KR100250434B1

KR100250434B1 - 이동 통신 시스템에서 사용자 데이터 전송을 위한트래픽 프레임 구성방법

Info

Publication number: KR100250434B1
Application number: KR1019970074748A
Authority: KR
Inventors: 송평중
Original assignee: 정선종; 한국전자통신연구원
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2000-04-01
Also published as: KR19990054871A

Abstract

일반적으로 이동통신 시스템에서 트래픽 프레임의 길이가 고정되면 전파환경이 악화되는 경우 빈번한 재전송이 발생한다. 본 발명에서는 프레임 오류율, 페이딩 및 간섭전력 등 전파환경의 변화에 따라 트래픽 프레임의 길이, 오류 제어방식을 변경시키는 방법을 택하여 재전송 횟수를 줄일 수 있도록 무선 데이터의 전송 효율을 개선시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 이동 통신시스템에서 단말기와 기지국간의 무선 데이터 전송에 적용된다.

Description

이동 통신시스템에서 사용자 데이터 전송을 위한 트래픽 프레임 구성방법

본 발명은 이동 통신시스템에서 사용자 데이터 전송을 위한 트래픽 프레임 구성방법에 관한 것으로, 사용자 데이터의 재전송 회수를 줄일 수 있도록 트래픽 프레임 길이를 전파환경에 따라 알맞게 가변 시켜 무선 데이터의 전송효율을 개선시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이동 통신 시스템에서 사용자 데이터를 전달하는 트래픽 프레임은 전파환경이 열악하면 빈번한 재전송으로 인하여 전송효율이 떨어지게 된다. 또한, 단말기로부터 기지국방향(역방향 링크)으로의 전파환경은 그 반대방향(순방향링크)과는 다르므로 효과적인 데이터 전송을 위해서는 양방향의 전파환경을 각각 고려한 데이터 전송방법이 필요하게 된다.

종래 유럽의 이동 통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile), 미국 CDMA 방식의 셀룰러 이동통신 시스템 등에서는 전파환경에 따른 트래픽 프레임의 길이 조정이 불가능한 것으로 조사되었다. 그러나, 앞으로의 이동통신 시스템에서는 고속 대용량의 무선 데이터 서비스 요구로 순시적으로 변하는 전파환경에 대처하기 위한 데이터 전송 방법의 한 방편으로서 효과적인 트래픽 프레임 구성 기술이 필수적이다.

따라서, 본 발명은 전파 환경이 순시적으로 변하는 이동통신 시스템에서 사용자 데이터의 재전송 회수를 줄일 수 있도록 트래픽 프레임 길이를 전파환경에 따라 알맞게 가변 시켜 무선 데이터의 전송효율을 개선시키는 사용자 데이터 전송을 위한 트래픽 프레임 구성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사용자 데이터를 전송하기 이전에 무선 미디엄 액세스 제어계층의 프레임 포맷 결정 과정에 있어서, 전파환경 변수가 임계치를 초과하지 않으면(양호상태) 오류제어 유형1을 사용하고 초과하면(열악한 상황), 오류제어 유형 2를 사용하는 단계와, 전파 환경 변수에 따라 프레임 길이를 가변적으로 결정하는 단계와, 상기 프레임 포맷의 결정에 따라 오류 발생시 재전송되는 논리 프레임을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 이동통신 시스템에서 단말기와 기지국간에 사용자 데이터 전달을 위한 트래픽 프레임의 교환 절차를 도시한 블록도.

도 2는 전파환경에 따라 트래픽 프레임의 구성을 제어하는 무선 미디엄 액세스 제어 계층이 단말기와 기지국에 존재하는 위치를 도시한 도면.

도 3은 무선 미디엄 액세스 제어 계층의 기능을 도시한 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 무선 미디엄 액세스 제어 계층의 프레임 포맷 결정과 프레임 포맷 형성기능에 대한 처리 절차도.

도 5는 본 발명에 따른 논리 프레임 포맷의 형성과정을 도시한 블록도.

