KR101698604B1 - 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

중계국을 포함하는 무선통신 시스템에서 기지국의 프레임 전송 방법 및 장치가 제공된다. 기지국은 중계국으로 신호를 전송하는 DL(downlink) 액세스 존(access zone) 및 중계국 또는 단말로 신호를 전송하는 DL 중계 존(relay zone)을 포함하는 프레임을 설정하고 상기 프레임을 전송한다. 상기 DL 액세스 존은 단말을 위한 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 미드앰블(midamble)을 포함하고, 상기 DL 중계 존은 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블인 R-amble을 포함한다.

Description

중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치 {METHOD AND APPARTUS FOR TRANSMITTING FRAME IN A WIRELESS SYSTEM INCLUDING RELAY STATION}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임을 전송하는 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 2006년말 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격으로 기존 IEEE 802.16e의 수정(amendment) 규격을 작성하는 것을 목표로 802.16m 프로젝트의 추진을 결정하였다. 상기 목표에서 알 수 있듯이, 802.16m 규격은 802.16e 규격의 수정이라는 과거의 연속성과 차세대 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격이라는 미래의 연속성인 두 가지 측면을 내포하고 있다. 따라서, 802.16m 규격은 802.16e 규격에 기반한 Mobile WiMAX 시스템과의 호환성(compatibility)을 유지하면서 IMT-Advanced 시스템을 위한 진보된 요구사항을 모두 만족시킬 것을 요구하고 있다.
차세대 무선통신 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심볼간 간섭(ISI; Inter-Symbol Interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심볼을 N개의 병렬 데이터 심볼로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심볼의 간격이 길어져 심볼간 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. 이와 같은 다양한 기법들을 지원하기 위하여, 단말과 기지국 간에 제어 신호의 전송이 반드시 필요하다. 제어 신호에는 단말이 기지국으로 채널상태를 보고하는 CQI(Channel quality indicator), 데이터 전송에 대한 응답의 ACK/NACK(Acknowledgement/Not-acknowledgement) 신호, 무선자원의 할당을 요청하는 대역폭 요청 신호, 다중 안테나 시스템에서의 프리코딩(precoding) 정보, 안테나 정보 등이 있다. 상기 제어 신호는 제어 채널을 통하여 전송된다.
한편, 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.
미드앰블(midamble)은 단말이 직접 채널 상태를 측정하도록 기지국이 전송하는 신호이다. 기지국이 복수의 안테나를 통한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 이용하여 신호를 전송하는 경우 각 안테나 별로 다른 신호를 전송하거나 자원 영역에서 위치를 달리하여 전송하고, 단말은 미드앰블을 수신하여 기지국의 각 안테나 별 채널 상태를 측정하여 서빙 셀(serving cell)의 채널 상태 또는 인접 셀(neighbor cell)의 간섭 수준(interference level) 등을 추정할 수 있다. 기지국은 단말이 추정한 채널 상태를 피드백 받아 적응적으로 자원을 스케줄링(scheduling)할 수 있다.
중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서는 종래와 다른 새로운 프레임 구조가 요구된다. 또한, 단말이 기지국과 동기를 맞추거나 채널 상태를 추정하기 위하여 프리앰블(preamble) 또는 미드앰블(midamble)을 수신하는 것과 마찬가지로, 중계국도 기지국과 동기를 맞추거나 채널 상태를 추정하기 위한 신호를 수신할 필요가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 프레임을 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
일 양태에 있어서, 중계국을 포함하는 무선통신 시스템에서 기지국의 프레임 전송 방법이 제공된다. 상기 프레임 전송 방법은 중계국으로 신호를 전송하는 DL(downlink) 액세스 존(access zone) 및 중계국 또는 단말로 신호를 전송하는 DL 중계 존(relay zone)을 포함하는 프레임을 설정하는 단계, 및 상기 프레임을 전송하는 단계를 포함하되, 상기 DL 액세스 존은 단말을 위한 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 미드앰블(midamble)을 포함하고, 상기 DL 중계 존은 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블인 R-amble을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 프레임 전송 방법은 상기 R-amble을 포함하는지 여부를 지시하는 R-amble 지시자를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 R-amble 지시자는 S-SFH(Secondary-Superframe Header) SP2를 통해 단말로 전송될 수 있다. 상기 R-amble 지시자는 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message)을 통해 중계국으로 전송될 수 있다. 상기 R-amble의 전송 주기는 적어도 하나의 프레임일 수 있다. 상기 R-amble은 각 슈퍼프레임의 첫 번째 프레임의 DL 중계 존에 포함될 수 있다. 상기 R-amble은 상기 DL 중계 존 내의 미리 할당된 전용 심볼을 차지할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 채널 추정 방법이 제공된다. 상기 채널 추정 방법은 기지국이 중계국 또는 단말로 신호를 전송하는 무선 자원 영역인 DL 중계 존에서 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블인 R-amble을 수신하는 단계, 및 상기 R-amble을 이용하여 중계국과 기지국 간의 채널 상태를 추정하는 단계를 포함한다. 상기 채널 추정 방법은 상기 R-amble을 포함하는지 여부를 지시하는 R-amble 지시자를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 R-amble 지시자는 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message)를 통해 전송될 수 있다. 상기 R-amble의 전송주기는 적어도 하나의 프레임일 수 있다. 상기 R-amble은 각 슈퍼프레임의 첫 번째 프레임의 DL 중계 존에 포함될 수 있다. 상기 R-amble은 상기 DL 중계 존 내의 미리 할당된 전용 심볼을 차지할 수 있다.
