KR20050091012A - 통신시스템에서 역방향링크를 통한 데이터 송신방법 및장치 - Google Patents

통신시스템에서 역방향링크를 통한 데이터 송신방법 및장치 Download PDF

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Abstract

액세스 단말과 액세스 네트워크 사이의 역방향 링크에서 증가된 데이터 송신 레이트가 선택되게 함으로써, 지연을 감소시키고 이로써 무선통신 시스템의 데이터 송신 성능을 개선시키는 시스템 및 방법이 제공된다. 규정-데이터 레이트 및 램프-업-제한 레이트를 포함하는 몇몇 제한 레이트로부터 새로운 데이터 레이트가 선택된다. 일 실시형태에서, 규정-데이터 레이트는 제어되는 방식으로 감소하도록 제약되며, 급격히 0 으로 떨어질 수 없다. 또 다른 실시형태에서, 램프-업-제한 레이트는, 시스템이 비폭주상태이면 표준 확률에 따라 스티키 레이트로 램프-업 되기보다는 신속히 스티키 레이트로 복귀할 수 있다.

Description

통신시스템에서 역방향링크를 통한 데이터 송신방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA TRANSMISSION ON A REVERSE LINK IN A COMMUNICATION SYSTEM}
발명의 배경
본 발명은 일반적으로 원격통신분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는 무선 원격통신 시스템에서 데이터 송신의 성능을 개선시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
통상의 무선 음성/데이터 통신시스템에서, 기지국은 커버리지영역과 연관되어 있다. 이러한 영역을 섹터라 한다. 섹터내의 이동국은 기지국으로 데이터를 송신하고, 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 특히 데이터통신에 관련하여서는, 기지국을 액세스 네트워크라 하고, 이동국을 액세스 단말이라 할 수도 있다. 액세스 단말은 동시에 2 이상의 액세스 네트워크와 통신할 수 있고, 액세스 단말이 이동함에 따라 액세스 단말과 통신하는 액세스 네트워크 세트가 변할 수도 있다.
특정 액세스 네트워크와 특정 액세스 단말 사이의 통신 파라미터는 부분적으로 이들의 상대적인 위치와, 이들에 의해 개별적으로 송신되고 수신되는 신호의 품질 및 강도에 기초한다. 예컨대, 액세스 단말이 이동하여 액세스 네트워크로부터 멀어짐에 따라, 액세스 단말에 의해 액세스 네트워크로부터 수신된 신호의 강도는 감소한다. 따라서, 수신 데이터의 에러 레이트는 증가한다. 따라서, 액세스 네트워크는, 통상적으로 액세스 단말로 데이터를 송신하는 레이트를 감소시킴으로써 증가된 거리를 보상한다. 이에 의해 액세스 단말은 더 적은 에러로 액세스 네트워크의 신호를 수신하고 복호화한다. 액세스 단말이 액세스 네트워크 가까이로 이동할 때, 신호강도가 증가하므로, 데이터를 액세스 단말로 송신하는데 더 높은 데이터 레이트를 사용할 수 있다.
이와 유사하게, 액세스 단말이 이동하여 액세스 네트워크로부터 멀어짐에 따라, 액세스 네트워크에 의해 액세스 단말로부터 수신되는 신호의 강도가 감소하므로, 잠재적으로 에러 레이트가 높아진다. 액세스 네트워크와 같이, 통상적으로 액세스 단말도 또한 증가한 거리에 대해 데이터 레이트를 감소시킴으로써 보상하여, 액세스 네트워크가 더 적은 에러를 가진 신호를 수신하도록 한다. 액세스 네트워크에 의해 요청된다면, 액세스 단말도 에러 레이트를 감소시키기 위해 그 전력출력을 증가시킬 수도 있다. 또한, 액세스 단말이 액세스 네트워크로 가까이 이동할 때, 보다 강한 신호는 보다 높은 데이터 레이트를 유지시킨다.
하나의 시스템에서, 액세스 단말은, 액세스 단말로부터 액세스 네트워크로 데이터가 송신될 레이트를 결정하여야 한다. 이러한 레이트는 요인의 수에 기초하여 결정된다. 주요 요인은 액세스 단말과 액세스 네트워크가 통신할 수 있는 절대 최대 레이트, 액세스 단말의 허용가능한 전력출력에 기초한 최대 레이트, 액세스 단말이 대기상태로 가지고 있는 데이터량에 의해 규정되는 최대 레이트, 및 램프-업 (ramp-up) 제한사항에 기초하여 허용될 수 있는 최대 레이트이다. 이 시스템에서, 이러한 레이트 각각은 선택된 데이터 레이트에 의해 초과될 수 없는 하드 리밋 (hard limit) 을 제공한다. 즉, 선택된 데이터 레이트는 이러한 4 개의 레이트의 최소치보다 높지 않다.
이들 레이트 중 첫번째의 2 개 (절대 및 전력한계 최대 레이트) 는 시스템의 물리적 제한사항에 기인하고, 액세스 단말에 의해 제어되지 않는다. 제 3 및 제 4 레이트 (규정-데이터 레이트 및 램프-업-제한 레이트) 는 가변적이고 액세스 단말에서의 특정의 현재 조건에 기초하여 동적으로 결정된다.
규정-데이터 레이트는 본질적으로 액세스 단말에 의한 송신을 위해 대기중인 데이터량에 의해 규정될 수 있는 최대 레이트이다. 예컨대, 액세스 단말이 송신 큐 (queue) 에서 1000 비트를 가진다면, 38.4 kbps (1024 비트/프레임) 의 데이터 레이트가 규정되지만, 76.8 (2048 비트/프레임) 의 레이트는 규정되지 않는다. 액세스 단말의 송신큐에 데이터가 없다면, 어떠한 송신 레이트도 규정되지 않는다.
램프-업-제한 레이트는, 급격한 램프-업이 다른 액세스 단말에 의해 인지되는 간섭을 갑자기 증가시키고 그 성능을 저하시킨다는 사실을 고려하여 허용되는 최대 레이트이다. 각각의 액세스 단말의 램프-업이 제한된다면, 액세스 단말이 생성하는 간섭의 레벨은 보다 천천히 변화하고, 다른 액세스 단말은 보다 용이하게 동작 데이터 레이트를 조정하고 증가된 간섭에 적응된 전력을 송신할 수 있다. 램프-업-제한 레이트는 데이터 레이트의 램프-다운을 제어하기 위해서도 연산된다. 전체적인 효과는 데이터 레이트의 넓은 및/또는 급격한 변동을 최소화하여 시스템에서 액세스 네트워크와 액세스 단말의 전체적인 동작을 안정화시키는 것이다.
램프-업-제한 레이트의 변화는 (데이터 레이트를 증가 및 감소에 관련되어) 제어되는 한편, 규정-데이터 레이트는 제어되지 않는다. 갑자기 액세스 단말이 매우 높은 레이트를 규정할 수 있을 정도로 충분한 데이터를 가진다면, 규정-데이터 레이트는 급격히 증가한다. 액세스 단말의 데이터가 고갈되면, 규정-데이터 레이트는 급격히 0 으로 떨어진다. 램프-업-제한 레이트가 제어되므로, 규정-데이터 레이트에서의 급격한 증가는 통상적으로 문제가 되지 않는다. 전술한 4 개의 레이트의 최소값이 선택된 데이터 레이트에 대한 최대값을 설정하므로, 램프-업-제한 레이트는 이러한 상황에서 제어될 것이다. 그러나, 규정-데이터 레이트는 다른 레이트보다 낮으므로 규정-데이터 레이트에서의 급격한 감소는 실질적인 데이터 레이트를 떨어지게 하므로 제어된다 (다음의 프레임에 대하여 데이터 송신용으로 선택된 데이터 레이트는 4 개의 레이트 중 최소값임을 주의한다).
통상의 시스템에서, 액세스 단말이 송신할 데이터를 가지지 않는다면, 어떠한 데이터도 송신되지 않는다. 이는 확실히 직관적인 것이며, 종래의 지식은, 유용한 대역폭이 무익한 데이터를 송신함으로써 낭비되어서는 않된다라고 하고 있다. 데이터 레이트를 (예컨대, 0 으로) 급격히 떨어지게 함으로써 야기되는 문제점들 중 하나는, 전술한 바와 같이 데이터 레이트가 다시 램프-업 되는데 다소의 시간이 걸린다는 것이다. 몇몇 데이터의 송신 지연은 데이터 레이트의 급락 및 후속 램핑-업에 기인할 수도 있다. 이러한 지연은 데이터가 폭주하거나 데이터가 몇개의 도달 프로세스를 가지는 경우에 특히 발생하기 쉽다. 이런 유형의 하나의 데이터는 송신 큐에서 60 - 70 밀리초의 몇개의 간격으로 도달하는 500 - 1000 바이트 패킷을 가질 수도 있는 실시간 비디오이다. 또한, 실시간 비디오는 송신지연이 특히 두드러는 중요한 데이터 유형의 예이므로, 용인될 수 없다.
