KR20010082243A - 통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20010082243A
KR20010082243A KR1020017005166A KR20017005166A KR20010082243A KR 20010082243 A KR20010082243 A KR 20010082243A KR 1020017005166 A KR1020017005166 A KR 1020017005166A KR 20017005166 A KR20017005166 A KR 20017005166A KR 20010082243 A KR20010082243 A KR 20010082243A
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비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨
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Abstract

본 발명은 통신 시스템(100)에서 데이터를 백홀하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 복수의 기지국(101-103)으로부터 복수의 퀄리티 메트릭을 중앙 집중식 제어기(105)에서 수신한다. 이 퀄리티 메트릭은 단말기(113)로부터 기지국(101-103)으로 전송된 데이터 프레임에 관한 것이다. 바람직한 데이터 프레임은 이 데이터 프레임들 중에서 결정된다. 중앙 집중식 제어기(105)는 중앙 집중식 제어기에 상기 바람직한 데이터 프레임을 송신하라는 신호를 바람직한 데이터 프레임과 연관된 기지국에 보낸다.

Description

통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BACKHAULING DATA IN A COMMUNICATION SYSTEM}
셀룰라 통신 시스템은 단말기들과 셀룰라 기지국들 간의 통신을 제공한다. 셀룰라 통신 시스템은 단말기가 그 호 처리를 한 기지국으로부터 다른 기지국으로 전달하도록 하는 것을 허용한다. 이러한 호(call) 처리의 전달 과정을 일반적으로 핸드오프(handoff)라 한다.
셀룰라 통신 시스템에는 두 가지 종류의 핸드오프가 존재한다. 하드 핸드오프(hard handoff)란 호의 처리를 제1 기지국으로부터 해당 호를 더 잘 처리할 수 있는 제2 기지국으로 넘기는 처리를 말한다. 소프트 핸드오프(soft handoff)란 하나의 단말기가 몇 개의 기지국과 동시에 통신하는 처리를 말한다. 각각의 기지국들은 이 하나의 단말기로부터 통신 신호를 수신한다. 각 기지국 수신기들은 단말기로부터 수신한 신호를 복조한 후 복조된 신호를 선택 유닛에 보낸다. 선택 유닛은 매 프레임과 관련한 퀄리티 메트릭(quality metric)에 기초하여, 전달받은 데이터 프레임 중 가장 양호한 것을 선택한다. 단말기와 통신중인 이들 기지국들은 단말기와 통신 중인 이들 기지국으로부터 수신된 프레임들 중에서 최고의 프레임을 퀄리티 메트릭에 기초해서 선택하는 선택 유닛으로 단말기의 복조된 데이터를 백홀한다.
셀룰라 운영자들에 대한 주요한 지출 항목은 백홀 연결 비용에 관한 것이다. 여기서 사용된 바대로, 백홀이란 통신 기반 장비들 간의 데이터 전송을 말한다. 백홀 연결선이 T1 연결선, 구리 케이블, 광섬유 케이블, 동축 케이블, 마이크로웨이브 링크, 또는 다른 연결선으로 구성되건 간에 통신 장비 간의 이같은 백홀 접속과 관계된 비용은 상당한 크기가 된다.
소프트 핸드오프와 같이 하나의 단말기가 복수의 기지국들과 통신 중인 동안에는, 프레임은 이 하나의 단말기에서 전송되어 소프트 핸드오프 통신에 참여하는 모든 기지국들에 의해 수신된다. 현재의 통신 시스템에서는, 이들 기지국들 각각이 그 데이터를 복조하여 다른 셀룰라 통신 기반 장비들로 송신 또는 백홀한다. 이러한 데이터를 백홀하는 각각의 기지국들은 시스템 내에서 값비싼 대역을 차지한다. 게다가, 비록 복수의 기지국들 모두가 이 데이터를 수신하고, 복조하고, 백홀한다고 하지만, 이 데이터의 단지 하나의 복사본만이 해당 셀룰라 기반 장비에 의해 사용된다. 그 나머지 데이터는 비싸게 백홀된 후에 버려지게 되는 것이다.
따라서, 종래의 데이터 백홀 방법보다 비용이 덜 들고 보다 효율적인 통신 시스템 내에서의 데이터를 백홀하기 위한 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 통신 시스템에서 백홀(backhaul)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중앙 집중식 제어기의 블럭도.
도 3은 어떤 기지국들이 중앙 집중식 제어기에 프레임들을 송신해야 하는지 결정하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국의 블럭도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국에서의 퀄리티 메트릭 셀들을 결정하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 기지국으로부터 중앙 집중식 제어기에 송신하기 위한 저장된 데이터를 결정하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 퀄리티 메트릭 백홀 패킷의 일부.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지시(indication) 패킷의 일부.
