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KR101449766B1 - Ｔｄｄ 방식에 따른 통신 방법 - Google Patents

Ｔｄｄ 방식에 따른 통신 방법 Download PDF

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KR101449766B1 KR1020090034592A KR20090034592A KR101449766B1 KR 101449766 B1 KR101449766 B1 KR 101449766B1 KR 1020090034592 A KR1020090034592 A KR 1020090034592A KR 20090034592 A KR20090034592 A KR 20090034592A KR 101449766 B1 KR101449766 B1 KR 101449766B1
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Abstract

TDD(Time Division Duplex) 프레임을 이용한 통신방법을 제공한다. 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 획득된 천공 심볼에 관한 정보를 포함하는 TDD 프레임 구성 정보를 제 2 시스템으로부터 수신하는 단계 및 수신된 상기 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 동작하는 단계를 포함한다.

Description

ＴＤＤ 방식에 따른 통신 방법{METHOD FOR COMMUNICATING ACCORDING TO TIME DIVISION DUPLEX}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TDD(Time Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템에서 이종 TDD 시스템과의 공존에 관한 것이다.
무선통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 무선 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelessMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelessMAN-SC' 외에'WirelessMAN-OFDM'과 'WirelessMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1이 2005년에 완료되었다. IEEE 802.16-2004/Cor1을 기반으로 한 표준 규격을 IEEE 802.16e 또는 WiMAX 라 한다.
현재, IEEE 802.16 광대역 무선 접속 워킹 그룹(Broadband Wireless Access Working Group)에서는 IEEE 802.16e를 기반으로 새로운 기술 규격인 IEEE 802.16m 표준에 대한 표준화가 진행되고 있다. IEEE 802.16m 표준은 새로운 시스템뿐만 아니라, 기존 IEEE 802.16e 표준을 유연하게 지원할 것을 요구하고 있다. IEEE 802.16m 시스템은 TDD를 기반으로 한다. 즉, 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수 대역에서 서로 다른 시간에 이루어진다.
다양한 무선통신 시스템들이 배치됨에 따라, 이종 시스템들간의 공존이 문제가 되고 있다. 즉, 동일한 영역/시간에서 이종 시스템들이 서비스를 제공하는 것이다. 특히, 이종 TDD 시스템들이 공존하기 위해서는 동일한 시간에 하향링크 전송과 상향링크 전송이 이루어지지 않도록 하는 것이 중요하다. 이종 TDD 시스템들간에 하향링크 전송과 상향링크 전송이 중복되면 간섭으로 인해 데이터 손실이 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이종 TDD 시스템들이 공존할 수 있는 통신방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 TDD(Time Division Duplex) 방식을 이용한 통신방법은 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 획득된 천공 심볼에 관한 정보를 포함하는 TDD 프레임 구성 정보를 제 2 시스템으로부터 수신하는 단계 및 상기 수신된 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 동작하는 단계를 포함한다.
상기 천공 심볼에 관한 정보는 상기 하향링크 서브프레임 또는 상기 상향링크 서브프레임을 구성하는 복수의 OFDMA 심볼 가운데 천공되는 OFDMA 심볼의 개수 및 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 TDD 프레임 구성 정보는 상기 TDD 프레임 내의 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임의 비율에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 TDD 프레임 구성 정보는 제어채널을 통하여 전송될 수 있다.
상기 제어채널은 SFH(Superframe Header)일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 TDD(Time Division Duplex) 방식을 이용한 통신방법은 제 1 시스템으로부터 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 획득하는 단계, 상기 획득된 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 천공 심볼에 관한 정보를 포함하는 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 설정하는 단계 및 상기 설정된 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 시스템으로부터 상기 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 변경 정보를 획득하는 단계, 상기 획득된 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 변경 정보를 바탕으로 상기 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 재설정하는 단계 및 상기 재설정된 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 변경 정보는 상기 제 1 시스템의 TDD 프레임의 CP(Cyclic Prefix)길이에 대한 정보 또는 하향링크 영역과 상향링크 영역의 비율에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제 1 시스템은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템 또는 LCR(Low Chip Rate) 시스템이고, 상기 제 2 시스템은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템일 수 있다.
서로 다른 타입의 TDD 프레임을 사용하는 이종 시스템이 공존하는 경우에 이종 시스템들 간에 상향링크 전송과 하향링크 전송이 중복되지 않도록 하여 간섭을 방지할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다. 무선통신 시스템(10)은 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역 (일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.
