KR20110022527A

KR20110022527A - 무선 통신 시스템에서 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110022527A
Application number: KR1020100064890A
Authority: KR
Inventors: 임동국; 조한규; 문성호; 곽진삼
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2011-03-07
Also published as: WO2011025303A2; CN102549996A; JP2013503549A; EP2471233A4; WO2011025303A3; US20110051632A1; EP2471233A2; EP2471233B1; KR101769364B1; US8542570B2; CN102549996B; JP5639175B2

Abstract

무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 신호의 송수신 장치는 상기 소정의 프레임 구조에 따른 프레임을 통하여 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency) 유닛을 포함하며, 이때 상기 프레임은 5개의 서브프레임을 포함하고, 상기 5개의 서브프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 심볼을 포함하는 타입-1 서브프레임 및 7개의 OFDMA 심볼을 포함하는 타입-2 서브프레임 중 적어도 한 타입의 서브프레임을 포함하며, 상기 프레임의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8에 해당한다.

Description

무선 통신 시스템에서 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 장치 및 방법{The apparatus and method for transceiving signal in a wireless communication system}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템은 H-FDD(Half-Frequency Division Duplex, 이하 'H-FDD'라 약칭함) 단말 동작을 포함하는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex, 'FDD'라 약칭함) 방식 및 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex, 이하 'TDD'라 약칭함) 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) 방식을 이용한다.

이하에서 이동통신 시스템의 일 예인 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 Header)로 시작된다. 5MHz, 10MHz 및 20MHz 중 어느 하나의 채널 대역폭을 이용하는 경우, 각 5ms의 무선 프레임은 8개의 서브프레임으로 구성된다. 하나의 서브프레임은 하향링크 또는 상향링크 전송을 위해 할당될 수 있다.

이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서 서브프레임에는 4가지의 타입이 존재한다. 타입-1 서브프레임은 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임을, 타입-2 서브프레임은 7개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임을, 타입-3 서브프레임은 5개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임을, 타입-4 서브프레임은 9개의 OFDMA 심볼로 구성된 서브프레임을 말한다.

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 회로를 전환하도록 요구된다.

이러한 IEEE 802.16m 시스템의 기본 프레임 구조 외에, 7MHz 채널 대역폭에 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 갖는 프레임 구조는 지금까지 제안된 바가 없다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법을 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 무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 장치는, 상기 소정의 프레임 구조에 따른 프레임을 통하여 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency) 유닛을 포함하되, 상기 프레임은 5개의 서브프레임을 포함하고, 상기 5개의 서브프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 심볼을 포함하는 타입-1 서브프레임 및 7개의 OFDMA 심볼을 포함하는 타입-2 서브프레임 중 적어도 한 타입의 서브프레임을 포함하며, 상기 프레임의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8에 해당한다.

또한, 상기 프레임은 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 프레임 또는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 프레임일 수 있다.

상기 TDD 프레임은 2개의 타입-1 서브프레임 및 3개의 타입-2 서브프레임을 포함할 수 있다.

상기 TDD 프레임에서 하향링크 구간 및 상기 하향링크 구간에 후속하는 상향링크 구간을 포함하며, 상기 하향링크 구간 및 상기 상향링크 구간 사이에는 전송전이간격(TTG: Transmit Transition Gap) 구간이 위치하며, 상기 상향링크 구간의 마지막 서브프레임 뒤에 수신전이간격(RTG: Receive Transmit Gap) 구간이 위치할 수 있다.

상기 TDD 프레임 내에서 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 3:2 또는 2:3일 수 있다.

그리고, 상기 TDD 프레임은 2개의 타입-1 서브프레임 및 3개의 타입-2 서브프레임을 포함할 수 있다.

바람직하게는, TTG(Transmit Transition Gap) 또는 RTG(Receive Transmit Gap) 구간을 위해 할당되는 심볼은 상기 상향링크의 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 심볼에 위치한다. 이때, 상기 TTD 프레임 내의 상향링크 첫 번째 서브프레임은 하나의 심볼이 전이 갭(transition gap)으로 할당되어 타입-1 서브프레임으로 구성된다.

그리고, 상기 프레임의 채널 대역폭은 7MHz이며, 상기 TDD 프레임은 33개, 상기 FDD 프레임은 34개의 OFDMA 심볼을 포함할 수 있다.

