KR100822513B1 - 데이터 전달의 지연 시간을 단축시키는 방법, 장치 및 데이터 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

무선 링크 제어(RLC) 성능이 처리량의 측면에서의 특징을 가지며, 전달될 상위 계층 프로토콜 데이터 유닛(PDUs) 또는 패킷의 크기가 무시되는 종래의 방법 및 시스템과는 달리, 본 발명은 상위 계층 PDU 또는 패킷의 지연에 기반한 방법 및 장치를 제공한다. 이에 기반한 본 방법 및 장치는 적응성이 있는 코딩 및 변조의 이용에 기반한 방법 및 장치보다 적은 지연을 가짐으로써 데이터 블럭의 최대 평균 처리량을 달성한다.

Description

데이터 전달의 지연 시간을 단축시키는 방법, 장치 및 데이터 통신 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR PACKET SIZE DEPENDENT LINK ADAPTATION FOR WIRELESS PACKET}

도 1은 공지의 무선 시스템의 블럭도,

도 2는 본 발명의 실시를 위한 무선 시스템의 블럭도,

도 3은 다양한 MCS 레벨에 대한 결과의 표,

도 4 - 7은 다양한 MCS 레벨에 대한 시뮬레이션의 결과.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 시스템 16 : 버퍼

12 : 기지국 18 : 링크 적응 장치

13 : 안테나 20, 30, 40 : 이동 국

14 : 송수신기

본 발명은 무선 링크를 통해 통신하는 데이터 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 무선 링크상에서 데이터를 송신할 때 전반적인 지연(delay)을 단축시키기 위해서 패킷의 크기 및 코딩(coding)을 적응시키는 것에 관한 것이다.

본 출원은 2000년 3월 13일에 출원된 미국 가출원 제60/188,787호의 우선권을 수반한다.

개선된 범용 패킷 무선 서비스(Enhanced General Packet Radio Service; EGPRS) 등의 무선 패킷 데이터 시스템에 있어서, 무선 링크를 통한 에러 복원을 위해 선택적 자동 반복 요구(Automatic Repeat Request; ARQ)를 사용한다. 종래의 분석에 있어서, 무선 링크 제어(Radio Link Control; RLC) 성능은 통상적으로 그 처리량(throughput)에 그 특징이 있으며, 전달되는 상위 계층(higher layer) 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Units; PDUs) 또는 패킷의 크기는 무시되었다.

EGPRS 등의 무선 패킷 데이터 시스템에 있어서, 선택적 ARQ는 무선 링크상의 에러 복원에 사용되며, 이에 대한 것은 예컨대, 케이. 밸라챈드란(K, Balachandran), 알. 에작(R. Ejzak) 및 에스. 난다(S. Nanda)의 "Efficient transmission of ARQ feedback for EGPRS radio link control"(IEEE Vehicular Technology Conf. 1999년 5월)에 개시되어 있다. 현재, EGPRS에는 9개의 변조 및 코딩 기법(Modulation and coding schemes; MCSs)이 제안되었는데, MCS-1은 가장 강인한(robust) 코딩을 갖고, MCS-9는 가장 약한 코딩을 가진다.

