KR20110070606A - 직교주파수분할 다중접속 셀룰러 시스템의 자원 관리 방법 및 장치 - Google Patents

직교주파수분할 다중접속 셀룰러 시스템의 자원 관리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

상향링크에서 시분할다중화(TDM)를 통해 제1 시스템 통신 모드와 제2 시스템 통신 모드를 지원하는 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템의 자원 관리 방법 및 장치를 개시한다. 기지국 혹은 단말은, 시스템 대역을 구성하는 물리 자원 단위들을 상기 제1 시스템 통신 모드에 정의된 방식에 따라 복수의 부채널들로 부채널화하고, 상기 복수의 부채널들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위해 역순으로 리넘버링한다. 상기 역순으로 리넘버링된 인덱스를 가지는 복수의 부채널들은 기지국과 단말 사이에 자원의 할당 및 데이터 교환에 사용된다.
Figure P1020090127467
OFDMA, FDM, UL resources, PUSC

Description

직교주파수분할 다중접속 셀룰러 시스템의 자원 관리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING RESOURCES IN OFDMA CELLULAR SYSTEM}
본 발명은 직교주파수분할 다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA) 셀룰러 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 통신을 위해 사용되는 자원을 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 셀룰러 통신 시스템은 전체 서비스영역을 다수의 기지국들(Base Stations: BSs)로 분할하여 커버하고, 각 기지국과 해당 영역 내의 각 단말(Mobile Station: MS) 간에 무선 인터페이스(Air Interface)를 연결함으로써 사용자에게 무선 통신 서비스를 제공한다. 무선 인터페이스는 무선 자원을 기반으로 연결되는데, 무선 자원은 시간 영역, 주파수 영역 혹은 시간 및 주파수의 2차원 영역으로 구성될 수 있다. 특히 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템은 전체 무선 자원을 주파수축(Frequency Domain)과 시간축(Time Domain)의 2차원 영역으로 구성하고, 상기 무선 자원을 채널 타입 및 사용자에 따라 분할하여 할당하는 방식을 사용하고 있다.
대표적인 OFDMA 셀룰러 시스템 중의 하나인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템은 각 슈퍼프레임을 복수의 프레임들로 분할하고, 각 프레임을 복수의 서브프레임들로 분할하는 기본 프레임 구조를 가진다. 각 서브프레임은 복수의 OFDMA 심볼로 구성되며, 프레임 내 복수의 서브프레임들은 주파수분할 이중화(Frequency Division Duplex: FDD) 모드로 사용되는지 혹은 시간분할 이중화(Time Division Duplex: TDD) 모드로 사용되는지에 따라서 하향링크(Downlink: DL)와 상향링크(Uplink: UL) 전송 모두를 위해 할당되거나, 혹은 DL 전송과 UL 전송 용으로 나뉘어 할당될 수 있다.
도 1은 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 사용되는 UL 서브프레임의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도시한 바와 같이 UL 서브프레임(100)은 시간축으로는 심볼번호(102)로 식별되며, 주파수축으로는 분산(Distributed) 논리 자원 유닛(Logical Resource Unit: LRU) 인덱스에 의해 식별된다. UL 서브프레임(100) 내에서 주파수축 방향으로 프라이머리 고속 피드백 채널(Primary Fast Feedback Channel: PFBCH)과 세컨더리 고속 피드백 채널(Secondary Fast Feedback Channel: SFBCH)과 같은 피드백 채널들(Feedback Channels)(112)이 가장 먼저 할당되며, 다음으로 대역폭 요청(BandWidth Request: BW REQ) 채널(114)이 할당되며, 나머지 영역(116)은 데이터 버스트들을 위해 할당된다. 상기 데이터 영역(116) 내에서 네트워크 진입을 위해 단말이 사용할 수 있는 레인징 채널(Ranging Channel: RNG CH)이 할당될 수 있다.
한편, IEEE 802.16m 시스템은 IEEE 802.16e 시스템 대비 개선된 무선 인터페 이스(Advanced Air Interface: AAI)를 가지며, 대비적으로 IEEE 802.16e 시스템은 기존(legacy) 시스템 혹은 무선 MAN(Wireless Metropolitan Area Networks: WirelessMAN) OFDMA 시스템이라 불린다.
