KR100434381B1 - 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법은 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송 속도 제어 방법에 있어서, 유휴 상태시에 이동국과 기지국이 서로 간에 파일럿과 매체접속제어 채널을 통해 정보를 교환하는 단계; 기지국이 역방향 채널의 파일럿 채널의 전파환경을 이용하여 채널 조건을 예측하고 그 예측값을 계속적으로 업데이트하고, 예측된 채널 조건을 순방향 채널 상의 매체접속채널을 이용하여 계속적으로 이동국에 알려주는 단계; 상기 기지국으로부터 전달되는 역방향 채널의 예측값을 이동국이 계속 업데이트한 후, 자체적으로 판단된 순방향 채널의 채널 조건과 기지국으로부터 전송된 역방향 채널의채널 조건에 관한 정보를 계속적으로 수집하여, 환경에 맞는 최적의 데이터 레이트를 예측하고 DRC 또는 RRI 채널에 적용하는 단계; 상기 단계 후 이동국이 기지국에 접속할 때 자체적으로 판단한 최적의 역방향 데이터 레이트 보다 한 단계 낮은 전송 속도를 사용하여 액세스 채널을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 같은 본 발명에 의하면, 고속 데이터 전송 시스템에서 기지국이 이동국 쪽으로 채널의 상태를 알려 줌으로써, 이동국에서 순방향 채널과 역방향 채널의 상태를 모두 종합하고 예측하여, 순방향 링크때에는 DRC 값을, 역방향 링크 때에는 역방향 데이터 전송속도를 최적으로 선택할 수 있도록 함에 있다.

Description

고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법{Control method for data rate control of high data rate system}

본 발명은 고속 데이터 통신 시스템에 있어서, 특히 이동국으로부터 전송되는 파일럿 채널을 이용하여 기지국이 역방향 채널의 채널 조건을 파악하고 그 예측값을 이동국에 알려 줄 수 있도록 함으로써, 이동국이 위치한 자리의 채널 조건을좀더 종합적으로 분석할 수 있도록 한 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어 방법에 관한 것이다.

고속 데이터 전송 시스템(1xEV-DO: 1x Evolution-Data Only)은 퀄컴(Qualcomm)에서 최초로 제안된 기술이며, 퀄컴은 HDR(High Data Rate)이라고 자체적으로 이 기술을 명명하였고, 표준화 기구에서 1xEV-DO이라고 표준 명칭화 한 것이다. 명명된 HDR은 1.25MHz CDMA 표준 음성채널에서 최고 2.4Mbps의 데이터 전송속도를 제공하는 퀄컴의 무선데이터 기술로서, 기존의 cdmaOne 네트웍이나, 개별 데이터 네트웍 내의 데이터 전송 능력을 향상시키는데 사용될 수 있다.

기존의 CDMA 네트웍으로는 일부 채널(channel)들이 음성채널에서 데이터 채널로 변경되어 사용되고 있다.

이러한 HDR은 TDM(Time Division Multiplexing)과 CDMA(Code Division Multiple Access)의 조합을 사용하여 각 채널을 여러 명의 사용자가 공유하지만, TDMA(Time Division Multiple Access)에서처럼 고정된 시간 대역을 가지는 것이 아니라, 필요할 때에만 사용하는 형식을 취한다.

1xEV-DO 무선 데이터 통신망은 기존의 음성위주의 통신 서비스에서 벗어나 고속 패킷 데이터 서비스, 멀티미디어 서비스를 제공을 목적으로 하고 있으며, 통신 중에 동일 시스템 안에서 현재의 셀(Cell)로부터 인접 셀로 이동하더라도 통화로의 단절 없이 통신의 연속성을 보장한다. 그리고, IP 패킷들과 인터넷 접속에 최적화되어 있는 HDR의 데이터 속도는 이동전화로부터 기지국까지의 거리에 따라 달라진다.

도 1은 다수의 셀(Cell)(30a~30g)로 구성된 예시적인 셀룰라 통신망이다. 도 1을 참조하면, 각각의 셀(30a~30g)은 그에 상응하는 기지국(10a~10g)에 의하여 서비스된다. CDMA 망 내에서 다양한 이동국(20a~20d)들은 하나 또는 그 이상의 셀들과 통신하며, 이는 이동국이 소프트 핸드오프 상태인지의 여부에 따른다.

