KR20060077293A - 이동통신 시스템에서의 역방향 링크 리소스 할당 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 기지국의 채널 카드에서 사용하는 역방향 스케쥴러(Reverse Scheduler)를 이용하여 효율적으로 역방향 링크 리소스(resource)를 운용할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 역방향 링크 리소스 할당 방법은, 단말로 전송되는 역방향 데이터 레이트 제어 정보(reverse data rate conrtol information)에 따라 승인 TPR(authorized TPR(Traffic-to-Pilot Ratio))을 결정하는 단계; 상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보가 전송되는 채널의 상태에 따라 상기 승인 TPR에 가중치를 부여하여 TPR 경계값(TPR_th)을 결정하는 단계; 상기 TPR_th에 따른 인코더 패킷 사이즈(EstEpSize)를 추정하는 단계; 및 상기 추정 인코더 패킷 사이즈에 대한 역방향 링크 리소스를 할당하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이동통신, 역방향 리소스, 스케쥴러, EP_SIZE, TPR

Description

이동통신 시스템에서의 역방향 링크 리소스 할당 방법{Method of allocating reverse link resource in mobile communications system}

도1은 종래기술에서 일반적인 레이트 제어 방식과 스케쥴링 방식이 혼재된 제어 알고리즘에 의한 역방향 링크 채널의 데이터 레이트를 조절 방법을 설명하기 위한 도면임.

도2는 종래기술에서 기지국의 역방향 스케쥴러가 역방향 링크 리소스를 준비하는 과정을 설명한 절차 흐름도임.

도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 절차 흐름도임.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이동통신 시스템에서 기지국의 채널 카드에서 사용하는 역방향 스케쥴러(Reverse Scheduler)를 이용하여 효율적으로 역방향 링크 리소스(resource)를 운용할 수 있는 방법에 관한 것이다.

최근에 개발되고 있는 이동통신 시스템에서는 역방향 링크(reverse link)의 트래픽 채널(traffic channel)을 통하여 이동국도 기지국으로 패킷 데이터를 전송 할 수 있는 시스템을 일반적으로 채택하고 있다. 그 일 예가 IS-2000 Revision D의 역방향 패킷 데이터 채널(R-PDCH: Reverse Packet Data Channel)이다.

상기 R-PDCH를 포함한 역방향 링크 채널의 전송 데이터 레이트(data transmission rate)는 이동국(mobile station)이 임의로 정할 수 없다. 그 이유는 특정 이동국이 다른 이동국에 비해 훨씬 높은 데이터 레이트를 사용하면, 다른 이동국들에게 심각한 간섭으로 작용하여 전체 시스템을 불안하게 만들기 때문이다.

따라서, 기지국은 이동국의 역방향 전송 데이터 레이트를 제어한다. 즉, 기지국은 이동국들의 상태와 역방향 링크 채널의 상태 등을 고려하여 각 이동국의 역방향 데이터 전송율을 결정하여 이동국들에 전송해 주면, 이동국들은 기지국으로부터 전송받은 역방향 데이터 전송율에 관한 정보에 근거하여 최종 전송율을 결정하고 그에 따라 역방향 트래픽 채널을 통하여 데이터를 전송한다.

기지국이 이동국의 역방향 데이터 레이트를 제어하는 방식은 일반적인 레이트 제어 방식과 스케쥴링(scheduling) 방식 두 가지로 구분된다.

일반적인 레이트 제어 방식은 이전의 데이터 레이트를 기초로 현재 전송 데이터 레이트를 소정 단위로 증가 또는 감소시키는 방법으로서, 적은 정보 비트의 수를 이용하여 역방향 데이터 레이트를 제어할 수 있다. 스케쥴링 방식은 기지국이 이전의 데이터 전송율과 관계 없이 매 순간 독립적으로 역방향 전송 데이터 레이트를 제어하는 방식으로서, 일반적인 레이트 제어 방식에 비해 많은 정보 비트의 수를 필요로 한다.

현재는 3GPP2(3^rd Generation Partnership Project 2)에서는 역방향 링크 채널의 데이터 레이트를 조절하는 방식으로, 상기한 일반적인 레이트 제어 방식과 스케쥴링 방식이 혼재된 제어 알고리즘을 채택하고 있다.

