KR101799762B1 - Ｏｆｄｍａ 통신 시스템에서 번들링된 ｖｏｉｐ－패킷들을 위한 리소스 할당 - Google Patents
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Abstract
직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 기반 시스템에서 실시간 트래픽 통신에 리소스들을 할당하기 위한 방법 및 장치가 제공된다: 하나 이상의 음성 패킷망(Voice Over Internet Protocol; VoIP) 패킷들이 단일 번들링된 패킷에 할당된다. MCS들의 세트 중 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS)이 선택된다. 제 1 MCS는 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 MCS들의 세트 중 하나의 MCS이다. 번들링된 패킷은 선택된 제 1 MCS에 기초하여 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 매핑된다. 번들링된 패킷은 선택된 제 1 MCS를 이용하여 매핑된 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 걸쳐 송신된다.
Description
본 발명은 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA) 기반 액세스 시스템들을 통한 음성 패킷망(Voice Over Internet Protocol; VoIP) 서비스를 위한 리소스 할당에 관한 것이다.
현대의 무선 통신 시스템들은 패킷 기반 송신에 의존하고, 이것은 시스템 용량을 증가시키기 위한 수단으로서 상이한 모바일 디바이스들로부터 다수의 접속들의 실시간 다중화를 허용한다. 일반적으로, 음성 트래픽은 고정 레이트(rate) 또는 가변 레이트 인코더를 이용하여 인코딩된다. 다양한 유형들의 코덱들이 고려될 수 있기는 하지만, 풀(full) 레이트, 하프 레이트, 쿼터 레이트 및 8-레이트 프레임들을 생성하는 4-상태 증진 가변 레이트 코덱(EVRC)이 일례로서 고려된다. 이 코덱은 cdma2000 1x에서 그리고 고 레이트 패킷 데이터(HRPD) 표준들에서 음성 지원을 위해 표준화되었다. 각각의 VoIP 패킷(또는 한 묶음의 패킷들)은 물리 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 리소스 개체/버스트(burst)(예로서, 이러한 물리 리소스 개체들은 WiMAX에서 "버스트들"로 칭해진다)에 매핑될 수 있고 하나 이상의 매체 액세스 제어(MAC) 프로토콜 데이터 유닛들(PDUs)(MAC PDUs)에 대응할 수 있다.
VoIP 패킷들이 상대적으로 크기가 작기 때문에, 단일 MAC PDU는 하나 이상의 VoIP 패킷들의 콘텐트들을 전송하기에 바람직할 수 있고, 따라서 헤더 및 순환 중복 검사(CRC) 오버헤드(overhead)를 최소화한다. 이것은 하이브리드 자동 요청(HARQ) 메커니즘이 버스트 단위로 동작하는 것을 허용하는데, 이는 순환 중복 검사(CRC)가 MAC PDU에 임베딩(embedding)되기 때문이다.
MAC PDU 오버헤드는 정보 비트들을 포함하는 페이로드와 함께 송신될 필요가 있는 복수의 비트들을 차지한다. 예를 들면, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 표준에서, MAC PDU 오버헤드는 10 바이트들만큼 클 수 있고, 이는 6 바이트들의 MAC 헤더 오버헤드 및 4 바이트들의 CRC로부터 발생한다. 로버스트 헤더 압축(Robust header compression; ROHC)은 원래의 40 바이트들의 실제 전송 프로토콜/이용자 데이터그램 프로토콜/인터넷 프로토콜(RTP/UDP/IP) 오버헤드를 단지 4 바이트들로 감소시키기 위해 이용될 수 있다.
WiMAX에 대해, 패킷 번들링(bundling)을 갖는 그리고 상기 패킷 번들링이 없는 총 헤더/트레일러(trailer) 오버헤드가 도 1의 표에 표현된다. 따라서, 도 1은 VoIP 패킷 번들링이 단지 하나의 VoIP 패킷(즉, 다수의 VoIP 패킷들 중 어떠한 번들링도 없는)이 번들링된 채로 이용될 때, RTP/UDP/IP 오버헤드는 32 비트들(즉, 4 바이트들)을 포함하고, MAC 헤더는 48 비트들(즉, 6 바이트들)을 포함하며, CRC는 총 112 비트들(즉, 14 바이트들)에 대해 32 비트들(즉, 4 바이트들)을 포함한다. 2개의 VoIP 패킷들이 VoIP 번들로 번들링되면, RTP/UDP/IP 오버헤드는 32 비트들의 두배 = 64 비트들을 포함하는 반면에, MAC 헤더 및 CRC는 동일한 크기를 유지하여 144 비트들(즉, 18 바이트들)의 총 번들 크기를 제공한다. 부가적인 VoIP 패킷들의 번들링은 RTP/UDP/IP 오버헤드 및 VoIP 번들의 크기를 유사하게 증가시킬 것이다.
도 2의 표는 일 예시적인 EVRC 음성 코덱의 출력에서 - 번들링을 갖는 그리고 상기 번들링이 없는 - 오버헤드를 포함하는 VoIP 패킷 크기들을 도시한다. 다른 EVRC 음성 코덱들이 이용될 수 있다. 도 2는 특정한 EVRC 보코더(vocoder) 레이트에 대해, 대응하는 확률의 이용량, 20ms 프레임 크기, 및 하나의 패킷(즉, 어떠한 번들링도 없는)의 번들링 및 2개의 패킷들에 대한 번들링을 갖는 음성/페이로드 플러스 헤더/트레일러 오버헤드를 도시한다. 예를 들면, 어떠한 번들링도 없으면, 예시적인 EVRC 보코더는 풀 레이트, 하프 레이트, 쿼터 레이트 및 8번째 레이트로 각각, 283 비트 VoIP 패킷, 192 비트 VoIP 패킷, 152 비트 VoIP 패킷, 및 128 비트 VoIP 패킷을 생성한다. 다른 EVRC 음성 코덱들은 도시된 각각의 레이트들로 상이한 크기의 VoIP 패킷들을 생성할 수 있다.
VoIP와 같은 지연 감지 애플리케이션들은 엄중한 서비스 품질(QoS) 요구조건들로 인해 그리고 전형적인 적대적(hostile) 라디오 환경으로 인해 무선 네트워크 인프라스트럭처(infrastructure)들의 설계 시에 상당한 도전들을 제기한다. 이용자 이동성은 분명하게, 제기된 도전들의 전체적인 복잡성에 부가하는 추가적인 관점(extra-dimension)인데, 이것은 그것이 라디오 채널 상태들을 예측하고, 따라서 고속으로 이동하는 이용자들을 위해 효율적으로 리소스들을 할당하는 것이 더 어렵게 되기 때문이다. VoIP 애플리케이션들은 전형적으로, (일반적으로, 약 수십 ms의) 엄격한(tight) 에어 인터페이스 지연 규격(budget)들 및 95% 내지 98%의 활성 VoIP 이용자들에 대한 1% 내지 2% 패킷 손실 미만의 전형적인 QoS 타겟에 의해 특징지워진다. 실시간 통신은 지연 제약의 영향을 받는 통신으로서 특징지워질 수 있다. 실시간 통신과 다른 통신은 지연 제약의 영향을 받지 않는 통신으로서 특징지워질 수 있지만 최상의 노력 전송을 이용하여 전송될 수 있다.
