KR20040072690A - 다중화된 데이터의 인터리빙 - Google Patents

Abstract

매체 억세스 계층(402)의 전송 채널들(405, 406, 407)이라는 개념을 이용하는 이동 통신 시스템에 있어서, 전송 채널들(405, 406, 407)은, 결합되고 나서 인터리빙 프로세스(411)를 겪는다.

Description

다중화된 데이터의 인터리빙{Interleaving for multiplexed data}

전송 채널들의 개념이 UTRAN(Universal mobile telecommunications System Radio Access Network, 범이동 통신 시스템 무선 억세스 네트웍)으로부터 알려져 있다. 이 전송 채널들 각각은 서로 다른 서비스 품질(QoS) 요건을 갖는 한 비트 등급을 보유할 수 있다. 복수개의 전송 채널들은 멀티플렉싱되어 하나의 물리적 채널로 보내질 수 있다.

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템을 도시한다.

도 2는 이동국의 블록도이다.

도 3은 기지국 트랜시버의 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에서 사용되는 프레임 구조를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에서의 패킷 데이터 채널을 도시한 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예에서의 두 하프 레이트(half-rate) 패킷 채널들 사이에서 한 무선 채널을 공유하는 것에 대해 도시한 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에서 사용되는 프로토콜 스택의 하위 레벨들을 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 의한 무선 신호 발생에 대해 도시한 것이다.

도 9는 본 발명의 제1실시예에 의해 발생된 데이터 버스트를 도시한 것이다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 의한 무선 신호 발생에 대해 도시한 것이다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 의해 생성된 신호들을 수신하도록 된 수신 프로세스의 일부를 도시한 것이다.

본 발명의 목적은 전송 채널들을 이용하는 종래의 통신 시스템을 개선시키는 데 있다.

본 발명에 따른 무선 송신 장치가 제공되며, 이 무선 송신 장치는 무선 송신기 회로 및, 무선 송신 회로로의 변조 신호를 제공하기 위해 디지털 신호들을 처리하는 처리 수단을 포함하고, 이 처리 수단은 물리 계층과 그 물리 계층 상부에 놓여져서 복수개의 전송 채널들을 제공하는 매체 억세스 제어 계층을 포함하는 프로토콜 스택을 구현하고, 상기 복수개의 채널들은 결합된 다음 인터리빙되어 상기 변조 신호를 생성한다.

본 발명의 장치는 TDMA 통신에 적용되고, 상기 인터리빙은 복수개의 TDMA 버스트들로 이뤄진 데이터 블록들 상에서 수행됨이 바람직하다.

상기 처리 수단은 상기 전송 채널들이 결합되기 전에 상기 전송 채널들의 인터리빙을 수행함이 바람직하다.

이제부터 예로서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다.

도 1을 참조할 때, 이동 전화 네트웍(1)이 제1 및 제2교환 센터들(2a, 2b)을 포함하는 복수개의 교환 센터들을 구비한다. 제1교환 센터(2a)는 제1 및 제2기지국 제어기들(3a 3b)을 포함하는 복수개의 기지국 제어기들에 접속되어 있다. 제2교환 센터(2b)는 이와 유사하게 (도시되지 않은) 복수개의 기지국 제어기들과 접속된다.

제1기지국 제어기(3a)는 기지국 트랜시버(4) 및 복수개의 다른 기지국 트랜시버들과 연결되어 그들을 제어한다. 제2기지국 제어기(3b)는 이와 마찬가지로 (도시되지 않은) 복수개의 기지국 트랜시버들과 연결되어 그들을 제어한다.

이 예에서, 각 기지국 트랜시버는 각자의 셀에 서비스를 제공한다. 따라서, 기지국 트랜시버(4)는 셀(5)에 대해 서비스를 제공한다. 그러나, 복수개의 셀들도 지향성 안테나들을 이용하여 하나의 기지국 트랜시버에 의해 서비스될 수 있다. 복수개의 이동국들(6a, 6b)은 셀(5) 안에 위치한다. 어떤 소정 셀 내의 이동국들의 번호 및 아이덴티티는 시간에 따라 변화될 것임을 이해할 수 있을 것이다.

