KR20060038786A - 무선 접속 프로토콜에서 물리 계층과 매체 접근 제어계층간에 자원을 할당하는 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 접속 프로토콜에서 물리 계층과 매체 접근 제어계층간에 자원을 할당하는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20060038786A KR1020040087935A KR20040087935A KR20060038786A KR 20060038786 A KR20060038786 A KR 20060038786A KR 1020040087935 A KR1020040087935 A KR 1020040087935A KR 20040087935 A KR20040087935 A KR 20040087935A KR 20060038786 A KR20060038786 A KR 20060038786A
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조성현
박원형
윤상보
이예훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 무선 접속 프로토콜에서 제어 정보를 생성하여 물리 계층과 매체 접근 제어 계층간에 자원을 할당하는 방법에 관한 것이다. 상위 계층으로부터 수신한 사용자 데이터를 상기 제어 정보를 사용하여 상기 데이터를 그룹핑한다. 그리고 다이버시티 채널 사용자인지 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인지를 판단하여 상기 판단 결과 다이버시티 채널 사용자인 경우에는 다이버시티 채널 사용자에게 상기 제어 정보를 사용하여 자원을 할당한다. 하지만 상기 판단 결과 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우에는 우선순위가 높은 사용자 그룹과 우선순위가 낮은 사용자 그룹으로 구분하고 우선순위가 높은 사용자 그룹에 상기 제어 정보를 사용하여 최저 요구 속도를 보장하도록 자원 할당을 한다. 이때 상기 자원 할당 이후에도 자원이 남아 있는 경우에는 일반적인 적응 변조 및 코딩 방식으로 상기 제어 정보를 사용하여 최대 처리율을 보장하도록 자원 할당을 하고, 다이버시티 채널과 적응 변조 및 코딩 채널을 포함하는 프레임에 상기 자원 할당을 한다.
무선 접속 프로토콜, MAC 계층, 물리 계층, Coarse RA, Fine RA

Description

무선 접속 프로토콜에서 물리 계층과 매체 접근 제어 계층간에 자원을 할당하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR BETWEEN PHYSICAL LAYER AND MEDIUM ACCESS CONTROL OF RESOURCE ALLOCATION IN A RADIO CONNECTION PROTOCOL}
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 무선 접속 프로토콜의 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물리 계층과 MAC 계층에서의 자원을 할당하는 과정을 개략적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물리 계층과 MAC 계층에서의 자원을 할당하여 하향 링크에 매핑하는 과정을 개략적으로 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물리 계층과 MAC 계층에서의 교차-계층간 자원을 할당하여 프레임을 생성 과정을 개략적으로 도시한 도면
본 발명은 이동통신 시스템에서 데이터 전송을 담당하는 무선 접속 프로토콜 에 관한 것으로서 특히, 물리 계층(Physical Layer)과 매체 접근 제어 계층(Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다)의 교차-계층(Cross Layer) 간에 자원을 할당하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이동통신 서비스는 기존에 음성중심의 서비스를 하던 것과 달리 현재 고속인터넷, 멀티미디어 서비스로 전환하고 있다. 또한 기존에 무선 중심으로 제공되던 이동통신 서비스는 현재 유무선 통합을 하고 있는 추세이다. 이에 따라 상기 유무선 통합으로 인해 현재 이동통신 시스템은 네트워크 인프라를 효율적으로 이용하고 있다. 그래서 다양하고 저렴한 서비스를 사용자에게 제공하는 것이 가능하게 되었다.
이와 더불어 현재 이동통신 시스템은 IMT(International Mobile Communication)-2000이라 불리우는 3세대 이동통신 시스템에서 현재 초고속, 대용량, 이동성을 특징으로 하는 4세대 이동통신 시스템으로 전환되고 있으며 이를 위한 노력이 계속되고 있다. 그 결과 이동통신 서비스를 사용하는 사용자에게 점점 더 폭넓은 서비스 선택의 기회가 주어지고 있다. 이러한 이동통신 시스템의 진화와 더불어 상기 이동통신 시스템의 무선 네트워크에서도 상기 이동통신 서비스를 원활하게 제공하기 위한 노력이 계속되고 있다.
