KR102619662B1

KR102619662B1 - 무선 통신 시스템에서 데이터 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102619662B1
Application number: KR1020230019531A
Authority: KR
Inventors: 김동건
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-12-29
Also published as: KR20190060410A; KR102509070B1; EP4346329A2; EP3678410A1; US20200351712A1; CN111373791A; EP4346329A3; EP3678410B1; CN118283703A; CN111373791B; WO2019103558A1; KR20230028343A; EP3678410A4

Abstract

본 개시는 무선통신 시스템에서 데이터 처리 방법 및 장치 에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 데이터 처리 방법은, 데이터를 수신하여 PDCP 일련번호 순으로 재정렬을 수행하는 단계, 데이터 별 UDC 적용 여부를 판단하는 단계, 하드웨어 가속기를 이용하여 데이터를 처리하는 단계 및 처리한 데이터를 상위 계층으로 전달하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING DATA IN WIRELSS COMMUNICATION SYSTEM}

본 개시는 무선 통신 시스템에서 데이터 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(70GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non-orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 3eG 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

상술한 것과 무선통신 시스템의 발전에 따라 다양한 서비스를 제공할 수 있게 됨으로써, 이러한 서비스들을 원활하게 제공하기 위한 방안이 요구되고 있다.

개시된 실시예는 무선통신 시스템에서 서비스를 원활하게 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 데이터 처리 방법은, 데이터를 수신하여 PDCP 일련번호 순으로 재정렬을 수행하는 단계, 데이터 별 UDC 적용 여부를 판단하는 단계, 하드웨어 가속기를 이용하여 데이터를 처리하는 단계 및 처리한 데이터를 상위 계층으로 전달하는 단계를 포함한다.

개시된 실시예에 따르면, 무선통신 시스템에서 서비스를 원활하게 제공할 수 있다.

도 1은 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 LTE 시스템에서의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예가 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 일 실시예가 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 단말이 네트워크와 연결을 설정할 때 기지국이 상향 링크 데이터 압축을 수행할지 여부를 설정하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 상향 링크 데이터 압축(Uplink Data Compression)을 수행하는 절차와 데이터 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 상향 링크 데이터 압축 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치가 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하여 전송하고, 수신 PDCP 계층 장치가 UDC가 적용된 데이터를 압축 해제하여 상위 계층으로 전달하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치가 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하여 전송하고, 수신 PDCP 계층 장치가 UDC가 적용된 데이터를 압축 해제하여 상위 계층으로 전달하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치에서 UDC를 적용할 데이터와 UDC를 적용하지 않을 데이터에 대한 병렬 처리 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 절차로 인한 전송 지연을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축해제를 적용할 데이터와 UDC 압축해제를 적용하지 않을 데이터에 대한 병렬 처리 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 다른 일 실시예에 따른 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축해제를 적용할 데이터와 UDC 압축해제를 적용하지 않을 데이터에 대한 병렬 처리 방법을 설명하는 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치의 동작과 수신 PDCP 계층 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 단말의 구조를 도시하는 블록도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시하는 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부된 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.

이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들, 혹은 이를 기반으로 변형한 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(Evolved Node B, 이하 eNB, Node B 또는 기지국)(1a-05, 1a-10, 1a-15, 1a-20)과 MME(Mobility Management Entity, 1a-25) 및 S-GW(Serving-Gateway, 1a-30)로 구성된다. 사용자 단말(User Equipment, 이하 UE 또는 단말)(1a-35)은 eNB(1a-05~1a-20) 및 S-GW(1a-30)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.

도 1에서 eNB(1a-05~1a-20)는 셀룰러 망의 접속 노드로서 망에 접속하는 단말들에게 무선 접속을 제공하며, UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. eNB는 UE(1a-35)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(Voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 eNB(1a-05~1a-20)가 담당한다. 즉, eNB(1a-05~1a-20)는 단말들과 코어 네트워크(CN, Core network)간에 연결을 지원한다. 하나의 eNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. 예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. S-GW(1a-30)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(1a-25)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다. MME(1a-25)는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. MME(1a-25) 및 S-GW(1a-30)는 망에 접속하는 단말에 대한 인증(authentication), 베어러(bearer) 관리 등을 더 수행할 수 있으며 eNB(1a-05~1a-20)로부터 도착한 패킷 또는 eNB(1a-05~1a-20)로 전달할 패킷을 처리한다.

도 2는 LTE 시스템에서의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 eNB에서 각각 PDCP(Packet Data Convergence Protocol 1b-05, 1b-40), RLC(Radio Link Control 1b-10, 1b-35), MAC(Medium Access Control 1b-15, 1b-30)으로 이루어진다. PDCP(1b-05, 1b-40)는 IP header 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.

- header 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)

- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)

- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)

- 순서 재정렬 기능(For split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)

- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)

- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)

- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)

- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)

무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 RLC라고 한다)(1b-10, 1b-35)는 PDCP PDU(Packet Data Unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.

- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)

- ARQ 기능(Error Correction through ARQ (only for AM data transfer))

- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))

- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))

- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)

- 중복 탐지 기능(Duplicate detection (only for UM and AM data transfer))

- 오류 탐지 기능(Protocol error detection (only for AM data transfer))

- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))

- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)

MAC(1b-15, 1b-30)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.

- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)

- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)

- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)

- HARQ 기능(Error correction through HARQ)

- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between logical channels of one UE)

- 단말간 우선 순위 조절 기능(Priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)

- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)

- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)

- 패딩 기능(Padding)

물리 계층(1b-20, 1b-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.

도 3은 일 실시예가 적용되는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템(이하 NR 혹은 5G)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국(New Radio Node B, 이하 NR NB 혹은 NR gNB 혹은 NR 기지국 1c-10)과 NR CN(New Radio Core Network, 혹은 NG CN: Next Generation Core Network, 1c-05)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말, 1c-15)은 NR gNB(1c-10) 및 NR CN(1c-05)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.

도 3에서 NR gNB(1c-10)는 기존 LTE 시스템의 eNB(Evolved Node B)에 대응된다. NR gNB는 NR UE(1c-15)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다. 차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR gNB(1c-10)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다. LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다. NR CN (1c-05)는 이동성 지원, 베어러 설정, QoS 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME(1c-25)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB(1c-30)과 연결된다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다. .

도 4를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR PDCP(1d-05, 1d-40), NR RLC(1d-10, 1d-35), NR MAC(1d-15, 1d-30)으로 이루어진다.

NR PDCP (1d-05, 1d-40)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.

- 헤더 압축 및 압축 해제 기능(Header compression and decompression: ROHC only)

- 사용자 데이터 전송 기능 (Transfer of user data)

- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)

- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)

- 순서 재정렬 기능(PDCP PDU reordering for reception)

- 중복 탐지 기능(Duplicate detection of lower layer SDUs)

- 재전송 기능(Retransmission of PDCP SDUs)

- 암호화 및 복호화 기능(Ciphering and deciphering)

- 타이머 기반 SDU 삭제 기능(Timer-based SDU discard in uplink.)

여기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능(reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN(sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 말하며, 재정렬된 순서대로 혹은 순서를 고려하지 않고 바로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.

NR RLC(1d-10, 1d-35)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.

- 데이터 전송 기능(Transfer of upper layer PDUs)

- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)

- 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)

- ARQ 기능(Error Correction through ARQ)

- 접합, 분할, 재조립 기능(Concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)

- 재분할 기능(Re-segmentation of RLC data PDUs)

- 순서 재정렬 기능(Reordering of RLC data PDUs)

- 중복 탐지 기능(Duplicate detection)

- 오류 탐지 기능(Protocol error detection)

- RLC SDU 삭제 기능(RLC SDU discard)

- RLC 재수립 기능(RLC re-establishment)

여기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능(In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN(sequence number) 혹은 PDCP SN(sequence number)를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 이때, RLC PDU들을 수신하는 순서대로 (일련번호, Sequence number의 순서와 상관없이, 도착하는 순으로) 처리하여 PDCP 장치로 순서와 상관없이(Out-of sequence delivery) 전달할 수도 있으며, segment 인 경우에는 버퍼에 저장되어 있거나 추후에 수신될 segment들을 수신하여 온전한 하나의 RLC PDU로 재구성한 후, 처리하여 PDCP 장치로 전달할 수도 있다. NR RLC 계층은 접합(Concatenation) 기능을 포함하지 않을 수 있고, 이러한 기능을 NR MAC 계층에서 수행하거나 NR MAC 계층의 다중화(multiplexing) 기능으로 대체할 수도 있다.

여기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능(Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 말하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.

NR MAC(1d-15, 1d-30)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.

- 맵핑 기능(Mapping between logical channels and transport channels)

- 다중화 및 역다중화 기능(Multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)

- 스케쥴링 정보 보고 기능(Scheduling information reporting)

- HARQ 기능(Error correction through HARQ)

- MBMS 서비스 확인 기능(MBMS service identification)

- 전송 포맷 선택 기능(Transport format selection)

- 패딩 기능(Padding)

NR PHY 계층(1d-20, 1d-25)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.

무선 통신 시스템에서 하향 링크는 높은 주파수 대역의 사용과 넓은 대역폭의 사용으로 더 많은 전송 자원을 확보할 수 있다. 또한 기지국에서는 물리적으로 더 많은 안테나를 설치함으로써 빔 포밍 이득과 높은 신호 세기를 얻을 수 있어 동일한 주파수/시간 자원에 더 많은 데이터를 실어서 하향 링크로 데이터를 단말에게 전송할 수 있다. 하지만 상향 링크의 경우, 물리적으로 단말은 작은 크기를 가지고 있으며, 상향 링크 주파수는 높은 주파수 대역과 넓은 대역폭의 사용이 어려우므로 상향 링크 전송 자원이 하향 링크 전송 자원에 비해 병목 현상이 발생할 수 있다. 또한 단말의 최대 송신 파워는 기지국보다 훨씬 작기 때문에 상향 링크 데이터 전송 시에 커버리지가 작아질 수 있다.

