KR101448636B1

KR101448636B1 - 멀티 캐스트 방송 서비스에서 피드백 수행 방법

Info

Publication number: KR101448636B1
Application number: KR1020080020144A
Authority: KR
Inventors: 임빈철; 김수남; 고현수; 구자호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2014-10-08
Also published as: US20100323737A1; KR20090066180A; WO2009078666A2; US8417273B2; WO2009078666A3

Abstract

본 발명은 MBSFN(Multi-cell multicast Broadcast Single Frequency Network) 영역에 속한 기지국에서 MBS(Multicast Broadcast service) 피드백을 위한 레인징 채널 코드를 생성하는 단계와 레인징 채널 코드를 기지국의 셀 영역에 속한 단말에 할당하는 단계와 단말로부터 레인징 채널 코드를 이용한 MBS 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면, NACK 피드백을 기반으로 MBS에 AMC를 적용함으로써, MBS 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

MBSFN, MBS, 레인징 코드, AMC, 계층적 변조

Description

멀티 캐스트 방송 서비스에서 피드백 수행 방법{Method of performing feedback for Multicast and Broadcast Service}

본 발명은 무선접속 시스템에 관한 것으로서, 멀티캐스트 방송 서비스 시스템의 성능을 향상시키기 위해 NACK 피드백을 수행하는 방법에 대한 것이다.

멀티캐스트 및 방송 서비스(Multicast Broadcast Service, 이하 MBS)는 하나의 소스로부터 다수의 수신자에게 데이터를 전송하는 점대다(point-to-multipoint) 서비스로서, 무선자원의 효율적인 사용을 위해 공통의 무선채널을 통하여 동일한 데이터를 다수의 수신자에게 전송한다.

일반적인 무선접속 시스템에서 MBS는 크게 두 가지 타입으로 분류할 수 있다. 첫 번째는 단일 기지국 접속(Single-BS access) 방식으로서, 하나의 셀 내에서 하나의 기지국에 의해 서비스되는 방식이다. 두 번째는 다중 기지국 접속(multi-BS access) 방식으로서, 여러 기지국이 하나의 MBS 영역(zone)을 이루어 MBS 서비스를 제공하는 것이다. 즉, 하나의 MBS 영역 식별자(MBS zone ID)를 이용하여 동일한 MBS 영역 안의 다수의 셀에서 동일한 버스트를 MBS 서버로부터 할당받아 MBS 서비스를 제공하는 것이다. 따라서, 기지국이 포함된 셀 간 이동에도 핸드오버 없이 서 비스의 연속성과 매크로 다이버시티 이득(macro-diversity gain)을 얻을 수 있다.

도 1은 광대역 무선접속 시스템의 MBS에 대한 참조 모델의 일례를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, MBS 네트워크는 MBS 미디어 서버(Media Server), MBS 분배 서버(MBS ditribution server), 하나 이상의 기지국(BS: Base Station) 및 하나 이상의 단말(MS: Mobile Station)을 포함한다. MBS 미디어 서버는 기지국들에게 MBS 데이터를 제공하며, MBS 콘텐츠에 대한 단말의 인증 및 암호화 키 분배를 수행한다. MBS 분배 서버는 복수의 기지국들에게 전달하는 MBS 데이터의 스케줄링을 담당한다. 선택적으로, MBS 분배 서버가 생략되고 MBS 콘텐츠 서버가 MBS 데이터의 스케쥴링 역할을 수행할 수 있다. 기지국은 백본망을 통해 전달받은 MBS 데이터를 무선 인터페이스를 통해 단말에게 제공하며, 단말은 기지국으로부터 MBS 데이터를 수신한다.

광대역 무선접속 시스템의 MBS는 다음과 같은 특성을 가질 수 있다.

1) 전력소모 최소화: 단말은 현재의 동작 모드(예를 들어, 정상동작 모드, 수면모드 및 유휴모드)에 상관없이 MBS 데이터를 수신하는 동안 전력 소모를 최소화할 수 있다.

2) 이동성: 단말은 기지국 간 이동 시에도 끊김 없는 MBS 연결을 제공받을 수 있다.

3) MBS 영역(MBS Zone): MBS 콘텐츠는 지역적으로 구분된 MBS 영역을 통해 전송되며, 서로 다른 MBS 영역 간에는 MBS 설정 정보(예를 들면, MBS 연결 식별자, 암호화 키 및 서비스 식별자 등)를 다르게 구성할 수 있다.

4) 보안: MBS 콘텐츠는 인증된 사용자들에게만 전달된다. MBS 데이터의 MAC PDU에 대한 암호화 키는 MBS 영역 내의 기지국 간 동일하게 적용할 수 있다.

이하 MBS 영역(MBS Zone)에 대하여 설명한다.

MBS 관련 파라미터들(예를 들면, 보안 키 및 멀티캐스트 연결 식별자 등)은 지역에 따라 다르게 설정될 수 있으며, MBS 콘텐츠는 한정된 구역 내에서만 방송될 수 있다. 따라서, MBS 콘텐츠를 수신하는 단말이 다른 기지국으로 이동하거나 핸드오버를 수행할 때, 단말은 저장된 MBS 정보가 유효한지 여부 및 지속적으로 MBS 콘텐츠를 수신할 수 있는지 여부를 판단해야 한다.

