KR101467399B1 - 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TD-SCDMA 통신 시스템에서 고속 하향 패킷접속 서비스를 지원하기 위해, 기지국의 관할 영역에 위치한 이동 단말기로부터 하향링크 채널의 품질 정보를 수신하여 이를 근거로 무선 자원을 할당할 때, 하향링크 채널의 품질 정보가 보고되지 않은 이동 단말기에게 단말기의 위치에 따라 하향링크 채널의 상태를 추정하여 무선 자원을 할당하는, 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무선 자원 할당 시스템은, 기지국이 관할하는 영역에 위치하여 상기 기지국으로 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 전송하는 이동 단말기; 및 상기 이동 단말기로부터 상기 CQI 정보를 수신하고, 상기 CQI 정보가 오래되거나 없는 특정 단말기에 대해 상기 거리 정보에 근거해 상기 특정 단말기의 CQI 정보를 추정하며, 추정된 상기 특정 단말기의 CQI 정보에 근거해 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 기지국을 포함한다.
본 발명에 의하면, 종래의 TD-SCDMA 통신 시스템에서 사용하는 무의미한 정보의 전송을 방지하게 됨에 따라 무선자원의 낭비를 줄일 수 있다. 또한, TD-SCDMA 통신 시스템의 고유한 특성 중 하나인 정밀한 단말기 위치 파악 기능을 통해 채널 상태에 알맞는 적절한 무선자원을 할당할 수 있게 된다.
TDD, CDMA, 기지국, 하향링크, 채널 품질, 무선자원, TFCI, CQI, 타임슬롯, HS, SCCH, DSCH, SICH, PDSCH, HSDPA, DPCH, DCH, 서브 프레임

Description

단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법{System and method for allocating radio resource based on locations of mobile terminals in high-speed wireless communication systems}
본 발명은 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 시분할 동기 코드분할 다중접속 방식(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access, 이하 TD-SCDMA) 통신 시스템에서 고속 하향 패킷접속 서비스를 지원하기 위해, 기지국의 관할 영역에 위치한 이동 단말기로부터 하향링크 채널의 품질 정보를 수신하여 이를 근거로 무선 자원을 할당할 때, 하향링크 채널의 품질 정보가 보고되지 않은 이동 단말기에게 단말기의 위치에 따라 하향링크 채널의 상태를 추정하여 무선 자원을 할당하는, 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고속 하향 패킷 접속(High-Speed Downlink Packet Access, 이하 HSDPA)은 하향링크에 대하여 고속의 전송속도를 제공하고, 파일 다운로드, 인터넷 검색, 원격 서버 접속, 이메일 수신 등 다양한 서비스에 활용될 수 있다. WCDMA에 기반한 HSDPA FDD(Frequency Division Duplexing)는 2000년부터 연구되기 시작하여 상당히 안정적으로 동작하는 시스템이 개발된 상태지만, TD-SCDMA를 위한 HSDPA TDD(Time Division Duplexing)에 대해서는 아직까지 개발이 부진한 상태다.
HSDPA를 지원하기 위한 중요한 필수 조건 중 하나는 단말기에서 측정하는 하향링크의 품질이다. 하향링크에 대한 정확한 측정을 통해 스케줄러가 적절한 데이터를 전송할 수 있기 때문이다.
하지만, TD-SCDMA에서는 하향링크와 상향링크가 TDD 방식으로 시분할 되기 때문에 하향링크에 대한 측정이 특정한 타임슬롯(Time Slot)에서만 수행되는 문제점을 갖는다. 따라서, 지속적으로 하향링크의 상태를 측정할 수 있는 FDD 시스템과 비교하여 정확도가 떨어질 수 있고, 이러한 측정 오차는 적절한 변조 및 코딩 조합을 선택하는데 영향을 미친다.
특히, TD-SCDMA는 구조적인 특성 상 HSDPA의 스케줄링을 지원시 큰 제약 사항을 가지고 있다. 즉, 각 단말기들이 하향링크로 데이터를 수신하지 못하게 되면 상향링크로 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, 이하 CQI) 정보를 전송할 수 없게 되는 것이다. 이에 따라, 스케줄러는 모든 단말기의 하향링크 채널상태를 명확히 파악하고 있지 못하기 때문에 채널상태에 맞는 정확한 판단을 내리기가 어렵게 된다. 더구나, HSDPA에 처음으로 접속한 단말기는 상향링크로 CQI 정보를 전송할 수 없기 때문에 스케줄러는 이 단말기들에 대하여 아무런 정보도 가지고 있지 못하게 되는 문제점이 있다.
일부 연구에서는 Round-robin 방식의 스케줄링 알고리즘을 도입하여 기지국 스케줄러에게 하향링크 상태정보를 알려주는 방법을 이용하기도 한다. 다시 말해, Round-robin 방식은 Cell Throughput이 좋지 않아 상용 시스템에는 적용하기 어려운 스케줄링 방식이지만, TD-SCDMA에서는 CQI 전송을 위한 보완책으로 사용될 수 있다. 이 방법에서는 최신 CQI 정보를 가지고 있는 그룹과 그렇지 않은 그룹을 구분하고, CQI 정보가 없는 단말기들은 Round-robin 방식에 의해 무의미한 데이터를 전송하여 상향링크로 CQI 정보를 수신한다. 하지만, 이 방법은 무의미한 하향링크 전송을 위해 적어도 하나 이상의 채널코드가 사용되므로 불필요한 데이터의 전송에 따른 무선자원을 낭비하는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, TD-SCDMA) 통신 시스템에서 고속 하향 패킷접속 서비스를 지원하기 위해, 기지국의 관할 영역에 위치한 이동 단말기로부터 하향링크 채널의 품질 정보를 수신하여 이를 근거로 무선 자원을 할당할 때, 하향링크 채널의 품질 정보가 보고되지 않은 이동 단말기에게 단말기의 위치에 따라 하향링크 채널의 상태를 추정하여 무선 자원을 할당하는, 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 자원 할당 시스템은, 기지국이 관할하는 영역에 위치하여 상기 기지국으로 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 전송하는 이동 단말기; 및 상기 이동 단말기로부터 상기 CQI 정보를 수신하고, 상기 CQI 정보가 오래되거나 없는 특정 단말기에 대해 상기 거리 정보에 근거해 상기 특정 단말기의 CQI 정보를 추정하며, 추정된 상기 특정 단말기의 CQI 정보에 근거해 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 기지국을 포함한다.
또한, 상기 기지국은, 상기 이동 단말기로부터 상기 전송 프레임을 HS-SICH를 통해 수신하고, 상기 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 이용하여 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하게 된다.
또한, 상기 이동 단말기는, 상기 전송 프레임에 대해 제1 서브 프레임 및 제 2 서브 프레임에 각각 상기 CQI 정보를 할당한 상기 전송 프레임을 상기 기지국으로 전송하게 된다.
또한, 상기 기지국은, 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하여 상기 거리 정보에 상기 CQI 정보를 대응시켜 저장하게 된다.
