KR101696489B1 - 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 구성 방법 및 장치 - Google Patents

중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 구성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임(frame) 구성 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은 복수의 상향링크(UL; Uplink) 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존(relay zone)과 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존(access zone)을 포함하는 FDD(Frequency Division Duplex) UL 프레임을 구성한다. 상기 UL 릴레이 존은 중계국이 기지국으로 신호를 전송하는 데에 사용되는 영역이며, 상기 UL 액세스 존은 중계국이 단말로부터 신호를 수신하는 데에 사용되는 영역이며, 상기 FDD UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존이 상기 UL 액세스 존보다 앞서 위치한다.

Description

중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 구성 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS OF FORMING FRAME IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING RELAY STATION}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 구성 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.
최근에 중계국(RS; Relay Station)을 포함한 무선통신 시스템이 개발되고 있다. 중계국은 셀 커버리지를 확장시키고 전송 성능을 향상시키는 역할을 한다. 기지국이 기지국의 커버리지 경계에 위치한 단말을 중계국을 통해 서비스함으로써 셀 커버리지를 확장시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 중계국이 기지국과 단말 사이에서 신호의 전송 신뢰성을 향상시킴으로써 전송 용량을 증가시킬 수 있다. 단말이 기지국의 커버리지 내에 있다 하더라도 음영 지역에 위치한 경우에 중계국을 이용할 수도 있다.
중계국이 도입된 시스템의 프레임 구조는 중계국이 도입되지 않은 프레임 구조와 서로 다를 수 있다. 프레임 중 일부는 기지국과 단말 또는 중계국과 단말 간의 통신을 위해서만 사용될 수 있고, 프레임 중 또 다른 일부가 기지국과 중계국 간의 통신을 위하여 사용될 수 있다. 단말이 기지국 또는 중계국과 데이터를 송수신할 수 있는 영역의 제한이 있으며, 이에 따라 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 피드백(feedback) 등에도 제한이 있다.
중계국이 도입된 시스템에서 HARQ 피드백을 효율적으로 수행하기 위한 새로운 프레임 구조가 고려될 필요가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 구성 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다. 보다 상세하게는 본 발명은 FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서 프레임 내에 중계 존(relay zone)과 엑세스 존(access zone)을 구성하는 방법을 제공한다.
일 양태에 있어서, 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임(frame) 구성 방법이 제공된다. 상기 프레임 구성 방법은 복수의 상향링크(UL; Uplink) 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존(relay zone)과 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존(access zone)을 포함하는 FDD(Frequency Division Duplex) UL 프레임을 구성하는 것을 포함하되, 상기 UL 릴레이 존은 중계국이 기지국으로 신호를 전송하는 데에 사용되는 영역이며, 상기 UL 액세스 존은 중계국이 단말로부터 신호를 수신하는 데에 사용되는 영역이며, 상기 FDD UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존이 상기 UL 액세스 존보다 앞서 위치한다.
상기 FDD UL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 UL 액세스 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임의 개수는 4개일 수 있다.
상기 프레임 구성 방법은 복수의 하향링크(DL; Downlink) 서브프레임을 포함하는 DL 릴레이 존과 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 DL 액세스 존을 포함하는 FDD DL 프레임을 구성하는 것을 더 포함하되, 상기 FDD DL 프레임 내에서 상기 DL 액세스 존이 상기 DL 릴레이 존보다 앞서 위치할 수 있다.
상기 FDD DL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 DL 액세스 존에 포함되는 복수의 DL 서브프레임의 개수는 4개일 수 있다.
상기 UL 릴레이 존에 중계국의 수신 모드에서 전송 모드로의 전환 시간(transition gap)인 R-RTI(Relay Receive to transmit Transition Interval)가 삽입될 수 있다.
상기 R-RTI는 상기 UL 릴레이 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임 중 첫 번째 UL 서브프레임의 첫 번째 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심벌의 위치에 삽입될 수 있다.
상기 UL 릴레이 존에 중계국의 전송 모드에서 수신 모드로의 전환 시간인 R-TTI(Relay Transmit to receive Transition Interval)가 삽입될 수 있다.
상기 R-TTI는 상기 UL 릴레이 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임 중 마지막 UL 서브프레임의 마지막 OFDMA 심벌의 위치에 삽입될 수 있다.
상기 프레임 구성 방법은 중계국이 상기 FDD UL 프레임을 통해 기지국 또는 단말과 통신하는 것을 더 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 수행 방법이 제공된다. 상기 HARQ 수행 방법은 제1 프레임 내의 DL 액세스 존을 통해 UL 할당(assignment) A-MAP IE를 중계국으로부터 수신하고, 상기 제1 프레임 내의 UL 액세스 존을 통해 상기 UL 할당 A-MAP IE에 따른 UL 데이터 버스트(data burst)를 중계국으로 전송하고, 상기 제1 프레임과 인접한 제2 프레임 내의 DL 액세스 존을 통해 상기 UL 데이터 버스트에 대한 ACK(Acknowledgement)/NACK(Non-acknowledgement) 신호를 중계국으로부터 수신하는 것을 포함하되, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은 주파수 영역에서 DL 프레임과 UL 프레임으로 구분되는 FDD 프레임이며, 상기 UL 프레임은 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존과 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존을 포함하며, 상기 UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존이 상기 UL 액세스 존보다 앞서 위치한다.
상기 FDD UL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 UL 액세스 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임의 개수는 4개일 수 있다.
상기 DL 프레임은 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 DL 릴레이 존과 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 DL 액세스 존을 포함하며, 상기 DL 프레임 내에서 상기 DL 액세스 존이 상기 DL 릴레이 존보다 앞서 위치할 수 있다.
상기 FDD DL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 DL 액세스 존에 포함되는 복수의 DL 서브프레임의 개수는 4개일 수 있다.
상기 UL 릴레이 존에 중계국의 수신 모드에서 전송 모드로의 전환 시간인 R-RTI가 삽입될 수 있다.
