KR100681921B1 - 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치및 그 제어방법 - Google Patents

고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IMT-2000 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1x EV-DO 시스템의 역방향 링크에서 고속 무선통신을 위하여 전송속도를 효율적으로 제어하기 위한 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 단말의 활성집합(Active Set)에 포함된 각 기지국으로부터 트래픽 부하량의 상태 정보를 수신하기 위한 RA 채널 수신기, 상기 RA 채널 수신기로부터 RAI 정보를 추출하기 위한 RAI 추출기, 상기 RAI 추출기로부터 제공된 RAI 정보로부터 RAI 정보의 빈도수를 계산하기 위한 RAI 계수기를 포함하는 수신부, 난수값을 발생하기 위한 난수 발생기, 상기 RAI 계수기에서 계산된 RAI 계수값을 바탕으로 난수 발생기에서 제공되는 난수값과 전송속도 제어확률의 비교치를 이용하여 전송속도를 결정하는 전송속도 제어기, 상기 전송속도 제어기에서 결정된 전송속도에 따라 역방향 링크를 통해 데이터를 기지국으로 전송하는 데이터 채널 송신기, 상기 전송속도 제어기에서 제공되는 RRI 정보를 기지국으로 송신하기 위한 RRI채널 송신기를 포함하는 송신부로 구성된다.
본 발명을 통해 기지국에서 단말로 제공되는 역방향 트래픽 부하량의 상세정보를 바탕으로 전송속도를 조절하여 역방향 트래픽의 불필요한 요동을 줄임으로써 역방향 링크의 안정적인 전송속도 제어가 가능하고 동일한 통신 환경에서 높은 전송효율을 얻을 수 있으며, 또한 종래 시스템에서의 물리 계층 채널 구조를 변경하 지 않고 상위 계층의 동작을 소프트웨어적으로 변경하여 구현함으로써 시스템의 효용성을 높이는 효과가 있다.
IMT-2000, 1x EV-DO, 역방향 링크, 전송속도, 전송속도 제어확률, 트래픽 채널

Description

고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법 {Apparatus for Reverse Link Rate Control in High-rate Wireless Communication System and Method for the Same}
도 1은 1x EV-DO 시스템의 채널 구조도,
도 2는 역방향 링크에서의 일반적인 전송속도 제어의 개념도,
도 3은 순방향 링크의 일반적인 슬롯 구조도,
도 4는 종래 기술에 따른 전송속도 제어장치의 구성도,
도 5는 종래 기술에 따른 전송속도 제어장치의 제어방법의 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 전송속도 제어장치의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 전송속도 제어장치의 제어방법의 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
400 : CRAB 생성기 410, 610 : 전송속도 제어기
420, 620 : 난수 발생기 430, 630 : RA 채널 수신기
440, 640 : 데이터 채널 송신기 450, 650 : RRI 채널 송신기
600 : RAI 계수기 660 : RAI 추출기
본 발명은 IMT-2000 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1x EV-DO 시스템의 역방향 링크에서 고속 무선통신을 위하여 전송속도를 효율적으로 제어하기 위한 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 1x EV-DO(1x Evolution-Data Only) 시스템은 3GPP2(The Third Generation Partnership Project 2)라는 북미지역 표준화 기구를 통해 승인된 제3세대 이동통신 표준규격중 하나로, 기존의 CDMA (Code Division Multiple Access) 시스템인 IS-95(Interim Standard-95)의 주파수 대역폭인 1.25MHz 에서 고속의 패킷 데이터만을 지원하기 위한 시스템이다.
상기 1x EV-DO 시스템은 인터넷 트래픽의 발생 특성을 고려하여 순방향 링크(Forward Link)의 전송속도 성능 향상에 주력한 바, 최대 2.4Mbps까지 지원되며 역방향 링크(Reverse Link)에서는 153.6Kbps까지 지원된다.
상기 1x EV-DO 시스템은 기존의 IS-95 시스템과는 다른 별도의 주파수 대역을 사용하지만, IS-95 시스템을 위해 할당된 주파수 대역 중 일부를 이용할 수 있다.
따라서 동일한 무선 특성을 사용할 수 있으므로 IS-95와 동일한 안테나 시스템을 이용하여 이중모드로 동작하는 IS-95 및 1x EV-DO 단말 등을 지원할 수 있다.
상기 1x EV-DO 시스템에 채택된 기술로는 적응형 변조 및 코딩, 혼합형 자동재송요구, 신속한 채널피드백 정보, 다중사용자 검파 등이 있다.
도 1은 상기 1x EV-DO 시스템의 채널 구조를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 1x EV-DO 시스템은 파일럿(Pilot) 채널, MAC(Medium Access Control) 채널, 제어 채널, 트래픽(Traffic) 채널을 포함하는 순방향(Forward) 채널과, 트래픽 채널 및 엑세스 채널을 포함하는 역방향(Reverse) 채널을 포함한다.