현재 기지국이 단말이 보유한 MBS 정보와 다른 파라미터를 통해 MBS를 제공하거나 MBS 콘텐츠를 전송하지 않는다면, 단말은 MBS 콘텐츠에 대한 파라미터를 갱신하기 위하여 새로운 기지국에 접속해야 한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 광대역 무선접속 시스템에서는 하나 이상의 MBS 제공 기지국들을 그룹화한 MBS 영역을 운영한다.

동일한 MBS 영역 내의 기지국들은 동일한 MBS 파라미터를 사용하여 MBS 콘텐츠를 단말들에게 전송한다. 또한, MBS 영역을 단말이 인식할 수 있도록 하기 위하여 MBS 영역 ID를 단말에게 전달한다. 단말은 기지국으로부터 수신하는 MBS 영역 ID를 통해 현재 보유중인 MBS 파라미터가 유효한지를 즉각적으로 확인할 수 있다.

또한, 단말이 동일한 MBS 영역 내의 다른 기지국으로 이동하는 경우, MBS 데이터를 수신하기 위하여 MBS 관련 파라미터를 재설정하기 위한 절차를 수행할 필요 가 없다. 또한, 동일한 MBS 영역 내의 기지국들은 MBS 데이터를 동일한 시간에 동일한 무선자원을 사용하여 전송함으로써, 매크로 다이버시트(Macro diversity) 효과를 통해 단말들의 MBS 데이터 수신효율을 증가시킬 수 있다.

이하 MBS 데이터를 수신하는 단말의 전력소모 최소화를 위한 동작을 설명한다.

단말은 현재의 동작모드(예를 들면, 정상동작 모드, 수면모드 및 유휴모드)에 관계없이 MBS 데이터를 수신하는 기간 동안 전력 손실을 줄일 수 있다.

일반적으로 하향링크 맵(DL-MAP) 메시지에 포함되는 하향링크 맵 정보요소(DL-MAP IE)는 현재 프레임에서 전송되는 버스트를 지시하도록 정의된다. 그러나, 단말은 방송 형태의 버스트를 수신하기 위하여 매 프레임 하향링크 맵 메시지를 수신하여 해독해야 한다. 이 경우, 전력 소모를 줄일 수 없다.

그러나, MBS 맵 정보요소(MBS_MAP IE)는 MBS 데이터 버스트가 몇 프레임 후에 전달될지를 단말에게 알려줌으로써 MBS 데이터가 전달되지 않는 프레임에 대해서 단말이 하향링크 맵 메시지를 포함한 하향링크 프레임을 해독하지 않도록 할 수 있다. 이를 통해, 단말로 하여금 전력 소모를 최소화할 수 있도록 한다. 특히, MBS_MAP IE는 수면모드와 유휴모드의 단말에 대하여 전력 절감 효과가 크다. 이와 같은 MBS 데이터 버스트의 스케쥴링 정보는 DL-MAP IE 중의 하나인 MBS_MAP IE를 통해 전달될 수 있으며, 또한 MBS MAP 메시지와 같은 MAC 관리 메시지 형태로 전달될 수 있다.

MBSFN(Multi-cell Multicast Broadcast Single Frequency Network)은 동일한 주파수로 여러 기지국이 동시에 동일한 MBS 데이터를 전송하며, MBS 영역을 형성하는 서비스이다.

일반적인 MBSFN 시스템은 MBS를 위한 상향링크 피드백이 존재하지 않으며, 고정된 MCS(Modulation Coding Scheme)로 서비스를 제공한다. 이로 인해 기지국은 채널 상황에 관계없이 일정한 MBS 서비스를 단말에 제공하며, 채널 상황이 좋은 단말들마저 항상 안 좋은 서비스를 제공받는 문제점이 있다.

광대역 무선접속 시스템에서 데이터 전송을 위한 서비스 흐름 생성 절차를 수행하는 동안 단말과 기지국은 서비스 흐름에 대한 연결을 설정한다. 이때, 단말과 기지국은 서비스 품질 파라미터를 협상하며, 해당 연결에 대한 전송 프로토콜(ARQ: Automatic Repeat request) 적용 여부를 협상한다. 또한, 전송 프로토콜을 적용하는 경우, 전송과 관련된 파라미터를 주고 받는다.

그러나, 광대역 무선접속 시스템에서는 MBS 연결에 대한 재전송을 허용하지 않는다. 따라서, 단말은 채널 환경이 악화되어 기지국으로부터 일부 MBS 데이터를 수신하지 못하거나 혹은 수신한 데이터에 오류가 발생하더라도 이를 보정할 방법이 없었다.

또한, 광대역 무선접속 시스템에서 ARQ는 단말과 기지국 간의 유니캐스트 연결에 대한 전송만을 정의한다. 이는 기지국과 단말 간의 상하향 신호 품질 상태를 기반으로 채널 상황에 따른 적절한 버스트 프로파일(FEC coding type, Modulation type)을 구성할 수 있으므로, 재전송 시에 수신 확률을 높일 수 있었기 때문이다.

