KR20010106678A - 부호분할다중접속 이동통신시스템의 하향공통채널을 통한데이터 전송방법 - Google Patents

Abstract

물리하향공통채널(PDSCH : Packet Downlink Shared Channel)은 유럽방식의 IMT-2000 규격에서 정의된 햐향 채널의 하나로 대량의 패킷 데이터를 효율적으로 단말기들로 전송하기 위해 설계된 채널이다. PDSCH는 여러 단말기가 공유하는 공통 채널이다. 단말기가 PDSCH를 사용하기 위해서는 각 단말기와 기지국 사이에 독립적으로 별도의 전용채널(DPCH:Dedicated Physical Channel)이 유지되어야 한다. PDSCH가 공통 채널이므로 PDSCH의 사용 효율은 동시에 PDSCH를 사용하는 단말기의 숫자가 많을 수록 그 사용 효율은 증대하게 된다. 그러나, PDSCH의 사용효율을 증대하기 위해서 무작정 DPCH를 공유하는 단말기의 수를 증가시킬 수는 없다. 왜냐하면 PDSCH를 사용하는데 필요한 DPCH의 수는 PDSCH를 사용하는 단말기의 수와 같으며 각 DPCH를 유지하는데도 일정량의 무선 자원이 활용되기 때문이다. 본 발명은 PDSCH를 사용하는데 부수적으로 필요한 DPCH들을 유지하는데 필요한 무선 자원의 양을 줄이고 그를 통해서 PDSCH를 공유하는 단말기의 수를 늘려서 궁극적으로 PDSCH의 사용 효율을 극대화하는 방법에 대한 것이다.

Description

부호분할다중접속 이동통신시스템의 하향공통채널을 통한 데이터 전송방법{METHOD FOR TRANSMISSION THROUGH PHYSICAL DOWNLINK SHARED CHANNEL IN UMTS MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 물리하향공통채널을 통한 패킷 데이터 전송방법에 관한 것으로, 패킷 데이터의 전송 유무에 따라 전용물리제어채널의 게이팅률을 조절하여 전송하는 패킷 데이터 전송방법에 관한 것이다.

일반적으로 UMTS(Universal Mobile Terrestrial System)에서 채널은 물리채널(Physical Channel), 전송채널(Transport Channel), 논리채널(Logical Channel)로 나뉘어진다. 물리채널 중에서 본 발명과 관련이 있는 채널은 하향 채널의 경우 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel), DPCCH(Dedicated Physical Control Channel), DPDCH(Dedicated Physical Date Channel) 있으며 상향 채널의 경우 DPCH(Dedicated Physical Channel)이 있다.

도1은 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 하향전용물리채널의 구조를 나타낸 도면으로, 이하 도1을 참조하여 설명한다.

도1에서 Data1, Data2는 DPCH를 통해서 기지국으로부터 단말기로 전송되는 상위계층의 정보를 나타낸다. TPC(Transmit Power Control)은 상향 DPCCH/DPDCH의 송신 출력을 제어하는 신호이다. Pilot 신호는 단말기가 하향 DPCH의 출력을 제어할 수 있게 제공하는 기준 신호이다. TFCI(Transport Format Combination Indicator)는 이번 프레임(10ms) 동안 전송된 DPCH가 어떤 전송형태조합(Transport Format Combination)을 사용하여 전송되었는지 나타낸다.

도2는 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 상향전용물리채널의 구조를 나타낸 도면이고, 도3은 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 물리하향공통채널의 구조를 나타낸 도면이다. 이하 도2와 도3을 참조하여 상향전용물리채널의 구조를 설명한다.

도2에서 Data는 DPDCH를 통해서 단말기로부터 기지국으로 전송되는 상위 계층의 정보를 나타낸다. TPC(Transmit Power Control)은 하향 DPCH의 송신 출력을 제어하는 신호이다. Pilot 신호는 기지국이 상향 DPCCH/DPDCH의 출력을 제어할 수 있게 제공하는 기준 신호이다. TFCI(Transport Format Combination Indicator)는 이번 프레임(10ms) 동안 전송된 DPCH가 어떤 전송형태조합(Transport Format Combination)을 사용하여 전송되었는지 나타낸다.

