KR20120025627A - 소프트 핸드오프 동안의 통신 장치를 위한 ｈａｒｑ ａｃｋ/ｎａｋ 코딩 - Google Patents

소프트 핸드오프 동안의 통신 장치를 위한 ｈａｒｑ ａｃｋ/ｎａｋ 코딩 Download PDF

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로버트 티. 러브
아미타바 고쉬
라비 쿠치보틀라
케네스 에이. 스튜워트
니콜라스 더블유 윈네트
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모토로라 모빌리티, 인크.
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Abstract

무선 통신 시스템에서 소프트 핸드오프 동안의 향상된 업링크를 위한 통신 장치에 의한 속도 선택 방법은 스케줄러로부터 정보를 수신하는 제1 단계를 포함한다. 이 정보는 스케줄링, 속도 제한, 전력 마진 제한, 및 지속성 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 후속 단계는 정보를 사용하여 소프트 핸드오프 동안의 향상된 업링크를 위한 데이터 속도를 판정하는 단계를 포함한다. 후속 단계는 판정하는 단계로부터 판정된 데이터 속도에서 향상된 업링크 채널을 통해 서빙 중인 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

소프트 핸드오프 동안의 통신 장치를 위한 ＨＡＲＱ ＡＣＫ/ＮＡＫ 코딩{HARQ ACK/NAK CODING FOR A COMMUNICATION DEVICE DURING SOFT HANDOFF}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, HARQ(hybrid automatic repeat request)를 결합시키는 소프트 핸드오프에 관한 것이다.
예를 들어, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 cdma2000과 같은, UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)을 위한 3GPP(the third generation partnership project) 표준들의 후속을 위해 제안된 것과 같은, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서, 이동국(MS;mobile station)과 같은 UE(user equipment)는 지리적 영역내에 흩어져 있는 복수개 BSS들(base station subsystems) 중 하나 이상과 통신한다. 통상적으로, (WCDMA에서는 Node-B로서 공지되어 있는) BSS는 (WCDMA에서는 셀들로서 공지되어 있는) 다수 섹터들로 분할되어 있는 커버리지 영역을 서비스한다. 순서대로, 각각의 섹터는 BSS에 포함되어 있는 다수의 BTS들(base transceiver stations) 중 하나 이상에 의해 서비스된다. 이동국은 통상적으로 셀룰러 통신 장치이다. 각각의 BTS는 지속적으로 다운링크 파일럿 신호를 전송한다. MS는 파일럿들을 모니터링하고 파일럿 심볼들의 수신 에너지를 측정한다.
통상적인 셀룰러 시스템에는, MS와 BSS 사이에 통신을 위한 다수의 상태들 및 채널들이 존재한다. 예를 들어, IS95에서는, 트래픽 상태에 대한 이동국 제어시에, BSS는 포워드 링크의 포워드 트래픽 채널을 통해 MS와 통신하고 MS는 리버스 링크의 리버스 트래픽 채널을 통해 BSS와 통신한다. 호출(call) 동안, MS는 파일럿들의 4개 세트들을 지속적으로 모니터링하고 유지해야 한다. 파일럿들의 4개 세트들을 집합적으로는 파일럿 세트라고 하고, 액티브 세트, 후보 세트, 인접 세트, 및 나머지 세트를 포함하는데, 용어가 상이할 수는 있지만, 일반적으로 동일한 개념들이 WCDMA 시스템에도 적용된다.
액티브 세트는 MS에 할당된 포워드 트래픽 채널과 관련된 파일럿들을 포함한다. 이 세트는, 이 세트와 관련된 파일럿들 및 컴패니온(companion) 데이터 심볼들 모두가 MS에 의해 활발하게 조합되고 복조된다는 점에서 액티브이다. 후보 세트는, 현재적으로는 액티브 세트에 속하지 않지만 관련된 포워드 트래픽 채널이 성공적으로 복조될 수 있다고 나타내기에 충분한 강도로써 MS에 의해 수신된 파일럿들을 포함한다. 인접 세트는 현재적으로는 액티브 세트나 후보 세트에 속하지 않지만 핸드오프를 위한 후보들이 될 수 있을 것 같은 파일럿들을 포함한다. 나머지 세트는, 인접 세트, 후보 세트, 및 액티브 세트를 제외하고, 현재 주파수 할당의 현재 시스템에서 가능한 모든 파일럿들을 포함한다.
MS가 제1 BTS에 의해 서비스될 경우, MS는 임계치보다 충분히 강한 파일럿을 위해 인접 BTS들의 파일럿 채널들을 지속적으로 검색한다. MS는 파일럿 강도 측정 메시지(Pilot Strength Measurement Message)를 사용해 이러한 이벤트를 제1의 서빙 중인 BTS에 신호한다. MS가 제1 BTS에 의해 서비스되는 제1 섹터로부터 제2 BTS에 의해 서비스되는 제2 섹터로 이동함에 따라, 통신 시스템은 후보 세트로부터의 소정 파일럿들을 액티브 세트로 승격시키고 인접 세트로부터의 소정 파일럿들을 후보 세트로 승격시킨다. 서비스 중인 BTS는 핸드오프 방향 메시지(Handoff Direction Message)를 통해 이러한 승격들을 MS에 통지한다. 다음으로는, MS가 이전 BTS와의 통신을 종결짓기 전에 액티브 세트에 추가된 새로운 BTS와의 통신을 시작할 수 있도록, "소프트 핸드오프(soft handoff)"가 발생할 것이다.
리버스 링크의 경우, 통상적으로 액티브 세트의 각 BTS는 MS로부터 수신된 각 프레임 또는 패킷을 독자적으로 복조하고 디코딩한다. 그 다음, 각 BTS의 디코딩된 프레임들 사이를 중재하는 것은 통상적으로, WCDMA 용어로는 RNC(Radio Network Controller)라고도 하는 BSC(Base Station Site Controller)에 배치되어 있는 스위칭 센터 또는 SDU(selection distribution unit)에 달려 있다. 이와 같은 소프트 핸드오프 동작은 다수의 이점들을 가진다. 질적으로, 이러한 사양은, 사용자가 하나의 섹터에서 인접한 섹터로 이동할 때, BTS들간의 핸드오프를 개선시키며 좀더 신뢰할 수 있는 핸드오프를 실현한다. 양적으로, 소프트-핸드오프는 셀룰러 시스템의 용량/커버리지를 향상시킨다. 그러나, 데이터 전송을 위한 요구량(대역폭)이 증가함에 따라, 문제점들이 발생할 수 있다.
증가하는 데이터 속도들에 대한 예상 수요들을 수용하기 위한 몇가지 제3 세대 표준들이 출현하였다. 이러한 표준들 중 적어도 일부는 시스템 요소들간의 동기 통신을 지원하는 한편, 다른 표준들 중 적어도 일부는 비동기 통신을 지원한다. 동기 통신을 지원하는 표준의 일례로는 최소한 cdma2000을 들 수 있다. 비동기 통신을 지원하는 표준의 일례로는 최소한 WCDMA를 들 수 있다.
동기 통신을 지원하는 시스템들은 때때로 핸드오버 검색을 위한 감소된 검색 시간 및 위치 선정 계산을 위한 개선된 가용도와 감소된 시간을 허용할 수 있지만, 동기 통신을 지원하는 시스템들은 일반적으로, 기지국들이 시간 동기될 것을 요구한다. 기지국들을 동기화하는데 이용되는 통상적인 일 방법으로는, 기지국과 지구 주위의 궤도에 위치하는 하나 이상의 위성들간의 가시선(line of sight) 전송들에 의존하는 기지국들과 함께 위치하는 GPS(global positioning system) 수신기들의 사용을 들 수 있다. 그러나, 건물들이나 터널들내에 위치할 수 있는 기지국들 또는 지하에 위치할 수 있는 기지국들에 대해 가시선 전송들이 항상 가능한 것은 아니므로, 기지국들의 동기화가 쉽게 이용될 수 없는 경우들도 존재한다.