무선 통신 채널들의 상태들에 효율적으로 적응하기 위해, 이용된 변조 및 코딩 방식(MCS)의 효율적인 선택 및 간섭의 방지를 허용하는 지능형 메커니즘들에 의존하는 것이 바람직하다. 그 목적을 위해, 이용된 MCS 방식의 동적 선택은 리소스 할당을 위한 결정 시에 핵심 인자이다. 간섭이 높을 때, 곤란한 라디오 상태들에서 동작하도록 설계되는 더 많은 로버스트한 MCS들 중 하나를 선택하는 것은 더 큰 인코딩된 패킷들(버스트들)을 야기하고, 이것은 결과적으로 더 많은 활동(activity)을 야기하며, 따라서 다른 나가는 무선 호출들에 영향을 미칠 수 있는 간섭의 더 큰 확산을 야기한다. 한편, 호의적인(favorable) 라디오 상태들에서 동작하도록 설계되는 덜 로버스트한 MCS를 선택하는 것은 더 작은 인코딩된 패킷들(버스트들)을 야기하지만, 이것은 라디오 채널이 빠르게 변경되고 패킷 송신이 궁극적인 신호 페이드(fade)들과 파이팅(fighting)하기 위한 충분한 보호를 갖지 않으면 더 높은 패킷 에러들을 희생한다. 본 명세서에 개시된 리소스 할당 및 MCS 선택을 위한 메커니즘들은 VoIP 패킷 송신의 성공의 확률을 최대화하도록 설계된다.
하나의 실시예에서, 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 기반 시스템에서 실시간 트래픽 통신에 리소스들을 할당하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 프로세서 및 연관된 메모리를 포함하고, 프로세서는: 단일 번들링된 패킷에 하나 이상의 음성 패킷망(VoIP) 패킷들을 할당하고; MCS들의 세트 중 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS)을 선택하는 것으로서, 제 1 MCS는 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 MCS들의 세트 중 하나의 MCS인, 상기 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS)을 선택하고; 선택된 제 1 MCS에 기초하여 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하며; 매핑된 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 걸쳐 선택된 제 1 MCS를 이용하여 번들링된 패킷을 송신하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들은 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내의 적어도 하나의 시간 심볼(symbol) 및 적어도 하나의 서브캐리어(subcarrier)를 포함한다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 다운링크에서의 송신을 위해 단일 번들링된 패킷에 복수의 VoIP 패킷들을 할당하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 업링크에서의 송신을 위해 단일 번들링된 패킷에 하나의 VoIP 패킷을 할당하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크의 적어도 하나의 라디오 채널 상태에 따라서 단일 번들링된 패킷에 할당된 VoIP 패킷들의 수를 변경하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 다운링크 OFDMA 서브프레임들 및 OFDMA 업링크 서브프레임들 중 하나 이상에서 시간 및 주파수에 걸쳐 VoIP 버스트들의 할당들을 랜덤화하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에 VoIP 버스트를 맞추기(fit) 위해 복수의 랜덤 할당 시도들을 수행하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는, 복수의 랜덤 할당 시도들이 VoIP 버스트에 대해 성공적인 할당을 생성하는데 실패하면 VoIP 버스트가 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 적합한 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는, VoIP 버스트가 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 적합한 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 기지국 간 조정을 이용하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 주파수 다이버시티(diversity)의 활용을 우선순위화하면서 다운링크에 대해 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는: 시간 도메인(domain)의 활용을 우선순위화하는 업링크에 대해 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성되고, VoIP 버스트는 먼저 시간 도메인에서, 그 다음 주파수 도메인에서 매핑된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 VoIP 패킷 인코딩 후에 유사한 크기의 버스트를 생성하는 MCS들의 세트의 서브세트의 가장 로버스트한 MCS 방식을 선택하도록 구성된다.
하나의 실시예에서, 프로세서는 번들링된 패킷의 통신의 성공의 확률을 또한 최대화하는 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하기 위한 MCS들의 세트의 MCS를 제 1 MCS로서 선택하도록 구성된다.
또 다른 실시예는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 기반 시스템에서 실시간 트래픽 통신에 리소스들을 할당하기 위한 방법이다. 방법은 네트워크 요소에서 단일 번들링된 패킷에 하나 이상의 음성 패킷망(VoIP) 패킷들을 할당하는 단계; 네트워크 요소에서 MCS들의 세트 중 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS)을 선택하는 단계로서, 제 1 MCS는 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 MCS들의 세트 중 하나의 MCS인, 상기 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS)을 선택하는 단계; 네트워크 요소에서 선택된 제 1 MCS에 기초하여 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 단계; 및 네트워크 요소로부터 매핑된 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 걸쳐 선택된 제 1 MCS를 이용하여 번들링된 패킷을 송신하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들은 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내의 적어도 하나의 시간 심볼 및 적어도 하나의 서브캐리어를 포함한다.
하나의 실시예에서, 상기 할당하는 단계는 기지국으로부터 모바일 디바이스까지의 다운링크에서의 송신을 위해 단일 번들링된 패킷에 복수의 VoIP 패킷들을 할당하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 상기 할당하는 단계는 모바일 디바이스로부터 기지국까지의 업링크에서의 송신을 위해 단일 번들링된 패킷에 하나의 VoIP 패킷을 할당하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 상기 할당하는 단계는 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크의 적어도 하나의 라디오 채널 상태에 따라서 단일 번들링된 패킷에 할당된 VoIP 패킷들의 수를 변경하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는 다운링크 OFDMA 서브프레임들 및 OFDMA 업링크 서브프레임들 중 하나 이상에서 시간 및 주파수에 걸쳐 VoIP 버스트들의 랜덤화된 할당들을 포함한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에 VoIP 버스트를 맞추기 위해 복수의 랜덤 할당 시도들을 포함한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는, VoIP 버스트가 복수의 랜덤 할당 시도들이 VoIP 버스트에 대해 성공적인 할당을 생성하는데 실패할 때 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 적합한 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는, VoIP 버스트가 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 적합한 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는 기지국 간 조정을 통해 수행된다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는 주파수 다이버시티의 다운링크 활용에 대해 우선순위화 수행된다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는 시간 도메인의 업링크 활용에 대해 우선순위화 수행된다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하는 상기 단계는 먼저 시간 도메인에서, 그 다음 주파수 도메인에서 VoIP 버스트를 매핑하는 단계, 또는 먼저 주파수 도메인에서, 그 다음 시간 도메인에서 VoIP 버스트를 매핑하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, MCS들의 세트 중 제 1 MCS를 선택하는 상기 단계는 VoIP 패킷 인코딩 후에 유사한 크기의 버스트를 생성하는 MCS들의 세트의 서브세트의 가장 로버스트한 MCS 방식을 선택한다.