본 발명은 통신 시스템에서 데이터를 백홀하는 방법을 제공한다. 본 발명은 소프트 핸드오프처럼 하나의 단말기가 복수의 기지국과 통신 중인 상황에서 특히 유용하다. 단말기와 통신 중인 각각의 기지국은 단말기로부터 수신한 데이터 프레임에 관련된 퀄리티 메트릭(quality metric)을 결정한다. 계속해서, 기지국들은 중앙 집중식 기지국 제어기(CBSC; Centralized Base Station Controller)와 같은 중앙 집중식 제어기에 이 퀄리티 메트릭들을 송신한다. 중앙 집중식 제어기는 단말기로부터 각 기지국으로 송신된 데이터 프레임들 중에서 양호한 데이터 프레임을 결정한다. 계속해서, 중앙 집중식 기지국은 이 양호한 데이터 프레임에 관련된 해당 기지국에 신호를 보내어, 그 양호한 데이터 프레임을 중앙 집중식 제어기 쪽으로 송신하게끔 한다. 이런 방식으로, 데이터 프레임의 복사본들 중에서 오직 하나만이 셀룰라 기반 장비로 백홀되게 된다. 따라서, 동일한 데이터 프레임에 대한 복수의 복사본들이 백홀되지 않기 때문에, 더 적은 대역을 차지하게 된다.
본 발명은 도 1-8을 참조하면 더 이해하기 쉽다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템 프로토콜을 사용한다. 이 같은 프로토콜 중 하나는 "Personal Station-Base Station Compatibility Requirements for 1.8 to 2.0 GHz Code Division Multiple Access(CDMA) in Personal Communication Systems"(American National Standards Institute(ANSI) J-STD-008)에 기재되어 있다. 다른 실시예에서, 통신 시스템(100)은 개발 중인 3G 표준 CDMA2000 비전과 같은, UMTS용 광대역 CDMA, 협대역 이동 전화 서비스(NAMPS; Narrowband Advanced Mobile Phone Service) 프로토콜, AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 프로토콜, GSM(the Global System for Mobile Communications) 프로토콜, PDC(Personal Digital Cellular) 프로토콜, 또는 USDC(the United States Digital Cellular) 프로토콜 등의 다른 아날로그 또는 디지털 셀룰라 통신 시스템 프로토콜을 사용할 수도 있으며, 또한 반드시 예로 든 전술한 프로토콜에만 국한되는 것도 아니다.
통신 시스템(100)은 기지국(101-103), 단말기(113) 및 중앙 집중식 제어기(105)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 기지국(101-103)은 "MOTOROLA" 기지국이고, 중앙 집중식 제어기(105)는 "MOTOROLA" 중앙 집중식 기지국 제어기(CBSC) 구성요소가 바람직하다. 도시된 바와 같이, 단말기(113)는 업링크 통신 신호(119)를 통해 기지국(101-103)과 통신하고, 기지국(101-103)은 다운링크 통신 신호(116)를 통해 단말기(113)와 통신한다. 동일한 수의 기지국이 업링크 및 다운링크 신호들을 통신하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 기지국(101-103)은 중앙 집중식 제어기(105)와 적절히 연결되고, 중앙 집중식 기지국(105)은 도시되지 않은 이동 전화 교환기(MSC; Mobile Switching Center) 및 최종적으로는 공중 전화 교환망(PSTN; Public Switched Telephone Network)과 적절히 연결되어 있다. 또, 중앙 집중식 제어기(105)는 인터넷과 같은 패킷 네트워크에 패킷 데이터 게이트웨이(PDG; Packet Data Gateway) 등을 통해 적절히 연결되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 시스템(100)의 동작은 다음과 같다. 업링크 통신 신호(119)를 수신한 기지국(101-103)은 수신한 업링크 통신 신호(119)를 적절히 다운컨버팅(downconverting), 역확산(de-spread) 및 복조하여, 단말기(113)로부터 전송된 복조된 데이터를 복원한다. 복조된 데이터는 바람직하게는 길이가 20 ms(milliseconds)인 프레임들로 이루어져 있고, 각각의 프레임은 소정의 전송율(transmission rate)로 전송되어 온다. 각각의 기지국(101-103)은 중앙 집중식 제어기(105)로 즉시 데이터를 백홀하지 않고, 업링크 통신 신호(119)에 관련된 퀄리티 메트릭을 계산한다. 각각의 기지국(101-103)은 이 퀄리티 메트릭을 중앙 집중식 제어기(105)에 전송한다. 중앙 집중식 제어기(105)는 기지국(101-103) 중의 하나에 의해 수신되는 양호한 데이터 프레임을 결정한다.계속해서, 중앙 집중식 제어기(105)는 상기 양호한 데이터 프레임과 연관된 기지국에 신호를 보내어, 중앙 집중식 제어기(105)쪽으로 그 양호한 데이터 프레임을 송신하게끔 한다.
따라서, 중앙 집중식 제어기(105)와 기지국(101-103) 간의 백홀 연결 통화량(backhaul connection traffic)은 감소되고, 여분의(redundant) 또는 불량(bad) 프레임들을 위해 사용되는 대역도 감소된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, CBSC와 같은 중앙 집중식 제어기(105)의 블럭도이다. 중앙 집중식 제어기(105)는 스위치(202)를 포함하며, 이 스위치(202)는 바람직한 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 비동기식 전송 모드(ATM; Asynchronous Transfer Mode) 스위치다. 스위치(202)는 다른 실시예에서는 회로 스위치 또는 프레임 중계기(relay) 또는 IP(Internet Protocol) 라우터가 될 수 있다. 중앙 집중식 제어기(105)는 라인 인터페이스(line interface)라고 불리는 기지국(101-103)과 인터페이스하는 복수의 스팬(span) 인터페이스들(201)도 포함한다. 스팬 인터페이스들(201)은 스위치(202)의 일부분일 수 있다. 스팬 인터페이스들(201)은 일반적으로 T1 연결선, E1 연결선, 또는 J1 연결선과 같은 DS-1 유사동기식(plesiochronous(nerly synchronous)) 인터페이스다. T1 및 J1 스팬 인터페이스들은 1.544 Mbps의 공칭율(nominal rate)에 대해 2464Kbps PCM 보이스 패킷을 전송한다. 바람직한 실시예에서, 각각의 기지국은 복수의 T1 인터페이스들을 갖고 있다.
