KR101658548B1 - 데이터 프레임을 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 무선 통신 시스템에서 프레임(frame)을 이용한 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 데이터 송수신 방법은,

다수의 서브 프레임(sub-frame)을 포함하는 데이터 프레임(frame)을 설정하는 단계, 및 상기 설정된 데이터 프레임을 통해서 데이터를 송수신하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 프레임은 데이터 심볼 단위가 6개로 구성된 서브 프레임의 개수가 최대가 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

프레임, 슈퍼 프레임, 서브 프레임, 심볼

Description

데이터 프레임을 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치{COMMUNICATION APPARATUS AND METHOD USING A FRAME STRUCTURE}

본 발명은 다양한 대역폭에 적용 가능한 공통 프레임 구조 및 이를 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

통신 기술의 발달로 인해 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 통신 서비스뿐만 아니라, 대용량의 데이터를 전송하는 패킷 데이터 송수신 서비스 및 멀티미디어 방송 서비스 등으로 점차 다양하게 발전해 나가고 있다.

현재 서비스 중인 WCDMA 등의 3세대 통신 서비스는 음성뿐 만이 아니라 대용량의 데이터를 높은 전송률로 송수신할 수 있으며, 나아가 향후 데이터 트래픽 (Traffic)이 급속히 증가할 것을 고려하여 더 넓은 대역폭을 갖는 진화된 망을 만들기 위하여 LTE (Long-Term Evolution Network) 및 IEEE802.16m 등의 표준화 작업이 활발히 진행 중이다.

특히 표준화 작업이 활발히 진행중인 IEEE 802.16m 은 기존 802.16 표준 기반의 단말 및 기지국 장비와 상호 호환성을 유지하면서 IMT-Advanced 시스템 요구사항을 만족시키는 표준 규격 개발을 목표로 하고 있다.

상기와 같이 진화된 IMT-Advanced 통신 시스템은 광대역의 무선 접속(Broadband Wireless Access) 통신시스템으로서, 서비스 영역이 넓으며 고속의 전송 속도를 지원할 수 있는 특징이 있다. 상기와 같은 광대역 무선접속 통신시스템은 물리채널(Physical Channel)에서 광대역 전송 네트웍을 지원하기 위하여 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM' 이라 한다) 및 직교 주파수 분할 다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, 이하 'OFDMA'라 한다) 방식을 적용하고 있으며, 상기 OFDM/OFDMA 방식은 다수의 부반송파(Sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송수신함으로써 고속의 데이터 통신이 가능하다.

도 1은 OFDM/OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템의 상향링크(Uplink, UL) 및 하향링크(Downlink, DL) 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 상향링크 및 하향링크 프레임 구조는 프리앰블(Preamble, 101) 영역과, FCH (Frame Control Header, 102) 영역과, DL/UL MAP(103, 104) 제어 신호 영역 및 다수의 데이터 버스트(burst) 영역으로 구성되어있다.

프리앰블(101) 영역을 통해서는 기지국과 단말간의 상호 동기를 획득하기 위한 동기신호인 프리앰블 시퀀스(sequence)가 송신되며, FCH(102) 영역을 통해서는 DL-MAP(103)에 관련된 채널 할당 정보 및 채널 부호 정보가 제공되며, DL/UL-MAP(103, 104) 영역을 통해서는 하향링크 및 상향링크에서의 데이터 버스트의 채널 할당 정보가 제공된다. 또한, 하향링크 프레임과 상향링크 프레임 사이에는 프레임 을 구분하기 위한 보호구간(guard time)이 삽입되며, TTG(transmit/receive transition gap)는 하향링크 버스트와 연속되는 상향링크 버스트 사이의 보호구간이고, RTG(receive/transmit transition gap)는 상향링크 버스트와 연속되는 하향링크 버스트 사이의 보호구간에 해당된다.

