KR20080070153A

KR20080070153A - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속통신시스템에서 대역폭 요청을 처리하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080070153A
Application number: KR1020070007800A
Authority: KR
Inventors: 한기영; 소재우; 김용석; 조동호; 권상욱; 배치성; 조오현; 전수용
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: CN101595655A; WO2008091126A1; KR100949287B1; US20080181168A1; JP5066688B2; EP1995921A2; EP1995921B1; EP1995921A3; US8149759B2; JP2010517410A; CN101595655B

Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 대역폭 요청을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 중계국의 통신 방법은, 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 판단하는 과정과, 상기 단말 개수를 할당받은 피드백 채널을 통해 기지국으로 보고하는 과정을 포함한다. 본 발명에 따른 기지국의 통신 방법은, 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널을 중계국으로 할당하는 과정과, 상기 피드백 채널을 통해 보고된 상기 단말 개수를 이용해 자원 스케줄링을 수행하는 과정을 포함한다.

다중홉, 릴레이, 대역폭 요청, 레인징 코드, 중계국

Description

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 대역폭 요청을 처리하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING BANDWIDTH REQUEST IN A MULTI-HOP RELAY BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 통상적인 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰러 네트워크의 구성을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 개념을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국(또는 중계국)의 블록 구성을 도시하는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 적용예룰 보여주는 도면.

본 발명은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 통신시스템에서 대역폭 요청을 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 중계국이 대역폭 요청 레인징 코드를 올린 단말 개수를 기지국으로 보고하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신시스템인 4세대 이동통신시스템은 고속 통신 및 더 많은 통화량을 수용하기 위해 셀들이 반경이 매우 작다. 이 경우, 현재의 무선망 설계 방식을 그대로 사용하는 중앙 집중적인 설계는 불가능할 것으로 예상된다. 따라서, 4세대 통신시스템은 분산적으로 제어되고 구축되면서도, 새로운 기지국(Base station)의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다. 상술한 이유로 4세대 통신시스템에서 자가 구성형(self-configuration) 무선 네트워크가 요구되고 있다.

상기 4세대 통신시스템에서 요구되는 자가 구성형 무선 네트워크를 현실적으로 구현하기 위해서는 애드-혹 네트워크에서 적용된 기술을 무선통신시스템에 도입해야 한다. 이러한 대표적인 사례가 다중홉 릴레이 (Multi-hop relay) 셀룰러 네트워크로서, 고정 기지국으로 구성된 셀룰러 네트워크에 애드-혹의 다중홉 릴레이 기법을 도입한 것이다.

일반적인 셀룰라 통신 시스템은 고정된 기지국과 단말 간에 직접 링크를 통해 시그널링 송수신이 이루어지므로 상기 기지국과 단말 간에 신뢰도가 높은 무선 통신 링크를 쉽게 구성할 수 있다. 그런데 상기 셀룰라 통신시스템은 기지국의 위치가 고정되어 있으므로 무선망 구성에 있어서 유연성이 낮으며, 따라서 트래픽 분 포나 통화 요구량 변화가 심한 무선 환경에서는 효율적인 통신 서비스를 제공하기 어렵다.

이와 같은 단점을 극복하기 위해 고정된 중계국(relay station) 혹은 이동성을 갖는 중계국 혹은 일반 단말들을 이용하여 다중 홉 릴레이 형태의 데이터 전달 방식을 일반적인 셀룰라 무선 통신 시스템에 적용할 수 있다. 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 통신 환경 변화에 신속하게 대응하여 네트워크를 재구성할 수 있으며, 전체 무선망을 보다 효율적으로 운용할 수 있다. 예를들어, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선 통신 시스템은 셀 서비스 영역을 확장시키고 시스템 용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 기지국과 단말 간 채널 상태가 열악한 경우 상기 기지국과 단말 사이에 중계국을 설치하여 상기 중계국을 통한 다중 홉 릴레이 경로를 구성함으로써 채널 상태가 보다 우수한 무선 채널을 단말에게 제공할 수 있다. 또한 기지국으로부터 채널 상태가 열악한 셀 경계 지역에서 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용함으로써 보다 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있고, 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.

도 1은 통상적인 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰러 네트워크의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이 기지국(100)의 영역(101)에 포함되는 단말(110)은 상기 기지국(100)과 직접 링크로 연결되고, 상기 기지국의 영역(101) 밖에 위치하여 상기 기지국(100)으로부터의 채널 상태가 열악한 단말(120)은 중계국(130)을 통해 상기 기지국(100)에 연결된다. 즉, 단말이 상기 기지국(100)의 셀 경계에 위치하거나, 건물 등에 의한 차폐현상이 심한 음영지역에 위치할 경우, 상기 단말은 상기 중계국(130)을 통해 상기 기지국(100)과 통신을 수행한다. 이와 같이, 채널 상태가 열악한 셀 경계지역에서 다중홉 릴레이 기법을 적용하여 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있으며, 상기 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.

