KR101176048B1 - 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법 및 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 셀룰라 시스템에서의 단말기가 활성 상태에서 저전력 소모 동작을 수행하도록 하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법으로서, 활성 상태의 하부 상태인 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 불연속 송수신 주기 정보를 포함하는 불연속 송수신 동작 파라미터를 설정하는 단계 및 상기 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 상기 불연속 송수신 동작 파라미터에 따른 불연속 송수신 동작을 수행하는 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 셀룰라 시스템 등에 이용됨.

Description

셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법 및 장치{Method and Apparatus for Discontinuous Transmission/Reception Operation for Reducing Power Consumption in Cellular System}
본 발명은 패킷 서비스를 위한 셀룰라 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 단말기의 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
WCDMA 방식의 3GPP 시스템에서 단말기들은 데이터 전송이 가능한 연결상태와 휴지상태로 구분되으며, 오직 휴지 상태인 단말기들에 대하여 불연속 수신(DRX; Discontinuous Reception) 동작을 적용하여 단말기의 소모 전력을 감소시키는 방법이 적용되었다.
이러한 DRX 동작을 위하여 페이징 채널(PCH; Paging Channel)상의 페이징 시기(paging occasion)에 따라 모니터링(monitoring)하기 위하여 DRX 주기(cycle)를 설정하여 이용하였으며, 이러한 DRX 주기는 네트워크에서 결정되고 임의의 기지국 내에서는 모든 단말기들에 대하여 동일한 DRX 주기가 적용되었다.
즉, 종래의 3GPP 시스템에서는 시스템 변수인 DRX 주기을 이용하여 휴지 상태인 단말기들을 대상으로 저전력 소모를 위한 수면 모드(sleep mode) 동작(저전력 소모 동작) 을 수행하였다.
WCDMA 방식의 3GPP 시스템은 서킷 기반 시스템(circuit based system)에서 서킷 및 패킷 서비스 제공을 목적으로 하는 반면, 다양한 패킷 서비스를 제공하기 위하여 현재 표준화 작업이 진행되고 있는 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템은 패킷 기반 시스템으로서 순수한 패킷 서비스 제공을 목적으로 한다.
따라서, 버스트한 특성을 갖는 패킷 서비스를 제공하기 위한 LTE 시스템에서는 종래의 방식과 같이 휴지 상태인 단말기들만을 대상으로 DRX 주기를 적용하여 단말기의 소모 전력을 감소시키는 방법은 적절치 못하다.
즉, 버스트한 특성을 갖고 있으면서 다양한 QoS(Quality of Service)를 갖는 패킷 서비스를 지원하기 위해서는 패킷 서비스를 위한 세션(session)이 종료된 휴지 상태의 단말기들뿐만 아니라 세션이 아직 종료되지 않고 단말기가 데이터 전송이 가능한 상태에서도 패킷 트래픽의 버스트한 특성에 따라 전송할 데이터가 없는 구간에서도 단말기의 전송에 필요한 소모 전력을 줄일 수 있는 방법의 도입이 요구된다.
또한, WCDMA 방식의 3GPP 시스템과 같은 셀룰라 시스템에서 제공된 패킷 서비스의 QoS에 따라 불연속 송수신 동작을 위한 파라미터들을 선택적으로 결정하여 단말기가 패킷 데이터를 전송하는 전송 모드(Tx on)와 패킷 데이터를 전송하지 않는 전송 중지 모드(Tx off) 전환 시에 프로세싱 시간을 최소화하고, 단말기가 패킷 데이터를 전송하지 않는 전송 중지 모드 구간을 효율적으로 운용하여 단말기의 소모 전력을 더욱 감소시키기 위한 방법 및 장치의 구현이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 셀룰라 시스템에서의 단말기가 활성 상태에서 저전력 소모 동작을 수행하도록 하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서 제공된 패킷 서비스의 QoS에 따라 불연속 송수신 동작을 위한 파라미터들을 결정할 수 있도록 함으로써, 단말기의 저전력 소모 기능을 향상시키고 저전력 소모 동작의 모드 전환에 필요한 프로세싱 시간을 최소화할 수 있는 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법으로서, 활성 상태의 하부 상태인 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 불연속 송수신 주기 정보를 포함하는 불연속 송수신 동작 파라미터를 설정하는 단계 및 상기 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 상기 불연속 송수신 동작 파라미터에 따른 불연속 송수신 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 방법으로서, 불연속 송수신 주기 정보를 포함하는 불연속 송수신 동작 파라미터를 설정하는 단계 및 상기 단말기가 활성 상태의 하부 상태인 전송 중지 모드로 동작하는 중에, 상기 불연속 송수신 동작 파라미터에 따른 저전력 소모 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 