KR20130078463A

KR20130078463A - 이동 통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130078463A
Application number: KR1020110147423A
Authority: KR
Inventors: 박승훈; 유현규; 정수룡; 강노경; 손재승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-10
Also published as: EP2798755A1; US9918206B2; US20140376444A1; WO2013100739A1; EP2798755B1; EP2798755A4

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스를 제공하는 방법에 있어서, 멀티캐스트 데이터를 복수의 멀티캐스트 데이터로 분할해, 각각 서로 다른 데이터 레이트를 가지는 복수의 멀티캐스트 스트림을 생성하고, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림을 복수의 이동 통신 단말로 전송하고, 상기 복수의 이동 통신 단말 중 적어도 하나의 이동 통신 단말로부터 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 미수신된 멀티캐스트 스트림에 대한 보고를 수신하고, 상기 보고를 고려하여 할당된 복수의 멀티캐스트 스트림을 상기 보고한 이동통신 단말을 포함하는 복수의 이동통신 단말로 전송한다.

Description

이동 통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스 방법 및 장치 {MULTICAST SERVICE METHOD AND APPARATUS IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 계층 셀 구조에서 효율적으로 멀티캐스트 서비스를 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

광대역(Wide band) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access, 이하 CDMA라 한다) 방식을 사용하는 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 종래의 음성 서비스뿐만이 아니라, 패킷 데이터, 서킷 데이터 등과 같은 대용량의 데이터를 전송하는 패킷 서비스 통신과 또한 멀티미디어 서비스를 전송할 수 있는 멀티미디어 방송/통신 서비스를 제공하고 있다. 이러한 멀티미디어 방송/통신을 지원하기 위해 하나 혹은 다수의 멀티미디어데이터 소스에서 다수의 이동 통신 단말로 서비스를 제공하는 멀티미디어 방송/멀티캐스트 서비스(Multimedia Broadcast/Multicast Service; 이하 MBMS라 칭함)가 제공되고 있다.

MBMS란 무선 네트워크를 통하여 동일한 멀티미디어 데이터를 다수의 수신자에게 전송하는 서비스를 통칭한다. 이때, 다수의 수신자가 하나의 무선 채널을 공유하도록 해서 무선 전송 자원을 절약할 수 있다. 이러한 MBMS는 실시간 영상 및 음성, 정지 영상, 문자 등 멀티미디어 전송 형태를 지원하며, 상기 멀티미디어 전송 형태에 따라 음성 데이터와 영상 데이터를 동시에 제공할 수 있는 서비스로서, 대량의 전송 자원을 요구한다. MBMS 서비스의 경우에는 사용자들이 위치하고 있는 다수의 셀들로 동일한 데이터를 전송하여야 하므로, 각 셀별로 위치하는 사용자들의 수에 따라 일대일(Point to Point: 이하 'PtP'라 한다) 또는 일대다(Point to Multiple: 이하 'PtM'라 한다) 접속이 이루어진다.

한편, 이동통신 시스템에서의 서비스 커버리지는 국제표준 ITU-T Q.1711에 정의된 서비스 범위와 전송속도에 따라 메가 셀(Mega Cell), 매크로 셀(Macro Cell), 마이크로 셀(Micro Cell) 및 피코 셀(Pico Cell)등 다양한 무선 접속들이 가능하며 상기 각 셀의 종류에 따라 서비스 커버리지에는 차이가 나게 된다.

또한, 이동통신 서비스 방식에 따라 서비스 커버리지와 데이터 전송 속도등에서 다소 차이가 날 수 있으며, 상기 각 셀의 종류에 따른 서비스 방법의 예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 메가 셀은 인공위성 통신망을 이용한 넓은 지역을 커버하는 광대역 서비스를 제공하며, 셀 반경은 100∼500Km이내로서 데이터, 음성 서비스를 동시에 제공할 수 있다. 매크로 셀은 서비스 반경이 35Km이내로서 이동통신 시스템에서 가입자 통화량이 적은 지역의 커버리지 확장을 목적으로 주로 교외지역 및 준평활 지역에 사용되며, 셀 확장을 위한 기지국 및 중계기 시설시 기지국간 상호 주파수에 관계없이 도입이 가능하다.

마이크로 셀의 커버리지는 0.5∼1km 정도로서 이동국이 기지국 안테나를 볼 수 있는 가시거리 전파 경로가 주요 전송 경로가 된다. 또한, 피코 셀은 반경 50m 이내의 도심지 내에 건물 밀집지역 및 지하건물을 서비스하기 위하여 건물내 광분산 시스템 또는 소형중계기 등을 시설하여 서비스한다. 건물내의 광분산 시스템은 교환국으로부터 전송회선(E1 Line)을 건물내의 광분산 기지국까지 연결하여 건물내에 광케이블 포설 및 안테나를 부착하여 인빌딩 서비스를 하는 방식이며, 소형중계기는 지상신호를 수신하여 건물의 지하층을 옴니 또는 패치 안테나를 사용하여 서비스한다. 데이터 전송속도는 최고 2Mbps를 제공한다.

이동통신에서는 셀의 서비스 지역, 적용지역이 각 서비스에 따라 다르며, 통달거리 및 셀 지역 내에서의 가입자 수용 용량은 기지국 안테나의 위치, 안테나 높이, 안테나의 빔 형태, 안테나 기울기 및 송신 출력의 조정 등에 따라서 변화한다.

