KR101549000B1 - 비정규 셀에서의 자원 사용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속을 지원하는 무선 통신 시스템에서 비정규 셀이 통신을 수행하는 방법에 있어서, 데이터를 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산시키는 단계와, 상기 확산된 데이터를 정규 셀과 공유하는 무선자원을 이용하여 단말로 전송하는 단계를 포함하는 통신 수행 방법에 관한 것이다.

Description

비정규 셀에서의 자원 사용 방법{METHOD FOR USING RESOURCE IN IRREGULAR CELL}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 펨토 셀과 같이 임의로 턴-온/오프(turn-on/off)가 가능한 비정규 셀이 자원을 사용하는 방법에 관한 것이다.

기존 통신망에서와 달리 차세대 통신망에서에는 단말들에게 더 높은 쓰루풋을 제공해줄 수 있어야 하며 더 빠른 통신 응답속도를 제공해야 한다. 통신 환경이 최적화된 경우에 최적의 서비스를 단말에게 제공할 수 있으나, 실제로는 모든 단말의 요구사항을 만족시켜줄 수 없다. 특히, 이동 통신망의 가장 큰 특징은 이동 중에도 통신이 가능해야 한다는 점인데 이로 인해 많은 오버헤드와 로버스트(robust)한 설계가 필요하게 되었다. 또한, 무선 시스템이 종래의 유선 서비스를 대체하기 위해서는 저 비용으로 고속의 통신환경을 제공해줘야 하는 문제가 발생한다. 또한, 커버리지 홀과 같은 문제를 효과적으로 대처할 수 있어야 한다. 상술한 문제를 해결하기 위해서, 최근 정규 셀 내에서 임의로 턴-온/오프가 가능한 비정규 셀을 운영하는 것에 논의가 진행되고 있다.

비정규 셀과 관련된 문제는 (i) 어떻게 비정규 셀이 셀이 정규 셀 내에서 자유롭게 동작하게 할 것인가와 (ii) 어떻게 비정규 셀과 정규 셀 사이의 간섭을 감소시킬가 하는 것이다. 현재, (i)과 관련하여 자가 구성 네트워크(self organizing network; SON) 기법을 사용하여 비정규 셀을 자유롭게 구성하고 활용될 수 있는 방안이 제시되고 있다. 그러나, (ii)와 관련하여 비정규 셀의 자원사용에 대해서는 적절한 기준이 제시되고 있지 않다. 특히, 비정규 셀의 개수에 따라 전체적인 자원 사용에 대한 효율성이 달라지게 되므로 조심스러운 설계가 필요하다.

비정규 셀은 임의로 턴-온/오프가 가능한 서비스 노드이므로, 비정규 셀의 상태에 따라 임의로 정규 셀의 자원을 사용하게 되면 정규 셀의 신호에 간섭을 유발할 수 있다. 또한, 비정규 셀은 정규 셀 보다 높은 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 단말에게 제공해야 한다. 따라서, 임의로 턴-온/오프될 수 있는 비정규 셀이 발생시키는 간섭을 효과적으로 억누를 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해, 전력 제어, 자원 제어, 간섭 완화와 같은 다양한 방법이 고려되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 임의로 턴-온/오프가 가능한 비정규 셀이 정규 셀의 자원을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비정규 셀이 정규 셀의 신호에 대해 발생시키는 간섭을 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비정규 셀 내에서 사용될 수 있는 공간 효율성이 높은 프레임 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말이 비정규 셀로부터 수신한 데이터를 처리하는 특정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상으로서, 직교 주파수 분할 다중 접속을 지원하는 무선 통신 시스템에서 비정규 셀이 통신을 수행하는 방법에 있어서, 데이터를 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산시키는 단계와, 상기 확산된 데이터를 정규 셀과 공유하는 무선자원을 이용하여 단말로 전송하는 단계를 포함하는 통신 수행 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양상으로서, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 처리 방법에 있어서, 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산된 데이터를 비정규 셀이 정규 셀과 공유하는 무선자원을 이용하여 상기 비정규 셀로부터 수신하는 단7와, 상기 데이터를 역확산시키는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양상으로서, 무선 통신 시스템에서 비정규 셀이 통신을 수행하는 방법에 있어서, 정규 셀로부터 비정규 셀이 매크로 셀 사용할 수 있는 특정 무선자원을 할당받는 단계와, 상기 특정 무선자원을 이용하여, 특정 포맷의 프레임을 단말과 송수신하는 단계를 포함하는 통신 수행 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양상으로서, 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 처리 방법에 있어서, 상기 비정규 셀이 독립적으로 사용할 수 있는 특정 무선자원을 통하여 특정 포맷의 프레임을 상기 비정규 셀로부터 수신하는 단계와, 상기 비정규 셀의 프레임에 대해 정의된 특정 포맷을 이용하여 상기 프레임을 처리하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 임의로 턴-온/오프가 가능한 비정규 셀이 정규 셀의 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

둘째, 비정규 셀이 정규 셀의 신호에 대해 발생시키는 간섭을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

셋째, 비정규 셀 내에서 공간 효율성이 높은 프레임 구조를 제공할 수 있다.

넷째, 단말이 비정규 셀로부터 수신한 데이터를 특정하게 처리할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징이 직교 주파수 분할 다중 접속 (orthogonal frequency division multiple access; OFDMA) 시스템에 적용된 예다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 용어를 정의한다. 본 명세서에서 정규 셀은 상업적 서비스를 제공하기 위해 사용되는 넓은 커버리지의 셀을 의미한다. 일반적으로 정규 셀은 용량(capacity) 보다는 넓은 커버리지를 제공하는데 최적화되어 있고, 커버리지는 수십 킬로미터일 수 있다. 예를 들어, 정규 셀은 도외지, 시가지, 고속도로 등과 같은 넓은 영역에 서비스를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 정규 셀은 일반적으로 고전력을 사용한다. 예를 들어, 정규 셀의 기지국은 수십 와트의 전력을 사용하여 신호를 하향 전송한다. 또한, 정규 셀에서 서비스를 제공하기 위한 기지국의 안테나는 일반적으로 주변 빌딩 또는 지역에 대해 시야를 확보할 수 있을 정도의 높이로 고정된다. 예를 들어, 정규 셀의 안테나는 지면에 고정된 마스트, 옥상 등에 고정된다. 상기 정규 셀의 예는 매크로 셀을 포함한다. 본 명세서에서 정규 셀과 매크로 셀은 서로 혼용될 수 있다.

