KR20070022143A - 서비스에 따른 공유 물리 채널 맵핑 - Google Patents

Abstract

상이한 QoS 클래스와 상이한 사용자에 속해 있는 복수의 서비스의 각각에 대해 최적화된 서비스 품질을 제공하도록 하는 방법, 기지국, 및 무선 통신 시스템을 마련한다. 데이터 패킷은 서비스 카테고리에 할당된다. 각각의 서비스 카테고리에 대해, 1명의 사용자 또는 사용자 그룹에 관련된 서비스에 배타적으로 속해 있고 또한 상기 서비스 품질 클래스 중 하나에 배타적으로 속해 있는 패킷만을 할당한다. 패킷에 대한 정보에 근거하여, 서비스 카테고리 및/또는 공유 물리 채널, 스케쥴링 함수를 계산하고, 이 스케쥴링 함수에 근거하여, 상기 서비스 카테고리의 어떤 것을 다음에 수행할지를 결정한다.

Description

서비스에 따른 공유 물리 채널 맵핑{SERVICE DEPENDENT SHARED PHYSICAL CHANNEL MAPPING}

본 발명은 상이한 서비스 품질(QoS) 요건을 갖는 서비스가 지원될 때에 링크 어댑테이션(Link Adaption, LA)과 함께 동적 자원 할당 방식(Dynamic Channel Allocation, DCA)을 채용하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 동적 채널 할당(DCA)과 링크 어댑테이션(LA) 기술의 무선 통신 시스템에 있어서 사용자 데이터를 물리층으로 다중화하는 방법과, 상이한 서비스의 서비스 품질(QoS) 요건 및 상이한 사용자의 애플리케이션에 대해 물리 채널의 송신 파라미터를 효율적으로 적용하는 방법에 관한 것이다.

이하에, 다운링크 송신에 대해 집중적으로 설명한다.

동적 채널 할당(DCA) 방식을 채용하는 무선 통신 시스템에서, 에어 인터페이스 자원은 상이한 이동국에 동적으로 할당된다. 예를 들면, R. van Nee, R. Prasad의 "무선 멀티미디어 통신에서의 OFDM", Artech House, ISBN 0-89006-530-6, 2000년, 및 H. Rohling과 R. Grunheid의 "OFDM-TDMA 이동통신 시스템의 성능", in Proc. IEEE Vehicular Technology Conf. (VTC'96), Atlanta, GA, pp.1589-1593, 1996년을 참조한다. 에어 인터페이스 자원은 일반적으로 물리 채널(PHY 채널)에 의해 규정된다. 물리 채널은 예를 들어 부호 분할 다중 접속(CDMA) 시스템에서의 하나 이상의 번들 부호, 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템에서의 하나 이상의 번들 서브캐리어, 또는, 직교 주파수 부호 분할 다중 접속(OFCDMA) 또는 멀티 캐리어 부호 분할 다중 접속(MC-CDMA) 시스템에서의 그것들의 결합에 대응한다. DCA의 경우에, PHY 채널은 공유 물리 채널이라고 불린다.

도 1 및 도 2는 단일 및 다수의 공유 물리 채널을 각각 갖는 시스템에 대한 DCA 방식을 나타낸다. 물리 프레임(PHY 프레임)은 이른바 스케쥴러(PHY 스케쥴러)가 DCA를 수행하는 시간 단위를 의미한다.

도 1은 4개의 이동국에 대한 데이터가 하나의 공유 물리 채널(102)로 송신되는 구조를 나타낸다. 시간축은 화살표(101)로 표시된다. 박스(103~108)는 PHY 프레임을 나타내고, 예시와 같이, 프레임(106)은 제 1 이동국에 대한 데이터를 운반하고, 프레임(103)은 제 2 이동국에 대한 데이터를 운반하고, 프레임(104, 108)은 제 3 이동국에 대한 데이터를 운반하고, 프레임(105, 107)은 제 4 이동국에 대한 데이터를 운반한다. 이러한 예에서, 표시된 공유 물리 채널에 대해서 소정의 자원(즉, 주파수 대역 또는 부호)을 계속해서 이용할 수 있는 주파수 또는 부호 분할 이중 시스템을 도시한다. 업링크 PHY 채널과 다운링크 PHY 채널이 하나의 주파수 또는 부호를 공유하는 TDD의 경우에, 프레임 사이에 또는 반대 방향으로의 채널 송신의 지속에 대응하는 하나의 채널 프레임 내에 갭이 존재한다. 이러한 경우에 있 어서도, 이하의 모든 설명은 적용될 수 있다.

도 2는 N개의 공유 물리 채널(202~205)이 지정된 데이터를 4개의 이동국으로 송신하는 경우를 나타낸다. 화살표(201)는 시간축을 나타낸다. 칼럼(230~235)은 모든 채널에서의 PHY 프레임의 시간 단위를 나타낸다. 박스(206~229)는 PHY 채널과 PHY 프레임에 의해 규정되는 데이터 단위를 나타낸다. 예를 들면, 박스(206~211) 내의 데이터는 PHY 채널 1을 거쳐서 송신되고, 박스(206, 212, 218, 224) 내의 데이터는 프레임(230) 동안에 송신된다. 상기 주어진 예에서, 데이터 단위(208, 212, 220, 221, 223, 225, 227)는 제 1 이동국에 대한 데이터를 운반하고, 데이터 단위(206, 207, 215, 217, 226, 228)는 제 2 이동국에 대한 데이터를 운반하고, 데이터 단위(209, 210, 224, 229)는 제 3 이동국에 대한 데이터를 운반하고, 데이터 단위(211, 213, 214, 216, 218, 219)는 제 4 이동국에 대한 데이터를 운반한다.

DCA로부터의 이점을 활용하기 위해서, 적응형 변조 및 부호화(AMC)와 하이브리드 자동 반복 요청(HARQ)과 같은 링크 어댑테이션(LA)과 일반적으로 결합된다.

적응형 변조 및 부호화(AMC)를 채용하는 무선 통신 시스템에서, 변조 및 부호화 방식(MCS)을 변경함으로써 각각의 링크의 순시적인 채널 품질에 스케쥴링된 사용자를 위한 PHY 프레임 내의 데이터 레이트를 동적으로 적용한다. 이는 각각의 수신기로의 링크를 위해서 송신기에서 이용될 수 있는 채널 품질 추정을 필요로 한다. AMC의 상세한 설명은 상기에서 인용한 van Nee와 Prased, Rohling과 Grunheid뿐만 아니라, 3GPP, 기술 사양 25.308; 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA); 전체적 설명; 스테이지 2, v. 5.3.0, 2002년 12월과, A. Burr, "무선 통신에서의 변조 및 부호화", Pearson Education, Prentice Hall, ISBN 0-201-39857-5, 2001년과, L. Hanazo, W. Webb. T. keller, "단일 및 복수 캐리어 4분 진폭 변조", Wiley, ISBN 0-471-49239-6, 2000년과, A. Czylwik, "광역 무선 채널에서의 적응형 OFDM", in Proc. IEEE Global Telecommunication Conf.(GLOBECOM'96), London, U.K., pp.713-718, 1996년 11월과, C. Y. Wong, R. S. Cheng, K. B. Letaief, R. D. Murch "적응형 서브캐이러, 비트, 전력 할당의 다중 사용자 OFDM", IEEE J. Select. Areas Commun., vol.17, no.10, 1999년 10월에서 이용할 수 있다.

주어진 채널 품질에 있어서, 상이한 데이터 레이트에 대응하는 선택된 상이한 MCS 레벨은 상이한 PHY 프레임 에러 레이트를 초래한다. 시스템은 통상 1%와 30% 사이의 PHY 프레임 에러 레이트(제 1 송신 후)로 동작된다. 이른바 MCS "적극성(aggressiveness)"은 이러한 MCS 속성을 특정하는 일반적인 용어이다. 목표 PHY 프레임 에러 레이트(제 1 송신 후)가 높으면, 즉 주어진 채널 추정에 있어서 높은 MCS 레벨이 선택되면, MCS 선택은 "적극적"이라고 간주된다. 예컨대, 채널 추정이 부정확하다고 송신기가 가정하거나 또는 높은 패킷 손실율이 허용되는 경우에, 이러한 "적극적" MCS 선택 성향이 유용할 수 있다.

