KR20170119733A - 무선 시스템들에 대한 멀티캐리어 동작 - Google Patents

Abstract

기지국과 관련된 주 캐리어 및 적어도 하나의 보조 캐리어를 갖는 멀티캐리어 무선 환경에서 가입자국이 네트워크 진입을 수행하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 기지국에 의해 서비스되는 영역에서 캐리어를 감지하는 단계 및 캐리어가 주 캐리어인지 또는 보조 캐리어인지를 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 결정하는 단계가 감지된 캐리어가 보조 캐리어가 아니라 주 캐리어인 것을 확인하는 경우에 네트워크 진입을 수행하는 단계를 더 포함한다.

Description

무선 시스템들에 대한 멀티캐리어 동작{MULTI-CARRIER OPERATION FOR WIRELESS SYSTEMS}

<관련 출원들의 상호 참조>

본 발명의 내용은 본 명세서에 참고로 포함되는, 2008년 3월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/035,363호와 관련된다.

본 발명의 내용은 본 명세서에 참고로 포함되는, 2002년 5월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/141,013호(현재 미국 특허 제7,492,737호)와도 관련된다.

<발명의 분야>

본원은 일반적으로 무선 통신 기술들에 관한 것으로서, 구체적으로는 무선 시스템들의 멀티캐리어 동작들에 관한 것이다.

무선 접속을 통해 데이터를 전송하는 서비스들에 대한 수요가 근년에 증가하였고, 계속 증가할 것으로 예측된다. 셀룰러 이동 전화 또는 기타 이동 전화, 개인 통신 시스템(PCS) 및 디지털 또는 고화질 텔레비전(HDTV)을 통해 데이터를 전송하는 응용들이 포함된다. 이러한 서비스들에 대한 수요가 증가하고 있지만, 데이터를 전송할 수 있는 채널 대역폭은 제한되어 있다. 따라서, 이러한 제한된 대역폭을 통해 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 데이터를 고속 전송하는 것이 바람직하다.

채널을 통해 고속 데이터를 전송하기 위한 하나의 가능한 접근법은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)(OFDM)를 이용하는 것이다. 고속 데이터 신호들은 서브캐리어 주파수들("서브캐리어들")로서 알려진 무선 주파수(RF) 신호 내의 각각의 주파수들을 통해 병렬로 전송되는 수십 또는 수백 개의 저속 신호로 분할된다. 서브캐리어들의 주파수 스펙트럼들은 오버랩(overlap)되며, 따라서 이들 간의 간격이 최소화된다. 서브캐리어들은 또한 서로 직교하며, 따라서 이들은 통계상으로 독립적이고, 크로스토크를 발생시키지 않거나 서로 간섭하지 않는다. 결과적으로, AM/FM(진폭 또는 주파수 변조)과 같은 종래의 단일 캐리어 송신 방식들에서보다 채널 대역폭이 훨씬 더 효율적으로 사용된다.

채널 대역폭의 보다 효율적인 사용을 제공하는 또 하나의 접근법은 다수의 안테나를 갖는 기지국을 이용하여 데이터를 전송한 후에 다수의 수신 안테나를 갖는 원격국을 이용하여 전송 데이터를 수신하는 것이며, 이는 다중입력-다중출력(Multiple Input-Multiple Output)(MIMO)이라고 한다. 각각의 안테나들에 의해 전송되는 신호들 사이에 공간 다이버시티가 존재하도록 데이터가 전송될 수 있으며, 그에 의해 안테나들의 수를 증가시킴으로써 데이터 용량이 증가할 수 있다. 대안으로서, 각각의 안테나들에 의해 전송되는 신호들 사이에 시간 다이버시티가 존재하도록 데이터가 전송되며, 그에 의해 신호 페이딩이 감소한다.

무선 시스템에서 다수의 캐리어를 사용하는 개념은 공지 개념이다. 다수의 캐리어는 음성 및 고속 데이터 응용들과 같은 서비스들의 풍부한 포트폴리오를 최종 사용자에게 제공하는 가능성을 제공한다. 그러나, 이 분야에서는 네트워크 성능 및 효율을 개선하기 위해 그러한 무선 시스템들을 위한 특정 운영 기술들 및 방법들을 개발하는 것이 필요하다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 또한 BS와 관련된 복수의 주 캐리어(primary carrier) 및 적어도 하나의 보조 캐리어(secondary carrier)를 갖는 멀티캐리어 무선 환경에서 SS가 네트워크 진입을 수행하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 주 캐리어들 중 하나의 주 캐리어를 통해 전송된 제어 정보를 SS에서 수신하는 단계; SS에서 제어 정보를 처리하여, 네트워크 진입이 주 캐리어들 중 하나의 주 캐리어 또는 복수의 주 캐리어 중 다른 주 캐리어를 통해 수행되어야 하는지를 결정하는 단계; 및 결정하는 단계에 기초하여 네트워크 진입을 수행하는 단계를 포함한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 또한, BS와 관련된 주 캐리어 및 적어도 하나의 보조 캐리어를 갖는 멀티캐리어 무선 환경에서, BS가 주 캐리어를 통해 제어 정보를 SS에 전송하는 단계; 및 SS가 제어 정보에 응답하여 보조 캐리어와의 UL 레인징(ranging)을 개시하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 또한, BS와 관련된 주 캐리어 및 적어도 하나의 보조 캐리어를 갖는 멀티캐리어 무선 환경에서, 보조 캐리어 상에서 시스템 정보를 SS에 전송하기 위한 방법으로서, BS가 주 캐리어를 통해 제어 데이터를 SS에 전송하는 단계 - 제어 데이터는 디코딩 정보를 운반함 -; 및 SS가 디코딩 정보에 기초하여 보조 캐리어의 방송 채널을 디코딩하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 BS와 관련된 복수의 주 캐리어 및 적어도 하나의 보조 캐리어를 갖는 멀티캐리어 무선 환경에서, BS내(intra-BS) 핸드오버를 수행하기 위한 방법으로서, BS가 복수의 주 캐리어 중 제1 주 캐리어를 통해 제어 데이터를 SS에 전송하는 단계; 및 SS가 제어 데이터에 응답하여 복수의 주 캐리어 중 제2 주 캐리어로 스위칭하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 또한 SS의 제1 BS로부터 제2 BS로의 핸드오버를 수행하기 위한 방법을 제공하며, 제1 BS는 적어도 하나의 주 캐리어 및 보조 캐리어를 갖는 제1 멀티캐리어 무선 환경을 관리하고, 제2 BS는 적어도 하나의 주 캐리어 및 보조 캐리어를 갖는 제2 멀티캐리어 무선 환경을 관리한다. 이 방법은 제1 BS가 제1 환경 내의 주 캐리어를 통해 제어 데이터를 SS로 전송하는 단계 - 제어 데이터는 제2 무선 환경의 멀티캐리어 구성 정보를 운반함 -; 및 SS가 제어 데이터에 기초하여 서비스들을 위해 제2 BS로 스위칭하는 단계를 포함한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 BS에 의해 서비스되고 주 캐리어 및 보조 캐리어를 갖는 멀티캐리어 무선 환경에서 SS의 슬립 모드(sleep mode)를 관리하기 위한 방법을 더 제공한다. 이 방법은 SS가 데이터 트래픽 지시(indication)에 대하여 주 캐리어 상에서 연속 리스닝(listening) 윈도우들을 모니터링하는 단계를 포함하며, 리스닝 윈도우들 중 어느 하나의 리스닝 윈도우 내의 데이터 트래픽 지시는 SS에 대한 데이터 트래픽, 및 데이터 트래픽이 주 캐리어를 통해 또는 보조 캐리어를 통해 전송될 것인지를 지시한다. 이어서, SS는 데이터 트래픽에 대하여 데이터 트래픽 지시에 의해 지시된 캐리어를 모니터링한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 또한 BS에 의해 서비스되는 무선 멀티캐리어 환경에서 BS에 CQI를 피드백하기 위한 방법을 제공하며, 멀티캐리어 환경은 주 캐리어 및 보조 캐리어를 갖는다. 이 방법은 주 캐리어 및 보조 캐리어를 통해 SS와 BS 사이의 통신을 설정하는 단계를 포함하고, 주 캐리어는 UL 피드백 제어 채널을 설정한다. 이 방법은 SS에서 보조 캐리어와 관련하여 CQI를 생성하는 단계 및 CQI를 UL 피드백 제어 채널을 통해 BS에 전송하는 단계를 더 포함한다.

본 명세서에서 구현되고 광범위하게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 BS에 의해 서비스되는 무선 멀티캐리어 환경에서 CQI를 BS에 피드백하기 위한 방법을 더 포함하고, 멀티캐리어 환경은 주 캐리어 및 보조 캐리어를 갖는다. 이 방법은 주 캐리어 및 보조 캐리어를 통해 SS와 BS 사이의 통신을 설정하는 단계를 포함하고, 보조 캐리어는 UL 피드백 제어 채널을 설정한다. 이 방법은 SS에서 보조 캐리어와 관련하여 CQI를 생성하는 단계 및 CQI를 UL 피드백 제어 채널을 통해 BS에 전송하는 단계를 더 포함한다.

본원의 양태들 및 특징들은 첨부 도면들 및 부록들과 관련된 본 발명의 특정 실시예들에 대한 아래의 설명의 검토시에 이 분야의 통상의 기술자들에게 명확해질 것이다.

이하, 본원의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 단지 예시적으로 설명된다.
도 1은 셀룰러 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 본원의 일부 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 기지국의 블록도이다.
도 3은 본원의 일부 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 무선 단말기의 블록도이다.
도 4는 본원의 일부 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 중계국의 블록도이다.
도 5는 본원의 일부 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 OFDM 송신기 아키텍처의 논리적 분석의 블록도이다.
도 6은 본원의 일부 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 OFDM 수신기 아키텍처의 논리적 분석의 블록도이다.
도 7은 전체 네트워크 아키텍처의 일례인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 1이다.
도 8은 전체 네트워크 아키텍처 내의 중계국인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 2이다.
도 9는 시스템 기준 모델인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 3이다.
도 10은 IEEE 802.16m 프로토콜 구조인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 4이다.
도 11은 IEEE 802.16m MS/BS 데이터 평면 처리 흐름(Data Plane Processing Flow)인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 5이다.
도 12는 IEEE 802.16m MS/BS 제어 평면 처리 흐름인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 6이다.
도 13은 멀티캐리어 시스템을 지원하기 위한 범용 프로토콜 아키텍처인 IEEE 802.16m-08/003rl의 도 7이다.
도 14는 SS가 네트워크 진입 동작을 수행할 때 주요 및 보조 캐리어들을 구별하기 위한 프로세스의 하이 레벨 블록도이다.
도 15는 무선 멀티캐리어 시스템에서 네트워크 진입 동작을 수행하기 위한 단계들을 나타내는 더 상세한 블록도이다.
도 16은 무선 멀티캐리어 동작에서 보조 캐리어들 상에서 시스템 정보를 얻기 위한 방법을 나타내는 블록도이다.
도 17은 무선 멀티캐리어 시스템에서 핸드오버를 수행하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 18은 무선 멀티캐리어 시스템에서 슬립 모드 관리를 수행하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 19는 본 발명의 구현의 제1 예에 따른, 채널 품질에 관한 피드백을 BS에 제공하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 구현의 제2 예에 따른, 채널 품질에 관한 피드백을 BS에 제공하기 위한 프로세스의 블록도이다.
도 21은 본 발명의 구현의 제3 예에 따른, 채널 품질에 관한 피드백을 BS에 제공하기 위한 프로세스의 블록도이다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타내는 데 사용된다.

