뢰성 있는 전송을 위해 직교 주파수 분할 다중화(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술을 도입하였고, 2004년에는 소위 "Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access System" 표 준인 IEEE 802.16-2004를 제정하였다. 여기에 이동성까지 추가된 소위 "Mobile Broadband Wireless Access System" 표준인 IEEE 802.16e-2005(이하 '16e'로 표기)를 제정하였다. 소위 "와이브로(Wibro)" 시스템은 16e 시스템과 호환된다. 와이브로 시스템은 8.75MHz의 대역폭을 갖는 한편, 16e는 3MHz, 5MHz, 7MHz, 8.75MHz, 10MHz의 대역폭을 지원한다. 아울러, IEEE는 소위 "Advanced Air Interface with data rates of 100 Mbit/s mobile & 1 Gbit/s fixed" 표준인 IEEE 802.16m(이하 '16m'으로 표기)의 표준화 작업을 진행 중이다. IEEE 802.16m(이하 '16m'으로 표기)은 소위 4세대 이동 통신 기술에 속한다.
16m은 TDD (Time Division Duplex) 및 FDD (Frequency Division Duplex) 모드를 지원하며, H-FDD MS (Half-FDD Mobile Station) 모드를 지원한다. 따로 특별히 기재하지 않는다면, 모든 이중화(duplex) 모드에 대해 프레임 구조 특성들과 기저대역(baseband) 처리과정은 공통적으로 적용된다. 16m은 하향링크 및 상향링크에서 다중 접속 방식으로서 OFDMA를 사용한다. 상기 '프레임'은 이하 '무선프레임(radio frame)'으로 지칭될 수도 있다. 상기 프레임은 서브프레임(subframe) 및 수퍼프레임(superframe)과 구별되는 개념이다.
OFDMA 심볼은 역푸리에 변환(Inverse Fourier Transform)에 의해 생성된다. 이 지속시간은 "유효심볼 지속시간(useful symbol time)" Tb로 불리운다. 유효심볼 지속시간의 마지막 Tg 부분의 복사본은 순환전치(CP, Cyclic Prefix)라고 불리는데, 복수 경로를 수집(collect)하는데 사용되며, 톤(tone)들 간의 직교 성(orthogonality)을 유지하는데 사용된다. Ts는 Tb와 Tg를 합친 시간이다. 도 1은 이러한 구조를 나타낸다.
도 2는 8.75MHz의 전송 대역과 CP=1/8Tb를 가지는 무선 통신 시스템의 TDD 프레임 구조의 예를 나타낸다. 이와 같은 프레임 구조를 지원하는 시스템을 이하 '레거시 시스템(legacy system)'이라고 부른다. 레거시 시스템의 예로 8.75MHz의 대역폭을 사용하는 16e 시스템 및 와이브로 시스템을 들 수 있다. 레거시 시스템에서 사용되는 프레임은 5ms의 프레임 길이를 가지며, 프레임 당 43개의 OFDM 심볼이 포함된다. 레거시 시스템에서는 심볼단위로 자원 할당이 이루어지기 때문에 심볼단위로 하향링크와 상향링크의 구분이 가능하다. 도 2에서 좌측의 27개의 심볼은 하향링크를 위해 사용되며 우측의 15개의 심볼은 상향링크를 위해 사용된다. 레거시 시스템의 하향링크:상향링크 비율은 도 2와 같이 27:15일 수 있다. 그러나 상향링크 OFDM 심볼 수는 12개~18개까지 변동이 가능하다. 추가적으로 한 개의 OFDM 심볼은 TTG (Transmit Transition Gap)와 RTG (Receive Transition Gap)로 활용된다.
16m은 16e에 대한 후방위 호환성(backward compatibility)을 지원해야 하기 때문에, 도 2과 같은 레거시 프레임 구조를 지원할 수 있어야 한다.
현재 16m 시스템의 OFDM 파라미터들과 프레임 구조는 5 MHz, 10 MHz, 및 20 MHz 시스템 대역에 대해서만 정의되어 있고, 8.75MHz 시스템 대역에 대한 프레임 구조가 정의되어 있지 않다. 따라서, 상술한 8.75MHz 시스템 대역을 갖는 레거시 시스템에 대한 후방위 호환성을 지원할 수 없다.
본 발명은 레거시 시스템의 프레임 구조와 후방위 호환되는 16m의 프레임 구조를 설계하여 16m 시스템에 사용하는 방법 및 이 방법이 적용되는 장치를 제공하기 위한 것이다. 이하, 특별한 언급이 없으면, 레거시 시스템은 8.75MHz 시스템 대역을 갖는 것으로 이해하여야 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태로서 무선 이동 통신 시스템의 단말에서 신호를 전송하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 단말이 상기 신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 신호는 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 전송되고, 상기 상향링크 프레임은 아홉 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제1 상향링크 서브프레임 및 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제2 상향링크 서브프레임으로 구성된다.
상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화될 수 있다.
본 발명의 다른 양태로서 무선 이동 통신 시스템의 단말에서 신호를 전송하 는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 단말이 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 상기 신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 신호는 상기 상향링크 프레임에 포함된 상향링크 서브프레임으로서 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 서브프레임을 통해서만 전송된다.
이때, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 두 개 및 세 개의 OFDMA 심볼로 구성되며, 상기 신호는 상기 두 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송될 수 있다. 이때 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 세 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용될 수 있다.
또는, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 한 개 및 아홉 개의 OFDMA 심볼로 구성되며 상기 신호는 상기 한 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송될 수 있다. 이때 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태로서 무선 이동 통신 시스템의 기지국에서 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 기지국이 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 상기 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 상향링크 프레임은 아홉 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제1 상향링크 서브프레임 및 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제2 상향링크 서브프레임으로 구성된다.
이때, 상기 신호를 송신하는 제1 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화될 수 있다.
본 발명의 다른 양태로서 무선 이동 통신 시스템의 기지국에서 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 기지국이 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 상기 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 신호는 상기 상향링크 프레임에 포함된 상향링크 서브프레임으로서 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 서브프레임을 통해서만 전송된다.
이때 상기 신호를 송신하는 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 두 개 및 세 개의 OFDMA 심볼로 구성되며, 상기 신호는 상기 두 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송되며, 상기 아홉 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용될 수 있다.
또는, 상기 신호를 송신하는 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 한 개 및 아홉 개의 OFDMA 심볼로 구성되며, 상기 신호는 상기 한 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송되며, 상기 세 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하 는 상향링크 신호를 위해 사용될 수 있다.
바람직하게 상기 상향링크 신호 전송 방법은 상기 단말이 하향링크 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 하향링크 신호는 여섯 개의 OFDMA 심볼로 구성되는 하향링크 서브프레임만을 통해 전송된다.
바람직하게 상기 상향링크 신호 수신 방법은, 상기 기지국인 상기 단말에게 하향링크 신호를 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 하향링크 신호는 여섯 개의 OFDMA 심볼로 구성되는 하향링크 서브프레임만을 통해 전송된다.
바람직하게 상기 무선 이동 통신 시스템의 대역폭은 8.75MHz이다.
바람직하게 상기 무선 이동 통신 시스템은 시분할 이중화(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용한다.
바람직하게 상기 OFDMA 심볼의 순환 전치(Cyclic Prefix) 지속시간에 대한 유효심볼 지속시간의 비율 G는 1/8이다.
상기 발명들은 상기 상향링크 프레임 구조가 사용된다는 것을 나타내는 시그널링을 기지국으로부터 단말이 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 레거시 시스템의 프레임 구조와 후방위 호환되는 16m의 프레임 구조를 설계하여 16m 시스템에 사용하는 방법 및 이 방법이 적용되는 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하 게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 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 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 무선 이동 통신 시스템이 IEEE 802.16m 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 본 발명의 특징을 공유하는 다른 시스템에도 적용 가능하다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.
본 발명은 8.75MHz의 전송 대역과 1/8Tb의 CP(Cyclic Prefix)를 가지는 IEEE 802.16m 시스템과 8.75MHz를 가지는 다른 무선 통신 시스템과의 호환을 가능케 하는 TDD (Time Division Duplex) 프레임 구조를 이용하는 통신하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다. 상기 '프레임'은 이하 '무선프레임(radio frame)'으로 지칭될 수도 있다. 상기 프레임은 서브프레임(subframe) 및 수퍼프레임(superframe)과 구별되는 개념이다.
본 문서는 IEEE 802.16m-07/002r4, "802.16m System Requirements.", IEEE 802.16m-08/003r6, "The Draft IEEE 802.16m System Description Document.", IEEE P802.16 Rev2/D7, "Draft IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks: Air Interface for Broadband Wireless Access," Oct. 2008, IEEE 802.16m-08/050, "IEEE 802.16m Amendment Working Document." 및 "WiMAX ForumTM Mobile System Profile Release 1.0 Approved Specification (Revision 1.7.1: 2008-11-07)"를 참조로써 포함한다.
본 발명에서 다루는 OFDMA 신호의 시간 영역에서의 특징은 상술한 도 1과 관련된 특징을 갖는다. 한편, 상기 OFDMA 신호의 주파수 영역에서의 특징을 기술하기 위하여 OFDAM 심볼의 기본 구조를 살펴볼 필요가 있다. 하나의 OFDMA 심볼은 다수개의 부반송파(sub-carrier)로 구성되는데, 이들 부반송파들의 개수는 고속 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform)의 크기를 결정한다. 이때 부반송파는 다음과 같이 여러 종류의 타입(type)이 있을 수 있다. 즉, 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 여러 가지 추정을 하기 위한 파일롯(pilot) 부반송파, 및 보호대역(Guard Band, GB) 및 DC(Direct Current) 반송파를 위한 것으로서 전송이 일어나지 않는 널 반송파(Null carrier)등의 타입이 존재한다. 상기 보호대역은 신호가 자연스럽게 감쇠할 수 있는 영역을 제공하고 FFT "브릭 월(brick wall)" 모양을 생성한다.
다음으로 본 발명의 설명에 사용되는 기초적인 파라미터들을 소개한다. 아래의 네 가지 기초적인 파라미터들에 의해 OFDAM 심볼의 특징이 결정된다. 즉, 첫째, 명목(nominal) 채널 대역폭 BW (BandWidth), 둘째, DC 부반송파를 포함하는 실제로 사용되는 부반송파들의 개수 Nused, 샘플링 팩터(sampling factor) n, 및 상기 "유효심볼 지속시간"에 대한 CP 지속시간 길이의 비율인 G에 의해 OFDAM 심볼의 특징이 결정된다. 여기서, n은 BW 및 Nused과 함께 부반송파 간의 간격 및 상기 유효심볼 지속시간의 길이를 결정한다. 이때, 1.75 MHz의 배수 값을 갖는 채널 대역폭에 대해서는 n은 n=8/7의 값을 갖고, 1.25 MHz의 배수값을 갖는 채널 대역폭에 대해서는 n은 n=28/25의 값을 갖는다. 상기 G는 G=1/8 및 1/16의 값을 가질 수 있다.
다음으로 상기 기초적인 파라미터들로부터 도출되는 도출 파라미터들로서 NFFT,
Figure 112009044017638-pat00001
,
Figure 112009044017638-pat00002
,
Figure 112009044017638-pat00003
,
Figure 112009044017638-pat00004
,
Figure 112009044017638-pat00005
, 및 샘플링 타임이 있다. NFFT는 2의 자승 중 Nused 보다 큰 수 중 가작 작은 수이며,
Figure 112009044017638-pat00006
는 샘플링 주파수로서
Figure 112009044017638-pat00007
의 관계를 만족하며,
Figure 112009044017638-pat00008
는 부반송파 간의 간격으로서
Figure 112009044017638-pat00009
을 만족하며,
Figure 112009044017638-pat00010
는 유효심볼 지속시간으로서
Figure 112009044017638-pat00011
을 만족하 며,
Figure 112009044017638-pat00012
는 CP 지속시간으로서
Figure 112009044017638-pat00013
을 만족하고,
Figure 112009044017638-pat00014
는 OFDMA 심볼의 지속시간으로서
Figure 112009044017638-pat00015
의 관계를 만족하며, 상기 샘플링 시간의 길이는
Figure 112009044017638-pat00016
이다.
상술한 기초 파라미터 및 도출 파라미터들의 가능한 값들의 예시가 표 1에 제시되어 있다. 표 1은 상기 IEEE 802.16m-08/050, "IEEE 802.16m Amendment Working Document."에 포함된 것이다.
