KR20170042130A - Tti 번들링을 이용한 기지국장치 및 기지국장치의 동작 방법 - Google Patents

Tti 번들링을 이용한 기지국장치 및 기지국장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

TTI 번들링을 이용한 기지국장치 및 기지국장치의 동작 방법을 개시한다.
본 발명의 실시예들은, 효율적인 상향링크 전송이 가능한 최적의 시점에 TTI 번들링 동작을 수행함으로써 VoLTE를 이용한 음성 통화 시 사용자의 체감 품질을 높이고 불필요한 TTI 번들링 동작을 방지하여 단말의 배터리 소모를 최소화할 수 있는 기지국장치 및 기지국장치의 동작방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.

Description

TTI 번들링을 이용한 기지국장치 및 기지국장치의 동작 방법{Base Station using TTI Bundling and Operation Method Thereof}
본 실시예는 무선통신시스템에서 상향링크 커버리지(Uplink Coverage) 개선 및 체감품질 상향을 위하여 TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling)을 이용하는 기지국장치 및 그 기지국장치의 동작 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
VoLTE(Voice over LTE) 기술은 음성을 데이터 형태인 패킷(Packet)으로 전달한다. 즉, WCDMA에서 제공하는 회선 교환 방식의 음성 서비스와는 달리, 패킷 교환 방식의 음성 서비스를 제공하여 기존의 데이터 서비스와 동일한 방식으로 음성을 서비스한다. 그러나 음성 패킷을 전송할 때는 데이터를 전송할 때와는 다른 QoS(Quality of Service) 수준으로 스케줄링해야 한다. 예컨대, QoS의 매개변수를 BLER(Block Error Rate)로 가정하면, 데이터 패킷의 경우 10-3 수준이면 허용 가능한 QoS 수준이지만 음성 패킷의 경우에는 10-4 ~ 10-5 수준이 되어야 허용 가능한 QoS를 보장할 수 있다. 데이터 전송률이 떨어지는 경우, 음성 서비스는 데이터 서비스보다 품질에 더 큰 영향을 받기 때문에 음성 패킷은 데이터 패킷에 비하여 더 높은 QoS가 보장되어야 한다.
한편, 동일한 기지국과 단말이라 하더라도 통신 링크 방향에 따라 QoS가 달라질 수 있다. 일반적으로 기지국 출력은 단말 출력에 비하여 수십 데시벨이 더 높기 때문에 기지국에서 단말 방향의 하향링크보다 단말에서 기지국 방향인 상향링크에서 품질 문제가 더 많이 발생한다. 가령 단말과 기지국 간의 거리가 멀어 무선 채널 환경이 좋지 않은 경우, 하향링크는 기지국에서 전력을 용이하게 조절할 수 있기 때문에 QoS를 보장하기 쉽지만, 상향링크는 단말의 전송 전력에 제약이 있기 때문에 하향링크와 동일한 QoS를 보장하기 어렵다.
또한, 상향링크 전송시 서로 인접한 단말 사이의 간섭으로 인하여 단말에서 전송한 음성 패킷이 기지국으로 제대로 전달되지 않을 수 있다. 이러한 문제는 셀 중심에서보다 셀 경계지역에서 발생할 가능성이 더욱 높다. 따라서, 셀 경계에 위치한 단말의 음성 품질을 보장하기 위한 방안이 필요하다.
