KR20110010136A - 중계 시스템과 대역폭 할당 및 스케줄링 방법 - Google Patents

중계 시스템과 대역폭 할당 및 스케줄링 방법 Download PDF

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KR20110010136A
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Abstract

중계 시스템과 대역폭 할당 및 스케줄링 방법을 개시한다. 상기 방법은, 기지국의 물리 계층 프레임 구조의 다운링크 서브프레임의 제어 패킷에, 가입자국/이동 가입자국에 대응하는 연결의 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정하는 정보 요소를 추가하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 가입자국/이동 가입자국에 의해 개시되고 상기 중계국에 의해 중계되는 대역폭 요청을 수신하는 단계; 및 상기 대역폭 요청에 따라, 상기 정보 요소를 가지는 제어 패킷을 생성하여, 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국에 전송하고, 대역폭 할당 및 스케줄링을 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명은 중계 시스템에서 대역폭 요청, 대역폭 할당, 및 서비스 스케줄링의 처리 방법을 다룰 수 있고, 멀티홉 중계를 처리할 수 있어, 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 네트워크의 복잡도 및 중계국(RS)의 복잡도를 감소시킬 수 있다.

Description

중계 시스템과 대역폭 할당 및 스케줄링 방법 {RELAY SYSTEM AND METHOD FOR BANDWITH ASSIGNMENT AND SCHEDULING}
본 발명은 무선 통신 기술 분야에 관한 것으로, 특히 광대역 무선 액세스 기술(broadband wireless access technology)에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 중계 시스템과, 대역폭 할당 및 스케줄링(bandwidth allocation and scheduling) 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2006년 3월 2일자로 중국 특허청에 출원되고, 발명의 명칭이 "중계 시스템과 대역폭 할당 및 스케줄링 방법(RELAY SYSTEM AND METHOD FOR BANDWIDTH ALLOCATION AND SCHEDULING)"인, 중국 특허출원 제200610058618.9호에 대해 우선권을 주장하며, 그 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
기존의 광대역 무선 액세스 표준에서는, 각각이 다운링크(downlink, DL) 서브프레임과 업링크(uplink, UL) 서브프레임을 포함하는 프레임(frame)의 포맷으로 물리 채널(physical channel)을 통해 데이터를 전송한다. 기존의 광대역 무선 액세스 표준은, 싱글 캐리어(Single Carrier, SC), 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM), 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, OFDMA)와 같은 다수의 물리 계층 규격(physical layer specification)을 지원하고, 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD) 방식 및 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD) 방식을 지원한다.
시간 분할 듀플렉스(TDD) 방식에서는, 먼저 다운링크 서브프레임을 송신한 다음, 업링크 서브프레임을 송신하고, 업링크 서브프레임과 다운링크 서브프레임의 교체 시에는 TTG 및 RTG를 삽입하여, 기지국(base station, BS)이 송신과 수신의 교체를 완료하도록 시간을 할애한다. 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 방식에서는, 업링크 서브프레임과 다운링크 서브프레임을 상이한 주파수로 동시에 송신하고, 풀 듀플렉스(full duplex ) 가입자국(subscriber station, SS)과 하프 듀플렉스(half duplex) 가입자국 모두를 지원할 수 있다.
시간 분할 듀플렉스(TDD) 시스템 및 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 시스템에서, 다운링크 서브프레임은 단 하나의 다운링크 물리 계층 프로토콜 데이터 유닛(downlink physical layer protocol data unit, DL PHY PDU)을 포함하고, 업링크 서브프레임은 초기 레인징(initial ranging)을 위한 경쟁 슬롯(Contention slot), 대역폭(bandwidth, BW) 요청을 위한 경쟁 슬롯, 및 각각 다른 가입자국(SS)으로부터 오는 하나 이상의 업링크 물리 계층 프로토콜 데이터 유닛(uplink physical layer protocol data unit, UL PHY PDU)이 순서대로 배열된 시간슬롯(timeslot)을 포함한다.
다운링크 서브프레임 내의 다운링크 물리 계층 프로토콜 데이터 유닛(DL PHY PDU)은 프리앰블(preamble), 프레임 제어 헤드(Frame Control Head, FCH), 및 약간의 데이터 버스트(data burst)로 구성된다. 프리앰블은 물리적 동기(physical synchronization)를 위한 것이다. 프레임 제어 헤드(FCH)는 프레임 제어 헤드(FCH) 바로 다음의 하나 이상의 버스트에 대한 속성 및 길이를 지정하며, 프레임 제어 헤드(FCH) 내의 다운링크 프레임 프리픽스(downlink_Frame_Prefix, DLFP)는 프레임 제어 헤드(FCH) 바로 다음의 하나 이상의 다운링크 버스트의 프로파일 및 길이를 지정하고, 다운링크 매핑(downlink mapping, DL-MAP) 패킷, 업링크 매핑(uplink mapping, UL_MAP) 패킷, 다운링크 채널 설명(downlink channel description, DCD), 업링크 채널 설명(uplink channel description, UCD), 및 프레임 내용을 설명하는 다른 패킷들이, 프레임 제어 헤드(FCH) 바로 다음에 제1 버스트(DL 버스트 #1)를 시작으로 전송된다. 다운링크 매핑(DL-MAP)이 현재의 프레임 내에 전송되는 경우, 다운링크 매핑(DL-MAP)은 프레임 제어 헤드(FCH) 다음의 제1 매체 액세스 제어(Media Access Control, MAC) PDU 다음에 오고; 업링크 매핑(UL_MAP) 또한 현재의 프레임 내에 전송되는 경우, 업링크 매핑(UL_MAP)은 다운링크 매핑(DL-MAP) 바로 다음에 오거나, 다운링크 매핑(DL-MAP)을 전송하지 않는 경우에는 다운링크 프레임 프리픽스(DLFP) 바로 다음에 오며; 다운링크 채널 설명(DCD)과 업링크 채널 설명(UCD)이 프레임 내에 전송되는 경우에, 다운링크 채널 설명(DCD)과 업링크 채널 설명(UCD)은 다운링크 매핑(DL-MAP)과 업링크 매핑(UL_MAP) 바로 다음에 온다. 다운링크 매핑(DL-MAP)과 업링크 매핑(UL_MAP)은 업링크 서브프레임과 다운링크 서브프레임 내의 특정한 제어 정보를 지정한다. 가입자국(SS)은 다운링크 매핑(DL-MAP)와 업링크 매핑(UL_MAP)에 의한 규격에 따라 데이터/관리 시그널링(signaling)을 수신 및 송신한다. 다운링크 서브프레임 내의 다른 버스트들의 위치 및 프로파일은 다운링크 매핑(DL-MAP) 내의 MAP-IE(Information Element)에 의해 지정되고, 업링크 서브프레임 내의 각각의 버스트의 위치 및 프로파일은 다운링크 매핑(DL-MAP) 내의 MAP-IE에 의해 지정된다.
