KR20160135818A - 파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

허가 및 비허가 대역 각각 상에서 동일한 트래픽 흐름으로부터 생성된 인코딩된 패킷의 상이한 세트를 전송하는 것은 더 강건한 데이터 스트리밍을 가능케 할 뿐 아니라 대역폭 활용 효율을 제공한다. 더 구체적으로, 송신점은 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드(fountain code)를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하고, 허가 대역 및 비허가 대역 각각 상에서 인코딩되 패킷의 상이한 서브 세트를 전송한다. 파운틴 코더는 물리 계층, 매체 액세스 제어(media access control, MAC) 계층, 무선 링크 제어(radio link control, RLC) 계층, 또는 응용 계층에서 적용될 수 있다. 패킷의 각각의 서브세트는 허가 및 비허가 대역 상에서 상이한 비율로 전송될 수 있다. 각각의 대역 상에서 상이한 코딩율이 사용될 수 있다.

Description

파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR JOINT TRANSMISSION OVER LICENSED AND UNLICENSED BANDS USING FOUNTAIN CODES}
본 특허 출원은 "파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법"으로 명명되고 2015년 3월 18일 출원된 미국 특허출원 14/662,017호, 및 "파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법"으로 명명되고 2014년 5월 16일 출원된 미국 임시출원 61/994,592호 에 대한 우선권을 주장하며, 상기 양 문헌의 내용은 마치 그 전체 내용이 복사되는 것처럼 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 무선 통신을 위한 시스템 및 방범에 관한 것이고, 특정 실시예에서, 파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가(licensed and unlicensed) 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
정부 기구는 상이한 용도를 위해 무선 스펙트럼의 대역을 보유한다.예를 들어, 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission, FCC), 국제 전기 통신 연합(International Telecommunication Union, ITU), 및 다른 관리 기관은 허가된 활동(예를 들어, 라디오, 텔레비전, 위성, 이동 통신)을 위해 일부의 스펙트럼을 보유하고, 비허가된 활동을 위해 다른 부분의 스펙트럼을 보유한다.허가 스펙트럼은, 허가된 활동에 참여하는 공적 및/또는 사적 엔티티에 의해 합의된 운영 규약 뿐 아니라, 관리 기관이 발표한 규칙의 적용을 받는다.비허가 통신을 위해 보유된 스펙트럼도, 특히 전송 전력 및 공유되는 액세스에 관해, 해당 관리 기관이 발표한 규칙의 적용을 받을 수도 있다. 특히, 비허가 스펙트럼 상의 전송 데이터 속도 및 서비스 품질(quality of service, QoS) 척도(예를 들어 패킷 손실율)는 다른 비허가된 사용자/소스, 예를 들어 높은 전송 전력 레벨로 대량의 데이터를 브로드캐스팅하는 사용자로부터의 경쟁 및 간섭으로 인해 상당히 변동할 수 있다.
파운틴 코드를 사용하는 허가 및 비허가 대역 상의 공동 전송을 위한 시스템 및 방법을 설명하는 본 개시의 실시예에 의해, 기술적 이점이 일반적으로 달성된다.
일 실시예에 따라, 무선 전송을 위한 방법이 제공된다. 이 예에서, 상기 방법은 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드(fountain code)를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하는 단계; 및 허가 대역(licensed band) 상에서 상기 인코딩된 패킷의 제1 서브세트를 전송하고, 비허가 대역(unlicensed band) 상에서 상기 인코딩된 패킷의 제2 서브세트를 전송하는 단계를 포함한다. 이 방법을 수행하기 위한 장치도 제공된다.
다른 일 실시예에 따라, 무선 전송을 수신하기 위한 방법이 제공된다. 이 예에서, 상기 방법은, 허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 제1 서브세트를 운반하고 비허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 제2 서브세트를 운반하는 무선 전송을 수신하는 단계; 및 트래픽 흐름을 획득하기 위해, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트 및 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트 모두를 동일한 파운틴 코드에 따라 디코딩하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 무선 전송은 송신점으로부터 수신된다. 이 방법을 수행하기 위한 장치도 제공된다.
본 발명 및 그 이점의 더 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면과 함께 취해진 하기 설명을 참조한다.
도 1 일 실시예 무선 통신 네트워크의 다이어그램을 도해한다.
도 2는 통합된 무선 인터페이스 상의 허가 및 비허가 스펙트럼 양자의 부분에 걸치는 무선 전송을 전달하도록 적응된 일 실시예 무선 네트워크의 다이어그램을 도해한다.
도 3은 허가 및 비허가 스펙트럼 상의 파운틴 코드를 사용하는 것에 대한 다이어그램을 도해한다.
도 4는 허가 및 비허가 스펙트럼 상에서 인코딩된 패킷을 멀티플렉싱하기 위한 일 실시예 방법의 플로우차트를 도해한다.
도 5는 허가 및 비허가 스펙트럼 상에서 트래픽 흐름의 인코딩된 패킷을 수신하기 위한 일 실시예 방법의 플로우차트를 도해한다.
도 6은 무선 링크 제어(radio link control, RLC) 계층에서 수행되는 일 실시예 파운팅 코딩 기술의 다이어그램을 도해한다.
도 7은 RLC 계층에서 파운틴 코딩을 구현하는 일 실시예 기술의 다이어그램을 도해한다.
도 8은 RLC 계층에서 파운틴 코딩을 구현하는 다른 일 실시예 기술의 다이어그램을 도해한다.
