KR20080054987A - Apparatus and method for ranging in wireless communication system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 레인징 코드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a method of selecting a ranging code.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating a configuration of a terminal in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 구성을 도시하는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a base station in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating an operation procedure of a terminal in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면.5 is a diagram illustrating an operation procedure of a base station in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 무선통신시스템에서 랜덤 접속 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신시스템에서 레인징 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a random access device and method in a wireless communication system, and more particularly to a ranging device and method in a broadband wireless communication system.
일반적으로, 통신시스템은 음성 서비스 위주로 발전해왔으며, 점차 음성뿐만 아니라 데이터 서비스 및 다양한 멀티미디어 서비스도 가능한 통신시스템으로 발전하고 있다. 그러나 음성 위주의 통신시스템은 전송 대역폭이 비교적 작고, 사용료가 비싸므로 급증하는 사용자들의 서비스 욕구를 충족시키지 못하였다. 게다가 통신 산업의 발달과 인터넷 서비스에 대한 사용자의 요구 증가로 인하여 인터넷 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 통신시스템에 대한 필요성이 증대되었다. 이에 따라 효율적으로 인터넷 서비스를 제공하기 위한 광대역 무선통신 시스템에 도입되었다.In general, communication systems have been developed mainly for voice services, and are gradually developing into communication systems capable of not only voice but also data services and various multimedia services. However, the voice-oriented communication system has not satisfied the rapidly increasing user's service needs due to the relatively small transmission bandwidth and high usage fee. In addition, due to the development of the communication industry and increasing user demand for Internet services, there is an increasing need for a communication system that can efficiently provide Internet services. Accordingly, it has been introduced into a broadband wireless communication system for efficiently providing Internet services.
상기 광대역 무선통신시스템은 OFDM/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하기 때문에, 즉 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 데이터 송신이 가능하다. 상기 광대역 무선통신시스템의 무선 접속 방식은 국제표준화 기구 중 하나인 전기 전자 공학자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 IEEE 802.16 표준화 그룹에서 표준화되고 있다.Since the broadband wireless communication system uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing / Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), high-speed data transmission is achieved by transmitting a physical channel signal using a plurality of sub-carriers. It is possible. The wireless access method of the broadband wireless communication system is being standardized by the IEEE 802.16 standardization group of the Institute of Electrical and Electronics Engineers, one of the international standardization organizations.
상기 광대역 무선통신시스템에서 랜덤 접속 절차의 일종인 레인징(ranging)은 기지국과 단말 간에 정확한 시간 및 주파수 오프셋(offset)을 맞추고 단말의 송신 전력을 정정하기 위한 절차(process)로서, 목적에 따라 초기 레인징(initial ranging), 주기적 레인징(Periodic Ranging), 대역요청 레인징(Bandwidth Request Ranging) 및 핸드오버 레인징(Handover Ranging) 등으로 분류될 수 있다.Ranging, a type of random access procedure in the broadband wireless communication system, is a process for correcting a correct time and frequency offset between a base station and a terminal and correcting a transmission power of the terminal. It may be classified into initial ranging, periodic ranging, bandwidth request ranging, and handover ranging.
먼저, 단말은 기지국으로부터 레인징 기회 구간 및 레인징 윈도우 크기 등과 같은 레인징에 필요한 정보를 획득한다. 상기 기지국은 상기 레인징 기회 구간이나 레인징 윈도우 크기 등을 시스템 초기 설정시 결정한다. 그런데 상기 레인징 기회 구간이나 레인징 윈도우 크기 등을 고정된 값으로 설정하면, 단말의 과도한 접속 시도나 셀 내 단말 사용자의 증가 등의 이유로 인해 성능 저하가 발생할 수 있다. 또한 단말의 접속 부하 정도가 적정한 수준인 경우와 그렇지 않은 경우에 있어서 통신 성능도 급격한 차이를 보인다. 그런데 종래기술에 따르면, 기지국이 레인징을 시도하는 단말의 접속 부하 정도를 알 수 있는 방법이 없기 때문에, 상기 레인징에 필요한 파라미터들을 적절히 조정하는 것이 어렵다.First, the terminal obtains information necessary for ranging such as ranging opportunity interval and ranging window size from the base station. The base station determines the ranging opportunity period, ranging window size, and the like at the time of initial setting of the system. However, when the ranging opportunity period or the ranging window size is set to a fixed value, performance may be degraded due to excessive access attempts by the terminal or increase in terminal user in the cell. In addition, there is a drastic difference in communication performance when the connection load degree of the terminal is appropriate or not. However, according to the prior art, since there is no way for the base station to know the connection load of the terminal attempting ranging, it is difficult to properly adjust the parameters necessary for the ranging.
