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KR20050091591A - 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 밴드 적응적변조 및 코딩 서브 채널 운용을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 밴드 적응적변조 및 코딩 서브 채널 운용을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20050091591A
KR20050091591A KR1020040017089A KR20040017089A KR20050091591A KR 20050091591 A KR20050091591 A KR 20050091591A KR 1020040017089 A KR1020040017089 A KR 1020040017089A KR 20040017089 A KR20040017089 A KR 20040017089A KR 20050091591 A KR20050091591 A KR 20050091591A
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Abstract

본 발명은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 인접한 서브 캐리어 대역들의 집합인 서브 채널들을 구비하는 무선 통신 시스템에서, 밴드 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당하는 방법에 있어서, 상기 서브 채널들은 주파수 다이버시티 이득을 획득하기 위한 다이버시티 서브 채널과, 고속 대용량 데이터 전송을 위한 적응적 변조 및 코딩 서브 채널과, 상기 통신 시스템을 구성하는 기지국들 각각의 경계에 존재하는 특정 가입자 단말기들에게만 할당되는 안정적 서브 채널로 분류되며, 상기 가입자 단말기는 현재 할당되어 있는 서브 채널의 채널 품질이 미리 설정된 임계 채널 품질 이하일 경우 상기 기지국으로 상기 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당받기를 요구하는 과정과, 상기 기지국은 상기 적응적 변조 및 코딩 채널 할당 요구에 상응하여 상기 기지국의 자원 상황을 고려하여 할당 가능한지 판단하는 과정과, 할당 가능한 경우 상기 가입자 단말기에 상기 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 밴드 적응적 변조 및 코딩 서브 채널 운용을 위한 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION BAND ADAPTIVE MODULATION AND CODING SUBCHANNEL IN A ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA' 라 칭하기로 한다) 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 시간 분할 다중(TDD: Time Division Duplex, 이하 'TDD' 라 칭하기로 한다) OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 밴드(Band) 적응 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 채널을 운영하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS' 라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이에 비해 현재 3세대(3rd Generation; 이하 '3G'라 한다) 통신 시스템은 일반적으로 비교적 열악한 채널 환경을 가지는 실외 채널 환경에서는 약 384kbps의 전송 속도를 지원하며, 비교적 양호한 채널 환경을 가지는 실내 채널 환경에서도 최대 2Mbps 정도의 전송 속도를 지원한다.
한편, 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 한다) 시스템은 일반적으로 20Mbps ~ 50Mbps의 전송 속도를 지원한다. 따라서, 현재 4G 통신 시스템에서는 비교적 높은 전송 속도를 보장하는 무선 LAN 시스템 및 무선 MAN 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 새로운 통신 시스템을 개발하여 상기 4G 통신 시스템에서 제공하고자 하는 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 대한 방안으로 상기 4G 통신 시스템에서는 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 OFDM 방식을 활발하게 연구하고 있으며, 상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심볼(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
한편, 상기 OFDM 방식에 기반한 다중 접속 방식이 상기 OFDMA 방식이다. 상기 OFDMA 방식은 한 개의 OFDM 심볼(symbol)내의 서브 캐리어(sub-carrier)들을 다수의 사용자들, 즉 다수의 가입자 단말기들이 분할하여 사용하는 방식이다. 상기 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템으로서는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a 통신 시스템, 802.16d 및 IEEE 802.16e 통신 시스템 등이 존재한다. 여기서, 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템의 물리 채널(phtsical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 상기 OFDMA 방식을 적용한 시스템이다. 또한, 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 TDD-OFDMA 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템이다. 따라서, 상기 IEEE 802.16d 통신 시스템은 상기 무선 MAN 시스템에 OFDMA 방식을 적용하기 때문에 다수의 서브 캐리어들을 사용하여 물리 채널 신호를 송신함으로써 고속 및 고품질의 데이터 전송이 가능하다.