상기의 기술적 다른 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법은, 상기 소정의 프레임 구조에 따른 프레임을 통하여 신호를 송수신하는 단계를 포함하되, 상기 프레임은 5개의 서브프레임을 포함하고, 상기 5개의 서브프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 심볼을 포함하는 타입-1 서브프레임 및 7개의 OFDMA 심볼을 포함하는 타입-2 서브프레임으로 구성되며, 상기 프레임의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8에 해당한다.

본 발명에 의하면, 단말은 7MHz의 채널 대역폭에서 유효 심볼 길이의 1/8에 해당하는 CP길이를 가지는 프레임 구조를 이용하여 효율적으로 신호를 송수신할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상호 공존할 수 있도록 설계된 유효 심볼 길이의 1/8에 해당하는 CP 길이를 가지는 프레임 구조를 이용하여 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조와 충돌 및 간섭을 일으키지 않고 신호를 송수신할 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(Cyclic Prefix)를 포함하는 심볼 구조의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE. 802.16m 시스템에서 7MHz 채널 대역폭에 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE. 802.16m 시스템에서 7MHz 채널 대역폭에 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 레거시 모드를 지원하는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 7은 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 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.

이동통신 시스템의 일 예인 3GPP LTE 시스템 등에서는 다중 반송파 변조방식으로 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 약칭함) 방식을 이용한다. 이하에서 OFDM 방식의 기본원리는 간략히 살펴본다.

OFDM 시스템에서 고속 데이터 전송률(high-rate)을 갖는 데이터 스트림(data stream)을 저속 데이터 전송률(slow-rate)을 갖는 많은 수의 데이터 스트림으로 나누는데, 이는 다수의 반송파를 사용하여 동시에 전송하려는 것이다. 이러한 다수의 반송파 각각을 부반송파(subcarrier)라 부른다. OFDM 시스템에서 다수의 반송파 간에 직교성(orthogonality)이 존재하기 때문에, 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 수신단에서의 검출이 가능하다. 고속 전송률을 갖는 데이터 스트림은 직/병렬 변환부(Serial to Parallel converter)를 통해 다수의 낮은 전송률의 데이터 스트림(data stream)로 변환되고, 병렬로 변환된 다수의 데이터 스트림에 각각의 부반송파가 곱해진 후 각각의 데이터 스트림이 합해져서 수신단으로 전송될 수 있다.

직/병렬 변환부에 의해 생성된 다수의 병렬 데이터 스트림은, 역 이산 푸리에 변환(IDFT: Inverse Discrete Fourier Transform)에 의하여 다수의 부반송파로 전송될 수 있다. 이때, IDFT는 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)을 사용하여 효율적으로 구현될 수 있다. 낮은 전송률을 갖는 부반송파의 심볼 주기(symbol duration)가 증가하게 되므로 다중경로 지연확산에 의해 발생하는 시간상에서의 상대적인 신호 분산(dispersion)이 감소한다.

이러한 OFDM 방식을 이용한 무선 통신에서, 심볼 간 간섭(Inter-Symbol Interference)을 줄이기 위하여 심볼 사이에 채널의 지연 확산보다 긴 보호구간(guard interval)을 삽입할 수 있다. 즉, 각 심볼이 다중경로 채널을 통해 전송되는 동안, 연속된 심볼 사이에 채널의 최대 지연확산(Delay Spread)보다 긴 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다. 이때, 부반송파 간의 직교성(Orthogonality) 파괴를 방지하기 위해 유효 심볼 구간의 마지막 구간(즉, 보호구간)의 신호를 복사하여 심볼의 앞 부분에 삽입한다. 이를 순환 전치부(CP: cyclic prefix, 이하 CP라고 칭한다)라 부른다.

도 2는 CP(Cyclic Prefix)를 포함하는 심볼 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 심볼 주기(Ts)는 실제 데이터가 전송되는 유효 심볼 구간(Tb)과 보호구간(Tg)의 합이 된다. 수신단에서는 보호구간(Tg)을 제거한 후 유효 심볼 구간 동안의 데이터를 취하여 복조를 수행하게 된다. 송신단 및 수신단은 순환전치 부호를 사용하여 서로 동기화를 이룰 수 있으며, 데이터 심볼간 직교성을 유지할 수 있다. 본 발명에서 말하는 심볼은 OFDMA 심볼일 수 있다.

