KR20190142565A - 이동 통신 시스템에서 효율적인 패킷 중복 전송을 위한 방법 및 장치 - Google Patents
이동 통신 시스템에서 효율적인 패킷 중복 전송을 위한 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면 무선 통신 시스템에서 단말의 방법은, 기지국으로부터 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하는 단계, 상기 설정에 따라 동일한 패킷을 서로 다른 로지컬 채널을 통해 기지국에 전송하는 단계, 미리 정해진 조건을 만족하는 경우, 기 전송된 패킷을 폐기하고 패킷 중복 전송 시점을 동기화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 무선 통신 시스템에서 단말의 방법은, 기지국으로부터 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하는 단계, 상기 설정에 따라 동일한 패킷을 서로 다른 로지컬 채널을 통해 기지국에 전송하는 단계, 미리 정해진 조건을 만족하는 경우, 기 전송된 패킷을 폐기하고 패킷 중복 전송 시점을 동기화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 차세대 이동통신 시스템에서 효율적인 패킷 중복 전송을 지원하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
한편, 차세대 이동 통신 시스템에서는 패킷 중복 전송 (packet duplication)을 통해 낮은 전송 지연을 지원하고 높은 신뢰성을 보장할 수 있다. 다만, 전송 자원의 낭비가 발생하는 문제가 있으며 이를 해결하기 위한 방법이 필요한 실정이다.
차세대 이동 통신 시스템에서는 더 낮은 전송 지연을 지원하고 더 높은 신뢰성을 보장하기 위해서 패킷 중복 전송을 상향 링크와 하향 링크에 적용하고 사용할 수 있다. 하지만 패킷 중복 전송은 동일한 패킷을 중복하여 전송하기 때문에 전송 자원을 낭비할 수도 있으며, 데이터를 중복해서 프로세싱 해야 하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 효율적으로 패킷 중복 전송을 운용하기 위한 송신단의 프로세싱 방법과 기지국에서 패킷 중복 전송을 응용하여 효율적으로 단말에게 낮은 전송 지연과 높은 신뢰성을 제공하는 방법 등을 제안한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 단말의 방법에 있어서, 기지국으로부터 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하는 단계, 상기 설정에 따라 동일한 패킷을 서로 다른 로지컬 채널을 통해 기지국에 전송하는 단계, 미리 정해진 조건을 만족하는 경우, 기 전송된 패킷을 폐기하고 패킷 중복 전송 시점을 동기화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 단말에 있어서, 송수신부, 및 기지국으로부터 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하고, 상기 설정에 따라 동일한 패킷을 서로 다른 로지컬 채널을 통해 기지국에 전송하고, 미리 정해진 조건을 만족하는 경우, 기 전송된 패킷을 폐기하고 패킷 중복 전송 시점을 동기화 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차세대 이동 통신 시스템에서 패킷 중복 전송을 효율적으로 처리할 수 있는 송신단의 패킷 중복 데이터 처리 방법들을 제안하여 전송 자원의 낭비를 막고 불필요한 데이터 프로세싱을 방지할 수 있도록 한다. 또한 패킷 중복 전송을 응용하여 기지국이 데이터 전송률을 높이고, 낮은 전송 지연과 높은 신뢰성을 갖는 제어 정보를 단말에게 전달할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 차세대 이동 통신 시스템에서 본 발명의 단말이 네트워크와 연결을 설정할 때 기지국과 RRC 연결 설정을 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 데이터 선처리를 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 패킷 중복 전송이 설정되고 활성화 및 비활성화 상태에서 수행되는 절차를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에서 패킷 중복 전송을 적용하는 경우, 데이터 선처리를 수행하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에서 RLC AM 베어러에 패킷 중복 전송이 적용된 경우, 데이터 선처리를 사용할 때 발생할 수 있는 문제를 나타낸 도면이다.
도 10와 11은 본 발명에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 12은 본 발명에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 도 10 내지 12에서 설명한 패킷 중복 전송 방법을 수행하는 송신단의 동작을 도시한 도면이다.
