KR20100027925A - 무선통신 시스템에서 무선자원 요청 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 무선자원 요청 방법 Download PDF

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Abstract

무선통신 시스템에서 무선자원 요청방법은 통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하는 단계 및 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하고, 상기 타이머를 시작하는 단계를 포함하되, 상기 무선자원 요청 메시지는 상기 타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함한다.

Description

무선통신 시스템에서 무선자원 요청 방법{A METHOD OF REQUESTING A RADIO RESOURCE ALLOCATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 상향링크 무선자원 요청 방법에 관한 것이다.
WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 무선 접속(radio access) 기술을 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 이동통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA의 첫번째 진화 단계로 정의할 수 있는 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)는 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술을 3GPP에 제공한다. 그러나 사용자와 사업자의 요구 사항과 기대가 지속적으로 증가하고 경쟁하는 무선 접속 기술 개발이 계속 진행되고 있으므로 향후 경쟁력을 가지기 위해서는 3GPP에서의 새로운 기술 진화가 요구된다. 비트당 비용 감소, 서비스 가용성 증대, 융통성 있는 주파수 밴드의 사용, 단순 구조와 개방형 인터페이스, 단말의 적절한 파워 소모 등이 요구 사항으로 되고 있다.
3세대 이후의 시스템에서 고려되고 있는 시스템 중 하나가 낮은 복잡도로 심 볼간 간섭(Inter Symbol Interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;이하 OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심볼을 N개의 병렬 데이터 심볼로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(Subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(Frequency Selective Fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심볼의 간격이 길어져 심볼간 간섭이 최소화될 수 있다.
단말이 상향링크로 데이터를 전송하고자 하는 경우, 단말은 기지국에 무선자원 할당을 요청한다. 여기서, 단말이 무선자원 할당을 요청하는 방법에는 스케줄링 요청(Schduling Request, SR), 버퍼상태보고(Buffer Status Report) 및 랜덤 액세스(Random Access) 등이 있다. 일반적으로, 단말이 미리 설정된 시간 이내에 기지국으로부터 무선자원 할당을 수신하면, 할당된 무선자원을 이용하여 상향링크로 데이터를 전송할 수 있다.
도 1은 상향링크 데이터 전송 과정의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 단말이 상향링크로 데이터를 전송하고자 하는 경우, 단말은 기지국에 무선자원 요청 메시지를 전송하고(S100), 타이머를 시작한다(S110). 여기서, 상기 타이머는 기지국으로부터 상기 무선자원 요청 메시지에 대한 무선자원 할당 메시지를 수신하기 위한 타이머이다.
단말은 상기 타이머의 만료 전에 기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신하고(S120), 상기 무선자원 할당 메시지에 포함된 무선자원의 위치 및 양에 따라 상향링크 데이터를 전송한다(S130). 만약, 타이머가 만료할 때까지 기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신하지 못하면, 단말은 무선자원 요청을 실패한 것으로 판단하고, 단계 S100 및 단계 S110의 무선자원 요청 과정을 재수행한다.
도 1에서, 상기 타이머의 만료 시간이 필요 이상으로 짧게 설정된 경우, 단말은 빠른 시간 이내에 무선자원 요청에 실패한 것으로 판단하여 불필요하게 무선자원 요청 과정을 재수행할 수 있다. 또한, 상기 타이머의 만료 시간이 필요 이상으로 길게 설정된 경우, 단말은 무선자원 요청에 실패한 것으로 판단하는데 지나치게 긴 시간을 소모하므로 시간 지연이 문제가 된다.