도 6은 비대칭 트래픽 환경하에서 트래픽프레임을 역방향 링크와 순방향 링크를 통해 전송하는 전체 절차도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 단말기 12 : 기지국 장치

15 : 네트웍 16 : 데이터 서버

17 : 기지국 21, 27 및 31:사용자 데이터

22,26 및 32 : 무선 미디엄 액세스 제어 계층

23, 25 및 37 : 물리계층 33 : 프레임 포맷 결정

34 : 프레임 형성 35 : 전파 환경 측정

36 : 변복조 처리/IF/RF

본 발명은 전파 환경에 따라 트래픽 프레임의 구성을 가변 시키는 기능은 단말기와 기지국 각각 내장된 무선 미디엄 액세스 제어계층 기능으로 정의한다. 미디엄 액세스 제어계층은 전파환경을 고려하여 프레임 길이와 오류제어 유형을 결정한다. 전파환경은 통신중의 프레임 오류율, 페이딩 및 간섭전력 등을 종합적으로 고려한 변수로 적용된다. 한 개 프레임은 복수개의 미니 프레임으로 구성되며, 한 개 미니 프레임의 길이는 일정하다. 오류제어 유형은 전파환경 변수에 따라 두 유형을 택일하여 사용하는데, 임계치를 초과하지 않으면(양호상태) 오류제어 유형1을 사용하고, 초과하면(열악한 상황) 오류제어 유형2를 사용한다. 이들 과정을 거쳐 구성된 트래픽 프레임은 물리채널에서 사용하는 물리 프레임 길이에 따라 한개 이상의 물리프레임으로 재분할되어 물리 채널을 통해 순차적으로 무선구간상에 송출된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 이동통신 시스템에서 단말기와 기지국간에 사용자 데이터 전달을 위한 트래픽 프레임의 교환 절차를 도시한 블록도로서, 이동통신 시스템에서 단말기(11)와 기지국(17) 간에 사용자 데이터의 전송단위인 트래픽 프레임을 나타낸 것이다. 사용자 데이터는 개인용 컴퓨터 등을 이용하는 단말기(11)의 사용자가 발생할 수 있으며, 그 반대로 정보은행과 같은 데이터 서버가 발생하여 네트웍을 통해 기지국 장치(12)가 단말기로 보낼 수도 있다. 기지국(17)이란 편이상 교환기 등의 네트웍(15)과 데이터서버(16)를 포함한 용어로 사용된다.

도 2는 전파환경에 따라 트래픽 프레임의 구성을 제어하는 무선 미디엄 액세스 제어 계층이 단말기와 기지국에 존재하는 위치를 도시한 도면으로, 순방향 링크와 역방향 링크의 전파환경을 측정하여 그 측정 결과에 따라 트래픽 프레임의 구성을 제어하는 무선 미디엄 액세스 제어계층(R-MAC, 22/26)을 보이는 것이다. 단말기와 기지국은 미디엄 액세스 제어계층을 한 쌍으로 연결시켜 사용자 데이터(21/27)를 주고받게 된다. 일례로, 단말기에서 발생된 사용자 데이터(25)는 무선 미디엄 액세스 제어계층(22)을 거쳐 물리계층(23)으로 전달되어 무선구간(24)을 통해 기지국으로 송출한다. 기지국(29)의 물리계층(25)에서는 반대로 무선 미디엄 액세스 제어계층(26)을 거쳐 사용자 데이터(27)를 복원하게 된다.

도 3은 무선 미디엄 액세스 제어 계층의 기능을 도시한 블록도로서, 단말기와 기지국에 내장된 무선 미디엄 액세스 제어계층(32)의 기능이다. 사용자 데이터(31)를 물리계층(36)으로 전달하기 위하여 무선 미디엄 액세스 제어계층(32)은 전파환경(35)을 고려하여 프레임 포맷을 결정(33)하고, 이에 따라 프레임을 구성(34)한 후 이 프레임을 물리 계층으로 전달한다. 물리계층(37)은 전파환경 측정기능(35)과 프레임에 대한 변복조 처리, 중간주파수(IF)대 처리 및 고주파 처리(RF)과정(36)을 거쳐 구성된 트래픽을 무선구간으로 송출하는 기능을 갖는다.

