KR20100051521A

KR20100051521A - 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법

Info

Publication number: KR20100051521A
Application number: KR1020090018734A
Authority: KR
Inventors: 박성호; 천진영; 조희정; 임빈철; 이욱봉
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-05-17
Also published as: CN102239722B; KR20100051526A; CN102239722A; KR101113419B1; KR101540484B1; KR20100051523A; KR20100051527A; RU2011122820A; RU2494575C2

Abstract

무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법은 복수의 시퀀스를 포함하는 시퀀스 세트에서 선택된 대역폭 요청 시퀀스를 대역폭 요청 채널을 통하여 수신하는 단계, 및 상기 대역폭 요청 시퀀스를 통하여 일반적인 대역폭 요청 과정 및 빠른 대역폭 요청 과정 중에서 수행할 대역폭 요청 과정을 선택하는 단계를 포함하되, 상기 시퀀스 세트는 상기 일반적인 대역폭 요청 과정 및 상기 빠른 대역폭 요청 과정에 대응하는 복수의 서브 세트로 구분된다. 대역폭 요청 과정이 보다 신속하고 효율적으로 수행될 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법{Method of performing bandwidth request procedure in wireless communication system}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법에 관한 것이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelssMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelssMAN-SC' 외에'WirelssMAN-OFDM'과 'WirelssMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1이 2005년에 완료되었다.

현재, IEEE 802.16e를 기반으로 새로운 기술 표준 규격인 IEEE 802.16m에 대한 표준화가 진행되고 있다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다.

기지국과 단말 간의 통신은 기지국으로부터 단말로의 하향링크(downlink, DL) 전송 및 단말로부터 기지국으로의 상향링크(uplink, UL) 전송으로 이루어진다. 종래 IEEE 802.16e 기반의 시스템 프로파일(profile)은 하향링크 전송 및 상향링크 전송을 시간 영역(time domain)으로 구분하는 TDD(time division duplex) 방식을 지원한다. TDD 방식은 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수 대역을 사용하면서 서로 다른 시간에 수행되는 방식이다. TDD 방식은 상향링크 채널 특성 및 하향링크 채널 특성이 상보적(reciprocal)이기 때문에 주파수 선택적 스케줄링이 간편한 장점이 있다. IEEE 802.16m에서는 TDD 방식뿐만 아니라 FDD(frequency division duplex) 방식이 고려되고 있다. FDD 방식은 하향링크 전송과 상향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 통하여 동시에 수행되는 방식이다. IEEE 802.16e에서는 TDD 방식의 5ms 프레임이 사용되는 반면, IEEE 802.16m에서는 TDD 방식 및 FDD 방식을 사용하기 위한 20ms 슈퍼프레임(super-frame)이 고려되고 있다.

IEEE 802.16e에서 단말은 상향링크로 전송할 데이터가 있으면 기지국으로 대역폭 요청(bandwidth request, BW REQ) 과정을 수행한다. IEEE 802.16e에서의 대역폭 요청 과정은 (1) 대역폭 요청 지시자 전송, (2) 대역폭 요청 지시자에 대한 응답 메시지 전송, (3) 대역폭 요청 메시지 전송, (4) 상향링크 승인 메시지 전송, (5) 상향링크 데이터 전송을 포함하는 5단계 과정이다. 대역폭 요청 지시자는 미리 정해진 직교코드(orthogonal code) 중 하나로 선택되어 경쟁기반 채널을 통하여 전 송된다. 단말이 전송한 대역폭 요청 지시사가 다른 단말의 대역폭 요청 지시자와 충돌하지 않으면, 기지국은 대역폭 요청 지시자에 대한 응답으로 대역폭 요청 메시지의 전송을 위한 상향링크 승인(UL grant) 메시지를 전송한다. 표 1은 대역폭 요청 메시지의 전송을 위한 상향링크 승인 메시지의 예를 나타낸다.

Syntax	Size (bit)	Notes
CDMA_Allocation_IE0 {	-	-
Duration	6	-
UIUC	4	UIUC for transmission
Repetition Coding Indication	2	0b00: No repetition coding 0b01: Repetition coding of 2 used 0b10: Repetition coding of 4 used 0b11: Repetition coding of 6 used
Frame Number Index	4	LSBs of relevant frame number
Ranging Code	8	-
Ranging Symbol	8	-
Ranging subchannel	7	-
BW request mandatory	1	1: Yes 0: No
}	-	-

상향링크 승인 메시지를 수신한 단말은 정해진 무선자원을 통하여 대역폭 요청 메시지를 전송한다. 대역폭 요청 메시지에는 단말의 연결 식별자(connection identifier, CID), 요청하는 무선자원 크기 등의 정보가 포함된다.

대역폭 요청 메시지를 수신한 기지국은 해당 CID를 가진 단말에게 상향링크 데이터 전송을 위한 상향링크 무선자원의 크기 및 위치 정보를 포함하는 상향링크 승인 메시지를 전송한다. 표 2는 상향링크 데이터 전송을 위한 상향링크 승인 메시지의 예를 나타낸다.

Syntax	Size (bit)	Notes
UL-MAP_IE0 {		-
CID	16	-
Start Time	11	-
Subchannel Index	5	-
UIUC	4	-
Duration	10	In OFDM symbols
Midamble repetition interval	2	0b00: Preamble only 0b01: Interval 5: Midamble after every 4 data 0b10: Interval 9: Midamble after every 8 data 0b11: Interval 17: Midamble after every 16 data symbols
if(UIUC==4)		-
Focused_Contention_IE()	16	-
if(UIUC==13)		-
Subchannelized_Network_Entry_IE()	12	-
if(UIUC==15)		-
UL_Extended_IE()	variable	See subclause
Padding nibble, if needed	4	Completing to nearest byte, shall be set to 0x0
}	-	-

단말은 상향링크 데이터 전송을 위한 상향링크 승인 메시지가 지시하는 상향링크 무선자원을 통하여 상향링크 데이터를 전송한다. 상향링크 데이터에는 단말의 CID를 포함하는 헤더(header) 및 데이터의 에러 체크(error check)를 위한 CRC(cyclic redundancy check)가 부가되어 전송된다.

IEEE 802.16m에서는 다양한 멀티미디어 서비스를 위한 E-MBS(Enhanced Multicast Broadcast Service), 음영지역에 대한 서비스 개선을 위한 다중 릴레이(multi-hop relay), 가정이나 사무실에서의 고용량 서비스를 위한 펨토셀(femto-cell) 등의 다양한 통신 서비스 기술을 도입하고 있다. 마크로셀과 릴레이 기지국 및 펨토셀은 간섭 완화를 위해 서로 다른 주파수 대역을 사용할 수 있다. 마크로셀(macro-cell) 내에 수많은 릴레이 기지국이나 펨토셀이 배치되면 단말의 셀간 핸드오버도 잦아지게 되며, 이에 따라 단말은 대역폭 요청 과정을 보다 자주 수행하게 된다. 뿐만 아니라, 화상통신과 같이 고용량의 실시간 서비스를 연속적으로 제공함에 있어서, 대역폭 요청 과정의 지연은 서비스 품질을 악화시키는 원인이 될 수 있다.

