KR20090125120A

KR20090125120A - 무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보 전송 방법

Info

Publication number: KR20090125120A
Application number: KR1020097019752A
Authority: KR
Inventors: 천진영; 임빈철; 이욱봉; 이문일; 고현수; 박성호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-12-03
Also published as: US20100124194A1; WO2008133461A1; KR101108718B1

Abstract

무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보를 전송하는 방법은 브로드캐스트 정보를 전송하고, 및 셀 내 적어도 하나의 이동국으로부터 상향링크 채널 상으로 상기 브로드캐스트 정보가 성공적으로 수신되었는지 여부에 관한 ACK(Acknowledgement) /NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 수신하는 것을 포함한다. 이동국이 브로드캐스트 정보를 성공적으로 수신하는 지 여부를 기지국이 파악할 수 있고, 이 정보를 통해 브로드캐스트 정보의 수신율을 높이는 다양한 조치를 취할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보 전송 방법{Method of transmitting broadcast information in wireless communication system}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보의 수신 신뢰성을 높이기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적인 무선통신 시스템에 있어서, 브로드캐스트 정보는 브로드캐스트 채널을 통해 전송된다. 브로드캐스트 정보는 무선 자원 할당이나 동기화를 위한 정보와 같은 제어 정보를 포함한다. 이하에서, 브로드캐스트 채널은 특정 영역(예를 들어, 셀 또는 섹터) 내의 모든 사용자로 보내는 채널이고, 멀티캐스트 채널은 사용자의 특정 그룹으로 보내는 채널이고, 유니캐스트 채널은 특정 사용자에게 보내는 채널을 말한다. 브로드캐스트 채널의 일 예로 기지국이 이동국을 호출하기 위한 페이징 채널(paging channel)이 있다. IEEE((Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준에 나타나는 맵(MAP)은 브로드캐스트 정보의 하나이다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국에서 이동국으로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 이동국에서 기지국으로의 통신을 의미한다.

브로드캐스트 정보는 기지국이 서비스를 제공하는 영역 내의 모든 이동국이 수신할 수 있어야 한다. 이동국이 브로드캐스트 정보를 수신하지 못하면 동기화나 무선자원 할당 정보를 알 수가 없어 기지국과의 정상적인 통신이 불가능하다. 그러나 같은 셀 내라도 채널 환경은 이동국에 따라 다르다. 예를 들어, 이동국이 기지국에서 멀어질수록 기지국과 이동국 사이의 채널 상태는 악화될 수 있다.

미국특허공개공보 제2006-0154672호는 무선통신 시스템에서 브로드캐스트 채널로 프레임을 전송하는 방법을 개시한다. 기지국은 브로드캐스트 채널에 대응하는 복수의 물리 채널을 지원한다. 프레임은 각 물리 채널에 대한 별도의 브로드캐스트 채널을 포함한다.

채널 환경이 달라지더라도 이동국이 브로드캐스트 정보를 성공적으로 수신할 수 있도록 하는 방법이 필요하다.

[기술적 과제]

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선통신 시스템이 브로드캐스트 정보를 전송하는 방법을 제공하는 데에 있다.

[기술적 해결방법]

일 양태에 있어서, 무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보를 전송하는 방법은 브로드캐스트 정보를 전송하고, 및 셀 내 적어도 하나의 이동국으로부터 상향링크 채널 상으로 상기 브로드캐스트 정보가 성공적으로 수신되었는지 여부에 관한 ACK(Acknowledgement) /NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 수신하는 것을 포함한다.

다른 양태에 있어서, 무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보를 수신하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 기지국으로부터 브로드캐스트 정보를 수신하고, 및 상기 기지국으로 ACK/NACK 신호를 전송하는 것을 포함하되, 상기 ACK/NACK 신호는 상기 브로드캐스트 정보가 성공적으로 수신되었는지 여부에 관한 정보이다.

[유리한 효과]

이동국이 브로드캐스트 정보를 성공적으로 수신하는 지 여부를 기지국이 파악할 수 있고, 이 정보를 통해 브로드캐스트 정보의 수신율을 높이는 다양한 조치를 취할 수 있다. 따라서, 네트워크의 접속 지연을 막을 수 있고, 통신 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 초기화 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 4는 CDMA 코드 생성을 위한 PRBS의 일 예를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브로드캐스트 정보 전송 방법에 대한 흐름도이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 이동국(10; Mobile Station, MS) 및 기 지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 이동국(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 이동국(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) /OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 전송기에서 데이터는 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기에서 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 전송기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다. 하향링크에서 전송기는 기지국(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 이동국(20)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 이동국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(10)의 일부분일 수 있다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다. 프레임은 물리적 사양에 의해 사용되는 고정된 시간 동안의 데이터 시퀀스이다. 주파수축은 주파수 자원 할당 단위인 서브채널의 인덱스를 나타내며, 시간축은 시간 자원 할당 단위인 OFDMA 심벌의 인덱스를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 프레임은 하향링크 프레임과 상향링크 프레임을 포함한다. TDD(Time Division Duplex)는 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수를 공유하지만 서로 다른 시간에 일어나는 방식이다. 하향링크 프레임은 상향링크 프레임보다 시간적으로 앞선다. 하향링크 프레임은 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), DL(Downlink)-MAP, UL(Uplink)-MAP, 하향링크 버스트 영역의 순서로 시작된다.