그리고, 상기 이동 단말기에서 상기 기지국으로 전송되는 전송 프레임은 상기 CQI 정보와 TFCI 정보 및 미드엠블 정보를 포함한다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기로부터 전송 프레임을 수신하는 기지국으로서, 상기 이동 단말기로부터 HS-SICH를 통해 상기 전송 프레임의 CQI 정보를 수신하는 채널 수신기; 상기 이동 단말기로부터 미드엠블 정보가 포함된 상기 전송 프레임을 수신하는 타임슬롯 수신기; 상기 전송 프레임으로부터 상기 CQI 정보를 추출하는 CQI 추출기; 상기 미드엠블 정보를 이용하여 상기 이동 단말기와의 거리를 추정하는 거리 추정기; 상기 CQI 정보에 따라 상기 이동 단말기에 대한 스케줄링을 결정하는 스케줄러; 상기 스케줄러의 스케줄링에 따라 보조 정보를 HS-SCCH를 통해 상기 이동 단말기에게 송출하는 보조정보 송신기; 및 상기 스케줄러의 스케줄링에 따라 데이터를 HS-PDSCH를 통해 상기 이동 단말기에게 송출하는 데이터 채널 송신기를 포함한다..
또한, 상기 이동 단말기와의 거리를 근거로 상기 이동 단말기의 CQI 정보를 추정하는 CQI 추정기를 더 포함한다.
또한, 상기 스케줄러는, 상기 CQI 추정기로부터 추정된 상기 CQI 정보 또는 상기 CQI 추출기로부터의 상기 CQI 정보를 입력받고, 상기 이동 단말기에게 전송할 데이터 양에 따라 상기 이동 단말기의 무선 자원을 할당하게 된다.
또한, 상기 거리 추정기는 추정한 상기 단말기와의 거리 정보를 저장해 두게 된다.
그리고, 상기 거리 추정기는 상기 이동 단말기로부터 실제로 수신되는 CQI 정보를 바탕으로 상기 CQI 정보와 상기 거리 정보 간의 관계를 지속적으로 갱신하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 단말기는, 기지국과 통신하기 위한 통신부; 상기 기지국으로부터 데이터를 전송받는 하향링크에 대한 채널품질(CQI) 정보를 전송하기 위해, 타임슬롯에 상기 채널품질(CQI) 정보를 할당하여 전송 프레임을 생성하는 전송프레임 생성부; 상기 기지국으로부터 할당받은 타임슬롯과 채널화 코드에 관한 정보를 저장하고 있는 저장부; 상기 기지국으로 부가 정보를 전송하기 위해 HS-SICH를 설정하거나, 상기 CQI 정보를 전송하기 위해 A-DPCH를 설정하거나, 상기 기지국으로부터 데이터를 수신하기 위한 HS-PDSCH를 설정하는 채널 설정부; 상기 부가 정보의 전송을 위한 HS-SICH나 A-DPCH가 설정되도록 제어하고, 설정된 채널을 통해 부가 정보나 데이터가 전송되도록 제어하는 제어부; 및 단말기의 동작 상태를 표시하는 표시부를 포함한다.
또한, 상기 전송프레임 생성부는, 상기 전송 프레임의 제1 서브 프레임 및 제2 서브 프레임의 타임슬롯에 각각 5 비트의 채널품질(CQI) 정보를 할당하여 전송 프레임을 생성하게 된다.
또한, 상기 전송프레임 생성부는, 상기 전송 프레임의 제1 서브 프레임 및 제2 서브 프레임의 타임슬롯에 각각 4 비트의 TFCI 정보를 할당하여 전송 프레임을 생성하게 된다.
또한, 상기 제어부는 상기 기지국으로부터 전송받을 데이터 양에 따라 상기 타임슬롯과 채널화 코드를 할당받는다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 채널품질(CQI) 정보와 TFCI 정보 및 미드엠블 정보가 포함된 전송 프레임을 상기 기지국으로 전송하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 자원 할당 방법은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에게 무선 자원을 할당하는 기지국을 포함하는 시스템의 무선 자원 할당 방법으로서, (a) 상기 이동 단말기가 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 상기 기지국으로 전송하는 단계; (b) 상기 기지국이 상기 전송 프레임을 근거로 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계; (c) 상기 기지국이 상기 CQI 정보를 상기 거리 정보에 대응시켜 저장하는 단계; (d) 상기 CQI 정보가 없거나 오래된 특정 단말기가 존재하는지를 확인하는 단계; (e) 상기 특정 단말기의 존재 시에, 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계; (f) 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계; 및 (g) 추정된 상기 임시 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무 선 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 이동 단말기가 상기 전송 프레임을 HS-SICH를 통해 상기 기지국으로 전송하게 된다.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 이용하여 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하게 된다.
그리고, 상기 (g) 단계 이후에, 상기 특정 단말기로부터 실측 CQI 정보가 수신된 경우에, 상기 임시 CQI 정보를 상기 실측 CQI 정보로 갱신하고, 상기 실측 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하게 된다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국의 무선 자원 할당 방법은, 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에게 무선 자원을 할당하는 기지국의 무선 자원 할당 방법으로서, (a) 각각의 상기 이동 단말기로부터 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 수신하는 단계; (b) 상기 CQI 정보가 없거나 오래된 특정 단말기가 존재하는지를 확인하는 단계; (c) 상기 특정 단말기의 존재 시에, 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계; (d) 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계; 및 (e) 상기 임시 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 전송 프레임을 근거로 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하고, 상기 CQI 정보를 상기 거리 정보에 대응시켜 저장하게 된 다.
또한, 상기 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 근거로 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하게 된다.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 이동 단말기로부터 HS-SICH를 통해 상기 전송 프레임을 수신하게 된다.
또한, 상기 (e) 단계 이후에, 상기 특정 단말기로부터 실측 CQI 정보가 수신된 경우에, 상기 임시 CQI 정보를 상기 실측 CQI 정보로 갱신하고, 상기 실측 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하게 된다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 특정 단말기와 유사한 정보를 갖는 상기 이동 단말기의 거리 정보에 근거해 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하게 된다.
그리고, 전술한 (a) 각각의 상기 이동 단말기로부터 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 수신하는 단계; (b) 상기 CQI 정보가 없거나 오래된 특정 단말기가 존재하는지를 확인하는 단계; (c) 상기 특정 단말기의 존재 시에, 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계; (d) 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계; 및 (e) 상기 임시 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하는 기지국의 무선 자원 할당 방법을 처리하는 프로그램을 기록매체에 기록할 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래의 TD-SCDMA 통신 시스템에서 사용하는 무의미한 정 보의 전송을 방지하게 됨에 따라 무선자원의 낭비를 줄일 수 있다. 또한, TD-SCDMA 통신 시스템의 고유한 특성 중 하나인 정밀한 단말기 위치 파악 기능을 통해 채널 상태에 알맞는 적절한 무선자원을 할당할 수 있게 된다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, TD-SCDMA 통신 시스템은 TDD(Time Division Duplexing)/TDMA(Time Division Multiple Access)와 CDMA의 장점을 결합한 제3세대(3G) 이동통신기술 중 하나이다. TD-SCDMA 시스템은 중국 이동통신 시장의 거대한 잠재력을 바탕으로 1998년 CWTS(China Wireless Technology Standard) 그룹(Group)에 의하여 제안되었다. 또한, 2000년 5월에 ITU(International Telecommunications Union)에 의하여 3G 표준으로 제정되었고, 이듬해인 2001년 3월에는 3세대 이동통신 시스템의 표준화를 담당하는 3GPP(The Third Generation Partnership Project)에서 Release 4에 포함되는 정식 표준으로 등록이 되었다.
