KR100872418B1 - 셀롤라 환경에서 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기위한 장치 및 방법 - Google Patents

셀롤라 환경에서 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

셀롤라 환경에서 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 인접한 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재할 경우, 단말기에서 상기 인접한 두 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있도록 제어정보를 소정 부반송파들에 매핑시키는 부반송파 매핑기와, 상기 부반송파에 매핑된 주파수 영역의 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))하여 시간 샘플 데이터로 변환하는 IFFT연산기를 포함하여, 서로 다른 두 기지국이 동일한 데이터를 송신하는 경우, 상기 동일 데이터가 서로 독립적인 경로로 전송되므로 수신기에서는 매크로 다이버시티 이득을 얻을 수 있으며, 두 기지국의 부하를 균형을 맞출 수 있는 이점이 있다.
인접 주파수 대역, 제어 정보, 프레임 구조, 다이버시티 이득

Description

셀롤라 환경에서 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AT SAME TIME RECEIVING NEIGHBORING TWO FREQUENCY ALLOCATION IN CELLULAR ENVIRONMENTS}
도 1은 통상적인 주파수 재사용 계수가 3인 셀롤라 시스템을 도시하는 도면,
도 2는 IEEE 802.16 d/e 시스템의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 인접한 주파수 대역을 갖는 두 기지국에서 동시에 데이터를 수신하는 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 3개의 주파수 대역의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 4개의 주파수 대역의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신할 수 있도록 하기 위한 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예 따른 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신할 수 있도록 하기 위한 전송 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 인접한 두 주파수 대역에서 동시에 데이터를 수신하 는 단말의 블록 구성을 도시하는 도면, 및
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 두 주파수 대역에서 동시에 데이터를 수신하는 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 셀롤라 환경에서 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 주파수 재사용 계수가 N인 셀롤라 환경에서 두 기지국이 인접한 주파수 대역(Frequency Allocation : 이하, FA라 칭함)을 사용하는 경우, 단말이 상기 두 기지국으로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있는 프레임 구조를 지원하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
셀룰러시스템은 서비스 지역의 제한과 가입자 수용용량의 한계를 극복하기 위하여 제안된 개념으로 상기 서비스 지역을 여러 개의 작은 구역, 즉 셀로 나누어 서로 충분히 멀리 떨어진 두 셀은 동일한 주파수 대역을 사용함으로써 공간적으로 주파수를 재사용할 수 있도록 한다. 따라서 공간적으로 분포하는 채널 수를 증가시켜 충분한 가입자를 확보할 수 있도록 하는 이동통신 방식이다.
도 1은 통상적인 주파수 재사용 계수가 3인 셀룰러 시스템을 도시하고 있다. 이하 본 발명에서 도 1a는 주파수 재사용 계수가 3인 셀을 도시하며, 도 1b는 상기 도 1a의 각 셀들에 사용되는 주파수대역을 나타낸다.
상기 도 1a에 도시된 바와 같이 각 셀 들(A(101), B(103), C(105))은 상기 도 1b에 도시된 바와 같이 서로 다른 주파수 대역(FA1, FA2, FA3)을 갖는다.
도 2는 IEEE 802.16 e/d시스템의 프레임 구조를 도시하고 있다. 이하 설명은 상기 도 1에 도시된 주파수 재사용 계수가 3인 인접한 셀들의 프레임 구조를 예를 들어 설명한다. 또한, 세로축은 주파수 자원단위인 서브채널이며, 가로축은 시간의 자원단위인 OFDM 심볼이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 각 셀 들(A(101), B(103), C(105))은 FA1, FA2, FA3와 같이 서로 다른 주파수 대역을 사용하며, 상기 각 주파수 대역에 사용되는 프레임은 프리앰블(Preamble)영역, 제어정보영역 및 데이터영역으로 구성된다.
