KR20090060420A

KR20090060420A - Ｉｅｅｅ 802.22 ｗｒａｎ 통신 시스템을 위한 물리 계층 수퍼프레임, 프레임, 프리앰블 및 제어 헤더

Info

Publication number: KR20090060420A
Application number: KR1020097006032A
Authority: KR
Inventors: 바산쓰 알. 가담; 다그나츄 버루
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-06-12
Also published as: US20100020732A1; TW200828898A; WO2008038209A2; WO2008038209A3; CN101517935A; EP2070360A2; JP2010505293A

Abstract

본 발명은 802.22 WRAN 규격을 위한 물리 (PHY) 계층을 위한 프레임, 프리앰블 그리고 제어 헤더 시스템(900), 장치(700, 800) 그리고 방법을 제공한다. 본 발명의 주 특징 중 일부는 수퍼프레임 및 프레임 구조; 수퍼프레임 프리앰블(그리고 CBP 프리앰블); 프레임 프리앰블; 수퍼프레임 제어 헤더(SCH); 그리고 프레임 제어 헤더(FCH)를 포함한다.

Description

ＩＥＥＥ 802.22 ＷＲＡＮ 통신 시스템을 위한 물리 계층 수퍼프레임, 프레임, 프리앰블 및 제어 헤더{PHYSICAL LAYER SUPERFRAME, FRAME, PREAMBLE AND CONTROL HEADER FOR IEEE 802.22 WRAN COMMUNICATION SYSTEMS}

본 발명은 IEEE 802.22 WRAN 시스템을 위한 물리 계층(PHY)과 관련이 있다. 더욱 특정하게, 본 발명은 WRAN 시스템의 PHY 계층을 위한 수퍼프레임(superframe) 및 프레임(frame) 구조를 제공한다. 가장 특정하게, 본 발명은 WRAN 통신 시스템을 위한 수퍼프레임, 프레임, 프리앰블(preamble), 그리고 제어 헤더(control header)를 제공한다.

유선 기간시설(wired infrastructure)이 제한된 외진 영역(remote area)에서는 전통적으로 무선 통신 기술이 서비스를 더 잘 제공한다. 다른 곳에서와 같이, 외진 영역에는 무허가(unlicensed) 부분의 통신 스펙트럼과 전용의(dedicated) 또는 허가를 받은(licensed) 부분의 통신 스펙트럼이 존재한다. 허가된 대역의 오직 작은 부분만이 사용되는 반면 무허가 부분은 자유롭게 액세스 가능하다. 허가된 대역의 사용을 증가시키기 위한 한 선택은, 평소에는 텔레비전 송신과 수신을 위해 사용되는 통신 스펙트럼을 동적으로 액세스한다. 통상적으로 규제 기관(regulatory body)들은, 허가받지 않은 사용자(2차 사용자)는 점유 사용자(incumbent user)(허 가받은 1차 사용자)가 한 채널의 점유(occupation)를 시작한 후 상대적으로 짧은 시간 후에 그 채널을 비워주는 것을 요구한다. 그러므로 매체 액세스 제어(MAC: medium access control) 계층 및 물리 (PHY) 계층 규격(specification)은 허가받지 않은 사용자에 의한, 할당된 스펙트럼의 사용을 관리하기 위해 지시된 규정(provision)을 포함해야 한다.

IEEE 802.22 작업 그룹(working group)은 TV 방송 서비스에 할당된 스펙트럼 내에서 비간섭(non-interfering)을 기초로 하는 허가 면제 디바이스(license-exempt device)에 의한 사용을 위한, 인지 라디오(cognitive radio)를 기반으로 하는 PHY/MAC/공중(air) 인터페이스를 위한 표준을 개발하기 위해 설립되었다. 이 점에 관해서, 이 작업 그룹은 초기 802.22 규격을 위한 기술들의 선택을 위한 제안들의 제출을 요구하는 제안서 초청(CFP: call for proposal)을 발포했다. 그러한 표준이 사용될 수 있는 응용 중 하나는 무선 지역 영역 네트워크(WRAN: Wireless Regional Area Network)이다. 그러한 서비스는 인구가 드문 영역에 남아있는(extant), 사용되지 않는 TV 채널을 사용함으로써 지방 및 외진 영역(rural and remote area)으로 광대역 액세스를 제공하는 것에 대한 것이다.

도 9에 도시된 것과 같이, IEEE 802.22 WRAN 표준은 기지국(BS: base station)(800)이 그 기지국의 셀(cell)(901) 및 모든 관련된 소비자 댁내 장비(CPE: consumer premise equipment)(700)들을 관리하는, 고정된 점 대 다중 점(P-MP: point-to-multipoint) 무선 공중 인터페이스를 규정한다. 그러한 WRAN에서 BS는 MAC 및 PHY 계층 스택(stack) 그리고 상기 스택의 각각을, 사용 가능하지 만 사용되지 않는 TV 채널 및 사용 가능하지만 사용되지 않는 연속된 채널 의 집합 중 하나로 할당하도록 구성된 스펙트럼 지원 관리 모듈(supporting spectrum management module)을 포함한다. BS(800)는 그 셀(901)에서 사용되지 않는 TV 채널 액세스를 제어하며, 다운스트림(downstream) 방향에서 그 셀 내의 다양한 CPE(700)로 송신한다. BS(800)의 셀(901) 내의 CPE(700)는 업스트림(upstream) 방향에서 BS(800)로 응답한다.

BS(800)의 종래의 역할에 추가적으로, BS는 또한 WRAN 고유의 특징, 즉, 분산 감지(distributed sensing)를 관리한다. BS(800)는 그 셀(901) 내의 다양한 CPE(700)들에게 상이한 TV 채널들의 분산된 측정을 수행하도록 명령한다. BS(800)에 의해 수신된 CPE(700)로부터의 응답에 기초하여, BS(800)는 어떠한 스펙트럼 관리 행동(spectrum management action)을 할지 결정한다. 주된 고려사항은 허가 면제 디바이스(CPE)들은 점유자 TV 방송(incumbent TV broadcasting)을 간섭하는 것을 피해야 한다는 것이다.

WRAN 시스템의 동작은 CPE(700)의 무선 주파수(RF: radio frequency) 특성을 제어하는 세계적으로 채택된 표준 하에서 동작하는, BS(800)에 의해 제공되는 고정된 무선 액세스를 기초로 한다. CPE(700)는 소비자 가전 상점에서 쉽게 입수할 수 있으며, 허가를 받거나 등록될 필요가 없고, 간섭 감지를 포함하며, 그리고 사용자 또는 전문가에 의해 설치되도록 기대된다. CPE(700)는 저가의 UHF-TV 튜너(tuner)를 기초로 하는 RF 디바이스일 것으로 기대된다. CPE의 RF 특성은 BS(800)의 전체적인 제어 하에 있지만, 위에서 지시된 대로, RF 신호 감지는 BS(800) 및 BS(800) 에 의한 관리 하에 있는 CPE들(700)에 의해 달성될 것으로 기대된다. 후자의 집중화된(centralized) 제어는 BS(800)가 TV 감지 정보를 집중적으로 모으고, 시스템 수준에서의 행동을 취할 수 있게 하여, 예컨대, 주파수를 바꾸는 것과 같이, 간섭을 피하고, 예컨대, 연속된 사용되지 않는 채널들을 결합시키는 것과 같이, 사용되지 않는 TV 스펙트럼을 더욱 효율적으로 사용하게 한다.

