KR101081201B1 - 고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템 및패킷 데이터 전송 방법 - Google Patents

고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템 및패킷 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템 및 이 이동통신 시스템에서의 패킷 데이터 전송 방법을 제시한다.
본 발명의 이동통신 시스템에 포함되는 노드 B는 이동통신 단말로 패킷 데이터를 전송한 후, 이동통신 단말로부터 HS-DPCCH 채널을 통해 패킷 데이터 전송 성공 여부(HARQ) 및 무선 환경 품질을 나타내는 정보(CQI)를 수신하고, 패킷 데이터 전송에 실패한 경우 이동통신 단말의 무선 환경을 분석하는 CQI 분석부 및 CQI 분석부의 분석 결과에 따라 전송 실패한 패킷 데이터를 이동통신 단말로 재전송하는 방법을 결정하기 위한 패킷 데이터 재전송 방식 결정부를 더 포함하여, 패킷 데이터 전송이 실패한 경우 무선 환경의 품질에 적합한 방식으로 패킷 데이터를 재전송한다.
본 발명에 의하면 전송 실패한 패킷 데이터의 재전송시 전송 성공률을 증대시킬 수 있고 서비스 품질을 향상시킬 수 있다.
HSDPA, 패킷 데이터 재전송

Description

고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템 및 패킷 데이터 전송 방법{Mobile Communication System for High Speed Downlink Packet Access Service and Transmission Method of Packet Data}
도 1은 무선 데이터 서비스가 가능한 일반적인 이동통신 시스템의 구조도,
도 2는 고속 하향 패킷 접속 서비스에서 이용되는 고속 데이터 전용 물리 제어 채널의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 노드 B의 구성도,
도 4는 본 발명에 의한 패킷 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10, 12 : 이동통신 단말 20 : 노드 B
22 : 무선망 제어기 24 : SGSN
26 : GGSN 28 : 인터넷
210 : 물리계층 역할 수행부 220 : 셀 관리부
230 : 무선 접속부 240 : CQI 분석부
250 : 패킷 재전송 방식 결정부
본 발명은 고속 패킷 데이터 서비스를 지원하기 위한 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템 및 이 이동통신 시스템에서의 패킷 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
최근, 무선 이동 환경에서의 고속 패킷 데이터 서비스를 위하여 최대 10Mbps 까지의 데이터 전송률을 제공하는 고속 하향 패킷 접속(High Speed Downlink Packet Access; 이하, 'HSDPA'라 함) 표준이 개발되었다. HSDPA 서비스란 기존의 Release 99 및 Release 4와 동일한 주파수를 대역(5MHz)에서 고속의 하향 패킷 데이터 서비스를 위한 고속 하향링크 공유채널(HS-DSCH)이라는 전송 채널과 이를 지원하기 위한 고속 공유 제어 채널(HS-SCCH), 고속 전용 물리 제어 채널(HS-DPCCH)과 같은 제어 채널들을 정의하여 기존의 시스템에 영향을 주지 않는 범위 내에서 고속 패킷 데이터 전송을 가능하게 하는 서비스이다.
HSDPA에서는 노드 B로부터 패킷 데이터를 수신한 단말이 패킷 데이터의 성공적인 수신 여부를 노드 B로 알려줌으로써 노드 B가 필요한 경우 해당 패킷을 재전송하게 하는 하이브리드 자동 재전송 요구(Hybrid Automatic Repeat request; 이하, 'HARQ'라 함) 기능을 사용하며, 더불어 하향 채널의 상황에 따라 변조방식을 달리하는 적응 변조/코딩(Adaptive Modulation and Coding; AMC) 기능을 채택하였으며, 이러한 기능들을 효율적으로 이용하기 위해 스케쥴링을 비롯한 대부분의 무선자원 제어 기능이 노드 B에서 수행된다.
