KR101614982B1 - 무선 통신 신호들 내의 제1 및 제2 프리앰블들의 사용 - Google Patents

Abstract

신호 프레임 내에서 데이터를 전송하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 이 방법은 제1 동기화 프리앰블을 신호 프레임 내의 제1 위치에 삽입하는 단계 및 제2 동기화 프리앰블을 신호 프레임 내의 제2 위치에 삽입하는 단계를 포함하고, 제1 동기화 프리앰블은 제2 위치를 나타내는 정보를 운반한다. 이 방법은 무선 통신 환경에서 신호 프레임을 수신 장치를 향해 발행하는 단계를 더 포함한다.

Description

무선 통신 신호들 내의 제1 및 제2 프리앰블들의 사용{THE USE OF FIRST AND SECOND PREAMBLES IN WIRELESS COMMUNICATION SIGNALS}

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본 발명은 일반적으로 무선 접속을 통한 데이터 전송의 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 다수의 동기화 프리앰블을 포함하는 신호 프레임들을 통한 데이터의 전송에 관한 것이다.

최근, 무선 접속을 통해 데이터를 전송하는 서비스들에 대한 수요가 증가하였고, 계속 증가할 것으로 예상된다. 셀룰러 이동 전화 또는 다른 이동 전화, 개인 통신 시스템들(PCS) 및 디지털 또는 고화질 텔레비전(HDTV)을 통해 데이터를 전송하는 응용들이 포함된다. 이러한 서비스들에 대한 수요가 증가하고 있지만, 데이터를 전송할 수 있는 채널 대역폭은 제한된다. 따라서, 이러한 제한된 대역폭을 통해 고속으로 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 데이터를 전송하는 것이 바람직하다.

채널을 통해 고속 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 한 가지 공지된 접근법은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)의 이용에 의한다. 고속 데이터 신호들은 서브캐리어 주파수들("서브캐리어들")로서 알려진 무선 주파수(RF) 신호 내의 각각의 주파수들을 통해 병렬로 전송되는 수십 또는 수백 개의 저속 신호들로 분할된다. 서브캐리어들의 주파수 스펙트럼들은 중첩되며, 따라서 이들 사이의 간격이 최소화된다. 서브캐리어들은 또한 서로 직교하며, 따라서 이들은 통계학적으로 독립적이며, 크로스토크를 생성하지 않거나 서로 간섭하지 않는다. 결과적으로, 진폭 또는 주파수 변조(AM/FM)와 같은 종래의 단일 캐리어 전송 스킴들에서보다 훨씬 효율적으로 채널 대역폭이 사용된다.

채널 대역폭의 더 효율적인 사용을 제공하는 또 한 가지 접근법은 다수의 안테나를 갖는 기지국을 이용하여 데이터를 전송하고 다수의 수신 안테나를 갖는 원격국을 이용하여 전송된 데이터를 수신하는 다중 입력 다중 출력(MIMO)이라고 하는 접근법이다. 각각의 안테나들에 의해 전송되는 신호들 사이에 공간 다이버시티가 존재하도록 데이터가 전송될 수 있으므로, 안테나들의 수를 증가시킴으로써 데이터 용량을 증가시킬 수 있다. 대안으로서, 각각의 안테나들에 의해 전송되는 신호들 사이에 시간 다이버시티가 존재하도록 데이터를 전송하여, 신호 페이딩을 줄인다.

OFDM 및 MIMO 시스템들에서는, 기지국 식별 및 선택, CIR 측정, 프레이밍 및 타이밍 동기화, 주파수 동기화는 물론, 채널 추정도 제공하기 위해 신호 프레임 내에 프리앰블이 삽입될 수 있다. 많은 경우에, 프리앰블 검색은 가입자국에서 많은 양의 소비 전력을 필요로 한다. 초기 셀 검색의 경우, 잠재적인 기지국 후보들에 대한 동기화 위치들에 관한 어떠한 사전 지식도 존재하지 않으며, 따라서 가입자국은 전체 검색 윈도 내의 각각의 푸리에 고속 변환 윈도 위치에 대한 모든 가능한 의사 잡음(PN) 시퀀스들과의 상관들을 수행하는 것이 필요하다. 그러한 윈도는 동기 기지국 네트워크의 경우에도 클 수 있다. 핸드오프의 경우, 앵커링 기지국으로부터 브로드캐스트되는 인접 기지국 리스트 정보의 존재에도 불구하고, 프리앰블 검색은 과다하게 높은 계산 복잡성을 갖는다.

WiMAX의 진화에서 표준화된 것들과 같은 통신 시스템들의 진보는 오리지널 802.16e 표준에서 발견되는 초기 프레임 구조에 의존하는 개념들을 낳았다. 이러한 개념들은 통신 시스템 내의 장치들을 어드레스 및 동기화하기 위한 새로운 가능성들을 제공한다. 이러한 개념들 및 가능성들은 임의의 3GPP 또는 3GPP2 시스템에도 적용될 수 있다.

따라서, 가입자국과 기지국들 사이의 쉽고 빠른 동기화를 가능하게 하고, 낮은 복잡성 및 개략적인 동기화 후의 빠른 셀 검색을 제공하는 프리앰블들을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 이동 광대역 무선 액세스 시스템들에 적합한 개량된 프리앰블 설계, 방법 및 장치가 필요하다.

제1의 광범위한 양태에 따르면, 본 발명은 신호 프레임 내에서 데이터를 전송하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제1 동기화 프리앰블을 상기 신호 프레임 내의 제1 위치에 삽입하는 단계, 및 제2 동기화 프리앰블을 상기 신호 프레임 내의 제2 위치에 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 제1 동기화 프리앰블은 상기 제2 위치를 나타내는 정보를 운반한다. 이 방법은 무선 통신 환경에서 수신 장치를 향해 상기 신호 프레임을 발행하는 단계를 더 포함한다.

제2의 광범위한 양태에 따르면, 본 발명은 신호 프레임을 생성하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 제1 동기화 프리앰블을 삽입하기 위한 상기 신호 프레임 내의 제1 위치 및 제2 동기화 프리앰블을 삽입하기 위한 상기 신호 프레임 내의 제2 위치를 결정하는 단계; 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 결정된 제2 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 동기화 프리앰블을 생성하는 단계; 상기 신호 프레임 내의 상기 결정된 제1 위치에 상기 제1 동기화 프리앰블을 삽입하는 단계; 상기 신호 프레임 내의 상기 결정된 제2 위치에 상기 제2 동기화 프리앰블을 삽입하는 단계; 및 상기 신호 프레임이 무선 통신 환경에서 수신 장치를 향해 발행되게 하는 단계를 포함한다.

제3의 광범위한 양태에 따르면, 본 발명은 무선 통신 환경을 통해 신호 프레임을 송신하기 위한 송신 장치를 제공한다. 이 송신 장치는 제1 동기화 프리앰블을 위한 상기 신호 프레임 내의 제1 위치 및 제2 동기화 프리앰블을 위한 상기 신호 프레임 내의 제2 위치를 결정하고, 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 결정된 제2 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 동기화 프리앰블을 생성하고, 상기 신호 프레임 내의 상기 결정된 제1 위치에 상기 제1 동기화 프리앰블을 삽입하고, 상기 신호 프레임 내의 상기 결정된 제2 위치에 상기 제2 동기화 프리앰블을 삽입하도록 동작하는 제어 엔티티를 포함한다. 이 송신 장치는 상기 신호 프레임이 수신 장치를 향해 발행되게 하기 위한 송신 회로를 더 포함한다.

제4의 광범위한 양태에 따르면, 본 발명은 무선 통신 환경에서 신호 프레임을 수신하는 방법을 제공한다. 이 방법은 복수의 신호 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신하는 단계 - 각각의 신호 프레임은 제1 동기화 프리앰블 및 제2 동기화 프리앰블을 포함함 -; 주어진 신호 프레임 내의 제1 동기화 프리앰블을 식별하는 단계; 상기 제1 동기화 프리앰블에 의해 운반되는 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 주어진 신호 프레임 내의 위치를 결정하는 단계; 및 상기 제1 동기화 프리앰블과 상기 제2 동기화 프리앰블의 결합으로부터 송신 시그널링 정보를 얻는 단계를 포함한다.

제5의 광범위한 양태에 따르면, 본 발명은 무선 통신 환경에서 신호 프레임을 수신하기 위한 수신 장치를 제공한다. 상기 수신 장치는 수신 회로 및 제어 엔티티를 포함한다. 상기 수신 회로는 복수의 신호 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신하기 위한 것이며, 각각의 신호 프레임은 제1 동기화 프리앰블 및 제2 동기화 프리앰블을 포함한다. 상기 제어 엔티티는 상기 무선 신호의 주어진 신호 프레임 내의 제1 동기화 프리앰블을 식별하고, 상기 제1 동기화 프리앰블에 의해 운반되는 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 주어진 신호 프레임 내의 위치를 결정하고, 상기 제1 동기화 프리앰블과 상기 제2 동기화 프리앰블의 결합으로부터 송신 시그널링 정보를 얻기 위한 것이다.

이제, 본 발명의 이들 및 다른 양태들 및 특징들은 본 발명의 특정 실시예들에 대한 아래의 설명 및 첨부 도면들의 검토시에 이 분야의 통상의 기술자들에게 명백해질 것이다.

첨부 도면들에서:
도 1은 무선 통신 시스템의 블록도를 나타내고,
도 2는 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 기지국의 블록도를 나타내고,
도 3은 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 이동국의 블록도를 나타내고,
도 4는 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 중계국의 블록도를 나타내고,
도 5는 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 송신기 아키텍처의 논리적 명세를 나타내고,
도 6은 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 수신기 아키텍처의 논리적 명세를 나타내고,
도 7은 전체 네트워크 아키텍처의 일례인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 1을 나타내고,
도 8은 전체 네트워크 아키텍처 내의 중계국인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 2를 나타내고,
도 9는 시스템 기준 모델인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 3을 나타내고,
도 10은 IEEE 802.16m 프로토콜 구조인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 4를 나타내고,
도 11은 IEEE 802.16m MS/BS 데이터 평면 처리 흐름인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 5를 나타내고,
도 12는 IEEE 802.16m MS/BS 제어 평면 처리 흐름인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 6을 나타내고,
도 13은 멀티캐리어 시스템을 지원하기 위한 범용 프로토콜 아키텍처인 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 7을 나타내고,
도 14는 프레임들, 서브프레임들 및 제1 및 제2 동기화 시퀀스들을 포함하는 신호의 일례를 나타내고,
도 15(a)-(c)는 주요 및 보조 캐리어 주파수들과 관련된 동기화 채널의 비제한적인 표현들을 나타내고,
도 16(a)-(c)는 주요 및 보조 캐리어 주파수들과 관련된 주요 및 보조 동기화 채널들의 비제한적인 표현들을 나타내고,
도 17은 무선 통신 환경에서 신호들을 전송하기 위해 송신 장치에 의해 사용되는 방법의 비제한적인 예를 나타내고,
도 18은 무선 통신 환경을 통해 신호들을 수신하기 위해 수신 장치에 의해 사용되는 방법의 비제한적인 예를 나타낸다.
본 발명의 다른 양태들 및 특징들은 첨부 도면들과 관련하여 본 발명의 특정 실시예들에 대한 아래의 설명을 검토할 때 이 분야의 통상의 기술자들에게 명백해질 것이다.

