KR100695099B1 - 고속 무선통신시스템에서 다중 순방향 제어 채널에 의한역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 IMT-2000 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1xEV-DO 시스템의 역방향 링크에서 고속 무선통신을 위하여 전송속도를 효율적으로 제어하기 위한 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 단말의 활성집합(Active Set)에 포함된 각 기지국으로부터 RAB (Reverse Activity Bit) 정보를 수신하기 위한 RA (Reverse Activity) 채널 수신기, 상기 단말의 활성집합에 포함된 각 기지국으로부터 SAB (Secondary Activity Bit) 정보를 수신하기 위한 SA (Secondary Activity) 채널 수신기, 상기 RA 채널 수신기로부터 수신된 RAB 정보를 이용하여 CRAB (Combined RAB) 정보를 생성하기 위한 CRAB 생성기, 상기 SA 채널 수신기로부터 수신된 SAB 정보를 이용하여 CSAB (Combined SAB) 정보를 생성하기 위한 CSAB 생성기를 포함하는 수신부, 난수값을 발생시키기 위한 난수 발생기, 상기 CRAB 생성기에서 제공되는 CRAB 정보값, 상기 CSAB 생성기에서 제공되는 CSAB 정보값, 상기 난수 발생기에서 제공되는 난수값과 전송속도 제어확률의 비교를 통해 전송속도를 결정하는 전송속도 제어기, 상기 전송속도 제어기에서 결정된 전송속도에 따라 역방향 링크를 통해 데이터를 기지국으로 전송하기 위한 데이터 채널 송신기, 상기 전송속도 제어기에서 제공되는 데이터 채널의 전송속도 정보인 RRI (Reverse Rate Indicator) 정보를 기지국으로 전송하기 위한 RRI 채널 송신기를 포함하는 송신부로 구성된다.

본 발명을 통해 기지국에서 단말로 제공되는 역방향 트래픽 부하량과 관련된 다수의 제어 정보를 바탕으로 역방향 링크의 전송속도를 조절하여 역방향 링크의 안정적인 전송속도 제어가 가능하고 동일한 통신 환경에서 높은 전송효율을 얻을 수 있는 효과가 있으며, 또한 종래 시스템에서의 물리 계층 채널 구조를 변경하지 않고 상위 계층의 동작을 소프트웨어적으로 변경하여 구현함으로써 종래 시스템과의 호환성을 제공하는 효과가 있다.

IMT-2000, 1xEV-DO, 역방향 링크, 전송속도, 전송속도 제어확률, 트래픽 채널

Description

고속 무선통신시스템에서 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법 {Apparatus and Method for Reverse Link Rate Control by Multiple Forward Link Control Channels in High-rate Wireless Communication System}

도 1은 1xEV-DO 시스템의 채널 구조도,

도 2는 역방향 링크에서의 일반적인 전송속도 제어의 개념도,

도 3은 순방향 링크의 일반적인 슬롯 구조도,

도 4는 종래 기술에 따른 전송속도 제어장치의 구성도,

도 5는 종래 기술에 따른 전송속도 제어장치의 제어방법 흐름도,

도 6은 본 발명에 따른 전송속도 제어장치의 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 전송속도 제어장치의 제어방법 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

400, 600 : CRAB 생성기 410, 610 : 전송속도 제어기

420, 620 : 난수 발생기 430, 630 : RA 채널 수신기

440, 640 : 데이터 채널 송신기 450, 650 : RRI 채널 송신기

660 : CSAB 생성기 670 : SA 채널 수신기

본 발명은 IMT-2000 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1xEV-DO 시스템의 역방향 링크에서 고속 무선통신을 위하여 전송속도를 효율적으로 제어하기 위한 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 1xEV-DO(1x Evolution-Data Only) 시스템은 3GPP2(The Third Generation Partnership Project 2)라는 북미지역 표준화 기구를 통해 승인된 제3세대 이동통신 표준규격중 하나로, 기존의 CDMA (Code Division Multiple Access) 시스템인 IS-95(Interim Standard-95)의 주파수 대역폭인 1.25MHz 에서 고속의 패킷 데이터만을 지원하기 위한 시스템이다.

상기 1xEV-DO 시스템은 인터넷 트래픽의 발생 특성을 고려하여 순방향 링크(Forward Link)의 전송속도 성능 향상에 주력한 바, 최대 2.4Mbps까지 지원되며 역방향 링크(Reverse Link)에서는 153.6Kbps까지 지원된다.

상기 1xEV-DO 시스템은 기존의 IS-95 시스템과는 다른 별도의 주파수 대역을 사용하지만, IS-95 시스템을 위해 할당된 주파수 대역 중 일부를 이용할 수 있다.

따라서 동일한 무선 특성을 사용할 수 있으므로 IS-95와 동일한 안테나 시스템을 이용하여 이중모드로 동작하는 IS-95 및 1xEV-DO 단말 등을 지원할 수 있다.

상기 1xEV-DO 시스템에 채택된 기술로는 적응형 변조 및 코딩, 혼합형 자동재송요구, 신속한 채널피드백 정보, 다중사용자 검파 등이 있다.

도 1은 상기 1xEV-DO 시스템의 채널 구조를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 1xEV-DO 시스템은 파일럿(Pilot) 채널, MAC(Medium Access Control) 채널, 제어 채널, 트래픽(Traffic) 채널을 포함하는 순방향(Forward) 채널과, 트래픽 채널 및 엑세스 채널을 포함하는 역방향(Reverse) 채널을 포함한다.

