KR101643222B1 - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 통신시스템에서 데이터 중계 방법 및 장치 - Google Patents

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 통신시스템에서 데이터 중계 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 중계국(Relay Station)의 데이터 전송 방법에 관한 것으로서,
단말(Mobile Station)로부터 수신되는 다수의 패킷(Packet) 데이터를 소정 방식으로 통합(Aggregation)하여 기지국(Base Station)으로 전송하기 위한 데이터 통합 방식을 결정하는 단계; 상기 단말로부터 패킷 데이터를 수신하여 상기 결정된 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하는 단계; 상기 저장된 통합 패킷 클래스의 QoS(Quality of Service) 요구조건 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 상기 결정된 MCS 레벨에 따라서 필요한 자원을 산출하고 기지국으로 상기 자원의 할당을 요청하는 단계; 상기 기지국으로부터 자원을 할당 승인 메시지를 수신하고, 상기 통합 패킷 클래스를 변조, 코딩 및 상기 할당된 자원에 매핑(Mapping)하여 통합 패킷을 구성하는 단계; 및 상기 구성된 통합 패킷을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 중계국의 데이터 전송 방법을 제공한다.
멀티홉(Multi-Hop), 릴레이(Relay), 통합 패킷, QoS(Quality of Service)

Description

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 통신시스템에서 데이터 중계 방법 및 장치 {APPARATUS AND METHOD FOR DATA RELAYING IN MULTI-HOP RELAY COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 멀티홉 릴레이 시스템에 관한 것으로, 멀티홉 릴레이가 단말로부터 수신한 패킷을 QoS (Quality of Service) 요구조건에 따라서 클래스 별로 분류하여 통합 패킷으로 재구성하고 기지국으로 효율적으로 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적인 셀룰러 네트웍은 기지국이 커버하는 셀 내에서 기지국과 단말간의 직접 링크(direct link)를 통하여 통신이 이루어지는 중앙 집중적인 셀 설계를 통해서 상호 신뢰도가 높은 무선 통신링크를 구성한다. 그러나, 최근 통신망은 서비스 주파수 대역이 점점 높아지고 있으며 고속 통신 및 더 많은 통화량을 수용하기 위해 셀들이 반경이 점차 작아지고 있는 추세인 바, 기존의 중앙 집중적인 셀룰러 무선망 방식을 향후에도 그대로 운용하기에는 많은 문제점이 발생한다. 즉, 기지국의 위치가 고정되어 있어서 무선링크 구성의 유연성(flexibility)이 떨어지므로 트래픽 분포나 통화 요구량의 변화가 심한 무선환경에서 효율적인 통신 서비스를 제 공하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 차세대 통신시스템은 분산적으로 제어되고 구축되면서도, 새로운 기지국의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 다중홉 릴레이(Multi-Hop relay) 시스템이 제안되었다. 다중홉 릴레이 시스템은 셀 영역 내에서 발생하는 부분적인 음영 지역을 커버하여 셀 서비스 영역을 넓힐 수 있으며, 시스템 용량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 서비스 요구가 적은 초기 상황을 릴레이(Relay, 이하 '중계국'이라 함)를 이용함으로써 초기 설치 비용에 대한 부담을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 다중 홉 셀룰러 시스템을 도시한 도면이다.
다중 홉 셀룰러 시스템은 단말(Mobile Station; MS)이 기지국(Base Station; BS)으로부터 멀리 떨어져 있거나 건물 등의 장애물에 의하여 신호 전송이 원활하지 않은 경우, 중계국(Relay Station; RS)을 통하여 단말의 신호를 기지국으로 중계함으로써 셀의 커버리지(Coverage)를 증대시키고 음영지역을 해소할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기지국(101)과 단말(133, 135, 137, 139)간에 Two-Hop으로 링크가 구성되도록 중계망을 구성한 경우, 1차적으로는 단말(133, 135, 137, 139)과 중계국(121)간의 링크를 통해서 단말의 신호를 중계국으로 전달하고, 중계국(121)은 복수의 단말로부터 패킷 데이터를 수신하여 2차적으로 중계국(121)과 기지국(101)간의 링크를 통하여 단말로부터 전달받은 신호(141, 143, 145, 147)를 기지국(101)으로 중계한다.
도 1과 같이 중계국(121)을 사용하게 되면 종래 기지국(101)과 단말(131)간 의 직접 링크(direct link)를 통한 데이터 송수신과 비교하여, 단말(133, 135, 137, 139)-중계국(121) 및 중계국(121)-기지국(101) 별로 각각 자원을 나누어 사용해야 한다. 또한, 중계국(121, 123)이 다수 존재할 경우 중계국 별로 자원을 나누어 사용하여야 하기 때문에 자원 사용이 보다 제한적이게 된다. 이와 같이 중계국(121)을 사용하는 시스템에서는 자원할당 및 자원 요청의 과정이 기지국(101)과 단말(131)간의 직접링크를 이용하는 시스템과 비교하여 상당히 복잡하며 많은 시그널링 오버헤드(Signaling Overhead)가 요구된다. 따라서, 도 1과 같이 중계국(121)이 다수 단말(133, 135, 137, 139)의 패킷(141, 143, 145, 147)을 처리해야 하는 경우에는 자원 효율이 떨어지고 지연이 길어지는 단점이 발생한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 중계국(121)이 단말들(133, 135, 137, 139)로부터 수신한 패킷 데이터(141, 143, 145, 147)의 통합을 수행하여 기지국(101)으로 전달하는 방안을 고려할 수 있다.
그러나 도시된 바와 같이 중계국(121)은 자신의 영역에 속한 다수의 단말(133, 135, 137, 139)으로부터 다양한 패킷(141, 143, 145, 147)을 수신하여 이를 기지국(101)으로 중계할 때, 다수의 단말들(133, 135, 137, 139) 각각이 이용하는 서비스가 단순한 음성통신뿐만 아니라 VoIP(141), 데이터 스트리밍(143), 메신저(145), FTP(File transfer protocol, 147), 웹검색, 화상회의 서비스 등 다양하게 존재하므로, 단말(133, 135, 137, 139)들이 전송하는 패킷(141, 143, 145, 147)들은 서비스 종류에 따라서 요구되는 QoS(Quality of Service)가 다양하게 존재할 수 있다. 따라서, 중계국(121)이 단말로부터 수신한 패킷들을 단순 통합하여 기지 국(101)으로 중계하는 경우는 통합된 패킷 내의 다양한 서비스에 대한 QoS 요구조건을 만족하지 못할 뿐만 아니라, 통합 패킷의 프레임 전송 에러가 발생한 경우 에러가 발생한 프레임의 재전송을 위한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmission request)와 같은 데이터 재전송 기법을 적극 활용할 수 없는 문제점이 발생한다.