하나의 실시예에서, 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하기 위해 MCS들의 세트 중 MCS를 선택하는 상기 단계는 번들링된 패킷의 통신의 성공의 확률을 최대화한다.
하나의 실시예에서, 방법의 단계들 중 하나 이상은 패킷 단위로 수행된다.
본 발명의 실시예들은 이제 첨부된 도면들을 참조하여, 더 설명될 것이다.
도 1은 번들링을 갖는 그리고 상기 번들링이 없는 총 헤더/트레일러 오버헤드를 도시하는 표.
도 2는 EVRC 음성 코덱의 출력에서 - 번들링을 갖는 그리고 상기 번들링이 없는 - 오버헤드를 포함하는 VoIP 패킷 크기들을 도시하는 표.
도 3은 도 2에 표현된 바와 같이, 다수의 VoIP 패킷들을 번들링하지 않고 EVRC 보코더로부터 발생하는 VoIP 패킷들을 전달하기 위해 요구된 업링크 버스트 크기들 및 대응하는 MCS들(업링크에서 64 QAM 변조들은 이용되지 않는다)을 도시하는 표.
도 4는 도 2에 표현된 바와 같이, 2개의 VoIP 패킷들의 번들링을 이용하면서 EVRC 보코더로부터 발생하는 VoIP 패킷들을 전달하기 위해 요구된 다운링크 버스트 크기들 및 대응하는 MCS들을 도시하는 표.
도 5는 본 발명의 원리들에 따라 2개의 상호 간섭하는 섹터들(예로서, 섹터(X) 및 섹터(Y))로부터의 WIMAX 시 분할 듀플렉싱(TDD) 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 서브프레임들의 트래픽 로딩(loading)의 대표 스냅샷을 도시한 도면.
도 6은 간섭의 효과들을 최소화하기 위해 OFDMA 기반 엑세스 시스템들을 통해 VoIP 서비스를 제공하고 VoIP 패킷들에 대한 라디오 리소스들의 효율적인 할당을 가능하게 하기 위한 라디오 리소스 할당 메커니즘을 상세하는 일 예시적인 흐름도.
도 7은 본 명세서에서 설명된 기능들의 수행 시에 이용하기 위해 적합한 컴퓨터의 고 레벨 블록도.
도 2는 EVRC 음성 코덱의 출력에서 - 번들링을 갖는 그리고 상기 번들링이 없는 - 오버헤드를 포함하는 VoIP 패킷 크기들을 도시하는 표.
도 3은 도 2에 표현된 바와 같이, 다수의 VoIP 패킷들을 번들링하지 않고 EVRC 보코더로부터 발생하는 VoIP 패킷들을 전달하기 위해 요구된 업링크 버스트 크기들 및 대응하는 MCS들(업링크에서 64 QAM 변조들은 이용되지 않는다)을 도시하는 표.
도 4는 도 2에 표현된 바와 같이, 2개의 VoIP 패킷들의 번들링을 이용하면서 EVRC 보코더로부터 발생하는 VoIP 패킷들을 전달하기 위해 요구된 다운링크 버스트 크기들 및 대응하는 MCS들을 도시하는 표.
도 5는 본 발명의 원리들에 따라 2개의 상호 간섭하는 섹터들(예로서, 섹터(X) 및 섹터(Y))로부터의 WIMAX 시 분할 듀플렉싱(TDD) 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 서브프레임들의 트래픽 로딩(loading)의 대표 스냅샷을 도시한 도면.
도 6은 간섭의 효과들을 최소화하기 위해 OFDMA 기반 엑세스 시스템들을 통해 VoIP 서비스를 제공하고 VoIP 패킷들에 대한 라디오 리소스들의 효율적인 할당을 가능하게 하기 위한 라디오 리소스 할당 메커니즘을 상세하는 일 예시적인 흐름도.
도 7은 본 명세서에서 설명된 기능들의 수행 시에 이용하기 위해 적합한 컴퓨터의 고 레벨 블록도.
본 발명의 특정 실시예들은 하기에 도면들을 참조하여 개시된다. 설명 및 예시들 둘 모두는 이해를 증진할 의도로 드래프트(draft)되었다. 예를 들면, 도면 요소들 중 일부의 치수들은 다른 요소들에 비해 과장될 수 있고, 성공적인 구현에 이롭거나 심지어 필요한 잘 공지된 요소들은 묘사될 수 없어서, 실시예들의 덜 방해되고 더 명백한 설명이 성취될 수 있게 한다. 게다가, 상기 논리 흐름도들이 특정 순서로 수행된 특정 단계들을 참조하여 설명되고 도시될지라도, 이들 단계들 중 일부는 생략될 수 있거나 이들 단계들 중 일부는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 조합되거나, 하위 분할되거나, 재순서화될 수 있다. 따라서, 구체적으로 표시되지 않으면, 단계들의 순서 및 그룹핑(grouping)은 청구항들의 범위 내에 있을 수 있는 다른 실시예들의 제한이 아니다.
예시 및 설명 둘 모두에서의 단순성 및 명료성은 당업자가 본 분야에서 이미 공지된 것을 고려하여 설명된 실시예들을 형성하고, 이용하며, 최상으로 실행하는 것을 효과적으로 가능하게 하려고 시도된다. 당업자는, 다양한 수정들 및 변경들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 하기에 설명된 특정 실시예들에 대해 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적이거나 모두 포함하는 것이기 보다는 도시적이고 예시적인 것으로서 간주될 것이고, 하기에 설명된 특정 실시예들에 대한 모든 이러한 수정들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
실시예들의
설명
본 발명의 다양한 실시예들을 형성하고 이용할 시에 더 큰 정도의 상세를 제공하기 위해, 네트워크들에서의 통신들에 대해 취해진 접근법의 설명, 및 임의의 매우 특정한 실시예들의 설명이 예를 위해 뒤따른다.
무선 통신 채널들의 상태들에 효율적으로 적응하기 위해, 이용된 변조 및 코딩 방식(MCS)의 효율적인 선택 및 간섭의 방지를 허용하는, 본 명세서에서 제공된 지능형 메커니즘들에 의존하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 개시된 리소스 할당 및 MCS 선택을 위한 메커니즘들은 VoIP 패킷 송신의 성공의 확률을 최대화하도록 설계된다.
따라서, 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 기반 시스템에서 실시간 트래픽 통신에 리소스들을 할당하기 위한 방법들 및 장치들이 제공된다. 일 예시적인 방법은 음성 패킷망(VoIP) 패킷들 번들링, 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 변조 및 코딩 방식(MCS)의 선택에 뒤이어 그에 따른 매칭 및 선택된 MCS에 따른 번들링된 패킷의 송신을 포함한다. 방법론의 각각의 양태는 결과적으로 다음에서 처리될 것이다.