이에 따라, 단말의 무선자원 요청 메시지에 대한 기지국의 무선자원 할당 메시지를 단말이 수신하기 위한 타이머의 만료시간을 적절하게 설정하는 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선자원 요청 및 무선자원 할당을 위한 타이머의 만료시간을 적절하게 설정하는 방법을 제공하는 것이다. 특히, 상황에 따라 적절하게 타이머의 만료시간을 적절하게 설정하는 방법을 제공고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 무선자원 요청방법은 통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하는 단계 및 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하고, 상기 타이머를 시작하는 단계를 포함하되, 상기 무선자원 요청 메시지는 상기 타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법은 무선자원 요청 메시지를 수신하는 단계, 상향링크 부하를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하고, 설정된 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 단계 및 상기 타이머가 만료되기 전에 무선자원 할당 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법은 타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함하는 무선자원 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 타이머의 만료시간이 적절한지 여부를 판단하고, 적절하지 않다고 판단되는 경우에 상향링크 부하를 고려하여 상기 타이머의 만료시간을 재설정하는 단계, 재설정된 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 단계 및 무선자원 할당 메시지를 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 단말은 무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부 및 상기 RF부에 연결되고, 통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하며, 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하면 상기 타이머를 시작하는 프로세서(Processor)를 포함한다.
단말은 무선자원 요청 과정에서 사용하는 타이머를 적응적으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 단말이 불필요하게 무선자원을 재요청하는 것을 방지할 수 있고, 무선자원 요청 및 할당 과정에서 발생하는 시간지연을 줄일 수 있다.
도 2는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 2를 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다.
단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)은 적어도 하나의 셀에 대해 서비스를 제공할 수 있다. 셀은 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 MME(Mobility Management Entity)/S-GW(Serving Gateway, 30)와 연결된다. S1 인터페이스는 기지국(20)과 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
도 3은 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다. 빗금친 박스는 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 흰 박스는 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(Dynamic Resource Allocation)과 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케 줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.
MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) NAS(Non-Access Stratum) 시그널링, (2) NAS 시그널링 보안(security), (3) 아이들 모드 UE 도달성(Idle mode UE Reachability), (4) 트랙킹 영역 리스트 관리(Tracking Area list management), (5) 로밍(Roaming), (6) 인증(Authentication).
S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 이동성 앵커링(mobiltiy anchoring), (2) 합법적 감청(lawful interception). P-GW(PDN-Gateway)는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 단말 IP(internet protocol) 할당(allocation), (2) 패킷 필터링.
도 4는 단말의 요소를 나타낸 블록도이다. 단말(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(RF unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)을 포함한다. 프로세서(51)는 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들이 구현되어, 제어 평면과 사용자 평면을 제공한다. 각 계층들의 기능은 프로세서(51)를 통해 구현될 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)을 송신 및/또는 수신한다.
단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 제1 계층(L1), 제2 계층(L2), 제3 계층(L3)으로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다.
도 5는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 6은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 이는 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 5 및 6을 참조하면, 제1 계층인 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
제2 계층의 MAC 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위 계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에게 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층에는 데이터의 전송방법에 따라 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드가 존재한다. AM RLC는 양방향 데이터 전송 서비스를 제공하고, RLC PDU(Protocol Data Unit)의 전송 실패시 재전송을 지원한다.
제2 계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행한다.
제3 계층의 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer; 이하 RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 단말의 RRC와 네트워크의 RRC 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 모드(RRC Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 모드(RRC Idle Mode)에 있게 된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결 관 리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
도 7은 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
이하, 단말이 상향링크로 데이터를 전송하고자 하는 경우, 단말이 기지국에 무선자원을 요청하는 방법에 대하여 살펴본다. 여기서, 무선자원 요청은 스케줄링 요청, 대역폭 요청(Bandwidth Request), 자원 요청(Resource Request) 등으로 표현할 수도 있다.
단말이 기지국에 무선자원을 요청하는 방법으로, 스케줄링 요청(Scheduling Request, SR)이 있다. SR은 특히 UL-SCH 자원을 요청하기 위한 것이다. 단말이 기지국에 SR을 전송하고, 승인 타이머를 시작한다. 기지국은 상기 SR에 대한 응답으로 데이터 전송을 위한 UL-SCH 자원을 할당하는 승인 메시지를 단말로 전송한다. 승인 타이머의 만료 전에 승인 메시지를 수신한 단말은 상기 UL-SCH 자원을 통하여 상향링크로 데이터를 전송한다.
