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KR100675235B1 - 무선 통신 시스템 내에서 매체 접근 제어와 물리층간 데이터의 전송 및 동기화 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템 내에서 매체 접근 제어와 물리층간 데이터의 전송 및 동기화 방법 및 장치 Download PDF

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KR100675235B1
KR100675235B1 KR1020027004997A KR20027004997A KR100675235B1 KR 100675235 B1 KR100675235 B1 KR 100675235B1 KR 1020027004997 A KR1020027004997 A KR 1020027004997A KR 20027004997 A KR20027004997 A KR 20027004997A KR 100675235 B1 KR100675235 B1 KR 100675235B1
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KR
South Korea
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mac
phy
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uplink
Prior art date
Application number
KR1020027004997A
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케네시 엘 스탠우드
게리 리 주니어 사마드
재퀴스 베허
Original Assignee
위-랜, 인코포레이티드
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Publication date
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Application filed by 위-랜, 인코포레이티드 filed Critical 위-랜, 인코포레이티드
Publication of KR20020040897A publication Critical patent/KR20020040897A/ko
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템내에서 매체 접속 제어(MAC) 및 물리 통신 프로토콜 층간 데이터를 효율적으로 전송하고 동기화하기 위한 새로운 방법 및 장치가 제공된다. 전송하려는 MAC 패킷의 길이에 따라, 본 발명은 물리층에 맵핑될 때 MAC 패킷을 분할하거나 연결한다. MAC 패킷이 일 TC/PHY 패킷내에 들어차기에는 너무 길 때에는, 상기 MAC 패킷은 분할되고 얻어진 다중 TC/PHY 패킷은 바람직하게는 동일한 TDD 프레임내에 연이어 전송된다. MAC 패킷이 TC/PHY 패킷보다 짧을 때에는, 예외(예를 들면, 업링크상에서 CPE내 변화 i 혹은 다운링크상에서 변조내 변화)가 적용되지 않는다면, 다음번 MAC 패킷은 현재 MAC 패킷을 단일 TC/PHY 패킷내로 연결하게 된다. 상술한 예외가 적용될 때에는, 다음번 MAC 패킷은 새로운 TC/PHY 패킷 및 이어서 CTG 혹은 MTG상에서 출발하게 된다.
통신 시스템, 데이터 전송, 동기화, 매체 접속 제어

Description

무선 통신 시스템 내에서 매체 접근 제어와 물리층간 데이터의 전송 및 동기화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA TRANSPORTATION AND SYNCHRONIZATION BETWEEN MAC AND PHYSICAL LAYERS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템의 매체 접속 제어(MAC)와 물리 통신 프로토콜 층을 효과적으로 동기화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
계류중인 미국출원 제08/974,376내에 통상 기술된 바와 같이, 무선 통신 시스템은 복수의 가입자 무선국 혹은 복수의 가입자 유닛(고정 및 휴대용)과 고정된 네트워크 기반 사이에 양방향 통신을 손쉽게 한다. 전형적인 통신 시스템으로는 모바일 휴대폰 시스템, 개인 휴대통신(PCS) 및 무선 전화를 포함한다. 이들 무선 통신 시스템의 핵심 목표는 가입자 유닛 유저를 고정된 네트워크 기반(통상 유선 시스템)에 접속할 목적으로 복수의 가입자 유닛과 각각의 기지국간에 요구되는 통신 채널을 제공하려는데 있다. 다중 접속 체계를 갖는 무선 시스템에 있어서, 기본 정보 전송 단위로서 시간 "프레임(frame)"이 사용된다. 각 프레임은 복수의 타임 슬롯(time slots)으로 세분된다. 몇몇 타임 슬롯은 제어 목적으로 사용되고 몇몇 타임 슬롯은 정보 전송 목적으로 사용된다. 가입자 유닛은 전형적으로는 "듀플렉싱(duplexing)" 체계를 사용하여 선택된 기지국과 통신함으로써 접속의 양방향으로 정보를 교환케 한다.
기지국으로부터 가입자 유닛까지의 송신을 통상 "다운링크(downlink)" 전송이라 한다. 한편 가입자 유닛으로부터 기지국까지의 송신은 통상 "업링크(uplink)" 전송이라 한다. 전형적으로, 주어진 시스템의 디자인 한계에 따라, 상기 종래 무선 통신 시스템 기술은 기지국과 가입자 유닛간 정보 교환을 손쉽게 하도록 시분할 듀플렉싱(Time Division Duplexing: TDD) 혹은 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing: FDD)을 사용한다. 상기 TDD 및 FDD 듀플렉싱 체계는 모두 이 기술 분야에서 널리 공지되어 있다.
근래, "대역" 혹은 "광대역" 무선 통신 네트워크는 음성, 데이터 및 비디오와 같은 개선된 광대역 서비스의 전송을 위해 제안되고 있다. 상기 광대역 무선 통신 시스템은 복수의 기지국과 복수의 고정된 가입자 기지국(fixed subscriber stations) 혹은 고객 구내 장비(Customer Premises Equipment: CPE)간 양방향 통신을 손쉽게 한다. 하나의 예시적인 광대역 무선 통신 시스템은 계류중인 미국출원 제08/974,376에 기술되어 있으며, 도 1의 블록도 내에도 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 예시적인 광대역 무선 통신 시스템(100)은 복수의 셀(102)을 포함한다. 각 셀(102)은 기지국(106)과 활동 안테나 어레이(108)를 일차적으로 포함하는 관련 셀 기지국(104)을 포함한다. 각 셀(102)은 셀의 기지국(106)과 셀(102)의 통신 가능 구역을 통하여 고정된 고객 기지국(112)에 위치된 복수의 CPE(110) 사이의 무선 접속을 제공한다. 상기 시스템(100)의 유저로는 가정 및 사업장 고객을 모두 포함한다. 결과적으로, 상기 시스템의 유저들이 다르므로, 다양한 사용처와 대역폭 요구의 필요성을 갖는다. 각 셀은 수백 이상의 가정 및 사업장 CPE를 서비스할 수 있다.
도 1의 광대역 무선 통신 시스템(100)은 복수의 CPE(110)에 대해 전형적인 "주문형 대역폭(bandwidth-on-demand)"을 제공한다. CPE(110)은 CPE에 의해 공급되는 고객에 의해 요구되는 서비스의 유형과 품질에 기초하여 개별 기지국(106)으로부터 대역폭 할당을 요구한다. 광대역 서비스가 다르면 다른 대역폭과 레이턴시 요구(latency requirements)를 갖는다. 고객에게 이용가능한 서비스의 유형과 품질은 다양하고 선택가능하다. 주어진 서비스에 소요되는 대역폭 양은 정보 속도와 이들 서비스에 의해 요구되는 서비스의 품질(그리고 계정 대역폭 이용가능성 및 기타 시스템 파라미터도 고려하여야 함)에 의해 결정된다. 예를 들어, T1형 연속 데이터 서비스는 전형적으로 잘 제어된 전송 레이턴시를 갖는 다수의 대역폭을 필요로 한다. 종료시까지, 이들 서비스는 각 프레임에 대하여 일정한 대역폭 할당을 필요로 한다. 대조적으로, 인터넷 프로토콜 데이터 서비스(TCP/IP)와 같은 데이터 서비스의 소정의 유형은 버스트적(bursty)이거나, 종종 유휴상태(이는 어떠한 경우에 0 대역폭을 필요로 할 수 있음)이고, 활동시의 지연 편차(delay variation)에 상대적으로 둔감하다. 상기 기지국 매체 접속 제어(Media Access Control: MAC)는 물리 채널 상에 이용가능한 대역폭을 업링크 및 다운링크상에 할당한다. 상기 업링크 및 다운링크 서브 프레임 내에서, 상기 기지국 MAC는 서비스의 품질(Quality of Service :QoS)에 의해 부여되는 우선권과 규칙에 따른 여러 가지 서비스 사이에 이용가능한 대역폭을 할당한다. 상기 MAC는 MAC "층(layer)"(TCP/IP와 같은 상위 정보 층)과 "물리층"(물리 채널 상의 정보)사이에 데이터를 전송한다.
다양한 CPE 서비스 요구 및 어떤 하나의 기지국에 의해 서비스되는 다수의 CPE로 인해, 도 1에 도시한 바와 같은 광대역 무선 통신 시스템에서의 대역폭 할당 프로세스는 매우 복잡할 수 있다. 특히 MAC과 물리 통신 프로토콜 층간 동기화를 유지하는 동안 데이터를 신속하게 전송할 때 그러하다. 기지국은 데이터 프로토콜의 사용을 통하여 MAC와 물리층 사이에 많은 다른 데이터 유형(예를 들면, T1 및 TCP/IP)을 전송한다. 통신 프로토콜의 일 목적은 MAC과 물리층 사이의 데이터 전송을 효과적으로 하는 데 있다. 통신 프로토콜은, 데이터가 전송도중 손실될 경우, MAC과 물리층 사이에 동기화 유지 필요성과 임의의 주어진 시간에 최대 대역폭에서 데이터를 전송할 필요성이 균형을 유지시켜야 한다.
종래 기술의 통신 프로토콜들은 무선 통신 시스템 내에서 데이터를 전송하기 위해 제안되어 왔다. 하나의 종래 기술 중, 통신 프로토콜은 헤더(header)와 페이로드(payload)를 포함하는 가변 길이 데이터 패킷(variable length data packets)을 사용하여 물리층에 MAC 메세지를 전송하기 위한 시스템을 교시한다. 종래 기술에 있어서, 헤더는 물리층 경계에서 출발하고 페이로드 길이와 다음번 데이터 패킷의 위치와 같은 정보를 무선 통신 시스템에 제공한다. 전형적으로, 상기 통신 프로토콜은 가변 길이 데이터 패킷을 매개로 하여 적당한 대역폭 사용을 제공한다. 그러나, 이와 같은 프로토콜 유형은 시스템이 헤더를 손실할 경우, 프로토콜이 물리층 경계의 개시 시점에서 다음번 헤더를 발견할 때까지 모든 후속 데이터를 감시하기 때문에, MAC와 물리층 사이에 불량한 동기화를 제공한다. 그러면, 상기 시스템은 물리층 경계로부터 데이터를 사용하기 시작한다. 따라서, 상기 가변 길이 데이터 패킷 프로토콜은 상대적으로 다량의 수신된 데이터(즉, 손실 헤더와 다음번 물리 경계 사이에 수신된 데이터)를 손실하게 된다. 그러므로 무선 통신 시스템에 있어서 사용하기에 비효율적인 통신 프로토콜인 것이다.