도 9는 응용 계층에서 수행되는 일 실시예 파운틴 코딩 기술의 다이어그램을 도해한다.
도 10은 일 실시예 컴퓨팅 플랫폼의 다이어그램을 도해한다.
도 11은 일 실시예 통신 장치의 다이어그램을 도해한다.
상이한 도면 내의 대응하는 숫자 및 기호는 일반적으로 달리 나타내지 않으면 대응하는 부품을 지칭한다. 도면은 실시예의 관련 측면을 명확하게 도해하기 위해 그려진 것이고 필연적으로 일정한 비례로 확대 또는 축소하여 그려지지 않았다.
현재 개시된 실시예의 구조, 제조 및 사용이 아래에 자세하게 논의된다. 그러나 본 발명은 매우 다양한 구체적인 환경에서 구현될 수 있는 적용가능한 발명의 개념을 제공한다는 것을 인정하여야 한다. 논의되는 구체적인 실시예는 본 발명을 만들고 사용하는 특정 방법을 도해할 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
많은 종래의 무선 통신 프로토콜들, 예를 들어 롱 텀 에볼루션(long term evolution, LTE) 어드밴스드(LTE-A) 프로코콜은, 무선 통신을 위해 허가 주파수 대역에서 배타적으로 작동하고, 이는 이 개시 내내 "허가 대역"으로서 집합적으로 지칭된다. 다른 종래의 무선 통신 프로토콜, 예를 들어 Wi-Fi 프로토콜은 비허가 통신을 위해 보유된 대역 내에서 배타적으로 동작하고, 이는 이는 이 개시 내내 "비허가 대역"으로서 지칭된다. "허가 대역"용어는 "주요 대역(primary band)"용어와 교체하여 사용될 수 있고, "비허가 대역"용어는 "보조 대역(complementary band)"용어와 교체하여 사용될 수 있다. 특히, 무선 전송을 위해 허가된 주파수 대역은 가끔 변경될 수 있고, 허가 대역"용어는 본 출원의 출원 이후 무선 전송을 위해 재허가되는 주파수 대역을 포함한다. 비허가 대역 상에서 작동하는 통신 프로토콜이 보통 비록 신뢰성은 낮지만 적은 지연의 대량 전송을 지원할 수 있는데 반하여, 허가 대역 상에서 작동하는 통신 프로토콜은 보통 더 신뢰성 있는 데이터 전송을 제공한다.
허가 및 비허가 스펙트럼 양자의 부분에 걸치는 무선 전송을 전달하는 통합된 무선 인터페이스가 미국 특허출원 14/669,333호(첨부 문서 번호 HW 91017895US02호)에서 설명되고, 이는 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 이 개시의 측면은 그 개념을 각각의 허가 및 비허가 대역에서 인코딩된 패킷의 상이한 세트를 전송하는 것으로 확장했다. 송신점은 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드(fountain code)를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하고, 허가 및 비허가 대역 각각에서 인코딩된 패킷의 상이한 서브세트를 전송할 수 있다. 파운틴 코드는 물리 계층, 매체 접근 제어(media access control, MAC) 계층, 무선 링크 제어(radio link control, RLC) 계층 또는 응용 계층에서 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 패킷의 각각의 서브세트는 상이한 비율로 허가 및 비허가 대역 상에서 전송된다. 일 예에서, 각각의 대역에 대한 전송 비율은 각각의 대역의 상태뿐 아니라 트래픽 흐름의 QoS 제한조건에 따라 결정된다. 전송 비율은 트래픽 흐름의 측정된 QoS 척도, 비허가 대역의 상태 또는 허가 대역의 상태에 기초하여 동적으로 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 허가 및 비허가 대역 각각 상에서의 비율은 반비례하는 양으로써 조정된다. 하나의 예에서, 허가 대역상에서의 비율은 비허가 대역상에서의 비율이 감소하는 양에 비례하는 양만큼 증가한다. 일부 실시예에서, 송신기는 각각의 대역 상에서 상이한 부호율을 사용한다. 하나의 예에서, 비허가 대역 상에서의 부호율은 비허가 대역의 낮은 신뢰성을 보상하기 위해 허가 대역보다 높다. 파운틴 코드는 무율 코드(rate-less code)일 수 있다. 이러한 또는 다른 세부 사항은 아래에서 더 자세하게 논의된다.
여기서 사용되는 것처럼, "통합된 무선 인터페이스"용어는 공통의 물리 및 매체 액세스 제어(MAC) 연결을 공유하는 무선 인터페이스를 지칭하고, 이는 5세대(5G) LTE 시스템에서 무선 접속 네트워크(radio access network, RAN) 같은 공통의 무선 액세스 기술(radio access technology, RAT)에 따라 작동하는 인터페이스와 일치할 수 있다. 일부 실시예에서, 통합된 무선 인터페이스는, 허가 대역을 위한 하나의 무선 인터페이스 구성 및 무허가 대역을 위한 하나의 무선 인터페이스 구성을 포함하는 적어도 2개의 스펙트럼 유형 의존적인 무선 인터페이스 구성을 포함한다.
