KR20100135681A - 이동통신 시스템에서 ｈ-ｆｄｄ 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 단말 장치는, 하향링크 존 및 상향링크 존 순서가 그룹 별로 반대로 할당된 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 각 그룹 단말이 신호를 송수신하는 RF 유닛을 포함하되, 상기 H-FDD 프레임 구조에서 상기 각 그룹 단말에게 할당된 하향링크 존 또는 상향링크 존은 하나 이상의 심볼이 유휴구간(idle time)으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 포함하며, 상기 각 그룹 단말은 상기 서브프레임에서 상기 유휴 구간으로 할당되거나 펑처링된 심볼을 제외한 나머지 심볼을 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.

Description

이동통신 시스템에서 Ｈ-ＦＤＤ 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법 및 장치{The apparatus and method for performing communication using a Ｈ-ＦＤＤ frame structure in a mobile communication system}

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 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 5개의 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 전환(스위칭)을 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 지원해야하고, 레거시 시스템을 이용하는 단말도 지원해야 할 필요가 있다. 그러나 아직까지, 레거시 시스템을 이용하는 단말 및 개선된 시스템을 이용하는 단말 모두를 지원하기 위한 프레임 구조는 제안된 바가 없다.

또한 2 이상의 무선 통신 방식 및 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 단말을 모두 지원할 수 있는 프레임 구조는 연구된 바가 없었다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이동통신 시스템에서 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 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 이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법은, 하향링크 존 및 상향링크 존 순서가 그룹 별로 반대로 할당된 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 각 그룹 단말이 신호를 송수신하는 RF 유닛을 포함하되, 상기 H-FDD 프레임 구조에서 상기 각 그룹 단말에게 할당된 하향링크 존 또는 상향링크 존은 하나 이상의 심볼이 유휴구간(idle time)으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 포함하며, 상기 각 그룹 단말은 상기 서브프레임에서 상기 유휴 구간으로 할당되거나 펑처링된 심볼을 제외한 나머지 심볼을 이용하여 신호를 송수신한다.

이때, 상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 2개 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향 링크 존 및 제2 그룹 단말이 이용하는 하향 링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함할 수 있다.

또한, 상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 첫 번째 및 마지막 서브프레임이며, 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 첫 번째 및 마지막 서브프레임일 수 있다.

또는, 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향링크 마지막 서브프레임 및 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 첫 번째 서브프레임일 수 있다.

또는, 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 첫 번째 상향링크와 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 상향링크 마지막 서브프레임일 수 있다.

또는, 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 5개 또는 6개의 심볼로 구성될 수 있다.

상기 H-FDD 프레임 구조의 채널 대역폭은 5MHz, 7MHz, 8.75MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나이며, CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8 또는 1/16일 수 있다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 단말 장치는, 하향링크 존 및 상향링크 존 순서가 그룹 별로 반대로 할당된 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 각 그룹 단말이 신호를 송수신하는 RF 유닛을 포함하되, 상기 H-FDD 프레임 구조에서 상기 각 그룹 단말에게 할당된 하향링크 존 또는 상향링크 존은 하나 이상의 심볼이 유휴구간(idle time)으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 포함하며, 상기 각 그룹 단말은 상기 서브프레임에서 상기 유휴 구간으로 할당되거나 펑처링된 심볼을 제외한 나머지 심볼을 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.

본 발명에 따른 H-FDD 프레임 구조는 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와 프레임 정렬(frame alignment)을 맞추어 기존의 FDD 프레임을 이용하는 단말에 영향을 주지않고 H-FDD 단말을 지원할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 H-FDD 프레임 구조에 심볼 레벨 펑처링 또는 DU_Offset 값을 적용함에 따라, H-FDD 단말이 신호를 송수신하는 경우 기존의 H-FDD 프레임 구조에서 보다 이용가능한 서브프레임 수가 많아 데이터 전송을 효율적으로 할 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 3 및 도 4는 각각 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 5는 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 8 및 도 9는 각각 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 10은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 11은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 수퍼프레임 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 12 및 도 13은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 각각 DLgap 또는 ULgap이 없는 경우의 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 14는 F-FDD 프레임 구조와 프레임 정렬을 유지하기 위하여 서브프레임을 전이 갭으로 할당하는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 15는 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 16은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 타입-3 서브프레임을 위한 파일럿 패턴의 일 예를 나타낸 도면,
도 17은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 레거시 H-FDD 단말을 지원하기 위한 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 18은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 레거시 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 19는 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 16m H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 20은 본 발명에 따른 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 단말은 기지국으로부터 하향링크(DownLink, DL)를 통해 정보를 수신할 수 있으며, 단말은 또한 상향링크(UpLink, UL)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.

이하에서 레거시 시스템인 WirelessMAN OFDMA(예를 들어, IEEE 802.16e 시스템)과 차세대 시스템인 Advanced Air Interface 시스템(예를 들어, IEEE 802.16m 시스템)을 같이 지원하기 위한 FDD 프레임 구조에 대해 기술할 것이다. 여기서 언급한 레거시 시스템과 개선된 시스템의 종류나 정의는 일 예일 뿐, 이러한 예가 두 시스템의 종류와 정의를 제한하는 것은 아니다. 여기서 두 시스템이 같이 지원되기 위해서 하나의 프레임 내에서 두 시스템은 시간 분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing, 이하 'TDM'이라 칭함) 방식을 이용하여 공존하는 것을 기본으로 가정한다. 차세대 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템을 이용하는 단말을 '16m 단말' 또는 '단말'이라 약칭하여 사용하고, 레거시 시스템을 이용하는 단말을 '레거시 단말', '16e 단말' 등으로 약칭하여 사용한다. 그리고 '단말'이라는 용어는 '16m 단말' 및 '레거시 단말'을 포함하는 용어로 사용될 수 있다.

H-FDD(Half-Frequecy Division Duplex) 프레임 구조를 이용하여 공존하는 두 시스템을 지원할 수 있다. 이때 H-FDD 구조에서는 동일한 시스템을 이용하는 H-FDD 단말을 지원하기 위해 각 단말을 두 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 각 그룹에 할당되는 하향링크 존 및 상향링크 존의 순서는 반대가 된다. 즉, 그룹 1 단말에 대해 하향링크 존, 상향링크 존 순서로 할당된다면, 그룹 2의 단말에 대해서는 상향링크 존, 하향링크 존 순서로 할당될 수 있다.

본 발명에서는 이러한 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와 프레임 정렬(frame alignment)을 맞추어 기존의 FDD 프레임을 이용하는 단말에 영향을 주지않고 H-FDD 단말을 지원하는 방법에 대해 제안할 것이다.

IEEE 802.16m의 FDD 프레임 구조에서 전송되는 중요 신호(예를 들어, Advanced-Preamble(이하, 'A-프리앰블'라 칭함), 수퍼프레임 헤더(SFH), 프레임 제어 헤더(FCH: Frame Control Header)) 등을 수신해야 하기 때문에, 이러한 중요한 정보가 전송되는 구간에 대해서 상향링크 프레임이 겹치지 않도록 H-FDD 구조를 구성할 필요가 있다.

또한, 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와는 달리, H-FDD 프레임 구조는 각 그룹에 할당된 하향링크와 상향링크 간의 전환(switching)을 위한 구간을 필요로 하게 된다. 따라서 하향링크 혹은 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크 전환을 위한 유휴 구간(idle time)을 설정하여야 하며, 이때 설정되는 하향링크/상향링크전환을 위해 할당되는 서브프레임의 위치는 하향링크/상향링크 영역에서 동일한 위치에 배치된다. 따라서 두 그룹간에는 전환 구간을 위한 갭(gap)이 존재하며 5/10/20MHz에서의 FDD 프레임 구조와 정렬(alignment)을 맞춘 H-FDD 프레임 구성에 대한 구조는 다음 도 3과 나타낼 수 있다.

도 3 및 도 4는 각각 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3은 5/10/20MHz 채널 대역폭의 1/8 CP 길이를 가지는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이고, 도 4는 5/10/20MHz 채널 대역폭의 1/16 CP 길이를 가지는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 것이다.

5/10/20MHz 채널 대역폭에서의 FDD 프레임은 타입-1 서브프레임(type-1 subframe)으로 구성되기 때문에 유휴 구간을 위해 할당되는 서브프레임은 타입-1 서브프레임이다. 이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링(puncturing) 되는 서브프레임의 위치는 두 그룹에 할당되는 영역의 길이에 따라 다르게 위치할 수 있다. 따라서, 도 3에 나타낸 것은 하나의 일 예 일뿐, 펑처링되거나 혹은 펑처링되는 서브프레임의 위치에 제한이 있는 것은 아니다.

도 3과 같은 H-FDD 프레임 구조는 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와 동일하게 프레임 정렬(frame alignment)을 유지하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 따라서, H-FDD 프레임 구조는 기존의 IEEE 802.16m 시스템의 FDD 구조를 이용하는 단말에 대한 영향을 최소화할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기존의 FDD 프레임 구조와 프레임 정렬을 유지하면서 H-FDD 단말을 지원하기 위하여 하향링크/상향링크 혹은 상향링크/하향링크 전환 또는 하향링크/상향링크 전환을 위해 유휴 구간으로 하나의 서브프레임을 할당되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 8개의 타입-1 서브프레임으로 구성된 FDD 프레임 구조에서, 두 그룹에 할당된 하향링크 영역 사이에 존재하는 하나의 서브프레임을 유휴 구간으로 이용할 수 있다. 따라서, 하향링크 프레임에서 두 그룹 간에는 하나의 서브프레임에 해당하는 DLgap이 존재한다.

