KR20100028173A - 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 공존 비콘 프로토콜패킷 송신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷 송신에 관한 것으로, 시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성하는 과정과, SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서, 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 상기 주파수 랜덤 값을 인덱스로 갖는 부채널(sub-channel)을 통해 경쟁 비콘(contention beacon)을 송신하는 과정과, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 부채널을 인덱스를 확인하는 과정과, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간 동안 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 과정을 포함하여, 주파수 축에서의 경쟁을 통해 CBP 패킷을 송신할 WRAN(Wireless Regional Area Network)을 결정함으로써, 전송 지연의 영향 없이 경쟁기반 CBP 전송의 효율이 증가한다

OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), 인지 무선(CR : Cognitive Radio), 공존(co-existence), 자가 구성 윈도우(SCW : Self-Coexistence Window), CBP(Co-existence Beacon Protocol), WRAN(Wireless Regional Area Network)

Description

인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 공존 비콘 프로토콜 패킷 송신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING COEXISTANCE BEACON PROTOCOL PACKET IN A CONGNITIVE RADIO BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 CBP(Coexsitance Beacon Protocol) 패킷을 송신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 무선통신 기술을 발전으로 여러 종류의 통신방식을 사용하는 시스템들이 공존한다. 예를 들어, 2세대 기술이라 칭하는 코드 분할 다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식을 사용하는 무선통신 시스템, 3세대 기술이라 칭하는 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 방식을 사용하는 무선통신 시스템 및 4세대 기술이라 칭하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하는 시스템이 공존한다. 이때, 상기 공존하는 서로 다른 통신 방식을 사용하는 시스템들은 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 서비스를 제공한다. 하지만, 무선 통신을 위한 주파수 자원을 한정적이므 로, 많은 수의 시스템들이 공존하기에는 주파수 자원이 부족해지는 문제가 발생한다.

이에 따라, 이미 할당되어 사용 중인 주파수 대역들 중 일시적으로 사용하지 않는 주파수 대역 또는 채널을 사용하는 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기술이 연구되고 있다. 즉, 특정 주파수 대역에 대한 면허를 가진(licenced) 시스템이라 할지라도 언제나 모든 대역을 사용하는 것은 아니다. 따라서, 상기 인지 무선 기반의 무선통신 시스템은 면허를 가진 시스템에 의해 일시적으로 사용되지 않는 채널을 검색한 후, 검색된 채널을 통해 서비스 영역 내의 사용자 단말들로 서비스를 제공한다. 예를 들어, TV(TeleVision) 신호를 전송하기 위해 할당된 주파수 대역들 중 일시적으로 사용하지 않는 주파수 대역들이 사용될 수 있다.

상기 무선통신 시스템에서 인지 무선 기술을 적용하는 경우, 효율적인 주파수 자원 공유를 위해 각각의 셀을 관장하는 기지국들 각각은 다른 기지국들에 대한 통신 정보를 공유하여야 한다. 이를 위해, 상기 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서, 기지국들은 동기화된 자가 공존 윈도우(Self-Coexistence Window : 이하 ‘SCW'라 칭함) 슬롯(slot)을 통해 자신의 통신 정보를 포함하는 공존 비콘 프로토콜(Coexistence Beacon Protocol : 이하 ‘CBP’라 칭함) 패킷을 인접한 기지국들로 전송하고, 인접한 기지국들은 상기 CBP 패킷을 수신함으로써 통신 정보를 공유한다. 여기서, 상기 SCW 슬롯은 매 프레임에서 미리 약속된 부분에 위치하며, 상기 CBP 패킷은 해당 기지국의 위치, 센싱 결과, 스케줄링 정보, 백업 채널(backup channel) 리스트 등 다양한 자가 공존 알고리즘과 관련된 정보들을 포함한다.