상기와 같이 동일 지역 내에서 셀의 규모 및 전송 속도에 따라 다양하게 구분하여 서비스하는 것을 계층 셀 구조(Hierarchical Cell Structure; 이하 'HCS'라 한다)라 한다. 예컨대, 특정 지역에서 마이크로 셀에 대한 서비스와 매크로 셀에 대한 서비스가 동시에 제공될 경우, 상기 지역은 HCS를 형성하고 있다고 볼 수 있다.

도1은 이러한 HCS의 예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 HCS를 설명하면, HCS는 하나의 매크로 셀(10) 영역에 다수의 마이크로 셀(20)이 중복되어 디자인 되는 것이 가능하다. MBMS 또한 HCS를 통해 제공될 수 있다.

일반적으로 상기 HCS 시스템에서는 고속 이동 사용자 및 저속 데이터 전송 서비스에 대해 상기 매크로 셀에서 서비스를 제공하며, 저속 이동 사용자 및 고속 데이터 전송 서비스에 대해서는 마이크로 셀이 서비스를 제공한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 매크로 셀은 커버할 수 있는 셀 반경이 넓은 대신에 서비스할 수 있는 용량(capacity)이 한정되어 있기 때문에 저속 데이터 전송 서비스를 요구하는 사용자에게 서비스를 제공함이 바람직하다. 또한, 고속 이동 사용자에 대해 상기 마이크로 셀에서 서비스할 경우, 빈번한 핸드오버로 인해 서비스 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기와 같은 고속 이동 사용자에 대해서는 마이크로 셀보다는 매크로 셀에서 서비스하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 매크로 셀 또는 마이크로 셀의 부하에 따라 서비스를 제공하는 방법을 달리하는 경우도 있다. 즉, 특정 마이크로 셀의 부하가 매우 큰 경우에는 상기 매크로 셀에서 고속 이동 사용자에게 서비스를 제공하는 방안도 제안되었다.

한편, 상기 HCS에서의 MBMS 서비스 제공 방안과 관련하여, 특정 서비스를 제공하는 마이크로 셀의 셀 수가 매우 적은 경우에는 마이크로 셀에서 서비스를 제공하고, 상기 마이크로 셀의 수가 많은 경우에는 매크로셀에서 서비스를 제공하는 방법도 가능하다.

그러나 상기 MBMS서비스의 경우, 고속 데이터 전송 서비스를 마이크로 셀에서 전담하여 제공할 때, 특정 멀티캐스트 사용자의 수가 증가하거나 또는 빈번한 핸드오프로 인해 서비스 품질(QoS)의 저하가 초래될 수 있다. 반면, 상기 MBMS 서비스를 매크로 셀에서 전담하여 제공할 경우, 상기 MBMS 서비스의 데이터 전송률(data rate)이 증가할수록, 매크로 셀의 부하에 큰 영향을 미치게 된다.

한편, 동적으로 MBMS 서비스의 계층을 선택하는 방안이 제공되었으나, 상기 서비스를 제공하는 중에 빈번한 계층간의 핸드오프가 발생할 수 있어, 고속으로 데이터를 전송하는 MBMS 서비스로 인한 매크로 셀에서의 심각한 용량 감소를 초래할 수도 있다.

특히, MBMS와 같이 실시간 스트림 서비스를 제공하는 서비스의 경우, 상기한 문제가 더 심각하게 발생할 수 있다.

상기한 문제들을 해결하기 위해 본 발명은 계층셀 구조의 이동통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스 제공시, 네트워크의 부하를 줄이면서, 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 멀티캐스트 서비스 방법 및 장치를 제공한다.

한편, 이동 통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스를 제공하는 방법에 있어서, 원본 멀티캐스트 데이터를 복수의 멀티캐스트 데이터로 분할해, 각각 서로 다른 데이터 레이트를 가지는 복수의 멀티캐스트 스트림을 생성하는 과정과, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제1전송 프레임을 복수의 이동 통신 단말로 전송하는 과정과, 상기 복수의 이동 통신 단말 중 적어도 하나의 이동 통신 단말로부터 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 미수신된 멀티캐스트 스트림에 해당하는 데이터 레이트에 대한 보고를 수신하는 과정과, 상기 미수신된 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제2전송 프레임을 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말을 포함한 복수의 이동통신 단말로 전송하는 과정을 포함한다.

본 발명은 계층셀 구조의 이동통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스 제공시, 네트워크의 부하를 줄이면서, 고품질의 서비스를 제공할 수 있는 멀티캐스트 서비스 방법 및 장치를 제공한다.

도1은 계층 셀 구조의 일예를 나타낸 도면,
도2는 본 발명이 적용되는 이동 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층 셀 구조를 나타낸 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RNC 송신부의 구성을 나타낸 도면,
도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터의 전송 프레임의 구성을 나타낸 도면,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말의 수신부 구성을 나타낸 도면,
도7은 본 발명의 따른 이동 통신 시스템의 동작 과정을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

멀티캐스트란 한 번의 전송으로 여러 곳의 수신자(또는 수신 장치, 이하 수신 장치라 한다)에게 동일한 정보를 전송하는 것을 뜻한다. 멀티캐스트 기술은 네트워크 자원을 낭비 없이 효율적으로 사용할 수 있다는 점에서 초고속 멀티미디어 데이터등의 전송에 사용된다. 이러한 멀티캐스트 서비스의 일예로, MBMS서비스를 들 수 있다.