앞서 언급한 바와 같이, H-FDD 구조에서 두 그룹에 속한 단말들은 각 프레임에서 전송하는 중요신호(예를 들어, 수퍼프레임 헤더, A-프리앰블)를 수신해야하기 때문에 도 3에 나타낸 것과 같이 하향링크 영역에서 중요 신호가 전송되는 프레임 구간과 상향링크 프레임 구간이 서로 중첩되지 않아야 한다. 기존의 IEEE 802.16m 시스템의 FDD 프레임 구조에서 수퍼프레임 헤더는 수퍼프레임 내 첫 번째 프레임의 첫 번째 서브프레임을 통해 단말로 전송된다. 따라서, H-FDD 프레임 구조는 기존의 FDD 프레임 구조를 이용하기 때문에 수퍼프레임 헤더는 기존의 FDD 프레임 구조와 동일하게 전송된다.

H-FDD 프레임 구조에서 수퍼프레임 헤더를 모든 단말이 수신하기 위하여 도 3에 나타낸 것과 같이 상향링크 영역에서 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임 구간의 서브프레임은 펑처링하거나 유휴 구간으로 할당할 필요가 있다. 이러한 프레임 구성을 이용하여, 단말은 기지국으로부터 DL/UL_OFFSET, DL/UL 할당 정보(시작점 정보, 서브프레임 구성 정보, 서브프레임 번호(number), 서브프레임 순서(order), 하향링크/상향링크 길이), 그룹 지시자, TTG(Transmit Transition Gap), RTG(Receive Transition Gap), 펑처링 서브프레임 정보(펑처링 서브프레임의 위치, 인덱스, 타입), 유휴 구간 정보(DL/UL gap) 등을 중요신호(예를 들어, A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더, A-MAP)를 통하여 수신할 수 있다. 위와 같은 정보들을 기지국으로부터 수신한 H-FDD 단말은 수신한 정보들을 이용하여 할당받은 하향링크/상향링크 영역에 대한 정보를 알 수 있다. 여기서 중요신호를 통하여 전송되는 TTG, RTG 값은 프레임에 관계없이 일정한 값을 가진다. 5/10/20MHz 채널 대역폭에서의 프레임 구조를 구성하기 위한 값은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

그룹 1에 대한 TTG1 , RTG1

2개 심볼 구간(symbol duration) < TTG1+RTG1 ≤ 타입-1 서브프레임 ㄱ구국구간 + 유휴 구간(idle time)

만약, DLgap과 전환 구간을 위해 할당된 서브프레임의 길이가 같으면 다음과 같이 표현할 수 있다.

2개 심볼 구간 < TTG1+RTG1= DLgap+ 유휴 구간(idle time)

그룹 2에 대한 TTG2 , RTG2

2개 심볼 구간(symbol duration) < TTG2+RTG2 ≤ DLgap

2개 심볼 구간(symbol duration) < TTG2+RTG2 ≤ 하향링크 프레임에서 펑처링된 서브프레임 구간

만약 RTG2 = ULgap 이라 가정하면,

TTG2+RTG2 = TTG2+ ULgap 과 같이 나타낼 수 있다. 또한, RTG2의 값은 TTG1의 값보다 항상 작은 값을 가진다.

도 3에서 도시한 바와 같이, H-FDD 단말은 기지국으로부터 수신한 DL/UL_OFFSET을 이용하여 할당된 상향링크 프레임의 시작점의 위치를 파악할 수 있다. 여기서 DL/UL_OFFSET은 하향링크 프레임의 시작점으로부터 상향링크 프레임의 시작점까지의 옵셋 값을 나타낸다. DL/UL_OFFSET는 각 그룹 단말 별로 전송되거나 도 3에 나타낸 것과 같이 그룹 2 단말에만 전송되어 상향링크 영역의 시작점을 나타낼 수 있다. 그룹 2 단말에만 전송할 경우에, 그룹 1 단말은 경우 TTG1 혹은 DLgap을 이용하여 상향링크 프레임의 시작점을 파악할 수 있다. 상향링크 프레임의 시작점을 나타내기 위한 DL/UL_OFFSET은 수퍼프레임 내에서 동일한 값을 가지거나 프레임마다 다른 값을 가질 수 있다. 만약, 수퍼프레임 내에서 동일한 값을 가질 경우 DL/UL_OFFSET은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

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

또한, DL/UL_OFFSET이 매 프레임마다 다를 경우, 수퍼프레임의 첫 번째 프레임은 위에 나타낸 것을 만족해야 하며 나머지 프레임의 경우는 다음과 같이 표현할 있다.

2개 심볼 구간(symbol duration) < DL/UL_OFFSET < 하향링크/상향링크 트랜잭션(DL/UL transaction)을 위한 상향링크 프레임에서 펑처링된 서브프레임 구간

각 프레임에서 각 다른 DL/UL_OFFSET을 사용하지 않을 경우, 도 3의 첫 번째 프레임에 나타낸 것처럼 중요신호(예를 들어, A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더)를 수신하기 위해서 상향링크 프레임 영역에서는 중요신호가 전송되는 하향링크 영역과 일치하는 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 프레임을 구성한다. 이때, 각 프레임에서 상향링크의 첫 번째 서브프레임에 위치하는 서브프레임은 항상 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다.

5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 유효 심볼 길이의 1/16에 해당하는 CP 길이를 갖는(즉, 1/16 CP) 프레임 구조의 경우, FDD 프레임은 5개의 타입-1 서브프레임 및 3개의 타입-2 서브프레임으로 구성된다. 따라서, 위에서 설명한 것과 동일하게 하향링크/상향링크 간의 전환 구간을 위하여 타입-1 혹은 타입-2 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다. 여기서, 프레임 낭비를 줄이기 위하여 타입-1 서브프레임에 전환 구간을 위한 유휴 구간을 할당하거나 펑처링하는 것이 바람직할 수 있다.

또한, H-FDD 단말이 하향링크 프레임에서 전송하는 중요신호(예를 들어, 수퍼프레임 헤더, A-프리앰블)을 수신할 수 있도록 중요신호가 전송되는 프레임구간과 상향링크 프레임 구간이 서로 중첩되지 않게 프레임을 구성할 필요가 있다. 위에서 설명한 것과 같이 수퍼프레임 헤더가 포함된 서브프레임 구간과 일치하는 상향링크 프레임 구간의 서브프레임은 펑처링된다. 또한, 수퍼프레임에 존재하는 다른 프레임들도 동일하게 첫 번째 상향링크 프레임의 서브프레임을 펑처링되도록 구성될 수 있다.

도 5는 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 8.75MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 H-FDD 프레임 구조도 위에서 설명한 것과 같은 구조를 이용하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 8.75MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조는 타입-1 서브프레임과 타입-2 서브프레임으로 구성된다. 따라서, H-FDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 전환을 위해 유휴 구간이 할당되거나 펑처링되는 서브프레임은 6개의 심볼로 구성된 타입-1 서브프레임이거나 7개의 심볼로 구성된 타입-2 서브프레임이 될 수 있다. H-FDD 프레임 구조에서 프레임의 낭비를 줄이기 위해서, 타입-1 서브프레임을 펑처링하거나 유휴 구간으로 할당하여 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

도 5는 하향링크/상향링크 전환을 위해 하나의 서브프레임을 할당하여 사용하며 중요 신호를 수신하기 위해 수퍼프레임 헤더가 전송되는 서브프레임구간과 일치하는 상향링크 서브프레임을 펑처링하여 구성한 H-FDD 프레임 구조를 나타내고 있다. 도 5에서 나타낸 펑처링되는 서브프레임의 타입과 위치는 일 실시예일 뿐이며 이에 제한되는 것은 아니다.

도 6은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시한 7MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조는 타입-1 서브프레임 및 타입-3 서브프레임으로 구성된다. 따라서, 7MHz 채널 대역폭의 경우도, 위의 5/10/20MHz, 8.75MHz 이 두 경우와 같은 방법으로 H-FDD 프레임 구조를 구성하는 경우 유휴 구간을 위해 할당되거나 펑처링되는 서브프레임의 타입은 타입-1 서브프레임이거나 타입-3 서브프레임일 수 있다. 상기 도 6에서 7MHz 채널 대역폭을 위한 H-FDD 프레임 구조를 나타내고 있으며, 이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링된 서브프레임의 위치에 제한이 있는 것은 아니다.

기존의 FDD 프레임 구조와 동일한 하향링크/상향링크 전환을 위한 유휴 구간을 위하여 기존의 서브프레임에서 유휴 구간을 위해 심볼을 할당하거나 혹은 펑처링하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다. 따라서 H-FDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 전환 구간으로 서브프레임의 일부 심볼을 할당하거나 일부 심볼을 펑처링하여 H-FDD 프레임을 구성할 수 있다. 이때, 이러한 구간을 위해 서브프레임 내에서 할당 혹은 펑처링되는 심볼의 수는 하나 이상이 될 수 있다. 기지국은 서브프레임의 일부 심볼을 유휴 구간을 위해 할당하거나 펑처링하여 사용하기 때문에 서브프레임을 구성하는 심볼 중 일부를 사용하여 데이터를 단말에게 전송하게 된다. 따라서, 기존의 FDD 프레임 구조에서 사용하였던 서브프레임 중 한 심볼이 펑처링된 서브프레임은 기존 서브프레임에 비해 한 심볼이 적은 개수로 서브프레임을 구성한다.

