KR100826555B1 - Ｏｆｄｍ/ｏｆｄｍａ 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한메시지 전송 방법 - Google Patents

Ｏｆｄｍ/ｏｆｄｍａ 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한메시지 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템의 메시지 전송방법에 대한 내용으로 단말의 레인징 수행 단계에서의 각 단말의 능력을 기지국에서 알 수 있도록 하여 주파수 선택적인 영역에서 Band AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역 또는 AAS 동작 지원이 가능한 단말에 대한 무선 자원의 효율적인 사용이 가능하도록 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법에 관한 것으로, 레인징 코드들을 코드 그룹들로 나누어 각 단말의 정보를 포함시키거나, AAS 초기 레인징 CID(AAS initial ranging Connection Identifier)를 이용하여 해당 단말이 AAS를 지원하는지의 여부를 기지국에서 알 수 있도록 하여 해당 메시지의 수신 이후에는 각 단말의 능력에 맞추어 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환이 이루어지도록 한다.
CDMA, PUSC zone, network entry, AMC, AAS 초기 레인징 CID

Description

ＯＦＤＭ/ＯＦＤＭＡ 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법{Method for transmitting message of communication system supporting OFDM/OFDMA}
도 1은 무선 통신 시스템에서 네트워크 진입을 위한 절차를 나타낸 구성도
도 2는 네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름을 나타낸 구성도
도 3은 주기적 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 구성도
도 4는 대역폭 요구 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 구성도
도 5는 도 2,3,4 에 나타낸 각 레인징 수행을 위해 사용되는 레인징 코드의 구성을 나타낸 테이블
도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 레인징 코드 구성을 나타낸 테이블
도 7은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름을 나타낸 구성도
도 8은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주기적 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 구성도
도 9는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 대역폭 레인징 절치 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 구성도
도 10은 AAS 초기 레인징 CID 구조를 나타낸 테이블
도 11은 네트워크 진입 과정에서의 AAS 초기 레인징 CID를 적용한 메시지 흐름 구성도
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 레인징 코드들을 코드 그룹들로 나누어 각 단말의 정보를 포함시키는 것에 의해 네트워크 진입 초기 단계에서 각 단말의 능력(capability)을 알 수 있도록한 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법에 관한 것이다.
현재 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access;BWA) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질(Quality of Service;QoS)을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16d 통신 시스템 및 IEEE802.16e 통신 시스템이다.
상기 IEEE 802.16d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 무선 MAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;OFDM)/직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access;OFDMA) 방식을 적용한 통신 시스템이다.
이하에서 첨부된 도면을 참고하여 무선 통신 시스템에서의 단말의 레인징 제어 및 메시지 흐름에 관하여 설명한다.
이하의 설명은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e-2005 규격을 기반으로 이루어진다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 네트워크 진입을 위한 절차를 나타낸 구성도이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16-2005에서 고려하고 있는 통신 시스템은, 단말의 이동성이 고려된 시스템이다 .
무선 통신 시스템에서 네트워크 진입 과정은 채널 동기화를 위한 하향링크 채널 스캔(Scan for Downlink Channel) 과정(S101), 상향링크 파라메터들의 획득(Obtain Uplink Parameters) 과정(S102), 레인징 및 자동 적응(Ranging & Automatic Adjustments) 과정(S103), 능력 협상(Negotiate Basic Capabilities) 과정(S104) 그리고 규격에 따른 단말 승인 및 키 교환(SS Authorization and Key Exchange) 과정(S105), BS에 등록(Register with BS) 과정(S106), IP 연결 및 동작 파라메터들의 전송(IP Connectivity & Operational Paramaters) 과정(S107)으로 이루어진다.
도 1에서와 같이, 먼저, 채널 동기화를 위하여 하향링크 채널에 대한 스캔을 수행하는데, 그 과정은 프레임 동기 및 프레임마다 하향 서브 프레임의 자원 할당 정보를 나타내는 DL-MAP 메시지 및 하향 채널과 관련한 파라미터들을 갖는 DCD(Downlink Channel Decsriptor) 메시지의 수신에 의해 이루어진다.
