KR20070017610A - 무선통신시스템에서 대역폭이 다른 송수신기를 사용하기위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템에 관한 것으로, 다양한 대역폭을 갖는 수신기들로 전송할 데이터들을 상기 송수신 주파수 최소단위에 분할하여 할당하고, 상기 데이터들의 채널 할당 정보를 상기 각 송수신 주파수 최소단위에 삽입하는 부반송파 매핑기와, 상기 부반송파에 매핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))하는 IFFT연산기를 포함하여, 상기 무선통신시스템의 유연성을 극대화하여 다양한 서비스 형태를 지원할 수 있고, 대역폭이 서로 다른 기지국들이 혼재하는 통신 시스템도 가능하므로, 이동통신 시스템의 셀 계획에도 유연성이 극대화된다. 또한, 주파수 스펙트럼 상에서 보호대역이 필요 없으므로, 시스템의 전체 주파수 스펙트럼을 모두 사용할 수 있다. 따라서, 여러 사업자가 할당받은 주파수 스펙트럼을 통합하여 주파수 효율을 극대화할 수 있다.

격자(Grid), 대역폭, 무선 통신시스템, 채널 할당 정보, 보호대역

Description

무선통신시스템에서 대역폭이 다른 송수신기를 사용하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR USING TRANSMITTER AND RECEIVER WITH HETEROGENEOUS BANDWIDTHS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 IEEE 802.16 d/e 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,

도 2는 통상적인 ISDB-T방식의 주파수 대역을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 광대역 송신신호를 다양한 대역폭을 가지는 수신기들이 수신하는 구조를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 광대역 송신신호를 전송하는 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 송신신호를 전송하기 위한 절차를 도시하는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 광대역 송신신호에 다양한 대역폭을 가지는 송신데이터들을 Grid별로 할당한 구조를 도시하는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 사용자가 필요한 대역만을 선택하여 수신하는 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자가 필요한 대역만을 선택하는 구조 를 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 송신신호에서 수신기에 할당된 대역의 데이터만을 수신하는 절차를 도시하는 도면,

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 동기를 검출하는 구조를 도시하는 도면, 및

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 셀을 검색하는 구조를 도시하는 도면.

무선통신시스템에서 대역폭이 다른 송수신기를 사용하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 무선통신시스템에서 광대역 송신 신호를 다양한 대역폭을 갖는 수신기들이 수신하기 위한 프레임 구조를 지원하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 무선통신시스템은 사용자의 성향에 따라 음성뿐만 아니라 데이터, 영상, 및 멀티미디어 서비스 등 다양한 서비스를 제공한다. 따라서, 한정된 주파수 대역을 효율적으로 사용하고, 상기 사용자의 용량 확장을 위해서 하나의 시스템에서 복수의 주파수 대역을 갖는 수신기들 즉, 낮은 정보율 서비스를 사용하는 수신기는 좁은 대역폭을, 고속의 정보율 서비스를 사용하는 수신기는 넓은 대역폭을 할당하여 운용하므로써 주파수 자원의 효율적 사용이 가능한 다중 주파수대역폭 시스 템에 대한 연구가 이루어지고 있다.

종래 기술에 무선통신시스템은 송수신기가 동일한 대역폭을 지원한다. 상기 동일한 주파수 대역을 지원하는 시스템(예 : OFDMA(Orthogonal Frequency Multiple Division Access), ISDB-T(Integrated Service Digital Broadcasting - Terrestrial))에서도 각 단말국별로 다른 전송률을 지원하는 방식을 사용하지만, 상술한 기술들도 송수신기의 대역폭이 같은 시스템이다.

도 1은 IEEE 802.16 d/e 시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다

상기 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 송신신호가 수신되면 각 단말들(사용자 A, 사용자 B)은 상기 프레임의 전체 시간-주파수 영역을 수신한다. 이후, 상기 단말들은 상기 수신된 프레임의 프리앰블(105)을 이용하여 동기를 맞춘 후, 상기 각 단말들은 제어정보(107)에 포함된 채널 할당 정보를 이용하여 자신의 신호에 해당하는 일부를 수신한다. 예를 들어 사용자 A는 101영역을 수신하고, 사용자 B는 103영역을 수신한다.

즉, 상기 단말들은 전체 시간-주파수 영역에서 일부만을 수신하므로 기지국의 전체 전송률에 비해 부분 전송률을 갖지만, 전체 시간-주파수 영역을 한 단말기에 할당할 수 있으므로 상기 송수신기는 대역폭이 같다.