802.16m 시스템은 802.16e 시스템과의 기존 시스템 지원(legacy supporting)이 가능해야 한다. 이를 위해서 하향링크에서는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing: TDM)을 고려하고, 상향링크에서는 TDM 혹은 주파수분할 다중화(Frequency Division Multiplexing: FDM) 방식이 고려된다. 그러나 상향링크에서는 TDM 방식을 사용할 경우 서비스범위(coverage)가 크게 줄어들기 때문에 상향링크의 링크 운영(link budget)을 보장하기 위하여 FDM 방식을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상향링크에서 FDM 방식이 사용되는 경우, 시스템 내에 존재하는 16m을 지원 가능한 개선된 단말들(Advanced MSs: AMSs)과 16e만을 지원하는 기존 단말들(Legacy MSs)의 수 및 트래픽 사용량 등에 따라, 개선된 시스템을 위한 주파수 자원과 기존 시스템을 위한 주파수 자원의 부하를 조정(balancing)할 필요가 있다. 그러나 상기한 부하 조정(Load Balancing)을 유동적으로 수행하게 될 경우, 사용되는 자원의 위치를 해당 시스템에 접속한 단말에게 통보하기 위한 시그널링 부하가 발생하게 된다. 여기서 시그널링 부하량의 최소화를 위하여 시그널링 주기가 짧게 설정되지 않는 것이 바람직하다. 또한 이 경우 단말이 해당 시스템에서 사용하는 자원의 위치에 대한 정보를 먼저 파악하여야 하기 때문에, 단말의 초기 진입(initial entry) 혹은 핸드오버 과정의 지연(latency)이 시그널링 주기에 비례 하여 증가한다는 문제점 또한 발생한다.
본 발명은 OFDMA 셀룰러 시스템에서 FDM 기반으로 개선된 시스템과 기존 시스템을 공존시키기 위한 자원 관리 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 OFDMA 셀룰러 시스템에서 초기 네트워크 진입시의 지연과 각 시스템이 사용하는 자원에 대한 시그널링 오버헤드를 증가시키지 않기 위한 자원 관리 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 OFDMA 셀룰러 시스템에서 개선된 시스템과 기존 시스템의 자원 사용 비율의 자유도(flexibility)를 최대한 보장하는 자원 관리 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은; 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템의 자원 관리 방법에 있어서,
상향링크에서 주파수분할다중화(FDM)를 통해 제1 시스템 통신 모드와 제2 시스템 통신 모드를 지원하기 위하여, 시스템 대역을 구성하는 물리 자원 단위들을 상기 제1 시스템 통신 모드에 정의된 방식에 따라 복수의 부채널들로 부채널화하는 과정과, 상기 복수의 부채널들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위해 역순으로 리넘버링하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는; 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템의 자원 관리 장치에 있어서,
상향링크에서 주파수분할다중화(FDM)를 통해 제1 시스템 통신 모드와 제2 시스템 통신 모드를 지원하기 위하여, 시스템 대역을 구성하는 물리 자원 단위들을 상기 제1 시스템 통신 모드에 정의된 방식에 따라 복수의 부채널들로 부채널화하고, 상기 복수의 부채널들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위해 역순으로 리넘버링하는 제어기와, 상기 제어기의 제어하에 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들 중 적어도 하나의 인덱스를 사용하여 자원 할당 정보를 송신 혹은 수신하는 송수신기를 포함한다.