이동 전화 네트웍(1)은 게이트웨이 교환 센터(8)에 의해 공공 교환 전화 네트웍(7)에 접속된다.

네트웍의 패킷 서비스 쪽은 각자 복수개의 기지국 제어기들(3a, 3b)에 연결되는 복수개의 패킷 서비스 지원 노드들(하나만 도시됨)(9)을 포함한다. 적어도 하나의 패킷 서비스 지원 게이트웨이 노드(10)가 그 (또는 각) 패킷 서비스 지원노드(10)를 인터넷(11)에 연결시킨다.

교환 센터들(3a, 3b) 및 패킷 서비스 지원 노드들(9)은 홈 거주 레지스터(home location register, HLR)(12)로 억세스 할 수 있다.

이동국들(6a, 6b)과 기지국 트랜시버(4) 사이의 통신은 시간 분할 다중 억세스(TDMA) 방식을 이용한다.

도 2를 참조하면, 제1이동국(6a)은 안테나(101), rf 서브시스템(102), 기저대역 DSP(digital signal processing) 서브시스템(103), 아날로그 오디오 서브 시스템(104), 스피커(105), 마이크로폰(106), 제어기(107), 액정 디스플레이(108), 키패드(109), 메모리(110), 배터리(111) 및 전력 공급 회로(112)를 포함한다.

rf 서브시스템(102)은 이동 전화의 송수신기 if 및 rf 회로, 및 이동국의 송수신기를 튜닝하기 위한 주파수 합성기를 포함한다. 안테나(101)는 rf 서브시스템(102)에 연결되어 무선 파형들을 송신 및 수신한다.

기저대역 DSP 서브시스템(103)은 rf 서브시스템(102)과 연결되어 그로부터 기저대역 신호를 수신하고 또한 거기서 기저대역 변조 신호를 전송한다. 기저대역 DSP 서브 시스템(103)은 이 분야에서 잘 알려져 있는 코덱(codec) 기능을 포함한다.

아날로그 오디오 서브시스템(104)은 기저대역 DSP 서브시스템(103)에 연결되어, 그로부터 복조된 오디오 신호를 수신한다. 아날로그 오디오 서브시스템(104)은 복조된 오디오 신호를 증폭하여 스피커(105)로 공급한다. 마이크로폰(106)에 의해 포착된 청각적 신호들은 아날로그 오디오 서브시스템(104)에 의해 전치 증폭되어 코딩을 위해 기저대역 DSP 서브시스템(4)으로 보내진다.

제어기(107)는 이동 전화의 동작을 제어한다. 그것은 주파수 합성기로 튜닝 명령을 제공하기 위해 rf 서브시스템(102)과 연결되고 또한 전송할 제어 데이터 및 관리 데이터를 제공하기 위해 기저대역 DSP 서브시스템(103)에 연결된다. 제어기(107)는 메모리(110)에 저장된 프로그램에 따라 동작한다. 메모리(110)는 제어기(107)로부터 따로 분리된 것으로 도시되고 있으나, 제어기(107)와 일체화된 것일 수도 있다.

디스플레이 장치(108)는 제어 데이터를 받기 위해 제어기(107)에 연결되고, 키패드(109)는 사용자 입력 데이터 신호를 제공하기 위해 제어기(107)와 연결된다.

배터리(111)는 이동 전화의 구성요소들에 의해 사용되는 여러 전압들의 정격 전력을 제공하는 전력 공급 회로(112)와 연결된다.

제어기(107)는, 음성 및 데이터 통신을 위해 이동국을 제어하도록 프로그램되며, WAP 브라우저 등의 어플리케이션 프로그램들을 가지고 이동국의 데이터 통신 기능을 활용한다.

제2이동국(6b)도 유사한 방식으로 구성된다.