한편, IEEE 802.16 기반의 광대역 무선접속 통신시스템은 대역폭 요청(bandwidth request)의 한 방법으로 CDMA 코드를 이용한 레인징을 사용하고 있다. 대역폭이 필요한 경우, 단말은 CDMA 코드 집합(또는 레인징 코드 집합) 중에서 임의로 레인징 코드를 하나 선택하고, 상기 선택된 레인징 코드를 임의로 선택된 레인징 슬롯에 매핑하여 기지국으로 전송한다.

상기와 같은 레인징을 다중홉 릴레이 시스템에 적용할 경우, 기지국과 직접 통신하는 단말들은 기존의 방식과 동일하게 동작할 수 있다. 그러나, 단말이 중계국을 통해 통신하는 경우, 중계국은 단말로부터의 레인징 코드를 그대로 기지국으로 릴레이 전송되거나, 수신된 레인징 코드에 대한 정보를 기지국으로 알려주어야 한다.

만일, 중계국이 단말을 위해 할당된 레인징 영역으로 레인징 코드를 릴레이 전송한다면, 기지국은 수신된 레인징 코드가 단말로부터 수신된 것인지, 아니면 중계국으로부터 수신된 것인지를 구별할 수가 없다. 왜냐하면, 레인징 코드는 단말의 정보를 포함하지 않기 때문이다. 그래서, 레인징 코드를 단말용 코드와 중계국용 코드로 구분해서 사용할 수 있는 방안이 있는데, 이런 경우 코드의 구분은 가능하나 실제로 사용할 수 있는 코드의 범위(또는 개수)가 줄어들어 코드의 충돌 확률이 높아지는 문제점이 있다. 다른 방안으로, 중계국이 전용으로 사용할 수 있는 레인징 영역을 둘 수 있는데, 이런 경우 자원이 낭비되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 대역폭 요청을 처리하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국이 대역폭 요청 레인징 코드를 전송한 단말 개수를 기지국으로 보고하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국이 자원할당메시지 내 일부 정보만 기록해서 중계국으로 전송하고, 중계국에서 나머지 정보를 기록해서 단말로 릴레이 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 통신 방법에 있어서, 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 판단하는 과정과, 상기 단말 개수를 할당받은 피드백 채널을 통해 기지국으로 보고하는 과정과, 상기 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말로 자원을 할당하기 위한 자원할당메시지를 상기 기지국으로부터 수신 하는 과정과, 상기 자원할당메시지 내 레인징 코드 관련 정보를 기록하여 상기 자원할당메시지를 완성하는 과정과, 상기 완성된 자원할당메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서, 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널을 중계국으로 할당하는 과정과, 상기 피드백 채널을 통해 보고된 상기 단말 개수를 이용해 자원 스케줄링을 수행하는 과정과, 상기 스케줄링 결과에 따라 상기 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말로 자원을 할당하기 위한 자원할당메시지를 구성하는 과정과, 상기 구성된 자원할당메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치에 있어서, 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 판단하는 제어기와, 상기 단말 개수를 할당받은 피드백 채널을 통해 기지국으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 통신 장치에 있어서, 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널을 할당하기 위한 메시지를 중계국으로 송신하는 송신기와, 상기 피드백 채널을 통해 보고된 상기 단말 개수를 이용해 자원 스케줄링을 수행하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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 발명은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국에 연결된 단말의 대역폭 요청을 처리하기 위한 방안에 대해 설명하기로 한다.

이하 설명에서 광대역 무선통신시스템은 예를 들어 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템이다.

본 발명은 도 1과 같은 다중홉 릴레이 시스템을 가정한다. 이때, 중계국에 등록되어 있는 단말들을 제어할 수 있는 권한은 기지국이 가지고 있으며, 중계국은 기지국으로부터의 제어신호를 릴레이해주는 역할을 수행한다. 단말은 중계국과 기지국을 구분할 수 없으며, 중계국에 등록되어 있더라도 중계국을 기지국처럼 인식하여 동작한다. 중계국은 자신에게 등록된 단말과 통신할 경우 기지국처럼 동작하 여 필요한 제어정보 및 데이터를 단말과 교환한다. 이때, 발생하는 제어정보는 중계국이 속해 있는 기지국에서 생성되어 중계국을 통해 단말에게 전송된다. 또한, 중계국이 기지국과 통신하기 위해서는 단말과 동일하게 동작하여 기지국으로부터 자원을 할당받고, 상기 할당받은 자원을 이용하여 자신에게 등록된 단말들의 정보를 기지국으로 릴레이해준다. 여기서, 기지국은 연결식별자(CID : connection identifier) 등을 이용해서 중계국과 단말을 구별할 수 있다.

