KR20100135650A

KR20100135650A - Ｈ-ｆｄｄ 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법

Info

Publication number: KR20100135650A
Application number: KR20100031713A
Authority: KR
Inventors: 임동국; 최진수; 조한규; 곽진삼; 권영현; 문성호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2010-12-27
Also published as: WO2010147415A2; US8553593B2; WO2010147415A3; EP2443770A4; US20110013543A1; WO2010147415A9; EP2443770A2; KR101692723B1

Abstract

H-FDD 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 이를 이용하는 장치가 개시된다. 기지국은 이동통신 시스템에 H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 단말 동작을 지원하기 위해 자원 할당 스케줄링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 특정 프레임 내에서 첫 번째 상향링크 서브프레임, 두 번째 상향링크 서브프레임 및 마지막 상향링크 서브프레임을 유휴(idle) 서브프레임으로 할당하거나 펑처링하여 이들 상향링크 서브프레임을 H-FDD 단말이 사용하지 않도록 스케줄링할 수 있다. 그리고 기지국은 이렇게 스케줄링된 자원 할당 정보를 단말에게 수퍼프레임 헤더, 프리앰블, MAP 정보 등으로 단말에게 전송해 줄 수 있다. 스케줄링된 자원 할당 정보(단말이 이용가능한 서브프레임 인덱스, 위치 등을 포함할 수 있다)를 수신한 단말은 이에 기초하여 신호를 송수신할 수 있다.

Description

Ｈ-ＦＤＤ 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법{The method for performing communication using frame structure supporting H-FDD operation}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, H-FDD 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것이다.

IEEE 802.16m (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 시스템은 H-FDD(Half- Frequency Division Duplex) 단말 동작을 포함하는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 방식 및 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 방식을 모두 지원할 수 있다. IEEE 802.16m 시스템은 하향링크(DL: DownLink) 및 상향링크(UL: UpLink)에서 다중 접속 방식으로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)을 이용한다.

이하에서 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조에 대해 간략히 살펴본다.

도 1은 IEEE 802.16m 시스템에서의 기본 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 각각의 20ms 수퍼프레임은 4개의 같은 크기의 5ms 무선 프레임으로 나누어지며, 수퍼프레임은 수퍼프레임 헤더(SFH: superframe heaader)로 시작된다. 5MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나의 채널 대역폭을 갖는 경우, 각 5ms의 무선 프레임은 8개의 서브프레임으로 구성될 수 있다. 하나의 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 전송을 위해 할당될 수 있다. 제 1 타입은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임이고, 제 2 타입 서브프레임은 7개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임, 제 3 타입 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임으로 정의할 수 있다.

기본 프레임 구조는 H-FDD 단말 동작을 포함하여 FDD 방식 및 TDD 방식에 모두 적용될 수 있다. TDD 시스템에서 각 무선 프레임에서의 전환점(switching points) 수는 2개이다. 전환점(switching points)은 하향링크로부터 상향링크로 또는 상향링크로부터 하향링크로의 방향성의 변화에 따라 정의될 수 있다.

H-FDD 단말은 FDD 시스템에서 포함될 수 있고, H-FDD 단말의 관점에서의 프레임 구조는 TDD 프레임 구조와 유사하다. 그러나 하향링크 및 상향링크 전송은 2개의 개별 주파수 대역에서 일어난다. 하향링크 및 상향링크 간의 전송 간격(transmission gaps)(또한 그 반대)은 전송 및 수신 회로 스위칭을 위해 필요하다.

도 2는 CP 길이가 유효 심볼 길이의 1/8이며 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에 대한 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, FDD 방식을 지원하는 기지국은 동일한 RF 반송파로 동작하는 반-듀플렉스(half-duplex) 및 전체-듀플렉스(full-duplex) 단말을 동시에 지원할 수 있다. FDD 방식을 지원하는 단말은 H-FDD 또는 FDD 방식 중 어느 하나를 이용하여야 한다. 모든 서브프레임들이 하향링크 및 상향링크 전송을 위해 이용 가능하다. 하향링크 및 상향링크 전송은 주파수 영역에서 구분될 수 있다. 하나의 수퍼프레임은 4개의 프레임으로 나누어지고, 하나의 프레임은 8개의 서브프레임으로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, IEEE 802.16m 시스템은 H-FDD(Half- Frequency Division Duplex) 방식 및 F-FDD(Full-Frequency Division Duplex) 방식을 모두 지원해야하는데 시스템의 성능을 최대한으로 올리기 위한 FDD 프레임 구조가 아직까지는 제안된 바가 없다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 단말이 H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 기지국이 H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하는 단말 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하는 기지국 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 단말이 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법은, 기지국으로부터 서브프레임 단위로 할당된 유휴구간(idle time)에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 유휴구간 할당 정보에 기초하여 특정 프레임에서 유휴구간으로 할당된 서브프레임을 제외한 나머지 하나 이상의 서브프레임을 이용하여 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 유휴구간 할당 정보는 상기 특정 프레임에서 유휴 서브프레임으로 할당된 서브프레임은 첫 번째, 두 번째 및 마지막 상향링크 서브프레임인 것을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유휴구간 할당 정보는 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상향링크 서브프레임들에 대해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍이 대응하여 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임 정보를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임들을 제외한 나머지 하향링크 서브프레임들 중 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 첫 번째 상향링크 서브프레임과 동일한 타이밍에 해당하는 첫 번째 하향링크 서브프레임을 통해 수퍼프레임 헤더 또는 프리앰블을 수신할 수 있다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 기지국이 통신을 수행하는 방법은, 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말에 대해 유휴구간(idle time)을 서브프레임 단위로 할당하는 스케줄링을 포함하는 자원 할당 스케줄링을 수행하는 단계; 및 상기 스케줄링에 따른 유휴구간 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 유휴구간 정보는 상기 프레임 구조에서 특정 프레임 내 첫 번째, 두 번째 및 마지막 상향링크 서브프레임이 유휴(idle) 서브프레임으로 할당된 것을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 그리고 상기 유휴구간 정보는 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상향링크 서브프레임들에 대해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍이 대응하여 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임 정보를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임들을 제외한 나머지 하나 이상의 하향링크 서브프레임들을 통해 상기 단말로 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 단말 장치는, 기지국으로부터 서브프레임 단위로 할당된 유휴구간(idle time)에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 수신하는 수신 모듈; 상기 수신한 유휴구간 할당 정보에 기초하여 특정 프레임에서 유휴구간으로 할당된 서브프레임을 제외한 나머지 하나 이상의 서브프레임을 통해 신호를 전송 또는 수신하도록 제어하는 프로세서; 및 상기 프로세서의 제어에 따라 유휴구간으로 할당된 서브프레임을 제외한 나머지 하나 이상의 서브프레임을 통해 신호를 전송 또는 수신하는 RF 유닛을 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하기 위해 통신을 수행하는 기지국 장치는, 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말에 대해 유휴구간(idle time)을 서브프레임 단위로 할당하는 스케줄링을 포함하는 자원 할당 스케줄링을 수행하는 프로세서; 및 상기 스케줄링된에 따른 유휴구간 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 상기 단말로 전송하는 전송 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 F-FDD 프레임 구조에 영향을 주지 않고 H-FDD 단말의 동작을 지원할 수 있다. 따라서, F-FDD 프레임 구조에서 시스템 성능을 상당히 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 IEEE 802.16m 시스템에서의 기본 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 2는 CP 길이가 유효 심볼 길이의 1/8이며 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에 대한 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 3은 AAI 시스템에서 수퍼프레임 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조, FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 5는 AAI 시스템에서의 FDD 프레임 구조, FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조의 다른 예를 나타낸 도면,
도 6은 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 8은 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 1/8 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 1/16 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 10은 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 8.75 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 11은 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 7 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 12 및 도 13은 각각 AAI 시스템에서의 DLgap이 없는 H-FDD 프레임 구조및 ULgap이 없는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 14는 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조, FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 15는 AAI 시스템에서의 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 16은 장치(50)의 구성 요소들을 나타내는 다이어그램이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 예를 들어, 이하의 상세한 설명은 이동통신 시스템이 3GPP LTE 시스템인 경우를 가정하여 구체적으로 설명하나, 3GPP LTE의 특유한 사항을 제외하고는 다른 임의의 이동통신 시스템에도 적용 가능하다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

아울러, 이하의 설명에 있어서 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), AMS(Advanced Mobile Station) 등 이동 또는 고정형의 사용자단 기기를 통칭하는 것을 가정한다. 또한, 기지국은 Node B, eNode B, Base Station, AP(Access Point) 등 단말과 통신하는 네트워크 단의 임의의 노드를 통칭하는 것을 가정한다.

이동 통신 시스템에서 단말(User Equipment)은 기지국으로부터 하향링크(Downlink)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(Uplink)를 통해 정보를 전송할 수 있다. 단말이 전송 또는 수신하는 정보로는 데이터 및 다양한 제어 정보가 있으며, 단말이 전송 또는 수신하는 정보의 종류 용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다. 본 발명에서 F-FDD (Full-FDD) 단말은 F-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말을, H-FDD 단말은 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말을 말한다. 레거시 시스템(legacy system)이라 함은 IEEE 802.16m 이전의 통신 방식을 사용하는 시스템으로서 IEEE 802.16e 시스템 등이 있다.