그러면, 도 1을 참조하여 일반적인 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 사용하는 프레임 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 1은 일반적인 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 사용하는 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 먼저 상기 TDD-OFDMA에서 사용하는 프레임은 하향링크(DownLink, 이하 'DL' 라 칭하기로 한다)(149) 구간과 상향링크(UpLink, 이하 'UL' 라 칭하리고 한다)(153) 구간을 시간으로 구분한다. 상기 DL(149)에서 UL(153)로 천이(transition)하는 구간에는 전송 천이 갭(TTG: Transmission Transition Gap)(151)이 보호 시간으로, 상기 UL(153)에서 DL(149)로 다시 천이하는 구간에는 수신 천이 갭(RTG: Receipt Transition Gap)(155)이 보호 시간을 구성한다. 한편, 상기 TDD-OFDMA 프레임은 다수개의 서브 채널(147)로 구성된 세로축과, OFDMA 심볼(145)로 구성된 가로축이 존재한다.
그러면, 상기 DL(149)을 살펴보면, 상기 DL(149)은 K번 OFDMA 심볼에서 동기 획득을 위한 프리앰블(preamble)(111)이 위치하며, K+1번 또는 K+2번 OFDMA 심볼에서 프레임 제어 헤더(FCH: frame control header, 이하 'FCH' 라 칭하기로 한다)(113), DL_MAP(115), UL_MAP(117)과 같은 가입자 단말기들이 공통적으로 수신할 방송(broadcast) 데이터 정보가 위치한다. 여기서 상기 FCH(113)는 두개의 서브 채널로 구성되어 서브 채널, 레인징 및 변조(modulation) 방식등에 대한 기본 정보를 전달한다. K+2번 OFDMA 심볼에서 상기 UL_MAP을 제외하고 K+8번 OFDMA 심볼까지는 하향 버스트(DownLink Burst, 이하 'DL burst' 라 칭하기로 한다)(121, 123, 125, 127, 129)들이 위치하게 된다. 다음으로, 상기 UL)153)을 살펴보면, 상기 UL(153)은 K+9 OFDMA 심볼에서 프리앰블(131, 133, 135)들이 위치하며, K+10 OFDMA 심볼에서 K+12 OFDMA 심볼까지 각 상향 링크 버스트(UpLink burst, 이하 'UL burst' 라 칭하기로 한다)(137, 139, 141)들이 위치한다. 또한, 상기 K+9 내지 K+12 OFDMA 심볼에서 레인징을 위한 레인징 서브 채널(143)이 위치한다.
상기 UL burst(137, 139, 141)와 상기 DL burst(121, 123, 125, 127, 129)들의 위치와 할당에 관한 정보는 상기 DL_MAP(115), UL_MAP(117)를 통하여 임의의 셀을 관할하는 기지국이 상기 셀에 속한 상기 가입자 단말기들에게 알려주고 상기 가입자 단말기들은 상기 정보를 통해 매 프레임마다 주파수와 심볼이 결합된 서브 채널을 가변적으로 할당받아서 통신을 수행하게 된다.
상술한 바와 같이, 기존의 OFDMA 통신 시스템 프레임 구조에서는 채널 상태가 좋은 가입자 단말기들에게 고속 및 대용량 통신 수행을 위한 방안이 제시되지 않고 있다. 즉, 서브 채널의 품질 상태가 좋은 가입자 단말기들을 위한 유연한 변조 및 코딩 방법을 수행할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 고속 및 대용량 통신을 수행하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 인접한 서브 캐리어 대역들의 집합인 서브 채널들을 구비하는 무선 통신 시스템에서, 밴드 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당하는 방법에 있어서, 상기 서브 채널들은 주파수 다이버시티 이득을 획득하기 위한 다이버시티 서브 채널과, 고속 대용량 데이터 전송을 위한 적응적 변조 및 코딩 서브 채널과, 상기 통신 시스템을 구성하는 기지국들 각각의 경계에 존재하는 특정 가입자 단말기들에게만 할당되는 안정적 서브 채널로 분류되며, 상기 가입자 단말기는 현재 할당되어 있는 서브 채널의 채널 품질이 미리 설정된 임계 채널 품질 이하일 경우 상기 기지국으로 상기 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당받기를 요구하는 과정과, 상기 기지국은 상기 적응적 변조 및 코딩 채널 할당 요구에 상응하여 상기 기지국의 자원 상황을 고려하여 할당 가능한지 판단하는 과정과, 할당 가능한 경우 상기 가입자 단말기에 상기 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 시간 분할 다중(TDD: Time Division Duplex) 방식을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Freq Division Multiple Access) 통신 시스템(이하 'TDD-OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 TDD-OFDMA 프레임(frame) 구조를 새롭게 제안한다. 특히, 밴드 적응적 변조 및 코딩(Band AMC: Band Adaptive Modultion and Coding, 이하 'Band AMC' 라 칭하기로 한다) 채널 및 이에 따른 메시지를 새롭게 제안하여 채널 품질이 우수한 가입자 단말기에게 효율이 우수한 변조 및 코딩 방법을 사용하여 고속 및 대용량 데이터 전송을 가능하게 한다.