그리고 상향 링크 파라메터들의 획득 과정은 상향링크(Uplink) 서브 프레임을 구성하는 자원들이 SS들에게 어떻게 할당되었는지를 표시하는 UL-MAP 메시지 및 상향 채널과 관련한 파라미터들을 갖는 UCD(Uplink Channel Decsriptor) 메시지의 수신을 통해 수행된다.
그리고 레인징 및 자동 적응(Ranging & Automatic Adjustments) 과정은 CDMA 레인징, CDMA_Allocation_IE 메시지의 수신, 레인징 요구 및 응답(RNG-REQ, RNG-RSP) 메시지에 의해 이루어진다.
레인징은 그 목적에 따라서 초기 레인징(Initial Ranging) 및 핸드오버 레인징(Handover Ranging)과, 대역폭 요구 레인징(Bandwidth Request Ranging)과, 주기적 레인징(Periodic Ranging)으로 분류된다.
그리고 능력 협상(Negotiate Basic Capabilities) 과정은 능력 요구/응답 메시지(SBC(SS Basic Capability)-REQ/RSP)에 의해 이루어지며, 퍼뮤테이션 지원(Permutation Support), 단말 복조(SS demodulator) 등의 단말의 지원 능력을 협상하는 과정에 해당된다.
이하에서 네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름 및 레인징 절차 그리고 레인징 코드 구성에 관하여 설명한다.
도 2는 네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름을 나타낸 구성도이다.
네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름은 도 2에서와 같이, PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 브로드캐스트 관리 메시지(Broadcast Management Message) 전송 과정(S201 ~ S203)과, PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환 과정(S204 ~ S211)과, PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환 과정(S212 ~ S219)으로 나눌 수 있다.
PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 브로드캐스트 관리 메시지(Broadcast Management Message) 전송은, SICH/DCD/UCD 메시지(S201), DL-MAP/UL-MAP 메시지(S202), 인접 기지국들에 대한 정보를 획득하기 위한 NBR-ADV(Neighbor Advertisement) 메시지(S203)의 기지국 전송이 이루어진다.
그리고 PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환은, 정확한 타이밍 오프셋과 파워 조정을 얻기 위한 RNG-REQ 및 RNG-RSP 관리 메시지(S204 ~ S207), status 필드의 success가 되는 RNG-RSP 후 초기 레인징에 기반한 CDMA 코드에 대한 응답으로서 CDMA Allocation IE 메시지(S208), RNG-REQ(MAC_Addr)(S209) 및 RNG-RSP(Primary_Cid)(S210), 기지국(Radio Access Station;RAS)와 MS 간의 능력 협상을 위한 SBC-REQ(SS Basic Capability Request)(S211) 및 SBC-RSP(SS Basic Capability Response)관리 메시지(S212)의 교환을 포함한다.
그리고 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환은, PKM-REQ(Privacy Key Management Request) 메시지, PKM-RSP(Privacy Key Management Response) 메시지(S213 ~ S218) 및 REG- REQ(Mobility_Feature) 메시지(S219), REG-RSP(2nd-Cid) 메시지(S220)의 교환이 이루어진다.
네트워크 진입 과정중의 초기 레인징은 기지국이 단말과 동기를 획득하기 위해 수행되는 레인징으로서, 단말과 기지국간에 정확한 시간 및 주파수 오프셋(Offset)을 맞추고, 송신 전력(Transmit Power)을 조정하기 위해 수행되는 레인징에 해당된다.
도 3은 주기적 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 것으로, 기지국(RAS)이 단지 CDMA code를 알기 때문에 도 3의 모든 주기적 레인징에 관련된 메시지의 교환 즉, RNG-REQ(S301)(S303) 및 RNG-RSP 관리 메시지(S302)(S304)의 교환이 PUSC 영역에서 이루어진다.
주기적 레인징은 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정한 단말이 채널 상태에 따라 다시 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정하기 위해서 기지국과 주기적으로 수행하는 레인징을 나타낸다. 이때 주기적 레인징은 단말이 상향 채널로 전송할 데이터가 일정시간 없는 경우 주기적 레인징 동작을 할 것을 결정하고 이를 수행한다.
