KR100991183B1

KR100991183B1 - 차세대 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법 및 실시간 폴링 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법

Info

Publication number: KR100991183B1
Application number: KR1020080093166A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 이형극
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2010-11-01
Also published as: KR20100034167A

Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법 및 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 와이브로/모바일 와이맥스 시스템과 같은 차세대 무선통신 표준에서 H.264/AVC 또는 SVC 표준에 정의되어 있는 계층적 부호화 방식을 사용하는 rtPS를 지원하기 위해 새로운 artPS 서비스 클래스를 정의함으로써, 계층적 부호화 기법을 차세대 무선통신 규격에 적용할 수 있고, artPS 클래스를 정의하기 위해 추가적인 데이터 유닛을 부가하지 않고 표준 데이터 포맷을 따름으로써 기존 시스템과의 후방 호환성을 충족할 수 있으며, 계층적 부호화를 통해 생성된 기본 계층과 고위 계층을 구분할 수 있으므로 MAC 또는 물리 계층에서 우선순위 제어나 흐름 제어 등의 무선자원 관리방법에 활용할 수 있는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법 및 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 무선통신 시스템의 운용에 있어서 계층적 부호화(Layered Coding) 기법을 적용하기 위한 방법으로서, 상기 계층적 부호화를 통해 생성된 기본 계층(Base Layer)과 고위 계층(Enhancement Layer)의 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 다르게 설정함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법을 제공한다.

WiBro/Mobile WiMAX, 차세대 무선통신, H.264/AVC, SVC, 계층적 부호화, rtPS

Description

차세대 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법 및 실시간 폴링 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법{Method for adapting layered coding technique in next generation wireless network and transmitting real-time data using rtPS service flow}

계층적 부호화(Layered Coding)는 비디오 데이터를 중요한 데이터인 기본 계층(Base Layer)과 상대적으로 덜 중요한 데이터인 고위 계층(Enhancement Layer)으로 분해하여, 전송 채널의 용량이 목표 속도(target rate)를 만족하지 못할 경우에는 상대적으로 중요한 데이터만을 우선적으로 처리할 수 있게 해 주는 비디오 코딩 기술이다. 중요도를 나누는 기준으로는 공간적 스케일러빌러티(Spatial Scalability), 시간적 스케일러빌러티(Temporal Scalability), 및 퀄러티 스케일러빌러티(Quality Scalability) 등이 있다.

공간적 스케일러빌러티는 고화질 영상을 저해상도 영상으로부터의 예측과 고화질 영상군간의 예측으로 부호화하는 것이다. 시간적 스케일러빌러티는 공간 해상도는 같지만 초당 프레임수가 다른 것들을 효율적으로 보낼 때 사용한다. 퀄러티 스케일러빌러티는 화질이 다른 두 개의 영상 시퀀스를 동시에 효율적으로 보내기 위해 사용한다. 이러한 기술들은 3세대 이후의 무선통신 규격에서 비디오 코딩의 표준으로 채택하고 있는 H.264/AVC 또는 SVC의 핵심기술 중 하나이다.

한편, 차세대 이동통신 기술에서는 여러 가지 멀티미디어 서비스를 지원할 수 있는 광대역 OFDMA 기술의 플랫폼으로 와이브로/모바일 와이맥스(WiBro/Mobile WiMAX) 시스템이 기대되고 있다. 와이브로/모바일 와이맥스 시스템에서는 음성통화는 물론 VoIP(Voice over IP), 스트리밍 비디오(Streaming Video)나 음악 또는 VoD(Video on Demand), MoD(Music on Demand)와 같은 IP 기반의 패킷 서비스를 지원하고 있으며, 앞으로 선보일 무선통신 방식은 이와 같은 비디오 기반의 서비스 지원을 위주로 발전하게 될 것이다. 와이브로/모바일 와이맥스와 같은 OFDMA 기반 의 광대역 이동통신 기술에서는 UGS(Unsolicited Grant Service), rtPS(real-time Polling Service), ertPS(extended real-time Polling Service), nrtPS(non real-time Polling Service), 및 BE(Best Effort)와 같은 다양한 서비스 플로우를 지원한다.