멀티캐스트에 의한 데이터(이하 멀티캐스트 데이터라고 한다)의 전송에 있어서, 각 수신 장치가 단위 시간에 네트워크를 통해 전달받을 수 있는 데이터의 양(데이터 레이트, data rate)이 서로 다른 경우가 있다. 이때 전송 장치에서 동일한 데이터 레이트로 전송하는 경우, 전체 수신 장치가 모두 전송 받기 위해서는 가장 낮은 데이터 레이트로 전송하여야 하며, 데이터 레이트를 더 높이게 된다면 이보다 낮은 데이터 레이트를 가지는 수신 장치는 전송 장치가 보내는 데이터를 수신할 수가 없게 된다.

이를 해결하기 위해서, 멀티캐스트 데이터를 몇 개의 스트림으로 나누어 낮은 데이터 레이트를 가지는 수신 장치에는 일부 스트림만 전송하고, 보다 높은 데이터 레이트를 가지는 수신 장치에는 전체 스트림을 모두 전송하는 방법이 사용된다. 이와 같은 방법이 유효하기 위해서는 데이터 자체가 영상이나 음성 데이터와 같이, 전체 데이터 중 일부(기본 데이터)는 가장 기본적인 정보를 포함하여 그 자체만으로 낮은 품질의 원래 데이터를 제공할 수 있고, 나머지 데이터(부가 데이터)는 더 상세한 정보를 포함하여 기본 데이터에 더해져서 고품질의 원래 데이터를 제공할 수 있어야 한다. 이러한 데이터 구조를 스케일러블(scalable)하다고 하는데, 이러한 스케일러빌러티(scalability)를 이용한 대표적인 부호화(코딩, coding) 방법으로 MPEG4(Motion Pictures Experts Group 4)가 있다.

본 발명은 HCS를 채용하는 이동 통신 시스템에서, 멀티캐스트 서비스 제공시 멀티캐스트 데이터를 상기한 스케일러블한 데이터 구조로 제공한다. 데이터 전송률은 기지국과의 거리에 따라 달라지게 되는데, 일반적으로 기지국에서 멀어질수록 낮아진다.

이에 따라, 본 발명에서 무선망 제어기는 특정 서비스에 대응하는 전체 멀티캐스트 데이터를 분리하여 소정의 데이터 레이트에 대응하는 복수개의 멀티캐스트 스트림을 생성한다. 복수개의 멀티캐스트 스트림 중 전체 멀티캐스트 데이터의 기본적인 정보를 포함하여 그 자체만으로 낮은 품질의 원래 서비스를 제공할 수 있는 기본 데이터를 포함하는 메인 멀티캐스트 스트림은 제일 낮은 데이터 레이트를 갖도록 생성되고, 나머지 서브 멀티캐스트 스트림은 순차적으로 더 높은 데이터 레이트에 대응된다.

그리고 매크로 셀의 기지국은 전체 멀티캐스트 스트림을 전송하고, 매크로 셀에 위치한 이동 통신 단말은 수신된 멀티캐스트 스트림 중 정상적으로 처리하지 못한 멀티캐스트 스트림을 매크로 셀의 기지국 또는 주변의 마이크로 셀의 기지국으로 보고한다.

보고 내용에 따라, 마이크로 셀의 기지국은 이동 통신 단말이 정상적으로 수신하지 못한 멀티캐스트 스트림을 해당 이동 통신 단말로 전송하고, 이동 통신 단말은 매크로 셀의 기지국과 마이크로 셀의 기지국으로부터 각각 수신한 멀티캐스트 스트림을 결합하여, 해당 서비스를 사용자에게 제공한다.

이러한 본 발명이 적용되는 멀티캐스트 서비스의 일예로 MBMS 서비스를 제공하는 시스템을 예로 들어 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 MBMS서비스를 제공하는 이동 통신 시스템의 구성을 도2를 참조하여 설명한다. 도2는 이동통신 네트워크에서 MBMS에 관여하는 노드들을 개략적으로 도시한 도면이다. 도2에서, 이동 통신 단말(UE)들(180,190)은 MBMS 를 수신할 수 있는 단말 장치 혹은 가입자를 의미하며, 셀 1(102)과 셀 2(104)는 가입자들에게 MBMS 관련 데이터를 무선 전송하는 논리적 혹은 지리적인 영역으로, 기지국(node B)(160,170)에 의해 제어된다. 그리고 셀 (102)는 매크로 셀을 나타내고, 셀 2(104)는 마이크로 셀을 나타내는 것으로 가정하고, 도2에는 독립적인 셀로 도시되어 있으나, 도1에서와 같이 지리적으로 중복되어 있는 것으로 가정한다. 이에 따라, 이동 통신 단말 UE 1(180)은 매크로 셀(102)과 마이크로 셀(104)의 중복 영역에 위치하는 것으로 가정한다.

무선망 제어기(Radio Network Controller; 이하 'RNC'라 한다.)(140)는 기지국(node B)(160,170)를 이용해 상기 다수의 셀들(102, 104)을 제어하며 멀티미디어 데이터를 특정 셀로 선별적으로 전송하고, MBMS를 제공하기 위해 설정되어 있는 무선 채널을 제어한다. RNC(140)와 UE들(180,190) 사이의 접속은 무선 자원 제어(Radio Resource Control,이하 'RRC'라 한다) 인터페이스로 연결된다.