도면들을 참조하면, 도 1은 대응하는 기지국들(BS)(14)에 의해 서비스되는 다수의 셀(12) 내의 무선 통신들을 제어하는 기지국 제어기(BSC)(10)를 나타낸다. 일부 구성들에서, 각각의 셀은 다수의 섹터(13) 또는 존(도시되지 않음)으로 더 분할된다. 일반적으로, 각각의 기지국(14)은 대응하는 기지국(14)과 관련된 셀(12) 내에 있는 이동 및/또는 무선 단말기들(16)과의 OFDM을 이용한 통신들을 용이하게 한다. 기지국들(14)에 관한 이동 단말기들(MS)(16)의 움직임은 채널 조건들의 큰 변동을 유발한다. 도시된 바와 같이, 기지국들(14) 및 이동 단말기들(16)은 통신들을 위한 공간 다이버시티를 제공하기 위한 다수의 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구성들에서, 중계국들(15)은 기지국들(14)과 무선 단말기들(16) 사이의 통신들을 보조할 수 있다. 무선 이동 단말기들(16)은 임의의 셀(12), 섹터(13), 존(도시되지 않음), 기지국(14) 또는 중계국(RS)(15)으로부터 다른 셀(12), 섹터(13), 존(도시되지 않음), 기지국(14) 또는 중계국(15)으로 핸드오프(18)될 수 있다. 일부 구성들에서, 기지국들(14)은 서로 그리고 다른 네트워크(모두 도시되지 않은 코어 네트워크 또는 인터넷 등)와 백홀 네트워크(11)를 통해 통신한다. 일부 구성들에서는, 기지국 제어기(10)가 필요하지 않다.

도 2를 참조하면, 기지국(14)의 일례가 도시되어 있다. 기지국(14)은 일반적으로 제어 엔티티(20), 기저대역 프로세서(22), 송신 회로(24), 수신 회로(26), 다수의 안테나(28) 및 네트워크 인터페이스(30)를 포함한다. 수신 회로(26)는 이동 단말기들(16)(도 3에 도시됨) 및 중계국들(15)(도 4에 도시됨)에 의해 제공되는 하나 이상의 원격 송신기들로부터의 정보를 갖는 무선 주파수 신호들을 수신한다. 저잡음 증폭기와 필터(도시되지 않음)가 협력하여, 처리를 위해 신호를 증폭하고, 신호로부터 광대역 간섭을 제거할 수 있다. 이어서, 하향 변환 및 디지털화 회로(도시되지 않음)가 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한 후에 하나 이상의 디지털 스트림들로 디지털화할 것이다.

기저대역 프로세서(22)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 수신 신호 내에서 운반된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 통상적으로 복조, 디코딩 및 에러 정정 동작들을 포함한다. 따라서, 기저대역 프로세서(22)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현된다. 이어서, 수신 정보는 네트워크 인터페이스(30)를 통해 무선 네트워크를 가로질러 전송되거나, 기지국(14)에 의해 서비스되는 다른 이동 단말기(16)로 직접 또는 중계국(15)의 도움으로 전송된다.

송신측에서, 기저대역 프로세서(22)는 제어 엔티티(20)의 제어하에 네트워크 인터페이스(30)로부터 음성, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 전송을 위해 이 데이터를 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(24)로 출력되고, 여기서 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호들에 의해 변조된다. 전력 증폭기(도시되지 않음)가 변조된 캐리어 신호들을 전송에 적합한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호들을 매칭 네트워크(도시되지 않음)를 통해 안테나들(28)로 전달한다. 변조 및 처리 상세들은 아래에 더 상세히 설명된다.

도 3을 참조하면, 이동 단말기(16)의 일례가 도시되어 있다. 기지국(14)과 유사하게, 이동 단말기(16)는 제어 엔티티(32), 기저대역 프로세서(34), 송신 회로(36), 수신 회로(38), 다수의 안테나(40) 및 사용자 인터페이스 회로(42)를 포함할 것이다. 수신 회로(38)는 기지국들(14) 및/또는 중계국들(15)일 수 있는 하나 이상의 무선 송신기들로부터 정보를 갖는 무선 주파수 신호들을 수신한다. 저잡음 증폭기와 필터(도시되지 않음)가 협력하여, 처리를 위해 신호를 증폭하고 신호로부터 광대역 간섭을 제거할 수 있다. 이어서, 하향 변환 및 디지털화 회로(도시되지 않음)가 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한 후에 하나 이상의 디지털 스트림들로 디지털화할 것이다.

기저대역 프로세서(34)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여, 수신 신호 내에서 운반된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 통상적으로 복조, 디코딩 및 에러 정정 동작들을 포함한다. 기저대역 프로세서(34)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 및 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현된다.

송신을 위해, 기저대역 프로세서(34)는 제어 엔티티(32)로부터 음성, 비디오, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 송신을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(36)로 출력되고, 여기서 변조기에 의해 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호들로 변조하는 데 사용된다. 전력 증폭기(도시되지 않음)가 변조된 캐리어 신호들을 전송에 적합한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호를 매칭 네트워크(도시되지 않음)를 통해 안테나들(40)로 전달한다. 이 분야의 기술자들이 이용 가능한 다양한 변조 및 처리 기술들이 이동 단말기와 기지국 사이에서의 직접 또는 중계국(15)을 통한 신호 전송에 이용된다.

OFDM 변조에서, 송신 대역은 다수의 직교 캐리어 파들로 분할된다. 각각의 캐리어 파는 전송될 디지털 데이터에 따라 변조된다. OFDM은 송신 대역을 다수의 캐리어로 분할하므로, 캐리어당 대역폭은 감소하고, 캐리어당 변조 시간은 증가한다. 다수의 캐리어가 병렬로 전송되므로, 임의의 주어진 캐리어 상에서의 디지털 데이터 또는 심벌들의 전송 레이트는 단일 캐리어가 사용될 때보다 낮다.

OFDM 변조는 전송될 정보에 대한 고속 푸리에 역변환(IFFT)의 수행을 이용한다. 복조를 위해, 수신 신호에 대한 고속 푸리에 변환(FFT)의 수행은 송신된 정보를 복원한다. 실제로는, IFFT 및 FFT는 이산 푸리에 역변환(IDFT) 및 이산 푸리에 변환(DFT)을 각각 수행하는 디지털 신호 처리에 의해 제공된다. 따라서, OFDM 변조의 특징은 송신 채널 내의 다수의 대역에 대해 직교 캐리어 파들이 생성된다는 점이다. 변조된 신호들은 비교적 낮은 전송 레이트를 갖고 그들 각각의 대역들 내에 머물 수 있는 디지털 신호들이다. 개별 캐리어 파들은 디지털 신호들에 의해 직접 변조되지 않는다. 대신에, 모든 캐리어 파들이 IFFT 처리에 의해 한 번에 변조된다.

동작에 있어서, OFDM는 바람직하게는 적어도 기지국들(14)로부터 이동 단말기들(16)로의 다운링크 전송에 사용된다. 각각의 기지국(14)은 "n"개의 송신 안테나(28)(n>=1)를 구비하며, 각각의 이동 단말기(16)는 "m"개의 수신 안테나(40)(m>=1)를 구비한다.

특히, 각각의 안테나들은 적절한 듀플렉서들 또는 스위치들을 이용하는 수신 및 송신에 사용될 수 있으며, 단지 명료화를 위해 그렇게 라벨링된다.

중계국들(15)이 사용될 때, OFDM은 바람직하게는 기지국들(14)로부터 중계국들(15)로의 그리고 중계국들(15)로부터 이동 단말기들(16)로의 다운링크 전송에 사용된다.

도 4를 참조하면, 중계국(15)의 일례가 도시되어 있다. 기지국(14) 및 이동 단말기(16)와 유사하게, 중계국(15)은 제어 엔티티(132), 기저대역 프로세서(134), 송신 회로(136), 수신 회로(138), 다수의 안테나(130) 및 중계 회로(142)를 포함할 것이다. 중계 회로(142)는 중계국(15)이 기지국(14)과 이동 단말기들(16) 사이의 통신을 지원할 수 있게 한다. 수신 회로(138)는 하나 이상의 기지국들(14) 및 이동 단말기들(16)로부터 정보를 갖는 무선 주파수 신호들을 수신한다. 저잡음 증폭기와 필터(도시되지 않음)가 협력하여, 처리를 위해 신호를 증폭하고, 신호로부터 광대역 간섭을 제거할 수 있다. 이어서, 하향 변환 및 디지털화 회로(도시되지 않음)가 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한 후에 하나 이상의 디지털 스트림들로 디지털화할 것이다.

기저대역 프로세서(134)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여, 수신 신호 내에서 운반된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 통상적으로 복조, 디코딩 및 에러 정정 동작들을 포함한다. 기저대역 프로세서(134)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 및 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현된다.

송신을 위해, 기저대역 프로세서(134)는 제어 엔티티(132)로부터 음성, 비디오, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 송신을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(136)로 출력되고, 여기서 변조기에 의해 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호들로 변조하는 데 사용된다. 전력 증폭기(도시되지 않음)가 변조된 캐리어 신호들을 전송에 적합한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호를 매칭 네트워크(도시되지 않음)를 통해 안테나들(130)로 전달한다. 전술한 바와 같이, 이 분야의 기술자들이 이용 가능한 다양한 변조 및 처리 기술들이 이동 단말기와 기지국 사이에서의 직접 또는 중계국(15)을 통한 간접 신호 전송에 이용된다.

도 5를 참조하여, 논리적인 OFDM 송신 아키텍처가 설명된다. 먼저, 기지국 제어기(10)는 다양한 이동 단말기들(16)로 전송될 데이터를 기지국(14)일 수 있는 송신 장치들로 직접 또는 중계국(15)의 도움으로 전송할 것이다. 기지국(14)은 이동 단말기들과 관련된 채널 품질 지시자(CQI)들을 이용하여, 송신을 위해 데이터를 스케줄링하는 것은 물론, 스케줄링된 데이터의 전송을 위한 적절한 코딩 및 변조를 선택할 수 있다. CQI들은 이동 단말기들(16)로부터 직접 생성되거나, 이동 단말기들(16)에 의해 제공된 정보에 기초하여 기지국(14)에서 결정될 수 있다. 어느 경우에나, 각각의 이동 단말기(16)에 대한 CQI는 채널 진폭(또는 응답)이 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 변하는 정도의 함수이다.

비트들의 스트림인 스케줄링된 데이터(44)는 데이터 스크램블링 논리(46)를 이용하여 데이터와 관련된 피크 대 평균 전력 비율을 줄이는 방식으로 스크램블링된다. 스크램블링된 데이터에 대한 순환 중복 검사(CRC)가 CRC 추가 논리(48)를 이용하여 결정되고, 스크램블링된 데이터에 첨부된다. 이어서, 채널 인코더 논리(50)를 이용하여 채널 코딩을 수행하여, 데이터에 중복을 효과적으로 추가함으로써, 이동 단말기(16)에서의 복원 및 에러 정정을 용이하게 한다. 다시, 특정 이동 단말기(16)에 대한 채널 코딩은 CQI에 기초한다. 일부 구현들에서, 채널 인코더 논리(50)는 공지된 터보 인코딩 기술들을 이용한다. 이어서, 인코딩된 데이터는 인코딩과 관련된 데이터 확장을 보상하기 위해 레이트 매칭 논리(52)에 의해 처리된다.