본 발명은 개선된 시스템을 위한 프레임 구조에서 기존 시스템을 FDM 기반으로 지원하는 경우에 있어서, 부채널 절차에서 개선된 시스템을 위한 LRU에 대해 역순으로 리넘버링을 수행함으로써 두 시스템의 사용 자원 경계를 단말에게 통지할 필요가 없도록 한다. 이로써 두 시스템의 사용 자원 경계를 알려주는 시그널링의 발생을 방지하고, 또한 초기 네트워크 진입시의 지연을 최소화하며 및 두 시스템의 사용 자원 비율의 유연성을 최대로 보장하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
본 명세서에서는 OFDMA 시스템에서의 자원 관리를 설명함에 있어서 IEEE 802.16m과 IEEE 802.16e를 기반으로 하는 통신 표준을 참조할 것이다. 그러나 본 발명에 따른 자원 관리가 특정 통신 프로토콜 혹은 시스템 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당해 기술분야에서 숙련된 기술을 가진 당업자에게 있어서 자명한 사항임은 물론이다. 구체적으로 후술되는 본 발명의 실시예들은 두 가지 시스템 모드를 지원하기 위해 FDM 기반의 프레임 구조를 사용하는 경우에 적용 가능하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 OFDMA 셀룰러 시스템에서 기존시스템 지원을 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸 블록도이다. 여기에서는 개선된 시스템과 기존 시스템을 지원하기 위하여 하향링크(DL)에서는 TDM을 사용하고 상향링크(UL)에서는 FDM을 사용하는 경우의 프레임 구조를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 전체 프레임(200)은 시간축으로는 OFDMA 심볼 번호로 식별되며, 주파수축으로는 부채널 논리 번호로 식별된다. 상기 부채널 논리 번호는 논리적으로 구성되는 각 부채널에 대하여 순차적으로 부여되며, 각 부채널은 주파수축 상에서 연속하거나 혹은 분산되어 배치되는 하나 혹은 그 이상의 부반송파들로 구성된다. 시간축에서 프레임(200)은 하향링크(DL)를 위해 사용되는 영역(202,204)과 상향링크(UL)를 위해 사용되는 영역(220)으로 구분된다. 여기서 기존 시스템을 위한 무선 MAN OFDMA 프레임(206)은 무선 MAN OFDMA DL 영역(202)으 로부터 시작하여 5ms의 길이를 가지며, 개선된 시스템을 위한 AAI 프레임(210)은 무선 MAN OFDMA 프레임(206)과 소정 프레임 옵셋(208)만큼의 시간축상 간격을 가진다.
DL 영역(202,204)은 시간축에서, 기존 시스템인 무선 MAN OFDMA DL 영역(202)과 개선된 시스템인 AAI DL 영역(204)으로 구분된다. 즉 DL에서는 TDM 방식으로, 개선된 시스템과 기존 시스템을 지원한다. 무선 MAN OFDMA DL 영역(202) 내에는 프리앰블 영역과, DL 영역(202,204) 내의 자원 할당을 나타내는 DL??MAP 메시지와, 기본 채널(Fundamental Channel: FCH)과, 기존 시스템의 단말(즉 기존 단말)에 할당될 수 있는 복수의 DL 버스트들이 존재한다. 상기 DL 버스트들 중 하나는 UL 영역(220) 내의 자원 할당을 나타내는 UL??MAP 메시지를 운반할 수 있다. AAI DL 영역(204)은 DL??MAP 메시지에 의해 지시되며, 개선된 시스템의 단말(즉 개선된 단말)에 할당될 수 있는 복수의 DL 서브프레임들을 포함한다. 기존 단말을 위한 데이터 버스트들은 AAI의 동작을 위한 AAI DL 영역(204)을 통해 전송될 수 없다. 반면 개선된 단말을 위한 데이터 버스트들은 상기 개선된 단말이 기지국에 접속하는 모드에 따라, 무선 MAN OFDMA DL 영역(202)와 AAI DL 영역(204) 중 어느 하나에 할당될 수 있다.
UL 영역(220)은 주파수축에서, 기존 시스템을 위한 제1 부채널 영역(222)과 개선된 시스템을 위한 제2 부채널 영역(224)으로 구분된다. 즉 UL에서는 FDM 방식으로, 개선된 시스템과 기존 시스템을 지원한다. 제1 부채널 영역(222) 내에는 레인징 채널과 채널품질정보(Channel Quality Information: CQI) 채널과 애크(Acknowledgement: ACK) 채널을 위한 제어 채널 영역과, 기존 단말에 할당될 수 있는 복수의 UL 버스트들이 존재한다. 제2 부채널 영역(224)은 개선된 단말에 할당될 수 있는 복수의 UL 서브프레임들을 포함한다.
DL에서와 유사하게, 기존 단말을 위한 데이터 버스트들은 AAI의 동작을 위한 제2 부채널 영역(224)을 통해 전송될 수 없다. 반면 개선된 단말을 위한 데이터 버스트들은 상기 개선된 단말이 기지국에 접속하는 모드에 따라, 무선 MAN OFDMA DL 영역(202)와 AAI DL 영역(204) 중 어느 하나에 할당될 수 있다.