상술한 바와 같이, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서, 기지국들은 SCW를 통해 CBP 패킷을 송수신함으로써, 각 셀에 대한 필요한 정보를 서로 공유한다. 하지만, 상기 SCW는 제한된 양의 자원이므로, 다수의 기지국들이 CBP 패킷을 송신하고자 하는 경우, CBP 패킷의 충돌이 발생하게 된다. 만일, CBP 패킷의 충돌로 인해 기지국들이 인접 기지국으로부터의 CBP 패킷을 정상적으로 수신하지 못하면, 시스템이 원활하게 운용될 수 없다. 따라서, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템이 정상적으로 운용되기 위해서, 상기 CBP 패킷을 충돌이나 오류없이 송수신하기 위한 대안이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 공존 비콘 프로토콜(Coexistence Beacon Protocol : 이하 ‘CBP’라 칭함) 패킷 송신의 충돌을 회피하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 경쟁을 통해 CBP 패킷을 송신할 WRAN(Wireless Regional Area Network)을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 주파수 축에서의 경쟁을 통해 CBP 패킷을 송신할 WRAN을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷을 송신하는 객체의 동작 방법은, 시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성하는 과정과, SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서, 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 상기 주파수 랜덤 값을 인덱스로 갖는 부채널(sub-channel)을 통해 경쟁 비콘(contention beacon)을 송신하는 과정과, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 부채널 을 인덱스를 확인하는 과정과, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간 동안 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서 CBP 패킷을 송신하는 장치는, 시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성하고, SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서, 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 상기 주파수 랜덤 값을 인덱스로 갖는 부채널을 통해 경쟁 비콘을 송신하도록 제어하는 제어기와, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 부채널을 인덱스를 확인하는 검출기와, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간 동안 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 주파수 축에서의 경쟁을 통해 CBP(Coexistence Beacon Protocol) 패킷을 송신할 WRAN(Wireless Regional Area Network)을 결정함으로써, 전송 지연의 영향 없이 경쟁기반 CBP 전송의 효율이 증가한다. 더욱이, 한 심벌 내에서 경쟁이 마무리되어, 경쟁으로 인한 자원의 낭비가 방지된다.

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 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 공존 비콘 프로토콜(Coexistence Beacon Protocol : 이하 ‘CBP’라 칭함) 패킷 송신의 충돌을 회피하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서, CBP 패킷은 기지국뿐만 아니라 사용자 단말에 의해서도 송신될 수 있다. 다시 말해, 단말은 서빙 기지국의 제어에 따라 CBP 패킷을 송신할 수 있다. 또한, CBP 패킷은 기지국뿐만 아니라 단말에 의해서도 수신될 수 있으며, 단말은 수신된 CBP 패킷을 서빙 기지국으로 전달한다. 즉, CBP 패킷을 송수신하는데 있어서, 기지국 및 상기 기지국의 셀 내의 단말들은 하나의 주체로 동작한다. 다시 말해, CBP 패킷 송수신의 논리적 주체는 기지국 또는 단 말 등 하나의 노드가 아니라, 기지국 및 상기 기지국의 셀 내의 단말들을 모두 포함하는 WRAN(Wireless Regional Area Network)이다. 따라서, 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 WRAN을 하나의 객체로서 간주하여 설명한다.

본 발명에 따른 인지 무선 기반의 무선통신 시스템에서, CBP 패킷 송신을 위한 경쟁은 CBP 패킷 송신을 위해 사용되는 SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯 내에서 이루어진다. 상기 SCW 슬롯은 다수의 OFDM 심벌들로 구성되며, 상기 다수의 OFDM 심벌들 중 첫 번째 심벌에서 경쟁이 이루어진다. 상기 첫 번째 심벌은 다수의 부채널(sub-channel)들로 나누어지며, 상기 다수의 부채널들은 논리적 부채널 인덱스(index)로 넘버링되어 있다. 여기서, 부채널은 다수의 부반송파(sub-carrier)들의 묶음을 의미한다. CBP 패킷 송신을 위한 경쟁에 참여하는 WRAN들, 즉, 경쟁자들은 상기 부채널들을 이용하여 주파수 축 상의 경쟁을 수행한다.

