KR101944848B1 - 디지털 통신 오버헤드 및 레이턴시를 감소시키는 프레이밍 스킴 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수의 이산 물리적 프레임으로 분할된 비트 스트림의 데이터 통신 프레이밍 스킴으로서, 각 물리적 프레임은 한정된 개수의 심볼의 지속시간으로 이루어지고, 각 심볼은 복수의 부-반송파 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관되며, 상기 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획되고, 상기 데이터 프레이밍 스킴은 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 상기 심볼만큼 오프셋된 논리적 프레임 시작 위치를 구비하는 논리적 프레임을 포함하며, 상기 레퍼런스 심볼은 상기 한정된 개수의 심볼로부터 선택되고, 상기 논리적 프레임은 상기 복수의 이산 물리적 프레임에서 상기 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부 및 다른 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부와 일치하도록 시간적으로 연장된 것인, 데이터 통신 프레이밍 스킴을 제공한다.

Description

디지털 통신 오버헤드 및 레이턴시를 감소시키는 프레이밍 스킴 및 방법{FRAMING SCHEME AND METHOD FOR DIGITAL COMMUNICATION OVERHEAD AND LATENCY REDUCTION}

본 발명은 일반적으로 디지털 통신 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오버헤드와 레이턴시를 감소시키는 데이터 송신 프레이밍 스킴(data transmission framing scheme) 및 방법에 관한 것이다.

광섬유는 트위스트티드 페어 구리선(twisted-pair copper wire)과 같은 전기 송신 라인에 비해 누화에 특별한 면역력과 더불어 큰 데이터 운반 능력을 제공하는 것으로 알려져 있다. x로 가는 섬유(FTTx 또는 FTTX)(여기서, x는 빌딩, 사무실(FTTB), 집(FTTH), 이웃(neighborhood)(FTTN) 등을 나타낼 수 있음)는 최종-유저와 "라스트-마일(last-mile)"의 통신에 사용되는 전통적인 금속(예를 들어, 일반적으로 구리) 케이블(예를 들어, 동축 케이블, 트위스티드 페어) 기반 시설을, 전체적으로든 또는 부분적으로든, 대체하는 대체물로서 광섬유를 사용하는 광대역 네트워크 통신 아키텍처를 말하는 일반화된 범용 용어이다. FTTx 기술은 전화 및 광대역 서비스를 전달하는데 있어 구리선 기술에 비해 더 빠른 다운로드 및 업로드 속도를 고유하게 제공하지만, 마지막 수 백 미터 구간에 섬유를 전개하는데 전체 비용의 대다수를 소비하고 시간을 소비하는 노력이 든다. 그리하여 통신 오퍼레이터는 최종-유저에 보다 가까이까지 섬유를 전개하여 기존의 기반 시설 상의 구리선 기술과 힘든 나머지 거리를 연결하려고 한다. 이러한 기술들 중 하나는 FTTx를 전체적으로 전개할 때 수반되는 비용을 초래함이 없이 통신 오퍼레이터가 섬유-같은 속도(예를 들어, 1 Gbps)를 최종-유저에게 제공할 수 있게 하는 G.fast(Fast Access to Subscriber Terminal)이다.

라스트-마일 구리 기반 시설에 훨씬 더 빠른 데이터 레이트를 허용하기 위하여 데이터 링크 계층은 물리적 계층에 의해 부과된 제약과 호환가능하여야 한다. 물리적 계층은 기본적인 네트워크 하드웨어(즉, 전기, 광, 기계적 등) 및 네트워크에서 네트워크 개체들 사이에 데이터를 송수신하는데 요구되는 여러 다른 특성(즉, 방송 주파수, 변조 스킴 등)을 포함한다. 본질적으로, 물리적 계층은 통신 채널을 통해 원시 비트(raw bit)를 운반하는 것과 관련된다. 이들 원시 비트는 일반적으로 심볼(symbol)들로 그룹화되어 송신 매체를 통해 송신될 물리적 신호로 변환되는 비트 스트림(즉, 비트 시퀀스)의 형태이며, 이 물리적 계층은 이 비트 스트림을 목적지 쪽으로 운반한다. 그러나, 이 원시 비트의 스트림은 목적지에서 수신될 때 에러가 없는 것은 아니다.

데이터 링크 계층(즉, '링크 계층'이라고도 명명되는 것)은 네트워크 개체들 사이에 데이터를 전달하여, 물리적 계층에서 나타나는 에러를 검출하고 이 에러를 정정할 수 있는 수단을 제공하는 작업이 수반된다. 이 작업은, 송신기가 데이터를 순차적으로 수신기로 송신되는 지정된 사이즈의 이산 프레임으로 구획(partition)함으로써 부분적으로 달성된다. '프레임'은 데이터 링크를 통해 운반되는 정보 단위(예를 들어, 데이터 송신 단위(data transmission unit: DTU))이다. 일반적으로, 여기에는 메시지 데이터를 전달하는데 사용되는 정보 프레임과, 링크를 관리하는데 사용되는 제어 프레임이 존재한다. DTU는 수신기로 하여금 (즉, 일반적으로 '프레임 동기화'라고 알려진) 심볼 스트림의 시작과 종료를 식별할 수 있게 하는 심볼 시퀀스(즉, 하나 이상의 비트)를 포함한다.

물론, 주어진 시간 기간 동안 프레임마다 송수신될 수 있는 데이터의 양에는 제한이 있다; 이것은 일반적으로 대역폭으로 알려진 것으로 특징지어진다. 대역폭을 할당하는데 사용되는 스킴에는 여러 가지가 있는데, 그 중에서 시분할 이중화(time division duplexing: TDD)가 있다. TDD에서, 프레임은 주기적으로 베이스 스테이션으로부터 수신기로 송신된다. 기본적으로, 각 프레임은 다운스트림(다운링크) 트래픽에 할당되고 집합적으로 그룹화된 시간 슬롯과, 업스트림(업링크) 트래픽을 위한 시간 슬롯을 포함하며, 여기서 보호 시간(guard time)이 다운스트림과 업스트림 그룹을 분리시킨다. 본질적으로, TDD는 공통 반송파를 다운링크와 업링크에서 공유하면서 자원을 시간적으로 스위칭한다. 프레임을 송신하기 전에, 송신기는 각 프레임에 대해 체크섬(checksum)을 연산한다. 수신기는 프레임을 수신하고 체크섬을 재연산하여 특정 프레임에 에러가 발생하였는지 여부를 결정한다. 에러 정정 코드(즉, 종종 순방향 에러 정정(forward error correction: FEC)이라고 지칭되는 것)가 사용될 수 있는데, 여기에 수신기가 에러가 발생하였는지 여부를 결정할 수 있을 만큼 충분히 리던던트한 정보가 각 데이터 블록 내에 존재한다. 수신기는, 송신기에, 제어 채널을 통해, 수신확인(acknowledgement: ACK) 프레임을 되송신하거나, 또는 송신된 프레임이 에러를 포함하거나 또는 적절히 수신되지 않은 경우(오류 있는 프레임은 폐기됨) 부정 수신확인(negative acknowledgement: NACK) 프레임을 송신함으로써 송신된 프레임이 (예를 들어, FEC를 통해) 올바르게 수신되었는지를 확인하는 작업을 수행한다. 송신기가 불량하게 수신되거나 또는 오류 있는 프레임을 나타내는 NACK 신호를 수신기로부터 수신하면, 송신기는 이하 다운링크 프레임 동안 오류 있는 프레임을 수신기에 (일반적으로 즉시) 재송신하는 작업이 배정(assigned)된다.