본 발명의 실시예들은, 단말이 상향링크로 전송한 음성 패킷을 기지국장치가 수신함에 있어, 효율적인 상향링크 전송이 가능한 최적의 시점에 TTI 번들링 동작을 수행한다. 이로써 본 발명의 실시예들은, VoLTE를 이용한 음성 통화 시 사용자의 체감 품질을 높이고 불필요한 TTI 번들링 동작을 방지하여 단말의 배터리 소모를 최소화할 수 있는 기지국장치 및 기지국장치의 동작방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling) 동작을 수행할지 여부를 결정하기 위해, 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용하여 상향링크 채널환경을 판단하는 채널환경 판단부, 채널환경 판단부가 판단한 결과에 따라 TBS(Transport Block Size)를 결정하는 TBS 결정부, 결정된 TBS를 이용하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 TTI 번들링 동작판단부 및 TTI 번들링 동작판단부의 판단 결과에 따라 TTI 번들링 동작을 수행하거나 TTI 번들링 동작을 해제하는 TTI 번들링 동작제어부를 포함하는 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling) 동작을 수행할지 여부를 결정하기 위해 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용하여 상향링크 채널환경을 판단하는 과정, 상향링크 채널환경을 판단한 결과에 따라 TBS(Transport Block Size)를 결정하는 과정, 결정된 TBS를 이용하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 과정 및 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단한 결과에 따라 TTI 번들링 동작을 수행하거나 TTI 번들링 동작을 해제하는 과정을 포함하는 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치의 동작방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 단말이 상향링크로 전송한 음성 패킷을 기지국이 수신함에 있어, TTI 번들링을 수행하는 기지국장치가 TTI 번들링을 동작시키는 최적의 시점을 도출함으로써 VoLTE를 이용한 음성 통화 시 사용자의 체감 품질을 높이고 불필요한 TTI 번들링 동작을 방지하여 단말의 배터리 소모를 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치가 포함된 통신시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 동작방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 동작방법을 나타내는 다른 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치가 포함된 통신시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따른 통신시스템은 무선접속 시스템으로서, 단말(UE: User Equipment)과 단말에서 통신서비스를 이용할 수 있도록 지원하는 기지국장치(BS: Base Station)를 포함한다. 단말과 기지국장치는 본 명세서에서 기술되는 기술 또는 기술적 사상을 구현하는 데 사용되는 두 가지 송수신 주체로서 포괄적인 의미로 사용되며 특정하게 지칭되는 용어 또는 단어에 의해 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 무선접속 시스템은 VoLTE 음성서비스를 지원하는 통신시스템으로서, LTE 시스템 또는 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하에서 통신시스템은 LTE 시스템 또는 LTE-A 시스템임을 전제한다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국장치는 TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling)을 이용하여 데이터를 송수신한다. 이동 단말의 경우, 상향링크 시 최대 약 23 dBm의 제한적인 전력 송신만이 가능하기 때문에 셀 경계지역에서는 패킷의 재전송 및 유실이 빈번하게 발생하게 된다. 패킷의 재전송 및 유실은 필연적으로 음성 데이터의 지연을 일으키며, 음성 서비스시 음 끊김 현상을 유발한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 셀 경계지역이나 약전계 지역에서 커버리지를 향상시키기 위해 이용될 수 있는 방법 중 하나가 TTI 번들링이다.
이하, 도 1을 참조하여 TTI 번들링에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 데이터 전송시 오류를 처리하는 방법 중 하나인 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)을 나타내는 예시도로서, 일반적인 HARQ와 TTI 번들링이 적용된 HARQ를 도시한다.
TTI 번들링에 대해 설명하기에 앞서, HARQ에 대하여 먼저 설명한다. HARQ에서 송신단은 데이터(예: 전송블록, 코드워드)를 전송한 후 ACK(Acknowledge, 긍정응답) 신호를 기다린다. 수신단은 데이터를 제대로 수신한 경우에만 ACK 신호를 보낸다. 수신 데이터에 오류가 생긴 경우에는 NACK(Negative Acknowledge) 신호를 보낸다. ACK 신호를 수신한 송신단은 다음 데이터를 전송하지만, NACK 신호를 수신한 경우에는 데이터를 재전송한다. HARQ는 오류 데이터가 발생했을 때의 처리 방법에 그 특징이 있다. 즉, HARQ는 발생한 오류 데이터를 버퍼에 저장하고 저장된 오류 데이터와 재전송 데이터와 결합(Combining)하여 복호화함으로써 전송 효율을 높일 수 있다.