이하에서 설명을 명확하게 하기 위해 IEEE((Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템이 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution) 시스템과 공존하는 경우를 예를 들어 설명한다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e에서 진화한 시스템이다. 3GPP LTE는 E-UTRAN을 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서, 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access)를 채용한다. 설명의 편의를 위하여, LTE 시스템은 제 1 시스템이라 하고, IEEE 802.16m 시스템은 제 2 시스템이라 할 수 있다.
도 2는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(Superframe)은 슈퍼프레임 헤더(Superframe Header, SFH)와 4개의 프레임(frame, F0, F1, F2, F3)을 포함한다. 각 슈퍼프레임의 크기는 20ms이고, 각 프레임의 크기는 5ms인 것으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하기 표 1과 같은 OFDMA 파라미터를 사용하면, 각 프레임은 8개의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)으로 구성된다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. CP(Cyclic Prefix) 크기에 따라 여러 유형의 서브프레임으로 나누어진다. 제 1 유형 서브프레임은 6 OFDMA 심볼로 구성되고, 제 2 유형 서브프레임은 7 OFDMA 심볼로 구성되며, 제 3 유형 서브프레임은 5 OFDMA 심볼로 구성된다. 프레임은 TDD(Time Division Duplexing), FDD(Frequency Division Duplexing), H-FDD(Half-FDD)에 적용될 수 있다.
TDD에서 각 서브프레임은 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 또는 하향링크로 사용된다. 즉, TDD 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다.
하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임 사이에는 상향링크에서 하향링크로의 전환 또는 하향링크에서 상향링크로의 전환을 위한 아이들 시간인 TTG(transmit/receive transition gap)/RTG(receive/transmit transition gap)가 배치되며, TTG/RTG는 스위칭 포인트(switching point) 또는 아이들 프레임이라고도 한다.
SFH는 슈퍼프레임의 첫번째 서브프레임에 위치할 수 있고, 브로드캐스트 채널을 포함할 수 있다. SFH를 통하여 필수 시스템 파라미터 및 시스템 설정 정보가 전송된다. SFH는 A-MAP(Advanced MAP)과 TDM(Time Division Multiplexing)방식으로 다중화된다. SFH는 SFH 주파수 구획(frequency partition)이라는 미리 정의된 주파수 구획 내에서 전송된다. SFH 주파수 구획은 5MHz 물리 밴드 내에서 NPRU, SFH PRU들로 구성된다. SFH 주파수 구획에서 PRU들은 2 스트림 파일럿 패턴을 사용한다. SFH 주파수 구획에서 PRU들은 NPRU,SFH DLRU(Distributed Logical Resource Unit)를 위하여 순열(Permute)된다. SFH는 P-SFH(Primary SFH)와 S-SFH(Secondary SFH)로 나뉜다.
하기 표 1은 SFH의 자원 할당을 위한 파라미터 및 값이다.
Figure 112009024046447-pat00001
NDLRU,SFH가 24 이하라면, SFH 주파수 구획의 다른 DLRU들은 데이터 또는 다른 제어 전송을 위하여 할당된다. P-SFH는 모든 서브프레임에서 전송된다. SFH 주파수 구획의 첫 NDLRU,P-SFH DLRU들은 P-SFH 전송을 위하여 할당된다. NDLRU,P-SFH는 고정 값이다. S-SFH는 모든 서브프레임에서 전송될 수 있다. S-SFH가 존재하면, S-SFH는 NDLRU,P-SFH DLRU들을 따라 NDLRU,S-SFH DLRU들로 맵핑된다. S-SFH에서 전송되는 정보는 다른 서브 패킷들로 나뉜다.
하기 표 2는 IEEE 802.16m 시스템의 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 파라미터를 나타낸다.
Figure 112009024046447-pat00002
Figure 112009024046447-pat00003
여기서, CP는 부반송파간 간섭을 방지하기 위해 OFDMA 심볼에 부가되는 유효 심볼 주기(Useful Symbol Period) 의 복사본으로, 유효 심볼 시간(Useful Symbol Time, Tu)에 대한 비율로 나타낼 수 있다.
도 3은 3GPP LTE 시스템의 TDD 프레임 구조를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) "Technical Specification; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4.2절을 참조할 수 있다.