이제 도 1을 참조하면, 이 도 1은 종래 기술인 즉시 재송신 시퀀스의 개략도이다. 도 1은 시간의 함수로서 수평으로 연장되는 복수의 N개의 프레임(10₁, 10₂, 10₃, ..., 10_N)(여기서, N은 정수임)으로 구획된 비트 스트림을 제공하는 시간에 따른 종래 기술의 다운링크 재송신 메커니즘을 도시한다. 일반화를 상실함이 없이, 다운링크 재송신 메커니즘은 본 명세서에서 설명을 위해 선택된 것이므로 업링크 재송신 메커니즘에 이와 유사한 메커니즘들이 더 설명될 수 있다. 기본적으로, 묘사된 메커니즘은 TDD를 사용하여 이하 프레임에서 특정 프레임(즉, 블록으로 표현된 것)에서 발생하는 오류 있는 송신을 재송신한다. 각 프레임은 각 다운링크 존(zone) 및 업링크 존을 포함한다. 구체적으로, 프레임 1(즉, 10₁)은 다운링크 존(12₁) 및 업링크 존(14₁)을 포함하고, 프레임 2(즉, 10₂)은 다운링크 존(12₂) 및 업링크 존(14₂)을 포함하며, 프레임 3(즉, 10₃)은 다운링크 존(12₃) 및 업링크 존(14₃)을 포함하고, 다운링크 존(12_N) 및 업링크 존(14_N)을 포함하는 프레임(N)(즉, 10_N)에 이르기까지 이와 같이 방식으로 계속된다.

본 명세서에서 실질적으로 효율적인 동작을 허용하기 위하여 ACK/NACK 신호를 운반하는 다운링크(업링크) 제어 채널은 데이터를 송신하는데 사용된 나머지 업링크(다운링크)를 (각각) 갖는 선-배정된 업링크(다운링크) 대역폭을 (각각) 사용하는 것으로 가정된다. 송신기(미도시)가 할당된 다운링크 존(12₁) 내 t₀에서 송신(18₁)을 송신 채널(16)을 통해 수신기(미도시)에 송신하는 것으로 가정한다. 수신기는 할당된 업링크 존(14₁) 내 t₂에서 시작하여 송신(18₁)을 수신하고, ACK 신호(20₁)를 생성하여 송신(18₁)이 에러 없이 적절히 수신되었다는 것을 송신기에 지시한다. T₃은 ACK 또는 NACK(ACK/NACK) 신호 중 하나를 생성하는데 이용가능한 시간이라고 하자. T₂는 ACK/NACK 심볼을 생성하는데 요구되는 시간을 나타내고, T₁은 수신기가 재송신 요청에 반응하는데 요구되는 시간을 나타낸다. 이제 송신기가 시작 시간(t₄)으로부터 할당된 업링크 존(12₂) 내 종료 시간(t₅)까지 송신(18₂)을 송신 채널(16)을 통해 수신기에 송신한다고 가정하자. 수신기는 t₆에서 송신(18₂)을 수신하고 송신과 응답에 에러가 발생하였는지를 결정하고, NACK 신호(20₂)를 생성하여 t₈에서 송신기로 다시 중계한다. 이에 응답하여, 송신기는 다운링크 존(12₃) 내 새로운 송신(18₃)으로서 t₉에서 시작하는 송신(18₂)을 재송신한다. 이제 수신기는 다운로드 송신(18₃)을 올바르게 수신하고 이에 따라 ACK 신호(20₃)를 생성한다.

도 1로부터, 각 업링크 존(예를 들어, 14₂)에 대한 시간 기간이 Τ₁ + Τ₂의 합계보다 더 긴 한, 다운링크 재송신은 즉시 일어나는 것(즉, 그 다음 프레임(예를 들어, 프레임 3)에서 송신되는 것)을 볼 수 있다. 그러나, 업링크 존(예를 들어, 14₂)이 T₁+T₂의 합계보다 더 짧다면, 재송신은 하나 이상의 프레임만큼 지연될 수 있다. 업링크 존에 할당된 시간은 고유하게 제한되어 있으므로, 다수의 연속하는 프레임으로 재송신할 때 이러한 지연은 각 재송신에서의 지연 시간이 취합되어 높은 재송신 버퍼링 요구조건을 부과하여 시스템 오버헤드 및 레이턴시를 더 크게 야기한다.

본 발명의 목적은 비트 스트림을 프레이밍하는 신규한 데이터 통신 프레이밍 스킴 및 방법을 제공하는 것이다. 프레이밍 스킴 및 방법은 각 물리적 프레임의 시작에 대해 오프셋된 논리적 프레임을 사용하여, 재송신 버퍼의 사이즈를 단지 적절히 증가시켜, 시스템 오버헤드 및 레이턴시를 감소시키면서 수신확인/부정-수신확인(acknowledgement/negative-acknowledgement: ACK/NACK) 송신의 타이밍 요구조건에 의해 부과된 제약을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 비트 스트림을 프레이밍하는 데이터 통신 프레이밍 스킴이 제공되는데, 여기서 이 비트 스트림은 복수의 이산 및 순차 물리적 프레임으로 분할되고 각 물리적 프레임은 한정된 개수(definite number)의 심볼의 지속시간으로 이루어지는 것으로 가정된다. 각 심볼은 복수의 부-반송파들 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 논리적 프레임이 한정된다. 특히, 프레이밍 스킴은 비트 스트림에 논리적 프레임을 할당하는데, 이 논리적 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수(rational number)의 심볼만큼 오프셋된 논리적 프레임 시작 위치를 구비한다. 이 레퍼런스 심볼은 물리적 프레임의 한정된 개수의 심볼로부터 선택된 것이다. 논리적 프레임은 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부 및 다른 물리적 프레임(즉, 논리적 프레임이 시간적으로 양으로 오프셋된 경우에는 후속 물리적 프레임, 또는 이 논리적 프레임이 시간적으로 음으로 오프셋된 경우에는 이전의 물리적 프레임)의 지속시간의 적어도 일부와 일치하도록 시간적으로 연장된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 매체 액세스 프로토콜(media access protocol: MAP) 컨텍스트 프레임이 비트 스트림에 한정되고 할당된다. MAP 컨텍스트 프레임은 물리적 프레임 내 레퍼런스 심볼로부터 유리수(즉, 일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 오프셋된 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다. 프레이밍 스킴 및 방법은 MAP 컨텍스트 프레임에 선행하는 MAP 메시지를 제공하고 한정한다. MAP 메시지는 레퍼런스 심볼과 연관된 부-반송파에 관하여 논리적 프레임 부-반송파 오프셋 및 논리적 프레임 시작 위치를 각각 한정하는 (즉, 참조하는, 지시하는 등) 적어도 하나의 레퍼런스 데이터 유형(예를 들어, 포인터)을 포함한다.

본 발명의 추가적인 측면에 따르면, ACK/NACK 컨텍스트 프레임이 비트 스트림에 한정되고 할당된다. ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 유리수(즉, 일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 오프셋된 ACK/NACK 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다. 프레이밍 스킴은 적어도 하나의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임과 연관된 ACK/NACK 메시지를 제공하고 한정한다. 각 ACK/NACK 메시지는 유리수(일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 각 물리적 프레임의 레퍼런스 심볼에 대해 오프셋되어 ACK/NACK 메시지 오프셋을 한정할 수 있는 ACK/NACK 메시지 시작 위치를 구비한다. ACK/NACK 메시지는 물리적 프레임에 적어도 부분적으로 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인(acknowledging/disacknowledging)하도록 동작가능하다. ACK/NACK 메시지는 복수의 이산 물리적 프레임들 중에서 이전의 물리적 프레임에 적어도 부분적으로 포함된 비트 스트림의 수신을 수신확인/비수신확인하도록 더 동작가능할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 이산 물리적 프레임으로 분할된 비트 스트림을 프레이밍하는 방법이 제공된다. 각 물리적 프레임은 한정된 개수의 심볼의 지속시간으로 이루어진다. 각 심볼은 복수의 부-반송파들 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 물리적 프레임은 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획되고, 본 방법은 비트 스트림에 논리적 프레임을 할당하는 절차를 포함한다. 논리적 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 심볼만큼 오프셋된 논리적 프레임 시작 위치를 구비한다. 레퍼런스 심볼은 한정된 개수의 심볼로부터 선택된다. 논리적 프레임은 복수의 이산 물리적 프레임에서 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부 및 다른 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부와 일치하도록 시간적으로 연장된다.

