KR100936195B1 - 광대역 무선통신 시스템에서 주파수 오버레이 지원 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 다중 FA(Multi FA : Multi Frequency Allocation) 접속 방식으로 패킷들을 송신하기 위해, 상기 패킷들을 다수의 처리부들로 분배하는 제어부와, 상기 제어부로부터 제공되는 패킷들에 대해 MAC(Media Access Control) 계층의 처리를 수행하는 다수의 처리부들과, 상기 다수의 처리부들 중 대응되는 처리부로부터 제공되는 패킷들에 대해 물리 계층 인코딩(encoding)을 수행하고, 상기 물리 계층 인코딩을 통해 생성된 신호를 송신하는 다수의 송신부들을 포함하여, 주파수 오버레이(Frequency Overlay) 방식을 통해 넓은 대역폭을 사용함으로써, 시스템의 대역폭 전환 과정에서 다양한 단말들에 대한 호환성을 유지할 수 있다.

다중 FA(Multi Frequency Allocation), MFSE(Multi-FA Supporting Entity), MAC CS(Media Access Control Convergence Sublayer)

Description

광대역 무선통신 시스템에서 주파수 오버레이 지원 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING FREQUENCY OVERLAY IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1a은 광대역 무선통신 시스템에서 대역폭 전환 과정의 예를 도시하는 도면,

도 1b은 광대역 무선통신 시스템에서 대역폭 전환 과정의 예를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 주파수 대역 사용을 개략적으로 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 프로토콜 스택 구조를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 송신단의 통 신 절차를 도시하는 도면,

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수신단의 통신 절차를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 모드 전환을 위한 신호 교환을 도시하는 도면, 및

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시하는 도면.

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신 시스템에서 다중 FA(Multi FA : Multi Frequency Allocation) 접속 방식으로 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 고속의 이동통신을 위해서 많은 무선통신 기술들이 후보로 제안되고 있으며, 이 중에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함) 방식은 현재 가장 유력한 차세대 무선통신 기술로 인정받고 있다. 2010년경으로 예상되는 대부분의 무선통신 기술에서는 상기 OFDM 기술이 사용될 것으로 예상되며, 현재 3.5 세대 기술이라고 불리는 IEEE 802.16 계열의 WMAN(Wireless Metropolitan Area Network)에서도 상기 OFDM 기술을 표준 규격으로 채택하고 있다.

한편, 무선통신 시스템은 기존 시스템 대비 고속의 데이터를 서비스하거나 구현상 이슈를 해결하는 등 진화하고 있다. 이러한 진화 과정에서 기존(Legacy) 시스템과의 호환성 정도에 따라 다양한 시스템들이 동일한 지역 내에 공존할 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.16e 시스템에 설치된 지역에 기존 시스템보다 진화된 새로운 시스템이 설치될 수 있다. 이런 경우, 새로운 시스템은 기존 단말뿐 아니라 새로운 단말에게 모두 서비스를 지원할 수 있어야 한다.

현재 사용되는 OFDM 방식 기반의 광대역 무선통신 시스템은 한 개의 FA를 통해 단일 대역폭을 사용하는 단말만을 지원할 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 추후 개발될 더 넓은 대역폭을 사용하는 새로운 단말을 지원하기 위해서, 상기 시스템이 보유한 FA는 이에 상응하는 대역폭을 갖는 새로운 FA로 변경되어야 한다. 하지만, 상기 FA를 변경함으로 인해, 시스템은 기존의 좁은 대역폭을 사용하는 단말에게 서비스를 제공할 수 없게 된다. 즉, 시스템이 보유한 FA를 변경함과 동시에, 기존의 단말들 역시 모두 변경되어야하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 광대역 무선통신 시스템의 진화 과정에서 좁은 대역폭을 사용하는 기존 단말 및 넓은 대역 폭을 사용하는 새로운 단말을 모두 지원하기 위한 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 크기의 대역폭을 사용하는 단말들을 동시에 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선통신 시스템에서 한 쌍의 송수신단이 다수의 FA(Frequency Allocation)들을 동시에 사용하여 통신을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 송신단 장치는, 다중 FA(Multi FA : Multi Frequency Allocation) 접속 방식으로 패킷들을 송신하기 위해, 상기 패킷들을 다수의 처리부들로 분배하는 제어부와, 상기 제어부로부터 제공되는 패킷들에 대해 MAC(Media Access Control) 계층의 처리를 수행하는 다수의 처리부들과, 상기 다수의 처리부들 중 대응되는 처리부로부터 제공되는 패킷들에 대해 물리 계층 인코딩(encoding)을 수행하고, 상기 물리 계층 인코딩을 통해 생성된 신호를 송신하는 다수의 송신부들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 수신단 장치는, 다중 FA 접속 통신으로 인해, 하나의 송신단으로부터 다수의 FA들을 통해 동시에 수신되는 복수의 신호들 중 해당 FA를 통해 수신된 신호에 대해 물리 계층 디코딩(decoding)을 수행하는 다수의 수신부들과, 상기 다수의 수신부들 중 대응되는 수신부의 물리 계층 디코딩 의해 복원된 패킷들에 대해 MAC 계층의 처리를 수행하는 다수의 처리부들과, 상기 다수의 처리부에 의해 처리된 패킷들을 수집하고, 수집된 패킷들을 처리하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 송신단의 통신 방법은, 다중 FA 접속 방식으로 패킷들을 송신하기 위해, 상기 패킷들을 FA 별로 분배하는 과정과, 상기 패킷들에 대한 MAC 계층의 처리를 각 FA 별로 수행하는 과정과, 상기 MAC 계층의 처리가 완료된 패킷들에 대해 FA 별로 물리 계층 인코딩을 수행하고, 상기 물리 계층 인코딩을 통해 생성된 신호들을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 광대역 무선통신 시스템에서 수신단의 통신 방법은, 다중 FA 접속 통신으로 인해, 하나의 송신단으로부터 다수의 FA들을 통해 동시에 수신되는 복수의 신호들에 대해 FA 별로 물리 계층 디코딩하는 과정과, 상기 물리 계층 디코딩에 의해 복원된 패킷들에 대해 FA 별로 MAC 계층의 처리를 수행하는 과정과, 상기 FA 별로 처리된 패킷들을 수집하여 처리하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 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 광대역 무선통신 시스템에서 서로 다른 크기의 대역폭을 사용하는 단말들을 동시에 지원하기 위한 기술에 대해 설명한다. 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭함) 방식의 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하며, 다른 방식의 무선통신 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