도 3은 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE. 802.16m 시스템에서 7MHz 채널 대역폭에 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, TDD 프레임 구조의 일 예로서, 하나의 프레임에서 하향링크 서브프레임의 개수와 상향링크 서브프레임 개수의 비가 4:2 일 수 있다. 그리고, TDD 프레임은 7MHz의 채널 대역폭을 가지며, CP 길이는 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 길이를 가질 수 있다.

하나의 프레임 내에 포함된 6개의 서브프레임 중에서, 3개의 서브프레임은 각각 6개의 심볼로 이루어진 타입-1 서브프레임이고, 나머지 3개의 서브프레임은 각각 5개의 심볼로 이루어진 타입-3 서브프레임일 수 있다. 이때, 한 프레임 내에서 시간 순서로 배열된 두 번째, 세 번째 및 네 번째 서브프레임이 타입-3 서브프레임일 수 있다.

도 3에서 알 수 있듯이, 하향링크에서 상향링크 전환되는 타이밍에 위치하는 TTG(Transmit Transition Gaps) 구간의 길이는 188μs 이고, 상향링크에서 하향링크 전환되는 타이밍에 위치하는 RTG(Receive Transition Gaps) 구간은 60μs 일 수 있다.

도 4는 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE. 802.16m 시스템에서 7MHz 채널 대역폭에 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 갖는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, FDD 프레임 구조의 일 예로서, FDD 프레임은 7MHz의 채널 대역폭을 가지며, CP 길이는 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8 길이에 해당할 수 있다.

하나의 프레임 내에 포함된 6개의 서브프레임 중에서, 4개의 서브프레임은 각각 6개의 심볼로 이루어진 타입-1 서브프레임이고, 나머지 2개의 서브프레임은 각각 5개의 심볼로 이루어진 타입-3 서브프레임일 수 있다. 이때, 한 프레임 내에서 시간 순서로 배열된 두 번째, 세 번째 및 네 번째 서브프레임이 타입-3 서브프레임일 수 있다.

살펴본 바와 같이, 도 3 및 도 4에 각각 도시된 7MHz의 채널 대역폭에서 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 가지는 TDD 및 FDD 프레임 구조는 6개의 심볼로 구성된 타입-1 서브프레임과 5개의 심볼로 구성된 타입-3 서브프레임으로 구성될 수 있다. 따라서, 도 3과 도 4와 같이 7MHz의 채널 대역폭에서 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이를 가지는 프레임 구조에서는 타입-3 서브프레임이 존재하므로 상향링크 영역에서 5개의 심볼로 구성된 새로운 타입의 상향링크 제어 채널이 필요하다. 그러나, 현재의 제어 채널은 타입-1 서브프레임으로만 구성되기 때문에, 도 3 및 도 4에 도시된 프레임 구조를 이용해서는 원활하게 제어 정보를 전송하기 어려운 점이 있다.

다음 표 1은 이동통신 시스템의 일 예인 IEEE 802.16m 시스템에서 적용되는 OFDMA 파라미터에 대해 설명한 표이다.

다음 표 2는 상기 표 1 외에 추가적인 OFDMA 파라미터를 설명한 표이다.

이하에서 7MHz의 채널 대역폭에서 유효 심볼 길이(Tb)의 1/8에 해당하는 CP 길이(이하에서는 1/8 Tb의 CP 길이라고 칭할 수 있다)를 갖는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조(TDD 프레임 및 FDD 프레임)에 대하여 설명할 것이다.

또한, 동일한 7MHz의 채널 대역폭에 대하여 1/8 Tb의 CP 길이 또는 1/16 Tb의 CP 길이를 가지는 TDD 프레임 구조와 상호 공존할 수 있는 TDD 프레임 구조에 대해 설명할 것이다. 또한, 본 발명에서 제안하는 TDD 프레임 구조와 많은 공통성을 지니는 FDD 프레임 구조도 함께 설명할 것이다.