예를 들어, 상기 레인징 기회 구간의 크기가 작을 경우, 레인징을 시도하는 단말의 수가 급격히 증가하여 접속 부하 정도가 증가하면 레인징을 시도하는 단말 간의 충돌이 빈번하게 발생하여 접속에 성공하는 단말 수가 감소한다. 혹은 상기 레인징 기회 구간의 크기가 레인징을 시도하는 단말의 수에 비해 너무 크면, 레인징 채널 자원을 낭비하는 문제가 발생한다. For example, when the size of the ranging opportunity period is small, when the number of terminals attempting ranging increases rapidly and the connection load increases, the terminal frequently attempts to access due to collision between terminals attempting ranging. The number decreases. Or, if the size of the ranging opportunity interval is too large for the number of terminals attempting ranging, a problem of wasting ranging channel resources occurs.
마찬가지로, 백오프(backoff) 동작을 위해 제공하는 윈도우 크기가 작을 경우, 접속을 시도하는 단말 개수가 많으면 충돌 발생 확률이 증가한다. 따라서 이러한 경우에는 윈도우 크기가 큰 것이 유리하다. 혹은 접속을 시도하는 단말 개수가 적을 경우 윈도우 크기가 크면, 윈도우 크기만큼 기다린 후에 접속 시도를 할 수 있으므로 백오프로 인한 접속 지연이 증가할 수 있다. 따라서 이 경우에는 윈도우 크기가 작은 것이 유리하다. Similarly, when the window size provided for the backoff operation is small, the collision probability increases when the number of terminals attempting to connect is large. In this case, therefore, a large window size is advantageous. Alternatively, if the number of terminals attempting to connect is small, if the window size is large, the connection delay may be increased due to the backoff since the connection attempt may be made after waiting for the window size. Thus, in this case, a small window size is advantageous.
따라서 기지국이 접속을 시도하는 단말의 접속 부하 정도를 파악하여 레인징 기회 구간 및 윈도우 크기를 적절하게 할당하는 방안이 필요하다. Therefore, there is a need for a method of appropriately allocating a ranging opportunity period and a window size by determining the access load of a terminal to which the base station attempts to access.
따라서, 본 발명의 목적은 무선통신시스템에서 접속 부하를 판단하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining an access load in a wireless communication system.
본 발명의 다른 목적은 무선통신시스템에서 랜덤 접속을 위한 자원 크기와 백오프를 위한 윈도우 크기를 접속 부하에 따라 조정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for adjusting a resource size for a random access and a window size for a backoff in a wireless communication system according to an access load.