무선통신 시스템의 서비스 품질을 향상시키기 위하여 보다 효율적인 대역폭 요청 과정의 수행방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대역폭 요청 과정을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법은 복수의 시퀀스를 포함하는 시퀀스 세트에서 선택된 대역폭 요청 시퀀스를 대역폭 요청 채널을 통하여 수신하는 단계, 및 상기 대역폭 요청 시퀀스를 통하여 일반적인 대역폭 요청 과정 및 빠른 대역폭 요청 과정 중에서 수행할 대역폭 요청 과정을 선택하는 단계를 포함하되, 상기 시퀀스 세트는 상기 일반적인 대역폭 요청 과정 및 상기 빠른 대역폭 요청 과정에 대응하는 복수의 서브 세트로 구분된다.

본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법은 제1 대역폭 요청 과정을 수행하기 위한 시퀀스 세트 및 제2 대역폭 요청 과정을 수행하기 위한 시퀀스 세트 중 어느 하나에서 선택되는 시퀀스를 전송하는 단계, 상기 시퀀스에 대한 응답으로 상향링크 무선자원의 할당정보를 포함하는 상향링크 승인 메시지를 수신하는 단계, 및 상기 상향링크 무선자원을 통하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

대역폭 요청 과정이 보다 신속하고 효율적으로 수행될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16e (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.16m을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(20)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(10: mobile station, MS)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 슈퍼프레임 헤더는 슈퍼프레임의 가장 앞서 배치될 수 있으며, 공용 제어 채널(Common Control Channel)이 할당된다. 공용 제어채널은 슈퍼프레임을 구성하는 프레임들에 대한 정보 또는 시스템 정보와 같이 셀 내의 모든 단말들이 공통적으로 활용할 수 있는 제어정보를 전송하기 위하여 사용되는 채널이다.

하나의 프레임은 8개의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 6 또는 7개의 OFDM 심볼로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 프레임에는 TDD(Time Division Duplexing) 방식 또는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이 적용될 수 있다. TDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, TDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. FDD 방식에서, 각 서브프레임이 동일한 시간의 서로 다른 주파수에서 상향링크 전송 또는 하향링크 전송을 위해 사용된다. 즉, FDD 방식의 프레임내의 서브프레임들은 주파수 영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 주파수 대역을 차지하고, 동시에 이루어질 수 있다.

서브프레임은 적어도 하나의 주파수 구획(Frequency Partition)을 포함한다. 주파수 구획은 적어도 하나의 물리적 자원유닛(Physical Resource Unit, PRU)으로 구성된다. 주파수 구획은 국부적(Localized) PRU 및/또는 분산적(Distributed) PRU를 포함할 수 있다. 주파수 구획은 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, FFR) 또는 멀티캐스트 및 브로드캐스트 서비스(Multicast and Broadcast Services, MBS)와 같은 다른 목적을 위하여 사용될 수 있다.

PRU는 복수개의 연속적인 OFDM 심볼과 복수개의 연속적인 부반송파를 포함하는 자원할당을 위한 기본적인 물리적 유닛으로 정의된다. PRU에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 하나의 서브프레임에 포함되는 OFDM 심볼의 갯수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 하나의 서프프레임이 6 OFDM 심볼로 구성될 때, PRU는 18 부반송파 및 6 OFDM 심볼로 정의될 수 있다. 논리적 자원유닛(Logical Resource Unit, LRU)은 분산적(distributed) 자원할당 및 국부적(localized) 자원할당을 위한 기본적인 논리 단위이다. LRU는 복수개의 OFDM 심볼과 복수개의 부반송파로 정의되고, PRU에서 사용되는 파일럿들을 포함한다. 따라서, 하나의 LRU에서의 적절한 부반송파의 개수는 할당된 파일럿의 수에 의존한다.

논리적 분산 자원유닛(Logical Distributed Resource Unit, DRU)은 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. DRU는 하나의 주파수 구획 내에 분산된 부반송파 그룹을 포함한다. DRU의 크기는 PRU의 크기와 같다. DRU를 형성하는 최소 단위는 하나의 부반송파이다.

논리적 국부 자원유닛(Logical Contiguous Resource Unit, CRU)은 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻기 위하여 사용될 수 있다. CRU는 국부적 부반송파 그룹을 포함한다. CRU의 크기는 PRU의 크기와 같다.

이제, 대역폭 요청 과정에 대하여 설명한다. 대역폭 요청 과정은 단말이 상향링크 전송을 위하여 기지국으로 상향링크 무선자원을 할당해 줄 것을 요청하는 과정이다. 단말은 대역폭 요청 과정을 통하여 상향링크 무선자원을 할당받아 상향 링크 데이터를 전송할 수 있다.

<단말의 전원 on 또는 핸드오버 이후 상향링크 데이터 전송>

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향링크 데이터의 전송과정을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 기지국의 셀 영역 내에서 단말의 전원이 켜지거나 인접셀로부터 핸드오버를 수행하게 되면, 단말은 기지국으로부터 단말의 식별을 위한 MS_ID 및 특정 서비스에 연결하기 위한 Flow ID를 부여받는다(S110). Flow ID는 단말이 특정 서비스(예를 들어, 음성통화, 화상통화, 제어정보 전송 등)를 설정하는데 사용되는 서비스에 대한 ID를 의미한다. 하나의 단말에 대하여 여러 가지 서비스가 제공될 수 있으므로, 단말은 여러 개의 Flow ID를 부여받을 수 있다. Flow ID는 서비스의 주기성 유무를 나타낼 수 있다.

단말은 경쟁 기반 대역폭 요청(Contention based BW REQ) 과정을 수행한다(S120). 경쟁 기반 대역폭 요청 과정은 미리 정해진 직교코드 중에서 단말이 임의로 선택한 시퀀스를 다른 단말과 경쟁적으로 정의된 대역폭 요청 채널(BW REQ channel)을 통하여 전송함으로써 수행된다. 대역폭 요청 채널은 단말이 대역폭 요청 시퀀스 및 대역폭 요청 메시지를 보낼 수 있는 무선자원을 포함한다. 대역폭 요청 채널은 복수의 대역폭 요청 타일을 포함한다. 대역폭 요청 타일은 주파수 영역 또는 시간 영역으로 분산될 수 있다. 대역폭 요청 타일은 복수의 OFDM 심볼 상에 복수의 연속하는 부반송파로 구성된다. 예를 들어, 대역폭 요청 채널은 3개의 분산된 대역폭 요청 타일을 포함할 수 있다. 대역폭 요청 타일은 6 OFDM 심볼 상에 6개 의 연속하는 부반송파로 정의될 수 있다. 경쟁 기반 대역폭 요청 과정은 3 단계 대역폭 요청(3 Step BW REQ) 과정 및 5 단계 대역폭 요청(5 Step BW REQ) 과정을 포함한다. 3 단계 대역폭 요청 과정은 5 단계 대역폭 요청 과정의 절차를 줄여서 보다 빠르게 상향링크 데이터를 전송할 수 있는 방법이다. 5 단계 대역폭 요청 과정이 일반적인 대역폭 요청 과정이라고 하면 3 단계 대역폭 요청 과정은 빠른 대역폭 요청 과정이라 할 수 있다. 3 단계 대역폭 요청 과정 및 5 단계 대역폭 요청 과정의 수행절차에 대하여는 후술한다. 경쟁 기반 대역폭 요청 과정을 통하여 단말은 상향링크 무선자원을 할당받아 초기의 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 만일, 단말이 부여받은 Flow ID에 해당하는 서비스의 주기와 데이터의 크기가 고정되어 있는 경우에는 단말의 대역폭 요청 없이 기지국이 바로 상향링크 무선자원을 할당할 수도 있다.

