KR20010041310A - 다중채널 전송을 위한 동적 프레임 크기 세팅 - Google Patents

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KR20010041310A
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서와 같은 각 채널이 유효 비트 에러율이 발생하는 경향이 있는 것으로 추정되는 다중채널 환경에서 데이터 전송에 적합한 프로토콜의 서브층을 수행하는 기술에 관한 것이다. 본 발명은 초당 128kbps 또는 다중채널을 사용하는 10-6또는 더 나은 비트 에러 속도와 같은 고속 데이터 전송을 제공하는데 사용된다. 에러로 수신된 프레임 번호를 기억함으로써, 송신기는 효과적인 전체 처리능력을 최적화하기 위해, 각 채널에 대한 서브프레임의 크기를 동적으로 조정한다. 서브프레임은 싱글 데이터 엔티티로 전송된 거대 프레임속에 인덱스와 관련된 위치 번호를 포함하는 시퀀스 번호의 두 가지 형태를 바람직하게 전송한다. 제 2 시퀀스 번호는 수신기가 실패 서브프레임을 검출할 수 있도록 사용된 서브채널과 관련되어 있다. 그 후, 이것은 수신기가 같은 채널 또는 또다른 채널로 그 후 전송될 수 있는 실패 피스에 대한 재전송 요구를 할 수 있도록 한다.

Description

다중채널 전송을 위한 동적 프레임 크기 세팅 {DYNAMIC FRAME SIZE SETTING FOR MULTICHANNEL TRANSMISSION}
무선전화를 지원하는 비용으로 세워진 기존의 무선 구조를 사용하는 인터넷과 다른 네크워크에 저비용 고속 엑세스를 제공하는 것에 대한 널리 이용될 수 있는 만족할만한 해결책은 아직 없다. 현재로서, 기존의 셀룰라폰 네트워크로 동작하는 무선 모뎀의 사용자들은 예를 들어 웹 페이지를 보기 위해 인터넷을 사용하려할 때 종종 어려움을 격는다. 컴퓨터간에 비교적 많은 양의 데이터 전송이 필요한 다른 일을 수행하려할 때도 비슷한 어려움을 격게 된다.
이것은 원래 유선 통신에 최적화된 인터넷 사용상의 통신 프로토콜과 비교하여, 원래 음성 통신을 지원하도록 디자인된 셀룰라폰 네트워크의 구조가 적어도 한 요인이 된다. 특히, 유선 네트워크를 통한 컴퓨터 접속에 사용되는 프로토콜은 표준 무선 접속을 통한 효과적인 접속에 만족스러운 도움이 되지 않는다. 예를 들어, 셀룰라 네트워크는 원래 약 3kHz의 정보 대역폭을 가지는 음성 등급 서비스를 제공하도록 디자인되었다. 초당 9600킬로비트(kbps)의 속도로 라디오 채널을 통해 데이터를 통신하는 기술이 존재하나, 그러한 저 주파수 채널은 값싼 유선 모뎀을 통상적으로 이용하는 28.8kbps 또는 56.6kbps의 속도로 데이터를 전송하는 데에는 직접적으로 도움이 되지 않는다. 이러한 속도는 현재 인터넷 엑세스를 위한 최소 만족 데이터 접속 속도로 생각된다.
이러한 상황은 코드 분할 다중 접속(CDMA)과 마찬가지로 진보된 디지털 무선 통신 프로토콜에 대해서는 확실하다. 그러한 시스템이 입력 음성 정보를 디지털 신호로 변환하더라도, 그것들은 역시 음성 등급 대역폭으로 통신 채널을 제공하도록 디자인되었다. 그 결과, 그것들은 다중경로 페이딩 환경에서 일천비트에서 약 한 비트 정도로 높은 비트 에러비(BER)를 나타내는 통신 채널을 사용하도록 디자인되었다. 그러한 비트 에러율은 완벽하게 음성 신호 전송에 적합하지만, 대부분의 데이터 전송 환경에서는 바람직하지 않다.
그러한 높은 비트 에러비는 확실히 인터넷형 데이터 전송에서는 적합하지 않다. 예를 들어, 인터넷 무선 전송에 사용되는 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP) 표준은 1480 비트의 프레임 크기를 사용한다. 그러므로, 만약 프레임 체크 시퀀스에 의해 검출되는 비트 에러가 모든 프레임에서 수신된다면, 프레임은 확실히 재전송되어야할 것이다.
저 가격 개인용 컴퓨터의 이용이 보급됨으로써 일반대중이 인터넷과 다른 컴퓨터 네트워크로의 엑세스를 점점 증가시키는 상황이 초래되었다. 비슷한 수요가 무선 통신에서도 존재하게 되었는데, 대중은 점점 셀룰라 폰이 광범위한 지역에 사용될 수 있도록 요구하게 된 것이다.
이러한 두 가지 기술에 익숙해진 결과, 일반대중은 이제 점점 컴퓨터 네트워크로의 접속뿐만 아니라 무선 형태 네트워크로의 접속을 원하게 되었다. 사용자들은 특히 휴대용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 손바닥 크기의 개인 정보 이동 단말기(PDAs),기타 같은 종류의 것에 관심이 많아졌으며, 그들이 휴대폰 사용으로 익숙해져 편리한 만큼 네트워크로의 엑세스를 선호하고 기대한다.