그러나, 비동기 전송들도 그들만의 어려움이 없지 않다. 예를 들어, 개개 MS들에 의한 (MS가 자신의 전송 버퍼에 데이터를 가질 때마다 전송할 수 있게 하며 모든 MS들이 필요에 따라 전송할 수 있게 하는) MS-자율 스케줄링을 지원하는 환경에서의 업링크 전송 타이밍은 본질적으로 상당히 산발적이며 및/또는 무작위적일 수 있다. 트래픽 볼륨이 낮은 동안에는, 다수 MS들에 의해 동시적으로 전송되고 있는 데이터의 충돌(즉, 오버랩) 가능성 또한 낮기 때문에, 업링크 전송들의 자율 스케줄링이 덜 염려스럽다. 또한, 충돌이 발생할 경우, 임의의 재전송 수요를 수용하는데 이용될 수 있는 예비 무선 리소스들이 존재한다. 그러나, 트래픽 볼륨이 증가함에 따라, 데이터 충돌(오버랩) 가능성도 증가한다. 그에 따라, 임의의 재전송 수요 또한 증가하고, 그에 따라, 증가된 재전송량을 지원하기 위한 예비 무선 리소스들의 가용도는 감소한다. 따라서, 스케줄링 컨트롤러에 의한 (MS가 전송할 때가 네트워크에 의해 지시되는) 명시적 스케줄링(explicit scheduling)의 도입이 유용할 수 있다.
그러나, 명시적 스케줄링의 경우라 하더라도, 비동기 통신의 시작 시간과 중단 시간의 격차 및 좀더 구체적으로 비-동기 기지국들 각각에 대한 상이한 업링크 전송 세그먼트들의 시작 시간과 중단 시간에 관한 시작 시간과 중단 시간의 격차가 주어지면, 여전히 갭들 및 오버랩들이 발생할 수 있다. 갭들 및 오버랩들 모두는 (CDMA 시스템들에서의 리버스 링크 트래픽 로딩에 대한 전통적인 주지의 측정치인 ROT(rise over thermal)와 같은) 무선 리소스 관리에서의 비효율들을 표현하는데, 이들이 좀더 정확하게 관리된다면 이용 가능한 무선 리소스들의 좀더 효율적인 사용 및 ROT 감소를 이끌 수 있다.
예를 들어, 도 1은 종래 기술의 통신 시스템(100) 블록도이다. 통신 시스템(100)은 cdma2000 또는 WCDMA 시스템일 수 있다. 통신 시스템(100)은 (7개로 표시되어 있는) 다수 셀들을 포함하는데, 각 셀은 3개의 섹터들(a, b, 및 c)로 분리되어 있다. 각 셀에 위치하는 BSS(101-107)는 그 셀에 위치하는 각 이동국에 통신 서비스를 제공한다. 각각의 BSS(101-107)는 다수 BTS들을 포함하는데, BTS들은 BSS에 의해 서비스되는 셀의 섹터들에 위치하는 이동국들과 무선으로 인터페이스한다. 통신 시스템(100)은 각각의 BSS에 결합되어 있는 RNC(radio network controller;110) 및 RNC에 결합되어 있는 게이트웨이(112)를 더 포함한다. 게이트웨이(112)는 통신 시스템(100)에 PSTN(Public Switched Telephone Network) 또는 인터넷과 같은 외부 네트워크와의 인터페이스를 제공한다.
MS, 예를 들어 MS(114)와, MS를 서비스 중인 BSS, 예를 들어 BSS(101) 사이의 통신 품질은 통상적으로 시간 및 MS에 의한 이동에 따라 달라진다. 그 결과, MS(114)와 BSS(101)간의 통신 링크가 열화함에 따라, 통신 시스템(100)은, MS(114)가 품질이 열화된 제1 통신 링크로부터 좀더 고품질의 다른 통신 링크로 핸드오프될 수 있는 SHO(soft handoff) 절차를 제공한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 셀(1)의 섹터(b)를 서비스 중인 BTS에 의해 서비스되는 MS(114)는 셀(3) 섹터(c) 및 셀(4) 섹터(a)와의 3-웨이 소프트 핸드오프(3-way soft handoff) 상태에 있다. MS를 현재 서비스 중인 섹터들과 관련된 BTS들, 즉, 섹터들(1-b, 3-c, 및 4-a)과 관련된 BTS들을 업계에서는 MS의 액티브 세트라고 한다.
이제 도 2를 참조하면, 통신 시스템(100)에 의해 수행되는 소프트 핸드오프 절차가 도시되어 있다. 도 2는 통신 시스템(100)의 계층 구조 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, RNC(110)는 ARQ 펑크션(210), 스케줄러(212), 및 SHO(soft handoff) 펑크션(214)을 포함한다. 도 2는 부가적으로 다수의 BTS들(201-207)을 도시하는데, 각각의 BTS는 대응되는 BSS(101-107)와 BSS에 의해 서비스되는 섹터에 위치하는 MS들간의 무선 인터페이스를 제공한다.
소프트 핸드오프를 수행할 때, MS(114)에 대한 액티브 세트의 각 BTS(201, 203, 204)는 개개 통신 채널(221, 223, 224)의 리버스 링크를 통해 MS(114)로부터 전송을 수신한다. 액티브 세트 BTS들(201, 203, 및 204)은 SHO 펑크션(214)에 의해 판정된다. MS(114)로부터 전송을 수신할 때, 각각의 액티브 세트 BTS(201, 203, 204)는, 관련된 프레임 품질 정보와 함께, 수신된 무선 프레임의 내용들을 복조하고 디코딩한다.
이 시점에서, 각각의 액티브 세트 BTS(201, 203, 204)는, 관련된 프레임 품질 정보와 함께, 복조되고 디코딩된 무선 프레임을 RNC(110)로 전달하다. RNC(110)는 액티브 세트의 각 BTS(201, 203, 204)로부터, 관련된 프레임 품질 정보와 함께, 복조되고 디코딩된 무선 프레임들을 수신하고 프레임 품질 정보에 기초해 최선 프레임을 선택한다. 그 다음, RNC(110)의 스케줄러(212) 및 ARQ 펑크션(210)은, 동일한 사전-포맷형 무선 프레임들로서 액티브 세트의 각 BTS(201, 203, 204)로 분배되는 제어 채널 정보를 발생시킨다. 그 다음, 액티브 세트 BTS들(201, 203, 204)은 사전-포맷형 무선 프레임들을 포워드 링크를 통해 동시 방송(simulcast)한다. 그 다음, 제어 채널 정보는 MS(114)에 의해 어느 전송 속도가 사용될 것인지를 판정하는데 사용된다.
다른 방법으로, MS가 대기 중인 현재 셀의 BTS(BTS 202)는 자신만의 스케줄러를 포함할 수 있고 MS에 스케줄링 정보를 제공할 때 RNC(110)를 우회할 수 있다. 이런 식으로, 스케줄링 펑크션들은, MS로 하여금 향상된 리버스 링크 전송에 대응되는 제어 정보를 액티브 세트 BTS들에 신호할 수 있게 하는 것에 의해 그리고 BTS들로 하여금 RNC에 의해 앞서 지원된 제어 기능들을 수행할 수 있게 하는 것에 의해, 분산된다. SHO 영역의 MS는, MS가 다수의 액티브 세트 BTS로부터 수신한 다수의 스케줄링 할당들 중에서 최선의 TFRI(Transport Format and Resource Indicator)에 대응되는 스케줄링 할당을 선택할 수 있다. 그 결과, BTS들간의 어떠한 명시적 통신없이도, 향상된 업링크 채널이 SHO 동안 스케줄링될 수 있다. 어떤 경우에서든, 어느 전송 속도를 사용할 것인지를 판정하기 위해, 제어 채널 정보와 함께, MS(114)에 의해 사용되는 (암시적 데이터 속도 제한들인) 명시적 전송 전력 제한들이 스케줄러에 의해 제공된다.
UMTS 시스템을 위해 제안된 바와 같이, MS는 EUDCH(enhanced uplink dedicated transport channel)를 사용해 증가된 업링크 데이터 속도를 실현할 수 있다. MS는 MS에서의 로컬 측정치들 및 스케줄러 또는 UTRAN에 의해 제공되는 정보에 기초해 향상된 업링크를 위해 사용할 데이터 속도를 판정해야 한다. 또한, 리버스 링크에서의 더 높은 처리량을 실현하기 위해, 통신 시스템(100)과 같은 통신 시스템들은, 업계에 공지되어 있는 바와 같이, H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat ReQuest) 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding)와 같은 기술들을 적용해 왔다.