상기 프리앰블영역은 사용자들에게 시간 및 주파수 동기를 맞추고, 셀 정보 획득을 위해 사용된다. 상기 제어정보영역은 FCH(Frame Control Header), DL-MAP, UL-MAP을 포함한다. 여기서, 상기 FCH는 상기 DL-MAP을 복조(Decoding)하기 위한 정보를 담고 있다. 상기 DL-MAP은 기지국에서 보내고자 하는 실질적인 정보 데이터가 들어 있는 상기 DL-Burst 들이 어느 사용자의 데이터인지, 프레임 내에서 위치는 어디인지를 알려주는 정보를 포함한다. 마지막으로 UL-MAP에는 어떤 사용자가 프레임 내의 어느 위치에서 자기 데이터를 실어 보낼 수 있는지 기지국에서 알려주는 정보를 가지고 있다.
상기 데이터 영역은 DL-Burst와 UL-Burst로 구분되는데 상기 Burst 하나를 구성하기 위해서는 최소 하나 이상의 서브채널과 최소 하나 이상의 심볼로 이루어 지며, 실질적인 전송 데이터가 위치하는 영역이다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 상기 셀룰러시스템에서 단위 면적당 사용 가능한 채널 수를 증가시키는 방법으로 셀 반경을 줄이는 것 외에 주파수 재사용 계수를 조절하는 방법이 있다. 상기 주파수 재사용 계수는 상기 셀룰러 시스템에서 주파수 효율이 얼마인가를 나타내는 파라미터로 전체 주파수 대역을 몇 개의 셀에 나누어 주는가를 나타낸다. 더욱이 상기 주파수 재사용 계수가 작아지면 셀당 사용 가능한 주파수 대역이 증가하지만, 셀 경계지역에서 신호대 간섭비가 증가하는 단점이 있다. 반대로, 상기 주파수 재사용 계수가 크면, 셀당 사용 가능한 채널 수가 감소하는 단점이 있지만, 셀 경계지역에서 신호 대 간섭비를 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서, 단말이 요구하는 최소 신호 잡음비를 고려하여 상기 주파수 재사용 계수를 결정한다.
상술한 바와 같이 상기 주파수 재사용 계수를 사용하여 상기 셀룰러 환경에서 단위 면적당 채널 수를 증가시킬 수 있다. 하지만, 인접한 두 기지국이 서로 다른 주파수 대역을 사용하므로 단말이 상기 두 기지국의 데이터를 동시에 수신할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 셀룰러 환경에서 인접한 주파수 대역을 갖는 기지국들로부터 동시에 데이터를 수신하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀룰러 환경에서 인접한 주파수 대역을 갖는 기지국 들로부터 동시에 데이터를 수신하기 위한 프레임 구조를 지원하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 셀룰러 환경에서 인접한 주파수 대역을 갖는 기지국들로부터 동시에 데이터를 수신하여 다이버시티 이득을 얻기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국은, 상기 기지국의 사용 주파수 대역과 인접한 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재할 경우, 단말기에서 상기 인접한 두 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있도록 제어정보를 소정 구간의 부반송파들에 매핑시키는 부반송파 매핑기와, 상기 부반송파에 매핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))하는 IFFT연산기를 포함하는 것을 특징 한다.
본 발명의 제 2견지에 따르면, 주파수 재사용 계수가 N이며, 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기 위한 무선 통신 시스템의 단말 장치는, 상기 인접한 주파수 대역을 사용하는 두 기지국으로부터 동시에 신호가 수신될 경우, 상기 두 주파수 대역을 동시에 수신하기 위한 반송파를 선택하는 주파수 제어기와, 상기 주파수 제어기에서 선택된 반송파를 발생하는 국부 발진기와, 상기 국부 발진기에서 발생한 반송파와 수신신호를 곱하여 기저대역 신호를 발생하는 곱셈기와, 상기 곱셈기에서 출력된 기저대역신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 아날로그/디지털 변환기에서 디지털 변환된 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하는 FFT연산기와, 상기 FFT연산기의 출력신호를 제공받아 상기 두 주파수가 인접한 소정 구간의 부반송파에 매핑되어 있는 제어정보를 이용하여 실제 데이터를 추출하는 부반송파 디매핑를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3견지에 따르면, 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 송신 방법은, 데이터를 전송할 경우, 인접 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재하는지 확인하는 과정과, 상기 인접 주파수 대역을 사용하는 기지국이 존재할 경우, 단말에서 상기 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신할 수 있도록 제어정보를 배치하여 프레임을 생성하는 과정과, 상기 생성된 프레임을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4견지에 따르면, 주파수 재사용 계수가 N이며, 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신하기 위한 무선 통신 시스템의 수신 방법은, 두 기지국으로부터 동시에 신호가 수신될 경우, 상기 두 기지국의 주파수 대역이 인접한지 확인하는 과정과, 상기 두 기지국이 인접한 주파수 대역을 사용할 경우, 사용중인 단말의 주파수 대역을 이동시켜 상기 두 기지국과 동시에 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 주파수 재사용 계수가 N인 셀룰러 환경에서 인접한 주파수 대역(Frequency Allocation : 이하, FA라 칭함)을 갖는 두 기지국들로부터 동시에 데이터를 수신하기 위한 기술에 대한 설명한다. 이하 설명에서 단말이 최대의 정보를 전송할 때 무선환경에서 차지하는 대역폭을 FA의 대역폭이라 칭하며, 상기 단말과 기지국은 동일한 대역폭을 갖는다고 가정한다.