그러나, MBS 데이터의 경우 기지국이 특정 단말에게 유니캐스트로 전송하는 데이터가 아니다. 즉, MBS 데이터는 기지국 내의 해당 단말들에게 방송형태로 전송되기 때문에 MBS 데이터를 수신하는 모든 단말들에게 적절한 버스트 프로파일을 제공하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 일반적인 MBSFN 시스템은 MBS를 위한 상향링크 피드백이 존재하지 않고 고정된 MCS로 서비스를 제공한다. 그러나, 보다 높은 MBS 시스템 성능을 위해 MBS에 대한 피드백이 필요하며, 채널상황에 맞는 적절한 적응적 변조 및 코딩(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 방법이 필요하다.

또한, 일반적으로 사용되고 있는 전력제어와 랜덤 파워 램핑 기법에 의한 피드백은 지형(geometry)의 영향과 다중 경로(Multi-path) 등의 영향으로 검출된 공통 RACH 프리엠블의 수신 파워 레벨을 정확히 측정하기 어렵다. 따라서, 수신된 MBS 피드백 수를 정확히 검출하는데 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 멀티미디어 및 방송 서비스(MBS)를 제공시, 피드백 검출성능을 최대화하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 MBS 시스템의 성능을 높이기 위해 NACK 피드백을 이용하여 적응적 변조 및 코딩 기법을 적용함으로써 멀티미디어 및 방송 서비스의 전송 성능을 높이는 방법을 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 무선접속 시스템에 관한 것으로서, 멀티캐스트 방송 서비스 시스템의 성능을 향상시키기 위해 MBS NACK 피드백을 수행하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태로서, MBSFN(Multi-cell multicast Broadcast Single Frequency Network) 영역에 속한 기지국에서 MBS(Multicast Broadcast service) 피드백을 위한 레인징 채널 코드를 생성하는 단계와 상기 레인징 채널 코드를 기지국의 셀 영역에 속한 단말에 할당하는 단계와 단말로부터 상기 레인징 코드 채널을 이용한 MBS 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 본 발명은 MBS 피드백 정보에 따라 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본 발명은 기지국의 채널환경이 MBSFN 영역에 속한 다른 기지국의 채널환경보다 좋은 경우에는, 계층적 변조를 적용하여 기지국의 MCS 레벨을 더 높이는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본 발명은 레인징 채널 코드가 할당된 프레임에 대한 정보를 주기적으로 각각의 단말에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 프레임에서 기지국이 MBS 피드백 정보를 수신하지 못하면, 기지국은 소정의 프레임 후에 단말로부터 MBS 피드백 정보를 다시 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 본 발명에서 MBS 피드백은, NACK 피드백일 수 있다.

본 발명의 다른 양태로서, 상기 본 발명은 MBSFN 영역에 속한 기지국 중 소정의 제 1 그룹 기지국에서 MBS 피드백을 위한 레인징 채널 코드를 생성하는 단계 와 레인징 채널 코드를 소정의 제 1 그룹 기지국의 셀 영역에 속한 단말에 할당하는 단계와 단말로부터 레인징 채널 코드를 이용한 MBS 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 본 발명은 MBSFN 영역에 속한 기지국 중 소정의 제 1 그룹 기지국을 제외한 소정의 제 2 그룹 기지국에서 MBS 피드백을 위한 레인징 채널 코드를 생성하는 단계와 레인징 채널 코드를 소정의 제 2 그룹 기지국의 셀 영역에 속한 단말에 할당하는 단계와 단말로부터 상기 레인징 채널 코드를 이용한 MBS 피드백 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 제 1 그룹 기지국 및 상기 제 2 그룹 기지국에서 수신한 MBS 피드백 정보를 이용하여 MBSFN 영역의 MCS 레벨을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 상기 본 발명은 MBSFN 영역에 속한 소정의 기지국에서 MBS 피드백을 위한 레인징 채널 코드를 생성하는 단계와 상기 MBSFN 영역에 속한 단말들을 그룹핑하는 단계와 상기 레인징 채널 코드를 상기 그룹핑된 단말 중 상기 소정의 기지국이 관리하는 그룹에 속한 단말에 할당하는 단계와 상기 소정의 기지국이 관리하는 그룹에 속한 상기 단말로부터 상기 레인징 채널 코드를 이용한 상기 MBS 피드백 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, MBSFN 영역에 속한 단말들을 그룹핑하는 단계에서, 그룹핑은 NACK 피드백을 위한 레인징 코드의 개수, 소정의 기지국의 개수 및 MBSFN 영역에 속한 단말들의 개수 중 하나 이상을 이용하여 수행될 수 있다.

또한, 상기 MBS 피드백을 위한 순환 전치의 길이는 일반적인 순환 전치의 길 이보다 긴 것을 이용할 수 있으며, 2 배 정도 긴 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 상기 본 발명은 MBSFN 영역에 속한 기지국으로부터 MBS 피드백을 위해 할당된 레인징 채널 코드를 포함하는 메시지를 수신하는 단계와 상기 레인징 채널 코드를 이용하여 MBS 피드백 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방법은 상기 레인징 채널 코드가 할당된 프레임에 대한 정보를 상기 기지국으로부터 주기적으로 전송받는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 MBS 피드백 정보는 MBS NACK 피드백을 위한 피드백 정보일 수 있다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, MBS를 위한 상향링크 NACK 피드백 채널을 제공함으로써, 상향링크 자원의 오버헤드를 최소한으로 줄일 수 있고 피드백 검출 성능을 최대화할 수 있다. 또한, 정확한 MACK 피드백을 수행할 수 있다.