먼저 본 발명에서 제안하고자 하는 기술의 목적에 대해 간략히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 예상 가능한 두 가지 경우의 대역폭 전환 과정을 도시하고 있으며, 상기 도 1a 및 상기 도 1b에서 단말A는 좁은 대역폭을 사용하는 기존의 단말, 단말B 및 단말C는 넓은 대역폭을 사용하는 새로운 단말이다.

첫 번째 경우를 살펴보면, 상기 도 1a의 (a)는 기존 시스템의 대용폭 활용 형태를 나타낸다. 단말A은 10MHz를 지원하므로, 시스템은 전체 40MHz 대역폭을 10MHz 씩 분할하여 사용한다. 따라서, 단말A는 4개의 10MHz 대역폭들 중 하나를 이용해서 통신을 수행할 수 있다. 상기 도 1a의 (b)는 과도기적 시스템의 대역폭 활용 형태를 나타낸다. 10MHz를 지원하는 단말A와 20MHz를 지원하는 단말B에게 동시에 서비스를 제공하기 위해서, 시스템은 전체 40MHz 대역폭을 10MHz 대역폭 2개와 20MHz 대역폭 1개로 분할하여 사용한다. 따라서, 단말A는 2개의 10MHz 대역폭들 중 어느 하나를 이용해서 통신을 수행할 수 있고, 단말B는 상기 20MHz 대역폭을 이용해서 통신을 수행할 수 있다. 상기 도 1a의 (c)는 향후 시스템의 대역폭 활용 형태를 나타낸다. 향후에는 20MHz를 지원하는 단말들만이 존재하기 때문에, 향후 시스템은 전체 40MHz 대역폭을 20MHz 씩 분할하여 사용한다. 따라서, 단말B와 단말C는 2개의 20MHz 대역폭들 중 어느 하나를 이용해서 통신을 수행할 수 있다.

두 번째 경우를 살펴보면, 상기 도 1b의 (a)는 기존 시스템의 대용폭 활용 형태를 나타낸다. 단말A는 10MHz를 지원하므로, 시스템은 전체 20MHz 대역폭을 10MHz 씩 분할하여 사용한다. 따라서, 단말A는 2개의 10MHz 대역폭들 중 하나를 이용해서 통신을 수행할 수 있다. 상기 도 1b의 (b)는 과도기적 시스템의 대역폭 활용 형태를 나타낸다. 10MHz를 지원하는 단말A와 20MHz를 지원하는 단말B에게 동시에 서비스를 제공하기 위해서, 시스템은 우선 전체 20MHz 대역폭을 10MHz 씩 분할한다. 그리고, 시스템은 10MHz의 FA 2개에 20MHz 대역폭을 주파수 오버레이(Frequency Overlay)하여 사용한다. 따라서, 단말A는 2개의 FA들 중 어느 하나를 이용해서 통신을 수행할 수 있고, 단말B는 상기 2개의 FA들을 동시에 이용해서 통신을 수행할 수 있다. 상기 도 1b의 (c)는 향후 시스템의 대역폭 활용 형태를 나타낸다. 향후에는 20MHz 단말만이 존재하기 때문에, 향후 시스템은 전체 20MHz 대역폭을 단말C를 위해 사용한다. 즉, 단말C는 상기 20MHz 대역폭을 이용해서 통신을 수행할 수 있다.

상기 도 1a 및 상기 도 1b의 설명에서, 과도기적 시스템의 단말B와 향후 시스템의 단말C를 구분하여 표현한 것은 동일한 대역폭을 지원하더라도 서로 다른 규격을 사용할 수 있기 때문이다.