예를 들어, 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조에서, 하나의 서브프레임은 6개의 심볼로 구성된다. 그러나, 전이 갭(transition gap)을 위해 하나의 심볼이 할당되거나 펑처링된 경우에는 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 구성된다. 따라서, H-FDD 단말의 경우, 이러한 전환을 위해 할당되거나 펑처링 되는 심볼에 대한 정보(서브프레임 인덱스, 서브프레임 위치, 펑처링을 위한 심볼 수(number), 심볼 위치(서브프레임 내에서의 위치), 그룹 지시자, DL/UL, 펑처링된 서브프레임 타입) 등을 기지국으로부터 중요신호(예를 들어, A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더, A-MAP)를 통하여 수신할 수 있다. 또한 H-FDD 단말과 같이 F-FDD 단말이 같이 존재할 경우 위에서 H-FDD 단말에게 전송되는 정보는 F-FDD 단말에게 전송되며, 이러한 정보를 통하여 F-FDD 단말은 기본 서브프레임 구조(즉, 6개의 심볼로 구성)가 아닌 서브프레임 구조(예를 들어, 5개로 구성된 서브프레임)가 프레임 내에 존재하는 것을 알게 되며 이에 대한 정보를 알 수 있다. 그러면, F-FDD 단말은 5개의 심볼로 구성된 서브프레임을 이용하여 신호를 전송할 수 있다. 또한, 상향링크의 경우 5개의 심볼로 구성된 제어 채널을 형성하여 이용하게 된다. 기지국은 H-FDD 단말과 F-FDD 단말에게 전송되는 유휴 심볼(idle symbol) 혹은 펑처링 심볼에 대한 정보는 수퍼프레임 헤더나 추가방송정보(Additional Broadcast Information, ABI)를 통하여 전송해 줄 수 있다. 즉 H-FDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 전환을 위한 구간을 설정하기 위하여 심벌 레벨 펑처링을 이용할 경우에는 앞서 설명한 것과 같은 펑처링 심볼에 대한 정보를 H-FDD 단말과 F-FDD 단말에게 전송하여 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 존재하는 것을 알려 줄 필요가 있다. 또한, 이러한 정보를 통하여 기존 6개 심볼로 이루어진 서브프레임 구조를 이용하던 F-FDD 단말에게 특정 서브프레임의 한 심볼을 사용하지 못하는 것을 알려줄 수 있다.

도 7은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 7은 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위해 구성된 H-FDD 프레임 구조를 나타내고 있다. 도 7에 도시된 H-FDD 프레임 구조도 두 그룹에 속한 단말들이 기지국으로부터 중요신호(예를 들어, A-프리앰블, 수퍼프레임 헤더)를 수신하기 위해서 중요신호가 전송되는 하향링크 프레임 구간과 상향링크 프레임 구간이 겹치지 않게 상향링크 프레임이 구성될 필요가 있다. 즉, 수퍼프레임 헤더가 포함된 서브프레임에 해당하는 하향링크 프레임 구간과 일치하는 상향링크의 서브프레임은 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링될 필요가 있다.

또한, 기지국은 수퍼프레임 헤더를 수퍼프레임의 첫 번째 프레임에서만 전송하고, 각 그룹 단말은 각 프레임에서 전송되는 A-프리앰블을 수신하여야 하므로 수퍼프레임 내에서 첫 번째 프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 도 7에 나타낸 것처럼 A-프리앰블을 수신하는 구간과 TTG를 고려하여 2개의 심볼을 펑처링하는 것을 고려할 수 있다.

이 경우 상향링크 영역에서 하나의 서브프레임이 2개 심볼의 펑처링됨으로 인하여, H-FDD 단말은 4개의 심볼을 이용하여 기지국으로 데이터를 전송하게 되어 새롭게 제어 채널을 구성할 필요가 있다. 또한, 수퍼프레임 헤더가 포함된 프레임에서 하나의 서브프레임을 펑처링한 것처럼 수퍼프레임 내의 모든 프레임에서 상향링크 첫 번째 서브프레임을 펑처링하여 H-FDD 프레임을 구성할 수 있다. 그리고 DL/UL_OFFSET을 이용하여 상향링크 프레임 구간에서 각 그룹의 상향링크 프레임의 시작점을 파악할 수 있으며 다음과 같이 나타낼 수 있다.

1. 수퍼프레임 내 첫 번째 프레임

DL/UL_OFFSET = 서브프레임 구간 + TTG2

TTG를 위해 하나의 심볼을 펑처링 한 경우 다음과 같이 나타내어 진다.

DL/UL_OFFSET = 한 서브프레임 구간 + 한 심볼 구간(TTG2 = 한 심볼 구간)

2. 수퍼프레임 내 다른 프레임

Case1: 2개 심볼 펑처링

DL/UL_OFFSET = 2개 심볼 구간

Case2: 한 서브프레임 펑처링

DL/UL_OFFSET = 한 서브프레임 구간

따라서, DL/UL_OFFSET은 프레임의 그룹에 대한 서로 다른 값 혹은 각 프레임 마다 다른 값을 가질 수 있다.

도 7에 나타낸 것처럼, H-FDD 프레임 구조에서 두 그룹 간에는 하향링크/상향링크 전환을 위해 그룹 2 하향링크 서브프레임 0(DL2 서브프레임 #0)과 그룹 1 상향링크 서브프레임 0(UL1 서브프레임 #0)의 첫 번째 심볼을 펑처링함으로써 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 이때, 그룹 2 하향링크 서브프레임 0(DL2 서브프레임 #0) 및 그룹 1 상향링크 서브프레임 0(UL1 서브프레임 #0)에서 5개의 심볼이 신호를 전송하는데 이용된다. 이와 달리, 하향링크/상향링크 전환을 위해 펑처링되는 심볼은 두 그룹 사이에서 동일한 위치에 존재하는 그룹 1 하향링크 서브프레임 3(DL1 서브프레임 #3)과 그룹 2 상향링크 서브프레임 2(UL 2 상향링크 서브프레임 #2)의 마지막 심볼이 될 수 있다. 또한 상기에서 FDD 프레임 구조에서의 유휴 구간(idle time)이 H-FDD 프레임 구조에서의 하향링크/상향링크(DL/UL) 전환 구간보다 작은 경우에, 그룹 2 하향링크 서브프레임 3(DL2 서브프레임 #3)과 그룹 1 상향링크 서브프레임 3(UL 1 상향링크 서브프레임 #3)의 마지막 심볼이 전환 구간을 위하여 유휴 시간으로 할당하거나 펑처링되하여 사용될 수 있다.

이와 같이, 하향링크와 상향링크 영역에서 전환 구간(TTG/RTG)을 위해 한 심볼을 할당하는 경우,하향링크와 상향링크 영역에 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 생성될 수 있다. 상향링크의 경우 H-FDD 단말이 5개의 심볼로 구성된 서브프레임을 이용하여 데이터를 전송하기 위해서 5개의 심볼로 구성된 상향링크 제어 채널을 정의하여야 한다. 또한, 하향링크/상향링크 전환을 위해서 두 그룹의 경계지역, 즉 전환 구간에 존재하는 서브프레임(예를 들어, 도 7에서 그룹 2 하향링크 서브프레임 0(DL2 서브프레임 #0)과 그룹 1 상향링크 서브프레임 0(UL1 서브프레임 #0)의 첫 번째 심볼과, 그룹 1 하향링크 서브프레임 3(DL1 서브프레임 #3)과 그룹 2 상향링크 서브프레임 2(UL2 서브프레임 #2)의 마지막 심볼을 각각 펑처링되거나 유휴 구간으로 설정될 수 있다. 이러한 경우, 각 그룹에 할당된 영역의 하향링크와 상향링크 영역에 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 존재하며 이를 이용하여 데이터를 전송한다. 또한 상향링크의 경우 5개의 심볼로 구성된 새로운 제어 채널이 생성되어야 한다.

앞의 경우와 다르게 하향링크/상향링크 전환을 위한 유휴 구간을 설정할 때 발생하는 두 그룹간의 갭(gap)을 하향링크와 상향링크 영역 모두에 설정하지 않고 하나의 영역, 즉 하향링크 혹은 상향링크 영역에만 설정할 수도 있다. 예를 들어, 하향링크 영역에만 하향링크/상향링크 전환을 위한 갭을 생성할 경우, 두 그룹간의 경계 즉 전환 구간과 중첩되는 위치에 놓이는 하향링크 서브프레임에서 심볼을 펑처링하여 H-FDD 프레임 구조를 구성할 수 있다. 이때, 펑처링 되는 심볼은 각 그룹에 속한 서브프레임에서 각각 할당될 수 있다. 예를 들어, 전환 구간에 존재하는 그룹 1 하향링크 서브프레임 3(DL1 서브프레임 #3)의 마지막 심볼과 그룹 2 하향링크 서브프레임 0(DL2 서브프레임 #0)의 첫 번째 심볼을 각각 펑처링 함으로써, 하향링크 영역에서 하나의 서브프레임은 5개의 심볼로 구성된다.

따라서, H-FDD 단말은 하향링크 영역에서 5개의 심볼로 구성된 서브프레임을 이용하여 신호 및 데이터를 전송하며, 이와 반대로 상향링크 영역에서 서브프레임은 6개의 심볼로 구성된 서브프레임을 이용하여 신호 및 데이터를 전송함으로써 추가적인 상향링크 제어 채널이 정의될 필요가 없다. 그러나, 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크 전환을 위한 유휴 구간을 위하여 심볼을 할당할 경우에는, H-FDD 단말은 5개의 심볼로 구성된 제어 채널을 통해 신호를 전송하며, 이 경우 H-FDD 단말은 하향링크를 통해 6개의 심볼로 구성된 기본 서브프레임 구조를 이용하여 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 앞서 설명한 것처럼 하향링크/상향링크 전환을 위해서 심볼 레벨 펑처링을 사용하여 유휴 구간을 형성하는 경우, 하향링크 혹은 상향링크 영역에서 두 그룹 사이에는 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 적어도 한 개 이상 존재한다. 여기서 제시한 것은 심볼 레벨 펑처링을 사용하는 일 예일뿐 하향링크/상향링크 전환을 위해 심볼을 할당하는 방법은 단말이 사용하는 대역 및 CP 길이에 관계없이 적용가능 하다.