도 1 은 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대용 장치가 무선 링크로 컴퓨터 네트워크에 접속되는 본 발명에 따라서 프로토콜 변환기를 사용하는 시스템의 모형도이다.
도 2 는 네트워크층 데이터 프레임들이 다중 물리링크 또는 채널에 따라서 분할되는 방법을 설명하는 선도이다.
도 3 은 네트워크층 프레임들이 송신기에 있는 프로토콜 변환기에 의해 하부프레임으로 분할되는 방법을 도시하는 더욱 상세한 선도이다.
도 4 는 도 3 선도를 계속 도시하는 선도이다.
도 5 는 본 발명을 수행하는 송신기의 프로토콜 변환기에 의해 수행되는 일련의 단계들에 대한 선도이다.
도 6 은 도 5 선도를 계속 도시하는 선도이다.
도 7 은 본 발명을 수행하는 수신기에 있는 프로토콜 변환기에 의해 수행되는 단계들에 대한 선도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 서브프레임의 한가지 특정 실시예를 도시하는 선도이다.
도 9 는 여러 가지 비트 에러율이 있는 20개의 9.6kbps 서브채널이 138kbps 전체 실효 전송율을 제공하는데 사용되는 방법을 설명하는 도표이다.
도 10 은 실효 비트 에러율이 어떻게 서브프레임으로 변경한 데이터 바이트 수로 변경되는지에 대한 도면이다.
본 발명은 무선 통신 프로토콜 수행과 관련된 물리통신층과 네트워크 프로토콜 수행과 관련된 네트워크층 사이에 배치된 프로토콜 변환기를 경유하여 수행된다.
프로토콜 변환기는 전송을 위해 그것들을 포맷하기 전에 먼저 네트워크층 프레임의 형태인 메시지를 다수의 서브프레임으로 분할한다. 서브프레임은 수신기 말단에서 네트워크층 프레임을 재구성할 적당한 순서로 재조립하도록 각각에 위치 번호를 할당한다.
프로토콜은 전체를 원하는 데이터 전송 속도로 서브프레임을 전송할 필요가 있는 라디오 링크같은 다중 물리층 접속부를 바람직하게 사용한다. 이러한 경우, 링크 시퀀스 확인자는 서브프레임이 링크상에 주어진 서브채널로 보내지는 순서를 확인하기 위해 추가된다.
그 후 수신기측에서는, 서브프레임은 서브프레임 위치 번호를 사용하여 네트워크 층으로 제조립되고, 그 후 재조립된 프레임은 네트워크층으로 넘겨진다. 그러므로, 수신기 측은 역기능을 수행하는 프로토콜 변환기를 포함한다.
전체 처리능력을 최적화하기 위하여, 송신기와 수신기에 있는 프로토콜 변환기는 관측된 부(rejected) 서브프레임 속도에 기초하여 서브프레임의 크기를 자동적이고 동적으로 조정하는 단계를 역시 수행한다. 프레임이 거부되는 평균 속도는 우수 서브프레임과 불량 서브프레임을 카운팅함으로써 결정된다. 예를 들어, 수신기 말단에서, 불량 순환 중복 검사 부호(CRC)가 있는 서브프레임은 폐기되고 불량 서브프레임으로 카운팅된다. 수신기는 수신된 우수 프레임의 시퀀스 번호 즉, 마지막 우수 프레임과 다음 우수 프레임 사이에 있는 시퀀스 번호를 가진 프레임의 손실을 확인할 수 있다. 그 후, 수신기는 시퀀스 번호에 의해 불량 서브프레임의 재전송을 명확히 요구한다. 이러한 소위 전송의 선택식 거부 특성은 수신기와 송신기가 선택식 거부 순서 표로부터 에러로 수신된 프레임의 번호를 인식하도록 한다.
송신된 프레임의 개수와 수신된 선택 거부 명령을 카운팅함으로써, 송신기는 나중에 전송된 서브프레임의 크기를 동적으로 조정한다. 바람직하게, 서브프레임 크기는 프레임 오버헤드와 재전송을 포함하는 전송을 하는데, 전송에 사용된 실제 비트수에 대한 실제 전송된 데이터 비에 의존하는 공식을 기초로 조정된다. 예를 들어 주어진 서브프레임의 데이터 수 X 는 다음 공식에 따라 조정될 수 있다.
H는 프레임들 사이에 어떠한 공용 프레임 동기 프래그(7E)를 포함하는 바이트의 새로운 프레임 오버헤드이고 XCURRENT와 HCURRENT는 각각 X 와 H 의 최우선 값이며 R 은 성공적으로 전송되지 못한 프레임 개수에 대한 성공적으로 전송된 관측된 데이터 개수의 비이다.
특히 잡음 채널은 특정 채널에서 관찰된 에러비를 개선시키기 위해 속도 절차 또는 에러 부호화 기술로 처리되기 쉽다.
전체 베이스(basis)에서 처리능력을 최적화하기 위해서, 서브프레임 크기 계산은 바람직하게 각 채널별로 계산된다. 반면에, 말하자면 어떤 우수한 채널은 특히 잡음이 있는 환경에 영향을 받지 않지만, 조절할 필요가 있는 가장 약한 채널은 속도에 관한 절차를 거치게 된다.