도 3은 본 발명에 따른 인접한 주파수 대역을 갖는 두 기지국에서 동시에 데이터를 수신하는 구조를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 서로 다른 FA(FA1(311), FA2(313))를 사용하는 인접한 두 기지국(Base Transceiver System)(301, 303)의 데이터를 단말(305)의 사용 주파수 대역을 이동시켜 동시에 수신하는 구조를 도시하고 있다.
상기 기지국 1(301)은 FA1(311)을 사용하고, 상기 기지국 2(303)는 FA2(313)를 사용하는 경우, 상기 단말(305)은 상기 기지국들(301, 303)의 데이터를 동시에 수신하기 위하여, 상기 단말(305)의 주파수 대역(315)을 이동시켜 상기 FA1(311)와 FA2(313)의 일부를 포함하여 상기 두 기지국으로부터 동시에 데이터를 수신할 수 있다.
상기 인접한 두 FA(311, 313)의 일부 대역의 신호만을 이용하여 상기 단말이 원하는 신호를 분리해 낼 수 있음을 하기와 같이 증명한다. 이하 설명에서는 직교 주파수 다중 분할(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)방식 시스템을 예를 들어 설명한다.
먼저, 상기 두 기지국(301, 303)에서 단말로 송신하는 신호, x1(t), x2(t)는 하기 수학식 1과 같이 나타낸다.
하기 수학식 1은 상기 두 기지국(301, 303)에서 단말로 전송하는 송신 신호를 나타낸다.
Figure 112005042333273-pat00001
Figure 112005042333273-pat00002
여기서, N은 FFT(Fast Fourier Transform)의 크기를 나타내며, Ts는 샘플링 시간를 나타내고, fc1과 fc2는 각 신호의 캐리어 주파수를 나타낸다. 또한, X1[k]와 X2[k]는 상기 두 기지국에서 전송하는 데이터를 나타낸다.
상기 수학식 1의 두 신호 x1(t)와 x2(t)는 채널 h를 거쳐 단말(305)의 수신부를 통해 수신된다. 이후, 상기 수신된 신호를 주파수 하강시켜 기저 대역 신호로 변환되면 하기 수학식 2와 같이 나타낸다.
하기 수학식 2는 수신신호를 기저대역신호로 변환한 수식을 나타낸다.
Figure 112005042333273-pat00003
여기서, L은 송신신호 x1(t)와 x2(t)가 전송되면서 발생하는 다중 경로 수를 나타내고, τl은 l번째 경로의 지연시간을 나타내며, fcm은 단말의 캐리어 주파수를 나타낸다. 또한, h1과 h2는 상기 두 기지국의 송신 신호인 x1(t)와 x2(t)가 전송된 채널을 나타낸다.
상기 수학식 2의 수식을 간단하게 표현하기 위해 상기 단말(305)의 반송 주파수는 상기 두 기지국(301, 303)의 반송 주파수의 평균값이라고 가정하고, 저역 통과 필터(Lower Pass Filter)를 통과시킨 후, Ts마다 샘플링하면 하기 수학식 3과 같이 표현된다.
하기 수학식 3은 상기 수학식 2를 Ts마다 샘플링한 수식을 나타낸다.