반면, 비정규 셀은 매크로 셀 내에서 임의로 턴-온/오프될 수 있는 작은 커버리지의 셀을 의미한다. 여기에서, 임의로 턴-온/오프된다는 것은 사용자의 필요에 따라 자유롭게 턴-온/오프되거나 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 상기 비정규 셀은 커버리지 보다는 용량 쪽에 최적화되어 있다. 상기 비정규 셀은 저전력을 사용한다. 예를 들어, 비정규 셀의 기지국은 0.1 와트 미만의 전력을 사용하여 신호 를 하향 전송한다. 상기 비정규 셀은 단말이 운영자의 네트워크에 연결될 수 있는 액세스 포인트 역할을 수행할 수 있다. 상기 비정규 셀의 기지국은 커버리지 또는 용도 등에 따라 빌딩 또는 가정 내에 설치된다. 따라서, 비정규 셀 내에서 단말의 고속 이동은 제한될 것으로 예상된다. 이와 같이, 고속 이동이 제한되는 환경에서, 사용자는 고속 서비스를 기대하고 서비스 사업자는 인터넷 백본망을 통한 서비스를 강구하게 되었다. 일 예로, 상기 비정규 셀은 빌딩 또는 가정 내의 인터넷 선을 이용하여 네트워크에 연결될 수 있다. 인터넷 백본망을 통해 네트워크에 연결된 비정규 셀은 자신이 위치한 정규 셀과 동일한 서비스를 단말에게 제공하여 다이버시티 이득을 얻거나, 정규 셀과 상관없이 독립적으로 단말에게 서비스를 제공할 수 있다. 비정규 셀은 유선 인터넷에 연결되지 아니하고 정규 셀과 무선을 통해서 연결될 수 있으며 무선으로 연결되는 경우에는 새로운 주파수를 통해서 정규셀과 연결되거나 정규 셀이 서비스를 제공하고 있는 주파수에 인밴드(inband)로 연결을 유지할 수 있다. 비정규 셀과 유사한 것으로서 중계기가 있다. 그러나, 중계기는 독립적으로 서비스를 제공할 수 없다는 점과 커버리지 등에서 비정규 셀과 구분된다.

상기 비정규 셀의 예는 피코 셀, 펨토 셀을 포함한다. 펨토 셀은 가정과 같은 작은 규모의 서비스 영역을 제공하기 위한 기법 중 하나이다. 펨토 셀은 일반적으로 서비스 반경이 30m 이내로서 가정, 사무실 등에 서비스를 제공할 수 있다. 펨토 셀의 경우, 가정에 설치되는 기지국을 홈 노드B (Home NodeB)라고도 한다. 피코 셀은 기업과 같은 보다 큰 규모의 서비스 영역을 제공하기 위한 기법 중 하나이다. 피코 셀은 일반적으로 서비스 반경이 100m 이내로서 빌딩 내부에 서비스를 제공할 수 있다. 본 명세서에서 정규 셀, 피코 셀, 펨토 셀은 서로 혼용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 펨토 셀과 매크로 셀의 구성을 예시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 육각형으로 표시된 매크로 셀 내에 다수의 펨토 셀이 분포되어 있는 것을 알 수 있다. 펨토 셀은 사용자의 필요에 따라 임의의 장소에 임의로 턴-온/오프될 수 있다. 따라서, 상기 도면에 예시한 펨토 셀의 위치 및 수는 유연하게 변경된다. 상기 도면에서, 각 펨토 셀의 반경은 커버리지를 나타낸다. 각각의 펨토 셀은 사용하는 전력에 따라 커버리지가 다를 수 있다. 도 1에 예시한 바와 같이, 다수의 펨토 셀이 임의의 위치에서 임의로 턴-온/오프될 수 있고, 펨토 셀은 자신이 속한 매크로 셀의 무선자원을 이용하여 통신을 수행할 수 있으므로 간섭 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 예를 들어, 매크로 셀과 펨토 셀이 서로 다른 서비스를 제공하고 있는 경우, 매크로 셀과 펨토 셀의 경계에서 간섭이 존재할 수 있다. 특히, 주파수 재사용율이 1인 경우, 매크로 셀과 펨토 셀의 간섭은 더욱 심해질 수 있고, 단말의 이동에 따른 핸드오버 절차도 지연될 수 있다. 이러한 간섭은 매크로 셀과 펨토 셀의 용량을 제한할 수 있다. 따라서, 매크로 셀 내에서 펨토 셀이 자원을 효율적으로 사용하는 방법이 문제된다.

이와 관련하여, 매크로 셀 내에서 펨토 셀의 자원 사용 방법은 중계기가 사용하던 방식을 이용하는 것을 고려할 수 있다. 먼저, 매크로 셀 내에서 중계기의 자원 사용 방법을 살펴본 뒤에 비정규 셀의 자원 사용 방법에 대해 설명한다.

도 2는 OFDMA 시스템을 지원하는 정규 셀 내에서 중계기가 사용하는 무선자원 구조를 예시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 가로는 시간을 나타내고 세로는 주파수를 나타낸다. 구체적으로 시간 자원은 OFDM 심볼로 나눠지고 주파수 자원은 부반송파로 나눠진다. 바깥의 직사각형은 정규 셀이 사용하는 무선자원을 나타낸다. 중계기가 무선자원을 사용하는 것은 크게 두 가지 방식으로 나뉠 수 있다.

첫 번째 방식에서, 중계기는 단말과 동시에 신호를 전송하거나, 기지국과 신호를 동시에 전송할 수 있다. 이 경우, 중계기는 매크로 셀의 무선자원을 공유하여 사용한다. 공유하는 무선자원을 협력적 자원(cooperative resource)이라고 지칭한다. 협력적 자원은 중계기나 단말이 전송하는 신호가 정규 셀에서 사용하는 신호와 호환되거나 신호가 동일한 경우에 유리하다. 이 경우, 기지국 또는 단말에서 중계기를 통해 수신하는 신호는 다이버시티 이득을 추가로 얻을 수 있다.

두 번째 방식에서, 중계기는 단말에게 신호를 전달할 수 있는 독립된 시간/주파수 자원을 사용한다. 즉, 정규 셀은 중계기에게 할당한 독립된 무선자원을 사용할 수 없다. 상기 독립된 무선자원을 배타적 자원(exclusive resource)이라고 지칭한다. 정규 셀이 배타적 무선자원을 중계기에게 할당하는 것은 중계기 또는 단말의 신호가 정규 셀의 신호와 충돌하는 것을 방지하기 위한 것이다.

중계기의 자원 사용 방법을 비정규 셀에도 유사하게 적용하는 것 고려할 경우, 비정규 셀은 서비스 커버리지가 작고 사용하는 무선자원의 양이 한정될 것이므로 협력적 자원 보다는 배타적 자원이 더 선호될 수 있다. 그러나, 단순히 배타적 자원을 특정 비정규 셀에 할당하는 구조로는 전체 정규 셀 커버리지 안에서 충분한 공간 효율성을 제공할 수 없다. 또한, 배타적 자원이 불가한 경우에는 정규 셀의 동작에 영향을 미치는 간섭을 최소한으로 할 수 있는 방안을 제공해야 한다. 더구나, 상술한 바와 같이, 다수의 임의로 턴-온/오프될 수 있는 비정규 셀의 존재는 다양한 간섭을 야기시키고 그로 인해 셀 용량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 비정규 셀이 발생시키는 간섭을 효과적으로 억누를 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해, 전력 제어, 자원 제어, 간섭 완화 등과 같은 다양한 방법이 설계에 필요하게 된다.