도 1은 데이터를 전달하기 위한 네트워크(100)를 도해한다. 상기 네트워크는 커버리지 영역(101)을 갖는 기지국(110), 복수의 이동 장치(120), 및 백홀(backhaul) 네트워크(130)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 기지국(110)은 이동 장치(120)와의 업링크(파선) 및/또는 다운링크(점선) 연결을 구축하고, 이는 이동 장치(120)에서 기지국(110)에 및 반대로 데이터를 운반하는데 기여한다. 업링크/다운링크 연결 상에서 운반되는 데이터는, 백홀 네트워크(130)를 통해 원격단(미도시)으로/에서 전달되는 데이터뿐 아니라, 이동 장치(120) 간에 전달되는 데이터를 포함할 수 있다. 여기서 사용되는 것처럼, "기지국" 용어는 네트워크에 무선 액세스를 제공하도록 구성되는 임의의 구성요소(또는 구성요소의 집합), 예를 들어 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)에서 정의된 것 같은 진화된 노드 B(evolved Node B, eNB), 매크로 셀, 펨토셀, Wi-Fi 액세스 포인트(AP), 또는 다른 무선으로 인에이블된 장치들과 같은 기지국을 지칭한다. 기지국은 1개 이상의 무선 통신 프로토콜, 예를 들면 롱 텀 에볼루션(LTE), LTE 어드밴스드(LTE-A), 고속 패킷 액세스(High Speed Packet Access, HSPA), Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac에 따른 무선 액세스를 제공한다. 여기서 사용되는 것처럼, "이동 장치" 용어는, 사용자 장비(UE), 이동국 (station, STA), 및 다른 이동적일 수 있거나 그렇지 않은 무선적으로 인에이블된 장치와 같은, 기지국과 무선 연결을 구축할 수 있는 임의의 구성요소(또는 구성요소의 집합)을 지칭한다. 일부 실시예에서, 네트워크(100)은 중계기, 저전력 노드처럼 다양한 다른 무선 장치를 포함한다.
미국 특허출원 14/669,333호(첨부 문서 번호 HW 91017895US02호)에서 논의된 바와 같이, 허가 및 비허가 스펙트럼 양자의 부분에 걸치는 무선 전송을 지원하는 통합된 무선 인터페이스가 송신점 및 수신점 간에 구축될 수 있다. 도 2는 허가 및 비허가 스펙트럼 양자의 부분에 걸치는 무선 전송을 전달하도록 적응된 무선 네트워크(200)의 일 실시예를 도해한다. 도시된 바와 같이, 무선 네트워크(200)는 송신점(210), 수신점(230), 및 스케줄러(270)을 포함한다. 송신점(210)은 무선 전송을 보내도록 적응된 임의의 장치일 수 있고, 수신점(230)은 송신점(210)으로부터 무선 전송을 수신하도록 적응된 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 송신점(210)은 기지국, 중계국, 또는 이동국일 수 있다. 마찬가지로, 수신점(230)도 기지국, 중계국, 또는 이동국일 수 있다.
송신점(210) 및 수신점(230) 간에 구축된 통합된 무선 인터페이스(213)는 적어도 허가 대역의 부분 및 비허가 대역의 부분에 걸치는 무선 전송(290)을 운반하도록 적응된다. 무선 전송(290)은 송신점(210) 및 수신점(230) 간에 전달되는 임의 유형의 무선 신호, 예를 들어 다운링크 신호, 업링크 신호, 장치-대-장치 신호, 또는 무선 백홀 링크(예를 들어 인접하는 기지국) 상에서 전달되는 신호일 수 있다. 무선 전송(290)은 상이한 구현에서 상이한 전송 포맷/특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전송(290)은 유니캐스트 전송, 멀티캐스트 전송, 또는 브로드캐스트 전송일 수 있다. 다른 예에서, 무선 전송은 단일 안테나 또는 복수의 안테나로부터의 단일 계층 및/또는 다계층 시그널링, 예를 들어 단일 사용자(single-user, SU) 다중 입출력(multiple input multiple output, MIMO) 전송, 다중 사용자 MIMO 전송을 포함할 수 있다.
스케줄러(270)는 통합된 무선 인터페이스(213) 상에서의 트래픽을 스케줄링하도록 적응된 제어 평면 엔티티일 수 있다. 일부 실시예에서, 스케줄러(270)는 송신점(210) 상의 조립된 구성요소이다. 예를 들어, 송신점(210)은 기지국일 수 있고, 스케줄러(270)는 다운링크 전송을 스케줄하도록 적응된 기지국의 기판상의 구성요소일 수 있다.
다른 실시예에서, 스케줄러(270)는 수신점(230) 상의 조립된 구성요소이다. 예를 들어, 수신점(230)은 기지국일 수 있고, 스케줄러(270)는 송신점(210)으로부터의 업링크 전송을 스케줄하도록 적응된 기지국의 기판상의 구성요소일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스케줄러(270)는 송신점(210) 및 수신점(230)으로부터 독립되어 있다. 일 예에서, 스케줄러(270)는 기지국의 클러스터를 위한 스케줄링을 수행하도록 적응된 집중된 제어기이다. 다른 일 예에서, 송신점(210) 및 수신점(230) 중의 적어도 하나는 저전력 노드이고, 스케줄러(270)는 저전력 노드를 위한 스케줄링을 수행하는 매크로 기지국의 기판상의 구성요소이다. 또 다른 일 예에서, 송신점(210) 및 수신점(230)은 이동 장치 또는 기기이고, 스케줄러(270)는 송신점(210) 및 수신점(230) 간의 장치-대-장치(D2D) 또는 기계-대-기계(M2M) 전송을 위한 스케줄링을 수행하는 기지국의 기판상의 구성요소이다. 다른 구현들도 또한 가능하다.