MCS 레벨 선택에 의해(예를 들면, 부정확한 채널 품질 추정 또는 주어진 채널 품질에 있어서 본래 선택된 MCS 레벨에 의해) 야기되는 PHY 프레임 에러 레이트로 인해, 하이브리드 자동 반복 요청(HARQ) 방식은 다음 층 또는 서비스/애플리케이션으로 전달되는 데이터 또는 패킷 손실율(즉, 재송신 후에 잔여 PHY 프레임 에 러 레이트)을 제어하는 데 사용된다. 데이터 블록이 정정할 수 없는 에러를 갖고서 수신되면, 데이터 수신기는 NACK("Not ACKnowledge") 신호를 다시 송신기로 송신하고, 차례로, 데이터 블록을 재송신하거나 또는 그것을 위해 추가적인 잉여 데이터를 송신한다. 데이터 블록이 에러를 포함하지 않거나 또는 정정할 수 있는 에러만을 포함하면, 데이터 수신기는 ACK("ACKnowledge") 메시지로 응답한다. 상기한 Rohling와 Grunheid뿐만 아니라, S. Kallel의 "부호 결합을 갖는 타입 II 하이브리드 ARQ 방식의 분석", IEEE 통신 회보, Vol.38, No.8, 1990년 8월과, S. Lin, D.J. Costello Jr.의 "에러 제어 부호화: 기초 및 응용", Prentice-Hall, 1983년과, S. Lin, D.J. Costello, M.J. Miller의 "자동 반복 요청 에러 제어 방식", IEEE 통신 잡지, vol.22, no.12, pp.5-17, 1984년 12월에서도 상세하게 설명되어 있다. 이하에 설명하는 바와 같이, 이러한 잔여 PHY 에러 레이트는 AMC 동작뿐만 아니라 HARQ 동작에도 의존한다.

상기한 바와 같이, AMC 동작은 이른바 "적극성"에 의해 잔여 PHY 에러 레이트에 영향을 미친다. 주어진 HARQ 설정에 있어서, "적극적" MCS 선택은 증가된 잔여 PHY 에러 레이트을 초래하지만, 잠재적으로 개선된 처리량 성능을 가져온다. "보수적" MCS 선택은 감소된 잔여 PHY 에러 레이트을 초래한다.

HARQ 동작은 HARQ 재송신의 최대 횟수 및 채용된 HARQ 방식에 의해 잔여 PHY 에러 레이트에 영향을 미친다. 공지의 HARQ 방식의 예는 체이스 결합(Chase Combining) 및 증분 리던던시(Incremental Redundancy)이다. HARQ 방식은 정정 불가능한 에러를 갖고서 수신되는 데이터 패킷의 재송신에 있어서 채용된 방법에 관 한 것이다. 예를 들면, 체이스 결합에 있어서, 당해 패킷은 변경 없이 재송신되고, 수신된 데이터는 이전 송신으로부터의 데이터와 결합되어, 신호 대 노이즈의 비율을 개선한다. 증분 리던던시에 있어서, 각각의 재송신은 추가적인 잉여 데이터를 포함하여 개선된 에러 정정을 허용한다. 정해진 최대 재송신의 횟수 때문에, 증분 리던던시 방식은, 예를 들어 체이스 결합과 비교하면 보다 높잡하기는 하지만 잔여 PHY 에러 레이트와 지연을 감소시킨다. 게다가, 소정의 MCS "적극성" 때문에, 최대 HARQ 재송신의 횟수가 증가하여 잔여 PHY 프레임 에러 레이트를 감소시키지만, 지연을 증가시키도 한다.

DCA, AMC, HARQ를 이용하는 시스템에서, 이른바 PHY 스케쥴러는 어떤 자원을 어떤 이동국에 할당할지를 결정한다. 일반적으로 사용되는 방식은, 스케쥴러가 기지국에 위치하여, 이동국에 대한 링크의 채널 품질 정보에 근거하고, 또한 그들 링크 상에 발생하는 트래픽, 예를 들어 특정한 이동국으로 송신되는 데이터량에 따라 그 결정을 수행하는 중심화된 스케쥴링을 사용하는 것이다.

PHY 스케쥴러의 일반적인 목적은 사용자간의 공평성을 달성하거나 시스템 처리량을 최대화하는 것이다.

최신식의 무선 통신 시스템에서, MAC/PHY 스케쥴러는 패킷을 단위로 동작, 즉 상위층으로부터 도착하는 데이터가 스케쥴러에서 패킷 단위로 처리된다. 그 후, 그들 패킷은 선택된 MCS 레벨의 PHY 프레임에 그것들을 맞추기 위해서 분할 및/또는 연관될 수 있다.

이하의 스케쥴러는 무선 통신 영역에서 공지된 것이다.

라운드 로빈(RR) 스케쥴러:

이 스케쥴러는 채널 상황과는 별개로 모든 사용자에게 동등한 에어 인터페이스 자원을 할당하여, 사용자들간에서 자원의 공평한 공유를 달성한다.

최대 레이트(MR) 또는 최대 C/I(MC) 스케쥴러:

이 스케쥴러는 최고 가능한 순시 데이터 레이트(반송파 대 간섭 C/I 비율)를 갖는 사용자를 선택한다. 이는 최대 시스템 처리량을 달성하지만, 사용자들간의 공평성을 무시한다.

비례 공평(PF) 스케쥴러(J.M. Holzman의 "비례 공평 알고리즘의 점근 분석", Proc. IEEE PIMRC 2001년, San Diego, CA, pp.F-33-F-37, 2001년 10월 참조):

이 스케쥴러는 규정된 시간 윈도우 내에서 각각의 사용자에게 송신된 평균 데이터 레이트를 유지하고, 또한, 상이한 사용자에 의해 경험된 평균 채널 조건 대한 순시적인 비율(또는, 평균 데이터 레이트에 대해 순시적으로 가능한 데이터 레이트의 비율)을 검사하여, 최대 비율을 갖는 사용자를 선택한다. 이 스케쥴러는 사용자들간의 긴 기간의 공평성을 유지하면서 RR 스케쥴링에 비해 시스템 처리량을 향상시킨다.

최신식의 무선 통신 시스템에서, 하나의 이동국에 속해 있는 여러 서비스들을 동시에 운영하는 규정들이 있다. 통상, 그들 서비스는 예를 들어 표 1에 표시된 바와 같이 상이한 QoS 요건을 갖는다.

도 3에서, 서비스 QoS/우선순위 스케쥴링 및 물리층 유닛에 초점을 맞추어 단순화된 송신기 구조의 예를 나타낸다. 이러한 예에서, 2개의 이동국은 에어 인터페이스 자원(예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같은 8개의 공유 물리 채널)을 공유하고, 또한 각각의 이동국은 3개의 서비스, 즉 제 1 이동국 상에서 운영하는 303-305와 제 2 이동국 상에서 운영하는 306-308을 동시에 운영하고 있다.

상이한 서비스에서 기인하는 개별적인 패킷의 우선순위와 QoS를 고려하도록, 서비스 패킷 큐로부터의 패킷은 QoS/우선순위 스케쥴러 유닛(309)에서 처리된다. 패킷 다중화 유닛(310)에 대한 QoS/우선순위 스케쥴러 유닛(309)의 인터페이스는 채용된 QoS/우선순위 스케쥴러 알고리즘에 따른다. 이러한 인터페이스는, 모든 사용자와 모든 서비스로부터의 패킷을 고정하는 단일 큐일 수 있고, 사용자마다 모든 서비스로부터의 패킷을 포함하는 사용자마다의 단일 큐일 수 있고, 규정된 QoS 클래스마다 하나의 큐 등일 수 있다.

PHY 스케쥴러&링크 어댑테이션 유닛(311)에 의해 할당된 자원과 데이터 레이트에 맞추기 위해서, 저장된 패킷(하나 이상의 큐에서)은 패킷을 연관시키거나 분할하여 PHY 데이터 블록으로 부호화하는 패킷 다중화 유닛(310)으로 보내어진다. 각각의 PHY 데이터 블록은 자신의 패리티 데이터를 갖고, 정정 불가능한 에러인 경우에는 전체 블록을 재송신해야 한다. 구조에 따라서는, 예를 들면 3GPP HSDPA(3GPP TSG RAN TR 25.308: "고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA): 전체적 설명 스테이지 2". V5.2.0, http://www.3gpp.org)에서와 같이, 하나 이상으로 구성된 HARQ 프로세스에 데이터 블록을 할당하는 개체가 있을 수도 있다.