순방향 채널은 하나의 기지국이 관리하는 셀(Cell) 내의 모든 단말이 공유하는 채널이며, 역방향 채널은 각각의 단말이 전용하는 채널이다.
순방향 및 역방향 링크를 통한 기본적인 데이터의 전송 단위를 슬롯(Slot)이라고 하며, 각 슬롯은 1.666ms 길이를 갖는다.
또한 상기 슬롯이 16개로 구성된 단위를 프레임(Frame)이라고 하며, 상위계층에서 전달된 각 데이터 패킷은 하나의 프레임 기간 동안에 전송된다.
상기 순방향 채널의 파일럿 채널은 시스템 획득, 채널 추정 및 채널 예측의 용도로 사용된다.
상기 순방향 채널의 MAC(Medium Access Control) 채널은 RA(Reverse Activity) 채널과 RPC(Reverse Power Control) 채널로 구성되는데, 직교성 코드인 왈시(Walsh) 코드에 의해 병렬적으로 전송되며, 총 64개의 채널로 구성된다.
이때 64개의 채널 중 1개의 채널은 RA 채널로, 59개의 채널은 RPC 채널로 할당되며, 나머지 4개의 채널은 예비 채널로 남겨져 있다.
상기 RA 채널은 역방향 링크의 트래픽 부하량을 알려주는 RAB(everse Activity Bit)의 1비트 정보를 단말로 제공하며, 상기 RPC 채널은 역방향 트래픽 채널의 송신 전력을 조절하는 1비트 정보를 초당 600회의 주기로 전송한다.
제어 채널은 기본적으로 제어 메시지와 시그널링 메시지를 포함하며 경우에 따라서는 사용자 트래픽을 전송하도록 사용된다.
트래픽 채널은 38.4kbps~2.4576Mbps 사이의 데이터 전송률 내에서 사용자 트래픽을 전송하도록 사용되는데, 시간 다중화 기법에 기반하기 때문에 특정 전송기간에 오직 1개의 단말로만 데이터를 전송할 수 있다.
상기 역방향 채널의 엑세스 채널은 단말과 기지국간의 통신 초기화 또는 단말로 전송된 메시지에 대한 응답을 위해 사용되는데, 파일럿 채널과 데이터 채널로 구성된다.
상기 역방향 채널의 트래픽 채널은 단말과 기지국이 통신 접속으로 설정된 후 사용되는 채널로, 내부에는 파일럿 채널, MAC 채널, ACK(Acknowledgement) 채널 및 데이터 채널로 구성된다.
상기 파일럿 채널은 역방향 채널 추정과 코히런트(Coherent) 검출에 사용되며, MAC 채널은 DRC(data Rate Control) 채널과 RRI(Reverse Rate Indicator) 채널로 구성된다.
상기 DRC 채널은 단말이 순방향 링크의 신호 수신상태가 좋은 기지국 및 순방향 채널의 상태를 고려한 데이터 전송속도를 선택하여 1x EV-DO 시스템에 전달하도록 사용된다.
상기 RRI 채널은 전송중인 데이터 채널의 전송속도를 기지국에 알려주도록 사용되며, 상기 ACK 채널은 순방향 링크를 통해 수신된 데이터의 성공 여부를 기지 국에 알려주도록 사용된다.
상기 데이터 채널은 9.6kbps~153.6kbps 내에서 5가지 종류의 전송속도를 지원하도록 사용되는데, 변조방식 및 심볼의 확산계수 (Spreading Factor)가 동일하기 때문에 고속의 전송속도에서는 더 높은 송신전력이 필요하다.
상기 역방향 데이터 채널에서 사용되는 5가지 종류의 전송속도 및 각 전송속도에서의 파일럿 채널 대비 송신전력의 이득은 다음의 표 1과 같다.
[표 1]
심 볼 전송속도(Kbps) 파일럿 채널 대비 송신전력 이득(dB)
R(1) 9.6 3.75
R(2) 19.2 6.75
R(3) 38.4 9.75
R(4) 76.8 13.25
R(5) 153.6 18.50
마찬가지로 DRC 채널과 ACK 채널의 송신전력도 상기 파일럿 채널 대비 송신전력 이득을 기준으로 전송하는데, 일반적으로 DRC 채널은 -1.5 dB의 이득으로 송신하고, ACK 채널은 4.0dB의 이득으로 송신한다.
RRI 채널은 파일럿 채널과 시간 다중화되어 전송되기 때문에 표 1의 파일럿 채널 대비 송신전력 이득과 동일하다.