명목 채널 대역폭, BW (MHz) 5 7 8.75 10 20
샘플링 팩터, n 28/25 8/7 8/7 28/25 28/25
샘플링 주파수,
Figure 112015079203517-pat00017
(MHz)		 5.6 8 10 11.2 22.4
FFT 크기, NFFT 512 1024 1024 1024 2048
부반송파 간격,
Figure 112015079203517-pat00018
(kHz)		 10.94 7.81 9.77 10.94 10.94
유효심볼 지속시간,
Figure 112015079203517-pat00019
(us)		 91.4 128 102.4 91.4 91.4
CP 비율, G = 1/8 OFDMA 심볼 지속시간,
Figure 112015079203517-pat00020
(us)		 102.82 144 115.2 102.82 102.82
5ms 프레임 내의 OFDAM 심볼의 개수 48 34 43 48 48
휴지 시간(idle time)(us) 62.86 104 46.40 62.86 62.86
CP 비율, G = 1/16 OFDMA 심볼 지속시간,
Figure 112015079203517-pat00021
(us)		 97.143 [TBD] 108.8 97.143 97.143
5ms 프레임 내의 OFDAM 심볼의 개수 51 [TBD] 45 51 51
휴지구간 지속시간(us) 45.71 [TBD] 104 45.71 45.71
보호 부반송파의 개수 Left 40 80 80 80 160
Right 39 79 79 79 159
사용되는 부반송파의 개수 433 865 865 865 1729
물리 자원블록의 개수(18x6) 24 48 48 48 96
다음으로 전송 신호에 대하여 설명한다.
수학식 1은 임의의 OFDMA 심볼에서 안테나에 대한 전송 신호의 전압을 나타내는데, 이 전압은 시간의 함수이다.
Figure 112009044017638-pat00022
수학식 1에서 t는 해당 OFDMA의 시작 시각으로부터 경과한 시간으로서,
Figure 112009044017638-pat00023
의 관계를 갖고,
Figure 112009044017638-pat00024
는 복소수로서 해당 OFDMA 심볼에서 주파수 오프셋 인덱스 k를 갖는 부반송파 상에서 전송되는 데이터를 나타낸다.
Figure 112009044017638-pat00025
는 QAM 성상(constellation)에서의 어떤 한 점을 특정한다.
Figure 112009044017638-pat00026
는 보호구간 지속시간이고,
Figure 112009044017638-pat00027
는
Figure 112009044017638-pat00028
를 포함하는 OFDMA 심볼 지속시간이고,
Figure 112009044017638-pat00029
는 부반송파 주파수 간격을 나타낸다.
다음으로 전송 체인(transmission chain)에서 사용되는 기본 용어의 정의를 설명한다.
도 3은 OFDMA 심볼을 전송하기 위한 전송 체인의 예를 나타낸 것이다.
매체 접근 제어(MAC, Media Access Control)는 동일한 매체를 여러 단말들이 공유할 때 매체사용에 대한 단말 간 충돌/경합 발생을 제어하는 제어방식을 총칭한다. FEC(Forward Error Correction)는 송신측이 전송할 문자나 프레임에 부가적 정보를 첨가하여 전송함으로써 수신측이 에러를 발견시 이 부가적 정보로 에러검출 및 에러 정정을 하는 방식이다. 변조(Mod, modulation)는 신호 정보를 전송매체의 채널 특성에 맞게 신호의 세기나 변위, 주파수 또는 위상 등을 적합한 형태로 변환하는 것을 말한다. MIMO (Multiple Input Multiple Output) 기술은 다수의 안테나를 사용하여 고속의 통신을 이루려는 다중 안테나 기술을 말한다. LRU (Logical Resource Unit)은 자원할당을 위한 가상의 기본 유닛이다. IFFT는 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)의 계산량을 줄이는 알고리즘이다. 도 3에 의한 전송 체인에 의하면, MAC 데이터를 FEC 단에 의해 부호화하고, 부호화된 데이터는 변조단에 의해 변조 심볼로 변환된다. 변조 심볼들은 LRU 단위로 자원 매핑되고, 이때 MIMO가 고려될 수 있다. 그 다음 LRU들은 버스트(burst) 영역으로 매핑되어 IFFT단을 거쳐 OFDAM 심볼이 생성된다.
이하 본 발명의 기술분야에서 사용되는 프레임의 구조에 대하여 설명한다. 이하 본 발명에서 기술하는 타입-1(type-1) 서브프레임은 6개의 OFDM 심볼로 구성되며, 타입-2(type-2) 서브프레임은 7개의 OFDM 심볼로 구성되며, 타입-3(type-3) 서브프레임은 5개의 OFDM 심볼로 구성되며, 타입-4(type-4) 서브프레임은 9개의 OFDM 심볼로 구성된다.
도 4는 16m에서 기본 프레임 구조의 예를 나타낸 것이다. 20ms의 지속시간을 갖는 수퍼프레임(super frame)(401)은 각각 동일한 크기를 갖는 5ms 지속시간의 프레임(radio frame)(402) 네 개로 나누어진다. 5MHz, 10MHz, 또는 20MHz의 채널 대역폭을 갖는 표 1과 같은 동일한 OFDMA 파라미터들을 사용할 때에, 5ms의 지속 시간을 갖는 프레임 각각은 8개의 서브프레임(subframe)(403)으로 이루어진다. 하 나의 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송 중 어느 하나를 위해 할당될 수 있다. 순환전치의 크기에 다라 두 가지 종류의 서브프레임, 즉, 타입-1(type-1) 서브프레임, 타입-2(type-2) 서브프레임이 존재한다. 타입-1 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼(404)로 구성된다. 도시하지는 않았지만, 타입-2 서브프레임은 7개의 OFDMA 심볼로 구성된다. 위의 두 개의 서브프레임 타입에서 어떤 심볼들은 휴지 심볼(idle symbol)일 수 있다.
상기 기본 프레임 구조는 H-FDD MS 동작을 포함하여, FDD 및 TDD 이중화 방식에 모두 적용된다. 상향링크에서 하향링크로의 전환 또는 하향링크에서 상향링크로의 전환과 같은 상/하향 방향의 변경이 일어나는 지점을 전환 시점이(switching point)라고 정의할 때에, TDD 시스템에서 각 프레임 내의 전환 시점의 기본(default) 개수는 2개이다. 그러나 실시예에 따라, 추가적인 전환 시점이 4개까지 고려될 수 있다. FDD 시스템에 H-FDD MS가 포함되는 경우에, H-FDD MS의 관점에서 보았을 때에 프레임 구조는 TDD 프레임 구조와 비슷하다. 그러나, 상향링크와 하향링크 전송은 두 개의 분리된 주파수 대역에서 발생한다. 상향링크과 하향링크 또는 하향링크와 상향링크 사이의 전송 갭(gap)은 송신 및 수신 회로를 전환(switching)할 때에 필요한 것이다.
모든 수퍼프레임은 수퍼프레임 헤더(SFH, Super Frame Header)(405)를 포함한다. SFH는 수퍼프레임의 첫 번째 하향링크 프레임(406)에 위치하며 브로드캐스트 채널을 포함한다.
다음으로 CP=1/8T b 인 경우의 16m 프레임 구조에 대하여 설명한다. FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조, 및 TDD 프레임 구조에 대하여 순서대로 설명한다.
우선, FDD 프레임 구조를 설명한다. FDD 모드를 지원하는 기지국(BS, Base Station)은 반이중(half duplex) 전송방식을 지원하는 이동국(MS, Mobile Station) 및 전이중(full duplex) 전송방식을 지원하는 이동국을 동시에 지원할 수 있다. FDD를 지원하는 이동국은 H-FDD 또는 FDD 중 어느 하나를 사용한다. FDD 프레임은 상술한 기본 프레임 구조를 기초로 형성된다. 각 프레임에서, 모든 서브프레임은 하향링크 및 상향링크 전송 모두를 위해 사용될 수 있다. 상향링크 및 하향링크 전송은 주파수 영역에서 분리되어 있다. FDD를 지원하는 이동국은 상향링크 서브프레임에 접속하는 동시에 하향링크 서브프레임 내의 버스트 데이터(burst data)도 수신할 수 있다. H-FDD를 지원하는 이동국은 각 서브프레임 내에서 전송 및 수신 중 오직 하나만을 수행할 수 있다.
도 5는 G=1/8이며 5MHz, 10MH, 및 20MHz의 명목 채널 대역폭에 대해 적용 가능한 FDD 프레임 구조의 예를 나타낸다. 20ms 길이의 하나의 수퍼프레임은 5ms 길이의 프레임 4개로 구성된다. 각 프레임은 8개의 서브프레임과 휴지 구간으로 이루어진다. 하나의 서브프레임은 0.617ms의 길이를 가지며, 총 7개의 OFDM 심볼로 구성된다. 표 1에 특정된 휴지 시간은 도 4에 나타낸 것과 같이 각 FDD 프레임의 마지막(401)에 배치된다.
다음으로 TDD 프레임 구조에 대해 설명한다. TDD 프레임 구조는 상술한 기 본 프레임 구조를 기초로 생성된다. 하향링크와 상향링크의 비율을 D:U라고 표기할 때에, 하향링크와 상향링크의 비율이 D:U인 TDD 프레임에서, 첫 번째 연속적인 D개의 서브프레임들 및 나머지 U개의 서브프레임들은 각각 하향링크 및 상향링크를 위해 할당된다. 이때, 5MHz, 10MHz, 및 20MHz 채널 대역폭에 대해 D+U=8이다. 5MHz, 10MHz, 및 20MHz 채널 대역폭에 대한 D:U의 비율은 각각 미리 결정된 값을 가질 수 있다. 각각의 프레임에서, TTG는 하향링크 및 상향링크 사이에 삽입되고, RTG는 각 프레임의 끝에 삽입된다.
도 6은 G=1/8이며 5MHz, 10MH, 및 20MHz의 명목 채널 대역폭에 대해 적용 가능한 TDD 프레임 구조로서 D:U=5:3을 갖는 예시적인 구조를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 첫 번째 연속적인 D=5개의 서브프레임(601)들 및 나머지 U=3개의 서브프레임들(602)은 각각 하향링크 및 상향링크를 위해 할당된다. TTG는 하향링크 및 상향링크 사이(603)에 삽입되고, RTG는 프레임(604)의 끝에 삽입된다. 하향링크를 위한 마지막 프레임의 마지막 OFDM 심볼(605)은 휴지 심볼로 할당된다.
다음으로 CP=1/16T b 인 경우의 16m 프레임 구조에 대하여 설명한다.
CP=1/16T b 인 경우의 프레임 구조는 타입-1 서브프레임 및 타입-2 서브프레임으로 이루어진다. 5MHz, 10MHz, 및 20MHz 채널 대역폭에 대해, 하나의 프레임은 다섯 개의 타입-1 서브프레임과 3개의 타입-2 서브프레임을 갖는다. TDD 프레임에서, 각 프레임 내의 첫 번째 그리고 마지막 서브프레임은 타입-2 서브프레임일 수 있다. 하향링크에서 상향링크로의 전환 시점보다 앞서는 타입-2 서브프레임에서 마지막 OFDMA 심볼은 휴지 심볼이다. 이 휴지 심볼은 하향링크에서 상향링크로 전환하는데 필요한 갭(gap)으로서 이용된다. FDD 프레임에서, 각 프레임의 첫 번째, 다섯 번째, 그리고 마지막 서브프레임은 타입-2 서브프레임일 수 있다.
도 7은 CP=1/16T b 인 경우의 TDD 프레임(701) 및 FDD 프레임(702) 구조의 일 예를 나타낸다. 도 7에서, OFDMA 심볼 지속시간이 97.143μs이고 CP의 지속시간이 1/16T b 이므로, 타입-1 서브프레임(673) 및 타입-2 서브프레임(704)의 길이는 각각 0.583ms 및 0.680ms이다. 하나의 프레임(701, 702)은 다섯 개의 타입-1 서브프레임(703)과 3개의 타입-2 서브프레임(704)을 갖는다. TDD 프레임에서, 각 프레임(701) 내의 첫 번째 서브프레임(705) 그리고 마지막 서브프레임(706)은 타입-2 서브프레임이다. 하향링크에서 상향링크로의 전환 시점보다 앞서는 타입-2 서브프레임에서 마지막 OFDMA 심볼(707)은 휴지 심볼이다. FDD 프레임(702)에서, 각 프레임의 첫 번째 서브프레임(708), 다섯 번째 서브프레임(709), 그리고 마지막 서브프레임(710)은 타입-2 서브프레임이다.