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또 다른 종래 기술 프로토콜은 고정 길이 데이터 패킷을 사용하여 MAC 메세지를 전송하는 시스템을 교시한다. 이들 시스템에 따르면, 메세지는 항상 다른 메세지에 비례하여 고정된 위치에서 시작한다. 상기 시스템이 메세지 중 일부를 손실할 경우, 다음번 고정된 위치에서 다음 메세지를 발견할 수 있기 때문에, 상기 프로토콜은 단지 하나의 메세지만을 잃게 된다. 따라서, 이 같은 고정 길이 데이터 패킷 프로토콜은 물리층을 동기화하기 적당한 MAC를 제공한다. 그러나, 고정 길이 데이터 패킷은 어떤 주어진 데이터 유형으로부터 가장 큰 메세지를 수용할 만큼 충분히 커야만 하기 때문에, 고정 길이 데이터 패킷 프로토콜은 불량한 대역폭 사용을 제공한다. 대부분의 메세지가 상기 가장 큰 메세지 보다는 훨씬 작기 때문에, 고정 길이 패킷 프로토콜은 전형적으로는 정규 기준상다량의 대역폭을 소비하게 된다.
따라서, 무선 통신 시스템에 있어서 MAC와 물리층 사이에 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 데이터의 전송 및 동기화 방법과 장치에 대한 필요가 존재한다. 데이터의 전송 및 동기화 방법과 장치는 무선 통신 시스템의 업링크상에서 주파수를 생성하고 대역폭 할당 요구를 변경하는 임의의 많은 CPE를 수용하여야 한다. 데이터의 전송 및 동기화 방법과 장치는 업링크 및 다운링크 양방향에서 복수의 기지국과 복수의 CPE간 교환되는 메세지에 의해 소비되는 대역폭 양의 관점에서 볼 때 효율적이어야 한다. 또한, 상기 데이터의 전송 및 동기화 방법과 장치는 데이터내 큰 손실을 방지하도록 메세지 일부을 손실한 경우, 다음번 데이터 메세지에 신속하게 동기화되어야 한다. 본 발명은 이와 같은 데이터의 전송 및 동기화 방법과 장치를 제공한다.
본 발명은 무선 통신 시스템 내에서 MAC와 물리층 사이에 데이터를 효율적으로 전송하고 동기화하기 위한 새로운 방법 및 장치를 제공한다. 상기 방법과 장치는 무선 통신 시스템 내에서 사용하지 않는 대역폭의 양을 줄인다. 본 발명은 이롭게도 데이터 메세지 헤더가 데이터 혹은 에어 링크(air link)에 따라 손실될 때 다음번 데이터 메세지에 신속히 동기화한다. 본 발명은 통신 시스템에 있어서 데이터를 효율적으로 전송하도록 데이터 포맷과 데이터 전송 기술의 결합을 이용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, MAC 패킷용 데이터 포맷은 바람직하게 길이가 가변한다. 전송되는 MAC 패킷의 길이에 따라, 본 발명은 물리층에 대한 맵핑(mapping)도중 MAC 패킷을 단편화하거나 연결한다. 상기 물리층은 고정 길이 페이로드를 갖는 TC/PHY(Transmission Convergence/Physical) 패킷을 포함한다. 본 발명은 TC/PHY 패킷 내로 가변 길이 MAC 패킷을 전송 및 맵핑하는 새로운 기술을 포함한다.
본 발명에 의하면, 본 발명의 방법은 MAC 패킷을 취득함으로써 데이터를 전송 및 동기화하는 기술을 개시한다. 상기 방법은 MAC 패킷이 현재 TC/PHY 패킷의 페이로드 내에서 이용가능한 비트보다 더 긴지를 판정한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 MAC 패킷을 단편화하고, 그 단편(fragment)을 연속 TC/PHY 패킷에 맵핑한다. 본 발명의 방법과 장치는 FDD 혹은 TDD 통신 시스템 내에서 사용하도록 채택될 수 있다. TDD 시스템 내에서 사용될 경우, 연속 TC/PHY 패킷은 바람직하게는 동일한 TDD 프레임 내에 연속하여 전송되는 것이 좋다.
상기 방법이 MAC 패킷이 본 발명의 TC/PHY 패킷의 페이로드 내에서 이용가능한 비트보다 짧다고 판정되면, 상기 방법은 MAC 패킷의 맵핑을 진행한다. TC/PHY 패킷에 대하여 상기 MAC 패킷을 맵핑한 다음, 상기 방법은 다음 MAC 패킷이 TC/PHY 패킷 내의 이전 MAC 패킷과 맵핑되어야 하는지를 결정한다. 다음 2가지 조건 중 어느 것도 적용되지 않는다면, 상기 방법은 다음번 MAC 패킷과 이전 패킷을 연결할 것이다. 제1 조건은 다운링크상에서 변조의 변화이다. 이같은 변화시, 새로운 변조에서 제1 패킷은 변조 전이 갭(Modulation Transition Gap :MTG)에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷 내에서 출발하다. 제2 조건은 업링크상에서 CPE의 변화이다. 이 같은 변화시, 다음번 CPE로부터의 제1 패킷은 CPE 전이 갭(CPE Transition Gap: CTG)에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷 내에서 출발한다. 다른 조건이 적용되지 않는다면, 상기 방법은 상술된 방법과 동일한 TC/PHY 패킷내에서 다음번 MAC 패킷과 이전 패킷을 맵핑하게 된다.
도 1은 본 발명에 사용하기 위해 채택된 광대역 무선 통신 시스템의 간단한 블록도이다.
도 2는 본 발명을 실시함에 있어 도 1의 통신 시스템에 의해 사용될 수 있는 TDD 프레임 및 멀티프레임 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 무선 통신내에서 복수의 CPE로 정보를 전송하도록 기지국에 의해 사용될 수 있는 전형적인 다운링크 서브프레임을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 데이터 전송 및 동기화 방법에 사용하도록 채택된 전형적인 업링크 서브프레임을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명을 실시함에 있어 도 1의 통신 시스템에 사용하기 위한 전형적인 데이터 전송 구조를 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명을 실시함에 있어 도 1의 통신 시스템에 의해 사용하기 위한 전형적인 가변 길이 MAC 다운링크 패킷 포맷을 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명을 실시함에 있어 도 1의 통신 시스템에 의해 사용하기 위한 전형적인 고정 길이 MAC 다운링크 패킷 포맷을 도시한 도면이다.
도 6c는 본 발명을 실시함에 있어 도 1의 통신 시스템에 의해 사용하기 위한 전형적인 가변 길이 MAC 업링크 패킷 포맷을 도시한 도면이다.
도 6d는 본 발명을 실시함에 의해 도 1의 통신 시스템에 의해 사용하기 위한 전형적인 고정 길이 MAC 업링크 패킷 포맷을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 사용하기 위해 채택된 전형적인 TC/PHY 패킷을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 PHY 층에 대한 MAC 패킷의 전형적인 4단계 맵핑을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 PHY 요소에 대한 MAC 메세지의 전형적인 다운링크 맵핑을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 PHY 요소에 대한 MAC 메세지의 전형적인 업링크 맵핑을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 데이터 전송 및 동기화 방법을 도시한 흐름도이다.
여러 도면내에서 유사한 참조부호는 유사한 요소를 지시한다.
상기 상세한 설명을 통하여, 바람직한 실시예 및 도시한 예들은 본 발명을 한정하기보다는 실시예로서 간주되어야 할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 광대역 무선 통신 시스템 내에서 데이터를 전송 및 동기화하기 위한 방법과 장치이다. 광대역 무선 통신 시스템과, 복수의 유저에 의해 공유된 물리 통신 매체를 갖는 그런 물질을 위한 임의의 통신 시스템의 주요 성능 기준은, 상기 시스템이 얼마나 효율적으로 물리 매체를 사용하는가이다. 무선 통신 시스템이 공유 매체 통신 네트워크이기 때문에, 가입자에 의한 네트워크로의 접속과 전송이 제어되어야 한다. 무선 통신 시스템에 있어서, MAC 통신 프로토콜은 전형적으로 물리 매체에 대한 유저의 접속을 제어한다. MAC은 가입자가 물리 매체 상에서 전송하는 것이 허용되는 때를 결정한다. 게다가, 경쟁이 허용되는 경우, 상기 MAC은 경쟁 프로세스를 제어하고 발생하는 임의의 충돌들을 해결한다.
도 1에 도시된 시스템에 있어서, 상기 MAC는 전형적으로 기지국(106)(몇몇 실시예에서, 상기 소프트웨어는 기지국과 CPE 모두 내에서 프로세서상에서 실행될 수 있음)에 의해 처리되는 소프트웨어에 의해 실행된다. 상기 기지국(106)은 전송권에 대한 요구를 수신하고 CPE(110)와 관련된 우선권, 서비스 유형, 서비스 품질 및 기타 요인을 고려하여 이용가능한 시간 내에 이들 요구를 승락한다. CPE(110)에 의해 제공된 서비스는 다양하며, PBX로부터 보이스 트렁크(voice trunks)와 같은 TDM 정보를 포함한다. 서비스 스펙트럼의 다른 말단에서, 상기 CPE는 공지된 월드 와이드 웹(World Wide Web) 혹은 인터넷으로 통신하는 버스트적(bursty)이지만 지연에 내성이 있는(delay-tolerant) 컴퓨터 데이터를 업링크시킬 수 있다.
상기 기지국 MAC는 업링크와 다운링크 통신 링크 모두에 대하여 대역폭을 맵핑하고 할당한다. 이들 맵은 기지국에 의해 개발되고 유지되며 업링크 서브프레임 맵(Uplink Sub-frame Maps)과 다운링크 서브프레임 맵(Downlink Sub-frme Maps)으로 언급된다. 상기 MAC는 T1, E1과 같은 높은 우선권 일정 비트 속도(Constant Bit Rate: CBR) 서비스 및 유사한 CBR 서비스에 의해 부여된 대역폭 요구를 수용하기에 충분한 대역폭을 할당하여야 한다. 또한, 상기 MAC는 인터넷 프로토콜(IP) 데이터 서비스와 같은 낮은 우선권 서비스에 따라 남아있는 시스템 대역폭을 할당하여야 한다. 상기 MAC는 상당히 가중된 큐잉(fair-weighted queuing) 및 라운드-로빈 큐잉(round-robin queuing)과 같은 다수의 QoS 의존 기술을 사용하여 이들 낮은 우선권 서비스 사이에 대역폭을 분배한다.