TD-SCDMA 기술은 TDD 및 TDMA 기술과 Synchronous CDMA 기술을 결합시켰다. 따라서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 및 CDMA 2000과 같은 타 3G 기술과 비교하여 유연한 주파수 할당, 저가의 송수신기 구현 및 GSM 시스템으로 부터의 간단한 네트워크 진화 등 독특한 장점들을 지니고 있다.
TD-SCDMA 기술은 기존의 WCDMA와 완전히 다른 시스템이라기보다는 무선구간의 접속기술을 WCDMA 방식이 아닌 TD-SCDMA 방식으로 대체했다고 생각할 수 있다. 실제로 WCDMA와 TD-SCDMA의 표준규격을 작성하는 3GPP에서도 무선 인터페이스의 물리계층과 제2계층을 제외하고 나머지 부분은 WCDMA와 동일하게 취급하고 있다. 따라서, TD-SCDMA의 기본적인 구조는 WCDMA 시스템의 구조와 동일하다고 할 수 있다.
TD-SCDMA 기술에서 채택한 가장 기본적인 동작모드는 TDD이다. 즉, 상향링크와 하향링크에 대한 주파수를 분리하지 않고 동일한 대역을 사용하여 서비스를 제공한다. TDD 방식을 사용함으로써 얻을 수 있는 이득은 다음과 같다.
상향링크와 하향링크가 분리되지 않으므로 주파수 분리를 위한 가드밴드가 요구치 않으며, 양방향으로 비대칭적인 서비스를 지원할 수 있어서 주파수 효율을 극대화할 수 있다.
FDD 방식의 송수신기에는 송신 및 수신 RF 모듈을 분리하여 구현해야 하지만, TD-SCDMA는 하나의 RF 모듈을 송신 및 수신에 사용할 수 있어 저가의 송수신기 구현이 가능하다. 하향링크와 상향링크에 대한 채널의 전파 특성도 매우 유사하므로, Smart Antenna 기술 및 Joint Detection 기술을 활용하여 시스템 용량을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 방법이 적용된 TD-SCDMA 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템(100)은, 이동 단말기(MS:Mobile Station)(110 ~ 114), 기지국(Node-B:120 ~ 124), 기지국 제어기(Radio Network Controller, 이하 RNC)(130, 132), 서빙 지피알에스 서포트 노드(Serving GPRS Support Node, 이하 SGSN)(140), 게이트웨이 지피알에스 서포트 노드(Gateway GPRS Support Node, 이하 GGSN)(150), 홈 위치 등록기(Home Location Register, 이하 HLR)(160)를 포함한다.
여기서, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)을 통해 음성 신호를 송수신함과 더불어, 기지국(120 ~ 124)과 RNC(130, 132), SGSN(140) 및 GGSN(150)을 경유해 인터넷 망으로부터 패킷 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)을 통해 자신에게 할당된 코드만을 수신하여 데이터를 복구한다. 즉, 이동 단말기(110 ~ 114)는 HS-SCCH를 통해 자신이 수신할 데이터의 존재 유무를 확인하면, 잠시 기다렸다가(4 타임슬롯 이상) HS-PDSCH(High-Speed Physical Downlink Shared Channel)를 통해 데이터를 수신하고 디코딩 과정을 수행한다. 만약, 수신한 데이터의 복구에 성공하면 HS-SICH를 통해 ACK 정보를 전송하고, 그렇지 않으면 NAK 정보를 전송해 데이터의 전송 실패를 알린다.
또한, 이동 단말기(110 ~ 114)는 하향링크 채널의 품질을 CQI 수치(0~30)로 환산하여 HS-SICH(High-Speed Shared Information Channel)을 통해 기지국(120~124)으로 전송한다.
그리고, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120~124)으로부터 하향링크 HS- PDSCH를 통해 데이터를 수신한 이후에, HS-SICH를 통해 ACK/NACK 정보와 CQI 정보 및 전력제어 정보를 기지국(120~124)으로 전송한다.
이때, 이동 단말기(110 ~ 114)는 A-DPCH(Associated Dedicated Physical Channel)를 통해 상향링크 데이터를 전송할 때, 두 개의 서브 프레임(Sub-frame)에 걸쳐 나뉘어진 CQI 정보를 전송한다. 즉, CQI 정보에 대한 총 20 비트 중에서 5 비트의 CQI 정보를 전송하는 것이다. 나머지 15 비트는 채널 부호화로 인한 여분의 정보이다.
기지국(120 ~ 124)은 이동 통신에 관한 음성 신호 또는 데이터를 이동 단말기(110)에게 무선 신호로 전송한다. 이때, 기지국(120 ~ 124)은 "Node-B"라 칭하기도 하며, "UTRAN(UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) Terrestrial Radio Access Network)"이라 칭하기도 한다.
또한, 기지국(120 ~ 124)은 다음 전송 주기(TTI)에 데이터를 전송할 단말기를 선택하고, 사용할 코드의 수, 변조 방식, 채널 코딩율 등을 결정한 후 HS-SCCH(High-Speed Shared Control Channel)를 통해 관련 정보를 해당 단말기에게 전송한다.
그리고, 기지국(120 ~ 124)은 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 수신한 CQI 정보가 오래되었거나 CQI 정보가 전혀 없는 단말기에 대해, 해당 단말기와의 거리를 산출한 후, 산출된 거리와 유사한 거리를 갖는 이동 단말기의 CQI 정보를 참조하여 해당 단말기의 CQI 정보를 추정하고, 이를 근거로 해당 단말기의 무선 자원을 할당한다.
RNC(130, 132)는 다수의 기지국(120 ~ 124)을 관리하며, 다수의 기지국(120 ~ 124)을 통한 음성 신호 및 데이터의 송수신을 제어한다. 또한, RNC(130, 132)는 이동 단말기(110 ~ 114)와의 무선 구간 정합 및 SGSN(140)과의 정합을 수행한다.
그리고, RNC(130, 132)는 다수의 기지국(120 ~ 124)이 관할하는 영역에 있는 다수의 이동 단말기(110 ~ 114)에 대한 무선 자원의 할당, 재할당, 해제 등의 기능을 수행한다.
SGSN(140)은 이동 단말기(110 ~ 114)의 위치 이동을 관리한다. 이를 위해, SGSN(140)는 이동 단말기(110 ~ 114)의 위치 정보를 저장하고 있는 방문자 위치 등록기(VLR:Visitor Location Register)를 구비한다.
GGSN(150)은 이동 단말기(110 ~ 114)가 요청한 피디피(PDP) 주소(Address)를 관리한다.