상기 역방향 채널의 트래픽 채널을 구성하는 파일럿 채널, MAC 채널, ACK 채 널 및 데이터 채널은 직교성을 갖는 코드를 사용하여 코드 다중화(Code Division)된 상태로 전송되며, 예외적으로 MAC 채널 내의 RRI 채널은 파일럿 채널과 시간 다중화(Time Division) 상태로 전송된다.
역방향 트래픽 채널에서 다른 채널의 송신전력 기준이 되는 파일럿 채널의 송신 전력은 무선 채널이 겪게 되는 감쇄(Fading) 현상의 영향을 보상하기 위해 순방향 채널 중 하나인 RPC 채널이 전송하는 1비트의 RPC 정보에 의해 1dB (또는 0.5dB) 단위로 높이거나 낮춘다.
이때 RPC 정보는 해당하는 단말의 프레임 오율(Frame Error Rate)이나 파일럿 채널의 SNR(Signal to Noise Ratio) 등을 기준으로 설정될 수 있다.
도 2는 1x EV-DO 시스템의 역방향 트래픽 채널의 전송속도 제어에 관한 개념도이다.
도시된 바와 같이, 각 단말은 기지국이 전송하는 RAB 정보와 1x EV-DO 시스템의 고유한 확률 모델을 사용하여 전송속도를 조절함을 알 수 있다.
즉, 기지국이 전송하는 RAB 정보에는 역방향 링크의 트래픽 부하량 정보가 포함되어 있는데, 상기 정보를 수신한 단말은 확률모델을 사용하여 전송속도를 증가, 감소 또는 이전과 동일한 전송속도를 유지하게 된다.
한편 기지국에서는 상기 RAB 정보를 1 또는 0으로 설정할 수 있는데, 역방향 트래픽 부하량이 특정한 임계값(Lth)을 초과할 때는 1의 값을, 미만일 때는 0의 값으로 설정된다.
일반적으로 기지국에서는 트래픽 부하량의 기준으로 기지국이 수신한 총 수 신전력을 배경잡음의 전력을 나눈 총 수신전력 대 잡음비(Rise Over Thermal noise ; ROT)가 사용되는데, 단위는 dB이다.
예시적으로 임계값(Lth)을 7dB로 설정시 기지국에서 수신된 ROT값이 상기 임계값을 초과하면 RAB 정보는 1로 설정되고, 미만일 때는 0으로 설정된다.
상기에서 설정된 RAB 정보는 RABLength라는 시간단위로 셀 내의 모든 단말에 전송되며 시스템의 설정에 따라 상기 RABLength의 시간 단위는 8/16/32/64 슬롯 중 하나의 값을 갖는다.
도 3은 순방향 링크에서의 일반적인 슬롯 구조를 나타낸 것으로, 다양한 순방향 채널들이 시간적으로 다중화되어 전송됨을 알 수 있으며, 특히 RAB 정보를 포함한 MAC 채널은 하나의 슬롯에서 4차례 반복됨을 알 수 있다.
따라서 RABLength의 주기 동안에 RAB 정보가 최소 수십 차례 이상 반복적으로 전송이 수행됨을 추정할 수 있다.
한편 단말은 새로운 패킷을 전송할 때마다 새로운 전송속도를 결정하는데, 이때 상기 RAB 정보와 더불어 전송속도를 조절하는데 중요한 역할을 수행하는 파라미터로써 단말이 저장하고 있는 전송속도 제어확률(Rate Control Probability)인 p와 q 값을 들 수 있다.
상기 전송속도 제어확률은 전송속도를 높이거나 낮추는 최종적인 결정을 위해, 0~1 사이에서 발생시킨 난수와 비교하는 파라미터로 현재의 전송속도에 따라 다른 값을 갖게 된다.
현재의 전송속도가 R(i)일 경우의 p값과 q값을 각각 전송속도 제어확률 p(i)(이하, p(i))와 전송속도 제어확률 q(i)(이하, q(i))라고 통칭하기로 한다 (i=1, 2, 3, 4, 5).
또한, p(i)값은 RAB=0이 수신되어 역방향 트래픽 부하량의 증가를 유도하는 경우, q(i)값은 RAB=1이 수신되어 역방향 트래픽의 감소가 요구되는 경우를 구분하여 사용된다.
상기 p(i)와 q(i)값의 설정은 기지국이 임의적으로 결정할 수 있으며, 기지국은 필요에 따라 셀 내의 모든 단말에 새로운 값들을 전송할 수 있고, 단말은 수신한 직후부터 새로운 값을 기준으로 동작하게 된다.
