KR101696465B1

KR101696465B1 - 무선 통신 시스템에서 레인징 채널 전송 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101696465B1
Application number: KR1020100027438A
Authority: KR
Inventors: 조한규; 곽진삼; 이현우; 최진수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2017-01-16
Also published as: JP5289615B2; KR20100116529A; MY160169A; JP2012521711A

Abstract

무선 통신 시스템에서 레인징 채널 전송 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은 단말로 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 전송한다. 단말은 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 기반으로 결정된 자원 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널(ranging channel)을 할당하고, 상기 레인징 채널을 기지국으로 전송한다. 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보는 단말이 속하는 셀 ID 및 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 레인징 채널 전송 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS OF TRANSMITTING RANGING CHANNEL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 레인징 채널 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 규격은 2007년 ITU(International Telecommunication Union) 산하의 ITU-R(ITU-Radiocommunication Sector)에서 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000을 위한 여섯 번째 규격으로 'WMAN-OFDMA TDD'라는 이름으로 채택된 바 있다. ITU-R은 IMT-2000 이후의 차세대 4G 이동통신 규격으로 IMT-Advanced 시스템을 준비하고 있다. IEEE 802.16 WG(Working Group)은 2006년 말 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격으로 기존 IEEE 802.16e의 수정(amendment) 규격을 작성하는 것을 목표로 IEEE 802.16m 프로젝트의 추진을 결정하였다. 상기 목표에서 알 수 있듯이, IEEE 802.16m 규격은 IEEE 802.16e 규격의 수정이라는 과거의 연속성과 차세대 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격이라는 미래의 연속성인 두 가지 측면을 내포하고 있다. 따라서, IEEE 802.16m 규격은 IEEE 802.16e 규격에 기반한 Mobile WiMAX 시스템과의 호환성(compatibility)을 유지하면서 IMT-Advanced 시스템을 위한 진보된 요구사항을 모두 만족시킬 것을 요구하고 있다.

광대역 무선 통신 시스템의 경우 한정된 무선 자원의 효율성을 극대화하기 위하여 효과적인 송수신 기법 및 활용 방안들이 제안되어 왔다. 차세대 무선통신 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심벌간 간섭(ISI; Inter-Symbol Interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심벌을 N개의 병렬 데이터 심벌로 변환하여 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 전송한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 이에 따라 수신단에서의 복잡도가 감소하고 전송되는 심벌의 간격이 길어져 심벌간 간섭이 최소화될 수 있다.

직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용 가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다. OFDMA 시스템에서 주파수 선택적 스케줄링(frequency selective scheduling)을 통하여 다중 사용자에 대한 주파수 다이버시티(frequency diversity)를 얻을 수 있으며, 부반송파에 대한 순열(permutation) 방식에 따라 부반송파를 다양한 형태로 할당할 수 있다. 그리고 다중 안테나(multiple antenna)를 이용한 공간 다중화 기법으로 공간 영역의 효율성을 높일 수 있다.

레인징 채널(ranging channel)은 상향링크 동기화를 위해 사용될 수 있다. 레인징 채널은 비동기 단말(non-synchronized MS)와 동기 단말(synchronized MS)을 위한 레인징 채널로 구분될 수 있다. 비동기 단말을 위한 레인징 채널은 초기 접속(initial access) 및 핸드오버를 위해 사용될 수 있다. 동기 단말을 위한 레인징 채널은 주기적 레인징을 위해 사용될 수 있다.

주파수 파티션(FP; Frequency Partition) 및 서브밴드(SB; subband)/미니밴드(MB; miniband)를 고려한 레인징 채널의 자원 할당 방법이 필요하다.

본 발명의 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 레인징 채널을 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.

일 양태에 있어서 무선 통신 시스템에서 레인징 채널 전송 장치가 제공된다. 상기 장치는 프로세서, 및 상기 프로세서와 연결되어 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 수신하고 상기 레인징 채널을 전송하는 RF부를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 기반으로 결정된 자원 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널(ranging channel)을 할당하고, 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보는 단말이 속하는 셀 ID 및 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 포함한다. 상기 레인징 서브밴드는 I_SB = mod(cellID, X_SB)의 수학식에 의해 계산된 인덱스를 가지는 서브밴드일 수 있다. I_SB는 자원 영역 상의 서브밴드의 인덱스(0,…,X_SB-1), cellID는 상기 단말이 속하는 셀 ID, X_SB는 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수이다. 상기 cellID는 0 내지 767 중 어느 하나의 정수일 수 있다. 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수는 브로드캐스트(broadcast)되거나 다른 신호에 의해 지시될 수 있다. 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수는 시스템의 대역폭에 따라서 가변할 수 있다. 상기 레인징 서브밴드는 인접한 복수의 물리 자원 유닛(PRU; Physical Resource Unit)을 포함할 수 있다. 상기 인접한 복수의 PRU의 개수는 4개일 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 레인징 채널 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 수신하고, 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 기반으로 결정된 자원 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널을 할당하고, 상기 레인징 채널을 전송하는 것을 포함하되, 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보는 단말이 속하는 셀 ID 및 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 포함한다. 상기 레인징 서브밴드는 I_SB = mod(cellID, X_SB)의 수학식에 의해 계산된 인덱스를 가지는 서브밴드일 수 있다. I_SB는 자원 영역 상의 서브밴드의 인덱스(0,…,X_SB-1), cellID는 상기 단말이 속하는 ID, X_SB는 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수이다. 상기 cellID는 0 내지 767 중 어느 하나의 정수일 수 있다. 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수는 브로드캐스트(broadcast)되거나 다른 신호에 의해 지시될 수 있다. 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수는 시스템의 대역폭에 따라서 가변할 수 있다. 상기 레인징 서브밴드는 인접한 복수의 물리 자원 유닛(PRU; Physical Resource Unit)을 포함할 수 있다. 상기 인접한 복수의 PRU의 개수는 4개일 수 있다.

