KR20040030148A - 무선 통신 시스템에서 데이터 패킷을 전송하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터 패킷을 전송하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 기준은 무선국에 의해 수신된 데이터 패킷과 연관되고, 정확하게 수신된 데이터 패킷은 상기 기준이 충족될 때 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어에 전송된다.

Description

무선 통신 시스템에서 데이터 패킷을 전송하는 방법{METHOD FOR TRANSMITTING DATA PACKETS IN A RADIO COMMUNICATION SYSTEM}

무선 통신 시스템에서, 음성, 영상 정보 또는 기타 데이터와 같은 정보는 송신 무선국과 수신 무선국(기지국과 이동국) 사이의 무선 인터페이스에서 전자기파에 의해 전송된다. 상기 전자기파는 각각의 시스템에 대해 제공된 주파수 대역 내에 있는 반송 주파수를 사용하여 방사된다. 대략 2,000MHz의 주파수 대역 내의 주파수가 무선 인터페이스, 예를 들어 UMTS(범용 모바일 통신 시스템, Universal Mobile Telecomminications System)에서 CDMA 또는 TD/CDMA 전송 방식을 사용하는 미래의 모바일 무선 시스템을 위해 제공된다. 여기에서 주파수 분할 다중 접속(FDMA, Freuqency Division Multiplex Access), 시분할 다중 접속(TDMA, Time Division Multiplex Access), 또는 코드 분할 다중 접속(CDMA, Code Division Multiplex Access)으로 알려진 방식이 시그널 소스를 구별하기 위해 제공된다.

UMTS 표준(standard)을 특정하는 프로세스의 일부로서, 패킷 전송을 위해 최적화될 방법들이 현재 정의되고 있다. 이러한 것의 일례는 UMTS 표준의 FDD(주파수 분할 복신, Frequency Division Duplex) 모드와 TDD(시간 분할 복신, Time Division Duplex) 모드를 위한 고속 다운링크 패킷 접속(HSDPA)으로 불리는 것이다. 이러한 방법들은 다른 서비스 품질(Quality of Service, QoS) 요건을 갖춘 서비스를 제공할 수 있을 것이다. 여기서 기지국(NB: 노드 B)은 소위 하이브리드 ARQ 프로세스를 사용하여 부정확하게 수신된 데이터 패킷의, 소위 다른 유저 데이터의 스케듈링과, 반복 전송이라고도 불리는 소위 재전송을 책임진다. 하이브리드 ARQ 방법은 부정확하게 수신된 데이터 패킷이 계속적이고 반복되고, 적용가능하다면, 변형되는 데이터 패킷 전송과 조합될 수 있도록 상기 패킷이 수신 디바이스의 저장 수단에 저장된다는 사실에 장점이 있다. 오류 데이터 패킷이 수신측에서 거부되는 공지된 순수 ARQ 방법과 반대로, 상기 방법은 바람직하게도 또한 수신 품질을 증가시키기 위해서 이미 수신된 데이터 패킷으로부터 이익을 얻는 것을 가능하게 한다.

수신 디바이스에서, 수신된 데이터는 정확한 시퀀스의, 다시 말하면 수신측에 본래 존재한 시퀀스의 상위 프로토콜 레이어(protocol layer)들에 포워드되는 것이 필요하다. 재전송에 기인하여, 예를 들어 정확하게 수신된 데이터 패킷의 시간 시퀀스가 무선 인터페이스에서의 전송 동안에 혼합될(mixed-up) 수 있기 때문에, 본래의 시퀀스는 수신 측에서 재저장되어야 한다. 이를 위해, 정확한 시퀀스가 보장될 수 있을 때까지 많은 데이터 패킷을 계속하여 저장하는 리오더링 버퍼가 수신 디바이스에 일반적으로 구비된다. 예를 들어, 정확한 제 1 데이터 패킷 수신이 여전히 대기중인 동안에 제 2 및 제 3 데이터 패킷이 정확하게 수신된다면, 상기 두개의 데이터 패킷은 제 1 데이터 패킷이 또한 정확하게 수신될 때까지 저장된 채로 남아있을 것이다. 그 후에 데이터 패킷은 수신 다바이스의 상위 프로토콜 레이어에 본래의 시퀀스에 포워드된다.