패킷
번들링
단일 MAC PDU는 하나 이상의 VoIP 패킷들의 콘텐트들을 전송하기 위해 이용될 수 있고, 따라서 헤더 및 순환 중복 검사(CRC) 오버헤드를 최소화한다. 하나의 실시예에서, 다운링크에서 즉, MAC PDU들을 생성할 때, 기지국에서 VoIP 패킷 번들링의 이용이 고려된다. 이 형태의 번들링은 N*20ms으로 주어진 일부 부가적인 지연의 대가로 오버헤드를 감소시키는 장점을 제공하고, 여기서 N은 단일 패킷에 번들링되는 VoIP 패킷들의 수이고 20ms는 VoIP 패킷 생성 간격이다. 패킷 번들링은, 단일 MAC 헤더가 다수의 VoIP 패킷들로부터 페이로드를 포함하는 하나의 번들링된 VoIP 패킷을 위해 이용될 수 있는 잇점을 제공하지만; 압축된 헤더는 각각의 구성 패킷을 위해 여전히 필요하다. 패킷 번들링은 또한, 매체 액세스 프로토콜(MAP) 오버헤드가 감소되는 것을 허용하는데, 이것은 더 적은 버스트들이 에어 인터페이스(에어 링크)를 통한 송신을 위해 스케줄링될 필요가 있을 수 있기 때문이다.
또 다른 실시예에서, 패킷 번들링은 업링크에서 이용되지 않는다. 번들링은 업링크에 대해 반드시 양호한 해결책은 아니다(패킷들은 더 길고 더 작은 파워 스펙트럼 밀도들을 갖는 동작들을 강요할 수 있다; 예로서, WiMAX에서, 번들링된 패킷들이 다수의 업링크 서브채널들을 통해 누적될 필요가 있음이 가능하다).
또 다른 실시예에서, VoIP 패킷 번들링은 MS가 관측할 수 있는 라디오 채널 상태들에서 품질 피크(peak)들을 활용하기 위해, 그리고 이용자 데이터의 기회주의적 스케줄링을 가능하게 하기 위해 이동국(MS) 당, 다운링크 및 업링크에서, 또는 다운링크에서 또는 업링크에서 동적으로 수행된다. 번들링된 패킷이 하나 이상의 VoIP 패킷들의 페이로드를 포함할 수 있음에 주의해야 한다.
MCS 선택
번들링된 패킷의 비트 크기 및 번들링된 패킷과 통신하는 잠재적인 MCS들의 세트를 고려해볼 때, 개별적인 MCS에 대응하는 버스트를 전송하기 위해 요구된 버스트 크기(즉, OFDMA 슬롯들의 수)가 결정될 수 있다. 도 3은 도 2에 표현된 바와 같이, 다수의 VoIP 패킷들을 번들링하지 않고 EVRC 보코더로부터 VoIP 패킷들(즉, 번들링하는 다수의 VoIP 패킷들이 없는 패킷 즉, 단일 VoIP 패킷)을 전달하기 위해 요구된 업링크 버스트 크기들 및 대응하는 MCS들(업링크에서 64 QAM 변조들은 이용되지 않는다)을 도시하는 일 예시적인 표이다.
예를 들면, 283 비트 VoIP 패킷은 6의 버스트 크기의 QPSK 레이트 1/2 이용을 이용하여 전달될 수 있고, 192 비트 VoIP 패킷은 4의 버스트 크기의 QPSK 레이트 1/2 이용을 이용하여 전달될 수 있고, 152 비트 VoIP 패킷은 4의 버스트 크기의 QPSK 레이트 1/2 이용을 이용하여 전달될 수 있으며, 128 비트 VoIP 패킷은 3의 버스트 크기의 QPSK 레이트 1/2 이용을 이용하여 전달될 수 있다. QPSK 레이트 3/4에 대해, 283 비트 VoIP 패킷은 4의 버스트 크기를 이용하여 전달될 수 있고, 192 비트 VoIP 패킷은 3의 버스트 크기를 이용하여 전달될 수 있고, 152 비트 VoIP 패킷은 3의 버스트 크기를 이용하여 전달될 수 있으며, 128 비트 VoIP 패킷은 2의 버스트 크기를 이용하여 전달될 수 있다. 마찬가지로, 16QAM 레이트 1/2에 대해, 283 비트 VoIP 패킷은 3개의 버스트들을 이용하여 전달될 수 있고, 192 비트 VoIP 패킷은 2개의 버스트들을 이용하여 전달될 수 있고, 152 비트 VoIP 패킷은 2개의 버스트들을 이용하여 전달될 수 있으며, 128 비트 VoIP 패킷은 2개의 버스트들을 이용하여 전달될 수 있다. 다른 EVRC 음성 코덱들은 도시된 각각의 레이트들로 상이한 크기의 VoIP 패킷들을 생성할 수 있고 특정한 MCS에 따라 전달하기 위해 요구된 버스트들의 수는 그에 따라 달라진다.
도 4는 도 2에 표현된 바와 같이, 2개의 VoIP 패킷들의 번들링을 이용하면서 일 예시적인 EVRC 보코더로부터 발생하는 VoIP 패킷(번들링된 2개의 VoIP 패킷들을 갖는 번들링된 패킷)들을 전달하기 위해 요구된 다운링크 버스트 크기들 및 대응하는 MCS들을 도시하는 표이다. 도 3 및 도 4의 표들에서의 예들은 본 명세서에서 설명된 로버스트니스(robustness) 원리에 따라 버스트-MCS 연관을 설명한다. 이용된 버스트 크기들 및 MCS들은 표 2에서의 MAC PDU 크기들에 대응한다(도 3은 버스트 업링크를 도시하고, 64QAM MCS 방식들은 모바일 WiMAX 프로파일 릴리스 1.0에 따라 이용되지 않았음에 주의한다).
특정한 MAC PDU 크기에 대한 다수의 후보 MCS들이 동일한 버스트 크기(예로서, WiMAX에서 동일한 수의 OFDMA 슬롯들)를 야기할지도 모른다. 이러한 경우들에서, 하나의 실시예에서, 하나의 실시예에 의해 이용된 로버스트니스 원리에 따라, 가장 로버스트한 MCS는 실제로, 시스템을 간섭에 더 회복력 있게 만들기 위해 그 버스트 크기의 VoIP 패킷을 전달하기 위해 후보 MCS로서 선택된다. 예를 들면, 풀 레이트의 283 비트 VoIP 패킷은 다음의 MCS 방식들 중 임의의 방식에 의해 2개의 OFDMA 슬롯들로 실행될 수 있다: 16QAM 레이트 3/4, 64QAM 레이트 1/2, 64QAM 레이트 2/3, 64QAM 레이트 3/4, 및 64QAM 레이트 5/6. 이 실시예의 로버스트니스 원리에 따라, 16QAM 레이트 3/4는 2개의 OFDMA 슬롯들을 이용하면서 풀 레이트 283 비트 VoIP 패킷들을 실행하도록 고려된 MCS일 것이다.