하향 DPCH와 상향 DPCCH/DPDCH의 출력은 다음과 같은 과정을 거쳐 적정한 수준이 되도록 제어된다.

첫번째로 상향 DPCCH/DPDCH의 출력이 제어되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 하향 DPCH의 TPC의 값이 "00" 인 경우를 상향 DPCCH/DPDCH의 출력을 증가시키라는 것으로 정의하고 하향 DPCH의 TPC 값이 "11" 인 경우를 상향 DPCCH/DPDCH의 출력을 감소시키라는 것을 의미하도록 정의하면 기지국은 하향 DPCH의 TPC를 이용해서 단말기의 DPCCH/DPDCH의 출력을 제어할 수 있다. 이때 단말기의 DPCCH/DPDCH 출력을 증가하게 할 것인지 감소하게 할 것인지 결정하는 근거는 기지국에서 수신되는 상향 DPCCH Pilot 신호의 세기이다. 신호세기가 기준 값 이상이면 출력감소 신호를 TPC를 이용해 보내고 반대의 경우 출력증가 신호를 보내서 항상 일정한 정도의 신호세기로 상향 DPCCH/DPDCH가 수신되도록 한다.

두번째로 하향 DPCH의 출력이 제어되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 상향DPCCH의 TPC의 값이 "00" 인 경우를 하향 DPCH의 출력을 증가시키라는 것으로 정의하고 상향 DPCCH의 TPC 값이 "11" 인 경우를 하향 DPCH의 출력을 감소시키라는 것을 의미하도록 정의하면 단말기는 상향 DPCCH의 TPC를 이용해서 기지국의 DPCH의 출력을 제어할 수 있다. 이때 기지국의 DPCH 출력을 증가하게 할 것인지 감소하게 할 것인지 결정하는 근거는 단말기에서 수신되는 하향 DPCH Pilot 신호의 세기이다. 이 신호의 세기가 기준 값 이상이면 출력감소 신호를 TPC를 이용해 보내고 반대의 경우 출력증가 신호를 보내서 항상 일정한 정도의 신호세기로 하향 DPCH가 수신되도록 한다.

도3에서 Data는 PDSCH를 통해서 기지국으로부터 단말기로 전송되는 상위 계층의 정보를 나타내고 있다.

도4는 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 물리하향공통채널과 전용물리채널이 연동되는 경우의 전용물리채널 TFCI의 구조를 나타낸 도면이고, 도5는 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 물리하향공통채널과 전용물리채널의 연동 구조를 나타내는 도면이다.

도4를 참조하여 설명하면, PDSCH는 동작에 필요한 전력제어(Power control), 전송형식조합(Transport Format Combination) 지정을 위해서 DPCH의 도움을 받는다.

PDSCH는 도4와 같은 구조로 DPCH와 연동된다. PDSCH는 다수의 단말기가 공유하는 공통채널이다. 어떤 단말기가 PDSCH를 사용하기 위해서는 DPCH도 개별적으로 가져야 한다. 예를 들면 N개의 단말기들이 공유하고 있다면 N개의 DPCH가 각 단말기 마다 설정되고 1개의 PDSCH가 설정되어 N개의 단말기에 의해서 공유된다. PDSCH는 대량을 데이터를 전송할 수 있도록 물리적인 설정이 이루어져 있는 채널이고 이때 DPCH는 전송되는 데이터의 특성에 따라 다르지만 통상 소량의 제어신호와 재전송 데이터를 전송하기 적당한 정도로 물리적인 설정이 이루어진다.

DPCH가 PDSCH를 보조하기 위한 목적으로 사용되는 경우 DPCH는 다음과 같은 역할을 수행한다. 어떤 시점에 PDSCH를 통해 전송된 데이터가 어떤 단말기를 목적지로 하는 것인지 나타낸다. 동작 중에 단말기는 PDSCH와 DPCH를 계속적으로 수신하여 분석하는데 이때 자신에서 전송된 DPCH의 TFCI가 PDSCH 상에 수신할 데이터가 있음을 나타내면 단말기는 수신된 PDSCH 신호를 처리해서 데이터 프레임을 완성한다. DPCH가 PDSCH와 연동하는 경우 하향 DPCH의 TFCI는 상기 도4와 같은 구조를 갖는다.

