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KR101537315B1 - 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스를수용하는 자원 블럭 설계 장치 및 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스를수용하는 자원 블럭 설계 장치 및 방법 Download PDF

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KR101537315B1
KR101537315B1 KR1020080023745A KR20080023745A KR101537315B1 KR 101537315 B1 KR101537315 B1 KR 101537315B1 KR 1020080023745 A KR1020080023745 A KR 1020080023745A KR 20080023745 A KR20080023745 A KR 20080023745A KR 101537315 B1 KR101537315 B1 KR 101537315B1
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 장치 및 방법에 관한 것으로서, 전 주파수 대역에서 기본 블럭 단위로 데이터 전송을 위한 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 과정과, CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 상기 DRB 혹은 LRB로 할당하는 과정을 포함하며, 상기 데이터 전송을 위한 LRB 혹은 DRB의 크기 및 개수는 고정되고, 상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB의 크기는 고정되며, 상기 가변적 심볼 수에 따라 추가되는 자원에 대한 상기 DRB 혹은 LRB의 개수가 가변됨에 따라, 다양한 채널환경을 지원하는 통신 시스템을 설계할 때 통신 신뢰도 및 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.
프레임 구조, CP(Cyclic Prefix), 단편 OFDM 심볼, 자원 블럭 설계

Description

무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스를 수용하는 자원 블럭 설계 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DESIGNING RESOURCE BLOCK SUPPORTING VARIABLE CYCLIC PREFIX SIZE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 장치 및 방법에 관한 것이다.
실외 이동통신 환경과 실내 근거리 통신 환경은 조건이 매우 달라서 종래의 경우 서로 완전히 다른 시스템을 설계하였다. 즉, 기존의 경우, 실외 이동통신 환경에서는 GSM(Global System for Mobile communications), IS(Interim Standard)-95, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access)-2000 등의 이동통신 시스템이 개발되고 발전되어 왔으며, 실내 근거리 통신 환경에서는 IEEE 802.11b, 802.11a 등 WiFi 무선 랜 시스템이 개발되고 발전되어 왔다. 이 두 시스템은 서로의 통신 환경과 사용 목적에 맞추어 개발 되고 사용되어 왔다. 즉, 이동 통신 시스템은 이동환경에서 음성 통신을 주된 목적으로 사용되었고, WiFi 무선 랜 시스템은 실내 정지 환경에서 노트(Note) PC를 위한 데이터 통신을 위해 주로 사용되어 왔다. 미래에는 사용자의 요구가 더욱 다양해지고 복잡해짐에 따라, 미래의 통신은 음성 및 데이터 등 다양한 종류의 통신 서비스를 한꺼번에 제공해야 하며, 실외와 실내 등 어디서나 효율적으로 통신 서비스를 제공해야 한다.
그러나 종래의 실외 이동통신 시스템과 실내 WiFi 무선 랜 시스템을 모두 사용하는 경우 여러 가지 문제가 발생한다. 첫째, 두 시스템은 완전히 별개의 시스템이므로 두 시스템 간의 연동이 복잡하고 느리다. 이 문제를 해결하기 위해 MIH(Media Independent Handover) 기술 등 가상 핸드오버(vertical handover) 기술이 개발되고 있으나 여러 복잡한 프로토콜(protocol) 및 절차가 필요하고 지연 시간이 오래 걸릴 수 있는 문제가 있다. 둘째, 두 시스템은 완전히 다른 별개의 시스템이므로 완전히 다른 주파수를 사용해야 한다. 현재 이동통신 시스템은 전용 허용(licensed) 주파수를 사용하고 WiFi 무선 랜 시스템은 비허용(unlicensed) 주파수를 사용한다. 이 경우, 예를 들어 실내 시스템의 통신 신뢰도를 향상하기 위해 허용 주파수를 사용하는 등 보다 유연하게 주파수를 사용하는 것이 어려운 문제가 있다. 마지막으로, 단말기는 완전히 다른 두 시스템을 모두 구현해야 하므로 복잡도가 높아진다.
위의 문제를 해결하는 하나의 방법은 실외 이동 통신 기지국을 소형으로 제작하여 실내에 설치(이하 '펨토 셀(Femto-cell)'이라 칭함) 및 사용하는 방법이다. 상기 방법은 위에서 언급한 이기종 시스템 간의 연동으로 인해 발생하는 문제가 없고 주파수를 사업자가 보다 자율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 추가적으로 상기 펨토 셀의 경우, 매크로 셀(Macro-cell) 대비 요구되는 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : 이하 'CP'라 칭함)의 사이즈가 짧기 때문에 이렇게 CP에 소요되는 자원(Signal Overhead)을 활용하여 더 많은 데이터를 보내는데 사용할 수 있다. 하지만 이와 같이 다양한 CP를 가지는 시스템들을 효율적으로 포괄하여 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 높일 수 있는 방법에 대해서는 종래에 언급된 바 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 CP를 수용하는 자원 블럭 설계 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 다양한 채널환경을 지원하는 통신 시스템을 설계할 때 통신 신뢰도 및 성능을 높이기 위해서, 단편 OFDM 심볼을 포함하는 가변 OFDM 심볼 수를 가지는 자원 블럭 설계 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 방법은, 전 주파수 대역에서 기본 블럭 단위로 데이터 전송을 위한 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 과정과, CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 상기 DRB 혹은 LRB로 할당하는 과정을 포함하며, 상기 데이터 전송을 위한 LRB 혹은 DRB의 크기 및 개수는 고정되고, 상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB의 크기는 고정되며, 상기 가변적 심볼 수에 따라 추가되는 자원에 대한 상기 DRB 혹은 LRB의 개수가 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 방법은, 자원 블럭 내 일부 자원을 파일럿으로 할당하는 과정과, 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 과정을 포함하며, 상기 LRB 혹은 DRB의 개수는 고정되고, 크기는 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 할당 방법은, 데이터 전송을 위해 사용되는 다수의 서브캐리어들을 소정 개수의 반송파로 그룹핑하여 다수의 자원 블럭(Resource Block : RB)을 생성하는 과정과, 상기 생성된 다수의 RB를 그룹핑하여 하나 이상의 영역(Region)을 생성하는 과정과, 상기 생성된 각 영역에 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)를 할당하는 과정을 포함하며, 상기 LRB의 경우, 개수는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 크기가 가변되며, 상기 DRB의 경우, 크기는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 개수가 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 장치는, 전 주파수 