각각의 패킷을 송신하기 위해 이용된 MCS는 패킷의 크기 뿐만 아니라, 이용자로부터의 빠른 채널 품질 피드백에 기초하여 선택된다. 에러 복구는 체이스 결합(Chase Combining)으로 최대 최대수(N)의 HARQ 송신들(제 1 패킷 송신 플러스 허용된 재송신들)을 이용하여 실행된다. WiMAX에서의 체이스 결합은 패킷의 제 1 송신에서 선택된 MCS에 대한 패킷의 재송신들을 제한한다. 따라서, 제 1 (프레쉬(fresh)) 송신, 및 (실질적으로) 후속 제송신들에 걸쳐 동일한 패킷을 실행하기 위해 이용되는 VoIP 버스트들은 모두 크기가 같다(일부 OFDMA 시스템들이 체이스 결합 대신에 증가성 중복(Incremental Redundancy; IR)을 이용할 수 있지만, 본 발명의 기본 원리들은 또한 IR 모드에 적용될 것이다).
하기의 3개의 수학식들은 VoIP 패킷들을 위한 MCS 선택 메커니즘을 뒷받침하는 근거를 설명한다. 일반성을 위해, 크기(s)의 주어진(인코딩되지 않은) VoIP 패킷에 대해, 각각의 버스트가 상이한 MCS에 대응하는 I개의 가능한 인코딩된 VoIP 버스트들이 존재한다고 가정하고, 따라서 이것은 잠재적으로 상이한 버스트 크기들을 야기한다. 즉, I개의 버스트들의 각각은 특정 수의 OFDMA 슬롯들을 요구하고, 그것은, 특정 MCS(mp)로 인코딩될 때 ni를 갖는다고 언급하자. 예를 들면, 풀 레이트 283 비트 VoIP 패킷은 QPSK 레이트 1/2로 6개의 OFDMA 슬롯들을 통해, 또는 QPSK 레이트 3/4로 4개의 OFDMA 슬롯들을 통해 또는 16QAM 레이트 1/2로 3개의 OFDMA 슬롯들을 통해, 또는 마지막으로 16QAM 레이트 3/4로 단지 2개의 OFDMA 슬롯들을 통해 실행될 수 있다. 이들 고려들을 통해, 다수의 가능한 후보들 중에서 가장 로버스트한 MCS가 항상 동일한 패킷을 위해 이용된다고 이미 가정되었다. Pe,k(mp, ni)는 mp를 MCS로서 이용하면서 하나의 버스트의 크기(ni)에 대한 k번째 송신 시도 시에 잘못된 패킷 송신을 가질 확률로서 표시된다. 파라미터들(mp, ni)에 의해 규정된 버스트를 성공적으로 송신하도록 요구되는 예상된 총 수의 리소스들(
)을 결정할 수 있다 - 하기의 수학식 (1) 참조. 근거는, 패킷이 제 1 시도로, 또는 제 1 시도가 아니라 그 다음, 제 2 시도, 등으로 성공적으로 수신되면 성공적으로 송신되고, 제 1 (N-1) 시도들이 아니면, 그 다음 틀림없이 N번째 시도(마지막 시도)로 성공적으로 송신된다.
그것이 동일한 패킷의 2개의 상이한 송신 시도들에 걸친 에러 확률들이 동일하다(예로서, 제 1 및 제 2 패킷 송신들 사이의)는 단순화에 의해 가정될 때, 파라미터들(mp, ni)에 의해 특징지워진 버스트에 대한 에러의 확률(Pe(mp, ni))는 더 이상 패킷의 송신 순서에 의존하지 않고, 수학식 (1)에서 리소스들의 예상된 총 수에 대한 표현은 수학식 (2)에서와 같이 된다. 이것은, 패킷 당 허용된 송신들의 최대 수가 상당히 크면 더 단순화될 수 있다 - 수학식 (2)에서 마지막 표현.
VoIP 패킷 송신이, 항상 MCS 버스트 크기(mk, nl)의 조합을 선택하면 최적이라고 말할 수 있고, 이것은 수학식 (3)(P는 이용가능한 MCS들의 총 수를 나타낸다)에서 표현된 바와 같이 필요한 OFDMA 리소스들(슬롯들)의 최대 수를 갖는 VoIP 패킷들의 성공적인 송신을 보장한다.
초기 패킷 송신에 대해 그리고 재송신들에서, 주어진 크기의 패킷에 대해 에러들의 확률들이 상세한 링크된 레벨 시뮬레이션들로부터 결정될 수 있음에 주의한다.
하나의 실시예에서, 임의의 패킷 송신에 적용되는 파워 레벨은 주어진 MCS를 통한 성공의 원하는 확률을 보장하기 위해 결정되고, 개방 또는 폐쇄 파워 제어 루프들에 의해, 또는 2가지 유형들의 루프들 둘 모두에 제어될 수 있다.
OFDMA
리소스들에
대한 버스트
매핑
본 발명의 하나의 예에서, 시간 및 주파수에 걸친 VoIP 버스트들의 랜덤화된 할당들은 결과로 발생하는 간섭을 감소시킬 뿐만 아니라, 평균화하기 위해 부분 로드의 엄격한 제어를 통해 다운링크 및 업링크 서브프레임들에서 이용된다. 또한, VoIP 버스트들이 복수의 랜덤 할당 시도들 후에 대응하는 서브프레임에 적합하지 않으면, 검색 알고리즘이 이용될 수 있고, 상기 검색 알고리즘은 버스트들이 매핑될 수 있는 서브프레임 내의 빈 위치들을 찾는다. 이것은 실제 시스템들에서 간섭을 감소시키기 위한 실용적인 방식이고, 이것은 기지국 간 통신을 요구하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 하나의 실시예에서, 기지국 간 조정이 이용된다.
도 5는 본 발명의 원리들에 따라 2개의 상호 간섭하는 섹터들(예로서, 섹터(X) 및 섹터(Y))로부터의 WIMAX 시 분할 듀플렉싱(TDD) 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 서브프레임들의 트래픽 로딩의 대표 스냅샷을 표현한다. OFDMA 프레임 구조는 텔레스코픽(telescopic) MAP들로 보여진다. 다운링크 및 업링크 트래픽 부분들은 단지 예시적인 목적들을 위한 것이고 2개의 간섭하는 섹터들에서 랜덤 리소스 할당 및 간섭 감소를 도시하기 위한 것이다. 다운링크 및 업링크 서브프레임들의 "트래픽" 영역 상의 색이 칠해진 직사각형들은 VoIP 버스트들을 표현하고, 이것은 도 3 및 도 4의 표들에 표시된 버스트 크기들을 따른다. 다운링크 및 업링크 오버헤드 부분들은 프리엠블(preamble), 프레임 제어 헤더(FCH), MAP 메시지들, ACK/NACK 채널, 사운딩(sounding), 레인징(ranging), 및 채널 품질 표시자 채널(CQICH)을 포함할 수 있는 본 발명의 당업자들에게 공지된 종래의 오버헤드를 포함한다.