스케줄러(270)는 허가 및 비허가 대역에 대한 인코딩 파라미터를 특정하는 트래픽 공학(traffic engineering, TE) 정책을 송신점(210)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, TE 정책은, 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 트래픽 흐름이 1개 이상의 파운틴 코드를 사용하여 인코딩되고, 1개 이상의 기준 또는 목표를 만족시키는 방식으로 인코딩된 패킷이 허가 및 비허가 대역 상에서 멀티플렉싱될 것을 지시한다. TE 정책은 파운틴 코드(들)의 파라미터(예를 들어 코딩율), 및 허가 및 비허가 대역 상에서 인코딩된 패킷을 멀티플렉싱하기 위한 파라미터를 지시할 수 있다.
다른 실시예에서, TE 정책은, 대역폭 활용을 최적화 또는 개선하면서, 인코딩된 패킷이 허가 및 비허가 대역에서 트래픽 흐름의 특정 수율을 유지하는 방식으로 멀티플렉싱되도록 지시할 수 있다. 예를 들어, 비허가 대역 상의 전송 비율이 비허가 대역의 경쟁 레벨에 기초하여 조정될 수 있고, 허가 대역 상의 전송 비율이 전반적인 전송 비율을 특정 문턱값에 유지하도록 조정될 수 있다.
또 다른 예 실시예는, 인코딩된 패킷이 트래픽 흐름의 통계적 QoS 제한조건을 만족하는 방식으로 멀티플렉싱된다. 여기 언급되는 "통계적 QoS 제한조건"은 일부 패킷(전체 패킷의 일부분)이 QoS 조건을 위반하는 방식으로 전달될 때에도 만족될 수 있는 QoS 제한조건이다. 예를 들어, 트래픽 흐름이 통계적 지연 조건을 갖고 있으면, 어떤 퍼센트의 패킷이 지연 범위 내에 전달되기만 하면 서비스 협의는 만족될 수 있다. 통계적 QoS 제한조건은 "결정론적 QoS 제한조건"과 다르고, "결정론적 QoS 제한조건"은 트래픽 흐름 내의 매 패킷이 QoS 조건을 만족하는 방식으로 전달되는 것을 요구한다.
통계적 QoS 제한조건을 만족하기 위해, 인코딩된 패킷이 하나의 또는 양 대역 상에서 전송되는 전송 비율이 트래픽 흐름의 측정된 QoS 척도, 예를 들어 패킷 손실율, 지연/패킷 지연에 기초하여 동적으로 변할 수 있다. 일 실시예에서, 허가된 대역 상의 전송 비율이 측정된 패킷 손실 또는 패킷 지연을 조정하기 위해 증가 또는 감소된다.
이 개시의 측면들은 트래픽 흐름에 파운틴 코드를 적용하고, 허가 및 비허가 대역 상에서 결과적인 인코딩된 패킷을 멀티플렉싱하기 위한 기술을 제공한다. 도 3은 허가 및 비허가 스펙트럼 상에서 파운틴 코드를 사용하기 위한 시스템(300)을 도해한다. 도시된 바와 같이, 트래픽 흐름(310)이 복수의 인코딩된 패킷(320)을 산출하기 위해 파운틴 코드를 사용하여 인코딩된다. 인코딩된 패킷(320)은 그 후 허가 및 비허가 대역 상에서 멀티플렉싱되고, 수신기(330)에 의해 수신된다. 수신기(330)는 패킷(320)을 인코딩하는 문턱값 수량을 수신 및/또는 성공적으로 디코딩하고 트래픽 흐름(310)을 디코딩할 수 있다.
도시된 바와 같이, 인코딩된 패킷의 상이한 서브세트들이 허가 및 비허가 대역의 상이한 부분 상에서 멀티플렉싱된다. 인코딩된 패킷(320)은 허가 및 비허가 대역의 상이한 부분 상에서 상이한 비율 (RL, RUL1, ... RUL(M-1), RULM)로 전송된다. 다양한 기준들, 예를 들어 부하 레벨, 패킷 손실 레벨, 채널 조건, QoS 조건/척도에 따라, 송신점은 대역의 부분들에 할당되는 패킷 인코딩의 수량을 변화시킬 수 있다. 수신기(330)는 버킷 수신기(bucket receiver), 예를 들어 파운틴 인코딩된 심볼/패킷의 문턱값 레벨을 수신하면 데이터 부분을 회복할 수 있는 수신기일 수 있다. 충분한 인코딩 패킷 N(ε)
Figure pct00001
K(1+e)이 신뢰 확산(belief-propagation, BP) 디코딩을 통과하는 메시지를 사용하여 수신(어떤 패킷이 수신되는지와 무관하게)되는 한, 최초 정보(예를 들어 K개의 입력 패킷)는 1-ε의 확률로 회복된다.
교차-스펙트럼 파운틴 코딩은 허가 스펙트럼(BL) 및 1개 이상의 비허가 대역 (BUL1, ... , BULM) 상에서의 공동 전송을 제공한다. 전송 비율 R은 임의의 하나의 가용한 채널의 용량보다 잠재적으로 더 클 수 있다. 즉
Figure pct00002
의 범위 내에 있고, 여기서 C(B)는 주어진 스펙트럼 대역 B에 대한 채널 용량을 나타낸다. 파운틴 코드는 전 스펙트럼 대역에 걸쳐 QoS 조건 및 채널 품질에 따라 다이버시티(diversity) 및 멀티플렉싱을 제공한다.