대역에서 기본 블럭 단위로 데이터 전송을 위한 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 수단과, CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 상기 DRB 혹은 LRB로 할당하는 수단을 포함하며, 상기 데이터 전송을 위한 LRB 혹은 DRB의 크기 및 개수는 고정되고, 상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB의 크기는 고정되며, 상기 가변적 심볼 수에 따라 추가되는 자원에 대한 상기 DRB 혹은 LRB의 개수가 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 장치는, 자원 블럭 내 일부 자원을 파일럿으로 할당하는 수단과, CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 수단을 포함하며, 상기 LRB 혹은 DRB의 개수는 고정되고, 크기는 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 할당 장치는, 데이터 전송을 위해 사용되는 다수의 서브캐리어들을 소정 개수의 반송파로 그룹핑하여 다수의 자원 블럭(Resource Block : RB)을 생성하는 수단과, 상기 생성된 다수의 RB를 그룹핑하여 하나 이상의 영역(Region)을 생성하는 수단과, 상기 생성된 각 영역에 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)를 할당하는 수단을 포함하며, 상기 LRB의 경우, 개수는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 크기가 가변되며, 상기 DRB의 경우, 크기는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 개수가 가변되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무선통신 시스템에서 CP의 사이즈를 채널환경에 맞추어 다양하게 변경하고, 이에 따라 길이가 고정된 1 프레임 또는 1 서브프레임 내 OFDM 심볼 수를 변경하되 추가적으로 주파수 효율(Spectral Efficiency)을 높이기 위해 단편(Fractional) OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼을 사용하여 송수신하는 장치 및 방법과 효율적인 프레임 구조, 단편 OFDM 심볼을 포함하는 가변 OFDM 심볼 수를 가지는 자원 블럭 설계 장치 및 방법을 제공함으로써, 다양한 채널환경을 지원하는 통신 시스템을 설계할 때 통신 신뢰도 및 성능을 높일 수 있 는 이점이 있다. 다시 말해, 긴(long) CP를 요구하는 수퍼 매크로(super Macro) 지역에서의 신뢰성 있는 통신 및 펨토 셀(Femto-cell)과 같은 짧은(short) CP가 가능한 지역에서는 그만큼의 데이터를 더 보낼 수 있는 이점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 CP를 수용하는 효율적인 프레임 구조와 송수신 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명은 매크로 셀(Macro-cell)/마이크로 셀(Micro-cell) 통신 환경과 펨토 셀(Femto-cell) 통신 환경 등 다양한 채널환경을 지원하는 통신 시스템을 설계할 때 통신 신뢰도 및 성능을 높이기 위해서, CP의 사이즈를 채널환경에 맞추어 다양하게 변경하고(예, CP = 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 등), 이에 따라 1 프레임 또는 1 서브프레임 내 OFDM 심볼 수를 변경하되 추가적으로 효율을 높이기 위해 단 편(Fractional) OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼(예, 1.0, 0.5, 0.25 등)을 사용하여 송수신하는 장치 및 방법과 효율적인 프레임 구조를 제안한다.
여기서, IEEE 802.16m의 프레임 구조가 되기 위한 요구 사항(Requirement)을 정리하면 다음과 같다.
(1) IEEE 802.16e와 최대한의 공통성(commonality)이 보장되도록 기본적인 숫자(Basic number) 설계
- 예, 20msec 수퍼프레임, 4 프레임/수퍼프레임, 8 서브프레임/프레임, 다른 OFDM 심볼 수/서브프레임
(2) 시간 분할 듀플렉스(Time Division Duplex : 이하 'TDD'라 칭함)와 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex : 이하 'FDD'라 칭함) 사이의 공통성
- TDD를 기본으로 설계하되, FDD로 변환하였을 때 변화가 최소화되도록 공통성을 최대로 보장하는 설계
(3) 여러 종류의 CP 사이즈를 지원하되 전체 프레임 측면에서 공통성을 유지할 것
- 1/32 CP 사이즈(size) : 펨토 셀
- 1/16 CP 사이즈 : LTE(Long Term Evolution), UMB(Ultra Mobile Broadband)와 경쟁
- 1/8 CP 사이즈 : 레거시(Legacy) 시스템(예, IEEE 802.16e 시스템) 지원, 즉 IEEE 802.16e 시스템과 공존
- 1/4 CP 사이즈 : FDD 루럴(rural) 셀, NGMN(Next Generation Mobile Networks)을 위한 수퍼 매크로
(4) 비사용 유휴 주기(Unused idle period) 최소화(신호 오버헤드 최소화)
도 1은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 송수신 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 송신 장치는 부호 및 변조기(100), OFDM 변조기(110), DAC(Digital to Analog Converter)(120), RF(Radio Frequency) 처리기(130)를 포함하여 구성되고, 수신 장치는 RF 처리기(140), ADC(Analog to Digital Converter)(150), OFDM 복조기(160), 복조 및 복호기(170)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 송신 장치는 기지국이 되고, 상기 수신 장치는 단말이 된다.
상기 도 1을 참조하여 먼저 송신 장치의 구성을 살펴보면, 상기 부호 및 변조기(100)는 상위 계층으로부터의 정보 데이터를 미리 정해진 변조수준(예, MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다.
상기 OFDM 변조기(110)는 상기 부호 및 변조기(100)로부터의 주파수 영역의 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산하여 시간 샘플 데이터(OFDM 심볼)를 출력한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 OFDM 변조기(110)는 N/M 사이즈 IFFT 연산기를 사용하여 단편 OFDM 심볼, 즉 N/M 사이즈의 OFDM 심볼 집합 {A[n]}(여기서, n=0, 1,... (N/M)-1)을 생성한다. 여기서, 상기 N은 기준 OFDM 심 볼 생성을 위한 IFFT 사이즈이고, 상기 M=1,2,4 ... (즉, M=2k, 여기서 k=0, 1, 2, 3, …)은 기준 사이즈인 N 대비 N/2, N/4 등의 심볼 사이즈를 만들기 위한 파라미터이다. 다른 방법으로 N 사이즈 IFFT 연산기를 사용하여 상기 N/M 사이즈의 OFDM 심볼을 생성할 수도 있다. 이를 위해서, 상기 OFDM 변조기(110)는 N/M 개 시퀀스(sequence)에 0을 적절히 삽입하여 N개 시퀀스를 생성하고, N 사이즈 IFFT 연산기를 사용하여 IFFT 연산을 수행한 후, 처음 N/M 개 시퀀스만 출력할 수 있다.
상기 DAC(120)는 상기 OFDM 변조기(110)로부터의 시간 샘플 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
상기 RF 처리기(130)는 상기 DAC(120)로부터의 아날로그 신호를 RF 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
다음으로, 수신 장치의 구성을 살펴보면, 상기 RF 처리기(140)는 안테나를 통해 수신되는 RF 신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
상기 ADC(150)는 상기 RF 처리기(140)로부터의 아날로그 신호를 시간 샘플 데이터로 변환하여 출력한다.