도 2는 통상적인 ISDB-T방식의 주파수 대역을 도시하고 있다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 디지털 방송의 일종인 ISDB-T의 주파수 대역은, 표준 TV, 오디오 프로그램, HD TV(High Definition Television)을 포함한다. 만일, 특정 단말이 상기 오디오 프로그램만을 수신하고자 할 경우, 상기 오디오 프 로그램 전용 채널(201)은 협대역이다. 따라서, 협대역 수신기를 이용하여 상기 오디오 프로그램만 수신하는 것이 아니라 전체 주파수 대역을 수신한 후, 아날로그 필터와 디지털 신호 처리를 통해 상기 오디오 프로그램 전용 채널을 검출한다(203). 즉, 상기 ISDB-T도 송수신기의 주파수 대역폭이 동일하다.

상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 무선통신 시스템은 송수신기가 서로 같은 주파수 대역폭을 갖는다. 예를 들어 다중 사용자 무선 통신의 하향링크에서 여러 사용자의 신호가 다중화되어 전송되면, 수신기는 상기 송신신호에서 자신에게 할당된 일부만을 복조한다. 하지만, 상기 수신기에 할당된 신호는 전체 시간-주파수 영역에서 어디에든 존재할 수 있으므로 상기 수신기는 시간-주파수 영역에서 송신신호 전체 영역을 수신한다. 이후, 상기 수신기는 상기 수신된 신호의 제어정보 중 채널 할당 정보를 이용하여 자신에게 할당된 영역을 확인한다.

하지만, 차세대 무선 통신시스템은 사업자간의 주파수 대역폭이 지역에 따라 달라질 수도 있고, 특히 사용되는 수신기들의 종류가 다양해지면서(예 : 핸드셋, 노트북 PC, PDA), 상기 수신기들에 사용되는 주파수 대역폭이 다양해진다. 이러한 경우 종래의 송수신기의 주파수 대역폭이 동일한 시스템과는 달리 하나의 광대역 전송신호에 대해 다수의 협대역 수신기가 자신의 신호에 해당하는 영역만을 수신할 수 있는 시스템이 필요하다,

따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신시스템에서 다른 주파수 대역을 갖는 송 수신기를 사용하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선 통신시스템에서 다른 주파수 대역을 갖는 송수신기를 사용하기 위한 프레임 구조를 지원하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사업자간 보호 대역이 필요하지 않으므로 여러 사업자가 할당받은 주파수 스펙트럼을 통합하여 주파수 효율을 극대화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 송신 장치는, 다양한 대역폭을 갖는 수신기들로 전송할 데이터들을 상기 송수신 주파수 최소단위에 분할하여 할당하고, 상기 데이터들의 채널 할당 정보를 상기 각 송수신 주파수 최소단위에 삽입하는 부반송파 매핑기와, 상기 부반송파에 매핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))하는 IFFT연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2견지에 따르면, 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 수신 장치는, 수신된 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하는 FFT연산기와, 상기 고속 푸리에 변환된 신호에서 인접한 상기 송수신 주파수 최소단위의 부반송파들을 제거하는 필터부와, 상기 필터부의 출력신호에서 상기 송수신 주파수 최소단위별로 존재하는 채널 할당 정보를 이용하여 상기 각 송수신 주파수 최소단위별로 실제 데이터를 추출하는 부반송파 디매핑기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3견지에 따르면, 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 송신 방법은, 데이터를 전송할 수신기들의 대역폭과 상기 수신기들로 전송할 데이터량을 확인하는 과정과, 상기 각 수신기들의 대역폭에 따라 상기 송수신 주파수 최소단위를 할당하여, 상기 할당된 송수신 주파수 최소단위별로 분할하여 할당할 데이터들의 채널 할당 정보를 갱신하는 과정과, 상기 채널할당 정보에 따라 상기 데이터들을 분할하여 각 송수신 주파수 최소단위에 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4견지에 따르면, 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 수신 방법은, 수신신호를 수신기에 할당된 송수신 주파수 최소단위만을 검출하는 과정과, 상기 수신기에 할당된 송수신 주파수 최소단위 각각의 채널 할당 정보를 확인하는 과정과, 상기 채널 할당 정보에 따라 각 송수신 주파수 최소단위에 할당되어 있는 데이터를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은 무선 통신시스템에서 다른 주파수 대역을 갖는 송수신기를 사용하기 위한 기술에 대해 설명한다. 다시 말해, 상기 무선 통신시스템에서 광대역 송신기의 광대역 송신 신호를 다양한 주파수 대역폭을 갖는 수신기들이 수신할 수 있도록 하나의 대역을 복수 개의 송수신 주파수 대역의 최소 단위로 나누어 전송하기 위한 프레임 구조를 지원하는 장치 및 방법에 대해 설명한다. 이하 설명에서 상기 송수신 주파수 대역의 최소 단위를 격자라 칭하며, 상기 격자는 프리앰블과 채널할당 정보를 갖는다.