자원 영역이 서브밴드(SB; subband)와 미니밴드(MB; miniband)로 나뉘고 또한 복수의 주파수 파티션으로 나뉠 때, 별도의 시그널링 없이 레인징 채널이 할당되는 레인징 채널 자원의 서브밴드 인덱스가 결정될 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타내는 블록도이다.
도 3은 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4는 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 파티션으로 분할하는 방법의 예를 나타낸다.
도 5는 FFR 기법이 사용되는 셀룰러 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 6은 상향링크 자원 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7은 서브밴드 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다.
도 8은 미니밴드 퍼뮤테이션 과정의 일 예를 나타낸다.
도 9은 주파수 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다.
도 10은 제안된 레인징 채널 전송 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 11은 레인징 채널을 위해 할당된 물리 서브밴드가 서브밴드 CRU에 할당되는 경우를 나타낸다.
도 12는 제안된 레인징 채널 전송 방법에 따른 자원 영역의 일 예를 나타낸다.
도 13은 레인징 채널을 위해 할당된 물리 서브밴드가 미니밴드 CRU에 할당되는 경우를 나타낸다.
도 14는 제안된 발명에 의한 레인징 채널 자원 할당의 일 예를 나타낸다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16(WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화로, IEEE 802.16e에 기반한 시스템과의 하위 호환성(backward compatibility)를 제공한다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)은 E-UTRA(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access)를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.16m을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.

무선 통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; User Equipment, UE은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

단말은 하나의 셀에 속하는데, 단말이 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 단말을 기준으로 상대적으로 결정된다.

이 기술은 하향링크(downlink) 또는 상향링크(uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 하향링크는 기지국(11)에서 단말(12)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 단말(12)에서 기지국(11)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(11)의 일부분이고, 수신기는 단말(12)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(12)의 일부분이고, 수신기는 기지국(11)의 일부분일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예가 구현되는 단말을 나타내는 블록도이다. 단말(900)은 프로세서(910; processor), 메모리(920; memory) 및 RF부(930; Radio frequency unit)를 포함한다.

RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어 기지국으로부터 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 수신하고, 레인징 채널을 전송한다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서가 제안된 기능 또는 방법을 구현하는 실시예는 후술하도록 한다. 프로세서(910)는 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 기반으로 결정된 자원 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널(ranging channel)을 할당한다. 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보는 단말이 속하는 셀 ID 및 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 포함할 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다.

상기 RF부(930)는 상기 레인징 채널을 전송하기 위하여 인코더(encoder), 프리코더(precoder), 부반송파 맵퍼, OFDM 신호 발생기를 포함할 수 있다. 인코딩부는 전송하고자 하는 데이터 열을 정해진 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터를 형성하고, 부호화된 데이터를 변조하여 성상(constellation) 상의 위치를 표현하는 심벌로 배치한다. 변조 방식(modulation scheme)에는 제한이 없다. 프리코더는 입력 심벌을 다중 송신 안테나에 따른 MIMO 방식으로 처리하여 안테나 특정 심벌들을 출력하고 상기 안테나 특정 심벌들을 해당 부반송파 맵퍼로 분배한다. 부반송파 맵퍼는 각 안테나 특정 심벌을 부반송파에 할당하고, 사용자에 따라 다중화한다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호 발생기는 각 안테나 특정 심볼을 OFDM 방식으로 변조하여 OFDM 심볼을 출력한다.

도 3은 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 슈퍼프레임(SF; Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(SFH; Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 슈퍼프레임 내 각 프레임의 길이는 모두 동일할 수 있다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임의 길이, 슈퍼프레임에 포함되는 프레임의 수, 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다. 프레임에 포함되는 서브프레임의 수는 채널 대역폭(channel bandwidth), CP(Cyclic Prepix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

슈퍼프레임 헤더는 필수 시스템 파라미터(essential system parameter) 및 시스템 설정 정보(system configuration information)를 나를 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임 내 첫 번째 서브프레임 안에 위치할 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 1차 SFH(P-SFH; primary-SFH) 및 2차 SFH(S-SFH; secondary-SFH)로 분류될 수 있다. P-SFH와 S-SFH는 매 슈퍼프레임마다 전송될 수 있다.

하나의 프레임은 다수의 서브프레임(subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. OFDM 심볼은 하나의 심볼 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심볼, SC-FDMA 심볼 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 서브프레임은 5, 6, 7 또는 9개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하며 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 제한되지 않는다. 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 채널 대역폭, CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 서브프레임이 포함하는 OFDM 심볼의 수에 따라 서브프레임의 타입(type)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 타입-1 서브프레임은 6 OFDM 심볼, 타입-2 서브프레임은 7 OFDM 심볼, 타입-3 서브프레임은 5 OFDM 심볼, 타입-4 서브프레임은 9 OFDM 심볼을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 하나의 프레임은 모두 동일한 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다. 또는 하나의 프레임은 서로 다른 타입의 서브프레임을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 프레임 내 각 서브프레임마다 포함하는 OFDM 심볼의 개수는 모두 동일하거나, 각각 다를 수 있다. 또는, 하나의 프레임 내 적어도 하나의 서브프레임의 OFDM 심볼의 개수는 상기 프레임 내 나머지 서브프레임의 OFDM 심볼의 개수와 다를 수 있다.

프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임 내의 서브프레임들은 시간 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임 내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.

서브프레임은 주파수 영역으로 복수의 물리 자원 유닛(PRU; Physical Resource Unit)을 포함한다. PRU는 자원 할당을 위한 기본 물리적 단위로, 시간 영역에서 연속적인(consecutive) 복수의 OFDM 심볼, 주파수 영역에서 연속적인 복수의 부반송파로 구성된다. PRU에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 개수와 동일할 수 있다. 따라서, PRU 내 OFDM 심볼의 수는 서브프레임의 타입에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브프레임이 6 OFDM 심볼로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다.

논리 자원 유닛(LRU; Logical Resource Unit)은 분산적(distributed) 자원 할당 및 연속적(contiguous) 자원 할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수의 OFDM 심볼과 복수의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.

분산적 논리 자원 유닛(DLRU; Distributed Logical Resource Unit)은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 파티션 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.

연속적 논리 자원 유닛(CLRU; Contiguous Logical Resource Unit)은 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.

한편, 다중 셀(multi-cell)이 존재하는 셀룰러 시스템에서 부분적 주파수 재사용(FFR; Fractional Frequency Reuse) 기법이 사용될 수 있다. FFR 기법은 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 파티션(FP; Frequency Partition)으로 분할하고, 각각의 셀에게 주파수 파티션을 할당하는 기법이다. FFR 기법을 통해 인접한 셀 간에는 서로 다른 주파수 파티션이 할당되고, 멀리 떨어진 셀 간에는 동일한 주파수 파티션이 할당될 수 있다. 따라서, 셀 간 간섭(ICI; Inter-Cell Interference)이 줄어들 수 있고, 셀 가장자리 단말의 성능을 높일 수 있다.

도 4는 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 파티션으로 분할하는 방법의 예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 전체 주파수 대역은 제1 주파수 파티션(FP0), 제2 주파수 파티션(FP1), 제3 주파수 파티션(FP2) 및 제4 주파수 파티션(FP3)으로 분할된다. 각 주파수 파티션은 전체 주파수 대역으로부터 논리적(logical) 및/또는 물리적(physical)으로 분할될 수 있다.