도면들을 참조하면, 도 1은 다수의 셀(12) 내에서의 무선 통신들을 제어하는 기지국 제어기(BSC)(10)를 도시하며, 셀들은 대응하는 기지국들(BS)(14)에 의해 서비스된다. 일부 구성들에서, 각각의 셀은 다수의 섹터(sector)(13) 또는 존(zone)(도시되지 않음)으로 더 분할된다. 일반적으로, 각각의 BS(14)는 가입자국들(SS)(16)과의 OFDM을 이용한 통신들을 용이하게 하며, 가입자국들은 기지국과 통신할 수 있는 임의의 엔티티(entity)일 수 있고, 대응하는 BS(14)와 관련된 셀(12) 내에 있는 이동 및/또는 무선 단말기들 또는 고정 단말기들을 포함할 수 있다. SS들(16)이 BS들(14)에 대해 이동하는 경우, 이러한 이동은 채널 조건들의 상당한 변동을 유발한다. 도시된 바와 같이, BS들(14) 및 SS들(16)은 통신들을 위한 공간 다이버시티를 제공하기 위해 다수의 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구성들에서, 중계국들(15)은 BS들(14)과 무선 단말기들(16) 간의 통신들을 지원할 수 있다. SS(16)는 임의의 셀(12), 임의의 섹터(13), 임의의 존(도시되지 않음), 임의의 BS(14) 또는 임의의 중계국(15)으로부터 다른 셀(12), 다른 섹터(13), 다른 존(도시되지 않음), 다른 BS(14) 또는 다른 중계국(15)으로 핸드오프될 수 있다(18). 일부 구성들에서, BS들(14)은 백홀(backhaul) 네트워크(11)를 통해 서로 그리고 (모두 도시되지 않은 코어 네트워크 또는 인터넷과 같은) 다른 네트워크와 통신한다. 일부 구성들에서는, 기지국 제어기(10)가 필요하지 않다.

도 2를 참조하면, BS(14)의 일례가 도시되어 있다. BS(14)는 일반적으로 제어 시스템(20), 기저대역 프로세서(22), 송신 회로(24), 수신 회로(26), 다수의 안테나(28) 및 네트워크 인터페이스(30)를 포함한다. 수신 회로(26)는 (도 3에 도시된) SS들(16) 및 (도 4에 도시된) 중계국들(15)에 의해 제공되는 하나 이상의 원격 송신기들로부터 정보를 보유하는 무선 주파수 신호들을 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시되지 않음)가 협력하여 처리를 위해 신호를 증폭하고 신호로부터 광대역 간섭을 제거할 수 있다. 이어서, 하향 변환 및 디지털화 회로(도시되지 않음)가 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한 후에 하나 이상의 디지털 스트림들로 디지털화할 것이다.

기저대역 프로세서(22)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여, 수신 신호 내에서 운반된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 통상적으로 복조, 디코딩 및 에러 정정 동작들을 포함한다. 따라서, 기저대역 프로세서(22)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현된다. 이어서, 수신된 정보는 네트워크 인터페이스(30)를 통해 무선 네트워크에 걸쳐 전송되거나, BS(14)에 의해 서비스되는 다른 SS(16)에 직접 또는 중계국(15)의 도움으로 전송된다.

송신측에서, 기저대역 프로세서(22)는 제어 시스템(20)의 제어하에 네트워크 인터페이스(30)로부터 음성, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하며, 전송을 위해 데이터를 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(24)에 출력되고, 여기서 데이터는 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호들에 의해 변조된다. 전력 증폭기(도시되지 않음)는 변조된 캐리어 신호들을 전송에 적합한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호들을 매칭 네트워크(도시되지 않음)를 통해 안테나들(28)에 전송할 것이다. 변조 및 처리 상세들이 아래에 더 상세히 설명된다.

도 3을 참조하면, 가입자국(SS)(16)의 예가 도시되어 있다. SS(16)는 예를 들어 이동국일 수 있다. BS(14)와 마찬가지로, SS(16)는 제어 시스템(32), 기저대역 프로세서(34), 송신 회로(36), 수신 회로(38), 다수의 안테나(40) 및 사용자 인터페이스 회로(42)를 포함할 것이다. 수신 회로(38)는 하나 이상의 BS들(14) 또는 중계국들(15)로부터 정보를 포함하는 무선 주파수 신호들을 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시되지 않음)가 협력하여 처리를 위해 신호를 증폭하고 신호로부터 광대역 간섭을 제거할 수 있다. 이어서, 하향 변환 및 디지털화 회로(도시되지 않음)가 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한 후에 하나 이상의 디지털 스트림들로 디지털화할 것이다.

기저대역 프로세서(34)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여, 수신 신호 내에서 운반된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 통상적으로 복조, 디코딩 및 에러 정정 동작들을 포함한다. 기저대역 프로세서(34)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현된다. 전송을 위해, 기저대역 프로세서(34)는 제어 시스템(32)으로부터 음성, 비디오, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 전송을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(36)에 출력되며, 변조기가 이 데이터를 이용하여, 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호들을 변조한다. 전력 증폭기(도시되지 않음)는 변조된 캐리어 신호들을 전송에 적합한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호를 매칭 네트워크(도시되지 않음)를 통해 안테나들(40)에 전송할 것이다. 이 분야의 기술자들이 이용 가능한 다양한 변조 및 처리 기술들이 직접 또는 중계국을 통한, SS와 기지국 사이의 신호 전송에 사용된다.

OFDM 변조에서, 송신 대역은 다수의 직교 서브캐리어로 분할된다. 각각의 서브캐리어는 전송될 디지털 데이터에 따라 변조된다. OFDM은 송신 대역을 다수의 서브캐리어로 분할하므로, 캐리어당 대역폭은 감소하고, 캐리어당 변조 시간은 증가한다. 다수의 서브캐리어가 병렬로 송신되므로, 임의의 주어진 서브캐리어 상에서의 디지털 데이터 또는 심벌들(후술함)에 대한 송신 레이트는 단일 캐리어가 사용될 때보다 낮다.

OFDM 변조는 전송될 정보에 대한 고속 푸리에 역변환(Inverse Fast Fourier Transform)(IFFT)의 수행을 이용한다. 복조를 위해, 수신 신호에 대한 고속 푸리에 변환(FFT)의 수행은 전송된 정보를 복원한다. 실제로, IFFT 및 FFT는 이산 푸리에 역변환(IDFT) 및 이산 푸리에 변환(DFT)을 각각 수행하는 디지털 신호 처리에 의해 제공된다. 따라서, OFDM 변조의 특성화 특징은 송신 채널 내의 다수의 대역에 대해 직교 서브캐리어들이 생성된다는 것이다. 변조된 신호들은 비교적 낮은 송신 레이트를 갖고 그들 각각의 대역들 내에 머무를 수 있는 디지털 신호들이다. 개별 서브캐리어들은 디지털 신호들에 의해 직접 변조되지 않는다. 대신에, 모든 서브캐리어들이 IFFT 처리에 의해 동시에 변조된다.

동작시에, OFDM은 적어도 BS들(14)로부터 SS들(16)로의 다운링크 송신에 바람직하게 사용된다. 각각의 BS(14)는 "n"개의 송신 안테나(28)(n>=1)를 구비하고, 각각의 SS(16)는 "m"개의 수신 안테나(40)(m>=1)를 구비한다. 특히, 각각의 안테나들은 적절한 듀플렉서들 또는 스위치들을 이용하는 수신 및 송신에 사용될 수 있으며, 단지 명료화를 위해 그렇게 라벨링된다.

중계국들(15)이 사용될 때, OFDM은 BS들(14)로부터 중계국들(15)로의 그리고 중계국들(15)로부터 SS들(16)로의 다운링크 송신에 바람직하게 사용된다.

도 4를 참조하면, 중계국(15)의 예가 도시되어 있다. BS(14) 및 SS(16)와 마찬가지로, 중계국(15)은 제어 시스템(132), 기저대역 프로세서(134), 송신 회로(136), 수신 회로(138), 다수의 안테나(130) 및 중계 회로(142)를 포함할 것이다. 중계 회로(142)는 중계국(15)이 기지국(14)과 SS들(16) 사이의 통신들을 지원할 수 있게 한다. 수신 회로(138)는 하나 이상의 BS들(14) 및 SS들(16)로부터 정보를 포함하는 무선 주파수 신호들을 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시되지 않음)가 협력하여, 처리를 위해 신호를 증폭하고 신호로부터 광대역 간섭을 제거할 수 있다. 이어서, 하향 변환 및 디지털화 회로(도시되지 않음)가 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한 후에 하나 이상의 디지털 스트림들로 디지털화한다.

기저대역 프로세서(134)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여, 수신 신호 내에서 운반된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 통상적으로 복조, 디코딩 및 에러 정정 동작들을 포함한다. 기저대역 프로세서(134)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 및 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 구현된다.

송신을 위해, 기저대역 프로세서(134)는 제어 시스템(132)으로부터 음성, 비디오, 데이터 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하고, 전송을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(136)에 출력되고, 변조기가 이 데이터를 이용하여, 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호들을 변조한다. 전력 증폭기(도시되지 않음)는 변조된 캐리어 신호들을 전송에 적합한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호를 매칭 네트워크(도시되지 않음)를 통해 안테나들(130)에 전송할 것이다. 전술한 바와 같이, 직접 또는 중계국을 통해 간접적으로 SS와 기지국 사이에 신호를 전송하기 위해 이 분야의 기술자들이 이용가능한 다양한 변조 및 처리 기술들이 이용된다.