본 발명에 따라 단말은 상향링크 자원이 필요한 경우 레인징 코드(CDMA code)를 레인징 영역을 통해 전송한다. 그 후, 자원할당메시지(CDMA_Allocation_IE)를 수신하면, 단말은 상기 자원할당메시지내 지정된 자원을 통해 대역폭 요청(bandwidth request) 메시지를 전송하거나 데이터를 전송한다.

중계국은 수신된 레인징 코드의 개수(단말 개수)를 판단하고, 상기 판단된 단말 개수를 CQI(Channel Quality Indicator)채널을 통해 기지국으로 통보한다. 도 2를 참조하면, 4개의 단말들로부터 레인징 코드가 수신된 경우, 중계국은 CQI채널을 통해 "4(=000100)"을 기지국으로 전송한다. 그 후, 기지국으로부터 자원할당메시지(CDMA_Allocation_IE)를 받으면, 중계국은 상기 자원할당메시지내 비워있는 필드들에 정보를 채워서 단말들에게 전송한다. 왜냐하면, 기지국은 레인징코드를 올린 단말 개수는 알지만 실제 단말이 어떠한 레인징 코드를 올렸는지는 알 수가 없다. 따라서, 기지국은 자원할당메시지내 자신이 알고 있는 정보만 채워서 중계국으로 전송한다.

한편, 본 발명에 따라 CQICH 할당메시지(CQICH_Allocation_IE)는 하기 <표 1>과 같이 수정되어야 한다.

Syntax	Size (bits)	Notes
CQICH_Enhanced_Alloc_IE(){
Extended-2 UIUC	4	CQICH Enhance Alloc IE()=0x00
	8	Length in bytes of following field
CQICH_ID	Variable	Index to uniquely identify the CQICH resource assigned to the MS
Period(=p)	3	A CQI feedback is transmitted on the CQICH every 2^p frames
Frame offset	3	The MS starts reporting at the frame of which the number has the same 3 LSB as the specified frame offset. If the current frame is specified. the MS should starts reporting in 8 frames
Duration(=d)	3	A CQI feedback is transmitted on the CQI channels indexed by the CQICH_ID for 10×2d frames. If d==0b000, the CQICH is deallocated. If d==0b111, the MS should report until the BS command for the MS to stop.
CQICH_Num	4	Number of CQICHs assigned to this CQICH_ID is (CQICH_num + 1)
for(i=0;i<CQICH_num+1;i++){
Feedback Type	3	0b000-0b010 = Fast DL measurement/Default Feedback depending on CQICH types 0b011=Quantized precoding weight feedback 0b100=Index to precoding matrix in codebook 0b101=Channel Matrix Information 0b110=CDMA code MS Information 0b111=Reserved
Allocation index	6	Indexed to the Fast-feedback channel region marked by UIUC=0

CQICH Type	3	0b000=6-bit CQI 0b001=reserved 0b010=3-bit CQI(even) 0b011=3-bit CQI(odd) 0b100=6 bit CQI(primary) 0b101=4 bit CQI(secondary) 0b110=6 bit CQI(CDMA code) 0b111=Reserved
STTD indication	1	When CQICH type=000, 0=reserved 1=used STTD in PUSC only(see Figure 249)
}
Band_AMC_precoding_Mode	1	0= One common precoder for all bands. 1= Distinct precoders for the bands with the highest S/N value, up to the number of short term precoders fed back as specified by Nr_Precoders_feedback
If(Band_AMC_Precoding_Mode=1) {Nr_Precoders_feedback (=N)}	3	Nr of precoders feedback = N
Padding	variable	The padding bits are used to ensure the IE size is integer number of bytes
}

상기 <표 1>에 나타낸 바와 같이, CQI채널을 레인징 코드를 올린 단말 개수 보고용으로 사용하기 위해서, 기지국은 CQICH 할당 메시지 내 피드백 타입(Feedback Type) 필드를 "0b110으로 설정하고, CQICH 타입(CQICH Type) 필드를 "0b110"으로 설정한다. 이렇게 CQICH 할당 메시지를 수정함으로써, 중계국은 CQI채널을 통해 레인징코드를 올린 단말 개수를 기지국으로 보고할 수 있다.