단말기 저전력 소모를 위한 불연속 송수신을 위한 기지국 장치로서, 휴지 상태 또는 활성 상태인가에 따른 단말기의 상태를 관리하고 전환시키기 위한 단말기 상태 관리부 및 활성 상태의 하부 상태인 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 불연속 송수신 주기 정보를 포함하는 불연속 송수신 동작 파라미터를 설정하고, 상기 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 상기 불연속 송수신 동작 파라미터에 따른 불연속 송수신 동작을 제어하는 불연속 송수신 동작 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서의 저전력 소모를 위한 불연속 송수신을 위한 단말기 장치로서, 활성 상태의 하부 상태인 전송 중지 모드 및 전송 모드 간의 전환을 제어하기 위한 상태 관리부 및 불연속 송수신 주기 정보를 포함하는 불연속 송수신 동작 파라미터를 설정하고, 단말기가 상기 전송 중지 모드로 동작하는 중에, 상기 불연속 송수신 동작 파라미터에 따른 저전력 소모 동작을 수행하도록 제어하기 위한 저전력 소모 동작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서 제공된 패킷 서비스의 형태와 QoS에 따라 불연속 송수신(DRX/DTX) 동작을 위한 파라미터들을 가변적으로 적용할 수 있도록 함으로써, 제어 정보를 전송하기 위한 한정된 무선 자원을 효율적으로 활용하여 기지국이 수용할 수 있는 활성 상태의 단말기 용량(capacity)를 증가시키고, 단말기는 전송할 데이터가 없는 경우에는 단말기의 수신 모듈에 필요한 전력만을 불연속 송수신(DRX/DTX) 주기에 따라 한정적으로 소모함으로써, 단말기의 저전력 소모 기능을 향상시키고 불연속 송수신(DRX/DTX) 동작의 모드 전환에 필요한 프로세싱 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 패킷 전송을 위한 셀룰라 시스템에서 휴지 상태에서뿐만 아니라, 활성 상태에서도 단말기의 소모 전력을 감소하기 위한 불연속 송수신 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 셀룰라 시스템에서의 단말기 상태 예시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 셀룰라 시스템에서의 단말기 상태에 따른 기지국과의 동작을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 위한 기지국의 일실시예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 위한 단말기의 일실시예 구성도,
도 5는 본 발명에 적용되는 패킷 데이터의 형태를 나타내는 예시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 할당된 DRX/DTX 주기를 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 소모를 위한 불연속 동작을 위한 기지국과 단말기 간의 시그널링 절차도이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 셀룰라 시스템에서의 단말기 상태 예시도이다.
패킷 서비스를 위한 셀룰라 시스템은 기지국(Node B) 이상에서는 한정된 무선 자원을 효율적으로 운용하기 위하여 도 1에 도시한 바와 같이 단말기에 대한 상태를 정의하여 관리한다.
단말기가 기지국을 통하여 망에 등록된 경우는 어태치 모드(Attached Mode)(1)로 정의하고, 기지국을 포함하여 셀룰라 망에서 단말기를 인지할 수 없거나, 등록되지 않은 경우에는 디태치 모드(Detached Mode)(2)로 정의한다.
어태치 모드(1)인 단말기들은 패킷 서비스의 제공 여부에 따라 활성 상태(Active State)(3)와 휴지 상태(Idle State)(4)로 구분할 수 있다.
활성 상태(3)는 기지국에 위치한 스케줄러의 제어를 통하여 패킷 데이터 전송 및 수신을 위한 무선 자원을 할당받을 수 있는 상태이다.
활성 상태(3)는 패킷 데이터 전송을 위한 무선 자원 점유 여부에 따라 전송 모드(Tx on)(5)와 전송 중지 모드(Tx off)(6)로 구분된다.
종래의 단말기는 버스트한 패킷 데이터의 특성에 따라 전송 및 수신할 데이터가 없는 휴지 상태(4)에서만 기지국과 최소한의 제어 채널만을 유지한 상태에서 저전력 소모 동작을 수행한다. 단말기는 단말기의 상태와 무관하게 기지국의 스케줄러에 의하여 휴지 상태(4)로 천이될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 셀룰라 시스템에서의 단말기 상태에 따른 기지국과의 동작을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 패킷 서비스를 위한 셀룰라 시스템에서 단말기(8,9,10,11)는 기지국(7)의 서비스 영역 내에 존재하여 기지국과 데이터를 송수신함으로써 서비스를 제공받는다.
임의의 기지국 내에서 단말기들은 도 1에 나타낸 연결 상태에 따라 다른 동작을 수행한다.
기지국과 데이터 송수신을 위한 통화로(data channel)를 설정하지 못한 휴지 상태인 단말기(10, 11)들은 저전력 소모 동작을 위하여 설정된 DRX 주기에 따라 기지국으로부터 호 설정 등을 위한 데이터 수신을 알리는 페이징 채널 정보를 모니터링하는 동작을 수행한다.
또한, 활성 상태인 단말기은 기지국과 데이터를 송수신하며 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 수행하지 않는 단말기(8)와 활성상태에서 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 수행하는 단말기(9)로 구분된다.
