KR20050082655A

KR20050082655A - 광대역 무선 접속 시스템에서 서빙 기지국과 가입자단말기사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법

Info

Publication number: KR20050082655A
Application number: KR1020040011158A
Authority: KR
Inventors: 박정훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-08-24

Abstract

광대역 무선 접속 시스템에서 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법에 관한 것이다. 광대역 무선 접속 시스템에서 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법이, 서빙 기지국이 제1주기가 도래할 때마다 상기 기지국 아이디 중 제1부분만을 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신하는 제1과정과, 서빙 기지국이 상기 제1주기보다 상대적으로 긴 제2주기가 도래하면 상기 기지국 아이디 중 제2부분만을 포함하는 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신하는 제2과정과, 상기 가입자 단말기가 상기 수신한 기지국 아이디의 제1부분과 제2부분을 조합하여 기지국 아이디를 인식하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

광대역 무선 접속 시스템에서 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법{METHOD FOR REDUCING THE TRANSMISSION BITS WHEN THERE ARE TRANSMISSIONS OF MANAGEMENT MESSAGE BETWEEN MOBILE SUBSCRIBER STATION AND SERVING BASE STATION IN WIRELESS BROADBAND ACCESS SYSTEM}

본 발명은 광대역 무선 접속(Wireless Broadband Access) 시스템에 있어서 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송을 제어하는 방법에 관한 것으로, 특히 전송 비트(bit) 수를 줄이는 방법에 관한 것이다.

휴대인터넷 표준화를 위해 고려되고 있는 기술에는 여러 가지가 있다. 대표적인 예로서, IEEE 802.16e 규격은 WMAN(Wireless Metropolitan Area Network), 즉 기존의 도시지역통신망(Metropolitan Area Network: MAN)에 이동성을 추가한 것이다. 그밖에도 HPi(High-speed Portable Internet)가 있다.

이들 기술에 따르면, 서빙 기지국과 가입자단말기 사이에 관리메시지를 주고받게 되는데, 이 관리메시지에는 BSID(Base Station ID)가 포함되어 있다. BSID는 서빙 기지국으로부터 방송(broadcasting)되는 것이기 때문에 셀 경계에서도 수신할 수 있도록 QPSK 1/12까지의 코딩이 고려되기도 한다. BSID는 매 프레임(frame, 예: 5ms)마다 다운 링크-맵(DL-MAP)에서 전송하게 되어 있다.

그런데 종래에는 48비트인 BSID나 32비트인 중심주파수(center frequency)를 전송할 때 전체(full) 비트를 한꺼번에 전송했기 때문에 효율성이 떨어지는 문제가 있었다. 다시 말해서, 전체 비트를 모두 보내기 때문에 보내지 않아도 되는 데이터를 보내는 데 따른 데이터 대역폭의 낭비가 발생한다.

또한 방송되는 DL-MAP에서의 전송 데이터는 셀(cell)의 중심부와 셀 경계(edge)에서 모두 수신 가능해야 하기 때문에, 같은 비트를 보낸다 하여도 다른 메시지들에 비해 많은 비트 차이가 발생하게 된다. 예를 들어, 셀 중심부에서 64 QAM 5/6 코드 비율(code rate)로 전송 가능한 비트를 셀 경계에서 수신하기 위해서는 QPSK 1/12 코드 비율로 전송해야 한다고 할 경우에 두 지점 사이의 데이터 크기의 차이는 30배가 된다.

따라서 본 발명의 목적은 불필요한 전송비트의 전송을 최소한으로 줄여 유효 데이터의 전송 기회를 늘리기 위한, 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광대역 무선 접속 시스템에서 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법에 있어서, 서빙 기지국이 제1주기가 도래할 때마다 상기 기지국 아이디 중 제1부분만을 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신하는 제1과정과, 서빙 기지국이 상기 제1주기보다 상대적으로 긴 제2주기가 도래하면 상기 기지국 아이디 중 제2부분만을 포함하는 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신하는 제2과정과, 상기 가입자 단말기가 상기 수신한 기지국 아이디의 제1부분과 제2부분을 조합하여 기지국 아이디를 인식하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 관리메시지(management message)의 종류나 비트 수 등과 같은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1a는 본 발명이 적용되는 맥 계층(MAC layer) 관리메시지의 구조를 나타내는 도면이다.