경쟁자들은 부채널 인덱스 값 범위 내에서 랜덤한 하나의 값을 발생시킨다. 그리고, 경쟁자들은 자신의 랜덤 값에 일치하는 인덱스를 가진 부채널에서 하나의 경쟁 비콘(contention beacon)을 전송한다. 상기 경쟁 비콘은 CBP 패킷 송신을 위한 경쟁을 위해 고안된 신호이다. 상기 경쟁자들이 상기 경쟁 비콘을 송신한 경우, 가장 작은 인덱스를 가진 부채널을 통해 경쟁 비콘을 송신한 하나의 경쟁자가 경쟁에서 승리하며, SCW 슬롯의 나머지 심벌들을 통해 CBP 패킷을 전송한다. 부채널 인덱스의 개수는 충분히 크게 설정하면, 심벌 내에서 경쟁이 마무리될 확률이 증가하며, 이는 CBP 패킷의 전송 효율이 개선됨을 의미한다. 상술한 경쟁은 매 SCW 슬롯 마다 수행된다.

이때, 각 경쟁자는 경쟁 비콘의 송신 및 수신을 동시에 수행할 수 없으므로, 상기 경쟁 비콘의 길이가 가능한 짧아야 경쟁자들이 보내는 경쟁 비콘을 수신할 수 있다. 따라서, 상기 경쟁 비콘의 길이는 매우 짧은 것이 바람직하다. 즉, 상기 경쟁 비콘의 길이가 짧을수록 경쟁 비콘의 수신을 위한 시간을 더 많이 확보할 수 있다. 하지만, 상기 경쟁 비콘의 길이가 짧을수록 경쟁 비콘의 검출에는 불리할 수 있다. 따라서, 경쟁 비콘의 검출 성능을 증가시키기 위해, 다수의 부채널들을 통해 다수의 경쟁 비콘들이 송신할 수 있다. 이 경우, 1회의 경쟁 비콘 송신을 위해 사용되는 부채널들의 조합은 미리 약속되며, 경쟁자는 상기 조합에 포함되는 부채널들을 통해 수신된 신호들을 결합한 후, 상기 경쟁 비콘의 검출을 시도한다.

이하 본 발명은 구체적인 예를 들어 상술한 부채널 인덱스를 이용한 경쟁 과정을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 3개의 WRAN들이 서로 인접하여 위치하고, 동일한 채널을 사용하고 있는 상황을 가정하자. 3개의 WRAN들, 즉, WRAN-1(40), WRAN-2(120) 및 WRAN-3(130)은 CBP 패킷을 송신하기 위해 매 SCW 슬롯마다 경쟁을 수행해야 하며, 경쟁에서 승리한 경쟁자가 해당 SCW 슬롯에서 CBP 패킷을 송신한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 경쟁을 위해 사용되는 SCW의 첫 번째 심벌이 60개의 부채널들로 나누어진 경우를 가정한다.

경쟁을 수행하고자 하는 상기 WRAN들(40 내지 130)은 0 내지 59의 범위 내에 서 주파수 랜덤 값을 생성한다. 이때, 상기 WRAN-1(40)은 59, 상기 WRAN-2(120)는 2, 상기 WRAN-3(130)은 1을 생성한다. 그리고, 상기 WRAN들(40 내지 130)은 경쟁 비콘 송신 시간에 대한 시간 랜덤 값을 생성한다. 이에 따라, 프레임n의 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌에서, 상기 WRAN들(40 내지 130) 각각은 자신의 시간 랜덤 값에 의해 지시되는 시간에 자신의 주파수 랜덤 값과 일치하는 인덱스를 갖는 부채널을 통해 경쟁 비콘을 송신한다. 이때, 상기 WRAN들(40 내지 130) 각각은 경쟁 비콘을 송신하는 동안 외에는 수신 모드로 동작함으로써, 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신되는지 확인한다.