상기 OFDM 복조기(160)는 상기 ADC(150)로부터의 시간 샘플 데이터를 FFT(Fast Fourier Transform) 연산하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 OFDM 복조기(160)는 수신된 N/M개 시퀀스를 N/M 사이즈 FFT 연산기를 사용하여 복원하거나, 수신된 N/M개 시퀀스를 M번 반복하여 N개 시퀀스를 생성한 후 N 사이즈 FFT 연산기를 사용하여 복원한다.
상기 복조 및 복호기(170)는 상기 OFDM 복조기(160)로부터의 주파수 영역의 데이터에서 실제 수신하고자 하는 부반송파들의 데이터를 선택하고, 상기 선택된 데이터를 미리 정해진 복조수준(예, MCS 레벨)에 따라 복조 및 복호하여 출력한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 포함하는 규칙적(regular) 서브프레임으로 구성된 수퍼프레임 구조를 도시한 도면이다. 여기서, 상기 수퍼프레임은 기존의 설계와의 공통성을 위해서 기본적인 숫자를 최대한 동일하게 적용하여 설계한다.
상기 도 2를 참조하면, 20msec의 수퍼프레임(201)은 4개의 프레임(202)으로 구성되며, 하나의 프레임(202)은 8개의 서브프레임(203)과 가드 타임(guard time)으로 구성된다. 이때, 하나의 서브 프레임(203) 내 OFDM 심볼(204)의 수는 채널 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 하나의 서브 프레임(203)은 CP의 사이즈에 따라 다양하게 5.5 OFDM 심볼, 6 OFDM 심볼, 6.25 OFDM 심볼, 6.5 OFDM 심볼을 수용할 수 있도록 한다. 예를 들어, 서브 프레임 길이가 617.14μs로 모두 고정된 경우, 펨토 셀의 경우처럼 적은 CP 사이즈(1/32)만을 요구하는 경우에는 1 서브 프레임 안에 6.5 OFDM 심볼을 수용하도록 하여, 참조(reference)(6 OFDM 심볼) 대비 0.5 OFDM 심볼 만큼의 데이터를 더 보낼 수 있도록 할 수 있다. 반대로 매크로 셀과 같이 큰 CP 사이즈(1/4)를 요구하는 경우에는 1 서브 프레임 안에 5.5 심볼을 수용하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 포함하는 비규칙적(irregular) 서브프레임으로 구성된 수퍼프레임 구조를 도시한 도면이다. 여기서, 상기 수퍼프레임은 기존의 설계와의 공통성을 위해서 기본적인 숫자를 최대한 동일하게 적용하여 설계한다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 비규칙적 서브프레임은, 상기 도 2의 규칙적 서브프레임과 달리, 단편 OFDM 심볼이 가지는 성질을 이용하여 1 서브프레임의 가장 마지막 부분에 있는 심볼 또는 심볼들의 전체 또는 일부(311, 321, 331, 341)를 해당 심볼만큼 데이터가 전송되지 않도록 널(null) 심볼로 구성한 것이다. 이러한 서브프레임을 비규칙적 서브프레임이라 칭하기로 한다. TDD 시스템의 경우, 하향링크(DownLink : 이하 'DL'이라 칭함)에서 상향링크(UpLink : 이하 'UL'이라 칭함)로, UL에서 DL로의 전환을 위해 가드 타임을 확보해야 한다. 이러한 가드 타임은 시간상 오버헤드(overhead)로 작용하며, 기지국이 설치된 셀 반경 등에 따라 그 크기가 변한다. 따라서 TDD 시스템에서 필요한 가드 타임을 유연하게 확보하고 동시에 그에 따른 오버헤드를 최소화하기 위해 서브프레임의 마지막 부분 심볼을 단편적으로 이용하여 필요한 가드 타임에 최대한 가까운 가드 타임을 확보하도록 한다. 다시 말해, TDD 시스템에서 DL에서 UL로, UL에서 DL로의 전환이 필요한 경우, 해당 부분에서만 비규칙적 서브프레임을 사용하여 가드 타임을 융통성 있게 확보하고, 이때 단편 OFDM 심볼을 이용하여, 필요한 가드 타임에 최대한 가까운 심볼 사이즈 만큼만 심볼을 비워, 즉 널(null) 심볼로 구성하여 가드 타임으로 인한 오버헤드를 가능한 줄이도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 TDD를 제공하는 수퍼프레임 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 4는 IEEE 802.16m 프레임 구조를 설계함에 있어서 중요한 요구 사항인, TDD를 기본으로 설계하되 FDD로 변환하였을 때 변화가 최소화되도록 공통성을 최대로 보장하는 설계에 대해 설명한다.
상기 도 4를 참조하면, 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 TDD를 제공하는 수퍼프레임 구조에서, 하나의 프레임은 규칙적 서브프레임(401)과 비규칙적 서브프레임(402) 및 가드 타임(403)을 포함하여 구성된다. 즉, 하나의 프레임을 구성하는 대부분의 DL 구간과 UL 구간에서 규칙적 서브프레임(401)을 사용하고, DL에서 UL로, UL에서 DL로의 전환이 필요한 부분에만 비규칙적 서브프레임(402)을 사용하여 DL에서 UL로, UL에서 DL로의 전환 시 필요한 가드 타임을 융통성 있게 확보한다. 상기 프레임은 동일한 서브프레임 사이즈를 제공하며, 따라서 DL/UL의 전환을 위한 스위칭 포인트(Switching point)가 1개 이상이더라도 서브프레임 단위로 변하기 때문에 서브 프레임의 동기가 맞지 않아 생기는 간섭이 발생하지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 FDD를 제공하는 수퍼프레임 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 5는 IEEE 802.16m 프레임 구조를 설계함에 있어서 중요한 요구 사항인, TDD를 기본으로 설계 하되 FDD로 변환하였을 때 변화가 최소화되도록 공통성을 최대로 보장하는 설계에 대해 설명한다.