그러면, 도 2를 참조하여 본 발명에서 새롭게 제안하는 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 사용하기 위한 프레임 구조를 설명하기로 한다.
상기 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 사용하기 위한 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 상기 프레임 구조에서 전체 서브 캐리어(sub-carrier) 대역은 다수의 밴드(Band, 이하 'Band' 라 칭하기로 한다)로 나누어지며, 상기 Band는 다수의 빈(Bin, 이하 'Bin' 라 칭하기로 한다) 또는 타일(Tile, 이하 'Tile' 라 칭하기로 한다)로 이루어지며, 상기 Bin 또는 Tile은 다수의 서브 캐리어로 구성되어 있다. 여기서, 상기 Bin은 하나의 OFDM 심볼 안에 9개의 연속되는 서브 캐리어로 이루어지며, 1개의 파일럿 톤과 8개의 데이터 톤이 존재한다. 또한, 상기 Tile은 3개 내지 6개의 연속되는 서브 캐리어로 이루어지며, 2개의 파일럿 톤과 16개의 데이터 톤이 존재한다.
한편, 상기 프레임에서 처음 세 개의 OFDM 심볼들은 각각 레인징 채널, 복합 응답(H-ARQ: Hybrid Automatic Repeat Request) 채널 및 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다) 채널에 사용된다. 나머지 Band AMC 채널과 다이버시티(diversity) 채널, safety 채널로 할당된다. 앞부분의 Band AMC 채널은 6개의 Bin으로 구성된 Band 단위로 할당되며, 뒷부분의 다이버시티 채널은 전체 서브 캐리어 대역에 퍼져있는 세 개의 Tile로 구성된 서브 채널 단위로 할당된다. 상기 Band AMC 채널은 상기 다이버시티 채널보다 큰 영역을 할당함으로써, 수신 품질 상태가 좋은 경우에는 코딩 효율이 높은 변조 기법을 적용하여 대용량의 데이터를 고속으로 송수신하는데 사용할 수 있다. 또한, 상기 safety 채널은 모든 OFDM 심볼과 하나의 Bin에 걸쳐 있는 부분이 할당된다. 상기 safety 채널은 한 Bin의 모든 심볼을 할당받는다. 또한, 가입자 단말기가 할당받는 safety 채널은 인접 셀에서 사용하지 않는 safety 채널 중상기 기지국에서 할당 가능한 주파수 대역, 즉 할당되지 않고 남아있는 주파수 대역으로 할당받게 된다.