본 발명에 대한 특별한 실시예로, 물리층 라디오 링크는 CDMA 셀룰라 프로토콜과 서브채널 부호화 기술을 사용하여 확실하게 제공될 수 있는 9.6 kbps 채널로 수행된다.
56.6 또는 128kbps의 버스트 속도로 싱글 데이터 흐름의 송신에 필요한 채널의 수가 꽤 크기 때문에, 본 발명은 특히 TCP/IP 프로토콜의 통신을 필요로 하는 환경에서 특히 유리하다. 예를 들면, 이러한 데이터 속도로 TCP/IP 프레임을 송신하는 것은 9.6kbps로 동작하는 20개 채널을 포함할 때까지 필요로 한다. 상대적으로 약한 적어도 하나의 채널의 확률은 개별적으로 각 채널의 처리능력을 최적화함으로써 중요하기 때문에, 본 발명은 그러한 환경하에서 최대의 전체 시스템 처리능력을 얻는다. 본 발명의 수행에 대한 시뮬레이션이 지적하는 것은 10-6또는 더 나은 비트 에러비을 가진 128kbps와 같은 데이터 속도를 제공하는데 사용될 수 있다는 것이다.
도면으로 주의를 돌리면, 도 1 은 본 발명에 따른 고속 데이터 통신 수행에 대한 시스템(10)의 모형도이다. 시스템(10)은 원격 또는 가입자 유니트(20), 다중 양방향 통신 링크(30) 및 로컬 또는 서비스 제공자 유니트(40)로 이루어져 있다.
가입자 유니트(20)는 모뎀을 통하여 휴대용 또는 랩탑 컴퓨터, 손바닥 크기의 개인 정보 이동 단말기(PDA) 등과 같은 단말기 장치(22)에 접속한다. 모뎀(24)은 데이터를 다중 디지털 송수신기(26)와 안테나(27)에 차례로 전송하는 프로토콜 변환기(25)로 데이터를 차례로 제공한다.
모뎀(24)은 적당한 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 함께 컴퓨터(20)로부터 데이터를 수신하고, 이것을 공지된 통신 표준에 따른 전송을 위해 적합한 포맷으로 변환한다. 예를 들어, 모뎀(24)은 종합 정보 통신망(ISDN) 표준에 따르는 128kbps 속도 또는 Kflex 표준에 따르는 56.6kbps 속도로 단말 장치(22)로부터의 데이터 신호를 특정된 유선 물리층 프로토콜 포맷으로 변환할 것이다. 네트워크층에서, 모뎀이 제공한 데이터는 단말기 장비(22)가 인터넷과 같은 네트워크를 이용하여 다른 컴퓨터로 접속하게 하는 TCP/IP 프로토콜과 같은 적합한 네트워크 통신 프로토콜과 일치하는 방식으로 바람직하게 포맷팅한다. 이러한 모뎀과 프로토콜의 서술은 단지 예시적인 것이고 다른 프로토콜도 사용될 수 있다.
프로토콜 변환기(25)는 본 발명에 따라서 모뎀(24)에 의해 제공된 데이터를 다중채널 송수신기(26)에 적당한 포맷으로 변환하기에 적합한 중간 프로토콜층을 수행하는 것으로 아래에 더욱 상세히 설명된다.
다중채널 디지털 송수신기(26)는 설명된 라디오 채널(30)과 같은 하나 이상의 물리 통신 링크에 엑세스를 제공한다. 물리 링크는 IS-95에 의해 특정된 코드 분할 다중 접속(CDMA)과 같은 디지털 변조 기술을 사용하는 바람직하게 공지된 무선 통신 공중(air) 인터페이스이다. 다른 무선 통신 프로토콜과 다른 링크 형태(30)도 역시 본 발명과 함께 유리하게 사용될 수 있다.
채널(30)은 음성 그레이드 통신의 전형적인 9.6kbps로 동작하는 상대적으로 늦은 하나 이상의 통신 채널을 나타낸다. 이러한 통신 채널은 1.25메가헤르쯔를 가진 후 단일 직교 CDMA 코드로 개별 채널을 제공하는 단일 광 대역폭 CDMA 캐리어에 의해 제공된다, 선택적으로, 다중채널(30)은 다른 무선 통신 프로토콜에 의해 제공되는 단일 채널 통신 미디어에 제공될 것이다. 그러나, 중요한 것은 네트(net)효과로써, 상기 네트 효과는 채널(30)이 나타내는 것으로, 다수의 통신 채널이 각 링크(30)에 특이하게 나타나는 유효 비트 에러비에 의해 일어나는 역효과이다.
상술된 "에러"는 네트워크층과 같은 더욱 높은 층에서 파악되는 비트 에러이다. 본 발명은 단지 시스템 레벨 비트 에러율을 개선시키려는 것이지 절대적인 데이터 집적을 보증하려는 것이 아니다. 이러한 경우, 장비는 안테나(42-1), 다중채널 송수신기(44-1), 프로토콜 변환기(46-1) 및 모뎀, 인터페이스, 루터(routers), 인터넷(49-1)에 접속부를 제공하기 위해 ISP에 필요한 링크와 같은 그 밖의 장비(48-1)를 포함한다.