기지국으로 상향링크 데이터를 전송한 단말은 경쟁 기반 대역폭 요청 과정 또는 비경쟁 기반 대역폭 요청(non-contention based BW REQ) 과정 또는 폴링 정보(Polling IE(information element))를 이용하여 이후의 상향링크 데이터를 전송할 수 있다(S130). 비경쟁 기반 대역폭 요청 과정은 단말이 대역폭 요청을 위해 사용할 시퀀스를 기지국이 미리 알고 있는 경우나 특정 무선자원이 대역폭 요청을 위하여 지정되어 단말이 다른 단말과의 경쟁없이 대역폭 요청을 수행할 수 있는 경우에 수행된다. 폴링 정보는 상향링크 전송에 대한 QoS(Quality of Service) 및 트래픽 특징(traffic characteristics)에 대하여 주기적으로 제공되는 정보이다. 상향링크 데이터를 전송한 단말이 이후에 전송할 상향링크 데이터가 주기성 없는 서비 스에 해당하는 Flow의 데이터인 경우, 단말은 다시 경쟁 기반 대역폭 요청 과정을 수행하여 상향링크 데이터를 전송한다. 단말이 전송할 상향링크 데이터가 주기성 있는 서비스에 해당하는 Flow의 데이터이거나 데이터의 크기가 변하는 경우, 기지국은 단말에게 비경쟁 기반의 대역폭 요청을 위한 무선자원을 지정해주거나 폴링 정보를 이용하여 대역폭 요청 헤더를 전송하도록 할 수 있다. 주기성을 가지거나 데이터의 크기가 변하는 서비스에는 스트리밍(streaming) 서비스 또는 rtPS(real time Polling Service), ertPS(extended real time Polling Service) 등의 실시간 서비스가 있다.

이와 같이, 단말이 이후에 전송할 상향링크 데이터에 대해 경쟁 기반 대역폭 요청 과정을 수행하지 않고 비경쟁 기반 대역폭 요청이나 폴링 정보를 이용한 대역폭 요청을 수행할 수 있으므로, 경쟁 기반 대역폭 요청 과정에서 발생할 수 있는 대역폭 요청 실패로 인한 지연을 방지할 수 있다. 비경쟁 기반 대역폭 요청 과정에서는 별도의 무선자원이 단말에게 할당되어야 하므로, 이로 인한 오버헤드가 발생할 수 있다. 비경쟁 기반 대역폭 요청 과정에서 발생할 수 있는 오버헤드를 줄이고 대역폭 요청 과정의 지연을 줄이기 위하여 3 단계 대역폭 요청 과정이 수행될 수 있다.

이제, 5 단계 대역폭 요청 과정 및 3 단계 대역폭 요청 과정의 수행절차에 대하여 설명한다.

<5 단계 대역폭 요청 과정의 수행절차>

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 5 단계 대역폭 요청 과정의 수행절차를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 단말은 기지국으로 대역폭 요청 지시자를 보낸다(S210). 대역폭 요청 지시자는 미리 정해진 직교 또는 준직교 코드(semi-orthogonal code) 세트 중에서 임의로 하나 선택될 수 있다. 대역폭 요청 지시자로 사용되는 직교 또는 준직교 코드의 종류, 길이 등은 제한되지 않으며, 직교 또는 준직교 코드 세트는 복수로 마련될 수 있고 셀 또는 섹터에 따라 서로 다른 직교 또는 준직교 코드 세트가 사용될 수 있다. 단말은 대역폭 요청 지시자와 함께 대역폭 할당에 필요한 정보를 포함하는 제1 대역폭 요청 메시지를 전송할 수 있다. 대역폭 할당에 필요한 정보에는 MS_ID, Flow ID, 스케줄링 유형 등이 있다. 5 단계 대역폭 요청 과정에서 대역폭 요청 지시자와 함께 전송되는 제1 대역폭 요청 메시지에는 대역폭 할당에 필요한 정보 중 일부가 포함되거나 축소된 형태로 포함될 수 있다. 제1 대역폭 요청 메시지에는 전체 MS_ID가 포함되거나 일부 MS_ID가 포함될 수 있다. 일부 MS_ID는 전체 MS_ID에서 LSB(least significant bit) 또는 MSB(most significant bit)부터 일부 비트가 생략된 형태로 구성될 수 있다. 대역폭 요청 지시자는 경쟁 기반의 대역폭 요청 채널을 통하여 전송될 수 있다. 제1 대역폭 요청 메시지는 물리계층의 상위 계층인 MAC(media access control) 계층의 메시지일 수 있다.

기지국은 전체 직교 또는 준직교 코드 세트를 단말로부터 수신한 대역폭 요청 지시자에 상관(correlation)시켜 특정 임계값을 기준으로 단말이 선택한 시퀀스를 찾을 수 있다. 미리 정의된 대역폭 요청 채널을 통하여 대역폭 요청 지시자가 전송되지 않을 수도 있으며, 하나 이상의 대역폭 요청 지시자가 전송될 수 있다. 기지국은 대역폭 요청 지시자에 대한 제1 대역폭 요청 메시지를 찾는다. 제1 대역폭 요청 메시지에 CRC가 포함되는 경우에는 CRC를 통하여 제1 대역폭 요청 메시지의 에러 여부가 판별된다. 제1 대역폭 요청 메시지에 CRC가 포함되지 않는 경우에는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 또는 CINR(Carrier to Interference Ratio) 등을 통하여 제1 대역폭 요청 메시지의 에러 여부가 판별될 수 있다.

대역폭 요청 지시자에 대한 제1 대역폭 요청 메시지가 수신되지 않거나 에러가 발생한 경우, 기지국은 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수 있다. 즉, 단말은 대역폭 요청 지시자만을 가지고 대역폭 요청 과정을 수행한다. 대역폭 요청 지시자에 대한 제1 대역폭 요청 메시지가 에러 없이 수신되는 경우, 기지국은 5 단계 대역폭 요청 과정 또는 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수 있다. 여기서는 5 단계 대역폭 요청 과정이 수행되는 경우에 대하여 설명한다.

기지국은 단말에게 대역폭 요청 지시자에 대한 ACK(Acknowledgement) 신호를 보낼 수 있다(S220). ACK 신호는 정해진 주기에 전송되거나 생략될 수 있다.

기지국은 제2 대역폭 요청 메시지를 위한 상향링크 승인 메시지(UL grant message)를 전송한다(S230). 기지국이 대역폭 요청 지시자만을 검출한 경우에는 제2 대역폭 요청 메시지를 위한 상향링크 승인 메시지를 전송한다. 이하, 제2 대역폭 요청 메시지를 위한 상향링크 승인 메시지를 제어용 승인 메시지라 한다. 제어용 승인 메시지에는 표 3과 같은 정보가 포함될 수 있다.

Information	note
UL grant type	대역폭 요청 지시자만이 검출된 경우의 UL grant.
confirm BW REQ indicator	수신된 BW REQ 지시자의 시퀀스 인덱스, 영역 정보
resource for BW REQ message	BW REQ 헤더 영역 또는 비경쟁 기반 BW REQ 영역
CRC or Broadcast MS_ID	MS_ID or UL grant type masking

제어용 승인메시지에는 (1) 상향링크 승인 메시지의 유형 정보, (2) 대역폭 요청 지시자에 대한 확인 정보, (3) 제2 대역폭 요청 메시지에 대한 상향링크 무선자원 할당정보, (4) CRC 등이 포함될 수 있다.

