KR101476190B1 - 무선 통신 시스템에서의 데이터 통신 수행 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 데이터 통신 수행 방법은 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 데이터 통신을 수행하는 방법에 있어서, 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중에서 제 1 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하거나 상기 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하고, 데이터 전송 또는 수신을 위한 채널자원을 변경할 것을 지시하는 채널자원 변경 지시자를 상기 기지국으로부터 수신하고 상기 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중 제 2 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하거나 상기 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신한다. 이를 통해 무선 통신 시스템에서의 채널자원의 효율성을 높일수 있다.

VoIP, talkspurt, silece period, 스케쥴링, AMR

Description

무선 통신 시스템에서의 데이터 통신 수행 방법{Methods of performing data communication in wireless communication system}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 무선 통신 시스템에서의 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.

도 1은 3세대 이동 통신 시스템인 UMTS(Univeral Mobile Telecommunication System)의 무선 구간에서 데이터 전송을 담당하는 무선 접속 프로토콜(protocol)의 구조를 도시한 도면이다. 개방형 시스템간 상호접속(Open System Interconnection; OSI) 참조 모델의 제 2 계층(Layer 2; L2)에 해당하는 데이터 링크 계층은 MAC(Medium Access Control) 계층, RLC(Radio Link Control) 계층, PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층 및 BMC(Broadcast/Multicast Control) 계층으로 구성된다. 물리 계층은 제 1 계층(Layer 1; L1)에 해당한다. 프로토콜 계층 간의 정보 교환은 SAP(Service Access Point)이라는 가상적인 접속점을 통해 이루어지고, 도 1에서 타원으로 표시되어 있는 부분이 이에 해당한다. 각 계층 간에 전달되는 데이터의 단위는 계층에 따라 서로 다른 이름으로 불리며, 이를 서비스 데이터 단위(Service Data Unit; 이하 SDU)라 하고, 프로토콜이 데이터를 전송 하기 위해 사용하는 기본 단위를 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit; 이하 PDU)라 한다. 이하 본 발명에서의 무선 접속 프로토콜 구조에서의 계층 상호간에서 이동하는 데이터는 상술한 SDU 또는 PDU 같은 소정 단위의 데이터 블록을 의미한다.

MAC 계층은 논리 채널과 전송 채널 사이의 매핑을 담당하는 계층으로, RLC 계층에서 전달된 데이터를 전송하기 위하여 적절한 전송 채널을 선택하고, 필요한 제어 정보를 MAC PDU의 헤더에 추가한다. MAC 계층이 수행하는 특별한 기능으로 무선 자원 관리(Radio Resource Management) 기능과 측정 기능이 있다. 무선 자원 관리 기능은 MAC 계층 자체적으로 수행되기 보다는 상위 계층인 무선 자원 제어계층인 RRC(Radio Resource Control) 계층에서 전송된 다양한 MAC 파라미터들을 기반으로 MAC 계층의 동작을 설정하여 데이터의 전송을 제어하는 기능을 한다. 논리 채널과 전송 채널 사이의 매핑 관계를 변경하거나, 스케쥴링 기능에 의해 데이터를 다중화하여 전송하는 기능 등이 이에 해당한다. 측정 기능은 단말의 트래픽 양을 측정하여 상위 계층으로 보고하는 기능이다. 상위 계층에서는 단말의 MAC 계층에서 측정한 정보를 바탕으로 MAC 계층의 설정을 변경할 수 있으며, 이를 통해 무선자원을 효율적으로 관리할 수 있다.

RLC 계층은 MAC 계층의 상위에 위치하여 데이터의 신뢰성 있는 전송을 지원한다. 그리고, 무선 구간에 맞는 적절한 크기의 데이터를 구성하기 위하여 상위 계층으로부터 전달된 RLC SDU(Service Date Unit)들을 분할(Segmentation)하고 연결(Concatenation)한다. 수신측 RLC 계층에서는 수신한 RLC PDU들로부터 원래의 RLC SDU를 복구하기 위해 데이터의 재결합 기능을 지원한다. 각 RLC 엔티티(entity)는 RLC SDU의 처리 및 전송 방식에 따라 투명 모드(Transparent Mode; 이하 TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode; 이하 UM), 확인 모드(Acknowledged Mode; 이하 AM)로 동작할 수 있다. RLC 엔티티가 TM으로 동작하는 경우에는 상위로부터 내려온 RLC SDU에 어떠한 헤더 정보도 추가하지 않고 MAC 계층으로 전달된다. UM으로 동작하면, RLC SDU를 분할/연결하여 RLC PDU들을 구성할 수 있고, 각 RLC PDU에는 일련 번호를 포함한 헤더 정보가 첨부된다. 그러나 UM에서는 데이터의 재전송을 지원하지 않는다. AM으로 동작하면 RLC SDU의 분할/연결 기능을 사용하여 RLC PDU를 구성하고, 패킷의 전송 실패시 재전송이 가능하다. AM의 재전송 기능을 위해 송신 윈도우, 수신 윈도우, 타이머, 카운터 등 다양한 파라미터들과 변수들이 사용된다.