도 2와 함께 상술한 바와 같이, 16e 시스템에서는 심볼 단위로 자원이 할당된다. 그러나, 8.75MHz 시스템 대역을 가지는 16m 시스템의 프레임 구조는 심볼 단위로 자원이 할당되지 않고 상술한 도 4 내지 도 7과 같이 서브프레임 단위로 자원이 할당된다. 이때, 여러 개의 OFDM 심볼들이 하나의 서브프레임을 구성하는데, 한 서브프레임에 할당된 OFDM 심볼의 개수는, 타입-1의 경우는 6개, 타입-2의 경우는 7개, 타입-3의 경우는 5개일 수 있다.
상술한 바와 같이, 16m 시스템은 타입-1과 타입-2 서브프레임으로 구성되고, TDD 경우에는 5개의 심볼을 가지는 타입-1 쇼트(short) 서브프레임이 추가되어, 총 세 가지 타입의 서브프레임으로 프레임을 구성하게 된다. 상기 타입-1 쇼트 서브프레임은 이하 타입-3 프레임으로 지칭한다. 송신기 및 수신기가 프레임을 주고 받을 때에 데이터 송수신의 기본단위인 TTI의 최소 크기(minimum size)가 서브프레임이기 때문에, 물리계층의 파일롯과 자원블록 구성 및 디자인을 동일하게 만들기 위해서는 프레임을 단일 타입의 서브프레임으로 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 하나의 프레임은 타입-1의 서브프레임으로만 구성되거나, 타입-2 서브프레임으로만 구성되거나, 타입-3 서브프레임으로만 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 하나의 프레임은 두 개 이상의 서로 다른 서브프레임의 타입에 의해 구성될 수 있다.
본 발명은 8.75MHz의 대역폭을 가지며 상술한 레거시 시스템을 위한 단말을 지원하며 CP=1/8 Tb인 TDD 프레임으로서 16m에 사용되는 새로운 프레임 구조에 관한 것이다. 이러한 구조를 위하여 상술한 타입-1, 타입-2, 타입-3의 세 가지 타입의 서브프레임 이외에, 예를 들어 3개의 심볼로 구성되는 서브프레임 또는 9개의 심볼로 구성되는 서브프레임과 같은 새로운 서브프레임을 정의하는 것은 16m 시스템을 위한 새로운 물리 구조를 설계하는 데에 있어서 부담이 될 수 있다. 따라서 종래에 존재하던 서브프레임 타입 이외의 서브프레임 타입을 새로 정의하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 새로운 프레임 구조를 정의함에 있어 다음과 같은 기준에 따를 수 있다.
1) 새로운 프레임 구조는 타입-1, 타입-2, 타입-3의 세 가지 타입의 서브프레임으로 구성된다.
2) 새로운 서브프레임 타입의 도입은 배제한다.
3) 타입-1 서브프레임을 가능한 많이 사용한다. 왜냐하면, 타입-1 서브프레임은 PHY 설계를 위해 최적화된 기본(default) 서브프레임 타입이기 때문이다.
4) 새로운 프레임 구조는 TDD와 FDD 간의 공통성(commonalities)을 가져야 한다.
5) CP=1/16Tb인 TDD 프레임 구조의 전환 지점(switching point)은 CP=1/8 Tb인 16m 시스템의 전환 지점과 일치해야 한다.
표 1에서 보듯이, 8.75MHz의 전송 대역과 1/8Tb의 CP 길이를 갖는 시스템에 대해서 하나의 프레임을 위해 사용할 수 있는 OFDM 심볼의 수는 43개이다. 상술한 기본 프레임 구조와 같이 하나의 서브프레임은 각각 6개의 심볼, 7개의 심볼, 또는 TDD를 위해 TTG용으로 하나의 심볼이 빠진 5개의 심볼 단위로 이루어질 수 있다. 이 때, 8.75MHz의 전송 대역과 1/8Tb의 CP 길이를 갖는 시스템에 대해서는, 총 43개의 심볼 중 1개의 심볼을 TTG와 RTG를 위한 휴지 구간으로 활용하고, 나머지 42개의 심볼을 6개의 단위로 묶어서 7개의 서브프레임을 구성하는 것이 가능하다. 이와 같이 구성하면, 프레임은 상기 기본 프레임 구조와 같이 6개의 심볼로 이루어진 한 가지 타입의 서브프레임만을 사용하여 구성할 수 있다.
도 8은 CP=1/8T b 이고 8.75MHz 대역폭을 사용하는 16m 시스템의 프레임 구조 의 예들이다. 이 중, 도 8의 (a). (b), (c)는 CP=1/8T b 이고 8.75MHz 대역폭을 사용하는 16m TDD 시스템의 프레임 구조들 중 6개의 OFDM 심볼이 하나의 서브프레임으로 구성하는 경우에 대한 일례이다. 그리고, 도 8의 (d)는 CP=1/8T b 이고 8.75MHz 대역폭을 사용하는 16m FDD 시스템의 프레임 구조의 예이다.
도 8의 (a)는 하향링크에 대한 상향링크의 비율이 3:4인 경우이며, 도 8의 (b)는 하향링크에 대한 상향링크의 비율이 4:3인 경우이며, 도 8의 (c)는 하향링크에 대한 상향링크의 비율이 5:2인 경우이다. 이때, TTG는 87.2us이며 RTG는 74.4us인데, 이는 WiMAX 프로파일(profile)과 동일하다. 도 8의 (d)에 의한 FDD 프레임 구조가 포함하는 서브프레임의 개수는 상기 TDD 프레임 구조가 포함하는 서브프레임의 개수와 동일하다는 점에서 동일하다. 그러나 상기 FDD 프레임의 서브프레임 중 하나의 서브프레임이 타입-2 서브프레임이라는 점에서는 상기 TDD 프레임 구조와 다르다. 도 8의 (d)에서는 FDD 프레임 내의 4번째 서브프레임이 타입-2 서브프레임 것으로 도시되었지만, 타입-2 서브프레임의 위치는 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 레거시 시스템의 프레임 구조와 후방위 호환되는 16m의 프레임 구조를 설계하여 16m 시스템에 사용하는 방법 및 이 방법이 적용되는 장치를 제공하기 위한 것이다. 16m 시스템을 위한 프레임 구조로서, 16m 단일(only) 프레임 구조 및 16m 레거시 지원 구조가 있다. 16m 단일 프레임 구조는 레거시 시스템만을 지원하는 단말이 16m 시스템에 사용되지 않는 경우, 즉 16m 시스템을 지원하는 기 지국 및 단말만 존재하는 경우에 사용 가능한 프레임 구조이다. 16m 단일 프레임 구조에서는 오직 16m 단말만이 자원을 사용할 수 있고, 후방위 호환성을 고려할 필요가 없다. 이에 반해, 16m 레거시 지원 프레임 구조는 16m 시스템을 지원하는 단말과 레거시 시스템만을 지원하는 단말이 공존하는 경우 또는 16m 시스템을 지원하는 기지국에 레거시 시스템만을 지원하는 단말이 있는 경우에 사용 가능한 프레임 구조로서, 이 두 종류의 단말이 이 프레임 구조 내에서 FDM 또는 TDM 방식으로 다중화 된다.
상술한 도 7와 도 8에서 나타나 있는 것과 같이, 위에서 제시된 8.75MHz의 전송 대역과 1/8Tb의 CP를 갖는 16m 시스템의 프레임 구조와 8.75MHz의 전송 대역과 1/8Tb의 CP를 갖는 레거시 시스템에서 15개의 상향링크 심볼을 사용하게 되는 프레임 구조가 서로 공존 하는 경우에, 두 시스템의 프레임 구조의 상향링크 전송 타이밍이 일치되지 않게 된다. 도 2의 같은 레거시 시스템을 참조하면, 상향링크 전송은 프레임의 전송 시작 시점으로부터 27개의 OFDM 심볼 시간(=3110.4ms)(201)과 TTG(=87.2ms)(202)를 합한 시간 후에 시작된다. 반면, 도 8의 (b)의 프레임 구조를 사용하는 16m 시스템에서는 상향링크의 전송은 24개의 2852ms(801b) 후에 시작되고, 도 8의 (c)의 프레임 구조를 사용하는 16m 시스템에서는 상향링크의 전송은 3543.2ms(801c) 후에 시작된다. 즉, 도 2와 도 8를 비교해보면, 레거시 시스템과 16m 시스템에서의 상향링크 전송 타이밍이 일치되지 않게 된다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 상향링크 전송 타이밍이 일치되지 않는 경우에는, 하향링크로 신호가 전 송되는 동안 상향링크로 신호가 동시에 전송되는 경우가 발생할 수 있으며, 따라서 상향링크 신호와 하향링크 신호 사이에 충돌이 발생하여 통신이 불가능할 수 있다. 따라서 레거시 프레임 구조와 8.75MHz 시스템 대역을 가지는 16m 프레임 구조와의 호환성을 위한 상향링크 전송 타이밍을 일치시킬 수 있는 방법이 요구된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 8.75MHz를 가지는 레거시 시스템과 8.75MHz의 전송 대역과 1/8Tb의 CP를 가지는 16m 시스템이 공존 할 경우 이 두 가지 프레임 구조들이 서로 호환될 수 있도록 하는 16m TDD 프레임 구조와 그 활용방안에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서 8.75MHz를 가지는 레거시 시스템은 표 1에서 제시된 8.75MHz의 전송 대역 및 1/8Tb의 CP를 가지는 16e 시스템, 또는 와이브로 시스템일 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 8의 (a)는 하향링크에 대한 상향링크의 비율이 3:4인 1/8Tb의 CP 길이에 대한 TDD 프레임 구조이며, 도 8의 (b)는 하향링크에 대한 상향링크의 비율이 4:3인 1/8Tb의 CP 길이에 대한 TDD 프레임 구조이며, 도 8의 (c)는 하향링크에 대한 상향링크의 비율이 5:2이며 1/8Tb의 CP 길이에 대한 TDD 프레임 구조이다.
표 2는 WiMAX 프로파일의 하향링크 및 상향링크에서의 OFDM 심볼들의 개수를 나타낸다. 시스템 대역폭이 8.75MHz일 때에 상향링크 OFDM 심볼의 개수는 12 내지 18까지의 7가지 값을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 프레임 구조는 레거 시 시스템이 12 또는 18개의 OFDM 심볼을 가지고 작동할 때에 후방위 호환성을 지원할 수 있다. 즉 레거시 시스템이 가질 수 있는 OFDM 심볼 수는 12 내지 18인데, 이 중 OFDM 심볼 수를 12 혹은 18로 설정함으로써 레거시 단말과 16m 단말이 공존하는 경우 16m 시스템이 후방위 호환성을 지원할 수 있다.
Item Description Refer-ence Stat-us BS Required BS Values MS Required MS Values Comm-ent
1 Number of OFDM Symbols in DL and UL for 5 and 10 MHz BW 8.4.4.2 oi Y (35, 12), (34, 13), (33, 14), (32, 15), (31, 16), (30, 17), (29, 18), (28, 19), (27, 20), (26, 21) Y The same as BS values
2 Number of OFDM Symbols in DL and UL for 8.75 MHz BW 8.4.4.2 oi Y (30, 12), (29, 13), (28, 14), (27, 15), (26, 16), (25, 17), (24, 18) Y The same as BS values
3 Number of OFDM Symbols in DL and UL for 7 and 3.5 MHz BW 8.4.4.2 oi Y (24, 09), (23, 10), (22, 11), (21, 12), (20, 13), (19, 14), (18, 15) Y The same as BS values
그러나 만일 레거시 시스템이 15개의 상향링크 OFDM 심볼을 가지고 작동해야 한다면, 16m 레거시 지원 모드에서 16m 단말과 15개의 상향링크 OFDM 심볼을 가지고 동작하는 단말을 지원하기 위해 16m 레거시 지원모드에 새로운 서브프레임 타입을 정의하지 않도록 레거시 지원을 위한 다른 16m 프레임 구조들이 정의되어야 한다.