도 1에 나타낸 바와 같은, 시간 분할 듀플렉스(TDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 참조하면, 먼저 다운링크 서브프레임이 전송되고, 이어서 업링크 서브프레임이 전송된다. 도 2에 나타낸 바와 같은, 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 참조하면, 업링크 서브프레임과 다운링크 서브프레임은 상이한 주파수로 동시에 전송되고, 하프 듀프렉스 FDD 방식에서 가입자국(SS)은, 업링크 서브프레임이 전송되는 때에는 다운링크 서브프레임을 전송하지 않을 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같은 시간 분할 듀플렉스(TDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA)(또는 SOFDMA) 프레임 구조를 참조하면, OFDMA 내의 PHY 버스트는 한 세트의 인접한 서브채널 및 한 세트의 OFDMA 심볼을 할당받는다. 하나의 버스트는 업링크에서 하나의 가입자국(SS)(또는 한 세트의 가입자국(SS))에 할당될 수 있고, 전송 유닛인 기지국(BS)에 의해 다운링크에서 가입자국(SS)에 전송될 수 있다. 업링크 가입자국(SS)의 초기 액세스, 주기적인 레인징, 및 대역폭 요청은 레인징 서브채널에 의해 가능하게 된다. 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA)(또는 SOFDMA) 프레임 구조에서, 업링크 서브프레임 및 다운링크 서브프레임은 상이한 주파수로 전송된다.
기존의 광대역 무선 액세스 표준은 물리 계층(physical layer, PHY)과 데이터 링크 계층(data link layer, DLL)을 상응하게 정의한다. 데이터 링크 계층은 또한 서비스 특정 집중 하위계층(Specific Service Convergence Sublayer, SSCS 또는 간략하게 CS), MAC 공통부 하위계층(Common Part Sublayer)(MAC CPS), 및 보안 하위계층(Security Sublayer, SS)으로 나눠지며, 대역폭 할당 및 스케줄링의 관리는 MAC CPS 계층에서 실현된다.
대역폭 할당은, 기지국(BS)이 종속(subordinate) 가입자국(SS)/이동 가입자국(Mobile Subscriber Station, MSS)에 업링크 전송 또는 대역폭 요청의 기회를 제공하는 절차를 가리키며, 스케줄링되는 서비스의 타입 및 대응하는 QoS 파라미터가 결정된 이후에, 기지국(BS)의 스케줄러(QoS 스케줄링)는 업링크 서비스에 대한 스루풋(throughput) 및 지연 요구(delay demand)를 알 수 있고, 적당한 시간에 대역폭 요청 전송의 기회 또는 대역폭 요청의 기회를 할당할 수 있다.
기지국(BS)이 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대역폭 요청 전송의 기회를 제공하는 절차를 폴링(polling)이라고 하며, 이를 유니캐스트(unicast) 폴링과 멀티캐스트(multicast) 폴링으로 분류할 수 있다. 유니캐스트 폴링은 하나의 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 폴링하는 것, 즉 한 세트의 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS) 중의 각 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 각각 폴링하는 것을 가리킨다. 브로드캐스트(broadcast)/멀티캐스트 폴링은 한 세트의 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 폴링하는 것을 가리키며, 시간슬롯에 경쟁이 존재하고, 패킷의 전송 시에 충돌이 있을 수 있는 경우에, 임의 퇴피(random retreat)를 고려한다.
업링크의 경우, 다수의 지점(point)(가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS))으로부터 하나의 지점(기지국(BS))에의 데이터 전송이 지원되기 때문에, 충돌이 일어날 수 있는데, 특히 데이터의 대량 전송 시에 그러하다. 충돌을 회피하기 위해, 기지국(BS)의 업링크 채널에서의 전송 기회에 대한 기본 메커니즘은, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 연결을 위한 자원을 요청하는 대역폭 요청(BW Request)을 전송하고, 기지국(BS)이 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내에, 대응하는 연결의 각각의 버스트에 대한 위치 및 프로파일을 지정하여 업링크 대역폭을 할당하고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결이 지정된 버스트의 위치에서 패킷을 전송하는 것이다.
다운링크의 경우, 하나의 지점(기지국(BS))으로부터 다수의 지점(가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS))에의 데이터 전송이 지원된다. 시간-주파수 공간 내의 가입자를 구별하기 위해, 기지국(BS)의 다운링크 채널에서의 전송의 기본 메커니즘ㅇ은기지국(BS)이 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 내에, 대응하는 연결의 각각의 버스트에 대한 위치 및 프로파일을 지정하여 다운링크 스케줄링을 수행하고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결이 지정된 버스트의 위치에서 패킷을 수신하는 것이다.
서비스 스케줄링은, MAC 계층이 상이한 QoS 요구에 따라, 전송 시퀀스, 전송 주파수, 및 데이터의 볼륨을 포함하는 연결 CID(Connection Identifier)를 통해 데이터 전송을 제어하는 절차를 가리킨다. 연결 CID는 QoS 요구를 가지는 서비스 스트림이다. 각 연결 CID는 표 1에 나타낸 바와 같이 한 세트의 QoS 파라미터에 대응한다.
Figure pat00001
여러 카테고리의 서비스를 지원하는 것이 기존의 광대역 무선 액세스 표준의 중요한 특징 중 하나이다. 지원되는 여러 카테고리의 서비스는 서비스의 데이터 특징에 따라 4개의 카테고리: 불필요한 승인 서비스(Unsolicited Grant Service, UGS), 실시간 폴링 서비스(Real-time Polling Service, RTPS), 비실시간 폴링 서비스(Non-real-time Polling Service, NRTPS), 및 최선 노력 서비스(Best Effort Service, BE)로 나뉠 수 있다. 4개의 대응하는 서비스 스케줄링 방법: 불필요한 승인, 실시간 폴링, 비실시간 폴링, 및 최선 노력이 제공된다. 서비스 스케줄링 방법들은 대역폭 요청 전송 방법에 있어 주로 상이한데, 불필요한 승인 서비스(UGS)를 제외한, 다른 3 카테고리의 서비스에서, 업링크 대역폭 할당은 대역폭 요청/할당의 절차를 거친다.
