KR20090119038A - 멀티 캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법 - Google Patents

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KR20090119038A
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Abstract

멀티 캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법이 개시된다. 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템은 기지국(Base station); 및 기지국과 무선으로 연결된 중계기를 포함하되, 기지국은 중계기와의 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 결정하고, 결정된 MCS 레벨에 따라 AMC를 적용한다. 본 발명에 따르면 보다 향상된 데이터 전송률을 제공하고, 안정된 서비스를 제공하는 장점이 있다.
멀티 캐스트, 방송 서비스, 중계

Description

멀티 캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법{System and Method for relaying Multicast Broadcast Service}
본 발명은 멀티 캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적응적으로 변조 및 부호화 방법을 이용하는 멀티 캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 모바일 와이맥스 시스템에서 방송 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 멀티 캐스트 및 방송 서비스(Multicast Broadcast Service, 이하 'MBS'라 칭함)의 연구가 진행되고 있다.
MBS는 공유된 시스템 자원을 사용하여 MBS에 가입한 그룹내의 모든 사용자들에게 동일한 데이터를 전송할 수 있는 효율적인 메커니즘이다. MBS 기술은 IEEE 802.162 표준에 정의되어 있으므로, 상세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
동기화된 MBS 콘텐츠 데이터를 단말들에게 전송해주는 기지국(BS)의 그룹인 MBS Zone은 단일 주파수 네트워크 운용에 의해 MBS 데이터를 제공한다. 또한 여러 MBS Zone구성도 가능함은 당업자에게 자명하다.
모바일 와이맥스 시스템은 MAC 계층에서 16비트 CID(connection ID)를 사용하여 해당 단말에게 데이터를 전송 할 수 있다. 그리고 매크로 다이버시티를 제공하여 수신율을 향상시킬 뿐 아니라 전력 소비와 간섭을 줄일 수 있다.
그러나, 이러한 특징들을 가지는 MBS 시스템의 성능은 단말의 위치, 이동성, 무선 채널 상태 등에 따라서 쉽게 영향을 받게 되며, 이를 보완하기 위해서는 효율적인 변조 및 부호화 기법이 필요하다는 문제점이 있다.
다운링크 모드에서 모바일 와이맥스 시스템은 3가지 종류의 직교 위상 편이 변조(Quadrature Phase Shift keying, 이하 'QPSK'), 16 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation, 이하 'QAM'라 칭함) 및 64QAM 변조 기법 등을 사용한다. 변조 기법은 부호화 기법과 함께 MCS (Modulation and coding Scheme) 레벨로 사용되어진다. MCS 레벨을 적절히 변경하면, 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있고, 특정 BER (bit error ratio)로 유지할 수도 있다.
그러나, 모바일 와이맥스 시스템은 높은 MCS 레벨을 통하여 데이터 전송률을 향상 시킬 수는 있지만, 무선 채널 상태에 민감하기 때문에 안정된 서비스를 보장 할 수는 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 보다 향상된 데이터 전송률을 제공하고, 안정된 서비스를 제공하는 멀티캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법을 제안하는 것이 다.
본 발명의 다른 목적은 기지국과 중계기간의 무선 채널에 따라 적응적으로 AMC(Adaptive Modulation Coding)을 적용하는 멀티캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 MBS의 MCS(Modulation and coding Scheme) 레벨을 적절하게 높이고, 소정의 BER(bit error ratio)을 유지할 수 있는 멀티캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 멀티캐스트 및 방송 서비스(MBS: Multicast Broadcast Service)를 위한 중계 시스템에 있어서, 기지국(Base station); 및 상기 기지국과 무선으로 연결된 중계기를 포함하되, 상기 기지국은 상기 중계기와의 채널 상태에 따라 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 결정된 MCS 레벨에 따라 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 적용하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템이 제공된다.
