KR101692552B1 - 이동통신시스템에서 ｈａｒｑ 및 ａｒｑ 파라미터 설정 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 ｈａｒｑ 및 ａｒｑ 파라미터 설정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 이동통신시스템에서 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이동통신시스템에서 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정하는 방법은, QCI) 특성을 이용하여 디폴트 HARQ 파라미터의 설정 조건을 결정하고, 상기 결정된 디폴트 HARQ 파라미터의 설정 조건을 만족하는 디폴트 HARQ 파라미터를 설정하는 과정과, 상기 QCI 특성을 이용하여 디폴트 ARQ 파라미터의 설정 조건을 결정하고, 상기 결정된 디폴트 ARQ 파라미터의 설정 조건을 만족하는 디폴트 ARQ 파라미터를 설정하는 과정과, 상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터 및 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트하는 과정을 포함한다.

Description

이동통신시스템에서 ＨＡＲＱ 및 ＡＲＱ 파라미터 설정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SETTING HYBRID AUTOMATIC REPEAT REQUEST AND AUTOMATIC REPEAT REQUEST PARAMETER IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신시스템에서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 및 ARQ(Automatic Repeat Request) 파라미터 설정 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동통신시스템의 기지국과 단말 간의 패킷 송수신을 위한 과정(이하 '플로(Flow)'라 칭함)에서는 무선구간에서의 에러를 줄이기 위해 HARQ 프로세스에 의해 패킷이 여러 번 재전송된다. 여기서, 기지국 또는 단말이 패킷을 전송할 때의 모드가 무선 링크 제어(Radio Link Control : RLC)의 비응답 모드(Unacknowledged Mode : UM)인 경우 HARQ 재전송만 수행된다. 그리고, 상기 기지국 또는 단말이 패킷을 전송할 때의 모드가 RLC의 응답 모드(Acknowledged Mode : AM)인 경우 HARQ 재전송이 수행된 후 상기 수행된 HARQ 재전송이 실패되면 ARQ(Automatic Repeat Request) 재전송이 수행된다.
그리고 상기 기지국 또는 단말에서 플로의 엔드-투-엔드(End-to-end) 성능에 관련있는 HARQ 파라미터는 최대 재전송 횟수(maxHARQ-Tx) 파라미터를 포함하고, ARQ 파라미터는 최대 재전송 횟수(maxRetxThreshold) 파라미터 및 복수 개의 타이머 파라미터 즉, t_Reordering, t_StatusProhibit, t_PollRetransmit를 포함한다. 여기서, 상기 HARQ 파라미터 및 ARQ 파라미터는 기지국 또는 단말의 RRC(Radio Resource Control)에 의해 모든 플로에 동일하게 설정된다.
이와 같이 기지국이 각 단말의 채널 상태를 고려하지 않고 모든 단말들에 대해 동일하게 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정하는 경우, 각 단말의 현재 채널 상태에 따라 UM 및 AM에서의 통신 성능에 안 좋은 영향을 미치는 경우가 발생한다. 예를 들어, 기지국에서 평균 채널 상태를 기준으로 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정한 경우, 채널 상태가 나쁜 경우에도 상기 설정된 HARQ 파라미터를 이용하여 HARQ 재전송을 수행하게 되므로 HARQ 재전송이 실패할 확률이 높아지고 UM에서의 통신 성능의 저하가 발생한다. 그리고 AM에서는 HARQ 재전송의 실패에 따라 ARQ 재전송 횟수가 증가하게 되므로, 결과적으로 지연이 더욱 길어지게 되며, 상기 설정된 ARQ 파라미터(재전송 횟수)로 인해 에러율도 높아지게 된다.
또한 기지국이 미리 설정된 HARQ 파라미터를 고려하지 않고 독립적으로 ARQ 파라미터를 설정하는 경우, AM에서의 통신 성능에 안 좋은 영향을 미치는 경우가 발생한다. 예를 들어, 기지국이 HARQ 재전송이 끝나기 전에 ARQ 재전송을 수행하거나, HARQ 재전송이 끝난 경우에 ARQ의 t_StatusProhibit 타이머가 종료되지 않아서 불필요한 지연이 발생할 수 있다.
이에 따라, 이동통신 시스템에서 단말의 채널 상태에 따라 HARQ 및 ARQ 파라미터를 최적화되게 설정하는 방안이 요구된다.
