KR20060115293A - Ｏｆｄｍａ 방식의 시스템에서 채널의 구성 및 운용 방법과송수신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 시스템에서 다이버시티 채널과 AMC 채널의 구성 및 운용 방법과 송수신 장치와 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 전체 주파수 대역을 다수의 AMC 채널로 분할하고, 상기 AMC 채널들을 puncturing 하여 다이버시티 채널을 구성하는 것을 특징으로 한다. 기지국은 우선적으로 다이버시티 채널에 관한 스케줄링을 실시하여 필요한 부반송파 수를 결정하고, 상기 결정된 수 만큼 AMC 채널의 부반송파들을 puncturing 하여 다이버시티 채널을 구성한다. 각 AMC 채널들은 상기 다이버시티 채널들에 사용되고 남은 부반송파들을 모아 AMC 채널들을 재구성하고 상기와 같이 구성된 AMC 채널들의 부 반송파 개수 및 단말로부터 수신된 하향 링크 채널 품질 정보 등을 이용하여 AMC 채널들을 스케줄링함으로써 각 AMC 채널들을 구성하는 것을 특징으로 한다.

다이버시티, AMC, OFDMA, 피드백, 천공

Description

ＯＦＤＭＡ 방식의 시스템에서 채널의 구성 및 운용 방법과 송수신 장치 및 방법{CONFIGURATION AND MANAGING APPARATUS AND METHOD OF CHANNEL IN OFDMA SYSTEM AND TRANSMITTING/RECEIVING METHOD AND APPARATUS THEREOF}

도 1은 AMC 기술을 사용하는 통상의 OFDM시스템의 일례를 도시한 도면,

도 2는 통상의 OFDM 시스템에서 상술한 다이버시티 기술을 적용해 사용자 데이터 혹은 공통 제어 정보 등이 전송되는 일례를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에서는 제안하는 다이버시티 기술과 AMC 기술의 혼합 및 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 전체 시스템 대역을 N개의 서브 대역으로 구분한 예를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 다이버시티 채널과 AMC 채널이 함께 전송되고 있는 예를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에서 제안하는 방식의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시 예를 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 스케줄링 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AMC 채널로 데이터를 수신하는 단말의 동작 흐름도,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다이버시티 채널로 데이터를 수신하는 단말의 동작 흐름도,

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 송신기의 구성도,

도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기의 수신기의 블록 구성도.

본 발명은 다중 접속 방식을 사용하는 통신 시스템에서 채널의 구성 방법 운용 시스템에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 통신 시스템에서 자원을 할당하여 데이터를 전송하기 위한 방법 및 그 운용 시스템에 관한 것이다.

최근 이동 통신 시스템에서는 유무선 채널에서 고속의 데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 "OFDM"이라 칭하기로 한다) 방식에 대하여 활발하게 연구되고 있다. 상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol) 열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채 널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

이와 같은 멀티캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 HF radio에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들간의 직교 변조의 구현이 난이한 문제였었기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)을 사용하고, 보호구간에 순환 전치 심볼(cyclic prefix)의 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다.

이러한 기술적 발전에 힘입어 OFDM 방식 기술은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting : DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(WLAN : Wireless Local Area Network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM : Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 즉, 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform， 이하 "FFT"라 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 "IFFT"라 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해 졌다. 상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM : Frequency Division Multiplexing) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 진다. 또한 OFDM 방식은 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다. 뿐만 아니라 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하며, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI : Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있고, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.

무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선 통신에서 채널 환경은 백색 가우시안 잡음(AWGN : Additive White Gaussian Noise) 외에도 페이딩(fading) 현상으로 인하여 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 쉐도우잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(doppler) 효과, 타 사용자 및 다중 경로(multipath) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 따라서, 무선 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 지원하기 위해서는 상기 저해 요인을 효과적으로 극복하는 것이 필요하다. 통상의 OFDM 시스템에서 페이딩 현상을 극복하기 위해서 사용되는 전송 방식 및 기술은 다음과 같이 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫째, 적응적 변조 및 코딩(AMC : Adaptive Modulation and Coding, 이하 "AMC"라 칭하기로 한다) 방식이 고, 둘째, 다이버시티(Diversity) 기술이다.

그러면 먼저 첫 번째 방식인 AMC 방식에 대해서 설명하기로 한다.