단말이 기지국에 무선자원을 요청하는 다른 방법으로, 버퍼상태보고(Buffer Status Report, BSR)가 있다. BSR은 단말의 버퍼에 있는 데이터의 양에 대한 정보를 기지국에 제공하는 것이다. BSR은 전송하고자 하는 상향링크 데이터의 우선순위(Priority)에 대한 정보 및 버퍼를 점유하는 데이터의 양에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 일반적으로, 단말이 기지국으로 레귤러 BSR을 전송하고, BSR 타이머를 시작한다. BSR 타이머가 만료하기 전까지 기지국은 단말에 한정된 양의 무선자원을 할당한다. BSR 타이머가 만료하면, 단말은 버퍼 점유량(Buffer Occupancy, BO)에 대한 정보를 포함하는 주기적인 BSR을 기지국으로 전송한다. 기지국은 상기 버퍼 점유량을 고려하여 단말에 무선자원을 할당한다.
단말이 기지국에 무선자원을 요청하는 또 다른 방법으로, 랜덤 액세스 과정(Random Access Procedure)이 있다. 단말은 랜덤 액세스 프리앰블(Random Access Preamble)을 PRACH 자원(Physical Random Access Channel Resource)을 통하여 기지국으로 전송한다. 기지국은 상기 랜덤 액세스 프리앰블에 대한 응답으로 랜덤 액세스 응답 (Random Access Response)메시지를 DL-SCH를 통하여 전송한다. 상기 랜덤 액세스 응답 메시지는 단말의 시간동기 보정을 위한 옵셋정보 (Time Advance Value), 상향링크 무선자원 할당정보, 랜덤 액세스 과정을 수행하는 단말들을 식별하기 위하여 수신한 랜덤 액세스 프리앰블의 인덱스 정보 및 임시 C-RNTI(Temporary Cell-Radio Network Temporary Identity)와 같은 단말의 임시 식별자 등을 포함할 수 있다. 랜덤 액세스 응답 메시지를 수신한 단말은 상기 랜덤 액 세스 응답 메시지에 따라 시간동기를 보정하고, 상기 상향링크 무선자원 할당정보를 이용하여 단말 식별자를 포함하는 스케줄링 요청 메시지를 기지국으로 전송한다. 여기서, 단말 식별자는 C-RNTI, S-TMSI(SAE Temporary Mobile Station Identifier), 또는 Random Id일 수 있다. 단말은 스케줄링 요청 메시지를 전송한 후, 경합 해결 타이머(Contention Resolution Timer)를 시작한다. 기지국은 스케줄링 요청 메시지를 수신한 후에, 단말이 전송한 단말 식별자를 이용하여 충돌 해결 (Contention Resolution)메시지를 단말로 전송한다. 단말은 충돌 해결 타이머가 만료하기 전에 충돌 해결 메시지를 수신한 경우, 상향링크로 데이터를 전송한다.
이상과 같이, 단말은 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하고, 타이머를 시작한다. 타이머가 만료하기 전에 기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신하면, 할당된 무선자원을 이용하여 상향링크 데이터를 전송한다. 타이머가 만료할 때까지 기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신하지 못하면, 상기 무선자원 요청 메시지를 재전송하고, 타이머를 재시작한다. 여기서, 타이머의 만료시간은 통신 표준 프로토콜에서 정의하는 기본 값이거나, 기지국이 상위 계층 신호를 통하여 단말에게 알려준 값일 수 있다.
타이머의 만료시간이 짧으면 불필요하게 무선자원 요청 메시지를 재전송할 수 있다. 반면에, 타이머의 만료시간이 길면 무선자원 할당에 실패한 경우 무선자원 요청 메시지의 재전송을 위하여 필요 이상으로 시간을 소모할 수 있다. 따라서, 상황에 따라 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정할 필요가 있다. 이하에서, 타이머의 만료시간을 적절하게 설정하기 위하여 고려할 점을 살펴본다.