RNC(140)는 서비스 패킷 무선 서비스 지원 노드(Serving GPRS Support Node; 이하 'SGSN'라 한다)(130)에 의해 인터넷 등과 같은 패킷 교환 서비스(Packet Switched or Packet Service: 이하 'PS'라 한다) 네트워크로 접속된다. RNC(140)와 PS 네트워크 사이의 통신은 패킷 교환 시그널링(Packet Switched Signaling: PS Signaling)에 의해 이루어진다. 특히 RNC(140)와 SGSN(130) 간의 접속은 Iu-PS 인터페이스라 칭해진다.

SGSN(130)은 각각의 가입자들의 MBMS 관련 서비스를 제어한다. SGSN(130)이 담당하는 역할의 대표적인 예로는 각 가입자의 서비스 과금 관련 데이터를 관리하는 역할과 멀티미디어 데이터를 특정 RNC(140)에게 선별적으로 전송하는 역할 등이 있다.

운송 네트워크(Transit NW)(120)는 멀티캐스트 방송-서비스 센터(Broadcast Multicast Service Center, 'BM-SC'라 한다)(110)와 SGSN(130)사이의 통신로를 제공하며, 게이트웨이 패킷 무선 서비스 지원 노드 (Gateway GPRS SupportNode; 이하 'GGSN'라 한다. 도시하지 않음)에 의해 외부 망으로 연결될 수 있다.

상기 BM-SC(110)는 MBMS 데이터의 근원지로서 MBMS 서비스에 따른 멀티캐스트 데이터의 스케줄링을 책임지고 있다. 그리고 멀티캐스트 데이터를 스캐일러빌러티 형태로 제공한다.

한편, 상기 RNC(140)는 이동 교환국(Mobile Switching Center: 이하 'MSC'라 칭한다.)(150)에 의해 회선 교환(Circuit Switched: 이하 'CS'라 한다) 네트워크(도시하지 않음)에 연결된다. 상기 CS 네트워크는 접속-기반인 음성 위주의 기존(legacy) 통신 네트워크를 의미한다. 상기 RNC(140)와 상기 MSC(150) 사이의 통신은 회선 시그널링(Circuit Switched Signaling: CS Signaling)에 의해 이루어진다. 특히, RNC(140)와 MSC(150) 간의 접속은 Iu-CS 인터페이스라 칭해진다.

멀티캐스트 데이터 스트림은 상기 운송 네트워크 (120), SGSN(130), RNC(140), 셀들(102, 104)을 거쳐서 이동 통신 단말들(180,190)에게 전달된다. 상기 도2에서 도시되지는 않았지만, 하나의 MBMS 서비스에 대해서 다수의 SGSN들과 각 SGSN에 대해서 다수의 RNC들이 존재할 수 있다. 상기 각 SGSN은 RNC로, 각 RNC는 다수의 각 셀들로 선별적인 데이터 전송을 수행하며, 이를 위해 멀티캐스트 스트림을 전달해야 할 노드들의 명단(즉, SGSN은 RNC들의 명단, RNC는 셀들의 명단) 등을 저장해서 추후 상기 저장되어 있는 상기 노드들로만 선별적인 멀티캐스트 데이터 전송을 수행한다.

이와 같이, 각 셀들까지 전달된 멀티캐스트 데이터가 이동 통신 단말에게 성공적으로 전달되기 위해서 여러 가지 MBMS 용 논리 채널들이 사용된다. 이 중 MCCH(MBMS Control CHannel)는 각 셀에서 제공되는 MBMS 서비스의 종류와, 채널 정보 및 인접한 셀들에서의 MBMS 정보 등을 포함하는 MBMS 제어정보를 운반하여, 이동 통신 단말이 성공적으로 MBMS를 수신할 수 있도록 한다. 반면에, MTCH (MBMS traffic channel)는 실제 MBMS 데이터가 실리는 논리 채널로서, MCCH와 MTCH는 PtM으로 전송될 경우 각각 전송 채널 (transport channel)의 일종인 FACH (forward access channel)에 매핑되고, 상기 FACH는 SCCPCH(secondary common control physical channel)에 매핑되어 물리적으로 전송된다. 이때, 한 셀에서 각각의 MBMS 서비스는 일반적으로 서로 다른 MTCH들에 매핑되며, 복수의 MTCH들은 하나의 S-CCPCH에 시분할 다중 방식(Time division multiplex 이하 TDM)으로 매핑될 수 있다. 여기서, 여러 MBMS 서비스가 하나의 S-CCPCH에 매핑될 경우, 이동 통신 단말이 관심 없는 서비스를 수신할 수 도 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 스펙에서는 SCCPCH에 매핑되는 MSCH(MBMS Scheduling CHannel)라는 논리 채널을 사용하고, 상기 MSCH에 상기 S-CCPCH에 포함되는 MBMS 서비스들의 스케줄링 정보를 포함시켜 UE가 관심있는(interested) 서비스를 선별적으로 수신할 수 있도록 한다.