일 실시예에서, 교차-스펙트럼 채널 코딩은 무율(rate-less) 파운틴 코드를 사용한다. 일 실시예는 원하는 만큼 많은 인코딩된 패킷을 생성한다. 채널 페이딩이 동일하지 않을 때(스펙트럼 대역에 따라 서브-채널이 더 또는 덜 신뢰할 수 있다) 소거 채널이 적절하다. 그러므로, 코딩율을 선험적으로 알 필요가 없고, 인코딩된 패킷은 필요한 대로 신속하게 생성될 수 있다. 디지털 파운틴 코드는 점근적으로 해 최적이다. 일 실시예는 선형 인코딩 및 디코딩 복잡성을 사용할 수 있다. 일 실시예는 랩터 코드(Raptor codes)를 사용할 수 있고, 랩터 코드는 계산적으로 연산적으로 효율적인 프리-코딩된 파운틴 코드이고, 선형 인코딩 및 디코딩 복잡성을 가진 시스템 코드이다.
도 4는 송신점에 의해 수행될 수 있는, 허가 및 비허가 스펙트럼 상의 트래픽 흐름의 인코딩된 패킷을 멀티플렉싱하기 위한 일 실시예 방법(400)을 도해한다. 단계 410에서, 송신점은 수신점을 향하는 트래픽 흐름을 수신한다. 단계 420에서, 송신점은 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드를 사용하여 트래픽 흐름을 사용하여 인코딩한다. 파운틴 코드의 파라미터는 TE 정책에 의해 정의될 수 있다. 단계 430에서, 송신점은 허가 및 비허가 대역 상에서 상기 인코딩된 패킷의 상이한 서브세트를 전송한다. 일부 실시예에서, 트래픽 흐름의 감시되는 QoS 척도 또는 허가 및/또는 비허가 대역 상의 감시되는 채널 상태에 기초하여, 송신점은 송신 비율을 변화시킨다.
도 5는 수신점에서 수행될 수 있는, 허가 또는 비허가 스펙트럼 상에서 트래픽 흐름의 인코딩된 패킷을 수신하기 위한 일 실시예 방법(500)을 도해한다. 단계 510에서, 수신점은 각각의 허가 및 비허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 상이한 서브세트를 운반하는 무선 전송을 수신한다. 단계 520에서, 수신점은 공통의 트래픽 흐름을 획득하기 위해 인코딩된 패킷의 상기 서브세트를 디코딩한다.
일 실시예는 허가 스펙트럼 및 비허가 스펙트럼 대역 양자상의 통합된 5G 무선 인터페이스를 사용하는 무선 시스템 내의 공동 전송을 제공한다. 일 실시예 시스템 및 방법은, 5G 무선 액세스 네트워크의 성능을 강화하기 위해, 허가 및 비허가 스펙트럼 양자를 효율적이고 공동으로 이용하기 위해, 파운틴 코드를 사용하여 허가 및 비허가 스펙트럼 양자 상의 공동 전송을 제공한다.
통신 프로토콜은 내장된 자동 재송 요구(automatic-repeat request, ARQ) 재전송 프로토콜을 포함할 수 있다. 일 예에서, MAC 계층 패킷이 문턱값 횟수까지 재전송되도록 하이브리드-ARQ(H-ARQ) 프로토콜이 MAC 계층에 적응된다. 재전송의 최대값이 도달된 후 수신기가 성공적으로 패킷을 수신확인하지 않을 때 맥 계층 패킷은 드롭된다. 다른 일 예에서, H-ARQ 프로토콜에 의해 캡처되지 않는 잔여 패킷 에러를 잡기 위해 ARQ 프로토콜이 RLC 계층에서 적용된다. MAC 계층 H-ARQ 프로토콜이 낮은 지연의(예를 들어, 빠른) 재전송을 제공함에 반하여, RLC 계층 ARQ 프로토콜은 합리적인 에너지 비용으로 높은 신뢰성을 제공할 수 있으므로, MAC 계층 H-ARQ 및 RLC 계층 ARQ 프로토콜이 서로 보완할 수 있다. MAC 계층 H-ARQ 및 RLC 계층 ARQ 프로토콜은, 송신 및 수신점에서 추가적인 에너지 소비를 필요로 할 뿐 아니라 채널 내의 오버헤드를 증가시킨다. 일부 실시예에서, MAC 계층 H-ARQ 및/또는 RLC 계층 ARQ가 오버헤드 및/또는 에너지 소비를 감소시키 위해 생략된다. 그러한 실시예에서, 무율 파운틴 코드는 제안된 교차-대역 코딩 프레임워크에서 적절한 신뢰성/성능을 제공하기 위해 적응/설계될 수 있다.
일 실시예가 무선 MAC 계층에서 파운틴 코드를 적용한다. 일 실시예가 무선 링크 제어(radio link control, RLC) 계층에서 파운틴 코드를 적용한다. 일 실시예가 무선 액세스 프로토콜 스택에서 위의 물리(PHY)/MAC 계층에서 파운틴 코드를 적용한다. 일 실시예가 유연한(응용에 특화된) 교차-스펙트럼 코딩을 제공한다. 일 실시예는 허가 및 비허가 스펙트럼 대역에서 사용되는 5G PHY/MAC 설계에 비종속적이다(agnostic). 일 실시예는 MAC 계층 HARQ 및/또는 RLC 계층 재전송 프로토콜을 보완 또는 대체한다. 일 실시예는 응용에 특화된 QoS를 달성하고 전반적인 시스템 성능을 최대화하기 위해, 허가 및 비허가 스펙트럼 대역에 걸쳐 전송 속도를 조정한다.