VoIP 버스트들(예로서, HARQ 패킷 재송신들 및 프레쉬 패킷 재송신들)은 총 오버헤드(WIMAX에서 프리엠블, FCH 및 MAP 메시지들)를 차지한 후에 이용가능한 리소스들에서 스케줄링된다. MAP 오베헤드는 다운링크 맵(DL-MAP) 및 업링크 맵(UL-MAP) 오버헤드들로 구성된다. DL-MAP은 다운링크 상의 가입자 스테이션(station)에 대한 버스트 시작 횟수를 규정하는 매체 액세스 제어(MAC) 메시지이다. UL-MAP은 스케줄링 간격 동안 전체 액세스를 규정하는 정보의 세트를 지원한다. 수신/송신 전이 갭(RTG) 및 송신/수신 전이 갭(TTG)이 또한 도시된다.
각각의 VoIP 패킷은 전송자의 MAC에 도착 시에 지연 규격을 할당받고 그것의 전달이 지연 규격 내에서 성공적으로 수신확인되지 않았으면 MAC에 의해 폐기된다. 리소스 할당 알고리즘은 MAP의 확장 및 프레임 내의 각각의 VoIP 버스트의 스케줄링으로 인한 트래픽 리소스 이용가능성의 결과로 발생하는 줄어듦(shrinkage)을 설명한다. 예는, MAP 메시지들의 크기가 802.16e 표준에서 허용된 바와 같이, SUB-MAP 메시지들을 이용함으로써 제어됨을 가정한다. 이들 메시지들은 총 MAP 오버헤드를 감소시키기 위해 상이한 MCS 방식들을 이용함으로써, 상이한 그룹들의 이용자들로 제어 MAP 메시지들을 전송하는 것을 허용한다. 그러나, 이것은 본 발명의 하나 이상의 실시예들이 WIMAX에서 MAP 메시지들과 같은, 오버헤드 메시지들의 제어의 유형에 의존하지 않기 때문에 예시적인 목적들을 위한 것임에 주의한다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 다운링크에서의 VoIP 버스트들은 광대역 무선 채널의 주파수 다이버시티를 활용하기 위해 주파수 도메인(주파수가 "큰(tall)") 상에 매핑된다. 시간 다이버시티가 상이한 프레임 간격들로 일어나는 HARQ 송신들을 통해 근본적으로 발생함에 주의한다.
또한, 유사한 부분 로딩 방식은 업링크에서 이용될 수 있고, 하나의 실시예에서, VoIP 버스트들은 (시간 도메인을 따라 늘어지는(stretching)) 서브채널 당 파워 스펙트럼 밀도를 최대화하기 위해 먼저 시간 도메인 상에 매핑되는데, 이는 모바일 단말이 기지국들로부터의 다운링크 송신들과 비교하여 훨씬 낮은 레벨에서 동작하기 때문이다.
또 다른 실시예에서, OFDMA 리소스들에 대한 VoIP 버스트들의 매핑은 부가적인 자유도들을 갖고 허용될 수 있다. 예를 들면, 상이한 실시예에서, 다운링크에서, 결국 VoIP 버스트들은 또한, 먼저 시간 도메인에서, 그 다음 주파수 도메인에서 매핑될 수 있고, 업링크 방향에 대해 그 역도 마찬가지이다.
도 6은 간섭의 효과들을 최소화하기 위해 OFDMA 기반 엑세스 시스템들을 통해 VoIP 서비스를 제공하고 VoIP 패킷들에 대한 라디오 리소스들의 효율적인 할당을 가능하게 하기 위한 라디오 리소스 할당 방법론을 상세하는 일 예시적인 흐름도이다. 방법론(600)은 무선 채널들을 통한 패킷 송신에 대한 성공의 가능성이, 이용된 OFDMA 리소스들의 수가 최소화되는 동안 최대화되도록 이용된 MCS의 동적 선택을 허용하는 레이트 선택을 포함한다. 리소스 할당을 위한 개시된 방법론의 실시예들은 스펙트럼 효율성 및 실시간 트래픽 통신을 취급하는 무선 기반 OFDMA 시스템의 VoIP 용량을 증가시키기 위해 노력한다.
동작(610)에서, 방법이 시작된다.
동작(620)에서, 하나 이상의 음성 패킷망(VoIP) 패킷들이 단일 번들링된 패킷에 할당된다. 하나의 실시예에서, 단일 번들링된 패킷에 VoIP 패킷들을 할당하는 것은 기지국으로부터 모바일 디바이스까지의 다운링크에서의 송신을 위해 단일 번들링된 패킷에 복수의 VoIP 패킷들을 할당하는 것을 포함한다. 따라서, 설명된 방법론은 무선 통신 시스템의 기지국, 액세스 포인트 또는 다른 유사한 네트워크 요소에서 수행될 수 있다. 하나의 실시예에서, 단일 번들링된 패킷에 VoIP 패킷들을 할당하는 것은 모바일 디바이스로부터 기지국까지의 업링크에서의 송신을 위해 단일 번들링된 패킷에 하나의 VoIP 패킷들을 할당하는 것을 포함한다. 따라서, 설명된 방법론은 무선 통신 시스템의 모바일 디바이스 이용자 장비, 이동국 또는 다른 유사한 네트워크 요소에서 수행될 수 있다. 번들링된 패킷으로의 단일 패킷의 번들링은 본 명세서의 어디에서나 번들링이 없는 것으로 언급될 수 있다. 업링크 및 다운링크 상황들 둘 모두에서, 단일 번들링된 패킷에 VoIP 패킷들을 할당하는 것은 또한, 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크의 적어도 하나의 라디오 채널 상태에 따라서 단일 번들링된 패킷에 할당된 VoIP 패킷들의 수를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 번들링되는 VoIP 패킷들의 수는 때때로 달라질 수 있다. 예를 들면, 번들에 할당될 각각의 VoIP 패킷에 대해, 방법은 번들링된 패킷에 누적하기 위해 바람직한 수의 다음 패킷들을 결정할 수 있다. 패킷 번들링은 모바일 디바이스가 관측할 수 있는 라디오 채널 상태들에서 품질 피크들을 활용하기 위해, 그리고 기회주의적 이용자 및 패킷 스케줄링을 가능하게 하기 위해 다운링크 및 업링크 둘 모두에서, 또는 다운링크에서 또는 업링크에서 이동국(MS) 당 동적으로 수행될 수 있다.
동작(630)에서, 한 세트의 MCS들 중 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS)이 선택된다. 제 1 MCS는 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 MCS들의 세트 중 하나이다. 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들은 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내의 적어도 하나의 시간 심볼 및 적어도 하나의 서브캐리어를 포함한다. 하나의 실시예에서, 방법은 번들링된 패킷의 통신의 성공의 확률을 또한 최대화하는 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑하기 위한 MCS들의 세트의 서브세트의 MCS를 제 1 MCS로서 선택한다. 하나의 실시예에서, 방법은 VoIP 패킷 인코딩 후에 유사한 크기의 버스트를 생성하는 MCS들의 세트의 서브세트의 가장 로버스트한 MCS 방식을 제 1 MCS로서 선택한다.