둘째, NACK 피드백을 기반으로 MBS에 AMC를 적용함으로써 MBS 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, AMC 적용시 채널환경이 좋은 셀에 대해서는 계층적 변조를 적용함으로써 시스템 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 무선접속 시스템에 관한 것으로서, 멀티캐스트 방송 서비스 시스템의 성능을 향상시키기 위해 NACK 피드백 방법을 이용한 적응적 변조 및 코딩 방법에 관한 것이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들은 기지국과 단말 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 사용되는 무선접속 시스템으로서 IEEE 802.16 시스템을 예로 들어 설명한다. 물론, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 무선접속 시스템(예를 들어, 3GPP LTE 등)에도 적용이 가능하다.

본 발명의 실시예들에서 사용될 수 있는 상향링크 피드백 방법으로 NACK 피드백 방법과 CQI 피드백 방법에 있다. 이하의 설명에서는 NACK 피드백 방법을 위주 로 설명한다. 다만, CQI 피드백 방법에도 동일한 기술적 사상을 적용할 수 있다.

피드백 타입은 크게 상위계층 시그널링(higher signaling), CQI(Channel Quality Information) 및 NACK 피드백 등으로 구분할 수 있다. 이 중 상향링크 오버헤드 측면에서 NACK 피드백 타입이 선호된다.

MBSFN을 위한 피드백 할당은 다음과 같이 두 가지 시나리오에 대해 고려할 수 있다.

첫 번째로 유니캐스트 서비스(Unicast service)와 MBS 데이터를 동시에 받는 단말에 피드백 채널을 할당하는 방법이 있다. 이 경우, 기존의 유니캐스트에 사용되는 상향링크 자원을 이용하여 1 비트의 NACK 피드백을 전송할 수 있다. 유니캐스트 상향자원은 헤더(header), ACK/NACK 채널 또는 CQI 채널 등이 있다.

두 번째로 MBS 데이터만을 수신할 수 있는 단말에 피드백 채널을 할당하는 방법이 있다. MBS만을 이용하는 단말을 위한 NACK 피드백은 레인징 채널을 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 고려하는 시나리오는 다중 셀을 기반으로 하는 혼합된 MBS(mixed MBS)이다.

도 2는 레인징 채널을 나타내는 도면이다.

도 2에서 가로축은 직교주파수분할다중접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심볼 단위를 나타내고, 세로축은 서브채널(subchannel) 단위를 나타낸다. 즉, 가로축은 시간의 단위로써, 세로축은 주파수 단위로써 나타낼 수 있다. 이때, OFDMA 심볼의 개수는 CDMA 코드의 길이와 같다.

CDMA 레인징 및 BR(Bandwidth Request) 할당의 레인징 기회 크기는 해당 레 인징 및 BR 코드를 전송하기 위해 필요한 심볼 번호로서 N₁으로 나타낸다. 또한, N₂는 레인징 코드를 전송하기 위해 필요한 서브채널의 수를 나타낸다. 각각의 레인징 할당에 대한 기회의 크기인 N₁은 고정되어 있다.

레인징 할당 영역은 OFDMA 심볼(N1)× 서브채널(N2)로 구성되는 슬롯으로 구분되며, 시간축 우선이다. 즉, 첫 번째 레인징은 첫 번째 심볼의 첫 번째 서브채널에서 시작하고, 다음 레인징은 현재의 서브채널에서 N₁ 슬롯 이하까지 동일한 서브채널에서 오름차순으로 정렬된다. 각각의 CDMA 코드는 도 2와 같이 해당 슬롯의 초기에 전송된다.

도 3은 본 발명의 실시예들에서 사용되는 레인징 채널에서, MBS를 위한 NACK 피드백 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에서 MBS 만을 이용하는 단말을 위한 NACK 피드백 채널은 레인징 채널을 이용할 수 있다. IEEE 802.16 시스템에서 레인징 채널은 모두 256개의 코드로 구성되어 있다. 기존의 레인징 채널 코드의 용도는 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 초기 레인징(Initial ranging)을 위해 N개의 코드가 할당되고, 주기적 레인징(Periodic ranging)을 위해 M개의 코드가 할당되고, BR(Bandwidth Request) 레인징을 위해 L개의 코드가 할당되고, 핸드오버 레인징(Hand Over ranging)을 위해 O개의 코드가 할당 될 수 있다. 이때, 256 개의 레인징 채널 코드는 기존의 용도를 위하여 모두 사용되지 않는다.

따라서, MBS NACK 피드백을 위해 여분의 레인징 코드를 이용하면 상향링크에 서 오버헤드 없이 피드백을 수행할 수 있다. 즉, 전체 256개의 레인징 코드 중에서 MBS NACK 피드백을 위해 K 개의 레인징 코드를 할당할 수 있다.

기지국은 MBS NACK 피드백을 위한 레인징 코드의 정보를 상향링크 채널 디스크라이버(UCD PHY-specific channel encodings)를 이용하여 단말에 전송한다. 이러한 정보는 최대 10s(매우 긴 시간)의 간격으로 제공될 수 있다. 즉, MBS NACK 피드백을 위해 할당되는 상향링크 채널 코드의 수는 롱텀(long-term)으로 조정된다. 만약, 하나의 셀에 속한 단말이 많을 경우, UL-MAP을 통해 레인징 채널을 위한 슬롯(slot)을 더 많이 할당함으로써 단말 간 충돌 문제를 해결할 수 있다.