스케쥴링된 사용자를 위해 공유 물리 채널 상의 할당 자원에 다중화된 패킷의 크기를 맞추도록, 패킷 다중화(310)와 PHY 스케쥴러&링크 어댑테이션 유닛(311) 사이에는 상호 작용이 필요하다. 게다가, QoS/우선순위 스케쥴러(309)와 PHY 스케쥴러(312)는 그들의 대상을 정렬하도록 상호 작용할 수 있거나, 또는 단일 개체에서 구현될 수도 있다. 하나의 공유 PHY 채널 내의 HARQ 프로토콜 핸들링 및 링크 어댑테이션을 위한 최소 시간 단위가 하나의 프레임이고, 각 프레임은 1명의 사용자에게만 할당되므로, 화살표(314-316)로 표시된 상호 작용은 "사용자마다"를 기반으로 이해된다.

이러한 구조의 결과로서, 패킷 다중화 유닛(310)은 동일한 이동국에서 운영하고 있는 상이한 서비스로부터 각각의 PHY 프레임 패킷을 다중화할 수 있다. 그 후, 패킷 다중화 유닛(310)은 이동국마다 단일 또는 다수의 PHY 데이터 블록을 생성하여, 특정한 사용자에게 할당된 공유 물리 채널 상에 맵핑된다.

도 4는 도 3에 나타낸 구조에 있어서 서비스(303-308)로부터의 패킷을, 하나의 프레임 내의 상이한 공유 물리 채널(401-408) 상으로 맵핑하는 것을 나타낸다. 이러한 예에서, MCS 선택에 의해 선택된 데이터 레이트는 도시된 공유 물리 채널마다 다중화된 패킷의 수에 의해 예시된다. PHY 채널(401, 402, 404, 406, 408)은 제 1 이동국의 서비스(303-305)를 위한 데이터를 운반하고, 채널(403, 405, 407)은 제 2 이동국의 서비스(306-308)를 위한 데이터를 운반한다.

이하의 경우에, 상이한 서비스로부터의 패킷을 동일한 PHY 데이터 블록 또는 공유 물리 채널 상으로 맵핑하는 일이 발생할 수 있다.

- 상이한 서비스로부터의 패킷을 포함하고 있는 단일 PHY 데이터 블록은 하나의 공유 물리 채널, 예를 들면 도 4에서의 공유 물리 채널(407) 상에 맵핑된다.

- 상이한 서비스로부터의 패킷을 포함하고 있는 단일 PHY 데이터 블록은 다수의 공유 물리 채널, 예를 들면 도 4에서의 물리 채널(404+408) 상에 맵핑된다.

- 상이한 서비스로부터의 패킷을 포함하고 있는 적어도 하나의 PHY 데이터 블록을 갖는 다수의 PHY 데이터 블록은 단일 공유 물리 채널, 예를 들면 도 4에서의 공유 물리 채널(405) 상에 맵핑된다.

- 상이한 서비스로부터의 패킷을 포함하고 있는 적어도 하나의 PHY 데이터 블록을 갖는 다수의 PHY 데이터 블록은 다수의 공유 물리 채널, 예를 들면 도 4에서의 공유 물리 채널(401+402)을 가로질러 맵핑된다.

다수의 공유 물리 채널(예를 들면, 공유 물리 채널(401+402))을 가로질러 다수의 PHY 데이터 블록을 맵핑하는 경우에, 도 4는 PHY 데이터 블록의 단일 패킷을 단일 공유 물리 채널에 확실하게 할당하는 것을 제안한다. 이는, PHY 데이터 블록을 맵핑하는, 모든 공유 물리 채널에 걸친 패킷의 분배를 가져오는 채널 인터리빙이 일반적으로 채용되기 때문에, 가장 최신식 시스템의 경우는 아니다. 데이터 패킷이 하나의 데이터 블록으로 맵핑되고, 그 데이터 블록이 부호화되는 경우에 인터리빙이 발생한다. 데이터 블록이 재차 분할되어 상이한 채널 상으로 맵핑되는 경우에, 각각의 데이터 패킷은 일반적으로 모든 블록 세그먼트에 걸쳐서 분배되므로 다수의 채널에 걸쳐서 분배된다.

현대 통신 시스템에 대한 하나의 중요한 요건은, 사용자 또는 이동국이 상이한 QoS 클래스에 속해 있는 다수의 서비스를 동시에 운영할 수 있는 것이다. 종래 시스템에서는, 상이한 서비스로부터의 패킷이 동일한 공유 물리 채널 상으로 맵핑할 수 있기 때문에, QoS는 PHY 스케쥴러&링크 어댑테이션 유닛에서 QoS 클래스 단위로 제어되거나 영향을 받을 수 없다.

발명의 개시

본 발명의 목적은, 상이한 사용자에 속해 있는 복수의 서비스 각각에 대해 최적화된 서비스 품질을 제공하면서, 동시에 기존의 송신 용량의 가장 효율적인 사용을 가능하게 하는 것이다.

이러한 목적은 독립 청구항에 따른 방법, 기지국, 및 무선 통신 시스템에 의해 달성된다. 유용한 실시예는 종속 청구항에 기술된다.

본 발명의 실시예 1에 의하면, 적어도 하나의 공유 물리 채널에 대해 프레임의 시간 간격으로 데이터 패킷을 송신하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법에 있어서,

a) 상기 패킷, 상기 서비스 카테고리 및/또는 상기 적어도 하나의 공유 물리 채널에 관한 정보에 근거하여 스케쥴링 함수를 계산하는 단계와;

b) 상기 스케쥴링 함수에 근거하여, 상기 서비스 중 어떤 것이 다음에 수행될지 결정하고, 공유 물리 채널로의 서비스의 맵핑에 대해 결정하는 단계

를 포함한다.

상기 방법은 상기 스케쥴링 함수를 기초로 상기 서비스의 적어도 일부에 있어서 우선순위 값을 계산하는 단계 c)를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 서비스와 공유 물리 채널과의 결합의 적어도 일부에 있어서 잠재적 데이터 레이트값을 계산하는 단계 d)를 더 포함할 수 있고, 단계 c)는 단계 d)의 결과에 기초한다.

상기 방법은 단계 d)를 기초로 가상 링크 어댑테이션 파라미터를 결정하는 단계 e)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 무선 통신 시스템의 기지국의 프로세서에서 실행되는 경우에, 실시예 1의 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 지시를 그 내부에 저장한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 무선 통신 시스템에서의 기지국은, 상기 무선 통신 시스템의 코어 네트워크와 상기 기지국을 연결하는 네트워크 인터페이스와; 무선 송신 수단과; 상기 송신 수단을 제어하고, 또한, 상기 송신 수단의 적어도 하나의 공유 물리 채널에 대해 프레임의 시간 간격으로 데이터 패킷을 송신하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 상기 패킷 및/또는 상기 적어도 하나의 공유 물리 채널에 대한 정보에 근거하여 스케쥴링 함수를 계산하고, 스케쥴링 함수에 근거하여 상기 서비스 중 어떤 것이 다음에 수행될지 결정하도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 무선 통신 시스템은 앞서의 실시예에 따른 적어도 하나의 기지국을 포함한다.

본 발명의 원리를 설명하기 위해서 첨부 도면을 통합하여 명세서의 일부를 구성한다. 이 도면들은 본 발명이 어떻게 이루어지고 사용될 수 있는지를 예시 및 기술한 예로써만 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 다른 특징 및 이점은 첨부 도면에 나타낸 바와 같이, 이하 및 본 발명의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 단일 공유 물리 채널 상에 4개의 이동국을 다중화하는 DCA에 대한 예를 나타내는 도면,

도 2는 종래 기술에 따라 다수의(N) 병렬 공유 물리 채널 상에 4개의 이동국을 다중화하는 DCA에 대한 예를 나타내는 도면,

도 3은 8개의 공유 물리 채널로 서비스 데이터를 맵핑하는 단순화된 일반적인 송신기 구조를 나타내는 도면,

도 4는 도 3에 나타낸 시스템에 의해 달성되는, 하나의 프레임 내의 8개의 공유 물리 채널 상으로의 데이터 블록의 예시적인 맵핑을 나타내는 도면,

도 5는 8개의 공유 물리 채널 내에서 하나의 프레임을 나타내는 도면으로, 각 채널은 이 프레임 내의 하나의 서비스로부터의 패킷만을 포함하고, 각 PHY 채널은 하나의 PHY 데이터 블록을 포함함,

도 6은 단일 PHY 프레임에 있어서 8개의 공유 물리 채널에 대한 서비스 데이터의 맵핑을 나타내는 도면,

도 7은 분할된 패킷을 갖는 예시적인 맵핑 결과를 나타내는 도면,

도 8은 서비스 특정 MCS와 HARQ 파라미터 선택이 패킷의 실제 QoS 상태에 적응되는 시스템의 개략도,

도 9(a)와 (b)는 송신된 데이터의 서비스 품질의 요건에 따라, 스케쥴링, 물리 채널 맵핑 및 링크 어댑테이션을 가능하게 하는 데이터 처리 시스템의 구조를 나타내는 도면,

도 10 및 11은 도 9에 나타낸 데이터 패킷 버퍼 구조에 대한 대안적인 가능성을 나타내는 도면,

도 12는 도 9-11의 구조에서 수행되는 단계를 나타내는 흐름도,

도 13은 상기한 방법을 활용할 수 있는 기지국의 구조를 나타내는 도면.

