KR20120003599A - 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송수신 방법 및 장치에 대한 것이다. 기지국은 하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 구성하여, 상기 슈퍼프레임을 전송한다. 상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성된다.

Description

무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SUPERFRAME FOR DOWNLINK TRANSMISSION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 하향링크 전송용 반송파에 자원을 할당하기 위한 자원 할당 정보를 송신 및 수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation, 이하 '4G'라 칭함) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 이용하여 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS' 칭함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 계열의 시스템이다. IEEE 802.16 시스템은 물리 채널(Physical Channel)에서의 광대역(Broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭함) 방식을 적용한다.

IEEE 802.16 시스템과 같은 광대역 무선통신 시스템에서, 기지국(Base Station: BS)은 데이터의 송수신을 위해서 각 단말(Mobile Station: MS)에게 자원을 할당한다. 그리고, 기지국은 할당된 자원의 위치 및 크기, 변조 방식, 부호화율 등의 자원 할당 결과를 나타내는 자원할당 IE를 포함하는 메시지(일 예로서 맵(MAP) 메시지)를 하향링크(Downlink: DL) 채널을 통해 각 단말에게 송신한다. 일반적으로, 상향링크 통신을 위한 자원 할당 결과를 나타내는 메시지 및 하향링크 통신을 위한 자원 할당 결과를 나타내는 메시지는 별도로 구성되며, 하나의 자원 할당을 위해 필요한 제어정보의 단위는 자원 할당 IE(Information Element)라 한다.

광대역 무선통신 시스템은 다양한 서비스의 제공 및 보다 많은 가입자의 지원을 위하여 다수개의 반송파를 이용할 수 있다. 이와 같이 다수개의 반송파를 이용하여 송수신하는 다중 반송파 시스템에서는 적어도 하나의 반송파를 특정 목적을 위하여 하향링크로만 사용할 수 있다. 이와 같이 하향링크 전용으로 사용되는 반송파를 부분 설정 반송파(Partially Configured Carrier)라고 칭하며, 이러한 반송파는 일 예로서 멀티캐스트 방송 서비스(Enhanced Multicast and Broadcast Service: E-MBS)와 같은 방송 트래픽이나, 페이징 정보와 인접 기지국 정보 등과 같은 제어 방송 정보 등을 전송하는데 사용된다.

방송 트래픽은 특성상 인접 기지국들에서 같은 정보가 동시에 전송되기 때문에 매크로(Macro) 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 이와 같은 이득을 얻기 위해서는 동일한 자원에 동일한 정보가 전송되어야 한다. 따라서, 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해 전 대역을 부반송파 단위 혹은 인접한 부반송파 묶음 단위로 섞어주는 자원 할당 방식 대신, 다수개의 인접한 부반송파로 구성된 서브 밴드 단위의 간단한 자원 할당 방식을 적용하는 것이 가능하다. 반면, 방송 트래픽과 다르게 제어 방송 정보는 기지국마다 전송되는 내용이 다르기 때문에 방송 트래픽에서와 같은 동일한 자원 할당 방식을 사용할 수 없다. 따라서 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 부반송파 혹은 인접 부반송파 묶음 단위의 자원 할당 방식이 사용되어야 한다. 이상과 같이 두 가지 다른 특성의 정보, 즉 방송 트래픽 및 제어 방송 정보를 전송하기 위해서는 두 가지 다른 자원 할당 방식이 필요하다.

더욱이, 제어 방송 정보 중 페이징 정보 및 인접 기지국 정보 등은 매 프레임마다 전송되는 것이 아니라, 다수의 프레임(5msec) 혹은 슈퍼프레임(20msec) 주기로 전송되는 특성을 갖는다. 그러므로, 이런 특성을 갖는 제어 방송 정보를 위해 항상 일정 양의 다이버시티 자원을 할당하는 것은 자원 낭비를 초래하며, 이를 최소화 하기 위해서 주파수 자원을 최소화 한다면 또한 주파수 다이버시티 이득의 감소가 발생하게 된다.

따라서, 두 가지 다른 특성을 갖는 방송 트래픽과 제어 방송 정보를 전송할 때, 자원 낭비 없이 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 자원 할당 방식을 필요로 하게 되었다.