도 5는 FFR 기법이 사용되는 셀룰러 시스템의 일 예를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 각 셀은 셀 내부(inner cell) 및 셀 가장자리(cell edge)로 구분된다. 또한 각 셀은 3개의 섹터로 나누어진다. 전체 주파수 대역은 4개의 주파수 파티션(FP0, FP1, FP2, FP3)으로 분할된다.

셀 내부에는 제1 주파수 파티션(FP0)을 할당한다. 셀 가장자리의 각 섹터에는 제2 주파수 파티션(FP1) 내지 제4 주파수 파티션(FP3) 중 어느 하나를 할당한다. 이때, 인접한 셀 간에는 서로 다른 주파수 파티션이 할당되도록 한다. 이하, 할당된 주파수 파티션을 활성(active) 주파수 파티션, 할당 받지 못한 주파수 파티션을 비활성(inactive) 주파수 파티션이라 한다. 예를 들어, 제2 주파수 파티션(FP1)이 할당된 경우, 제2 주파수 파티션은 활성 주파수 파티션이고, 제3 주파수 파티션(FP2) 및 제4 주파수 파티션(FP3)은 비활성 주파수 파티션이 된다.

주파수 재사용 계수(FRF; Frequency Reuse Factor)는 전체 주파수 대역을 몇 개의 셀(또는 섹터)로 나눌 수 있는지로 정의될 수 있다. 이 경우, 셀 내부의 주파수 재사용 계수는 1이고, 셀 가장자리의 각 섹터의 주파수 재사용 계수는 3일 수 있다.

도 6은 상향링크 자원 구조의 일 예를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 상향링크 서브프레임은 적어도 하나의 주파수 파티션으로 나뉠 수 있다. 여기서, 서브프레임이 2개의 주파수 파티션(FP1, FP2)으로 나뉘는 것을 예시적으로 기술하나, 서브프레임 내 주파수 파티션의 수가 이에 제한되는 것은 아니다. 주파수 파티션의 개수는 최대 4개일 수 있다. 각 주파수 파티션은 FFR과 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.

각 주파수 파티션은 적어도 하나의 PRU로 구성된다. 각 주파수 파티션은 분산된 자원 할당(distributed resource allocation) 및/또는 연속된 자원 할당(contiguous resource allocation)을 포함할 수 있다. 상기 분산된 자원 할당은 DLRU일 수 있으며, 상기 연속된 자원 할당은 CLRU일 수 있다. 여기서, 제2 주파수 파티션(FP2)은 분산된 자원 할당 및 연속된 자원 할당을 포함한다. 'Sc'는 부반송파를 의미한다.

복수의 셀이 존재할 때 상향링크 자원은 서브밴드 파티셔닝(subband partitioning), 미니밴드 퍼뮤테이션(miniband permutation), 주파수 파티셔닝(frequency partitioning) 등의 과정을 거쳐 맵핑될 수 있다.

먼저 서브밴드 파티셔닝 과정을 설명한다.

도 7은 서브밴드 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다. 도 7은 대역폭이 5Mhz인 경우의 서브밴드 파티셔닝 과정을 나타낸다.

복수의 PRU는 서브밴드(SB; subband)와 미니밴드(MB; miniband)로 나뉜다. 도 7-(a)에서 복수의 PRU가 서브밴드로 할당되며, 도 7-(b)에서 복수의 PRU가 미니밴드로 할당된다. 서브밴드는 N1개의 인접한 PRU를 포함하고, 미니밴드는 N2개의 인접한 PRU를 포함한다. N1=4, N2=1일 수 있다. 서브밴드는 주파수 영역에서 연속된 PRU가 할당되므로 주파수 선택적 자원 할당에 적합하다. 미니밴드는 주파수 분산적 자원 할당에 적합하며, 주파수 영역에서 퍼뮤테이션될 수 있다.

서브밴드의 개수는 K_SB로 나타낼 수 있다. 서브밴드에 할당되는 PRU의 개수는 L_SB로 나타낼 수 있으며, L_SB=N1*K_SB이다. KSB는 대역폭에 변할 수 있다. K_SB는 상향링크 서브밴드 할당 카운트(USAC; Uplink Subband Allocation Count)에 의해서 결정될 수 있다. USAC의 길이는 3비트 내지 5비트일 수 있으며, SFH 등을 통하여 브로드캐스트(broadcast)될 수 있다. 서브밴드로 할당되고 남은 PRU는 미니밴드로 할당된다. 미니밴드의 개수는 K_MB로 나타낼 수 있다. 미니밴드에 할당되는 PRU의 개수는 L_MB로 나타낼 수 있으며, L_MB=N2*K_MB이다. 자원 영역에서 형성될 수 있는 최대 서브밴드의 개수

이며, PRU의 총 개수 N_PRU=L_SB+L_MB이다.

표 1은 대역폭이 20MHz일 때 USAC와 K_SB의 관계의 일 예를 나타낸다. 대역폭이 20MHz일 때 FFT 크기는 2048일 수 있다.

USAC	K_SB	USAC	K_SB
0	0	16	16
1	1	17	17
2	2	18	18
3	3	19	19
4	4	20	20
5	5	21	21
6	6	22	reserved
7	7	23	reserved
8	8	24	reserved
9	9	25	reserved
10	10	26	reserved
11	11	27	reserved
12	12	28	reserved
13	13	29	reserved
14	14	30	reserved
15	15	31	reserved

표 2는 대역폭이 10MHz일 때 USAC와 K_SB의 관계의 일 예를 나타낸다. 대역폭이 10MHz일 때 FFT 크기는 1024일 수 있다.

USAC	K_SB	USAC	K_SB
0	0	8	8
1	1	9	9
2	2	10	10
3	3	11	reserved
4	4	12	reserved
5	5	13	reserved
6	6	14	reserved
7	7	15	reserved

표 3은 대역폭이 5MHz일 때 USAC와 K_SB의 관계의 일 예를 나타낸다. 대역폭이 10MHz일 때 FFT 크기는 512일 수 있다.

USAC	K_SB	USAC	K_SB
0	0	4	4
1	1	5	reserved
2	2	6	reserved
3	3	7	reserved

복수의 PRU는 서브밴드와 미니밴드로 나뉘고 서브밴드 PRU(PRU_SB)와 미니밴드 PRU(PRU_MB) 내에서 재배열된다. PRU_SB 내의 PRU들은 각각 0~(L_SB-1) 중 어느 하나로 인덱싱되고, PRU_MB 내의 PRU들은 각각 0~(L_MB-1)로 중 어느 하나로 인덱싱된다.