AMC는 변조 및 FEC(forward error correction) 코딩 방식을 통신 시스템에 의해 서비스되는 각 사용자 또는 MS에 대한 현재의 채널 조건들에 매칭시키기 위한 융통성을 제공한다. AMC는 BTS에 대한 그들의 근접성 또는 그외의 지리적 이점으로 인해 우호적 채널 품질을 가진 사용자들에 대해 평균 데이터 속도의 큰 증가를 약속한다. AMC를 사용하는 향상된 GSM 시스템들은, AMC를 사용하지 않는 100 kbps에 비해, 384 kbps 만큼이나 높은 데이터 속도들을 제공한다. 마찬가지로, 5 MHz CDMA 시스템들은 AMC를 통해 각각 10 Mbps 및 2 Mbps 만큼이나 높은 다운링크 및 업링크 피크 데이터 속도들을 제공할 수 있는데, AMC를 사용하지 않는 경우에는 2 Mbps 및 384 kbps가 통상적이었다.
그러나, AMC는 몇가지 단점들을 가진다. AMC는 채널 품질 측정치 오차 및 지연에 민감하다. 좀더 구체적으로, 적절한 변조를 선택하기 위해, 스케줄러, 예를 들어 스케줄러(212)는 채널 품질을 알고 있어야 한다. 채널 추정치에서의 오차들로 인해, 스케줄러는 잘못된 데이터 속도를 선택하게 될 것이고, 시스템 용량을 낭비하면서, 지나치게 높은 전력 레벨에서 전송하거나, 또는 블록 오차율을 증가시키면서, 너무 낮은 전력 레벨에서 전송할 것이다. 채널 측정치들의 보고 지연 또한, 계속적으로 달라지는 이동 채널로 인해 채널 품질 추정치의 신뢰도를 감소시킨다. 측정 지연을 극복하기 위해, 채널 측정 보고의 주파수가 증가될 수도 있다. 그러나, 측정 보고 속도에서의 증가는, 그렇지 않다면, 데이터를 전달하는데 사용될 수도 있는 시스템 용량을 낭비한다.
H-ARQ(Hybrid ARQ)는 암시적 링크 적응 기술(implicit link adaptation technique)이다. AMC에서는, 명시적 C/I 측정치들 또는 유사한 측정치들을 사용해 변조 및 코딩 포맷을 설정하는 반면, H-ARQ에서는, 링크 계층 ACK들(acknowledgements)이 재-전송 판정들을 위해 사용된다. CC(Chase Combining), RCPT(Rate Compatible Punctured Turbo) 코드들, 및 IR(Incremental Redundancy)과 같은, 많은 기술들이 H-ARQ를 구현하기 위해 개발되어 왔다. IR 또는 H-ARQ-타입-II는, 제1 시도에서 디코딩이 실패하면, 코딩된 전체 패킷을 단순하게 반복 송신하는 대신에, 추가적인 리던던시 정보가 증가하여 전송되는 H-ARQ 기술의 구현이다.
H-ARQ-타입-III도 IR(Incremental Redundancy) ARQ 방식들의 부류에 속한다. 그러나, H-ARQ-타입-III의 경우에는, 각각의 재전송이 자체적으로 디코딩될 수 있는데, H-ARQ-타입-II의 경우에는 그렇지 않다. (1 리던던시 버전의 H-ARQ-타입-III라고도 하는) CC(Chase Combining)는 코딩된 동일 데이터 패킷의 전송기에 의한 재전송을 수반한다. 수신기의 디코더는 수신 SNR만큼 가중된 전송 패킷의 이러한 다수 카피들을 조합한다. 따라서, 다이버시티 (시간) 이득 뿐만 아니라 (IR만을 위한) 코딩 이득은 각각의 재전송 이후에 획득된다. 다수의 리던던시를 가진 H-ARQ-타입-III에서는, 각각의 재전송에 상이한 천공 비트들(puncture bits)이 사용된다. 다양한 H-ARQ 방식들을 구현하는 방법에 대한 세부 사항들이 업계에 널리 공지되어 있으므로 여기에서는 논의하지 않는다.
AMC와 결합된 H-ARQ는, 잠재적으로 시스템 용량을 2배 또는 심지어 세배로 만들 수 있으면서, 사용자 처리량들을 크게 증가시킬 수 있다. 실제로, H-ARQ(Hybrid ARQ)는, 코드워드 리던던시의 추가 증분들을 송신하는 것에 의해 채널에 적응하는데, 이것은 코딩 속도를 증가시키며 데이터 속도를 효과적으로 낮추어 채널에 매칭시킨다. H-ARQ는 채널 추정치들 뿐만 아니라 ARQ 프로토콜에 의해 시그널링되는 오차들에도 의존한다. cdma2000 및 WCDMA 시스템들 모두에서, ARQ 펑크션(210)과 같은 리버스 링크 ARQ 펑크션 및, 스케줄링 펑크션(212)과 같은 스케줄링 펑크션은 RNC(110)에 상주하거나, 또는 BTS들 내에 분산될 수 있는데, 이것은 RNC를 통해 스케줄링할 경우에 내재하는 지연들을 방지하면서, 소프트 핸드오프들을 보다 양호하게 지원할 수 있다.
향상된 업링크를 위한 BTS에서의 (중단 & 대기;Stop & Wait) H-ARQ와의 고속의 명시적 및 자율 (암시적) 스케줄링을 가능하게 하기 위해서는 효율적인 계층 1 시그널링이 필요하다. 업링크 H-ARQ를 가능하게 하기 위해, ACK/NAK(acknowledged/not acknowledged) 피드백 코드 채널이 사용될 수 있다. 소프트 핸드오프 동안, MS는, 스케줄링 BTS가 ACK/NAK 정보를 수신하기 위해 청취해야 하는 코드 채널을 다운링크하는 스케줄링 BTS에 의해 청취된다. 그러나, MS는, 다른 비-스케줄링 액티브 세트 BTS의 코드 채널로부터 어느 코드 채널을 청취해야 하는지를 알지 못한다. 또한, BTS들간의 조정이 존재하지 않으므로, 상이한 액티브 세트 BTS들로부터의 멀티-캐스트 신호들을 소프트 조합할 때에 문제를 야기시키는 스케줄링 액티브 세트 BTS에 의해 송신된 정보가 나머지 액티브 세트 BTS들에는 공지되지 않는다. 나머지 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들로부터의 ACK/NAK 피드백 정보가 없는 상태에서는, 매크로 선택 다이버시티 이점(macro selection diversity benefit)이 획득되지 않는다.
본 발명은 소프트 핸드오프 동안의 통신 장치에 대한 HARQ ACK/NAK 코딩을 위한 새로운 기술들을 제공한다. 이러한 코딩은 MS로 하여금, 매크로 선택 다이버시티 이점이 획득되도록, 비-스케줄링 액티브 세트 BTS로부터 MS로의 피드백 정보를 적절하게 이용할 수 있게 한다.
따라서, 소프트 핸드오프 동안의 통신 장치에 대한 HARQ ACK/NAK 코딩을 위한 새로운 기술에 대한 필요성들이 존재한다. 이러한 코딩은, 매크로 선택 다이버시티 이점이 획득되도록, 비-스케줄링 액티브 세트 BTS로부터 MS로 피드백 정보를 제공한다.
신규한 것으로 생각되는 본 발명의 사양들이 첨부된 청구항들에 상세하게 설명되어 있다. 본 발명의 추가적인 목적들 및 이점들과 함께, 본 발명은, 몇 개의 도면들에서 유사한 참조 번호들이 유사한 요소들을 식별하는, 첨부 도면들과 함께 고려되는, 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 잘 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술의 예시적 통신 시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1의 통신 시스템에 대한 계층 구조의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 네트워크 아키텍처를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메시지 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른, BPSK 변조를 위한 ACK/NAK 컬러링의 예시적 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른, QPSK 변조를 위한 ACK/NAK 컬러링의 예시적 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 타이밍도이다.
도 9는 DPCH에 대한 종래 기술의 타이밍도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 대한 타이밍도이다.
(이동국(MS)으로부터 기지국(BTS)으로의) 리버스 링크에서의 소프트-핸드오프는 임의의 UMTS 시스템에 대한 필수적 컴포넌트이다. 통상적으로, 소프트 핸드오프의 BTS들은 MS에 의해 전송되는 (이하 프레임들이라고 하는) 패킷들 또는 프레임들을 디코딩할 것이다. 소프트 핸드오프에는 최대 6개의 기지국들이 존재할 수 있다. 디코딩된 프레임들에 대한 품질 정보는 BTS로부터 RNC(Radio Network Controller) 또는 SDU(Selection Distribution Unit)까지 전송된다. RNC는 BTS로부터 수신되는 최고 품질의 프레임을 선택한다. 양적으로, 소프트-핸드오프는 CDMA 시스템에서의 용량/커버리지를 개선한다.