상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 5 단계 대역폭 요청 과정 및 3 단계 대역폭 요청 과정에서 사용되는 승인 메시지의 유형을 구분하기 위한 정보이다. 여기서, 상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 대역폭 요청 지시자만이 검출된 경우에 대한 상향링크 승인 메시지임을 지시한다. 상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 별도의 자원영역을 통하여 전송되거나 CRC에 마스킹(masking)되어 전송될 수 있다. 예를 들어, 16 비트의 CRC에 12 비트의 MS_ID가 마스킹되는 경우에 나머지 4 비트에 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹되어 전송될 수 있다.

대역폭 요청 지시자에 대한 확인 정보는 기지국이 수신한 대역폭 요청 지시자의 시퀀스 인덱스, 자원영역 등을 지시한다. 대역폭 요청 지시자로 사용되는 직교 또는 준직교 코드 세트가 여러 가지 용도로 구분될 수 있고, 대역폭 요청 지시자는 직교 또는 준직교 코드 세트의 용도에 대한 추가적인 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 대역폭 요청 지시자의 직교 또는 준직교 코드 세트가 5 단계 대역폭 요청 과정 및 3 단계 대역폭 요청 과정에 따라 구분되어 사용되는 경우에 대역폭 요청 지시자에 대한 확인 정보는 대역폭 요청 과정의 구분에 대한 임계값을 지시하여 이후에 수행될 대역폭 요청 과정이 3 단계 대역폭 요청 과정인지 5 단계 대역폭 요청 과정인지를 나타낼 수 있다.

제2 대역폭 요청 메시지에 대한 상향링크 무선자원 할당정보는 이후에 단말이 전송할 대역폭 요청 메시지의 헤더를 전송하기 위한 자원영역을 나타내거나, 비경쟁 기반의 대역폭 요청 과정에서는 비경쟁 기반의 대역폭 요청 메시지를 전송하기 위한 자원영역을 나타낼 수 있다.

CRC는 제어용 승인메시지의 에러 여부를 검출하기 위한 것으로, CRC에는 MS_ID 또는 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹될 수 있다. 단말이 제1 대역폭 요청 메시지를 전송하지 않았거나 제1 대역폭 요청 메시지에 에러가 발생하여 기지국이 단말의 MS_ID를 알 수 없는 상태이다. 기지국은 CRC에 MS_ID를 마스킹하지 않거나 브로드캐스트 MS_ID를 마스킹할 수 있다. 브로드캐스트 MS_ID는 이후의 대역폭 요청 과정을 수행하기 위하여 단말에게 임의로 부여되는 MS_ID이다. CRC에 브로드캐스트 MS_ID가 마스킹되지 않거나 CRC의 비트보다 브로드캐스트 MS_ID의 비트가 작은 경우에는 CRC에 제어용 승인메시지에 포함되는 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹될 수 있다.

단말은 제어용 승인메시지를 통하여 할당된 상향링크 무선자원을 통하여 제2 대역폭 요청 메시지를 전송한다(S240). 제2 대역폭 요청 메시지는 MAC 계층의 메시지일 수 있다. 제2 대역폭 요청 메시지에는 대역폭 할당에 필요한 정보의 전체가 포함되거나 제1 대역폭 요청 메시지에 포함되지 않은 나머지 정보가 포함될 수 있다. 제2 대역폭 요청 메시지에는 전체 MS_ID, Flow ID, 요청하는 무선자원의 크기, 스케줄링 유형 등이 포함될 수 있다.

기지국은 제2 대역폭 요청 메시지에 대한 ACK 신호를 보낼 수 있다(S250). ACK 신호는 정해진 주기에 전송되거나 생략될 수 있다.

기지국은 상향링크 데이터를 위한 상향링크 승인 메시지를 전송한다(S260). 이하, 상향링크 데이터를 위한 상향링크 승인 메시지를 데이터용 승인 메시지라 한다. 5 단계 대역폭 요청 과정에서 데이터용 승인 메시지에는 표 4와 같은 정보가 포함될 수 있다.

Information	note
UL grant type	UL grant for UL data trasmission
confirm BW REQ message	수신된 BW REQ 메시지 및 요청 무선자원에 대한 확인
resource for UL data	UL data 전송을 위한 상향링크 무선자원 위치 및 크기
CRC or Broadcast MS_ID	MS_ID or UL grant type masking

데이터용 승인메시지에는 (1) 상향링크 승인 메시지의 유형 정보, (2) 대역폭 요청 메시지에 대한 확인 정보, (3) 상향링크 데이터에 대한 상향링크 무선자원 할당정보, (4) CRC 등이 포함될 수 있다.

상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 상향링크 데이터의 전송을 위한 상향링크 승인 메시지임을 지시한다. 상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 별도의 자원영역을 통하여 전송되거나 CRC에 마스킹(masking)되어 전송될 수 있다. 대역폭 요청 메시지에 대한 확인 정보는 기지국이 수신한 대역폭 요청 메시지에 포함된 MS_ID, Flow ID, 요청하는 무선자원의 크기, 스케줄링 유형 등에 대한 확인 여부를 지시한다. 상향링크 데이터에 대한 상향링크 무선자원 할당정보는 단말이 요청한 무선자원의 크기를 반영하여 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원의 위치 및 크기를 지시한다. CRC는 데이터용 승인메시지의 에러 여부를 검출하기 위한 것으로, CRC에는 전체 MS_ID 또는 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹될 수 있다. CRC의 비트보다 전체 MS_ID의 비트가 작은 경우에는 CRC에 데이터용 승인 메시지에 포함되는 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹될 수 있다.

단말은 데이터용 승인 메시지를 통하여 할당받은 상향링크 무선자원을 통하여 상향링크 데이터를 전송한다(S270). 상향링크 데이터에는 전체 MS_ID가 포함되지 않을 수 있다. 기지국이 단말의 전체 MS_ID를 알고 있으므로 전체 MS_ID가 별도로 전송될 필요가 없다.

<3 단계 대역폭 요청 과정의 수행절차>

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3 단계 대역폭 요청 과정의 수행절차를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 단말은 기지국으로 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지를 보낸다(S310). 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지는 경쟁 기반 대역폭 요청 채널을 통하여 전송될 수 있다. 대역폭 요청 지시자는 미리 정해진 직교 또는 준직교 코드 세트 중에서 임의로 하나 선택될 수 있다. 경쟁 기반 대역폭 요청 채널을 통하여 많은 정보를 전송하는 것은 무선자원의 낭비를 초래할 수 있으므로, 대역폭 요청 메시지에는 대역폭 할당에 필요한 최소한의 정보가 포함되어야 한다. 대역폭 요청 메시지에는 MS_ID, QoS ID, Flow ID, 요청하는 무선자원의 크기를 지시하는 버퍼 크기(buffer size), 수신 전력 레벨 등이 포함될 수 있다. OoS ID는 대역폭 요청의 스케줄링 유형 및 우선권(priority) 등으로 구성된 QoS 인덱스이다. 대역폭 요청 메시지에는 전체 MS_ID가 포함되거나 일부 MS_ID가 포함될 수 있다. 일부 MS_ID는 전체 MS_ID에서 일부의 비트로 구성된다. 즉, 일부 MS_ID는 전체 MS_ID에서 LSB 또는 MSB부터 일부 비트가 생략된 형태로 구성될 수 있다.