램프-업-제한 레이트는, 다른 액세스 단말에 대하여 매우 큰 간섭을 발생시키는 방식으로 액세스 단말이 그 데이터 레이트를 증가시키지 못하도록 설계되지만, 부가적인 간섭이 매우 파괴적이지 않은 예들이 있다. 섹터 내에 활성화된 액세스 단말이 거의 없다면, 특정 액세스 단말에 대해 램프-업-제한 레이트에 의해 허용된 것보다 더 급격히 데이터 레이트를 증가시키는 것이 용인될 수도 있다. 그러한 상황에서, 램프-업-제한 레이트에 의해 부과된 제한은 시스템의 전체성능을 저하시킬 수도 있다.
본 발명의 개요
앞서 지적한 하나 이상의 문제점들은 본 발명의 다양한 실시형태에 의해 해결될 수 있다. 대략 본 발명은, 폭주하는 데이터의 송신에서의 지연을 감소시키는 역방향 링크 데이터 송신 레이트를 연산함으로써, 무선 원격통신 시스템에서의 데이터 송신의 성능을 개선시키는 시스템 및 방법을 구비한다.
본 발명의 일 실시형태는, 액세스 단말로부터 액세스 네트워크로의 역방향 링크를 통한 데이터 송신의 성능을 개선시키는 방법을 포함하며, 이 방법은, 제 1 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계, 역방향 링크를 통하여 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계, 제 1 데이터 송신 레이트로부터 제한된 량만큼 감소하게 되는 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계, 및 역방향 링크를 통하여 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 제 2 데이터 송신 레이트는, 절대 최대 레이트, 전력-제한 레이트, 규정-데이터 레이트 및 폐쇄루프 자원할당 레이트 중 최소값으로서 선택된다. 이러한 레이트 중 첫번째 2 개는 정적이고, 4 번째는 이미 제어되는 방식으로 감소하도록 제한되며, 2 번째 데이터 송신 레이트의 감소는 규정-데이터 레이트의 감소를 제어함으로써 제약된다. 이는 소정의 방식으로 작아지도록 허용되는 더미 레이트를 유지함으로써 이루어진다. 종래의 연산된 규정-데이터 레이트는 더미 레이트와 비교되고 더미 레이트 아래로 떨어지도록 허용되지 않는다.
본 발명의 일 실시형태는, 액세스 단말이 역방향 링크를 통해 액세스 네트워크로 데이터를 송신하는 레이트를 결정하도록 구성되는, 무선통신 시스템을 포함한다. 액세스 단말은 데이터를 송신하는 송신 서브시스템과, 송신 서브시스템에 결합되고 송신 서브시스템으로 정보제어를 제공하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 특히, 프로세서는, 송신 서브시스템이 역방향 링크를 통해 데이터를 전송하는 데이터 레이트를 결정하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 프로세서는, 규정-데이터 레이트 및 폐쇄루프 자원할당 레이트를 연산하도록 구성된다. 그 후, 프로세서는 규정-데이터 레이트, 폐쇄루프 자원할당 레이트, 절대 최대 레이트 및 전력-제한 레이트 중 최소값을 다음의 송신 프레임에 대한 데이터 송신 레이트로서 선택한다. 프로세서는, 하나의 프레임으로부터 다음의 프레임으로 데이터 레이트의 급격한 떨어짐을 막기 위해 규정-데이터 레이트의 감소를 제어한다. 이것은 일 실시형태에서 소정의 방식으로 감소하도록 생성되는 더미 레이트를 유지시킴으로써 이루어진다. 규정-데이터 레이트는, 규정-데이터 레이트를 종래와 같이 연산하고, 종래와 같이 연산된 레이트를 더미 레이트와 비교하고, 그 후 규정-데이터 레이트를, 종래와 같이 연산된 레이트와 더미 레이트 중 더 큰 값으로 설정함으로써 계산된다. 더미 레이트가 규정-데이터의 레이트보다 더 클 때, 원하는 송신 레이트를 유지하는데 더미 데이터의 송신이 필요할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 액세스 단말로부터 액세스 네트워크로의 역방향 링크를 통한 데이터 송신의 성능을 개선시키는 방법을 포함하며, 이 방법은 제 1 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계, 역방향 링크를 통하여 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계, 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계, 및 역방향 링크를 통하여 제 2 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계를 포함하며, 무선통신 시스템이 비폭주상태 (not-busy state) 일 때, 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계는 램프-업-제한 레이트를 포함하는 복수의 제한 레이트 중 제 2 레이트를 선택하는 단계를 포함하고, 여기에서 램프-업-제한 레이트는 스티키 (sticky) 레이트까지, 더욱 빨리 상승하는 것이 허용된다. 일 실시형태에서, 스티키 레이트는 통신시스템의 폭주상태 (busy state) 동안 액세스 단말이 최종적으로 데이터를 송신하므로 액세스 단말이 데이터를 송신하는 최대 레이트를 포함한다. 액세스 단말이 스티키 레이트보다 높은 레이트로 비폭주상태에서 데이터를 송신할 때, 스티키 레이트는 증가하고, 액세스 단말이 폭주상태인 동안 데이터를 송신할 때, 스티키 레이트는 현재의 레이트로 재설정된다.
본 발명의 일 실시형태는, 액세스 단말이 역방향 링크를 거쳐 액세스 네트워크로 데이터를 송신하는 레이트를 결정하도록 구성되는 무선통신 시스템을 구비한다. 액세스 단말은 데이터를 송신하는 송신 서브시스템, 및 송신 서브시스템에 결합되고 송신 서브시스템으로 제어정보를 제공하는 프로세서를 포함한다. 특히, 프로세서는 제 1 데이터 송신 레이트를 연산하고, 역방향 링크상에서 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하고, 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하고, 역방향 링크상에서 제 2 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하도록 구성되며, 무선통신 시스템이 비폭주상태일 때, 프로세서는, 램프-업-제한 레이트를 포함하는 복수의 제한 레이트 중에서 제 2 레이트를 선택함으로써 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하도록 구성되고, 램프-업-제한 레이트는 스티키 레이트로 보다 급히 증가한다. 일 실시형태에서, 스티키 레이트는, 통신 시스템의 폭주상태동안 액세스 단말의 최종 송신된 데이터 이래 액세스 단말이 데이터를 송신한 최대 레이트를 포함한다. 액세스 단말이 비폭주상태에서 스티키 레이트보다 높은 레이트로 데이터를 송신할 때, 스티키 레이트는 증가되고, 액세스 단말이 폭주상태동안 데이터를 송신할 때 스티키 레이트는 현재 레이트로 재설정된다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 소프트웨어 애플리케이션을 포함한다. 소프트웨어 애플리케이션은 액세스 단말에서 사용되는 컴퓨터 또는 다른 데이터 프로세서에 의해 판독가능한 매체에 구체화된다. 이 매체는 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD-ROM, DVD-ROM, RAM, ROM 등을 포함할 수도 있다. 이 매체는, 컴퓨터 또는 데이터 프로세서가 일반적으로 전술한 바와 같은 방법을 수행하도록 구성되는 명령문을 포함한다. 컴퓨터로 판독가능한 매체는 RAM 또는 액세스 단말의 일부를 형성하는 다른 메모리를 구비할 수도 있다. 이로써, 액세스 단말의 프로세서는 본 명세서에 따른 방법을 수행할 수 있게 된다.
다수의 부가적인 실시형태도 가능하다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 다른 목적 및 이점은 다음의 상세한 설명을 읽고 참조한 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다.
도 1 은 일 실시형태에 따른 무선통신 시스템의 일부를 나타내는 도면.
도 2 는 일 실시형태에서 무선통신 시스템의 2 개의 인접한 섹터 내의 액세스 네트워크 및 액세스 단말을 나타내는 보다 상세한 도면.
도 3 은 일 실시형태에서 액세스 단말의 구성을 나타내는 기능블록도.