본 발명의 예시적인 실시예들은 도면을 참조하여 설명되며, 여기서 유사한 요소 및 구성은 유사한 참조 번호로 표시된다.

먼저 도 9(a) 및 (b), 도 5를 참조하면, 서비스(303-308)의 QoS 요건에 대한 PHY 채널(501-508)의 송신 파라미터의 개별적인 적응을 허용하는 방식에서, 제 1 이동국 상에서 운영하는 서비스(303-305)와 제 2 이동국 상에서 운영하는 서비스(306-308)로부터의 데이터 패킷(509-516)이 PHY 채널(501-508)로 어떻게 맵핑되지를 나타낸다. 송신 전력, MCS 선택, 순방향 에러 정정 방식, HARQ 방식, 재송신의 최대 횟수 등을 포함하는 PHY 채널의 송신 품질에 영향을 주는 물리층 파라미터 및 부호화 파라미터로서의 관점에서 송신 파라미터를 이해해야 한다. 단일 공유 물리 채널의 송신 파라미터가 QoS 요건에 적응될 수도 있지만, 일반적인 경우에는 하나 이상의 공유 물리 채널이 존재한다. 동일한 PHY 프레임(500) 내에서, 각각의 PHY 데이터 블록(PHY 채널마다 하나)은 동일한 서비스에 속해 있는 서비스로부터의 데이터 패킷만을 포함한다. 예를 들면, PHY 데이터 블록(517)(채널(501))은 서비스(304)에 속해 있는 패킷(509)만을 포함한다. 이 서비스는 이동국(301) 상에서 운영되고 있다.

우선, 역/다중화 유닛(901)에서, 동일한 경로 상에 도착하는 상이한 서비스에 있어서의 데이터 패킷은 역다중화될 수 있고, 또한 상이한 경로에 걸쳐 도착하는 동일한 서비스에 있어서의 데이터 패킷은 다중화될 수 있어, 상위층으로부터 서비스에 의해 정렬된 MAC층으로 패킷을 전달한다. 층 2와 같은 상위층과 MAC층 사이의 경계는 점선(902)으로 기호화되어 있다.

각각의 데이터 패킷에 있어서, 패킷이 속한 서비스에 대한 정보는 이용 가능하다. 게다가, 서비스를 운영하는 사용자, 사용자 그룹(브로드캐스트 또는 멀티캐스트 서비스의 경우에) 또는 수신 장치를 결정할 수 있다. 이러한 정보는 패킷 내에 포함될 수 있거나 송신 프로토콜의 제어면에서 별도로 신호화될 수 있다.

도 9의 예에서, 버퍼 관리 유닛(903)은 각각의 서비스에 대해서 하나의 큐(904-907, 923, 924)를 유지한다. 이는, 선택된 서비스의 큐에 먼저 들어간 패킷을 HARQ 프로토콜 핸들링/패킷 다중화 유닛(908)이 항상 먼저 다룰 수 있기 때문에, DRC 계산 유닛(912)과 우선순위 계산 유닛(911)에 있어서의 패킷 관련 정보에 대한 단순한 액세스, 및 단순한 FIFO("first in first out) 버퍼 기능성을 허용한다.

도 10 및 11에 나타낸 본 발명의 다른 대안은, 사용자마다 하나의 버퍼 또는 모든 패킷에 대한 하나의 버퍼를 사용한다. 도 10에서, 버퍼(1001, 1002)는 상이한 서비스로부터의 패킷을 포함한다. 그러나, 각각의 버퍼는 동일한 사용자에 의해 모두 운영되는 서비스의 패킷을 배타적으로 포함한다. 도 11에서, 관련되어 있는 QoS 클래스 또는 사용자에 상관없이, 스케쥴링되는 모든 패킷에 대해 하나의 공통적인 패킷 버퍼(1101)가 존재한다.

도 10 및 11의 경우에, 유닛(908, 911, 912)은 사용자마다의 QoS 클래스, 즉 서비스마다의 정보를 필요로 하기 때문에, 버퍼 내의 패킷으로 선택적(랜덤한) 액세스를 가질 필요가 있다. 게다가, 이러한 경우에는, 버퍼에 들어갔던 순서대로 패킷을 항상 스케쥴링할 수는 없다.

스케쥴링 함수를 기초로 하여, DRC 계산 유닛(912)은 서비스와 물리 채널과의 적어도 몇몇의 결합에 있어서 잠재적 데이터 레이트에 대한 정보를 계산한다. 이들 값의 계산은 물리 채널의 상태에 관한 정보(화살표(917))(예를 들면, 신호 대 잡음 비율, 송신 손실, 등)와, 서비스 큐의 버퍼 상태(화살표(914))를 기초로 하며, 주어진 물리 데이터 레이트로 완벽한 프레임을 채우기에 데이터가 충분하지 않는 경우에는, 버퍼 상태가 물리 채널로부터 획득될 수 있는 잠재적 데이터 레이트의 상한을 설정할 수 있다. 물리 채널에 관한 상태 정보 또는 채널 품질 정보는, 사용자 U₁ 및 U₂의 이동국인 데이터의 수신기로부터 수신되거나, 또는 채널 추정에 의한 송신기에 의해 측정될 수 있다. 유용하게는, 물리 채널과 서비스와의 각각의 결합에 있어서, 달성 가능한 데이터 레이트가 계산된다.

달성 가능한 데이터 레이트가 순방향 에러 정정 부호화 레이트 및 방식, 변조 방식, 전력 제어, HARQ 방식, 리던던시 버전 선택, 등과 같은 송신 파라미터에 따르기 때문에, 데이터 레이트의 계산을 위한 입력으로서 이들 값에 대한 가정을 할 필요가 있다. 따라서, DRC 계산 유닛(912)은 또한 이들 가정을 결정하고, 그 자체의 본질로 인해 여기서 "가상 링크 어댑테이션"으로 불린다. 모든 DRC 정보는 MAC/PHY 스케쥴러(909)로 직접 전달되고/전달되거나(화살표(919)) 우선순위 값 계산 유닛(911)으로 전달될 수 있다(화살표(915)).

데이터 레이트 정보가 주어진 공유 물리 채널 상의 하나의 PHY 프레임 내에서 주어진 서비스의 데이터량이 얼마나 송신될 수 있는지를 결정하므로, 데이터 레이트 정보는 패킷 다중화 유닛(908)(화살표(916)) 내에서 PHY 데이터 블록 형성에 사용된다. 동일한 방식으로, 적절한 HARQ 방식에 대한 정보는 HARQ 프로토콜 핸들링 유닛에게 공지될 수 있다.

스케쥴링 함수를 기초로 하여, MAC/PHY 스케쥴러&PCH 맵핑 유닛(909)은 물리 채널(501-508)과 서비스와의 각각의 결합에 대한 우선순위 정보를 우선순위 계산 유닛(911)으로부터 수신한다. 그러한 우선순위 계산은, 버퍼 내의 데이터 및 서비스 카테고리에 속해 있는 데이터의 전달이 이루어져야 할 때의 시간-실제 시간의 차이("ttl(time to live)"), 또는, 소망하는 송신 데이터 레이트와 최근 과거의 실제 송신 레이트 사이의 비율에 근거할 수 있다. 우선순위 계산이 하나의 서비스 내의 상이한 데이터 패킷에 있어서 상이할 수 있는 특성에 근거하는 경우에, 서비스 내의 모든 버퍼링된 패킷의 최악의 값은 결정 및 우선순위 값의 계산을 위해 사용될 수 있다.