한편, 대역폭 요청 레인징 코드에 응답하는 자원할당메시지(CDMA_Allocation_IE)는 하기 <표 2>와 같다.

Syntax	Size	Notes
CDMA_Allocation_IE{
Duration	6bits
Repetition Coding Indicator	2bits	0b00 : No repetition coding 0b01 : Repetition coding of 2 used 0b10 : Repetition coding of 4 used 0b11 : Repetition coding of 6 used
Ranging Code	8bits
Ranging symbol	8bits
Ranging subchannel	7bits
BW request mandatory	1bits	1 : yes, 0 : no
}

상기 <표 2>에 보여지는 바와 같이, 상기 자원할당메시지는 할당 자원의 기간(duration) 정보, 사용된 반복코딩지시(Repetition Coding Indication) 정보, 단말이 전송한 레인징코드(Ranging code) 정보, 사용된 레인징 심볼(Ranging symbol)정보, 사용된 레인징 서브채널(ranging subchannel)정보, 대역폭 요청 강제여부 정보(BW Request Mandatory)를 포함한다. 여기서, 기지국은 기간(duration)정보와 대역폭 요청 강제여부 정보를 기록하고, 중계국은 나머지 정보들(반복코딩지시 정보, 레인징코드 정보, 레인징 심볼 정보, 레인징 서브채널 정보)을 기록함으로써 자원할당메시지를 구성한다.

그러면, 이하 도면의 참조와 함께 구체적인 동작을 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 중계국의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 먼저 중계국은 301단계에서 대역폭 요청 레인징 영역으로부터 수신신호를 추출한다.즉, 상기 중계국은 수신신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 획득하고, 상기 주파수 영역의 데이터에서 대역폭 요청 레인징 코드가 매핑된 데이터를 추출한다.

그리고, 상기 중계국은 303단계에서 상기 추출된 데이터와 레인징 코드들을 상관하여 코드 복조를 수행한다. 다시 말해, 상기 중계국은 각 레인징 슬롯에서 수신된 신호와 상기 레인징 코드들 각각을 상관하고, 상관 피크가 검출된 코드들을 획득한다.

이후, 상기 중계국은 305단계에서 상기 코드 복조 결과로부터 대역폭 요청 레인징 코드가 수신되었는지 판단한다. 즉, 상기 상관 피크가 검출된 코드가 존재하는지 검사한다. 상기 대역폭 요청 레인징 코드가 수신된 경우, 상기 중계국은 307단계로 진행하여 상기 대역폭 요청 레인징 코드를 전송한 단말 개수를 결정한다. 즉, 상기 대역폭 요청 레인징 영역에서 검출된 코드 개수를 확인한다.

상기 단말 개수를 결정한 후, 상기 중계국은 309단계에서 기 할당받은 피드백 채널(예 : CQI채널)을 통해 상기 단말 개수를 기지국으로 보고한다. 상기 중계국은 상기 <표 1>과 같은 CQICH 할당메시지를 통해 상기 피드백 채널을 할당받을 수 있다. 피드백 채널 할당메시지는 상기 <표 1>과 같이 기존의 메시지를 수정한 것일 수 있고 다른 예로 새롭게 정의된 메시지일 수 있다.

상기 대역폭 요청 레인징 코드를 전송한 단말 개수를 기지국으로 보고한 후, 상기 중계국은 311단계에서 상기 대역폭 요청 레인징 코드에 응답하는 자원할당메시지(예 : CDMA_Allocation_IE)가 기지국으로부터 수신되는지 검사한다. 여기서, 상기 자원할당메시지는 단말이 대역폭 요청 메시지(또는 대역폭 요청 헤더 또는 데이터)를 전송할 수 있는 자원을 할당하는 메시지이다. 상기 자원할당메시지는 일 예로 표 2와 같다. 여기서, 기지국은 단말이 올린 레인징 코드를 알 수 없으므로 상기 표 2에서 기간(duration)정보와 대역폭 요청 강제여부 정보만 기록해서 상기 중계국으로 전송한다.

따라서 상기 자원할당메시지가 수신될 경우, 상기 중계국은 313단계로 진행하여 상기 수신된 자원할당메시지 내에 레인징 코드 관련 정보들(반복코딩지시 정보, 레인징코드 정보, 레인징 심볼 정보, 레인징 서브채널 정보)을 기록한다. 이와 같이, 자원할당메시지를 구성한 후, 상기 중계국은 315단계로 진행하여 상기 구성된 자원할당메시지를 해당 단말로 전송한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 먼저 기지국은 401단계에서 레인징 코드를 올린 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널(예 : CQI채널)을 스케줄링을 통해 할당한다.