TTI 번들링은 단말이 상향링크로 음성 패킷을 전달할 때 동일한 패킷 여러 개를 연속적으로 전달함으로써 기지국장치에서의 수신 성공률을 높인다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니나 설명의 편의를 위하여 이하, TTI 번들링은 동일한 패킷 4개를 연속적으로 전송하는 것으로 가정하여 설명한다. 예를 들면, 음성 패킷이 20 ms의 간격(Interval)을 가지고 전송된다고 할 때, 일반적인 음성 패킷 전송시에는 20 ms마다 1개의 음성 패킷이 전달되고, TTI 번들링이 적용된 경우에는 20 ms마다 4개의 동일한 음성 패킷이 전달된다.
가령, 단말의 전송 전력이 부족하여 BLER이 높아져서 음성 패킷이 제대로 전달되지 않는 경우, 단말은 TTI 번들링을 이용하여 4배 더 큰 전력으로 음성 패킷을 전달한다. 기지국장치 입장에서는 1개의 음성 패킷을 수신할 때보다 4개의 패킷을 수신할 때 수신 성공률이 더 높기 때문에 TTI 번들링으로 QoS를 보장할 수 있다.
그러나 TTI 번들링이 무선채널 환경과 무관하게 어느 경우에서나 QoS를 보장하는 것은 아니다. 예를 들어, 무선채널 환경이 좋은 상황에서는 데이터 전송 오류가 발생할 확률이 낮기 때문에 이러한 경우에까지 TTI 번들링을 적용하면 4개의 패킷 중 나머지 3개의 패킷에 대하여 불필요한 전송을 한 것이 된다. 이러한 경우 불필요하게 단말 배터리가 소모되어 에너지가 낭비될 수 있다. 따라서 TTI 번들링을 언제 동작시킬지 결정하는 것이 필요하다.
한편, 전술한 상황과 반대의 경우로서 무선채널 환경이 좋지 않은 경우, TTI 번들링을 동작시키는 시점이 너무 늦는다면 상향링크에 대한 QoS를 보장하지 못한다. 따라서 착신 단말에서는 제대로 음성 패킷을 수신하지 못하여 음성이 유실되고 음 끊김 현상이 발생한다. 즉, 최적의 시점에 TTI 번들링을 동작시키지 못한다면 사용자의 체감 품질이 저하되고 불필요하게 배터리가 소모된다.
전술한 문제점을 방지하고 효율적인 상향링크 전송을 위하여 TTI 번들링을 동작시키는 시점을 결정하는 것이 중요하다. 본 발명의 실시예에 따른 TTI 번들링을 위한 기지국장치 및 그 동작방법은 TTI 번들링을 동작시키는 최적의 시점을 도출함으로써 VoLTE를 이용한 음성 통화시 사용자의 체감 품질을 높이고 단말의 배터리 소모를 줄일 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치(200)가 TTI 번들링 동작 시점을 어떻게 결정하는지에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 기지국장치(200)는 채널환경 판단부(210), TBS 결정부(220), TTI 번들링 동작판단부(230), TTI 번들링 동작제어부(240)를 포함한다. 채널환경 판단부(210)는 TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling) 동작을 수행할지 여부를 결정하기 위해 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용하여 상향링크 채널환경을 판단한다. TBS 결정부(220)는 채널환경 판단부(210)가 판단한 결과에 따라 TBS(Transport Block Size)를 결정한다. TTI 번들링 동작판단부(230)는 결정된 TBS를 이용하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단한다. TTI 번들링 동작제어부(240)는 TTI 번들링 동작판단부의 판단 결과에 따라 TTI 번들링 동작을 수행하거나 TTI 번들링 동작을 해제한다.
채널환경 판단부(210)는 단말로부터 수신한 상향링크 데이터 예컨대, SRS(Sounding Reference Signal)를 이용하여 상향링크 채널(예컨대, PUSCH) 상태를 판단한다. 상향링크 채널 상태를 판단하기 위하여, 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보를 미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치와 비교한다. 비교결과 수신전력 관련정보가 수신전력 관련정보 임계치보다 작고 기지국장치(200)가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있지 않은 경우, 상향링크 데이터에 대한 에러율을 미리 설정된 에러율 임계치와 비교한다.