UGS 방식은 주기적으로 고정된 크기의 패킷을 만들어 내는 실시간 서비스를 지원하며, 이는 폴링(polling)을 요청하는 동작이 불필요하므로 지연(latency)을 줄일 수 있어 음성통화와 같은 서비스에 적합하다. rtPS 방식은 UGS와 유사한 서비스 플로우를 지원하지만, 패킷의 크기가 가변적인 서비스 플로우를 지원한다는 차이가 있다. rtPS 방식은 변하는 패킷의 크기를 기지국(Base Station, 이하 "BS")에 알려주고 변화된 사항이 추가적인 오버헤드(overhead)로 작용하므로, UGS보다 더 많은 오버헤드와 지연을 갖게 된다. 이러한 특성 때문에 스트리밍 비디오와 같은 서비스가 rtPS 서비스 플로우로 분류된다. ertPS 방식도 주기적으로 가변적인 크기의 패킷을 기본으로 한 실시간 서비스 플로우를 만들어 내지만, 자원 낭비가 심한 UGS와 복잡한 구성을 가진 rtPS의 장점을 모아 놓은 서비스 방식이라 할 수 있으며, VoIP와 같은 서비스에 적합하다. nrtPS 방식은 딜레이에 덜 민감한 서비스 플로우로, FTP(File Transfer Protocol)나 HTTP(HyperText Transfer Protocol) 같은 인터넷 서비스를 지원할 수 있다. BE 방식은 최소한의 서비스 요구사항(service requirement)이 없는 서비스 플로우를 지원하는 방식으로, 성능이나 딜레이가 중요하지 않은 이메일과 같은 서비스를 지원한다.

이와 같은 서비스 플로우는 공통적으로 서비스 플로우 인코딩(service flow encoding)이라 불리는 QoS(Quality of Service) 파라미터를 가지고 있어서, 상향 링크의 경우에는 단말기(Mobile Station, 이하 "MS")가 BS에 보내려고 하는 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 알려주고, 하향 링크의 경우에는 BS가 MS에게 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 알려주게 된다. 도 1은 서비스 플로우 인코딩에 있어서 이러한 QoS 파라미터의 목록을 정리한 표이다. 예컨대, QoS 파라미터 세트로는 Minimum Reserved Traffic Rate(Type 9로 정의), Maximum Latency(Type 14로 정의), Maximum Sustained Traffic Rate(Type 7로 정의), Traffic Priority(Type 6으로 정의) 등이 있으며, 이러한 값들은 무선통신 시스템의 스케줄러에 의해 자원 할당의 기준으로 활용된다.

도 2는 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우의 전송방법을 설명하기 위한 도면이다.

무선통신 시스템에서 H.264/AVC 또는 SVC(Scalable Video Coding) 표준에 정의되어 있는 계층적 부호화 방식을 통해 만들어진 비트스트림 정보는 rtPS의 서비스 플로우로 분류된다. 하향 링크에서 BS가 MS에 전송할 rtPS 데이터가 있는 경우, 먼저 DSA(Dynamic Service Addition)-REQ(Request) 메시지를 보내게 되며, 이 메시지에 서비스 플로우 파라미터가 들어있다. 파라미터들 중 서비스 플로우 스케줄링 타입(Type 11) 값을 통해 rtPS(value = 4)를 전송할 것이라는 것을 알려준다. 이후 MS는 BS로 DSA-RSP(Response) 메시지를 보내어 전송받을 준비가 되었음을 알린다. BS가 DSA-ACK(Acknowledgement)와 DL(Downlink)-MAP IE(Information Element)를 통해 전송 프레임 안에서 어느 서브 프레임을 이용하여 rtPS 데이터를 전송하는지 MS 에게 알리면 rtPS 전송을 위한 준비 작업을 마치게 된다. 데이터 전송 도중에 MS는 주기적으로 CQICH(Channel Quality Index Channel)를 전송하여 BS와의 전송채널 상태를 알리고, 만약 전송채널의 상태가 변하면 BS는 DSC(Dynamic Service Change)-REQ 메시지를 전송하여 rtPS의 QoS 파라미터를 수정하여 MS에 알려주게 된다.

도 3은 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우의 전송방법을 설명하기 위한 도면이다.

상향 링크의 시그널 플로우는 메시지를 보내는 주체가 바뀐다는 점과 DSA-RVD(Dynamic Service Addition-Received)와 같은 추가적인 메시지가 전송된다는 점 이외에는 도 2의 하향 링크 상황과 유사하다.

도 4는 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.