이하 도 9 내지 도 16은 16m 레거시 지원 모드를 위한 새로운 TDD 프레임 구조를 설명하기 위한 것이다. 도 9 내지 도 11에서는 레거시 단말과 16m 단말이 함께 다중화되는 방법을 구분하지 않고 서술한다. 즉, 예컨데, 상향링크에서 레거시 단말과 16m 단말은 TDM 또는 FDM 방식 중 어느 한 가지 방식을 통해 다중화될 수 있다.
도 9는 레거시 시스템과 16m 시스템이 공존 할 경우 이 두 가지 프레임 구조들의 호환을 가능케 하는 16m TDD 프레임 구조와 그 활용 방안에 대한 예시이다. 도 9의 (a)는 레거시 시스템의 프레임 구조를 예시한 것이다. 도 9의 (b)는 16m TDD 프레임 구조에서 상향링크:하향링크=4:3인 경우에, 상향링크 서브프레임 중 하나의 서브프레임(901)을 분할하여 레거시 시스템과 전송 타이밍을 일치시키는 방법을 나타낸 것이다.
도 9의 (b)는 상향링크 프레임에 대한 전송 타이밍을 레거시 시스템과 일치시키는 첫 번째 방법을 나타낸 것으로서, 16m 프레임 구조에서 상향링크/하향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하는 경우이다. 여기서 16m 프레임 구조의 상향링크 프레임의 3개의 OFDM 심볼(902b)은 레거시 시스템의 상향링크와의 전송 타이밍을 일치시키기 위한 휴지 구간으로 활용한다. 그리고 또한 8.75MHz 전송대역을 갖는 레거시 시스템과 16m이 동시에 운용되는 경우에, 기지국은 16m 프레임을 사용하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 상향링크 프레임 중 첫 3개의 OFDM 심볼은 휴지 구간임을 지시(indicate)한다. 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달되거나, 또는 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
레거시 시스템과 16m 시스템이 공존할 때에 위와 같이 3개의 심볼(902b)을 휴지화하게 되면, 종래 16m 프레임 구조에 정의된 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지할 수 있다. 또한, 도 4와 같은 종래 16m 프레임 구조에 설계된 6심볼 짜리 PHY 구조 이외에 3 심볼을 위한 새로운 PHY 구조를 설계하지 않아도 된다. 또한, 3개의 휴지 심볼(902b) 뒤에 남은 3개의 심볼(903b)은 레거시 시스템용으로 사용하도록 할 수 있다.
휴지 심볼의 개수는 3개가 아닌 임의의 수가 될 수도 있다. 바람직하게는 16m의 타입-1 서브프레임의 구성을 유지하기 위하여 6개의 심볼(902b, 903b)을 휴지 심볼로서 할당해주도록 할 수도 있다.
도 9의 (c)는 상향링크 프레임에 대한 전송 타이밍을 레거시 시스템과 일치시키는 두 번째 방법을 나타낸 것으로서, 16m 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하는 경우이다. 이러한 본 발명에 의한 16m 프레임 구조에 의해 레거시 시스템의 하향링크/상향링크와 전송 시작 시간을 일치시킬 수가 있으며, 하향링크 프레임의 3개의 OFDM 심볼(901c)은 레거시 시스템의 하향링크의 데이터 및 제어정보를 위해서 활용하며, 3개의 OFDM 심볼은 레거시 시스템의 하향링크와 연속적으로 할당된다. 3개의 OFDM 심볼(901c)의 위치는 변동될 수 있다. 예컨대, 도 9의 (c)에 도시한 것과 달리, 3개의 OFDM 심볼(901c)운 레거시 시스템의 하향링크의 첫 번째에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 16m 프레임 구조에서의 5번째 서브프레임에 속해 있는 6개의 OFDM 심볼과 TTG 구간(902c)은 16m 들간의 상향링크 전송 시작 타이밍 일치를 위한 휴지 구간으로 설정함으로써 하향링크:상향링크 비율을 4:2로 설정할 수 있다. 이렇게 하향링크:상향링크 비율을 4:2로 설정함으로써, 예컨데, 1/8Tb의 CP 길이를 갖는 16m 프레임 구조와 1/16Tb의 CP 길이를 갖는 16m 프레임 구조의 상향링크 전송 시작 시점을 일치시킬 수 있다. 그리고 8.75MHz 전송대역을 갖는 레거시 시스템과 16m 시스템이 동시에 운용되는 경우에, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 16m 프레임 구조에서의 5번째 서브프레임(902c)에 속해 있는 6개의 OFDM 심볼(901c, 903c)과 TTG 구간(904c)은 16m들 간의 타이밍 일치를 위한 휴지 구간임을 지시한다. 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달되거나, 또는 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 16m 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하고, 레거시에서의 하향링크:상향링크 비율을 24:18 혹은 30:12로 설정하는 방법에 관한 것이다. 여기서, 하향링크:상향링크 비율을 24:18 혹은 30:12로 설정하는 것은 상향링크 프레임에 할당된 OFDM 심볼의 수를 12~18까지 변경할 수 있기 때문에 가능하다. 이런 경우에 16m 프레임 구조에 대한 하향링크:상향링크의 서브프레임 구성 비율은 각각 4:3, 5:2로 설정한다.
상술한 휴지 구간의 설정 및 전송 방법은 8.75MHz의 1/8Tb의 경우 외에도 사용될 수 있다. 임의의 채널 대역폭과 임의의 CP를 가지는 레거시 시스템과 16m 시스템이 공존하는 경우에, 16m 시스템의 상향링크 구간의 시작 시점은 특정 심볼을 휴지시킴으로서 조절할 수 있다. 이로써 TDD 시스템의 상향링크/하향링크 간의 간섭을 없애고 레거시 시스템과 16m 시스템의 상호 공존을 가능하게 할 수 있다.
도 10의 (a)는 레거시 시스템의 프레임 구조를 예시한 것이다.
도 10의 (b)는 상향링크 프레임에 대한 전송 타이밍을 레거시 시스템과 일치시키는 세 번째 방법을 나타낸 것으로서, 16m 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하는 경우이다. 여기서 도 8의 (b)에서 제시한 16m 단일(only) 프레임 구조에서 상향링크 첫 번째 프레임(805b) 중 3개의 OFDM 심볼을 16m 레거시를 지원하는 프레임 구조에서 레거시 시스템의 상향링크와의 전송 시작 시점을 일치시키기 위해 도 10 (b)에서 제시한 것과 같이 하향링크 프레임이 시작하는 첫 번째 서브프레임(1002b)으로서 활용한다. 또한, 하향링크 프레임의 첫 번째 3개의 OFDM 심볼(1002b)은 레거시 시스템을 위한 서브프레임으로 사용된다. 즉, 상향링크를 위한 첫 번째 서브프레임 및 하향링크를 위한 첫 번째 서브프레임은 각각 3개의 심볼로 구성된다. 하향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임으로 활용하는 것은 레거시 시스템만을 지원하는 단말과 16m 레거시 지원 모드로 동작하는 단말이 혼재할 경우, 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식에 의해 하향링크로 할당된 서브프레임들 중 앞쪽 서브프레임들은 레거시 모드로 동작하고 뒤쪽의 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임들은 16m으로 사용함으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하도록 하기 위함이다. 또한 상향링크에 할당된 3개의 OFDM 심볼(1001b)은 레거시 시스템을 위해 사용할 수 있다. 그리고 8.75MHz 전송대역의 레거시 시스템과 16m 시스템이 동시에 운용되는 경우에, 기지국은 16m 레거시 지원 모드를 지원하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 하향링크 프레임 중 첫 번째 서브프레임(1002b)이 3개의 OFDM 심볼을 가지는 서브프레임이라는 것을 알려준다. 즉, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 레거시 지원 모드가 사용됨을 알려준다. 16m 단일 모드가 사용되는지, 아니면 16m 레거시 모드가 사용되는지 여부를 나타내며, 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달될 수 있고, 또한 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
하향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 3개의 OFDM 심볼(1002b)은 할당된 하향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있다. 즉, 도 10의 (b)의 하향링크의 서브프레임들은 순서대로 (3)-(6)-(6)-(6)-(6)개의 심볼로 구성되는 것으로 도시되었지만, 예를 들어 순서대로 (6)-(3)-(6)-(6)-(6)개의 심볼로 구성될 수도 있다. 그러나, 레거시 시스템과 16m 레거시 지원 모드에서의 동작을 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이, 3개의 심볼을 갖는 서브프레임은 하향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
도 10의 (c)는 상향링크 프레임에 대한 전송 타이밍을 레거시 시스템과 일치시키는 네 번째 방법을 나타낸 것으로서, 16m 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하는 경우이다. 여기서 도 8 (b)에서 제시한 16m 단일(only) 프레임 구조에서 상향링크 첫 번째 프레임(805b) 중 3개의 OFDM 심볼을 16m 레거시를 지원하는 프레임 구조에서 레거시 시스템의 상향링크와의 전송 시작 시점을 일치시키기 위해 도 10 (c)에서 제시한 것과 같이 하향링크 프레임이 시작하는 첫 번째 서브프레임과 합하여 9개의 심볼로 구성된 서브프레임(1001c)으로서 활용한다. 상기 9개의 심볼로 구성된 하향링크를 위한 서브프레임(1001c)은 레거시 모드를 위해 사용될 수 있다. 하향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임(1001c)을 레거시 모드를 위해 사용하는 이유는 레거시 시스템용 단말과 16m 시스템용 단말이 혼재할 경우, 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식으로 하향링크를 위해 할당된 서브프레임들 중 앞쪽 서브프레임들은 레거시 모드를 위해 사용하고, 뒤쪽 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임들은 16m 시스템을 위해 사용함으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하도록 하기 위함이다. 또한 상향링크에 할당된 3개의 OFDM 심볼(1002c)은 레거시 모드용으로 사용하도록 할 수 있다. 그리고 8.75MHz 전송 대역을 갖는 레거시 시스템과 16m 시스템이 동시에 운용되는 경우에, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 하향링크 프레임 중 첫 번째 서브프레임은 9개의 OFDM 심볼로 이루어진 서브프레임(1001c)이고, 상향링크 프레임 중 첫 번째 서브프레임(1002c)은 3개의 OFDM 심볼로 이루어진 서브프레임이라는 것을 알려준다. 즉, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 16m 레거시 지원 모드가 사용됨을 알려준다. 16m 단일 모드가 사용되는지, 아니면 16m 레거시 모드가 사용되는지 여부를 나타내며, 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달될 수 있고, 또한 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
하향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 9개의 OFDM 심볼(1001c)은 하향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있다. 즉, 도 10의 (c)의 하향링크의 서브프레임들은 순서대로 (9)-(6)-(6)-(6)개의 심볼로 구성된 것으로 도시되었지만, 예를 들어 순서대로 (6)-(9)-(6)-(6)개의 심볼로 구성될 수도 있다. 그러나, 레거시 모드와 16m 레거시 지원을 모드에서의 동작을 함께 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 하향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 3개의 OFDM 심볼(1002c)은 상향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있으며, 레거시 모드와 16m 레거시 지원을 모드에서의 동작을 함께 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
도 10의 (d)는 상향링크 프레임에 대한 전송 타이밍을 레거시 시스템과 일치시키는 다섯 번째 방법을 나타낸 것으로서, 16m 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하는 경우이다. 여기서 도 8 (b)에서 제시한 16m 단일(only) 프레임 구조에서 상향링크 첫 번째 프레임(805b) 중 3개의 OFDM 심볼을 16m 레거시를 지원하는 프레임 구조에서 레거시 시스템의 상향링크와의 전송 시작 시점을 일치시키기 위해, 도 10 (d)에서 제시한 것과 같이 하향링크 프레임이 시작하는 첫 번째 서브프레임과 합하여 9개의 심볼로 구성된 서브프레임(1001d)으로서 활용하고, 상향링크 프레임의 나머지 3개의 OFDM 심볼은 6개의 OFDM 심볼로 구성된 상향링크의 두 번째 서브프레임과 합하여 9개의 심볼로 구성된 서브프레임(1002d)으로서 활용한다. 하향링크/상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임이 각각 9개의 OFDM 심볼을 갖도록 구성하고, 이 첫 번째 서브프레임들을 레거시 모드를 위해 사용하는 이유는, 레거시 시스템용 단말과 16m 시스템용 단말이 혼재할 경우, 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식에서 하향링크/상향링크를 위해 할당된 서브프레임들 중 앞쪽 서브프레임들(1001d, 1002d)은 레거시 모드를 위해 사용되고, 6개의 OFDM 심볼로 구성된 뒤쪽의 서브프레임들은 16m을 위해 사용함으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하도록 하기 위함이다. 그리고 8.75MHz 전송대역을 갖는 레거시 시스템과 16m 시스템이 동시에 운용되는 경우에, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 시스템에 추가적인 시그널링을 통해서 하향링크/상향링크의 첫 번째 서브프레임들은 각각 9개의 OFDM 심볼을 가지는 서브프레임이라는 것을 알려준다. 즉, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 16m 레거시 지원 모드가 사용됨을 알려준다. 16m 단일 모드가 사용되는지, 아니면 16m 레거시 모드가 사용되는지 여부를 나타내며, 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달될 수 있고, 또한 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
하향링크/상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 9개의 OFDM 심볼(1001d)은 할당된 하향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있지만, 레거시 모드와 16m 레거시 지원 모드의 동작을 모두 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 하향링크/상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
상향링크 16m 레거시 지원 모드의 프레임 구조에서 16m 단말과 레거시 단말은 TDM 방식 또는 FDM 방식으로 다중화될 수 있다. TDM 방식으로 다중화되는 경우, 바람직하게는, 상향링크의 첫 번째 서브프레임(1002d)는 레거시 단말을 위해 보존(reserve)되고 상향링크의 두 번째 서브프레임(1003d)은 16m 단말을 위해 보존된다. FDM 방식으로 다중화되는 경우, 본 발명에서 제시된 방법과 같이 레거시 단말을 위해서 상향링크 영역의 첫 번째 서브프레임(1002d) 및 두 번째 서브프레임(1003d)를 사용하고, 또한 16m 단말을 위한 상향링크 영역의 첫 번째 서브프레임(1002d) 및 두 번째 서브프레임(1003d)은 모두 16m 단말을 위해 보존된다. 다만 이 레거시 단말과 16m 단말을 위한 상향링크에서 사용하는 주파수영역을 다르게 함으로써 FDM 방식으로 다중화 하는 것이다.
