KR20090020866A - 통신 시스템에서 상향 링크 자원 할당 시스템 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 상향 링크 자원 할당 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20090020866A
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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 기지국이 이동국으로 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공해야 함을 검출하면, 상기 이동국으로 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당하고, 상기 이동국으로부터 상기 이동국에게 할당된 상향링크 자원을 변경해줄 것을 요청하는 상향링크 자원 할당 요청을 수신하고, 상기 이동국에게 할당할 제 2 상향링크 자원이 존재하는지 검사하고, 상기 제 2 상향링크 자원이 존재하면, 상기 이동국으로 제 2 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 상기 제 2 상향링크 자원을 전용으로 할당하고, 상기 제 1 상향링크 자원 할당을 해제한다.
그랜트 서브헤더, 레인징 코드, 전용 자원 할당, 상향링크 자원 할당

Description

통신 시스템에서 상향 링크 자원 할당 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ALLOCATING UPLINK RESOURCES IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에서 상향링크(UL: UpLink) 자원 할당 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재, 통신 시스템에서는 인터넷 프로토콜 기반 음성(VoIP: Voice over Internet Protocol, 이하 'VoIP'라 칭하기로 한다) 서비스 제공을 위한 다양한 스케줄링 방식이 제안되었고, 그 대표적인 방식이 비요구 보장 서비스(UGS: Unsolicited Guaranteed Service, 이하 'UGS'라 칭하기로 한다) 방식과 확장된 실시간 폴링 서비스(ertPS: extended real time Polling Service, 이하 'ertPS'라 칭하기로 한다) 방식이다.
도 1은 일반적인 통신 시스템에서 UGS 방식을 사용하는 스케줄링 동작을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 시간 축에서 이동국(MS: Mobile Station)의 상태는 크게 두 가지로 구분된다. 즉, 이동국이 전송할 데이터 패킷이 존재하는 유음 구간(talk-spurt period)(103)과, 이동국이 전송할 데이터 패킷이 존재하지 않는 무음 구간(silence period)(104)으로 구분된다.
이동국은 VoIP 서비스 데이터를 송수신하기 위해 기지국(BS: Base Station)으로 동적 서비스 추가 요청(DSA-REQ: Dynamic Service Addition-REQuest, 이하 'DSA-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지(101)를 송신하여 상기 기지국과 VoIP 세션(session)을 생성한다. 상기 기지국은 상기 VoIP 세션이 생성되었으므로 상기 이동국에게 VoIP 서비스 제공을 위해 상향링크 자원을 할당한다. 상기 UGS 방식을 사용할 경우 기지국은 이동국으로 매 폴링(polling) 주기마다 상향링크 맵(UL-MAP) 메시지를 송신하지 않지만, 상기 이동국은 최초 요구하였던 무선 자원량을 보장 받을 수 있다. 즉, 이동국은 데이터 패킷을 송신할 때 서브 프레임(subframe)(107, 113, 115, 117) 내의 동일한 서브채널(subchannel)(141) 오프셋 및 심볼(symbol)(143) 오프셋을 사용하여 데이터 패킷을 송신할 수 있다.
따라서, 상기 UGS 방식을 사용할 경우 이동국은 매 전송 주기마다 고정된 크기(size)의 자원 및 상향링크 서브프레임 내 고정된 위치를 사용하여 데이터 패킷을 송신하므로, 즉 상기 이동국은 기지국으로부터 할당받은 전용 상향링크 자원을 할당받아 데이터 패킷을 송신하므로 상기 기지국은 상기 이동국에 할당된 상향링크 자원에 대한 상향링크 자원 할당 정보를 별도로 송신할 필요가 없다. 따라서, 상기 상향링크 자원 할당 정보 송수신으로 인한 오버헤드를 줄일 수 있다. 그러나, 채널 상태에 따라 변화하는 데이터 레이트(data rate)(120)의 고려 없이 무음구 간(104)과 유음구간(103)에 동일한 크기의 상향링크 자원을 전용으로 할당하므로 자원 낭비가 발생한다.
도 2는 일반적인 통신 시스템에서 ertPS 방식을 사용하는 스케줄링 동작을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 시간 축에서 이동국의 상태는 유음 구간(207)과, 무음 구간(209)으로 구분된다.
기지국과의 VoIP 세션을 생성한 이동국은 송신할 데이터 패킷이 발생하면 6 바이트(byte)의 대역폭 요청 헤더(bandwidth request header)(201)를 상기 기지국으로 송신하고, 기지국은 일정 주기 간격으로 폴링을 수행하여 VoIP 서비스 제공을 위한 상향링크 자원(207)을 이동국으로 할당한다. 이때, 기지국은 상기 폴링 주기마다 이동국으로 상향링크 맵 메시지를 송신하여 상기 이동국이 데이터 패킷 송신시 사용할 서브프레임(213, 219, 221, 223) 내의 서브채널(215) 오프셋 및 심볼(217) 오프셋 정보를 알려줘야 한다.