본 발명은, MS로 하여금 액티브 세트 BTS들로의 향상된 리버스 링크 전송의 데이터 처리량을 개선하기 위한 HARQ ACK/NAK 코딩 정보를 제공할 수 있게 하는 것에 의해, 액티브 세트 핸드오프 및 스케줄링 기능들을 지원한다. 본 발명은, AMC(adaptive modulation and coding), HARQ(Hybrid ARQ), 및 감소된 ARQ 지연을 가진 고속 스케줄링으로써, 향상된 리버스 링크 채널의 좀더 효율적인 구현을 가능하게 한다. HARQ, AMC, 액티브 세트 핸드오프, 및 스케줄링 펑크션들은, MS로 하여금 액티브 세트 BTS들로의 향상된 리버스 링크 전송에 대응되는 제어 정보를 신호할 수 있게 하는 것에 의해 그리고 BTS들로 하여금 제어 펑크션들을 수행할 수 있게 하는 것에 의해 분산 방식으로 지원되는 것이 바람직하다. 시간 및 SNR(signal-to-noise ratio)-기반 HARQ 플러시 기능들(flush functions)이 소프트 핸드오프(SHO) 동안의 BTS들에서 지원되고, 처리량을 최대화하기 위해, 효율적인 제어 채널 구조를 제공하여 향상된 리버스 링크, 또는 업링크 채널을 위한 스케줄링, HARQ, AMC 기능들을 지원하며, SHO 영역의 MS로 하여금 MS가 다수의 액티브 세트 BTS로부터 수신한 다수의 스케줄링 할당들 중에서 최선의 TFRI(transport format and resource-related information)를 선택할 수 있게 한다. 그 결과, 향상된 업링크 채널은, BTS들 사이의 어떠한 명시적 통신없이, HARQ 및 AMC를 지원하면서, SHO 동안에 스케줄링될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 UMTS 통신 시스템의 통신 장치에 대한 소프트 핸드오프 동안 향상된 업링크 성능(enhanced uplink performance)을 개선하기 위한 방법을 포함한다. 본 방법은 특정 이동국을 고유하게 식별하는 코드 비트들을 정의하는 단계; 복수개 이동국들에 의해 수신될 수 있는 다운링크 ACK/NAK 전송에 코드 비트들을 적용하는 단계; 적용하는 단계로부터의 코드 비트들을 사용해 특정 이동국을 위한 ACK/NAK 전송들과 그외의 이동국들을 위한 ACK/NAK 전송들을 구별하는 단계; 및 특정 이동국을 위해 코딩된 ACK/NAK 전송에서의 정보를 업링크 전송에 이용하는 단계를 포함한다.
도 3-도 7을 참조하여 본 발명이 좀더 자세하게 설명될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템(1000)의 블록도이다. 통신 시스템(1000)은 다수의 통신 채널들을 포함하는, cdma2000 또는 WCDMA(Wideband CDMA) 통신 시스템과 같은, CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 시스템인 것이 바람직하다. 당업자들은, 통신 시스템(1000)이, GSM(Global System for Mobile communication) 통신 시스템, TDMA(Time Division Multiple Access) 통신 시스템, FDMA(Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템, 또는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 통신 시스템과 같은, 다양한 무선 통신 시스템들 중 어느 하나에 따라 동작할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
통신 시스템(100)과 마찬가지로, 통신 시스템(1000)은 (7개가 도시되어 있는) 다수 셀들을 포함한다. 각 셀은 (각각의 셀에 대해 3개-섹터들(a, b, 및 c)가 도시되어 있는) 다수 섹터들로 분리되어 있다. 각 셀에 위치하는 BSS(base station subsystem;1001-1007)는 그 셀에 위치하는 각 이동국에 통신 서비스를 제공한다. 각각의 BSS(1001-1007)는, BSS에 의해 서비스되는 셀 섹터들에 위치하는 이동국들과 무선으로 인터페이스하는, 여기에서 BTS들(base transceiver stations)이라고도 하는, 다수의 기지국들을 포함한다. 통신 시스템(1000)은, 바람직하게도 3GPP TSG UTRAN Iub 인터페이스를 통해 각각의 BSS에 결합되어 있는 RNC(radio network controller;1010) 및 RNC에 결합되어 있는 게이트웨이(1012)를 더 포함한다. 게이트웨이(1012)는 통신 시스템(1000)에 PSTN(Public Switched Telephone Network) 또는 인터넷과 같은 외부 네트워크와의 인터페이스를 제공한다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 통신 시스템(1000)은 하나 이상의 이동국(MS;1014)을 더 포함한다. MS(1014)는, 셀룰러 전화기, 휴대용 전화기, 무선 전화기, 또는 퍼스널 컴퓨터(PC)나 랩탑 컴퓨터와 같은 DTE(data terminal equipment)와 관련된 무선 모뎀과 같은, 임의 유형의 무선 UE(user equipment)일 수 있다. 다음의 텍스트 전체에 걸쳐 MS, UE, 및 사용자가 서로 혼용된다는 것에 주의한다. MS(1014)는 MS와 관련된 액티브 세트에 포함되어 있는 다수 기지국들 또는 BTS들에 의해 서비스된다. MS(1014)는 (BTS로부터 MS로의) 포워드 링크 및 (MS로부터 BTS로의) 리버스 링크를 포함하는 무선 인터페이스를 통해 통신 시스템(1000)의 각 BTS와 무선 통신한다. 각각의 포워드 링크는 다수의 포워드 링크 제어 채널들, 페이징 채널, 및 트래픽 채널을 포함한다. 각각의 리버스 링크는 다수의 리버스 링크 제어 채널들, 페이징 채널, 및 트래픽 채널을 포함한다. 그러나, 종래 기술의 통신 시스템(100)과 달리, 통신 시스템(1000)의 각 리버스 링크는, 동적으로 변조되고 코딩될 수 있으며 복조되고 디코딩될 수 있는 데이터의 전송을, 서브-프레임 바이 서브-프레임(sub-frame by sub-frame)으로, 허용하는 것에 의해 고속 데이터 전송을 용이하게 하는 또 하나의 트래픽 채널, EUDCH(Enhanced Uplink Dedicated Transport Channel)를 더 포함한다.
통신 시스템(1000)은, MS(1014)가 품질이 열화된 제1 무선 인터페이스로부터 또 하나의 보다 고품질 무선 인터페이스로 핸드오프될 수 있는 소프트 핸드오프(SHO) 절차를 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 셀(1)의 BTS 서비스 섹터(b)에 의해 서비스되고 있는 MS(1014)는 셀(3) 섹터(c) 및 셀(4) 섹터(a)와 3-웨이 소프트 핸드오프 상태에 있다. 현재적으로 MS를 서비스 중인 섹터들과 관련된 BTS들, 즉, 섹터들(1-b, 3-c, 및 4-a)과 관련된 BTS들이 MS의 액티브 세트이다. 다시 말해, MS(1014)는 MS를 서비스 중인 섹터들(1-b, 3-c, 및 4-a)과 관련된 BTS들(301, 303, 및 304)과 소프트 핸드오프(SHO) 상태에 있는데, 이러한 BTS들이 MS의 액티브 세트이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 액티브 세트 BTS 및 서빙 중인 BTS와 같은, '액티브 세트' 및 '서빙 중'이라는 용어들은 혼용될 수 있으며 모두가 관련된 MS의 액티브 세트에 속하는 BTS를 의미한다. 또한, 도 3 및 도 4는 BTS들(301, 303, 및 304)이 하나의 MS만을 서비스 중인 것으로 도시하고 있지만, 당업자들은, 각각의 BTS(301-307)가 다수의 MS들을 동시에 스케줄링하고 서비스할 수도 있다는 것, 즉, 각각의 BTS(301-307)가 동시에 다수 액티브 세트들의 멤버일 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템(1000)의 네트워크 아키텍처(300)를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(1000)은 다수의 BTS들(301-307)을 포함하는데, 각각의 BTS는 대응되는 BSS(1001-1007)와 BTS에 의해 서비스되는 섹터에 위치하는 MS들간에 무선 인터페이스를 제공한다. 바람직하게도, 스케줄링 펑크션(316), ARQ 펑크션(314), 및 SHO 펑크션(318)은 BTS들(301-307) 각각에 분산되어 있다. RNC(1010)는, MS(1014)와 같은, 통신 시스템(1000)에 의해 서비스되는 액티브 세트의 멤버들을 정의하는 것에 의해 이동성을 관리하는 것과 멀티캐스트/멀티수신 그룹들을 조정하는 것을 담당한다. 통신 시스템(1000)의 각 MS에 대해, IP(Internet Protocol) 패킷들은 MS에 대한 액티브 세트의 각 BTS로, 즉, MS(1014)에 대한 액티브 세트의 BTS들(301, 303, 304)로 직접적으로 멀티-캐스트된다.