중앙 집중식 제어기(105)는 또한 선택기 분배 유닛(selector distributionunit)(115), 보코더(203), IS95 신호 처리기(signaling processor)(204) 및 패킷 데이터 게이트웨이(205)와 같은, 복수의 네트워크 요소들(115 및 203-205)도 포함하며, 이들은 스위치(202)와 결합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, ATM 스위치(202)는 선택기 분배 유닛(115)에 결합되어 있다. 본 구성에서, ATM 스위치(202)는 데이터 패킷을 선택기 분배 유닛(115)에 송신한다. 본 발명에 따라 실시된 바와 같이, ATM 스위치(202)는 기지국(101-103)으로부터 퀄리티 메트릭들을 수신한다. 이 퀄리티 메트릭들은 단말기(113)로부터 전송된 데이터 프레임과 연관된 것이다. 백홀 패킷들에서 이들 각각의 복사된 데이터 프레임들을 중앙 집중식 제어기(105)에 송신하면 대역을 과잉 소모하기 때문에, 이렇게 하기 보다는 단말기(113)와 통신 중인 각각의 기지국(101-103)은 상기 데이터 프레임과 연관된 하나의 퀄리티 메트릭을 포함하는 패킷을 송신한다. 이와 같은 패킷은 도 7 이하에 더 상세하게 도시되어 있다. 이와 같은 패킷들은 각각의 셀의 길이가 53 바이트(byte)인 ATM 셀(cell)들인 것이 바람직하다. 데이터 또는 프레임 데이터는 백홀 전송을 위해 패킷들로 패키지화된다.
상기 퀄리티 매트릭들은 FER(frame erasure rate), 수신된 에너지, 및/또는 심볼 오류율(SER; symbol error rate) 또는 총 메트릭(TM; total metric)과 같은 비터비 컨볼루션 복호 메트릭들(Viterbi convolutional decoder metrics)을 포함하거나 이로부터 파생된 것일 수 있다. 각각의 기지국(101-103)은 전체 데이터 프레임을 송신하는 경우보다 더 작은 패킷을 사용해서 이들 퀄리티 메트릭들을 송신할수 있다는 것에 주목할 필요가 있다. 게다가, 중앙 집중식 제어기(105)에 추가 정보를 중계하기 위해서 송신할 필요가 있는 패킷들의 수를 최소화하기 위하여, 다른 단말기들로부터의 퀄리티 메트릭 데이터도 상기 패킷에 함께 패키지화될 수 있다. 이 퀄리티 데이터는 송신할 프레임 데이터를 좌우하기 때문에, 통화 운용 기능(traffic management function)에서 높은 우선권을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 선택기 분배 유닛(115)은 이들 퀄리티 메트릭들을 스위치(202)로부터 수신한다. 이어서, 선택기 분배 유닛(115)은 이들 퀄리티 메트릭들을 처리할 준비가 될 때까지 수집한다. 선택기 분배 유닛(115)은 단말기(113)와 통신 중인 모든 기지국들로부터 모든 퀄리티 메트릭들을 수신할 때까지 퀄리티 메트릭들을 처리하기 위해 대기한다. 이런 방식으로, 선택기 분배 유닛(115)은 어느 기지국이 중앙 집중식 제어기(105)에 가장 양호한 데이터 프레임을 송신해야할 지에 관해 완벽한 선택을 할 수 있다.
기지국들(101-103)로부터 선택기 분배 유닛(115)으로 퀄리티 메트릭들을 송신하고 선택기 분배 유닛(115)이 최고의 퀄리티 프레임을 선택하게 함으로써, 통신 시스템 내에서 백홀되는 데이터의 양이 감소된다. 소프트 핸드오프와 같이 단말기가 복수의 기지국들에 프레임들을 전송하는 동안에는 특히 그러하다.
본 발명은 불량(bad) 데이터를 포함하는 프레임들의 백홀을 감소시킴으로써 통신 시스템에서의 데이터를 백홀하는 데에 있어 개량된 방법도 제공한다. 만일 단말기와 통신 중인 기지국들 중 하나에서 불량 데이터를 가진 프레임이 수신된다면, 이 프레임에 대한 퀄리티 메트릭들은 낮은 값을 가질 것이다. 이는 수신된 프레임이 불량임을 의미한다. 바람직한 실시예에서, 퀄리티 메트릭들이 미리 결정된 임계치(threshold) 이하이면 이는 프레임이 불량임을 표시한다. FER이 사용된다면, 불량 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 불량 프레임을 표시할 수 있다. 송신기 상의 부호화기(encoder)는 부가 비트들을 발생시켜 수신기가 검사할 고유 코드를 생성한다. 이 프레임이 불량이기 때문에, 중앙 집중식 제어기(105)에 데이터 프레임을 전송하기 위해서 선택기 분배 유닛(115)은 더 좋은 데이터를 포함하고 따라서 더 좋은 퀄리티 메트릭들을 포함하는 프레임을 선택한다. 어떤 프레임도 미리 결정된 임계치를 넘는 퀄리티 메트릭을 갖지 못한 경우에는, 선택기 분배 유닛(115)은 어떠한 기지국으로 불량 퀄리티 메트릭과 연관된 해당 데이터 프레임을 전송할 것을 알리지 않는 것이 바람직하다. 이런 방식으로, 어떠한 데이터 프레임들도 송신되지 않게 되고, 또한 이러한 시나리오에서의 모든 데이터 프레임들은 불량 프레임들이므로, 통신 시스템에 무용한 데이터 프레임들을 송신하지 않음으로써 백홀 상의 대역을 절약한다.