한편, IMT-Advanced 시스템에서는 다양한 대역폭(Bandwidth)을 지원하도록 시스템에서 요구하고 있으며, 특히 현재 표준화 작업이 진행중인 IEEE802.16m 에서는 5MHz, 7MHz, 8.75MHz, 10MHz 및 20MHz 등의 대역폭 들을 시스템 채널의 대역폭으로 정의하고 있다. 그러나, 현재 IMT-Advanced 시스템에서는 구체적인 프레임 구조가 정의되어 있지 않으며, 특히 IEEE802.16m의 경우 각각의 대역폭에 대해서 모두 개별적으로 프레임을 설계한다면 시스템의 복잡도가 높아지는 문제점이 발생한다. 나아가, 프레임의 순환 전치부(CP)의 길이를 다양하게 구성하였을 경우에도 프레임 구조가 달라지게 되는데, 하나의 통신시스템에서 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조를 동시에 사용할 경우 인접 셀간의 간섭이 발생하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시스템에서 요구하는 다양한 대역폭에 공통적으로 적용될 수 있는 프레임 구조와 상기 프레임 구조를 통해서 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 송수신 방법은, 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 통신 시스템에서 데이터 전송 방법에 있어서, 다수의 서브 프레임(sub-frame)을 포함하는 데이터 프레임(frame)을 설정하는 단계, 및 상기 설정된 데이터 프레임을 통해서 데이터를 송수신하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 프레임의 순환 전치부(CP)는 유효 OFDM 심볼 길이의 1/16이며, 전송 채널의 대역폭은 7MHz이고, 상기 데이터 프레임은 데이터 심볼 단위가 6개로 구성된 서브 프레임의 개수가 최대가 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 데이터 프레임의 하향링크와 상향링크의 서브 프레임 개수의 비율은 K:J 이며, 상기 하향링크에 할당되는 데이터 심볼 개수는 6*K-1 이며, 상기 상향링크에 할당되는 데이터 심볼 개수는 6*J 이며, 상기 한 개의 데이터 심볼은 TTG(transmit/receive transition gap)로 할당되며, 상기 하향링크의 마지막 서브 프레임은 5개 심볼 단위로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 데이터 프레임의 상기 하향링크와 상향링크의 서브 프레임 개수의 비율은 5:1 이며, 상기 하향링크의 첫 번째 서브 프레임 내지 네 번째 서브 프레임과, 상기 상향링크의 서브 프레임은 모두 6개 심볼 단위의 서브 프레임으로 구성되며, 상기 하향링크의 다섯 번째 서브 프레임은 5개 심볼 단위의 서브 프레임으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 송수신 방법은, 주파수분할 다중화(FDD: Frequency Division Duplex) 방식의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 통신 시스템에서 데이터 전송 방법에 있어서, 다수의 서브 프레임을 포함하는 데이터 프레임(frame)을 설정하는 단계, 및 상기 설정된 데이터 프레임을 통해서 데이터를 송수신하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 프레임의 순환 전치부(CP)는 유효 OFDM 심볼 길이의 1/16이며, 전송 채널의 대역폭은 7MHz이고, 상기 데이터 프레임은 데이터 심볼 단위가 6개로 구성된 서브 프레임(sub-frame)들로만 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 송수신 장치는, 하향링크 및 상향링크를 통하여 데이터를 송수신 하는 송수신기, 및 데이터 심볼이 n개로 구성된 적어도 하나 이상의 서브 프레임(sub-frame)을 포함하는 데이터 프레임(frame)을 설정하고, 상기 설정된 데이터 프레임을 통해서 데이터를 송수신하도록 상기 송수신기를 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 서브 프레임(sub-frame)의 개수가 최대가 되도록 상기 데이터 프레임을 구성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 장치에 있어서, 상기 데이터 프레임의 순환 전치부(CP)는 유효 OFDM 심볼 길이의 1/16이며, 전송 채널의 대역폭은 7MHz이며, 상기 서브 프레임의 데이터 심볼 단위 n은 6인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다양한 대역폭을 지원하도록 요구하는 시스템에서 공통적으로 적용될 수 있는 프레임 구조를 제안함으로써, 시스템의 복잡도가 높아지는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 TDD 방식의 데이터 프레임에서 서로 다른 CP 길이를 갖는 프레임들의 DL과 UL간의 간섭을 방지할 수 있으며, 상기 TDD 프레임 구조와 공통성을 가지는 FDD 프레임이 제공되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하, 단말이라는 용어가 사용되나, 상기 단말은 SS(Subscriber Station), UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station)로 불릴 수 있다. 또한, 상기 단말은 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 통신 기능을 갖춘 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.

