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KR100684319B1 - 무선 휴대 인터넷 시스템에서 무선 자원을 효율적으로이용하기 위한 arq 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

무선 휴대 인터넷 시스템에서 무선 자원을 효율적으로이용하기 위한 arq 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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KR100684319B1
KR100684319B1 KR1020040105591A KR20040105591A KR100684319B1 KR 100684319 B1 KR100684319 B1 KR 100684319B1 KR 1020040105591 A KR1020040105591 A KR 1020040105591A KR 20040105591 A KR20040105591 A KR 20040105591A KR 100684319 B1 KR100684319 B1 KR 100684319B1
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KR
South Korea
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cinr
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moving average
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성낙운
박남훈
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한국전자통신연구원
에스케이 텔레콤주식회사
주식회사 케이티프리텔
삼성전자주식회사
하나로텔레콤 주식회사
주식회사 케이티
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Abstract

본 발명은 무선 대역을 효율적으로 이용할 수 있는 ARQ 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 물리 계층으로부터 주기적으로 전파 환경 측정치를 수신하는 단계; 상기 전파 환경 측정치의 이동 평균값을 생성하는 단계; c) 복수의 전파 환경 측정치의 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기의 문턱값을 맵핑한 테이블로부터 전파 환경 측정치의 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기를 상기 맵핑 테이블에서 검색하는 단계; 상기 ARQ 블록 크기의 변경이 필요한 경우, 동적 서비스 변경(DSC) 절차를 위하여 DSC 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
재전송, 무선 휴대 인터넷, 스케줄러, ACK, NACK, ARQ, DSA, DSC

Description

무선 휴대 인터넷 시스템에서 무선 자원을 효율적으로 이용하기 위한 ARQ 제어 방법 및 제어 장치{ARQ control method for using wireless source effectively and apparatus thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 휴대 인터넷 시스템에서의 프레임 구성도를 도시한 블록도이다.
도 2a 내지 도 2c는 무선 휴대 인터넷 시스템에서 ARQ 피드백 메시지의 형태를 각각 도시하고 있다.
도 3은 무선 휴대 인터넷 시스템이서 일반적인 ARQ 전송을 위한 데이터 송수신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4은 전파 환경이 나빠지는 경우의 스케줄링을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 전파 환경이 양호해지는 경우의 스케줄링을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 단말과 기지국 간의 동적 ARQ 전송을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 동적 ARQ 처리부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스케쥴링 동작을 설명하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 동적으로 ARQ 블록 크기를 변경하는 방법 을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 스케줄러의 DSC(Dynamic Service Change; 이하 DSC라 함)과정을 통한 ARQ 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
특히 동적 ARQ 블록 크기 변경을 통한 효율적 무선 대역을 효율적으로 이용가능한 ARQ 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
이동 무선 환경, 특히 무선 휴대 인터넷 시스템에서는 에러율 최소화와 에러 정정 능력 향상을 위해서 ARQ(Auto Repeat reQuest) 알고리즘이 제안되고 있다. ARQ 는 전송된 각각의 패킷에 대해 ACK 또는 NACK 메시지를 참조하거나, 수신되지 않을 때는 타임 아웃 시간의 경과를 고려하여 손실된 패킷을 재전송하는 방법이다.
무선 휴대 인터넷 시스템에서는 Selective- ARQ(Automatic Repeat Request), Cumulative-ARQ, Cumulative with Selective-ARQ 등이 존재한다.
한편, 휴대 인터넷 시스템에서는 각 ARQ 방식이 어떠한 경우에 적합한지, 또한 어떤 값을 기준으로 변경을 요청할 것인지에 대한 명확한 기술이 없다. 그리고 초기 ARQ 파라미터(Block-Life-Time, ARQ-Retry-Timeout, ARQ-Window-size, ARQ-Block-Size)에 대한 설정 기준과 변경 기준에 명확한 기술이 없으며, 설계 및 구현시에 임의적으로 정하여 지고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 휴대 인터넷 시스템에서의 프레임 구성도 를 도시한 블록도이다.