도 8 및 도 9는 각각 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 8 및 도 9는 각각 상기 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 같이 심볼 펑처링을 하여 8.75MHz, 7MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 FDD 프레임 구조에 대하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조를 나타낸 것이다. 8.75MHz 채널 대역폭을 위한 FDD 프레임은 타입-1 서브프레임과 타입-2 서브프레임으로 구성된다. 따라서 두 그룹 사이에 존재하는 서브프레임은 타입-1 서브프레임이거나 타입-2 서브프레임일 수 있다. 따라서 전환 구간의 위치에 놓인 서브프레임의 타입에 따라 심볼을 펑처링하는 경우, 사용가능한 심볼의 수는 5개 혹은 6개이다. 이때 펑처링 되는 심볼의 위치는 서브프레임의 첫 번째이거나 마지막일 수 있다. 또한 7MHz의 경우 FDD 프레임이 타입-1 서브프레임과 타입-3 서브프레임으로 구성되며 이때 두 그룹의 사이에는 타입-1 서브프레임 또는 타입-3 서브프레임이 위치할 수 있다. 따라서, 하나의 심볼을 펑처링한 후에 서브프레임에서 사용가능한 심볼의 수는 4개 또는 5개이다. H-FDD 단말이 4개의 심볼을 이용하여 신호를 전송하는 경우에는 데이터 전송 효율이 떨어지므로 5개의 심볼을 이용하는 것이 더 바람직하다. 즉, 타입-1 서브프레임에서 하나의 심볼이 전환 구간을 위한 유휴 구간으로 할당되거나 펑처링되도록 H-FDD 프레임 구조를 구성하는 것이 바람직하다.

상술한 도 6 내지 도 9에 도시한 H-FDD 프레임 구조는 일 예 일뿐 각 그룹을 구성하는 서브프레임의 타입 및 배치, 그리고 각 그룹에 할당된 하향링크/상향링크 영역이 도 6 내지 도 9에 도시된 예에 국한되는 것은 아니다. 또한, 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 같이, H-FDD 단말은 DL/UL_OFFSET을 이용하여 프레임의 시작점을 파악할 수 있다. 이때 DL/UL_OFFSET 값은 각 프레임마다 다르게 하거나 그룹 별로 정하여 그룹마다 다른 값이 전송될 수 있다.

도 6 및 도 7에 설명한 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP 길이를 가지는 H-FDD 프레임 구조를 위한 방법과 동일하게, 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/16 CP 길이를 가지는 프레임 구조에서도 각 그룹 간의 사이에 존재하는 서브프레임의 마지막 또는 첫 번째 심볼을 하향링크/상향링크 전환을 위한 구간을 위하여 유휴 심볼로 할당하거나 펑처링하여 H-FDD 단말을 지원하도록 구성될 수 있다. 1/16 CP 길이를 가지는 FDD 프레임은 타입-1 서브프레임 과 타입-2 서브프레임으로 구성이 되며, 전환 구간에 위치한 서브프레임의 타입에 따라서 심볼 펑처링 후에 사용 가능한 심볼의 수는 다르다. 또한, 앞서 설명한 것과 같이 DL/UL_OFFSET을 이용하여 하향링크에 대비하여 상향링크의 시작점을 파악할 수 있다.

도 10은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 심볼 펑처링을 통하여 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 10은 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/16 CP길이는 가지는 FDD 프레임 구조에 대한 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조를 나타내고 있다. 상기 도 6 내지 도 9와 마찬가지로, 도 10에서도 H-FDD 단말을 지원하기 위해 기존의 FDD 프레임 구조에서 전환 구간에 위치한 서브프레임 내의 한 심볼을 유휴 구간으로 할당하거나 혹은 펑처링하여 하향링크/상향링크 전환 구간으로 사용할 수 있다. 이와 달리, 하향링크/상향링크 전환 구간을 위하여 2개 이상의 심볼 또는 하나의 서브프레임이 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 H-FDD 프레임을 구성하는 것도 가능하다.

도 11은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 수퍼프레임 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조에서, 하나의 수퍼프레임은 4개의 프레임으로 구성되며, 기지국은 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-프리앰블)를 수신할 필요가 있다. 하나의 수퍼프레임 내 각 프레임에서 전송되는 중요 신호의 위치는 도 11에 도시된 바와 같다.

H-FDD 단말은 자신이 속한 그룹에 관계없이 기지국으로부터 중요한 신호인 수퍼프레임 헤더, A-프리앰블(주 A-프리앰블(primary A- preamble), 부 A-프리앰블(secondary A-preamble)를 수신할 필요가 있다. 단말은 이러한 신호들을 도 11에 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 수신할 수 있도록, 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, 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 11에서 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.

H-FDD 프레임 구조는 F-FDD 단말에 대한 영향을 주지 않고 H-FDD 단말을 지원하기 위해서 기존에 정의된 FDD 프레임 구조를 이용하여 구성될 수 있다. 이러한 프레임 구조를 이용하여 기존에 정의된 FDD 프레임 구조와 프레임 정렬을 맞추어 기존의 FDD 프레임을 이용하는 단말에 영향을 주지않고 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조에 대해서는 상술한 바 있다. H-FDD 프레임 구조는 각 그룹에 할당된 하향링크와 상향링크 간의 전환을 위한 구간이 필요하며, 하향링크 혹은 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크(혹은 상향링크/하향링크) 전환을 위한 유휴 구간을 설정할 필요가 있다. 이때 F-FDD 단말에 영향을 주지 않고 하향링크/상향링크 전환을 위한 구간으로 할당되는 갭(gap)은 서브프레임 단위로 구성된다. 하향링크/상향링크 전환을 위해 할당되는 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 영역에서 위치할 수 있다. 이때, 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링 되는 서브프레임의 위치에 따라 각 그룹 간에는 전환 구간을 위한 갭(gap)이 하향링크 혹은 상향링크 영역에 존재한다. 따라서, 두 그룹 간에는 전환 구간을 위한 갭이 존재하며 5/10/20MHz에서의 FDD 프레임 구조와 타이밍이 정렬(alignment)된 H-FDD 프레임 구성에 대한 구조는 다음 도 12 및 도 13과 같이 나타낼 수 있다.

도 12 및 도 13은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 각각 DLgap 또는 ULgap이 없는 경우의 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

5/10/20 MHz에서의 FDD 프레임은 타입-1 서브프레임으로 구성되기 때문에 유휴 구간을 위해 할당되는 서브프레임은 타입-1 서브프레임이며, 이때 유휴 구간을 위해 할당되거나 혹은 펑처링 되는 서브프레임의 위치는 두 그룹에 할당되는 영역의 길이에 따라 다르게 나타낼 수 있다. 따라서, 도 12 및 도 13에 도시한 H-FDD 프레임 구조에 나타낸 것은 하나의 예 일뿐, 펑처링 혹은 유휴 구간으로 할당되는 서브프레임의 위치에 제한이 있는 것은 아니다.

도 12에 도시한 바와 같이, H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 전환을 위한 갭을 상향링크 서브프레임에 할당할 수 있다. 따라서 전환을 위한 유휴 구간을 상향링크 영역에서 설정하였기 때문에 하향링크 영역에서 두 그룹 간의 DLgap은 존재하지 않는다. 이때 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크 간의 전환을 위해 할당되는 서브프레임의 수는 H-FDD 단말의 중요 신호 수신을 고려하여 최소한 2개 이상이 되어야 한다. 이는 5/10/20MHz에서의 H-FDD 구조가 FDD 프레임 구조와 같이 타입-1 서브프레임으로 구성되며 프레임 정렬을 유지해야 하기 때문이다.

도 13은 도 12와는 반대로 하향링크/상향링크 전환을 위해 하향링크 영역에서 유휴 구간 서브프레임을 할당하는 것을 도시하고 있다. 이 경우 상향링크 영역에서 두 그룹간의 갭(gap)이 존재하지 않는다. 또한 하향링크/상향링크 전환을 위하여 하향링크 영역과 상향링크 영역에 각각 하나의 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하도록 구성할 수 있다.

H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 전환을 위해 할당되는 서브프레임에 대한 정보(서브프레임 번호(number), 서브프레임 위치(또는 서브프레임 인덱스), 할당된 영역(하향링크 또는 상향링크)는 수퍼프레임 헤더 혹은 추가방송정보(ABI)를 통하여 H-FDD 단말, 혹은 H-FDD 단말 및 F-FDD 단말들 모두에게 전송될 수 있다. F-FDD 단말의 경우, H-FDD 프레임 구조가 기존 FDD 구조에 대한 영향이 없으므로 유휴 구간 혹은 펑처링된 서브프레임을 사용하여 신호를 전송할 수 있다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 각 그룹에 속한 16m H-FDD 단말은 기지국이 전송하는 중요 신호(예를 들어, 수퍼프레임 헤더, A-프리앰블)를 수신할 필요가 있다. 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 설정한다. 따라서, H-FDD 단말은 이러한 중요신호를 수신할 수 있도록 프레임의 첫 번째 서브프레임이 유휴 구간으로 설정된다. 그러나, 16m FDD 프레임 구조에서, H-FDD 단말은 수퍼프레임 내의 첫 번째 프레임의 첫 번째 서브프레임에서만 수퍼프레임 헤더와 함께 A-프리앰블을 수신하며, 수퍼프레임 내의 나머지 프레임의 첫 번째 서브프레임에서는 A-프리앰블만을 수신한다. 그 결과, H-FDD 단말이 중요신호를 수신하기 위해서 프레임의 첫 번째 서브프레임을 유휴 구간으로 설정하는 것은 효율적이지 못하다. 따라서 이러한 서브프레임의 유휴 구간을 줄이기 위해서 기지국은 H-FDD 단말에게 DU_OFFSET을 전송하여 첫 번째 서브프레임의 펑처링없이 상향링크를 사용할 수 있다.

여기서, DU_OFFSET은 하향링크 프레임의 시작점으로부터 상향링크 프레임의 시작점까지의 타이밍 옵셋 값을 나타낸다. 이때 DU_OFFSET은 하향링크 프레임의 시작점 대비 상향링크 프레임의 시작 위치에 따라서 양(positive) 또는 음(negative)의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 상향링크 프레임의 시작이 하향링크 프레임의 시작보다 먼저 시작될 경우, DU_OFFSET은 음의 값을 가진다. 수퍼프레임에서 첫 번째 프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 수퍼프레임 헤더 없이 A-프리앰블 만을 전송되므로, 상향링크 영역에서 하향링크 수퍼프레임에서 첫 번째 서브프레임과 중첩되는 서브프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 프리앰블을 수신하는 만큼의 유휴 구간을 설정하면 된다.