도 10의 (e)는 상향링크 프레임에 대한 전송 타이밍을 레거시 시스템과 일치시키는 여섯 번째 방법을 나타낸 것으로서, 16m 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 프레임을 6개의 OFDM 심볼로 구성되는 서브프레임만으로 구성하는 경우이다. 여기서 도 8 (b)에서 제시한 16m 단일 프레임 구조의 상향링크 프레임의 3개의 OFDM 심볼은 레거시 시스템의 상향링크와 전송 시간을 일치시키기 위해 하향링크 프레임이 시작하는 첫 번째 서브프레임(1001e)으로서 사용하고, 상향링크 프레임의 나머지 3개의 OFDM 심볼은 6개의 OFDM 심볼로 구성된 상향링크 프레임의 두 번째 서브프레임 과 합하여 9개의 심볼로 구성된 서브프레임(1002e)으로 활용한다. 하향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임(1001e)이 3개의 OFDM 심볼을 갖도록 구성하고 이 첫 번째 서브프레임을 레거시 모드를 위해 사용하는 이유는, 레거시 시스템용 단말과 16m 시스템용 단말이 혼재할 경우 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식에서 하향링크로 할당된 서브프레임들 중 앞쪽 서브프레임들은 레거시 모드를 위해 사용되고 뒤쪽 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임들은 16m을 위해 사용함으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하도록 하기 위함이다. 또한 상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임(1002e)이 9개의 OFDM 심볼을 갖도록 구성하고 이 첫 번째 서브프레임을 레거시 모드를 위해 사용하는 이유는, 레거시 시스템용 단말과 16m 시스템용 단말 단말이 혼재할 경우 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식으로 상향링크를 위해 할당된 서브프레임들 중 앞쪽 서브프레임들은 레거시 모드로 동작하고 6개의 OFDM 심볼로 구성된 뒤쪽의 서브프레임들은 16m을 위해 사용함으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하도록 하기 위함이다. 그리고 8.75MHz 전송대역의 레거시 시스템과 16m 시스템이 동시에 운용되는 경우에, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 하향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임(1001e)은 3개의 OFDM 심볼을 가지는 서브프레임이고, 상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임(1002e)은 9개의 OFDM 심볼을 가지는 서브프레임이라는 것을 알려준다. 즉, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 레거시 지원 모드가 사용됨을 알려준다. 상기 시그널링은 16m 단일 모드가 사용되는지, 아니면 16m 레거시 모드가 사용되는지 여부를 나타내며, 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달될 수 있고, 또한 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
하향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 3개의 OFDM 심볼(1001e)은 할당된 하향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있지만, 레거시 모드와 16m 레거시 지원 모드에서의 동작을 함께 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 하향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 9개의 OFDM 심볼(1002e)은 할당된 상향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있으며, 레거시 모드와 16m 레거시 지원 모드에서의 동작을 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
상향링크 프레임에서 16m 단말과 레거시 단말은 TDM 방식 또는 FDM 방식으로 다중화될 수 있다. TDM 방식으로 다중화되는 경우, 바람직하게는, 상향링크의 첫 번째 서브프레임(1002e)는 레거시 단말을 위해 보존(reserve)되고 상향링크의 두 번째 서브프레임(1003e)은 16m 단말을 위해 보존된다. FDM 방식으로 다중화되는 경우, 본 발명에서 제시된 방법과 같이 레거시 단말을 위해서 상향링크 영역의 첫 번째 서브프레임(1002e) 및 두 번째 서브프레임(1003e)를 사용하고, 또한 16m 단말을 위한 상향링크 영역의 첫 번째 서브프레임(1002e) 및 두 번째 서브프레임(1003e)은 모두 16m 단말을 위해 보존된다. 다만 이 레거시 단말과 16m 단말을 위한 상향링크에서 사용하는 주파수영역을 다르게 함으로써 FDM 방식으로 다중화 하는 것이다.
도 11은 본 발명에 의한 다른 실시예로서 레거시 모드를 지원하기 위한 또 다른 형태의 16m 시스템의 프레임 구조를 나타낸다.
도 11의 (a)는 레거시 시스템의 프레임 구조를 예시한 것이다.
도 11의 (b) 및 (c)는 레거시 단말을 지원하기 위해 16m 프레임이 비정규(irregular) 서브프레임으로 구성된 경우에 관한 것이다. 여기서 비정규 서브프레임이란 하나의 서브프레임을 구성하는 심볼의 개수가 6개가 아닌 서브프레임을 지칭한다.
먼저 도 11의 (b)에 의한 프레임은 7개의 심볼로 구성된 비정규 서브프레임들을 포함한다. 그리고, 6개의 OFDM 심볼을 포함하는 서브프레임으로만 구성된 도 8과는 달리, 도 8의 (b)에서 다섯 번째 서브프레임(805b)에 포함된 3개의 OFDM 심볼을 하향링크의 서브프레임(802b, 803b, 804b)에 분산하여 할당함으로써, 7개의 심볼을 포함하는 도 11의 (b)의 서브프레임(1102b, 1103b, 1104b)을 구성한다. 하향링크를 위한 프레임은 7개의 OFDM 심볼로 구성된 3개의 서브프레임(1102b, 1103c, 1104c)과 6개의 OFDM 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1101b)으로 구성된다. 그리고, 상향링크를 위한 프레임은 3개의 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1105b)과 6개의 OFDM 심볼로 구성된 2개의 서브프레임(1106b, 1107b)으로 구성된다. 여기서 3개의 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1105b)은 도 8의 (b)에서 다섯 번째 서브프레임(805b)에 있는 나머지 3개의 OFDM 심볼들로 이루어진 것이다. 하향링크에서 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치는 16m의 레거시 지원 모드를 위한 TDD 프레임 내의 16m 존의 시작 위치에 할당하는 것이 바람직하고 상향링크에서 3개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치는 상향링크의 첫 번째 서브프레임위치에 놓는 것이 바람직하다. 상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임이 3개의 OFDM 심볼로 구성되도록 하는 이유는, 레거시 시스템용 단말과 16m용 단말이 혼재할 경우 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식으로 상향링크를 위해 할당된 서브프레임들 중 앞 쪽 서브프레임들(예컨대, 1105b)은 레거시 모드를 위해 사용되고 뒤 쪽 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임들(예컨데, 1106b, 1107b)은 16m을 위해 사용됨으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하기 위해서이다. 하지만 이는 본 발명의 일 실시예에 지나지 않으며 6개의 심볼로 구성된 서브프레임 위치에 대해서 본 발명에서는 제한을 두지는 않는다. 즉, 도 11의 (b)에서 하향링크 프레임에 속한 서브프레임들은 각각 순서대로 (6)-(7)-(7)-(7)개의 심볼로 구성된 것으로 도시되었지만, 이와 달리 예를 들어 각각 순서대로 (7)-(6)-(7)-(7)개의 심볼로 구성될 수도 있다. 하지만 시스템 정보를 포함하는 BCH (Broadcast Channel)는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치에 할당됨이 바람직하다. 그 이유는 16m만을 지원하는 프레임 구조는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임으로만 구성되기 때문에, 이 16m만을 지원하는 프레임 구조와의 호환성을 가져야 하기 때문이다.
도 11의 (c)에 의한 프레임 구조는 프레임 내에 8개의 서브프레임을 포함한다. 도 11의 (c)에 의한 프레임은 16m 레거시 지원 모드를 위한 또 다른 16m TDD 프레임 구조로서, 6개의 OFDM 심볼로 구성된 4개의 서브프레임(1101c, 1102c, 1107c, 1108c), 5개의 OFDM 심볼로 구성된 3개의 서브프레임(1103c, 1104c, 1105c), 그리고 및 3개의 OFDM 심볼을 가지고 구성된 1개의 서브프레임(1106c)으로 구성된다. 도 11의 (b)에서와 마찬가지로 하향링크에서 6개의 심볼로 구성된 서브프레임은 16m 레거시 지원 모드를 위한 TDD 프레임 내의 16m 존의 시작 위치에 할당하는 것이 바람직하다. 하지만 이는 본 발명에 따른 한 실시 예에 지나지 않으며 다른 6개의 심볼로 구성된 서브프레임 위치에 대해서 본 발명에서는 제한을 두지는 않는다. 하지만 시스템 정보를 포함하는 BCH 또는 수퍼 프레임 헤더(SFH, Super Frame Header)는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치에 할당됨이 바람직하다. 그 이유는 16m만을 지원하는 프레임 구조는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임으로만 구성되기 때문에, 이 16m만을 지원하는 프레임 구조와의 호환성을 가져야 하기 때문이다.
먼저 도 11의 (d)에 의한 프레임은 7개의 심볼로 구성된 비정규 서브프레임들을 포함한다. 그리고, 6개의 OFDM 심볼을 포함하는 서브프레임으로만 구성된 도 8과는 달리, 도 8의 (b) 에서 다섯 번째 서브프레임(805b)에 포함된 3개의 OFDM 심볼을 하향링크의 서브프레임 도 8의 (b)의 서브프레임(802b, 803b, 804b)에 분산하여 할당함으로써, 7개의 심볼을 포함하는 도 11의 (d)의 서브프레임(1102d, 1103d, 1104d)을 구성한다. 하향링크를 위한 프레임은 7개의 OFDM 심볼로 구성된 3개의 서브프레임(1102d, 1103d, 1104d)과 6개의 OFDM 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1101d)으로 구성된다. 그리고, 상향링크를 위한 프레임은 9개의 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1105d)과 6개의 OFDM 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1106d)으로 구성된다. 여기서 9개의 심볼로 구성된 1개의 서브프레임(1105d)은 도 8의 (b)에서 다섯 번째 서브프레임(805b)에 있는 나머지 3개의 OFDM 심볼과 상향링크를 위한 6개의 OFDM 심볼을 합한 것이다. 하향링크에서 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치는 16m의 레거시 지원 모드를 위한 TDD 프레임 내의 16m 존의 시작 위치에 할당하는 것이 바람직하고 상향링크에서 9개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치는 상향링크의 첫 번째 서브프레임위치에 놓는 것이 바람직하다. 상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임이 9개의 OFDM 심볼로 구성되도록 하는 이유는, 레거시 시스템용 단말과 16m용 단말이 혼재할 경우 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식으로 상향링크를 위해 할당된 서브프레임들 중 앞 쪽 서브프레임들(예컨대, 1105d)은 레거시 모드를 위해 사용되고 뒤 쪽 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임들(예컨데, 1106d)은 16m을 위해 사용됨으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하기 위해서이다.