도 2는 다수 단말들(133, 135, 137, 139)로부터 다양한 패킷(141, 143, 145, 147)을 수신한 중계국(121)이 자신의 큐(queue, 200)에 쌓인 해당 패킷들(201, 203, 205, 207)을 통합 절차 없이 각각 개별적으로 기지국(101)으로 중계하는 방식을 나타낸 도면이다. 중계국(121)은 단말로부터 수신한 패킷을 도시된 바와 같이 자신의 큐(200)에 쌓아놓고 전송시간 간격(Transmission Time Interval; TTI)을 고려하여 패킷들(201, 203, 205, 207)을 개별적으로 기지국(101)으로 전달한다. 중계국이 기지국으로 패킷을 전송하기 위해서는 기지국으로 자원을 요청하여 할당 받는 과정이 필요하며, 전송하는 데이터의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨, 데이터의 주소(Address) 정보 및 중계국 자신의 ID(RSID) 등을 별도의 시그널링(Signaling) 절차를 통해서 기지국으로 알려주어야 한다. 그런데, 도 2와 같이 기지국으로 전송할 패킷들(201, 203, 205, 207)을 각각 개별적으로 전송할 경우 이들 패킷 모두에 대해서 별도로 자원을 할당받아야 하며, 패킷 각각에 대해서 변조 및 코딩을 수행해야 하는 바, 패킷 처리과정의 복잡도가 증가하게 되고, 시그널링 오버헤드 및 지연이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같이 중계국에서 단말로부터 수신한 데이터를 개별적으로 기지국으로 전달할 경우 발생하는 시그널링 오버헤드 및 지연 발생을 방지하고 자원 효율을 높이기 위하여, 중계국이 단말로부터 수신한 데이터를 QoS 요구조건을 고려하여 효율적으로 통합하고 기지국으로 전달하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 중계국의 통합 패킷 데이터 전송 방법은, 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 중계국(Relay Station)의 데이터 전송 방법에 있어서, 단말로부터 수신되는 다수의 패킷(Packet) 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 데이터 통합 방식을 결정하는 단계; 단말로부터 패킷 데이터를 수신하여 상기 결정된 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하는 단계; 상기 저장된 통합 패킷 클래스의 QoS(Quality of Service) 요구조건 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 상기 결정된 MCS 레벨에 따라서 필요한 자원을 산출하고 기지국으로 상기 자원의 할당을 요청하는 단계; 상기 기지국으로부터 자원 할당을 승인받고, 상기 통합 패킷 클래스를 변조, 코딩 및 상기 자원에 매핑(Mapping)하여 통합 패킷을 구성하는 단계; 및 상기 구성된 통합 패킷을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 데이터 통합 방식 결정 단계에서 결정되는 상기 데이터 통합 방식은, 데이터 지연 요구조건 및 FER(Frame Error Ratio) 요구조건을 기준으로 구성되는 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건은 지연 요구조건 및 FER 요구조건을 포함하며, 상기 통합 패킷의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00001
)은 n개의 특정 패킷들의 지연요구 조건 중 소정 percentile(백분위율)을 갖는 특정 패킷들의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00002
)의 평균값에서 손실 보상 계수(α)를 고려한 하기 수학식,
Figure 112009059183717-pat00003
과 같이 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건 및 MCS 레벨 결정 단계는, HARQ (Hybrid Automatic Retransmission request)를 위한 최대 허용 재전송 횟수를 결정하는 단계를 더 포함하며, 중계국-기지국 링크에서 한 프레임을 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을
Figure 112009059183717-pat00004
라 하고, 중계국-기지국 링크에서 한 프레임의 전송을 처리하는데 소요되는 처리지연(processing delay)을 라 하고, 중계국에서 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시간을
Figure 112009059183717-pat00005
라 하고, 중계국에서 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시 간을
Figure 112009059183717-pat00006
라 할 때, 상기 최대 허용 재전송 횟수
Figure 112009059183717-pat00007
는 하기 수학식,
Figure 112009059183717-pat00008
과 같이 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 MCS 레벨 결정은, 상기 최대 허용 재전송 횟수
Figure 112009059183717-pat00009
및 상기 FER 요구조건을 모두 고려하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통합 패킷 구성 단계는, 상기 기지국에서 상기 할당된 자원 영역에서 상기 통합 패킷에 포함된 적어도 하나 이상의 상기 통합 패킷 클래스가 매핑될 위치를 지정하여 하향링크 맵(Downlink MAP)을 통해서 상기 중계국으로 알려주는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 중계국의 통합 패킷 데이터 전송 방법은, 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 중계국(Relay Station)의 데이터 전송 방법에 있어서, 단말로부터 수신되는 다수의 패킷(Packet) 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 데이터 통합 방식을 결정하는 단계; 단말로부터 패킷 데이터를 수신하여 상기 결정된 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하는 단계; 상기 저장된 통합 패킷 클래스의 QoS(Quality of Service) 요구조건 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계; 상기 결정된 MCS 레벨에 따라서 필요한 자원을 산출하고 기지국으로 상기 자원의 할당을 요청하 는 단계; 상기 기지국으로부터 자원을 할당 받아, 상기 통합 패킷 클래스의 트래픽 양과 MCS 레벨에 따라서 상기 통합 패킷 클래스 별로 상기 기지국으로부터 할당된 자원의 영역을 구분하여 매핑하는 단계; 및 상향링크 맵(Uplink MAP)을 통해서 상기 통합 패킷 클래스가 매핑(Mapping)된 자원의 위치 및 MCS 레벨 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 데이터 통합 방식 결정 단계에서 결정되는 상기 데이터 통합 방식은 데이터 지연 요구조건 및 FER(Frame Error Ratio) 요구조건을 기준으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건은 지연 요구조건 및 FER 요구조건을 포함하며, 상기 통합 패킷의 지연 요구조건 (
Figure 112009059183717-pat00010
)은 n개의 특정 패킷들의 지연요구 조건 중 소정 percentile(백분위율)을 갖는 특정 패킷들의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00011
)의 평균값에서 손실 보상 계수(α)를 고려한 하기 수학식,
Figure 112009059183717-pat00012
과 같이 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건 및 MCS 레벨 결정 단계는, HARQ (Hybrid Automatic Retransmission request)를 위한 최대 허용 재전송 횟수를 결정하는 단계를 더 포함하며, 중계국-기지국 링크에서 한 프레임을 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을
Figure 112009059183717-pat00013
라 하고, 중계국- 기지국 링크에서 한 프레임의 전송을 처리하는데 소요되는 처리지연(processing delay)을
Figure 112009059183717-pat00014
라 하고, 중계국에서 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시간을
Figure 112009059183717-pat00015
라 할 때, 상기 최대 허용 재전송 횟수
Figure 112009059183717-pat00016
는 하기 수학식,
Figure 112009059183717-pat00017
과 같이 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 MCS 레벨 결정은, 상기 최대 허용 재전송 횟수
Figure 112009059183717-pat00018
및 상기 FER 요구조건을 모두 고려하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 통합 패킷 데이터 전송 장치는, 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 단말의 데이터를 중계하여 기지국으로 전송하는 데이터 전송 장치에 있어서, 상기 단말 및 기지국으로부터 데이터를 송수신하는 송수신기; 상기 단말 및 기지국으로부터 송수신된 데이터 및 상기 단말로부터 수신된 다수의 패킷 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 소정 데이터 통합 방식이 저장된 메모리; 및 상기 단말로부터 수신된 데이터를 상기 기지국으로 전송하기 위하여 통합 패킷을 구성하고 데이터 송수신을 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 송수신기로 수신된 패킷 데이터를 상기 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하고, 상기 통합 패킷 클래스를 변조 및 코딩하여 상기 통합 패킷을 구성하여 상기 송수신기를 통해서 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어기는 데이터 지연 요구조건 및 FER(Frame Error Ratio) 요구조건을 기준으로 적어도 하나 이상의 상기 통합 패킷 클래스를 포함하는 상기 데이터 통합 방식을 결정하여 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어기는 상기 통합 패킷 클래스의 지연 요구조건 및 FER 요구조건을 결정하며, 상기 통합 패킷의 지연 요구조건
Figure 112009059183717-pat00019
은 n개의 특정 패킷들의 지연요구 조건 중 소정 percentile(백분위율)을 갖는 특정 패킷들의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00020
)의 평균값에서 손실 보상 계수(α)를 고려한 하기 수학식,
Figure 112009059183717-pat00021
과 같이 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어기는 통합 패킷의 HARQ (Hybrid Automatic Retransmission request)를 위한 최대 허용 재전송 횟수를 결정하며, 한 프레임을 기지국으로 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을
Figure 112009059183717-pat00022
라 하고, 한 프레임의 전송을 상기 제어기에서 처리하는데 소요되는 처리지 연(processing delay)을
Figure 112009059183717-pat00023
라 하고, 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시간을
Figure 112009059183717-pat00024
라 할 때, 상기 최대 허용 재전송 횟수
Figure 112009059183717-pat00025
는 하기 수학식,
Figure 112009059183717-pat00026
과 같이 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 QoS 요구조건을 고려한 효율적인 데이터 통합을 통하여 중계국이 단말로부터 수신한 데이터를 기지국으로 전달함으로써 시그널링 오버헤드가 감소되고 지연 발생이 방지되는 효과가 발생한다.
또한, 다양한 서비스에 대한 QoS 요구조건을 만족할 수 있도록 통합 패킷을 구성함으로써 통합 패킷의 프레임 전송 에러가 발생한 경우 에러가 발생한 프레임의 재전송을 위한 HARQ(Hybrid Automatic Retransmission request)와 같은 데이터 재전송 기법을 적극 활용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사 상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 단말이라는 용어가 사용되나, 상기 단말은 SS(Subscriber Station) UE(User Equipment), ME(Mobile Equipment), MS(Mobile Station)로 불릴 수 있다. 또한, 상기 단말은 휴대폰, PDA, 스마트 폰(Smart Phone), 노트북 등과 같이 통신 기능을 갖춘 휴대 가능한 기기일 수 있거나, PC, 차량 탑재 장치와 같이 휴대 불가능한 기기일 수 있다.
Ⅰ. 데이터 서비스 별 클래스 분류
통신환경에서 일반적으로 발생되는 다양한 응용 서비스들을 QoS 요구조건이 유사한 4가지 그룹으로 분류하면 하기 표 1과 같다.
서비스 그룹 응용 서비스
Conversational service Telephony speech, VoIP, 화상회의 등
Streaming service 비디오 스트리밍 등
Interactive service 웹검색, 서버 접속 등
Background service 이메일, 팩스, FTP 등
표 1에서 설명한 바와 같이 응용 서비스 들은 크게 대화형 서비스 (Conversational service), 스트리밍 서비스 (Streaming service), 상호작용 서비스(Interactive service) 및 백그라운드 서비스 (Background service) 4가지 그룹으로 분류할 수 있으며, 대화형 서비스 (Conversational service)는 음성 통화, VoIP(Voice over IP) 및 화상회의 등의 서비스로서 저속의 데이터율을 요구하지만 허용 가능한 전송 지연에 비교적 엄격한 제한을 두는 특징이 있다. 스트리밍 서비스(Streaming service)는 VOD(Video on Demand) 등의 비디오 스트리밍 등의 서비스로서 수신단에 도착하는 패킷들의 지연 분산이 크지 않을 것을 요구하며 허용 가능한 지연 요구조건은 대화형 서비스 수준의 엄격함을 요구하지는 않지만 어느 정도 제한을 두고 있다. 상호작용 서비스(Interactive service)는 웹 검색 또는 서버 접속 등의 서비스 등이 해당되며, 순환 지연(round trip delay)의 제한이 있으며 낮은 BER(Bit Error Ratio)를 요구하는 특징이 있다. 또한, 백그라운드 서비스 (Background service)는 이메일(E-mail), 팩스(Fax) 또는 FTP(File Transfer Protocol) 등의 서비스가 해당되며, 지연에 민감하지는 않지만 낮은 BER 요구조건을 특징으로 한다.