순방향 채널은 하나의 기지국이 관리하는 셀(Cell) 내의 모든 단말이 공유하는 채널이며, 역방향 채널은 각각의 단말이 전용하는 채널이다.

순방향 및 역방향 링크를 통한 기본적인 데이터의 전송 단위를 슬롯(Slot)이라고 하며, 각 슬롯은 1.666ms 길이를 갖는다.

또한 상기 슬롯이 16개로 구성된 단위를 프레임(Frame)이라고 하며, 상위계층에서 전달된 각 데이터 패킷은 하나의 프레임 기간 동안에 전송된다.

상기 순방향 채널의 파일럿 채널은 시스템 획득, 채널 추정 및 채널 예측의 용도로 사용된다.

상기 순방향 채널의 MAC(Medium Access Control) 채널은 RA(Reverse Activity) 채널과 RPC(Reverse Power Control) 채널로 구성되는데, 직교성 코드인 왈시(Walsh) 코드에 의해 병렬적으로 전송되며, 총 64개의 채널로 구성된다.

이때 64개의 채널 중 1개의 채널은 RA 채널로, 59개의 채널은 RPC 채널로 할당되며, 나머지 4개의 채널은 예비 채널로 남겨져 있다.

상기 RA 채널은 역방향 링크의 트래픽 부하량을 알려주는 RAB(Reverse Activity Bit)의 1비트 정보를 단말로 제공하며, 상기 RPC 채널은 역방향 트래픽 채널의 송신 전력을 조절하는 1비트 정보를 초당 600회의 주기로 전송한다.

제어 채널은 기본적으로 제어 메시지와 시그널링 메시지를 포함하며 경우에 따라서는 사용자 트래픽을 전송하도록 사용된다.

트래픽 채널은 38.4Kbps~2.4576Mbps 사이의 데이터 전송률 내에서 사용자 트래픽을 전송하도록 사용되는데, 시간 다중화 기법에 기반하기 때문에 특정 전송기간에 오직 1개의 단말로만 데이터를 전송할 수 있다.

상기 역방향 채널의 엑세스 채널은 단말과 기지국 간의 통신 초기화 또는 단말로 전송된 메시지에 대한 응답을 위해 사용되는데, 파일럿 채널과 데이터 채널로 구성된다.

상기 역방향 채널의 트래픽 채널은 단말과 기지국이 통신 접속으로 설정된 후 사용되는 채널로, 내부에는 파일럿 채널, MAC 채널, ACK(Acknowledgement) 채널 및 데이터 채널로 구성된다.

상기 파일럿 채널은 역방향 채널 추정과 코히런트(Coherent) 검출에 사용되며, MAC 채널은 DRC(data Rate Control) 채널과 RRI(Reverse Rate Indicator) 채널로 구성된다.

상기 DRC 채널은 단말이 순방향 링크의 신호 수신상태가 좋은 기지국 및 순방향 채널의 상태를 고려한 데이터 전송속도를 선택하여 1xEV-DO 시스템에 전달하도록 사용된다.

상기 RRI 채널은 전송중인 데이터 채널의 전송속도를 기지국에 알려주도록 사용되며, 상기 ACK 채널은 순방향 링크를 통해 수신된 데이터의 성공 여부를 기지 국에 알려주도록 사용된다.

상기 데이터 채널은 9.6Kbps~153.6Kbps 내에서 5가지 종류의 전송속도를 지원하도록 사용되는데, 변조방식 및 심볼의 확산계수 (Spreading Factor)가 동일하기 때문에 고속의 전송속도에서는 더 높은 송신전력이 필요하다.

상기 역방향 데이터 채널에서 사용되는 5가지 종류의 전송속도 및 각 전송속도에서의 파일럿 채널 대비 송신전력의 이득은 다음의 표 1과 같다.

심볼	전송속도(Kbps)	파일럿 채널 대비 송신전력
R(1)	9.6	3.75
R(2)	19.2	6.75
R(3)	38.4	9.75
R(4)	76.8	13.25
R(5)	153.6	18.50

마찬가지로 DRC 채널과 ACK 채널의 송신전력도 상기 파일럿 채널 대비 송신전력 이득을 기준으로 전송하는데, 일반적으로 DRC 채널은 -1.5 dB의 이득으로 송신하고, ACK 채널은 4.0dB의 이득으로 송신한다.

RRI 채널은 파일럿 채널과 시간 다중화되어 전송되기 때문에 표 1의 파일럿 채널 대비 송신전력 이득과 동일하다.

상기 역방향 채널의 트래픽 채널을 구성하는 파일럿 채널, MAC 채널, ACK 채널 및 데이터 채널은 직교성을 갖는 코드를 사용하여 코드 다중화(Code Division)된 상태로 전송되며, 예외적으로 MAC 채널 내의 RRI 채널은 파일럿 채널과 시간 다중화(Time Division) 상태로 전송된다.

역방향 트래픽 채널에서 다른 채널의 송신전력 기준이 되는 파일럿 채널의 송신 전력은 무선 채널이 겪게 되는 감쇄(Fading) 현상의 영향을 보상하기 위해 순방향 채널 중 하나인 RPC 채널이 전송하는 1비트의 RPC 정보에 의해 1dB (또는 0.5dB) 단위로 높이거나 낮춘다.