한편, 데이터 레이트(211)가 감소하는 무음 구간(209)에서 이동국은 자원량 감소 요청 정보를 포함하는 2 바이트의 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)를 상기 상향링크 자원의 유휴 자원을 사용하는 피기백(piggyback) 방식을 사용하여 기지국으로 전송한다. 상기 그랜트 처리 서브 헤더에는 자원크기 증가 요청 또는 자원크기 감소 요청 정보를 포함한 상향링크 자원할당 요청 메시지로서 상기 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)를 수신한 기지국은 상기 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)에 포함된 정보에 상응하여 기 할당 자원을 해제한 후 새로운 자원을 할당한 다.
따라서, 상기 ertPS 방식을 사용할 경우 기지국은 채널 상태에 따라 변화하는 데이터 레이트(211)를 고려하여 동적으로 이동국에게 상향링크 자원을 할당하므로, 자원의 효율성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 기지국은 이동국의 데이터 패킷 송신을 위해 상기 폴링 주기마다 이동국으로 상향링크 자원 할당 정보를 상향링크 맵 메시지를 통해 송신하므로 상기 상향링크 맵 메시지에 대한 오버헤드가 발생한다.
도 3은 일반적인 통신 시스템에서 동일한 크기의 데이터 패킷을 송신할 경우, 채널 상태에 따른 자원 요구량을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 기지국(301)으로부터 가까운 거리의 영역은 신호 대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)가 높으므로 채널 상태가 우수하다고 가정하고, 기지국(301)으로부터 먼 거리의 영역은 SINR이 낮으므로 채널 상태가 열악하다고 가정한다. 이때, 이동국이 219비트의 크기를 갖는 데이터 패킷을 기지국으로 송신하기 위해, 채널 상태가 열악한 영역에서 5개의 자원을 필요로 한다면, 채널 상태가 우수한 영역에서는 1개의 자원으로 상기 데이터 패킷을 송신할 수 있다. 여기서, 1개의 자원은 1개의 심볼과 1개의 서브 채널로 구성되고, 상기 1개 서브 채널은 48개의 서브캐리어(subcarrier)로 구성된다. 따라서, 채널 상태 변화에 따라 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨(level)을 변경하지 않는다면 이로 인한 자원 낭비가 발생하게 된다.
예를 들어, 기지국(301)의 송신 전파가 미치는 최대 거리를 SINR에 따라 3개의 구간으로 나눈 후, 채널 상태가 열악한 영역으로 구분되는 구간에 위치한 이동국을 위한 MCS 레벨을 MCS 레벨 0라고 가정하고, 채널 상태가 우수한 영역으로 구분되는 구간에 위치한 이동국이 사용하는 MCS 레벨을 MCS 레벨 2라고 가정하고, 상기 열악한 영역과 우수한 영역의 사이 구간에 위치한 이동국이 사용하는 MCS 레벨을 MCS 레벨 1이라 가정하면, 채널 상태가 열악한 구간의 이동국이 채널 상태가 우수한 구간으로 이동할 때 상기 데이터 패킷을 송신하기 위해 필요한 자원은 5개에서 1개로 감소한다. 따라서, 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 적응적으로 사용하지 않는다면, 4개의 자원이 불필요하게 요청되고, 이로 인해 960비트를 송신할 수 있는 자원이 낭비되게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이 UGS 방식을 사용하여 VoIP 서비스를 제공할 경우 기지국이 채널 상태에 따라 변화하는 데이터 레이트를 고려하지 않고 유음 구간과 무음 구간에 동일한 크기의 상향링크 자원을 전용으로 할당하므로 무음 구간에서의 자원이 낭비되는 문제점이 있었다.
상기 ertPS 방식을 사용하여 VoIP 서비스를 제공할 경우 기지국이 채널 상태에 따른 데이터 레이트를 고려하여 동적으로 상향링크 자원을 할당하지만, 매 전송 주기마다 폴링을 수행하여 자원을 할당하므로 상기 폴링 주기마다 이동국으로 상향링크 자원 할당 정보를 송신함에 따른 상향링크 맵 메시지 오버헤드가 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 유음구간에서 자원의 효율성을 증가시키기 위해 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 적응적으로 사용하는 방안이 요구되지만, 현재 유음구간에서의 MCS 레벨을 적응적으로 선택할 수 있는 방법이 정의되어 있지 않았다.