각각의 상위 계층 패킷은 복수의 무선 링크 제어(RLC) 블럭으로 분할된다. 20ms(0.02초)의 블럭 기간내에 송신되는 RLC 블럭의 수 및 RLC 블럭 크기는 송신을 위해 선택된 MCS에 따라 달라진다. 예컨대, MCS-1 및 MCS-2에 대한 RLC 블럭 크기는 각각 22 옥텍트(octet) 및 28 옥텍트이다. MCS-1 내지 MCS-6에 대해서는, 하나의 RLC 블럭이 각 타임 슬롯(time slot)을 통해 20ms 블럭 기간내에 송신된다. MCS-7 내지 MCS-9에 대해서는, 두개의 RLC 블럭이 각 타임 슬롯(slot)을 통해 20ms 블럭 기간내에 송신된다. 그 기술의 이러한 측면은 에이. 푸루스카(A. Furuska), 에스. 마저(S. Mazur), 에프 뮬러(F. Muller) 및 에이치. 올로프슨(H. Olofsson)의 "EDGE: enhanced data rates for GSM and TDMA/136 evolution"(IEEE personal communications, pp. 56 - 66, 1999년 6월); ETSI GSM 03.60, "Digital cellular telecommunications system(phase 2+); General Packet Radio Service(GPRS); service description: stage 2"; 및 케이. 밸라챈드란, 케이. 코너(K. Conner), 알. 에작 및 에스. 난다의 "A Proposal for EGPRS Radio Link Control Using Link Adaptation and Incremental Redundancy,"(Bell labs Technical Journal, vol. 4, no. 3, pp. 19 - 36, 1999년 7월 - 9월)에 기재되어 있다. 이동 국(mobile station)이 멀티 슬롯 수용력(multi-slot capable)이 있다면, 복수의 타임 슬롯(EGPRS에서는 8까지)을 사용할 수 있다. 보다 강인한 코드를 사용함으로써 RLC 블럭 에러 율(BLER)은 상당히 감소될 수 있다. MCS-1 등의 강인한 방법을 사용한 결과는 송신을 완료하는데 있어서 재송신 과정이 거의 필요치 않다는 것이다. 그러나, 보다 강인한 코딩은 하나의 RLC 블럭내에 송신될 수 있는 데이터 비트의 수를 감소시킨다. MCS-9 등의 덜 강인한 방법은 하나의 RLC 블럭에 더 많은 비트를 패킹할 수 있으나, 통상의 채널 조건하에서 보다 높은 BLERs로 동작하고, 송신 완료를 위해 더 많은 재송신이 필요할 수 있다. 선택적 ARQ에 대해서, 처리량 상한선은 R(1-P_e)이고, 여기서 R은 재송신 속도이고 P_e는 블럭 에러 율이다. 이것은 대량의 데이터(예컨대, 파일 전달 프로토콜(ftp) 애플리케이션)의 전달에 보다 적합하다. 그러나, 웹 브라우징 및 텔넷(telnet) 등의 애플리케이션에 있어서, 중요한 것은 짧은 패킷을 전달하는데 있어서의 지연이다. 그래서, 짧은 패킷을 전달함에 있어서, 장기간의 처리량(long term throughput)은 서비스의 품질(quality)을 잴 수 없다. 하기에서는, 지연 예상과는 상이한 패킷 크기에 대한 FEC(Forward Error Correction)와 ARQ 간의 트레이드오프(tradeoffs)를 연구하기 위해서 EGPRS 구조를 가정한다.

선택적 반복(selective repeat; SR) ARQ의 지연 성능에 관한 몇몇의 연구가 있다. 엠. 이. 어내그노스투(M.E. Anagnostou)와 이. 엔. 프로토노타리오스(E.N. Protonotarios)의 "Performance analysis of the selective repeat ARQ protocol,"(IEEE Trans. on Communications, vol. 34, no. 2, pp. 127 - 135, 1986년 2월)에서는, 단일 슬롯인 경우에, RLC 블럭 지연에 관한 정확한(exact) 분석 및 근사적(approximate) 분석이 유도되었다. 알. 판타치(R. FAntacci)의 "Queueing analysis of the selective repeat automatic repeat request protocol wireless packet network,"(IEEE transactions on Vehicular technologies, vol. 45, no. 2, pp. 258 - 264, 1996년 5월)에서, 저자는 마코브 2-상태 채널(Markov two-state channel)에서의 SR-ARQ 성능을 분석하였다. 제이. 창(J. Chang)과 티. 양(T. Yang)의 "End-to-end delay of an adaptive selective repeat ARQ protocol,"(IEEE Transactions on Communication, vol. 42, no. 11, pp. 2926-2928, 1994년 11월)에서는 또 다른 근사적 결과(approximation)를 찾아 볼 수 있다. 상기한 참고 문헌에는, 단지 블럭에 대한 지연만이 계산되었다.