본 발명에서는 Advanced Air Interface(예를 들어, IEEE 802.16m) 시스템에서 F-FDD 단말, H-FDD 단말 및 레거시 H-FDD 단말을 지원하기 위한 FDD 프레임 구조와 이를 이용하여 신호, 데이터를 송수신하는 단말 및 기지국에 대해 설명한다. 여기서 언급하는 Advanced Air Interface에 대한 것은 일 예 일뿐 시스템의 종류와 정의에 대한 제한을 하지 않는다. AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 프레임 구조는 IEEE 802.16m에서 정의된 FDD 프레임 구조를 기본으로 하여 구성될 수 있다.

기지국은 이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 단말 동작을 지원하기 위해 자원 할당 스케줄링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기지국은 특정 프레임 내에서 첫 번째 상향링크 서브프레임, 두 번째 상향링크 서브프레임 및 마지막 상향링크 서브프레임을 유휴(idle) 서브프레임으로 할당하거나 펑처링하여 이들 상향링크 서브프레임을 H-FDD 단말이 사용하지 않도록 스케줄링할 수 있다. 즉, 기지국은 서브프레임 단위로 하향링크/상향링크 스위칭 등을 위해 유휴구간을 할당할 수 있다. 그리고 기지국은 이렇게 스케줄링된 자원 할당 정보를 단말에게 수퍼프레임 헤더, 프리앰블, MAP 정보 등으로 단말에게 전송해 줄 수 있다. 스케줄링된 자원 할당 정보(단말이 이용가능한 서브프레임 인덱스, 위치 등을 포함할 수 있다)를 수신한 단말은 이에 기초하여 신호를 송수신할 수 있다.

이하에서는 기지국이 H-FDD 단말의 동작을 지원하기 위한 프레임 구조에서 자원 할당 방법 및 자원 할당 스케줄링 방법과, 이러한 자원 할당 및 스케줄링에 기초하여 H-FDD 단말이 신호를 송수신하는 방법에 대해 기술할 것이다.

도 3은 AAI 시스템에서 수퍼프레임 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조는 4개의 프레임이 하나의 수퍼프레임을 구성하며 수퍼프레임 단위로 데이터를 단말에게 전송한다. 따라서 H-FDD 프레임 구조는 기존의 정의된 수퍼프레임 구조를 계승하여 구성될 수 있으며 이때 단말은 기존의 수퍼프레임 구조일 때와 동일하게 기지국에서 전송하는 제어 정보와 같은 중요신호(예를 들어, 수퍼프레임 헤더(SFH), A-Preamble(Advanced-preamble))를 수신할 필요가 있다. 하나의 수퍼프레임 내 각 프레임에서 전송되는 중요 신호의 위치는 도 3에 도시된 바와 같다.

H-FDD 단말은 자신이 속한 그룹에 관계없이 기지국으로부터 중요한 신호인 수퍼프레임 헤더, A-preamble(주 A-프리앰블(primary A- preamble), 부 A-프리앰블(secondary A-preamble)를 수신할 필요가 있다. 단말은 이러한 신호들을 도 3에 나타낸 것과 같이 각 프레임의 첫 번째 서브프레임을 통해 수신할 수 있다. 따라서 각 그룹에 속한 H-FDD 단말들이 기지국으로부터 전송되는 이러한 중요 신호들을 모두 수신하기 위해서, H-FDD 프레임 구조는 상향링크 프레임 영역에서 이러한 중요 신호들이 전송되는 각 프레임의 첫 번째 상향링크 서브프레임을 유휴(idle) 구간으로 할당하거나 펑처링되도록 구성될 필요가 있다. 이러한 방법을 통하여 상향링크 영역에서 각 프레임에서 하나의 서브프레임을 펑처링할 경우에 자원 낭비가 있다는 단점이 있다.

H-FDD 단말에게 제어 정보와 같은 중요 신호를 전송하기 위한 다른 방법으로, 도 3에 나타낸 것처럼 수퍼프레임 내에서 세 번째 프레임 및 네 번째 프레임에서 전송되는 A-프리앰블을 첫 번째 프레임에서 전송한 A-프리앰블(부 A-프리앰블)과 동일한 것으로 재전송할 수 있다. 각 그룹에 해당하는 H-FDD 단말은 기지국으로부터 수퍼프레임 헤더(SFH)와 A-프리앰블(주 A-프리앰블, 부 A-프리앰블)을 수신하여야 하므로 세 번째 및 네 번째 프레임에서 전송되는 동일한 A-프리앰블을 반드시 수신할 필요는 없다.

따라서 H-FDD 프레임 구조에서 H-FDD 단말이 중요 신호를 수신하기 위해, 즉, 수퍼프레임의 첫 번째 및 두 번째 프레임에서 전송되는 중요신호를 수신하기 위해, H-FDD 프레임 구조는 상기 중요 신호가 전송되는 하향링크 서브프레임과 일치하는 상향링크 서브프레임을 유휴(idle) 구간으로 할당하거나 펑처링하도록 구성될 수 있다. 이 경우 모든 프레임에서 하나의 서브프레임을 유휴(idle) 구간으로 할당하거나 펑처링하여 H-FDD 프레임을 구성하는 경우보다 자원 낭비를 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 세 번째와 네 번째 프레임에서 그룹 2에 속한 H-FDD 단말들은 중요 신호(부 A-preamble)를 수신하지 못해 약간의 통신 성능 감소를 수반하게 된다.

이 경우 그룹 1에 속한 H-FDD 단말들은 세 번째 와 네 번째 프레임에서 전송되는 A-프리앰블을 수신하여 수퍼프레임 내에서 전송되는 모든 중요 신호를 다 수신할 수 있으나, 그룹 2에 속한 H-FDD 단말들은 세 번째 및 네 번째 프레임을 통해 수신하지 못하기 때문에 그룹 간의 중요 신호 수신에서 불공평(unfairness)가 발생할 수 있다. 이러한 불공평 문제를 해결하기 위해서 두 번째 프레임까지 첫 번째 서브프레임을 유휴(idle) 구간으로 할당하거나 펑처링하는 것 외에 추가적으로 세 번째나 네 번째 프레임에서 그룹간의 스위칭(switching)을 이용하여 이러한 중요신호 수신의 불공평 문제를 해결할 수 있다.

예를 들어, 네 번째 프레임에서 그룹 스위칭을 이용하는 경우, 도 3에서 첫 번째, 두 번째, 네 번째 프레임에서는 H-FDD 프레임 구조를 위해서 하향링크는 그룹 1, 그룹 2 , 상향링크는 그룹 2, 그룹 1 순서로 하향링크/상향링크 프레임을 할당하나, 세 번째 프레임에서는 그룹 간의 스위칭을 통하여 기본 구조와 반대의 구조인, 즉 하향링크는 그룹 2, 그룹 1, 상향링크는 그룹 1, 그룹 2 순서로 하향링크/상향링크 프레임을 할당할 수 있다.

따라서 이와 같이 그룹 스위칭을 할 경우 그룹 1에 속한 H-FDD 단말이 수신하는 중요신호 종류와 그 수는 그룹 2에 속한 H-FDD 단말이 수신하는 중요신호에 동일하게 되어 공평성(fairness)을 맞출 수 있다. 이러한 그룹 간의 스위칭은 기지국이 그룹 지시자를 H-FDD 단말에게 전송함으로써 상기 H-FDD 단말은 속한 그룹이 변경되었음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, IEEE 802.16m 시스템은 F-FDD 단말과 H-FDD 단말을 모두 지원해야한다. 이때 H-FDD 단말을 지원하기 위한 프레임 구조는 기존에 F-FDD 단말들을 위해 정의된 F-FDD 프레임 구조를 이용하여 구성할 수 있다. F-FDD 프레임 구조가 서브프레임 단위로 구성되기 때문에 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조 또한 서브프레임 단위로 구성될 수 있다. H-FDD 단말들은 기존의 레거시(legacy) 시스템의 H-FDD 단말과 같이 2개의 그룹으로 그룹핑되어 H-FDD 동작을 수행할 수 있다. 각 그룹에 속한 H-FDD 단말들은 F-FDD 단말과는 달리 H-FDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 스위칭(DL/UL switching)을 위한 전이 갭(transition gap)이 필요하다. 또한 H-FDD 프레임 구조가 기존의 FDD 프레임 구조와 일직선으로 프레임 정렬(frame alignment)되기 위해서 기존 FDD 프레임 구조에서 전이 갭(transition gap)을 설정할 필요가 있고, 이를 위해 특정 서브프레임을 유휴(idle) 구간으로 할당하거나 펑처링(puncturing) 하도록 구성될 수 있다.

도 4는 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조, FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 4의 (a)는 F-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 4의 (b)는 F-FDD 단말 및 H-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 4의 (c)는 H-FDD 단말을 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 도시한다.