PDCP 계층은 패킷 교환 영역에서만 사용되며, 무선 채널에서 패킷 데이터의 전송 효율을 높일 수 있도록 IP 패킷의 헤더를 압축하여 전송할 수 있다. 이와 더불어 SRNC(Serving RNC) 재배치(Relocation) 시 데이터의 손실을 막기 위한 일련번호(Sequence Number)를 관리한다.

BMC 계층은 핵심망으로부터 전달된 셀 방송 메시지를 공용채널을 통해서 여러 사용자에게 방송한다.

제 1 계층인 물리 계층은 물리 채널(Physical Channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control) 계층과는 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고, 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신측과 수신측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.

제 3 계층의 가장 하부에 위치한 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC라 약칭함) 계층은 제어 평면에서만 정의되며, 무선베어러(Radio Bearer; RB라 약칭함)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. 이때, RB는 단말과 기지국을 포함하는 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제 2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 제어 평면(Control Plane)이란 도 1의 무선 접속 프로토콜의 수직 구조에서 제어 정보를 전달하는 계층 구조를 의미하고 사용자 평면(User Plane)은 데이터 정보 전송 같은 사용자 정보를 전달하는 계층 구조를 의미한다. 다음으로 도 1의 무선 접속 프로토콜을 이용한 음성 통화 서비스의 이용에 관해 설명한다.

음성 통화에서 AMR(Adaptive Multi-Rate)과 같은 음성 코덱(Codec)을 통하여 생성된 음성 데이터는 특별한 특성을 지닌다. 즉, 음성 데이터는 음성 구간(talk spurt)와 묵음 구간(silent period)의 두 가지 구간으로 구분된다. 음성 구간은 사람이 실제로 말을 하는 동안 생성되는 음성 데이터 구간을 의미하고, 묵음 구간은 사람이 말을 하지 않는 동안 생성되는 음성 데이터 구간이다. 예를 들어, 음성 구간에서 음성 데이터를 포함하는 음성 패킷인 음성 데이터 블록은 특정주기(일례로 매 20ms)마다 생성되고, 묵음 구간에서 음성 데이터를 포함하는 묵음 패킷인 묵음 데이터 블록도 상기 특정주기와 같거나 다른 특정주기(일례로 매 160ms)마다 생성된다. 이러한 음성 서비스를 이용하기 위해서는 상향링크 및 하향링크를 위한 무선 자원이 할당되어야 한다. 이러한 무선 자원 할당은 기지국은 스스로 필요한 하향링크 자원을 파악하여 이를 이용하여 하향링크로 데이터를 전송하나 단말의 경우는 상기 기지국으로부터 상향링크 및 하향링크를 위한 무선자원을 할당받아 이를 통해 데이터 송수신을 수행한다. 이러한 무선 자원 할당 정보(해당 주파수의 위치, 시간 단위 등)를 스케쥴링(scheduling) 정보라고도 하고 무선자원을 할당하는 방식을 스케쥴링 방식이라고도 한다.

스케쥴링 방식의 일종인 지속 스케쥴링 방식을 음성 통화에 사용할 경우, 기지국은 음성 구간에 맞추어 무선 자원을 설정한다. 즉, 기지국은 제1특정주기(이하 그 일례로 매 20ms)마다 음성 데이터 블록이 생성된다는 특성을 이용하여, 호 설정 단계에서 단말에게 20ms 간격으로 상향링크 또는 하향링크 데이터를 송수신하기 위한 무선 자원을 미리 설정한다. 단말은 20ms 간격마다 미리 설정된 무선 자원을 이용하여 하향링크 데이터를 수신하거나 상향링크 데이터를 전송한다. 이 경우, 단말이 음성구간에서 묵음구간으로 상태를 변경할 경우, 묵음 데이터 블록이 제2특정주기(이하 그 일례로 160ms)마다 생성되므로, 20ms 간격으로 할당된 무선자원 중 상당수가 낭비되는 문제점이 발생한다.

마찬가지로, 기지국이 지속 스케쥴링 방식에 따라 묵음 구간에 맞추어 단말에게 무선자원을 160ms 간격으로 사용하도록 무선 자원을 미리 할당하였다면, 단말이 묵음 구간에서 음성 구간으로 전환한 경우, 단말이 전송할 음성 정보는 많으나 할당 받은 리소스가 적어서 음성 정보 전송의 지연이 발생하는 문제점이 발생한다.

상기 검토한 바와 같은 VoIP와 같은 일정한 크기와 주기성을 갖는 데이터 블록의 실시간 스트리밍(streaming) 서비스를 위한 효율적인 무선 자원 할당 방식이 필요하다.

본 발명의 목적은 위와 같은 종래 기술 상의 필요를 충족하기 위해 제안된 것으로서 이동 통신 시스템에서의 데이터 통신 수행 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나 이상의 자원 할당 정보를 이용한 이동 통신시스템에서의 채널자원 할당 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양상은 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 데이터 통신을 수행하는 방법에 대해 개시한다. 이를 위해, 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중에서 제 1 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하거나 상기 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신하고, 데이터 전송 또는 수신을 위한 채널자원을 변경할 것을 지시하는 채널자원 변경 지시자를 상기 기지국으로부터 수신하고, 상기 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중 제 2 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하거나 상기 기지국으로부터 하향링크 데이터를 수신한다.