잠재적으로 기지국은, '유저 스케둘링(user scheduling)'으로 언급되는 바와 같이, 병렬인 많은 수의 유저에게 데이터 패킷의 전송을 제어하고 수행해야 하기 때문에, 바람직스럽지 않게도 반복적으로 전송된 데이터 패킷이 정확하게 수신될 때까지 오랜 지연이 일어날 수 있다. 이러한 경우에 미리 특정된 서비스 품질을 유지하는 것이 더 이상 가능하지 않을 수 있고, 수신 측의 유저에 불쾌한 지연이 일어날 것이다.

본 발명은 무선 통신 시스템, 특히 모바일 무선 시스템에서 데이터 패킷을 전송하는 방법 및 무선국에 관한 것이다.

도 1은 무선 통신 시스템의 블록 다이어그램이고,

도 2는 송신 무선국과 수신 무선국에서의 본 발명에 따른 개략적인 절차 흐름도의 도시이다.

본 발명의 목적은 공지의 패킷 데이터 전송 방법을 개선하는 방법 및 무선국을 개시하는 것이다. 상기 목적은 독립항의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 유익한 실시예들은 각각의 종속항에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 예를 들면, 미리 특정된 서비스 품질 변수들에 따라 최적화시키기 위해, 기준이 충족되었을 때 정확하게 수신된 데이터 패킷이 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어에 포워드된다.

정확하게 수신된 데이터 패킷은 선행 데이터 패킷이 정확하게 수신되지 않았을 때에도, 수신측 상에 추가로 프로세싱되는 것이 바람직하게도 상기 방법에 의해 보장될 수 있다. 처음에 일례로써 대략 설명된 경우에 있어, 제 1 데이터 패킷을 수신하는 단계를 없애는 것과, 기준이 충족될 때 정확하게 수신된 제 2 및 제 3 데이터 패킷을 상위 프로토콜 레이어에, 또는 경우에 따라서는, 다른 디바이스에 적절히 포워드시키는 것은 미리 특정된 서비스 품질 유지의 견지에서 더 바람직할 수 있다. 제 3 데이터 패킷이 또한 제 2 데이터 패킷이 또한 정확하게 수신되고 포워드되기 때문에 기준이 충족되기 전에도, 적용가능하다면, 포워드될 수 있다. 따라서, 선행 데이터 패킷이 본래의 시퀀스로 정확하게 수신되었고 포워드되었는 지는 기준이 충족되기 위해 필수적인 요건이 아닐 수 있다. 바람직하게도, 이는 기준을 충족하기 때문에 정확하게 수신된 데이터 패킷을 포워드할 때의 추가적인 지연을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 기준은 아직 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷이 송신 무선국에 의해 다시 송신되지 않는 것을 수신측에서 인식하는 단계를 포함한다. 상기 인식은, 예를 들어, 송신 무선국의 일부에서의 시그널링에 의해, 또는 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷의 미리 특정된 최대 재전송 개수에 기초하여 얻어질 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 기준은 미리 특정된 시간 간격을 포함한다. 예를 들어, 타이머에 의해 제어되는 상기 간격은 각각의 수신된 데이터 패킷에 할당된다. 시간 간격이 만료할 때, 정확하게 수신된 데이터 패킷은 선행 데이터 패킷이 아직 정확하게 수신되지 않은 경우에도 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어에 포워드될 것이다. 따라서 시간 간격은 정확한 수신을 위해 선행 데이터 패킷 시간을 부여하는 한 주기의 시간을 정의한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 시간 간격은 데이터 패킷에서 전송된 데이터의 서비스 품질의 함수로서 크기를가질 수 있는데, 상기 간격은, 예를 들어 전화나 비디오 전송과 같은 실시간 서비스의 경우에서 더 짧은 크기를 가질 수 있고, 이 경우에 낮은 비트 에러율을 요구하는 비-실시간 서비스의 경우에서의 더 높은 비트 에러율도 수용될 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 시간 간격이 만료하는 시간까지 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷은 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어에 포워드되지 않는다. 상기의 결과로서, 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷의 재전송을 위한 ARQ 프로세스는, 예를 들어 데이터 패킷을 위한 새로운 요청을 시그널링하지 않는 대신에 데이터 패킷의 성공적인 수신을 명확하게 시그널링함으로써 수신 무선국의 일부에서 종료될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 첨부 도면들과 바람직한 실시예들을 참조하여 이하에서 더 자세히 기술된다.