도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 두 개의 그룹에 속한 H-FDD 단말들은 하향링크/상향링크 스위칭을 위하여, H-FDD 프레임 구조는 하향링크 및 상향링크 영역에서 같은 위치에 존재하는 서브프레임을 전이 갭으로 할당하거나 유휴 구간으로 펑처링할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (c)에서 그룹 1에 속한 H-FDD 단말의 TTG(Transmit Transition Gap)와 그룹 2에 속한 RTG(Receive Transition Gap)을 위하여 하향링크 및 상향링크 영역에서 네 번째 서브프레임을 갭 영역으로 할당하여 펑처링 할 수 있다. 이때 두 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 전이 갭을 위해 펑처링되는 서브프레임의 위치는 일 예일 뿐, 네 번째 서브프레임으로 제한되는 것은 아니다.

그리고 H-FDD 프레임 구조는 그룹 1에 속한 H-FDD 단말의 RTG를 위하여 상향링크 영역의 마지막 상향링크 서브프레임을 펑처링하여 전이 갭으로 구성될 수 있다. 각 그룹에 속한 모든 H-FDD 단말들은 기지국이 전송하는 A-프리앰블 및 수퍼프레임 헤더(SFH)를 수신하여야 하므로, H-FDD 프레임 구조에서 하향링크 영역을 통해 A-프리앰블 및 수퍼프레임 헤더가 전송되는 서브프레임과 동일한 위치에 존재하는 상향링크 서브프레임은 유휴 구간으로 동작되도록 펑처링될 수 있다.

따라서 상향링크 영역에서 A-프리앰블 혹은 수퍼프레임 헤더가 전송되는 서브프레임과 동일한 위치에 존재하는 첫 번째 상향링크 서브프레임은 펑처링되며, 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서 H-FDD 단말은 수퍼프레임 헤더를 수신한 다음에 데이터를 전송하기 위해서는 전이 갭이 필요하다. 이러한 전이 갭을 고려하여 상향링크 영역에서 두 번째 상향링크 서브프레임은 펑처링될 수 있다. 이와 같이, H-FDD 단말들이 수퍼프레임 헤더를 수신하는 프레임에서는 상향링크 영역의 첫 번째 상향링크 서브프레임 및 두 번째 상향링크 서브프레임은 유휴 구간으로 설정되거나 또는 펑처링될 수 있다. 이러한 방식으로 H-FDD 프레임을 구성함으로써 F-FDD 프레임 구조와 일직선으로 맞춰져 프레임 정렬(frame alignment)를 유지할 수 있다.

도 4의 (c)에서 그룹 1에 속한 H-FDD 단말의 RTG가 유휴 시간(idle time)보다 작거나 같을 경우에는, H-FDD 프레임 구조에서 상향링크 영역의 마지막 서브프레임은 펑처링되지 않도록 구성될 수 있다. 따라서 유휴 시간이 상향링크에서 하향링크로 스위칭하는 전이 갭으로 충분하다면, 그룹 1에 속한 H-FDD 단말들은 상향링크 영역에서 데이터 등의 전송을 위하여 4개의 서브프레임을 사용할 수 있다. 그룹 2에 속한 H-FDD 단말들은 수퍼프레임 헤더를 수신하는 프레임에서 수퍼프레임 수신에 따른 전이 갭을 고려하여 수퍼프레임 헤더를 수신하지 않는 프레임보다 1개 적은 상향링크 서브프레임을 이용하여 데이터 등을 전송할 수 있다.

도 4의 (c)에 나타낸 것처럼, 그룹 2에 속한 H-FDD 단말은 기지국으로부터 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서는 1개 상향링크 서브프레임(즉, 세 번째 상향링크 서브프레임)(UL1)을 이용하여 데이터 등을 전송할 수 있지만, 수퍼프레임 헤더가 전송되지 않는 프레임에서는 2개의 상향링크 서브프레임(UL0, UL1)을 이용하여 데이터 등을 전송할 수 있다.

선택적으로, 모든 프레임에서 그룹 2에 속한 H-FDD 단말의 이용가능한 상향링크 서브프레임의 수를 동일하게 유지하기 위해, H-FDD 프레임 구조는 그룹 2에 속한 H-FDD 단말이 두 번째 상향링크 서브프레임(UL0)를 사용하지 않도록 구성될 수 있다.

각 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 스위칭을 위한 전이 갭 (TTG/RTG)이 한 심볼의 길이와 같거나 작은 경우에는, 위에서 두 그룹의 전이 갭을 위해 펑처링된 서브프레임의 일부 심볼을 사용할 수 있다. 즉 전이 갭을 위해 서브프레임을 펑처링하는 것이 아니라 갭이 위치하는 서브프레임의 한 심볼을 갭 으로 할당하고 나머지 심볼들로 서브프레임을 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (c)에서 그룹 1의 세 번째 하향링크 서브프레임(DL 2) 다음에 5개 심볼의 하향링크 서브프레임을 할당할 수도 있다. 또는, 그룹 2의 첫 번째 하향링크 서브프레임(DL0)전에 5개 심볼의 하향링크 서브프레임을 할당할 수도 있다.

H-FDD 단말을 지원하기 위하여, 도 4의 (c)에서 나타낸 2개의 그룹에 대한 H-FDD 프레임 구조 중 하나의 그룹만을 이용하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 (c)에서 그룹 1의 H-FDD 프레임 구조만을 이용할 수 있다. 따라서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조는 도 4의 (c)에서 그룹 1의 프레임 구조와 같이 구성될 수 있으며, 이때 전이 갭을 위하여 네 번째 하향링크 서브프레임(DL3)과 마지막 상향링크 서브프레임(U7)이 펑처링되도록 구성될 수 있다. 따라서 H-FDD 단말의 이용가능한 하향링크 서브프레임의 수 및 상향링크 서브프레임의 수의 비율은 3:3이 된다.

그러나, FDD 프레임 구조의 유휴 시간이 RTG를 포함할 정도로 크다면 전이 갭을 위해 마지막 상향링크 서브프레임을 펑처링할 필요는 없다. 이때는 H-FDD 단말의 이용가능한 하향링크 서브프레임의 수 및 상향링크 서브프레임의 수의 비율이 3:4가 된다. 따라서, H-FDD 단말을 위한 이용가능한 하향링크 서브프레임의 개수 및 상향링크 서브프레임의 개수의 비율은 TTG를 위해 펑처링되는 하향링크 서브프레임의 위치와 RTG를 위해 펑처링되는 마지막 상향링크 서브프레임의 펑처링 여부에 따라 달라질 수 있다.

도 4의 (c)에 나타낸 것과 같이, 서브프레임 펑처링을 이용하여 H-FDD 단말을 지원하는 경우에 F-FDD 단말에는 아무런 영향을 주지 않는다. 따라서 F-FDD 단말은 도 4의 (a)에 나타낸 F-FDD 프레임 구조처럼 하향링크/상향링크에서 모든 서브프레임을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 그러나, H-FDD 단말의 전이 갭을 위하여 하향링크에서 한 심볼을 펑처링하는 경우에는 F-FDD 단말도 하향링크 영역에서 하나의 심볼이 펑처링된 5개의 심볼로 구성된 서브프레임을 이용할 필요가 있다. 따라서 기지국은 이에 대한 지시 혹은 프레임 구성 정보를 모든 단말에게 전송해 줄 수 있다.

도 5는 AAI 시스템에서의 FDD 프레임 구조, FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 F-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 5의 (b)는 F-FDD 단말 및 H-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 5의 (c)는 H-FDD 단말을 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 도시한다.

도 4의 (c)에 도시된 것과 달리, 두 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 스위칭을 위한 전이 갭의 위치를 각 그룹에 속한 H-FDD 단말들에 따라 다르게 설정할 수 있다. 그룹 1에 속한 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 도 5의 (c)에 나타낸 것처럼 전이 갭을 위해서 하향링크 영역에서의 네 번째 하향링크 서브프레임(DL3)과 상향링크 영역에서의 일곱 번째 상향링크 서브프레임(UL7)이 펑처링되도록 구성될 수 있다. 또한 그룹 2에 속한 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 전이 갭을 위해서 다섯 번째 하향링크 서브프레임(DL4)을 펑처링하도록 구성될 수 있다.

그리고, 도 5의 (c)에서, 그룹 2에 속한 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 하향링크 프레임의 첫 번째 서브프레임에서 전송되는 A-프리앰블 이나 수퍼프레임 헤더를 수신하기 위하여 상향링크 프레임의 첫 번째 서브프레임(UL0)은 펑처링되고, 수퍼프레임 헤더가 전송되는 상향링크 프레임에서는 전이 갭을 고려하여 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)이 추가적으로 펑처링되도록 구성될 수 있다.

따라서 그룹 1에 속한 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 도 5의 (c)에 나타낸 것처럼 하향링크는 3개의 서브프레임 (첫 번째, 두 번째, 세 번째 하향링크 서브프레임)으로 구성되며 상향링크도 3개의 서브프레임(다섯 번째, 여섯 번째, 일곱 번째 상향링크 서브프레임)으로 구성될 수 있다. 이때 그룹 1에 대한 RTG가 유휴 시간 보다 작거나 같은 경우 마지막 상향링크 서브프레임을 펑처링하지 않아도 되므로 상향링크는 4개의 서브프레임(다섯 번째, 여섯 번째, 일곱 번째, 여덟 번째 상향링크 서브프레임)으로 구성될 수 있다.