도 2은 본 발명에서 사용되는 OFDM/OFDMA 심볼 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

OFDM/OFDMA 에서는 반사파에 의한 ISI(Inter Symbol Interference) 영향을 고려하여 매 심볼의 앞부분 일정 구간은 사용하지 않는 보호구간(Guard Interval)을 두고 있으며, 도시된 바와 같이 심볼의 뒷부분의 일부를 Guard Interval 구간으로 복사하여 삽입하게 된다. 상기와 같이 Guard Interval에 삽입된 심볼의 앞부분을 순환 전치구간(Cyclic Prefix: 이하 'CP'라 함)이라 한다.

하나의 OFDM 심볼의 전체 길이를 Ts라 하고, CP의 길이를 Tg라 하면 유효 OFDM 심볼 길이는 전체 OFDM 심볼 길이 Ts에서 CP의 길이 Tg를 제외한 Tb가 된다.

상기와 같은 OFDM/OFDMA 심볼로 구성되는 프레임 구조는 하기 표 1에 나타난 프레임 파라미터에 따라서 그 프레임 크기 및 서브 프레임과 심볼 개수가 정해질 수 있다.

Nominal Channel Bandwidth (MHz)			5	7	8.75	10	20
Over-sampling Factor			28/25	8/7	8/7	28/25	28/25
Sampling Frequency (MHz)			5.6	8	10	11.2	22.4
FFT size			512	1024	1024	1024	2048
Sub-Carrier Spacing (KHz)			10.937500	7.812500	9.765625	10.937500	10.937500
Useful symbol Time Ts (μs)			91.429	128	102.4	91.429	91.429
Cyclic Prefix (CP) Tg=1/8 Tu	Symbol Time Ts(μs)		102.857	144	115.2	102.857	102.857
	FDD	Number of OFDM symbols per Frame	48	34	43	48	48
		Idle time(μs)	62.857	104	46.40	62.857	62.857
	TDD	Number of OFDM symbols per Frame	47	33	42	47	47
		TTG+RTG (μs)	165.714	248	161.6	165.714	165.714
Cyclic Prefix (CP) Tg=1/16 Tu	Symbol Time Ts(μs)		97.143	136	108.8	97.143	97.143
	FDD	Number of OFDM symbols per Frame	51	36	45	51	51
		Idle time(μs)	45.71	104	104	45.71	45.71
	TDD	Number of OFDM symbols per Frame	50	35	44	50	50
		TTG+RTG (μs)	142.853	240	212.8	142.853	142.853
Cyclic Prefix (CP) Tg=1/4 Tu	Symbol Time Ts(μs)		114.286	160	128	114.286	114.286
	FDD	Number of OFDM symbols per Frame	43	31	39	43	43
		Idle time(μs)	85.694	40	8	85.694	85.694
	TDD	Number of OFDM symbols per Frame	42	30	38	42	42
		TTG+RTG (μs)	199.98	200	136	199.98	199.98

상기 표 1을 참조하여 시스템의 전송 채널 대역 및 CP 길이가 정해지면 프레임 설계를 위한 OFDM 심볼 개수와 기타 필요한 파라미터를 결정할 수 있다.

이하 관련 도면을 참조하여 프레임 구조의 상세를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상위 레벨의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템에 적용되는 프레임 구조는 5ms 단위의 프레임을 기본 구성요소로 하며, 상기 프레임은 기본적인 하나의 전송 단위로서 프리앰블간의 간격으로 정의될 수 있다.

프레임은 서로 다른 크기를 가지는 복수의 TTI(Transmission Time Interval)를 포함할 수 있으며, 상기 TTI는 MAC(Medium Access Control) 계층에서 수행되는 스케쥴링(Scheduling)의 기본 단위이며, TTI를 무선자원 할당 단위라고 할 수 있다.