상기한 제어 알고리즘에 따르면, 이동국은 기지국과의 호 협상(call negotiation) 과정을 통해 순방향 그랜트 채널(F-GCH: Forward-Grant Channel)과 순방향 레이트 제어 채널(F-RCCH: Forward-Rate Control Channel)을 할당받는다. 또한, 이동국은 역방향 리퀘스트 채널(R-REQCH: Reverse-Request Channel)을 통해 자신의 상태 즉, 버퍼 크기(buffer size) 및/또는 전송 전력 상태 및/또는 서비스 품질(Quality of Service: QoS) 등급(class) 등의 정보를 기지국에 알려준다.

기지국은 상기 F-GCH를 통하여 이동국으로 그랜트 메시지(grant message)를 전송하거나, 상기 F-RCCH를 통하여 레이트 제어 비트(RCB: rate control bit)를 전송하여 이동국의 상기 R-PDCH를 통한 역방향 데이터 전송 시의 데이터 레이트를 제어한다.

도1은 종래기술에서 일반적인 레이트 제어 방식과 스케쥴링 방식이 혼재된 제어 알고리즘에 의한 역방향 링크 채널의 데이터 레이트를 조절 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도1에서, 기지국은 F-RCCH을 통해 이동국으로 전송되는 RCB 및 순방향 그랜트 채널(F-GCH)을 통해 전송되는 그랜트 메시지를 통해 역방향 데이터 레이트를 제어한다.

상기한 바와 같은 역방향 데이터 레이트 제어는 기지국의 역방향 스케쥴러 (reverse scheduler)에 의해 이루어진다. 즉, 역방향 스케쥴러에서는 단말의 R-PDCH의 데이터 레이트를 제어하기 위해 단말로 전송되는 데이터 레이트 제어 비트(RCB: Rate Control Bit)를 결정하며, 상기 RCB에 대응하는 모뎀의 역방향 링크 리소스(resource)(demodulator(DMD)/decoder(DEC) HW resource)와 역방향 링크 무선 부하 또는 용량(reverse link air load (rl_load) or capacity)을 제어한다.

상기 역방향 데이터 레이트 제어 방법 중에서 일반적인 레이트 제어 방식은 다시 D-RC(dedicated rate control) 방식과 C-RC(common rate control) 방식으로 분류할 수 있다. 이중 D-RC 방식은 각 단말에 하나의 RCB로 역방향 데이터 레이트의 'up, 'down' 또는 'hold'를 정해주며, C-RC 방식의 경우는 RCB가 섹터(sector) 별로 전송되며 하나의 RCB에 의해 바로 역방향 데이터 레이트가 변하는 것이 아니라 다수의 RCB에 의해 데이터 레이트가 제어되는 방식이다.

도2는 종래기술에서 기지국의 역방향 스케쥴러가 역방향 링크 리소스를 준비하는 과정을 설명한 절차 흐름도이다. 도2에서 TPR_n은 표준 TPR(normal TPR), TPR_auth는 승인 TPR(authorized TPR)을 의미한다. 또한, n과 J는 3GPP2 표준 TPR과 EP_SIZE의 매칭 테이블에서의 인덱스(index)를 의미한다.

우선, TPR_n(n) ≤ TPR_auth를 만족하는 가장 큰 인덱스(index) n을 선택한다[S11]. 기지국의 역방향 스케쥴러가 단말로 전송한 RCB가 'up'인 경우에는 TPR_auth를 상기 선택된 인덱스 n에 대응하는 'Step_up'만큼 향상시키고[S13], RCB가 'down'인 경우에는 TPR_auth를 상기 인덱스 n에 대응하는 'Step_down'만큼 줄인다[S15]. 상기 RCB가 'hold'인 경우에는 TPR_auth를 그대로 유지한다.

다음으로 상기 변경된 TPR_auth를 기준으로 TPR_n(J) ≤ TPR_auth를 만족하는 가장 큰 인덱스 J를 선택하고[S17], 선택된 인덱스 J에 대응하는 EP_SIZE를 EstEpSize로 결정한다[S17]. 상기 기지국의 역방향 스케쥴러는 상기 결정된 EstEpSize에 대한 역방향 리소스를 준비한다[S18].