도 4는 본 발명에 따른 무선 미디엄 액세스 제어 계층의 프레임 포맷 결정과 프레임 포맷 형성기능에 대한 처리 절차도이다. 프레임 포맷 처리 과정에서는 전파 환경 변수(42-1)에 따라 프레임 길이(43)와 오류제어 유형(CRC_TYPE,45/45-1)을 결정한다. 전파환경 변수는 프레임 오류율, 페이딩 및 간섭전력 등 전파환경을 종합적으로 고려하여 결정한다.

프레임 길이(43)는 미니 프레임의 단위길이와 프레임 길이 변수(X)의 곱으로 결정되므로 복수개의 미니 프레임으로 구성된다. 프레임 길이변수(X,43)는 전파환경에 따라 결정되는 변수이고, 한 개 미니 프레임 길이는 일정한 길이를 갖는다.

오류제어 유형(CRC_TYPE)은 전파환경 변수(V,44)에 따라 두 유형중 택일하여 사용하는데, 임계치(T, 44)를 초과하지 않으면(양호상태) 오류제어 유형1(CRC_TYPE1,45)을 사용하고, 초과하면(열악한 상황)오류제어 유형 2 (CRC_TY- PE2,45-1)를 사용한다. 오류제어 유형 1은 오류제어 유형 2에 비해 오류제어 능력이 강하다고 전제한다.

프레임 포맷 형성은 앞서 말한 프레임 포맷의 결정에 따라 논리 프레임과 물리 프레임을 구성하는 과정이다. 논리 프레임(46)은 오류 발생시 재전송되는 프레임 단위가 되며, 물리프레임(47)은 물리채널을 통해 무선구간으로 직접 송출되는 프레임 단위이다.

프레임 길이 변수와 오류제어 우형은 실제 무선환경을 측정하여 전파환경 변수에 매핑시켜 사용하게 된다. 하기 [표1]은 그 일례이다.

전파환경 변수(RADIO_ENV_VAR,v)	프레임 길이 변수(X)	오류 제어유형(CRC_TYPE)
RADIO_ENV_VAR 1	X1	CRC_TYPE_#1
RADIO_ENV_VAR 2	X2	CRC_TYPE_#1
- - -	- - -	- - -
RADIO_ENV_VAR v	Xv	CRC_TYPE_#2

도 5는 본 발명에 따른 논리 프레임 포맷의 형성과정을 도시한 블록도이다. 사용자 데이터(51)는 복수개의 논리 프레임(Logical Frame,52)으로 분할된다. 논리프레임(Logical Frame)은 전파환경에 따라 한 개 이상의 미니프레임(Mini_Frame, 52)으로 구성되는데, 전파환경이 양호할수록 미니_프레임의 수는 증가된다. 논리프레임의 길이(53)가 정해지면 여기에 헤드와 꼬리가 붙는다. 헤드(54)는 미니 프레임의 수(프레임 길이 변수(X)와 동일한 의미, 58)와 미니 프레임의 단위길이(1, 58-1)를 포함하며, 꼬리(54-1)는 논리 프레임의 연속 여부(58-2)를 나타낸다. 사용자 데이터가 N개의 논리 프레임(53)으로 분할되면, N-1개 논리 프레임의 꼬리는 연속 프레임 지시자(q=1, 58-2)로 세팅되고 N번째 논리 프레임은 마지막임을 나타내는 프레임 지시자(q=0, 58-2)로 세팅된다.