본 발명은 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 시스템 및 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 시스템은; 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하는 시스템에 있어서, 이동국과, 상기 이동국으로 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공해야 함을 검출하면, 상기 이동국으로 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당하고, 상기 이동국으로부터 상기 이동국에게 할당된 상향링크 자원을 변경해줄 것을 요청하는 상향링크 자원 할당 요청을 수신하고, 상기 상향링크 자원 할당 요청을 수신하면, 상기 이동국에게 할당할 제 2 상향링크 자원이 존재하는지 검사하고, 상기 제 2 상향링크 자원이 존재하면, 상기 이동국으로 제 2 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 상기 제 2 상향링크 자원을 전용으로 할당하고, 상기 제 1 상향링크 자원 할당을 해제하는 기지국을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 시스템은; 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 시스템에 있어서, 기지국과, 상기 기지국으로부터 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공받음에 따라 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 수신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당 받고, 상기 제1상향링크 자원을 전용으로 할당받은 후 사용할 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하고, 상기 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하면, 상기 기지국으로 상향링크 자원 할당 요청을 송신하고, 상기 상향링크 자원 할당 요청을 송신한 후 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하고, 상기 자원 할당 정보가 상기 제1상향링크 자원 할당 정보와 상이한 제 2 상향링크 자원 할당 정보인지 검사하고, 상기 검사 결과 상기 제2상향링크 자원 할당 정보일 경우, 상기 기지국으로부터 상기 제1상향링크 자원과 상이한 제2상향링크 자원을 전용으로 할당받는 이동국을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 방법은; 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 자원을 할당하는 방법에 있어서, 이동국으로 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공해야 함을 검출하면, 상기 이동국으로 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당하는 과정과, 상기 이동국으로부터 상기 이동국에게 할당된 상향링크 자원을 변경해줄 것을 요청하는 상향링크 자원 할당 요청을 수신하는 과정과, 상기 상향링크 자원 할당 요청을 수신하면, 상기 이동국에게 할당할 제 2 상향링크 자원이 존재하는지 검사하는 과정과, 상기 제 2 상향링크 자원이 존재하면, 상기 이동국으로 제 2 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 상기 제 2 상향링크 자원을 전용으로 할당하는 과정과, 상기 제 1 상향링크 자원 할당을 해제하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 방법은; 통신 시스템에서 이동국이 상향링크 자원을 할당 받는 방법에 있어서, 기지국으로부터 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공받음에 따라 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 수신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당 받는 과정과, 상기 제1상향링크 자원을 전용으로 할당받은 후 사용할 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하는 과정과, 상기 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하면, 상기 기지국으로 상향링크 자원 할당 요청을 송신하는 과정과, 상기 상향링크 자원 할당 요청을 송신한 후 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하는 과정과, 상기 자원 할당 정보가 상기 제1상향링크 자원 할당 정보와 상이한 제 2 상향링크 자원 할당 정보인지 검사하는 과정과, 상기 검사 결과 상기 제2상향링크 자원 할당 정보일 경우, 상기 기지국으로부터 상기 제1상향링크 자원과 상이한 제2상향링크 자원을 전용으로 할당받는 과정을 포함한다.
본 발명은 통신 시스템에서 VoIP 서비스를 제공함에 있어 기지국이 최초에는 이동국으로 상향링크 자원을 전용으로 할당한 후, 상기 이동국의 요청이 있을 경우 다시 상향링크 자원을 변경하여 할당할 수 있도록 함으로써 상향링크 자원 할당 정보 송신을 위한 상향링크 맵 메시지 오버헤드를 감소시키면서도 이동국의 상황에 적합한 상향링크 자원을 할당할 수 있다는 이점을 가진다.
또한, 본 발명은 VoIP 서비스를 제공함에 있어 유음 구간에서 이동국이 채널 상태에 따라 이동국 자신이 사용할 MCS 레벨을 적응적으로 선택함으로써 자원의 효율성을 증가시킨다는 이점을 가진다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 동작을 이해하는데 필요한 부분만을 설명하며 그 이외의 배경 기술은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.본 발명은 통신 시스템에서 상향링크(uplink) 자원 할당 시스템 및 방법을 제안한다. 이하, 통신 시스템에서 일 예로 인터넷 프로토콜 기반 음성(VoIP: Voice over Internet Protocol, 이하 'VoIP'라 칭하기로 한다) 서비스를 제공할 경우를 가정하여 상향링크 자원을 할당하는 방안에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신 시스템의 상향링크 자원 할당 동작을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 시간 축에서 이동국(MS: Mobile Station)의 상태는 유음 구간(407)과, 무음 구간(411)으로 구분된다.