다른 양태에 있어서 무선 통신 시스템에서 프레임 전송 장치가 제공된다. 상기 프레임 전송 장치는 무선 신호를 송신 또는 수신하는 RF부, 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 중계국으로 신호를 전송하는 DL 액세스 존 및 중계국 또는 단말로 신호를 전송하는 DL 중계 존을 포함하는 프레임을 설정하고, 상기 프레임을 전송하도록 구성되며, 상기 DL 액세스 존은 단말을 위한 MIMO 미드앰블을 포함하고, 상기 DL 중계 존은 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블인 R-amble을 포함한다.
중계국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 중계국을 위한 미드앰블(R-amble)을 고려한 프레임을 전송할 수 있다.
도 1은 중계국을 포함하는 무선통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 3은 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 4는 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.
도 5는 중계국을 포함하는 시스템의 프레임 구조의 일 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 기지국의 프레임 전송방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 제안된 발명에 따라 R-amble이 전송되는 일 예이다.
도 8 및 도 9는 제안된 발명에 따라 미드앰블이 전송되는 일 예이다.
도 10은 본 발명에 따른 중계국 및 기지국의 구성을 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 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 기지국(11)과 직접 통신하는 단말이고, 중계국 단말은 중계국과 통신하는 단말을 칭한다. 기지국(11)의 셀 내에 있는 매크로 단말(13)이라 할지라도, 다이버시티 효과에 따른 전송속도의 향상을 위하여 중계국(12)을 거쳐서 기지국(11)과 통신할 수 있다.
기지국과 매크로 단말 간에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 매크로 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 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.
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. 스위칭 포인트는 상향링크 영역에서 하향링크 영역으로 또는 하향링크 영역에서 상향링크 영역으로 전송 방향이 바뀌는 지점을 말하며, TDD 방식에서 각 프레임 내의 스위칭 포인트의 개수는 2개일 수 있다. 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-SFH와 S-SFH는 매 슈퍼프레임마다 전송될 수 있다. S-SFH는 2개의 연속한 슈퍼프레임에서 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 포함한다. S-SFH SP2는 초기 네트워크 진입(initial network entry) 및 네트워크 탐색(network discovery)에 관한 정보를 포함한다. S-SFH SP3는 나머지 중요한 시스템 정보를 포함한다.
하나의 OFDM 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.
도 3은 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 이는 G=1/8인 경우를 나타낸다. 20ms 길이의 슈퍼프레임은 5ms 길이의 4개의 프레임(F0, F1, F2, F3)으로 구성된다. 하나의 프레임은 8개의 서브프레임(SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)으로 구성되며, 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임의 비율은 5:3이다. 도 3의 TDD 프레임 구조는 대역폭이 5MHz, 10MHz 또는 20MHz인 경우에 적용할 수 있다. 마지막 하향링크 서브프레임인 SF4는 5개의 OFDM 심벌을 포함하며, 나머지 서브프레임들은 6개의 서브프레임을 포함한다.
도 4는 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 이는 G=1/8인 경우를 나타낸다. 20ms 길이의 슈퍼프레임은 5ms 길이의 4개의 프레임(F0, F1, F2, F3)으로 구성된다. 하나의 프레임은 8개의 서브프레임(SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)으로 구성되며, 모든 서브프레임은 하향링크 영역과 상향링크 영역을 포함한다. 도 4의 FDD 프레임 구조는 대역폭이 5MHz, 10MHz 또는 20MHz인 경우에 적용할 수 있다.
상술한 프레임 구조들은 기지국과 매크로 단말 간에 적용될 수 있다. 그러나 무선 통신 시스템이 중계국을 포함하는 경우, 중계국에 기지국과 매크로 단말 간에 적용되는 프레임 구조를 동일하게 적용하기 어렵다. 중계국은 중계국 자신에 연결된 중계국 단말에 대한 하향링크 전송을 위한 무선 자원 영역이 필요하다. 또한, 중계국은 중계국 단말로부터 신호를 수신한 후 디코딩하여 기지국으로 재전송하기 때문에 상향링크 전송을 위한 무선 자원 영역이 필요하다. 중계국은 동일한 주파수 대역에서 중계국에 연결된 단말로 신호를 전송하거나 기지국으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또한 중계국은 동일한 주파수 대역에서 중계국에 연결된 단말로부터 신호를 수신하거나 기지국으로 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 중계국은 신호의 송/수신 동작 스위칭 시 전환 시간(transition gap)이 필요하다. 일반적으로 중계국은 전환 시간에서 신호를 수신하거나 전송하지 못하는 것으로 가정한다.
