KR101452482B1 - 복수의 전송채널을 이용한 데이터 전송방법 - Google Patents

Abstract

RLC(Radio Link Control) 계층과 MAC(Medium Access Control) 계층을 연결하는 논리채널의 동적 링크 적응을 지원하며 MAC 계층과 물리계층을 연결하는 복수의 전송채널 중 어느 하나에 맵핑하는 단계, 상기 맵핑된 전송채널을 물리채널에 맵핑하는 단계, 및 상기 물리채널을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함한다. 서로 다른 QoS를 요구하는 데이터 서비스에 대해 필요한 QoS를 동시에 만족시킬 수 있고, QoS의 관리를 용이하게 할 수 있다.

Description

복수의 전송채널을 이용한 데이터 전송방법{Method of Transmitting Data using Multiple Transport Channel}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 전송채널을 이용한 데이터 전송방법에 관한 것이다.

다양한 멀티미디어 서비스의 제공을 목적으로 하는 차세대 이동통신 시스템은 가입자들이 제공받는 각 서비스들에 대하여 일정한 수준 이상의 품질을 보장해야 한다. 특정 서비스에 대한 사용자의 만족도를 결정하는 서비스의 종합적인 품질을 QoS(Quality of Service)라고 정의하며, QoS는 각 서비스에 적용되는 다양하고 복합적인 요인에 의해 결정된다.

QoS와 관련된 서비스의 특성으로 대역폭(Bandwidth), 에러율(error rate), 전송지연시간(Latency), 지터(Jitter)의 네가지 요소를 꼽을 수 있다. 대역폭은 해당 서비스에 대한 전송속도를 의미하며, 망에서는 각 서비스의 특성에 따른 기본적인 전송속도가 보장되어야 한다. 에러율은 망에서 발생하는 폭주(congestion)나 열악한 채널환경등의 이유로 발생하는 데이터의 에러율을 의미한다.

서비스의 종류에 따라 허용되는 에러율은 다를 수 있으며, 음성전화 서비스 와 같이 다소 높은 수준의 에러율을 허용하는 서비스가 있는가 하면, 패킷 데이터 전송 서비스와 같이 매우 낮은 에러율만을 인정하는 서비스가 있을 수 있다. 전송지연시간은 특히 음성이나 영상 서비스와 같은 실시간 서비스에서 매우 중요한 기준이 된다. 지터는 전송지연시간과 밀접한 관련이 있는 특성으로, 패킷들간의 지연시간에 대한 편차를 의미한다.

그런데, QoS가 다른 데이터 서비스를 동시에 제공함에 있어서, 하나의 전송채널로서는 모든 QoS를 만족시키는데 한계가 있다. 적절한 수준의 데이터 서비스를 제공하기 위해서는 이 같은 서비스의 특성을 충분히 고려할 필요가 있으며, 하나의 단말에 대해 동시에 서로 다른 QoS를 요구하는 여러 개의 서비스를 제공할 경우, 효율적으로 트래픽을 제어하고 망을 관리하는 방법이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 복수의 전송채널을 이용한 데이터 전송방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면 복수의 전송채널을 이용한 데이터 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 RLC(Radio Link Control) 계층과 MAC(Medium Access Control) 계층을 연결하는 논리채널의 동적 링크 적응을 지원하며 MAC 계층과 물리계층을 연결하는 복수의 전송채널 중 어느 하나에 맵핑하는 단계, 상기 맵핑된 전송채널을 물리채널에 맵핑하는 단계, 및 상기 물리채널을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면 복수의 전송채널을 이용한 데이터 전송방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 전송블록을 동적 링크 적응을 지원하는 제1 전송채널을 통해 물리계층으로 전달하는 단계, 상기 제1 전송블록과 서비스 품질(Quality of Service; QoS)이 다른 제2 전송블록을 동적 링크 적응을 지원하는 제2 전송채널을 통해 상기 물리계층으로 전달하는 단계, 및 상기 제1 전송블록과 상기 제2 전송블록을 물리채널을 통해 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면 복수의 전송채널을 이용한 데이터 수신방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 전송블록과 상기 제1 전송블록과 서비스 품질이 다른 제2 전송블록을 물리채널을 통해 수신하는 단계, 상기 제1 전송블록을 동적 링크 적응을 지원하는 제1 전송채널을 통해 MAC계층으로 전달하는 단계, 및 상기 제2 전송블록을 동적 링크 적응을 지원하는 제2 전송채널을 통해 MAC계층으로 전달하는 단계를 포함한다.

서로 다른 QoS를 요구하는 서비스에 대해 필요한 QoS를 동시에 만족시킬 수 있고, QoS의 관리를 용이하게 할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정할 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network) 은 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, NB(NodeB), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.

기지국(20)은 단말(10)에 사용자 평면과 제어 평면의 종단점을 제공한다. 기지국(20) 간에는 X2 인터페이스를 통하여 연결될 수 있으며, 인접한 기지국(20) 간에는 항상 X2 인터페이스가 존재하는 메쉬(meshed) 망 구조를 가질 수 있다.