그러므로, 무선 공중 인터페이스, 즉 MAC과 PHY는, IEEE 802.22 WRAN 시스템을 위한 인지 라디오 개념을 기반으로 해야 할 필요가 있다. MAC과 PHY 모두 낮은 복잡성을 유지하며, 사용 가능한 주파수를 효율적으로 사용하는 한편, 보다 높은 성능을 제공해야 한다. IEEE 802.22로의 제안들 중 하나는 채널 결합(channel bonding)을 포함하는 기술적 개선을 갖는 다운스트림과 업스트림 링크(link) 모두에 대한 OFDMA 변조를 기반으로 한다.

본 발명은 802.22 WRAN 규격의 물리(PHY) 계층을 위한 수퍼프레임, 프레임, 프리앰블 그리고 제어 헤더의 정의를 제공한다. 본 발명의 주 특징 중 일부는:

1) 수퍼프레임과 프레임 구조;

2) 수퍼프레임 프리앰블(그리고 CBP 프리앰블);

3) 프레임 프리앰블;

4) 수퍼프레임 제어 헤더(SCH: Superframe Control Header); 그리고

5) 프레임 제어 헤더(FCH: Frame Control Header)

를 포함한다.

수퍼프레임은, BS에 의해 점유되며, 적어도 하나의 연속된 TV 채널을 감지함으로써 수퍼프레임 및 프리앰블을 수신하는 CPE와 동기화 하는, 적어도 하나의 연속된 TV 채널 상에서 병렬로 송신되는 프리앰블 및 제어 헤더를 포함한다. 대안적으로, 수프프레임 및 프리앰블은 BS에 의해 점유되는 TV 채널들의 정보를 포함한다.

도 1은 수퍼프레임 구조를 도시하는 도면.

도 2는 프레임 구조를 도시하는 도면.

도 3은 의사 랜덤 시퀀스 생성기(pseudo random sequence generator)를 도시하는 도면.

도 4는 ST=짧은 트레이닝 시퀀스(short training sequence), LT=긴 트레이닝 시퀀스(long training sequence)인 수퍼프레임 프리앰블 포맷(superframe preamble format)을 도시하는 도면.

도 5는 FST=프레임 짧은 트레이닝 시퀀스(frame short training sequence), FLT=프레임 긴 트레이닝 시퀀스(frame long training sequence)인 프레임 프리앰블 포맷을 도시하는 도면.

도 6은 수퍼프레임 프리앰블 및 SCH 내의 보다 넓은 보호 대역(guard band)을 도시하는 도면.

도 7은 본 발명에 따라서 수정된 CPE의 블록 도면을 도시하는 도면.

도 8을 본 발명에 따라서 수정된 BS의 블록 도면을 도시하는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 BS 및 CPE의 WRAN 시스템을 도시하는 도면.

도 10은 채널 코딩 장치/처리를 도시하는 도면.

도 11은 데이터 블록들로 세분화 된(sub-divided) 데이터 버스트(data burst)를 도시하는 도면. 그리고

도 12는 서브-채널(sub-channel)의 번호들을 도시하는 도면.

당업자들에게, 다음의 설명은 실례의 목적을 위해 제공되었으며 제한을 위해 제공되지 않았다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는 본 발명의 사상(spirit) 및 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 많은 변형이 존재한다는 것을 이해한다. 본 발명을 모호하게 하기 않기 위해서, 알려진 기능 및 구조의 불필요한 상세 설명은 본 명세서로부터 생략된다.

본 발명은 802.22 WRAN 규격의 물리(PHY) 계층을 위한 수퍼프레임 및 프레임 구조, 그리고 프리앰블 및 제어 헤더 정의를 제공한다.

수퍼프레임 및 프레임 구조

한 선호되는 실시예는 각각 도 1 및 도 2에서 설명된 PHY 수퍼프레임 구조(100) 및 프레임 구조(200)를 사용한다. 도 1의 수퍼프레임 구조(100)와 같이, BS(800)에 의한 수퍼프레임 송신은 수퍼프레임 프리앰블(400)의 송신으로 시작하며, 수퍼프레임 제어 헤더(SCH)(102)가 뒤따른다. 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 SCH(102)는 모든 CPE(700)에 의해 수신되고 디코딩 되어야 하므로, 구성 필 드(constituent field)들은 모든 사용 가능한 대역 내에서 동일한 정보를 포함/송신한다. SCH(102)는 수퍼프레임(100)의 나머지의 구조에 관한 정보를 포함한다. 각각의 PHY 수퍼프레임(100) 동안, BS(800)는 그 셀(901) 내의 CPE(700)에 대한 모든 업스트림 및 다운스트림 송신을 관리한다.

(특히 필터에 대한) 구현 단순성(implementation simplicity)을 제공하기 위해, 한 선호되는 실시예의 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 SCH(102) 모두는 그 대역 각각의 대역 가장자리(band edge)에서 추가적인 보호 대역을 포함한다.

한 선호되는 실시예에서, 포괄적인(top down) PHY 프레임 구조(200)는 도 2에서 도시된 것과 같다. 도시된 것과 같이, PHY 프레임(200)은 유력하게 다운스트림(DS: downstream) 서브-프레임(sub-frame)(203) 및 업스트림(US: upstream) 서브-프레임(204)을 포함한다. 한 선호되는 실시예에서, 이 두 서브-프레임 사이의 경계는 다운스트림 및 업스트림 용량의 제어를 수월하게 하기 위해 적응될 수 있다(adaptive).

DS 서브-프레임(203)은, 공존(coexistence) 목적을 위해, 가능한 회선 쟁탈 슬롯(contention slot)(205)을 갖는 DS PHY PDU(202)를 포함한다. 한 선호되는 실시예에서 단일 DS 서브-프레임(203)이 존재한다. 다운스트림 PHY PDU(202)는 PHY 동기화를 위해 사용되는 프리앰블(500)로 시작한다. 프리앰블(500)에 이어, 그 FCH(201)를 바로 뒤따르는 하나 이상의 다운스트림 버스트의 버스트 프로파일(profile) 및 길이를 규정하는, FCH 버스트(201)가 뒤따른다.

US 서브-프레임(204)은 초기화(206), 대역폭 요청(207), 긴급 공존 상황 알 림(208)을 위해 예정된(scheduled) 회선 쟁탈 슬롯을 위한 필드, 그리고 적어도 하나의 US PHY PDU(209)를 포함하며, 각각의 US PHY PDU(209)는 상이한 CPE(700)로부터 송신된다. 업스트림 CPE PHY 버스트에 앞서, BS는 최대 세 개의 회선 쟁탈 윈도우(contention window)를 예정할 수 있다:

초기화 윈도우 - 범위 설정을 위해 사용됨;

BW 윈도우 - CPE가 BS로부터의 US 대역폭 할당을 요청하기 위해 사용됨; 그리고

UCS 알림 윈도우 - CPE가 점유자(incumbent)들과의 긴급 공존 상황(UCS: urgent coexistence situation)을 보고하도록 하기 위해 사용됨.

프리앰블 정의

프리앰블을 위한 주파수 영역 시퀀스는 다음의 5184의 길이를 갖는 벡터로부터 유도된다. {다수의 기준 시퀀스(multiple reference sequence)가 정의되며, 기지국(BS)은 바람직하게 이 집합으로부터 하나를 선택한다. CPE는 바람직하게 그 초기 설정을 하는 중에, 기준 시퀀스의 정보를 얻는다.}

P_REF(-2592:-1)={...}

P_REF(0)={0}

P_REF(1:2592)={...}

P_REF는 바람직하게, 8191의 길이를 갖는 의사 랜덤 시퀀스 생성기를 사용함으 로써, 그리고 이러한 시퀀스의 첫 5184 비트를 각각 I와 Q 구성요소로 맵핑(mapping)시키는 단계에 의해 QPSK 심볼들을 형성함으로써 생성된다. 한 선호되는 의사 랜덤 시퀀스 생성기의 생성기 다항식(generator polynomial)은 도 3에 설명되었으며, 다음과 같이 주어진다.