상향 링크 데이터를 압축하여 전송하게 되면, 동일한 전송 자원에 더 많은 데이터를 실어서 보낼 수 가 있고, 커버리지를 향상시킬 수 있다. 또한, 상향 링크 뿐 아니라 하향 링크에서도 데이터를 압축하하여 전송하게 되면, 동일한 전송 자원에 더 많은 데이터를 실어서 보낼 수가 있고, 커버리지도 향상시킬 수 있다. 하지만 데이터를 압축하고 압축 해제하는 절차가 높은 복잡도를 가지기 때문에 프로세싱 시간으로 인한 전송 지연을 유발할 수 있다.

본 개시에서는 무선 통신 시스템에서 단말이 상향 링크로 데이터를 전송할 때, 데이터를 압축하고 기지국에서 이를 압축 해제하는 절차를 수행 시 전송 지연을 줄일 수 있는 방법 및 장치를 설명한다. 이러한 내용은 단순히 상향 링크뿐만 아니라 하향 링크에도 적용될 수 있다. 즉, 기지국이 하향 링크로 데이터를 전송할 때 데이터를 압축해서 전송하고 단말이 이를 압축 해제하는 절차를 수행 시 이러한 방법 및 장치를 이용하여 전송 지연을 줄일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 송신단에서 데이터를 압축하여 전송하고 수신단에서 압축해제를 수행함으로써, 더 많은 데이터를 전송할 수 있도록 하고 커버리지를 향상시키는 효과와 함께 전송 지연을 줄일 수 있다.

도 5은 일 실시예에 따른 단말이 네트워크와 연결을 설정할 때 기지국이 상향 링크 데이터 압축을 수행할지 여부를 설정하는 절차를 나타낸 도면이다.

도 5은 일 실시예에서 단말이 RRC 유휴 모드(RRC idle mode) 혹은 RRC 비활성화 모드(RRC Inactive mode 혹은 lightly-connected mode)에서 RRC 연결 모드(RRC connected mode)로 전환하여 네트워크와 연결을 설정하는 절차를 설명하며, 상향 링크 데이터 압축(Uplink Data Compression, UDC)을 수행할지 여부를 설정하는 절차를 설명한다.

도 5을 참조하면, 기지국은 RRC 연결 모드에서 데이터를 송수신하는 단말이 소정의 이유로 혹은 일정 시간 동안 데이터의 송수신이 없으면 RRCConnectionRelease 메시지를 단말에게 보내어 단말을 RRC 유휴모드로 전환하도록 할 수 있다(1e-01). 추후에 현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 기지국과 RRC connection establishment과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRCConnectionRequest 메시지를 기지국으로 전송한다 (1e-05). RRCConnectionRequest 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유(establishmentCause) 등이 수납된다.

기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRCConnectionSetup 메시지를 전송한다(1e-10). RRCConnectionSetup 메시지에는 각 로지컬 채널 별(logicalchannelconfig)로 혹은 베어러 별로 혹은 각 PDCP 장치 별(PDCP-config)로 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지 말지를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한 더 구체적으로 RRCConnectionSetup 메시지는 각 로지컬 채널 혹은 베어러 혹은 각 PDCP 장치(혹은 SDAP 장치)에서 어떤 IP flow 혹은 어떤 QoS flow에 대해서만 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지를 지시할 수 있다(SDAP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하거나 사용하지 않을 IP flow 혹은 QoS flow에 대한 정보를 설정하여 SDAP 장치가 PDCP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할지 사용하지 않을지를 각 QoS flow에 대해서 지시해줄 수도 있다 혹은 PDCP 장치가 각 QoS flow를 스스로 확인하고(기지국이 설정해준 설정 정보를 토대로 확인), 상향 링크 압축 방법을 적용할지 하지 않을지를 결정할 수도 있다). 이때 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할 것을 지시한다면 상향 링크 데이터 압축 방법에서 사용할 미리 정의된 라이브러리(library) 혹은 사전정보(Dictionary)에 대한 식별자 혹은 상향 링크 데이터 압축 방법에서 사용할 버퍼 사이즈 크기 등을 지시할 수 있다. 또한 RRCConnectionSetup 메시지는 상향 링크 압축 해제를 수행하도록 셋업(setup)하거나 해제(release)하는 명령을 포함할 수 있다. 여기서 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하도록 설정할 때는 항상 RLC AM 베어러(ARQ 기능, 재전송 기능이 있어 손실이 없는 모드)로 설정할 수 있으며, 헤더 압축 프로토콜(ROHC)와는 함께 설정하지 않을 수 있다. 또한 RRCConnectionSetup 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB (Signaling Radio Bearer)라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다.

RRC 연결을 설정한 단말은 RRCConnetionSetupComplete 메시지를 기지국으로 전송한다 (1e-15). 만약 기지국이 현재 연결을 설정하고 있는 단말에 대한 단말 능력을 모른다면 혹은 단말 능력을 파악하고 싶다면 단말의 능력을 물어보는 메시지를 보낼 수 있다. 그리고 단말은 자신의 능력을 보고하는 메시지를 보낼 수 있다. 이러한 메시지에서 단말이 상향 링크 데이터 압축 방법(Uplink Data Compression, UDC)을 사용할 수 있는 지 여부를 나타낼 수 있으며, 이를 지시하는 지시자를 포함하여 보낼 수 있다. RRCConnetionSetupComplete 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 MME에게 요청하는 SERVICE REQUEST라는 제어 메시지가 포함되어 있다.

기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지를 MME로 전송하고 (1e-20), MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 MME는 기지국에게 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST라는 메시지를 전송한다(1e-25). INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 메시지에는 DRB (Data Radio Bearer) 설정 시 적용할 QoS (Quality of Service) 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 Security Key, Security Algorithm) 등의 정보가 포함된다. 기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 SecurityModeCommand 메시지(1e-30)와 SecurityModeComplete 메시지(1e-35)를 교환한다.

보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송한다(1e-40). RRCConnectionReconfiguration 메시지에는 각 로지컬 채널 별(logicalchannelconfig)로 혹은 베어러 별로 혹은 각 PDCP 장치 별(PDCP-config)로 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지 말지를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한 더 구체적으로 각 로지컬 채널 혹은 베어러 혹은 각 PDCP 장치(혹은 SDAP 장치)에서 어떤 IP flow 혹은 어떤 QoS flow에 대해서만 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지를 지시할 수 있다(SDAP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하거나 사용하지 않을 IP flow 혹은 QoS flow에 대한 정보를 설정하여 SDAP 장치가 PDCP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할지 사용하지 않을지를 각 QoS flow에 대해서 지시해줄 수도 있다 혹은 PDCP 장치가 각 QoS flow를 스스로 확인하고(기지국이 설정해준 설정 정보를 토대로 확인), 상향 링크 압축 방법을 적용할지 하지 않을지를 결정할 수도 있다). 이때 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할 것을 지시한다면 상향 링크 데이터 압축 방법에서 사용할 미리 정의된 라이브러리(library) 혹은 사전정보(Dictionary)에 대한 식별자 혹은 상향 링크 데이터 압축 방법에서 사용할 버퍼 사이즈 크기 등을 지시할 수 있다. 또한 RRCConnectionReconfiguration 메시지는 상향 링크 압축 해제를 수행하도록 셋업(setup)하거나 해제(release)하는 명령을 포함할 수 있다. 여기에서 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하도록 설정할 때는 항상 RLC AM 베어러(ARQ 기능, 재전송 기능이 있어 손실이 없는 모드)로 설정할 수 있으며, 헤더 압축 프로토콜(ROHC)와는 함께 설정하지 않을 수 있다. 또한 RRCConnectionReconfiguration 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 이러한 설정 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRCConnectionReconfigurationComplete 메시지를 전송한다(1e-45).

단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 MME에게 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 메시지를 전송하고 (1e-50), 이를 수신한 MME는 S-GW와 S1 베어러를 설정하기 위해서 S1 BEARER SETUP 메시지와 S1 BEARER SETUP RESPONSE 메시지를 교환한다(1e-055, 1e-60). S1 베어러는 S-GW와 기지국 사이에 설정되는 데이터 전송용 연결이며 DRB와 1대 1로 대응된다.

이러한 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 S-GW를 통해 데이터를 송수신한다(1e-65, 1e-70). 상술한 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다. 또한 기지국은 소정의 이유로 단말에게 설정을 새로 해주거나 추가하거나 변경하기 위해서 RRCConnectionReconfiguration 메시지를 전송할 수 있다(1e-75). RRCConnectionReconfiguration 메시지에는 각 로지컬 채널 별(logicalchannelconfig)로 혹은 베어러 별로 혹은 각 PDCP 장치 별(PDCP-config)로 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지 말지를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 또한 더 구체적으로 각 로지컬 채널 혹은 베어러 혹은 각 PDCP 장치(혹은 SDAP 장치)에서 어떤 IP flow 혹은 어떤 QoS flow에 대해서만 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지를 지시할 수 있다(SDAP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하거나 사용하지 않을 IP flow 혹은 QoS flow에 대한 정보를 설정하여 SDAP 장치가 PDCP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할지 사용하지 않을 지를 각 QoS flow에 대해서 지시해줄 수도 있다 혹은 PDCP 장치가 각 QoS flow를 스스로 확인하고(기지국이 설정해준 설정 정보를 토대로 확인), 상향 링크 압축 방법을 적용할지 하지 않을지를 결정할 수도 있다). 이때 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할 것을 지시한다면 상향 링크 데이터 압축 방법에서 사용할 미리 정의된 라이브러리(library) 혹은 사전정보(Dictionary)에 대한 식별자 혹은 상향 링크 데이터 압축 방법에서 사용할 버퍼 사이즈 크기 등을 지시할 수 있다. 또한 RRCConnectionReconfiguration 메시지는 상향 링크 압축 해제를 수행하도록 셋업(setup)하거나 해제(release)하는 명령을 포함할 수 있다. 여기에서 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하도록 설정할 때는 항상 RLC AM 베어러(ARQ 기능, 재전송 기능이 있어 손실이 없는 모드)로 설정할 수 있으며, 헤더 압축 프로토콜(ROHC)와는 함께 설정하지 않을 수 있다.