기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 S-GW(Serving Gateway, 30)와 연결된다. S-GW(30)는 단말(10)의 세션 및 이동성 관리 기능의 종단점을 제공한다. 기지국(20)과 S-GW(30) 사이에는 S1 인터페이스를 통하여 다수 개의 노드들끼리(many to many) 연결될 수 있다. S-GW(30)는 사용자 트래픽 처리를 담당하는 부분과 제어용 트래픽을 처리하는 부분으로 나누어질 수 있다. 이 경우 새로운 사용자 트래픽 처리를 위한 S-GW와 제어용 트래픽을 처리하는 S-GW 사이에 새로운 인터페이스를 사용하여 서로 통신할 수 있다. S-GW(30)는 MME/UPE(Mobility Management Entity/User Plane Entity)라고도 한다.

도 2는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 빗금친 블록은 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 빈 블록은 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.

기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허가 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(dynamic resource allocation)와 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) SAE 게이트웨이로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.

MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 기지국들로 페이징 메시지의 분산, (2) 보안 제어(Security Control), (3) 아이들 상태 이동성 제어(Idle State Mobility Control), (4) SAE 베어러 제어, (5) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링의 암호화(Ciphering) 및 무결 보호(Integrity Protection).

SAE 게이트웨이는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 페이징에 대한 사용자 평면 패킷의 종점(termination), (2) 단말 이동성의 지원을 위한 사용자 평면 스위칭.

한편, 단말과 기지국 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층에는 물리 계층(physical layer), MAC(Medium Access Control) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층, RRC(Radio Resource Control) 계층이 있다.

상기 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호연결 (Open System Interconnection; 이하 OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 L1(제1 계층), L2(제2 계층), L3(제3 계층)로 구분될 수 있다. OSI 모델과 비교할 때, 물리 계층은 L1에 해당하고, 그 상위의 MAC 계층 및 RLC 계층은 L2에 해당하며, RRC 계층은 L3에 해당한다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리 채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 망 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 망간에 RRC 메시지를 서로 교환한다. RRC 계층은 기지국(20)과 S-GW(30) 등 망 노드들에 분산되어 위치할 수 있고, 기지국(20) 또는 S-GW(30)에만 위치할 수도 있다.

상기 무선 인터페이스 프로토콜의 계층구조는 단말과 E-UTRAN에서 동일하게 적용될 수 있는데, 단말에서는 이 모든 프로토콜들이 하나의 개체 안에 들어가지만, E-UTRAN에서는 각 망 구성 요소별로 분산될 수 있다.

이러한 전체의 프로토콜 구조에 의해 전송되는 데이터는 종류에 따라 사용자 평면(User Plane)과 제어평면(Control Plane)의 두 가지 영역으로 구분될 수 있다. 사용자평면은 음성이나 IP 패킷 등 사용자의 트래픽 정보가 전송되는 영역이고, 제어평면은 망의 인터페이스 또는 호의 유지 및 관리 등 제어 정보가 전달되는 영역이다. RRC에 의해 전달되는 데이터는 제어평면에 포함된다. RLC 계층은 연결된 상위 계층의 종류에 따라 사용자평면에 속할 수도 있고, 제어평면에 속할 수도 있다. 즉, RLC가 RRC로 연결된 경우에는 제어평면에 속하고, 나머지 경우에는 사용자평면에 속할 수 있다.

도 3은 무선 인터페이스 프로토콜의 사용자평면을 나타낸 블록도이다. 도 4는 무선 인터페이스 프로토콜의 제어평면을 나타낸 블록도이다. 이는 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 사용자평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.

도 3 및 4를 참조하면, 제1 계층인 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체연결제어(Medium Access Control; MAC) 계층과는 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

물리 계층에는 데이터 다중화, 채널 코딩, 확산, 변조 등의 기술들이 적용된다. 이와 더불어, 무선 환경에서는 단말의 이동이나 주위 환경에 따라 무선신호가 수시로 변하므로, 이를 보정할 수 있는 다양한 방법들이 요구된다.

제2 계층에 해당하는 무선 데이터링크 계층은 MAC 계층, RLC 계층, PDCP 계층으로 구성된다. 제2 계층의 MAC은 논리채널과 전송채널 사이의 매핑을 담당하는 계층으로, RLC 계층에서 전달된 데이터를 전송하기 위하여 적절한 전송채널을 선택하고, 필요한 제어 정보를 MAC PDU(Protocol Data Unit)의 헤더(header)에 추가한다. 논리채널과 전송채널간의 맵핑관계에 관하여는 후술된다.

제2 계층의 RLC는 MAC의 상위에 위치하여 데이터의 신뢰성있는 전송을 지원한다. 또한 RLC는 무선 구간에 맞는 적절한 크기의 데이터를 구성하기 위하여 상위 계층으로부터 전달된 RLC SDU(Service Data Unit)들을 분할(Segmentation)하고 연결(Concatenation)한다. 수신기의 RLC에서는 수신한 RLC PDU들로부터 원래의 RLC SDU를 복구하기 위해 데이터의 재결합(Reassembly)기능을 지원한다.