또한, 우선순위 값은 DRC 계산 유닛(912)으로부터의 입력에 의존할 수 있다. 이들은 모든 서비스에 있어서 동일한 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다. 이와 달리, 각각의 서비스에 있어서 가장 중요한 파라미터에 따라, 이들은 상이한 서비스에 있어서 상이한 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다. 그러한 파라미터는 필요 또는 실제 데이터 레이트, 필요 또는 실제 패킷 에러 레이트, 또는, 필요 또는 실제 패킷 지연을 포함할 수 있다. 또 이와는 달리, 고정 서비스 우선순위 또는 사용자 의존값을 나타내는 고정값은, 우선순위 값 또는 우선순위 값의 계산에 대한 추가적인 입력으로서 사용될 수 있다.

우선순위 계산 유닛(911)과, DRC 계산 유닛(912)으로부터 선택적으로 입력된 정보에 근거하여, 스케쥴러는 각각의 서비스와 각각의 물리 채널에 있어서, 바람직하게는 각각의 프레임에 있어서 스케쥴링 함수를 계산한다. 스케쥴링 함수에 근거하여, 수행될 서비스(즉, 도 3에서와는 달리, 큐(904-907, 923, 924) 중 하나)를 선택하고, 선택된 서비스(큐)로부터의 데이터를 공유 PHY 채널 상에 맵핑한다. 공유 채널 개념에 따르면, 임의의 서비스(도 3의 큐(904-907, 923, 924))로부터의 데이터는 임의의 공유 PHY 채널 상에 맵핑될 수 있다. 그러나, 본 발명의 원리에 따르면, 나의 PHY 프레임 내에서 단일 서비스로부터의 데이터는 하나의 공유 PHY 채널 상에 배타적으로 맵핑된다. 이는 PHY 처리 유닛(910)에서의 QoS 요건에 따른 링크 어댑테이션을 허용하여, MAC/PHY 스케쥴러&PCH 맵핑 유닛(909)으로부터 수신된 데이터 블록의 부호화 및 변조를 수행한다. 스케쥴링 정보는 물리 데이터 블록으로 패킷을 다중화하는 데 사용되는 HARQ 프로토콜 핸들러/패킷 다중화기(908)로 전달된다(화살표(918)).

HARQ 프로토콜 핸들링/패킷 다중화 유닛(908)은 특정한 서비스(도 9의 큐(904-907, 923, 924))로부터의 물리 데이터 블록과 결합될 패킷을 수집한다. 물리 데이터 블록으로 패킷을 결합하여, 수신기(즉, 사용자 U₁과 U₂의 이동국)로부터의 비응답 메시지(도시되지 않음)에 근거한 데이터의 재송신을 제어한다. 데이터 블록과 패킷의 결합은 서비스 카테고리 단위마다 여전히 수행된다.

HARQ 프로토콜 핸들링/패킷 다중화 유닛(908)은 MAC/PHY 스케쥴러&PCH 맵핑 유닛(909) 상에 데이터 블록을 전달한다. 이 유닛은 MAC층과 경계(913) 상의 PHY층 사이에 놓여진다.

맵핑 결정에 근거하여, MAC/PHY 스케쥴러&PCH 맵핑 유닛(909)은 PHY 처리 유닛(910)으로 스케쥴링된 데이터 블록을 전달한다. 유닛(910)은 적절한 처리를 위해 송신 파라미터 정보를 더 수신한다. 이는 상이한 방식으로 달성될 수 있지만, 스케쥴링 결정에 기초하므로, 각각의 공유 물리 채널의 실제 데이터 레이트가 가상 링크 어댑테이션에 의해 계산된 데이터 레이트와 일치한다는 동일한 결과를 유도한다.

하나의 대안에서, MAC/PHY 스케쥴러(909)는 유닛(912)으로부터 상기 정보를 수신하여(화살표(919)), 데이터 블록과 함께 PHY 처리 유닛(910)으로 상기 정보를 전달한다(화살표(920)). 또 다른 대안에서, 유닛(909)은 스케쥴링 및 맵핑 정보를 유닛(912)으로 전달하고(화살표(921)), 적절한 링크 어댑테이션 정보를 선택하여 유닛(910)으로 전달한다(화살표(922)). DRC 계산 유닛(912)으로부터 PHY 처리 유닛(910)으로 모든 가상 링크 어댑테이션 정보를, MAC/PHY 스케쥴러 및 PCH 맵퍼(909)로부터 PHY 처리 유닛(910)으로 스케쥴링 정보를 전달할 수 있어, MAC/PHY 스케쥴러 및 PCH 맵퍼(909)로부터 수신된 스케쥴링 정보에 근거하여, DRC 계산 유닛(912)으로부터 수신된 정보에서 적절한 링크 어댑테이션 정보를 선택한다.

구현예에 의하면, 유닛(908-912)은 필요에 따라 정보를 더 교환할 수 있다.

도 12는 상기한 방법에서 수행되는 단계를 나타내는 흐름도이다. 단계 S1201에서, 패킷이 속하는 서비스에 따라 별도의 큐에서 버퍼 관리 유닛(903)에 의해 패킷을 다중화할 수 있다. 이 단계는 선택적이고 도 9에 나타낸 변형예에 대응한다. 이 도면을 참조하면, 큐(905)는 사용자 U₁(301)의 S₂(304)의 패킷만을 포함한다.

도 12를 다시 참조하면, 단계 S1202에서, 가상 링크 어댑테이션 파라미터는 서비스와 공유 물리 채널과의 적어도 몇몇의 결합에 있어서 결정된다. 가상 링크 어댑테이션 파라미터는 각각의 서비스에 속해 있는 데이터를 각각의 공유 물리 채널 상에 송신하는 데 사용되는 송신 파라미터이다. 이들 파라미터는 순방향 에러 정정 레이트 및 방식, 변조 방식, 전력 제어 파라미터, HARQ 방식 및 리던던시 버전 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들 파라미터는 채널 품질 정보에 따라 결정될 수 있다. 이 채널 품질 정보는 수신기 측의 수신 필드 강도, 송신 손실 또는 신호 대 잡음 비율을 포함할 수 있다. 가상 링크 어댑테이션 파라미터는 당해 서비스의 QoS 요건에 대해서 최적화된다. 하나의 대안에서, 이 채널 품질 정보는 각각의 채널 상에 송신되었던 데이터의 수신자에 의해 보고된다.

다음에, 단계 S1203에서, 잠재적 데이터 레이트 값은 가상 링크 어댑테이션으로부터의 결정된 송신 파라미터에 따라 계산된다. 잠재적 데이터 레이트 값은, 송신 파라미터의 결정에 있어서 기초로 되었던 채널 품질을 갖는 특정한 공유 물리 채널 상에서 달성 가능하거나 달성될 데이터 레이트의 값이다. 따라서, 각각의 서비스에 있어서, 다음의 PHY 데이터 프레임 또는 프레임들 내의 각각의 공유 채널 상에 얼만큼의 데이터량이 송신될 수 있는지에 대한 정보가 존재한다. 또한, 잠재적 데이터 레이트 값은 서비스와 공유 물리 채널과의 결합마다 계산된다. M개의 서비스로부터의 데이터가 N개의 PHY 채널에 대해서 송신되면, 잠재적 데이터 레이트 값의 완전한 집합은 MㆍN개의 값을 포함할 것이다.

잠재적 데이터 레이트는 대응하는 버퍼의 상태 또는 채워진 상태에 따를 수도 있다. 특히, 관련된 서비스에 속해 있고 버퍼에 존재하는 소량의 데이터는 높은 데이터 레이트로 완전한 데이터 프레임을 채우는 데 불충분할 수 있다. 각각의 공유 채널이 하나의 프레임 내에서 하나의 서비스로부터의 데이터만을 송신하기 때문에, 다음의 물리 프레임 동안에 달성될 수 있는 실제의 데이터 레이트는 송신 대기중인 상기 서비스의 데이터량보다 높을 수 없다.