따라서, 이러한 유휴 구간을 고려하여 DU_OFFSET을 설정하게 되면, 예를 들어 도 12 및 도 13에서와 같이 DU_OFFSET를 TTG2+1 심볼 구간(symbol duration)으로 설정하여 H-FDD 단말에게 수퍼프레임 헤더 혹은 추가방송정보(ABI)를 통하여 전송한다. 이러한 신호를 기지국으로부터 전송받은 H-FDD 단말은 DU_OFFSET 만큼 하향링크 프레임과 시간 차이를 두어서 상향링크 프레임을 이용하게 된다. 따라서, DU_OFFSET를 조정함으로써 첫 프레임을 제외한 나머지 프레임에서는 첫 번째 서브프레임을 유휴 구간으로 설정하거나 펑처링할 필요가 없기 때문에 좀더 효율적인 상향링크 영역 사용이 가능해진다. 또한, 6개의 심볼로 이루어진 서브프레임으로 구성된 FDD 프레임 구조에도 영향을 주지 않으므로 기존의 F-FDD 단말에 대한 영향이 없다.

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 다음과 같이 표현할 수 있다.

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 다음과 같이 정의할 수 있다.

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.

IEEE 802.16m 시스템은 F-FDD 단말과 H-FDD 단말을 모두 지원하다. 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 있으며 H-FDD 단말들은 기존의 레거시 시스템의 H-FDD 단말과 같이 2개의 그룹으로 그룹핑(grouping) 되어 H-FDD 동작을 할 수 있다. 각 그룹에 속한 H-FDD 단말들은 F-FDD 단말과는 다르게 H-FDD 프레임 구조에서 하향링크/상향링크 전환을 위한 전이 갭이 필요하다. 또한, H-FDD 프레임 구조가 기존의 FDD 프레임 구조와 프레임 정렬(frame alignment)이 일치하도록 기존 FDD 프레임 구조에서 서브프레임을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하여 전이 갭을 형성할 수 있다.

도 14는 F-FDD 프레임 구조와 프레임 정렬을 유지하기 위하여 서브프레임을 전이 갭으로 할당하는 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 두 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 전이 갭을 위하여 하향링크와 상향링크 영역에서 같은 위치에 존재하는 서브프레임을 전이 갭으로 할당( 즉, 유휴구간으로 하거나 펑처링)한다. 예를 들어, 도 14와 같이 H-FDD 프레임 구조는 그룹 1 H-FDD 단말의 TTG와 그룹 2에 속한 RTG를 위하여 하향링크 및 상향링크 영역에서 네 번째 서브프레임을 이러한 갭(gap) 영역으로 할당하여 펑처링하도록 구성될 수 있다. 두 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 전이 갭을 위해 펑처링되는 서브프레임의 위치는 한 일 예 일뿐 펑처링되는 서브프레임의 위치에 제한이 있는 것은 아니다. 그리고, 그룹 1 H-FDD 단말의 RTG를 위하여 상향링크 마지막 서브프레임을 펑처링하여 전이 갭으로 할당할 수 있다. 각 그룹에 속한 모든 H-FDD 단말들은 기지국이 전송하는 A-프리앰블과 수퍼프레임 헤더를 수신하여야 하므로 하향링크 영역에서 A-프리앰블과 수퍼프레임 헤더가 전송되는 서브프레임과 동일한 위치에 존재하는 상향링크 서브프레임은 유휴구간으로 동작하거나 펑처링 되어야 한다. 따라서 상향링크 영역에서 A-프리앰블 혹은 수퍼프레임 헤더가 전송되는 서브프레임과 동일한 위치에 존재하는 첫 번째 상향링크 서브프레임은 펑처링되며 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서는 수퍼프레임 헤더를 수신한 다음에 데이터를 전송하기 위한 전이 갭을 고려하여 상향링크 영역에서 두 번째 서브프레임의 위치에 놓이는 서브프레임(ULl)을 펑처링 할 수 있다. 따라서 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서는 상향링크 첫 번째 서브프레임(UL0)과 두 번째 상향링크 서브프레임(UL1)은 펑처링된다.

도 14에서 그룹 1 H-FDD 단말의 RTG가 유휴(idle) 구간보다 작거나 같을 경우에는 전이 갭을 위해 펑처링 되었던 상향링크 마지막 서브프레임(UL7)을 펑처링하지 않고 사용할 수 있다. 따라서 유휴 구간이 상향링크에서 하향링크로 전환하는 전이 갭으로 충분할 경우, 그룹 1 H-FDD 단말들은 상향링크 영역에서 전송을 위하여 4개의 서브프레임(UL4, UL5, UL6, UL7)을 사용할 수 있다. 그룹 2 H-FDD 단말들은 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서 수퍼프레임 헤더 수신과 수신 후 전이 갭을 고려하여 수퍼프레임 헤더가 전송되지 않는 프레임 보다 1개 적은 상향링크 서브프레임을 이용하여 기지국으로 데이터를 전송한다. 도 14에서 나타낸 것처럼, 그룹 1 H-FDD 단말은 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서는 1개의 상향링크 서브프레임을 이용하는, 반면 수퍼프레임 헤더가 전송되지 않는 프레임에서는 2개의 상향링크 서브프레임을 이용하여 기지국으로 데이터를 전송할 수 있다. 또는, 모든 프레임에서 상향링크 서브프레임의 수를 동일하게 유지하기 위해 그룹 2의 모든 프레임에서 UL0 서브프레임을 사용하지 않을 수도 있다.

각 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 전환을 위한 전이 갭(TTG, RTG)이 한 심볼의 길이와 같거나 작은 경우, 상기에서 두 그룹의 전이 갭을 위해 펑처링된 서브프레임의 일부 심볼은 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다. 즉, 전이 갭을 위해 서브프레임을 펑처링하는 것이 아니라 갭(gap)이 위치하는 서브프레임의 한 심볼을 갭(gap)으로 할당하고 나머지 심볼들로 서브프레임을 구성한다. 예를 들어, 도 14에서 그룹 1의 DL2 서브프레임 다음에 5개 심볼로 구성된 하향링크 서브프레임이 할당될 수도 있다. 또는, 그룹 2의 DL 0 서브프레임 전에 5개 심볼로 구성된 하향링크 서브프레임을 할당할 수도 있다.

H-FDD 단말을 지원하기 위하여 상기 도 14에서 나타낸 2개의 그룹에 대한 H-FDD 프레임 구조 중에서 하나의 그룹만을 이용하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어, 도 14에서 그룹 1의 H-FDD 프레임 구조 구조만을 이용할 수 있다. 따라서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조는 도 14에서 그룹 1의 프레임 구조와 같이 구성되며 이때 전이 갭을 위하여 하향링크 네 번째 서브프레임(DL3)과 상향링크 마지막 서브프레임(UL7)이 펑처링된다. 따라서 H-FDD 단말의 하향링크 서브프레임 및 상향링크 서브프레임의 개수의 비율은 3:3이다.

그러나, FDD 프레임 구조의 유휴 구간이 RTG를 포함할 정도로 크다면, 상향링크 영역 마지막 서브프레임이 전이 갭을 위해 펑처링되지 않아도 된다. 따라서, 이때 하향링크 서브프레임 및 상향링크 서브프레임의 개수의 비율은 3:4가 된다. 그러므로 H-FDD 단말을 위한 하향링크 서브프레임 및 상향링크 서브프레임의 개수의 비율은 TTG를 위해 펑처링 되는 하향링크 서브프레임의 위치와 마지막 상향링크 서브프레임의 펑처링 여부에 따라 달라진다.

도 14에 나타낸 것과 같이 서브프레임 펑처링을 이용하여 H-FDD 단말을 지원하는 경우에, F-FDD 단말에는 아무런 영향을 주지 않으며 F-FDD 단말은 도 14에서 나타낸 F-FDD only case처럼 하향링크/상향링크에서 모든 서브프레임을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 그러나, H-FDD 단말의 전이 갭을 위하여 하향링크에서 한 심볼을 펑처링 하는 경우에는 F-FDD 단말도 하향링크 영역에서 하나의 심볼이 펑처링된 5개의 심볼로 구성된 서브프레임을 이용하여야 한다. 따라서, 기지국이 이러한 프레임 구성 정보 등을 모든 단말에게 전송해 줄 필요가 있다.

도 14에서 나타낸 것과는 다르게, H-FDD 프레임 구조에서 두 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 전환을 위한 전이 갭의 위치를 각 그룹 H-FDD 단말들에 따라 다르게 할당할 수 있다.

도 15는 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

그룹 1 H-FDD 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 도 15에 나타낸 것처럼 전이 갭을 위해서 하향링크 네 번째 서브프레임(DL3) 및 상향링크 일곱 번째 서브프레임(UL7)이 펑처링되어 구성되며, 그룹 2 H-FDD 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 전이 갭을 위해서 하향링크 다섯 번째 서브프레임(DL4)을 펑처링되도록 구성된다. 그리고 H-FDD 단말이 하향링크 첫 번째 서브프레임에서 전송되는 A-프리앰블 이나 수퍼프레임 헤더를 수신할 수 있도록, H-FDD 프레임 구조는 상향링크 첫 번째 서브프레임(UL0)이 펑처링되도록 구성되며, 수퍼프레임 헤더가 전송되는 프레임에서는 전이 갭을 고려하여 상향링크 두 번째 서브프레임(UL1)이 추가적으로 펑처링되도록 구성된다. 따라서 그룹 1 H-FDD 단말들을 위한 H-FDD 프레임 구조는 도 15에 나타낸 것처럼 하향링크는 3개의 서브프레임(DL0, DL1, DL2)으로 구성되며 상향링크도 3개의 서브프레임(UL4, UL5, UL6)으로 구성된다.