본 발명은 서로 다른 특성을 가지는 트래픽과 제어 방송 정보를 효율적으로 전송하기 위한 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 방송용 반송파를 효율적으로 운용하기 위한 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 자원의 낭비 없이 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 자원 할당 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은, 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송신 방법에 있어서, 하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 구성하는 과정과, 상기 슈퍼프레임을 전송하는 과정을 포함한다. 여기서 상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 방법은, 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 수신 방법에 있어서, 하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 수신하는 과정과, 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더를 참조하여 상기 슈퍼프레임을 해석하는 과정을 포함한다. 여기서 상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 상기 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는, 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송신 장치에 있어서, 하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 구성하는 제어기와, 상기 슈퍼프레임을 전송하는 송신기를 포함한다. 여기서 상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 장치는, 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 수신 장치에 있어서, 하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 수신하는 수신기와, 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더를 참조하여 상기 슈퍼프레임을 해석하는 제어기를 포함한다. 여기서 상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 상기 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성된다.

본 발명은 슈퍼프레임 헤더에 의해 지시된 자원 할당 정보가 슈퍼프레임 내의 적어도 하나 이상의 특정한 프레임에만 적용되고, 나머지 프레임 구간에는 서브밴드 단위의 자원(즉 SLRU)만 할당되도록 함으로써, 시간 축으로 다이버시티 자원을 계속 할당해야 하는 자원 낭비 문제를 해결할 수 있다. 또한 특정한 프레임 구간에서 충분한 주파수 다이버시티 이득을 얻기 위해 필요한 다이버시티 자원 양을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

이로써 본 발명은 비교적 덜 빈번하게 전송되는 제어 방송 정보를 위하여 다이버시티 자원을 최소한 확보하고 나머지 대부분의 자원은 방송 정보의 전송용으로 사용함으로써, 자원 할당의 효율성을 최대화할 수 있다

도 1은 부분 설정 반송파를 사용하는 다중 반송파 시스템의 슈퍼프레임 구조를 도시한 도면.
도 2는 슈퍼프레임 내의 자원 할당을 도시한 도면.
도 3은 방송 트래픽 및 제어 방송 정보의 전송을 위한 자원 할당을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈퍼프레임 내의 자원 할당을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼프레임 내의 자원 할당을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방송 트래픽 및 제어 방송 정보의 전송을 위한 자원 할당을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

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 무선 통신 시스템에서의 자원 할당 및 그에 따른 자원 할당 동작을 설명함에 있어서 IEEE 802.16e 및 16m을 기반으로 하는 통신 표준을 참조할 것이다. 그러나 본 발명에 따른 자원 할당 및 그에 따른 자원 할당 동작이 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.

후술되는 본 발명은 부분 설정 반송파(Partially configured carrier)와 같은 방송용 반송파로 전송되기 위한 슈퍼프레임의 구조에 관련된 것으로서, 매크로 다이버시티를 사용하는 방송 트래픽과 제어 방송 정보를 효율적으로 전송하기 위한 물리 구조를 제안한다.

도 1은 부분 설정 반송파를 사용하는 다중 반송파 시스템의 슈퍼프레임 구조를 도시한 것이다. 여기에서는 시간분할이중화(Time Division Duplex: TDD) 모드와 두 개의 반송파를 사용하는 다중 반송파 시스템을 가정한다.

도시한 바와 같이, 각 사용자 마다 프라이머리(Primary) 반송파(102)가 정해진다. 프라이머리 반송파(102)는 기지국(BS)과 단말(MS)가 무선 인터페이스에 따른 트래픽과 물리(Physical: PHY)/매체 액세스 제어(Medium Access Control: MAC) 제어 정보를 교환하는 OFDMA 반송파를 의미한다. 프라이머리 반송파(102)는 네트워크 진입(Network Entry)과 같은 단말 동작을 위한 제어 기능을 위해 사용될 수 있으며, 각 단말은 셀 내에서 하나의 반송파를 자신의 프라이머리 반송파(102)로서 가진다. 프라이머리 반송파(102)는 상향링크와 하향링크의 신호들을 운반할 수 있다.

세컨더리(Secondary) 반송파(104)는 프라이머리 반송파(102)를 통해 수신된 기지국의 할당 명령 등에 따라 단말이 기지국과 트래픽을 교환하기 위해 사용할 수 있는 OFDMA 반송파로서, 다중 반송파 동작을 지원하기 위해 제어 신호를 운반할 수 있다. 세컨더리 반송파(104)는 하향링크의 신호만을 운반하는 부분 설정 반송파로 운용될 수 있다. 부분 설정 반송파는, 예를 들어, 방송 트래픽이나 제어 방송 정보와 같이 상향링크로의 데이터 전송을 필요로 하지 않는 하향링크 전송 전용으로 사용된다.