본 발명의 다른 양상은 무선 통신 시스템에서 기지국이 단말과 데이터 통신을 수행하는 방법에 대해 개시한다. 이를 위해, 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중 에서 제 1 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 단말로 하향링크 데이터를 전송하거나 상기 단말로부터 상향링크 데이터를 수신하고, 데이터 전송 또는 수신을 위한 채널자원의 변경 필요 여부를 판단하고, 상기 데이터 전송 또는 수신을 위한 상기 채널자원의 변경이 필요한 경우, 상기 데이터 전송 또는 수신을 위한 상기 채널자원을 변경할 것을 지시하는 채널자원 변경 지시자를 상기 단말로 전송한다.

본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 채널자원 변경지시자를 이용한 데이터 통신 수행 방법을 통해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째로 단말에 대한 무선 자원 할당 정보의 전달을 더욱 신속하고 다양하게 하여 이동 통신 시스템의 효율을 높일 수 있다.

둘째로 무선 통신 시스템의 상황에 맞추어 단말에 대한 최적의 채널자원의 할당을 할 수 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 상기 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시 형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 LTE(Long Term Evolution)라 불리기도 하는 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)에 적용된 예들로서 IEEE 802.16m, 와이브로(Wibro) 시 스템과 같은 유사한 다른 이동 통신 시스템에도 적용될 수 있음은 명백하다.

E-UMTS 시스템은 기존 WCDMA UMTS 시스템에서 진화한 시스템으로 현재 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 기초적인 표준화 작업을 진행하고 있다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7, Release 8 및 Release 9를 참조할 수 있다.

이하의 기술은 다중 안테나를 사용하는 방식을 포함하여 다양한 통신 시스템에 사용될 수 있다.

통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. 이 기술은 하향링크(downlink) 또는 상향링크(uplink)에 사용될 수 있다. 하향링크는 기지국에서 단말로의 통신을 의미하며, 상향링크는 단말에서 기지국으로의 통신을 의미한다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점으로 물리 전송단 뿐만이 아니라 상위계층까지 포함하는 통신 시스템에서 단말을 제외한 네트워크를 포함한다. 그러므로 본 발명에서는 네트워크와 기지국은 단말과 대칭되는 부분으로 동일한 의미를 가진다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있다. 본 발명은 단일 반송파 또는 다중 반송파 통신 시스템에 사용될 수 있다. 다중 반송파 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이나 다른 다중 반송파 변조 기법을 활용할 수 있다.

전술한 바와 같이 이동 통신 시스템에서 음성 서비스 및 데이터 서비스를 위해서는 단말과 기지국은 상향링크 송수신 및 하향링크 송수신을 위한 스케쥴링 정 보를 공유하여야 한다. 상기 스케쥴링 정보에는 단말 식별자 또는 단말들의 그룹 식별자(UE Id 또는 Group Id), 상향링크 및 하향링크 데이터의 전송을 위해 할당된 무선자원의 위치(Resource assignment) 및 구간(Duration of assignment) 정보, 변조 방식, 페이로드(payload) 크기, MIMO(Multi Input Multi output) 관련 정보 등과 같은 전송 파라미터(transmission parameters), HARQ 프로세스 정보, 리던던시 버젼(Redundancy Version) 및 새로운 데이터인지에 대한 식별 정보(New Data Indicator) 등이 포함될 수 있다. 단말은 기지국으로부터 하향링크 스케쥴링 정보를 수신하여 그에 따라 하향링크 데이터를 수신하고, 또한 기지국으로부터 상향링크 스케쥴링 정보를 수신하여 그에 따라 상향링크 데이터를 전송한다.

상기 과정에서 PDCCH(Physical downlink contorl channel)와 같은 물리 하향링크 제어 채널을 통해서 전송되는 하향링크 스케쥴링 정보가 어떤 단말을 위한 것인지를 알려주기 위해, RNTI(Radio Network Temporary Identifier)와 같은 단말 식별자(또는 그룹 식별자)가 전송된다. RNTI에는 전용(Dedicated) RNTI와 공용(Common) RNTI로 구분할 수 있다. 전용 RNTI는 기지국에 정보가 등록되어 있는 단말로의 데이터 송수신에 사용된다. 공용 RNTI는 기지국에 정보가 등록되지 않아서 전용 RNTI를 할당받지 못한 단말들과의 통신을 수행하는 경우, 또는 시스템 정보와 같이 복수의 단말들이 공통적으로 사용하는 정보의 송수신에 사용된다. 예를 들어, RACH(Random Access Channel)를 통한 랜덤 억세스 과정에서 사용되는 RA-RNTI 또는 T-C-RNTI는 공용 RNTI의 예들이다. 상기 단말 식별자 또는 그룹 식별자는 PDCCH를 통해 전송되는 하향링크 스케쥴링 정보에 CRC(Cyclic Redundancy Code) 와 같은 에러 검출 코드로 마스킹되는 형태로 전송될 수 있다.

