KR20080069112A - 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법 - Google Patents

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Abstract

시간 영역 다중 PSC가 적용되는 MBMS 시스템에서 하향링크의 라디오 프레임을 스케줄링하거나, 일정 주파수 영역을 공유하는 다수의 이동 단말을 포함하는 단일 주파수 망에서 상향링크의 라디오 프레임을 스케줄링하는 방법이 제공된다. 전자는, 시간 영역 다중 PSC를 구현하기 위해 시간 천이가 적용된 제1구간에 대해서는 유니캐스트를 적용하고, 그 외의 제2구간에 대하여는 멀티캐스트 또는 브로드캐스트를 적용한다. 후자는, 상향링크의 라디오 프레임에 시간 천이를 적용하여 일정 주파수 영역을 공유하는 다수의 단말이 서로 다른 시퀀스로 상향링크 전송을 수행할 수 있도록 한다. 본 발명에 의하면 시간 천이 또는 동일 주파수 대역의 공유로 인해 발생하는 SFN 효과를 방지할 수 있으므로 효율적인 데이터 전송이 가능해진다.
Figure P1020070047047
MBMS, SFN effect, PSC, SSC

Description

이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법{radio frame scheduling method in mobile communication network}
도 1은 시간 영역 다중 PSC의 개념을 도시한 것이다.
도 2는 시간 영역 다중 PSC가 적용된 시스템의 셀 배치도이다.
도 3은 3개의 PSC로 이루어지는 시간 영역 다중 PSC를 일례를 도시한 것이다.
도 4는 이동 단말이 3개의 셀로부터 MBMS를 제공받는 경우를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 스케줄링 방법을 프레임 구조를 통해 표현한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 셀 배치도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 스케줄링 방법을 프레임 구조를 통해 표현한 것이다.
본 발명은 시간 영역 다중 PSC가 적용되는 MBMS 시스템에서 하향링크의 라디오 프레임을 스케줄링하거나, 일정 주파수 영역을 공유하는 다수의 이동 단말을 포 함하는 단일 주파수 망에서 상향링크의 라디오 프레임을 스케줄링하는 방법에 관한 것이다.
MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service)는 점대다 무선 베어러 및 및 점대점 무선 베어러 중 적어도 하나를 활용하는 하향링크 전용 MBMS 무선 베어러를 이용하여 다수의 이동 단말들에게 스트리밍(streaming)이나 후선(background) 서비스를 제공한다.
MBMS와 같이 브로드캐스트 서비스 또는 멀티캐스트 서비스를 제공하는 동기화된 망(synchronized network)에서 셀 공통 시퀀스(cell common sequence)가 P-SCH(Primary-Synchronization channel)에 사용될 경우 문제가 발생할 수 있다. 즉, 단일 PSC(single Primary Synchronization Code)를 사용하는 동기화된 망에서 SSC(Secondary Synchronization Code)를 검출(detect)하고자 할 때, PSC를 이용하여 코히런트 검출(coherent detection)를 수행하면 이른바 복합 채널(composit channel)이 추정되어 이동 단말의 검출 성능이 열화되는 문제가 발생하는데, 이를 SFN 효과(Single Frequency Network Effect; SFN effect)라 한다.
상기 SFN 효과를 방지하기 위해 다중 PSC(multiple PSC)가 제안되었으며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(Long Term Evolution)는 상기 다중 PSC의 구현을 위해 코드 영역 다중 PSC(code domain multiple PSC), 시간 영역 다중 PSC(time domain multiple PSC), 주파수 영역 다중 PSC(frequency domain multiple PSC) 등을 제안한바 있다.
코드 영역 다중 PSC는 단일 PSC에 각 셀에 유일한(unique) 소정의 코드 잡음 을 실어 다중 PSC를 구현하고, 시간 영역 다중 PSC는 단일 PSC에 각 셀에 대한 오프셋(offset)을 더하여 다중 PSC를 구현하며, 주파수 영역 다중 PSC는 단일 PSC를 서로 다른 주파수로 제공함으로써 다중 PSC를 구현한다. 도 1은 이 중에서 특히 시간 영역 다중 PSC의 개념을 도시하고 있다.