오류제어필드(CRC,55-1)는 도 4에 도시된 바와같이 전파환경변수(v,44)에 따라 두 유형중 택일하여 세팅된다. 이 과정이 끝나면 하나의 완전한 논리 프레임(55)이 형성되며, 논리 프레임(55)은 오류 발생시 재전송 단위가 된다. 논리 프레임(55)은 물리채널에서 사용되는 물리 프레임 길이에 따라 하나 이상의 물리 프레임(Physical Frame, 56)으로 재분할 된 후, 물리 채널을 통해 순차적으로 무선구간상에 송출된다(57). 물리 프레임은 무선구간상에 직접 날아가는 실제적인 트래픽 프레임이며, 그 길이는 논리 프레임 길이보다 크지 않고 변복조 하드웨어 처리를 쉽게 하기 위하여 일정하게 고정된다.

도 6은 비대칭 트래픽 환경하에서 트래픽프레임을 역방향 링크와 순방향 링크를 통해 전송하는 전체 절차도로서, 파일 전송이나 인터넷과 같은 데이터는 단말기가 기지국을 통해 받은 데이터량이 그 반대방향 보다 대체로 크다. 따라서, 역방향 링크(61)와 순방향 링크(71)는 트래픽 특성이 서로 다른 비대칭형 링크구조를 보이며, 전파환경도 양 방향 특성이 서로 달라 각각 측정하게 된다(62,72) 수신한 역방향의 트래픽 프레임들(61)과 역방향 파일롯 채널을 기초로 계산된 전파환경(프레임 오류율, 간섭전력 세기등)을 토대로 역방향 전파환경 측정값(63)을 단말기로 보낸다. 이 측정값(63)은 역방향 트래픽 프레임에 실어 단말기로 보낸다. 단말기는 이 측정값(64)을 이용하여 도 5에 도시된 바와같이 역방향 논리 프레임 포맷을 결정하고(65), 이에 따라 역방향 논리 프레임 포맷을 형성하여(66) 물리 프레임으로 분할한 뒤, 전파 환경에 알맞게 교정된 트레픽 프레임을 기지국으로 송출하게 된다(67).

순방향 링크를 통해 전송되는 순방향 트래픽 프레임도 역방향의 경우와 동일한 방법으로 처리된다(70 내지 77).

상술한 바와같이 본 발명은 전파환경이 순시적으로 변하는 이동통신시스템에서 사용자 데이터의 재전송 회수를 감소시킴으로써 단말기의 데이터 통신 속도를 향상시키고, 간섭기호에 매우 민감한 CDMA 방식의 통신 품질을 개선시킨다.

Claims

사용자 데이터를 전송하기 이전에 무선 미디엄 액세스 제어계층의 프레임 포맷 결정 과정에 있어서,

전파환경 변수가 임계치를 초과하지 않으면(양호상태) 오류제어 유형1을 사용하고 초과하면(열악한 상황), 오류제어 유형 2를 사용하는 단계와,

전파 환경 변수에 따라 프레임 길이를 가변적으로 결정하는 단계와,

상기 프레임 포맷의 결정에 따라 오류 발생시 재전송되는 논리 프레임을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 사용자 데이터 처리를 위한 프레임 구성방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프레임 길이는 미니 프레임 단위길이와 프레임 길이 변수의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 사용자 데이터를 위한 프레임 구성방법.
제 1 항에 있어서,

상기 논리 프레임은 사용자 데이터를 일정길이를 갖는 다수개의 미니_프레임으로 분할한 후, 전파환경에 따라 한 개 이상의 상기 미니프레임으로 구성되는 다수개의 논리 프레임으로 분할하는 단계와,

상기 논리 프레임의 길이가 정해지면 상기 논리 프레임에 미니 프레임의 수와 미니 프레임의 단위길이를 포함하는 헤드와 논리 프레임의 연속 여부를 나타내는 꼬리를 붙여 논리 프레임을 포맷하는 단계와,

전파환경변수에 따라 두 유형중 택일하여 어류제어필드를 세팅하여 완전한 논리 프레임을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 사용자 데이터를 위한 프레임 구성방법.