기존의 유선 통신 시스템의 유선 네트워크에서는 일반적으로 알려져 있는 OSI(Open System Interface) 네트워크 프로토콜을 사용한다. 하지만 기존의 유선 통신 시스템의 네트워크와 다른 특성을 가지는 무선 네트워크는 고유한 전파 특성과 물리계층으로 인해서 무선 네트워크의 무선 접속 프로토콜을 사용하게 된다. 여 기서 상기 이동통신 시스템의 무선 구간에서의 데이터의 전송을 담당하는 무선 접속 프로토콜을 하기의 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 무선 접속 프로토콜의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 무선 접속 프로토콜은 무선 구간에서 데이터의 전송을 담당하고 있으며 상기 무선 구간을 통한 효율적이고 신뢰성 있는 전송을 담당한다. 상기 무선 접속 프로토콜은 상기 OSI 참조 모델의 물리 계층에 해당하는 물리 계층(Physical Layer)(101)이 존재하고 있으며, 상기 OSI 참조 모델의 데이터링크 계층에 해당하는 매체 접근 제어(Medium Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 한다) 계층(103)과 링크 접근 제어(Link Access Control, 이하 'LAC'라 칭하기로 한다)/무선 링크 제어(Radio Link Control, 이하 'RLC'라 칭하기로 한다) 계층(105)을 포함하는 계층이 있다. 그리고 상기 OSI 모델의 나머지 상위 계층에 해당하는 무선 통신 프로토콜의 응용 서비스 계층(107)이 있다.
그래서 상기 무선 접속 프로토콜은 상술한 바와 같이 일반적으로 상기 물리계층(101), MAC 계층(103), LAC/RLC 계층(105), 응용 서비스 계층(107)으로 구분된다.
상기 무선 접속 프로토콜의 상기 물리 계층(101)은 상기 이동통신 시스템의 무선 채널을 통한 데이터의 전송을 하는 역할을 수행한다. 그래서 상기 물리 계층(101)에서는 무선 채널(Physica channel)을 통한 데이터의 전송을 담당한다. 그래서 상기 물리 계층(101)에서는 데이터의 다중화, 채널 코딩, 확산, 변조 등의 기술 이 적용된다.
상기 MAC 계층(103)에서는 상기 LAC/RLC 계층(105)에서 전달된 데이터를 전송하기 위해 적절한 전송 채널을 선택하고, 필요한 제어 정보를 MAC 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit, 이하 'PDU'라 칭하기로 한다)의 헤더에 추가 한다. 상기 MAC 계층(103)에서 수행하는 특별한 기능은 무선자원관리(Radio Resource Management) 기능과 측정(Measurement)기능이 있다. 상기 무선자원관리 기능은 상기 MAC 계층(103)에서 자체적으로 수행하기 보다는 상기 계층에서 전송된 다양한 MAC 파라미터들을 기반으로 MAC 계층의 동작을 설정하여 데이터의 전송을 제어하는 기능이다. 그래서 상기 LAC/RLC 계층(105)과 상기 MAC 계층(103) 사이의 논리(logical) 채널과 상기 물리 계층(101)과 LAC/RLC 계층(105)사이의 전송 채널 사이의 매핑 관계를 변경하거나, 스케쥴링 기능에 의해 데이터를 다중화 하여 전송하는 기능 등이 여기에 포함된다. 그리고 측정 기능은 단말의 트래픽 양(traffic volume)을 측정하여 상위 응용 서비스 계층(107)으로 전송하는 기능이다. 상기 응용 서비스 계층(107)에서는 상기 MAC 계층(103)에서 측정한 정보를 바탕으로 상기 MAC 계층(103)의 설정을 변경할 수 있으며, 이를 통해 무선 자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
상기 LAC/RLC 계층(105)에서는 상기 MAC 계층(103)의 상위에 위치하며 데이터의 신뢰성 있는 전송을 지원한다. 그리고 무선 구간에 맞는 적절할 크기의 데이터를 구성하기 위하여 상기 응용 서비스 계층(107)으로부터 전송 받은 데이터를 분할(segmenation)하고 연결(connection)하는 역할을 수행한다.
현재 유무선 채널에서 고속 데이터 전송에 적합한 방식으로 현재 활발히 연구되고 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 및 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 고려하여 상기 무선 접속 프로토콜의 구조를 설명하기로 한다.
상기 물리 계층(101)에서 활발히 논의되고 있는 것이 특히, 채널 품질(channel quality), 프레임 구조(frame structure) 그리고 적응 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식 등에 관한 것이며 이를 사용하여 상기 물리 계층(101)을 설계한다.