상기 UL 릴레이 존에 중계국의 전송 모드에서 수신 모드로의 전환 시간인 R-TTI가 삽입될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말이 제공된다. 상기 단말은 RF(Radio Frequency)부, 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 RF부는 제1 프레임 내의 DL 액세스 존을 통해 UL 할당 A-MAP IE를 중계국으로부터 수신하고, 상기 제1 프레임 내의 UL 액세스 존을 통해 상기 UL 할당 A-MAP IE에 따른 UL 데이터 버스트를 중계국으로 전송하고, 상기 제1 프레임과 인접한 제2 프레임 내의 DL 액세스 존을 통해 상기 UL 데이터 버스트에 대한 ACK/NACK 신호를 중계국으로부터 수신하도록 구성되며, 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은 주파수 영역에서 DL 프레임과 UL 프레임으로 구분되는 FDD 프레임이며, 상기 UL 프레임은 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존과 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존을 포함하며, 상기 UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존이 상기 UL 액세스 존보다 앞서 위치한다.
중계국이 도입된 FDD 시스템에서 기존의 중계국이 도입되지 않은 시스템의HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 타이밍을 그대로 적용할 수 있다.
도 1은 중계국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 중계국을 지원하는 시스템의 기본 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4는 중계국을 지원하는 시스템의 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 중계국을 지원하는 시스템의 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 6은 FDD 시스템에서 UL HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 타이밍(timing)의 일 예를 나타낸다.
도 7은 중계국이 도입된 FDD 시스템에서 중계국과 단말 사이의 UL HARQ 타이밍의 일 예를 나타낸다.
도 8은 제안된 발명의 일 실시예에 따른 FDD 프레임 구조의 일 실시예를 나타낸다.
도 9는 제안된 프레임 구성 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 10 및 도 11은 제안된 프레임 구성에 따른 중계국과 단말 간의 HARQ 수행 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 12 및 도 13은 제안된 프레임 구성에 따른 중계국과 단말 간의 HARQ 타이밍의 일 예를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예가 구현되는 기지국 및 단말의 블록도이다.
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 중계국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 중계국을 포함하는 무선통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 일반적으로 셀(cell)이라고 불리는 특정한 지리적 영역(15)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역으로 나누어 질 수 있는데 각각의 영역은 섹터(sector)라고 칭한다. 하나의 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(13)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point), AN(Access Network), ABS(advanced BS) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 중계국(12)과 단말(14) 간의 연결성(connectivity), 관리(management), 제어 및 자원 할당과 같은 기능을 수행할 수 있다.
중계국(Relay Station, RS, 12)은 기지국(11)과 단말(14) 사이에서 신호를 중계하는 기기를 말하며, RN(Relay Node), 리피터(repeater), 중계기, ARS(advanced RS) 등의 다른 용어로 불릴 수 있다. 중계국에서 사용하는 중계 방식으로 AF(Amplify and Forward) 및 DF(Decode and Forward) 등 어떠한 방식을 사용할 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않는다.
단말(13, 14; Mobile station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, AMS(advanced Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device), PDA(Personal Digital Assistant), 무선 모뎀(Wireless Modem), 휴대기기(Handheld Device), AT(Access Terminal), UE(user equipment) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하에서 매크로 단말은 기지국과 직접 통신하는 단말이고, 중계국 단말은 중계국과 통신하는 단말을 칭한다. 기지국(11)의 셀 내에 있는 매크로 단말(13)이라 할지라도, 다이버시티 효과에 따른 전송 속도의 향상을 위하여 중계국(12)을 거쳐서 기지국(11)과 통신할 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(DL; downlink) 또는 상향링크(UL; uplink)에 사용될 수 있다. 일반적으로 기지국과 단말 간에서 하향링크는 기지국에서 매크로 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크는 매크로 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 기지국과 중계국 간에서 하향링크는 기지국에서 중계국으로의 통신을 의미하며, 상향링크는 중계국에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 중계국과 중계국 단말 간에서 하향링크는 중계국에서 중계국 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크는 중계국 단말에서 중계국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국 또는 중계국의 의 일부분이고, 수신기는 단말 또는 중계국의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말 또는 중계국의 일부분이고, 수신기는 기지국 또는 중계국의 일부분일 수 있다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 2를 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 Prefix)의 길이에 따라 다양하게 변경될 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) 심벌 또는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. OFDM 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 다중 접속 방식에 따라 OFDMA 심벌, SC-FDMA 심벌 등 다른 명칭으로 불릴 수 있다. 서브프레임은 5, 6, 7 또는 9개의 OFDMA 심벌로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하며 서브프레임에 포함되는 OFDMA 심벌의 수는 제한되지 않는다. 서브프레임에 포함되는 OFDMA 심벌의 수는 채널 대역폭, CP의 길이에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 서브프레임이 포함하는 OFDMA 심벌의 수에 따라 서브프레임의 타입(type)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 타입-1 서브프레임은 6 OFDMA 심벌, 타입-2 서브프레임은 7 OFDMA 심벌, 타입-3 서브프레임은 5 OFDMA 심벌, 타입-4 서브프레임은 9 OFDMA 심벌을 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 OFDMA 심벌의 개수는 모두 동일하거나, 각각 다를 수 있다. 또는, 하나의 프레임 내 적어도 하나의 서브프레임의 OFDMA 심벌의 개수는 상기 프레임 내 나머지 서브프레임의 OFDMA 심벌의 개수와 다를 수 있다.
프레임에는 TDD(Time Division Duplex) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplex) 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.
SFH는 필수 시스템 파라미터(essential system parameter) 및 시스템 설정 정보(system configuration information)를 나를 수 있다. SFH는 슈퍼프레임 내 첫 번째 서브프레임 안에 위치할 수 있다. SFH는 상기 첫 번째 서브프레임의 마지막 5개의 OFDMA 심벌을 차지할 수 있다. 슈퍼프레임 헤더는 1차 SFH(P-SFH; primary-SFH) 및 2차 SFH(S-SFH; secondary-SFH)로 분류될 수 있다. P-SFH는 매 슈퍼프레임마다 전송될 수 있다. S-SFH로 전송되는 정보는 S-SFH SP1, S-SFH SP2, S-SFH SP3의 3개의 서브패킷(sub-packet)으로 나뉠 수 있다. 각 서브패킷은 서로 다른 주기를 가지고 주기적으로 전송될 수 있다. S-SFH SP1, S-SFH SP2 및 S-SFH SP3을 통해 전송되는 정보의 중요도는 서로 다를 수 있으며, S-SFH SP1이 가장 짧은 주기로, S-SFH SP3이 가장 긴 주기로 전송될 수 있다. S-SFH SP1은 네트워크 재진입(network re-entry)에 관한 정보를 포함하며, S-SFH SP1의 전송 주기는 40 ms일 수 있다. S-SFH SP2는 초기 네트워크 진입(initial network entry) 및 네트워크 탐색(network discovery)에 관한 정보를 포함하며, S-SFH SP2의 전송 주기는 80 ms일 수 있다. S-SFH SP3는 나머지 중요한 시스템 정보를 포함하며, S-SFH SP3의 전송 주기는 160 ms 또는 320 ms 중 어느 하나일 수 있다..