동작(640)에서, 번들링된 패킷은 선택된 제 1 MCS에 기초하여 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 매핑된다. 매핑은 다운링크 OFDMA 서브프레임들 및 OFDMA 업링크 서브프레임들 중 하나 이상에서 시간 및 주파수에 걸쳐 VoIP 버스트들의 랜덤화된 할당들을 포함할 수 있다. 이것은 결과로 발생하는 간섭을 감소시킬 뿐만 아니라, 평균화하기 위해 수행된다. 매핑은 또한, OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임의 이용가능한 슬롯들 내에 가장 큰 수의 번들링된 패킷들을 맞추는 것을 의미하는 부분 로드의 엄격한 제어를 통해 수행될 수 있다.
하나의 실시예에서, 매핑은 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에 VoIP 버스트를 맞추기 위한 복수의 랜덤 할당 시도들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 매핑은, VoIP 버스트가 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 적합한 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 매핑은 또한, VoIP 버스트가 복수의 랜덤 할당 시도들이 VoIP 버스트에 대해 성공적인 할당을 생성하는데 실패할 때 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 적합한 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 매핑은 기지국 간 조정을 통해 수행될 수 있다. 즉, 물리 OFDMA 리소스들에 대한 번들링된 패킷의 매핑은 기지국 간 조정을 통해 또는 상기 기지국 간 조정 없이 수행될 수 있다.
하나의 실시예에서, 매핑은 주파수 다이버시티의 다운링크 활용에 대해 우선순위화 수행될 수 있다. 즉; VoIP 버스트 예를 들면, 다운링크 OFDMA 서브프레임에서의 VoIP 버스트는 주파수 다이버시티를 활용하기 위해 주파수 도메인(주파수가 "큰") 상에 매핑된다. 또 다른 실시예에서, 매핑은 시간 도메인의 업링크 활용에 대해 우선순위화 수행될 수 있다. 즉; VoIP 버스트 예를 들면, 업링크에서의 VoIP 버스트는 먼저 시간 도메인에 매핑된다. 시간 도메인은 신호 송신의 범위를 감소시킬 송신기의 송신 파워를 차단(cut)하지 않기 위해 우선순위화된다. 또 다른 실시예에서, 번들링된 패킷은 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 매핑되는 반면에, VoIP 버스트는 먼저 시간 도메인에서 그 다음, 주파수 도메인에서 매핑되거나, 그 역도 마찬가지이다.
동작(650)에서, 번들링된 패킷은 선택된 제 1 MCS를 이용하여 매핑된 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들을 통해 송신된다. 번들링된 패킷은 따라서, 최소 수의 OFDMA 리소스들을 이용하고 성공적인 통신의 결정된 최대 확률을 가지면서 무선 채널들을 통해 송신된다.
동작(660)에서, 방법이 종료된다. 방법은 패킷 단위로 실현될 수 있다.
본 발명의 원리들에 따른 실시예들은 다음의 잇점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다:
○ 패킷 송신/재송신 프로세스 동안 이용될 필요가 있는 OFDMA 리소스들의 수를 최소화하면서 패킷 송신의 성공의 확률을 최대화하는 MCS 선택 메커니즘을 통한 OFDMA 기반 무선 액세스 시스템의 증진된 VoIP 용량.
○ 패킷 송신을 성공적으로 실행하기 위해 요구된 최소 라디오 리소스들의 이용량을 통한 간섭 감소.
○ 시간/주파수 리소스들에 걸친 VoIP 버스트들의 랜덤화된 할당을 통한 간섭 평균화.
○ 감소된 시그널링(signaling): 기지국들 사이의 간섭 레벨들의 명시적 교환을 위한 어떠한 필요성도 없음.
○ MS가 관측할 수 있는 라디오 채널 상태들에서 품질 피크들을 활용하고, 기회주의적 이용자 및 패킷 스케줄링을 가능하게 하는 다운링크 및 업링크 둘 모두에서, 또는 다운링크에서 또는 업링크에서의 이동국(MS) 당 동적 패킷 번들링.
도 7은 본 명세서에서 설명된 기능들의 수행 시에 이용하기 위해 적합한 컴퓨터의 고 레벨 블록도를 묘사한다. 컴퓨터(700)는 프로세서(702)(예로서, 중앙 처리 장치(CPU), 또는 다른 적합한 프로세서(들)) 및 메모리(704)(예로서, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 등)를 포함한다. 컴퓨터(700)는 또한, 협동 모듈/프로세스(705)를 포함할 수 있다. 협동 프로세스(705)는 본 명세서에서 논의된 바와 같은 기능들을 구현하기 위해 메모리(704)에 로딩되고 프로세서(702)에 의해 실행될 수 있으며, 따라서 협동 프로세스(705)(연관된 데이터 구조들을 포함하는)는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 예로서, RAM 메모리, 자기 또는 광학 드라이브 또는 디스켓 등 상에 저장될 수 있다.
컴퓨터(700)는 또한, 하나 이상의 입력/출력 디바이스들(706)(예로서, 이용자 입력 디바이스(키보드, 키패드, 마우스, 등과 같은), 이용자 출력 디바이스(디스플레이, 스피커, 등과 같은), 입력 포트, 출력 포트, 수신기, 송신기, 하나 이상의 저장 디바이스 디바이스들(예로서, 테이프 드라이브, 플로피 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 콤팩트 디스크 드라이브, 등), 등 뿐만 아니라, 다양한 그의 조합들)을 포함할 수 있다.
도 7에서 묘사된 컴퓨터(700)가 본 명세서에서 설명된 기능 요소들 또는 본 명세서에서 설명된 기능 요소들의 부분들을 구현하기 위해 적합한 일반 아키텍처 및 기능을 제공함이 이해될 것이다. 예를 들면, 컴퓨터(700)는 일부 무선 통신 네트워크를 제공하기 위해 적합한 모바일 디바이스, 기지국, 무선 액세스 포인트, 네트워크 요소 등 중 하나 이상을 구현하기 위해 적합한 일반 아키텍처 및 기능을 제공한다.
당업자는, 다양한 상기 설명된 방법들의 단계들이 프로그래밍된 컴퓨터들에 의해 수행될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다. 본 명세서에서, 일부 실시예들은 프로그램 저장 디바이스들 예로서, 기계 또는 컴퓨터 판독가능하고 기계 실행가능하거나 컴퓨터 실행가능한 프로그램들의 지시들을 인코딩하는 디지털 데이터 저장 매체들을 커버하도록 의도되고, 상기 지시들은 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 방법들의 단계들 중 일부 또는 전부를 수행한다. 프로그램 저장 디바이스들은 비 일시적 매체들 예로서, 디지털 메모리들, 자기 디스크들 또는 테이프들, 하드 드라이브들과 같은 자기 저장 매체들, 또는 광학적으로 판독가능한 디지털 데이터 저장 매체들일 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 신호들을 배제하는 유형의 매체는 실행될 때, 설명된 방법들 중 하나 이상을 수행하도록 동작가능한 지시들의 세트를 포함할 수 있다. 제공된 실시예들은 또한, 본 명세서에서 설명된 방법들의 상기 단계들을 수행하도록 프로그래밍된 컴퓨터들에서 구현되도록 의도된다.