도 1에 도시된 통신 시스템의 다운링크는 지점-대-다중점 기초(point-to-multi-point basis)(예를 들어, 기지국(106)으로부터 복수의 CPE(110)까지)로 작동한다. 계류중인 미국출원 제08/974,376에 기술된 바와 같이, 중심 기지국(106)은 다수 섹터에 대해 동시 전송가능한 섹터화된 활동 안테나 어레이(sectored active antenna array)(108)를 포함한다. 상기 시스템(100)의 일 실시예에 있어서, 상기 활성 안테나 어레이(108)는 동시에 6개의 독립 섹터로 전송한다. 주어진 주파수 채널과 안테나 섹터 내에서, 모든 기지국은 동일한 전송을 수신한다. 상기 기지국은 다운링크 방향 내에서 작동하는 송신자만 있으므로, 시간을 업스트림(업링크) 및 다운스트림(다운링크) 전송 기간으로 분할하는 전체 시분할 듀플렉싱을 제외하고는, 다른 기지국과 조정없이 전송된다. 상기 기지국은 섹터(및 주파수) 내의 모든 CPE로 브로드캐스트(broadcast)된다. 상기 CPE는 수신된 메세지 내의 어드레스를 모니터하고, 이들에 어드레스된 것들만 보유한다.
상기 CPE(110)은 기지국 MAC에 의해 제어되는 요구를 기초로 하여 업링크를 분할한다. CPE에 의해 이용되는 서비스의 등급에 따라, 상기 기지국은 선택된 CPE 연속권을 등록하여 업링크상에 전송할 수 있거나, 상기 전송권은 CPE로부터 요구를 수령 후, 기지국에 의해 등록될 수 있다. 개별적으로 어드레스된 메세지에 부가하여, 메세지들은 기지국에 의해 모든 CPE에 대한 브로드캐스트뿐만 아니라 멀티캐스트 그룹(제어 메세지 및 비디오 분배는 멀티캐스트 어플리케이션의 예임)으로 보내어질 수 있다.
프레임 맵-업링크 및 다운링크 서브프레임 맵핑
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 기지국(106)은 업링크 및 다운링크 통신 링크에 할당된 대역폭의 서브프레임 맵을 유지한다. 계류중인 미국출원 제08/974,376에 상세히 기술된 바와 같이, 상기 업링크 및 다운링크는 시분할 듀플렉싱(혹은 "TDD") 방식으로 멀티플렉싱되는 것이 바람직하다. 본 발명이 TDD 시스템에서의 그 어플리케이션을 참조하여 기술되었다고 하여도, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 통신 분야에서 숙련된 자라면 본 발명의 방법과 장치가 FDD 시스템에도 사용하기 용이하다는 것을 인식할 것이다.
TDD 시스템 내에서의 사용을 위해 채택된 일 실시예에 있어서, 프레임은 N 연속 시간권 혹은 타임 슬롯(여기서 N은 상수이다)를 포함하는 것으로 정의된다. 이 "프레임-기준" 방법에 따르면, 상기 통신 시스템은 다운링크 전송에만 제1 N1 타임 슬롯(여기서 N은 0보다 크거나 혹은 N1과 동일하다)을 다이내믹하게 구성한다. 잔류 N2 타임 슬롯는 업링크 전송에만 다이내믹하게 구성된다(N2=N-N1). 이같은 TDD 프레임-기준 체계하에서, 상기 다운링크 서브프레임은 바람직하게 먼저 전송되어, 프레임 동기화에 필요한 정보 앞에 놓인다.
도 2는 본 발명을 실시함에 있어 통신 시스템(도 1 참조)에 의해 사용될 수 있는 TDD 프레임 및 멀티프레임 구조(200)를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같은, 상기 TDD 프레임(200)은 복수의 물리 타임 슬롯(PS)(204, 204')으로 세분된다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 프레임은 존속 기간이 1ms이며 800개의 물리 타임 슬롯을 포함한다. 이와 달리, 본 발명은 다소 길거나 짧은 존속 기간을 갖는 프레임과 다소 크거나 작은 PS와 함께 사용될 수 있다. 이용가능한 대역폭은 소정수인 PS의 단위로 기지국에 의해 할당된다. 공지된 리드-솔로몬 엔코딩 방법과 같이, 디지털 엔코딩의 몇몇 형태는 정보 요소(PI)로서 언급되는 소정 수의 비트 유닛을 통해 디지털 정보에 대해 수행된다. 변조는 프레임 내에서 다양할 수 있으며, 선택된 PI를 전송하는데 요구되는 PS의 수(따라서 시간량)를 결정할 수 있다.
계류중인 미국출원 제08/974,376에 보다 상세히 기술된 바와 같이, 도 1에 도시된 광대역 무선 통신 시스템의 일 실시예에 있어서, 상기 TDD 프레임은 적응적인 것이 바람직하다. 즉, 다운링크 대 업링크에 할당된 PS의 수는 시간에 따라 다양하다. 본 발명의 데이터 전송 및 동기화 방법과 장치는 FDD 및 TDD 통신 시스템 모두에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 도 2에 도시된 것과 유사한 프레임과 멀티프레임 구조를 사용하여, 적응적 및 고정된 TDD 프레임 모두에서 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주기 기능을 돕기 위해서는, 멀티프레임(202)이 멀티프레임(206)으로 그룹화되고, 상기 다중 멀티프레임(206)은 하이퍼프레임(hyper-frames)(208)로 그룹화된다. 일 실시예에 있어서, 각 멀티프레임(206)은 2개의 프레임(202)을 포함하며, 각 하이퍼프레임은 22개의 멀티프레임(206)을 포함한다. 본 발명에는 다른 프레임, 멀티프레임 및 하이퍼프레임 구조가 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 각 멀티프레임(206)은 16개의 프레임(202)을 포함하며, 각 하이퍼프레임(208)은 32개의 멀티프레임(206)을 포함한다. 본 발명을 실시하는데 사용되는 전형적인 다운링크 및 업링크 서브프레임이 도 3 및 4에 각각 도시되었다.
다운링크 서브프레임 맵
도 3은 복수의 CPE(110)에 정보를 전송하도록 기지국(106)에 의해 사용될 수 있는 다운링크 서브프레임(300)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 상기 기지국은 바람직하게는 다운링크 대역폭 할당을 반영하는 다운링크 서브프레임 맵을 유지한다. 상기 다운링크 서브프레임(300)은 바람직하게는 프레임 제어 헤더(302), 변조 유형(예를 들어 PS(304) 데이터는 QAM-4 변조 체계를 사용하여 변조되며, PS(304') 데이터는 QAM-16등을 사용하여 변조됨)으로 그룹화되고, 상이하게 변조된 데이터를 분할하는데 사용되는 관련된 변조 전이 캡(MTG)(306)에 의해 분할될 수 있는 복수의 다운링크 데이터 PS(304), 및 전송/수신 전이 갭(308)을 포함한다. 어떠한 선택된 다운링크 서브프레임에 있어서, 어떠한 일 이상의 달리 변조된 데이터 블록은 부재일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 변조 전이 갭(MTG)(306)은 존속 기간 내 0 PS이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임 제어 헤더(302)는 동기화 및 균등화 목적으로 물리 프로토콜 층(혹은 PHY)에 의해 사용되는 프리앰블(310)을 포함한다. 상기 프레임 제어 헤더(302)는 또한 PHY(312) 및 MAC(314) 모두에 대한 제어 섹션을 포함한다.
상기 다운링크 데이터 PS는 CPE(110)에 대해 데이터와 제어 메세지를 전송하기 위해 사용된다. 상기 데이터는 바람직하게는 엔코드되고(예를 들어, 리드-솔로몬 엔코딩 체계 사용) 선택된 CPE에 의해 사용된 현 작동 변조에서 전송된다. 데이터는 QAM-4, 이어서 QAM-16, 이어서 QAM-64와 같은 소정의 변조 순서로 전송된다. 상기 변조 전이 갭(306)이 만약 존재한다면, 데이터를 전송하는데 사용되는 변조 체계를 분할하는데 사용된다. 상기 프레임 제어 헤더(302)의 PHY 제어부(312)는 바람직하게는 변조 체계가 변화하는지에 대한 PS(304)의 식별을 지시하는 방송 메세지를 포함한다. 최종적으로 도 3에 도시된 바와 같이, Tx/Rx 전이 갭(308)은 다운링크 서브프레임과 업링크 서브프레임을 분할한다.
업링크 서브프레임 맵
도 4는 본 발명의 데이터 전송 및 동기화 발명에 사용되도록 채택된 업링크 서브프레임(400)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 본 발명의 데이터 전송 및 동기화 방법과 장치에 따르면, 상기 CPE(110)(도 1)은 그 관련된 기지국(106)에 정보(대역폭 요청 포함)를 전송하도록 업링크 서브프레임(400)을 사용한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 업링크 프레임 동안 CPE(110)에 의해 전송되는 MAC 제어 메세지의 3가지 주 부류로는 (1) CPE 등록을 위해 저장되어 있는 경쟁 슬롯 내에 전송되는 것(등록 경쟁 슬롯(402)), (2) 대역폭 할당을 위한 멀티캐스트 및 브로드캐스트에 응답하기 위해 저장되어 있는 경쟁 슬롯 내에 전송되는 것(대역폭 요구 경쟁 슬롯(404)) 및 (3) 개별 CPE에 특별히 할당된 대역폭 내에 전송되는 것(CPE 스케줄 데이터 슬롯(406))이 있다.