본 발명의 다른 목적은 무선통신시스템에서 단말의 재접속 횟수를 기지국으로 보고하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for reporting a reconnection number of terminals to a base station in a wireless communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 단말들의 재접속 횟수에 따라 접속 부하를 판단하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining an access load according to the number of reconnections of terminals in a wireless communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 단말의 접속 성공률을 높이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for increasing the access success rate of a terminal in a wireless communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 레인징 기회 구간 및 윈도우 크기를 접속 부하에 따라 조정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for adjusting a ranging opportunity interval and a window size according to an access load in a broadband wireless communication system.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선통신시스템에서 단말의 레인징 재전송 횟수를 기지국으로 보고하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for reporting a ranging retransmission number of a terminal to a base station in a broadband wireless communication system.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서, 랜덤접속 코드의 재전송 횟수를 판단하는 제어기와, 상기 재전송 횟수에 따른 코드 집합을 선택하고, 상기 선택된 코드 집합내 임의의 한 코드를 선택하여 출력하는 코드 발생기와, 상기 코드 발생기로부터의 랜덤접속 코드를 미리 할당된 자원을 통해 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a terminal device in a wireless communication system, the controller for determining the number of retransmission of a random access code, and selects a code set according to the retransmission number, and the selected code set And a transmitter for selecting and outputting any one code within the transmitter and a transmitter for transmitting a random access code from the code generator through a pre-allocated resource.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서, 수신 데이터에서 미리 할당된 자원에 대응하는 데이터를 추출하여 출력하는 수신기와, 상기 수신기로부터의 데이터와 미리 정의된 랜덤접속 코드들 각각을 상관하고, 상기 상관 피크가 검출된 코드 번호를 출력하는 코드 복조기와, 재전송 횟수별로 서로 다른 코드 집합을 관리하고, 상기 코드 복조기로부터의 코드 번호가 속한 코드 집합을 검사하여 재전송 횟수를 판단하며, 재전송 횟수별 검출된 코드 개수에 따라 시스템 접속 부하를 결정하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, in a base station apparatus in a wireless communication system, a receiver for extracting and outputting data corresponding to a pre-allocated resource from received data, and data from the receiver and each of the predefined random access codes And a code demodulator for outputting the code number from which the correlation peak is detected, managing different code sets for each retransmission number, and determining the number of retransmissions by examining a code set to which a code number from the code demodulator belongs, And a controller for determining a system connection load according to the number of codes detected for each retransmission number.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 단말의 통신 방법에 있어서, 랜덤접속 코드의 재전송 횟수를 판단하는 과정과, 상기 재전송 횟수에 따른 코드 집합을 선택하는 과정과, 상기 선택된 코드 집합내 임의의 한 코드를 선택하는 과정과, 상기 선택된 랜덤접속 코드를 미리 할당된 자원을 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to still another aspect of the present invention, in a communication method of a terminal in a wireless communication system, determining a number of retransmissions of a random access code, selecting a code set according to the number of retransmissions, and in the selected code set And selecting a random code and transmitting the selected random access code through a pre-allocated resource.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 무선통신시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서, 수신 데이터에서 미리 할당된 자원에 대응하는 데이터를 추출하는 과정과, 상기 추출된 데이터와 미리 정의된 랜덤접속 코드들 각각을 상관하고, 상기 상 관 피크가 검출된 코드 번호를 획득하는 과정과, 재전송 횟수별로 서로 다른 코드 집합을 관리하며, 상기 획득된 코드 번호가 속한 코드 집합을 검사하여 재전송 횟수를 판단하는 과정과, 상기 재전송 횟수별 검출된 코드 개수에 따라 시스템 접속 부하를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to still another aspect of the present invention, in a communication method of a base station in a wireless communication system, extracting data corresponding to a pre-allocated resource from the received data, and each of the extracted data and the predefined random access codes Obtaining a code number from which the correlation peak is detected; managing different code sets for each retransmission number; determining a number of retransmissions by examining a code set to which the obtained code number belongs; And determining a system connection load according to the number of codes detected for each retransmission number.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the operating principle of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
이하, 본 발명의 실시예는 광대역 무선통신시스템에서 접속 부하를 판단하고, 상기 접속 부하에 따라 랜덤접속을 위한 자원과 백오프(backoff)를 위한 윈도우 크기를 조정하기 위한 방안에 대해 살펴보기로 한다. 본 발명은 레인징 코드를 재전송 횟수에 따라 복수의 그룹들로 분할하고, 단말은 레인징 재전송 횟수에 따른 그룹에서 코드를 랜덤하게 선택하여 레인징을 시도한다. 본 발명은 초기 레인징 및 대역요청 레인징과 같이 코드를 전송하는 경우에 모두에 적용할 수 있으며, 이하 설명은 대역요청 레인징을 예를 들어 살펴보기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described a method for determining an access load in a broadband wireless communication system and adjusting a resource for random access and a window size for backoff according to the access load. . The present invention divides a ranging code into a plurality of groups according to the number of retransmissions, and the terminal attempts ranging by randomly selecting a code from a group according to the number of retransmissions. The present invention can be applied to both cases in which a code is transmitted, such as initial ranging and band request ranging, and the following description will be given with reference to band request ranging.