본 발명은 상기 도 1b의 (b)에서 설명된 과도기적 시스템에 관한 것이다. 상기 도 1b와 같이 시스템이 주파수 오버레이를 사용하여 기존 단말과 새로운 단말을 동시에 지원하는 경우, 보다 적은 대역폭으로 기존 단말과 새로운 단말을 동시에 지원할 수 있으므로, 주파수 사용 측면에서 상기 도 1a의 경우에 비하여 효율적이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 주파수 대역 사용을 개략적으로 도시하고 있다. 상기 도 2에서 설명의 편의를 위해 FA를 2개로 가정하며, 시스템은 3개 이상의 FA도 사용 가능하다.

상기 도 2를 참조하면, 기지국(210)은 10MHz 대역폭을 갖는 2개의 FA들을 사용하고 있다. 이때, 기존 단말인 단말A-1(220-1) 및 단말A-2(220-2)는 10MHz 대역폭을 갖는 FA 한 개만을 사용하여 통신을 수행한다. 반면, 새로운 단말인 단말B(230)은 상기 10MHz 대역폭을 갖는 2개의 FA들을 동시에 사용하여 통신을 수행한다. 여기서, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기지국(210)과 상기 단말B(230) 간의 연결은 각 FA 마다 별도로 형성되어 있다. 즉, 상기 단말B(230)은 상기 10MHz 대역폭을 갖는 2개의 FA들 각각을 통해 2개의 연결을 유지하며, 총 20MHz 대역폭을 이용하여 통신을 수행한다. 이처럼, 주파수 오버레이를 사용함으로써, 상기 기지국(210)은 새로운 단말 및 기존의 단말을 동시에 지원할 수 있다. 또한, 상기 2개의 FA들은 서로 독립적으로 운용되기 때문에, 상기 단말B(230)은 필요에 따라 기존의 단말처럼 한 개의 FA만을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 2개의 FA들을 서로 독립적으로 운용하기 위해서, 상기 기지국 및 상기 단말 모두 각 FA에 대해 독립적인 MAC(Media Access Control) 주소를 가져야 하며, 별도의 MAC 주소를 이용하여 망 진입(Network Entry), 컨텍스트(Context)(예 : CID, AK ID, SA ID 등), 핸드오버 시그널링(Handover Signaling) 등을 FA 별로 관리 및 운용해야 한다. 이와 같이, 각 FA 별로 독립적인 MAC 주소를 가지는 경우, 기존 규격의 변경이 최소화된다. 또한, 각 FA 별로 독립적인 MAC 주소를 가지더라도 상위 계층에서는 하나의 단말로 인식되어야 하므로, 하나의 단말이 가진 다수의 MAC 주소들은 모두 하나의 IP 주소에 매핑되어야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 프로토콜 스택 구조를 도시하고 있다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 다중 FA를 지원하기 위한 프로토콜 스택은 크게 물리(PHY : PHYsical) 계층과 MAC 계층으로 구분된다. 상기 MAC 계층은 다시 보안 부계층(SS : Security Sublayer), MAC 공통 부계층(MAC CPS : MAC Common Part Sublayer), 수렴 부계층(CS : Convergence Sublayer)으로 구분된다. 기본적으로, 2개의 FA들을 지원하는 경우 2개의 물리 계층들과 2개의 MAC 계층들이 존재한다. 그리고, 상기 2개의 FA들을 중재(Coordination)하기 위해서, 상기 수렴 부계층 내에 MFSE(Multi_FA Supporting Entity)가 존재한다. 여기서, 상기 MFSE의 위치는 하나의 예이며, 상기 MFSE는 상기 MAC 계층 상위의 다른 계층(예 : IP 계층)에 존재할 수도 있고, 별도의 계층 또는 별도의 부계층으로 존재할 수도 있다.

각 계층에 대해 간단히 살펴보면, 상기 수렴 부계층은 디지털 오디오/비디오 멀티캐스트, 디지털 전화, 인터넷 접속 등의 서비스 프로토콜을 MAC 프로토콜에 맞도록 변환하는 기능을 수행한다. 그리고, 상기 수렴 부계층은 IP 패킷을 해당 CID(Connection ID)를 갖는 MAC SDU(Service Data Unit)로 변환하여 상기 MAC 공통 부계층으로 전달한다. 반대로, 상기 수렴 부계층은 상기 MAC 공통 부계층으로부터 제공되는 MAC SDU를 IP 패킷으로 변환하여 상위 계층으로 전달한다.

상기 MAC 공통 부계층은 공유 무선 매체로의 접속을 제어하고, 규정된 MAC 프로토콜에 따라 데이터 및 제어 신호의 흐름(Flow)을 제어한다. 또한, 상기 MAC 공통 부계층은 상기 수렴 부계층으로부터의 MAC SDU들을 MAC PDU 및 버스트로 구성하여 하위 계층으로 전달하고, 상기 하위 계층으로부터의 수신 데이터로부터 MAC SDU들을 추출하여 상기 수렴 부계층으로 전달한다.

상기 보안 부계층은 인증, 암호화, 키 관리 등과 같은 보안 관련 기능을 수행한다. 상기 물리 계층은 상기 MAC 공통 부계층에서 구성된 버스트를 실제 전송 가능하도록 신호로 변환한다. 또한, 상기 물리 계층은 무선 링크를 통해 수신되는 신호를 데이터로 변환하여 상위 계층으로 전달한다.