부분 설정 반송파는 도시한 바와 같이 TDD 모드의 하향링크 전송만을 위해 사용되거나 혹은 도시하지 않을 것이지만 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplex: FDD) 모드에서 대응되는(paired) 상향링크 반송파 없이 단독으로 사용된다. 즉, FDD 시스템에서 상향 및 하향링크로 할당된 반송파 쌍 이외에 잔여 대역을 하향링크만의 목적으로 부분 설정 반송파로서 추가될 수 있다.

일반적으로 단말은 프라이머리 반송파(102)로 접속하여 필요한 정보를 얻은 후에 세컨더리 반송파(104)를 이용하기 위하여 반송파 이동(carrier switching)을 수행하게 된다. 세컨더리 반송파(104)를 통해 방송 정보를 수신하고 있을 때 상향링크를 통해 전송해야 할 정보가 발생할 경우, 단말은 다시 프라이머리 반송파(102)로 이동하여 상기 정보를 전송하게 된다.

도 2는 슈퍼프레임 내의 자원 할당을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 각 슈퍼프레임은 시간축 상에서 구분되는 복수의 프레임들, 일 예로서 4개의 프레임들로 구성되며, 각 프레임은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header: SFH)(202)와 PA 프리앰블(Primary Advanced preamble: PA-preamble)(204) 및 SA 프리앰블(Secondary Advanced preamble: SA-preamble)(206)과 같은 제어 정보를 운반하는 제어 영역과, 분산 논리 자원 단위(distributed Logical Resource Unit: DLRU) 영역 및 서브밴드 LRU(subband LRU: SLRU) 영역으로 구성된 할당 영역으로 구성된다.

자원 할당을 위해 필요한 정보들은 슈퍼프레임 내의 첫번째 프레임에 위치하는 슈퍼프레임 헤더(202)를 통해 전송된다. 슈퍼프레임 헤더(202)은 기지국 내에 있는 모든 사용자가 기지국에서 전송되는 신호를 복호하기 위해 필요한 최소한의 정보를 포함한다. 기지국에서 적용하고 있는 자원 할당 방식 역시 슈퍼프레임 헤더(202)에 의해 지시되며, 슈퍼프레임 헤더(202)를 통해 전송된 자원 할당 정보는 적어도 해당 슈퍼프레임(202)의 구간 동안에 동일하게 적용된다.

DLRU 영역은 DLRU 단위로 분할되는 다이버시티 자원을 의미하며, 데이터 트래픽 혹은 제어 정보의 전송을 위해 할당될 수 있다. 마찬가지로 SLRU 영역은 SLRU 단위로 분할되는 서브밴드 자원을 의미하며, 데이터 트래픽 혹은 제어 정보의 전송을 위해 할당될 수 있다. DLRU는 주파수 다이버시티 이득을 위하여 주파수 축에서 분산되어 배치된 부반송파들 혹은 부반송파 묶음들로 구성된다. SLRU는 복수개의 인접한(즉 연속하는) 부반송파로 구성된다.

예를 들어, DLRU 영역과 SLRU 영역의 비율이 1:2로 슈퍼프레임 헤더(202)에 의해 할당되었다면, 슈퍼프레임 내의 4개의 프레임들에는 동일한 비율로 각 자원 영역이 분배될 수 있다. 슈퍼프레임 헤더(202)는 주기가 다른 세 가지 서브패킷(Subpacket: SP)으로 구성되는데, 전송 주기 순서대로 SFH-SP1, SFH-SP2, SFH-SP3라 칭한다. 여기서, SFH-SP1이 가장 짧은 주기로 전송되고, SFH-SP3은 가장 긴 주기로 전송된다. 각 주기는 슈퍼프레임 단위이다. 결국, 자원 할당 방식이 유지되는 구간은 해당 자원 할당 정보가 포함된 SFH-SP의 종류에 의해 결정된다.

도 3은 방송 트래픽 및 제어 방송 정보의 전송을 위한 자원 할당을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 차세대 멀티미디어 방송 서비스(Enhanced MBS: E-MBS)를 위한 방송 트래픽의 자원 할당 정보를 나타내는 E-MBS MAP 메시지(304)는 E-MBS를 위한 스케쥴링 주기(E-MBS Scheduling Interval: MSI)(일 예로서 6 슈퍼프레임)(302)마다 전송되며, MSI(302) 동안의 자원 할당을 지시한다. 방송 서비스의 경우, 특정 방송 채널의 정보가 전송되는 인코딩 방식 및 자원 할당 위치가, 다른 트래픽, 예를 들어 개별 음성 정보와 같이 자주 변경되는 것이 아니므로, E-MBS MAP 메시지를 자주 전송하지 않는 것은 효율적인 자원 활용에 도움이 된다. 따라서, E-MBS MAP 메시지는 다수의 슈퍼프레임인 MSI 단위마다 한번 전송된다.