단계 S1204에서, 우선순위 값은 서비스와 공유 물리 채널과의 적어도 몇몇의 결합에 있어서 잠재적 데이터 레이트 값으로부터 계산된다. 또한, 완전한 집합은 M개의 서비스와 N개의 채널에 대한 MㆍN개의 값을 포함한다. 우선순위 값이 계산되는 서비스에 관련된 파라미터에 따라 우선순위 값이 추가적으로 의존할 수 있다. 그러한 파라미터는 필요 또는 실제의 데이터 레이터, 필요 또는 실제의 패킷 에러 레이트, 또는, 필요 또는 실제 패킷 지연을 포함할 수 있다. 필요한 값은 서비스가 속하는 QoS 클래스의 QoS 요건에 따라 특정될 수 있다. 예컨대, 사용자와 공급자 사이의 계약 형태에 따라, 특정한 사용자에 의존할 수도 있다. 실제의 값은 가까운 과거에 각각의 서비스의 데이터 송신으로부터 결정된 값으로서 이해된다. 예컨대, 특정한 서비스가 많은 양의 데이터를 송신해야 되고, 이에 따라 이전 프레임의 스케쥴링에서 고려되지 않았으면, 실제의 패킷 지연은 높아지고, 그에 따라 우선순위 값은 이전보다 높아진다. 주어진 예에서, 이러한 서비스에 대한 버퍼는 충분히 채워질 수도 있다. 상기 패킷 버퍼 상태는 우선순위 값의 계산에서 고려될 수도 있다. 또 다른 버퍼 상태 파라미터는 예를 들어 상기 서비스에 속해 있는 버퍼 내의 패킷의 ttl일 수 있다. 버퍼가 가까운 미래에 전달되어야 하는 상기 서비스의 패킷을 포함하면, 상기 서비스에 대한 우선순위 값은 그에 따라 높아져야 한다.

우선순위 값을 계산함에 있어서, 상이한 알고리즘이 있을 수 있고, 또한 사용되는 알고리즘은 서비스에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 계산은 서비스가 속하는 QoS 클래스의 요건에 따를할 수 있다. 게다가, 이는 서비스를 운영하는 사용자와 네트워크 공급자 사이의 계약 형태에 의존할 수 있다.

단계 S1205에서, 스케쥴링 함수는 우선순위 값에 근거하여 계산된다. 이들 스케쥴링 함수에 의하면, 서비스가 다음의 물리 프레임 동안에 수행될지 결정되고, 공유 물리 채널에 대한 서비스의 맵핑이 결정된다(단계 S1206). 그 후, 선택된 서비스로부터의 데이터 패킷은 HARQ 프로토콜 핸들링/패킷 다중화 유닛(908)에서 데이터 블록으로 다중화되고, 상기 블록은 상기 서비스와 상기 공유 물리 채널과의 결합을 위해 가상 링크 어댑테이션에서 결정된 송신 파라미터에 대해서도 공지되는 각각의 공유 물리 채널의 PHY 처리 유닛(910)으로 전달된다. PHY 처리는 데이터의 실제 송신을 위해 이들 파라미터를 사용한다.

단순화된 예로서 모든 데이터 패킷을 도 4, 5 및 6에 동일한 크기로 도시했지만, 그것들은 일반적으로 가변적인 크기를 가지고, 본 발명에 따른 발명은 가변적인 크기를 갖는 패킷에 제한되지 않고 응용 가능하다.

통신 시스템은 특별한 경우에 데이터 송신을 위해 하나의 분할된 물리 채널만을 포함할 수 있지만, 일반적으로 이용 가능한 복수의 공유 물리 채널이 존재한다. 본 발명에 따른 방법은 모든 공유 물리 채널 또는 모든 채널의 부분 집합 중 어느 하나에 적용될 수 있다. 나머지의 공유 물리 채널 및 전용 물리 채널은 그 후에 종래 기술에 따라 맵핑된다.

상술한 바와 같이, 본 설명은 개시된 원리의 예시로서 다운링크 송신을 언급한다.

다른 대안에서, 링크 어댑테이션(313)은 전력 제어 기능을 포함한다. 각각의 서비스의 QoS 요건에 대해 송신 전력을 적용하는 것은, 특히 CDMA의 경우에, 전체 송신 용량의 효율적인 사용을 특별히 제공한다.

유닛(911) 내의 우선순위 계산에 있어서, 항상 패킷 헤더에 포함되어 있는 개별적인 패킷에 대한 부가 정보를 이용할 필요가 있다. 즉, 본 발명에 따른 시스템에서 통신되는 바와 같은 데이터 패킷은, 패킷이 관련 정보를 포함하는지에 따라, 인터넷 프로토콜(IP), 송신 제어 프로토콜(TCP), 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP), RTP(실시간 프로토콜) 패킷 또는 임의의 다른(독점) 프로토콜일 수 있다. 이러한 정보에 있어서, PHY 스케쥴러는 예를 들어, 타임 스탬프, 대기 시간, ttl, 정시 전달을 위한 타임 레프트(time left) 등에 따라, 각각의 패킷을 대한 지연 상태(QoS 상태)를 효과적으로 결정할 수 있다. 그러면, 링크 어댑테이션 유닛은, 필요한 QoS뿐만 아니라 스케쥴링될 PHY 데이터 블록에 포함되는 데이터 패킷의 실제 QoS 상태에도 동적으로 의존하여, MCS "적극성" 및 HARQ 파라미터, 즉 송신 파라미터를 적용할 수 있다. 예를 들면, 화상 회의와 같은 시간 중심의 서비스에 속해 있는 패킷이 그것들의 시점(상대방의 단말)부터 스케쥴러까지 다소 큰 지연에 직면했으면, MCS 선택은 보다 더욱 보수적이고/이거나, HARQ 방식은 임의의 재송신을 회피할 수 있을 만큼 강한 것으로서 선택된다. 그러한 패킷이 나머지 네트워크를 통해 다소 빠르게 이동했으면, 약간 더욱 적극적인 MCS 선택이 허용될 수 있다.

도 5에 도시된 예에서, 각각의 채널은 프레임마다 오직 하나의 데이터 블록만을 포함한다. 예를 들어, 채널(501)은 데이터 블록(517)을 포함하고, 채널(502)은 데이터 블록(518) 등을 포함한다. 몇몇 채널이 하나 이상의 PHY 데이터 블록을 포함하는 경우를 도 6에 나타낸다. 예를 들어, 채널(601)은 데이터 블록(609, 610)을 포함하고, 채널(605)은 데이터 블록(611, 612)을 포함한다. 이러한 경우에, 시스템 파라미터와 신호화에 따라 2개의 해결책이 가능/바람직하다.

- 하나의 PHY 프레임 내에서 하나의 PHY 채널 상으로 맵핑된 모든 PHY 데이터 블록은 동일한 서비스로부터의 데이터 패킷을 포함해야 한다. 이는, 송신 파라미터의 하나의 세트가 공유 물리 채널(가능하면, 다수의 PHY 데이터 블록)마다 규정되도록 시스템을 규정하는 경우이다. 예시와 같이, 양쪽 데이터 블록(609, 610)은 도 3의 제 1 이동국에서 운영중인 서비스(304)에 속해 있는 데이터 패킷(607)을 포함한다. 마찬가지로, 블록(611, 612) 모두는 제 1 이동국에서 운영중인 서비스(305)에 속해 있는 데이터 패킷(608)을 포함한다.

- 하나의 PHY 프레임 내에서 하나의 PHY 채널 상으로 맵핑된 PHY 데이터 블록은 상이한 서비스로부터의 데이터 패킷을 포함할 수 있으며, 각각의 PHY 데이터 블록은 물론 하나의 서비스에만 속해 있는 데이터만을 포함해야 한다. 이는, 송신 파라미터의 하나의 세트가 PHY 데이터 블록마다 규정되도록, 즉 송신 파라미터의 다수의 세트가 공유 물리 채널마다 규정될 수 있도록 시스템을 규정하는 경우이다.

도 5 및 도 6에 도시된 모든 경우에서, PHY 데이터 블록은 하나 이상의 서비스로부터의 데이터를 포함하지 않아야 한다.

한편, 하나의 단일 데이터 블록은 다수의 공유 PHY 채널에 분배될 수 있다. 도 6에서, 데이터 블록(613)은 공유 PHY 채널(602, 606) 사이에 분배되고, 데이터 블록(614)은 채널(603, 604) 사이에 분배된다.

하나의 서비스에 속해 있는 데이터 패킷만을 동일한 프레임 내의 채널로 맵핑하는 요건과는 반대로, 다수의 PHY 프레임에 걸쳐 공유 물리 채널에 대한 소정 서비스의 고정 맵핑이 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.

프레임의 시간 지속 기간은 바람직하게 고정되지만, 하나의 프레임으로부터 다음 프레임으로 변화될 수도 있다. 데이터 레이트가 MCS에 의해 자주 변화되므로, 2개의 프레임은 동일한 시간 지속 기간을 갖지만, 상이한 양의 데이터를 포함하기 쉽다.