도 8은 미니밴드 퍼뮤테이션 과정의 일 예를 나타낸다. 미니밴드 퍼뮤테이션 과정에서 PRU_MB는 퍼뮤테이션 PRU(PPRU_MB)로 맵핑된다. 이는 각 주파수 파티션에서 주파수 다이버시티를 보장하기 위함이다. 도 8은 대역폭이 5MHz일 때 상기 도 7의 서브밴드 파티셔닝 과정에 이어서 수행될 수 있다. PRU_MB 내의 PRU들은 퍼뮤테이션되어 PPRU_MB에 맵핑된다.

도 9은 주파수 파티셔닝 과정의 일 예를 나타낸다. 도 9은 대역폭이 5MHz일 때 상기 도 7의 서브밴드 파티셔닝 과정과 상기 도 8의 미니밴드 퍼뮤테이션 과정에 이어서 수행될 수 있다.

PRU_SB와 PPRU_MB의 PRU들은 적어도 하나의 주파수 파티션으로 할당된다. 주파수 파티션의 개수는 최대 4개일 수 있다. 주파수 파티션 구성 정보는 상향링크 주파수 파티션 구성(UFPC; Uplink Frequency Partition Configuration)에 의해서 결정될 수 있다. UFPC는 대역폭에 따라서 구성이 달라질 수 있으며, S-SFH 등을 통해 브로드캐스트 될 수 있다. UFPC는 주파수 파티션의 크기, 주파수 파티션의 개수 등을 지시할 수 있다. 주파수 파티션 카운트(FPCT; Frequency Partition Count)는 주파수 파티션의 개수를 나타낸다. FPSi는 i번째 주파수 파티션(FPi)에 할당되는 PRU의 개수를 나타낸다. 또한, 상향링크 주파수 파티션 서브밴드 카운트(UFPSC; Uplink Frequency Partition Subband Count)는 FPi(i>0)에 할당되는 서브밴드의 개수를 정의한다. UFPSC는 1비트 내지 3비트의 길이를 가질 수 있다.

표 4는 대역폭이 20MHz일 때 UFPC와 주파수 파티션의 관계의 일 예를 나타낸다. 대역폭이 20MHz일 때 FFT 크기는 2048일 수 있다.

UFPC	FP0:FP1:FP2:FP3	FPCT	FPS0	FPSi(i>0)
0	1:0:0:0	1	N_PRU	0
1	0:1:1:1	3	0	FPS1=N_PRU-2*floor(N_PRU/3) FPS2=floor(N_PRU/3) FPS3=floor(N_PRU/3)
2	1:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/4)	Floor(N_PRU/4)
3	3:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/6)	Floor(N_PRU/6)
4	5:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/8)	Floor(N_PRU/8)
5	9:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/12)	Floor(N_PRU/12)
6	9:5:5:5	4	N_PRU-3floor(N_PRU5/24)	Floor(N_PRU*5/24)
7	0:1:1:0	2	0	N_PRU/2 for i=1,2 0 for i=3
8	1:1:1:0	3	N_PRU-2*floor(N_PRU/3)	floor(N_PRU/3) for i=1,2 0 for i=3
9~15	Reserved

표 5는 대역폭이 10MHz일 때 UFPC와 주파수 파티션의 관계의 일 예를 나타낸다. 대역폭이 10MHz일 때 FFT 크기는 1024일 수 있다.

UFPC	FP0:FP1:FP2:FP3	FPCT	FPS0	FPSi(i>0)
0	1:0:0:0	1	N_PRU	0
1	0:1:1:1	3	0	FPS1=N_PRU-2*floor(N_PRU/3) FPS2=floor(N_PRU/3) FPS3=floor(N_PRU/3)
2	1:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/4)	Floor(N_PRU/4)
3	3:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/6)	Floor(N_PRU/6)
4	5:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/8)	Floor(N_PRU/8)
5	9:5:5:5	4	N_PRU-3floor(N_PRU5/24)	Floor(N_PRU*5/24)
6	0:1:1:0	2	0	N_PRU/2 for i=1,2 0 for i=3
7	1:1:1:0	3	N_PRU-2*floor(N_PRU/3)	floor(N_PRU/3) for i=1,2 0 for i=3

표 6은 대역폭이 5MHz일 때 UFPC와 주파수 파티션의 관계의 일 예를 나타낸다. 대역폭이 5MHz일 때 FFT 크기는 512일 수 있다.

UFPC	FP0:FP1:FP2:FP3	FPCT	FPS0	FPSi(i>0)
0	1:0:0:0	1	N_PRU	0
1	0:1:1:1	3	0	FPS1=N_PRU-2*floor(N_PRU/3) FPS2=floor(N_PRU/3) FPS3=floor(N_PRU/3)
2	1:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/4)	Floor(N_PRU/4)
3	3:1:1:1	4	N_PRU-3*floor(N_PRU/6)	Floor(N_PRU/6)
4	9:5:5:5	4	N_PRU-3floor(N_PRU5/24)	Floor(N_PRU*5/24)
5	0:1:1:0	2	0	N_PRU/2 for i=1,2 0 for i=3
6	1:1:1:0	3	N_PRU-2*floor(N_PRU/3)	floor(N_PRU/3) for i=1,2 0 for i=3
7	reserved

i번째 주파수 파티션 내의 서브밴드와 미니밴드의 개수인 K_SB,FPi와 K_MB,FPi는 수학식 1에 의해서 각각 결정될 수 있다.

각 주파수 파티션에서 서브밴드 PRU의 개수는 L_SB,FPi=N1*K_SB,FPi이며, 미니밴드 PRU의 개수는 L_MB,FPi=N2*K_MB,FPi이다.

PRU_SB와 PPRU_MB 내의 PRU가 각 주파수 파티션에 맵핑되는 관계는 수학식 2에 의해서 정의될 수 있다.

단,

이고,

이다.

PRU_FPi의 PRU들은 LRU로 맵핑될 수 있다. 이하의 맵핑 및 퍼뮤테이션은 주파수 파티션 내에서 수행되는 것으로 제한된다.