기지국(BS: Base Station)과 VoIP 세션을 생성한 이동국은 송신할 데이터 패킷이 발생하면 대역폭 요청 헤더(401)를 상기 기지국으로 송신하고, 기지국은 이동국으로 상향링크 자원을 전용으로 할당한다. 이때, 상기 기지국은 상기 이동국에게 전용으로 할당한 상향링크 자원에 대한 정보를 상향링크 맵 메시지를 사용하여 최초 한번만 송신한다. 즉, 상기 기지국이 할당하는 전용 상향링크 자원은 상기 이동국에게 새로운 상향링크 자원이 전용으로 할당되기 이전까지 고정적으로 사용할 수 있으므로, 상기 기지국은 상기 이동국에게 할당한 전용 상향링크 자원에 대한 상향링크 자원 할당 정보를 매 주기마다 송신할 필요가 없다. 여기서, 상기 기지국 이 이동국으로 상향링크 자원을 할당하는 주기는 하기 수학식 1을 사용하여 결정된다.
상향링크 자원 할당 주기 = SDU 크기/최대 유지되는 트래픽 레이트 X 8
즉, 기지국은 이동국으로부터 최대 유지 트래픽 레이트(Maximum Sustained Traffic Rate와 서비스 데이터 유닛(SDU: Service Data Unit, 이하 'SDU'라 칭하기로 한다) 크기를 수신하고, 기지국은 상기 최대 유지 트래픽 레이트와 SDU 크기를 고려하여 상기 상향링크 자원 할당 주기를 결정한다. 이때, 기지국이 할당하는 상향링크 자원의 크기는 상기 SDU 크기와 동일하게 설정된다.
한편, 상기 이동국은 데이터 패킷을 송신하는 유음구간(407)을 기지국과의 거리에 따른 신호 대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)를 고려하여 3개 구간으로 분할하고, 상기 분할된 3개 구간을 제 1 구간, 제 2 구간, 제 3 구간이라 정의한다. 그리고, 상기 각 구간들을 분할하는 경계 지점에 해당되는 SINR 값을 임계값(threshold)으로 정의한다. 여기서는 제 1 구간과 제 2 구간을 구분하는 임계값은 Th1(433)이고, 제 2 구간과 제 3 구간을 구분하는 임계값은 Th2(435)이다.
또한, 상기 제 1 구간에 해당되는 SINR 값을 갖는 이동국은 MCS 레벨 0(413)을 사용하여 데이터 패킷을 송신하고, 상기 제 2 구간에 해당되는 SINR 값을 갖는 이동국은 MCS 레벨 1(415)을 사용하여 데이터 패킷을 송신하고, 상기 제 3 구간에 해당되는 SINR 값을 갖는 이동국은 MCS 레벨 2(417)을 사용하여 데이터 패킷 을 송신한다. 여기서, 상기 MCS 레벨은 상기 MCS 레벨의 인덱스(index)가 증가할수록 채널 상태가 우수할 경우에 사용되는 MCS를 나타내며, 이와는 반대로 상기 MCS 레벨의 인덱스가 감소할수록 채널 상태가 열악할 경우의 MCS를 나타낸다. 즉, MCS 레벨이 레벨 0일 경우 가장 차수(order)가 낮은 변조 방식과 최소 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 코딩 방식이 적용되므로 자원의 효율성은 최소가 되고, 이와는 반대로 MCS 레벨이 레벨 2일 경우 가장 차수가 높은 변조 방식과 최대 코딩 레이트를 가지는 코딩 방식이 적용되므로 자원의 효율성은 최대가 된다. 상기 MCS는 일 예로 64 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)(5/6) 방식, 16 QAM(1/2) 방식, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)(1/2) 방식이 될 수 있다.
유음구간(407)에서 이동국은 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information), 일 예로 SINR(431)를 측정하여 Th1(433)과 비교하고, 상기 측정된 SINR(431)이 Th1(433)보다 클 경우, 제 2 구간에 해당된다고 판단하여 본 발명에서 새롭게 제안하는 레인징 코드를 사용한 대역폭 요청 헤더를 송신하여 상향링크 자원할당을 요청한다. 여기서, 상기 대여폭 요청 헤더는 상향링크 자원크기 증가 요청 또는 상향링크 자원크기 감소 요청 정보를 포함한 상향링크 자원할당 요청 메시지이다. 상기 레인징 코드를 사용하여 상향링크 자원할당을 요청하는 방식은, 동일한 코드를 복수개의 이동국에서 선택하여 데이터 패킷을 송신할 경우 충돌이 발생하지만 지수적 백오프(exponential backoff) 알고리즘을 사용하여 백오프 지연을 감소시킬 수 있으므로 일반적인 대역폭 요청 헤더를 전송하는 방식에 비해 효율적이다.