상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보는 RSSI(Received Signal Strength Indicator, RSRP(Reference Signal Received Power), SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하 설명을 명확히 하기 위하여 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보가 SINR인 경우를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니다.
미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치는 히스테리시스(Hysteresis)를 고려한 값일 수 있다. 히스테리시스는 핑퐁 효과를 막기 위해서 더해주는 값이다.
SINR이 미리 설정한 SINR 임계치보다 큰 경우, 상향링크 채널환경이 좋아 TTI 번들링 동작이 필요하지 않다고 판단할 수 있고, 기지국장치는 일반적인 스케줄링 방법에 의해 자원을 할당하고 데이터를 송수신한다. 그러나 SINR이 미리 설정한 SINR 임계치 이하인 경우에는 TTI 번들링 동작이 필요할 수 있다.
상향링크 SINR이 미리 설정한 SINR 임계치보다 낮은 상태라고 하더라도 BLER이 허용된 수치 이내여서 QoS가 양호한 경우가 있다. 따라서 SNIR에 더하여 상향링크 데이터에 대한 에러율을 고려할 필요가 있다. 이하 설명을 명확히 하기 위하여 상향링크 데이터에 대한 에러율이 BLER(Block Error Rate)인 경우를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니다.
채널환경 판단부(210)는 미리 설정된 BLER 임계치와 단말로부터 수신한 상향링크 데이터에 대한 BLER을 비교하고, 비교결과 BLER 임계치가 더 작은 경우 TTI 번들링 동작이 필요하지 않다고 판단할 수 있다. 일반적으로 채널환경이 양호한 것으로 볼 수 있기 때문이다.
채널환경 판단부(210)는 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보(예컨대, SINR)와 에러율(예컨대, BLER)을 이용하여 상향링크 채널의 품질을 판단하고 이로부터 TTI 번들링 동작이 필요한지 여부를 1차적으로 판단하는 역할을 한다.
TTI 번들링 동작을 수행하여 QoS를 보장하려면 채널환경만을 고려하는 것만으로는 부족할 수 있다. 번들링 크기가 4인 경우를 예로 들어 설명하면, 일반적으로 음성 패킷의 경우 20 ms 간격으로 패킷을 전송하기 때문에 TTI 번들링 동작시에는 1개의 패킷을 전송하기 위해 4 ms의 TTI가 필요하다. TTI 번들링 동작으로 인해 TBS(Transport Block Size)가 작아져서 음성 패킷을 2번 분할 전송해야 하는 경우에는, 2*4 = 8회의 TTI를 소모하여 음성 패킷을 전달하게 된다. TBS를 작아지면 데이터 전송 오류 확률이 낮아지는 장점이 있으나, 패킷 분할 횟수는 증가하게 되어 소정의 횟수 이상이 되면, 음성 패킷을 전송하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이뿐만 아니라 음성 패킷의 유실도 발생할 수 있다. 이는 LTE 시스템 계층 중 하나인 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층에서 구동되는 폐기 타이머(Discard Timer)가 만료되어 패킷이 버려질 수 있기 때문이다. 따라서, TTI 번들링 동작 수행여부를 결정하기 위하여 채널환경과 함께 TBS를 더 고려할 필요가 있다.
TBS 결정부(220)는 상향링크 채널환경에 따라 RB(Resource Block) 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 결정된 RB 및 MCS 레벨로부터 TBS를 결정할 수 있다.
TBS는 하나의 패킷을 전송하기 위해 필요한 비트수를 의미한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치(200)는 20 ms마다 음성 패킷을 전송하기 위한 TBS를 계산한다.