이때 RPC 정보는 해당하는 단말의 프레임 오율(Frame Error Rate)이나 파일럿 채널의 SNR(Signal to Noise Ratio) 등을 기준으로 설정될 수 있다.

도 2는 1xEV-DO 시스템의 역방향 트래픽 채널의 전송속도 제어에 관한 개념도이다.

도시된 바와 같이, 각 단말은 기지국이 전송하는 RAB 정보와 1xEV-DO 시스템의 고유한 확률 모델을 사용하여 전송속도를 조절함을 알 수 있다.

즉, 기지국이 전송하는 RAB 정보에는 역방향 링크의 트래픽 부하량 정보가 포함되어 있는데, 상기 정보를 수신한 단말은 확률모델을 사용하여 전송속도를 증가, 감소 또는 이전과 동일한 전송속도를 유지하게 된다.

한편 기지국에서는 상기 RAB 정보를 1 또는 0으로 설정할 수 있는데, 역방향 트래픽 부하량이 특정한 임계값(Lth)을 초과할 때는 1의 값을, 미만일 때는 0의 값으로 설정된다.

일반적으로 기지국에서는 트래픽 부하량의 기준으로 기지국이 수신한 총 수신전력을 배경잡음의 전력을 나눈 총 수신전력 대 잡음비(Rise Over Thermal noise ; ROT)가 사용되는데, 단위는 dB로 표시된다.

상기 ROT는 단말들의 전송속도에 비례하여 커지는 특성이 있으며, 일반적으로 7dB 정도에서 제어시 시스템 전체적으로 볼 때 우수한 성능을 나타낸다.

하지만, 상기 ROT의 값이 일정한 한계를 넘게 되면 데이터의 디코딩 성공률이 현저하게 떨어지는데, 예시적으로 기지국에서의 수신 ROT값이 10dB를 넘으면 데이터의 성공률이 매우 낮아지는 특성을 보인다.

따라서, 각 기지국에서는 데이터의 전송효율과 디코딩 성공률을 동시에 높이기 위해서 역방향 링크의 트래픽 부하량을 효율적으로 제어해야 한다.

이와 함께, 상기에서 설정된 RAB 정보는 RABLength라는 시간단위로 셀 내의 모든 단말에 전송되며 시스템의 설정에 따라 상기 RABLength의 시간 단위는 8/16/32/64 슬롯 중 하나의 값을 갖는다.

도 3은 순방향 링크에서의 일반적인 슬롯 구조를 나타낸 것으로, 다양한 순방향 채널들이 시간적으로 다중화되어 전송됨을 알 수 있으며, 특히 RAB 정보를 포함한 MAC 채널은 하나의 슬롯에서 4차례 반복됨을 알 수 있다.

따라서 RABLength의 주기 동안에 RAB 정보가 최소 수십 차례 이상 반복적으로 전송이 수행됨을 추정할 수 있다.

한편 단말은 새로운 패킷을 전송할 때마다 새로운 전송속도를 결정하는데, 이때 상기 RAB 정보와 더불어 전송속도를 조절하는데 중요한 역할을 수행하는 파라미터로써 단말이 저장하고 있는 전송속도 제어확률(Rate Control Probability)인 p와 q 값을 들 수 있다.

상기 전송속도 제어확률은 전송속도를 높이거나 낮추는 최종적인 결정을 위해, 0~1 사이에서 발생시킨 난수와 비교하는 파라미터로 현재의 전송속도에 따라 다른 값을 갖게 된다.

현재의 전송속도가 R(i)일 경우의 p값과 q값을 각각 전송속도 제어확률 p(i)(이하, p(i))와 전송속도 제어확률 q(i)(이하, q(i))라고 통칭하기로 한다 (i=1, 2, 3, 4, 5).

또한, p(i)값은 RAB=0이 수신되어 역방향 트래픽 부하량의 증가를 유도하는 경우, q(i)값은 RAB=1이 수신되어 역방향 트래픽의 감소가 요구되는 경우를 구분하여 사용된다.

상기 p(i)와 q(i)값의 설정은 기지국이 임의적으로 결정할 수 있으며, 기지국은 필요에 따라 셀 내의 모든 단말에 새로운 값들을 전송할 수 있고, 단말은 수신한 직후부터 새로운 값을 기준으로 동작하게 된다.

일반적으로, 상기 p(i)값은 R(i)가 클수록 낮은 값으로 설정되어 데이터의 전송속도가 높을수록 신중하게 전송속도를 증가시키도록 하고, q(i)값은 R(i)가 클수록 높은 값으로 설정되어 트래픽 부하량이 높은 경우 높은 전송속도를 가진 단말이 우선적으로 전송속도를 낮추도록 유도한다.

즉, 예를 들어, p와 q값은 p={p(1), p(2), p(3), p(4), p(5)}={0.4, 0.2, 0.1, 0.05, 0}, q={q(1), q(2), q(3), q(4), q(5)}={0, 0.1, 0.3, 0.6, 0.9} 등과 같이 설정할 수 있다.

도 4는 종래 기술에 따른 단말의 전송속도 제어장치 구성도이다.