활성 상태에서 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 수행하는 단말기(9)는 불연속 송수신(DRX/DTX; Discontinuous Transmission/Discontinuous Reception) 주기에 따라 기지국으로부터 데이터 수신을 알리는 메시지를 모니터링하는 동작을 수행한다.
이러한 활성 상태에서 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 수행하기 위하여 기지국(7)은 서비스를 제공받고 있는 단말기들 중에서 일정 시간 이상 기지국과의 데이터 송수신이 없는 단말기들을 대상으로 제공 중이던 서비스에 따라 DRX/DTX 주기를 가변적으로 할당하고, 하향링크로의 데이터 발생 시에 이를 통보하기 위한 별도의 시그널링 메시지를 해당 단말기의 DRX/DTX 주기에 맞추어 전송한다.
활성 상태의 단말기들 중에서 일정 시간 이상 기지국과의 데이터 송수신이 없는 단말기는 기지국의 제어에 따라 할당받은 DRX/DTX 주기에 따라 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 수행한다. 그리고 활성 상태에서 불연속 송수신 동작을 수행하는 단말기들은 DRX/DTX 주기마다 하향링크 데이터 수신을 알리는 시그널링 메시지를 모니터링하며, 상향 링크로 전송해야 할 데이터 발생 시에는 데이터 발생을 알리는 시그널링 메시지를 전송함으로써 제공받던 서비스를 다시 시작할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 위한 기지국의 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기지국은 기지국 제어부(110), 레이어2프로세스부(120), 송신부(130), RF 모듈(140) 및 수신부(150)를 포함하여 구성된다.
기지국 제어부(110)는 단말기 상태 관리부(111), 불연속 송수신 동작 제어부(112), 스케쥴러(113) 및 네트워크 접속부(114)를 포함한다.
단말기 상태 관리부(111) 및 불연속 송수신 동작 제어부(11)는 활성상태의 단말기들을 위한 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 제어하기 위한 구성 요소이다.
단말기 상태 관리부(111)는 단말기가 휴지 상태 또는 활성 상태인가에 대한 관리 및 각각의 상태 천이를 제어한다.
스케줄러(113)는 활성 상태인 단말기들 중에서 데이터의 송신 또는 수신 없이 일정 시간 이상 경과한 단말기들에 대한 정보를 단말기 상태 관리부(111) 및 불연속 송수신 동작 제어부(112)로 제공하여 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작 수행 여부를 결정하도록 한다.
불연속 송수신 동작 제어부(112)는 스케줄러(113) 및 단말기 상태 관리부(111)로부터 각 단말기들의 상태와 데이터 송수신 여부에 대한 정보를 입력받아 활성 상태인 단말기들에 대한 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작 여부를 결정하고, 제공 중이던 패킷 서비스의 QoS 또는 단말기의 등급(capability)에 따라 불연속 송수신(DRX/DTX) 동작 파라미터들을 가변적으로 결정하여 레이어2프로세스부(120)로 출력한다.
레이어2프로세스부(120)는 상기 DRX/DTX 동작 파라미터를 포함한 제어 메시지를 생성하여 송신부(130)로 출력한다.
송신부(130)는 상기 제어 메시지를 입력받아 부호화기(131)에서 해당 제어 메시지를 부호화하고 무선 자원 매핑부(132)에서 무선 자원 매핑 과정을 수행하고, IFFT(133)에서 IFFT를 수행하여 RF 모듈(140)을 통해 단말기로 송신한다.
도 4는 본 발명에 따른 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 위한 단말기의 일실시예 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 단말기는 단말기 제어부((210), 레이어2프로세스부(220), 송신부(230), RF 모듈(240) 및 수신부(250)를 포함한다.
RF 부(240)는 해당 단말기가 속한(camping) 기지국의 신호들 수신하여 수신부(250)로 출력한다.
기지국의 제어에 따라 저전력 소모를 위한 불연속 송수신 동작을 수행 중인 단말기는 DRX/DTX 주기마다 수신부(250)를 동작하여 RF 모듈(240)로부터 입력받은 기지국 신호에 대하여 FFT부(251)에서 FFT과정을 수행하여 심볼들을 추출하고, 심볼 매핑부(252)에서 제어 정보에 포함된 기지국 변조 정보를 이용하여 수신한 신호에 대한 심볼 매핑을 수행하여 복호기(54)로 출력한다.
복호기(253)는 제어 정보에 포함된 기지국 부호화 정보를 이용하여 심볼 매핑부(252)로부터 입력받은 심볼들에 대한 복호화 과정을 수행하여 추출된 패킷 정보를 레이어2프로세세스부(220)으로 출력한다.
레이어2프로세스부(220)는 DRX/DTX 주기에 따라 수신한 정보들을 단말기 제어부(210)의 상태관리부(211) 및 저전력소모동작부(212)로 출력한다.
