주파수 오버레이 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치 document_id A220623071089

일반적으로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 표준에 따르면 각 이동 단말기(mobile station)에는 5~20MHz의 주파수 자원이 할당된다. 기지국의 가용 주파수 자원은 다수의 주파수 할당(Frequency Allocation, 이하 FA라 칭함)으로 분할되어 각 이동 단말기에 할당된다. IEEE 802.16m에서는 저 복잡성, 적은 오버헤드, 세퍼레이트 코딩(separate coding) MAP 메시지, 그리고, 각 단말기의 MAP 정보 요소(Information Element, 이하 IE 라 칭함)의 높은 링크 적용 이득(high link adaptation gain) 으로 인하여 1차원 자원 할당기법을 사용한다. 주파수 오버레이(Frequency Overlay)는 다양한 대역폭을 사용하는 단말기들을 지원하기 위한 것으로서, 이를 위해 기지국의 주파수 자원은 다중 FA들로 분할되며, 단말기는 대역폭 가용에 따라 각 FA에 접속할 수 있다. 따라서 다중 FA에 효율적으로 동작될 수 있는 세퍼레이트 코딩 1차원 자원 할당 기법 알고리즘은 주파수 오버레이 시스템에서 제공되는 것이다. 도 1은 일반적으로 각 10MHz인 2개의 주파수 자원을 가지는 주파수 오버레이 시스템을 나타낸 예시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 오버레이 시스템의 기지국(140)은 20MHz의 주파수 자원이 할당된 경우, 상기 기지국(140)에 할당된 주파수 자원을 10MHz 주파수 자원들로 분할한다. 그리고, 분할된 주파수 자원들 중에서 이동 단말기A(110)에는 10MHz의 주파수 자원이 할당(FA#1)되고, 이동 단말기C(130) 역시 10MHz의 주파수 자원이 할당(FA#2)된다. 그리고, 이동 단말기B(120)에는 상기 FA#1과 FA#2가 할당된다. 이처럼, 단말기에는 적어도 하나 이상의 주파수 자원이 할당될 수 있다. 도 1을 이용하여 세퍼레이트 코딩 MAP 메시지의 개념을 설명하면 다음과 같다. MAP 메시지의 IE들은 각 단말기 별로 부호화된다. 상기 MAP 메시지에 의해 기지국은 MCS(Modulation and Coding Selection) 레벨을 조절한다. 세퍼레이트 코딩이 사용되는 경우, 통신 상태가 최악의 단말기 대신에 지정 단말기의 현재 채널 상태에 따라 각 IE의 전력이 활성화된다. 세퍼레이트 코딩 MAP 메시지에서 각 IE는 1개의 MAP 메시지로서 고려되며, CRC(Cyclic Reduncancy Check)는 각 IE의 끝에 추가된다. 이러한 부가적인 오버헤드 문제점은 각 IE로부터 단말기의 CID(Connection Identifier) 필드를 제거함으로써 완화될 수 있다. 이럴 경우, 각 IE가 특정 단말기에 의해 확인될 수 있도록, 각 IE는 오직 확인된 단말기만이 상기 IE를 복호화할 수 있는 방법으로 개별적으로 스크램블 된다. 세퍼레이트 코딩 MAP 메시지가 사용되는 경우, 각 단말기가 다른 단말기의 IE들을 검출할 것을 요구하지 않는 방법이 사용된다. 도 2a 내지 2c는 일반적으로 주파수 오버레이 시스템에서의 프로토콜 구조를 나타낸 예시도이다. 도시된 바와 같이, 시스템의 주파수 오버레이 커패시티를 위해 다양한 프로토콜 구조가 제공된다. 가장 단순한 프로토콜 구조는 도 2a에 도시된 단일-FA이다. 상기 단일 FA 프로토콜 구조에서는 MAC 계층들(202, 204)과 물리 계층들(206, 208)이 분리되어 있으며, 분리된 계층들을 통해서 각 주파수가 할당된다. 이와 같이, MAC 계층과 물리 계층이 분리되어 있는 이유는 공유된 정보의 결핍 때문이다. 