특정 셀에 있는 단말들은 자신이 가지고 있는 RNTI 정보를 이용하여 제1계층(L1)/ 제2계층(L2) 제어채널을 통해 PDCCH를 모니터링 하고, 자신의 RNTI로 CRC 디코딩에 성공하면 해당 PDCCH를 통해 하향링크 스케쥴링 정보를 수신한다. 상기 단말은 수신된 하향링크 스케쥴링 정보에 의해 지시되는 PDSCH(Physical downlink shared channel)와 같은 물리 하향링크 공유 채널을 통해 자신에게 전송되는 하향링크 데이터를 수신한다. 이하 단말과 기지국간의 스케쥴링 방식에 대해 기재한다.

스케쥴링 방식은 동적(dynamic) 스케쥴링 방식, 지속(persistent scheduling) 스케쥴링 방식 및 준지속(Semi-persistent) 스케쥴링 방식으로 구분할 수 있다. 상기 동적 스케쥴링 방식은 특정 단말을 위해 상향링크 또는 하향링크 자원을 할당할 필요가 있을 때마다 DPCCH(Dedicated physical contorl channel)와 같은 전용 물리 제어 채널을 통해 상기 단말로 스케쥴링 정보를 전송하는 방식이다. 상기 지속 스케쥴링 방식은 기지국에서, 예를 들어, 무선 베어러(radio bearer;RB)를 설정할 때와 같은 호 설정 초기에, 하향 또는 상향 스케쥴링 정보를 단말에 정적(static)으로 할당하는 방식을 말한다. 이 방식은 필요한 만큼의 자원을 할당 받는 장점은 있으나 단말과 기지국간의 시그날링 부하로 인한 속도 및 용량 저하를 유발한다.

지속 스케쥴링 방식의 경우 단말은 데이터를 송신 또는 수신할 때마다 하향링크 스케줄링 정보 또는 상향링크 스케줄링 정보를 기지국으로부터 할당받지 않고, 상기 기지국으로 미리 할당된 스케쥴링 정보를 이용한다. 예를 들면, 기지국은 무선 베어러 설정 과정에서 RRC 메시지를 통하여 'A'라는 무선자원(일례로 주파수의 위치)을 통해, 'B'라는 전송 형식(일례로 전송 블록 크기,변조 및 코딩방식 정보)으로 'C'라는 주기에 따라 하향링크 데이터를 수신하라고 특정 단말에 미리 설정했다면, 상기 단말은 'A','B' 및 'C' 정보를 이용하여 기지국으로부터 전송되는 기지국으로부터 전송되는 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 단말이 기지국으로 데이터를 전송할 경우에도 미리 할당 받은 상항링크 스케쥴링 정보에 따라 미리 정해진 무선 자원을 이용하여 상향링크 데이터를 전송할 수 있다. 상기 지속 스케쥴링 방식은 트래픽의 특성이 규칙적인 서비스에 최적화된 스케쥴링 방식이다.

준지속 스케쥴링 방식은 단말이 네트워크와 통신을 수행할 때, 패킷 크기와 주기를 미리 판단하여, 무선 자원을 영구적으로 할당하는 것이다. 이에 따라, 단말은 이러한 무선 자원의 설정에 따라서 단말이 생성된 데이터의 전송을 위해 필요한 무선자원을 기지국에 요청하는 단계와 상기 기지국이 상기 단말로부터의 무선자원 요청에 따라 제어신호를 통해 무선 자원을 할당하는 단계를 거치지 않고서 바로 미리 할당되어 생성된 무선 자원을 통해 기지국으로 데이터를 전송하게 된다. 즉 패킷 생성의 변화가 없는 경우, 패킷 생성을 미리 예측하여 채널자원을 할당해 주므로 일정한 크기와 주기성을 갖는 패킷 전송을 위한 효과적인 채널자원 할당 방식이다.

본 발명의 일 실시예에서는 준지속 스케쥴링 방식에서의 하나 이상의 자원설 정 정보를 이용한 단말에서의 상향링크 및 하향링크 데이터 송수신을 위해 데이터 통신 수행 방법을 제안한다. 기지국은 준지속 스케쥴링 방식으로 단말에게 상향링크 및 하향링크 자원을 할당함에 있어 두 개 이상의 채널자원 할당 정보를 포함하는 제어정보를 단말에게 전송한다. 상향링크 및 하향링크를 위한 상기 두 개 이상의 채널자원 할당 정보는 기지국이 호의 설정시에 RB 설정과정을 통해 단말에게 알려줄 수 있다. 이때 기지국은 단말에게 최초 호 설정시에 사용해야 할 상향링크 및 하향링크를 위한 채널자원 할당 정보를 알려줄 수 있다. 또는 호의 도중에라도 특정 단말에게의 전용 채널을 이용하여 변경된 두 개 이상의 채널자원 할당 정보를 해당 단말에게 알려 줄 수 있다. 이는 핸드오버와 같은 절차로 인해 호의 재설정의 필요가 있을 경우에 새로운 셀의 기지국으로부터 채널자원 할당 정보를 수신하는 경우 새로운 셀의 기지국으로부터 새로운 두 개 이상의 채널자원 할당 정보를 새로운 셀에 새로 진입한 해당 단말에게 알려주는 경우가 해당된다.