그룹 2에 속한 H-FDD 단말들을 위한 프레임 구조는 앞서 설명한 서브프레임 펑처링을 고려하여 하향링크 프레임은 3개의 서브프레임(여섯 번째, 일곱 번째, 여덟 번째 하향링크 서브프레임)으로 구성되며, 수퍼프레임 헤더가 전송되는 상향링크 프레임에서는 2개의 서브프레임(세 번째, 네 번째 상향링크 서브프레임)으로 구성되나 수퍼프레임 헤더가 전송되지 않고 A-프리앰블만 전송되는 프레임에서는 3개의 서브프레임(두 번째, 세 번째, 네 번째 상향링크 서브프레임)으로 구성될 수 있다.

도 5의 (c)에서 나타낸 서브프레임의 인덱스는 도 5의 (a)의 F-FDD 프레임 구조의 서브프레임 인덱스를 이용하여 나타낸 것이며 H-FDD 프레임 구조를 위해 인덱스는 달리 설정될 수 있다. 상술한 H-FDD 프레임 구조는 하나의 실시 예이며 각 그룹의 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 구성은 전이 갭을 위해 펑처링되는 서브프레임의 위치에 따라서 달라질 수 있다.

H-FDD 단말을 두 개의 그룹으로 구분하지 않고, 도 5의 (c)에서 나타낸 두 개의 그룹을 위해 형성된 각각의 H-FDD 프레임 구조 중 하나의 그룹을 위한 H-FDD 프레임 구조만을 이용하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 또한 모든 프레임에서 상향링크 서브프레임의 수를 동일하게 유지하기 위해 그룹 2의 모든 프레임에서 두 번째 상향링크 서브프레임(UL0)을 사용하지 않을 수도 있다.

도 6은 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 도 6의 (a)는 16m F-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 6의 (b)는 16m H-FDD 단말 및 레거시 H-FDD 단말을 지원하기 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를 각각 도시한다.

레거시 H-FDD 단말이 존재하는 경우에는, FDD 프레임 구조는 레거시 H-FDD 단말 및 16m FDD 단말을 지원하기 위하여 두 영역으로 나누어져 구성될 수 있다. 즉, 레거시 영역 및 16m 영역으로 나누어질 수 있다. 이때 레거시 영역에는 레거시 H-FDD 단말이 할당되고 16m 영역에는 16m FDD 단말이 할당되도록 프레임이 구성될 수 있다. 여기서 레거시 H-FDD 단말과 16m 단말을 위하여 할당되는 레거시 존(zone)과 16m 존의 크기는 고정되거나 혹은 유연하게(flexibly) 변경될 수 있으며 이러한 각 존에 대한 정보는 기지국이 단말에게 시그널링을 통해 지시할 수 있다.

16m FDD 및 16m H-FDD 단말은 16m 존을 사용하고, 레거시 H-FDD 단말은 레거시 존을 사용한다. 이때, 16m F-FDD 단말은 16m 존의 모든 자원을 사용할 수 있지만, 16m H-FDD 단말은 상향링크의 4번째 서브프레임을 전이 갭으로 사용하기 위해 펑처링하기 때문에 데이터 등을 전송하는데 사용할 수 없다. 또한 유휴 시간이 16m H-FDD 단말이 필요로 하는 RTG보다 작은 경우에는 전이 갭을 위한 마지막 하향링크 서브프레임(DL 3)을 펑처링하여 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다.

도 7은 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 도 7의 (a)는 16m F-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 7의 (b)는 레거시 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 7의 (c)는 16m H-FDD 단말을 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 각각 도시한다.

예를 들어, 레거시를 지원하기 위한 레거시 존에 할당된 하향링크 서브프레임 개수는 적어도 3개 이상이어야 하며, 소정의 서브프레임 내에서 하향링크/상향링크 스위칭을 구간을 포함할 수 있다. 따라서 레거시 단말에게 할당되는 하향링크 존의 길이에 대한 조건은 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

3×서브프레임의 길이 ≤ 레거시 하향링크 존의 길이 + TTG1

레거시 하향링크 존의 길이 ≤ 4×서브프레임의 길이

레거시 H-FDD 단말을 위한 하향링크 존은 상기 수학식 1과 같은 조건을 만족하며 심볼 단위로 할당될 수 있으며 상향링크 존은 다음 프레임과의 사이에 RTG1만큼의 갭을 가지고 할당되거나, 또는 F-FDD 프레임 구조에서의 마지막 상향링크 서브프레임의 위치까지 내에서 할당될 수 있다.

16m F-FDD 단말 및 16m H-FDD 단말을 위해 할당된 16m 존에서, 16m H-FDD 단말의 하향링크/상향링크 전이 갭을 위하여, H-FDD 프레임 구조는 상향링크 존에서 네 번째 서브프레임 상향링크(UL3)을 펑처링하여 갭으로 이용할 수 있다. 또한 TTG를 위하여 마지막 하향링크 서브프레임을 펑처링하여 전이 갭으로 이용할 수 있다. 따라서 16m 존에서 동작하는 16m H-FDD 단말은 전이 갭을 할당하기 위하여, H-FDD 프레임 구조는 마지막 하향링크 서브프레임(DL7)과 네 번째 상향링크 서브프레임(UL3)을 펑처링되어 구성될 수 있다. 상술한 서브프레임 인덱스는 도 7의 (a)에 도시된 F-FDD 프레임 구조에서의 인덱스를 기준으로 나타낸 것이다.

또한, H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조는 레거시의 하향링크 존 및 상향링크 존을 적절히 조절해 레거시 H-FDD 단말의 전이 갭이 세 번째 서브프레임 내에 존재하도록 구성될 수 있다. 이러한 H-FDD 프레임 구조는 16m 단말은 16m 존에서 첫 번째 상향링크 서브프레임(UL0) 및 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)을 사용하고, 세 번째 상향링크 서브프레임을 펑처링한 후에 하향링크가 시작되는 형태로 구성될 수도 있다.

16m H-FDD 단말을 위해 할당된 16m 존의 TTG가 유휴 시간 보다 작거나 같을 경우에는 전이 갭을 위해 마지막 하향링크 서브프레임(DL7)을 펑처링하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우 16m FDD 단말을 위해 할당되는 하향링크 서브프레임의 개수는 서브프레임 펑처링을 한 경우보다 하나의 서브프레임이 늘어나서 4개이며, 이때 하향링크 서브프레임의 개수 및 상향링크 서브프레임의 개수의 비율은 4:3이 된다.

도 7의 (a)에 도시된 F-FDD 프레임 구조에서, 16m F-FDD 단말은 전이 갭이 필요 없으므로 레거시 H-FDD 단말에게 할당된 하향링크 영역을 제외한 나머지 하향링크 영역의 서브프레임들인 다섯 번째, 여섯 번째, 일곱 번째, 여덟 번째 하향링크 서브프레임을 이용할 수 있다. 상향링크 영역에서는 16m F-FDD 단말은 16m H-FDD 단말과 마찬가지로 첫 번째, 두 번째, 세 번째 서브프레임(UL0, UL1, UL2)을 사용할 수 있다. 그러나, 레거시의 상향링크 영역이 네 번째 상향링크 서브프레임(UL3) 영역을 사용하지 않을 경우에 16m H-FDD 단말과는 다르게 16m F-FDD 단말은 첫 번째, 두 번째, 세 번째, 네 번째 상향링크 서브프레임(UL0, UL1, UL2, UL3)을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이런 경우는 기지국이 스케줄링하거나 단말에게 시그널링해 줄 수 있다.

이러한 F-FDD 프레임 구조를 이용하여 16m 단말을 지원할 때 H-FDD 단말은 F-FDD 단말이 사용하는 각 영역의 서브프레임들에서 전이 갭을 위해 몇 개의 서브프레임을 펑처링하여, 상기 도 7에서 나타낸 16m 영역의 프레임 구조를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다.

상술한 바와 같이, H-FDD 단말을 지원하기 위해 기존에 정의된 H-FDD 프레임 구조를 이용할 수 있으며, 이때 각 단말들을 두 개의 그룹으로 구분하여 각 그룹에 할당되는 하향링크 프레임의 순서와 반대의 순서로 상향링크 프레임이 구성될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 프레임 구조를 이용하여 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와 일직선으로 맞추어지도록 프레임 정렬(frame alignment)를 하여 기존의 FDD 프레임을 이용하는 단말에 영향을 주지않고 H-FDD 단말을 지원할 수 있다.

또한 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와는 다르게 H-FDD 프레임 구조는 각 그룹에 할당된 하향링크 및 상향링크 간의 스위칭을 위한 구간을 필요로 하게 된다. 따라서 하향링크 혹은 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크 스위칭을 위한 유휴 구간을 설정할 필요가 있으며, 이때 설정되는 하향링크/상향링크 스위칭을 위해 할당되는 서브프레임의 위치는 하향링크/상향링크 영역에서 동일한 위치에 배치될 수 있다. 따라서 두 그룹간에는 스위칭 구간을 위한 갭이 존재할 수 있으며 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 FDD 프레임 구조와 정렬을 맞춘 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다.