TBS는 RB 와 MCS 레벨을 기반으로 결정될 수 있다. RB는 자원 할당 단위로, 하나의 슬롯에서 복수의 부반송파를 포함한다. 예를 들어 하나의 슬롯이 시간 영역에서 7개의 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심볼(Symbol)을 포함하고, RB는 주파수 영역에서 12개의 부반송파를 포함한다고 할 때, 하나의 RB는 7*12 개의 RE(Resource Element)를 포함할 수 있다. TTI 번들링 동작시 RB 수 및 MCS 레벨은 제한이 있다. 예컨대, 번들링 크기가 4인 경우, RB 수는 3개 이하이고 MCS 레벨은 10 이하여야 한다.
MCS 레벨은 심볼당 전송할 수 있는 비트수를 의미며 방식에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 대표적인 방식 몇 가지를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 첫째로, 기지국장치(200) 단말로부터 상향링크 채널 상태(예컨대, SRS) 정보를 수신하고 셀별 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 평균 IoT(Interference over Thermal)로부터 SRS기반 SINR을 측정할 수 있다. 그리고 기지국장치(200)는 상향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 수신하여 채널 상태 정보(SRS 기반 SINR) 및 ACK/NACK 신호를 근거로 단말의 채널 상태를 결정할 수 있다. 기지국장치(200)는 미리 설정된 채널 상태 별 MCS 레벨 정보를 포함하는 MCS 결정 테이블을 참조하여 결정된 채널 상태에 대응되는 MCS 레벨을 검출할 수 있다.
둘째로, 상향링크의 경우 별도의 샹향링크 채널정보를 참조하지 않고, 상향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK/NACK 신호만을 근거로 하여 단말의 채널 상태를 추정하고 채널 상태별 MCS 레벨 정보를 포함하는 MCS 결정 테이블을 참조하여 결정된 단말의 채널 상태에 대응되는 MCS 레벨을 검출할 수 있다.
RB 및 MCS 레벨은 상향링크 채널환경에 따라 조정될 수 있으며, MCS 레벨이 높을수록 RB 당 더 많은 비트를 전송할 수 있다. RB 수는 단말의 전송 전력과 관련이 있는데 RB 수가 커지면 전송 전력이 높아지게 된다. 그러나 단말의 최대 전송 전력은 약 23dBm로 정해져 있기 때문에 RB 수를 일정 수준 이상으로 늘리면 RB 당 전송 전력이 줄어들게 된다. 따라서 에러에 더욱 취약해지는 결과가 초래된다. MCS 레벨 역시 그 값이 높아질수록 데이터 변조 차수(Data Modulation Order) 및 코딩률(Coding Rate)이 높아지기 때문에 에러에는 더욱 취약해진다. 따라서, 에러에 강해지도록 상향링크 채널 환경에 따라 RB 및 MCS 레벨을 조정하는 것이 매우 중요하다.
TTI 번들링 동작판단부(230)는 TBS를 이용하여 결정한 패킷 분할 횟수 및 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 재전송을 고려하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이하인 경우, TTI 번들링 동작을 수행하도록 결정할 수 있다.
TBS 결정부(220)에 의하여 TBS가 결정되면, 패킷의 분할이 필요한지 여부가 결정될 수 있다. 패킷의 분할이 필요한 경우, 몇 번의 분할까지 허용할 것인지 즉, 분할 횟수를 설정한다. HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간은 예를 들어, HARQ RTT(HARQ Round Trip Time)와 HARQ 재전송을 고려한 마진(Margin)을 포함할 수 있다. 패킷 간격(Packet Interval) 시간은 20 ms 일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 운용자에 의해 설정될 수 있다. 다만, 분할된 패킷은 수신 기지국장치의 PDCP 계층에서 재조합되므로, PDCP 폐기 타이머보다 작도록 설정한다.
본 발명의 실시예에 따른 TTI 번들링 동작판단부(230)는 [수학식 1]의 조건을 만족하는 경우, TTI 번들링 동작을 수행할 필요가 있다고 판단할 수 있다.