각 RLC 개체(entity)는 RLC SDU의 처리 및 전송 방식에 따라 투명모드(Transparent Mode ; TM), 비확인모드(Unacknowledged Mode ; UM), 확인모드(Acknowledged Mode ; AM)로 동작할 수 있다. 모든 RLC 모드들에 대하여 물리 계층에서의 CRC 오류 검출이 수행된다. 그리고 CRC 검사의 결과가 실제 데이터와 함께 RLC에 전달된다.

제2 계층의 PDCP 계층은 패킷교환 영역에서만 사용되며, 무선채널에서 패킷 데이터의 전송효율을 높일 수 있도록 IP패킷의 헤더를 압축하여 전송할 수 있다.

제3 계층의 RRC 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 하위 계층을 제어하는 역할과 함께, 단말과 네트워크 사이에서 무선자원 제어정보를 교환한다. 단말의 통신 상태에 따라 다양한 RRC 상태가 정의되며, 필요에 따라 RRC 상태간 전 이가 가능하다. RRC 계층에서는 시스템 정보방송, RRC 접속 관리 절차, 무선 베어러(Radio Bearer) 제어절차, 보안절차, 측정절차, 이동성 관리 절차(핸드오버)등 무선자원관리와 관련된 다양한 절차들이 정의된다.

이하에서 논리채널과 전송채널에 관하여 설명한다. 논리채널(Logical Channel)은 RLC 계층과 MAC 계층 사이에서, 전송채널(Transport Channel)은 MAC 계층과 물리계층 사이에서 제공되는 채널이다. 전송채널은 논리채널로부터 전달된 데이터의 전송을 담당하지만, 여러 개의 논리채널이 하나의 전송채널로 매핑될 수 있다. 논리채널과 전송채널의 중간에 위치한 MAC 계층은 이들 사이의 매핑 기능을 담당한다. 물리계층은 전송채널과 물리채널간의 매핑 기능을 담당한다.

각 논리채널은 전송되는 데이터의 종류에 따라 제어채널(Control Channel)과 트래픽채널(Traffic Channel)로 구분된다. 제어채널은 제어평면의 데이터를 전송하는 채널로서, 제어정보의 종류에 따라 BCCH(Broadcast Control CHannel), PCCH(Paging Control CHannel), CCCH(Common Control CHannel), DCCH(Dedicated Control CHannel), MCCH(Multicast Control CHannel)를 사용하고, 트래픽채널은 사용자의 트래픽 데이터를 전송하는 채널로서, DTCH(Dedicated Traffic CHannel), MTCH(MBMS Traffic Channel)를 사용한다.

BCCH는 시스템 제어정보를 단말에 알려주는 하향링크 채널이다. 시스템 제어정보에는 현재의 셀이나 이웃한 셀에서 사용하는 코드정보, 전력수준등 무선환경에 대한 다양한 정보가 포함된다. PCCH는 단말의 호출정보를 전송하는 하향링크 채널 로서, 망에서 특정 단말을 호출할 때 사용한다. 하나의 호출 메시지에는 하나 또는 여러 단말의 호출정보가 포함될 수 있다.

DCCH는 특정 단말과 무선접속망(예를 들어 UTRAN) 사이의 전용제어정보를 전송하는 양방향 채널이다. 단말과 무선접속망 사이에서 교환되는 대부분의 제어메시지는 DCCH를 통해 전송된다. CCCH는 전용제어채널이 설정되어 있지 않거나 사용할 수 없는 경우에 단말과 무선접속망 사이의 제어정보를 전송하는 양방향 채널이다. 메시지에는 단말의 식별을 위해 단말의 식별정보 중 하나인 U-RNTI(UTRAN Radio Network Temporary Identity)가 포함된다. MCCH는 하나 또는 그 이상의 MTCH에 대하여 브로드캐스트(Broadcast) 또는 멀티캐스트(Multicast)의 제어정보를 전송하는데 사용되는 하향링크 채널이다.

DTCH는 특정 단말에 전용으로 할당된 전용 트래픽 채널로서 이 채널을 통해 트래픽 데이터가 전송되는 양방향 채널이다. MTCH는 모든 단말들 또는 특정 단말들에 대하여 브로드캐스트 서비스 또는 멀티캐스트 서비스를 제공하기 위해 사용하는 하향링크 채널이다. 일반적으로 각 논리채널은 하나의 RLC 개체(entity)와 연결된다.

전송채널은 논리채널과는 달리 전송되는 데이터의 발생 특성에 의해 다양한 전송채널이 사용될 수 있는데, 크게 전용채널(Dedicated Channel)과 공용채널(Common Channel)의 두 종류로 구분될 수 있다. 전용채널은 특정 단말에 의해 전용으로 사용되는 채널을 의미하고, 공용채널은 여러 단말이 공용할 수 있는 전송채널을 의미한다.

하향링크 전송채널(downlink transport channel)에는 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 단말의 호출정보를 전송하는 PCH(Paging CHannel), 그 이외에 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 DL-SCH(Downlink-Shared Channel)이 있다. 하향링크 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어메시지의 경우 DL-SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 DL-MCH(Downlink-Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다.