이때, 그룹 1에 대한 RTG가 유휴 구간 보다 작거나 같은 경우, 상향링크 프레임 마지막 서브프레임을 펑처링하지 않아도 되므로 상향링크는 4개의 서브프레임(UL4, UL5, UL6, UL7)으로 구성될 수 있다. 그룹 2 H-FDD 단말들을 위한 프레임 구조는 앞서 설명한 서브프레임 펑처링을 고려하여 하향링크 프레임은 3개의 서브프레임(DL5, DL6, DL7)으로 구성되며, 수퍼프레임 헤더가 전송되는 하향링크 프레임과 동일한 타이밍에 대응하는 상향링크 프레임에서는 2개의 서브프레임(UL2, UL3)으로 구성되지만 수퍼프레임 헤더가 전송되지 않고 A-프리앰블만 전송되는 하향링크 프레임에 대응하는 상향링크 프레임에서는 3개의 서브프레임(UL UL2, UL3)으로 구성된다. 여기서 나타낸 서브프레임의 인덱스는 F-FDD 프레임 구조의 서브프레임 인덱스를 나타내며, H-FDD 프레임 구조를 위해 다시 인덱싱될 수 있다. 상술한 H-FDD 프레임 구조는 하나의 실시 예이며 각 그룹 H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 구성은 전이 갭을 위해 펑처링되는 서브프레임의 위치에 따라서 달라질 수 있다. 또한, H-FDD 단말을 두 개의 그룹으로 구분하지 않고 도 15에서 나타낸 두 그룹을 위해 형성된 각각의 H-FDD 프레임 구조 중에서 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 UL0 서브프레임이 사용되지 않을 수도 있다.

각 그룹에 속한 H-FDD 단말들의 하향링크/상향링크 전환을 위한 전이 갭 (TTG, RTG)이 한 심볼의 길이와 같거나 작은 경우, 위에서 두 그룹의 전이 갭을 위해 펑처링된 서브프레임의 일부 심볼이 사용될 수 있다. 즉, H-FDD 프레임 구조에서 전이 갭을 위해 서브프레임이 펑처링되는 것이 아니라, 서브프레임의 한 심볼을 갭으로 할당하여 나머지 심볼들로 서브프레임이 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 15에서와 같이 H-FDD 프레임 구조는 두 그룹의 H-FDD 단말을 위해 하향링크 프레임에서 연속된 두 서브프레임(DL3, DL4)를 펑처링하는 것 대신에, 연속된 2개의 서브프레임에서 처음 서브프레임에서는 마지막 심볼을 펑처링하여 서브프레임이 구성되고 두 번째 서브프레임에서는 첫 번째 심볼을 펑처링하여 서브프레임이 구성될 수 있다. 따라서 6개의 심볼로 구성된 타입-1 서브프레임은 한 심볼이 펑처링되어 타입-3 서브프레임으로 변경되며 이때 형성되는 타입-3 서브프레임은 타입-1 서브프레임에서 펑처링되는 심볼의 위치(첫 번째 심볼, 마지막 심볼)에 따라 두 가지 형태의 타입-3 서브프레임이 생성된다. 두 가지 형태의 타입-3 서브프레임은 기존에 정의된 6개의 심볼로 구성된 타입-1 서브프레임을 이용하여 구성되며 새로 형성된 타입-3 서브프레임은 다음 도 16에서와 같이 기존에 정의된 타입-1 서브프레임의 파일럿 구조에서 처음 심볼 혹은 마지막 심볼을 펑처링한 파일럿 패턴을 가지게 된다.

도 16은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI(Advanced Air Interface) 시스템에서 타입-3 서브프레임을 위한 파일럿 패턴의 일 예를 나타낸 도면이다.

기존의 타입-1 서브프레임의 파일럿 패턴이 기본 파일럿 패턴(base pilot pattern)을 순환 시프팅(cyclic shifting)하여 형성되는 인터레이스된(interlaced) 파일럿 패턴을 나타낼 때 새롭게 형성되는 타입-3 서브프레임의 파일럿 패턴은 도 16에 나타낸 것과 동일하게 첫 번째 심볼 혹은 두 번째 심볼을 펑처링하여 형성되는 파일럿 패턴을 이용할 수 있다.

도 16의 (c)에 나타낸 것과 같이, H-FDD 프레임 구조에서 4개 하향링크 데이터 스트림은 파일럿의 오버헤드를 최적화하여 설계된 것이지만, 타입-1 서브프레임의 첫 번째 심볼 혹은 마지막 심볼이 펑처링되어 5개의 심볼로 구성된 타입-3 서브프레임을 생성되는 경우, 펑처링된 심볼에 포함된 파일럿은 채널 측정에 이용하지 못하게 되어서 시스템의 성능에 많은 감소를 야기하게 된다. 따라서, 4개 하향링크 데이터 스트림의 경우, H-FDD 프레임 구조에서 전이 갭을 할당하기 위해서 타입-1 서브프레임의 한 심볼을 펑처링하여 타입-3 서브프레임을 생성할 경우에는 다음과 같이 적용한다.

1. 타입-1 서브프레임의 첫 번째 심볼을 펑처링하는 경우:

타입-1 서브프레임의 첫 번째 및 두 번째 심볼들을 한 OFDMA 심볼만큼 오른쪽으로 시프트시킨 후, 타입-1 서브프레임의 첫 번째 OFDMA 심볼을 펑처링하여 타입-3 서브프레임을 형성하여 이용할 수 있다. 이와 달리, 타입-1 서브프레임의 세번째/네번째 OFDMA 심볼을 먼저 펑처링한 뒤 첫 번째 그리고 두 번째에 위치한 심볼들을 한 OFDMA 심볼만큼 오른쪽으로 shift 하여 타입-3 서브프레임을 형성하여 이용할 수 있다.

2. 타입-1 서브프레임의 마지막 심볼을 펑처링하는 경우:

타입-1 서브프레임의 다섯 번째 그리고 여섯 번째에 위치한 심볼들을 한 OFDMA 심볼만큼 왼쪽으로 시프트한 후, 타입-1 서브프레임의 마지막 OFDMA 심볼을 펑처링하여 타입-3 서브프레임을 형성하여 이용할 수 있다. 또는, 타입-1 서브프레임의 세 번째, 네 번째 OFDMA 심볼을 먼저 펑처링한 뒤 다섯 번째 그리고 여섯 번째에 위치한 심볼들을 한 OFDMA 심볼 만큼 왼쪽으로 시프트 하여 타입-3 서브프레임을 형성하여 이용할 수 있다.

여기서 서브프레임의 첫 번째 심볼이 펑처링되어 생성된 타입-3 서브프레임은, 도 15의 H-FDD 프레임 구조에 나타낸 것과 같이, 그룹 2의 하향링크 프레임의 첫 번째 서브프레임의 위치에 놓이게 되며, 그룹 1의 하향링크 프레임의 마지막 서브프레임에는 타입-1 서브프레임의 마지막 심볼이 펑처링되어 형성된 타입-3 서브프레임이 위치한다. 이러한 프레임 구조는 앞서 설명한 서브프레임이 펑처링된 구조와 다르게, 각 그룹의 하향링크 프레임은 타입-3 서브프레임이 추가되어 4개의 서브프레임으로 구성된다. 그리고 H-FDD 단말을 지원하기 위하여, 두 그룹에 대한 H-FDD 프레임 구조 중 한 그룹에 대한 프레임 구조만을 이용하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 상술한 것과 같이 서브프레임이 펑처링되는 것이 아니라 심볼이 전환 갭(switching gap)으로 사용되어 하향링크에 5개 심볼로 구성된 서브프레임이 존재하는 경우에는 동일한 위치의 F-FDD 서브프레임도 5개 심볼로 구성된 서브프레임으로 동작하게 된다.

레거시 H-FDD 단말이 존재하는 경우에, 레거시 H-FDD 단말과 16m FDD 단말을 지원하기 위하여 두 영역으로 나누어져 구성된 FDD 프레임 구조에서 레거시 영역을 레거시 H-FDD 단말에게 할당하고 16m 영역은 16m FDD 단말에게 할당하여 프레임을 구성할 수 있다. 여기서 레거시 H-FDD 단말과 16m 단말을 위하여 할당되는 레거시 존과 16m 존의 크기는 고정될 수 있고 혹은 유연하게 변경될 수 있다. 이러한 각 존에 대한 정보는 기지국이 단말에게 시그널링을 통해 지시할 수 있다.

도 17은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 레거시 H-FDD 단말을 지원하기 위한 FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 17을 참조하면, 16m FDD 및 H-FDD 단말은 16m 영역을 사용하고, 레거시 H-FDD 단말은 레거시 영역을 사용한다. 이때, 16m F-FDD 단말은 16m 영역의 모든 자원을 사용할 수 있고, H-FDD 단말은 상향링크의 4번째 서브프레임을 전이 갭으로 사용하기 위해 펑처링 한다. 또한 유휴 구간이 H-FDD 단말이 필요로 하는 RTG보다 작은 경우에는, H-FDD 프레임 구조는 전이 갭을 위하여 하향링크의 마지막 서브프레임(DL 3)을 펑처링되게 구성된다.

또한 상기와 다르게 H-FDD의 전환 구간으로 상향링크의 4번째 서브프레임의 마지막 심볼이 할당되어 사용될 수도 있고, FDD 유휴 구간(idle time)이 TTG보다 작은 경우에는, 하향링크의 4번째 서브프레임의 마지막 심볼이 전환 구간으로 할당되어 사용될 수도 있다.