바람직하게도, 통신 시스템(1000)의 각 BTS(301-307)는 SHO 기능들 중 적어도 일부를 수행하는 SHO 펑크션(318)을 포함한다. 예를 들어, MS(1014)에 대한 액티브 세트의 각 BTS(301, 303, 304)에 대한 SHO 펑크션(318)은 프레임 선택 및 새로운 데이터 지시자로의 시그널링과 같은 SHO 기능들을 수행한다. 각각의 BTS(301-307)는, RNC(110)에 교대로 상주할 수 있는 스케줄러, 또는 스케줄링 펑크션(316)을 포함할 수 있다. BTS 스케줄링으로써, MS(1014)에 대한 BTS들(301, 303, 및 304)과 같은, 각각의 액티브 세트 BTS는 MS에 의해 BTS로 시그널링된 스케줄링 정보 및 BTS에서 측정된 로컬 간섭 및 SNR 정보에 기초해 다른 액티브 세트 BTS들로 통신할 필요없이 관련 MS(1014)를 스케줄링할 것을 선택할 수 있다. 스케줄링 펑크션들(306)을 BTS들(301-307)로 분산하는 것에 의해, 통신 시스템(1000)의 EUDCH에 대한 액티브 세트 핸드오프가 불필요해진다. 이 또한 통신 시스템(100)의 RNC(110)에 상주하는 기능인 ARQ 펑크션(314) 및 AMC 펑크션 또한, 통신 시스템(1000)의 BTS들(301-307)에 분산될 수 있다. 그 결과, 소정 H-ARQ 채널을 통해 전송되는 데이터 블록이 액티브 세트 BTS에 의해 성공적으로 디코딩되었을 경우, BTS는, RNC(1010)에 의해 ACK를 송신할 것을 지시받도록 대기할 필요없이, 소스 MS(예를 들어, MS(1014))로 ACK를 전달하는 것에 의해 성공적 디코딩을 확인한다.
각각의 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)가 각각의 EUDCH 프레임을 디코딩할 수 있도록 하기 위해, MS(1014)는, EUDCH 프레임과 관련하여, 집합적으로 TFRI(transport format and resource-related information)라고 하는, 변조 및 코딩 정보, 증분 리던던시 버전 정보, HARQ 상태 정보, 및 MS(1014)로부터의 전송 블록 사이즈 정보를 각각의 액티브 세트 BTS로 전달한다. TFRI는 속도 및 변조 코딩 정보와 H-ARQ 상태만을 정의한다. MS(1014)는 TFRI를 코딩하고 (TFRI 및 EUDCH의 프레임 경계들이 엇갈리게 배열될 수도 있다는 사실을 설명하는) EUDCH와 동일한 프레임 구간에 걸쳐 TFRI를 송신한다.
예를 들어, 업계에 공지되어 있는 바와 같이, 리버스 링크 통신 동안, MS(1114)는 프레임들을 복수개 BTS들(301, 303, 304)로 전송한다. 프레임들의 구조는 (a) 현재 프레임을 앞서 저장된 프레임과 조합하거나 현재 버퍼를 플러시할 때를 BTS에 지시하는 플러시 비트(flush bit); (b) 데이터; (c) 프레임이 성공적으로 디코딩되었는지의 여부(즉, 프레임이 어떠한 오류들을 포함하는지의 여부)를 지시하는 CRC(cyclic redundancy check) 비트; 및 (d) 채널 디코더 메모리를 플러싱하기 위한 테일 비트(tail bit)를 포함한다. 프레임에 포함되어 있는 수신 정보를 여기에서는 소프트 정보라고 한다. BTS들은 H-ARQ 방식을 사용해 다수 재-전송들로부터의 프레임들을 조합할 수 있다.
MS(1114)로부터 프레임을 수신한 후, BTS들(301, 303, 304)은 프레임을 처리할 것이고, 프레임에 어떠한 오류들이 포함되어 있는지의 여부를 포워드 제어 채널을 통해 MS(114)로 통신할 것이다. 모든 BTS들이 프레임이 오류들을 포함한다고 통신하면, MS(1114)는 동일한 프레임을 모든 BTS들로 재전송할 것이고, 재전송된 프레임을 원래의 저장 프레임과 조합할 것을 BTS들에 지시하기 위해 플러시 비트는 제거된다. BTS들 중 하나 이상이 프레임이 오류들을 포함하지 않는다고 통신하면, MS(1114)는 모든 BTS들로 후속 프레임을 전송할 것이고, 방출(flush) 비트는 모든 BTS들에 이전 프레임을 메모리로부터 삭제하며 이전 프레임을 현재 프레임과 조합하지 않을 것을 지시하도록 설정된다. 나머지 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들로부터 어느 코드 채널을 청취해야 하는지를 MS는 알지 못하기 때문에, MS는 개개의 비-스케줄링 BTS들이 아니라, 스케줄링 BTS만을 다룰 수 있다. 본 발명에서는 이 문제점이 해결된다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에서는, 특정 코드 또는 코드워드가 다운링크 ACK/NAK 코드 채널을 통한 각각의 ACK/NAK 전송에 적용된다. MS가 다른 MS를 위한 (즉, 부적당한 컬러 또는 코드워드를 가진) ACK/NAK 전송을 디코딩한다면, 그것을 NAK로서 디코딩하도록, 이러한 특정 코드워드(또는 컬러 코드)는 특정 MS를 고유하게 식별한다. 하나의 MS에 대한 ACK 코드워드와 다른 MS로 전송된 ACK 코드워드간의 (해밍 거리(Hamming distance) 또는 널리 공지되어 있는 임의의 여타 정보-이론 측정치로서 특정되는) 적절한 코드워드간 거리를 특정하는 것에 의해 이러한 유형의 전송 식별 구별이 가능할 수 있다. 아주 간단한 일례는 NAK를 변조 배치의 0(zero) 또는 널 위치에 매핑하는 것이다(도 6 및 도 7 참고). 구체적으로, 채널 할당시에, MS에는 액티브 세트의 각 BTS에 대해 ACK/NAK 채널들의 2개 세트들(320)이 할당된다(액티브 세트가 업데이트될 때, 이 세트들도 업데이트된다). 일 세트는 BTS가 스케줄링 BTS일 경우의 MS에 의해 사용되고 다른 세트는 BTS가 비-스케줄링 BTS일 경우에 사용된다.
MS는 서빙 중인 최선의 모든 액티브 세트 BTS들에 의해 수신되는 (E-DCCH라고도 하는) 업링크 속도 할당(예를 들어, TFRI) 제어 채널에 ACK/NAK 코드 채널 지시자를 포함한다.
일 실시예에서는, 비-스케줄링 액티브 세트 BTS만이 판독되고 (SHO) ACK/NAK 코드 채널 지시자를 사용한다. (스케줄링 액티브 세트 BTS에 대한 ACK/NAK 채널은 이미 다운링크 SAM(scheduling assignment message)에서 지시되어 있다는 것이 업계에 주지되어 있다는 것에 주의한다.) SHO 동안, MS는 ACK/NAK 코드 채널들의 할당된 별개 풀(allocated separate pool of ACK/NAK code channels)로부터 ACK/NAK 채널을 선택하고 이것은 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들에 의한 사용을 위해 MS에 의해 (ACK/NAK 코드 채널 지시자를 사용해) 지시된다. 다시 말해, BTS가 스케줄링 BTS일 경우에는 다수 (예를 들어, 2개) ACK/NAK 코드 채널들의 풀이 사용되고, 비-스케줄링 BTS들에 대해서는 다수 (예를 들어, 2개) ACK/NAK 코드 채널들의 별개 (비-스케줄링) 풀이 사용된다. 하나 이상의 액티브 세트 BTS가 MS를 스케줄링할 경우, MS는 각각의 다운링크 SAM상의 ACK/NAK 채널 비트로 인해 각각의 BTS로부터 (스케줄링 ACK/NAK 채널 풀로부터의) 어떤 ACK/NAK 채널을 청취해야 하는지를 알 수 있을 것이다. 선택된 스케줄링 서브-프레임 할당이 상이하다고 하더라도, MS는 여전히 각각의 BTS ACK/NAK 채널로부터 어떤 ACK/NAK 전송 구간들을 청취해야 하는지를 알 수 있을 것이다.