비트 인터리버 논리(54)는 인코딩된 데이터 내의 비트들을 체계적으로 재배열하여 연속 데이터 비트들의 손실을 최소화한다. 결과적인 데이터 비트들은 선택된 기저대역 변조에 따르는 대응하는 심벌들로 맵핑 논리(56)에 의해 체계적으로 맵핑된다. 바람직하게는, 직교 진폭 변조(QAM) 또는 직교 위상 시프트 키(QPSK) 변조가 이용된다. 변조의 정도는 바람직하게는 특정 이동 단말기에 대한 CQI에 기초하여 선택된다. 심벌들은 심벌 인터리버 논리(58)를 이용하여 주파수 선택 페이딩에 의해 유발되는 주기적 데이터 손실에 대한 송신 데이터의 면역력을 더 강화하기 위해 체계적으로 재배열될 수 있다.

이 시점에서, 비트들의 그룹들은 진폭 및 위상 성상도(constellation) 내의 위치들을 나타내는 심벌들로 맵핑되었다. 이어서, 공간 다이버시티가 요구될 때, 심벌들의 블록들은 공간-시간 블록 코드(STC) 인코더 논리(60)에 의해 처리되는데, 이 논리는 전송 신호들이 간섭에 더 강하고 이동 단말기(16)에서 더 쉽게 디코딩되게 하는 방식으로 심벌들을 변경한다. STC 인코더 논리(60)는 들어오는 심벌들을 처리하고, 기지국(14)의 송신 안테나들(28)의 수에 대응하는 "n"개의 출력을 제공한다. 도 5와 관련하여 전술한 바와 같은 제어 시스템(20) 및/또는 기저대역 프로세서(22)는 STC 인코딩을 제어하기 위한 맵핑 제어 신호를 제공할 것이다. 이 시점에서, "n"개의 출력에 대한 심벌들은 전송되어 이동 단말기(16)에 의해 복원될 수 있는 데이터를 나타내는 것으로 가정한다.

본 예에서, 기지국(14)은 2개의 안테나(28)(n=2)를 갖고, STC 인코더 논리(60)는 심벌들의 2개의 출력 스트림을 제공하는 것으로 가정한다. 따라서, STC 인코더 논리(60)에 의해 출력된 심벌 스트림들 각각은 이해의 편의를 위해 별개로 도시된 대응하는 IFFT 프로세서(62)로 전송된다. 이 분야의 기술자들은 하나 이상의 프로세서들이 단독으로 또는 본 명세서에서 설명되는 다른 처리와 연계하여 그러한 디지털 신호 처리를 제공하는 데 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. IFFT 프로세서들(62)은 푸리에 역변환을 제공하기 위해 각각의 심벌들에 바람직하게 작용할 것이다. IFFT 프로세서들(62)의 출력은 시간 도메인의 심벌들을 제공한다. 시간 도메인 심벌들은 프레임들로 그룹화되며, 프레임들은 프리픽스 삽입 논리(64)에 의해 프리픽스와 연관된다. 결과적인 신호들 각각은 디지털 도메인에서 중간 주파수로 상향 변환되고, 대응하는 디지털 상향 변환(DUC) 및 디지털/아날로그(D/A) 변환 회로(66)를 통해 아날로그 신호로 변환된다. 이어서, 결과적인(아날로그) 신호들은 RF 회로(68) 및 안테나들(28)을 통해 원하는 RF 주파수에서 동시에 변조되고, 증폭되고, 전송된다. 특히, 의도된 이동 단말기(16)에 의해 공지된 파일럿 신호들이 서브캐리어들 사이에 산란된다. 아래에 상세히 설명되는 이동 단말기(16)는 채널 추정을 위해 파일럿 신호들을 사용할 것이다.

이제, 도 6을 참조하여, 기지국(14)으로부터 직접 또는 중계국(15)의 도움으로 이동 단말기(16)에 의한 전송 신호들의 수신을 설명한다. 이동 단말기(16)의 안테나들(40) 각각에서의 전송 신호들의 도달시, 각각의 신호들은 대응하는 RF 회로(70)에 의해 복조되고 증폭된다. 간명화를 위해, 2개의 수신 경로 중 하나만이 상세히 설명되고 도시된다. 아날로그/디지털(A/D) 변환기 및 하향 변환 회로(72)는 디지털 처리를 위해 아날로그 신호를 디지털화하고 하향 변환한다. 자동 이득 제어 회로(AGC)(74)는 결과적인 디지털화된 신호를 이용하여, 수신된 신호 레벨에 기초하여 RF 회로(70) 내의 증폭기들의 이득을 제어할 수 있다.

먼저, 디지털화된 신호가 동기화 논리(76)에 제공되며, 이 논리는 개략적 동기화 논리(78)를 포함하고, 이 논리는 여러 개의 OFDM 심벌을 버퍼링하고, 2개의 연속하는 OFDM 심벌 사이의 자동 상관을 계산한다. 상관 결과의 최대치에 대응하는 결과적인 시간 인덱스가 세부적 동기화 검색 윈도를 결정하고, 세부적 동기화 논리(80)는 이 윈도를 이용하여, 헤더들에 기초하여 정확한 프레이밍 시작 위치를 결정한다. 세부적 동기화 논리(80)의 출력은 프레임 정렬 논리(84)에 의한 프레임 획득을 용이하게 한다. 후속 FFT 처리가 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로의 정확한 변환을 제공하기 위해 적절한 프레이밍 정렬이 중요하다. 세부적 동기화 알고리즘은 헤더들에 의해 운반된 수신 파일럿 신호들과 공지된 파일럿 데이터의 국지적 사본 사이의 상관성에 기초한다. 프레임 정렬 획득이 발생하면, OFDM 심벌의 프리픽스는 프리픽스 제거 논리(86)에 의해 제거되며, 결과적인 샘플들은 주파수 오프셋 정정 논리(88)로 전송되고, 이 논리는 송신기 및 수신기 내의 매칭되지 않은 국지적 발진기들에 의해 유발되는 시스템 주파수 오프셋을 보상한다. 바람직하게는, 동기화 논리(76)는 주파수 오프셋 및 클럭 추정 논리(82)를 포함하며, 이 논리는 헤더들에 기초하여 전송 신호에 대한 그러한 효과들의 추정을 돕고, 그러한 추정들을 정정 논리(88)에 제공하여 OFDM 심벌들을 적절히 처리한다.

이 시점에서, 시간 도메인의 OFDM 심벌들은 FFT 처리 논리(90)를 이용하여 주파수 도메인으로 변환될 준비가 되어 있다. 그 결과들은 주파수 도메인 심벌들이며, 이들은 처리 논리(92)로 전송된다. 처리 논리(92)는 산란된 파일럿 추출 논리(94)를 이용하여 산란된 파일럿 신호를 추출하고, 채널 추정 논리(96)를 이용하여 추출된 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정치를 결정하며, 채널 재구성 논리(98)를 이용하여 모든 서브캐리어들에 대한 채널 응답들을 제공한다. 서브캐리어들 각각에 대한 채널 응답을 결정하기 위하여, 파일럿 신호는 본질적으로 시간 및 주파수 양자에서 공지된 패턴으로 OFDM 서브캐리어들 전반에서 데이터 심벌들 사이에 산란되는 다수의 파일럿 심벌들이다. 도 6에서 계속하면, 처리 논리는 수신된 파일럿 심벌들과 소정 시간들에서 소정 서브캐리어들에서 예상되는 파일럿 심벌들을 비교하여, 파일럿 심벌들을 전송한 서브캐리어들에 대한 채널 응답을 결정한다. 그 결과들은 파일럿 심벌들을 제공하지 않은 나머지 서브캐리어들 중 모두는 아니더라도 대부분에 대한 채널 응답을 추정하도록 보간된다. 실제 및 보간된 채널 응답들은 OFDM 채널 내의 서브캐리어들 중 모두는 아니더라도 대부분에 대한 채널 응답들을 포함하는 전체 채널 응답을 추정하는 데 사용된다.

각각의 수신 경로에 대한 채널 응답들로부터 도출되는 주파수 도메인 심벌들 및 채널 재구성 정보는 STC 디코더(100)에 제공되며, 이 디코더는 양 수신 경로들 상에 STC 디코딩을 제공하여 전송 심벌들을 복원한다. 채널 재구성 정보는 각각의 주파수 도메인 심벌들을 처리할 때 송신 채널의 영향들을 제거하는 데 충분한 등화 정보를 STC 디코더(100)에 제공한다.

복원된 심벌들은 송신기의 심벌 인터리버 논리(58)에 대응하는 심벌 디인터리버 논리(102)를 이용하여 역순으로 배치된다. 이어서, 디인터리브된 심벌들은 디맵핑 논리(104)를 이용하여 대응하는 비트스트림으로 복조 또는 디맵핑된다. 이어서, 비트들은 송신기 아키텍처의 비트 인터리버 논리(54)에 대응하는 비트 디인터리버 논리(106)를 이용하여 디인터리브된다. 이어서, 디인터리브된 비트들은 레이트 디매칭 논리(108)에 의해 처리되고, 최초 스크램블된 데이터 및 CRC 체크섬을 복원하기 위해 채널 디코더 논리(110)에 제공된다. 따라서, CRC 논리(112)는 CRC 체크섬을 제거하고, 스크램블된 데이터를 전통적인 방식으로 검사하고, 이 데이터를 디스크램블링 논리(114)에 제공하며, 이 논리는 이 데이터를 공지된 기지국 디스크램블링 코드를 이용하여 디스크램블하여 최초 전송 데이터(116)를 복원한다.

데이터(116)의 복원과 동시에, CQI, 또는 적어도 기지국(14)에서 CQI를 생성하는 데 충분한 정보가 결정되고, 기지국(14)으로 전송된다. 전술한 바와 같이, CQI는 캐리어 대 간섭 비율(CR)은 물론, OFDM 주파수 대역 내의 다양한 서브캐리어들에 걸쳐 채널 응답이 변하는 정도의 함수일 수 있다. 이 실시예에서는, 정보를 전송하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역 내의 각각의 서브캐리어에 대한 채널 이득을 서로 비교하여, OFDM 주파수 대역에 걸쳐 채널 이득이 변하는 정도를 결정한다. 다양한 기술들을 이용하여 변화의 정도를 측정할 수 있지만, 한 가지 기술은 데이터를 전송하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역 전반의 각각의 서브캐리어에 대한 채널 이득의 표준 편차를 계산하는 것이다.

일부 실시예들에서, 중계국은 하나의 라디오만을 이용하여 시분할 방식으로 동작하거나, 대안으로서 다수의 라디오를 포함할 수 있다.

도 1 내지 6은 본원의 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 통신 시스템의 하나의 특정 예를 제공한다. 본원의 실시예들은, 이 특정 예와 다르지만 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 실시예들의 구현과 일관된 방식으로 동작하는 아키텍처들을 갖는 통신 시스템들을 이용하여 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

이제, 도 7을 참조하면, 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른, 전술한 BS들(14), MS들(16) 및 RS들(15) 사이의 무선 통신을 지원하는 네트워크의 논리적 표현인 예시적인 네트워크 기준 모델이 도시되어 있다. 네트워크 기준 모델은 기능 엔티티들 및 이러한 기능 엔티티들 사이에 연동성이 달성되는 기준 포인트들을 식별한다. 특히, 네트워크 기준 모델은 MS(16), 액세스 서비스 네트워크(ASN) 및 접속 서비스 네트워크(CSN)를 포함할 수 있다.