상술한 과정에서 각 로지컬 채널 혹은 베어러 혹은 각 PDCP 장치(혹은 SDAP 장치)에서 어떤 IP flow 혹은 어떤 QoS flow에 대해서만 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)을 사용할지를 지시할 수 있다. 예를 들면 기지국이 RRC 메시지(AS 메시지)로 혹은 코어 네트워크가 NAS 메시지로 SDAP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하거나 사용하지 않을 IP flow 혹은 QoS flow에 대한 정보 혹은 지시자를 설정하여 SDAP 장치가 PDCP 장치에게 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용할지 사용하지 않을 지를 각 QoS flow에 대해서 지시자를 이용하여 지시해줄 수도 있으며, 혹은 PDCP 장치가 각 QoS flow를 스스로 확인하고(기지국 혹은 코어 네트워크가 설정해준 설정 정보 혹은 지시자를 토대로 확인), 상향 링크 압축 방법을 적용할지 하지 않을지를 결정할 수도 있으며, 혹은 기지국 또는 코어 네트워크가 TFT(Traffic Flow Template) 필터링 정보에서 UDC 적용 여부 지시자를 포함하여 단말에게 설정해주어 단말 PDCP 계층 장치가 패킷 별 UDC 적용 여부를 판단할 수도 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 상향 링크 데이터 압축(Uplink Data Compression)을 수행하는 절차와 데이터 구성을 나타낸 도면이다.

도 6에서 상향 링크 데이터(1f-05)는 비디오 전송, 사진 전송, 웹 검색, VoLTE와 같은 서비스들에 해당하는 데이터로 생성될 수 있다. 응용 계층(application layer) 장치에서 생성된 데이터들은 네트워크 데이터 전송 계층에 해당하는 TCP/IP 혹은 UDP를 통해 처리되고, 각 헤더(1f-10, 1f-15)를 구성하고 PDCP 계층에 전달될 수 있다. PDCP 계층은 상위 계층으로부터 데이터(PDCP SDU)를 수신하면 다음과 같은 절차를 수행할 수 있다.

만약 도 6에서 1e-10 혹은 1e-40 혹은 1e-75 와 같은 RRC 메시지에 의해서 PDCP 계층에서 상향 링크 데이터 압축 방법을 사용하도록 설정하였다면 1f-20과 같이 PDCP SDU에 대해서 상향 링크 데이터 압축(Uplink Data Compression) 방법을 수행하여 상향 링크 데이터를 압축하고, 그에 상응하는 UDC 헤더(압축된 상향 링크 데이터를 위한 헤더, 1f-25)를 구성하고, 암호화(ciphering)을 수행하고, 설정되었다면 무결성 보호(Integrity protection)을 수행하고 PDCP 헤더(1f-30)를 구성하여 PDCP PDU를 구성할 수 있다. PDCP 계층 장치는 UDC 압축/압축해제 장치를 포함하고 있으며, RRC 메시지에서 설정된 대로 각 데이터에 대해서 UDC 절차를 수행할지 수행하지 않을 지 판단하고, UDC 압축/압축해제 장치를 사용한다. 송신단에서는 송신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축 장치를 이용하여 데이터 압축을 수행하고, 수신단에서는 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축 해제 장치를 사용하여 데이터 압축 해제를 수행한다.

상술한 설명한 도 6의 절차는 단말이 상향 링크 데이터 압축할 때 뿐만 아니라 하향 링크 데이터를 압축하는 데에도 적용할 수 있다. 또한 이러한 상향 링크 데이터에 대한 설명은 하향 링크 데이터에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 6에서는 UDC 헤더(1f-15)와 PDCP 헤더(1f-30)를 구분하여 설명하였지만 UDC 헤더와 PDCP 헤더는 모두 PDCP 계층 장치에서 구성되고 생성되어 접합되는 헤더로써, 두 가지 헤더를 모두 PDCP 헤더라고 부를 수 있다. 아래에서는 UDC 헤더는 PDCP 헤더의 일부분으로서 설명하도록 한다.

도 7는 일 실시예에 따른 상향 링크 데이터 압축 방법을 나타낸 도면이다.

도 7는 DEFLATE 기반 상향 링크 데이터 압축 알고리즘에 대한 설명을 나타낸 도면이며, DEFLATE 기반 상향 링크 데이터 압축 알고리즘은 손실이 없는 압축 알고리즘이다. DEFLATE 기반 상향 링크 데이터 압축 알고리즘은 기본적으로 LZ77 알고리즘과 호프만(Huffman) 코딩을 결합하여 상향 링크 데이터를 압축한다.

LZ77 알고리즘은 데이터의 중복된 배열을 찾는 동작을 수행하고, 중복된 배열을 찾을 때 슬라이딩 윈도우를 통해 슬라이딩 윈도우 내에서 중복된 배열을 찾아서 중복된 배열이 있는 경우, 슬라이딩 윈도우 내에서 중복된 배열이 있는 위치와 중복된 정도를 길이로 나타내어 표현하여 데이터 압축을 수행한다. 슬라이딩 윈도우는 상향 링크 데이터 압축 방법(UDC)에서 버퍼라고도 불리며, 8킬로바이트 혹은 32킬로바이트로 설정될 수 있다. 즉, 슬라이딩 윈도우 혹은 버퍼는 8192 개 혹은 32768 개의 문자들에 대해서 기록하고 중복된 배열을 찾아서 위치와 길이로 표현하여 압축을 수행할 수 있다. 따라서 LZ77 알고리즘은 슬라이딩 윈도우 방식이기 때문에 즉, 이전에 코딩을 적용한 데이터의 코딩을 적용하기 전 원본 데이터를 버퍼에 업데이트하고, 다시 바로 다음 데이터들에 코딩을 수행하기 때문에 연속되는 데이터들 간에 상관관계를 갖게 된다. 따라서 먼저 코딩한 데이터들이 정상적으로 디코딩되어야만 그 다음 데이터들이 정상적으로 디코딩이 가능하다.

LZ77 알고리즘으로 위치와 길이로 표현되어 압축된 코드들(위치, 길이 등의 표현)은 호프만(Huffman) 코딩을 통하여 한번 더 압축이 수행된다. 호프만 코딩은 다시 중복된 코드들을 찾으면서 중복된 정도가 많은 코드 혹은 빈번한 코드에는 짧은 표기를 사용하고, 중복된 정도가 적은 코드 혹은 빈번하지 않은 코드에는 긴 표기를 사용하여 다시 한번 압축을 수행한다. 호프만 코딩은 접두사 코딩(prefix code)이고, 모든 코드가 뚜렷이 구분되는 특징(Uniquely decodable)을 가지고 있는 최적의 코딩 방식이다.

송신단에서는 상술한 것과 같이 원래 데이터(1g-05)에 LZ77 알고리즘을 적용하여 인코딩을 수행하고(1g-10), 버퍼를 업데이트(1g-15)하고, 버퍼의 컨텐츠(혹은 데이터)에 대한 체크섬(checksum) 비트들을 생성하여 UDC 헤더에 구성할 수 있다. 체크섬 비트들은 수신단에서 버퍼 상태의 유효성 여부를 판단하기 위해 사용된다. LZ77 알고리즘으로 인코딩된 코드들을 호프만 코딩으로 한번 더 압축하여 상향 링크 데이터로 전송할 수 있다(1g-25). 수신단에서는 수신한 압축된 데이터를 송신단의 반대로 압축 해제 절차를 수행한다. 즉, 호프만 디코딩을 수행하고(1g-30), 이전에 압축 해제된 데이터로 버퍼를 업데이트하고(1g-35), 업데이트된 버퍼의 유효성 여부를 UDC 헤더의 체크섬 비트들로 확인한다. 체크섬 비트들이 오류가 없다고 판단되면 LZ77 알고리즘으로 디코딩을 수행하여(1g-40) 데이터를 압축 해제하고 원래의 데이터를 복원하여 상위 계층으로 전달할 수 있다(1g-45).

상술한 바와 같이 LZ77 알고리즘은 슬라이딩 윈도우 방식이기 때문에 즉, 이전에 코딩한 데이터들을 버퍼에 업데이트하고, 다시 바로 다음 데이터들에 코딩을 수행하기 때문에 연속되는 데이터들 간에 상관관계를 갖게 된다. 따라서 먼저 코딩한 데이터들이 정상적으로 디코딩되어야만 그 다음 데이터들이 정상적으로 디코딩이 가능하다. 따라서 수신 PDCP 계층 장치는 PDCP 헤더의 PDCP 일련번호를 확인하고 UDC 헤더를 확인(데이터 압축을 수행했는지 수행하지 않았는지를 지시하는 지시자를 확인)하여 데이터 압축 절차가 적용된 데이터들에 대해서 PDCP 일련번호의 오름차순 순으로 데이터 압축 해제 절차를 수행한다. 따라서 만약 어떤 PDCP 일련번호에 대해서 UDC 압축 해제 실패 혹은 체크섬 실패가 일어나면 그 이후로 UDC가 적용된 데이터들에 대해서 모두 UDC 압축 해제 에러가 발생하게 되는 에러 전파(Error propagation) 현상이 발생할 수 있다.

일 실시예에 따른 기지국이 단말에게 상향 링크 데이터 압축(Uplink data compression, UDC) 설정을 수행하는 절차와 단말이 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하는 절차는 다음과 같다.

