KR20090109046A

KR20090109046A - Ｔｄｄ 방식에 따른 프레임 전송 방법

Info

Publication number: KR20090109046A
Application number: KR1020080128321A
Authority: KR
Inventors: 문성호; 노민석; 권영현; 곽진삼; 김동철; 한승희; 이현우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-10-19
Also published as: US8526337B2; WO2009128643A3; US20110032853A1; WO2009128643A2

Abstract

TDD(Time Division Duplex) 방식에 따른 프레임은 서로 다른 비율의 상향링크 서브프레임 대 하향링크 서브프레임을 갖는 프레임들을 포함한다. 서로 다른 크기의 TDD 프레임을 가지는 복수의 TDD 시스템이 공존하는 경우에도 TDD 시스템들 간에 상향링크 전송과 하향링크 전송이 중복되지 않도록 하여 간섭을 방지할 수 있다.

Description

ＴＤＤ 방식에 따른 프레임 전송 방법{METHOD FOR TRANSMITTING FRAME ACCORDING TO TIME DIVISION DUPLEX}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TDD(Time Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템에서 다른 TDD 시스템과의 공존에 관한 것이다.

무선통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 무선 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준은 광대역 무선 접속(broadband wireless access)을 지원하기 위한 기술과 프로토콜을 제공한다. 1999년부터 표준화가 진행되어 2001년 IEEE 802.16-2001이 승인되었다. 이는 'WirelessMAN-SC'라는 단일 반송파(single carrier) 물리계층에 기반한다. 이후 2003년에 승인된 IEEE 802.16a 표준에서는 물리계층에 'WirelessMAN-SC' 외에'WirelessMAN-OFDM'과 'WirelessMAN-OFDMA'가 더 추가되었다. IEEE 802.16a 표준이 완료된 후 개정된(revised) IEEE 802.16-2004 표준이 2004년 승인되었다. IEEE 802.16-2004 표준의 결함(bug)과 오류(error)를 수정하기 위해 'corrigendum'이라는 형식으로 IEEE 802.16-2004/Cor1이 2005년에 완료되었다. IEEE 802.16-2004/Cor1을 기반으로 한 표준 규격을 IEEE 802.16e 또는 WiMAX 라 한다.

현재, IEEE 802.16 광대역 무선 접속 워킹 그룹(Broadband Wireless Access Working Group)에서는 IEEE 802.16e를 기반으로 새로운 기술 규격인 IEEE 802.16m 표준에 대한 표준화가 진행되고 있다. IEEE 802.16m 표준은 새로운 시스템뿐만 아니라, 기존 IEEE 802.16e 표준을 유연하게 지원할 것을 요구하고 있다. IEEE 802.16m 시스템은 TDD를 기반으로 한다. 즉, 상향링크 전송과 하향링크 전송이 동일한 주파수 대역에서 서로 다른 시간에 이루어진다.

다양한 무선통신 시스템들이 배치됨에 따라, 다른 시스템들간의 공존이 문제가 되고 있다. 즉, 동일한 영역/시간에 복수의 시스템들이 서비스를 제공하는 것이다. 특히, 복수의 TDD 시스템들이 공존하기 위해서는 동일한 시간에 하향링크 전송과 상향링크 전송이 이루어지지 않도록 하는 것이 중요하다. 다른 TDD 시스템들간에 하향링크 전송과 상향링크 전송이 중복되면 간섭으로 인해 데이터 손실이 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 간섭 방지를 위해 심벌 천공이나 시간 지연 등의 방법을 사용할 수 있으나, 이는 주파수 효율(spectral efficiency)이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다른 TDD 시스템들간의 공존을 위한 프레임 구조를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 TDD(Time Division Duplexing) 방식에 따른 프레임 전송 방법은 적어도 하나의 하향링크 서브프레임, 스위칭 포인트 및 적어도 하나의 상향링크 서브프레임을 포함하는 제 1 프레임을 설정하는 단계, 적어도 하나의 하향링크 서브프레임, 스위칭 포인트 및 적어도 하나의 상향링크 서브프레임을 포함하는 제 2 프레임을 설정하는 단계, 및 상기 제 1 프레임 또는 상기 제2 프레임을 전송하는 단계를 포함한다. 상기 제1 프레임에 포함되는 하향링크 서브프레임 대 상향링크 서브프레임의 비율과 상기 제2 프레임에 포함되는 하향링크 서브프레임 대 상향링크 서브프레임의 비율은 다르다.