본 발명에서 제안하는 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 IEEE 802.16m 시스템의 TDD 및 FDD 프레임 구조는 상기 표 1 및 표 2에 정의된 OFDMA 파라미터들을 가진다. 또한, 본 발명에서 제안하는 7 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조는 기본 프레임 구조와 공통성을 가지며 다른 CP 길이(예를 들어, 7 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP 길이, 1/16 Tb의 CP 길이)를 갖는 프레임 구조와 공존할 수 있는 프레임 구조이다. 이를 위해, 본 발명에서 제안하는 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 프레임 구조는 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조와 하향링크 및 상향링크 간의 경계점(혹은 전환점)이 서로 중첩되지 않도록 구성할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제안하는 7 MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 프레임 구조는 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조와 간섭을 일으키지 때문에 양 프레임 구조는 상호 공존할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 TDD 및 FDD 프레임 구조는 상기 표 1 및 표 2에 나타낸 OFDMA 파라미터를 이용한다. 상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 7MHz에서 1/8 Tb의 CP 길이를 이용할 경우 정의되는 OFDMA 파라미터들은 OFDM의 심볼 길이(symbol duration)는 144 μs 이고 TTG와 RTG는 각각 188 μs 와 60 μs 이다.

도 5의 (a) 및 (b)에는 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 IEEE 802.16m 시스템의 TDD 프레임 구조가 도시되었다. 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 5개의 서브프레임으로 구성된 TDD 프레임에서 하향링크 서브프레임 개수와 상향링크 서브프레임 개수의 비율이 2:3, 3:2 일 수 있다.

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상향링크 영역에서 5개의 심볼로 구성된 제어 채널을 생성하지 않기 위해서, 6개의 OFDMA 심볼로 이루어진 타입-1 서브프레임과 7개의 OFDMA 심볼로 이루어진 타입-2 서브프레임을 이용하여 (7 OFDMA 심볼)로 구성되는 서브프레임을 이용하여 TDD 프레임을 구성할 수 있다.

정의된 OFDMA 파라미터를 고려하면, FDD 프레임에서 1/8 Tb의 CP 길이를 이용할 경우 한 FDD 프레임에 존재하는 OFDMA 심볼의 수는 34개이다. 그러나, 본 발명에 따른 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 TDD 프레임은 하향링크/상향링크 간의 전환(switching)을 위하여 TTG/RTG 구간이 필요하다. 따라서, 하나의 심볼이 TTG/RTG를 위해 할당될 수 있다. TDD 프레임에서는 하나의 심볼이 TTG/RTG를 위해 할당됨에 따라 FDD 프레임 보다 하나의 심볼이 적으므로, TDD 프레임 내에 존재하는 심볼의 수는 33이다.

TDD 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성될 수 있는데, 특히 TDD 프레임은 2개의 타입-1 서브프레임과 3개의 타입-2 서브프레임으로 구성될 수 있다. 이러한 TDD 프레임에서 TTG/RTG 구간을 상향링크 첫 번째 서브프레임에 할당할 수 있으며 이를 위해 상향링크 첫 번째 서브프레임에 타입-2 서브프레임 위치하도록 할 수 있다. 상기에서 TTG/RTG 구간을 위해 할당되는 심볼은 상향링크 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 심볼의 위치에 놓인다. 이와 같이, 상향링크 첫 번째 서브프레임에서 타입-2 서브프레임의 한 심볼을 TTG/RTG 구간으로 할당함으로써, 상향링크 첫 번째 서브프레임은 실질적으로 타입-1 서브프레임 구조의 형태를 가지게 된다.

도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, TDD 프레임에서 타입-1 서브프레임은 하향링크 첫 번째 서브프레임과 상향링크 첫 번째 서브프레임에만 위치할 수 있다. TDD 프레임 구조에서 하향링크와 상향링크에 할당되는 심볼의 수는 각각 6+7*(M-1)(여기서, M은 하향링크에 할당된 서브프레임 수)와 6+7*(N-1)(여기서, N은 상향링크에 할당된 서브프레임 수)로 나타낼 수 있다.

도 5의 (c)에 도시된 FDD 프레임을 참조하면, FDD 프레임의 경우에는 TTG/RTG가 필요하지 않으므로 프레임 내에 존재하는 심볼의 수는 34개이다. 그리고, 상향링크 영역에서 5개의 OFDMA 심볼로 구성된 상향링크 제어 채널을 구성하지 않기 위하여 기본 서브프레임 중 6개의 OFDMA 심볼로 구성된 타입-1 서브프레임과 7개의 OFDMA 심볼로 구성된 타입-2 서브프레임으로 프레임을 구성할 수 있다. 이러한 경우에는 하나의 FDD 프레임은 5개의 서브프레임으로 구성된다.