상태관리부(211) 및 저전력소모동작부(212)는 입력받은 패킷 정보 내에 하향링크 신호 수신 정보가 없는 경우에는 저전력 소모 동작을 수행할 것을 결정하고 현재의 상태를 유지하며, 하향링크 신호 수신 정보가 있는 경우에는 저전력소모동작부(212)에서 저전력 소모 동작 중지를 결정하고, 상태관리부(211)는 전송 중지 모드에서 전송 모드로의 천이를 위한 동작을 제어한다.
하향링크 정보 수신에 대한 기지국의 제어와는 별개로 상향 링크로 전송할 데이터가 발생한 경우에는 단말기 제어부(210)가 저전력 소모 동작부(212)와 상태관리부(211)를 제어하여 저전력 소모 동작을 중지하고 DRX/DTX 주기와 무관하게 스케줄러(213)을 통하여 상향 링크 전송 개시를 결정하고 레이어2프로세스부(220)에서 제어 메시지를 생성하고 송신부(230)와 RF 모듈(240)을 통하여 기지국으로 상향 링크 패킷 정보를 전송한다.
도 5는 본 발명에 적용되는 패킷 데이터의 형태를 나타내는 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 활성상태인 단말기는 패킷 데이터의 특징에 따라 버스트하게 패킷 콜(51)이 발생하여 기지국의 스케줄러(scheduler)로부터 할당된 무선 자원을 점유하여 패킷 데이터를 전송하는 경우에는 전송 모드로 정의하며, 리딩 타임(reading time)(52)과 같이 전송해야 할 패킷 데이터가 없는 경우에는 기지국이 저전력 소모 동작을 수행하는 전송 중지 모드로 정의한다.
또한, 기지국과 단말기는 서비스중이던 모든 세션의 종료를 인지하게 되는 경우, 또는 필요한 경우에 단말기를 휴지 상태로 천이할 수 있다.
이러한 상태 천이 및 모드 전환을 위하여 불연속 송수신(DRX/DTX) 동작 파라미터들을 패킷 서비스 형태 또는 QoS에 따라 설정하고, DRX/DTX 동작 파라미터는 방송채널로 전송되는 시스템 정보에 포함한다.
DRX/DTX 동작 파라미터는 DRX/DTX 주기 초기값, 최소(minimum) DRX/DTX 주기, DRX/DTX 주기 증가 계수, DRX/DTX 주기 유지구간, 전송 모드 잔류 임계값 및 전송 중지 모드 잔류 임계값을 포함한다.
DRX/DTX 주기 초기값은 전송 중지 모드 초기에 적용되는 DRX/DTX 주기값이다.
최소 DRX/DTX 주기는 기지국의 스케줄러가 전송 중지 모드로 전환한 단말기의 제어 정보를 전송하기 위한 무선 자원 할당에 적용되는 DRX/DTX 주기 설정을 위한 계수의 최소값이다.
DRX/DTX 주기 증가 계수는 전송 중지 모드로 전환되어 DRX/DTX 동작을 수행하고 있는 단말기들의 DRX/DTX 주기를 증가시킬 때 증가량을 지시하기 위한 계수값이다.
DRX/DTX 주기 유지구간은 전송 중지 모드로 동작 중에 DRX/DTX 주기를 DRX/DTX 주기 증가 계수만큼 증가시킬 때, DRX/DTX 주기를 DRX/DTX 주기 유지구간만큼 일정하게 지속시킨 후에 증가시키기 위하여 카운터 또는 시간으로 설정되는 값이다.
전송 모드 잔류 임계값은 기지국과 단말기의 전송 버퍼에 전송해야 패킷 데이터가 없이 전송 모드에 머무를 수 있는 임계값이다.
전송 중지 모드 잔류 임계값은 제공중인 패킷 서비스의 종료에 대한 인지가 없거나 불가능한 상태에서 단말기가 전송 중지 모드로 동작할 수 있는 임계값이다.
기지국과 단말기의 전송 버퍼에 패킷 데이터가 있는 경우에 단말기는 활성상태의 하부 상태(sub state)인 전송 모드로 동작하며, 스케줄러가 할당한 무선 자원을 점유하고 데이터를 전송한다. 스케줄러는 다음과 같은 경우에 단말기를 전송 모드에서 전송 중지 모드로 전환할 수 있다.
- 전송해야 할 패킷 데이터를 모두 전송하여 기지국과 단말기의 전송 버퍼가 비는 시점(buffer empty)에서 기지국과 단말기는 버퍼 정보 타이머를 설정하고 카운트를 시작하여 타이머 값이 전송 모드 잔류 임계값을 초과할 때까지 전송할 패킷 데이터가 발생하지 않는 경우
- Node B와 단말기간의 무선환경이 열악하여 무선 자원 할당이 불가능하다고 판단한 경우
- 그 밖의 이유로 스케줄러가 전송 중지 모드로의 전환을 결정한 경우
기지국은 상기와 같은 경우에 임의의 단말기들을 전송 중지 모드로 전환함으로써 활성 상태의 단말기들에게 할당하여야 하는 제어 정보 전송을 위한 한정된 무선 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.