프레임은 적어도 하나의 서브 프레임을 포함하며, 서브프레임의 크기는 심볼 단위로 결정된다. 본 발명에서는 시스템의 대역폭 및 CP 길이에 따라서 Type-1, Type-2, Type-3 및 Type-4의 총 4가지 타입으로 서브프레임을 정의한다. Type-1 서브프레임은 6개의 OFDM 심볼로 구성되고, Type-2 서브프레임은 7개의 OFDM 심볼로 구성되며, Type-3 서브프레임은 5개의 OFDM 심볼로 구성되며, Type-4 서브프레임은 9개의 OFDM 심볼로 구성된다.

도시된 바와 같이, 상기 프레임을 다수개 포함하는 슈퍼 프레임(Super frame)이 구성되며, 상기 슈퍼 프레임은 예를 들면 20ms 단위로 구성될 수 있다. 슈퍼 프레임을 구성할 경우, 초기 빠른 셀 선택(fast cell selection) 및 낮은 지연(low latency) 서비스를 위한 시스템 구성 정보 및 방송 정보를 전송단위로 설정하며, 일반적으로는 2 내지 6개의 프레임을 하나의 슈퍼 프레임으로 구성한다. 또한 각 5ms 단위의 프레임은 다수의 서브프레임(sub-frame)으로 구성되며, 각 서브프레임은 다수의 OFDM/OFDMA 심볼들로 구성된다. 각 슈퍼 프레임은 방송 채널이 포함되는 하나의 슈퍼 프레임 헤더(SFH)를 포함하며, SFH는 해당 슈퍼 프레임의 첫번째 하향링크(DL) 서브 프레임에 위치한다.

상기 프레임 구조는 시스템 채널의 대역폭, 다중화(duplex) 방식 및 CP 길이 등에 따라서 구체적인 프레임 구조가 설계될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 FDD 방식의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

FDD 모드에서는 하향링크 및 상향링크 전송이 주파수 도메인 상에서 구분되며, 각각의 프레임에서의 모든 서브 프레임들은 하향링크 및 상향링크 전송이 모두 가능하다. FDD 모드의 단말은 상향링크 서브 프레임에 억세스 하면서 동시에 임의의 하향링크 서브 프레임으로 데이터 버스트를 수신할 수 있다.

도 4는 채널 대역폭이 5, 10 및 20MHz이며 CP 길이가 1/8Tb 인 경우의 FDD 모드에서 프레임 구조를 정의한 것으로서, 20ms의 슈퍼 프레임은 4개의 5ms 프레임(F0, F1, F2, F3)을 포함하며, 하나의 프레임(F2)은 0.617ms 길이의 8개 서브 프레임(SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)과 62.86μs의 Idle time 구간을 포함한다. 또한 서브 프레임은 7개의 OFDM 심볼(S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6)로 구성된 Type-2 서브 프레임으로 구성된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 TDD 방식의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

TDD 모드에서는 하향링크 및 상향링크의 전송이 시간 도메인 상에서 구분되며, 하향링크의 전송 시구간 이후에 상향링크의 전송 시구간이 할당됨으로써 하향링크와 상향링크를 통해서 데이터가 송수신 된다.