종래기술에서, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS), 중계국(RS), 및 기지국(BS)이 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템을 구성하고, 중계국(Relay Station, RS)이 기지국(BS)과 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS) 사이에서 중계를 실행하여 기지국(BS)의 커버리지(coverage)를 확장하는, WiMAX(World Interoperability for Microwave Access) 중계국(RS)의 개념이 제안되었다. 하지만, IEEE 802.16은 2가지 타입의 네트워크 요소: 가입자국(SS) 및 기지국(BS)만을 정의하고 있으므로, 기지국(BS)과 가입자국(SS) 사이의 대역폭 할당 및 대역폭 스케줄링을 위한 기존의 방법은 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템 내의 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 대역폭 요청 및 기지국(BS)과 중계국(RS)에 의한 대역폭 할당 및 스케줄링에는 적용할 수 없다. 또한, 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템 내의 가입자국(SS)은, 기지국(BS)으로부터 얻은 원래의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷P 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 규격에 따라 데이터/관리 시그널링을 수신 및 송신할 수 없다.
본 발명의 실시예는 중계 시스템 및 중계 시스템에서의 대역폭 요청과 대역폭 할당 및 스케줄링을 처리하기 위한, 대역폭 할당 및 스케줄링 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 중계 시스템의 대역폭 할당 및 스케줄링 방법을 제공하며, 상기 방법은,
기지국의 물리 계층 프레임 구조의 다운링크 서브프레임의 제어 패킷에, 가입자국/이동 가입자국에 대응하며, 중계국에 의해 중계되는 연결의 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정하는 정보 요소를 추가하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 가입자국/이동 가입자국에 의해 개시되고 상기 중계국에 의해 중계되는 대역폭 요청을 수신하는 단계; 및
상기 대역폭 요청에 따라, 상기 기지국에서, 상기 정보 요소를 가지는 제어 패킷을 생성하여, 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국에 전송하고, 대역폭 할당 및 스케줄링을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 상기 대역폭 요청에 따라 상기 기지국에서 대역폭 할당 및 스케줄링을 수행하는 단계는,
상기 가입자국/이동 가입자국의 상기 대역폭 요청에 따라, 상기 기지국의 다운링크 대역폭 및 업링크 대역폭, 그리고 상기 중계국의 다운링크 대역폭 및 업링크 대역폭을 각각 할당하고, 상기 기지국의 상기 다운링크 대역폭 및 상기 업링크 대역폭을 스케줄링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 기지국이 상기 중계국을 통해 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국으로 전송하는 경우, 상기 중계국에서, 상기 기지국으로부터 전송된 상기 정보 요소를 가지는 상기 제어 패킷을 수신한 후에, 상기 제어 패킷 내의 상기 정보 요소에 따라 상기 중계국의 다운링크 대역폭 및 업링크 대역폭을 스케줄링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 중계국에서, 상기 수신된 제어 패킷 내의 상기 정보 요소를 상기 중계국의 제어 패킷에 복사하고, 상기 중계국의 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국에 전송하는 단계; 또는
상기 중계국에서, 상기 수신된 제어 패킷 내의 상기 정보 요소를 상기 중계국의 상기 제어 패킷 내의 매핑 정보 요소로 변환하고, 상기 중계국의 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법의 상기 가입자국/이동 가입자국이 상기 대역폭 요청을 개시하기 이전의, 상기 가입자국/이동 가입자국에 의한 상기 기지국으로부터의 대역폭을 요청하는 단계는,
상기 가입자국/이동 가입자국에서, 중계국 경쟁 채널을 선택하여, 경쟁 코드를 전송하는 단계; 및
상기 중계국에서, 기지국 경쟁 채널을 선택하여, 상기 가입자국/이동 가입자국의 상기 대역폭 요청의 상기 경쟁 코드를 상기 기지국에 중계하는 단계; 및
상기 기지국에서, 상기 수신된 상기 가입자국/이동 가입자국의 상기 경쟁 코드에 따라, 상기 가입자국/이동 가입자국이 상기 대역폭 요청을 전송하기 위한 상기 가입자국/이동 가입자국에 상기 기지국의 업링크 대역폭 및 상기 중계국의 업링크 대역폭을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법의 상기 가입자국/이동 가입자국이 상기 대역폭 요청을 개시하기 이전의, 상기 가입자국/이동 가입자국에 의한 상기 기지국으로부터의 대역폭을 요청하는 단계는,
상기 가입자국/이동 가입자국에서, 상기 대역폭 요청의 의사랜덤 레인징 코드(pseudorandom ranging code) 중에서 하나의 의사랜덤 레인징 코드를 임의로 선택하고, 상기 대역폭 요청의 상기 의사랜덤 레인징 코드를 상기 중계국의 레인징 서브채널을 통하여 상기 중계국에 전송하는 단계;
상기 중계국에서, 상기 가입자국/이동 가입자국의 상기 대역폭 요청의 상기 의사랜덤 레인징 코드를 상기 기지국의 레인징 서브채널을 통하여 상기 기지국에 중계하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 가입자국/이동 가입자국의 상기 의사랜덤 레인징 코드를 수신한 후, 상기 대역폭 요청을 송신하기 위한 상기 기지국의 업링크 대역폭 및 상기 중계국의 업링크 대역폭을 상기 가입자국/이동 가입자국에 할당하는 단계; 및
상기 기지국에서, 상기 정보 요소를 가지는 상기 제어 패킷의 전송을 통하여, 상기 가입자국/이동 가입자국에 할당된 상기 기지국의 상기 업링크 대역폭 및 상기 중계국의 상기 업링크 대역폭을, 상기 가입자국/이동 가입자국 및 상기 중계국에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은,
상기 가입자국/이동 가입자국에서, 하나 이상의 종속(subordinate) 중계국을 통하여 상기 대역폭 요청을 상기 중계국에 전송하는 단계;
상기 중계국에서, 상기 정보 요소를 포함하는 상기 중계국의 제어 패킷을 상기 종속 중계국에 발행하는 단계; 및
상기 종속 중계국에서, 상기 중계국의 상기 제어 패킷을 그대로 상기 가입자국/이동 가입자국에 중계하는 단계; 또는
상기 중계국에서, 상기 기지국의 상기 수신된 제어 패킷 내의 상기 정보 요소를 상기 중계국의 제어 패킷 내의 매핑 정보 요소로 변환하고; 상기 중계국의 상기 변환된 제어 패킷을 상기 종속 중계국에 전송하며; 상기 종속 중계국에서, 상기 중계국의 상기 수신된 제어 패킷을 그대로 상기 가입자국/이동 가입자국에 중계하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법의 상기 기지국의 상기 물리 계층 프레임 구조의 상기 다운링크 서브프레임의 상기 제어 패킷은, 다운링크 매핑 정보 요소 패킷 및 업링크 매핑 정보 요소 패킷을 포함할 수 있다.