하지만 이는 본 발명의 일 실시예에 지나지 않으며 하향링크에서 6개의 심볼로 구성된 서브프레임 위치에 대해서 본 발명에서는 제한을 두지는 않는다. 즉, 도 11의 (b)에서 하향링크 프레임에 속한 서브프레임들은 각각 순서대로 (6)-(7)-(7)-(7)개의 심볼로 구성된 것으로 도시되었지만, 이와 달리 예를 들어 각각 순서대로 (7)-(6)-(7)-(7)개의 심볼로 구성될 수도 있다. 하지만 시스템 정보를 포함하는 BCH (Broadcast Channel)는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치에 할당됨이 바람직하다. 그 이유는 16m만을 지원하는 프레임 구조는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임으로만 구성되기 때문에, 이 16m만을 지원하는 프레임 구조와의 호환성을 가져야 하기 때문이다.
상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 9개의 OFDM 심볼(1005d)은 할당된 상향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있으며, 레거시 모드와 16m 레거시 지원 모드에서의 동작을 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
상향링크 프레임에서 16m 단말과 레거시 단말은 TDM 방식 또는 FDM 방식으로 다중화될 수 있다. TDM 방식으로 다중화되는 경우, 바람직하게는, 상향링크의 첫 번째 서브프레임(1005d)는 레거시 단말을 위해 보존(reserve)되고 상향링크의 두 번째 서브프레임(1006d)은 16m 단말을 위해 보존된다. FDM 방식으로 다중화되는 경우, 본 발명에서 제시된 방법과 같이 레거시 단말을 위해서 상향링크 영역의 첫번째 서브프레임(1005d) 및 두번째 서브프레임(1006d)를 사용하고, 또한 16m 단말을 위한 상향링크 영역의 첫 번째 서브프레임(1005d) 및 두 번째 서브프레임(1006d)은 모두 16m 단말을 위해 보존된다. 다만 이 레거시 단말과 16m 단말을 위한 상향링크에서 사용하는 주파수영역을 다르게 함으로써 FDM 방식으로 다중화 하는 것이다.
도 11의 (d)의 경우에, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 도 11의 (d)와 같은 서브프레임을 가지는 16m 레거시 지원 모드가 사용된다는 것을 알릴 수 있다. 즉, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 레거시 지원 모드가 사용됨을 알려준다. 상기 시그널링은 16m 모드가 사용되는지, 아니면 16m 레거시 지원 모드가 사용되는지 여부를 나타내며, 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달될 수 있고, 또한 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
도 11의 (e)는 16m 레거시 지원 모드를 위한 또 다른 16m TDD 프레임 구조를 나타낸다.
도 11의 (e)에서는 하나의 프레임이 7개의 서브프레임으로 구성된다. 도 11의 (e)에 따른 프레임은 6개의 OFDM 심볼로 구성된 3개의 서브프레임(1101e, 1102e, 1107e), 5개의 OFDM 심볼로 구성된 3개의 서브프레임(1103e, 1104e, 1105e), 및 9개의 OFDM 심볼을 가지고 구성된 1개의 서브프레임(1106e)으로 구성된다. 도 11의 (b)에서와 마찬가지로 하향링크에서 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치는 16m의 레거시 지원 모드에서 16m 존의 시작 위치에 할당하는 것이 바람직하고 상향링크에서 9개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치는 상향링크 서브프레임이 시작하는 첫 번째 서브프레임 위치에 놓는 것이 바람직하다. 이와 같이, 상향링크 서브프레임들 중 첫 번째 서브프레임이 9개의 OFDM 심볼로 구성되도록 하는 이유는 레거시 시스템을 위한 단말과 16m 시스템을 위한 단말이 혼재할 경우 16m 레거시 지원 모드에서 TDM 방식으로 상향링크를 위해 할당된 서브프레임들 중 앞 쪽 서브프레임들은 레거시 모드를 위해 사용되고 뒤 쪽 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임들은 16m를 위해 사용됨으로써 16m의 타입-1 서브프레임 단위의 TTI 전송을 유지하도록 하기 위함이다.
하지만 이는 본 발명에 한 실시 예에 지나지 않으며 다른 6개의 심볼로 구성된 서브프레임 위치에 대해서 본 발명에서는 제한을 두지는 않는다. 즉, 도 11의 (e)에서 하나의 프레임에 속한 서브프레임들은 각각 순서대로 (6)-(6)-(5)-(5)-(5)-(9)-(6)개의 심볼로 구성된 것으로 도시되었지만, 이와 달리 예를 들어 각각 순서대로 (6)-(5)-(6)-(5)-(5)-(6)-(9)개의 심볼로 구성될 수도 있다. 하지만 시스템 정보를 포함하는 BCH 또는 수퍼 프레임 헤더(SFH)는 6개의 심볼로 구성된 서브프레임의 위치에 할당되는 것이 바람직하며, 이는 16m만을 지원하는 프레임이 6개의 심볼로 구성되는 서브프레임들로 구성되는 경우에 대한 호환성을 위한 것이다.
상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당된 9개의 OFDM 심볼(1006e)은 할당된 상향링크 프레임 내에서의 6개의 OFDM 심볼을 구성하는 다른 위치의 서브프레임 사이에 할당될 수도 있으며, 레거시 모드와 16m 레거시 지원 모드에서의 동작을 고려해 볼 때 본 발명에서 제시한 바와 같이 상향링크 프레임의 첫 번째 위치에 할당하는 것이 바람직하다.
상향링크 프레임에서 16m 단말과 레거시 단말은 TDM 방식 또는 FDM 방식으로 다중화될 수 있다. TDM 방식으로 다중화되는 경우, 바람직하게는, 상향링크의 첫 번째 서브프레임(1006e)는 레거시 단말을 위해 보존(reserve)되고 상향링크의 두 번째 서브프레임(1007e)은 16m 단말을 위해 보존된다. FDM 방식으로 다중화되는 경우, 본 발명에서 제시된 방법과 같이 레거시 단말을 위해서 상향링크 영역의 첫번째 서브프레임(1006e) 및 두번째 서브프레임(1007e)를 사용하고, 또한 16m 단말을 위한 상향링크 영역의 첫 번째 서브프레임(1006e) 및 두 번째 서브프레임(1007e)은 모두 16m 단말을 위해 보존된다. 다만 이 레거시 단말과 16m 단말을 위한 상향링크에서 사용하는 주파수영역을 다르게 함으로써 FDM 방식으로 다중화 하는 것이다.
도 11의 (e)는 8.75MHz 전송대역을 갖는 레거시 시스템과 16m 시스템이 동시에 운용되는 경우에 사용될 수 있다. 이때 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 추가적인 시그널링을 통해서 도 11의 (e)와 같은 서브프레임을 가지는 레거시 지원 모드가 사용된다는 것을 알릴 수 있다. 즉, 기지국은 16m을 사용하는 단말에게 16m 레거시 지원 모드가 사용됨을 알려준다. 상기 시그널링은 16m 모드만이 지원되는지, 아니면 16m 레거시 모드가 함께 지원되는지 여부를 나타내며, 이러한 시그널링은 시스템 정보를 통해 전달될 수 있고, 또한 하향링크 제어 채널을 통해서 전달될 수 있다.
또한 16m 레거시 지원 모드의 16m의 프레임 구조는 도 11의 (b), (c), (d), (e)와 같이 상향링크를 위해 15개의 OFDM 심볼을 고정적으로 할당한다. 하지만 이는 본 발명의 한 실시예에 지나지 않으며 상향링크에 할당된 OFDM 심볼의 수에 제한을 두지는 않는다.
16m만을 지원하는 프레임은, 도 10과 같이, 7개의 서브프레임으로 구성되며, 각각의 서브프레임은 6개의 OFDM 심볼로 구성된다. 이러한 방법에 따르면 기본 프레임 구조에서 6개 단위의 서브프레임 구조를 계승할 수 있으며 한가지 타입의 서브프레임만으로 프레임 구조를 구성할 수 있게 된다.
도 12는 본 발명에 따라 제안된 새로운 프레임 구조로서, 27개의 하향링크 OFDM 심볼과 15개의 상향링크 OFDM 심볼을 갖는 레거시 시스템을 지원하는 프레임 구조를 나타낸다. 도 12의 (a)는 레거시 시스템의 프레임 구조를 예시한 것이다. 도 12의 (b)는 상향링크에서 TDM 방식이 사용되는 TDD 구조의 예를 나타내며, 도 12의 (c)는 상향링크에서 FDM 방식이 사용되는 TDD 구조의 예를 나타낸다. 여기서 도면에 표기된 "AAIF"은 16m의 프레임을 의미하며, "Wireless MAN-OFDMA"은 레거시 시스템을 의미한다.
도 12의 (b) 및 도 12의 (c)의 프레임 구조 모두에 있어서, 첫 번째 하향링크 서브프레임(1201b, 1201c)은 3개의 OFDM 심볼로 구성되며, 레거시 시스템을 위한 하향링크 존(zone)으로서만 사용될 수 있다. 16m 하향링크 존 내에 있는 16m을 위한 모든 서브프레임은 타입-1 서브프레임이다. 레거시 모드를 위한 하향링크 존 내의 심볼의 개수는 3+6*(FRAME_OFFSET-1)로 주어진다.
도 12의 (b)에서 16m 상향링크 존(1202b) 내의 모든 서브프레임은 타입-1 서브프레임이고, 도 12의 (c)에서 16m 상향링크 존(1202c) 내의 모든 서브프레임은 타입-3 서브프레임이다.
도 12의 (b)에서는 9개의 상향링크 OFDMA 심볼(1203b, 1204b)가 레거시 모드를 위해 사용되고 나머지 3개의 샹향링크 OFDMA 심볼(1202b)만이 16m을 위해 사용되는 것으로 도시되었다. 그러나, 3의 상향링크 OFDMA 심볼(1203b)만이 레거시 모드를 위해 사용되고 나머지 12개의 샹향링크 OFDMA 심볼(1202b, 1204b)가 16m을 위해 사용될 수도 있다. 두 경우 모두, 16m을 위한 서브프레임은 모두 타입-1 서브프레임이다.
도 12의 (c)에서는 16m을 위한 존(1202c)에서 각 서브프레임이 타입-3 서브프레임인 것으로 도시되었지만, 이와 달리 존(1202c)은 9개의 OFDMA 심볼로 구성되는 서브프레임 한 개와 6개의 OFDMA 심볼로 구성되는 서브프레임 한 개로 구성될 수 있다.
이하, CP=1/16Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드를 위한 프레임 구조를 설명한다.
도 13은 CP=1/16Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드를 위한 TDD 및 FDD 프레임 구조이다. 도 13의 (a)는 상술한 CP=1/8Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드를 위한 프레임 구조이다. 도 13의 (b)는 CP=1/16Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드를 위한 TDD 프레임 구조이다. 도 13의 (c)는 CP=1/16Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드를 위한 FDD 프레임 구조이다.
CP=1/16Tb인 프레임 구조의 하향링크-상향링크 전환 시점을, 레거시 시스템 또는 CP=1/8Tb인 16m 시스템에서의 하향링크-상향링크 전환 시점과 일치시키는 것은 CP=1/16Tb인 프레임 구조를 설계하는데 있어서 중요한 기준이 된다. 왜냐하면, 전환 시점이 일치하지 않으면 하향링크와 상향링크 간의 간섭이 생길 수 있기 때문이다. 또한, 8.75MHz의 대역폭을 갖는 새로운 프레임 구조는 5Hz, 10MHz, 20MHz의 대역폭을 갖는 프레임 구조와 공통성을 가져야 한다. 명목 채널 대역폭 5Hz, 10MHz, 20MHz에 대해서, 각각의 FDD 프레임은 다섯 개의 타입-1 서브프레임과 3개의 타입-2 서브프레임을 가지며(도 13의 (c)), 각각의 TDD 프레임은 여섯 개의 타입-1 서브프레임과 두 개의 타입-2 서브프레임을 가져야 한다(도 13의 (b)). 본 발명에서 TDD의 경우에, 두 개의 타입-2 서브프레임(1301b, 1302b)들은 상향링크 영역 및 하향링크 영역에 따로 분리되어 위치되어야 한다. 그리고 또 다른 타입-2 서브프레임의 마지막 하나의 OFDMA 심볼(1303b)은 휴지 심볼이다. 이러한 구성은 채널 대역폭 5Hz, 10MHz, 20MHz에 대해서 모두 똑같이 적용된다. 하향링크/상향링크 비율이 (2:5), (3:4), (5:2), 및 (6:1)인 경우에 CP=1/16Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드는 CP=1/8Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드와 공존할 수 있다. FDD 프레임에서, 추가적인 타입-2 서브프레임(1301c)이 존재한다. 도 13의 (c)에서 이 추가적인 타입-2 서브프레임은 4번째 서브프레임에 위치하는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 14는 본 발명에 따른, 8.75MHz의 대역폭을 가지며 CP=1/8Tb인 경우에 16m을 위한 FDD 프레임 구조의 예를 나타낸 것이다.