도 8은 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 1/8 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 FDD 프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼을 포함하는 제 1 타입 서브프레임으로 구성되기 때문에 유휴 구간을 위해 할당되는 서브프레임은 제 1 타입 서브프레임이며, 이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링되는 서브프레임의 위치는 두 그룹에 할당되는 영역의 길이에 따라 달라질 수 있다. 따라서 도 8에 도시된 나타낸 것은 하나의 예 일뿐, 펑처링되는 서브프레임의 위치에 제한이 있지는 않다.

기존에 정의된 FDD 프레임 구조와 동일하게 프레임 정렬(alignment)를 유지하여 H-FDD 단말을 지원하기 때문에 기존의 IEEE 802.16m FDD 프레임 구조를 이용하는 단말에 대한 영향을 최소화할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 기존의 FDD 프레임 구조와 프레임 정렬을 유지하면서 H-FDD 단말을 지원하기 위하여 하향링크/상향링크 스위칭 혹은 상향링크/하향링크 스위칭을 위하여 하향링크, 상향링크 영역에서 스위칭을 위한 유휴 구간으로 하나의 서브프레임을 할당할 수 있다.

예를 들어, 8개의 제 1 타입 서브프레임으로 구성된 FDD 프레임 구조에서 두 그룹에 할당된 하향링크 영역 사이에 존재하는 하나의 서브프레임을 유휴 구간으로 이용할 수 있다. 따라서 하향링크 프레임에서 두 그룹간에는 하나의 서브프레임만큼의 갭(DLgap)이 존재한다. 앞서 언급한 것과 같이 H-FDD 구조에서 두 그룹에 속한 단말들은 각 프레임에서 전송하는 중요 신호(예를 들어, 수퍼프레임 헤더, A-프리앰블)를 수신하여야 하므로 도 8에 나타낸 것과 같이 하향링크 영역에서 중요 신호가 전송되는 프레임 구간과 상향링크 프레임 구간이 서로 중첩되지 않아야 한다. 즉 프레임에서 상기와 같은 중요 신호가 전송되는 서브프레임과 동일한 위치에 오는 상향링크 서브프레임은 유휴 서브프레임(idle subframe)으로 할당하거나 펑처링하여 사용한다.

기존의 IEEE 802.16m 시스템의 FDD 프레임 구조에서 수퍼프레임 헤더는 기지국에 의해 첫 번째 프레임의 첫 번째 서브프레임을 통해 단말로 전송된다. H-FDD 프레임 구조가 기존의 FDD 프레임 구조를 이용하기 때문에 수퍼프레임 구조는 기존의 FDD 프레임 구조와 동일하게 전송된다. H-FDD 프레임 구조에서 수퍼프레임 헤더를 모든 단말이 수신하기 위해 도 8에 나타낸 것과 같이 상향링크 영역에서 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임 구간의 서브프레임은 펑처링하거나 유휴 구간으로 할당하여 서로 중첩되지 않도록 할 필요가 있다.

이러한 프레임 구성을 이용하기 위하여, 단말은 기지국으로부터 A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더, A-MAP 등을 통하여 프레임 구성 정보를 수신할 수 있다. 프레임 구성 정보는 하향링크/상향링크 옵셋(DL/UL_OFFSET) 정보, 하향링크/상향링크 할당 정보(시작점(start point) 정보, 서브프레임 구성 정보, 서브프레임 개수 정보, 서브프레임 순서 정보, 하향링크/상향링크 길이 정보), 그룹 지시자 정보, TTG/RTG 정보, 펑처링 서브프레임 정보(예를 들어, 펑처링된 서브프레임 인덱스, 타입, 위치를 포함), 유휴 구간 정보(하향링크/상향링크 갭) 등을 포함한다.

기지국으로부터 프레임 구성 정보를 수신한 H-FDD 단말은 프레임 구성 정보를 이용하여 할당받은 하향링크/상향링크 영역에 대한 정보를 알 수 있다. 여기서 A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더, A-MAP 등을 통하여 전송되는 TTG, RTG 값은 프레임에 관계없이 일정한 값 일 수 있으며, 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 프레임 구조를 구성하기 위한 값은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

먼저 그룹 1에 대한 TTG, RTG인 TTG1, RTG1의 값의 범위는 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

2개의 심볼 구간(symbol duration)〈 TG1+RTG1 ≤ 제 1 타입 서브프레임 구간 + 유휴 시간

만약, DLgap과 스위칭 구간을 위해 할당된 서브프레임의 길이가 같으면 다음 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.

[수학식 3]

2개의 심볼 구간 〈 TTG1+RTG1= DLgap+ 유휴 시간

그리고, 그룹 2에 대한 TTG, RTG인 TTG2, RTG2 값의 범위는 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 4]

2개의 심볼 구간 〈 TTG2+RTG2 ≤ DLgap

2개의 심볼 구간 〈 TTG2+RTG2 ≤ 하향링크 프레임에서 펑처링된 서브프레임 구간

이때, 만약 RTG2 = ULgap 이라 가정하면, TTG2+RTG2 = TTG2+ ULgap 와 같이 나타낼 수 있다. 또한 RTG2의 값은 TTG1의 값보다 항상 작은 값을 가질 수 있다.

도 8에 도시된 H-FDD 프레임 구조에서, H-FDD 단말은 기지국으로부터 수신한 DL/UL_OFFSET 정보를 이용하여 할당된 상향링크 프레임의 시작점의 위치를 파악할 수 있다. 여기서 DL/UL_OFFSET 값(정보)은 하향링크 프레임의 시작점으로부터 상향링크 프레임의 시작점까지의 간격에 해당하는 옵셋값을 나타낸다. 따라서 상기 프레임 구조에서 DL/UL_OFFSET을 이용함으로써 하향링크 서브프레임을 통하여 전송되는 중요 신호를 전송받고 난 후 H-FDD 단말이 트랜잭션(transaction)(즉, 하향링크/상향링크 스위칭) 하기 위해 할당하는 유휴 또는 펑처링되는 서브프레임을 줄일 수도 있다.

여기서 DL/UL_OFFSET는 각 그룹마다 전송되거나 도 8에 나타낸 것과 같이 그룹 2에만 전송되어 상향링크 영역의 시작점을 알려줄 수 있다. 그룹 2에만 전송할 경우에 그룹 1의 H-FDD 단말은 TTG1 혹은 DLgap 정보를 이용하여 상향링크 프레임의 시작점을 파악할 수 있다. 상향링크 프레임의 시작점을 나타내기 위한 DL/UL_OFFSET 값은 수퍼 프레임 내에서 동일한 값을 가지거나 프레임마다 다른 값을 가질 수 있다. 수퍼 프레임 내에서 동일한 값을 가질 경우 DL/UL_OFFSET은 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 5]

DL/UL_OFFSET ≥ 상향링크 프레임에서 펑처링된 첫 번째 서브프레임 구간 + TTG2

또한 DL/UL_OFFSET 값이 매 프레임마다 다를 경우 수퍼 프레임의 첫 번째 프레임은 수학식 5에 나타낸 조건을 만족해야 하며, 나머지 프레임의 경우는 DL/UL_OFFSET 값의 범위가 다음 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 6]

2개 심볼 구간 < DL/UL_OFFSET< DL/UL 트랜잭션(transaction)을 위한 상향링크 프레임에서 펑처링된 첫 번째 서브프레임 구간

각 프레임에서 서로 다른 DL/UL_OFFSET 값을 사용하지 않을 경우, 도 8의 첫 번째 프레임에 나타낸 것처럼 중요신호인 A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더를 수신하기 위해서 상향링크 프레임 영역에서는 중요신호가 전송되는 하향링크 영역과 일치하는 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 프레임을 구성할 수 있다. 이때 각 프레임에서 첫 번째 상향링크 서브프레임의 자리에 위치하는 서브프레임은 항상 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링되어 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다.

도 9는 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 1/16 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서 1/16 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조는 5개의 제 1 타입서브프레임 및 3개의 제 2 타입 서브프레임으로 구성될 수 있다. 따라서 위에서 설명한 것과 동일하게 하향링크/상향링크 스위칭을 스위칭 구간을 위하여 제 1 타입 서브프레임 혹은 제 2 타입 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다. 여기서 프레임 낭비를 줄이기 위하여 제 1 타입 서브프레임을 할당하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한 기지국이 하향링크 프레임에서 전송하는 중요신호인 A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더를 H-FDD 단말이 수신하기 위해서 중요신호가 전송되는 프레임구간과 상향링크 프레임 구간이 서로 중첩되지 않도록 프레임을 구성할 필요가 있으며, 위에서 설명한 것과 같이 수퍼프레임 헤더가 포함된 서브프레임 구간과 일치하는 상향링크 프레임 구간의 서브프레임은 펑처링될 수 있다. 또한 수퍼 프레임에 존재하는 다른 프레임들도 동일하게 상향링크 프레임의 첫 번째 상향링크 서브프레임을 펑처링하여 프레임을 구성할 수 있다. 그리고 DL/UL_OFFSET을 이용하여 H-FDD 단말의 트랜잭션(transaction)(즉, 하향링크/상향링크 스위칭)을 위해서 두 번째 상향 링크 서브프레임을 유휴 혹은 펑처링하지 않고 신호, 데이트의 송수신을 위해서 사용할 수도 있다.