상향링크 프레임과 하향링크 프레임을 구분하기 위한 보호시간(guard time)이 프레임의 중간 부분(하향링크 프레임과 상향링크 프레임 사이)과 마지막 부분(상향링크 프레임 다음)에 삽입된다. TTG(transmit/receive transition gap)는 하향링크 버스트와 계속되는(subsequent) 상향링크 버스트 사이의 갭이다. RTG(receive/transmit transition gap)는 상향링크 버스트와 계속되는 하향링크 버스트 사이의 갭이다.

프리앰블은 하향링크 프레임의 초기에 배치되어, 기지국과 이동국 간의 초기 동기, 셀 탐색, 주파수 오프셋 및 채널 추정에 사용된다.

FCH는 프리앰블 다음의 하향링크 프레임의 첫번째 부분이다. 이는 모든 이동국들을 위한 제어 정보로 브로드캐스트 정보이다. FCH는 하향링크 프레임 선행자(DL-Frame Prefix)를 포함할 수 있다. 표 1은 하향링크 프레임 선행자의 일 예를 나타낸다.

표 1에서, '사용된 서브채널 비트맵(used subchannel bitmap)'은 PUSC 영역(zone)에서 사용되는 서브 채널의 그룹을 나타내고, '반복 코딩 지시(repetition coding indication)'는 DL-MAP에 사용되는 반복 코딩 정도(degree)를 나타내고,' 코딩 지시(Coding indication)'는 DL-MAP에 사용되는 코딩 방식을 나타내고, 'DL-MAP 길이 (DL-Map Length)'는 DL-MAP 메시지의 길이를 나타낸다.

DL-MAP은 DL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. DL-MAP은 하향링크 버스트들이 어느 이동국을 위한 데이터인지, 프레임 내에서 어느 영역에 위치하는지를 알려주는 정보를 포함한다. DL-MAP 메시지는 하향링크 채널의 접속을 정의하며, 브로드캐스트 정보이다. DL-MAP 메시지는 DCD(Downlink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트 및 기지국 ID(identifier)를 포함한다. DCD는 현재 맵에 적용되는 하향링크 버스트 프로파일(downlink burst profile)을 기술한다. 하향링크 버스트 프로파일은 하향링크 물리채널의 특성을 말하며, DCD는 DCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.

UL-MAP은 UL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. UL-MAP은 이동국이 전송하는 상향링크 버스트들에 대한 정보를 담고 있다. UL-MAP 메시지는 상향링크 채널의 접속을 정의하며, 브로드캐스트 정보이다. UL-MAP 메시지는 UCD(Uplink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트, UL-MAP에 의해 정의되는 상향링크 할당의 유효 시작 시각을 포함한다. UCD는 상향링크 버스트 프로파일(uplink burst profile)을 기술한다. 상향링크 버스트 프로파일은 상향링크 물리채널의 특성을 말하며, UCD는 UCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다. UCD 메시지는 레인징을 위한 백오프(backoff) 윈도우에 관한 정보를 포함한다.

슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 하나의 버스트는 적어도 하나의 슬롯으로 구성된다. 프레임에서 인접하는(contiguous) 서브채널은 물리적으로 인접할 수 있고, 인접하지 않을 수도 있다. 예를 들어, s+1번째 서브채널과 s+2번째 서브채널은 물리적으로 인접하는 서브채널일 수 있고, 아닐 수도 있다. 왜냐하면, 주파수 선택성(frequency selectivity)을 높이기 위해 서브채널을 물리적인 부반송파에 할당하기 때문이다.

하나의 논리적인 서브채널을 실제 물리적인 부반송파로 매핑(mapping) 하는 것을 서브채널 할당(subchannel allocation) 또는 퍼뮤테이션(permutation)이라고 한다. 다이버시티 서브채널 할당기법 및 AMC((Adaptive Modulation and Coding) 서비채널 할당기법과 같은 여러 가지 서브채널 할당기법이 있을 수 있다. 다이버시티 서브채널 할당기법으로 FUSC(full usage of subcarrier), PUSC(partial usage of subcarrier)이 있다. 다이버시티 서브채널 할당 기법은 논리적인 서브채널을 구성하는 물리적인 부반송파를 분산시켜 주파수 선택성을 높인다. 이와 반대로 AMC 서브채널 할당 기법은 물리적으로 서로 인접해 있는 부반송파로 서브채널을 구성한다. 기지국은 AMC 서브채널의 채널 상태에 따라 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 바꾸어 전송률(throughput)을 높인다.