어떤 시점에서 PDSCH를 통해 전송되는 데이터의 적정한 출력량이 얼마인지 결정하는데 활용된다.

PDSCH는 자원의 관리 측면에서 보면 PDSCH에 대량의 자원을 할당해 두고 여러 단말기가 이를 시분할(Time Division)해서 사용하는 것이다. 무선자원이 효율적으로 사용되기 위해서는 자원 관리기가 PDSCH를 위해 할당된 무선 자원을 데이터 전송에 실제적으로 사용하는 것이 중요하다. 그러나, 기지국으로부터 단말기로 전송되는 데이터의 발생량과 발생시간은 불규칙하여 예측이 불가능하므로 PDSCH를 통해 항상 데이터를 전송하게 하는 것은 불가능하다.

이와 같은 조건에서 PDSCH의 효율을 사용 효율을 높이는 한가지 방법은PDSCH는 동시에 공유하는 채널의 수를 늘이는 것이다. 공유하는 단말기의 수가 늘어나면 어떤 주어진 시간 동안 PDSCH를 통해 데이터가 전송될 확률이 늘어나므로 실제적으로 PDSCH의 효율이 증가할 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 다음과 같은 문제를 갖는다. 앞서 밝힌 바와 같이 한 단말기가 PDSCH를 활용하기 위해서는 DPCH를 개별적으로 설정해야 하는데 DPCH를 유지하는데도 무선자원이 소모되므로 동시에 설정가능한 DPCH의 수에는 한계가 있다.

무선자원의 효율을 높이는 다른 방법은 PDSCH를 통해서 전송되는 데이터가 없는 경우 이 무선 자원을 다른 용도로 활용하는 것이다. 그러나, 이와 같은 방법은 PDSCH가 사용되지 않은 시간이 매울 짧고 예측이 매우 어려우므로 이를 이용해서 전송 가능한 트래픽은 그 용도가 매우 제한적이다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 물리하향공통채널을 통한 패킷 데이터 전송함에 있어서, 패킷 데이터의 전송 유무에 따라 전용물리제어채널의 게이팅률을 조절하여 전송할 수 있는 패킷 데이터 전송방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 부호분할다중접속 이동통신시스템의 패킷 데이터 전송방법에 있어서, 물리하향공통채널을 통한 패킷 데이터가 전송되는 지를 판단하는 과정과, 상기 물리하향공통채널을 통해 전송되는 패킷 데이터의 유무에 따라 전용물리제어채널의 게이팅률을 가변하여 전송함을 특징으로 한다.

도1은 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 하향전용물리채널의 구조를 나타낸 도면.

도2는 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 상향전용물리채널의 구조를 나타낸 도면.

도3은 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 물리하향공통채널의 구조를 나타낸 도면.

도4는 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 물리하향공통채널과 전용물리채널이 연동되는 경우의 전용물리채널 TFCI의 구조를 나타낸 도면.

도5는 일반적인 부호분할다중 이동통신시스템의 물리하향공통채널과 전용물리채널의 연동 구조를 나타내는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일 부호를 가지도록 하였다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 요지는 PDSCH를 통해서 어떤 단말기로 전송되는 데이터가 없는 경우에는 DPCH를 통해 매 Frame (10ms) 동안 전송되는 Slot(15 slots/frame)의 수를 줄이고 PDSCH를 통해 전송되는 데이터가 있는 경우 PDSCH를 통해 전송되는 데이터가 있는 경우 전송되는 Slot의 수를 정상으로 만들어 결과적으로 DPCH를 유지하는데 소모되는 무선 자원의 양을 줄이는 것이다(이하 DPCCH Gating이라고 표현한다.). 이를 통해서 동시에 설정 가능한 DPCH를 수를 늘여서 PDSCH를 사용 효율을 증대 시키는 것이다. 본 발명에서 단말기는 Gating 동작의 종료를 요청할 수 있으며 이 동작은 게이팅 종료 요청을 담은 상위계층의 제어 메시지를 시스템으로 전송하여 요청함으로써 가능하다.