도 5를 참조하면, 기지국은 도 1e에서 1e-10 혹은 1e-40 혹은 1e-75 와 같은 RRC 메시지로 단말에게 RLC AM 모드를 설정한 베어러 혹은 로지컬 채널에 상향 링크 데이터 압축을 수행할 것을 설정하거나 혹은 해제할 수 있다. 또한 RRC 메시지를 이용하여 베어러 별 혹은 로지컬 채널 별 혹은 PDCP 계층 장치 별로 상향 링크 데이터 압축 수행 여부를 수행할 수 있으며, 더 구체적으로 하나의 베어러 혹은 로지컬 채널 혹은 PDCP 계층 장치 내에서 각 IP flow(혹은 QoS flow) 별로 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행할지 수행하지 않을지를 설정해줄 수 있다. 여기에서 QoS flow별 설정은 PDCP 계층 장치에서 지시자 혹은 정보를 설정하여 어떤 QoS flow는 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행하고 어떤 QoS flow는 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행하지 않을 지 지시할 수 있다. 또한 여기에서 QoS flow 별 설정을 PDCP 계층 장치가 아니라 SDAP 계층 장치에게 설정해주어 각 QoS flow를 각 베어러로 맵핑해줄 때 QoS flow에 대해서 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행할지 하지 않을지를 SDAP 계층 장치에게 PDCP 계층 장치에게 지시해줄 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치가 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하여 전송하고, 수신 PDCP 계층 장치가 UDC가 적용된 데이터를 압축 해제하여 상위 계층으로 전달하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 8을 참조하면, 송신 PDCP 계층 장치(1h-01)는 RRC 메시지로 소정의 베어러 혹은 로지컬 채널 혹은 PDCP 계층 장치에 대해서(혹은 소정의 베어러 혹은 로지컬 채널 혹은 PDCP 계층 장치의 어떤 QoS flow들에 대해서) 상향 링크 데이터 압축을 수행할 것을 설정 받았다면 해당 설정에 맞게 PDCP 계층 장치의 UDC 장치에서 버퍼를 리셋하고, 상향 링크 데이터 압축 절차를 준비한다. 그리고 상위 계층으로부터 데이터를 수신하면(PDCP SDU) 송신 PDCP 계층 장치(1h-01)는 수신하는 데이터들에 대해서 수신하는 순서대로 PDCP 일련번호를 할당할 수 있다(1h-05). 만약 송신 PDCP 계층 장치에 대해서 상향 링크 데이터 압축을 수행하도록 설정되었다면 수신한 데이터에 대해서 상향 링크 데이터 압축을 수행한다(1h-10). 만약 PDCP 계층 장치의 특정 QoS flow들에 대해서만 상향 링크 데이터 압축을 수행하도록 설정되었다면 상위 SDAP 계층의 지시 혹은 QoS flow 식별자를 확인하여 상향 링크 데이터 압축 수행 여부를 판단하고 상향 링크 데이터 압축을 수행한다. 그리고 만약 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하고 데이터 압축에 맞게 버퍼를 업데이트하였다면 UDC 버퍼를 구성한다. 이때, 상향 링크 데이터 압축(UDC)를 수행하면 상위 계층으로부터 수신한 PDCP SDU를 더 작은 크기를 갖는 UDC 압축 데이터(UDC block)으로 압축할 수 있다. 그리고 만약 송신 PDCP 계층 장치(1h-01)에 대해서 무결성 보호가 설정되었다면 압축한 UDC 압축 데이터에 대해서 무결성 보호(Integrity protection)를 적용하고(1h-15), 보안키를 이용하여 암호화(ciphering)를 수행할 수 있다(1h-20).

그리고 암호화된 UDC 압축 데이터에 대한 UDC 헤더를 구성한다(1h-25). UDC 헤더는 상향 링크 데이터 압축을 수행하였는지 수행하지 않았는지를 지시하는 지시자를 포함할 수 있다(예를 들어, UDC 헤더에서 1 비트 지시자를 포함하고, 해당 지시자가 0 이면 UDC 적용, 1 이면 UDC 미적용). 상향 링크 데이터 압축을 적용하지 않은 경우는 상위 계층에서 이미 압축을 수행하였기 때문에 PDCP 계층 장치에서 상향 링크 데이터 압축 절차를 수행하더라도 압축률이 매우 낮고 압축 절차로 인한 송신단 프로세싱 부담만 가중되기 때문일 수 있다. 또는, 상위 계층으로부터 수신한 PDCP SDU 데이터 구조가 반복적인 데이터 구조를 가지지 않아서 상술한 UDC 압축 방법(DEFLATE 알고리즘)으로 데이터 압축이 수행될 수 없는 경우 혹은 데이터 압축률이 현저히 낮은 경우를 포함할 수 있다. 상위 계층으로부터 수신한 데이터(PDCP SDU)에 대해서 상향 링크 데이터 압축(UDC)를 수행하고, UDC 버퍼를 업데이트하였다면 수신단 PDCP 계층 장치에서 업데이트된 UDC 버퍼의 유효성을 확인할 수 있도록 하기 위해서 체크섬(checksum) 비트들을 계산하고, 체크섬 비트들을 포함하여 UDC 헤더를 구성할 수 있다(체크섬 비트들은 소정의 길이를 가지며 예를 들면 4 비트로 구성될 수 있다).

암호화된 UDC 압축 데이터에 대해 앞부분에 UDC 헤더를 상술한 바와 같이 구성하고 접합하고, 1h-05 에서 할당한 PDCP 일련번호와 함께 PDCP 헤더를 구성하고, UDC 헤더 앞에 PDCP 헤더를 접합하여 PDCP 일련번호 순으로 하위 계층으로 전달할 수 있다(1h-30).

송신 PDCP 계층 장치(1h-01)에서 송신한 PDCP PDU를 수신 PDCP 계층 장치(1h-02)에서 수신하면 먼저 PDCP 헤더를 읽어 들이고, PDCP 일련번호를 확인하고, PDCP 헤더를 제거할 수 있다(1h-35). 그리고 PDCP 계층 장치에 대해서 UDC 절차가 설정되었다면 UDC 헤더를 읽어 들이고, 송신 PDCP 계층 장치(1h-01)에서 UDC를 적용했는지 여부를 지시하는 지시자를 확인하고, UDC 헤더의 체크섬 필드를 확인하여 체크섬을 계산하고 체크섬 실패 혹은 에러가 발생하는 지 확인할 수 있다. UDC의 적용 여부 혹은 UDC 헤더의 존재 유무는 PDCP 헤더의 1 비트 지시자로 확인될 수도 있다.

UDC 헤더의 체크섬 에러가 발생하지 않았다면 UDC 헤더를 제거하고, 암호화된 UDC 압축 데이터를 보안키를 이용하여 복호화하고(1h-40), 만약 무결성 보호가 PDCP 계층 장치에 설정되었다면 무결성 검증(integrity verification)을 수행한다(1h-45). 수신된 데이터들의 PDCP 일련번호는 1h-35 단계에서 PDCP 헤더를 확인하여 저장될 수 있다. LTE 시스템에서 LTE RLC 계층 장치의 경우, 항상 순서대로 데이터를 PDCP 계층 장치에게 전달한다. 하지만 핸드오버와 같은 환경에서 RLC 계층을 재수립할 때 순서가 정렬되지 않은 데이터들이 PDCP 계층 장치로 전달될 수 있다. 혹은 스플릿 베어러가 설정된 경우에 순서가 정렬되지 않은 데이터들이 PDCP 계층 장치로 전달될 수 있다. 또한 NR 시스템에서 NR RLC 계층 장치는 항상 순서를 정렬하지 않고, 순서에 상관없이 처리된 데이터들을 PDCP 계층 장치에게 전달한다. 따라서 1h-50 단계에서와 같이 수신한 데이터를 PDCP 일련번호 순으로 재정렬을 해줄 필요가 있다. 재정렬(reordering) 기능은 수신한 데이터에 대하여, 중간에 유실된 일련번호 없이 혹은 아직 수신되지 않은 일련번호 없이 혹은 일련번호 갭(gap)이 없도록 PDCP 일련번호의 오름차순으로 정렬하고, PDCP 일련번호의 오름차순으로 1h-35단계에서 UDC 헤더(혹은 PDCP 헤더)에서 확인한 UDC 적용 여부에 따라서 UDC 압축 해제 절차를 수행한다(1h-55). UDC 적용이 되지 않은 데이터는 UDC 압축 해제 절차를 수행하지 않는다. 그리고 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호의 오름차순으로 처리된 데이터들을 PDCP 일련번호의 오름차순으로 상위 계층으로 전달한다(1h-60).

도 7에서 설명한 것과 같이 UDC 적용 데이터는 UDC가 적용된 순서대로 UDC 압축 해제를 적용해야 에러가 발생하지 않으므로, 재정렬 기능이 중요하다. 예를 들어, 송신 PDCP 계층 장치에서 PDCP 일련번호 1, 2, 4, 7 번의 순서로 UDC가 적용되었다면 수신 PDCP 계층 장치에서도 UDC 압축 해제를 PDCP 일련번호 1, 2, 4, 7 번의 순서로 수행해야 한다. 이때, PDCP 일련번호 3, 5, 6번에 대해서는 UDC를 적용하지 않을 수 있다.

상술한 실시예는 UDC 헤더를 제외한 UDC 데이터 블록 혹은 상위 계층 데이터에만 보안키를 이용하여 무결성 검증이 설정되었다면 무결성 검증을 적용 후, 암호화(ciphering)를 수행한다. 이와 같이 UDC 헤더를 제외한 UDC 데이터 블록 혹은 상위 계층 데이터에만 보안키를 이용하여 무결성 검증이 설정되었다면 무결성 검증을 적용 후, 암호화(ciphering)를 수행하면 수신 PDCP 계층 장치에서 복호화(deciphering)를 수행하지 않고도 PDCP 헤더를 읽고 나서 UDC 헤더를 읽어 들일 수 있다. 따라서, UDC 헤더의 체크섬 필드를 확인하여 수신 UDC 버퍼값과 체크섬 필드를 계산하여 체크섬 에러가 난 경우, 에러가 난 UDC 데이터 블록에 대해서는 복호화(deciphering)를 수행할 필요가 없다. 일 실시예에 따르면, 수신 PDCP 계층 장치에서 프로세싱 복잡도를 줄이고 프로세싱 부하를 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 기지국은 도 1e에서 1e-10 혹은 1e-40 혹은 1e-75 와 같은 RRC 메시지로 단말에게 RLC AM 모드를 설정한 베어러 혹은 로지컬 채널에 상향 링크 데이터 압축을 수행할 것을 설정하거나 혹은 해제할 수 있다. 또한 RRC 메시지를 이용하여 베어러 별 혹은 로지컬 채널 별 혹은 PDCP 계층 장치 별로 상향 링크 데이터 압축 수행 여부를 수행할 수 있으며, 더 구체적으로 하나의 베어러 혹은 로지컬 채널 혹은 PDCP 계층 장치 내에서 각 IP flow(혹은 QoS flow) 별로 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행할지 수행하지 않을지를 설정해줄 수 있다. 여기에서 QoS flow별 설정은 PDCP 계층 장치에서 지시자 혹은 정보를 설정하여 어떤 QoS flow는 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행하고 어떤 QoS flow는 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행하지 않을 지 지시할 수 있다. 또한 여기에서 QoS flow 별 설정을 PDCP 계층 장치가 아니라 SDAP 계층 장치에게 설정해주어 각 QoS flow를 각 베어러로 맵핑해줄 때 QoS flow에 대해서 상향 링크 데이터 압축 해제를 수행할지 하지 않을지를 SDAP 계층 장치에게 PDCP 계층 장치에게 지시해줄 수 있다.