도 4 는 일 실시형태에서 폐쇄루프 자원할당 레이트가 결정되는 방식을 나타내는 흐름도.
도 5 는 일 실시형태에서 규정 데이터 레이트가 결정되는 기본적인 방법을 나타내는 흐름도.
도 6 은 일 실시형태에서 규정-데이터 레이트가 결정되는 보다 상세한 방법을 나타내는 흐름도.
도 7 은 일 실시형태에서 "스티키 레이트" 를 추적하는 방법을 나타내는 흐름도.
도 8 은 일 실시형태에서 스티키 레이트를 이용하여 폐쇄루프 자원할당 레이트가 연산되는 방식을 나타내는 흐름도.
본 발명은 다양한 수정과 대체적인 형태를 취할 수 있는 반면, 그 구체적인 실시형태가 도면 및 첨부된 상세한 설명에서 예시로서 나타내어진다. 그러나, 도면 및 상세한 설명이, 기술되는 특정 실시형태에 따라 본 발명을 한정하려고 의도되지는 않는다. 대신에, 본 명세서는 첨부된 청구범위에 의해 한정되는, 본 발명의 사상 내의 모든 수정, 등가물 및 대체물을 포함하도록 의도된다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 이하 설명되는 실시형태 및 다른 어떠한 실시형태도 예시적이며, 본 발명을 제한하기보다는 설명하려는 것이다.
대략 본 발명은, 역방향 링크에 대하여 데이터 송신 레이트의 감소를 제어함으로써, 무선 원격통신 시스템의 데이터 송신의 성능을 개선시키는 시스템 및 방법을 포함한다.
도 1 에서는, 일 실시형태에 따른 무선통신 시스템의 일부를 나타내는 도면이 도시된다. 이러한 실시형태에서, 시스템은, 복수의 액세스 네트워크 (12) 및 복수의 액세스 단말 (14) 을 구비한다. 각각의 액세스 네트워크 (12) 는 주위 영역내에서 액세스 단말 (14) 과 통신한다. 액세스 단말은 섹터내에서 이동할 수도 있으며, 또한, 하나의 액세스 네트워크와 연관된 섹터로부터 또 다른 액세스 네트워크와 연관된 다른 섹터로 이동할 수도 있다. 커버영역은 섹터(16) 이다. 섹터가 실제로는 다소 불규칙적이고 다른 섹터와 중첩된다 할지라도, 일반적으로 점선 및 점괘선에 의해 그려지는 도면에 도시된다. 명확성을 위해, 각각의 액세스 네트워크, 액세스 단말 및 섹터 중 하나만이 도면번호에 의해 식별된다.
도 2 에서는, 일 실시형태의 무선통신 시스템의 인접하는 섹터에서의 액세스 네트워크 및 액세스 단말을 나타내는 보다 상세한 도면이 도시된다. 이러한 시스템에서, 섹터 (20) 는 액세스 네트워크 (22) 및 수개의 액세스 단말 (24) 을 포함한다. 섹터 (30) 는 액세스 네트워크 (32) 및 하나의 액세스 단말 (34) 을 포함한다. 액세스 네트워크 (22, 32) 는 여기에서 순방향 링크 (FL) 라고 하는 링크를 통해 액세스 단말 (24, 34) 로 데이터를 송신한다. 액세스 단말 (24, 34) 은 역방향 링크 (RL) 라 하는 링크를 통해 액세스 네트워크 (22, 32) 로 데이터를 역송신한다.
도 3 에서는, 일 실시형태에서 액세스 단말의 구성을 나타내는 기능 블록도가 도시된다. 이러한 실시형태에서, 액세스 단말은, 송신 서브시스템 (44) 에 결합된 프로세서 (42) 와 수신 서브시스템 (46) 을 구비한다. 송신 서브시스템 (44) 및 수신 서브시스템 (46) 은 공유되는 안테나 (48) 에 결합된다. 프로세서 (42) 는, 수신 서브시스템 (46) 으로부터 데이터를 수신하고, 데이터를 프로세싱하여, 출력장치 (50) 를 통하여 프로세싱된 데이터를 출력한다. 또한, 프로세서 (42) 는, 데이터 소스 (52) 로부터 데이터를 수신하여 송신용 데이터를 프로세싱한다. 그 후, 프로세싱된 데이터는 역방향 링크를 통한 송신을 위해 송신 서브시스템 (44) 에 보내어진다. 수신 서브시스템 (46) 및 데이터 소스 (52) 로부터의 데이터를 프로세싱할 뿐만 아니라, 프로세서 (42) 는 다양한 액세스 단말의 서브시스템을 제어하도록 구성된다. 특히, 프로세서 (42) 는 송신 서브시스템 (44) 을 제어한다. 이하 설명되는 액세스 단말기반의 기능이 프로세서 (42) 내에 구현된다. 메모리 (54) 는 프로세서에 의해 이용되는 데이터의 저장을 위해 프로세서 (42) 에 결합된다.
일 실시형태에서, 시스템은 cdma2000 1×EV-DO 시스템이다. 이 시스템의 주된 특징은 IS-856 데이터통신 표준에 의해 규정된다. 이 표준은, 코드분할 다중접속 (CDMA) 표준의 IS-95 패밀리에 기초한다. "1×EV-DO" 이라는 명칭은 CDMA2000 패밀리 ("1×") 와 최적 데이터 ("DO") 동작용 표준의 발전 ("EV") 의 관계를 말한다. 1×EV-DO 시스템은 주로 순방향 링크 상에서 높은 데이터 처리량이 바람직한 무선 인터넷 액세스용으로 최적화된다.
1×EV-DO 시스템은, 순방향 링크상에서 (공백 (null) 레이트에 부가하여) 38.4 kbps 에서 2.4 Mbps 까지 분포하는 소정의 12 개의 다른 데이터 레이트 중 하나로 데이터를 통신하도록 설계된다. 대응하는 데이터 패킷 구조는, 이러한 소정의 데이터 레이트 각각에 대해 (패킷기간, 변조유형 등과 같은 지급을 구체화함으로써) 규정된다. 역방향 링크상에서의 통신은 (공백 레이트에 더하여) 9.6 kbps 에서 153.6 kbps 까지 분포하는 5 개의 다른 데이터 레이트 중 하나로 행해진다. 또한, 데이터 패킷 구조가, 이러한 데이터 레이트 각각에 대해 규정된다.
본 발명은 주로 역방향 링크에 관련된다. 따라서, 역방향 링크에 대한 데이터 레이트는 다음과 같이 설명된다.
다음 설명의 간이함을 위해, 역방향 링크 데이터 레이트는, 초 또는 프레임당 비트수보다는 레이트 색인 용어로 언급한다.
앞서 지적한 바와 같이, 본 1×EV-DO 에 기반한 시스템은, CDMA 표준상에서 이루어진다. 따라서, 역방향 링크를 통해 송신되는 데이터는 코드분할 다중화된다. 즉, 각각의 액세스 단말에 대응하는 데이터는 대응 코드에 의해 식별된다. 각각의 코드는 통신채널을 규정한다. 따라서, 임의의 또는 모든 액세스 단말로부터의 데이터는 동시에 송신될 수 있고, 액세스 네트워크는 코드를 이용하여 데이터의 다른 소스를 구별할 수 있다.
CDMA 통신은 간섭제한적이다. 즉, 송신될 수 있는 데이터량은 환경에 존재하는 간섭량에 의해 제한된다. 암소음 (background noise) 또는 열잡음에 의해 생성되는 일정 간섭량이 존재하는 반면, 액세스 단말의 송신에 있어서의 간섭의 주된 소스는 그 영역에서 다른 액세스 단말이다. 다른 액세스 단말들이 거의 없고 데이터를 거의 송신하지 않는다면, 간섭이 거의 없을 것이고, 고속 데이터 레이트로 데이터를 송신하는 것이 가능할 수도 있다. 반면, 많은 데이터 총량을 송신하고 있는 다른 액세스 단말들이 많다면, 간섭레벨이 높아지고, 역방향 송신용으로 매우 낮은 데이터 레이트를 사용하는 것만 가능할 수도 있다.