본 발명의 일 실시예에서는 펨토 셀과 같은 비정규 셀을 사용하여 서비스를 제공할 경우, 매크로 셀과 같은 정규 셀의 동작에 영향을 덜 주면서 전체 주파수 재사용 및 공간 효율성을 개선할 수 있는 자원 사용 방법을 예시한다. 펨토 셀이 사용하는 자원은 주파수, 시간 및 코드로 구분될 수 있다. 펨토 셀을 위한 무선자원을 주파수/시간으로 구분하는 것은 주파수 재사용을 높이는 방안이다. 반면, 펨토 셀을 위한 무선자원을 코드로 구분하는 것은 주파수 재사용율을 유지하면서 공간 효율성을 개선하기 위한 방안이다. 자원의 활용 측면에서 펨토 셀이 자원을 사용하는 방식은 1) 펨토 셀이 매크로 셀의 자원을 공유하여 사용하는 '단순 자원 공유(simple resource sharing)' 방법과 2) 펨토 셀이 매크로 셀로부터 독립적으로 할당받은 무선자원을 사용하는 '배타적 자원 사용(exclusive resource usage)' 방법이 있을 수 있다.

1) '단순 자원 공유(simple resource sharing)' 방법

펨토 셀이 아무 제한 없이 매크로 셀의 모든 무선자원을 사용할 수 있다면, 펨토 셀로 인해 매크로 셀에 심각한 간섭이 발생할 수 있다. 이로 인해, 매크로 셀에서 서비스를 받고 있는 단말은 주변의 펨토 셀로 인해 서비스 품질이 저하되는 현상을 경험할 수 있다. 특히, 펨토 셀에서만 제공되는 신호인 경우(펨토 셀-특정 신호; femto cell-specific signal), 펨토 셀로 인한 간섭은 더욱 심해질 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀의 무선자원을 공유하여 데이터를 하향 전송하는 일 예를 나타낸다. 도 3a를 참조하면, 펨토 셀은 하향 전송할 데이터를 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산시킨다(S310). 그 후, 펨토 셀은 확산된 데이터를 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 정규 셀과 공유하는 무선자원을 이용하여 단말로 전송한다(S320). 위와 같이, 데이터를 확산시킴으로써 매크로 셀의 하향 신호에 대해 요구되는 신호 품질을 보장할 수 있다. 예를 들어, 상기 확산된 데이터는 매크로 셀의 하향 신호에 대해 충분히 낮은 신호 대 간섭 비(signal to interference ratio; SIR)를 보장할 수 있다. 반면, 펨토 셀 입장에서는 공유하고 있는 매크로 셀의 무선자원이 확산 길이에 반비례하여 줄어드는 셈이 된다.

데이터를 확산시키는 것은 상기 데이터에 확산 시퀀스(코드)를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 확산 시퀀스는 서로 간에 직교성을 가지는 시퀀스일 수 있다. 또는, 확산 시퀀스는 완전히 직교하지는 않지만 상호-상관성(cross-correlation)이 작은 시퀀스일 수 있다. 예를 들어, 확산 시퀀스는 완전한 직교 시퀀스인 ZC(Zadoff-Chu), CAZAC(Constant amplitude zero autocorrelation waveform), 왈쉬(walsh), DFT(discrete fourier transform) 등의 시퀀스일 수 있다. 또한, 상호-상관성이 작은 PN (pseudo noise) 시퀀스 계열일 수 있다.

ZC 시퀀스는 직교 시퀀스인 CAZAC 시퀀스의 일종으로서 각각의 ZC 시퀀스(u) 에서 각각의 위치(k)에 해당하는 복소수 값은 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기에서, 0≤k≤N_ZC-1이고, N_ZC는 시퀀스 길이이다.

왈시 시퀀스의 예는 다음과 같다. 길이 2인 왈쉬 시퀀스는 {1, 1}, {1,-1}이고, 길이 4인 왈쉬 시퀀스는 {1, 1, 1, 1}, {1,-1, 1,-1}, {1, 1,-1,-1}, {1,-1,-1, 1}일 수 있다. 보다 긴 길이를 갖는 왈쉬 시퀀스도 유사하게 정의될 수 있다.

매크로 셀 내에 복수의 펨토 셀이 존재하는 경우, 각각의 펨토 셀은 확산 시퀀스 영역 내에 있는 확산 시퀀스를 전부 사용하지 않고, 인접한 펨토 셀과 확산 시퀀스를 나눠 사용할 수 있다. 즉, 펨토 셀이 인접한 경우에는 펨토 셀 별로 가용한 확산 시퀀스가 다르게 설정될 수 있다. 다른 말로, 서로 다른 펨토 셀은 코드 분할 다중화(code division multiplexing; CDM) 방법에 의해 구분될 수 있다. 따라서, 펨토 셀이 사용하는 확산 시퀀스 또는 확산 시퀀스 조합을 펨토 셀 구성 정보로 사용할 수 있다. 일 구현예로, 시스템 운영을 간단히 하기 위해, 펨토 셀-특정(femto cell-specific) 확산 시퀀스를 정의할 수 있다. 여기에서, '펨토 셀-특정'이란 해당 펨토 셀에만 적용된다는 것을 의미한다. 이를 위해, 펨토 셀 식별자(femco cell id) 등과 같이 매크로 셀 또는 인접 펨토 셀과 구분될 수 있는 정보를 이용해서 각 펨토 셀에서 사용할 수 있는 확산 시퀀스를 미리 정의할 수 있다. 펨토 셀-특정 확산 시퀀스를 사용하는 경우, 더 많은 펨토 셀을 수용하기 위해 상 호-상관성이 작은 시퀀스가 선호되거나, 펨토 셀 간에 직교성을 보장하기 위해 직교 확산 시퀀스가 선호될 수 있다.

상술한 바와 같이, 펨토 셀에서 데이터를 확산시켜 전송하는 것은 매크로 셀의 신호에 대한 간섭을 감소시키기 위한 것이다. 따라서, 확산되지 않은 데이터가 매크로 셀에 야기하는 간섭량이 소정 값 이하인 경우에 펨토 셀은 상기 데이터를 확산시키지 않고 하향 전송할 수 있다. 상기 소정 값은 단말에 대해 요구되는 서비스 품질 등을 고려하여 결정될 수 있다. 매크로 셀에 미치는 간섭이 작은 신호의 예는 프리앰블 신호, 방송 신호 등을 포함할 수 있다. 따라서, 펨토 셀은 프리앰블 신호, 방송 신호 등을 전송하는 경우, 해당 매크로 셀이 상기 신호를 전송하기 위해 사용하는 무선자원을 제약없이 사용할 수 있다.

도 3b 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀의 무선자원을 공유하여 데이터를 하향 전송한 경우에 단말이 데이타를 처리하는 방법을 예시한다.

도 3b를 참조하면, 단말은 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산된 데이터를 펨토 셀과 정규 셀이 공유하는 무선자원을 이용하여 상기 펨토 셀로부터 수신한다. 상기 정규 셀은 직교 주파수 분할 다중 접속을 지원한다(S330). 그 후, 단말은 상기 데이터를 역확산시킨다(S340). 도시하지는 않았지만, 역확산된 데이터는 그 후 일반적인 데이터 처리 방법에 따라 처리된다. 상술한 바와 같이, 펨토 셀과 매크로 셀이 공유하는 무선자원에 실린 신호를 역확산시킴으로써, 매크로 셀의 신호는 약해지고 펨토 셀의 신호는 강해진다. 따라서, 펨토 셀과 매크로 셀이 무선자원을 공유하여 통신을 수행하더라도, 매크로 셀에 의한 간섭을 최소화하면서 펨 토 셀의 신호를 복구하는 것이 가능하다. 상기 공유하는 무선자원 및 데이터의 확산에 관한 사항은 도 3a에서 설명한 것과 동일하다.