이하 NACK 피드백 채널을 할당하는 방법을 세 가지로 나눠 설명한다. 이중 한 가지 방법을 이용하여 NACK 피드백을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예로서, MBSFN 영역에 포함된 모든 기지국에서 MBS NACK 피드백을 위해 레인징 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 4에서 기지국은 MBSFN 영역을 형성하고 있으며, 자신의 셀 영역에 포함된 각 단말에 MBS를 제공한다. MBSFN 영역에 포함된 모든 기지국에서 MBS NACK 피드백을 위해 각각 K개의 채널 코드를 생성한다. 이때, 레인징 채널 코드의 수는 모든 기지국에서 동일하게 생성하거나, 채널환경 및 단말의 상황에 따라 기지국마다 다르게 생성할 수 있다. 또한, 레인징 채널 코드를 생성하는 방법은 도 3에서 설명한 방법을 적용할 수 있다(S401).

각 기지국은 자신의 셀 영역에 포함된 단말들에 MBS NACK 피드백을 위한 레인징 코드를 할당할 수 있다(S402).

각 기지국은 단말들에게 상기 레인징 코드가 할당된 프레임 정보를 전송할 수 있으며, 해당 프레임 정보는 주기적으로 전송될 수 있다. 또한, 프레임 정보는 NACK 피드백을 위한 레인징 채널이 변경될 때 전송될 수 있다. 이때, 프레임 정보는 레인징 코드가 할당된 프레임에 대한 타이밍 정보를 포함한다(S403).

단말은 레인징 코드가 할당된 프레임 정보를 확인하면, 해당 프레임에서 할당받은 레인징 코드를 이용하여 MBS 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다(S404).

만약, 기지국이 정상적으로 NACK 피드백 정보를 수신하지 못하였다면, 단말은 소정 프레임 뒤에 같은 피드백 채널 코드를 이용하여 NACK 피드백을 재전송(Re-try)할 수 있다(S405).

S405 단계는 선택적인 단계로서, 피드백 정보가 정상적으로 전송되지 못한 경우에만 수행될 수 있다. 더욱이 MBS NACK 피드백의 발생 확률이 낮으므로, 같은 코드의 충돌(collision)은 하나의 NACK 피드백으로 간주할 수 있다.

기지국은 각 단말에서 전송된 NACK 피드백 정보를 수집한다. 상위계층에서는 각 기지국에서 수집한 NACK 피드백 정보를 이용하여 적응적 변조 및 코딩(AMC)을 수행할 수 있다. 기지국은 상위 계층으로부터 전달받은 MCS 레벨을 기준으로, MBS의 MCS 레벨을 조정할 수 있다(S406).

S406 단계에서 MBSFN 영역에 AMC를 적용한 후에 각 셀 별로 MBS 채널 상황을 알 수 있다. 따라서, 채널 상태가 양호한 셀에 대해서는 계층적 변조(HM: Hierarchical Modulation)를 적용할 수 있다. 계층적 변조를 통해 채널환경이 좋은 셀에 대해서는 더욱 높은 MCS 레벨의 서비스를 제공할 수 있다.

도 4를 참조하면, MBS는 시분할 다중화(TDM: Time Division Multiplexing) 방식으로 처리될 수 있다. 즉, 서로 다른 MBS는(예를 들어, MBS 1, MBS 2,...) 미리 정해진 서로 다른 프레임의 MBS NACK 피드백을 위한 레인징 채널을 이용하여 피드백될 수 있다. 이를 통해 정확한 NACK 피드백을 검출할 수 있으며, MBSFN 영역에 AMC를 적용할 수 있다.

만약, 시간 분할 이중화(TDD: Time Division Duplexing) 방식을 적용한다면, 한 프레임 내에 레인징 채널을 위해 6 개의 서브채널이 필요하다. 1 프레임당 총 630(35*18) 개의 서브채널이 존재하기 때문에 MBS NACK 피드백을 위해 6개의 레인징 채널을 동시에 모두 열어주는 것은 큰 오버헤드로 작용하지는 않는다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에서 계층적 변조를 적용하는 비트맵을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 계층적 변조시 데이터 스트림(stream)을 두 개로 분리하여 변조할 수 있다. 즉, 데이터 스트림은 HP(High Priority) 및 LP(Low Priority)로 구분할 수 있다. 이때, LP는 HP 속에 포함될 수 있다. 따라서, 채널 상태가 좋은 단말은 두 개의 스트림을 모두 인식할 수 있지만, 채널 상태가 좋지 않은 단말은 단지 HP만을 인식할 수 있다.

16-QAM을 예로들어 설명한다. 16-QAM에서 데이터 스트림은 HP에 해당하는 2 비트(4 비트 중 홀수 비트) 및 LP에 해당하는 2 비트(4 비트 중 짝수 비트)가 결합하고, 균등 또는 불균등한 16-QAM 성상도에 매핑된다.