본 발명의 추가적인 측면에 따르면, 복수의 이산 물리적 프레임으로 분할된 비트 스트림을 프레이밍하는 방법이 제공된다. 각 물리적 프레임은 한정된 개수의 심볼의 지속시간으로 이루어진다. 각 심볼은 복수의 부-반송파 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획되고, 본 방법은 비트 스트림에 매체 액세스 프로토콜(MAP) 컨텍스트 프레임을 할당하는 절차 및 이 MAP 컨텍스트 프레임에 선행하는 MAP 메시지를 제공하는 절차를 포함한다. MAP 컨텍스트 프레임은 물리적 프레임 내 레퍼런스 심볼로부터 정수 개수의 심볼만큼 오프셋된 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 복수의 이산 물리적 프레임으로 분할된 비트 스트림을 프레이밍하는 방법이 제공된다. 각 물리적 프레임은 한정된 개수의 심볼의 지속시간으로 이루어진다. 각 심볼은 복수의 부-반송파 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획된다. 본 방법은 제어 채널 내에 ACK/NACK 컨텍스트 프레임을 할당하는 절차, 및 물리적 프레임에 적어도 부분적으로 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하기 위한 ACK/NACK 메시지를 제공하는 절차를 포함한다. ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 물리적 프레임 내 레퍼런스 심볼로부터 정수 개수의 심볼만큼 오프셋된 ACK/NACK 시작 위치를 구비한다. ACK/NACK 메시지는 적어도 하나의 각 ACK/NACK 컨텍스트 프레임과 연관된다. ACK/NACK 메시지는 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 심볼만큼 오프셋된 ACK/NACK 메시지 시작 위치를 구비한다.

본 발명은 도면과 함께 취해진 이하 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 수 있을 것이다:
도 1은 종래 기술인 즉시 재송신 시퀀스의 개략도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되고 동작가능한 데이터 통신 프레이밍 스킴의 개략도;
도 3은 주파수와 시간의 함수로서 MAP 메시지와 각 MAP 컨텍스트 프레임 사이의 관계를 도시한 개략도;
도 4는 도 2의 ACK/NACK 프레이밍 스킴의 상세 개략도;
도 5는 짧은 업스트림을 구비하는 다운링크 재송신 타이밍 개략도;
도 6은 데이터 통신 프레이밍 스킴에 따라 구성되고 동작가능한 비트 스트림 내에 포함된 디지털 정보를 프레이밍하는 방법의 개략 블록도.

본 발명은 물리적 프레임의 시작에 대해 오프셋된 논리적 프레임을 사용하는 프레이밍 스킴을 제공하여, 재송신 버퍼의 사이즈를 단지 적절히 증가시키면서 수신확인/부정-수신확인(ACK NACK) 송신의 타이밍 요구조건에 의해 부과된 제약을 완화하여, 시스템 오버헤드 및 레이턴시를 감소시키는 것에 의해 종래 기술의 단점을 해소한다. 프레이밍 스킴에 따르면, 본 발명은 프레임에 비-정수 개수(non-integer non-integer number)의 FEC 코드워드를 구비하는 것을 특징으로 하는 순방향 에러(FEC) 블록을 시분할 이중화(TDD) 프레임으로 맵핑하는 방법을 더 제공한다.

본질적으로, 본 발명은 비트 스트림을 프레이밍하는 스킴 및 방법을 수반한다. 이 비트 스트림은 복수의 이산 및 순차 물리적 프레임으로 분할되고 각 물리적 프레임은 한정된 개수의 심볼의 지속시간으로 이루어지는 것으로 가정된다. 각 심볼은 복수의 부-반송파 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 논리적 프레임이 한정된다. 특히, 프레이밍 스킴은 비트 스트림에 논리적 프레임을 할당하는데, 이 논리적 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 심볼만큼 오프셋된 논리적 프레임 시작 위치를 구비한다. 레퍼런스 심볼은 한정된 개수의 심볼로부터 선택된 것이다. 논리적 프레임은 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부 및 다른 물리적 프레임(즉, 논리적 프레임이 시간적으로 양으로 오프셋된 경우에는 후속 물리적 프레임, 또는 이 논리적 프레임이 시간적으로 음으로 오프셋된 경우에는 이전의 물리적 프레임)의 지속시간의 적어도 일부와 일치하도록 시간적으로 연장된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 매체 액세스 프로토콜(MAP) 컨텍스트 프레임이 비트 스트림에 한정되고 할당된다. MAP 컨텍스트 프레임은 물리적 프레임 내 레퍼런스 심볼로부터 유리수(즉, 일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 오프셋된 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다. 프레이밍 스킴 및 방법은 MAP 컨텍스트 프레임에 선행하는 MAP 메시지를 제공하고 한정한다. MAP 메시지는 레퍼런스 심볼과 연관된 부-반송파에 대해 논리적 프레임 부-반송파 오프셋 및 논리적 프레임 시작 위치를 각각 한정하는(즉, 참조하는, 지시하는 등) 적어도 하나의 레퍼런스 데이터 유형(예를 들어, 포인터)을 포함한다.

본 발명의 추가적인 측면에 따르면, ACK/NACK 컨텍스트 프레임이 비트 스트림에 한정되고 할당된다. ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 유리수(즉, 일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 오프셋된 ACK/NACK 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다. 나아가, 프레이밍 스킴은 적어도 하나의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임과 연관된 ACK/NACK 메시지를 제공하고 한정한다. ACK/NACK 메시지는 물리적 프레임에 적어도 부분적으로 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하도록 동작가능하다. ACK/NACK 메시지는 복수의 이산 물리적 프레임들 중에서 이전의 물리적 프레임에서 적어도 부분적으로 수신을 수신확인/비수신확인하도록 더 동작가능하다. 본 발명은 이제 첨부 도면과 함께 이 첨부 도면을 참조하여 이하 상세한 설명에서 보다 상세히 설명된다.

'업스트림' 및 '업링크'라는 용어는 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 상호 교환가능하게 사용된다. 마찬가지로, '다운스트림' 및 '다운링크'라는 용어는 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 상호 교환가능하게 사용된다. '레이턴시'라는 용어는 데이터 송신 및/또는 수신 사이(예를 들어, 송신기와 수신기 사이) 단대단(end-to-end) 시간 지연을 말한다. 'FEC 블록' 및 'FEC 코드워드' 라는 용어는 상호 교환가능하게 사용되고, 데이터(즉, 데이터 페이로드) 및 체크 비트(즉, 에러 정정에 사용되거나, 또는 비-시스템적인 코드의 경우에는 전자와 후자를 일부 조합하는데 사용되는 것)를 포함하는 n-비트 단위를 포함하는 코드워드를 말한다. 상세한 설명, 도면 및 청구범위에서 슬래쉬 기호(slash mark)'/'("순방향 플래쉬(forward slash)"라고도 함)의 사용은 슬래쉬 기호의 양측(우측과 좌측)에 있는 2개의 선택사항을 상호 배타적으로 선택하는 것을 나타낸다. 예를 들어, 'A/B'는 A의 선택(B는 아님)을 나타내거나 또는 B의 선택(A는 아님)을 나타낸다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 데이터 프레이밍 스킴 및 방법은 서로 통신하는 데이터 단말 장비(data terminal equipment: DTE) 디바이스를 사용하는 통신 네트워크(예를 들어, 컴퓨터 네트워크)에서 구현될 수 있다.