도 9를 다시 참조하면, 제 1 이동국(301)은 3개의 서비스 S₁(303), S₂(304) 및 S₃(305)를 운영한다. 예시와 같이, 서비스(303)는 파일 트랜스퍼 서비스(예를 들면, FTP)와 서비스(305)는 화상 회의 서비스일 수 있다. 따라서, 표 1에 따라, S₁(303)을 위한 QoS 요건은, 완전히 낮은 서비스 패킷 손실율(예를 들면, 10^-8)과 일반적으로 수초 단위의 안정된 패킷 지연일 것이다. 반대로, S₃(305)는 10^-3과 같은 비교적 큰 패킷 손실율을 허용할 수 있지만, 엄격한 지연 요건(예를 들면, 40-90㎳)을 가진다.

종래의 시스템(도 4)의 경우에, 양쪽 서비스로부터의 데이터 패킷은 동일한 PHY 데이터 블록/공유 물리 채널 상으로 맵핑될 수 있다. 예를 들어, 채널(401)은 서비스(303)에 속해 있는 데이터 패킷(409, 410)과 서비스(305)에 속해 있는 데이터 패킷(412, 413)을 포함한다. MCS 선택이 PHY 데이터 블록마다 또는 공유 물리 채널마다 수행되기 때문에, 양쪽 서비스의 서비스 패킷 손실율(잔여 PHY 에러 레이트) 및 패킷에 대한 패킷 지연은 상호 연관되어, 독립적으로 제어될 수 없다. HARQ 재송신이 PHY 데이터 블록 단위(즉, 항상 전체 PHY 데이터 블록이 재송신됨)로 수행되므로, 이하의 문제가 발생할 수 있다.

- "적극적" MCS 선택(적어도 초기 송신에 대해서) 및 낮은 횟수의 최대 HARQ 재송신: 잔여 PHY 에러 레이트(서비스 패킷 손실율)가 매우 커지므로, 서비스(303)(파일 트랜스퍼)에 대한 엄격한 패킷 손실율 요건을 충족하지 못할 수 있다.

- "적극적" MCS 선택(적어도 초기 송신에 대해서) 및 높은 횟수의 최대 HARQ 재송신: 서비스(303)(파일 트랜스퍼)에 대한 엄격한 패킷 손실율 요건을 충족할 수는 있지만, 서비스(305)의 엄격한 지연 요건을 충족하지 못할 수 있다. 즉, 서비스(305)로부터의 서비스 패킷(412, 413)은 수신기에 너무 늦게 도착하여, 애플리케이션에 의해 패킷이 폐기된다. 이는, 여러번 재송신된 상기 패킷이 너무 늦게 도착함에 따라 애플리케이션에 있어서 필요없게 되기 때문에, 에어 인터페이스 자원의 비효율적인 사용을 유발한다.

- "비적극적" MCS 선택: 서비스(303)(파일 트랜스퍼)에 대한 엄격한 패킷 손실율 요건을 충족할 수 있지만, 에어 인터페이스 자원은 효율적으로 이용될 수 없다. "적극적" MCS 선택은 지연은 증가하지만 보다 나은 에어 인터페이스 처리량 효율을 가져오는 보다 높은 데이터 레이트를 갖는 변조 방식을 일반적으로 채용한다.

도 5 및 9에 따른 시스템의 경우에, 채널(502)(PHY 데이터 블록(518))은 서비스(303)에 속해 있는 데이터 패킷(510)만을 전달하고, 채널(506)(PHY 데이터 블록(522))은 서비스(305)에 속해 있는 패킷(514)만을 전달한다. 따라서, 각각의 채널은 하나의 PHY 프레임 내에서만 하나의 서비스에 대한 데이터를 전달하기 때문에, 하나의 프레임 내에서 PHY 채널/데이터 블록에 대한 MCS 및 HARQ 파라미터 선택은 서비스의 QoS 요건에 따라 수행될 수 있다. 파라미터의 유용한 설정은 이하와 같다.

- 엄격한 패킷 손실 요건을 갖는 지연 중심의 서비스:

매우 "보수적" MCS 선택, 낮은/중간 횟수의 최대 재송신, 가능하면 강한 HARQ 방식

- 완화된 패킷 손실 요건을 갖는 지연 중심의 서비스:

"보수적" MCS 선택, 낮은 횟수의 최대 재송신, 약한 HARQ 방식으로 충분함

- 엄격한 패킷 손실 요건을 갖는 지연 비중심의 서비스:

"적극적" MCS 선택, 높은 횟수의 최대 재송신, 가능하면 강한 HARQ 방식

- 완화된 패킷 손실 요건을 갖는 지연 비중심의 서비스:

매우 "적극적" MCS 선택, 낮은 횟수의 최대 재송신, 약한 HARQ 방식으로 충분함

상기한 바와 같이, 전체적인 물리층 QoS 제어는 MCS 선택과 HARQ 파라미터/방식과의 결합 동작에 의존한다. 상기의 예에서, QoS 클래스 2에 속하는 서비스(303)(파일 트랜스퍼)에 속해 있는 데이터 패킷을 전달하는 채널(502)은 "적극적" MCS 설정과, 높은 횟수의 최대 재송신을 갖는 강한 HARQ 방식을 가져야 한다. 서비스(305)(화상 회의)를 위한 데이터 패킷을 전달하는 채널(506)은 "보수적" MCS 설정을 가져야 하고, 낮은 횟수의 최대 재송신을 갖는 보다 덜 강한 HARQ 방식으로 충분하다.

몇몇 시스템에서, 단일 HARQ 방식만이 이용 가능하거나, 구성적인 이유 때문에 단일 HARQ 방식만이 구성되고, 즉 HARQ 설정은 재송신의 최대 횟수 이상으로 유일하게 제어된다.

공유 물리 채널의 규정은 프레임 단위로 변화될 수 있고, 반고정(semi-static) 단위로 구성되거나 고정될 수 있다. 예컨대, OFDMA, OFCDMA, 또는 MC-CMDA 시스템에서, 공유 물리 채널은 차례로 여러개의 서브캐리어를 일반적으로 포함하는 하나 이상의 서브캐리어 블록을 포함할 수 있다. 서브캐리어 블록을 구성하는 서브캐리어는, 이용 가능한 대역폭에 걸쳐서 인접하거나 분포될 수 있다. 다수의 공유 물리 채널이 구성된 경우에, 공유 물리 채널은 가변적인 개수의 서브캐리어 블록을 포함할 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 패킷 크기 및 물리 프레임 크기의 불일치에 의해 야기된 송신 용량의 손실을 회피하는 방법에 대한 유용한 가능성이 도시된다. 도 7에서, 하나의 공유 물리 채널(701)은 예시로서 도시된다. 702, 703, 704는 3개의 프레임이다. 패킷(705, 706)은 제 1 서비스에 속하고, 패킷(709, 710)은 제 2 서비스에 속한다. 양쪽의 서비스는 동일한 이동국 또는 상이한 이동국 상에서 운영될 수 있다. 패킷(705)은 예를 들어 채널(701) 내의 프레임(702) 상으로 맵핑된다. 상기 패킷은 프레임(702) 동안에 (MCS 선택을 따라) 송신될 수 있는 것보다 적은 데이터를 포함하므로, 나머지의 송신 용량이 약간 남아 있다. 제 1 서비스의 QoS 요건에 대해 프레임(702) 동안에 공유 물리 채널(701)의 송신 파라미터의 각각의 적응을 허용하기 위해, 또 다른 서비스의 패킷이 동일한 프레임으로 맵핑되지 않아야 한다. 그러나, 다음 패킷(706)은 프레임(702) 내의 잔여 공간에 있어서 너무 크다. 여기서 제시한 해결책은, 패킷(706)을 2개의(또는 가능하면 그 이상) 보다 작은 세그먼트, 여기서는 707, 708로 분할하여, 세그먼트(707)가 프레임(702)의 잔여 공간을 채우도록 하는 것이다.