하나의 OFDMA 심벌은 복수의 부반송파를 포함하고, FFT 크기에 따라 부반송파의 개수가 결정된다. 몇 가지 유형의 부반송파가 있다. 부반송파의 유형은 데이터 전송을 위한 데이터 부반송파, 다양한 측정(estimation)을 위한 파일롯 부반송파, 가드 밴드(guard band) 및 DC 캐리어를 위한 널 캐리어로 나뉠 수 있다. OFDM 심벌을 특징짓는 파라미터는 BW, Nused, n, G 등이다. BW는 명목상의 채널 대역폭(nominal channel bandwidth)이다. Nused는 (DC 부반송파를 포함하는) 사용되는 부반송파의 개수이다. n은 샘플링 인자이다. 이 파라미터는 BW 및 Nused와 결합하여 부반송파 스페이싱(spacing) 및 유효 심벌 시간(useful symbol time)을 결정한다. G는 CP 시간과 유효 시간(useful time)의 비율이다.
아래 표 1은 OFDMA 파라미터를 나타낸다.
Channel bandwidth, BW(MHz) 5 7 8.75 10 20
Sampling factor, n 28/25 8/7 8/7 28/25 28/25
Sampling frequency, Fs(MHz) 5.6 8 10 11.2 22.4
FFT size, NFFT 512 1024 1024 1024 2048
Subcarrier spacing, Δf(kHz) 10.94 7.81 9.77 10.94 10.94
Useful symbol time, Tb(μs) 91.4 128 102.4 91.4 91.4
G=1/8 Symbol time, Ts(μs) 102.857 144 115.2 102.857 102.857
FDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 48 34 43 48 48
Idle time(μs) 62.857 104 46.40 62.857 62.857
TDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 47 33 42 47 47
TTG+RTG(μs) 165.714 248 161.6 165.714 165.714
G=1/16 Symbol time, Ts(μs) 97.143 136 108.8 97.143 97.143
FDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 51 36 45 51 51
Idle time(μs) 45.71 104 104 45.71 45.71
TDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 50 35 44 50 50
TTG+RTG(μs) 142.853 240 212.8 142.853 142.853
G=1/4 Symbol time, Ts(μs) 114.286 160 128 114.286 114.286
FDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 43 31 39 43 43
Idle time(μs) 85.694 40 8 85.694 85.694
TDD Number of
ODFMA symbols
per 5ms frame		 42 30 38 42 42
TTG+RTG(μs) 199.98 200 136 199.98 199.98
Number of Guard subcarriers Left 40 80 80 80 160
Right 39 79 79 79 159
Number of used subcarriers 433 865 865 865 1729
Number of PRU in type-1 subframe 24 48 48 48 96
표 1에서, NFFT는 Nused보다 큰 수 중에서 가장 작은 2n 가운데 가장 작은 파워(Smallest power of two greater than Nused)이고, 샘플링 인자 Fs=floor(n·BW/8000)×8000이며, 부반송파 스페이싱 Δf=Fs/NFFT이고, 유효 심벌 시간 Tb=1/Δf이며, CP 시간 Tg=G·Tb이고, OFDMA 심벌 시간 Ts=Tb+Tg이며, 샘플링 시간은 Tb/NFFT이다.
이하, 중계국을 도입한 무선 통신 시스템에 대해서 설명한다. IEEE 802.16m 시스템에 중계국이 도입될 수 있다. 단말은 기지국 또는 중계국과 연결될 수 있으며, 연결된 기지국 또는 중계국으로부터 서비스를 수신할 수 있다.
IEEE 802.16m 시스템에서 중계는 디코딩/전송(DF; Decode and Forward) 패러다임에 의해서 수행될 수 있다. 하향링크 및 상향링크에서 FDD 및 TDD 방식이 모두 지원될 수 있다. 중계국은 TTR(Time-division-Transmit and Receive) 모드 또는 STR(simultaneous Transmit and Receive) 모드로 동작할 수 있다. TTR 모드에서는 하나의 RF(Radio Frequency) 반송파 내에서 중계국과 단말 간의 액세스 링크 통신(access link communication)과 기지국과 중계국 간의 릴레이 링크 통신(relay link communication)이 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 다중화된다. STR 모드에서는 액세스 링크와 릴레이 링크가 충분히 독립적인 경우 액세스 링크 통신과 릴레이 링크 통신이 동시에 수행될 수 있다.
IEEE 802.16m 시스템에서 중계국은 비투명(non-transparent) 모드에서 동작할 수 있다. 비투명 모드는 중계국들이 하위국(subordinate station)들을 위한 SFH 및 A-MAP을 구성하며, A-프리앰블(preamble), SFH 및 A-MAP을 하위국들에 전송하는 것을 의미한다.
중계국을 도입한 IEEE 802.16m 시스템에서, 각 기지국 또는 중계국이 무선 자원을 하위 링크(subordinate link)에 스케줄링하는 분산된 스케줄링 모델(distributed scheduling model)이 사용될 수 있다. 중계국의 경우, 자원의 스케줄링은 기지국으로부터 할당된 자원 내에서 수행된다. 기지국은 중계국 및 단말에 프레임 구조(frame structure)의 구성을 알려줄 수 있다. 무선 프레임은 액세스 존과 릴레이 존으로 나누어질 수 있다.