상기 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템의 가입자 단말기의 Band AMC 채널 할당 요구 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 311단계에서 상기 가입자 단말기는 Band AMC disabled 상태에 있다가 313단계로 진행한다. 상기 313단계에서 상기 가입자 단말기는 Band AMC 채널을 사용의 필요성을 인지하면 315단계로 진행한다. 상기 315단계에서 상기 가입자 단말기는 모든 밴드의 수신 품질을 측정하고 317단계로 진행한다. 상기 317단계에서 상기 가입자 단말기는 측정한 수신 품질이 시스템에서 정의된 기준치보다 큰 밴드를 포함하는 수신품질이 좋은 밴드 리스트를 작성하고 319단계로 진행한다. 상기 319단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로 CH_STA_RSP 메시지를 송신하여 상기 수신품질이 좋은 밴드 리스트와 상기 리스트에 포함된 각 밴드의 채널 품질에 대한 정보와 Band AMC 채널 할당 요구 정보가 포함된다. 상기 CH_STA_RSP 메시지 구조는 이후에서 설명하도록 한다. 이후 321단계에서 상기 가입자 단말기는 상기 기지국으로부터의 응답을 기다리는 대기상태에 들어간다. 323단계에서 상기 기지국으로부터 상기 319단계의 CH_STA_RSP에 대한 응답으로 BAND_AMC_IND 메시지를 수신한 단말은 상기 기지국이 상기 단말에게 Band AMC 채널을 할당할 수 있는지를 체크한다(325단계). 상기 325단계에서 기지국으로부터 Band AMC 채널을 할당받을 수 있다면, 단말은 Band AMC enabled 상태로 진행한다(327단계). 혹은 상기 325단계에서 상기 기지국으로부터 Band AMC 채널을 할당받지 못하는 경우라면, 311단계로 진행한다.
상기 도 3의 319단계에서 단말이 기지국에게 전송하는 CH_STA_RSP 메시지는 단말이 밴드의 채널 품질 상태를 기지국에게 보고하거나 Band AMC 채널 할당을 요구하기 위해 전송하는 메시지이다. 상기 CH_STA_RSP 메시지의 구조는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
기지국에 전송된 상기 CH_STA_RSP 메시지에는 수신품질이 좋은 밴드 리스트와 리스트에 포함된 각 밴드의 채널 품질에 대한 정보 및 Band AMC 채널 할당 요구 정보를 포함한다. 다음 단계에서 단말은 상기 기지국으로부터의 응답을 기다리는 대기상태에 들어간다(321단계). 상기 기지국으로부터 상기 CH_STA_RSP의 전송에 대한 응답으로 BAND_AMC_IND 메시지를 수신한 후 단말은, 상기 기지국이 상기 단말에게 Band AMC 채널을 할당할 수 있는가를 판단한다(325단계). 상기 기지국이 단말에게 Band AMC 채널을 할당할 수 있다면, 단말은 Band AMC enabled 상태로 진행한다(327단계). 한편 상기 기지국이 단말에게 Band AMC 채널을 할당받지 못하는 경우라면, 단말은 Band AMC disabled 상태로 된다(311단계).
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 CH_STA_RSP 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 단말이 기지국으로 채널상태를 보고하려는 채널의 타입 정보와, 단말이 측정한 각 채널의 품질 상태에 대해 기지국에게 보고하는 채널들의 리스트 정보와, 상기 리스트에 포함된 각 채널의 상태 정보를 포함한다. 상기 채널의 타입은 단말이 기지국과 통신하는데 사용하고 있는 채널에 해당하며, 상기 사용하는 채널이 다이버시티(Diversity) 채널인 경우와 혹은 Band AMC 채널인 경우와 혹은 Safety 채널인 경우로 구분된다. 상기 채널 타입이 다이버시티 채널인 경우는 각 다이버시티 채널의 채널 식별자와 상기 채널의 C/I 정보를 포함한다. 혹은 상기 채널 타입이 Band AMC 채널인 경우는 Band AMC 채널의 각 밴드 식별자와 상기 밴드의 C/I 정보를 포함한다. 혹은 상기 채널 타입이 Safety 채널인 경우는 상기 Safety 채널의 빈 식별자와 상기 빈의 C/I 정보를 포함한다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 CH_STA_RSP 메시지는 다수의 IE(Information Element)들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 단말이 기지국과의 통신 채널의 채널상태를 보고하려는 채널의 타입 정보와, 단말이 측정한 각 채널의 품질 상태에 대해 기지국에게 보고하는 채널들의 리스트 정보와, 상기 리스트에 포함된 각 채널의 상태 정보를 포함한다. 상기 채널의 타입은 단말이 기지국과 통신하는데 사용하고 있는 채널에 해당하며, 상기 사용하는 채널이 다이버시티(Diversity) 채널인 경우와 혹은 Band AMC 채널인 경우와 혹은 Safety 채널인 경우로 구분된다. 상기 채널 타입이 다이버시티 채널인 경우는 각 다이버시티 채널의 채널 식별자와 상기 채널의 C/I 정보를 포함한다. 혹은 상기 채널 타입이 Band AMC 채널인 경우는 Band AMC 채널의 각 밴드 식별자와 상기 밴드의 C/I 정보를 포함한다. 혹은 상기 채널 타입이 Safety 채널인 경우는 상기 Safety 채널의 빈 식별자와 상기 빈의 C/I 정보를 포함한다.