그리고 도 4는 대역폭 요구 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 것으로, 단말(MS)의 CID를 포함하는 BW-REQ Header 메시지의 수신전에는 각 단말(MS)의 성능(capability)을 기지국에서 알 수가 없기 때문에 대역폭 요구 레인징 메시지 즉, RNG-REQ 및 RNG-RSP(S401 ~ S404), CDMA Allocation IE(S405), BW-REQ Header 메시지(S406) 교환이 PUSC 영역에서 교환이 이루어진다.
여기서, 대역폭요구 레인징은, 초기 레인징을 통해 기지국과 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정한 단말이 기지국과 실제 통신을 수행하기 위해서 대역폭(Bandwidth) 할당을 요구하는 레인징이다.
그리고 도 5는 도 2,3,4 에 나타낸 각 레인징 수행을 위해 사용되는 레인징 코드의 구성을 나타낸 테이블이다.
레인징 코드 테이블의 전체 필드 구성은 초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes)(501), 주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes)(502), 대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes)(503), 레인징 코드 그룹의 시작에 관한 코드(Start of Ranging Codes Group)(504), 핸드오버 레인징 코드(Handover Ranging Codes)(505)으로 구성된다.
도 5는 표준규격 (IEEE802.16e-2005)에 UCD(Uplink Channel Discript) 메시지에 정의되는 레인징 코드의 구성의 예를 나타낸 것이다.
그러나 이와 같은 종래 기술의 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입 과정 및 각 레인징 수행과정에서 앞으로 시스템의 성능향성을 위해 Band AMC 또는 AAS 와 같은 주파수 선택적인 영역(frequency selective zone)에서 고차 변조 및 코딩 구성(Scheme) 을 사용이 필요한 경우에도, 단말이 기본능력을 미리 알지 못하기 때문에 브로드캐스트 PUSC 영역에서 단지 메시지들을 할당하여 전송하도록 하고 있어 주기적으로 긴PUSC 영역을 제공해야 하는 경우가 발생한다.
또한 AAS 를 지원하는 기지국인 경우에 빔포밍 수행 시점이 늦어 질수 있으며, 현재의 규격에서는 SBC_REQ 와 같은 유니캐스트 메시지 크기가 큰 메시지를 PUSC 영 역에서 전송하는 경우에는. 즉, 할당되는 Symbol의 수가 적고, 부채널들이 분산되게 되므로,전송 전력의 density 가 떨어지게 될 수 있다
따라서, 종래의 통신시스템의 메시지 전송방법에 비해 무선 자원의 효율적인 사용 및 AAS 지원이 가능하도록 하는 것이 필요하다.
본 발명은 이와 같은 필요성에 따른 것으로, 네트워크 진입 초기 단계에서 각 단말의 능력(capability)을 알 수 있도록하여 무선자원을 효율적으로 사용 가능하도록 하는 무선 통신 시스템에서 메시지 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 단말의 레인징 수행 단계에서의 각 단말의 능력을 기지국에서 알 수 있도록 하여 무선자원을 효율적으로 사용하기 위한 무선통신 시스템에서의 메시지 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 주파수 선택적인 영역에서 Band AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역 또는 AAS 동작 지원이 가능 단말에 대한 무선 자원의 효율적인 사용 및 AAS 동작이 가능하도록 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법은 기지국으로부터 단말 기본 능력의 지원을 나타내는 레인징 코드 정보를 포함하는 UCD Message를 전송하는 단계;상기 레 인징 코드 정보를 기초하여 단말로 PUSC 또는 FUSC 또는 Band AMC 영역 중에 하나로 상향/하향링크 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법은 초기 레인징 성공 후에 특정값으로 단말의 기본능력을 지시하는 초기 레인징(initial ranging) CID 를 포함하는 레인징 요구 메시지를 전송하는 단계;상기 레인징 요구메시지에 근거하여 PUSC, FUSC, BAND AMC 영역 중 하나를 통해 전송된 상향/하향링크 메시지를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법은 기지국으로부터 단말의 기본능력 지원을 나타내는 레인징 코드 정보를 포함하는 UCD Message를 수신하는 단계;단말이 상기 레인징 코드 정보를 이용하여 레인징을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 단말의 기본 능력은 AAS 모드와 AMC 지원 기능 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기지국은 AAS 동작을 지원하는 기지국인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신 시스템을 위한 메시지 전송 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명 백해질 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 레인징 코드 구성을 나타낸 테이블이다.