ASN은 가입자(예로서, IEEE 802.16e/m 가입자)에게 무선 액세스를 제공하는 데 필요한 네트워크 기능들의 완전한 세트로서 정의될 수 있다. ASN은 하나 이상의 BS(14) 및 하나 이상의 ASN 게이트웨이와 같은 네트워크 요소들을 포함할 수 있다. ASN은 둘 이상의 CSN에 의해 공유될 수 있다. ASN은 다음의 기능들을 제공할 수 있다:

- MS(16)와의 계층 1 및 계층 2 접속;

- 가입자 세션들에 대한 인증, 허가 및 세션 어카운팅을 위한 가입자의 홈 네트워크 서비스 제공자(H-NSP)로의 AAA 메시지의 전송;

- 가입자의 선호 NSP의 네트워크 발견 및 선택;

- MS(16)와의 계층 3(L3) 접속을 설정하기 위한 중계 기능(예로서, IP 어드레스 할당);

- 무선 자원 관리.

위의 기능들에 더하여, 휴대 및 이동 환경을 위해, ASN은 아래의 기능들을 더 지원할 수 있다:

- ASN 앵커링 이동성;

- CSN 앵커링 이동성;

- 페이징;

- ASN-CSN 터널링.

그의 일부를 위해, CSN은 가입자에게 IP 접속 서비스들을 제공하는 네트워크 기능들의 세트로서 정의될 수 있다. CSN은 아래의 기능들을 제공할 수 있다:

- 사용자 세션들에 대한 MS IP 어드레스 및 엔드포인트 파라미터 할당;

- AAA 프록시 또는 서버;

- 사용자 가입 프로필들에 기초하는 정책 및 허가 제어;

- ASN-CSN 터널링 지원;

- 가입자 과금 및 운영자간 지불;

- 로밍을 위한 CSN간 터널링;

- ASN간 이동성.

CSN은 위치 기반 서비스, 피어 대 피어 서비스에 대한 접속, IP 멀티미디어 서비스에 대한 준비, 허가 및/또는 접속과 같은 서비스들을 제공할 수 있다. CSN은 라우터, AAA 프록시/서버, 사용자 데이터베이스 및 연동 게이트웨이 MS와 같은 네트워크 요소들을 더 포함할 수 있다. IEEE 802.16m과 관련하여, CSN은 IEEE 802.16m NSP의 일부로서 또는 인컴번트(incumbent) IEEE 802.16e NSP의 일부로서 배치될 수 있다.

또한, RS들(15)은 개선된 커버리지 및/또는 용량을 제공하도록 배치될 수 있다. 도 8과 관련하여, 레거시 RS를 지원할 수 있는 BS(14)는 "레거시 존" 내의 레거시 RS와 통신한다. BS(14)는 "16m 존"에서 레거시 프로토콜 지원을 제공할 필요가 없다. 중계 프로토콜 설계는 IEEE 802-16j의 설계에 기초할 수 있지만, "레거시 존"에서 사용되는 IEEE 802-16j 프로토콜들과 다를 수도 있다.

이제, 도 9를 참조하면, MS(16) 및 BS(14) 양자에 적용되고, 매체 액세스 제어(MAC) 공통 부분 하위 계층, 수렴 하위 계층, 보안 하위 계층 및 물리(PHY) 계층을 포함하는 다양한 기능 블록들을 포함하는 시스템 기준 모델이 도시되어 있다.

수렴 하위 계층은 CS SAP를 통해 수신된 외부 네트워크 데이터의 MAC SAP를 통해 MAC CPS에 의해 수신된 MAC SDU들로의 맵핑, 외부 네트워크 SDU들의 분류 및 이들과 MAC SFID 및 CID의 연관, 페이로드 헤더 억압/압축(PHS)을 수행한다.

보안 하위 계층은 인증 및 보안 키 교환 및 암호화를 수행한다.

물리 계층은 물리 계층 프로토콜 및 기능들을 수행한다.

이제, MAC 공통 부분 하위 계층이 더 상세히 설명된다. 먼저, 매체 액세스 제어(MAC)는 접속 지향이라는 것을 알 것이다. 즉, MS(16) 상에서 서비스들에 맵핑하고 다양한 QoS 레벨들을 연관시키기 위한 목적으로, "접속들"과 관련하여 데이터 통신들이 수행된다. 특히, MS(16)가 시스템 내에 설치될 때 "서비스 흐름들"이 준비될 수 있다. MS(16)의 등록 직후에, 접속들이 이러한 서비스 흐름들과 연관되어(서비스 흐름마다 하나의 접속), 대역폭을 요청하기 위한 기준을 제공한다. 게다가, 고객의 서비스가 변화를 필요로 할 때 새로운 접속들이 설정될 수 있다. 접속은 MAC을 이용하는 피어 수렴 프로세스들 사이의 맵핑 및 서비스 흐름 양자를 정의한다. 서비스 흐름은 접속 상에서 교환되는 MAC 프로토콜 데이터 유닛(PDU)들에 대한 QoS 파라미터들을 정의한다. 따라서, 서비스 흐름들은 대역폭 할당 프로세스에 필수적이다. 특히, MS(16)는 (서비스 흐름을 암시적으로 식별하는) 접속 단위의 업링크 대역폭을 요청한다. 대역폭은 MS로부터의 접속 단위 요청들에 응답하여 허가들의 집합으로서 BS에 의해 MS에 허가될 수 있다.

추가적으로 도 10을 참조하면, MAC 공통 부분 하위 계층(CPS)은 무선 자원 제어 및 관리(RRCM) 기능들 및 매체 액세스 제어(MAC) 기능들로 분류된다.

RRCM 기능들은 다음과 같은 무선 자원 기능들과 관련된 여러 기능 블록을 포함한다:

- 무선 자원 관리

- 이동성 관리

- 네트워크 엔트리 관리

- 위치 관리

- 유휴 모드 관리

- 보안 관리

- 시스템 구성 관리

- 멀티캐스트 및 브로드캐스팅 서비스(MBS)

- 서비스 흐름 및 접속 관리

- 중계 기능들

- 자기 조직화

- 멀티캐리어.

무선 자원 관리

무선 자원 관리 블록은 트래픽 부하에 기초하여 무선 네트워크 파라미터들을 조정하며, 또한 부하 제어(부하 균형화), 허가 제어 및 간섭 제어의 기능을 포함한다.

이동성 관리

이동성 관리 블록은 RAT내/RAT간 핸드오버와 관련된 기능들을 지원한다. 이동성 관리 블록은 광고 및 측정을 포함하는 RAT내/RAT간 네트워크 토폴로지 획득을 처리하고, 후보 이웃 타겟 BS들/RS들을 관리하며, 또한 MS가 RAT내/RAT간 핸드오버 동작을 수행하는지를 결정한다.

네트워크 엔트리 관리

네트워크 엔트리 관리 블록은 초기화 및 액세스 절차들을 관리한다. 네트워크 엔트리 관리 블록은 액세스 절차들, 즉 레인징, 기본 능력 협상, 등록 등 동안에 필요한 관리 메시지들을 생성할 수 있다.

위치 관리

위치 관리 블록은 위치 기반 서비스(LBS)의 지원을 관리한다. 위치 관리 블록은 LBS 정보를 포함하는 메시지들을 생성할 수 있다.

유휴 모드 관리

유휴 모드 관리 블록은 유휴 모드 동안에 위치 갱신 동작을 관리한다. 유휴 모드 관리 블록은 유휴 모드 동작을 제어하며, 코어 네트워크 측의 페이징 제어기로부터의 페이징 메시지에 기초하여 페이징 광고 메시지를 생성한다.

보안 관리

보안 관리 블록은 보안 통신을 위한 인증/허가 및 키 관리를 담당한다.

시스템 구성 관리

시스템 구성 관리 블록은 시스템 구성 파라미터들, 및 MS로 전송할 시스템 파라미터들 및 시스템 구성 정보를 관리한다.

멀티캐스트 및 브로드캐스팅 서비스( MBS )

MBS 블록은 브로드캐스팅 및/또는 멀티캐스팅 서비스와 관련된 관리 메시지들 및 데이터를 제어한다.

서비스 흐름 및 접속 관리

서비스 흐름 및 접속 관리 블록은 액세스/핸드오버/서비스 흐름 생성 절차들 동안에 "MS 식별자들"(또는 국 식별자들 - STID들) 및 "흐름 식별자들"(FID들)을 할당한다. MS 식별자들 및 FID들은 아래에 더 설명된다.

중계 기능들

중계 기능 블록은 멀티홉 중계 메커니즘들을 지원하기 위한 기능들을 포함한다. 이 기능들은 BS와 액세스 RS 사이에 중계 경로들을 유지하기 위한 절차들을 포함한다.

자기 조직화

자기 조직화 블록은 자기 구성 및 자기 최적화 메커니즘들을 지원하기 위한 기능들을 수행한다. 이 기능들은 자기 구성 및 자기 최적화에 대한 측정치들을 보고하도록 RS들/MS들에 요청하고 RS들/MS들로부터 측정치들을 수신하기 위한 절차들을 포함한다.

멀티캐리어

멀티캐리어(MC) 블록은 공통 MAC 엔티티가 다수의 주파수 채널에 걸치는 PHY를 제어할 수 있게 한다. 채널들은 상이한 대역폭들(예를 들어, 5, 10 및 20MHz)을 가질 수 있고, 연속 또는 불연속 주파수 대역들 상에 있을 수 있다. 채널들은 동일 또는 상이한 이중 모드들, 예를 들어 FDD, TDD 또는 양방향 및 브로드캐스트 전용 캐리어들의 혼합 모드를 가질 수 있다. 연속 주파수 채널들의 경우, 중첩된 보호 서브캐리어들이 데이터 전송에 사용되도록 주파수 도메인에서 정렬된다.

매체 액세스 제어(MAC)는 다음과 같은 물리 계층 및 링크 제어들과 관련된 기능 블록들을 포함한다:

- PHY 제어

- 제어 시그널링

- 슬립 모드 관리

- QoS

- 스케줄링 및 자원 다중화

- ARQ

- 단편화/팩킹

- MAC PDU 형성

- 멀티 라디오 공존

- 데이터 포워딩

- 간섭 관리

- BS간 조정.

PHY 제어

PHY 제어 블록은 레인징, 측정/피드백 (CQI) 및 HARQ ACK/NACK와 같은 PHY 시그널링을 처리한다. CQI 및 HARQ ACK/NACK에 기초하여, PHY 제어 블록은 MS가 보는 바와 같은 채널 품질을 추정하고, 변조 및 코딩 스킴(MCS) 및/또는 전력 레벨의 조정을 통해 링크 적응을 수행한다. 레인징 절차시에, PHY 제어 블록은 전력 조정, 주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋 추정과의 업링크 동기화를 수행한다.

제어 시그널링

제어 시그널링 블록은 자원 할당 메시지들을 생성한다. 슬립 모드 관리 블록은 슬립 모드 동작을 처리한다.

슬립 모드 관리

슬립 모드 관리 블록은 또한 슬립 동작과 관련된 MAC 시그널링을 생성할 수 있으며, 슬립 기간에 따라 적절히 동작하기 위해 스케줄링 및 자원 다중화 블록과 통신할 수 있다.