또한, 단말기들은 패킷 데이터의 버스트한 특성에 따라 전송해야 할 데이터가 없는 경우에는 전송 중지 모드로 동작하면서 DRX/DTX 주기에 따라 할당되는 제어 정보 전송을 위한 상향 링크의 무선 자원을 이용하여 단말기의 버퍼 상태 및 추정한 하향 링크 채널 품질을 보고함으로써 불연속 송신(DTX; Discontinuous Transmission)을 수행하여 단말기의 소모 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 기지국과 단말기간의 DRX/DTX 주기를 적절하게 설정 및 운용하여 DRX/DTX 주기마다 하향링크의 트래픽 존재 유무를 알리는 지시자와 상향 링크에 할당된 무선 자원을 이용하여 모드 전환 요청을 수행할 있도록 함으로써 전송 모드와 전송 중지 모드 간의 전환을 위해 요구되는 프로세스 타임을 최소화할 수 있게 된다.
기지국은 전송 모드와 전송 중지 모드 간의 전환 시에 각 단말기들을 위한 DRX/DTX 동작 파라미터를 단말기와 제공중인 패킷 서비스의 QoS에 적절하게 협의하여 설정하고 제어채널을 통하여 단말기에게 통지한다. 한편, 기지국과 단말기 간의 협의 과정이 없는 경우에 단말기들은 방송채널로 전송되는 DRX/DTX 동작 파라미터에 따라 DRX/DTX 동작을 수행한다.
기지국과 단말기 간에 설정된 DRX/DTX 동작 파라미터에 따라서 DRX/DTX 주기는 아래의 알고리즘에 따라 결정된다.
만일, n > 0 이고, (n mod DRX/DTX 주기 유지구간) = 0 이면,
DRX/DTX 주기(n + 1) = DRX/DTX 주기(n)* DRX/DTX 주기 증가 계수
그외의 경우에는,
DRX/DTX 주기(n + 1) = DRX/DTX 주기(n)
단, n = 0,1,2,3, …,i
DRX/DTX 주기(0) = DRX/DTX 주기 초기값
DRX/DTX 주기 증가 계수 = 1,2,3,…,j
DRX/DTX 주기 유지구간 = 동일한 DRX/DTX 주기가 적용되는 시간(또는 카운터 임계값)
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 할당된 DRX/DTX 주기를 나타내는 예시도이다.
상기 알고리즘에 따라, 활성 상태(Active State)의 전송 중지 모드(Tx off)로 동작하는 단말기에 대하여, DRX/DTX 주기 초기값(63)이 ‘50 millisecond’, DRX/DTX 주기 증가 계수가 '2' 그리고 DRX/DTX 주기 유지구간(61)이 '500 millisecond'(또는 카운터 임계값이 '10')으로 설정되면, 도 6에 도시된 바와 같이, DRX/DTX 주기 유지구간(61) 내에서는 동일한 DRX/DTX 주기가 적용되고, 다음 DRX/DTX 주기 유지구간(61)에는 상기 DRX/DTX 주기 증가 계수에 따라 이전 DRX/DTX 주기 만큼 증가한 DRX/DTX 주기가 적용된다. 즉, 최초 DRX/DTX 주기 유지구간 동안에는 ‘50 millisecond’의 DRX/DTX 주기 초기값이 적용되고, 다음 DRX/DTX 주기 유지구간에는 그 두배인 100 'millisecond'가 적용되는 방식으로, DRX/DTX 주기 유지구간이 완료될 때마다((n mod DRX/DTX 주기 유지구간) = 0 이면) DRX/DTX 주기는 상기 DRX/DTX 주기 증가 계수에 따라 두배씩 증가한다.
보다 구체적으로 설명하면, 단말기는 전송 중지 모드로 진입하여 50 ms의 DRX/DTX 주기 동안 수신부에서 필요한 최소한의 전력만을 소모하고 단말기의 전송부와 대부분의 수신부의 동작을 중지하는 저전력 소모 동작을 수행한다. 50 ms의 DRX/DTX 주기가 종료되는 시점에서 단말기는 트래픽 지시자 및 상향링크 제어 정보 전송을 위한 무선자원을 모니터링한다. 이 모니터링 구간에서 단말기는 상향링크로 전송할 데이터가 없거나, 하향링크 데이터 수신을 지시하는 정보가 없는 경우에는 다시 DRX/DTX 주기에 따라 저전력 소모 동작을 수행한다. 상기 파라미터 설정 예에서는, DRX/DTX 주기는 DRX/DTX 주기 유지 구간인 ’500 ms‘동안에는 동일한 DRX/DTX 주기가 적용되며(카운터로 설정된 경우에는 한번의 DRX/DTX 주기가 지나면 카운터를 1씩 증가한다. 즉, 위의 경우에는 50ms마다 카운터가 1씩 증가하여 카운터 10이될 때까지 동일한 DRX/DTX 주기가 적용된다.), 결국 하나의 DRX/DTX 주기 유지 구간 동안에 10번의 모니터링 구간이 발생하게 된다.
