KR20040097621A

KR20040097621A - 이동통신 시스템에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는방법

Info

Publication number: KR20040097621A
Application number: KR1020030029966A
Authority: KR
Inventors: 김기준; 설지웅; 윤영우; 권순일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-18
Also published as: KR100964670B1; HK1072512A1; CN1551536A; US20040228286A1; CN100338893C; US7532575B2

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로 특히 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법은, 부하가 임계치 범위 내에 존재하도록 이동국들의 우선 순위에 따라 각 단말기들을 위한 데이터 레이트 제어 정보들을 생성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

이동통신 시스템에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법{Method of generating data rate control bit in a mobile communication system}

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로 특히 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법에 관한 것이다.

현재 IS2000(Release D reverse link)에서 제안되는 트래픽(traffic) 채널인 부가 채널(supplemental channel; SCH)을 위한 프레임워크(framework) 개발이 진행되고 있다. 역 방향 링크 채널의 전송 데이터 레이트는 이동국이 임의로 정할 수 없다. 왜냐하면, 특정 이동국(mobile station)이 높은 데이터 레이트를 사용할 때 다른 이동국들에게 심각한 간섭을 일으켜 시스템을 불안정하게 만들기 때문이다. 이런 점을 해결하기 위해 기지국(base station)은 이동국의 상태와 역방향 채널의상태를 고려하여 이동국의 역 방향 데이터 레이트를 조절한다. 이를 위해 기지국은 해당 이동국에게 데이터 레이트 관련 정보를 전송한다.

기지국이 이동국에게 데이터 레이트 관련 정보를 알려주는 형태에 따라 레이트 제어(rate control) 방법과 스케줄링(scheduling) 방법이 있다. 상기 레이트 제어 방법은 적은 비트 수의 정보를 이용하여 이전의 데이터 레이트를 추정하여 데이터 레이트를 결정하는 방법이다. 상기 스케줄링 방법은 많은 비트 수의 정보를 이용하여 매 순간 독립적으로 전송 데이터 레이트를 결정하는 방법이다.

상기 레이트 제어 방법에서, 기지국은 시스템을 안정화시키고, 다수의 이동국들의 각각의 서비스 품질들을 만족시킬 수 있도록 하는 레이트 제어가 요구되어지고 있다.

이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기지국에서 현재 역방향 링크의 시스템 안정화를 효율적으로 유지시키도록 하는 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 각각의 이동국의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)에 맞는 데이터 레이트를 조절할 수 있는 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법은, 부하가 임계치 범위 내에 존재하도록 이동국들의 우선 순위에 따라 각 단말기들을 위한 데이터 레이트 제어 정보들을 생성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 역방향 전송 채널들 및 순방향 제어 채널의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 과정을 도 2에 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동국은 역방향 전송 채널들을 통하여 데이터를 전송하고 있는 이동국의 상태 정보(mobile status information bit; MSIB)를 역방향 제어 채널을 통하여 기지국으로 전송한다. 이때, 역방향 전송 채널은 새로운 패킷을 전송하기 위한 N-CH와, 패킷을 재전송하기 위한 R-CH를 포함하여 구성된다.

(i-) 번째 프레임의 R-CH 및 N-CH 각각의 데이터 레이트는 Rate_N-CH(i-) 및 Rate_R-CH(i-)이다. MSIB는 두 개의 정보를 가질 수 있는데, 증가와 유지로써 셋된다. 상기 MSIB가 증가라고 셋되는 경우, 해당 이동국이 기지국에게 데이터 레이트를 증가시키고 싶다고 요구하는 것을 의미한다.

기지국은 모든 이동국들의 역방향 전송 채널들의 데이터 레이트를 포함하는 이동국 상태 정보인 MSIB와 시스템의 최대 수용 능력을 파악하여 각 이동국에게 레이트 제어 비트(Rate Control Bit; RCB) 정보를 전송한다.

이동국이 자율 모드(autonomous mode)로 동작을 하는 경우는 기지국의 RCB 정보에 따라 역방향 전송 채널의 데이터 레이트를 결정하지 않고, 스스로 결정하게 되는 경우이다. 상기 기지국으로부터의 RCB 정보에 근거하여 조절되는 이동국의 최소 데이터 레이트는 MAX_AUTO_RATE로 시그널링에 의해 바뀌거나 미리 약속된 값을 갖는다.

본 발명은 (i-)번째 프레임의 전송 데이터 레이트와 MSIB 정보를 바탕으로 i 번째 프레임의 RCB 값을 만들어내는 알고리즘이다.

i 번째 프레임의 j 번째 이동국의 우선 순위 값 Priority_j(i)는 다음과 같은 절차에 의해 구해진다.