상기 AMC 방식은 하향 링크(downlink)의 채널 변화에 따라 변조 방식과 코딩 방식을 적응적으로 조정하는 방식이다. 상기 하향 링크의 채널 품질 정보(CQI : Channel Quality Information)는 대개 단말기에서 수신 신호의 신호대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio, 이하 "SNR"이라 칭하기로 한다)를 측정하여 검출할 수 있다. 즉, 단말기는 상기 하향 링크의 채널 품질 정보를 상향 링크(uplink)를 통해 기지국으로 피드백(feedback)한다. 상기 기지국은 상기 단말기로부터 피드백되는 상기 하향 링크의 채널 품질 정보를 가지고 상기 하향 링크의 채널 상태를 추정한다. 그리고 기지국은 상기 추정된 채널 상태에 상응하게 변조 방식 및 코딩 방식을 조정하게 되는 것이다. 상기 AMC 기술을 사용할 경우, 일반적으로 채널의 상태가 비교적 양호할 경우에는 고차 변조방식과 고 부호율을 적용하고, 반대로 채널의 상태가 비교적 열악한 경우에는 저차 변조방식과 저 부호율을 적용한다. 이와 같이 AMC 방식은 고속전력제어에 의존하던 기존방식에 비해, 채널의 시변 특성에 대한 적응 능력을 높임으로써 시스템의 평균 성능을 향상시켜주게 된다.

도 1은 상기 AMC 기술을 사용하는 통상의 OFDM 시스템의 일례를 보여 준다.

상기 도 1을 참조하면, 참조 부호 101은 하나의 서브 캐리어를 나타내고, 참조 부호 102는 하나의 OFDM 심볼을 나타낸다. 상기 도 1에서 가로 축은 시간 축을 나타내며, 세로 축은 주파수 축을 나타낸다. 상기 도 1에서 도시한 바와 같이 통상적으로 AMC를 사용하는 OFDM 시스템에서는 전체 주파수 대역을 N 개의 서브 캐리어 그룹(subcarrier group 1, …, subcarrier group N)(103, …, 104)으로 나누고 각 서브 캐리어 그룹 별로 AMC 동작을 취한다. 이하, 상기 하나의 서브 캐리어 그룹을 하나의 AMC sub-band 라고 칭하기로 하자. 즉, 참조부호 103의 서브 그룹 1은 AMC sub-band 1 이라 칭하고, 참조부호 104의 서브 그룹 N을 AMC sub-band N이라 칭한다. 또한 통상의 시스템에서 스케줄링은 참조부호 105에서 도시한 바와 같이 복수 개의 OFDM symbol 단위로 이루어진다. 상술한 바와 같이 통상의 OFDM 시스템에서의 AMC 동작은 복수개의 AMC sub-band를 가지고서 각 sub-band 별로 독립적으로 적응 및 코딩(AMC 동작)을 수행한다. 따라서, 각 단말은 각 sub-band 별로 CQI 정보를 피드백하며, 기지국은 단말들로부터 각 sub-band에 대한 채널 품질 정보를 받아서 각 sub-band에 대한 스케줄링을 실시하여 각 sub-band 별로 사용자 데이터를 전송하는 것이다. 상기 스케줄링 과정의 일례로 기지국은 각 sub-band 별로 최상의 채널 품질을 갖는 단말을 선택하여 데이터를 전송하게 되면 시스템 용량은 최대화 될 수 있는 것이다. 상술한 AMC 동작의 특징을 보면, 하나의 단말에 대한 데이터를 전송하기 위해 필요한 복수의 서브 캐리어들은 서로 인접해 있을수록 좋음을 알 수 있다. 왜냐하면, 다중 경로(multi-path) 무선 채널로 인해 주파수 영역에서 주파수 선택도(frequency selectivity)가 발생하는 경우, 서로 인접한 서브 캐리어끼리는 채널 응답의 세기가 비슷하지만, 멀리 떨어져 있는 서브 캐리어끼리는 채널 응답의 세기가 크게 달라질 수 있기 때문이다. 또한 AMC 동작이 취하고자 하는 것은 채널 응답이 좋은 서브 캐리어들을 모아 이들을 통해 데이터를 전송함으로써 시스템 용량을 극대화하는 것이므로, 채널 응답이 좋은 인접한 복수 개의 sub-carrier들을 모아 데이터 전송을 할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하기 때문이다. 상술한 AMC 기술은 특정 사용자에게 전송되는 데이터 송신에 적합하다. 왜냐하면, 복수의 사용자에게 전송되는 채널, 예를 들면, 방송이나 공통 제어 정보 채널들은 어느 한 사용자의 채널 상태에 적응하는 것이 바람직하지 않기 때문이다. 또한, 상술한 AMC 기술은 지연(Delay)에 덜 민감한 트래픽의 전송에 적합하다. 왜냐하면, 상기 AMC 기술은 기본적으로 채널이 좋은 상태에 있는 단말들을 골라 데이터를 전송하도록 하는 방식이므로, 지연에 민감한 트래픽, 예를 들면, VoIP(Voice over IP)나 화상 미팅과 같은 실시간 트래픽들은 해당 사용자가 채널이 좋아질 때까지 계속 기다려 줄 수 없기 때문이다. 즉, 상기 실시간 트래픽을 서비스하고 있는 사용자들에 대해서는 지연의 한계를 보장해 주기 위해 채널이 좋지 않는 상황에서도 해당 사용자에게 데이터를 전송해 주어야 하기 때문이다.