한편, 이하 설명에서 광대역 무선통신시스템은 예를 들어 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템이다. Meanwhile, in the following description, the broadband wireless communication system is a communication system using an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme or an Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) scheme.
도 1은 레인징 코드를 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 특히, (a)는 기존의 시스템에서 초기 레인징 또는 대역요청 레인징 시 코드를 선택하는 방법을 나타낸 것이고, (b)는 본 발명에서 제안하는 코드 선택 방법을 나타낸 것이다.1 is a diagram illustrating a method of selecting a ranging code. In particular, (a) shows a method for selecting a code during initial ranging or band request ranging in an existing system, and (b) shows a code selection method proposed in the present invention.
먼저, 도 1의 (a)를 살펴보면, 초기 레인징 혹은 대역요청 레인징을 위해 총 18개의 코드들이 사용되는 것으로 가정한 것이다. 레인징 시 단말은 재전송을 할 때마다 전체 18개의 코드들 중 임의의 한 코드를 선택하여 전송한다. 최대 재전송 횟수를 16으로 가정할 때, 16번의 시도 동안 전체 18개의 코드들 중 랜덤하게 한 코드를 선택하여 전송한다.First, referring to FIG. 1A, it is assumed that a total of 18 codes are used for initial ranging or band request ranging. When ranging, the UE selects and transmits any one code among all 18 codes whenever retransmission is performed. Assuming the maximum number of retransmissions to be 16, one code is randomly selected from the total of 18 codes for 16 attempts and then transmitted.
다음으로, 도 1의 (b)를 살펴보면, 초기 레인징 혹은 대역요청 레인징을 위해 총 18개의 코드들이 사용되는 것으로 가정한 것이다. 하지만, 본 발명은 재전송 횟수에 따라 선택할 수 있는 코드가 제한된다. 도시된 바와 같이, 1번째 전송(0번 재전송) 시도시 단말은 1번부터 8번까지의 코드들 중 임의의 한 코드를 선택하여 전송한다. 1번째 전송 실패시, 단말은 9번부터 12번까지의 코드들 가운데 임의의 한 코드를 선택하여 2번째 전송(1회 재전송)을 시도한다. 또 실패한 경우 단말은 13번부터 15번까지의 코드들 가운데서 한 코드를 선택하여 3번째 전송(2회 재전송)을 시도한다. 한편 그 이상 실패한 경우 단말은 16번에서 18번 사이의 코드들 가운 데 한 코드를 선택하여 전송한다. 이와 같이, 본 발명은 사용할 수 있는 레인징 코드들을 재전송 횟수에 따라 복수의 그룹들로 분할하고, 단말은 레인징 재전송 횟수에 따른 그룹에서 코드를 랜덤하게 선택하여 레인징을 시도한다. 도 1의 (b)에서 제안하는 재전송 횟수별 코드 집합(첫 번째 시도에서 8가지, 두 번째 시도에서 4가지, 세 번째 시도에서 3가지, 네 번째 이상 시도에서 3가지)은 설명을 위한 하나의 예일 뿐이며, 실제 시스템에 적용될 경우 다양하게 실시될 수 있다.Next, referring to (b) of FIG. 1, it is assumed that a total of 18 codes are used for initial ranging or band request ranging. However, the present invention is limited to a code that can be selected according to the number of retransmissions. As shown, in the first transmission (0 retransmission) attempt, the terminal selects and transmits any one code from 1 to 8 codes. When the first transmission fails, the terminal selects any one code among the 9th to 