도시된 예에서 각 슈퍼프레임 내의 모든 프레임들은 상대적으로 큰 SLRU 영역(308)과 상대적으로 적은 DLRU 영역(306)으로 구성되어 있다. 즉 모든 프레임들이 동일한 SLRU 대 DLRU 비율을 가진다. 각 영역(306,308) 내에서 자원은 SLRU 혹은 DLRU 단위의 자원 할당 방식을 사용하여 할당된다.

방송 트래픽의 경우, 인접한 기지국들에서 동일한 정보가 전송되기 때문에, 이런 특성을 이용하여 매크로 다이버시티를 얻을 수 있다. 매크로 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 동일한 자원에 동일한 정보를 전송하면 된다. 따라서, 굳이 복잡한 다이버시티 자원을 할당할 필요 없이 간단한 서브밴드 단위의 SLRU 단위의 자원 할당이 방송 트래픽의 전송을 위해 사용될 수 있다. DLRU 단위의 자원 할당에 비해, SLRU 단위의 자원 할당은 인접 기지국들에서 동일한 자원을 할당하게 하는데 간단하게 구현할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 방송 트래픽은 SLRU 영역(308)을 사용하여 전송된다.

하지만, 제어 방송 정보, 예를 들어 페이징 정보나 인접 기지국 정보 등은 각 기지국 별로 서로 다른 정보로 구성되므로, 방송 트래픽과 같은 매크로 다이버시티 이득을 얻을 수 없다. 따라서, 제어 방송 정보의 전송시 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 SLRU 단위의 자원 할당보다는 DLRU 단위의 자원 할당이 사용되어야 한다. 결국, 두 가지 다른 특성을 갖는 정보, 즉 방송 트래픽 및 기지국마다 다른 제어 방송 정보를 전송하기 위해서는 서로 다른 자원 할당 방식이 고려되어야 한다.

도 2에서 설명된 바와 같이 슈퍼프레임 헤더에 의해 지시된 자원 할당 정보는 슈퍼프레임 단위로 계속 유지된다. 한편, 방송 트래픽의 전송시 매크로 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 모든 기지국들에서 동일한 자원을 할당해야 하는데, 만약 MSI 구간 내에서 자원 할당 방식이 변경되면 인접한 기지국들에서 방송 트래픽에 대해 동일한 자원을 할당하는 것을 보장할 수 없다. 따라서 방송 트래픽에 대한 자원 할당 정보는 E-MBS MAP 메시지가 전송되는 주기인 MSI 단위로 유지되어야만 한다. 또한, 제어 방송 정보는 매 프레임마다가 아니라, 보다 긴 주기로 덜 빈번하게 전송되는데, 도 3과 같이 매 프레임마다 일정한 DLRU 영역(306)을 제어 방송 정보를 위해 할당하는 경우, 불필요하게 많은 다이버시티 자원이 점유됨으로써 자원의 낭비가 초래될 수 있다. 이런 문제점을 막기 위해 주파수 축으로 DLRU 영역(306)의 자원 양을 줄이게 된다면, 충분한 주파수 다이버시티 이득을 보장할 수 없다.

이하, 자원의 낭비 없이 충분한 주파수 다이버시티 이득을 보장할 수 있는 자원 할당 방식을 설명한다.

도 2의 슈퍼프레임 구조에서는 슈퍼프레임 헤더에 의해 지시된 자원 할당 정보가 최소한 슈퍼프레임 내의 모든 프레임에 대해 적용되는 반면, 후술되는 실시예에서는 슈퍼프레임 헤더에 의해 지시된 자원 할당 정보가 슈퍼프레임 내의 적어도 하나 이상의 특정한 프레임에만 적용되며, 나머지 프레임 구간에는 서브밴드 단위의 자원(즉 SLRU)만 할당된다. 상기 적어도 하나 이상의 특정 프레임의 위치는 기지국과 단말 사이에 미리 약속되거나 혹은 시그널링에 의해 통지될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈퍼프레임 내의 자원 할당을 도시한 것이다. 여기에서는 부분 설정 반송파와 같은 방송용 반송파로 전송되기 위한 슈퍼프레임 내에서 방송 트래픽과 제어 방송 정보를 효율적으로 전송하기 위한 자원 할당 구조를 도시하였다.