기지국은 전체 직교 또는 준직교 코드 세트를 단말로부터 수신한 대역폭 요청 지시자에 상관(correlation)시켜 단말이 선택한 직교 또는 준직교 코드를 찾을 수 있다. 미리 정의된 대역폭 요청 채널을 통하여 대역폭 요청 지시자가 전송되지 않을 수도 있으며, 하나 이상의 대역폭 요청 지시자가 전송될 수 있다. 기지국은 대역폭 요청 지시자에 대한 대역폭 요청 메시지를 찾는다. 기지국은 대역폭 요청 지시자를 이용하여 대역폭 요청 메시지에 대한 채널을 추정하고 복조할 수 있다. 대역폭 요청 메시지에 CRC가 포함되는 경우에는 CRC를 통하여 대역폭 요청 메시지의 에러 여부가 판별된다. 대역폭 요청 메시지에 CRC가 포함되지 않는 경우에는 RSSI 또는 CINR 등을 통하여 대역폭 요청 메시지의 에러 여부가 판별될 수 있다. 대역폭 요청 메시지가 에러 없이 수신된 경우, 기지국은 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행한다.

기지국은 단말에게 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지에 대한 ACK 신호를 보낼 수 있다(S320). ACK 신호는 정해진 주기에 전송되거나 생략될 수 있다.

기지국은 상향링크 데이터를 위한 상향링크 승인 메시지를 전송한다(S330). 상향링크 데이터를 위한 상향링크 승인 메시지를 데이터용 승인 메시지라 할 수 있다. 기지국은 단말이 전송한 대역폭 요청 메시지에 포함되는 정보를 이용하여 데이터용 승인 메시지를 생성하여 전송한다. 3 단계 대역폭 요청 과정에서 데이터용 승인 메시지에는 표 5와 같은 정보가 포함될 수 있다.

Information	note
UL grant type	대역폭 요청 지시자 및 메시지가 모두 검출된 경우의 UL grant.
confirm BW REQ indicator and message	수신된 BW REQ 지시자의 시퀀스 인덱스, MS_ID, 영역 정보
resource for UL data	UL data 전송을 위한 상향링크 무선자원 위치 및 크기
CRC or Broadcast MS_ID	MS_ID or UL grant type masking

3 단계 대역폭 요청 과정에서 데이터용 승인메시지에는 (1) 상향링크 승인 메시지의 유형 정보, (2) 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지에 대한 확인 정보, (3) 상향링크 데이터에 대한 상향링크 무선자원 할당정보, (4) CRC 등이 포함될 수 있다.

상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지가 검출된 경우에 대한 상향링크 승인 메시지임을 지시한다. 상향링크 승인 메시지의 유형 정보는 별도의 자원영역을 통하여 전송되거나 CRC에 마스킹되어 전송될 수 있다. 예를 들어, 16 비트의 CRC에 12 비트의 MS_ID가 마스킹되는 경우에 나머지 4 비트에 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹되어 전송될 수 있다.

대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지에 대한 확인 정보는 기지국이 수신한 대역폭 요청 지시자의 시퀀스 인덱스, 수신된 전체 MS_ID 또는 일부 MS_ID, Flow ID, 요청하는 무선자원의 크기, 스케줄링 유형, 수신된 대역폭 요청에 대한 자원영역(예를 들어, 대역폭 요청 지시자 및 메시지가 전송된 프레임 번호)을 지시한다.

상향링크 데이터에 대한 상향링크 무선자원 할당정보는 단말이 요청한 무선자원의 크기를 반영하여 단말에게 할당되는 상향링크 무선자원의 위치 및 크기를 지시한다.

CRC는 데이터용 승인메시지의 에러 여부를 검출하기 위한 것으로, CRC에는 MS_ID 또는 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹될 수 있다. 기지국이 전체 MS_ID를 아는 경우에는 전체 MS_ID가 CRC에 마스킹될 수 있다. 기지국이 일부 MS_ID만을 아는 경우에는 일부 MS_ID만이 CRC에 마스킹되거나, 일부 MS_ID와 함께 일부 MS_ID의 나머지 부분이 미리 지정된 값(예를 들어, 0)으로 CRC에 마스킹될 수 있다. CRC의 비트보다 전체 MS_ID의 비트가 작은 경우에는 CRC에 3 단계 대역폭 요청의 데이터용 승인 메시지에 포함되는 상향링크 승인 메시지의 유형 정보가 마스킹될 수 있다.

단말은 데이터용 승인 메시지를 통하여 할당받은 상향링크 무선자원을 통하여 상향링크 데이터를 전송한다(S340). 단말은 상향링크 승인 메시지를 수신하여 자신이 전송한 대역폭 요청 메시지의 프레임 번호, 시퀀스 인덱스 등이 일치하면 기지국이 지시하는 무선자원을 통하여 상향링크 데이터를 전송한다. 단말이 대역폭 요청 메시지에 전체 MS_ID를 포함시켜 전송한 경우, 단말은 상향링크 데이터에 전체 MS_ID를 포함시켜 전송할 필요가 없다. 그러나, 단말이 대역폭 요청 메시지에 일부 MS_ID만을 포함시켜 전송한 경우, 단말은 기지국에서 전체 MS_ID를 알려주어야 한다. 일부 MS_ID를 이용하여 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행하는 경우, 전체 MS_ID는 다르지만 일부 MS_ID가 동일하여 다른 단말과의 충돌이 발생할 수 있다. 예를 들어, 대역폭 요청 메시지에 포함되는 Flow ID나 스케줄링 유형 등이 다르거나 전송 프레임 번호 또는 시퀀스 인덱스가 다르면 구분될 수 있다. 그러나, 만약 모든 정보들이 동일하고 전체 MS_ID만 다른 단말이 존재하면 기지국은 대역폭 요청 메시지를 복호할 수 없으며, 단말은 3 단계 대역폭 요청 과정을 다시 시도하거나 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행하여야 한다. 이에 따라, 대역폭 요청 과정의 지연이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해, 단말은 상향링크 데이터에 전체 MS_ID 또는 전체 MS_ID에서 일부 MS_ID를 제외한 나머지 부분을 포함하는 확장 헤더(extended header)를 추가하여 기지국에게 전체 MS_ID를 알려줄 수 있다. 즉, 대역폭 요청 과정에서 대역폭 요청 메시지에 전체 MS_ID가 포함되는지 여부에 따라 상향링크 데이터의 형식이 달라질 수 있다.

<대역폭 요청 과정에서 상향링크 데이터의 형식>

도 6은 대역폭 요청 과정에서 사용되는 상향링크 데이터 형식의 일예를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 5 단계 대역폭 요청 과정 또는 3 단계 대역폭 요청 과정에서 대역폭 요청 메시지에 전체 MS_ID가 포함되어 전송되면 기지국은 단말의 전체 MS_ID를 알 수 있다. 따라서, 단말이 상향링크 데이터 전송시에 전체 MS_ID를 별도로 알려줄 필요가 없다. 단말은 상향링크 데이터에 일반 MAC 헤더(generic MAC header) 및 CRC를 포함시켜 전송한다.

일반 MAC 헤더는 일반적인 데이터의 전송을 위해 사용된다. 일반 MAC 헤더는 다수의 필드를 포함하며, 상향링크 전송뿐만 아니라 하향링크 전송에도 사용될 수 있다. 일반 MAC 헤더에 포함되는 필드에는 HT(Header Type), EH(Extended Header Presence Indicator), Flow ID, EKS(Encryption Key Sequence), Length 등이 포함된다. HT는 헤더의 유형을 나타낸다. EH는 일반 MAC 헤더에 이어서 확장 헤더의 유무를 지시한다. Flow ID는 Flow의 주소를 지시하고, EKS는 암호화 시퀀스를 나타내며, Length는 페이로드(payload)의 길이를 나타낸다. 각 필드의 괄호 속의 숫자는 각 필드의 비트수를 나타낸다. 각 필드의 비트수는 제한되지 않는다.