기존 단말 및 개선된 단말이 해당 시스템을 위한 자원 영역 내의 주파수 자원을 할당받기 위해서는, 해당 시스템을 위한 자원 영역 내의 자원 단위(Resource Unit: RU)들을 식별할 필요가 있다. 이를 위하여 제1 부채널 영역(222) 내의 자원 단위들과 제2 부채널 영역(224) 내의 자원 단위들은 개별적으로 인덱싱된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 시스템을 위한 자원 인덱싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 시스템 대역(202)은 각각 적어도 하나의 부반송파들을 포함하는 복수의 물리 자원 단위들(Physical Resource Units)로 분할되며, 상기 물리 자원 단위들은 PUSC(Partial usage SubChannel) 타일들(304)이라 칭한다. 일 예로서 시스템 대역(302)이 10MHz의 대역폭을 가지며, 각 PUSC 타일(304)이 4개의 부반송파들과 3개의 심볼들로 구성되는 경우, 210개의 PUSC 타일들(304)이 형성된다. 상기 PUSC 타일들(304)은 PUSC 부채널화(306)을 거쳐, PUSC 부채널들(310)에 매핑된다. 각 PUSC 부채널(310)은 일 예로서 동일한 간격을 가지도록 분산된 6개의 PUSC 타일들로 구성된다.
이상과 같이 동일한 PUSC 부채널화(306)를 거쳐 생성된 PUSC 부채널들(310)은 기존 시스템 혹은 개선된 시스템을 위해 사용 가능하며, 여기서 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 유효 부채널들에 대한 정보(308)가 개선된 단말들에게 시그널링된다. 이는 개선된 단말들이 스스로 사용 가능한 유효 부채널들을 인지하고 그 인덱스에 대응하는 정확한 자원 위치를 파악하도록 하기 위함이다.
도시된 예와 같이, 35개의 PUSC 부채널들(310)이 생성되고, PUSC0 ~ PUSC9가 기존 시스템을 위해 사용 가능하며, PUSC10 ~ PUSC34가 개선된 시스템을 위해 사용될 때, 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 PUSC 부채널들에 대해 설명하면 하기와 같다.
즉 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 PUSC10 ~ PUSC 34을 구성하는 타일들은 먼저 시간축 상의 심볼 확장(312)에 의해, AAI 서브프레임 타입에 따른 미리 지정된 심볼 개수, 일 예로서 6개 혹은 6개의 심볼을 점유하는 확장된 PUSC 타일들 60~209로 재구성된다. 상기 확장된 PUSC 타일들 60~209는 개선된 시스템을 위한 복수개의 분산 LRU들(Distributed LRUs: DLRUs)(314), 즉 DLRU0 ~ DLRU24로 매핑된다. 다시 말해서 DLRU들(314)은 기존 시스템을 위해 사용되는 주파수 영역과 개선된 시스템을 위해 사용되는 주파수 영역의 경계로부터 시작하는 새로운 번호로 인덱싱된다.
상기와 같이 구성된 DLRU들(314)이 사용되는 경우, 개선된 단말은 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 상기 DLRU들(314)에 해당하는 유효 부채널들을 정확히 인 지할 필요가 있다. 상기 유효 부채널들이 정확히 알려지지 않은 경우 DLRU들(314)의 인덱스가 기지국과 단말 사이에 동기화되지 않아 스케쥴링 및 자원 할당에 심각한 오류가 발생한다. 따라서 도 3과 같은 프레임 구조에서 상기 유효 부채널들에 대한 정보(308)이 개선된 단말들에게 시그널링되는 것은 매우 중요하다.
도 4는 도 3의 프레임 구조에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기지국은 부하 조정(load balancing)을 시작하기로 결정하고 과정 402에서 레인징 채널에 관련된 정보를 포함하는 시스템 정보를 해당 서비스영역 내의 단말들에게로 방송한다. 상기 레인징 채널에 관련된 정보는 일 예로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 기존 시스템을 위해 사용되는 주파수 영역과 개선된 시스템을 위해 사용되는 주파수 영역의 경계로부터 시작하는 번호로 인덱싱된 DLRU들 중 적어도 하나를 지시할 수 있다. 따라서 과정 404에서 기지국은 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 유효 UL 자원에 대한 정보를 해당 서비스영역 내이 단말들에게로 방송한다. 상기 유효 UL 자원에 대한 정보는 일 예로 기존 시스템을 위해 사용되는 부채널 영역과 개선된 시스템을 위해 사용되는 부채널 영역을 나타내는 비트맵으로 구성되거나, 혹은 단순히 상기 기존 시스템과 개선된 시스템간의 주파수 영역의 경계를 지시할 수 있다.
과정 406에서 기지국은 해당 서비스영역 내의 단말들에 대한 스케쥴링을 수행하고, 상기 DLRU들의 인덱스들을 사용하여 상기 단말들에게 UL 자원을 할당한다. 일 예로서 기지국은 각 단말에게 할당된 적어도 하나의 DLRU 인덱스를 해당 단말을 위한 자원 할당 정보에 실어 전송한다.