도시한 바와 같이 각 슈퍼프레임은 시간축 상에서 구분되는 복수의 프레임들, 일 예로서 4개의 프레임들로 구성되며, 각 프레임은 슈퍼프레임 헤더(SFH)(402)와 PA 프리앰블(PA-preamble)(404) 및 SA 프리앰블(SA-preamble)(406)과 같은 제어 정보를 운반하는 제어 영역과, DLRU 영역(408) 및 SLRU 영역(410)으로 구성된 할당 영역으로 구성된다.

슈퍼프레임의 첫번째에 위치하는 슈퍼프레임 헤더(402)는 슈퍼프레임에 적용되는 자원 할당 정보를 통해 DLRU 영역(408)과 SLRU 영역(410) 간의 비율을 지시할 수 있다. 상기 지시된 비율은 4개의 프레임들 중 사전에 약속된 프레임, 일 예로서 첫번째 프레임 F0에 대해서만 적용되어, 첫번째 프레임을 구성하는 모든 서브프레임들은 주파수축 상에서 구분되는 DLRU 영역(408)과 SLRU 영역(410)으로 구성된다. 반면, 첫번째 프레임을 제외한 나머지 프레임들 F1, F2, F3에 대해서는 상기 자원 할당 정보가 적용되지 않는다. 즉 상기 나머지 프레임들은 DLRU 영역(408) 없이 SLRU 영역(410) 만을 포함하도록 구성된다. 여기서 DLRU 영역(408)은 페이징 정보나 인접 기지국 정보와 같은 셀별 제어 방송 정보를 운반하는데 사용되며, SLRU 영역(410)은 E-MBS와 같은 방송 트래픽과 관련 정보를 운반하는데 사용된다.

이로써 도 4의 슈퍼프레임 구조는 첫번째 프레임 내에서 DLRU 영역(408)의 주파수축 크기를 도 2의 구조에 비해 보다 늘림으로써 다이버시티 이득을 얻는 한편, DLRU 영역(408)의 전체 크기를 도 2의 구조에 비해 감소시킴으로써 보다 덜 빈번하게 전송되는 제어 방송 정보에 의한 자원의 낭비를 방지한다. 이를 위해 DLRU 영역(408)의 주파수축 크기, 일 예로서 부반송파 혹은 서브채널 개수는, 전송하고자 하는 혹은 전송될 수 있는 제어 방송 정보의 크기에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

도 4에서는 슈퍼프레임 헤더에 의해 지시된 자원 할당 정보가 슈퍼프레임 내의 첫번째 프레임에 적용되는 예를 도시하였다. 하지만, 시스템 설정 혹은 정해진 통신 표준에 따라서 첫 번째 프레임이 아닌 적어도 하나 이상의 특정 프레임에서 다이버시티 자원이 할당될 수 있다. 여기에서는 기지국 및 단말 모두가 슈퍼프레임 헤더에 포함된 자원 할당 정보가 사전에 약속된 프레임 위치에서 이용됨을 이미 알고 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼프레임 내의 자원 할당을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이 각 슈퍼프레임은 시간축 상에서 구분되는 복수의 프레임들, 일 예로서 4개의 프레임들로 구성되며, 각 프레임은 슈퍼프레임 헤더(SFH)(502)와 PA 프리앰블(PA-preamble)(504) 및 SA 프리앰블(SA-preamble)(506)과 같은 제어 정보를 운반하는 제어 영역과, DLRU 영역(508) 및 SLRU 영역(510)으로 구성된 할당 영역으로 구성된다.

슈퍼프레임 헤더(502)는 슈퍼프레임에 적용되는 자원 할당 정보와 함께 상기 자원 할당 정보가 적용되는 특정 프레임의 위치를 알려주는 지시자를 포함한다. 상기 지시자는 슈퍼프레임 내의 4개의 프레임 중에서 하나의 프레임을 지시하며, 상기 지시된 프레임, 일 예로서 두번째 프레임 F1은 슈퍼프레임 헤더(502)에 의해 지시된 바에 따라 주파수축 상에서 구분되는 DLRU 영역(508)과 SLRU 영역(510)으로 구성된다. 반면 두번째 프레임을 제외한 나머지 프레임들은 DLRU 영역(508) 없이 SLRU 영역(510) 만을 포함하도록 구성된다. 여기서 DLRU 영역(508)은 페이징 정보나 인접 기지국 정보와 같은 셀별 제어 방송 정보를 운반하는데 사용되며, SLRU 영역(510)은 E-MBS와 같은 방송 트래픽과 관련 정보를 운반하는데 사용된다.