본 발명은 FEC 블록을 TDD 프레임으로 맵핑하는 방법을 제공한다. 디지털 가입자 라인(digital subscriber line: DSL)과 같은 전통적인 통신 기법에서, FEC 블록은 비트 스트림에 순차적으로 인터리빙(삽입)되어서, 순차적으로 삽입된 FEC 블록을 삽입 포인트 이외의 임의의 레퍼런스 포인트(예를 들어, 심볼, 시간)에 동기화하는데 임의의 덤프 비트(즉, 비-정보 비트)를 삽입할 필요성이 없다. 이 기법이 실제로는 효율적인 것으로 고려되지만, 동기화를 위하여 BW이 할당되지 않고, 이 기법은 그 자체로 동기화-상실 이벤트를 처리하는 방식을 제공하지 않는다. 동기화-상실 이벤트는 삽입된 데이터 비트가 오류 있는 비트를 데이터 블록의 연속을 따라 전파하는 방식으로 상실되거나 누락될 때 발생한다. TDD를 사용하는 다수의 통신 시스템을 재동기화하는 일반적인 접근법은 TDD 프레임 그 자체를 동기화 포인트로 사용하는 것이다. 그러나, 이 접근법은 그 자체로 각 프레임에 정수 개수의 FEC 블록을 송신 및 수신할 것을 요구하여, 패딩(즉, 데이터 구조를 정렬하기 위한 비-정보 비트)을 삽입하는데 요구되는 BW가 미사용된 것으로 인해 상당한 오버헤드를 초래할 수 있다. 또한, 프레임에 정수 개수의 FEC 블록을 사용할 것을 강제하면 최적 이하의 FEC 파라미터들이 사용될 수 있어서 코딩 이득을 감소시킬 수 있다.

이 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 프레임에 비-정수 개수의 FEC 블록을 사용한다. 프레임에 비-정수 개수의 FEC 코드워드를 사용하면, 사실상 개별 데이터 송신 단위(DTU)의 사이즈와 프레임 구조 사이의 제약을 분리시킬 수 있다. 일례로서, 프레임에 있는 FEC 블록의 개수를 정수 개수로 강제하는 경우에 오버헤드를 수치적으로 평가해 보자. FEC 블록은 540 바이트의 페이로드(데이터) 또는 4320 비트를 운반한다고 가정하자. 예를 들어, G.fast를 베이스라인에 응용하려면, ~100Mbps의 총 처리량을 요구한다. 심볼 시간 지속시간이 22 μsec라고 가정하면. 심볼마다 대략 2200개의 페이로드 비트를 송신하는 것이 요구된다. 더 낮은 송신 레이트에서는, FEC 블록이 ~2개의 심볼에 걸쳐 있는 것을 추론할 수 있다. 정수 개수의 FEC 블록이 TDD 프레임에 수용된다고 가정하면, 2개의 심볼(UL/DL 방향마다)이 상실될 수 있다(즉, 총 4 심볼). 그 결과, TDD 프레임 기간이 ~1 msec인 경우(~44개의 심볼을 구비하는 경우), 정수 개수의 FEC 블록을 사용하는데 대략 9% (평균적으로 4.5%)의 프레이밍 오버헤드 페널티가 존재한다.

본 발명은 이에 의해 TDD 프레임에 비-정수의 FEC 블록을 구비하는 탄력적인 프레이밍 스킴을 제공하여, 전술된 바와 같이 정수 개수의 FEC 블록을 TDD 프레임에 사용하는 것과 연관된 오버헤드의 문제를 해소한다. 이제 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되고 동작가능한 데이터 통신 프레이밍 스킴(100)의 개략도이다. 프레이밍 스킴은 비트 스트림(미도시)으로 인코딩된 디지털 정보를 송수신하는데 사용된 복수의 프레임 유형에 관한 것이다.

비트 스트림은 색인 표시(102^j)로 표현된 복수의 M개의 심볼을 포함한다(여기서, j 및 M은 정수이고, 윗첨자 j는 1 내지 M>0의 j번째 심볼을 나타낸다). 이 비트 스트림은 복수의 물리적 프레임(104_i, 104_i+1, 104_i+2, ..., 104_N)(여기서 i 및 N은 정수이고, i는 1 내지 N>0의 i번째 프레임을 나타냄)으로 표현된 이산 프레임의 시퀀스로 분해된다. 각 프레임은 미리 설정된 양의 심볼(예를 들어, 12)을 포함한다. 이중 색인 표현(즉, 윗첨자 및 아래첨자)이 사용될 수 있고, 이에 의해 특정 프레임의 심볼은 102_i ^j(즉, i번째 프레임의 j번째 심볼)로 표시된다. 각 물리적 프레임은 다운링크(DL) 존과 업링크(UL) 존으로 더 구획되고, 이들 사이에는 보호 시간(guard time: GT) 구간이 존재한다. 특히, 물리적 프레임(102_i)은 보호 시간 구간(일반적으로 도 1에서 "GT"로 표시)으로 분리된 다운링크 존(106_i)과 업링크 존(108_i)으로 구획된다. 물리적 프레임(102_i+1)은 다운링크 존(106_i+1)과 업링크 존(108_i+1)으로 구획되고, 물리적 프레임(102_i+2)은 다운링크 존(106_i+2)과 업링크 존(108_i+2)으로 구획된다. 물리적 프레임 지속시간 기간은 특정 프레임 내 심볼의 개수(예를 들어, 12개의 심볼의 물리적 프레임 지속시간 기간)로 한정된다.

본질적으로, 비트 스트림을 송신하는데 이용가능한 총 BW는 일반적으로 하드웨어 제약에 의해 제한되고, 그리하여 이것은 통상적으로 복수 서브-채널로 구획되고, 여기서 각 서브-채널은 각 주파수 범위를 포함한다. 각 서브-채널에는 각 반송파 주파수("톤")가 배정된다. 반송파 주파수는 각 서브-채널의 주파수 범위 사이에 있다. 본 발명은 도 2에서 수직 축으로 도시된 다수의 반송파 주파수 f_{k1, k2, k3}...={1, ..., Q}에서 디지털 비트 스트림을 인코딩하는데 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency-division multiplexing: OFDM)를 사용한다. 도 2에서 수평 축은 (심볼 단위의) 시간을 나타낸다. 서로 직교하도록 선택된 Q개의 부-반송파들이 존재한다. 각 서브-색인(k1, k2, k3 등)(1 내지 Q)은 DTU를 송신하기 위한 시작 부-반송파 주파수를 나타낸다. 각 DTU는 정수 개수의 FEC 코드워드를 포함한다. 각 심볼은 정수 개수의 Q개의 부-반송파들 중 적어도 하나의 부-반송파와 연관되거나 이에 의해 한정된다. 심볼은 적어도 하나의 (일반적으로 복수의) 부-반송파에 의해 적어도 부분적으로 한정된 신호 요소로 설명될 수 있다. 심볼은 미리 설정된 시간 기간 동안 지속한다.

프레이밍 스킴의 특성은 복수의 매체 액세스 프로토콜(MAP) 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+1, ..., 110_N), 복수의 MAP 메시지(112_i, 112_i+1, ..., 112_N), 복수의 논리적 프레임(114_i, 114_i+1, ..., 114_N), 복수의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i, 116_i+1, ..., 116_N) 및 복수의 ACK/NACK 메시지(114_i, 118_i+1, ..., 118_N)를 수반한다.

각 MAP 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+1, ..., 110_N)은 (모두 동일한 색인을 소유하도록 지시된) 각 물리적 프레임과 연관된다. 예를 들어, MAP 컨텍스트 프레임(110_i)은 물리적 프레임(102_i)과 연관된다. 각 MAP 컨텍스트 프레임은 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치 및 MAP 컨텍스트 프레임 종료 위치를 더 구비하고, 이들 사이에 각 MAP 컨텍스트 프레임 지속시간 기간(즉, 각 물리적 프레임 지속시간 기간과 동등한 기간)을 한정한다. MAP 컨텍스트 프레임은 각 물리적 프레임의 시작에 대해 레퍼런스 심볼(예를 들어, 제1 심볼)로부터 유리수(즉, 일반적으로 정수) 개수의 심볼에 위치된다. 물리적 프레임(102_i)에서 레퍼런스 심볼의 일례는 심볼(106_i ⁶)(즉, j=6)이다. 일반적으로, 특정 물리적 프레임의 레퍼런스 심볼은 제1 심볼(즉, 106_i ¹)이다. 그리하여 MAP 컨텍스트 프레임은 연관된 물리적 프레임에 대해 (이 정수가 제로(0)가 아닌 경우에) 오프셋된다(즉, 이동된다). 도 2는 MAP 컨텍스트 프레임(110_i)이 물리적 프레임(102_i)의 시작으로부터 3개의 심볼만큼 양으로 이동된 것을 도시한다. MAP 컨텍스트 프레임은 통신 시스템에 의해 사용된 하드웨어 파라미터를 한정하고, 개별 심볼 또는 심볼 그룹과 관련된다. 예시적인 하드웨어 파라미터는 컨스텔레이션 다이아그램(미도시)으로 표현된 바와 같이 사용되는 디지털 변조 스킴(송수신에 사용되는 것)을 한정하는 파라미터(예를 들어, 직교 진폭 변조(QAM), 위상 이동 키잉(PSK))를 포함한다.