도 3은 본 발명에 따른 광대역 송신신호를 다양한 대역폭을 가지는 수신기들이 수신하는 구조를 도시하고 있다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국은 광대역(401)의 송신신호를 각 수신기들(예 : 휴대폰, 노트북, PDA(Personal Data Assistant))에 전송하면, 상기 송신 신호를 각 수신기들 수신한다. 이에 대해 본 발명에서는 상기 각 수신기마다 할당받은 대역폭이 다르기 때문에 자신에 할당된 대역만 수신하도록 한다. 즉, 휴대전화는 상기 휴대전화의 주파수 대역(303)만 수신하며, 노트북은 상기 노트북의 주파수 대역(305)만 수신하고, PDA는 상기 PDA의 주파수 대역(307)만 수신한다.

다시 말해, 상기 도 3과 같이 기지국의 광대역 송신신호를 다양한 대역폭을 갖는 수신기들이 수신할 경우, 하나의 대역을 복수 개의 격자로 나누어 상기 각 수신기들로 전송할 데이터들을 상기 각 수신기에 할당된 대역폭에 맞게 전송하기 위한 프레임 구조와 상기 다양한 대역폭을 갖는 수신기들이 자신의 신호만을 수신하도록하는 기술에 대해 설명한다. 단, 반대로 협대역 송신 신호를 광대역 수신기가 수신하는 경우는 오버 샘플링(Over-Sampling) 후에 디지털 필터링을 통해 구현가능 하므로 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 광대역 송신신호를 전송하는 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다. 이하 설명은 서로 다른 대역폭(401, 403, 405)을 사용하는 사용자 A, 사용자 B, 사용자 C의 데이터(402, 404, 406)를 각 격자별로 전송하는 것을 예를 들어 설명한다.

상기 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 복호기(411), 변조기(413), 부반송파 매핑기(415), 부반송파 매핑 제어기(417), IFFT연산기(Inverse Fast Fourier Transform)연산기(419), 디지털/아날로그 변환기(421), RF부(423)를 포함하여 구성된다.

먼저, 부호기(411)는 상기 사용자 A, B, C로 전송할 데이터를 입력받아 해당 부호율로 채널 부호화(Channel Coding)하여 출력한다. 변조기(413)는 상기 부호기(411)로부터 제공받은 데이터를 해당 변조 방식으로 변조하여 출력한다. 여기서, 상기 변조방식으로는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 등을 사용할 수 있다.

부반송파 매핑기(415)는 상기 변조기(413)에서 제공받은 데이터를 부반송파 매핑 제어기(417)의 제어에 따라 부반송파에 매핑하여 출력한다. 더욱이 본 발명에 따라 상기 부반송파 매핑기(415)는 채널할당 정보 삽입기(431), 데이터 할당기(433) 및 덧셈기(435)로 구성된다. 상기 채널 할당 정보 삽입기(431)는 상기 부 반송파 매핑 제어기(417)에서 제공하는 상기 데이터들이 분할되어 각 격자에 할당되 는 채널 할당 정보를 각 격자에 삽입한다(601, 603, 605).

상기 데이터 할당기(433)는 상기 부반송파 매핑 제어기(417)의 제어에 따라 상기 채널 할당 정보에 맞게 전송할 데이터를 상기 격자별로 분할하여 할당한다.

상기 덧셈기(435)는 상기 채널할당 정보 삽입기(431)와 상기 데이터 할당기(433)의 출력신호를 합하여 IFFT연산기(419)로 출력한다. 즉, 상기 부반송파 매핑기(415)는 상기 사용자 A, B, C의 데이터(402, 404, 406)를 하기 도 6에 도시된 바와 같이 각 사용자에 할당된 격자별로 분할하여 할당한다.

상기 부반송파 매핑 제어기(417)는 상기 사용자 A, B, C의 수신기의 대역폭과 상기 각 사용자로 전송할 데이터양을 파악한 후, 상기 수신기들에 할당된 격자별로 상기 데이터를 분할하여 할당하기 위한 제어신호와 상기 각 격자에 할당된 데이터의 채널할당 정보를 삽입하기 위한 제어신호를 발생한다.