상위 24비트는 오퍼레이터 ID(operator)로 사용된다. 하위 24비트는 유동적인 것이다. 예를 들어, IEEE P802.16e/D1-2004에 정의된 관리메시지들 중 MOB_MSSHO-REQ의 포맷(format)을 살펴보면, 상기 MOB_MSSHO-REQ에는 48비트의 이웃(neighbor) BSID가 포함됨을 알 수 있다. 이 48비트를 도시된 바와 같이 상위 24비트와 하위 24비트로 구분할 수 있다.

도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 관리메시지 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.

하위비트정보가 송신되는 제1주기의 도래는 T1, T2, … 로 표기하고, 오퍼레이터 ID가 송신되는 제2주기의 도래는 t1, t2, … 로 표기되어 있다. 상기 도 1a를 참조하면, 하위 24비트인 하위 비트 정보는 제1주기가 도래할 때마다 서빙 기지국에서 가입자 단말기로 전송되지만, 상위 24비트인 오퍼레이터 ID는 상기 제1주기보다 상대적으로 긴 제2주기가 도래할 때마다 전송된다.

도 2는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식 광대역 무선 접속 시스템의 통상적인 데이터 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

통상적인 광대역 무선 접속 시스템의 데이터 프레임은 그 프레임 내에 업(up)/다운(down) 링크를 모두 포함하며, 업(up) 링크와 다운(down) 링크 사이에 TTG(Transmit Time Gap) 및 RTG(Receive Time Gap)을 포함한다. 도시된 예에서는 좌측에 다운 링크를 위한 서브 프레임(DL sub-frame)과 우측에 업-링크를 위한 서브 프레임(UL sub-frame)으로 구성되며, 다운 링크 서브프레임은 UL-MAP(up-link map)과 DL-MAP(down-link map)을 포함한다. 또한 DCD 메시지와 UCD 메시지를 전송하기 위해 DL-MAP과 UL-MAP 뒤에 DCD 메시지와 UCD 메시지를 포함하는 프레임의 예를 도시하고 있다.

상기 DL-MAP/UL-MAP은 다운-링크(down-link)/업-링크(up-link)를 위한 서브 프레임(DL sub-frame/UL sub-frame)을 여러 개의 구간으로 나누고 각 구간의 위치 정보와 각 구간에 대한 CID(Connection ID) 및 DIUC(Downlink Interval Usage Code)/UIUC(Uplink Interval Usage Code)를 부여한다. 이때 상기 CID는 가입자 식별 코드로서 해당 구간이 어느 가입자 단말기을 위한 데이터를 전송하고 있는지를 나타내고, 상기 DIUC/UIUC는 사용 용도나 변조 방식(modulation type) 및 인코딩-코드(FEC: Frame Error Control Code)를 나타내는 값으로서 해당 구간의 데이터가 어떤 용도로 사용되며 어떤 변조 방식으로 변조되고 어떤 FEC(Frame Error Control Code)로 인코딩 되었는지를 나타낸다.

도 3은 HPI 방식 광대역 무선 접속 시스템의 데이터 프레임 구조를 나타내는 도면이다.

전술한 도 2의 OFDMA 방식 광대역 무선 접속 시스템의 데이터 프레임 구조와 비교해보면, DCD와 UCD가 포함되어 있지 않다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른, 서빙 기지국과 가입자 단말기 사이에 기지국 아이디를 주고받는 방법을 나타내는 레더(ladder) 다이어그램이다.