도 3을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 2개의 하프-프레임(half-frame)으로 구성된다. 하프-프레임은 10개(subframe #0 ~ subframe #9)의 서브프레임으로 구성된다. 서브프레임은 정규(normal) CP에서 7개의 OFDMA 심볼로 구성될 수 있고, 확장(extended) CP에서 6개의 OFDMA 심볼로 구성될 수 있다.
상향링크와 하향링크의 구분은 서브프레임 단위로 하며, 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임은 스위칭 포인트(switching point)에 의해 분리된다. 스위칭 포인트는 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임 사이에서, 상향링크 및 하향링크를 분리시키는 영역이다. 무선 프레임에는 적어도 하나의 스위칭 포인트가 존재한다. 스위칭 포인트는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period) 및 UpPTS(Uplink Pliot Time Slot)를 포함한다. DwPTS는 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 보호구간이다.
표 3은 LTE TDD 시스템에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임의 배치에 따른 설정 가능한 프레임의 구조를 나타낸다. 'D'는 하향링크 서브프레임, 'U'는 상향링크 서브프레임, 'S'는 스위칭 포인트 즉, DwPTS+GP+UpPTS를 나타낸다.
Figure 112009024046447-pat00004
Configuration 0~2, 6은 5ms의 스위칭 포인트 주기로 하향링크와 상향링크가 바뀌는 구성이고, configuration 3~5는 10ms의 스위칭 포인트 주기로 하향링크와 상향링크가 바뀌는 구성이다.
표 4는 LTE 시스템에서 고려되는 DwPTS, GP, UpPTS의 구성 방법이다. Ts는 샘플링 타임(sampling time)을 의미하며 1/(15000 * 2048) (sec)으로 계산된다.
Figure 112009024046447-pat00005
정규 CP의 경우에는 9가지 조합이, 확장 CP의 경우에는 7가지 조합이 가능하다.
IEEE 802.16m 시스템과 LTE 시스템의 공존(coexistence)을 위해 상기와 같은 상이한 프레임을 어떤 방식으로 설정할지 문제된다. 왜냐하면, 이종 시스템에서 상향링크 전송과 하향링크 구간이 겹쳐지면 간섭이 발생할 수 있기 때문이다. IEEE 802.16m과 LTE 시스템의 공존을 위해서는 동일한 시간에 IEEE 802.16m은 상향링크(또는 하향링크) 전송을 수행하고, LTE 시스템은 하향링크(또는 상향링크) 전송을 수행하는 것을 방지할 필요가 있다.
도 4는 프레임 오프셋을 이용한 공존 방법을 나타낸다. LTE 시스템의 5ms 스위칭 포인트 주기를 갖는 프레임과의 공존을 위하여 IEEE 802.16m의 프레임에 프레임 오프셋을 적용한다. 프레임 오프셋을 이용하여 두 시스템 간의 하향링크 전송 구간과 상향링크 전송 구간을 최대한 일치시키고, 일부 구간에서 천공(puncturing)을 통해 하향링크 구간과 상향링크 구간의 중복을 방지한다. 방식(Scheme) 1은 IEEE 802.16m의 하향링크의 시작점을 LTE 프레임의 하향링크 영역에 맞추어 주는 방식으로 두 시스템의 프레임 간의 시간차를 프레임 오프셋 1로 정의한다. 방식 2는 IEEE 802.16m의 상향링크의 시작점을 LTE 프레임의 상향링크 영역에 맞추어 주는 방식이다. 일 예로, IEEE 802.16m의 상향링크의 시작점을 LTE 프레임의 UpPTS 혹은 GP의 시작점에 맞출 수 있다. 프레임 오프셋 2는 두 시스템의 프레임 간의 시간차를 나타낸다. 이러한 시간차는 서브프레임 단위 또는 OFDMA 심볼 단위로 정의될 수 있다. 이때, IEEE 802.16m의 OFDMA 파라미터와 LTE의 OFDMA 파라미터의 차이로 인해 일부 구간에서 OFDMA 심볼 천공이 필요할 수 있다. 방식 1과 방식 2는 각각 독립적으로 사용되거나, 결합하여 사용되거나, 경우에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법을 나타내는 흐름도이다. 시스템 A는 IEEE 802.16m 시스템이고, 시스템 B는 LTE 시스템일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 IEEE 802.16m 기지국은 기지국 A, IEEE 802.16m 단말은 단말 A, LTE 기지국은 기지국 B, LTE 단말은 단말 B라고 표현한다.