도 5의 슈퍼프레임 구조에서, 슈퍼프레임 헤더에 포함된 자원 할당 정보가 적용되는 프레임의 위치가 미리 정해질 필요가 없으며, 기지국이 슈퍼프레임 헤더(502) 내에 정의된 지시자를 통해서 슈퍼프레임 헤더에 포함된 자원 할당 정보가 적용되는 프레임의 위치를 단말에게 알려줄 수 있다.

또 다른 실시예로서 슈퍼프레임 내의 하나 혹은 그 이상의 프레임들이 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원(즉 DLRU 영역)과 서브밴드 자원(즉 SLRU 영역)을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉, 슈퍼프레임 내의 일부 프레임들이 제어 방송 정보의 전송을 위한 DLRU 영역을 포함할 수 있으며, 자원 할당 정보에 따라 DLRU 영역을 포함하는 하나 혹은 그 이상의 프레임들은 슈퍼프레임 헤더 혹은 다른 제어 정보를 통해 기지국에 의해 지시될 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방송 트래픽 및 제어 방송 정보의 전송을 위한 자원 할당을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, E-MBS를 위한 방송 트래픽의 자원 할당 정보를 나타내는 E-MAP MAP 메시지(604)는 E-MBS를 위한 스케쥴링 주기인 MSI(602)마다 전송되며, MSI(602) 동안의 자원 할당을 지시한다. MSI(602) 내의 각 슈퍼프레임은 하나의 슈퍼프레임의 일부 주파수 영역으로 구성된 DLRU 영역(606)을 포함하며 나머지는 SLRU 영역(608)으로 구성된다. 따라서 E-MBS MAP 메시지(604)는 SLRU 영역(608) 상에서 E-MBS를 위한 스케쥴링을 지시할 수 있다.

도 3의 자원 할당 구조에 비하여 도 6의 자원 할당 구조는 보다 적은 양의 다이버시티 자원, 즉 DLRU 영역(606)을 할당하고 있지만, 하지만 해당 프레임 내에서 DLRU 영역(606)을 위한 충분한 크기의 주파수 축 자원을 확보함으로써 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 따라서, 두 가지 다른 특성을 갖는 방송 트래픽과 제어 방송 정보를 전송하는데 자원 낭비 없이 충분한 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서 기지국은 셀 내에 위치하는 단말들의 상태 및 기지국의 자원/시스템 상황 등에 따라 자원 할당 및 스케쥴링을 완료한 것으로 한다.

도 7을 참조하면, 과정 702에서 기지국은 현재 전송하고자 하는 반송파가 부분 설정 반송파와 같은 방송용 반송파인지를 확인하고, 만일 방송용 반송파가 아니면 과정 704로 진행한다. 과정 704에서 기지국은 현재 반송파를 통해 전송하기 위한 슈퍼프레임의 모든 프레임들을 해당 자원 할당에 따라 DLRU 영역과 SLRU 영역 중 적어도 하나를 포함하도록 구성한다. 상기 과정 702에서 방송용 반송파로 확인되면, 기지국은 과정 706 및 708으로 진행한다. 과정 706에서 기지국은 방송용 반송파를 통해 전송하기 위한 슈퍼프레임의 적어도 하나 이상의 특정 프레임을 해당 자원 할당에 DLRU 영역 및 SLRU 영역을 포함하도록 구성하고, 과정 708에서 나머지 프레임들을 SLRU 영역을 포함하도록 구성한다.

과정 710에서 기지국은 상기 슈퍼프레임을 위한 PA/SA 프리앰블들과 상기 자원 할당에 따른 자원 할당 정보를 포함하는 슈퍼프레임 헤더를 생성하여 상기 슈퍼프레임 내의 미리 정해진 위치들에 삽입한다. 이때 상기 PA 프리앰블은 상기 슈퍼프레임이 전송되는 반송파가 부분 설정 반송파임을 나타내는 PA 프리앰블 인덱스 10의 프리앰블 시퀀스로 구성되며, 상기 슈퍼프레임 헤더는 상기 슈퍼프레임 중 DLRU 영역과 SLRU 영역을 포함하는 적어도 하나 이상의 특정 프레임에 대한 자원 할당 정보를 나타낸다. 선택적으로 상기 슈퍼프레임 헤더는 상기 자원 할당 정보가 적용될 특정 프레임의 위치를 나타내는 지시자를 더 포함할 수 있다. 과정 712에서 상기와 같이 구성된 슈퍼프레임이 해당 반송파를 통해 단말로 전송된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 과정 802에서 단말은 프라이머리 반송파에서 반송파 이동을 통해 세컨더리 반송파로 이동하여 세컨더리 반송파를 통해 슈퍼프레임의 수신을 시작한다. 과정 804에서 단말은 상기 슈퍼프레임 내의 PA 프리앰블을 검출한다. 상기 PA 프리앰블의 검출을 통해 단말은 시간 및 주파수 동기의 획득과 함께 현재 접속된 반송파의 종류와 대역폭 크기를 검출할 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.16m 시스템의 경우, 검출된 PA 프리앰블의 인덱스 '10'은 부분 설정 반송파를 의미한다. 따라서, 10인 PA 프리앰블 인덱스를 검출한 단말은 현재 접속한 반송파가 부분 설정 반송파임을 알 수 있다.