상기 프래임n의 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 종료된 후, 상기 WRAN들(40 내지 130) 각각은 자신 및 다른 WRAN이 경쟁 비콘을 송신하기 위해 사용한 부채널의 인덱스에 근거하여 경쟁의 승리 여부를 판단한다. 즉, 상기 WRAN-3(130)이 가장 작은 인덱스를 갖는 부채널을 사용하였으므로, 상기 WRAN-3(130)은 자신이 경쟁에서 승리하였음을 인식하고, 상기 WRAN-1(40) 및 상기 WRAN-2(120)은 자신이 경쟁에서 승리하지 아니하였음을 인식한다. 이에 따라, 상기 WRAN-3(130)이 프래임n의 SCW 슬롯의 두 번째 심벌 및 세 번째 심벌을 통해 CBP 패킷을 송신한다. 이때, 상기 WRAN-1(40) 및 상기 WRAN-2(120)은 경쟁의 승리자가 상기 WRAN-3(130)임을 알지 못하여도 무관하다. 따라서, 상기 경쟁 비콘은 송신자에 대한 정보를 포함할 필요가 없다. 다시 말해, 상기 경쟁 비콘은 정보를 포함하는 신호가 아니어도 무방하므로, 단지 수신자가 인식할 수 있는 전력 신호만으로 구성될 수 있다.

이어, 프레임(n+1)의 SCW 슬롯에서, 상술한 바와 유사한 과정을 통해 경쟁이 수행된다. 상기 프레임(n+1)의 SCW 슬롯에서, 상기 WRAN-1(40)은 1, 상기 WRAN-2(120)는 0, 상기 WRAN-3(130)은 3을 주파수 랜덤 값으로 생성한다. 이에 따라, 상기 WRAN-2(120)이 경쟁에서 승리하고, CBP 패킷을 송신한다. 또한, 프레임(n+2)의 SCW 슬롯에서, 상기 WRAN-3(130)은 채널을 이탈하고, 상기 WRAN-1(40)은 2, 상기 WRAN-2(120)는 59를 주파수 랜덤 값으로 생성하였다. 이에 따라, 상기 WRAN-1(40)이 경쟁에서 승리하고, CBP 패킷을 송신한다.

이하 본 발명은 상술한 바와 같이 SCW 슬롯을 획득하기 위한 기지국 및 단말의 동작 절차를 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 기지국 및 상기 단말과 같이 CBP 패킷을 송신하는 객체들을 'CBP 송신자'로 통칭한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 광대역 무선통신 시스템에서 CBP 송신자의 CBP 패킷 송신 절차를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참고하면, 상기 CBP 송신자는 301단계에서 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 시작되는지 확인한다. 즉, 상기 CBP 송신자는 CBP 패킷 송신을 위한 경쟁을 수행할 시점에 도래하였는지 확인한다.

상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 시작되면, 상기 CBP 송신자는 303단계로 진행하여 시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성한다. 여기서, 상기 시간 랜덤 값은 경쟁 비콘을 송신할 시간을 지시하는 값이고, 상기 주파수 랜덤 값은 경쟁 비 콘을 송신할 부채널의 인덱스를 지시하는 값이다. 즉, 상기 CBP 송신자는 어느 시간에 어느 부채널을 통해 경쟁 비콘을 송신할지를 결정한다.

이어, 상기 CBP 송신자는 305단계로 진행하여 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간인지 확인한다. 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간이 아니면, 상기 CBP 송신자는 307단계로 진행하여 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신되는지 확인한다. 상기 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신되지 않으면, 상기 CBP 송신자는 309단계로 진행하여 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 종료되는지 확인한다. 즉, 상기 CBP 송신자는 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 종료될 때까지 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간이 되는지, 또는, 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신되는지 여부를 지속적으로 모니터링(monitoring)한다. 이때, 상기 CBP 송신자는 수신 모드로 동작한다.