호의 도중에 단말이 현재 사용하고 있는 상향링크의 채널자원 할당 정보를 변경해야 할 필요가 생길 수 있다. 일례로 음성 통화 서비스시의 경우 통화 구간에서 묵음 구간으로의 전환의 경우가 이에 해당한다. 이런 경우 단말이 기지국에게 채널자운 할당의 변경의 필요성을 알리는 제어정보를 전송할 수도 있고 또는 기지국이 단말로부터의 상향링크 데이터 전송량의 변화량 등을 측정하여 상향링크 전송의 채널자원 할당 변경의 필요성을 인식하고 단말에게 채널자원 변경을 알리기 위해 채널자원 변경 지시자(Channel resource modification indicator; CRMI)를 전송한다.

단말은 기지국으로부터 RB 설정 과정 등을 통해 획득한 이용 가능한 두 개 이상의 채널자원 설정 정보 중 상기 기지국이 전송한 채널자원 변경지시자가 지시하는 채널자원 설정 정보를 이용하여 상향링크 데이터 전송을 위한 채널자원 할당을 변경하거나 스스로 상향링크 데이터 전송을 위한 채널자원 할당의 변경 필요성을 인식하여 RB 설정 과정 등을 통해 미리 수신한 두 개 이상의 채널자원 설정 정보 중 적절한 하나를 선택하여 채널자원 할당을 변경할 수 있다. 또는 단말은 기지국이 전송하는 하향링크 데이터 수신을 위한 채널 자원의 변경을 지시하는 채널자원 변경지시자를 수신하여 기지국으로부터의 하향링크 데이터 수신을 위한 채널자원의 할당을 변경할 수 있다.

상기 채널자원 변경 지시자는 기지국과 단말이 공유하고 있는 두 개 이상의 채널자원 할당에 관한 정보 중 특정 상향링크 또는 하향링크 중 적어도 하나에서 사용할 채널자원 할당으로의 변경을 지시한다. 이는 두 개 이상의 채널자원 할당 정보는 특정 순서대로 배열해서 그 순서대로 일련번호를 붙여서 그 일련번호를 채널자원 변경 지시자에 부여하여 단말에게 전송하는 방식으로 사용할 수 있다. 채널자원 변경 지시자는 물리계층에서의 제어 채널을 이용하여 기지국으로부터 단말에게 전송될 수 있다. 또는 채널자원 변경지시자는 MAC 제어 요소(MAC control element)같은 MAC PDU내의 제어 정보를 통해 기지국으로부터 단말에게 전송될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는 준지속 스케쥴링 방식에서의 하나 이상의 채널자원 설정 정보를 이용한 기지국에서의 하향링크 및 상향링크 데이터 송수신 방법 을 제안한다. 기지국은 단말과의 통신을 위한 채널자원 할당을 스스로 할 수 있으므로 필요한 만큼의 상향링크 및 하향링크의 채널자원 할당을 할 수 있고 단말과의 RB 설정 과정 등을 통해 기지국이 단말과 상향링크 또는 하향링크 전송을 할 때 쓰이는 두 개 이상의 채널자원 할당 정보를 서로 공유할 수 있다.

기지국은 우선 단말에게 두 개 이상의 채널자원 할당 정보를 단말에게 전송을 한다. 상기 하나 이상의 채널자원 할당 정보는 호의 설정 과정에서 RB 설정을 통해 단말에게 전송될 수 있다. 이때 단말에게 최초 하향링크 전송 및 최초 상향링크 전송을 위한 채널자원 할당 정보를 같이 전송하거나 소정의 시간의 경과 후에 전송할 수 있다. 기지국은 이를 이용하여 단말에게 하향링크 데이터 전송을 하거나 단말로부터 상향링크 데이터 수신을 할 수 있다.

이렇게 최초 채널자원 할당 정보를 이용하여 기지국과 단말 간에 하향링크 및 상향링크 통신이 이루어 지다가 상향링크 또는 하향링크 전송 중 적어도 하나의 전송에 필요한 채널자원의 변경이 필요할 수 있다. 그러므로 기지국은 이와 같이 상향링크 또는 하향링크의 전송을 위한 채널자원 변경의 필요성을 판단한다. 채널자원 변경의 필요성은 기지국이 핵심망으로부터 전달된 하향링크 데이터의 크기 변화 등을 분석해서 하향링크 전송에 필요한 채널자원 할당에 변화가 필요함을 인식할 수 있다. 또는 기지국은 단말로부터 상향링크 전송에 필요한 채널자원의 변경이 필요함을 알리는 제어정보를 수신하여 상향링크 채널자원의 변경 필요성을 인식하거나 기지국 스스로 단말로부터의 상향링크 데이터 전송량의 변화를 인식하여 상향링크 채널 자원의 변경의 필요성을 인식할 수 있다.

그 필요한 채널자원 할당으로의 변경을 하기 위해 기지국은 상기 두 개 이상의 채널자원 할당 정보 중에서 상향링크 또는 하향링크 전송에 필요한 채널자원으로의 할당을 지시하는 채널자원 변경 지시자를 단말에게 전송을 하고 기지국은 이채널자원 변경 지시자가 지시하는 채널자원 할당 정보를 이용하여 하향링크 데이터 전송 또는 상향링크 데이터 수신을 하게 된다. 즉, 이후 기지국은 단말에게 채널자원 변경 지시자가 지시하는 채널자원 할당 정보에 해당하는 채널자원으로 단말에게 하향링크 전송을 하고 단말은 이를 수신하게 된다. 또는 기지국은 채널자원 변경 지시자가 지시하는 상향링크 채널자원 할당 정보에 해당하는 채널자원으로 단말로부터 상향링크 데이터를 수신하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 VoIP에서의 하나 이상의 채널자원 설정 정보를 이용한 데이터 통신 수행 방법을 제안한다.