도 7은 대역폭 요청 과정에서 사용되는 상향링크 데이터 형식의 다른 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 3 단계 대역폭 요청 과정에서 대역폭 요청 메시지에 일부 MS_ID가 포함되어 전송되면 기지국은 단말의 전체 MS_ID를 알 수 없다. 따라서, 단말은 상향링크 데이터 전송시에 전체 MS_ID를 기지국에게 알려 주어야 한다. 단말은 상향링크 데이터에 일반 MAC 헤더, 확장 헤더 및 CRC를 포함시켜 전송한다.

확장 헤더의 포함 여부는 일반 MAC 헤더의 EH 필드에 의해 지시된다. 확장 헤더는 Last, Type, Body Content 등의 필드를 포함한다. Last는 확장 헤더가 마지막 확장 헤더인지 여부를 지시한다. 상향링크 데이터에는 다수의 확장 헤더가 포함될 수 있고, 마지막 확장 헤더에는 Last 필드가 부여되지 않아 마지막 확장 헤더임을 지시할 수 있다. Type은 확장 헤더의 유형을 지시하고, Body Content는 Type에 따른 다양한 정보가 포함된다. Body Content의 길이는 포함되는 정보에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상향링크 데이터에 전체 MS_ID를 포함시키는 경우, 전체 MS_ID는 확장 헤더의 Body Content 필드에 포함될 수 있다. 또는 상향링크 데이터에 전체 MS_ID에서 일부 MS_ID를 제외한 나머지 부분을 포함시키는 경우, 나머지 MS_ID는 확장 헤더의 Body Content 필드에 포함될 수 있다. Body Content 필드에 포함되는 MS_ID의 유형은 Type 필드의 유형에 따라 지시될 수 있다. 상향링크 데이터가 전송될 때, 추가적인 상향링크 무선자원이 필요한 경우 단말은 전체 MS_ID와 함께 필요한 대역폭의 크기를 확장 헤더에 포함시켜 전송할 수 있다. 필요한 대역폭의 크기도 Body Content 필드에 포함될 수 있고, Type 필드의 유형에 따라 지시될 수 있다.

3 단계 대역폭 요청 과정에서 경쟁 기반의 대역폭 요청 채널을 통하여 모든 단말이 전체 MS_ID를 전송하는 경우보다는 경쟁 기반의 대역폭 요청 채널을 통해서는 일부 MS_ID를 전송하고 상향링크 무선자원을 할당받은 단말만이 상향링크 데이터에 전체 또는 나머지 MS_ID를 전송하는 경우가 더욱 효율적일 수 있다.

<대역폭 요청 지시자의 신뢰성을 고려한 대역폭 요청 과정의 수행절차>

초기 접속 또는 핸드오버하는 단말 또는 오랜 시간동안 아이들 상태(idle state)에 있던 단말은 전력 제어의 부정확성으로 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)에 대한 정보를 정확히 알지 못하여 대역폭 요청 지시자의 상관을 위한 적절한 임계값을 추정하지 못할 수 있다. 이는 5 단계 대역폭 요청 과정 또는 3 단계 대역폭 요청 과정에서 대역폭 요청 지시자의 검출 성능을 저하시킬 수 있다. 특히, 검출된 대역폭 요청 지시자를 이용하여 대역폭 요청 메시지에 대한 채널을 추정하고 복조해야 하는 3 단계 대역폭 요청 과정에서는 심각한 성능 저하가 유발될 수 있다. 이러한 대역폭 요청 과정의 성능 저하를 방지하기 위해서는 대역폭 요청 지시자와 함께 전송되는 대역폭 요청 메시지에 포함되는 정보량을 최소화하여야 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 요청 메시지의 정보량을 최소화하는 대역폭 요청 과정의 수행절차를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 단말은 기지국으로 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지를 보낸다(S410). 대역폭 요청 지시자에 대한 추정 성능에 대한 신뢰성을 보장하기 위하여 대역폭 요청 메시지에는 최소한의 정보가 포함된다. 예를 들어, 대역폭 요청 메시지에는 QoS ID 또는 버퍼 크기 중 적어도 어느 하나와 CRC가 포함될 수 있다. OoS ID는 대역폭 요청의 스케줄링 유형 및 우선권 등으로 구성된 QoS 인덱스이다. 버퍼 크기는 단말이 요청하는 무선자원의 크기를 지시한다. 즉, 단말의 MS_ID나 Flow ID 등은 대역폭 요청 메시지에 포함되지 않는다. 따라서 기지국은 대역폭을 요청하는 단말을 알지 못한 상태에서 대역폭 요청 과정을 수행하게 된다.

기지국은 단말에게 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지에 대한 ACK 신호를 보낼 수 있다(S420). ACK 신호는 정해진 주기에 전송되거나 생략될 수 있다.

기지국은 어떤 단말이 어떤 시퀀스를 이용하여 대역폭 요청 지시자를 전송하였는지 알 수 없으므로, 대역폭 요청 지시자로 사용되는 모든 직교 또는 준직교 코드를 대상으로 CRC 체크를 수행한다.

특정 직교 또는 준직교 코드에 대하여 CRC 에러가 검출되지 않으면, 해당 직교 또는 준직교 코드와 대역폭 요청 지시자가 전송된 시점과 함께 수신된 대역폭 요청 메시지의 정보(QoS ID 또는 버퍼 크기)를 포함하는 상향링크 승인 메시지를 전송한다(S430). 대역폭 요청 지시자가 전송된 시점은 프레임 번호, 슬롯, 전송 기회(transmission opportunity), 서브프레임 번호, 대역폭 요청 채널 인덱스 중 적어도 어느 하나로 표현될 수 있다.

상향링크 승인 메시지는 임의의 시점에 전송되거나 고정된 시점에 전송될 수 있다. (1) 상향링크 승인 메시지가 임의의 시점에 전송되는 경우, 단말이 자신의 상향링크 승인 메시지임을 알 수 있도록 상향링크 승인 메시지에는 대역폭 요청 지시자가 전송된 시점인 프레임 번호, 슬롯, 전송 기회(transmission opportunity), 서브프레임 번호, 대역폭 요청 채널 인덱스 중 적어도 어느 하나가 포함되어야 한다. (2) 상향링크 승인 메시지가 고정된 시점에 전송되는 경우, 단말은 전송 기회 또는 대역폭 요청 채널 인덱스 등의 정보만 알고 있으면 상향링크 승인 메시지가 전송되는 시점을 알 수 있다.

단말은 상향링크 승인 메시지를 수신하여 자신이 전송한 대역폭 요청 메시지, 전송시점 및 시퀀스 등이 일치하면 기지국이 지시하는 상향링크 무선자원을 통하여 상향링크 데이터를 전송한다(S440). 상향링크 데이터의 헤더에는 단말의 MS_ID 및 Flow ID 등이 포함되어 전송된다. 상향링크 데이터의 일반 MAC 헤더에는 Flow ID가 포함되고 확장 헤더에는 단말의 MS_ID가 포함될 수 있다. 기지국은 상향링크 데이터에 포함된 MS_ID 및 Flow ID를 통하여 대역폭을 요청하는 단말을 알 수 있다. 단말은 이후에 전송할 상향링크 데이터가 있는 경우에는 상향링크 데이터에 대역폭 요청 메시지를 피기백(piggyback)하여 함께 보낼 수 있다.