두 번째로 다이버시티 기술에 대해 설명한다.

기술은 상술한 AMC 기술은 방송이나, 공통 제어 채널 등과 같이 특정 사용자의 채널 환경에 맞추어 적응해서는 안되는 트래픽, 혹은 실시간 트래픽과 같이 지연에 민감한 트래픽에는 적합하지 않다고 설명했다. 그러면 이러한 트래픽에 적합한 방식으로 다이버시티 기술이 있다.

일반적으로 무선 채널은 시간 축에서도 다양하게 변화하며, 주파수 영역에서 또한 일부 영역에서는 채널이 좋고 일부 영역에서는 채널이 나쁘고 하는 현상이 반복된다. 이러한 채널 환경에서 특정 사용자의 채널에 적응하여 데이터를 전송할 수 없는 경우에는, 전송되는 데이터가 수신하는 각 단말의 입장에서 보면 때로는 채널 이 좋은 상태에서 수신되기도 하고, 때로는 채널이 좋지 않은 상태에서 수신되기도 하는 현상은 피할 수가 없다. 이러한 환경 또는 트래픽에 사용하기에 적합한 기술이 다이버시티 기술이다. 다이버시티 기술이란, 전송되는 데이터들이 최대한 좋은 채널과 나쁜 채널을 골고루 겪도록 하는 것을 목적으로 한다. 그 이유는 특정 데이터 전송 예를 들어, 특정 하나의 데이터 패킷이 채널이 안좋은 상태에서 수신되면 패킷이 성공적으로 복조되기 어려울 것이므로, 수신 성능 입장에서 보면 하나의 패킷에 포함된 변조 심볼들이 나쁜 채널들을 겪는 심볼들도 존재하고 좋은 채널을 겪는 심볼들도 존재하면, 상기 좋은 채널을 겪은 심볼들을 이용해 패킷 복조가 가능할 수 있기 때문이다.

도 2는 통상의 OFDM 시스템에서 상술한 다이버시티 기술을 적용해 사용자 데이터 혹은 공통 제어 정보 등이 전송되는 일례를 보여 준다. 상기 도 2에서는 서로 다른 3개의 단말인 MS(Mobile Station) 1, MS 2, MS 3에게 기지국으로부터 데이터가 전송되고 있는 상황을 설명한다. 상기 도 2 에서 보는 바와 같이 다이버시티 방식으로 데이터가 전송되는 경우, 한 사용자에게 전송되는 데이터는 주파수 영역에서 그리고, 시간 영역에서 흩어져 있음을 알 수 있다. 보다 상세히 살펴보면, 참조 부호 201로 표시된 OFDM 심볼 동안 전송되는 MS 1의 데이터 심볼들은 세 개의 서브 캐리어를 점유하고 있다. 통상적으로 그 위치들은 주파수 영역에서의 다이버시티를 얻기 위하여 전 대역에 걸쳐 퍼뜨리는 것을 원칙으로 하며 그 특정 위치들이 어디 어디인지는 기지국과 단말간에 서로 약속이 되어 있다. 또한, 참조부호 201로 표시된 OFDM 심볼 구간동안 MS 1에게 전송되는 심볼들의 위치와 참조부호 202로 표시된 OFDM 심볼 구간동안 MS 1에게 전송되는 심볼들의 위치가 서로 다름을 알 수 있다. 이는 시간 축에서의 다이버시티 효과를 극대화하기 위하여 매 OFDM 심볼들마다 혹은 기타 미리 정해진 다른 어떤 단위마다 어떤 서브 캐리어를 통해 데이터 심볼들을 전송할지를 달리 해 주는 것이다. 이를 통상적으로 주파수 호핑(Frequency Hopping)이라 칭하며, 대부분의 다이버시티 기술을 적용하는 OFDM 시스템에서는 주파수 호핑 기법을 함께 적용한다.