기본 계층과 고위 계층은 애플리케이션 계층(Application layer)에서 계층적 부호화를 통해 만들어진다. 이와 같이 애플리케이션 계층에서 계층적 부호화를 이용하여 만들어진 기본 계층 정보나 고위 계층 정보는 전송 계층(Transport layer), 네트워크 계층(Network layer) 등을 통과하면서 헤더(header)가 첨가되어, MAC 계층이나 물리 계층(Physical layer)에서 처리할 때에는 어느 것이 기본 계층에 관한 정보이고 어느 것이 고위 계층에 관한 정보인지 구별할 수 없게 되는 문제점이 있다. 즉, 도 4에서 보면 BS가 MS에게 메시지를 보내도 MS는 전송되는 두 개의 rtPS 데이터가 하나의 원본 비디오 데이터에서 계층적 부호화를 통해 나뉘어진 데이터라는 것을 알 수 있는 방법이 없게 된다.

도 5는 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.

마찬가지로 도 5의 상향 링크 상황에서도 MS가 BS에게 메시지를 보내도 BS는 전송되는 rtPS 데이터 중 기본 계층과 고위 계층을 구분할 방법이 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 계층적 부호화 기법을 차세대 무선통신 규격에 적용할 수 있고, 기존 시스템과의 후방 호환성을 충족할 수 있으며, 계층적 부호화를 통해 생성된 기본 계층과 고위 계층을 구분할 수 있으므로 MAC 또는 물리 계층에서 우선순위 제어나 흐름 제어 등의 무선자원 관리방법에 활용할 수 있는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법 및 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법은 계층적 부호화를 통해 생성된 기본 계층(Base Layer)과 고위 계층(Enhancement Layer)의 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 다르게 설정함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 무선통신 시스템은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템일 수 있다.

또한, 상기 무선통신 시스템은 와이브로(WiBro) 또는 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX) 시스템일 수 있다.

또한, 상기 무선통신 시스템은 rtPS(real-time Polling Service) 서비스 플 로우로 상기 비트스트림을 전송하되, 상기 기본 계층과 상기 고위 계층을 포함하는 적어도 2개의 rtPS 클래스를 하나의 클래스로 취급할 수 있다.

또한, 상기 QoS 파라미터 중 Service Flow Scheduling Type의 값을 특정값으로 정의함으로써 상기 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법이 적용되었음을 인식할 수 있다.

또한, 상기 Service Flow Scheduling Type의 값은 7로 설정할 수 있다.

또한, 상기 QoS 파라미터 중 Traffic Priority의 값을 상기 기본 계층과 상기 고위 계층에 서로 다른 값으로 정의함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별할 수 있다.

또한, 상기 Traffic Priority 값은 상기 기본 계층의 경우 0이고, 상기 고위 계층의 경우 1~7일 수 있다.

본 발명에 따른 무선통신 시스템의 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법은 (a) BS가 MS에 전송할 rtPS 데이터가 있는 경우, 각각 서로 다르게 설정된 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 포함하는 기본 계층의 DSA(Dynamic Service Addition)-REQ(Request) 메시지와 고위 계층의 DSA-REQ 메시지를 상기 BS가 상기 MS에게 순차적으로 전송하는 단계; (b) 상기 MS가 상기 BS에게 DSA-RSP(Response) 메시지를 보내어 전송받을 준비가 되었음을 알리는 단계; 및 (c) 상기 BS가 DSA-ACK(Acknowledgement)와 DL(Downlink)-MAP IE(Information Element)를 통해 전송 프레임 안에서 어느 서브 프레임을 이용하여 상기 rtPS 데이터를 전송하는지 상기 MS에게 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으 로 한다.

또한, 상기 전송방법에서는 상기 (a)단계에서 QoS 파라미터 중 Service Flow Scheduling Type의 값을 특정값으로 정의함으로써 계층적 부호화 기법이 적용되었음을 인식할 수 있다.

또한, 상기 전송방법에서는 상기 (a)단계에서 상기 QoS 파라미터 중 Traffic Priority의 값을 상기 기본 계층과 상기 고위 계층에 서로 다른 값으로 정의함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별할 수 있다.