경쟁 슬롯(즉, 경쟁 슬롯(402 및 404))에 할당된 대역폭은 함께 그룹화되고 소정의 변조 체계를 사용하여 전송된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 경쟁 슬롯(402 및 404)는 QAM-4 변조를 사용하여 전송된다. 전류 대역폭은 CPE에 의해 그룹화된다. 그 스케줄 대역폭 동안, CPE(110)는 CPE(110)와 관련 기지국(106) 사이의 전송에 있어 환경적 요인의 영향에 의해 결정된 고정 변조로 전송된다. 업링크 서브프레임(400)은 도 3을 참조하여 상술된 변조 전이 갭(MTG)(306)과 유사한 기능을 제공하는 복수의 CPE 전이 갭(CTG)(408)을 포함한다. 즉, 상기 CTG(408)는 업링크 서브프레임(400) 동안 다양한 CPE(110)로부터 전송을 분할한다. 일 실시예에 있어서, 상기 CTG(408)은 존속 기간 내에 2개의 물리 슬롯이다. 전송 CPE는 바람직하게는 CTG(408)의 2개의 PS 동안 1개의 PS 프리앰블을 전송하며, 이에 의해 기지국이 새로운 CPE(110)를 동기화하도록 한다. 다중 CPE(110)는 등록 경쟁 기간 내에 전송함과 동시에 충돌을 초래한다. 충돌이 일어날 때 기지국은 반응하지 않을 수 있다. 상기 다운링크와 업링크 서브프레임은 무선 통신 시스템 내에서 층을 이루어 데이터를 전송하기 위한 메카니즘을 제공한다.
광대역 무선 통신 시스템 내에서 층을 이루어 데이터를 전송하는 구조
본 발명의 중요한 특징은 보다 큰 통신 프로토콜 층(연속 등록(이하 "CG"라 한다) 및 요구 할당 다중 접속(Demand Assigned Multiple Access: DAMA))을 추상화하는 능력에 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 기지국(106)은 서비스 접속 지점(Service Access Point: SAP)과 MAC를 통한 물리 데이터 사이에 계층화된 데이터를 전송 구조를 유지한다. 다수의 SAP는 다른 통신프로토콜 및 레이턴시 요구를 갖는다. 발췌의 최상위 레벨에서, T1와 같은 CG 데이터 서비스는 전형적으로 잘 제어된 전송 레이턴시를 갖는 다량의 대역폭을 요구한다. 대조적으로, 인터넷 프로토콜 데이터 서비스(TCT/IP)와 같은 DAMA 데이터 서비스는 버스트적이며 종종 유휴하며(어떠한 경우에는 0 대역폭을 필요로 한다), 활성화시 지연 편차에 상대적으로 둔감하다. 층을 이루어 데이터를 전송하는 구조는 광대역 무선 통신 시스템에 있어서 다수 SAP로 접속하는 메카니즘을 제공한다.
도 5는 본 발명에 사용하기 위한 데이터를 전송하는 구조의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컨버전스 서브프로세스(Convergence Subprocess: CS) 층 및 MAC 층(502,504)은 광대역 무선 통신 시스템을 가로질러 데이터를 전송하도록 접속된다. 컨버전스 서브프로세스 및 그 서비스 접속점은 서비스의 특정한 접속을 설정하고 유지하며 데이터를 전송하기 위해 보다 큰 통신 프로토콜 층에 대한 접촉 영역을 제공한다. 데이터의 컨버전스 서브프로세스는 이 기술분야에서 잘 알려져 있다. 그러한 컨버전스 서브프로세스 중 하나가 Harry J.R. Dutton 및 Peter Lenhard이 기술하고 Prentice Hall이 1995년 10월 편집한 책자 "동기화 전송 모드(ATM), 기술적 검토", 제2판, p3-21-3-24내 에 기술되어있다. 상기 MAC는 시분할 다중통신(TDM), 상위 레벨 제어 메세지(HLCM), 연속 등록(CG) 및 요구 할당 다중 접속(DAMA)과 같은 통신 프로토콜의 상위 층에 SAP를 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 MAC는 바람직하게는 2개의 층, 상위 레벨 매체 접속 중재(이하 "HL-MAA"이라 한다)층(502) 및 하위 레벨 매체 접속 중재(이하, "LL-MAA"라 한다) 층(504)을 갖는다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 HL-MAA(502)는 다중 기능을 제공한다. 상기 HL-MAA(502)는 바람직하게는 기지국(이하, "BS"라 한다) 제어, CPE 등록, 데이터의 접속설정과 유지, 및 부하 평준화 기능을 위하여 상위 레벨 프로토콜 층에 접속한다. 컨버전스 서브프로세스 층을 통하여, 상기 BS HL-MAA는 대역폭 이용가능성 및 접속 특정 대역폭 한계의 둘다에 기초하여 서비스의 다양한 수준에서 저장되어 있는 접속 요구를 수용 혹은 거절하면서 BS내 상위 층과 상호작용한다. 상기 HL-MAA (502)는 또한 바람직하게는 데이터의 물리 채널에 부하 평준화(load leveling)을 제공한다. 상기 MAC의 BS HL-MAA 서브프로세스 층은 또한 물리 채널을 가로질러 대역폭 할당과 부하 평준화를 제어하는 것이 바람직하다. 상기 BS HL-MAA는 MAC 도메인내 모든 물리 채널 상에 부하를 알게 된다. 존재하는 접속은 다른 물리 채널로 이동되어 섹터 내에의 대역폭 사용에 대해 보다 우수한 균형을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 LL-MAA(504)는 CPE와 BS MAC간 접속을 제공한다. 상기 LL-MAA(504)는 바람직하게는 개별 물리 채널 상에 대역폭 할당을 수행한다. 각 물리 채널은 BS LL-MAA에 상응하는 경우를 갖는다. 유사하게, 각 CPE는 CPE LL-MAA의 상응하는 경우를 갖는다. 따라서, 상기 LL-MAA는 HL-MAA보다 전송 컨버전스(이하 "TC"라 한다)(506) 및 물리(PHY) 층(508)과 보다 잘 결합된다. 상기 BS LL-MAA는 바람직하게는 각 CPE와의 통신에 사용되는 대역폭 요구, 제어 메세지 요구 및 특정 변조에 기초하여, 어떤 주어진 시간에서 이용가능한 대역폭의 실제의 양을 결정함에 있어 BS HL-MAA에 협조한다. 상기 BS LL-MAA는 바람직하게는 CPE에 전송하기 위하여 다운링크 데이터를 패키지화한다. 상기 CPE LL-MAA는, CPE의 할당 대역폭에 대한 범주 내에 한정되는 것을 제외하고는, BS LL-MAA와 동일한 대역폭 할당 알고리즘을 사용하여 업링크 데이터를 패키지하는 것이 바람직하다. 상기 LL-MAA(504)는 다중 시분할 듀플렉싱(TDD) 프레임을 가로질러 메세지를 분할할 수 있다.
본 발명의 데이터 전송 및 동기화 방법은 물리(PHY) 층(508)으로부터 상대적으로 분리된 가변 길이 MAC 패킷을 전송하기 위해 고정 길이 전송 컨버전스/물리 TC/PHY 패킷에 의존한다. 상기 전송 컨버전스(TC) 층(506)은 MAC 층 (502,504) 및 PHY 층(508) 사이에 분리 수단(de-couple means)을 제공한다. 후술한 TC/PHY 패킷 포맷과 MAC 패킷 및 헤더 포맷 섹션에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는 가변 길이 MAC 패킷과 고정 길이 TC/PHY 패킷을 사용한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예는, 바람직하게 BS로부터 다수의 CPE 중 어느 하나에 데이터를 전송함에 있어 다운링크 및 업링크 서브프레임 맵을 사용한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 MAC는 상술된 바와 같이 그리고 계류중인 미국출원 제09/316,518에 기술된 바와 같이, 데이터를 전송하는데 있어 적응형 프레임 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 적응형 프레임 구조에 의해 전송된 데이터는 포맷된 정보 혹은 "패킷" 셋트를 포함한다. 본 발명에 사용하도록 채택된 일 MAC 패킷 포맷이 후술되어 있다. 이 기술 분야에서 숙련된 자라면 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이 대체 MAC 패킷 포맷이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
MAC 패킷 포맷-헤더 및 페이로드
MAC 패킷 데이터는 무선 통신 시스템 내의 상위 통신 프로토콜 층(예를 들어 CG 및 DAMA)과 하위 통신 프로토콜 층(예를 들어, TC 및 PHY) 사이에 교환되는 데이터를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모든 어플리케이션에 대한 데이터는 접속 ID 및 다양한 상태 비트를 포함하는 헤더가 전치하는 패킷으로 전송된다. 상기 접속 ID는 기지국이 이들을 전송하는 데이터를 식별할 수 있도록 사용자 기지국에 대한 메카니즘을 제공한다. 상기 유저 기지국은 접속 ID에 의해 참조된 정보에 기초하여 적절하게 패킷을 처리한다.
MAC 데이터는 TDD 프레임(200)을 가로질러 분할될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이러한 분할은 MAC 헤더를 사용하여 달성된다. 상기 MAC 헤더는 TDD 프레임(200)을 가로질러 단편화를 제어하며 제어 및 라우팅 문제를 취급하는데 사용된다. 바람직한 최소 단편 사이즈 및 단편화 단계 사이즈는 "등록 결과" 메세지내 CPE에 주어진다. "시작"과 "연속" 단편은 바람직하게 적어도 최소 단편 사이즈이어야 한다. 이보다 더 큰 경우, 추가 사이즈는 단편화 단계 사이즈의 배수인 것이 좋다. 말단 단편과 비단편화 MAC 패킷은 단편화 최소값 및 단계 사이즈 필요성으로부터 면제되는 것이 바람직하다.
TDD 프레임(200) 내에, MAC에 의한 접속상태로 전송된 데이터는 비단편화될 수 있거나(단일 TDD 프레임(200) 내에 전송됨), 혹은 몇 개의 연속 패킷에 의해 분할되는, 시작 패킷과 말단 패킷을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, MAC 패킷의 포맷은 헤더와 페이로드를 포함한다. 상기 MAC 헤더는 두 개의 구분되는 포맷, 즉 표준 MAC 헤더와 축소된 MAC 헤더를 포함하는 것이 바람직하다. 기지국과 CPE의 특정 네트워크가 표준 MAC 헤더만 또는 축소된 MAC 헤더만을 사용하는 것이 바람직할 것이기 때문에, 이들 2가지 헤더 포맷은 서로 양립할 수 없는 것이 바람직하다. 표준 MAC 헤더는 데이터 혹은 에어 인터페이스(air interface)를 통해 가변 길이 데이터 패킷을 지원한다. 축소된 MAC 헤더는 데이터 혹은 에어 인터페이스를 통해 고정 길이 데이터 패킷을 지원한다. 바람직한 다운링크 MAC 헤더는 상기 바람직한 업링크 MAC 헤더와는 약간 다르다.