도 3을 참조하면, 매우 간략화된 기지국 트랜시버(4)가 안테나(201), rf 서브시스템(202), 기저대역 DSP(digital signal processing) 서브시스템(203), 기지국 제어기 인터페이스(204) 및 제어기(207)를 포함하고 있다.

rf 서브시스템(202)은 기지국 트랜시버의 송수신기의 if 및 rf 회로와, 기지국 트랜시버의 송수신기를 튜닝하기 위한 주파수 합성기를 포함한다.안테나(201)는 rf 서브시스템(202)과 연결되어 무선 파형들의 송신 및 수신을 담당한다.

기저대역 DSP 서브시스템(203)은 rf 서브시스템(202)과 연결되어 그로부터 기저대역 신호를 수신하고 또한 거기서 기저대역 변조 신호를 송신한다. 기저대역 DSP 서브시스템(203)은 이 분야에서 잘 알려져 있는 코덱 기능을 포함한다.

기지국 제어기 인터페이스(204)는 기지국 트랜시버(4)를 자신이 제어하는 기지국 제어기(3a)로 인터페이스한다.

제어기(207)는 기지국 트랜시버(4)의 동작을 제어한다. 그것은 rf 서브시스템(202)에 연결되어 주파수 합성기로 튜닝 명령을 제공하고, 기저대역 DSP 서브시스템과 연결되어 전송을 위한 제어 데이터 및 관리 데이터를 제공한다. 제어기(207)는 메모리(210)에 저장된 프로그램에 의해 동작한다.

도 4를 참조하면, 이동국들(6a, 6b)과 기지국 트랜시버(4) 사이의 통신에 사용되는 각 TDMA 프레임이 8 개의 0.577ms 시간 슬롯들을 구비하고 있다. "26 멀티 프레임"은 26개의 프레임들을 구비하며 "51 멀티프레임"은 51개의 프레임들을 구비한다. 51개의 "26 멀티 프레임들"이나 26개이 "51 멀티프레임들"은 하나의 수퍼 프레임을 형성한다. 궁극적으로, 하이퍼프레임은 2048개의 수퍼 프레임들을 포함한다.

타임 슬롯들 안의 데이터 포맷은 타임 슬롯의 기능에 따라 변화된다. 정상 버스트, 즉 타임 슬롯은 3 개의 꼬리 비트와 그를 따르는 58개의 암호화된 데이터 비트들, 26-비트 트레이닝 시퀀스, 다른 58개의 암호화된 데이터 비트들의 시퀀스및 부가적인 3 꼬리 비트들을 포함한다. 8과 1/4 비트 듀레이션의 보호 구간이(GP) 그 버스트 끝에서 제공된다. 주파수 정정 버스트는 동일한 꼬리 비트들과 보호 구간을 가진다. 그러나, 그 페이로드(payload)는 고정된 142 비트 시퀀스를 포함한다. 동기 버스트는 암호화된 데이터가 39비트로 된 두 클록들로 줄어든다는 것과 트레이닝 시퀀스가 64 비트의 동기 시퀀스로 대체된다는 것을 제외하면 정상 버스트와 비슷하다. 마지막으로, 억세스 버스트는 8개의 초기 꼬리 비트와, 그에 이어지는 41 비트의 동기 시퀀스, 36 비트의 암호화 데이터 및 세개의 꼬리 비트 추가분을 포함한다. 이 경우, 보호 구간은 68.25 비트의 길이를 가진다.

회로 교환된 음성 트래픽을에 대해 사용시, 채널화 방법은 GSM에 채용된 것과 같다.

도 5를 참조하면, 풀 레이트(full rate) 패킷 교환 채널들이 "51 멀티프레임"에 걸쳐 나열된 12개의 4-슬롯 무선 블록들을 이용하고 있다. 아이들(idle) 슬롯들이 세번째, 여섯번째, 아홉번째 및 열두번째 무선 블록들에 뒤따른다.

도 6을 참조하면, 하프 레이트(half rate)에 있어서, 전용 및 공유되는 패킷 교환 채널들, 즉 슬롯들이 두 서브-채널들에 교대로 할당되고 있다.

이동국(6a, 6b)과 기지국 트랜시버(4)의 기저대역 DSP 서브시스템(103, 203) 및 제어기(107, 207)는 두 개의 프로토콜 스택들을 구현하도록 구성된다. 제1프로토콜 스택은 회로 교환 트래픽을 위한 것이며 실질적으로 통상의 GSM 시스템들에서 사용되는 것과 동일하다. 제2프로토콜 스택은 패킷 교환 트래픽을 위한 것이다.