1) 고려 사항들.

DPCCH gating을 동작을 구현할 때 다음과 같은 사항들을 고려해야 한다.

▶ DPCCH 게이팅 동작을 단말기와 기지국이 동시에 시작하고 동시에 끝내야하므로 기지국이 단말기에서 언제 DPCCH 게이팅을 시작하고 언제 DPCCH 게이팅을 종료할지 알려 주는 방법이 필요하다.

▶ DPCCH를 게이팅 하면 동일한 조건에서 기지국과 단말기가 서로 주고 받는 제어신호의 양이 적어지므로 DPCH를 통해 DPDCH 데이터를 보내는 경우 데이터의 품질이 저하한다. DPCCH가 게이팅 되는 동안 DPDCH 데이터의 품질 저하를 보상 할 수 있는 방법이 필요하다.

▶ DPCCH를 게이팅 하면 동일한 조건에서 기지국과 단말기가 서로 주고 받는 제어신호의 양이 적어지므로 DPCH를 통해 TFCI를 보내면 전송 품질이 저하한다. DPCCH가 게이팅 되는 동안 TFCI의 전송 품질 저하를 보상 할 수 있는 방법이 필요하다.

▶ DPCCH를 게이팅 동작을 수행하다가 다시 정상적인 상태로 천이하는 데는 일정 시간 이상의 안정화 시간이 필요하다. 만일 DPCCH를 PDSCH를 통해서 데이터를 전송하기 직전에 정상상태로 환원하라고 기지국이 명령하면 DPCCH의 상태가 안정화 되기 전에 PDSCH에 대한 전송이 이루어져 DPCH의 전송 출력을 기준으로 출력량을 결정하는 PDSCH의 데이터 품질이 저하될 수 있다.

2) DPCCH 게이팅 동작중 DPDCH의 품질 저하를 보상하는 방법.

DPDCH를 통해 전송되는 데이터의 품질은 DPDCH를 전송 출력과 밀접한 관련을 가진다. DPDCH 품질 저하를 방지하기 위해서 DPDCH의 전송 출력을 게이팅 동작을 수행하기 이전보다 높인다.

3) DPCCH 게이팅 동작중 TFCIPDSCH의 전송 품질 저하를 보상하는 방법

TFCIPDSCH는 PDSCH를 통해 전송되는 데이터의 전송형식분석에 사용되므로 분석의 신뢰도를 높이기 위해서 PDSCH 통해 데이터가 전송되고 있는 동안에는 게이팅되지 않고 연속적으로 전송된다. 그리고, PDSCH를 통해 데이터가 전송되고 있는 동안에 전송되는 TFCIPDSCH는 그 출력을 증가시켜 전송한다.

이와 달리 PDSCH를 통해 데이터가 전송되지 않는 동안에 TFCIPDSCH가 게이팅 동작의 시작과 종료를 나타내기 위해 전송되는 경우 TFCIPDSCH의 전송 출력을 증가시켜 전송한다. 그러나, 이때 TFCIPDSCH는 게이팅되어 모든 Slot에서 전송되지 않고 허용된 슬롯에서만 전송된다.

4) DPCCH 게이팅을 종료 하는 방법

DPCCH 게이팅을 종료 하는 방법으로는 다음과 같은 것이 있다.

▶ 종료방법 1 : 하향 DPCH의 TFCI PDSCH를 통해서 PDSCH를 통해 수신할 데이터가 있음을 알리는 신호가 오면 이때부터 DPCCH 게이팅 동작을 종료하게 하는 방법. 이 방법은 별도의 절차를 정의할 필요가 없는 장점이 있으나 TFCIPDSCH를 해석하고 DPCCH의 전력제어 동작을 복구하는 동안 전송되는 PDSCH에 대한 전력제어가 불안정해지는 단점이 있다.