일반적으로 WCDMA 시스템에서는 서로 다른 셀들에서 전송되는 동일한 내용의 데이터를 결합하여 전송 전력과 무선 자원의 활용 측면에서 이득을 볼 수 있으며 이는 MBMS 서비스에도 적용될 수 있다. 만약, 하나의 물리 채널의 내용이 다른 셀에서 전송되는 물리 채널의 그것과 동일하다면 시간에 관계없이 어떤 시점에서나 두 셀로부터 오는 물리채널을 결합시킬 수 있다. 이러한 결합을 전체 결합(full combining)이라 한다. 반면에, 두 채널의 데이터 중 일부만 같다고 한다면 같은 부분만 결합을 할 수 있고, 이를 부분 결합(partial combining)이라 한다.

복수의 셀들로부터 서로 다른 스케쥴링으로 전송되는 MBMS 서비스 신호들을 이동 통신 단말이 부분 결합할 수 있도록, 부분 결합이 가능한 MBMS 서비스들을 이동 통신 단말에게 명시적으로 통지된다. 복수의 셀들은 서로 다른 채널 코드를 가지고 각각의 물리채널들, 즉 S-CCPCH들을 송출한다. S-CCPCH들은 서로 다른 스케쥴링으로 복수의 MBMS 서비스들에 관련된 시분할 다중화된 MTCH들을 포함한다.

따라서 각 셀 별로 MTCH들의 스케쥴링을 담당하고 있는 RNC는, MBMS 서비스들을 위해 각 셀, 즉 각S-CCPCH에 매핑되는 MTCH들을 스케쥴링하는 한편, 상기 스케쥴링에 따라 결합 가능한 MBMS 서비스들을 이동 통신 단말에게 통지한다. 여기서 결합 가능한 MBMS 서비스란, 서로 다른 셀에서 동일한 내용으로 동일한 시간 구간 동안 송출되는 서비스를 의미한다.

이에 따라, 한 셀에서 전송되고 있는 각 MBMS 서비스마다 '다른 셀의 어떤 물리채널과 부분 결합이 가능한지에 대한 여부'를 나타내는 부분 결합 정보를, 상기 셀에서 송출되는 MCCH를 통해, 해당 셀에 위치하는 이동 통신 단말들에게 알려준다.

도3은 본 발명에 따른 계층 셀 구조에서 멀티캐스트 서비스 제공의 개념을 나타낸 도면이다. 즉, 매크로 셀의 기지국(160)을 중심으로 소정의 데이터 레이트 별로 대략적인 전송 영역(boundary)이 구분되며, 데이터 레이트가 제일 높은 순서대로, 상기 기지국의 중심부로부터 바깥쪽으로 제1 데이터 레이트(data-rate1)(202), 제2데이터 레이트(data-rate2)(204), 제3데이터 레이트(data-rate3)(206) 제4 데이터 레이트(data-rate4)(208)가 매칭된다.

RNC(140)는 이러한 데이터 레이트별 전송 영역을 고려하여, 각 멀티캐스트 스트림의 데이터 레이트를 결정하고, 그에 따라 멀티캐스트 스트림을 생성한다. 이러한 RNC(140)의 송신부의 일예를 도4에 나타내었다.

도4를 참조하면, RNC(140) 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, RNC(140)의 송신부는 스트림 생성부(200), 부호화 처리부(210), 헤더 처리부(220), 스트림 변조부(230) 및 프레임 생성부(240)를 포함한다.

스트림 생성부(200)는 데이터 레이트에 따라 스케일러블한 데이터 구조를 가지는 멀티캐스트 데이터(31)를 분리하여, 소정의 데이터 레이트에 대응되는 복수 개의 멀티캐스트 스트림들(32)을 생성한다. 이때, 기본 데이터는 가장 낮은 데이터 레이트에 대응하는 멀티캐스트 스트림에 포함되고, 나머지 멀티캐스트 스트림은 순차적으로 더 높은 데이터 레이트에 대응된다.

부호화 처리부(210)는 복수 개의 멀티캐스트 스트림들(32)을 각각 부호화처리한다. 이를 위해 부호화 처리부(210)는 복수개의 멀티캐스트 스트림들(32)을 각각 전진 오류 수정(forward error correction, FEC) 부호화하는 제 1 처리부(211), FEC 부호화된 멀티캐스트 스트림들(33)을 각각 인터리빙하는 제 2 처리부(212) 및 FEC 부호화 및 인터리빙된 멀티캐스트 스트림들(34)을 각각 신호점 배치 맵핑(constellation mapping)하는 제 3 처리부(213)를 포함하는 것이 바람직하다.

부호화 처리부(210)에서의 부호화 처리는 채널 부호화를 의미한다. 채널 부호화는 에러를 정정하기 위한 기능을 가진다. 무선 통신 시스템에서는 전진 오류 수정(FEC) 부호화가 사용되는데, 이에는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 코드나 컨볼루셔날 코드(convolutional code), 터보 코드 등이 있다.

버스트성 에러가 발생하는 경우 등 FEC 부호화가 에러 정정에 불충분한 경우 인터리빙이 사용된다. 인터리빙은 신호 내 비트와 비트를 서로 독립적으로 분산 배치시켜 버스트성 에러를 랜덤성 에러로 변환시켜, 에러 정정을 할 수 있도록 하는 방법이다.

신호점 배치 맵핑(constellation mapping)은 QPSK나 QAM 등의 변조 방법에서 각 신호점의 위상과 진폭을 조절하는 것을 말한다.