여기서, 상기 기지국은 CQICH(Channel Quality Information Channel)을 통하여 지정된 주기별로 상기 중계기의 수신상태정보(여기서, 수신상태정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)를 수신하고, 상기 수신상태정보를 이용하여 상기 MCS 레벨을 갱신할 지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 기지국이 상기 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단한 경우, 지정 된 복수개의 테스트 MCS 레벨에 따른 테스트 데이터를 상기 중계기로 전송하고, 상기 중계기로부터 수신되는 상기 테스트 데이터에 따른 피드백 정보(여기서, 피드백 정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)를 이용하여 갱신MCS레벨을 결정하고, 상기 갱신MCS레벨에 따라 MBS 데이터를 상기 중계기로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 기지국은 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수개의 테스트 MCS 레벨 중 주파수 효율이 가장 높은 테스트 MCS 레벨을 상기 갱신MCS레벨로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 중계기는 멀티 홉(Multi hop) 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 멀티캐스트 및 방송 서비스(MBS; Multicast Broadcast Service)를 위한 중계 방법에 있어서, (a) 기지국(Base station)이 CQICH(Channel Quality Information Channel)을 이용하여 상기 기지국에 연결된 중계기의 수신상태정보를 수신하는 단계; (b) 상기 기지국이 상기 수신상태정보(여기서, 수신상태정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)에 따라 MCS(Modulaltion and Coding Scheme)레벨을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 결정된 MCS 레벨에 따라 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 (b)단계는 상기 기지국이 상기 수신상태정보를 이용하여 상기 MCS 레벨을 갱신할 지 여부를 판단하는 단계; 상기 기지국이 상기 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단한 경우, 지정된 복수개의 테스트 MCS 레벨에 따른 테스트 데이터를 상기 중계기로 전송하는 단계; 및 상기 기지국이 상기 중계기로부터 수신되는 상기 테스트 데이터에 따른 피드백 정보(여기서, 피드백 정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)를 이용하여 갱신MCS 레벨을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 (c)단계는 상기 갱신MCS레벨에 따라 MBS 데이터를 상기 중계기로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 기지국은 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수개의 테스트 MCS 레벨 중 주파수 효율이 가장 높은 테스트MCS 레벨을 상기 갱신MCS레벨로 결정할 수 있다.
여기서, 상기 중계기는 멀티 홉(Multi hop) 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 멀티 캐스트 및 방송 서비스 중계 시스템 및 중계 방법은 보다 향상된 데이터 전송률을 제공하고, 안정된 서비스를 제공한다는 장점이 있다.
또한, 기지국과 중계기간의 무선 채널에 따라 적응적으로 AMC(Adaptive Modulation Coding)을 적용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, MBS의 MCS(Modulation and coding Scheme) 레벨을 적절하게 높이고, 소정의 BER(bit error ratio)을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어져야 할 것이며, 이러한 이유로 본 발명의 MBS 중계 시스템에 따른 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 도 1과는 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템의 구조를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템은 기지국(Base Station)(11) 및 복수개의 중계기(Relay Station)(12, 13)를 포함할 수 있다.
도 1에는 도시하지 아니하였으나, 이후 도 3 및 도 4 에서 도시하는 바와 같이 컨텐츠 서버 및 MBS 컨트롤러 등이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1을 참조하면, 중계기(12, 13, 이하 참조번호 '12'로 통칭함)은 모든 MCS 레벨에 따른 MBS 데이터를 기지국으로부터 전송 받을 수 있는 거리에 위치할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 중계기(12)은 보다 효율적인 AMC(Adaptive Modulation Coding, 이하 'AMC'라 칭함) 적용을 위하여 멀티 홉(Multi hop)으로 연결될 수 있다. 이하 상세히 설명한다.