12th codes and attempts the second transmission (once retransmission). In case of failure, the UE selects one code from 13 to 15 codes and attempts a third transmission (2 retransmissions). On the other hand, if it fails more than that, the terminal selects and transmits one code from 16 to 18 codes. As such, the present invention divides the available ranging codes into a plurality of groups according to the number of retransmissions, and the terminal attempts ranging by randomly selecting a code from the group according to the number of retransmissions. The code set by the number of retransmissions (8 in the first attempt, 4 in the second attempt, 3 in the third attempt, and 3 in the fourth or more attempts) proposed in FIG. 1 (b) is one for explanation. It is only an example and may be variously applied when applied to an actual system.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 단말의 구성을 도시하고 있다.2 illustrates a configuration of a terminal in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 단말은 제어기(200), 레인징코드 발생기(202), 레인징 부채널 매핑기(204), OFDM변조기(206), D/A(Digital to Analog) 변환기(208), RF(Radio Frequency) 처리기(210), 수신기(212) 및 메시지 분석기(214)를 포함하여 구성된다.As shown, the terminal includes a
도 2를 참조하면, 먼저 수신기(212)는 물리계층 디코더로, 안테나를 통해 수신되는 신호를 물리계층 디코딩하여 메시지 분석기(214)로 제공한다. 예를들어, 상기 수신기(212)는 RF수신블록, 복조블록, 채널복호블록 등을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, first, the
메시지 분석기(214)는 MAC(Media Access Control) 메시지를 디코딩하기 위한 블록으로, 상기 수신기(212)로부터의 수신 메시지를 해석하여 그 결과를 제어기(200)로 제공한다. 본 발명에 따라 상기 메시지 분석기(214)는 기지국으로부터 수신되는 MAP 메시지를 분석하여 레인징 기회 구간 정보를 획득하고, 상기 레인징 기회 구간 정보를 제어기(200)로 제공한다. 또한, 상기 메시지 분석기(214)는 기지국으로부터 수신되는 UCD(Uplink Channel Descriptor) 메시지를 분석하여 백오프 윈도우 크기 정보를 획득하고, 상기 백오프 윈도우 크기 정보를 상기 제어기(200)로 제공한다.The
상기 제어기(200)는 단말의 전반적인 동작을 제어한다. 본 발명에 따라 상기 제어기(200)는 상기 레인징 기회 구간 정보와 상기 백오프 윈도우 크기 정보를 획득하며, 레인징 필요시 레인징 코드 발생기(202)로 코드 발생을 지시한다. 또한, 상기 제어기(200)는 레인징 코드를 전송한 후 응답이 수신되는지 검사하고, 상기 응답이 수신되지 않을 경우 재전송 횟수를 '1'만큼 증가한 후 레인징 코드 전송을 다시 시도한다. 이하 설명은 대역요청 레인징을 예를 들어 살펴보기로 한다. 대역요청 레인징 시, 상기 제어기(200)는 대역요청 레인징 코드의 재전송 횟수를 확인하고, 상기 재전송 횟수와 레인징 종류(예 : 대역요청 레인징, 초기 레인징, 주기적 레인징 등)를 상기 레인징코드 발생기(202)로 제공한다.The
상기 레인징코드 발생기(202)는 레인징 종류(예 : 초기 레인징, 대역요청 레인징 등)별로 복수의 코드 집합들을 관리한다. 상기 레인징 코드 발생기(202)는 상기 레인징 종류(대역요청 레인징)에 따른 코드 집합들 중 상기 재전송 횟수에 따른 코드 집합을 결정하고, 상기 결정된 집합 내 코드들 중 임의의 한 코드를 선택하여 출력한다. The ranging