Figure pat00001
[수학식 1]은 번들링 크기가 4이고, 패킷 간격이 20 ms인 경우에 TTI 번들링 동작판단부(230)가 판단하는 조건을 예로 든 것이며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
기지국장치(200)가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있는 경우, 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이상이면 기지국장치의 TTI 번들링 동작을 해제하도록 결정할 수 있다.
TTI 번들링 동작을 해제하는 경우는 2가지 경우가 있을 수 있다. 첫째로, 상향링크 채널환경이 좋아져서 TTI 번들링 동작을 더이상 할 필요가 없는 경우이다. 예컨대, 단말이 약전계 지역에서 강전계 지역으로 이동하여 상향링크 SINR이 미리 설정된 SINR 임계치 이상인 경우이다. 둘째는, TTI 번들링 동작으로 인해 과도한 패킷 분할이 발생하는 경우이다. 즉, 허용된 분할 횟수 이사으로 분할이 발생하는 경우에는 PDCP 폐기 타이머 이내로 패킷이 도착하지 못하기 때문에 해당 패킷이 유실되기 때문이다. 이 경우 TTI 동작을 해제하여 불필요한 전송으로 인한 단말의 에너지 소모를 방지할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 TTI 번들링을 이용한 기지국장치의 동작방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 동작방법을 나타내는 순서도이고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 동작방법을 나타내는 다른 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치의 동작방법은 TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling) 동작을 수행할지 여부를 결정하기 위해 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용하여 상향링크 채널환경을 판단하는 과정, 상향링크 채널환경을 판단한 결과에 따라 TBS(Transport Block Size)를 결정하는 과정, 결정된 TBS를 이용하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 과정 및 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단한 결과에 따라 TTI 번들링 동작을 수행하거나 TTI 번들링 동작을 해제하는 과정을 포함한다.
도 3을 참조하면, 기지국장치와 단말이 데이터를 송수신 함에 있어서 TTI 번들링을 이용하여 동작하고 있는지 판단한다(S310). 과정 S310은 예를 들어 기지국장치가 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용함으로써 구현될 수 있다.
TTI 번들링 동작이 수행되고 있지 않은 경우, 단말로부터 수신한 상향링크 데이터 예컨대, SRS(Sounding Reference Signal)를 이용하여 상향링크 채널(예컨대, PUSCH) 상태를 판단한다. 상향링크 채널 상태를 판단하기 위하여, 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보를 미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치와 비교하고(S320), 비교결과 수신전력 관련정보가 수신전력 관련정보 임계치보다 작은 경우, 상향링크 데이터에 대한 에러율을 미리 설정된 에러율 임계치와 비교한다(S330).
여기서 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보는 RSSI(Received Signal Strength Indicator, RSRP(Reference Signal Received Power), SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 설명을 명확히 하기 위하여 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보가 SINR인 경우를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니다.
미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치는 히스테리시스(Hysteresis)를 고려한 값일 수 있다. 히스테리시스는 핑퐁 효과를 막기 위해서 더해주는 값이다.
상향링크 SINR이 미리 설정한 SINR 임계치보다 낮은 상태라고 하더라도 BLER이 허용된 수치 이내여서 QoS가 양호한 경우가 있다. 따라서 SNIR에 더하여 상향링크 데이터에 대한 에러율을 고려할 필요가 있다. 설명을 명확히 하기 위하여 상향링크 데이터에 대한 에러율이 BLER(Block Error Rate)인 경우를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니다.
과정 S320의 판단결과 상향링크 SINR이 상향링크 SINR 임계치보다 작은 경우, 미리 설정된 BLER 임계치와 단말로부터 수신한 상향링크 데이터에 대한 BLER을 비교하고, 비교결과 BLER 임계치가 더 작은 경우 TTI 번들링 동작이 필요하지 않다고 판단할 수 있다(S330). 일반적으로 채널환경이 양호한 것으로 볼 수 있기 때문이다.
