KR100668666B1 - 하이브리드 자동 재전송을 지원하는 휴대 인터넷시스템에서 기지국 트래픽 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동 재전송을 지원하는 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 트래픽 처리 방법에 관한 것이다.

휴대 인터넷 시스템에서 프레임 기반의 무선 전송을 유지하기 위해 클럭 인터럽트에 의해 구동되는 프레임 동기 관리, 하향 트래픽에 대한 스케줄링, 무선 대역 할당 및 하이브리드 자동 재전송 응답 처리를 수행하는 하향 트래픽 처리 부분과 상향 프레임 데이터 처리 및 하이브리드 자동 재전송 응답 처리를 수행하는 상향 트래픽 처리로 구분된 기지국 트래픽 처리 장치를 이용하여 IEEE 802.16 무선 광역 도시망 기반의 휴대 인터넷 시스템에서 하향 링크 하이브리드 자동 재전송을 지원한다.

따라서, 기지국 스케줄링시 하이브리드 자동 재전송 동작을 위한 자원 관리 및 전송 제어를 수행하여 원활한 하이브리드 자동 재전송 동작을 지원할 수 있으며, 프레임 동기를 잃거나 하이브리드 자동 재전송 ACK/NAK 수신 실패로 인해 발생하는 교착 상태(Deadlock)의 문제를 해결할 수 있다.

와이브로, 스케줄링, 기지국, 하이브리드 자동 재전송, Wireless MAN

Description

하이브리드 자동 재전송을 지원하는 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 트래픽 처리 방법{Method for access point traffic processing in HARQ mobile communication system}

도 1은 휴대 인터넷 시스템의 무선 프레임 구조도이다.

도 2는 휴대 인터넷 시스템에서 HARQ 동작도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 개략적인 구조도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 기지국의 동작도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 HARQ를 고려한 하향 링크 스케줄링 구조도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 HARQ를 고려한 하향 링크 스케줄링 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HARQ ACK/NAK 처리 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하향 링크 스케줄링 중 프레임 동기 유지 절차의 흐름도이다.

본 발명은 하이브리드 자동 재전송을 지원하는 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 트래픽 처리 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 트래픽 처리를 위하여 기지국 스케줄링시 HARQ를 지원할 수 있는 기지국 트래픽 처리 방법에 관한 것이다.

IEEE 802.16 무선 광역 도시망(Wireless Metropolitan Area Network) 기반의 휴대 인터넷 시스템(WiBro: Wireless Broadband)은 2.3GHz 주파수 대역에서 스펙트럼 사용 효율을 보장하는 무선 전송 기술을 사용하여 유선 인터넷에서 제공하는 다양한 형태의 IP 기반 무선 데이터 서비스(예를 들어, 스트리밍 비디오, FTP, 메일, 채팅 등)의 영상 및 고속 패킷 데이터 전송을 제공하는 3.5세대 이동 통신 시스템이다.

이러한 휴대 인터넷 시스템은 단말기(Access Terminal), 단말기의 무선 접속 및 네트워크 연결을 지원하는 기지국(Access Point) 및 각 단말기의 이동성 제어 및 패킷 라우팅 기능을 수행하는 패킷 접속 라우터(Packet Access Router, 이하 라우터라 지칭)를 포함하여 구성된다.

휴대 인터넷 시스템은 무선 구간에서 고속 패킷 데이터 전송을 지원하기 위해 프레임 단위로 데이터 송수신을 수행하고, OFDM/FDMA/TDD 무선 전송 방식을 기반으로 동작한다. 휴대 인터넷 시스템에서 OFDM/FDMA/TDD 무선 전송 방식은 부반송파 그룹으로 구성된 서브채널 단위로 데이터 송수신이 이루어지고, 매 프레임마다 프레임의 맨 앞에 프레임 구성 정보를 포함하는 지도(MAP) 메시지를 송신하며 이어 서 데이터 버스트(data burst)가 전송된다. 이러한 휴대 인터넷 시스템에서 송수신되는 데이터의 무선 프레임 구조는 도 1을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 휴대 인터넷 시스템의 무선 프레임 구조도이다.

도 1을 살펴보면, 휴대 인터넷 시스템은 일반적으로 하향 구간과 상향 구간으로 나뉜다. 기지국(도 2 도면부호 100, 100')은 하향 구간 중 다운링크 데이터 구간을 통하여 전송하고자 하는 데이터를 단말기(도 2 도면부호 200)로 전송하게 되고, 각 단말기(200)는 각 다운링크 데이터 구간의 서두에 전송되는 맵 데이터(Map data)를 통하여 자신에게 해당하는 데이터를 파악하고, 이를 수신할 수 있다. 따라서, 무선 관리를 수행하는 스케줄러에서는 매 프레임마다 각각의 사용자 데이터의 송신을 위해 소요되는 서브 채널을 할당 또는 관리하고, 이에 대한 정보를 바탕으로 맵 메시지를 구성한다.