그리고, 상기 기지국은 403단계에서 상기 피드백 채널 할당 메시지(예 : CQICH Allocation IE)를 생성하여 상기 중계국으로 전송한다. 여기서, 상기 피드백 채널 할당 메시지는 일 예로 표 1과 같으며, 할당된 자원을 식별하기 위한 정보, 피드백 주기(Period), 피드백을 시작하는 시작점(frame offset), 피드백 기간(duration). 피드백 타입 정보(CQI Type) 등을 포함할 수 있다.

상기 피드백 채널 할당메시지를 전송한 후, 상기 기지국은 405단계에서 상기 할당된 피드백 채널로부터 수신신호를 추출한다. 즉, 상기 기지국은 수신신호를 OFDM복조하여 주파수 영역의 데이터를 획득하고, 상기 주파수 영역의 데이터에서 상기 피드백 채널에 매핑된 데이터를 추출한다. 그리고, 상기 기지국은 407단계에서 상기 추출된 데이터를 복조하여 상기 피드백 채널로 수신된 정보비트열을 복원한다. 이후, 상기 기지국은 409단계에서 상기 정보비트열을 이용해서 중계국으로 대역폭 요청 레인징을 수행한 단말 개수를 결정한다.

그리고 상기 기지국은 411단계에서 상기 결정된 단말 개수를 이용해서 자원 스케줄링을 수행한다. 즉, 대역폭 요청 메시지(또는 대역폭 요청 헤더)를 전송할 수 있는 상향링크 자원을 할당한다. 이때, 대역폭 요청 레인징을 수행한 단말들 모두에게 자원이 할당되는 것이 아니라, 상기 스케줄링에 따라 상기 단말들 전부 혹은 일부에게 자원이 할당될 수 있다.

상기 자원 스케줄링을 완료한 후, 상기 기지국은 413단계에서 스케줄링 결과에 따라 대역폭 요청 레인징 코드에 응답하는 자원할당메시지(예 : CDMA_Allocation_IE)를 생성한다. 상기 자원할당메시지는 일 예로 표 2와 같다. 여기서, 기지국은 단말이 올린 레인징 코드를 알 수 없으므로 상기 표 2에서 기간(duration)정보와 대역폭 요청 강제여부 정보만 기록한다. 이후, 상기 기지국은 415단계에서 상기 생성된 자원할당메시지를 중계국으로 전송한다. 그러면, 상기 중계국은 상기 자원할당메시지 내에 나머지 정보들(레인징 코드 관련 정보들)을 기록해서 단말로 릴레이 전송한다.

상술한 실시예는 기지국에서 표 2와 같은 자원할당메시지를 생성하여 중계국으로 전송한다. 이때, 상기 자원할당메시지내 레인징 코드 관련 정보들은 무의미한 값(가령 해당 필드들을 모두 '0' 값으로 기록)으로 채워 중계국으로 전송하고, 상기 중계국에서는 상기 무의미한 값으로 채워진 필드들을 자신이 알고 있는 정보로 갱신하여 단말로 전송한다.

이와 같이, 무의미한 값을 보내는 것은 자원 낭비를 초래할 수 있으므로, 기지국에서 중계국으로 전송하는 CDMA_Allocation_IE를 새롭게 정의하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 새로운 CDMA_Allocation_IE는 기간(duration)정보와 대역폭 요청 강제여부 정보만 포함할 수 있다.

또한, 또 다른 실시예로, 대역폭 요청 레인징 코드들에 응답하여 할당된 자원들에 대한 정보를 하나의 메시지(또는 IE(Information Element))로 구성하여 중계국으로 전송할 수도 있다. 즉, 상기 중계국은 대역폭 요청 레인징 코드를 올린 단말 개수를 기지국으로 보고한후 응답으로 하나의 메시지를 수신하고, 상기 메시지를 분석하여 해당 단말들로 전송할 CDMA_Allocation_IE들을 구성할 수 있다.