본 발명에 따른 MFSE는 단말과 기지국 사이에 다중 FA의 지원 여부를 확인하기 위한 다중 FA 능력 교섭(Multi-FA Capability negotiation)을 제어한다. 또한, 상기 MFSE는 상위 계층으로부터의 패킷들을 각 FA로 분배하고, 하위 계층으로부터의 패킷들을 하나의 IP로 수집하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 MFSE가 상기 MAC 공통 부계층에 위치하는 경우, 패킷 분배는 IP 조각화(Fragmentation) 기능을 이용하여 수행될 수 있다. 그리고, 상기 MFSE는 핸드오버(Handover) 시 동일 단말에 연결되어 있는 다수의 FA들이 동일 타겟 기지국으로 핸드오버하도록 제어한다.

도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하고 있다. 상기 도 4는 2개의 FA들을 사용하는 경우를 가정한 송신단의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 송신단은 다중 FA 제어부(410), 제1MAC처리부(420-1), 제2MAC처리부(420-2), 제1송신부(430-1) 및 제2송신부(430-2)를 포함하여 구성된다.

상기 다중 FA 제어부(410)는 다수의 FA들을 통한 통신을 수행하기 위해 상위 계층으로부터 제공되는 송신 패킷을 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)로 분배한다. 다시 말해, 상기 다중 FA 제어부(410)는 상위 계층으로부터 제공되는 MAC SDU(Service Data Unit)을 조각화(Fragmentation)하고, 조각화된 조각(Frag)들을 정해진 규칙에 따라 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)로 분배한다. 그리고, 상기 다중 FA 제어부(410)는 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)가 동일한 대역을 사용하지 않도록 제어한다. 또한, 상기 다중 FA 제어부(410)는 수신단과의 초기 접속 시, 다중 FA 능력 협상을 수행하도록 제어하여 다수의 FA들을 사용하는 통신이 가능한지 확인한다.

만일, 상기 송신단이 단말인 경우, 상기 다중 FA 제어부(410)는 통신 시 사용할 FA 선택, 사용할 FA 개수 판단 등을 수행한다. 또한, 상기 상기 송신단이 단말인 경우, 상기 다중 FA 제어부(410)는 다수의 FA들을 통해 통신을 수행하는 중에 핸드오버가 수행되는 경우, 사용중인 FA들에 대해 동일한 타겟 기지국의 서로 다른 FA로 핸드오버하도록 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)를 제어한다.

상기 제1MAC처리부(420-1)는 다수의 FA들 중 하나의 FA를 통해 패킷을 송신하기 위한 MAC 계층의 기능을 수행한다. 다시 말해, 상기 제1MAC처리부(420-1)는 상기 다중 FA 제어부(410)로부터 분배받은 패킷에 대해 MAC 헤더 삽입, 에러 체크 코드(예 : Cyclic Redundancy Check) 삽입함으로써 MAC PDU를 생성하고, 해당 FA에 대한 무선 자원을 사용하기 위한 제어 정보를 생성한다. 그리고, 상기 제1MAC처리부(420-1)는 패킷 및 제어 정보를 정렬하여 프레임을 구성한다. 이때, 상기 MAC PDU에 매핑(Mapping)되는 CID는 상기 제2MAC처리부(420-2)에 의해 매핑되는 CID와 다르다. 또한, 상기 제1MAC처리부(420-1)는 해당 FA에 대한 제어 시그널링(예 : 핸드오버 시그널링, 접속 시그널링)을 수행한다. 상기 제2MAC처리부(420-2)는 다수의 FA들 중 하나의 FA에 대하여 상기 제1MAC처리부(420-1)와 동일한 기능을 수행한다. 단, 상기 제2MAC처리부(420-2)는 상기 제1MAC처리부(420-1)와 다른 MAC 주소를 갖는다. 즉, 상기 제1MAC처리부(420-1)와 상기 제2MAC처리부(420-2)는 독립적인 MAC 주소를 이용하여 MAC 계층의 기능을 수행한다.

상기 제1송신부(430-1)는 상기 제1MAC처리부(420-1)로부터 제공되는 비트열을 물리 계층 인코딩(encoding)한 후, 상기 물리 계층 인코딩을 통해 생성된 신호를 안테나를 통해 송신한다. 예를 들어, 상기 제1송신부(430-1)는 제공되는 비트열을 채널 코딩(Channel Coding) 및 변조(Modulation)하고, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 통해 OFDM 심벌을 생성한다. 그리고, 상기 제1송신부(430-1)는 상기 OFDM 심벌을 상기 제1MAC처리부(420-1)에서 관리되는 FA에 대응되는 주파수 대역으로 상승 변환하여 안테나를 통해 송신한다.

상기 제2송신부(430-2)는 상기 제2MAC처리부(420-2)로부터 비트열을 제공받아 상기 제1송신부(430-1)와 동일한 기능을 수행한다. 단, 상기 제2송신부(430-2)는 상기 제1송신부(430-1)와 다른 주파수 대역으로 상승 변환하여 신호를 송신한다. 다시 말해, 상기 제2송신부(430-2)는 상기 제2MAC처리부(420-2)에서 관리되는 FA에 대응되는 주파수 대역으로 상승 변환하여 신호를 송신한다.