상술한 바와 같이, OFDM 통신 시스템에서 페이딩 현상을 극복하기 위해서 사용되는 두 가지 전송 방식 즉, AMC 와 다이버시티 기술은 그 특징이 서로 대조적이며 사용하기에 적합한 트래픽의 종류도 다르다. 따라서, 어느 하나의 기술만을 적용하여 시스템을 적용하는 것보다는 두 가지 기술을 혼합하여 적절히 운용될 수 있도록 시스템을 고안하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 제공하는 통신 시스템에서 다이버시티 기술과 AMC 기술을 효율적으로 함께 사용될 할 수 있도록 하는 송수신 장치와 그 운용 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 고속의 무선 멀티미디어 서비스를 제공하는 통신 시스템에서 적응적인 채널의 구성 방법을 제공하고, 그 방법을 통해 데이터를 송수신하는 시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 송신 방법은, OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 채널의 구성 방법으로서, 시스템 전체 주파수 자원을 다수의 부 밴드들로 구성하는 과정과, 상기 적어도 하나 이상의 부 밴드들로 구성되는 AMC 부 밴드들을 구성하는 과정과, 상기 각 AMC 부 밴드들에서 소정 심볼들을 천공하여 다이버시티 데이터 전송 영역으로 할당하는 과정과, 상기 각각 할당된 영역에 데이터들을 삽입하여 심볼을 구성하여 전송하는 과정을 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수신 방법은, OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 다이버시티 및 AMC 밴드들이 혼용되어 전송되는 시스템에서 채널의 수신 방법으로서, 미리 정해진 규칙에 따라 하향 링크의 채널 품질을 측정하고 이를 피드백하는 과정과, 하향 링크의 제어 채널을 수신하여 데이터 복조가 필요한 경우 자신에게 지정된 채널에서 AMC 밴드 또는 다이버시티 밴드에서 복조하는 과정을 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 본 발명에 따른 장치는, OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 채널의 구성하여 서비스하기 위한 장치로서, 다이버시티 채널의 할당 및 AMC 채널을 할당하는 채널 할당부와, AMC 채널의 전송률 및 단말을 결정하는 전송률 결정부와, 상기 채널 할당부 및 전송률 결정부의 정보들을 이용하여 OFDM 심볼을 구성하는 심볼 구성기와, 상기 심볼 구성기의 출력을 송신하는 송신부를 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 수신 장치는, OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 다이버시티 및 AMC 밴드들이 혼용되어 전송되는 시스템에서 채널의 수신 장치로서, 미리 정해진 규칙에 따라 하향 링크의 채널 품질을 측정하는 하향 링 크 채널 품질 측정기와, 상기 측정된 정보를 피드백하는 채널 품질 정보 송신기와, 수신 신호의 제어 채널을 복조하는 제어 채널 복조기와, 상기 제어 채널 복조기로부터 출력된 정보를 이용하여 데이터 채널을 복조하는 데이터 채널 복조기를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

또한 상술한 배경 기술의 설명과 일관성을 유지하기 위해 하기에서 AMC 기술이라는 용어를 사용하고 있으나, 이하 설명될 도면에서 보이는 특징을 가지는 채널의 특정 명칭은 비단 AMC 채널로 한정되는 것이 아니라, 기타 동일 특징을 가지는 다른 이름, 예를 들면 Frequency Scheduling 채널 또는 Localized sub-carrier 채널 등이 사용될 수 있음에 유의해야 한다.