먼저, 타이머의 만료시간을 설정하기 위하여 상향링크 부하를 고려할 수 있다. 많은 수의 단말이 하나의 기지국으로 동시에 무선자원 요청을 전송한 경우라면, 기지국은 각 단말에 무선자원을 할당하기 위하여 많은 시간을 소모할 수 있다. 이에 따라, 특정 단말이 무선자원 요청을 전송한 후 무선자원 할당을 수신하기까지 긴 시간 지연이 발생할 수 있다. 따라서, 상향링크 부하가 큰 경우에는 타이머의 만료시간을 길게 설정하고, 상향링크 부하가 작은 경우에는 타이머의 만료시간을 짧게 설정하는 것이 바람직하다.
다음으로, 타이머의 만료시간을 설정하기 위하여 트래픽의 우선순위를 고려할 수 있다. 예를 들어, 낮은 우선순위의 트래픽을 가진 단말은 무선자원 할당의 순위가 상대적으로 늦어질 가능성이 크다. 따라서, 낮은 우선순위의 트래픽을 가진 단말의 타이머의 만료시간은 길게 설정하고, 높은 우선순위의 트래픽을 가진 단말의 타이머의 만료시간은 짧게 설정하는 것이 바람직하다.
다음으로, 타이머의 만료시간을 설정하기 위하여 트래픽의 시간지연 요구사항을 고려할 수 있다. 예를 들어, 음성통화는 짧은 시간지연을 요구하는 트래픽이고, 전자메일은 긴 시간지연을 허용하는 트래픽이다. 만약, 짧은 시간지연을 요구하는 트래픽을 가진 단말의 타이머의 만료시간이 길게 설정되면, 무선자원 할당을 수신하기 위하여 기다리는 시간지연이 경과하여 트래픽의 QoS(Quality of Service)를 만족시키지 못할 수 있다. 따라서, 짧은 시간지연을 요구하는 트래픽을 가진 단말의 타이머의 만료시간은 짧게 설정하고, 긴 시간지연을 요구하는 트래픽을 가진 단말의 타이머의 만료시간은 길게 설정하는 것이 바람직하다.
다음으로, 타이머의 만료시간을 설정하기 위하여 중계기를 고려할 수 있다. 즉, 단말로부터 기지국으로의 무선자원 요청이 중계기를 거쳐간다면, 중계기에서 추가적인 시간지연이 발생하게 된다. 또한, 상기 무선자원 요청이 복수의 중계기를 거쳐간다면 중계기 개수만큼의 시간지연이 더 발생하게 된다. 따라서, 단말로부터 기지국으로의 무선자원이 중계기를 거쳐가는 경우, 타이머의 만료시간을 길게 설정하는 것이 바람직하다.
다음으로, 타이머의 만료시간을 설정하기 위하여 셀 간의 협동여부를 고려할 수 있다. 차세대 무선통신 시스템에서는 여러 기지국이 서로 협동하여 하나 이상의 단말을 서비스해 주는 셀 간의 협동 전송 및 수신 기술이 고려되고 있다. 셀 간의 협동 전송 및 수신 기술에 따르면, 단말의 무선자원 요청을 여러 기지국이 수신한 후, 상기 여러 기지국들은 신호 교환을 하여 무선자원을 할당한다. 예를 들어, 3GPP에서 기지국 간의 단방향 통신에 최소 20ms의 시간지연이 요구된다. 두 개의 셀이 협동에 참여하는 경우를 가정하면, 두 개의 기지국 간에 최소 두 번의 단방향 통신이 필요하므로, 최소 40ms의 시간지연이 요구된다. 따라서, 셀 간의 협동 방식을 사용하는 경우에는 타이머의 만료시간을 더욱 길게 설정하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 요청방법 및 무선자원 할당방법을 살펴본다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 요청방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 단말은 통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적 으로 설정한다(S200). 여기서, 통신 상태는 상향링크 부하, 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 단말과 기지국 사이에 있는 중계기의 수 및 셀 간의 협동 여부 등을 이용하여 판단할 수 있다.