도시된 바와 같이, 전송속도 제어장치는 순방향 링크를 통해 데이터를 수신하는 수신부와 역방향 링크를 통해 데이터를 송신하는 송신부로 구성되며, 구체적으로 수신부는 RA 채널 수신기(430)와 CRAB 생성기(400)를 포함하고, 송신부는 전송속도 제어기(410), 난수 발생기(420), 데이터 채널 송신기(440), RRI 채널 송신기(450)를 포함한다.

한편 상기 RA 채널 수신기(430), 데이터 채널 송신기(440) 및 RRI 채널 송신기(450)는 물리계층을 형성한다.

RA채널수신기(430)은 다수의 기지국으로부터 RAB정보를 수신할 수 있는데, 각 기지국에서 전송하는 RAB 정보를 독립적으로 수신하기 위해 상기 단말의 수신부 물리계층에는 다수의 RA 채널수신기가 존재할 수 있다.

각 단말이 동시에 수신할 수 있는 RAB 정보의 수는 해당 단말이 관리하고 있는 활성집합(Active Set)내의 기지국 수와 동일한데, 상기 활성집합은 특정 단말에 대하여 신호의 송수신 감도가 양호한 기지국들의 집합을 의미한다.

참고로, 도 4에서는 총 N개의 기지국으로부터 RAB 정보를 수신하는 경우를 가정한 것이다.

CRAB 생성기(400)는 RA 채널 수신기(430)로부터 전달된 다수의 RAB 정보로부터 단말의 전송속도 결정에 사용되는 CRAB(Combined RAB) 정보를 계산하여 전송속도 제어기(410)로 제공하도록 구성되며, RA 채널 수신기(430)는 각 기지국에서 전송되는 RAB 정보를 수신하여 독립적으로 CRAB 생성기(400)에 제공하도록 구성된다.

난수 발생기(420)는 0~1 사이에서 난수값을 발생하도록 구성되며, 전송속도 제어기(410)는 CRAB 생성기(400)에서 제공된 CRAB 정보와 함께, 난수 발생기(420)에서 제공된 난수값과 전송속도 제어확률을 비교하여 전송속도를 결정하도록 구성된다.

데이터 채널 송신기(440)는 전송속도 제어기(410)의 전송속도에 따라 데이터를 송신하도록 구성되며, RRI 채널 송신기(450)는 전송속도 제어기에서 송출되는 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보를 기지국으로 송신하도록 구성된다.

상기 구성에 따른 동작 설명은 다음과 같다.

활성집합내의 각 기지국에서 보내는 RAB 정보가 수신부의 해당 RA 채널 수신기(430)를 통해 수신되는데, 0 또는 1로 판독되어 CRAB 생성기(400)로 그 값이 입력된다.

상기 CRAB 생성기(400)에서 CRAB 정보의 값이 결정되는데, 입력된 RAB정보 중 적어도 하나의 값이 1로 설정되어 있으면 CRAB값을 1로 설정하고, 모든 RAB정보가 0이면 CRAB값을 0으로 설정한다.

전송속도 제어기(410)에서는 CRAB 생성기(400)에서 제공된 CRAB 정보와 함께, 난수 발생기(420)에서 0~1 사이의 범위에서 발생시킨 난수값을 전송속도 제어확률과 비교하여 데이터 전송속도를 결정한다.

상기 전송속도 제어기(410)에서 결정된 전송속도에 따라 사용자 데이터를 데이터 채널 송신기(440)를 통해 전송하며, 이와 동시에 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보를 RRI 채널 송신기(450)를 통해 기지국으로 전송한다.

도 5는 종래 기술에 따른 전송속도 제어장치의 제어방법 흐름도이다.

전송속도 제어기는 패킷을 전송하기 위한 초기 전송속도로 R(1)을 선택한다(S500).

상기 전송속도 R(1)은 버퍼내의 모든 패킷을 전송한 후 새롭게 도착한 패킷을 전송할 때도 적용된다.

상기 초기 전송속도 R(1)이 선택된 상태에서 단말은 패킷 전송을 수행한다(S502).

단말은 초기 전송속도 R(1)을 사용해 패킷을 전송한 후 새로운 패킷을 전송할 때마다 전송속도 제어기(410)에서 CRAB 정보를 이용하여 전송속도의 증감 여부를 결정한다(S504).

새로운 전송속도는 현재의 전송속도를 기준으로 한단계씩 낮아지거나 높아질 수 있으며, 실질적인 증감 여부는 다음에 이어질 전송속도 제어확률과 발생 난수값과의 비교를 통해 결정된다 (S506, S507).

상기 CRAB 정보가 0인 경우에는 난수 발생기(420)에서 발생시킨 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)간의 비교가 수행된다(S506).

이때 상기 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 작은 경우에는 전송속도를 한단계 높이고, 현재의 전송속도가 최대인 R(5)인 경우에는 더 이상 증가시키지 않는다(S508).

그러나 상기 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하면서 패킷을 전송하게 된다(S505).

p(i)와 발생 난수값과의 비교를 통해 결정된 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준으로 설정된다(S510).

한편, 상기 CRAB값이 1인 경우에는 난수발생기(420)에서 발생된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)의 비교가 수행된다(S507).

이때 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 작은 경우에는 전송속도가 한단계 하향 조정되고, 현재의 전송속도가 R(1)이라면 전송속도를 감소시키지 않는다(S509).

그러나 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하면서 패킷을 전송하게 된다(S505).

q(i)와 발생 난수값과의 비교를 통해 결정된 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준으로 설정된다(S510).