도 5는 본 발명에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하고 있다. 상기 도 5는 2개의 FA들을 사용하는 경우를 가정한 수신단의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 제1수신부(510-1), 제2수신부(510-2), 제1MAC처리부(520-1), 제2MAC처리부(520-2) 및 다중 FA 제어부(530)를 포함하여 구성된다.

상기 제1수신부(510-1)는 수신 신호를 물리 계층 디코딩(decoding)함으로써 수신 신호를 정보 비트열로 변환한다. 즉, 상기 제1수신부(510-1)는 수신 신호로부터 제어 정보 및 패킷을 복원한다. 예를 들어, 상기 제1송신부(510-1)는 안테나를 통해 수신되는 신호를 필터링하여 해당 FA에 대응되는 주파수 대역의 신호를 얻는다. 그리고, 상기 제1송신부(510-1)는 상기 얻어진 신호를 샘플 데이터로 변환하고, FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 통해 OFDM 복조하며, 복조(Demodulation) 및 복호(decoding)를 통해 정보 비트열을 복원하여 상기 제1MAC처리부(520-1)로 제공한다. 상기 제2수신부(510-2)는 수신 신호 중 상기 제2MAC처리부(520-1)에서 관리되는 FA에 대응되는 주파수 대역의 신호를 획득하여 상기 제1수신부(510-1)와 동일한 과정을 수신 신호를 정보 비트열로 변환한다. 상기 제2수신부(510-2)는 상기 변환된 비트열을 상기 제2MAC처리부(520-1)로 제공한다.

상기 제1MAC처리부(520-1)는 상기 제1MAC처리부(420-1)는 다수의 FA들 중 하나를 통해 수신된 패킷에 대한 MAC 계층 처리를 수행한다. 다시 말해, 상기 제1MAC처리부(520-1)는 에러 코드 확인, 패킷 헤더 확인 등의 여러 검사를 수행한다. 또한, 상기 제1MAC처리부(520-1)는 해당 FA에 대한 제어 시그널링(예 : 핸드오버 시 그널링, 초기 접속 시그널링)을 수행한다. 상기 제2MAC처리부(520-2)는 다수의 FA들 중 하나의 FA에 대하여 상기 제1MAC처리부(420-1)와 동일한 기능을 수행한다. 단, 상기 제2MAC처리부(520-2)는 상기 제1MAC처리부(520-1)와 다른 MAC 주소를 갖는다. 즉, 상기 제1MAC처리부(520-1)와 상기 제2MAC처리부(520-2)는 독립적인 MAC 주소를 사용하여 MAC 계층의 기능을 수행한다.

상기 다중 FA 제어부(530)는 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)로부터 제공되는 수신 패킷들을 하나의 IP 주소로 매핑하여 상위 계층으로 전달한다. 그리고, 상기 다중 FA 제어부(410)는 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)가 동일한 대역을 사용하지 않도록 제어한다. 또한, 상기 다중 FA 제어부(410)는 송신단과의 초기 접속 시, 다중 FA 능력 협상을 수행하여 다수의 FA들을 사용하는 통신이 가능한지 확인한다. 상기 수신단이 단말인 경우, 상기 다중 FA 제어부(410)는 핸드오버 수행 시 각 FA가 동일한 타겟 기지국의 서로 다른 FA로 핸드오버하도록 상기 제1MAC처리부(420-1) 및 상기 제2MAC처리부(420-2)를 제어한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 송신단의 통신 절차를 도시하고 있다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 송신단은 601단계에서 송신 패킷을 각 FA 별로 분배한다. 즉, 상기 송신단은 IP 계층에서 생성된 패킷들을 다수의 FA들을 통해 송신하기 위해 상기 송신 패킷들을 정해진 규칙에 따라 분배한다.

상기 송신 패킷들을 분배한 후, 상기 송신단은 603단계로 진행하여 상기 분배된 패킷들을 송신하기 위한 MAC 계층의 처리를 각 FA 별로 수행한다. 예를 들어, 상기 송신단은 각 FA별로 MAC 헤더 삽입, 에러 확인 코드 삽입 등을 수행한다. 이때, 상기 MAC 계층의 처리는 각 FA마다 독립적인 MAC 주소 및 독립적인 CID를 이용하여 수행된다.

이후, 상기 송신단은 605단계로 진행하여 각 FA별로 무선 자원을 사용하기 위한 제어 정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 송신단은 통신 제어를 위한 시그널링(예 : 핸드오버 시그널링, 초기 접속 시그널링)에 따른 메시지를 생성한다.

이어, 상기 송신단은 607단계로 진행하여 상기 송신 패킷 및 제어 정보를 포함하는 송신 신호를 각 FA 별로 생성한다. 즉, 상기 송신단은 채널 코딩 및 변조를 수행하여 비트열을 복소 심벌로 변환하고, IFFT 연산을 통해 OFDM 심벌을 생성한다.