본 발명은 이동통신시스템에서 ＨＡＲＱ 및 ＡＲＱ 파라미터 설정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 이동통신시스템에서 단말의 채널 상태에 따라 HARQ 및 ARQ 파라미터를 최적화되게 설정하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 이동통신시스템에서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정한 후, 설정된 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이동통신시스템에서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 및 ARQ(Automatic Repeat Request) 파라미터를 설정하는 장치는, 다수의 QCI(Quality Collaboration Index)들을 이용하여 결정된 디폴트 HARQ 파라미터의 설정 조건을 근거로, 디폴트 HARQ 파라미터를 설정하는 HARQ 파라미터 설정부와, 상기 다수의 QCI들을 이용하여 결정된 디폴트 ARQ 파라미터의 설정 조건을 근거로, 디폴트 ARQ 파라미터를 설정하는 ARQ 파라미터 설정부와, 상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터 및 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트하는 파라미터 업데이트부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 이동통신시스템에서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 및 ARQ(Automatic Repeat Request) 파라미터를 설정하는 방법은, 다수의 QCI(Quality Collaboration Index)들을 이용하여 결정된 디폴트 HARQ 파라미터의 설정 조건을 근거로, 디폴트 HARQ 파라미터를 설정하는 과정과, 상기 다수의 QCI들을 이용하여 결정된 디폴트 ARQ 파라미터의 설정 조건을 근거로, 디폴트 ARQ 파라미터를 설정하는 과정과, 상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터 및 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트하는 과정을 포함한다.
본 발명은 HARQ 및 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트 할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 단말의 채널 상태에 대응하여 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정할 수 있으므로 HARQ 재전송을 좀 더 효과적으로 수행할 수 있으며, UM에서의 HARQ 재전송에 대한 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 과정을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 패킷 송수신 과정 동안 t_Reordering, t_StatusProhibit이 사용됨을 나타낸 신호 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 패킷 송수신 과정 동안 t_PollRetransmit이 사용됨을 나타낸 신호 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치에서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트하는 과정을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 maxHARQ-Tx에 대해 P_I에 따른 P_LE를 도시한 도면,
도 7 은 본 발명의 실시 예에 따른 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터와 업데이트 HARQ 및 ARQ 파라미터의 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터와 업데이트 HARQ 및 ARQ 파라미터의 HARQ 타겟 지연을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터와 업데이트 HARQ 및 ARQ 파라미터의 타겟 잔여 포스트-ARQ 에러율의 결과를 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 명세서에서는 이동통신시스템에서 HARQ 및 ARQ 파라미터를 각 단말의 채널 상태에 따라 최적화되게 설정하기 위하여, 디폴트(default)로 설정된 평균 채널 상태를 근거로 모든 플로에 공통적인 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정한 후, 단말의 채널 상태를 주기적으로 측정하여 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트하는 기술을 제안한다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정하는 장치 및 방법을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치의 블록 구성도이다. 도 1에 도시한 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치는 기지국 및 단말에 포함될 수 있다.
도 1을 참조하면, HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치는 HARQ 파라미터 설정부(110), ARQ 파라미터 설정부(130) 및 파라미터 업데이트부(150)를 포함한다.
먼저, 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 평균 채널 환경을 설정하고, 상기 설정된 평균 채널 환경을 근거로 HARQ 파라미터 설정 조건을 결정한 후, 모든 플로에 공통으로 상기 결정된 HARQ 파라미터 설정 조건을 만족하는 디폴트 HARQ 파라미터(즉, maxHARQ-Tx)를 설정한다.
그리고 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)와 같이 평균 채널 환경을 설정하고, 상기 설정된 평균 채널 환경을 근거로 ARQ 파라미터의 설정 조건을 결정한다. 그리고, 상기 ARQ 파라미터 설정부(110)는 모든 플로에 공통으로 상기 결정된 ARQ 파라미터의 설정 조건을 만족하는 디폴트 ARQ 파라미터(즉, maxRetxThreshold, t_Reordering, t_StatusProhibit 및 t_PollRetransmit)를 설정한다.
또한 상기 파라미터 업데이트부(150)는 단말의 채널 상태를 주기적으로 측정한 후, 단말의 현재 채널 상태에 따라 상기 HARQ 파라미터 설정부(110) 및 ARQ 파라미터 설정부(130)에서 설정된 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트하고 상기 업데이트된 HARQ 및 ARQ 파라미터를 출력한다.
이하, 도 2를 참조하여 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치에서 HARQ 파라미터인 maxHARQ-Tx와, ARQ 파라미터인 maxRetxThreshold, t_Reordering, t_StatusProhibit 및 t_PollRetransmit를 디폴트로 설정한 후, 상기 디폴트로 설정된 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트하는 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정하는 과정을 도시한 순서도이다.