상향링크 전송채널로는 초기 제어메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel)와 사용자 트래픽이나 제어메시지를 전송하는 UL-SCH(Uplink-Shared Channel)가 있다.

하향링크 전송채널이 매핑되는 하향링크 물리채널(downlink physical channel)에는 DL-SCH가 매핑되는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)와 제어신호를 전송하는 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)가 있다. 상향링크 전송채널이 맵핑되는 상향링크 물리채널에는 RACH가 매핑되는 PRACH (Physical Random Access Channel) 및 UL-SCH가 맵핑되는 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)가 있다. PUSCH는 물리 상향링크 공용 채널로서, 단말이 상향링크로 데이터를 전송하는 데 사용되는 채널이다.

도 5는 본 발명의 일 예에 따른 하향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 하향링크 논리채널은 PCCH, BCCH, CCCH, DCCH, DTCH, MCCH, 및 MTCH를 포함한다. 하향링크 전송채널은 PCH, BCH, MCH 및 2개의 DL- SCH(제1 DL-SCH와 제2 DL-SCH)를 포함한다. 하향링크 물리채널은 PBCH(Physical Broadcast CHannel), PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel) 및 PMCH(Physical Multicast CHannel)를 포함한다.

먼저, 논리채널과 전송채널간의 매핑관계를 살펴보면, PCCH는 PCH로만 매핑된다. BCCH는 BCH, 제1 DL-SCH 및 제2 DL-SCH 중 적어도 하나에 매핑될 수 있다. CCCH, DCCH 및 DTCH는 각각 제1 및 제2 DL-SCH 중 적어도 하나에 매핑될 수 있다. MCCH와 MTCH는 각각 MCH, 제1 DL-SCH 및 제2 DL-SCH 중 적어도 하나에 매핑될 수 있다. 전송채널을 통해 전송되는 데이터의 단위를 전송블록(Transport Block; TB)라 한다. 전송블록은 전송채널을 통해 물리계층으로 전달되며, 이러한 과정은 MAC 계층에 의해 수행될 수 있다.

하향링크 공용채널(DL-SCH)은 HARQ(Hybrid-ARQ)를 지원하고, 변조 및 코딩방식과 전송파워를 달리함으로써 동적 링크 적응(dynamic link adaptation)을 지원한다. 또한 하향링크 공용채널은 동적 또는 반정적(semi-static) 자원할당을 지원하고, 빔포밍(beamforming)의 사용을 가능케한다. 하향링크 공용채널은 복수개가 생성될 수 있으므로, 각 공용채널별로 요구되는 QoS가 서로 다른 전송블록이 물리계층으로 전달될 수 있다.

다음으로, 전송채널과 물리채널간의 매핑관계를 살펴보면, PCH는 PDSCH로 매핑되고, BCH는 PBCH로 매핑되며, 제1 및 제2 DL-SCH는 PDSCH로 매핑되고, MCH는 PMCH로 매핑된다.

논리채널은 단말에 필요한 서비스별 QoS를 관리한다. 논리채널을 여러 개 사 용하면, QoS 또는 특정한(specific) 우선순위에 따라 중요한 논리채널의 데이터가 먼저 처리되도록 할 수 있다. 그러나 만약 논리채널이 모두 하나의 전송채널로 다중화되어 처리된다면, 논리채널에서 정해진 QoS 나 우선순위는 전송채널에서 결정된 품질(quality)에 의해 제한될 수 있다. 특히 최근에 하나의 사용자의 다양한 멀티미디어 서비스의 동시제공에 대한 요구가 커짐에 따라 각 서비스별로 다른 QoS를 모두 만족시키기가 어렵다.

예를 들어, 멀티미디어 서비스의 QoS 요구사항을 그 특징(characteristic)에 따라 벌크 데이터(bulk data) 서비스인지 여부, 상호작용이 필요한 서비스인지 여부, 등시성(isochronous) 데이터인지 여부 및 시간지연에 민감한 서비스인지 여부와 같은 4가지로 분류할 수 있다고 가정한다. 벌크 데이터 서비스는 높은 수율(high throughput)과 낮은 에러율(error rate)를 요구하고, 상호작용이 필요한 서비스는 짧은 지연(low delay)과 낮은 에러율을 요구한다. 등시성(isochronous)이란 데이터 통신에서 동기/비동기가 모두 가능한 성질을 말한다. 등시성 서비스는 높은 수율과 일정한 지연(constant delay)를 요구하고, 시간지연에 민감한 서비스는 일정한 지연과 고정된 수율(fixed throughput)을 요구한다.

웹기반 서비스(web-based service)와 같은 벌크 데이터 서비스와 VoIP(Voice Over IP)와 같은 시간지연에 민감한 서비스는 서로 상이한 특징의 QoS를 요구한다. 그런데, 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS), CRC(Cyclic Redundancy Check) 및 TB(Transport Block) 크기에 따른 전송률은 전송채널에서 결정되는 요소(factor)이므로, 하나의 전송채널로는 벌크 데이터 서비스와 시간지연 에 민감한 서비스의 QoS를 모두 만족시킬 수 없다. 즉, 하나의 전송채널을 이용하는 데이터가 처리되면 서비스별 QoS에 관한 자유도가 낮아지는 문제가 있다.