도 7을 참조할 때, 이동국(6a, 6b) 및 기지국 제어기(4) 사이의 무선 링크와관련된 계층들은 무선 링크 제어 계층(401), 매체 억세스 제어 계층(402), 및 물리 계층(403)이다.

무선 링크 제어 계층(401)은 투과 모드와 비투과 모드를 포함한다. 투과 모드에서, 데이터는 변경되지 않고 단지 무선 링크 제어 계층을 위 또는 아래로 통과한다.

비투과 모드에서, 무선 링크 제어 계층(401)은 링크 적응을 제공하고 필요에 따라 상위 레벨들로부터 수신된 데이터 유닛들을 세그먼트화하거나 연쇄적으로 연결시켜 데이터 블록들을 구성하고 이 스택을 지나 위로 통과하는 데이터에 대해서는 그 반대의 프로세스를 수행한다. 비투과 모드는 인지된 모드가 사용되고 있는지의 여부에 따라, 컨텐츠의 상향 전송을 위해 데이터 블록을 재배열하거나, 잃어버린 데이터 블록들을 검출하는 역할 역시 수행한다. 이 계층은 또한 인지된 모드의 백워드(backward) 에러 정정을 제공할 수도 있다.

매체 억세스 제어 계층(402)은 무선 링크 제어 계층(401)으로부터의 데이터 블록들을 적합한 전송 채널들로 할당하고 전송 채널들로부터 수신된 무선 블록들을 무선 링크 제어 계층(403)으로 통과시키는 역할을 한다.

물리 계층(403)은 전송 채널들을 통과하는 데이터로부터 송신 무선 신호들을 생성하고, 수신된 데이터를 올바른 전송 채널을 통해 매체 억세스 제어 계층(402)으로 보내는 역할을 한다.

도 8을 참조할 때, 어플리케이션들(404a, 404b, 404c)에 의해 발생된 데이터는 프로토콜 스택 아래 매체 억세스 제어 계층(402)까지 전파한다. 어플리케이션들(404a, 404b, 404c)로부터의 이 데이터는 서로 다른 품질의 서비스가 요구되는 복수개의 등급들 중 어느 하나에 속할 수 있다. 복수개의 등급들에 속하는 데이터는 하나의 어플리케이션에 의해 발생될 수도 있다. 매체 억세스 제어 계층(402)은 어플리케이션(404a, 404b, 404c)에서의 데이터를 데이터가 속한 등급에 따라 서로 다른 전송 채널들(405, 406, 407)로 보낸다.

각 전송 채널(405, 406, 407)은 복수개의 프로세싱 방식들(405a, 405b, 405c, 406a, 406b, 406c, 407a, 407b, 407c)에 의해 신호를 처리하도록 구성 된다. 전송 채널들(405, 406, 407)의 구성은 이동국(6a, 6b)과 네트웍의 능력, 그리고 구동 중인 어플리케이션 또는 어플리케이션들(404a, 404b, 404c)의 특성에 기반하여 콜 셋업(call setup) 중에 설정된다.

프로세싱 방식들(405a, 405b, 405c, 406a, 406b, 406c, 407a, 407b, 407c)은 주기적 반복 체크(405a, 406a, 407a), 채널 코딩(405b, 406b, 407b), 및 레이트 정합(405c, 406c, 407c)의 고유한 조합들이다. 이들 고유 프로세싱 방식들은 "전송 포맷들"이라고 불려질 것이다. 각 전송 채널(405, 406, 407)마다 인터리빙 방식(405d, 406d, 407d)이 선택될 것이다. 따라서, 서로 다른 전송 채널들은 서로 다른 인터리빙 방식들을 이용할 것이며, 이와 다른 선택 사항으로서, 서로 다른 인터리빙 방식들이 동일한 전송 채널에 의해 서로 다른 시간대에 이용될 수도 있다.