ATM 스위치(202)는 보코더(203)와도 결합될 수 있다. 보코더(203)는 기지국(101-103)으로부터 데이터 프레임을 수신한다. 보코더(203)는 리던던시(redundancy)를 제거함으로써, 단말기로 음성을 전달하기 위한 비트율(bit rate)을 공칭(nominal) 64 Kbps PCM(Pulse Code Modulation)으로부터 감소시킨다. 역 방향으로, 보코더(203)는 음성 부호화된 프레임들을 PCM으로 복원한다. 바람직한 실시예에서, 보코더(203)는 미리 결정된 임계치를 초과하는 퀄리티 메트릭을 가진 데이터를 포함하는 데이터 프레임들만을 수신한다. 이런 방식으로,보코더(203)는 불량으로 알려진 프레임들에 대한 처리는 시도하지 않게 된다. 보코더(203)는 이 데이터 프레임들을 접속되어 있는 데이터 인터페이스(206)로 중계(relay)한다. 데이터 인터페이스(206)는 이 프레임들을 처리하여 그 PCM을 이동 전화 교환기(MSC; Mobile Switching Center)에 송신하고, 이는 다시 유선 사용자로의 전환(switching)을 위해, 음성으로서 공중 전화 교환망(PSTN)에 송신된다.
ATM 스위치(202)는 IS95 신호 처리기(204)에도 결합될 수 있다. IS95 신호 처리기(204)는 싱크(sync), 페이징(paging), 또는 억세스(access)와 같은 무선 인터페이스를 통해 제공되는 전용 채널들(dedicated channels) 또는 시그널링 채널들을 사용하여, 자원 할당, 호 처리 및 이동성 운용자 기능(mobility manager functionality)을 수행한다. 본 발명은 필요한 경우에만 이들 제어 및 시그널링 프레임들을 백홀함으로써 백홀 통화량을 최소화하는데, 이는 종래 기술에 대해 중요 개량 사항이라 할 것이다.
ATM 스위치(202)는 패킷 데이터 게이트웨이(205)에도 결합될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 패킷 데이터 게이트웨이(205)는 인터넷에 연결된다. 패킷 데이터 게이트웨이(205)는 ATM 스위치(202)로부터 패킷들을 수신하고 필요한 처리 과정을 수행하여 데이터를 인터넷으로 중계한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 어떤 기지국들이 중앙 집중식 제어기인 CBSC(105)로 프레임들을 송신해야 할 지를 결정하기 위한 흐름도이다. 중앙 집중식 제어기는 단말기(113)와 통신 중인 각 기지국으로부터 퀄리티 메트릭들을 수신한다(301). 이 퀄리티 메트릭들은 프레임이 불량인지 여부를 의미하고/하거나 오류인 비트 또는 심볼의 수를 평가할 수 있다. 이 정보는 블록 및 비터비 복호화기(decoder)들로부터 이용 가능하다. 바람직한 실시예에서, 각 기지국은 도 7에 도시된 것처럼 이들 퀄리티 메트릭들을 하나의 백홀 패킷으로 다중화(multiplexation)하여 중앙 집중식 제어기로 송신하는데, 이 백홀 패킷은 바람직하게는 다른 정보를 포함할 수도 있다.
중앙집중식 제어기는 이들 퀄리티 메트릭들을 저장한다(303). 바람직한 실시예에서, 중앙 집중식 제어기는 예컨대 소프트 핸드오프의 경우와 같이 단말기와 현재 통신 중인 각각의 기지국에 대하여 그 퀄리티 메트릭들을 저장한다. 중앙 집중식 제어기는 단말기와 관련된 모든 기지국들로부터의 모든 퀄리티 메트릭들을 수신하기 전까지 대기하는 것이 바람직하다. BTS 프로세싱 지연, 업링크 통신 신호들(119)의 전파(propagation) 지연 및 단말기의 전송 개시 시각의 차이에 의해 각 기지국의 백홀 상의 차등 지연(differential delay)이 서로 다른 지연을 발생시킬 수 있다. 중앙 집중식 제어기가 허용할 수 없는 지연을 도입하지 않는 한도 내에서 대기 가능한 최대 대기 시간만큼 대기하였다면, 중앙 집중식 제어기는 단말기로부터의 통신과 연관된 모든 퀄리티 메트릭들을 수신하게 되었을 것이다. 중앙 집중식 제어기는 호를 위해 이들 퀄리티 메트릭들을 검색(retrieval)한다(305). 서로 다른 기지국들과 연관된 퀄리티 메트릭들은 서로 다른 프로세싱 및 전송 지연 때문에 서로 다른 시각에 중앙 집중식 제어기에 도착하게 될 가능성이 매우 높다.