IEEE 802.16과 같은 방식에서의 OFDM/TDMA 단말기에서는 매 프레임이 업링크 구간과 다운로드구간으로 나뉘어 진다. 다운링크 구간을 통하여 기지국은 전송하고자하는 데이터를 전송하게 되고 각 단말기는 각 구간의 서두에 전송되는 MAP 데이터를 통하여 자신에게 해당하는 데이터를 파악하여 이를 수신하게 된다.
기지국으로 데이터를 전송하고자 하는 단말기는 마찬가지로 MAP 데이터를 이용하여 자신에게 할당된 대역이 있는지를 확인하고 만약 있는 경우 할당된 구간에서 프레임을 전송할 수 있다.
이때 전체 프레임 주기는 다운링크 구간과 업링크 구간으로 나뉘어지게 되며 이때 가장 일반적인 웹 데이터의 비대칭성으로 인하여 다운링크 구간을 업링크 구간보다 길게 된다.
한편 TDMA 시스템에서 기지국과는 달리 단말기는 전송하고자 하는 데이터가 있을 때마다 대역을 요구하게 되고 기지국에서 허락하는 대역폭의 범위 내에서 데이터를 전송할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 무선 휴대 인터넷 시스템에서 ARQ 피드백 메시지의 형태를 각각 도시하고 있다.
도 2a는 선택적 ACK(selective ACK) 메시지를 도시하고 있다.
도 2a에서 무선 휴대 인터넷 시스템에서 MAC 계층에서 12개의 PDU가 수신부로 전송되고, 여기서, 제 4, 7, 8, 12 번째 시퀀스 넘버에 대응하는 PDU에 에러가 발생한다고 가정한다. 이에 대해서 수신부의 ARQ 수신기는 ARQ 피드백 메시지로서 ACK MAP을 전송한다. 상기 ACK MAP은 수신 성공을 '1'로, 수신 오류나 실패를 '0'으로 맵핑한다. 상기 ACK MAP 은 ARQ 송신기가 수신하여 0 으로 맵핑된 시퀀스 넘버의 PDU를 재전송하게 된다.
도 2b는 누적적 ACK(cumulative ACK) 메시지를 도시하고 있다.
도 2a에서와 같이 제 4, 7, 8, 12 번째 시퀀스 넘버에 대응하는 PDU에 에러가 발생한 경우에는, ARQ 수신기는 성공적으로 수신된 PDU의 시퀀스 넘버까지만 기록하여 ARQ 피드백 메시지를 작성한다.
따라서, 도 2b에서는 3번째 시퀀스 넘버에 해당하는 PDU가 성공적으로 수신한 것으로 알리게 되고, ARQ 송신기는 4번째 시퀀스 넘버에 대응하는 PDU부터 12번째에 대응하는 PDU를 재전송하게 된다.
도 2c는 선택적-누적적 혼합형 ACK 메시지를 도시하고 있다.
도 2a에 도시된 선택적 ACK 메시지는 수신 오류가 있는 PDU에 대해서만 재전송을 수행하므로 효율적이기는 하지만, 데이터 처리 시간과 ACK MAP의 메시지가 커지는 문제점이 있다. 도 2b에 도시된 누적적 ACK 메시지는 피드백 메시지의 용량이 적고, 처리 속도가 빠르나, 재전송 해야 할 데이터가 커지는 문제점이 존재한다.
도 2c는 전술한 선택적 ACK 메시지와 누적적 ACK 메시지의 장점을 조합하여, 성공적으로 수신한 PDU의 시퀀스 넘버와 그 이후의 ACK 맵을 작성하여 재전송을 요청하는 방식이다.
도 3은 무선 휴대 인터넷 시스템이서 일반적인 ARQ 전송을 위한 데이터 송수신 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 종래 개술에 따른 기지국(AP)(20)과 단말기(AT)(10)간의 데이터 전송을 위하여 AP(20)와 AT(10)는 ARQ 엔티티(11, 21)를 포함한다. ARQ 엔티티(11,21)는 Rx State Machine(12, 22)과 Tx State Machine(13, 23)을 포함하며, Rx State Machine(12, 22)은 스케줄러로부터 초기 설정된 고정 ARQ블록 크기를 최소 스케줄링의 단위로 고려하여 SDU를 고정크기의 ARQ블록으로 분할하고 ARQ블록의 단위로 MAC PDU를 생성하여 전송한다.