또한, 상기 도 3의 323단계에서, 단말이 상기 표 1의 CH_STA_RSP 메시지에 대한 응답으로 기지국이 상기 단말에게 Band AMC 채널 할당 여부를 알려주는 BAND_AMC_IND 메시지의 구조는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 상기 BAND_AMC_IND 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 단말이 기지국에게 요구한 Band AMC 채널 할당 성공 여부 정보(Band AMC Indicator)를 포함한다. 상기 Band AMC Indicator 값이 1이면 단말이 요구한 Band AMC 채널 할당이 성공하였음을 나타내고, 상기 Band AMC Indicator 값이 0이면 단말이 요구한 Band AMC 채널 할당이 실패하였음을 나타낸다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 가입자 단말기의 Band AMC 채널 할당 요구에 따른 기지국의 동작 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 가입자 단말기의 Band AMC 채널 할당 요구에 따른 기지국의 동작 과정 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, Band AMC disabled 상태(411단계)에 있던 기지국이 단말로부터 CH_STA_RSP 메시지를 수신하면(413단계), 상기 기지국은 자원 상태를 고려하여 상기 단말이 요구하는 Band AMC 채널을 할당하는 것이 가능하지 여부를 체크한다(415단계). 상기 415단계에서 상기 단말에게 Band AMC 채널을 할당하는 것이 가능하면, Band AMC Indicator를 1로 세팅한 BAND_AMC_IND 메시지를 단말에게 전송하고(417단계), 421단계의 Band AMC enabled 상태로 진행한다. 혹은 상기 415단계에서 상기 단말에게 Band AMC 채널을 할당하는 것이 불가능 하다면 419단계로 진행하여 Band AMC Indicator를 0으로 세팅한 BAND_AMC_IND 메시지를 단말에게 전송한 뒤, Band AMC disabled 상태로 진행한다(411단계).
상기 도 3과 도 4에서는 본 발명의 실시예에 따른 시간 분할 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 Band AMC 채널을 사용하기 위한 단말과 기지국 간의 동작 과정에 대해 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시간분할 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 기지국이 단말에게 할당한 Band AMC 채널 상황에 대한 보고를 요구하는 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.