레인징 부채널 매핑기(204)는 상기 레인징코드 발생기(202)로부터의 레인징 코드를 상기 윈도우 크기에 따른 레인징 슬롯(또는 자원)에 매핑하여 출력한다. 예 를 들어, IEEE 802.16 시스템의 경우, 매 프레임에 할당된 레인징 기회 구간에 복수의 레인징 슬롯들이 존재할 수 있다. 단말은 UCD로부터 획득된 윈도우 크기(예 : 16)내에서 임의의 숫자를 선택하며, 상기 선택된 숫자만큼 레인징 슬롯을 카운팅하여 해당 슬롯에서 레인징 코드를 전송한다.The ranging
OFDM변조기(206)는 상기 레인징 부채널 매핑기(204)로부터의 자원 매핑된 레인징 코드를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하고, 상기 IFFT연산후의 샘플데이터에 보호구간을 삽입하여 OFDM심볼을 생성한다. D/A변환기(208)는 상기 OFDM변조기(206)로부터의 기저대역 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF처리기(210)는 상기 D/A변환기(208)로부터의 기저대역 아날로그 신호를 실제 전송 가능한 RF대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.The OFDM modulator 206 performs an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) operation on the resource-mapped ranging code from the ranging
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 구성을 도시하고 있다.3 illustrates a configuration of a base station in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 기지국은 RF처리기(300), A/D(Analog to Digital)변환기(302), OFDM복조기(304), 레인징 부채널 추출기(306), 코드 복조기(308), 제어기(310), 메시지 생성기(312), 송신기(314)를 포함하여 구성된다.As shown, the base station includes an
도 3을 참조하면, 먼저 RF처리기(300)는 필터, 주파수 변환기 등을 포함하며, 안테나를 통해 수신되는 RF대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하여 출력한다. A/D 변환기(302)는 상기 RF처리기(300)로부터의 아날로그 기저대역 신호를 디지털 신호(샘플데이터)로 변환하여 출력한다.Referring to FIG. 3, the
OFDM복조기(304)는 상기 A/D변환기(302)로부터의 샘플데이터에서 보호구간을 제거한후 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 각 부반송파 값(수신 값)을 출력한다. 레인징 부채널 추출기(206)는 상기 OFDM복조기(304)로부터의 부반송파 값들에서 레인징 신호가 매핑된 부반송파 값들을 추출하여 출력한다. 이하, 대역요청 레인징 코드를 수신하는 경우를 예를 들어 살펴보기로 한다.The OFDM demodulator 304 removes the guard interval from the sample data from the A /
코드복조기(308)는 상기 레인징 부채널 추출기(206)로부터의 부반송파 값들과 미리 정의된 대역요청 레인징 코드들을 곱하여 코드 복조를 수행한다. 즉, 상기 코드복조기(308)는 각 레인징 슬롯에서 수신된 신호와 상기 대역요청 코드들 각각을 상관하고, 상관 피크(peak)가 검출된 코드의 번호를 제어기(310)로 제공한다.The
상기 제어기(310)는 상기 코드복조기(308)로부터의 코드 번호들을 코드 재전송 횟수에 따라 분류하고, 각 재전송 횟수에 따른 검출 코드 개수를 고려해서 셀내 접속 부하를 판단한다. 예를 들어, 1회 전송보다 2회 전송 혹은 그 이상 전송에 해당하는 코드가 많이 검출된 경우, 셀내 접속을 시도하는 단말이 많다고 판단할 수 있다. 반대로, 2회 전송 혹은 그 이상 전송에 해당하는 코드가 상대적으로 적게 검출될 경우, 접속 부하가 적다고 판단할 수 있다. 한편, 상기 제어기(310)는 상기 판단된 부하를 바탕으로 레인징 기회 구간 및 백오프 윈도우 크기를 결정하고, 그 결과를 메시지 생성기(312)로 제공한다. 여기서, 상기 제어기(310)는 접속 부하(또는 충돌 확률)가 크다고 판단되면 상기 레인징 기회 구간 및 백오프 윈도우 크기를 크게 설정하고, 접속 부하가 작다고 판단되면 상기 레인징 기회 구간 및 백오프 윈도우 크기를 작게 설정할 수 있다.The
메시지 생성기(312)는 MAC메시지를 인코딩하기 위한 블록으로, 상기 제어 기(310)로부터의 각종 제어정보를 이용해서 송신 메시지를 생성한다. 본 발명에 따라 상기 메시지 생성기(312)는 상기 레인징 기회 구간 정보를 포함하는 MAP메시지를 생성하여 송신기(314)로 제공하고, 상기 백오프 윈도우 크기 정보를 포함하는 UCD 메시지를 생성하여 상기 송신기(314)로 제공한다. 여기서, 상기 MAP메시지는 예를 들어 프레임 주기(예 : 5msec)로 생성 및 전송될 수 있고, 시스템 정보를 포함하는 상기 UCD메시지는 보다 긴 주기(예 : 2sec)로 생성 및 전송될 수 있다.The