재전송 제어를 위해서 커넥션(Connection)별 송신기와 수신기에 각각 재전송 제어 개체가 존재한다. 상향 트래픽을 지원하는 커넥션의 경우, 단말기에서 송신기 재전송 제어 개체가 구동 되고, 기지국에서 수신기 재전송 제어 개체가 구동 된다. 하향 트래픽을 지원하는 커넥션은 반대로 단말기에서 수신기 재전송 제어 개체가, 기지국에서는 송신기 재전송 제어 개체가 구동된다. 여기서, 커넥션(connection)은 MAC 동위계층(peer)들 사이의 맵핑 관계로 정의한다.
Tx State Machine(13, 23)은 전달된 MAC PDU로부터 각 ARQ블록을 추출하여 재조립과정을 거쳐 SDU를 상위 계층으로 전달하게 된다.
휴대 인터넷 시스템에서 PDU는 하나의 PDU헤더와 다수개의 packing Subheader를 가진 ARQ블록이나 한 개의 Fragment Subheader와 다수개의 ARQ블록으로 구성될 수 있다.
한편, 단말의 이동성을 지원하는 무선 휴대 인터넷 시스템에서 프레임마다 전파환경이 변화될 수 있다. 그러나, 종래 기술에서는 전파 환경의 변환에 따라 효율적인 ARQ 블록 크기를 제공하고 있지 않다.
즉, 전파 환경이 불량하여 현재 프레임에서 ARQ를 위한 대역폭 할당이 작은 경우에는, 크기가 큰 ARQ 블록의 사용은 효율적이지 못하다. 또한, 전파 환경이 양호하여 현재 프레임에서 ARQ를 위한 대역폭 할당이 큰 경우에는 너무 작은 ARQ 블록은 블록마다 필요 없는 헤더를 발생시켜 자원 활용이 효율적이지 않은 문제점이 존재한다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스케줄러의 DSC(Dynamic Service Change; 이하 DSC라 함)과정을 통한 ARQ 제어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
더욱 상세하게, 본원 발명은 전파 환경의 변화에 따라, ARQ 블록의 크기를 동적으로 변화시켜 효율적인 자원 활용이 가능한 무선 대역 이용 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 ARQ 제어 장치는, 상위 계층으로부터 전송된 SDU로부터 하나 이상의 ARQ 블록으로 구성된 PDU를 생성하여 전송하며, 수신 확인된 메시지를 삭제하고, 수신 실패 확인된 메시지를 재전송하는 ARQ 송신기; 수신된 PDU의 ARQ 블록으로부터 상위계층으로의 SDU를 생성하고, 바르게 수시된 메시지에 대해 피드백 메시지를 상기 ARQ 송신기에 전달하는 ARQ 수신기; 및 전파 환경 측정치에 따라, 상기 ARQ 블록의 크기를 동적으로 결정하여 ARQ 블록 크기의 변경의 요청을 수행하는 동적 ARQ 블록 처리부를 포함한다.
여기서, 상기 동적 ARQ 블록 처리부는 상기 단말의 물리계층으로부터 전파 환경 측정치를 수신하는 전파 환경 측정치 수신모듈; 상기 전파 환경 측정치로부터 이동 평균값을 생성하고, 상기 이동 평균값에 대응되는 ARQ 블록 크기를 검색하여 DSC 절차를 통해 ARQ 블록의 크기를 동적으로 변경시키는 스케쥴러; 및 상기 스케줄러로부터 변경된 ARQ 블록 크기 변경에 대한 DSC 요청에 따라 DSC 요청 메시지를 전송하는 연결제어기를 포함한다.