도 5를 참조하여, 논리적인 OFDM 송신 아키텍처가 설명된다. 먼저, 기지국 제어기(10)는 다양한 SS들(16)에 전송될 데이터를 직접 또는 중계국(15)의 도움으로 BS(14)에 전송할 것이다. BS(14)는 SS들과 관련된 채널의 품질에 관한 정보를 이용하여, 송신을 위해 데이터를 스케줄링하는 것은 물론, 스케줄링된 데이터를 전송하기 위해 적절한 코딩 및 변조를 선택할 수 있다. 채널의 품질은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 제어 신호들을 이용하여 발견된다. 그러나, 일반적으로, 각각의 SS(16)에 대한 채널의 품질은 채널 진폭(또는 응답)이 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 변하는 정도의 함수이다.

비트들의 스트림인 스케줄링된 데이터(44)는 데이터 스크램블링(scrambling) 논리(46)를 이용하여 데이터와 관련된 피크 대 평균 전력 비를 줄이는 방식으로 스크램블링된다. 스크램블링된 데이터에 대한 순환 중복 검사(CRC)가 CRC 추가 논리(48)를 이용하여 결정되고, 스크램블링된 데이터에 첨부될 수 있다. 이어서, 채널 인코더 논리(50)를 이용하여 채널 코딩을 수행하여, 데이터에 중복을 효과적으로 추가함으로써, SS(16)에서의 복원 및 에러 정정을 용이하게 한다. 게다가, 특정 SS(16)에 대한 채널 코딩은 채널의 품질에 기초할 수 있다. 일부 구현들에서, 채널 인코더 논리(50)는 공지된 터보 인코딩 기술들을 이용한다. 이어서, 레이트 매칭 논리(52)는 인코딩된 데이터를 처리하여, 인코딩과 관련된 데이터 확장을 보상한다.

비트 인터리버(bit interleaver) 논리(54)는 인코딩된 데이터 내의 비트들을 체계적으로 재배열하여, 연속 데이터 비트들의 손실을 최소화한다. 결과적인 데이터 비트들은 맵핑 논리(56)에 의해 선택된 변조 방식에 따라 대응 심벌들로 체계적으로 맵핑된다. 변조 방식은 예를 들어 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation)(QAM), 직교 위상 시프트 키(Quadrature Phase Shift Key)(QPSK) 또는 차동 위상 시프트 키잉(Differential Phase Shift Keying)(DPSK) 변조일 수 있다. 전송 데이터에 대해, 특정 SS에 대한 채널의 품질에 기초하여 변조의 정도가 선택될 수 있다. 심벌 인터리버 논리(58)를 이용하여 심벌들을 체계적으로 재배열하여, 주파수 선택적인 페이딩에 의해 유발되는 주기적인 데이터 손실에 대한 전송 데이터의 면역성을 더 강화할 수 있다.

이 시점에서, 비트들의 그룹들은 진폭 및 위상 성상도(constellation) 내의 위치들을 나타내는 심벌들로 맵핑되었다. 이어서, 공간 다이버시티가 필요할 때, 공간-시간 블록 코드(STC) 인코더 논리(60)가 심벌들의 블록들을 처리하여, 전송 신호들이 간섭에 더 내성이 있고, SS(16)에서 더 쉽게 디코딩되게 하는 방식으로 심벌들을 변경한다. STC 인코더 논리(60)는 인입하는 심벌들을 처리하여, BS(14)에 대한 송신 안테나들(28)의 수에 대응하는 "n"개의 출력을 제공할 것이다. 도 5와 관련하여 전술한 바와 같은 제어 시스템(20) 및/또는 기저대역 프로세서(22)는 STC 인코딩을 제어하기 위한 맵핑 제어 신호를 제공할 것이다. 이 시점에서, "n"개의 출력에 대한 심벌들은, 전송되어 SS(16)에 의해 복원될 수 있는 데이터를 나타내는 것으로 가정한다.

본 예에서는, BS(14)가 2개의 안테나(28)(n=2)를 갖고, STC 인코더 논리(60)가 심벌들의 2개의 출력 스트림을 제공하는 것으로 가정한다. 따라서, STC 인코더 논리(60)에 의해 출력되는 심벌 스트림들의 각각은 이해의 편의를 위해 별개로 도시된 대응하는 IFFT 프로세서(62)에 전송된다. 이 분야의 기술자들은 하나 이상의 프로세서를 이용하여 그러한 디지털 신호 처리를 단독으로 또는 본 명세서에서 설명되는 다른 처리와 함께 제공할 수 있다는 것을 인식할 것이다. IFFT 프로세서들(62)은 각각의 심벌들에 대해 바람직하게 작용하여, 푸리에 역변환을 제공할 것이다. IFFT 프로세서들(62)의 출력은 시간 도메인에서 심벌들을 제공한다. 시간 도메인 심벌들은 프레임들로 그룹화되며, 이 프레임들은 프리픽스(prefix) 삽입 논리(64)에 의해 프리픽스와 연관된다. 결과적인 신호들의 각각은 대응하는 디지털 상향 변환(DUC) 및 디지털/아날로그(D/A) 변환 회로(66)를 통해 디지털 도메인에서 중간 주파수로 상향 변환되고, 아날로그 신호로 변환된다. 이어서, 결과적인 (아날로그) 신호들은 RF 회로(68) 및 안테나들(28)을 통해 원하는 RF 주파수로 동시에 변조되고, 증폭되고, 전송된다. 특히, 의도된 SS(16)에 의해 알려진 파일럿 신호들이 서브캐리어들 사이에 분산된다. SS(16)는 채널 추정을 위해 파일럿 신호들을 이용할 수 있다.

이제, SS(16)가 BS(14)로부터 직접 또는 중계국(15)의 도움으로 전송 신호들을 수신하는 것을 도시하는 도 6을 참조한다. SS(16)의 안테나들(40) 각각에 전송 신호들이 도달할 때, 각각의 신호들은 대응하는 RF 회로(70)에 의해 복조 및 증폭된다. 간명화를 위해, 2개의 수신 경로 중 하나만이 상세히 설명되고 도시된다. 아날로그/디지털(A/D) 변환기 및 하향 변환 회로(72)가 디지털 처리를 위해 아날로그 신호를 디지털화하고 하향 변환한다. 자동 이득 제어 회로(automatic gain control circuit)(AGC)(74)가 결과적인 디지털화된 신호를 이용하여, 수신 신호 레벨에 기초하여 RF 회로(70) 내의 증폭기들의 이득을 제어할 수 있다. 먼저, 디지털화된 신호가 동기화 논리(76)에 제공되며, 이 동기화 논리는 대략 동기화 논리(78)를 포함하고, 이 대략(coarse) 동기화 논리는 여러 개의 OFDM 심벌을 버퍼링하고, 2개의 연속하는 OFDM 심벌 간의 자동 상관을 계산한다. 상관 결과의 최대치에 대응하는 결과적인 시간 인덱스가 정밀 동기화 검색 윈도를 결정하며, 정밀 동기화 논리(80)는 이 윈도를 이용하여, 헤더들에 기초하여 정확한 프레이밍(framing) 시작 위치를 결정한다. 정밀 동기화 논리(80)의 출력은 프레임 정렬 논리(84)에 의한 프레임 획득을 용이하게 한다. 후속 FFT 처리가 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로의 정확한 변환을 제공하기 위해서는 적절한 프레이밍 정렬이 중요하다. 정밀 동기화 알고리즘은 헤더들에 의해 운반된 수신 파일럿 신호들과 공지된 파일럿 데이터의 국지적 사본 사이의 상관에 기초한다. 프레임 정렬 취득이 발생하면, 프리픽스 제거 논리(86)에 의해 OFDM 심벌의 프리픽스가 제거되고, 결과적인 샘플들이 주파수 오프셋 정정 논리(88)로 전송되며, 주파수 오프셋 정정 논리(88)는 송신기 및 수신기 내의 매칭되지 않은 로컬 발진기들에 의해 유발되는 시스템 주파수 오프셋을 보상한다. 바람직하게, 동기화 논리(76)는 주파수 오프셋 및 클럭 추정 논리(82)를 포함하며, 클럭 추정 논리(82)는 헤더들에 기초하여, 전송 신호 상의 그러한 효과들을 추정하고, 그러한 추정치들을 정정 논리(88)에 제공하여 OFDM 심벌들을 적절히 처리한다.

이 시점에서, 시간 도메인의 OFDM 심벌들은 FFT 처리 논리(90)를 이용하여 주파수 도메인으로 변환될 준비가 되어 있다. 그 결과들은 주파수 도메인 심벌들이며, 이들은 처리 논리(92)에 전송된다. 처리 논리(92)는 분산 파일럿 추출 논리(94)를 이용하여 분산 파일럿 신호를 추출하고, 채널 추정 논리(96)를 이용하여 추출 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정치를 결정하며, 채널 재구성 논리(98)를 이용하여 모든 서브캐리어들에 대한 채널 응답들을 제공한다. 서브캐리어들 각각에 대한 채널 응답을 결정하기 위하여, 본질적으로 파일럿 신호는 시간 및 주파수 양자에서 공지된 패턴으로 OFDM 서브캐리어들을 통해 데이터 심벌들 사이에 분산되는 다수의 파일럿 심벌이다. 도 6에서 계속하면, 처리 논리는 수신된 파일럿 심벌들을 소정 시간들에 소정 서브캐리어들에서 예측되는 파일럿 심벌들과 비교하여, 파일럿 심벌들을 전송한 서브캐리어들에 대한 채널 응답을 결정한다. 그 결과들은 파일럿 심벌들을 제공하지 않은 나머지 서브캐리어들 중 전부는 아니더라도 대부분에 대한 채널 응답을 추정하기 위해 보간된다(interpolated). 실제 및 보간된 채널 응답들은 전체 채널 응답을 추정하는 데 사용되며, 이 전체 채널 응답은 OFDM 채널 내의 서브캐리어들 중 전부는 아니더라도 대부분에 대한 채널 응답들을 포함한다.

각각의 수신 경로에 대한 채널 응답들로부터 도출된 주파수 도메인 심벌들 및 채널 재구성 정보는 STC 디코더(100)에 제공되며, STC 디코더(100)는 양쪽 수신 경로에 대해 STC 디코딩을 제공하여 전송 심벌들을 복원한다. 채널 재구성 정보는 각각의 주파수 도메인 심벌들을 처리할 때 전송 채널의 영향들을 제거하기에 충분한 등화(equalization) 정보를 STC 디코더(100)에 제공한다.