따라서, 단말기는 DRX/DTX 주기가 종료될 때마다 DRX/DTX 주기 유지 구간 내에 있는가 또는 DRX/DTX 주기 유지 구간이 종료되었는가를 상기 알고리즘에 따라 (만일, n > 0 이고, (n mod DRX/DTX 주기 유지구간) = 0 이면)판단하게 된다. 단말기 내의 타이머(또는 별도의 DRX/DTX 주기 카운터)가 DRX/DTX 주기 유지 구간 종료를 나타내면 단말기는 상기 알고리즘 수식에 따라 다음 DRX/DTX 주기 유지 구간에서 적용해야할 DRX/DTX 주기를 계산한다.
만약, DRX/DTX 주기 유지구간 파라미터와 관련 없이 DRX/DTX 주기 증가 계수가 '1'로 설정된 경우에는 전송 중지 모드인 해당 단말기의 DRX/DTX 주기는 DRX/DTX 주기 초기 값(63)이 전송 중지 모드 내내 적용된다.
DRX/DTX 주기 초기 값을 포함한 상기 DRX/DTX 동작 파라미터들은 패킷 서비스 형태 및 QoS에 따라 가변적으로 설정된다.
예를 들어, 실시간 서비스(real-time service)인 음성 서비스(VoIP: Voice of IP) 경우에는 DRX/DTX 주기 초기값을 20ms로 설정하고 DRX/DTX 주기 유지구간 파라미터와 관련 없이 DRX/DTX 주기 증가 계수를 ”1“로 설정하여 음성 서비스가 제공되는 활성상태에서는 DRX/DTX 주기에 대한 변경을 제한하여 DRX/DTX 주기 초기 값에 따라 저전력 소모 동작하는 방법을 고려할 수 있다. 즉, 실시간 서비스의 경우에는 DRX/DTX 주기를 고정하여 운용함으로써 무선자원 할당을 위하여 별도의 제어 메시지(예: L1/L2 제어 시그널링(control signaling))의 전송없이 주기적인 무선자원 할당을 통하여 제어 정보 전송에 따른 오버헤드를 감소함과 동시에 단말기의 소모 전력을 줄이면서도 시스템에 요구하는 해당 서비스의 QoS를 만족시킬 수 있다. 단, DRX/DTX 주기 초기 값은 실시간 서비스의 형태와 단말기의 능력(capacity)에 따라 단말기별로 다른 값을 설정할 수 있어야 한다.
한편, 비실시간 서비스인 Http 서비스(인터넷 접속) 경우에 있어서, 저전력 소모 동작 대상 단말기들에 대한 데이터 전송의 재시작까지의 지연을 줄이기 위하여는 보다 짧은 DRX/DTX 주기 초기값을 고려할 수도 있으나, 실시간 서비스보다는 상대적으로 긴 DRX/DTX 주기 초기값을 설정하는 것이 일반적으로 바람직하다. 또한, 기지국 내의 부하 상태를 고려하여 DRX/DTX 주기 유지구간을 패킷 서비스 형태의 통계적 특성에 따라 TTI(Transmission Time Interval)의 배수로 설정하고 DRX/DTX 주기 증가 계수를 ”2“이상으로 설정하여 DRX/DTX 주기를 가변함으로써 시스템의 전송용량(throughput)을 향상시킬 수 있다. 즉, 비실시간 서비스는 패킷 데이터의 지연에 민감하지 않으며 서비스의 활동성(activity)이 예측되지 않는 서비스들이다. 따라서, 기지국의 부하 상태, 비실시간 서비스 형태, 단말기의 능력(capacity)에 따라 실시간 서비스보다는 긴 DRX/DTX 주기 초기값을 설정하며, DRX/DTX 주기 유지구간 파라미터와 DRX/DTX 주기 증가 계수 파라미터를 이용하여 DRX/DTX 주기를 가변하는 것이 바람직하다. 이러한 가변적인 DRX/DTX 주기를 운용함으로써 패킷 데이터를 전송하기 위한 무선자원 할당에 대한 제어 메시지를 기지국과 단말기가 교환해야 하는 단점은 있지만, 단말기의 전력 소모를 효율적으로 감소시킬 수 있다.
기지국은 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들에 대하여 각 단말기들의 DRX/DTX 주기에 따라 기지국에서 단말기로 전송할 패킷 데이터가 있음을 알리는 트래픽 지시자(indicator) 및 상향 링크 제어 정보 전송을 위한 무선 자원(62)을 DRX/DTX 주기마다 할당한다.
전송 중지 모드로 동작하고 있던 단말기는 기지국으로부터 단말기로의 하향 링크 상에 단말기가 수신해야 할 패킷 데이터가 있음을 알리는 지시자를 수신하면, 기지국으로부터 할당된 상향 링크 무선 자원(62)에 모드 전환을 위한 제어 정보를 전송하면서 전송 모드로 전환한다.