예를 들어, 한 사용자가 VOD(Video On Demand) 서비스와 FTP 서비스를 동시에 이용하는 경우, 현재 동영상 코덱(codec)은 자체적으로 에러 관리를 하기 때문에 데이터의 일부에 문제가 있더라도 허용될 수 있다. 그러나 FTP 서비스는 신뢰성있는(reliable) 데이터를 요구하므로, 데이터에 CRC에 문제가 발생하는 경우 해당 데이터는 버려져야 한다(discard). 이렇게 상이한 QoS를 가진 VOD 서비스와 FTP 서비스를 동시에 지원하려면 데이터 전송에 필요한 전송채널이 QoS에 따라 복수개일 필요가 있다.

즉, 데이터의 전송에 필요한 전송채널인 제1 DL-SCH와 제2 DL-SCH를 사용함으로서, QoS가 서로 다른 2개의 서비스를 동시에 제공할 수 있으며, 각 서비스에 필요한 QoS의 효율적인 관리가 가능하다. DL-SCH는 도 5와 같이 2개일 수 있고, 서비스에 따라 2개 이상이 될 수도 있음은 물론이다. 또한 논리채널이 복수의 DL-SCH에 매핑되는 방법은 반드시 도시된 형태에 국한되지 않으며, 어떠한 다른 실시예에 의하여도 가능함은 물론이다.

도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 하향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다. 도 6의 하향링크 전송채널의 구조는 도 5의 하향링크 전송채널의 구조와 동일하며, 매핑 관계에 차이가 있다.

논리채널과 전송채널간의 매핑관계를 살펴보면, PCCH는 PCH로만 매핑된다. BCCH는 BCH 및 제2 DL-SCH 중 적어도 하나에 매핑될 수 있다. CCCH와 DCCH는 제2 DL-SCH에 매핑될 수 있다. MCCH와 MTCH는 각각 MCH 및 제2 DL-SCH 중 적어도 하나에 매핑될 수 있다. DTCH는 제1 DL-SCH에 매핑될 수 있다. 즉, 사용자의 데이터만을 취급하는 DL-SCH(도 6의 경우 제1 DL-SCH)와 사용자의 데이터를 제외한 다른 데이터(예를 들어 제어정보)를 취급하는 DL-SCH(도 6의 경우 제2 DL-SCH)를 구분하여 매핑 관계를 형성할 수도 있다.

여기서, QoS에 따라 DL-SCH에 매핑되는 논리채널을 결정하는 기준에 관해 간략하게 설명하도록 하며, 자세한 설명은 후술하도록 한다. 사용자의 데이터를 제외한 다른 데이터를 취급하는 제2 DL-SCH의 경우, 데이터의 전송률은 높지 않아도 되므로 상대적으로 CQI(Channel Quality Information)가 보통인 대역에서도 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)이나 BPSK(Binary Phasr Shift Keying)에 의해 데이터가 전송될 수 있다. 또한 제2 DL-SCH는 낮은 오류율을 확보해야 하므로 전송블록 오류지시자(Transport Block Error Indication; TBEI)가 포함될 수 있다.

전송채널과 물리채널간의 매핑관계를 살펴보면, PCH는 PDSCH로 매핑되고, BCH는 PBCH로 매핑되며, 제1 및 제2 DL-SCH는 PDSCH로 매핑되고, MCH는 PMCH로 매핑된다. 논리채널이 복수의 DL-SCH에 매핑되는 방법은 반드시 도시된 형태에 국한되지 않으며, 어떠한 다른 실시예에 의하여도 가능함은 물론이다.

도 7은 본 발명의 일 예에 따른 상향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다.

도 7을 참조하면, 상향링크 논리채널은 CCCH, DCCH 및 DTCH를 포함한다. 상향링크 전송채널은 RACH 및 2개의 UL-SCH(제1 UL-SCH와 제2 UL-SCH)를 포함한다. t 상향링크 물리채널은 PRACH(Physical Random Access CHannel), PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel) 및 PUCCH(Physical Uplink Control CHannel)를 포함한다.

먼저, 논리채널과 전송채널간의 매핑관계를 살펴보면, CCCH, DCCH 및 DTCH는 각각 제1 및 제2 UL-SCH 중 적어도 하나에 매핑될 수 있다. 다음으로, 전송채널과 물리채널간의 매핑관계를 살펴보면, RACH는 PRACH로 매핑되고, 제1 및 제2 UL-SCH는 모두 PUSCH로 매핑된다.

하향링크 공용채널(DL-SCH)은 HARQ(Hybrid-ARQ)를 지원하고, 변조 및 코딩방식과 전송파워를 달리함으로써 동적 링크 적응(dynamic link adaptation)을 지원한다. 또한 하향링크 공용채널은 동적 또는 반정적(semi-static) 자원할당을 지원하고, 빔포밍(beamforming)의 사용을 가능케한다. 하향링크 공용채널은 복수개가 생성될 수 있으므로, 각 공용채널별로 요구되는 QoS가 서로 다른 전송블록이 물리계층으로 전달될 수 있다.