도 10은 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 8.75 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

1/8 CP 길이를 가지는 8.75MHz 채널 대역폭에서의 H-FDD 구조도 위에서 설명한 것과 같은 구조를 이용하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 1/8 CP 길이를 가지는 8.75MHz 대역에서의 FDD 프레임 구조는 제 1 타입 서브프레임 및 제 2 타입 서브프레임으로 구성될 수 있다. 따라서 H-FDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 스위칭을 위해 유휴 서브프레임(idle subframe)으로 할당되거나 펑처링 되는 서브프레임은 6개의 심볼로 구성된 제 1 타입이거나 7개의 심볼로 구성된 제 2 타입이 될 수 있다. H-FDD 프레임 구조에서 프레임의 낭비를 줄이기 위해서 제 1 타입 서브프레임을 할당하여 펑처링 하거나 유휴 구간으로 할당하여 사용하는 것이 프레임의 효율적 사용을 위해 바람직하다.

도 10에서 도시된 바와 같이, H-FDD 프레임 구조는 하향링크/상향링크 전환을 위해 하나의 서브프레임이 할당될 수 있으며, H-FDD 단말이 중요한 신호인 A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더를 수신하기 위해 수퍼프레임 헤더가 전송되는 서브프레임 구간과 일치하는 상향링크 서브프레임은 펑처링되도록 구성될 수 있다. 상기 DL/UL_OFFSET을 이용하여 H-FDD 단말의 트랜잭션(transaction)(즉, 하향링크/상향링크 스위칭)을 위해 두 번째 상향링크 서브프레임이 펑처링 되거나 유휴 구간으로 할당하지 않고 사용할 수도 있다. 도 10에 도시된 펑처링된 서브프레임의 타입 및 위치는 일 예일 뿐이며 이에 제한되지 않는다.

도 11은 AAI 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 7 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 CP 길이를 갖는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

7MHz 채널 대역폭에서 1/8 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조는 제 1 타입과 제 3 타입 서브프레임으로 구성될 수 있다. 따라서 7MHz 채널 대역폭의 프레임 구조도 위의 5/10/20 MHz, 8.75MHz 채널 대역폭의 경우와 같은 방법으로 H-FDD 프레임 구조를 구성하는 경우 유휴 구간을 위해 할당되거나 펑처링 되는 서브프레임의 타입은 제 1 타입 서브프레임이거나 혹은 제 3 타입 서브프레임이다. 도 11은 7MHz 채널 대역폭에서의 H-FDD 프레임 구조를 나타내며, 이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링되는 서브프레임의 위치는 특정 위치로만 제한되는 것은 아니다.

살펴본 바와 같이, Full-FDD 단말에 대한 영향을 주지 않고 H-FDD 단말을 지원하기 위해서, 기존에 정의된 FDD 프레임 구조를 이용하여 H-FDD 구조를 구성할 수 있다. H-FDD 프레임 구조는 각 그룹에 할당된 하향링크와 상향링크 간의 전환을 위한 구간이 필요하며 하향링크 혹은 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크(혹은 상향링크/하향링크) 스위칭을 위한 유휴 구간을 설정할 필요가 있다. 이때 F-FDD 단말에 영향을 주지 않고 하향링크/상향링크 스위칭을 위한 구간을 할당하기 위해서 할당되는 갭은 서브프레임 단위로 구성될 수 있다. 하향링크/상향링크스위칭을 위해 할당되는 서브프레임은 하향링크 영역 혹은 상향링크 영역에서 설정될 수 있다.

이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링되는 서브프레임의 위치에 따라 각 그룹 간에는 스위칭 구간을 위한 갭이 하향링크 영역 혹은 상향링크 영역에 존재할 수 있다. 따라서 두 그룹간에는 스위칭 구간을 위한 갭이 존재하며 5/10/20MHz에서의 FDD 프레임 구조와 정렬을 맞춘 H-FDD 프레임 구조를 다음 도 12 및 도 13과 같이 나타낼 수 있다.

도 12 및 도 13은 각각 AAI 시스템에서의 DLgap이 없는 H-FDD 프레임 구조및 ULgap이 없는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭을 위한 FDD 프레임은 제 1 타입 서브프레임으로 구성되기 때문에 유휴 구간을 위해 할당되는 서브프레임은 제 1 타입 서브프레임이다. 이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링 되는 서브프레임의 위치는 두 그룹에 할당되는 영역의 길이에 따라 다를 수 있다. 따라서 도 12 및 도 13에서 펑처링 또는 유휴 구간으로 할당된 서브프레임의 위치는 일 예 일뿐, 이에 제한되지 않는다.

도 12에서 도시된 바와 같이, H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 스위칭을 위한 갭을 설정하기 위해, 상향링크 영역에서 스위칭 구간이 할당될 수 있다. 스위칭을 위한 유휴 구간을 상향링크 영역에서 설정하였기 때문에 하향링크 영역에서 두 그룹간의 DLgap은 존재하지 않는다. 5MHz, 10MHz, 20MHz 채널 대역폭에서의 H-FDD 프레임 구조가 FDD 프레임 구조와 같이 제 1 타입 서브프레임으로 구성되며 프레임 정렬을 유지해야하기 때문에, 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크 간의 스위칭을 위해 할당되는 서브프레임의 수는 H-FDD 단말의 중요 신호 수신을 고려하여 최소한 2개 이상일 필요가 있다.

도 13에 도시된 H-FDD 프레임 구조는 도 12에 도시된 H-FDD 프레임 구조와 반대로, 하향링크/상향링크 스위칭을 위한 구간을 위해 하향링크 영역에서 유휴 구간으로 서브프레임으로 할당한다. 이 경우 상향링크 영역에서 두 그룹간의 갭이 존재하지 않는다. 또한, 하향링크/상향링크 스위칭을 위하여 하향링크 영역과 상향링크 영역에 각각 하나의 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하도록 구성할 수 있다.

H-FDD 단말 및/또는 F-FDD 단말들은 하향링크/상향링크 간의 스위칭을 위해 할당되는 서브프레임에 대한 정보를 기지국으로부터 수퍼프레임 헤더 또는 부가 방송 정보(ABI: Additional Brocasting Inforamtion)를 통해 수신할 수 있다. 이때 하향링크/상향링크 간의 스위칭을 위해 할당되는 서브프레임에 대한 정보인 서브프레임 구성 정보는 서브프레임의 개수 정보, 서브프레임의 위치(혹은 인덱스) 정보, 하향링크/상향링크 간의 스위칭을 위해 할당된 서브프레임의 영역 정보(하향링크 또는 상향링크) 등을 포함한다. F-FDD 단말의 경우 H-FDD 프레임 구조가 기존 FDD 프레임 구조에 대한 영향을 받지 않으므로 유휴 구간 혹은 펑처링된 서브프레임도 사용하여 신호, 데이터를 전송할 수 있다.

도 12 및 도 13에서와 같이 각 그룹에 속한 16m H-FDD 단말은 기지국이 전송하는 수퍼프레임 헤더, A-프리앰블 등의 중요 신호를 수신해야한다. 따라서 H-FDD 단말이 이러한 신호를 수신하기 위해서는 중요신호가 전송되는 하향링크 구간 (프레임의 첫 번째 서브프레임)과 중첩되는 상향링크 영역에서는 신호를 전송하지 않는다. 즉, 이렇게 중첩되는 구간을 유휴 구간으로 설정할 수 있다. 따라서 이러한 중요신호를 H-FDD 단말이 수신하도록 하기 위해서, H-FDD 프레임 구조에서 프레임의 첫 번째 서브프레임을 유후 구간으로 설정될 수 있다. 그러나, 16m FDD 프레임 구조에서 수퍼 프레임 내 첫 번째 프레임의 첫 번째 서브프레임에서만 기지국에 의해 수퍼프레임 헤더와 함께 A-프리앰블이 전송되며, 수퍼 프레임 내 나머지 프레임의 첫 번째 서브프레임에서는 A-프리앰블만이 전송된다.

그러나, H-FDD 단말이 중요 신호를 수신하기 위해 프레임의 첫 번째 서브프레임을 유휴 구간으로 설정하는 것은 프레임 구조에서 효율적이지 못하다. 따라서 이러한 서브프레임의 유휴 구간을 줄이기 위해서 H-FDD 단말에게 DU_OFFSET 값을 전송하여 첫 서브프레임의 펑처링 없이 상향링크를 사용할 수 있다. 여기서 DU_OFFSET 값은 하향링크 프레임의 시작점으로부터 상향링크 프레임의 시작점까지의 타이밍 옵셋 값을 나타낸다. 이때 DU_OFFSET 값은 하향링크 프레임의 시작점 부터 상향링크 프레임의 시작 위치에 따라서 양의 값 혹은 음의 값을 가질 수 있다.