QoS

QoS 블록은 각각의 접속에 대해 서비스 흐름 및 접속 관리 블록으로부터 입력된 QoS 파라미터들에 기초하여 QoS 관리를 처리한다.

스케줄링 및 자원 다중화

스케줄링 및 자원 다중화 블록은 접속들의 특성들에 기초하여 패킷들을 스케줄링하고 다중화한다. 접속들의 특성들을 반영하기 위하여, 스케줄링 및 자원 다중화 블록은 각각의 접속에 대한 QoS 블록으로부터 QoS 정보를 수신한다.

ARQ

ARQ 블록은 MAC ARQ 기능을 처리한다. ARQ 인에이블드 접속들의 경우, ARQ 블록은 MAC SDU를 ARQ 블록들로 논리적으로 분할하며, 각각의 논리 ARQ 블록을 넘버링한다. ARQ 블록은 또한 피드백 메시지(ACK/NACK 정보)와 같은 ARQ 관리 메시지들을 생성할 수 있다.

단편화/ 팩킹

단편화/팩킹 블록은 스케줄링 및 자원 다중화 블록으로부터의 스케줄링 결과들에 기초하여 MSDU들의 단편화 및 팩킹을 수행한다.

MAC PDU 형성

MAC PDU 형성 블록은 MAC PDU를 형성하며, 따라서 BS/MS는 사용자 트래픽 또는 관리 메시지들을 PHY 채널 내로 전송할 수 있다. MAC PDU 형성 블록은 MAC 헤더를 추가하며, 서브 헤더들을 추가할 수 있다.

멀티 라디오 공존

멀티 라디오 공존 블록은 동일 이동국 상에 공존하는 IEEE 802.16m 및 논(non)-IEEE 802.16m 라디오들의 동시 동작들을 지원하기 위한 기능들을 수행한다.

데이터 포워딩

데이터 포워딩 블록은 BS와 MS 사이의 경로 상에 RS들이 존재할 때 전송 기능들을 수행한다. 데이터 포워딩 블록은 스케줄링 및 자원 다중화 블록 및 MAC PDU 형성 블록과 같은 다른 블록들과 협력할 수 있다.

간섭 관리

간섭 관리 블록은 셀/섹터간 간섭을 관리하기 위한 기능들을 수행한다. 이 동작들은 다음을 포함할 수 있다:

- MAC 계층 동작

- MAC 시그널링을 통해 전송되는 간섭 측정/평가 보고

- 스케줄링 및 유연한 주파수 재사용에 의한 간섭 완화

- PHY 계층 동작

- 송신 전력 제어

- 간섭 무작위화

- 간섭 제거

- 간섭 측정

- Tx 빔 형성/사전코딩.

BS 간 조정

BS간 조정 블록은 정보, 예컨대 간섭 관리 정보를 교환함으로써 다수의 BS의 액션들을 조정하기 위한 기능들을 수행한다. 이 기능들은 백본 시그널링에 의해 그리고 MS MAC 메시징에 의해 BS들 사이에 예를 들어 간섭 관리에 대한 정보를 교환하기 위한 절차들을 포함한다. 이 정보는 간섭 특성들, 예로서 간섭 측정 결과 등을 포함할 수 있다.

이제, BS(14) 및 MS(16)에서의 사용자 트래픽 데이터 흐름 및 처리를 나타내는 도 11을 참조한다. 점선 화살표들은 네트워크 계층으로부터 물리 계층으로의 그리고 그 반대로의 사용자 트래픽 데이터 흐름을 나타낸다. 송신 측에서, 물리 계층으로 전송할 MAC PDU(들)를 형성하기 위해 수렴 하위 계층, ARQ 기능(존재할 경우), 단편화/팩킹 기능 및 MAC PDU 형성 기능에 의해 네트워크 계층 패킷이 처리된다. 수신 측에서, 네트워크 계층 패킷들을 형성하기 위해 MAC PDU 형성 기능, 단편화/팩킹 기능, ARQ 기능(존재할 경우) 및 수렴 하위 계층 기능에 의해 물리 계층 SDU가 처리된다. 실선 화살표들은 CPS 기능들 사이의 그리고 사용자 트래픽 데이터의 처리와 관련된 CPS와 PHY 사이의 제어 프리미티브들을 나타낸다.

이제, BS(16) 및 MS(14)에서의 CPS 제어 평면 시그널링 흐름 및 처리를 나타내는 도 12를 참조한다. 송신 측에서, 점선 화살표들은 제어 평면 기능들로부터 데이터 평면 기능들로의 제어 평면 시그널링의 흐름 및 무선 전송될 대응하는 MAC 시그널링(예로서, MAC 관리 메시지들, MAC 헤더/서브헤더)을 형성하기 위한 데이터 평면 기능들에 의한 제어 평면 시그널링의 처리를 나타낸다. 수신 측에서, 점선 화살표들은 수신된 무선 MAC 시그널링의 데이터 평면 기능들에 의한 처리 및 제어 평면 기능들에 의한 대응하는 제어 평면 시그널링의 수신을 나타낸다. 실선 화살표들은 CPS 기능들 사이의 그리고 제어 평면 시그널링의 처리와 관련된 CPS와 PHY 사이의 제어 프리미티브들을 나타낸다. M_SAP/C_SAP 및 MAC 기능 블록들 사이의 실선 화살표들은 네트워크 제어 및 관리 시스템(NCMS)으로의/로부터의 제어 및 관리 프리미티브들을 나타낸다. M_SAP/C_SAP로의/로부터의 프리미티브들은 BS간 간섭 관리, RAT간/RAT내 이동성 관리 등과 같은 네트워크 관련 기능들 및 위치 관리, 시스템 구성 등과 같은 관리 관련 기능들을 정의한다.

이제, 멀티캐리어 시스템을 지원하기 위한 범용 프로토콜 아키텍처를 나타내는 도 13을 참조한다. 공통 MAC 엔티티는 다수의 주파수 채널에 걸치는 PHY를 제어할 수 있다. 하나의 캐리어 상에서 전송되는 일부 MAC 메시지들은 다른 캐리어들에도 적용할 수 있다. 채널들은 상이한 대역폭들(예를 들어, 5, 10 및 20MHz)을 가질 수 있으며, 연속 또는 불연속 주파수 대역들 상에 있을 수 있다. 채널들은 상이한 이중 모드들, 예를 들어 FDD, TDD 또는 양방향 및 브로드캐스트 전용 캐리어들의 혼합 모드를 가질 수 있다.

공통 MAC 엔티티는 한 번에 하나의 채널만을 통한 또는 연속 또는 불연속 채널들에 걸치는 집합을 통한 동작과 같은 상이한 능력들을 갖는 MS들(16)의 동시 존재를 지원할 수 있다.

OFDM 및 OFDMA 무선 통신 시스템들에서, 시스템에 진입하기를 의도하는 임의의 이동국(16)은 신호들을 전송하고 있는 기지국(14)과의 시간 및 주파수 동기화를 설정하는 것은 물론, 대부분의 경우에 기지국(14)인 송신 장치의 (셀 ID와 같은) 식별 정보를 취득하는 것이 필요하다. 따라서, 이동국(16)은 기지국(14)과 동기화하여, 셀 ID와 같은 소정의 기지국 파라미터들을 검출해야 한다. 일반적으로, 셀 ID는 기지국(14)으로부터 발행되는 각각의 신호 프레임 내에 삽입되는 소정 기지국(14)에 의해 사용되는 프리앰블을 검출함으로써 얻어진다. 송신 장치는 본 명세서에서 기지국(14)인 것으로 설명되지만, 송신 장치는 중계국(15)일 수도 있다는 것을 알아야 한다.

일반적으로, 프리앰블들은 다음의 동작들, 즉 고속 기지국 액세스, 기지국 식별/선택 및 C/I 비율 측정, 프레이밍 및 타이밍 동기화, 주파수 및 샘플링 클럭 오프셋 추정 및 초기 채널 추정 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 이상적으로는, 프레임 프리앰블은 더 큰 스펙트럼 효율 및 무선 용량을 제공하기 위해 최소화된 오버헤드를 갖도록 설계된다.

광대역 무선 액세스에서의 채널 대역폭의 증가는 물론, FTT 크기의 증가로 인해, 수신 신호에서의 프리앰블의 검색은 이동국(16)에 의한 높은 계산 복잡성을 요구할 수 있다.

802.16m과 같은 무선 통신 시스템들의 진화된 버전들에서, 프레임 구조는 새로운 프리앰블 구성을 바람직하게 한다. 이러한 구성은 주요 및 보조 프리앰블들의 상대적 타이밍, 다른 정보(보조 프리앰블의 시그널링 타이밍/위치, (특히, 국지화된 셀들의 그룹에 대한) 그룹 ID, 대역폭 및/또는 멀티캐리어 구조, 레거시 시스템 파라미터들, 이동국에 유용한 다른 정보를 포함함)를 이동국으로 전송하기 위한 주요 동기화 채널의 사용, 멀티캐리어 구조들에 대한 동기화 채널들의 구조 및/또는 위치, 이동 기지/중계 국들에 대한 특정 코드 구조, 프리앰블들 및 수퍼프레임 헤더에 대한 상대적 타이밍 옵션들을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, OFDM 신호 내의 각각의 프레임은 적어도 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블을 갖는다. 제1 프리앰블은, 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블에 대한 전체적인 검색이 비교적 빠르고, 기존의 프리앰블 설계들보다 낮은 계산 복잡성을 요구하도록 설계된다. 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블은 개략적인 타이밍 및 프레임 동기화, 셀 ID 식별 및 주파수 동기화에 사용될 수 있다. 제1 및 제2 프리앰블들은 또한 주파수 도메인 세부 주파수 동기화를 지원할 수 있다. 게다가, 제어 정보가 프리앰블 상에서 운반되고, 주요 및 보조 동기화 채널들의 타이밍에서의 모호함이 감소하고, 전체 셀 ID들의 수가 증가하며, 멀티캐리어 프리앰블 배치들에서의 모호함이 감소한다. 아래에서 간소화를 위해 제1 및 제2 프리앰블이 설명되지만, 본 발명은 신호 프레임 내의 3개 이상의 프리앰블을 이용하여 구현될 수도 있다는 것을 알아야 한다.

아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블은 이동국이 기지국 또는 복수의 기지국에 대한 액세스를 얻을 수 있게 하는 제1 및 제2 동기화 시퀀스들을 제공한다. 제1 및 제2 프리앰블들 중 적어도 하나는 기존의 레거시 프리앰블과 공존하거나, 레거시 프리앰블을 대체할 수 있다. "레거시 프리앰블"이라는 용어는 IEEE 802.16-2004에 설명된 바와 같은 OFDMA 프레임 내의 종래 기술의 프리앰블을 포함하는 것을 의도한다.

제1 프리앰블은 정보를 운반할 수 있는 제1 동기화 시퀀스를 포함한다. 비제한적인 예에 따르면, 제1 동기화 시퀀스의 적어도 일부는 기지국들의 그룹과 관련된 "셀 그룹 ID"를 운반할 수 있다. 기지국들의 그룹은 지리에 기초하여 또는 많은 가능성 가운데 특히 이동 기지국들인 것과 같은 공통 특성에 기초하여 함께 그룹화될 수 있다.