허가 및 비허가 스펙트럼 대역 상의 공동 전송은, 예를 들어 5G 무선 액세스 네트워크에서 기대되는 1000배 용량 증가를 가능케 하는 것이다. 허가 및 비허가 스펙트럼 자원의 효율적인 이용이 중요한 역할을 하는 5G 무선 액세스 네트워크에 기획된 대용량을 위해 일 실시예가 적당하다.
도 6은 무선 링크 제어(radio link control, RLC)에서 구현되는 파운틴 코드를 도해한다. 파운틴 코드는 매체 액세스 제어(media access control, MAC) 계층, RLC 계층, 및 응용 계층을 포함하는 프로토콜 스택의 임의의 계층에서 구현될 수 있다. 파운틴 코드가 구현되는 계층은 성능 조건, 적용 조건(예를 들어, 종단-대-종단 지연) 및 전송 전력 비용에 의존할 수 있다.
파운틴 인코딩은 허가 및 비허가 스펙트럼 대역에서 사용되는, 아마 상이한 MAC 및 물리(PHY) 설계에 대해 완전히 비종속적이다. RLC 계층에 파운틴 코드를 적용하는 것이 MAC 계층 HARQ 재전송을 대체할 수 있고, 그로 인해 시그널링 오버헤드를 절약하고 에너지 효율을 증가시킨다.
도 7은 RLC 계층에서 파운틴 인코딩을 구현하기 위한 일 실시예 기술의 다이어그램을 도해한다. 이 예에서, 파운틴 코드는 RLC 분할 및 연접 단계 이전에, 버퍼링된 RLC 서비스 데이터 유닛(service data units, SDU)에 적용된다.
도 8은 RLC 계층에서 파운틴 인코딩을 구현하기 위한 다른 일 실시예 기술의 다이어그램을 도해한다. 이 예에서, 파운틴 코드는 RLC 분할 및 연접 단계 이후, 단일의 RLC 패킷 데이터 유닛(packet data units, PDU)에 적용된다.
도 9는 응용 계층에서 파운틴 인코딩을 구현하기 위한 다른 한 실시예 기술의 다이어그램을 도해한다. 파운틴 코드가 상이한 응용을 위해 사용될 수 있도록, 파운틴 코드는 응용에 특화될 수 있다. 수신기가 충분한 메모리를 구비할 때 수신기는 단일 블록 상에서 파운틴 인코딩을 수행할 수 있다. 그렇지 않으면, 데이터는 인코딩 전에 서브블록의 세트로 분할될 수 있다.
실시예 파운틴 인코딩 기술은 허가 및 비허가 스펙트럼 대역에서 PHY/MAC 계층 설계에 비구속적일 수 있다. 허가 스펙트럼 및 비허가 스펙트럼은 상이한 PHY 설계, 예를 들어 상이한 파형, 상이한 액세스 방법, 상이한 프레임 구조, 상이한 채널화를 사용할 수 있다.
교차-스펙트럼 비율 조정을 이용하는 실시예에서, 일부 지연에 민감한 멀티미디어 응용은 최대 지연 제한조건(Dmax), 예를 들어 어떤 수의 인코딩된 패킷이 어떤 지연 Dmax 내에 수신되어야 한다는 것에 종속될 수 있다. 중앙 제어기(central controller, CC) 엔티티는 비허가 스펙트럼 대역 상의 장기 통계적 패킷 손실율을 측정할 뿐 아니라, 부하 레벨, 간섭, 및 채널 상태를 감시할 수 있다. 제어기는 또한 QoS 제한조건을 만족하기 위해 허가 및 비허가 스펙트럼 대역 상의 전송 비율을 조정할 수 있다. 예를 들어, 지연 제한조건을 만족하기 위해, 제어기는 비허가 스펙트럼 상의 전송 비율을 증가시키고 허가 스펙트럼 상의 전송 비율을 감소시킨다.
도 10은 여기 개시된 장치 및 방법을 구현하기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 시스템의 블록 다이어그램을 도해한다. 구체적인 장치는 도시된 모든 구성요소 또는 구성요소의 서브세트만을 사용할 수 있고, 조립의 레벨은 장치 간에 달라질 수 있다. 게다가, 장치는 복수의 프로세싱 유닛, 프로세서, 메모리, 송신기, 수신기 같은, 복수의 사례의 구성요소를 포함할 수 있다. 프로세싱 시스템은 1개 이상의 스피커, 마이크, 마우스, 터치화면, 키패드, 키보드, 프린터, 화면, 등 입력/출력 장치를 갖춘 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛은 버스에 연결된, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU), 메모리, 대량 저장 장치, 비디오 어댑터, 및 I/O 인터페이스를 포함할 수 있다.
버스는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 비디오 버스, 등을 포함하는 임의 유형의 몇몇 버스 아키텍처 중 1개 이상일 수 있다. CPU는 임의 유형의 전자 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 SRAM(static random access memory), DRAM(dynamic random access memory), SDRAM(synchronous DRAM), ROM(read-only memory), 그 조합, 등과 같은 임의 유형의 시스템 메모리를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메모리는 부트-업에서의 사용을 위해 ROM을, 프로그램을 위해 DRAM을, 프로그램을 실행할 때 사용을 위해 데이터 저장장치를 포함할 수 있다.