먼저, UM에 해당하는 플로에서는 HARQ 만이 전송되고 AM에 해당하는 플로에서는 HARQ와 ARQ가 전송되므로, 201 단계 내지 207 단계에서 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 UM에 해당하는 플로에서의 성능 요구조건(즉, HARQ 파라미터의 설정 조건)을 만족하는 HARQ 파라미터를 설정한다. 그리고 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 상기 HARQ 파라미터에 대한 설정이 완료되면, 209 단계 내지 217단계에서 AM에 해당하는 플로에서의 성능 요구조건(즉, ARQ 파라미터의 설정 조건)을 만족하는 ARQ 파라미터를 설정한다. 여기서, AM에서는 ARQ를 통한 재전송이 많이 수행될 수 있으므로, 기지국 또는 단말은 QCI(Quality Collaboration Index)들 가운데 PELR(Packet Error Loss Rate)이 임계값 이상 높은 QCI에 대응되는 패킷들을 AM에서 전송하고, 그 이외의 QCI에 대응되는 패킷들은 UM에서 전송한다. 즉, 기지국 또는 단말은 하기 <표 1>을 참조하여, 각 QCI에 대응되는 패킷들을 AM 또는 UM에서 전송한다.
하기 <표 1>은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준 TS 23.203에 명시된 표준화된 QCI 특성(Standardized QCI Characteristics)을 참조하여 QCI별 RLC 모드의 가능한 매핑(Mapping)을 보이고 있다.
Figure 112010003126018-pat00001
상기 <표 1>에 나타난 바와 같이, 기지국 또는 단말은 AM에서는 PELR이 10-6인 QCI 4,5,6,8,9에 대응되는 패킷들을 전송하고, UM에서는 나머지 QCI들인 QCI 1,2,3,7에 대응되는 패킷들을 전송한다.
이러한 방법을 이용하여, 201 단계에서 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 HARQ 파라미터를 설정하기 위한 HARQ 파라미터의 설정 조건을 상기 <표 1>의 매핑에 따라 결정한다. 여기서, 상기 HARQ 파라미터의 설정 조건은 HARQ 타겟 지연과 타겟 잔여 포스트-HARQ(post-HARQ) 에러율을 포함한다.
상기 <표 1>에서 가장 타이트(tight)한 경계의 PDB(Packet Delay Budget)는 50ms이고, PELR은 10-3이다. 여기서 QCI가 3에 대응되며 실시간 게임(Real-Time Game) 서비스에 대응되는 50ms PDB는 20ms의 백홀(backhaul) 상의 평균 지연을 제외하고　기지국과 단말 사이에서 스케줄링 지연과 HARQ 지연을 포함하여 30ms의 지연을 만족하여야 한다. 이를 위해서는 특별한 스케줄링이 필요하기 때문에, 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 다른 QCI들과는 별도로 HARQ 파라미터를 설정하여야 한다. 이를 제외한 경우 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 일반적인 VoIP(Voice over Internet Protocol) 트래픽의 PDB인 100ms를 목표로 하여, 20ms의 백홀 상의 평균 지연과 40ms의 평균 스케줄링 지연을 고려하여 40ms을 HARQ 타겟 지연으로 결정한다. 그리고 HARQ 파라미터 설정부(110)는 UM에서 전송되는 QCI에 대응되는 패킷들 중 가장 타이트한 PELR인 10-3에 추가로 마진을 두어 10-4을 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율로 결정한다.
다음으로, 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 203 단계 내지 207 단계에서 상기 결정된 HARQ 파라미터의 설정 조건(HARQ 타겟 지연, 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율)을 기반으로 디폴트 maxHARQ-Tx를 설정한다. 즉, HARQ 파라미터 설정부(110)는 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 이용하여 제1 maxHARQ-Tx 및 제2 maxHARQ-Tx를 결정한 후, 상기 결정된 제1 및 제2 maxHARQ-Tx 중 작은 값을 디폴트 maxHARQ-Tx로 설정한다. 여기서, 제1 maxHARQ-Tx는 HARQ 타겟 지연을 기반으로 결정된 maxHARQ-Tx를 나타내며, 제2 maxHARQ-Tx는 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 기반으로 결정된 maxHARQ-Tx를 나타낸다.
상기 203 단계 내지 207 단계에서의 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 203 단계에서 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 상기 201 단계에서 결정된 HARQ 타겟 지연을 기반으로 하기 <수학식 1>을 이용하여 제1 maxHARQ-Tx를 결정한다. 하기 <수학식 1>은 상기 결정된 HARQ 타겟 지연인 40ms를 만족하도록 제1 maxHARQ-Tx를 결정하기 위한 식이다. 기지국 또는 단말에서 8ms의 HARQ 재전송 지연을 고려하여 40ms 이내로 HARQ 과정을 완료하기 위해서, 상기 203 단계에서 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 제1 maxHARQ-Tx를 하기 <수학식 1>을 사용하여 결정한다.