과정 S320과 과정 S330은 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보(예컨대, SINR)와 에러율(예컨대, BLER)을 이용하여 상향링크 채널의 품질을 판단하고 이로부터 TTI 번들링 동작이 필요한지 여부를 1차적으로 판단하는 역할을 한다.
과정 S330의 판단결과 상향링크 BLER이 상향링크 BLER 임계치보다 큰 경우, 상향링크 채널환경에 따라 RB(Resource Block) 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 결정된 RB 및 MCS 레벨로부터 TBS를 결정할 수 있다(S340).
RB 및 MCS 레벨은 상향링크 채널환경에 따라 조정될 수 있으며, MCS 레벨이 높을수록 RB 당 더 많은 비트를 전송할 수 있다. RB 수는 단말의 전송 전력과 관련이 있는데 RB 수가 커지면 전송 전력이 높아지게 된다. 그러나 단말의 최대 전송 전력은 약 23dBm로 정해져 있기 때문에 RB 수를 일정 수준 이상으로 늘리면 RB 당 전송 전력이 줄어들게 된다. 따라서 에러에 더욱 취약해지는 결과가 초래된다. MCS 레벨 역시 그 값이 높아질수록 데이터 변조 차수(Data Modulation Order) 및 코딩률(Coding Rate)이 높아지기 때문에 에러에는 더욱 취약해진다. 따라서, 에러에 강해지도록 상향링크 채널 환경에 따라 RB 및 MCS 레벨을 조정하는 것이 매우 중요하다.
본 발명의 실시예에 따른 기지국장치의 동작방법은 과정 S340에서 결정한 TBS를 이용하여 결정한 패킷 분할 횟수 및 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 재전송을 고려하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단할 수 있다(S350). 구체적으로, 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이하인 경우, TTI 번들링 동작을 수행하도록 결정할 수 있다.
HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간은 예를 들어, HARQ RTT(HARQ Round Trip Time)와 HARQ 재전송을 고려한 마진(Margin)을 포함할 수 있다. 패킷 간격(Packet Interval) 시간은 20 ms 일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 운용자에 의해 설정될 수 있다. 다만, 분할된 패킷은 수신 기지국장치의 PDCP 계층에서 재조합되므로, PDCP 폐기 타이머보다 작도록 설정한다.
과정 S350에 기재된 조건은 번들링 크기가 4이고, 패킷 간격이 20 ms인 경우를 예로 든 것이며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
기지국장치(200)가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있는 경우(S310 Yes), 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이상이면 기지국장치의 TTI 번들링 동작을 해제하도록 결정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기지국장치가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있는 경우(S310 Yes), 단말로부터 수신한 상향링크 데이터 예컨대, SRS(Sounding Reference Signal)를 이용하여 상향링크 채널(예컨대, PUSCH) 상태를 판단한다. 상향링크 채널 상태를 판단하기 위하여, 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보를 미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치와 비교한다(S410). 미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치는 히스테리시스(Hysteresis)를 고려한 값일 수 있다. 히스테리시스는 핑퐁 효과를 막기 위해서 더해주는 값이다.
과정 S410의 비교결과, 상향링크에 대한 수신전력 관련정보(예컨대, SINR)가 수신전력 관련정보 임계치보다 큰 경우, RB 및 MCS 레벨을 결정하고 결정한 RB 및 MCS 레벨로부터 TBS를 결정할 수 있다(S420). 결정 방법은 전술한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
과정 S430에서는 과정 S430과 유사한 판단을 할 수 있다. 다만, 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 HARQ 재전송을 수행하는데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이상인 경우(S430 Yes), 기지국장치가 수행하는 TTI 번들링 동작을 해제하도록 결정할 수 있다(S440).
도 3 및 도 4에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3 및 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3 및 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 흐름도의 각 단계는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예는 무선 통신 시스템의 상향링크 전송분야에 적용되어, TTI 번들링 방식이 적용되기 가장 적절한 시점에 TTI 번들링 동작을 수행함으로써 상향링크에 대한 QoS를 보장하는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.