상기 각 FA 별로 신호를 생성한 후, 상기 송신단은 609단계로 진행하여 상기 각 FA 별로 생성된 신호를 해당 FA에 대응되는 주파수 대역으로 상승 변환하여 송신한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 수신단의 통신 절차를 도시하고 있다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 상기 수신단은 701단계에서 수신된 신호로부터 각 FA에 대응되는 주파수 대역의 신호를 획득한다. 즉, 상기 수신단은 각 FA 별 해 당 주파수 대역으로 수신 신호를 필터링하여 상기 수신 신호를 각 FA별로 분리한다.

상기 각 FA에 대응되는 신호를 획득한 후, 상기 수신단은 703단계로 진행하여 각 FA 별 신호를 물리 계층 디코딩함으로써 각 FA별 신호를 정보 비트열로 변환한다. 즉, 상기 수신단은 제어 정보 및 패킷을 복원한다. 다시 말해, 상기 수신단은 상기 신호에 대해 OFDM 심벌 단위로 FFT 연산, 복조 및 복호화함으로써 각 FA에 대한 비트열을 획득한다.

상기 비트열을 획득한 후, 상기 수신단은 705단계로 진행하여 각 FA 별로 무선 자원을 사용하기 위한 제어 정보를 확인한다. 예를 들어, 상기 수신단은 통신 제어를 위한 시그널링(예 : 핸드오버 시그널링, 초기 접속 시그널링)에 따른 메시지를 확인한다.

이어, 상기 수신단은 707단계로 진행하여 수신 패킷에 대한 MAC 계층의 처리를 각 FA별로 수행한다. 예를 들어, 상기 수신단은 암호 키 해독 등과 같은 MAC 계층의 처리를 수행한다.

이후, 상기 수신단은 709단계로 진행하여 상기 각 FA 별로 처리된 수신 패킷들을 하나로 수집하여 처리한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 모드 전환을 위한 신호 교환을 도시하고 있다. 상기 도 8은 단말과 기지국이 한 개의 FA를 사용한 통신과 다수의 FA들을 사용한 통신 간의 전환 시 신호 교환을 도시하고 있다. 여기서, 상기 한 개의 FA를 사용하는 상태를 단일 FA 모드(Single FA Mode), 상기 다수의 FA들을 사용하는 상태를 멀티 FA 모드(Multi FA Mode)라 칭한다.

상기 도 8을 참조하면, 먼저, 단일 FA 모드로 접속하기 위해, 상기 단말(810)의 다중 FA 제어부(812)는 제1MAC처리부(814)에게 연결을 승인한다(801단계).

상기 연결을 승인받은 상기 단말(810)의 제1MAC처리부(814)는 기지국(820)의 제1MAC처리부(824)와 능력 협상을 포함한 연결 절차를 수행한 후, 연결을 형성한다. 여기서, 상기 능력 협상 시, 상기 단말(810) 및 상기 기지국(820)은 다중 FA 능력 협상을 수행하여, 상호 간 다중 FA 접속이 가능함을 확인한다(803단계).

이어, 상기 기지국(820)의 제1MAC처리부(824)는 상기 단말(810)과 연결이 형성되었음을 상기 다중 FA 제어부(822)에게 통보한다(805단계).

이후, 상기 단말(810)과 상기 기지국(810)은 각각의 제1MAC처리부(814, 824)를 통해 트래픽을 교환하며 단일 FA 모드로 통신을 수행한다(807단계).

상기 단일 FA 모드로 통신을 수행 중, 상기 단말(810)의 다중 FA 제어부(812)는 다중 FA 모드로의 전환을 판단한다(809단계). 이때, 경우에 따라 상기 다중 FA 모드로의 전환 여부는 상기 기지국(820)의 다중 FA 제어부(822)에 의해 판단될 수도 있다.

상기 다중 FA 모드로의 전환을 판단한 상기 단말(810)의 다중 FA 제어부(812)는 제2MAC처리부(816)에게 연결을 승인한다(811단계). 이때, 상기 다중 FA 제어부(812)는 상기 제2MAC처리부(816)가 사용할 주파수 대역, 즉, FA를 지시한다(811단계). 즉, 상기 제1MAC처리부(814)가 사용하는 주파수 대역, 즉, FA와 충돌할 수 있기 때문에, 상기 다중 FA 제어부(812)는 상기 제1MAC처리부(814)에 의해 사용되지 않는 FA를 상기 제1MAC처리부(816)에게 알린다.

상기 연결을 승인받은 상기 단말(810)의 제2MAC처리부(816)는 기지국(820)의 제2MAC처리부(826)와 연결 절차를 수행함으로써, 상기 제1MAC처리부(814)에 의해 사용되지 않는 FA에서의 연결을 형성한다(813단계).

이어, 상기 기지국(820)의 제2MAC처리부(826)는 상기 단말(810)과 연결이 형성되었음을 상기 다중 FA 제어부(822)에게 통보한다(815단계).

이후, 상기 단말(810)과 상기 기지국(810)은 각각의 제1MAC처리부(814, 824) 및 각각의 제2MAC처리부(816, 826)를 통해 트래픽을 교환하며 다중 FA 모드로 통신을 수행한다(817단계).