도 18은 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 레거시 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 18을 참조하면, 레거시 단말과 16m FDD 단말을 지원하기 위한 또 다른 프레임 구조를 나타내고 있다. 예를 들어, H-FDD 프레임 구조는 레거시를 지원하기 위한 레거시 영역에 할당된 3개 이상의 하향링크의 서브프레임을 포함하며, 소정의 서브프레임 내에서 하향링크/상향링크 전환 구간을 포함할 수 있다. 따라서 레거시에게 할당되는 하향링크 영역의 길이는 아래와 같이 나타낼 수도 있다.

3×서브프레임 길이 ≤ 그룹 1 DL 영역의 길이 + TTG1

그룹 1 DL 영역의 길이 ≤ 4×서브프레임의 길이

레거시 H-FDD 단말을 위한 하향링크 영역은 위와 같은 범위를 만족하며 심볼 단위로 할당될 수 있으며, 상향링크 영역은 다음 프레임과의 사이에 RTG1 만큼의 갭(gap)을 가지고 할당될 수 있고, 또는 F-FDD일 때의 마지막 상향링크 서브프레임의 위치까지 내에서 할당될 수 있다.

16m F-FDD 및 H-FDD 단말을 위해 할당된 16m 존에서 H-FDD의 하향링크/상향링크 전이 갭을 위하여 상향링크 네 번째 서브프레임(UL3)은 펑처링되어 갭(gap)으로 이용될 수 있다. 또한, TTG를 위하여 하향링크 마지막 서브프레임을 펑처링되어 전이 갭으로 이용할 수 있다. 따라서, 16m 존에서 동작하는 16m H-FDD 단말이 이용하는 H-FDD 프레임 구조 전이 갭을 할당하기 위하여 하향링크 마지막 서브프레임(DL7)과 상향링크 네 번째 서브프레임(UL3)을 펑처링하여 구성된다. 여기서 위의 설명에서 나타낸 서브프레임 인덱스는 F-FDD 프레임 구조에서의 인덱스를 의미한다. 또한, 도 18에 도시된 레거시 H-FDD 프레임 구조에서, 레거시의 하향링크와 상향링크 존을 적절히 조절하여, 레거시 전이 갭이 세 번째 서브프레임에 존재하도록 하면, 16m 존은 상향링크 신호 전송에 이용되는 UL0 서브프레임 및 UL1 서브프레임과 펑처링된 상향링크 세 번째 서브프레임(UL2)에 이어 하향링크가 시작되는 형태로 구성될 수도 있다.

도 18에 도시한 바와 같이, 16m FDD 단말을 위해 할당된 16m 존의 프레임 구조의 TTG가 유휴 구간 보다 작거나 같을 경우에는, 전이 갭을 위해 하향링크 마지막 서브프레임(DL7)을 펑처링 하지 않고 프레임을 구성할 수 있다. 이러한 경우 16m FDD 단말을 위해 할당되는 하향링크 서브프레임의 수는 기존에 서브프레임 펑처링을 한 경우보다 하나의 서브프레임이 늘어난 4개이며, 이때 하향링크 서브프레임 개수와 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 4:3이 된다.

도 18에서, 16m F-FDD 단말은 전이 갭이 필요 없으므로 레거시 H-FDD 단말에게 할당된 하향링크 존을 제외한 나머지 하향링크 존의 서브프레임들(즉, DL4 서브프레임, DL5 서브프레임, DL6 서브프레임, DL7 서브프레임)을 이용할 수 있다. 상향링크 존에서는 16m H-FDD 단말과 마찬가지로 UL0 서브프레임, UL1 서브프레임, UL2 서브프레임을 사용할 수 있다. 그러나, 레거시의 상향링크 영역이 UL3 서브프레임을 사용하지 않을 경우는 UL0 서브프레임, UL1 서브프레임, UL2 서브프레임, UL3 서브프레임은 상향링크 신호를 전송하는데 사용될 수 있다(이런 경우는 기지국이 스케줄링으로 해결하거나 혹은 단말에게 시그널링한다).

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 펑처링 하여 도 18에서 나타낸 16m 존의 프레임 구조를 이용하여 데이터를 전송받을 수 있다.

도 19는 이동통신 시스템의 일 예인 AAI 시스템에서 16m H-FDD 단말을 지원하기 위한 H-FDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

FDD 프레임 구조와는 다르게 H-FDD 프레임 구조는 하향링크/상향링크 전환을 위한 전이 갭이 필요하다. 기존 FDD 프레임 구조에서 전이 갭을 생성하기 위하여 서브프레임에서 일부 심볼을 유휴 구간으로 할당하거나 펑처링하도록 구성된다. H-FDD 프레임 구조에서, H-FDD 단말의 하향링크/상향링크 전환을 위한 유휴 구간이 심볼 레벨로 펑처링되도록 구성하기 때문에, H-FDD 단말은 기존 FDD 프레임 구조의 서브프레임보다 하나 적은 수의 심볼로 구성되는 서브프레임을 이용하여 데이터를 송수신한다. 예를 들어, 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP의 길이를 가지는 FDD 프레임 구조는 6개의 심볼로 구성된 타입-1 서브프레임으로 구성되어 있다. 따라서 H-FDD 프레임을 구성하기 위해 심볼 레벨 펑처링을 수행할 경우, 심볼 레벨 펑처링이 적용된 서브프레임은 하나의 심볼이 줄어들 5개의 심볼로 구성된 타입-3 서브프레임으로 변경된다. 그리고, 서브프레임에서 심볼 레벨 펑처링을 통해서 유휴구간으로 할당되거나 혹은 펑처링되는 심볼은 서브프레임 첫 번째 또는 마지막 심볼위치에 놓여진다. 그러나, 이는 FDD 프레임과 프레임 정렬(frame alignment)를 맞추기 위한 일 예일 뿐, H-FDD 프레임 구조를 구성하기 위해서 기존의 서브프레임에서 펑처링 되는 심볼의 위치에 제한을 두지는 않는다.

이때 펑처링 되는 서브프레임은 하향링크 혹은 상향링크 영역에 위치할 수 있다. 하향링크/상향링크 전이 갭을 설정하기 위해서 생성되는 유휴 구간은 하향링크영역 혹은 상향링크 영역에만 설정될 수도 있고, 이와 달리 하향링크 및 상향링크 두 영역에 모두 설정될 수도 있다. 예를 들어, 하향링크 영역에만 설정할 경우 두 그룹간의 하향링크 영역 사이에 전이 갭을 설정하게 된다. 이때 그룹 1의 마지막 서브프레임의 마지막 심볼과 그룹 2의 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 심볼을 각각 유휴 구간으로 설정하여 필요한 갭(gap)을 형성한다. 따라서 그룹 1의 마지막 서브프레임과 그룹 2의 첫 번째 서브프레임은 다른 서브프레임과 대비하여 하나 적은 수의 심볼로 구성된다.

각 그룹에 할당된 영역에서 전이 갭을 위해 하나 또는 N개의 심볼이 할당될 수 있다. 예를 들어, N개의 심볼이 할당된 경우, 할당된 영역에 존재하는 서브프레임 중에 N개에서 동일하게 하나씩 심볼을 제외하여 서브프레임을 구성할 수 있다. 즉, 이때 할당된 영역 내에는 N개의 하나 적은 수로 구성되는 서브프레임(예를 들어, 5개의 심볼로 구성되는 타입-3 서브프레임)이 존재한다. 또한 전이 갭을 형성하기 위해서 필요한 심볼 수만큼을 각각의 그룹 영역에 할당한 후에 남은 심볼들로 서브프레임을 구성하여 H-FDD 단말을 지원할 수 있다. 예를 들어 ㄱ그룹 1의 하향링크 영역에 6개의 심볼로 구성된 4개의 서브프레임이 할당되었을 경우에 전이 갭을 위해 2개의 심볼을 할당하는 경우에 그룹 1의 하향링크 영역은 6개의 심볼로 구성되는 서브프레임 2개와 5개의 심볼로 구성되는 서브프레임 2개로 구성된다. 또한, 필요한 심볼을 하나의 서브프레임에서 전부 할당하여 하향링크/상향링크 전환 구간을 생성할 수도 있다.

하향링크 영역에서 하향링크/상향링크전환을 위한 유휴 구간을 설정하기 위해 심볼을 펑처링하는 방법은 상향링크 영역에서도 적용할 수 있다. 상향링크 서브프레임에서 한 심볼을 펑처링 하는 경우, 하나 적은 수의 심볼로 구성되는 서브프레임을 생성하게 된다. 예를 들어, 5/10/20MHz 채널 대역폭을 위한 1/8 CP의 길이를 가지는 FDD 프레임 구조에서, 상향링크의 모든 서브프레임은 6개의 심볼로 구성된다. 그러나, 심볼 레벨 펑처링을 수행하여 전이 갭으로 심볼을 할당하는 경우에는 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 생성된다. 따라서 5개의 심볼로 구성되는 상향링크 제어 채널을 정의하여 사용한다. 따라서, 상향링크 영역에서 하향링크/상향링크 전환을 위한 전이 갭을 위해 심볼을 할당할 경우 서브프레임을 구성하는 심볼의 수가 하나 적어지게 되어 새로운 타입의 상향링크 제어 채널을 정의하여 사용하여야 한다.

H-FDD 단말의 하향링크/상향링크 전환을 위해 필요한 구간, 즉 TTG, RTG가 한 심볼보다 큰 경우에는, 하나 이상의 심볼이 앞서 설명한 심볼 펑처링을 이용하여 TTG, RTG 구간을 위해 할당된다. 따라서 심볼 레벨 펑처링을 이용하여 H-FDD 프레임 구조를 형성할 때, 서브프레임에서 전이에 필요한 갭(gap)을 형성하기 위하여 n개의 심볼을 할당하기 때문에, n개 만큼의 하나의 심볼이 줄어든 서브프레임이 생성된다. 또한 n개의 심볼을 하나 혹은 그 이상의 서브프레임에서 모두 할당할 수 있다.