예를 들어, 상향링크 프레임의 시작이 하향링크 프레임의 시작보다 먼저 앞 설 경우, DU_OFFSET 값은 음의 값을 가진다. 수퍼프레임에서 첫 번째 프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 수퍼프레임 헤더 없이 A-프리앰블 만이 전송되므로 상향링크 영역에서 하향링크의 수퍼프레임에서 첫 번째 서브프레임과 중첩되는 서브프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 프리앰블을 수신할 만큼의 유휴 구간을 설정하면 된다. 따라서 이러한 유휴 구간을 고려하여 DU_OFFSET 값을 설정하면, 예를 들어, 도 12 및 도 13에서와 같이, 기지국은 DU_OFFSET 값을 TTG2 + 1개 심볼 구간(symbol duration)으로 설정하여 수퍼프레임 헤더 혹은 부가 방송 정보(ABI)를 통하여 H-FDD 단말에게 전송할 수 있다. 이러한 신호를 기지국으로부터 수신한 H-FDD 단말은 DU_OFFSET 만큼 하향링크 프레임과 시간 차이를 두어서 상향링크 프레임을 시작하게 된다. 따라서 DU_OFFSET 값을 조정함으로써 첫 프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 첫 번째 서브프레임을 유휴 구간으로 설정하거나 펑처링 할 필요가 없다. 따라서 상향링크 영역을 더 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 생긴다. 또한 6개의 심볼로 이루어진 서브프레임으로 구성된 FDD 프레임 구조에도 영향을 주지 않으므로 기존의 F-FDD 단말에 대한 영향도 없다. 이때 DU_OFFSET 값은 다음 수학식 7 및 수학식 8과 같이 다양하게 정의될 수 있다.

[수학식 7]

DU_OFFSET ≥ TTG2 + PS_1Symbol

DU_OFFSET < Symbols_ 서브프레임× PS_1Symbol - RTG2

DU_OFFSET < Symbols_ 서브프레임× PS_1Symbol + PS_Idle - RTG1)

여기서, PS_1Symbol는 심볼 별 PS 개수, Symbols_ 서브프레임은 서브프레임별 심볼의 개수이다.

위의 정의를 심볼 레벨로 표현하면 다음 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.

[수학식 8]

DU_OFFSET ≥ ceil(TTG2 + PS_1Symbol, PS_1Symbol),

DU_OFFSET ≤ ceil(Symbols_서브프레임×PS_1Symbol - RTG2, PS_1Symbol),

DU_OFFSET ≤ ceil(Symbols_서브프레임×PS_1Symbol + PS_Idle - RTG1, PS_1Symbol)

여기서, PS_1Symbol는 심볼 별 PS 개수, Symbols_ 서브프레임은 서브프레임별 심볼의 개수이고, ceil은 소수점에서 가장 가까운 큰 정수 구하는 함수 기호를 나타낸다.

또한 H-FDD 프레임 구조에서 각 그룹간의 전환을 위해 필요한 타이밍 파라미터는 다음 수학식 9과 같이 정의할 수 있다.

[수학식 9]

RTG1 = Symbols_ 서브프레임×PS_1Symbol + Idle - TTG1

RTG2 =Symbols_ 서브프레임×PS_1Symbol - TTG2

TTG1+ RTG1 = Symbols_ 서브프레임× PS_1Symbol + PS_Idle

TTG2+ RTG2 = (Symbols_ 서브프레임- 1)× PS_1Symbol

여기서, TTG1≥ α이고, α는 프레임에서 요구되는 최소 TTG1이고, TTG1은 프레임 별로 변하지 않을 수 있고 PS 단위로 수퍼프레임 헤더 메시지로 전송될 수 있다.

그리고, TTG2 ≥ β

β는 프레임에서 요구되는 최소 TTG2이고, TTG2은 프레임 별로 변하지 않을 수 있고 PS 단위로 수퍼프레임 헤더 메시지로 전송될 수 있다.

PS_1Symbol는 심볼 별 PS 개수, Symbols_ 서브프레임은 서브프레임별 심볼의 개수이며, 제 1 타입 서브프레임의 심볼 개수는 6, 제 2 타입 서브프레임의 심볼 개수는 7, 제 3 타입 서브프레임의 심볼 개수는 5, 제 4 타입 서브프레임의 심볼 개수는 9이다. 그리고, PS_Idle = 프레임 별 PS의 개수 - Symbols_프레임× PS_1Symbol이다.

또한 H-FDD 단말은 기지국으로부터 수퍼프레임 헤더 혹은 부가 방송 정보를 통하여 수신한 DU_OFFSET 값을 이용하여 상향링크 영역의 시작점을 파악할 수 있다. 또한 기지국으로부터 수퍼프레임 헤더 혹은 ABI를 통하여 수신한 다른 H-FDD 프레임 파라미터(예를 들어, 그룹별 서브프레임 개수, 구성 정보, DLgap/ULgap, 갭의 크기, 갭의 위치, 펑처링된 서브프레임의 위치(혹은 인덱스), 펑처링된 서브프레임 개수, TTG1, TTG2, RTG1, RTG2 등)를 이용하여 각 그룹에 속한 단말들은 할당받은 프레임 영역에 대한 정보를 알 수 있다.

H-FDD 프레임 구조에서 전이 갭(transition gap)이 필요한 경우에는 서브프레임을 펑처링할 수 있다. 이러한 펑처링된 서브프레임은 H-FDD 단말에게 할당하지 않는다. H-FDD 단말이 수퍼프레임 헤더와 프리앰블을 수신해야 하므로, 수퍼프레임 헤더와 프리앰블이 있는 하향링크 서브프레임에 해당하는 상향링크 서브프레임(예를 들어, 첫 번째 상향링크 서브프레임)은 펑처링될 수 있다.

수퍼프레임 헤더가 있는 프레임에서는 전이 갭을 위해 수퍼프레임 헤더와 프리앰블이 있는 하향링크 서브프레임의 다음 상향링크 서브프레임(예를 들어, 두 번째 상향링크 서브프레임)을 펑처링할 수 있다(수퍼프레임 헤더가 없는 프레임에서는 펑처링하지 않을 수도 있다). 또는, 수퍼프레임 헤더가 있는 서브프레임에서 전이 갭 (심볼 단위로)을 보장하기 위해, 예를 들어, 제 2 타입 서브프레임으로 7개 OFDMA 심볼로 구성된 경우, 이때에는 해당하는 다음 상향링크 서브프레임(예를 들어, 두 번째 상향링크 서브프레임)을 펑처링 하지 않아, 데이터 송수신을 위해 할당할 수 있다. 그리고, 마지막 상향링크 서브프레임의 경우는 전이 갭을 위해 펑처링될 수 있다.

앞에서 설명한 이유로 H-FDD 동작을 위해 상향링크 및/또는 하향링크에 펑처링된 서브프레임(H-FDD 단말에게 할당할 수 없는 서브프레임)이 존재할 수 있다. 기지국은 펑처링된 상향링크 서브프레임을 제외한 나머지 자원을 가지고 H-FDD 단말에게 스케줄링해 줄 수 있다. H-FDD 단말은 펑처링된 서브프레임을 제외하고는 F-FDD 프레임 구조에 같이 동일한 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍에 기반하여 동작할 수 있다. 즉, 기지국은 펑처링되는 상향링크 서브프레임 및 F-FDD의 HARQ 타이밍에 기반하여 상향링크 서브프레임에 대응하는 하향링크 서브프레임(프로세싱 시간(processing time) 등을 고려하여 시스템에서 정해진 하향링크 서브프레임)을 제외한 나머지 자원을 가지고 H-FDD 단말에게 스케줄링해 줄 수 있다. 만약 하향링크 서브프레임이 펑처링될 필요가 있다면 이에 대응하는 상향링크 서브프레임도 역시 펑처링될 수 있다.

이때, 기지국이 H-FDD 단말을 스케줄링할 때, TTG 및 RTG를 고려하여, 한 H-FDD 단말이 프레임 내에서 할당받는 임의의 하향링크 서브프레임 및 상향링크 서브프레임의 서브프레임 개수(number)는 최소 2 이상 차이가 날 필요가 있다. 즉, 하향링크에서 상향링크로 혹은 반대로 상향링크에서 하향링크 전이 시 하나 이상의 서브프레임을 전이 갭으로 이용할 수 있다(유휴 시간을 RTG로 이용할 수 있는 경우가 존재한다면 예외가 있음). 상향링크에 펑처링된 서브프레임을 최소로 함으로써, H-FDD 단말을 위한 스케줄링의 유연성(flexibility)를 최대화할 수 있다.

도 14는 AAI 시스템에서의 F-FDD 프레임 구조, FDD 프레임 구조 및 H-FDD 프레임 구조, H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 14의 (a)는 F-FDD 단말을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 14의 (b)는 F-FDD 단말 및 기지국을 위한 F-FDD 프레임 구조의 일 예를, 도 14의 (c)는 H-FDD 단말을 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 도시한다.

F-FDD의 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍에 기반하여 첫 번째 상향링크 서브프레임(UL0) 및 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)은 각각 수퍼프레임 헤더 및 프리앰블 디코딩, 전이 갭으로 할당될 수 있다. 즉, 첫 번째 상향링크 서브프레임(UL0) 및 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)은 H-FDD 단말에게 할당하지 않는다. 따라서 첫 번째 상향링크 서브프레임(UL0) 및 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)에 대응하는 다섯 번째 하향링크 서브프레임(DL 4) 및 여섯 번째 하향링크 서브프레임(DL5)도 H-FDD 단말에게 할당하지 않는다. 그러나, 수퍼프레임 헤더가 존재하지 않는 경우에는 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)은 H-FDD 단말에게 할당되어 사용될 수도 있다. 여덟 번째 상향링크 서브프레임(UL7)은 상향링크에서 하향링크로 스위칭하기 위해 유휴 시간으로 설정될 수 있다. 그러나, 유휴 시간이 RTG로 충분한 경우에는 여덟 번째 상향링크 서브프레임(UL7) 및 이에 대응하는 네 번째 하향링크 서브프레임(DL3)는 H-FDD 단말에게 사용되도록 할당할 수도 있다. 이처럼 상향링크에 펑처링된 서브프레임을 최소로 함으로써, H-FDD 단말을 위한 스케줄링의 유연성(flexibility)을 최대화할 수 있다.