도 5에서 HP에 해당하는 비트는 성상도의 4분면을 결정하고, LP에 해당하는 비트는 HP에 의해 선택된 사분면 내의 특정 포인트를 결정할 수 있다. 이러한 계층적 변조방식은 QPSK, 16-QAM 뿐 아니라, 64-QAM에도 적용할 수 있다.

하나의 MBSFN 영역에서 각 기지국은 동일한 MCS 레벨로 MBS를 제공해야 한다. 그렇지 않으면, RF 결합(Radio Frequency Combining)을 수행할 수 없다. 다만, 계층적 변조를 통해 채널 상황이 좋은 셀에 속한 단말에게는 결과적으로 보다 높은 MCS 레벨의 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 도 4의 방법에 도 5의 계층적 변조(HM)를 적용하는 경우 채널 상황 및 각 셀의 환경에 따라 효율적으로 MBS를 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, NACK 피드백 채널을 할당하는 과정을 프레임의 순서로 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 기지국은 자신의 셀 영역에 포함된 각 단말에 UCD PHY 메시지를 이용하여 NACK 피드백을 위한 레인징 채널 코드(K개 코드)를 할당할 수 있다. 이때, 각 단말과 기지국은 상기 레인징 채널 코드가 할당된 프레임에 대한 정보를 가지고 있을 수 있다. 다만, 상기 프레임에 대한 정보는 기지국에서 단말에 주기적으로 알려줄 수 있다.

따라서, 각 단말은 i번째 프레임(예를 들어, 레인징 채널 코드가 할당된 프레임)의 상향링크 레인징 채널을 통해 MBS NACK 피드백 정보를 전송할 수 있다. 만약, 단말이 정상적으로 NACK 피드백 정보를 전송하지 못한 경우에는, 단말은 소정 프레임(예를 들어, l 프레임) 후에 할당받은 레인징 채널 코드를 다시 이용하여 NACK 피드백 정보를 재전송한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, NACK 피드백 정보를 수신하여 AMC를 적용한 후 다시 계층적 변조를 적용한 경우의 MBSFN 영역의 모습을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, MBSFN 영역에 속한 기지국에서 각 단말에 MBS NACK 피드백 채널을 할당하고, 각 단말로부터 MBS 피드백 정보를 수신하여 MCS 레벨을 조정하였다.

다만, 전체 MNBFN 영역에 속한 기지국 중에서 일부 기지국들은 채널환경이 양호하고, 일부 기지국들은 채널환경이 양호하지 않을 수 있다. 이러한 경우에 채널환경이 좋지 않은 셀을 기준으로 동일하게 MCS 레벨을 조절한다면, 채널환경이 양호한 기지국들조차 낮은 MCS 레벨을 이용할 수밖에 없으므로 무선 자원의 낭비가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 계층적 변조(HM: Hierarchical Modulation)를 적용하면, 채널환경이 양호한 기지국들에서는 높은 MCS 레벨을 이용하여 각 단말에 MBS를 제공할 수 있다. 즉, 채널상태가 양호한 기지국들을 선택하여 계층적 변조(도 5 참조)를 적용하여 효율적인 서비스를 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로서, MBSFN 영역에 포함된 소정의 기지국에서 MBS NACK 피드백을 위해 레인징 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, MBSFN 영역에 포함된 모든 기지국 중 소정 개수(P 개)의 기지국만이 MBS를 위한 NACK 피드백에 이용된다. 즉, MBSFN 영역에 포함된 일부 기지국(P 개 기지국)만이 MBS NACK 피드백을 위한 레인징 코드를 생성한다.

예를 들어, 2 티어(tier)를 가정했을 때, 하나의 MBSFN 영역에 57개의 기지국이 포함되어 있을 수 있다. 57 개의 기지국 중 P 개의 기지국에서 각기 다른 레인징 코드를 생성할 수 있다. 만약, 도 3의 방법을 적용한다면, P 개의 각 기지국은 256개의 레인징 코드 집합 중 MBS 피드백을 위해 K 개의 레인징 코드를 생성할 수 있다(S801).

P 개의 기지국은 MBSFN 영역 내의 모든 단말들이 MBS 피드백채널을 통해 전송하는 MBS NACK 피드백 정보를 모두 처리할 수 있어야 한다. 여기서, P 개의 기지국 각각이 커버하는 영역을 MBS 피드백 영역이라 부를 수 있다. 따라서, P 개의 기지국들은 각 기지국에서 커버하는 MBS 피드백 영역에 포함된 단말들을 그룹핑한다. 이때, 그룹핑 크기는 하나의 MBS 피드백 영역에 포함된 단말의 수, NACK 피드백 코드의 개수 또는 소정의 기지국의 개수(P 개)에 따라 결정될 수 있다(S802).

S802 단계에서, 하나의 MNSFN 영역에는 P개의 MBS 피드백 영역이 생성된다. 또한, 레인징 채널에 전송하는 MBS NACK 피드백을 위한 CP(Cyclic Prefix)의 길이를 결정할 수 있다. MBS NACK 피드백을 위한 CP 길이는, P 개의 기지국으로 MBSFN 전체의 셀을 커버해야 하기 때문에, 기존의 CP 길이보다 길어야 한다. 이를 롱 CP(long CP)로 나타낼 수 있다. 롱 CP의 길이에 따라 MBSFN 영역을 커버할 수 있는 소정의 기지국의 개수를 결정할 수도 있다. 롱 CP의 길이는 일반적인 CP의 길이보다 긴 경우를 나타내지만, 일반적인 CP의 길이보다 2 배 이상 길면 충분하다.