도4를 참조하면, 제 1 처리부(211), 제 2 처리부(212) 및 제 3 처리부(213)는 각각 FEC 부호화, 인터리빙 및 신호점 배치맵핑을 수행하는데, 이는 하나의 실시예에 불과하며 그 순서나 부호화 방법 등은 채널 상태와 각 수신 장치의 상태에 따라 달라질 수 있다.

헤더 처리부(220)는 부호화 처리된 멀티캐스트 스트림들(35)에 각각 대응하는 헤더들을 생성하여 소정의 데이터 레이트로 변조한다. 헤더는 각 멀티캐스트 스트림에 대응하여 생성되며, 수신 장치에서의 각 멀티캐스트 스트림의 수신에 필요한 정보를 포함한다.

도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티캐스트 데이터의 전송 프레임 구성도이다. 도5를 참조하면 멀티캐스트 데이터의 전송 프레임은 각 멀티캐스트 데이터의 수신 이동 통신 단말의 주소(HA), 각 멀티캐스트 스트림에 적용된 부호화 처리 정보(HC), 각 멀티캐스트 스트림의 크기(HS), 기타 필요한 정보(HE)가 포함되는 헤더부와, 각 멀티캐스트 스트림이 포함되는 데이터 스트림(DA)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라 헤더부는 가장 낮은 데이터 레이트, 즉, 제4데이터레이트(208)로 대응된다. 멀티캐스트 데이터가 네 개의 멀티캐스트 스트림(M1,M2,M3,M4)으로 분할되는 것으로 가정하며, 기본 정보는 멀티캐스트 스트림 M 1에 포함되는 것으로 가정한다. 그리고 멀티캐스트 스트림 M 1은 가장 낮은 데이터 레이트인 제4데이터레이트 (data-rate4)(208)에 대응되고, 멀티캐스트 스트림 M 2는 제3데이터레이트(data-rate 3)(206), 멀티캐스트 스트림 M 3은 제2데이터레이트(data-rate 2)(204), 멀티캐스트 스트림 M 4는 제1데이터레이트(data-rate 1)(202)에 대응되는 것으로 가정한다.

상기와 같이 생성된 전송 프레임은 매크로 셀 기지국(160)과 마이크로 셀 기지국(170)으로 전달된다.

매크로 셀 기지국(160)과 마이크로 셀 기지국(170), 각각의 기지국에 의해 전송 프레임을 해당 셀 내의 관련 이동 통신 단말들에게 전송할 수도 있다. 하지만, 하기의 일 실시예에서는 상기한 전체 전송 프레임은 매크로 셀 기지국(160)에 의해 멀티캐스팅되고, 마이크로 셀 기지국(170)은 이동 통신 단말들로부터 미수신된 멀티캐스트 스트림에 대한 보고 메시지를 수신하는 경우, 해당 멀티캐스트 스트림을 포함하는 전송 프레임을 구성하여, 해당 이동 통신 단말들에게 멀티캐스팅하는 것으로 가정한다.

매크로 셀 기지국(160)은 전체 멀티캐스트 스트림을 포함하는 전송 프레임을 멀티캐스팅한다(401 단계).

이에 따라, 이동 통신 단말(180)은 전송 프레임을 수신하고, 처리하여 사용자에게 대응 서비스를 제공하게 된다. 이러한 이동 통신 단말(180)의 구성을 도6에 도시하였다. 도6을 참조하면, 이동 통신 단말(180)은 헤더 복조부(300), 스트림 복조부(310), 스트림 디코딩부(320) 및 데이터 합성부(330)를 포함하는 수신부와, 판별부(340)를 포함한다.

헤더 복조부(300)는 외부의 전송 장치로부터 전송된 하나 이상의 전송 프레임(51) 중 헤더 부분을 복조하여 헤더 정보 신호(52)를 생성한다. 도6의 실시예에서 복조된 헤더는 도5에 도시된 구조를 가진다.

스트림 복조부(310)는 헤더 정보 신호(52)에 따라 멀티캐스트 스트림 부분들을 각각 복조하여 하나 이상의 부호화 처리된 멀티캐스트 스트림들(55)을 생성한다.

스트림 디코딩부(320)는 하나 이상의 부호화 처리된 멀티캐스트 스트림들(55)을 디코딩한다. 이를 위해 스트림 디코딩부(320)는 각각의 부호화 처리된 멀티캐스트 스트림들(55)을 신호점 배치 디맵핑(constellation demapping)하는 제 1 디코딩부(321), 신호점 배치 디맵핑된 멀티캐스트 스트림들(56)을 디인터리빙하는 제 2 디코딩부(322), 신호점 배치 디맵핑 및 디인터리빙된 멀티캐스트 스트림들(57)을 FEC 디코딩하는 제 3 디코딩부(323)를 포함하는 것이 바람직하다. 스트림 디코딩부(320)는 멀티캐스트 스트림들(55) 중, 정상적으로 처리되는 멀티캐스트 스트림들(58)은 데이터 합성부(330)로 출력하고, 정상적으로 처리되지 않는 멀티캐스트 스트림에 대해 데이터 합성부(330)에 보고한다.

데이터 합성부(330)는 하나 이상의 디코딩된 멀티캐스트 스트림들(58)을 합성하여 스케일러블한 데이터 구조를 가지는 데이터(60)를 출력한다.