MS가 ACK/NAK 코드 채널을 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들에 할당하는 것에 의해, MS는 매크로-선택 다이버시티 이점이 획득될 수 있게 하는 SHO 동안 어느 ACK/NAK 코드 채널을 청취해야 하는지를 알 수 있다. 다시 말해, MS는 비-스케줄링 셀로부터 ACK들을 검출하고 전송을 위해 후속 패킷으로 이동할 수 있다. 비-스케줄링 BTS들의 SHO MS 관점에서도 ACK/NAK 코드 채널 할당 오류들이 존재할 수 있지만, 중요한 영향(ACK로서 해석되는 NAK)을 발생시킬 유일한 오류 조건이 MS ID(identifier)에 기초한 ACK/NAK의 컬러 코딩으로 인해 제거되기 때문에, 그 영향은 중요하지 않다.
다른 실시예에서는, 액티브 세트 BTS들 모두가 별개의 비-스케줄링 ACK/NAK 코드 채널 세트로부터 적절한 ACK/NAK 채널을 선택하기 위해 ACK/NAK 코드 채널 지시자를 사용한다.
또 다른 실시예에서는, BTS가 선택되었는지의 여부를 BTS가 판정할 수 있도록 하기 위해, 선택된 스케줄링 BTS의 고유 ID에 기초한 컬러 코드가 업링크 TFRI 메시지에 적용된다. 이것은 UE의 동시 스케줄링 문제를 방지한다. 모든 BTS들은 여전히, 가능한 다수의 컬러 코드들 사이에서 선택되어야 하는 각각의 액티브 세트 BTS로 인해 오류의 가능성을 증가시킬 TFRI를 디코딩할 수 있어야 할 것이다.
마지막으로, 또 다른 실시예에서는, SSDT(site selection diversity transmit) 셀 ID 코드 비트들을 사용하여 어떤 BTS의 스케줄링 할당 메시지가 선택되었는지를 지시할 수 있다.
동작에 있어서, 도 5는, MS(1014)와 같은, 통신 시스템(1000)의 MS와 MS의 액티브 세트에 포함되어 있는 다수 BTS들, 즉, BTS들(301, 303, 및 304) 각각에서의 통신 교환을 도시하는 메시지 흐름도(400)를 나타낸다. MS(1014)는 공지의 고정 변조 및 코딩 속도 및 전송 블록 사이즈를 가진 제1 리버스 링크 제어 채널(406)을 사용하여 스케줄링 정보(402)를 각각의 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)로 통신한다. 제1 리버스 링크 제어 채널에 대한 대응되는 코드 할당은 반-정적(semi-static)으로 수행된다. 바람직하게도, MS(1014)는, MS의 대응되는 데이터 큐가 공백일 경우에는, 제어 정보를 전송하지 않는다.
각각의 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)는 제1 리버스 링크 제어 채널(406)을 통해 BTS에 의해 서비스되는 MS(1014)로부터 스케줄링 정보(402)를 수신한다. 스케줄링 정보(402)는 MS의 데이터 큐 상태 및 전력 상태를 포함할 수 있다. BTS에 의해 서비스되는 각각의 MS로부터 수신되는 스케줄링 정보(402)에 기초해, 각각의 서빙 중인 또는 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)는 각각의 스케줄링 전송 구간(410) 동안 BTS에 의해 서비스되는 MS들 중 하나 이상을, 즉, MS(1014)를 스케줄링한다.
각각의 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)는 리버스 링크 간섭 레벨, MS 스케줄링 정보(402), 및 전력 제어 정보를 사용해 BTS에 의해 서비스되는 각각의 MS(1014)에 대해 허용되는 최대 전력 마진 목표 또는 제한을 판정한다. 전력 마진은 현재의 DPCCH 전력 레벨과 MS에 의해 지원되는 최대 전력 레벨간의 차이로서 정의될 수 있다. 또는, 전력 마진은 현재 DPCCH 전력 레벨과 허용되는 최대 EUDCH 전력 레벨간의 차이로서 정의될 수도 있다. 리버스 링크 파일럿은 자율 주파수 제어, 동기화, 및 전력 제어와 같은 복조 목적들을 위해 사용된다. 예를 들어, WCDMA 시스템에서, 리버스 링크 파일럿은 리버스 링크 DPCCH를 통해 전달된다. 마지막으로, 전력 마진은 다음의 수학식 1과 같이 정의될 수도 있는데,
Figure pat00001
여기에서, βhs - dpcch는 HS-DPCCH/DPCCH의 전력비이다. HS-DPCCH(high speed dedicated physical control channel)은 3GPP Release 5에서 HSDPA를 위해 도입된 물리 채널이다. 이것은 (H-ARQ와 고속 스케줄링 및 속도 할당을 지원하기 위한) CQI(Channel Quality Indicator) 정보 및 ACK/NAK 정보를 전달하고, βdpdch는 DPDCH/DPCCH 전력비이다.
스케줄링될 MS(예를 들어, MS(1014))를 선택할 때, 각각의 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)는 제1 포워드 링크 제어 채널(426)을 통해, MS(1014)와 같은, 선택된 MS로 스케줄링 할당(418)을 전달한다. 제1 포워드 링크 제어 채널(426)은, 스케줄링 할당(418), 테일 비트들, 및 CRC를 포함하는, 도 5에 도시되어 있는 1Oms 프레임 포맷을 사용할 수 있다. 다른 방법으로, 제1 포워드 링크 제어 채널(426)의 프레임 사이즈는 2ms의 프레임 포맷을 사용할 수도 있다. 제1 포워드 링크 제어 채널(426)은 추가 지연을 방지하기 위해 엇갈리게 배열될 수도 있다. 스케줄링 할당(418)은, 제1 포워드 링크 제어 채널(426)을 사용하는 (스케줄링 구간이라고도 하는) 후속의 10ms 전송 구간 동안, 허용되는 최대 '전력 마진' 제한 또는 목표 및, 2ms 서브-프레임 구간과 같은, 허용되는 EUDCH 서브-프레임 전송 구간들의 맵으로 이루어진다. 전송 구간이 서브-프레임 전송 구간과 동일하면, 맵은 불필요하다는 것에 주의한다.
또한, 각각의 액티브 세트 BTS(301, 303, 304)는, 본 발명에 따라 그리고 상술된 바와 같이, MS의 EUDCH 서브-프레임 전송들과 관련된 MS로 ACK/NAK 정보를 전달하기 위해 제2의 포워드 링크 제어 채널(420)도 사용한다. 각각의 MS(1014)에는 RNC에 의해, 그 MS에 대한 '컬러' 코딩을 발생시키는데 사용되는 고유 ID가 할당된다. BTS는 MS의 컬러 코드를 그 MS의 ACK/NAK 정보에 적용한다.
구체적으로, 도 6 및 도 7은, 컬러 코딩된 ACK/NAK 전송들이 주어진 ACK/NAK 가간섭성 BPSK 또는 QPSK 코드 할당들을 나타내는데, 여기에서 컬러 코딩은 MS의 ID에 기초한다. SHO 동안, MS가 다른 사용자를 위한 ACK/NAK 채널을 디코딩한다면, 컬러 코드에서의 불일치는 디코딩시에 낮은 상관을 초래할 것이고, 낮은 상관은 NAK로서 해석될 것이다. SHO 동안 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들에 의해 ACK/NAK 채널들의 별개 풀이 사용된다고 하더라도, 이러한 채널들은 SHO의 다수 MS들 사이에서 공유되기 때문에, 경합 가능성이 존재한다. 업링크 타이밍의 비동기 특징 또한, 후술되는 바와 같이, ACK/NAK 채널 할당들에서의 충돌 가능성을 감소시키는데 도움이 될 것이다.