대용량 저장 장치는, 데이터, 프로그램, 및 다른 정보를 저장하고, 데이터, 프로그램, 및 다른 정보를 버스에 의해 액세스할 수 있도록 하도록 구성된 임의 유형의 저장 장치를 포함할 수 있다. 대용량 저장 장치는, 예를 들어 1개 이상의 고체 상태 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브 등을 포함할 수 있다.
동영상 어댑터 및 I/O 인터페이스는 외부 입력 및 출력 장치를 프로세싱 유닛에 결합하기 위한 인터페이스를 제공한다. 도해된 바와 같이, 입력 및 출력 장치의 사례는 동영상 어댑터에 결합된 화면 및 I/O 인터페이스에 결합된 마우스/키보드/프린터를 포함한다.다른 장치가 프로세싱 유닛에 결합될 수 있고, 추가적인 또는 적은 인터페이스 카드가 사용될 수 있다. 예를 들어, 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, USB)(미도시) 같은 직렬 인터페이스가 프린터를 위한 인터페이스를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
프로세싱 유닛은 또한 1개 이상의 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있고, 이는 이더넷 케이블 등 같은 유선 링크, 및/또는 노드 또는 상이한 네트워크를 액세스하기 위한 무선 링크를 포함한다. 네트워크 인터페이스는 프로세싱 유닛이 네크워크를 통해 원격 유닛과 통신할 수 있도록 한다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스는 1개 이상의 송신기/전송 안테나 및 1개 이상의 수신기/수신기 안테나를 제공할 수 있다. 이 실시예에서, 프로세싱 유닛은, 다른 프로세싱 유닛, 인터넷, 원격 저장 설비 등과 같은, 데이터 프로세싱 및 원격 장치와의 통신을 위한 근거리 네트워크 또는 광역 네트워크에 결합되어 있다.
도 11은 통신 장치(1100)의 일 실시예의 블록 다이어그램을 도시하고, 앞에서 논의한 1개 이상의 장치(예를 들어 UE, NB)와 같을 수 있다. 통신 장치(1100)는 프로세서(1104), 메모리(1106), 및 복수의 인터페이스(1110, 1112, 1114)를 포함할 수 있고, 이는 도 11에 도시된 바와 같이 배열될 수(또는 배열되지 않을 수) 있다. 프로세서(1104)는 연산 및/또는 다른 프로세싱 관련 임무를 수행할 수 있는 임의의 구성요소일 수 있고, 메모리(1106)는 프로세서(1104)를 위한 프로그램 및/또는 명령어를 저장할 수 있는 구성요소일 수 있다. 인터페이스(1110, 1112, 1114)는 통신 장치(1100)가 무선 신호를 사용하여 통신할 수 있도록 하는 임의의 구성요소 또는 구성요소들의 모음일 수 있고, 무선 네트워크의 무선 연결 상에서 정보를 수신 및/또는 송신하기 위해 사용될 수 있다.
설명이 구체적으로 기술되었으나, 다양한 변화, 대체, 및 변형이 첨부된 청구항에 의해 정의된 이 개시의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 개시의 범주는 여기에 설명한 구체적인 실시예에 한정되도록 의도되지 않았고, 이 기술분야의 통상의 기술자는 이 개시로부터, 현재 존재하거나 차후에 개발될 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계가 여기 설명된 대응하는 실시예와 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 달성할 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항은 그 범주 안에 그러한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 포함시키려고 의도되었다.
다음 참고문헌은 본 출원의 내용에 관한 것이다. 이 참고문헌 각각은 통합된 참조로서 여기에 포함된다.
John Byers, Michael Luby, Michael Mitzenmacher, Ashu Rege, "벌크 데이터의 신뢰할 수 있는 배포에 대한 디지털 파운틴 접근(A Digital Fountain Approach to Reliable Distribution of Bulk Data),"　ACM SIGCOMM 프로시딩 '98, 9월 2-4일, 1998.
A Shokrollahi, "랩터 코드(Raptor codes)," 정보 이론(Information Theory), IEEE 트랜잭션 52 (6), 2551-2567.
"LT 코드" Foundations of Computer Science, 2002. 프로시딩. 제43회 연례 IEEE 심포지움, 271 - 280.
3GPP TS 26.346 V10.4.0, "기술 명세 그룹 서비스 및 시스템 측면: MBMS, 프로토콜 및 코드," (Release 10), 2012.
M. Luby, M. Mitzenmacher, A. Shokrollahi, 및 D. Spielman, "효율적인 소거 정정 코드(Efficient erasure correcting codes)," IEEE 트랜잭션. 정보 이론, vol. 47, no. 2, pp. 569-584, Feb. 2001.
H. Kushwaha, Y. Xing, R. Chandramouli, 및 Harry Heffes, "파운틴 코드를 이용한 인지 무선 네트워크 상의 신뢰할 수 있는 멀티미디어 전송(Reliable Multimedia Transmission Over Cognitive Radio Networks Using Fountain Codes)," IEEE의 프로시딩 (Volume 96, Issue 1).