복원된 심벌들은 송신기의 심벌 인터리버 논리(58)에 대응하는 심벌 디인터리버(de-interleaver) 논리(102)를 이용하여 순서대로 다시 배치된다. 이어서, 디인터리빙된 심벌들은 디맵핑(de-mapping) 논리(104)를 이용하여 대응하는 비트 스트림으로 복조 또는 디맵핑된다. 이어서, 비트들은 송신기 아키텍처의 비트 인터리버 논리(54)에 대응하는 비트 디인터리버 논리(106)를 이용하여 디인터리빙된다. 이어서, 디인터리빙된 비트들은 레이트 디매칭(de-matching) 논리(108)에 의해 처리되고, 최초 스크램블링된 데이터 및 CRC 체크섬을 복원하기 위해 채널 디코더 논리(110)에 제공된다. 따라서, CRC 논리(112)는 CRC 체크섬을 제거하고, 스크램블링된 데이터를 전통적인 방식으로 체크하고, 이를 디스크램블링 논리(114)에 제공하며, 이 디스크램블링 논리는 공지된 기지국 디스크램블링 코드를 이용하여 디스크램블링하여 최초 전송 데이터(116)를 복원한다.

데이터(116)를 복원함과 병행하여, 채널 품질의 지시를 포함하는 CQI 신호, 또는 적어도, BS(14)에서의 채널 품질에 대한 소정 지식을 도출하기에 충분한 정보가 결정되고, BS(14)에 전송된다. CQI 신호의 전송은 아래에 더 상세히 설명된다. 전술한 바와 같이, CQI는 캐리어 대 간섭 비(CR)는 물론, OFDM 주파수 대역 내의 다양한 서브캐리어들에 걸쳐 채널 응답이 변하는 정도의 함수일 수 있다. 예를 들어, 정보를 전송하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역 내의 각각의 서브캐리어에 대한 채널 이득을 서로에 대해 상대적으로 비교하여, OFDM 주파수 대역에 걸쳐 채널 이득이 변하는 정도를 결정할 수 있다. 변화의 정도를 측정하기 위해 다양한 기술들이 이용 가능하지만, 하나의 기술은 데이터를 전송하는 데 사용되는 OFDM 주파수 대역 전반에서의 각각의 서브캐리어에 대한 채널 이득의 표준 편차를 계산하는 것이다. 일부 실시예들에서, 중계국은 하나의 라디오(radio)만을 이용하여 시분할 방식으로 동작하거나, 대안으로서 다수의 라디오를 포함할 수 있다.

도 1 내지 6은 본원의 실시예들을 구현하는 데 사용될 수 있는 통신 시스템의 하나의 특정 예를 제공한다. 본원의 실시예들은, 그러한 특정 예와 다르지만 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 실시예들의 구현과 일관된 방식으로 동작하는 아키텍처들을 갖는 통신 시스템들을 이용하여 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

이제, 도 7을 참조하면, 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른, 전술한 BS들(14), SS들(16) 및 중계국들(RS)(15) 사이의 무선 통신들을 지원하는 네트워크의 논리적 표현인 예시적인 네트워크 기준 모델이 도시되어 있다. 네트워크 기준 모델은 기능 엔티티들 및 이러한 기능 엔티티들 사이에서 상호 운용성(interoprability)이 달성되는 기준 포인트들을 식별한다. 구체적으로, 네트워크 기준 모델은 SS(16), 액세스 서비스 네트워크(ASN) 및 접속 서비스 네트워크(CSN)를 포함할 수 있다.

ASN은 가입자(예로서, IEEE 802.16e/m 가입자)에게 무선 액세스를 제공하는 데 필요한 네트워크 기능들의 완전한 세트로서 정의될 수 있다. ASN은 하나 이상의 BS들(14) 및 하나 이상의 ASN 게이트웨이(gateway)들과 같은 네트워크 구성요소들을 포함할 수 있다. ASN은 둘 이상의 CSN에 의해 공유될 수 있다. ASN은 아래의 기능들을 제공할 수 있다:

□ SS(16)와의 계층-1 및 계층-2 접속;

□ 가입자 세션들에 대한 인증(authentication), 허가(authorization) 및 세션 어카운팅(session accounting)을 위한 가입자의 홈 네트워크 서비스 제공자((H-NSP)로의 AAA 메시지들의 전송;

□ 가입자의 선호 NSP의 네트워크 발견 및 선택;

□ SS(16)와의 계층 3(L-3) 접속(예로서, IP 어드레스 할당)을 설정하기 위한 중계 기능;

□ 무선 자원 관리.

위의 기능들에 더하여, 휴대 및 이동 환경에 대해, ASN은 아래의 기능들을 더 지원할 수 있다:

□ ASN에 기반을 둔 이동성;

□ CSN에 기반을 둔 이동성;

□ 페이징;

□ ASN-CSN 터널링.

그의 일부에 대해, CSN은 가입자에게 IP 접속 서비스들을 제공하는 네트워크 기능들의 세트로서 정의될 수 있다. CSN은 아래의 기능들을 제공할 수 있다:

□ 사용자 세션들에 대한 MS IP 어드레스 및 엔드포인트(endpoint) 파라미터 할당;

□ AAA 프록시(proxy) 또는 서버;

□ 사용자 가입 프로파일(profile)들에 기초하는 정책 및 승인 제어;

□ ASN-CSN 터널링 지원;

□ 가입자 과금 및 운영자간 결산(inter-operator settlement);

□ 로밍(roaming)을 위한 CSN간 터널링;

□ ASN간 이동성.

CSN은 위치 기반 서비스들, 피어 대 피어(peer-to-peer)를 위한 접속 서비스들, IP 멀티미디어에 대한 프로비저닝(provisioning), 허가 및/또는 접속 서비스들과 같은 서비스들을 제공할 수 있다. CSN은 라우터들, AAA 프록시/서버들, 사용자 데이터베이스들 및 연동 게이트웨이 MS들과 같은 네트워크 구성요소들을 더 포함할 수 있다. IEEE 802.16m의 맥락에서, CSN은 IEEE 802.16m NSP의 일부로서 또는 현존 IEEE 802.16e NSP의 일부로서 배치될 수 있다.

게다가, 향상된 커버리지 및/또는 용량을 제공하기 위해 RS들(15)이 배치될 수 있다. 도 8을 참조하면, 레거시 RS를 지원할 수 있는 BS(14)가 "레거시 존(legacy zone)"에서 레거시 RS와 통신한다. BS(14)는 "16m 존"에서 레거시 프로토콜 지원을 제공할 필요가 없다. 중계 프로토콜 설계는 "레거시 존"에서 사용되는 IEEE 802-16j 프로토콜들과 다를 수도 있지만, IEEE 802.16j의 설계에 기초할 수 있다.

이제, 도 9를 참조하면, SS(16) 및 BS(14) 양자에 적용되고, 매체 액세스 제어(MAC) 공통부 하위 계층(common part sublayer), 수렴 하위 계층(convergenece usblayer), 보안 하위 계층(sercurity sublayer) 및 물리(PHY) 계층을 포함하는 다양한 기능 블록들을 포함하는 시스템 기준 모델이 도시되어 있다.

수렴 하위 계층은 CS SAP를 통해 수신된 외부 네트워크 데이터의, MAC SAP를 통해 MAC CPS에 의해 수신된 MAC SDU들로의 맵핑, 외부 네트워크 SDU들의 분류 및 이들과 MAC SFID 및 CID의 연관, 페이로드(payload) 헤더 억압/압축(PHS)을 수행한다.

보안 하위 계층은 인증 및 보안 키 교환 및 암호화를 수행한다.

물리 계층은 물리 계층 프로토콜 및 기능들을 수행한다.

이제, MAC 공통부 하위 계층이 더 상세히 설명된다. 먼저, 매체 액세스 제어(MAC)는 접속 지향적이라는 것을 알 것이다. 즉, SS(16) 상에서의 서비스들에 대한 맵핑 및 QoS의 변화하는 레벨들의 연관을 위해, "접속들"의 맥락에서 데이터 통신들이 수행된다. 특히, SS(16)가 시스템에 설치될 때 "서비스 흐름들"이 프로비저닝될 수 있다. SS(16)의 등록 직후에, 대역폭을 요청하는 것에 대한 기준을 제공하기 위해 접속들이 이러한 서비스 흐름들과 (서비스 흐름마다 하나의 접속이) 연관된다.

게다가, 고객의 서비스가 변경을 필요로 할 때 새로운 접속들이 설정될 수 있다. 접속은 MAC을 이용하는 피어 수렴 프로세스들 간의 맵핑 및 서비스 흐름 양자를 정의한다. 서비스 흐름은 접속 상에서 교환되는 MAC 프로토콜 데이터 유닛들(PDU)에 대한 QoS 파라미터들을 정의한다. 따라서, 서비스 흐름들은 대역폭 할당 프로세스에 필수적이다. 특히, SS(16)는 (서비스 흐름을 암시적으로 식별하는) 매 접속 기반으로 업링크 대역폭을 요청한다. 대역폭은 MS로부터의 매 접속 요청들 마다 응답하여 승인들의 집합으로서 BS에 의해 MS에 승인될 수 있다.

도 10을 참조하면, MAC 공통부 하위 계층(CPS)은 무선 자원 제어 및 관리(radio resource control and management)(RRCM) 기능들 및 매체 액세스 제어(MAC) 기능들로 분류된다.

RRCM 기능들은 아래와 같은 무선 자원 기능들과 관련된 여러 기능 블록을 포함한다:

□ 무선 자원 관리

□ 이동성 관리

□ 네트워크 진입 관리

□ 위치 관리

□ 유휴 모드(idle mode) 관리

□ 보안 관리

□ 시스템 구성 관리

□ 멀티캐스트 및 방송 서비스(MBS)

□ 서비스 흐름 및 접속 관리

□ 중계 기능들

□ 자기 조직화(self organization)

□ 멀티캐리어

무선 자원 관리

무선 자원 관리 블록은 트래픽 부하에 기초하여 무선 네트워크 파라미터들을 조정하고, 부하 제어(부하 균형화), 승인 제어 및 간섭 제어의 기능도 포함한다.

이동성 관리

이동성 관리 블록은 RAT내(intra-RAT)/RAT간(inter-RAT) 핸드오버(handover)와 관련된 기능들을 지원한다. 이동성 관리 블록은 광고(advertisement) 및 측정을 포함하는 RAT내/RAT간 네트워크 토폴로지 획득을 다루고, 후보 이웃 타겟 BS들/RS들을 관리하며, 또한 MS가 RAT내/RAT간 핸드오버 동작을 수행할지를 결정한다.