또한, 상기 전송방법은 (d) 상기 BS가 상기 MS에게 상기 rtPS 데이터를 전송하는 단계; (e) 상기 (d)단계 도중에 상기 MS가 주기적으로 CQICH(Channel Quality Index Channel)를 상기 BS에 전송하여 전송채널 상태를 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 무선통신 시스템의 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법은 (a) MS가 BS에 전송할 rtPS 데이터가 있는 경우, 각각 서로 다르게 설정된 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 포함하는 기본 계층의 DSA(Dynamic Service Addition)-REQ(Request) 메시지와 고위 계층의 DSA-REQ 메시지를 상기 MS가 상기 BS에게 순차적으로 전송하는 단계; (b) 상기 BS가 상기 MS에게 DSA-RVD(Dynamic Service Addition-Received) 메시지와 DSA-RSP(Response) 메시지를 보내는 단계; (c) 상기 MS가 상기 BS에게 DSA-ACK(Acknowledgement)를 보내는 단계; 및 (d) 상기 MS가 전송하고자 하는 상기 rtPS 데이터에 대한 폴링(polling)을 상기 BS가 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전송방법은 (e) 상기 MS가 필요한 대역폭을 Bandwidth Request Header를 통해 상기 BS에 알리는 단계; (f) 상기 BS가 UL(Uplink)-MAP IE를 통해 상기 MS에게 전송 프레임 안에서 어느 서브 프레임을 이용하여 상기 rtPS 데이터를 전송하는지 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 와이브로/모바일 와이맥스 시스템과 같은 차세대 무선통신 표준에서 H.264/AVC 또는 SVC 표준에 정의되어 있는 계층적 부호화 방식을 사용하는 rtPS를 지원하기 위해 새로운 artPS 서비스 클래스를 정의함으로써, 계층적 부호화 기법을 차세대 무선통신 규격에 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 artPS 클래스를 정의하기 위해 추가적인 데이터 유닛을 부가하지 않고 표준 데이터 포맷을 따름으로써 기존 시스템과의 후방 호환성을 충족할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 계층적 부호화를 통해 생성된 기본 계층과 고위 계층을 구분할 수 있으므로 MAC 또는 물리 계층에서 우선순위 제어나 흐름 제어 등의 무선자원 관리방법에 활용할 수 있는 효과가 있다.

배경기술에서 제기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 계층적 부호화 기법이 적용된 rtPS 서비스 플로우를 나타낼 수 있는 새로운 서비스 플로우로서 artPS(advanced real-time Polling Service)를 정의한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 artPS 서비스 플로우의 개념을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서 좌측은 계층적 부호화를 사용하지 않은 단일 계층의 rtPS 클래스이고, 중앙은 계층적 부호화를 사용한 rtPS 클래스이며, 우측은 계층적 부호화를 사용한 artPS 클래스를 나타낸다.

rtPS 서비스 플로우에서는 계층적 부호화를 통해 나뉘어진 두 개의 계층(기본 계층과 고위 계층)을 서로 다른 별개의 rtPS 서비스 플로우로 나누어 취급한다. 실질적으로 두 개의 서비스 플로우는 서로 밀접하게 연관되어 있음에도 불구하고 서로 독립적인 취급을 받게 되는 것이다. 이와 같은 기존의 방식에서는 어떤 서비스 플로우가 기본 계층 또는 고위 계층을 나타내는 것인지 구별할 수 없게 된다.

반면, artPS 서비스 플로우에서는 두 개의 계층을 하나로 묶어서 하나의 artPS 클래스로 취급한다. 즉, artPS 서비스 플로우는 서로 밀접하게 연관되어 있는 두 개 이상의 rtPS가 모여서 이루어진다. 이러한 방식에서는 QoS 파라미터 가운데 특정 파라미터를 사용하여 기본 계층과 고위 계층을 구별하면 된다.

rtPS 클래스와 artPS 클래스의 중요한 차이점은 다른 우선순위를 가진 두 서비스 플로우에 흐름제어(flow control) 알고리즘이 적용된다는 것이다. 우선순위 제어(priority control)가 각 비트스트림에 적용된다고 하더라도, 기본 계층과 고위 계층은 하나의 서비스 클래스로 묶이게 된다. artPS 클래스에서도 rtPS 클래스의 경우와 같이 두 개의 SFID(Service Flow IDentifier)가 만들어지지만, 두 비트스트림은 공통의 흐름제어와 우선순위 제어를 통해 연관성 있게 제어된다.

artPS 클래스에 대한 연결이 설정되면 MAC CPS(Common Part Sublayer)에는 두 개의 SFID가 생성된다. 두 개의 서비스 플로우가 스케줄러에 공급되므로, 우선순위 제어와 흐름 제어를 위해 어느 플로우가 어느 계층에 속하는지 구별할 필요가 있다. 본 발명에서는 Type 6의 파라미터인 "Traffic Priority"를 각 비트스트림의 계층을 지시하는 것으로 사용한다.