기지국(11)은 기지국(11)과 중계기(12)간의 무선 채널 상태에 따라 적절한 데이터 전송률을 유지하기 위하여 AMC를 적용할 수 있다. AMC는 무선 채널 상태에 따라 변조 방법(modulation Scheme)과 채널 코딩 레이트(coding rate)를 적응적으로 바꾸는 방법이다. 여기서, 무선 채널의 상태에 대한 중계기(12)의 수신상태정보는 CQICH(Channel Quality Information channel)을 통하여 중계기(12)로부터 기지국(11)에 수신될 수 있다. 그러나, 중계기(11)에 연결된 단말들은 이동할 뿐만 아니라, 셀 전체 영역에서 어디든지 분포될 수 있어, MBS에 AMC를 적용하기에는 어려움이 있다. 즉, 단말의 잦은 이동에 따라 단말에 연결된 중계기(12)는 수시로 변경된다. 이때, 수시로 변경되는 중계기(12)의 수신 상태를 고려하여, 변조 및 부호화 레벨(즉, MCS 레벨)을 즉응적으로 적용해야 한다. 즉, 기지국(11)은 채널 상태 또는 수신 상태가 가장 나쁜 중계기를 파악하여 MCS 레벨을 결정하여야 한다. 그러나, 종래 기술의 경우, 앞서 상술한 문제점으로 인하여, 가장 낮은 MCS 레벨을 이용하여 MBS 데이터를 전송하고 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, MBS 데이터를 전송하기 위한 중계기(12)가 멀티 홉(Multi hop) 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 멀티 홉 연결을 통하여 단말이 중계기(12)를 통하여 보다 단축된 수신거리로 기지국(11)에 연결될 수 있다. 따라서, 종래 기술의 MBS 중계 시스템 보다 높은 MCS 레벨로 적응적으로 AMC를 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 높은 전송률로 MBS 데이터를 기지국(11)이 단말로 전송할 수 있다.
종래의 AMC 기술에 따르면, MCS 레벨을 CINR(Carrier to Interference and noise Ratio) 피드백 전송에 근거하여 채널 상태에 적합한 단계로 변경한다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 기지국(11)은 기지국(11)과 중계기(12)간의 무선 채널상태에 따라 지정된 복수개의 MCS 레벨 중 가장 좋은 전송률의 MCS 레벨을 결정하고, 결정된 MCS 레벨로 MBS 데이터를 전송할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 기지국(11)이 MCS 레벨을 적응적으로 결정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 단계 S21에서 기지국(11)은 미리 지정된 주기별로 CQICH(Channel Quality Information Channel)을 통하여 중계기(12)의 수신상태정보를 수신할 수 있다.
이때, 단말이 연결된 중계기(12)가 기지국(11)의 수신반경 밖에 위치할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따르면, 중계기(12)가 멀티 홉 연결될 수 있다. 따라서, 중계기(12)의 수신상태정보는 멀티 홉 연결된 다른 중계기와 상호 정보교환을 통하여 기지국(11)에 수신될 수 있다.
이어서, 단계 S22에서 기지국(11)은 수신된 중계기(12)의 수신상태정보를 이용하여 MCS 레벨을 갱신할 지 여부를 판단할 수 있다.
보다 상세하게는, 수신상태정보는 중계기(12)에서 측정되어진 기지국(11)과 중계기(12)간의 전송률 및 현재 채널상의 주파수 효율 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 기지국(11)은 수신상태정보에서 추출된 전송률 또는 주파수 효율 중 하나 이상을 이용하여, 추출된 값이 지정된 값 이하인 경우 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 기지국(11)은 추출된 전송률이 지정된 임계 전송률보다 큰 경우, 기지국(11)과 중계기(12)간의 채널 상태가 양호하다고 판단할 수 있다. 이 경우, 기지국(11)은 MCS 레벨을 갱신하지 아니하고 기존의 MCS 레벨로 AMC를 적용할 수 있다.
예를 들어, 기지국(11)은 추출된 주파수 효율이 지정된 임계 주파수 효율보다 작은 경우, 기지국(11)과 중계기(12)의 채널 상태가 양호하지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우, 기지국(11)은 보다 효율적인 AMC를 적용하기 위하여 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단할 수 있다.