MS(1014)와 같은, SHO 영역의 MS는 하나 이상의 액티브 세트, 또는 서빙 중인 BTS들(301, 303, 304)로부터 하나 이상의 스케줄링 할당들(418)을 수신할 수 있다. MS가 하나 이상의 스케줄링 할당을 수신할 경우, MS는 최선의 속도에 대응되는 스케줄링 할당(418)을 선택할 수 있다. 최선의 속도는 최고의 업링크 데이터 속도를 표현하는 속도일 수 있거나 모든 BTS들에서 수용 가능한 간섭을 발생시키는 최고의 데이터 속도를 표현할 수 있다. MS는 선택된 스케줄링 할당(418)으로부터의 간섭 정보(허용되는 최대 전력 마진 제한) 및 MS에서 측정된 현재의 스케줄링 정보(402), 즉, 현재의 버퍼 용량 및 전력 상태 또는 전력 마진에 기초해 각각의 EUDCH 서브-프레임(422)에 대한 TFRI를 판정한다. MS는 빠른 전력 제어 펑크션을 사용하고, 예를 들어, 3GPP UMTS 경우의 1500Hz, 피드백 속도는 슬롯 당(slot-by-slot) 체제로 수행된다. 그 다음, MS는 판정된 TFRI를 사용해 EUDCH 서브-프레임(422)을 액티브 세트 BTS들(301, 303, 304)로 전송한다.
MS(1014)가 ACK/NAK 전송을 수신할 경우, MS는 그 정보를 사용해 업링크 전송의 활동을 판정한다. 예를 들어, ACK가 수신되면, MS는 대응되는 패킷을 재전송할 필요가 없다. NAK가 수신되면, MS는, 명시적 스케줄링 모드라면 후속의 스케줄링 할당이 수신될 때 대응되는 패킷을 재전송할 것이고, 그렇지 않고, 자율 모드라면 MS는 적절한 시간에 패킷을 재전송할 것이다.
도 7은 업링크의 비동기 타이밍이 ACK/NAK 채널 할당 충돌의 가능성을 감소시킨다는 것을 나타낸다. 이 예에서는, UE들(MS들)간의 비동기 타이밍과 선택된 업링크 스케줄링 전송 할당들로 인해, UE1을 위한 ACK/NAK 전송이 UE2로부터의 것들과 거의 시간 직교적이다. 따라서, (전송 오버랩으로 인해 이 예에서 항상 가능한 것은 아니지만) 상이한 UE들에 대한 ACK/NAK들이 동일한 채널을 통해 전송되는 경우라고 하더라도, 경합은 감소될 것이다.
상기 솔루션이 바람직하기는 하지만, 그외의 절충들과 함께 사용될 수 있는, 본 발명에 의해 실현되는 그외의 기술들도 존재한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에서는, ACK/NAK 정보 또는 스케줄링 할당 정보가 관련된 DPCH(downlink physical control channel)를 통해 전송되는데, 이것은 코드 효율적이며 SHO 복잡성을 방지하기는 하지만, 관련된 DPCH 채널을 통해 수행되는 그외의 서비스들을 열화시킨다.
이 경우, 관련된 다운링크 DPCH에, 향상된 업링크를 지원하기 위해, 명시적 스케줄링을 위한 스케줄링 할당 메시지들 및 HARQ ACK/NAK 정보를 전달하기 위한 그리고 자율 스케줄링을 위한 지속성 정보 및 HARQ ACK/NAK를 전달하기 위한 새로운 필드가 제안된다. 다른 방법으로, DPCH의 코딩된 비트들이 천공될 수 있다. 새로운 DPCH 필드를 EU 필드라고 한다. EU 필드는 SHO 동안 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들에 의해 DTX된다. 액티브 세트 BTS들에 의한 동시 스케줄링은 문제점들을 제기하지 않는다. DPDCH Ndata2 필드 및/또는 DPCCH 파일럿 필드로부터 EU 필드를 생성하기 위한 비트들을 취하는 것에 의해 새로운 다운링크 슬롯 포맷들이 생성된다. 다른 방법으로는, DPDCH Ndatal 필드로부터 EU 필드를 형성하기 위한 비트들이 취해질 수 있다. 새로운 EU 필드를 통해 송신될 것으로 선택된 계층 1 시그널링 데이터는 가능한 적은 수의 비트들로 최적화되고 타이밍 제한 사항들로 인해 N 채널 중단 & 대기 HARQ를 위해 필요한 채널들의 수를 감소시키는데 도움이 되는 2ms, 4ms, 5ms, 6ms, 10ms 또는 더 큰 프레임 사이즈들로 매핑될 수 있다.
MS(UE)가 E-DCH(enhanced uplink channel)를 사용하도록 명시적으로 스케줄링될 경우(명시적 모드), 스케줄링 할당 채널을 통해 스케줄링 BTS에 의해 SAM(scheduling assignment message)이 UE로 송신되어야 한다. 다음의 텍스트에서는 E-DCH 및 EUDCH가 혼용된다는 것에 주의한다. 각각의 수신 전송에 대한 BTS에 의한 긍정 확인 또는 부정 확인을 UE로 시그널링하기 위한 다운링크 채널도 필요하다. 이러한 다운링크 채널을 ACK/NAK 채널이라 한다. ACK/NAK 전송을 SAM으로 통합할 수도 있다.
SAM 및 ACK/NAK 정보를 송신하기 위한 몇가지 전달자 옵션들: (1) SAM 및 ACK/NAK를 위한 별개의 코드 채널들(2 또는 10ms E-DCH 프레임 사이즈 또는 TTI(transmission time interval)); (2) 조합된 SAM 및 ACK/NAK를 위한 별개의 코드 채널(2 또는 10ms E-DCH TTI); (3) 10ms TTI를 사용하는 것에 의한 관련된 다운링크 DPCH상의 속도 매칭 SAM(10ms E-DCH); (4) SAM을 위한 관련된 다운링크 DPCH상의 별개의 DPCCH 필드(2 또는 10ms E-DCH); (5) ACK/NAK를 위한 관련된 다운링크 DPCH상의 별개의 DPCCH 필드(2 또는 10ms E-DCH); 및 (6) 관련된 다운링크 DPCH상의 ACK/NAK 정보를 지시하기 위한 재사용 TFCI 분할 모드(lOms E-DCH)가 존재한다.
제1 옵션은 가장 호환적이지만 가장 코드 비효율적이며, UE가 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들로부터 소프트 핸드오프(SHO) 동안 어떤 ACK/NAK 코드 채널을 청취할 것인지에 대한 지식을 가지고 있어야 한다. 또 하나의 이점은, SHO 동안의 음성 서비스들에 대해 좀더 호환적이라는 것이다. N 채널 중단-및-대기 HARQ 프로토콜을 위해 어쩌면 더 큰 N을 필요로 하는 제2 옵션은 제1 옵션에 비해 코드 비효율성을 감소시키는데 도움이 되지만, 호환성이 상실된다. 제3 옵션은 코드 효율적이지만 실제로는 E-DCH TTI가 1Oms일 경우에만 그리고 UE가 소프트 핸드오프 상태가 아닐 경우에만 동작하는데, SHO시에는, BSS간 통신이 존재하지 않거나 심지어 BTS간 통신이 존재하지 않을 수 있고 UE에서의 복조 및 디코딩은 소프트 조합이 발생한 후에 수행되기 때문이다. TFCI는, (SHO가 아닐 경우에만) SAM이 속도 매칭되어 있는지의 여부를 지시한다. 서빙 중인 BTS는 UE의 SHO 상태도 알고 있어야 한다. 제4 옵션은 코드 효율적이며 2 또는 10ms E-DCH 모두를 포함하여 임의 사이즈의 TTI에 대해 작용한다. SHO 동안, 다른 모든 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들은 SAM 필드를 DTX해야 한다. 또한, 서빙 중인 BTS는 UE의 SHO 상태를 알고 있어야 한다. 새로운 BTS가 추가되거나 누락될 때 UE의 SHO 상태 변화를 각각의 액티브 세트 BTS에 시그널링하기 위한 솔루션이 사용될 수 있다. 제5 옵션은 코드 효율적이며 호환적이고 ACK/NAK SHO 코드 채널 문제점을 방지하지만, 관련된 DPCH를 통해 수행되는 음성 또는 다른 서비스들에 영향을 미쳐 제4 옵션과 유사하다. 제6 옵션은 코드 효율적이지만 실제로는 E-DCH TTI가 10ms 이상일 경우에만 동작하고, TFCI 필드에 대해 더 큰 전력 오프셋이 사용될 것을 요한다. 10ms DPCH를 위한 TFCI를 분할하는 것에 의해 15개 비트들만이 사용될 수 있게 된다. 따라서, 제6 옵션은 실제로는 ACK/NAK 정보의 전달을 위해서만 유용할 뿐이다.