논리적 프레임은 정수 개수의 데이터 송신 단위(DTU)(구체적으로 도시되지 않음)를 포함한다. 각 DTU는 정수 개수의 FEC 블록(구체적으로 도시되지 않음)을 포함한다. 각 논리적 프레임(114_i, 114_i+1, ..., 114_N)은 논리적 프레임 시작 위치 및 논리적 프레임 종료 위치를 구비하고, 이들 위치 사이에 논리적 프레임 지속시간 기간이 한정된다. 각 논리적 프레임은 (모두 동일한 색인을 소유하도록 지시된) 각 물리적 프레임과 연관된다. 논리적 프레임은 유리수(일반적으로 비-정수) 개수의 심볼의 지속시간에 걸친다. 논리적 프레임 지속시간 기간은, 평균적으로, 각 물리적 프레임 지속시간 기간과 동등하다. 논리적 프레임 시작 위치는 유리수 개수의 심볼만큼 각 물리적 프레임의 제1 심볼에 대하여 오프셋되어 논리적 프레임 오프셋을 한정할 수 있다. 도 2는 논리적 프레임(114_i+1)이 각 물리적 프레임(102_i+1)에 대하여 3.5개의 심볼만큼 (즉, 그 시작 위치가) 양으로 이동된 것(즉, 그리하여 그 시작 위치는 심볼(106_i+1 ⁴) 내에 위치된 것)을 도시한다. 서브-색인(k1, k2, k3)은 논리적 프레임(114_i, 114_i+1 및 114_i+2)으로 DTU를 송신하기 위한 각 시작 부-반송파 주파수를 나타낸다. 구체적으로, 도 2에서는 이중-색인 표시 fⁱ _k1를 사용하여 시작 부-반송파 주파수(k1)가 i번째 논리적 프레임(114_i)에 기인하는 것을 나타낸다.

각 MAP 메시지(112_i, 112_i+i, ..., 112_N)는 (모두가 동일한 색인을 소유하도록 지시된) 각 MAP 컨텍스트 프레임과 연관된다. 도 2에 도시된 바와 같이, MAP 메시지는 각 (즉, 색인적으로) MAP 컨텍스트 프레임에 선행한다. 특히, 도 2에 주어진 예에서, MAP 메시지(112_i)는 2개의 심볼만큼 각 MAP 컨텍스트 프레임(110_i)에 선행한다. MAP 메시지(112_i+1)는 2개의 심볼 및 다른 개수의 심볼만큼 각 MAP 컨텍스트 프레임(110_i+1)에 선행한다. 각 MAP 메시지는 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치(즉, 각 물리적 프레임의 레퍼런스 심볼에 대하여 심볼 단위의 오프셋)를 한정하는 레퍼런스 데이터 유형(예를 들어, 포인터), (심볼 단위로) 논리적 프레임 오프셋, 및 UL과 DL 존의 지속시간을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 각 MAP 메시지는 DTU를 송신하기 위해 각 논리적 프레임에 배정된 특정 시작 서브-채널 반송파(f_{k1, k2, k3, ... ={1, ..., Q})}를 지시하고 결정하는 포인터를 포함한다. 일반적으로, 각 MAP 메시지(예를 들어, 112_i+1)는 미리 결정된 (알려진) 개수(예를 들어, 2)의 심볼만큼 각 MAP 컨텍스트 프레임(예를 들어, 110_i+1)으로부터 오프셋된다. 대안적으로, 각 MAP 메시지는 각 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치를 지시하고 결정하는 포인터(짧은 화살표로 지시된 것), 및 각 논리적 프레임 시작 위치(긴 화살표로 지시된 것)를 포함한다. MAP 프레임 개념을 보다 상세히 그래프로 설명하기 위하여, 도 3을 더 참조하며, 도 3은 주파수와 시간의 함수로서 MAP 메시지 및 각 MAP 컨텍스트 프레임 및 논리적 프레임 사이의 관계를 도시하는 개략도이다. 효과적으로, 논리적 프레임은 수신기 단에서 DTU를 동기화하고, 비트 스트림을 수신하는 방식을 제공한다. 논리적 프레임은 송신 파라미터가 변화할 때에도 비트 스트림을 포함하는 DTU에 수신기를 동기화하는 방식을 제공한다. MAP 컨텍스트 프레임은 송신 파라미터가 적용될 때를 한정한다. 예를 들어, MAP 컨텍스트 프레임은 특정 심볼로부터 적용되는 새로운 변조 스킴을 한정한다. 예를 들어, 특정 심볼로부터 변조 스킴은 직교 위상 이동 키잉(QPSK)으로부터 16-QAM으로 변화된다.

대안적으로, DTU는 MAP 메시지마다 레퍼런스 데이터 유형(예를 들어, 포인터)을 지시함이 없이 서로 추종한다. 이 경우에, 동기화는 매 수의 TDD 프레임, 수퍼-프레임마다 또는 다른 미리 한정된 시간에 한번 재수립될 수 있다. 이 접근법에 따르면, 동기화는 송신 파라미터가 실질적으로 변화되지 않는 한, 유지될 수 있다. 송신 파라미터는 변하는 송신 상태에 적응하도록 변할 수 있는데 재구성 메시지가 상실되면, 동기화도 상실된다.

도 3은 각 MAP 메시지가 시간(심볼)과 부-반송파(즉, 1 내지 Q개의 부-반송파 중에서)의 함수로서 각 물리적 프레임 내 각 논리적 프레임의 시작 위치를 각 포인터를 통해 나타내는 방식을 도시한다. 각 물리적 프레임의 레퍼런스 심볼에 대해 시간적으로 (심볼 단위로) 특정 프레임 개체의 시작 위치는 본 명세서에서 심볼 단위의 오프셋 또는 간단히 "심볼 오프셋"으로 지칭된다. 각 물리적 프레임의 부-반송파에 대해 특정 부-반송파의 시작 위치는 본 명세서에서 (즉, 파일롯을 삽입하는 임의의 주파수 인터리빙 함수를 적용하기 전에) 부-반송파의 "논리적" 오프셋 또는 간단히 "부-반송파 오프셋"으로 지칭된다. 전술된 바와 같이, 각 심볼은 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 비트 스트림은 데이터를 운반하는데 사용되는 다수의 반송파 주파수(즉, OFDM 원리에 따라)로 인코딩된다. 논리적 프레임 부-반송파 오프셋은 데이터를 k 내지 Q의 다수의 부-반송파로 인코딩하는 시작 부-반송파(k)(1 내지 Q개의 부-반송파)를 한정한다. 논리적 프레임 심볼 오프셋은 DTU를 포함하는 논리적 프레임이 (레퍼런스 심볼에 대하여) 시작하는 심볼 단위의 시작 시간을 한정한다. 예를 들어, MAP 메시지(112_i)는 논리적 프레임(114_i)에 대해 3.5개의 심볼의 심볼 오프셋(즉, 심볼(106_i ⁴) 내) 및 f_k1 ⁱ의 부-반송파 오프셋을 포인터(120_i)를 통해 지시한다. 심볼 및 부-반송파에 있어서 특정 논리적 프레임(예를 들어, 논리적 프레임(114_i))의 종료 위치는 후속하는 논리적 프레임(즉, 논리적 프레임(114_i+1))의 시작 위치로 한정된다. 따라서, 논리적 프레임(114_i+1)은 논리적 프레임(114_i)이 종료하는 곳에서 시작한다. 특히, MAP 메시지(112_i+1)는 논리적 프레임(114_i+1)에 대해 4.5개의 심볼의 심볼 오프셋(즉, 심볼(104_i+1 ⁵) 내) 및 f_k2 ⁱ⁺¹의 부-반송파 오프셋을 포인터(120_i+1)를 통해 지시한다. 따라서, 논리적 프레임(114_i+1)의 시간 범위 내에 포함된 DTU는 Q - f_k2개의 부-반송파에 의해 송신된다. 그리하여, 이 예에서, 심볼(106_i+1 ⁵)은 Q - f_k2개의 부-반송파와 연관된다. MAP 메시지(112_i+2)는 논리적 프레임(114_i+2)에 대해 4.5개의 심볼의 심볼 오프셋(즉, 심볼(104_i+2 ⁵) 내) 및 f_k3 ⁱ⁺²의 부-반송파 오프셋을 포인터(120_i+2)를 통해 나타낸다.