단계 S22에서 기지국(11)이 MCS 레벨을 갱신하지 않는 것으로 판단하는 경우, 기지국(11)과 중계기(12)간의 채널상태가 양호하므로, 단계 S27에서 기지국(11)은 기존의 MCS 레벨로 AMC를 적용하여 MBS 데이터를 중계기(12)로 전송할 수 있다.
단계 S22에서 기지국(11)이 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단한 경우, 단계 S 24에서 기지국(11)은 지정된 복수개의 MCS 레벨에 따른 테스트 MBS 데이터를 중계기(12)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 기지국(11)은 6개의 MCS 레벨로 MBS 데이터를 중계기(12)로 전송할 수 있다. 여기서, 6개의 MCS 레벨은 QPSK1/2, QPSK3/4, 16QAM1/2, 16QAM3/4, 64QAM2/3, 및 64QAM3/4이다.
6개의 MCS를 정의하기에 앞서 MCS (Modulation and Coding Scheme)의 각 Modulation과 Coding rate에 대하여 먼저 정의한다.
본 발명의 실시예에 따른 변조방식(Modulation)은 무선 데이터 전송을 위하여 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 것이다. 즉, 변조 방식은 디지털 비트 스트림(Digital bit stream)을 무선으로 전송하기 적합하도록 진폭, 주파수, 위상을 변조하는 것이다. 이러한 디지털 변조 방식으로는
1.진폭편이변조(ASK : Amplitude Shift Keying)
2.파수편이변조(FSK : Frequency Shift Keying)
3.위상편이변조(PSK : Phase Shift Keying)
4.직교진폭변조(QPK : Quadrature Amplitude Modulation; 위3가지복합)
가 있다. 본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템에서는 QPSK(4진 PSK)와 16QMA, 64QMA이 사용될 수 있다.
이하, 코딩 레이트(Coding rate)에 대해서 먼저 설명한다.
MCS에서의 코딩 레이트(Coding rate)은 채널 코딩을 말한다. 즉, 코딩 레이트는디지털 데이터가 전송 될때 언제 어디서 발생할지 모르는 데이터 유실 또는 변경을 어느 정도로 막고, 디지털 데이터가 유실 또는 변경된 경우 이것을 제대로 복원 할 수 있게 디지털 데이터를 추가/재정렬 하는 방법이다.
특히 디지털 통신의 경우 이러한 과정이 매우 중요하다. 보다 상세하게는, 1또는 0이 전송되는 디지털 통신에서 약간의 노이즈로 인해 1이 0으로 0이 1로 바뀌게 된다면 처음 보내고자 하는 정보가 완전히 다른 정보가 된다. 그렇기 때문에 채널 코딩이 필요하며, 흔히 오류정정부호 라고 통칭되기도 한다. 채널 코딩(channel coding)을 한 경우 원 데이터 보다는 데이터 양이 좀더 늘어난다. 예를 들어 1/2 코딩을 했다면 이것은 우리가 보내고자 하는 데이터의 두배를 보낸다는 뜻이다. 즉, 분모의 값이 클수록 데이터 양은 늘어나지만 오류가 날 확률은 적어진다.
본 발명의 실시예에 따른 6개의 MCS는, 위에서 설명한 변조 방법(Modulation)과 코딩 레이트(Coding rate)의 조합 중 실험에 사용된 6개의 조합을 의미한다. 즉, MBS 중계 시스템에서 사용되는 3가지 변조 방법(Modulation)(QPSK, 16QAM, 64QAM)과 여러 코딩 레이트(Coding rate)들 중 대표적으로 사용되는 코딩 레이트(Coding rate)을 조합하여 구성한 것이 6개의 MCS level입니다.
예를 들어, QPSK1/2과 QPSK 3/4는 각각 1/2와 3/4 코딩 레이트의 위상 편이 변조방식일 수 있다.