각 주파수 파티션은 CRU와 DRU로 나뉠 수 있으며, 섹터 기반으로 수행될 수 있다. 서브밴드 기반 CRU의 크기를 나타내는 UCAS_SB,i는 i번째 주파수 파티션의 서브밴드 기반 CRU의 개수를 서브밴드 크기를 단위로 나타낸 것이며, 브로드캐스트될 수 있다. UCAS_MB는 1번째 주파수 파티션(FP0)의 미니밴드 기반 CRU의 개수를 나타내며, 역시 브로드캐스트될 수 있다. 각 주파수 파티션의 CRU의 개수는 L_CRU,FPi로 나타낼 수 있으며, 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

각 주파수 파티션의 DRU의 개수는 L_DRU,FPi로 나타낼 수 있으며, 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

PRU_FPi 내의 PRU는 수학식 5에 의해 CRU_FPi로 맵핑될 수 있다.

수학식 5에서 k=s[j-UCAS_SB,i*N1]이다. s[]는 CRU/DRU 할당 시퀀스이며, 0≤s[j]<FPSi*N2-UCAS_SB,i*N1이다.

PRU_FPi 내의 PRU는 수학식 6에 의해 DRU_FPi로 맵핑될 수 있다.

k=s^c[j]이며, s^c[]는 CRU로 할당되지 않는 나머지 PRU들을 재배열하여 얻은 시퀀스이다.

또한, 타일 퍼뮤테이션(tile permutation)이 수행될 수 있다. 주파수 파티션의 각 DRU는 6개의 인접한 부반송파를 포함하는 3개의 타일로 나뉠 수 있다. 주파수 파티션 내의 복수의 타일은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 퍼뮤테이션된다. DRU의 물리 타일(physical tile)을 부채널(subchannel)의 논리 타일(logical tile)로 할당하는 것은 수학식 7에 의해 정의될 수 있다.

수학식 7에서 Tile(s,n,t)는 t번째 서브프레임의 s번째 DLRU의 n번째 타일의 타일 인덱스이다. n은 0 내지 2 중 어느 하나일 수 있다. t는 서브프레임 인덱스이다. s는 0 내지 L_DRU,FPi-1 중 어느 하나의 값을 가지는 DLRU의 인덱스이다. PermSeq()는 길이가 L_DRU,FPi인 퍼뮤테이션 시퀀스(permutation sequence)이며, SEED={IDcell*1367} mod 2¹⁰에 의해서 결정될 수 있다. 퍼뮤테이션 시퀀스는 임의의 시퀀스 생성 알고리듬에 의해서 생성될 수 있다.

(PermSeq(),s,n,t)={PermSeq[n+107*s+t] mod L_DRU,FPi}+UL_PermBase} mod L_RU,FPi이다.

상향링크 제어 채널 중 특정 제어 채널은 주파수 영역에서 하나 이상의 인접한 PRU에 할당되어야 하는 경우가 있다. 예를 들어 레인징 채널(ranging channel)은 주파수 영역에서 1개 또는 2개의 서브밴드에 할당될 수 있다. 또한, 특정 채널의 경우 인접한 섹터가 동일한 시간 및 주파수 자원을 사용할 때 채널 설계 방법에 따라 간섭에 의한 성능 저하가 감소할 수 있고 또는 증가할 수도 있다. 따라서 복수의 주파수 파티션이 존재하고 자원 영역에 서브밴드와 미니밴드가 함께 존재할 때 레인징 채널과 같은 특정 제어 채널을 위한 자원 할당 방법이 요구된다. 즉, 인접 섹터 간에 시간 또는 주파수 영역이 동일하게 혹은 겹치지 않게 제어 채널을 할당하기 위한 방법이 제안될 수 있다.

이하, 제안된 레인징 채널 전송 방법을 실시예를 통해 설명하도록 한다. 본 실시예에서는 단말의 초기 접속(initial access) 및 핸드오버를 위한 레인징 채널을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명은 다양한 종류의 제어 채널에 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예는 복수의 주파수 파티션이 있는 경우를 가정하였지만, 주파수 파티션이 1개인 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.

도 10은 제안된 레인징 채널 전송 방법의 일 실시예를 나타낸다.

단계 S100에서 단말은 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 수신한다. 단계 S110에서 단말은 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 기반으로 결정된 자원 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널 을 할당한다.

레인징 채널을 위한 자원으로 N(N≥1)개의 인접한 서브밴드가 할당될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 N_sub개의 서브밴드가 존재한다고 가정한다. 전체 PRU의 개수를 N_PRU라 하면, N_sub=N_PRU/N1일 수 있다. 예를 들어 대역폭이 10MHz인 경우 N_PRU=48, N_sub=12일 수 있다.

레인징 채널을 위한 자원은 자원 맵핑 과정에서 레인징 채널을 위하여 미리 유보(reserve)될 수 있다. 기지국은 레인징 채널이 할당되는 물리 서브밴드의 인덱스를 단말로 전송할 수 있다. 물리 서브밴드의 인덱스는 자원 맵핑 과정 중 서브밴드 파티셔닝을 하기 이전의 N_sub개의 서브밴드에 대한 인덱싱을 의미한다. 상기 서브밴드 인덱스는 브로드캐스트될 수 있다. 미리 정해진 개수의 서브밴드의 인덱스 또는 미리 정해진 특정 규칙에 의한 논리 서브밴드의 인덱스가 브로드캐스트될 수 있다. 또는 셀 ID, 슈퍼프레임 번호, 프레임 번호, 서브프레임 번호 등에 기반한 미리 지정된 수식에 기반하여 자원이 할당될 수 있다.

단말은 레인징 채널을 전송하는 서브프레임에서 N개의 인접한 서브밴드를 우선적으로 레인징 채널을 위하여 할당하고, N_sub-N개의 나머지 서브밴드에 대해서 자원 맵핑을 수행할 수 있다. 즉, 전체 PRU 개수가 N_PRU일 때, 레인징 채널에 할당되는 N*N1개의 PRU를 제외한 N_PRU-N*N1개의 PRU에 대해서 자원 맵핑을 수행할 수 있다. 이때 기지국이 레인징 채널이 할당되는 서브밴드를 셀 특정(cell-specific)으로 설정하는 경우, N_sub-N개의 서브밴드의 자원 영역에서의 위치가 셀마다 다르므로, FFR 기법 등을 적용하는 데에 제약이 따를 수 있다.

또는 레인징 채널을 위한 서브밴드가 별도로 유보되지 않고 레인징 채널에 할당될 수 있다. 자원 맵핑을 수행할 때 레인징 채널을 위해 할당된 물리 서브밴드와 논리 서브밴드의 인덱스를 알 수 있으므로, 이를 기반으로 레인징 채널 자원을 제외하고 자원 맵핑을 수행할 수 있다.