Figure 112005042333273-pat00004
여기서, N은 FFT의 크기를 나타내고, L은 송신신호 x1(t)와 x2(t)가 전송되면서 발생하는 다중 경로 수를 나타내며, h1과 h2는 상기 두 기지국의 송신 신호인 x1(t)와 x2(t)가 전송된 채널을 나타낸다.
상기 수학식 3에서 상기 두 기지국(301, 303)이 상기 단말(305)로 전송하고자 하는 데이터를 X[k]로 나타내면, 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005042333273-pat00005
여기서, N은 FFT의 크기를 나타내고, L은 송신신호 x1(t)와 x2(t)가 전송되면서 발생하는 다중 경로 수를 나타내며, h1과 h2는 상기 두 기지국의 송신 신호인 x1(t)와 x2(t)가 전송된 채널을 나타낸다.
이후, 상기 수학식 4를 주파수 영역의 신호로 변환하기 위하여 FFT를 수행하면 하기 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112005042333273-pat00006
상기 수학식 5에서 살펴본 바와 같이 상기 단말(305)은 인접한 주파수를 사용하는 상기 두 기지국(301, 303)의 FA중 일부를 사용해도 상기 두 기지국(301, 303)의 데이터를 수신할 수 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 단말(305)은 상기 기지국의 일부 FA만을 수신하여도 정상적으로 데이터를 수신가능하다. 하지만, 상기 기지국과 성공적으로 통신하기 위해서는 상기 수신되는 기지국의 일부 FA만을 이용하여 정확한 프리앰블과 제어 정보를 확인할 수 있어야 한다. 즉, 상기 단말(305)은 상기 기지국의 일부 FA에 존재하는 상기 프리앰블을 이용하여 상기 셀 ID, 동기화, 채널 추정, 주파수 옵셋 추정 등의 기능을 수행할 수 있어야 한다.
여기서, 상기 프리앰블은 특정 FA의 대역폭에 해당하는 PN(Pseudo Noise)시퀀스와 여러 기지국들을 구별하기 위한 스크램블링 코드를 결합하여 발생시킨다.
또한, 상기 기지국의 일부 FA에 존재하는 제어정보를 이용하여 상기 단말(305)에 해당하는 데이터의 위치를 정확하게 인식할 수 있어야 한다.
따라서, 하기 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 일부 FA만을 이용하여 정확한 프리앰블과 제어 정보를 수신할 수 있는 프레임 구조가 필요하다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 구조를 도시하고 있다. 이하 설명에서 상기 도 4는 인접한 3 개의 주파수 대역을 사용하는 프레임 구조에서 제어정보를 위치시키는 방법을 도시하며, 상기 도 5는 인접한 4 개의 주파수 대역을 사용하는 프레임 구조에서 제어정보를 위치시키는 방법을 도시하고 있다. 또한 최대 제어정보 양을 송신하기 위해 필요한 대역폭은 B_c로 칭하고, 프리앰블이 본래의 기능을 수행하기 위한 최소 스크램블링 코드 길이에 필요한 대역폭은 B_p로 칭하며, 단말에 사용되는 주파수 대역이 특정 FA의 대역과 겹치는 최소 대역폭은 B_m이라 칭한다.
상기 도 4 및 도 5를 참조하면, 특정 단말이 서로 인접한 주파수 대역에서 동시에 데이터를 수신하기 위해서 상기 주파수 대역들의 인접한 위치에 제어정보를 위치하게 한다. 예를 들어 도 4의 FA1(401)과 FA2(403)사이, 도 4의 FA2(403)과 FA3(405)사이, 도 5의 FA1(501)과 FA2(503)사이, 도 5의 FA2(503)과 FA3(505)사이, 도 5의 FA3(505)과 FA4(507)사이에 위치하게 제어정보를 위치시킨다.
더욱이 상기 도 4의 FA2(403)과 도 5의 FA2(503), FA3(505)는 양쪽으로 인접한 주파수 대역이 존재하므로 제어정보를 양쪽 모두 위치시킨다. 여기서, 상기 양쪽으로 위치하게 되는 제어정보는 상기 주파수 대역의 양쪽에 위치하는 단말이 달라 질 수 있으므로 동일하지 않아도 된다.