단말기(200)에서 기지국(100)으로 데이터를 전송하고자 하는 업 링크의 경우에도 단말기(100)는 맵 데이터를 이용하여 자신에게 할당된 대역폭(Bandwidth, 혹은 무선자원으로도 지칭)이 있는지를 확인하고, 할당된 대역폭이 있는 경우 할당된 구간에서 데이터 프레임을 기지국(100)으로 전송할 수 있다. 이때, 다운링크 데이터 구간(10)과 업링크 데이터 구간(20)으로 나뉜 전체 데이터 프레임 주기는 일반적인 웹 데이터의 비대칭성으로 인하여 다운링크 데이터 구간(10)이 업링크 데이터 구간(20)보다 길게 설정되어 있음을 알 수 있다.

휴대 인터넷 시스템에서는 채널 상태의 변화가 심하고 서로 다른 종류의 서비스들을 위한 트래픽 채널들이 공존하는 특성을 가지는 무선 채널에서 전송 효율 즉, 전송 처리율(Transmission throughput)을 증가시키기 위해 HARQ(Hybrid Auto Repeat reQuest, 하이브리드 자동 재전송) 방식을 사용한다. HARQ 방식은 ARQ 방식과 순방향 에러 정정(Forward Error Correction)을 결합시킨 기술로써, 최근 무선 인터넷 패킷처럼 버스트(Burst)하게 발생하는 성질을 지닌 패킷 데이터 서비스를 준비하는 시스템에서 처리율 및 데이터 전송시 신뢰도를 향상시킬 수 있는 방법이다. 휴대 인터넷 시스템에서의 HARQ의 동작 절차에 대하여 도 2의 휴대 인터넷 시스템에서의 HARQ 동작도를 참조하여 설명한다.

도 2를 살펴보면, 한 프레임은 다운링크와 업링크로 나뉘어 있으며 각각의 프레임의 제일 앞단에는 맵 데이터가 포함되어 있다. 송신기에서 전송하고자 하는 데이터 버스트를 다운링크 구간동안 부호화한다.

그 후, 비트 스트림을 분할하여 생성한 복수의 서브 패킷들 중 하나의 서브 패킷을 송신하고, 수신기에서는 정정할 수 있는 한도 내에서 수신 데이터의 오류를 정정하며 수신기의 오류 정정 능력을 벗어나는 경우에 한해 송신기에 재전송을 요구한다. 재전송을 요청받은 송신기는 미리 정의된 변조 및 채널 코딩 조합에 대한 레벨인 MCS(Modulation and Coding Selection) 레벨을 조정하고 다른 서브 패킷을 송신하며, MCS 레벨을 조정하여 재전송을 요구받은 데이터에 관하여 재전송을 수행한다.

하향 링크 HARQ의 경우, 수신기로부터의 재전송 요구는 HARQ ACK 채널 구간의 부호화된 신호를 통해 전달된다. HARQ 모드의 데이터 버스트 전달을 위해서는 HARQ 응답을 기다리기 전에 다른 데이터 버스트를 전송할 수 있게 하는 채널 식별 자(ACID), 서브 패킷의 순서를 나타내는 서브패킷 식별자(SP_ID) 및 새로운 부호화 패킷의 전송시마다 토글되는 시퀀스 식별자(AI_SN : ARQ Identifier Sequence Number) 정보가 버스트 할당 정보에 추가된다.

휴대 인터넷 시스템에서 HARQ를 구동하기 위해서는 HARQ 처리를 위한 물리 계층의 동작 이외에도 기지국 트래픽 처리 장치에서의 추가적인 고려가 필요하다. 이는 프레임 내의 무선 자원 관리를 기지국 트래픽 처리 장치 내 스케줄러에서 수행하고, 이에 대한 정보를 맵 메시지를 통해 송신하기 때문이다. 즉, HARQ 버스트의 재전송 여부에 대한 결정 및 재전송 버스트에 대한 자원 관리는 기지국 트래픽 처리 장치 내 스케줄러에서 고려되어야 한다.