중계국은 다수의 단말로부터 위와 같은 다양한 응용 서비스 들을 수신하여 기지국으로 중계를 하기 위해서, 수신한 패킷 데이터를 상호 유사한 QoS 요구조건에 따라서 클래스 분류하여 통합 패킷으로 재구성한 후 재구성된 통합 패킷을 기지국으로 전달한다.
상기 다양한 응용 서비스 들을 QoS(Quality of Service) 요구사항 중 FER(Frame Error Ratio) 요구조건 및 지연 요구조건을 기준으로 분류해보면 도 3과 같은 세부 Class로 분류될 수 있다.
도 3은 서비스 요구사항에 따라서 발생 가능한 데이터 트래픽을 클래스 별로 분류한 일실시예를 도시한 도면이다.
도 3에서는 기준이 되는 서비스 요구사항을 FER 요구조건과 지연 요구조건으로 나타내었으며, FER 요구조건이 비교적 엄격히 요구되는 그룹은 Class B로 분류하고, FER 요구조건이 상대적으로 엄격히 요구되지 않는 그룹은 Class A로 분류할 수 있다. Class A에 속한 응용 서비스들은 주로 음성 서비스에 해당되어 데이터 에러에 대해서 비교적 민감하지 않는 Error tolerant 한 특징이 있으며, Class B에 속한 응용 서비스들은 주로 데이터 서비스에 해당되어 데이터 에러 발생에 대해서 매우 민감한 Error intolerant한 특징이 있다.
마찬가지로 지연 요구조건의 수준에 따라서도 매우 엄격한 기준을 갖는 Class 1 (delay << 1 sec), 다소 엄격한 기준을 갖는 Class 2 (delay ≒ 1 sec), 완화된 기준을 갖는 Class 3 (1 sec < delay < 10 sec) 및 지연 요구조건의 제한사항이 사실상 없다고 볼 수 있는 Class 4 (delay > 10 sec)로 세분하여 분류할 수 있다. 각 Class에 해당되는 서비스 들의 특징은 지연 요구조건이 엄격할수록 실시간 서비스에 해당되며, 지연 요구조건이 완화될수록 비 실시간 서비스에 해당된다. 위 두 가지 서비스 요구사항을 고려하여 상세히 클래스를 분류할 경우 도시된 바와 같이 총 8개의 클래스로 세부 분류가 가능하다.
Class A1은 완화된 FER 요구조건 및 매우 엄격한 지연 요구조건을 특징으로 하는 실시간 서비스이며, 주로 음성, 음성 및 비디오 등의 대화형 서비스가 해당된다. Class B1은 엄격한 FER 요구조건 및 매우 엄격한 지연 요구조건을 특징으로 하며, 텔넷(Telnet), 상호작용 게임(Interactive games) 등의 서비스가 해당된다. Class A2는 완화된 FER 요구조건 및 엄격한 지연 요구조건을 특징으로 하며, 음성 메시지(Voice message) 등의 서비스가 해당된다. Class B2는 엄격한 FER 요구조건 및 엄격한 지연 요구조건을 특징으로 하며, 전자 상거래(E-Commerce) 또는 웹 브라우징(WEB Browsing) 등의 서비스가 해당된다. Class A3는 완화된 FER 요구조건 및 완화된 지연 요구조건을 특징으로 하며, 스트리밍 서비스 등이 해당된다. Class B3는 엄격한 FER 요구조건 및 완화된 지연 요구조건을 특징으로 하며, FTP 서비스, 정지 영상(Still image) 또는 페이징(Paging) 서비스 등이 해당된다. Class A4는 완화된 FER 요구조건을 특징으로 하는 비실시간 서비스로, 팩스 등의 서비스가 해당된다. Class B4는 엄격한 FER 요구조건을 특징으로 하는 비실시간 서비스로, 이메일 도착 통지(Email arrival notification) 서비스 등이 이에 해당된다.
이상 도 3을 참조로 설명한 Class 분류는 단말을 기준으로 송수신되는 다양한 패킷 데이터를 서비스 요구사항에 따라서 세부적으로 분류한 것이며, 중계국은 상기와 같이 세분화 된 Class 들을 운영 조건에 따라서 적절히 통합하여 새로운 통합 패킷을 구성한 후 이를 기지국으로 전달하게 된다.
이하에서는 중계국이 단말로부터 수신한 다양한 패킷들을 기지국으로 중계하기 위하여 새로운 통합 패킷으로 구성하는 방법에 대해서 설명한다.
Ⅱ. 중계국의 데이터 통합 방식
중계국은 단말로부터 수신한 다수의 패킷을 큐(Queue)에 저장한 후, 이를 QoS 요구조건에 따라서 하나 또는 다수개의 통합 패킷 클래스로 구성된 통합 패킷으로 구성하여 기지국으로 전송한다. 이와 같이 중계국의 데이터 통합을 통한 중계 방식은, 중계국과 기지국간의 자원 요청, 데이터 전송횟수, 제어 정보 송수신 등의 시그널링 오버헤드가 발생하는 절차들을 줄일 수 있다. 그러나 중계국이 다수의 단말로부터 수신한 패킷에는 서비스 종류에 따라서 다양한 QoS 요구사항을 포함하고 있으므로, 이를 고려하지 않고 단순히 통합 패킷을 구성하여 기지국으로 전송할 경우 HARQ와 같은 데이터 재전송을 수행하기 어려운 문제점이 발생한다. 따라서, QoS 요구사항을 만족시키면서 전송 패킷의 에러가 발생한 경우 HARQ 등의 데이터 재전송 기법을 효과적으로 활용하기 위해서는 효율적인 데이터 통합 방식이 요구된다. 이하에서는 중계국에서 통합 패킷을 구성하는 방식에 대해서 세분화된 6개의 클래스 분류를 통한 통합 패킷 구성 방식(제1 통합방식), 간략화된 3개의 클래스 분류를 통한 통합 패킷 구성방식(제2 통합방식) 및 단순화한 2개 클래스 만으로 분류하여 통합 패킷을 구성하는 방식(제3 통합방식)의 3가지 내용을 예시적으로 설명한다.
1. 제1 통합 방식
본 실시예에서는 중계국에서 수신한 데이터를 QoS 요구조건 별로 각각 나누어 보다 세부적으로 데이터를 통합한다. 즉, QoS 요구조건이 유사한 패킷들끼리 하나의 통합 패킷을 구성함으로써 단말로부터 수신한 패킷의 QoS 요구조건과 기지국으로 전송하기 위해 재구성하는 통합 패킷의 QoS 요구조건에 큰 차이가 발생하지 않는다. 따라서, 통합 패킷을 전송할 때 중계국과 기지국 사이의 링크에서 데이터 에러가 발생하더라도 통합 패킷은 다양한 QoS를 만족할 수 있으므로 HARQ(Hybrid ARQ)와 같은 데이터 재전송 기법을 적극적으로 적용할 수 있게 된다.
하기 표 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 패킷 통합을 위한 클래스 분류를 나타낸 표이다.
통합 패킷 클래스 지연 요구 조건 특성 (D) FER 요구 조건 특성
A DA: 실시간 트래픽의 엄격한 지연 요구조건 FERA: 엄격한 FER 요구조건
B DB:실시간 트래픽의 엄격한 지연 요구조건 FERB: 완화된 FER 요구조건
C DC:비실시간 트래픽의 완화된 지연 요구 조건 FERC: 엄격한 FER 요구조건
D DD:비실시간 트래픽의 완화된 지연 요구 조건 FERD: 완화된 FER 요구조건
E DE:지연 요구 조건 없음 FERE: 엄격한 FER 요구조건
F DF:지연 요구 조건 없음 FERF: 완화된 FER 요구조건
표 2에서 DA 내지 DF는 각각 통합 패킷 클래스 A 내지 F의 지연 요구 조건이라 하고, FERA 내지 FERF는 각각 통합 패킷 클래스 A 내지 F의 FER 요구조건이라 하면, 각 요구조건 하기 수학식 1 및 2와 같은 관계를 나타낸다.
Figure 112009059183717-pat00027
Figure 112009059183717-pat00028
표 2에 나타낸 것과 같이 본 실시예에서는 지연 요구조건을 3가지 레벨로 분류하고 FER 요구조건을 2가지 레벨로 분류하여 전체적으로 총 6개의 클래스 A, B, C, D, E 및 F로 분류할 수 있다.