그 중에서도 상기 AMC 방식은 가입자 단말기로부터 피드백되는 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 사용하여 해당 가입자 단말기에 적정한 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨을 할당하여 채널 상태에 따른 전송 효율을 극대화시키는 방식이다. 상기한 AMC 방식은 해당 가입자 단말기 즉, 주어진 사용자들에 대해서 효율적으로 사용가능한 자원의 양을 늘리는 방식이다. 다시 말해 처리율(throughput) 향상을 기준으로 하여 가용 자원의 양을 결정하는 방식이다.
또한 상기 MAC 계층(103)에서 활발히 논의 되고 있는 것이 특히, 스케쥴링(scheduling), 공정성(fairness) 그리고 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다) 등에 관한 것이며 이를 사용하여 상기 MAC 계층(103)을 설 계하고 있다.
그 중에서도 상기 스케쥴링을 수행하는 스케쥴러(scheduler)에서는 스케쥴링을 위한 정보들을 사용하여 상기 스케쥴링 동작을 수행한다. 이와 같은 스케쥴링 방식은 주어진 자원을 어떻게 효율적으로 분배할 것인지를 기준으로 하여 자원을 할당받게 될 사용자를 결정한다.
상기 물리 계층(101)과 상기 MAC 계층(103)을 보면 상기 물리 계층(101)에서는 주어진 사용자들에 대해서 효율적으로 가용자원의 양을 늘리는 데에 관심을 두고 있다. 이에 상기 물리 계층(101)에서는 서비스를 제공 받는 사용자들이 결정되어야 알고리즘이 동작한다. 그리고 상기 MAC 계층(103)에서는 주어진 자원을 어떻게 효율적으로 분배할 것인가에 관심을 두고 있다. 이에 상기 MAC 계층(103)에서는 가용자원의 양이 결정되어야 알고리즘이 동작한다. 상기 물리 계층(101)과 MAC 계층(103)이 가지는 상기 특성으로 인해서 두 계층의 동작이 상호 상충된다는 문제점이 있었다. 또한 상기 AMC 방식을 고려한 스케쥴러가 존재하지 않았으며 상기 스케쥴러를 고려한 AMC 방식이 존재하지 않는다는 문제점 또한 존재하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 접속 프로토콜에서 물리 계층과 MAC 계층의 교차-계층(Cross Layer)간에 자원을 할당하는 시스템 및 방법을 제안함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 접속 프로토콜에서 물리 계층과 MAC 계층의 교차-계층간에 사용자의 QoS를 보장하고 처리율을 향상하도록 자원을 할당하는 시스 템 및 방법을 제안함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 접속 프로토콜에서 물리계층과 MAC 계층의 교차-계층간 요구조건을 동시에 만족시키도록 자원을 할당하는 시스템 및 방법을 제안함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 무선 접속 프로토콜에서 제어 정보를 생성하여 물리 계층과 매체 접근 제어 계층간에 자원을 할당하는 방법에 있어서, 상위 계층으로부터 수신한 사용자 데이터를 상기 제어 정보를 사용하여 상기 데이터를 그룹핑하는 과정과, 다이버시티 채널 사용자인지 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인지를 판단하여 상기 판단 결과 다이버시티 채널 사용자인 경우에는 다이버시티 채널 사용자에게 상기 제어 정보를 사용하여 자원을 할당하는 과정과, 상기 판단 결과 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우에는 우선순위가 높은 사용자 그룹과 우선순위가 낮은 사용자 그룹으로 구분하고 우선순위가 높은 사용자 그룹에 상기 제어 정보를 사용하여 최저 요구 속도를 보장하도록 자원 할당을 하는 과정과, 상기 자원 할당 이후에도 자원이 남아 있는 경우에는 일반적인 적응 변조 및 코딩 방식으로 상기 제어 정보를 사용하여 최대 처리율을 보장하도록 자원 할당을 하는 과정과, 다이버시티 채널과 적응 변조 및 코딩 채널을 포함하는 프레임에 상기 자원 할당을 하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은; 무선 접속 프로토콜에서 제어 정보를 생성하여 물리 계층과 매체 접근 제어 계층간에 자원을 할당하는 송신기와 상기 할당받은 자원을 사용하여 상기 송신기와 통신을 수행하는 수신기를 포 함하는 시스템에 있어서, 자원 할당에 필요한 제어 정보를 