그러면, 이하 기지국과 중계국의 내부 블록 구성에 대해 살펴보기로 한다. 동일한 인터페이스 모듈(통신모듈)을 갖는 기지국과 중계국은 동일한 블록 구성을 가지므로, 이하 설명에서는 하나의 장치를 가지고 기지국과 중계국의 동작을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신시스템에서 기지국(또는 중계국)의 블록 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기지국(또는 중계국)은, 듀플렉서(500), RF처리기(502), ADC(504), OFDM복조기(506), 복호화기(508), 메시지 처리부(510), 제어부(512), 메시지 생성부(514), 부호화기(516), OFDM변조기(518), DAC(520), RF처리기(522)를 포함하여 구성된다. 이하 설명은 TDD-OFDMA 시스템을 가정하여 살펴보기로 한다. 또한, 제어메시지 처리 위주로 살펴보기로 한다.

도 5를 참조하면, 먼저 듀플렉서(500)는 듀플렉싱 방식에 의해 안테나로부터의 수신 신호를 RF처리기(502)로 전달하고, 상기 RF처리기(522)로부터의 송신 신호를 상기 안테나를 통해 송신한다.

수신 구간동안, 상기 RF처리기(502)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. ADC(504)은 상기 RF처리기(502)로부터의 아날로그 신호를 샘플데이터로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(506)는 상기 ADC(504)에서 출력되는 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다.

복호화기(508)는 상기 OFDM복조기(506)로부터의 주파수 영역의 데이터에서 실제 수신하고자 하는 부반송파들의 데이터를 선택하고, 상기 선택된 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 출력한다.

메시지 처리부(510)는 상기 복호화기(508)로부터 입력되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 제어부(911)로 제공한다. 본 발명에 따라 상기 메시지 처리부(510)는 수신되는 제어메시지에서 각종 제어정보를 추출하여 상기 제어부(512)로 제공한다.

상기 제어부(512)는 상기 메시지 처리부(510)로부터의 정보들에 대한 해당 처리를 수행하고, 그 결과를 메시지 생성부(514)로 제공한다. 상기 메시지 생성부(514)는 상기 제어부(512)로부터 제공받은 각종 정보들을 가지고 메시지를 생성하여 물리계층의 부호화기(516)로 출력한다.

상기 부호화기(516)는 상기 메시지 생성부(514)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다. OFDM변조기(518)는 상기 부호화기(516)로부터의 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력한다. DAC(520)는 상기 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF처리기(522)는 상기 DAC(520)로부터의 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.

상술한 구성에서, 상기 제어부(512)는 프로토콜 제어부로서, 상기 메시지 처리부(510), 상기 메시지 생성부(514)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(512)는 상기 메시지 처리부(510), 상기 메시지 생성부(514)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 구현하는 경우 이들 모두를 제어부(512)에서 처리하도록 구성할 수 있으며, 이들 중 일부만 상기 제어부(512)에서 처리하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 제어부(512)에서 자원 스케줄링을 수행하는 것으로 가정하기로 한다.

그러면, 상기 도 5의 구성에 근거하여 기지국 및 중계국의 동작을 각각 살펴보기로 한다.

먼저 중계국을 살펴보면, 복호화기(508) 내부 레인징 코드 검출기(도시하지 않음)는 상기 OFDM복조기(506)로부터의 부반송파 값들에서 레인징 신호가 매핑된 부반송파 값들을 추출하고, 상기 추출된 부반송파 값들과 레인징 코드들을 곱하여 코드 검출을 수행한다. 즉, 상기 레인징 코드 검출기는 각 레인징 슬롯에서 수신된 신호와 레인징 코드들 각각을 상관하고, 상관 피크(peak)가 검출된 코드의 번호를 상기 제어부(512)로 제공한다.

그러면, 상기 제어부(512)는 상기 검출된 코드들의 개수에 근거해서 대역폭 요청 레인징 코드를 올린 단말 개수를 결정하고, 상기 결정된 단말 개수를 물리계층의 부호화기(516)로 전달한다.

상기 부호화기(516) 내부 CQI채널 생성기(도시하지 않음)는 상기 제어부(512)로부터의 단말 개수에 근거해서 CQI채널을 통해 전송할 피드백 신호를 생성하여 출력한다. 그러면, OFDM변조기(518)는 상기 피드백 신호를 미리 할당받은 CQI채널에 매핑하여 OFDM변조한다. 이후, 상기 OFDM변조된 신호는 DAC(520), RF처리기(522) 및 듀플렉서(500)를 거쳐 안테나를 통해 송신된다.