도 3은 본 발명에서는 제안하는 다이버시티 기술과 AMC 기술의 혼합 및 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 그러면 도 3을 참조하여 본 발명에서는 제안하는 다이버시티 기술과 AMC 기술의 혼합 및 운용 방법을 설명하기 위한 과정에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 시스템은 301단계에서 전체 시스템 대역을 N개의 서브 대역 (sub-band)으로 나눈다. 상기 각 서브 대역은 시간 축 상에서 하나 혹은 복수 개의 OFDM 심볼들로 이루어진다. 이를 도 4를 참조하여 예를 들어 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 전체 시스템 대역을 N개의 서브 대역으로 구분한 예를 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 전체 시스템의 대역이 20 MHz이고, N = 8이다. 전체 시스템의 대역을 도 4에서 표시된 바와 같이 각 서브 대역이 2.5 MHz를 갖는 8개의 서브 대역으로 나눈다. 여기서 상기 각각의 서브 대역은 AMC 동작을 위한 AMC 채널 구성의 최소 단위이다. 따라서 본 발명에 따른 시스템에서는 302단계에서 하나 혹은 복수 개의 서브 대역이 하나의 AMC 채널을 이루고, 각 AMC 채널은 해당 대역에 알맞게 단말로부터 채널 품질 정보를 피드백 받아 동작한다. 도 4의 예를 참조하면, 상기 301 단계에서 8개의 서브 대역이 5개의 AMC 채널로 구성된 경우를 예시하였다. 상기 5개의 AMC 채널은 각 채널에 대한 채널 품질 정보를 받아 동작한다. 또한 본 발명에 따른 시스템은 303단계에서 상기와 같이 구성된 AMC 채널을 천공(puncturing)하여 하나 혹은 복수 개의 다이버시티 채널을 만들어낸다. 이 때, 하나의 다이버시티 채널을 전송하기 위해 하나 혹은 복수 혹은 전체 AMC 채널들이 천공(puncturing)된다. 그리고 본 발명에 따른 시스템은 304단계에서 전술한 303단계를 통해 AMC 채널들을 천공(puncturing)하여 확보된 다이버시티 채널들에 다이버시티 모드로 전송되는 데이터 심볼들을 싣는다. 그런 후 시스템은 305단계에서 각 AMC 채널에서 상기와 같이 다이버시티 채널 전송을 위해 천공되고 남은 부분(서브캐리어들)에 각 AMC 채널에 전송될 데이터 심볼들을 싣는다. 이와 같은 방법을 통 해 데이터를 실은 후 본 발명에 따른 시스템은 306단계에서 상기와 같이 구성된 다이버시티 채널들과 AMC 채널들을 하나의 OFDM 심볼을 이루어 전송한다.

이와 같이 다이버시티 채널들과 AMC 채널들을 하나의 OFDM 심볼로 구성하기 위한 상기 301 ~ 306과정은 일정 스케줄링 주기마다 반복된다. 여기서, 상기 301 ~ 302 과정은 매 스케줄링마다 항상 반복될 필요 없이 생략될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 다이버시티 채널과 AMC 채널이 함께 전송되고 있는 예를 도시한 도면이다. 이하 도 5를 참조하여 다이버시티 채널과 AMC 채널이 함께 전송되고 있는 예에 대하여 설명하기로 한다.

상기 도 5를 참조하면, N개의 AMC 채널이 전송되고 있으며, 다이버시티 채널 전송은 AMC 채널을 천공하여 전송되고 있음을 알 수 있다. 상기 도 5에서 보이는 바와 같이 다이버시티 채널의 전송 위치, 즉, 다이버시티 방식으로 전송되는 데이터 심볼들의 서브 캐리어 위치들이 매 OFDM 심볼마다 호핑하고 있음을 알 수 있다. 이러한 과정은 다이버시티로 동작하는 종래 기술, 도 2에서 보는 바와 같다. 상기 도 5의 예에서는 시간 축과 주파수 축만을 예로 들었는데, 주파수 축 상에서 여러 서브 캐리어에 하나의 변조 심볼을 확산해서 보내는 형태의 시스템에서도 본 발명에서 제안하는 바와 같이 AMC 채널을 천공해서 다이버시티 채널을 전송하는 기술이 동일하게 적용될 수 있음에 유의해야 한다.

도 6은 본 발명에서 제안하는 방식의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시 예를 도시한 도면이다. 상기 도 6을 참조하면, 타임 슬롯(time slot) 이란, 하나의 정보 블록(Information Block)의 전송 단위 혹은 스케줄링 단위이다. 상기 도 6 에 서 타임 슬롯 1, 타임 슬롯 2, 타임 슬롯 n에서 전송되는 OFDM 심볼들을 주파수 영역에서 상세히 관찰한 것이 참조부호 602, 603, 604에 상세히 표현되어 있다. 참조부호 602에 도시한 바와 같이 하나의 타임 슬롯에는 N개의 타임 슬롯들이 존재한다. 또한 참조부호 603에 도시한 바와 같이 서비스 또는 사용자에게 다이버시티 모드로 전송하기 위한 부반송파들이 구성되는 예를 도시하고 있으며, 참조부호 604에서는 특정 사용자 관점에서의 다이버시티 모드로 전송되는 부반송파들의 전송 예를 도시하고 있다. 이러한 각 타임 슬롯들은 모두 참조부호 601과 같이 동일한 타임 슬롯 내에 구비된다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 스케줄링 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 스케줄링 동작 흐름을 설명하기로 한다.