또한, HARQ 버스트 송신 실패(즉, NAK 수신)시 버스트 재전송을 위한 버스트 버퍼 관리를 고려하여야 한다. 또한, 클럭 인터럽트에 의해 동작하는 기지국 트래픽 장치에서 클럭 인터럽트 요동으로 인한 HARQ 응답 처리를 수행하지 못할 경우 해당 사용자에게 데이터 서비스를 지속할 수 없고 응답을 기다리는 버스트 자원에 대한 해제가 불가능하게 되는 교착상태(deadlock) 문제를 해결해야 한다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 휴대 인터넷 시스템 내 HARQ를 고려한 기지국 트래픽 처리 장치의 구현을 통해 무선자원의 관리를 수행하고 HARQ의 원활한 동작을 위한 소프트웨어 자원 관리를 지원함으로써 사용자 데이터의 안정적인 전송을 위한 기지국 스케줄링 및 HARQ 처리 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징인 프레임 단위로 데이터를 송수신하는 휴대 인터넷 시스템에서 사용자 단말기의 무선 접속 및 네트워크 연결을 지원하는 기지국의 하향 트래픽 및 상향 트래픽의 처리 방법에 있어서,

(a) 상기 하향 트래픽의 동기를 맞추는 클럭의 유실이 확인된 경우, 상기 클럭의 동기 처리를 수행하는 프레임 동기 동작을 관리하는 단계; (b) 상기 하향 트래픽에 대한 스케줄링을 수행하는 단계; (c) 상기 하향 트래픽에 대한 데이터를 상기 사용자 단말기로 전송하기 위한 무선 대역 할당 및 하이브리드 자동 재전송을 위한 자원 할당을 수행하여 상기 하향 트래픽을 상기 사용자 단말기로 전송하는 단계 및 (d) 상기 상향 트래픽에 대한 데이터를 처리하고 상기 하이브리드 자동 재전송에 대한 응답 처리를 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 (a) 단계는, (i) "현재 프레임 번호 - 1"과 이미 저장된 프레임 번호--상기 프레임 번호는 상기 프레임의 구성 정보를 포함하는 맵 메시지 내에 존재하며, 상기 기지국 내 스케줄러가 동작할 때마다 상기 스케줄러에 저장됨--가 일치하는지 판단하는 단계; (ii) 상기 (i) 단계에서 "현재 프레임 번호 - 1"과 이미 저장된 프레임 번호가 일치하지 않을 경우, 일치하지 않는 차이만큼 긍정 응답(ACK) 처리를 수행하는 단계; (iii) 상기 하이브리드 자동 재전송에 대한 응답 처리시 저장된 프레임 번호와 "현재 프레임 번호 - 1"이 일치하는지 판단하는 단계 및 (iv) 상기 (iii) 단계에서 "현재 프레임 번호 - 1"과 이미 저장된 프레임 번호 가 일치하지 않으면, 상기 하이브리드 자동 재전송에 대하여 응답 대기중인 버스트--상기 버스트는 프로토콜 데이터 단위들의 조합--를 긍정 응답으로 처리하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

휴대 인터넷 시스템은 기본적으로 기지국(100, 100'), 기지국과 무선통신을 하는 이동 단말 장치인 단말기(200), 기지국과 게이트웨이를 통해 접속된 라우터(300, 310), 인터넷 망을 포함한다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 이동 단말 장치를 사용자 단말기로 명명한다.

여기서, 기지국(100)은 사용자 단말기의 접속 제어, 유선 구간과 무선 구간 사이의 패킷 정합, 무선 송수신 제어, 무선 대역 관리 등의 기능을 수행하며, 특히 트래픽 처리 및 패킷 스케줄링, 무선 링크 제어, 무선 자원 관리, 유선 구간과 무선 구간 사이의 패킷 정합, HARQ 제어 등의 기능을 수행한다.

휴대 인터넷 시스템에서는 도 3에 도시된 단말기(200)가 한 기지국(100)이 관장하는 셀에서 다른 기지국(100')이 관장하는 셀로 이동하는 경우에도 그 이동성을 보장하여 끊기지 않는 데이터 통신 서비스를 제공하며, 이동통신 서비스와 같이 단말기(200)의 핸드오버를 지원하며, 단말기(200)의 이동에 따라 동적인 IP 어드레스 할당 등을 수행한다.

여기서, 무선 휴대 인터넷 단말기(200)와 기지국(100)은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA라 지칭)방식으로 통신을 수행할 수 있으며, 이 방식에 한정되는 것은 아니다. OFDMA 방식은 복수의 직교주파수의 부반송파(sub carrier)를 복수의 서브채널로 이용하는 주파수 분할 방식과, 시분할 방식을 결합한 다중화 방식이다. OFDMA 방식은 본질적으로 다중경로에서 발생하는 페이딩(fading)에 강하며, 데이터 전송률이 높다.