상기 방법에서 상기 정보 요소는, 상기 다운링크 매핑 정보 요소 패킷 및 상기 업링크 매핑 정보 요소 패킷 내의 확장된 매핑 정보 요소일 수 있다.
상기 방법에서 상기 가입자국/이동 가입자국에 의한 상기 대역폭 요청의 개시는,
상기 가입자국/이동 가입자국에서, 상기 기지국의 업링크 매핑 정보 요소 패킷 내에 지정되고, 중계국의 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트를 위한 대역폭 요청에 사용되는 추가된 정보 요소를 사용하여 상기 대역폭 요청을 개시하는 단계; 또는
상기 가입자국/이동 가입자국에서, 상기 중계국의 업링크 매핑 정보 요소 패킷 내에 지정되고, 상기 중계국의 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트를 위한 대역폭 요청에 사용되는 정보 매핑 요소를 사용하여, 상기 대역폭 요청을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 기지국과 중계국을 포함하는 중계 시스템을 제공하며,
상기 기지국은 대역폭 할당 유닛 및 기지국 스케줄링 관리 유닛을 포함하고;
상기 대역폭 할당 유닛은, 가입자국/이동 가입자국으로부터 전송되어, 수신된 대역폭 요청에 따라, 상기 기지국의 다운링크 대역폭 및 업링크 대역폭, 그리고 중계국의 다운링크 대역폭 및 업링크 대역폭을 할당하고, 정보 요소를 포함하는 제어 패킷을 생성하며, 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국 및 상기 중계국에 전송하고;
상기 기지국 스케줄링 관리 유닛은 상기 기지국의 상기 다운링크 대역폭 및 상기 업링크 대역폭을 스케줄링하며;
상기 중계국은 대역폭 요청 중계 유닛 및 중계국 스케줄링 관리 유닛을 포함하고;
상기 대역폭 요청 중계 유닛은, 상기 가입자국/이동 가입자국의 대역폭 요청 요소에 의해 개시된 상기 대역폭 요청을 상기 기지국에 중계하도록 구성되며;
상기 중계국 스케줄링 관리 유닛은, 상기 기지국의 물리 계층 프레임 구조의 다운링크 서브프레임의 수신된 제어 패킷 내의 상기 정보 요소에 따라, 상기 중계국의 상기 다운링크 대역폭 및 상기 업링크 대역폭을 스케줄링한다.
상기 중계 시스템에서,
상기 중계국은 대역폭 승인 중계 유닛을 더 포함하고,
상기 대역폭 승인 중계 유닛은, 상기 수신된 정보 요소를 상기 중계국의 제어 패킷에 복사하고, 상기 복사된 정보 요소를 가지는 상기 중계국의 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국에 전송하거나, 또는
상기 대역폭 승인 중계 유닛은, 상기 수신된 정보 요소를 상기 중계국의 제어 패킷 내의 매핑 정보 요소로 변환하고, 상기 중계국의 상기 변환된 정보 요소를 상기 가입자국/이동 가입자국에 전송할 수 있다.
상기 중계 시스템은 상기 가입자국/이동 가입자국에 의해 개시된 상기 대역폭 요청을 상기 중계국에 중계하는 대역폭 요청 중계 유닛을 가지는 하나 이상의 종속 중계국을 더 포함할 수 있다.
상기 중계 시스템에서,
상기 종속 중계국은, 상기 중계국으로부터 상기 종속 중계국에 전달된, 상기 중계국의 상기 제어 패킷을 상기 가입자국/이동 가입자국에 중계하는 대역폭 승인 중계 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 중계 시스템에서,
상기 기지국의 상기 물리 계층 프레임 구조의 상기 다운링크 서브프레임의 상기 제어 패킷은, 다운링크 매핑 정보 요소 패킷 및 업링크 매핑 정보 요소 패킷을 포함할 수 있다.
상기 중계 시스템에서,
상기 정보 요소는, 다운링크 매핑 정보 요소 패킷 및 업링크 매핑 정보 요소 패킷 내의 확장된 매핑 정보 요소이고,
상기 확장된 매핑 정보 요소는, 상기 중계국에 의해 중계된, 상기 가입자국/이동 가입자국에 대응하는 연결 내의 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공되는 기술적 해결법에 따르면, 기지국의 물리 계층 프레임 구조의 다운링크 서브프레임의 제어 패킷 내에, 중계국에 의해 중계되는, 가입자국/이동 가입자국에 대응하는 연결의 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정하는 새로운 정보 요소가 추가되고, 기지국은 가입자국/이동 가입자국에 의해 개시되고 중계 시스템에 의해 중계되는 대역폭 요청에 따른 새로운 정보 요소를 포함하는 제어 패킷을 생성하며, 그 제어 패킷을 가입자국/이동 가입자국에 전송하여, 대역폭 할당 및 스케줄링을 수행한다. 이렇게 하여, 중계 시스템에서의 대역폭 요청, 대역폭 할당 및 서비스 스케줄링을 위한 처리 방법이 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 대역폭 요청의 중계를 통해 멀티홉 중계(multi-hop relay)를 실현할 수 있으므로, 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 네트워크의 복잡도 및 중계국(RS)의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술의 시간 분할 듀플렉스(TDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술의 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술의 시간 분할 듀플렉스(TDD) 방식의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA)(또는 SOFDMA) 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 확장된 MAP-IE를 가지는 시간 분할 듀플렉스(TDD) 중계 시스템에서의 기지국(BS)의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확장된 MAP-IE를 가지는 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 중계 시스템에서의 기지국(BS)의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 확장된 MAP-IE를 가지는 시간 분할 듀플렉스(TDD) 중계 시스템에서의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 싱글홉(single-hop) 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에 의한 대역폭 할당 및 스케줄링 관리를 위한 참조 모델(reference model)을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 멀티홉(multi-hop) 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에 의한 대역폭 할당 및 스케줄링 관리를 위한 참조 모델을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 대역폭 요청을 중계하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층에서의 대역폭 요청을 위한 제1 단계의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층에서의 대역폭 요청을 위한 제1 단계의 흐름도이다.