(i) = {R : T_level[ (i- )] + (i- ) ≤ ×T_level[R]}

j번째 이동국에서, (i-)번째 프레임의 N-CH의 데이터 레이트가 Rate_N-CH(i-)이고, R-CH의 전송 전력이(i-)라고 가정한다. 또한, T_level[Rate]는 'Rate'에 요구되는 트래픽 정보의 전송 전력을 의미하는 것으로, 약속된 값이라 하면, j번째 이동국의 명목상의 데이터 레이트(i)는 상기 수학식 1과 같다. 수학식 1에서,값은 1보다 크거나 같은 값으로 변수 R에 요구되는 전송 전력에 대해 추가적으로 허락될 수 있는 전송 전력의 비를 의미한다. 즉, 수학식 1에서, (i-)번째 프레임에서 N-CH와 R-CH의 전송 전력들의 합이 변수 R에 할당되어질 전송 전력 및 이 전력의 여유분을 초과하지 않도록 하는 최소 데이터 레이트 R이 i 번째 프레임의(i)로써 결정된다.

역방향 파일럿 신호의 전송 전력은 내부 루프 전력 제어(inner loop power control) 알고리즘에 따라 순방향의 전력 제어 비트(power control bit; PCB)에 의해 조절된다. 이때, 평균적으로 정규화된 파일럿 신호의 전송 전력은 파일럿 신호의 전송 전력이 변화하는 전력 제어 그룹(power control group; PCG) 단위로 다음 수학식 2와 같이 계산된다. 수학식 2에서, C_Rx는 1차 필터의 계수로 0과 1 사이의 값이고, P_level[Rate]는 역방향 전송 채널을 통해 전송되는 트래픽을 위해 요구되는 데이터 레이트에 대한 파일럿 신호의 전송 전력을 의미한다.

(k)/P_level[ (i-1)]} + { (1-C_Rx) * NormAvPiRx_j(k-1)}

(i) = NormAvPiRx(k + n - 1)

i 번째 프레임의 데이터 레이트를 결정하기 위해 각 이동국의 역방향의 수신 신호 전력 대 간섭 및 잡음 전력 비(signal-to-interference-ratio(SINR))가 다음 수학식 3과 같이 계산된다.

(i) {p ×P_level[ (i)] + v ×T_level(9600bps)+ (i)}

i 번째 프레임에서 이동국의 다른 역방향 채널들이 사용할 전체 전력은(i)이고, v는 음성 신호를 전송하는 이동국의 전송 전력 레벨의 평균값의 비, 그리고 p는 파일럿 신호의 전력의 비를 의미한다. 9600bps는 음성 신호를 전송하기 위한 기본 채널(Fundemental Channel; FCH)의 데이터 레이트를 의미한다.

이와 같이 구해진 SINR 및(i)의 값을 이용하여 각 이동국의 우선 순위는 다음 수학식 4 또는 수학식 5에 의해 결정된다.

Priority_j(i) = f_j×geometry_db_j- 10 log 10(Sinr_j(i))

(i)])

geometry_db_j는 j 번째 이동국의 평균 'geometry' 값을 의미하는 것으로, 현재 이동국이 기지국으로부터 평균적으로 수신할 수 있는 신호 대 잡음 비를 의미하는 값이다. f_j는 각 이동국의 가중치 팩터로 우선 순위 값이 클수록 역방향 데이터 레이트의 증가에 우선 순위가 있다.

ROT_j(k)는 열잡음(rise of thermal noise)의 비로 내부 루프 전력 제어 알고리즘에 따라 전송 전력이 변하는 전력 제어 그룹(PCG) 단위로 계산되어진다. C_ROT는 1차 필터의 계수로 0과 1 사이의 값이다. 이 열잡음의 비를 이용한 j 번째 이동국의 평균 열잡음의 크기는 다음 수학식 6과 같다.

AverageROT_j(k) = C_ROT× ROT(k) + (1-C_ROT) × AverageROT_j(k-1)

수학식 6에서, k가 i-1번째 프레임의 마지막 PCG라면, 다음 수학식 7과 같다.

(i) = AverageROT_j(k+n-1)

이때, 각 섹터의 '부하(Load)'는 다음 수학식 8과 같이 두 종류의 식에 의해 결정된다.

또는 Load = 1-

i 번째 프레임의 j 번째 이동국의 RCB 정보의 생성 절차는 다음과 같다.

기지국은 자율 모드(autonomous mode)로 동작하지 않고, 제어 레이트 모드로 동작하는 이동국의 각 RCB는 다음의 알고리즘에 의해 결정한다. TH_up, TH_down은 경계 값으로 기지국에서 전체 시스템의 부하(Load)의 범위를 결정할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는과정을 도 2에 도시하였다.