네트워크 진입 관리

네트워크 진입 관리 블록은 초기화 및 액세스 절차들을 담당한다. 네트워크 진입 관리 블록은 액세스 절차들, 즉 레인징, 기본 능력 협상, 등록 등 동안에 필요한 관리 메시지들을 생성할 수 있다.

위치 관리

위치 관리 블록은 위치 기반 서비스(location based service)(LBS)의 지원을 담당한다. 위치 관리 블록은 LBS 정보를 포함하는 메시지들을 생성할 수 있다.

유휴 모드 관리

유휴 모드 관리 블록은 유휴 모드 동안에 위치 갱신 동작을 관리한다. 유휴 모드 관리 블록은 유휴 모드 동작을 제어하며, 코어 네트워크 측의 페이징 제어기로부터의 페이징 메시지에 기초하여 페이징 광고 메시지를 생성한다.

보안 관리

보안 관리 블록은 보안 통신을 위한 인증/허가 및 키 관리를 담당한다.

시스템 구성 관리

시스템 구성 관리 블록은 시스템 구성 파라미터들, 및 MS로 전송하기 위한 시스템 파라미터들 및 시스템 구성 정보를 관리한다.

멀티캐스트 및 방송 서비스(MBS)

MBS 블록은 방송 및/또는 멀티캐스팅 서비스와 관련된 관리 메시지들 및 데이터를 제어한다.

서비스 흐름 및 접속 관리

서비스 흐름 및 접속 관리 블록은 액세스/핸드오버/서비스 흐름 생성 절차들 동안에 "MS 식별자들"(또는 국 식별자들 - STID들) 및 "흐름 식별자들"(FID들)을 할당한다. MS 식별자들 및 FID들은 아래에 더 설명된다.

중계 기능들

중계 기능 블록은 멀티홉(multi-hop) 중계 메커니즘들을 지원하기 위한 기능들을 포함한다. 이 기능들은 BS와 액세스 RS 사이에 중계 경로들을 유지하기 위한 절차들을 포함한다.

자기 조직화

자기 조직화 블록은 자기 구성 및 자기 최적화 메커니즘들을 지원하기 위한 기능들을 수행한다. 이 기능들은 자기 구성 및 자기 최적화에 대한 측정치들을 보고하도록 RS들/MS들에 요청하고 RS들/MS들로부터 측정치들을 수신하기 위한 절차들을 포함한다.

멀티캐리어 지원

멀티캐리어(MC) 지원 블록은 공통 MAC 엔티티가 다수의 주파수 채널에 걸치는 PHY 스패닝(spanning)을 제어할 수 있게 한다. 채널들은 상이한 대역폭들(예로서, 5, 10, 20 MHz)을 가질 수 있고, 연속 또는 불연속 주파수 대역들 상에 있을 수 있다. 채널들은 동일한 또는 상이한 듀플렉싱 모드들, 예를 들어 FDD, TDD, 또는 양방향 및 방송 전용 캐리어들의 혼합일 수 있다. 연속 주파수 채널들의 경우, 오버랩된 가드(guard) 서브캐리어들은 데이터 전송에 사용되기 위해 주파수 도메인에 정렬된다.

매체 액세스 제어(MAC)는 아래와 같은 물리 계층 및 링크 제어들과 관련된 기능 블록들을 포함한다:

□ PHY 제어

□ 제어 시그널링

□ 슬립 모드 관리

□ QoS

□ 스케줄링 및 자원 다중화

□ ARQ

□ 조각화/팩킹(fragmentation/packing)

□ MAC PDU 형성

□ 멀티-라디오 공존

□ 데이터 전송

□ 간섭 관리

□ BS간 조정

PHY 제어

PHY 제어 블록은 레인징, 측정/피드백 (CQI) 및 HARQ ACK/NACK와 같은 PHY 시그널링을 다룬다. CQI 및 HARQ ACK/NACK에 기초하여, PHY 제어 블록은 MS에 의해 인식되는 채널 품질을 추정하고, 변조 및 코딩 방식(MCS) 및/또는 전력 레벨의 조정을 통해 링크 적응을 수행한다. 레인징 절차에서, PHY 제어 블록은 전력 조정, 주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋 추정을 이용하여 업링크 동기화를 행한다.

제어 시그널링

제어 시그널링 블록은 자원 할당 메시지들을 생성한다.

슬립 모드 관리

슬립 모드 관리 블록은 슬립 모드 동작을 다룬다. 슬립 모드 관리 블록은 또한 슬립 동작과 관련된 MAC 시그널링을 생성할 수 있으며, 슬립 기간에 따라 적절히 동작하기 위하여 스케줄링 및 자원 다중화 블록과 통신할 수 있다.

QoS

QoS 블록은 각각의 접속에 대해 서비스 흐름 및 접속 관리 블록으로부터 입력된 QoS 파라미터들에 기초하여 QoS 관리를 다룬다.

스케줄링 및 자원 다중화

스케줄링 및 자원 다중화 블록은 접속들의 특성들에 기초하여 패킷들을 스케줄링하고 다중화한다. 접속들의 특성들을 반영하기 위하여, 스케줄링 및 자원 다중화 블록은 각각의 접속에 대한 QoS 블록으로부터의 QoS 정보를 수신한다.

ARQ

ARQ 블록은 MAC ARQ 기능을 처리한다. ARQ-인에이블드 접속들에 대해, ARQ 블록은 MAC SDU를 ARQ 블록들로 논리적으로 분할하고, 각각의 논리적 ARQ 블록을 넘버링한다. ARQ 블록은 또한 피드백 메시지(ACK/NACK 정보)와 같은 ARQ 관리 메시지들을 생성할 수 있다.

조각화/팩킹

조각화/팩킹 블록은 스케줄링 및 자원 다중화 블록으로부터의 스케줄링 결과들에 기초하여 MSDU들의 조각화 또는 팩킹을 수행한다.

MAC PDU 형성

MAC PDU 형성 블록은 BS/MS가 사용자 트래픽 또는 관리 메시지들을 PHY 채널 내로 전송할 수 있도록 MAC PDU를 구성한다. MAC PDU 형성 블록은 MAC 헤더를 추가하며, 서브헤더들을 추가할 수 있다.

멀티-라디오 공존

멀티-라디오 공존 블록은 동일 이동국 상에 공존하는 IEEE 802.16m 및 비-IEEE 802.16m 라디오들의 동시 동작들을 지원하기 위한 기능들을 수행한다.

데이터 전송

데이터 전송 블록은 RS들이 BS와 MS 사이의 경로 상에 존재할 때 전송 기능들을 수행한다. 데이터 전송 블록은 스케줄링 및 자원 다중화 블록 및 MAC PDU 형성 블록과 같은 다른 블록들과 협력할 수 있다.

간섭 관리

간섭 관리 블록은 셀/섹터간 간섭을 관리하기 위한 기능들을 수행한다. 이러한 동작들은 다음을 포함할 수 있다:

□ MAC 계층 동작

□ MAC 시그널링을 통해 전송되는 간섭 측정/평가 보고

□ 스케줄링 및 유연한 주파수 재사용에 의한 간섭 완화

□ PHY 계층 동작

□ 송신 전력 제어

□ 간섭 무작위화(interference randomization)

□ 간섭 제거

□ 간섭 측정

□ Tx 빔형성/사전코딩

BS간 조정

BS간 조정은 정보, 예로서 간섭 측정치를 교환함으로써 다수의 BS의 액션들을 조정하기 위한 기능들을 수행한다. 이러한 기능들은 백본(backbone) 시그널링에 의해 그리고 MS MAC 메시징에 의해 예를 들어 BS들 간의 간섭 측정에 대한 정보를 교환하기 위한 절차들을 포함한다. 정보는 간섭 특성들, 예로서 간섭 측정 결과 등을 포함할 수 있다.

이제, BS(14) 및 SS(16)에서의 사용자 트래픽 데이터 흐름 및 처리를 나타내는 도 11을 참조한다. 대시 화살표(dashed arrow)들은 네트워크 계층으로부터 물리 계층으로의 그리고 그 반대로의 사용자 트래픽 데이터 흐름을 나타낸다. 송신 측에서, 수렴 하위 계층, (존재하는 경우) ARQ 기능, 조각화/팩킹 기능 및 MAC PDU 형성 기능은 네트워크 계층 패킷을 처리하여, 물리 계층으로 전송할 MAC PDU(들)를 형성한다. 수신 측에서, MAC PDU 형성 기능, 조각화/팩킹 기능, (존재할 경우) ARQ 기능 및 수렴 하위 계층 기능은 물리 계층 SDU를 처리하여, 네트워크 계층 패킷들을 형성한다. 실선 화살표들은 CPS 기능들 사이 및 사용자 트래픽 데이터의 처리와 관련된 CPS와 PHY 사이의 제어 프리미티브(primitive)들을 나타낸다.

이제, BS(14) 및 MS(16)에서의 CPS 제어 평면 시그널링 흐름 및 처리를 나타내는 도 12를 참조한다. 송신 측에서, 대시 화살표들은 제어 평면 기능들로부터 데이터 평면 기능들로의 제어 평면 시그널링의 흐름 및 무선 전송될 대응하는 MAC 시그널링(예로서, MAC 관리 메시지들, MAC 헤더/서브헤더)을 형성하기 위한 데이터 평면 기능들에 의한 제어 평면 시그널링의 처리를 나타낸다. 수신 측에서, 대시 화살표들은 수신된 무선 MAC 시그널링의 데이터 평면 기능들에 의한 처리 및 대응하는 제어 평면 시그널링의 제어 평면 기능들에 의한 수신을 나타낸다. 실선 화살표들은 CPS 기능들 사이 및 제어 평면 시그널링의 처리와 관련된 CPS와 PHY 사이의 제어 프리미티브들을 나타낸다. M_SAP/C_SAP 및 MAC 기능 블록들 사이의 실선 화살표들은 네트워크 제어 및 관리 시스템(NCMS)으로의/으로부터의 제어 및 관리 프리미티브들을 나타낸다. M_SAP/C_SAP로의/로부터의 프리미티브들은 BS간 간섭 관리, RAT내/간 이동성 관리 등과 같은 네트워크 관련 기능들, 및 위치 관리, 시스템 구성 등과 같은 관리 관련 기능들을 정의한다.

