KR20100063056A - 영구적인 스케줄링을 갖는 제어 채널 송신을 위한 방법 - Google Patents

영구적인 스케줄링을 갖는 제어 채널 송신을 위한 방법 Download PDF

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Abstract

스펙트럼 효율적인 동작에서 제어 정보를 영구적으로 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱하는 방법이 제공된다. 특히, 본 발명은 기지국으로부터 대응하는 이동국으로의 영구적인 데이터 할당이 실리는 메시지에서 전력 오프셋 파라미터를 결정하고 송신하도록 동작한다. 전력 오프셋들은 송신되는 제어 정보와 관련되며, 특정 제어 정보를 영구적인 데이터와 함께 멀티플렉싱할 때 모바일이 자신의 송신 전력 레벨을 증가시켜야 하는 량을 특정한다. 그 후, 증가된 송신 전력은 데이터 채널 상에서 필요한 QoS를 유지하도록 동작한다.

Description

영구적인 스케줄링을 갖는 제어 채널 송신을 위한 방법{METHOD FOR CONTROL CHANNEL TRANSMISSION WITH PERSISTENT SCHEDULING}
관련 출원
본 출원은 그 주제가 본원에 완전히 참조되어 있고, 2007년 8월 13일자로 출원되고, 명칭이 A METHOD OF MAINTAINING QUALITY OF SERVICE IN THE PRESENCE OF CONTROL CHANNEL SIGNALLING인 미국 예비출원 번호 60/964,459호에 대해 35 U.S.C Sec 119(e)에 따라 우선권을 주장한다.
본 발명은 통신 시스템들에 관한 것이며, 특히 무선 통신 시스템들에서 트래픽(traffic)의 시그널링(signaling) 및 송신을 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
셀룰러 무선 통신(cellular wireless communication)들의 비교적 짧은 역사에서, 서비스 프로파일(service profile)은 초기의 제 1 세대 시스템들의 아날로그, 음성 전용 서비스로부터 멀티미디어 서비스(multimedia service)를 포함하는 끊김없는 음성 및 데이터 서비스(seamless voice and data service)들을 제공하는 현재의 제 3 세대 디지털 시스템들로 진보하였다. 기술적인 진보들을 계속하여, 산업 전문가들은 이제 실질적으로 데이터-중심인 제 4 세대 무선 시스템들-음성 서비스들은 주로 VoIP 프로토콜들을 사용하여 구현되는-에 대한 아키텍처(architencture)들 및 프로토콜(protocol)들을 공식화하는데 종사하고 있다. 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution), 또는 더 통상적으로, "LTE"가 유니버설 모바일 전화 서비스(Universal Mobile Telephone Service)로서 공지된 제 3 세대 서비스에 대한 제 4 세대 계승자로서 개발중이며, 본질적으로 상부에 구축된 음성 및 다른 서비스들을 무선 광대역 인터넷 시스템에 제공할 것이다.
현재 구성된 바와 같이, 제어 정보가 영구적으로 스케줄링된 데이터와 함께 멀티플렉싱(multiplexing)될 필요가 있는 경우에, LTE 역방향 링크에서 (VoIP와 같이) 영구적으로 스케줄링된 데이터에 대한 서비스 품질(quality of service)을 유지하는 문제점이 존재한다. LTE 역방향 링크의 단일 캐리어 특성(single carrier nature)으로 인하여, 제어 정보가 데이터와 멀티플렉싱될 때, 데이터 채널 상에서 코드 레이트(code rate)가 증가되고, 이는 QoS를 저하시킨다. 영구적으로 스케줄링된 데이터를 가지면, 제어 정보가 데이터와 멀티플렉싱될 때 QoS의 감소를 보상하기 위하여 사용될 수 있는 기지국으로부터 모바일로의 시그널링이 존재하지 않는다.
스펙트럼 효율적인 동작에서 제어 정보를 영구적으로 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱하는 방법이 제공된다.