또한, 상기 SINR(431)과 Th1(433)을 비교할 때, 핑퐁(ping-pong) 현상에 따른 문제를 최소화하기 위해, 본 발명에서는 타이머(timer)와 새로운 임계값, 즉 Thhigh/Thlow를 제안한다. 먼저, 타이머를 사용하여 상향링크 자원할당을 요청하는 예를 설명하도록 한다. 이동국은 상기 측정된 SINR(431)이 Th1(433)보다 클 경우, 시스템에서 미리 설정한 타이머를 동작(start)시키고, 상기 타이머가 종료(end)된 후에도 상기 SINR(431)이 유지되면, 즉 SINR(431)이 Th1(433)보다 크면 레인징 코드를 사용하여 대역폭 요청 헤더를 송신한다. 여기서, 상기 이동국은 채널 상태가 좋아졌으므로 자원크기 감소 요청 정보를 포함한 대역폭 요청 헤더를 송신한다. 다음으로, Thhigh, Thlow를 사용하여 자원을 할당하는 예를 설명하도록 한다. 이동국은 Th1(433)의 Thhigh값과 Thlow값을 정의하고(Thlow<Th1(433)<Thhigh) 상기 측정된 SINR(431)이 Thhigh보다 클 경우, 레인징 코드를 사용하여 대역폭 요청 헤더를 송신한다.
그런 다음, 이동국은 상기 기지국으로부터 새로운 자원을 할당 받고, 상향링크 맵을 수신한다. 이동국은 상기 할당 받은 자원을 사용하여 데이터 패킷을 송신하고, 지속적으로 측정하는 SINR(431)을 Th1(433), Th2(435)와 비교하여 상기 SINR(431)이 Th1(433)보다 작거나 Th2(435)보다 클 경우를 검출한다. 여기서는 상기 SINR(431)이 Th2(435)보다 클 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 상기 SINR(431)이 Th2(435)보다 클 경우, 이동국은 대역폭 요청 헤더(405)를 기지국으로 송신하여 새로운 상향링크 자원할당을 요청하고, 기지국은 새로운 자원을 할당한 다.
도 4에서는 이동국의 상향링크 자원할당 요청에 상응하여 기지국이 감소된 크기의 새로운 자원을 할당하는 경우를 일 예로 설명하였으나, 상기 이동국의 상향링크 자원할당 요청에 상응하여 증가된 크기의 새로운 자원을 할당해야 할 경우, 상기 기지국이 새로 할당할 자원을 충분히 갖고 있지 못하면 기존과 동일한 자원을 재할당 하거나 기 할당된 자원을 유지할 수 있음에 유의하여야 한다.
한편, 상기 SINR(431)에 따라 새로운 자원을 할당 받은 이동국은 해당 구간에 대응되는 MCS 레벨과 새로 할당 받은 자원을 사용하여 데이터 패킷을 송신한다.
다음으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 본 발명에서 새롭게 제안하는 그랜트 서브헤더를 사용하여 자원할당을 요청하고, 기지국이 상기 요청에 상응하여 자원을 할당하는 동작에 대해서 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통신 시스템의 상향링크 자원 할당 동작을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 시간 축에서 이동국의 상태는 유음 구간(507)과, 무음 구간(513)으로 구분된다. 도 5에서는 상기에서 설명한 도 4와 동일한 조건에서, 측정된 SINR(533)이 Th1(537)보다 클 경우, 본 발명에서 새롭게 제안하는 그랜트 서브헤더를 사용하여 상향링크 자원할당을 요청한다. 상기 그랜트 서브헤더를 사용하여 상향링크 자원할당을 요청하는 방식은, 송신할 데이터 패킷을 전송 단위, 즉 자 원의 개수로 나눈 뒤 마지막 전송 단위에서 실제 송신할 비트를 송신하고 남는 잉여 자원을 사용하여 피기백 방식을 수행하는 방식이다. 따라서, 상향링크 오버헤드를 감소시킬 수 있으므로 보다 효율적인 상향링크 자원할당 요청 방식이다. 또한, 상기 그랜트 서브헤더는 2개 비트 또는 1개 비트로 구성될 수 있으며, 도 4에서 설명한 바와 같이 타이머 또는 Thhigh/Thlow를 적용한 Th1(537)과 측정 SINR(533)을 비교하여 채널 상태에 따른 자원크기의 증가 또는 감소 여부를 나타낸다.