가입자 단말기가 서빙 기지국이 제공하는 기지국 아이디를 수신하고 인식하는 동작은 다음 세 과정을 거쳐 이루어지게 된다.

제1과정(321, 323, 112단계): 서빙 기지국이 제1주기가 도래할 때마다 상기 기지국 아이디 중 제1부분(하위 24비트)만을 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신한다. 상기 기지국 아이디의 제1부분은 매 프레임마다 DL-MAP에서 전송된다.

제2과정(325, 327, 114단계): 서빙 기지국이 상기 제1주기보다 상대적으로 긴 제2주기가 도래하면 상기 기지국 아이디 중 제2부분(상위 24비트), 즉 오퍼레이터 ID만을 포함하는 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신한다. 상기 기지국 아이디의 제2부분은 다운링크 채널 디스크립터(descriptor)에서 전송된다.

제3과정(116단계): 상기 가입자 단말기가 상기 수신한 기지국 아이디의 제1부분과 제2부분을 조합하여 기지국 아이디를 인식한다. 상기 가입자 단말기가 상기 기지국 아이디의 제2부분이 수신될 때마다 상기 조합을 수행한다.

본 발명에서는 종래와 같이 48비트를 모두 DL-MAP에서 전송하는 것이 아니라, 가입자 단말기가 동일한 오퍼레이터(operator)와 연결되어 있는 동안에는 바뀌지 않는 상위 24비트를 최대 주기가 10초인 DCD(Downlink Channel Descriptor)를 통해 보내고, 나머지 핸드 오프(hand off)시에는 변경되는 부분인 하위 24비트를 DL-MAP을 통해 전송함으로써 전송 비트를 감소시킬 수 있다.

BSID를 DL-MAP에서 모두 전송하는 경우와 DL-MAP과 DCD에 나누어 전송하는 경우를 비교하면 다음과 같다. DCD의 주기가 10초라고 가정한다.

전자: 다음 수학식에 의거 1초 동안 9.6Kbit를 전송할 수 있다.

48bit × 200(Frames) × 1(초) = 9.6Kbit

후자: 다음 수학식에 의거 1초 동안 4.8Kbit + 24bit를 전송할 수 있다.

24bit × 200(Frames) × 1(초) + 24bit = 4.8Kbit + 24bit

결국, 전송 비트 차이가 2배 정도 발생한다. 이는 하위 24 비트를 계층적으로(hierarchical) 구성한다면 더 감소될 수도 있다. 위의 계산값은 코딩 비율을 1이라고 가정한 결과 값이고, 코딩 비율을 고려한다면 두 방식의 전송비트 차이는 더 커질 수 있다.

BSID를 포함하고 있는 관리메시지를 나열하면, MOB_NBR-ADV, MOB_BSHO-REQ, MOB_MSSHO-REQ, MOB_HO-RSP, MOB_MSSHO-RSP 등이 있다.

도 5a ~ 도 5c는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 중심주파수 테이블의 세 가지 예를 나타내는 도면들이다. 중심주파수 테이블은 가입자 단말기의 비활성 메모리(예: NVRAM)에 저장해놓을 수 있다. 또한 도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른, 서빙 기지국과 가입자 단말기 사이에 중심주파수를 결정하기 위한 정보를 주고받는 방법을 나타내는 레더 다이어그램이다. 도 5a ~ 도 5c에 도시된 중심주파수 테이블들 중 어떤 것을 가지는지에 따라 도 6의 세부 동작이 달라진다.

도 5a의 중심주파수 테이블은 중심주파수별로 인덱스(index)가 부여되고 상기 각 인덱스에 주파수가 할당된 것이다. 이 경우 가입자 단말기가 서빙 기지국으로부터 정보를 제공받아 중심주파수를 결정하는 동작은 다음 세 과정을 거쳐 이루어지게 된다.

제1과정(610단계): 상기 서빙 기지국이 중심주파수 인덱스를 포함하는 맥 계층 관리메시지(예: MOB_NBR-ADV)를 송신하면 상기 가입자 단말기가 이를 수신한다.