도 6a는 본 발명에 사용하기 위해 채택된 표준 MAC 다운링크 패킷 포맷(600a)의 바람직한 실시예의 포맷을 도시한 도면이다. 특정 필드, 필드 길이 및 필드 구조가 도 6a에 참조로 도시되어 있지만, 통신 분야에서 숙련된 자라면 대체 구조가 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 표준 MAC 다운링크 패킷 포맷(600a)은, 바람직하게는 표준 MAC 다운링크 헤더(640) 및 가변 길이 페이로드(622)를 포함한다. 상기 표준 MAC 다운링크 헤더(640)는, 바람직하게 총길이가 6 바이트인 9 개의 다른 필드를 포함한다. 상기 표준 MAC 다운링크 헤더(640)는, 길이가 바람직하게 1 비트인 헤더 플래그 필드(604)로부터 시작한다. 도시된 실시예에 있어서, 헤더 플래그 필드(604)는 가변 길이 패킷만을 허용하는 시스템 내에서는 논리값 1로 설정된다. 따라서, 상기 헤더 플래그 필드(604)는, 표준 MAC 헤더가 가변 길이 데이터 패킷을 지원하기 때문에, 표준 MAC 다운링크 헤더(640)에 대해 항상 논리값 1로 설정되게 된다. 상기 헤더 플래그 필드(604)에는 파워 제어(PC) 필드(606)가 후속한다.
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상기 파워 제어 필드(606)는 CPE 파워의 빠르고 작은 조정을 제공하며, 길이는 2 비트인 것이 바람직하다. 상기 파워 제어 필드(606)는 절대적이라기보다는 상대적인 양으로 CPE의 파워를 조정하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 파워 제어 필드(606) 중 2 비트는 다음 논리값으로 지정된다. 즉, "00은 파워를 변화하지 않음, 01은 파워를 소폭 증가, 11은 파워를 소폭 감소, 10은 미래 사용을 위해 저장"이다. 암호화(E) 비트 필드(608)가 파워 제어 필드(606)에 후속하는 것이 바람직하다. 상기 암호화 비트 필드(608)는 페이로드에 대한 정보를 제공하며 길이가 1 비트이다. 상기 페이로드가 암호화될 때, 상기 암호화 비트 필드(608)는 논리값으로 설정되며, 그렇지 않다면 논리값 0으로 설정된다. 상기 MAC 헤더는 항상 암호화되지 않은 채 전송된다. 상기 암호화 비트 필드(608)는 접속 ID 저장 필드(610)로 이어진다. 접속 ID 저장 필드(610)는 접속 ID(CID) 필드(612)(후술)의 미래 확장을 위한 수단을 제공하며, 길이가 8 비트이다. 상기 접속 ID 필드(612)는 접속 ID 저장 필드(610)를 뒤따르며 CPE에 대한 식별 정보를 제공한다. 상기 접속 ID 필드(612)는 길이가 16 비트이다. 상기 접속 ID는 CPE를 유일하게 식별하기 위하여 기지국과 CPE 사이의 접속 시점에 설정된 목적지 식별자이다. 단편화 제어 필드(614)가 상기 접속 ID 필드(612)를 뒤따른다.
상기 분할 제어(Frag) 필드(614)는 분할 정보를 제공하며 3비트 길이이다. 시스템이 가변 길이 패킷(즉, 표준 MAC 다운링크 포맷)을 지지할 때, 상기 MAC는 전파송신매체 연결 대역폭을 효율적으로 사용하도록 분할을 수행한다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 분할 제어 필드(614) 중 3비트는 바람직하게는 다음값으로 지정되는데, 010은 분할된 메세지의 분할을 시작하는 것이고, 000은 분할된 메세지의 분할을 계속하는 것이며, 100은 분할된 메세지의 분할을 종결짓는 것이며, 110은 메세지를 분할하지 않는 것이다. 패킷 손실 우선권(이하 "PLP"라 한다) 필드(616)가 상기 분할 제어 필드(614)를 뒤따른다. 상기 패킷 손실 우선권 필드(616)는 과잉(혼잡)에 관한 정보를 제공하며 길이는 1비트이다. 과잉 상황에서, 무선 통신 시스템은 낮은 우선권을 갖는 패킷을 우선 폐기한다. 상기 무선 통신 시스템은 패킷 손실 우선권 필드(616)를 낮은 우선권 패킷용으로 논리값 1로 셋팅한다. 역으로, 높은 우선권 패킷에 대한 패킷 손실 우선권 필드(616)는 논리값 0으로 설정한다. 길이 저장(Len) 필드(618)가 상기 패킷 손실 우선권 필드를 뒤따른다.
상기 길이 저장 필드(618)은 바람직하게는 길이가 5비트이고 길이 필드(620)의 증가를 위한 수단(후술함)을 제공한다. 상기 길이 필드(620)가 길이 저장 필드(618)에 후속하고, MAC 패킷 페이로드상에 정보를 제공한다. 상기 길이 필드(620)는 11비트 길이이고 MAC 패킷 페이로드 내의 바이트 수를 지시한다. 페이로드 필드(622)가 길이 필드(620)에 후속한다. 상기 페이로드 필드(622)는 상기 길이 필드(620)에 의해 결정된 가변 길이 필드이다. 상기 페이로드 필드(622)는 데이터 서비스 유형 비(예를 들어, T1, TCP/IP)로부터 데이터 요소의 일부를 포함한다. 이들 데이터 요소는 접속 ID 필드(612)에 의해 식별된 CPE에 전송된다. 축소된 MAC 다운링크 패킷 포맷(600b)은 표준 MAC 다운링크 패킷 포맷(600a)과 유사하다.
도 6b는 본 발명에 사용하도록 채택된 축소된 MAC 다운링크 패킷 포맷(600b)의 바람직한 실시예의 포맷을 도시한 도면이다. 통신 분야에서 숙련된 자라면 본 발명의 사상에서 벗어남없이 대체 구조가 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 축소된 MAC 다운링크 패킷 포맷(600b)은 바람직하게는 축소된 MAC 다운링크 헤더(650) 및 고정 길이 페이로드(623)를 포함한다. 상기 축소된 MAC 다운링크 헤더(650)는 바람직하게는 4바이트의 총길이를 측정하는 7개의 다른 필드를 포함한다. 축소된 MAC 다운링크 헤더(650)는 헤더 플래그 필드(604)로부터 시작하고 길이가 1비트이다. 고정 길이 패킷만을 가능케하는 시스템 내에서 상기 헤더 분할 필드(604)는 논리값 0로 셋팅된다. 따라서, 도시된 실시예에 있어서, 상기 헤더 분할 필드(604)는 항상 축소된 MAC 다운링크 헤더(650)에 대하여 논리값 0으로 셋팅되는데, 이는 축소된 MAC 헤더가 고정 길이 데이터 패킷을 지원하기 때문이다. 상기 헤더 분할 필드(604)의 이후로는 파워 제어 필드(606), 암호화 비트 필드(608), 저장되어 있는 접속 ID 필드(610), 및 접속 ID 필드(612)가 뒤따른다. 이들 필드는 도 6a의 표준 MAAC 다운링크 패킷 및 헤더 포맷(600a)에 대하여 기술한 내용과 동일하다. 상기 접속 ID 필드(612)에 이어 귀로가 저장되어 있는 분할(BRF)(615)이 뒤따르며 바람직하게는 길이가 3비트이다. 상기 BRF 필드(615)는 귀로 분할을 위해 저장되어 있으며, 바람직하게는 귀로 비 분할 정보를 통하여 통과하는데 사용된다. 상술된 PLP(616) 필드가 상기 BRF 필드(615)를 뒤따른다. 상기 표준 MAC 업링크 패킷 포맷(600c)은 표준 MAC 다운링크 패킷 포맷(600a)과 유사하며 이에 대하여는 후술한다.
도 6c는 본 발명에 사용하는데 채택된 표준 MAC 업링크 패킷 포맷(600c)의 바람직한 실시예의 포맷을 도시한 도면이다. 통신 기술분야에서 숙련된 자라면 본 발명의 사상을 벗어남없이 대체 구조가 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 도 6c의 표준 MAC 업링크 패킷 포맷(600c)은 바람직하게는 표준 MAC 업링크 헤더(660)와 가변 길이 페이로드(622)를 포함한다. 상기 표준 MAC 업링크 헤더(660) 포맷(도 6c)은 하나의 예외를 제외하고는 표준 MAC 다운링크 헤더(640)(도 6a)와 동일하다. 즉, 상기 표준 MAC 업링크 헤더(660) 폴미(poll me, PM) 필드(605)가 파워 제어 필드(606) 대신에 헤더 분할(604)을 뒤따른다(도 6a). 상기 폴미 필드(605)는 길이가 3비트이고, 요구가 있을 때 대역폭에 대하여 폴링될 것을 지시한다. 상기 폴미 필드(605)는 또한 접속 요구이 패킷과 접촉된 CPE로부터 수신될 때 지시된다. 바람직한 실시예에 있어서, 상기 폴미 필드(605)는 다음 논리값으로 지정되는데, 01은 제1 선택된 수준과 255간 서비스 품질(QoS)를 갖는 접속에 대하여 폴링하려는 요구이고, 10은 1과 제2 선택된 수준간 QoS를 갖는 접속에 대하여 폴링하려는 요구이다. 도 6d에 도시된 축소된 MAC 업링크 패킷 포맷(600d)는 도 6b의 축소된 MAC 다운링크 패킷 포맷(600b)와 유사하다.