먼저, 2비트의 그랜트 서브헤더를 사용하여 상향링크 자원할당을 요청하는 예를 설명하도록 한다. 2비트의 그랜트 서브헤더는 매 프레임 주기로 자원할당을 요청하는 경우에 사용되며, 상기 2비트의 그랜트 서브헤더가 '00'으로 설정되면 채널 상태 유지를 나타내고, '01'으로 설정되면 채널 상태 향상으로 인한 자원크기 감소 요청을 나타내고, '10'으로 설정되면 채널 상태 감소로 인한 자원크기 증가 요청을 나타낸다.
다음으로, 1비트의 그랜트 서브헤더를 사용하여 상향링크 자원할당을 요청하는 예를 설명하도록 한다. 1비트의 그랜트 서브헤더는 채널 상황이 변화하는 주기로 자원할당을 요청하는 경우에 사용되며, 상기 1비트의 그랜트 서브헤더가 '0'으로 설정되면 채널 상태 향상으로 인한 자원크기 감소 요청을 나타내고, '1'로 설정되면 채널 상태 감소로 인한 자원크기 증가 요청을 나타낸다.
따라서, 이동국은 측정된 SINR(533)이 타이머 또는 Thhigh/Thlow를 적용한 Th1(537)보다 클 경우, 그랜트 서브 헤더를 채널 상태 향상을 나타내도록 설정하여 기지국으로 송신한다. 그런 다음, 이동국은 상기 기지국으로부터 새로운 자원을 할당 받고, 상향링크 맵을 수신한다. 이동국은 상기 할당 받은 자원을 사용하여 데이터 패킷을 송신하고, 지속적으로 측정하는 SINR(533)을 Th1(537), Th2(535)와 비교하여 상기 SINR(533)이 Th1(537)보다 작거나 Th2(535)보다 클 경우를 검출한다. 상기 SINR(533)이 Th2(535)보다 클 경우, 이동국은 그랜트 서브 헤더(505)를 기지국으로 송신하여 새로운 상향링크 자원할당을 요청하고, 기지국은 새로운 자원을 할당한다.
한편, 상기 SINR(533)에 따라 새로운 자원을 할당 받은 이동국은 해당 구간에 대응되는 MCS 레벨과 새로 할당 받은 자원을 사용하여 데이터 패킷을 송신한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 이동국으로 상향링크 자원을 할당하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 611단계에서 기지국은 이동국과의 VoIP 세션을 생성한 후 613단계로 진행한다. 상기 613단계에서 기지국은 상기 이동국으로 할당할 제 1 상향링크 자원에 대한 자원 할당 정보를 송신한 후 615단계로 진행한다. 여기서 상기 자원 할당 정보는 일 예로 상향링크 맵 메시지가 될 수 있으며, 상기 상향링크 맵에는 상향링크 서브프레임의 서브채널 오프셋 및 심볼 오프셋 정보 등이 포함된다.
상기 615단계에서 기지국은 상기 이동국으로 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당한 후 617단계로 진행한다. 상기 617단계에서 기지국은 이동국으로부터 상 향링크 자원 할당 요청 메시지를 수신하는지 여부를 검사한 후, 상기 상향링크 자원 할당 요청 메시지를 수신하면 619단계로 진행하고, 상기 메시지를 수신하지 못하면 615단계로 진행한다. 여기서, 상기 상향링크 자원 할당 요청 메시지는 일 예로 레인징 코드를 사용하는 대역폭 요청 헤더와 그랜트 서브 헤더가 있으며 상기 메시지는 이동국이 요청하는 상향링크 자원크기 증가 요청 또는 상향링크 자원 크기 감소 요청 정보가 포함된다. 상기 619단계에서 기지국은 상기 상향링크 자원 할당 요청 메시지 정보에 상응하여 이동국으로 새로 할당할 제 2 상향링크 자원이 존재하는지 여부를 검사한다. 이때, 기지국은 상기 제 2 상향링크 자원이 존재하지 않으면 613단계로 진행한다.