서로 다른 크기의 TDD 프레임을 가지는 복수의 TDD 시스템이 공존하는 경우에 TDD 시스템들 간에 상향링크 전송과 하향링크 전송이 중복되지 않도록 하여 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 천공이 필요한 OFDM 심벌의 수를 최소화하여 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다. 무선통신 시스템(10)는 적어도 하나의 기지국(11; Base Station, BS)을 포함한다. 각 기지국(11)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(15a, 15b, 15c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 단말(12; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device), PDA(personal digital assistant), 무선 모뎀(wireless modem), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(11)은 일반적으로 단말(12)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink, DL)는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 전송기는 기지국의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 전송기는 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다.

이하에서 고려되는 TDD(Time Division Duplex) 구조는 특정한 시스템에 한정되지 않으며, 단지 설명을 명확하게 하기 위해 IEEE((Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16m 시스템의 TDD 구조가 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution) TTDD 시스템과 공존하는 경우를 예를 들어 설명한다. IEEE 802.16m은 IEEE 802.16e의 진화이다. 3GPP LTE은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access)를 채용한다.

IEEE 802.16m 시스템과 LTE TDD 시스템을 선택한 이유는 IEEE 802.16m 시스템의 경우에는 5ms의 주기로 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임이 포함되는 프레임 구조를 가지고 있으나, LTE TDD 시스템의 경우에는 5ms와 10m의 주기를 가지는 프레임의 구성이 모두 가지고 있기 때문이다.

도 2는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조를 나타낸다. TDD 프레임은 8개의 서브프레임(Subframe, SF0, SF1, SF2, SF3, SF4, SF5, SF6, SF7)을 포함한다. 각 서브프레임은 상향링크 또는 하향링크 전송을 위하여 사용될 수 있다. 서브프레임은 6개의 OFDM 심벌(S0, S1, S2, S3, S4, S5) 또는 5개의 OFDM 심벌(S0, S1, S2, S3, S4)로 구성될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다. 이하에서 6개의 OFDM 심벌로 구성된 서브프레임을 타입-1 서브프레임이라 하고, 5개의 OFDM 심벌로 구성된 서브프레임을 타입-2 서브프레임이라 한다. TDD에서, 각 서브프레임이 동일한 주파수에서 서로 다른 시간에 상향링크 또는 하향링크로 사용된다. 즉, TDD 프레임내의 서브프레임들은 시간영역에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임으로 구분된다. 하향링크 서브프레임들과 상향링크 서브프레임들 중 적어도 하나는 타입-2 서브프레임이다.

하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임 사이에는 상향링크에서 하향링크로의 전환 또는 하향링크에서 상향링크로의 전환을 위한 아이들 시간인 TTG(transmit/receive transition gap)/RTG(receive/transmit transition gap)가 배치되며, TTG/RTG는 스위칭 포인트(switching point) 또는 아이들 프레임이라고도 한다.

이하에서는 IEEE 802.16e 표준을 기본으로, WiMAX 프로파일(Profile)에 사용되는 파라미터의 일부를 추출한 TDD 구조를 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조로 정의한다. 다음 표 1은 IEEE 802.16e 시스템의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 파라미터를 나타낸다.

상기 파라미터에 의한 TDD 프레임 구조는 다음과 같은 특징을 가진다. (1) 5 ms 의 프레임 길이를 가진다. (2) 표 1의 OFDM 파라미터 중 CP(Cyclic Prefix) 길이는 1/8 Tu 길이를 가진다. (3) 하나의 프레임은 8개의 서브프레임으로 구성된다. (4) 상향링크과 하향링크의 구분은 서브프레임 단위로 한다.

여기서, CP는 유효 심볼 주기(Useful Symbol Period)인 최종 Tg의 복사본으로, 유효 심볼 시간(Useful Symbol Time, Tu)에 대한 비율로 나타낼 수 있다.

도 3은 3GPP LTE 시스템의 TDD 프레임 구조를 나타낸다. 이는 3GPP TS 36.211 V8.2.0 (2008-03) "Technical Specification; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation (Release 8)"의 4.2절을 참조할 수 있다.