상기 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 FA가 인접한 부분에서 각 FA들은 최소한 B_m의 대역폭이 겹쳐지게 된다. 여기서, 상기 B_m은 상기 B_c 또는 B_p의 최대 길이보다 길어야 한다.
또한, 상기 단말이 인접한 FA를 동시에 사용하기 위하여 대역을 이동한 양(B_s)은 상기 FA의 대역폭을 B라 가정하면, 최소 B_m에서 최대 B - B_m의 이동 양을 갖는다.
도 6은 본 발명에 따른 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신할 수 있도록 하기 위한 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 상기 기지국은 부호기(601), 변조기(603), 부반송파 매핑기(605), 부반송파 매핑 제어부(607), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산기(609), 병/직렬 변환기(Parallel/Series Converter)(611), 디지털/아날로그 변환기(Digital/Analog Converter)(613), 곱셈기(615) 및 국부발진기(617)를 포함하여 구성된다.
먼저, 부호기(601)는 MAC(Medium Access Control) 계층으로부터 입력되는 정보 데이터를 해당 부호율로 채널 부호화(Channel Coding)하여 출력한다. 변조기(603)는 상기 부호기(601)로부터 제공받은 데이터를 해당 변조 방식으로 변조하여 출력한다. 여기서, 상기 변조방식으로는 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM 등을 사용할 수 있다.
부반송파 매핑기(605)는 상기 변조기(603)로부터 제공받은 데이터를 부반송파 매핑 제어기(607)의 제어에 따라 부반송파 매핑하여 출력한다. 여기서, 상기 부반송파 매핑 제어기(607)는 상기 기지국이 사용하는 주파수 대역과 인접한 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재할 경우, 상기 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 제어정보를 상기 주파수 대역이 인접한 위치에 매핑시키기 위한 제어신호를 발생한다.
IFFT연산기(609)는 상기 부반송파 매핑기(605)로부터 제공받은 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역의 데이터를 시간 샘플 데이터로 변환하여 출력한다. 병/직렬 변환기(611)는 상기 IFFT연산기(609)로부터 제공받은 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 출력한다. 디지털/아날로그 변환기(613)은 상기 병/직렬 변환기(611)로부터 제공받은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 곱셉기(615)는 상기 디지털/아날로그 변환기(613)로부터 제공받은 아날로그 기저대역 신호를 국부발진기(617)에서 신호와 곱하여 전송가능하도록 고주파 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 출력한다.
도 7은 본 발명의 실시 예 따른 인접한 두 주파수 대역을 동시에 수신할 수 있도록 하기 위한 전송 절차를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저 기지국은 701단계에서 특정 단말로 데이터를 전송할 경우, 상기 기지국의 주파수 대역과 인접한 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재하는지 확인한다. 상기 인접한 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재하지 않는 경우, 상기 기지국은 703단계로 진행하여 상기 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 프레임을 구성한다. 이후, 상기 기지국은 707단계로 진행하여 상기 생성된 프레임을 전송한다.
만일, 상기 인접한 주파수 대역을 사용하는 다른 기지국이 존재할 경우, 상기 기지국은 705단계로 진행하여 상기 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 기지국의 주파수 대역과 상기 다른 기지국의 주파수 대역이 인접한 위치에 제어정보를 매핑시킨다. 또한, 상기 기지국을 구별하기 위해 프리앰블을 상기 기지국의 주파수 전 대역에 반복하여 매핑시켜 프레임을 구성한다. 여기서, 상기 프리앰블은 상기 기지국을 구별하기 위한 스크램블링 코드(Scrambling code)를 포함한다.
이후, 상기 기지국은 상기 707단계로 진행하여 상기 생성된 프레임을 전송한 후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
도 8은 본 발명에 따른 인접한 두 주파수 대역에서 동시에 데이터를 수신하는 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 단말은 주파수 제어기(801), 국부발진기(803), 곱셈기(805), 아날로그/디지털 변환기(807), 직/병렬 변환기(809), FFT(Fast Fourier Transform)연산기(811), 부반송파 디매핑기(813), 복조기(815), 복호기(817)를 포함하여 구성된다.