아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제1 프리앰블의 제1 동기화 시퀀스는 송신 기지국(14) 또는 송신 기지국(14)이 속하는 기지국들의 소정 그룹과 관련된 상이한 속성들 또는 파라미터들에 관한 추가적인 정보를 더 운반할 수 있다. 제1 동기화 시퀀스는 또한 이동 장치(16)로 운반되도록 의도된 소정의 제어 정보를 포함할 수 있다.

제2 프리앰블은 기지국들의 그룹 내의 송신 기지국(14)과 관련된 "국지적 ID"를 나타내는 정보를 운반하는 제2 동기화 시퀀스를 포함한다. 따라서, 결합시에, 제1 동기화 시퀀스와 제2 동기화 시퀀스는 송신 기지국의 고유 셀 ID를 운반한다. 제1 동기화 시퀀스와 제2 동기화 시퀀스의 결합은 또한 소정의 제어 정보를 이동 장치(16)로 운반할 수 있다.

도 14에는 본 발명에 의해 사용되는 OFDM 신호(1400)의 비제한적인 예가 도시되어 있다. 이 OFDM 신호(1400)는 통상적으로 1000 비트의 데이터를 포함하는 복수의 순차적인 OFDM 프레임(1402) 또는 블록으로서 전송된다. 각각의 OFDM 프레임(1402)은 도시된 비제한적인 예에서 1404a 내지 e로 넘버링된 다수의 서브프레임을 포함한다. 각각의 OFDM 프레임(1402)은 상이한 수의 서브프레임(1404)을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다. 서브프레임들은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 프리앰블들, 헤더들 또는 OFDM 심벌들에 대해 할당된다. 더구나, 서브프레임들은 상이한 서브캐리어들 상에 있을 수 있다. 이러한 구조는 3GPP 및 3GPP2 기술들에서 개발될 것들과 유사할 것으로 예상되는 802.16m에서 제안되는 것과 유사할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

도 14에 도시된 예에서, 서브프레임(1404a)은 제1 동기화 시퀀스(1406)를 포함하는 제1 프리앰블을 포함하며, 서브프레임(1404c)은 제2 동기화 시퀀스(1408)를 포함하는 제2 프리앰블을 포함한다. 서브프레임(1404b)은 헤더를 포함한다. 서브프레임들(1404d, 1404e)은 무선 네트워크를 통해 수신 이동국(16)으로 전송되도록 의도된 음성 데이터, 비디오 데이터, 제어 정보 또는 임의의 다른 정보 데이터를 전송하는 데 사용되는 OFDM 심벌들을 포함한다.

프리앰블들, 헤더 및 OFDM 신호들의 OFDM 프레임 내의 상대적 위치 또는 장소는 각각의 OFDM 프레임에 대해 고정될 수 있거나, OFDM 프레임마다 다를 수 있다. 일부 예들에서, 제1 프리앰블("프리앰블 1")은 제1 서브프레임 상에서 전송될 수 있고, 제2 프리앰블("프리앰블 2")은 제2 서브프레임 상에서 전송될 수 있다. 대안으로서, 제2 프리앰블이 제1 프리앰블 앞에 배치되는 것이 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제1 프리앰블은 제2 프리앰블을 포함하는 서브프레임 바로 뒤의 서브프레임 상에서 전송된다. 대안 실시예들에서, 헤더는 제2 프리앰블 바로 뒤의 서브프레임 상에서 전송된다. 일부 예들에서, 헤더는 수퍼프레임 헤더이며, 따라서 각각의 프레임 내에 포함되는 것이 아니라, 예를 들어 4개 또는 5개째의 프레임 내에만 포함된다. 이러한 상황에서, 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블은 서로 인접하거나, OFDM 심벌들을 포함하는 서브프레임들에 의해 분리될 수 있다.

제1 및 제2 프리앰블들의 상대적 위치가 변할 수 있는 경우, 본 발명에 따르면, 제1 프리앰블은 제2 프리앰블의 프레임 내의 위치를 나타내는 정보를 운반하도록 설계된다. 이러한 방식으로, OFDM 프레임들이 이동국(16)에서 수신될 때, 수신 이동국(16)이 제1 및 제2 프리앰블들 양자를 검색하고 배치하는 것이 더 쉽고 더 빠르다.

제2 프리앰블의 OFDM 프레임 내의 위치 또는 상대적 위치를 나타내는 정보는 일반적으로 제1 프리앰블의 제1 동기화 시퀀스를 통해 운반된다. 구체적으로, 제1 동기화 시퀀스는 OFDM 프레임 내의 제2 프리앰블의 위치를 나타내는 정보를 운반할 수 있다. 제1 동기화 시퀀스는 제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 상대적 타이밍을 나타내는 정보를 운반할 수 있거나, 제1 동기화 시퀀스는 제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 오프셋 또는 상대적 위치를 나타내는 정보를 운반할 수 있다. 이러한 정보에 기초하여, OFDM 신호를 수신하는 이동국(16)은 제2 프리앰블을 위해 OFDM 프레임 내의 어느 곳을 살펴볼지를 빠르게 결정할 수 있으며, 따라서 제2 프리앰블을 찾아내고, 기지국(14)과의 동기화를 설정하고, 송신 기지국(14)의 고유 셀 ID를 식별하는 데 필요한 시간 및 계산 복잡성을 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 프리앰블은 제1 동기화 시퀀스를 이용하여 제2 프리앰블의 OFDM 프레임 내의 위치를 나타내는 정보를 운반한다. 비제한적인 예에서, 제1 프리앰블은 40개의 동기화 시퀀스 중 하나를 사용할 수 있으며, 동기화 시퀀스는 10개의 가능한 "셀 그룹 ID" 중 하나를 제공하는 제1 부분 및 제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 4개의 가능한 오프셋 중 하나를 제공하는 제2 부분으로 구성된다. 따라서, 동기화 시퀀스는 송신 기지국이 속하는 기지국들의 그룹의 "셀 그룹 ID"를 제공하는 제1 부분 및 제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 "오프셋"의 지시를 제공하는 제2 부분으로 구성된다. "오프셋"을 시그널링함으로써, 수신 이동국(16)은 제2 프리앰블을 위해 각각의 서브프레임 위치를 검색할 필요가 없을 것이다. 대신에, 이동국(16)은 어디를 살펴볼지를 정확히 알 것이며, 따라서 검색 복잡성을 줄일 것이다.

임의 수의 동기화 시퀀스가 제1 프리앰블에 의해 사용될 수 있고, 제1 부분은 10개의 시퀀스 중 하나로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 게다가, 동기화 시퀀스의 제2 부분은 제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 "오프셋"의 지시를 제공하는 대신에, 동기화 시퀀스의 제2 부분은 2개의 프리앰블 사이의 상대적 타이밍의 지시를 제공할 수 있다.

제1 동기화 시퀀스는 제어 정보 또는 기지국들의 그룹과 관련된 속성 또는 파라미터를 나타내는 정보일 수 있는 다른 정보를 운반하는 제3 부분을 더 포함할 수 있다. 제3 부분은 또한 많은 가능성 가운데 특히 헤더 또는 수퍼프레임 헤더의 상대적 위치 또는 제1 프리앰블과 레거시 프레임 사이의 상대적 위치를 나타내는 정보를 운반할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제2 프리앰블은 기지국들의 그룹 내의 송신 기지국과 관련된 "국지적 ID"를 운반하는 제2 동기화 시퀀스를 포함한다. 예를 들어, 제2 동기화 시퀀스는 기지국들의 그룹 내의 상이한 기지국과 각각 관련된 114개의 시퀀스(또는 임의의 다른 가능한 수의 시퀀스) 중 하나를 사용할 수 있다. 따라서, (기지국들의 그룹을 나타내는) 제1 동기화 시퀀스의 제1 부분이 (그룹 내의 송신 기지국을 나타내는) 제2 동기화 시퀀스와 결합될 때, 완전한 셀 ID가 얻어진다.

제2 동기화 시퀀스는 송신 기지국(14)의 국지적 ID만을 운반할 수 있거나, 대안으로서 추가적인 정보도 운반할 수 있다. 예를 들어, 제2 동기화 시퀀스는 송신 기지국(14)의 "국지적 ID"를 운반하는 제1 부분 및 제어 정보, 또는 제1 동기화 시퀀스의 일부와 결합될 때 제어 정보를 운반하는 제어 정보의 일부와 같은 추가적인 정보를 운반하는 제2 부분을 포함할 수 있다.

비제한적인 예에 따르면, 제1 동기화 시퀀스는 동기 시퀀스들의 제1 세트에 속하고, 제2 동기화 시퀀스는 동기화 시퀀스들의 제2 세트에 속한다. 제1 프리앰블 검색의 편의 및 속도를 촉진하기 위해 동기화 시퀀스들의 제1 세트는 동기화 시퀀스들의 제2 세트보다 작은 것이 바람직하다. 전술한 예에서, 제1 동기화 시퀀스는 40개의 동기화 시퀀스의 세트에 속하고, 제2 동기화 시퀀스는 114개의 동기화 시퀀스의 세트에 속한다. 이것은 주요 시퀀스의 검색을 촉진하며, 주요 시퀀스가 제2 프리앰블의 신호 프레임 내의 위치를 제공하는 경우에 제1 및 제2 프리앰블들 양자의 검색에 필요한 전체 시간 및 복잡성이 크게 감소한다.

전술한 바와 같이, 제1 동기화 시퀀스는 "셀 그룹 ID"를 운반하는 적어도 일부를 포함한다. 따라서, (기지국들의 국지적 클러스터와 같은) 기지국들의 그룹은 제1 동기화 시퀀스의 공통 부분을 공유한다. 더욱이, 동기화 시퀀스의 "셀 그룹 ID" 부분은 그 기지국들의 그룹 내의 모든 기지국에 공통이다. 이동국(16)과 송신 기지국(14)의 동기화는 기지국들의 그룹 내의 모든 기지국들이 동일 자원들을 통해 동시에 동일 "셀 그룹 ID" 시퀀스를 갖는 신호 프레임들을 발행하는 매크로-다이버시티의 사용에 의해 촉진될 수 있다. 기지국들의 그룹 내의 모든 기지국들(14)이 동일 "셀 그룹 ID" 시퀀스를 동시에 전송함으로써, 수신 이동국(16)은 공통으로 발행된 시퀀스, 따라서 제1 프리앰블을 더 쉽게 식별할 수 있다. 제1 프리앰블이 식별되면, 수신 이동국(16)은 OFDM 신호 프레임 내의 제2 프리앰블의 위치를 식별할 수 있으며, 이는 송신 기지국의 "국지적 ID"를 제공하여, 그룹 내의 기지국들이 구별될 수 있게 한다. 이어서, 수신 기지국(16)은 송신 기지국(14)의 고유 셀 ID를 식별할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 기지국들(14) 및/또는 중계국들(15) 중 일부는 이동할 수 있으며, 따라서 이들은 이동하는 송신기들이다. 비제한적인 실시예에 따르면, 이동 기지국들(14) 및/또는 중계국들(15)은 전용 "셀 그룹 ID" 시퀀스와 연관될 수 있다. 더욱이, "셀 그룹 ID들"의 세트로부터의 하나 이상의 "셀 그룹 ID들"은 이러한 이동 송신기들을 위해 예약될 수 있으며, 따라서 이들은 고정 기지국들(14) 및 중계국들(15)과 구별될 수 있다. 이러한 방식으로, 그러한 이동 송신기들로부터 신호들을 수신하는 이동국(16)은 "셀 그룹 ID" 시퀀스에 기초하여 그들이 이동하고 있다는 것을 검출할 수 있다. "셀 그룹 ID" 시퀀스는 이동 기지국들(14) 및 중계국들(15) 양자와 연관될 수 있거나, 이동 기지국들(14) 및 이동 중계국들(15)은 상이한 "셀 그룹 ID" 시퀀스들과 연관될 수 있으며, 따라서 수신 이동국(16)은 그가 기지국(14) 또는 중계국(15)으로부터 수신하고 있다는 것을 검출할 수 있다.