ISP(40-1)에서, 다중 채널 송수신기(44-1)는 아날로그형 기능들을 가입자 유니트의 다중 채널 송수신기(26)로 제공하지만, 반대의 형태는 그렇지 않다. 비슷한 것이 프로토콜 변환기(46-1)로, 말하자면 역 기능들을 가입자 유니트(20)에 있는 프로토콜 변환기(25)에 제공한다. ISP(40-1)는 프로토콜 변환기(46-1)로부터 TCP/IP 프레임 포맷으로 있는 데이터를 받은 후, 데이터를 인터넷(49-1)에 전달한다. 기존의 ISP 장비(48-1)의 구성은 시내 네트워크, 다중 다이얼 호출 접속부, T1 반송파 접속 장비, 또는 인터넷(49-1)으로의 다른 고속 통신 링크와 같이 몇 되지 않는 형태를 취할 것이다.
선택적으로, 제공기(provider)(40)는 단말기 장비(22)와 서버(49-2) 사이의 다이얼 업 접속을 하도록, 셀룰라 전화 시스템인 라디오 기지국의 기능을 한다. 이 경우, 기지국(40-2)은 안테나(42-2), 다중채널 송수신기(44-2) 및 프로토콜 변환기(46-2)를 포함하는데, 상기 프로토콜 변환기(49-2)는 공중 교환 전화망(PSTN)(48-2)과 마지막으로 서버(49-2)에 접속하는 하나 이상의 접속부를 갖추고 있다.
설명된 수행(40-1, 40-2)에 추가하여, 단말기 장비(22)로부터의 데이터 처리 장비에 접속을 제공하기 위해, 제공기(40)가 수행하는 여러 가지 다른 방법이 있다.
이제 프로토콜 변환기(25, 46)의 기능으로 주의를 돌려 통신을 위한 개방형 시스템간 상호 접속(OSI) 모델에서의 중간층이 고려될 수 있다. 특히, 프로토콜 변환기는 다중채널 송수신기(26)로 사용하는 CDMA 프로토콜이 공급하는 물리층과 단말기 장비(22)와 인터넷(49-1) 또는 서버(49-2)간에 접속부를 제공하는 TCP/IP와 같은 네트워크층 프로토콜 사이에서 수행되는 대역폭 관리 기능(29)을 제공한다.
대역폭 관리 기능(29)은 다중 통신 링크(30)를 통해 적당히 유지되는 물리층과 네트워크층 접속부를 보유하기 위해 다수의 기능들을 바람직하게 제공한다. 예를 들면, 어떤 물리층 접속부는 양 끝에 있는 단말기 장비가 전송한 데이터를 실제로 가지고 있는지 여부에 관계없이, 연속적인 동기 데이터 비트의 스트림을 수신할 것으로 기대된다. 그러한 기능은 역시 속도 적응(adaption), 링크상의 다중 채널 본딩, 스푸핑(spoofing), 라디오 채널 셋업 및 테이크다운을 포함한다. 특히, 다중채널 송수신기(26)에 사용되는 ISDN 단말기 장비(26)와 코드 분할 다중 접속(CDMA) 변조 기술을 위한 프로토콜 변환기의 실행에 대한 실시예는 "무선 코드 분할 다중 접속 통신 시스템을 통해서 다중 nB+D ISDN 기본 속도 간섭 링크를 제공하는 프로토콜 변환 및 대역폭 감소 기술(Protocol Conversion and Bandwidth Reduction Technique Providing Multiple nB+D ISDN Basic Rate Interface Links Over A Wireless Code Division Multiple Access Communication System)" 이라는 명칭으로 토마스 이 고쉬(Thomas E. Gorsuch)와 카를로 아마피타노(Carlo Amalfitano)에 의해 1997년 12월 17일 출원번호 08/992,759호로 출원되었으며, 본 발명의 양수인 H.Q.Wireless, Inc 에 양도되었다.
본 발명은 비트 에러율이 발생할 수 있는 환경에서 송신기와 수신기 사이의 효과적인 처리능력 속도를 개선시키기 위해서, 각 다중 링크(30)에 사용되는 개별 채널의 프레임 크기를 조정하기 위한 프로토콜 변환기(25, 46)에 사용되는 기술과 특히 관계가 깊다. 여기에 논의되는 접속부가 양방향이고, 송신기가 가입자 유니트(22) 또는 제공기 유니트(40) 둘 중의 하나라는 것은 다음의 논의에서 반드시 이해한다.
특히, 본 발명에 의해 처리되는 문제점은 도 2 에 도시되었다. 수신기 말단에서 수신되는 프레임(60)은 송신기에서의 프레임(50)과 반드시 동일해야 한다. 이것은 TCP/IP 또는 다른 네트워크층 프로토콜에서 전형적으로 필요한 것으로, 다중 채널이 더 높은 비트 에러됨에도 불구하고 수신된 프레임(60)은 10-6또는 더 나은 에러 전송율로 신뢰성있게 전송된다. 본 발명은 수신된 프레임(60)이 네트워크층 접속부의 비트 에러율 실행에 의해 영향을 받지 않도록 효과적인 데이터 처리능력을 최적화한다.