액세스 존에서 기지국과 중계국은 단말로 신호를 전송하거나 단말로부터 신호를 수신한다. 릴레이 존에서 기지국은 중계국 및 단말로 신호를 전송하거나, 중계국 및 단말로부터 신호를 수신한다. 기지국과 중계국의 프레임 구조는 시간적으로 정렬(aligned in time)될 수 있다. 기지국과 중계국은 단말로 A-프리앰블, SFH 및 A-MAP을 동시에 전송할 수 있다.
도 3은 중계국을 지원하는 시스템의 기본 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
중계국이 도입된 시스템은 기지국과 마찬가지로 표 1의 OFDMA 파라미터를 그대로 사용할 수 있다. 기지국과 단말의 슈퍼프레임은 시간적으로 정렬되며, 동일한 수의 프레임과 서브프레임을 포함할 수 있다. 중계국의 매 슈퍼프레임은 SFH를 포함하고, 중계국이 전송하는 SFH는 기지국이 전송하는 SFH와 동일한 위치와 포맷(format)을 가진다. 중계국 프리앰블(SA-프리앰블 및 PA-프리앰블)은 상위의(superordinate) 기지국 프리앰블과 동시에(synchronously) 전송된다.
중계국을 지원하는 시스템에서, 기지국 프레임은 액세스 존과 릴레이 존으로 나뉠 수 있다. 프레임 내에서 액세스 존은 릴레이 존보다 앞에 위치할 수 있다. 액세스 존 및 릴레이 존의 지속 기간(duration)은 DL과 UL에서 다를 수 있다. 액세스 존 및 릴레이 존의 설정은 기지국에 의해 전송되는 중계국 설정 명령 메시지(RS_config-CMD message)를 통해서 이루어질 수 있다.
기지국 프레임의 액세스 존은 DL 액세스 존과 UL 액세스 존으로 구성되고, 릴레이 존은 DL 릴레이 존과 UL 릴레이 존으로 구성된다. 기지국 프레임의 액세스 존은 오직 단말과 통신하기 위하여 사용된다. 기지국 프레임의 릴레이 존은 중계국과 통신하는데 사용되고 단말과 통신하는데 사용될 수도 있다. DL 릴레이 존에서 기지국은 하위의 중계국으로 신호를 전송하고 UL 릴레이 존에서 기지국은 하위의 중계국으로부터 신호를 수신한다.
중계국 프레임의 액세스 존은 DL 액세스 존과 UL 액세스 존으로 구성되며 릴레이 존은 DL 릴레이 존과 UL 릴레이 존으로 구성된다. 중계국 프레임의 액세스 존은 오직 단말과 통신하기 위하여 사용된다. DL 릴레이 존에서 중계국은 상위의 기지국으로부터 신호를 수신하고 UL 릴레이 존에서 중계국은 상위의 기지국으로 신호를 전송한다.
각 중계국 프레임에서 R-TTI(Relay Transmit to receive Transition Interval)가 삽입될 수 있다. R-TTI는 중계국과 상위국 사이의 ARSTTG(ARS Transmit/receive Transition Gap)과 RTD(Round-Trip Delay)를 위하여 삽입될 수 있다. 또한, 각 중계국 프레임에서 R-RTI(Relay Receive to transmit Transition Interval)가 삽입될 수 있다. R-RTI는 중계국과 상위국 사이의 ARSRTG(ARS Receive/transmit Transition Gap)과 RTD(Round-Trip Delay)를 위하여 삽입될 수 있다.
도 4는 중계국을 지원하는 시스템의 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4는 명목 채널 대역폭(nominal channel bandwidth)이 5MHz, 10MHz 또는 20MHz 중 어느 하나이며, G=1/8일 때 적용될 수 있는 FDD 프레임 구조의 일 예이다. FDD 시스템의 중계국은 DL 릴레이 존에서 기지국으로부터 신호를 수신하기 위하여 DL 반송파 주파수(carrier frequency)를 사용하며, UL 릴레이 존에서 기지국으로 신호를 전송하기 위하여 UL 반송파 주파수를 사용한다.
도 4를 참조하면, 중계국 무선 프레임 간에 아이들 상태 시간 간격(idle state time interval, R_IdleTime)이 삽입될 수 있다. R_IdleTime의 길이는 시스템 설정 기술자 메시지(AAI_System Configuration Descriptor message)를 통해 중계국으로부터 단말들로 전송될 수 있다. 중계국 DL 프레임에서, R_IdleTIme의 길이는 기지국의 아이들 시간(IdleTime)과 동일하다. 중계국 UL 프레임에서, R_IdleTIme의 길이는 기지국의 IdleTime과 같거나 작다. 중계국 UL 프레임은 기지국 UL 프레임에 대하여 Tadv만큼 시간적으로 앞설 수 있다. Tadv=IdleTime-R_IdleTime으로 계산될 수 있다.
중계국이 송수신기의 상태를 전송에서 수신으로 바꿀 때 또는 수신에서 전송으로 바꿀 때 전환 시간(transition gap)이 삽입될 수 있다. 도 4를 참조하면, 중계국 DL 프레임에서 액세스 존과 릴레이 존 사이에 R-TTI가 삽입되며, 릴레이 존과 다음 중계국 DL 프레임의 액세스 존 사이에 R-RTI가 삽입된다. R-TTI의 위치는 액세스 존의 마지막 서브프레임의 마지막 OFDMA 심벌일 수 있으며, R-RTI의 위치는 릴레이 존의 마지막 서브프레임의 마지막 OFDMA 심벌일 수 있다. R-TTI의 길이는 RTD/2≥ARSTTG인 경우 0이며, RTD/2<ARSTTG인 경우에는 Ts로 결정될 수 있다. 이때 RTD는 중계국와 상위국 사이의 왕복 지연(round trip delay)이다. R-RTI의 길이는 IdleTime-RTD/2≥ARSRTG인 경우 0이며, IdleTime-RTD/2<ARSRTG인 경우 Ts로 결정된다.
R-TTI가 삽입된 SF3는 5개의 OFDMA 심벌을 포함한다. 이에 따라 단말의 동작에 영향을 미칠 수 있다. R-TTI가 삽입되지 않는 경우 중계국의 DL 액세스 존 내의 서브프레임은 기지국의 DL 액세스 존 내의 서브프레임과 동일하다.