여기에서, HARQ는 노드 B에서의 재전송 비트 선택 방식에 따라 동일한 수신 비트를 결합하는 추적 결합(Chase combining) 방식, 새로운 비트들을 수신하여 부호화 이득을 증가시키는 인크리멘탈 리던던시(Incremental Redundancy) 방식이 있다. 추적 결합 방식은 일반적으로, 무선 환경이 양호한 곳에서 성능을 발휘하며, 인크리멘탈 리던던시 방식은 무선 환경이 상대적으로 열악한 곳에서 성능을 발휘하는 특징이 있다.
그런데, 현재의 HSDPA 서비스에서는 이동통신 단말이 기지국으로부터 패킷 데이터를 성공적으로 수신하지 못하여 재전송을 요구하는 경우, 기지국에서 무선 환경을 고려하지 않고 전송에 실패한 패킷 데이터를 재전송하기 때문에 재전송한 패킷 데이터의 전송이 다시 실패하는 경우가 발생할 수 있고, 이에 따라 서비스 품질이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 단점 및 그에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고속 하향 패킷 접속 서비스에서 이동통신 단말의 패킷 데이터 재전송 요구시 무선 환경에 대한 정보를 함께 제공하도록 하여, 기지국에서 무선 환경에 따라 재전송 방식을 결정하여 패킷 데이터를 재전송함으로써 패킷 데이터의 재전송 성공 확률을 증대시키고자 하는데 그 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 복수의 이동통신 단말과 무선 구간 통신을 위한 기지국으로서의 노드 B, 상기 노드 B의 제어를 위한 무선망 제어기, 상기 무선망 제어기에 접속되어 상기 이동통신 단말의 위치 트랙을 유지하 고 액세스 제어 및 보안 기능을 수행하는 SGSN, 상기 SGSN과 IP망 사이에 접속되어 외부 패킷과의 연동을 지원하는 GGSN을 포함하여, 상기 이동통신 단말로 고속 하향 패킷 접속 서비스를 제공하기 위한 이동통신 시스템으로서, 상기 노드 B는 상기 이동통신 단말로 패킷 데이터를 전송한 후, 상기 이동통신 단말로부터 패킷 데이터 전송 성공 여부(HARQ) 및 무선 환경 품질을 나타내는 정보(CQI)를 수신하고, 상기 패킷 데이터 전송에 실패한 경우 상기 이동통신 단말의 무선 환경을 분석하는 CQI 분석부; 및 상기 CQI 분석부의 분석 결과에 따라 상기 전송 실패한 패킷 데이터를 상기 이동통신 단말로 재전송하는 방법을 결정하기 위한 패킷 데이터 재전송 방식 결정부;를 포함한다.
또한, 본 발명은 복수의 이동통신 단말로 고속 패킷 데이터 서비스를 제공하는 방법으로서, 노드 B가 상기 이동통신 단말로 패킷 데이터를 전송하는 제 1 단계; 상기 노드 B가 상기 이동통신 단말로부터 패킷 데이터 전송 성공 여부(HARQ) 및 무선 환경 품질을 나타내는 정보(CQI)를 수신하여, 상기 패킷 데이터가 성공적으로 전송되었는지 확인하는 제 2 단계; 상기 패킷 데이터 성공에 실패한 경우 상기 CQI를 추출하는 제 3 단계; 및 상기 CQI값에 따라 패킷 데이터 재전송 방식을 결정하여, 상기 이동통신 단말로 상기 전송 실패한 패킷을 재전송한 후 상기 제 2 단계로 진행하는 제 4 단계;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 무선 데이터 서비스가 가능한 일반적인 이동통신 시스템의 구조도이 다.
도시한 것과 같이, 무선 데이터 서비스를 제공하기 위한 이동통신 시스템은 복수의 이동통신 단말(10, 12)과 무선 구간 통신을 위한 기지국으로서의 노드 B(20), 노드 B(20)의 제어를 위한 무선망 제어기(RNC, 22), 무선망 제어기(22)에 접속되어 이동통신 단말(10, 12)의 위치 트랙을 유지하고 액세스 제어 및 보안 기능을 수행하는 SGSN(Serving GPRS Support Node, 24), SGSN(24)과 IP망(28) 사이에 접속되어 외부 패킷과의 연동을 지원하는 GGSN(Gateway GPRS Support Node, 26)을 포함한다.