일반적으로 Traffic Priority 파라미터는 서비스 플로우에 할당된 우선순위를 지시하는 것으로, 다른 모든 QoS 파라미터가 동일할 경우 자원 관리의 순서를 정하기 위한 파라미터로 사용되고 있다. 즉, 주어진 두 개의 서비스 플로우가 우선 순위 이외의 모든 QoS 파라미터 값이 동일한 경우, 보다 높은 우선순위를 갖는 서비스 플로우가 보다 낮은 딜레이와 보다 높은 버퍼링 성능을 가지게 된다. 상향링크 서비스 플로우에서 BS는 0~7의 Traffic Priority 값을 갖는다. 그러나 이와 같이 모든 QoS 파라미터의 값이 동일한 상황은 자주 발생하는 것이 아니므로, 기존 시스템에서 Traffic Priority 파라미터는 거의 사용되지 않은 측면이 있다.

본 발명에서 Traffic Priority는 artPS에서 기본 계층과 고위 계층을 구별하기 위한 것으로 사용된다. 이때, Traffic Priority 값이 작을수록 보다 높은 우선순위를 의미한다. 예컨대, 기본 계층의 Traffic Priority 값이 0인 경우, 고위 계층의 Traffic Priority 값은 1 ~ 7이 될 수 있다. 본 발명의 artPS에서, Traffic Priority 값이 0인 경우에는 기본 계층을 나타내고 1 이상인 경우에는 순차적으로 고위 계층을 나타내는 것으로 정의한다. 스케줄러는 이러한 값을 참조하여 기본 계층 또는 고위 계층에 속하는 비트스트림을 구별해낸다.

또한, 본 발명에서 도 1의 QoS 파라미터 가운데 Service Flow Scheduling Type 값을 새롭게 조정한다. 원래 Service Flow Scheduling Type은 Service Flow가 UGS, rtPS, ertPS, nrtPS, BE 중 어느 것인지를 나타내는 파라미터이다. 본 발명에서 Service Flow Scheduling Type 값이 특정값, 예컨대 7을 표시하면 Service Flow가 artPS 임을 나타내는 것으로 정의한다. 이와 같이 Service Flow Scheduling Type 값을 정의함으로써 BS나 MS가 계층적 부호화를 사용한 서비스 플로우를 인식할 수 있도록 한다.

도 7은 하향 링크 상황에서 artPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기 본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 상향 링크 상황에서 artPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.

도 4와 도 5에서의 경우와는 달리, 도 7과 도 8에서 Traffic Priority는 계층적 부호화의 형태를 구별하는 지표로 사용된다. 즉, 이 값이 0인 경우 기본 계층에 해당되고 1인 경우 고위 계층에 해당된다. 더불어, Service Flow Scheduling Type은 현재의 서비스가 artPS 클래스에 속하는 것임을 나타낸다.

이를 통해, 먼저 스케줄러는 클래스 형태가 artPS라는 것을 인식하고, Traffic Priority를 참조하여 우선순위 제어를 수행할 수 있다.

도 9는 rtPS 클래스와 artPS 클래스에서 스케줄러의 우선순위 제어를 설명하기 위한 도면이다.

CPS(Common Part Sublayer)의 스케줄러는 다양한 형태의 artPS 데이터를 수용하여 우선순위 제어를 수행한다. 먼저, 스케줄러는 비트스트림의 Traffic Priority 값을 체크한다. 이때 기본 계층에 대한 스케줄링 메카니즘은 단일 계층(single layer)에 대한 기존의 방법과 동일하다. 즉, Traffic Priority 값이 낮을수록 비트스트림에 할당되는 우선순위는 높아진다.

도 9(a)는 rtPS의 경우로, rtPS 클래스의 단일 계층 비디오 비트스트림은 스케줄링되기 전에 대기한다. 이러한 비트스트림은 rtPS 클래스 #1, #2, #3로 표기되어 있으며, 비트스트림 위에 표기된 굵은 숫자는 각 비트스트림의 우선순위를 나타낸다. 이러한 rtPS 데이터는 우선순위에 따라 rtPS #2, #3, #1의 순서로 처리된다. 만일 채널 용량이 충분하지 않은 경우 rtPS #4부터의 데이터는 스케줄러에 의해 드롭(drop)되므로, 이는 시각적으로 중요한 데이터의 손실에 따른 심각한 화질 저하를 유발하게 된다.