도 9는 다른 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치가 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하여 전송하고, 수신 PDCP 계층 장치가 UDC가 적용된 데이터를 압축 해제하여 상위 계층으로 전달하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 송신 PDCP 계층 장치(1i-01)는 RRC 메시지로 소정의 베어러 혹은 로지컬 채널 혹은 PDCP 계층 장치에 대해서(혹은 소정의 베어러 혹은 로지컬 채널 혹은 PDCP 계층 장치의 어떤 QoS flow들에 대해서) 상향 링크 데이터 압축을 수행할 것을 설정 받았다면 해당 설정에 맞게 PDCP 계층 장치의 UDC 장치에서 버퍼를 리셋하고, 상향 링크 데이터 압축 절차를 준비한다. 그리고 상위 계층으로부터 데이터를 수신하면(PDCP SDU) 송신 PDCP 계층 장치(1i-01)는 수신하는 데이터들에 대해서 수신하는 순서대로 PDCP 일련번호를 할당할 수 있다(1i-05). 만약 송신 PDCP 계층 장치에 대해서 상향 링크 데이터 압축을 수행하도록 설정되었다면 수신한 데이터에 대해서 상향 링크 데이터 압축을 수행한다(1i-10). 만약 PDCP 계층 장치의 특정 QoS flow들에 대해서만 상향 링크 데이터 압축을 수행하도록 설정되었다면 상위 SDAP 계층의 지시 혹은 QoS flow 식별자를 확인하여 상향 링크 데이터 압축 수행 여부를 판단하고 상향 링크 데이터 압축을 수행한다. 그리고 만약 상향 링크 데이터 압축(UDC)을 수행하고 데이터 압축에 맞게 버퍼를 업데이트하였다면 UDC 버퍼를 구성한다. 이때, 상향 링크 데이터 압축(UDC)를 수행하면 상위 계층으로부터 수신한 PDCP SDU를 더 작은 크기를 갖는 UDC 압축 데이터(UDC block)으로 압축할 수 있다.

그리고 암호화된 UDC 압축 데이터에 대한 UDC 헤더를 구성한다(1i-15). UDC 헤더에는 상향 링크 데이터 압축을 수행하였는지 수행하지 않았는지를 지시하는 지시자를 포함할 수 있다(예를 들어, UDC 헤더에서 1 비트 지시자를 포함하고, 해당 지시자가 0 이면 UDC 적용, 1 이면 UDC 미적용). 상향 링크 데이터 압축을 적용하지 않은 경우는 상위 계층에서 이미 압축을 수행하였기 때문에 PDCP 계층 장치에서 상향 링크 데이터 압축 절차를 수행하더라도 압축률이 매우 낮고 압축 절차로 인한 송신단 프로세싱 부담만 가중되기 때문일 수 있다. 또는, 상위 계층으로부터 수신한 PDCP SDU 데이터 구조가 반복적인 데이터 구조를 가지지 않아서 상술한 UDC 압축 방법(DEFLATE 알고리즘)으로 데이터 압축이 수행될 수 없는 경우 혹은 데이터 압축률이 현저히 낮은 경우를 포함할 수 있다. 상위 계층으로부터 수신한 데이터(PDCP SDU)에 대해서 상향 링크 데이터 압축(UDC)를 수행하고, UDC 버퍼를 업데이트하였다면 수신단 PDCP 계층 장치에서 업데이트된 UDC 버퍼의 유효성을 확인할 수 있도록 하기 위해서 체크섬(checksum) 비트들을 계산하고, 체크섬 비트들을 포함하도록 UDC 헤더를 구성할 수 있다(체크섬 비트들은 소정의 길이를 가지며 예를 들면 4 비트로 구성될 수 있다).

암호화된 UDC 압축 데이터에 대해 앞부분에 UDC 헤더를 상술한 바와 같이 구성하고 접합하고, 만약 송신 PDCP 계층 장치(1i-01)에 대해서 무결성 보호가 설정되었다면 UDC 헤더와 압축한 UDC 압축 데이터에 대해서 무결성 보호(Integrity protection)를 적용하고(1i-20), 보안키를 이용하여 암호화(ciphering)를 수행할 수 있다(1i-25).

암호화된 데이터에 대해 1i-05에서 할당한 PDCP 일련번호와 함께 PDCP 헤더를 구성하고(1i-30), 암호화된 데이터 앞에 PDCP 헤더를 접합하여 PDCP 일련번호 순으로 하위 계층으로 전달할 수 있다(1i-35).

송신 PDCP 계층 장치(1i-01)에서 송신한 PDCP PDU를 수신 PDCP 계층 장치(1i-02)에서 수신하면 먼저 PDCP 헤더를 읽어 들이고, PDCP 일련번호를 확인하고, PDCP 헤더를 제거할 수 있다(1i-40).

그리고 PDCP 헤더를 제거한 암호화된 데이터에 대해 보안키를 이용하여 복호화를 수행하고(1i-45) 만약 무결성 보호가 PDCP 계층 장치에 설정되었다면 무결성 검증(integrity verification)을 수행한다(1i-50). 수신된 데이터들의 PDCP 일련번호는 1i-40 단계에서 PDCP 헤더를 확인하여 저장될 수 있다. LTE 시스템에서 LTE RLC 계층 장치의 경우, 항상 순서대로 데이터를 PDCP 계층 장치에게 전달한다. 하지만 핸드오버와 같은 환경에서 RLC 계층을 재수립할 때 순서가 정렬되지 않은 데이터들이 PDCP 계층 장치로 전달될 수 있다. 또한 NR 시스템에서 NR RLC 계층 장치는 항상 순서를 정렬하지 않고, 순서에 상관없이 처리된 데이터들을 PDCP 계층 장치에게 전달한다. 따라서 1i-55 단계에서와 같이 PDCP 일련번호 순으로 재정렬을 해줄 필요가 있다. 재정렬(reordering) 기능은 수신한 데이터에 대하여, 중간에 유실된 일련번호 없이 혹은 아직 수신되지 않은 일련번호 없이 혹은 일련번호 갭(gap)이 없도록 PDCP 일련번호의 오름차순으로 정렬하고, 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호의 오름차순으로 데이터를 처리한다. PDCP 계층 장치에 대해서 UDC 절차가 설정되었다면 UDC 헤더를 읽어 들이고, 송신 PDCP 계층 장치(1i-01)에서 UDC를 적용했는지 여부를 지시하는 지시자를 확인하고, UDC 헤더의 체크섬 필드를 확인하여 체크섬을 계산하고 체크섬 실패 혹은 에러가 발생하는지 확인할 수 있다. UDC의 적용 여부 혹은 UDC 헤더의 존재 유무는 PDCP 헤더의 1 비트 지시자로 확인될 수도 있다.

UDC 헤더의 체크섬 에러가 발생하지 않았다면 UDC 헤더를 제거하고(1i-60), UDC 헤더(혹은 PDCP 헤더)에서 확인한 UDC 적용 여부에 따라서 UDC 압축 해제 절차를 수행한다(1i-65). UDC 적용이 되지 않은 데이터는 UDC 압축 해제 절차를 수행하지 않는다. 그리고 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호의 오름차순으로 처리된 데이터들을 PDCP 일련번호의 오름차순으로 상위 계층으로 전달한다(1i-70).

도 7에서 설명한 것과 같이 UDC 적용 데이터는 UDC가 적용된 순서대로 UDC 압축 해제를 적용해야 에러가 발생하기 않으므로, 재정렬 기능이 중요하다. 예를 들어, 송신 PDCP 계층 장치에서 PDCP 일련번호 1, 2, 4, 7 번의 순서로 UDC가 적용되었다면 수신 PDCP 계층 장치에서도 UDC 압축 해제를 PDCP 일련번호 1, 2, 4, 7 번의 순서로 수행해야 한다. 이때, PDCP 일련번호 3, 5, 6번에 대해서는 UDC를 적용하지 않을 수 있다.

상술한 실시예는 UDC 헤더와 UDC 데이터 블록 전체에 보안키를 이용하여 무결성 검증이 설정되었다면 무결성 검증을 수행한 후에 암호화(ciphering)를 수행한다는 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같이 UDC 헤더와 UDC 데이터 블록 전체에 보안키를 이용하여 암호화(ciphering)를 수행하면, 송신 PDCP 계층 장치 구현 측면에서 UDC 압축 및 UDC 헤더 구성을 일련의 처리 과정으로 묶을 수 있기 때문에 UDC 처리를 위한 기능을 별도로 구현할 수 있어 구현이 용이하다.

상술한 실시예들에서, 송신 PDCP 계층 장치는 기지국이 UDC를 적용하라고 설정해준 경우, 특히 특정 IP flow에 대해서 UDC를 적용하라고 혹은 적용하지 말라고 SDAP계층 장치 혹은 PDCP 계층 장치 혹은 TFT(Traffic Flow Template)에게 설정 정보를 통해 지시한 경우, 송신 PDCP 계층 장치는 해당 IP flow에 대해서 UDC를 적용할 때 만약 해당 IP flow에 대한 데이터에 반복된 구조가 없다면, 예를 들어, 도 7에서 설명한 LZ77 코딩을 적용할 때 UDC를 적용할 데이터에서 반복된 구조를 찾지 못했다면, UDC 적용을 생략(skip)하고 UDC 헤더에 UDC 설정을 적용하지 않았다는 것을 지시자로 설정할 수 있다. 이와 같이, UDC 적용을 수행하여도 압축률이 현저히 떨어질 것이라고 예상되는 경우, 송신 PDCP 계층 장치에서 UDC 적용을 생략하고 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축 해제 절차를 생략할 수 있도록 하여 송신 PDCP 계층 장치와 수신 PDCP 계층 장치에서 프로세싱 부하를 줄일 수 있다.