이와 같이, CQI채널을 통해 단말 개수를 기지국으로 전송한 후, 상기 제어부(512)는 대역폭 요청 레인징 코드에 응답하는 자원할당메시지(CDMA_Allocation_IE)가 수신되는지 검사한다. 즉, 상기 메시지 처리부(510)는 기지국으로부터 수신되는 제어메시지를 분석하고 그 결과를 상기 제어부(512)로 제공한다. 본 발명에 따라 <표 2>과 같은 자원할당 메시지가 수신될 경우, 상기 제어부(512)는 상기 수신된 자원할당메시지와 상기 자원할당메시지내 기록될 레인징 코드 관련정보들을 메모리로부터 독출해서 메시지 생성부(514)로 제공한다.즉, 상기 제어부(512)는 단말로부터 수신된 대역폭 요청 레인징 코드 관련 정보를 저장하고 있으며, 상기 레인징 코드에 대한 자원할당메시지가 기지국으로부터 수신될 경우 상기 저장된 레인징 코드 관련 정보와 상기 수신된 자원할당메시지를 상기 메시지 생성부(514)로 제공한다.

상기 메시지 생성부(514)는 상기 수신된 자원할당메시지내 상기 레인징 코드 정보를 기록하여 상기 자원할당메시지를 구성한다. 그리고, 상기 메시지 생성부(514)는 상기 구성된 자원할당메시지를 물리계층의 부호화기(516)로 제공한다. 이후, 상기 자원할당메시지는 물리계층에서 전송 가능한 형태로 가공된 후 안테나를 통해 단말로 송신된다.

다음으로 기지국을 살펴보면, 제어부(512)는 스케줄링을 통해 대역폭 요청 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널을 중계국으로 할당하고, 상기 할당 정보를 메시지 생성부(514)로 제공한다.

상기 메시지 생성부(514)는 상기 제어부(512)로부터의 상기 할당 정보를 이용해서 표 1과 같은 CQICH 할당메시지를 생성하여 물리계층의 부호화기(516)로 제공한다. 이후, 상기 CQICH 할당메시지는 상기 물리계층에서 전송 가능한 형태로 가공된 후 안테나를 통해 중계국으로 송신된다.

상기 CQICH 할당메시지를 전송한 후, 상기 복호화기(508) 내부 CQI채널 복조기(도시하지 않음)는 상기 피드백 채널로 수신되는 신호를 복조하고, 복조 결과인 정보비트열을 상기 제어부(512)로 제공한다. 그러면, 상기 제어부(512)는 상기 복호화기(508)로부터의 정보비트열을 해독하여 중계국으로 대역폭 요청 레인징 코드를 전송한 단말 개수를 파악한다. 그리고, 상기 제어부(512)는 상기 단말 개수를 자원 스케줄링에 이용하고, 상기 스케줄링 결과에 따라 메시지 생성부(514)를 제어한다.

상기 메시지 생성부(514)는 상기 제어부(512)의 제어하에 대역폭 요청 레인징 코드에 응답하는 자원할당메시지(예 : CDMA_Allocation_IE)를 생성하여 물리계층의 부호화기(516)로 제공한다. 여기서, 상기 자원할당메시지는 중계국에 연결된 단말로 전송되는 메시지로서 일 예로 표 2와 같다. 여기서, 기지국은 단말이 올린 레인징 코드를 알 수 없으므로 상기 표 2에서 기간(duration)정보와 대역폭 요청 강제여부 정보만 기록하여 물리계층으로 전달한다. 이와 같이, 일부 정보만 기록된 자원할당메시지는 물리계층에서 전송 가능한 형태로 가공된 후 안테나를 통해 중계국으로 송신된다.

이하, 본 발명의 보나 나은 이해를 돕기 위한 구체적인 적용예를 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 적용예룰 보여준다.

도시된 바와 같이, 단말1(MS1), 단말2(MS2), 단말3(MS3), 단말4(MS4)가 중계국에 연결되어 있는 것으로 가정한다. 이때, 상기 단말들(MS1 내지 MS2)은 데이터를 보내기 위해 자원 요청(또는 대역폭 요청)을 해야 한다. 상기 자원 요청을 하기 위해서는 상향링크 자원이 필요하다. 따라서, 단말들은 대역폭 요청을 위한 레인징 코드(CDMA code)를 레인징 영역을 통해 전송한다. 상기 단말들이 전송한 레인징 코드들이 충돌하지 않는다면, 중계국은 4개의 레인징 코드들을 모두 성공적으로 수신할 수 있다. 즉, 상기 중계국은 상기 단말들이 송신한 레인징 코드들이 대역폭 요청을 위한 코드인지 확인하고, 그럴 경우 코드를 송신한 단말 개수를 미리 할당받은 피드백 채널(CQI채널)을 통해 기지국으로 송신한다. 여기서, 4개의 단말들이 코드를 송신했기 때문에, 중계국은 4(0b000100)라는 값을 상기 기지국으로 송신할 수 있다.