도 5는 도 4와 마찬가지로, 채널 대역폭이 5, 10 및 20MHz이며 CP 길이가 1/8Tb 인 경우에서 TDD 모드 프레임 구조를 정의한 것으로서, 20ms의 슈퍼 프레임은 4개의 5ms 프레임(F0, F1, F2, F3)을 포함하며, 하나의 프레임(F2)은 0.617ms길이의 8개 서브 프레임(SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)과 62.86μs의 Idle time 구간을 포함한다. 상기 프레임(F2)는 DL과 UL의 비율(D:U)에 따라 결정되는 연속하는 D개의 하향링크 프레임과 연속하는 U개의 상향링크 프레임으로 구성되며, DL과 UL의 비율을 5:3이라 할 때, 5개의 서브 프레임 (SF0, SF1, SF2, SF3, SF4)은 하향링크 프레임으로 구성되며, 3개의 서브 프레임 (SF5, SF6, SF7)은 상향링크 프레임으로 구성된다. 마지막 하향링크 서브 프레임 SF4와 첫 번째 상향링크 서브 프레임 SF5 사이에는 DL과 UL을 구분하기 위한 하나의 Idle Symbol이 삽입되어 DL에서 UL로 전환(Switching) 됨을 알려준다. 이와 같이 하향링크와 상향링크 사이에 삽입되는 gap을 TTG(transmit transition gap)라 하고 상향링크와 하향링크 사이에 삽입되는 gap을 RTG(receive transition gap)라 하며, 이를 통해서 송신단과 수신단은 하향링크 전송과 상향링크 전송을 구분할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 마지막 하향링크 서브 프레임 SF4는 5개의 OFDM 심볼들과 마지막 1개의 Idle 심볼(S5)로 구성되며, 상기 Idle 심볼(S5)은 DL과 UL을 구분하는 TTG(transmit/receive transition gap)의 역할을 하게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 TDD 및 FDD 프레임 구조를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 프레임 구조는 CP 길이가 1/16Tb 인 경우이며, 전송 채널 대역폭은 5, 10 및 20MHz를 가정한 경우이다. TDD 프레임의 경우 DL과 UL의 비율은 5:3으로 하며 TDD/FDD 프레임의 길이는 기본적으로 5ms를 가정한다. 한 프레임(TDD Frame, FDD Frame) 내의 OFDM 심볼의 개수는 총 48개 이며, 한 프레임은 총 8개의 서브 프레임으로 구성된다. 따라서, 상기 서브 프레임은 앞서 살펴본 도 4 및 도 5의 실시예와 달리 모두 동일한 타입으로 구성할 수 없으며, OFDM 심볼 개수가 6개인 Type-1 서브 프레임(610)과 OFDM 심볼 개수가 7개인 Type-2 서브 프레임(620)의 2가지 형태로 구성된다.

Type-1 서브 프레임(610)은 OFDM 심볼의 6개로 구성되며 0.583ms의 길이를 갖게 되고, Type-2 서브 프레임(620)은 OFDM 심볼 7개로 구성되며 0.680ms의 길이를 갖게 된다. TDD Frame과 FDD Frame은 그 크기 및 서브 프라임의 구성이 동일하지만, TDD Frame의 경우 DL과 UL 사이에 TTG가 요구되기 때문에 5번째 서브 프레임(SF4)의 마지막 심볼은 Idle 심볼(611)로 구성된다.

이상 살펴본 바와 같이, 채널 대역폭이 5, 10 및 20MHz에서 프레임 구조는 6개의 심볼 단위로 구성된 Type-1 서브 프레임이 그 기본 서브 프레임으로 구성되도록 설계하고, 상기 기본 서브 프레임(Type-1 서브프레임)이 한 프레임 내에서 최대 개수가 되도록 프레임을 구성한다. 이와 같이 기본 서브 프레임을 최대 개수가 되도록 프레임을 구성하는 것은, 송수신단간에 프레임을 이용한 데이터 송수신시 기본 단위인 TTI의 최소 크기가 서브 프레임이므로 물리계층(PHY)의 파일럿(pilot)과 리소스 블록(resource block) 구성 및 디자인을 최대한 동일하게 가져갈 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 채널 대역폭이 7MHz 이며 CP 길이가 1/8Tb 인 경우 및 CP 길이가 1/16Tb인 경우, TDD 프레임 구조에 대해서 관련 도면을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 TDD 프레임 구조를 도시한 도면이다.

표 1을 참조하면 프레임 전송 채널 대역폭이 7 MHz일 때, 1/8Tb CP 길이에 대해서 가용 가능한 OFDM 심볼의 개수는 34개이며, 1/16Tb CP 길이에 대해서 가용 가능한 OFDM 심볼의 개수는 36개이다.