상향링크에서 서브채널은 다수의 타일(tile)로 구성될 수 있다(construct). 서브채널은 6 타일로 구성되고, 상향링크에서 하나의 버스트는 3 OFDMA 심벌과 1 서브채널로 구성될 수 있다. PUSC(Partial Usage of Subchannels) 순열(permutation)에 있어서, 각 타일은 3 OFDMA 심벌 상에서 4 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. 선택적으로, 각 타일은 3 OFDMA 심벌 상에서 3 인접하는 부반송파를 포함할 수 있다. 빈(bin)은 OFDMA 심벌 상에서 9 인접하는(contiguous) 부반송파를 포함한다. 밴드(band)는 빈의 4 행(row)의 그룹을 말하고, AMC 서브채널은 동일한 밴드에서 6 인접하는 빈들로 구성된다.

하나의 프레임에서 프리앰블, FCH, DL-MAP, UL-MAP은 제어 정보를 제공하는 제어 신호이다. 제어 정보는 모든 사용자들이 수신해야하는 브로드캐스트 정보이므로, 프리앰블, FCH, DL-MAP, UL-MAP은 브로드캐스트 채널을 통해 전송된다. 하향링크 버스트나 상향링크 버스트는 특정 이동국 또는 특정 이동국 그룹을 위한 멀티캐스트 정보 또는 유니캐스트 정보이므로 멀티캐스트 또는 유니캐스트 채널을 통해 전송된다고 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 초기화 과정을 나타낸 흐름도이다. 네트워크 초기화는 이동국이 네트워크로 초기에 진입하는 과정을 나타내며, 이 중 초기 레인징(initial ranging)은 이동국과 기지국 간의 정확한 타이밍 오프셋을 얻고, 초기에 전송파워를 조정하는 과정이다.

도 3을 참조하면, 이동국은 기지국으로부터 전송되는 DL-MAP 메시지를 읽는다(S110). 초기화를 위해 또는 신호를 잃어버린 후에, 먼저 이동국은 하향링크 브로드캐스트 채널을 얻어야 한다. 이동국은 무선 채널을 스캔하여, 프레임 구조를 수신하고, 프리앰블을 통해 기지국과 동기화한다. 이동국은 적어도 하나의 DL-MAP 메시지를 수신하면, MAC(Medium Access Control) 동기화를 얻을 수 있다. DL-MAP을 수신하기 위해서는 먼저 프리앰블에 이은 FCH를 읽어 DL-MAP의 반복 코딩 방식이나 코딩 방식을 알아내야 한다. 이동국은 FCH를 복호하여 하향링크 프레임 선행자 정보를 읽는다.

MAC 동기화를 얻으면, 이동국은 DL-MAP 메시지, DCD 메시지 및 UCD 메시지를 계속해서 수신할 수 있다. 동기화 후에 이동국은 기지국으로부터의 UCD 메시지를 기다려 가능한 상향링크 채널에 관한 전송 파라미터를 얻는다. UCD 메시지는 레인징 요청을 전송할 시간 및 주파수를 포함한다. UCD 메시지는 경합(contention) 기반의 레인징이 수행되는 6 (또는 8) 인접하는 서브채널들의 하나 또는 그 이상의 그룹을 지정할 수 있다(specify). 경합 기반은 적어도 하나 이상의 이동국이 동일한 시간에 동일한 서브채널을 통해 전송할 수 있다는 것을 의미한다.

DL-MAP을 수신한 이동국은 DL-MAP의 수신 여부에 대해 ACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 전송한다(S120). 여기서, ACK 신호는 DL-MAP의 수신 성공을 가리키고, NACK 신호는 DL-MAP의 수신 실패를 가리킨다. 수신 성공은 DL-MAP의 복호에 성공하여 DL-MAP의 정보를 읽을 수 있음을 말한다. 이동국은 FCH의 복호에 실패한 경우 NACK 신호를 전송할 수 있다. 또는, 이동국은 FCH를 읽은 후, DL-MAP의 복호에 실패한 경우 NACK 신호를 전송할 수 있다.

기지국은 수신되는 ACK/NACK 신호를 통해 셀 내의 전체적인 DL-MAP 수신율을 확인할 수 있다. 수신율이 임계치보다 낮으면, 기지국은 수신율을 높이는 방향으로 DL-MAP의 코딩을 조절할 수 있다. 예를 들어, NACK 신호의 수가 임계치보다 많으면 DL-MAP의 반복 코딩 정도를 높이거나, 코딩 방식을 변경할 수 있다.