한편, 코드를 송신한 단말 개수를 보고받은 상기 기지국은 스케줄링을 통해 상향링크 자원을 할당하고, 상기 할당 결과에 따른 자원할당메시지(CDMA_Allocation_IE)들을 생성하여 중계국으로 전송한다. 이때, 기지국은 단말이 보낸 레인징 코드 정보를 알 수 없기 때문에, 도시된 바와 같이, 상기 자원할당메시지내 레인징 코드 관련 필드들을 채우지 않고 전송한다. 그리고, 상기 중계국은 상기 기지국으로부터의 자원할당메시지 내 레인징 코드 관련 정보들을 채워서 단말로 릴레이 전송한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 상술한 메시지 구조들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예로서, 당업자라면 용이하게 변형하여 실시할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정 해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 중계국에 연결된 단말이 전송하는 대역폭 요청 레인징 코드를 자원 낭비 없이 효율적으로 처리할 수 있는 이점이 있다. 다시 말해, 대역폭 요청 레인징 코드를 올린 단말 개수가 CQI채널을 통해 기지국으로 보고되기 때문에, 시그널링 오버헤드를 줄일 수 있고 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국의 통신 방법에 있어서,

대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 판단하는 과정과,

할당받은 피드백 채널을 통해 상기 단말 개수를 기지국으로 보고하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말로 자원을 할당하기 위한 자원할당메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과,

상기 자원할당메시지 내 레인징 코드 관련 정보를 기록하여 상기 자원할당메시지를 완성하는 과정과,

상기 완성된 자원할당메시지를 상기 단말로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 피드백 채널은 CQI(Channel Quality Indicator)채널인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 피드백 채널을 할당하는 메시지는 CQICH 할당메시지(CQICH_Allocation_IE)인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 자원할당메시지는 CDMA 할당메시지(CDMA_Allocation_IE)인 것을 특징으로 하는 방법.
다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 통신 방법에 있어서,

대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널을 중계국으로 할당하는 과정과,

상기 피드백 채널을 통해 보고된 상기 단말 개수를 이용해 자원 스케줄링을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 피드백 채널은 CQI(Channel Quality Indicator)채널인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 스케줄링 결과에 따라 상기 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말로 자원을 할당하기 위한 자원할당메시지를 구성하는 과정과,

상기 구성된 자원할당메시지를 상기 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 자원할당메시지 내 레인징 코드 관련 필드들은 정보가 기록되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 자원할당메시지는 CDMA 할당메시지(CDMA_Allocation_IE)인 것을 특징으 로 하는 방법.
다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 중계국 장치에 있어서,

대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 판단하는 제어기와,

상기 단말 개수를 할당받은 피드백 채널을 통해 기지국으로 송신하는 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,

상기 대역폭 요청 레인징 코드를 전송한 단말로 자원을 할당하기 위한 자원할당메시지를 상기 기지국으로부터 수신하는 수신기와,

상기 자원할당메시지 내 레인징 코드 관련 정보를 기록하여 상기 자원할당메시지를 완성하는 메시지 생성기를 더 포함하며,

상기 완성된 자원할당메시지는 상기 송신기에서 실제 전송 가능한 형태로 가공된 후 상기 단말로 송신되는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,

상기 피드백 채널은 CQI(Channel Quality Indicator)채널인 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,

상기 피드백 채널을 할당하는 메시지는 CQICH 할당메시지(CQICH_Allocation_IE)인 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서,

상기 자원할당메시지는 CDMA 할당메시지(CDMA_Allocation_IE)인 것을 특징으로 하는 장치.
다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국의 통신 장치에 있어서,

대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말 개수를 보고하기 위한 피드백 채널을 할당하기 위한 메시지를 중계국으로 송신하는 송신기와,

상기 피드백 채널을 통해 보고된 상기 단말 개수를 이용해 자원 스케줄링을 수행하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서,

상기 피드백 채널은 CQI(Channel Quality Indicator)채널인 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서,

상기 스케줄링 결과에 따라 상기 대역폭 요청 레인징 코드를 송신한 단말로 자원을 할당하기 위한 자원할당메시지를 메시지 생성기를 더 포함하며,

상기 구성된 자원할당메시지는 상기 송신기에서 실제 전송 가능한 형태로 가공된 후 상기 중계국으로 송신되는 것을 특징으로 하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 자원할당메시지 내 레인징 코드 관련 필드들은 정보가 기록되지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
제18항에 있어서,

상기 자원할당메시지는 CDMA 할당메시지(CDMA_Allocation_IE)인 것을 특징으 로 하는 장치.