종래 기술의 1xEV-DO 시스템에서의 역방향 링크의 데이터 전송속도는 기지국이 셀 내의 모든 단말에 전송하는 RAB 정보와 단말의 전송속도 제어확률에 의해 결정된다.

상기 RAB 정보는 단순한 1비트로 구성되지만, 기지국이 관리하는 셀 내에서 단말들의 전반적인 전송속도를 결정하는 중요한 정보로, 기지국에서 계산된 ROT와 기지국이 자체적으로 설정한 임계값을 비교하여 0 또는 1의 값을 갖는다.

하지만, 상기 ROT값은 배경잡음 전력 대비 기지국의 총 수신 전력비로 계산되므로, 기지국에서 수신되는 셀 내 단말의 전력뿐만 아니라 셀 외부에서 수신되는 다양한 간섭의 영향을 받는다.

상기 간섭의 영향에 의해, 셀 내의 전송상태가 실질적으로 나쁘지 않음에도 불구하고 ROT의 값이 커질 수 있으며, 이 경우 기지국은 RAB의 값을 1로 설정하여 전송하게 되고 단말은 불필요하게 데이터의 전송속도를 낮추는 결과를 초래하여 역방향 링크의 전반적인 성능을 저해하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 고속 무선통신시스템의 기지국은 역방향 트래픽 채널의 전력을 측정하여 관련 정보인 SAB (Secondary Activity Bit)를 순방향 제어채널을 통해 전송하고, 단말은 다수의 기지국으로부터 수신한 RAB 정보와 SAB 정보를 함께 고려하여 전송속도를 결정함으로써 역방향 링크의 성능을 개선하기 위한 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단말의 활성집합(Active Set)에 포함된 각 기지국으로부터 RAB (Reverse Activity Bit) 정보를 수신하기 위한 RA (Reverse Activity) 채널 수신기, 상기 단말의 활성집합에 포함된 각 기지국으로부터 SAB (Secondary Activity Bit) 정보를 수신하기 위한 SA (Secondary Activity) 채널 수신기, 상기 RA 채널 수신기로부터 수신된 RAB 정보를 이용하여 CRAB (Combined RAB) 정보를 생성하기 위한 CRAB 생성기, 상기 SA 채널 수신기로부터 수신된 SAB 정보를 이용하여 CSAB (Combined SAB) 정보를 생성하기 위한 CSAB 생성기 를 포함하는 수신부, 난수값을 발생시키기 위한 난수 발생기, 상기 CRAB 생성기에서 제공되는 CRAB 정보값, 상기 CSAB 생성기에서 제공되는 CSAB 정보값, 상기 난수 발생기에서 제공되는 난수값과 전송속도 제어확률의 비교를 통해 전송속도를 결정하는 전송속도 제어기, 상기 전송속도 제어기에서 결정된 전송속도에 따라 역방향 링크를 통해 데이터를 기지국으로 전송하기 위한 데이터 채널 송신기, 상기 전송속도 제어기에서 제공되는 데이터 채널의 전송속도 정보인 RRI (Reverse Rate Indicator) 정보를 기지국으로 전송하기 위한 RRI 채널 송신기를 포함하는 송신부로 구성된다.

또한 본 발명은 초기 전송속도를 선택하여 패킷을 기지국으로 전송하는 단계, 상기 기지국으로부터 제공된 CRAB 정보값과 CSAB 정보값을 판독하는 단계, 상기 판에 따라 CRAB값과 CSAB값을 결정하는 단계, 상기 결정된 CRAB값 및 CSAB값의 조합에 따라 전송속도를 상향, 하향 또는 유지 조정하는 단계, 상기 전송속도의 상향, 하향 또는 유지 조정에 따라 새로운 전송속도를 설정하는 단계, 상기 새로운 전송속도의 설정에 따라 패킷을 기지국으로 전송하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 6은 본 발명에 따른 역방향 링크에서의 전송속도 제어장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 전송속도 제어장치는 CRAB 생성기(600), CSAB 생성기(610), RA 채널 수신기(630), SA 채널 수신기(670)를 포함하는 수신부와, 전송속도 제어기(610), 난수 발생기(620), 데이터 채널 송신기(640), RRI 채널 송신기(650)를 포함하는 송신부를 포함하는데, 본 발명에서는 상기 전송속도 제어장치로 단말이 적용됨이 바람직하다.

한편 상기 RA 채널 수신기(630), SA 채널 수신기(670), 데이터 채널 송신기(640) 및 RRI 채널 송신기(650)는 물리 계층을 형성한다.

CRAB 생성기(600)는 전송속도 제어기(610)의 입력정보로 사용되는 CRAB 정보를 제공하도록 구성되며, CSAB 생성기(660)는 전송속도 제어기(610)의 입력정보로 사용되는 CSAB (Combined SAB) 정보를 제공하도록 구성된다.

RA 채널 수신기(630)는 RA 채널을 통해 각 기지국에서 전송된 RAB 정보를 수신하도록 구성되고, SA 채널 수신기(670)는 SA (Secondary Activity) 채널을 통해 각 기지국에서 전송된 SAB (Secondary Activity Bit) 정보를 수신하도록 구성된다.

상기 SAB 정보는 RAB와는 다른 추가적인 1비트 정보로, ROT 측정에 따른 잡음 영향을 줄이기 위해 마련된 제어정보이다.