클래스 A와 B는 지연 요구조건에 있어서 공통적으로 실시간 트래픽의 엄격한 지연 요구조건을 필요로 하고 있으나, FER 요구조건은 수학식 2에서와 같이 상호 차이가 있기 때문에 MCS 레벨 선택에서 차이가 발생할 수 있다.
통합 패킷 클래스 {A, B}, {C, D} 및 {E, F}는 지연 요구 조건에 있어서 서 로 차이가 있기 때문에, HARQ 적용 시 최대로 허용할 수 있는 재전송 횟수에서 차이가 발생하고, 이는 MCS 레벨 선택 등에 있어서 영향을 주게 된다. 예를 들어 클래스 {A, B}는 재전송을 허용하지 않는 그룹으로 설정될 수 있고, 클래스 {C, D}는 2 내지 5회의 재전송 횟수가 고려될 수 있으며, 클래스 {E, F}는 시스템이 허용하는 범위까지 최대한 재전송을 수행할 수 있거나 또는 다른 클래스보다 우선 순위를 낮게 하여, 자원 사용에 여유가 있을 때까지 대기하였다가 전송하게 하는 방식이 도입될 수 있다. 바람직하게는 시스템이 허용하는 재전송 범위는 전력 소모를 고려하여 결정될 수 있다.
표 2와 같이 QoS 요구조건을 세분화하여 분류하고 패킷을 통합하는 방식은, 재전송 횟수나 FER 요구 조건의 작은 차이에 따라 MCS 레벨 등의 HARQ 환경 변수들이 달라지게 된다. 따라서 본 실시예의 데이터 통합 방식은 데이터 재전송 횟수의 증가에 따라서 시스템 성능차이에 큰 영향을 줄 수 있는 환경에서 적합하다. 예를 들면, 이동 중계국(Moving relay station) 환경의 경우 채널이 빠르게 변하므로 데이터 에러 발생 확률이 상대적으로 높아져서 데이터 재전송을 하게 되는 경우가 자주 발생하며, 이와 같은 경우는 재전송의 횟수 증가도 시스템 성능에 영향을 미치게 되므로 본 실시예의 제1 통합 방식이 효과적으로 적용될 수 있다.
2. 제2 통합 방식
앞서 살펴본 제1 통합 방식은 채널 환경이 좋지 않거나 중계국이 이동식인 경우 등에서는 HARQ를 효과적으로 이용할 수 있다는 장점이 있지만, 통합 패킷의 클래스를 세분화하여 분류하기 때문에 통합 클래스의 수가 많아져서 시그널링 오버헤드가 증가한다는 단점이 있다.
따라서, 채널 상태가 비교적 양호하거나 중계국과 기지국간의 링크 변화가 거의 없는 고정형 중계국 시스템에서는 재전송 횟수의 증가가 시스템 성능에 큰 영향을 주지 않으므로, 이하에서 제안하는 제2 통합 방식과 같은 간략한 통합 방식이 제1 통합 방식에 비해서 보다 효과적으로 적용될 수 있다.
하기 표 3은 도 3의 클래스별 서비스 요구조건을 참조하여 본 실시예에서 제안하는 제2 통합 방식에 따른 데이터 패킷 통합을 위한 클래스 분류를 나타낸 표이다
통합 패킷 클래스 지연 요구 조건 특성 (D) FER 요구 조건 특성
A DA:실시간 트래픽의 엄격한 지연 요구조건 FERA: 엄격한 FER 요구조건
B DB:실시간 트래픽의 엄격한 지연 요구조건 FERB: 완화된 FER 요구조건
C DC:비실시간 트래픽의 완화된 지연 요구 조건 FERC: 적절한 FER 요구조건
표 3에서 DA, DB, DC를 각각 통합 패킷 클래스 A, B 및 C의 지연 요구조건이라 하고, FERA, FERB, FERC를 각각 통합 패킷 클래스 A, B 및 C의 FER 요구조건이라 하면, 각 요구조건들은 하기 수학식 3 및 4와 같은 관계를 나타낸다.
Figure 112009059183717-pat00029
Figure 112009059183717-pat00030
표 3에 나타낸 것과 같이 본 실시예에서는 지연 요구조건을 2가지 레벨로 분류하고 FER 요구조건을 3가지 레벨로 분류하여 전체적으로 총 3개의 클래스 A, B 및 C로 분류할 수 있다. FER 요구조건 중 FERC의 적정 값은 통합 패킷 클래스 C에 포함되는 다수의 클래스에 따라서 구해질 수 있다. 예를 들어 도 3에 도시된 다수 클래스 중 Class A2, B2, A3, B3, A4 및 B4가 모두 통합 패킷 클래스 C에 포함되도록 설계할 경우, FERC의 적정 FER 요구조건 값은 다소 엄격한 기준으로 정해지게 되며, 따라서 FERC는 FERA와 유사한 기준으로 결정될 수 있다.
표 3에서 통합 패킷 클래스 A 및 B는 지연 요구 조건이 엄격하게 요구되며, HARQ의 재전송이 매우 제한되는 경우에 해당된다. 그러나, 클래스 C는 HARQ 를 적극적으로 이용할 수 있는 클래스에 해당된다. 또한, 클래스 A와 B는 FER 요구조건에 따라 MCS 레벨이 다르게 설정될 것을 고려하여 상호 구분한 클래스에 해당된다.
3. 제3 통합 방식
하기 표 4는 도 3의 클래스별 서비스 요구조건을 참조하여 본 실시예에서 제안하는 제3 통합 방식에 따른 데이터 패킷 통합을 위한 클래스 분류를 나타낸 표이다
통합 패킷 클래스 지연 요구 조건 특성 (D) FER 요구 조건 특성
A DA:실시간 트래픽의 엄격한 지연 요구조건 FERA: 적절한 FER 요구조건
B DB:비실시간 트래픽의 완화된 지연 요구조건 FERB: 적절한 FER 요구조건
표 4에서 DA 및 DB를 각각 통합 패킷 클래스 A 및 B의 지연 요구조건이라 하고, FERA 및 FERB를 각각 통합 패킷 클래스 A 및 B의 FER 요구조건이라 하면, 각 요구조건 값은 시스템에 맞도록 적절히 설정될 수 있으며, 각 조건들은 하기와 같은 관계를 나타낸다. 단, FER 요구조건 값은 각 통합 패킷의 클래스가 도 3 에 도시된 다수의 클래스 중 어떤 클래스를 포함하는가에 따라서 적정한 값이 구해질 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00031
앞서 설명한 제2 통합 방식에서는 FER 요구조건에 따라 클래스 A와 B를 구분하였지만, 상기 표 4에 따른 제3 통합 방식은 통합 패킷의 클래스 분류를 보다 단순화하여 실시간 트래픽에 해당되는 클래스 A와 비실시간 트래픽에 해당되는 클래스 B로만 구분하였다.
이상 표 2 내지 표 4를 참조로 설명한 바와 같이, 중계국은 단말로부터 수신되는 다양한 패킷 데이터들을 서비스 요구조건에 따라서 적절히 통합함으로써 보다 효율적으로 데이터를 중계할 수 있게 된다.
도 4는 QoS 요구조건에 따라 분류된 클래스를 이용하여 통합 패킷을 구성하는 과정을 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위해서 앞서 살펴본 통합 방식 중 제2 통합 방식을 예로 이하에서 설명한다.
중계국은 단말로부터 패킷(401)을 수신하면 버퍼(403)에 저장한 후, QoS 요구조건을 참조하여 그에 해당되는 클래스 큐(Queue)로 분류 저장한다. 제2 통합 방식의 경우 표 3과 같이 통합 패킷 클래스는 A, B 및 C의 3가지 클래스로 분류가 가능하며, 이에 따라서 중계국은 3개의 클래스 큐(405, 407, 409)를 갖게 된다.
유사한 QoS 조건에 해당되는 패킷들은 하나의 클래스 큐로 저장되며, 각 통합 패킷 클래스의 트래픽 양과 통합 패킷의 MCS 레벨 및 기지국으로부터 할당된 자원 등을 고려하여 통합 패킷의 크기가 결정된다. 통합 패킷의 크기가 결정되면 프레임 단위로 재구성되며, 통합 패킷 내의 서비스 데이터 유닛에 대한 프레임 정보(FI)가 포함되고, MAC(Medium Access Control) 단에서는 제어정보를 포함한 헤더(MAC header)가 포함되어 통합 패킷 프레임이 최종 완성된다.
도 5는 중계국에서 통합 패킷을 구성하여 기지국으로 전송하는 과정을 순차적으로 도시한 구성도이다.
중계국은 단말로부터 수신되는 다수의 패킷(Packet) 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국(Base Station)으로 전송하기 위한 데이터 통합 방식을 결정한다(S501).