한편, 상기 619단계 검사 결과 기지국은 상기 이동국으로 할당할 제 2 상향링크 자원이 존재하면 621단계로 진행한다. 상기 621단계에서 기지국은 상기 이동국으로 할당할 제 2 상향링크 자원에 대한 자원 할당 정보를 송신한 후 623단계로 진행한다. 상기 623단계에서 기지국은 상기 이동국으로 제 2 상향링크 자원을 전용으로 할당한 후 625단계로 진행한다. 상기 625단계에서 기지국은 이동국에 전용으로 할당되던 제 1 상향링크 자원 할당을 해제한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당받는 과정을 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 711단계에서 이동국은 기지국과의 VoIP 세션을 생성한 후 713단계로 진행한다. 상기 713단계에서 이동국은 상기 기지국으로부터 제 1 상향링크 자원에 대한 자원 할당 정보를 수신한 후 715단계로 진행한다. 상기 715단 계에서 이동국은 상기 기지국으로부터 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당 받고 717단계로 진행한다. 상기 717단계에서 이동국은 상향링크 자원을 변경해야 하는지 여부를 검사한 후 상기 상향링크 자원을 변경해야 하면 719단계로 진행하고, 상기 상향링크 자원을 변경할 필요가 없으면 715단계로 진행한다. 여기서, 상기 717단계의 제 1 상향링크 자원의 변경 여부는 이동국이 채널 상태 정보, 일 예로 SINR을 측정하고 상기 SINR을 미리 설정한 임계값(Th)과 비교하여 채널 상태가 우수한지 또는 열악한지 여부를 판단한다. 이때, 상기 이동국은 상기 측정된 SINR의 핑퐁 현상에 따른 문제를 최소화하기 위해 타이머와 Thhigh/Thlow (Thlow<Th<Thhigh)을 상기 임계값에 적용할 수 있다. 상기 SINR과 임계값에 따라 채널 상태를 판단하는 과정과, 상기 핑퐁현상에 따른 문제를 최소화하는 방안은 도 4에서 설명하였으므로 여기서는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 719단계에서 이동국은 상향링크 자원할당 요청 메시지를 기지국으로 송신한 후 721단계로 진행한다. 상기 721단계에서 이동국은 기지국으로부터 상향링크 자원 할당 정보를 수신한 후 723단계로 진행하여 상기 수신한 상향링크 자원 할당 정보가 상기 719단계에서 요청한 자원할당 정보, 즉 제 2 상향링크 자원 할당 정보인지 검사한다. 상기 723단계 검사 결과 이동국은 상기 수신한 상향링크 자원 할당 정보가 제 2 상향링크 자원 할당 정보이면 725단계로 진행하고, 상기 수신한 상향링크 정보가 제 2 상향링크 자원 할당 정보가 아니면 715단계로 진행한다. 따라서, 상기 725단계에서 이동국은 상기 기지국으로부터 제 2 상향링크 자원을 전용 으로 할당받는다.
도 1은 일반적인 통신 시스템에서 UGS 방식을 사용하는 스케줄링 동작을 도시한 도면
도 2는 일반적인 통신 시스템에서 ertPS 방식을 사용하는 스케줄링 동작을 도시한 도면
도 3은 일반적인 통신 시스템에서 동일한 크기의 데이터 패킷을 송신할 경우, 채널 상태에 따른 자원 요구량을 도시한 도면
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 통신 시스템의 상향링크 자원 할당 동작을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 통신 시스템의 상향링크 자원 할당 동작을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 기지국이 이동국으로 상향링크 자원을 할당하는 과정을 도시한 순서도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 이동국이 기지국으로부터 상향링크 자원을 할당 받는 과정을 도시한 순서도

Claims (18)

  1. 통신 시스템에서 기지국이 상향링크 자원을 할당하는 방법에 있어서,
    이동국으로 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공해야 함을 검출하면, 상기 이동국으로 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당하는 과정과,
    상기 이동국으로부터 상기 이동국에게 할당된 상향링크 자원을 변경해줄 것을 요청하는 상향링크 자원 할당 요청을 수신하는 과정과,
    상기 상향링크 자원 할당 요청을 수신하면, 상기 이동국에게 할당할 제 2 상향링크 자원이 존재하는지 검사하는 과정과,
    상기 제 2 상향링크 자원이 존재하면, 상기 이동국으로 제 2 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 상기 제 2 상향링크 자원을 전용으로 할당하는 과정과,
    상기 제 1 상향링크 자원 할당을 해제하는 과정을 포함하는 기지국의 상향링크 자원 할당 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 상향링크 자원이 존재하지 않으면, 상기 전용으로 할당되어 있는 제 1 상향링크 자원을 유지하는 과정을 더 포함하는 기지국의 상향링크 자원 할당 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 특정 서비스 품질 클래스는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스의 서비스 품질 클래스임을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 자원 할당 방법.