또한, 상기 스케줄러는, 전파 환경 측정치의 지수식 이동 평균값을 계산하는 산술 모듈; 상기 지수식 이동 평균값에 대하여, 자원 손실을 최소화할 수 있는 ARQ블록 크기 값이 저장된 맵핑 테이블; 및 상기 산술 모듈로부터 상기 이동 평균값을 수신하여 상기 맵핑 테이블에서 대응하는 ARQ 블록 크기를 검색하고, 이를 상기 연결 제어기에 전송하는 ARQ 블록 검색부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 ARQ 제어 방법은, a) 물리 계층으로부터 주기적으로 전파 환경 측정치를 수신하는 단계; b) 상기 전파 환경 측정치의 이동 평균값을 생성하는 단계; c) 복수의 전파 환경 측정치의 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기의 문턱값을 맵핑한 테이블을 마련하고, 상기 생성된 전파 환경 측정치의 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기를 상기 맵핑 테이블에서 검색하는 단계; d) 상기 검색 결과 ARQ 블록 크기의 변경이 필요한지 판단하는 단계; 및 e) 상기 ARQ 블록 크기의 변경이 필요한 경우, 동적 서비스 변경(DSC) 절차를 위하여 DSC 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. (어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.)
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄러의 DSC(Dynamic Service Change; 이하 DSC라 함)과정을 통한 ARQ 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것을 상세히 설명한다.
도 4는 전파 환경이 나빠지는 경우의 스케줄링을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 스케줄러는 초기 연결 설정시에 설정된 ARQ 블록 크기를 최소화 스케줄링 단위로 고려한다.
전파 환경이 나빠지게 되는 경우 일반적으로 물리계층에서는 이를 고려하여 오류에 강한 변조방식으로 전환하게 된다.
따라서 오류 정정 코드의 증가로 인하여 이때 동일한 시간 동안 전송할 수 있는 전체 데이터량은 감소하게 된다. 그리고 이 경우 초기 설정된 블록의 크기가 클수록 그리고 전파환경이 악화될수록, 한 프레임 시간동안 스케줄러가 MAC PDU 생성을 위하여 고려할 수 있는 스케줄링 단위인 ARQ 블록의 크기가 크기 때문에 대역(bandwidth)을 낭비하게 된다. 즉 스케줄러는 양호한 전파 환경에서 보낼 수 있었 던 다수의 ARQ 블록을 나빠진 환경에서 소수의 ARQ 블록을 전송하게 되고, ARQ 블록 크기 -1 bytes 이하의 대역를 이용할 수 없게 된다. 최악의 경우 ARQ 블록 크기 -1 만큼의 대역를 낭비하게 되고, 이것은 ARQ 블록의 크기가 클수록 증가하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 전파 환경이 나빠지는 경우 스케줄링의 효율성을 위하여 적절한 수준까지의 ARQ 블록 크기를 감소시키는 방법 및 장치를 제공한다.
도 5는 전파 환경이 양호해지는 경우의 스케줄링을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 반대로 전파 환경이 양호해지는 경우, 일반적으로 물리계층에서는 이를 고려하여 오류에 민감하지만 데이터를 더 많이 전송 할 수 있는 변조 방식으로 전환하게 된다. 따라서 오류 정정 코드의 감소로 인하여 이때 동일한 시간 동안 전송할 수 있는 전체 데이터량은 증가하게 된다. 그리고 이 경우 초기 설정된 블록의 크기가 작을수록 또는 전파 환경이 좋아질수록, 한 프레임 시간동안 스케줄러가 MAC PDU 생성을 위하여 삽입하는 Packing Subheader에 의한 오버헤드가 증가하게된다.
즉, 스케줄러는 나쁜 전파 환경에서 이용하던 작은 ARQ 블록 크기를 계속 이용함으로써, 전파환경이 양호함에도 불구하고 다수의 Packing Subheader를 추가하여 보내게 되어 적어도 한 PDU당 3 개의 packed ARQ 블록 수만큼의 오버헤더 필드를 추가 전송함으로써 대역을 낭비하게 되고, 이것은 ARQ 블록의 크기가 작을수록 오버헤드는 더욱 증가하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 전파 환경이 좋아지는 경우에도 Packing Subheader에 의한 오버헤드를 감소시키기 위하여 적절한 수준까지의 ARQ 블록 크기를 증가시키는 것이 방법 및 장치를 제공한다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 단말과 기지국 간의 동적 ARQ 전송을 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예에서는 단말(AT)(100)과 기지국(AP)(200)에 동적 ARQ 처리부(110, 210)가 포함된다.