상기 305단계에서, 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간이 도래하면, 상기 CBP 송신자는 311단계로 진행하여 송신 모드로 천이한 후, 상가 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널을 통해 경쟁 비콘을 송신한다. 즉, 상기 CBP 송신자는 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널을 통해 상기 경쟁 비콘을 송신한다. 그리고, 상기 CBP 송신자는 수신 모드로 천이한 후, 상기 305단계로 되돌아간다.

상기 307단계에서, 상기 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 CBP 송신자는 313단계로 진행하여 상기 경쟁 비콘이 수신된 부채널 인덱스를 기록한다. 즉, 상기 CBP 송신자는 상기 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 어느 부채널로 수신되었는지 확인하고, 상기 부채널의 인덱스를 기록한다. 그리고, 상기 CBP 송신자는 상기 305단 계로 되돌아간다.

상기 309단계에서, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 종료되면, 상기 CBP 송신자는 315단계로 진행하여 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하는지 여부를 확인한다. 즉, 상기 CBP 송신자는 경쟁의 승리 여부를 판단한다. 만일, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하면, 상기 CBP 송신자는 경쟁에서 승리하지 아니하였음을 판단하고, 본 절차를 종료한다.

반면, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 아니하면, 상기 CBP 송신자는 317단계로 진행하여 SCW 슬롯의 두 번째 심벌부터 CBP 패킷을 송신한다.

상기 도 3를 참고하여 설명한 바와 같이, 상기 CBP 송신자는 경쟁 비콘이 수신된 인덱스에 근거하여 경쟁의 승리 여부를 판단한다. 이때, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘은 존재하지 않지만, 상기 주파수 랜덤 값과 동일한 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 경쟁의 승리 여부는 경쟁 비콘의 송신 시간에 의해 결정된다.

따라서, 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널과 동일한 부채널을 통해 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신된 경우, 상기 313단계에서, 상기 CBP 송신자는 상기 경쟁 비콘의 수신 시간을 기록한다. 그리고, 상기 315단계에서, 상기 CBP 송신자는 상기 경쟁 비콘이 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간보다 먼저 수신되었는지 여부 를 추가적으로 확인한다. 다시 말해, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않고, 동시에, 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널에서 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간보다 먼저 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 송신자는 경쟁에서 승리하였음을 판단한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 광대역 무선통신 시스템에서 CBP 송신자의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 CBP 패킷 송신자는 스펙트럼센서(402), 대역제어기(404), RF(Radio Frequency)수신기(406), OFDM복조기(408), 부반송파디매핑기(410), 심벌복조기(412), 복호화기(414), CBP해석기(416), CBP생성기(418), 부호화기(420), 심벌변조기(422), 부반송파매핑기(424), OFDM변조기(426), RF송신기(428), 경쟁비콘검출기(430), 경쟁비콘생성기(432), CBP제어기(434)를 포함하여 구성된다.

상기 스펙트럼센서(402)는 면허를 가진 시스템의 신호를 검색한다. 즉, 상기 스펙트럼센서(402)는 면허를 가진 시스템의 대역 사용 현황을 확인함으로써, 상기 면허를 가진 시스템에 의해 사용되지 않는 채널을 검색한다. 그리고, 상기 스펙트럼센서(402)는 센싱 결과를 상기 대역제어기(404)로 제공한다.

상기 대역제어기(404)는 상기 스펙트럼센서(402)의 센싱 결과에 따라 운영 채널을 선택하고, 선택된 채널에 대응되는 대역의 신호를 송신 및 수신 하도록 상기 RF수신기(406) 및 상기 RF송신기(428)의 처리 대역을 제어한다. 즉, 상기 대역 제어기(404)는 상기 면허를 가진 시스템에 의해 사용되지 않는 채널로 진입하도록 제어한다.