  4. 통신 시스템에서 이동국이 상향링크 자원을 할당 받는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공받음에 따라 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 수신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당 받는 과정과,
    상기 제1상향링크 자원을 전용으로 할당받은 후 사용할 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하는 과정과,
    상기 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하면, 상기 기지국으로 상향링크 자원 할당 요청을 송신하는 과정과,
    상기 상향링크 자원 할당 요청을 송신한 후 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하는 과정과,
    상기 수신한 자원 할당 정보가 상기 제1상향링크 자원 할당 정보와 상이한 제 2 상향링크 자원 할당 정보인지 검사하는 과정과,
    상기 검사 결과 상기 수신한 자원 할당 정보가 상기 제2상향링크 자원 할당 정보일 경우, 상기 기지국으로부터 상기 제2상향링크 자원을 전용으로 할당받는 과정을 포함하는 이동국이 상향링크 자원을 할당받는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상향링크 자원을 변경해야함을 검출하는 과정은,
    상향링크 채널 상태 값을 측정하는 단계와,
    상기 상향링크 채널 상태 값이 임계값을 초과할 경우 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하는 단계를 포함하는 이동국이 상향링크 자원을 할당받는 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 할당 요청을 송신하는 과정은;
    상기 기지국으로 레인징 코드를 사용하는 대역폭 요청 헤더를 송신함으로써 상향링크 자원 할당을 요청하는 것임을 특징으로 하는 이동국이 상향링크 자원을 할당받는 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 요청 할당 정보는 상향링크 자원 크기 증가 요청 정보 또는 상향링크 자원 크기 감소 요청 정보를 포함함을 특징으로 하는 이동국이 상향링크 자원을 할당받는 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 할당 요청을 송신하는 과정은;
    상기 기지국으로 그랜트 서브헤더를 송신함으로써 상향링크 자원 할당을 요청하는 것임을 특징으로 하는 이동국이 상향링크 자원을 할당받는 방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 특정 서비스 품질 클래스는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스의 서비스 품질 클래스임을 특징으로 하는 이동국이 상향링크 자원을 할당받는 방법.
  10. 통신 시스템에서 상향링크 자원을 할당하는 시스템에 있어서,
    이동국과,
    상기 이동국으로 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공해야 함을 검출하면, 상기 이동국으로 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당하고, 상기 이동국으로부터 상기 이동국에게 할당된 상향링크 자원을 변경해줄 것을 요청하는 상향링크 자원 할당 요청을 수신하고, 상기 상향링크 자원 할당 요청을 수신하면, 상기 이동국에게 할당할 제 2 상향링크 자원이 존 재하는지 검사하고, 상기 제 2 상향링크 자원이 존재하면, 상기 이동국으로 제 2 상향링크 자원 할당 정보를 송신하고, 상기 제 2 상향링크 자원을 전용으로 할당하고, 상기 제 1 상향링크 자원 할당을 해제하는 기지국을 포함하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 제 2 상향링크 자원이 존재하지 않으면, 상기 전용으로 할당되어 있는 제 1 상향링크 자원을 유지함을 특징으로 하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 특정 서비스 품질 클래스는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스의 서비스 품질 클래스임을 특징으로 하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  13. 통신 시스템에서 상향링크 자원 할당 시스템에 있어서,
    기지국과,
    상기 기지국으로부터 특정 서비스 품질 클래스의 서비스를 제공받음에 따 라 제 1 상향링크 자원 할당 정보를 수신하고, 제 1 상향링크 자원을 전용으로 할당 받고, 상기 제1상향링크 자원을 전용으로 할당받은 후 사용할 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하고, 상기 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출하면, 상기 기지국으로 상향링크 자원 할당 요청을 송신하고, 상기 상향링크 자원 할당 요청을 송신한 후 상기 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신하고, 상기 수신한 자원 할당 정보가 상기 제1상향링크 자원 할당 정보와 상이한 제 2 상향링크 자원 할당 정보인지 검사하고, 상기 검사 결과 상기 수신한 자원 할당 정보가 제2상향링크 자원 할당 정보일 경우, 상기 기지국으로부터 상기 제2상향링크 자원을 전용으로 할당받는 이동국을 포함하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 이동국은 상향링크 채널 상태 값을 측정하고, 상기 상향링크 채널 상태 값이 임계값을 초과할 경우 상향링크 자원을 변경해야 함을 검출함을 특징으로 하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 이동국은 상기 기지국으로 레인징 코드를 사용하는 대역폭 요청 헤더를 송신함으로써 상향링크 자원 할당을 요청함을 특징으로 하는 상향링크 자원 할 당 시스템.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 상향링크 자원 요청 할당 정보는 상향링크 자원 크기 증가 요청 정보 또는 상향링크 자원 크기 감소 요청 정보를 포함함을 특징으로 하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 이동국은 상기 기지국으로 그랜트 서브헤더를 송신함으로써 상향링크 자원 할당을 요청함을 특징으로 하는 상향링크 자원 할당 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 특정 서비스 품질 클래스는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스의 서비스 품질 클래스임을 특징으로 하는 상향링크 자원 할당 시스템.
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