본 발명은 이동통신 단말로 고속 패킷 데이터 서비스를 제공하는 경우 패킷 데이터 재전송 방식을 결정하기 위한 것으로, 따라서 도 1에는 음성 통화 서비스를 제공하기 위한 교환기 등과 같은 구성 요소는 생략하였다.
도 1에 도시한 이동통신 시스템에서 HSDPA 서비스를 제공하기 위하여 기존의 이동통신 시스템에 영향을 주지 않는 범위에서 고속 전용 물리 제어 채널(HS-DPCCH), 고속 하향링크 공유 채널(HS-DSCH), 고속 물리 하향링크 공유 채널(HS-PDSCH) 및 고속 공유 제어 채널(HS-SCCH)이 추가적으로 사용된다.
HS-DPCCH은 각 이동통신 단말이 하향 파일럿 채널 상황이 가장 양호한 노드 B를 선택하여 해당 채널 상황에 적합한 변조 및 부호화 정보를 피드백하는 데 사용되고, 또한 노드 B로부터 패킷 데이터를 수신한 단말이 패킷 데이터 수신 여부(ACK, NACK)를 알려주는 데 사용되는 채널이다. HS-DSCH 및 HS-PDSCH은 HS-DPCCH을 통해 노드 B로 전달된 정보, 패킷 데이터 전송에 사용할 수 있는 노드 B 송신전 력의 양 및 패킷 데이터 전송에 사용할 수 있는 채널화 부호의 개수 등을 고려하여 선택된 단말에게 패킷 데이터를 전송하는 데 사용되는 하향 채널이다. 아울러, HS-SCCH은 HS-DSCH로 전송되는 패킷 데이터를 단말기가 수신하는 데 필요한 제어 정보와 기타 용도의 제어정보를 노드 B가 전송하는 데 사용하는 하향채널이다.
이 중에서 HS-DPCCH은 HSDPA의 하향 패킷 데이터 전송을 보조하기 위해 이동통신 단말이 노드 B로 피드백해야 하는 신호 정보를 전송하는 상향 채널이며, 하향 패킷 데이터 전송을 보조하기 위해 필요한 상향 신호 정보에는 HARQ-ACK, CQI(Channel Quality Indicator)가 포함된다.
HARQ-ACK는 HS-DSCH를 통해 전송된 하향 패킷 데이터를 이동통신 단말이 성공적으로 수신하였는지의 여부를 노드 B로 알려주기 위한 정보이며, CQI는 이동통신 단말이 측정한 하향 채널 품질에 매핑된 하향 전송 파라미터를 피드백하는 데 사용되는 정보이다.
도 2는 고속 하향 패킷 접속 서비스에서 이용되는 고속 데이터 전용 물리 제어 채널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 것과 같이, HS-DPCCH의 각 프레임은 다섯 개의 서브 프레임으로 구성되며, 각 서브 프레임은 세 개의 슬롯으로 구성된다. 세 개의 슬롯 중 첫 번째 슬롯에 HARQ-ACK 정보가 기록되고 나머지 두 개의 슬롯에 CQI 정보가 기록된다.
이와 같이, HSDPA 서비스에서는 이동통신 단말기 노드 B로 무선 환경에 대한 정보인 CQI를 보고하기 때문에 노드 B가 각 이동통신 단말과의 무선 환경을 인지할 수 있게 되며, 본 발명에서는 이러한 점에 착안하여 전송 실패한 패킷 데이터에 대한 재전송 방식을 노드 B에서 결정할 수 있는 방안을 제시한다.
도 3은 본 발명에 의한 노드 B의 구성도이다.