앞서 살펴본 5, 10 및 20 MHz 채널 전송 대역에서의 기본 프레임 구조는 6개 심볼 단위로 구성된 Type-1 서브 프레임 크기가 기본 서브 프레임으로 사용 되었으며, 본 실시예에서도 시스템의 Legacy support를 고려하여 6개 심볼 단위로 구성된 Type-1 서브 프레임을 기본 서브 프레임으로 하여 최대한 사용하는 구조를 제안한다.

우선 CP 길이가 1/8Tb인 TDD 프레임(710)을 살펴보면, DL/UL 비율이 4:2인 경우, TDD 모드에서는 첫 번째 서브 프레임은 SFH용으로 사용되는 것을 고려하여 6개의 심볼로 구성된 Type-1 서브 프레임(SF0)로 구성하고 2번째 및 3번째 서브 프레임(SF1, SF2)을 5개의 심볼로 구성된 Type-3 서브 프레임으로 구성하며, 네 번째 DL 서브 프레임(SF3)은 Type-1 서브 프레임의 구조를 가져가되 마지막 한 개의 심볼은 DL과 UL 사이의 TTG 심볼로 할당함으로써, 네 번째 서브 프레임은 결국 5개 심볼 단위의 Type-3 서브 프레임으로 전환된다. UL 서브 프레임(SF4, SF5) 들은 모두 심볼 단위가 6개인 Type-1 서브 프레임으로 구성된다. 상기와 같은 구조를 통해서, 기본적으로 프레임은 6개 심볼 단위로 구성된 기본 서브 프레임이 최대가 되도록 구성할 수 있으며, 따라서 7MHz 채널 전송 대역에서도 다른 채널 전송 대역에서의 프레임 구조와 공통성을 갖는 프레임을 구성할 수 있으며, 이를 통해서 데이터를 송수신할 수 있다.

CP 길이가 1/16Tb인 TDD 프레임(720)은, 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 기본이 되는 서브 프레임이 Type-1의 6개 심볼 단위로 구성되며, 상기 기본 서브 프레임이 최대가 되도록 프레임을 구성한다. 따라서 도시된 바와 같이 DL의 마지막 서브 프레임(SF3)을 제외하고 모두 심볼 6개 단위의 Type-1 서브 프레임으로 구성한다. DL의 마지막 서브 프레임(SF3)은 TTG 용으로 심볼을 하나 할당하기 때문에 심볼 5개 단위의 Type-3 서브 프레임으로 구성된다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 1/8 Tb 의 CP 길이를 가지는 TDD 프레임(710) 구조와 상기 1/16 Tb 의 CP 길이를 가지는 프레임(720) 구조가 공존하는 환경을 고려하여 상호 간섭이 발생하지 않도록 하기 위해서는, CP 길이가 다른 TDD 프레임들(710, 720) 간의 DL과 UL 경계가 서로 겹치지 않도록 TDD 프레임 구조를 설계하여야 한다.

1/16 Tb의 CP 길이를 가지는 TDD 프레임(720) 경우에 1/8Tb의 TDD 프레임의 DL/UL의 경계점에서 간섭이 발생하지 않도록 하기 위해서는, DL쪽에 6*k-1개의 OFDM 심볼을, UL쪽에도 6*j 개의 OFDM 심볼을 할당한다. 도시된 예에서는, k=4 이고 j=2 에 해당된다. 또한, 도 7의 두 프레임 비교를 참조하면 DL과 UL의 경계점이 겹쳐지지 않음을 알 수 있다.

할당되는 심볼 개수를 기준으로 두 프레임(710, 720)을 비교해보면, 1/8Tb의 TDD 프레임(710)내의 심볼 수는 34개(DL 21개, TTG 1개, UL 12개)인 반면에, 1/16Tb의 프레임(720)내의 심볼 수는 36개(DL: 6*k-1=23개, TTG: 1개, UL: 6*j=12개)이다. 따라서, 1/8Tb의 TDD 프레임(710)을 기준으로 1/16 Tb 에서의 TDD 프레임(720)을 설계할 경우, 1/8Tb의 TDD 프레임(710)의 심볼 수에 비해 남는 2개의 OFDM 심볼을 5개의 심볼로 구성된 2개의 서브 프레임(SF1 및 SF2)에 할당해주면 하나의 데이터 프레임(720)은 모든 서브 프레임이 6개의 심볼로 구성된 Type-1 서브 프레임을 6개 포함하게 된다. 그리고, 앞서 설명한 바와 같이, DL의 마지막 심볼은 TTG 용으로 할당하게 된다.