생성하고 매체 접근 제어 계층과 연동하여 다이버시티 채널과 적응 변조 및 코딩 채널을 포함하는 프레임에 자원을 할당하여 송신하는 물리 계층과, 상기 물리 계층 및 상기 매체 접근 제어 계층에서 생성한 제어정보를 사용하여 상위 계층으로부터 수신한 사용자 데이터를 그룹핑하고, 다이버시티 채널 사용자인지 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인지를 판단하여 상기 판단 결과 다이버시티 채널 사용자인 경우에는 다이버시티 채널 사용자에게 상기 제어 정보를 사용하여 자원을 할당하고, 상기 판단 결과 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우에는 우선순위가 높은 사용자 그룹과 우선순위가 낮은 사용자 그룹으로 구분하고 우선순위가 높은 사용자 그룹에 상기 제어 정보를 사용하여 최저 요구 속도를 보장하도록 자원 할당을 하고, 상기 자원 할당 이후에도 자원이 남아 있는 경우에는 일반적인 적응 변조 및 코딩 방식으로 상기 제어 정보를 사용하여 최대 처리율을 보장하도록 물리 계층과 연동하여 자원 할당을 하는 매체 접근 제어 계층을 가지는 송신기를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물리 계층과 MAC 계층에서의 자원을 할당하 는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2를 설명하기에 앞서, 본 발명에서는 이동통신 시스템 중에서 직교 주파수 다중 분할 방식을 사용하는 OFDM 시스템 및 OFDMA 시스템을 일예로 하여 설명하기로 하며 본 발명을 적용함에 있어서 상기 OFDM 및 상기 OFDMA 시스템으로 한정하지 아니한다.
상기 도 2를 참조하면, 무선 접속 프로토콜에서 MAC 계층(200)과 물리 계층(250)이 도시되어 있으며 상기 MAC 계층(200)에서는 본 발명에 따른 두 개의 알고리즘 즉, 커스 자원 할당(Coarse Resource Allocation, 이하 'Coarse RA'이라 칭하기로 한다)(201) 방식과 파인 자원 할당(Fine Resource Allocation, 이하 'Fine RA'이라 칭하기로 한다)(203) 방식을 적용하였으며 상기 MAC 계층 내부에 그 동작에 따라 논리적으로 구분하여 도시한 것이다.
상기 Coarse RA(201)는 사용자 그룹기(User Grouper)(202)에서 데이터 특성에 따라 사용자를 구분한다. 상기 사용자는 데이터 특성에 따라서 음성(voice), 스트리밍(streaming), 인터렉티브(interactive), 백-그라운드(gack-ground)로 구분한다. 이때 각 사용자의 구분은 QoS 요구도, 사용자 속도 그리고 채널 품질(channel quality) 등의 정보 즉, 상향/하향 링크 제어 정보를 수신하여 이를 기준으로 구분하게 된다. 그리고 상기 QoS 요구도는 상기 MAC 계층(200)의 정보이고 사용자 속도, 채널 품질(channel quality)의 정보 상기 물리 계층(250)의 정보이다. 따라서 상기 정보들은 상기 MAC 계층(200)과 상기 물리 계층(250)에서 고려하고 있는 특성을 사용하여 데이터를 구분한 것이다.
그리고 상기 Coarse RA(201)에서 구분된 각 사용자 데이터들은 Fine RA(203)에서 그 특성에 따라 다이버시티 채널 혹은 AMC 채널 자원을 할당받게 된다. 상기 AMC 채널은 서브 밴드들의 집합으로 유연한 개수의 심볼과 서브캐리어들로 구성되며, 저속으로 이동하는 단말기나 기지국 주변의 단말기들이 사용하는 채널이다. 이에 반해 상기 다이버시티 채널은 빠르거나 혹은 느린 주파수 호핑을 사용하며, 고속으로 이동하는 단말기나 셀 경계영역의 단말기들이 사용하는 채널이다.
그래서 상기 AMC 채널의 사용자들은 채널 품질 인덱스(Channel Quality Index) 채널의 모든 서브 밴드(subband)들에 대해 채널 품질 정보를 피드백(feedback) 한다. 상기 피드백 되는 채널 품질 정보는 채널 매트릭스(Matrix)가 아닌 AMC 레벨 인덱스 이다.
Fine RA(203)에서는 상기 Corase RA(201)에서 결정된 사용자 그룹핑 결과에 따라 각 사용자로부터의 데이터를 다이버시티 채널 제어기(205) 혹은 AMC 채널 자원 제어기(207)로 입력한다. 이때 상기 Fine RA(203)에서는 각각의 채널 즉, 다이버시티 채널과 AMC 채널에 대해 상기 MAC 계층(200)의 정보와 물리 계층(250)의 정보 즉, 상향/하향 링크 제어 정보를 사용하여 자원할당을 한다.