일곱 개의 서브프레임으로 구성되는 각 프레임 내의 네 번째 서브프레임은 일곱 개의 OFDM 심볼을 갖는 타입-2 서브프레임이다. 16m 시스템이 8.75MHz의 대역폭을 갖는 레거시 시스템을 지원할 때에, 16m 하향링크 내의 모든 서브프레임은 타입-1 서브프레임일 수 있다. 레거시 하향링크 존 내의 심볼의 개수는 6 FRAME_OFFSET으로 주어진다. 16m 프레임이 8.75MHz의 대역폭을 가지며 15개의 상향링크 OFDM 심볼을 갖는 레거시 시스템을 지원할 때에, 16m 하향링크 내의 모든 서브프레임은 타입-1 서브프레임일 수 있다. 레거시 하향링크 존 내의 심볼의 개수는 3+6*(FRAME_OFFSET-1)으로 주어진다. 5Hz, 8.75MHz, 10MHz, 또는 20MHz의 대역폭을 가지며 12개 또는 18개의 상향링크 OFDM 심볼을 갖는 경우에, 모든 상향링크 서브프레임은 타입-1 서브프레임일 수 있다. 15개의 상향링크 OFDM 심볼을 가지며 대역폭이 8.75MHz인 경우에, 모든 서브프레임은 타입-3 서브프레임일 수 있다. 5Hz, 10MHz, 또는 20MHz의 대역폭을 갖는 경우에, 모든 상향링크 서브프레임은 타입-1 서브프레임일 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른, 8.75MHz의 대역폭을 가지며 CP=1/8Tb이고, 하향링크:상향링크=4:3인 경우에 16m을 위한 TDD 프레임 구조의 예를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명에 따른, 하향링크:상향링크=4:3이고 CP=1/16Tb이며 8.75MHz의 채널 대역폭을 가지는 TDD 및 FDD 프레임 구조의 예를 나타낸다.
여기서, OFDMA 심볼의 지속시작은 108.8us이고 CP=1/16Tb이며 타입-1 및 타입-2 서브프레임의 길이는 각각 0.6528ms, 0.7616ms이다. 8.75MHz의 채널 대역폭에 대하여, 하나의 FDD 프레임은 네 개의 타입-1 서브프레임 및 세 개의 타입-2 서브프레임을 가지며, 하나의 TDD 프레임은 다섯 개의 타입-1 서브프레임 및 두 개의 타입-2 서브프레임을 갖는다. TDD 프레임에서, 첫 번째 서브프레임(1601) 및 마지막 서브프레임(1602)은 타입-2 서브프레임이다. FDD 프레임에서, 첫 번째 서브프레임(1603), 네 번째 서브프레임(1604), 그리고 마지막 서브프레임(1605)은 타입-2 서브프레임이다.
16m용 단말은, 단말이 네트워크에 초기 진입(initial entry)할 때에 SCH를 수신하여 프레임 동기를 맞춘 후에 BCH로부터 시스템에 대한 정보를 얻는다. 따라서 BCH에는 현재 단말이 16m만을 지원하는 모드(이하, '16m 단일 모드')로 동작할지, 아니면 '16m 레거시 지원 모드'로 동작할지에 대한 정보를 포함한다. 이 정보를 기초로 16m 레거시 지원 모드 및 16m 단일 모드 중 어느 모드인가에 따라서 기지국이 서로 다른 프레임 구조를 사용할 수 있다. 16m 단일 모드의 경우에는 6개의 심볼로 구성되는 타입-1 서브프레임으로만 구성된 형태의 프레임 구조가 사용될 수 있고, 레거시 지원 모드인 경우에는 본 발명에서 제안하고 있는 16m 레거시 지원 모드의 프레임 구조, 즉 도 6, 10, 11, 12에 정의된 프레임 구조를 이용할 수 있다. 상기 BCH에 포함된 정보를 확인한 후, 16m 레거시 지원 모드로 동작하는 경우 BCH에 있는 프레임 오프셋(offset) 정보에 따라 16m 존의 시작 위치를 설정하게 된다. 여기서 16m 레거시 지원 모드일 경우에, 현재의 프레임 구조가 도 11의 (b)와 같이 7개의 서브프레임으로 구성되어 있는지, 아니면 도 11의 (c)와 같이 8개의 서브프레임으로 구성되어 있는지에 따라 하향링크/상향링크의 비율이 달라질 수 있다. 즉 프레임을 구성하는 서브프레임의 개수에 따라 하향링크/상향링크의 비율이 달라질 수 있다. 따라서 프레임 구조를 구성하는 서브프레임의 개수 따라 하향링크/상향링크 비율을 N (N=1,2,3,4 ... ) 비트의 필드를 사용하여 상기 하향링크/상향링크의 비율을 나타낼 수 있다. 상기 N 비트의 필드와 상기 하향링크/상향링크 비율의 대응관계를 표로 나타낼 수 있다. 상기 N 비트의 필드를 시스템 정보 혹은 BCH에 포함시켜 전송하고, 상기 표를 이용하여 하향링크/상향링크 비율을 알 수 있다.
하나의 프레임이 7개의 서브프레임으로 구성된 경우에, 하향링크/상향링크 비율은 5:2, 4:3, 3:4, 2:5 등이 가능하고, 하나의 프레임이 8개의 서브프레임으로 구성된 경우에 대한 하향링크/상향링크 비율은 6:2, 5:3, 4:4, 3:5 등이 가능하다.
본 실시예에서 제시된 하향링크/상향링크 비율은 하나의 실시예에 불과하며, 본 하향링크/상향링크 비율 이외의 다른 하향링크/상향링크 비율도 가능하다.
표 3은 한 개의 프레임이 7개의 서브프레임으로 구성된 경우에 하향링크/상향링크의 비율을 2비트로 나타낸 예를 표로 나타낸 것이다.
Bit 정보 하향링크:상향링크 비율
00 5:2
01 4:3
10 3:4
11 2:5
표 4는 한 개의 프레임이 8개의 서브프레임으로 구성된 경우에 하향링크/상향링크의 비율을 2비트로 나타낸 예를 표로 나타낸 것이다.
Bit 정보 하향링크:상향링크 비율
00 6:2
01 5:3
10 4:4
11 2:6
레거시 모드를 지원하는 16m 단말이 레거시 기지국으로부터 서비스를 받을 때에는, 레거시 시스템을 위한 프레임 구조를 사용한다. 레거시 모드를 지원하는 16m 단말은 레거시 기지국으로부터 16m 기지국으로 핸드오버할 수 있다. 이 때에, 상기 16m 단말은 16m 기지국에서 지원하는 레거시 핸드오버 절차(procedure)를 따르게 된다. 따라서 상기 16m 단말은 상기 16m 기지국이 서빙(serving)하는 셀 내에서도 여전히 레거시 모드로 동작하게 된다. 16m 기지국은 FCH(Frame Control Header)를 통해서 레거시 모드로 동작하는 16m 단말에게 16m 기지국이 서빙하고 있음을 알려준다. 또한, 상기 16m 단말은 핸드오버 레인징 채널에 자신이 16m 단말임을 인지 할 수 있도록 하는 지시를 포함시켜 상기 핸드오버 레인징 채널을 전송한다. 이후 16m 기지국은 상기 레인징 채널을 통한 지시로부터 상기 레인진 채널을 전송한 단말이 16m 단말임을 인지하게 된다. 그 다음 상기 16m 기지국은 레인징 채널의 응답을 통해서 16m 단말에게 16m 존의 위치를 알려주게 된다.
그러면, 상기 16m 단말은 16m 존에 있는 BCH를 통해서 하향링크/상향링크 비율에 관한 정보 비트를 수신 할 수 있다. 상기 16m 단말은 상기 수신된 비트 정보를 통해서 위의 표 3 및 표 4와 같은 방식으로 제시된 하향링크/상향링크 비율 값을 인지할 수 있고, 그 후 16m 단말과 기지국은 16m만을 사용하는 프레임 구조를 사용할 수 있게 된다. 하나의 실시예로서 7개의 서브프레임으로 구성된 프레임을 사용하며 6개의 OFDM 심볼로 구성된 서브프레임을 사용하는 도 9와 같은 구조를 사용하여 16m 단말과 기지국의 통신을 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 임의의 TDD 시스템과 이 시스템이 진화된 시스템이 함께 존재할 때에 상향링크/하향링크 간의 간섭을 없앨 수 있다. 이 임의의 TDD 시스템은 16e 시스템일 수 있고, 상기 진화된 시스템은 16m 시스템일 수 있다. 본 발명에 따르면, 레거시 시스템의 하향링크/상향링크 구성의 변화를 주지 않으면서 새로운 시스템의 배치(deployment)가 가능하게 된다.
실시예 1
본 발명의 일 실시예에서는 16m 시스템과 같은 무선 이동 통신 시스템의 단말이 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템(예컨대 16e 시스템)만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화 된다. 이때, 상기 레거시 시스템에서 상향링크는 15개의 OFDMA 심볼로 구성된다. 상기 신호는 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 전송되고, 상기 상향링크 프레임은 아홉 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제1 상향링크 서브프레임 및 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제2 상향링크 서브프레임으로 구성된다. 바람직하게, 상기 무선 이동 통신 시스템의 대역폭은 8.75MHz이고, 상기 무선 이동 통신 시스템은 시분할 이중화(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용하며, 상기 OFDMA 심볼의 순환 전치(Cyclic Prefix) 지속시간에 대한 유효심볼 지속시간의 비율 G는 1/8이다. 상기 실시예는 상기 상향링크 프레임 구조가 사용된다는 것을 나타내는 시그널링을 기지국으로부터 단말이 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 2
본 발명의 다른 실시예에서는 16m 시스템과 같은 무선 이동 통신 시스템의 단말이 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 신호를 전송하는 단계를 포함한다. 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템(예컨대 16e 시스템)만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화된다. 이때, 상기 레거시 시스템에서 상향링크는 15개의 OFDMA 심볼로 구성된다.
상기 신호는 상기 상향링크 프레임에 포함된 상향링크 서브프레임으로서 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 서브프레임을 통해서만 전송된다. 이때, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 두 개 및 세 개의 OFDMA 심볼로 구성되며, 상기 신호는 상기 두 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송될 수 있다. 이때 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 세 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용될 수 있다.
또는, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 한 개 및 아홉 개의 OFDMA 심볼로 구성되며 상기 신호는 상기 한 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송될 수 있다. 이때 상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용될 수 있다.
상기 무선 이동 통신 시스템의 대역폭은 8.75MHz이고, 상기 무선 이동 통신 시스템은 시분할 이중화(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용하며, 상기 OFDMA 심볼의 순환 전치(Cyclic Prefix) 지속시간에 대한 유효심볼 지속시간의 비율 G는 1/8이다. 상기 실시예는 상기 상향링크 프레임 구조가 사용된다는 것을 나타내는 시그널링을 기지국으로부터 단말이 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 다른 실시예에서는 16m 시스템과 같은 무선 이동 통신 시스템의 기지국이 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 상향링크 프레임은 아홉 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제1 상향링크 서브프레임 및 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 제2 상향링크 서브프레임으로 구성된다. 이때, 상기 신호를 송신하는 제1 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화될 수 있다.