X¹³+X¹¹+X¹⁰+X⁹+X⁵+X³+1 그리고

X¹³+X¹¹+X¹⁰+1

의사 랜덤 시퀀스 생성기는 0 1000 0000 0000의 값으로 초기화된다. 도 3은 P_REF를 위한 의사 잡음(pseudo noise) 생성기를 도시한다.

상기 생성기에 의해 생성된 첫 32개의 출력 비트들은 0000 0000 0001 0110 0011 1001 1101 0100이며 이에 대응하는 기준 프리앰블 심볼들은

P_REF(-2592:2561)={-1-j,-1-j,-1-j,-1-j,-1-j,-1+j,-1-j,-1-j,-1+j,-1-j,-1-j,+1+j,-1-j,+1+j,+1-j,-1-j,-1+j,-1-j,+1+j,+1+j,+1+j,-1+j,-1-j,+1-j,+1-j,+1-j,-1-j,+1+j,-1+j,+1-j,-1+j,-1+j}

로 주어진다.

수퍼프레임 프리앰블(400)

수퍼프레임 프리앰블은 주파수 및 시간 동기화를 위해 수신기에 의해 사용된다. 수신기는 또한 SCH(102)를 디코딩 해야 하므로, 수신기는 채널 응답(channel response)을 결정할 필요가 있다. 그러므로, 수퍼프레임 프리앰블(400)은 또한 채널 평가(channel estimation) 필드를 포함한다.

수퍼프레임 프리앰블(400)의 포맷이 도 4에서 설명된다. 수퍼프레임 프리앰블(400)은 지속기간 내에서 두 개의 심볼이며, 짧은 트레이닝(ST) 시퀀스의 5개의 반복(401.1-401.5)과 긴 트레이닝(LT) 시퀀스(403.1-403.2)의 2 개의 반복을 포함한다. 보호 간격(guard interval)(402)은 오직 긴 트레이닝 시퀀스의 처음에만 삽입된다. 보호 간격의 길이는

로 주어진다.

6 MHz 대역폭 모드에 대해, 수퍼프레임 프리앰블(400)의 지속기간은 T_{superframe preamble}=740.522 ㎲ 이다.

짧은 트레이닝 시퀀스(401)는 다음 식,

을 이용하여 상기 P_REP 시퀀스로부터 생성된다.

이러한 식은 512개의 샘플을 갖는 벡터의 4 개의 사본(repetition)을 생성하기 위해 사용된다. 이러한 벡터의 다른 사본은 GI(401.1) 내에서 송신된다. 인수

는 신호 에너지를 정규화(normalize)하기 위해 사용된다. 수 퍼프레임 프리앰블 심볼은 제어 및 페이로드(payload) 심볼들에 비해 3 dB 더 높은 전력으로 송신된다는 점에 주의해야 한다. 짧은 트레이닝 시퀀스(401)는 바람직하게 초기 버스트 검출(burst detection), AGC 튜닝(tuning), 거친 주파수 오프셋 평가(coarse frequency offset estimation) 그리고 시간 동기화를 위해 사용된다.

긴 트레이닝 시퀀스(403)는 바람직하게, 아래에 나타난, 기준 주파수 영역 시퀀스로부터 생성된다:

위 식은 바람직하게 1024개의 샘플을 갖는 벡터의 2 개의 사본을 생성한다. GI(402)는 긴 트레이닝 시퀀스(403) 전에 온다(precede). 긴 트레이닝 시퀀스(403)는 채널 평가 및 미세한 주파수 오프셋 평가(fine frequency offset estimation)를 위해 사용된다.

짧은 트레이닝 시퀀스(401) 및 긴 트레이닝 시퀀스(403) 모두에 대해, DC 서브-캐리어(sub-carrier)가 바람직하게 단일 TV 대역의 중앙 주파수(center frequency)로 맵핑 된다. 도 6에서 설명된 것처럼, 수퍼프레임 프리앰블(400)은 모든 사용 가능한 대역에서 송신/반복된다.

BS가 오직 단일 TV 대역만을 사용하기로 결정하는 상황에서, P_ST 대신 P_Frame,ST가 송신되며 P_LT 대신 P_Frame,LT가 송신된다.

프레임 프리앰블(500)

프레임 프리앰블(500)의 포맷이 도 5에서 설명된다. 프레임 프리앰블(500)은 바람직하게 SCH(102)에 의해 지정되는 T_GI를 사용한다.

프레임 프리앰블(500)의 짧은(FST 501) 그리고 긴 트레이닝 시퀀스(FLT 502)는 다음 식들에 따라서 유도되며,

여기서 N_bands는, 동일한 양수인(Assignee)에게 양도된 본 발명가에 의한 "Bonding Adjacent TV Bands in A Physical Layer For IEEE 802.22 WRAN Communication Systems(IEEE 802.22 WRAN 통신 시스템을 위한 물리 계층에서의 인접 TV 대역들의 결합)"으로 명명된, 공동 계류중인 특허 출원 DKT6331에 개시된 대로, 결합된 TV 대역들의 수를 나타내며, 이에 의하여, 상기 특허 출원의 모든 내용은, 마치 본 명세서에서 완전히 설명되는 것과 같이, 참조로써 통합된다.

수퍼프레임(100)의 지속기간은 상대적으로 길며, 결과적으로, 채널 응답은 수퍼프레임 지속기간 내에서 변화할 것이다. 또한, 프레임(200)은 다수의 대역에 걸쳐서 송신될 수 있지만, 수퍼프레임 프리앰블(400)은 한 대역마다(per band) 송신된다. 또한, 수퍼프레임 프리앰블에서, 프레임 심볼 내의 데이터 운송자의 일부는 보호 서브-캐리어(guard sub-carrier)로 정의된다.

그러므로, 수퍼프레임 프리앰블(400)을 사용하여 유도된 채널 평가는 프레임들(200)에 대해 정확하지 않을 수도 있다. 또한, 채널 평가 시퀀스는 바람직하게 미세 주파수 오프셋 계산을 재초기화(re-initialize)하기 위해 CPE에 의해 사용된다. 그러므로, 프레임 프리앰블(500) 내의 긴 트레이닝 시퀀스(502)의 송신은 의무사항이다. 시스템 자원을 절약하기 위해, 특정 조건 하에서, 프레임 프리앰블(500) 내에서 BS는 바람직하게 짧은 트레이닝 시퀀스(501)를 송신하지 않도록 선택한다. 이러한 정보는 FCH(201) 내에서 운송되며 다음 프레임의 프리앰블(500)이 짧은 트레이닝 시퀀스(401)를 포함하는지 결정하기 위해 사용된다.

공존 비컨 프로토콜(CBP: Coexistence Beacon Protocol) 프리앰블

CBP 프리앰블의 구조는 수퍼프레임 프리앰블(400)의 구조와 유사하다. 기준 심볼 시퀀스의 I 및 Q 구성요소를 생성하기 위해 8191개의 샘플 길이를 갖는 시퀀스로부터의 첫 5184 개의 샘플 대신 마지막 5184 개의 샘플이 사용된다는 것을 제외하면 CBP 프리앰블은 바람직하게 수퍼프레임 프리앰블(400)과 유사한 방법으로 생성된다.

제어 헤더 및 맵핑 정의

수퍼 프레임 제어 헤더(SCH: superframe control header)(102)

SCH(102)는 채널의 수, 프레임의 수, 채널 번호 등과 같은 정보를 포함한다. SCH(102)는 또한 변수(variable number)의 정보 요소(IE: information element)를 포함하며, 변수의 정보 요소로 인해, SCH의 길이 또한 변할 수 있다(최소 19 바이트이며 최대 42바이트).