전송 채널들(405, 406, 407)에 대해 제공되는 결합 데이터 레이트(combined data rate)는 이동국(6a, 6b)에 할당된 물리적 채널 또는 채널들의 데이터 레이트를 초과해야만 한다. 이것은 허용될 수 있는 전송 포맷 조합들에 한계를 부여한다. 예를 들어, 세 개의 전송 포맷들인 TF1, TF2, TF3가 각 각 전송 채널에 대해 존재할 때, 다음과 같은 조합이 유효하게 될 것이다:

TF1 TF1 TF2

TF1 TF3 TF3

그러나 이하의 조합은 유효하지 않을 것이다:

TF1 TF2 TF2

TF1 TF1 TF3

전송 채널 인터리빙 프로세스들에 의해 출력된 데이터는 다중화 프로세스(410)에 의해 다중화되고, 그리고 나서 추가 인터리빙(411)된다.

전송 포맷 조합 지시자는 매체 억세스 제어 계층에서의 정보로부터 전송 포맷 조합 지시자 발생 프로세스(412)에 의해 발생되고 코딩 프로세스(413)에 의해 부호화된다. 전송 포맷 조합 지시자는 추가 인터리빙(411) 다음에 전송 포맷 조합 지시자 삽입 프로세스에 의해 데이터 스트림에 삽입된다. 전송 포맷 조합 지시자는 이 예의 트레이닝 심볼들(도 9)의 각 측에서, 각 버스트 내 고정 위치들 안에 위치된 부분들을 갖는 한 무선 블록에 걸쳐 전개된다. 따라서 완전한 전송 포맷 조합 지시자는 고정 간격, 즉 블록 길이 20ms 마다 발생한다. 이것은 상이한 인터리빙 유형들, 가령 8개의 버스트 대각 인터리빙 및 4 개의 버스트 사각 인터리빙 등이 사용될 때, 전송 포맷 조합 지시자 검출이 반드시 이뤄질 수 있게 한다. 전송 포맷 조합 지시자는 가변 인터리빙을 겪지 않기 때문에 수신국에 의해 쉽게 위치 지정될 수 있고 수신된 데이터의 처리를 제어하는데 사용될 수 있다.

다중화된 비트 스트림 내 각 전송 채널에 대한 데이터의 위치는 전송 포맷 조합 지시자 및 결정된 다중화 프로세스에 대한 지식으로부터, 수신국에 의해 판단될 수 있다.

앞에서, 물리적 채널 또는 서브 채널은 특정 콜을 위한 특정 이동국에 전용된다. 물리적 채널들 및 서브 채널들이 공유될 때, 이동국은 자신이 언제 업링크 억세스를 하는지를 알아야 할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 공유된 채널 동작에 있어서 업링크 상태 플래그들이 각 다운링크 무선 블록 안에 포함된다. 이 플래그는 수신하는 이동국으로 다음 업링크 무선 블록의 데이터 전송 시작 여부를 알린다. GPRS와 EGPRS 이동국들과의 호환성을 위해, 업링크 상태 플래그들은 EGPRS에 대해 정해진 것과 동일한 비트 위치들, 가령 8PSK 변조가 사용될 때 각 348-데이터-비트-버스트의 150, 151, 168, 169, 171, 172, 174, 175, 177, 178, 및 195인 데이터 비트들을 사용한다. GMSK 변조가 사용될 때, 전반적으로 주기적인 방식이기는 해도, 서로 다른 비트 위치들이 서로 다른 버스트 안에서 사용되다는 점에서 상황은 보다 복잡하게 된다. 보다 상세히 말하면, 네 개의 버스트 사이클에서, 첫번째 버스트에서 0, 51, 56, 57, 58 및 100인 비트들이 사용되고, 두번째 버스트에서는 35, 56, 57, 58, 84 및 98인 비트들이 사용되고, 세번째 버스트에서는 19, 56, 57, 58, 68 및 82인 비트들이 사용되며, 네번째 버스트에서는 3, 52, 56, 57, 58 및 66 비트들이 사용된다.