일반적으로, 상기 p(i)값은 R(i)가 클수록 낮은 값으로 설정되어 데이터의 전송속도가 높을수록 신중하게 전송속도를 증가시키도록 하고, q(i)값은 R(i)가 클수록 높은 값으로 설정되어 트래픽 부하량이 높은 경우 높은 전송속도를 가진 단말이 우선적으로 전송속도를 낮추도록 유도한다.
즉, 예를 들어, p와 q값은 p={p(1), p(2), p(3), p(4), p(5)}={0.4, 0.2, 0.1, 0.05, 0}, q={q(1), q(2), q(3), q(4), q(5)}={0, 0.1, 0.3, 0.6, 0.9} 등과 같이 설정할 수 있다.
도 4는 종래 기술에 따른 단말의 전송속도 제어장치 구성도이다.
도시된 바와 같이, 전송속도 제어장치는 순방향 링크를 통해 데이터를 수신하는 수신부와 역방향 링크를 통해 데이터를 송신하는 송신부로 구성되며, 구체적으로 수신부는 RA 채널 수신기(430)와 CRAB 생성기(400)를 포함하고, 송신부는 전송속도 제어기(410), 난수 발생기(420), 데이터 채널 송신기(440), RRI 채널 송신 기(450)를 포함한다.
한편 상기 RA 채널 수신기(430), 데이터 채널 송신기(440) 및 RRI 채널 송신기(450)는 물리 계층을 형성한다.
CRAB 생성기(400)는 RA 채널 수신기(430)로부터 전달된 다수의 RAB 정보로부터 단말의 전송속도 결정에 사용되는 CRAB(Combined RAB) 정보를 계산하여 전송속도 제어기(410)로 제공하도록 구성되며, RA 채널 수신기(430)는 각 기지국에서 전송되는 RAB 정보를 수신하여 독립적으로 CRAB 생성기(400)에 제공하도록 구성된다.
난수 발생기(420)는 0~1 사이에서 난수값을 발생하도록 구성되며, 전송속도 제어기(410)는 CRAB 생성기(400)에서 제공된 CRAB 정보와 함께, 난수 발생기(420)에서 제공된 난수값과 전송속도 제어확률을 비교하여 전송속도를 결정하도록 구성된다.
데이터 채널 송신기(440)는 전송속도 제어기(410)의 전송속도에 따라 데이터를 송신하도록 구성되며, RRI 채널 송신기(450)는 전송속도 제어기에서 송출되는 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보를 기지국으로 송신하도록 구성된다.
상기 구성에 따른 동작 설명은 다음과 같다.
우선, 각 단말은 다수의 기지국으로부터 동시에 RAB정보를 수신할 수 있는데, 기지국의 신호수신 감도가 양호하여 해당 단말과 정보를 교환할 수 있는 기지국의 집합을 해당 단말에 대한 활성집합(Active Set)이라고 정의한다.
상기 활성집합(Active Set) 내의 각 기지국에서 보내는 RAB 정보가 수신부의 해당 RA 채널 수신기(430)를 통해 수신되는데, 0 또는 1로 판독되어 CRAB 생성기 (400)로 그 값이 입력된다.
상기 입력 CRAB 생성기(400)에서 CRAB 정보가 결정되는데, 입력된 RAB정보 중 적어도 하나의 값이 1로 설정되어 있으면 CRAB값을 1로 설정하고, 모든 RAB정보가 0이면 CRAB값을 0으로 설정한다.
전송속도 제어기(410)에서는 CRAB 생성기(400)에서 제공된 CRAB 정보와 함께, 난수 발생기(420)에서 0~1 사이의 범위에서 생성된 난수값을 전송속도 제어확률과 비교하여 데이터 전송속도를 결정한다.
상기 전송속도 제어기(410)에서 결정된 전송속도에 따라 사용자 데이터를 데이터 채널 송신기(440)를 통해 전송하며, 이와 동시에 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보를 RRI 채널 송신기(450)를 통해 기지국으로 전송한다.
도 5는 종래 기술에 따른 전송속도 제어장치의 제어방법 흐름도이다.
전송속도 제어기는 패킷을 전송하기 위한 초기 전송속도로 R(1)을 선택한다(S500).
상기 전송속도 R(1)은 버퍼내의 모든 패킷을 전송한 후 새롭게 도착한 패킷을 전송할 때도 적용된다.
상기 초기 전송속도 R(1)이 선택된 상태에서 단말은 패킷 전송을 수행한다(S502).
단말은 초기 전송속도 R(1)을 사용해 패킷을 전송한 후 새로운 패킷을 전송할 때마다 전송속도 제어기(410)에서 CRAB 정보를 이용하여 전송속도의 증감 여부를 결정한다(S504).
새로운 전송속도는 현재의 전송속도를 기준으로 한단계씩 낮아지거나 높아질 수 있으며, 실질적인 증감 여부는 다음에 이어질 전송속도 제어확률과 발생난수와의 비교를 통해 결정된다 (S506, S507).