본 발명에 따른 레인징 코드의 구성은 UCD 메시지를 통해서 단말로 전송되며 각 레인징 코드를 그룹으로 나누어 AAS 모드와 Band AMC를 지원하는 단말을 위한 코드와 AAS 모드와 Band AMC를 지원하지 않는 단말을 위한 코드로 나누어 구성된다.
먼저, 레인징 코드 테이블의 전체 필드 구성은 초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes)(611), AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(601), 주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes)(612), AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(602), 대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes)(613), AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(603), 레인징 코드 그룹의 시작에 관한 코드(Start of Ranging Codes Group)(615), 핸드오버 레인징 코드(Handover Ranging Codes)(614), AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 핸드오버 레인징 코드(Handover Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(604)로 구성된다.
상기한 각 필드들의 레인징 코드들은 코드수를 나타내며 ,가능한 값들은 0에서 255 사이 이고 , 각각의 Tag는 다르게 지정된다.
초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes)는 단말과 기지국간에 정확한 시간 및 주파수 오프셋(Offset)을 맞추고, 송신 전력(Transmit Power)을 조정하기 위한 레인징 코드로 단말 기본 능력 정보를 나타내지 않는다.
그리고 AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)는 단말과 기지국간에 정확한 시간 및 주파수 오프셋(Offset)을 맞추고, 송신 전력(Transmit Power)을 조정하기 위한 레인징 코드로 단말 기본 능력 정보를 나타낸다.
주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes)(S612)는 채널 상태에 따라 다시 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정하기 위해서 기지국과 주기적으로 수행하는 레인징 코드로 단말 정보를 포함하지 않는다.
그리고 AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(S602)는 채널 상태에 따라 다시 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정하기 위해서 기지국과 주기적으로 수행하는 레인징 코드로 단말 정보를 포함한다.
대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes)(S613)는 단말이 기지국과 실제 통신을 수행하기 위해서 대역폭(Bandwidth) 할당을 요구하는 레인징 코드로 단말 정보를 포함하지 않는다.
그리고 AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(S603)는 단말이 기지국과 실제 통신을 수행하기 위해서 대역폭(Bandwidth) 할당을 요구하는 레인징 코드로 단말 정보를 포함한다.
마찬가지로, 핸드오버 레인징 코드(Handover Ranging Codes)(S614)는 단말 정보를 포함하지 않고, AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 핸드오버 레인징 코드(Handover Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)(S604)는 단말 정보를 포함한다.
AAS(Adaptive Antenna System) 기능을 지원하는 경우에는 , 안테나의빔형성을 통한 신호 이득을 얻을수 있다.
본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입 제어 방법은 도 6에서와 같이 레인징 코드를 구성하는 것에 의해 네트워크 진입 초기에 기지국이 단말의 성능을 알고 이후의 메시지 교환이 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서 이루어질 수 있도록 하여 AAS 모드에서의 빔 형성 이득(beam forming gain) 특성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 레인징 코드를 구성하는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 단말의 네트워크 진입 제어 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름을 나타낸 구성도이다.
그리고 도 8은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 주기적 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 구성도이고, 도 9는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 대역폭 레인징 절치 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 구성도이다.
먼저, 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 네트워크 진입 과정에서의 관리 메시지 흐름을 설명한다.
도 7에서와 같이, PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 브로드캐스트 관리 메시지(Broadcast Management Message) 교환 그리고 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환으로 나룰 수 있다.
PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 브로드캐스트 관리 메시지(Broadcast Management Message) 교환은, SICH/DCD/UCD 메시지(S701), DL-MAP/UL-MAP 메시지(S702), 인접 기지국들에 대한 정보를 획득하기 위한 NBR-ADV(Neighbor Advertisement) 메시지(S703)의 교환이 이루어진다.