예를 들어, 16QAM1/2, 16QAM3/4, 64QAM2/3, 및 64QAM3/4은 각각 직교 진폭 변조 및 부호화 방식으로서 16심볼을 사용하여 4비트를 인코딩하는 16QAM 변조 방식과 1/2 및 3/4 코딩 레이트, 64심볼을 사용하여 6비트를 인코딩하는 변조 방식과 2/3 및 3/4 코딩 레이트일 수 있다.
여기서, MCS 레벨이 6개로 설명한 것은 일 례에 불과하며, 여러가지 개수가 될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.
이어서, 단계 S25에서 기지국(11)은 중계기로부터 복수개의 테스트 MBS 데이터에 따른 피드백 정보를 수신하고, 수신된 피드백 정보를 이용하여 MCS 테이블을 갱신할 수 있다. 보다 상세하게는, 기지국(11)에 수신되는 피드백 정보는 기지국(11)과 중계기(12)간의 전송률 및 주파수 효율을 포함할 수 있다. 그리고, 기지국(11)은 추출되는 전송률 및 주파수 효율 정보를 이용하여 해당 MCS 레벨에 따른 전송률, 주파수 효율 정보를 포함하는 MCS 테이블을 갱신할 수 있다.
여기서, 기지국(11)이 MCS 테이블을 갱신하는 것은 일 례에 불과하며, 테이블 외에 다양한 방법으로 저장될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.
이어서, 단계 S25에서 기지국(11)은 갱신된 MCS 테이블을 이용하여 복수개의 MCS 레벨 중 최적의 MCS 레벨인 갱신MCS 레벨을 결정할 수 있다.
예를 들어, 기지국(11)은 앞서 상술한 6개의 MCS 레벨 중 주파수 효율이 가장 높은 MCS 레벨을 갱신MCS 레벨로 결정할 수 있다.
이어서, 단계 S26에서 기지국(11)은 중계기(12)로 갱신MCS 레벨 정보를 포함하는 MCS 제어 메시지를 전송할 수 있다. 여기서, 중계기(12)는 MCS 제어 메시지를 수신하고, 이후 새로운 MCS 제어 메시지를 수신할 때까지 갱신MCS 레벨로 AMC가 적용된 MBS 데이터를 수신함을 인지할 수 있다.
이어서, 단계 S27에서 기지국(11)은 갱신MCS 레벨로 AMC를 적용하여 MBS 데이터를 중계기(12)로 전송할 수 있다.
지금까지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 기지국(11)이 적응적으로 MCS 레벨을 갱신하는 것을 설명하였다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 중계기(12)에서의 주파수 효율과 MBS 데이터 전송률에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면 중계기(12)는 멀티 홉 연결될 수 있다. 멀티 홉 네트워크상에서 MBS의 전송률 향상을 위한 모델을 위해서는 멀티캐스트와 브로드캐스트의 특징을 고려할 필요가 있다. 중계기(12)는 트래픽을 중계 할 수 있는 기능과 사용자의 접속과 제어 및 관리 메시지의 송수신을 지원할 수 있는 기능을 구비할 수 있다.
도 1에서 보이는 네트워크 구조에서 전체 대역폭(OB)은 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다. 중계기의 개수는 n개로 구성하며 RBi는 i-1 번째 중계기와 i 번째 중계기 사이의 대역폭을 나타낸다. 단, RB0는 기지국(11)과 첫 번째 중계기 사이의 대역폭을 의미한다. MB는 단말들과의 대역폭을 나타내지만 MBS 에서는 하나의 주파 수 대역을 공유하기 때문에 단말의 수와 무관하게 일정한 대역폭을 사용한다. 여기서 MBS를 위한 전체 대역폭(OB)은 하기의 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112008034370931-PAT00001
중계기(12)를 통하여 기지국(11)에 접속하여 MBS의 동일한 콘텐츠 서비스를 받는 모든 단말들은 하나의 주파수 대역을 사용하여 서비스를 받을 수 있다. 그러나 기지국(11)은 AMC를 사용하여 MBS 데이터를 전송하기 때문에 시스템 자원은 공유되지 않으며, 주파수 대역은 각각 할당되어야 한다.