상향링크 프레임에는 ACK/NACK 신호 전송을 위한 무선 자원이 ACK/NACK 신호의 전송 전에 미리 할당될 수 있다. ACK/NACK 신호를 전송하는 상향링크 채널을 ACK/NACK 채널이라 한다. ACK/NACK 채널은 ACK/NACK 신호를 위한 전용 채널일 수 있고 또는 ACK/NACK 신호에 일시적으로 사용되는 임시 채널일 수 있다. ACK/NACK 채널에서, ACK/NACK 신호는 다른 데이터 또는 하향링크 채널 상태를 나타내는 CQI(Channel Quality Indicator)와 같은 제어신호와 다중화될 수 있다.

ACK/NACK 신호는 경합 기반 전송을 할 수 있다. 경합 기반 전송은 적어도 하나의 이동국이 동일한 ACK/NACK 채널을 통해 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있음을 말한다.

프레임의 기본 구조를 변형시키지 않기 위해, PUSC 또는 선택적 PUSC의 경우에는 3 OFDMA 심벌 상의 적어도 하나의 타일이 ACK/NACK 신호의 무선자원으로 할당될 수 있고, AMC 서브채널의 경우에는 1 OFDMA 심벌 상의 적어도 하나의 빈이 할당될 수 있다. 코히어런트 검출(coherent detection) 또는 논-코히어런트(non-coherent detection) 여부에 따라서 파일럿은 사용할 수도 있고, 사용하지 않을 수도 있다. 파일럿을 연속적으로 할당할 필요가 있을 경우에는 타일 또는 빈 상의 파일럿의 위치가 바뀔 수도 있다.

초기 레인징 간격(initial ranging interval)을 찾기 위해 이동국은 UL-MAP 메시지를 읽는다(S130). 기지국은 적어도 하나 이상의 전송 기회(transmission opportunity)로 이루어진 초기 레인징 간격을 할당한다. 전송 기회는 공인된 일정 그룹의 이동국들이 초기 레인징 요청을 전송할 수 있도록 UL-MAP 등에서 제공되는 할당을 말한다. ACK/NACK 신호를 통해 DL-MAP 수신율을 높임으로써, 셀내 어디에나 위치한 이동국이라도 성공적으로 UL-MAP을 수신할 수 있다.

이동국은 레인징 요청(Ranging Request; RNG-REQ) 메시지를 전송한다(S140). 레인징 요청 메시지는 네트워크 지연을 결정하고, 파워 및/또는 하향링크 버스트 프로파일 변화를 요청하기 위해 초기화시에 이동국으로부터 전송된다. 이동국은 UCD에 포함된 백오프(backoff) 윈도우 내에서 임의로 레인징 슬롯(ranging slot)을 선택하고, 일련의 허용된 코드들로부터 CDMA(Code Division Multiple Access) 코드를 임의로 선택한다. CDMA 코드는 PRBS(pseudo-random bit sequence) BPSK(binary phase shift keying) 코드를 사용할 수 있다. 동일한 시간에 동일한 레인징 슬롯을 통해 레인징 요청 메시지를 전송하는 이동국들은 경합 상태가 된다.

기지국으로부터 아무런 응답이 없으면, 이동국은 다음 임의의 경합 슬롯(contention slot)에서 파워레벨을 증가시켜가며 레인징 요청 메시지를 보낸다(S150).

기지국은 레인징 요청 메시지를 성공적으로 수신한 것을 가리키는 레인징 응답(Ranging Response; RNG-RSP) 메시지를 보낸다(S160). 기지국은 어느 이동국이 CDMA 코드를 보낸 것을 모르므로, 수신한 CDMA 코드와 슬롯을 지정하여, 이동국이 상기 슬롯을 통해 자신을 확인하도록 한다. 레인징 응답 메시지는 브로드캐스트(broadcast) 메시지이다. 레인징을 통해 기지국은 전송 지연에 따른 심벌 타이밍 오프셋, 도플러 쉬프트(Doppler shift)나 오실레이터(oscillator)의 부정확에 따른 주파수 오프셋, 수신 파워 등을 결정한다. 이 정보를 이용하여 기지국은 이동국으로 교정을 보낸다. 이동국은 파워, 타이밍 및 주파수가 정렬될 때까지 레인징을 계속한다. 레인징 응답 메시지는 레인징 상태(ranging status) 정보를 포함한다. 레인징 상태가 '계속(continue)'이면, 이동국은 전송 시도는 성공적이지 않지만 레인징 응답 메시지에서 지정되는 교정을 수행하고, 적당한 백오프 지연 후에 다른 CDMA 코드를 등록한다.