중계국은 프리앰블로 기지국과 다른 고유의 시퀀스를 사용할 수 있다. 단말은 프리앰블을 통해 수신된 시퀀스를 해석하여, 자신이 기지국에 의해 서비스되는지 아니면 중계국에 의하여 서비스되는지를 알 수 있다. 이를 인식(awareness)이라 칭한다. 단말이 중계국에 의하여 서비스되는지 여부를 인식할 수 있으므로 중계국은 기지국과 다른 프레임 구조를 사용할 수 있다. 중계국을 위한 프레임 구조는 전환 시간을 포함하는 서브프레임을 포함할 수 있다. 중계국 및 단말 간의 통신에서 단말은 기지국과의 통신에 사용되는 프레임 구조와 다른 프레임 구조에 따라 신호의 송수신을 수행할 수 있다. 만약 단말이 기지국에 의해 서비스되는지 또는 중계국에 의해 서비스되는지 인식하지 못하는 경우에는 상기 단말이 기지국과 다름없이 중계국의 서비스를 이용할 수 있도록 프레임 구조 및 전환 시간을 결정하여야 한다. 이 때 중계국-기지국 간의 프레임 구조는 단말-기지국 간의 프레임 구조와 달라질 수 있다. 중계국은 기지국으로부터 중계국 프레임에 대한 프레임 설정 정보를 수신하고, 프레임 설정 정보에 따라 중계국 프레임을 설정할 수 있다. 프레임 설정 정보는 중계국 프레임에 있어 중계국에 연결된 단말과 통신하는 무선 자원 영역, 기지국과 통신하는 무선 자원 영역을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 기지국은 프레임 설정 정보를 하향링크 제어 정보에 포함하여 전송할 수 있다. 예컨대, 프레임 설정 정보는 SFH에 포함되어 전송될 수 있다. 이러한 경우, 프레임 설정 정보는 복수의 프레임에 대하여 적용될 수 있다. 프레임 설정 정보에 따라 설정되는 중계국 프레임에 대해서는 상세히 후술한다. 중계국은 설정된 중계국 프레임 구조에 따라 중계국에 연결된 단말 또는 기지국으로 신호를 전송하거나 수신한다.
도 5는 중계국을 포함하는 시스템의 프레임 구조의 일 예이다.
중계국을 포함하는 시스템에서 표 1의 OFDMA 파라미터를 그대로 사용할 수 있다. 기지국과 단말의 슈퍼프레임은 시간 정렬(time align)될 수 있고 동일한 수의 프레임과 서브프레임을 포함한다. 매 중계국 슈퍼프레임마다 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 전송된다.
중계국은 기본적인 IEE 802.16m 시스템의 프레임 구조를 따른다. STR(Simultaneous Transmit Receive) 중계에서, 기지국-중계국 프레임 구조 및 중계국-단말 프레임 구조는 기지국-단말 프레임 구조와 동일하다. TTR(Time-division Transmit and Receive) 중계에서, 기지국-중계국 프레임 및 단말 프레임은 시간 분할되어 다중 송신된다. 이하에서 TTR 중계에 관하여 설명한다.
중계국을 지원하는 시스템에서, 기지국 프레임은 액세스 존과 중계 존으로 나뉜다. 프레임 내에서 액세스 존은 중계 존보다 먼저 위치할 수 있다. 또는 FDD 시스템에서 상향링크 프레임 내에서 중계 존이 액세스 존보다 먼저 위치할 수 있다. 액세스 존 및 중계 존의 기간(duration)은 DL과 UL에서 다르다. 액세스 존 및 중계 존의 설정은 기지국에 의해 전송되는 중계국 설정 명령 메시지(AAI_ARS-CONFIG-CMD message)를 통해서 이루어질 수 있다.
기지국 프레임 액세스 존은 DL 액세스 존과 UL 액세스 존으로 구성되고, 중계 존은 DL 중계 존과 UL 중계 존으로 구성된다. 기지국 프레임 액세스 존은 오직 단말과 통신하기 위하여 사용된다. 기지국 프레임 중계 존은 중계국과 통신하는데 사용되고 단말과 통신하는데 사용될 수도 있다. DL 중계 존에서 기지국은 하위의(subordinate) 중계국으로 신호를 전송하고 UL 중계 존에서 기지국은 하위의 중계국으로부터 신호를 수신한다.