HLR(160)은 이동 단말기(110 ~ 114)의 가입자 정보에 관한 서비스 프로파일을 저장하고 있는 데이터베이스로서, 가입자의 전화 호를 비롯하여 이동 단말기(110 ~ 114)의 단말 식별 번호(Mobile Identification Number: MIN), 단말기 고유 번호(Electronic Serial Number: ESN) 및 서비스 종류에 대한 정보를 가지고 있다. HLR(160)은 이동 단말기(110 ~ 114)가 위치한 기지국(120 ~ 124)과 RNC(130, 132)의 정보를 포함하는 가입자 정보를 저장하는 기능을 수행한다.
한편, 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)이 관할하는 영역에 위치한 경우에, 활성 피디피(PDP) 콘텍스트(Activate PDP Context) 요청 메시지를 기지 국(120 ~ 124)과 RNC(130, 132)를 경유하여 SGSN(140)으로 전송한다. 이에, SGSN(140)은 이를 근거로 생성 피디피(PDP) 콘텍스트(Create PDP Context) 요청 메시지를 GGSN(150)으로 전송한다.
GGSN(150)은 인터넷으로부터 패킷 데이터를 수신하여 SGSN(140)과 RNC(130, 132) 및 기지국(120 ~ 124)을 경유해 이동 단말기(110~114)로 패킷 데이터를 제공한다.
SGSN(140)은, 이동 단말기(110~114)로부터 활성 피디피(PDP) 콘텍스트 요청 메시지를 수신하면, 무선 접속 베어러(RAB)의 할당 요청 메시지를 RNC(130)로 전송하고, RNC(130)가 이동 단말기(110~114)에게 무선 접속 베어러(RAB)를 할당한 이후, RNC(130)로부터 무선 접속 베어러(RAB)의 할당 응답 메시지를 수신한다.
RNC(130, 132)는, 기지국(120 ~ 124)으로 무선 링크 자원(RLR) 준비(Prepare) 메시지를 전송하고, 기지국(120 ~ 124)으로부터 무선 링크 자원(RLR)이 준비(Ready)되었음을 알리는 메시지를 수신한다.
이어, RNC(130, 132)는, 기지국(120 ~ 124)으로 무선 링크 자원(RLR)을 맡기는 메시지(Commit message)를 전송한 후, 기지국(120 ~ 124)을 경유해 이동 단말기(110 ~ 114)로 무선 접속 베어러(RAB)의 설정 메시지를 전송하여, 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 무선 접속 베어러(RAB)의 설정 완료(Setup Complete) 메시지를 수신한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템에서의 전송 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명이 적용된 TD-SCDMA 통신 시스템에서의 전송 프레임(Frame)은 3GPP WCDMA와 동일한 10 ms의 길이를 갖는다. 여러 개의 프레임을 묶어서 하나의 Super Frame을 구성하고, 각 프레임은 5 ms 길이를 갖는 두 개의 Sub-frame으로 구성된다. 특히, TD-SCDMA에서의 데이터 전송을 위한 기본적인 단위는 Sub-frame이 된다.
하나의 Sub-frame 내에는 하향링크 신호와 상향링크 신호가 공존하게 되는데, 전송되는 방향이 바뀌는 시점을 Switching Point라고 부르고 있다. TD-SCDMA에서는 도 2에서와 같이 하나의 Sub-frame 내에 항상 두 개의 Switching Point가 존재한다. 7 개의 타임슬롯(TS) 중에서 TS0는 항상 하향링크로 할당되며 TS1은 항상 상향링크로 할당된다. TS0와 TS1의 데이터 전송방향이 다르게 되므로 이 지점도 Switching Point가 된다. 나머지 타임슬롯들은 비대칭적인 트래픽을 지원하기 위하여 상/하향에 할당하는 길이를 자유롭게 조절할 수 있다.
도 2에서는 하향링크에 총 4 개의 타임슬롯을 할당하고 상향링크에 총 3 개의 타임슬롯을 할당하였다. TS3와 TS4 사이에서 링크의 방향이 전환되므로, 이 경계가 또 다른 Switching Point가 된다. 각 Sub-frame 내에는 7 개의 타임슬롯과 더불어 TDD 시스템의 동작을 지원하는 특수한 신호가 추가되는데, 이 정보는 TS0과 TS1 사이에서 정의되며, 각각 DwPTS(Downlink Pilot TS), UpPTS(Uplink Pilot TS), GP(Guard Period)이라고 부른다. DwPTS는 하향링크를 위한 Pilot 정보를 전송하는 신호로써, 하향링크 동기 및 최초 셀 탐색에 사용이 된다.
UpPTS는 총 160 chip으로 구성되며, 32 chip은 GP로, 나머지 128 chip은 SYNC로 사용된다. 이 SYNC 신호는 상향링크 최초 동기 및 random access 절차, 그리고 핸드오버 시 인접 셀에 대한 측정에도 사용이 된다. GP는 DwPTS와 UpPTS 신호 사이의 겹침을 막아주는 보호구간(guard period)으로 96 chip으로 구성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템에서 서브 프레임의 구조 및 시그널링 정보의 전송 타이밍을 나타낸 도면이다.
HSDPA는 TD-SCDMA 시스템에서 하향링크 전송속도를 최대 2.8 Mbps까지 향상시킬 수 있는 기술이다. HSDPA는 TD-SCDMA 기술을 기반으로 전송속도를 높일 수 있는 다음의 기술들을 채택하고 있다.
먼저 16-QAM 변조방식으로서, 기존의 QPSK와 비교하여 심볼(Symbol)당 전송 비트 수(4bits/symbol)를 2 배로 향상시킨 변조방식을 취한다.
또한, 하향링크 채널상태에 따라 변조기법과 채널 코딩율을 동적으로 적용하는 적응 변조/부호화(AMC:Adaptive Modulation & Coding) 방식의 기술을 취한다.
또한, 물리계층에서 발생한 오류를 신속하게 복구하기 위해 FEC(Forward Error Correction)와 ARQ(Automatic Repeat request)를 결합한 HARQ(Hybrid ARQ)를 이용한다.
또한, 단말기가 전송하는 하향링크의 품질정보를 바탕으로 하향링크 무선자원을 동적으로 자유롭게 할당하는 고속 패킷 스케줄링을 수행한다.
또한, 확산계수(Spreading Factor, 이하 SF)를 고정하는데, 데이터 속도와 무관하게 SF16으로 고정된 확산계수를 사용하여 시스템의 복잡도를 줄이게 된다.
한편, HSDPA TDD에서 사용자 데이터는 HS-DSCH(High-Speed Downlink Shared Channel)라는 전송채널(Transport Channel)을 통해 전송되고, 이 채널은 셀 내 모든 단말기들에 의해서 공유된다. HS-DSCH는 기지국의 물리계층에서 하나 또는 여러 개의 HS-PDSCH(High-Speed Physical Downlink Shared Channel)로 매핑 되는데, 기지국은 HS-PDSCH를 통해 데이터를 전송하기 이전에 관련 디코딩 정보를 HS-SCCH (High-Speed Shared Control Channel)로 미리 전송하여 단말기가 데이터의 수신을 준비하도록 한다. HS-SCCH는 사용자의 식별정보, TFRI(Transport formation Resource Indicator), HARQ 정보, 상향링크 동기화 정보, 전력제어 비트 등을 포함한다. 특히, TD-SCDMA에서는 상향링크 제어정보 전송을 위한 별도의 채널이 존재하게 되는데, 이 채널을 HS-SICH(High-Speed Shared Information Channel)라 부른다. HS-SICH는 상향링크에 대한 상위계층의 제어정보인 3개의 필드가 포함되어 있으며, 이들은 각각 CQI(Channel Quality Indicator), ACK/NAK 정보, 전력제어 정보 등이다.