VoIP(Voice over IP)란 IP(Internet Protocol)를 통해 음성 데이터를 전송하는 서비스로서, 종래 CS(Circuit Switched) 영역에서 제공하던 음성 데이터를 PS (Packet Switched) 영역에서 제공하는 방법이다. CS 기반의 음성 서비스에 대비해서 VoIP의 장점은, CS 기반 음성 서비스에서는 종단 대 종단(end-to-end)으로 연결(connection)을 유지하며 데이터를 전송하는데 반해 VoIP는 연결을 유지하지 않은 채로(connection-less) 데이터를 전송하기 때문에, 망 자원을 매우 효율적으로 사용할 수 있다는 점이다. 통신이 발전함에 따라 사용자 데이터도 매우 빠르게 증가하고 있으며, 따라서 망 자원의 효율적 이용을 위해 기존의 CS 기반 서비스들이 상당 부분 PS 기반 서비스로 대체되고 있다. VoIP 역시 이러한 맥락에서 개발되 었다.

VoIP는 망 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있으나, 종래의 CS 기반 음성 서비스에 비해 통화품질(Quality of Service;QoS )이 떨어지는 단점이 있다. QoS에 영향을 미치는 요인 중에는 여러 가지가 있지만, 대표적으로 지연, 지연 변동(jitter), FER(Frame Error Rate) 등을 들 수 있다. VoIP 개발 초기에는 CS 기반 음성 서비스에 비해 이러한 QoS가 매우 떨어졌지만, 많은 연구가 진행되면서 현재는 유선 구간의 VoIP는 CS 기반 음성 서비스와 거의 대등한 QoS를 보장하고 있다. 구체적으로는 PS 기반 음성 서비스를 매우 효과적으로 제공할 수 있는 RTP (Real-time Transport Protocol)가 개발되었으며, 또한 RTP 패킷의 전송에 대한 피드백 역할을 하는 RTCP (RTP Control Protocol)가 개발되었다. RTP는 매 패킷마다 시간 정보(time stamp)를 싣고 있어 지연 변동 문제를 해결할 수 있으며, RTCP는 RTP 패킷의 손실을 보고함으로써 RTP 소스(source)가 레이트 제어(rate control)을 할 수 있도록 하여 FER을 줄일 수 있도록 한다. RTP/RTCP 외에도 SIP (Session Initiation Protocol) 및 SDP (Session Description Protocol) 등도 개발되어 종단 대 종단으로 가상 연결(virtual connection)을 유지하도록 하여 지연 문제도 상당 부분 해소되었다.

그러나 유선 구간의 VoIP와는 달리 무선 구간의 VoIP는 위와 같은 기법들로는 충분히 만족할 만한 QoS가 나오지 않는 관계로 무선 구간에서 VoIP의 전송 효율을 높이기 위해 향상된 헤더 압축 기법인 ROHC (Robust Header Compression)이 개발되어 사용되고 있다. 그러나 RTP는 실시간 사용자 데이터이기 때문에 오류에는 상대적으로 둔감하지만 지연 및 지연 변동에는 민감한 반면에, RTCP는 제어 데이터이기 때문에 상대적으로 지연 및 지연 변동에는 둔감하지만 오류에는 민감한 특성을 가지고 있다. 또한, RTP는 음성 데이터를 싣고 있기 때문에 작은 크기의 패킷이 자주 규칙적으로 전송되는데 반해, RTCP는 제어 데이터이므로 크기가 RTP에 비해 매우 크고 전송 빈도도 낮으며 불규칙적으로 전송된다. 본 실시예에서는 무선 VoIP 서비스에 있어 상술한 지연 문제를 해결하는 일례로서 본 발명에서 제안하는 하나 이상의 채널자원 할당 정보를 이용한 데이터 통신 수행 방법에 대해 설명한다.

도 2는 이동 통신 시스템에서의 AMR(Adaptive multi-rate)이 적용된 음성 통화 서비스에서의 트래픽 모델의 일례를 도시한다. 도 2는 12.2 kbps AMR을 적용한 경우에 있어서 통화 구간에서는 소정의 제1주기(도 2에서는 20ms 주기)로 35~49 바이트 크기의 음성 데이터 블록이 발생하고, 묵음 구간에서는 소정의 제2주기(도 2에서는 160ms 주기)로 10~24 바이트 크기의 묵음 데이터 블록이 발생한다. 여기서 음성 통화의 비규칙적 속성상 통화 구간의 시작과 끝은 예측하기 힘들다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 채널자원 변경지시자를 사용한 데이터 통신 수행 방법의 절차 흐름도를 도시한다. 도 3의 실시예는 준지속 스케쥴링 방식을 이용하고 AMR 방식이 적용된 음성 통화 시에 단말과 기지국 간의 데이터 통신 수행 방법에 본 발명이 적용된 예이다.