그런데, 역방향 데이터 레이트 제어 과정에서 순방향 링크(forward link)의 상태가 좋지 않은 경우에 기지국이 전송한 RCB를 단말이 잘못 판단하여 'down'을 'hold' 또는 'up'으로 또는 'hold'를 'up'으로 인식하는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 되면 기지국과 단말이 공동으로 관리하고 있는 TPR(Traffic to Pilot power Ratio, 단말이 전송하는 R-PDCH의 EP_SIZE(encoder packet size)에 대한 TPR )의 부정합(mismatching)이 발생하게 된다. 즉, 기지국에서 예상하고 있는 EP_SIZE가 단말에서 전송하는 EP_SIZE보다 작게 되어 기지국 모뎀의 역방향 링크 리소스(reverse link resource)가 모자라는 경우가 발생하게 된다. 기지국에서는 항상 현재의 EP_SIZE보다 하나 더 큰 EP_SIZE에 대한 리소스를 준비하는 방법으로 상기의 경우를 대비할 수 있지만, 사용자가 많은 경우 이러한 방법은 많은 리소스의 낭비를 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단말에 의한 역방향 레이트 제어 정보의 판단 착오로 인한 기지국과 단말의 TPR 부정합(mismatching)의 확률을 줄일 수 있고, 결과적으로 역방향 링크 리소스를 효율적으로 사용할 수 있는 이동통신 시스템에서의 역방향 리소스 할당 방법을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같이, 이동통신 시스템에서 단말은 기지국으로부터 전송받은 역방향 데이터 레이트 제어 정보(RCB: Rate Control Bit)에 따라서 정해지는 승인 TPR(authorized TPR)의 범위 내에서 역방향 데이터 레이트와 인코더 패킷 사이즈(EP_SIZE: Encoder Packet Size)를 결정한다. 상기 기지국의 역방향 스케쥴러(reverse scheduler)도 마찬가지로 상기 단말로 전송한 상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보에 따라서 정해지는 승인 TPR에 대한 EP_SIZE를 추정하여 이에 따라 상기 단말을 위하여 역방향 링크 리소스(reverse link resource)를 할당한다.

상기 RCB가 전송되는 순방향 채널의 상태가 좋을 경우에는 상기 단말이 상기 RCB를 오류 없이 수신할 수 있기 때문에 상기 단말이 실제로 전송하는 EP_SIZE와 상기 기지국이 예측하는 EP_SIZE가 차이가 없을 것이나, 상기 RCB가 전송되는 순방향 채널의 상태가 좋지 않을 경우에는 상기 단말이 상기 RCB의 의미를 잘못 판단할 수 있어 상기 단말이 실제로 전송하는 EP_SIZE와 상기 기지국이 역방향 링크 리소스를 할당하기 위하여 추정한 EP_SIZE가 불일치 할 수 있어 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 기지국이 특정 단말에 대한 역방향 링크 리소스를 할 당하기 위해 상기 단말로 전송되는 역방향 데이터 레이트 제어 정보를 이용하여 EP_SIZE를 추정하는 경우 상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보를 전송하는 순방향 채널의 상태를 고려하는 방법을 개시한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단으로서, 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 역방향 링크 리소스 할당 방법은, 단말로 전송되는 역방향 데이터 레이트 제어 정보(reverse data rate conrtol information)에 따라 승인 TPR(authorized TPR(Traffic-to-Pilot Ratio))을 결정하는 단계; 상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보가 전송되는 채널의 상태에 따라 상기 승인 TPR에 가중치를 부여하여 TPR 경계값(TPR_th)을 결정하는 단계; 상기 TPR_th에 따른 인코더 패킷 사이즈(EstEpSize)를 추정하는 단계; 및 상기 추정 인코더 패킷 사이즈에 대한 역방향 링크 리소스를 할당하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 도3은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 절차 흐름도이다.

도3에서 TPR_n은 표준 TPR(normal TPR), TPR_auth는 승인 TPR(authorized TPR)을 의미한다. 또한, n과 J는 표1과 같은 TPR과 EP_SIZE의 매칭 테이블에서의 인덱스(index)를 의미한다. 표1은 3GPP2 표준 문서의 물리 채널 부분에서 각 EP_SIZE에 대응하는 표준_TPR(normal TPR)을 나타낸 것이다.

인덱스(index)	EP_SIZE[bits]	표준_TPR[dB]	Stepup[dB]	Stepdown[dB]
1	192	0.75	2.3	N.A.
2	408	3.75	1.5	0.08
3	792	6.75	0.83	0.08
4	1560	9.625	0.45	0.12
5	3096	11.875	0.26	0.16
6	4632	13.625	0.18	0.18
7	6168	14.875	0.14	0.2
8	9240	16.625	0.09	0.25
9	12312	18	0.065	0.8
10	15384	19.125	N.A.	1.0

기지국 역방향 스케쥴러는 TPR_n(n) ≤ TPR_auth를 만족하는 가장 큰 인덱스(index) n을 선택한다[S21]. 여기서 TPR_auth는 이전 프레임에서의 승인 TPR을 의미한다. 상기 기지국의 역방향 스케쥴러가 단말로 전송한 RCB가 'up'인 경우에는 TPR_auth를 상기 선택된 인덱스 n에 대응하는 'Step_up'만큼 향상시키고[S23], RCB가 'down'인 경우에는 TPR_auth를 상기 인덱스 n에 대응하는 'Step_down'만큼 줄인다[S25]. 상기 RCB가 'hold'인 경우에는 TPR_auth를 그대로 유지한다.