도 9(b)는 artPS 클래스에서 두 계층의 비디오 비트스트림을 나타낸다. 이러한 비트스트림은 artPS 클래스 #1, #2, #3로 표기되어 있으며, 이때 #1의 우선순위는 (기본 계층, 고위 계층)의 순서로 (3, 6)이고, #2의 우선순위는 (1, 4)이며, #3의 우선순위는 (2, 5)이다. 스케줄러는 고위 계층에 앞서 artPS #2, #3, #1의 순서로 기본 계층을 전송한다. 기본 계층을 전송한 후에 고위 계층은 그들의 순위에 따라 #2, #3, #1의 순서로 전송된다. 이와 같이 artPS는 기본 계층의 스루풋(throughput)을 끌어올림으로써 열악한 무선 채널 환경에서도 rtPS 클래스의 경우와 비교하여 보다 높은 QoS를 유지할 수 있다.

이와 같이 정의한 artPS 서비스 플로우는 다음과 같은 특징을 가진다.

① 계층적 부호화에 대한 적응성

A, B의 두 rtPS 클래스가 존재하고, A 클래스는 Ab와 Ae로 이루어진 두 가지 형태의 비트스트림을 포함한다고 가정한다. 여기서 Ab는 기본 계층, Ae는 고위 계층을 의미한다. 현재 와이브로/모바일 와이맥스 시스템에서 A와 B의 두 rtPS 클래스는 독립적인 서비스 플로우로서 취급받지 않는다. 그러나, rtPS A 클래스의 Ab와 Ae 비트스트림의 경우에 MAC 계층 또는 물리 계층은 각 비트스트림의 구별을 고려하지 않으므로, 흐름 제어와 우선순위 제어가 이루어지지 않는다.

반면, artPS의 경우 두 rtPS 클래스 Ab와 Ae가 처음부터 독립적인 서비스 플 로우로 설정된다고 가정하므로 Ab와 Ae는 상관성(correlation)을 고려하지 않고 독립적으로 취급되며, Ab와 Ae를 하나의 클래스로 취급하고 각각을 구별함으로써 흐름 제어와 우선순위 제어가 가능하다.

② 기존 시스템과의 후방 호환성(backward compatibility)

artPS 클래스를 정의하기 위해 추가적인 데이터 유닛을 부가하지 않고 표준 데이터 포맷을 따랐다. 표준 포맷에 기초하면 새로운 파라미터를 정의하여 artPS 클래스를 사용할 수 있도록 한다. 예컨대, 도 1을 참조하면 type 11에 새로운 Service Flow Scheduling Type을 추가하더라도 표준 포맷은 유지되며, 다른 계층의 비트스트림을 적용하여도 후방 호환성이 유지될 수 있다.

③ 흐름 제어와 우선순위 제어

artPS 서비스 플로우에 의하면 MAC 계층이나 물리 계층에서 기본 계층과 고위 계층을 구분할 수 있으므로, 스케줄러는 다수의 비트스트림이 다중화된 경우라도 흐름 제어와 우선순위 제어를 통해 다중의 비트스트림을 매우 효율적으로 제어할 수 있다. 기본 계층은 고위 계층보다 중요도가 높으므로 기본 계층의 스케줄링 순서(scheduling order)는 고위 계층보다 앞서는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도 면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 계층적 부호화 기법을 사용하는 애플리케이션이나 이러한 애플리케이션을 지원하는 무선통신 분야에 광범위하게 적용될 수 있다.

도 1은 서비스 플로우 인코딩에 있어서 이러한 QoS 파라미터의 목록을 정리한 표,

도 2는 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우의 전송방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우의 전송방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면,

도 5는 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 artPS 서비스 플로우의 개념을 설명하기 위한 도면,

도 7은 하향 링크 상황에서 artPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면,

도 8은 상향 링크 상황에서 artPS 서비스 플로우가 계층적 부호화를 통해 기본 계층과 고위 계층으로 나뉘어 전송되는 상황을 설명하기 위한 도면,

Claims

무선통신 시스템의 운용에 있어서 계층적 부호화(Layered Coding) 기법을 적용하기 위한 방법으로서,

상기 계층적 부호화를 통해 생성된 기본 계층(Base Layer)과 고위 계층(Enhancement Layer)의 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 다르게 설정함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별하며,