상기 도 5를 참조하면, 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 FDD를 제공하는 수퍼프레임 구조에서, 하나의 프레임은 규칙적 서브프레임(501)과 가드 타임(502)을 포함하여 구성된다. 상기 FDD를 제공하는 프레임의 경우, TDD를 제공하는 프레임과 달리, 각각 다른 대역을 통해 DL과 UL을 제공하기 때문에 DL에서 UL로, UL에서 DL로의 전환이 필요하지 않으며, 따라서 비규칙적 서브프레임을 사용할 필요가 없다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 IEEE 802.16e/16m 공존을 제공하는 수퍼프레임 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 IEEE 802.16e/16m 공존을 제공하는 20ms 수퍼프레임은 4개의 5ms 프레임으로 구성된다. 각 프레임의 첫 서브프레임(1번째 서브프레임)은, 4개의 프레임 중 첫 프레임의 경우 16m 수퍼프레임 헤더를 위해 사용하고, 나머지 프레임의 경우 16m DL 존을 위해 사용한다. 각 프레임의 나머지 서브프레임은 (a)와 같이, 16e DL 존을 위한 2,3번째 서브프레임, 16m DL 존을 위한 4,5번째 서브프레임, 16e UL 존을 위한 6번째 서브프레임, 16m UL 존을 위한 7,8번째 서브프레임으로 구성될 수 있다. 다른 방법으로, 각 프레임의 나머지 서브프레임은 (b)와 같이, 16e DL 존을 위한 2번째 서브프레임, 16m DL 존을 위한 3,4번째 서브프레임, 16m UL 존을 위한 5번째 서브프레임, 16e UL 존을 위한 6번째 서브프레임, 16m DL 존을 위한 7번째 서브프레임, 16m UL 존을 위한 8 번째 서브프레임으로 구성될 수 있다.
상기 (a)와 (b)의 경우 모두, DL에서 UL로, UL에서 DL로의 전환 시 필요한 가드 타임을 비규칙적 서브프레임의 널(null) 심볼로 확보한다. 도시된 바와 같이, 상기 (a)의 경우 5ms 프레임 안에서 1개의 스위칭 포인트를 확보할 수 있으며, 상기 (b)의 경우 5ms 프레임 안에서 16e와 16m이 공존하면서도 기존 레거시(Legacy) 시스템(예, IEEE 802.16e 시스템)에 관계없이 다수의 스위칭 포인트를 확보할 수 있음을 알 수 있다. 기존 레거시 시스템은 5ms 프레임 안에서 스위칭 포인트가 1개로 제한되어 있으며, 제안하는 프레임 구조를 사용하면 레거시 시스템에 대해 스위칭 포인트를 1개로 제한하면서도 이와 동시에 새로운 16m 시스템은 스위칭 포인트를 2개 이상 확보할 수 있어 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) 등 레이턴시(latency) 관련 부분에서 이점을 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 여러 가지 CP 사이즈를 사용하는 서브프레임들로 구성된 수퍼프레임 구조를 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 본 발명에서 제안하는 구조에서는 16m 존 서브프레임이 아무런 제약 없이 모든 CP 사이즈를 사용할 수 있다. 다시 말해, 레거시 시스템을 지원하는 서브프레임은 CP 사이즈가 1/8로 고정되지만 나머지 16m을 전송하는 서브프레임에서는 레거시 시스템과 상관없이 CP 사이즈를 다르게 쓸 수 있기 때문에 좀 더 유연한 통신 시스템 설계가 가능하다.
예를 들어, 1/32 CP 사이즈를 사용하는 펨토 셀에서 레거시 시스템을 지원하 는 경우, 상기 도 7의 (a)와 같이, 레거시 시스템이 사용하는 서브프레임은 1/8 CP 사이즈를 유지하되, 다른 서브프레임들의 CP 사이즈는 1/4 또는 1/32로 구성 가능함을 알 수 있다. 즉, 수퍼프레임의 방송용 메시지를 전송하는 부분은 어떤 환경에서도 수신 가능해야 하므로 가능한 가장 긴 CP 사이즈인 1/4로 서브프레임을 구성하고, 나머지 데이터 전송 부분은 펨토 셀에 알맞은 CP 사이즈인 1/32로 서브 프레임을 구성할 수 있다. 다른 예로, 상기 펨토 셀 대신에 1/4 CP 사이즈를 사용하는 매크로 셀 또는 방송용 메시지를 전송하는 프레임도 이와 비슷하게 구성할 수 있다. 이 경우, 레거시 시스템이 사용하는 서브프레임 부분은 1/8 CP 사이즈를 그대로 유지하고, 상기 펨토 셀의 1/32 CP를 사용하는 서브프레임을 모두 1/4 CP 사이즈를 사용하는 서브프레임으로 대치하면 된다.
또 다른 예로, 일반 모바일 셀과 릴레이(Relay) 기지국이 지원하는 영역을 함께 지원하는 경우, 상기 도 7의 (b)와 같이, 일반 모바일 셀은 기존 레거시 시스템과 같이 1/8 CP 사이즈로 서브프레임을 구성할 수 있다. 하지만 릴레이 기지국이 지원하는 셀 크기는 일반 모바일 기지국이 지원하는 셀 크기보다 훨씬 작기 때문에 좀 더 짧은 CP 사이즈를 사용할 수 있다. 따라서 레거시 시스템과 일반 모바일 기지국이 단말과 통신하는 부분은 1/8 CP 사이즈를 사용하는 서브프레임으로 구성하고, 릴레이 기지국과 단말이 통신하는 부분은 1/32 CP를 사용하는 서브프레임으로 구성할 수 있다.
위에서 제시한 예 이외에도, 각 무선 통신 서비스가 요구하는 수준에 따라 알맞은 CP 사이즈를 가진 서브프레임들을, 듀플렉스 방법(TDD, FDD, H-FDD(Half- duplex FDD), HDD(Hybrid Division Duplex) 등)과 상관없이, 한 프레임 안에서 서로 자유롭게 배치하여 사용할 수 있다. 또한, 인접 셀 간에 서로 다른 CP 사이즈를 사용하더라도 CP 사이즈가 달라서 생기는 간섭 영향은 거의 없으며, TDD의 경우 서브프레임 단위로 DL과 UL을 운영하기 때문에 DL/UL 충돌이 일어나지 않도록 조절할 수 있다. 인접 주파수 대역에서도 마찬가지로 서로 사용하는 CP 사이즈가 다르더라도 이에 따른 영향은 미미하며, TDD의 경우 DL과 UL을 서브프레임 단위로 조절하여 DL/UL 충돌이 일어나지 않도록 설계할 수 있다. 이러한 다양한 CP 사이즈를 가진 서브프레임들의 구성 정보(예, 순서, CP 사이즈 등)는 수퍼프레임 헤더 또는 이와 비슷한 기능을 하는 하향링크 제어 채널에서 알려주며, 이로써 수퍼프레임 또는 프레임 단위로 통신 서비스에 알맞는 서브프레임을 구성하여 통신할 수 있다.