예를 들어, 이동국(20a,20b)은 기지국(10g)과 통신하지만, 셀(30f,30g) 경계에 인접해 있는 이동국(20c)은 소프트 핸드오프 상태에 있으며 기지국(10f, 10g)과 동시에 통신한다. 이는 셀 경계지역에서 다른 셀로 이동할 경우에는 CDMA 시스템에서는 소프트 핸드오프의 사용으로 통화의 단절 없이 다른 셀로 이동할 수 있다.

또한 건물(40)이나 지형에 의해 음영지역에 이동국(20d)이 있을 수도 있어, 서로 다른 DRC(Data Rate Control) 값을 요구하게 된다.

이러한 CDMA 셀룰라 통신망에는 상기 기지국이 상위 기지국 제어국을 통해서 패킷망 인터페이스 또는 PSTN, CDMA 망의 모든 기지국과 인터페이스함으로써, 모든 가입자들과 인터페이스한다.

한편, 1xEV-DO의 순방향 및 역방향 채널 구조는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다. 1xEV-DO의 물리계층(Physical Layer)은 기지국에서 이동국 방향으로 형성되는 순방향 채널(forward channel)과 이동국에서 기지국 방향으로 형성되는 역방향 채널(reverse channel)로 구분되고, 세부적으로 여러 개의 물리적인 채널이 존재하게 된다.

도 2를 참조하면, 1xEV-DO의 순방향 채널 구조는 파일럿 채널(Pilot channel), 맥(MAC) 채널(Medium Access Control channel), 제어 채널(Controlchannel), 트래픽 채널(Traffic channel)로 구분된다.

파일럿 채널은 IS-2000에서 사용되는 것과 같은 용도로 액세스 터미널의 코히런트 검파를 위한 기준채널로 이용된다. 맥 채널은 주로 전송속도 제어에 사용되고, 제어채널은 호 처리를 위한 제어정보의 전송에 사용된다.

상기 맥 채널은 MAC(media access control) 계층과 다르게 물리계층에 존재하는 채널로서 역방향 활성률(RA: Reverse Activity) 채널과 역방향 전력제어(RPC: Reverse Power Control) 채널로 구분된다.

순방향에서는 모든 물리채널(physical channel)이 하나의 채널로 전송되는데, 시간적으로 분리되는 TDM 방식이 사용되므로, 여러 개의 채널이 논리적으로 시분할되어 있고, 물리적으로는 신호가 확산(Spreading)되어 있다.

역방향 채널은 도 3에 도시된 바와 같이, 액세스 채널(Access channel)과 트래픽 채널(Traffic channel)로 구분되는데, 모두 기지국의 파일럿 채널과 같이 동시에 전송된다.

트래픽 채널(Traffic channel)은 세부적으로 파일럿 채널, 맥 채널, 응답(ACK) 채널(Acknowledgement channel), 데이터 채널(Data channel)로 구분되며, 맥 채널은 물리계층의 패킷(packet)이 정상적으로 수신했느냐의 여부를 전송하게 된다. 액세스 채널은 랜덤 액세스(random access)로 접속하며 이의 정보는 맥(MAC) 계층에서 정의해 준다. 파일럿 채널은 물리계층에서 생성되며 16-왈시 펑션으로 변조되지 않는 신호이다.

맥 채널의 RRI(Reverse Rate Indicator) 채널은 역방향 전송속도를 기지국에알려주는 채널이고, DRC(Data Rate Control) 채널은 기지국에 원하는 전송속도를 요구할 때 사용된다.

기존 CDMA2000-1x에 사용된 방식은 전체 에너지에서 실제 데이터가 실리는 트래픽 채널의 에너지를 이용하여 여러 가입자를 수용하고, 전력제어도 트래픽(Traffic) 채널의 에너지를 조절하는 방법을 채택하였다.

그러나, 1xEV-DO에서는 고정된 트래픽 채널의 에너지를 사용하고 가입자별로 일정한 시간 슬롯(time slot)을 두어, 가입자별로 트래픽에 맞는 변조방법으로 각각의 전송속도를 할당하는 방법을 사용한다. 즉, TDM(Time Division Multiplexing) 방식을 사용한다.

1xEV-DO의 순방향 전송속도는 도 5에 나타난 바와 같이, 38.4Kbps에서 2.4576Mbps 까지 가능하나, 역방향은 9.6Kbps에서 153Kbps를 지원하므로, 순방향과 역방향이 비대칭적인 구조로 망(network)으로부터 다운로드에 중점을 두고 있다. 이동국의 전력제어는 600Hz 단위로 전송되어 IS-95의 800Hz 보다 더 늦게 처리된다.