IFFT연산기(419)는 상기 부반송파 매핑기(417)로부터 제공받은 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역의 데이터를 시간 샘플 데이터로 변환하여 출력한다.

이후, 상기 IFFT연산기(419)에서 출력된 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환한 후, 디지털/아날로그 변환기(421)는 상기 직렬변환된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, RF부(423)에서 상기 아날로그 기저대역 신호를 실제 전송가능하도록 고주파(Radio Frequency) 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 출력한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 송신신호를 전송하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 기지국은 501단계에서 각 수신기들(예 : 사용자 A, B, C)이 사용하는 주파수 대역폭(401, 403, 405)을 파악한 후, 상기 기지국은 503단계로 진행하여 각 수신기들로 전송할 데이터량(402, 404, 406)을 확인한다.

이후, 상기 기지국은 505단계로 진행하여 전체 프레임의 시간-주파수 영역에 상기 송신 데이터들의 할당이 가능한지 조사한다. 만일, 상기 전체 프레임에 상기 송신 데이터들의 할당이 가능하면, 상기 기지국은 507단계로 진행하여 상기 도 4의 부반송파 매핑 제어기(417)의 제어에 따라 각 격자별로 분할 할당할 데이터들의 채널 할당 정보를 갱신한다.

상기 각 격자의 채널할당 정보를 갱신한 후, 상기 기지국은 509단계로 진행하여 상기 갱신한 채널 할당 정보에 따라 각 격자별로 송신데이터를 분할하여 할당한 후, 상기 기지국은 511단계로 진행하여 각 수신기로 전송한다.

이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.

도 6은 본 발명에 따른 광대역 송신신호에 다양한 대역폭을 가지는 송신데이터들을 Grid별로 할당한 구조를 도시하고 있다. 이하 설명은, 상기 도 4의 서로 다른 대역폭(401, 403, 405)을 사용하는 사용자 A, B, C의 데이터(402, 404, 406)를 각 격자별로 분할하여 할당하는 것을 예를 들어 설명한다. 또한, 상기 사용자 A는 격자 1(600)을 할당받고, 상기 사용자 B는 격자 2(602) ~ 격자 3(604)을 할당받으며, 상기 사용자 C는 상기 격자 1(600) ~ 격자 3(604)을 할당받는다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이 기지국에서 전송하는 송신신호의 프레임은 복수 개의 격자들(격자 1(600), 격자 2(602), 격자 3(604), …, 격자N)로 구성된다. 또한, 상기 각 격자들은 상기 각 격자들에 포함된 데이터들에 대한 채널 할당 정보(601, 603, 605)를 포함한다. 여기서, 상기 채널 할당 정보(601, 603, 605)의 크기는 각 격자에 포함된 데이터들에 따라 유동적으로 변형된다.

즉, 상기 도 4의 데이터 할당기(433)에서 상기 사용자 A의 송신 데이터(A-1)를 상기 격자 1(600)에 할당한 후, 상기 A-1의 채널 할당 정보를 상기 격자 1(600)의 채널 할당 정보(601)를 갱신한다. 또한, 상기 사용자 B와 사용자 C의 경우에도 상기 사용자 A와 동일한 방식으로 상기 사용자 B와 사용자 C의 송신 데이터를 분할(사용자 B : B-1, B-2 사용자 C : C-1, C-2, C-3, C-4)하여 각 사용자에 할당된 격자(사용자 B : 격자 2 ~ 격자 3, 사용자 C : 격자 1 ~ 격자 3)에 할당한 후, 상기 분할된 데이터가 할당된 격자의 채널 할당 정보(603, 605)를 갱신한다.

여기서, 상기 격자는 항상 같은 격자를 사용하는 것이 아니라, 각 프레임 별로 다른 격자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 사용자 B는 처음 프레임에 격자 2(602) ~ 격자 3(604)을 할당받아 사용하였지만, 다음 프레임에서 격자 1(600) ~ 격자 2(602)를 할당받아 사용할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 사용자가 필요한 대역만을 선택하여 수신하는 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 7에 도시된 바와 같이 수신기는 RF부(701), 수신 필터(703), 아날로그/디지털 변환기(705), FFT(Fast Fourier Transform)연산기(707), 디지털 필터(709), 부반송파 디매핑기, 복조기(713) 및 복호기(715)를 포함하여 구성된다.