도 11은 레인징 채널을 위해 할당된 물리 서브밴드가 서브밴드 CRU에 할당되는 경우를 나타낸다. 즉, 각 셀은 레인징 채널을 각 셀이 가지는 서브밴드 CRU에 할당한다. 이러한 경우, 레인징 채널 자원은 자원 맵핑 과정에서 그대로 유지되어 논리 자원으로 맵핑되거나, 또는 서브밴드 CRU를 위해 할당된 논리 영역에 맵핑될 수 있다. 레인징 채널 자원은 자원 맵핑 수행시 나머지 자원 사이의 퍼뮤테이션에 아무런 영향을 주지 않는다. 레인징 채널 자원을 제외한 나머지 자원은 논리 영역에서 다시 인덱싱되거나, 또는 레인징 채널이 없는 서브프레임과 같은 인덱스를 가질 수 있다.

레인징 채널을 각 셀의 서브밴드 CRU에 할당함에 있어서, 레인징 채널 자원은 레인징 채널 구성 정보(ranging channel configuration information)에 의해서 할당될 수 있다. 레인징 채널 구성 정보는 레인징 채널이 할당되는 자원 영역 중 시간 영역에 관한 정보와 주파수 영역에 관한 정보를 포함할 수 있다.

표 7은 레인징 채널을 위한 시간 자원 할당 구성 정보의 일 예를 나타낸다. 상기 시간 자원 할당 구성 정보는 브로드캐스트될 수 있다.

configuration	Ranging-period P_R	N_RCH(number of ranging channels per SF)
0	1/4 (5 ms)	4
1	1/2 (10 ms)	2
2	1 (20 ms)	1
3	2 (40 ms)	1/2
4	3 (60 ms)	1/3

레인징 채널의 시간 자원 할당에 관한 정보는 셀 ID와 N_RCH에 의해서 결정될 수 있다. 상기 시간 자원 할당에 관한 정보는 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브프레임 인덱스, 프레임 인덱스 또는 슈퍼프레임 인덱스 중 어느 하나일 수 있다.

수학식 8는 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브프레임 인덱스를 결정하는 수식의 일 예이다.

I_SF(0,…,n_SF*n_F/N_RCH-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 n_SF*n_F/N_RCH-1 개의 서브프레임 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브프레임 인덱스이다. n_SF는 하나의 프레임 내의 서브프레임의 개수이며, n_F는 하나의 슈퍼프레임 내의 프레임의 개수이다. f(CellID)는 셀 ID의 함수이다. 셀 ID는 기지국 ID 등의 다른 파라미터로 대체할 수 있다. 상기 수학식 8에 의하면 1/N_RCH 슈퍼프레임 주기 동안 I_SF 번째 서브프레임이 주기적으로 레인징 채널로 할당된다. 예를 들어 n_SF=8, n_F=4, N_RCH=1/3일 때 하나의 슈퍼프레임은 32개의 서브프레임을 포함하고, 3개의 슈퍼프레임은 96개의 서브프레임을 포함한다. 96개의 서브프레임 중 I_SF 번째 서브프레임은 3개의 슈퍼프레임 당 한번씩 주기적으로 레인징 채널로 할당될 수 있다.

수학식 9는 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브프레임 인덱스를 결정하는 수식의 또 다른 예이다.

I_SF(0,…,n_SF-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 n_SF-1 개의 서브프레임 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브프레임 인덱스이다. 레인징 채널이 할당되는 프레임의 위치는 미리 정해지거나 또는 브로드캐스트될 수 있다. 상기 수학식 13에 의하면 1/N_RCH 슈퍼프레임 주기 동안 하나의 프레임 내의 I_SF 번째 서브프레임이 주기적으로 레인징 채널로 할당된다.

수학식 10은 레인징 채널이 할당되는 자원의 프레임 인덱스를 결정하는 수식의 예이다.

I_F(0,…,n_F/N_RCH-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 n_F/N_RCH-1 개의 프레임 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 프레임 인덱스이다. I_F 번째 프레임 내에 레인징 채널이 할당되는 서브프레임의 위치는 미리 정해지거나 또는 브로드캐스트될 수 있다. 상기 수학식 14에 의하면 1/N_RCH 슈퍼프레임 주기 동안 I_F 번째 프레임 내의 하나의 서브프레임이 주기적으로 레인징 채널로 할당된다.

수학식 11은 레인징 채널이 할당되는 자원의 슈퍼프레임 인덱스를 결정하는 수식의 예이다.

I_SuperF(0,…,/N_RCH-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 1/N_RCH-1 개의 슈퍼프레임 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 슈퍼프레임 인덱스이다. I_SuperF 번째 프레임 내에 레인징 채널이 할당되는 프레임 및 서브프레임의 위치는 미리 정해지거나 또는 브로드캐스트될 수 있다. 상기 수학식 15에 의하면 1/N_RCH 슈퍼프레임 주기 동안 I_SuperF 번째 슈퍼프레임 내에 존재하는 하나의 프레임 내의 하나의 서브프레임이 주기적으로 레인징 채널로 할당된다.

레인징 채널의 주파수 자원 할당에 관한 정보는 셀 ID와 할당된 서브밴드의 개수 K_SB 또는 할당된 서브밴드 CRU의 개수 Y_SB에 의해서 결정될 수 있다. 상기 주파수 자원 할당에 관한 정보는 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브밴드 인덱스일 수 있다. 상기 K_SB 또는 Y_SB는 브로드캐스트되거나, 또는 다른 신호에 의해 지시될 수 있다.

수학식 12는 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브밴드 인덱스를 결정하는 수식의 예이다.

I_SB(0,…,K_SB-1)는 K_SB개의 서브밴드 중에서 레인징 채널을 위한 자원을 할당되는 서브밴드의 인덱스이다.

수학식 13은 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스를 결정하는 수식의 예이다.

I_idx(0,…,n_SF*n_F/N_RCH*K_SB-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 n_F/N_RCH-1 개의 서브프레임 및 K_SB개의 서브밴드 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스이다.

수학식 14는 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스를 결정하는 수식의 또 다른 예이다.

I_idx(0,…,n_SF*K_SB-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 n_SF 개의 서브프레임 및 K_SB개의 서브밴드 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스이다.

상기 수학식 13 또는 상기 수학식 14에 의해 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스가 결정된 경우, 레인징 채널이 할당되는 서브프레임 인덱스 및 서브밴드 인덱스는 수학식 15에 의해서 결정될 수 있다.

레인징 채널이 할당되는 프레임의 위치는 미리 정해지거나 또는 브로드캐스트될 수 있다.

수학식 16은 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브밴드 인덱스를 결정하는 수식의 또 다른 예이다.