중계국 프레임 액세스 존은 DL 액세스 존과 UL 액세스 존으로 구성되며 중계 존은 DL 중계 존과 UL 중계 존으로 구성된다. 중계국 프레임 액세스 존은 오직 단말과 통신하기 위하여 사용된다. DL 중계 존에서 중계국은 상위의(superordinate) 기지국으로부터 신호를 수신하고 UL 중계 존에서 중계국은 상위의 기지국으로 신호를 전송한다.
중계국 또는 단말이 프레임 설정 인덱스(frame configuration index)를 S-SFH SP1를 통하여 수신하였을 때, 프레임에서 DL/UL 액세스 존 및 중계국 존이 설정된다.
하향링크 영역과 상향링크 영역 사이에는 TTG(Transmit/receive Transition Gap)가 위치하고, 상향링크 영역과 뒤따르는 프레임과의 사이에는 RTG(Receive/transmit Transition Gap)가 위치한다. TTG 또는 RTG에는 심벌간 간섭을 방지하기 위하여 CP의 크기에 따라 유휴 시간(Idle Time)이 포함될 수 있다.
전환 시간에는 R-TTI(Relay Transmit to receive Transition Interval) 또는 R-RTI(Relay Receive to transmit Transition Interval)가 있다. R-TTI는 중계국이 중계국 단말로 신호를 전송하다가 기지국으로부터 신호를 수신하는 동작의 스위칭 사이에 삽입될 수 있는 시간으로 1 심벌일 수 있다. R-RTI는 중계국이 중계국 단말로부터 신호를 수신하다가 기지국으로 신호를 전송하는 동작의 스위칭 사이에 삽입될 수 있는 시간으로 1 심벌일 수 있다. R-TTI는 중계국과 중계국의 상위 스테이션 간의 ARSTTG(ARS Transmit/receive transition gap) 및 RTD(round trip delay)의 정렬이 가능하도록 설정될 수 있고, R-RTI는 중계국과 중계국의 상위 스테이션 간의 ARSRTG(ARS Receive/transmit transition gap) 및 RTD의 정렬이 가능하도록 설정될 수 있다.
한편, 중계국이 아닌 기지국에 의해 서비스를 받는 단말은 중계국의 프레임기존 기구조와 관계 없이 지국의 프레임 구조에 따라 데이터를 송수신할 수 있다.
미드앰블(midamble)은 단말이 직접 채널 상태를 측정하게 하기 위하여 기지국이 전송하는 신호이다. 기지국이 복수의 안테나를 통한 MIMO 기술을 이용하여 신호를 전송하는 경우 각 안테나 별로 다른 신호를 전송하거나 자원 영역에서 위치를 달리하여 전송하고, 단말은 미드앰블을 수신하여 기지국의 각 안테나 별 채널 상태를 측정하여 서빙 셀(serving cell)의 채널 상태 또는 인접 셀(neighbor cell)의 간섭 수준(interference level) 등을 추정할 수 있다. 기지국은 단말이 추정한 채널 상태를 피드백 받아 적응적으로 자원을 스케줄링(scheduling)할 수 있다.
MIMO 미드앰블(이하 미드앰블)을 통하여 각 안테나 별로 채널 상태를 측정할 수 있다. 단말은 각 안테나로부터 미드앰블을 수신하여 채널 상태, 인접 셀로부터의 간섭 정도를 측정할 수 있다. 기지국은 단말이 측정한 채널 상태를 피드백 받아 자원을 적응적으로 스케쥴링할 수 있다. 폐루프(closed-loop) MIMO의 경우 미드앰블은 PMI(Precoding Matrix Indicator)를 선택하는 데 사용될 수 있다. 개루프(open-loo) MIMO의 경우 미드앰블은 CQI(Channel Quality Indicator)를 측정하는 데 사용될 수 있다. 또한 미드앰블은 각 프레임의 2번째 하향링크 서브프레임에서 전송될 수 있다. 미드앰블은 상기 2번째 하향링크 서브프레임에서 하나의 OFDM 심벌을 차지할 수 있다. 서브프레임이 6개의 OFDM 심벌로 구성될 때(타입 1 서브프레임) 나머지 5개의 OFDM 심벌로 서브프레임이 구성될 수 있다(타입 3 서브프레임). 또한 서브프레임이 7개의 OFDM 심벌로 구성될 때(타입 2 서브프레임) 나머지 6개의 OFDM 심벌로 서브프레임이 구성될 수 있다(타입 1 서브프레임).
미드앰블은 시퀀스의 형태로 전송된다. 미드앰블 시퀀스로 다양한 종류의 시퀀스가 사용될 수 있으며, 특히 미드앰블 시퀀스로 Golay 시퀀스가 사용될 수 있다. 다음 표 2는 길이가 2048비트인 Golay 시퀀스의 일 예를 나타낸다.