도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 TDD 프레임 구조를 도시한 도면으로, DL/UL 비율이 5:1인 경우의 실시에에 해당된다.

CP 길이가 1/8Tb인 TDD 프레임(810)을 살펴보면, 전체 심볼 수는 34개 이므로 6개 심볼 단위로 구성되는 Type-1 서브프레임을 4개 구성하고, 5개 심볼 단위로 구성되는 Type-3 서브 프레임을 2개 구성하면, 6개 심볼 단위로 구성된 기본 서브 프레임이 최대가 되도록 구성할 수 있으며, 따라서 7MHz 채널 전송 대역에서도 다른 채널 전송 대역에서의 프레임 구조와 공통성을 갖도록 프레임을 설계할 수 있다. TDD 모드에서는 첫 번째 서브 프레임은 SFH(Super Frame Header)용으로 사용되는 것을 고려하여 6개의 심볼로 구성된 Type-1 서브 프레임(SF0)로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, DL의 마지막 한 개의 심볼은 DL과 UL 사이의 TTG 심볼로 할당되므로, DL의 마지막 서브 프레임을 6개 심볼 단위로 구성된 Type-1 서브프레임으로 구성하고, 여기에서 마지막 하나의 심볼을 TTG로 할당하면 상기 Type-1 서브프레임은 5개 심볼 단위로 구성되는 Type-3 서브 프레임(SF4)으로 전환된다.

CP 길이가 1/16Tb인 TDD 프레임(820)은, 앞서 도 7을 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 기본이 되는 서브 프레임이 6개 심볼 단위로 구성되는 Type-1 서브 프레임이며, 상기 기본 서브 프레임이 최대가 되도록 프레임을 구성한다. 따라서 도시된 바와 같이 DL의 마지막 서브 프레임(SF4)을 제외하고 모두 심볼 6개 단위의 기본 서브 프레임으로 구성한다. DL의 마지막 서브 프레임(SF4)은 TTG 용으로 심볼을 하나 할당하기 때문에 심볼 5개 단위의 Type-3 서브 프레임으로 구성된다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 1/8 Tb 의 CP 길이를 가지는 TDD 프레임(810) 구조와 상기 1/16 Tb 의 CP 길이를 가지는 프레임(820) 구조가 공존하는 환경을 고려하여 상호 간섭이 발생하지 않도록 하기 위해서는, TDD 프레임(810, 820) 간의 DL과 UL 경계가 서로 겹치지 않도록 TDD 프레임 구조를 설계하여야 한다.

도시된 바와 같이, 1/16 Tb의 CP 길이를 가지는 TDD 프레임(820) 경우에 1/8Tb의 TDD 프레임의 DL/UL의 경계점에서 간섭이 발생하지 않도록 하기 위해서는, DL쪽에 6*k-1개의 OFDM 심볼을, UL쪽에도 6*j 개의 OFDM 심볼을 할당한다. 도시된 예에서는, k=5 이고 j=1 에 해당된다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 FDD 프레임 구조를 도시한 도면이다.

본 실시예에서는 TDD 구조와 공통성을 갖도록 FDD 프레임을 설계한다.

즉, FDD에서는 TTG가 요구되지 않기 때문에, 36개의 심볼을 모두 사용하여 6개의 심볼로 구성된 Type-1 서브 프레임을 6개 배치하여 구성할 수 있다. 따라서, 6개 단위의 기본 서브 프레임을 최대한 사용하기 때문에 기존의 5, 10, 20MHz 대역에서 정의되어있던 PHY 구조 및 MAC 구조를 재활용하고 시스템의 복잡성을 줄일 수 있다.

도 10는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 송수신 장치를 도시한 블록도이다.

상기 장치는 하향링크 및 상향링크를 통하여 데이터를 송수신 하는 송수신기(1001), 및 제어기(1003)를 포함한다.