도 5를 참조하면, 기지국 A는 기지국 B로부터 시스템 B의 TDD 프레임 정보를 수신한다(S100). TDD 프레임 정보는 시스템 정보에 포함될 수 있다. 시스템 B의 TDD 프레임은 다양한 CP 길이를 가질 수 있고, 각 CP 길이에 따라 다양한 DL/UL 비율을 가질 수 있다. 기지국 A는 기지국 B로부터 현재 사용하고 있는 TDD 프레임의 CP 길이 및 이에 따른 DL/UL 비율에 대한 정보를 수신할 수 있다. 표 5는 시스템 B의 TDD 프레임이 가질 수 있는 CP 길이 및 이에 따른 DL/UL 비율이다.
Figure 112009024046447-pat00006
표 5에서 제시된 CP 길이는 예시적인 것으로, CP는 1/4Tu, 1/8Tu, 1/16Tu 및 1/32Tu 외에도 다양한 길이를 가질 수 있다. 또한, 다양한 DL/UL 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, DL:UL 비율은 1:3, 2:2, 3:5, 5:3, 7:1, 8:0 등일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 각 CP 길이에 따라 DL/UL 비율은 달라질 수 있다.
기지국 A는 기지국 B로부터 수신한 TDD 프레임 정보를 바탕으로 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 설정한다(S110). 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보는 시스템 A의 TDD 프레임의 프레임 오프셋, DL/UL 비율 및 천공 심볼에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 천공 심볼에 관한 정보는 천공 심볼의 위치 및 개수 등을 포함할 수 있다.
기지국 A는 단말 A로 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 전송한다(S120). 기지국 A가 단말 A로 전송하는 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보는 시스템 A의 TDD 프레임의 DL/UL 비율 및 천공 심볼에 대한 정보를 포함할 수 있다. 천공 심볼에 대한 정보는 천공 심볼의 위치 및 개수를 포함할 수 있다.
단말 A는 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 동작한다 (S130).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 방법을 나타내는 흐름도이다. 시스템 A는 IEEE 802.16m 시스템이고, 시스템 B는 LTE 시스템일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 IEEE 802.16m 기지국은 기지국 A, IEEE 802.16m 단말은 단말 A, LTE 기지국은 기지국 B, LTE 단말은 단말 B라고 표현한다.
도 6을 참조하면, 기지국 A는 기지국 B로부터 현재 사용하고 있는 TDD 프레임 정보를 수신한다(S200). 기지국 A는 기지국 B로부터 수신한 시스템 B의 TDD 프레임 정보를 바탕으로 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 설정하고(S210), 단말 A로 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 전송한다(S220). 단말 A는 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 동작한다(S230).
이때, 시스템 B는 TDD 프레임 구성을 변경할 수 있다(S240). 예를 들어, 시스템 B는 TDD 프레임의 CP 길이 또는 DL/UL 비율을 변경할 수 있다.
기지국 A는 기지국 B로부터 TDD 프레임 구성 변경 정보를 수신한다(S250). TDD 프레임 구성 변경 정보는 변경된 CP 길이에 대한 인덱스 및/또는 변경된 DL/UL 비율에 대한 인덱스를 포함할 수 있다.
기지국 A는 시스템 B의 TDD 프레임 구성 변경 정보를 바탕으로 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 재설정하고(S260), 단말 A로 재설정된 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 재전송한다(S270). 단말 A는 재전송된 시스템 A의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 동작한다(S280).
이와 같이, 시스템 B의 TDD 프레임 구성이 동적으로 변경되는 경우, 시스템 B는 시스템 A에 주기적 또는 비주기적으로 TDD 프레임 구성 변경 정보를 전송할 수 있다. 일 예로, TDD 프레임 구성 변경 정보는 서브프레임의 배수 단위, 스위칭 포인트의 배수 단위 또는 프레임의 배수 단위로 전송될 수 있다. 다른 예로, TDD 프레임 구성 변경 정보는 이벤트-트리거 방식으로 전송될 수 있다. 이 경우, TDD 프레임 구성 변경 정보는 CP 길이 또는 DL/UL 비율의 변경 등을 포함한다. 이 외에도, 시스템 B와 시스템 A는 시스템 B의 TDD 프레임 구성 변경 패턴을 미리 공유할 수도 있다.