또한, 중계국 UL 프레임에서 액세스 존과 릴레이 존 사이에 R-RTI가 삽입되며, 릴레이 존과 다음 중계국 DL 프레임의 액세스 존 사이에 R-TTI가 삽입된다. R-RTI의 위치는 릴레이 존의 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 OFDMA 심벌일 수 있으며, R-RTI의 위치는 릴레이 존의 마지막 서브프레임의 마지막 OFDMA 심벌일 수 있다.
도 5는 중계국을 지원하는 시스템의 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 명목 채널 대역폭이 5MHz, 10MHz 또는 20MHz 중 어느 하나이며, G=1/8일 때 적용될 수 있는 FDD 프레임 구조의 일 예이다. DL 프레임과 UL 프레임의 비율은 5:3이다.
도 5를 참조하면, DL 영역에서 UL 영역으로 변환되는 스위칭 포인트(switching point) 이전에 R_IdleTime이 삽입된다. R_IdleTime의 길이는 시스템 설정 기술자 메시지를 통해 중계국으로부터 단말들로 전송될 수 있다. 중계국 UL 프레임은 기지국 UL 프레임에 대하여 Tadv만큼 시간적으로 앞설 수 있다. R_IdleTIme의 길이는 TTG와 같거나 그보다 작다. 또한, 각 중계국 무선 프레임에서 RTG가 UL영역에서 DL 영역으로 변환되는 스위칭 포인트 이전에 삽입된다.
또한 도 5를 참조하면, TDD 시스템의 중계국 프레임은 DL 영역에서 액세스 존과 릴레이 존 사이에 R-TTI를 가진다. R-TTI가 삽입된 DL 액세스 존의 서브프레임 SF2는 5개의 OFDMA 심벌을 포함한다. 이에 따라 단말의 동작에 영향을 미칠 수 있다. R-TTI가 삽입되지 않는 경우 중계국의 DL 액세스 존 내의 서브프레임은 기지국의 DL 액세스 존 내의 서브프레임과 동일하다. 또한, TDD 시스템의 중계국 프레임은 UL 영역에서 액세스 존과 릴레이 존 사이에 R-RTI를 가진다.
도 6은 FDD 시스템에서 UL HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 타이밍(timing)의 일 예를 나타낸다.
도 6의 UL HARQ 타이밍은 채널 대역폭이 5MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나일 때 적용될 수 있다. 도 6을 참조하면, i번째 프레임의 2번째 서브프레임(인덱스 1)에서 UL 기본 할당(basic assignment) A-MAP IE(Information Element) 또는 UL 서브밴드 할당(subband assignment) A-MAP IE가 기지국에서 단말로 전송된다. i번째 프레임의 6번째 서브프레임(인덱스 5)에서 상기 UL 기본 할당 A-MAP IE 또는 UL 서브밴드 할당 A-MAP IE에 대응되는 UL 데이터 버스트(data burst), 즉 UL HARQ 서브패킷이 단말에서 기지국으로 전송된다. (i+1)번째 프레임의 2번째 서브프레임에서 상기 UL HARQ 서브패킷을 위한 DL HARQ 피드백이 기지국에서 단말로 전송된다. DL HARQ 피드백이 NACK(Non-acknowledgement)을 지시하는 경우, (i+1)번째 서브프레임의 6번째 서브프레임에서 상기 UL HARQ 서브패킷의 재전송이 수행된다. 도 6에서 기지국이 데이터 버스트를 처리하는 데 필요한 시간 또는 단말이 데이터 버스트를 처리하는 데 필요한 시간이 3 서브프레임인 것을 가정하나, 이에 제한되지 않으며 데이터 버스트를 처리하는 데 필요한 시간은 다양하게 설정될 수 있고 기지국과 단말에 따라 다를 수도 있다.
도 7은 중계국이 도입된 FDD 시스템에서 중계국과 단말 사이의 UL HARQ 타이밍의 일 예를 나타낸다.
도 7의 UL HARQ 타이밍은 채널 대역폭이 5MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나일 때 적용될 수 있다. 도 7의 프레임 구조에서 중계국의 DL 프레임은 5개의 DL 서브프레임을 포함하는 액세스 존과 3개의 DL 서브프레임을 포함하는 릴레이 존으로 구성된다. 또한, 중계국의 UL 프레임은 4개의 UL 서브프레임을 포함하는 액세스 존과 4개의 UL 서브프레임을 포함하는 릴레이 존으로 구성된다.
도 7을 참조하면, i번째 프레임의 2번째 서브프레임(인덱스 1)에서 UL 기본 할당 A-MAP IE 가 중계국에서 단말로 전송된다. (i+1)번째 프레임의 2번째 서브프레임(인덱스 1)에서 상기 UL 기본 할당 A-MAP IE 에 대응되는 UL 데이터 버스트, 즉 UL HARQ 서브패킷이 단말에서 중계국으로 전송된다. 도 6과 다르게 i번째 서브프레임의 5번째 내지 8번째 UL 서브프레임이 릴레이 존에 할당되어 단말로부터 UL 데이터 버스트를 수신할 수 없다. 따라서 (i+1)번째 서브프레임의 액세스 존에서 UL 데이터 버스트를 수신한다. (i+2)번째 프레임의 2번째 서브프레임에서 상기 UL HARQ 서브패킷을 위한 DL HARQ 피드백이 중계국에서 단말로 전송된다. DL HARQ 피드백이 NACK을 지시하는 경우, (i+3)번째 서브프레임의 2번째 서브프레임에서 상기 UL HARQ 서브패킷의 재전송이 수행된다. 도 6에서 기지국이 데이터 버스트를 처리하는 데 필요한 시간 또는 단말이 데이터 버스트를 처리하는 데 필요한 시간이 3 서브프레임인 것을 가정하나, 이에 제한되지 않으며 데이터 버스트를 처리하는 데 필요한 시간은 다양하게 설정될 수 있고 기지국과 단말에 따라 다를 수도 있다.