IEEE 802.16e는 단말기(200)와 기지국(100)사이에 요청/수락에 의해 적응적으로 변조와 코딩 방식이 선택되는 적응적으로 변조와 코딩 방식이 선택되는 적응형 변조 부호화 방식(AMC: Adaptive Modulation and Coding)을 채용한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템에서 기지국의 동작도이다.

도 4를 참조하면, 휴대 인터넷 시스템에서 기지국 트래픽 처리 장치는 프레임 기반의 무선 전송을 유지하기 위하여 프레임 동기에 맞춰 스케줄링을 수행하고, 맵 메시지를 구성한다. 기지국 트래픽 처리 장치는 동작 동기를 맞추기 위한 장치로서 하드웨어 클럭을 사용한다. 예를 들어, 프레임의 동기를 5msec라 가정하면, 한 프레임을 5개의 구간으로 나누어 1msec 클럭 인터럽트에 의해 동작이 촉발되며, 상/하향 트래픽 처리 및 스케줄링이 수행된다.

상세히 설명하면, 기지국 트래픽 처리장치 및 스케줄러에 0번 클럭 인터럽트가 발생하면 기지국(100)의 스케줄러에서는 하향 트래픽의 스케줄링을 수행하고, 이에 따라 MAC-PDU(Media Access Control Protocol Data Unit), 프레임 데이터 및 맵 메시지를 생성하여 기지국 송신기에 전달한다. MAC-PDU, 맵 메시지 및 프레임 데이터를 전달받은 기지국 송신기는 인코더 및 변조기를 거쳐 다음 프레임 동기에 맞춰 무선 구간에 송신한다.

이 때, 프레임 데이터는 각 사용자별 MCS에 따라 구분되는 하향 사용자 버스트의 조합과 현 프레임 내 상/하향 버스트 정보를 포함하는 맵 메시지를 포함하여 구성된다. 여기서, 사용자 버스트는 하향 트래픽을 분할하거나 압축한 MAC-PDU들의 조합으로 구성된다.

무선 구간 내 상향 프레임 구간에 수신된 HARQ 응답신호 및 상향 데이터는 디코딩 및 복조 과정을 거친다. 이어 기지국 트래픽 처리 장치는 3번 클럭 인터럽트가 발생하면 기지국 수신기로부터 상향 데이터 및 HARQ ACK/NAK 신호를 읽어들인 후 데이터를 처리하고 망으로의 SDU(Service Data Unit) 송신과 HARQ ACK/NAK 신호 처리를 수행한다.

기지국 송신기로부터 수신한 상향 프레임에 대한 처리 동작은 3번 클럭 인터 럽트로부터 수행되는데, 기지국 송신기로부터 수신한 상향 MAC-PDU들에 대하여 SDU로의 조합 또는 압축 해제를 수행한 후 망으로 전송하고, 상향 대역 할당 요구가 있는 경우에는 상향 스케줄링 부분에 대역 요구를 전달한다. 이와 관련된 상향 프레임 처리 방법은 하기 도 7에서 자세히 설명한다.

이와 같이 상향 링크에 대한 처리가 완료되면, 기지국의 스케줄러에서 스케줄링을 수행한 후 기지국 무선 송수신기에 재전송 버스트를 포함한 프레임 데이터를 전달한다. 이 때의 하향 트래픽 스케줄링 동작에 대하여 도 5, 도 6 및 도 8을 참조하여 자세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 HARQ를 고려한 하향 링크 스케줄링 구조도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 HARQ를 고려한 하향 링크 스케줄링 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하향링크 스케줄링 중 프레임 동기 관리 절차 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 기지국의 스케줄러에서는 송신 대기 큐에서 대기중인 아이템 순서에 따라 무선 대역을 할당하고 실제 전송 가능한 데이터 크기를 결정하여 MAC-PDU들의 버스트를 생성하고, 다수개의 버스트로 구성된 프레임 데이터를 생성한다. 이와 같이 생성된 프레임 데이터는 물리계층을 통하여 무선 구간에 송신된다.

일반적으로 휴대 인터넷 시스템의 규격에서는 스케줄링 구조에 대해 정의하고 있는 것은 없다. 초기 전송을 위해서는 프레임 내 자원의 여분에 따라 가변적으로 데이터 패킷들을 패킹(packing)하거나 분할(fragmentation)을 수행하여 하나의 버스트를 만들 수는 있으나, 이미 전송된 버스트에 대한 재전송은 데이터 버스트 크기를 동일하게 사용해야 한다. 또한, 일반적인 초기 전송 데이터 큐만으로 버스트 정보를 유지하려면 다중 HARQ 채널 전송이 요구되며, 이를 위한 버퍼 관리가 복잡하게 된다.