도 15는 AAI 시스템에서의 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 14와 관련된 실시예를 다르게 해석하면 (DL0, DL1, DL2, (DL3), UL4, UL5, UL6, (UL7))으로 이루어진 그룹 1의 H-FDD 단말과 (DL0, UL2, UL3, UL4, DL6, DL7)으로 이루어진 그룹 2의 H-FDD 단말에 대해 그룹을 구별하지 않고, 스케줄링으로 H-FDD 단말에게 유연하게 자원을 할당하는 것으로 볼 수 있다.

즉, 첫 번째 하향링크 서브프레임(DL0)과 이에 대응하는 다섯 번째 상향링크 서브프레임(UL4)의 경우는 HARQ 타이밍(timing)을 고려하여 항상 이용할 수 있고, H-FDD 단말의 전이 갭을 위해 필요한 서브프레임을 펑처링하는 것에 기반하여 2개의 그룹이 존재할 수도 있으며, 2개의 그룹에 존재하는 전체 자원을 기반으로 기지국이 H-FDD 단말의 전이 갭을 고려하여 각 H-FDD 단말에게 적절히 스케줄링(혹은 추가적인 시그널링(MAP, 메시지 제어 채널을 통해 방송 혹은 유니캐스트(unicast))해 줄 수 있다. 여기서 서브프레임 인덱스는 도 14의 (a) 도시된 F-FDD 프레임 구조의 서브프레임 인덱스를 이용하여 나타낸 것이며 H-FDD 프레임 구조를 위해 인덱스는 달리 설정될 수 있다.

살펴본 바와 같이, H-FDD(Half- Frequency Division Duplex) 방식 및 F-FDD(Full-Frequency Division Duplex) 방식을 모두 고려하면 시스템 성능을 최대한으로 높일 필요가 있다. 이때 시스템 성능은 주로 F-FDD 성능에 의해 제한될 수 있다. 성능 및 시그널링 관점에서 F-FDD 동작에 영향(impact)을 주지 않기 위해, H-FDD 단말과 공존하고 있는 F-FDD 단말이 더 낮은 성능으로 동작하는 것은 바람직하지 않다. 또한 F-FDD 단말이 H-FDD 단말과 공존하는 경우 추가적인 시그널링 필요 등의 이유로 F-FDD 프레임 구조를 변경하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 상향링크 제어 채널에 영향(impact)을 주지 않기 위해서 상향링크에 5개의 OFDMA 심볼로 구성된 제 3 타입 서브프레임이 없도록 설계할 필요가 있다.

F-FDD 동작에 영향(impact)을 주지 않기 위해, H-FDD 단말이 이용하는 F-FDD의 프레임 구조 내에서 H-FDD 동작을 위해 일부 서브프레임이 펑처링(puncturing) 될 수 있다. H-FDD 단말은 기지국으로부터 펑처링 되지 않은 자원을 스케줄링으로 할당받을 수 있다.

도 16은 장치(50)의 구성 요소들을 나타내는 다이어그램이다. 이 장치(50)는 단말이거나 기지국일 수 있다. 또한, 이 장치(50)는 프로세서(51), 메모리(52), 무선 주파수 유닛(RF 유닛)(53), 디스플레이 유닛(54), 및 사용자 인터페이스 유닛(55)를 포함한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어(layers)들은 프로세서(51) 내에서 구현된다. 프로세서(51)는 제어 플랜과 사용자 플랜을 제공한다. 각 레이어의 기능은 프로세서(51) 내에서 구현될 수 있다. 프로세서(51)는 경쟁 레졸루션 타이머(contention resolution timer)를 포함할 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다. 만일 장치(50)가 UE라면, 디스플레이 유닛(54)는 다양한 정보를 디스플레이하고, LCD(liquid crystal display), OLED(organic light emitting diode)과 같은 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스 유닛(55)은 키패드, 터치 스크린 등과 같은 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 구성될 수 있다. RF 유닛(53)은 프로세서(51)에 연결되어 무선 신호를 송수신할 수 있다. RF 유닛(53)은 전송 모듈(미도시) 및 수신 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.

단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은, 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제1 레이어(L1), 제2 레이어(L2), 및 제3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어 또는 PHY 레이어는 상기 제1 레이어에 속하며, 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(radio resource control) 레이어는 상기 제3 레이어에 속하며 UE와 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. UE와 네트워크는 RRC 레이어를 통해 RRC 메시지들을 교환한다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

이동통신 시스템에서 단말이 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법에 있어서,
기지국으로부터 서브프레임 단위로 할당된 유휴구간(idle time)에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 수신하는 단계; 및
상기 수신한 유휴구간 할당 정보에 기초하여 특정 프레임에서 유휴구간으로 할당된 서브프레임을 제외한 나머지 하나 이상의 서브프레임을 이용하여 통신을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 1항에 있어서,
상기 유휴구간 할당 정보는 상기 특정 프레임에서 유휴 서브프레임으로 할당된 서브프레임은 첫 번째, 두 번째 및 마지막 상향링크 서브프레임인 것을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 2항에 있어서,
상기 유휴구간 할당 정보는 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상향링크 서브프레임들에 대해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍이 대응하여 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 2항에 있어서,
상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상기 첫 번째 상향링크 서브프레임과 동일한 타이밍에 해당하는 첫 번째 하향링크 서브프레임을 통해 수퍼프레임 헤더(superframe header) 또는 프리앰블(preamble)을 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 1항에 있어서,
상기 특정 프레임은 5MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나의 채널 대역폭을 가지며, CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 1항에 있어서,
상기 자원 할당 정보는 수퍼프레임 헤더, 프리앰블 및 MAP 중 어느 하나를 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 5항에 있어서,
상기 특정 프레임에서 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 4:4인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 1항에 있어서,
상기 유휴 서브프레임으로 할당된 두 번째 상향링크 서브프레임은 전송 및 수신 간의 전이 갭(transition gap)으로 할당된 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하기 위해 기지국이 통신을 수행하는 방법에 있어서,
상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말에 대해 유휴구간(idle time)을 서브프레임 단위로 할당하는 스케줄링을 포함하는 자원 할당 스케줄링을 수행하는 단계; 및
상기 스케줄링에 따른 유휴구간 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 9항에 있어서,
상기 유휴구간 정보는 상기 프레임 구조에서 특정 프레임 내 첫 번째, 두 번째 및 마지막 상향링크 서브프레임이 유휴(idle) 서브프레임으로 할당된 것을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 10항에 있어서,
상기 유휴구간 정보는 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상향링크 서브프레임들에 대해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍이 대응하여 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
제 10항에 있어서,
상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임들을 제외한 나머지 하나 이상의 하향링크 서브프레임을 통해 상기 단말로 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하는 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서,
기지국으로부터 서브프레임 단위로 할당된 유휴구간(idle time)에 대한 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 수신하는 수신 모듈;
상기 수신한 유휴구간 할당 정보에 기초하여 특정 프레임에서 유휴구간으로 할당된 서브프레임을 제외한 나머지 하나 이상의 서브프레임을 통해 신호를 전송 또는 수신하도록 제어하는 프로세서; 및
상기 프로세서의 제어에 따라 유휴구간으로 할당된 서브프레임을 제외한 나머지 하나 이상의 서브프레임을 통해 신호를 전송하거나 수신하는 RF (Radio Frequency) 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제 13항에 있어서,
상기 유휴구간 할당 정보는 상기 특정 프레임에서 유휴 서브프레임으로 할당된 서브프레임은 첫 번째, 두 번째 및 마지막 상향링크 서브프레임인 것을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제 14항에 있어서,
상기 유휴구간 할당 정보는 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상향링크 서브프레임들에 대해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍이 대응하여 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 동작을 지원하기 위해 통신을 수행하는 기지국 장치에 있어서,
상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말에 대해 유휴구간(idle time)을 서브프레임 단위로 할당하는 스케줄링을 포함하는 자원 할당 스케줄링을 수행하는 프로세서; 및
상기 스케줄링된에 따른 유휴구간 정보를 포함하는 자원 할당 정보를 상기 단말로 전송하는 전송 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 16항에 있어서,
상기 유휴구간 정보는 상기 프레임 구조에서 특정 프레임 내 첫 번째, 두 번째 및 마지막 상향링크 서브프레임이 유휴(idle) 서브프레임으로 할당된 것을 나타내는 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 17항에 있어서,
상기 유휴구간 정보는 상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 상향링크 서브프레임들에 대해 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 타이밍이 대응하여 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
제 16항에 있어서,
상기 특정 프레임에서 상기 유휴 서브프레임으로 할당된 하향링크 서브프레임들을 제외한 나머지 하향링크 서브프레임들을 통해 상기 단말로 신호를 전송하는 전송 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.