상술한 상향 링크 데이터 압축 절차(Uplink Data Compression, UDC)는 하향링크 데이터에 대해서 동일하게 적용될 수 있으며, 전송하는 데이터를 압축함으로써, 전송 자원의 효율성을 높이고 전송 지연을 줄일 수 있다. 하지만 송신 PDCP 계층 장치에서 데이터를 압축하는 절차와 수신 PDCP 계층 장치에서 데이터를 압축 해제하는 절차는 복잡도가 높으며, 많은 프로세싱 전력을 소모하고, 긴 프로세싱 시간을 필요로 한다.

아래에서는 프로세싱 시간을 단축할 수 있는 송신 PDCP 계층 장치와 수신 PDCP 계층 장치에서의 UDC 절차의 병렬 처리 방법을 제안한다.

도 10은 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치에서 UDC를 적용할 데이터와 UDC를 적용하지 않을 데이터에 대한 병렬 처리 방법을 설명하는 도면이다.

도 10에서는 도 8 및 도 9에서 설명한 송신 PDCP 계층 장치(1h-10, 1i-10)에 적용할 수 있는 송신 PDCP 계층 장치의 UDC 병렬 처리 방법(parallel processing)을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 송신 PDCP 계층 장치는 상위 계층으로부터 데이터를 수신하면 데이터를 수신하는 순서대로 PDCP 일련번호를 할당하고, 수신하는 데이터에 대해서 UDC를 적용할지 적용하지 않을지 여부를 결정할 수 있다. 수신하는 데이터에 대해서 UDC를 적용할지 적용하지 않을지 여부는 상위 계층(SDAP 계층 혹은 TFT 필터 혹은 RRC 설정 정보)에서 지시해줄 수 있으며, 혹은 PDCP 계층 장치에서 설정 정보를 토대로 IP flow들을 구별하여 다중화기(1j-10)에서 결정할 수도 있다. 송신 PDCP 계층 장치는 일련의 데이터들을 수신하면 UDC를 적용할지 적용하지 않을지 여부를 결정하고, 다중화기(1j-10)는 병렬 처리를 위해서 UDC가 적용되지 않을 데이터들은 UDC 절차를 수행하지 않고, 바로 다음 데이터 처리 과정을 위해 전달한다(1j-15, 1j-40). 예를 들면, 도 8의 1h-15 단계 또는 도 9의 1i-15 단계를 바로 적용할 수 있다.

다중화기(1j-10)는 병렬 처리를 위해서 UDC가 적용되어야 하는 데이터들은 UDC 절차를 적용하여 압축된 UDC 블록으로 만든다(1j-25, 1j-30). 이러한 UDC 절차에는 하드웨어 가속기(Hardware Accelerator, 1j-25)를 적용할 수 있다. 하드웨어 가속기(1j-25)는 SOC 칩(chip) 내의 별도 블록이며, 하나의 모뎀 내에서 구현되고, 메인 CPU으로의 접근(access)이 없으며, 메인 CPU의 프로세싱 능력을 필요로 하지 않는 별도의 하드웨어 모듈일 수 있다. 또한 하드웨어 가속기(1j-25)는 반복적이고 지속적인 프로세싱에서 효율이 굉장히 높기 때문에 다중화기(1j-10)와 같이 UDC를 적용할 데이터와 적용하지 않을 데이터들을 구분하여 UDC를 적용할 데이터들에 대해서만 연속적으로 하드웨어 가속기(1j-25)를 적용하여 반복적으로 UDC 절차를 수행하는 것이 효율적이며, 프로세싱 시간을 줄일 수 있다.

또한 상술한 바와 같이 UDC를 적용할 데이터와 적용하지 않을 데이터들을 구분하여 각각 병렬 처리를 수행할 수 있다. 즉, UDC를 적용할 데이터에는 하드웨어 가속기로 UDC를 적용하고, 동시에 UDC를 적용하지 않을 데이터들은 메인 CPU에서 바로 다음 처리 과정으로 진행하도록 데이터 처리를 수행할 수 있다. 1j-40 단계에서 병렬 처리된 UDC를 적용한 데이터와 적용하지 않은 데이터들은 병렬적으로 동시에 다음 데이터 처리 단계로 진행할 수 있다. 또 다른 방법으로 1j-40 단계에서 병렬 처리된 UDC를 적용한 데이터와 적용하지 않은 데이터들은 먼저 데이터 처리가 완료된 순서대로 다음 데이터 처리 단계로 진행할 수 있다(First In First Out, FIFO).

즉, 1j-40 단계에서는 PDCP 일련번호와 상관없이 하위 데이터 처리 단계로 진행할 수 있다. 그리고 데이터 처리를 모두 완료한 후, 하위 계층 장치로 전달할 때 본 발명의 제 1 실시 예의 도 1h의 1h-30 단계 혹은 본 발명의 제 2 실시 예의 도 1i의 1i-30 단계에서 재정렬하여 PDCP 일련번호 순으로 전달할 수 있다.

상술한 병렬 처리 방법에서 다중화기(1j-10, 1j-35)는 필요하면 다중화를 위해서 구현할 수 있으며, 다중화 없이도 구현될 수 있다.

상술한 실시예들에서, 암호화, 복호화, 무결성 보호, 무결성 검증 절차에서도 하드웨어 가속기(1j-25)를 적용할 수 있다. 암호화, 복호화는 모든 패킷에 적용되기 때문에 하드웨어 가속기(1j-25)가 적용되면 프로세싱 시간을 효율적으로 단축시킬 수 있다. 무결성 보호도 설정된다면 설정된 베어러의 모든 패킷에 대해서 무결성 보호와 무결성 검증이 적용되어야 하기 때문에 하드웨어 가속기(1j-25)가 적용되면 프로세싱 시간을 효율적으로 단축시킬 수 있다.

상술한 UDC 절차는 복잡도와 긴 프로세싱 처리 시간으로 인해 수신 PDCP 계층 장치에서의 전송 지연을 유발할 수 있다.

도 11은 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 절차로 인한 전송 지연을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 수신 PDCP 계층 장치(1k-05)는 하위 계층이 LTE RLC 계층 장치인 경우, PDCP 일련번호 순서대로 PDCP PDU들을 수신하며, 핸드오버 시 혹은 스플릿 베어러의 경우에는 중간에 유실 혹은 수신되지 않은 PDCP 일련번호가 있을 수는 있지만 PDCP 일련번호의 오름차순으로 PDCP PDU들을 수신한다. 만약 하위 계층이 NR RLC 계층 장치인 경우, PDCP 일련번호 순서와 상관없이 데이터가 처리되는 순서대로 PDCP PDU들을 PDCP 일련번호 순서에 맞지 않게 수신하게 된다. 수신 PDCP 계층 장치는 하위 계층인 LTE RLC 계층인지 NR RLC 계층인지와 상관없이 PDCP 일련번호를 기준으로 재정렬을 수행해야 한다(1k-20). 도 11에서 복호화(deciphering) 절차는 모든 패킷에 수행되는 절차이므로 하드웨어 가속기를 적용할 수 있으며, 하위 계층으로부터 수신되는 데이터들에 대해서 PDCP 일련번호 순서와 상관없이 수행될 수 있다. 하지만 UDC 압축 해제 절차는 도 7에서 설명한 것처럼 에러 없이 성공적인 압축 해제를 위해서 UDC가 적용된 순서대로 압축 해제를 수행해야 한다. 따라서 1k-20 단계에서 복호화된 데이터들을 PDCP 일련번호 순으로 오름차순으로 재정렬하고, 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 순서대로 정렬되면 PDCP 일련번호 순서대로 UDC 압축해제가 필요한 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하고, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않을 수 있다. 1k-20 단계에서 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호 순서대로 오름차순으로 정렬될 때까지 기다리는 시간은 PDCP 재정렬 타이머(PDCP reordering timer) 값만큼의 시간이다. 만약 PDCP 재정렬 타이머 값이 지나면, 즉, PDCP 재정렬 타이머가 만료하면 중간에 유실된 PDCP 일련번호가 있다고 할지라도 PDCP 일련번호의 오름차순으로 데이터를 처리하기 시작한다. 만약 UDC 압축해제 에러가 발생하면, 송신 PDCP 계층 장치와 수신 PDCP 계층 장치에서 에러 복구 절차를 수행할 수 있다.

상술한 절차에서 PDCP 일련번호 순으로 데이터를 처리하기 때문에 긴 프로세싱 시간이 필요한 UDC 압축 해제 절차를 적용해야 하는 데이터(PDCP PDU, 1k-10)들 때문에 UDC 압축 해제 절차를 수행하지 않아도 되는 데이터들(1k-15)이 대기해야 하는 현상이 발생할 수 있다. 즉, UDC 압축 해제 절차로 인해 수신 PDCP 계층 장치에서 병목 현상이 발생할 수 있다.

아래에서는 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축 해제 절차로 인한 전송 지연을 줄이는 실시예를 설명한다.

도 12는 일 실시예에 따른 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축해제를 적용할 데이터와 UDC 압축해제를 적용하지 않을 데이터에 대한 병렬 처리 방법을 설명하는 도면이다.

도 12에서는 도 8 및 도 9에서 설명한 수신 PDCP 계층 장치(1h-55, 1i-65)에 적용할 수 있는 수신 PDCP 계층 장치의 UDC 압축 해제를 위한 병렬 처리 방법(parallel processing)을 나타낸다.

도 12를 참조하면, 1l-01 단계에서 복호화된 데이터들을 PDCP 일련번호 순으로 오름차순으로 재정렬하고, 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 순서대로 정렬되면 PDCP 일련번호 순서대로 UDC 압축해제가 필요한 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하고, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않을 수 있다. 1l-01 단계에서 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호 순서대로 오름차순으로 정렬될 때까지 기다리는 시간은 PDCP 재정렬 타이머(PDCP reordering timer) 값만큼의 시간이다. 만약 PDCP 재정렬 타이머 값이 지나면, 즉 PDCP 재정렬 타이머가 만료하면 중간에 유실된 PDCP 일련번호가 있다고 할지라도 PDCP 일련번호의 오름차순으로 데이터를 처리하기 시작한다. 만약 UDC 압축해제 에러가 발생하면, 송신 PDCP 계층 장치와 수신 PDCP 계층 장치에서 에러 복구 절차를 수행할 수 있다.