한편, 대역폭 요청 메시지에 대한 CRC 에러가 검출되지 않았지만, 기지국이 당장 할당할 무선자원이 없는 경우에 ACK 신호를 보낼 수 있다. 기지국은 어떤 단말이 대역폭을 요청하는지 알 수 없으므로, (1) 별도의 채널을 통하여 해당 시퀀스 및 대역폭 요청 메시지를 브로드캐스팅하거나, (2) 상향링크 승인 메시지를 미리 정한 값(예를 들어, 00...0)으로 전송하거나, (3) 상향링크 승인 메시지에 ACK 신호에 대한 지시자(예를 들어, 0이면 정해진 시간 이후에 데이터 전송, 1이면 즉시 전송)를 포함시킬 수 있다.

이와 같이, 기지국이 대역폭을 요청하는 단말을 알지 못한 상태에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방식을 통하여 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 그리고 대역폭 요청 메시지에 최소한의 정보만이 포함되므로 대역폭 요청 메시지의 디코딩 부담을 줄일 수 있고 대역폭 요청 과정의 수행 기간을 줄일 수 있다. 만일, 여러 단말이 동시에 같은 정보를 포함하는 대역폭 요청 메시지를 전송하는 경우에는 단말 간의 충돌이 발생할 수 있으나, 대역폭 요청 지시자로 사용되는 시퀀스 인덱스 및 대역폭 요청 메시지에 포함되는 QoS ID 또는 버퍼 크기가 동일한 경우는 거의 발생하지 않는다. 따라서, 단말이 대역폭 요청 지시자의 상관을 위한 적절한 임계값을 추정하지 못함으로 인한 대역폭 요청 지시자의 검출의 신뢰성 문제나 대역폭 요청 지시자의 충돌 문제로 인한 성능 저하보다 정확하고 빠른 대역폭 요청 과정이 수행될 수 있다. 또한, 동일한 대역폭 요청 지시자를 사용하는 단말이 2 이상일 경우에도 CRC 체크에 성공한 단말이 하나라도 존재하는 경우에는 정상적인 3 단계 대역폭 요청 과정이 수행될 수 있다. 대역폭 요청 메시지에 대한 CRC 체크에 에러가 발생하면, 기지국은 임계값을 이용한 대역폭 요청 지시자 검출 방법을 통하여 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수도 있다.

5 단계 대역폭 요청 과정을 수행함에 있어서도 단말은 제1 대역폭 요청 메시지에 단말의 MS_ID를 포함시키지 않고 전송할 수 있다. 즉, 기지국이 대역폭을 요청하는 단말을 알지 못한 상태에서 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수 있다. 이러한 경우, 단말은 제2 대역폭 요청 메시지 또는 상향링크 데이터에 자신의 MS_ID를 포함시켜 전송할 수 있다. 5 단계 대역폭 요청 과정에서도 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

<대역폭 요청 과정의 선정방법>

상술한 바와 같이, 3 단계 대역폭 요청 과정은 보다 신속한 대역폭 요청을 수행하기 위한 것이고, 5 단계 대역폭 요청 과정은 경쟁 기반 대역폭 요청 과정을 보다 안정적으로 수행하기 위한 것이다. 어떤 대역폭 요청 과정을 수행할 것인지를 결정하는 주체가 기지국이 될 수도 있고 단말이 될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역폭 요청 과정의 선정방법을 나타낸다.

도 9를 참조하면, 단말은 대역폭을 요청하기 위하여 기지국으로 대역폭 요청 지시자 또는 대역폭 요청 지시자와 함께 대역폭 요청 메시지를 보낸다(S510). 3 단계 대역폭 요청 과정에서 단말은 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지를 보낸다. 5 단계 대역폭 요청 과정에서 단말은 대역폭 요청 지시자만을 보내거나 대역폭 요청 지시자와 함께 대역폭 요청 메시지를 보낸다.

기지국은 단말로부터 수신한 대역폭 요청 지시자 또는 대역폭 요청 메시지를 통하여 3 단계 대역폭 요청 과정 또는 5 단계 대역폭 요청 과정을 선택하여 수행할 수 있다(S520). 단말은 대역폭 요청 지시자 또는 대역폭 요청 메시지를 전송하는 과정에서 원하는 대역폭 요청 과정을 선정할 수 있으며, 기지국은 대역폭 요청 지시자 또는 대역폭 요청 메시지를 수신하는 과정에서 수행할 대역폭 요청 과정을 선정할 수 있다.

표 6은 기지국 또는 단말이 대역폭 요청 과정을 선정하는 기준의 예를 나타낸다.

선정 주체	선정 기준	대역폭 요청 과정
기지국	대역폭 요청 지시자 및 메시지의 수신 상태	3 단계 : 대역폭 요청 지시자 및 메시지 수신 5 단계 : 대역폭 요청 지시자만 수신
단말	대역폭 요청 메시지 전송 여부	3 단계 : 대역폭 요청 지시자 및 메시지 전송 5 단계 : 대역폭 요청 지시자만 전송
	대역폭 요청 지시자의 서브 세트 구분	서비스 유형에 따라 구분 3 단계 : 실시간 서비스에 대한 시퀀스 전송 5 단계 : 비실시간 서비스에 대한 시퀀스 전송
		임의적 선택에 따라 3 단계 : 3 단계 대역폭 요청용 시퀀스 전송 5 단계 : 5 단계 대역폭 요청용 시퀀스 전송

대역폭 요청 지시자와 함께 대역폭 요청 메시지가 전송될 때, 기지국은 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지의 수신 상태를 확인하여 대역폭 요청 과정을 결정할 수 있다. 대역폭 요청 지시자와 함께 대역폭 요청 메시지가 수신된 경우에는 3 단계 대역폭 요청 과정이 수행된다. 대역폭 요청 지시자만이 수신되는 경우, 예를 들어, 단말이 대역폭 요청 지시자만을 전송한 경우 또는 대역폭 요청 메시지에 에러가 발생하여 기지국이 대역폭 요청 지시자만을 검출할 수 있는 경우에는 5 단계 대역폭 요청 과정이 선정된다. 물론, 기지국이 대역폭 요청 지시자 및 대역폭 요청 메시지를 모두 수신할 수 없는 경우에는 대역폭 요청 과정은 실패한 것이며, 단말이 대역폭 요청 과정을 재시도한다.

단말은 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행하길 원하는 경우에는 대역폭 요청 지시자만을 전송하고 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행하길 원하는 경우에는 대역폭 요청 지시자와 함께 대역폭 요청 메시지를 전송하여 대역폭 요청 과정을 결정할 수 있다.

대역폭 요청 지시자의 시퀀스로 직교 또는 준직교의 코드가 이용된다. 따라서, 대역폭 요청 지시자는 대역폭 요청 채널에 CDM(code division multiplexing) 방식으로 전송될 수 있으며, 대역폭 요청 지시자의 시퀀스는 쉽게 구분될 수 있다. 대역폭 요청 지시자로 사용되는 코드 세트는 대역폭 요청 과정을 결정하기 위한 서브 세트로 구분될 수 있다.