한편, 프레임의 가로축은 시간 축으로서 심볼단위로 표시되고, 세로축은 주파수 축으로서 서브채널(subchannel) 단위로 표시된다. 상기 서브채널은 다수의 반송파(sub-carrier)들의 묶음을 의미하며, 각 서브채널을 구성하는 반송파들은 서로 인접하거나 또는 흩어져 있을 수도 있다. 이때, 흩어져 있는 반송파들로 이루어지는 서브채널을 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : 이하 'DRB'라 칭함)이라 칭하고, 이웃하는 반송파들로 이루어지는 서브 채널을 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : 이하 'LRB'라 칭함)라 칭한다. 즉, 자원 블럭(Resource Block : 이하 'RB'라 칭함)에 속한 반송파들이 주파수 축에서 흩어져 있는 경우 해당 RB를 DRB라 하고, 서로 이웃한 경우 해당 RB를 LRB라 한다. 여기 서, 상기 RB는 하향링크 데이터 및 상향링크 데이터 전송에 사용되는 무선자원을 나누는 최소 무선자원 단위로서, 각 RB는 주파수 축으로는 다수의 반송파와 시간 축으로는 하나 또는 다수의 심볼들로 이루어진다.
일반적으로 이동 무선 채널은 다중 경로 페이딩에 의해, 주파수 축에서 특정 대역은 높은 채널 이득을 갖는 반면에 또 다른 대역은 낮은 채널 이득을 갖는 주파수 선택적 페이딩의 특성을 갖는다. 즉, 사용자가 걸어서 이동하는 경우와 같이 단말의 이동 속도가 느린 경우에는 각 대역에서 채널 이득이 느리게 변하므로, 단말이 채널 이득이 상대적으로 큰 특정 대역을 선택한 후 선택한 대역에 대한 정보를 기지국에 알림으로써, 기지국으로 하여금 해당 특정 대역에서 높은 전송률을 갖는 전송 방식으로 데이터를 전송하게 하여 주파수 선택적 스케줄링 이득을 얻을 수 있다. 이러한 경우에는, 단말이 선택한 대역에 속한 무선자원은 주파수 축에서 흩어져 있지 않고 해당 대역 내에 있어야 하므로, 기지국은 LRB를 해당 단말에 할당한다. 반면, 단말이 고속으로 이동함으로써 채널이 빠르게 변화하거나 단말로부터 선택된 대역에 대한 정보가 수신되지 않은 경우 기지국은 주파수 선택적 스케줄링을 사용할 수 없다. 이러한 경우, 주파수 다이버시티(diversity)를 얻기 위하여 기지국은 주파수 측면에서 분산된 반송파들로 구성되는 DRB를 단말에게 할당한다.
본 발명에 따른 프레임 구조와 같이, 다양한 CP 사이즈를 지원하고, 상기 CP 사이즈에 상관없이 모든 서브프레임의 길이가 동일하며, 각 서브프레임이 CP 사이즈에 따라 가변적인 OFDM 심볼 수를 가지는 경우, 상기 CP 사이즈에 따라 변화하 는 OFDM 심볼 수에 대한 자원 블럭은 다음과 같이 설계할 수 있다. 이때, 각 CP 사이즈에 따라 변화하는 OFDM 심볼 수에 대해 각기 다른 자원 블럭을 설계할 경우, 각기 다른 자원 블럭 구조에 대한 처리로 인해 복잡도가 크게 증가할 수 있으므로, 최대한 각 CP 사이즈에 따라 변화하는 OFDM 심볼 수에 대해 공통된 자원 블럭을 설계하도록 한다.
여기서, 본 발명에서 제안하는 DL 자원 블럭 설계 방안은 크게 3가지 방안으로 나눌 수 있다. 여기서, 각 CP 사이즈에 따른 자원 블럭은 주파수 축으로 고정된 수의 반송파 수를 가지고, 시간 축으로 가변적인 심볼 수를 가진다.
먼저, 첫 번째 방안으로, 파일럿으로 사용하는 부분을 제외한 자원 할당 단위를 위한 서브캐리어(subcarriers)의 수를 정해진 수의 배수단위로 고정하고자 하는 경우(예, 48개 또는 48의 배수 개), 자원 블럭 내에 정해진 수 또는 그의 배수의 크기로 데이터 전송을 위한 LRB(혹은 DRB)로 사용하고, 가변 심볼에 따라 추가적으로 부가되는 나머지 부분을 DRR(또는 LRB)로 사용하는 방법이 가능하다. 여기서, 기본 자원 블럭에 DRB와 LRB가 공존하므로 일반/전용 파일럿이 공존하여야 한다. 즉, 상기 첫 번째 방안에서는 정해진 수 또는 그의 배수로 데이터 전송을 위한 LRB(혹은 DRB)의 크기(서브캐리어 수)가 고정되고 LRB와 DRB의 할당 비율로 자원의 개수가 고정되며, LRB의 영역에서 나머지 부분에 사용되는 DRB(또는 LRB)의 경우 마찬가지로 크기가 고정되지만 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 DRB(또는 LRB)의 개수가 가변된다. 자세한 실시 예는 이후 도 8 내지 10을 통해 언급하기로 한다.
다음 두 번째 방안으로, 파일럿으로 사용하는 부분을 제외한 자원 할당 단위를 위한 서브캐리어의 수를 정해진 수의 배수단위로 고정하지 않을 경우, 기본 자원 블럭(예로 12 또는 16 또는 18 서브캐리어와 6 심볼) 내에서 가변 심볼에 따라 변화되는 개수의 서브캐리어는 데이터 전송을 위한 LRB(혹은 DRB)로 사용한다. 이때, CP 사이즈에 따라 변화하는 OFDM 심볼 수에 대해 레이트 매칭(rate matching)을 적용하여, 상기 OFDM 심볼 수에 상관없이 데이터를 전송할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 레이트 매칭이란, 채널 부호기로부터 출력되는 비트열의 코드율(Code rate)을 임의의 값에 맞추기 위해서 출력 비트열을 펑처링(Puncturing) 또는 인터리빙(Interleaving) 또는 반복(Repetition)하는 것을 의미한다. 즉, 상기 두 번째 방안에서는 전 주파수 대역에서 데이터 전송을 위한 LRB(혹은 DRB)의 개수는 고정되지만 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 상기 LRB(혹은 DRB)의 크기(즉, 자원당 할당되는 기본 서브캐리어 수)는 가변된다. 여기서, 상기 DRB는 일반적인 주파수 톤(tone)기반의 RB단위의 분산(distribute)과는 다르게, 전 대역에서 기본 RB 또는 여러 개의 RB로 이루어진 자원기반의 RB단위의 분산(distribute)에 따른 자원 블럭일 수 있다. 자세한 실시 예는 이후 도 11 내지 14를 통해 언급하기로 한다.