또한 상기 물리 계층(250)에서는 상기 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MAC Protocol Data Unit, 이하 'MPDU'라 칭하기로 한다)으로부터 물리 프로토콜 데이터 유닛(Physical Protocol Data Unit, 이하 'PPDU'라 칭하기로 한다) 제어기(251)를 사용하여 PPDU를 생성하여 송신한다.
또한 물리 계층(250)은 상기 물리 계층(250)의 정보 즉, 채널 품질, 속도, 위치 등의 정보 즉, 상향/하향 링크 제어 정보를 생성하여 제어 정보 제어기(Control Information Controler, 이하 'CIC'라 칭하기로 한다)(253)를 통해 상기 MAC 계층으로 전송한다. 이때 상기 전송하는 채널의 상하향 링크 구조를 하기에 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 물리 계층과 MAC 계층에서의 자원을 할당하여 하향 링크에 매핑하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, Corase RA에 따른 데이터를 구분하는 과정과 상기 구분된 정보에 따라서 다운링크 채널에 매핑하는 Fine RA과정을 나타낸 것이다. 일반적으로 이동통신 시스템은 소정의 서비스를 제공하는 다수의 기지국과 상기 기지국의 서비스를 받는 다수의 단말기들로 구성되어 있다. 또한 상기 이동통신 시스템은 기지국과 단말기 사이에 하향 링크 채널(330)과 와 상향링크 채널(350)을 사용하여 데이터를 전송한다. 이때 기지국에서 단말기로 전송하는 상기 하향 링크 채널(330)은 동기 획득을 위한 프리앰블(preamble)(331)이 존재하고 있으며 가입자 단말기가 공통으로 수신할 방송(Broadcasting) 데이터 정보가 위치하는 맵(MAP)(333)이 존재한다. 또한 소정의 제어정보를 포함하고 있는 제어 채널(335)이 있으며, 수신 품질 상태가 좋은 경우에는 코딩 효율이 높은 변조 기법을 적용하여 대용량의 데이터를 고속으로 송수신하는데 사용하는 다운링크 AMC 서브 채널(337, 339)이 있다. 상기 다운링크 AMC 서브 채널은 본 발명에 따라서 두개의 상기 AMC 서브 채널(337, 339)로 구분되며 최저 속도를 보장해주는 AMC 채널(337)과 최대 처리율을 보장하는 AMC 채널(339)로 구분한다. 또한 다이버시티 서브 채널(341)이 존재한다.
또한 상향링크 채널은(350)은 시간 오프셋 및 송신 전력을 조정하기 위한 레인징(351)과 단말기의 상향 AMC 서브 채널들(353, 357)과 채널 품질 정보를 전송하는 CQI 피드백(355), 광대역 분할 다중 접속(Broadband Division Multiple Access)과 느린 주파수 호핑 서브 채널(359)들을 포함한다.
이때 상기 MAC 계층에서 수신한 데이터는 우선순위 큐(queue)로 나뉘어 입력되는데 상기 데이터가 실시간 서비스 데이터인 경우에는 실시간 서비스 우선순위 큐(301)로 입력되고 비실시간 서비스 데이터인 경우에는 비실시간 서비스 우선순위 큐(303)에 입력된다.
이후에 상기 데이터는 음성, 스트리밍, 인터렉티브, 백-그라운드의 우선순위 큐로 다시 구분되어 입력된다. 또한 상기 음성 우선순위 큐의 데이터는 상기 하향 링크 다이버시티 서브 채널들(341)을 통해 전송된다. 그리고 스트리밍과 인터렉티브 우선순위 큐의 데이터는 상기 다운링크 다이버시티 서브채널(341)과 선택된 사용자들의 최저 속도를 보장하는 상기 다운링크 AMC 서브 채널(337)을 통해 전송한다. 마지막으로 백-그라운드 우선순위 큐의 데이터는 상기 다운링크 다이버시티 서브채널(341)과 모든 사용자에게 최대 처리율을 보장하는 상기 다운링크 AMC 서브 채널(339)을 통해 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 물리 계층과 MAC 계층에서의 교차-계층간 자원을 할당하여 프레임을 생성하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 MAC 계층이 수신한 데이터는 우선 Coarse RA(400)를 수행한다.