도 1에서 보듯, 기지국 A에 대한 PSC가 전역 프레임 경계(Global frame boundary)로부터 시작된다고 할 때, 기지국 B에 대한 PSC는 상기 기지국 A에 대한 PSC와 동일한 시퀀스를 가지지만 전역 프레임 경계로부터 소정의 부 프레임 오프셋(sub frame offset)만큼 떨어진 지점에서 시작되므로 결국 하나의 PSC로 다중 PSC의 효과를 얻게 된다.
도 2는 시간 영역 다중 PSC가 적용된 시스템에서 각 셀에 대하여 동기 채널 코드 번호가 배치된 모습을 도시한다. 도면에서 보듯, 하나의 PSC에 셀 A, 셀 B 및 셀 C 각각에 대한 오프셋이 더해져 서로 다른 3가지 PSC가 생성되며, 이에 따른 각 셀의 P-SCH 및 S-SCH 코드 번호의 일례는 (1, 1, 0), (1, 2, 1), (1, 3, 2)으로 표현될 수 있다.
도 3은 시간 영역 다중 PSC를 프레임 구조를 통해 표현한 것이다.
도 3에서는 3개의 PSC로 이루어지는 시간 영역 다중 PSC를 일례로 들고 있으며, 첫 번째 PSC(PSC_t0)는 전역 시간 대비 0의 부 프레임 타이밍 오프셋(subframe timing offset)을 가지고 전송하고, 두 번째 PSC(PSC_t1)는 전역 시간 대비 1의 부 프레임 타이밍 오프셋을 가지고 전송하며, 세 번째 PSC(PSC_t2)는 전역 시간 대비 2의 부 프레임 타이밍 오프셋을 가지고 전송한다. 따라서, 셀 탐색에 사용되는 P- SCH, S-SCH, P-BCH 및 RS(Reference Signal)는 상기 각 PSC에 따른 오프셋을 가지고 천이(shift)되므로 망은 이동 단말에 어떠한 영향을 주지 않게되며 상술한 SFN 효과 역시 발생하지 않는다.
그러나, 도 3에서 시간 천이(time-shifting)로 인해 중첩되는 부분(구간 A)은 MBMS (또는 Multiple Broadcasting Single Frequency Network; MBSFN) 수행 시 해당 구간에서 SFN에 의한 소프트 컴바이닝을 수행할 수 없으며, 특히 MBMS에서 사용되는 셀 공통 파일럿(cell-common pilot)에 의해 왜곡된 채널이 추정되므로 전송 수율(throughput)에 나쁜 영향을 미치게 된다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, MBMS의 라디오 프레임 중 시간 영역 다중 PSC가 적용되는 구간과 그 외의 MBMS 구간에 대한 데이터 전송 방식을 서로 달리하는 방안을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는, 시간 영역 다중 PSC가 적용되는 통신망에서 라디오 프레임을 스케줄링하는 방법에 관한 것으로서, 상기 라디오 프레임 중 상기 다중 PSC의 구현을 위해 시간 천이가 적용되는 제1구간에서 각 단말을 구분하여 제어정보를 송신하는 단계 및 상기 제1구간을 제외한 나머지 제2구간에서 다수의 단말을 대상으로 사용자 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1구간에는 유니캐스트가 적용되고, 상기 제2구간에는 멀티캐 스트 및 브로드캐스트 중 하나가 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태는, 일정 주파수 대역을 공유하는 다수의 이동 단말을 포함하는 단일 주파수 망(single frequency network)에서 상향링크의 라디오 프레임 스케줄링 방법에 관한 것으로서, 상기 라디오 프레임의 일정 심볼을 시간 천이(time-shifting)하여 다수의 시퀀스를 생성하는 단계 및 상기 생성된 시퀀스를 상기 다수의 이동 단말에 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 다수의 시퀀스는 상기 라디오 프레임의 서브 프레임 중 제어정보에 할당된 심볼을 제외한 나머지 심볼에 대해 시간 천이를 수행하여 생성될 수 있으며, 이때 상기 제어정보는 RS(Reference Signal)가 될 수 있다.