0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2
0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0x121D 0x12E2 0xEDE2 0x12E2 0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D
0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0xEDE2 0x12E2 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
0x121D 0x12E2 0x121D 0xED1D 0xEDE2 0xED1D 0x121D 0xED1D
각 안테나에서 전송되는 미드앰블 신호 s(t)는 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112010058358396-pat00001
k는 부반송파 인덱스, Nused는 미드앰블 시퀀스가 맵핑되는 부반송파의 개수, fc는 반송파의 주파수, Δf는 부반송파 간격(spacing), Tg는 가드 타임(guard time)을 나타낸다. bk는 미드앰블이 맵핑되는 OFDM 심벌 내에서 부반송파들을 변조(modulation)하는 복소 계수이다.
한편, 기지국은 미드앰블 이외에 중계국을 위한 추가적인 미드앰블(additional MIMO midamble in the AAI DL Relay Zone, 이하 R-amble이라 한다)을 전송할 수 있다. R-amble은 각 슈퍼프레임의 DL 중계 존의 첫 번째 프레임을 통해서 전송될 수 있다.
TDD 모드에서, R-amble 전송은 DL 프레임의 뒤에서부터 계산하여 처음으로 타입 3가 아닌 DL 중계 존의 서브프레임의 마지막 OFDMA 심볼을 통해서 할 수 있다.
FDD 모드에서, R-amble 전송은 DL 중계 존의 뒤에서 두번째 서브프레임의 마지막 OFDMA 심볼을 통해서 할 수 있다. DL 중계국 존에서 뒤에서 두번째 서브프레임이 타입-3 서브프레임이라면, R-amble은 가장 가까운 이전의 DL 중계국 존 타입-1 또는 타입-2 서브프레임의 마지막 OFDMA 심볼에서 전송될 수 있다.
R-amble이 위치하는 기지국 및 중계국 프레임의 DL 중계국 존의 서브프레임은 심볼의 개수가 1개 줄어드는 서브프레임 타입으로 전송된다. 타입-1 서브프레임의 경우, 나머지 5개의 연속적인 심볼이 타입-3 서브프레임을 형성한다. 타입-2 서브프레임의 경우, 나머지 6개의 연속적인 심볼이 타입-1 서브프레임을 형성한다.
상술한 중계국 프레임의 설정 또는 R-amble의 설정은 MAC(Media Access Control) 제어 메시지 중 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message)에 의해서 수행될 수 있다. 기지국은 중계국 설정 명령 메시지를 이용하여 중계국의 물리 계층의 동작 파라미터(operational parameter)를 설정한다. 표 3은 중계국 설정 명령 메시지의 일 예이다.
Attributes Size (bits) Value / Note
16m_DL_Relay_zone_duration 3 The duration of the 16m DL Relay zone in units of subframes.
16m_UL_relay-zone_duration 3 The duration of the 16m UL Relay zone in units of subframes.
16m_Relay_zone_AMS_allocation_indicator 1 The indicator which signalizes if the ABS may allocated resources to the AMS in the 16m Relay zone and 16m UL Relay zone.
MIMO Midamble indication in DL relay zone 1 0b0: MIMO midamble is not transmitted in DL Relay zone
0b1: MIMO midamble is transmitted in DL Relay zone
표 3에서, 16m_DL_relay_zone_duration 필드는 슈퍼프레임 단위에서 DL 중계 존의 할당 기간을 가리키고, 16m_UL_Relay_zone_duration은 슈퍼프레임 단위에서 UL 중계 존의 할당 기간을 가리킨다. 16m_Relay_zone_AMS_allocation_indicator 필드는 DL 중계 존과 UL 중계 존에서 기지국이 단말로 자원을 할당하는지를 알려주는 지시자일 수 있다. MIMO Midamble indication in AAI DL Relay zone 필드는 DL 중계 존에서 R-amble이 전송되는지 여부를 가리킨다.
한편, 중계국이 포함된 무선 통신 시스템에서 셀 특정 자원 맵핑(cell-specific resource mapping)이 수행될 수 있다. 셀 특정 자원 맵핑에 의해서 기지국은 중계 존에 할당된 무선 자원을 이용하여 단말로 하향링크 전송을 수행할 수 있다.
먼저 하향링크 물리 구조의 셀 특정 자원 맵핑은 기지국 및 중계국 프레임의 DL 중계 존에서 수행될 수 있다. 시스템 설정 디스크립터 메시지(System Configuration Descriptor message; SCD 메시지) 및 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message) 내의 중계 존 단말 할당 지시자(Relay_zone_AMS_allocation_indicator) 필드가 1이면, 기지국은 중계 존에 할당된 무선 자원을 이용하여 단말로 하향링크 전송을 수행할 수 있다. 반면에, SCD 메시지 및 중계국 설정 명령 메시지 내의 중계 존 단말 할당 지시자 필드가 0이면, 이는 기지국은 중계 존에서 단말의 전송을 할당하지 않음을 지시한다.