상기 RF수신기(406)는 안테나를 통해 수신되는 RF 대역의 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 상기 OFDM복조기(408)는 상기 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 구분하고, CP(Cyclic Prefix)를 제거한 후, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 주파수 대역의 신호들을 복원한다. 상기 부반송파디매핑기(410)는 상기 주파수 대역의 신호들을 처리 단위로 분류한다. 예를 들어, 상기 부반송파디매핑기(410)는 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌을 통해 수신된 신호를 추출하여 상기 경쟁비콘검출기(430)로 제공하고, 상기 SCW 슬롯을 나머지 심벌을 통해 수신된 신호를 추출하여 상기 심벌복조기(1112)로 제공한다. 상기 심벌복조기(412)는 상기 신호들을 복조함으로써, 비트열로 변환한다. 상기 복호화기(414)는 상기 비트열을 복호화한다. 상기 CBP해석기(416)는 주변 WRAN으로부터 수신된 CBP 패킷을 해석한다. 즉, 상기 CBP해석기(416)는 상기 CBP 패킷의 송신 WRAN 및 상기 CBP 패킷을 송신한 WRAN에 대한 자가 공존 알고리즘 관련 정보를 확인한다.

상기 CBP생성기(418)는 송신될 CBP 패킷을 생성한다. 여기서, 상기 CBP 패킷은 기지국의 위치, 센싱 결과, 스케줄링 정보, 백업 채널(backup channel) 리스트 등 다양한 자가 공존 알고리즘과 관련된 정보들을 포함한다. 이때, 상기 CBP생성기(418)는 상기 CBP제어기(430)의 제어에 따라 상기 CBP 패킷을 송신한다. 상기 부호화기(420)는 상기 CBP 패킷의 비트열을 부호화한다. 상기 심벌변조기(422)는 상기 비트열을 변조함으로써, 복소 심벌(complex symbol)들로 변환한다. 상기 부반송 파매핑기(424)는 상기 복소 심벌들을 주파수 영역에 매핑한다. 상기 OFDM변조기(426)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 상기 주파수 영역에 매핑된 신호들을 시간 영역 신호로 변환하고, CP를 삽입함으로써, 기저대역 OFDM 심벌들을 구성한다. 상기 RF송신기(428)는 상기 기저대역 OFDM 심벌들을 RF 대역 신호로 상향변환한 후, 안테나를 통해 송신한다.

상기 경쟁비콘검출기(430)는 다른 WRAN에 의해 송신된 경쟁 비콘을 검출한다. 즉, 상기 경쟁비콘검출기(430)는 상기 부반송파디매핑기(410)로부터 제공되는 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌을 통해 수신된 신호 중 적어도 하나의 경쟁 비콘을 검출한다. 여기서, 하나의 경쟁 비콘은 상기 첫 번째 심벌들에 포함되는 다수의 부채널들 중 하나를 통해 수신된다. 따라서, 상기 경쟁비콘검출기(430)는 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌을 통해 수신된 신호를 부채널 단위로 구분하고, 각 부채널에서 상기 경쟁 비콘을 검출한다. 그리고, 상기 경쟁비콘검출기(430)는 경쟁 비콘의 검출 결과, 즉, 어느 부채널에서 경쟁 비콘이 검출되었는지를 상기 CBP제어기(434)로 알린다. 상기 경쟁비콘생성기(432)는 상기 CBP제어기(434)의 제어에 따라 경쟁 비콘을 생성한다. 즉, 상기 경쟁비콘생성기(432)는 상기 CBP제어기(434)에 의해 지시되는 시간에 상기 경쟁 비콘을 생성하고, 상기 경쟁 비콘을 상기 부반송파매핑기(424)로 제공한다.