Figure 112010003126018-pat00002
상기 <수학식 1>에서 D는 HARQ 타겟 지연을 나타내며, maxHARQ-TX는 제1 maxHARQ-Tx를 나타낸다. 상기 <수학식 1>에서는 D가 40ms 이하가 되어야 하므로 제1 maxHARQ-Tx는 4가 될 수 있다.
그리고 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 205 단계에서 상기 201 단계에서 결정된 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 기반으로 하기 <수학식 2>를 사용하여 제2 maxHARQ-Tx를 결정한다. 하기 <수학식 2>는 상기 결정된 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 만족하도록 제2 maxHARQ-Tx를 결정하기 위한 식이다.
Figure 112010003126018-pat00003
상기 <수학식 2>에서 P_LE는 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 나타내고, P_I는 운영자에 의해 측정된 패킷의 초기 전송 에러율을 나타내며, maxHARQ-TX는 제2 maxHARQ-Tx를 나타낸다.
상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 상기 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율에 대해 타입 1 HARQ를 고려하고 NACK의 에러 확률을 무시한 경우, 상기 <수학식 2>를 사용하여 제2 maxHARQ-Tx를 결정할 수 있다.
평균 채널 환경을 설정하여, 디폴트 HARQ 파라미터(즉, 디폴트 maxHARQ-Tx)를 결정하는 과정에서는 상기 P_I를 MAC 계층에서 MCS 레벨을 결정할 때 사용하는 목표치로 설정한다. 참고로 단말의 채널 상태를 주기적으로 측정하여 ARQ 파라미터를 업데이트하는 과정에서는 측정치가 사용된다.
상기 <수학식 2>에서 P_I의 목표치가 0.1인 경우 P_LE는 10-4를 만족하므로, 상기 205 단계에서 상기 HARQ 파라미터 설정부(110)는 P_I의 목표치가 0.1이고 P_LE가 10-4인 경우의 제2 maxHARQ-Tx를 결정한다. 한편, IR인 경우는 동일한 P_I의 목표치가 0.1에 대해 상기 P_LE 10-4보다 더 작은 P_LE가 사용될 수 있다.
그리고 207단계에서 HARQ 파라미터 설정부(110)는 상기 결정된 제1 maxHARQ-Tx와 제2 maxHARQ-Tx 중 작은 값을 디폴트 maxHARQ-Tx로 설정한다. 여기서, HARQ 파라미터 설정부(110)가 상기 결정된 제1 maxHARQ-Tx와 제2 maxHARQ-Tx 중 작은 값을 디폴트 maxHARQ-Tx로 설정하는 이유는, UM에서는 PELR 요구 조건을 만족하는 플로에서의 재전송 횟수를 줄임으로써 무선 자원의 낭비를 방지하고, 플로에 대한 PELR을 만족하는 경우 지연을 최소화해서 빨리 ARQ 재전송을 하는 것이 더욱 효과적이기 때문이다.
이후, 209 단계에서 ARQ 파라미터 설정부(130)는 ARQ 파라미터를 설정하기 위한 ARQ 파라미터의 설정 조건을 결정한다. 여기서, 상기 ARQ 파라미터의 설정 조건은 RLC AM에 해당하는 QCI들의 PDB와　PELR 요구 조건이다. 즉, 상기 209 단계에서 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 상기 <표 1>의 표준화된 QCI 특성을 참조하여 AM에 해당하는 PELR인 10-6와, QCI 5를 제외한 나머지 QCI들의 PDB인 300ms를 ARQ 파라미터의 설정 조건으로 결정한다. 여기서, QCI 5는 서비스에 대응하는 CI로서 스케줄링 우선순위가 가장 높기 때문에 이것의 PDB는 고려하지 않는다.
그리고 211 단계 내지 215 단계에서 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 ARQ의 디폴트된 maxRetxThreshold를 설정하기 위하여, 하기 <수학식 3> 및 <수학식 4>를 사용하여 상기 결정된 ARQ 파라미터의 설정 조건에 만족하는 제1 및 제2 maxRetxThreshold를 결정한 후, 상기 결정된 제1 및 제2 maxRetxThreshold들 중 큰 값을 디폴트 maxRetxThreshold로 설정한다.