중요한 기준은 데이터 블럭을 전달하는 시간(지연)이 아니다. 오히려, 중요한 기준은 메세지를 전달하는 시간(지연)이다. 메세지에 대한 지연에 더 근접하기 위해서, 복수의 RLC 블럭을 포함하는 상위 계층 패킷의 순차적(in-sequence) 전달에 대한 지연을 측정하는 것이 바람직하다. 복수의 블럭을 포함하는 고레벨 패킷의 순차적 전달의 지연 시간을 측정하면, 불완전한 무선 통신의 세계에서 데이터 블럭의 전달 방법 및 장치 또한 개선될 수 있다. 불완전한 송신/수신 채널 조건에서 무선 통신을 통해 데이터 블럭으로 구성된 메세지를 전달하는 방법 및 장치를 개선하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따라 간략히 기재하면, 링크를 통해 전달될 적어도 하나의 데이터 패킷을 저장하는 단계와; 제 1 변조 및 코딩 기법 레벨의 제 1 데이터 패킷 세그먼트를 송신하는 단계와; 더 강인한 제 2 변조 및 코딩 기법 레벨의 제 2 데이터 패킷 세그먼트를 송신하는 단계를 포함하는 데이터 전달 지연 시간 단축 방법을 제공함으로써 전술한 종래 기술의 단점을 극복한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 링크를 통해 송신될 적어도 하나의 데이터 패킷을 저장하는 버퍼와; 제 1 변조-및-코딩 레벨로 제 1 데이터 패킷 세그먼트를 변조하고 코딩하는 변조 및 부호기(a modulator and coder)를 포함하는, 데이터 전달 지연 시간 단축 장치를 제공함으로써 전술한 종래 기술의 단점을 극복한다. 그 변조 및 부호기는 또한 제 1 변조-및-코딩 레벨보다 더 강인한 제 2 변조-및-코딩레벨로 제 2 데이터 패킷 세그먼트를 변조하고 코딩한다. 본 장치는 제 1 및 제 2 세그먼트를 송신하는 송신기를 구비한다. 제 2 세그먼트에 대해 더 강인한 코드를 사용함으로써 사용자에 대한 지연 시간이 단축된다.

도 1을 참조하면, 시스템(10)은 안테나(13)에 접속되는 기지국(12)을 구비한다. 시스템(10)은 EGPRS 시스템이다. 안테나(13)는 무선 링크를 통해 무선 패킷 데이터를 송신하고 수신한다. 안테나(13)는 라디오 장착 자동차(20), 무선 휴대용 컴퓨터(30) 및 휴대용 장치(40)와 데이터 패킷을 상호 통신하는 것으로 도시되어 있다.

기지국(12)은 다른 장치와 데이터를 송신하고 수신하는 송수신기(14)를 구비하고 있다. 송수신기(14)는 송신될 각 메세지가 저장되는 버퍼(16)를 구비하고 있다. 모든 메세지가 적합하게 수신되었을 때까지 메세지 데이터가 버퍼(16)내에 보유되는데, 그것은 복원될 수 없는 에러 없이 자동차(20), 컴퓨터(30) 또는 휴대용 장치(40) 등의 메세지의 수신지에 수신된다는 것을 의미한다. 초기 송신시 데이터 블럭이 손실 또는 손상되면, 그 수신 장치에 의해 재송신이 요구된다. 그 후, 그러한 재송신 요구는 버퍼(16)내의 데이터로부터 실행된다. 모든 메세지가 전달되고 나면, 버퍼(16)는 다른 유효한 데이터가 덮어쓰기까지 비어있거나 또는 단지 유효하지 않은 것으로 표시된다. 데이터 블럭의 송신을 제어하는 버퍼 및 링크 제어 장치는 종래의 시스템에 존재하였으므로, 본 발명의 주요부는 데이터 통신을 제공하는, 보다 빠르고 신뢰성 있는 방법 및 시스템이다.