도 6 및 도 7에서 살펴본 바와 같이, 중계국이 도입되지 않은 FDD 시스템과 중계국이 도입된 FDD 시스템에서의 UL HARQ 타이밍이 서로 다르다. 특히, 중계국이 도입된 FDD 시스템에서는 액세스 존과 릴레이 존의 할당에 따라 중계국와 단말이 데이터를 송수신할 수 있는 서브프레임의 제한이 있다. 중계국이 도입되지 않은 FDD 시스템과 중계국이 도입된 FDD 시스템에서의 UL HARQ 타이밍이 다르므로 단말의 HARQ 동작도 시스템에 따라 달라야 할 필요가 있다. 즉, 셀 종류가 매크로 셀(macro cell)인지 릴레이 셀(relay cell)인지에 따라 단말의 HARQ 동작이 달라진다. 그러나 단말은 핸드오버(handover) 시에 인접 광고 메시지(neighbor advertisement message; AAI_NBR_ADV)에 의해서 셀의 종류를 알 수 있을 뿐, 네트워크 진입(network entry) 시에는 셀의 종류를 알 수 없다. 따라서 단말은 셀 종류가 매크로 셀인지 릴레이 셀인지에 대한 정보 없이 HARQ를 수행할 수 없다.
한편, 단말이 네트워크 진입 시에 셀의 종류를 모를 경우 HARQ 수행 이외에도 다양한 문제점이 발생한다.
1) 긴 TTI(long TTI): 매크로 셀과 릴레이 셀에서 긴 TTI(long TTI)의 길이는 서로 다르다. 매크로 셀에서의 긴 TTI의 길이는 FDD 시스템에서는 4이고, TDD 시스템에서는 전체 DL/UL 서브프레임의 개수와 동일하다. 릴레이 셀에서의 긴 TTI의 길이는 액세스 존 및 릴레이 존의 DL/UL 서브프레임의 개수와 동일하다. 이에 따라 단말은 셀의 종류에 대한 정보 없이 긴 TTI로 DL 데이터 버스트를 수신하거나 UL 데이터 버스트를 전송할 수 없다.
2) 릴레이 미드앰블(relay midamble; R-amble): 중계 프레임은 릴레이 존에서 R-amble을 전송할 수 있다. 이때 서브프레임의 종류가 바뀔 수 있다. R-amble이 위치하는 기지국 및 중계국 프레임의 DL 릴레이 존 내의 서브프레임은 OFDMA 심벌의 개수가 1개 줄어든다. 이에 따라 6개의 OFDMA 심벌을 포함하는 타입-1 서브프레임은 5개의 OFDMA 심벌을 포함하는 타입-2 서브프레임으로, 7개의 OFDMA 심벌을 포함하는 타입-3 서브프레임은 6개의 OFDMA 심벌을 포함하는 타입-1 서브프레임으로 변경된다. 따라서 단말은 셀의 종류에 대한 정보 없이 서브프레임을 수신할 수 없다.
3) 전환 시간: 앞에서 설명한 바와 같이 액세스 존과 릴레이 존 사이에 전환 시간이 삽입될 수 있다. 전환 시간이 액세스 존에 삽입되는 경우, 2)와 마찬가지로 서브프레임의 종류가 바뀔 수 있다. 따라서 단말은 셀의 종류에 대한 정보 없이 서브프레임을 전송 또는 수신할 수 없다.
이와 같이 단말이 네트워크 진입 시에 셀의 종류를 모르는 경우 다양한 문제점이 발생한다. 단말이 네트워크 진입을 시도할 때 셀의 종류를 모르는 경우, 중계국은 투명하게(transparently) 동작할 필요가 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 다양한 방법이 요구된다.
먼저, 중계국이 도입된 FDD 시스템에서 UL HARQ 타이밍 문제를 해결하기 위한 방법을 설명한다. 이하에서는 단말에 미치는 영향과 시그널링 오버헤드를 최소화하면서 단말이 셀의 종류를 모르는 네트워크 진입 시에도 단말의 HARQ 동작을 보장하는 FDD 프레임 구조를 설명한다.
도 8은 제안된 발명의 일 실시예에 따른 FDD 프레임 구조의 일 실시예를 나타낸다.
도 8의 FDD 프레임 구조는 도 4에서 설명된 FDD 프레임 구조와 유사하나, UL 프레임에서 릴레이 존과 위치가 액세스 존의 위치에 앞선다. DL 프레임에서 액세스 존과 릴레이 존의 위치는 동일하다. 또한, DL 프레임의 액세스 존에 포함되는 DL 서브프레임의 개수와 UL 프레임의 액세스 존에 포함되는 UL 서브프레임의 개수는 같은 개수로 고정될 수 있다. 예를 들어 FDD 프레임이 짝수 개의 서브프레임을 포함하는 경우, DL 프레임의 액세스 존에 포함되는 DL 서브프레임의 개수와 UL 프레임의 액세스 존에 포함되는 UL 서브프레임의 개수는 FDD 프레임을 구성하는 서브프레임의 개수의 절반일 수 있다. 즉, FDD 프레임이 8개의 서브프레임을 포함하는 경우, DL 프레임의 액세스 존에 포함되는 DL 서브프레임의 개수와 UL 프레임의 액세스 존에 포함되는 UL 서브프레임의 개수는 각각 4개일 수 있다. UL 프레임에서 릴레이 존과 액세스 존의 위치를 교환함에 따라, 도 7에서 설명된 바와 같이 릴레이 존의 할당에 의해서 UL 데이터 버스트를 전송하지 못하는 경우가 발생하지 않으며, 도 6의 중계국이 도입되지 않은 FDD 시스템에서의 UL HARQ 타이밍을 그대로 적용할 수 있다.
제안된 FDD 프레임 구조에 R-RTI 또는 R-TTI가 삽입될 수 있다. R-RTI는 릴레이 존과 이전 UL 프레임의 액세스 존 사이에 삽입될 수 있으며, R-TTI는 릴레이 존과 액세스 존 사이에 삽입될 수 있다. R-RTI의 위치는 릴레이 존의 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 OFDMA 심벌일 수 있으며, R-TTI의 위치는 릴레이 존의 마지막 서브프레임의 마지막 OFDMA 심벌일 수 있다. R-RTI 및 R-TTI의 길이는 도 4와 FDD 프레임 구조와 동일하게 결정될 수 있다. 즉, IdleTime-RTD/2>ARSRTG인 경우 R-RTI는 0이며 그렇지 않은 경우에는 Ts로 결정되며, RTD/2>ARSTTG인 경우 R-TTI는 0이며 그렇지 않은 경우에는 Ts로 결정될 수 있다.