그리고 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환은 정확한 타이밍 오프셋과 파워 조정을 얻기 위한 RNG-REQ 및 RNG-RSP 관리 메시지(S704 ~ S707)를 포함하는데, RNG-REQ 메시지에 단말 정보를 포함하기 때문에 이후의 메시지 교환은 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서 이루어진다.
즉, 도 6에서와 같은, AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)에 의해 기지국에서 단말이 AAS 모드 및 Band AMC를 지원하는 것을 알기 때문에 PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)이 아니고, PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서 메시지 교환이 이루어진다.
그 이후의 메시지는 status 필드의 success가 되는 RNG-RSP 후 초기 레인징에 기반한 CDMA 코드에 대한 응답으로서 CDMA Allocation IE 메시지(S708), RNG-REQ(MAC_Addr)(S709) 및 RNG-RSP(Primary_Cid)(S710), 기지국(Base Station;BS)와 MS 간의 능력 협상을 위한 SBC-REQ(SS Basic Capability Request)(S711) 및 SBC-RSP(SS Basic Capability Response)관리 메시지(712), PKM-REQ(Privacy Key Management Request) 메시지, PKM-RSP(Privacy Key Management Response) 메시지(S713 ~ S718) 및 REG-REQ(Mobility_Feature) 메시지(S719), REG-RSP(2nd-Cid)(S720) 메시지의 교환을 포함한다.
본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 네트워크 진입 절차를 구체적으로 설명한다.
PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 브로드캐스트 관리 메시지(Broadcast Management Message) 교환으로, SICH/DCD/UCD 메시지, DL-MAP/UL-MAP 메시지, 인접 기지국들에 대한 정보를 획득하기 위한 NBR-ADV(Neighbor Advertisement) 메시지의 교환이 이루어진다.
그리고 단말(MS)은 Initial RNG-REQ(code) 메시지를 통하여 초기 레인징 코드(Initial ranging code)를 경쟁 방식으로 기지국(RAS)에 전송한다. 이러한 코드 레인징은 단말의 상향 링크 타이밍(timing) 및 파워 오프셋(power offset) 조절을 수행할 수 있도록 한다.
여기서, Initial RNG-REQ(code) 메시지를 송신하는 단말이 AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말인 경우에는 단말 정보를 포함하는 초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)에 의해 기지국은 단말의 능력을 판단하여 이후의 메시지 교환을 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스팅에 의해 이루어지도록 한다.
기지국은 Initial RNG-RSP 메시지에 단말이 전송한 코드 레인징 정보와 파워 오프셋 조절 값을 표시하여 유니캐스팅 한다.
해당 단말은 Initial RNG-RSP 메시지를 수신하면 코드 레인징 정보를 확인하고 파워 오프셋을 조절하는데, RNG-RSP 메시지의 status 필드가 continue 일 때에는 코드 레인징을 재시도한다.
기지국은 단말이 시도하는 코드 레인징을 통해 타이밍 및 파워 조절이 이루어졌다고 판단되면 Initial RNG-RSP메시지의 status 필드를 success로 표기하여 전송한다.
그리고 기지국은 CDMA_Allocation_IE 를 갖는 UL-MAP을 통해 단말이 RNG-REQ 메시지를 전송할 수 있는 상향 링크 대역폭(UL bandwidth)을 할당하여 적용한다.
CDMA_Allocation_IE는 단말이 전송한 코드 레인징 정보와 함께 단말에게 할당하는 상향 링크 자원량을 포함한다. 그러면 단말은 RNG-RSP 메시지의 status 필드가 success이면 코드 레인징을 마치고 메시지 레인징을 시도한다.
레인징 절차를 통해서 단말은 Basic CID(Connection Identifier), Primary CID와 같은 기본적인 CID를 할당받게 된다. 이러한 CID는 해당 기지국에서 단말에게 유일하게 할당된 값으로, 기지국 접속 중에 단말을 구분하는 정보가 된다.
RNG-REQ 메시지를 통해 전달되는 정보에는 단말의 MAC address 정보를 포함하여 몇 가지가 있는데, 기지국은 이러한 정보를 보고 RNG-RSP로 응답한다. RNG-RSP에 포함된 Basic CID와 Primary CID를 통해서 단말은 능력 협상(Capabilities Negotiation) 절차를 수행하기 위해 능력 요구 메시지(SBC(SS Basic Capability)-REQ)를 전송한다.