즉, 제1 UL-SCH와 제2 UL-SCH를 사용함으로서, QoS가 서로 다른 2개의 서비스를 동시에 제공할 수 있으며, 각 서비스에 필요한 QoS의 효율적인 관리가 가능하다. UL-SCH는 도 7과 같이 2개일 수 있고, 서비스에 따라 2개 이상이 될 수도 있음은 물론이다. 또한 논리채널이 복수의 UL-SCH에 매핑되는 방법은 반드시 도시된 형태에 국한되지 않으며, 어떠한 다른 실시예에 의하여도 가능함은 물론이다.

도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 상향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다. 도 8의 상향링크 전송채널의 구조는 도 7의 상향링크 전송채널의 구조와 동일하며, 매핑 관계에 차이가 있다.

논리채널과 전송채널간의 매핑관계를 살펴보면, DTCH는 제1 UL-SCH에 매핑될 수 있다. CCCH와 DCCH는 제2 UL-SCH에 매핑될 수 있다. 즉, 사용자의 데이터만을 취급하는 UL-SCH(도 7의 경우 제1 UL-SCH)와 사용자의 데이터를 제외한 다른 데이터(예를 들어 제어정보)를 취급하는 UL-SCH(도 7의 경우 제2 UL-SCH)를 구분하여 매핑 관계를 형성할 수도 있다. 논리채널이 복수의 UL-SCH에 매핑되는 방법은 반드시 도시된 형태에 국한되지 않으며, 어떠한 다른 실시예에 의하여도 가능함은 물론이다.

이하에서 QoS에 따라 DL-SCH 또는 UL-SCH에 생성하는 방법과, QoS를 만족시키기 위해 필요한 요소(factor)들을 DL-SCH 또는 UL-SCH별로 결정하는 방법에 관해 설명된다. 편의상 DL-SCH를 기준으로 설명되나, 이하에서 설명되는 내용은 UL-SCH에도 동일하게 적용될 수 있다.

전술된 바와 같이, 멀티미디어 서비스의 QoS 요구사항을 그 특징에 따라 벌크 데이터(bulk data) 서비스인지 여부, 상호작용(interactive)이 필요한 데이터 서비스인지 여부, 등시성(isochronous) 데이터 서비스인지 여부 및 시간지연에 민감한(time sensitive) 데이터 서비스인지 여부와 같은 4가지로 분류할 수 있다고 가정한다. 물론, QoS 요구사항은 더 존재할 수 있고, 더 다양할 수 있다. 4가지의 서로 다른 QoS를 요구하는 멀티미디어 서비스를 동시에 지원하기 위해 기지국의 MAC 계층은 2개 이상의 DL-SCH를 생성할 수 있다. 여기서는 4개의 DL-SCH가 생성된다고 가정한다.

표 1은 QoS별 서비스에 따라 생성되는 DL-SCH와 각 DL-SCH에서 요구되는 QoS, 그리고 각 QoS를 만족시키기 위해 결정되어야 하는 요소들을 나타내는 예이다.

전송채널	CQI	멀티미디어 서비스	QoS 요구사항	결정 요소
				MCS	TBEI
제1 DL-SCH	High(11-15)	bulk data	높은 수율,낮은 에러율	64QAM	Yes
제2 DL-SCH	Medium(6-10)	interactive	적은 지연, 낮은 에러율	16QAM	Yes
제3 DL-SCH	High(11-15)	isochronous	높은 수율, 일정한 지연	64QAM	No
제4 DL-SCH	Medium(6-10)	time sensitive	일정한 지연, 고정된 수율	QPSK	No

표 1을 참조하면, 각 QoS를 만족시키기 위해 결정되어야 할 요소(factor)들은 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS), 대역에 따른 CQI의 값에 따른 서로 다른 서비스의 전송채널 매핑, 전송블록크기(Transport Block Size), 전송블록 에러 지시자(Transport Block Error Indication)이다. 전송블록은 전송채널을 통해서 교환되는 기본적인 데이터 단위이다. 전송블록은 MAC PDU(Protocol Data Unit)일 수 있다.

전송블록크기는 전송블록의 크기를 비트(bit)단위로 나타낸 값이다. 전송블록 에러 지시자는 제공되는 서비스 또는 서비스의 코덱(codec)에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 대역별 CQI는 높을수록 좋으며, 여기서는 CQI의 레벨이 1 내지 15의 값을 갖는다고 하면, CQI 레벨이 11 내지 15일 때를 high(11-15)로 나타내고, CQI 레벨이 6 내지 10일 때를 medium(6-10)으로, CQI 레벨이 1 내지 5일 때를 low(1-5)로 나타낸다. CQI가 low(1-5)인 상태에서는 DL-SCH를 할당하지 않는다고 가정한다.