상기 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템은 701 과정에서 다이버시티 모드에 대한 스케줄링을 수행한다. 즉, 다이버시티 채널로 전송해야할 데이터들이 어떤 것들이 있으며 이를 위해 필요한 부반송파의 량이 얼마나 되며, 상기 결정에 따라 AMC 채널들에서 천공해야할 부반송파의 개수가 얼마나 되는지를 결정하고 그 천공 위치들을 미리 정해진 규칙에 따라 결정한다. 상기 과정에 따라 다이버시티 채널을 구성하고 상기 다이버시티 채널의 전송 전력을 결정한다.

그런 후 702 과정에서 각 AMC sub-band에 대한 스케줄링 정보 수집한다. 즉, 단말들로부터 피드백된 각 AMC 채널에 대한 채널 품질 정보, 상기 701 과정에서 결정된 다이버시티 채널 구성 후, 각 AMC 채널 별 남은 부반송파 개수 및 가용 전력 등을 수집한다. 그런 후 본 발명에 따른 시스템은 703단계에서 각 AMC sub-band에 대한 스케줄링을 수행한다. 상기 스케줄링 과정은 각 AMC 채널에 대해 채널 품질이 가장 좋은 단말을 선택할 수 있으며, 또한, 각 단말에게 전송해야할 데이터의 양 등을 함께 고려할 수 있다.

이후 본 발명에 따른 시스템은 704 과정에서 다이버시티 모드 및 AMC 모드에 대한 스케줄링 결과에 따라 그에 상응하도록 OFDM 심볼들을 구성하고 이를 전송한다. 이후 본 발명에 따른 시스템의 기지국은 705 과정에서 상기 데이터들이 전송되는 다이버시티 채널과 AMC 채널 전송과 함께 단말들이 이들을 수신하기 위해 필요한 제어 정보를 함께 전송한다. 상기 제어 정보는 다이버시티 채널의 위치 및 이에 따라 남은 부반송파들을 사용한 AMC 채널의 부반송파 전송 위치 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이후에 본 발명에 따른 기지국은 706 과정에서 상기 701 ~ 705 과정을 소정의 스케줄링 주기마다 반복한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AMC 채널로 데이터를 수신하는 단말의 동작 흐름도이다. 이하 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 AMC 채널로 데이터를 수신하는 단말의 동작 흐름에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

상기 도 8을 참조하면, 단말의 동작은 801 ~ 802 과정으로 이루어지는 루프와 803 ~ 806 과정으로 이루어지는 루프로, 크게 2가지 동작을 취하고 있음을 알 수 있다. 먼저, 첫 번째 루프는 단말이 기지국에게 채널 품질 정보를 피드백하는 동작으로, 이에 대하여 살펴보기로 한다. 단말은 801 과정에서 미리 정해진 규칙에 따라 하향 링크 채널 품질 측정을 측정한 후, 802 과정에서 기지국으로 하향 링트 채널 품질 정보 피드백한다.

두 번째 루프인 803 ~ 806 동작은 단말이 데이터 채널을 수신하는 동작이다. 그러면 두 번째 루프에 대하여 살펴보기로 한다. 단말은 803 과정에서 우선 제어 채널을 복조한다. 상기 과정에 따라 제어 채널을 복조한 후, 단말은 804 과정에서 데이터 채널 복조가 필요한가를 검사한다. 즉, 기지국이 이번 데이터 전송구간동안 자신에게 데이터를 전송하였는지 아닌 지를 검사하는 것이다. 이와 같은 검사결과 자신에게 데이터가 전송되지 않은 경우 단말은 다음 데이터 전송 구간으로 넘어간다. 그러나 만일 상기 804 과정에서 자신에게 데이터가 전송되었다고 검사되면, 즉, 데이터 채널의 복조가 필요한 경우 805 과정에서 제어 채널로부터 데이터 채널 복조에 필요한 정보를 얻는다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말의 수신 동작은 상기 805 과정에서 상기 동일 제어 채널 혹은 기타 지정된 채널로부터 사용자 데이터가 수신된 AMC 채널에서 데이터 전송에 사용된 부 반송파 정보를 얻는 것을 특징으로 한다. 즉, 다이버시티 채널이 천공하고 남은 부분이 어디인지를 알아내는 것이다. 상기와 같이 데이터 채널을 복조하는데 필요한 정보를 얻은 후, 단말은 806 과정에서 상기 정보를 이용하여 해당 AMC 채널을 통해 수신된 데이터 채널을 복조한다. 상술한 상기 803 ~ 806 과정은 데이터를 수신하는 경우에 계속하여 반복되는 과정이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다이버시티 채널로 데이터를 수신하는 단말의 동작 흐름도이다. 이하 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다이버시티 채널로 데이터를 수신하는 단말의 동작 흐름을 설명한다.