따라서, 액세스 단말 각각에 대한 적절한 데이터 레이트를 결정하는 메커니즘이 제공되어야 한다. 통상 CDMA 무선통신 시스템은 모든 액세스 단말에 대해 단일 데이터 레이트를 사용한다. 데이터 레이트의 제어는 액세스 네트워크에 집중된다. 그러나, 이러한 유형의 레이트 제어는 몇가지 불리한 점을 가진다. 예컨대, 모든 액세스 단말이 동일한 데이터 레이트를 사용하므로, 개별적인 액세스 단말 각각의 성능이 최적화될 수 없다. 일부는 최적 레이트에서 동작하는 반면, 다른 액세스 단말은 그러하지 못하다. 액세스 네트워크가, 액세스 단말 각각에 대한 최적 데이터 레이트를 계산하도록 설계된다면, 시스템 내의 액세스 단말이 많아질수록 액세스 단말 각각에 대한 레이트를 계산하는데 필요한 자원이 늘어나므로, 시스템이 용이하게 계측되지 못한다. 또한, 신호제어 레이트 할당에 보다 많은 통신자원이 사용될 것이다.
본 시스템이 통상의 시스템과는 다른 하나의 방식은, 액세스 단말에 대한 데이터 레이트의 계산이 개별적인 각각의 액세스 단말을 담당한다는 것이다. 즉, 집중화되기보다는 분산화된다. 특정 액세스 단말에 대한 적절한 데이터 레이트는, 역방향 링크 Mac 알고리즘을 이용한 액세스 단말 자체에 의해 결정된다. ("Mac" 은, 다중-접속 통신의 산업용어이다.) 역방향 링크 Mac 알고리즘은 본 명세서의 핵심이다.
특정 액세스 단말이 역방향 링크에 대한 데이터 레이트를 계산할 때, 명백하게 가능한 최고의 레이트를 선택하기를 원할 것이다. 그러나, 섹터내에는 다른 액세스 단말들이 있을 수 있다. 이러한 다른 액세스 단말도 가능한 최고의 레이트에서 데이터를 송신하려 시도할 것이다. 데이터를 송신하는데 요구되는 전력은 대략 데이터 레이트에 비례하므로, 액세스 단말 각각의 증가하는 데이터 레이트는 송신전력을 증가시킨다. 각각의 액세스 단말의 송신은 다른 액세스 단말에 대하여 증가하는 간섭량을 제공한다. 어떤 위치에서는, 간섭이 매우 커서 어떠한 액세스 단말도 용인할 수 있는 에러 레이트로 그들의 데이터를 송신하지 못할 것이다.
따라서, 액세스 단말이 시스템에 존재하는 간섭 레벨에 대한 정보를 가지는 것이 필요하다. 간섭 레벨이 비교적 낮으면, 액세스 단말은, 시스템의 전체성능에 상당한 악영향을 끼치지 않고도 어느정도까지는 데이터 레이트를 증가시킬 수 있다. 간섭 레벨이 매우 높다면, 액세스 단말의 데이터 레이트는 상당한 악영향을 가질 것이다.
따라서, 일 실시형태에서 전체적인 간섭 레벨은 액세스 네트워크에 의해 추적된다. 액세스 네트워크는, 전체적인 간섭 레벨이 임계치보다 높은지 또는 낮은지 여부를 단순히 결정하도록 구성된다. 간섭 레벨이 임계치보다 낮으면, 액세스 네트워크는 역방향 활성 비트 (RAB) 를 0 으로 설정한다. (RAB 는 때때로 "busy 비트" 라고도 한다.) 간섭 레벨이 임계치보다 높으면, 액세스 네트워크는 RAB=1 로 설정한다. 그 후, RAB 는, 액세스 단말들에게 시스템의 활성/간섭 레벨을 알리기 위해 액세스 단말 각각과 통신한다.
일 실시형태에서, 전체적인 간섭 레벨은, 액세스 단말의 역방향 링크 송신 각각의 전력을 합하고, 환경에서의 열잡음 또는 암소음으로 나눔으로서 계산된다. 그 후, 그 합은 임계치와 비교된다. 그 합이 임계치보다 작으면, 간섭 레벨은 높은 것으로 간주되고 RAB 는 1 로 설정된다. 그 합이 임계치보다 작으면, 간섭 레벨은 낮은 것으로 간주되고, RAB 는 0 으로 설정된다.
역방향 링크를 통한 데이터통신의 성능은 시스템의 데이터 레이트 및 간섭 레벨에 의존하므로, 적절한 데이터 레이트를 계산함에 있어서 간섭 레벨을 고려할 필요가 있다. 따라서, 역방향 링크 Mac 알고리즘의 데이터 레이트 계산은, RAB 형태로 액세스 단말에 제공되는 간섭 레벨을 고혀한다. 또한, 역방향 링크 Mac 알고리즘은 액세스 단말 수요 및 시스템의 물리적 제약과 같은 요인을 고려한다. 이러한 요인에 기초하여, 액세스 단말 각각에 대한 데이터 레이트가 각각의 프레임마다 한번씩 계산된다.
역방향 링크 Mac 알고리즘은 본질적으로 다음과 같이 연산된다.
Rnew = min(R1, R2, R3,R4),
여기에서,
R1 은, 시스템의 최대 데이터 레이트,
R2 은, 전력 고려에 기초한 액세스 단말의 최대 데이터 레이트,
R3 은, 송신용으로 일렬로 대기하고 있는 데이터에 의해 규정된 데이터 레이트, 및
R4 은 폐쇄루프 자원할당 레이트이다.
R1 내지 R4 의 레이트 각각은 Rnew 에 하드 리밋을 설정한다. 즉, 역방향 링크 Mac 알고리즘에 의해 선택된 Rnew 레이트는 R1 내지 R4 의 레이트 중 어느 하나도 초과해서는 안된다.
시스템의 최대 데이터 레이트인 R1 은, 액세스 네트워크 및 액세스 단말을 포함하는 시스템 설계에 기초한다. 시스템의 최대 데이터 레이트는 정적 (static) 인 것으로 간주되고 (R1 은 액세스 네트워크에 의해 설정가능하지만 거의 변하지 않으며 정적인 것으로 간주될 수 있다), 따라서 Rnew 을 계산하는데 사용하기 위해 액세스 단말내에 단지 저장된다.
앞서 설명한 바와 같이, 역방향 링크 데이터통신의 전력은 대략 데이터가 송신되는 레이트에 비례하므로, 최대 전력레벨 및 현재의 채널조건에 대응하는 최대 레이트가 존재한다. 전력에 기초한 최대 데이터 레이트인 R2 은, 액세스 단말의 역방향 링크 송신의 최대전력에 기초하고, 이 최대전력은 액세스 단말의 설계의 함수이다. 실제의 최대 송신 전력 Pmax 는 정적이지만, R2 은 Pmax 및 현재 채널조건의 함수로서 변한다. R2 은 액세스 네트워크에서 바라본 액세스 단말의 신호의 간섭 신호 및 잡음 대 신호비 (SINR) 에 관련되며, SINR 은 채널이득 및 현재의 ROT (rise over thermal) 로 인해 변한다.
레이트 R3 은 액세스 단말의 큐에서 송신 대기하고 있는 데이터에 의해 규정되는 데이터 레이트이다. R3 은 가변적이고 매 프레임마다 연산된다. R3 의 목적은, 다른 액세스 단말들과의 간섭을 줄이기 위해, 송신할 데이터가 적거나 없을 때 액세스 단말의 역방향 데이터 레이트를 감소시키는 것이다. 통상적으로, R3 은 단지 하나의 프레임 내의 큐에 있는 모든 데이터를 송신하는데 필요한 레이트이다. 따라서, 큐에 2048 비트의 데이터가 있다면, 76.8 kbps 의 레이트가 선택된다. (앞서 설명한 테이블을 참조하면, 레이트 색인 4 에서 76.8 kbps 로 데이터를 송신하고, 하나의 슬롯에서 2048 비트가 송신될 수 있다.) 반면에, 큐 내에 2049 비트의 데이터가 있다면, 단일 슬롯에서 모든 데이터를 송신하기 위해 153.6 kbps (4096 비트/슬롯) 의 레이트를 선택할 필요가 있다. 큐 내에 어떠한 데이터도 존재하지 않는다면, 규정할 수 있는 레이트는 0 이다. R3 을 연산하는 통상적인 방법을 이용하면, R3 에 대응하는 레이트는, 이전의 R3 값과는 무관하게 레이트 색인 0 에서 레이트 색인 5 까지 분포할 것이다. 본 발명의 일 실시형태에서, R3 은 급격히 떨어지지 않도록 제어된다. 이하, 이를 보다 상세히 설명한다.