상기 CBP제어기(434)는 CBP 송신에 관한 제어를 수행한다. 즉, 상기 CBP제어기(434)는 CBP 패킷 송신을 위한 경쟁을 수행하기 위한 랜덤 값을 생성하고, 경쟁 비콘 및 CBP 패킷의 송신을 제어하고, 경쟁의 승리 여부를 판단한다. 상세히 설명 하면, SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간의 시작 시, 상기 CBP제어기(434)는 시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성한다. 여기서, 상기 시간 랜덤 값은 경쟁 비콘을 송신할 시간을 지시하는 값이고, 상기 주파수 랜덤 값은 경쟁 비콘을 송신할 부채널의 인덱스를 지시하는 값이다. 즉, 상기 CBP제어기(434)는 어느 시간에 어느 부채널을 통해 경쟁 비콘을 송신할지를 결정한다. 이에 따라, 상기 CBP제어기(434)는 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 경쟁 비콘을 생성하도록 상기 경쟁비콘생성기(432)를 제어한다. 그리고, 상기 CBP제어기(434)는 상기 경쟁비콘검출기(430)로부터 통지되는 경쟁 비콘이 수신된 부채널 인덱스들을 기록한다.

이후, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간이 종료하면, 상기 CBP제어기(434)는 경쟁의 승리 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 CBP제어기(434)는 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하는지 여부를 확인한다. 만일, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하면, 상기 CBP제어기(434)는 경쟁에서 승리하지 아니하였음을 판단하고, CBP 패킷을 송신하지 않는다. 반면, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 아니하면, 상기 CBP제어기(434)는 SCW 슬롯의 두 번째 심벌부터 CBP 패킷을 송신한다. 즉, 상기 CBP제어기(434)는 CBP 패킷을 생성하도록 상기 CBP생성기(418)를 제어한다.

상기 도 4를 참고하여 설명한 바와 같이, 상기 CBP제어기(434)는 경쟁 비콘이 수신된 인덱스에 근거하여 경쟁의 승리 여부를 판단한다. 이때, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘은 존재하지 않지 만, 상기 주파수 랜덤 값과 동일한 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 경쟁의 승리 여부는 경쟁 비콘의 송신 시간에 의해 결정된다.

따라서, 상기 경쟁비콘검출기(430)는 경쟁 비콘의 수신 시간을 확인하고, 인덱스 및 수신 시간을 상기 CBP제어기(434)로 알린다. 이에 따라, 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널과 동일한 부채널을 통해 다른 WRAN의 경쟁 비콘이 수신된 경우, 상기 CBP제어기(434)는 상기 경쟁 비콘의 수신 시간을 기록한다. 그리고, 경쟁의 승리 여부 판단 시, 상기 CBP제어기(434)는 상기 경쟁 비콘이 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간보다 먼저 수신되었는지 여부를 추가적으로 확인한다. 다시 말해, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않고, 동시에, 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널에서 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간보다 먼저 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP제어기(434)는 경쟁에서 승리하였음을 판단한다.

상기 도 3 및 상기 도 4를 참고하여 설명한 본 발명의 실시 예에서, 가장 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 사용한 CBP 송신자가 경쟁에서 승리한 것으로 인정받고, CBP 패킷을 송신한다. 반대로, 높은 인덱스를 갖는 부채널을 사용한 CBP 송신자가 경쟁에서 승리한 것으로 인정받는 경쟁 승리 여부 판단도 가능함은 자명하다. 즉, 가장 높은 인덱스를 갖는 부채널을 사용한 CBP 송신자가 경쟁에서 승리한 것으로 인정받고, CBP 패킷을 송신하더라도, 이는 본 발명의 실시의 범위에 포함된다.