상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 HARQ 전송이 실패된 경우, 상태 프로토콜 데이터 유닛(Status Protocol Data Unit : Status PDU)이 성공적으로 수신되면 패킷을 재전송하고, Status PDU가 에러를 갖는 경우에도 풀링(polling)을 통해서 패킷을 재전송한다. 따라서, 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 제1 maxRetxThreshold 횟수만큼의 재전송이 항상 수행된다고 가정하고, 하기 <수학식 3>을 사용하여 상기 결정된 PELR로서 10-6 이하를 만족하는 제1 maxRetxThreshold를 결정한다.
Figure 112010003126018-pat00004
상기 <수학식 3>에서 maxRetxThreshold는 제1 maxRetxThreshold를 나타내고, P_LE는 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 나타낸다. P_LE = 10-4일 때 제1 maxRetxThreshold가 1 이상이면 ARQ 파라미터의 설정 조건인 10-6 이하를 만족한다. 일 예로, 제1　maxRetxThreshold가 1일때 타겟 잔여 포스트-ARQ 에러율은 10-8이다.
그리고 213 단계에서 ARQ 파라미터 설정부(130)는 하기 <수학식 4>를 사용하여 상기 결정된 PDB로서 300ms 이하를 만족하는 제2 maxRetxThreshold를 결정한다.
Figure 112010003126018-pat00005
상기 <수학식 4>에서 maxRetxThreshold는 제2 maxRetxThreshold를 나타내고, D는 HARQ 타겟 지연을 나타낸다. 그리고 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 상기 결정된 제1 maxRetxThreshold 및 제2 maxRetxThreshold 중 최대 값을 디폴트 maxRetxThreshold로 결정한다.
다음으로, 상기 217 단계에서 상기 ARQ 파라미터 설정부(130)는 ARQ 파라미터 중 타이머 파라미터인 t_Reordering, t_StatusProhibit, t_PollRetransmit를 설정한다. 상기 217 단계에서 ARQ 파라미터 설정부(130)는 불필요한 ARQ 재전송을 감소시키도록 상기 타이머 파라미터들을 설정한다.
한편, 앞서 도 2의 201 단계 내지 217 단계에서 설명한 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방식은 채널에 대한 정보가 없는 경우 HARQ 및 ARQ 파라미터의 설정 조건을 이용하여 모든 플로에 동일하게 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정하기 위한 방식이다. 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방식은 각각의 플로마다 HARQ 및 ARQ 파라미터를 다르게 설정하기 어려운 경우 또는 한 번 설정된 파라미터를 시간에 따라 변경하기 어려운 경우 사용될 수 있다.
상기와 같이 기지국 또는 단말에서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 모든 플로에 동일하게 사용한다면, QCI 요구조건이 다른 플로의 특성을 제대로 사용할 수 없고, 단말의 이동에 따라 변경되는 채널 상태가 반영되지 않기 때문에 통신 성능의 저하를 가져올 수 있다. 또한, 기지국 또는 단말에서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 모든 플로에 동일하게 사용한다면 트래픽의 양에 따른 스케줄링 지연을 반영할 수 없기 때문에 HARQ 재전송을 효과적으로 수행하는 것이 어렵다.
따라서, 파라미터 업데이트부(150)는 상기 201 단계 내지 217 단계에서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터가 결정되면, 219 단계에서 단말의 채널 상태를 주기적으로 측정하여 상기 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트한다. 그리고, 상기 파라미터 업데이트부(150)는 221 단계에서 상기 업데이트된 HARQ 및 ARQ 파라미터를 출력한다. 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 ARQ 파라미터에 포함되는 타이머 파라미터들에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 패킷 송수신 과정 동안 t_Reordering, t_StatusProhibit이 사용됨을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 단말(UE)에서 기지국(eNB)으로부터 송신되는 시퀀스 넘버(Sequence Number : SN) 1 패킷의 미수신이 검출된 경우, Status PDU를 전송하기 위한 대기 시간을 설정하는 타이머로서 t_Reordering(310)가 설정된다. 도 3에서는 일 예로, 상기 기지국이 패킷들을 SN이 작은 패킷부터 차례대로 송신하며, 상기 단말에서 SN 2 패킷보다 작은 패킷인 SN 1 패킷이 수신되기 전에 SN 2 패킷이 수신된 경우 상기 SN 1 패킷이 미수신되었음이 검출될 수 있다.
상기 기지국은 SN 1의 패킷을 최대 maxHARQ-Tx만큼 재전송함으로써 SN 1 패킷이 단말에 성공적으로 수신될 수 있도록 한다. 따라서, 상기 t_Reordering(310)은 타겟 HARQ 지연(D) 이상의 시간을 갖도록 설정된다.