이하에 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
기지국(BS)의 물리 계층 프레임 구조 내의 다운링크 프레임의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷에는, 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 확장된 MAP-IE를 포함하는, 정보 요소 Relay-IE가 추가된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 듀플렉스(TDD) 중계 시스템에서의 기지국(BS)의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 나타내고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 중계 시스템에서의 기지국(BS)의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)(또는 싱글 캐리어(SC)) 프레임 구조를 나타내며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 듀플렉스(TDD) 중계 시스템에서의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 프레임 구조를 나타낸다. 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 중계 시스템에서의 기지국(BS)의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA)(또는 SOFDMA) 프레임 구조는, 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 중계 시스템의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA)(또는 SOFDMA) 프레임 구조 내의 업링크 서브프레임 및 다운링크 서브프레임이 상이한 주파수로 동시에 전송되는 것을 제외하고는, 도 6에 나타낸 것과 동일하다.
Relay-IE는 중계국(RS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결에 대한 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 정의하고, MAP-IE는 기지국(BS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결에 대한 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 정의한다. 중계국(RS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 제어 시그널링에 대한 일부 통신을 제외한 기지국(BS)과의 통신 대부분을 중계국을 통해 중계해야 하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 가리키고, 기지국(BS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 중계국에 의한 중계 없이 기지국(BS)과 직접 통신할 수 있는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 가리킨다(도 7, 도 8a 및 도 8b에 도시하지 않음). 여기서, Rleay-IE의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 구체적인 포맷 및 내용 정의는, 기존의 표준에서의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 구체적인 포맷 및 내용 정의를 따른다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 싱글홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템(예컨대, WiMAX)에 의한 대역폭 할당 및 스케줄링 관리를 위한 참조 모델을 나타내며, 대역폭 할당은 앵커 기지국(Anchor Base Station, Anchor BS)에서만 실행된다. 중계국(RS)은 앵커 기지국에 대한 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 액세스한다. 중계국(RS)은 또한 앵커 기지국에 대해 대역폭 요청을 개시할 수 있다. 중계국(RS)과 기지국(BS) 사이의 연결은 CID3으로 표시되어 있고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)과 중계국(RS) 사이의 연결은 CID2로 표시되어 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 중계국(RS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 중계국(RS)을 통하여 대역폭 요청을 개시하고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 대역폭 요청 요소(BW Request)에 의해 개시된 대역폭 요청은 CID2를 통하여 중계국(RS)에 전송된다. 중계국(RS)의 대역폭 요청 중계 유닛(BW Request Relay)은, 연결 CID3을 통하여 대역폭 요청을 기지국(BS)에 중계한다. 기지국(BS)의 대역폭 할당 유닛(BW Allocation)은, 기지국(BS)과 중계국(RS)의 업링크 대역폭 및 다운링크 대역폭을 각각 할당하고, 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 생성한다. 기지국(BS)은, 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 직접 발행(issue)함으로써, 대역폭 승인(BW Grant)을 수행하며, 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 Relay-IE는 중계국(RS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결에 대한 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정한다. 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은, 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 Relay-IE의 수신에 의해 대역폭 할당에 대한 결과를 얻는다. 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 내의 Relay-IE에 따라, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결은 버스트의 지정된 위치에서, 중계국(RS)에서 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)으로 전송되는 패킷을 수신하고, 기지국(BS)의 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 Relay-IE에 따라, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결은 버스트의 지정된 위치에서, 중계국(RS)으로 패킷을 전송한다.
기지국(BS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)(도 7에 도시하지 않음)에 대한 대역폭 승인의 경우, 기지국(BS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결에 대한 각각의 버스트의 위치 및 프로파일은, 기지국(BS)으로부터 전달된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 MAP-IEs를 통해 지정된다.
도 7에서, 기지국(BS)은 또한, 기지국(BS)의 업링크 대역폭 및 다운링크 대역폭을 할당한 후에, 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 연결 CID3을 통하여 중계국(RS)으로 전송한다. 중계국(RS)은, 수신된 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 Relay-IEs에 따라, 중계국(RS)의 업링크 및 다운링크에 대한 스케줄링 관리를 수동적으로 수행하다. 기지국(BS)으로부터 전달된 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷이 중계국(RS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 도달하지 못하는 것을 회피하기 위해, 중계국(RS)은 대역폭 승인을 중계하고, 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 백업한다. 중계국(RS)은 수신된 Relay-IE를 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내에 직접 복사하거나, 또는 중계국(RS)은 수신된 Relay-IE를 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 MAP-IE로 변환하고, 연결 CID2를 통해 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 전송한다.
멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에서, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)으로부터의 대역폭 요청은 하나 이상의 종속 중계국(RS)을 통해 중계국(RS)에 중계된다. 멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에서의 대역폭 승인 중계는, 시스템 내의 중계국(RS)의 일부 또는 전부에 의해 달성될 수 있다. 도 8a에 나타낸 바와 같은 멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에서의 대역폭 할당 및 스케줄링 관리를 위한 참조 모델에서, 대역폭 승인이 중계국(RS) 중 일부에 의해 중계되는 경우, 상급(superior) 중계국(RS)에 의해 대역폭 승인이 중계되며, 상급 중계국(RS)은 수신된 Relay-IE를 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내로 직접 복사하거나, 또는 상급 중계국(RS)은 수신된 Relay-IE를 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 MAP-IEs로 변환하고, 상급 중계국(RS)과 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS) 사이의 연결을 통해 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)으로 전송한다. 대역폭 승인이 중계 시스템 내의 모든 중계국(RS)을 통하여 중계되는 경우, 상급 중계국(RS)에 의해 대역폭 승인이 중계되며, 상급 중계국(RS)은 기지국(BS)으로부터 수신된 대역폭 승인 패킷 다운링크 매핑(DL-MAP) 및 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 Relay-IE를 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내로 직접 복사한 다음, 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 종속 중계국(RS)에 발행하고, 종속 중계국(RS)이 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 그대로 중계하거나; 또는 상급 중계국(RS)은 기지국(BS)으로부터 수신된 대역폭 승인 패킷 다운링크 매핑(DL-MAP) 및 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 Relay-IE를 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 MAP-IE로 변환한 다음, 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 종속 중계국(RS)에 발행하고, 종속 중계국(RS)이 상급 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 그대로 중계한다.