다른 유리한 실시예에서, 서비스 특정 MCS 및 HARQ 파라미터 선택은 송신된 데이터의 각각의 QoS 요건에 적응될 뿐만 아니라, 실제 지연 상태 또는 보고된 현재의 손실율과 같은, 공유 물리 채널 상으로 다중화된 서비스 또는 패킷의 실제 QoS 상태에 대해 동적으로 추가 또는 유일하게 적용될 수도 있다. 대응하는 시스템을 도 8에 도시한다. 데이터 송신기(801)는 도 3에 도시된 전달 시스템을 구비하고 있으며, 특히 링크 어댑테이션 유닛(910) 및 HARQ 프로토콜 핸들링을 실행시키는 패킷 다중화 유닛(908)을 포함한다. 데이터 송신기(801)는 안테나(804)를 갖는 RF 송신기를 더 포함한다. 데이터는 RF 링크(805)의 공유 물리 채널에 대해 데이터 수신기(802)의 수신 유닛(806)으로 송신된다. 또한, 수신 유닛(806)은 실제 패킷 지연 또는 실제 패킷 손실율과 같은 QoS 파라미터의 값을 감시하는 QoS 감시 유닛(807)을 포함한다. 이러한 정보는 전달 시스템(808)에 대해 송신되어, 제 2 RF 링크(809)와 수신 유닛(810)은 그에 따라 반응할 수 있는 링크 어댑테이션 유닛(910)과 HARQ 프로토콜 핸들링 유닛(908)으로 되돌아간다. 예컨대, 잔여 패킷 손실율이 너무 높으면, 재송신의 최대 횟수는 증가될 수 있어, MCS "적극성"이 감소하거나, 송신 전력이 증가될 수 있다. 데이터가 지정되는 서비스에 의해 허용되는 것보다 실제 패킷 지연이 더 높으면, 링크 어댑테이션 유닛은, 예컨대 보다 덜 적극적인 MCS를 선택하거나 HARQ 알고리즘의 재송신의 최대 횟수를 감소시킬 수 있다.

다른 유용한 실시예에서, 송신 파라미터의 동적 적응은 수신기에서 QoS 상태를 감시하지 않고 수행될 수도 있다. 여기서는, 단순하게 송신기(801)가 예를 들어 데이터 수신기(802)로부터 수신되는 수신 HARQ ACK/NACK 신호를 처리함으로써, 지연 및 패킷 손실율 통계를 감시한다.

도 13은 상술한 방법을 사용할 수 있는 기지국(1300)의 구조를 나타낸다. 이 구조는 데이터를 처리하고, 프로토콜 기능을 수행하며, 기지국의 구성요소를 제어하도록 구성된 프로세서(1301)를 포함한다. 이 구조는 데이터와 지시를 저장하기 위한 메모리와 함께 하나 이상의 프로그램 가능한 마이크로 프로세서 또는 마이크로 제어기를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 하는 지시는, 읽기 전용 메모리와 같은 비휘발성 반도체 메모리(1306), 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리, 플래시 메모리 등에 저장될 수 있다. 추가적으로, 상기 지시는, 적절한 판독기(1308)를 사용하여 프로세서(1301)의 비휘발성 메모리(1306)로의 다운로드를 위해, 자기 디스크, 자기 테이프 및 광디스크와 같은 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체(1307) 상에 저장될 수 있다. 또한, 프로세서(1301)는 고정 또는 필드 프로그램 가능한 하드웨어 로직을 포함할 수 있다. 또한, 상술된 방법 또는 그 일부는 상기 하드웨어 로직 내에서 실행될 수 있다.

또한, 기지국(1300)은 이동국으로의 무선 접속을 확립하기 위한 송신기(1302) 및 수신기(1303), 및 직접 또는 다른 장치(도시되지 않음)를 거쳐 무선 네트워크의 코어 네트워크(1305)와 기지국을 접속하는 네트워크 인터페이스(1304)를 포함한다.

Claims (21)

1. 적어도 하나의 공유 물리 채널에 대해 프레임의 시간 간격으로 데이터 패킷을 송신하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법에 있어서,

   a) 상기 패킷, 상기 서비스 및/또는 상기 적어도 하나의 공유 물리 채널에 관한 정보에 근거하여 스케쥴링 함수를 계산하는 단계(S1204)와;

   b) 상기 스케쥴링 함수에 근거하여, 상기 서비스 중 어떤 것이 다음에 수행될지 결정하고, 공유 물리 채널로의 서비스의 맵핑에 대해 결정하는 단계(S1205)

   를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스케쥴링 함수를 기초로 서비스의 적어도 일부에 있어서 우선순위 값을 계산하는 단계 c)(S1203)를 더 포함하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 우선순위 값은 필요 데이터 레이트, 실제 데이터 레이트, 필요 패킷 에러 레이트, 실제 에러 레이트, 필요 지연, 실제 지연 상태, 서비스에 할당된 고정 값 또는 사용자에 할당된 고정값으로 이루어지는 목록 중에서 적어도 하나의 항목에 근거하여 계산되고,

   상기 적어도 하나의 항목은 우선순위 값이 계산되는 서비스에 관련되는

   무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 우선순위 값이 계산되는 서비스에 근거하여, 우선순위 값을 계산하는 데 적어도 2개의 상이한 알고리즘을 사용하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   M개의 서비스의 패킷을 N개의 공유 물리 채널로 맵핑하고,

   상기 단계 c)(S1203)는 서비스와 공유 물리 채널과의 각각의 결합에 있어서 MㆍN개의 우선순위 값을 계산하는 단계를 포함하는

   무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   서비스와 공유 물리 채널과의 결합의 적어도 일부에 있어서 잠재적 데이터 레이트값을 계산하는 단계 d)(S1202)를 더 포함하고,

   상기 단계 c)(S1203)는 단계 d)의 결과에 근거하는

   무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   M개의 서비스의 패킷을 N개의 공유 물리 채널로 맵핑하고,

   상기 단계 d)(S1202)는 서비스와 공유 물리 채널과의 각각의 결합에 있어서 MㆍN개의 잠재적 데이터 레이트 값을 계산하는 단계를 포함하는

   무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   단계 d)(S1202)에 근거하여 가상 링크 어댑테이션 파라미터를 결정하는 단계 e)(S1201)를 더 포함하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 가상 링크 어댑테이션 파라미터는 순방향 에러 정정 레이트, 순방향 에 러 정정 방식, 변조 방식, 전력 제어 파라미터, 하이브리드 자동 반복 요청에 대한 방식, 및 리던던시 버전으로 이루어지는 목록 중에서 적어도 하나를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 가상 링크 어댑테이션 파라미터는 물리 채널의 채널 품질 정보에 근거하여 단계 e)(S1201)에서 결정되는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 채널 품질 정보는 수신 필드 강도, 송신 손실값 또는 신호 대 잡음 비율 값을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 물리 채널 상에 보내어진 데이터의 수령자로부터 상기 채널 품질 정보의 적어도 일부를 수신하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 항에 있어서,

    단계 e)(S1201)에서, 잠재적 데이터 레이트 값이 계산되는 서비스에 따라, 가상 링크 어댑테이션 파라미터를 결정하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 잠재적 데이터 레이트가 계산되는 서비스에 대한 패킷 버퍼의 상태에 근거하여, 상기 잠재적 데이터 레이트를 계산하는 무선 통신 시스템에서의 서비스 품질 최적화 방법.
15. 무선 통신 시스템의 기지국(1300)의 프로세서(1301)에서 실행될 때에, 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하는 지시를 내부에 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
16. 무선 통신 시스템에서의 기지국(1300)으로서,

    상기 무선 통신 시스템의 코어 네트워크(1305)와 상기 기지국을 연결하는 네 트워크 인터페이스(1304)와,

    무선 송신 수단(1302)과,

    상기 송신 수단을 제어하고, 또한, 상기 송신 수단의 적어도 하나의 공유 물리 채널에 대해 프레임의 시간 간격으로 데이터 패킷을 송신하는 프로세서(1301)

    를 포함하되,

    상기 프로세서는,

    상기 패킷, 상기 서비스 및/또는 상기 적어도 하나의 공유 물리 채널에 대한 정보에 근거하여 스케쥴링 함수를 계산하고,

    상기 스케쥴링 함수에 근거하여, 상기 서비스 중 어떤 것이 다음에 수행될지를 결정하는

    기지국(1300).
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 프로세서(1301)는 상기 스케쥴링 함수를 기초로 하여 서비스 카테고리의 적어도 일부에 있어서 우선순위 값을 계산하도록 더 구성되는 기지국(1300).
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 프로세서(1301)는, 서비스 카테고리와 공유 물리 채널과의 결합의 적어 도 일부에 있어서 잠재적 데이터 레이트를 계산하고, 상기 우선순위 값의 계산을 기초로 하여 상기 잠재적 데이터 레이트를 사용하도록 더 구성되는 기지국(1300).
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 프로세서(1301)는 상기 잠재적 데이터 레이트 값의 계산을 기초로 하여 가상 링크 어댑테이션 파라미터를 결정하도록 더 구성되는 기지국(1300).
20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 프로세서(1301)는 패킷이 할당되는 서비스에 따라 패킷을 큐로 다중화하도록 더 구성되는 기지국(1400).
21. 청구항 16 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 기지국(1300)을 포함하는 무선 통신 시스템.

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