수신된 레인징 응답 메시지의 레인징 상태가 '계속'이면, 이동국은 레인징 요청 메시지를 통해 CDMA 코드를 계속해서 보낸다(S170). 이동국은 레인지 응답 메시지에 지정된 타이밍 및 파워를 갱신하고 레인징 요청 메시지를 보낸다.

기지국은 레인징이 성공하면 레인징 상태가 '성공(success)'인 레인징 응답 메시지를 전송하고, 특정 이동국으로 대역폭을 할당한다(S180). 기지국은 레인징 응답 메시지를 통해 추가적인 미세 튜닝을 계속한다. 레인징 요청/응답 단계들은 기지국이 레인징 성공이나 레인징 중지(abort)를 포함하는 레인징 응답 메시지를 보낼 때까지 반복된다.

이동국은 할당된 슬롯을 통해 자신의 식별자를 포함하는 레인징 요청 메시지를 보낸다(S190). 상기 식별자는 이동국의 MAC 주소와 같은 고유 식별자일 수 있고, 임시 식별자를 보낼 수도 있다.

기지국은 수신된 식별자를 통해 이동국을 식별하고, 1차 관리 CID(primary management connection identifier)를 포함하는 레인징 응답 메시지를 전송한다(S200). CID(connection identifier)는 기지국과 이동국의 MAC에서의 연결을 확인하는 값을 말하고, 1차 관리 CID는 초기 레인징 동안 확립되어 지연 허용(delay-tolerant) MAC(Medium Access Control) 메시지를 전송하는 데 사용되는 연결에 대한 CID이다. 이로써 초기 레인징은 완료된다.

레인징이 완료된 후 기지국과 이동국은 기본 능력(basic capability)을 협상하고, 이동국과 기지국은 서로 인증키(authorization key)를 교환한다. 이동국은 등록요청(Registration Request; REG-REQ) 메시지를 보내고, 기지국은 이에 대한 응답인 등록 응답(Registration Response; REG-RSP) 메시지를 보내 등록한 후, IP 연결도(connectivity)를 확립하고, 시각(time of day)를 확립하고, 기타 동작 파라미터를 전송한다. 이로써 기지국과 이동국 간의 연결이 셋업된다.

DL-MAP이나 UL-MAP과 같은 브로드캐스트 정보는 셀 내의 모든 이동국이 읽을 수 있을 만큼 강인(robust)하게 전송되어야 한다. 즉 DL-MAP이 전송되는 브로드캐스트 채널은 모든 이동국이 수신할 수 있어야 한다. 표 1에 의하면, DL-MAP의 반복 코딩 정도는 1, 2, 4, 6 중에 기지국이 선택할 수 있다. 채널 상태가 가장 나쁘다고 할 수 있는 셀 가장자리에 있는 이동국이 DL-MAP을 읽지 못하는 경우가 발생할 수 있는데, 이 이동국은 무선 자원 할당 정보를 알지 못하기 때문에 읽지 못한다는 신호조차도 보낼 수가 없다.

만약 이동국이 CQI(Channel Qulaity Indicator)를 기지국으로 전송할 수 있다면, 기지국이 이에 맞춰서 DL-MAP를 더 강인하게 보낼 수 있다. 하지만, CQI 정보조차 없다면 기지국은 이동국이 DL-MAP을 읽을 수 있는지 없는지 알 수가 없다. 또한, 모든 이동국이 전 대역에 걸친 CQI 정보를 보낼 수는 없다. CQI 정보를 보낸다 해도 일반적으로 비교적 긴 주기마다 한번씩 보내므로, 브로드캐스트 정보가 있는 경우 CQI 정보를 즉시 반영하기 어려울 수 있다.

제안된 기법에 의하면, 이동국이 DL-MAP을 제대로 받았는지의 여부를 기지국이 파악하여 DL-MAP의 반복 코딩 정도 및/또는 코딩 방식을 적절히 선택하도록 할 수 있다. 기지국과 이동국이 미리 알고 있는 상향 링크의 일부 구간을 DL-MAP을 위한 ACK/NACK 신호를 전송하는 ACK/NACK 무선 자원으로 할당한다. 이동국은 ACK/NACK 무선 자원을 미리 알고 있으므로 DL-MAP을 읽지 못해도 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다. 기지국은 수신한 ACK/NACK 정보를 통해 NACK이 ACK에 비해 정해진 임계치 이상 되면 DL-MAP의 반복 코딩 정도를 높인다. 기지국은 ACK/NACK 신호를 통해 셀 내의 전체적인 채널 상태를 확인할 수 있고, 따라서 브로드캐스트 정보를 모든 이동국이 수신하도록 하기 위한 여러 가지 조치를 취할 수 있다.