개별 채널(30-1, 30-2...30-N)은 전체 시간과 평균 센스에서 서로 다른 비트 에러율 레벨을 알게 될 것이라는 또다른 추정은 반드시 이해한다. 통계적으로나마 에러 특징이 주어진 각 채널(30)이 매우 비슷하게 동작할 지라도, 모든 채널이 동일하게 동작할 것이라고는 추정되지 않는다. 예를 들어, 특정 채널(30-3)이 이웃 셀에 있는 또다른 접속부로부터 심한 간섭을 받고 단지 10-3을 제공하지만, 다른 채널(30)은 매우 작은 간섭이 일어날 것이다.
광역 기지의 시스템(10)에 대한 처리능력을 최적화하기 위해, 본 발명은 역시 개별적으로 각 채널(30)의 파라미터들을 바람직하게 최적화한다. 반면에, 상대적으로 우수한 채널(30-1)은 약한 채널(30-3)의 조절에 필요한 속도에 관한 거쳐야 한다.
제 시간에 주어진 포인트에서의 128kbps의 속도로 싱글 데이터 스트림 송신에 필요한 채널(30)의 수는 상대적으로 크다는 것 또한 반드시 이해되어야 한다. 예를 들면, 20번까지의 채널(30)은 원하는 데이터 전송율을 조정하기 위해, 특정 시간에 할당된다. 그러므로 하나의 채널(30)에 주어진 서로 다른 특징의 가능성은 상당히 다르다.
도 3 에서는, 송출기에서 프로토콜 변환기(25, 46)의 동작은 더욱 설명된다. 도시된 바와 같이, 예를 들면 TCP/IP의 경우 1480 비트 길이의 네트워크층으로부터 수신된 입력 프레임(50)은 상대적으로 크다.
입력 프레임(50)은 먼저 더욱 작은 피스(piece)의 세트로 분할된다. 개별 피스(54)의 크기는 각 채널의 가용화를 위해 최적의 서브프레임 크기를 기초로 하여 선택된다. 예를 들면, 대역폭은 언제든지 가용한 채널(30)의 어떠한 수를 정한다. 가용 채널(30)의 서브세트가 선택된 후, 각 채널 중 하나를 통해 전송되는 각 서브프레임에 대한 최적의 비트 수가 선택된다. 그러므로 도면에서 도시된 바와 같이, 주어진 프레임(54-1)은 4개의 채널과 관련되는 피스로 분할된다. 그 후, 한 프레임에 대한 9개의 가용한 채널(30)이 되고, 다른 최적의 서브프레임 크기를 가지게 된다.
각각의 서브프레임(56)은 위치 확인기(58a), 데이터 분할(58b), 순환 중복 검사(CRC)(58c)와 같은 검사합계(checksum)의 전형적인 형태인 트레일러로 구성되어 있다. 각 서브프레임에 대한 위치 확인기(58a)는 관련 거대 프레임(50)속의 위치를 지적한다.
서브프레임(56)은 각 채널(30)의 전송을 추가로 준비한다. 이것은 각 서브프레임(56)의 시작에 있는 각 채널과 시퀀스 수를 추가한다. 그 후, 서브프레임(56)은 관련 채널(30)을 통해 전송된다.
도 3 는 수신기측에서 실행되는 동작으로 도시한다. 서브프레임(56)은 먼저 개별 채널(30)에 수신된다. 수신되는 서브프레임(56)은 만약 CRC(58c)이 정확하지 않다면 버려진다.
기존 프레임의 시퀀스 번호(58d)는 제거되고 어떠한 서브프레임(56)이 실패(miss)하였는 가에 대한 결정에 사용된다. 실패 서브프레임(56)은 수신된 시퀀스 번호(58d)를 비교함으로써 검출된다. 만약 시퀀스 번호가 실패한다면, 관련 서브프레임(56)은 수신되지 않은 것으로 추정된다. 데이터와 서브프레임의 버핑(buffing)은 전형적으로 필요한 것인데, 이는 전송 속도, 채널(30)수, 전파 지연에 따른 어떠한 손실 시퀀스 번호가 있는지를 결정하고 서브프레임을 적당히 결정하기 위해서이다.
실패 프레임(56)의 검출에서, 수신기 말단부는 실패한 서브프레임의 재전송을 요구한다. 이러한 점에서, 전송기 말단부는 실패 서브프레임의 재전송을 재실행한다.
일단 모든 서브프레임(56)이 수신된다면, 그 후 위치 번호(58a)는 서브프레임(56)으로부터의 데이터를 출력이 수신된 프레임(60)을 구성하는 적당한 순서로 배치하는데 사용된다.
이러한 점에서, 프레임 순서의 말단부가 충돌한 것처럼 어떤 피스의 거대 출력 프레임(60)이 여전히 손실되었다면, 일치하는 서브프레임의 재전송도 역시 손실 피스에 대한 길이를 지정하기 위해 지적된 위치가 요구될 수 있다.
위치와 시퀀스 번호의 사용으로, 송신기와 수신기는 에러없이 수신된 서브프레임 수에 대한 에러로 수신된 프레임의 수의 비를 알 수 있다. 역시, 수신기와 송신기는 각 채널에 대한 평균 서브프레임의 길이를 알 수 있다. 그러므로, 최적 서브프레임의 크기는 이러한 파라미터로부터 각 채널에 대해 결정될 수 있다.