구체적으로, 상기 SAB 정보는 해당 기지국이 관리하는 셀 내에서 통신중인 모든 단말에 대한 총 수신전력(IRP; In-traffic Received Power)과 기지국의 총 수신가능 전력값의 비율에 따라 0 또는 1로 설정되는 값으로 외부 셀로부터의 간섭 및 잡음 등의 영향을 거의 받지 않으면서 역방향 링크의 트래픽 부하량을 지시하는 정보로 사용할 수 있다.

각 기지국에서는 상기 IRP와 총수신가능 전력값의 비율이 임계값인 Tth를 이상이면 SAB를 1로 설정하고, 그렇지 않으면 0으로 설정하여 전송한다.

예를 들어, 상기 임계값인 Tth는 0.7로 설정된 경우, 기지국에서의 IRP와 총수신가능 전력값의 비율이 0.7 이상이면 SAB=1이 되고, 0.7보다 작으면 SAB=0으로 설정한다.

상기 기지국에서 결정된 SAB 정보의 전송을 위해서는 추가적인 순방향 전송채널이 필요하게 되는데, 종래 시스템에 별개의 채널을 추가하면 시스템 구조의 큰 변화를 초래하고 막대한 투자 비용이 예상되는 바, 본원 발명에서는 종래 시스템의 채널구조 변경없이 SAB 정보의 전송 방안을 제안한다.

종래의 시스템에서, 순방향의 MAC 채널은 총 64개가 마련되어 있으며, 각 MAC채널은 1비트의 정보만을 주기적으로 전송하도록 설계되어 있다.

상기 64개의 MAC채널 중 하나의 채널은 RAB 정보의 전송에 사용되고, 59개는 각 단말의 RPC 정보의 전송에, 그리고 나머지 4개의 채널은 사용되지 않고 예비로 남겨져 있다.

상기 MAC 채널은 전송시 상호 직교성을 갖는 왈시(Walsh) 코드를 사용하여 변조, 전송되기 때문에 MAC채널 상호간의 간섭 영향이 매우 적고, 각 MAC 채널에는 고유한 왈시코드 식별번호가 부여되어 있는데, 이 번호를 MACIndex라고 부르고 있으며, MACIndex 4번은 RA 채널에, MACIndex 5~63번은 RPC 채널에 할당되어 있다.

상기 순방향의 MAC 채널을 이용하여 SAB 정보를 추가로 전송하는 방법으로 다음과 같은 2가지가 방안을 제시할 수 있다.

첫번째로, 예비 MAC 채널 중 하나를 사용하는 것으로, 현재 사용되지 않고 예비로 남겨진 MACIndex 0~3번의 MAC 채널 중 하나를 사용하여 SAB 정보를 전송하는 방법이다.

상기 방법은 다른 채널과의 충돌이 발생하지 않아 기지국에서 쉽게 SAB 정보를 전송할 수 있는 장점을 가진다.

두번째로, 59개의 RPC 채널 중 하나를 SAB 정보의 전송을 위해 사용하는 방법을 들 수 있으며, 실제로 59개의 RPC 채널이 1xEV-DO 시스템에서 모두 사용될 가능성은 매우 희박하므로 이 중에서 하나를 SAB의 전송에 사용한다.

이때 상기 방법에서 SAB의 전송에 사용되는 RPC채널을 단말의 RPC 정보 전송에 사용되지 않도록 하며, 단말과의 초기 접속시 해당 MACIndex를 갖는 MAC채널을 할당하지 않도록 한다.

난수 발생기(620)는 0~1 사이에서 난수값을 발생하도록 구성되며, 전송속도 제어기(610)는 CRAB 생성기(600)에서 제공된 CRAB 정보, CSAB 생성기(660)에서 제공되는 CSAB 정보, 난수 발생기(620)에서 제공된 난수값 및 전송속도 제어확률과의 비교치를 이용해 전송속도를 조절하도록 구성된다.

데이터 채널 송신기(640)는 전송속도 제어기(610)에서 결정한 전송속도에 따 라 데이터를 송신하도록 구성되며, RRI 채널 송신기(650)는 전송하는 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보를 기지국으로 송신하도록 구성된다.

상기 구성에 따른 동작 설명은 다음과 같다.

활성집단(Active Set)내의 다수 기지국으로부터 RA 채널 및 SA 채널을 거쳐 RA 채널 수신기(630), SA 채널 수신기(670)를 통해 전송속도 제어정보인 RAB 정보 및 SAB 정보를 각각 수신한다.

상기 RA 채널 수신기(630)를 통해 수신된 RAB 정보는 CRAB 생성기(600)를 거쳐 CRAB 정보로 출력되어 전송속도 제어기(610)로 입력된다.

또한 상기 SA 채널 수신기(670)를 통해 수신된 SAB 정보는 CSAB 생성기(660)를 거쳐 CSAB 정보로 출력되어 상기 전송속도 제어기(610)로 입력된다.

상기 CRAB 정보는 종래 기술에서와 같이 적어도 하나 이상의 기지국에서 RAB값을 1로 설정할 경우 CRAB값을 1로 설정하고, 그렇지 않을 경우 CRAB값을 0으로 설정한다.

상기 CSAB값의 생성은 다수의 SAB 정보를 바탕으로 단말의 자율적인 제어에 의해 결정될 수 있으나, 본 발명에서는 수신된 다수의 SAB 정보 중에서 다수의 값으로 CSAB값을 설정한다.