마지막 세 번째 방안을 살펴보면, LRB의 경우는 두 번째 방안으로 적용하지만 DRB의 경우는 아래에서 제시한 다른 방법을 사용한다. 일반적으로 제어 정보는 일반 데이터보다 큰 신뢰성이 요구되기 때문에 상기 제어 정보(예로 DL ACK/NACK, MAP 등)의 경우 DRB로 전송하는 경우가 많다. 그리고, 표준에 의해 사용되는 제어 정보를 위한 서브캐리어의 수가 고정되어 있으며, 이와 같이 기본적인 자원 할당 단위에서 제어 정보를 위한 서브캐리어의 수가 고정되어 있는 경우(예로 CQI는 48개 또는 레인징(Ranging)은 144개), 상기 제어 정보를 위한 DRB의 크기는 고정되지만, 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 DRB의 개수는 가변되게 한다. 즉, LRB의 경우는 가변 CP를 사용하여 변동되는 심볼 수를 레이트 매칭을 사용하여 데이터의 서브캐리어 수를 가변시키는 반면 DRB의 경우는 변동되는 심볼 수에 따른 데이터(또는 제어정보)의 서브캐리어 수는 고정시키고 그 개수를 변동시킨다. 만약 DRB와 LRB가 주파수 축으로 공존할 경우, 임의의 개수의 RB들의 집합을 영역(Region)이라 하고, 각 영역마다 DRB 또는 LRB의 자원이 할당된다. 여기서, 상기 영역을 만들기 위한 RB는 물리적으로 흩어질 수도 있고 연결되어 있을 수도 있으며, 기본 RB의 주파수축으로의 반송파 수 등에 따라 DRB 자원이 할당된 영역 내 각 RB당 적당한 수의 서브캐리어를 뽑음으로써 가변 CP에 따른 변동되는 심볼수에 따라서 그 개수는 달라지지만 가능한 공통된 방법으로 데이터나 제어 정보를 위한 48개 또는 48의 배수 개의 서브캐리어를 만들 수 있다. 자세한 실시 예는 이후 도 15 내지 17을 통해 언급하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기본 파일럿 패턴에 따른 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이다. 여기서, 상기 DL 자원 블럭은 단편 OFDM 심볼을 포함하며 가변 OFDM 심볼 수(5, 5.5, 6, 6.25, 6.5 등)를 가진다.
먼저 상기 도 8을 참조하면, DL을 위한 기본 서브채널(또는 주파수)-심볼 (또는 시간) 자원 블럭(예: 12x5)은, 데이터 전송을 위한 고정된 크기의 LRB(또는 DRB), 나머지 부분의 DRB(또는 LRB), 파일럿을 해당 비율에 따라 각각 지정하여 설계하되, 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 상기 나머지 부분의 DRB(또는 LRB)의 개수가 가변된다. 여기서, 상기 파일럿은 일반/전용 파일럿으로, 기본 파일럿 패턴에 따라 미리 정해진 위치에 고정된 개수의 파일럿을 지정한다. 여기서, 1024 부반송파 기준으로 864개의 서브캐리어를 통해 데이터와 파일럿을 전송할 경우, RB당 데이터 서브캐리어의 수를 48개로 가정하면, 상기 도 8의 맨 왼쪽 그림은 LRB가 72개 DRB가 9개인 서브프레임을 나타내고, CP 사이즈가 줄어들어 OFDM 심볼 수가 증가함에 따라, LRB가 72개 DRB가 36개로 늘어남을 알 수 있다.
다음으로 상기 도 9를 참조하면, 상기 도 8과 동일한 방식으로 설계하되, 상기 도 8의 LRB를 조각내고 여러 LRB 내의 자원 조각들을 결합하여 DRB를 생성하는 차이점이 있다. 예를 들어, 상기 DBR는 여러 조각으로 구성된 LRB에서 분산된 자원조각들을 주파수 대역에서 순열(permutation) 방식을 이용하여 조합함으로써 생성할 수 있다. 이렇게 함으로써 주파수 다이버시티(Frequency diversity)를 최대로 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 확장된 파일럿 패턴에 따른 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이다. 여기서, 상기 DL 자원 블럭은 단편 OFDM 심볼을 포함하며 가변 OFDM 심볼 수(5, 5.5, 6, 6.25, 6.5 등)를 가진다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 확장된 파일럿 패턴을 사용하여 자원 블럭을 설계할 경우, 기본 파일럿 패턴에 따른 자원 블럭 설계에서 필요에 따라 일부 DRB 조각을 파일럿으로 전환하여 사용할 수 있다. 즉, 기존에 데이터 전송에 사용되던 DRB 조각의 일부를 추가적으로 파일럿으로 활용할 수 있으며, 이로써 채널 추정(Channel estimation) 성능 향상을 기대할 수 있다. 여기서, 상기 도 10의 왼쪽 상위 4개의 그림은 상기 도 8의 자원 블럭 설계를 확장된 파일럿 패턴(기본 파일럿 패턴×2)에 따라 수정한 도시한 도면이고, 하위 4개의 그림은 상기 도 9의 자원 블럭 설계를 확장된 파일럿 패턴(기본 파일럿 패턴×2)에 따라 수정한 도시한 도면이다. 마찬가지로, 오른쪽 상위 2개의 그림은 상기 도 8의 자원 블럭 설계를 확장된 파일럿 패턴(기본 파일럿 패턴×3)에 따라 수정한 도시한 도면이고, 하위 2개의 그림은 상기 도 9의 자원 블럭 설계를 확장된 파일럿 패턴(기본 파일럿 패턴×3)에 따라 수정한 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 DL 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 각기 12, 16, 18일 경우, 각 안테나 별 파일럿의 개수와 시간축으로 심볼 수에 따른 데이터 수를 도시한 도면이다.
상기 도 11을 참조하면, 데이터 전송을 위한 LRB (혹은 DRB)의 개수는 고정되지만 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 상기 LRB (혹은 DRB)의 크기는 가변되는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 도 12는 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 12인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이며, 왼쪽 그림은 안테나 당 3 개의 파일럿을 가정한 도면이고, 오른쪽 그림은 안테나 당 4개의 파일럿을 가정한 도면이며, 여기서 상기 안테나는 4개를 가정하고 있다. 여기서, 상기 오른쪽 그림은, 상기 도 11에서 DL 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 12이며, 자원 블럭 내 안테나의 파일럿의 개수가 총 16인 경우에 대해, 시간축으로 심볼 수에 따른 데이터 수에 대한 자원 블럭 설계 방법을 도시한 예시도이다.
다음으로, 도 13은 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 16인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이며, 안테나별 4의 파일럿을 가정한 도면으로서, 상기 안테나는 4개를 가정하고 있다. 상기 도 13의 왼쪽 그림과 오른쪽 그림은 파일럿의 위치에 따라 다른 실시 예를 도시하고 있으며, 상기 파일럿의 위치는 일예로서 다양한 실시 예가 가능하다.