도 5 는 본 발명이 수행되기 위해, 송신기에 의해 수행되는 한 세트의 동작에 대해 더욱 상세하게 도시한다. 제 1 단계(100)에서는, 프레임(50)은 네트워크층과 같은 상부의 통신층으로부터 얻어진다. 다음 단계(102)에서는, 송신기는 모든 가용한 통신 채널에 대한 최적의 서브프레임을 바람직하게 계산하기 위해서, 개별 채널(30)상의 프레임 에러율에 대한 여태까지의 관측으로부터 최적의 서브프레임 크기를 계산한다.
다음 단계(104)에서는, 네트워크층 프레임(50)은 각각의 유용한 관련 채널에 대한 최적의 크기에 따라 적당한 수의 서브프레임으로 분할된다. 이러한 분할도 역시 가용 채널을 기초로한 것으로 처리 능력을 평가한다. 그 후, 서브프레임의 리스트가 만들어진다.
다음 단계(106)에서는, 위치 확인과 CRC 코드는 각 서브프레임에 추가된다. 위치 확인기는 수신기 말단에서 프레임(50)을 재구성할 때 서브프레임의 정확한 위치를 파악하도록, 전술된 바와 같이 거대 프레임(50)안에서 오프셋된다.
다음 단계(108)에서는, 만약 다중 채널이 가용하다면, 적당한 채널(30)은 서브프레임 크기에 의존하는 각 서브프레임과 관련되고 큐 심도(queue depth)를 전송한다.
수신기에서 실패한 서브프레임 대한 재전송 요구를 수령하면, 가용한 통신 채널(30)을 통해 관찰된 프레임 평균으로부터 최적의 서브프레임 크기가 계산되는 단계(110)가 시작된다. 서브프레임 리스트는 단계(112)에서 재전송을 위한 서브프레임 리큐(requeue)에 사용된다. 그 후, 처리는 실패 서브프레임의 재전송을 위한 단계(108)에서 계속된다.
도 6 은 송신기에서 수행되는 나머지 단계를 도시한다.
단계(114)에서는, 시퀀스 번호와 관련하여 채널이 각 서브프레임에 추가된다.
다음 단계(116)에서는, "7E" 형태의 플래그와 같은 서브프레임 분리기(separator)가 서브프레임으로 삽입된다. 추가로, 다섯 개의 0 의 시퀀스 번호 후에 데이터 비트를 1 로 세팅하는 것과 같이 0 삽입이 수행된다. 다른 동기와 분리 및 코딩 기술은 이러한 포인트에서 서브프레임에 사용될 필요가 있다. 예를 들어, 주어진 채널(30)이 IS-95 표준에 의해 특정된 콘볼루션 코딩을 사용하는 것이다.
단계(118)에서는, 서브프레임은 가용한 채널(30)에 전달된다. 논리 개시, 논리 끝 및 다른 제어 프레임과 같은 비데이터 프레임도 마찬가지로 삽입된다.
마지막 단계(120)에서는, 송신기는 어떠한 서브프레임의 재전송 또는 정확하게 수신된 거대 프레임을 명확하게 확인한다. 또다른 프레임 전송은 예를 들어 송신중에 프레임을 완성하기 전에 이러한 포인트에서 지시된다.
도 7 은 수신기에서 수행되는 단계들의 상세한 시퀀스를 도시한다. 제 1 단계(200)에서, 서브프레임은 수신된다. 우수한 CRC가 있는 서브프레임은 다음 단계(202)로 넘어간다. 불량 CRC를 가진 다른 수신된 데이터는 버려진다.
계속해서 단계(202)에서는, 수신기는 어떠한 실패 시퀀스 번호를 확인한다. 그 후, 수신기는 시퀀스 번호를 기초로 하여 송신기로 재전송 요구를 돌려보냄으로써 실패한 서브프레임의 재전송을 요구한다.
다음 단계(204)에서는, 위치 확인기와 이미 알고 있는 각 원래 프레임(50)의 길이로부터, 수신기는 원래 프레임(50)의 재구성을 시도한다. 단계(206)에서, 만약 프레임(50)의 어떠한 피스가 여전히 재전송 요구가 모두 처리된 후에도 실패하고 재전송 요구 그 자체가 손실되었다면, 수신기는 위치와 크기에 따라 거대 프레임의 실패 부분을 요구한다.
단계(206)에서는, 일단 프레임(50)이 완벽하게 수신되면 긍정적인 확인이 송신기로 되돌아온다.
도 8 은 전형적인 서브프레임(56)의 포맷을 설명하는 모형도를 도시한다. 필드는 데이터/명령 필드, 이 비트의 거대 프레임 시퀀스 번호 필드, 거대 프레임속에 있는 서브프레임의 위치(특징)오프셋 필드, 서브채널 시퀀스 번호, 데이터, CRC 필드 및 공용 서브프레임의 프레임간 플래그를 포함한다. 데이터/명령 지시자 및 거대 프레임 시퀀스 번호 필드는 예를 들어 한 비트로 각각 구성된다. 관련 거대 프레임속의 서브프레임 위치오프셋은 11 비트 길이가 된다. 채널 시퀀스 번호는 3 비트 길이이다. 데이터 필드는 0 에서부터 2048 비트 길이까지 다양하고, CRC 필드는 12 비트가 되며, 프래그는 8 비트의 표준 16 비트 값 "7E" 가 된다.