도 8b에 나타낸 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에서의 대역폭 할당 및 스케줄링 관리를 위한 참조 모델에서, 대역폭 승인 패킷은 종속 중계국(RS) 및 상급 중계국(RS)을 통하여 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 중계될 것이다. 도 8a 및 도 8b에서 대역폭 승인 패킷을 중계하는 방법은 도 7에서와 동일하다.
싱글 캐리어(SC)의 경우, 업링크 대역폭 할당(업링크 매핑(UL_MAP))은 미니슬롯(minislot)들에서 수행되고, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 또는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA)의 경우, 업링크 대역폭 할당(업링크 매핑(UL_MAP))은 심볼들 및 서브채널들에서 수행된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에서 대역폭 요청을 중계하는 흐름도를 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 도 7, 도 8a, 또는 도 8b에서의 대역폭 할당 및 스케줄링 관리를 위한 참조 모델에서, 본 발명의 실시예에 따른 대역폭 요청 및 할당은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 1: 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 대역폭 요청(Bandwidth Request)을 개시한다.
대역폭 요청은, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 기지국(BS)에 요청된 업링크 대역폭을 통지(inform)하는 메커니즘이다. 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은, 중계국이 대역폭 요청을 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트하기 위해 사용하는 기지국(BS)의 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 지정된 Relay-IE, 또는 중계국이 대역폭 요청을 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트하기 위해 사용하는 중계국(RS)의 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 지정된 MAP-IE를 사용하여 대역폭 요청을 개시한다.
중계국이 대역폭 요청을 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트하기 위해 사용하는 기지국(BS)의 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 지정된 Relay-IE, 그리고 중계국이 대역폭 요청을 브로드캐스트, 멀티캐스트 또는 유니캐스트하기 위해 사용하는 중계국(RS)의 업링크 매핑(UL_MAP) 내의 지정된 MAP-IE는 모두, 중계국(RS)의 업링크에 대한 요청된 업링크 데이터 전송의 시간 간격 및/또는 서브채널 번호를 설명하고, Relay-IE는 기지국(BS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷에 새로 추가된 정보 요소(IE)이고, 확장된 MAP-IE이다. 이 정보 요소(IE)의 특징은 CID의 타입에 의존한다. 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 CID 경우에는, 모든 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)가 요청을 경쟁할 것이고, 유니캐스트 CID의 경우에는 대역폭은 각각의 특정한 연결에 대해 요청될 것이다.
가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 다음의 3가지 방법을 통해 대역폭 요청 메시지를 전송할 수 있다.
1. 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 대역폭 요청을 전송하기 위한 기간을 경쟁한다.
시간슬롯의 경쟁은 일반적으로 브로드캐스트/멀티캐스트 폴링을 의미하고, 전송되는 대역폭 요청 패킷은 충돌을 일으킬 수 있다. 802.16 표준에서의 정의에 따르면, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 대역폭 요청(또는 초기 레인징 요청)을 전송할 때 퇴피 윈도(retreat window)를 임의로 선택할 수 있고, 하나의 시간슬롯 후에 대역폭 요청을 전송할 수 있다. 다시 말해, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이, 규정된 시간을 지나서 기지국(BS)에 의해 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 할당된 대역폭 승인을 수신하지 않았다면, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 다시 임의로 퇴피할 수 있고 대역폭 요청을 전송할 수 있다.
상이한 물리 계층 접근법에 의해 경쟁 시간슬롯에서 요청을 전송하는 메커니즘은 변할 수 있기 때문에, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층은, 경쟁 시간슬롯에서 대역폭 요청(BW request)을 전송하는 방법 외에도 다른 대역폭 요청 전송 방법들을 각자 지원할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층에 의해 지원되는 대역폭 요청 전송 방법에 대해서는 도 10 및 도 11을 참조하여 이하에 상세하게 설명한다.
2. 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 기지국(BS)에 의해 할당된 유니캐스트 폴링을 통해 대역폭 요청을 전송한다. 서비스 스트림의 실시간 폴링(rt-Polling) 또는 비실시간 폴링(nrt-Polling)의 경우, 기지국(BS)은 유니캐스트 폴링 슬롯을 할당할 수 있고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 이 슬롯에서 요청을 전송할 수 있으므로, 충돌을 회피할 수 있다.
유니캐스트 폴링의 구체적인 실행은, 기지국(BS)이 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 기본 CID(basic CID)에 대역폭 요청(BW request)의 전송에 충분한 대역폭을 할당하는 것이다. 전형적으로, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 기본 CID로 보내는 데이터 승인 IE는 업링크 매핑(UL_MAP)에 할당되어 있다. 멀티캐스트 폴링은 실제로 대역폭 요청 경쟁 IE를 정의한다. 기지국(BS)이 각각의 가입자국(SS)을 개별적으로 폴링하는 자원 오버헤드가 과도하면, 멀티캐스트 폴링을 채택하여 한 세트의 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 경쟁 멀티캐스트 폴링 시간슬롯에서 대역폭 요청(BW request)을 전송할 수 있도록 할 수 있다. 전용(dedicated) 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 CID를 정의할 수 있다.
진행 중인 UGS 서비스 스트림을 가지는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 경우, PM 비트를 사용하여 이 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 비UGS 연결에 대한 유니캐스트 폴링을 필요로 한다는 것을 기지국(BS)에 통지할 수 있다. 이 폴링은 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)마다 수행되고, 대역폭 요청은 연결마다 처리된다.