도 4 및 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 공유하는 매크로 셀의 OFDMA 무선자원에 데이터 확산을 이용하여 채널을 생성하는 방법을 예시한다.

도 4를 참조하면, 가로는 시간을 나타내고 세로는 주파수를 나타낸다. 구체적으로 시간 자원은 OFDM 심볼로 나눠지고 주파수 자원은 부반송파로 나눠진다. 위에 있는 큰 직사각형은 매크로 셀이 사용하는 무선자원을 나타낸다. 매크로 셀 내에서 펨토 셀이 공유하는 무선자원은 점선으로 도시되어 있다. 펨토 셀은 상기 공유 무선자원을 이용하여 단말에게 서비스하기 위한 각종 채널을 생성할 수 있다. 상기 채널은 도 3a에서 설명한 바와 같이, 데이터를 시간 영역, 주파수 영역 또는 시간/주파수 영역으로 확산시킴으로써 생성된다. 확산된 데이터가 둘 이상인 경우, 매크로 셀에 발생시키는 간섭량을 줄이기 위해 상기 둘 이상의 확산된 데이터는 서로간에 무선자원을 공유하지 않는 것이 바람직하다.

상기 데이터를 확산시키는 것은 상기 데이터에 확산 시퀀스를 적용하는 것을 포함한다. 이 경우, 매크로 셀로 인한 간섭을 줄이고 채널 별로 다른 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해, 펨토 셀은 채널에 따라 확산 시퀀스의 길이를 다르게 할 수 있다. 일 예로, 단말이 펨토 셀로 접속하는 경우에, 단말은 펨토 셀로부터 제어정보를 문제없이 수신할 수 있어야 한다. 따라서, 방송 정보와 같은 경우에는 신뢰성을 위해 더 긴 확산 시퀀스를 사용할 수 있다. 반면, 트래픽의 경우에는 쓰루풋을 위해 더 짧은 확산 시퀀스를 사용할 수 있다.

확산 시퀀스의 적용은 주파수 축 또는 시간 축을 따라 한 방향으로만(1차원) 적용할 수도 있다. 또한, 시간/주파수를 모두 사용하여 2차원으로 적용하는 것도 가능하다(도 5). 파일롯의 경우, 펨토 셀에서 채널이 고속으로 변하지는 않지만 채널 추정은 정확해야 하므로, 파일롯은 시간 축을 따라 확산될 수 있다. 펨토 셀은 커버리지가 매우 작으므로, 펨토 셀 내에서의 딜레이 스프레드(delay spread)는 일반적으로 AWGN(Additive White Gaussian Noise)과 같은 플랫 페이딩(flat fading) 채널 특성을 보인다. 이 경우, 파일롯으로 인한 오버헤드는 매크로 셀에서 요구되는 SIR을 보장할 수 있을 정도로 파일롯의 확산시키는 것이다. 반면, 특정 방향으로의 확산이 선호되지 않는 경우에는 시간 축 또는 주파수 축을 따라 1차원으로 데이터를 확산시키고 필요한 경우 다른 차원(dimension)을 사용하여 2차원으로 데이터를 확산시킬 수 있다(도 5). 예를 들어, 방송 채널의 경우, 제어 정보를 주파수 축 또는 시간 축 중에서 어느 한 방향으로 확산시킨다. 이 경우, 확산 이득(spreading gain)이 충분히 보장되지 않는다면 다른 차원을 사용하여 제어 정보를 추가로 확산시킬 수 있다.

'단순 자원 공유' 방법의 장점은 펨토 셀이 사용하는 자원에 제약이 없으므로 추가적인 신호 구조(signal structure)를 사용할 수 있다는 점이다. 즉, 기존 매크로 셀에서 사용하던 프레임 구조(frame structure)에서 상당부분을 다른 구조로 변경할 수 있다. 프리앰블의 경우, 기존 매크로 셀 ID를 그대로 사용하게 되면 프리앰블의 개수가 중요해지게 된다. 하지만, 펨토 셀이 추가적인 프리앰블 구조를 사용한다면 매크로 셀에서의 프리앰블 개수에 대한 부담이 덜어질 수 있다. 파일롯 의 경우, 매크로 셀에서는 상당한 딜레이 스프레드(delay spread)가 발생할 수 있으므로 주파수 의존성 채널 추정(frequency dependent channel estimation)을 수행해야 한다. 하지만, 펨토 셀에서는 상관 대역폭(coherence bandwidth)이 매우 크다고 가정할 수 있다. 따라서, 펨토 셀은 매크로 셀의 기존 파일롯 구조를 그대로 유지하면서, 파일롯이 기존의 파일롯 구조에 확산되도록 처리할 수 있다. 이 경우, 파일롯에 사용되는 확산 시퀀스는 상관 대역폭 내에서 블록화된 프로세싱이 가능한 구조일 수 있다. 예를 들어, 전체 시스템 대역폭을 N개의 서브밴드로 구분하는 경우, 확산 시퀀스는 파일롯을 각 서브밴드에 확산시키기 위한 구조를 가질 수 있다.

펨토 셀이 매크로 셀과 동시에 자원을 공유한다면, 펨토 셀에서 전송되는 프리엠블과 같은 동기채널, 기본적인 제어 채널(control channel) (예, IEEE 802.16m의 FCH 등)들은 매크로 셀과 같은 형식으로 전송될 수 있다. 즉, 펨토 셀 자체는 초기 진입하는 단말들에게 새로운 셀로 보이도록 하는 구조를 가질 수 있다. 하지만, 실제 데이터를 주고 받는 구조에 있어서 리가시 자원(legacy resource)을 사용하지 않는 위치에서만 가능하도록 시간을 변형할 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.16m에서 펨토 셀이 리가시 단말을 지원하는 경우에, 펨토 셀은 리가시와 관련된 프리앰블, FCH와 같은 것을 전송할 수 있고, MAP 정보도 전달할 수 있다. 또한, IEEE 802.16m용 프리앰블을 해당 매크로 셀에서의 위치와 동일하게 전송하는 것도 가능하다. 하지만, 실제 데이터를 상/하향으로 전송하는 경우, 펨토 셀은 매크로 셀의 리가시 트래픽이 없는 OFDM 심볼이나 주파수를 사용하여 데이터를 전송하는 것이 좋다. IEEE 16m의 경우에도, 펨토 셀은 매크로 셀의 트래픽이 없는 곳을 골라 서 데이터를 전송하는 것이 좋다. 이는 데이터를 서브프레임 단위로 전송하거나 존 정의(zone definition)를 통해 가능하다. 3GPP LTE의 경우, 펨토 셀은 셀이 사용하는 모든 동기채널과 제어채널을 모두 전송하는 구조여야 한다. 하지만, 실제로 트래픽을 전송하는 과정에서, 펨토 셀은 매크로 셀이 사용하지 않는 영역, 스케줄러가 일부러 배제한 영역, 또는 안테나 빔포밍(beamforming)으로 인해 영향을 덜 받는 영역을 통해서 자원블록(resource block) 단위로 트래픽을 전송할 수 있다. 하지만, 이와 같은 매크로 셀의 실제적인 도움이 없을 경우, 상술한 바와 같이 펨토 셀은 매크로 셀의 무선자원을 임의로 사용하여 트래픽을 전송하게 된다. 이 경우, 확산 인자(spreading factor)를 이용함으로써, 펨토 셀 내에서의 QoS를 도모할 수 있다. 하지만, 이 경우에도 펨토 셀에서의 중요 제어채널은 매크로 셀의 제어채널들과 동기를 맞추어 같은 시간 위치에서 단말에게 수신되도록 동작하는 것이 바람직하다.