대역폭 요청 지시자의 서브 세트는 서비스 유형에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 서비스의 유형은 크게 VoIP(Voice over Internet Protocol)와 같은 실시간 서비스와 일반 데이터 서비스와 같은 비실시간 서비스가 있다. 대역폭 요청 지시자의 서브 세트는 실시간 서비스에 대한 시퀀스 및 비실시간 서비스에 대한 시퀀스로 구분될 수 있다. 실시간 서비스는 지연에 민감하며 비실시간 서비스는 상대적으로 지연에 민감하지 않다. 지연에 민감한 서비스에 대해서는 보다 빠른 대역폭 요청 과정이 수행될 필요가 있다. 따라서, 단말은 자신의 서비스가 지연에 민감한 서비스인 경우에는 실시간 서비스에 대한 시퀀스를 선택하여 보내고, 지연에 민감하지 않은 서비스의 경우에는 비실시간 서비스에 대한 시퀀스를 선택하여 보낼 수 있다. 즉, 단말은 자신의 서비스 유형에 따라 대역폭 요청 지시자의 서브 세트를 선택하여 보낼 수 있다. 단말로부터 비실간 서비스에 대한 시퀀스가 전송되면 기지국은 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수 있다. 단말로부터 실시간 서비스에 대한 시퀀스가 전송되면 기지국은 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수 있다. VoIP와 같이 일정한 크기의 데이터 패킷이 사용되는 경우, 기지국은 미리 정의된 특정 크기의 무선자원을 할당하여 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행할 수 있다.

대역폭 요청 지시자의 서브 세트는 3 단계 대역폭 요청용 시퀀스 및 5 단계 대역폭 요청용 시퀀스로 구분될 수 있다. 3 단계 대역폭 요청용 시퀀스 및 5 단계 대역폭 요청용 시퀀스의 구분 정보 또는 구분된 시퀀스의 인덱스 정보는 브로드캐스팅될 수 있다. 단말은 임의의 수를 생성하여 시퀀스 구분 정보에 기반한 임계값과 비교한다. 예를 들어, 대역폭 요청 지시자로 19개의 시퀀스가 주어질 때, 기지국은 17개의 시퀀스는 5 단계 대역폭 요청용 시퀀스로 정하고, 나머지 2개의 시퀀스는 3 단계 대역폭 요청용 시퀀스로 정할 수 있으며, 이를 브로드캐스팅 채널을 통하여 단말에게 알려줄 수 있다. 대역폭 요청이 필요한 경우, 단말은 임의의 수 q를 생성하여 임계값 p와 비교한다. 단말은 q>p 인지 여부에 따라 3 단계 대역폭 요청 과정 또는 5 단계 대역폭 요청 과정을 선택할 수 있다. 예를 들어, 임계값 p가 2/19이고 0<q≤1 이라고 할 때, q>p 이면 5 단계 대역폭 요청 과정이 수행되고, q≤p 이면 3 단계 대역폭 요청 과정이 수행될 수 있다. 3 단계 대역폭 요청 과정이 선택되면, 단말은 3 단계 대역폭 요청용 시퀀스 중 하나를 대역폭 요청 채널을 통하여 전송한다. 5 단계 대역폭 요청 과정이 선택되면, 단말은 5 단계 대역폭 요청용 시퀀스 중 하나를 대역폭 요청 채널을 통하여 전송한다.

하나의 대역폭 요청 채널을 통하여 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행하는 단말과 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행하는 단말이 시퀀스의 구분없이 대역폭 요청 지시자를 보내게 되면, 기지국은 어느 단말이 3 단계 대역폭 요청 과정을 수행하는지 5 단계 대역폭 요청 과정을 수행하지는 알 수 없다. 대역폭 요청 지시자의 서브 세트를 대역폭 요청 과정에 따라 구분함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.

대역폭 요청 지시자는 대역폭 요청 채널의 파일럿 톤에 실려서 전송될 수 있다. 대역폭 요청 메시지는 동일한 대역폭 요청 채널의 데이터 톤에 실려서 전송될 수 있다.

도 10은 대역폭 요청 채널의 일 예를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 대역폭 요청 채널은 적어도 하나의 대역폭 요청 타일을 포함할 수 있다. 대역폭 요청 채널은 3개의 분산된 대역폭 요청 타일로 구성될 수 있다. 즉, 대역폭 요청 채널에 포함되는 대역폭 요청 타일은 주파수 영역 또는 시간 영역에서 분산되어 배치될 수 있다. 대역폭 요청 타일은 시간영역에서 복수의 OFDM 심볼 및 주파수 영역에서 복수의 부반송파로 구성될 수 있다. 대역폭 요청 타일은 6 OFDM 심볼 상에 6개의 연속하는 부반송파로 구성될 수 있다.

대역폭 요청 타일은 복수의 파일럿 톤(P)과 복수의 데이터 톤(P를 제외한 나머지)으로 구성될 수 있다. 대역폭 요청 타일의 파일럿 톤에는 대역폭 요청 시퀀스가 맵핑되고 데이터 톤에는 대역폭 요청 메시지가 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 대역폭 요청 타일에는 19개의 파일럿 톤과 17개의 데이터 톤이 포함될 수 있다. 복수의 파일럿 톤에 대역폭 요청 시퀀스가 맵핑되고, 이를 이용하여 대역폭 요청 채널의 채널추정 및 사용자 구분이 수행될 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.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 프레임 구조의 일 예를 나타낸다.

도 10은 대역폭 요청 채널의 일 예를 나타낸다.

Claims

무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법에 있어서,

복수의 시퀀스를 포함하는 시퀀스 세트에서 선택된 대역폭 요청 시퀀스를 대역폭 요청 채널을 통하여 수신하는 단계; 및

상기 대역폭 요청 시퀀스를 통하여 일반적인 대역폭 요청 과정 및 빠른 대역폭 요청 과정 중에서 수행할 대역폭 요청 과정을 선택하는 단계를 포함하되, 상기 시퀀스 세트는 상기 일반적인 대역폭 요청 과정 및 상기 빠른 대역폭 요청 과정에 대응하는 복수의 서브 세트로 구분되는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 서브 세트는 수행될 서비스의 유형에 따라 구분되는 것을 특징으로 하는 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 복수의 서브 세트는 실시간 서비스에 대한 서브 세트 및 비실시간 서비스에 대한 서브 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 대역폭 요청 시퀀스는 임의로 선택되는 수와 상기 복수의 서브 세트를 구분하기 위한 임계값을 비교하여 상기 일반적인 대역폭 요청 과정에 대한 서브 세트 및 상기 빠른 대역폭 요청 과정에 대한 서브 세트 중 어느 하나에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 대역폭 요청 채널을 통하여 복수의 대역폭 요청 시퀀스가 다중화되어 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 대역폭 요청 시퀀스와 함께 대역폭 할당을 위해 필요한 정보를 포함하는 대역폭 요청 메시지가 전송되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법에 있어서,

제1 대역폭 요청 과정을 수행하기 위한 시퀀스 세트 및 제2 대역폭 요청 과 정을 수행하기 위한 시퀀스 세트 중 어느 하나에서 선택되는 시퀀스를 전송하는 단계;

상기 시퀀스에 대한 응답으로 상향링크 무선자원의 할당정보를 포함하는 상향링크 승인 메시지를 수신하는 단계; 및

상기 상향링크 무선자원을 통하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 제1 대역폭 요청 과정은 상기 제2 대역폭 요청 과정보다 적은 수의 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 데이터는 대역폭 할당을 위해 필요한 정보를 포함하는 대역폭 요청 메시지인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 데이터는 사용자 데이터인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 대역폭 요청 과정을 수행하는 방법.