도 5는 도 3의 프레임 구조에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서는 개선된 시스템에 접속 가능한 개선된 단말의 동작을 도시하였다.
도 5를 참조하면, 단말은 기지국의 서비스영역 내에서 구동(turn on)되거나 혹은 기지국의 서비스영역으로 진입함에 따라 핸드오버에 의해 초기 진입을 수행하기로 결정하고 과정 502에서 초기 진입을 위한 시스템 정보를 기지국으로부터 수신한다. 과정 504에서 단말은 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 유효 UL 자원에 대한 정보를 기지국으로부터 수신하고, 과정 510에서 상기 수신한 정보들을 참조하여 초기 진입 동작을 수행한다. 상기 초기 진입 동작을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
과정 512에서 단말은 전체 시스템 대역을 구성하는 PUSC 타일들에 대해 기존 시스템을 위한 주파수 영역과 개선된 시스템을 위한 주파수 영역에 대해 동일하게 부채널화를 수행하고, 상기 과정 504에서 수신한 정보에 근거하여 개선된 시스템을 위한 PUSC 부채널들의 인덱스들을 확인한다. 과정 514에서 단말은 상기 확인된 인덱스들과 상기 과정 502에서 수신한 시스템 정보에 포함된 레인징 채널 관련 정보를 참조하여, 초기 혹은 핸드오버를 위한 레인징 영역의 위치를 계산한다. 상기 레인징 영역의 위치는 상기 확인된 인덱스들로 나타내어진다. 과정 516에서 단말은 상기 계산된 위치의 레인징 영역에서 레인징 채널의 정보를 수신하고, 수신된 레인징 채널의 정보를 이용하여 초기/핸드오버 레인징을 수행한다. 이로써 단말의 네트워크 진입이 완료된다.
그러나 상기와 같은 정보(308)의 시그널링은 과정 304 및 과정 504와 같은 시그널링 오버헤드를 발생시킨다. 또한 초기 네트워크 진입 과정에서 단말이 상기 정보 수신할 때까지 기다려야 하므로, 초기 접속 시의 시간 지연이 발생할 수 있다.
후술되는 본 발명의 다른 실시예에서는 이러한 문제점을 해소하기 위하여, PUSC 부채널화를 통해 구성된 PUSC 부채널들 중 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 PUSC 부채널들에 대하여 역순으로 리넘버링을 수행한다. 이 경우 기존 시스템을 위해 사용 가능한 PUSC 부채널들과, 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 PUSC 부채널들이 서로 다른 방향으로 넘버링되기 때문에, 개선된 시스템을 위한 유효 부채널들에 대한 정보가 단말에게 전달될 필요가 없다. 즉, 역순으로 리넘버링된 인덱스를 가지는 PUSC 부채널들은 상기 유효 부채널들에 대한 정보 없이도,정상적인 통신 동작에 사용되는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개선된 시스템을 위한 인덱스 리넘버링을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 시스템 대역(602)은 복수의 물리 자원 단위들로 분할되며, 상기 물리 자원 단위들은 PUSC 타일들(604)이라 칭한다. 일 예로서 시스템 대역(602)이 10MHz의 대역폭을 가지며, 각 PUSC 타일(604)이 4개의 부반송파들과 3개의 심볼들로 구성되는 경우, 210개의 PUSC 타일들(604)이 형성된다. 상기 PUSC 타일들(604)은 PUSC 부채널화(606)을 거쳐, PUSC 부채널들(608)에 매핑된다. 각 PUSC 부채널(608)은 일 예로서 동일한 간격을 가지도록 분산된 6개의 PUSC 타일들 로 구성된다. 시스템 대역 내의 PUSC 부채널들(608)은 동일한 부채널화 방식에 의해 부채널화된다. 일 예로서 상기 PUSC 부채널화(606)는 기존 시스템에서 정의된 부채널화 방식을 따르는 것이 바람직하다.