도 3을 참조하면, 단말은 네트워크 진입 이후에 기지국과 무선 베어러(RB: Radio Bearer)를 설정한다[S300]. 무선 베어러 설정 과정에서 준지속 스케쥴링(semi - persistent scheduling) 방식을 적용하기 위해 기지국은 단말로 상향링크 스케쥴링 정보 및 하향링크 스케쥴링 정보를 전송한다.

상향링크 스케쥴링 정보 및 하향링크 스케쥴링 정보의 각각은 하나 이상의 채널자원 할당 정보를 포함할 수 있다. 무선 베어러 설정 과정에서 전송되는 하향링크 스케쥴링 정보 및 상향링크 스케쥴링 정보의 각각은 기지국과 단말 각각이 최초로 하향링크 송수신 및 상향링크 송수신을 하기 위해 사용하는 채널자원 할당 정보를 포함할 수 있다.

상기 단말은 상기 상향링크 스케쥴링 정보에 포함된 채널자원 할당 정보를 이용하여 음성 통화 시에 발생되는 데이터를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 하향링크 스케쥴링 정보에 포함된 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로부터 전송되는 하향링크 데이터를 수신할 수 있다. 상기 상향링크 스케쥴링 정보 및 하향링크 스케쥴링 정보는 종래기술에 따른 통상적인 스케쥴링 정보 이외에 통화 구간 (talk spurt)에서의 데이터 송수신 주기, 묵음 구간(silent period)에서의 데이터 송수신 주기 등과 관련된 정보를 더 포함할 수 있다. AMR 방식이 적용되는 경우에는 AMR 모드에 따라 음성 서비스에서의 통화 구간 및 묵음 구간의 길이가 다를 수도 있고 그에 따라 필요한 자원할당량이 다를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서 통화 구간 및 묵음 구간 별로 하나 이상의 전송 주기가 할당될 수 있다.

표 1은 N개의 AMR 모드를 가지는 음성 통화에서 통화구간과 묵음구간이 각각 하나씩의 전송주기를 가지는 경우에 각 AMR 모드에서의 음성 서비스 구간에 따른 채널자원 할당 방식의 할당을 보여주는 채널자원 할당표이다. 즉, 각 AMR 모드 별로 통화 구간 및 묵음 구간의 각각은 미리 그 필요한 채널자원 할당에 관한 정보가 1대1 매핑되어 있고 채널자원 변경지시자 (Channel resource allocation indicator;CRMI)는 표 1의 채널자원 할당표에서 앞으로 사용할 채널자원이 어떤 것것인지를 지시한다. 일례로 현재 단말의 상향링크가 AMR 모드 2의 통화구간에서 AMR 모드 2의 침묵 구간으로 변환하게 되면 기지국은 이를 인식한 후 CRMI를 1로 설정하여 단말에게 전송하고 단말은 이에 해당하는 상향링크 채널 자원을 사용하게 된다.

	통화 구간	침묵구간
AMR 모드 1	CRMI = 0	CRMI = 1
AMR 모드 2	CRMI = 0	CRMI = 1
...	...	...
AMR 모드 N	CRMI = 0	CRMI = 1

단말과 기지국은 RB 설정 단계 이후에도 호가 연결된 도중에라도 상기 표 1에 해당하는 하나 이상의 채널자원 할당 정보를 포함하는 제어 정보와 각 채널자원 할당 별로 어떤 채널자원 할당이 될 지에 대한 정보를 서로 공유할 수 있다. 이는 핸드오버로 인해 단말이 다른 셀로 진입하여 그 다른 셀의 기지국으로부터 그 새로운 기지국에서의 하나 이상의 채널자원 할당 정보를 수신하여 그 새로운 기지국과 단말이 그 새로운 하나 이상의 채널자원 할당 정보를 공유하게 되는 경우를 의미한다. 또는 단말은 미리 사용가능한 하나 이상의 채널자원 할당 정보를 하드웨어 다운로드 과정 등을 통하여 미리 단말 내부에 저장하여 고정적으로 사용할 수도 있다.

표 2는 N개의 AMR 모드를 가지는 음성 통화에서 통화구간이 두 개 이상의 전송주기를 가지는 경우에 각 AMR 모드에서의 음성 통화 구간에 따른 채널자원 할당 방식으로의 변경을 지시하는 채널자원 변경 지시자에 대한 할당표이다. 묵음구간에 대해서도 표 2와 같은 할당이 가능하다.

통화구간	제 1 주기	제 2 주기	...	제 N 주기
AMR 1	CRMI = 0	CRMI = 1	...	CRMI = N
AMR 2	CRMI = 0	CRMI = 1	...	CRMI = N
...	...	...	...	...
AMR N	CRMI = 0	CRMI = 1	...	CRMI = N

표 1에서와 마찬가지로 단말과 기지국은 표 2의 정보 및 그 구체적인 채널자원할당 정보를 공유할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 단말은 통화 구간으로 진입하면 상기 기지국으로부터 수신한 상향링크 스케쥴링 정보 내의 최초 채널자원 할당 정보를 이용하여 음성 통화 과정에서 발생되는 음성 데이터에 대한 상향링크 데이터를 통화 구간에서의 데이터 전송 주기에 따라 주기적으로 상기 기지국으로 전송한다[S310a~S310n].