2) '배타적 자원 사용(exclusive resource usage)' 방법

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀로부터 할당받은 무선자원을 독자적으로 사용하여 통신을 수행하는 흐름도를 예시한다.

도 6a를 참조하면, 비정규 셀은 정규 셀로부터 비정규 셀이 독립적으로 사용할 수 있는 특정 무선자원을 할당받는다(S610). 즉, 정규 셀은 상기 특정 무선자원을 사용하여 신호를 송수신할 수 없다. 예를 들어, 매크로 셀은 특정 펨토 셀 또는 펨토 셀 그룹이 자유롭게 사용할 수 있는 무선자원을 지정할 수 있다. 상기 무선자원은 부반송파 세트, OFDM 심볼의 조합, 코드 스페이스(space) 또는 이들의 조합일 수 있다. 매크로 셀 내에 펨토 셀이 하나 또는 소수 존재하는 경우에는 특정 무선자원을 상기 펨토 셀에게 배타적으로 할당하는 것은 무선자원의 낭비일 수 있다. 그러나, 매크로 셀 내에 턴-온된 펨토 셀의 개수가 많아지게 되면, 각 펨토 셀이 독자적으로 특정 무선자원을 사용하는 것이 더 높은 공간 효율성을 얻을 수 있다. 무선 자원의 할당은 한 OFDM 심볼 내에서 FDM으로 일부 국소형 자원(localized resource) 또는 분산형 자원(distributed resource) 형식으로 할당될 수 있다. 또한, 시간 축으로는 1개 이상의 연속된 OFDM 심볼을 할당할 수 있다. 하지만, TDD(Time Division Duplex) 형식의 동작을 이용하는 경우, 할당된 OFDM 심볼들이 연속이기 보다는 비연속인 것이 오히려 동작에 효율성을 가질 수 있다. 그리고, 주파수 축으로의 자원 할당은 펨토 셀에서 사용하는 제어채널 구조에 의해서 영향을 받을 수 있다. 펨토 셀의 제어채널이 매크로 셀에서 사용하는 제어채널과 같은 구조를 사용하는 경우, 사용할 수 있는 최소 대역을 할당해줘야 한다. 예를 들어, 5MHz의 시스템 대역을 매크로 셀에서 사용하고 있으며 제어채널이 5MHz를 모두 차지하는 구조라면, 펨토 셀에서 제어채널을 별개로 설계하지 않는 한 펨토 셀에게 할당하는 배타적 자원은 마찬가지로 5MHz 대역을 가져야 한다. 따라서, 배타적인 자원을 통해서, 펨토 셀이 동작하는 경우에 제어채널이 존재하는 위치는 매크로 셀에서 제어채널이 있는 시간/위치와 달라질 수 있다. 또한, 수퍼프레임과 같은 기본적인 프레임 바운더리(frame boundary)에 관한 정의도 달라질 수 있다.

그 후, 비정규 셀은 상기 특정 무선자원을 이용하여 특정 포맷의 프레임을 단말과 송수신할 수 있다(S620). 예를 들어, 펨토 셀이 자유롭게 사용할 수 있는 무선자원이 정의되는 경우, 펨토 셀은 프레임 구조(frame structure)를 새롭게 정의할 수 있다. 본 명세서에서, 프레임은 슬롯, 서브프레임 또는 수퍼 프레임 등과 혼용될 수 있다. 매크로 셀과 펨토 셀은 요구되는 서비스 품질, 쓰루풋, 설계 환경 등이 상이하다. 따라서, 매크로 셀의 프레임 구조를 펨토 셀에 그대로 적용하는 것은 비효율적이다. 이런 이유로, 펨토 셀이 독자적으로 사용할 수 있는 무선자원을 가지고 있다면, 펨토 셀의 통신 환경에 최적화된 프레임 구조를 사용하는 것이 효율적일 수 있다. 이 경우, 펨토 셀의 프레임 구조는 작은 커버리지, 짧은 채널 딜레이, 저전력, 높은 쓰루풋, AWGN 특성을 갖는 플랫 페이딩 채널 특성 등과 같은 펨토 셀의 여러 특성을 고려하여 설계될 수 있다. 따라서, 펨토 셀의 프레임 구조는 매크로 셀의 프레임 구조와 기본적으로 여러 면에서 달라질 것이다. 예를 들어, 방송 정보의 경우, 펨토 셀에서는 사용자 수가 매우 적은 것을 감안하여 몇몇의 최소 제어 정보를 제외하고는 나머지 제어 정보의 전송 여부를 요청 방식(on-demand)에 따르도록 변환할 수 있다. 예를 들어, 펨토 셀은 하향 신호와 상향 제어 채널에 대한 최소 정보만을 규칙적으로 방송할 수 있다. 단말의 개수가 적은 경우, 제어 정보 등을 계속 방송하면서 매번 자원을 낭비하는 것 보다는 소수 단말이 일일이 요청하는 것에 대응하여 필요한 제어 정보를 전달함으로써 남는 무선자원을 트래픽 용으로 활용할 수 있다.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀로부터 독립적인 무선자원을 할당받은 경우에 단말이 데이터를 처리하는 방법을 예시한다.

도 6b를 참조하면, 단말은 상기 비정규 셀이 독립적으로 사용할 수 있는 특 정 무선자원을 통하여 특정 포맷의 프레임을 상기 비정규 셀로부터 수신한다(S630). 그 후, 단말은 상기 비정규 셀의 프레임에 대해 정의된 특정 포맷을 이용하여 상기 프레임을 처리한다(S640). 상기 특정 무선자원 및 특정 포맷의 프레임은 도 6a에서 설명한 것과 동일하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 배타적 무선자원을 이용하여 펨토 셀의 프레임 구조를 정의하는 일 예를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 상기 펨토 셀의 프레임 구조는 적어도 3가지 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 프레임의 맨 처음에 위치할 수 있으며 펨토 셀의 시스템 설정에 따라 크기가 정해진다. 상기 제1 영역은 프리앰블, 참조 신호(reference signal), 방송 정보, 최소 제어 정보, 자원 할당 정보 등을 포함할 수 있다. 제1 영역 내의 정보는 예시적인 것으로서, 제1 영역은 다른 정보를 추가로 포함할 수 있고, 예시된 정보 중 일부는 후술하는 다른 영역에 포함될 수 있다. 제2 영역은 제1 영역 이후에 위치할 수 있으며 제어 채널 및 트래픽을 포함할 수 있다. 상기 제2 영역 내에 있는 제어 채널은 사용자 요청에 따라 크기가 변경될 수 있다. 따라서, 제어 채널의 크기가 줄어든 경우, 남는 영역을 트래픽 전송에 사용할 수 있다. 즉, 제2 영역 내에 있는 제어 채널은 요청 방식(on-demand)으로 크기가 변경될 수 있는 가변 제어 채널 영역을 포함한다. 제3 영역은 제2 영역 이후에 위치할 수 있으며 트래픽 전송을 위한 영역이다.