이는 앞서 살펴본 3가지 통합 방식 중 하나일 수 있으며, 경우에 따라서는 RS-BS 채널 상황에 따라서 적응적으로 통합 방식을 변경하면서 운영하는 것도 가능하다. 즉 채널 환경이 좋지 못한 경우에는 제1 통합 방식으로 운영하고, 채널 환경이 좋은 경우에는 제2 통합 방식으로 선택적으로 운영할 수도 있다.
단말은 기지국으로 전송할 데이터가 발생하면 이를 중계국으로 전달하고(S503), 중계국은 단말로부터 데이터를 수신하여 사전에 미리 결정한 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 중계국의 큐(Queue)에 저장한다(S505).
중계국은 상기 선택된 데이터 통합 방식에 따라서 상기 분류된 통합 패킷 클래스에 대해서 지연 요구조건, FER 요구조건 및 최대 재전송 횟수를 설정한다(S507). 여기서, 통합 패킷 클래스 각각의 최대 재전송 횟수 및 FER 요구조건 값은 시스템 초기에 미리 설정되거나 또는 채널 환경 등을 고려하여 중계국에서 주기적으로 업데이트 될 수도 있다.
중계국은 처리할 트래픽 양과 통합 패킷 클래스 각각의 트래픽 양을 계산하고, RS-BS 채널 정보 및 최대 재전송 횟수와 FER 요구조건 값 등을 이용하여 통합 패킷 클래스의 MCS 레벨(Modulation and Coding Scheme)을 결정한다(S509).
중계국은 상기 결정된 MCS 레벨에 따라서 필요한 자원을 산출하고 기지국으로 상기 자원의 할당을 요청한다(S511).
기지국은 현재 서비스 중인 다른 중계국 및 단말을 고려하여 상기 중계국으로 자원을 할당한다(S513).
바람직하게는, 기지국은 RS-BS 채널 정보, 각 통합 패킷 클래스의 최대 재전 송 횟수, FER 요구조건 및 트래픽 양을 고려하여 각 통합 패킷 영역에서 사용할 MCS 레벨을 결정하고, 중계국에게 필요한 자원을 할당하며, 상기 할당된 자원에 대해서 특정 통합 패킷이 매핑될 위치를 지정하여 하향링크 MAP을 통해서 중계국으로 알려줄 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 자원할당은, 중계국이 사용할 전체 자원을 기지국에서 할당을 하여 중계국으로 알려주고, 이후 각 통합 패킷 클래스가 점유할 자원의 위치와 MCS 레벨은 중계국에서 결정하여 기지국으로 통보하는 것도 가능하다. 이때, 중계국은 각 통합 패킷 클래스가 사용할 자원의 위치와 MCS 레벨 정보를 상향링크 MAP 메시지 또는 별도의 제어 채널을 통해서 기지국으로 통보한다. 자원 할당과 관련한 상세는 하기 관련부분에서 보다 상세히 설명하기로 하며 이하 생략한다.
중계국은 상기 기지국으로부터 자원을 할당받아, 통합 패킷 클래스의 우선순위 및 통합 패킷 클래스가 저장된 큐의 길이에 따라서 클래스별 자원을 할당한다(S515).
중계국은 각 통합 패킷 클래스 별 MCS 레벨 및 할당된 자원에 따라서 통합 패킷의 크기를 결정한다(S517).
이후, 각 통합 패킷 클래스 별로 통합 패킷을 구성하고(S519), 통합 패킷을 변조(Modulation), 코딩(Coding) 및 자원 매핑(Mapping) 처리한 후(S521), 기지국으로 통합 패킷을 전송한다(S523).
이하에서는 중계국에서 재구성한 통합 패킷에 대해 HARQ 등의 기법을 적용하 기 위한 QoS 요구조건 결정 방법에 대해서 설명한다.
Ⅲ. 통합 패킷의 QoS 요구조건 결정
단말과 기지국간의 직접 링크에서 QoS 요구조건은 도 3에 도시한 바와 같이 각각의 응용 서비스 별로 주어질 수 있지만, 중계국과 기지국간의 링크에서 QoS 요구조건은 HARQ를 적용하기 위하여 통합 패킷의 결정 방식에 따라 새롭게 설계해야 한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 통합 패킷 내에는 다양한 QoS 요구조건을 갖는 다수 패킷들이 포함되어 있으므로 통합 패킷의 QoS 요구 조건을 시스템 환경을 고려하여 적절히 설정해야 할 필요가 있다. 이하에서는, 통합 패킷의 QoS 요구조건을 지연 요구조건과 FER 요구조건을 고려하여 결정하는 방법을 설명한다.
1. 통합 패킷의 지연 요구조건 설정 (
Figure 112009059183717-pat00032
)
통합 패킷의 지연 요구조건 (
Figure 112009059183717-pat00033
)은 단말과 기지국간의 전체 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00034
)값과 단말과 중계국간의 링크상의 실제 지연 값(
Figure 112009059183717-pat00035
)값을 이용하여 결정할 수 있다.
우선 단말과 기지국간의 전체 링크를 고려한 특정 패킷의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00036
)이 결정되면, 단말과 중계국간의 링크상의 실제 지연 값(
Figure 112009059183717-pat00037
)을 이용하여 중계국과 기지국간의 링크를 고려한 특정 패킷의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00038
)이 결정된다. 중계국이 단말로부터 수신한 특정 패킷에 대해 중계국과 기지국간의 링크상에서 지연 요구조건을 수학식으로 나타내면 하기와 같다.
Figure 112009059183717-pat00039
Figure 112009059183717-pat00040
: 중계국과 기지국간의 링크상의 지연 요구조건
Figure 112009059183717-pat00041
: 단말과 기지국간의 링크상의 전체 지연 요구조건
Figure 112009059183717-pat00042
: 단말과 중계국간의 링크상의 실제 지연 값
수학식 6에서
Figure 112009059183717-pat00043
은 평균 지연 또는 소정 percentile 이내에 들어오는 값으로서, 각 클래스 마다 주어지는 constant 값에 해당된다.
단말과 기지국간의 링크 상의 전체 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00044
)은 통합 패킷이 포함하는 각 클래스에 명시된 지연 요구조건 중에서 가장 엄격한 지연 요구조건을 기준으로 선택한다. 예를 들어, 앞서 설명한 제3 통합방식의 통합 패킷 클래 스를 적용하고, 표 4의 통합 패킷 클래스 B는 도 3에 도시된 클래스 중 Class {A2, B2, A3, B3, A4, B4}를 모두 포함할 경우 통합 패킷 클래스 B는 Class {A2, B2, A3, B3, A4, B4}의 모든 지연 요구조건을 만족시켜야 하므로, 이중 가장 엄격한 지연 요구조건에 해당되는 Class A2 또는 Class B2의 지연 요구조건을 만족하도록 설정된다.
하지만
Figure 112009059183717-pat00045
값은 MS-RS 링크에서 패킷 마다 독립적인 처리 과정을 거쳐야 하기 때문에 매 순간 변하는 variable 값에 해당된다. 따라서 통계적인 추정을 통하여
Figure 112009059183717-pat00046
을 결정하여야 하며 이를 위해서는 중계국으로 수신되는 패킷들을 샘플링(sampling) 하여야 한다. 상기 패킷 샘플링은 MS-BS 링크의 지연 요구조건 결정에 영향을 준 클래스의 패킷들 만을 샘플링 한다. 예를 들어, 앞서 설명한 데이터 통합 방식 3의 통합 패킷 클래스 B의 경우, Class A2 또는 Class B2의 지연 요구조건이 가장 낮기 때문에 상기 Class A2 또는 Class B2에 해당되는 패킷들 만을 고려하여 통합 패킷의 지연 요구조건을 구하게 된다. 예를 들어, Class A2의 지연 요구조건이 가장 낮다고 가정할 경우 Class A2에 속하는 패킷들을 모두 n개라고 가정하면,
Figure 112009059183717-pat00047
를 n 번째 패킷의 지연 요구조건 값이라고 하고, 큰 값부터 순서대로 나열하였을 때, 특정한 percentile 을 갖는 값을 통합 패킷의 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00048
)으로 결정한다. 바람직하게는 상기 특정 percentile을 갖는 값이 다수 개일 경우 이들에 대해서 평균을 취한 값을 통합 패킷의 지연 요구조건으로 설정할 수 있다.
또한, 바람직하게는 만일 통합 패킷이 상기 지연 요구조건 값을 만족하지 못할 경우에는 손실(loss)로 간주될 수 있으므로, percentile 값은 FER 요구조건을 고려하여 설정할 수 있다. 즉, RS-BS 링크에서 통합 패킷 지연 요구조건(
Figure 112009059183717-pat00049
)은 손실을 고려하여 평균보다 α만큼 작은 다음과 같은 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
Figure 112009059183717-pat00050
(단, α>0)
여기서 α는 손실 보상 계수라 하며, 0 보다 큰 임의의 상수 값으로 시스템에서 환경을 고려하여 적절히 설정된다.