그러므로 네트워크로부터 수신한 패킷들은 1차로 초기 전송 데이터 큐에 저장되고 무선 스케줄링이 수행되어 PDU 및 버스트로 조합되어 무선구간으로의 전송이 완료된 후에는 재전송 버스트 큐로 옮겨진다. 재전송 버스트 큐로 옮겨지면 HARQ ACK 응답에 따라 패킷들을 따로 관리할 수 있으므로, HARQ 동작에 따른 버퍼 관리 및 스케줄링 동작을 간소화시킬 수 있다. 이때, 재전송 버스트 큐에 대한 스케줄링을 우선한 이유는 재전송 버스트 큐는 재전송으로 인해 우선순위(priority)가 높고, 필요한 무선 자원이 이미 정해지므로 대역관리의 가용성(flexibility)이 떨어지기 때문이다.

도 5와 같은 하향 링크 스케줄링 구조에서 이루어지는 스케줄링 절차에 대하여 자세히 설명하기로 한다. 0번 클럭 인터럽트로부터 촉발된 스케줄링 절차는 도 8에 도시된 바와 같이 클럭 동기 유실의 확인 및 처리를 수행하는 프레임 동기 관리(S500) 절차부터 수행된다. 프레임 동기 제어 절차는 "(현재 프레임 번호 - 1)%2048"이 이전에 저장된 프레임 번호와 같은지 여부를 판단(S501)한다. 이 때, 프레임 번호는 프레임의 구성 정보를 포함하는 맵 메시지 내에 존재하며, 기지국(100) 내 스케줄러가 동작할 때마다 스케줄러에 저장된다.

판단 결과 이전에 저장된 프레임 번호인 gPrevFN와 다를 경우 클럭 인터럽트 가 생략된 것으로 간주하여 이전 동작 프레임부터 현 프레임 번호와의 차이만큼의 프레임에 대해 송신한 버스트는 송신 확인을 포기하고 ACK로 처리(S502)한다. 현 프레임 번호와의 차이만큼의 프레임에 대해 송신한 버스트의 ACK 처리 이후에, HARQ 응답 처리시 저장한 프레임 번호(gAckRxFN)와 (현재 프레임 번호 - 1)%2048이 다른지 여부를 판단(S503)한다. 만약 다르다고 판단된 경우 클럭 생략이나 수신 실패 등의 이유로 HARQ 응답에 대한 처리가 이루어지지 못한 것으로 간주하여 (현재 프레임 번호 - 1)%2048이 이전에 저장된 프레임 번호와 다른 경우와 마찬가지로 이전 프레임에 응답 대기중인 버스트에 대하여 모두 ACK로 처리(S504)한다.

이와 같은 프레임 관리 절차를 통해 HARQ 응답 처리 생략으로 인하여 버퍼가 초과(Overfull)되고, ACID 자원 고갈로 인하여 사용자 데이터에 대한 서비스 중지 또는 제한되는 문제를 해결할 수 있다. HARQ 응답 처리 생략으로 인해 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 각 송신 버스트마다 응답 대기 타이머를 구동할 수도 있지만, 고속의 트래픽 전송으로 인하여 다수의 송신 버스트가 지속되는 휴대 인터넷 시스템에서 타이머 구동으로 인한 처리 부하는 전체 동작에 치명적인 영향을 줄 수 있다.

도 5에서 설명한 프레임 동기 관리 절차(S500)가 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이 하향 트래픽에 대한 스케줄링을 시작한다. 하향 트래픽에 대한 스케줄링은 먼저 HARQ 재전송을 위한 버스트 할당이 수행되고, 남은 프레임 자원 즉, 서브채널에 대하여 초기 전송 데이터를 위한 스케줄링을 수행한다.

재전송 버스트 할당을 위해서 HARQ 재전송 대기 큐를 사용하는데, 재전송 요 청 순서에 따라 해당 사용자 아이디 및 재전송 버스트 정보를 포함하는 아이템들을 저장하는 큐이다.