상기 CRAB 정보가 0인 경우에는 난수 발생기(420)에서 생성된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)간의 비교가 수행된다(S506).
이때 상기 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 작은 경우에는 전송속도를 한단계 높이고, 현재의 전송속도가 최대인 R(5)인 경우에는 더 이상 증가시키지 않는다(S508).
그러나 상기 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하면서 패킷을 전송하게 된다.
p(i)와 발생난수와의 비교를 통해 결정된 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준으로 설정된다(S510).
한편, 상기 CRAB값이 1인 경우에는 난수발생기(420)에서 발생된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)의 비교가 수행된다(S507).
이때 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 작은 경우에는 전송속도가 한단계 하향 조정되고, 현재의 전송속도가 R(1)이라면 전송속도를 감소시키지 않는다(S509).
그러나 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하면서 패킷을 전송하게 된다.
q(i)와 발생난수와의 비교를 통해 결정된 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사 용되는 전송속도의 새로운 기준으로 설정된다(S510).
그러나, 종래 기술의 1x EV-DO 시스템의 경우 상호 간섭에 의한 영향으로 시스템의 전반적인 성능이 결정되는 바, 역방향 트래픽의 부하량이 어느 한도를 넘게 되면 시스템 전체적인 성능저하로 연결되는 문제점이 있다.
즉 종래 기술에 따르면 기지국이 단말로 전송하는 RAB 정보는 임계값(Lth)보다 트래픽 부하량이 낮은 경우에는 전송속도를 높이라는 메시지를 포함되고 반대의 경우에는 전송속도를 낮추라는 메시지를 포함하기 때문에 제어되는 트래픽 부하량이 임계값(Lth)를 중심으로 진동하게 되며 또한 파라미터의 설정에 따라 트래픽 부하량이 임계값(Lth)를 중심으로 심하게 요동칠 수 있는 문제점이 있어, 역방향 트래픽 부하량이 시스템 성능의 현저한 저하를 초래하는 한계값(Lmax)를 넘는 과부하 상태에 이를 가능성이 높아지게 된다.
따라서 상기와 같은 불필요한 요동을 방지하기 위해서 역방향 트래픽 부하량을 한계값(Lmax)보다 낮게 유지하여 트래픽 과부하 상태를 방지해야 하나, 대부분의 트래픽을 한계값(Lmax) 이하로 유지하기가 어려울 뿐만 아니라 과부하 상태의 빈도를 감소시키기 위하여 임계값(Lth)를 낮게 설정할 경우 역방향 트래픽 부하량의 평균값이 낮아져 1x EV-DO 시스템의 역방향 링크에 대한 전체적인 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 고속 무선통신시스템의 기지국에서 역방향 트래픽 채널의 상세한 상태 정보가 단말로 전송되고 그 상세 정보를 바탕으로 트래픽의 불필요한 요동을 감소시킬 수 있도록 전송속도를 결정함으로써 효율적인 역방향 링크의 성능을 개선하기 위한 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단말의 활성집합(Active Set)에 포함된 각 기지국으로부터 트래픽 부하량의 상태 정보를 수신하기 위한 RA 채널 수신기, 상기 RA 채널 수신기로부터 RAI 정보를 추출하기 위한 RAI 추출기, 상기 RAI 추출기로부터 제공된 RAI 정보로부터 RAI 정보의 빈도수를 계산하기 위한 RAI 계수기를 포함하는 수신부, 난수값을 발생하기 위한 난수 발생기, 상기 RAI 계수기에서 계산된 RAI 계수값을 바탕으로 난수 발생기에서 제공되는 난수값과 전송속도 제어확률의 비교치를 사용하여 전송속도를 결정하는 전송속도 제어기, 상기 전송속도 제이기에서 결정된 전송속도에 따라 역방향 링크를 통해 데이터를 기지국으로 전송하는 데이터 채널 송신기, 상기 전송속도 제어기에서 제공되는 RRI 정보를 기지국으로 송신하기 위한 RRI 채널 송신기를 포함하는 송신부를 포함한다.
또한 본 발명은 초기 전송속도를 선택하여 단말에서 패킷을 전송하는 단계,기지국으로부터 제공된 역방향 트래픽 상태 정보를 포함하는 RAI 정보와 RAI 계수 값을 판단하는 단계, 상기 RAI 정보의 계수값에 따라 전송속도를 상향, 하향 또는 유지 조정하는 단계, 상기 전송속도의 상향, 하향 또는 유지조정에 따라 새로운 전송속도를 설정하는 단계, 상기 새로운 전송속도의 설정에 따라 단말에서 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 역방향 링크에서의 전송속도 제어장치의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 전송속도 제어장치는 RAI (Reverse Activity Indicator)계수기(600), RA 채널 수신기(630), RAI 추출기(660)를 포함하는 수신부와, 전송속도 제어기(610), 난수 발생기(620), 데이터 채널 송신기(640), RRI 채널 송신기(650)를 포함하는 송신부를 포함한다.