먼저, RF부(701)는 안테나를 통해 수신된 고주파 대역의 신호를 기저대역 신 호로 주파수 하향하여, 아날로그 기저대역 신호를 출력한다. 수신 필터(703)는 상기 아날로그 기저대역 신호에서 상기 수신기에 할당된 격자를 필터링한다. 여기서, 상기 수신 필터(703)는 상기 수신기에 할당된 격자의 폭을 수신할 수 있어야 한다.

아날로그/디지털 변환기(705)는 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 상기 디지털신호는 시간 샘플 데이터이다.

이후, 상기 디지털 신호를 병렬데이터로 변환한 후, FFT변환기(707)는 상기 병렬데이터를 제공받아 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다.

디지털 필터(709)는 상기 고속 푸리에 변환된 신호를 필터링하여 인접 격자의 주파수에 해당하는 부반송파를 제거한다.

상기 부반송파 디매핑기(711)는 상기 디지털 필터(709)로부터 제공받은 부반송파 값들에서 실제 데이터가 실린 부반송파 값들을 추출한다. 더욱이 본 발명에 따라, 상기 디지털 필터(709)에서 상기 수신기에 할당된 격자만을 필터링하여 상기 격자의 채널할당 정보를 이용하여 상기 격자에 할당된 상기 수신기의 데이터를 검출한다.

복조기(713)는 상기 부반송파 디매핑기(711)로부터 제공받은 데이터를 해당 복조 방식으로 복조하여 출력하고, 복호기(715)는 상기 복조기(713)에서 복조된 데이터를 해당 부호율로 채널 복호화하여 정보 데이터를 복원한다.

상기 도 7의 수신기의 동작을 하나의 격자를 수신하는 수신기와 두 개의 격자를 수신하는 수신기의 동작으로 설명하면 하기 도 8과 같이 나타난다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자가 필요한 대역만을 선택하는 구조 를 도시하고 있다. 이하 설명은, 하나의 격자를 수신하는 수신기와 두 개의 격자를 수신하는 수신기를 주파수 영역에서 예를 들어 설명한다. 또한, 한 개의 격자는 200개의 부반송파로 이루어진다고 가정한다.

상기 도 8에 도시된 바와 같이 수신기의 초기 접속 시에 격자의 간격으로 떨어진 여러 반송파 중의 하나로 접속하게 된다. 이때, 홀수 개의 격자를 대역폭으로 사용하는 수신기(801)는 각 격자의 중간 주파수를 반송파 주파수로 사용한다(803). 만일, 짝수 개의 격자를 대역폭으로 사용하는 수신기(811)는 격자 사이의 경계 주파수를 반송파 주파수로 사용한다(813).

한 개의 격자를 사용하는 사용자 1(801)의 신호가 K-1번째 격자에 전송되고, 두 개의 격자를 사용하는 사용자 2(811)의 신호는 K+1, K+2번째 격자에 전송된다. 이때, 상기 사용자 1(801)의 수신기는 한 개의 격자(200개 부반송파)를 수신하기 위해 상기 한 개의 격자의 폭을 수신할 수 있는 수신 필터와 상기 수신 필터의 대역폭에 해당하는 아날로그/디지털 변환을 수행한다(805). 상기 사용자 2(811)도 두 개의 격자(400개 부반송파)를 수신하기 위한 수신 필터와 아날로그/디지털 변환을 수행한다(815).

이후, 상기 필터링과 아날로그/디지털 변환된 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)변환(사용자 1 : 256 FFT, 사용자 2 : 512 FFT)한 후, 인접 격자의 신호에 해당하는 대역폭의 가장자리에 해당하는 부반송파를 디지털 필터링을 통해 제거한다(807, 817).

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 송신신호에서 수신기에 할당된 대 역의 데이터만을 수신하는 절차를 도시하고 있다.

상기 도 9를 참조하면, 먼저 수신기는 901단계에서 신호가 수신되는지 확인한다. 상기 신호가 수신되면, 상기 수신기는 903단계로 진행하여 상기 신호의 프리앰블을 이용하여 시간 - 주파수 동기를 획득한다(상기 시간-주파수 동기 획득과정은 하기 도 10에서 상세히 설명한다).

이후, 상기 수신기는 905단계로 진행하여 상기 도 8의 805, 815단계와 같이 상기 수신기에 할당된 격자를 포함할 수 있는 상기 도 7의 수신 필터(703)를 통해 상기 수신기에 할당된 대역을 필터링한 후, 상기 필터링된 신호를 아날로그/디지털 변환한다.