상기 도 9에서도 전술한 도 8과 마찬가지로 단말의 동작은 901 ~ 902 과정으로 이루어지는 루프와 903 ~ 906 과정으로 이루어지는 루프 등 크게 2가지 동작을 취하고 있음을 알 수 있다. 상기 도 9에서 점선으로 표시된 부분은 생략될 수도 있는 과정을 나타낸다.

먼저, 첫 번째 루프는 단말이 기지국에게 채널 품질 정보를 피드백하는 동작을 설명한다. 단말은 901 과정에서 미리 정해진 규칙에 따라 하향 링크 채널 품질 측정을 측정한 후, 902 과정에서 기지국으로 하향 링크 채널 품질 정보 피드백한다. 두 번째 루프인 903 ~ 906 과정의 동작은 단말이 데이터 채널을 수신하는 동작을 설명한다. 단말은 903 과정에서 우선 제어 채널을 복조한다. 상기 과정에 따라 제어 채널을 복조한 후, 단말은 904 과정에서 데이터 채널 복조가 필요한가를 검사한다. 즉, 기지국이 이번 데이터 전송구간동안 자신에게 데이터를 전송하였는지, 아닌지를 검사하는 것이다.

상기 904 과정에서 만일, 자신에게 데이터가 전송되지 않은 경우 다음 데이터 전송 구간으로 넘어간다. 상기 904 과정에서 만일, 자신에게 데이터가 전송되었다고 검사되면 상기 단말은 905 과정에서 제어 채널로부터 데이터 채널 복조에 필요한 정보를 얻는다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말의 수신 동작은 상기 905 과정에서 상기 동일 제어 채널 혹은 기타 지정된 채널로부터 사용자 데이터가 수신된 다이버시티 채널에 사용된 부 반송파 정보를 얻는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 데이터 채널을 복조하는데 필요한 정보를 얻은 후, 단말은 906 과정에서 상기 정보를 이용하여 해당 다이버시티 채널을 통해 수신된 데이터 채널을 복조한다. 상기 단말은 상술한 903 ~ 906 과정을 반복한다. 상기에서 다이버시티 채널 수신 시 903 과정 및 904 과정이 생략될 수 있는 이유는 미리 특정 위치에 자신의 데이터가 수신되기로 기지국과 약속된 경우이다.

다시 말해, 자신에 대한 다이버시티 채널 전송 여부를 기지국이 매번 결정하지 않고, 미리 일정 시간 구간 동안은 연속적으로 데이터를 전송하기로 기지국과 단말 간에 약속된 경우를 말한다. 상기 예는 실시간 트래픽 같이 일정 데이터 량을 꾸준이 전송해야 하는 경우 유용하다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기지국 송신기의 구성도이다. 이하 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 송신기의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 도 10 을 참조하면, 다이버시티 채널 할당부(1101)은 전체 시스템 대역 중 어느 부 반송파로 다이버시티 채널을 전송할지, 즉, 어떤 부 반송파로 다이버시티 채널을 구성할지를 결정하는 기능을 담당한다. 또한 AMC 채널 할당부(1101)는 전체 시스템 대역 중 어느 부 반송파로 다이버시티 채널을 전송할지, 즉, 어떤 부 반송파로 다이버시티 채널을 구성할 지를 결정하는 기능을 담당한다. 그리고 제어부(1002)는 상기 AMC 채널 할당부로부터 어느 부 반송파에 다이버시티 채널이 할당되었는지를 입력으로 받아 AMC 채널 할당부(1003)가 AMC 채널을 구성할 수 있도록 제어한다. 즉, 다이버시티 채널이 사용한 부 반송파를 제외한 나머지 부 반송파들에 AMC 채널들이 전송될 수 있도록 제어한다. 상기 도 10을 참조하면, AMC 채널 할 당부(1003)는 상기 제어부(1002)의 제어에 의해 AMC 채널이 전송될 부 반송파를 결정한다.