한편 상기 RA 채널 수신기(630), 데이터 채널 송신기(640) 및 RRI 채널 송신기(650)는 물리 계층을 형성한다.
RAI 계수기(600)는 전송속도 제어기(610)의 입력정보로 사용되는 RAI의 계수(計數) 정보를 제공하도록 구성되며, RA 채널 수신기(630)는 각 기지국이 보낸 RA 채널을 통해 수신되는 정보를 전송되는 RAI 관련 정보를 수신하도록 구성되며, RAI 추출기(660)는 상기 RA 채널 수신기에서 제공된 정보로부터 RAI 정보를 추출하여 RAI 계수기(600)에 제공하도록 구성된다.
상기 RAI 정보는 종래 기술의 2비트로 구성되어 역방향 트래픽 부하량을 보다 정밀하게 단말에 전송할 수 있으며, 본 발명에서는 종래 기술에 사용했던 RA 채널의 변경을 최소화하여 상기 RAI 정보를 전송할 수 있다.
종래의 RA 채널은 RABLength라는 시간단위 동안 동일한 RAB 정보를 주기적으로 단말로 전송하며, 이때 시스템의 설정에 따라 상기 RABLength는 8, 16, 32, 64 슬롯 중 어느 하나의 값을 갖고, 하나의 슬롯에서는 동일한 정보가 4번 반복되어 전송되므로 그에 따른 RAB 정보는 최소 수십 차례 이상 반복적으로 전송된다.
본 발명에 따른 RAI 채널의 첫번째 구현 방안은, 종래의 RA채널에서 하나의 순방향 슬롯동안 동일한 비트가 4번 반복되는 전송방식을 2 비트 정보가 2번씩 반복되는 형태로 구성하여 하나의 슬롯에서 2비트를 전송하는 방식이다.
따라서, 상기 첫번째 구현 방안에서 RAI추출기(660)는 RA 채널 수신기(630)로부터 슬롯당 2비트의 동일한 RAI정보를 RABLength의 주기동안 전달받아 최종 RAI정보를 결정한다.
또 다른 방식으로는 종래의 RA채널의 RABLength 주기를 2부분으로 나누고 RABLength/2 슬롯 동안에 첫번째 비트를, 나머지 RABLength/2 슬롯 동안에는 두번째 비트를 전송하는 형태로, RABLength 슬롯 동안에서 2비트가 전송될 수 있다.
상기 두번째 구현방안에서 RAI추출기(660)는 RA채널 수신기(630)가 RABLength/2 기간 동안 전달하는 1비트 정보와 나머지 RABLength/2 기간 동안 전달하는 1비트 정보를 결합하여 최종적인 RAI정보를 결정한다.
한편, 기지국에서 전송하는 2비트의 RAI 정보는 종래의 방법과 비교하여 보다 정밀한 역방향 트래픽 정보의 제공을 위하여, 역방향 트래픽 부하량을 4개의 영역으로 분류하고 상기 RA 채널을 통해 구현된 방식에 의하여 단말에게 RAI정보를 제공할 수 있다.
상기 4개의 영역은 예시적으로 "낮음"(00), "약간낮음"(01), "약간높음"(10) 및 "높음"(11)의 2비트 형태로 제공할 수 있다.
난수 발생기(620)는 0~1 사이에서 난수값을 발생하도록 구성되며, 전송속도 제어기(610)는 RAI 계수기(600)에서 제공된 RAI 계수값을 바탕으로 난수 발생기(620)에서 제공된 난수값과 전송속도 제어확률과의 비교치를 이용해 전송속도를 조절하도록 구성된다.
데이터 채널 송신기(640)는 전송속도 제어기(610)에서 결정한 전송속도에 따라 데이터를 송신하도록 구성되며, RRI 채널 송신기(650)는 전송하는 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보를 기지국으로 송신하도록 구성된다.
상기 구성에 따른 동작 설명은 다음과 같다.
활성집합(Active Set) 내의 각 기지국에서 보내는 RAI 정보가 단말장치 수신부의 RA 채널 수신기(630)를 통해 종래의 물리계층 구조를 그대로 유지하면서 수신된다.
상기 RAI 정보는 RAI 추출기(660)를 통과함으로써 추출되는데, RAI 정보는 2비트의 정보로 각 기지국의 역방향 트래픽에 대한 상세한 상태 정보를 포함한다.