도 3을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 2개의 하프-프레임(half-frame)으로 구성된다. 하프-프레임은 10개(subframe #0 ~ subframe #9)의 서브프레임으로 구성된다. 서브프레임은 정규(normal) CP에서 7개의 OFDM 심벌로 구성될 수 있고, 확장(extended) CP에서 6개의 OFDM 심벌로 구성될 수 있다.

상향링크과 하향링크의 구분은 서브프레임 단위로 하며, 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임은 스위칭 포인트(switching point)에 의해 분리된다. 스위칭 포인트는 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임 사이에서, 상향링크 및 하향링크를 분리시키는 특정 주기(period)이다. 무선 프레임에는 적어도 하나의 스위칭 포인트가 존재한다. 스위칭 포인트는 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), GP(Guard Period) 및 UpPTS(Uplink Pliot Time Slot)을 포함한다. DwPTS는 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. GP는 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 보호구간이다.

표 2은 LTE TDD 시스템에서 상향링크 서브프레임과 하향링크 서브프레임의 배치에 따른 설정 가능한 프레임의 구조를 나타낸다. 'D'는 하향링크 서브프레임, 'U'는 상향링크 서브프레임, 'S'는 스위칭 포인트 즉, DwPTS+GP+UpPTS를 나타낸다.

Configuration 0~2는 5ms의 스위칭 포인트 주기로 하향링크와 상향링크가 바뀌는 구성이고, configuration 3~6은 10ms의 스위칭 포인트 주기로 하향링크와 상향링크가 바뀌는 구성이다.

표 3는 LTE 시스템에서 고려되는 DwPTS, GP, UpPTS의 구성 방법이다. Ts는 샘플링 타임(sampling time)을 의미하며 1/(15000 * 2048) (sec)으로 계산된다.

정규 CP의 경우에는 9가지의 가능한 조합이, 확장 CP의 경우에는 7가지의 가능한 조합이 가능하다.

IEEE 802.16m 시스템과 LTE 시스템의 공존(coexistence)을 위해 상기와 같은 상이한 프레임을 어떤 방식으로 설정할지 문제된다. 왜냐하면, 이종 시스템에서 상향링크 전송과 하향링크 구간이 겹쳐지면 간섭이 발생할 수 있기 때문이다. IEEE 802.16m과 LTE 시스템의 공존을 위해서는 동일한 시간에 IEEE 802.16m은 상향링크(또는 하향링크) 전송을 수행하고, LTE 시스템은 하향링크(또는 상향링크) 전송을 수행하는 것을 방지할 필요가 있다.

도 4는 프레임 오프셋을 이용한 공존 방법을 나타낸다. IEEE 802.16m의 프레임이 LTE 시스템의 5ms 스위칭 포인트 주기를 갖는 프레임과 공존하기 위한 프레임 오프셋을 이용한다. 프레임 오프셋을 이용하여 두 시스템 간의 하향링크 전송 구간과 상향링크 전송 구간을 최대한 일치시키고, 일부 구간에서 천공(puncturing)을 통해 하향링크 구간과 상향링크 구간의 중복을 방지한다. 방식(Scheme) 1은 IEEE 802.16m의 하향링크의 시작점을 맞추어 주는 방식으로 두 시스템의 프레임 간의 시간차를 프레임 오프셋 1로 정의한다. 방식 2는 IEEE 802.16m의 상향링크의 시작점을 LTE의 UpPTS 혹은 GP의 시작점에 맞추어 주는 방식이다. 프레임 오프셋 2는 두 시스템의 프레임 간의 시간차를 나타낸다. 이때, IEEE 802.16m의 OFDM 파라미터와 LTE의 OFDM 파라미터의 차이로 인해 일부 구간에서 OFDM 심벌 천공이 필요하다.

방식 1과 2에서 사용되는 LTE의 5ms 주기의 세가지 DL/UL 비율에 따른 IEEE 802.16m의 DL/UL 비율 및 천공이 필요한 OFDM 심벌들의 수를 표로 정리하면 다음과 같다.

기존 IEEE 802.16m TDD 프레임은 더 큰 반복 주기를 가지는 3GPP LTE TDD 프레임과 공존하는 경우를 고려하지 못하고 있다.