이제, 멀티캐리어 시스템을 지원하기 위한 범용 프로토콜 아키텍처를 나타내는 도 13을 참조한다. 공통 MAC 엔티티는 다수의 주파수 채널에 걸치는 PHY 스패닝을 제어할 수 있다. 하나의 캐리어 상에서 전송되는 일부 MAC 메시지들은 다른 캐리어들에도 적용될 수 있다. 채널들은 상이한 대역폭들(예로서, 5, 10, 20 MHz)을 가질 수 있고, 연속 또는 불연속 주파수 대역들 상에 있을 수 있다. 채널들은 상이한 듀플렉싱 모드들, 예를 들어 FDD, TDD, 또는 양방향 및 방송 전용 캐리어들의 혼합일 수 있다.

공통 MAC 엔티티는 한 번에 단지 하나의 채널 또는 연속 또는 불연속 채널들에 걸치는 집합을 통한 동작과 같은, 상이한 능력들을 갖는 MS들(16)의 동시 존재를 지원할 수 있다.

제어 신호들은 다른 데이터와 같이 데이터를 심벌들로 변환하는 특정 변조 방식을 이용하여 BS(14)와 SS(16) 간에 무선 매체를 통해 전송된다. 심벌은 한번에 전송되는 정보의 최소 양이다. 심벌은 사용되는 변조 방식에 따라 임의의 수의 비트를 나타낼 수 있지만, 일반적으로는 1 내지 64 비트를 나타내며, 일부 일반적인 변조 방식에서 각각의 심벌은 2 비트를 나타낸다. 사용되는 변조 방식에 관계없이, 단일의 변조된 심벌이 단일의 서브캐리어를 통해 전송되며, 일반적으로 무선 인터페이스를 통해 전송될 수 있는 정보의 최소 양을 나타낸다.

전술한 타입의 무선 통신 시스템은 멀티캐리어 시스템으로서 동작하도록 설계될 수 있다. 멀티캐리어 시스템은 스펙트럼을 상이한 기능들을 제공하는 여러 캐리어로 분할한다. 아래와 같이 두 가지 타입의 캐리어가 정의될 수 있다. 즉:

1. 주 캐리어로서, 이것은 통상적으로 동기화 채널(또는 프리앰블), 모든 시스템 정보, 이웃 BS 정보, 페이징 정보 및 자원 할당/제어 정보를 운반하는 캐리어이다. 제어 정보의 예들은 다음을 포함한다.

a. 특히 대역폭 구성, CP 크기, 멀티캐리어 구성, 시스템 시간, TDD 비율 및 가드 톤(guard tone)과 같은 DL PHY 프레임들/서브프레임들의 디코딩을 위한 본질적인 정적 시스템 와이드 PHY 정보.

b. DL PHY 프레임들/서브프레임들의 디코딩을 위한 본질적인 의사 동적(pseudo-dynamic) 섹터측 PHY 정보. 그 예들은 채널화(다이버시티 존(diversity zone), 로컬화 존, 파일럿 구조 등의 파티셔닝(partitioning)), 레거시/16m 자원 v파티션, 서브프레임 제어 구성 등을 포함한다. SS가 고속 초기 액세스 절차들을 행하기 위한 초기 레인징 영역/코드 정보도 포함할 수 있다.

c. 특히 BSID, 운영자 ID 및 서브네트 ID와 같은 비(non)-PHY 시스템 정보.

d. 특히 핸드오버 파라미터, 전력 제어 파라미터, 고속 피드백 영역 및 레인징 영역과 같은 PHY/MAC 시스템 구성 정보.

e. 이웃 BS 정보(이웃 BS에 대한 c 및 d 정보).

f. 신속 페이징 및 정규 페이징 정보와 같은 페이징 정보.

g. 버스트 할당 관련 정보(특히, MCS, MIMO 모드 자원 위치, 사용자 ID, UL 트래픽 및 UL 전력 제어의 ACK/NAK)와 같은 트래픽 버스트 할당과 관련된 동적 DL 및 UL 자원 할당 및 제어 정보.

2. 보조 캐리어로서, 이것은 해당 캐리어 상의 수퍼프레임 구성에 관한 (위의 b 타입의 정보와 같은) 시스템 정보의 서브세트는 물론, (위의 g 타입의 정보와 같은) 캐리어 내의 각각의 서브프레임의 자원 할당/제어 정보를 운반하는 캐리어이다. 보조 캐리어는 동기화 채널(또는 프리앰블)도 운반할 수 있다.

일반적으로, 스펙트럼 내의 하나 또는 다수의 캐리어가 주 캐리어들로서 지정될 수 있다. 마찬가지로, 스펙트럼 내의 하나 또는 다수의 캐리어가 보조 캐리어로서 지정될 수 있다. SS는 그의 능력에 따라 캐리어들과 상이하게 상호작용한다. 협대역 SS, 즉 한 번에 하나의 캐리어 상에서만 송수신하는 대역폭 능력을 가진 SS가 주 캐리어에 할당된다. 그러나, 광대역 SS, 즉 한 번에 다수의 캐리어 상에서 송수신하는 대역폭 능력을 가진 SS가 하나 이상의 주 캐리어들에 할당되고, 또한 하나 이상의 보조 캐리어들과 상호작용할 수 있다.

특정 구현 예에서, 주 캐리어는 월시(Walsh) 코드를 이용하여 코드 분할 다중화된다. CDMA 2000에서 정의되는 바와 같은 파일럿, 페이징 및 동기화 채널은 주 캐리어 상에서 전송된다. 이러한 채널들은 역호환성의 이유로 1XRTT 오버헤드 채널들과 동일한 구성을 가질 것이다. 주 캐리어는 기존의 IS95, IS95A&B 및 1XRTT 캐리어들에 오버레이(overlay)될 수 있다. 주 캐리어는 음성 및 기타 실시간 서비스들을 사용자들에게 제공하는 데 사용된다. 주 캐리어는 MAC 정보를 SS로 전송하는 데에도 사용될 수 있다.

보조 캐리어(들)는 순방향 링크 상에서 사용자들에게 다양한 타입의 데이터 서비스들을 제공하는 데 사용된다. 보조 캐리어들은 시분할 다중화 또는 코드 분할 다중화될 수 있다. 보조 캐리어들 상에서의 시간 슬롯 또는 코드 공간의 할당은 주 캐리어들 상에서 MAC 채널들에 의해 전송된다.

이동국 또는 고정국일 수 있는 SS가 네트워크 진입을 수행할 때, SS는 BS의 주 캐리어를 이용하여 이를 행한다. 이를 위해, SS는 언제 BS 커버리지 영역에 들어갈지, 어느 캐리어가 주 캐리어인지 그리고 어느 캐리어가 보조 캐리어인지를 결정하려고 시도할 것이다. SS가 주 캐리어와 보조 캐리어를 구별할 수 있기 위하여, SS는 SS가 구별을 행하는 것을 가능하게 하기 위한 캐리어들의 소정의 특성들을 식별하는 논리를 구비한다. 이와 관련하여 여러 가능성이 존재한다:

1. 보조 캐리어들은 프리앰블 또는 동기화 채널이 없다. 이러한 방식으로, SS는 보조 캐리어와의 동기화를 수행할 수 없을 것이다. 주 캐리어들만이 프리앰블 또는 동기화 채널을 가지므로, SS는 주 캐리어와의 동기화를 수행하고, 주 캐리어를 통해 네트워크 진입 절차를 수행할 수 있을 것이다.

2. 보조 캐리어는 프리앰블 또는 동기화 채널을 갖는다. 그러나, 주요 방송 채널과 같은 방송 채널들 중 하나가 존재하지 않는다. SS가 보조 캐리어와의 동기화를 수행할 때, SS는 존재할 것으로 간주되는 방송 채널들을 검색할 것이고, 하나 이상이 누락된 경우, SS는 이것을 보조 캐리어로서 결정할 것이다. 반면, 모든 예상 방송 채널들이 식별되는 경우, SS는 자신이 주 캐리어와의 동기화를 수행한 것으로 결정하며, 네트워크 진입을 진행할 수 있다.

3. 보조 캐리어는 프리앰블/동기화 채널 및 주요 및 보조 방송 채널 양자와 같은 모든 예상된 방송 채널들을 포함한다. 이 예에서, 주요 및 보조 방송 채널들 중 하나 또는 양자는 캐리어가 주 캐리어인지 또는 보조 캐리어인지를 지시하기 위한 제어 정보를 운반한다. 이 예에서, SS는 보조 캐리어와의 동기화를 수행할 것이고, 주요/보조 방송 채널에서 제어 정보를 판독할 것이다. 정보가 캐리어가 보조 캐리어임을 지시하는 경우, MS는 네트워크 진입을 시도하지 않을 것이고, 오히려 주 캐리어를 계속 검색할 것이다.

4. 보조 캐리어는 캐리어가 보조 캐리어임을 SS에 지시하기 위한 정보로 인코딩된 프리앰블 또는 동기화 채널을 포함한다. 그러한 인코딩의 일례는 SS가 주 캐리어와 보조 캐리어를 구별할 수 있게 하기 위한 고유 프리앰블 시퀀스를 제공한다.

도 14는 SS/BS에 의해 네트워크 진입 절차를 수행하기 위해 구현되는 프로세스를 일반적으로 나타낸다.

제1 단계(1400)에서, SS는 스펙트럼의 "스캔"을 수행하여 BS와 관련된 주 캐리어를 식별한다. 이를 행함에 있어서, SS는 먼저 보조 캐리어를 찾을 수 있지만, 이 캐리어는 전술한 옵션들 중 어느 하나를 이용하여 폐기된다. 주 캐리어가 식별되자마자, SS는 주 캐리어의 방송 채널을 스캔하여, SS가 네트워크 진입 절차를 위해 어느 주 캐리어를 사용해야 하는지를 결정하는 것을 돕는 제어 정보를 추출할 것이다. 이것은 단계(1402)에 지시된다. 여러 개의 주 캐리어가 이용 가능하므로, 이들 중 일부는 다른 것들보다 더 적합할 수 있다. 예를 들어, 주 캐리어들 중 하나는 다른 주 캐리어보다 더 많은 부하를 가질 수 있으며, 따라서, 부하 균형화를 위해, SS는 더 적은 부하를 갖는 주 캐리어 상에서 네트워크 진입 절차를 수행한다.