상기 추출된 RAI 정보는 RAI 계수기(600)로 입력되며, RAI 계수기(600)에서는 각 RAI 정보의 빈도수를 계산한 RAI 계수값을 전송속도 제어기(610)로 제공한다.
그리고 난수 발생기(420)에서는 0~1 사이의 범위에서 난수값을 생성하여 전송속도 제어기(610)에 제공한다.
전송속도 제어기(610)에서는 상기 RAI 계수기(600)에서 제공된 RAI 정보의 계수값, 난수 발생기(620)에서 제공된 난수값 및 전송속도 제어확률과의 비교치를 이용해 데이터의 전송속도를 결정한다.
상기 전송속도 제어기(610)의 전송속도 결정에 따라 전송하고자 하는 데이터는 데이터 채널 송신기(640)를 통해 기지국으로 전송되며, 동시에 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보는 RRI 채널 송신기(650)를 통해 기지국으로 전송된다.
도 7은 본 발명에 따른 역방향 링크의 전송속도를 결정하기 위한 제어방법의 흐름도이다.
단말의 전송속도 제어기(610)는 패킷을 전송하기 위한 초기 전송속도로 R(1)을 선택한다(S700).
한편 상기 전송속도 R(1)은 버퍼내의 모든 패킷을 전송한 후 새롭게 도착한 패킷을 전송할 때도 초기 전송속도로 적용된다.
상기 초기 전송속도 R(1)이 선택된 상태에서 단말은 초기 패킷 전송을 수행한다(S702).
초기 전송속도 R(1)에 의해 패킷 전송이 수행된 후 전송속도 제어기(610)에서는 RAI 계수기(600)로부터 제공된 RAI 정보의 계수값을 기반으로 전송속도를 결정한다(S704, S707).
즉 상기 RAI 계수값은 RAI 추출기(660)로부터 입력된 각 RAI의 개수를 의미하고, RAI값인 '00'(낮음), '01'(약간낮음), '10'(약간높음), '11'(높음)의 개수를 각각 N 00, N 01, N 10, N 11로 표기하도록 한다.
먼저, N 11 > 0인 경우, 즉 활성집합내 기지국 중에서 적어도 하나 이상의 기지국으로부터 트래픽 부하량이 '높음'(RAI 계수값이 11인 경우)으로 설정된 때는 난수발생기(620)에서 발생된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)의 비교가 수행되어 전송속도의 감소여부를 결정한다(S705).
이때 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 작은 경우에는 전송속도가 한단계 하향 조정되고, 이때 현재의 전송속도가 R(1)이라면 전송속도를 감소시키지 않는다(S706).
상기 결정된 새로운 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준이 되고(S712), 다음 패킷의 전송시 새로운 전송속도로 사용된다 (S702).
그러나 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하고 (S712), 다음 패킷의 전송시 현재와 동일한 전송속도를 이용해 전송하게 된다(S702).
다음으로, N 11 = 0이면서, N 10 > 0 또는 N 01 > 0인 경우, 즉 활성집합내 기지국 중에서 트래픽 부하량이 '높음'(RAI 계수값이 11인 경우)으로 설정된 기지국이 없으면서, '약간높음'(RAI 계수값이 10인 경우) 또는 '약간낮음'(RAI 계수값이 01인 경우)으로 설정된 기지국이 적어도 하나인 경우는 전송속도의 증가에 의해 특정 기지국에서의 과부하 상태를 방지하기 위하여 전송속도 제어확률에 관계없이 현재의 전송속도를 그대로 유지하며(S708), 현재의 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준이 되고(S712), 상기 결정된 새로운 전송속도를 이용해 다음패킷이 전송된다(S702).
마지막으로, 그 이외의 모든 경우에는 역방향 트래픽의 부하량에 충분한 여유가 있다고 판단해 난수 발생기(620)에서 생성된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)와의 비교가 수행된다(S709).
이때 상기 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 작은 경우에는 전송속도를 한단계 높이고, 현재의 전송속도가 최대값인 R(5)인 경우에는 더 이상 증가시키지 않는다(S710).
그러나 상기 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하면서 패킷을 전송하게 된다.
p(i)와 발생난수와의 비교를 통해 결정된 새로운 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준이 되고(S712), 상기 결정된 전송속도를 이용해 다음패킷을 전송한다(S702).