상기와 같이,
Figure 112009059183717-pat00051
를 기준으로 재전송 횟수를 결정할 경우, 특정한 percentile 값 이내의 패킷들의 지연 요구 조건을 만족할 수 있다. 위의 특정한 percentile 값은 대부분의 패킷들의 지연 요구조건을 만족할 수 있도록 설정한다.
또한 지연이
Figure 112009059183717-pat00052
를 넘을 확률은 하기 수학식과 같이 구해질 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00053
2. 통합 패킷의 FER 요구조건 설정
FER 요구조건은 매 순간 변하는 값이 아니며 하나의 통합 패킷 클래스가 포함하고 있는 다양한 FER 요구조건 중에서 가장 낮은 FER 요구조건이 그 통합 패킷의 FER 요구조건이 된다. 예를 들어, 데이터 통합 방식 3의 통합 패킷 클래스 B에는 도 3의 Class 그룹 중 Class {A2, B2, A3, B3, A4, B4}의 클래스가 통합되어 구성된다고 할 때, Class B2, Class B3 및 Class B4의 FER 요구조건 중 가장 엄격한 FER 요구 조건이 통합 패킷 클래스 B의 FER 요구조건(FERconst)이 된다.
실제로 패킷은 단말과 중계국 링크 및 중계국과 기지국간의 링크를 모두 거치게 되므로, 패킷 전송시 발생되는 에러는 단말과 중계국 링크, 중계국과 기지국 링크에서 모두 발생할 수 있다. 따라서 중계국과 기지국 링크의 FER 요구 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00054
상기 수학식 9에서
Figure 112009059183717-pat00055
는 통합 패킷의 FER 요구조건의 결정에 영향을 준 클래스의 단말 중계국 링크의 FER 요구조건이다.
한편, HARQ의 MCS 레벨 선택 시에 사용되는 FER 요구 조건 값은 상기
Figure 112009059183717-pat00056
값과 수학식 8에서의
Figure 112009059183717-pat00057
값을 고려하여 하기 수학식 10과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00058
상기 수학식의 FER 값들은 시스템 환경에 따라 달라질 수 있으므로, 측정에 의하여 적절한 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
Ⅳ. HARQ 를 위한 최대 허용 재전송 횟수(
Figure 112009059183717-pat00059
)결정
앞서 살펴본 바와 같이 중계국에서 통합 패킷을 구성하여 기지국으로 전송시 패킷의 에러가 발생하면 HARQ를 적용할 수 있으며, HARQ를 적용할 때는 앞서 결정된 지연 요구조건을 만족하면서 재전송 횟수(
Figure 112009059183717-pat00060
)가 고려되어야 한다.
중계국과 기지국 링크에서 최대 재전송 횟수는 하기 수학식과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00061
수학식 11에서
Figure 112009059183717-pat00062
RS-BS 링크에서 한 프레임을 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을 나타내며,
Figure 112009059183717-pat00063
는 RS-BS 링크에서 한 프레임의 전송을 처리하는데 소요되는 처리지연(processing delay)을 나타낸다. 따라서 한 번 재전송 하는 데 소요되는 시간은 전송지연 및 처리지연의 합(
Figure 112009059183717-pat00064
)이 된다. 또한,
Figure 112009059183717-pat00065
는 RS에서 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시간을 나타낸다.
최대 재전송 횟수를 구할 때는 이 값들의 평균값을 사용한다. 또는, 동작의 편의를 위해서, 각 통합 패킷의 중계국-기지국 링크에서 최대 재전송 횟수는 해당 통합 패킷에 매핑되는 패킷의 단말-기지국 링크에서 최대 재전송 횟수로 결정할 수도 있다
위와 같이 지연 요구조건을 만족하는 최대 재전송 횟수가 결정되면 이를 이용하여 적절한 MCS 레벨이 결정될 수 있다.
Ⅴ. MCS 레벨 결정
각 통합 패킷 클래스 별로 지연 요구조건과 FER 요구조건이 결정되면, 이를 만족하면서 수율을 최대화 할 수 있는 MCS 레벨을 결정하여야 한다. 최대 재전송 횟수(
Figure 112009059183717-pat00066
) 및 SNR(signal to noise ratio) 값 γ가 주어졌을 때, 특정 MCS레벨 i의 기대 수율 ET(expected throughput)를
Figure 112009059183717-pat00067
라 정의하면 하기 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00068
Figure 112009059183717-pat00069
수학식 12를 구체적으로 살펴보면, 만약 m번의 전송마다 채널환경이 바뀌지 않는다고 하면, γi=γ가 되며 에러 확률은 [Error probability when m transmissions occur]=
Figure 112009059183717-pat00070
가 되므로 수학식 12는,
Figure 112009059183717-pat00071
값으로 된다.
그러나 매 전송마다 채널환경이 바뀌게 되다면, 에러 확률은
Figure 112009059183717-pat00072
이 되어 상기 수학식 12는 각각의 γi에 대해서 평균을 취해 주어
Figure 112009059183717-pat00073
가 된다.
상기 수학식 12의 기대 수율
Figure 112009059183717-pat00074
은 SNR이 고정이며 HARQ는 체이스 결합기법(Chase Combining)을 적용한 환경을 가정한다. 체이스 결합기법은 재전송 시, 초기 전송과 동일하게 시스티메틱 비트들(Systematic Bits)과 패리티 비 트들(Parity Bits)로 이루어진 전체 패킷을 전송하는 방식으로, 수신단에서는 재전송된 패킷과 수신 버퍼에 기 수신된 패킷을 소정의 방식에 의해 결합하여 복호화기로 입력함으로써 복호화기로 입력되는 비트들에 대한 전송 신뢰도를 향상시켜 전체적인 시스템의 성능이득을 얻을 수 있다.
MCS레벨 i의 FER은 하기 수학식과 같이 구할 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00075
수학식 13은 평균 SNR이 γ인 채널에서, N_max 번까지 전송했음에도 불구하고 에러가 날 확률을 의미한다.
상기 확률값도 채널 환경이 변하는 경우에 다음 수학식
Figure 112009059183717-pat00076
과 같이 된다.
따라서, L을 MCS 레벨의 집합이라 하면 최적 MCS 레벨은 하기와 같이 구할 수 있다.
Figure 112009059183717-pat00077
즉, 각 통합 패킷 클래스의
Figure 112009059183717-pat00078
및
Figure 112009059183717-pat00079
값을 수학식 14에 대입하면, 통합 패킷 별로 선택되는 MCS 레벨이 다르게 된다. 위와 같이 HARQ의 MCS 레벨 선택시 최대 재전송 횟수뿐만 아니라 FER 요구조건도 고려함으로 써, 동적 채널과 같은 채널이 급변하는 상황에서도 정확한 MCS 레벨 선택이 가능하다.
Ⅵ. 자원 할당
앞서 살펴본 바와 같이, 통합 패킷의 데이터 통합 방식 및 MCS 레벨 등이 결정되면, 중계국은 통합 패킷을 기지국으로 전달하기 위하여 기지국으로부터 자원을 할당받아 패킷을 전달한다. 상기 자원할당은 기지국이 각 통합 패킷의 자원 영역이나 MCS 레벨 등을 결정하여 알려주는 방법과, 중계국이 현재 채널 상태나 트래픽 상황을 고려하여 각 통합 패킷이 사용할 자원의 영역 및 MCS 레벨을 결정하고 상향링크 신호를 통해서 상기 결정 내용을 기지국으로 알려주는 방법이 있다.
1. 기지국에서 자원할당 방식 결정
중계국은 RS-BS의 채널 상황에 따라 데이터 통합 방식을 결정하여 기지국으로 알려준다. 기지국은 시스템 설정 초기에 통합 패킷 클래스 각각에 대해서
Figure 112009059183717-pat00080
및
Figure 112009059183717-pat00081
값을 계산하여 알고 있을 수 있으나,
Figure 112009059183717-pat00082
및
Figure 112009059183717-pat00083
값은 바람직하게는 일정 시간마다 RS가 BS로 업데이트하여 알려줄 수 있다.
RS는 처리해야 할 총 트래픽 양과 통합 패킷 클래스 각각의 트래픽 양을 계 산하여, 이를 BS에 알려줌으로써 자원 요청을 한다.
BS는 RS-BS의 채널 정보, 각 통합 패킷 클래스의
Figure 112009059183717-pat00084
및
Figure 112009059183717-pat00085
값과 트래픽 양을 고려하여 각 통합 패킷 영역에서 사용할 MCS 레벨을 결정하고, RS에게 할당할 자원을 결정하며, 할당할 자원에서 특정 통합 패킷이 매핑될 위치를 결정한다.
바람직하게는, BS는 통합 패킷 클래스 수만큼의 통합 패킷 영역을 만든다. 따라서 BS는 특정 RS가 사용할 자원의 위치, 각 통합 패킷 클래스가 매핑될 자원의 위치 및 MCS 정보를 하향링크(Downlink) MAP을 통하여 RS에 알려준다. BS는 특정 시점에 특정 RS에게 전송하는 상향링크 승인 메시지(UL grant message)를 통해서 두 개 이상의 서로 다른 통합 패킷 클래스의 전송을 스케줄링(Scheduling) 할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 패킷의 자원 매핑 방식을 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 BS에서 통합 패킷의 자원할당을 결정하여 DL MAP을 통하여 RS로 알려주며, 앞서 설명한 중계국의 통합 패킷 구성 방법 중 제2 통합방식을 기준으로 설명하면 다음과 같다.