이러한, 공유된 정보의 결핍은 모든 FA들의 MAC 계층과, 네트워크 엔트리와 같은 MAC 처리 과정들과, 대역폭 요구와, 그리고 불필요한 오버헤드가 불가피하게 증가하는 각 FA에서 반복되는 QoS(Quality of Service)에 관련된 프로세싱의 처리로 야기된다. 이러한 문제를 완화하기 위해 도 2b와 같이 주파수 오버레이 프로토콜 구조는 한 개의 공통 MAC 계층(210)과 다수의 물리 계층들(212, 214)로 구성된다. 각각의 물리 계층은 각 FA에 관련된다. 도 2b와 같은 구조를 다중 FA 프로토콜 구조라 칭한다. 상기 다중 FA 프로토콜 구조에서 공유된 MAC 계층은 각 FA와 효율적으로 조화될 수 있으므로, 다수의 FA들을 반복 처리함으로써 MAC 오버헤드가 감소될 수 있다. 그러나, 다수의 물리계층들이 존재함으로써 MAC 패킷을 다중 물리 패킷으로 부호화하는 게 요구되며, 한 개의 부가적인 CRC가 각 물리 패킷마다 필요하기 때문에, 각 물리 계층 내의 부호화된 물리 패킷은 부가적인 오버헤드를 발생시킨다. 또한, MAP IE는 각 FA마다 독립적으로 구성되어 전송된다. 주파수 자원의 할당으로 인해 발생되는 오버헤드 문제를 완화하기 위해 도 2c에 도시된 바와 같이, 오직 한 개의 MAC과 물리 계층(216)으로 구성되는 주파수 오버레이 프로토콜 구조가 사용될 수 있다. 이러한 구조에서는 오직 한 개의 물리 계층만이 존재하기 때문에, MAC 패킷은 한 개의 물리 패킷으로 부호화되며, 상기 한 개의 물리 패킷은 추후 사용 가능한 FA들 내에서 분류된다. 또한, 다중 FA들 내에서 주파수 자원 할당을 나타내기 위해 단일 MAP IE가 사용될 수 있다. 그래서, 주파수 오버레이 시스템에서 주파수 자원을 할당함으로써 발생 되는 오버헤드를 줄일 수 있다. IEEE 802.16m 표준에서 적용되는 주파수 자원 할당 기법은 1차원 할당 기법이다. 도 3은 일반적인 1차원 할당 기법들을 나타낸 예시도이다. 도시된 바와 같이, 1차원 할당 기법(1 dimensional allocation scheme)으로는 시작-길이(Start-Length) 할당 기법(도 3의 (a)), 런-길이(Run-Length) 할당 기법(도 3의 (b)), 트리-기반(Tree-Based) 할당 기법(도 3의 (c)) 및 패턴-기반(Pattern-Based) 할당 기법(도 3의 (d))이 있다. 도 3의 (a)에 개시된 시작-길이 할당 기법이란 각 단말기의 주파수 자원 할당이 스타팅 포인트와 할당된 주파수 자원의 길이로 구분되는 것을 말하며, 도 3의 (b)에 개시된 트리-기반 할당 기법이란, 기지국의 전체 주파수 자원들을 나타내기 위해 트리구조로 구성된 노드들을 사용하고, 각 단말기에 할당된 주파수 자원을 트리 구조에서 해당 노드의 노드 ID로서 나타낸 것이다. 또한, 도 3의 (c)에 개시된 런-길이 할당 기법이란 각 단말기의 주파수 자원 할당이 할당된 주파수 자원의 길이로만 구분되는 것을 말한다. 이 경우, 각 단말기는 스타팅 포인트를 계산하기 위해 이전 단말기들에 할당된 모든 길이 필드를 검출한다. 그리고, 도 3의 (b)에 개시된 패턴-기반 할당 기법은 각 단말기에 할당된 주파수 자원 할당 패턴을 나타내기 위해 연속적인 비트들을 사용한다. 이러한 4개의 할당 기법들은 잘 알려진 기법들이며, 4개의 할당 기법들 중에서 런-길이 할당 기법은 조인트 코딩 MAP 메시지에서 가장 적은 MAP 오버헤드를 가지며, 각 단말기는 다른 단말기들의 모든 개별 MAP IE들을 검출할 수 있다. 반면에, 트리-기반 할당 기법은 세퍼레이트 코딩 MAP 메시지의 경우 가장 낮은 오버헤드를 가지며, 각 개별 MAP IE는 해당 단말기에 의해서만 검출될 수 있다. 그런데, 종래 FA들 간의 주파수 자원 할당을 위한 MAP IE 포맷은 많은 오버헤드를 발생시키는 문제점이 있다.