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법은 기지국에서 단말로 제공되는 역방향 트래픽 부하량의 상세정보를 바탕으로 전송속도를 조절하여 역방향 트래픽의 불필요한 요동을 줄임으로써 안정적인 역방향 링크의 전송속도 조절이 가능하고 동일한 통신 환경에서 높은 전송효율을 얻을 수 있으며, 또한 종래 시스템에서의 물리 계층 채널 구조를 변경하지 않고 상위 계층의 동작을 소프트웨어적으로 변경하여 구현함으로써 시스템의 효용성을 높이는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 단말의 활성집합(Active Set)에 포함된 각 기지국으로부터 트래픽 부하량의 상태 정보인 RAI (Reverse Activity Indicator) 정보를 수신하기 위한 RA 채널 수신기와, 상기 RA 채널 수신기로부터 RAI 정보를 추출하기 위한 RAI 추출기와, 상기 RAI 추출기로부터 제공된 RAI 정보로부터 RAI 정보의 빈도수를 계산하기 위한 RAI 계수기를 포함하는 수신부; 및
    난수값을 발생하기 위한 난수 발생기와, 상기 RAI 계수기에서 계산된 RAI 정보의 계수값을 바탕으로 난수 발생기에서 제공되는 난수값과 전송속도 제어확률의 비교치를 사용하여 전송속도를 결정하는 전송속도 제어기와, 상기 전송속도 제어기에서 결정된 전송속도에 따라 역방향 링크를 통해 데이터를 전송하는 데이터 채널 송신기와, 상기 전송속도 제어기에서 제공되는 RRI 정보를 기지국으로 송신하기 위한 RRI 채널 송신기를 포함하는 송신부
    를 포함하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    RAI 계수기에서 전송속도 제어기로 전송하는 RAI 계수값은 활성집합 내의 각 기지국에서 수신되는 역방향 트래픽 부하량에 대한 상태정보의 발생 빈도수를 의미하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상태 정보는 "낮음 (00)", "약간낮음 (01)", "약간높음 (10)" 및 "높음 (11)"의 2비트 형태로 표현하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 RAI 정보는 하나의 슬롯 내에서 첫번째 비트와 두번째 비트를 교번전송하여 2비트가 전송되거나, RABLength의 주기를 2부분으로 나눠 RABLength/2 슬롯동안에 첫번째 비트를 나머지 RABLength/2 슬롯동안에 두번째 비트를 전송하여 2비트 전송하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어장치.
  5. a) 초기 전송속도를 선택하여 단말에서 패킷을 전송하는 단계;
    b) 기지국으로부터 제공된 역방향 트래픽 상태 정보를 포함하는 RAI 정보와 RAI 계수값을 판단하는 단계;
    c) 상기 RAI 계수값에 따라 전송속도를 상향, 하향 또는 유지 조정하는 단계;
    d) 상기 전송속도의 상향, 하향 또는 유지 조정에 따라 새로운 전송속도를 설정하는 단계; 및
    e) 상기 새로운 전송속도의 설정에 따라 단말에서 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 RAI 정보는 역방향 트래픽 부하량의 상태 정보를 "낮음 (00)", "약간낮음 (01)", "약간높음 (10)" 및 "높음 (11)"의 2비트 형태로 표현하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 b) 단계 이후에,
    b-1) 상기 RAI 정보의 계수값이 "높음 (11)"을 포함한 경우 역방향 트래픽 부하량이 크다는 것으로 판단하고 상기 발생한 난수값 및 전송속도 제어확률 q(i)과의 비교를 수행하여 상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 q(i)보다 작은 경우 전송속도를 하향 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 q(i)보다 큰 경우는 현재의 전송속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 b) 단계 이후에,
    b-2) 상기 RAI 정보의 계수값에 "높음 (11)"인 경우가 없으면서, "약간높음 (10)" 또는 "약간낮음 (01)"인 경우 역방향 트래픽 부하량이 적정한 것으로 판단하고 현재의 전송속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 b) 단계 이후에,
    b-1) 상기 RAI 정보의 계수값이 "낮음 (00)"으로만 구성된 경우 역방향 트래픽 부하량이 적다는 것으로 판단하고 상기 발생한 난수값 및 전송속도 제어확률 p(i)와의 비교를 수행하여 상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 p(i)보다 적은 경우 전송속도를 상향 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 p(i)보다 큰 경우는 현재의 전송속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전송속도 제어확률 p(i)는 기지국에서 단말로 제공되는 값으로, 역방향 트래픽 부하량의 증가를 유도함으로써 전송속도의 상향 조정에 사용되는 파라미터인 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 전송속도 제어확률 q(i)는 기지국에서 단말로 제공되는 값으로, 역방향 트래픽 부하량의 감소를 유도함으로써 전송 속도의 하향 조정에 사용되는 파라미터인 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 역방향 링크 전송속도 제어방법.
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KR20020066590A (ko) * 2001-02-12 2002-08-21 엘지전자 주식회사 역방향 링크 패킷 전송 방법 및 장치
KR20020085140A (ko) * 2001-05-04 2002-11-16 엘지전자 주식회사 역방향 링크의 데이터 전송율 제어 방법 및 이를 위한단말기

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