한편, t_StatusProhibit(330)은 상기 단말이 Status PDU를 전송한 후 상기 기지국이 패킷의 재전송을 성공하지 못한 경우에 다시 상기 단말에서 Status PDU를 전송하도록 하기 위한 타이머이다. 이에 따라, t_StatusProhibit(330)은 Status PDU의 전송 시간과 패킷의 재전송 시간만큼의 시간으로 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국과 단말의 패킷 송수신 과정 동안 t_PollRetransmit이 사용됨을 나타낸 신호 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기지국은 Status PDU의 전송을 요청하기 위해 데이터 PDU에 폴비트(poll bit)을 설정하여 단말로 전송한다. 그러면, 상기 기지국에서는 상기 단말로부터 상기 데이터 PDU의 응답으로 Status PDU 수신하기 위한 대기 시간을 설정하는 타이머로서 t_PollRetransmit(350)이 설정된다. 여기서, 상기 t_PollRetransmit(350)는 단말로부터 Status PDU가 전송될 시간을 고려하여 설정된다.
결과적으로, 도 3의 t_StatusProhibit(330) 및 도 4의 t_PollRetransmit(350)은 2*D 이상의 시간을 가지도록 설정된다.
이하 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터 업데이트 과정을 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
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도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치에서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트하는 과정을 보이고 있다.
도 5를 참조하면, 501 단계 내지 507 단계는 MAC 계층에서 수행되며, 509 단계 내지 511 단계는 RRC 계층에서 수행된다.
501 단계에서 상기 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치의 파라미터 업데이트부(150)는 현재의 채널 상태에 따른 P_I 및 패킷의 스케줄링 지연(D_S)을 측정한다. 그리고 503 단계에서 상기 파라미터 업데이트부(150)는 현재 시간(t)이 미리 정해진 주기 T에 따른 시간인지 판단하여, t가 주기 T에 따른 시간인 경우 505 단계로 진행하고, t가 주기 T에 따른 시간이 아닌 경우 501 단계로 되돌아 간다. 여기에서 상기 주기 T는 채널이 빨리 변하는 환경에서는 미리 설정된 주기보다 길게 설정되며, 채널이 천천히 변하는 환경에서는 미리 설정된 주기보다 짧게 설정될 수 있다. 한편, 주기 T의 최적화 문제는 본 발명의 범위에 포함되지 않는다.
상기 505 단계에서 상기 파라미터 업데이트부(150)는 상기 주기 T마다 측정된 P_I의 평균 값(P_I(t))과 상기 측정된 D_S의 평균값(D_S(t))을 계산하고, 507 단계에서 상기 계산된 P_I(t) 및 D_S(t)를 현재의 P_I(t) 및 D_S(t)로 업데이트 한다.
그리고 509 단계에서 상기 파라미터 업데이트부(150)는 하기 <수학식 5> 및 <수학식 6>을 사용하여 상기 업데이트된 P_I(t) 및 D_S(t)를 사용하여 디폴트 maxHARQ-Tx를 업데이트한다. 즉, 상기 파라미터 업데이트부(150)는 상기 업데이트된 P_I(t) 및 D_S(t)를 사용하여 UM에 해당하는 QCI의 PDB와 PELR에 따라 D(t)와 P_LE(t)의 상계(upper bound)를 하기 <수학식 5> 및 <수학식 6>를 사용하여 결정한다.
Figure 112010003126018-pat00006
Figure 112010003126018-pat00007
상기 <수학식 5>에서 D(t)는 <수학식 1>에서 D를 결정하는 식과 동일하게 결정된다. 즉, D(t)는 4ms + 8ms*(maxHARQ-Tx)이다. 이에 따라, 상기 파라미터 업데이트부(150)는 <수학식 5>에 상기 업데이트된 D_S(t)와 상기 <표 1>에 따른 PDB를 사용하여 maxHARQ-Tx를 계산한다.
그리고 상기 <수학식 6>에서 P_LE(t)는 <수학식 2>에서 P_LE를 결정하는 식과 동일하게 결정된다. 이에 상기 파라미터 업데이트부(150)는 <수학식 6>에 따라 상기 업데이트된 P_I(t)와 상기 <표 1>에 따른 PELR 를 사용하여 maxHARQ-Tx를 계산한다. 이후, 상기 파라미터 업데이트부(150)는 상기 디폴트 maxHARQ-Tx을 상기 계산된 maxHARQ-Tx(t)들 중 작은 값으로 업데이트한다.