도 9는 제안된 프레임 구성 방법의 일 실시예를 나타낸다.
단계 S100에서 기지국은 릴레이 존과 액세스 존을 포함하는 FDD UL 프레임을 구성한다. 이때 상기 FDD 프레임 내에서 릴레이 존의 위치는 액세스 존의 위치에 앞설 수 있다. 단계 S110에서 기지국은 상기 FDD 프레임을 통해 중계국 또는 단말과 통신한다.
도 10 및 도 11은 제안된 프레임 구성에 따른 중계국과 단말 간의 HARQ 수행 방법의 일 실시예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 단계 S200에서 중계국은 DL 할당 A-MAP IE 및 DL 데이터 버스트를 단말로 전송한다. 단계 S210에서 단말은 상기 DL 데이터 버스트에 대한 HARQ 피드백, 즉 ACK/NACK 신호를 중계국으로 전송한다. 단계 S220에서 중계국은 상기 HARQ 피드백이 NACK을 지시할 때 상기 DL 데이터 버스트의 재전송을 수행한다. 도 11을 참조하면, 단계 S300에서 중계국은 UL 할당 A-MAP IE를 단말로 전송한다. 단계 S310에서 단말은 상기 UL 할당 A-MAP IE에 따른 UL 데이터 버스트를 중계국으로 전송한다. 단계 S320에서 중계국은 상기 UL 데이터 버스트에 대한 HARQ 피드백, 즉 ACK/NACK 신호를 단말로 전송한다. 단계 S330에서 단말은 상기 HARQ 피드백이 NACK을 지시할 때 상기 UL 데이터 버스트의 재전송을 수행한다.
도 12 및 도 13은 제안된 프레임 구성에 따른 중계국과 단말 간의 HARQ 타이밍의 일 예를 나타낸다.
도 12의 DL HARQ 타이밍은 도 10의 HARQ 수행 방법, 도 13의 UL HARQ 타이밍은 도 11의 HARQ 수행 방법에 각각 대응된다. 도 12를 참조하면, i번째 프레임의 2번째 서브프레임(인덱스 1)에서 DL 기본 할당 A-MAP IE 및 DL 데이터 버스트가 중계국에서 단말로 전송된다. i번째 프레임의 6번째 서브프레임(인덱스 5)에서 상기 DL 데이터 버스트에 대응되는 UL HARQ 피드백이 단말에서 중계국으로 전송된다. UL HARQ 피드백이 NACK을 지시하는 경우, (i+1)번째 서브프레임의 2번째 서브프레임에서 상기 DL 데이터 버스트의 재전송이 수행된다. 또한, 도 13을 참조하면, i번째 프레임의 2번째 서브프레임(인덱스 1)에서 UL 기본 할당 A-MAP IE 가 중계국에서 단말로 전송된다. i번째 프레임의 6번째 서브프레임(인덱스 5)에서 상기 UL 기본 할당 A-MAP IE에 대응되는 UL 데이터 버스트가 단말에서 중계국으로 전송된다. (i+1)번째 프레임의 2번째 서브프레임에서 상기 UL 데이터 버스트를 위한 DL HARQ 피드백이 중계국에서 단말로 전송된다. DL HARQ 피드백이 NACK을 지시하는 경우, (i+1)번째 서브프레임의 6번째 서브프레임에서 상기 UL 데이터 버스트의 재전송이 수행된다. 이와 같이 중계국의 UL 프레임에서 릴레이 존이 액세스 존보다 앞서서 위치함에 따라 단말의 HARQ 수행이 중계국이 도입되지 않은 시스템과 동일하게 수행될 수 있다.
한편, 단말이 네트워크 진입 시 셀의 종류를 몰라서 생기는 문제점은 아래와 같은 방법으로 해결될 수 있다.
1) 긴 TTI: 단말이 중계국의 존재를 AAI-SCD 메시지 등을 통하여 알기 이전에 긴 TTI의 할당을 허용하지 않을 수 있다. AAI-SCD 메시지는 액세스 존 또는 릴레이 존의 서브프레임의 개수, R-amble의 전송 여부 및 주기 등의 릴레이 구성을 지시할 수 있다.
2) R-amble: AAI-SCD 메시지 내의 릴레이 존 단말 할당 지시자(AAI_Relay_zone_AMS_allocation_indicator)의 값이 0인 경우 단말이 중계국의 존재를 알기 이전에는 긴 TTI를 할당하지 않고 R-amble만을 전송할 수 이으며, 릴레이 존 단말 할당 지시자의 값이 1인 경우 R-amble을 전송하지 않을 수 있다.
3) 전환 시간: 단말에 영향이 없도록 모든 전환 시간을 릴레이 존에 할당할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예가 구현되는 기지국 및 단말의 블록도이다.
기지국(800)은 프로세서(810; processor), 메모리(820; memory) 및 RF부(830; Radio Frequency unit)을 포함한다. 프로세서(810)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(810)는 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존과 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존을 포함하는 FDD UL 프레임을 구성한다. 상기 FDD UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존이 상기 UL 액세스 존보다 앞서 위치한다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 중계국 또는 단말과 통신한다.
단말(900)은 프로세서(910), 메모리(920) 및 RF부(930)을 포함한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 제1 프레임 내의 DL 액세스 존을 통해 UL 할당 A-MAP IE를 중계국으로부터 수신하고, 상기 제1 프레임 내의 UL 액세스 존을 통해 상기 UL 할당 A-MAP IE에 따른 UL 데이터 버스트를 중계국으로 전송하고, 상기 제1 프레임과 인접한 제2 프레임 내의 DL 액세스 존을 통해 상기 UL 데이터 버스트에 대한 ACK/NACK 신호를 중계국으로부터 수신한다. 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은 주파수 영역에서 DL 프레임과 UL 프레임으로 구분되는 FDD(Frequency Division Duplex) 프레임이며, 상기 UL 프레임은 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존(relay zone)과 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존을 포함하며, 상기 UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존이 상기 UL 액세스 존보다 앞서 위치한다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다.