폐쇄루프 자원할당 (CLRA) 레이트인 R4 도 매 프레임당 한번씩 연산된다. R4 의 목적은 액세스 단말 각각의 데이터 레이트가 매우 급격히 증가하는 것을 방지하여, 다른 액세스 단말이 수용할 수 있는 것보다 더 많은 간섭을 생성하는 것이다. CLRA 레이트는 현재의 레이트 및 위 또는 아래로 변하는 레이트의 소정의 확률세트에 기초한다. CRLA 레이트의 연산에 이용되는 확률은 본질적으로 레이트가 너무 급격히 변하지 않도록 제어한다.
CLRA 레이트인 R4 은, 다음의 방식으로 계산된다. 대응하는 흐름도는 도 4 에 도시된다.
(1) 난수 V 를 선택, 여기에서 0≤V≤1,
(2) then,
(ⅰ) if RAB = 0,
if V < Pi, R4 = Rold+1
else R4 = Rold
(ⅱ) if RAB = 1
if V < Pi, R4 = Rold-1
else R4 = Rold
여기에서,
Pi 는 현재의 레이트 및 RAB 에 대응하는 확률 (아래의 테이블참조),
Rold 은 현재의 레이트,
Rold+1 은 현재 레이트 다음의 더 높은 레이트, 및
Rold-1 은 현재 레이트 다음의 더 낮은 레이트.
다양한 레이트 색인 및 RAB 값에 대응하는 확률값 Pi 가 아래의 테이블에 도시된다. 액세스 단말이 새로운 데이터 레이트 연산을 시작할 때, 현재 레이트로 송신할 것이다. 또한, 액세스 단말은, 통신하고 있는 액세스 네트워크(들) 로부터 현재의 RAB 를 수신한다. 현재 레이트는 어느 행에서 확률 Pi 가 획득되는지를 결정한다. 현재의 RAB 는 어느 열에서 확률 Pi 가 획득되는지를 결정한다.
일 실시형태에서, 확률은 고정되고 액세스 단말에 미리 프로그램된다. 다른 실시형태에서, 확률값은 액세스 네트워크에 의해 연산되어 액세스 단말로 다운로드될 수도 있다.
테이블에 기록된 각각의 값은, 대응하는 레이트 색인 및 RAB 값을 가지는 액세스 단말이 다음의 레이트 색인으로 변할 확률을 나타낸다. "RAB=0" 아래열의 값은 액세스 단말이 다음의 더 높은 레이트 색인으로 증가할 확률이다. 액세스 단말은 레이트 색인 0 으로부터 레이트 색인 1 로 상승하도록 허용되므로, 레이트 색인이 0 이고 RAB=0 일때 대응하는 값은 1 이다. 액세스 단말은 레이트 색인 5 에서 더 상승할 수 없으므로, 레이트 색인이 5 이고 RAB=0 일때 대응하는 값은 0 이다. P1 내지 P4 의 확률값은 0 에서 1 까지 분포한다.
"RAB=1" 아래열의 값은 액세스 단말이 다음의 더 낮은 레이트 색인으로 감소할 확률이다. 액세스 단말은 레이트 색인 0 으로부터 더 하락할 수 없으므로, 레이트 색인이 0 이고 RAB=1 일때 대응하는 값은 0 이다. 액세스 단말은 최저의 0 이 아닌 레이트로부터 더 하락될 수 없으므로, 레이트 색인이 1 이고 RAB=1 일때 대응하는 값은 0 이다. P5 내지 P8 의 확률값은 0 에서 1 까지 분포한다.
이러한 방식으로 R4 을 계산하는 결과는, 시스템이 비폭주상태일 때 (RAB=0) R4 을 제어방식으로 상승하도록 하고, 시스템이 폭주상태일 때 역시 제어방식으로 R4 을 감소하게 한다. 즉, 이는 R4 을 단지 도약시키기보다는 램프업 시키고, 급격히 하락시키기보다는 램프다운 시킨다. 램핑 업/다운 은 테이블 1 의 확률에 의해 제어된다.
앞서 살펴본 바와 같이, R1 내지 R4 은 각 프레임마다 결정되고, 그 후 다음 프레임에 대한 데이터 레이트인 Rnew 이 이러한 레이트의 최소값으로 설정된다. 이와 관련한 문제점은, R4 은 Rnew 이 현재의 레이트 위로 증가될 수 있는 속도를 제한하는 역할을 하지만, R4 은 Rnew 이 급격히 하락하는 것을 방지하지는 않는다는 것이다. R4 은 RAB=1 일때의 확률들에 의해 허용되는 것만큼만 빨리 감소할 수 있지만, 액세스 단말의 데이터 큐가 비게 된다면 R3 은 연속적인 프레임상에서 레이트 색인 5 에서 레이트 색인 0 으로 하락할 수 있으며, Rnew 은 계산된 레이트 R1 내지 R4 중 최소이므로, R3 이 제어하며 Rnew 은 급격히 하락될 수 있다.
데이터통신 레이트의 급격한 하락이 간섭 문제들 (이것은 간섭을 감소시킨다) 을 유발하지는 않지만, 이것은 데이터통신의 지연을 유발할 수 있다. 이것은 갑자기 발생할 수 있는 데이터 레이트의 하락 후에, R4 의 제한적인 영향으로 인해 데이터 레이트를 다시 램프 업시키는데 일정시간이 요구된다는 사실의 결과이다.
이것은 다음의 예에서 설명될 수 있다. 평균 60 kbps 의 데이터를 생성하는 영상회의 애플리케이션을 고려하자. 이 데이터는 송신큐에서 70 내지 80 밀리초의 간격으로 도달하는 500 내지 1000 바이트 크기의 패킷을 포함한다. 애초에 큐에 어떠한 데이터도 없다면 (그리고 송신 데이터 레이트가 0 이면), 레이트 색인 0 (0 kbps) 에서 1 (9.6 kbps) 로 상승시키는데 하나의 프레임 (일 실시형태에서 대략 27 밀리초) 까지 소요될 것이다. 액세스 단말에 의해 사용되는 일정 확률에 따라, 레이트 색인 1 에서 2 (19.2 kbps) 등으로 레이트를 이동시키는데 수개의 더 많은 프레임이 필요할 수도 있다. 송신 데이터 레이트가 60 kbps 인 도달 레이트를 초과할 때까지, 데이터는 계속하여 큐에 축적된다.
R4 를 연산하는데 이용되는 확률이 레이트 색인을 매 2 프레임마다 증가하도록 가정한다면, 최초 500 바이트의 패킷을 송신하는데 6 프레임 (160 밀리초) 이상이 소요된다. 그동안, 이런 패킷 뒤에 축적된 데이터는 계속하여 지연된다. 데이터통신 레이트가 결국은 데이터도달 레이트를 따라잡을지라도, 송신에 있어서 적어도 데이터 일부의 상당한 지연이 존재한다. 영상회의와 같은 애플리케이션에서, 이러한 지연은 용인될 수 없다. 이러한 예에서, 데이터통신 레이트는 결국 도달 레이트를 초과하고 큐 내의 데이터량은 감소하기 시작한다. 큐의 길이가 0 으로 떨어지면, R3 역시 0 으로 떨어지고, 램프-업 프로세스가 시작되어야 하므로 다시 한번 송신상에서의 지연을 유발한다.
데이터 레이트의 급격한 하락 및 후속하는 데이터를 다시 램프-업 시켜야 하는 필요성에 의하여 유발되는 지연을 피하기 위해, 본 시스템의 일 실시형태는 "레이트 관성 (inertia)" 이라 할 수 있는 것을 사용한다. 송신 큐에서 데이터의 순시레벨에 의해 규정되는 레벨로 데이터 레이트가 하락하도록 하기보다는, 데이터 레이트는 제어되는 방식으로 하락하게 된다. 이것의 이유 중 하나는 안정성이라는 목적을 위함이다. 로드된 섹터에서, 액세스 단말이 최근에 송신중이었다가 현재 쉬고 있다 할지라도, 액세스 단말이 송신 레이트를 증가시킨 레이트는 제한되어야 한다. RAB=1 일때, 액세스 단말로 하여금 통상 R4 에 의해 관리되는 레이트를 감소시키도록 함으로써, 여분의 간섭이 실제로 다른 액세스 단말들에게 해로울 때 전송된 불필요한 데이터량은 제한된다. 현재의 액세스 단말의 지연성능과 다른 액세스 단말의 간섭 사이에는 트레이드오프 (tradeoff) 가 존재한다. RAB=1 일때 R4 을 따르고, (아래에 규정된) Rd 이 보다 낮을때 Rd 을 실제로 전송되는 레이트로 설정함으로써, 문제가 되지 않을 때 액세스 단말이 대부분의 더미 데이터를 전송함으로써 용량내의 "갭을 채우고", 측정되는 처리량에 큰 영향없이 지연을 개선시키는 것이 보장된다.