도 1은 상호접속된 다수의 MSC(모바일 스위칭 센터, Mobile Switching Center) 스위칭 설비를 구비한 예시적인 무선 통신 시스템을 도시한다. 상기 MSC 스위칭 설비들 중 적어도 하나는 일반적으로 공중 전화망(PSTN, public switched telephone network)으로의 접속과 같은, 추가적인 통신 시스템으로의 접속을 제공한다. 기지국(NB, 노드 B)은 무선 통신 시스템의 송신/수신 설비와 같은 MSC 스위칭 설비에 접속된다. 기지국(NB)은 무선 인터페이스에서 단자에, 상세하게는 유저 단자(UE, User Equipment)에 통신 접속을 통해 링크되는데, 상기 단자는 모바일 또는 고정(stationary) 단자일 수 있다.

도 1에 도시된 기지국(NB)과 상기 기지국(NB)의 무선망(radio provisioning area) 내에 위치된 유저 단자(UE) 사이에 유저 단자(UE)로부터 기지국(NB)까지의 업링크(UL) 및/또는 기지국(NB)로부터 유저 단자(UE)까지의 다운링크(DL)를 갖춘 단방향성 또는, 경우에 따라, 양방향성 통신 접속이 있다.

도 2는 본 실시예에서는 기지국(NB)인 송신 무선국의 기능과 설비, 및 본 실시예에서는 유저 단자(UE)인 수신 무선국의 기능과 설비에 대한 개략도이다. 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해서, 각각의 다른 무선국에서, 적용가능하다면 변화되거나 단순화된 형태로 동일한 기능이 또한 구현될 수 있다. 유저(1 내지 3)를 위해 현재 구축된 접속의 데이터 스트림은 네트워크 측으로부터 기지국(NB)까지 루팅된다. 데이터 패킷이, 예를 들어, 공통의 물리적 전송 채널의 유저 단자(UE1 내지 UE3)에 송신될 때, 각각의 전송에 대한 시간 제어는 스케둘러(scheduler)라고 불리는 수단에 의해 구현된다. 나아가 데이터 패킷은 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷의 재전송을 제어하는 유저-특정 HARQ의 유저(1 내지 3) HARQ 프로세스에 할당된다.

유저(1)의 유저 단자(UE1)는 또한 기지국(NB)에 의해 송신되고 HARQ 프로세스와 협력하여 유저(1)를 위해 의도된 데이터 패킷을 수신한다. 수신될 때, 데이터 패킷은 버퍼 저정소 또는, 경우에 따라, 리오더링 버퍼에 저장되는데, 상기 리오더링 버퍼는 데이터 패킷이 다른 디바이스에 또는, 경우에 따라, 프로토콜 레이어에 포워드 되기 전에 데이터 패킷의 본래 시퀀스를 재저장한다. 도 2는 유저 단자(UE1)가 리오더링 버퍼에 데이터 스트림 중 5개의 데이터 패킷(1 내지 5)을 저장한 상황을 예시적으로 도시한다. 데이터 패킷의 번호(1 내지 5) 및 현재 상태 '수신(received)' 또는, 경우에 따라, '손실(missing)'이 리오더링 버퍼에 기입된다. 고려 중인 시간에서, 유저 단자(UE1)는 데이터 패킷(2, 3 및 5)을 정확하게 수신한(상태 '수신') 반면에 데이터 패킷(1 및 4)은 아직 수신되지 않았거나, 경우에 따라, 아직 정확하게 수신되지 않았다(상태 '손실').