상기 필터링 및 아날로그/디지털 변환된 신호를 고속 푸리에 변환한 후, 상기 수신기는 907단계로 진행하여 상기 도 7의 디지털 필터(709)를 이용하여 인접 격자의 주파수에 해당하는 부반송파를 제거하여 상기 수신기에 할당된 격자만을 수신한다.

상기 수신기에 할당된 격자만을 수신한 후, 상기 수신기는 909단계로 진행하여 상기 수신기에 할당된 격자의 채널 할당 정보를 확인하여 상기 격자에서 상기 수신기의 데이터가 할당된 정보를 확인한다. 예를 들어 상기 도 6의 사용자 A(611)는 상기 격자 1(600)의 채널 할당 정보(701)를 확인하여 상기 격자 1(600)에서 상기 사용자 A(611)의 데이터(A-1)가 할당된 정보를 확인한다(613).

이후, 상기 수신기는 911단계로 진행하여 상기 909단계에서 확인한 상기 데이터의 채널 할당정보를 이용하여 상기 데이터를 수신한 후, 상기 수신기는 913단 계로 진행하여 상기 데이터를 복원한다. 이후, 상기 수신기는 본 알고리즘을 종료한다.

상기 도 9와 같이 광대역 송신신호에서 수신기에 할당된 격자를 이용하여 데이터를 수신하는 과정을 상기 도 6에서 각 격자별로 분할 할당하여 전송한 프레임을 수신하는 것으로 가정하며 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 사용자들(사용자 A, B, C)의 수신기는 상기 광대역 송신신호에서 상기 도 8의 과정과 같이 자신에 할당된 격자를 확인한다. 예를 들어, 상기 사용자 A는 격자 1(600), 사용자 B는 격자 2 ~ 격자 3(602 ~ 604), 사용자 C는 격자 1 ~ 격자 3(600, 602, 604)과 같이 각 사용자에 할당된 격자를 확인한다.

이후, 상기 사용자 A는 상기 격자 1(600)의 채널할당 정보(601)를 확인하여 데이터 A-1을 수신하며(613), 상기 사용자 B는 상기 격자 2(602)와 격자 3(604)의 채널할당 정보(603, 605)를 확인하여 데이터 B-1과 B-2를 수신하다(623, 624). 또한, 상기 사용자 C는 상기 격자 1(600), 격자 2(602) 및 격자 3(604)의 채널할당 정보(601, 603, 605)를 확인하여 데이터 C-1, C-2, C-3, C-4를 수신한다(633, 634, 635, 636).

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 동기를 검출하는 구조를 도시하고 있다. 이하 설명은 시간 영역에서 반복된 신호로 이루어진 프리앰블 구조와 미끄럼 상관기(Sliding Correlator)를 이용하여 동기를 검출하는 것을 예를 들어 설명한다. 또한 1 수신기는 격자 1을 수신하고 2 수신기는 격자 1~2를 수신하는 것으로 가정한다.

상기 도 10에 도시된 바와 같이 두 심볼 동안 동일한 프리앰블이 두 번 반복될 경우, 도 10a는 두 개의 격자에 해당하는 대역폭의 시간영역의 프리앰블(1001)을 나타낸다. 상기 도 10a의 프리앰블(1001)을 상기 1 수신기(1003)와 2 수신기(1005)에서 각각 샘플링하면, 도 10b와 도 10c와 같이 샘플링된다. 즉, 상기 2 수신기l(1005)의 대역폭이 상기 1수신기(1003)의 대역폭의 두 배가 되므로 샘플링 주파수가 두 배가 크게 나타난다.

이후, 동기 획득을 위해 미끄럼 상관기를 이용하면, 상기 프리앰블(1001)은 시간 영역에서 동일한 신호가 반복되므로 상기 미끄럼 상관기의 출력은 도 10d와 도 10f와 같이 나타난다. 여기서, 상기 미끄럼 상관기의 출력의 피크값을 이용하여 동기를 획득하므로 만일, N개의 격자를 수신하는 수신기가 있다면, 상기 수신기는 N개의 격자의 프리앰블의 합으로 구성된 새로운 프리앰블을 갖지만, 시간 영역에서 보면 역시 반복된 프리앰블이다. 따라서, 동일한 구조이지만 N배의 속도(Rate)를 갖는 미끄럼 상관기로 동기를 획득한다.