상기 송신기(314)는 물리계층 인코더로, 상기 메시지 생성기(312)로부터의 송신 메시지를 물리계층 인코딩하여 안테나를 통해 송신한다. 예를들어, 상기 송신기(314)는 채널부호블록, 변조블록, RF송신블록 등을 포함하여 구성될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.4 is a flowchart illustrating an operation procedure of a terminal in a broadband wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 대역요청 레인징 시, 단말은 401단계에서 기지국으로부터 할당받은 레인징 기회 구간내 슬롯들 중 임의의 슬롯을 선택한다. 만일 재전송이면, 상기 단말은 UCD메시지로부터 획득된 백오프 윈도우 크기 내에서 임의의 숫자를 선택하고, 상기 선택된 숫자만큼 슬롯을 카운팅하여 레인징 코드를 전송할 슬롯을 선택한다. 여기서, 슬롯 카운팅은 하나의 프레임 내에서만 이루어지는 것이 아니라 연속되는 프레임들에서 계속해서 수행될 수 있다.Referring to FIG. 4, when ranging from a bandwidth request, the terminal selects any one of slots in the ranging opportunity interval allocated from the base station in
레인징 코드를 전송할 슬롯을 결정한 후, 상기 단말은 403단계에서 대역요청 레인징 코드의 재전송 횟수에 따른 코드 집합을 선택하고, 상기 선택된 코드 집합에서 임의의 한 코드를 선택한다. 본 발명은 레인징 코드의 종류(예 : 초기 레인 징, 대역요청 레인징 등)에 따라 복수의 코드 집합들을 관리할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 코드 집합들은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 0회 재전송(초기 전송)을 위한 코드 집합, 2회 재전송을 위한 코드 집합, 3회 재전송을 위한 코드 집합, 4회 재전송 이상을 위한 코드 집합으로 분류될 수 있다.After determining the slot to transmit the ranging code, the terminal selects a code set according to the retransmission number of the band request ranging code in
그리고, 상기 단말은 405단계에서 상기 선택된 레인징 코드를 상기 결정된 슬롯에 매핑하여 기지국으로 전송한다. 상기 레인징 코드를 전송한 후, 상기 단말은 407단계로 진행하여 상기 레인징 코드에 대한 응답으로 대역요청을 위한 자원할당 메시지(MAP 메시지)가 수신되는지 검사한다. 소정 시간 내에 상기 자원할당 메시지가 수신되면, 상기 단말은 417단계로 진행하여 상기 자원할당 메시지가 지정하는 영역(자원)으로 대역요청 메시지(또는 대역요청 헤더)를 전송한다.In
만일, 상기 소정 시간 내에 상기 자원할당 메시지가 수신되지 않으면, 상기 단말은 409단계로 진행하여 지수적 백오프(truncated binary exponential backoff) 알고리즘을 수행하여 전송 간격을 결정하고, 상기 결정된 전송 간격만큼 대기한다. 이후, 상기 단말은 411단계로 진행하여 상기 레인징 코드의 재전송 횟수가 최대 횟수에 도달했는지 판단한다. 상기 최대 횟수에 도달한 경우, 상기 단말은 415단계로 진행하여 대역요청 레인징을 실패 처리한다.If the resource allocation message is not received within the predetermined time, the terminal proceeds to step 409 and performs a truncated binary exponential backoff algorithm to determine a transmission interval, and waits for the determined transmission interval. . In