상기 다중 FA 모드로 통신을 수행 중, 상기 단말(810)의 다중 FA 제어부(812)는 단일 FA 모드로의 전환을 판단한다(819단계). 이때, 경우에 따라 상기 단일 FA 모드로의 전환 여부는 상기 기지국(820)의 다중 FA 제어부(822)에 의해 판단될 수도 있다.

상기 단일 FA 모드로의 전환을 판단한 상기 단말(810)의 다중 FA 제어부(812)는 제2MAC처리부(816)에게 연결 해제를 요청한다(821단계).

상기 연결 해제를 요청받은 상기 단말(810)의 제2MAC처리부(816)는 상기 기지국(820)의 제2MAC처리부(826)와 해제 절차를 수행하여 연결을 해제한다(823단계).

상기 연결을 해제한 상기 기지국(820)의 제2MAC처리부(826)는 상기 단말(810)과 연결이 해제되었음을 다중 FA 제어부(822)에게 통보한다(825단계).

이후, 상기 단말(810)과 상기 기지국(820)은 각각의 제1MAC처리부(814, 824)를 통해 트래픽을 교환하며 단일 FA 모드로 통신을 수행한다(827단계).

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 핸드오버를 위한 신호 교환을 도시하고 있다. 상기 도 9는 상기 단말이 다중 FA 모드인 경우, 핸드오버 수행 시 신호 교환을 도시하고 있다.

상기 도 9를 참조하면, 단말(910)과 서빙 기지국(920)은 각각의 제1MAC처리부(914, 924) 및 각각의 제2MAC처리부(916, 926)를 통해 트래픽을 교환하며 다중 FA 모드로 통신을 수행한다(901단계).

상기 다중 FA 모드로 통신을 수행 중, 상기 단말(910)은 상기 서빙 기지국(920)으로부터의 신호 세기가 약해짐에 따라 핸드오버를 위한 스캐닝, 즉, 인접 기지국들로부터의 신호 세기를 측정한다(903단계).

상기 스캐닝 결과에 따라 단말(910)의 다중 FA 제어부(912)는 핸드오버를 판단하여 타겟 기지국(930)을 설정한다(905단계).

이어, 상기 핸드오버를 위해, 상기 단말(910)의 다중 FA 제어부(912)는 상기 제2MAC처리부(916)에게 연결 해제를 요청한다(907단계).

상기 연결 해제를 요청받은 상기 단말(910)의 제2MAC처리부(916)는 상기 서빙 기지국(920)의 제2MAC처리부(926)과 연결 해제 절차를 통해 연결을 해제한다(909단계).

이어, 상기 단말(910)의 다중 FA 제어부(912)는 상기 제1MAC처리부(914)에게 상기 타겟 기지국(930)으로의 핸드오버를 요청한다(911단계).

상기 핸드오버를 요청받은 상기 단말(910)의 제1MAC처리부(914)는 상기 타겟 기지국(930)의 제1MAC처리부(934)와 핸드오버를 절차를 수행하여 연결을 형성한다(913단계).

상기 제1MAC처리부(914)의 핸드오버가 완료된 후, 상기 단말(910)의 다중 FA 제어부(912)는 상기 제2MAC처리부(916)에게 연결을 승인한다(915단계). 이때, 상기 단말의 다중 FA 제어부(912)는 상기 제2MAC처리부(916)에게 연결할 타겟 기지국(930) 및 사용할 주파수 대역을 지시한다.

상기 연결을 승인받은 상기 단말(910)의 제2MAC처리부(916)는 상기 타겟 기지국(930)의 제2MAC처리부(936)와 연결 절차를 통해 연결을 형성한다(917단계).

이후, 상기 단말(910)과 상기 타겟 기지국(930)은 각각의 제1MAC처리부(914, 934) 및 각각의 제2MAC처리부(916, 936)를 통해 트래픽을 교환하며 다중 FA 모드로 통신을 수행한다(919단계).

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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 광대역 무선통신 시스템에서 주파수 오버레이(Frequency Overlay) 방식을 통해 넓은 대역폭을 사용하는 단말을 지원함으로써, 시스템의 대역폭 전환 과정에서 다양한 단말들에 대한 호환성을 유지할 수 있다.

Claims (32)

1. 광대역 무선통신 시스템에서 송신단 장치에 있어서,

   다중 FA(Frequency Allocation) 접속 방식으로 패킷들을 송신하기 위해, 상기 패킷들을 다수의 처리부들로 분배하는 제어부와,

   각 FA 별로, 상기 패킷들에 MAC(Media Access Control) 헤더를 삽입함으로써 MAC PDU(Protocol Data Unit)들을 구성하는 MAC 계층의 처리를 수행하는 상기 다수의 처리부들과,

   상기 다수의 처리부들로부터 제공되는 상기 MAC PDU들에 대해, 각 FA 별로, 정보 비트열을 물리적 송신 신호로 변환하는 물리 계층 인코딩(encoding)을 수행하고, 상기 물리 계층 인코딩을 통해 생성된 신호를 송신하는 다수의 송신부들을 포함하며,

   상기 제어부는, 핸드오버 수행 시 하나의 FA를 제외한 나머지 적어도 하나의 FA에 대한 연결을 해제한 후, 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 다수의 처리부들이 서로 다른 주파수 대역의 FA를 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 송신부들 각각은,