데이터 통합 방식 중 제2 통합방식은 3개의 클래스로 구성된 통합 패킷이 만들어지므로 3가지의 서로 다른 MCS 레벨이 사용될 수 있다. 따라서 3개의 구분된 통합 패킷 영역이 필요하다. 도 6에 도시된 바와 같이 WRSi는 다수 RS 중 i 번째 RS로 자원을 할당한 대역을 나타내며, WAPi는 i번째 통합 패킷이 할당받은 대역(위치)을 나타낸다. 통합 패킷이 사용할 자원의 경계는 도시된 바와 같이 대역으로 나뉘어 질 수도 있으며, 자원 블록의 최소 단위인 슬롯(Slot)의 개수로 나뉘어 질 수도 있으며 이는 BS에서 결정한다. 또한, BS에서 결정된 이들 값은 재전송이 이루어지는 동안은 고정적으로 유지되어야 하며, 채널 상황 및 트래픽 양에 따라서 일정 시간 간격을 두고 업데이트 될 수 있다. 또한, 서로 다른 통합 패킷 영역(WAPi)마다 서로 다른 MCS 레벨이 적용될 수 있다. 하나의 통합 패킷 영역은 항상 특정한 통합 패킷 클래스에 국한 되지 않고, 유동적으로 사용될 수 있다. 또한, DATAi는 i번째 통합 패킷의 데이터가 실리는 부분을 의미한다.
하향링크 맵(DL MAP)을 통해서는 자원 할당 대역 정보(WRSi), i번째 통합 패킷이 할당받은 슬롯의 개수(
Figure 112009059183717-pat00086
), 재전송이 일어난 횟수 NR(Number of retransmissions), MCS 레벨 정보 및 자원 할당 정보 등이 포함되어 BS에서 RS로 전송된다.
바람직하게는, BS는 한 시점(예를 들어 서브프레임)에 한 RS가 여러 통합 패킷을 전송하도록 스케줄링 할 수 있다. 그러나, 복수의 통합 패킷 전송을 단일 시점에 모두 전송하기 어려운 경우에는, BS는 한 시점에는 한 통합 패킷만을 전송하도록 스케줄링하고 서로 다른 통합 패킷 클래스는 서로 다른 시점에 전송하도록 스 케줄링 할 수도 있다. 만일 서로 다른 통합 패킷 클래스가 서로 다른 시점에 전송되도록 스케쥴링 한 경우에는 각 전송 시점이 어떤 통합 패킷 클래스의 전송에 할당되는지를 알려주는 제어정보를 BS와 RS간에 교환하거나, 또는 BS가 매 시점마다 전송하는 MAP message에 어떤 클래스의 통합 패킷을 전송할지를 알리는 클래스 지시자(Class indicator)를 포함할 수도 있다.
각 클래스의 시간 지연조건을 만족하기 위해서는, 앞서 설명한 바 있는 최대 재전송 횟수를 설정할 때에, 해당 클래스의 통합 패킷 전송 시점까지 대기하는 시간이 추가로 반영되어서 설정될 수 있다.
2. 중계국에서 자원할당 결정
RS가 자원 할당을 결정하는 경우에는, RS가 사용할 수 있는 전체 자원은 BS로부터 할당 받고 각 통합 패킷이 사용할 자원의 위치와 MCS 레벨은 RS에서 결정하여 BS에 알려준다. 이때, RS는 각 통합 패킷이 사용할 자원의 위치와 MCS 레벨 정보를 MAP 정보 또는 제어채널(control channel)을 통한 제어정보에 포함하여 통합 패킷과 함께 BS로 전송할 수 있다. 이하에서는 RS가 자원할당을 결정하여 BS로 이에 대한 정보를 통보하는 절차에 대해서 상세히 설명한다.
먼저, RS는 RS-BS의 채널 상황에 따라 데이터 통합 방식을 결정한다.
통합 패킷 클래스 각각의
Figure 112009059183717-pat00087
및
Figure 112009059183717-pat00088
값은 시스템 설정 초기에 계산되거나 또는 일정 시간 마다 업데이트 한다.
RS는 자신이 처리해야 할 총 트래픽 양과 통합 패킷 클래스 각각의 트래픽 양을 계산하고 RS-BS의 채널,
Figure 112009059183717-pat00089
및
Figure 112009059183717-pat00090
정보를 이용하여 통합 패킷 클래스의 MCS 레벨을 결정한다.
결정된 MCS 레벨 정보를 바탕으로 전체 필요한 자원의 크기를 산출하여 BS에 요청하면, BS는 요청 받은 자원의 크기를 고려하여 RS에게 자원을 할당한다.
RS는 BS로부터 할당 받은 자원을 각 통합 패킷 클래스의 트래픽 양과 MCS 레벨을 고려하여 통합 패킷 클래스 수만큼의 영역으로 나눈다. 이후 RS는 각 통합 패킷 클래스가 매핑될 자원의 위치, 각 통합 패킷 클래스별 MCS 정보 및 NR 정보를 상향링크 MAP을 통하여 BS에 알려준다.
바람직하게는, BS가 각 통합 패킷 영역의 MAP 정보를 용이하게 수신하도록 하기 위해서는 중계기가 기지국에게 전송하는 통합 패킷 영역의 MAP 정보의 위치나 MAP 정보 영역의 크기, 사용된 MCS 레벨을 한 가지로 고정하거나 몇 가지의 가능성 중 하나를 선택하도록 제한될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 통합 패킷의 자원 매핑 방식을 도시한 도면이다. 본 실시예에서는 RS에서 통합 패킷의 자원할당을 결정하여 UL MAP을 통하여 BS로 알려주며, 앞서 설명한 중계국의 통합 패킷 구성 방법 중 제2 통합방식을 기준으로 이하 설명한다.
WRSi는 다수 RS 중 i 번째 RS로 자원을 할당한 대역을 나타내며,
Figure 112009059183717-pat00091
는 i번째 통합 패킷이 할당받은 슬롯의 개수를 나타낸다. 통합 패킷이 사용할 자원의 경계는 도시된 바와 같이 슬롯의 개수로 나뉘어 질 수도 있으나, 주파수 대역으로 나뉘어 질 수도 있으며 이는 RS 또는 BS에서 결정할 수 있다.
데이터 통합 방식 중 제2 통합방식은 3개의 통합 패킷이 만들어지므로 3가지의 서로 다른 MCS 레벨이 사용될 수 있다. DATA는 i번째 통합 패킷의 데이터가 실리는 부분을 의미하며, 제2 통합 방식을 사용할 경우에는 도시된 바와 같이 3개의 구분된 통합 패킷 영역이 필요하다.
상향링크 맵(UL MAP)을 통해서는 자원 할당 대역 정보, i번째 통합 패킷이 할당받은 슬롯의 개수, 재전송이 일어난 횟수 NR(Number of retransmissions), MCS 레벨 정보 및 할당된 자원의 크기 정보 등이 포함되어 RS에서 BS로 전송된다. 도 7에서의 MAP의 크기는 사용될 수 있는 슬롯의 개수로 정의할 수도 있다.
Ⅶ. 데이터 전송 장치
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 장치를 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이 단말로부터 수신된 패킷 데이터를 통합 패킷으로 재구성하여 기지국으로 전송하는 중계기는 제어기(801), 송수신기(803) 및 메모리(805)를 포함하여 구성된다.
송수신기(803)는 상기 단말 및 기지국으로부터 데이터를 송수신한다.
메모리(805)는 상기 단말 및 기지국으로부터 송수신된 데이터를 저장하고, 상기 단말로부터 수신된 다수의 패킷 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 소정 데이터 통합 방식이 저장된다. 상기 데이터 통합 방식은 예를 들어, 앞서 표 2 내지 표 4를 참조하여 설명한 실시예들이 적용될 수도 있다.
제어기(801)는 단말로부터 수신된 데이터를 기지국으로 전송하기 위하여 본 발명에 따른 통합 패킷을 구성하고 데이터 송수신을 제어한다.
바람직하게는, 제어기(801)는 송수신기(803)로 수신된 패킷 데이터를 상기 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하고, 통합 패킷 클래스를 변조(Modulation) 및 코딩(Coding)하여 상기 통합 패킷을 구성하고 송수신기(803)를 통해서 기지국으로 전송한다.