마지막으로, 도 14는 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 18인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이며, 왼쪽 그림은 안테나별 4개의 파일럿을 가정한 도면이고, 오른쪽 그림은 안테나별 6개의 파일럿을 가정한 도면이며, 여기서 상기 안테나는 4개를 가정하고 있다.
도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 12인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이다. 여기서, 위쪽 그림은 안테나별 3개의 파일럿을 가정한 도면이고, 아래쪽 그림은 안테나별 4개의 파일럿을 가정한 도면이다.
상기 도 15를 참조하면, 1024 서브캐리어를 가정하였을 경우, 864개의 서브 케리어를 데이터를 위해 사용하고, 즉 보호구간과 중심주파수를 제외한 데이터를 위해 사용하고, 12개의 반송파로 그룹핑된 RB를 8개(위쪽 그림)/24개(아래쪽 그림)로 그룹핑하여 영역(Region)을 생성하며, 각 영역마다 DRB 또는 LRB를 할당한다. LRB의 경우는 제 2 실시 예의 LRB의 방법으로 할당하며, 하나의 영역을 DRB로 할당하였을 경우, 해당 영역 내 각 RB 당 적당한 수(그림의 예에서는 각 6개, 2개)의 서브캐리어를 모아 한 명의 사용자에게 할당하고, 해당 영역 내 나머지 서브캐리어에 대해서도 동일한 방법으로 다수의 사용자에게 할당한다. 이로써 상기 DRB를 할당받은 사용자는 48개의 서브캐리어 단위로 DRB를 할당받게 된다.
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 16인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이다. 여기서, 상기 도면은 안테나별 4개의 파일럿을 가정한 도면이다.
상기 도 16을 참조하면, 1024 서브캐리어를 가정하였을 경우, 864개의 서브케리어를 데이터를 위해 사용하고, 즉 보호구간과 중심주파수를 제외한 데이터를 위해 사용하고, 16개의 반송파로 그룹핑된 RB를 54개로 그룹핑하며, 상기 54개의 RB를 12개/6개로 그룹핑하여 5개의 영역을 생성하고, 각 영역마다 DRB 또는 LRB를 할당한다. LRB의 경우는 제 2 실시 예의 LRB의 방법으로 하며, 12개의 RB로 그룹핑된 하나의 영역이 DRB로 사용될 경우, 하나의 서브프레임에서 사용되는 DRB의 개수가 도 11에 도시된 해당 표와 같이 나타나게 된다. 즉, 제어 정보를 위한 DRB의 크기는 고정되지만, 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 DRB의 개수는 가변된다. 이는 LRB 에서 가변적인 OFDM 심볼 수로 인해 LRB의 크기가 가변하는 것에 대비된다.
도 17은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 18인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이다. 여기서, 상기 도면은 안테나별 4개의 파일럿을 가정한 도면이다.
상기 도 17을 참조하면, 1024 서브캐리어를 가정하였을 경우, 864개의 서브케리어를 데이터를 위해 사용하고, 즉 보호구간과 중심주파수를 제외한 데이터를 위해 사용하고, 18개의 반송파로 그룹핑된 RB를 12개로 그룹핑하여 영역(Region)을 생성하며, 각 영역마다 DRB 또는 LRB를 할당한다. 여기서, 상기 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 18인 경우는, 상기 도 11에서 볼 수 있듯이 홀수개의 데이터를 포함하므로, 미니 프레임에서 0.5 심볼이 존재할 시, 9개 중 하나의 서브캐리어는 널링(Nulling)하여 전송하는 방법도 가능하다.
한편, UL 자원 블럭은 LRB, DRB 모두 타일(Tile) 기반의 구조로 되어있으며, 제어 정보(레인징, UL ACK, CQI 등)의 정해진 크기로 인해 상기 제어 정보를 위한 데이터의 크기를 정해진 수로 가정할 경우, 각 가변 CP에 맞는 적절한 타일구조를 생성하여 가변 CP로 인하여 변화되는 심볼 수에 상관없이 정해진 크기의 데이터 서브캐리어 수를 유지한다.
도 18 및 도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 UL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면이다.
먼저, 상기 도 18을 참조하면, 타일 구조의 UL 자원 블럭 역시 DL과 마찬가지로, 1, 0.5, 0.25의 단편 OFDM 심볼을 생성할 수 있도록 설계한다. 상기 타일 구조의 UL 자원 블럭은 LRB, DRB를 해당 비율에 따라 각각 지정하여 설계하며, 이때 각각의 LRB, DRB는 데이터 뿐만 아니라 전용 파일럿으로 사용될 수 있다. 여기서, 상기 UL 자원 블럭은 UL 자원 블럭 생성 기본 단위가 되는 타일을 전용 파일럿의 위치를 고려하여 설계하며, 이로써 여러 개의 타일을 조합하여 단편 OFDM 심볼을 포함하는 UL 자원 블럭을 생성할 수 있다.
다음으로, 상기 도 19를 참조하면, 타일 구조의 UL 자원 블럭은 인접된 부반송파들의 타일을 모아서 LRB를 생성함으로써 설계할 수 있고, 다른 방법으로 주파수 축으로 거리가 떨어져 있는 타일들을 조합하여 데이터 전송의 48개 부반송파를 모아 DRB를 생성함으로써 설계할 수도 있다.
마지막으로 상기 도 20를 참조하면, 상기 도 18과 도 19의 경우 CP마다 다른 각기 다른 작은 타일, 큰 타일의 다양한 모양의 타일을 사용한 것과 달리, 최소한의 공통 타일을 이용한 UL 자원 블럭을 제안한다. 상기 도 20에서 기본형(Basic)은 안테나별 기본 파일럿 수를 가정한 것이고, 확장형(Extended)은 추가적인 파일럿을 가정한 것으로서, 상기 도 20 역시 상향링크의 경우 데이터 전송을 위한 서브캐리어의 개수를 48개로 고정되어야 하며, 이에 따라 파일럿의 개수가 가변되어야 함을 도시하고 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 송수신 장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 포함하는 규칙적(regular) 서브프레임으로 구성된 수퍼프레임 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 포함하는 비규칙적(irregular) 서브프레임으로 구성된 수퍼프레임 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 TDD를 제공하는 수퍼프레임 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 FDD를 제공하는 수퍼프레임 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단편 OFDM 심볼을 수용하면서 IEEE 802.16e/16m 공존을 제공하는 수퍼프레임 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 여러 가지 CP 사이즈를 사용하는 서브프레임들로 구성된 수퍼프레임 구조를 도시한 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기본 파일럿 패턴에 따른 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 확장된 파일럿 패턴에 따른 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 DL 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 각기 12, 16, 18일 경우, 각 안테나 별 파일럿의 개수와 시간축으로 심볼 수에 따른 데이터 수를 도시한 도면,
도 12는 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 12인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 13은 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 16인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 14는 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 18인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 12인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 16은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 16인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면,
도 17은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 자원 블럭의 기본 크기가 주파수축으로 18인 경우에 대한 DL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면, 및
도 18 및 도 19 및 20은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 UL 자원 블럭 설계 방법을 도시한 도면.