먼저, 주파수 제어기(801)는 상기 단말이 사용할 주파수 대역을 선택하기 위 한 제어신호를 발생한다. 즉, 상기 단말은 일정한 대역폭을 사용하기 때문에 상기 단말의 중심 주파수 즉 반송파를 선택하는 제어신호를 발생한다. 더욱이 본 발명에 따라 인접한 두 주파수 대역을 사용하는 기지국의 신호가 동시에 수신되면, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 두 기지국으로부터 동시에 데이터를 전송받기 위한 주파수 대역을 선택하도록 하는 반송파를 선택하는 제어신호를 발생한다. 상기 국부발진기(803)는 상기 주파수 제어기(801)의 제어에 따라 상기 단말의 중심 주파수 즉, 반송파를 발생한다. 여기서, 상기 반송파는 상기 인접한 두 주파수 대역에서 각각의 제어정보와 상기 기지국을 구별하기 위한 최소 대역폭의 프리앰블을 포함하도록 선택된다.
곱셈기(805)는 안테나를 통해 수신되는 신호와 상기 국부발진기(803)에서 제공받은 반송파를 곱하여 상기 두 기지국의 신호를 동시에 수신하기 위한 주파수 대역을 생성한다. 아날로그/디지털 변환기(807)는 상기 곱셈기(805)의 출력신호를 제공받아 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 여기서, 상기 디지털신호는 시간 샘플 데이터이다.
직/병렬 변환기(809)는 상기 아날로그/디지털 변환기(807)로부터 제공받은 직렬 데이터를 병렬데이터로 변환하여 출력한다. FFT변환기(811)는 상기 직/병렬 변환기(809)로부터 제공받은 병렬데이터를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 영역의 데이터를 출력한다.
부반송파 디매핑기(813)는 상기 FFT연산기(811)로부터의 출력신호에서 즉, 부반송파 값들에서 실제 데이터가 실린 부반송파 값들을 추출한다. 본 발명에 따라 상기 두 주파수 대역이 인접한 소정 구간의 부반송파에 실린 제어정보를 이용하여 각 주파수 대역의 실제 데이터를 추출한다.
복조기(815)는 상기 부반송파 디매핑기(813)로부터 제공받은 데이터를 해당 복조 방식으로 복조하여 출력하고, 복호기(817)는 상기 복조기(815)에서 복조된 데이터를 해당 부호율로 채널 복호화하여 정보 데이터를 복원한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인접한 두 주파수 대역에서 동시에 데이터를 수신하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 먼저 수신기는 901단계에서 두 기지국으로부터 동시에 신호를 수신하게 되면, 상기 수신기는 903단계로 진행하여 상기 두 기지국이 서로 인접한 주파수 대역을 사용하는지 확인한다. 상기 두 기지국이 서로 인접한 주파수 대역을 사용하지 않을 경우, 상기 수신기는 905단계로 진행하여 상기 두 기지국의 수신신호의 세기(예 : 파일럿 신호의 세기)를 측정하여 큰 수신신호를 갖는 기지국을 선택하여 상기 선택된 기지국으로부터 데이터를 수신한다. 이후, 상기 수신기는 본 알고리즘을 종료한다.
만일, 상기 두 기지국이 서로 인접한 주파수 대역을 사용할 경우, 상기 수신기는 907단계로 진행하여 상기 도 3에 도시된 바와 같이 주파수 대역을 이동시켜 상기 두 기지국의 데이터를 동시에 수신한다. 이후, 상기 수신기는 본 알고리즘을 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 주파수 재사용 계수가 N인 셀룰러 환경에서 인접한 두 주파수 대역을 모두 수신할 수 있는 프레임 구조를 사용하고, 수신기의 사용 주파수 대역을 이동시켜 상기 인접한 주파수 대역을 사용하는 두 기지국과 동시에 통신을 수행할 수 있으므로, 서로 다른 두 기지국이 동일한 데이터를 송신하는 경우, 상기 동일 데이터가 서로 독립적인 경로로 전송되므로 수신기에서는 매크로 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 또한, 하나의 기지국의 용량이 부족하며, 인접한 다른 기지국의 용량은 남는 경우, 상기 두 기지국과 동시에 통신을 수행하여, 용량이 부족한 기지국은 적은 용량의 데이터를 반면에 용량이 남는 기지국은 많은 용량의 데이터를 송신하여 두 기지국의 부하를 균형을 맞출 수 있는 이점이 있다.