P 개의 기지국은 각 MBS 피드백 영역에 포함된 단말들에게, MBS 피드백 레인징 코드를 할당할 수 있다(S803).

또한, 기지국은 MBS 피드백을 위한 레인징 코드가 할당된 프레임에 대한 정보를 MBS 피드백 영역에 포함된 단말에 주기적으로 전송할 수 있다(S804).

각 단말은 할당된 프레임에서 MBS NACK 피드백 채널을 통해 MBS 피드백 정보를 기지국으로 전송할 수 있다(S805).

P 개의 각 기지국은 단말에서 전송된 NACK 피드백 정보를 수집할 수 있다. 상위계층에서는 P 개의 기지국에서 수집한 NACK 피드백 정보를 이용하여 적응적 변조 및 코딩(AMC)을 수행할 수 있다. P 개의 기지국은 상위 계층으로부터 전달받은 MCS 레벨을 기준으로, MBS의 MCS 레벨을 조정할 수 있다(S806).

도 9는 본 발명의 다른 실시예에서, MBSFN 영역에 포함된 MBS 피드백 영역을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 전체 MBSFN 영역은 소정 개수의 MBS 피드백 영역을 포함할 수 있다. 이때, MBS 피드백 영역은 점선 및 격자로써 표시된 영역을 나타낸다. 도 9에서 MBSFN 영역에 포함된 모든 기지국 중 소정 개수(예를 들어, P 개)의 기지국만이 MBS를 위한 NACK 피드백에 이용된다. 즉, 하나의 MBS 피드백 영역에는 하나 이상의 기지국이 포함될 수 있으나, MBS 피드백을 수행하는 기지국은 하나이다.

도 9에서는 MBS 피드백을 수행하는 기지국의 개수가 4개인 경우를 가정한다. 4 개의 기지국은 각각 MBS 피드백을 위한 K개의 레인징 코드를 생성한다. 또한, 각 기지국은 K개의 한정된 코드를 사용하여 정확한 피드백 검출을 수행하기 위해, 하나의 MBS 피드백 영역에 포함된 단말에 대한 그룹핑을 수행한다. 이때. 그룹핑의 크기는 하나의 MBS 피드백 영역에 포함되는 단말의 수, MBS NACK 피드백의 수 및 MBS 피드백을 수행하는 기지국의 개수에 따라 결정될 수 있다.

각 기지국은 그룹핑을 수행한 후에, 각 그룹에 포함된 단말에 MBS 피드백 채널 코드를 할당한다. MBS 피드백 채널 코드를 할당받은 단말들은 각각 다른 프레임에서 NACK 피드백 정보를 전송할 수 있다. 즉, 그룹 간에는 TDM 방식이 적용되고, 그룹 내의 단말들은 부분적인 CDM이 적용될 수 있다. 여기서 각 그룹에 할당되는 K개의 코드는 단말의 수를 모두 충족시킬 필요는 없다. MBS NACK 피드백이 발생할 확률은 매우 낮기 때문에 같은 MBS 피드백 코드의 충돌(collision)은 하나의 NACK 피드백으로 간주할 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로서, MBSFN 영역에 포함된 기지국들이 순차적으로 MBS NACK 피드백을 위해 레인징 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

MBSFN 영역에 포함된 모든 단말이 동시에 MBS 피드백을 수행한다면 단말 간에 간섭이 증가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예는 모든 기지국에서 MBS NACK 피드백을 위해 동시에 레인징 채널을 열어주는 것이 아니라, 일정한 규칙에 따라 순차적으로 MBS 피드백을 위한 레인징 채널을 열어주는 방법에 대한 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 기지국에서 순차적으로 MBS 피드백을 위한 레인징 채널을 생성 및 할당하는 다양한 방법을 고려할 수 있다. 일례로서, MBSFN 영역에 속한 기지국에서 채널환경이 유사한 기지국끼리 그룹을 정하여, 각 그룹별로 순차적으로 MBS 피드백을 수행할 수 있다. 이때, 그룹은 하나 이상일 수 있으며, 그룹의 개수는 사용자의 요구사항에 따라 달라질 수 있다.

도 10에서, 제 1 그룹에 속한 기지국들을 제 1 그룹 기지국이라 하고, 제 2 그룹에 속한 기지국들을 제 2 그룹 기지국이라 부를 수 있다. 단말은 하나 이상의 단말로서, MBSFN 영역에 포함된 단말의 집합 전체를 나타낸다. 즉, 단말이 제 1 그룹 기지국과 동작을 수행하는 경우에는 제 1 그룹 기지국의 셀 영역에 포함된 단말을 나타내며, 제 2 그룹 기지국과 동작을 수행하는 경우에는 제 2 그룹 기지국의 셀 영역에 포함된 단말을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 제 1 그룹 기지국에서 MBS 피드백을 위한 레인징 코드를 생성한다. 이때, 레인징 코드는 도 3에서 설명한 K개의 레인징 코드가 이용될 수 있다. 또한, 제 1 그룹 기지국에 포함된 기지국들은 서로 다른 K 개의 레인징 코드를 생성할 수 있다(S1000).