본 발명은 영구적인 데이터 할당 애플리케이션(persistent data allocation application)에 대하여, 제어 정보를 데이터와 함께 멀티플렉싱하는 것이 어떤 효과를 가질지, 즉, 코드 레이트의 증가가 계산될 수 있는지, 및 동일한 서비스 품질을 유지하는데 필요한 SNR의 개선이 결정될 수 있는지가 정확하게 인식된다는 사실로부터 구축된다. 이로부터, 본 발명은 기지국으로부터 모바일로의 영구적인 데이터 할당이 실리는 메시지에서 전력 오프셋 파라미터(power offset parameter)를 결정하여 송신하도록 동작한다. 전력 오프셋들은 송신되는 제어 정보와 관련되며, 특정 제어 정보를 영구적인 데이터와 함께 멀티플렉싱할 때 모바일이 자신의 송신 전력 레벨을 증가시켜야 하는 량을 특정한다. 그 후, 증가된 송신 전력은 데이터 채널 상에서 필요한 QoS를 유지하도록 동작한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 전력 오프셋들은 LTE 역방향 링크에서의 송신을 위해 구상되는 제어 정보의 3개의 경우들에 대해 결정된다. 이러한 경우들은 ACK/NACK 전용, CQI 전용, 및 ACK/NACK + CQI 전용이다. 이러한 3개의 경우들 각각에 대한 전력 오프셋 파라미터들은 각각 ΔACK / NACK, ΔCQI, ΔACK / NACK + CQI로서 지정된다.
본 발명에 의하면, 스펙트럼 효율적인 동작에서 제어 정보를 영구적으로 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱하는 방법이 제공된다.
도 1은 역방향 링크 상에서 제어 정보를 데이터와 멀티플렉싱하기 위하여 LTE에 의해 실행되는 펑처링 동작(puncturing operation)의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 LTE 역방향 링크 상에서 제어 정보를 데이터와 멀티플렉싱하는 개략도.
도 3은 본 발명의 방법에 따른 전력 오프셋들의 전개를 위한 설명적인 경우를 제공한 도면.
다음의 설명에서, 제한이 아니라 설명을 위하여, 특정 아키텍처들, 인터페이스들, 기술들, 등과 같은 특정 세부사항들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 발명의 내용들이 본원에 설명된 특정 세부사항으로부터 벗어나는 다른 설명적인 실시예들에서 실행될 수 있다는 점이 당업자들에게 명백할 것이다. 일부 경우들에서, 널리-공지되어 있는 디바이스들, 회로들 및 방법들의 상세한 설명들이 불필요한 세부사항으로 본 발명의 설명을 모호하지 않게 하기 위하여 본 출원에서는 생략된다. 본 발명의 모든 원리들, 양상들, 및 실시예들 뿐만 아니라, 이의 특정한 예들은 이의 구조적 및 기능적 등가물들 모두를 포함하게 된다. 추가적으로, 이와 같은 등가물들이 현재 공지된 등가물들뿐만 아니라, 미래에 개발되는 등가물들 모두를 포함하게 된다.
제 4 세대 LTE 서비스를 개발하는 전문가들의 단체, 즉 제 3 세대 파트너쉽 프로젝트(Third Generation Partnership Project: 3GPP)는 LTE 역방향 링크에 대해 단일 캐리어 주파수 분할 다중 액세스(Single Carrier Frequency Division Multiple Access: SC-FDMA)를 선택하였다. 결과적으로, 송신될 데이터가 존재하는 것과 동시에 제어 시그널링이 모바일 단말기로부터 기지국으로 송신될 필요가 있을 때, 제어 시그널링은 데이터 정보의 펑처링을 통하여 데이터와 함께 멀티플렉싱되어야 한다. 이 펑처링 동작이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. LTE에서 역방향 링크에서 송신될 필요가 있는 제어 정보의 예들은 순방향 링크에서 하이브리드 자동 반복 요청(HARQ)을 지원하는 ACK/NACK 정보, 및 순방향 링크에서 채널의 품질에 대한 정보를 기지국에 제공하는 채널 품질 표시(CQI)를 포함한다. 그러나, 데이터 심볼(data symbol)들을 제어 정보와 펑처링하는 이 동작은 데이터 채널 상에서 코드 레이트를 증가시키며, 이는 펑처링을 보상하기 위한 조치가 취해지지 않는 경우에 데이터 채널 상에서 서비스 품질(QoS)을 감소시킬 것이다(즉, 에러 레이트(error rate)를 증가시킨다).