SCH 규격은 표 1에 나타나며, 필수 정보를 제공하고, 채널 결합, 한 디바이스가 WRAN 네트워크에 연결하기 위해 걸리는 시간에 대한 특정한 제어, 비컨(beacon) 신호를 사용하는 무선 마이크로폰 시스템과의 보다 나은 공존 등의 지원을 포함한다. ST 필드는 동일한 대역 내에서 동작하는 미래의 무선 시스템들에서 보다 나은 공존을 제공한다. ST 필드는 시스템이 스스로를 식별하기 위한, 그리고 보다 나은 공존을 위한 메카니즘 구현을 위한 방법을 정의한다. CT 필드는 SCH의 송신의 목적을 식별한다. 802.22에서, SCH의 송신은 두 개의 가능한 유형의 내용, 즉 수퍼프레임(100) 또는 비컨이 뒤따를 것이라는 것을 지시한다. 그러므로 CT 필드는 SCH를 뒤따르는 내용의 유형을 구별하기 위해 사용된다. 나아가, 이러한 구별은 다른 802.22 시스템과의 공존 및 무선 스펙트럼의 공유를 향상시키기 위해 사용되는 CBP를 지원하기 위해 사용된다. FS, Tx ID, CN 그리고 NC 필드의 사용은 간단하며(straightforward) 표 1에서 설명된다. SCH는 다른 IE를 더 포함할 수도 있으므로, SCH의 전체 길이를 지정하기 위해 길이 필드(length field)가 사용된다.

SCH는 다음과 같이 인코딩 된다.

채널 코딩

채널 코딩은 데이터 스크램블링(data scrambling), RS 코딩(선택적), 컨볼루션 코딩(convolutional coding), 구분(puncturing), 비트 삽입(bit interleaving) 그리고 좌표 맵핑(constellation mapping)을 포함한다. 도 10은 필수적인(mandatory) 채널 코딩 처리를 설명한다. 채널 코더(channel coder)는 제어 헤더 및 PPDU의 PSDU 부분을 처리한다. 채널 코더는 PPDU의 프리앰블 부분을 처리하지 않는다.

채널 코딩의 목적을 의해, 각각의 데이터 버스트는 나아가, 도 11에 설명된 것과 같이, 데이터 블록들으로 세분화 된다. 인코딩 된 데이터의 각각의 블록은 서브-채널(sub-channel) 상에서 맵핑되며 송신된다. 한 선호되는 실시예에서, 서브-채널을 정의하기 위해, 분산된 서브-캐리어 할당(distributed sub-carrier allocation)이 사용된다. 한 대안적인 실시예에서, 연속된 서브-캐리어 할당(contiguous sub-carrier allocation)이 사용되며 인코딩 된 데이터의 다수의 블록들이 다수의 서브-채널 상에서 맵핑 되며 송신된다.

비트 삽입기(bit interleaver)의 출력은 순차적으로 좌표 맵핑기(constellation mapper)로 입력된다. 좌표 맵핑기로의 입력 데이터는 처음에 N_CBPC(2, 4, 또는 6) 개의 비트의 그룹으로 나뉘며 그 후에 QPSK, 16-QAM 또는 64-QAM 좌표점을 나타내는 복소수로 변환된다. 그러한 맵핑은 그레이 코드(Gray code) 로 된 좌표 맵핑에 따라 이루어진다. 복소값을 갖는 숫자는 변조 의존 정규화 인수(modulation dependent normalization factor) K_MOD 만큼 크기가 조정된다(scaled). 표 2는 본 명세서의 본 부분에서 정의되는 상이한 변조 유형에 대한 K_MOD값들을 제공한다. 한 블록당 코딩된 비트들의 수(N_CBPB) 및 상이한 좌표 유형에 대한 한 블록당 데이터 비트의 수, 그리고 코딩 레이트 조합이 표 3에 요약되어있다. 한 블록은 한 단일 서브-채널에서 송신되는 데이터에 대응한다는 것에 주의해야 한다.

[표 1]

수퍼프레임 제어 헤더 포맷

구문	크기	비고
Superframe_Control_Header_Format(){		잘 알려진 변조/코딩(예컨대 BPSK 1/2 레이트)으로 송신됨.
ST	7 비트	시스템 유형(System Type) 이 대역을 사용하여 시스템의 유형을 지시함. 0=802.22 WRAN 1=무선 마이크로폰 2=802.11 WLAN 3=802.15 WPAN 4=802.16 WMAN 5-127=예약됨(reserved)
CT	1 비트	내용 유형(Content Type) SCH의 송신 이후에 오는 내용의 유형이 무엇인지를 지시함. 수퍼프레임=0 비컨=1
FS	7 비트	수퍼프레임 당 프레임(Frames per Superframe) 수퍼프레임 내의 프레임의 수를 지시함. 통상적으로 프레임들은, 바람직하게는 변하지 않는, 고정된 크기를 가짐.
FDC	8 비트	프레임 지속기간 코드(Frame Duration Code)
Reserved	1 비트	예약됨
Tx ID	48 비트	그 SCH의 송신기(CPE 또는 BS)를 고유하게 식별하는 어드레스
CN	8 비트	채널 번호(Channel Number) 송신기에 의해, 사용 중에, 시작하는 채널의 번호를 지시함.
NC	8 비트	채널의 수(Number of Channel) 채널 결합이 사용되는 경우, 이 필드는 송신기에 의해 사용되는 추가적인 연속적인 채널의 수를 지시함.
Length	8 비트	SCH의 길이
IEs	가변	정보 요소(Information Elements) 위치 구성 IE 타임스탬프 IE 그리고 공통 MAC IE
HCS	8 비트	헤더 체크 시퀀스(Header Check Sequence)
}

[표 2]

변조 의존 정규화 인수

변조 유형	N _CBPC	K _MOD
QPSK	2
16-QAM	4
64-QAM	6

[표 3]

한 블록 당 코딩된 비트의 수(N_CBPB) 및 상이한 좌표 유형 및 코딩 레이트 조합에 대한 한 블록 당 데이터 비트의 수(N_DBPB)

좌표 유형	코딩 레이트	N _CBPB	N _DBPB
QPSK	1/2	96	48
QPSK	3/4	96	72
16-QAM	1/2	192	96
16-QAM	3/4	192	144
64-QAM	1/2	288	144
64-QAM	2/3	288	192
64-QAM	3/4	288	216
64-QAM	5/6	288	240

확산 OFDMA(Spread OFDMA)

좌표 맵핑기의 출력을 확산시키기 위해 16x16 행렬이 사용된다. 상이한 구성에 대해 사용될 행렬의 유형은 PHY 모드 파라미터에 의해 결정된다. 확산의 목적을 위해, 좌표 맵핑기의 출력은 16 개의 심볼을 갖는 심볼 블록으로 그룹화 된다. 각각의 데이터 블록은 48 개의 심볼을 가지므로, 한 데이터 블록은 3 개의 그러한 심볼 블록을 생성할 것이다.

확산은 다음의 식에 따라서 수행되고,

S=CX

여기서 X는 좌표 맵핑기 출력 벡터를 나타내며, X=[x₁,x₂,...,x₁₆]^T로 주어지고,

S는 확산 심볼을 나타내며, S=[S₁,S₂,...,S₁₆]^T고 정의되고, C=H₁₆은 하다마드 확산 행렬(hadamard spreading matrix)을 나타내며 다음의 식에 의해 주어지고, 즉,

여기서 H₁=[1]이며

이다.

비확산(non-spreading) 모드가 선택되면, 확산 행렬은, 항등 행렬(identity matrix)인, C=I_16x16이다.

파일럿 변조(Pilot modulation)

파일럿들은 QPSK 좌표 맵핑을 이용하여 맵핑된다. 파일럿들에 대해 확산은 사용되지 않는다.