이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참고로 하여 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
이하의 기술은 다양한 통신 시스템에 사용될 수 있다. 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다(deploy).
본 발명의 실시예에서 기지국은 일반적으로 이동 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(node-B) BTS(base transceiver system) 액세스 포인트(access point) 중계국(relay station) 등 다른 용어(terminology)로 불릴 수 있다. 이동 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(user equipment) UT(user terminal) SS(subscriber station) 무선기기(wireless device) 등의 다른 용어로 불릴 수 있다.
일반적으로 통신 시스템은 송신기(transmitter)와 수신기(receiver)를 포함한다. 여기서, 송신기와 수신기는 송신 기능과 수신 기능을 모두 수행하는 송수신기(transceiver)라 할 수 있다. 다만, 피드백에 관한 설명을 명확하게 하기 위해 일반 데이터의 전송을 담당하는 일방을 송신기라 하고, 송신기로 피드백 데이터를 전송하는 타방을 수신기라 한다.
하향링크에서 송신기는 기지국의 일부분(part)일 수 있고, 수신기는 이동 단말의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 이동 단말의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국의 일부분일 수 있다. 기지국은 다수의 수신기와 다수의 송신기를 포함할 수 있고, 이동 단말은 다수의 수신기와 다수의 송신기를 포함할 수 있다.
<실시예 1>
본 실시예는 기지국이 송신기가 되고 이동 단말이 수신기가 되는 경우에 관한 것이다. 이하, 시간 영역 다중 PSC를 적용함에 있어서 시간 천이(time shift)된 구간에서 발생하는 문제점을 도면과 수식을 통해 구체적으로 살펴보고, 이를 해결하기 위한 본 발명의 제안을 알아보도록 한다.
도 4는 이동 단말이 3개의 셀로부터 MBMS를 제공받는 경우를 도시한다.
일반적으로 이동 단말은 PSC를 이용하여 시간/주파수 동기 및 SSC 검출을 위한 채널을 추정하고, SSC를 이용하여 셀 탐색 또는 셀 등록에 필요한 정보들을 검출한다. 도 4의 상황에서는 이동 단말이 (PSC1, SSC1)(또는, P1, S1), (PSC2, SSC2)(또는, P2, S2) 및 (PSC3, SSC3)(또는, P3, S3)를 모두 검출할 수 있으므로 소프 트 컴바이닝(soft combining)을 통해 채널 추정 및 셀 탐색 정보 검출를 수행할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
r = AHA + BHB + CHC + N
여기서, r은 채널 추정값이고 HA , HB 및 HC는 채널별 가우시안 잡음을 나타낸다. A(= P1ㆍ S1), B(= P2ㆍ S2) 및 C(= P3ㆍ S3)는 채널 추정 정보이다. 또한, N은 잡음을 나타내며 무시할 수 있는 값이라고 가정한다. 만약 채널 추정 정보가 A = B = C 의 조건을 만족한다면 상기 수학식 1은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
r = A(HA + HB + HC) + N
수학식 2에서 보듯, 3개의 채널을 합성(combine)하여 채널을 추정할 수 있으며 이를 소프트 컴바이닝(soft combining) 또는 SFN 컴바이닝(Single Frequency Network combining)이라 한다.
한편, 도 4의 일례에는 시간 영역 다중 PSC가 적용되므로 PSC의 시퀀스는 3가지 셀에서 모두 동일하다(P1 = P2 = P3 = P). 그러나, SSC에는 해당 셀의 ID 정보가 포함되므로 각 셀에 대한 SSC는 서로 상이하다(S1 ≠ S2 ≠ S3). 따라서, 이동 단말이 SSC1(도면에서 S1)를 검출하기 위해서는 HA를 추정해야 하지만, 실제로는 상기 도 3에서 시간 천이(time-shifting)로 중첩되는 구간 A에 대하여 P(HAS1 + HBS2 + HCS3)가 추정되므로 P가 오히려 잡음으로 작용하게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 MBMS 라디오 프레임에서 시간 영역 다중 PSC에 따른 시간 천이(time-shifting)로 중첩되는 구간과 그 이외의 구간에 대해 서로 다른 데이터 전송 모드를 적용함으로써 상술한 문제점을 해결할 것을 제안한다.