이때, 단말은 둘 이상의 타이머 만료시간 가운데 상황에 따라 적절한 하나를 선택할 수도 있다. 여기서, 각 타이머의 만료시간은 표준에서 기본값으로 정의된 것일 수도 있고, 기지국이 상위 계층을 통하여 단말에게 알려준 값일 수도 있다.
다음으로, 단말은 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하고(S210), 상기 타이머를 시작한다(S220). 이때, 단말은 상기 무선자원 요청 메시지에 단계 S200에서 설정한 타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함시켜 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말은 타이머의 만료시간을 무선자원 요청 메시지에 명시적으로 표시하여 전송할 수 있다. 또는, 사전에 정의된 값들 또는 기지국이 알려준 값들 가운데 어느 값을 선택하였는지에 대하여 비트맵을 이용하여 알려줄 수도 있다. 또한, 단말은 사전에 정의된 플래그 비트(Flag Bit)를 이용하여 상기 타이머의 만료시간을 설정한 이유를 기지국에 알려줄 수도 있다.
다음으로, 무선자원 요청 메시지를 수신한 기지국은 상기 타이머가 만료되기 전에 무선자원 할당 메시지를 단말로 전송한다(S230).
다음으로, 무선자원 할당 메시지를 수신한 단말은 상기 무선자원 할당 메시지에 포함된 무선자원 할당 정보를 이용하여 기지국으로 데이터를 전송한다(S240). 만약, 단말이 타이머의 만료시간 전에 기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신하지 못하면, 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 재전송할 수도 있다.
도 8에 따르면, 단말은 통신 상태에 따라 타이머의 만료시간을 적절하게 설정하고 기지국에 타이머의 만료시간을 알려주므로, 무선자원 요청의 불필요한 재전송을 방지하고, 무선자원 요청 및 할당을 위한 시간지연을 줄일 수 있다.
여기서, 단말은 무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부 및 상기 RF부에 연결되고, 통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하며, 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하면 상기 타이머를 시작하는 프로세서(Processor)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 할당방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 기지국은 단말로부터 무선자원 요청 메시지를 수신하고(S300), 단말의 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정한다(S310). 기지국은 상향링크 부하, 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 단말과 기지국 사이에 있는 중계기의 수 및 셀 간의 협동 여부 등을 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정할 수 있다.
다음으로, 기지국은 단계 S310에서 설정한 타이머의 만료시간을 단말에 알려준다(S320). 이에 따라, 단말은 타이머를 시작하고(S330), 기지국으로부터 무선자원 할당을 기다린다. 기지국이 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 구체적인 방법은 후술한다.
다음으로, 기지국은 상기 타이머가 만료되기 전에 단말로 무선자원 할당 메 시지를 전송한다(S340). 이때, 기지국은 사전에 정의된 플래그 비트(Flag Bit)를 이용하여 상기 타이머의 만료시간을 설정한 이유를 단말에 알려줄 수도 있다.
기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신한 단말은 상기 무선자원 할당 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상향링크로 데이터를 전송한다(S350).
부가적으로, 단계 S320에서 기지국이 타이머의 만료시간을 단말에 알려준 후 상기 타이머의 만료시간 이내에 무선자원 할당 메시지를 전송할 수 없는 것으로 판단하면, 타이머의 만료시간을 재설정하여 단말에 알려줄 수도 있다.
도 9에 따르면, 기지국은 상황에 따라 타이머의 만료시간을 적절하게 설정하고 단말에 상기 타이머의 만료시간을 알려주므로, 무선자원 요청의 불필요한 재전송을 방지하고, 무선자원 요청 및 할당을 위한 시간지연을 줄일 수 있다.
이하, 기지국이 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 방법을 설명한다.