도 6d는 본 발명에 사용하는데 채택된 축소된 MAC 업링크 패킷(600d)의 바람직한 실시예의 포맷을 도시한 도면이다. 상기 축소된 MAC 업링크 패킷(600d)은 바람직하게는 축소된 MAC 업링크 헤더(670)와 고정 길이 페이로드(623)를 포함한다. 상기 축소된 MAC 업링크 헤더(670) 포맷은 하나의 예외를 제외하고는 도 6b의 축소된 MAC 다운링크 헤더(650)와 동일하다. 구체적으로, 도 6d의 축소된 MAC 업링크 헤더(670)내에 있어서, 폴미 필드(605)는 MAC 다운링크 헤더(650) 포맷의 파워 제어 필드(606)(도 6b)대신에 사용된다. 상기 폴미 필드(605)는 도 6d에 도시된 바와 같이 헤더 분할(604)을 뒤따른다. 상기 폴미 필드(605)에 대해서는 상술한 도 6c의 표준 MAC 업링크 패킷 포맷(600c)를 참조하라.
도 6a-6d를 참조로 상술된 상기 MAC 업링크 및 다운링크 패킷 포맷(600a, 600b, 600c, 600d)는 본 발명을 사용하도록 채택된 무선 통신 시스템 내에서 CPE와 기지국간에 데이터를 전송하기에 바람직한 메카니즘이다. 그러나 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 이 기술분야에서 숙련된 자라면, MAC 패킷 포맷(600a, 600b, 600c, 600d)의 다른 유형들이 본 발명의 사상에서 벗어남 없이 사용하도록 채택될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 MAC 업링크 및 다운링크 패킷은 TC 층(506)(도 5)을 통하여 물리층(508)(도 5)과 접속된다. 상기 TC 층(506)은 에어 인터페이스와 호환성이 있는 패킷 내로 MAC 메세지를 패키지한다. 통신 분야에서 숙련된 자라면 인식할 수 있듯이, 대다수 포맷이 TC/PHY 패킷내에 데이터를 전송하도록 존재한다. 본 발명에 사용하도록 채택된 하나의 TC/PHY 패킷 포맷을 도 7을 참조하여 이하에 기술한다.
TC/PHY 패킷 포맷
도 7은 본 발명을 사용하도록 채택된 TC/PHY 패킷(700)의 바람직한 실시예의 포맷을 도시한 도면이다. 상기 TC/PHY 패킷 포맷(700)은 바람직하게는 228비트의 총길이를 측정하는 5개의 다른 필드를 포함한다. 상기 TC/PHY 패킷(700)은 또한 "TC 데이터 유닛(이하 "TDU"라 한다)"으로서 언급된다. 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 TC/PHY 패킷(300)의 바람직한 실시예는 8비트 헤더(702), 208비트 페이로드 필드(712) 및 12비트 CRC 필드(710)를 포함한다. 상기 헤더(702)는 나아가 헤더 현재(HP) 필드(704), 저장되어있는(R) 필드(706), 및 포지션 필드(Pos)(708)의 3가지 필드를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 헤더 존재 필드(704)는 1비트 길이이고 TC/PHY 패킷(700) 내에 존재하는 MAC 헤더의 출발의 존재-부재에 대한 정보를 제공한다. MAC 헤더가 TC/PHY 패킷(700) 내에 몇몇 장소에서 개시될 때, 상기 헤더 존재 필드(704)는 논리값 1로 셋팅되고, 그렇지 않으면 논리값 0으로 셋팅된다. 상기 저장되어 있는 필드(706)는 헤더 존재 필드(704)의 뒤를 따른다. 상기 저장되어 있는 필드(706)는 2비트의 길이이고 임의로 미래 사용을 위해 저장된다. 상기 포지션 필드(708)는 상기 저장되어 있는 필드(706)의 뒤를 따른다. 상기 포지션 필드(708)는 5비트 길이이고, 만약 존재하면, MAC 헤더가 시작하는 페이로드 내에 바이트의 위치를 지시한다. 상기 TC/PHY 패킷(700)은 바람직하게는 208비트(즉, 26바이트)의 페이로드(712)를 갖는다. 상기 페이로드(712)는 후술하는 MAC 패킷 정보를 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같은 상기 CRC 필드(710)는 상기 페이로드(712)의 뒤를 따른다. 상기 CRC 필드(710)는 12비트 길이이다. 상기 CRC 필드(710)는 공지된 주기적 여분 검사 기술을 사용하여 오차 정정 기능을 수행하는데 사용된다. 상기 TC/PHY 패킷 포맷(700)(TDU)은 PHY 요소에 대한 MAC 실재물(패킷)의 맵핑을 위한 메카니즘을 제공한다. 이 메카니즘에 대하여는 이하에 설명한다.
PHY요소에 대한 MAC 실재물의 맵핑
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 BS LL-MAA는 보다 높은 통신 프로토콜 층으로부터 수신된 요구의 서비스 요구의 우선권과 품질에 기준하여 물리 채널의 이용가능한 대역폭의 모든 할당 및 맵핑을 수행한다. 부가하여, 상기 대역폭의 이용가능성은 바람직하게는 BS와 개별 CPE간 수용가능한 비트 오차율(BER)을 달성하는데 요구되는 변조에 기준한다. 상기 BS MAC는 바람직하게는 구체적인 CPE 및 따라서 이용가능한 대역폭에 대해 필요시되는 변조를 결정하도록 단일 품질에 관한 PHY로부터 정보를 사용한다. 일단 BS LL-MAA가 CPE로 업링크 대역폭을 할당하면, 각 CLE의 LL-MAA는 역으로 현저한 업링크 요구에 대하여 대역폭을 할당한다.
도 8은 228-비트 TC 데이터 유닛(TDU)(700), 혹은 TC/PHY 패킷(700)으로는 알려져 있으며, 300비트 Pls 및 최종적으로 25-기호 PS(Pl과 PS는 도 2를 참조하여 상술한 바와 같음)에 대한 가변가능한 길이 MAC 메세지의 스트림으로부터 4단계 맵핑의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다. 도 8에 도시되고 후술하는 바와 같이, 본 발명은 바람직하게는 PS 통신 프로토콜 레벨로부터 MAC 통신 프로토콜 레벨까지, 그리고 역으로 맵핑한다. LL-MAA를 할당하는 바람직한 최소 물리 단위는 25-기호(symbol) PS(802)이다. LL-MAA를 할당하는 바람직한 최소 논리단 위는 228-비트 TC 데이터 유닛(TDU)(700)의 208-비트(26-바이트) 페이로드(712)이다. 통신 기술분야에서 숙련된 자라면, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이 다른 최소 물리 및 논리적 단위 또한 사용될 수 있을 것으로 인식할 것이다. 상기 228-비트 TDU(700)은 바람직하게는 공지된 리드-솔로몬 코딩 기술을 사용하여 엔코드됨으로써 300-비트 Pls(804)를 생성한다. 다양한 전이 갭과 같은 엔코딩을 필요로 하지 않는 대역폭은 바람직하게는 1 PS의 유닛 내에 할당된다. 엔코딩을 필요로 하는(예를 들어, 리드-솔로몬 엔코딩 체계) 대역폭 요구는 바람직하게는 다운링크상에 각 변조, 및 TDU(700)의 정수배로 패딩된 업링크상에 각 CPE의 전송과 함께 TDU(700) 내에 할당되어 Pls(804)의 정수배를 생성한다. 바람직한 실시예에서, 이 같은 패딩은 이하 소단락에서 상세히 설명한다. Pl을 전송하는데 요구되는 PS(802)의 수는 사용된 변조 체계에 따라 다양하다.
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MAC의 PHY로의 다운링크 맵핑
상술된 계류중인 미국 출원 제09/316,518에 기술된 바와 같이, 본 발명에 사용되도록 채택된 다운링크 서브프레임(300)의 바람직한 실시예는 고정 길이 프리앰블(310), PHY 제어 섹션(312) 및 MAC 제어 섹션(314)을 포함하는 프레임 제어 헤더(302)(도 3)로부터 개시된다. 이들 프레임 제어 헤더(302)는 CPE가 다운링크로 동기화하고 업링크 및 다운링크의 맵핑을 결정하게끔 한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에서 유저의 다운링크 필요에 대한 바람직한 다운링크 서브프레임(300) 본체의 맵핑을 도시한 도면이다. 상기 변조 전이 갭(MTG)(306)은 변조 기술을 변화하면서 동기화를 확고히 하도록 1 PS 프리엠블의 용도로 제공된다. 상기 서브프레임(300) 내에, TC/PHY 패킷(700)은 바람직하게는 변조(예를 들어, QAM-4, QAM-16 및 QAM-64)에 의해 그룹화된다. 변조 블록 내에, 패킷은 CPE에 의해 그룹지어질 수 있으나, 이같이 그룹지어질 필요는 없다. 개별 CPE에 대한 모든 메세지(프레임 헤더 제외)가 동일한 변조 체계를 사용하여 바람직하게 전송된다. 바람직한 실시예의 맵핑 방법에 있어서, 구체적인 변조에서 일련의 MAC 패킷은 TDU(700)의 정수배가 되도록 패딩되어야 한다. 이같은 패딩은 코딩후 PI의 정수배를 제공하는데 사용된다. 상기 패딩은 바람직하게는 충분한 바이트(fill byte) 0x55를 사용한다. 업링크 맵핑의 구조는 다운링크 맵핑과는 약간 다르다. 이 같은 구조를 도 4와 10을 참조하여 이하에 설명한다.