본 발명에 따르면, 리오더링 버퍼 내의 각각의 데이터 패킷(1 내지 5)은 타이머 또는, 경우에 따라, 시간 간격에 할당된다. 시간 간격은 예를 들어 데이터 스트림의 서비스 품질 요건의 함수로서 크기를 갖는데, 다시 말하자면, 예를 들어 실시간 서비스와 같은 짧은 전송 지연의 견지에서 엄격한 요건을 갖는 서비스는, 예를 들어 비-실시간 서비스와 같은 전송 지연의 견지에서 덜 엄격한 요건을 갖는 서비스보다 더 짧은 시간 간격을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 상황에서, 데이터 패킷(2)을 위해 할당된 시간 간격은 만료되는데(타이머 만료), 다시 말하자면, 수용 불가능한 전송 지연과 서비스 품질의 위반이 방지된다면, 상기 패킷은 다른 프로토콜 레이어 또는, 경우에 따라, 다른 디바이스에 포워드되어야 한다. 종래 기술에서 공지된 방법에 따르면, 데이터 패킷 2는 데이터 패킷(1)이 아직 정확하게 수신되지 않았기 때문에 포워드될 수 없는데,이는 합의된 서비스 품질에 부합하는 것이 가능하지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 그러나 본 발명에 따르면, 정확하게 수신된 데이터 패킷(2와 3)은 손실된 데이터 패킷(1)에도 불구하고 여전히 포워드된다. 선행 데이터 패킷, 즉 데이터 패킷(2)이 정확하게 수신되었거나 포워드되었기 때문에, 데이터 패킷(3)도 또한 관련된 시간 간격이 만료되기 전에, 적용 가능하다면, 포워드될 수 있다. 결과적으로 각각의 시간 간격에 의해 유발된 지연은 바람직스럽게도 방지될 수 있다.

다른 디바이스 또는, 경우에 따라, 다른 프로토콜 레이어로의 데이터 패킷(2)의 포워드와 함께 또는 별개로, 데이터 패킷(1)이 할당된 시간 간격 내에, 또는 경우에 따라, 후속 데이터 패킷(2)의 만료 시간까지 정확하게 수신되지 않았다는 것을 상기 디바이스나 레이어에 시그널링하는 것이 가능하다. 데이터 패킷(1)은 시간 간격이 만료된 후에 정확하게 수신된다면, 상기 데이터 패킷은 거부되거나 다른 프로토콜 레이어 또는, 경우에 따라, 다른 디바이스에 직접 포워드될 것이다. 나아가 수신 유저 단자(UE1)는 상기 데이터 패킷(1)의 전송이 더 이상 없을 것이라는 것이나 상기 데이터 패킷(1)이 성공적으로 수신되었다는 것을 송신 기지국에 시그널링함으로서 ARQ 프로세스를 중지할 수 있는데, 이의 결과로서 송신 측에서 새로운 전송이 시작되지 않을 것이다. 데이터 패킷(5)은 할당된 시간 간격이 아직 말료되지 않았고 선행 데이터 패킷(4)이 아직 수신되지 않았거나, 경우에 따라, 아직 정확하게 수신되지 않았기 때문에 도시된 상황에서 포워드 되지 않을 것이다.

전술한 HARQ 개념은 빠른 데이터율과의 효율적인 통신을 보장하기에 특히 적당한다. 데이터 패킷은 일반적으로 송신 디바이스(NB)에 의해 수신 디바이스(UE)로 송신되고, 수신 디바이스(UE)는 패킷의 에러없는 수신을 확인하거나 확인하지 않기 위해서 ACK(인식, Acknowledge) 또는 NACK(인식 실패, Negative Acknowledge))를 송신한다.