상기 Coarse RA(400)를 참조하면, 그리고 상기 MAC 계층의 정보인 사용자 QoS와 물리 계층의 사용자 즉, 단말기 속도, 위치 정보를 참조한다(401). 그래서 상기 MAC 계층의 정보와 물리 계층으로부터 제공된 정보를 사용하여 사용자 그룹핑을 수행한다(403). 상기 Coarse RA 방법에 따라서 상기 데이터는 상기 데이터 특성에 따라서 음성, 스트리밍, 인터렉티브, 백-그라운드로 구분된다. 상기 Coarse RA(400)를 수행한 이후에 Fine RA(450)를 수행하게 된다.
상기 Fine RA(450)를 살펴보면, 상기 사용자 그룹핑을 수행한 사용자 데이터가 다이버시티 채널을 사용할지 혹은 AMC 채널을 사용할지를 판단하게 된다(405). 여기서 상기 판단결과 다이버시티 채널 사용자라면 각 계층의 제어 정보, 즉, 상기 MAC 계층의 정보인 QoS, 공정도(Fairness)와 물리 계층의 정보인 CQI를 참조한다(407). 그리고 상기 그래서 상기 MAC 계층의 정보와 물리 계층으로부터 제공된 제어 정보를 사용하여 자원할당을 한다(409). 상기 자원 할당은 예를 들어, 호핑 패턴에 변조 방식을 설정하여 자원 할당을 하게 된다.
그리고 상기 판단 결과 AMC 채널 사용자라면 상기 AMC 채널 사용자들은 QoS 요구 사항에 따라 우선순위가 높은 사용자 그룹과 우선순위가 낮은 사용자 그룹으로 구분된다.
그래서 상기 AMC 채널 사용자일 경우, 상기 MAC 계층 정보를 사용하고 상기 MAC 계층의 정보인 최소 요구 속도와 물리 계층의 정보인 CQI를 참조한다(411). 상기 MAC 계층의 정보와 물리 계층으로부터 제공된 제어 정보를 사용하여 우선순위가 높은 AMC 채널 사용자에게 자원할당을 한다(413). 상기 자원 할당은 예를 들어, 서 브 밴드에 AMC 레벨을 설정하여 자원 할당을 하게 된다. 상기 우선순위가 높은 AMC 채널 사용자에게 자원을 할당함으로서 AMC 채널 사용자에게 필요한 QoS를 보장한다.
이후에 상기 높은 우선순위를 가지는 AMC 채널 사용자들에게 자원을 할당하고 자원이 남아있는 지를 판단한다(415). 그래서 상기 자원이 남아있다면 처리율을 최대로 하기 위한 제어 정보 즉, 상기 물리 계층의 정보인 CQI를 참조한다(417). 상기 물리 계층 정보를 사용하여 AMC 채널 사용자에게 AMC 제어기를 사용하여 자원을 할당하게 된다(419). 상기 자원 할당은 예를 들어, 서브 밴드에 AMC 레벨을 설정하여 자원 할당을 하게 된다. 또한 일반적인 AMC 제어기를 사용하여 일반적인 AMC 자원 할당 방법인 워터필링(Water-filling)이나 C/I 방법 등을 사용하여 자원 할당을 한다.
상기 높은 우선순위를 가지는 AMC 채널 사용자들에게 자원을 할당하기 위한 Fine RA 방법을 하기에 표 1을 참조하여 설명하기로 한다.
Figure 112004050424441-PAT00001
상기 표 1의 상기 위의 행은 각각의 QoS의 보장이 필요한 사용자의 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨에 대한 정보이다. 또한 아래 행은 나머지 사용자들에 대해 해당 대역(band)에서 가장 MCS 레벨이 높은 값만을 나열한 것이다.
이에 따라 상기 AMC 채널의 최소 요구 속도를 보장하면서 AMC 채널의 대역을 할당하는 방법은 세단계로 구분된다.
1. QoS를 보장해주어야 하는 사용자가 피드백 한 대역 중에서 기존 사용자의 대역들보다 AMC 레벨이 높은 대역들을 나열한다.
2. 상기 1단계를 만족하는 대역이 있는 경우에는 상기 AMC 레벨이 높은 대역 중에서 기존 대역과 차이가 가장 큰 대역을 선택한다.
3. 상기 1단계를 만족하는 대역이 없는 경우에는 기존 대역과의 차이가 가장 작은 대역을 선택한다.