이를 위해 먼저 데이터 전송 모드의 종류를 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service)는 점대다 무선 베어러 및 및 점대점 무선 베어러 중 적어도 하나를 이용하여 다수의 이동 단말들에게 데이터 전송 서비스를 제공한다. 이를 위해 MBMS는 브로드캐스트(broadcast) 모드 또는 멀티캐스트(multicast) 모드로 수행될 수 있다.
브로드캐스트 모드는 방송 지역 내의 모든 이동 단말들에게 동일한 멀티미디어 데이터를 전송하는 것을 말하고, 멀티캐스트 모드는 방송 지역 내의 특정 그룹에 속한 이동 단말들에게 동일한 멀티미디어 데이터를 전송하는 것을 말한다.
한편, 유니캐스트(unicast) 모드는 이동통신 시스템에서 통상적으로 사용되는 데이터 전송 기법으로서, 특정된 하나의 이동 단말을 목표로 데이터를 전송하는 것을 말한다.
본 발명의 일 실시예가 제안하는 다중 PSC를 위한 MBMS 스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 실시예가 적용된 시간 영역 다중 PSC를 프레임 구조를 통해 표현한 것이다.
도 5에서 보듯 본 실시예의 시스템에는 3개의 PSC로 이루어지는 시간 영역 다중 PSC가 적용된다. 따라서, 첫 번째 PSC(PSC_t0)는 전역 시간 대비 0의 부 프레임 타이밍 오프셋(subframe timing offset)을 가지고 전송하고, 두 번째 PSC(PSC_t1)는 전역 시간 대비 1의 부 프레임 타이밍 오프셋을 가지고 전송하며, 세 번째 PSC(PSC_t2)는 전역 시간 대비 2의 부 프레임 타이밍 오프셋을 가지고 전송한다. 따라서, 셀 탐색에 사용되는 P-SCH, S-SCH, P-BCH 및 RS는 상기 각 PSC에 따른 오프셋을 가지고 시간 천이(shift)된다.
전술한 바와 같이 시간 천이(time-shifting)로 중첩되는 구간 A에서는 정상적인 SFN 컴바이닝이 수행될 수 없으므로, 본 실시예는 시간 분할 다중화(Time Division Multiplexing; TDM)을 이용하여 구간 A에는 MBMS를 배제한 데이터 전송 모드를 적용하고, 구간 A를 제외한 나머지 구간 B에서는 전형적인 MBMS의 전송 모드를 적용할 것을 제안한다.
이를 위해, 기지국은 TDM을 통해 구간 A에는 유니캐스트 모드를 적용하고 구간 B에는 멀티캐스트 모드 또는 브로드캐스트 모드를 적용하도록 스케줄링할 수 있다. 물론 MBMS가 제공되지 않는 시스템이라면 구간 A 및 구간 B 모두 유니캐스트 모드를 적용할 수도 있다.
<실시예 2>
본 실시예는 이동 단말이 송신기가 되고 기지국이 수신기가 되는 경우에 관한 것이다.
설명의 편의를 위해 3개의 이동 단말(UE1 ~ UE3)을 일례로 든다. 여기서, UE1과 UE2는 동일한 대역 전체를 공유하거나 일부 대역을 공유하고 있다고 가정한 다. 도 6은 이와 같은 가정의 셀 구성을 도시한 것이다.
LTE는 인트라 셀(intra-cell)에서 UE의 다중화(multiplexing)를 위해 주파수 분할 다중화(Frequency Divsional Multiplexing; FDM)을 가정하고 있으므로, 이론적으로 UE2와 UE3 사이에는 간섭(interference)이 발생하지 않는다. 그러나, 단일 주파수 망(Single Frequency Network; SFN)에서 인터 셀(inter-cell)에 위치한 UE1 및 UE2 사이에는 다음과 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, 하나의 라디오 프레임(radio frame)은 10ms이고 하나의 서브 프레임(subframe)은 1ms라고 가정한다. 또한, 서브 프레임에는 14개의 OFDM 심볼이 포함되며, 이 중 2개의 OFDM 심볼이 RS(Reference Signal)에 할당된다고 가정한다. 이때, 편의상 RS 0은 2번째 OFDM 심볼에 할당되고, RS 1은 11번째 OFDM 심볼에 할당된다고 가정한다. 도 7은 이와 같은 라디오 프레임의 구조를 도시하고 있다.