상술한 바와 같이 프레임을 격자형태로 분리하여 다양한 대역폭을 갖는 수신기를 지원할 수 있도록 하는 시스템이 이동통신 시스템(Cellular System)에 적용되면, 상기 도 10의 동기 획득과 함께 수신국이 자신이 어느 셀에 포함되어 있는지 인식하기 위한 셀 검색이 중요한 문제가 된다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 셀을 검색하는 구조를 도시하고 있다. 이하 설명은 주파수 영역의 코드를 검출하여 셀을 검색하는 방식을 예를 들어 설명한다.

상기 도 11을 참조하면, 하나의 격자에서 주파수 영역으로 셀 ID코드가 존재할 때, 수신기는 시간 동기 획득 후, 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역에서 상관기를 통해 셀 검색을 수행한다.

상기 도 11에 도시된 바와 같이 셀 ID코드는 각 격자마다 같은 코드가 반복될 수 있고, 또한 각 격자가 서로 다른 코드를 사용할 수도 있다.

하나의 격자 내에서도 셀 검색이 가능하면, 여러 격자 수신기가 주파수 영역에서 한 개의 격자 길이만큼만 상관관계를 취해도 셀 검색이 가능하다. 또한 상기 상관기의 길이를 길게 하면, 하나의 격자 수신기에 비해 상관기 출력의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio)가 증가하여 셀 검색 성능을 높일 수 있다.

상술한 바와 같이 하나의 대역을 격자로 나누어 각 격자마다 데이터를 분할 할당하고, 각 격자별로 채널 할당 정보를 포함하여 인접한 격자들의 간섭없이 통신이 가능하다. 따라서, 서로 다른 주파수 할당을 사용하거나, 사업자간 대역을 보호하기 위한 보호 대역을 삽입하지 않아도 통신이 가능하므로, 여러 사업자간 주파수 통합이 가능하다.

또한, 상기 다른 대역폭을 갖는 송수신기의 통신 시스템을 이동통신 시스템에 적용하였을 경우, 단말이 자신에게 할당된 격자를 송신하는 기지국의 대역폭이 몇 개의 격자로 이루어졌는지 무관하므로 서로 다른 대역폭을 갖는 기지국들이 혼재하는 통신 시스템이 가능하여 이동통신 시스템의 셀을 유연성있게 계획할 수 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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 무선통신 시스템에서 다른 대역폭을 갖는 송수신기, 즉 광대역의 송신기와 다양한 대역폭을 갖는 수신기들 사이에서 상기 수신기들에서 부분수신을 수행할 수 있도록 하는 프레임 구조를 제시하여, 통신 시스템의 유연성을 극대화하여 다양한 서비스 형태를 지원할 수 있고, 대역폭이 서로 다른 기지국들이 혼재하는 통신 시스템도 가능하므로, 이동통신 시스템의 셀 계획에도 유연성이 극대화된다.

주파수 스펙트럼 상에서 보호대역이 필요 없으므로, 시스템의 전체 주파수 스펙트럼을 모두 사용할 수 있다. 따라서, 여러 사업자가 할당받은 주파수 스펙트럼을 통합하여 주파수 효율을 극대화할 수 있다.

Claims (26)

1. 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 송신 장치에 있어서,

   다양한 대역폭을 갖는 수신기들로 전송할 데이터들을 상기 송수신 주파수 최소단위에 분할하여 할당하고, 상기 데이터들의 채널 할당 정보를 상기 각 송수신 주파수 최소단위에 삽입하는 부반송파 매핑기와,

   상기 부반송파에 매핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))하는 IFFT연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   MAC(Medium Access Control)계층으로부터 정보 데이터를 제공받아 미리 정해진 부호율로 부호화하는 부호기와,

   상기 부호기에서 부호화된 데이터를 미리 정해진 변조 방식으로 변조하여 상기 부반송파 매핑기에 제공하는 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 미리 정해진 변조 방식은, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(64 Quadrature Amplitude Modulation)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 송수신 주파수 최소단위는,

   스케줄러에 의해 유동적인 크기를 갖으며, 프리앰블과 채널할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 채널할당 정보는, 상기 송수신 주파수 최소단위에 할당되는 데이터들의 양에 따라 유동적인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 부반송파 매핑기는,

   상기 송수신 주파수 최소단위에 분할되어 할당된 데이터들의 채널 할당정보를 상기 각 송수신 주파수 최소단위에 삽입하는 채널할당 정보 삽입기와,

   상기 송수신 주파수 최소단위들에 상기 수신기들로 전송할 데이터들을 분할하여 할당하는 데이터 할당기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 수신기들의 대역폭과 상기 각 수신기들로 전송할 데이터량을 파악하여, 상기 수신기들에 할당된 송수신 주파수 최소단위로 상기 데이터를 분할하여 할당하기 위한 제어신호와,