이 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이 설명은 제한적인 의도로 해석되도록 의도되지 않았다. 다른 발명의 실시예뿐 아니라 예시적인 실시예의 다양한 수정 및 결합이, 설명을 참고하면 이 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 그러므로 첨부된 청구항은 임의의 그러한 수정 또는 실시예를 망라하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 무선 전송을 위한 방법으로서,
    인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드(fountain code)를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하는 단계; 및
    허가 대역(licensed band) 상에서 상기 인코딩된 패킷의 제1 서브세트를 전송하고, 비허가 대역(unlicensed band) 상에서 상기 인코딩된 패킷의 제2 서브세트를 전송하는 단계
    를 포함하는 무선 전송을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트가, 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트가 상기 비허가 대역 상에서 전송되는 것과 다른 비율로, 상기 허가 대역 상에서 전송되는, 무선 전송을 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 허가 대역 및 상기 비허가 대역 중 적어도 하나 상에서 상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전달되는 비율을, 상기 비허가 대역의 상태에 따라 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는 무선 전송을 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전송되는 비율을 동적으로 조정하는 단계는,
    상기 비허가 대역 상의 패킷 손실이 문턱값을 초과할 때, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트가 상기 허가 대역 상에서 전송되는 비율을 증가시키는 단계를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전송되는 비율을 동적으로 조정하는 단계는,
    상기 비허가 대역 상의 패킷 손실 레벨이 문턱값 미만으로 내려갈 때, 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트가 상기 비허가 대역 상에서 전송되는 비율을 증가시키는 단계를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전송되는 비율을 동적으로 조정하는 단계는,
    상기 비허가 대역 상에서의 비율 증가에 반비례하는 방식으로, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트가 상기 허가 대역 상에서 전송되는 비율을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전송되는 비율을 동적으로 조정하는 단계는,
    상기 비허가 대역의 경쟁 레벨 또는 레이턴시가 상측 문턱값을 초과할 때, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트가 상기 허가 대역 상에서 전송되는 비율을 증가시키는 단계; 및
    상기 비허가 대역의 경쟁 레벨 또는 레이턴시가 하측 문턱값 미만으로 내려갈 때, 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트가 상기 비허가 대역상에서 전송되는 비율을 증가시키는 단계
    를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 허가 대역 및 상기 비허가 대역 중 적어도 하나 상에서 상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전달되는 비율을, 상기 트래픽 흐름의 특성에 따라 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는 무선 전송을 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷이 상기 수신점에 전송되는 비율을 동적으로 조정하는 단계는,
    상기 트래픽 흐름의 서비스 품질(quality of service, QoS) 조건 또는 우선순위 레벨에 따라 상기 허가 대역 및 상기 비허가 대역에 대한 비율을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 비율에 따라, 상기 허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트를 전송하고, 상기 비허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트를 전송하는 단계
    를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 파운틴 코드가 상기 물리 계층에서 적용되는, 무선 전송을 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하는 단계는,
    상기 파운틴 코드를 상기 매체 접근 제어(media access control, MAC) 계층에서 적용하는 단계를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하는 단계는,
    상기 파운틴 코드를 상기 무선 링크 제어(radio link control, RLC) 계층에서 적용하는 단계를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하는 단계는,
    상기 파운틴 코드를 상기 응용(application) 계층에서 적용하는 단계를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    자동 재송 요구(automatic repeat request, ARQ) 시그널링이 무선 링크 제어(RLC) 계층 및 상기 매체 접근 제어(MAC) 계층으로부터 제외되는, 무선 전송을 위한 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 수신점에 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트 및 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트를 전송하는 단계는,
    공통의 통신 프로토콜에 따라, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트 및 인코딩된 세트의 상기 제2 서브세트를 상기 수신점에 직접 전송하는 단계를 포함하는, 무선 전송을 위한 방법.
  16. 무선 다대역 송신기로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행되기 위한 프로그래밍을 저장하는, 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체
    를 포함하고, 상기 프로그래밍은,
    인코딩된 패킷을 획득하기 위해 파운틴 코드를 사용하여 트래픽 흐름을 인코딩하기 위한 명령어; 및
    허가 대역 상에서 상기 인코딩된 패킷의 제1 서브세트를 전송하고, 비허가 대역 상에서 상기 인코딩된 패킷의 제2 서브세트를 전송하기 위한 명령어
    를 포함하는
    무선 다대역 송신기.
  17. 제16항에 있어서,
    인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트가 상기 허가 대역 상에서, 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트가 상기 비허가 대역 상에서 전송되는 것과 다른 비율로 전송되는, 무선 다대역 송신기.
  18. 무선 전송을 수신하기 위한 방법으로서,
    수신점이, 허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 제1 서브세트를 운반하고 비허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 제2 서브세트를 운반하는 무선 전송을 수신하는 단계; 및
    트래픽 흐름을 획득하기 위해, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트 및 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트 모두를 동일한 파운틴 코드에 따라 디코딩하는 단계
    를 포함하고, 상기 무선 전송은 송신점으로부터 수신되는,
    무선 전송을 수신하기 위한 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트가 상기 허가 대역 상에서, 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트가 상기 비허가 대역 상에서 수신되는 것과 다른 비율로 수신되는, 무선 전송을 수신하기 위한 방법.
  20. 무선 다대역 수신기로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행되기 위한 프로그래밍을 저장하는, 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체
    를 포함하고, 상기 프로그래밍은,
    허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 제1 서브세트를 운반하고 비허가 대역 상에서 인코딩된 패킷의 제2 서브세트를 운반하는 무선 전송을 수신하기 위한 명령어; 및
    트래픽 흐름을 획득하기 위해, 인코딩된 패킷의 상기 제1 서브세트 및 인코딩된 패킷의 상기 제2 서브세트 모두를 동일한 파운틴 코드에 따라 디코딩하기 위한 명령어
    를 포함하고,
    상기 무선 전송은 송신점으로부터 수신되는,
    무선 다대역 수신기.
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