이하, IEEE 802.16m 시스템의 TDD 프레임 구성 방법 및 TDD 프레임 구성 정보 전송 방법을 기술한다.
하기 표 6은 LTE TDD 프레임의 5ms 주기의 세가지 DL/UL 비율에 따른 IEEE 802.16m TDD 프레임의 DL/UL 비율 및 천공 심볼 개수를 표로 정리한 것이다. 방식 1(Scheme 1) 및 방식 2(Scheme 2)는 도 4의 방식 1 및 방식 2이다.
Figure 112009024046447-pat00007
IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m TDD 프레임 구성 정보를 IEEE 802.16m단말로 전송한다. IEEE 802.16m TDD 프레임 구성 정보는 DL/UL 비율 및 천공 심볼에 관한 정보를 포함할 수 있다.
IEEE 802.16m TDD 프레임이 가질 수 있는 다양한 종류의 DL/UL 비율은 단말과 기지국 간에 공유되고, 기지국이 해당 DL/UL 비율에 대한 인덱스를 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말과 기지국 간에 인덱스 1은 DL:UL=3:5, 인덱스 2는 DL:UL=4:4, 인덱스 3은 DL:UL=5:3라는 정보가 공유되고, 기지국이 단말로 인덱스 1을 지시하면 단말은 TDD 프레임의 DL/UL 비율을 3:5로 설정할 수 있다. TDD 프레임의 DL/UL 비율은 CP길이에 종속될 수 있다.
천공 심볼에 관한 정보는 천공 심볼의 위치 및 개수를 포함할 수 있다. 천공 심볼의 위치는 하향링크/상향링크 단위, 서브프레임 단위. 또는 OFDMA 심볼 단위로 표현될 수 있다. 예를 들어, OFDMA 심볼이 하향링크에서 천공되는 경우 “0”으로 지시하고, 상향링크에서 천공되는 경우 “1”로 지시할 수 있다. 또한, 특정 서브프레임 내의 OFDMA 심볼이 천공되는 경우, 상기 특정 서브프레임에 해당하는 비트열로 지시할 수 있다.
천공 심볼의 위치는 특정 OFDMA 심볼로 구체적으로 지시될 수도 있다. 특정 OFDMA 심볼이 지시되지 않은 경우, 디폴트(default)로 상향링크 또는 하향링크의 첫 OFDMA 심볼 또는 마지막 OFDMA 심볼이 천공될 수 있다. 또는 디폴트로 특정 서브프레임의 첫 OFAMA 심볼 또는 마지막 OFDMA 심볼이 천공될 수 있다.
천공 심볼의 개수는 비트열로 지시될 수 있다. 예를 들어, 표 6에서 천공 심볼의 개수는 0 내지 4개이므로, 3비트로 지시할 수 있다.
천공 심볼의 개수가 일정 수준 이상인 경우, 하나 이상의 서브프레임이 연접될(concatenate) 수 있다. 이때, 서브프레임의 연접에 대한 정보는 LTE 시스템과의 공존을 위하여 IEEE 802.16m TDD 프레임 구성 정보 내에서 새롭게 정의될 수 있다. 또는, 기존 서브프레임의 연접에 대한 정보에 추가될 수 있다. 기지국은 서브프레임의 연접에 대한 정보를 단말로 전송할 수도 있다. 예를 들어, 천공된 서브프레임이 인접 서브프레임과 연접되는지 여부를 1비트로 표현하여 전송할 수 있다.
IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m 단말이 초기 네트워크로 진입하였을 때 IEEE 802.16m 단말로 TDD 프레임 구성 정보를 전송할 수 있다. 다만, LTE TDD 프레임의 구성은 가변적일 수 있으므로, IEEE 802.16m 단말이 네트워크로 진입한 이후에 LTE TDD 프레임의 구성이 변경되면, IEEE 802.16m TDD 프레임 구성도 변경되어야 한다. 이 경우, IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m 단말로 TDD 프레임 구성 변경 정보를 전송할 수 있다. LTE TDD 프레임이 가변적인 경우, IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m 단말로 TDD 프레임 설정 인덱스를 전송할 수 있다. 또는 TDD 프레임의 주기에 대한 정보 및 각 주기에서의 TDD 프레임 설정 인덱스를 전송할 수 있다. TDD 프레임 설정 인덱스는 CP길이, SFH의 위치, 프레임 오프셋 등을 포함하여 정의될 수 있다.