이상과 같이 동일한 PUSC 부채널화(606)를 거쳐 생성된 PUSC 부채널들(608)은 기존 시스템 혹은 개선된 시스템을 위해 사용 가능하다. 상기 전체 PUSC 부채널들(608)을 구성하는 타일들은 먼저 시간축 상의 심볼 확장(610)에 의해, AAI 서브프레임 타입에 따른 미리 지정된 심볼 개수, 일 예로서 6개 혹은 6개의 심볼을 점유하는 확장된 PUSC 타일들로 재구성된다. 상기 확장된 PUSC 타일들은 기존 시스템을 위해 사용되는 PUSC 부채널들(508)이 첫번째 PUSC 타일 위치로부터 시작하여 넘버링되는 것과는 반대로, 마지막 PUSC 타일 위치로부터 시작하여 리넘버링(612)된다. 즉, 역순으로 리넘버링된다. 상기한 역순 리넘버링(612)를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 확장된 PUSC 타일들은 복수의 DLRU들에 매핑되며, 상기 복수의 DLRU들은 개선된 시스템에서 사용하기 위하여 역순으로 리넘버링된다. 일 예로서 DLRU들은 각각 6개의 PUSC 타일들로 구성된다. 즉 DLRU들(614)은 PUSC 부채널들(608)을 역순으로 리넘버링한 결과에 해당한다.
상기와 같이 역순으로 리넘버링된 DLRU들(614)이 사용되는 경우, 기지국과 단말의 각각은 개선된 시스템을 위해 사용되는 유효 부채널들의 위치를 정확히 알 필요가 없다. 이는 상기 유효 부채널들의 위치가 알려져 있지 않은 경우라도, DLRU들(614)의 인덱스는 기지국과 단말 사이에 정확하게 동기화되기 때문이다.
따라서 도 6과 같은 프레임 구조에서는 상기 유효 부채널들에 대한 정보가 시그널링될 필요가 없으며 더욱이 두 시스템 간의 부하 조정이 보다 자유롭게 수행될 수 있다. 일 예로 개선된 시스템이 배치되는 초기에는 개선된 시스템을 지원하는 사용자의 수가 많지 않기 때문에 기존 시스템에 상대적으로 많은 양의 주파수 자원이 할당되는 것이 바람직하다. 그러나 시간이 지남에 따라 개선된 시스템에 접속하는 사용자의 수가 늘어나게 되면, 개선된 시스템에 할당하는 주파수 자원의 양을 증가시키는 것이 가능하다. 이와 같이 도 6의 프레임 구조는 추가적인 시그널링 없이도 두 시스템간 부하 조정에 있어 자유도를 크게 증가시킨다.
도 7은 도 6의 프레임 구조에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 기지국은 부하 조정(load balancing)을 시작하기로 결정하고 과정 702에서 레인징 채널에 관련된 정보를 포함하는 시스템 정보를 해당 서비스영역 내의 단말들에게로 방송한다. 상기 레인징 채널에 관련된 정보는 일 예로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 역순으로 리넘버링된 DLRU들 중 적어도 하나를 지시할 수 있다. 여기서 상기 DLRU들은 기존 시스템을 위해 사용되는 PUSC 부채널에 비해 역순으로 리넘버링되어 있기 때문에, 상기 DLRU들의 인덱싱을 위해 추가적인 정보가 전송될 필요가 없다.
과정 704에서 기지국은 해당 서비스영역 내의 단말들에 대한 스케쥴링을 수행하고, 상기 DLRU들의 역순으로 리넘버링된 인덱스들을 사용하여 상기 단말들에게 UL 자원을 할당한다. 일 예로서 기지국은 각 단말에게 할당된 적어도 하나의 DLRU 인덱스를 해당 단말을 위한 자원 할당 정보에 실어 전송하며, 상기 적어도 하나의 DLRU 인덱스는 상기 역순으로 리넘버링된 결과에 따른다.
도 8은 도 6의 프레임 구조에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서는 개선된 시스템에 접속 가능한 개선된 단말의 동작을 도시하였다.
도 8을 참조하면, 단말은 기지국의 서비스영역 내에서 구동(turn on)되거나 혹은 기지국의 서비스영역으로 진입함에 따라 핸드오버에 의해 초기 진입을 수행하기로 결정하고 과정 802에서 초기 진입을 위한 시스템 정보를 기지국으로부터 수신한다. 과정 810에서 단말은 상기 수신한 정보를 참조하여 초기 진입 동작을 수행한다. 상기 초기 진입 동작을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
과정 812에서 단말은 전체 시스템 대역을 구성하는 PUSC 타일들에 대해 기존 시스템을 위한 주파수 영역과 개선된 시스템을 위한 주파수 영역에 대해 동일하게 부채널화를 수행하고, 상기 부채널화를 통해 구성된 PUSC 부채널들에 대해 개선된 시스템을 위해 사용 가능한 DLRU들에 매핑시킨 후, 상기 DLRU들에 대해 상기 PUSC 부채널들에 비해 역순으로 리넘버링을 수행한다.