   상기 각 격자에 할당된 데이터의 채널할당 정보를 삽입하기 위한 제어신호를 발생시키는 부반송파 매핑기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 IFFT연산기의 출력신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기와,

   상기 디지털/아날로그 변환기의 기저대역 아날로그 출력신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 상기 단말로 출력하는 RF처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   서로 다른 주파수 특성을 갖는 상기 송수신 주파수 최소단위 사이에 보호대역을 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 수신 장치에 있어서,

    수신된 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하는 FFT연산기와,

    상기 고속 푸리에 변환된 신호에서 인접한 상기 송수신 주파수 최소단위의 부반송파들을 제거하는 필터부와,

    상기 필터부의 출력신호에서 상기 송수신 주파수 최소단위별로 존재하는 채널 할당 정보를 이용하여 상기 각 송수신 주파수 최소단위별로 실제 데이터를 추출하는 부반송파 디매핑기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 송수신 주파수 최소단위는,

    스케줄러에 의해 유동적인 크기를 갖으며, 프리앰블과 채널할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 채널할당 정보는, 상기 송수신 주파수 최소단위에 할당되는 데이터들의 양에 따라 유동적인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 10항에 있어서,

    수신신호를 주파수 하향시켜 기저대역신호로 변환하는 RF(Radio Frequency)부와,

    상기 기저대역신호에서 상기 수신기에 할당된 상기 송수신 주파수 최소단위를 필터링하는 수신필터부와,

    상기 수신필터의 아날로그 출력신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 FFT연산기에 제공하는 아날로그/디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치
14. 제 10항에 있어서,

    상기 수신장치에 할당된 상기 송수신 주파수 최소 단위에 포함된 프리앰블을 이용하여 동기를 획득하는 동기 획득부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 10항에 있어서,

    서로 다른 주파수 특성을 갖는 상기 송수신 주파수 최소단위사이에 보호대역이 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 송신 방법에 있어서,

    데이터를 전송할 수신기들의 대역폭과 상기 수신기들로 전송할 데이터량을 확인하는 과정과,

    상기 각 수신기들의 대역폭에 따라 상기 송수신 주파수 최소단위를 할당하여, 상기 할당된 송수신 주파수 최소단위별로 분할하여 할당할 데이터들의 채널 할당 정보를 갱신하는 과정과,

    상기 채널할당 정보에 따라 상기 데이터들을 분할하여 각 송수신 주파수 최소단위에 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 송수신 주파수 최소단위는,

    스케줄러에 의해 유동적인 크기를 갖으며, 프리앰블과 채널할당 정보를 포함 하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 채널할당 정보는, 상기 송수신 주파수 최소단위에 할당되는 데이터들의 양에 따라 유동적인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 16항에 있어서,

    상기 각 수신기별로 할당되는 상기 송수신 주파수 최소단위는 각 프레임마다 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 16항에 있어서,

    서로 다른 주파수 특성을 갖는 상기 송수신 주파수 최소단위 사이에 보호대역을 사용하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 전체 주파수 자원을 하나 이상의 송수신 주파수 최소단위로 분할하여 사용하는 무선 통신시스템의 수신 방법에 있어서,

    수신신호를 수신기에 할당된 송수신 주파수 최소단위만을 검출하는 과정과,

    상기 수신기에 할당된 송수신 주파수 최소단위 각각의 채널 할당 정보를 확인하는 과정과,

    상기 채널 할당 정보에 따라 각 송수신 주파수 최소단위에 할당되어 있는 데이터를 확인하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 송수신 주파수 최소단위는,

    스케줄러에 의해 유동적인 크기를 갖으며, 프리앰블과 채널할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 22항에 있어서,

    상기 채널할당 정보는, 상기 송수신 주파수 최소단위에 할당되는 데이터들의 양에 따라 유동적인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 21항에 있어서,

    상기 수신신호의 프리앰블을 이용하여 시간-주파수 동기를 획득하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 21항에 있어서,

    상기 수신기에 할당된 송수신 주파수 최소단위만을 검출하는 과정은,

    상기 수신신호에서 상기 수신기에 할당된 송수신 주파수 최소단위를 필터링한 후, 상기 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정과,

    상기 디지털 신호에서 상기 인접 송수신 주파수 최소단위에 포함되는 부반송파들을 제거하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 21항에 있어서,

    서로 다른 주파수 특성을 갖는 상기 송수신 주파수 최소단위 사이에는 보호대역을 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.

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