도 2는 데이터 통신을 위한 보다 빠르고 신뢰성 있는 방법 및 시스템을 도시하고 있다. 기지국(12')은 개선된 점을 제공하는데 기여하도록 부가적인 링크 적응 장치(18)를 구비한다. 링크 적응 장치(18)는 버퍼 배출 감시기(buffer draining monitor)(도시되지 않음)를 구비하고 있다. 버퍼 배출 감시기는 버퍼(16')내의 데이터가 처음으로 거의 완전하게 송신되는 시간을 결정한다. 이것은 버퍼 배출 감시기가 링크 적응 장치(18)에 신호를 보내서 송신의 MCS 레벨을 보다 강인한 레벨로 바꾸는 시간이다. 유사하게, 송신 요구 상태에 있는 장치(20', 30', 40')는 모두, 송신될 각각의 메세지의 크기를 표시한다. 링크 적응 장치(18)는 유사한 동작을 행함으로써 메세지의 끝부분이 도착할 때 송신 장치(20', 30' 또는 40')가 사용하고 있는 MCS 레벨을 바꾼다.

링크 적응 장치(18)는 무선 링크 제어(RLC)가 동작하기 위한 베이스라인 통로로서 송수신기(14')와 이동 국(20', 30', 40')간의 무선 링크를 시험(test)한다. RLC는 적어도 하나의 MCS 레벨 또는 수개의 레벨을 선택하여 잡음이 존재하는 무선 링크상에서 통신이 가능하게 한다. 후술하는 바와 같이, 메세지 송신시 RLC가 MCS 레벨을 신중하게 선택함으로써 상당한 시간 절약, 즉 지연 절약을 달성할 수 있다. 더욱이, 패킷 크기의 함수로서 선택적 ARQ의 지연 성능 및 채널 코딩 기법의 분석이 이용된다. 이러한 분석은 본 발명의 이점을 보여준 시뮬레이션(simulation)을 통하여 증명되었다.

RLC ARQ 과정은 하기와 같이 동작한다. 송신기, 예컨대 송신기(14')에서, 상위 계층에 의해 제공된 각 패킷은 K RLC 블럭으로 분할되고, 각각의 K RLC 블럭은 시퀀스 번호(sequence number)를 할당받는다. 그 후, RLC 블럭은 송신에 대한 스케줄링을 위해서 송신기 버퍼, 예컨대 버퍼(16')내에 큐잉(queuing)된다. 송신기는 윈도우(window)를 보유하는데, 그 크기는 RLC블럭이 송신될 때 하나씩 증가하고 RLC 블럭이 수신기에 의해 순차적으로 수신되는 것으로 인지될 때 하나씩 감소된다. 윈도우 크기가 더 이상 증가될 수 없는, W 블럭의 최대 윈도우 크기가 존재한다고 가정한다. 각 RLC 블럭의 초기 송신 또는 재송신에서, 그 블럭과 관계된 타이머(도시되지 않음)가 활성화된다. 타이머가 종료 된 후에 블럭이 네거티브하게 인지되면, 재송신하는 것으로 예정된다. 이상적으로, 타이머는 송수신기(14')와 장치(20', 30' 또는 40')간의 (또는 장치(20', 30' 또는 40') 중 하나로부터 송신기(14')로의) 왕복 송신 지연(round trip delay)에 맞도록 설정되어 전파 및 처리 재송신을 방지하며, 이 때 왕복 송신 지연은 양 방향으로의 전파 및 처리 지연을 포함한다.

예컨대, 송신기(14')가 수신기(20', 30' 또는 40')를 폴링(polling)한다면, P 블럭 기간마다 피드백에 대해, 수신기(20', 30' 또는 40')는 윈도우내의 각 RLC 블럭의 ACK/NACK 수신 상태를 제공하는 ARQ 피드백 비트맵(bitmap)으로 응답한다. ARQ 피드백 메세지는 또한 시퀀스 번호를 포함하는데, 시퀀스 번호는 모든 RLC 블럭이 순차적으로 수신된 때까지이다.

더욱이, 하기의 분석에 있어서, 다음과 같은 가정이 제시된다.