과정 814에서 단말은 상기 역순으로 리넘버링된 DLRU들의 인덱스들과 상기 과정 802에서 수신한 시스템 정보에 포함된 레인징 채널 관련 정보를 참조하여, 초기 혹은 핸드오버를 위한 레인징 영역의 위치를 계산한다. 상기 레인징 영역의 위치는 상기 DLRU들의 인덱스들로 나타내어진다. 과정 816에서 단말은 상기 계산된 위치의 레인징 영역에서 레인징 채널의 정보를 수신하고, 수신된 레인징 채널의 정보를 이용하여 초기/핸드오버 레인징을 수행한다. 또한 추가로 필요한 정보, 일 예로서 레인징 요청(Ranging Request: RNG??REQ) 및 단말 기본 용량 요청(Subscriber Station (SS) Basic Capability Request: SBC??REQ 등을 해당 자원 영역을 통해 전 송하고, 필요한 응답 시그널링을 수신한다. 이로써 단말의 네트워크 진입이 완료되면, 이후 단말은 기지국의 스케쥴링 및 자원 할당에 의해 기지국으로 데이터 트래픽을 전송할 수 있다.
앞서 설명한 동작은 해당 프로그램 코드를 저장한 메모리 장치를 기지국 및 단말에 구비함으로써 실현될 수 있다. 즉 기지국 및 단말은 메모리 장치 내에 저장된 프로그램 코드를 프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)에 의해 읽어내어 실행함으로써 앞서 설명한 동작을 실행한다.
하기에서는 앞서 설명한 자원 관리 동작을 수행하기 위한 기지국과 단말의 구성에 대한 일 실시예를 설명한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 구조를 나타낸 블록도이다. 여기에서는 본 발명의 실시예의 실행과 관련된 주요한 구성만을 도시하였다.
도 9를 참조하면, 제어기(904)는 전체 시스템 대역의 PUSC 타일들에 대하여 부채널화를 수행하여 PUSC 부채널들을 구성하고, 상기 PUSC 부채널들을 개선된 시스템을 위해 사용하기 위해 역순으로 리넘버링한다. 이를 위하여 시스템 대역의 대역폭 및 PUSC 타일 구조와 같은 상기 부채널화 및 리넘버링에 필요한 정보와 해당 프로그램 코드가 제어기(904)의 참조를 위해 메모리(902)에 저장될 수 있다. 한편, 부하 조정이 필요하다고 판단되었을 때 제어기(904)는 개선된 시스템 및 기존 시스템을 위해 필요한 제어 채널의 자원 양에 따라 자원 영역 상의 제어 채널들의 위치를 조정할 수 있다.
제어기(904)는 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들을 참조하여, 레인징 채널에 관련된 정보로서 해당 레인징 채널의 자원 영역을 나타내는 레인징 채널 관련 정보를 생성한다. 상기 레인징 채널 관련 정보는 송수신기(906)를 통해 상기 단말에게로 전송된다. 이후 상기 단말의 레인징 절차를 포함한 초기 진입 동작이 완료되면, 제어기(904)는 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들의 인덱스들을 사용하여 상기 단말에게 자원을 할당할 수 있으며, 송수신기(906)는 상기 할당된 자원을 나타내는 자원 할당 정보를 상기 단말에게 전송하며, 상기 할당된 자원을 통해 상기 단말로부터 UL 데이터 트래픽을 수신한다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸 블록도이다. 여기에서는 본 발명의 실시예의 실행과 관련된 주요한 구성만을 도시하였다.
도 10을 참조하면, 단말이 특정 기지국의 서비스영역 내에서 처음 구동되거나 혹은 핸드오버를 통해 상기 서비스영역으로 진입하였을 때, 제어기(1004)는 초기 진입을 위해 상기 기지국으로부터 시스템 정보를 수신하고, 초기 진입 동작을 수행한다. 상기 초기 진입 동작을 위해 제어기(1004)는, 전체 시스템 대역의 PUSC 타일들에 대하여 부채널화를 수행하여 PUSC 부채널들을 구성하고, 상기 PUSC 부채널들을 개선된 시스템을 위해 사용하기 위해 역순으로 리넘버링한다.