Claims (27)

  1. 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치에 있어서,
    자신의 사용 주파수 대역인 FA(Frequency Allocation)1과 연속된 주파수 대역인 FA2를 사용하는 기지국 2가 인접한 경우, 자신이 FA1을 통해 전송한 신호와 기지국 2가 FA2를 통해 전송한 신호를 동시에 수신할 수 있는 단말이 FA1을 통해 전송한 신호를 복호할 수 있도록 FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들에 FA1에 대한 제어정보를 매핑시키는 부반송파 매핑기와,
    상기 부반송파에 매핑된 데이터를 역 고속 푸리에 변환(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)하는 IFFT연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    MAC(Medium Access Control)계층으로부터 정보 데이터를 제공받아 미리 정해진 부호율로 부호화하는 부호기와,
    상기 부호기에서 부호화된 데이터를 미리 정해진 변조 방식으로 변조하여 상기 부반송파 매핑기로 제공하는 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어정보는, 프리앰블과 채널 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 프리앰블은, FA1의 주파수 전 대역에 반복적으로 매핑시키는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들에 매핑시키는 것 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1에 연속된 FA2를 사용하는 기지국 2와 FA2와 다른 방향으로 연속된 주파수 대역인 FA3을 사용하는 기지국 3이 인접한 경우, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들과 FA3와 연속된 일부 구간의 부반송파들에 매핑되는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 FA2와 연결된 일부 구간에 매핑된 채널 할당 정보와 FA3과 연결된 일부 구간에 매핑된 채널 할당 정보는, FA1을 통해 전송하는 신호와 기지국 2가 FA2를 통해 전송하는 신호를 동시에 수신할 수 있는 단말과, FA1을 통해 전송하는 신호와 기지국 3이 FA3을 통해 전송하는 신호를 동시에 수신할 수 있는 단말에 따라 동일할 수도 있고 다를 수도 있는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 IFFT연산기의 출력신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기와,
    상기 디지털/아날로그 변환기의 기저대역 아날로그 출력신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 상기 단말로 출력하는 RF처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국 장치.
  9. 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치에 있어서,
    FA(Frequency Allocation)1을 사용하는 기지국 1과 FA1에 연속된 FA2를 사용하는 기지국 2의 경계지역에 위치하는 경우, 기지국 1이 FA1 내에서 FA2와 연속된 일부 구간에 할당한 제어 정보와 기지국 2가 FA2 내에서 FA1과 연속된 일부 구간에 할당한 제어 정보를 수신받기 위한 중심 주파수를 선택하는 주파수 제어기와,
    상기 주파수 제어기에서 선택된 중심 주파수를 발생하는 국부 발진기와,
    상기 국부 발진기에서 발생한 반송파와 수신신호를 곱하여 기저대역 신호를 발생하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 주파수 제어기는, FA1에 할당된 채널 할당 정보와 기지국 1을 구별하기 위한 프리앰블 및 FA2에 할당된 채널 할당 정보와 기지국 2를 구별하기 위한 프리앰블을 포함하도록 중심주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파와 FA2 내에서 FA1과 연결된 일부 구간의 부반송파에 포함되는 것을 특징으로 하는 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1에 연속된 FA2를 사용하는 기지국 2와 FA2와 다른 방향으로 연속된 주파수 대역인 FA3을 사용하는 기지국 3이 인접한 경우, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들과 FA3와 연속된 일부 구간의 부반송파들에 매핑되는 것을 특징으로 하는 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 프리앰블은, 기지국 1을 구별하기 위해 기지국 1의 주파수 전 대역에 반복적으로 위치하고, 기지국 2를 구별하기 위해 기지국 2의 주파수 전 대역에 반복적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 곱셈기에서 출력된 기저대역신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와,
    아날로그/디지털 변환기에서 디지털 변환된 신호를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하는 FFT연산기와,
    상기 FFT연산기의 출력신호를 제공받아 FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파와 FA2 내에서 FA1과 연결된 일부 구간의 부반송파에 매핑되어 있는 제어정보를 이용하여 실제 데이터를 추출하는 부반송파 디매핑기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 단말 장치.