통상적으로 UE2와 UE3는 동일한 섹터(sector) 안에서 주파수 분할 다중화 방식(FDM)으로 구분되므로, 동일한 RS 시퀀스를 사용하더라도 두 신호는 서로 분리가 가능하다. 하지만, UE1-UE2 혹은 UE1-UE3와 같은 경우는 사용하는 주파수 자원의 전부 또는 일부가 중첩될 수 있으므로 반드시 서로 다른 시퀀스를 사용하여야 한다. 인터 셀(inter-cell)에 위치하는 UE간에 서로 다른 시퀀스를 배정하기 위해 이른바 셀 계획(cell planning)이 수행되는데, 셀이 사용할 수 있는 시퀀스의 개수에 따라 상기 셀 계획의 재사용 계수(reuse factor)가 결정된다.
예를 들어, UE1과 UE2가 사용하는 시퀀스의 길이가 12라고 가정하면, 통상적으로 12개의 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 생성할 수 있으므로 재사용 계 수(reuse factor)는 1/12로 결정된다. 통상적으로 재사용 계수가 1에 가까울수록 셀 계획(cell planning)에 있어서 보다 세심한 주의가 필요하다.
본 실시예의 가정에 따르면 하나의 서브 프레임 중 RS 0과 RS 1사이에 8개의 OFDM 심볼이 포함되기 때문에 총 8개의 시간 천이(time-shifting)을 적용할 수 있다. 이때, 재사용 계수(reuse factor)는 1/8이 된다. 따라서, 본 발명을 상기 언급한 기존 방법과 적용하면 재사용 계수가 1/96(=1/12 * 1/8)이 되므로 충분히 여유로운 셀 계획(cell planning)이 가능해진다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명에 의하면, MBMS의 라디오 프레임 중 시간 영역 다중 PSC가 적용되는 구간과 그 외의 MBMS 구간에 서로 다른 데이터 전송 방식을 적용함으로써 채널 추정과 데이터 전송을 효율적으로 수행할 수 있다.

Claims (7)

  1. 시간 영역 다중 PSC(time domain multiple Primary Synchronization Code)가 적용되는 통신망에서 라디오 프레임을 스케줄링하는 방법에 있어서,
    상기 라디오 프레임 중 상기 다중 PSC의 구현을 위해 시간 천이(time shifting)가 적용되는 제1구간에서 각 단말을 구분하여 제어정보를 송신하는 단계; 및
    상기 제1구간을 제외한 나머지 제2구간에서 다수의 단말을 대상으로 사용자 데이터를 송신하는 단계
    를 포함하는 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1구간에는 유니캐스트가 적용되고, 상기 제2구간에는 멀티캐스트 및 브로드캐스트 중 하나가 적용되는 것을 특징으로 하는 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2구간을 통해 수신한 사용자 데이터에 대해 SFN 컴바이닝(SFN combining)을 수행하는 단계를 더 포함하는 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어정보는 PSC(Primary Synchronization Code) 및 SSC(Secondary Synchronization Code) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
  5. 일정 주파수 대역을 공유하는 다수의 이동 단말을 포함하는 단일 주파수 망(single frequency network)에서 상향링크의 라디오 프레임 스케줄링 방법에 있어서,
    상기 라디오 프레임의 일정 심볼을 시간 천이(time-shifting)하여 다수의 시퀀스를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 시퀀스를 상기 다수의 이동 단말에 전송하는 단계
    를 포함하는 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다수의 시퀀스는
    상기 라디오 프레임의 서브 프레임 중 제어정보에 할당된 심볼을 제외한 나머지 심볼에 대해 시간 천이를 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어정보는 RS(Reference Signal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신망에서의 라디오 프레임 스케줄링 방법.
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