상기 펨토 셀의 프레임 구조는 상기 정규 셀의 프리앰블로부터 구별되는 별도의 프리앰블을 포함할 수 있다. 즉, 상기 펨토 셀은 배타적 자원 내에 새로운 프 리앰블을 정의할 수 있다. 이 경우, 상기 새롭게 정의된 프리앰블은 채널 추정 기능을 함께 가질 수 있다. 또한, 펨토 셀에서 다운링크 트래픽(DL traffice)과 상향링크 트래픽(UL traffic)이 서로 구분되어서 전송될 수 있다. 그러나, 펨토 셀의 출력 파워와 단말의 출력 파워가 대동소이하므로, 상황에 따라 다운링크 트래픽(DL traffice)과 상향링크 트래픽(UL traffic)을 동시에 전송하는 구조를 가질 수 있다. 또한, 제어 채널들을 더 자주 구현할 수 있고, 제어 채널들은 데이터 채널들과 혼용될 수 있다. 또한 프리앰블로 채널 추정이 충분한 경우에는 그 뒷단에 추가적인 파일롯 오버헤드를 포함하지 않는 구조를 고려할 수 있다. 하나의 OFDM 심볼에 여러 개의 신호가 혼합될 수 있다. 예를 들어, 프리앰블 신호를 전송하는 OFDM 심볼은 다른 제어 채널, 자원 할당 정보 또는 데이터 트래픽 신호를 포함할 수 있다. 하나의 OFDM 심볼에 여러 개의 신호를 다중화하는 것은 단순히 주파수 분할 다중화(frequency division multiplexing; FDM)를 이용할 수 있다. 이와 같이, 하나의 OFDM 심볼에 여러 개의 신호를 다중화하는 것은 펨토 셀에서는 각 제어채널의 파워가 클 필요가 없고 단순한 제어 채널들은 정보량이 많을 필요도 없기 때문이다. 따라서 조그만 채널들을 따로 전송하기 보다는 하나의 OFDM 심볼에 모아서 보낼 수도 있으며, 이들은 서로 결합 코딩(joint coding)이나 별도 코딩(separate coding) 형태로 전송될 수 있다.

매크로 셀 내에 둘 이상의 펨토 셀이 존재하는 경우, 상기 펨토 셀들은 배타적 무선자원을 공유할 수 있다. 이 경우, 상기 펨토 셀들은 자신의 데이터를 상기 배타적 무선자원에 다중화할 수 있다. 만약, 동일한 무선자원을 공유하는 펨토 셀 간에 협력이 가능하다면, 펨토 셀들은 사용하는 무선자원이 주파수/시간 영역에서 직교성이 유지되도록 다중화할 수 있다. 즉, 펨토 셀간의 협력이 가능하다면, 펨토 셀은 주파수 분할 다중화, 시간 분할 다중화 또는 이들의 조합을 이용하여 상기 배타적 무선자원에 자신의 데이터를 다중화할 수 있다. 그러나, 펨토 셀간에 협력이 어렵다면, 펨토 셀은 다른 펨토 셀이 사용하는 무선자원에 대한 정보가 없을 수 있다. 이 경우, 동일한 배타적 무선자원을 공유하는 펨토 셀들은 코드 분할 다중화를 이용하여 자신의 데이터를 다중화할 수 있다. 코드 분할 다중화에 사용되는 코드(시퀀스)는 직교 시퀀스(orthogonal sequence) 또는 상호-상관성이 낮은 시퀀스일 수 있다. 상기 직교 시퀀스는 ZC, CAZAC, 왈쉬, DFT 등의 시퀀스를 포함한다. 상기 상호-상관성이 작은 시퀀스는 PN 계열의 시퀀스를 포함한다. 바람직하게는, 코드 분할 다중화에 사용되는 코드/시퀀스는 펨토 셀간의 간섭을 완전히 없앨 수 있는 직교 시퀀스이다.

펨토 셀이 독자적으로 사용할 수 있는 무선자원이 없다면, 펨토 셀은 매크로 셀이 사용하는 OFDM 신호 구조를 이용하여 단말과 통신을 수행해야 한다. 그러나, 매크로 셀로부터 인접한 OFDM 심볼을 배타적 무선자원으로서 할당받는다면, 펨토 셀은 매크로 셀과 다른 파라미터를 갖는 OFDM 심볼을 사용할 수 있다. 예를 들어, 매크로 셀의 OFDM 심볼이 갖는 CP (예, 4.69~16.67us, 3GPP LTE 시스템) 보다 더 작은 CP 길이를 가질 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 펨토 셀에 사용되는 OFDM 심볼은 0.5~2us의 CP를 가질 수 있다. 또한, 펨토 셀은 더 작은 OFDM 심볼 (예, 32~256 FFT 크기)을 사용함으로써 공간 효율성을 개선할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 기지국의 블록도를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 기지국은 일반적으로 제어 시스템(802), 기저대역 프로세서(804), 전송 회로(806), 수신 회로(808), 다중안테나(810) 및 네트워크 인터페이스(812)를 포함한다. 수신 회로(808)는 단말로부터 전송된 무선 신호를 다중안테나(810)를 통해 수신한다. 바람직하게는, 저잡음 증폭기 및 필터(미도시)가 신호를 증폭하고 광대역 간섭을 제거한다. 하향변환(downconversioin) 및 디지털화 회로(미도시)는 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향변환하고, 이를 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화 한다.

기저대역 프로세서(804)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 수신 신호로부터 정보 또는 데이터 비트를 추출한다. 상기 처리는 복조, 디코딩, 에러 정정 등을 포함한다. 기저대역 프로세서(804)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP)로 구현된다. 그 후, 수신 정보는 네트워크 인터페이스를 경유하여 무선네트워크를 통해 전송되거나 기지국이 서비스하는 다른 단말로 전송된다. 네트워크 인터페이스(812)는 중앙 네트워크 제어기 및 공중 교환 전화망(PSTN)에 연결될 수 있는 무선 네트워크의 일부를 형성하는 회선 교환망과 상호작용한다.

전송 측에서, 기저대역 프로세서(804)는 음성, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 제어 시스템(802)의 통제 하에 네트워크 인터페이스(812)로부터 수신하고 전송을 위해 데이터를 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 전송 회로(806)로 입력된다. 전송 회로(806)에서, 인코딩된 데이터는 희망 전송 주파수 또는 주파수들을 가지는 반송파에 의해 변조된다. 전력 증폭기(미도시)는 변 조된 반송파 신호를 전송에 적절한 수준으로 증폭한다. 증폭된 신호는 다중안테나(810)로 전달된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 단말의 블록도를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 단말은 제어 시스템(902), 기저대역 프로세서(904), 전송 회로(906), 수신 회로(908), 다중 안테나(910) 및 사용자 인터페이스 회로(912)를 포함할 수 있다. 수신 회로(908)는 정보를 포함하는 무선 신호를 하나 이상의 기지국으로부터 다중안테나(910)를 통해 수신한다. 바람직하게는 저잡음 증폭기 및 필터(미도시)가 신호를 증폭하고 광대역 간섭을 제거한다. 그 후, 하향변환 및 디지털화 회로(미도시)는 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 필터링된 수신 신호를 하향변환한다. 그 후, 상기 신호는 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다. 기저대역 프로세서(904)는 수신 신호로부터 정보 또는 데이터 비트를 추출하기 위해서 디지털화된 수신 신호를 처리한다. 상기 처리는 복조, 디코딩, 에러 정정 동작을 포함한다. 기저대역 프로세서(904)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP) 및 주문형 집적 회로(ASIC)로 구현된다.