전이 갭을 형성하기 위해, 하나 혹은 그 이상의 심볼이 유휴 구간으로 할당되어 형성된 서브프레임 즉 기존 서브프레임에 비해 적은 수의 심볼을 가지는 서브프레임(예를 들어, 5개의 심볼로 구성된 서브프레임)의 위치는 하향링크/상향링크 영역 내에서 제한을 두지 않는다.

심볼 레벨로 H-FDD 프레임 구조에서 필요한 전이 갭을 형성하는 경우에, 16m H-FDD 단말은 기지국으로부터 중요신호(예를 들어, 수퍼프레임 헤더(SFH), A-프리앰블)등을 수신하여야 한다. 이때, 수퍼프레임 헤더는 수퍼프레임의 첫 번째 서브프레임에서만 전송되며 수퍼프레임 내의 두 번째, 세 번째, 네 번째 프레임의 첫번째 서브프레임에서는 A-프리앰블 만이 전송된다. 따라서 H-FDD 단말은 중요신호를 수신하기 위해서 중요신호가 전송되는 하향링크 영역과 중첩되는 상향링크영역을 유휴 구간으로 설정하거나 신호를 전송하지 않는다. 그러므로, 그룹 2 H-FDD 단말은 기지국으로부터 중요 신호를 수신한 다음 신호를 전송하기 위해서는, 추가적으로 유휴 구간이 설정될 필요가 있으며 이를 위해서 앞서 설명한 그룹간에 전이 갭을 설정하는 것 이외에 추가적으로 심볼이 할당될 필요가 있다. 따라서, 16m H-FDD 단말은 중요신호를 수신한 후에 형성되는 추가적인 심볼의 펑처링을 옵셋(DU_OFFSET)값을 적용하여 방지하며 추가적인 심볼의 유휴 할당을 방지할 수 있으며 A-프리앰블을 수신한 후에 낭비되는 심볼 없이 서브프레임을 사용할 수 있다.

여기서 DU_OFFSET은 하향링크 프레임의 시작점과 상향링크 프레임의 시작점의 시간 차이(time difference)를 나타내며, 심볼 단위 혹은 PS(physical slot)단위로 나타낼 수 있다. 이때 DU_OFFSET을 설정하기 위해 사용된 값에 대한 제한은 없으나 중요신호 전송 후에 전이 갭을 위해 할당되는 심볼을 고려하여 최소한 한 심볼보다는 큰 값을 가져야 한다. H-FDD 단말이 중요신호(예를 들어, A-프리앰블)을 수신한 다음에 6개의 심볼로 구성된 서브프레임을 사용할 수 있도록, DU_OFFSET은 적어도 TTG와 프리앰블이 전송되는 한 심볼의 길이의 합보다는 크게 설정될 필요가 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, DU_OFFSET을 설정함으로써 상향링크 프레임의 타이밍이 DU_OFFSET값 만큼 시프트된다. 따라서, H-FDD 단말이 수퍼프레임 헤더를 제외한 중요신호를 수신하기 위해서 일부 심볼이 유휴 구간으로 할당될 필요가 없다. DU_OFFSET값을 전환 구간을 고려하여 설정하면 중요신호와 전환 구간을 위해 심볼을 할당할 필요가 없으므로, H-FDD 단말이 중요신호를 수신한 후에 6개의 심볼로 구성된 서브프레임을 사용하여 데이터를 전송할 수 있다.

도 19에 도시된 H-FDD 프레임 구조에서, 하향링크/상향링크 전이 갭을 위해 심볼 레벨로 유휴 구간이 설정되거나 심볼 레벨로 펑처링되는 것과 함께, DU_OFFSET을 적용함으로써 H-FDD 단말이 중요신호를 수신한 후에 추가적인 전이 갭이 없이 H-FDD 단말을 지원할 수 있다.

도 19에서와 같이, 두 그룹 H-FDD 단말에 할당된 하향링크 영역에서 전이 갭을 설정하기 위해 하나의 심볼을 심볼 레벨 펑처링을 이용하여 유휴 구간으로 설정하는 경우 하향링크에는 5개의 심볼로 구성된 2개의 서브프레임이 존재하게 된다. 또한 DU-OFFSET을 한 심볼의 길이로 적용하여, 도 19와 같이 H-FDD 단말이 중요신호를 수신하기 위한 추가적인 심볼을 유휴 구간으로 설정할 필요가 없으며, H-FDD 단말은 오직 전환 구간을 고려하여 5개의 심볼로 구성된 서브프레임을 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 5개의 심볼로 구성되는 서브프레임의 위치는 하향링크/상향링크 전환을 위한 갭(gap)을 고려하여 정해지며, 그 위치가 도시된 예에 제한되는 것은 아니다. 즉, 도 19에 도시한 바와 같이, 할당된 하향링크 영역의 맨 처음과 맨 뒤에 놓은 것은 하나의 예일 뿐이다. 상향링크 영역에 하나의 심볼이 줄어든 서브프레임, 즉 5개의 심볼로 구성된 서브프레임이 상향링크에서 사용되므로 새로운 상향링크 제어 채널을 설정하여 사용하여야 한다.

따라서, 도 19에 도시된 H-FDD 프레임 구조를 이용하는 경우, DU-OFFSET 값을 적용함으로써 H-FDD 단말이 중요 신호를 수신하기 위하여 중요신호가 전송되는 심볼의 구간과 전이 갭을 위해 할당되는 심볼의 수를 줄여서 기존에 사용하지 못하였던 하나의 서브프레임을 더 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한 H-FDD 단말이 중요 신호를 수신하고 나서 상향링크 영역에서 중요신호가 전송되는 하향링크 서브프레임과 중첩되는 상향링크 서브프레임을 추가적인 프레임 구조 변경 없이 사용할 수 있는 장점이 있다. 그리고 H-FDD 프레임 구조에서 각 그룹에 할당된 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수의 비율에 따라 전이 갭이 형성되는 위치가 달라지므로, 심볼이 펑처링 되어 형성되는 5개의 심볼로 구성된 서브프레임의 하향링크 혹은 상향링크에서의 위치에 제한이 있는 것은 아니다.

도 20은 본 발명에 따른 장치(50)의 구성 요소들을 나타내는 다이어그램이다.

도 20을 참조하면, 장치(50)는 단말 또는 기지국일 수 있다. 장치(50)는 프로세서(51), 메모리(52), RF(Radio Frequency) 유닛(53), 디스플레이 유닛(54), 및 사용자 인터페이스 유닛(55)을 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. 메모리(52)는 프로세서(51)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

디스플레이 유닛(54)은 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)과 수신 모듈(미도시)로 구분될 수도 있다. RF 유닛(53)은 본 발명에 따라 구성된 다양한 H-FDD 프레임 구조를 통해 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 프로세서(51)는 RF 유닛(53)을 통해 수신한 신호 등을 이용하여 장치(50)를 제어하는 기능을 수행한다.

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 레이어는 제1 레이어에 속하며 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(radio resource control) 레이어는 제3 레이어에 속하며 단말과 네트워크 사이의 제어 무선 자원들을 제공한다. 단말과 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 (20)

1. 이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 방법에 있어서,
   하향링크 존 및 상향링크 존 순서가 그룹 별로 반대로 할당된 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 각 그룹 단말이 신호를 송수신하는 RF 유닛을 포함하되,
   상기 H-FDD 프레임 구조에서 상기 각 그룹 단말에게 할당된 하향링크 존 또는 상향링크 존은 하나 이상의 심볼이 유휴구간(idle time)으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 포함하며, 상기 각 그룹 단말은 상기 서브프레임에서 상기 유휴 구간으로 할당되거나 펑처링된 심볼을 제외한 나머지 심볼을 이용하여 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 2개 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 첫 번째 및 마지막 서브프레임이며, 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 첫 번째 및 마지막 서브프레임인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향링크 마지막 서브프레임 및 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 첫 번째 서브프레임인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 첫 번째 상향링크와 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 상향링크 마지막 서브프레임인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 5개 또는 6개의 심볼로 구성된 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 H-FDD 프레임 구조의 채널 대역폭은 5MHz, 7MHz, 8.75MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 H-FDD 프레임 구조의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8 또는 1/16인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
11. 이동통신 시스템에서 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex) 프레임 구조를 이용하여 통신을 수행하는 단말 장치에 있어서,
    하향링크 존 및 상향링크 존 순서가 그룹 별로 반대로 할당된 상기 H-FDD 프레임 구조를 이용하여 각 그룹 단말이 신호를 송수신하는 RF 유닛을 포함하되,
    상기 H-FDD 프레임 구조에서 상기 각 그룹 단말에게 할당된 하향링크 존 또는 상향링크 존은 하나 이상의 심볼이 유휴구간(idle time)으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 포함하며, 상기 각 그룹 단말은 상기 서브프레임에서 상기 유휴 구간으로 할당되거나 펑처링된 심볼을 제외한 나머지 심볼을 이용하여 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 2개 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
13. 제 11항에 있어서,
    상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
14. 제 11항에 있어서,
    상기 각 그룹 단말 중 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존 및 제 2 그룹 단말이 이용하는 상향링크 존은 각각 상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임을 1개 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
15. 제 12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 첫 번째 및 마지막 서브프레임이며, 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 첫 번째 및 마지막 서브프레임인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
16. 제 13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 하향링크 마지막 서브프레임 및 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 하향링크 첫 번째 서브프레임인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
17. 제 14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 상기 제 1 그룹 단말이 이용하는 상향링크 첫 번째 상향링크와 상기 제 2 그룹 단말이 이용하는 상향링크 마지막 서브프레임인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
18. 제 11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 심볼이 유휴구간으로 할당되거나 펑처링된 서브프레임은 5개 또는 6개의 심볼로 구성된 것을 특징으로 하는 단말 장치.
19. 제 11항에 있어서,
    상기 H-FDD 프레임 구조의 채널 대역폭은 5MHz, 7MHz, 8.75MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단말 장치.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 H-FDD 프레임 구조의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8 또는 1/16인 것을 특징으로 하는 단말 장치.

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