또한, 전송 중지 모드로 동작하는 단말기들은 DRX/DTX 주기마다 할당되는 상향 링크의 무선 자원(62)을 이용하여 단말기의 버퍼 상태, 하향링크 채널품질 등의 제어 정보를 전송하고, 전송해야 할 데이터 발생 시에는 할당된 상향 링크 무선 자원(62)을 이용하여 전송 모드로의 전환 요청 등을 포함한 제어 정보를 전송한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 소모를 위한 불연속 동작을 위한 기지국과 단말기 간의 시그널링 절차도이다.
기지국은 휴지 상태의 단말기에 대한 상태 천이 및 모드 전환을 위하여 불연속 송수신(DRX/DTX) 동작 파라미터들을 패킷 서비스의 형태 및 QOS에 따라 설정하고, DRX/DTX 동작 파라미터를 포함하는 시스템 정보를 생성하여 방송 채널로 전송한다(S711).
이어서, 패킷 데이터가 발생하면 그에 따른 서비스를 시도한다(S712). 여기서, 기지국은 페이징을 통해 서비스를 시도하고, 단말기는 페이징 모니리터링 구간 동안에 시스템 정보를 수신하고 랜덤 액세스를 통한 접속을 시도함으로써, 패킷 데이터발생에 따른 서비스를 시도한다.
이어서, 기지국은 상태 천이 제어를 통해 단말기를 활성 상태로 천이시키고(721), 단말기는 활성 상태로 천이하여 전송 모드로 동작하며(722), 기지국과 단말기는 패킷 데이터 서비스를 위한 세션을 설정한다(723).
이어서, 전송 모드 상태에서, 기지국과 단말기의 전송 버퍼가 빈 상태로 유지되고 새로운 서비스에 대한 시도가 없는 경우(버퍼 정보 타이머 > 전송 모드 잔류 임계값)에는 단말기는 단말기를 전송 중지 모드로 전환하고 DRX/DTX 동작을 수행한다(S724, S725). 이때, 기지국과 단말기는 DRX/DTX 파라미터 설정을 협의하고(S726), RX/DTX 주기에 따라 트래픽 유무 지시자 전송 및 상향 링크 제어 정보 전송을 위한 무선 자원을 할당한다(S727).
이어서, 전송 중지 모드 상태에서, 단말기가 DRX/DTX 동작 중에 하향 링크 상의 트래픽 지시자를 검출하거나, 전송할 데이터가 발생한 경우에는 기지국의 상태 천이 제어(S728)에 의해 단말기는 전송 모드로 전환하여(S729), 패킷 데이터를 전송하거나 새로운 서비스를 시도하고(S730), 패킷 데이터 서비스가 종료되면 세션을 해제한다(S731). S730 과정에서, 기지국은 MAC 페이징을 이용하여 서비스를 시도하고, 단말기는 상향링크 동기가 없는 경우에는 랜덤 액세스로, 상향링크 동기를 유지하고 있는 경우에는 가용한 제어 정보 전송을 위한 무선 자원을 이용하여 서비스를 시도한다. 상기 MAC 페이징이란 하향링크로 전송해야 할 데이터가 발생했음을 RRC가 아닌 MAC이 주도적으로 단말기에게 알리는 방법으로서, RRC가 제어하는 페이징과는 다른 방식이다. MAC 페이징 예를 들면, 스케줄링 정보 전송을 알리는 방법이 있다.
한편, 전송 중지 모드 상태에서, 전송 중지 모드 잔류 타이머가 전송 중지 모드 잔류 임계값보다 크게 되거나, 세션 종료 시그널이 발생한 경우에는 휴지 상태로 천이한다(S732).
또한, 전송 모드 상태에서, 전송 모드 잔류 타이머가 전송 모드 잔류 임계값보다 크게 되거나, 세션 종료 시그널이 발생한 경우에도 휴지 상태로 천이한다(S732).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
7: 기지국 8~11: 단말기
110: 기지국 제어부 120: (기지국) 레이어2프로세스부
130: (기지국) 송신부 140: (기지국) RF 모듈
150: (기지국) 수신부 210: 단말기 제어부
220: (단말기) 레이어2프로세스부 230: (단말기) 송신부
240: (단말기) RF 모듈 250: (단말기) 수신부

Claims (22)

  1. 무선통신 시스템의 단말기에서 불연속 수신 동작 방법에 있어서,
    기지국으로부터 불연속 수신 동작을 수행하기 위한 파라미터를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국과 데이터 송수신이 가능한 상태에서, 상기 수신된 파라미터에 기초하여 상기 불연속 수신 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터는 제1 주기 정보 및 제2 주기 정보를 포함하며,
    상기 제1 주기 정보에 따른 불연속 수신 동작이 만료하면, 상기 제2 주기 정보에 따른 불연속 수신 동작을 수행하는
    무선통신시스템의 단말기에서의 불연속 수신 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 주기는 제2 주기 보다 짧은
    무선통신시스템의 단말기에서의 불연속 수신 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    소정의 타이머가 만료된 경우 상기 불연속 수신 동작을 시작하는
    무선통신시스템의 단말기에서의 불연속 수신 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 불연속 수신 동작 개시 메시지를 수신하는 경우 상기 불연속 수신 동작을 시작하는
    무선통신시스템의 단말기에서의 불연속 수신 동작 방법
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 기지국으로부터 방송채널을 통하여 수신되는
    무선통신시스템의 단말기에서의 불연속 수신 동작 방법.