프로세서(810, 910)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820, 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(830, 930)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(820, 920)에 저장되고, 프로세서(810, 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820, 920)는 프로세서(810, 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810, 910)와 연결될 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 (16)

  1. 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 상기 중계국에 의한 통신 방법에 있어서,
    기지국에 의하여 구성되고 FDD(frequency division duplex) DL(downlink) 프레임 및 FDD UL(uplink) 프레임을 포함하는 FDD 프레임을 통해 상기 기지국 또는 단말 중 적어도 어느 하나와 통신하는 것을 포함하며,
    상기 FDD DL 프레임은 상기 기지국으로부터 수신에 사용되는 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 DL 릴레이 존 및 상기 단말로의 전송에 사용되는 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 DL 액세스 존을 포함하며,
    상기 FDD UL 프레임은 상기 기지국으로의 전송에 사용되는 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 릴레이 존 및 상기 단말로부터의 수신에 사용되는 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 UL 액세스 존을 포함하며,
    상기 FDD DL 프레임 내에서 상기 DL 액세스 존의 위치가 상기 DL 릴레이 존의 위치보다 앞서며,
    상기 FDD UL 프레임 내에서 상기 UL 릴레이 존의 위치가 상기 UL 액세스 존의 위치보다 앞서며,
    상기 중계국이 수신 모드에서 전송 모드로 전환하는 구간인 R-RTI(relay receive to transmit transition interval)가 삽입되는 경우, 상기 R-RTI는 상기 DL 릴레이 존에 포함되는 마지막 DL 서브프레임의 마지막 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 심벌 및 상기 UL 릴레이 존에 포함되는 첫 번째 UL 서브프레임의 첫 번째 OFDMA 심벌에 삽입되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 FDD UL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 UL 액세스 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임의 개수는 4개인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 FDD DL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 DL 액세스 존에 포함되는 복수의 DL 서브프레임의 개수는 4개인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계국이 전송 모드에서 수신 모드로 전환하는 구간인 R-TTI(relay transmit to receive transition interval)가 상기 UL 릴레이 존에 삽입되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 R-TTI는 상기 UL 릴레이 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임 중 마지막 UL 서브프레임의 마지막 OFDMA 심벌의 위치에 삽입되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  9. 삭제
  10. 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 단말에 의한 HARQ(Hybrid Automatic Repeat request) 수행 방법에 있어서,
    제1 FDD(frequency division duplex) DL(downlink) 프레임 내의 제1 액세스 존을 통해 UL 할당 A-MAP IE를 상기 중계국으로부터 수신하고;
    제1 FDD UL(uplink) 프레임 내의 제1 UL 액세스 존을 통해 상기 UL 할당 A-MAP IE에 대응하는 UL 데이터 버스트를 상기 중계국으로 전송하고;
    상기 제1 FDD DL 프레임과 인접한 제2 FDD DL 프레임 내의 제2 DL 액세스 존을 통해 상기 UL 데이터 버스트에 대한 ACK(acknowledgement)/NACK(non-acknowledgement) 신호를 상기 중계국으로부터 수신하는 것을 포함하며,
    상기 제1 FDD DL 프레임과 상기 제1 FDD UL 프레임은 제1 프레임을 구성하며,
    상기 제1 FDD DL 프레임은 상기 중계국으로부터 상기 UL 할당 A-MAP IE를 수신하는 데 사용되는 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 제1 DL 액세스 존 및 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 제1 DL 릴레이 존을 포함하며,
    상기 제1 FDD DL 프레임 내에서 상기 제1 DL 액세스 존의 위치가 상기 제1 DL 릴레이 존의 위치보다 앞서며,
    상기 제1 FDD UL 프레임은 상기 중계국으로 상기 UL 데이터 버스트를 전송하는 데 사용되는 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 제1 UL 액세스 존 및 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 제1 UL 릴레이 존을 포함하며,
    상기 제1 FDD UL 프레임 내에서 상기 제1 UL 릴레이 존의 위치가 상기 제1 UL 액세스 존의 위치보다 앞서며,
    상기 제2 FDD DL 프레임과 제2 FDD UL 프레임은 제2 프레임을 구성하며,
    상기 제2 FDD DL 프레임은 상기 중계국으로부터 상기 ACK/NACK 신호를 수신하는 데 사용되는 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 제2 DL 액세스 존 및 복수의 DL 서브프레임을 포함하는 제2 DL 릴레이 존을 포함하며,
    상기 제2 FDD DL 프레임 내에서 상기 제2 DL 액세스 존의 위치가 상기 제2 DL 릴레이 존의 위치보다 앞서며,
    상기 제2 FDD UL 프레임은 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 제2 UL 액세스 존 및 복수의 UL 서브프레임을 포함하는 제2 UL 릴레이 존을 포함하며,
    상기 제2 FDD UL 프레임 내에서 상기 제2 UL 릴레이 존의 위치가 상기 제2 UL 액세스 존의 위치보다 앞서며,
    상기 중계국이 수신 모드에서 전송 모드로 전환하는 구간인 R-RTI(relay receive to transmit transition interval)가 삽입되는 경우, 상기 R-RTI는 상기 DL 릴레이 존에 포함되는 마지막 DL 서브프레임의 마지막 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 심벌 및 상기 UL 릴레이 존에 포함되는 첫 번째 UL 서브프레임의 첫 번째 OFDMA 심벌에 삽입되는 것을 특징으로 하는 HARQ 수행 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 FDD UL 프레임 또는 상기 제2 FDD UL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 제1 UL 액세스 존 또는 상기 제2 UL 액세스 존에 포함되는 복수의 UL 서브프레임의 개수는 4개인 것을 특징으로 하는 HARQ 수행 방법.
  12. 삭제
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 FDD DL 프레임 또는 상기 제2 FDD DL 프레임에 포함되는 서브프레임의 개수가 8개인 경우, 상기 제1 DL 액세스 존 또는 상기 제1 DL 액세스 존에 포함되는 복수의 DL 서브프레임의 개수는 4개인 것을 특징으로 하는 HARQ 수행 방법.
  14. 삭제
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 중계국이 전송 모드에서 수신 모드로 전환하는 구간인 R-TTI(relay transmit to receive transition interval)가 상기 제1 UL 릴레이 존 및 상기 제2 UL 릴레이 존에 삽입되는 것을 특징으로 하는 HARQ 수행 방법.
  16. 삭제
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