문제는 수신된 ACK와 NACK가 송신 무선국(NB)에서 잘못 해석될 때 일어난다. 데이터 패킷이 송신 무선국(UE1)에 의해 정확하게 수신되지 않는다면, 상기 국은 송신 무선국(NB)에 NACK를 송신할 것이고, 그리고 나서 HARQ 프로토콜에 의해 초기화된 데이터 패킷의 재전송을 대기할 것이다.

그러나, 송신 무선국(NB)이 NACK를 ACK로 잘못 해석한다면, 상기 무선국은 데이터 패킷이 수신 무선국(UE1)에 의해 정확하게 수신되었다고 단정할 것이고 후속 데이터 패킷을 수신 무선국(UE1)에 전송할 것이다. 이러한 메커니즘은 HARQ을 책임지는 프로토콜 레이어에 구비된다. 이러한 상황에서, 수신 무선국(UE1)은 데이터 패킷이 재전송될 특정 시간 길이를 대기한다. 그러나, 이는 손실된 데이터 패킷이 재전송된 이후까지 전송되지 않을 데이터 패킷이 송신 무선국(NB)으로부터 이미 수신되었다면 종료될 수 있다. 사용된 HARQ 프로토콜 개념에 따라, 데이터 패킷의 첫번째 전송 및 재전송이 전송 시퀀스 번호, 채널 번호 및/또는 데이터 패킷이 첫번째 전송이거나 재전송인지에 대한 표시에 의해 식별될 수 있다. 데이터 패킷이 틀림없이 재전송될 시간 이후의 시간 간격 설정도 또한 생각할 수 있다. 시간 간격은, 예를 들어, 많은 개수의 데이터 패킷이 다른 유저를 위해 전송되었고 손실된 데이터 패킷을 위한 재전송 개수가 아직 최대치에 도달하지 못한 경우에 최대 패킷 전송 시간과 관련하여 데이터 패킷의 유효성을 결정하기 위해 추가로 관련될 수 있다. 이로써, 수신 무선국(UE1)은 송신 무선국(NB)이 손실된 데이터 패킷을 다시 송신하지 않을 특정 시간 주기 후에 구축될 수 있게 된다.

적용 가능하다면, 예를 들어 MAC(중간 접근 제어, Medium Access Control)에 의해 제어된 HARQ 프로토콜의 경우에 RLC(RLC: 무선 링크 제어) 재전송 프로토콜과 같은 상위 프로토콜 레이어는 수신 무선국(UE1)에서 데이터 패킷이 수신되지 않았거나, 경우에 따라, 정확하게 수신되지 않았다는 것을 인식할 수 있고, 재 전송을 요청할 수 있다. 그러나, 이러한 진행은, 예를 들어 전송 위도우가 관찰되거나 데이터 패킷이 HARQ 프로토콜에 의해 재오더링된다면, 하위 프로토콜 레이어에 실행된 HARQ 프로토콜을 고려하지 않을 수 있기 때문에 바람직스럽지 않게도 지연을 초래할 수 있다. 수신 무선국(UE1)의 상위 프로토콜 레이어에 의한 재전송 요청은 배열된 트리거 조건에 추가로 의존할 수 있는데, 다시 말하자면 상기 요청은 주기적으로 또는 다수의 손실 데이터 패킷이 인식된 후에 행해지는 것이 가능할 수 있다.

이하에서 설명되는 본 발명에 따른 방법은 손실된 데이터 패킷 또는 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷의 재전송 실패의 보다 빠른 인식을 용이하게 하고, 상위 프로토콜 레이어에 의한 즉각적인 재전송 요청을 가능하게 한다.