그리고 PKM-REQ(Privacy Key Management Request) 메시지 및 PKM-RSP(Privacy Key Management Response) 메시지를 이용한 규격에 따른 단말 승인 및 키 교환(SS Authorization and Key Exchange) 과정, BS 등록(Register with BS) 과정, IP 연결 및 파라메터들의 적용(IP Connectivity & Operational Paramaters) 과정으로 이루어진다.
그리고 도 8은 주기적 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 것으로, 주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)에 의해 기지국(RAS)에서 Periodoc RNG-REQ(code) 메시지를 송신하는 단말이 AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말인 것으로 판단하여 모든 주기적 레인징에 관련된 메시지(S801 ~ S804)의 교환이 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서 이루어지는 것을 알 수 있다.
그리고 도 9는 대역폭 요구 레인징 절차 진행시의 메시지 흐름을 나타낸 것으로, AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말을 위한 대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes for MS supporting AAS and AMC)에 의해 기지국(RAS)에서 Bandwidth Request를 위한 RNG-REQ(code) 메시지를 송신하는 단말이 AAS 모드와 AMC를 지원하는 단말인 것으로 판단하여, BW-REQ Header 메시지의 수신 이후의 대역폭 할당 및 데이터 송수신(S905 ~ S908)이 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서 이루어지는 것을 알 수 있다.
그리고 AAS 초기 레인징 CID(AAS initial ranging Connection Identifier)를 이용하여 해당 단말이 AAS를 지원하는지의 여부를 기지국에서 알 수 있도록한 단말의 네트워크 진입 제어 방법을 설명한다.
도 10은 AAS 초기 레인징 CID 구조를 나타낸 테이블이고, 도 11은 네트워크 진입 과정에서의 AAS 초기 레인징 CID를 적용한 메시지 흐름 구성도이다.
AAS 초기 레인징 CID(AAS initial ranging Connection Identifier)를 이용하여 기지국이 단말로부터 RNG-REQ(MAC_Addr) 메시지를 받은 후에 단말의 능력을 알 수 있도록 하여 이후의 메시지 교환이 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
AAS 초기 레인징 CID(AAS initial ranging Connection Identifier)를 이용한 단말의 네트워크 진입 절차는 다음과 같다.
먼저, PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의 브로드캐스트 관리 메시지(Broadcast Management Message) 교환에 의해 SICH/DCD/UCD 메시 지(S1101), DL-MAP/UL-MAP 메시지(S1102), 인접 기지국들에 대한 정보를 획득하기 위한 NBR-ADV(Neighbor Advertisement) 메시지(S1103)의 교환이 이루어진다.
그리고 기지국에서 단말 정보를 갖는 CID를 포함하는 RNG-REQ(MAC_Addr) 메시지를 수신하기 이전까지는 PUSC 영역(Partial Usage of SubChannels Zone)에서의유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환이 이루어지는데, 정확한 타이밍 오프셋과 파워 조정을 얻기 위한 RNG-REQ 및 RNG-RSP 관리 메시지, status 필드의 success가 되는 RNG-RSP 후 초기 레인징에 기반한 CDMA 코드에 대한 응답으로서 CDMA Allocation IE 메시지(S1104 ~ S1108)의 교환을 포함한다.
그리고 기지국에서 단말 정보를 갖는 CID를 포함하는 RNG-REQ(MAC_Addr) 메시지를 수신하게 되면, 해당 단말이 AAS 모드를 지원하는 것으로 판단하여 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message)(S1109 ~ S1120) 교환이 이루어진다.
이와 같은 본 발명은 레인징 코드들을 코드 그룹들로 나누어 각 단말의 정보를 포함시키거나, AAS 초기 레인징 CID(AAS initial ranging Connection Identifier)를 이용하여 해당 단말이 AAS를 지원하는지의 여부를 기지국에서 알 수 있도록 하여 해당 메시지의 수신 이후에는 각 단말의 능력에 맞추어 PUSC, FUSC(Full Usage of SubChannels), 또는 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역에서의 유니캐스트 관리 메시지(Unicast Management Message) 교환이 이루어지도록 한다.