동적 ARQ 처리부(210)는 초기 설정된 고정 ARQ블록 크기를 최소 스케줄링의 단위로 기초하여 ARQ Connection을 설정한다.
상위계층에서 전달된 SDU(Service Data Unit)는 고정 크기의 ARQ블록으로 분할되고 이 분할된 ARQ블록의 단위로 MAC PDU(Protocol Data Unit)가 생성되어 전송된다. 반대로 단말(AT)(100)의 동적 ARQ 처리부(110)는 전달된 MAC PDU로부터 각 ARQ블록을 추출하여 재조립 과정을 거쳐 SDU를 상위계층으로 전달하게 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 동적 ARQ 처리부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기지국(AP)(200)과 무선으로 ARQ 송수신을 통해 DSC과정을 수행하는 단말(AT)(100)의 동적 ARQ 처리부(110)는 ARQ 송신기(120), ARQ 수신기(130), 동적 ARQ 블록 처리부(140)를 포함한다. 또한, 상기 동적 ARQ 블록 처리부는, CINR 측정 모듈(141), 스케쥴러(142), 연결제어기(143)를 포함한다.
ARQ 송신기(120)는 사용자의 데이터를 전송 받아 이를 고정 크기의 ARQ 블록으로 나누고 스케쥴러(142)의 지시에 의하여 다수의 고정 크기의 블록을 PDU(Protocol Data Unit)로 생성하여 ARQ 블록의 형태로 전송하게 된다.
ARQ 수신기(130)는 기지국으로부터 ARQ 피드백 메시지를 수신하여, ACK된 메시지를 삭제하고, 재전송 타임 아웃되거나 NAK된 메시지를 재 전송하도록 하는 역할을 한다. 더욱 상세하게, ARQ 수신기(130)는 ARQ 블록을 전달받아 이를 재조립하여 사용자 계층으로 SDU를 전달하고, 바르게 수신된 블록에 대하여 ACK 되었음을 나타내는 FeedBack 메시지를 ARQ송신기(120)로 전달하여 버퍼에서 삭제시키는 역할을 한다.
동적 ARQ 블록 처리부(140)는 단말 및 ARQ 송신기, ARQ수신기와 메시지를 송수신하고, DSC 과정을 수행하기 위한 연산을 처리하며, 연결제어기(143), CINR 측정치 수신 모듈(141), 스케줄러(142)를 포함한다.
연결제어기(143)는 초기 동적 연결설정(DSA: Dynamic Service Addition) 절차를 통하여 단말(100)과 기지국(200)간 ARQ 연결을 설정하고 초기 ARQ 파라미터를 설정하는 역할을 하며, 필요시 스케줄러(142)로부터 DSC 전달 요청을 받아 기지국(200)으로 전달하는 역할을 한다.
스케줄러(142)는 주기적으로 전파 환경 측정치에 대한 값을 CINR 측정치 수신모듈(141)로부터 전송 받아 지수식 이동 평균값을 유지하는 역할을 하며, 지수식 이동 평균값을 CINR 평균값-ARQ블록 크기에 대한 매핑 테이블과 비교하여 필요시 DSC과정을 통해 ARQ블록의 크기를 동적으로 변경하도록 요청한다.
CINR(Carrier-to-Interference-and-noise ratio) 측정치 수신모듈(141)은 단말(100) 내의 물리계층으로부터 전파 환경 측정치 값을 전송 받아 스케줄러(142)로 전송한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스케쥴링 동작을 설명하는 블록도이다.