그리고, IS-2000과 비교할 때, 전송속도의 제어가 중요한 역할을 하게 된다. IS-2000의 경우 순방향 채널의 경우 정해진 에너지 레벨에서 상대적으로 고정된 파일럿 채널, 동기 채널, 페이징 채널의 에너지에 매우 가변적인 트래픽 채널 에너지가 구성된다.

1xEV-DO의 순방향 채널의 경우 고정된 전체 에너지 레벨에서 시간적으로 주기적인 파일럿 채널과 제어채널이 있으며, 나머지 부분은 사용하는 가입자의 분포및 전파환경에 따라서 동적으로 시간 슬롯이 할당된다.

도 4는 1xEV-DO 순방향 채널의 슬롯 구조이다.

도 4의 (a)와 같이 순방향 채널의 슬롯 구조는 한 프레임이 16개의 슬롯(16slots = 26.67ms)으로 구성되며, 각각의 슬롯은 2개의 반 슬롯(1/2slot = 1024 Chips)으로 구성되고 1.67ms(2048 chips)를 형성하여, 실질적인 정보를 담는 최소 단위가 된다.

이러한 순방향 채널의 슬롯 구조는 데이터(user data)가 실려갈 경우(activity slot), 도 4의 (b)와 같이 반 슬롯(half slot) 단위로 데이터(Data) 채널(400chips), 맥 채널(64chips), 파일럿 채널(96chips), 맥 채널, 데이터 채널 순으로 전송된다.

만약, 데이터가 없을 경우(idle slot)에는 도 4의 (c)와 같이 맥 채널, 파일럿채널, 맥 채널만 전송된다. 이러한 반 슬롯 단위로 파일럿 채널, 맥 채널, 데이터채널(제어채널 또는 트래픽 채널)이 TDM으로 전송되는 형태를 갖는다.

도 5는 접속 채널 및 역방향 트래픽 채널의 변조 파라미터를 나타낸 표이다.

순방향의 패킷 포맷(Physical Layer Packet Duration)은 26.66ms(16slots) 주기로 전송되며, 물리적 계층 패킷 비트 당 PN 칩은 9.6kbps일 때 128, 19.2kbps일 때 64, 38.4kbps일 때 32, 76.9kbps일 때 16, 153,6kbps일 때 8개의 칩을 적용한다. 역방향 전송 레이트의 인덱스는 전송 속도에 비례하여 증가하며, 변조방식은 QPSK를 사용한다. 즉, 할당된 데이터 레이트에 따라 터보코드 레이트 및 변조 방식이 달라진다.

1xEV-DO에서 순방향의 속도를 결정하는 것은 매 패킷 단위로 이동국(AT)이 수신되는 파일럿 신호의 C/I(Carrier to Interference)를 측정하고, 그에 맞는 DRC(Data Rate Request)를 기지국에 올림으로 기지국은 해당 단말기에 내려 줄 최적의 데이터 전송속도를 결정하게 된다.

그러나, 초기 액세스에 있어서, 9.6kbps의 일정한 속도로 액세스 채널을 전송하는 것은 안정적인 접속의 효과는 있겠지만, 역방향 링크에서 데이터를 전송할 때 예측된 데이터 레이트가 실제 무선 환경에 적합한 지 알아 볼 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 예측된 환경에 적합하도록 판단된 데이터 레이트보다 한 단계 낮은 데이터 레이트를 사용함으로써 이동국이 예측한 무선 환경이 적합한지를 실제 데이터를 전송하기 전에 테스트할 수 있도록 한 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

다른 특징은, 이동국이 초기 접속 실패시에는 디폴트 전송 속도로 액세스 채널을 전송할 수 있도록 한 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또 다른 특징은 기지국이 트래픽 전송 도중에 채널 조건을 파악하여 이동국에 알려주고, 이동국은 순방향 채널상의 채널 환경(C/I)과 역방향 채널 상의 채널 환경(C/I)을 근거로 현재의 데이터 레이트를 높일 것인지, 낮출 것인지를 결정할수 있도록 한 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 CDMA 셀룰라 통신망 구성도.

도 2는 1xEV-DO의 순방향 채널 구조.

도 3은 1xEV-DO의 역방향 채널 구조.