I_idx(0,…,n_F/N_RCH*K_SB-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 n_F/N_RCH-1 개의 프레임 및 K_SB개의 서브밴드 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스이다.

상기 수학식 16에 의해 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스가 결정된 경우, 레인징 채널이 할당되는 프레임 인덱스 및 서브밴드 인덱스는 수학식 17에 의해서 결정될 수 있다.

I_F 번째 프레임 내에 레인징 채널이 할당되는 서브프레임의 위치는 미리 정해지거나 또는 브로드캐스트될 수 있다.

수학식 18은 레인징 채널이 할당되는 자원의 서브밴드 인덱스를 결정하는 수식의 또 다른 예이다.

I_idx(0,…, K_SB/N_RCH-1)는 1/N_RCH의 슈퍼프레임 주기 동안 1/N_RCH-1 개의 슈퍼프레임 및 K_SB개의 서브밴드 중 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스이다.

상기 수학식 18에 의해 레인징 채널이 할당되는 자원의 인덱스가 결정된 경우, 레인징 채널이 할당되는 슈퍼프레임 인덱스 및 서브밴드 인덱스는 수학식 19에 의해서 결정될 수 있다.

I_SuperF 번째 슈퍼프레임 내에 레인징 채널이 할당되는 프레임 및 서브프레임의 위치는 미리 정해지거나 또는 브로드캐스트될 수 있다.

상술한 레인징 채널이 할당되는 주파수 자원 또는 시간 자원의 인덱스를 결정하는 다양한 수식에서 N_RCH=1로 설정함으로써 레인징 채널이 할당되는 슈퍼프레임의 위치를 미리 지정할 수 있다. 또한, n_F=1로 설정함으로써 레인징 채널이 할당되는 프레임의 위치를 미리 지정할 수 있다. 또한, n_SF=1로 설정함으로써 레인징 채널이 할당되는 서브프레임의 위치를 미리 지정할 수 있다. 상술한 다양한 수식들은 다양한 형태로 조합이 가능하다. 또한, 앞에서 언급한 바와 같이 서브밴드 CRU로만 레인징 채널의 할당을 제한하면 퍼뮤테이션에 아무런 영향을 주지 않을 수 있으므로, 위의 모든 수식들에 대해 할당된 서브밴드의 개수 K_SB를 할당된 서브밴드 CRU의 개수인 Y_SB로 대체하는 것도 가능하다.

다시 도 10을 참조하면, 단계 S120에서 단말은 상기 레인징 채널을 기지국으로 전송한다.

도 2의 본 발명의 실시예가 구현되는 단말은 도 10의 본 발명의 실시예를 이용하여 설명할 수 있다.

RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어 기지국으로부터 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 수신하고, 레인징 채널을 전송한다. 프로세서(910)는 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보를 기반으로 결정된 자원 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널(ranging channel)을 할당한다. 상기 레인징 채널의 주파수 자원 할당 정보는 단말이 속하는 셀 ID 및 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 포함할 수 있다. 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수는 브로드캐스트(broadcast)되거나 다른 신호에 의해 지시되며, 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수는 시스템의 대역폭에 따라서 가변한다.

상기 레인징 서브밴드는 I_SB = mod(cellID, X_SB)의 수학식에 의해서 결정되는 인덱스를 가지는 서브밴드이다. I_SB는 자원 영역 상의 서브밴드의 인덱스(0,…,X_SB-1), cellID는 상기 단말이 속하는 셀 ID, X_SB는 상기 자원 영역에 할당된 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수이다. mod(cellID, X_SB)는 셀 ID를 X_SB로 나눈 나머지이다. 상기 cellID는 0 내지 767 중 어느 하나의 정수일 수 있다.

도 12는 제안된 레인징 채널 전송 방법에 따른 자원 영역의 일 예를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 셀 A, 셀 B 및 셀 C는 상향링크의 자원 영역에서 셀 공통의 서브밴드 영역을 가진다. 셀 공통의 서브밴드 영역은 상기 도 7의 서브밴드 파티셔닝의 과정을 거쳐 서브밴드 PRU(PRU_SB)로 할당된 영역일 수 있다. 또한, 각 셀 별로 서브밴드 CRU 영역이 할당된다. 각 셀에 할당된 서브밴드 CRU 영역의 크기는 다를 수 있다. 셀 A와 셀 B는 2개의 서브밴드 CRU, 셀 C는 3개의 서브밴드 CRU를 가진다. 각 셀의 서브밴드 CRU 영역에 레인징 채널(200, 210, 220)이 할당된다. 각 셀에 할당되는 레인징 채널(200, 210, 220)은 주파수 영역에서 서로 겹치지 않으면서 레인징 채널을 전송한다. 각 셀에서 레인징 채널(200, 210, 220)로 할당되는 서브밴드 CRU는 상술한 수학식 16에 의해서 셀 ID를 기반으로 하여 결정될 수 있다.

한편, 레인징 채널을 위한 자원으로 미니밴드 CRU가 할당될 수 있다.

도 13은 레인징 채널을 위해 할당된 물리 서브밴드가 미니밴드 CRU에 할당되는 경우를 나타낸다. 이 경우 단말이 레인징 채널 자원을 DRU 퍼뮤테이션 과정에서 제외할 수 있다. 즉, 타일 퍼뮤테이션 과정에서 레인징 채널을 위한 미니밴드를 제외하고 타일 퍼뮤테이션을 수행할 수 있다.

주파수 파티션에 레인징 채널을 위한 논리 미니밴드가 m개 존재한다면, 상기 수학식 7은 수학식 20과 같이 수정될 수 있다.

수학식 20에서 Tile(s,n,t)는 t번째 서브프레임의 s번째 DLRU의 n번째 타일의 타일 인덱스이다. n은 0 내지 2 중 어느 하나일 수 있다. t는 서브프레임 인덱스이다. s는 0 내지 L_DRU,FPi-1-m 중 어느 하나의 값을 가지는 DLRU의 인덱스이다. 즉, 레인징 채널로 할당되는 미니밴드 CRU를 제외하고 타일 퍼뮤테이션이 수행된다. 레인징 채널 자원을 제외한 나머지 자원은 논리 영역에서 다시 인덱싱되거나, 또는 레인징 채널이 없는 서브프레임과 같은 인덱스를 가질 수 있다.