유사한 방식으로, MAP 메시지(112_i, 112_i+1 및 112_i+2)는 각 MAP 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+i 및 110_i+2)의 오프셋 및 부-반송파 오프셋을 포인터(122_i, 122_i+1 및 122_i+2)를 통해 각각 지시할 수 있다. 일반적으로, MAP 컨텍스트 프레임의 심볼 오프셋은 정수이고 상수인 반면, 논리적 프레임의 심볼 오프셋은 동적이고(즉, 반드시 상수인 것은 아님) 비-정수일 수 있다. MAP 컨텍스트 프레임의 지속시간(즉, 심볼 단위의 길이)은 실질적으로 하나의 물리적 프레임의 지속시간에 걸쳐 있다. 이 기술에 따르면, 패딩 오버헤드는 방향마다 하나의 톤으로 감소되고 프레이밍 오버헤드는 대략 0.002%로 감소된다. 이 기술은 프레임 경계에서 재동기화를 가능하게 하고, 상당한 동기화 과정 없이 (프레임마다) FEC 파라미터를 수정할 수 있게 한다.

다시 도 2를 참조하면, 각 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i, 116_i+1, ..., 116_N)은 (모두가 동일한 색인을 소유하도록 지시된) 각 물리적 프레임과 연관된다. 각 ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 ACK/NACK 시작 위치 및 ACK/NACK 종료 위치를 구비하고 이들 사이에 ACK/NACK 지속시간 기간이 한정된다. ACK/NACK 프레임은 유리수(일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 각 물리적 프레임의 레퍼런스 심볼에 대하여 오프셋되어, ACK/NACK 오프셋을 한정할 수 있다. 예를 들어, 도 2는 ACK/NACK 프레임(16_i+1)이 각 물리적 프레임(102_i+1)에서 제1 심볼에 대하여 9개의 심볼만큼 음으로 이동되어, ACK/NACK 오프셋을 -9로 설정한 것을 도시한다.

각 논리적 프레임(114_i, 114_i+1, ..., 114_N)은 논리적 프레임 시작 위치 및 논리적 프레임 종료 위치를 구비하고 이들 사이에 논리적 프레임 지속시간 기간이 한정된다. 각 논리적 프레임은 (모두가 동일한 색인을 소유하도록 지시된) 각 물리적 프레임과 연관된다. 각 논리적 프레임의 지속시간은, 평균적으로, 각 물리적 프레임 지속시간 기간과 실질적으로 동등하다. 다시 말해, 논리적 프레임의 시작 및 종료 위치는 (즉, 프레임마다) 약간 변하여 정수 개수의 FEC 블록이 이들(즉, 논리적 프레임들)에 수용될 수 있게 할 수 있다. 논리적 프레임 시작 위치는 유리수 개수의 심볼만큼 각 물리적 프레임의 제1 심볼에 대하여 오프셋되어 논리적 프레임 오프셋(즉, 일반적으로 비-정수)을 한정할 수 있다. 도 2는 논리적 프레임(114_i+1)이 각 물리적 프레임(102_i+1)에 대하여 2.5개의 심볼만큼 (즉, 시작 위치가) 음으로 이동되거나 또는 물리적 프레임(102_i)의 시작에 대하여 12.5개의 심볼만큼 양으로 이동된 것(즉, 그리하여 시작 위치는 심볼(108_i+3) 내에 위치됨)을 도시한다. 대안적으로, 논리적 프레임 오프셋은 (미도시된 레퍼런스 심볼에 대하여) 정수 개수의 심볼이다.

ACK/NACK 컨텍스트 프레임에 대하여, 이제 도 4를 더 참조하며 도 4는 도 2의 ACK/NACK 프레이밍 스킴의 상세 개략도이다. 도 4는 (동일한 색인의) 각 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i, 116_i+1, ..., 116_N)과 각각 연관된 복수의 ACK/NACK 메시지(118_i, 118_i+1, ..., 118_N)를 도시한다. 도 4는 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i+1, 116_i+2 및 116_i+3)이 각 물리적 프레임(102_i, 102_i+1 및 102_i+2)에 대하여 5개의 심볼만큼 (즉, 시작 위치가) 각각 오프셋된 것을 더 도시한다. 특정 물리적 프레임의 UL 존 내에 (시간적으로) 위치된 ACK/NACK 메시지는 각 ACK/NACK 컨텍스트 프레임의 지속시간과 시간적으로 일치하는 물리적 프레임의 DL 존에 적어도 부분적으로 포함된(즉, 운반된) 비트 스트림의 적어도 일부 및 이전의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(화살표로 지시된 것)에 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 (올바른) 수신의 수신확인/비수신확인을 제공하도록 동작가능하다. 각 ACK/NACK 메시지는 ACK/NACK 메시지 시작 위치 및 ACK/NACK 메시지 종료 위치를 구비하고 이들 사이에 ACK/NACK 메시지 지속시간 기간이 한정된다. ACK/NACK 메시지는 유리수(일반적으로 정수) 개수의 심볼만큼 각 물리적 프레임의 레퍼런스 심볼에 대하여 오프셋되어, ACK/NACK 메시지 오프셋을 한정할 수 있다. ACK/NACK 메시지는 MAP 메시지를 포함하는 동일한 심볼을 통해 송신될 수 있다. 대안적으로, ACK/NACK 메시지는 (즉, 시간적으로) 상이한 심볼을 통해 송신될 수 있다. ACK/NACK 메시지의 심볼 단위의 시작 위치는 (재송신을 포함하여) 송신과 수신 사이의 단대단 지연을 실질적으로 최소화시키도록 선택될 수 있다.

구체적으로, ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i+3)과 연관된 ACK/NACK 메시지(118_i+3)(그 시작 위치는 물리적 프레임(102_i+2)의 UL 존(108_i+2) 내 심볼(108_i ²)에 위치됨)는 도 4에서 화살표로 지시된 바와 같이 다운링크 존(106_i+2)("DL1_i+2"로 표시된 것)의 적어도 일부 내에 포함된 비트 스트림의 적어도 일부 및 다운링크 존(106_i+1)("DL2_i+1"로 표시된 것)에 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신의 수신확인/비수신확인을 제공하도록 동작가능하다. 유사하게, ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i+2)과 연관된 ACK/NACK 메시지(118_i+2)(물리적 프레임(102_i+1)의 UL 존(108_i+1) 내에 위치된)는 도 4에서 화살표로 지시된 바와 같이 다운링크 존(106_i+1)("DL1_i+1"로 표시된 것)의 적어도 일부 및 다운링크 존(106i)("DL2i"로 표시된 것)에 포함된 비트 스트림의 적어도 일부 내에 포함된 비트 스트림의 수신의 수신확인/비수신확인을 제공하도록 동작가능하다. 그리하여, ACK/NACK 메시지는 이 특정 물리적 프레임의 DL 존에 적어도 부분적으로 포함된 비트 스트림의 적어도 일부 및 이전의 물리적 프레임의 DL 존에 적어도 부분적으로 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신의 수신확인/ 비수신확인을 제공하도록 동작가능하다.

미도시된 대안적인 경우에, ACK/NACK 메시지는 특정 물리적 프레임의 DL 존 내에 위치되고, 이전의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임의 지속시간과 시간적으로 일치하는 물리적 프레임의 UL 존에 포함된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신확인/비수신확인을 제공하도록 동작가능하다.