이동국은 ACK 신호 및 NACK 신호 중 하나만 전송할 수 있다. 이동국은 ACK 신호는 보내지 않고 NACK 신호만 전송하고, 기지국은 전체 이동국 중 NACK 신호를 보낸 이동국의 비율만 측정할 수도 있다.

이제 ACK/NACK 신호를 전송하는 방법에 대해 기술한다. ACK/NACK 신호를 전송하는 방법은 이동국의 파워 제어 유무에 따라 다를 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상향링크 전송에 대한 파워 제어(power control)가 이루어지는 경우 셀 내의 모든 이동국에 대해 동일한 ACK/NACK 신호를 정의한다. ACK 신호와 NACK 신호에 대해 각각 하나의 코드를 정의하고, 셀 내의 이동국은 ACK/NACK 채널을 통해 ACK 신호 또는 NACK 신호를 전송할 수 있다. 상향링크 전송이 폐회로(closed loop)로 이루어지거나, 상향링크 전송에 대한 파워 제어(power control)가 이루어지는 경우 이동국이 ACK 신호를 보내는지 NACK 신호를 보내는지는 중요하지 않고 기지국이 ACK/NACK 채널을 통해 수신되는 ACK 신호와 NACK 신호의 비율만 알면 된다. 이동국이 파워 제어를 정상적으로 수행하여 기지국이 모든 이동국의 신호를 같은 파워로 수신할 수 있다면, 모든 이동국에 대해 ACK 신호와 NACK 신호를 동일하게 한다. 즉 ACK 신호와 NACK 신호를 위한 신호 두 개를 정하고 모든 이동국은 같은 영역에 ACK과 NACK에 따라 두 개의 신호 중 하나를 전송하는 것이다. 예를 들어서, ACK 신호는 코드 (1,1,1,1)을 사용하고, NACK 신호는 코드 (1,-1,1,-1)을 사용한다고 하자. ACK 신호와 NACK 신호는 서로 직교한다. 전체 이동국은 3개라고 하고, 이동국1(MS1)과 이동국2(MS2)는 ACK 신호를 보내고, 이동국3(MS3)은 NACK 신호를 보낸다고 할 때, 기지국의 수신신호 y는 아래와 같다.

수신신호 y를 ACK 신호와 상관(correlation)시키면 8이 되고, 수신신호 y를 NACK 신호와 상관시키면 4가 된다. 따라서, ACK 신호와 NACK 신호의 비율은 2:1 이 됨을 알 수 있다. 기지국은 NACK 신호의 비율이 특정 임계치, 예를 들어 50% 이상이 나오면 반복 코딩 정도 및/또는 코딩 방식을 좀더 강인하게 할 수 있다. 이 기법에 의하면, ACK/NACK 신호에 부여되는 코드를 간단하게 생성할 수는 있으나, 만약 이동국의 파워 제어가 정확하게 되지 않는다면 ACK 신호와 NACK 신호의 비율은 파워에 따라 변하게 될 것이므로 ACK/NACK 신호의 정확한 비율을 알 수가 없게 된다.

다른 실시예에 있어서, 상향링크 신호에 대한 파워 제어가 이루어지지 않는 경우 각 이동국의 ACK/NACK 신호를 개별적으로 검출하여 그 비율을 계산한다. 모든 이동국별로 ACK/NACK 무선 자원을 모두 할당할 수도 있으나, 이는 오버헤드가 될 수 있으므로 제한된 자원을 할당한다. 제한된 자원을 통해 ACK/NACK 신호를 전송하기 위해 다양한 방법이 가능하다.

일 예로, 이동국간의 ACK/NACK 신호를 CDM(Code Division multiplexing) 기반으로 전송할 수 있다. 각 이동국은 ACK/NACK 신호로 특징적인 코드를 사용하고, 각 특정적인 코드의 직교성이 이동국을 식별하게 한다. 직교 코드를 각 이동국마다 할당하여, 직교 코드를 통해 이동국을 구분할 수 있다.

다른 예로, 경합 기반으로 각 이동국이 정의된 CDMA 코드 집합 중 하나의 CDMA 코드를 선택할 수 있다. 이동국은 PRBS에서 생성된 CDMA 코드 중 하나를 임의로 선택하여 ACK/NACK 신호를 전송할 수 있다.