제어기(1003)는 데이터 심볼이 n개로 구성된 적어도 하나 이상의 서브프레임(sub-frame)을 포함하는 데이터 프레임(frame)을 설정하고, 상기 설정된 데이터 프레임을 통해서 데이터를 송수신하도록 상기 송수신기(1001)를 제어한다.

또한, 상기 제어기(1003)는 데이터 프레임을 구성함에 있어서 n개 심볼 단위로 구성되는 서브 프레임의 개수가 최대가 되도록 한다.

바람직하게는, 데이터 프레임은 데이터 심볼이 6개로 구성된 기본 서브프레임(sub-frame)이 최대가 되도록 구성되며, 전송 채널의 대역폭 및 앞서 표 1의 시스템 파라미터를 참조하여 구체적인 프레임이 형성된다.

여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 단말 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

도 1은 광대역 무선접속 통신시스템의 상향링크 및 하향링크프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 2은 본 발명에서 사용되는 OFDM/OFDMA 심볼 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 상위 레벨의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 FDD 방식의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 TDD 방식의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 TDD 및 FDD 프레임 구조를 도시한 도면

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 TDD 프레임 구조를 도시한 도면

도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 TDD 프레임 구조를 도시한 도면

도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 FDD 프레임 구조를 도시한 도면

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 송수신 장치를 도시한 블록도

Claims (7)

1. 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 통신 시스템에서 기정의된 프레임 구조를 이용한 신호 송신 방법에 있어서,

   상기 기정의된 프레임 구조에 따라 TDD 프레임을 설정하는 단계, 및

   상기 기정의된 프레임 구조에 따라 설정된 TDD 프레임을 이용하여 신호를 송수신 하는 단계를 포함하며,

   상기 TDD 프레임의 채널 대역폭은 7MHz이며,

   상기 TDD 프레임의 순환 전치(cyclic prefix)의 길이는 유효 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼 길이의 1/16과 대응되며,

   상기 TDD 프레임은 하향링크 구간 및 상기 하향링크 구간 이후에 위치하는 상향링크 구간을 포함하고,

   상기 상향링크 구간과 상기 하향링크 구간 사이에 전송 전환 갭(TTG, Transmit Transition Gap) 구간이 위치하며,

   상기 상향링크 구간의 마지막 상향링크 서브프레임 다음에 수신 전환 갭(RTG, Receive Transition Gap) 구간이 위치하며,

   상기 TTG 구간과 RTG 구간의 총 길이는 240us이며,

   상기 하향링크 구간은, 3개의 타입-1 하향링크 서브프레임들 및 1개의 타입-3 하향링크 서브프레임으로 구성된 4개의 하향링크 서브프레임을 포함하며, 상기 타입-1 하향링크 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼을 포함하며, 상기 타입-3 하향링크 서브프레임은 5개의 OFDMA 심볼을 포함하고, 상기 3 개의 타입-1 하향링크 서브프레임들 중 최초의 하향링크 서브프레임은 슈퍼프레임 헤더(superframe header)를 포함하도록 설정되며, 상기 타입-3 하향링크 서브프레임은, 상기 3개의 타입-1 하향링크 서브프레임 이후에 위치하며,

   상기 상향링크 구간은, 2개의 타입-1 상향링크 서브프레임들로만 구성되며, 상기 타입-1 상향링크 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼들을 포함하며,

   상기 타입-1 상향링크 서브프레임은 0.816ms의 길이를 가지며, 상기 타입-3 하향링크 서브프레임은 0.680ms의 길이를 가지고,

   상기 타입-1 상향링크 서브프레임은 주파수분할 다중화(FDD: Frequency Division Duplex) 프레임에 포함된 서브프레임과 동일한 크기를 가지며,

   상기 FDD 프레임의 채널 대역폭은 7MHz이며, 상기 FDD 프레임의 순환 전치(cyclic prefix)의 길이는 유효 OFDM 심볼 길이의 1/16과 대응되는 것을 특징으로 하는,

   신호 송신 방법.
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