프리앰블들의 검색 및 초기 검출을 더 간략화하고 촉진하기 위하여, 제1 및 제2 프리앰블들은 소정의 사전 정의된 방식들로 하나 이상의 캐리어 주파수들을 통해 전송되는 것으로 제한될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 프리앰블들 중 하나의 프리앰블의 적어도 일부는 다음 조건들에 따르는 동기화 채널에 의해 운반될 수 있다.

ㆍ 동기화 채널은 최소 캐리어 주파수일 수 있는 캐리어 주파수 내의 고정 대역폭으로 제한될 수 있다. 예를 들어, 동기화 채널은 5MHz로 고정될 수 있다.

ㆍ 동기화 채널은 제어 정보를 운반할 수 있는 주요 캐리어 주파수에만 걸쳐 존재하는 것으로 제한될 수 있다.

ㆍ 동기화 채널은 캐리어 주파수의 하나의 에지와 정렬되는 것으로 제한될 수 있다.

ㆍ 멀티캐리어 실시예들에서, 동기화 채널은 멀티캐리어 주파수들 중 더 작은 하나의 주파수를 통해서만 전송되는 것으로 제한될 수 있다.

도 15(a) 내지 15(c)에는 위의 제한들을 나타내는 하나 이상의 캐리어 주파수 채널들과 관련된 동기화 채널의 일부 그래픽 표현들이 도시되어 있다. 도 15(a)에 도시된 바와 같이, 동기화 채널은 (5MHz로 제한되는) 주요 캐리어 주파수와 동일한 대역폭을 가지며, 주요 캐리어 주파수의 양 에지들과 정렬된다. 도 15(b)에는 동기화 채널보다 큰 대역폭을 갖는 주요 캐리어 주파수가 도시되어 있다. 동기화 채널은 고정 대역폭을 가지며, 주요 캐리어 주파수의 하나의 에지와 정렬된다. 동기화 채널은 제어 정보를 운반할 수 있는 주요 캐리어 주파수를 통해 운반된다. 보조 캐리어 주파수는 동기화 채널이 없는 것으로 도시되어 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 주요 캐리어 주파수는 제어 정보를 운반할 수 있는 반면, 보조 캐리어 주파수는 운반하지 못한다. 도 15(c)에는 2개의 주요 캐리어 주파수가 도시되어 있다. 동기화 채널은 2개의 주요 캐리어 주파수 중 더 작은 것을 통해 운반되고, 보조 캐리어는 동기화 채널을 갖지 않는다. 대안 실시예에서, 주요 캐리어 주파수들 양자는 동기화 채널을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 제1 주요 캐리어 주파수는 동기화 채널보다 큰 대역폭을 가질 것이다.

추가 실시예에서, 제1 및 제2 프리앰블들 중 적어도 일부는 소정의 사전 정의된 조건들에 따라 하나 이상의 캐리어 주파수를 통해 전송되는 주요 및 보조 동기화 채널들에 의해 운반될 수 있다. 예를 들어, 주요 및 보조 동기화 채널들은 다음 조건들에 따를 수 있다.

ㆍ 주요 동기화 채널은 5MHz와 같은 최소 캐리어 주파수일 수 있는 고정 대역폭으로 제한될 수 있다. 반면, 보조 동기화 채널은 캐리어 주파수의 전체 대역폭을 포함하는 더 넓은 대역폭을 가질 수 있다.

ㆍ 주요 및 보조 동기화 채널들은 제어 정보를 운반할 수 있는 주요 캐리어 주파수에만 걸쳐 존재하는 것으로 제한될 수 있다. 그러나, 대안 실시예들에서, 보조 동기화 채널은 모든 캐리어 주파수들 상에 존재할 수 있다.

ㆍ 주요 동기화 채널은 캐리어 주파수의 하나의 에지와 정렬되는 것으로 제한될 수 있다.

ㆍ 멀티캐리어 실시예들에서, 주요 동기화 채널은 멀티캐리어 주파수들 중 더 작은 것을 통해서만 전송되는 것으로 제한될 수 있는 반면, 보조 동기화 채널은 모든 캐리어 주파수들 상에 존재할 수 있다.

도 16(a) 내지 16(c)에는 하나 이상의 캐리어 주파수 채널들과 관련된 주요 및 보조 동기화 채널들의 일부 그래픽 표현들이 도시되어 있다. 도 16(a)에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 동기화 채널들 양자는 주요 캐리어 주파수와 동일한 (5MHz로 제한되는) 대역폭을 갖는다. 또한, 제1 및 제2 동기화 채널들 양자는 주요 캐리어 주파수의 에지와 정렬된다. 도 16(b)에는 주요 캐리어 주파수를 통해 운반되는 주요 및 보조 동기화 채널들이 도시되어 있다. 주요 동기화 채널은 5MHz의 대역폭으로 제한되는 반면, 보조 동기화 채널은 주요 캐리어 주파수의 대역폭인 더 큰 대역폭을 갖는다. 주요 및 보조 동기화 채널들 양자는 주요 캐리어 주파수의 하나의 에지와 정렬된다. 도 16(c)에는 멀티-채널 실시예가 도시되어 있으며, 이 실시예에서 보조 동기화 채널은 2개의 주요 캐리어 주파수 중 더 큰 것을 통해 운반되고, 주요 동기화 채널은 2개의 주요 캐리어 주파수 중 더 작은 것을 통해 운반된다. 보조 캐리어 주파수는 동기화 채널을 갖지 않는 것으로 도시되어 있다.

이제, 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블 양자를 포함하기 위해 신호 프레임이 생성되는 방식이 도 2 및 17을 참조하여 더 상세히 설명된다. 도 2를 다시 참조하면, 제어 엔티티(20) 및/또는 기저대역 프로세서(22)에서의 하나 이상의 처리 모듈은 제1 및 제2 프리앰블들을 신호 프레임 내의 어느 곳에서 배치해야 하는지를 결정하고, 전술한 정보의 적어도 일부를 이동국(16)과 같은 수신 장치로 운반할 수 있기 위해 제1 및 제2 프리앰블들을 생성할 수 있다.

도 17에는 제1 및 제2 프리앰블들을 생성하여 신호 프레임 내에 배치하기 위해 하나 이상의 처리 모듈들에 의해 사용되는 프로세스를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 먼저, 단계 1702에서, 프로세스는 제1 프리앰블을 배치해야 하는 신호 프레임 내의 제1 위치를 결정하고, 제2 프리앰블을 배치해야 하는 신호 프레임 내의 제2 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 이러한 결정은 프레임 길이, 채널 조건들, 수퍼프레임 헤더의 포함 여부 등과 같은 다양한 기준들에 기초하여 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 프리앰블은 신호 프레임 내에 제1 프리앰블에 앞서는 위치에 배치될 수 있다.

단계 1704에서, 프로세스는 제1 프리앰블을 생성하는 단계를 포함한다. 전술한 바와 같이, 제1 프리앰블은 적어도, "셀 그룹 ID"를 제공하는 제1 부분 및 신호 프레임 내의 제2 프리앰블의 위치를 나타내는 정보를 제공하는 제2 부분을 포함하는 제1 동기화 시퀀스를 포함한다. 따라서, 제1 프리앰블은 제2 프리앰블의 결정된 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 생성된다.

"셀 그룹 ID"를 제공하는 제1 동기화 시퀀스의 제1 부분은 기지국에 알려질 수 있으며, 따라서 "셀 그룹 ID"를 나타내는 동기화 시퀀스는 기지국(14)에 의해 발행되는 각각의 신호 프레임 내에 포함된다. 대안으로서, "셀 그룹 ID"와 관련된 동기화 시퀀스는 기지국 제어기에 의해 기지국에 제공될 수 있다. 다른 대안으로서, 송신 기지국이 속하는 "셀 그룹 ID"와 관련된 동기화 시퀀스를 결정하기 위해 (국지적으로 또는 원격적으로 배치된) 룩업 테이블에 액세스하는 것이 가능하다. 룩업 테이블에 액세스하는 경우, "셀 그룹 ID"와 관련된 동기화 시퀀스는 셀 그룹 ID, 기지국의 지리 좌표들과 같은 송신 기지국의 특성, 기지국의 국지적 ID, 또는 송신 기지국에 알려진 임의의 다른 가능한 특성 또는 속성에 기초하여 결정될 수 있다.

제2 프리앰블의 신호 프레임 내의 위치를 나타내는 정보를 제공하는 제1 동기화 시퀀스의 제2 부분은 제2 프리앰블에 대해 단계 1702에서 결정된 위치에 기초하여 설정된다. 예를 들어, 제2 프리앰블이 배치될 수 있는 신호 프레임 내의 상이한 가능한 위치들 각각과 상이한 시퀀스 부분이 관련된다. 전술한 예에서, 제2 프리앰블은 제1 프리앰블과 관련된 4개의 상이한 오프셋 위치 중 하나에 배치될 수 있다. 오프셋 위치들 각각은 4개의 가능한 동기화 시퀀스 부분 각각과 연관될 수 있다. 따라서, 오프셋 위치에 기초하여, 대응하는 동기화 시퀀스 부분이 결정되고, 제1 동기화 시퀀스에 추가된다. 대응하는 동기화 시퀀스 부분은 상이한 오프셋 위치들을 상이한 동기화 시퀀스 부분들에 맵핑하는 (국지적으로 또는 원격적으로 배치된) 룩업 테이블에 기초하여 결정될 수 있다.

제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 오프셋의 예가 위에 제공되었지만, 제1 프리앰블과 제2 프리앰블 사이의 상대적 타이밍을 운반하기 위해 다른 동기화 시퀀스 부분들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

제1 프리앰블을 생성하는 프로세스는 송신 기지국 또는 송신 기지국이 속하는 기지국들의 그룹과 관련된 상이한 속성들 및/또는 특성들을 운반하는 추가 정보를 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1 프리앰블은 제어 정보도 운반할 수 있다. 제1 프리앰블에 의해 운반되는 이 추가 정보는 많은 가능성 가운데 특히 다른 동기화 시퀀스 부분들을 통해 운반될 수 있다.

단계 1706에서 제1 프리앰블이 신호 프레임 내에 단계 1702에서 결정된 제1 위치에 삽입되고, 단계 1708에서 제2 프리앰블이 신호 프레임 내에 단계 1702에서 결정된 제2 위치에 삽입된다. 제2 프리앰블은 제1 프리앰블과 매우 동일한 방식으로 생성된다. 전술한 바와 같이, 제2 프리앰블은 송신 기지국과 관련된 국지적 ID를 운반하는 제2 동기화 시퀀스를 포함한다. 국지적 ID를 나타내는 이 제2 동기화 시퀀스는 송신 기지국에 의해 알려질 수 있으며, 따라서 기지국(14)에 의해 발행되는 각각의 신호 프레임 내에 포함된다.