도 4는 CDMA 코드 생성을 위한 PRBS의 일 예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 이는 다항식(polynomial generator) 1+X¹+X⁴+X⁷+X¹⁵를 구현한 것이다. CDMA 코드는 출력 C_k에 나타나는 가잡음(pseudonoise) 시퀀스의 서브시퀀스이다. CDMA 코드는 서로 직교하지만 이동국이 동시에 동일한 CDMA 코드를 전송하는 경우에는 경합이 발생하게 된다. 이를 경합 기반 방식이라 한다. CDMA 코드의 길이를 144비트로 한다면, PUSC 또는 선택적 PUSC의 경우 각 서브채널 당 48 데이터 부반송파를 사용할 수 있으므로, BPSK로 맵핑한다면 3개의 서브채널을 사용하면 된다(48×3=144). 도 4의 PRBS를 사용하면 총 288 가지의 CDMA 코드를 얻어낼 수 있는데, 그 중 절반은 ACK 신호를 위한 CDMA 코드로, 나머지 절반은 NACK 신호를 위한 CDMA 코드로 사용할 수 있다.

셀 당 이동국의 수가 많으면 3개의 서브채널 단위로 몇 개의 영역을 더 할당할 수 있다. 사용자가 많다고 판단되면 기지국은 3개의 서브채널을 ACK/NACK 무선 자원으로 3개 더 할당할 수 있다. 각 이동국은 CID에 따라 ACK/NACK 무선 자원을 할당할 수 있다. 예를 들어, CID가 3의 배수이면 첫번째 3개의 서브채널에, 3의 배수+1이면 두번째 3개의 서브채널에, 3의 배수+2면 세번째 3개의 서브채널 영역에 할당할 수 있다.

또 다른 예로, 이동국은 ACK/NACK 신호를 위해 CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스를 이용할 수 있다.

CAZAC 시퀀스로는 일반적으로 GCL 시퀀스와 ZC(Zadoff-Chu) 시퀀스의 2가지 종류가 있다. 상기 2가지 시퀀스는 서로 켤레(conjugate) 관계이다. 예를 들어, ZC 시퀀스는 GCL 시퀀스에 켤레를 적용하면 얻을 수 있다.

ZC 시퀀스에 있어서, 원시 인덱스 M에 대응하는 원시 ZC 시퀀스의 k번째 요소(entry) c(k)는 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, N은 양의 정수인 원시 ZC 시퀀스의 길이이다. 원시 인덱스 M은 N에 비교하여(relatively) 소수(prime)이다. N이 소수이면, ZC 시퀀스의 원시 인덱스의 개수는 N-1이다.

ZC 시퀀스 c(k)은 다음 세 가지 특징을 가진다.

수학식 3은 ZC 시퀀스는 언제나 그 크기가 1임을 의미하고, 수학식 4는 ZC 시퀀스의 자동 상관(auto correlation)은 디락-델타(Dirac-delta) 함수로 표시됨을 의미한다. 여기에서 상호 상관은 순환 상관(circular correlation)에 기반한다. 수학식 5는 교차 상관(cross correlation)이 언제나 상수임을 의미한다.

ACK/NACK 신호로 각 이동국마다 순환 쉬프트된 ZC 시퀀스를 할당하거나, 서로 다른 원시 인덱스를 갖는 ZC 시퀀스를 할당한다.

AMC 서브채널에 ZC 시퀀스를 할당하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 하나의 AMC 서브채널은 6 연속된 빈을 포함하고, 하나의 빈은 8개의 데이터 부반송파와 하나의 파일럿 부반송파를 포함한다. 따라서, 하나의 AMC 서브채널은 48 데이터 부반송파를 포함한다. 순환 쉬프트되는 길이 6의 ZC 시퀀스를 사용한다면, 최대 6명의 이동국에 ZC 시퀀스를 할당할 수 있다. 만약 ACK/NACK 무선 자원으로 여러 AMC 서브채널을 할당한다면, AMC 서브채널의 개수가 N이면 길이 6N의 ZC 시퀀스를 사용하 고, 6N 이동국을 다중화할 수 있다. ACK/NACK 신호를 48N 데이터 부반송파에 싣기 위해서 1비트의 ACK/NACK 신호를 확산(spreading) 또는 반복(repetition)하여 8개의 변조된 신호를 생성한 후 6N의 ZC 시퀀스를 입히면 된다. 기지국은 파일럿을 통해서 각 이동국의 채널을 추정한 후, ZC 시퀀스를 디-확산(de-spreading)하여 얻는 8 변조된 신호를 이용하여 1비트의 ACK/NACK 신호를 복호해 낼 수 있다.

PUSC나 선택적 PUSC를 사용하는 경우는 타일별로 호핑(hopping)을 하기 때문에 논리적인 맵핑시에 ZC 시퀀스를 확산시킬 수 있다. 또는 물리적인 맵핑 순서에 따라 확산시킬 수 있다.