  15. 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법에 있어서,
    자신의 사용 주파수 대역인 FA(Frequency Allocation)1과 연속된 주파수 대역인 FA2를 사용하는 기지국 2가 인접한 경우, 자신이 FA1을 통해 전송한 신호와 기지국 2가 FA2를 통해 전송한 신호를 동시에 수신할 수 있는 단말이 FA1을 통해 전송한 신호를 복호할 수 있도록 FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들에 FA1에 대한 제어정보를 매핑시키는 과정과,
    상기 생성된 프레임을 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어정보는, 프리앰블과 채널 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 프리앰블은, FA1의 주파수 전 대역에 반복적으로 매핑시키는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들에 제어정보를 매핑시키는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1에 연속된 FA2를 사용하는 기지국 2와 FA2와 다른 방향으로 연속된 주파수 대역인 FA3을 사용하는 기지국 3이 인접한 경우, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들과 FA3와 연속된 일부 구간의 부반송파들에 매핑시키는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 FA2와 연결된 일부 구간에 매핑된 채널 할당 정보와 FA3과 연결된 일부 구간에 매핑된 채널 할당 정보는, FA1을 통해 전송하는 신호와 기지국 2가 FA2를 통해 전송하는 신호를 동시에 수신할 수 있는 단말과, FA1을 통해 전송하는 신호와 기지국 3이 FA3을 통해 전송하는 신호를 동시에 수신할 수 있는 단말에 따라 동일할 수도 있고 다를 수도 있는 것을 특징으로 하는 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 기지국에서 데이터 전송 방법.
  21. 주파수 재사용 계수가 N인 무선 통신 시스템의 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법에 있어서,
    FA(Frequency Allocation)1을 이용하여 기지국 1과 통신을 수행하는 경우, 기지국 1에 인접한 기지국 2로부터 FA 2를 통해 신호가 수신되는지 확인하는 과정과,
    FA2를 통해 신호가 수신되는 경우, 중심 주파수를 기지국 1이 FA1 내에서 FA2와 연속된 일부 구간에 할당한 제어 정보와 기지국 2가 FA2 내에서 FA1과 연속된 일부 구간에 할당한 제어 정보를 수신받을 수 있도록 이동시켜 상기 기지국 1 및 기지국 2와 동시에 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 기지국 2가 FA 2를 사용하지 않는 경우, 기지국 1로부터 수신되는 신호의 세기와 기지국 2로부터 수신되는 신호의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 수신신호의 세기가 큰 기지국을 통신을 수행하기 위한 기지국으로 선택하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 통신을 수행하는 과정은,
    기지국 1이 FA1 내에서 FA2와 연속된 일부 구간에 할당한 제어 정보와 기지국 2가 FA2 내에서 FA1과 연속된 일부 구간에 할당한 제어 정보를 수신받기 위한 중심 주파수를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 중심주파수와 수신신호를 곱하여 FA1과 FA2를 통해 신호를 동시에 수신할 수 있는 중심 주파수를 이동하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 중심주파수는, FA1에 할당된 채널 할당 정보와 기지국 1을 구별하기 위한 프리앰블 및 FA2에 할당된 채널 할당 정보와 기지국 2를 구별하기 위한 프리앰블을 포함하도록 선택하는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파와 FA2 내에서 FA1과 연결된 일부 구간의 부반송파에 포함되는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 채널 할당 정보는, FA1에 연속된 FA2를 사용하는 기지국 2와 FA2와 다른 방향으로 연속된 주파수 대역인 FA3을 사용하는 기지국 3이 인접한 경우, FA1 내에서 FA2와 연결된 일부 구간의 부반송파들과 FA3와 연속된 일부 구간의 부반송파들에 매핑되는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 프리앰블은, 기지국 1을 구별하기 위해 기지국 1의 주파수 전 대역에 반복적으로 위치하고, 기지국 2를 구별하기 위해 기지국 2의 주파수 전 대역에 반복적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 단말에서 연속된 서로 다른 주파수 대역을 통해 신호를 동시에 수신하기 위한 방법.
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