1. B RLC 블럭의 양이 20ms 블럭 기간내에 송신될 수 있다. 이 수는 이동 국의 멀티-슬롯 수용력과 MCS의 함수이다.

2. 각 RLC 블럭에 대한 에러의 확률은 P_e로 주어지고 RLC 블럭 에러는 블럭마다 각기 별개이다.

3. 타이머는 T 블럭 기간의 왕복 송신 지연후에 종료된다.

4. 윈도우 크기 W는 패킷의 크기보다 더 크다(즉, W > K). 그래서 프로토콜 스톨링(protocol stalling)이 결코 발생하지 않는다.

5. 폴링 기간 P = 1이다. 그래서 20ms마다 수신기는 그 수신 상태를 송신기로 반송한다.

6. 인지(acknowledgement)에 따른 에러는 존재하지 않는다.

7. 검출되지 않는 에러는 존재하지 않는다.

이러한 가정을 가지고, 기지국(12')과 임의의 장치(20', 30' 또는 40')간의 시스템(10') 성능은 RLC 계층에의 패킷의 도달과 패킷을 포함하는 모든 RLC 블럭에 대한 인지 수신 사이의 시간 간격으로 규정되는 패킷 지연(D)에 특징이 있을 수 있다. 각 패킷이 도달할 때 비어 있는 버퍼(예컨대 버퍼(16'))와 마주치고 패킷 큐잉 지연이 존재하지 않는다는 동작 조건을 고려하자. 단지 RLC 블럭을 큐잉하고 송신하고 인지함에 있어서의 지연만을 고려한다면 패킷 지연은 하기와 같이 나타낼 수 있다.

여기서 A는 하기와 같이 근사값으로 나타낼 수 있다.

이것은 본 설명의 나머지 부분에 있어서 지연에 대해 사용되는 근사값이다.

A(K)에 대한 상기 근사값의 직관적인 설명은 후술하는 바와 같다. 패킷의 지연은 두개의 부분, 즉 "배출 지연" 및 "후미 지연(tail delay)"으로 이루어진다. 각 왕복 송신 지연 기간 중에, 충분한 잔고(backlog)가 있다면, BT 블럭이 송신된다. 평균적으로, 송신하기 위해 남겨진 블럭의 잔류 수는 모든 왕복 송신 기간에 대해 고정 비율, 즉 BT(1-P_e)로 감소한다. 그러므로, 그것은 크기 K의 패킷을 배출하는데

왕복 송신이 필요하다. 그래서 "배출 지연"은

왕복 송신이다. 그러나, 블럭의 잔류 수가 BT 미만으로 떨어질 때, 또는 패킷 길이 K가 BT보다 작으면, 모든 왕복 송신에 있어서 송신 간격을 채우기에 블럭이 충분하지 않기 때문에, 감소율은 BT(1-P_e)보다 작아진다. 에러율이 P_e일 때 이러한 "후미 지연"은 잔류 블럭을 성공적으로 송신하는데 필요한 왕복 송신의 수에 좌우된다. 패킷 크기가 BT보다 작으면, 총 지연은 패킷 크기에 좌우되는 "후미 지연"으로만 구성된다. 보다 큰 패킷에 대해서는, 총 지연은 K-BT 블럭에 대한 배출 지연 및 마지막 BT 블럭에 대한 후미 지연으로 구성된다. 적당한 크기의 패킷에 대해서는, "후미 지연"의 효과는 무시될 수 없으나, 패킷 사이즈가 충분히 클 때 "후미 지연"은 무시해도 된다. 이것은 추후에 보여질 것이다.

A(k)에 대한 근사적 결과에 기반하여, 지연에 대한 수학식은 블럭 기간으로 나타낼 수 있다. 폴링 기간이 1이 아닐 때, 지연은 하기와 같이 근사값으로 나타낼 수 있다.

그리고, 크기(K)의 패킷의 지연은 하기와 같다.