3. 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 데이터 전송 기회를 이용하여 수반하는 요청(accompanying request)(Piggyback)을 전송한다. 다시 말해, 데이터 패킷의 일부를 사용하여 대역폭 요청을 전송한다.
요청은 아래의 2가지 속성 중 하나를 가질 수 있다:
1. 증량적인 것(increament): 기지국(BS)이 증량 요청(icrement request)을 수신하면, 기지국(BS)은 CID의 대역폭 요구(bandwidth demand)에 관한 현재의 이해(knowledge)에 기초한 요청에 의해 요청된 대역폭을 추가한다.
2. 총량적인 것(aggregate): 기지국(BS)이 총량 요청(aggregate request)를 수신하면, 기지국(BS)은 CID의 대역폭 요구에 관한 이해를 요청에 의해 요청된 대역폭으로 대체한다.
첫 번째 방법과 두 번째 방법을 사용하여 대역폭 요청을 전송하는 경우, 대역폭 요청 패킷은 개별적인 대역폭 요청 헤드를 채용할 수 있고, 세 번째 방법을 사용하여 대역폭 요청을 전송하는 경우, 대역폭 요청 패킷은 선택적으로 수반하는 정보로서 표현될 수 있다.
단계 2: 중계국(RS)이 대역폭 요청(BW request)을 중계하며(BW Request Relay), 대역폭 요청은 다수의 중계국(RS)을 통해 중계될 수 있다(멀티홉 RS).
중계국(RS)에 의한 대역폭(BW) 요청의 중계에는 대역폭 요청 패킷에 대한 CID의 변환을 수행할 필요가 있다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 중계국(RS)에는 CID 리매핑 테이블(remapping table)이 유지되어 있다. 도 7에서, 중계국(RS)과 기지국(BS) 사이의 연결은 CID3(출구 CID=0x8b)로 표시되어 있고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)과 중계국(RS) 사이의 연결은 CID2(입구 CID=0x3f)로 표시되어 있다. 중계국(RS)에 의한 대역폭(BW) 요청의 중계에는 대역폭 요청 패킷에서 "입구 CID=0x3f"로부터 "출구 CID=0x8b"로의 CID의 변환이 필요하다. 다시 말해, 패킷 중계 시에, 중계국(RS)은 CID 리매핑 테이블에 따라 수신된 패킷에 대해 "입구 CID"와 "출구 CID" 사이의 변환을 수행한다.
Figure pat00002
단계 3: 앵커 기지국(BS)이 대역폭을 할당하고 승인한다.
기지국(BS)이 기지국(BS)과 중계국(RS)의 업링크 대역폭 및 다운링크 대역폭을 할당한 후에, 대역폭 승인이 기지국으로부터 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 직접 전달된다. 기지국(BS)으로부터 전달된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 MAP-IE는 기지국(BS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결에 대한 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정하고, 기지국(BS)으로부터 전달된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 Relay-IE는 중계국(RS)에 속하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결에 대한 각각의 버스트의 위치 및 프로파일을 지정한다.
가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 개별 CID에 대해 대역폭 요청을 전송할 수 있지만, 기지국(BS)에 의해 할당되는 대역폭 승인은 항상 기본 CID를 나타낸다. 다시 말해, 대역폭 요청의 전송은 CID 기반이지만, 대역폭 할당에 대한 승인은 항상 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS) 기반이다.
단계 4: 도 7, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같은 싱글홉/멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템에서, 중계국(RS)에 의해 BW Grant의 중계가 허용되는 경우, 중계국(RS)은 기지국(BS)으로부터 전달된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷과 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷에 대한 대역폭 승인을 중계한다. 다시 말해, 중계국(RS)은 수신된 Relay-IE를 직접 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내에 복사하거나, 중계국(RS)은 수신된 Relay-IE를 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 내의 MAP-IE로 변환하고, 중계국(RS)의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 중계국(RS)과 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS) 사이의 연결 CID2을 통해 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 전송한다.
단계 5: 기지국(BS)으로부터의 다운링크 서브프레임 내의 수신된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 Relay-IE 또는 중계국(RS)으로부터 중계된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 MAP-IE로부터, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 앵커 기지국(BS)에 의한 대역폭 할당 및 승인에 대한 결과를 취득하고, 기지국(BS)으로부터의 다운링크 서브프레임 내의 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷의 Relay-IE 또는 중계국(RS)으로부터 중계된 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷의 MAP-IE에 따라, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결은 버스트의 지정된 위치에 중계국(RS)으로 패킷을 전송하고, 기지국(BS)으로부터의 다운링크 서브프레임 내의 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 Relay-IE 또는 중계국(RS)으로부터 중계된 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 MAP-IE에 따라, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 대응하는 연결은 버스트의 지정된 위치에 중계국(RS)으로 패킷을 전송한다.
전술한 바와 같이, 상이한 물리 계층 접근법에 의해 경쟁 시간슬롯에서 대역폭 요청을 전송하는 메커니즘은 변할 수 있다. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층에 의해 지원되는 대역폭 요청 메커니즘에 대해서는 이하에 상세하게 설명한다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층은 2가지의 경쟁 기반 대역폭 요청 메커니즘을 지원하는데, 그 중의 하나는, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층의 REQ Region-full 기간에 BW Request 패킷을 전송하여 대역폭을 요청하고, 그와 관련하여 대역폭 요청을 전송하는 첫 번째 방법의 내용을 참조할 수 있는 것이다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층이 지원하는 다른 대역폭 요청 매커니즘은, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)의 REQ Region-Focused 기간에 REQ Region-Focused 대역폭 요청을 하는 것이다. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층의 REQ Region-Focused 대역폭 요청은 2단계로 나뉠 수 있다. 도 10은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층의 대역폭 REQ Region-Focused 대역폭 요청을 위한 제1 단계의 흐름도를 나타내며, 다음의 단계들을 포함한다:
단계 1-1: 먼저, 대역폭 요청을 전송해야 하는 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이, REQ Region-Focused 기간에, 경쟁 코드(contention code)를 전송하기 위해 중계국(RS)에의 업링크 전송의 기회(즉, 경쟁 채널)를 임의로 선택한다.