제 1 그룹 기지국은 K개의 레인징 코드를 제 1 그룹 기지국의 셀 영역에 포함된 단말에 할당할 수 있다(S1001).

S1001 단계에서, 레인징 코드가 할당된 프레임에 대한 정보는 단말과 제 1 그룹 기지국이 이미 알고 있을 수 있다. 또는, 제 1 그룹 기지국에서 주기적으로 NACK 피드백을 위한 프레임 정보를 단말에 전송할 수 있다.

제 1 그룹 기지국은 할당한 MBS 피드백 채널을 통해 제 1 그룹 기지국의 셀 영역에 포함된 단말들의 MBS 피드백 정보를 수신할 수 있다(S1002).

제 1 그룹 기지국에서 MBS에 대한 피드백 정보를 모두 획득하면, 제 2 그룹 기지국에서 MBS 피드백을 위한 레인징 코드를 생성할 수 있다. 제 2 그룹 기지국에 서 생성한 MBS 피드백을 위한 코드는 도 3을 참조할 수 있다(S1003).

제 2 그룹 기지국은 피드백을 위해 생성한 레인징 코드를 제 2 그룹 기지국의 셀 영역에 포함된 단말에 할당할 수 있다(S1004).

제 2 그룹 기지국의 셀 영역에 속한 단말은 MBS 피드백 정보를 S1004 단계에서 할당받은 레인징 코드를 이용하여 제 2 그룹 기지국으로 전송할 수 있다(S1005).

만약, 단말에서 전송한 피드백 정보가 제 2 그룹 기지국으로 정상적으로 전송되지 않은 경우에는, 단말은 소정 프레임 후에 제 2 그룹 기지국으로 피드백 정보를 재전송할 수 있다(S1006).

S1000 단계 내지 S1006 단계는 MBSFN 영역에 포함된 모든 단말이 NACK 피드백을 수행할 때까지 반복될 수 있다. 모든 셀에 대하여 MBS NACK 피드백을 수행하고 나면, 각 기지국에 전송된 NACK 피드백 정보는 백본망을 통해 상위 계층에서 수집된다. 상위 계층에서 각 단말의 MBS 피드백 정보에 따라 MBSFN 영역의 MCS 레벨을 조정할 수 있다. 상위계층에서 조정된 MCS 레벨에 따라 각 그룹 기지국들은 MCS 레벨을 조정할 수 있다(S1007).

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예로서, MBSFN 영역에 포함된 기지국에서 순차적으로 MBS NACK 피드백을 위해 레인징 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 11은 도 10에서 설명한 방법이 적용되는 모습을 나타낸다. 이때, 도 11에서 MBSFN 영역에 포함된 기지국들을 두 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 속한 기 지국들이 순차적으로 MBS 피드백을 수행하는 과정을 나타낸다.

각 그룹에 속한 기지국들의 전체 셀은 MBSFN NACK 피드백 셀이라 부를 수 있다. 도 11은 MBS NACK 피드백 셀을 순차적으로 변화시켜 각 셀에 속한 단말로부터 MBS 피드백 정보를 수신하고, MBS 피드백 정보를 이용하여 MCS 레벨을 조정하는 과정을 나타낸다.

도 11에서 각 MBS NACK 피드백 셀에 몇 개의 셀을 포함시킬 것인지, 몇 번의 과정을 거쳐 본 발명을 수행할 것인지는 사용자의 요구 사항 또는 통신환경에 따라 변경할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있다.

도 2는 레인징 채널을 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예로서, MBSFN 영역에 포함된 모든 기지국에서 MBS NACK 피드백을 위해 레인징 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예로서, MBSFN 영역에 포함된 기지국에서 순차적으로 MBS NACK 피드백을 위해 레인징 채널 코드를 할당하는 방법을 나타내는 도면이다.

Claims

MBSFN(Multi-cell multicast Broadcast Single Frequency Network) 영역의 MBS(Multicast Broadcast Service) 피드백 영역에 속한 복수의 기지국 중에서 소정 기지국이 MBS 피드백을 위한 레인징 채널 코드를 생성하는 단계;

상기 MBS 피드백 영역에 속한 단말들을 그룹핑하는 단계;

상기 레인징 채널 코드를 상기 그룹핑된 단말들에 할당하는 단계; 및

상기 단말들로부터 상기 레인징 채널 코드를 이용한 상기 MBS 피드백을 수신하는 단계를 포함하고,

상기 소정 기지국은 상기 MBS 피드백 영역 내에 포함된 상기 복수의 기지국을 대표하여 상기 MBS 피드백을 수신하고,

상기 MBSFN 영역은 둘 이상의 MBS 피드백 영역을 포함하는 것인, MBS 피드백 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 그룹핑하는 단계는,

상기 MBS 피드백을 위한 레인징 채널 코드의 개수, 상기 소정의 기지국의 개수 및 상기 MBSFN 영역에 속한 단말들의 개수 중 하나 이상을 이용하여 그룹핑하는 것을 특징으로 하는 MBS 피드백 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 MBS 피드백에 따라 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 조정하는 단계를 더 포함하는, MBS 피드백 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 MBS 피드백을 위한 순환 전치의 길이는 그룹핑이 수행되지 않는 경우의 순환 전치의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 MBS 피드백 방법.
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