과정 806 및 808에서 단말은 SA 프리앰블 및 슈퍼프레임 헤더를 복호함으로써 현재 반송파에 적용된 시스템 파라미터들을 획득한다. 구체적으로 자원 할당에 관련된 정보를 포함하는 SPH-SP1과 SPH-SP2를 검출한다. 단말은 세컨더리 반송파로 이동하기 전에 어떤 반송파가 방송 트래픽의 전송을 위해 사용되는지 기지국과의 협상 과정을 통해 이미 알고 있다. 이와 같은 사전 정보를 근거로 과정 810에서 단말은 PA 프리앰블 인덱스와 E-MBS 정보의 전송 여부에 따라 자원 할당 방식을 결정하게 된다.

만약, PA 프리앰블 인덱스가 '10'이고 현재 반송파가 E-MBS, 즉 방송 트래픽을 전송하는 용도인 경우, 과정 814에서 단말은 상기 슈퍼프레임 내의 특정 프레임을 슈퍼프레임 헤더에 포함된 자원 할당 정보를 이용하여 DLRU 영역과 SLRU 영역으로 구분하여 부채널화(subchannelization)하고, 과정 816에서 상기 슈퍼프레임의 나머지 프레임들을 SLRU 영역으로서 부채널화한다.

과정 810에서 현재 반송파가 부분 설정 반송파가 아니거나 E-MBS의 전송용으로 사용되지 않는 경우, 과정 812에서 단말은 슈퍼프레임 헤더에서 지시한 자원 할당 정보를 이용하여 슈퍼프레임 내의 모든 프레임들을 부채널화한다.

앞서 설명한 실시예에 따른 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. 구체적으로는 기지국 및 단말의 둘다 혹은 어느 하나는 앞서 설명한 실시예에 따른 자원 할당 동작을 실현 가능하도록 구성된다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 여기에서는 제어기(902)와 슈퍼프레임 생성기(904)를 별도의 개체로서 도시하였으나, 이들은 하나의 제어 프로세서로 구성될 수 있음은 물론이다.

도 9를 참조하면, 제어기(902)는 셀 내에 위치하는 단말들의 상태 및 기지국의 자원/시스템 상황 등에 따라 자원 할당 및 스케쥴링을 수행하고, 상기 자원 할당에 따라 방송용 반송파를 통해 전송하기 위한 슈퍼프레임을 위한 시스템 파라미터들을 생성한다. 슈퍼프레임 생성기(904)는 제어기(902)의 제어 하에 방송용 반송파를 통해 전송하기 위한 슈퍼프레임을 생성한다. 구체적으로는 슈퍼프레임 내의 특정 프레임은 제어 방송 정보의 전송을 위한 DLRU 영역과 방송 트래픽의 전송을 위한 SLRU 영역으로 구성되고, 나머지 프레임들은 방송 트래픽의 전송을 위한 SLRU 영역만으로 구성된다. 상기 생성된 슈퍼프레임은 송신기(906)에 의해 상기 방송용 반송파를 통해 셀 내의 단말들로 전송된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 여기에서는 제어기(1004)와 슈퍼프레임 해석기(1006)를 별도의 개체로서 도시하였으나, 이들은 하나의 제어 프로세서로 구성될 수 있음은 물론이다.

도 10을 참조하면, 수신기(1002)는 기지국으로부터 송신된 슈퍼프레임을 수신하여 슈퍼프레임 해석기(1006)로 전달한다. 슈퍼프레임 해석기(1006)는 상기 슈퍼프레임에 포함된 PA/SA 프리앰블 및 슈퍼프레임 헤더를 검출하여 제어기(1004)로 전달하며 제어기(1004)의 제어하에 상기 슈퍼프레임 내의 각 프레임을 부채널화한다. 구체적으로 상기 슈퍼프레임 내의 특정 프레임은 제어 방송 정보를 운반할 수 있는 DLRU 영역과 방송 트래픽을 운반할 수 있는 SLRU 영역으로 구분되고, 나머지 프레임들은 방송 트래픽을 운반할 수 있는 SLRU 영역으로서 해석된다.