R3 의 하락 제어는 많은 방식으로 획득될 수 있다. 예컨대, 일 실시형태에서, 더미 레이트는 액세스 단말에 의해 유지된다. 더미 레이트는 R3 하락의 바람직한 동작에 맞추도록 변화된다. 이러한 실시형태에서, 감쇄 계수 (decay factor) 가 더미 레이트의 값을 감소시키는데 사용된다. 새로운 데이터 레이트가 계산되어질 필요가 있을때마다, 시험적인 레이트가 통상의 방식으로 계산되어 더미 레이트와 비교된다. R3 은 시험적인 레이트 (즉, 앞서 설명한 규정-데이터 값) 또는 더미 레이트 중 더 높은 쪽으로 설정된다. 선택된 데이터 레이트가 규정-데이터 레이트보다 높다면, 더미 레이트가 송신된다. 이러한 실시형태의 방법이 아래에 설명되고, 도 5 의 흐름도에서 도시된다.
(1) Rt 연산 (앞서 통상 연산된 R3 처럼)
(2) Rd = Rd + log2(감쇄 계수) 연산
(3) R3 = max(g(Rd), Rt) 설정
(4) Rnew = min(R1, R2, R3, R4) 설정
(5) Rd = Rnew 설정
여기에서,
Rt 은 통상 연산된 시험적인 규정-데이터 레이트
Rd 은 더미 레이트 (디폴트 (default) 값 또는 미리 연산된 값 중 하나를 가짐)
g() 는 Rd 을 Rd 이상의 최저의 실행가능한 레이트 색인으로 매핑
RAB=1 이면, 실제 송신되는 레이트는 관성 감쇄 레이트보다 더 빨리 감소할 수 있다. 이것은 통상 바람직한 가볍게 로드된 섹터와 비교할 때 무겁게 로드된 섹터에서 관성 레이트가 감소된다는 것을 의미한다. 그러나, 또 다른 실시형태에서, (5) 단계에서 Rd 은 R3 또는 다른 어떤 값에 설정될 수 있다.
(통상 연산된) 규정-데이터 레이트가 동일하게 유지되거나 증가하면, R3 감소를 제어하는 이러한 방법이 사용될 필요가 없다. 또한, 이 방법은, 규정-데이터 레이트가 동일하게 유지되거나 증가하면, 너무 이르게 감쇄 (규정-데이터 레이트가 증가하는 동안 감쇄) 하여 우연히 R3 이 갑작스럽게 하락되지 않도록 더미 레이트를 재설정하는 단계를 포함할 수도 있다. 이러한 일 실시형태는 도 6 의 흐름도에 도시된다.
일 실시형태에서, 감쇄 계수는 0.5 로 설정된다. 즉, 레이트는, 그것이 계산될 때마다 절반만큼만 감소된다. 이것은 현재 IS-856 표준 릴리즈 (release) 에서의 하나의 레이트 색인 레벨만큼의 하락과 동등하다. 따라서, 레이트 색인 5 에서의 액세스 단말 송신은 어떤 방식으로든 레이트 색인 0 으로 하락시키는데 5 프레임을 소요한다. 예컨대, 또 다른 실시형태는 0.707 의 감쇄 계수 (0.5 의 제곱근) 를 이용할 수도 있는데, 이것은 매 2 프레임마다 더미 레이트를 하나의 레이트 색인 레벨만큼 하락시킨다. 감쇄 계수로 이용하기에 가장 좋은 값은 데이터 소스 통계에 따라 변하며, 애플리케이션 층에서 설정가능하다.
규정-데이터 레이트의 하락제어는 다른 방식으로도 실행될 수 있다. 예컨대, R3 을 더미 레이트와 동일하게 설정하기보다는, 더미 레이트가 독립적으로 유지될 수 있거나, 실제 데이터 레이트 (R1 내지 R4 중 최소값) 에 설정될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, R3 은 n 프레임당 하나의 레이트 색인 이하만큼 하락되도록 단순히 제한될 수도 있다. 이것은 본질적으로 앞서 살펴본, 통상 연산되는 규정-데이터 레이트의 알고리즘과 동일한 결과를 획득한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 0.5 의 감쇄계수는 프레임당 하나 이하의 레이트 색인 레벨만큼 하락하는 것과 동등한 반면, 0.707 의 감쇄계수는 2 프레임당 하나 이하의 레이트 색인 레벨만큼 하락하는 것과 동등하다.
또 다른 예에서, R4 을 제한하는데 이용되는 것과 유사한 알고리즘이 이용된다. 이러한 일 실시형태에서, 다른 레이트 색인값에 대응하는 확률값 세트가 R3 이 갑자기 하락하는 가능성을 제어하는데 이용될 수도 있다. 데이터 레이트가 감쇄하도록 허용되는 레이트는 다른 방법으로도 제어될 수 있다. 예컨대, 감쇄는, 앞서 설명한 곱 팩터 방법에 의해 제어될 수도 있으며, 이것은 소스 통계의 함수 또는 비결정적일 수도 있다. 각 유형의 우위는 소스 통계에 따르며, 개별적으로 결정될 수 있다.
또 다른 예에서, 전술한 어떤 알고리즘과 유사한 알고리즘이 전체 데이터 레이트 (즉, R1 내지 R4 중 최소값) 에 적용될 수 있다. 예컨대, 하나의 프레임에서 다음 프레임으로의 실제 레이트의 감소가 감쇄계수에 의해 제한되도록, 더미 레이트가 실제 데이터 레이트와 동일하게 설정될 수도 있다.
전술한 바와 같이 "레이트 관성" 의 실행은, 액세스 단말이 송신 큐에 데이터가 소진되었을 때, 규정-데이터 레이트인 R3 이 0 으로 갑자기 하락하지 못하게 한다. 한편, "스티키 레이트" 의 실행은, 통상 허용되는 것보다 시스템이 분주하지 않으면, 램프-업 제한 레이트인 R4 이 보다 높은 레이트로 신속히 복귀하도록 한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 램프-업-제한 레이트인 R4 은, 액세스 단말이 관리할 수 없는 간섭량을 갑자기 생성시키지 않도록 액세스 단말의 데이터 레이트 증가를 제어하도록 설계된다. 그러나, 이는, 섹터 내에 관리할수 없는 간섭량을 발생시키는 활성돠된 충분한 액세스 단말이 있을 때, 섹터 내의 액세스 단말의 활성이 충분히 낮아서, 일정한 액세스 단말의 데이터 레이트의 급격한 증가가 시스템에 상당히 유해한 영향을 주지 않는 경우만이다. 이러한 활성의 2 개의 레벨 사이의 분할선은, 일 실시형태에서 RAB 에 의해 결정된다. RAB=0 이면, 활성레벨은 충분히 낮은 것으로 간주되어 액세스 단말은 보다 높은 레이트로 신속히 다시 상승한다 (즉, 이것은 "비폭주" 상태에서이다). 이러한 보다 높은 레이트는 일정한 조건에서 액세스 단말에 의해 이용되는 최고 레이트에 기초하며 여기서 "스티키 레이트" 라 한다. 그러나, RAB=1 이면, 활성레벨은 너무 높은 것으로 간주되어 데이터 레이트가 증가할 수 없고 (즉, 이것은 "폭주" 상태에서이다), 데이터 레이트는 R4 과 연관하여 전술한 알고리즘에 따라 램프-다운 되도록 제한될 것이다 (RAB=1 일 때, 데이터 레이트는 램프 업 될 수 없다).
액세스 단말에 의한 송신동안 RAB 는 최종 1 로 설정되어 있으므로, 적절한 조건에서, 액세스 단말이 신속히 이동할 수 있는 레이트는, 액세스 단말이 이용한 최고의 데이터 레이트이다. 이러한 레이트 ("스티키 레이트") 는 액세스 단말에 의해 추적된다. 액세스 단말이 데이터를 송신하고 있지 않으면, 스티키 레이트의 현재값은 RAB 가 0 또는 1 로 설정되었든지간에 유지된다. 액세스 단말이 데이터를 송신하고 있으면, 스티키 레이트는 수정될 수 있다. 보다 구체적으로, RAB=1 이면, 스티키 레이트는 이전 프레임에서 송신된 레이트인 Rold 로 재설정된다. RAB=0 이면, (만일 액세스 단말의 현재 데이터 송신 레이트가 스티키 레이트보다 작거나 같으면) 스티키 레이트는 현재의 값으로서 유지되거나, (만일 액세스 단말의 현재 데이터 송신 레이트가 스티키 레이트보다 높으면) 현재의 데이터 레이트로 설정된다.