Claims (32)

  1. 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 방법에 있어서,
    전 주파수 대역에서 기본 블럭 단위로 데이터 전송을 위한 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 과정과,
    CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 상기 DRB 혹은 LRB로 할당하는 과정을 포함하며,
    상기 데이터 전송을 위한 LRB 혹은 DRB의 크기 및 개수는 고정되고, 상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB의 크기는 고정되며, 상기 가변적 심볼 수에 따라 추가되는 자원에 대한 상기 DRB 혹은 LRB의 개수가 가변되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 설계 방법은 파일럿으로 사용하는 부분을 제외한 자원 할당 단위를 위한 서브캐리어의 개수를 고정하는 경우에 대한 자원 블럭 설계 방법임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브캐리어의 개수는 48개 또는 48의 배수개임을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 내 일부 자원을 파일럿으로 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB로 할당된 자원 중 일부 자원을 상기 DRB 혹은 LRB 대신 파일럿으로 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 방법에 있어서,
    자원 블럭 내 일부 자원을 파일럿으로 할당하는 과정과,
    CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 과정을 포함하며,
    상기 LRB 혹은 DRB의 개수는 고정되고, 크기는 가변되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 설계 방법은 파일럿으로 사용하는 부분을 제외한 자원 할당 단위를 위한 서브캐리어의 개수를 고정하지 않는 경우에 대한 자원 블럭 설계 방법임을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 대해 레이트 매칭(rate matching)을 적용하여, 상기 가변적인 심볼 수에 상관없이 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 할당 방법에 있어서,
    데이터 전송을 위해 사용되는 다수의 서브캐리어들을 소정 개수의 반송파로 그룹핑하여 다수의 자원 블럭(Resource Block : RB)을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 다수의 RB를 그룹핑하여 하나 이상의 영역(Region)을 생성하는 과정과,
    상기 생성된 각 영역에 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)를 할당하는 과정을 포함하며,
    상기 LRB의 경우, 개수는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 크기가 가변되며, 상기 DRB의 경우, 크기는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 개수가 가변되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 각 영역별로 상기 할당된 DRB 또는 LRB를 사용자에게 할당하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 DRB를 사용자에게 할당하는 과정은,
    해당 영역 내 각 RB 당 소정 수의 서브캐리어를 사용자에게 할당하는 과정임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 설계 방법은 상기 LRB에 사용되는 서브캐리어의 개수를 고정하지 않고, 상기 DRB에 사용되는 서브캐리어의 수를 고정하는 경우에 대한 자원 블럭 설계 방법임을 특징으로 하는 방법.
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 LRB의 경우, 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 대해 레이트 매칭(rate matching)을 적용하여, 상기 가변적인 심볼 수에 상관없이 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 장치에 있어서,
    전 주파수 대역에서 기본 블럭 단위로 데이터 전송을 위한 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 수단과,
    CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 상기 DRB 혹은 LRB로 할당하는 수단을 포함하며,
    상기 데이터 전송을 위한 LRB 혹은 DRB의 크기 및 개수는 고정되고, 상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB의 크기는 고정되며, 상기 가변적 심볼 수에 따라 추가되는 자원에 대한 상기 DRB 혹은 LRB의 개수가 가변되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 설계 장치는 파일럿으로 사용하는 부분을 제외한 자원 할당 단위를 위한 서브캐리어의 개수를 고정하는 경우에 대한 자원 블럭 설계 장치임을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 서브캐리어의 개수는 48개 또는 48의 배수개임을 특징으로 하는 장치.
  20. 삭제
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 내 일부 자원을 파일럿으로 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 추가되는 자원에 대한 DRB 혹은 LRB로 할당된 자원 중 일부 자원을 상기 DRB 혹은 LRB 대신 파일럿으로 할당하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 블럭 설계 장치에 있어서,
    자원 블럭 내 일부 자원을 파일럿으로 할당하는 수단과,
    CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 추가되는 자원을 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)으로 할당하는 수단을 포함하며,
    상기 LRB 혹은 DRB의 개수는 고정되고, 크기는 가변되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 설계 장치는 파일럿으로 사용하는 부분을 제외한 자원 할당 단위를 위한 서브캐리어의 개수를 고정하지 않는 경우에 대한 자원 블럭 설계 장치임을 특징으로 하는 장치.
  25. 삭제
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 대해 레이트 매칭(rate matching)을 적용하여, 상기 가변적인 심볼 수에 상관없이 데이터를 전송하는 것 을 특징으로 하는 장치.
  27. 무선통신 시스템에서 다양한 사이즈의 사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix : CP)를 수용하는 자원 할당 장치에 있어서,
    데이터 전송을 위해 사용되는 다수의 서브캐리어들을 소정 개수의 반송파로 그룹핑하여 다수의 자원 블럭(Resource Block : RB)을 생성하는 수단과,
    상기 생성된 다수의 RB를 그룹핑하여 하나 이상의 영역(Region)을 생성하는 수단과,
    상기 생성된 각 영역에 지역 자원 블럭(Localized Resource Block : LRB) 혹은 분산 자원 블럭(Distributed Resource Block : DRB)를 할당하는 수단을 포함하며,
    상기 LRB의 경우, 개수는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 크기가 가변되며, 상기 DRB의 경우, 크기는 고정되고 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 따라 개수가 가변되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 각 영역별로 상기 할당된 DRB 또는 LRB를 사용자에게 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 DRB를 사용자에게 할당하는 수단은,
    해당 영역 내 각 RB 당 소정 수의 서브캐리어를 사용자에게 할당하는 수단임을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 자원 블럭 설계 장치는 상기 LRB에 사용되는 서브캐리어의 개수를 고정하지 않고, 상기 DRB에 사용되는 서브캐리어의 수를 고정하는 경우에 대한 자원 블럭 설계 장치임을 특징으로 하는 장치.
  31. 삭제
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 LRB의 경우, 상기 CP 사이즈에 따라 가변적인 심볼 수에 대해 레이트 매칭(rate matching)을 적용하여, 상기 가변적인 심볼 수에 상관없이 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
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