또한, HSDPA TDD에서 기본적인 전송주기인 TTI는 TD-SCDMA의 Sub-frame과 동일하며 5ms의 길이를 갖는다. 특히, HSDPA TDD는 하향링크에 대하여 많은 자원을 할애하기 때문에, 하나 정도의 타임슬롯(Time Slot)을 상향링크로 할당하고 나머지 타임슬롯들은 하향링크에 할당한다. HSDPA를 위한 TD-SCDMA의 Sub-frame 구조를 도 3의 (a)에 보였다.
한편, 특정 단말기에게 HS-DSCH를 통해 데이터를 전송할 필요가 있다면, 기 지국은 데이터를 전송하기 이전에 HS-SCCH를 통해 관련 디코딩 정보를 전달한다. 이 정보에는 단말기에서 고속 데이터를 수신할 수 있는 여러 가지 정보가 포함되는데, 앞에서 언급한 TFRI, HARQ 정보 등이 포함된다. HS-SCCH와 HS-PDSCH를 수신한 단말기는 일정한 시간이 지난 후 ACK/NAK 정보 및 CQI 정보를 상향링크 HS-SICH를 통해 기지국으로 전송한다. 보통, HS-SCCH와 첫 HS-PDSCH가 전송되는 시점은 4 타임슬롯(Time Slot) 이상 차이가 나도록 설정한다. 또한, 마지막으로 전송한 HS-PDSCH와 HS-SICH의 전송 사이에도 17 타임슬롯 이상의 간격을 두게 된다. 이러한 과정을 도 3의 (b)에 나타내었다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HSDPA TDD의 스케줄링과 관련된 데이터 전송을 나타낸 도면이다.
HSDPA 시스템에서는 전송속도가 높은 공용자원을 할당받기 때문에 셀 내의 사용자들에게 적절하게 무선자원을 배분해 주어야 하는데, 이 때 사용되는 기능이 스케줄링이라고 할 수 있다. HSDPA 스케줄링 알고리즘은 무선채널에 대한 적응력을 높이기 위하여 기지국에서 수행되고 있다. 스케줄러의 적절한 동작을 지원하기 위하여 단말기는 하향링크의 품질 정보를 CQI 정보로 환산하여 기지국에게 보고하고, 기지국은 셀 내의 단말기로부터 수신한 모든 CQI 정보를 활용해 스케줄링에 활용한다.
도 4를 참조하면, 이동 단말기(110 ~ 114)는 하향링크 채널의 품질을 CQI 수치(0~30)로 환산하여 HS-SICH를 통해 기지국(120 ~ 124)으로 전송한다(S410).
기지국(120 ~ 124)은 다음 TTI에 데이터를 전송할 단말기를 선택하고, 사용할 코드의 수, 변조방식, 채널 코딩율 등을 결정하여 스케줄링을 수행한다(S420).
기지국(120 ~ 124)은 스케줄링을 결정한 후 HS-SCCH를 통해 관련 정보를 해당 이동 단말기(110 ~ 114)에게 전달한다(S430).
그리고, 기지국(120 ~ 124)은 HS-PDSCH를 통해 데이터를 해당 이동 단말기(110 ~ 114)에게 전송한다(S440).
해당 이동 단말기(110 ~ 114)는 HS-SCCH를 통해 자신이 수신할 데이터의 존재 유무를 확인하고 예컨대, 4 Time Slot 이상 잠시 기다렸다가 HS-PDSCH를 통해 데이터를 수신하고 디코딩 과정을 거친다(S450).
만약, 수신한 데이터의 복구에 성공하면 HS-SICH를 통해 ACK 정보를 전송하고, 그렇지 않으면 NAK 정보를 전송해 데이터의 전송 실패를 알린다(S460).
전술한 바와 같이 기지국(120 ~ 124)에서 수행하는 스케줄링 기능은 제한된 무선자원을 단말기들에게 효율적으로 분배해 주는 매우 중요한 역할을 수행한다. 효율적인 스케줄링 알고리즘을 구현하기 위해서는 다음의 사항들에 대한 고려가 필요하다.
먼저, 시스템의 Throughput을 향상시킬 수 있는 알고리즘이어야 한다. 또한, 효율성을 위해 무선자원의 공유를 통한 전송효율의 최적화 알고리즘이어야 한다. 또한, QoS 지원을 위해 다양한 발생 특성을 갖는 서비스의 고유한 QoS를 만족시킬 수 있는 알고리즘이어야 한다. 또한, 형평성을 위해 셀 내의 모든 가입자들 사이에서 적절한 자원분배를 보장할 수 있는 알고리즘이어야 한다. 또한, 구현 복잡도를 낮추기 위해 구현이 간단한 알고리즘이어야 한다. 그리고, 우선순위를 위해 서비스 또는 가입자 별 우선순위에 따른 차별화된 전송이 가능한 알고리즘이어야 한다.
위와 같은 대표적인 스케줄링 알고리즘으로는 Round-Robin, Max C/I, Proportional Fairness가 있다. 먼저, Round-Robin 알고리즘은 가장 간단하게 생각할 수 있는 방법으로 셀 내의 사용자들이 차례대로 자원을 할당받는다. 이 알고리즘은 사용자들 사이의 형평성 측면에서는 가장 우수한 방법이 될 수 있지만, 각 사용자의 채널상태를 고려하지 않기 때문에 채널 상태가 좋지 않은 사용자도 많은 자원을 할당받을 수 있어 셀의 Throughput이 저하될 수 있다. 시스템의 전송효율이 낮기 때문에 상용 시스템에는 적용하지 않는다.
다음으로, Max C/I 알고리즘은 셀 내의 전송 효율을 최우선 조건으로 하여 설계되었다. 기지국(120 ~ 124)은 가장 좋은 채널 상태를 가진 사용자에게 자원을 할당하게 되는데, 결과적으로 Throughput이 크게 향상될 수 있다. 이 알고리즘은 셀 Throughput 측면에서는 가장 우수한 방식이지만, 셀 경계에 있는 사용자는 채널상태가 좋지 않을 수 있으므로 서비스를 제대로 받을 수 없게 된다. 이러한 형평성 문제는 가입자의 통화품질 불만 등으로 이어질 수 있기 때문에 상용 시스템에서는 역시 적용하지 않는다.
마지막으로, Proportional Fairness (PF) 알고리즘은 Throughput과 형평성을 동시에 만족할 수 있는 방식이다. 하지만, Throughput과 형평성은 상호 Trade-off 관계에 있기 때문에 이 두 가지 조건을 동시에 향상시킨다기 보다는 적절히 결합시킨 방법이라고 할 수 있다. 즉, 채널상태가 좋으면 좋을수록 많은 자원을 할당해 주고, 데이터를 많이 수신한 단말기는 그만큼 할당 빈도수를 줄여주는 방식이다. Throughput과 형평성 측면에서 잘 조화된 방식이기 때문에 상용 시스템에 적용되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명이 적용된 기지국(120 ~ 124)은 수신부(510)와 송신부(520)를 포함한다.