이하에서는, 더 긴 주기를 가지는 LTE 프레임의 DL과 UL의 배치를 적절하게 분할하여 작은 주기를 갖는 IEEE 802.16m의 프레임의 크기에 맞춰진 가상 프레임(Virtual Frame)을 정의하여, 상호 공존의 문제를 해결하는 방법을 개시한다. 또한, IEEE 802.16m TDD 프레임과 LTE TDD의 10ms의 구성을 가지는 configuration 3, 4, 5, 6번의 프레임이 공존하는 경우에서의 적용 방법을 제안한다.

IEEE 802.16m의 프레임 구조가 3GPP LTE TDD 시스템의 configuration 3, 4, 5, 6와 공존할 때, 하향링크와 상향링크의 반복 주기가 다름으로 인해서 IEEE 802.16m의 프레임 전송시 하향링크과 상향링크간의 상호 간섭을 줄이기 위해 천공하는 OFDM 심벌의 수가 증가하게 된다.

도 5는 5ms의 반복 주기를 갖는 LTE TDD 프레임과 IEEE 802.16m 프레임의 공존을 나타낸다. 빗금친 부분은 하향링크 구간을 나타낸다. 정규 CP를 갖는 LTE TDD configuration 0의 경우에 LTE가 1:3의 DL/UL 비율을 가진다. 이때, 첫번째 하향링크 서브프레임(502)과 스위칭 포인트(503)를 합한 구간의 길이는 2000us가 된다. 5ms 내에서 IEEE 802.16m의 DL과 UL의 비율을 2:6이나 3:5로 구성하고, 두 프레임 사이의 적절한 프레임 오프셋을 찾는다면, IEEE 802.16m의 하향링크 구간이나 상향링크 구간이 LTE의 상향링크 구간 또는 하향링크 구간과 겹치는 일이 발생하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 천공되는 OFDM 심벌이 존재하지 않을 수 있다.

도 6은 10ms의 반복 주기를 갖는 LTE TDD 프레임과 IEEE 802.16m 프레임의 공존을 나타낸다. 10 ms의 반복 주기를 가지는 3GPP LTE configuration 3과 5 ms의 반복 주기를 가지는 IEEE 802.16m 프레임이 공존하는 경우를 보면, LTE의 앞의 5ms 부분과 겹치는 IEEE 802.16m의 프레임에 대해서는 천공되는 OFDM 심벌이 없지만, 뒤의 5ms 부분에서는 많은 OFDM 심볼의 천공이 불가피함을 보여준다.

이제 가상 프레임을 이용한 다른 TDD 시스템들간의 공존에 대해 기술한다.

TDD 프레임은 적어도 하나의 하향링크 서브프레임과 적어도 하나의 상향링크 서브프레임이 반복되는 단위로 정의한다. T1의 프레임 크기를 가지는 TDD 프레임 구조 1과 T1의 정수(n) 배인 T2 (=T1 * n) 의 프레임 크기를 가지도록 설계된 TDD 프레임 구조 2가 공존하는 경우에, 가상 프레임(virtual frame)은 TDD 프레임 구조 2를 T1의 크기로 잘라서 만들어 놓은 프레임으로 정의할 수 있다. n개의 가상 프레임을 순서에 맞도록 연속으로 배치하였을 때, 완전한 TDD 프레임 구조 2를 나타낼 수 있어야 한다. 따라서 가상 프레임은 큰 크기의 프레임에 대해서만 정의될 수 있다.

도 7은 가상 프레임의 조합의 일 예를 나타낸다. 5ms의 TDD 프레임과의 공존을 위한 3GPP LTE TDD의 configuration 3의 경우에 가능한 가상 프레임의 10가지 조합을 나타낸다. 본 예에서는 LTE의 한 서브프레임 단위로 쉬프트해가면서 가상 프레임의 조합을 구성하였으나, OFDM 심볼 단위 혹은 샘플링 타임 단위로의 쉬프트를 통한 가상 프레임의 구성도 가능하다.