일 실시형태에서, 스티키 레이트를 추적하는 알고리즘은 도 7 의 흐름도에서 도시된다. 이러한 흐름도는 아래와 같이 요약될 수 있다.
(1) 액세스 단말이 데이터를 송신하는지 여부를 결정
(ⅰ) 액세스 단말이 송신중이 아니면, Rs 을 현재값으로 유지
(ⅱ) 액세스 단말이 송신중이면, RAB 가 0 으로 설정되었는지 여부를 결정
(a) RAB=1 이면, Rs=Rold
(b) Rab=0 이면, 이전 레이트인 Rold 이 Rs 보다 높은지 여부를 결정
(A) Rold 이 Rs 보다 높으면, Rs 를 Rold 과 동일하게 설정
(B) Rold 이 Rs 보다 높지 않으면, Rs 을 현재 값에서 유지
여기에서,
Rold 은 이전 데이터 송신 레이트
Rs 은 스티키 레이트
일 실시형태에서, 스티키 레이트인 Rs 을 연산하는 프로세스는 램프-업 제한 레이트인 R4 의 연산과 병렬적으로 수행된다. 이러한 예에서, R4 을 연산하는 알고리즘은 전술한 것에서 다소 수정될 수 있다. 이러한 실시형태에서, RAB=0 일때 R4 의 연산은 전술한 알고리즘에 따라 레이트를 연산한다. 수정된 알고리즘이 도 8 의 흐름도에 도시되며, 이는 아래와 같이 요약된다.
스티키 레이트를 이용하여 램프-업-제한 레이트인, R4 을 결정하기 위해, 일 실시형태에 대한 프로세스는 다음과 같다.
(1) 난수 V 를 선택, 여기에서 0≤V≤1,
(2) then,
(ⅰ) if RAB=0,
(a) if V<Pi, Rt=Rold+1
else Rt=Rold
(b) R4=F(Rt, Rs, Rold)
(ⅱ) if RAB=1,
if V<Pi, R4=Rold-1
else R4=Rold
여기에서,
Rt 은 시험적인 레이트
Pi 는 현재의 레이트 및 RAB 에 대응하는 확률 (상기 테이블 참조)
Rold 은 현재 레이트
Rold+1 은 현재 레이트 다음의 더 높은 레이트, 및
Rold-1 은 현재 레이트 다음의 더 낮은 레이트.
F() 는 Rt, Rs, 및 Rold 로부터 R4 을 결정하는 함수. (전형적인 함수는 F(.)=max(Rt, min(Rold+1, Rs)) 일 수 있다 (즉, 매번 하나의 레이트 증가분) 또는 F(.)=max(Rt, Rs)(스티키-레이트로 점프))
여기에 설명된 알고리즘에 사용되는 Rt 은 국부 변수이다. 즉, 하나의 알고리즘에서 연산되는 Rt 은 또 다른 알고리즘에서 연산되는 Rt 과는 독립적이다. 이러한 변수는 다음 프레임에서 데이터 레이트로 선택될 수 있거나 선택되지 않을 수도 있다.
스티키 레이트를 포함하는 실시형태의 변수는 스티키 레이트의 최종 업데이트 (증가 또는 재설정) 이래로 경과된 시간을 측정한다. 이러한 시간이 일정값보다 크면, 스티키 레이트는 소정량만큼 떨어진다. 이와 같이 하는 이유는, 오랫동안 아이들 (idle) 상태였던 액세스 단말이 너무 급격하게 데이터 송신 레이트를 램프 업 시키는 것을 피하기 위해서이다.
스티키 레이트의 실행은, 시스템이 폭주상태가 아닐 때, 액세스 단말이 데이터 송신 레이트를 급격히 상승시키도록 하는 가능한 방식 중 단지 하나이다. 다른 실시형태는 이런 기능을 수행하는 다른 수단을 사용할 수도 있다. 예컨대, 스티키 레이트는 램프-업-제한 레이트보다 오히려 전체 데이터 레이트에 적용될 수도 있다. 즉, 스티키 레이트는, 램프-업-제한 레이트인 R4 뿐만 아니라 규정-데이터 레이트인 R3 을 능가하도록 사용될 수도 있다. 다른 변화도 가능하다.
전술한 설명은, 방법을 포함하는 본 발명의 실시형태를 주로 다루었지만, 다른 실시형태도 가능하다. 예컨대, 일 실시형태는 전술한 바와 같이 규정-데이터 레이트의 하락을 제한하도록 구성된 액세스 단말을 포함할 수도 있다. 이러한 실시형태는 송신 서브시스템에 결합된 프로세서를 포함할 수도 있다. 이러한 일 실시형태의 프로세서는, 프레임별 기반상에서 프로세서에 결합된 메모리에 저장되는 임계치 데이터, 확률 데이터, 감쇄계수 데이터 등을 이용하여 역방향 링크용 데이터 레이트를 연산하도록 구성된다. 그 후, 프로세서는, 연산된 데이터 레이트를 포함하는 제어정보를, 일렬로 정렬된 데이터를 액세스 네트워크로 송신하는 송신 서브시스템에 제공한다. 액세스 단말의 구성요소는 실시형태별로 변할수 있다.
또 다른 실시형태는, 전술한 바와 같이 램프-업-제한 레이트를 급격히 증가시킬 수 있도록 구성된 액세스 단말을 포함할 수도 있다. 이러한 실시형태는 송신 서브시스템에 결합된 프로세서를 포함할 수도 있다. 이러한 일 실시형태의 프로세서는, 프레임별 기반상에서 프로세서에 결합된 메모리에 저장되는 임계치 데이터, 확률 데이터, 이력 (historical) 데이터 레이트 정보 등을 이용하여 역방향 링크용 데이터 레이트를 연산하도록 구성된다. 그 후, 프로세서는, 연산된 데이터 레이트를 포함하는 제어정보를, 일렬로 정렬된 데이터를 액세스 네트워크로 송신하는 서브시스템에 송신한다. 또한, 액세스 단말의 구성요소는 실시형태별로 변할 수도 있다.
또 다른 실시형태는 소프트웨어 애플리케이션을 포함할 수도 있다. 이러한 실시형태의 소프트웨어 애플리케이션은, 일렬로 대기중인 송신될 데이터량에 관한 정보, 시스템의 간섭레벨 (즉, RAB 를 통해), 임계치 데이터, 확률 데이터, 감쇄계수 데이터, 및 다양한 다른 데이터를 수신하고, 액세스 단말로부터 데이터가 송신되는, 감소가 제한된 데이터 레이트를 연산하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 소프트웨어 애플리케이션은, 통신 시스템이 폭주상태인지 여부에 관련된 정보, 데이터 레이트가 증가 또는 감소되는 확률, 이력 데이터 레이트 정보 등을 수신하고, 액세스 단말로부터 액세스 네트워크로 데이터가 송신되는 급격히 증가된 데이터 레이트를 연산하도록 구성될 수도 있다. 소프트웨어 애플리케이션은, 예를 들어, 플로피 디스크, 하드디스크 드라이브, CD-ROM, DVD-ROM, RAM, 또는 ROM 과 같은 다양한 컴퓨터로 판독가능한 매체 또는 다른 데이터 프로세서 중 하나에 구체화될 수도 있다.
본 발명에 의해 제공되는 장점 및 이점은 구체적인 실시형태와 관련하여 전술되었다. 이러한 장점과 이점, 및 이러한 장점 및 이점을 발생시키거나 보다 현저하게 하는 어떤 구성요소 또는 제한이 임의의 청구항 또는 모든 청구항의 불가결하고 필수적이거나, 본질적인 특징으로 해석되어서는 안된다. 여기에 사용된, "포함하다", "포함하는" 이라는 용어, 또는 어떤 다른 변화된 용어는, 구성요소 또는 이러한 용어에 따르는 제한을 포함하여 배타적이지 않게 해석되도록 의도된다. 따라서, 구성요소 세트를 포함하는 시스템, 방법 또는 다른 실시형태는 단지 이러한 구성요소에 한정되지 않고, 명백하게 열거되지 않거나 청구된 실시형태에 내재된 다른 구성요소를 포함할 수도 있다.