이후 단말은 묵음구간으로의 전환이 필요할 때는 묵음구간으로 전환을 하게 된다[S320]. 이 때 단말은 묵음 구간으로의 전환을 알리는 제어 정보를 상향링크로 전송할 수 있다. 또는 기지국이 자체적으로 상기 단말로부터의 상향링크 데이터를 분석해서(일례로 음성 데이터 블록의 현저한 크기 변화 등) 묵음 구간으로의 전환을 인식하게 된다.

기지국에서 단말의 묵음 구간으로의 전환이 인식되면 기지국은 그 단말의 AMR 모드의 묵음 구간의 채널자원 할당 정보를 지시하는 채널자원 변경지시자를 상기 단말로 전송한다(S325). 또는 이와 달리 단말이 자신이 묵음구간으로 진입하였음을 인식하면 위 RB 설정 과정등(S300)을 통해 수신한 두 개 이상의 채널자원 할당 정보에서 현재 AMR 모드의 묵음구간에 적합한 채널 자원을 스스로 할당하여 상향링크 데이터 전송을 하고 이와 동시에 기지국으로 상향링크 데이터의 채널자원에 해당하는 채널자원 변경지시자를 전송할 수도 있다.

이후 상기 단말이 묵음 구간으로 진입하면 상기 기지국으로부터 수신한 상향링크 채널자원 할당 정보를 이용하여 묵음 데이터를 묵음 구간에서의 데이터 전송 주기에 따라 주기적으로 상기 기지국으로 전송한다 [S330a~S330n]. 이 후 묵음 구간에서 통화 구간으로의 전환이 필요하면 [S320] 내지 [S330a~S330n]과 같은 단계를 거쳐서 다시 통화 구간으로 전환한다.

도 3의 실시예에서의 준지속 스케쥴링 방식에 따른 반영구적 무선 할당 설정을 위한 RB 설정에서의 관련 파라미터들은 RRC 메시지를 통해서 상기 단말에게 전송될 수 있다.

기지국으로부터 수신되는 채널자원 변경지시자는 물리계층에서 물리 하향링크 제어 채널(Physical downlink control channel;PDCCH)을 이용하는 것과 같이 직접적으로 물리 제어 채널에 실려서 단말에게 전달될 수도 있고 MAC 계층에서의 MAC 제어 요소를 통해서 전송되는 것과 같이 MAC 메시지를 통해서 단말에게 전송될 수 있다.

이상의 상세한 설명에서는 본 발명 및 그 실시예의 설명의 편의를 돕기 위해 전송측과 수신측 간의 통신 수행 과정을 위주로 설명하였으나 상기 전송측은 단말 또는 네트워크의 기지국 일 수 있고 상시 수신 측은 네트워크의 기지국 또는 단말일 수 있다. 본 문서에서 사용된 용어는 동일한 의미를 갖는 다른 용어들로 대체될 수 있다. 예를 들어, 단말은 이동국, 이동 단말, 통신 단말, 사용자 기기 또는 장치 등으로 대체될 수 있고, 기지국은 고정국(fixed station), Node B(NB), eNB 등의 용어로 대체될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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.

도 1은 3세대 이동 통신 시스템인 UMTS(Univeral Mobile Telecommunication System)의 무선 구간에서 데이터 전송을 담당하는 무선 접속 프로토콜(protocol)의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 이동 통신 시스템에서의 AMR(Adaptive multi-rate)이 적용된 음성 통화 서비스에서의 트래픽 모델의 일례를 도시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 채널자원 변경지시자를 사용한 데이터 전송 방법의 절차 흐름도를 도시한다.

Claims (11)

1. 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 데이터 통신을 수행하는 방법에 있어서,

   둘 이상의 채널자원 할당 정보를 상기 기지국으로부터 수신하는 단계;

   상기 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중에서 제 1 채널자원 할당 정보에 기반하여 채널자원을 할당하는 단계;

   상기 할당된 채널자원을 이용하여 상향링크 데이터를 전송하는 단계;

   데이터의 전송을 위한 채널자원을 변경할 것인지 여부를 결정하는 단계; 및

   상기 둘 이상의 채널자원 할당 정보 중 제 2 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,

   상기 제 2 채널자원 할당 정보를 이용하여 상기 기지국으로 상향링크 데이터를 전송하는 단계는 상기 데이터의 전송을 위한 채널자원의 변경을 지시하는 채널자원 변경 지시자를 전송하는 단계를 포함하는, 데이터 통신 수행 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 둘 이상의 채널자원 할당 정보는 호(call)의 설정 과정 및 호의 재설정 과정 중 적어도 하나의 경우에 상기 기지국으로부터 수신하는 것을 특징으로 하는, 데이터 통신 수행 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 채널자원 할당 정보는 음성 통화시의 통화구간(talkspurt)에서 상기 상향링크 데이터를 전송하기 위한 채널자원에 관한 것임을 특징으로 하는, 데이터 통신 수행 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 채널자원 할당 정보는 음성 통화시의 묵음구간(silence period)에서 상기 상향링크 데이터를 전송하기 위한 채널자원에 관한 것임을 특징으로 하는, 데이터 통신 수행 방법.
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7. 삭제
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11. 삭제

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