상기 분석은, 통신 송신을 위한 전체 시간을 단축시키기 위해서, MCS 레벨을 데이터 블럭의 고처리량 데이터 송신 형(type)으로부터 데이터 블럭의 저처리량 형으로 바꾸는 방법 및 장치를 보여주는 것이기 때문에, 어떤 면에 있어서 비직관적(counter intuitive)이다.

상기 분석과 본 발명의 방법 및 장치의 이러한 비직관적인 결과를 입증하기 위해서, 시뮬레이션이 수행되었다. 기지국(12')과 이동 국(20', 30', 40')간의 패킷 지연을 단축시키기 위해서, 이러한 시뮬레이션 결과가, 시스템(10'), 즉 EGPRS 시스템내에서 변조 및 코딩 기법인 MCS의 선택을 안내하는데 사용되었다.

도 3 및 4에는 A에 대한 시뮬레이션 및 분석의 결과가 도시되어 있다. 도 4는 각각 12dB, 18dB 및 22dB에 해당하는 SNR을 갖는 채널 조건형(channel condition type) HT-100(GSM hilly terrain model, 100kmph 이동 속도)에 있어서, 고처리량 코딩 기법인 MCS-7에 대한 지연을 포함하여, MCS 5, MCS 6 및 MCS 7을 비교하는데 사용되는 몇몇의 파라미터들을 도시하고 있다. 왕복 송신 지연은 80ms 즉, T = 4 이었다. MCS 코드의 몇몇의 파라미터들은 도 3(표 1)에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 분석 결과는 시뮬레이션 결과와 잘 부합한다. 본 발명의 비직관적인 방법 및 장치의 이점은 시뮬레이션에 의해 명확하게 입증되었다.

'발명이 속하는 기술 분야'에서 언급했듯이, 본 발명에 대해 충족되지 않은 요구는 사용자에 의해 감지되는 지연을 최소화하는 적합한 변조 및 코딩 기법(MCS)을 제공하는 것이었다. 이를 조사하기 위해서, 도 5 - 7은 변조 및 코딩 기법 MCS 5 내지 MCS 7의 숫자적 비교를 도시하고 있다.

도 5 내지 도 7에서는 EGPRS에 사용되는 변조 및 코딩 기법 MCS-5, MCS-6 및 MCS-7이 비교된다. 도 5에 있어서, 채널의 신호 대 잡음 비는 12dB이다. 이러한 조건하에서, MCS-5는 MCS-7보다 낮은 지연을 갖게 된다(즉, 더 강인한 MCS-5 코딩이 바람직하다)는 사실을 알 수 있다. 채널의 신호 대 잡음 비 조건이 (도면에 도시된 바와 같이) 개선될 때, MCS-5(강인한 코드)를 사용하는 이점이 줄어든다. 도 5 내지 7을 통하여, 이동 무선 통신에 있어서, 채널 손실을 줄이기 위해 더 강인한 코딩을 사용하는 것과 송신 속도를 증가시키기 위해 덜 강인한 코딩을 사용하는 것 사이의 트레이드오프가 뚜렷해 진다. 18dB의 신호 대 잡음 비에서, 패킷 크기가 10kbit보다 클 때 3개의 코딩 기법중에서 MCS-6이 가장 잘 수행한다. 매우 양호한 채널 조건(즉, 도 6에 도시된 바와 같이 22dB의 신호 대 잡음 비)하에서, 패킷 크기가 42kbit보다 클 때 MCS-7이 가장 양호한 지연 성능을 제공한다.

일반적으로 말해서, 패킷 크기가 매우 작을 때(약 BT의 크기), 가장 강인한 코딩 기법(도 5 - 7에서 MCS 5)이 가장 양호한 통신을 제공한다. 패킷 크기가 증가함에 따라, 상이한 코딩 기법들 간에 교차하는 교차점(crossover point)이 발생한다. 교차점이 발생하는 지점은 배출 지연 뿐만 아니라 후미 지연에도 좌우된다. 패킷 크기가 충분히 클 때 배출 지연이 주요한 요인(dominant factor)이 되고, 최소 지연을 발생시키는 가장 양호한 변조 및 코딩 기법이 최고 장기간 처리량(highest long-term throughput)을 달성하는 기법이다. 그러므로, 변조 및 코딩 기법 선택은, 종래의 방법 및 시스템에 의해 선택되었듯이 지배적인 채널 조건하에서 처리량 상한선에만 기반하여 이루어질 수는 없는 것이다. 대신에, 변조 및 코딩 기법의 선택은 지연을 단축시키기 위해, 음성, FTP, 텔넷, 웹 브라우징 등과 같은 사용중인 애플리케이션(application)에 적응될 필요가 있다.