계속해서, 중앙 집중식 제어기는 현재 처리 중인 호에 대해 양호한(good) 메트릭의 수가 0인지 여부를 결정한다(307). 이런 일은 해당 호에 대한 단말기와 모든 기지국 간의 링크 전부가 현재 불량일 때에 발생하며, 이는 빠른 페이딩(fading) 또는 다른 시나리오 중에 발생할 수 있다. 해당 호에 대한 양호한 메트릭의 수가 0이면, 해당 퀄리티 메트릭과 관련해서 양호한 데이터 프레임을 수신하는 기지국은 없는 것으로 된다. 따라서, 단말기로부터의 정보는 중앙 집중식 제어기로 송신되지 않는다. 중앙 집중식 제어기는 보코더(203)와 통신하여, 이 프레임의 유형이 음성인 경우 이 기간 동안에는 데이터를 수신하지 않도록 지시할 수 있다. 데이터를 송신하는 어플리케이션(application)이 지연-내인성(delay-tolerant) 데이터를 송신하는 중이라면, 중앙 집중식 제어기는 단말기로 하여금 데이터를 재전송하도록 지시할 수 있다. 이 호에 대해서 양호한 메트릭이 없다면, 중앙 집중식 제어기는 판정 블럭(decision block)(317)으로 진행하여, 모든 호들이 처리되었는지 결정하게 되는데, 이에 대해서는 이하 더 상세히 설명하기로 한다.
이 호에 대해 양호한 메트릭의 수가 0이 아닌 경우에는, 중앙 집중식 제어기는 이 호에 대해 양호한 메트릭의 수가 1인지 결정한다(309). 양호한 퀄리티 메트릭의 수가 1이면, 중앙 집중식 제어기는 단 하나의 기지국만이 이 퀄리티 메트릭과 연관된 양호한 데이터를 포함하고 있는 데이터 프레임을 수신했다고 결론을 내린다. 본 시나리오에서, 중앙 집중식 제어기는 양호한 데이터 프레임을 수신한 기지국에 양호한 퀄리티 메트릭과 관련된 데이터를 송신하라는 지시(indication)를 설정한다(315). 이 기지국이 양호한 퀄리티 메트릭 덕택에 이에 대한 퀄리티 프레임을 수신했음을 알 수 있다.
이 호에 대해 양호한 퀄리티 메트릭의 수가 0도 아니고 1도 아닌 경우에, 중앙 집중식 제어기는 이 퀄리티 메트릭과 관련하여 퀄리티 프레임을 수신한 복수의 기지국들이 존재한다고 결론을 내린다. 종래 기술에서는, 양호한 프레임을 수신한 각각의 기지국들이 중앙 집중식 제어기로 패킷 또는 패킷들로 된 프레임을 송신한다. 이런 방식은 불량 프레임들 또는 여분의 프레임들이 동일한 데이터 프레임을 위해서 송신되기 때문에 백홀에서 과도한 대역을 소비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 복수의 스팬이 패킷을 전송할 능력이 되는 경우에, 중앙 집중식 제어기는 어떤 스팬이 가장 부하가 적은지 결정한다(311). 중앙 집중식 제어기는 현재의 가장 부하가 적은 스팬을 가진 BTS에 대한 지시를 설정한다(313). 이런 방식으로, 본 발명은 중앙 집중식 제어기에 송신될 불량 및 여분의 프레임 수를 감소시킬 뿐만 아니라 가장 부하가 적은 스팬을 지닌 채널들이 부하가 많은 스팬을 가진 다른 기지국들과 공통된 데이터 프레임들을 송신하도록 함으로써 데이터의 백홀을 분배하는 방법 및 장치를 제공한다.
계속해서, 중앙 집중식 제어기는 모든 호들을 처리했는지 결정한다(317). 본 발명의 바람직한 실시예에서, 중앙 집중식 제어기는 현재 시간 주기에 대한 모든 호들에 대해서 퀄리티 메트릭들을 처리한다. 가능하다면, 몇몇 종류의 호들은 본 발명의 기술을 사용하지 않고 즉시 이용 가능한 모든 기지국들로 데이터를 송신할 수 있다. 통신이 소프트 핸드오프 모드 중이 아니거나 최소한의 대기 시간(latency)을 요구하는 호들일 경우가 그러한 한 예가 된다. 중앙 집중식 제어기가 모든 호들을 처리하지 않았다면, 단계(305)로 돌아가고 다른 호에 대한 퀄리티 메트릭들을 검색한다.
중앙 집중식 제어기가 모든 호들을 처리했다면, 중앙 집중식 제어기는 각 기지국에 대한 지시 셀 또는 지시 셀들을 어셈블한다(318). 지시 셀의 단일 호 부분은 이하 도 8에 더 자세히 완전하게 도시되어 있다. 중앙 집중식 제어기는 지시 셀들을 각 기지국으로 송신한다(319). 지시 셀은 어떤 데이터 프레임들을 각 기지국이 CBSC로 송신해야 하는지 각 기지국에 지시한다. 바람직한 실시예에서, 이 데이터 프레임들은 단말기(113)에 의해 전송된 동일한 프레임들 중에서 가장 양호한 퀄리티 메트릭을 가진 "양호한" 프레임들이 될 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국(101-103)의 상위 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 기지국(101-103)은 안테나(401), 수신기(403), 스위치 제어기(405), 지연 회로(407), 및 패킷 번역기(411)를 포함한다. 스위치 제어기(405) 및 지연 회로(407)는 기지국(101-103) 내에서 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현할 수 있다. 기지국(101-103)은 도 5 및 6에 도시된 것과 같이 동작한다.