ACK/NACK 무선 자원에 할당된 전체 서브채널 영역에 하나의 긴 ZC 시퀀스를 실을 수 있다. 이동국은 임의로 혹은 CID 값에 따라서 정해진 순환 쉬프트 값으로 코딩하여 전송할 수도 있다. 또는 전체 영역을 몇 개로 나누어 각 영역별로 이동국은 짧은 ZC 시퀀스에 대한 순환 쉬프트 값을 사용할 수도 있다. 코히어런트 검출에 있어서, 파일럿도 ACK/NACK 신호와 동일한 ZC 시퀀스를 사용할 수 있다.

왈쉬 코드(Walsh code) 등의 다른 직교 시퀀스도 CAZAC 시퀀스와 동일한 할당 방식을 사용할 수 있다. 만약 하나의 직교 시퀀스로 이동국을 구별하기에는 이동국의 수가 너무 많다면, 서브채널의 수를 늘이는 방법 외에도 둘 이상의 직교 시퀀스를 결합하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 24 부반송파, 12 OFDMA 심벌을 사용한다고 가정하면, 주파수 축으로는 길이 24인 ZC 시퀀스를 사용하고 시간 축으로는 길이 12인 왈쉬 코드를 사용하면 최대 24 × 12 이동국을 수용할 수 있다. 길이 24인 CAZAC 시퀀스나 길이 12인 왈쉬 코드를 만드는 방법은 절단(truncation)이나 제로 패딩(zero padding) 등의 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 혹은 1.5개의 타일(12 데이터 부반송파)에 ZC 시퀀스를 싣고, 4 왈쉬 코드를 실으면 하나의 서브채널로 최대 12×4=48 이동국을 수용할 수 있다. 셀 당 사용자가 많으면 3개의 서브채널 단위로 몇 개의 영역을 더 할당할 수 있다.

도 5를 참조하면, 기지국은 브로드캐스트 정보를 브로드캐스트 채널을 통해 전송한다(S310). 브로드캐스트 정보는 하향링크 제어 채널에 관한 정보 또는 무선 자원할당에 관한 정보일 수 있다.

이동국은 브로드캐스트 정보의 성공적 수신 여부를 관한 ACK/NACK 신호를 전송한다(S320). 이동국은 브로드캐스트 채널상으로 브로드캐스트 정보를 수신한다. 이동국은 브로드캐스트 정보를 복호하는 데 성공하면 ACK 신호를 보내고, 브로드캐스트 정보를 복호하는 데 실패하면 NACK 신호를 보낸다. 또는, ACK 신호 또는 NACK 신호 중 하나만 보낼 수 있다. ACK 신호는 보내지 않고, 복호 실패에 따른 NACK 신호만 전송할 수 있다. ACK/NACK 신호의 전송을 위한 ACK/NACK 무선 자원은 상향링크 프레임에 미리 설정될 수 있다.

다른 전송 시간에 기지국은 새로운 브로드캐스트 정보를 브로드캐스트 채널을 통해 전송한다(S330). 기지국은 ACK/NACK 신호를 통해 셀 내의 이동국들의 브로드캐스트 정보 수신 여부를 확인하고, 브로드캐스트 채널의 전송 파워나 브로드캐스트 정보의 MCS를 조절하여 브로드캐스트 정보의 수신율을 높일 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

Claims

무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보를 전송하는 방법에 있어서,

브로드캐스트 정보를 전송하고, 및

셀 내 적어도 하나의 이동국으로부터 상향링크 채널 상으로 상기 브로드캐스트 정보가 성공적으로 수신되었는지 여부에 관한 ACK(Acknowledgement) /NACK(Not-Acknowledgement) 신호를 수신하는 것을 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상향링크 채널에 대한 무선 자원은 상향링크 프레임에 예약된 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 브로드캐스트 정보는 하향링크 무선 할당에 관한 정보인 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 브로드캐스트 정보는 상향링크 무선 할당에 관한 정보인 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 ACK/NACK 신호는 상기 상향링크 채널에서 다른 제어 신호와 다중화된 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 ACK/NACK 신호는 각 이동국에 할당된 직교 코드를 사용하는 방법.
무선통신 시스템에서 브로드캐스트 정보를 수신하는 방법에 있어서,

기지국으로부터 브로드캐스트 정보를 수신하고, 및

상기 기지국으로 ACK/NACK 신호를 전송하는 것을 포함하되, 상기 ACK/NACK 신호는 상기 브로드캐스트 정보가 성공적으로 수신되었는지 여부에 관한 정보인 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 ACK/NACK 신호는 이동국들간에 CDM(code division multiplexing)을 활용하는 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 ACK/NACK 신호는 ACK/NACK 채널을 통해 전송되는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 ACK/NACK 신호는 상기 ACK/NACK 채널에서 다른 제어 신호와 다중화된 방법.