시스템의 코딩 기법들간의 교차점은 링크가 단일 사용자에게 주어지고 그 목적이 패킷 지연을 최소화하는 것일 경우에 적용될 수 있다. 공유된 채널에 있어서, 그 목적이 채널 처리량을 최대화하는 것일 경우, 코딩 기법들간의 교차는 상이할 것이다. 패킷 송신은 두개의 페이즈(phase) 즉, "배출" 및 "후미" 페이즈로 이루어져 있다. "배출" 페이즈에 있어서, 패킷 크기는 일정한 평균 비율로 감소한다. "후미" 페이즈에 있어서, 모든 왕복 송신에는 송신 간격을 채우기에 충분한 블럭이 존재하지 않기 때문에 패킷 크기는 축소된 비율로 감소한다. 통계적으로 공동 채널을 공유하고 있는 복수의 사용자가 있다면, 한 명의 사용자의 쉬고 있는 슬롯은 다른 사용자에 의해 채워질 수 있다. 시스템 부하(loading)가 높을 때, 공유된 채널은 결코 쉬지 않는다. 그 다음, 복수의 사용자 시스템은 각 사용자로 하여금 그의 채널 공유내에 최대 비율로 패킷을 배출하게 한다. 그러한 경우에, "배출 비율"을 최대화하기 위한 변조 및 코딩 기법, 즉, 보다 큰 장기간 처리량을 갖는 방법이 선택되어야 한다. 본 발명의 방법 및 장치는 또한 시스템 부하가 낮거나 사용자에 의한 채널 공유가 불가능한 경우에 적합한 변조 및 코딩 기법의 선택을 안내하는 것을 도와 줄 것이다.

그러므로, 이제, 패킷의 세크먼트상에서 코딩의 강도(robustness)를 증가시킴으로써 시스템에서 지연을 단축시키기 위한 이제까지 알려지지 않은 비직관적인 방법 및 구조가 기재되었다는 것을 이해할 것이다. 본 발명이 그 바람직한 실시예를 참조하여 특정적으로 도시되고 설명되었다고 하더라도, 형태, 세부적 사항 및 응용에 있어서 좁은 범위의 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 정신 및 범위를 벗어나지 않는 형태, 세부적 사항 및 응용에 있어서 모든 상기의 변형을 포괄할 수 있을 것이다.

Claims (19)

1. 데이터 전달의 지연 시간을 단축시키는 방법에 있어서,

   링크를 통해 송신될 적어도 하나의 데이터 패킷을 저장하는 단계와,

   제 1 변조 및 코딩 기법 레벨에서 상기 데이터 패킷의 제 1 세그먼트를 송신하는 단계와,

   상기 제 1 변조 및 코딩 기법 레벨보다 강인한 제 2 변조 및 코딩 기법 레벨에서 상기 데이터 패킷의 제 2 세그먼트를 송신하는 단계

   를 포함하는 데이터 전달 지연 시간 단축 방법.
2. 데이터 전달의 지연 시간을 단축시키는 장치에 있어서,

   링크를 통해 송신될 적어도 하나의 데이터 패킷을 저장하는 버퍼와,

   제 1 변조 및 코딩 레벨에서 상기 데이터 패킷의 제 1 세그먼트를 변조하고 코딩하며, 상기 제 1 변조 및 코딩 기법 레벨보다 강인한 제 2 변조 및 코딩 레벨에서 상기 데이터 패킷의 제 2 세그먼트를 변조하고 코딩하는 변조 및 부호기와,