  6. 무선통신 시스템의 기지국에서 단말기의 불연속 수신 동작 지원 방법에 있어서,
    상기 단말기의 불연속 수신 동작을 수행하기 위한 파라미터를 설정하는 단계;
    상기 설정된 파라미터를 상기 단말기로 전송하는 단계; 및
    메시지를 상기 기지국과 데이터 송수신이 가능한 상태인 상기 단말기로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터는 제1 주기 정보 및 제2 주기 정보를 포함하고,
    상기 주기 정보에 따라 결정되는 불연속 수신 동작 주기(DRX cycle)에 따라 불연속적으로 상기 메시지를 상기 단말기로 전송하고,
    상기 메시지는 상기 단말기에 의해 상기 불연속 수신 동작 주기에 따라 불연속적으로 모니터링되는
    무선통신 시스템의 기지국에서의 단말기의 불연속 수신 동작 지원 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 주기는 제2 주기보다 짧은
    무선통신 시스템의 기지국에서의 단말기의 불연속 수신 동작 지원 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    소정의 타이머가 만료된 경우 상기 불연속 수신 동작이 시작되는
    무선통신 시스템의 기지국에서의 단말기의 불연속 수신 동작 지원 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단말기에 의해 불연속 수신 동작 개시 메시지가 수신되는 경우 상기 불연속 수신 동작이 시작되는
    무선통신 시스템의 기지국에서의 단말기의 불연속 수신 동작 지원 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터는 방송채널을 통하여 상기 단말기로 전송되는
    무선통신 시스템의 기지국에서의 단말기의 불연속 수신 동작 지원 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    제1 주기에 따라 불연속 수신 동작이 만료되는 경우, 제2 주기에 따른 불연속 수신 동작이 개시되는
    무선통신 기지국에서의 불연속 수신 동작 지원 방법.
  12. 무선통신 시스템에서 불연속 수신 동작을 수행하는 단말기에 있어서,
    기지국으로부터 불연속 수신 동작을 수행하기 위한 파라미터를 수신하는 수신부; 및
    상기 기지국과 데이터 송수신이 가능한 상태에서, 상기 수신된 파라미터에 기초하여 상기 불연속 수신 동작을 수행하도록 상기 수신부를 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 파라미터는 제1 주기 정보 및 제2 주기 정보를 포함하고,
    상기 제1 주기 정보에 따른 불연속 수신 동작이 만료하면, 상기 제2 주기 정보에 따른 불연속 수신 동작을 수행하는
    단말기.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 주기는 제2 주기 보다 짧은
    단말기.
  14. 제12항에 있어서,
    소정의 타이머가 만료된 경우 상기 불연속 수신 동작이 시작되는
    단말기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 불연속 수신 동작 개시 메시지가 수신되는 경우 상기 불연속 수신 동작이 시작되는
    단말기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 기지국으로부터 방송채널을 통하여 수신되는
    단말기.
  17. 무선통신 시스템에서 단말기의 불연속 수신 동작을 지원하는 기지국에 있어서,
    상기 단말기의 불연속 수신 동작을 수행하기 위한 파라미터를 설정하는 제어부; 및
    상기 설정된 파라미터를 상기 단말기로 전송하는 송신부
    를 포함하고,
    상기 파라미터는 제1 주기 정보 및 제2 주기 정보를 포함하고,
    상기 송신부는, 상기 주기 정보에 따라 결정되는 불연속 수신 동작 주기(DRX cycle)에 따라 불연속적으로 메시지를 상기 기지국과 데이터 송수신이 가능한 상태인 상기 단말기로 전송하고,
    상기 메시지는 상기 단말기에 의해 상기 불연속 수신 동작 주기에 따라 불연속적으로 모니터링되는
    기지국.
  18. 제17항에 있어서,
    제1 주기는 제2 주기 보다 짧은
    기지국.
  19. 제17항에 있어서,
    소정의 타이머가 만료된 경우 상기 불연속 수신 동작이 시작되는
    기지국.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 단말기에 의해 불연속 수신 동작 개시 메시지가 수신되는 경우 상기 불연속 수신 동작이 시작되는
    기지국.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 파라미터는 방송채널을 통하여 상기 단말기로 전송되는
    기지국.
  22. 제17항에 있어서,
    제1 주기에 따라 불연속 수신 동작이 만료되는 경우, 제2 주기에 따른 불연속 수신 동작이 개시되는
    기지국.
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