마찬가지로, 상향링크 물리 구조의 셀 특정 자원 맵핑은 기지국 및 중계국 프레임의 UL 중계 존에서 수행될 수 있다. SCD 메시지 및 중계국 설정 명령 메시지 내의 중계 존 단말 할당 지시자 필드가 1이면, 이는 기지국은 중계 존에서 단말의 전송을 할당함을 지시한다. 반면에, SCD 메시지 및 중계국 설정 명령 메시지 내의 중계 존 단말 할당 지시자 필드가 0이면, 이는 기지국은 중계 존에서 단말의 전송을 할당하지 않음을 지시한다.
이하에서, 본 발명에 따른 프레임 전송 방법을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 기지국의 프레임 전송방법을 나타낸 흐름도이다.
기지국은 중계국 또는 단말에게 신호를 전송하는 DL(downlink) 액세스 존(zone), 상기 중계국으로 신호를 전송하는 DL 중계 존을 포함하는 프레임을 설정한다(S510). 기지국은 상기 프레임을 전송한다(S520). 이때, 상기 기지국의 프레임은 상기 DL 액세스 존에 상기 기지국의 미드앰블을 포함하고, 상기 DL 중계 존에 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블인 R-amble을 더 포함한다.
이때, 기지국의 미드앰블은 중계국의 DL 액세스 존 또는 DL 중계 존에 포함되어 전송될 수 있다. 중계국의 DL 액세스 존에 포함되는 경우와 DL 중계 존에 포함되는 경우에 대하여 각각 살펴본다.
기지국의 미드앰블이 중계국의 DL 액세스 존에 있는 경우
기지국의 미드앰블이 중계국의 DL 액세스 존에 있다면, 중계국이 신호를 전송 하는 구간이므로 기지국의 미드앰블을 읽을 수 없다. 이러한 문제를 다음 두 가지 방법을 통해서 해결할 수 있다.
첫번째, 기지국은 중계국을 위한 추가적인 미드앰블(R-amble)을 더 포함하여 프레임을 전송할 수 있다. R-amble의 구조는 기본적으로 미드앰블과 동일한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 7은 제안된 발명에 따라 R-amble이 전송되는 일 예이다. 기지국의 미드앰블이 중계국의 DL 액세스 존에 있는 경우, R-amble은 슈퍼프레임당 한 번 전송하는 경우를 나타낸다. 도 7에 따르면, 기지국은 각 슈퍼프레임의 첫번째 프레임의 DL 중계 존에서 R-amble을 전송할 수 있다. 이때, 첫번째 프레임에 R-amble이 위치하는 것은 일 예일 뿐이며 어떤 프레임에든지 위치할 수 있다. 도 7에는 나타나 있지 않지만, Tx와 Rx 사이 또는 Rx와 Tx 사이에는 전환 시간(transition gap)이 존재한다.
일반적으로 중계국은 거의 이동하지 않기 때문에 기지국과 중계국 사이의 채널은 기지국과 단말 사이의 채널에 비해서 비교적 변화가 적고 안정적인(stable) 상태이다. 그러므로 채널 상태를 파악하기 위하여 매 프레임마다 R-amble을 전송하지 않아도 되며 여러 슈퍼프레임당 한번만 보내는 것도 가능하다. 기지국이 중계국에 전송하는 R-amble은 중계 존을 이용하여 전송되며, 긴 주기(long term)로 전송 될 수 있다. 예를 들어, 매 프레임(5ms), 10ms, 15ms 또는 20ms 간격으로 전송될 수 있다.
한편, R-amble을 전송하기 위한 전용 심볼을 따로 할당할 수 있다. 이때, 전용 심볼은 데이터를 펑쳐링(puncturing)하거나 서브프레임 타입을 바꾸어서 비워진 심볼일 수 있다. 반면, R-amble을 전송하기 위한 전용 심볼을 따로 할당 하지 않는 경우, R-amble은 데이터가 전송되는 심볼에 겹쳐서 전송될 수도 있다. 이때, R-amble은 파일럿을 피하여 비워진 영역을 위주로 전송될 수 있다.