200: 기지국장치
210: 채널환경 판단부
220: TBS 결정부
230: TTI 번들링 동작판단부
240: TTI 번들링 동작제어부

Claims (10)

  1. TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling) 동작을 수행할지 여부를 결정하기 위해, 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용하여 상향링크 채널환경을 판단하는 채널환경 판단부;
    상기 채널환경 판단부가 판단한 결과에 따라 TBS(Transport Block Size)를 결정하는 TBS 결정부;
    상기 결정된 TBS를 이용하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 TTI 번들링 동작판단부; 및
    상기 TTI 번들링 동작판단부의 판단 결과에 따라 TTI 번들링 동작을 수행하거나 TTI 번들링 동작을 해제하는 TTI 번들링 동작제어부
    를 포함하는 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널환경 판단부는,
    상기 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보와 미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치를 비교하고,
    비교결과 상기 수신전력 관련정보가 상기 수신전력 관련정보 임계치보다 작고 상기 기지국장치가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있지 않은 경우, 상기 상향링크 데이터에 대한 에러율과 미리 설정된 에러율 임계치를 비교하는 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TBS 결정부는,
    상기 상향링크 채널 환경에 따라 RB(Resource Block) 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 결정된 RB 및 MCS 레벨로부터 TBS를 결정하는 TTI 번들링을 이용한 기지국장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 TTI 번들링 동작판단부는,
    상기 TBS를 이용하여 결정한 패킷 분할 횟수 및 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 재전송을 고려하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 TTI 번들링을 이용한 기지국장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 TTI 번들링 동작판단부는,
    상기 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 상기 HARQ 재전송을 수행하는 데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이하인 경우, TTI 번들링 동작을 수행하도록 결정하는 TTI 번들링을 이용한 기지국장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 TTI 번들링 동작판단부는,
    상기 기지국장치가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있는 경우, 상기 패킷 분할 횟수를 고려한 하나의 패킷을 전송하는데 필요한 시간과 상기 HARQ 재전송을 수행하는 데 필요한 시간을 더한 값이 패킷 간격 시간 이상이면 상기 기지국장치의 TTI 번들링 동작을 해제하도록 결정하는 TTI 번들링을 이용한 기지국장치.
  7. TTI 번들링(Transmission Time Interval Bundling) 동작을 수행할지 여부를 결정하기 위해 단말로부터 수신한 상향링크 데이터를 이용하여 상향링크 채널환경을 판단하는 과정;
    상기 상향링크 채널환경을 판단한 결과에 따라 TBS(Transport Block Size)를 결정하는 과정;
    상기 결정된 TBS를 이용하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단한 결과에 따라 TTI 번들링 동작을 수행하거나 TTI 번들링 동작을 해제하는 과정
    을 포함하는 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치의 동작방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상향링크 채널환경을 판단하는 과정은,
    상기 상향링크 데이터에 대한 수신전력 관련정보와 미리 설정된 수신전력 관련정보 임계치를 비교하는 과정; 및,
    비교결과 상기 수신전력 관련정보가 상기 수신전력 관련정보 임계치보다 작고 상기 기지국장치가 TTI 번들링 동작을 수행하고 있지 않은 경우, 상기 상향링크 데이터에 대한 에러율과 미리 설정된 에러율 임계치를 비교하는 과정
    을 포함하는 TTI 번들링 동작을 이용한 기지국장치의 동작방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 TBS를 결정하는 과정은,
    상기 상향링크 채널 환경에 따라 RB(Resource Block) 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 결정하고, 결정된 RB 및 MCS 레벨로부터 TBS를 결정하는 과정인 TTI 번들링을 이용한 기지국장치의 동작방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 과정은,
    상기 TBS를 이용하여 결정한 패킷 분할 횟수 및 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request) 재전송을 고려하여 TTI 번들링 동작을 수행할지 여부를 판단하는 과정인 TTI 번들링을 이용한 기지국장치의 동작방법.
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