그리고 511 단계에서 파라미터 업데이트부(150)는 상기 <수학식 3> 및 <수학식 4>를 이용하여 디폴트 maxRetxThreshold를 업데이트하고, 디폴트 t_Reordering, t_StatusProhibit 및 t_PollRetransmit를 업데이트한다. 즉, 파라미터 업데이트부(150)는 상기 <수학식 5> 및 <수학식 6>의 P_LE(t)와 D(t)를 기반으로 <수학식 3>과 <수학식 4>에 각 10-8과 300ms를 만족하는 maxRetxThreshold(t)들 중 큰 값으로 디폴트 maxRetxThreshold를 업데이트한다. 그리고 파라미터 업데이트부(150)는 t_Reordering을 상기 D(t)로 업데이트하고, t_StatusProhibit 및 t_PollRetransmit을 2*D(t)로 업데이트한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 단말의 채널 상태에 따라 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 업데이트하여 적응적으로 HARQ 및 ARQ 파라미터를 설정할 수 있다. 이에 각 maxHARQ-Tx에 대해 P_I에 따른 P_LE를 도시한 도 6에서와 같이 특정 단말의 채널 상태가 나빠진 경우 P_I가 0.1에서 0.27 로 변함에 따라 HARQ 파라미터의 설정 조건인 10-4를 만족하기 위해 요구되는 HARQ 파라미터(maxHARQ-Tx)는 3에서 6으로 증가한다. 따라서 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치는 HARQ 파라미터(maxHARQ-Tx)를 채널 상황에 따라 변화 시키므로 HARQ 재전송을 좀 더 효과적으로 수행할 수 있으며 UM에서의 HARQ 재전송에 대한 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터와 업데이트 HARQ 및 ARQ 파라미터의 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율, HARQ 타겟 지연 및 타겟 잔여 포스트-ARQ 에러율을 보이고 있다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 디폴트(dafault Configuration) HARQ 및 ARQ 파라미터가 maxHARQ-Tx=3, maxRetxThreshold=3일 때, HARQ 지연은 28ms이다. 그리고 0.05보다 P_I가 작은 경우는 업데이트(Adaptive Configuration) HARQ 및 ARQ 파라미터의 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율이 HARQ 파라미터의 설정 조건인 10-4정도로 유지되어 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터의 업데이트를 수행하지 않는 경우보다 더 나쁘지만 HARQ 타겟 지연이 작은 장점이 있다. 여기서, UM의 경우에는 플로의 특성상 에러율보다는 지연에 더욱 민감하기 때문에 지연을 줄이는 것이 더 효과적이다. 또한 P_I가 높을 때 업데이트 HARQ 및 ARQ 파라미터의 HARQ 지연이 커지는 것처럼 보이지만 ARQ 재전송을 적게 일어나게 함으로써 전체 지연을 줄이고 타겟 잔여 포스트-ARQ 지연확률을 낮춰서 디폴트 HARQ 및 ARQ 파라미터를 사용할 때에 비해 더 좋은 결과를 보인다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 이동통신시스템에서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 및 ARQ(Automatic Repeat Request) 파라미터를 설정하는 장치에 있어서,
    다수의 QCI(Quality Collaboration Index)들을 이용하여 결정된 디폴트 HARQ 파라미터 설정 조건을 근거로, 디폴트 HARQ 파라미터를 설정하는 HARQ 파라미터 설정부와,
    상기 다수의 QCI들을 이용하여 결정된 디폴트 ARQ 파라미터 설정 조건을 근거로, 디폴트 ARQ 파라미터를 설정하는 ARQ 파라미터 설정부와,
    상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터 및 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트하는 파라미터 업데이트부를 포함하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디폴트 HARQ 파라미터의 설정 조건은,
    다수의 QCI들 중 PELR(Packet Error Loss Rate)이 가장 높은 QCI들을 제외한 QCI들의 HARQ 타겟 지연과 타겟 잔여 포스트-HARQ(post-HARQ) 에러율을 근거로 결정됨을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 HARQ 파라미터 설정부는,
    상기 HARQ 타겟 지연을 이용하여 제1 HARQ 재전송 최대 횟수를 계산하고, 상기 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 이용하여 제2 HARQ 재전송 최대 횟수를 계산하여, 상기 계산된 제1 HARQ 재전송 최대 횟수와 상기 계산된 제2 HARQ 재전송 최대 횟수 중 작은 값을 상기 디폴트 HARQ 파라미터로 설정함을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 디폴트 ARQ 파라미터의 설정 조건은,
    상기 다수의 QCI들의 PELR(Packet Error Loss Rate) 중 가장 높은 PELR과 PDB(Packet Delay Budget)를 근거로 결정됨을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 ARQ 파라미터 설정부는,
    상기 가장 높은 PELR을 이용하여 제1 ARQ 재전송 최대 횟수를 계산하고, 상기 PDB를 이용하여 제2 ARQ 재전송 최대 횟수를 계산하여, 상기 계산된 제1 ARQ 재전송 최대 횟수와 상기 계산된 제2 ARQ 재전송 최대 횟수 중 큰 값을 상기 디폴트 ARQ 파라미터에 포함되는 최대 재전송 횟수로 설정하고,상기 다수의 QCI들 중 PELR이 가장 높은 QCI들을 제외한 QCI들의 타겟 HARQ 지연 시간을 이용하여 복수 개의 타이머들을 상기 디폴트 ARQ 파라미터에 포함되는 타이머들로 설정함을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 파라미터 업데이트부는,
    상기 채널 상태에 따른 패킷의 전송 에러율 및 스케줄링 지연을 측정하고, 미리 정해진 주기마다 상기 측정된 전송 에러율 및 스케줄링 지연의 평균을 계산하고, 상기 계산된 스케줄링 지연의 평균을 이용하여 상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터를 업데이트하고, 상기 계산된 전송 에러율을 이용하여 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 업데이트함을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 장치.