1l-01 단계에서 유실된 PDCP 일련번호 없이 순서대로 정렬되면 PDCP 일련번호 순서대로 UDC 압축해제가 필요한 데이터들과, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들을 구분하여 병렬 처리(parallel processing)를 수행할 수 있다(1l-15, 1l-20). 즉, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않고, 상위 계층으로 전달할 준비를 할 수 있으며(1l-15, 1l-30), UDC 압축 해제 절차가 필요한 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하여 원래 데이터를 복원하고 상위 계층으로 전달할 준비를 할 수 있다(1l-20, 1l-25). 이러한 UDC 압축 해제 절차에 하드웨어 가속기(1l-25)를 적용하여 반복적으로 UDC 압축 해제 절차가 필요한 데이터들에게 UDC 압축 해제 절차를 수행할 수 있다. 또한 UDC 압축 해제가 필요하지 않은 데이터들은 메인 CPU에 의해 처리될 수 있다. UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들은 1l-30 단계에서 병렬적으로 처리된 데이터들을 처리되는 순서대로 전달하여(1l-35) 순서 재정렬을 수행할 수 있다(1l-40). 1l-40 단계에서 수신 PDCP 계층 장치는 병렬적으로 처리된 UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들을 PDCP 일련번호의 오름차순으로 정렬하여 상위 계층으로 순서대로 데이터들을 전달할 수 있다(1l-45).

상술한 실시예에 따르면, UDC 압축해제가 필요한 데이터들과 UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들을 구분하여 병렬 처리함으로써, UDC 압축 해제 절차에 적용되는 하드웨어 가속기의 효율성을 높이고, UDC 압축 해제 절차로 인한 프로세싱 시간을 줄일 수 있다.

상술한 병렬 처리 방법에서 다중화기(1l-10, 1l-30)는 필요하면 다중화를 위해서 구현할 수 있으며, 다중화 없이도 구현될 수 있다.

도 13은 다른 일 실시예에 따른 수신 PDCP 계층 장치에서 UDC 압축해제를 적용할 데이터와 UDC 압축해제를 적용하지 않을 데이터에 대한 병렬 처리 방법을 설명하는 도면이다.

도 13은 도 8 및 도 9에서 설명한 수신 PDCP 계층 장치(1h-55, 1i-65)에 적용할 수 있는 수신 PDCP 계층 장치의 UDC 압축 해제를 위한 병렬 처리 방법(parallel processing)을 나타낸다.

도 13을 참조하면, 1m-01 단계에서 복호화된 데이터들을 PDCP 일련번호 순으로 오름차순으로 재정렬하고, 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 순서대로 정렬되면 PDCP 일련번호 순서대로 UDC 압축해제가 필요한 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하고, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않을 수 있다. 1m-01 단계에서 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호 순서대로 오름차순으로 정렬될 때까지 기다리는 시간은 PDCP 재정렬 타이머(PDCP reordering timer) 값만큼의 시간이다. 만약 PDCP 재정렬 타이머 값이 지나면, 즉, PDCP 재정렬 타이머가 만료하면 중간에 유실된 PDCP 일련번호가 있다고 할지라도 PDCP 일련번호의 오름차순으로 데이터를 처리하기 시작한다. 만약 UDC 압축해제 에러가 발생하면, 송신 PDCP 계층 장치와 수신 PDCP 계층 장치에서 에러 복구 절차를 수행할 수 있다.

1m-01 단계에서 유실된 PDCP 일련번호 없이 순서대로 정렬되면 PDCP 일련번호 순서대로 UDC 압축해제가 필요한 데이터들과, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들을 구분하여 병렬 처리(parallel processing)를 수행할 수 있다(1m-15, 1m-20). 즉, UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않고, 상위 계층으로 전달할 준비를 할 수 있으며(1m-15, 1m-30), UDC 압축 해제 절차가 필요한 데이터들은 UDC 압축 해제 절차를 적용하여 원래 데이터를 복원하고 상위 계층으로 전달할 준비를 할 수 있다(1m-20, 1m-25). 이러한 UDC 압축 해제 절차에 하드웨어 가속기(1m-25)를 적용하여 반복적으로 UDC 압축 해제 절차가 필요한 데이터들에게 UDC 압축 해제 절차를 수행할 수 있다. 또한 UDC 압축 해제가 필요하지 않은 데이터들은 메인 CPU에 의해 처리될 수 있다. UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들은 1m-30 단계에서 병렬적으로 처리된 데이터들을 처리되는 순서대로 전달하고(1m-35) 순서 재정렬을 수행하지 않을 수 있다(1m-40). 즉, 1m-30 단계에서 다중화기는 먼저 처리된 데이터들을 먼저 전달할 수 있다(First In First Out, FIFO).

1m-40 단계에서 수신 PDCP 계층 장치는 UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들을 데이터 처리 순으로 수신할 때 혹은 병렬적으로 수신할 때(1m-35), PDCP 일련번호 순서로 정렬되지 않은 데이터들을 받게 된다. 하지만 1m-01 단계에서 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호 순서대로 정렬될 때(PDCP 재정렬 타이머가 만료한 경우, 유실이 있어도 데이터 처리를 시작한다) PDCP 일련번호 순서대로 데이터를 구분하여 병렬 처리를 수행하게 되기 때문에 1m-40 단계에서 수신되는 UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들(1m-15)과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들(1m-25)이 각각 구분되어 PDCP 일련번호의 오름차순으로 정렬이 자동적으로 수행된다는 것을 알 수 있다. 즉, UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 1m-35에서 수신되고, UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 1m-35에서 수신된다.

1m-40 단계에서는 1m-35에서 수신되는 UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들(1m-15)과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들(1m-25)을 먼저 처리되는 순서대로 상위 계층으로 전달하도록 한다(First In First Out, FIFO). 즉, PDCP 일련번호 순서대로 데이터를 전달하지 않고, UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 전달되도록 하고, UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 상위 계층으로 전달하도록 하되, UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들(1m-15)과 UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들(1m-25) 중에 먼저 처리된 데이터가 상위 계층으로 먼저 전달될 수 있도록 한다(First In First Out, FIFO).

일반적으로 PDCP 계층 장치에서 상위 계층 장치로 데이터를 전달할 때 PDCP 일련번호의 오름 차순으로 데이터를 전달하지 않으면, 데이터 전송율(throughput) 저하가 발생한다. 하지만 서로 다른 상위 계층 장치들이 하나의 PDCP 계층 장치에서 데이터들을 송수신할 수 있기 때문에 각 상위 계층 장치로 전달되는 각 상위 계층 장치에 해당하는 데이터들만 순서대로 전달되면 데이터 전송율 저하가 발생하지 않는다.

일 실시예에서, UDC 압축이 적용된 데이터들과 UDC 압축이 적용되지 않은 데이터들은 서로 다른 상위 계층 장치에서 송수신되는 데이터들이다. 따라서 UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 전달되도록 하고, UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 상위 계층으로 전달되도록 하면 데이터 전송율 저하 문제를 발생하지 않는다.

또한 UDC 압축이 적용된 데이터들에 UDC 압축 해제 절차를 수행할 때 걸리는 프로세싱 시간 동안 UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 UDC 압축이 적용되지 않은 데이터들을 먼저 처리하여 상위 계층으로 전달할 수 있기 때문에 도 11에서 설명한 UDC 압축 해제로 인한 병목 현상이 발생하지 않는다.

상술한 실시예에 따르면, UDC 압축 해제가 필요한 데이터들과 UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 데이터들을 구분하여 병렬 처리함으로써, UDC 압축 해제 절차에 적용되는 하드웨어 가속기의 효율성을 높이고, UDC 압축 해제 절차로 인한 프로세싱 시간을 줄일 수 있다. 또한 UDC 압축이 적용된 데이터들에 UDC 압축 해제 절차를 수행할 때 걸리는 프로세싱 시간 동안 UDC 압축 해제 절차가 필요하지 않은 UDC 압축이 적용되지 않은 데이터들을 먼저 처리하여 상위 계층으로 전달하여 전송 지연을 줄일 수 있다.

상술한 병렬 처리 방법에서 다중화기(1m-10, 1m-30)는 필요하면 다중화를 위해서 구현할 수 있으며, 다중화 없이도 구현될 수 있다.

도 13에 도시하는 실시예에 대하여, 구체적인 예시를 들어 설명하도록 한다.

송신 PDCP 계층 장치에서 PDCP 일련번호 1, 3, 5, 7, 9 에 해당하는 데이터들에 대해서 UDC 압축을 적용하고 2, 4, 6, 8 에 해당하는 데이터들(PDCP SDU)에 대해서 UDC 압축을 적용하지 않고 전송한다. 수신 PDCP 계층 장치는 PDCP 일련번호 4, 1, 5, 3, 6, 7, 8, 9 을 수신하면 이를 정렬하여 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9로 만들고 PDCP 일련번호 1에 해당하는 데이터를 UDC가 적용된 데이터인지 적용되지 않은 데이터인지 헤더(UDC 헤더 혹은 PDCP 헤더)를 확인하여 구분하고, 그에 맞게 데이터 처리를 수행한다. PDCP 재정렬 타이머가 만료하기 전에 PDCP 일련번호 2가 도착하면, PDCP 일련번호 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 에 해당하는 데이터들을 UDC 적용 여부로 구분하고, UDC 가 적용된 3, 5, 7, 9 에 대해 하드웨어 가속기를 적용하여 UDC 압축 해제를 적용하고 동시에 병렬적으로 UDC가 적용되지 않은 2, 4, 6, 8에 대해 메인 CPU가 데이터 처리를 수행하고 상위 계층으로 전달한다. 병렬처리를 수행하기 때문에 먼저 처리되는 데이터가 상위 계층으로 먼저 전달될 수 있다. 즉, PDCP 일련번호의 2, 4, 3, 6, 8, 5, 7, 9 순으로 상위 계층으로 전달될 수 있다. 하지만 상술한 바와 같이 자동적으로 UDC 적용이 된 데이터들 내에서는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 전달이 되고, 즉, 3, 5, 7, 9 순으로 전달이 되고, UDC 적용이 안된 데이터들 내에서는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 전달이 된다. 즉, 2, 4, 6, 8 순으로 전달이 된다.