미도시된 대안적인 특별한 경우에, ACK/NACK 컨텍스트 프레임 시작 위치는 각 물리적 프레임 시작 위치와 일치하여 ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 시간적으로 단 하나의 물리적 프레임과 일치한다. 이 경우에, ACK/NACK 메시지는 각 물리적 프레임에는 포함되지만 이전의 물리적 프레임에는 포함되지 않는 비트 스트림의 적어도 일부(일반적으로 전부)의 수신의 수신확인/비수신확인을 제공하도록 동작가능하다. 이 경우에, ACK/NACK 컨텍스트 프레임 시작 위치는 제로 심볼만큼 오프셋되는 것이 주목된다.

과도하게 높은 버퍼 요구조건에 대한 요구를 회피하는 것은 업링크 존 지속시간을 제한함으로써 해결될 수 있다. 대안적으로, 이것은 물리적 프레임으로부터 ACK/NACK 프레임(즉, 재송신 메커니즘에 수반된 것)을 오프셋함으로써 달성될 수 있다. 물리적 프레임에 대하여 오프셋된 ACK/NACK 컨텍스트 프레임을 제공함으로써, ACK/NACK 메시지를 생성하는데 요구되는 시간은 길어질 수 있다. 이것을 더 예시하기 위해, 이제 도 5를 더 참조하며, 도 5는 짧은 업스트림을 구비하는 다운링크 재송신 타이밍의 개략도이다. 도 5는 시간의 함수로서 수평 축을 따라 연장되는 물리적 프레임(102_i, 102_i+1 및 102_i+2)을 도시한다. 일반화를 상실함이 없이 UL 존(108_i, 108_i+1 및 108_i+2)이 DL 존(106_i, 106_i+1 및 106_i+2)에 비해 시간적으로 매우 짧은 것으로 가정된다. 도 5는 물리적 프레임(102_i, 102_i+1 및 102_i+3)에 대하여 오프셋된 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i, 116_i+1, 116_i+2) 및 물리적 프레임(102_i+1, 102_i+2 및 102_i+3)에 대하여 각각 오프셋된 논리적 프레임(114_i+1, 114_i+2 및 114_i+3)을 더 도시한다.

송신기(미도시)가 할당된 다운링크 존(106_i) 내 시간(t₁)에서 (즉, 논리적 프레임(114_i)의 시작 위치 시간에서) 시작하여 송신(124_i)("DL1 ")을 수신기(미도시)에 송신하는 것으로 가정한다. UL 존(108_i)은 길이가 짧고 송신될 데이터의 양은 작은 것으로 가정되므로, UL 송신(126_i)은 t₂의 이전 시간에서 송신을 시작할 수 있다. ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i+1)은 물리적 프레임(102_i+1)에 대해 오프셋되어 있으므로, ACK 메시지(즉, 이 경우에 128_i)를 생성하는데 요구되는 시간은 T2⁽ⁱ⁾로 도 5에 표시된 시간에 걸쳐 있고, 이는, ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i+1)이 물리적 프레임(102_i+1)과 정렬된 경우의 시간보다 더 크다. 그 결과, ACK 메시지(128_i)는 시간(t₃)에서 UL 존(108_i)의 시작에서 송신될 수 있다.

유사한 방식으로, 송신기가 DL 존(106_i+1) 동안 시간(t₆)에서 (즉, 논리적 프레임(114_i)의 시작 위치 시간에서) 시작하여 송신(124_i+1)("DL2")을 송신하는 것으로 가정한다. 이 경우에 송신(124_i+1)에 오류가 있거나 또는 적절히 수신되지 않았다고 하자. ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i+2)이 물리적 프레임(102_i+2)으로부터 t₁₀ - t₇과 같은 시간만큼 오프셋되므로, 이것은 시간(t₇)으로부터 T2⁽ⁱ⁺¹⁾로 표시된 NACK 메시지(128_i+1)를 생성하는데 요구되는 시간을 충분히 제공하여, 후속 프레임에서 송신(124_i+1)을 재송신할 수 있게 한다. 특히, 송신기는 시간(t₉)(NACK 메시지(128_i+1)의 종료 시간)으로부터 T1⁽ⁱ⁺¹⁾인 시작 시간(t₁₁)에서 (즉, 논리적 프레임(114_i+1)의 시작 위치 시간에서) 물리적 프레임(102_i+2)의 DL 존(106_i+2)에 송신을 재송신(124_i+2) ("DL2 - RE - TX")하는데, 여기서 T1⁽ⁱ⁺¹⁾ = t₁₁ - t₉는 송신기가 재송신 요청에 응답하는데 요구되는 시간 구간을 나타낸다. 따라서, NACK 메시지(128_i+1)(T2⁽ⁱ⁺¹⁾)를 생성하는데 충분한 시간을 제공함으로써, 송신(124_i+1)을 재송신(즉, 124_i+2)하는 것이 후속 프레임에서 가능하다. 따라서 재송신은 (즉, 종래 기술인 도 1에 도시된 바와 같이) 2개의 프레임만큼 지연되지 않는다.

유사한 방식으로, T2⁽ⁱ⁺²⁾로 표시된 재송신(124_i+2)에 응답하여 ACK 메시지(128_i+2)를 생성하는데 요구되는 시간은 시간(t₁₁)에서 (즉, 논리적 프레임(114_i+2)의 시작 위치 시간에서) 시작할 수 있다. 실질적으로 재송신(124_i+2)이 종료하는 시간(t₁₃)에 UL 존(108_i+2)의 시간에 ACK 메시지(128_i+2)를 생성하여 재송신(124_i+2)이 올바르게 수신되었다는 것을 송신기에 지시할 수 있다.

따라서 UL 존에 할당된 시간 구간이 제한되면 (즉, DL 존에 비해, 일반적으로 비대칭 통신에서와 같이 (예를 들어, 비대칭 디지털 가입자 라인(ADSL)에서) 다수의 연속하는 프레임에 재송신 지연이 없는 것을 볼 수 있다. 높은 재송신 버퍼링 요구조건을 구현하는 것이 회피되어 시스템 오버헤드 및 레이턴시를 감소시키는데 기여할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 비트 스트림 내에 포함된 디지털 정보를 프레이밍하는 방법이 제공된다. 이제 도 6을 참조하면, 도 6은 데이터 통신 프레이밍 스킴에 따라 구성되고 동작가능한 비트 스트림 내에 포함된 디지털 정보를 프레이밍하는 방법(200)의 개략 블록도이다.

절차(202)에서 복수의 이산 물리적 프레임으로 분할된 비트 스트림이 제공된다. 각 물리적 프레임은 한정된 개수의 심볼의 지속시간을 구비한다. 각 심볼은 복수의 부-반송파 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관된다. 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 비트 스트림은 복수의 이산 물리적 프레임(102_i, 102_i+1 및 102_i+2)으로 분할된다. 물리적 프레임(102_i, 102_i+1 및 102_i+2)은 윗첨자 j로 각각 표시된 한정된 개수의 심볼의 지속시간 및 수평 시간 (심볼) 축을 각각 구비한다. i번째 프레임마다 j개의 심볼의 개수는 i번째 물리적 프레임의 지속시간을 한정한다. 물리적 프레임(102_i, 102_i+1 및 102_i+2)은 적어도 각 업링크 존(108_i, 108_i+1 및 108_i+2)과 각 다운링크 존(106_i, 106_i+1 및 106_i+2)으로 각각 구획된다. 각 심볼은 복수의 부-반송파(1 내지 Q)(여기서, Q는 양의 정수임) 중에서 적어도 하나의 부-반송파(k1, k2, k3 등)와 연관된다. 비트 스트림은 적어도 하나의 부-반송파(1 내지 Q)에 의해 송신된다.

절차(204)에서 MAP 컨텍스트 프레임은 비트 스트림에 할당된다. MAP 컨텍스트 프레임은 물리적 프레임 내 레퍼런스 심볼로부터 정수 개수의 심볼만큼 오프셋된 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, MAP 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+1, 110_i+2)은 비트 스트림에 할당된다. 각 MAP 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+1, 110_i+2)은 레퍼런스 심볼(예를 들어, 106_i ¹)로부터 정수 개수(즉, 3)의 심볼만큼 오프셋된 MAP 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비한다.