수신부(510)는 HS-SICH 채널 수신기(502)와, 타임슬롯 수신기(504), CQI 추출기(512), 거리 추정기(514) 및 CQI 추정기(518)를 포함한다.
송신부(520)는 스케줄러(scheduler)(522)와 데이터 버퍼(524), 보조정보 송신기(526) 및 데이터 채널 송신기(528)를 포함한다.
HS-SICH 채널 수신기(502)는 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 CQI 수치(0~30)로 환산된 하향링크 채널의 품질 정보를 HS-SICH를 통해 수신한다.
타임슬롯 수신기(504)는 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 A-DCH(Associated Dedicated CHannel)를 통해 데이터에 관한 타임슬롯을 수신한다. 또한, 타임슬롯 수신기(504)는 이동 단말기(110 ~ 114)의 A-DPCH(Associated Dedicated Physical Channel)로 매핑되어, 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 A-DCH를 통해 보조 CQI 정보를 수신한다.
CQI 추출기(512)는 HS-SICH를 통해 수신된 전송 프레임에서 CQI 정보를 추출 한다. 또한, CQI 추출기(512)는 추출한 CQI 정보를 저장하는 기능도 수행한다.
거리 추정기(514)는 A-DPCH를 통해 수신된 타임슬롯 중 미드엠블 정보를 근거로 이동 단말기(110 ~ 114)와의 거리를 추정한다. 또한, 거리 추정기(514)는 추정한 각 단말기와의 거리 정보를 저장해 두는 기능도 수행한다. 그리고, 거리 추정기(514)는 단말기로부터 실제로 수신되는 CQI 정보를 바탕으로 CQI 정보와 거리 정보 간의 관계를 지속적으로 갱신한다.
CQI 추정기(518)는 CQI 정보와 거리 정보에 근거하여 CQI 정보를 추정한다.
스케줄러(522)는 관할 셀 내에 있는 이동 단말기(110 ~ 114)에게 전송할 데이터를 스케줄링 정보에 따라 스케줄링한다.
데이터 버퍼(524)는 스케줄링에 따라 전송할 데이터를 버퍼링한다.
보조정보 송신기(526)는 전송할 데이터 이외에 제어 정보나 품질 정보 등 부가 정보를 HS-SCCH를 통해 송출한다.
데이터 채널 송신기(528)는 이동 단말기(110 ~ 114)에게 전송할 데이터를 HS-PDSCH를 통해 송출한다.
여기서, HS-SICH 채널 수신기(502)와 타임슬롯 수신기(504), 보조정보 송신기(526) 및 데이터 채널 송신기(528)는 물리계층을 이룬다.
한편, 기지국(120 ~ 124)은 이동 단말기(110 ~ 114)에게 전송할 음성 신호 및 데이터를 일반적인 이동 통신망의 처리 방식대로 처리하는 데이터 처리부와, 음성 신호 및 데이터의 송수신과 이동 단말기(110 ~ 114)에 대한 무선 자원이 할당되도록 제어하는 제어부를 포함하는데 이에 대한 상세 설명은 일반적이므로 생략한 다.
스케줄러(522)는 특정한 순간에 서비스하는 단말기와 데이터 양을 선택하는 기능을 수행하는데, 효율적인 전송을 위하여 하향링크 자원과 단말기 상태에 대한 충분한 정보를 확보하고 있어야 한다.
도 5에 도시된 바와 같이 기지국(120 ~ 124)은 단말기에서 보내 온 CQI 정보와 각 단말기에게 전송할 데이터의 양을 기본적인 정보로 스케줄러(522)로 입력한다. 이때, CQI 정보가 충분하지 않은 경우에, 거리 추정기(514)를 통해 각 단말기가 상향링크로 전송하는 타임슬롯에 포함되어 있는 미드엠블을 통해 CQI 정보가 충분하지 않은 해당 단말기와의 거리를 계산하고, 이 계산된 거리를 기반으로 CQI 추정기(518)를 통해 해당 단말기의 CQI 정보를 추정한다.
따라서, 스케줄러(522)가 CQI 정보가 충분하지 않은 단말기에 대해, CQI 추정기(518)를 통해 추정된 CQI 정보에 근거하여 해당 단말기의 하향링크 자원을 할당함으로써, 기지국(120 ~ 124)은 CQI 정보가 충분하지 않은 단말기로 데이터를 효율적으로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명이 적용된 이동 단말기(110 ~ 114)는, 통신부(610), 전송프레임 생성부(620), 표시부(630), 저장부(640), 채널 설정부(650) 및 제어부(660)를 포함한다.
통신부(610)는 기지국(120 ~ 124)과 통신한다. 또한, 통신부(510)는 기지국(120 ~ 124)을 경유해 RNC(130, 132)와 통신할 수 있다.
전송프레임 생성부(620)는 하향링크에 대한 채널품질 정보(CQI)를 전송하기 위해, 두 서브 프레임의 타임슬롯에 각각 5 비트의 CQI 정보를 할당하여 전송 프레임을 생성한다.
표시부(630)는 예컨대, 단말기의 동작 상태를 표시한다.
저장부(640)는 수신된 패킷 데이터를 저장하거나, 단말기의 동작에 필요한 데이터를 저장하고 있다. 또한, 저장부(540)는 할당된 타임슬롯과 채널화 코드에 관한 정보를 저장하고 있다.
채널 설정부(650)는 부가 정보를 전송하기 위해 HS-SICH를 설정하거나, CQI 정보를 전송하기 위해 A-DPCH를 설정한다. 또한, 채널 설정부(650)는 기지국(120 ~ 124)로부터 데이터를 수신하기 위한 HS-PDSCH를 설정한다.
제어부(660)는 단말기의 동작을 제어하며, 부가 정보의 전송을 위해 HS-SICH나 A-DPCH가 설정되도록 제어하고, 설정된 채널을 통해 부가 정보나 데이터가 전송되도록 제어한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
TD-SCDMA 기반의 HSDPA에서 가장 필요한 기능은 이동 단말기(110 ~ 114)의 CQI 정보를 신속하게 기지국(120 ~ 124)에게 전송하는 것이다. 본 발명에서는 HSDPA 호가 설정될 때 이동 단말기(110 ~ 114)가 상향링크로 항상 함께 설정되는 HS-SICH를 통해 CQI 정보를 전송한다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 단말기(110 ~ 114)는 기지국(120 ~ 124)이 관할하는 영역에 위치한 경우, 자신의 단말기 정보를 기지국(120 ~ 124)으로 전송하기 위해, 채널 설정부(650)를 통해 HS-SICH와 A-DPCH를 설정한다. 그리고, 이동 단말기(110 ~ 114)는 전송프레임 생성부(620)를 통해 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 생성하여(S702) HS-SICH를 통해 기지국(120 ~ 124)으로 전송한다(S704).