마지막으로, 단계 1710에서, 적절한 신호 변조가 이루어지면, 신호 프레임은 무선 네트워크 내의 수신 이동국(16)을 향해 발행된다.

송신 기지국에 의해 무선 네트워크를 통해 발행된 무선 신호는 수신 이동국(16)에 의해 수신된다. 이제, 수신 이동국(16)에 의해 신호 프레임이 처리되는 방식이 도 3 및 18을 참조하여 더 상세히 설명된다.

도 3을 다시 참조하면, 수신 회로(38)는 무선 네트워크를 통해 발행된 신호들을 수신하고, 이들 신호를 기저대역 프로세서(34)로 전송한다. 이어서, 제어 엔티티(32) 및/또는 기저대역 프로세서(34)에서의 하나 이상의 처리 모듈들은 주어진 신호 프레임 내에 포함된 제1 및 제2 프리앰블들을 검색 및 식별할 수 있다.

도 18에는 신호 프레임 내의 제1 및 제2 프리앰블들을 수신 및 식별하는 프로세스를 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 먼저, 단계 1802에서, 복수의 신호 프레임을 포함하는 무선 신호가 수신 회로(38)에서 수신된다. 신호 프레임들 각각은 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블을 포함한다. 단계 1804에서, 기저대역 프로세서(34) 및/또는 제어 엔티티(32)에서의 하나 이상의 처리 모듈들은 신호 프레임 내의 제1 동기화 프리앰블을 식별한다. 제1 동기화 신호의 식별은 신호 프레임들 각각에 포함되는 (제1 동기화 시퀀스의 적어도 일부일) 반복 발생 동기화 시퀀스를 식별함으로써 수행될 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 동기화 시퀀스는 수신 이동국(16)에 알려진 40개의 가능한 동기화 시퀀스 중 하나일 수 있다. 따라서, 수신 이동국은 수신된 신호들 내의 그러한 알려진 시퀀스들 중 반복 발생 시퀀스들을 "찾을" 것이다. 신호 프레임 내에서 시퀀스들 중 하나가 검출되면, 수신 이동국(16)은 제1 프리앰블이 검출된 것으로 알고, 따라서 프레임 주파수 및 타이밍 동기화가 수행될 수 있다. 더구나, 제1 동기화 시퀀스가 검출되면, 수신 이동국(16)은 "셀 그룹 ID" 및 제2 프리앰블의 위치 양자를 결정할 수 있다.

전술한 예를 계속하면, 제1 동기화 시퀀스는 "셀 그룹 ID"를 제공하는 제1 부분 및 제2 프리앰블의 위치의 지시를 제공하는 제2 부분을 포함한다. 비제한적인 실시예에 따르면, 수신 이동국(16)은 동기화 시퀀스들(또는 그의 부분들)을 셀 그룹 ID들 및 신호 프레임 내의 상이한 오프셋 또는 타이밍 위치들에 맵핑하는 룩업 테이블에 포함된 공지된 시퀀스들과 제1 동기화 시퀀스(또는 그의 제1 및/또는 제2 부분들)를 비교할 수 있다. 검출된 제1 동기화 시퀀스(또는 그의 부분들)와 룩업 테이블에 포함된 시퀀스들을 비교함으로써, "셀 그룹 ID" 및 제1 및 제2 프리앰블들 간의 오프셋 또는 타이밍이 결정될 수 있다. 대안으로서, 동기화 시퀀스의 제1 부분 자체는 "셀 그룹 ID"일 수 있다. 신호 프레임 내의 제2 프리앰블의 위치는 제1 프리앰블에 의해 운반된 정보에 그리고 특히 제1 동기화 시퀀스의 적어도 일부에 의해 운반된 정보에 기초하여 식별된다.

이러한 방식으로, 단계 1806에서, 신호 프레임 내의 제2 프리앰블의 위치가 제1 프리앰블에 의해 운반된 정보에 기초하여 식별될 수 있다. 이것은 제2 프리앰블의 위치의 식별과 관련된 검색 복잡성을 크게 줄인다. 위치가 식별되면, 수신 이동국(16)은 국지적 ID를 나타내는 정보를 운반하는 제2 프리앰블에 액세스할 수 있다. 구체적으로, 송신 기지국의 국지적 ID를 나타내는 정보는 제2 동기화 시퀀스에 의해 운반될 수 있다. 송신 기지국의 국지적 ID는 제2 동기화 시퀀스일 수 있거나, 공지된 제2 동기화 시퀀스들을 셀 그룹 ID와 관련된 기지국들의 그룹 내의 다양한 송신 기지국들의 각각의 국지적 ID들에 맵핑하는 룩업 테이블에 액세스할 수 있다.

단계 1808에서, 제1 및 제2 프리앰블들 양자가 식별되면, 제1 프리앰블 및 제2 프리앰블의 결합으로부터 송신 시그널링 정보가 얻어질 수 있다. 비제한적인 실시예에 따르면, 송신 시그널링 정보는 송신 기지국(14)의 고유 셀 ID일 수 있다.

본 발명은 그의 소정의 바람직한 실시예들을 참조하여 상당히 상세하게 설명되었지만, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 변형들 및 개량들이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들 및 이들의 균등물들에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (55)

1. 신호 프레임 내에서 데이터를 전송하는 방법으로서,
   a) 제1 동기화 프리앰블을 상기 신호 프레임 내의 제1 위치에 삽입하는 단계;
   b) 제2 동기화 프리앰블을 상기 신호 프레임 내의 제2 위치에 삽입하는 단계 - 상기 제1 동기화 프리앰블은 상기 제2 위치를 나타내는 정보를 운반함 -;
   c) 무선 통신 환경에서 상기 신호 프레임을 수신 장치를 향해 발행하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호 프레임은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 신호의 프레임인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 위치를 나타내는 상기 정보는 제1 동기화 시퀀스를 통해 운반되는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스는 상기 제1 동기화 프리앰블과 상기 제2 동기화 프리앰블 사이의 상대적 타이밍을 나타내는 정보를 운반하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스는 상기 제1 동기화 프리앰블과 상기 제2 동기화 프리앰블 사이의 오프셋을 나타내는 정보를 운반하는 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스는 송신 장치들의 그룹의 식별자를 나타내는 정보를 더 운반하고, 상기 신호 프레임은 상기 송신 장치들의 그룹에 속하는 소정의 송신 장치에 의해 상기 수신 장치를 향해 발행되는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 송신 장치들의 그룹 모두는 상기 제1 동기화 시퀀스를 동시에 전송하는 방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스는 상기 제1 동기화 프리앰블과 관련된 브로드캐스트 헤더의 상대적 타이밍 및 상대적 위치 중 적어도 하나를 나타내는 정보를 더 운반하는 방법.
9. 제3항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스는 상기 제1 동기화 프리앰블과 관련된 레거시 프레임의 상대적 타이밍 및 상대적 위치 중 적어도 하나를 나타내는 정보를 더 운반하는 방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 제2 동기화 프리앰블은 상기 송신 장치들의 그룹에 속하는 상기 소정의 송신 장치의 국지적 ID를 나타내는 정보를 운반하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 소정의 송신 장치의 국지적 ID를 나타내는 상기 정보는 제2 동기화 시퀀스를 통해 운반되는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스와 상기 제2 동기화 시퀀스의 결합은 상기 신호 프레임을 상기 수신 장치를 향해 발행하는 상기 소정의 송신 장치의 셀 ID를 운반하는 방법.
13. 삭제
14. 제11항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스는 제1 시퀀스 세트에 속하고, 상기 제2 동기화 시퀀스는 제2 시퀀스 세트에 속하며, 상기 제1 시퀀스 세트는 상기 제2 시퀀스 세트보다 작고, 상기 제1 시퀀스 세트 내의 적어도 하나의 동기화 시퀀스는 이동 송신 장치들의 그룹과 연관되는 방법.
15. 제6항에 있어서, 상기 제1 동기화 시퀀스 중 적어도 일부는 상기 송신 장치들의 그룹이 이동 송신 장치들의 그룹임을 나타내는 방법.
16. 삭제
17. 제1항에 있어서, 상기 제1 동기화 프리앰블 및 상기 제2 동기화 프리앰블은 캐리어 주파수를 통해 전송되고, 상기 제1 동기화 프리앰블 및 상기 제2 동기화 프리앰블 중 적어도 하나는 상기 캐리어 주파수의 고정 대역폭으로 제한되는 방법.
18. 삭제
19. 삭제
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23. 신호 프레임을 생성하는 방법으로서,
    a) 제1 동기화 프리앰블을 삽입하기 위한 상기 신호 프레임 내의 제1 위치 및 제2 동기화 프리앰블을 삽입하기 위한 상기 신호 프레임 내의 제2 위치를 결정하는 단계;
    b) 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 결정된 제2 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 동기화 프리앰블을 생성하는 단계 - 상기 제1 동기화 프리앰블은 상기 제2 위치를 나타내는 정보를 운반함 -;
    c) 상기 신호 프레임 내의 상기 결정된 제1 위치에 상기 제1 동기화 프리앰블을 삽입하는 단계;
    d) 상기 신호 프레임 내의 상기 결정된 제2 위치에 상기 제2 동기화 프리앰블을 삽입하는 단계;
    e) 무선 통신 환경에서 상기 신호 프레임이 수신 장치를 향해 발행되게 하는 단계
    를 포함하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 신호 프레임 내의 상기 제1 위치 및 상기 신호 프레임 내의 상기 제2 위치를 결정하는 단계는 프레임 길이 및 채널 조건들에 적어도 부분적으로 기초하여 수행되는 방법.
25. 삭제
26. 제23항에 있어서, 상기 제1 동기화 프리앰블을 생성하는 단계는 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 제2 위치를 나타내는 정보를 운반하는 제1 동기화 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
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38. 무선 통신 환경에서 신호 프레임을 수신하는 방법으로서,
    a) 복수의 신호 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신하는 단계 - 각각의 신호 프레임은 제1 동기화 프리앰블 및 제2 동기화 프리앰블을 포함함 -;
    b) 주어진 신호 프레임 내의 제1 동기화 프리앰블을 식별하는 단계;
    c) 상기 제1 동기화 프리앰블에 의해 운반된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제2 동기화 프리앰블의 상기 주어진 신호 프레임 내의 위치를 결정하는 단계;
    d) 상기 제1 동기화 프리앰블과 상기 제2 동기화 프리앰블의 결합으로부터 송신 시그널링 정보를 취득하는 단계
    를 포함하는 방법.
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55. 무선 통신 환경에서 신호 프레임을 수신하기 위한 수신 장치로서,
    a) 복수의 신호 프레임을 포함하는 무선 신호를 수신하기 위한 수신 회로 - 각각의 신호 프레임은 제1 동기화 프리앰블 및 제2 동기화 프리앰블을 포함함 -;
    b) 제어 엔티티
    를 포함하고,
    상기 제어 엔티티는,
    i) 상기 무선 신호의 주어진 신호 프레임 내의 상기 제1 동기화 프리앰블을 식별하고,
    ii) 상기 제1 동기화 프리앰블에 의해 운반된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 주어진 신호 프레임 내의 상기 제2 동기화 프리앰블을 식별하고,
    iii) 상기 제1 동기화 프리앰블 및 상기 제2 동기화 프리앰블 중의 적어도 하나로부터 제어 정보를 취득하는,
    수신 장치.

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