도 5 로 돌아가서, 간략하게 전술된 바와 같이, 최적의 크기는 프레임 크기를 최적화하기 위해 단계(102)에서 주어진 프레임 에러율로 계산된다. 본 발명의 목적은 싱글 비트 에러가 주어진 채널(30)의 효율을 최대화시키는 거대 프레임의 보존성을 방해하는 감지된 비트 에러율을 개선시키는 것이다. 효율은 실제 데이터 비트에 CRC, 0 삽입, 프레임 분리기 및 다른 오버헤드 비트와 같은 전송된 모든 데이터 비트의 비이다. 본 발명의 또다른 목적은 각 채널이 서로 다른 효율을 가지는 다중채널 환경에서 최적의 효율을 올리는 것이다.
에러 비트 수와 위치의 실제 측정은 대부분의 실제 시스템에서 비실용적 그리고/또는 시간 낭비이다. 단일 에러 비트는 프레임 보존을 억제하고, 하나 이상의 비트는 시퀀스 에러에서의 단일 비트와 비슷한 손상이 발생된다. 반대로, 동기 플래그에서 에러상의 싱글 비트는 두 프레임을 제거한다. 그러므로, 프레임에서의 비트 수는 0 삽입으로 인해 프레임의 내용을 정확히 알지 못하고 결정된다.
그러나, 한가지 가용한 실제적인 측정값은 R 로써, 수신된 불량 프레임에 대한 수신된 우수한 프레임의 비이다. 정의에 의하면, 프레임은 이벤트를 제거하는 프레임 보존성으로 인한 에러이다. 그러한 이벤트는 에러에서의 싱글 비트나 또는 프레임 경계속 에러의 비트 클러스터이다. 에러가 어떻게 발생하더라도, 최적의 서브프레임 크기는 프레임 에러율에 대한 주어진 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 먼저 다음의 정의를 본다.
G 비트가 에러로 수신되기 전, 평균하여 수신된 우수한 비트 수
H 프레임 사이에서 어떠한 공용 프레임 동기 프레그(7E)를 포함하는 바이트에서의 프레임 오버헤드
X 프레임에서 데이터 수
B 데이터 플러스 오버헤드를 포함하는 프레임에서의 총 수
N 예를 들어 송신기에 의해 생성된 프레임의 수와 같은 원래 데이터 프레임 수
F 불량 프레임 및 재전송된 프레임을 포함하는 전송된 총 프레임 수
프레임 에러 비 R 은 다음과 같이 정의된다.
FRB는 에러로 수신되어 관찰된 프레임 수이고 FRG수신기 말단에서 정확하게 수신되어 관찰된 프레임 수이다.
N 프레임의 전송 시도 후, 몇몇은 정확하게 수신되고, 몇몇은 에러로 수신될 것이다. 후자는 차례로 재전송되고, 여전히 추가 재전송을 요구한다. 일반적으로,
정규 효율 Fn는 N=1로 정의된다.
전송 효율 K 는 차례로 재전송 및 프레임 오버헤드를 포함하는 원래 데이터 전송에 필요한 데이터 바이트의 총 수에 대한 데이터 바이트의 비로 정의될 수 있다.
전송 효율 K 를 최적화하기 위해, 위 함수의 최대값을 알 필요가 있다. 이것은 K 의 도함수를 0 으로 세팅함으로써 끝난다.
또는
(X + H)2로 정수배하면,
이것은 다음과 같이 풀이된다.
또는
마지막 등식은 특정 채널에 대한 비트 에러율을 알고 있는 프레임을 최적화하는 알고리즘의 수행 가능성을 보여준다. 송신기는 R 을 알고(재전송 요구의 수를 카운팅함으로써), 역시 프레임을 팩킹(packing)하는데 사용되는 X 와 H를 안다. 이벤트를 제거하는 프레임 집적에 비트상에서의 평균 거리로써 G 를 재정의하면, G 는 다음과 같이 유도된다.
위의 (X + H) 의 최적화 등식에서 G를 치환하면
이러한 마지막 등식은 상대적으로 수행이 간단해진다. 시스템(10)은 단지 성공적으로 전송된 프레임의 수와 링크를 통하지 않은 프레임의 수에 대한 필터링된 평균을 유지한다. 새로운 서브프레임에서의 데이터 바이트 수는 공식에 따라서 조정된다.
실질적인 성과를 위해서, 최적화 계산으로 극도의 정확성이 필요한 것이 아닌데, 이는 R 이 전체 시간에 걸쳐 상수로 있다는 어떠한 확신도 없기 때문이다. 실제적으로는, R 평균값을 알때만이 시간주기 동안 실효 처리능력을 최적화하는 프레임 크기를 여전히 제공하지만, 그 성과는 R 값에 따라 변하기 쉽다.
도 9 는 설명된 최적 프레임 길이를 선택하는 시스템을 모델링한 결과를 도시하는 도표이다. 50 비트에 에러를 가진 두 개의 9.6kbps 채널, 500 비트에 비트 에러를 가진 5 채널 및 5000 비트에 비트 에러를 가진 13 채널이 있는 채널(30)의 혼합된 세트를 사용하여 설명된 모델에서, 시스템(10)은 파악된 10-6또는 더 나은 에러율을 가진채 138kbps 데이터 속도로 송신할 수 있다.