본 발명에 의한 이동통신 시스템에 적용되는 노드 B(20)는 일반적인 노드 B가 수행하는 기능부(물리계층 역할 수행부(210), 셀 관리부(220), 무선 접속부(230)) 외에 HS-DPSSCH을 통해 이동통신 단말로부터 수신하는 슬롯에 포함된 CQI를 추출하여 무선 환경을 분석하기 위한 CQI 분석부(240) 및 분석된 무선 환경에 따라 전송 실패한 패킷 데이터의 재전송 방식을 결정하기 위한 패킷 재전송 방식 결정부(250)를 더 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 노드 B는 무선망 제어기로부터 전송되는 제어 정보에 따라 무선접속 물리 채널을 설정하고, 채널 코딩, 인터리빙 등 다양한 무선 접속 기술을 지원하며, 전력 제어 등과 같은 무선자원 관리 기능을 수행하는 물리계층 역할 수행부(210)와, 이동통신 서비스를 제공하기 위해 구분해 둔 지리적 영역을 관리하기 위한 셀 관리부(220)와, 다양한 무선 접속 기술 중 지정된 방식을 이용하여 복수의 이동통신 단말과 접속하기 위한 무선 접속부(230)를 구비한다.
본 발명의 노드 B(20)는 이에 더하여, HS-DSCH를 통해 이동통신 단말로 패킷 데이터를 전송한 후, 이동통신 단말이 이에 대한 응답으로 패킷 데이터 수신 여부(HARQ-ACK) 및 무선 환경 정보(CQI)를 HS-DPCCH을 통해 전송하면, 이 응답 신호로부터 패킷 데이터가 성공적으로 수신되었는지 확인하고, 패킷 데이터가 성공적으로 수신되지 않은 경우 CQI 정보를 추출하여, 이로부터 무선 환경을 분석하는 CQI 분 석부(240)와, CQI 분석부에서 추출한 CQI값에 따라 패킷 데이터 재전송 방식을 결정하는 결정부(250)를 더 포함한다.
일반적으로 CQI는 무선 환경에 따라 0부터 31까지의 값 중 어느 하나가 되며, 그 값이 작을수록 무선 환경이 열악한 것을 나타낸다. 대체로, 0 내지 15인 경우에는 무선 환경이 열악한 경우로 분류하고, 16 내지 31인 경우에는 무선 환경이 양호한 경우로 분류한다. 무선 환경이 열악한 경우 즉, CQI 값이 0 내지 15 사이의 값 중 어느 하나인 경우 노드 B의 패킷 재전송 방식 결정부(250)는 인크리멘탈 리던던시 방식을 선택하고, 무선 환경이 양호한 경우, 즉 CQI값이 16 내지 31 사이의 값 중 어느 하나인 경우 패킷 재전송 방식 결정부(250)는 추적 결합 방식을 선택하는 것이 바람직하다.
만약, CQI 값이 낮은데 추적 결합 방식으로 패킷 데이터를 재전송하게 되면, 재전송한 패킷 또한 전송 실패로 이어져 이동통신 단말이 노드 B로 다시 패킷 재전송을 요구하게 되므로, 무선 환경의 상태에 따라 재전송 방식을 적응적으로 선택하게 되면 재전송한 패킷 데이터의 전송 성공률을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 패킷 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
노드 B가 이동통신 단말로 HS-DSCH을 통해 패킷 데이터를 전송한 후(S10), 노드 B는 이동통신 단말로부터 HS-DPCCH을 통해 패킷 데이터 전송 성공 여부를 나타내는 신호를 수신하게 된다(S20).
이후, 노드 B는 패킷 데이터 전송 성공 여부를 확인하여(S30), 패킷 데이터가 성공적으로 전송된 경우, 다음 패킷 데이터를 전송하거나 상태를 천이하며, 반 면 패킷 데이터 전송에 실패한 경우 노드 B는 HS-DPCCH을 통해 전송된 CQI 정보를 추출하고 이로부터 무선 환경을 분석한다(S40).
예를 들어, CQI 값이 0 내지 15 사이의 값 중 어느 하나인 경우 노드 B는 패킷 데이터를 인크리멘탈 리던던시 방식으로 재전송할 것으로 결정하고, CQI 값이 16 내지 31 사이의 값 중 어느 하나이면 노드 B는 패킷 데이터를 추적 결합 방식으로 재전송할 것으로 결정한다(S60).
아울러, 결정된 재전송 방식으로 패킷 데이터를 재전송한 후에는 이에 대한 전송 성공 여부를 이동통신 단말로부터 수신하여(S20) 이후의 과정을 반복한다.