벌크 데이터 서비스를 제공하는 제1 DL-SCH은 CQI가 좋은 대역의 서비스이고, 높은 수율(high throughput)의 QoS를 만족시켜야 하므로 데이터를 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)으로 변조한다. 또한, 낮은 에러율의 QoS 요구 사항에 따라 전송블록 에러 지시자를 전송하도록 한다. 상호작용이 필요한 데이터 서비스를 제공하는 제2 DL-SCH는 CQI가 보통인 대역의 서비스이고, 적은 지연의 QoS의 요구를 만족시키기 위해 해당 서비스에 사용되는 자원블록(Resource Block)의 보장 비트율(Guaranteed Bit Rate)에 따라 16QAM으로 변조한다. 또한 낮은 에러율의 QoS의 만족시키기 위해 자원블록 에러 지시자를 전송한다.

등시성 데이터 서비스를 제공하는 제3 DL-SCH는 CQI가 좋은 대역의 서비스이고, 높은 수율의 QoS를 만족시켜야 하므로 데이터를 64 QAM으로 변조한다. 또한 낮은 에러율의 QoS를 요구하지는 않으므로, 전송블록 에러 지시자를 전송하지 않는다. 시간지연에 민감한 데이터 서비스를 제공하는 제4 DL-SCH는 CQI가 보통인 대역의 서비스이고, 일정한 지연의 QoS의 요구를 만족시키기 위해 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)으로 변조한다. 낮은 에러율에 관한 QoS를 만족시킬 필요는 없으므로 전송블록 에러 지시자를 전송하지는 않는다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 송신기의 블록도이다. 여기서 송신기는 단말 또는 기지국의 일부일 수 있다. 전송채널인 SCH(Shared CHannel)가 2개인 경우로서, 송신기가 단말인 경우 전송채널은 2개의 UL-SCH이고, 송신기가 기지국인 경우 전송채널은 2개의 DL-SCH이다.

도 9를 참조하면, 송신기(200)는 제1 및 제2 순환잉여체크(Cyclic Redundancy Check; CRC)첨가부(210-1,210-2), 제1 및 제2 코딩부(220-1,220-2), 제1 및 제2 인터리빙부(230-1,230-2), 제1 및 제2 맵퍼(240-1,240-2), 및 OFDM 변조부(250)를 포함한다. 동적 링크 적응을 지원하는 전송채널인 제1 SCH를 통해 전달된 제1 전송블록은 제1 순환잉여체크 첨가부(210-1)로, 동적 링크 적응을 지원하는 다른 전송채널인 제2 SCH를 통해 전달된 제2 전송블록은 제2 순환잉여체크 첨가부(210-2)로 각각 병렬적으로 입력된다.

제1 전송블록은 제1 순환잉여체크 첨가부(210-1), 제1 코딩부(220-1), 제1 인터리빙부(230-1), 제1 맵퍼(240-1), 및 OFDM 변조부(250)를 거쳐 전송된다. 동일한 방식으로, 제2 전송블록은 제2 순환잉여체크 첨가부(210-2), 제2 코딩부(220-2), 제2 인터리빙부(230-2), 제2 맵퍼(240-2), 및 OFDM 변조부(250)를 거쳐 전송된다. 제1 전송블록과 제2 전송블록은 병렬적으로 연결된 각 장치에서 동일한 과정을 거쳐 전송된다. 이하에서는 제1 전송블록이 전송되는 과정을 설명한다.

제1 순환잉여체크 첨가부(210-1)는 입력된 제1 전송블록에 순환잉여체크를 첨가한다. 순환잉여체크는 데이터가 전송되면서 생기는 오류를 정정하기 위한 오류정정 정보이다. 순환잉여체크는 전송블록에 헤더(header) 또는 트레일러(trailer)에 첨가하여 데이터를 생성한다. 제1 코딩부(220-1)는 순방향 오류 정정(Forward Error Correction; FEC)를 위해 입력된 데이터를 부호화하고, 레이트 매칭(Rate Matching)을 수행하며, 이를 제1 인터리빙부(230-1)로 입력한다.

제1 인터리빙부(230-1)는 부호화된 데이터를 인터리빙(interleaving)한다. 데이터에 채널코딩을 하더라도, 어떤 일정한 순간에 장애가 발생하면, 데이터가 국소적으로 깨지는 버스트 에러(burst error)가 발생한다. 인터리빙은 이러한 버스트 에러에 대응하기 위해 부호화된 데이터를 뒤섞는 과정을 수행하는 것을 의미한다. 제1 인터리빙부(230-1)는 인터리빙된 데이터를 제1 변조부(240-1)로 입력한다.

제1 맵퍼(240-1)는 인터리빙된 데이터를 신호 성상(signal constellation) 상의 위치를 표현하는 데이터 심벌로 맵핑한다. 변조방식은 QoS에 따라 요구되는 데이터의 전송률 또는 채널상태(CQI)에 따라 달리 결정될 수 있다. 예를 들어, LTE(Long Term Evolution)에서 변조방식은 QPSK, 16QAM, 64QAM 중 어느 하나가 될 수 있다. 제1 맵퍼(240-1)는 데이터 심벌을 OFDM 변조부(250)로 입력한다.