상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 기지국이 단말로부터 Band AMC 채널 상황을 수신하기 위한 동작 과정 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, Band AMC enabled 상태(511단계)에 있던 기지국은 단말에게 할당한 Band AMC 채널 상황에 대한 요구 발생시(513단계), 기지국이 상기 단말에게 할당한 Band AMC 채널 상태에 대한 정보 보고를 요구를 위한 CH_STA_REQ 메시지를 전송한(515단계) 후, Band AMC enabled 상태(511단계)가 된다. 또한 상기 513단계에서 기지국이 단말로부터 Band AMC 채널 상황을 보고 받고자 하는 경우는, 상기 단말이 Band AMC 채널로 송신하는 데이터에 대한 수신품질이 떨어진다고 판단될 때 혹은 각 단말에게 Band AMC 채널을 할당하는 중에 현재 스케줄링되어 있는 Band AMC 채널 할당을 바꿀 필요가 있다고 판단될 때, 상기 각 단말이 사용하고 있는 현재 Band AMC 채널 상태를 파악하여 그에 따른 동작을 수행하고자 하는 경우이다. 상기 515단계에서 전송하는 CH_STA_REQ 메시지 구조는 이후에서 설명하도록 한다. 511단계에 머무르던 기지국은 Band AMC enabled 상태에 있던 기지국은 상기 515단계에서 전송한 CH-STA-REQ 메시지에 대한 응답인 CH_STA_RSP 메시지를 단말로부터 수신한다(517단계). 혹은 상기 517단계에서 수신한 CH_STA_RSP 메시지는, 상기 515단계에서 기지국이 단말에게 Band AMC 채널 정보를 보고할 것을 요구하는 CH_STA_REQ 메시지를 전송하지 않은 경우에도 Band AMC 채널 정보를 보고해야할 필요성을 인지한 단말이 주도적으로 보낼 수도 있다. 상기 517단계에서 단말이 주도적으로 CH_STA_RSP 메시지를 보내는 경우는(517단계), 현재 단말이 사용하고 있는 Band AMC 채널의 품질이 나빠서 다른 Band AMC 채널을 할당받을 수 있는지의 여부 등을 체크하기 위한 경우이다. 상기 517단계에서 수신한 CH_STA_RSP 메시지에는 상기 단말에게 할당된 Band AMC 채널 품질 상태 정보가 포함되어 있다. 상기 기지국은 상기 단말로부터 Band AMC 채널 상태를 보고 받은 후, 상기 단말에게 Band AMC 채널을 더 이상 할당할 수 없다고 판단하면(519단계), 상기 단말에게 Band AMC Indicator를 0으로 세팅한 BAND_AMC_IND 메시지를 송신하고(521단계), 523단계의 Band AMC disabled 상태로 진행한다. 상기 519단계에서 단말이 Band AMC 채널 사용을 계속해도 좋다고 판단하면 525단계로 진행하여 상기 단말에게 Band AMC Indicator를 1로 세팅한 BAND_AMC_IND 메시지를 송신하고, 상기 511단계의 Band AMC enabled 상태에 머무른다.
기지국은 Band AMC disabled 상태가 된다(523단계). 상기 519단계에서 단말이 Band AMC 채널 사용을 계속해도 좋다고 판단하면 525단계로 진행하여 상기 단말에게 Band AMC Indicator를 1로 세팅한 BAND_AMC_IND 메시지를 송신하고, 기지국은 Band AMC enabled 상태가 된다(511단계).
상기 도 5의 515단계에서 기지국이 단말에게 전송하는 CH_STA_REQ 메시지는 상기 단말에게 할당한 Band AMC 채널 상태에 대한 정보 보고를 요구하기 위해 전송하는 메시지이다. 상기 CH_STA_REQ 메시지의 구조는 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이 상기 CH_STA_REQ 메시지는 다수의 IE들, 즉 송신되는 메시지의 타입을 나타내는 Management Message Type과, 기지국이 단말로부터 채널 상태를 알고자하는 채널의 타입 정보를 포함한다. 상기 채널의 타입은 다이버시티 채널 혹은 Band AMC 채널 혹은 Safety 채널로 구분된다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 단말이 Band AMC 채널 상황을 보고하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 611단계의 Band AMC enabled 상태에서 할당받은 Band AMC 채널을 사용하고 있는 단말이 Band AMC 채널 상황을 보고해야할 필요를 인지하게 된다(613단계). 상기 613단계에서 단말이 Band AMC 채널 상황을 보고해야 하는 경우는 현재 사용하고 있는 Band AMC 채널 품질이 떨어져서 더 이상 Band AMC 채널을 사용하지 못하겠다고 판단하거나 혹은 다른 Band AMC 채널로 변경해줄 수 있는지를 기지국에게 알리는 경우이다.