주 캐리어의 방송 채널에서 운반될 수 있는 제어 정보의 예들은 특히 캐리어의 부하 조건, 및 캐리어 상에서 제공되는 서비스 또는 QoS에 관한 정보를 포함한다. SS는 SS의 CPU 상에서 실행되는 소프트웨어로 구현되는 논리를 포함하며, 이 논리는 이 제어 정보에 기초하여 네트워크 진입 절차가 이 주 캐리어 상에서 수행되어야 하는지 또는 다른 주 캐리어 상에서 수행되어야 하는지를 결정한다. 이 논리는 상이한 방식으로 동작할 수 있고, 선택을 행하기 위해 상이한 기준들을 사용할 수 있다. 하나의 옵션은 제어 정보와, 수용 가능한 최저 품질 접속을 나타내는 (예로서, QoS의) 소정의 타겟 값들을 비교하는 것이다. 타겟 값들이 충족되지 않는 경우, SS는 이 주 캐리어를 폐기하고, 더 적합한 주 캐리어를 계속 검색할 것이다.

또 하나의 가능성은 BS와 관련된 모든 다른 주 캐리어들에 대한 제어 정보를 주 캐리어를 통해 방송하는 것이며, 따라서 SS는 이들을 비교하고, 어느 것이 네트워크 진입 및 후속 통신 서비스를 위해 최상인지를 결정할 수 있다.

적절한 주 캐리어가 식별되면, SS는 네트워크 진입 절차를 수행한다. 네트워크 진입 절차는 도 15의 흐름도에 의해 더 상세히 도시된다. 단계들 중 일부는 사용할 주 캐리어의 식별 동안에 부분적으로 또는 완전히 수행될 수 있다는 점에 유의한다.

네트워크 진입 절차는 DL 동기화 단계(1500)로부터 시작하며, 이 단계 동안에 SS는 자신이 데이터를 수신할 수 있도록 하는 데 사용할 적절한 동기화 코드를 결정할 것이다. 단계(1502)에서, SS는 BS에 의해 전송된 시스템 정보를 추출할 것이다. 전송될 수 있는 시스템 정보의 하나의 구체적인 예는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 특정 보조 캐리어들의 할당이다. 단계(1504)에서 UL 레인징/동기화가 수행된다. 이것은 SS가 하나 이상의 레인징 요청 패킷들을 전송할 것을 요구하며, BS는 이들을 처리하여 요청의 타이밍을 식별한다. BS는 특히 시간 및 전력 조정 정보를 SS에 제공하는 레인징 응답 패킷으로 응답한다.

단계(1506)에서 인증 및 보안 관계가 설정된다. 이 프로세스는 BS가 SS를 검증할 수 있게 하는 데이터 교환은 물론, 보안 통신 링크의 설정을 포함한다. 단계(1508)에서, SS는 자신의 각각의 능력에 대한 정보를 BS에 전송하며, 따라서 BS는 SS가 이용 가능하게 될 수 있는 서비스들/통신 프로토콜들 및 특징들의 타입을 알게 된다. 단계(1510)에서 네트워크 진입이 종료되며, 이제 네트워크와의 접속이 설정된다.

도 14, 특히 단계(1404)를 다시 참조하면, BS는 보조 캐리어들 중 하나 이상을 SS에 할당한다. 이러한 할당은 사용될 하나 이상의 보조 캐리어들을 식별하는 제어 정보를 주 캐리어를 통해 SS에 전송함으로써 수행된다. 하나의 특정 예에서, SS는 주 캐리어에 대한 것들과 동일한 타이밍, 주파수 및 전력 조정들을 보조 캐리어에 대해 사용할 것이다. 이 경우, SS는 보조 캐리어 상에서 시간, 주파수 동기화 및 전력 조정 목적들을 위한 UL 레인징을 수행할 필요가 없을 것이다. 그러나, SS는 보조 캐리어 상의 타이밍/주파수 동기화/전력 설정들을 정밀하게 조정하기 위한 논리를 구비할 수 있다는 점에 유의한다. 이러한 정밀 조정 동작은 단계(1406)에 도시된다. 그 목적은 그러한 파라미터들을 약간 조정하여 링크의 데이터 통신 파라미터들을 개선하는 것이다. 정밀 조정 동작은 2개의 단계에서 수행된다. 제1 단계 동안, MS는 보조 캐리어의 프리앰블 및/또는 파일럿에 대한 측정을 수행할 것이다. 제2 단계 동안, 이러한 측정들을 처리하여, 구현되는 정정 파라미터들을 도출한다. 이어서, 추가적인 측정들을 수행하여, 타이밍/주파수 동기화/전력을 더 정밀하게 조정할 수 있다. 이러한 프로세스는 원하는 만큼 여러 번 반복될 수 있다.

보조 캐리어들의 할당은 정적으로 또는 동적으로 수행될 수 있다는 점에 유의한다. 정적 할당은 보조 캐리어들이 1회 할당되는 할당이며, 이러한 할당은 시간이 지나도 변하지 않는다. 동적 할당 프로세스는 보조 캐리어들을 주기적으로 재평가하여 변경이 필요한지를 결정한다. 동적 할당 프로세스는 보조 캐리어들의 변경을 SS에 통지하기 위해 제어 정보를 SS에 전송하는 BS에 의해 개시될 것이다. 본질적으로, 단계(1404)에서 설명되는 프로세스는 보조 캐리어들 상의 정밀 조정을 포함하여 반복된다.

고려할 또 하나의 가능성은 BS가 제어 정보를 전송하여 SS로 하여금 하나 이상의 보조 캐리어들과의 UL 레인징을 수행하도록 강제하는 것이다. 이것은 단계 (1408)에 도시된다. UL 레인징 프로세스는 주 캐리어를 통해 BS에 의해 전송된 제어 정보에 응답하여 SS에 의해 트리거된다. 보조 캐리어들 중 하나 이상에서의 UL 레인징은 사전 결정된 스케줄에 기초하여 간격을 두고 수행될 수 있다. 대안으로서, UL 레인징은 보조 캐리어들이 SS에 할당될 때만 수행될 수 있다.

보조 캐리어들의 할당 프로세스는 SS의 능력에 의존한다는 점에 유의한다. SS가 다수의 캐리어를 동시에 디코딩할 수 있는 멀티-라디오 SS 또는 광대역 SS의 경우, SS는 보조 캐리어들 또는 다른 주 캐리어들의 방송 채널들을 디코딩할 수 있다. 이 예에서, BS는 특정 세트의 보조 캐리어들의 방송 채널들을 디코딩하도록 SS에 지시하는 제어 정보를 주 캐리어 상에서 전송한다.

SS가 다수의 캐리어를 동시에 디코딩할 수 없는 단일 라디오 SS 또는 불연속 스펙트럼의 경우, BS는 또한 사용할 보조 캐리어들에 대한 시스템 정보를 주 캐리어를 통해 운반한다. 이어서, SS는 보조 캐리어(들)의 방송 채널을 디코딩할 수 있지만, 한 번에 하나의 캐리어(주요 또는 보조 캐리어) 상에서 동작할 수 있다.

이러한 프로세스가 도 16에 도시된다. 단계(1600)에서, BS가 특정 SS에 어느 보조 캐리어들을 할당할지를 결정한 후에, BS는 주 캐리어를 통해 SS에 전송되는 제어 정보를 생성할 것이다. 제어 정보는 단계(1602)에서 SS에 의해 처리된다. 단계(1604)에서, SS는 수신된 제어 정보에 의해 지시되는 보조 캐리어들의 특정 방송 채널들의 디코딩을 개시할 것이다.

무선 멀티캐리어 시스템들의 맥락에서의 핸드오버 동작들은 주 캐리어 및 보조 캐리어들 양자를 고려하여 수행된다. SS가 하나의 주 캐리어로부터 동일 BS와 관련된 다른 주 캐리어로 스위칭하는 BS내 핸드오버의 경우, 프로세스는 도 17에 도시된 바와 같이 핸드오버 프로세스를 트리거할 제어 정보를 주 캐리어 내에 삽입함으로써 시작한다. 이것은 단계(1700)에 도시된다. BS내 핸드오버는 예를 들어 부하 균형화를 위해 수행될 수 있다. BS는 각각의 주 캐리어 상의 부하를 모니터링하고, 주 캐리어들 중 하나가 부하 최대 용량에 가까운 경우, BS는 그 주 캐리어와 관련된 SS들 중 하나 이상의 SS에 다른 주 캐리어로 스위칭하라고 지시한다. 스위칭을 실시하기 위하여, BS는 어느 다른 주 캐리어로 스위칭할지를 지시하는 제어 정보는 물론, 스위칭이 수행되어야 하는 정확한 시기를 지정하는 타이밍 정보를 주 캐리어 내에 삽입할 것이다.

단계(1702)에 도시된 바와 같이, SS는 제어 정보를 수신하고 이를 처리할 것이다. 정확한 작동(action) 시간에, SS는 단계(1704)에 도시된 바와 같이 스위칭을 효과적으로 수행하기 위해 타겟 주 캐리어의 방송 채널의 디코딩을 개시할 것이다.

BS내 핸드오버 동안, SS는 원래의 보조 캐리어 할당을 유지하거나 이를 변경할 수 있다. 더 양호한 QoS와 같이 SS와 새로운 세트의 보조 캐리어들을 연관시키는 소정의 동작적인 이익이 존재하거나, 원래의 보조 캐리어들이 과부하 상태이거나, 기타 등등의 경우에 변경이 수행될 수 있다. 보조 캐리어들의 변경이 필요하지 않은 경우, 하나의 주 캐리어로부터 다른 주 캐리어로의 스위칭은 SS와 관련된 보조 캐리어들에 영향을 미치지 않는다. 반면, 보조 캐리어들의 변경이 필요한 경우, 두 가지 옵션이 가능하다. 하나의 옵션은 타겟 주 캐리어에 더하여 SS에 의해 사용할 새로운 보조 캐리어들을 지시하는 제어 정보를 원래의 주 캐리어를 통해 전송하는 것이다. 제어 정보는 SS가 새로운 보조 캐리어들의 방송 채널들의 디코딩을 개시해야 하는 시간도 지정한다. 이러한 방식으로, 정확한 작동 시간에, SS는 타겟 주 캐리어의 방송 채널 및 보조 캐리어들의 방송 채널들의 디코딩을 개시한다.

또 하나의 가능성은 2개의 단계에서, 즉 먼저 주 캐리어를 스위칭하고, 이어서 SS가 타겟 주 캐리어를 통한 제어 정보의 수신을 개시하면 보조 캐리어 스위칭을 수행함으로써, 보조 캐리어 스위칭을 수행하는 것이다. 더 구체적으로, 사용할 보조 캐리어들이 어느 것인지를 지시하는 제어 정보가 새로 획득된 주 캐리어를 통해 전송된다. 보조 캐리어들의 스위칭은 (SS가 복수의 보조 캐리어와 관련될 때의) 모든 보조 캐리어들의 스위칭 또는 다른 보조 캐리어가 불변 상태로 유지되는 동안의 하나의 보조 캐리어만의 변경을 포함할 수 있다는 점에 유의한다.