본 발명에서는 무선 환경의 열악한 정도를 나타내는 CQI를 각 이동통신 단말이 노드 B로 보고하도록 하여, CQI 값에 따라 전송 실패한 패킷 데이터에 대한 재전송 방식을 결정하기 때문에 패킷 데이터 재전송시 전송 성공률을 증대시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 고속 하향패킷 접속 서비스에서, 패킷 데이터의 전송 성공 여부 및 무선 환경 품질을 나타내는 CQI를 이용하여 전송 실패한 패킷에 대한 재전송 방식을 결정함으로써 재선송 패킷의 전송 성공률을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 서비스 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 이동통신 단말과 무선 구간 통신을 위한 기지국으로서의 노드 B, 상기 노드 B의 제어를 위한 무선망 제어기, 상기 무선망 제어기에 접속되어 상기 이동통신 단말의 위치 트랙을 유지하고 액세스 제어 및 보안 기능을 수행하는 SGSN, 상기 SGSN과 IP망 사이에 접속되어 외부 패킷과의 연동을 지원하는 GGSN을 포함하여, 상기 이동통신 단말로 고속 하향 패킷 접속 서비스를 제공하기 위한 이동통신 시스템으로서,
    상기 노드 B는 상기 이동통신 단말로 패킷 데이터를 전송한 후, 상기 이동통신 단말로부터 패킷 데이터 전송 성공 여부(HARQ) 및 무선 환경 품질을 나타내는 정보(CQI)를 수신하고, 상기 패킷 데이터 전송에 실패한 경우 상기 이동통신 단말의 무선 환경을 분석하는 CQI 분석부; 및
    상기 CQI 분석부의 분석 결과에 따라 상기 전송 실패한 패킷 데이터를 상기 이동통신 단말로 재전송하는 방법을 결정하기 위한 패킷 데이터 재전송 방식 결정부;
    를 포함하고,
    상기 패킷 데이터 재전송 방식 결정부는 상기 CQI가 선정된(predetermined) 임계치 이하의 값을 갖는 경우 인크리멘탈 리던던시 방식을 선택하고, 상기 CQI가 상기 선정된 임계치를 초과하는 값을 갖는 경우 추적 결합 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷 데이터 전송 성공 여부 및 상기 무선 환경 품질 정보는 고속-전용 물리 제어 채널(HS-DPCCH)을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 이동통신 시스템.
  3. 삭제
  4. 복수의 이동통신 단말로 고속 패킷 데이터 서비스를 제공하는 방법으로서,
    노드 B가 상기 이동통신 단말로 패킷 데이터를 전송하는 제 1 단계;
    상기 노드 B가 상기 이동통신 단말로부터 패킷 데이터 전송 성공 여부(HARQ) 및 무선 환경 품질을 나타내는 정보(CQI)를 수신하여, 상기 패킷 데이터가 성공적으로 전송되었는지 확인하는 제 2 단계;
    상기 패킷 데이터 성공에 실패한 경우 상기 CQI를 추출하는 제 3 단계; 및
    상기 CQI값에 따라 패킷 데이터 재전송 방식을 결정하여, 상기 이동통신 단말로 상기 전송 실패한 패킷을 재전송한 후 상기 제 2 단계로 진행하는 제 4 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 4 단계는 상기 CQI가 선정된(predetermined) 임계치 이하의 값을 갖는 경우 인크리멘탈 리던던시 방식으로 상기 전송 실패한 패킷 데이터를 재전송하고, 상기 CQI가 상기 선정된 임계치를 초과하는 값을 갖는 경우 추적 결합 방식으로 상기 전송 실패한 패킷 데이터를 재전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 패킷 데이터 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서, 상기 패킷 데이터 전송 성공 여부(HARQ) 및 무선 환경 품질을 나타내는 정보(CQI)는 고속-전용 물리 제어 채널(HS-DPCCH)을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 고속 하향 패킷 접속 서비스를 위한 패킷 데이터 전송 방법.
  6. 삭제
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