LTE TDD에서의 10ms 프레임 구조에 대해 가상 프레임은 5ms 단위로 설정가능하고, 가상프레임은 서로 다른 configuration으로 구성가능하다. 예를 들어, IEEE 802.16m의 프레임 길이가 5ms임을 고려할 때, 가상 프레임은 IEEE 802.16m의 프레임으로 해석 가능하고, 연속된 IEEE 802.16m 프레임은 서로 다른 TDD configuration (DL/UL의 서로 다른 비율) 적용이 가능하다. 이때, 가상 프레임은 상향링크만 이루어지는 경우 또는 하향링크만 이루어지는 경우도 포함한다.

< 가상 프레임에 시작 시점에 프레임 동기를 맞추는 방법 >

T1의 주기를 가지는 TDD 프레임 구조 1이 T1의 정수(n) 배인 T2 (= T1 * n) 의 주기를 가지도록 설계된 TDD 프레임 구조 2와 공존하는 경우에, TDD 프레임 구조 1의 시작 시점을 n개 중의 임의의 가상 프레임의 시작 시점과 맞추는 방법이다. 이는 적절한 가상 프레임의 구성이 선택되었다고 가정했을 경우에 두 시스템간의 DL과 UL의 어긋남으로 인한, 심벌 천공을 줄여 주파수 효율(spectral efficiency)을 향상시킬 수 있다.

< 가상 프레임의 설정 방법 >

T1의 주기를 가지는 TDD 프레임 구조 1이 T1의 정수(n) 배인 T2 (= T1 * n) 의 주기를 가지도록 설계된 TDD 프레임 구조 2와 공존하는 경우에, TDD 프레임 구조 1의 DL과 UL의 배치와 가장 유사한 형태의 DL과 UL의 배치가 이루어지도록 가상 프레임을 구성할 수 있다. 두 시스템 간의 DL과 UL의 어긋남으로 인한 심벌 천공을 줄여 주파수 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다. 보다 구체적으로는, DL과 UL 간의 스위칭 포인트의 수를 동일하도록 가상 프레임을 구성할 수 있다.

예를 들어, TDD 프레임 구조 1이 하나의 스위칭 포인트를 가지는 경우에, TDD 프레임 구조 2의 가상 프레임도 하나의 스위칭 포인트를 갖도록 구성한다. 또 다른 방법으로는, TDD 프레임 구조 1의 프레임이 DL부터 시작한다면 가상 프레임이 DL부터 시작되도록 구성할 수 있다. TDD 프레임 구조 1의 프레임이 UL부터 시작한다면 가상 프레임이 UL부터 시작되도록 구성할 수 있다.

< 프레임 마다 다른 DL/UL 구성을 가져가는 방법 >

T1의 주기를 가지는 TDD 프레임 구조 1이 T1의 정수(n) 배인 T2 (=T1 * n) 의 주기를 가지도록 설계된 TDD 프레임 구조 2와 공존하는 경우에, TDD 프레임 구조 1은 매 프레임마다 다른 DL 대 UL 비율의 프레임을 가질 수 있어야 하며, 이는 n 번째 프레임마다 반복되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 3GPP LTE TDD의 경우에 10ms의 반복 주기를 가지고, IEEE 802.16m이 5ms의 반복 주기를 가지므로, IEEE 802.16m의 프레임 구성은 짝수번째(even) 프레임에서는 DL/UL의 비율이 a:b를 가지고, 홀수번째(odd) 프레임에서는 c:d의 비율을 가지도록 구성될 수 있다. 이때, 짝수번째 프레임과 홀수번째 프레임이 가질 수 있는 DL 대 UL의 비율은 5ms 프레임이 가질 수 있는 모든 경우의 DL 대 UL의 비율을 가질 필요는 없다. 10ms의 반복 주기를 가지는 LTE TDD 프레임의 구성 방법에 따라서 몇 가지 방법으로 제한된다면 시스템의 오버헤드를 줄일 수 있다.

구체적으로는 5ms의 반복 주기를 가지는 시스템의 가능한 DL/UL 구성 테이블을 그대로 유지하고, 매 프레임마다 프레임 구성에 관한 제어정보를 전송하여 DL 대 UL의 비율을 수신기에 알려주는 방법이 있다. 다른 방법으로는 5ms의 반복 주기를 가지는 시스템의 가능한 DL/UL 구성 테이블에 공존하는 더 큰 시스템의 프레임 사이즈에 맞는 DL/UL 구성 요소를 추가하고 사용되는 DL/UL 구성에 대해서는 초기 네트워크 진입 시에 알려주는 방법이 있다.