MAC의 PHY로의 업링크 맵핑
본 발명에 사용하도록 채택된 업링크 서브프레임(400)(도 4)은 바람직하게는 도 4를 참조하여 상술된 바와 같은 업링크 경쟁 접속 타임 슬롯를 포함한다. 상기 업링크 서브프레임(400)은 바람직하게는 임의의 등록 경쟁 타임 슬롯(402)로 개시한다. 몇몇 등록 경쟁 타임 슬롯(402)은 바람직하게는 기지국 등록도중 사용하도록 PHY에 대해 주기적으로 할당된다. 일 바람직한 실시예에 있어서, 등록 메세지는 1 PS 프리앰블씩 진행되며 단독으로 보내지는 것이 바람직하다. 또한, 다른 MAC 제어 메세지는 바람직하게는 동일한 MAC 패킷 내로 팩(pack)되지 않는다. 상기 대역폭 요구 보유 슬롯(404)은 바람직하게는 대역폭 요구에 대한 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴에 대해 반응하도록 할당된다. 일 바람직한 실시예에 있어서, 상기 대역폭 요구 메세지는 대역폭 요구 경쟁 시간권내에서 전송될 때, 바람직하게는 1 PS 프리앰블씩 진행되며 전체 TDU로 패딩된다. CPE는 전체 TDU에 대한 패딩의 일부로서 동일한 MAC 패킷 내로 다른 접속을 위해 추가 대역폭 요구를 압축할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 바람직한 실시예내에서, 유저의 업링크 요구에 대하여 본 발명에 사용하도록 채택된 업링크 서브프레임(400)의 스케쥴잡힌 부분의 맵핑을 도시한 도면이다. 도 9의 MTG 306과 유사하게, 상기 CPE 전이 갭(CTG)(408)은 바람직하게는 새로운 CPE로 동기화를 확고히 한 1PS 프리앰블을 포함한다. 서브프레임(400) 내에, 상기 TC/PHY 패킷(700)은 바람직하게는 CPE에 의해 그룹화된다. 개별 CPE로부터, 대역폭 요구 경쟁 슬롯 내에 전송되는 대역폭 요구를 제외한 모든 메세지는 바람직하게는 동일한 변조 체계를 사용하여 전송된다. 바람직한 실시예에 있어서, 각 CPE 전송은 바람직하게는 TDU의 정수배가 되도록 패딩하여 코딩후 PI의 정수배를 제공한다. 이같은 패딩은 바람직하게는 충분한 바이트 0x55를 사용한다. 상기 업링크 및 다운링크 맵핑은 PHY 층(508)으로 데이터를 전송하도록 보다 높은 통신 프로토콜 층(CG 및 DAMA)에 대한 메카니즘을 제공한다.
본 발명의 전송 및 동기화 기술을 사용함으로써, 스케쥴잡힌 업링크 및 다운링크 데이터는 MAC 층(502, 504)(도 5) 및 물리층(508)(도 5) 사이에 전송되고 동기화된다. 상기 스케쥴잡힌 업링크 및 다운링크 데이터는 바람직하게는 CPE(110)에 의해 사용된 변조 체계에 기준하여 각각 업링크 서브프레임(400) 및 다운링크 서브프레임(300) 내에 전송된다. 본 발명은 바람직하게는 MAC 패킷 포맷(600a, 600b, 600c, 600d)(각각 도 6a-6d) 및 TC/PHY 패킷 포맷(700)(도 7)을 사용함으로써 MAC 층(502, 504)와 물리층(508) 사이에 업링크 및 다운링크 데이터를 전송한다. PHY 요소에 대한 MAC 실재물의 맵핑은 바람직하게는 상술된 4단계 업링크 및 다운링크 맵핑에 따라 수행된다(도 8-10). 본 발명 및 후술하는 방식에 따르면, MAC 패킷 데이터는 가변 길이 방식으로 TC/PHY 패킷 포맷(700)에 맵핑된다. 따라서, TC/PHY 패킷(700)보다 큰 MAC 패킷이 분할된다. TC/PHY 패킷(700)보다 작은 MAC 패킷은 2가지 조건 중 어느 것도 적용되지 않는 한 하나의 TC/PHY 패킷(700) 내에서 다음번 MAC 패킷과 연결된다. 구체적인 조건은 후술한다.
본 발명의 방법과 장치는 무선 통신 시스템내에서 MAC와 물리 통신 프로토콜 층간에 데이터를 효율적으로 전송한다. 본 발명에 따르면, 다중 가변 길이 메세지가 다중 TC/PHY 패킷(700)을 가로질러 연결되기 때문에 대역폭이 효율적으로 사용된다. 본 발명은 이롭게도 데이터 메세지 헤더가 데이터 혹은 전파송신매체 연결를 가로질러 손실될 때 다음번 데이터 메세지에 신속하게 동기화하는 잇점이 있다. 데이터 혹은 전파송신매체 연결가 재설정된 다음, 본 발명은 무선 통신 시스템이 다음번 MAC 헤더(640, 650, 660 혹은 670)를 발견하도록(도 6a-6d) 수신된 TC/PHY 패킷(700)의 헤더 존재 필드(704)(도 7)로 주사할 것만을 요구하기 때문에 신속한 동기화가 가능하다. 따라서, 데이터 혹은 전파 송신 매체 연결이 재설정될 때 단지 소량(1 MAC 메세지 보다 작은)의 정보가 손실된다. 본 발명은 데이터 전송 및 동기화 기술을 사용하여 데이터를 전송한다. 이들 기술에 대하여는 도 11을 참조하여 이하에 설명한다.
데이터 전송 및 동기화 기술
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 페이로드는 바람직하게는 도 6a-6d를 참조하여 상술된 바와 같은 가변 길이 MAC 패킷(600a, 600b, 600c, 및 600d)를 전송한다. MAC 패킷(600a, 600b, 600c 혹은 600d)의 길이에 따라, 본 발명은 물리층(508)(도 5)에 맵핑될 때 MAC 패킷(600a, 600b, 600c, 600d)를 분할하거나 연결시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, TC/PHY 패킷(700)은 최대 208비트의 수용량을 갖는 페이로드(712)(도 7)를 갖는다. 208비트의 바람직한 최대값은 전형적으로는 1이며, 이 기술분야에서 숙련된 자라면 다른 TC/PHY 패킷 포맷이 사용될 수 있고, 다른 최대 페이로드를 가질 수 있다는 점을 인식할 것이다. 때때로 TC/PHY 패킷(700)은 MAC 패킷(600a, 600b, 600c 혹은 600d)를 맵핑하는데 이용가능한 최대 수용량보다 작을 것이다. 이 상황은 이전 MAC 패킷(600) 혹은 MAC 패킷의 분할이 이미 현재의 TC/PHY 패킷(700) 내에 맵핑될 때 발생된다. 예를 들어, 바람직한 실시예에 있어서, 96-비트 MAC 패킷이 TC/PHY 패킷(700) 내로 맵핑된다면, 그런 다음 112비트가 연결 기술을 사용하여 다음번 MAC 패킷(600)을 맵핑하도록 TC/PHY 패킷(700)의 페이로드(712) 내에 이용가능하다. 이 같은 방식으로 TC/PHY 패킷(700) 내로 가변 길이 MAC 패킷을 전송하고 맵핑하기 위한 절차가 도 11에 도시되어 있으며, 이하에 후술한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 MAC 패킷(600)을 우선 얻음으로써 단계 150에서 데이터의 전송 및 동기화 기술을 개시한다. 상기 방법은 MAC 패킷(600)이 현재의 TC/PHY 패킷(700)의 페이로드(712) 내에서 이용가능한 비트보다 긴가를 결정하도록 결정 단계 152로 진행한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 MAC 패킷(600)을 분할하도록 단계 154로 진행하며, 그렇지않으면, 상기 방법은 MAC 패킷(600)을 TC/PHY 패킷으로 맵핑하도록 단계 160으로 진행한다.
상기 단계 154에서, 상기 방법은 "분할 MAC 패킷"이라 불리우는 보다 작은 비트-길이 패킷으로 MAC 패킷(600)을 분할한다. 분할되는 MAC 패킷(600)은 최소한 제1 분할 MAC 패킷과 제2 분할 MAC 패킷으로 이루어진다. 상기 제1 분할 MAC 패킷은 현재의 TC/PHY 패킷(700) 내에 잔류하는 이용가능한 비트를 충진하도록 구성된다. 본 발명 방법은 상술한 바와 같이 제1 분할 MAC 패킷을 현재의 TC/PHY 패킷(700) 내로 단계 154에서 맵핑한다. 그런 다음 상기 방법은 단계 156으로 진행한다. 상기 단계 156에서, 상기 방법은 모든 분할이 맵핑될 때까지 다음번 연속 TC/PHY 패킷내로 잔류 분할을 맵핑한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 방법은 바람직하게는 MAC 패킷으로부터의 모든 분할을 동일 TDD 프레임(200) 상에 전송한다. 그런 다음 상기 방법은 또 다른 MAC 패킷을 얻도록 단계 150으로 되돌아간다.
한편, 상기 단계 160에서, 상기 방법은 상술한 바와 같은 TC/PHY 패킷내로 MAC 패킷을 맵핑한다. 그런 다음 상기 방법은 이들이 TC/PHY 패킷(700)의 페이로드내에 잔류하는 어떠한 이용가능한 비트가 있는지를 결정하도록 결정 단계 162로 진행한다. 만약 맵핑된 MAC 패킷이 TC/PHY 패킷(700)의 중간(즉, 전체 페이로드(712)를 충진하기에 앞서)에서 종결된다면, 비트가 이용가능하도록 잔류한다. 만약 페이로드내 비트가 이용가능하도록 잔류하면, 상기 방법은 결정 단계 166으로 진행한다. 그렇지 않다면, 상기 방법은 상술한 바와 같은 다른 MAC 패킷을 얻도록 단계 150으로 되돌아가기 위해 단계 164로 진행한다. 결정단계 166에서, 상기 방법은 이들이 다운링크상에서 변조 시에 변화하는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 새로운 TC/PHY 패킷(700)이 MTG(306, 306')를 얻도록 단계 168로 진행하고, 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 결정 단계 170로 진행한다. 따라서, 뒤따르는 단계 168에서는 새로운 변조의 제1 MAC 패킷은 새로운 TC/PHY 패킷(700) 이하에서 MTG(306,306')로 맵핑될 것이다. 단계 168이후, 상기 방법은 단계 150로 되돌아가서 상술한 바와 같은 또다른 MAC 패킷을 얻도록 단계 164로 진행한다. 다음 MAC 패킷은 새로운 변조 체계를 사용하여 전송될 것이다.
결정 단계 170에서, 본 발명의 방법은 업링크상에 CPE의 변화가 있는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 CTG(408, 408', 408")에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷(700)을 얻도록 단계 172로 진행하며, 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 단계 174로 진행한다. 따라서, 단계 172에서 다음 CPE의 제1 MAC 패킷은 CTG(408, 408' 및 408")에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷(700)에 맵핑된다. 단계 172 이후, 상기 방법은 단계 150으로 되돌아가서 새로운 CPE내에 있을 또 다른 MAC 패킷을 얻는 단계 150으로 되돌아가도록 단계 164로 진행한다. 단계 174에서, 상기 방법은 존재한다면 현재의 TC/PHY 패킷(700) 내에 다음번 MAC 패킷을 맵핑한다. 그런 다음 상기 방법은 상술한 바와 같은 결정단계 152 및 기능들로 되돌아간다.