본 발명이 특정 실시형태를 참조하여 설명되었지만, 이러한 실시형태는 예시적이고 본 발명의 범위는 이러한 실시형태로 한정되지 않는다. 전술한 실시형태에 많은 변화, 수정, 부가 및 개선이 가능하다. 이러한 변화, 수정, 부가 및 개선은 다음의 청구범위 내에 기술되는 본 발명의 범위내에 있다.

Claims (37)

  1. 액세스 단말로부터 액세스 네트워크로의 역방향 링크를 통한 데이터 송신의 성능을 개선시키는 방법으로서,
    제 1 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계;
    역방향 링크를 통하여 상기 제 1 데이터통신 레이트로 데이터를 송신하는 단계;
    상기 제 1 데이터 송신 레이트로부터 제한된 량만큼 감소되도록 제약되는 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계; 및
    역방향 링크를 통하여 상기 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계는,
    복수의 제한 레이트를 계산하는 단계; 및
    상기 제한 레이트의 최소값을 상기 제 2 데이터 송신 레이트로서 선택하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 레이트는, 적어도 송신 큐 내의 데이터량에 대응하는 규정-데이터 레이트를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 규정-데이터 레이트는, 단지 더미 레이트보다 낮은 소정량이 되도록 제한되는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 더미 레이트의 일부인, 데이터 송신 성능 개선방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 소정 넘버의 레이트 색인레벨인, 데이터 송신 성능 개선방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 레이트는, 적어도 폐쇄루프 자원할당 레이트를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제한 레이트는, 적어도 전력-제한 레이트를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 데이터 송신 레이트는, 단지 상기 제 1 데이터 송신 레이트보다 낮은 소정량이 되도록 제한되는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 상기 제 1 데이터 송신 레이트의 소정의 일부인, 데이터 송신 성능 개선방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 소정 넘버의 레이트 색인레벨인, 데이터 송신 성능 개선방법.
  12. 송신 서브시스템; 및
    상기 송신 서브시스템에 결합되고 상기 송신 서브시스템의 데이터 송신 레이트를 제어하도록 구성되는 프로세서를 구비하며,
    상기 프로세서는, 현재의 데이터 송신 레이트로부터 제한된 량만큼 감소되도록 제한되는 새로운 데이터 송신 레이트를 연산하도록 구성되는, 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 복수의 제한 레이트를 계산하고, 제한 레이트의 최소값을 새로운 데이터 송신 레이트로서 선택함으로써 새로운 데이터 송신 레이트를 연산하도록 구성되는, 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    송신 큐를 더 구비하고,
    상기 제한 레이트는, 적어도 상기 송신 큐 내의 데이터량에 대응하는 규정-데이터 레이트를 포함하는, 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 단지 현재 데이터 송신 레이트의 값보다 낮은 소정량이 되도록 제약되는 새로운 데이터 송신 레이트에 대한 값을 연산하도록 구성되는, 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 상기 현재 데이터 송신 레이트의 소정의 일부인, 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 소정 넘버의 레이트 색인레벨인, 시스템.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제한 레이트는, 적어도 폐쇄루프 자원할당 레이트를 포함하는, 시스템.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제한 레이트는, 적어도 전력-제한 레이트를 포함하는, 시스템.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 단지 현재 데이터 송신 레이트 값보다 낮은 소정량이 되도록 제한되는 새로운 데이터 송신 레이트에 대한 값을 연산하도록 구성되는, 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 상기 현재 데이터 송신 레이트의 소정의 일부인, 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 소정량은, 송신 프레임당 소정 넘버의 레이트 색인레벨인, 시스템.
  23. 데이터 프로세성에 의해 판독가능한 매체에 구현된 복수의 명령을 포함하는 소프트웨어 제품으로서,
    상기 명령은,
    제 1 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계;
    역방향 링크를 통하여 상기 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계;
    상기 제 1 데이터 송신 레이트로부터 한정된 량만큼 감소되도록 제한되는 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계; 및
    역방향 링크를 통하여 상기 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 상기 데이터 프로세서가 수행하도록 구성되는, 소프트웨어 제품.
  24. 무선통신 시스템에서 액세스 단말로부터 액세스 네트워크로의 역방향 링크를 통한 데이터 송신의 성능을 개선시키는 방법으로서,
    제 1 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계;
    역방향 링크를 통하여 상기 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계;
    제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계; 및
    역방향 링크를 통하여 상기 제 2 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 무선통신 시스템이 비폭주 상태일 때, 상기 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계는, 램프-업-제한 레이트를 포함하는 복수의 제한 레이트 중 제 2 레이트를 선택하는 단계를 포함하며, 상기 램프-업-제한 레이트는 상기 램프-업-제한 레이트와 스티키 레이트 중 더 큰 값과 동일하게 설정되는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 스티키 레이트는, 이전에 송신된 데이터에 기초하여 연산되는 레이트를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 스티키 레이트는, 통신 시스템의 폭주상태동안 상기 액세스 단말의 최종 데이터 송신 이래 상기 액세스 단말이 데이터를 송신한 최대 레이트를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    무선통신 시스템이 폭주상태일 때, 상기 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계는, 상기 램프-업-제한 레이트를 포함하는 복수의 제한 레이트 중 최소 레이트를 선택하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 램프-업-제한 레이트는, 상기 램프-업-제한 레이트가 증가 또는 감소하는 확률의 규정된 세트에 기초하여 연산되는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  29. 제 24 항에 있어서,
    무선통신 시스템의 폭주상태동안 상기 액세스 단말이 데이터를 송신할 때 상기 스티키 레이트를 재설정하는 단계를 더 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 액세스 단말이 비폭주상태에서 상기 스티키 레이트보다 높은 레이트로 데이터를 송신할 때, 스티키 레이트를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 데이터 송신 성능 개선방법.
  31. 송신 서브시스템; 및
    상기 송신 서브시스템에 결합되고 상기 송신 서브시스템의 데이터 송신 레이트를 제어하도록 구성되는 프로세서를 구비하는 시스템으로서,
    상기 프로세서는, 무선통신 시스템이 비폭주 상태일 때 복수의 제한 레이트로부터 새로운 레이트를 선택함으로써 새로운 데이터 송신 레이트를 연산하도록 구성되고, 상기 제한 레이트는, 통상 연산되는 램프-업-제한 레이트와 스티키 레이트 중 더 큰 값과 동일하게 설정되는 램프-업-제한 레이트를 포함하는, 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 스티키 레이트는, 이전에 송신된 데이터에 기초하여 연산되는 레이트를 포함하는, 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 스티키 레이트는, 통신 시스템의 폭주상태동안 상기 액세스 단말의 최종 데이터 송신 이래 상기 액세스 단말이 데이터를 송신한 최대 레이트를 포함하는, 시스템.
  34. 제 31 항에 있어서,
    무선통신 시스템의 폭주상태동안 상기 액세스 단말이 데이터를 송신할 때 스티키 레이트를 재설정하는 것을 더 포함하는, 시스템.
  35. 제 31 항에 있어서,
    상기 액세스 단말이 비폭주상태에서 상기 스티키 레이트보다 높은 레이트로 데이터를 송신할 때 상기 스티키 레이트를 증가시키는 것을 더 포함하는, 데이터 송신 시스템.
  36. 제 31 항에 있어서,
    상기 무선통신 시스템이 폭주상태일 때, 복수의 제한 레이트 중 최소값으로서 새로운 레이트를 선택하는 것을 포함하고, 상기 제한 레이트는 통상 연산되는 램프-업-제한 레이트를 포함하는, 시스템.
  37. 데이터 프로세서에 의해 판독가능한 매체에 구현된 복수의 명령을 포함하는 소프트웨어 제품으로서, 상기 명령은,
    제 1 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계;
    역방향 링크를 통하여 상기 제 1 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계;
    제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계; 및
    역방향 링크를 통하여 상기 제 2 데이터 송신 레이트로 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 상기 데이터 프로세서가 수행하도록 구성되고,
    무선통신 시스템이 비폭주상태일 때, 상기 제 2 데이터 송신 레이트를 연산하는 단계는, 램프-업-제한 레이트를 포함하는 복수의 제한 레이트 중 제 2 레이트를 선택하는 단계를 포함하며, 상기 램프-업-제한 레이트는 상기 램프-업-제한 레이트와 스티키 레이트 중 더 큰 값과 동일하게 설정되는, 소프트웨어 제품.
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