한편, 채널 품질 피드백 수신부(105)는 각 단말들로부터 하향 링크 채널 품질 정보들을 수신한다. AMC 채널 수신 단말 결정 및 전송율 결정부(1004)는 상기 채널 품질 피드백 수신부로부터 각 단말에 대한 채널 품질 정보를 입력으로 받고, AMC 채널 할당부로부터 각 AMC 채널에 사용되는 부 반송파의 개수를 입력으로 받아 어떤 사용자에게 각 AMC 채널을 전송할지 그리고 어떤 데이터 전송률을 사용할지를 결정한다. OFDM 심볼 구성기(1006)는 다이버시티 채널 할당부 및 AMC 채널 수신 단말 결정 및 전송율 결정부(1004)로부터 다이버시티 채널 및 AMC 채널 구성에 대한 정보를 입력으로 받아 상기 둘을 조합하여 하나의 OFDM 심볼을 구성한다. 이와 같이 구성하는 것은 전술한 도 4 내지 도 6과 같은 방법을 통해 이루어진다. OFDM 심볼 송신부(1007)는 상기 OFDM 심볼 구성기(1006)에서 생성한 OFDM 심볼을 송신한다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단말기의 수신기의 블록 구성도이다. 이하 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 블록 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 도 11을 참조하면, 하향 링크 채널 품질 측정기(1101)는 미리 정해진 주기마다 하향 링크 채널의 품질을 측정하여 그 결과를 채널 품질 정보 송신기(1102)로 출력한다. 상기 채널 품질 정보 송신기(1102)는 하향 링크 채널 품질 정보를 입력으로 받아 소정의 채널 코딩 등의 과정을 거쳐 상기 정보를 송신한다. 제 어 채널 복조기(1103)은 하향 링크로부터 제어 채널을 수신한다. 데이터 채널 복조기(1104)는 상기 제어 채널 복조기의 출력을 입력으로 받아 데이터 채널을 복조하여 데이터를 출력한다. 이와 같이 복조된 데이터는 다이버시티 모드 또는 AMC 모드 등을 통해 전송된 패킷이 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에서 제안하는 다이버시티 기술과 AMC 기술의 효율적인 혼합 및 운용 방법은 각 채널 즉, 다이버시티 채널과 AMC 채널 각각의 성능을 최적화하였다, 즉, 다이버시티 채널에게는 시간 축 상에서 그리고 주파수 축에서 최대한 퍼져 있는 것을 보장하고, AMC 채널에게는 상기 다이버시티 채널이 사용하는 남은 자원, 즉 부반송파들을 전부 사용하면서, AMC 전송에 효율적이 되도록 부반송파들이 서로 인접하도록 구성하였다. 직교 주파수 분할 다중 방식을 기반으로 하는 다중 접속 방식을 사용하여 데이터를 송수신하는 시스템에서 본 발명에서 제안하는 채널 구성 방법 및 송수신 방법을 이용하여 시스템 용량을 극대화하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 채널의 구성 방법에 있어서,

   시스템 전체 주파수 자원을 다수의 부 밴드들로 구성하는 과정과,

   상기 적어도 하나 이상의 부 밴드들로 구성되는 AMC 부 밴드들을 구성하는 과정과,

   상기 각 AMC 부 밴드들에서 소정 심볼들을 천공하여 다이버시티 데이터 전송 영역으로 할당하는 과정과,

   상기 각각 할당된 영역에 데이터들을 삽입하여 심볼을 구성하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
2. OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 다이버시티 및 AMC 밴드들이 혼용되어 전송되는 시스템에서 채널의 수신 방법에 있어서,

   미리 정해진 규칙에 따라 하향 링크의 채널 품질을 측정하고 이를 피드백하는 과정과,

   하향 링크의 제어 채널을 수신하여 데이터 복조가 필요한 경우 자신에게 지정된 채널에서 AMC 밴드 또는 다이버시티 밴드에서 복조하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
3. OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 채널의 구성하여 서비스하기 위한 장치에 있어서,

   다이버시티 채널의 할당 및 AMC 채널을 할당하는 채널 할당부와,

   AMC 채널의 전송률 및 단말을 결정하는 전송률 결정부와,

   상기 채널 할당부 및 전송률 결정부의 정보들을 이용하여 OFDM 심볼을 구성하는 심볼 구성기와,

   상기 심볼 구성기의 출력을 송신하는 송신부를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
4. OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 다이버시티 및 AMC 밴드들이 혼용되어 전송되는 시스템에서 채널의 수신 장치에 있어서,

   미리 정해진 규칙에 따라 하향 링크의 채널 품질을 측정하는 하향 링크 채널 품질 측정기와,

   상기 측정된 정보를 피드백하는 채널 품질 정보 송신기와,

   수신 신호의 제어 채널을 복조하는 제어 채널 복조기와,

   상기 제어 채널 복조기로부터 출력된 정보를 이용하여 데이터 채널을 복조하는 데이터 채널 복조기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.

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