기지국은 R-amble을 전송하기 위하여 DL 중계 존의 자원을 사용해야 하는데, 셀 특정 자원 맵핑이 적용되지 않을 때 단말은 R-amble의 존재 여부와 관련하여 중계국 인식(Relay awareness)에 관한 문제를 갖는다. 셀 특정 자원 맵핑이 적용되지 않을 때 중계 존을 통해 매크로 단말로 데이터가 전송될 수 있고, 단말은 기지국의 R-amble 할당 여부에 따라 R-amble을 수신할 수도, 수신하지 않을 수도 있다. 즉, 중계국과 연결되지 않은 기지국 또는 중계국과 연결되나 R-amble을 할당하지 않는 기지국과 연결된 단말은 R-amble을 수신하지 않고, 중계국과 연결되고 R-amble을 할당한 기지국과 연결된 단말은 R-amble을 수신한다. R-amble의 할당 여부에 따라 프레임 구조의 변화가 발생하므로, 단말은 R-amble의 존재 여부를 알 필요가 있다. 이를 위하여 R-amble이 존재 하는지를 지시해주는 제어(control) 정보가 전송될 수 있다. 이때 제어 정보는 1 비트 지시자(indicator)일 수 있고, 이하 R-amble 지시자라 한다. 단말을 위한 R-amble 지시자는 S-SFH SP2에 포함될 수 있고, 중계국을 위한 R-amble 지시자는 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message)에 포함될 수 있다.
R-amble 지시자가 S-SFH SP2를 통해 단말로 전송되는 경우, S-SFH SP2에서 R-amble 지시자는 DL 중계 존에서 R-amble이 전송되면 0b1, 전송되지 않으면 0b0값을 가질 수 있다. R-amble 지시자가 중계국 설정 명령 메시지를 통해 중계국으로 전송되는 경우, 중계국 설정 명령 메시지 역시 R-amble 지시자 1 비트를 포함하고, R-amble이 전송되지 않으면 0b0, R-amble이 전송되면 0b1값을 가질 수 있다. 이와 같이 제어 정보를 통해서 R-amble이 존재하는 경우 R-amble의 전송 주기와 위치에 대한 정보를 알 수 있지만, 만약, 중계국이 이러한 정보를 미리 알고 있는 경우에는 제어 정보를 전송할 필요가 없다.
두번째, 중계국이 DL 액세스 존에서 중계국의 미드앰블을 전송하지 않고 기지국의 미드앰블을 수신한다.
기지국의 프레임 구조나 동작(operation)에 영향을 주지 않기 위하여, 중계국이 긴 주기로 DL 액세스 존에서 미드앰블을 읽는다. 예를 들어 기지국의 미드앰블이 매 프레임 전송된다면, 중계국은 하나 또는 여러 슈퍼프레임당 한번씩 중계국의 미드앰블을 전송하지 않고, 기지국의 미드앰블을 수신한다.
다만 송신 모드에서 수신 모드로 바꾸기 위한 전환 시간이 필요하고, 전환 시간 동안 중계국은 자신의 신호를 전송할 수 없다. 즉, 미드앰블을 포함해서 양쪽으로 적어도 한 심볼씩 총 3 심볼간 송신할 수 없다. 이때, 미드앰블이 서브프레임의 첫번째나 마지막 심볼에 위치하면, 2 서브프레임 동안 전송할 수 없게 된다. 또는, 미드앰블이 양쪽의 전환 시간을 포함하여 한 서브프레임에 존재한다면, 1 서브프레임 동안 전송할 수 없다. 이때, 전송하지 못하는 서브프레임에서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍(timing)의 문제가 발생할 수 있으므로, 모두 NACK(Negative ACKnowledgement) 처리를 하거나, 다른 타이밍을 정의해야 한다.
도 8은 제안된 발명에 따라 미드앰블이 전송되는 일 예이다. 기지국의 미드앰블이 중계국의 DL 액세스 존에 있는 경우, 중계국이 슈퍼프레임당 한번 기지국의 미드앰블을 수신하는 경우를 나타낸다. 중계국은 3번째 프레임에서 중계국 자신의 미드앰블을 중계국에 연결된 단말로 송신하지 않고, 기지국의 미드앰블을 수신한다. 이때 기지국의 미드앰블만을 수신할 수도 있고, 기지국이 전송하는 프리앰블을 함께 수신할 수도 있다. 중계국은 상기 3번째 프레임에서 미드앰블이 전송되는 OFDMA 심벌 부근에서는 신호를 수신하는 수신기로 동작하고, 프레임의 나머지 부분에서는 신호를 전송하는 전송기로 동작할 수 있다. 한편, 도 8에는 나타나 있지 않지만, Tx와 Rx 사이 또는 Rx와 Tx 사이에는 전환 시간(transition gap)이 존재한다.
미드앰블을 수신하는 서브프레임은 어떤 프레임도 가능하다. 하지만, SFH가 없는 프레임에 오는 것이 좋다. 또한 PA-프리앰블 정보도 함께 읽기 위해서는 PA-프리앰블이 전송되는 프레임에서 수신하는 것이 좋다. PA-프리앰블은 수신하지 않고, 중계국이 전송한 후 전환하여 미드앰블을 수신할 수도 있다.
2) 기지국의 미드앰블이 중계국의 DL 중계국 존(DL Delay zone)에 있는 경우.