전송 측에서, 기저대역 프로세서(904)는 음성, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 제어 시스템(902)의 통제 하에 사용자 인터페이스(812)로부터 수신하고 전송을 위해 데이터를 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 전송 회로(906)로 입력된다. 전송 회로(906)에서, 인코딩된 데이터는 희망 전송 주파수 또는 주파수들을 가지는 반송파에 의해 변조된다. 전력 증폭기(미도시)는 변조된 반송파 신호를 전송에 적절한 수준으로 증폭한다. 증폭된 신호는 다중안테 나(910)로 전달된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 송신기의 블록도를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 송신기 구조는 기지국을 기준으로 설명되었지만, 당업자는 상향 및 하향 전송을 위해 도시된 구조를 사용할 수 있음을 알 것이다. 또한, 전송 구조는 이에 한정되지는 않지만 코드 분할 다중 접속(CDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 시간 분할 다중 접속(TDMA), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)를 포함하는 다양한 다중 접속 구조를 나타내도록 의도되었다.

초기에, 네트워크는 단말로 전송할 데이터를 기지국으로 전송한다. 비트 스트림인 스케쥴링된 데이터는 데이터 스크램블 모듈(1004)을 사용하여 데이터와 연관된 피크 대 평균 전력 비를 감소시키는 방식으로 스크램블된다. 스크램블된 데이터에 대한 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 CRC 부가 모듈(1006)로 결정하고 스크램블된 데이터에 첨부한다. 단말에서 데이터의 복구 및 에러 정정을 용이하게 하기 위해, 채널 인코더 모듈(1008)을 사용하여 채널 코딩을 수행한다. 채널 코딩에 의해 데이터에 효과적으로 리던던시를 더할 수 있다. 채널 인코더 모듈(1008)은 터보 인코딩 기술을 사용할 수 있다.

처리된 데이터 비트는 선택된 기저대역 변조에 의존하여 매핑 모듈(1014)에 의해 해당 심볼로 체계적으로 매핑된다. 직교 진폭 변조(QAM) 또는 직교 위상 쉬프트 키(QPSK) 변조 형태가 사용될 수 있다. 비트 그룹은 진폭및 위상 컨스텔레이션에서의 위치를 나타내는 심볼로 매핑된다. 그 후, 심볼 블럭은 공간 시간 코드(STC) 인코더 모듈(1018)에 의해 처리된다. STC 인코더 모듈(1018)은 선택된 STC 인코딩 모드에 따라 심볼을 처리하고, 기지국의 다중 송신 안테나(810)의 수에 해당하는 N개의 출력을 제공할 것이다. STC 인코더 모듈(1018)로부터 출력된 심볼 스트림은 IFFT 처리 모듈(1020)에 의해 역푸리에 변환된다. 그 후, 프리픽스(prefix) 및 RS 부가 모듈(1022)은 역푸리에 변환된 신호에 CP (cyclic prefix) 및 RS를 부가한다. 그 후, 디지털 상향변환(DUC) 모듈 및 디지털 대 아날로그(D/A) 변환 모듈(1024)은 앞에서 처리된 신호를 중간 주파수로 디지털 영역에서 상향변환하고 아날로그 신호로 변환한다. 그 후, 상기 아날로그 신호는 RF 모듈(1026) 및 다중안테나(810)를 통해 희망 RF 주파수에서 동시에 변조, 증폭 및 전송된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 수신기의 블록도를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 수신기 구조는 단말을 기준으로 설명되었지만, 당업자는 상향 및 하향 전송을 위해 도시된 구조를 사용할 수 있음을 알 것이다. 전송신호가 다중 송신 안테나(910)에 도착하면, 각각의 신호는 해당 RF 모듈(1102)에 의해 복조 및 증폭된다. 편의상, 수신기에 있는 다중 수신 경로 중 한 경로만을 도시하였다. 아날로그 대 디지털(A/D) 변환 및 하향변환 모듈(DCC)(1104)은 디지털 처리를 위해 아날로그 신호를 디지털화하고 하향변환한다. 디지털화된 신호는 수신 신호 수준에 기초하여 RF 모듈(1102)에서 증폭기 이득을 제어하기 위해 자동 이득 제어 모듈(AGC)(1106)에 사용될 수 있다.

또한, 디지털화된 신호는 동기화 모듈(1108)에 공급된다. 동기화 모듈(1108)은 대략적인 동기를 수행하는 "Coarse Sync." 모듈(1110), 미세 동기를 수행하는 "Fine Sync." 모듈(1112) 및 주파수 오프셋이나 도플로 효과를 추정하는 모 듈(1120)을 포함할 수 있다. 동기화 모듈(1108)에서 출력된 결과는 프레임 정렬 모듈(1114), 주파수 오프셋/도플러 보정 모듈(1118)에 공급된다. 정렬된 프레임은 프리픽스 제거 모듈(1116)에 의해 CP가 제거된다. 그 후, CP가 제거된 데이터는 FFT 모듈(1122)에 의해 푸리에 변환된다. RS 추출 모듈(1130)은 프레임 내에 분산되어 있는 RS 신호를 추출하여 채널 추정 모듈(1128)로 공급한다. 그 후, 채널 재구성 모듈(1126)은 채널 추정 결과를 이용하여 무선 채널을 재구성한다. 채널 추정은 기지국이 사용하는 STC 인코딩에 따라 STC 디코더(1132)가 심볼을 디코딩하고 전송 비트에 해당하는 추정을 복구할 수 있는 충분한 채널 응답 정보를 제공한다. 수신한 신호에서 얻은 심볼 및 각 수신 경로에 대한 채널 추정 결과는 STC 디코더(1132)에 제공되고, 전송된 심볼을 복구하기 위해 각 수신 경로에 STC 디코딩을 수행한다. STC 디코더(1132)는 BLAST 기반 전송을 위한 최대 유사 디코딩(MLD)을 구현할 수 있다. STC 디코더(1132)의 출력은 전송 비트 각각을 위한 로그 유사비(LLR)일 수 있다. STC 디코딩된 심볼은 심볼 디-인터리버 모듈(1134)을 통해 원래 순서의 심볼로 정렬된다. 그 후, 디-매핑 모듈(1136) 및 비트 디-인터리버 모듈(1138)은 심볼을 비트 스트림을 매핑한 후에 디-인터리빙을 수행한다. 레이트 디-매칭 모듈(1140)에 의해 처리된 비트 스트림은 스크램블된 데이터 및 CRC 체크섬을 복구하기 위해서 채널 디코더 모듈(1142)로 제공된다. 채널 디코더 모듈(1142)은 터보 디코딩을 사용할 수 있다. CRC 모듈(1144)은 종래의 방식으로 CRC 체크섬을 제거하고 스크램블된 데이터를 체크한다. 그 후, CRC 체크된 데이터는 역스크램블링 모듈(1146)에 의해 원래의 데이터(1148)로 복구된다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수 재사용율을 1로 하더라도 셀 가장자리의 쓰루풋을 증대시킬 수 있다. 또한, 어그리게이션을 통해 인접 셀로 인한 간섭을 능동적으로 해소할 수 있다. 또한, 주파수 재사용율 1인 경우를 지원하기 위한 MCS 테이블 구조를 제공할 수 있다. 또한, 어그리게이션을 적용하기 위해 정보를 제어 채널을 통해 전송하는데 소요되는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로 본 발명은 펨토 셀과 같이 임의로 턴-온/오프(turn-on/off)가 가능한 비정규 셀이 자원을 사용하는 방법에 적용될 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 펨토 셀과 매크로 셀의 구성을 예시하는 도면이다.