스케쥴러(142)는 CINR 지수식 이동 평균을 계산하는 산술모듈(144), CINR 평균값-ARQ 블록크기의 쓰레스홀드가 맵핑된 테이블(146), ARQ 블록 검색부(145)를 포함한다.
산술 모듈(144)은 매프레임마다 CINR 수신 모듈로부터 측정된 CINR 값을 수신하여 CINR 지수식 이동평균을 계산하는 연산 모듈로서, 일정구간 동안 산술 처리된 값을 ARQ 블록 검색부(145)에 전송한다.
CINR 평균값-ARQ 블록크기 Threshold 맵핑 테이블(146)은 초기의 CINR 평균값-ARQ 블록크기 값을 저장하는 역할을 한다. 전파 환경의 양호는 제한된 범위에서 판단될 수 있으며, ARQ 블록 크기 역시 제한된 범위에서 변경될 수 있으므로 상기 맵핑 테이블은 실험적인 결과값으로 당업자는 용이하게 구성할 수 있다.
ARQ 블록 검색부(145)는 산술 모듈의 CINR 이동 평균값의 변화에 따라 ARQ 블록 크기의 값을 테이블(146)에서 검색한다. 만약 CINR 이동 평균값이, CINR평균값-ARQ블록 크기의 Threshold 맵핑 테이블(146)로부터 벗어난 것으로 판단되는 경우에는, CINR 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기로의 변경을 요청하는 DSC 메시지를 생성하여, 연결제어기에 ARQ 블록의 크기 변경을 위한 절차를 요청한다.
여기서, CINR 측정치 수신모듈(141)은 물리계층으로부터 보내온 CINR 측정값을 주기적으로 전송 받아 스케줄러(142)로 전송하고, 스케줄러는 다음 식에서 제시하는 바와 같이 ARQ 블록의 크기를 변경하기 위해 지수식 이동평균을 이용하여 산 술모듈(144)에서 CINR 평균값을 계산하게 된다.
CINR = w*CINRi+(1-w)*CINRi-1 ( 단, 0<w<1)
위 식의 w 값을 0.6이상이 되도록 하여 현재 측정치에 가중치를 두는 경우, 현재 전파 환경의 추세를 반영함과 동시에 불규칙하게 발생하는 전파 특정치에 의한 오류를 최소화 할 수 있다.
스케줄러는 CINR 평균값-ARQ블록크기 Threshold 맵핑 테이블(145)을 기초로 하여, CINR 평균값-ARQ블록크기가 Threshold 구간을 벗어나는 경우 해당 ARQ 블록 크기로의 변경을 요청하는 DSC Request 메시지를 연결 제어기(143)로 전송하게 되고, 연결 제어기(143)는 기지국(200)으로 DSC Request 메시지를 전달한다. DSC Request 메시지를 수신한 기지국(200)은 DSC Response 메시지를 전송하게 되며 이때부터 스케줄러(142)는 변경된 ARQ 블록의 크기 단위로 스케줄링을 하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따를 경우, 전파 환경의 변화에 따라서, 적절한 ARQ 블록 크기의 Threshold 값을 검색하여 이를 DSC 절차에 반영할 수 있게 된다.
한편, 도 8에 도시된 구성은 단말(100)뿐 아니라 기지국(200)에도 구현될 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 구성이 기지국에 모두 구현되어, 단말로부터 측정된 CINR 값을 주기적으로 수신하여, 이를 CINR과 ARQ 블록크기의 Threshold 맵핑 테이블로터 ARQ 블록의 크기를 검색할 수 있다. 본 발명이 기지국에 구현된 경우에는, CINR 값의 측정은 단말로부터 이루어져 기지국에 전송되어야 하나, 맵핑 테이블을 기지국이 통일적으로 관리할 수 있으며, DSC Request의 절차는 기지국 내부에서 이뤄질 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 동적으로 ARQ 블록 크기를 변경하는 방법을 도시한 흐름도이다.
단말기는 물리 계층으로부터 주기적으로 CINR 값을 측정하고, 스케쥴러는 이를 수신한다(S100).