이동 단말기(110 ~ 114)는 전송프레임 생성부(620)를 통해 도 8에 도시된 바와 같이 제1 서브 프레임에 5 비트의 CQI 정보를 포함시키고, 제2 서브 프레임에 5 비트의 CQI 정보를 포함시켜 전송 프레임을 생성한다. 이때, 전송프레임 생성부(620)는 제1 서브 프레임과 제2 서브 프레임에 각각 4 비트의 TFCI 정보를 할당한다. 여기서, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 CQI 전송을 위한 서브 프레임의 구성을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이 무선 전송 프레임은 10 ms의 전체 프레임에 대해 5 ms를 갖는 각각의 서브 프레임으로 나누고, 각 서브 프레임은 576 μｓ의 타임슬롯이 데이터 필드와 TFCI 필드 및 미드엠블(Midamble) 필드로 이루어진다. TFCI는 물리계층에서 다수의 채널들이 다중화될 때, 다중화되는 각 데이터의 구성정보(Transport Format) 조합을 지시하는데, 수신측에서 신속하게 데이터를 복구시키도록 도와준다.
따라서, 이동 단말기(110 ~ 114)는 제1 서브 프레임의 5 비트에 CQI 정보를 할당함과 동시에 제2 서브 프레임의 5 비트에 CQI 정보를 할당하여, 총 10 비트의 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 HS-SICH를 통해 기지국(120 ~ 124)으로 전송한다.
기지국(120 ~ 124)은 전술한 바와 같은 과정으로 HS-SICH를 통해 각각의 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 CQI 정보를 수신한다.
기지국(120 ~ 124)은 각 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 CQI 정보를 수신하면, CQI 정보를 전송한 단말기에 대해, 거리 추정기(514)를 통해 그 단말기와의 거리를 추정하여(S706), 추정한 거리 정보에 CQI 정보를 대응시켜 저장해 놓는다(S708).
즉, 기지국(120 ~ 124)은 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 HS-SICH 채널 수신기(502)를 통해 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 수신하고, 전송 프레임에서 CQI 추출기(512)를 통해 CQI 정보를 추출한다. 또한, 기지국(120 ~ 124)은 이동 단말기(110 ~ 114)로부터 타임슬롯 수신기(504)의 A-DCH를 통해 전송 프레임을 수신하고, 전송 프레임 중에서 미드엠블 필드를 이용하여 거리 추정기(514)를 통해 각 단말기와의 거리 정보를 추정한다. 그리고, CQI 정보에 거리 정보를 대응시켜 저장해 놓는 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, CQI 정보를 송신한 이동 단말기가 기지국의 셀 내에 있어 기지국과 단말기와의 거리가 가까운 경우에, 기지국이 해당 단말기로부터 수신한 CQI 값은 높을 것으로 예상할 수 있다. 그러나, CQI 정보를 송신한 이동 단말기가 기지국의 셀 경계에 위치해 있어 기지국과 단말기와의 거리가 먼 경우에, 기지국이 해당 단말기로부터 수신한 CQI 값은 낮을 것으로 예상할 수 있 다. 도 9는 기지국과 단말기와의 거리에 따른 CQI의 예상 값을 나타낸 도면이다.
이어, 기지국(120 ~ 124)은 CQI 추출기(512)를 통해 CQI 정보가 너무 오래 되었거나 없거나 충분하지 않는 단말기가 존재하는지를 확인한다(S710).
CQI 정보가 너무 오래 되었거나 없거나 충분하지 않는 단말기가 존재하는 경우에, 기지국(120 ~ 124)은 거리 추정기(514)에 저장되어 있는 해당 이동 단말기의 거리 정보를 확인하거나, 해당 이동 단말기와 유사한 정보를 갖는 다른 단말기의 거리 정보를 통해 해당 단말기의 거리 정보를 추정하고, CQI 추정기(518)를 통해 그 거리 정보에 따른 임시 CQI 정보를 추정한다(S712).
여기서, 추정한 임시 CQI 정보는 0 ~ 30 사이의 값을 가지며, CQI 추정이 정확하지 않을 수 있음을 반영하여 기지국(120 ~ 124)은 보다 안정적인 동작을 지원하기 위해 0 ~ 30 사이의 CQI 값 중 일부만을 사용한다. 즉, 기지국(120 ~ 124)은 CQI 추정기(518)에서 추정된 임시 CQI 값을 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30과 같이 5 단위로 설정할 수 있으며, 예컨대, 추정된 임시 CQI 값이 23이면 추정하는 값은 20으로 추정하여 사용할 수 있다.
이어, 기지국(120 ~ 124)은 추정한 임시 CQI 정보를 스케줄러(522)로 전달하여, 스케줄러(522)를 통해 CQI 정보가 없거나 충분하지 않는 단말기에 대한 무선 자원을 할당하고, 할당한 무선 자원 정보를 해당 단말기로 전송해 준다(S714).
따라서, 기지국(120 ~ 124)은 CQI 정보가 없거나 오래되거나 충분하지 않는 단말기와 추정된 임시 CQI 정보에 근거해 할당한 무선 자원을 통해 해당 단말기에게 지속적으로 데이터를 전송하고, 이후에 해당 단말기로부터 HS-SICH를 통해 실측 CQI 정보를 수신하여 좀 더 정밀한 무선 자원을 할당할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 기지국의 무선 자원 할당 방법을 처리하는 프로그램을 기록매체에 기록할 수 있다. 여기서, 프로그램은 (a) 각각의 이동 단말기로부터 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 수신하는 단계; (b) CQI 정보가 없거나 오래된 특정 단말기가 존재하는지를 확인하는 단계; (c) 특정 단말기의 존재 시에, 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계; (d) 특정 단말기와의 거리 정보를 근거로 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계; 및 (e) 임시 CQI 정보를 근거로 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 단계를 처리하는 프로그램이다.
여기서, (a) 단계는, 전송 프레임을 근거로 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하고, CQI 정보를 거리 정보에 대응시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, (a) 단계는, 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 근거로 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, (a) 단계는, 이동 단말기로부터 HS-SICH를 통해 전송 프레임을 수신하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
또한, (e) 단계 이후에, 특정 단말기로부터 실측 CQI 정보가 수신된 경우에, 임시 CQI 정보를 실측 CQI 정보로 갱신하고, 실측 CQI 정보를 근거로 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 프로그램이다.
그리고, (c) 단계는, 특정 단말기와 유사한 정보를 갖는 이동 단말기의 거리 정보에 근거해 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 프로그램이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, TD-SCDMA) 통신 시스템에서 고속 하향 패킷접속 서비스를 지원하기 위해, 기지국의 관할 영역에 위치한 이동 단말기로부터 하향링크 채널의 품질 정보를 수신하여 이를 근거로 무선 자원을 할당할 때, 하향링크 채널의 품질 정보가 보고되지 않은 이동 단말기에게 단말기의 위치에 따라 하향링크 채널의 상태를 추정하여 무선 자원을 할당하는, 단말기 위치에 따른 무선 자원 할당 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 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.