무선 네트워크 시스템에서 주파수 효율은 사용되는 대역폭으로 전송될 수 있는 최대 데이터 량을 의미하며, 그 값은 bit/s/Hz로 계산된다. 현재 주파수 효율은 기지국(11)에서 중계기(12)로 전송된 패킷들에 의해 계산될 수 있다. 이는 기지국(11)과 중계기(12)간의 현재 채널 상태를 측정하기 위해 사용된다. REi는 i 번째 중계기의 현재 주파수 효율이며, ME는 중계기(12)의 현재 주파수 효율을 나타낸다. MBS를 위한 중계기에서의 대역폭(RBi)은 하기의 수학식2로 표현될 수 있다.
[수학식2]
Figure 112008034370931-PAT00002
수학식1과 수학식2를 이용하여 전체 대역폭(OB)과 주파수 효율과의 관계를 하기의 수학식 3으로 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112008034370931-PAT00003
여기서 MBSthr은 MBS 데이터 전송률이다.
앞서 중계기(12)가 멀티 홉 연결될 수 있음을 설명한 바 있다. 이 경우, n 홉 네트워크에서 주파수 효율과 MBS 데이터 전송률의 관계는 하기의 비례식 4로 표현할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112008034370931-PAT00004
수학식 4에서 REi는 중계기(12)에서 측정되어 기지국(11)으로 보고되는 현재 주파수 효율이며, 기지국(11)을 통해 이 중계기(12)에서 MBS 데이터 전송에 사용할 적절한 MCS 레벨을 결정하기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템에서 단말의 MCS level과 전체 대역폭은 고정되지만, 중계기의 MCS level은 MBS의 전송률을 제어할 수 있는 요소로 사용된다.
일반적으로 MCS 레벨이 커질수록 높은 전송률로 높은 주파수 효율을 제공한 다. 하지만 높은 MCS 레벨이 항상 높은 전송 품질을 보장하는 것은 아니다. 높은 주파수 효율을 지원하는 MCS 레벨일수록 무선 채널 상태에 쉽게 영향을 받기 때문이다. 따라서 MBS의 높은 전송률을 위한 MCS 레벨을 결정하기 위해서는 현재 채널 상태에서의 높은 주파수 효율이 필요하다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템은 데이터 전송률의 향상뿐만 아니라 멀티홉 연결 네트워크를 통하여 서비스되기 때문에 서비스 커버리지 확장도 용이하다. 그러므로 보다 넓은 지역에서 빠르고 안정적인 데이터 전송률로 방송 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
지금까지 수학식을 이용하여 중계기(12)에서의 주파수 효율과 MBS 데이터 전송률에 대해서 설명하였다.
도 3은 본 발명의 MBS 중계 시스템이 적용될 수 있는 단일-BS-MBS 접속 방식의 예시이며, 도 4는 본 발명의 MBS 중계 시스템이 적용될 수 있는 다중-BS-MBS 접속 방식의 예시이다.
도 3 및 도 4의 기지국(Base Station)에 중계기가 멀티 홉 연결될 수 있고, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서 X 축은 시간이고, Y축은 전송률이다. 도 5를 참조하면 종래 기술의 AMC에 비하여 본원 발명이 시간대비 전송률이 큼을 알 수 있다. 즉, 보다 상세하게는 기지국(11)과 중계기(12)간의 채널 상태에 적응적으로 MCS 레벨을 갱신함으로써, 보다 높은 전송률을 나타냄을 알 수 있다.