제2과정(620): 상기 가입자 단말기가 상기 수신한 관리메시지로부터 상기 중심주파수 인덱스를 검출한다. 중심주파수는 기지국이 데이터를 실어 보내는 주파수로 캐리어 주파수라고도 한다. 현재 규약에는 이 중심주파수를 10KHz 단위까지 표현하기 위해 32비트가 할당되어 있다. 이는 중심주파수를 표현하기 위해 융통성(flexibility)을 제공한 결과인데, 본 실시예에서와 같이 중심주파수 테이블을 구성하여 그 테이블 인덱스로 표현하면 8비트로 충분하다.

제3과정(630, 640): 상기 가입자 단말기가 상기 중심주파수 테이블을 검색하여 상기 검출한 중심주파수 인덱스에 대응하는 주파수를 찾아 해당 중심주파수로 결정한다.

도 5b의 중심주파수 테이블은 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격이 정의된 것이다. 이 경우 가입자 단말기가 서빙 기지국으로부터 정보를 제공받아 중심주파수를 결정하는 동작은 다음 세 과정을 거쳐 이루어지게 된다.

제1과정(610단계): 상기 서빙 기지국이 중심주파수 인덱스를 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하면 상기 가입자 단말기가 이를 수신한다.

제2과정(620): 상기 가입자 단말기가 상기 수신한 관리메시지로부터 상기 중심주파수 인덱스를 검출한다.

제3과정(630, 640): 상기 가입자 단말기가 상기 중심주파수 테이블을 검색하여 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격을 찾고 이를 이용하여 상기 중심주파수 인덱스에 해당하는 중심주파수를 계산한다.

도시된 예와 같이, 첫 번째 중심주파수가 2.3GHz이고 중심주파수들 사이의 간격이 11MHz(0.011GHz)라고 한다면 10번째 중심주파수는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

2.3GHz + 0.011GHz × 9 = 2.399GHz

즉, 개개의 중심주파수를 구하기 위해서는 첫 번째 중심주파수 값, 캐리어 간격(carrier spacing), 그리고 구하고자 하는 중심주파수의 인덱스만 알면 된다.

도 5c의 중심주파수 테이블은 국가별로 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격이 정의된 것이다. 전술한 도 5b와 다른 점은 국가 구분을 두었다는 점이다. 즉, 국가별로 주파수 할당 방식이 다른 점을 고려한 것이다. 이 경우 가입자 단말기가 서빙 기지국으로부터 정보를 제공받아 중심주파수를 결정하는 동작은 다음 세 과정을 거쳐 이루어지게 된다.

제1과정(610단계): 상기 서빙 기지국이 국가 인덱스 및 중심주파수 인덱스를 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하면 상기 가입자 단말기가 이를 수신한다.

제2과정(620): 상기 가입자 단말기가 상기 수신한 관리메시지로부터 상기 국가 인덱스 및 중심주파수 인덱스를 검출한다.

제3과정(630, 640): 상기 가입자 단말기가 상기 중심주파수 테이블을 검색하여 상기 국가 인덱스 에 대응하는 국가의 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격을 찾고 이를 이용하여 상기 중심주파수 인덱스에 해당하는 중심주파수를 계산한다.

도 6에서는 맥 계층의 관리메시지로서 MOB_NBR-ADV 내의 물리적(physical) 주파수를 예로 들고 있지만, UCD 채널 엔코딩 내의 주파수, RNG-RSP 내의 다운링크(down link) 주파수 오버라이드(override) 등이 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 BSID와 중심주파수 정보를 전송함에 있어서 불필요한 비트의 전송을 줄임으로써 대기(air) 중에서의 오버헤드(overhead) 혹은 에어 리소스(air resource)를 감소시키는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명이 적용되는 관리메시지의 구조를 나타내는 도면