기지국은 제어채널을 통하여 TDD 프레임 구성 정보를 단말로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제어채널은 SFH, 브로드캐스트 채널 또는 서브프레임의 제어채널 헤더일 수 있다. 이 외에도, 기지국은 프레임 내의 일반 제어정보가 위치하는 곳을 통하여 TDD 프레임 구성 정보를 단말로 전송할 수 있다.
이하, IEEE 802.16m TDD 프레임이 더 큰 반복 주기를 가지는 LTE TDD 프레임과 공존하는 경우를 고려한다.
LTE TDD 프레임의 configuration 3~6(표 4)은 10ms의 반복 주기를 가지고, IEEE 802.16m은 5ms의 반복 주기를 가진다. 따라서, IEEE 802.16m TDD 프레임에 있어서, 짝수번째(even) 프레임의 DL/UL 비율은 a:b이고, 천공 심볼 개수는 n개이며, 홀수번째(odd) 프레임의 DL/UL 비율은 c:d이고, 천공 심볼 개수는 m개일 수 있다. IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m 단말로 TDD 프레임 구성 정보를 전송하는 경우, 짝수번째 프레임의 DL/UL 비율 및 천공 심볼 개수와 홀수번째 프레임의 DL/UL 비율 및 천공 심볼 개수를 각각 전송할 수 있다.
LTE TDD 프레임의 configuration 3~5의 서브프레임 5 내지 서브프레임 9는 하향링크 서브프레임이다. 따라서, IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m 단말로 IEEE 802.16m TDD 프레임의 짝수번째(또는 홀수번째) 프레임의 DL/UL 비율은 8:0인 것을 지시하거나, 짝수번째(또는 홀수번째) 프레임에 포함된 서브프레임들은 오직 하향링크 서브프레임으로 설정되어야 함을 지시할 수도 있다.
LTE TDD 프레임이 configuration 3~6 가운데 어느 하나인 경우, IEEE 802.16m TDD 프레임은 10ms 주기를 가지는 것으로 설정될 수 있다. 따라서, LTE TDD 프레임이 configuration 3, 4, 5인 경우, IEEE 802.16m TDD 프레임의 DL/UL 비율은 각각 6:3, 7:2, 8:1로 설정될 수 있다. IEEE 802.16m 기지국은 상기 DL/UL 비율을 IEEE 802.16m 단말로 지시할 수 있다.
이상, LTE 시스템과 IEEE 802.16m 시스템이 공존하기 위한 TDD 프레임 구성 방법 및 TDD 프레임 구성 정보 전송 방법을 설명하고 있다. 이는 설명의 편의를 위하여 예시한 것에 지나지 않고, 다른 이종 시스템에 대하여 적용할 수 있다. 예를 들어, LCR(Low Chip Rate) 시스템과 IEEE 802.16m 시스템의 공존을 위하여 본 발명을 적용할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 LCR 시스템은 제 1 시스템이라 하고, IEEE 802.16m 시스템은 제 2 시스템이라 할 수 있다.
도 7은 LCR TDD 프레임(1.28Mcps) 구조의 일 예를 나타낸다. 하향링크와 상향링크 비율(이하, DL/UL 비율)이 4:3인 경우를 예시하고 있다. 이외에도, DL/UL 비율은 6:1, 5:2 등이 될 수 있다.
도 7을 참조하면, 하나의 무선 프레임은 두 개의 무선 서브프레임으로 구성된다. 각 무선 프레임의 크기는 10ms이고, 각 무선 서브프레임의 크기는 5ms이다. 하나의 무선 서프프레임은 7 트래픽 슬롯(Traffic Slot, TS)으로 구성되고, 각 트래픽 슬롯의 길이는 0.675ms이다. TS0과 TS1 사이에는 하향링크 파일럿 시간슬롯(Downlink Pilot Time Slot, DwPTS), 가드 영역(Guard Period, GP) 및 상향링크 파일럿 시간슬롯(Uplink Pilot Time Slot, UpPTS)있다. DwPTS의 길이는 75μs이고, GP의 길이는 75μs이며, UpPTS의 길이는 125μs이다. DwPTS 및 UpPTS는 하항링크 동기 및 상향링크 동기를 위하여 사용된다. ↓는 하향링크 트래픽 슬롯을 의미하고, ↑는 상향링크 트래픽 슬롯을 의미한다. TS0과 TS1 사이에 하향링크로부터 상향링크로의 스위칭 포인트(Downlink to Uplink Switching Point, DUSP)가 있고, TS3과 TS4 사이에 상향링크로부터 하향링크로의 스위칭 포인트(Uplink to Downlink Switching Point, UDSP)가 있다.