파일럿들은,

그리고

로 정의된다.

SCH(102)는 기본 데이터 레이트 모드(basic data rate mode)를 사용하여 송신된다. 15 비트의 무작위화 장치 초기화 시퀀스(randomizer initialization sequence)는 모두 1로 설정된다(즉, 1111 1111 1111 111). SCH(102)는 해당 BS(800)와 관련된{또는 해당 BS(800)의 영역 내에 있는} 모든 CPE(700)에 의해 디코딩 된다.

SCH(102)는 모든 서브-채널 내에서 송신된다. SCH(102)는 BS(800)의 범위 내에 있는 모든 CPE(700)에 의해 디코딩 되어야 하므로, SCH(102)는 모든 대역에서 반복된다.

SCH(102)의 42 바이트는 1/2-레이트의 컨볼루션 코더에 의해 인코딩 되며, 삽입(interleaving) 후에, 336 개의 심볼을 갖는 QPSK 좌표를 이용하여 맵핑된다. SCH(102)의 견고함(robustness)을 향상시키기 위해, 그리고 사용 가능한 서브-캐리어의 보다 나은 사용을 위해, 4의 인수 만큼의 확산이 맵핑기의 출력에 적용된다. 이는 28 개의 서브-채널을 점유하는 1344 개의 심볼을 초래한다.

이는 각각의 대역 가장자리에 있는 2 개의 서브-채널을 자유롭게 하며, 따라서 대역 가장자리에 있는 서브-채널들은 보호 서브-채널(guard sub-channel)로 정의된다. 이러한 추가적인 보호 서브-채널들의 위치는 위에서 수퍼프레임 헤더를 위해 정의된 것과 동일하다. 대역 가장자리의 추가적인 보호 서브-채널은 CPE가 SCH(102)를 보다 잘 디코딩 할 수 있도록 한다. 따라서 형성되는 2K IFFT 벡터는 4K 그리고 6K의 길이를 갖는 IFFT 벡터들을 생성하기 위해 복제된다.

SCH를 위한 서브-캐리어 할당

SCH(102)는 오직 28 개의 서브-채널을 사용한다. 서브-채널 할당은 다음 식에 의해 정의된다.

6 개의 파일럿 서브-캐리어(pilot sub-carrier)는 그러면 각각의 서브-채널 내에서 식별된다. 파일럿 서브-캐리어들은 SCH 심볼 내에 있는 사용되는 서브-캐리어들에 걸쳐서 균일하게 분산된다. 심볼 내의 아홉 번째 마다의(every 9th) 서브-캐리어는 파일럿 서브-캐리어로 지정된다. SCH(102) 내의 파일럿들의 서브-캐리어 지수(sub-carrier indices)는: {-756, -747, -738, ... , -18, -9, 9, 18, ..., 738, 747, 756}이다. 서브-채널 내의 나머지 서브-캐리어들은 그러면 데이터 서브-캐리어로 지정된다.

프레임 송신은 DC 서브-캐리어의 각각의 측면(side)에서 864 개의 서브-캐리어를 사용하지만, 수퍼프레임 프리앰블(400)과 SCH(102)는 DC 서브-캐리어의 각각의 측면(side)에서 오직 756 개의 서브-캐리어를 사용한다. 결과적으로, 수퍼프레임 프리앰블(400)과 SCH(102)는 대역 가장자리에서 108 개의 서브-캐리어(108 * ΔF = 108 * 3376 Hz = 364.608 kHz)의 추가적인 보호 대역을 포함한다. 도 6은 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 SCH(102) 내의 이러한 보다 넓은 보호 대역(602)을 도시한다.

프레임 제어 헤더(FCH: Frame Control Header)(201)

이제 도 8을 참조하면, FCH(201)가 송신기 모듈(802)에 의해 DS 서브-프레임 내의 DS PPDU(202)의 부분으로서 송신되는 BS(800)가 설명된다. FCH(201)의 길이는 6 바이트이며, FCH는, 다른 것들 중에서도 특히, DS-MAP, US-MAP, DCD 그리고 UDC를 위한 길이 정보(바이트 단위로) 포함한다. FCH(201)는 송신기 모듈(802)에 의해 인코딩 되며, 프레임 프리앰블 심볼(500)을 바로 뒤따르는 심볼 내의 첫 두 서브-채널 내에서 송신기 모듈(802)에 의해 송신된다.

FCH(201)은 기본 데이터 레이트 모드를 사용하여 송신기 모듈(802)에 의해 송신된다. 15 비트의 무작위화 장치는 BS 식별자(ID: identifier)의 15 개의 최하위 비트(LSB)를 사용하여 초기화된다. BS ID는 SCH(102)의 부분으로 수퍼프레임 송신기(802)에 의해 송신되며 CPE(700)가 이용할 수 있다. 48 개의 FCH 비트는 인코딩 되며, 위의 채널 코딩에 대한 설명과 같이, 1 번 서브-채널 내의 48 개의 데이터 서브-캐리어로 맵핑 된다. FCH(201)의 견고함을 증가시키기 위해서, 인코딩 되고 맵핑 되는 FCH 데이터가 2 번(#2) 서브-채널에서 재송신된다(도 12 참고). 도 12는 3 개의 TV 채널이 결합될 때의 한 선호되는 서브-채널 번호 부여 방식을 설명한다. DC와 보호 서브-캐리어는 도 12에 도시되지 않았음을 주의해야 한다.

프레임 제어 헤더(FCH)는 서브-채널 1과 2에서 송신된다. 만일 S_FCH _,1(k)가 서브-채널 1 내의 서브-캐리어 k 상에서 송신되는 심볼을 나타낸다면, 서브-채널 2 내의 서브-캐리어 k 상에서 송신되는 심볼 S_FCH _,2(k)는

S_FCH _,2(k)=S_FCH _,1((k+24),mod 48) k=0,1,2,...,47

로 주어진다.

BS(800)는, 수퍼프레임 송신기 모듈(802)에 의해 해당 BS(800)의 RF 범위 내의 모든 CPE(700)로 송신되는 수퍼프레임(100)에, 점유되는 스펙트럼의 측정 요청을 포함시킴으로써, 점유되는 스펙트럼의 측정을 요청한다. BS(800)는 CPE(700)로 부터 응답을 수신하며, 그 응답은 수퍼프레임 수신기 모듈(801)에 의해 처리되고, 점유되는 TV 스펙트럼 메모리(804)에 저장된다. BS(800)는 채널 사용을 위한 명령어를, 점유되는 TV 스펙트럼 메모리(804)와 TV 채널 결합 메모리(805)의 내용에 기초하여 RF 범위 내의 CPE(700)로 송신하며, TV 채널 결합 메모리(805)는, 최대 3 개의 인접한 TV 채널들의 결합과 관련된, BS 결정을 반영한다. 측정에 대한 요청은 BS(800)에 의하여 주기적으로 송신되며, 점유자들을 간섭하지 않기 위해서 주기적으로 BS의 RF 범위 내의 모든 CPE(700)의 BS(800)에 의한 재명령(reinstruction)이 가능하다.

이제 도 7을 참조하면, CPE(700)의 한 선호되는 실시예에서, CPE(700)가 시작될 때마다, CPE(700)의 스펙트럼 감지기 처리 모듈(703)은 먼저 TV 채널을 스캔하며, 각각의 채널에 대해 점유자들이 검출되었는지 아닌지를 식별하는 TV 채널 점유 맵(TV channel occupancy map)을 작성한다. 상기 맵(704)은 BS(800)로 전달될 수도 있으며, 또한, 스펙트럼 감지기 처리 모듈에(703)에 의해, 어느 채널이 비었는지 결정하기 위해 사용되며 따라서 BS(800)를 찾기 위해 그 채널들을 사용할지를 결정한다.