여기까지 설명된 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법은 저장 매체(예를 들어, 단말 내부 메모리, 플래쉬 메모리, 하드 디스크, 기타 등등)에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들어, 단말 내부 마이크로 프로세서)에 의해서 실행될 수 있는 소프트웨어 프로그램 내에 코드들 또는 명령어들로 구현될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니므로, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
도 1은 다중 홉 셀룰러 시스템을 도시한 도면
도 2는 중계국의 큐(Queue)에 저장된 패킷 각각에 대해서 개별적으로 기지국으로 중계하는 방식을 설명하기 위한 참고도
도 3은 패킷 데이터를 서비스 요구사항에 따라 다수 클래스로 분류한 도면
도 4는 QoS 요구조건에 따라 분류된 클래스를 이용하여 통합 패킷을 구성하는 과정을 도시한 도면
도 5는 중계국에서 통합 패킷을 구성하여 기지국으로 전송하는 과정을 순차적으로 도시한 구성도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 패킷의 자원 매핑 방식을 도시한 도면
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 통합 패킷의 자원 매핑 방식을 도시한 도면
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 장치를 도시한 블록도

Claims (15)

  1. 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 중계국(Relay Station)의 데이터 전송 방법에 있어서,
    단말로부터 수신되는 다수의 패킷(Packet) 데이터를 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 데이터 통합 방식을 결정하는 단계;
    단말로부터 패킷 데이터를 수신하여 상기 결정된 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하는 단계;
    상기 저장된 통합 패킷 클래스의 QoS(Quality of Service) 요구조건 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계;
    상기 결정된 MCS 레벨에 따라서 필요한 자원을 산출하고 기지국으로 상기 자원의 할당을 요청하는 단계;
    상기 기지국으로부터 자원 할당을 승인받고, 상기 통합 패킷 클래스를 변조, 코딩 및 상기 자원에 매핑(Mapping)하여 통합 패킷을 구성하는 단계; 및
    상기 구성된 통합 패킷을 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건은 지연 요구조건 및 FER 요구조건을 포함하며,
    상기 통합 패킷의 지연 요구조건(
    Figure 112015111627514-pat00126
    )은 n개의 특정 패킷들의 지연요구 조건 중 소정 percentile(백분위율)을 갖는 특정 패킷들의 지연 요구조건(
    Figure 112015111627514-pat00127
    )의 평균값에서 손실 보상 계수(α)를 고려한 하기 수학식,
    Figure 112015111627514-pat00128
    과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 통합 방식 결정 단계에서 결정되는 상기 데이터 통합 방식은 데이터 지연 요구조건 및 FER(Frame Error Ratio) 요구조건을 기준으로 결정되는 것 을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건 및 MCS 레벨 결정 단계는,
    HARQ (Hybrid Automatic Retransmission request)를 위한 최대 허용 재전송 횟수를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    중계국-기지국 링크에서 한 프레임을 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을
    Figure 112015111627514-pat00095
    라 하고, 중계국-기지국 링크에서 한 프레임의 전송을 처리하는데 소요되는 처리지연(processing delay)을
    Figure 112015111627514-pat00096
    라 하고, 중계국에서 해당 패킷을 서비스하기까지 대기한 지연 시간을
    Figure 112015111627514-pat00097
    라 할 때, 상기 최대 허용 재전송 횟수
    Figure 112015111627514-pat00098
    는 하기 수학식,
    Figure 112015111627514-pat00099
    과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 MCS 레벨 결정은,
    상기 최대 허용 재전송 횟수
    Figure 112009059183717-pat00100
    및 상기 FER 요구조건을 모두 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 통합 패킷 구성 단계는,
    상기 기지국에서 상기 할당된 자원 영역에서 상기 통합 패킷에 포함된 적어도 하나 이상의 상기 통합 패킷 클래스가 매핑될 위치를 지정하여 하향링크 맵(Downlink MAP)을 통해서 상기 중계국으로 알려주는 것을 특징으로 하는 중계국 의 데이터 전송 방법.
  7. 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 중계국(Relay Station)의 데이터 전송 방법에 있어서,
    단말로부터 수신되는 다수의 패킷(Packet) 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 데이터 통합 방식을 결정하는 단계;
    단말로부터 패킷 데이터를 수신하여 상기 결정된 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하는 단계;
    상기 저장된 통합 패킷 클래스의 QoS(Quality of Service) 요구조건 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하는 단계;
    상기 결정된 MCS 레벨에 따라서 필요한 자원을 산출하고 기지국으로 상기 자원의 할당을 요청하는 단계;
    상기 기지국으로부터 자원을 할당 받아, 상기 통합 패킷 클래스의 트래픽 양과 MCS 레벨에 따라서 상기 통합 패킷 클래스 별로 상기 기지국으로부터 할당된 자원의 영역을 구분하여 매핑하는 단계; 및
    상향링크 맵(Uplink MAP)을 통해서 상기 통합 패킷 클래스가 매핑(Mapping)된 자원의 위치 및 MCS 레벨 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건은 지연 요구조건 및 FER 요구조건을 포함하며,
    상기 통합 패킷의 지연 요구조건(
    Figure 112015111627514-pat00129
    )은 n개의 특정 패킷들의 지연요구 조건 중 소정 percentile(백분위율)을 갖는 특정 패킷들의 지연 요구조건(
    Figure 112015111627514-pat00130
    )의 평균값에서 손실 보상 계수(α)를 고려한 하기 수학식,
    Figure 112015111627514-pat00131
    과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 데이터 통합 방식 결정 단계에서 결정되는 상기 데이터 통합 방식은 데이터 지연 요구조건 및 FER(Frame Error Ratio) 요구조건을 기준으로 결정되는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서, 상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건 및 MCS 레벨 결정 단계는,
    HARQ (Hybrid Automatic Retransmission request)를 위한 최대 허용 재전송 횟수를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    중계국-기지국 링크에서 한 프레임을 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을
    Figure 112015111627514-pat00104
    라 하고, 중계국-기지국 링크에서 한 프레임의 전송을 처리하는데 소요되는 처리지연(processing delay)을
    Figure 112015111627514-pat00105
    라 하고, 중계국에서 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시간을
    Figure 112015111627514-pat00106
    라 할 때, 상기 최대 허용 재전송 횟수
    Figure 112015111627514-pat00107
    는 하기 수학식,
    Figure 112015111627514-pat00108
    과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 MCS 레벨 결정은,
    상기 최대 허용 재전송 횟수
    Figure 112009059183717-pat00109
    및 상기 FER 요구조건을 모두 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 중계국의 데이터 전송 방법.
  12. 다중홉 릴레이(Multi-Hop Relay) 방식의 통신시스템에서 단말의 데이터를 중계하여 기지국으로 전송하는 데이터 전송 장치에 있어서,
    상기 단말 및 기지국으로부터 데이터를 송수신하는 송수신기;
    상기 단말 및 기지국으로부터 송수신된 데이터 및 상기 단말로부터 수신된 다수의 패킷 데이터를 소정 방식으로 통합하여 기지국으로 전송하기 위한 소정 데이터 통합 방식이 저장된 메모리; 및
    상기 단말로부터 수신된 데이터를 상기 기지국으로 전송하기 위하여 통합 패킷을 구성하고 데이터 송수신을 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 송수신기로 수신된 패킷 데이터를 상기 데이터 통합 방식에 따라서 적어도 하나 이상의 통합 패킷 클래스로 분류하여 저장하고, 상기 통합 패킷 클래스를 변조 및 코딩하여 상기 통합 패킷을 구성하여 상기 송수신기를 통해서 상기 기지국으로 전송하며,
    상기 통합 패킷 클래스의 QoS 요구조건은 지연 요구조건 및 FER 요구조건을 포함하며,
    상기 통합 패킷의 지연 요구조건(
    Figure 112015111627514-pat00132
    )은 n개의 특정 패킷들의 지연요구 조건 중 소정 percentile(백분위율)을 갖는 특정 패킷들의 지연 요구조건(
    Figure 112015111627514-pat00133
    )의 평균값에서 손실 보상 계수(α)를 고려한 하기 수학식,
    Figure 112015111627514-pat00134
    과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어기는 데이터 지연 요구조건 및 FER(Frame Error Ratio) 요구조건을 기준으로 적어도 하나 이상의 상기 통합 패킷 클래스를 포함하는 상기 데이터 통합 방식을 결정하여 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
  14. 삭제
  15. 제 12항에 있어서, 상기 제어기는 통합 패킷의 HARQ (Hybrid Automatic Retransmission request)를 위한 최대 허용 재전송 횟수를 결정하며,
    한 프레임을 기지국으로 전송하는데 소모되는 전송지연(transmission delay)을
    Figure 112015111627514-pat00113
    라 하고, 한 프레임의 전송을 상기 제어기에서 처리하는데 소요되는 처리지연(processing delay)을
    Figure 112015111627514-pat00114
    라 하고, 해당 패킷을 서비스 하기까지 대기한 지연 시간을
    Figure 112015111627514-pat00115
    라 할 때, 상기 최대 허용 재전송 횟수
    Figure 112015111627514-pat00116
    는 하기 수학식,
    Figure 112015111627514-pat00117
    과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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T. Wang et al., "High-performance cooperative demodulation with decode-and-forward relays," IEEE Trans. on Commun., vol. 55, no. 7, pp. 1427-1438, July 2007.

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