본 발명은 이동 단말기에 대해 하향링크의 채널품질 정보를 전송하는 이동통신 시스템에 적용할 수 있다. 또한, 채널품질 정보에 따라 각 이동 단말기에 대한 스케줄링을 결정해야 하는 이동통신 시스템에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법이 적용된 TD-SCDMA 통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템에서의 전송 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TD-SCDMA 통신 시스템에서 서브 프레임의 구조 및 시그널링 정보의 전송 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HSDPA TDD의 스케줄링과 관련된 데이터 전송을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 할당 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 CQI 전송을 위한 서브 프레임의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 기지국과 단말기와의 거리에 따른 CQI의 예상 값을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : TD-SCDMA 통신 시스템 110 ~ 114 : 이동 단말기
120 ~ 124 : 기지국 130, 132 : 기지국 제어기
140 : SGSN 150 : GGSN
HLR : 160 502 : HS-SICH 채널 수신기
504 : 타임슬롯 수신기 510 : 수신부
512 : CQI 추출기 514 : 거리 추정기
518 : CQI 추정기 520 : 송신부
610 : 통신부 620 : 전송프레임 생성부
630 : 표시부 640 : 저장부
650 : 채널 설정부 660 : 제어부

Claims (26)

  1. 기지국이 관할하는 영역에 위치하여 상기 기지국으로 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 전송하는 이동 단말기; 및
    상기 이동 단말기로부터 상기 CQI 정보를 수신하고, 상기 CQI 정보가 오래되거나 없는 특정 단말기와의 거리 정보에 근거해 상기 특정 단말기의 CQI 정보를 추정하며, 추정된 상기 특정 단말기의 CQI 정보에 근거해 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 기지국;
    을 포함하며,
    상기 기지국은,
    CQI 정보의 전체 값이 아닌 일부 CQI 정보 값만을 사용하여 상기 특정 단말기의 CQI 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기로부터 상기 전송 프레임을 HS-SICH를 통해 수신하고, 상기 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 이용하여 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 단말기는, 상기 전송 프레임에 대해 제1 서브 프레임 및 제2 서브 프레임에 각각 상기 CQI 정보를 할당한 상기 전송 프레임을 상기 기지국으로 전송 하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하여 상기 거리 정보에 상기 CQI 정보를 대응시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 단말기에서 상기 기지국으로 전송되는 전송 프레임은 상기 CQI 정보와 TFCI 정보 및 미드엠블 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 시스템.
  6. 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기로부터 전송 프레임을 수신하는 기지국으로서,
    상기 이동 단말기로부터 HS-SICH를 통해 상기 전송 프레임의 CQI 정보를 수신하는 채널 수신기;
    상기 이동 단말기로부터 미드엠블 정보가 포함된 상기 전송 프레임을 수신하는 타임슬롯 수신기;
    상기 전송 프레임으로부터 상기 CQI 정보를 추출하는 CQI 추출기;
    상기 미드엠블 정보를 이용하여 상기 이동 단말기와의 거리를 추정하는 거리 추정기;
    상기 CQI 정보에 따라 상기 이동 단말기에 대한 스케줄링을 결정하는 스케줄러;
    상기 스케줄러의 스케줄링에 따라 보조 정보를 HS-SCCH를 통해 상기 이동 단말기에게 송출하는 보조정보 송신기;
    상기 스케줄러의 스케줄링에 따라 데이터를 HS-PDSCH를 통해 상기 이동 단말기에게 송출하는 데이터 채널 송신기; 및
    상기 이동 단말기와의 거리를 근거로 상기 이동 단말기의 CQI 정보를 추정하는 CQI 추정기;
    를 포함하며,
    상기 CQI 추정기는,
    CQI 정보의 전체 값이 아닌 일부 CQI 정보 값만을 사용하여 상기 이동 단말기의 CQI 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 상기 CQI 추정기로부터 추정된 상기 CQI 정보 또는 상기 CQI 추출기로부터의 상기 CQI 정보를 입력받고, 상기 이동 단말기에게 전송할 데이터 양에 따라 상기 이동 단말기의 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 거리 추정기는 추정한 상기 단말기와의 거리 정보를 저장해 두는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 거리 추정기는 상기 이동 단말기로부터 실제로 수신되는 CQI 정보를 바탕으로 상기 CQI 정보와 상기 거리 정보 간의 관계를 지속적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에게 무선 자원을 할당하는 기지국을 포함하는 시스템의 무선 자원 할당 방법으로서,
    (a) 상기 이동 단말기가 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 상기 기지국으로 전송하는 단계;
    (b) 상기 기지국이 상기 전송 프레임을 근거로 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계;
    (c) 상기 기지국이 상기 CQI 정보를 상기 거리 정보에 대응시켜 저장하는 단계;
    (d) 상기 CQI 정보가 없거나 오래된 특정 단말기가 존재하는지를 확인하는 단계;
    (e) 상기 특정 단말기의 존재 시에, 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계;
    (f) 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계; 및
    (g) 추정된 상기 임시 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계는,
    CQI 정보의 전체 값이 아닌 일부 CQI 정보 값만을 사용하여 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 무선 자원 할당 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 이동 단말기가 상기 전송 프레임을 HS-SICH를 통해 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 이용하여 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 (g) 단계 이후에, 상기 특정 단말기로부터 실측 CQI 정보가 수신된 경우에, 상기 임시 CQI 정보를 상기 실측 CQI 정보로 갱신하고, 상기 실측 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 무선 자원 할당 방법.
  20. 자신이 관할하는 영역에 위치한 이동 단말기에게 무선 자원을 할당하는 기지국의 무선 자원 할당 방법으로서,
    (a) 각각의 상기 이동 단말기로부터 CQI 정보가 포함된 전송 프레임을 수신하는 단계;
    (b) 상기 CQI 정보가 없거나 오래된 특정 단말기가 존재하는지를 확인하는 단계;
    (c) 상기 특정 단말기의 존재 시에, 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 단계;
    (d) 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계; 및
    (e) 상기 임시 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 단계는,
    CQI 정보의 전체 값이 아닌 일부 CQI 정보 값만을 사용하여 상기 특정 단말기의 임시 CQI 정보를 추정하는 기지국의 무선 자원 할당 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 전송 프레임을 근거로 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하고, 상기 CQI 정보를 상기 거리 정보에 대응시켜 저장하는 것을 특징으로 하는 기지국의 무선 자원 할당 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전송 프레임 중 미드엠블 정보를 근거로 상기 이동 단말기와의 거리 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 기지국의 무선 자원 할당 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 이동 단말기로부터 HS-SICH를 통해 상기 전송 프레임 을 수신하는 것을 특징으로 하는 기지국의 무선 자원 할당 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후에, 상기 특정 단말기로부터 실측 CQI 정보가 수신된 경우에, 상기 임시 CQI 정보를 상기 실측 CQI 정보로 갱신하고, 상기 실측 CQI 정보를 근거로 상기 특정 단말기의 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국의 무선 자원 할당 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 특정 단말기와 유사한 정보를 갖는 상기 이동 단말기의 거리 정보에 근거해 상기 특정 단말기와의 거리 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 기지국의 무선 자원 할당 방법.
  26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 따른 기지국의 무선 자원 할당 방법을 프로그램으로 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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