도 5는 기지국에서 퀄리티 메트릭 셀들을 결정하기 위한 흐름도이다. 기지국은 안테나(401)에서 단말기(113)로부터의 프레임들을 수신한다(501). 기지국은 기지국에 위치한 메모리에 복조된 프레임들을 저장한다(503). 이는 중앙 집중식 제어기가 바람직한 프레임들의 전송을 실행하기 전까지 프레임의 전송이 지연 가능하게 한다. 기지국은 수신기 프로세스의 일부로서 퀄리티 메트릭들을 연산한다(505). 이 메트릭들은 바람직하게는 전송된 신호로부터 수신된 신호의 벗어난 정도를 표시하는 CRC 검사 출력값 및 비터비 복호화기 메트릭과 관계되어 있다. 기지국은 본 발명에 따라 제어기(405)에서 동작 중인 활성(active) 호들을 위한 호 퀄리티 메트릭과 메트릭 셀을 어셈블한다(507). 기지국은 퀄리티 메트릭 호를 선택기 분배 유닛(115)에 송신한다(509).
도 6은 도 3에 도시된 중앙 집중식 제어기에서 발생하는 프로세싱에 후속해서 기지국에서 발생하는 프로세싱을 보여준다. 기지국은 중앙 집중식 제어기로부터 지시를 수신한다(601). 저장된 데이터 프레임들 중에서 어떤 것을 중앙 집중식 제어기로 송신해야 하는지 지시에 들어 있다. 이 프로세싱은 제어기(405)에서 발생하는 것이 바람직하다. 기지국은 제어기(405)에서 지시자(indicator)들을 디셈블(dissemble)한다(603). 이 디셈블링은 저장된 데이터 프레임들 중에서 어떤 것이 CBSC로 송신되어야 하는지 결정한다. 기지국은 기지국에 저장된 프레임들을 검색한다(605). 바람직한 실시예에서, 기지국은 중앙 집중식 제어기에 의해 결정된 바람직한 프레임들과 연관된 데이터 프레임들을 검색하는데, 이는 바람직한 퀄리티 메트릭에 기초한다. 기지국은 바람직한 데이터 프레임들을 지닌 셀들을 중앙 집중식 제어기에 패킷 또는 셀 형식으로 송신한다. 결과적으로, 이는 스위치(409)를 지연 회로(407)로 전환함으로써 달성된다. 선택된 데이터 프레임은 중앙 집중식 제어기 내의 적절한 유닛으로 송신된다. 예컨대, 데이터 프레임이 인터넷 패킷이라면, 패킷 데이터 게이트웨이로 송신되는 게 바람직하다.
도 4-6에 도시된 상기 프로세싱은 기지국(101-103) 각각에서 수행되는 것이 바람직하는 점을 인식해야만 한다. 이 프로세싱은 소프트 핸드오프 중인 동안과 같이, 단말기가 복수의 기지국과 통신 중인 동안에만 행해지는 것이 바람직하지만,항시 행해질 수도 있다. 단말기가 기지국 하나와 통신 중이라면, 중앙 집중식 제어기는 퀄리티 메트릭이 미리 결정된 퀄리티 임계치를 초과하는 경우에는 기지국에 데이터 프레임을 송신할 것을 지시하고, 연관된 퀄리티 메트릭이 미리 결정된 임계치 이하인 경우에는 데이터 프레임 송신 지시를 하지 않는다. 이런 방식으로, 불량 데이터 프레임의 백홀을 제거함으로써 통신 시스템 상에서의 백홀의 양을 감소시키기 때문에 본 발명은 종래 기술보다 진보한 것이며, 지연-내인성 어플리케이션(latency-tolerant application)의 경우에는 특히 그러하다.