   상기 신호를 해당 FA에 대응되는 주파수 대역의 신호로 상승 변환하여 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 처리부들은, 서로 다른 CID(Connection ID)를 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 처리부들은, 서로 다른 MAC 주소를 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 하나의 FA에 대한 핸드오버 완료 후, 상기 나머지 적어도 하나의 FA에 대해 상기 타겟 기지국과 연결을 형성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 송신부들 각각은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 기반에 따라 물리 계층 인코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 광대역 무선통신 시스템에서 수신단 장치에 있어서,

    다중 FA(Frequency Allocation) 접속으로 인해 하나의 송신단으로부터 다수의 FA들을 통해 동시에 수신되는 복수의 신호들에 대해, 각 FA 별로, 물리적 수신 신호를 정보 비트열로 변환하는 물리 계층 디코딩(decoding)을 수행하는 다수의 수신부들과,

    상기 정보 비트열에 포함된 MAC(Media Access Control) PDU(Protocol Data Unit)들로부터 MAC SDU(Service Data Unit)들을 추출하는 MAC 계층의 처리를 수행하는 다수의 처리부들과,

    상기 다수의 처리부에 의해 처리된 패킷들을 수집하고, 수집된 패킷들을 처리하는 제어부를 포함하며,

    상기 제어부는, 핸드오버 수행 시 하나의 FA를 제외한 나머지 적어도 하나의 FA에 대한 연결을 해제한 후, 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제어부는, 상기 다수의 처리부들이 서로 다른 주파수 대역의 FA를 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 다수의 처리부들은, 서로 다른 CID(Connection ID)를 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 다수의 처리부들은, 서로 다른 MAC 주소를 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 삭제
15. 삭제
16. 제 10항에 있어서,

    상기 제어부는, 상기 하나의 FA에 대한 핸드오버 완료 후, 상기 나머지 적어도 하나의 FA에 대해 상기 타겟 기지국과 연결을 형성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 10항에 있어서,

    상기 다수의 수신부들 각각은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 기반으로 물리 계층 디코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 광대역 무선통신 시스템에서 송신단의 통신 방법에 있어서,

    다중 FA(Frequency Allocation) 접속 방식으로 패킷들을 송신하기 위해, 상기 패킷들을 FA 별로 분배하는 과정과,

    상기 패킷들에 MAC(Media Access Control) 헤더를 삽입함으로써 MAC PDU(Protocol Data Unit)들을 구성하는 MAC 계층의 처리를 각 FA 별로 수행하는 과정과,

    상기 MAC PDU들에 대해, 각 FA 별로, 정보 비트열을 물리적 송신 신호로 변환하는 물리 계층 인코딩(encoding)을 수행하고, 상기 물리 계층 인코딩을 통해 생성된 신호들을 송신하는 과정과,

    핸드오버 수행 시, 하나의 FA를 제외한 나머지 적어도 하나의 FA에 대한 연결을 해제한 후, 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 18항에 있어서,

    상기 생성된 신호들을 송신하는 과정은,

    상기 생성된 신호들 각각을 해당 FA에 대응되는 주파수 대역의 신호로 상승 변환하여 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 18항에 있어서,

    상기 MAC 계층의 처리는, 각 FA 별로 서로 다른 CID(Connection ID)를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 18항에 있어서,

    상기 MAC 계층의 처리는, 각 FA 별로 서로 다른 MAC 주소를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 삭제
23. 삭제
24. 제 18항에 있어서,

    상기 하나의 FA에 대한 핸드오버 완료 후, 상기 나머지 적어도 하나의 FA에 대해 상기 타겟 기지국과 연결을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 18항에 있어서,

    상기 물리 계층 인코딩은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 광대역 무선통신 시스템에서 수신단의 통신 방법에 있어서,

    다중 FA(Frequency Allocation) 접속으로 인해 하나의 송신단으로부터 다수의 FA들을 통해 동시에 수신되는 복수의 신호들에 대해, 각 FA 별로, 물리적 수신 신호를 정보 비트열로 변환하는 물리 계층 디코딩(decoding)을 수행하는 과정과,

    상기 정보 비트열에 포함된 MAC(Media Access Control) PDU(Protocol Data Unit)들로부터 MAC SDU(Service Data Unit)들을 추출하는 MAC(Media Access Control) 계층의 처리를 각 FA 별로 수행하는 과정과,

    FA 별로 처리된 패킷들을 수집하여 처리하는 과정과,

    핸드오버 수행 시, 하나의 FA를 제외한 나머지 적어도 하나의 FA에 대한 연결을 해제한 후, 타겟 기지국으로 핸드오버를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 MAC 계층의 처리는, 각 FA 별로 서로 다른 CID(Connection ID)를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 26항에 있어서,

    상기 MAC 계층의 처리는, 각 FA 별로 서로 다른 MAC 주소를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 삭제
30. 삭제
31. 제 26항에 있어서,

    상기 하나의 FA에 대한 핸드오버 완료 후, 상기 나머지 적어도 하나의 FA에 대해 상기 타겟 기지국과 연결을 형성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 26항에 있어서,

    상기 물리 계층 디코딩은, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.

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