이후 제어기(1004)는 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들과 상기 수신된 정보를 참조하여 초기 혹은 핸드오버를 위한 레인징 영역의 위치를 계산하고, 송수신기(1006)을 제어하여 상기 계산된 위치에서 레인징 채널의 정보를 수신한다. 상기 수신된 레인징 채널의 정보는 초기/핸드오버 레인징을 수행하는데 사용된다. 이로 써 단말의 네트워크 진입이 완료되면, 제어기(1004)는 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들을 참조하여 기지국으로부터 자원을 할당받을 수 있으며, 송수신기(1006)는 상기 할당된 자원을 나타내는 자원 할당 정보를 기지국으로부터 수신하며 상기 할당된 자원을 통해 기지국으로 UL 데이터 트래픽을 송신한다.
메모리(1002)는 상기 제어기(1004)의 동작을 위한 프로그램 코드, 상기 수신된 시스템 정보 등을 저장할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 OFDMA 셀룰러 통신 시스템에서 사용되는 UL 서브프레임의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 OFDMA 셀룰러 시스템에서 기존시스템 지원을 위한 프레임 구조의 일 예를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 시스템을 위한 자원 인덱싱을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 프레임 구조에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도.
도 5는 도 3의 프레임 구조에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개선된 시스템을 위한 인덱스 리넘버링을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 6의 프레임 구조에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도.
도 8은 도 6의 프레임 구조에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 구조를 나타낸 블록도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 구조를 나타낸 블록도.

Claims (10)

  1. 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템의 자원 관리 방법에 있어서,
    상향링크에서 주파수분할다중화(FDM)를 통해 제1 시스템 통신 모드와 제2 시스템 통신 모드를 지원하기 위하여, 시스템 대역을 구성하는 물리 자원 단위들을 상기 제1 시스템 통신 모드에 정의된 방식에 따라 복수의 부채널들로 부채널화하는 과정과,
    상기 복수의 부채널들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위해 역순으로 리넘버링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 부채널들은 상기 제1 시스템 통신 모드에서 사용되는 경우 첫번째 물리 자원 단위로부터 시작하여 넘버링되는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 역순으로 리넘버링하는 과정은,
    상기 복수의 부채널들을 구성하는 모든 상기 물리 자원 단위들을 시간축에서 확장하는 과정과,
    상기 확장된 물리 자원 단위들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위한 논리 자원 단위들에 매핑시키는 과정과,
    상기 논리 자원 단위들을 역순으로 리넘버링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들의 인덱스들은,
    단말의 네트워크 초기 진입을 위한 레인징 채널의 자원 위치를 할당하기 위해 사용됨을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들의 인덱스들은
    단말의 스케줄링 및 자원 할당을 위해 사용됨을 특징으로 하는 자원 관리 방법.
  6. 직교주파수분할 다중접속(OFDMA) 셀룰러 시스템의 자원 관리 장치에 있어서,
    상향링크에서 주파수분할다중화(FDM)를 통해 제1 시스템 통신 모드와 제2 시스템 통신 모드를 지원하기 위하여, 시스템 대역을 구성하는 물리 자원 단위들을 상기 제1 시스템 통신 모드에 정의된 방식에 따라 복수의 부채널들로 부채널화하고, 상기 복수의 부채널들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위해 역순으로 리넘버링하는 제어기와,
    상기 제어기의 제어하에 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들 중 적어도 하나의 인덱스를 사용하여 자원 할당 정보를 송신 혹은 수신하는 송수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 부채널들은 상기 제1 시스템 통신 모드에서 사용되는 경우 첫번째 물리 자원 단위로부터 시작하여 넘버링되는 것을 특징으로 하는 자원 관리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 복수의 부채널들을 구성하는 모든 상기 물리 자원 단위들을 시간축에서 확장하고, 상기 확장된 물리 자원 단위들을 상기 제2 시스템 통신 모드에서 사용하기 위한 논리 자원 단위들에 매핑시키며, 상기 논리 자원 단위들을 역순으로 리넘버링하는 것을 특징으로 하는 자원 관리 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들의 인덱스들은,
    단말의 네트워크 초기 진입을 위한 레인징 채널의 자원 위치를 할당하기 위 해 사용됨을 특징으로 하는 자원 관리 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 역순으로 리넘버링된 부채널들의 인덱스들은
    단말의 스케줄링 및 자원 할당을 위해 사용됨을 특징으로 하는 자원 관리 장치.
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