< 가상 프레임 단위의 DL/UL 구성 및 이 조합을 통한 공존방법 >

T1의 주기를 가지는 TDD 프레임 구조 1이 T1의 정수 배인 T2 (=T1 * n) 의 주기를 가지도록 설계된 TDD 프레임 구조 2와 공존하는 경우에, 구성된 가상 프레임 x (x = 1, 2, …, n)과 프레임 구조 1이 최소의 천공된 심벌(punctured symbol) 수를 가지도록 프레임 구조 1의 DL/UL 구성 및 가상 프레임 x와 프레임 구조 1과의 최적의 프레임 오프셋 값을 설정할 수 있다. 이들 n개의 설정 방법을 조합하면 프레임 구조 1이 프레임 구조 2와 공존하는 최적의 방법을 찾을 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.16m가 3GPP LTE TDD 시스템과 공존한다면, LTE의 5ms 주기를 가지는 configuration 0, 1, 2에 대한 가능한 IEEE 802.16m의 DL:UL 비율의 정리된 결과와 configuration 3, 4, 5, 6에 대해서 configuration 0, 1, 2의 조합을 통해서 가능한 16m의 DL:UL 비율을 구할 수 있다.

표 5는 LTE TDD 구성에 따라 IEEE 802.16m의 가능한 DL/UL 비율을 나타낸 것이다.

Configuration 0, 1, 2의 경우에는 기존 기술에서 공존을 위한 IEEE 802.16m의 최적의 DL:UL 비율 및 프레임 오프셋으로 결정되어진 값으로 볼 수 있다. Configuration 3의 경우에는 서브프레임 0~4까지를 가상 프레임 1으로 잡고, 서브프레임 5~9까지는 가상 프레임 2로 잡으면, 가상 프레임 1에 대해서는 configuration 0에서 구한 바와 같이 (2:6)과 (3:5)의 DL:UL 비율로 최적의 공존을 가져올 수 있으며, 가상 프레임 2에 대해서는 모든 프레임이 DL로만 구성된 (8:0)의 구성으로 최적의 공존을 가져올 수 있다. 따라서, 이 두 가상 프레임의 독립적인 최적 프레임 설정 방법의 조합인 (2:6)+(8:0) 혹은 (3:5)+(8:0) 의 설정을 통해서 천공된 심벌의 수가 최소가 되는 구성이 가능하다. 마찬가지로, configuration 3의 경우에는 서브프레임 9,0~3 까지를 하나의 가상 프레임 1로 설정하고, 나머지 서브프레임 4~8까지를 가상 프레임 2로 설정하고, 가상 프레임 1에 대해서는 configuration 0에서 찾았던 (3:5), (4:4), 혹은 (5:3)을 사용하고, 가상 프레임 2에 대해서는 (8:0)의 DL/UL 조합 구성을 통해서 최적 설정을 찾을 수 있다. Configuration 5의 경우에도 비슷한 방법으로 가능하다. 특별히 configuration 6의 경우에는 가상 프레임의 설정을 서브프레임 단위가 아닌 OFDM 심벌 단위로 설정해야 최적의 설정 조합을 찾을 수 있다. 첫번째 가상 프레임의 경우에는 서브프레임 1의 S 프레임의 GP부터 시작하거나 UpPTS에서 시작되도록 잡아주고, 이에 대응되어 두번째 가상 프레임의 경우에는 서브프레임 6의 S 프레임의 GP 혹은 UpPTS에서 시작되도록 잡아주고, configuration 0과 configuration 1의 설정 방법을 각각에 적용하면 최적의 조합을 얻어낼 수 있다. 따라서, 가능한 DL:UL 조합의 비율은 총 6가지로 (2:6) + (3:5), (2:6) + (4:4), (2:6) + (5:3), (3:5) + (3:5), (3:5) + (4:4), 혹은 (3:5) + (5:3)이다.