  7. 이동통신시스템에서 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 및 ARQ(Automatic Repeat Request) 파라미터를 설정하는 방법에 있어서,
    다수의 QCI(Quality Collaboration Index)들을 이용하여 결정된 디폴트 HARQ 파라미터 설정 조건을 근거로, 디폴트 HARQ 파라미터를 설정하는 과정과,
    상기 다수의 QCI들을 이용하여 결정된 디폴트 ARQ 파라미터 설정 조건을 근거로, 디폴트 ARQ 파라미터를 설정하는 과정과,
    상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터 및 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 단말의 채널 상태에 따라 업데이트하는 과정을 포함하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 디폴트 HARQ 파라미터의 설정 조건은,
    다수의 QCI들 중 PELR(Packet Error Loss Rate)이 가장 높은 QCI들을 제외한 QCI들의 HARQ 타겟 지연과 타겟 잔여 포스트-HARQ(post-HARQ) 에러율을 근거로 결정됨을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 디폴트 HARQ 파라미터를 설정하는 과정은,
    상기 HARQ 타겟 지연을 이용하여 제1 HARQ 재전송 최대 횟수를 계산하는 단계와,
    상기 타겟 잔여 포스트-HARQ 에러율을 이용하여 제2 HARQ 재전송 최대 횟수를 계산하는 단계와,
    상기 계산된 제1 HARQ 재전송 최대 횟수와 상기 계산된 제2 HARQ 재전송 최대 횟수 중 작은 값을 상기 디폴트 HARQ 파라미터로 설정하는 단계를 포함하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 디폴트 ARQ 파라미터의 설정 조건은,
    상기 다수의 QCI(Quality Collaboration Index)들의 PELR(Packet Error Loss Rate) 중 가장 높은 PELR과 PDB(Packet Delay Budget)를 근거로 결정됨을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 디폴트 ARQ 파라미터를 설정하는 과정은,
    상기 가장 높은 PELR을 이용하여 제1 ARQ 재전송 최대 횟수를 계산하는 단계와,
    상기 PDB를 이용하여 제2 ARQ 재전송 최대 횟수를 계산하는 단계와,
    상기 계산된 제1 ARQ 재전송 최대 횟수와 상기 계산된 제2 ARQ 재전송 최대 횟수 중 큰 값을 상기 디폴트 ARQ 파라미터에 포함되는 최대 재전송 횟수로 설정하는 단계와,
    상기 다수의 QCI들 중 PELR이 가장 높은 QCI들을 제외한 QCI들의 타겟 HARQ 지연 시간을 이용하여 복수 개의 타이머들을 상기 디폴트 ARQ 파라미터에 포함되는 타이머들로 설정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 업데이트하는 과정은,
    상기 채널 상태에 따른 패킷의 전송 에러율 및 스케줄링 지연을 측정하는 단계와,
    미리 정해진 주기마다 상기 측정된 전송 에러율 및 스케줄링 지연의 평균을 계산하는 단계와,
    상기 계산된 스케줄링 지연의 평균을 이용하여 상기 설정된 디폴트 HARQ 파라미터를 업데이트하는 단계와,
    상기 계산된 전송 에러율을 이용하여 상기 설정된 디폴트 ARQ 파라미터를 업데이트하는 단계를 포함하는 HARQ 및 ARQ 파라미터 설정 방법.
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