판별부(340)는 헤더 정보 신호(52)와, 데이터 합성부(330)의 보고를 참조하여, 정상적으로 처리되지 않은 멀티캐스트 스트림을 미수신 멀티캐스트 스트림으로 결정하고, 이에 대한 보고 메시지를 생성하여, 인접한 기지국으로 전송한다.

매크로 기지국의 물리채널과, 부분 결합(partial combining) 가능한 마이크로 기지국들의 물리 채널들을 통해 관심있는 MBMS 서비스의 MBMS 서비스 신호들을 동시에 송신하는 복수의 기지국 송신기들을 포함하여 구성되었다고 가정한다.

또한, 복수의 셀들로부터 서로 다른 스케쥴링으로 전송되는 MBMS 서비스 신호들을 이동 통신 단말이 부분 결합할 수 있도록, 부분 결합이 가능한 MBMS 서비스들을 이동 통신 단말에게 명시적으로 통지하는 방법이 가능함을 가정한다.

그런데 도 3에서 이동 통신 단말(170)이 셀 가장자리 쪽인 206 영역에 위치한다면, 매크로 기지국에서 보내진 전체 멀티캐스트 스트림 중, M3, M4는 정상적으로 수신되거나 처리될 수 없고, M1, M2만 수신 가능하다.만약, 수신 가능한 멀티캐스트 스트림이 하나 뿐이라면 이는 그 자체로 기본 정보를 포함한 멀티캐스트 스트림일 가능성이 높다. 만일 여러 개의 멀티캐스트 스트림이 수신되었다면 기본 정보를 포함한 멀티캐스트 스트림에 부가 정보를 포함한 멀티캐스트 스트림들 을 부가하여 보다 고품질의 정보를 가진 데이터를 얻을 수 있다.

이에 따라, 이동 통신 단말(180)은 매크로 셀 기지국(160) 또는 주변의 마이크로 셀 기지국(170)으로 자신이 수신하지 못한 멀티캐스트 스트림에 대해 보고하기 위해 보고 메시지를 전송한다(403단계). 예를 들어, 이동 통신 단말(180)은 매크로 셀 기지국(160) 또는 주변의 마이크로 셀 기지국(170) 중 가장 가까운 기지국으로 보고 메시지를 전송할 수 있다.

전체 멀티캐스트 스트림에 대한 정보는 헤더부에 포함되기 때문에, 이동 통신 단말(180)은 자신이 수신하지 못한 멀티캐스트 스트림에 대한 정보를 알 수 있다. 이때, 이동 통신 단말(180)은 자신이 수신하지 못한 멀티캐스트 스트림에 대응하는 데이터 레이트에 대한 정보를 주변 기지국에게 전송함으로써, 미수신 멀티캐스트 스트림에 대한 보고를 수행할 수도 있다.

매크로 셀 기지국(160) 또는 마이크로 셀 기지국(170)은 보고 메시지(403)를 수신하면, 마이크로 셀 (170)은 셀 내의, 멀티캐스트 스트림을 수신한 이동 통신 단말들이 보낸 보고 메시지를 기반으로 이동 통신 단말(180)이 수신하지 못한 멀티캐스트 스트림을 수신할 수 있도록 멀티캐스트 슬롯을 할당한다. 그리고 헤더부에 슬롯 할당 정보를 포함시킨다(405단계). 그리고 해당 멀티캐스트 스트림이 포함된 전송 프레임을 구성하여 이동 통신 단말(180)로 전송한다(407단계).

이에 따라 이동 통신 단말(180)는 전체 멀티캐스트 스트림을 부분 결합을 통해 수신할 수 있으며, 해당 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