OFDM 변조부(250)는 데이터 심벌을 OFDM방식에 의해 변조한다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)과 FFT(fast Fourier Transform) 사이의 직교성 특성을 이용한다. 송신기는 변조된 데이터에 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기는 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다중 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하고, 다중 부반송파들을 분리하기 위해 수신기는 대응하는 FFT를 사용한다.

상기에서는 제1 전송블록이 전송되는 과정에 관하여 설명하였으나, 이는 제2 전송블록에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 전송채널을 2개로 표시한 것은 한정이 아니며, 전송채널은 2개 이상이 될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 수신기의 블록도이다. 여기서 수신기는 단말 또는 기지국의 일부일 수 있다. 전송채널 SCH(Shared CHannel)가 2개인 경우이다. 수신기에 포함되는 장치는 도 9의 송신기의 장치에 대응하는 것으로 구성되며, 수신기의 작동과정은 도 9의 송신기의 작동과정의 역순으로 수행된다.

도 10을 참조하면, 수신기(300)는 OFDM 복조부(310), 제1 및 제2 디맵퍼(320-1,320-2), 제1 및 제2 디인터리빙부(330-1,330-2), 제1 및 제2 디코딩부(340-1,340-2), 그리고 제1 및 제2 순환잉여체크 제거부(350-1,350-2)를 포함한다. 제1 순환잉여체크 제거부(350-1)로부터 출력된 전송블록(이하 제1 전송블록)은 동적 링크 적응이 가능한 전송채널인 제1 SCH를 통해 MAC계층으로 전달되고, 제2 순환잉여체크 제거부(350-2)로부터 출력된 전송블록(이하 제2 전송블록)은 동적 링크 적응이 가능한 전송채널인 제2 SCH를 통해 MAC계층으로 전달된다. 이하에서 제1 전송블록을 얻는 과정에 관하여 설명한다. 그러나 이는 제2 전송블록을 얻는 과정에도 동일하게 적용될 수 있다.

수신된 신호는 OFDM 복조부(310)에서 복조되어 데이터 심벌이 되고, 데이터심벌은 제1 디맵퍼(320-1)에서 인터리빙된 데이터로 변환된다. 인터리빙된 데이터는 다시 제1 디인터리빙부(330-1)에서 디인터리빙(deinterleaving)되고, 디인터리빙된 데이터는 제1 디코딩부(340-1)에 의해 복호화된다. 복호화된 데이터는 제1 순환잉여체크 제거부(350-1)에서 CRC가 제거되고, 이렇게 물리계층에서 얻어진 데이터는 제1 전송블록으로서 제1 SCH를 통해 상위 계층인 MAC 계층으로 전달된다. 제2 전송블록도 제1 전송블록과 동일한 방법에 의해 MAC계층올 전달된다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.

도 3은 무선 인터페이스 프로토콜의 사용자평면을 나타낸 블록도이다.

도 4는 무선 인터페이스 프로토콜의 제어평면을 나타낸 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일 예에 따른 하향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 다른 예에 따른 하향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다.

도 7은 본 발명의 일 예에 따른 상향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다.

도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 상향링크 전송채널의 구조 및 매핑 관계를 나타내는 블록도이다.

도 9는 본 발명의 일 예에 따른 송신기의 블록도이다.

도 10은 본 발명의 일 예에 따른 수신기의 블록도이다.

Claims (10)

1. RLC(Radio Link Control) 계층과 MAC(Medium Access Control) 계층을 연결하는 논리채널의 동적 링크 적응을 지원하며 MAC 계층과 물리계층을 연결하는 하향링크 공용채널(Downlink-Shared Channel: DL-SCH)을 복수개로 구성하고, 데이터의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)에 따라 각각의 하향링크 공용채널(DL-SCH)에 맵핑하는 단계;

   상기 맵핑된 하향링크 공용채널(DL-SCH)을 물리채널에 맵핑하는 단계; 및

   상기 물리채널을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 물리채널은 물리 하향링크 공용채널(Physical Downlink Shared CHannel)인, 데이터 전송방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 동적 링크 적응을 지원하는 하향링크 공용채널(Downlink-Shared Channel: DL-SCH)을 복수개로 구성하여 데이터를 전송하는 방법으로서,

   제1 전송블록(Transport Block)을 동적 링크 적응을 지원하는 제1 하향링크 공용채널 (DL-SCH)에 매핑하여 물리계층으로 전달하는 단계;

   제2 전송블록에 대해 상기 제1 전송블록과 다른 서비스 품질(Quality of Service; QoS)이 요구되는 경우, 상기 제2 전송블록을 동적 링크 적응을 지원하는 제2 하향링크 공용채널(DL-SCH)에 매핑하여 상기 물리계층으로 전달하는 단계; 및

   상기 제1 전송블록과 상기 제2 전송블록을 물리채널을 통해 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 동적 링크 적응은 변조 및 코딩방식, 전송파워를 달리 적용할 수 있는, 데이터 전송방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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