도 9는 제안된 발명에 따라 미드앰블이 전송되는 일 예이다. 기지국의 미드앰블을 중계국의 DL 중계국 존에서 수신하고, DL 액세스 존에서 중계국의 미드앰블을 전송하는 경우를 나타낸다. 도 9에는 나타나 있지 않지만, Tx와 Rx사이에는 전환 시간(transition gap)이 존재한다.
기지국의 미드앰블이 중계국의 DL 중계국 존, 즉, 중계국이 수신하는 구간에 있다면, 중계국은 기지국의 미드앰블을 읽을 수 있다. 이때 중계국의 서비스를 받는 단말들을 위해서 중계국의 미드앰블은 DL 액세스 존에 전송한다. 다만, 간섭(interference) 측정이 어려울 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 중계국 및 기지국의 구성을 나타낸다.
기지국(500)은 프로세서(processor, 510), 메모리(memory, 530) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 520)을 포함한다. 프로세서(510)는 중계국에게 무선자원을 할당하고 중계국으로부터 신호를 수신하기 위한 스케줄링을 수행한다. 전술한 실시예들 중 기지국이 수행하는 절차, 기법, 기능은 프로세서(510)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(530)는 프로세서(510)와 연결되어, 프로세서(510)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(520)는 프로세서(510)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
중계국(600)은 프로세서(610), 메모리(620) 및 RF부(630)을 포함한다. 전술한 실시예들 중 중계국이 수행하는 절차, 기법, 기능은 프로세서(610)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(620)는 프로세서(610)와 연결되어, 프로세서(610)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(630)는 프로세서(610)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
프로세서(510, 610)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(520,620)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(530,630)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(520,620)에 저장되고, 프로세서(510,610)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(520,620)는 프로세서(510,610) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(510,610)와 연결될 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.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims (20)

  1. 중계국을 포함하는 무선통신 시스템에서 relay-amble(R-amble)을 전송하는 방법에 있어서,
    오직 단말과 통신을 위한 DL(downlink) 액세스 존(access zone) 및 상기 중계국 또는 상기 단말과 통신을 위한 DL 중계 존(relay zone)을 설정하는 단계;
    상기 DL 액세스 존 안에 상기 단말을 위한 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 미드앰블(midamble)을 전송하는 단계;
    DL 메시지의 특정 필드 안에 R-amble 지시자가 포함될 때, 상기 DL 중계 존 안에 상기 중계국을 위한 R-amble를 전송하되,
    상기 R-amble은 상기 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블(midamble)이고,
    상기 R-amble 지시자는 상기 R-amble이 상기 DL 중계 존 안에서 전송되는지 여부를 지시하는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    만약 상기 R-amble 지시자가 특정 값으로 설정되면, 상기 R-amble이 전송 되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 R-amble 지시자는 S-SFH(Secondary-Superframe Header) SP2를 통해 상기 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 R-amble 지시자는 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message)을 통해 상기 중계국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 R-amble의 전송 주기는 적어도 하나의 프레임인 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 R-amble은 각 슈퍼프레임의 첫 번째 프레임의 DL 중계 존에 포함되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 R-amble은 상기 DL 중계 존 내의 미리 할당된 전용 심볼을 차지하는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 무선 통신 시스템에서 relay-amble(R-amble) 전송장치에 있어서,
    무선 신호를 송신 또는 수신하는 RF부; 및
    상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    오직 단말과 통신을 위한 DL(downlink) 액세스 존(access zone) 및 중계국 또는 상기 단말로 통신을 위한 DL 중계 존(relay zone)을 설정하고,
    상기 DL 액세스 존 안에 상기 단말을 위한 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 미드앰블(midamble)을 전송하고,
    DL 메시지의 특정 필드 안에 R-amble 지시자가 포함될 때, 상기 DL 중계 존 안에 상기 중계국을 위한 R-amble를 전송하되,
    상기 R-amble은 상기 중계국을 위한 추가적인 MIMO 미드앰블(midamble)이고,
    상기 R-amble 지시자는 상기 R-amble이 상기 DL 중계 존 안에서 전송되는지 여부를 지시하는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    만약 상기 R-amble 지시자가 특정 값으로 설정되면, 상기 R-amble이 전송 되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 R-amble 지시자는 S-SFH(Secondary-Superframe Header) SP2를 통해 상기 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 R-amble 지시자는 중계국 설정 명령 메시지(ARS-CONFIG-CMD message)을 통해 상기 중계국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 R-amble의 전송 주기는 적어도 하나의 프레임인 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 R-amble은 각 슈퍼프레임의 첫 번째 프레임의 DL 중계 존에 포함되는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 R-amble은 상기 DL 중계 존 내의 미리 할당된 전용 심볼을 차지하는 것을 특징으로 하는 R-amble 전송 장치.
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