상기 제1 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템(예컨대 16e 시스템)만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화된다. 이때, 상기 레거시 시스템에서 상향링크는 15개의 OFDMA 심볼로 구성된다. 상기 무선 이동 통신 시스템의 대역폭은 8.75MHz이고, 상기 무선 이동 통신 시스템은 시분할 이중화(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용하며, 상기 OFDMA 심볼의 순환 전치(Cyclic Prefix) 지속시간에 대한 유효심볼 지속시간의 비율 G는 1/8이다. 상기 실시예는 상기 상향링크 프레임 구조가 사용된다는 것을 나타내는 시그널링을 기지국이 단말에게 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 4
본 발명의 다른 실시예에서는 16m 시스템과 같은 무선 이동 통신 시스템의 기지국이 15개의 OFDMA 심볼로 구성되는 상향링크 프레임을 통해 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 신호는 상기 상향링크 프레임에 포함된 상향링크 서브프레임으로서 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 서브프레임을 통해서만 전송된다.
이때 상기 신호를 송신하는 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 두 개 및 세 개의 OFDMA 심볼로 구성되며, 상기 신호는 상기 두 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송되며, 상기 아홉 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용된다.
또는, 상기 신호를 송신하는 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 TDM 방식으로 다중화되고, 상기 상향링크 프레임은 상기 여섯 개의 OFDMA 심볼로 이루어지는 상향링크 프레임 한 개 및 아홉 개의 OFDMA 심볼로 구성되며, 상기 신호는 상기 한 개의 상향링크 프레임을 통해서만 전송되며, 상기 세 개의 OFDMA 심볼은 상기 제2 단말이 전송하는 상향링크 신호를 위해 사용된다.
상기 단말은 상기 무선 이동 통신 시스템에 대한 레거시 시스템(예컨대 16e 시스템)만을 지원하는 제2 단말과 상향링크를 위해 FDM 방식으로 다중화된다. 이때, 상기 레거시 시스템에서 상향링크는 15개의 OFDMA 심볼로 구성된다. 상기 무선 이동 통신 시스템의 대역폭은 8.75MHz이고, 상기 무선 이동 통신 시스템은 시분할 이중화(TDD, Time Division Duplex) 방식을 사용하며, 상기 OFDMA 심볼의 순환 전치(Cyclic Prefix) 지속시간에 대한 유효심볼 지속시간의 비율 G는 1/8이다. 상기 실시예는 상기 상향링크 프레임 구조가 사용된다는 것을 나타내는 시그널링을 기지국이 단말에게 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 17은 본 발명에 사용되는 단말 또는 기지국의 구성 요소들을 나타내는 다이어그램이다.
도 17에서 장치(50)는 본 발명에 사용되는 단말이거나 또는 기지국이 수 있다. 또한, 이 장치(50)는, 상술한 도 9 내지 도 16을 구현하는데 사용할 수 있다. 특히, 상술한 실시예 1 내지 실시예 4는 이 장치(50)에 의해 실행될 수 있다. 장치(50)는 프로세서(51), 메모리(52), 무선 주파수 유닛(RF 유닛)(53), 디스플레이 유닛(54), 및 사용자 인터페이스 유닛(55)를 포함한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어(layers)들은 프로세서(51) 내에서 구현된다. 프로세서(51)는 제어 플랜과 사용자 플랜을 제공한다. 각 레이어의 기능은 프로세서(51) 내에서 구현될 수 있다. 프로세서(51)는 경쟁 해결 타이머(contention resolution timer)를 포함할 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다. 만일 장치(50)가 단말이라면, 디스플레이 유닛(54)는 다양한 정보를 디스플레이하고, LCD(liquid crystal display), OLED(organic light emitting diode)과 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 유닛(55)은 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다. RF 유닛(53)은 프로세서(51)에 연결되어 무선 신호를 송수신할 수 있다.
장치(50)가 단말인 경우에, 상기 실시예 1 및 실시예 2의 신호를 전송하는 단계는 RF 유닛(53)을 통해 프로세서(51)에 의해 수행될 수 있다
장치(50)가 기지국인 경우에, 상기 실시예 3 및 실시예 4의 신호를 수신하는 단계는 RF 유닛(53)을 통해 프로세서(51)에 의해 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 직교 주파수 다중화를 사용하는 무선 이동 통신 시스템에 적용될 수 있다.
도 1은 OFDM 심볼의 구조를 나타낸다.
도 2는 8.75MHz의 전송 대역과 CP=1/8Tb를 가지는 무선 통신 시스템의 TDD 프레임 구조의 예를 나타낸다.
도 3은 OFDMA 심볼을 전송하기 위한 전송 체인의 예를 나타낸 것이다.
도 4는 16m 시스템을 위한 기본 프레임 구조의 예를 나타낸 것이다.
도 5는 G=1/8이며 5MHz, 10MH, 및 20MHz의 명목 채널 대역폭에 대해 적용 가능한 FDD 프레임 구조의 예를 나타낸다.
도 6은 G=1/8이며 5MHz, 10MH, 및 20MHz의 명목 채널 대역폭에 대해 적용 가능한 TDD 프레임 구조로서 D:U=5:3을 갖는 예시적인 구조를 나타낸다.
도 7은 CP=1/16T b 인 경우의 TDD 프레임(701) 및 FDD 프레임(702) 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 CP=1/8T b 이고 8.75MHz 대역폭을 사용하는 16m 시스템의 프레임 구조의 예들이다.
도 9는 레거시 시스템과 16m 시스템이 공존 할 경우 이 두 가지 프레임 구조들의 호환을 가능케 하는 16m TDD 프레임 구조와 그 활용 방안에 대한 예시이다.
도 10은 본 발명에 의한 실시예로서 레거시 모드를 지원하기 위한 16m 시스템의 프레임 구조의 예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 의한 실시예로서 레거시 모드를 지원하기 위한 16m 시스 템의 프레임 구조의 다른 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따라 제안된 새로운 프레임 구조로서, 27개의 하향링크 OFDM 심볼과 15개의 상향링크 OFDM 심볼을 갖는 레거시 시스템을 지원하는 프레임 구조를 나타낸다.
도 13은 CP=1/16Tb일 때의 16m 레거시 지원 모드를 위한 TDD 및 FDD 프레임 구조이다.
도 14는 본 발명에 따른, 8.75MHz의 대역폭을 가지며 CP=1/8Tb인 경우에 16m을 위한 FDD 프레임 구조의 예를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명에 따른, 8.75MHz의 대역폭을 가지며 CP=1/8Tb이고, 하향링크:상향링크=4:3인 경우에 16m을 위한 TDD 프레임 구조의 예를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명에 따른, 하향링크:상향링크=4:3이고 CP=1/16Tb이며 8.75MHz의 채널 대역폭을 가지는 TDD 및 FDD 프레임 구조의 예를 나타낸다.
도 17은 본 발명에 사용되는 단말 또는 기지국의 구성 요소들을 나타내는 다이어그램이다.

Claims (19)

  1. 개선(advanced) 무선 이동 통신 시스템에서 단말이 8.75 MHz의 전송 대역 및 1/8·Tb(여기서, Tb는 유효 심볼 시간)의 순환 전치(cyclic prefix)를 사용하여 신호를 송수신함에 있어서,
    상기 단말이 레거시 무선 이동 통신 시스템에 따른 레거시 시스템 모드에 따라 동작하는 제1 단말이면 하향링크 시간 존에서 제1 하향링크 신호를 수신하고, 상기 단말이 상기 개선 무선 이동 통신 시스템에 따른 개선 시스템 모드에 따라 동작하는 제2 단말이면 상기 하향링크 시간 존에서 제2 하향링크 신호를 수신; 및
    상기 단말이 상기 제1 단말이면 상향링크 시간 존에서 제1 상향링크 신호를 전송하고, 상기 단말이 상기 제2 단말이면 상기 상향링크 시간 존에서 제2 상향링크 신호를 전송하는 것을 포함하며,
    상기 하향링크 시간 존은 시간 도메인에서 상기 레거시 무선 이동 통신 시스템을 위한 제1 하향링크 시간 존과 상기 개선 무선 이동 통신 시스템을 위한 제2 하향링크 시간 존으로 나뉘고,
    상기 상향링크 시간 존에서 상기 전송 대역은 주파수 도메인에서 상기 레거시 무선 이동 통신 시스템을 위한 제1 상향링크 주파수 존과 상기 개선 무선 이동 통신 시스템을 위한 제2 상향링크 주파수 존으로 나뉘며,
    상기 상향링크 시간 존은 15개 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 심볼들을 스팬하는,
    신호 송수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임_오프셋에 관한 정보를 포함하는 방송 채널을 수신하는 것을 더 포함하고,
    상기 제1 하향링크 시간 존 내 OFDMA 심볼의 개수는 "3+6*(프레임_오프셋 1)"인,
    신호 송수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 시간 존의 구조에 관한 정보를 기지국으로부터 수신하는 것을 더 포함하는,
    신호 송수신 방법.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 개선 무선 이동 통신 시스템은 길이가 5ms인 프레임을 사용하고, 상기 프레임은 복수의 서브프레임들을 포함하며, 상기 복수의 서브프레임 각각은 6개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-1 서브프레임, 7개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-2 서브프레임, 5개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-3 서브프레임 또는 9개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-4 서브프레임인,
    신호 송수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상향링크 시간 존이 스팬하는 상기 15개 OFDMA 심볼들은, 상기 제2 상향링크 주파수 존 내에서, 3개의 타입-3 서브프레임들로 나뉘거나 혹은 1개의 타입-1 서브프레임 및 1개의 타입-4 서브프레임으로 나뉘는,
    신호 송수신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 하향링크 시간 존 내 각 서브프레임은 상기 타입-1 서브프레임인,
    신호 송수신 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 하향링크 시간 존 내 각 서브프레임은 상기 타입-1 서브프레임인,
    신호 송수신 방법.
  8. 개선(advanced) 무선 이동 통신 시스템에서 기지국이 8.75 MHz의 전송 대역 및 1/8·Tb(여기서, Tb는 유효 심볼 시간)의 순환 전치(cyclic prefix)를 사용하여 상향링크 신호를 수신함에 있어서,
    하향링크 시간 존에서, 레거시 무선 이동 통신 시스템을 위한 제1 하향링크 신호와 상기 개선 무선 이동 시스템을 위한 제2 하향링크 신호를 전송; 및
    상향링크 시간 존에서, 상기 레거시 무선 이동 통신 시스템에 따른 레거시 시스템 모드로 동작하는 제1 단말에 의해 전송된 제1 상향링크 신호와 상기 개선 무선 이동 시스템에 따른 개선 시스템 모드로 동작하는 제2 단말에 의해 전송된 제2 상향링크 신호를 수신,
    상기 하향링크 시간 존은 시간 도메인에서 상기 레거시 무선 이동 통신 시스템을 위한 제1 하향링크 시간 존과 상기 개선 무선 이동 통신 시스템을 위한 제2 하향링크 시간 존으로 나뉘고,
    상기 상향링크 시간 존에서 상기 전송 대역은 주파수 도메인에서 상기 레거시 무선 이동 통신 시스템을 위한 제1 상향링크 주파수 존과 상기 개선 무선 이동 통신 시스템을 위한 제2 상향링크 주파수 존으로 나뉘며,
    상기 상향링크 시간 존은 15개 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 심볼들을 스팬하는,
    신호 송수신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    프레임_오프셋에 관한 정보를 포함하는 방송 채널을 전송하는 것을 더 포함하고,
    상기 제1 하향링크 시간 존 내 OFDMA 심볼의 개수는 "3+6*(프레임_오프셋 1)"인,
    신호 송수신 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 상향링크 시간 존의 구조에 관한 정보를 전송하는 것을 더 포함하는,
    신호 송수신 방법.
  11. 제8항 내지 제10항에 있어서,
    상기 개선 무선 이동 통신 시스템은 길이가 5ms인 프레임을 사용하고, 상기 프레임은 복수의 서브프레임들을 포함하며, 상기 복수의 서브프레임 각각은 6개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-1 서브프레임, 7개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-2 서브프레임, 5개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-3 서브프레임 또는 9개 OFDMA 심볼들을 포함하는 타입-4 서브프레임인,
    신호 송수신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상향링크 시간 존이 스팬하는 상기 15개 OFDMA 심볼들은, 상기 제2 상향링크 주파수 존 내에서, 3개의 타입-3 서브프레임들로 나뉘거나 혹은 1개의 타입-1 서브프레임 및 1개의 타입-4 서브프레임으로 나뉘는,
    신호 송수신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 하향링크 시간 존 내 각 서브프레임은 상기 타입-1 서브프레임인,
    신호 송수신 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 하향링크 시간 존 내 각 서브프레임은 상기 타입-1 서브프레임인,
    신호 송수신 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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