위와 같이 레인징 채널 자원이 별도로 유보되지 않는 경우 FFR 기법 등을 적용하여 복수의 주파수 파티션을 운용하는 데에 아무런 제약이 생기지 않는다. 또는 레인징 채널을 위한 N개의 서브밴드를 유보하는 경우에도 FFR 기법을 적용하여 섹터 간 자원이 서로 겹치지 않도록 자원을 유보할 수 있다. 또한, 레인징 채널 자원은 서브밴드 CRU 또는 미니밴드 CRU 중 어느 하나로 제한될 수 있다. 즉, 각 셀이 가진 서브밴드 기반 CRU 내에서만 레인징 채널을 할당할 수 있다. 또는 레인징 채널 자원을 자원 맵핑 과정에서 미니밴드 퍼뮤테이션 과정을 위해 유보된 서브밴드 중 일부로 한정할 수 있다.

한편, 서브밴드 파티셔닝 규칙에 따라 서브밴드 파티셔닝 과정 이전의 물리 자원에서의 서브밴드의 인덱스와 서브밴드 파티셔닝 과정 이후 서브밴드 PRU(PRU_SB)로 할당된 서브밴드의 인덱스가 서로 정렬(aligned)되지 않는 경우가 있다. 즉, 서브밴드가 N1개의 PRU를 포함한다고 가정할 때, PRU_SB에 할당된 어느 서브밴드를 구성하는 N1개의 PRU는 물리 자원 영역에서 서로 인접하지 않은 PRU일 수 있다. 예를 들어 도 7에서 PRU_SB의 0 내지 3번째 PRU는 물리 자원의 4 내지 7번째 PRU의 연속한 자원이 아닌 4, 5, 8, 9번째 PRU로부터 맵핑될 수 있다. 이 경우 레인징 채널은 물리 자원의 서브밴드 중 해당 물리 자원 서브밴드에 포함되는 PRU가 서브밴드 파티셔닝 과정에서 복수의 PRU_SB의 서브밴드로 할당되지 않는 서브밴드에만 할당될 수 있다.

도 14는 제안된 발명에 의한 레인징 채널 자원 할당의 일 예를 나타낸다. 물리 자원 영역의 서브밴드는 1 내지 12의 인덱스를 각각 가질 수 있다. 상기 물리 자원 영역의 서브밴드는 서브밴드 파티셔닝 과정을 거쳐 PRU_SB에 할당된다. 서브밴드 파티셔닝 과정에 의해 할당된 PRU_SB의 서브밴드 중 일부는 물리 자원 영역의 복수의 서브밴드로의 PRU로부터 맵핑된다. 예를 들어 제1 할당 서브밴드(300)은 물리 자원 영역의 인덱스 3의 서브밴드와 인덱스 4의 서브밴드로부터 맵핑된다. 제2 할당 서브밴드(310)은 물리 자원 영역의 인덱스 6의 서브밴드와 인덱스 7의 서브밴드로부터 맵핑된다. 제3 할당 서브밴드(320)은 물리 자원 영역의 인덱스 9의 서브밴드와 인덱스 10의 서브밴드로부터 맵핑된다. 레인징 채널은 상기와 같이 할당 서브밴드가 걸쳐진 물리 자원 영역의 서브밴드를 제외한 나머지 서브밴드에 할당될 수 있다. 즉, 인덱스가 1, 2, 5, 8, 11, 12인 서브밴드들이 레인징 채널 자원으로 할당될 수 있다. 또는 할당 서브밴드가 걸쳐진 물리 자원 영역의 서브밴드도 1개의 서브밴드로 간주하여 레인징 채널에 할당할 수 있다. 이 경우 3개의 서브밴드가 추가로 레인징 채널 자원으로 할당될 수 있다. 이때 추가로 할당된 서브밴드의 인덱스는 자원이 걸쳐 있는 물리 서브밴드 인덱스 중 작은 인덱스일 수 있다. 즉, 인덱스가 1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12인 서브밴드들이 레인징 채널자원으로 할당될 수 있다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
프로세서; 및
상기 프로세서와 연결되어 무선 신호를 전송 또는 수신하는 RF부를 포함하되,
상기 프로세서는 셀 ID(identifier) 및 할당된 서브밴드의 개수를 기반으로 결정된 주파수 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널(ranging channel)을 할당하도록 구성되며,
상기 할당된 서브밴드의 개수는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 기반으로 결정되며,
상기 하나의 레인징 서브밴드는 아래의 수학식에 의해 계산된 인덱스를 가지는 서브밴드인 것을 특징으로 하는 단말.
I_SB = mod(cellID, X_SB)
I_SB는 상기 주파수 영역 상의 서브밴드의 인덱스(0,…,X_SB-1)이다. cellID는 상기 셀 ID이다. X_SB는 상기 할당된 서브밴드의 개수이다. mod(cellID, X_SB)는 셀 ID를 X_SB로 나눈 나머지이다.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 cellID는 0 내지 767 중 어느 하나의 정수인 것을 특징으로 하는 단말.
제 1 항에 있어서,
상기 서브밴드의 개수 또는 상기 할당된 서브밴드 CRU의 개수는 브로드캐스트(broadcast)되거나 다른 신호에 의해 지시되는 것을 특징으로 하는 단말.
제 1 항에 있어서,
상기 할당된 서브밴드의 개수는 시스템의 대역폭에 따라서 가변하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 1 항에 있어서,
상기 하나의 레인징 서브밴드는 인접한 복수의 물리 자원 유닛(PRU; Physical Resource Unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말.
제 6 항에 있어서,
상기 인접한 복수의 PRU의 개수는 4개인 것을 특징으로 하는 단말.
무선 통신 시스템에서 레인징 채널을 전송하는 방법에 있어서,
셀 ID(identifier) 및 할당된 서브밴드의 개수를 결정된 주파수 영역 상의 하나의 레인징 서브밴드(ranging subband)에 레인징 채널을 할당하고,
상기 레인징 채널을 전송하는 것을 포함하되,
상기 할당된 서브밴드의 개수는 할당된 서브밴드 CRU(Contiguous Resource Unit)의 개수를 기반으로 결정되며,
상기 하나의 레인징 서브밴드는 아래의 수학식에 의해 계산된 인덱스를 가지는 서브밴드인 것을 특징으로 하는 방법.
I_SB = mod(cellID, X_SB)
I_SB는 상기 주파수 영역 상의 서브밴드의 인덱스(0,…,X_SB-1)이다. cellID는 상기 셀 ID이다. X_SB는 상기 할당된 서브밴드의 개수이다. mod(cellID, X_SB)는 셀 ID를 X_SB로 나눈 나머지이다.
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제 8 항에 있어서,
상기 cellID는 0 내지 767 중 어느 하나의 정수인 것을 특징으로 하는 방법.
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