LTE에서, 모바일이 송신하는 송신 전력 레벨(P)(dBm으로 측정됨)은 다음 식에 의해 결정되며:
P=min(MobileMaxPower, 10*log10(NumRB)+I+Γ+PL+Δ)
여기서, MobileMaxPower(dBm으로 측정됨)는 모바일의 최대 송신 전력 케이퍼빌리티(capability)이고, NumRB는 기지국에 의해 모바일로 할당된 자원 블록들의 수이고(각각의 자원 블록은 180 kHz의 대역폭으로 이루어짐), 모바일로 각각의 스케줄링 승인에서 송신되며; I는 기지국 수신기에서 인식되는 업링크 간섭 레벨(uplink interference level)(dBm으로 측정됨)이고; Γ은 희망하는 타겟 SINR(신호 대 간섭 플러스 잡음 비, dB로 측정됨)이며; PL은 (모바일에 의해 측정되는 바와 같은) 기지국 및 모바일 사이의 경로 손실(dB로 측정됨)이고; Δ는 기지국에 의해 적용될 수 있는 추가적인 전력 오프셋(dB로 측정됨)이고, 기지국에 의해 모바일로 스케줄링 승인에서 송신된다.
데이터 송신이 기지국에 의해 스케줄링되는 경우에, 기지국은 다음 방식들 중 하나를 통하여 데이터의 펑처링을 보상하기 위하여 조치를 취할 수 있다:
1. 데이터 채널 상에서 코드 레이트의 증가를 보상하기 위하여 스케줄링 승인에서 추가적인 전력 오프셋(Δ)을 적절하게 세팅(setting)하는 것; 또는
2. 데이터 채널 상의 코드 레이트가 유지되도록 멀티플렉싱되어야 하는 제어 채널 시그널링의 량에 비례하여 스케줄링되어야 하는 데이터의 량을 감소시는 것.
그러나, 역방향 링크에서의 모든 새로운 송신들이 기지국으로부터의 스케줄링 승인을 수반하지는 않는다. LTE는 더 상위 계층 메시지가 자원의 영구적인 할당을 포함하는 모바일로 송신되는 "영구적인 스케줄링"의 개념을 도입하였다. 자원들의 영구적인 할당은 모바일이 시간 및 주파수에서의 어떤 미리-규정된 위치들에서 특정 전송 블록 크기 및 변조로 송신할 수 있다는 것을 모바일에게 통지한다. 이 동작 모드는 많은 수의 VoIP 사용자들이 LTE에서 지원될 것이며 모든 음성 패킷에 대한 스케줄링 승인을 송신하는 제어 채널 오버헤드가 너무 높을 것이라는 점이 예견되기 때문에, 특히 보이스 오버 IP(VoIP) 사용자들을 위해 사용될 것이라고 예상된다. 영구적인 스케줄링의 경우에 스케줄링 승인이 없다면, 기지국은 제어 정보가 역방향 링크에서 영구적으로 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱될 필요가 있을 때 발생할 데이터 채널 상의 QoS의 감소를 명시적으로 보상할 방법이 없다.