절차(206)에서, 비트 스트림에 논리적 프레임이 할당된다. 논리적 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 심볼만큼 오프셋된 논리적 프레임 시작 위치를 구비한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 논리적 프레임(114_i, 114_i+1, 114_i+2)은 비트 스트림에 할당된다. 각 논리적 프레임(110_i, 110_i+1, 110_i+2)은 레퍼런스 심볼(106_i ¹, 106_i+1 ¹ 및 106_i+2 ¹)로부터 유리수(즉, 각각 3.5, 4.5 및 4.5)만큼 각각 오프셋된 각 시작 위치를 구비한다.

절차(208)에서, MAP 컨텍스트 프레임에 선행하는 MAP 메시지가 제공된다. MAP 메시지는 레퍼런스 심볼과 연관된 부-반송파에 대해 논리적 프레임 부-반송파 시작 오프셋 및 논리적 프레임 시작 위치를 각각 한정하는 적어도 하나의 레퍼런스 데이터 유형을 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, MAP 메시지(112_i, 112_i+1, 112_i+2)는 MAP 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+1, 110_i+2)에 각각 선행한다. MAP 메시지(110_i, 110_i+1, 110_i+2)는 논리적 프레임(114_i, 114_i+1, 114_i+2)의 각 시작 위치를 각각 한정하는 포인터(122_i, 122_i+1, 122_i+2)를 각각 포함한다. MAP 메시지(110_i, 110_i+1, 110_i+2)는 각 레퍼런스 심볼(106_i ¹, 106_i+1 ¹ 및 106_i+2 ¹)과 연관된 부-반송파(f₁)에 대해 각각 논리적 프레임 부-반송파 시작 오프셋(각각 f_k1, f_k2 및 f_k3))을 한정한다. 나아가, MAP 메시지(11O_i, 110_i+1, 110_i+2)는 MAP 컨텍스트 프레임(110_i, 110_i+1, 110_i+2) 시작 위치를 각각 한정하는 포인터(120_i, 120_i+1, 120_i+2)를 각각 포함한다.

절차(210)에서, ACK/NACK 컨텍스트 프레임이 비트 스트림에 할당된다. ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 레퍼런스 심볼로부터 정수 개수의 심볼만큼 오프셋된 ACK/NACK 시작 위치를 구비한다. 도 2 및 도 4를 참조하면, ACK/NACK 컨텍스트 프레임(116_i, 116_i+1 및 116_i+2)은 각 레퍼런스 심볼(106_i ¹, 106_i+1 ¹ 및 106_i+2 ¹)로부터 정수 개수의 심볼(즉, 5)만큼 오프셋된 시작 위치를 구비한다.

절차(212)에서, ACK/NACK 메시지가 각 ACK/NACK 컨텍스트 프레임과 연관된 비트 스트림의 적어도 일부 및 이전의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임과 연관된 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하는데 제공된다. 도 4를 참조하면, ACK/NACK 메시지(118_i+1, 18_i+2 및 118_i+3)는 각 ACK NACK 컨텍스트 프레임(118_i+1, 118_i+2 및 118_i+3)과 (각각) 연관된 비트 스트림(즉, 각각 DL2_i, DL2_i+1 및 DL2_i+2 내)의 적어도 일부, 및 이전의 ACK/NACK 컨텍스트 프레임(118_i+2, 118_i+1 및 118_i)과 (각각) 연관된 비트 스트림(즉, 각각 DL1_i, DL1_i+1 및 DL1_i+2 내)의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하는데 제공된다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명은 특히 도시되고 전술된 것으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 오히려 본 발명의 범위는 이하 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (51)

1. 복수의 이산 물리적 프레임으로 분할된 비트 스트림을 포함하는 데이터 송신 단위(Data Transmission Unit; DTU)를 장치 간에 통신하는 방법으로서, 각 물리적 프레임은 지속시간에서의 한정된 개수의 심볼로 이루어지고, 각 심볼은 복수의 부-반송파 중에서 적어도 하나의 부-반송파와 연관되며, 상기 물리적 프레임은 적어도 업링크 존과 다운링크 존으로 시간적으로 구획되고, 상기 방법은,
   상기 장치 중 적어도 하나에 의해, 상기 비트 스트림에, 상기 한정된 개수의 심볼로부터 선택된 레퍼런스 심볼로부터 오프셋된 논리적 프레임 시작 위치를 구비하는 논리적 프레임을 할당하는 절차; 및
   상기 논리적 프레임 시작 위치에 따라 수신기 단말에서의 데이터 송신 단위의 수신을 동기화하는 절차를 포함하되,
   상기 논리적 프레임은 상기 복수의 이산 물리적 프레임에서 상기 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부 및 또 다른 물리적 프레임의 지속시간의 적어도 일부와 일치하도록 시간적으로 연장된 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비트 스트림에 매체 액세스 프로토콜(Media Access Protocol; MAP) 컨텍스트 프레임을 할당하는 절차; 및
   상기 매체 액세스 프로토콜 메시지를 제공하는 절차를 더 포함하되,
   상기 매체 액세스 프로토콜 컨텍스트 프레임은 상기 물리적 프레임 내 상기 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 상기 심볼만큼 오프셋된 매체 액세스 프로토콜 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비하고,
   상기 매체 액세스 프로토콜 메시지는 상기 논리적 프레임 시작 위치를 한정하는 적어도 하나의 레퍼런스 데이터 유형을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 비트 스트림 내에 ACK/NACK 컨텍스트 프레임을 할당하는 절차; 및
   상기 물리적 프레임에 적어도 부분적으로 포함된 상기 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하기 위한 ACK/NACK 메시지를 제공하는 절차를 더 포함하되,
   상기 ACK/NACK 컨텍스트 프레임은 상기 레퍼런스 심볼로부터 유리수 개수의 상기 심볼만큼 오프셋된 ACK/NACK 컨텍스트 프레임 시작 위치를 구비하고,
   상기 ACK/NACK 메시지는 적어도 하나의 각각의 상기 ACK/NACK 컨텍스트 프레임과 연관된 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 또 다른 물리적 프레임은 상기 물리적 프레임에 대해서 시간적으로 후속하는 물리적 프레임인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 매체 액세스 프로토콜 컨텍스트 프레임은 변조 송신 스킴을 한정하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 논리적 프레임의 지속시간은, 상기 물리적 프레임의 지속시간과 동등한 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제2항에 있어서, 상기 매체 액세스 프로토콜 컨텍스트 프레임의 지속시간은 상기 물리적 프레임의 지속시간과 동등한 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 매체 액세스 프로토콜 컨텍스트 프레임 시작 위치에 관한 상기 유리수 개수는 정수인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제3항에 있어서, 상기 ACK/NACK 컨텍스트 프레임 시작 위치에 관한 상기 유리수 개수는 정수인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제2항에 있어서, 상기 매체 액세스 프로토콜 메시지는 상기 업링크 존 및 상기 다운링크 존 중 적어도 하나의 지속시간을 더 한정하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제3항에 있어서, 상기 ACK/NACK 메시지는,
    상기 이산 물리적 프레임의 시퀀스에서 상기 물리적 프레임의 상기 다운링크 존 및 이전의 물리적 프레임의 상기 다운링크 존에 적어도 부분적으로 포함된 상기 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하는 상기 업링크 존; 및
    상기 물리적 프레임의 상기 업링크 존 및 상기 이전의 물리적 프레임의 상기 업링크 존에 적어도 부분적으로 포함된 상기 비트 스트림의 적어도 일부의 수신을 수신확인/비수신확인하는 상기 다운링크 존
    중 하나 내에 시간적으로 위치된 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제2항에 있어서, 상기 매체 액세스 프로토콜 컨텍스트 프레임은 송신 파라미터가 적용될 때를 한정하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제
41. 삭제
42. 삭제
43. 삭제
44. 삭제
45. 삭제
46. 삭제
47. 삭제
48. 삭제
49. 삭제
50. 삭제
51. 삭제

Images