상기 단말이 Band AMC 채널 상황을 보고해야 하는 경우(613단계)는 현재 사용하고 있는 Band AMC 채널 품질이 떨어져서 더 이상 Band AMC 채널을 사용하지 못하겠다고 판단하거나 혹은 다른 Band AMC 채널로 변경해줄 수 있는지를 기지국에게 알리는 경우이다. 이후 단말은 Band AMC 채널 상황을 보고하기 위해 기지국에게 CH_STA_RSP 메시지를 전송한다(615단계). 혹은 상기 611단계에 머무르던 단말 또는 Band AMC enabled 상태에 있던 단말은 기지국이 Band AMC 채널 상황을 보고할 것을 요구하는 CH_STA_REQ 메시지를 수신하게 되면(625단계), 상기 Band AMC 채널 상황을 보고하기 위해 상기 615단계의 CH_STA_RSP 메시지 전송 단계로 진행할 수 있다. 상기 CH_STA_RSP 메시지 전송 단계로 진행한다(615단계). 상기 615단계에서 CH_STA_RSP 메시지를 전송하고 617단계의 대기상태에 있던 단말이, 619단계에서 상기 기지국으로부터 BAND_AMC_IND 메시지를 수신하면, 상기 단말은 Band AMC 채널을 사용해도 가능한지의 여부를 Band AMC Indicator에 세팅된 값을 통해 파악한다. 621단계에서 상기 단말이 더 이상 Band AMC 채널을 사용하는 것이 불가능한 것으로 세팅되어 있으면, 단말은 623단계의 Band AMC disabled 상태로 진행한다. 상기 621단계에서 상기 단말이 Band AMC 채널 사용을 계속할 수 있다면 상기 611단계의 Band AMC enabled 상태에 머무르게 된다.
상기 CH_STA_RSP 메시지 전송 단계로 진행한다(615단계). 상기 단계에서 CH_STA_RSP 메시지를 전송한뒤 단말은 대기상태에 있게 된다(617단계). 대기 상태에 있던 단말이 상기 기지국으로부터 BAND_AMC_IND 메시지를 수신하면(619단계), 상기 단말은 Band AMC 채널을 사용해도 가능한지의 여부를 Band AMC Indicator에 세팅된 비트값을 통해 파악한다(621단계). 상기 단말이 더 이상 Band AMC 채널을 사용하는 것이 불가능한 값인 0으로 세팅되어 있으면, 단말은 623단계의 Band AMC disabled 상태로 진행한다(623단계). 상기 621단계에서 상기 단말이 Band AMC 채널 사용을 계속할 수 있는 값인 1로 세팅되어 있으면 상기 Band AMC enabled 상태가 된다(611단계).
다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 단말과 기지국간 Band AMC 채널에 관련된 메시지를 송수신하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 단말과 기지국간 Band AMC 채널에 관련된 메시지를 송수신하는 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 단말(710)과 기지국(750)은 다이버시티 채널을 이용하여 데이터를 송수신한다(713). 상기 단말(710)은 Band AMC 채널을 사용 요구시, 상기 Band AMC 채널 할당을 요구하기 위해 상기 기지국(750)에 CH_STA_RSP 메시지를 전송한다(713단계). 상기 기지국(750)은 상기 단말(710)에게 Band AMC 채널을 할당하는 것이 가능하다고 판단하면(715단계), 할당 가능 여부를 BAND_AMC_IND 메시지를 통해 이를 단말에 통보한다(717단계). 다음 단계에서 단말이 BAND_AMC_IND 메시지를 enabled 비트를 수신하면 단말은 Band AMC enabled 상태가 되고, 상기 단말(710)과 기지국(750)은 다이버시티 채널뿐만 아니라 할당된 Band AMC 채널을 통해서 데이터를 송수신한다(719단계).