먼저, 기지국은 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 하나의 방법으로 비트맵을 이용할 수 있다. 단말은 표준에서 정의되거나 기지국으로부터 받은 둘 이상의 타이머의 만료시간을 가지고 있다고 가정한다. 기지국은 상기 둘 이상의 타이머의 만료시간 가운데 하나를 선택하여 비트맵을 이용하여 알려줄 수 있다. 상기 비트맵은 단말의 무선자원 요청에 대한 기지국의 ACK(Acknowledgement)으로 표현할 수 있다.
단말로부터 무선자원 요청을 수신한 기지국은 단말로 ACK/NACK을 전송한다. 여기서, ACK/NACK의 전송 신뢰성을 높이기 위하여 상기 ACK/NACK이 전송되는 채널에 1비트 이상이 전송될 수 있는 자원을 할당할 수 있다. 예를 들어, ACK/NACK이 전송되는 채널에 3비트가 전송될 수 있는 자원을 할당하여 에러 확률을 줄일 수 있다. 즉, ACK은 [1,1,1]로 코딩하고, NACK은 [-1,-1,-1]로 코딩하면, ACK/NACK 사이의 에러 확률을 줄일 수 있다.
이와 같은 코딩 방식을 이용하여, ACK 1을 [1,1,1]로 정의하고, ACK 2를 [1,1,-1]로 정의하며, ACK 1은 제 1 타이머 만료시간을 나타내고, ACK 2는 제 2 타이머 만료시간을 나타내는 것으로 할 수 있다.
기지국이 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 다른 방법으로 무선자원 할당 메시지의 일부 필드를 변형할 수 있다. 즉, 기지국이 단말로부터 무선자원 요청 메시지를 수신하면, 즉시 무선자원 할당 메시지를 전송하되, 상기 무선자원 할당 메시지의 일부 필드를 변형한다. 무선자원 할당 메시지는 무선자원의 위치를 나타내는 필드 및 무선자원의 양을 나타내는 필드를 특정 값으로 설정하여 단말이 상기 무선자원 할당 메시지를 타이머의 만료시간 설정 메시지로 해석하도록 할 수 있다. 예를 들어, 무선자원의 양을 0으로 설정하면, 단말은 상기 무선자원 할당 메시지를 타이머의 만료시간 설정 메시지로 해석할 수 있다. 이때, 무선자원의 위치를 나타내는 필드에 타이머의 만료시간을 설정하는 이유 또는 타이머의 적절한 만료시간 등에 대한 정보를 실을 수도 있다.
기지국이 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 또 다른 방법으로 별도의 메시지 신호를 정의할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 요청 및 할당 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 단말은 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정한다(S400). 단말은 상향링크 부하, 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 단말과 기지국 사이에 있는 중계기의 수 및 셀 간의 협동 여부 등을 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정할 수 있다.
이때, 단말은 둘 이상의 타이머 만료시간 가운데 상황에 따라 적절한 하나를 선택할 수도 있다. 여기서, 각 타이머의 만료시간은 표준에서 기본값으로 정의된 것일 수도 있고, 기지국이 상위 계층을 통하여 단말에게 알려준 값일 수도 있다.
다음으로, 단말은 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하고, 상기 타이머를 시작한다(S410). 이때, 단말은 상기 무선자원 요청 메시지에 단계 S400에서 설정한 타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함시켜 전송한다. 예를 들어, 단말은 타이머의 만료시간을 무선자원 요청 메시지에 명시적으로 표시하여 전송할 수 있다. 또는, 사전에 정의된 값들 또는 기지국이 알려준 값들 가운데 어느 값을 선택하였는지에 대하여 비트맵을 이용하여 알려줄 수도 있다. 또한, 단말은 사전에 정의된 플래그 비트(Flag Bit)를 이용하여 상기 타이머의 만료시간을 설정한 이유를 기지국에 알려줄 수도 있다.
다음으로, 무선자원 요청 메시지를 수신한 기지국은 단말에 의하여 설정된 타이머의 만료시간이 적절한지 여부를 판단한다(S420).