상기 무선통신 시스템은 rtPS(real-time Polling Service) 서비스 플로우로 상기 비트스트림을 전송하되, 상기 기본 계층과 상기 고위 계층을 포함하는 적어도 2개의 rtPS 클래스를 하나의 클래스로 취급하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 무선통신 시스템은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 무선통신 시스템은 와이브로(WiBro) 또는 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX) 시스템인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
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제1항에 있어서,

상기 QoS 파라미터 중 Service Flow Scheduling Type의 값을 특정값으로 정의함으로써 상기 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법이 적용되었음을 인식하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
제5항에 있어서,

상기 Service Flow Scheduling Type의 값은 7로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 QoS 파라미터 중 Traffic Priority의 값을 상기 기본 계층과 상기 고위 계층에 서로 다른 값으로 정의함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 Traffic Priority 값은 상기 기본 계층의 경우 0이고, 상기 고위 계층의 경우 1~7인 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템에서 계층적 부호화 기법을 적용하는 방법.
(a) 기지국(Base Station)이 이동국(Mobile Station)에 전송할 rtPS 데이터가 있는 경우, 각각 서로 다르게 설정된 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 포함하는 기본 계층의 DSA(Dynamic Service Addition)-REQ(Request) 메시지와 고위 계층의 DSA-REQ 메시지를 상기 기지국이 상기 이동국에게 순차적으로 전송하는 단계;

(b) 상기 이동국이 상기 기지국에게 DSA-RSP(Response) 메시지를 보내어 전송받을 준비가 되었음을 알리는 단계; 및

(c) 상기 기지국이 DSA-ACK(Acknowledgement)와 DL(Downlink)-MAP IE(Information Element)를 통해 전송 프레임 안에서 어느 서브 프레임을 이용하여 상기 rtPS 데이터를 전송하는지 상기 이동국에게 알리는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 (a)단계에서 QoS 파라미터 중 Service Flow Scheduling Type의 값을 특 정값으로 정의함으로써 계층적 부호화 기법이 적용되었음을 인식하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 (a)단계에서 상기 QoS 파라미터 중 Traffic Priority의 값을 상기 기본 계층과 상기 고위 계층에 서로 다른 값으로 정의함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
제9항에 있어서,

(d) 상기 기지국이 상기 이동국에 상기 rtPS 데이터를 전송하는 단계;

(e) 상기 (d)단계 도중에 상기 이동국이 주기적으로 CQICH(Channel Quality Index Channel)를 상기 기지국에 전송하여 전송채널 상태를 알리는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 하향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
(a) 이동국(Mobile Station)이 기지국(Base Station)에 전송할 rtPS 데이터가 있는 경우, 각각 서로 다르게 설정된 QoS(Quality of Service) 파라미터 값을 포함하는 기본 계층의 DSA(Dynamic Service Addition)-REQ(Request) 메시지와 고위 계층의 DSA-REQ 메시지를 상기 이동국이 상기 기지국에게 순차적으로 전송하는 단계;

(b) 상기 기지국이 상기 이동국에게 DSA-RVD(Dynamic Service Addition-Received) 메시지와 DSA-RSP(Response) 메시지를 보내는 단계;

(c) 상기 이동국이 상기 기지국에게 DSA-ACK(Acknowledgement)를 보내는 단계; 및

(d) 상기 이동국이 전송하고자 하는 상기 rtPS 데이터에 대한 폴링(polling)을 상기 기지국이 할당하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
제13항에 있어서,

상기 (a)단계에서 QoS 파라미터 중 Service Flow Scheduling Type의 값을 특정값으로 정의함으로써 계층적 부호화 기법이 적용되었음을 인식하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
제13항에 있어서,

상기 (a)단계에서 상기 QoS 파라미터 중 Traffic Priority의 값을 상기 기본 계층과 상기 고위 계층에 서로 다른 값으로 정의함으로써 상기 기본 계층과 상기 고위 계층의 비트스트림을 서로 구별하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.
제13항에 있어서,

(e) 상기 이동국이 필요한 대역폭을 Bandwidth Request Header를 통해 상기 기지국에 알리는 단계;

(f) 상기 기지국이 UL(Uplink)-MAP IE를 통해 상기 이동국에게 전송 프레임 안에서 어느 서브 프레임을 이용하여 상기 rtPS 데이터를 전송하는지 알리는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 상향 링크 상황에서 rtPS 서비스 플로우를 이용하여 전송하는 방법.