CPE(700)에 의해 검출되는 비어있는 채널들에서, 스펙트럼 감지기 처리 모듈(703)은 그러면, BS와 연결하기 위해, 즉, 네트워크 진입 및 초기화(network entry and initialization)를 위해, 해당 BS로부터, CPE(700)에 의해 사용되는 채널 및 네트워크 정보를 획득하는, BS(800)로부터의 SCH(102)를 위한 송신을 스캔한다.

CPE는 수신기(701) 및, 두 개의 서브-채널로부터의 대응하는 심볼들을 조합하며 프레임들 내의 뒤따르는 필드들의 길이를 결정하기 위해 FCH 데이터를 디코딩 하는 수신기 처리 모듈(701.1)을 더 포함한다. CPE(700)는 또한 BS(800)로부터 스펙트럼 감지기 처리 모듈(703)에 의해 처리되는 대역내(in-band) 및 대역외(out-of-band) 측정에 대한 요청을 수신하며, 응답은 송신기 모듈(702)에 의해 수퍼프레임 내에서 CPE에 의해 포맷되며 송신된다. CPE(700)는 상기 CPE(700)에 의한 그 뒤의 송신을 위해 어떠한 TV 채널들을 사용할 지에 관하여 수퍼프레임(100) 내에서 BS로부터의 명령어들을 수신하며, 상기 명령어들은 측정 요정에 대한 응답을 포함한다. 대역내 측정은 CPE와 통신하기 위해 BS에 의해서 사용되는 채널(들)과 관련이 있으며, 대역외 측정은 다른 모든 채널들과 관련이 있다.

대역내 측정을 위해, 점유자 감지가 수행될 수 있도록, BS는 주기적으로 채널들을 가라앉히며(quiet), 이는 대역외 측정에 대한 경우는 아니다. BS(800)는 얼마나 오랫동안, 얼마의 검출 및 잘못된 알람의 가능성으로, 어느 CPE(700)들이 어느 채널을 측정하는지를 지시하는 수퍼프레임의 포맷 및 송신을 위한, 수퍼프레임 송신기 모듈(802)을 포함한다. BS(800)는 측정 부하(measurement load)를 CPE(700)들에 걸쳐서 분포시킬 것이며, 스펙트럼 점유 맵을 얻기 위해, CPE들로부터의 수퍼프레임(100) 내에서 수신된, 측정된 값들을 사용하고, 그들을 점유된 TV 스펙트럼 메모리(804)에 저장할 것이다. 그러면 BS(800)는 스펙트럼 점유 처리 모듈을 이용하여 그 측정값들을 분석하며, 예컨대 연속된 인접한 TV 채널들을 결합시키고 그 결과를 TV 채널 결합 메모리(805)에 저장시키며 이에 대응하여 수퍼프레임 송신기 모듈(802)에 의해 그 뒤의 수퍼프레임(100)에서 결과들을 송신함으로써 CPE(700)에게 알리는, 적절한 행동을 취한다.

도 9는 본 발명에 따라서 수정된 WRAN 배치 구성, 즉, 각각의 WRAN 셀은 본 발명에 따라서 수정/정의된 WRAN BS(800) 및 본 발명에 따라서 수정/정의된 적어도 하나의 WRAN CPE(700)를 포함하는, 복수의 겹치는(overlapping) WRAN 셀(901)들을 설명한다. CPE(700)들이 점유 사용자들의 보호를 요구하는 주파수 대역의 제한된 주파수 채널 내에서 동작하도록 적응될 것이 기대된다. 이와 같이, BS(800)는 2차 디바이스이며 WRAN 셀(901)들은 2차 네트워크이다.

오직 몇몇의 CPE(700), BS(800), 그리고 WRAN 셀들(901)이 도시되었지만, 이는 논의의 간결함(simplicity)을 위한 것임을 주의해야 한다. WRAN의 어느 임의의 수의, 어느 임의의 그리고 모든 이러한 구성요소들은 본 발명의 범위 내에 있다.

본 발명의 PHY 계층은, 채널의 사용 가능성 및 품질이 시간에 따라 변하는, 동적 원격 환경(dynamic remote environment) 내에서 구현되도록 기대되며, 본 예시 실시예의 각각의 WRAN 셀은 이롭게, 그 WRAN 셀들(901) 내의 CPE들에게 스펙트럼 액세스 명령어들을 제공하기 위해, BS들에 의해 사용되고 있는 예시적 실시예의 PHY 계층과의 동적인 방법으로 채널 사용가능성을 얻도록 기대된다. 이롭게, 제공되는 스펙트럼 액세스 명령어들은 점유자 디바이스(incumbent device)에 의한 제한된 TV 채널/대역의 자유로운 사용을 촉진시키며, BS에 의해 제어되고 있는 CPE들을 통해, BS에서 제어되는 액세스를 촉진시킨다.

도 9에서 설명된 WRAN 구조(900)는, 각각의 WRAN 셀(901) 내에서 작동하고 있는 CPE들의 수에 따라 변하는, 복수의 PHY 스택을 포함한다. PHY 스택은 그 구조의 하부 계층(lower layer)을 제공하고 상부 계층(upper layer)을 지원하며, 상부 계층은, 예컨대, 매체 액세스 제어(MAC: Medium Access Control)를 포함한다.

복수의 PHY 스택은, 이러한 PHY 스택들을 연속된 채널들의 각 그룹으로 동적으로 할당하며 따라서 이러한 PHY 스택들을 그 채널들을 점유중인 특정 CPE들로 간접적으로 할당하는, 스펙트럼 점유 처리 모듈(803)로 연결된다. 도 1을 참조하면, t-1(600.t-1)부터 t+1(600.t+1)까지의 연속된 TV 채널들은 WRAN에 의해 점유된다. 그 중에서도 특히, WRAN에 의해 점유되는 연속된 채널들과 점유자 디바이스들에 의해 점유되는 주파수 스펙트럼 사이의 주파수 스펙트럼의 부분은, 사용가능하지 않거나 사용되지 않은 채로 남을 수 있으며, WRAN에 의해 사용되는 연속된 채널들(601) 사이에서 보다 넓은 보호 대역(602)이 사용된다.

서비스 프리미티브(service primitive)와 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface) 중 적어도 하나를 갖는 잘 정의된 인터페이스를 통해, 스펙트럼 점유 처리 모듈(803)과 복수의 PHY 계층 사이에서 정보가 전송된다. 스펙트럼 점유 처리 모듈(803)은 사용 가능한 채널들을, 미리 결정된 조건에 기초하여, 다양한 PHY 스택으로 할당한다. BS의 제어 하에서 적당한(opportunistic) TV 채널 사용을 달성하도록, 주어진 WRAN 셀(901) 내의 BS(800)와 CPE(700) 사이에서 통신을 제공하기 위해, 본 발명에 따른 제어 구조와 함께 수퍼프레임 및 프레임 구조가 BS(800)에 의해 사용된다. 위에서 설명되고, 도 1과 도 6에서 설명된 것처럼, 수퍼프레임 구조(100)의 프리앰블(400)과 SCH(102)는 BS(800)의 PHY 스택에 의해 사용중인 현재 사용 가능한 제한된 채널의 몇몇 또는 모두 선택을 통해 병렬로 송신된다. 즉, 프리앰블(400)과 SCH(102)는 수퍼프레임(100)의 시작에서 각각의 이러한 채널 내에서 송신된다. 그 후, 통신은 프레임들(200.n.0 부터 200.n.m) 상에서 수행되며, 즉, 수퍼프레임(n)은 m 개의 프레임을 포함한다.