스케쥴러는 상기 수신된 CINR 값으로부터 지수식 이동 평균값을 계산하여, 일정 구간동안 전파환경의 변화를 측정한다(S101). 상기 지수식 이동 평균값은 이하의 수학식과 같이 계산되어 질 수 있다.
CINR = w*CINRi+(1-w)*CINRi-1 ( 단, 0<w<1)
CINRi : 현재 프레임에서 측정된 CINR 값
CINRi-1 : 이전 프레임에서 측정된 CINR 값
w : 가중치
단계(102)에서는, 상기 계산된 CINR 의 지수식 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기의 Threshold을 맵핑 테이블로부터 검색한다(S102). 상기 Threhold 값은 가용한 대역폭에서 ARQ 블록이 가장 효율적으로 전송될 수 있는 결과값으로서, 실험 또는 계산에 의해 작성되어 질 수 있다.
한편 스케쥴러는 검색 결과, 현재 ARQ 블록 크기의 변경이 필요한지 판단한다(S110). 만약, 현재 CINR 이 악화되고 있다면 ARQ 블록 크기를 축소 시킬 필요가 있으며, 현재 CINR이 양호해지고 있다면 ARQ 블록 크기를 크게 하는 것이 효율적이다.
ARQ 크기의 변경이 필요한 경우에는 단말기는 DSC 절차를 위한 요청 메시지 를 기지국에 전송하고, 기지국은 Response 메시지를 단말로 전송하게 된다(S111, S112). 만약, ARQ 블록 크기의 변경을 기지국이 요청된 경우에는 상기 DSC 요청은 기지국 내부에서 발생된다.
단말이 변경된 ARQ 블록 크기를 수락한 경우(S120), 상기 변경된 ARQ 블록은 스케쥴러 및 ARQ 송신기에 전달되고, 그 시점 이후에 재전송에 있어서, 갱신된 ARQ 블록 크기가 적용되게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.
전술한 본 발명의 구성에 따르면, 무선 휴대 인터넷에서 전파 환경이 악화되는 경우 스케줄링의 최소 단위인 ARQ 블록의 크기를 작게 하여 낭비되는 대역을 최소화 할 수 있다.
또한, 휴대인터넷에서 전파 환경이 양호해 지는 경우 ARQ 블록의 크기를 크게 하여 MAC PDU 생성시 추가되는 packing subheader에 의한 오버헤드를 감소시켜 무선 대역을 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, ARQ 블록의 크기를 위한 측도로써 CINR의 지수식 이동 평균값을 이용함으로써 불규칙한 전파 측정치 값에 의한 오류를 최소화 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 무선 전파 환경에 변화에 따라서, 동적으로 ARQ 블록의 크기를 변화 시킬 수 있어, 무선 자원을 효율적으로 사용할 수 있으며, 무선 휴대 인터넷 시스템에서 단말의 이동성을 향상시키는 효과가 기대된다.

Claims (10)

  1. 무선 휴대 인터넷 시스템에서 단말과 기지국 사이의 ARQ를 제어하는 장치에 있어서,
    상위 계층으로부터 전송된 SDU로부터 하나 이상의 ARQ 블록으로 구성된 PDU를 생성하여 전송하며, 수신 확인된 메시지를 삭제하고, 수신 실패 확인된 메시지를 재전송하는 ARQ 송신기;
    수신된 PDU의 ARQ 블록으로부터 상위계층으로의 SDU를 생성하고, 바르게 수신된 메시지에 대해 피드백 메시지를 상기 ARQ 송신기에 전달하는 ARQ 수신기; 및
    상기 단말의 물리계층으로부터 전파 환경 상태를 나타내는 CINR(Carrier-to-Interference-and-noise ratio) 값을 수신하는 전파 환경 측정치 수신모듈, 그리고 상기 CINR 값을 토대로 전파 환경의 변화를 나타내는 CINR 이동 평균값을 생성하고, 상기 CINR 이동 평균값에 대응되는 ARQ 블록 크기를 검색하고 검색된 크기에 따라 ARQ 블록의 크기를 동적으로 변경시키는 스케줄러를 포함하는 동적 ARQ 블록 처리부
    를 포함하는 ARQ 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동적 ARQ 블록 처리부는 상기 스케줄러의 요청에 따라 ARQ 블록 크기 변경에 대한 DSC 요청을 포함하는 DSC 요청 메시지를 생성하는 연결 제어기를 더 포함하고,
    상기 스케줄러는 상기 DSC 요청 메시지가 생성된 다음에 변경된 ARQ 블록의 크기에 따라 스케줄링을 수행하는 ARQ 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스케줄러는,
    상기 CINR 값을 토대로 상기 CINR 이동 평균값을 계산하는 산술 모듈;
    상기 CINR 이동 평균값에 대하여, 자원 손실을 최소화할 수 있는 ARQ블록 크기의 문턱값이 저장된 맵핑 테이블; 및
    상기 산술 모듈로부터 상기 CINR 이동 평균값을 수신하여 상기 맵핑 테이블에서 대응하는 ARQ 블록 크기를 검색하고, 이를 상기 연결 제어기에 전송하는 ARQ 블록 검색부를 포함하는 ARQ 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 CINR 이동 평균값은 이하와 같은 수식으로 결정되는 ARQ 제어 장치.