도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 관리메시지 전송 방법을 설명하기 위한 도면

도 2는 OFDMA 방식 광대역 무선 접속 시스템의 데이터 프레임 구조를 나타내는 도면

도 3은 HPI 방식 광대역 무선 접속 시스템의 데이터 프레임 구조를 나타내는 도면

도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른, 서빙 기지국과 가입자 단말기 사이에 기지국 아이디를 주고받는 방법을 나타내는 레더 다이어그램

도 5a는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 중심주파수 테이블의 일 예를 나타내는 도면

도 5b는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 중심주파수 테이블의 다른 예를 나타내는 도면

도 5c는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 중심주파수 테이블의 또 다른 예를 나타내는 도면

도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른, 서빙 기지국과 가입자 단말기 사이에 중심주파수를 결정하기 위한 정보를 주고받는 방법을 나타내는 레더 다이어그램

Claims

무선 접속 시스템에서 서빙 기지국과 가입자단말기 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법에 있어서,

서빙 기지국이 제1주기가 도래할 때마다 상기 기지국 아이디 중 제1부분만을 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신하는 제1과정과,

서빙 기지국이 상기 제1주기보다 상대적으로 긴 제2주기가 도래하면 상기 기지국 아이디 중 제2부분만을 포함하는 관리메시지를 송신하고 가입자 단말기가 이를 수신하는 제2과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 수신한 기지국 아이디의 제1부분과 제2부분을 조합하여 기지국 아이디를 인식하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 기지국 아이디의 제2부분은 오퍼레이터 아이디임을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 가입자 단말기가 상기 기지국 아이디의 제2부분이 수신될 때마다 상기 조합을 수행함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 기지국 아이디의 제1부분은 매 프레임마다 다운링크-맵에서 전송됨을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 기지국 아이디의 제1부분은 매 프레임마다 다운링크-맵에서 전송되고, 상기 제2부분은 다운링크 채널 디스크립터에서 전송됨을 특징으로 하는 방법.
무선 접속 시스템에서, 중심주파수별로 인덱스가 부여되고 상기 각 인덱스에 주파수가 할당된 중심주파수 테이블을 구비한 가입자 단말기와 서빙 기지국 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법에 있어서,

상기 서빙 기지국이 중심주파수 인덱스를 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하면 상기 가입자 단말기가 이를 수신하는 제1과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 수신한 관리메시지로부터 상기 중심주파수 인덱스를 검출하는 제2과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 중심주파수 테이블을 검색하여 상기 검출한 중심주파수 인덱스에 대응하는 주파수를 찾아 해당 중심주파수로 결정하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
무선 접속 시스템에서, 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격이 정의된 중심주파수 테이블을 구비한 가입자 단말기와 서빙 기지국 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법에 있어서,

상기 서빙 기지국이 중심주파수 인덱스를 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하면 상기 가입자 단말기가 이를 수신하는 제1과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 수신한 관리메시지로부터 상기 중심주파수 인덱스를 검출하는 제2과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 중심주파수 테이블을 검색하여 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격을 찾고 이를 이용하여 상기 중심주파수 인덱스에 해당하는 중심주파수를 계산하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
무선 접속 시스템에서, 국가별로 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격이 정의된 중심주파수 테이블을 구비한 가입자 단말기와 서빙 기지국 사이의 관리메시지 전송 시 전송 비트를 줄이는 방법에 있어서,

상기 서빙 기지국이 국가 인덱스 및 중심주파수 인덱스를 포함하는 맥 계층 관리메시지를 송신하면 상기 가입자 단말기가 이를 수신하는 제1과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 수신한 관리메시지로부터 상기 국가 인덱스 및 중심주파수 인덱스를 검출하는 제2과정과,

상기 가입자 단말기가 상기 중심주파수 테이블을 검색하여 상기 국가 인덱스 에 대응하는 국가의 첫 번째 중심주파수와 주파수 간격을 찾고 이를 이용하여 상기 중심주파수 인덱스에 해당하는 중심주파수를 계산하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.