도 2를 참조하면, 초기에 기지국은 모든 이동국들, 즉 n 개의 이동국들을 위한 RCB들을 유지로 셋하는 것을 가정한다. (S10) 그리고, 이동국들을 우선 순위의 증가로 정렬한다. (S11) 이 우선 순위는 수학식 4 또는 수학식 5에서와 같이, 현재 기지국이 평균적으로 수신할 수 있는 수신 신호의 전력 레벨에 대한 각 이동국의 우선 순위 값에 각 이동국의 SINR 또는 R-CH 및 N-CH를 위해 이용되는 전송 전력을 적용하여 결정된다.

이때, k는 0으로 셋된다. 그리고, 수학식 3 및 수학식 8을 이용하여 기지국에서 시스템의 부하(Load)를 계산한다. (S12) 상기 계산된 부하(Load)가 TH_down보다 큰 경우, RCB(k)는 감소로 셋하고, 해당 이동국들에 대한 Priority(k)를 갱신한다.(S14) k를 1만큼 증가시키고(S15), 이 증가된 k가 이동국들의 수인 n보다 작거나 같은 가를 판단한다.(S16) 만일, 작거나 같으면, S12 내지 S15를 반복하여 수행한다. 그러나, 증가된 k가 이동국들의 수인 n보다 크면, MSIB가 증가로 셋되어 수신된 m개의 이동국들을 선택한다.(S17)

그리고, 이동국들을 우선 순위의 감소로 정렬한다.(S18) 이때, k는 0으로 셋된다. 마찬가지로, 우선 순위는 현재 기지국이 평균적으로 수신할 수 있는 수신 신호의 전력 레벨에 대한 각 이동국의 우선 순위 값에 각 이동국의 SINR 또는 R-CH 및 N-CH를 위해 이용되는 전송 전력을 적용하여 결정된다. 그리고, 수학식 3 및 수학식 8을 이용하여 기지국의 부하(Load)를 계산한다. (S19) 상기 계산된 부하(Load)가 TH_up다 작은 경우(S20), RCB(k)를 증가로 셋하고, Priority(k)를 갱신한다.(S120) k를 1만큼 증가시키고(S22), 이 증가된 k가 이동국들의 수인 m보다 작거나 같은 가를 판단한다.(S23) 만일, 작거나 같으면, S19 내지 S22를 반복하여 수행한다. 그러나, 증가된 k가 이동국들의 수인 m보다 크면, 종료한다.

요약하면, 기지국은 자신의 부하가 임계치 범위 내에 존재하도록 단말기들의 우선 순위에 따라 각각의 RCB들을 생성하여 전송하는 것이다. 이때, 단말기들의 우선 순위들은 현재 기지국이 평균적으로 수신할 수 있는 수신 신호의 전력 레벨에 대한 각 이동국의 우선 순위, MSIB을 통하여 전송된 해당 이동국의 R-CH 및 N-CH의 데이터 레이트 등을 고려하여 결정된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 이동국의 역방향 채널의 전송 데이터 레이트를 조절하는 알고리즘으로, 기지국에서 현재 역방향 링크의 시스템 안정화를 최대 유지시키기 위해 각 이동국에게 데이터 레이트 제어 정보를 전송한다.

또한, 각 이동국의 우선 순위 값을 지정함으로써 각각의 이동국의 서비스 품질(Quality of Service; QoS)에 맞는 데이터 레이트를 조절할 수 있기 때문에, 역방향 채널의 안정화와 시스템 유지에 필수적인 알고리즘이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims

부하가 임계치 범위 내에 존재하도록 이동국들의 우선 순위에 따라 각 이동국들을 위한 데이터 레이트 제어 정보들을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 우선 순위는

상기 기지국이 평균적으로 수신할 수 있는 수신 신호의 전력 레벨에 대한 각 이동국의 우선 순위 값에 기지국에서 수신한 각 이동국의 수신 신호 전력 대 간섭 및 잡음 전력 비 또는 새전송 데이터 및 재전송 데이터를 위해 이용되는 전송 전력을 적용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 부하는

상기 기지국이 이동국들의 전체 수신 신호 전력 대 간섭 및 잡음 전력 비들의 합 또는 평균 열 잡음에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법.
각 이동국들을 우선 순위대로 정렬하는 단계;

시스템의 부하량이 임계치 범위 내에 존재하도록 하는 단계;

상기 이동국들의 우선 순위에 따라 각 이동국들을 위한 데이터 레이트 제어 정보들을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기지국에서 데이터 레이트 제어 정보를 생성하는 방법.