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.

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송신 방법에 있어서,
   하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 구성하는 과정과,
   상기 슈퍼프레임을 전송하는 과정을 포함하며,
   상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자원 할당 정보는 상기 특정 프레임에 포함되는 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역의 비율을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 다이버시티 자원 영역은, 분산 논리 자원 단위(DLRU)의 단위로 할당되며, 페이징 정보와 인접 기지국 정보 및 셀별 제어 방송 정보의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 서브밴드 자원 영역은 서브밴드 논리 자원 단위(SLRU)의 단위로 할당되며, 방송 서비스를 위한 방송 트래픽의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 방법.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 슈퍼프레임 헤더는, 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역을 포함하는 특정 프레임의 위치를 나타내는 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 방법.
   
6. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 수신 방법에 있어서,
   하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 수신하는 과정과,
   상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더를 참조하여 상기 슈퍼프레임을 해석하는 과정을 포함하며,
   상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 상기 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 자원 할당 정보는 상기 특정 프레임에 포함되는 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역의 비율을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 방법.
   
8. 제 6 항에 있어서, 상기 다이버시티 자원 영역은, 분산 논리 자원 단위(DLRU)의 단위로 할당되며, 페이징 정보와 인접 기지국 정보 및 셀별 제어 방송 정보의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 방법.
   
9. 제 6 항에 있어서, 상기 서브밴드 자원 영역은 서브밴드 논리 자원 단위(SLRU)의 단위로 할당되며, 방송 서비스를 위한 방송 트래픽의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 방법.
   
10. 제 6 항에 있어서, 상기 슈퍼프레임 헤더는, 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역을 포함하는 특정 프레임의 위치를 나타내는 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 방법.
    
11. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 송신 장치에 있어서,
    하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 구성하는 제어기와,
    상기 슈퍼프레임을 전송하는 송신기를 포함하며,
    상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서, 상기 자원 할당 정보는 상기 특정 프레임에 포함되는 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역의 비율을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 장치.
    
13. 제 11 항에 있어서, 상기 다이버시티 자원 영역은, 분산 논리 자원 단위(DLRU)의 단위로 할당되며, 페이징 정보와 인접 기지국 정보 및 셀별 제어 방송 정보의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 장치.
    
14. 제 11 항에 있어서, 상기 서브밴드 자원 영역은 서브밴드 논리 자원 단위(SLRU)의 단위로 할당되며, 방송 서비스를 위한 방송 트래픽의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 장치.
    
15. 제 11 항에 있어서, 상기 슈퍼프레임 헤더는, 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역을 포함하는 특정 프레임의 위치를 나타내는 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 송신 장치.
    
16. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송을 위한 슈퍼프레임의 수신 장치에 있어서,
    하향링크 전송 전용의 반송파를 통해 송신하기 위한 슈퍼프레임을 수신하는 수신기와,
    상기 슈퍼프레임의 슈퍼프레임 헤더를 참조하여 상기 슈퍼프레임을 해석하는 제어기를 포함하며,
    상기 슈퍼프레임은 복수의 프레임들로 구성되며, 상기 프레임들 중 적어도 하나 이상의 특정 프레임은 상기 슈퍼프레임의 상기 슈퍼프레임 헤더에 포함되는 자원 할당 정보에 따라 다이버시티 자원 영역과 서브밴드 자원 영역을 포함하며, 나머지 프레임들은 서브밴드 자원 영역만을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 장치.
    
17. 제 16 항에 있어서, 상기 자원 할당 정보는 상기 특정 프레임에 포함되는 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역의 비율을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 장치.
    
18. 제 16 항에 있어서, 상기 다이버시티 자원 영역은, 분산 논리 자원 단위(DLRU)의 단위로 할당되며, 페이징 정보와 인접 기지국 정보 및 셀별 제어 방송 정보의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 장치.
    
19. 제 16 항에 있어서, 상기 서브밴드 자원 영역은 서브밴드 논리 자원 단위(SLRU)의 단위로 할당되며, 방송 서비스를 위한 방송 트래픽의 전송을 위해 사용됨을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 장치.
    
20. 제 16 항에 있어서, 상기 슈퍼프레임 헤더는, 상기 다이버시티 자원 영역과 상기 서브밴드 자원 영역을 포함하는 특정 프레임의 위치를 나타내는 지시자를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임의 수신 장치.

Images