따라서, IEEE 802.16m 프레임의 구성 정보 설계 시 LTE TDD와의 공존을 고려하여 기존의 5ms의 주기에 대한 DL/UL 구성에 표 6와 같이 10ms의 주기에 대한 DL/UL 구성이 포함된다. 표 6은 10ms 주기의 LTE TDD 프레임과의 공존을 고려한 IEEE 802.16m의 DL:UL 설정을 나타낸다.

표 7은 표 6과 비교하여 LTE TDD 프레임과의 공존시 configuration 6를 위해서 지원되는 DL/UL 구성을 2가지로 줄인 구성의 예이다.

도 8은 LTE TDD의 configuration 4와 공존하기 위한 IEEE 802.16m 프레임 구조를 나타낸다. IEEE 802.16m 확장 프레임의 시작점은 LTE TDD 프레임에 포함되는 연속적인 하향링크 서브프레임들이 시작되는 지점으로 정의한다. 4:4의 DL/UL 비율을 갖는 기존 IEEE 802.16m 프레임 구조는 동일한 프레임 구조가 반복되므로 대칭적 프레임 구성이 된다. 이에 의하면, 하향링크 서브프레임들만으로 이루어진 제2 하프-프레임과 공존하기 위해, 제2 하프-프레임과 중복되는 IEEE 802.16m 프레임의 상향링크 구간은 천공된다.

이와 비교하여, LTE TDD에 포함되는 서브프레임 9,0~3를 짝수번째 프레임으로 설정하고, 나머지 서브프레임 4~8까지를 홀수번째 프레임으로 설정한 상태에서, 상기 표 5에 나타난 바와 같이, (2:6)+(8:0), (4:4)+(8:0) 또는 (3:5)+(8:0)으로 IEEE 802.16m 프레임을 정의하면 심벌 천공이 불필요하다. 짝수번째 프레임과 홀수번째 프레임은 2개의 프레임을 나타내기 위한 것으로 그 순서에 제한이 있는 것은 아니아. 짝수번째 프레임과 홀수번째 프레임의 총 길이는 10ms가 되며, 짝수번째 프레임과 홀수번째 프레임을 포함하는 길이 10ms의 새로운 프레임을 확장 프레임(extended frame)이라 한다. 여기서는, (4:4)+(8:0)로 설정된 IEEE 802.16m 프레임을 예시적으로 나타내고 있으며, 2개의 서로 다른 DL/UL 비율을 갖는 프레임들이 반복되는 점에서 비대칭적 프레임 구조라 한다. 확장 프레임의 시작점은 연속적인 하향링크 서브프레임들이 나타나는 시작점으로 하고, 이때, 프레임 오프셋은 LTE TDD 프레임의 시작점(이를 LTE 기준 시간(reference time) 이라 한다)에서부터 확장 프레임의 시작점사이의 구간이 된다.

여기서는, LTE TDD configuration 4에 대해 예시적으로 기술하고 있으나, configuration 3, 5에 대해서도 동일한 방법을 적용할 수 있다.

도 9는 LTE TDD의 configuration 6과 공존하기 위한 IEEE 802.16m 프레임 구조를 나타낸다. 확장 프레임은 짝수번째 프레임과 홀수번째 프레임을 포함하고, 짝수번째 프레임은 4:4의 DL/UL 비율을 갖고, 홀수번째 프레임은 3:4의 DL/UL 비율을 갖는다. 2개의 서로 다른 DL/UL 비율을 갖는 프레임들이 반복되는 점에서 비대칭적 프레임 구조가 된다. 확장 프레임의 시작점은 연속적인 하향링크 서브프레임들 중 연속되는 하향링크 서브프레임들의 수가 많은 지점의 시작점(여기서는 짝수번째 프레임의 시작점)으로 한다. 이때, 프레임 오프셋은 LTE 기준 시간에서부터 확장 프레임의 시작점사이의 구간이 된다.

도 8 및 9에서와 같이 IEEE 802.16m의 10ms 프레임인 확장 프레임을 정의하는 경우 최적의 천공된 심벌의 수를 유지하기 위한 DL/UL 비율은 다음의 표와 같이 정리될 수 있다. 표 8은 LTE TDD configuration에 따른 확장 프레임의 가능한 DL/UL 비율이다.

표 9는 주기의 LTE TDD 프레임과의 공존을 고려한 IEEE 802.16m 확장 프레임의 DL:UL 설정 값을 나타낸다.