예를 들어, SAB=1인 기지국이 SAB=0인 기지국보다 많거나 같게되면 CSAB값은 1로 설정이 되고, 반대로 SAB=0인 기지국이 SAB=1인 기지국보다 많게 되면 CSAB값은 0으로 설정된다.

이때, CRAB의 설정방법과는 달리 다수결에 의해 CSAB값을 설정하는 이유는 IRP값의 변화량이 ROT의 변화량에 비하여 시스템의 성능저하에 미치는 영향이 크지 않기 때문이다.

예를 들어, 단말의 전송속도 증가에 의해 RAB 정보가 1로 설정된 기지국의 ROT가 커지게 되면 해당하는 셀의 전체적인 성능 저하를 초래할 가능성이 높아지나, IRP 값의 경우 해당 기지국의 IRP값의 증가가 반드시 시스템의 성능 저하로 직결되지는 않는다.

그리고 난수 발생기(620)에서는 0~1 사이의 범위 내에서 난수값을 발생시켜 상기 전송속도 제어기(610)로 제공한다.

전송속도 제어기(610)에서는 상기 입력된 CRAB 정보, CSAB 정보, 난수값과 전송속도 제어확률과의 비교치를 이용하여 데이터의 전송속도를 결정한다.

상기 전송속도 제어기(610)의 전송속도 결정에 따라 전송하고자 하는 데이터는 데이터 채널 송신기(640)를 통해 기지국으로 전송되며, 동시에 데이터의 전송속도 정보인 RRI 정보는 RRI 채널 송신기(650)를 통해 기지국으로 전송된다.

도 7은 본 발명에 따른 역방향 링크의 전송속도를 결정하기 위한 단말에서의 제어 방법의 흐름도이다.

단말의 전송속도 제어기(610)는 패킷을 전송하기 위한 초기 전송속도로 R(1)을 선택한다(S700).

한편 상기 전송속도 R(1)은 버퍼 내의 모든 패킷을 전송한 후 새롭게 도착된 패킷을 전송할 때의 초기 전송속도에도 적용된다.

상기 초기 전송속도 R(1)이 선택된 상태에서 단말은 초기 패킷 전송을 수행 한다(S702).

초기 전송속도 R(1)에 의해 패킷 전송이 수행된 후 전송속도 제어기(610)에서는 CRAB 생성기(600)에서 제공된 CRAB 정보값과 CSAB 생성기(660)에서 제공된 CSAB 정보값의 조합을 통해 새로운 전송속도를 결정한다(S704).

즉, 상기 새로운 전송속도는 상기 CRAB 정보값과 상기 CSAB 정보값의 조합을 통해 역방향 트래픽의 부하량 상태를 파악하여 선택한다.

먼저 상기 CRAB 정보값이 0 이면서 CSAB 정보값이 0인 경우는 활성집단내 기지국에서는 트래픽 부하량에 충분한 여유가 있는 경우로 판단하여, 난수 발생기(620)에서 발생된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)의 비교가 수행되어 전송속도의 증가여부를 결정한다(S705).

이때 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 작은 경우에는 전송속도가 한단계 상향 조정되고, 현재의 전송속도가 최대값인 R(5)인 경우에는 더 이상 증가시키지 않는다(S706).

상기 결정된 새로운 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준이 되고(S712), 다음 패킷의 전송시 새로운 전송속도로 사용된다(S702).

그러나 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 p(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하고(S707), 다음 패킷의 전송시 현재와 동일한 전송속도를 이용해 패킷을 전송하게 된다(S702).

CRAB 정보값이 0 이면서 CSAB 정보값이 1인 경우는 활성집합내 기지국들에 대하여 ROT값은 여유가 있으나 전송속도 증가시 IRP 증가 영향이 커지는 경우로 생 각할 수 있으며, 기지국 측면에서는 역방향 트래픽 채널의 수신전력의 합이 임계값을 넘었지만 ROT값이 크지 않아 정상적인 디코딩이 가능하므로, 전송속도 제어측면에서 볼 때 목표치에 근접한 트래픽 부하량이라고 판단하여 현재의 전송속도를 그대로 유지하고(S707), 다음 패킷의 전송시 현재와 동일한 전송속도를 이용해 전송하게 된다(S702).

그리고 CRAB 정보값이 1 이면서 CSAB 정보값이 0인 경우는 활성집합내 기지국들에 대하여 ROT값은 임계값을 초과하였으나 IRP 측면에서 여유가 있기 때문에 순간적인 잡음의 영향에 의해 발생되는 현상으로 간주할 수 있어 전송속도 제어 측면에서는 목표치에 근접한 트래픽 부하량이라고 판단하여 현재의 전송속도를 그대로 유지하고(S707), 다음 패킷의 전송시 현재와 동일한 전송속도를 이용해 전송하게 된다(S702).

그러나. 상기 CRAB 정보값이 1이면서 CSAB 정보값이 1인 경우는 활성집합내 기지국들에 대하여 ROT 및 IRP 값의 부하량이 큰 것으로 판단하여, 난수 발생기(620)에서 발생된 난수값과 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)의 비교가 수행되어 전송속도의 감소여부를 결정한다(S709).

이때 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터 q(i)보다 작은 경우에는 전송속도가 한단계 하향 조정되고, 현재의 전송속도가 최소값인 R(1)인 경우에는 더 이상 감소시키지 않는다(S710).