상기 기지국 역방향 스케쥴러는 상기 단말로부터 피드백 받은 상기 RCB 전송 채널의 상태를 체크한다. 상기 RCB 전송 채널의 상태는 C/I(Carrier-to-Interference ratio) 값에 의해 판단하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 C/I 값은 RF 반송파 전력 대 채널의 간섭전력의 비를 의미한다. 또한, 상기 단말로부터 상기 C/I 값을 다양한 방법에 의해 피드백 받을 수 있으나 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH: Reverse Channel Quality Indicator Channel)을 통해 피드백 받는 것이 바람직하다.

상기 기지국 역방향 스케쥴러는 상기 단말로부터 피드백 받은 C/I 값에 따라 상기 TPR_auth에 부가할 가중치(α)를 선택하고 선택된 가중치(α)에 따라 TPR 경계값인 TPR_th를 계산한다[S27]. 상기 가중치 α는 상기 RCB를 전송하는 순방향 채널의 상태가 좋으면 작은 값을 선택하고, 상태가 나쁘면 큰 값을 선택한다. 상기 가중치 α에 따른 상기 TPR_th의 계산 방법으로 다음의 수학식1에 의한 방법을 들 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.

수학식 1에서 상기 가중치 α는 0≤α≤1의 값으로서 상기 C/I 값에 따라서 상기 RCB 전송 채널의 상태가 좋으면 0에 가까워지고, 채널 상태가 나쁘면 1에 가까워진다. α의 값이 클수록 리소스 마진(resource margin)이 커지고, α의 값이 작을수록 리소스 마진이 작아진다.

다음으로 상기 TPR_th를 기준으로 TPR_n(J) ≤ TPR_th를 만족하는 가장 큰 인덱스 J를 선택하고[S28], 선택된 인덱스 J에 대응하는 EP_SIZE를 EstEpSize로 결정한다[S29]. 상기 기지국의 역방향 스케쥴러는 상기 단말이 전송할 패킷 데이터를 수신하기 위하여 상기 단말로 상기 결정된 EstEpSize에 대한 역방향 리소스를 할당한다[S30].

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 역방향 리소스 할당 방법에 의하면, 단말에 의한 역방향 레이트 제어 정보의 판단 착오로 인한 기지국과 단말의 TPR 부정합(mismatching)의 확률을 줄일 수 있고, 결과적으로 역방향 링크 리소스를 효율적으로 사용하여, 좀 더 견고하고 성능이 향상된 시스템을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 이동통신 시스템의 기지국에서의 역방향 링크 리소스(reverse link resource) 할당 방법에 있어서,

   단말로 전송되는 역방향 데이터 레이트 제어 정보(reverse data rate conrtol information)에 따라 승인 TPR(authorized TPR(Traffic-to-Pilot Ratio))을 결정하는 단계;

   상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보가 전송되는 채널의 상태에 따라 상기 승인 TPR에 가중치를 부여하여 TPR 경계값(TPR_th)을 결정하는 단계;

   상기 TPR_th에 따른 인코더 패킷 사이즈(EstEpSize)를 추정하는 단계; 및

   상기 추정 인코더 패킷 사이즈에 대한 역방향 링크 리소스를 할당하는 단계를 포함하는 역방향 링크 리소스 할당 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보의 전송 채널의 상태는 상기 단말로부터 피드백 받는 것을 특징으로 하는 역방향 리소스 할당 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보의 전송 채널의 상태는 역방향 채널 품 질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 피드백되는 것을 특징으로 하는 역방향 링크 리소스 할당 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보의 전송 채널의 상태는 C/I(Carrier-to-Interference ratio) 값에 의해 판단되는 것을 특징으로 하는 역방향 링크 리소스 할당 방법.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 역방향 데이터 레이트 제어 정보의 전송 채널의 상태가 나쁠수록 상기 가중치는 커지고, 좋을수록 상기 가중치는 작아지는 것을 특징으로 하는 역방향 링크 리소스 할당 방법.

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