▶ 종료방법 2 : 하향 DPCH의 TFCIPDSCH 중 한 값을 DPCCH 게이팅을 종료하라는 의미로 정의하고 기지국은 PDSCH로 데이터를 전송하기 전 혹은 다른 형태의 필요가 있으면 이 신호를 보내 단말기가 DPCCH에 대한 게이팅 동작을 종료하도록 한다. 게이팅 종료를 나타내는 신호가 전송되는 시점과 PDSCH를 통해서 데이터가 전송되는 시점 사이의 간격은 시스템에서 가변적으로 설정 가능하다. 이 방법을 이용하면 PDSCH 전송시 발생하는 초기 전력제어 불안정 현상을 피할 수 있다. 이 방법의 단점은 게이팅 종료를 나타내는 신호가 Frame error 때문에 제대로 전송되지 못하는 경우가 발생할 수 있다는 것이다. 이 문제를 피하기 의해서 다음과 같은 예외 조건을 둔다. 게이팅 종료 신호를 수신하지 못하여도 PDSCH를 통해 자신을 향한 데이터가 전송되고 있는 것이 단말기에 의해서 분석되면 그 즉시 게이팅 동작을 중지하며 별도의 게이팅 시작 신호가 수신될 때 까지 게이팅 동작을 멈추고 정상적인 동작을 수행한다.

▶ 종료방법 3 : 상위 제어 메시지 중에서 Physical Channel의 특성을 변경할 수 있는 메시지를 이용해서 DPCCH에 대한 Gating 동작을 종료 하라는 명령을 내리는 방법. 이 방법은 신뢰성이 높은 장점이 있으나 게이팅의 종료에 상대적으로 많은 시간이 걸리는 단점이 있다.

5) DPCCH 게이팅을 시작하게 하는 방법

▶ 시작방법1 : 하향 DPCH의 TFCIPDSCH 중 한 값을 DPCCH 게이팅을 시작하라는 의미로 정의하고 기지국은 PDSCH를 통해 전송할 데이터가 없는 시간이 일정시간 이상 지속되거나 다른 이유로 게이팅을 시작할 필요가 있으면 이 신호를 보내 단말기가 DPCCH에 대한 게이팅 동작을 시작하도록 한다. 게이팅 시작를 나타내는 신호가 전송되는 시점과 게이팅 동작이 시작되는 시점 사이의 간격은 시스템에서 가변적으로 설정 가능하다. 게이팅 시작를 나타내는 신호가 Frame error 때문에 제대로 전송되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이 문제를 피하기 의해서 다음과 같은 예외 조건을 둔다. 기지국은 "시작방법1"을 이용해서 게이팅 동작이 시작되었고,PDSCH를 통해 전송할 신호가 없는 경우 게이팅 시작 신호를 임의의 수 N 번 만큼 반복해서 보낸다. 반복되는 수는 시스템에서 임의로 정할 수 있다. N의 범위는 1부터 무한대까지다.

▶ 시작방법2 : 상위 제어 메시지 중에서 Physical Channel 특성을 변경할 수 있는 메시지를 이용해서 DPCCH에 대한 Gating 동작을 시작하라는 명령을 내리는 방법.

본 발명은 DPCH를 유지하는 부하를 줄여서 PDSCH를 동시에 사용할 수 있는 단말기의 수를 늘려 PDSCH의 운영 효율을 극대화 시킨다. 결과적으로 단위 시간당 순방향 채널을 통해 전송되는 데이터의 양(Throughput)을 증대시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 부호분할다중접속 이동통신시스템의 패킷 데이터 전송방법에 있어서,

   물리하향공통채널을 통한 패킷 데이터가 전송되는 지를 판단하는 과정과,

   상기 물리하향공통채널을 통해 전송되는 패킷 데이터의 유무에 따라 전용물리제어채널의 게이팅률을 가변하여 전송함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 물리하향공통채널을 통해 전송되는 패킷 데이터가 없으면, 전용물리제어채널을 통해 매 프레임 동안 전송되는 슬롯의 수를 줄여 게이팅을 수행함을 특징으로 하는 방법
3. 제2항에 있어서,

   상기 게이팅을 수행하여 상기 패킷 데이터를 전송하던 중에 상기 패킷 데이터의 전송이 있으면 상기 게이팅을 종료하고 상기 전용물리제어채널을 통해 매 프레임 동안 전송되는 슬롯의 수를 원래의 수로 복원함을 특징으로 하는 방법.