도 2는 OFDMA 시스템을 지원하는 정규 셀 내에서 중계기가 사용하는 무선자원 구조를 예시하는 도면이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀의 무선자원을 공유하여 데이터를 하향 전송하는 일 예를 나타낸다.

도 3b 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀의 무선자원을 공유하여 데이터를 하향 전송한 경우에 단말이 데이타를 처리하는 방법을 예시한다.

도 4 및 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 공유하는 매크로 셀의 OFDMA 무선자원에 데이터 확산을 이용하여 채널을 생성하는 방법을 예시한다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀로부터 할당받은 무선자원을 독자적으로 사용하여 통신을 수행하는 흐름도를 예시한다.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 펨토 셀이 매크로 셀로부터 독립적인 무선자원을 할당받은 경우에 단말이 데이터를 처리하는 방법을 예시한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 배타적 무선자원을 이용하여 펨토 셀의 프레임 구조를 정의하는 일 예를 나타낸다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국의 블록도의 예다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 단말의 블록도의 예다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 송신기의 블록도의 예다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용될 수 있는 수신기의 블록도의 예다.

Claims (28)

1. 직교 주파수 분할 다중 접속을 지원하는 무선 통신 시스템에서 비정규 셀이 통신을 수행하는 방법에 있어서,

   상기 비정규 셀에 특정한 확산 시퀀스를 사용하여 데이터를 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산시키는 단계; 및

   상기 확산된 데이터를 정규 셀과 공유하는 무선자원을 이용하여 단말로 전송하는 단계를 포함하고,

   상기 확산 시퀀스는 상기 정규 셀로부터의 간섭의 양을 줄이고 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해 조절되는 가변 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 확산된 데이터는 상기 정규 셀의 하향 신호에 대해 요구되는 신호 품질을 보장하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 확산된 데이터가 둘 이상인 경우, 상기 둘 이상의 확산된 데이터는 서로 간에 무선자원을 공유하지 않는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 데이터를 확산시키는 단계는, 데이터 종류에 따라 서로 다른 길이의 확산 시퀀스를 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 비정규셀은 인접한 비정규 셀과 서로 다른 확산 시퀀스를 사용하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 데이터가 동기 채널 또는 제어 채널을 통해 전송되는 경우, 상기 동기 채널 또는 제어 채널은 상기 정규 셀의 해당 채널과 동일한 형식을 이용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 비정규 셀은 펨토 셀 또는 피코 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
8. 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 지원하는 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 처리 방법에 있어서,

   상기 비정규 셀에 특정한 확산 시퀀스를 사용하여 시간, 주파수 또는 시간/주파수 영역으로 확산된 데이터를 비정규 셀이 정규 셀과 공유하는 무선자원을 이용하여 상기 비정규 셀로부터 수신하는 단계; 및

   상기 데이터를 역확산시키는 단계를 포함하고,

   상기 확산 시퀀스는 상기 정규 셀로부터의 간섭의 양을 줄이고 서비스 품질(QoS)을 보장하기 위해 조절되는 가변 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 데이터 처리 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 확산된 제2 데이터는 상기 정규 셀의 제1 데이터에 대해 요구되는 신호 품질을 보장하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 확산된 제2 데이터가 둘 이상인 경우, 상기 둘 이상의 확산된 제2 데이터는 서로 간에 무선자원을 공유하지 않는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 확산된 제2 데이터는, 데이터 종류에 따라 서로 다른 길이의 확산 시퀀스를 적용함으로써 생성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 비정규셀은 인접한 비정규 셀과 서로 다른 확산 시퀀스를 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
13. 제8항에 있어서,

    상기 데이터가 동기 채널 또는 제어 채널을 통해 수신되는 경우, 상기 동기 채널 또는 제어 채널은 상기 정규 셀의 해당 채널과 동일한 형식을 이용하여 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
14. 제8항에 있어서,

    상기 비정규 셀은 펨토 셀 또는 피코 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
15. 무선 통신 시스템에서 비정규 셀이 통신을 수행하는 방법에 있어서,

    정규 셀로부터 상기 비정규 셀이 독립적으로 사용할 수 있는 특정 무선자원을 할당받는 단계; 및

    상기 특정 무선자원을 이용하여, 특정 포맷의 프레임을 단말과 송수신하는 단계를 포함하는 통신 수행 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 가변 제어 채널 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
17. 제15항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 채널 추정 기능을 수행하는 프리앰블을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
18. 제15항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 동일한 OFDM 심볼에 둘 이상의 서로 다른 제어 채널을 다중화하고 있는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
19. 제15항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 동일한 OFDM 심볼에 제어 채널 및 데이터 트래픽을 다중화하고 있는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
20. 제15항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임에 사용된 OFDM 심볼은 순환전치(cyclic prefix)의 길이가 0.5 내지 2us인 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
21. 제15항에 있어서,

    상기 특정 무선자원은 주파수 분할 다중화, 부분 주파수 분할 다중화, 시 분할 다중화 및 코드 분할 다중화 중에서 적어도 하나 이상의 방법을 사용하여 다른 비정규 셀과 공유되는 것을 특징으로 하는 통신 수행 방법.
22. 무선 통신 시스템에서 단말의 데이터 처리 방법에 있어서,

    상기 비정규 셀이 독립적으로 사용할 수 있는 특정 무선자원을 통하여 특정 포맷의 프레임을 상기 비정규 셀로부터 수신하는 단계;

    상기 비정규 셀의 프레임에 대해 정의된 특정 포맷을 이용하여 상기 프레임을 처리하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
23. 제22항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 가변 제어 채널 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
24. 제22항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 채널 추정 기능을 수행하는 프리앰블을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
25. 제22항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 동일한 OFDM 심볼에 둘 이상의 서로 다른 제어 채널을 다중화하고 있는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
26. 제22항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임은 동일한 OFDM 심볼에 제어 채널 및 데이터 트래픽을 다중화하고 있는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
27. 제22항에 있어서,

    상기 특정 포맷의 프레임에 사용된 OFDM 심볼은 순환전치(cyclic prefix)의 길이가 0.5 내지 2us인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
28. 제22항에 있어서,

    상기 특정 무선자원은 주파수 분할 다중화, 부분 주파수 분할 다중화, 시 분할 다중화 및 코드 분할 다중화 중에서 적어도 하나 이상의 방법을 사용하여 다른 비정규 셀과 공유되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.

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