각각의 기지국은 중앙 집중식 제어기가 데이터 프레임에 대해서 어떤 퀄리티 메트릭이 단말기와 통신 중인 모든 기지국을 위해서 가장 양호한 것인지 결정한 데이터 프레임 모두를 중앙 집중식 제어기에 송신한다. 기지국이 프레임이 양호하다는 지시를 수신하지 못하면, 그 프레임을 버리고 이를 중앙 집중 제어기에 송신하지 않는다. 기지국은 신규 데이터 프레임을 메모리 내의 저장된 프레임에 겹쳐 써서 이를 수행할 수 있고, 또는 기지국은 ,예컨대 시효 만료 또는 중단과 같이, 미리 결정된 이벤트가 만료되면 메모리로부터 데이터 프레임을 삭제할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 한 단말기와 관련된 퀄리티 메트릭 백홀 패킷의 일부분(700)이다. 퀄리티 메트릭 백홀 패킷의 부분(700)은 3 바이트를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 바이트(701)는 8 비트이며 퀄리티 메트릭 백홀 패킷의 부분(700)이 관계된 채널을 식별하는 정보인 최초 8 비트로 구성된다. 제2 바이트(702)는 8 비트이며 퀄리티 메트릭 백홀 패킷의 부분(700)이 관계된 채널을 식별하는 정보인 마지막 8 비트로 구성된다. 제1 바이트(701) 및 제2바이트(702)는 조합해서 볼 때, 통신 시스템 내의 특정 단말기 사용자를 독특한 방식으로 식별한다. 제3 바이트(703)는 프레임 자체에 관한 정보를 포함한다. 제3 바이트(703)의 첫 3비트는 프레임 종류를 기술한다. 프레임 종류의 예에는 음성 타입, 비디오 타입, 신호 타입 및 데이터 타입 등이 있다. 다음 3비트는 프레임 시퀀스 넘버를 의미한다. 이는 단말기 사용자 당 몇몇 프레임들 중 어느 것을 이 정보가 지시하는지를 의미한다. 제3 바이트(703)의 마지막 2비트는 퀄리티 지시자(quality indicator)이다. 바람직한 실시예에서, 00 값은 프레임이 불량이라는 것을, 01 값은 프레임의 퀄리티가 열등하다(poor)는 것을, 10 값은 프레임의 퀄리티가 괜찮은 편(fair)이라는 것을, 11 값은 프레임의 퀄리티가 양호하다는 것을 의미한다. 퀄리티 1 비트는 프레임의 퀄리티가 양호한지 불량한지 의미하는 데 사용되고 퀄리티 2 비트는 예비로 남겨둘 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 백홀 패킷은 패이로드(payload) 정보를 위한 48 바이트를 포함하는 ATM 셀이다. 5 바이트 헤더는 셀 어드레스를 식별하고, 프레임 데이터를 포함하는 것과 같은 ATM 셀로부터 퀄리티 메트릭 셀을 분별하는 데에 사용될 수 있다. 퀄리티 메트릭을 다른 데이터와 혼합해서 단일 셀에 삽일할 수도 있다. 채널 부분(700)은 3 바이트의 정보로 구성되며 단일 백홀 프레임 내에 정보 채널이 16개까지 포함될 수 있다. 퀄리티 메트릭에 대한 오류 보호(error protection)가 필요하면, 공지의 오류 정정을 위한 방법을 사용할 수 있다. 이 오류 정정은 하나의 ATM 셀에 포함될 수 있는 채널 퀄리티 부분들의 수를 감소시킨다. 또, 단일 프레임 내에 복수 채널의 퀄리티 데이터의 포함은 통신시스템 내의 백홀 데이터를 감소시킨다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 하나의 단말기에 연관된 지시(indication) 패킷의 일 부분(800)이다. 단일 사용자 지시 부분(800)은 3 바이트를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 바이트(801)는 8 비트이며 지시 패킷(800)이 관계된 채널을 식별하는 정보인 최초 8 비트로 구성된다. 제2 바이트(802)는 8 비트이며 지시 패킷(800)이 관계된 채널을 식별하는 정보인 마지막 8 비트로 구성된다. 제1 바이트(801) 및 제2 바이트(802)는 조합해서 볼 때, 통신 시스템 내의 특정 단말기 사용자를 독특한 방식으로 식별한다. 제3 바이트(803)는 프레임 자체에 관한 정보를 포함한다. 제3 바이트(803)의 첫 3비트는 프레임 종류를 기술한다. 프레임 종류의 예에는 음성 타입, 비디오 타입, 신호 타입 및 데이터 타입 등이 있다. 다음 3비트는 프레임 시퀀스 넘버를 의미한다. 이는 단말기 사용자 당 몇몇 프레임들 중 어느 것을 이 정보가 지시하는지를 의미한다. 제3 바이트(803)의 마지막 2비트는 저장된 패킷에 대해 기지국이 무엇을 할지 기지국에 지시하는 것이다. 바람직한 실시예에서, 지시 2 비트는 미래에 사용할 때를 대비해 남겨 놓고, 지시 1 비트는 기지국에 명령하는 데에 사용된다. 0 값은 기지국이 해당 패킷과 연관하여 저장된 패킷을 송신하지 말라는 의미이고, 1 값은 기지국이 무선 기반 장비에 해당 패킷을 송신하라는 의미가 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 중앙 집중식 제어기는 BTS가 데이터를 송신하라고 요구할 때 BTS에 지시를 송신만 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 각 백홀 패킷은 패이로드 정보에 대한 48 바이트를 포함하는 ATM 셀이다. 개개의 퀄리티 메트릭 백홀 부분(700) 및 개개의채널 지시 부분(800)이 3 바이트의 정보로 구성되어 있기 때문에, 단일 백홀 패킷 내에 최대 16 채널의 정보가 포함될 수 있다. 또, 단일 패킷 내의 복수 채널의 퀄리티 데이터의 포함은 통신 시스템 내의 백홀 데이터를 감소시킨다.
따라서, 본 발명은 통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 백홀 링크 상의 대역은 기지국으로부터 중앙 집중식 제어기로의 불량성 또는 여분인 데이터 패킷들의 전송을 제거함으로써 상당히 감소된다. 본 발명은 더 많은 시간 동안 소프트 핸드오프 모드에서 더 많은 비용-절감이 가능하게 하여 통신의 안정성을 증대시킨다. 게다가, 단일 데이터 패킷 내에 복수 단말기와 연관된 퀄리티 메트릭을 포함함으로써, 추가적인 백홀 전송이 감소된다.