BS간 핸드오버의 경우, 캐리어들의 전체 세트, 즉 주 캐리어 및 보조 캐리어들은 새로운 BS의 새로운 주 캐리어 및 보조 캐리어로 스위칭된다. 이러한 프로세스를 용이하게 하기 위하여, 현재 서비스하고 있는 BS는 이웃 BS 멀티캐리어 구성 정보를 SS에 방송/멀티캐스트/유니캐스트한다. SS는 정보를 처리하고, 이를 저장하며, 핸드오버가 개시될 때 이 정보를 이용하여 새로운 BS의 주요 및 보조 캐리어들과 접속할 것이다.

멀티캐리어 환경에서의 슬립 모드 동작 관리가 도 18에 도시되어 있다. SS가 슬립 모드에 있을 때, SS는 SS가 리스닝하지 않는 동안인 슬립 윈도 및 SS가 트래픽 지시를 리스닝하는 리스닝 윈도우를 정의하는 사전 결정된 슬립 모드 파라미터들의 세트를 따른다. 단계(1800)에 도시된 바와 같이, BS는 리스닝 윈도우 내에 포지티브(positive) 트래픽 지시를 배치함으로써 SS가 그에 대해 스케줄링된 트래픽을 갖고 있다는 것을 SS에 통지할 것이다. 리스닝 윈도우는 주 캐리어를 통해 구현된다. SS는 리스닝 윈도우를 모니터링하고, 슬립 윈도 동안 슬립 상태가 된다.

판정 단계(1802)에서, 리스닝 윈도우의 콘텐츠를 처리하는 논리는 리스닝 윈도우가 SS에 대한 포지티브 트래픽 지시를 포함하는지를 판정한다. 네거티브(negative)인 경우, 프로세스는 단계(1800)로 복귀하여, 다음 리스닝 윈도우의 콘텐츠를 모니터링한다.

긍정 트래픽 지시가 식별되는 경우, SS는 이 데이터를 처리하여, 데이터 트래픽이 어느 캐리어를 통해 발생할 것으로 예상되는지를 결정한다. 이것은 단계(1804)에 도시된다. 데이터 트래픽 지시는 데이터 트래픽이 주 캐리어를 통해 또는 보조 캐리어를 통해 발생할 것임을 지시할 수 있다. 이어서, 이동국은 지정된 캐리어를 모니터링하여 데이터 트래픽을 추출할 것이다. 이것은 단계(1806)에 도시된다.

유휴 모드 동작은 단일 캐리어 및 멀티캐리어 환경에 대해 동일하다. BS는 SS에 대해 페이징 리스닝 윈도우 구성 및 페이징 이용 불가 윈도 구성을 포함하는 유휴 모드 파라미터들을 도출한다. 페이징 리스닝 윈도우 동안, SS는 주 캐리어 상에서 페이징 지시 및 메시지를 모니터링한다. 페이징될 때, SS는 주 캐리어 상에서 네트워크 재진입 절차를 수행한다.

도 19, 20 및 21은 멀티 캐리어 환경에서의 채널 품질 피드백 절차의 상이한 예들을 나타낸다. 도 19는 SS가 보조 캐리어의 채널 품질 정보(CQI)를 보고하는 제1 예를 나타낸다. 이 경우, 보조 캐리어는 UL 피드백 제어 채널을 할당받지 않으며, 따라서 CQI는 모니터링되고 있는 것과 다른 캐리어를 통해 보고된다. SS는 단계(1900)에 도시된 바와 같이 관심 있는 보조 캐리어와 관련하여 CQI를 결정하고, CQI를 주 캐리어를 통해 UL 피드백 제어 채널을 통해서 전송한다. 이것은 단계(1902)에 도시된다. CQI 전송은 보고가 수행되고 있는 보조 캐리어의 식별을 포함하며, 따라서 BS는 CQI 정보의 수신시에 캐리어를 적절히 식별할 수 있다.

도 20은 다른 구현 예를 나타낸다. 이 예에서, BS는 단계(2000)에서 UL 피드백 제어 채널을 SS와 관련된 보조 캐리어에 할당한다. 단계(2002)에서, SS는 보조 캐리어와 관련된 CQI를 결정하고, 단계(2004)에 도시된 바와 같이, 이를 UL 피드백 제어 채널을 통해 BS에 전송한다. 여러 개의 보조 캐리어가 SS에 할당될 때에는, 각각의 보조 캐리어와 관련하여 동일 프로세스가 반복될 수 있는데, 즉 각각의 보조 캐리어는 UL 피드백 제어 채널을 할당받고, 각각의 보조 캐리어의 CQI는 각각의 UL 피드백 제어 채널을 통해 BS에 전송된다는 점에 유의한다.

도 21은 채널 품질 피드백의 또 다른 예를 나타낸다. 이 예에서, BS는 보조 캐리어들의 서브세트와 관련하여 UL 피드백 제어 채널을 할당한다. 즉, 하나의 UL 피드백 제어 채널이 여러 보조 캐리어에 관한 CQI를 운반하는 작업에 할당된다. 이것은 단계(2100)에 도시된다. 단계(2102)에서, SS는 피드백을 제공할 보조 캐리어들 각각에 대한 CQI 값들을 생성할 것이다. CQI 값들의 세트가 패키징되고, 단계(2104)에 도시된 바와 같이, BS를 통해, 할당된 UL 피드백 제어 채널을 통해 전송된다. 패키징은 각각의 CQI 값에 태그를 연관시키거나, 또는 BS가 특정 CQI 값과 적절한 보조 캐리어를 연관시킬 수 있게 하는 임의의 다른 식별자를 연관시키는 것을 포함한다.

UL 피드백 제어 채널은 주 캐리어 상에서 또는 보조 캐리어 상에서 구현될 수 있다. 대안으로서, 둘 이상의 UL 피드백 제어 채널이 제공될 수 있다.

전술한 본원의 실시예들은 단지 예시적인 것을 의도한다. 이 분야의 기술자들은 본원의 범위로부터 벗어나지 않고 특정 실시예들에 대한 변경들, 수정들 및 변형들을 수행할 수 있다.

Claims (18)

1. 이동국에서의 방법으로서,
   주 캐리어를 이용하여 멀티캐리어 무선 통신 시스템에서 통신을 설정하는 단계;
   상기 주 캐리어를 통해, 적어도 하나의 보조 캐리어를 할당하는 제1 다운링크 제어 시그널링을 수신하는 단계;
   업링크 제어 채널을 이용하여 상기 주 캐리어를 통해, 상기 적어도 하나의 보조 캐리어에 대응하는 채널 품질 지시를 송신하는 단계; 및
   상기 주 캐리어를 통해, 상기 주 캐리어를 제2의 상이한 주 캐리어로 변경시키는 제2 다운링크 제어 시그널링을 수신하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 주 캐리어는 네트워크 진입을 위해 이용되는 캐리어에 대응하는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 주 캐리어는 동기화 채널을 포함하는 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 주 캐리어와 상기 제2의 상이한 주 캐리어는 둘 다 동일한 기지국과 연관되어 있는 것인 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 업링크 제어 채널을 할당하는 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 멀티캐리어 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중화를 이용하는 것인 방법.
7. 장치로서,
   송수신기; 및
   프로세서
   를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   주 캐리어를 이용하여 멀티캐리어 무선 통신 시스템에서 통신을 설정하고;
   상기 주 캐리어를 통해, 적어도 하나의 보조 캐리어를 할당하는 제1 다운링크 제어 시그널링을 수신하고;
   업링크 제어 채널을 이용하여 상기 주 캐리어를 통해, 상기 적어도 하나의 보조 캐리어에 대응하는 채널 품질 지시를 송신하며;
   상기 주 캐리어를 통해, 상기 주 캐리어를 제2의 상이한 주 캐리어로 변경시키는 제2 다운링크 제어 시그널링을 수신하도록
   구성되는 것인 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 주 캐리어는 네트워크 진입을 위해 이용되는 캐리어에 대응하는 것인 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 주 캐리어는 동기화 채널을 포함하는 것인 장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 주 캐리어와 상기 제2의 상이한 주 캐리어는 둘 다 동일한 기지국과 연관되어 있는 것인 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는 또한, 상기 업링크 제어 채널을 할당하는 메시지를 수신하도록 구성되는 것인 장치.
12. 제7항에 있어서, 상기 멀티캐리어 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중화를 이용하는 것인 장치.
13. 명령어들의 세트가 저장되어 있는 비일시적(non-transitory) 기계 판독가능(machine-readable) 매체로서,
    상기 명령어들은 실행 시 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하고,
    상기 동작들은,
    주 캐리어를 이용하여 멀티캐리어 무선 통신 시스템에서 통신을 설정하는 동작;
    상기 주 캐리어를 통해, 적어도 하나의 보조 캐리어를 할당하는 제1 다운링크 제어 시그널링을 수신하는 동작;
    업링크 제어 채널을 이용하여 상기 주 캐리어를 통해, 상기 적어도 하나의 보조 캐리어에 대응하는 채널 품질 지시를 송신하는 동작; 및
    상기 주 캐리어를 통해, 상기 주 캐리어를 제2의 상이한 주 캐리어로 변경시키는 제2 다운링크 제어 시그널링을 수신하는 동작
    을 포함하는 것인 비일시적 기계 판독가능 매체.
14. 제13항에 있어서, 상기 주 캐리어는 네트워크 진입을 위해 이용되는 캐리어에 대응하는 것인 비일시적 기계 판독가능 매체.
15. 제13항에 있어서, 상기 주 캐리어는 동기화 채널을 포함하는 것인 비일시적 기계 판독가능 매체.
16. 제13항에 있어서, 상기 주 캐리어와 상기 제2의 상이한 주 캐리어는 둘 다 동일한 기지국과 연관되어 있는 것인 비일시적 기계 판독가능 매체.
17. 제13항에 있어서, 상기 동작들은, 상기 업링크 제어 채널을 할당하는 메시지를 수신하는 동작을 더 포함하는 것인 비일시적 기계 판독가능 매체.
18. 제13항에 있어서, 상기 멀티캐리어 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중화를 이용하는 것인 비일시적 기계 판독가능 매체.

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