단계 1-2: 중계국(RS)은 앵커 기지국(BS)에의 업링크 전송의 기회(즉, 경쟁 채널)를 임의로 선택하고, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)으로부터의 대역폭 요청의 경쟁 코드를 그대로 기지국(BS)에 중계한다. 다르게는, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)으로부터의 대역폭 요청의 경쟁 코드는 멀티홉 중계국(RS)을 통해 그대로 기지국(BS)에 전송될 수 있다.
단계 1-3: 기지국(BS)이 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)으로부터 경쟁 코드를 수신한 후, 앵커 기지국(BS)은 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 위해, 기지국(BS) 및 중계국(RS)의 업링크 대역폭을 할당하며, 이것은 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 대역폭 요청을 전송하고, 기지국(BS) 및 중계국(RS)의 할당된 업링크 대역폭을, 기지국(BS)으로부터 전달된 Relay-IE를 포함(carry)하는 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 통해, 중계국(RS) 및 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 전송하도록 의도된 것이다.
종래의 방법과 달리, 업링크 대역폭 할당을 표시하는데 기본 CID를 사용하지 않는다. 대신에, 브로드캐스트 CID 및 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) Focused_Contention_IE를 함께 사용하여 업링크 대역폭 할당을 표시한다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) Focused_Contention_IE는 경쟁 채널, 경쟁 코드, 및 전송 기회를 포함한다. 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 자신이 방금 사용한 경쟁 채널/전송 기호 및 경쟁 코드의 파라미터들로부터, 기지국(BS)이 스스로 업링크 기회를 할당하였는지 여부를 알 수 있다.
단계 1-4: 싱글홉 또는 멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템이, 중계국(RS)이 BW grant를 중계할 수 있도록 하는 경우에, 중계국(RS)은 다운링크 매핑(DL-MAP) 및 업링크 매핑(UL_MAP)의 BW grant를 중계한다.
단계 1-5: 기지국(BS)으로부터의 다운링크 서브프레임 내의 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 또는 중계국(RS)으로부터 중계되는 중계국(RS)의 다운링크 서브프레임 내의 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 Relay-IE를 수신한 후, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 자신이 BW Request 패킷을 전송할 기회를 가지는지를 결정할 수 있다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 물리 계층의 REQ Region-Focused 대역폭 요청의 제2 단계는, 도 9에 나타낸 대역폭 요청 및 할당의 절차와 동일하다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층은, BW Request를 전송하여 대역폭을 요청하는 메커니즘(대역폭 요청을 전송하는 첫 번째 방법 참조) 외에도 경쟁 기반의 CDMA 대역폭 요청 메커니즘을 지원할 수 있다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층은 레인징 서브 채널 및 한 세트의 특수한 의사랜덤(pseudorandom) 레인징 코드를 정의한다. 의사랜덤 레인징 코드는 초기 레인징, 주기적 레인징, 및 대역폭 요청의 3카테고리로 더 세분될 수 있다. 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층의 대역폭 요청 메커니즘은 2단계로 나뉜다. 도 11은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층의 대역폭 요청 메커니즘의 제1 단계의 흐름도를 나타내며, 다음의 단계들을 포함한다:
단계 2-1: 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 대역폭 요청을 전송해야 하면, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 대역폭 요청의 의사랜덤 레인징 코드 중에서 하나를 임의로 선택하고, 대역폭 요청의 의사랜덤 레인징 코드를 중계국(RS)의 레인징 서브채널을 통해 전송한다.
단계 2-2: 중계국(RS)이 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 대역폭 요청의 의사랜덤 레인징 코드를 그대로 기지국(BS)의 레인징 서브채널을 통해 기지국(BS)에 중계(싱글홉)하거나, 또는 중계국(RS)이 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)의 대역폭 요청의 의사랜덤 레인징 코드를 그대로 다른 중계국(RS)에 중계하고, 차례로 기지국(BS)에 중계한다(멀티홉 RS 중계)
단계 2-3: 기지국(BS)이 의사랜덤 레인징 코드를 수신한 후, 앵커 기지국(BS)은 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 위해, 기지국(BS) 및 중계국(RS)의 업링크 대역폭을 할당하며, 이것은 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)이 대역폭 요청을 전송하고, 할당된 업링크 대역폭을, Relay-IE를 수반하는 다운링크 매핑(DL-MAP) 패킷 및 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷을 통해, 중계국(RS) 및 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)에 전송하는데 사용된다.
가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)을 위한 기지국(BS) 및 중계국(RS)의 업링크 대역폭의 할당은, 업링크 매핑(UL_MAP) 내에 전송 영역 및 레인징 코드에 대한 정보를 수반하는 CDMA_Allocation_IE 정보 요소의 할당함으로써 달성된다.
단계 2-4: 싱글홉 또는 멀티홉 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 시스템이, 중계국(RS)이 BW grant를 중계할 수 있도록 하는 경우에, 중계국(RS)은 다운링크 매핑(DL-MAP) 및 업링크 매핑(UL_MAP)의 BW grant를 중계한다.
단계 2-5: 기지국(BS)으로부터의 다운링크 서브프레임 내의 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷 또는 중계국(RS)의 다운링크 서브프레임 내의 중계된 업링크 매핑(UL_MAP) 패킷의 Relay-IE를 수신한 후, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)은 CDMA_Allocation_IE에 포함된 정보로부터 업링크 전송 기회가 자신에게 속하는지를 결정할 수 있고, 자신에게 속하면, 가입자국(SS)/이동 가입자국(MSS)는 그러한 업링크 전송 기회를 대역폭 요청 및 데이터의 전송에 사용할 수 있다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱 액세스(OFDMA) 물리 계층의 대역폭 요청의 제2 단계는, 도 9에 나타낸 대역폭 요청 및 할당의 절차와 동일하다.
본 발명의 실시예는 중계 시스템 및 중계 시스템에서의 대역폭 요청, 대역폭 할당 및 서비스 스케줄링의 처리 방법을 다룰 수 있는 대역폭 할당 및 스케줄링 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 멀티홉 중계는 대역폭 요청의 중계를 통해 처리될 수 있으므로, 광대역 무선 액세스(BWA) 중계 네트워크의 복잡도 및 중계국(RS)의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
이상의 실시예는 단지 본 발명의 실시에 대한 설명일 뿐이며, 첨부된 청구항에 규정된 바와 같은 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

Claims (1)

  1. 중계 시스템의 대역폭 할당 및 스케줄링 방법.
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