본 발명에 따른 7MHz 채널 대역폭에서의 1/8 Tb의 CP를 가지는 FDD 프레임은 34개 OFDMA 심볼로 구성되고 5개의 서브프레임으로 구성될 수 있다. 그리고, FDD 프레임은 1개의 타입-1 서브프레임과 4개의 타입-2 서브프레임으로 구성될 수 있다. 이때, FDD 프레임에서 1개의 타입-1 서브프레임은 시간 순서로 첫 번째 서브프레임에 위치할 수 있다.

도 6은 레거시 모드를 지원하는 TDD 프레임 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

레거시 시스템(legacy system)이라 함은 기존의 규격을 준수하는 시스템으로 종래의 시스템에 해당한다. 일 예로 IEEE 802.16e 시스템도 레거시 시스템에 해당한다. 그러나, 레거시 시스템이 IEEE 802.16e 시스템만으로 제한되는 것은 아니다. 레거시 시스템이 설치된 지역에 기존 시스템보다 진화된 새로운 시스템이 설치될 수 있다. 이런 경우, 새로운 시스템은 레거시 단말뿐 아니라 새로운 단말에게 모두 서비스를 지원할 필요가 있다. 도 6에서는 레거시 모드를 지원하기 위해 IEEE 802.16m 시스템에서의 TDD 프레임 구조가 도시되었다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 레거시 시스템을 지원하기 위하여 상향링크 영역에 12개의 심볼이 할당될 필요가 있다. 또한, 상향링크 첫 번째 서브프레임에 하향링크에서 상향링크로의 전환을 위한 구간이 위치할 필요가 있다. 즉, TTG가 상향링크 첫 번째 서브프레임에 위치할 수 있다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상향링크 첫 번째 서브프레임은 idle 구간을 포함하여 7개의 OFDMA 심볼로 이루어졌기 때문에 타입-2 서브프레임이라고 할 수 있지만, TDD 프레임에서 TTG에 필요한 전환 구간(혹은 지연 구간)을 만들기 위해서 한 심볼을 유휴구간(idle)로 남겨놓기 때문에 실질적으로는 6개의 심볼로 이루어진 타입-1 서브프레임이라고 할 수 있다. 즉, 상향링크 구간에 TTG를 위한 idle 구간을 할당함으로써 레거시 시스템을 충분히 지원하는 동시에 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 동일한 채널 대역폭을 가지며 다른 CP 길이를 갖는 프레임 구조와 간섭없이 상호 공존할 수 있다. 이와 같이, 레거시 시스템을 지원하고 다른 CP 길이를 가지는 프레임 구조를 위해 제안한 프레임 구조는 하향링크 서브프레임의 개수 ㅁ와 상향링크 서브프레임의 개수의 비율에 관계없이 적용할 수 있다.

살펴본 바와 같이, 도 6의 (a)에 도시된 TDD 프레임 구조를 이용하면, 동일한 채널 대역폭(예를 들어, 7MHz) 내에서 다른 CP 길이를 가지는 레거시 모드의 프레임 구조와 서로 간섭없이 공존할 수 있다.

요컨대, 신호의 송수신 장치(단말, 기지국 등)는 도 5 및 도 6에서 제안한 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신함으로써 효율적으로 신호를 송수신할 수 있고, 다른 CP 길이를 이용하는 신호 송수신 장치와도 간섭 및 충돌없이 효율적으로 신호를 송수신할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 신호 송수신 장치(50)의 구성 요소들을 나타내는 다이어그램이다.

도 7을 참조하면, 신호 송수신 장치(50)는 단말 또는 기지국 등일 수 있다. 신호 송수신 장치(50)는 프로세서(51), 메모리(52), 무선 주파수 유닛(RF 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 프로세서 전송 모듈(미도시)과 수신 모듈(미도시)로 구분될 수도 있다.