서비스 품질 요구도가 심볼마다 3비트인 경우를 예를 들어 설명하기로 한다.
상기 1단계에 따라서 MCS 레벨이 아래의 행보다 높은 대역을 나열하면 첫 번째 대역(열), 세 번째 대역, 다섯 번째 대역, 여섯 번째 대역이 있다. 그리고 상기 2단계에 따라서, 상기 기존 것과 차이가 가장 크고 상기 서비스 품질 요구도를 만족하는 즉 6,2의 세 번째 대역을 할당한다. 그리고 다음으로 대역 차이가 크고 상기 서비스 품질 요구도를 만족하는 4,1 대역을 차례로 할당한다.
그러나 상기한 1단계 조건을 만족하는 대역이 없는 경우에는 기존 것과의 차이가 가장 작은 대역을 할당한다.
도 4에 기재된 상기한 과정들을 사용하여 자원 할당하여 데이터를 송신하는 프레임을 생성함으로서 물리 계층과 MAC 계층의 정보를 사용하여 자원을 할당한다. 그래서 양 계층간의 동작에 있어서 최적화를 수행하는 것이 가능하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 무선 접속 프로토콜에서 MAC 계층과 물리 계층에서 두 교차-계층간에 자원을 할당한다. 상기 물리 계층과 MAC 계층의 교차-계층간 요구조건을 동시에 만족시키도록 자원을 할당함에 따라서 상기 물리 계층과 MAC 계층 의 양계층간에 요구조건을 동시에 만족시키는 자원 할당을 하는 효과를 갖는다.

Claims (18)

  1. 무선 접속 프로토콜에서 제어 정보를 생성하여 물리 계층과 매체 접근 제어 계층간에 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    상위 계층으로부터 수신한 사용자 데이터를 상기 제어 정보를 사용하여 상기 데이터를 그룹핑하는 과정과,
    다이버시티 채널 사용자인지 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인지를 판단하여 상기 판단 결과 다이버시티 채널 사용자인 경우에는 다이버시티 채널 사용자에게 상기 제어 정보를 사용하여 자원을 할당하는 과정과,
    상기 판단 결과 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우에는 우선순위가 높은 사용자 그룹과 우선순위가 낮은 사용자 그룹으로 구분하고 우선순위가 높은 사용자 그룹에 상기 제어 정보를 사용하여 최저 요구 속도를 보장하도록 자원 할당을 하는 과정과,
    상기 자원 할당 이후에도 자원이 남아 있는 경우에는 일반적인 적응 변조 및 코딩 방식으로 상기 제어 정보를 사용하여 최대 처리율을 보장하도록 자원 할당을 하는 과정과,
    다이버시티 채널과 적응 변조 및 코딩 채널을 포함하는 프레임에 상기 자원 할당을 하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물리 계층에서 생성하는 제어 정보는 채널 품질 정보, 속도 정보, 위치 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 생성하는 제어 정보는 서비스 품질 정보, 공정도, 최소 요구 속도를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    사용자 데이터를 그룹핑하기 위해 사용하는 제어 정보는 상기 물리 계층의 속도 및 위치 정보와 상기 매체 접근 제어 계층의 서비스 품질 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    다이버시티 채널 사용자에게 자원을 할당하기 위해 사용하는 제어 정보는 상기 물리 계층의 채널 품질 정보와 상기 매체 접근 제어 계층의 서비스 품질 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우의 우선순위가 높은 사용자 그룹에 자원을 할당하기 위해 사용하는 제어 정보는 상기 물리 계층의 채널 품질 정보와 상기 매체 접근 제어 계층의 최소 요구 속도를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우의 우선순위가 높은 사용자 그룹에 자원을 할당하고 자원이 남아 있는 경우의 자원 할당을 위해 사용하는 제어 정보는 물리 계층의 채널 품질 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우의 우선순위가 높은 사용자 그룹에 자원을 할당하고 자원이 남아 있는 경우의 자원 할당을 하는 경우 서비스 품질을 보장해야하는 사용자가 피드백 한 밴드 중에서 기존 사용자들의 대역보다 적응 변조 및 코딩 레벨이 높은 대역을 나열하는 과정과,
    상기 서비스 품질을 보장해야하는 사용자가 피드백 한 밴드 중에서 기존 사용자들보다 적응 변조 및 코딩 레벨이 높은 대역이 있는 경우 상기 대역들 중에서 기존 대역과의 차이가 가장 큰 대역을 선택하는 과정과,