상기 결정된 새로운 전송속도는 다음 패킷의 전송시 사용되는 전송속도의 새로운 기준이 되고(S712), 다음 패킷의 전송시 새로운 전송속도로 사용된다(S702).

그러나 상기 발생된 난수값이 전송속도 제어확률의 파라미터인 q(i)보다 큰 경우에는 현재의 전송속도를 그대로 유지하고(S707), 다음 패킷의 전송시 현재와 동일한 전송속도를 이용해 패킷을 전송하게 된다(S702).

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치 및 그 제어방법은 기지국에서 단말로 제공되는 역방향 트래픽 부하량과 관련된 다수의 제어 정보를 바탕으로 역방향 링크의 전송속도를 조절하여 역방향 링크의 안정적인 전송속도 제어가 가능하고 동일한 통신 환경에서 높은 전송효율을 얻을 수 있는 효과가 있으며, 또한 종래 시스템에서의 물리 계층 채널 구조를 변경하지 않고 상위 계층의 동작을 소프트웨어적으로 변경하여 구현함으로써 종래 시스템과의 호환성을 제공하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 단말의 활성집합(Active Set)에 포함된 각 기지국으로부터 RAB 정보를 수신하기 위한 RA 채널 수신기, 상기 단말의 활성집합에 포함된 각 기지국으로부터 SAB 정보를 수신하기 위한 SA 채널 수신기, 상기 RA 채널 수신기로부터 수신된 RAB 정보를 이용하여 CRAB 정보를 생성하기 위한 CRAB 생성기, 상기 SA 채널 수신기로부터 수신된 SAB 정보를 이용하여 CSAB 정보를 생성하기 위한 CSAB 생성기를 포함하는 수신부; 및

   난수값을 발생시키기 위한 난수 발생기, 상기 CRAB 생성기에서 제공되는 CRAB 정보값, 상기 CSAB 생성기에서 제공되는 CSAB 정보값, 상기 난수 발생기에서 제공되는 난수값과 전송속도 제어확률의 비교를 통해 전송속도를 결정하는 전송속도 제어기, 상기 전송속도 제어기에서 결정된 전송속도에 따라 역방향 링크를 통해 데이터를 기지국으로 전송하기 위한 데이터 채널 송신기, 상기 전송속도 제어기에서 제공되는 데이터 채널의 전송속도 정보인 RRI 정보를 기지국으로 전송하기 위한 RRI 채널 송신기를 포함하는 송신부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 SAB 정보는 특정 기지국이 관리하는 셀 내에서 상기 기지국과 통신중인 모든 단말에 대한 총 수신전력과 상기 기지국의 총 수신가능 전력값의 비율을 임계값과 비교하여 설정하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 SAB 정보는 역방향 링크의 트래픽 부하량을 단말에게 알려주는 1비트의 추가적인 순방향 제어정보인 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 SAB 정보는 순방향 예비 MAC 채널 중 하나의 채널을 사용하여 전송하거나, 타 목적으로 사용되는 순방향 RPC 채널 중 어느 하나의 채널을 사용하여 전송하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 SAB 정보를 특정한 RPC 채널을 통해 전송하는 경우, 상기 RPC 채널을 단말의 전력제어를 위한 용도로의 할당을 금지하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어장치.
6. a) 초기 전송속도를 선택하여 패킷을 기지국으로 전송하는 단계;

   b) 상기 기지국으로부터 제공된 RAB 정보값과 SAB 정보값을 판독하는 단계;

   c) 상기 판독에 따라 CRAB값과 CSAB값을 결정하는 단계;

   d) 상기 결정된 CRAB값 및 CSAB값의 조합에 따라 전송속도를 상향, 하향 또는 유지 조정하는 단계;

   e) 상기 전송속도의 상향, 하향 또는 유지 조정에 따라 새로운 전송속도를 설정하는 단계; 및

   f) 상기 새로운 전송속도의 설정에 따라 패킷을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 b) 단계 이후에,

   b-1) 상기 SAB 정보값 중 다수의 값에 의해 상기 CSAB값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 c) 단계 이후에,

   c-1) 상기 CRAB값과 CSAB값이 각각 0인 경우 역방향 트래픽 부하량에 여유가 있는 것으로 판단하고, 발생시킨 난수값과 전송속도 제어확률 p(i)와의 비교를 수행하여 상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 p(i)보다 작은 경우 전송속도를 상향 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 p(i)보다 큰 경우는 현재의 전송속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.
10. 제6항에 있어서,

    상기 c) 단계 이후,

    c-2) 상기 CRAB값이 0이고 CSAB값이 1인 경우, 또는 CRAB값이 1이고 CSAB값이 0인 경우에는 역방향 트래픽 부하량이 목표치에 근접해 있다고 판단하고 현재의 전송속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.
11. 제6항에 있어서,

    상기 c) 단계 이후,

    c-3) 상기 CRAB값과 CSAB값이 각각 1인 경우, 역방향 트래픽 부하량이 큰 것으로 판단하고, 발생시킨 난수값과 전송속도 제어확률 q(i)와의 비교를 수행하여 상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 q(i)보다 작은 경우 전송속도를 하향 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 발생한 난수값이 상기 전송속도 제어확률 q(i)보다 큰 경우는 현재의 전송속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 무선통신시스템에서의 다중 순방향 제어 채널에 의한 역방향 링크 전송속도 제어방법.

Images