기지국이 단계 S420에서 판단한 결과, 상기 타이머의 만료시간이 적절하지 않다고 판단하면, 기지국은 타이머의 만료시간을 재설정한다(S430). 여기서, 기지국은 상향링크 부하, 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 단말과 기 지국 사이에 있는 중계기의 수 및 셀 간의 협동 여부 등을 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정할 수 있다.
기지국은 재설정한 타이머의 만료시간을 단말에 전송하고(S440), 상기 타이머의 만료시간 이내에 무선자원 할당 메시지를 단말로 전송한다(S450). 여기서, 기지국이 재설정한 타이머의 만료시간을 단말에 전송하는 방법은 본 명세서 내에서 예시하고 있다.
기지국이 단계 S420에서 판단한 결과, 상기 타이머의 만료시간이 적절하다고 판단하면 상기 타이머의 만료시간 이내에 무선자원 할당 메시지를 단말로 전송한다(S450).
기지국으로부터 무선자원 할당 메시지를 수신한 단말은 상기 무선자원 할당 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상향링크 데이터를 전송한다(S460).
도 10에 따르면, 기지국과 단말은 상황에 따라 적응적으로 타이머의 만료시간을 설정하여 무선자원 요청 및 할당을 위한 시간 지연을 줄일 수 있다. 특히, 기지국은 단말이 설정한 타이머의 만료시간이 적절하지 않다고 판단하는 경우, 적절하게 보정할 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세 서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 상향링크 데이터 전송 과정의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.
도 4는 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.
도 5는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 6은 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 7은 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 요청방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 할당방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선자원 요청 및 할당 방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (11)

  1. 무선통신 시스템에서 무선자원 요청방법에 있어서,
    통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하는 단계; 및
    기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하고, 상기 타이머를 시작하는 단계를 포함하되,
    상기 무선자원 요청 메시지는 상기 타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함하는 무선자원 요청방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 상태는 상향링크 부하, 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 중계기의 유무 및 셀 간 협동 유무 가운데 적어도 하나를 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 무선자원 요청방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이머가 만료되기 전에 무선자원 할당 메시지를 수신하지 못하면, 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선자원 요청방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이머의 만료시간은 복수의 만료시간으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 무선자원 요청방법.
  5. 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법에 있어서,
    무선자원 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상향링크 부하를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하고, 설정된 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 단계; 및
    상기 타이머가 만료되기 전에 무선자원 할당 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 무선자원 할당방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 타이머의 만료시간은 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 중계기의 유무 및 셀 간 협동 유무 가운데 적어도 하나를 더 고려하여 설정하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 설정된 타이머의 만료 시간은 비트맵 또는 필드의 일부가 변형된 무선자원 할당 메시지를 이용하여 단말에게 알려주는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당방법.
  8. 무선통신 시스템에서 무선자원 할당방법에 있어서,
    타이머의 만료시간에 대한 정보를 포함하는 무선자원 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 타이머의 만료시간이 적절한지 여부를 판단하고, 적절하지 않다고 판단되는 경우에 상향링크 부하를 고려하여 상기 타이머의 만료시간을 재설정하는 단계;
    재설정된 타이머의 만료시간을 단말에 알려주는 단계; 및
    무선자원 할당 메시지를 단말로 전송하는 단계를 포함하는 무선자원 할당방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 타이머의 만료시간은 트래픽의 우선순위, 트래픽의 시간지연 요구사항, 중계기의 유무 및 셀 간 협동 유무 가운데 적어도 하나를 더 고려하여 재설정하는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 재설정된 타이머의 만료 시간은 비트맵 또는 필드의 일부가 변형된 무선자원 할당 메시지를 이용하여 단말에게 알려주는 것을 특징으로 하는 무선자원 할당방법.
  11. 무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부; 및
    상기 RF부에 연결되고, 통신 상태를 고려하여 타이머의 만료시간을 적응적으로 설정하며, 기지국으로 무선자원 요청 메시지를 전송하면 상기 타이머를 시작하는 프로세서(Processor)를 포함하는 단말.
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