이득들, 다른 장점들, 및 문제점들에 대한 해결책들은 본 명세서의 특정 실시예들에 대하여 상기 설명되었다. 그러나, 이득들, 장점들, 문제점들에 대한 해결책들, 및 이러한 이득들, 장점들, 또는 해결책들을 야기할 수 있거나, 이러한 이득들, 장점들, 또는 해결책들로 하여금 더 단호하게(pronounced) 되도록 할 수 있는 임의의 요소(들)는 임의의 또는 모든 청구항들의 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징 또는 요소로서 해석되어서는 안된다.
본 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 이용된 바와 같이, 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)" 또는 그의 임의의 다른 변형은, 요소들의 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 제조의 항목, 또는 장치가 목록에 단지 이들 요소들을 포함시키지 않지만, 분명하게 열거되거나 이러한 프로세스, 방법, 제조의 항목, 또는 장치에 고유하지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있도록, 배타적이지 않은 포함을 언급하도록 의도된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어들(a 또는 an)은 하나 또는 하나보다 많은 것으로서 규정된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 복수(plurality)는 2 또는 2보다 많은 것으로서 규정된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 또 다른(another)은 적어도 제 2 또는 그 이상으로서 규정된다. 본 명세서에서 다르게 표시되지 않으면, 만약에 있다면, 제 1 및 제 2, 상부 및 하부, 등과 같은 상관적인 용어들의 이용은 개체들 또는 동작들 사이의 임의의 실제적인 이러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하지 않거나 암시하지 않고 이러한 하나의 개체 또는 동작을 또 다른 개체 또는 동작과 단지 비교하기 위해 이용된다.
상기 설명이 802.16e 표준(WiMAX)에 기초하는 예들로서 첨부되기는 하지만, 본 발명의 원리들은 예를 들면, 제 3 세대 파트너쉽 프로젝트들(3GPP 및 3GPP2)에 의해 제안되고 개발된 통신 시스템들과 같은, 임의의 다른 OFDMA에 적용된다.
700: 컴퓨터 702: 프로세서
704: 메모리 705: 협동 모듈/프로세스
706: 입력/출력 디바이스들
704: 메모리 705: 협동 모듈/프로세스
706: 입력/출력 디바이스들
Claims (10)
- 직교 주파수 분할 다중 액세스(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA) 기반 시스템에서 실시간 트래픽 통신에 리소스들을 할당하기 위한 장치로서, 프로세서 및 연관된 메모리를 포함하는, 상기 장치에 있어서,
상기 프로세서는:
단일 번들링(bundling)된 패킷에 하나 이상의 음성 패킷망(Voice Over Internet Protocol; VoIP) 패킷들을 할당하고;
변조 및 코딩 방식(MCS)들의 세트 중 제 1 MCS를 선택하는 것으로서, 상기 제 1 MCS는 상기 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 상기 MCS들의 세트 중 하나의 MCS인, 상기 제 1 MCS를 선택하고;
선택된 상기 제 1 MCS에 기초하여 상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하며;
매핑된 상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 걸쳐 선택된 상기 제 1 MCS를 이용하여 상기 번들링된 패킷을 송신하도록 구성되고,
상기 제 1 MCS는 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하기 위해 선택되고 선택된 상기 제 1 MCS는 또한 상기 번들링된 패킷의 통신의 성공의 확률을 최대화하는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들은 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내의 적어도 하나의 시간 심볼(symbol) 및 적어도 하나의 서브캐리어(subcarrier)를 포함하는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 실시간 트래픽 통신과 연관된 상기 링크의 적어도 하나의 라디오 채널 상태에 따라서 단일 번들링된 패킷에 할당된 VoIP 패킷들의 수를 변경하도록 구성되는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는 다운링크 OFDMA 서브프레임들 및 OFDMA 업링크 서브프레임들 중 하나 이상에서 시간 및 주파수에 걸쳐 VoIP 버스트들의 할당들을 랜덤화하도록 구성되는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는:
OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에 VoIP 버스트를 맞추기(fit) 위해 복수의 랜덤 할당 시도들을 수행하고;
상기 복수의 랜덤 할당 시도들이 상기 VoIP 버스트에 대해 성공적인 할당을 생성하는데 실패하면 상기 VoIP 버스트가 맞춰질 수 있는 상기 OFDMA 프레임 또는 상기 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하도록 구성되는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는:
VoIP 버스트가 맞춰질 수 있는 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내에서 하나 이상의 위치들을 찾기 위해 검색 알고리즘을 이용하도록 구성되는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는:
주파수 다이버시티(diversity)의 활용을 우선순위화하면서 다운링크에 대해 상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성되는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는:
시간 도메인(domain)의 활용을 우선순위화하는 업링크에 대해 상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성되는, 리소스 할당 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는:
상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하도록 구성되고, VoIP 버스트는 먼저 시간 도메인에서, 그 다음 주파수 도메인에서 매핑되는, 리소스 할당 장치. - 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 기반 시스템에서 실시간 트래픽 통신에 리소스들을 할당하기 위한 방법에 있어서:
네트워크 요소에서 단일 번들링된 패킷에 하나 이상의 음성 패킷망(VoIP) 패킷들을 할당하는 단계;
상기 네트워크 요소에서 변조 및 코딩 방식(MCS)들의 세트 중 제 1 MSC를 선택하는 단계로서, 상기 제 1 MCS는 상기 실시간 트래픽 통신과 연관된 링크에 대한 간섭의 하나 이상의 부정적 영향들을 처리하면서 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑할 수 있는 상기 MCS들의 세트 중 하나의 MCS인, 상기 제 1 MCS를 선택하는 단계;
상기 네트워크 요소에서 선택된 상기 제 1 MCS에 기초하여 상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하는 단계; 및
상기 네트워크 요소로부터 매핑된 상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 걸쳐 선택된 상기 제 1 MCS를 이용하여 상기 번들링된 패킷을 송신하는 단계를 포함하고,
상기 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들은 OFDMA 프레임 또는 OFDMA 서브프레임 내의 적어도 하나의 시간 심볼 및 적어도 하나의 서브캐리어를 포함하고,
상기 제 1 MCS는 가장 적은 가능한 양의 물리 OFDMA 리소스들에 상기 번들링된 패킷을 매핑하기 위해 선택되고 선택된 상기 제 1 MCS는 또한 상기 번들링된 패킷의 통신의 성공의 확률을 최대화하는, 리소스 할당 방법.
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