단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 레이어들은, 통신 시스템에서 잘 알려진 OSI(open system interconnection) 모델의 하위 3개 레이어를 기초로 제 1 레이어(L1), 제 2 레이어(L2), 및 제 3 레이어(L3)로 분류될 수 있다. 물리 레이어는 제1 레이어에 속하며 물리 채널을 통해 정보 전송 서비스를 제공한다. RRC(radio resource control) 레이어는 제 3 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 발명 실시예에 따른 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법은 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

무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
상기 소정의 프레임 구조에 따른 프레임을 통하여 신호를 송수신하는 단계를 포함하되,
상기 프레임은 5개의 서브프레임을 포함하고, 상기 5개의 서브프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 심볼을 포함하는 타입-1 서브프레임 및 7개의 OFDMA 심볼을 포함하는 타입-2 서브프레임으로 구성되며, 상기 프레임의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8에 해당하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 프레임은 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 프레임 또는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 프레임인 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 2항에 있어서,
상기 프레임은 TDD 프레임에 해당하고, 상기 TDD 프레임은 2개의 타입-1 서브프레임 및 3개의 타입-2 서브프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 3항에 있어서,
상기 TDD 프레임에서 하향링크 구간 및 상기 하향링크 구간에 후속하는 상향링크 구간을 포함하며, 상기 하향링크 구간 및 상기 상향링크 구간 사이에는 전송전이간격(TTG: Transmit Transition Gap) 구간이 위치하며, 상기 상향링크 구간의 마지막 서브프레임 뒤에 수신전이간격(RTG: Receive Transmit Gap) 구간이 위치하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 3항에 있어서,
상기 TDD 프레임 내에서 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 3:2 또는 2:3인 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 3항에 있어서,
TTG(Transmit Transition Gap) 또는 RTG(Receive Transmit Gap) 구간을 위해 할당되는 심볼은 상기 상향링크의 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 심볼에 위치하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 6항에 있어서,
상기 TTD 프레임 내의 상향링크의 첫 번째 서브프레임은 타입-1 서브프레임인 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 3항에 있어서,
상기 프레임의 채널 대역폭은 7MHz인 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 TDD 프레임은 33개, 상기 FDD 프레임은 34개의 OFDMA 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 방법.
무선 통신 시스템에서 소정의 프레임 구조를 이용하여 신호를 송수신하기 위한 장치에 있어서,
상기 소정의 프레임 구조에 따른 프레임을 통하여 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency) 유닛을 포함하되,
상기 프레임은 5개의 서브프레임을 포함하고, 상기 5개의 서브프레임은 6개의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 심볼을 포함하는 타입-1 서브프레임 및 7개의 OFDMA 심볼을 포함하는 타입-2 서브프레임으로 구성되며, 상기 프레임의 CP(Cyclic Prefix) 길이는 유효 심볼 길이의 1/8에 해당하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 10항에 있어서,
상기 프레임은 시간 분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 프레임 또는 주파수 분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex) 프레임인 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 11항에 있어서,
상기 프레임은 TDD 프레임에 해당하고, 상기 TDD 프레임은 2개의 타입-1 서브프레임 및 3개의 타입-2 서브프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 12항에 있어서,
상기 TDD 프레임에서 하향링크 구간 및 상기 하향링크 구간에 후속하는 상향링크 구간을 포함하며, 상기 하향링크 구간 및 상기 상향링크 구간 사이에는 전송전이간격(TTG: Transmit Transition Gap) 구간이 위치하며, 상기 상향링크 구간의 마지막 서브프레임 뒤에 수신전이간격(RTG: Receive Transmit Gap) 구간이 위치하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 12항에 있어서,
상기 TDD 프레임 내에서 하향링크 서브프레임 개수 및 상향링크 서브프레임 개수의 비율은 3:2 또는 2:3인 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치.
제 12항에 있어서,
TTG(Transmit Transition Gap) 또는 RTG(Receive Transmit Gap) 구간을 위해 할당되는 심볼은 상기 상향링크의 첫 번째 서브프레임의 첫 번째 심볼에 위치하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 장치.
제 15항에 있어서,
상기 TTD 프레임 내의 상향링크 첫 번째 서브프레임은 타입-1 서브프레임인 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 장치.
제 12항에 있어서,
상기 프레임의 채널 대역폭은 7MHz인 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 장치.
제 10항에 있어서,
상기 TDD 프레임은 33개, 상기 FDD 프레임 34개의 OFDMA 심볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 송수신 장치.