따라서, IEEE 802.16m 프레임을 위한 제어정보를 설계하기 위해서는, 표 6 또는 표 7의 10ms 프레임에 대한 DL/UL 비율을 고려하거나, 표 9의 10ms 프레임에 대한 설정 정보를 고려하는 것이 필요하다. 5ms 프레임 또는 10ms 프레임의 DL/UL 비율에 대한 정보는 표 6, 7 및 9에서 언급된 조합들 또는 그 부분 집합으로 구성될 수 있다.

다른 TDD 네트워크와의 공존을 위해 비대칭 DL/UL 비율을 갖는 프레임을 제안한다. 보다 구체적인 구성은 표 6, 7, 및 9를 통해 예시하고 있다. 제안된 비대칭 프레임 구조에 의하면, 5 ms 또는 10 ms 단위로 선택적인 구성이 가능하다. 프레임 설정 정보는 브로드캐스트 메시지나 시스템 정보의 일부로써 기지국이 단말에게 알려줄 수 있다. 다른 TDD 네트워크와의 공존에 대한 지시도 상기 설정 정보와 함께 또는 별도로 전송될 수 있디.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신을 위한 장치를 나타낸다. 무선 통신을 위한 장치는 단말의 일부일 수도 있고, 기지국의 일부일 수도 있다. 무선통신을 위한 장치(50)는 프레임 설정부(Frame Configuration Unit, 52), 송수신기(transceiver, 54) 및 안테나(59)를 포함한다. 무선통신을 위한 장치(50)가 전송기로써 동작할 때, 프레임 설정부(52)는 프레임 설정 정보에 따라 다른 네트워크와 공존을 위한 TDD 프레임을 설정한다. 송수신기(54)는 TDD 프레임을 전송한다. 또한, 프레임 설정부(52)는 설정된 TDD 프레임에 대한 프레임 설정 정보를 수신기로 보낸다. 무선통신을 위한 장치(50)가 수신기로써 동작할 때, 프레임 설정부(52)는 프레임 설정 정보에 따라 설정된 상기 TDD 프레임을 수신한다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸다.

도 2는 IEEE 802.16m 시스템의 프레임 구조를 나타낸다.

도 3은 3GPP LTE 시스템의 TDD 프레임 구조를 나타낸다.

도 4는 프레임 오프셋을 이용한 공존 방법을 나타낸다.

도 5는 5ms의 반복 주기를 갖는 LTE TDD 프레임과 IEEE 802.16m 프레임의 공존을 나타낸다.

도 6은 10ms의 반복 주기를 갖는 LTE TDD 프레임과 IEEE 802.16m 프레임의 공존을 나타낸다.

도 7은 가상 프레임의 조합의 일 예를 나타낸다.

도 8은 LTE TDD의 configuration 4와 공존하기 위한 IEEE 802.16m 프레임 구조를 나타낸다.

도 9는 LTE TDD의 configuration 6과 공존하기 위한 IEEE 802.16m 프레임 구조를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신을 위한 장치를 나타낸다.

Claims

TDD(Time Division Duplex) 방식에 따른 프레임 전송 방법에 있어서,

적어도 하나의 하향링크 서브프레임, 스위칭 포인트 및 적어도 하나의 상향링크 서브프레임을 포함하는 제 1 프레임을 설정하는 단계;

적어도 하나의 하향링크 서브프레임, 스위칭 포인트 및 적어도 하나의 상향링크 서브프레임을 포함하는 제 2 프레임을 설정하는 단계; 및

상기 제 1 프레임 또는 상기 제2 프레임을 전송하는 단계를 포함하되,

상기 제1 프레임에 포함되는 하향링크 서브프레임 대 상향링크 서브프레임의 비율과 상기 제2 프레임에 포함되는 하향링크 서브프레임 대 상향링크 서브프레임의 비율은 다른 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 프레임과 상기 제2 프레임은 연속적인 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 프레임의 길이와 상기 제2 프레임의 길이는 동일한 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 프레임의 길이와 상기 제2 프레임의 길이는 5ms인 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에 포함되는 하향링크 서브프레임과 상향링크 서브프레임은 복수의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼로 구성된 것을 특징으로 하는 프레임 전송 방법.