HARQ 프로토콜을 실행하기 위한 수신 무선국(UE1)에서 책임있는 프로토콜 레이어는, 전술한 예들에 해당하는 상황이 발생하는 대로, 상위 프로토콜 레이어에 데이터 패킷이 수신되지 않았거나 정확하게 수신되지 않은 것에 기인하여 송신되는NACK가 송신 무선국(NB)에 의해 ACK로 잘못 해석될 가능성이 있다는 것을 알린다는 것이 본 발명에 따라 제안된다. 이러한 경우에, 수신 무선국(UE1)의 상위 프로토콜 레이어는 손실된 데이터 패킷이 HARQ 프로토콜의 현재 상태에도 불구하고 정상적인 HARQ 프로토콜 내의 송신 무선국(NB)에 의해 재송신될 것이라는 것을 인식한다. 그 후에 수신 무선국(UE1)의 상위 프로토콜 레이어는 적당한 행동(action)을 즉시 시작할 수 있다. 이러한 행동의 예들은 하위 프로토콜 레이어의 HARQ 프로토콜이 데이터 패킷을 성공적으로 재송신할 수 없는 경우에 적당한 상위 프로토콜 레이어 재전송 프로토콜을 통한 송신 무선국(NB)으로의 재전송 요청을 포함한다. 상기 방법 덕분에, 상위 프로토콜 레이어는 바람직스럽게도 HARQ 프로토콜이, 가능하게는 손실된 데이터 패킷없이, 수신된 패킷을 포워드할 때까지 대기할 필요가 없다. 필요한 HARQ 프로토콜이 적용되는 것과 별개로 상위 프로토콜 레이어에 의한 필요한 데이터 패킷 재전송을 상기와 같이 빨리 시작하는 것은 데이터 패킷의 빠른 처리와 짧은 전이 시간을 용이하게 한다.

본 발명에 따른 방법의 일례는 유저 단자(UE)와 기지국(NB) 사이의 MAC에서 실행되는 HSPDA 시스템의 HARQ 프로토콜이다. 이러한 경우에, 유저 단자(UE)의 MAC는 데이터 패킷이 AHRQ 프로토콜에서 손실되었거나, 경우에 따라서는, 정확하게 수신되지 않았다는 것을 유저 단자(UE)의 RLC에 시그널링한다. 이러한 시그널링의 제어하에서, RLC 프로토콜은 손실된 데이터 패킷을 신속하게 재전송할 것이다.

Claims (10)

1. 무선 통신 시스템에서 데이터 패킷들을 전송하는 방법으로서,

   무선국(radio station)에 의해 수신된 데이터 패킷(data packet)이 기준(criterion)에 할당되고, 정확하게 수신된 데이터 패킷은 상기 기준이 충족될 때 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어(protocol layer)에 포워드되는 데이터 패킷 전송 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기준은 아직 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷이 송신 무선국에 의해 다시 송신되지 않고 있다는 인식(knowledge)을 포함하는 데이터 패킷 전송 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기준은 미리 특정된 시간 간격(pre-specified time interval)인 데이터 패킷 전송 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 시간 간격이 만료되는 시간까지 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷은 다른 디바이스 및/또는 다른 프로토콜 레이어에 포워드되지 않는 데이터 패킷 전송방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷은 ARQ-기반의 프로세스에 따라 재전송되는 데이터 패킷 전송 방법.
6. 제 4항 및 제 5항에 있어서,

   상기 ARQ-기반의 프로세스는 상기 시간 간격이 만료될 때 종료되는 데이터 패킷 전송 방법.
7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 수신된 데이터 패킷은 저장 설비(storage facility)에 상기 시간 간격 동안에 저정되는 데이터 패킷 전송 방법.
8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 시간 간격은 서비스 품질(Quality of Service)의 함수로서 크기를 가지는 데이터 패킷 전송 방법.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   선행 데이터 패킷이 아직 정확하게 수신되지 않았다는 것이 정확하게 수신된데이터 패킷이 포워드될 때 상기 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어에 시그널링되는 데이터 패킷 전송 방법.
10. 데이터 패킷들을 전송하는 무선 통신 시스템의 무선국으로서,

    상기 데이터 패킷에 할당된 기준이 충족될 때 정확하게 수신된 데이터 패킷을 다른 디바이스 및/또는 프로토콜 레이어에 포워드하기 위한 수단을 구비하는 무선국.