도 4는 1xEV-DO의 순방향 타임 슬롯 구성도.

도 5는 1xEV-DO의 액세스 채널 및 역방향 트래픽 채널의 변조 파라미터를 나타낸 표.

도 6은 본 발명 실시 예에 따른 고속 데이터 통신 시스템의 데이터 전송속도 제어방법을 나타낸 플로우 챠트.

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송 속도 제어 방법은,

유휴 상태시에 이동국과 기지국이 서로 간에 파일럿과 매체접속제어 채널을 통해 정보를 교환하는 단계;

기지국이 역방향 채널의 파일럿 채널의 전파환경을 이용하여 채널 조건을 예측하고 그 예측값을 계속적으로 업데이트하고, 예측된 채널 조건을 순방향 채널 상의 매체접속채널을 이용하여 계속적으로 이동국에 알려주는 단계;

상기 기지국으로부터 전달되는 역방향 채널의 예측값을 이동국이 계속 업데이트한 후, 자체적으로 판단된 순방향 채널의 채널 조건과 기지국으로부터 전송된 역방향 채널의채널 조건에 관한 정보를 계속적으로 수집하여, 환경에 맞는 최적의 데이터 레이트를 예측하고 DRC 또는 RRI 채널에 적용하는 단계;

상기 단계 후 이동국이 기지국에 접속할 때 자체적으로 판단한 최적의 역방향 데이터 레이트 보다 한 단계 낮은 전송 속도를 사용하여 액세스 채널을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 이동국이 한 단계 낮은 속도로 액세스하여 기지국에 정상적으로 접속한다면 최적으로 판단된 데이터 전송 속도를 데이터를 전송하고 그 전송속도를 RRI 채널에 나타내어 기지국에 알려 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로한다.

바람직하게, 상기 이동국이 초기 접속 실패시 전송된 속도에 상관없이 디폴트 데이터 전송속도로 다시 액세스 채널을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 기지국이 트래픽 채널의 전송 중에 채널 조건을 파악하여 이동국에 알려주어, 이동국이 순방향 채널의 채널 환경과 역방향 채널의 채널 환경의 근거로 데이터 전송속도를 증감하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송 속도 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기지국(AP: Access Point)(100)과 이동국(AT: Access Terminal)(200)은 데이터를 교환하고 있지 않은 상태(Idle slot)에도 순방향 채널과 역방향 채널을 통하여 상호간에 파일럿 채널과 맥 채널을 교환한다(S601).

이때, 기지국(100)은 이동국(200)으로부터 맥 채널 상의 파일럿 채널을 이용하여 역방향 채널 조건을 예측하고, 그 예측 값을 계속적으로 업데이트한다(S602). 상기 예측된 채널 조건을 순방향 채널 상의 맥 채널(MAC channel)을 통하여 계속적으로 이동국(200)에 알려준다(S603).

그러면, 이동국(200)은 DRC 채널을 통하여 순방향 채널의 데이터 레이트를 기지국에 요구해야 하기 때문에 채널 조건의 판단 지표가 되는 C/I(Carrier/Interference) 값을 파일럿 채널의 예측값을 근거로 하여 계속적으로 업 데이트한다(S604).

이때, 이동국(200)은 자체적으로 판단한 순방향 채널의 채널 조건과 기지국으로부터 전송된 역방향 채널의 상태 정보를 계속적으로 수집하여, 전파 환경에 맞는 최적의 데이터 레이트를 예측하고 전송속도 식별자(RRI)와 데이터 레이트 제어(DRC) 채널을 결정한다(S605).

이후, 이동국(200)은 순방향 채널로 데이터를 요구할 때 상기에서 예측된 정보를 이용하여 최적이라고 판단된 속도로 전송 해 줄 것을 계속적으로 요구하게 된다(S606).

이때, 이동국(200)은 기지국(100)에 접속할 때, 액세스 채널을 사용하는데 채널의 초기 접속 안정도를 고려하여 이동국에서 판단한 최적의 역방향 데이터 레이트 보다 한 단계 낮은 전송속도를 사용하여 액세스 채널을 전송하게 된다(S607).

여기서, 이동국이 판단한 최적의 역방향 데이터 레이트가 9.6kbps일 때는 역방향 데이터 레이트의 디폴트 값인 9.6kbps를 그대로 이용하여 전송한다.