    CINR = w*CINRi+(1-w)*CINRi-1 (0 < w < 1)
    CINRi: 현재 프레임에서 측정된 CINR 값
    CINRi-1 : 이전 프레임에서 측정된 CINR 값
    w : 가중치
  5. 제4항에 있어서,
    상기 w값은 0.6이상, 1 이하인 것으로 하여 현재 프레임에서 측정된 CINR 값에 가중치를 두는 것을 특징으로 하는 ARQ 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 ARQ 제어 장치가 상기 단말에 구현된 경우에,
    상기 연결 제어기는 상기 기지국에 DSC 요청 메시지를 전송하는 ARQ 제어 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 ARQ 제어 장치가 기지국에 구현된 경우에,
    상기 CINR 값은 상기 단말로부터 수신하는 ARQ 제어 장치.
  8. 무선 휴대 인터넷 시스템에서 단말과 기지국 사이의 ARQ를 제어하는 방법에 있어서,
    a) 물리 계층으로부터 주기적으로 전파 환경 상태를 나타내는 CINR( (Carrier-to-Interference-and-noise ratio)값을 수신하는 단계;
    b) 상기 CINR값을 토대로 전파 환경의 변화를 나타내는 CINR 이동 평균값을 생성하는 단계
    c) CINR 이동 평균값에 대응하여 ARQ 블록 크기의 문턱값이 맵핑되어 있는 테이블을 마련하고, 상기 b) 단계에서 생성된 상기 CINR 이동 평균값에 대응하는 ARQ 블록 크기를 상기 맵핑 테이블에서 검색하는 단계;
    d) 상기 검색 결과, ARQ 블록 크기의 변경이 필요한지 판단하는 단계; 및
    e) 상기 ARQ 블록 크기의 변경이 필요한 경우, ARQ 블록의 크기를 변경하고 이를 토대로 스케줄링을 수행하는 단계
    를 포함하는 ARQ 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 e) 단계는
    상기 단말이 변경된 ARQ 블록의 크기를 포함하는 DSC 요청 메시지를 생성하여 상기 기지국으로 송신하는 단계;
    상기 단말이 상기 기지국으로부터 상기 DSC 요청 메시지에 응답하는 메시지를 수신하는 단계;
    상기 단말이 스케줄러에 변경된 ARQ 블록 크기를 전달하는 단계; 및
    상기 단말의 스케줄러가 변경된 ARQ 블록크기를 적용하여 ARQ 블록 메시지를 생성하여 상기 기지국으로 송신하는 단계
    를 포함하는 ARQ 제어 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 맵핑 테이블은 CINR 이동 평균값이 작아지는 경우, ARQ 블록 크기를 감소시키며, 상기 CINR 이동 평균값이 커지는 경우, ARQ 블록의 크기를 증가시키는 ARQ 블록 크기의 문턱값이 저장되어 있는 ARQ 제어 방법.
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