상기 데이터 송수신 과정에 있어서 기지국이 단말에게 하향링크 데이터를 전송하는 경우, 데이터의 크기가 크지 않은 경우라면 다이버시티 채널을 사용하여 데이터를 전송할 수 있고, 혹은 상기 기지국이 송신하려는 데이터의 크기가 큰 경우라면 상기 할당한 Band AMC 채널을 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 또한 상기 단말이 기지국에게 상향링크 데이터를 전송하는 경우에는 상기 할당받은 Band AMC 채널만을 사용하여 데이터를 송신할 수 있다. 이후 기지국(750)은 할당한 Band AMC 채널의 상태를 보고 받기 위해 CH_STA_REQ 메시지를 단말(710)에게 전송하고(721단계), 상기 단말(710)은 이에 대한 응답으로 Band AMC 채널 상태 정보를 포함한 CH_STA_RSP 메시지를 전송한다(719단계).또한 기지국과 단말은 각각 서로의 C/I 값을 가지고 있고 상기 단말(710)은 C/I 정보를 상기 기지국(750)에게 주기적으로 보고할 수 있다 한다.(725단계). 상기 단말(710)은 다이버시티 채널 혹은 Band AMC 채널을 통해서 기지국(750)과 데이터 송수신을 한다(727단계). 상기 727단계에서 단말(710)과 기지국(750) 간의 데이터 송수신에 다이버시티 채널을 사용할 것인지 Band AMC 채널을 사용할 것인지는 상기 719단계의 경우와 같다. 상기 단말(710)은 상기 Band AMC 채널 상황에 변화가 발생하게 되면 이를 상기 기지국(750)에게 보고하기 위해 CH_STA_RSP 메시지를 전송한다(729단계). 731단계에서 기지국(750)은 단말(710)이 Band AMC 채널을 더 이상 사용할 필요가 없다고 판단하면, BAND_AMC_IND 메시지를 전송하여 상기 Band AMC 채널 사용을 해제하도록 한다(733단계). 이후 735단계부터 상기 단말(710)은 다이버시티 채널만을 사용하여 기지국(750)과 데이터 송수신을 한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에서 제안하는 Band AMC 채널 할당 방안을 이용하여 직교 주파수 분할 다중 접속 통신 시스템에서 수신 신호 품질이 좋은 경우에 대용량의 밴드 채널을 가입자 단말기에게 할당하고, 상기 할당한 밴드 채널의 채널 품질 상태 정보를 보고하여 우수한 수신 품질을 가진 밴드 채널을 선택함으로써, 상기 선택한 우수한 품질의 밴드 채널을 통해 코딩 효율이 높은 모듈레이션 방법을 사용하여 기지국과 가입자 단말기 간에 고속의 대용량 데이터 송수신을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 일반적인 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 사용하는 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 사용하기 위한 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템의 가입자 단말기의 Band AMC 채널 할당 요구 동작 과정을 도시한 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 가입자 단말기의 Band AMC 채널 할당 요구에 따른 기지국의 동작 과정 도시한 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 기지국이 단말로부터 Band AMC 채널 상황을 수신하기 위한 동작 과정 도시한 흐름도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 단말이 Band AMC 채널 상황을 보고하는 동작 과정을 도시한 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 TDD-OFDMA 통신 시스템에서 단말과 기지국간 Band AMC 채널에 관련된 메시지를 송수신하는 과정을 도시한 신호 흐름도

Claims (1)

  1. 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 대역들로 분할하고, 미리 설정된 설정 개수의 인접한 서브 캐리어 대역들의 집합인 서브 채널들을 구비하는 무선 통신 시스템에서, 밴드 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당하는 방법에 있어서,
    상기 서브 채널들은 주파수 다이버시티 이득을 획득하기 위한 다이버시티 서브 채널과, 고속 대용량 데이터 전송을 위한 적응적 변조 및 코딩 서브 채널과, 상기 통신 시스템을 구성하는 기지국들 각각의 경계에 존재하는 특정 가입자 단말기들에게만 할당되는 안정적 서브 채널로 분류되며, 상기 가입자 단말기는 현재 할당되어 있는 서브 채널의 채널 품질이 미리 설정된 임계 채널 품질 이하일 경우 상기 기지국으로 상기 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당받기를 요구하는 과정과,
    상기 기지국은 상기 적응적 변조 및 코딩 채널 할당 요구에 상응하여 상기 기지국의 자원 상황을 고려하여 할당 가능한지 판단하는 과정과,
    할당 가능한 경우 상기 가입자 단말기에 상기 적응적 변조 및 코딩 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
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