이 문제점은 2개의 메커니즘(mechanism) 중 하나의 사용에 의해 종래 기술에서 해결되었다:
(1) 최대 량의 제어 채널 정보가 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱될 때에도, 스케줄링된 데이터가 최소 QoS 요건을 충족시키도록 모바일의 송신 전력을 충분히 높게 구성하는 것; 또는
(2) 역방향 링크에서 영구적으로 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱될 필요가 있는 제어 정보가 존재할 때마다, 사용될 추가적인 전력 오프셋을 특정할 수 있는 동적 스케줄링 승인을 송신하는 것.
(1)에 대한 단점은 송신될 제어 정보가 존재하지 않는(따라서, 이와 같은 제어 정보를 데이터 송신 스트림과 멀티플렉싱할 필요가 없는) 시간들 동안, 영구적으로 스케줄링된 데이터가 QoS 요건을 초과하는 전력 레벨로 송신될 것인데(즉, 데이터 송신이 필요한 것보다 더 양호한 에러 레이트를 성취할 것이다), 이는 추가의 간섭을 초래하므로 시스템 용량을 감소시킨다는 점이다. 게다가, 최대 량의 제어 채널 정보에 기인하는 QoS의 감소를 보상하도록 전력 레벨이 세팅되어야 하기 때문에; (최대 량보다) 더 적은 량들의 제어 정보의 멀티플렉싱으로도, 시스템에서 발생되는 추가의 간섭의 대가로 영구적으로 스케줄링된 데이터가 QoS를 초과하게 될 것이다.
(2)에 대한 단점은 제어 채널 정보가 영구적으로 스케줄링된 데이터와 멀티플렉싱될 필요가 있을 때마다 동적 스케줄링 승인이 송신될 필요가 있는 경우에 순방향 링크에서의 제어 채널 오버헤드가 상당히 증가될 것이라는 점이다. 따라서, 이 방법은 또한 시스템 성능을 감소시키도록 동작한다.
종래 기술의 방법에서의 또 다른 한계는 역방향 링크에서 데이터와 멀티플렉싱되는 제어 채널 시그널링의 포맷과 관련된다. 현재의 관행은 기지국이 제어 채널 상에서 적절한 에러 레이트를 획득하기 위하여 업링크 제어 채널 상에서 사용할 반복 팩터를 선택할 것이라고 생각한다. 예를 들어, 제어 채널 상에서의 1비트 ACK/NACK 표시에 대하여, 기지국 스케줄러는 모바일의 현재 송신 전력 세팅이 제공되면, 정확한 에러 레이트를 획득하기 위하여 이 비트가 5회 또는 10회 반복될 필요가 있다고 결정할 수 있다. 기지국은 어떤 유형의 더 상위 계층 구성 메시지를 통해 제어 채널의 포맷을 표시해야 한다.
본 발명자들은 종래 기술의 한계들이 본원에 개시된 자신들의 발명의 방법에 의해 극복될 수 있다고 결정하였다. 본 발명의 방법에 따르면, 영구적인 스케줄링을 사용한 송신을 위해 제공된 메시지는 또한 본원에 설명된 바와 같은 전력 오프셋 파라미터들을 포함하도록 적응된다. 이와 같은 전력 오프셋 파라미터들은 제어 채널 정보가 영구적인 할당 송신에서 송신된 데이터와 멀티플렉싱될 필요가 있을 때 모바일에 의해 사용될 것이다. 특히, 본 발명의 방법은 각각의 경우에 대하여 별도의 전력 오프셋들로, LTE 역방향 링크에서의 송신을 위해 구상되는 제어 정보의 3개의 경우들을 해결한다. 이러한 경우들은 다음과 같다:
1. ACK/NACK 전용
2. CQI 전용
3. ACK/NACK 및 CQI
따라서, 3개의 전력 오프셋 값들이 영구적인 할당 메시지에 포함되도록 제공되며, 그러한 3개의 전력 오프셋들은 ΔACK / NACK, ΔCQI, ΔACK / NACK + CQI로 표시된다. 이러한 전력 오프셋들 중 적절한 전력 오프셋이 모바일이 대응하는 제어 정보를 데이터와 함께 멀티플렉싱할 필요가 있을 때 모바일에 의해 적용될 것이다. 본 발명의 방법이 도 2에 개략적으로 도시되어 있는데, 도 2는 데이터의 제어 정보와의 펑처링을 보상하기 위하여 공칭 전력 레벨(P)에 적용되는 추가적인 전력 오프셋(ΔCONTROL)을 도시한다(ΔCONTROL은 상술된 3개의 전력 오프셋들 - 즉, ΔACK / NACK, ΔCQI, ΔACK / NACK + CQI 중 적절한 전력 오프셋에 대한 프록시(proxy)로서 사용된다).