    상기 서비스 품질을 보장해야하는 사용자가 피드백 한 밴드 중에서 기존 사용자들보다 적응 변조 및 코딩 레벨이 높은 대역이 없는 경우 기존 대역과 차이가 가장 작은 대역을 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임의 적응 변조 및 코딩 채널은 최소 요구 속도를 보장해주는 적응 변조 및 코딩 채널과 최대 처리율을 보장해 주는 적응 변조 및 코딩 채널을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 무선 접속 프로토콜에서 제어 정보를 생성하여 물리 계층과 매체 접근 제어 계층간에 자원을 할당하는 송신기와 상기 할당받은 자원을 사용하여 상기 송신기와 통신을 수행하는 수신기를 포함하는 시스템에 있어서,
    자원 할당에 필요한 제어 정보를 생성하고 매체 접근 제어 계층과 연동하여 다이버시티 채널과 적응 변조 및 코딩 채널을 포함하는 프레임에 자원을 할당하여 송신하는 물리 계층과,
    상기 물리 계층 및 상기 매체 접근 제어 계층에서 생성한 제어정보를 사용하여 상위 계층으로부터 수신한 사용자 데이터를 그룹핑하고, 다이버시티 채널 사용 자인지 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인지를 판단하여 상기 판단 결과 다이버시티 채널 사용자인 경우에는 다이버시티 채널 사용자에게 상기 제어 정보를 사용하여 자원을 할당하고, 상기 판단 결과 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우에는 우선순위가 높은 사용자 그룹과 우선순위가 낮은 사용자 그룹으로 구분하고 우선순위가 높은 사용자 그룹에 상기 제어 정보를 사용하여 최저 요구 속도를 보장하도록 자원 할당을 하고, 상기 자원 할당 이후에도 자원이 남아 있는 경우에는 일반적인 적응 변조 및 코딩 방식으로 상기 제어 정보를 사용하여 최대 처리율을 보장하도록 물리 계층과 연동하여 자원 할당을 하는 매체 접근 제어 계층을 가지는 송신기를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 물리 계층에서 생성하는 제어 정보는 채널 품질 정보, 속도 정보, 위치 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 생성하는 제어 정보는 서비스 품질 정보, 공정도, 최소 요구 속도를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 사용자 데이터를 그룹핑하기 위해 사용하는 제어 정보는 상기 물리 계층의 속도 및 위치 정보와 상기 매체 접근 제어 계층의 서비스 품질 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 다이버시티 채널 사용자에게 자원을 할당하기 위해 사용하는 제어 정보는 상기 물리 계층의 채널 품질 정보와 상기 매체 접근 제어 계층의 서비스 품질 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우의 우선순위가 높은 사용자 그룹에 자원을 할당하기 위해 사용하는 제어 정보는 상기 물리 계층의 채널 품질 정보와 상기 매체 접근 제어 계층의 최소 요구 속도를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우의 우선순위가 높은 사용자 그룹에 자원을 할당하고 자원이 남아 있는 경우의 자원 할당을 위해 사용하는 제어 정보는 물리 계층의 채널 품질 정보를 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 접근 제어 계층에서 적응 변조 및 코딩 채널 사용자인 경우의 우선순위가 높은 사용자 그룹에 자원을 할당하고 자원이 남아 있는 경우의 자원 할당을 하는 경우 서비스 품질을 보장해야하는 사용자가 피드백 한 밴드 중에서 기존 사용자들의 대역보다 적응 변조 및 코딩 레벨이 높은 대역을 나열하고, 상기 서비스 품질을 보장해야하는 사용자가 피드백 한 밴드 중에서 기존 사용자들보다 적응 변조 및 코딩 레벨이 높은 대역이 있는 경우 상기 대역들 중에서 기존 대역과의 차이가 가장 큰 대역을 선택하고, 상기 서비스 품질을 보장해야하는 사용자가 피드백 한 밴드 중에서 기존 사용자들보다 적응 변조 및 코딩 레벨이 높은 대역이 없는 경우 기존 대역과 차이가 가장 작은 대역을 선택하는 것을 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 물리 계층에서 상기 프레임의 적응 변조 및 코딩 채널은 최소 요구 속도를 보장해주는 적응 변조 및 코딩 채널과 최대 처리율을 보장해 주는 적응 변조 및 코딩 채널을 포함함을 특징으로 하는 상기 시스템.
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