그러므로 단말의 지원능력을 미리 알기 때문에 AAS 를 지원하는 기지국에서 빔포밍을 종전보다 빠르게 수행이 가능하다. 그리고 Band AMC 영역을 통해 SBC_REQ 같은 메시지 크기가 큰 메시지를 전송을 AAS 로 전송이 가능하므로 전력 Density의 저하 없이 전송을 가능하게 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
이와 같은 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
네트워크 진입 초기 단계에서 각 단말의 능력(capability)을 알 수 있도록 하여 스케쥴링및 무선자원을 효율적인 사용이 가능하게 하는 효과가 있다
또한, 본 발명은 단말의 레인징 수행 단계에서의 각 단말의 능력을 기지국에서 알 수 있도록 하여 스케쥴링 및 무선자원을 효율적인 사용이 가능하게 하는 효과가 있다.
본 발명은 주파수 선택적인 영역에서 Band AMC(Adaptive Modulation and Coding) 영역 또는 AAS 동작 지원이 가능 단말에 대한 무선자원을 효율적으로 사용하게 하는 효과가 있다.
또한, 단말의 지원능력을 미리 알기 때문에 AAS 를 지원하는 기지국에서 빔 포밍을 종전보다 빠르게 수행이 가능하다.
본 발명에 따른 또 다른 효과로는 Band AMC 영역을 통해 SBC_REQ 같은 메시지 크기가 큰 메시지를 전송을 AAS 로 전송이 가능하므로 전력 Density의 저하 없이 전송이 가능한 잇점이 있다

Claims (13)

  1. 기지국으로부터 단말 기본 능력의 지원을 나타내는 레인징 코드 정보를 포함하는 UCD Message를 전송하는 단계;
    상기 레인징 코드 정보를 기초하여 단말로 PUSC 또는 FUSC 또는 Band AMC 영역 중에 하나로 상향/하향링크 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단말의 기본 능력은 AAS 모드와 AMC 지원 기능 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,상기 레인징 코드 정보는,
    초기 레인징 코드(Initial Ranging Codes)와,
    주기적 레인징 코드(Periodic Ranging Codes )와,
    대역폭 요구 레인징 코드(Bandwidth Request Ranging Codes)와, 핸드오버 레인징 코드(Handover Ranging Codes 를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 단말이 상기 레인징 코드 정보를 이용하여 레인징 요구 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 상향/하향 링크 메시지는 초기 레인징에 기반한 CDMA 코드에 대한 응답으로서 CDMA Allocation IE 메시지, 기지국과 단말 간의 능력 협상을 위한 SBC-REQ(SS Basic Capability Request) 및 SBC-RSP(SS Basic Capability Response)관리 메시지, PKM-REQ(Privacy Key Management Request) 메시지, PKM-RSP(Privacy Key Management Response) 메시지 및 REG-REQ(Mobility_Feature) 메시지, REG-RSP(2nd-Cid) 메시지 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국은 AAS 동작을 지원하는 기지국인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  7. 초기 레인징 성공 후에 특정값으로 단말의 기본능력을 지시하는 초기 레인징(initial ranging) CID 를 포함하는 레인징 요구 메시지를 전송하는 단계;
    상기 레인징 요구메시지에 근거하여 PUSC, FUSC, BAND AMC 영역 중 하나를 통해 전송된 상향/하향링크 메시지를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단말의 기본 능력은 AAS 모드와 AMC 지원 기능 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 기지국에서 상기 레인징 요구 메시지에 따라 상기 단말의 기본 능력을 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 기지국은 AAS 동작을 지원하는 기지국인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  11. 기지국으로부터 단말의 기본능력 지원을 나타내는 레인징 코드 정보를 포함하는 UCD Message를 수신하는 단계;
    단말이 상기 레인징 코드 정보를 이용하여 레인징을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 단말의 기본 능력은 AAS 모드와 AMC 지원 기능 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 기지국은 AAS 동작을 지원하는 기지국인 것을 특징으로 하는 OFDM/OFDMA 방식을 지원하는 통신시스템을 위한 메시지 전송 방법.
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