예시적인 경우가 본 발명의 동작을 설명하는 것을 도울 것이다. 300 정보 비트의 전송 블록 크기를 갖는 VoIP 서비스를 고려하면, 자원들의 영구적인 할당이 다음과 같이 VoIP 서비스로 모바일에 할당된다: 모바일은 시간 인덱스(t) 및 주파수 인덱스(f)에서 2개의 자원 블록들에 의한 QPSK 변조를 사용하여 5ms마다 송신할 수 있다. LTE에서, 자원 블록은 12개의 서브캐리어(subcarrier)들 및 14개의 OFDM 심볼들로 이루어져서(14개의 OFDM 심볼들 중 12개는 데이터에 사용될 수 있고, 2개는 파일럿에 사용된다), 모바일이 5ms마다 데이터 송신을 위해 총 2*12*12=288개의 심볼들을 할당받도록 한다. QPSK에 의하면, 심볼 당 2비트가 존재해서, 288개의 심볼들은 576 비트로 변환된다. 그러므로, 모바일은 576 비트에 맞는 채널 코딩 및 레이트 정합을 수행할 것이며, 코드 레이트는: (300 정보 비트)/(576 비트) = 0.52이다.
모바일이 VoIP 패킷과 함께 CQI와 같은 제어 정보를 송신할 필요가 있고, 제어 정보가 또한 QPSK 변조로 송신될 총 120 비트를 또한 포함하는 경우를 이제 가정하자. 설명적으로, 총 120 비트가 6의 반복 팩터와 함께 CQI에 대한 20개의 코딩된 비트로부터 발생할 수 있다(상술된 바와 같이, 기지국은 CQI에 대한 적절한 에러 레이트를 획득하기 위하여 반복 팩터를 선택한다). 그 후, 120 비트의 데이터를 120 제어 비트로 교체하기 위하여 영구적인 할당 데이터 블록을 펑처링하는 것으로, 데이터 채널 상의 코드 레이트는 300 정보 비트/(576-120) = 0.66이 되도록 변화된다. 코드 레이트의 증가는 동일한 에러 레이트(즉, 1% 에러 레이트)를 유지하기 위하여 더 높은 SNR(신호-대-잡음 비)가 필요하다는 것을 의미한다. 따라서, 모바일이 데이터가 제어 정보와 펑처링되지 않았던 경우에 자신이 사용하고 있던 것과 동일한 전력 레벨(코드레이트 0.52)을 사용하고 있는 경우에, VoIP 트래픽 상의 에러 레이트는 증가될 것이다. 이 바람직하지 않은 결과는 모바일이 자신의 송신 전력 레벨을 증가시키도록 하기 위하여 ΔCQI 전력 오프셋을 선택 및 적용하는 것을 통하여 본 발명에 의해 회피된다. 이 증분 전력 증가는 제어 정보로부터의 펑처링으로 인한 코드 레이트의 증가를 보상하기 위하여 SNR을 증가시킬 것이다.