도 14는 일 실시예에 따른 송신 PDCP 계층 장치의 동작과 수신 PDCP 계층 장치의 동작을 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 송신 PDCP 계층 장치는 도 5의 RRC 메시지로 PDCP 계층 장치의 UDC 적용 여부를 설정 받을 수 있고(1n-05), 상위 계층으로부터 수신하는 데이터에 대해서 설정 정보에 따라 데이터 별로 UDC 적용 여부를 결정할 수 있다(1n-10). 이때, 데이터 별 UDC 적용 여부가 결정되면 하드웨어 가속기를 이용하여 병렬 처리를 수행할 수 있다(1n-15). 그리고 PDCP 일련번호 순으로 하위 계층으로 전달할 수 있다(1n-20).

도 14를 참조하면, 수신 PDCP 계층 장치는 수신하는 데이터들을 PDCP 일련번호 순으로 재정렬을 수행한다(1n-25). 1n-25 단계에서 중간에 유실된 PDCP 일련번호 없이 PDCP 일련번호 순서대로 정렬될 때(PDCP 재정렬 타이머가 만료한 경우, 유실이 있어도 데이터 처리를 시작한다) 데이터 별 UDC 적용 여부를 확인하고(1n-30), 하드웨어 가속기를 이용하여 병렬처리를 수행할 수 있다(1n-35). 일 실시예에 따르면, PDCP 일련번호 순으로 데이터를 상위 계층으로 전달할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, PDCP 일련번호 순이 아니라 병렬 처리에서 먼저 처리된 데이터 순으로 상위 계층으로 전달하며, UDC 압축 해제 절차가 적용되지 않은 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 전달되도록 하고, UDC 압축 해제 절차가 적용된 데이터들끼리는 PDCP 일련번호의 오름차순으로 순서가 정렬되어 상위 계층으로 전달되도록 할 수도 있다(1n-40).

도 15는 본 발명을 적용한 단말의 내부 구조를 도시하는 블록도이다.

도 15를 참고하면, 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(1o-10), 기저대역(baseband)처리부(1o-20), 저장부(1o-30), 제어부(1o-40)를 포함한다.

RF처리부(1o-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, RF처리부(1o-10)는 기저대역처리부(1o-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, RF처리부(1o-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 도면에는, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, RF처리부(1o-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, RF처리부(1o-10)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 빔포밍을 위해, RF처리부(1o-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다. RF처리부(1o-10)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.

기저대역처리부(1o-20)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 기저대역처리부(1o-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 기저대역처리부(1o-20)은 RF처리부(1o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 기저대역처리부(1o-20)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP(cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 기저대역처리부(1o-20)은 RF처리부(1o-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.

기저대역처리부(1o-20) 및 RF처리부(1o-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 기저대역처리부(1o-20) 및 RF처리부(1o-10)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 기저대역처리부(1o-20) 및 RF처리부(1o-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 기저대역처리부(1o-20) 및 RF처리부(1o-10) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 무선 접속 기술들은 무선 랜(예: IEEE 802.11), 셀룰러 망(예: LTE) 등을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.5GHz, 2.NRHz, 5Ghz, NRhz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.

저장부(1o-30)는 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 일 실시예에서, 저장부(1o-30)는 제어부(1o-40)의 요청에 따라 저장된 프로그램, 데이터 등을 제공한다.

제어부(1o-40)는 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(1o-40)는 기저대역처리부(1o-20) 및 RF처리부(1o-10)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부(1o-40)는 저장부(1o-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부(1o-40)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1o-40)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다. 나아가, 제어부(1o-40)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부 (1o-42)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(1o-40)는 데이터를 수신하여 PDCP 일련번호 순으로 재정렬을 수행하고, 데이터 별 UDC 적용 여부를 판단하며, 하드웨어 가속기를 이용하여 상기 데이터를 처리하고, 처리한 데이터를 상위 계층으로 전달할 수 있다.

도 16은 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 기지국은 RF처리부(1p-10), 기저대역처리부(1p-20), 백홀통신부(1p-30), 저장부(1p-40), 제어부(1p-50)를 포함하여 구성된다.

RF처리부(1p-10)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, RF처리부(1p-10)는 기저대역처리부(1p-20)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, RF처리부(1p-10)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 도면에서는, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, RF처리부(1p-10)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, RF처리부(1p-10)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 빔포밍을 위해, RF처리부(1p-10)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.

기저대역처리부(1p-20)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 기저대역처리부(1p-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 기저대역처리부(1p-20)은 RF처리부(1p-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 기저대역처리부(1p-20)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 기저대역처리부(1p-20)은 RF처리부(1p-10)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 기저대역처리부(1p-20) 및 RF처리부(1p-10)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 기저대역처리부(1p-20) 및 RF처리부(1p-10)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.

백홀통신부(1p-30)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 백홀통신부(1p-30)는 주기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 보조기지국, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다.

저장부(1p-40)는 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 저장부(1p-40)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1p-40)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 저장부(1p-40)는 제어부(1p-50)의 요청에 따라 저장된 프로그램, 데이터 등을 제공한다.

제어부(1p-50)는 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부(1p-50)는 기저대역처리부(1p-20) 및 RF처리부(1p-10)을 통해 또는 백홀통신부(1p-30)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부(1p-50)는 저장부(1p-40)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부(1p-50)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 나아가, 제어부(1p-50)는 다중 연결 모드로 동작하기 위한 처리를 수행하는 다중연결처리부(1p-52)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(1p-50)는 상위 계층으로부터 데이터를 전달 받아 PDCP 계층 장치의 UDC 적용 여부를 설정 받고, 설정 정보에 따라 데이터 별로 UDC 적용 여부를 결정하며, 하드웨어 가속기를 이용하여 병렬 처리를 수행하고 PDCP 일련번호 순으로 처리한 데이터를 하위 계층으로 전달할 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 개시의 일 실시예와 다른 일 실시예의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 FDD LTE 시스템을 기준으로 제시되었지만, TDD LTE 시스템, 5G 혹은 NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능할 것이다.

Claims

무선 통신 시스템에서 수신 PDCP (packet data convergence protocol) 장치에 의해 수행되는 방법에 있어서,
송신 PDCP 장치로부터 수신된 데이터를 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 정렬하는 단계;
상기 정렬된 데이터에 대하여 UDC (uplink data compression) 압축 해제가 필요한 제1 데이터와 상기 UDC 압축 해제가 필요하지 않은 제2 데이터를 결정하는 단계;
상기 제1 데이터에 대하여 UDC 압축 해제 절차를 적용하고, 상기 제2 데이터에 대하여 상기 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않는 병렬 처리를 수행하는 단계; 및
상기 병렬 처리된 제1 데이터 및 제2 데이터를 상위 계층 장치에게 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 상기 상위 계층 장치에게 전송하는 단계는
상기 제1 데이터를 상기 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 제1 상위 계층 장치에게 전송하는 단계; 및
상기 제2 데이터를 상기 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 제2 상위 계층 장치에게 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제2 항에 있어서, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터는 FIFO (first in first out) 방식에 따라 각각 제1 상위 계층 장치 및 제2 상위 계층 장치에게 전송되는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 병렬 처리를 수행하는 단계는
상기 제1 데이터에 대하여 하드웨어 가속기를 적용하여 상기 UDC 압축 해제 절차를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 결정하는 단계는
헤더를 확인하여 UDC가 적용된 데이터인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 수신된 데이터를 정렬하는 단계는
유실된 PDCP 일련 번호가 존재하는 경우에, PDCP 재정렬 타이머가 만료할 때까지 상기 유실된 PDCP 일련 번호에 대응하는 추가 데이터의 수신을 위해 대기하는 동작을 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 상기 상위 계층 장치에게 전송하는 단계는
상기 병렬 처리된 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 재정렬하는 단계를 포함하는 방법.
제7 항에 있어서, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터를 상기 상위 계층 장치에게 전송하는 단계는
상기 재정렬된 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 상위 계층 장치에게 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 데이터에 대한 상기 UDC 압축 해제 절차를 적용하는 동안에, 상기 제2 데이터가 상기 상위 계층에게 전송되는 방법.
무선 통신 시스템에서 수신 PDCP (packet data convergence protocol) 장치에 있어서,
송수신기; 및
송신 PDCP 장치로부터 수신된 데이터를 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 정렬하고,
상기 정렬된 데이터에 대하여 UDC (uplink data compression) 압축 해제가 필요한 제1 데이터와 상기 UDC 압축 해제가 필요하지 않은 제2 데이터를 결정하며,
상기 제1 데이터에 대하여 UDC 압축 해제 절차를 적용하고, 상기 제2 데이터에 대하여 상기 UDC 압축 해제 절차를 적용하지 않는 병렬 처리를 수행하고,
상기 송수신기를 통해, 상기 병렬 처리된 제1 데이터 및 제2 데이터를 상위 계층 장치에게 전송하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 수신 PDCP 장치.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 송수신기를 통해, 상기 제1 데이터를 상기 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 제1 상위 계층 장치에게 전송하며,
상기 송수신기를 통해, 상기 제2 데이터를 상기 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 제2 상위 계층 장치에게 전송하는 수신 PDCP 장치.
제11 항에 있어서, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터는 FIFO (first in first out) 방식에 따라 각각 상기 제1 상위 계층 장치 및 제2 상위 계층 장치에게 전송되는 수신 PDCP 장치.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 제1 데이터에 대하여 하드웨어 가속기를 적용하여 상기 UDC 압축 해제 절차를 수행하는 수신 PDCP 장치.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
헤더를 확인하여 UDC가 적용된 데이터인지 여부를 판단하는 수신 PDCP 장치.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
유실된 PDCP 일련 번호가 존재하는 경우에, PDCP 재정렬 타이머가 만료할 때까지 상기 유실된 PDCP 일련 번호에 대응하는 추가 데이터의 수신을 위해 대기하는 수신 PDCP 장치.
제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 병렬 처리된 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 PDCP 일련 번호의 오름차순으로 재정렬하는 수신 PDCP 장치.
제16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는
상기 송수신기를 통해, 상기 재정렬된 제1 데이터 및 제2 데이터를 상기 상위 계층 장치에게 전송하는 수신 PDCP 장치.
제10 항에 있어서, 상기 제1 데이터에 대한 상기 UDC 압축 해제 절차를 적용하는 동안에, 상기 제2 데이터가 상기 상위 계층에게 전송되는 수신 PDCP 장치.