하기 표 7은 LCR TDD 프레임의 세가지 DL/UL 비율에 따른 IEEE 802.16m TDD 프레임의 DL/UL 비율 및 천공 심볼 개수를 표로 정리한 것이다.
Figure 112009024046447-pat00008
방식(Scheme) 1은 IEEE 802.16m의 하향링크의 시작점을 LCR 프레임의 하향링크 영역에 맞추어 주는 방식이다. 방식 2는 IEEE 802.16m의 상향링크의 시작점을 LCR 프레임의 상향링크 영역에 맞추어 주는 방식이다. 일 예로, IEEE 802.16m의 상향링크의 시작점을 LCR 프레임의 UpPTS 혹은 GP의 시작점에 맞출 수 있다.
LCR 기지국이 LCR TDD 프레임의 DL/UL 비율을 IEEE 802.16m 기지국으로 전송하고, IEEE 802.16m 기지국은 LCR TDD 프레임의 DL/UL 비율 및 표 7을 바탕으로 IEEE 802.16m TDD 프레임 구성 정보를 설정한다. IEEE 802.16m 기지국은 IEEE 802.16m 단말과 IEEE 802.16m TDD 프레임 구성 정보를 공유하여 TDD 프레임을 설정하고, 상기 TDD 프레임을 통하여 통신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신을 위한 장치를 나타낸다. 무선 통신을 위한 장치는 단말의 일부일 수도 있고, 기지국의 일부일 수도 있다. 무선통신을 위한 장치(50)는 프레임 설정부(Frame Configuration Unit, 52), 송수신기(transceiver, 54) 및 안테나(59)를 포함한다. 프레임 설정부(52)는 프레임 구성 정보에 따라 다른 네트워크와 공존을 위한 TDD 프레임을 설정한다. 송수신기(54)는 TDD 프레임을 전송하고, 수신한다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조를 나타낸다.
도 3은 3GPP LTE 시스템의 TDD 프레임 구조를 나타낸다.
도 4는 프레임 오프셋을 이용한 공존 방법을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 LCR TDD 프레임(1.28Mcps) 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신을 위한 장치를 나타낸다.

Claims (9)

  1. TDD(Time Division Duplex) 방식을 이용한 통신방법에 있어서,
    제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 획득된 천공 심볼에 관한 정보를 포함하는 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 상기 제 2 시스템으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 동작하는 단계를 포함하는 통신방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 천공 심볼에 관한 정보는 하향링크 서브프레임 또는 상향링크 서브프레임을 구성하는 복수의 OFDMA 심볼 가운데 천공되는 OFDMA 심볼의 개수 및 위치에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보는 TDD 프레임 내의 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임의 비율에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보는 제어채널을 통하여 수신되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어채널은 SFH(Superframe Header)인 것을 특징으로 하는 통신방법.
  6. TDD(Time Division Duplex) 방식을 이용한 통신방법에 있어서,
    제 1 시스템으로부터 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 획득하는 단계:
    상기 획득된 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 바탕으로 천공 심볼에 관한 정보를 포함하는 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 통신방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 시스템으로부터 상기 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 변경 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 변경 정보를 바탕으로 상기 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 재설정하는 단계; 및
    상기 재설정된 제 2 시스템의 TDD 프레임 구성 정보를 상기 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 시스템의 TDD 프레임 구성 변경 정보는 상기 제 1 시스템의 TDD 프레임의 CP(Cyclic Prefix)길이에 대한 정보 또는 하향링크 영역과 상향링크 영역의 비율에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 시스템은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution) 시스템 또는 LCR(Low Chip Rate) 시스템이고, 상기 제 2 시스템은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템인 것을 특징으로 하는 통신방법.
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