제4 및 제5 옵션들이 추가적으로 고려될 수 있다. UE가 이 구현에서 E-DCH를 사용해야 한다면, 각각의 DPCH 슬롯이 항상, 인접한 Data2 DPDCH 필드로부터 비트들을 취하는 것에 의해 생성되는 EU 필드라고 하는 새로운 DPCCH 필드를 포함하도록, 슬롯 포맷 다운링크 채널 재구성이 수행된다. BTS가 E-DCH를 사용해 UE를 스케줄링하지 않을 경우, BTS는 EU 필드를 DTX한다. 다른 방법으로, TFCI는 하드 TFCI 분할(hard TFCI split)을 이용하는 것에 의해 EU 필드가 존재하는지를 지시하는데 사용될 수 있다. 즉, 매 프레임 또는 서브-프레임마다의 슬롯들 중 하나에서 하나의 TFCI 비트(EU 지시 비트)가 EU 필드의 존재 또는 부존재를 지시하는데 사용되는 한편, 매 프레임 또는 서브-프레임마다의 나머지 슬롯들에 대한 각각의 TFCI 필드의 나머지 비트들은 여전히 TFCI를 표현하는데 사용된다. 이러한 EU 지시 비트는 EU가 소프트 핸드오프 상태가 아닐 경우에만 사용되고, 그렇지 않고, SHO 동안에는, 그것이 모든 액티브 세트 BTS들에 의해 DTX되거나, 분할된 TFCI가 SHO 동안에 사용되지 않도록, 전혀 사용되지 않는다. 어떤 경우에서든, SHO 동안에 EU 필드는 항상 존재하지만 비-스케줄링 액티브 세트 BTS들에 의해 DTX된다.
UE가 소프트 핸드오프 모드에 있지 않을 경우에는, 속도 매칭이 사용될 수 있다. 속도 매칭은 3GPP 다운링크의 10ms 프레임들 전체에 걸쳐 발생한다. 서브-프레임 주기가 2ms이면, 속도 매칭 알고리즘은, 어느 슬롯들이 EU 필드를 포함하는지를 미리 알지 못할 것이다. 따라서, 속도 매칭은 Ndata2에 대해 고정 값을 가정해야 한다. 그 다음, 속도 매칭 알고리즘의 출력은, 필요한 슬롯들에 EU 필드를 생성하기 위해 슬롯 바이 슬롯으로 천공되거나 반복될 것이다. 예를 들어, EU 필드가 존재한다면, Data2 비트들은 천공될 수 있는데, 여기에서 DPDCH를 위한 속도 매칭은 0 길이 EU 필드를 가진 슬롯 포맷을 가정한다. 다른 방법으로, DPDCH를 위한 속도 매칭은 EU 필드가 항상 존재한다고 가정할 수 있고, EU 데이터가 실제로 존재하지 않으면, 좀더 신뢰할 수 있는 일부 Data2 비트들이 반복될 수 있다. 이 중의 무엇인가가 가능할 수도 있다. 예를 들어, NEU=8이라면, DPDCH를 위한 속도 매칭은, EU가 존재한다면 4개의 데이터 비트들이 천공되고, 그렇지 않고, EU가 존재하지 않으면 4개의 데이터 비트들이 반복되도록, Data2에 대한 값을 가정할 수 있다. 이 경우, 속도 매칭에 의해 가정되는 Data2 값은, EU가 존재할 경우의 실제 Data2 값과 EU가 존재하지 않을 경우의 실제 Data2 값 사이의 중간일 것이다. 어느 경우에서든, EU 지시 비트는, EU 필드의 존재 여부를, 즉, 채널 비트들이 Data2 비트들인지 아니면 EU 비트들인지를 지시한다.
도 9는 제4 및 제5 옵션들을 위한 SAM 및 ACK/NAK 관련 DPCH 전달자에 대한 종래 기술의 세부 사항들을 나타낸다. SAM으로 전달되는 정보는 (1) 최대 전력 마진 제한(또는 속도 제한이나 TFCS 제한), 4개 비트들; (2) (다수 프레임 또는 서브-프레임 구간들을 스케줄링한다면) 비트 맵, 각 구간에 대해 1 비트; 및 (3) (별개 코드 채널이라면) ACK/NAK 코드 채널 코드 할당, 2개 비트들이다. 다운링크 DPCH 프레임 구조는 {[ND1], [TPC], [TFCI], [ND2], [Pilot]}으로서 주어진다.
본 발명에 따르면, ACK/NAK를 전달하기 위한 새로운 DPCCH 필드를 갖춘 다운링크 DPCH 슬롯 포맷들의 새로운 세트가 필요하고 SAM 정보는 도 10에 나타낸 바와 같이 {[ND1], [TPC], [TFCI], [ND2], [EU], [Pilot]}으로서 주어진다. 이러한 ACK/NAK+SAM 필드 또는 EU 필드는, DPDCH 및 DPCCH 필드들을 나타내는 다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 Data2 필드로부터 비트들을 취한다.
Figure pat00002
Figure pat00003
이 표에서, 본 발명에 의해 제시되는 새로운 슬롯 포맷들은 2C, 3C-3M, 4C-4J, 8C, 9C-9P 및 11C-11F이다.
또한, 본 발명은 각각의 슬롯에서 1개 내지 3개의 데이터 비트들을 천공하고 프레임(2ms)에 걸쳐 필요한 정보를 누적하는 가능성도 고려한다. 그러나, 이러한 기술은 높은 오차 및 지연을 가질 수 있어, 매 슬롯당 3개의 비트들로 한정된다.
본 발명의 특정 실시예들을 참조하여 본 발명을 구체적으로 나타내고 설명하였지만, 당업자들이라면, 다음의 청구항들에서 기술되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 변화들이 이루어질 수 있고 본 발명의 요소들이 등가물들로 대체될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 상세한 설명 및 도면들은 한정적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 이러한 모든 변경들 및 대체들은 본 발명의 범위내에 포함되어야 한다.
이점들, 그외의 장점들, 및 문제점들에 대한 솔루션들이 구체적인 실시예들과 관련하여 상술되었다. 그러나, 이점들, 장점들, 문제점들에 대한 솔루션들, 및 임의의 이점, 장점, 또는 솔루션을 발생시키거나 좀더 두르러지게 할 수 있는 임의의 요소(들)가 청구항들 중 어느 하나 또는 청구항들 전부에 대해 중요하거나, 필요하거나, 필수적인 사양 또는 요소로 간주되지는 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "포함하다", "포함하는"이라는 용어들, 또는 그것의 어떤 변형도, 요소들의 리스트를 구비하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 그 요소들만을 포함하는 것이 아니라 이러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 대해 명시적으로 열거하지 않았거나 포함되지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있도록, 비-배타적인 포함을 커버하기 위한 것이다.

Claims (2)

  1. 업링크 성능을 개선하기 위한 이동국에서의 방법으로서,
    적어도 하나의 다운링크 ACK/NAK 전송을 수신하는 단계;
    ACK/NAK 전송을 상기 이동국과 고유하게 연관시키는 코딩 비트들(coded bits)을 적용함으로써, 상기 이동국을 위한 ACK/NAK 전송과 다른 통신 장치들을 위한 ACK/NAK 전송들을 구별하는 단계; 및
    상기 이동국을 위해 코딩된 ACK/NAK 전송 내의 정보를 업링크 전송 활동의 결정에 이용하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 무선 통신 시스템의 통신 장치에 대한 업링크 성능을 개선하기 위한 방법으로서,
    특정 통신 장치를 고유하게 식별하는 코딩 비트들을 정의하는 단계;
    상기 코딩 비트들을 복수개 통신 장치들에 의해 수신될 수 있는 다운링크 ACK/NAK 코드 채널의 다운링크 ACK/NAK 전송에 적용하는 단계;
    상기 적용하는 단계로부터의 상기 코딩 비트들을 사용하여, 상기 특정 통신 장치를 위한 ACK/NAK 전송들과 그외의 통신 장치들을 위한 ACK/NAK 전송들을 구별하는 단계; 및
    상기 특정 통신 장치를 위해 코딩된 ACK/NAK 전송에서의 정보를 업링크 전송 활동의 판정에 이용하는 단계를 포함하는 방법.
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