   제 1 및 제 2 세그먼트를 송신하는 송신기

   를 포함하는 데이터 전달 지연 시간 단축 장치.
3. 통신 채널을 통해 가변 길이의 사용자 데이터 패킷을 송신하는 데이터 통신 시스템에 있어서,

   통신 채널상에서의 송신을 위해 각각의 데이터 패킷을 분할하는 수단과,

   각각의 데이터 세그먼트의 송신을 위한 상이한 변조 및 코딩 기법(Modulation-and-Coding-Schemes; MCS)을 선택하기 위해 링크 적응 장치를 이용하는 수단과,

   채널 품질 및 패킷 지연 성능 목적에 기반하여 각각의 패킷의 송신을 위한 상기 변조 및 코딩 기법을 선택하는 수단

   을 포함하는 데이터 통신 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 패킷 크기는 알려져 있고, 상기 MCS는 패킷당 기대 지연을 줄이도록 선택되는 데이터 통신 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 MCS는 패킷의 x%에 대해 패킷당 지연을 줄이도록 선택되되, x는 원하는 서비스의 품질에 좌우되는 데이터 통신 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 MCS는 μ+a

   

   의 값을 낮추도록 선택되되, μ은 각 패킷당 기대 지연을 나타내고,

   

   은 지연의 표준 편차를 나타내며, a는 원하는 서비스의 품질에 따라 선택되는 0보다 큰 값인 데이터 통신 시스템.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 MCS는 채널의 왕복 송신 지연 시간에 기반하는 데이터 통신 시스템.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 MCS는 실제의 패킷 크기보다는 통상적인 패킷 크기에 기반하는 데이터 통신 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 MCS는 각 패킷당 기대 지연을 줄이도록 선택되는 데이터 통신 시스템.
10. 제 3 항에 있어서,

    MCS는 잔류 데이터를 송신함에 있어서 사용자 데이터의 버퍼 잔고 및 감소된 기대 지연에 기반하여 결정되는 데이터 통신 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    버퍼 잔고가 x보다 많을 때 하나의 MCS가 선택되고, 버퍼 잔고가 y보다 적을 때 다른 MCS가 선택되는 데이터 통신 시스템.
12. 제 3 항에 있어서,

    상기 MCS는 각각의 패킷을 송신함에 있어서 패킷당 사용자 데이터의 버퍼 잔고 및 감소된 기대 지연에 기반하여 결정되는 데이터 통신 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    버퍼 잔고가 x보다 많을 때 하나의 MCS가 선택되고 버퍼 잔고가 y보다 적을 때 다른 MCS가 선택되는 데이터 통신 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    x는 y와 동일한 데이터 통신 시스템.
15. 제 13 항에 있어서,

    가장 낮은 기대 지연을 야기하는 MCS가 또한 가장 높은 기대 처리량을 야기하도록 x가 결정되는 데이터 통신 시스템.
16. 통신 채널을 통해 가변 길이의 데이터 패킷을 송신하는 데이터 통신 방법에 있어서,

    상기 통신 채널상에서의 송신을 위해 각각의 데이터 패킷을 분할하는 단계와,

    링크 적응 장치에 따라 각각의 데이터 세그먼트의 송신을 위한 복수의 변조 및 코딩 기법으로부터 변조 및 코딩 기법을 결정하는 단계

    를 포함하는 데이터 통신 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    각각의 패킷 세그먼트의 송신을 위한 변조 및 코딩 기법의 상기 결정은 채널 품질 및 패킷 지연 성능에 기반하는 데이터 통신 방법.
18. 제 16 항에 있어서,

    각각의 패킷 세그먼트의 송신을 위한 변조 및 코딩 기법의 상기 결정은 채널 품질에 기반하는 데이터 통신 방법.
19. 제 16 항에 있어서,

    각각의 패킷 세그먼트의 송신을 위한 변조 및 코딩 기법에 대한 상기 링크 적응 장치의 선택은 패킷 지연 성능에 기반하는 데이터 통신 방법.

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