한편, 상기 재전송 횟수가 최대 횟수에 도달하지 않은 경우, 상기 단말은 413단계로 진행하여 상기 재전송 횟수를 '1'만큼 증가한후, 상기 401단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.If the number of retransmissions does not reach the maximum number of times, the terminal proceeds to step 413 and increases the number of retransmissions by '1', and returns to step 401 to perform the following steps again.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.5 illustrates an operation procedure of a base station in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 먼저 기지국은 501단계에서 레인징 기회구간 영역으로부터 수신 신호를 추출한다. 상기 기지국은 수신신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 획득하고, 상기 주파수 영역의 데이터에서 레인징 신호(또는 레인징 코드)가 매핑된 데이터를 추출한다.Referring to FIG. 5, the base station first extracts a received signal from the ranging opportunity interval region in
그리고, 상기 기지국은 503단계에서 상기 추출된 데이터와 미리 정의된 대역요청 레인징 코드들을 상관하여 코드 복조를 수행한다. 다시 말해, 상기 기지국은 각 레인징 슬롯에서 수신된 신호와 상기 대역요청 코드들 각각을 상관하고, 상관 피크가 검출된 코드의 번호를 획득한다.In
이후, 상기 기지국은 505단계에서 상기 획득된 코드 번호들을 코드 재전송 횟수에 따라 분류하고, 각 전송 횟수에 따른 검출 코드 개수를 고려해서 셀내 접속 부하를 분석한다. 예를 들어, 기지국은 N개의 프레임 동안의 접속 성공률(또는 충돌 확률)을 계산하여 접속 부하를 계산할 수 있다.In
이후, 상기 기지국은 507단계에서 상기 단말의 접속 부하를 바탕으로 레인징 기회구간 영역 및 백오프 윈도우 크기를 결정한다. 그리고, 상기 기지국은 511단계에서 결정된 상기 레인징 기회구간 영역 정보 및 상기 백오프 윈도우 크기 정보를 단말들로 브로드캐스팅한다. 여기서, 상기 레인징 기회구간 영역 정보는 MAP 정보에 포함되어 전송되고, 상기 백오프 윈도우 크기 정보를 UCD메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 한편, 상기와 같은 레인징 기회구간 정보 및 백오프 윈도우 크기 정보의 갱신은 두 정보들의 전송 주기를 고려하여 소정 주기로 수행될 수 있다. In
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.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 무선통신시스템에서 레인징 부하에 따라 레인징 자원을 가변적으로 할당함으로써 레인징 성공 확률을 높일 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 발명은 레인징을 시도하는 단말이 접속 시도횟수 정보를 기지국에게 제공함으로써 기지국이 레인징 로드를 판단할 수 있으며 이를 바탕으로 레인징 자원을 동적으로 제어할 수 있는 이점이 있다. 즉, 레인징 로드가 작은 경우에는 레인징 자원을 줄임으로써 자원 낭비를 줄이고, 레인징 로드가 큰 경우에는 레인징 자원을 늘림으로써 단말의 접속 충돌을 감소시킬 수 있다.As described above, the present invention has an advantage of increasing the ranging success probability by variably allocating ranging resources according to ranging loads in a wireless communication system. That is, the present invention provides a base station to determine the ranging load by the terminal attempting the ranging to provide the access attempt information to the base station has the advantage that can dynamically control the ranging resources based on this. That is, when the ranging load is small, resource waste may be reduced by reducing the ranging resource, and when the ranging load is large, the connection collision of the terminal may be reduced by increasing the ranging resource.
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