또한, CBP 패킷 송신을 위한 경쟁 및 경쟁 결과에 따른 CBP 패킷의 송신은 동일한 SCW 슬롯 내에서 이루어진다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따르는 경우, 상기 경쟁 및 상기 CBP 패킷의 송신이 서로 다른 SCW 슬롯 내에서 이루어진다. 다시 말해, n번째 프레임의 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌에서 경쟁이 수행된 후, n+k번째 프레임의 SCW 슬롯의 두 번째 이후 심벌에서 상기 경쟁 결과를 반영한 CBP 패킷의 송신이 수행된다. 이 경우, CBP 송신자는 상술한 바와 같이 경쟁을 수행한 후, 경쟁의 결과를 저장한다. 그리고, k개의 프레임들이 경과한 후, 상기 CBP 송신자는 상기 경쟁의 결과에 따라 CBP 패킷의 송신 여부를 판단하고, 판단에 따라 CBP 패킷을 송신한다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 광대역 무선통신 시스템에서 셀 분포의 예를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 인지 무선 기반의 광대역 무선통신 시스템에서 CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷 송신을 위한 경쟁 결과의 예를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 광대역 무선통신 시스템에서 CBP 송신자의 CBP 패킷 송신 절차를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인지 무선 기반의 광대역 무선통신 시스템에서 CBP 송신자의 블록 구성을 도시하는 도면.

Claims (10)

1. 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷을 송신하는 객체의 동작 방법에 있어서,

   시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성하는 과정과,

   SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서, 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 상기 주파수 랜덤 값을 인덱스로 갖는 부채널(sub-channel)을 통해 경쟁 비콘(contention beacon)을 송신하는 과정과,

   상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 부채널을 인덱스를 확인하는 과정과,

   상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간 동안 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 시간을 확인하는 과정을 더 포함하며,

   상기 CBP 패킷을 송신하는 과정은,

   상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비 콘이 존재하지 않고, 동시에, 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널에서 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간보다 먼저 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 CBP 패킷을 송신하는 과정은,

   상기 SCW 슬롯에서 상기 첫 번째 심벌 구간을 제외한 나머지 구간에 상기 CBP 패킷을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 CBP 패킷을 송신하는 과정은,

   상기 SCW 슬롯을 포함하는 프레임 이후의 프레임의 SCW 슬롯에서 상기 CBP 패킷을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 경쟁 비콘을 송신하는 과정은,

   다수의 부채널들을 통해 다수의 경쟁 비콘들을 송신하는 과정을 포함하는 것 을 특징으로 하는 방법.
6. 인지 무선(CR : Cognitive Radio) 기반의 무선통신 시스템에서 CBP(Co-existence Beacon Protocol) 패킷을 송신하는 장치에 있어서,

   시간 랜덤 값 및 주파수 랜덤 값을 생성하고, SCW(Self-Coexistence Window) 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서, 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간에 상기 주파수 랜덤 값을 인덱스로 갖는 부채널(sub-channel)을 통해 경쟁 비콘(contention beacon)을 송신하도록 제어하는 제어기와,

   상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 부채널을 인덱스를 확인하는 검출기와,

   상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간 동안 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 검출기는, 상기 SCW 슬롯의 첫 번째 심벌 구간에서 경쟁 비콘이 수신되면, 상기 경쟁 비콘이 수신된 시간을 확인하고,

   상기 송신기는, 상기 주파수 랜덤 값보다 낮은 인덱스를 갖는 부채널을 통해 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않고, 동시에, 상기 주파수 랜덤 값이 지시하는 부채널에서 상기 시간 랜덤 값이 지시하는 시간보다 먼저 수신된 경쟁 비콘이 존재하지 않는 경우, 상기 CBP 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 송신기는, 상기 SCW 슬롯에서 상기 첫 번째 심벌 구간을 제외한 나머지 구간에 상기 CBP 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제6항에 있어서,

   상기 송신기는, 상기 SCW 슬롯을 포함하는 프레임 이후의 프레임의 SCW 슬롯에서 상기 CBP 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제6항에 있어서,

    상기 제어기는, 다수의 부채널들을 통해 다수의 경쟁 비콘들을 송신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.

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