그러나, 이동국이 최적의 데이터 전송 속도보다 한 단계 낮은 전송속도로 액세스하였을 때 정상적으로 접속한다면 트래픽 채널을 통한 데이터 전송 때 최적이라 판단된 원래의 속도로 데이터를 전송하고, 이 전송속도를 역방향 전송속도 식별자(RRI) 채널에 나타내어 기지국으로 전송되고 있는 전송속도를 알려주게 된다(S608).

반대로, 초기 접속을 실패했을 때는 전송된 속도에서의 역방향 속도 인덱스에 상관없이 디폴트 데이터 레이트인 9.6kbps로 다시 액세스 채널을 전송한다.

또한, 트래픽 채널의 전송 중에도 기지국(100)은 계속적으로 채널 조건을 파악하여 이동국(200)에 알려주고, 이동국(200)은 순방향 채널 상의 C/I와 역방향 채널 상의 C/I를 근거로 하여 현재 상태의 데이터 레이트를 높일 것인지, 아니면 낮출 것인지를 효율적으로 결정하도록 한다.

이와 같이, 이동국으로부터 전송되는 파일럿 채널을 이용하여 기지국이 역방향 채널의 채널 조건을 파악하고, 그 예측값을 이동국에 알려준다. 이 값은 순방향 채널을 구성하는 파일럿 채널의 전계 강도와 함께 데이터 레이트 제어의 기초 자료가 되고, 이동국이 위치한 자리의 채널 조건을 좀더 종합적으로 분석할 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 액세스 채널은 이동국에서 기지국으로의 접속을 위한 채널로서 랜덤 액세스에 해당한다. 액세스 채널은 채널의 안정성으로 인하여 프리엠블을 서두로 데이터 채널이 전송되어 기지국에 유리하도록 하고 있다.

액세스 채널을 시스템으로의 안정적인 접속의 기존 용도와 함께 이동국에서 판단한 데이터 레이트가 합리적인지 알아 볼 수 있는 용도로 함께 쓰이게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법은, 고속 데이터 전송 시스템에서 기지국이 이동국 쪽으로 채널의 상태를 알려 줌으로써, 이동국에서 순방향 채널과 역방향 채널의 상태를 모두 종합하고 예측하여, 순방향 링크때에는 DRC 값을, 역방향 링크 때에는 역방향 데이터 전송속도를 최적으로 선택할 수 있는 효과가 있다.

또한 역방향 링크에서는 초기 액세스 채널의 데이터 전송속도를 가변적으로 조절함으로써, 채널의 안정성을 확인할 수 있도록 해 주어, 트래픽 채널에 데이터를 보낼 때 효과적으로 초기 데이터 전송속도를 설정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송 속도 제어 방법에 있어서,

   유휴 상태시에 이동국과 기지국이 서로 간에 파일럿과 매체접속제어 채널을 통해 정보를 교환하는 단계;

   기지국이 역방향 채널의 파일럿 채널의 전파환경을 이용하여 채널 조건을 예측하고 그 예측값을 계속적으로 업데이트하고, 예측된 채널 조건을 순방향 채널 상의 매체접속채널을 이용하여 계속적으로 이동국에 알려주는 단계;

   상기 기지국으로부터 전달되는 역방향 채널의 예측값을 이동국이 계속 업데이트한 후, 자체적으로 판단된 순방향 채널의 채널 조건과 기지국으로부터 전송된 역방향 채널의채널 조건에 관한 정보를 계속적으로 수집하여, 환경에 맞는 최적의 데이터 레이트를 예측하고 DRC 또는 RRI 채널에 적용하는 단계;

   상기 단계 후 이동국이 기지국에 접속할 때 자체적으로 판단한 최적의 역방향 데이터 레이트 보다 한 단계 낮은 전송 속도를 사용하여 액세스 채널을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이동국이 한 단계 낮은 속도로 액세스하여 기지국에 정상적으로 접속한다면 최적으로 판단된 데이터 전송 속도를 데이터를 전송하고 그 전송속도를 RRI채널에 나타내어 기지국에 알려 주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 이동국이 초기 접속 실패시 전송된 속도에 상관없이 디폴트 데이터 전송속도로 다시 액세스 채널을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기지국이 트래픽 채널의 전송 중에 채널 조건을 파악하여 이동국에 알려주어, 이동국이 순방향 채널의 채널 환경과 역방향 채널의 채널 환경의 근거로 데이터 전송속도를 증감 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 데이터 전송 시스템의 데이터 전송속도 제어방법.