스케줄러는 재전송 대기 큐로부터 큐에 먼저 저장된 데이터 항목을 먼저 처리하는 FCFS(First-Come First-Service) 규칙에 따라 대역 할당을 수행한다. 재전송 버스트 할당이 완료되면 이어서 초기 전송 트래픽에 대한 스케줄링이 수행되는데 FCFS, Round-Robin 또는 시스템 성능을 높일 수 있는 특정 알고리즘에 따라 패킷 스케줄링 및 MCS 레벨 설정, 무선 대역 할당, HARQ ACID 할당을 수행한다. 스케줄링 결과에 따라 생성된 버스트의 조합 및 무선 대역 할당 정보를 바탕으로 MAP 메시지를 구성하고 기지국 송신기에 전달함으로써 하향 스케줄링 절차가 완료된다.

여기서, 기지국 트래픽 처리 장치 내에서 사용되는 사용자 정보는 HARQ를 지원하기 위하여 다음 [표 1]의 구조를 갖는 메모리 영역을 추가 할당한다.

상기 도 8을 상세히 설명한 프레임 동기 관리 절차(S500)가 완료되면, 현재 프레임(i)에 할당 가능한 서브채널 수(RCtotal(i))는 잔여 서브채널 수(RCrest)와 동일하다고 정의한다. 서비스할 데이터를 송신하기 위해 필요한 무선 프레임 내 서브채널 수(RCtotal)를 계산(S510)한다. 이 때, 할당 가능한 서브채널 수는 여분의 무선자원에 따라 할당 가능한 필요 서브채널 수를 의미한다.

필요한 서브채널 수는 재전송 버스트의 재전송을 위해서 고정적으로 계산되는 서브채널 수를 의미하며, "할당한 데이터 크기/((변조방식인수*코딩률)*6)"의 식과 같이 정의될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 만약 잔여 서브채널 수가 재전송을 위해 필요한 서브채널 수보다 많을 경우(S520) 재전송 버스트를 할당한 후 잔여 서브채널 수를 갱신한다.

즉, 서브채널 수가 현 프레임 내 잔여 서브 채널수보다 많으면(S520) 현재 가용한 서브채널에 전송 가능한 서비스 데이터 크기를 계산한다. 그리고, 서비스할 데이터 중 상기 계산된 크기에 해당하는 데이터를 상기 가용한 서브채널에 할당하고(S530), 나머지 데이터는 다음 프레임에 서비스 되도록 처리한다.

잔여 서브채널 수가 필요한 재전송을 위한 서브채널 수보다 적을 경우 나머지 데이터를 다음 프레임에 서비스 되도록 처리하기 위하여, 잔여 서브채널 수가 전혀 없는지 여부를 판단(S540)한다. 만약 전혀 없을 경우에는 하향 링크에 대한 맵을 구성하고 프레임 데이터를 전달한다. 그러나 잔여 서브채널 수가 있을 경우, 하향 링크에 대한 스케줄링을 수행하고 송신하고자 하는 패킷을 선택(S550)한 후 패킷을 할당하고자 하는 서브채널을 계산(S560)한다.

할당하고자 하는 서브채널의 계산이 완료되면, 다시 잔여 서브채널 수와 필요 서브채널 수를 비교(S570)한다. 만약 잔여 서브채널 수가 필요 서브채널 수보다 적을 경우 MAP을 구성하고 프레임 데이터를 기지국의 송신기에 전달한다. 그러나 잔여 서브채널 수가 필요 서브채널 수보다 많을 경우 스케줄러는 할당된 데이터에 대해 무선구간 송신을 위한 MAC-PDU를 생성하도록 PDU 생성장치에 PDU 생성정보를 제공하여 PDU를 생성(S580)하고, 잔여 서브채널 수를 "잔여 서브채널 수 - 필요 서브채널 수"의 결과로 갱신(S590)한다.

스케줄러에서는 상기 S550단계부터 S590단계까지의 과정을 현 프레임 내 잔여 서브 채널 수가 없을 때까지 반복한다. 즉, 잔여 서브채널 수가 갱신된 후 "RCrest - RCmargin"의 수가 전혀 없을 때(S600) MAP을 구성하고 프레임 데이터를 전달(S610)한다. 그러나 "RCrest - RCmargin"이 0보다 많을 경우 상기 S550단계부터 재수행한다. 여기서, RCmargin은 MAC의 헤더(header)조차 보낼 수 없는 자원의 최소 할당단위를 의미한다.

이와 같은 방법으로 하향 링크의 처리가 이루어지며, 상기 도 4에 도시된 기지국 스케줄러 동작 중 상향 링크의 처리 방법에 대하여 도 7을 참조하여 자세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 HARQ ACK/NAK 처리 흐름도이다.