이와 유사하게, 다운링크 상태 플래그들이 다운링크 무선 버스트들에 포함되어 버스트가 예정된 이동국이 어느 것인지를 가리킨다. 이 플래그들은 버스트들안에서 항상 같은 자리를 차지함으로써 수신하는 이동국이 이 플래그들을 용이하게 위치 지정할 수 있도록 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 업링크 및 다운링크 플래그들은 이동국들(6a, 6b)로의 동일한 매핑을 가진다.

공유 서브채널을 사용하는 이동국(6a, 6b)은 자신의 식별자를 포함하며, 이 식별자는 그 이동국 자신의 전송시, 상술한 업링크 및 다운링크 억세스 제어를 위해 이용된다. 이 식별자 역시 각 버스트 내 소정 위치에 자리한다. 네트웍은 송신을 스케줄링하기 때문에 일반적으로, 송신하는 이동국(6a, 6b)의 아이덴티티를 알고 있을 것이지만, 기지국 트랜시버로부터의 송신시의 오염 또는 훼손이 잘못된 이동국 송신을 파생시킬 수 있다. 이렇게 식별자를 포함하는 것은 기지국 트랜시버로 하여금 수신 신호에서 송신하는 이동국을 식별할 수 있게 하고, 그리고 나서 전송 포맷 지시자를 판독하고 송신 이동국(6a, 6b)의 아이덴티티와 해독된 전송 포맷 조합 지시자에 따른 올바른 전송 채널 디코딩 프로세스들을 선택하는 것을 시작하면서 현 블록을 해독할 수 있도록 한다.

도 10을 참조할 때, 또 다른 실시예에서, 매체 억세스 제어 계층(402)은 복수개의 액티브 전송 포맷 조합 세트(501, 502)를 지원할 수 있다. 각 전송 포맷 조합 세트(501, 502)는 GMSK 및 8PSK 등의 서로 다른 변조 기술에 따른 전송에 적용가능하다. 모든 액티브 전송 포맷 조합 세트(501, 502)는 콜 셋업시 설정된다.

네트웍에서 이동국(6a, 6b)까지의 제어 채널의 신호들은 이동국(6a, 6b)이 변조 기술, 궁극적으로 전송 포맷 조합 세트(501, 502)를 바꾸도록 한다. 제어 신호들은 경로 품질이나 혼잡 레벨에 반응하여 생성될 수 있다. 이동국(6a, 6b)은또한 어느 변조 기술을 사용할지를 일방적으로 결정할 수도 있다.

도 11을 참조할 때, 이동국(6a 6b)이나 기지국 트랜시버(4)일 수 있는 수신국에서, 수신된 신호는 각 변조 유형에 대한 복조 프로세스들(601, 602)로 주어진다. 복조 프로세스들(601, 602)의 결과는 어떤 변조 기술이 사용되고 있는지를 판단하기 위해 분석되고(603, 604), 그리고 나서 전송 포맷 조합 지시자가 적절한 복조 신호의 출력으로부터 추출(605)되어 신호의 추가 처리 제어에 사용된다.

상술한 실시예들은 여기 부가된 청구항들의 개념 및 범위를 벗어나지 않는 한 많은 다른 방식으로 변형될 수 있음이 이해될 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 무선 송신기 회로 및, 물리 계층 및 상기 물리 계층 상위의 매체 억세스 제어 계층으로 된 프로토콜 스택을 구축하도록 되어 상기 무선 송신기 회로로의 변조 신호를 생성하도록 디지털 신호들을 처리하는 프로세싱 수단을 구비하는 무선 송신 장치에 있어서,

   상기 매체 억세스 제어 계층은, 결합되어 상기 변조 신호를 생성하기 위해 인터리빙되는 복수개의 전송 채널들을 제공함을 특징으로 하는 무선 송신 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 무선 송신 장치는 TDMA 통신에 적용되고, 상기 인터리빙은 복수개의 TDMA 버스트들로 이뤄진 데이터의 블록들 상에서 수행됨을 특징으로 하는 무선 송신 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로세싱 수단은 상기 전송 채널들이 결합되기 전에 그 전송 채널들의 인터리빙을 수행함을 특징으로 하는 무선 송신 장치.