요약하면, 본 발명의 데이터 전송 및 동기화 방법과 장치는 무선 통신 시스템내 데이터를 전송 및 동기화하기 위해 강력하고도 고도로 유효한 수단을 포함한다. 본 발명의 데이터 전송 및 동기화 방법과 장치는 데이터 포맷과 데이터 전송 기술을 결합하여 통신 시스템내에서 데이터를 효과적으로 전송하게 된다. 이롭게도, 본 발명은 데이터의 손실이 일어날 때 신속하게 층을 동기화한다. 이같은 신속한 동기화는 데이터 혹은 전파송신매체 연결의 재설정시 일 MAC 메세지이상의 데이터 손실을 방지한다. 부가하여, 다중 MAC 패킷은 본 발명의 기술을 사용하여 다중 TC/PHY 패킷 700을 연결하도록 맵핑되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다수의 실시예가 기술되어 있다. 그럼에도 불구하고, 다수의 개질이 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이 제조될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명의 방법 및 장치가 TDD 무선 통신 시스템에 사용되는 것으로 기재되어 있으나, FDD 무선 통신 시스템 내에서도 사용하기 쉽다. 나아가, 본 발명의 방법과 장치는 어떠한 유형의 통신 시스템에도 실질적으로 사용될 수 있다. 그 사용처로는 무선 통신 시스템에 한정하지는 않는다. 일 실시예로는 위성 통신 시스템이 있다. 이같은 통신 시스템내에서, 위성은 상술한 기지국을 대체한다. 부가하여, CPE는 위성으로부터 고정된 거리에 더이상 위치되지 않을 것이다. 대체하여, 본 발명은 유선 통신 시스템에도 사용될 수 있다. 유선 시스템과 상술한 무선 시스템간 차이는 채널 특징이 둘 사이에 다르다는 점뿐이다. 그러나, 데이터 전송과 동기화는 이들 2시스템 유형 사이에서 변하지 않는다. 따라서 본 발명은 특정 예시된 실시예에 한하는 것은 아니며 첨부된 청구범위의 사상에 따라 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템 내에서 데이터를 동기화하고 전송하는 방법으로서, 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수의 CPE(Customer Premise equipment)를 포함하고, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 링크 내의 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵을 유지하며, 각각의 상기 기지국은 복수의 MAC 데이터 메세지(Media Access Control data message)를 갖는 관련된 해당 MAC을 포함하고, 상기 MAC는 계층형 데이터 전송 구조(a layered data transfer architecture) 내에 적어도 하나의 TC/PHY 패킷에 맵핑되는 MAC 데이터 패킷을 통해 MAC 데이터 메세지를 전송하는 데이터의 동기화 및 전송 방법에 있어서,
    (a) MAC 데이터 패킷을 취득하는 단계와,
    (b) 상기 단계 (a)에서 취득된 상기 MAC 데이터 패킷을 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하기에 상기 제1 TC/PHY 패킷 내에 충분히 이용가능한 비트가 존재하는지를 결정하는 단계와,
    (c) 상기 단계(b)에서 충분한 비트가 이용가능한 것으로 결정되면 단계 (d)로 진행하며, 그렇지 않으면 상기 취득된 MAC 데이터 패킷을 분할하여 제1 단편을 상기 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하고, 나머지 단편은 연속하는 TC/PHY 패킷에 맵핑한 다음, 단계 (a)로 복귀하는 단계와,
    (d) 상기 취득된 MAC 데이터 패킷을 상기 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하는 단계와,
    (e) 상기 제1 TC/PHY 패킷 내에, 남아있는 이용가능한 비트가 있는지를 결정하는 단계와,
    (f) 상기 단계(e)에서 충분한 비트가 남아있는 것으로 결정되면 단계 (g)로 진행하며, 그렇지 않으면 단계 (a)로 복귀하는 단계와,
    (g) 상기 다운링크상에서 변조의 변화가 있는지를 결정하는 단계와,
    (h) 상기 단계 (g)에서 변조의 변화가 결정되면, 새로운 변조를 갖는 제1 MAC 패킷을 MTG에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷에 맵핑하며, 그렇지 않으면 단계 (i)로 진행하는 단계와,
    (i) 업링크상에서 CPE의 변화가 있는지를 결정하는 단계와,
    (j) 상기 단계(i)에서 변조의 변화가 결정되면, 다음 CPE의 제1 MAC 패킷을 CTG에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷에 맵핑하고, 그렇지 않으면 단계 (k)로 진행하는 단계와,
    (k) 다음번 MAC 데이터 패킷을, 하나만 존재할 경우, 상기 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하는 단계와,
    (l) 상기 단계(b)로 복귀하는 단계
    를 포함하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MAC 데이터 패킷은 MAC 헤더 및 n비트의 길이를 갖는 MAC 페이로드를 포함하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 n은 가변하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 n은 고정된 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 MAC 헤더는 분할 제어 필드(fragmentation control field)를 더 포함하고,
    상기 분할 제어 필드는 상기 MAC 데이터 메세지의 분할에 관한 정보를 포함하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 TC/PHY 패킷은,
    (a) TC/PHY 페이로드와,
    (b) 헤더 존재 필드(header present field)를 포함하는 TC/PHY 헤더
    를 포함하고,
    상기 헤더 존재 필드는 MAC 헤더가 상기 TC/PHY 페이로드 내에 존재할 때 논리값 1로 설정되는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 TC/PHY 헤더는 포지션 필드를 더 포함하고,
    상기 포지션 필드는, 존재하는 경우, 상기 MAC 헤더의 바이트 위치에 관한 정보를 TC/PHY 페이로드에 제공하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d)의 상기 MAC 데이터 패킷을 상기 TC/PHY 패킷에 맵핑하는 단계는 상기 TC/PHY 패킷을 엔코딩하는 단계를 포함하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 TC/PHY 패킷은 리드-솔로몬 코딩(Reed-Solomon coding)을 사용하여 엔코딩되는 것을 특징으로 하는 데이터의 동기화 및 전송 방법.
  10. 무선 통신 시스템 내에서 데이터를 동기화하고 전송하는 장치로서, 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수의 CPE를 포함하고, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 링크 내의 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵을 유지하며, 각각의 상기 기지국은 복수의 MAC 데이터 메세지를 갖는 관련된 해당 MAC을 포함하고, 상기 MAC는 계층형 데이터 전송 구조 내에 적어도 하나의 TC/PHY 패킷에 맵핑되는 MAC 데이터 패킷을 통해 MAC 데이터 메세지를 전송하는 데이터의 동기화 및 전송 장치에 있어서,
    (a) MAC 데이터 패킷을 취득하는 수단과,
    (b) 상기 단계 (a)에서 취득된 상기 MAC 데이터 패킷을 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하기에 상기 제1 TC/PHY 패킷 내에 충분히 이용가능한 비트가 존재하는지를 결정하는 수단과,
    (c) 상기 MAC 데이터 패킷을 분할하는 수단과,
    (d) 상기 MAC 데이터 패킷을 상기 TC/PHY 패킷에 맵핑하는 수단과,
    (e) 상기 제1 TC/PHY 패킷 내에, 남아있는 이용가능한 비트가 있는지를 결정하는 수단과,
    (f) 상기 다운링크상에서 변조의 변화가 있는지를 결정하는 수단과,
    (g) 새로운 변조를 갖는 제1 MAC 패킷을 MTG에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷에 맵핑하는 수단과,
    (h) 업링크상에서 CPE의 변화가 있는지를 결정하는 수단과,
    (i) 다음번 MAC 데이터 패킷을, 하나만 존재할 경우, 상기 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하는 수단
    을 포함하는 데이터의 동기화 및 전송 장치.
  11. 범용 컴퓨팅 디바이스에서 실행가능한 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체로서, 상기 프로그램은 무선 통신 시스템 내에서 데이터를 동기화하고 전송할 수 있고, 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수의 CPE를 포함하며, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 링크 내의 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵을 유지하고, 각각의 상기 기지국은 복수의 MAC 데이터 메세지를 갖는 관련된 해당 MAC을 포함하고, 상기 MAC는 계층형 데이터 전송 구조 내에 적어도 하나의 TC/PHY 패킷에 맵핑되는 MAC 데이터 패킷을 통해 MAC 데이터 메세지를 전송하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체에 있어서,
    (a) MAC 데이터 패킷을 취득하기 위한 제1 명령 셋트와,
    (b) 상기 MAC 데이터 패킷을 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하기에 상기 제1 TC/PHY 패킷 내에 충분히 이용가능한 비트가 존재하는지를 결정하기 위한 제2 명령 셋트와,
    (c) 상기 MAC 데이터 패킷을 분할하고, 상기 MAC 데이터 패킷을 맵핑하기에 상기 TC/PHY 패킷 내에 충분히 이용가능한 비트가 없을 경우, 상기 분할된 MAC 데이터 패킷을 상기 TC/PHY 패킷에 맵핑하기 위한 제3 명령 셋트와,
    (d) 상기 MAC 데이터 패킷을 상기 TC/PHY 패킷에 맵핑하기 위한 제4 명령 셋트와,
    (e) 상기 TC/PHY 패킷 내에 남아 있는 이용가능한 비트가 있는지를 결정하기 위한 제5 명령 셋트와,
    (f) 다운링크상에서 변조의 변화가 있는지를 결정하기 위한 제6 명령 셋트와,
    (g) 새로운 변조를 갖는 제1 MAC 패킷을 MTG에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷에 맵핑하기 위한 제7 명령 셋트와,
    (h) 업링크상에서 CPE의 변화가 있는지를 결정하기 위한 제8 명령 셋트와,
    (i) 다음 CPE의 제1 MAC 패킷을 CTG에 후속하는 새로운 TC/PHY 패킷에 맵핑하기 위한 제9 명령 셋트와,
    (j) 다음번 MAC 데이터 패킷을, 하나만 존재할 경우, 상기 제1 TC/PHY 패킷에 맵핑하기 위한 제10 명령 셋트
    를 포함하는 범용 컴퓨팅 장치에서 실행가능한 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  12. 삭제
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