WRAN 셀(901)의 CPE들(700)의 제한된 TV 채널들의 사용 가능성은 시간에 따라서 변한다. 한 수퍼프레임의 시작 때 사용 가능한 채널들은 사용 가능하지 않게 될 수도 있으며, 결과적으로, 이러한 시간에 따른 변화를 반영하기 위해, BS(800)에 의해 송신되는 다음 수퍼프레임에서, BS(800)의 PHY 계층에 의해 프리앰블(400)과 SCH(102)가 바뀐다.

본 발명의 선호되는 실시예들이 도해되고 설명되었지만, 당업자에게, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 실시예는 실례가 되는 것이며, 본 발명의 진정한 범위로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 변화 및 수정이 이루어질 수도 있고, 등가물(equivalents)들은 본 발명의 요소들을 대신할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 가르침을 특정 상황에 적응시키기 위해, 본 발명의 중심적인 범위로부터 벗어나지 않으면서, 다수의 수정이 이루어질 수도 있다. 그러므로 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 기대되는 최적의 모드로서 개시된 특정 실시예들에 제한되도록 의도되지 않으며, 본 발명은 모든 구현 기술뿐만 아니라 본 명세서에 첨부된 청구항들의 범위 내에 해당하는 모든 실시예들을 포함한다.

본 발명은 IEEE 802.22 WRAN 시스템을 위한 물리계층(PHY)에 사용 가능하다. 더욱 특정하게, 본 발명은 WRAN 시스템의 PHY 계층을 위한 수퍼프레임(superframe) 및 프레임(frame) 구조에 사용 가능하다. 가장 특정하게, 본 발명은 WRAN 통신 시스템을 위한 수퍼프레임, 프레임, 프리앰블(preamble), 그리고 제어 헤더(control header)에 사용 가능하다.

Claims

적어도 하나의 소비자 댁내 장비(CPE)(700)를 포함하는 WRAN 셀(900)을 관리하기 위한 기지국(800)을 포함하는 WRAN 통신 시스템(900)으로서, 상기 시스템은

수퍼프레임(100)의 시작에서 송신되는 수퍼프레임 프리앰블(400);

상기 프리앰블(400)에 이어서 송신되는 수퍼프레임 제어 헤더(SCH)(102);

상기 SCH(102)에 이어서 송신되는 다운스트림(DS) 서브-프레임(202) 및 업스트림(US) 서브-프레임(204)을 갖는 적어도 하나의 프레임 구조(200)

를 포함하며,

상기 WRAN 셀(900)의 상기 적어도 하나의 CPE(700)에 대한 모든 업스트림 및 다운스트림 송신을 관리하기 위해, 그리고 상기 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 상기 SCH(102)가 각각, 각각의 상기 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널 내의 대역 가장자리에서 추가적인 보호 대역을 포함하도록, 상기 기지국(800)은 적어도 하나의 상기 수퍼프레임(100)의 시퀀스를 각각의 상기 기지국(800)에 의해 점유되는 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널 상에서 병렬로 송신하는, WRAN 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 CPE(700)는 상기 수퍼프레임(100)의 수신 이후에 상기 기지국(800)과 동기화 하는, WRAN 통신 시스템.
제2항에 있어서, 상기 수퍼프레임 프리앰블(400)은 동기화를 위해 상기 CPE(700)에 의해 사용되는 짧은 트레이닝(ST) 시퀀스 및 채널 평가를 위해 CPE(700)에 의해 사용되는 긴 트레이닝(LT) 시퀀스를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템.
제1항에 있어서, 상기 DS 서브-프레임(203)과 US 서브-프레임(204) 사이의 경계는 다운스트림 및 업스트림 용량의 제어를 손쉽게 하기 위해 적응될 수 있는, WRAN 통신 시스템.
제4항에 있어서, DS 서브-프레임(203)은 DS PHY PDU(202)를 더 포함하며, 상기 DS PHY PDU(202)는,

채널 평가를 위해 상기 적어도 하나의 CPE(700)에 의해 사용되는 프레임 긴 트레이닝 시퀀스(FLT) 및, 만일 존재한다면, 상기 적어도 하나의 CPE(700)와 상기 BS(800)의 동기화를 위해 사용되는 선택적인 프레임 짧은 트레이닝 시퀀스(FST)를 포함하는 DS 프리앰블(500); 그리고

DS 프리앰블(500)을 뒤따르고 적어도 하나의 DS 버스트의 프로파일 및 길이를 포함하는, 프레임 제어 헤더(FCH)(201); 그리고

상기 FCH(201)를 뒤따르는 적어도 하나의 뒤따르는 DS 버스트를 포함하는, WRAN 통신 시스템.
제5항에 있어서, US 서브-프레임(204)은,

초기화를 위해 예정된 적어도 하나의 회선 쟁탈 슬롯(206);

한 CPE(700)에 의한 상기 BS(800)로의 US 대역폭 요청을 위한 적어도 하나의 회선 쟁탈 슬롯; 그리고

한 CPE(700)가 상기 CPE와 대역폭 점유자들 사이의 긴급 공존 상황(UCS: urgent coexistence situation)을 보고하도록 하기 위한 적어도 하나의 UCS 알림 윈도우; 그리고

상기 BS(800)에 의해 관리되며 US 프리앰블, 버스트 제어 헤더 그리고 US 버스트를 포함하는, WRAN 셀의 상이한 CPE들(700)로부터의 적어도 하나의 US PHY PDU(209)

로 구성된 그룹으로부터 선택되는 한 구성요소를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템.
제6항에 있어서,

한 채널의 복수의 서브-채널은, 분산된 서브-캐리어 할당과 연속된 서브-캐리어 할당으로 구성된 그룹으로부터 선택된 기술을 사용하여 정의되고;

각각의 DS 버스트 및 각각의 US 버스트는 적어도 하나의 데이터 블록(1101.i)으로 다시 나누어지며; 그리고

상기 적어도 하나의 데이터 블록(1101.i)은 복수의 서브-채널 중의 한 서브-채널 상에서 송신되는, WRAN 통신 시스템.
적어도 하나의 소비자 댁내 장비(CPE)(700)를 포함하는 WRAN 셀(900)을 관리하기 위한 기지국(BS)(800)을 갖는 WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법으로서, 상기 WRAN 셀(900)의 상기 적어도 하나의 CPE(700)에 대한 모든 업스트림 및 다운스트림 송신을 관리하기 위해 상기 BS는 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널을 점유하며, 상기 방법은,

수퍼프레임으로서:

ㆍ수퍼프레임(100)의 시작에서 송신될 프리앰블(400),

ㆍ상기 프리앰블(400)에 이어서 송신되는 수퍼프레임 제어 헤더(SCH)(102), 그리고

ㆍ상기 SCH(102)에 이어서 송신되는 다운스트림(DS) 서브-프레임(202) 및 업스트림(US) 서브-프레임(204)을 갖는 적어도 하나의 프레임 구조(200)

를 포함하는 수퍼프레임을 제공하는 단계;

상기 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널의 각각에서 병렬로 적어도 하나의 상기 수퍼프레임(100)의 시퀀스를 송신하는 단계; 그리고

상기 송신되는 수퍼프레임(100)의 각각에서, 상기 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 상기 SCH(102)를 위해, 상기 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널의 각각의 대역 가장자리에서 추가적인 보호 대역을 포함시키는 단계

를 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 방법은,

상기 적어도 하나의 CPE(700)에 의해 상기 시퀀스의 적어도 하나의 수퍼프레임을 수신하는 단계; 그리고

상기 수퍼프레임(100)의 수신 이후에 상기 CPE(700)가 상기 BS(800)와 동기화 하는 단계

를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
제9항에 있어서, 상기 방법은, 상기 CPE(700)가 상기 수퍼프레임(100)의 수신 이후에 채널 평가를 수행하는 단계를 더 포함하며; 그리고