상향 프레임 처리 동작은 3번 클럭 인터럽트로부터 시작되는데, 기지국 송신기로부터 수신된 상향 MAC-PDU들에 대하여 SDU로의 조합 또는 압축해제를 수행한 후 망으로 전송하고, 상향 대역 할당 요구가 있는 경우에는 상향 스케줄링 부분에 대한 대역 요구를 기지국으로 전달한다. 그 후 HARQ 응답 신호를 처리하는데, 수신된 ACK 또는 NAK의 해당 버스트 정보를 획득(S700)하여 ACK의 경우(S710)에는 대기중인 버스트 자원을 해제(S740)하고, NAK의 경우에는 최대 재전송 횟수를 증가(S720)시킨다.

최대 재전송 횟수와 증가된 재전송 횟수를 비교(S730)하여, 증가된 재전송 횟수가 최대 재전송 횟수를 넘어서지 않은 경우 SPID를 변경 설정(S760)한 후 재전송 요구 리스트인 HARQ 재전송 대기 큐에 저장(S770)한다. 만약 최대 재전송 횟수를 넘어섰다면, 송신한 버스트는 포기하고 다음 데이터 전송을 지속하기 위하여, ACID를 해제(S740)한 후 버퍼링 된 송신 데이터 버스트를 해제(S750)하여 ACK로 처리한다.

이 때, 외부 하드웨어 클럭 수신에 실패한 경우나, 기지국의 트래픽 처리 모듈의 테스크 스케줄링(Task scheduling)에 따라 제때에 클럭 리드를 수행하지 못하는 경우와 같이 3번 클럭 인터럽트가 생략되었을 경우 상기에서 기술한 상향 프레임 처리 절차를 수행할 수 없게 된다. 이와 같은 경우, 버스트 자원의 비정상적인 축적을 야기하게 되고 해당 사용자에 대한 무선 데이터 전송 서비스의 지속을 어렵게 한다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 기지국 트래픽 처리 장치에서는 상기 도 8을 참조하여 설명한 프레임 동기 관리 절차가 수행되기 때문에 비정상적 동작 문제를 해결할 수 있다.

기지국 수신기에 송신한 프레임 데이터에 대한 HARQ 응답 신호는 시스템 파라미터에 따라 수 프레임 뒤에 기지국 트래픽 처리 장치에서 처리가 가능하므로, 기지국 트래픽 처리 장치는 송신 프레임 정보를 저장한 후 HARQ 응답신호 수신시 해당 버스트 및 사용자를 저장 프레임 정보로부터 추출한다. 기지국 트래픽 처리 장치에 저장하는 프레임 정보는 HARQ 버스트 송신부터 HARQ 응답 수신까지의 프레임수(HARQ_ROUND_TRIP_FRAM)만큼 저장하고, HARQ 응답 신호를 처리할 때의 프레임 번호를 HARQ_ROUND_TRIP_FRAM에 계수(Modulus)를 취하여 해당 프레임 정보를 검색한다. 이때의 프레임 정보는 다음 [표 2]와 같다.

여기서, 전술한 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체 역시 본 발명의 범주에 포함되는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 실시예에 따르면, 기지국 스케줄링시 HARQ 동작을 위한 자원 관리 및 전송 제어를 수행하여 원활한 HARQ 동작을 지원할 수 있으며, 프레임 동기를 잃거나 HARQ ACK/NAK 수신 실패로 인해 발생하는 교착 상태의 문제를 해결할 수 있다.

Claims (9)

1. 프레임 단위로 데이터를 송수신하는 휴대 인터넷 시스템에서 사용자 단말기의 무선 접속 및 네트워크 연결을 지원하는 기지국의 하향 트래픽 및 상향 트래픽의 처리 방법에 있어서,

   (a) 상기 하향 트래픽의 동기를 맞추는 클럭의 유실이 확인된 경우, 상기 클럭의 동기 처리를 수행하는 프레임 동기 동작을 관리하는 단계;

   (b) 상기 하향 트래픽에 대한 스케줄링을 수행하는 단계;

   (c) 상기 하향 트래픽에 대한 데이터를 상기 사용자 단말기로 전송하기 위한 무선 대역 할당 및 하이브리드 자동 재전송을 위한 자원 할당을 수행하여 상기 하향 트래픽을 상기 사용자 단말기로 전송하는 단계; 및

   (d) 상기 상향 트래픽에 대한 데이터를 처리하고 상기 하이브리드 자동 재전송에 대한 응답 처리를 수행하는 단계

   를 포함하는 기지국 트래픽 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (a) 단계는,

   (i) "현재 프레임 번호 - 1"과 이미 저장된 프레임 번호--여기서 프레임 번호는 상기 프레임의 구성 정보를 포함하는 맵 메시지 내에 존재하며, 상기 기지국 내 스케줄러가 동작할 때마다 상기 스케줄러에 저장됨--가 일치하는지 판단하는 단 계;