도 6에서 X축은 MBS 데이터 크기이고 Y축은 각 크기의 데이터 전송이 완료된 시간이다. 도 6을 참조하면 종래 기술의 경우 MBS 데이터의 사이즈가 클수록 전송시간이 비례함을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 중계 시스템의 경우, MBS 데이터의 사이즈가 증가함에 따라 전송 시간이 크게 줄어듬을 알 수 있다.
도 7에서 X 축은 MBS 데이터 개수이고, Y축은 전송률이다. 도 7을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템은 MBS 데이터 개수에 무관하게 전송률이 유지되며, 종래기술의 AMC에 비하여 전송률이 3배 이상 뛰어남을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매 체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MBS 중계 시스템의 구조를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 MCS 레벨을 적응적으로 결정하는 방법을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 MBS 중계 시스템이 적용될 수 있는 단일-BS-MBS 접속 방식의 예시도.
도 4는 본 발명의 MBS 중계 시스템이 적용될 수 있는 다중-BS-MBS 접속 방식의 예시도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 효과를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 기지국
12, 13 : 중계기

Claims (9)

  1. 멀티캐스트 및 방송 서비스(MBS: Multicast Broadcast Service)를 위한 중계 시스템에 있어서,
    기지국(Base station); 및
    상기 기지국과 무선으로 연결된 중계기를 포함하되,
    상기 기지국은 상기 중계기와의 채널 상태에 따라 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 결정된 MCS 레벨에 따라 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 적용하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 CQICH(Channel Quality Information Channel)을 통하여 지정된 주기별로 상기 중계기의 수신상태정보(여기서, 수신상태정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)를 수신하고, 상기 수신상태정보를 이용하여 상기 MCS 레벨을 갱신할 지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단한 경우, 지정된 복수개의 테스트 MCS 레벨에 따른 테스트 데이터를 상기 중계기로 전송하고, 상기 중계기로부터 수신되는 상기 테스트 데이터에 따른 피드백 정보(여기서, 피드백 정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)를 이용하여 갱신MCS레벨을 결정하고, 상기 갱신MCS레벨에 따라 MBS 데이터를 상기 중계기로 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수개의 테스트 MCS 레벨 중 주파수 효율이 가장 높은 테스트 MCS 레벨을 상기 갱신MCS레벨로 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중계기는 멀티 홉(Multi hop) 연결된 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 시스템.
  6. 멀티캐스트 및 방송 서비스(MBS; Multicast Broadcast Service)를 위한 중계 방법에 있어서,
    (a) 기지국(Base station)이 CQICH(Channel Quality Information Channel)을 이용하여 상기 기지국에 연결된 중계기의 수신상태정보를 수신하는 단계;
    (b) 상기 기지국이 상기 수신상태정보(여기서, 수신상태정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)에 따라 MCS(Modulaltion and Coding Scheme)레벨을 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 결정된 MCS 레벨에 따라 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (b)단계는
    상기 기지국이 상기 수신상태정보를 이용하여 상기 MCS 레벨을 갱신할 지 여부를 판단하는 단계;
    상기 기지국이 상기 MCS 레벨을 갱신하는 것으로 판단한 경우, 지정된 복수개의 테스트 MCS 레벨에 따른 테스트 데이터를 상기 중계기로 전송하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 중계기로부터 수신되는 상기 테스트 데이터에 따른 피드 백 정보(여기서, 피드백 정보는 상기 중계기에서 측정된 전송률 및 주파수 효율 정보 중 하나 이상을 포함함)를 이용하여 갱신MCS레벨을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 (c)단계는
    상기 갱신MCS레벨에 따라 MBS 데이터를 상기 중계기로 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 피드백 정보를 이용하여 상기 복수개의 테스트 MCS 레벨 중 주파수 효율이 가장 높은 테스트MCS 레벨을 상기 갱신MCS레벨로 결정하는 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중계기는 멀티 홉(Multi hop) 연결된 것을 특징으로 하는 멀티캐스트 및 방송 서비스를 위한 중계 방법.
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