도 10 은 모든 100, 300, 900, 2700, 8100 및 24300 비트에서 각각 1 비트의 비트 에러율을 추정하기 위한, 9.6kbps에서 동작하는 서브채널에 전체의 효과적인 비트 에러비 곡선 세트이다. 프레임에서의 데이터 바이트 수와 비트 에러율에 따라 곡선의 최고점이 변화한다는 것에 주목해야 한다.
본 발명은 특히 바람직한 실시예를 참조로 하여 도시되고 설명되지만, 당업자라면 다양한 변화 및 실시예들이 첨부된 청구항으로 정의되는 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 당업자는 여기에 특히 설명된 본 발명의 청구항의 범위에 속하는 특정 실시예를 종래의 실험을 통해 인식하거나 확인할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 송신기와 수신기 사이에서 하나 이상의 통신 채널을 통한 프레임에 제공되는 데이터의 통신 방법에 있어서,
    (a) 프레임을 최적의 서브프레임 크기에 따라 서브프레임으로 분할하는 단계;
    (b) 통신 채널을 통해 상기 서브프레임을 송신하는 단계;
    (c) 상기 수신기에서 에러로 수신된 상기 서브프레임의 번호를 결정하는 단계;
    (d) 상기 채널을 통해 통신을 시도한 에러로 수신된 상기 결정된 서브프레임의 번호를 기초로 하여 상기 통신 채널에 대한 상기 최적의 서브프레임 크기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계(b)는 다중 개별 통신 채널을 통해 서브프레임을 송신하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 단계(c, d)는 각 채널에서의 에러율과 개별적으로 각 채널에 대한 최적의 서브프레임 수를 결정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 단계(c)는 상기 송신기에 생성된 상기 선택식 거부 순서의 수를 카운팅함으로써, 상기 수신기에서 수신된 상기 서브프레임의 번호를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 단계(d)는 정확하게 수신된 서브프레임 수에 대한 에러로 수신된 서브프레임 수의 비에 따라, 최적의 프레임 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    단계(d)는 공식으로부터 프레임의 조정된 데이터 바이트 수를 결정하는 단계를 추가적으로 포함하고;
    Xcurrent는 프레임의 상기 현재 데이터 바이트 수이고, Hcurrent는 바이트에서의 상기 현재 프레임 오버헤드이며, H 는 바이트에서의 상기 프레임의 새로운 오버헤드이며, R 은 정확하게 수신된 서브프레임에 대한 에러로 수신된 서브프레임의 비임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 단계(d)는 전송에 있어 변경 특징사항들이 상기 관찰된 프레임 에러율을 변경시킴으로써, 상기 최적의 프레임 크기를 동적으로 조정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 단계(d)는 프레임 오버헤드와 재전송을 포함하는 상기 정보의 총 비트 수에 대한 상기 송신기와 상기 수신기 간에 전송된 실제 데이터 비를 결정함으로써, 효과적인 처리능력을 동적으로 최적화시키기 위해, 상기 프레임 크기를 추가적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 단계(b)는 상기 프레임속의 상기 서브프레임의 위치를 확인하기 위해, 위치 번호를 상기 서브프레임으로 삽입하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 단계(b)는 수신기가 실패 서브프레임을 확인하도록 추가된 시퀀스 번호를 각 서브프레임으로 삽입하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 송신기와 상기 전송기간에 성공적으로 전송된 상기 프레임 수의 평균과 성공적으로 전송되지 못한 상기 프레임 수의 평균을 유지하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 디지털 신호 무선 통신을 제공하는 방법에 있어서, 상기 디지털 신호는 다수의 무선 가입자 유니트와 기지국 간에 통신하고, 상기 디지털 신호는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 변조 라디오 신호를 경유한 적어도 하나의 라디오 주파수 채널을 사용하여 통신하며, 상기 디지털 신호는 주어진 정규 데이터 속도를 가지며,
    (a) 각 CDMA 라디오 채널속의 가용한 다수의 서브채널을 생성하는 단계를 포함하는데, 각 서브채널의 데이터 속도는 상기 디지털 신호의 상기 정규 데이터 속도보다 적고,
    (b) 기지국을 통하여 상기 가입자 유니트가 접속되는 단말기 장비와 기지국으로 접속되는 다른 단말기 장비 사이에 네트워크층 세션을 형성하는 단계;
    (c) 상기 네트워크층 세션 동안, 가용한 서브체널을 주어지 세션의 존속기간 동안 변경함으로써 필요한 기준에 따라 할당된 서브채널의 번호로 할당하는 단계;
    (d) 각 서브채널에 대한 최적의 서브프레임 크기에 따라서, 네트워크층 프레임을 서브프레임으로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (e) 상기 서브채널을 통해 통신을 시도한 에러로 수신된 것으로 결정된 서브프레임의 수를 기초로하여 각 서브채널에 대한 최적의 서브프레임 크기를 결정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 단계(e)는 프레임 오버헤드와 재전송을 포함하는 정보를 송신하는데 실제로 사용된 상기 비트 수에 대한 실제 전송된 데이터의 비를 기초로하여, 상기 전체 시스템의 효과적인 처리능력을 최적화하기 위해, 채널의 상기 프레임 크기를 동적으로 조정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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