Claims

이동 통신 시스템에서 멀티캐스트 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
원본 멀티캐스트 데이터를 복수의 멀티캐스트 데이터로 분할해, 각각 서로 다른 데이터 레이트를 가지는 복수의 멀티캐스트 스트림을 생성하는 과정과, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제1전송 프레임을 복수의 이동 통신 단말로 전송하는 과정과,
상기 복수의 이동 통신 단말 중 적어도 하나의 이동 통신 단말로부터 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 미수신된 멀티캐스트 스트림에 해당하는 데이터 레이트에 대한 보고를 수신하는 과정과,
상기 미수신된 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제2전송 프레임을 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말을 포함한 복수의 이동통신 단말로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제1항에 있어서, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 상기 원본 멀티캐스트 데이터의 기본적인 정보를 포함하여 그 자체만으로 낮은 품질의 원래 서비스를 제공할 수 있는 데이터를 포함하는 메인 멀티캐스트 스트림은 제일 낮은 데이터 레이트에 대응되고, 나머지 멀티캐스트 스트림은 순차적으로 더 높음 데이터 레이트에 대응됨을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제2항에 있어서, 상기 제1전송 프레임은 매크로셀의 기지국에 의해 전송됨을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제2항에 있어서, 상기 제2전송 프레임은 매크로셀의 기지국 또는 마이크로셀의 기지국에 의해 전송됨을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제2항에 있어서, 상기 제2전송 프레임을 전송하는 과정은,
마이크로 셀의 기지국이 상기 보고된 데이터 레이트를 고려하여 상기 미수신된 멀티캐스트 스트림 전송을 위한 자원을 설정하고 할당하는 단계와,
상기 미수신된 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제2전송 프레임을 구성하는 단계와,
상기 제2전송 프레임을 상기 이동 통신 단말을 포함한 복수의 이동통신 단말로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
멀티캐스트 서비스를 제공하는 이동 통신 시스템에 있어서,
원본 멀티캐스트 데이터를 복수의 멀티캐스트 데이터로 분할해, 각각 서로 다른 데이터 레이트를 가지는 복수의 멀티캐스트 스트림을 생성하는 무선망 제어기와, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제1전송 프레임을 복수의 이동 통신 단말로 전송하는 제1기지국과,
상기 복수의 이동 통신 단말 중 적어도 하나의 이동 통신 단말로부터 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 미수신된 멀티캐스트 스트림에 해당하는 데이터 레이트에 대한 보고 메시지를 수신하고, 상기 미수신된 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제2전송 프레임을 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말을 포함한 복수의 이동 통신 단말로 전송하는 제2기지국을 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
제6항에 있어서, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 상기 원본 멀티캐스트 데이터의 기본적인 정보를 포함하여 그 자체만으로 낮은 품질의 원래 서비스를 제공할 수 있는 데이터를 포함하는 메인 멀티캐스트 스트림은 제일 낮은 데이터 레이트에 대응되고, 나머지 멀티캐스트 스트림은 순차적으로 더 높음 데이터 레이트에 대응됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
제7항에 있어서, 상기 제1기지국은 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말로부터 상기 보고 메시지를 수신하면, 상기 제2전송 프레임을 상기 적어도 하나의 이동 통신 단말을 포함한 복수의 이동 통신 단말로 전송함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제1기지국은 매크로셀의 기지국이고, 상기 제2기지국은 마이크로셀의 기지국임을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
이동 통신 단말에서 멀티캐스트 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
원본 멀티캐스트 데이터를 복수의 멀티캐스트 데이터로 분할해, 각각 서로 다른 데이터 레이트를 가지는 복수의 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제1전송 프레임을 기지국으로부터 수신하는 과정과,
상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 미수신된 멀티캐스트 스트림에 해당하는 데이터 레이트에 대한 보고 메시지를 인접한 기지국으로 전송하는 과정과,
상기 인접한 기지국으로부터
상기 미수신된 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제2전송 프레임을 수신하는 과정과,
상기 제1전송 프레임과 상기 제2전송 프레임 각각에 포함된 멀티캐스트 스트림을 디코딩하고, 결합하여, 상기 원본 멀티캐스트 데이터를 제공하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제10항에 있어서, 상기 보고 메시지를 인접한 기지국으로 전송하는 과정은,
상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 정상적으로 처리되지 않는 멀티캐스트 스트림을 미수신 멀티캐스트 스트림으로 결정하는 단계와,
상기 미수신 머리캐스트 스트림에 대한 보고 메시지를 생성하여 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제10항에 있어서, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 상기 원본 멀티캐스트 데이터의 기본적인 정보를 포함하여 그 자체만으로 낮은 품질의 원래 서비스를 제공할 수 있는 데이터를 포함하는 메인 멀티캐스트 스트림은 제일 낮은 데이터 레이트에 대응되고, 나머지 멀티캐스트 스트림은 순차적으로 더 높음 데이터 레이트에 대응됨을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1전송 프레임은 매크로셀의 기지국에 의해 전송됨을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2전송 프레임은 매크로셀의 기지국 또는 마이크로셀의 기지국에 의해 전송됨을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
멀티캐스트 서비스를 제공하는 이동 통신 단말에 있어서,
원본 멀티캐스트 데이터를 복수의 멀티캐스트 데이터로 분할해, 각각 서로 다른 데이터 레이트를 가지는 복수의 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제1전송 프레임을 기지국으로부터 수신하는 수신부와, ,
상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 미수신된 멀티캐스트 스트림을 확인하고, 상기 미수신된 멀티캐스트 스트림에 해당하는 데이터 레이트에 대한 보고 메시지를 인접한 기지국으로 전송하는 판별부를 포함하며,
상기 수신부는 상기 인접한 기지국으로부터 상기 미수신된 멀티캐스트 스트림을 포함하는 제2전송 프레임을 수신하고, 상기 제1전송 프레임과 상기 제2전송 프레임 각각에 포함된 멀티캐스트 스트림을 디코딩하고 결합하여, 상기 원본 멀티캐스트 데이터를 제공함을 특징으로 하는 이동 통신 단말.
제15항에 있어서, 상기 판별부는 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 정상적으로 처리되지 않는 멀티캐스트 스트림을 상기 미수신 멀티캐스트 스트림으로 결정함을 특징으로 하는 멀티캐스트 서비스 제공 방법.
제15항에 있어서, 상기 복수의 멀티캐스트 스트림 중 상기 원본 멀티캐스트 데이터의 기본적인 정보를 포함하여 그 자체만으로 낮은 품질의 원래 서비스를 제공할 수 있는 데이터를 포함하는 메인 멀티캐스트 스트림은 제일 낮은 데이터 레이트에 대응되고, 나머지 멀티캐스트 스트림은 순차적으로 더 높음 데이터 레이트에 대응됨을 특징으로 하는 이동 통신 단말.
제15항에 있어서, 상기 제1전송 프레임은 매크로셀의 기지국에 의해 전송됨을 특징으로 하는 이동 통신 단말.
제15항에 있어서, 상기 제2전송 프레임은 매크로셀의 기지국 또는 마이크로셀의 기지국에 의해 전송됨을 특징으로 하는 이동 통신 단말.