여기서 상기 수퍼프레임 프리앰블(400)은 상기 동기화 단계에 의해 사용되는 짧은 트레이닝(ST) 시퀀스 및 상기 채널 평가 수행 단계를 위해 상기 CPE(700)에 의해 사용되는 긴 트레이닝(LT) 시퀀스를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
제9항에 있어서, 다운스트림 및 업스트림 용량의 제어를 수월하게 하기 위해, 상기 DS 서브-프레임(203)과 상기 US 서브-프레임(204) 사이에, 적응될 수 있는 경계(adaptive boundary)를 제공하는 단계를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
제11항에 있어서, 상기 DS 서브-프레임(203)은 DS PHY PDU(202)를 더 포함하며, 상기 DS PHY PDU(202)는,

채널 평가의 단계를 수행하기 위해 상기 적어도 하나의 CPE(700)에 의해 사용되는 프레임 긴 트레이닝 시퀀스(FLT) 및, 만일 존재한다면, 상기 BS(800)와의 동기화를 수행하기 위해 상기 적어도 하나의 CPE(700)에 의해 사용되는, 선택적 프레임 짧은 트레이닝 시퀀스(FST)를 포함하는 DS 프리앰블(500);

상기 DS 프리앰블(500)을 뒤따르고, 적어도 하나의 DS 버스트의 프로파일 및 길이를 포함하는 프레임 제어 헤더(201); 그리고

상기 FCH(201)를 뒤따르는 적어도 하나의 뒤따르는 DS 버스트

를 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
제12항에 있어서, 상기 US 서브-프레임(204)은,

초기화를 위해 예정된 적어도 하나의 회선 쟁탈 슬롯(206);

한 CPE(700)에 의한 상기 BS(800)로의 US 대역폭 요청을 위한 적어도 하나의 회선 쟁탈 슬롯;

한 CPE(700)가 상기 CPE와 대역폭 점유자들 사이의 긴급 공존 상황(UCS: urgent coexistence situation)을 보고하도록 하기 위한 적어도 하나의 긴급 공존 상황 알림 윈도우; 그리고

상기 BS(800)에 의해 관리되며 US 프리앰블, 버스트 제어 헤더 그리고 US 버스트를 포함하는, WRAN 셀의 상이한 CPE들(700)로부터의 적어도 하나의 US PHY PDU(209)

로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 구성요소를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
제13항에 있어서, 상기 방법은,

분산된 서브-캐리어 할당과 연속된 서브-캐리어 할당으로 구성된 그룹으로부터 선택된 기술을 사용하여 한 채널의 복수의 서브-채널을 정의하는 단계;

각각의 DS 버스트 및 각각의 US 버스트를 적어도 하나의 데이터 블록(1101.i)으로 세분화 하는 단계; 그리고

복수의 정의된 서브-채널의 한 서브-채널에서 상기 적어도 하나의 데이터 블록(1101.i)을 송신하는 단계

를 더 포함하는, WRAN 통신 시스템에서 물리 계층을 제공하기 위한 방법.
적어도 하나의 사용자 댁내 장비(700)를 포함하는 WRAN 셀(900)을 관리하기 위한 기지국(BS)(800)으로서, 상기 기지국은,

PHY 수퍼프레임 구조(100)의 시작에서 송신되는 수퍼프레임 프리앰블(400)을 포함하는 PHY 수퍼프레임 구조(100), 상기 수퍼프레임 프리앰블(400)에 이어서 송신되는 수퍼프레임 제어 헤더(SCH)(102), 그리고 프레임 구조(200)가 다운스트림(DS) 서브-프레임(203) 및 업스트림(US) 서브-프레임을 포함하도록 상기 SCH(102)에 이어서 송신되는 적어도 하나의 프레임 구조(200);

상기 PHY 수퍼프레임 구조(100)에 따라 포맷화 된(formatted) 수신된 수퍼프레임의 수신 처리를 위한 하나의 수신기 모듈(801);

송신기 모듈(802)로서,

(a) 상기 프리앰블(400) 및 SCH(102)가 상기 BS(800)에 의해 점유되는 적어도 하나의 연속하는 제한된 TV 채널의 각각에서 병렬로 송신되도록, 그리고 상기 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 상기 SCH(102)를 위해 각각의 상기 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널의 대역 가장자리의 추가적인 보호 대역을 각각의 상기 송신된 PHY 수퍼프레임(100) 내에 포함시키도록, 상기 PHY 수퍼프레임 구조(100)에 따라 포맷화 되고, 송신기 구성요소(802)에 의해 송신되는 PHY 수퍼프레임의 송신 처리를 위한, 그리고

(b) US 서브-프레임(204)의 시작에서,

1. 범위 설정을 위해 사용되는 초기화 윈도우(206),

2. 상기 BS(800)로부터의 업스트림 대역폭 할당을 요청하기 위해 상기 CPE(700)에 의해 사용되는 대역폭 윈도우(207), 그리고

3. 상기 BS(800)로 점유자와의 긴급 공존 상황(UCS)을 보고하기 위한 긴급 공존 상황(UCS) 알림 윈도우

로 구성된 그룹으로부터 선택되는 최대 세 개의 회선 쟁탈 윈도우를 예정하기 위한

하나의 송신기 모듈(802)을 포함하고,

상기 기지국(800)은 상기 적어도 하나의 CPE(700)에 대해 모든 업스트림 및 다운스트림 송신을 관리하는, WRAN 셀(900)을 관리하기 위한 기지국(BS)(800).
BS(800)에 의해 제어되는 WRAN 통신 시스템(900)을 위한 사용자 댁내 장비(CPE)(700)로서, 상기 사용자 댁내 장비는,

PHY 수퍼프레임의 시작에서 송신되는 수퍼프레임 프리앰블(400)을 포함하는 PHY 수퍼프레임 구조(100)로서, 상기 프리앰블(400)에 이어서 수퍼프레임 제어 헤더(SCH)(102)가 송신되고, 수퍼프레임 프리앰블(400) 및 수퍼프레임 제어 헤더(SCH)(102)는 상기 BS(800)에 의해 점유되는 적어도 하나의 연속되는 제한된 TV 채널의 각각에서 병렬로 송신/수신되는 PHY 수퍼프레임 구조(100),

상기 SCH(102)에 이어서 송신되어,

(a) 다운스트림(DS) 서브-프레임(203), 및

(b) 업스트림(US) 서브-프레임(204)

을 포함하도록 하는 적어도 하나의 프레임 구조(200)로서,

1. 범위 설정을 위해 사용되는 초기화 윈도우,

2. 상기 BS(800)로부터의 업스트림 대역폭 할당을 요청하기 위해 CPE(700)에 의해 사용되는 대역폭 윈도우(207), 그리고

3. 상기 BS(800)로 점유자들과의 긴급 공존 상황을 보고하기 위한 긴급 공존 상황(UCS) 알림 윈도우

의 최대 세 개의 회선 쟁탈 윈도우가 그 US 서브-프레임의 시작에서 예정될 수도 있는, 적어도 하나의 프레임 구조(200);

상기 PHY 수퍼프레임 구조(100)에 따라 포맷화 된 수신된 수퍼프레임의 수신 처리를 위한 수신기 처리 모듈(701.1)을 갖는 수신기 구성요소(701); 그리고

상기 PHY 수퍼프레임 구조(100)에 따라 포맷화 되고, 상기 송신기 구성요소(802)에 의해 송신되는 PHY 수퍼프레임의 송신 처리를 위한 송신기 처리 모듈(702.1)을 갖는 송신기 구성요소(702)

를 포함하는, WRAN 통신 시스템을 위한 사용자 댁내 장비(CPE).