당업자들에게 명백한 바와 같이, 코드 레이트의 증가가 상이한 제어 채널 멀티플렉싱 시나리오들(즉, ACK/NACK, CQI, ACK/NACK + CQI)에 대해 무엇일지를 정확하게 계산할 수 있다. 이것이 도 3에서 여기서 예시적인 경우에 대해 도시되어 있는데, 도 3은 코드 레이트가 0.52로부터 0.66으로 증가할 때 ΔCQI = 1.3 dB의 전력 오프셋이 에러 레이트가 1%에서 유지되도록 하는 것을 도시한다.
따라서, 본 발명의 방법에 따르면, 자원들의 소정의 영구적인 할당에 대하여, 영구적으로 스케줄링되는 데이터와 멀티플렉싱하는 제어 채널의 존재에도 모바일이 희망하는 서비스 품질을 유지하는 것을 가능하게 할 적절한 전력 오프셋 값을 영구적인 할당과 함께 결정 및 송신할 수 있다.
본 발명에 따라 모바일이 사용하도록 추가적인 전력 오프셋을 시그널링함으로써, 데이터와 함께 멀티플렉싱되는 제어 채널 상의 에러 레이트가 또한 개선될 것이라는 점이 부가적으로 주의되어야 한다. CQI 제어 정보에 대해 6의 반복 팩터가 선택되는 상기의 예시적인 경우에 대하여, 이것은 ΔCQI = 1.3 dB의 추가적인 전력 오프셋으로, CQI에 대한 반복 팩터가 (예를 들어, 6의 반복 팩터로부터 5의 반복 팩터로) 감소될 수 있어서, CQI에 대한 비트의 수를 120으로부터 100으로 감소키는 것일 수 있다. 이 경우에, 데이터 채널 상의 코드 레이트는 단지 300/(576-100) = 0.63으로 감소된다. 그 후, 5의 반복 팩터와 함께 CQI에 대한 에러 레이트가 감소된 전력 오프셋으로 에러 레이트 요건을 여전히 충족시키는 한, 코드 레이트 영향이 더 작기 때문에, 더 낮은 전력 오프셋(ΔCQI)을 다시 반복 및 선택할 수 있다.
여기서, 본 발명자들은 특정 제어 데이터의 송신과 관련된 지정된 전력 오프셋들의 사용을 통하여 영구적으로 스케줄링된 송신들에 대한 제어 데이터의 송신에서 상당한 개선을 구현하는 방법 및 시스템을 개시하였다. 본 발명의 다수의 변경들 및 대안적인 실시예들이 상기의 설명을 고려하면 당업자들에게 명백할 것이다.
따라서, 이 설명은 예시적으로만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 모드를 당업자에게 알려주기 위한 것이며, 본 발명의 모든 가능한 형태들을 설명하고자 하는 것이 아니다. 사용된 단어들이 제한이라기보다는 오히려, 설명의 단어들이며, 구조의 세부사항들이 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 실질적으로 변화될 수 있고, 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 모든 변경들의 독점적인 사용이 예약된다는 점이 또한 이해된다.

Claims (7)

  1. 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법에 있어서:
    데이터와 함께 제어 정보의 송신을 위하여 무선 시스템에서 모바일 유닛에 의해 사용될 전력 오프셋을 결정하는 단계; 및
    기지국으로부터 상기 모바일 유닛으로 상기 전력 오프셋을 시그널링하는 단계를 포함하는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모바일 유닛에 의해 송신될 데이터는 상기 기지국에 의해 영구적으로 스케줄링되는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 시그널링되는 전력 오프셋은 영구적인 스케줄링을 실행하는 상기 기지국으로부터의 메시지에 실리는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 정보는 ACK/NACK, CQI, 또는 ACK/NACK + CQI에 대응하는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 오프셋은 데이터만을 송신하는 것과 동일한 서비스 품질이 모바일 송신에 대해 유지되도록 상기 기지국에서 SNR을 개선시키도록 결정되는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 정보의 포맷은 상기 전력 오프셋의 함수로서 변경되는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어 정보의 상기 포맷은 반복 팩터를 포함하는, 무선 통신 시스템 동작 방법.
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