각각의 기지국은 단말기로부터 송신된 데이터 프레임에 대한 퀄리티 메트릭을 연산한다. 기지국은 이 퀄리티 메트릭을 중앙 집중식 기지국으로 송신한다. 본 발명에 따라, 복수의 단말기의 퀄리티 메트릭은 한 패킷으로 송신될 수 있다. 소프트 핸드오프 상황에서와 같이, 특정 상황에서는, 단말기는 동일한 데이터 프레임을 복수 기지국에 송신한다. 중앙 집중식 제어기는 단말기로부터 데이터 프레임을 수신한 모든 기지국으로부터 퀄리티 메트릭을 수집한다. 중앙 집중식 제어기는 어느 기지국이 데이터 프레임을 중앙 집중식 제어기로 송신할지 결정한다. 중앙 집중식 제어기는 어떤 프레임이 가장 양호한 퀄리티 메트릭을 가졌는지 결정할 수 있고 해당 기지국이 중앙 집중식 제어기로 데이터 프레임을 송신하기를 요청할 수 있다. 둘 이상의 기지국이 동일한 데이터에 대해 동일한 퀄리티 메트릭을 가지거나 퀄리티 메트릭이 미리 결정된 임계치를 초과하면, 중앙 집중식 제어기는 바람직한 기지국이 데이터를 송신하기를 명령할 수 있고, 또는 양호한 데이터를 가진 기지국 중에서 어느 것이 현재 가장 적은 부하 스팬을 가지고 있는지 조사할 수 있다.
이런 방식으로, 백홀 연결 상의 통화 대역이 최소화될 뿐만 아니라, 통화량도 기지국 간에 더 균등하게 분배된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 통신 시스템 내에 미리 결정된 기지국은 단말기로부터 수신된 모든 프레임을 백홀한다. 단말기(113)와 통신 중인 추가된 기지국들은 중앙 집중식 제어기가 백홀을 요청할 때에만 프레임을 백홀한다. 이런 방식으로, 수신된 모든 프레임을 복수 기지국들이 백홀하지는 않으므로 백홀 통화량이 감소될 뿐만 아니라, 필요한 경우 여분의 프레임 전송이 쉽게 구현됨으로써 정확성도 증대된다.
본 발명은 상기 특정 예시들과 관련되어 기술되었지만, 상기 설명에만 국한하려는 의도가 아니며, 이어지는 청구항의 범위에 의해서만 한정될 뿐이다.

Claims (10)

  1. 통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 기지국으로부터 복수의 퀄리티 메트릭을 수신하는 단계, 여기서 상기 복수의 퀄리티 메트릭은 단말기로부터 상기 복수의 기지국으로 전송되는 데이터 프레임과 관련됨; 및
    상기 퀄리티 메트릭 중 적어도 하나가 미리 결정된 임계치를 초과하는지 결정하는 단계를 포함하는 데이터 백홀 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 데이터 프레임 중에서 양호한 데이터 프레임을 결정하는 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 양호한 데이터 프레임과 연관된 기지국으로 하여금 상기 양호한 데이터 프레임을 송신하도록, 상기 기지국에 신호를 전송(sinaling)하는 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 프레임을 저장하는 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 퀄리티 메트릭이 없다고 결정될 때 상기 저장된 데이터 프레임을 버리는(discarding) 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 기지국 각각에서 상기 데이터 프레임을 저장하는 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 퀄리티 메트릭이 없다고 결정될 때, 상기 저장된 데이터 프레임을 버리도록 상기 복수의 기지국에 메시지를 송신하는 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 양호한 데이터 프레임과 연관된 상기 기지국과 통신 중인 중앙 집중식 제어기에 상기 저장된 데이터 프레임을 송신하도록 상기 양호한 데이터 프레임과 연관된 상기 기지국에 메시지를 송신하는 단계를 더 포함하는 데이터 백홀 방법.
  9. 통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 방법에서,
    단말기로부터 복수의 기지국에 데이터 프레임을 전송하는 단계;
    각각의 상기 복수의 기지국에서 퀄리티 메트릭을 연산하는 단계, 여기서 상기 퀄리티 메트릭은 상기 단말기로부터 전송되는 상기 데이터 프레임과 관련됨;
    각각의 상기 복수의 기지국으로부터 중앙 집중식 제어기로 상기 복수의 퀄리티 메트릭을 송신하는 단계;
    상기 중앙 집중식 제어기에서, 상기 데이터 프레임들 중에서 양호한 데이터프레임을 결정하는 단계; 및
    상기 양호한 데이터 프레임과 연관된 상기 기지국으로 하여금 상기 중앙 집중식 제어기로 상기 양호한 데이터 프레임을 송신하도록, 상기 기지국에 신호를 전송(sinaling)하는 단계를 포함하는 데이터 백홀 방법.
  10. 통신 시스템에서 데이터를 백홀하기 위한 장치에 있어서, 복수의 기지국으로부터의 프레임 퀄리티 메트릭을 입력으로 갖고, 한 기지국으로 신호를 출력하여 상기 기지국이 상기 프레임 퀄리티 메트릭에 적어도 부분적으로 기초하여 양호한 데이터를 송신하도록 하는 선택기 유닛을 포함하는 백홀 데이터 장치.
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