   (ii) 상기 (i) 단계에서 "현재 프레임 번호 - 1"과 이미 저장된 프레임 번호가 일치하지 않을 경우, 일치하지 않는 차이만큼 긍정 응답(ACK) 처리를 수행하는 단계;

   (iii) 상기 하이브리드 자동 재전송에 대한 응답 처리시 상기 스케줄러에 저장된 프레임 번호와 "현재 프레임 번호 - 1"이 일치하는지 판단하는 단계; 및

   (iv) 상기 (iii) 단계에서 "현재 프레임 번호 - 1"과 이미 저장된 프레임 번호가 일치하지 않으면, 상기 하이브리드 자동 재전송에 대하여 응답 대기중인 버스트--여기서 버스트는 프로토콜 데이터 단위들의 조합--를 긍정 응답으로 처리하는 단계

   를 포함하는 기지국 트래픽 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (b) 단계는,

   (i) 상기 하향 트래픽의 하이브리드 자동 재전송을 위한 버스트를 할당한 후 재전송에 필요한 무선 프레임 내 서브채널 수를 계산하는 단계;

   (ii) 상기 계산된 무선 프레임 내의 서브채널 수가 현재 프레임내 잔여 서브채널 수보다 크면, 현재 가용한 서브채널에 전송 가능한 상기 하이브리드 자동 재전송에 요구되는 크기를 계산하는 단계;

   (iii) 상기 하이브리드 자동 재전송이 요구되는 송신 프레임 중 상기 계산된 크기에 해당되는 프레임을 상기 가용한 서브채널에 할당한 후, 나머지 프레임에 대하여 초기전송 데이터를 위한 스케줄링을 수행하는 단계; 및

   (iv) 상기 스케줄링에 따라 생성된 버스트의 조합 및 무선 대역 할당 정보를 토대로 맵 메시지를 생성하는 단계

   를 포함하는 기지국 트래픽 처리 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 (b) 단계는,

   상기 하이브리드 재전송을 위한 버스트를 할당하기 위해 재전송 대기 큐로부터 FCFS(First Come First Service) 또는 Round Robin 알고리즘 중 어느 하나에 따라 패킷 스케줄링, 변조 및 채널 코딩 조합의 레벨 설정, 무선 대역 할당 및 자동 재전송 채널 식별자 할당을 수행하는 기지국 트래픽 처리 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 (d) 단계는,

   (ⅰ) 상기 사용자 단말기로 전송하기 위한 상향 트래픽에 대한 데이터 및 하이브리드 자동 재전송 신호를 SDU로 조합한 후 압축을 해제하는 단계;

   (ⅱ) 상기 하향 트래픽에 포함되어 있는 하이브리드 자동 재전송 응답신호가 긍정 응답인지 여부를 판단하는 단계; 및;

   (ⅲ) 긍정 응답으로 판단되면, 상기 하이브리드 자동 재전송 응답 신호에 대 한 응답을 대기중인 버스트의 자원을 해제하는 단계

   를 포함하는 기지국 트래픽 처리 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 (ⅱ)단계에서 긍정 응답이 아닌 것으로 판단되면,

   상기 하이브리드 자동 재전송에 대한 재전송 회수를 증가하는 단계;

   상기 상향 트래픽에 대한 데이터를 디코딩한 후 복호화하는 단계;

   상기 복호화된 데이터를 분할하여 생성된 서브 패킷의 순서를 나타내는 서브패킷 식별자를 변경하는 단계; 및

   상기 하이브리드 자동 재전송 응답 신호를 재전송 대기 큐에 저장하는 단계

   를 포함하는 기지국 트래픽 처리 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 재전송 회수가 이미 정해진 최대 재전송 회수를 초과하는 경우, 상기 하이브리드 자동 재전송 응답 신호를 긍정 응답 처리하는 것을 특징으로 하는 기지국 트래픽 처리 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 프레임 데이터는 변조 및 채널 코딩 조합에 따라 구분되는 하향 사용자 버스트의 조합과 현 프레임내 상/하향 버스트 정보를 포함하는 맵 메시지를 포함하 는 기지국 트래픽 처리 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 클럭은 매 프레임마다 동기에 맞는 데이터의 송수신을 위하여 하드웨어 클럭을 이용하는 것을 특징으로 하는 기지국 트래픽 처리 방법.

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