도 14는 패킷 중복 전송을 사용하였을 때 두 개의 RLC 계층 장치 혹은 두 개의 데이터 전송 링크에서 발생할 수 있는 전송 타이밍의 불일치를 나타낸 도면이다.
도 15는 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송을 사용할 때 발생할 수 있는 중복 전송 시점 차이 문제를 해결하기 위한 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 14에서 설명한 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송을 사용할 때 발생할 수 있는 중복 전송 시점 차이 문제를 해결하기 위한 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 상기에서 도 15과 도 16에서 설명한 패킷 중복 전송 시점의 동기화 방법을 수행하는 단말 동작을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 베어러의 데이터 전송률을 높이는 방법을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 중복 전송이 설정된 베어러에 다른 데이터를 전송하여 베어러의 데이터 전송률을 높이는 방법을 도시한 도면이다.
도 20은 차세대 이동 통신 시스템에서 지원하는 MAC PDU의 구조를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명에서 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에서 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 23에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
도 24는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 차세대 이동 통신 시스템에서 본 발명의 단말이 네트워크와 연결을 설정할 때 기지국과 RRC 연결 설정을 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 데이터 선처리를 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 패킷 중복 전송이 설정되고 활성화 및 비활성화 상태에서 수행되는 절차를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에서 패킷 중복 전송을 적용하는 경우, 데이터 선처리를 수행하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에서 RLC AM 베어러에 패킷 중복 전송이 적용된 경우, 데이터 선처리를 사용할 때 발생할 수 있는 문제를 나타낸 도면이다.
도 10와 11은 본 발명에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 12은 본 발명에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 도 10 내지 12에서 설명한 패킷 중복 전송 방법을 수행하는 송신단의 동작을 도시한 도면이다.
도 14는 패킷 중복 전송을 사용하였을 때 두 개의 RLC 계층 장치 혹은 두 개의 데이터 전송 링크에서 발생할 수 있는 전송 타이밍의 불일치를 나타낸 도면이다.
도 15는 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송을 사용할 때 발생할 수 있는 중복 전송 시점 차이 문제를 해결하기 위한 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 14에서 설명한 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송을 사용할 때 발생할 수 있는 중복 전송 시점 차이 문제를 해결하기 위한 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 상기에서 도 15과 도 16에서 설명한 패킷 중복 전송 시점의 동기화 방법을 수행하는 단말 동작을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 베어러의 데이터 전송률을 높이는 방법을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 중복 전송이 설정된 베어러에 다른 데이터를 전송하여 베어러의 데이터 전송률을 높이는 방법을 도시한 도면이다.
도 20은 차세대 이동 통신 시스템에서 지원하는 MAC PDU의 구조를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명에서 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명에서 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 23에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
도 24는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명하기에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다.
이하 설명에서 사용되는 접속 노드(node)를 식별하기 위한 용어, 망 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 메시지들을 지칭하는 용어, 망 객체들 간 인터페이스를 지칭하는 용어, 다양한 식별 정보들을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 발명이 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 대상을 지칭하는 다른 용어가 사용될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 본 발명은 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 규격에서 정의하고 있는 용어 및 명칭들을 사용한다. 하지만, 본 발명이 상기 용어 및 명칭들에 의해 한정되는 것은 아니며, 다른 규격에 따르는 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명에서 eNB는 설명의 편의를 위하여 gNB와 혼용되어 사용될 수 있다. 즉 eNB로 설명한 기지국은 gNB를 나타낼 수 있다. 또한 단말이라는 용어는 핸드폰, NB-IoT 기기들, 센서들뿐만 아니라 또 다른 무선 통신 기기들을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이 LTE 시스템의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국 (Evolved Node B, 이하 ENB, Node B 또는 기지국)(105, 110, 115, 120)과 MME (125, mobility management entity) 및 S-GW (130, serving-gateway)로 구성된다. 사용자 단말 (user equipment, 이하 UE 또는 단말)(135)은 ENB(105 ~ 120) 및 S-GW(130)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 1에서 ENB(105 ~ 120)는 UMTS 시스템의 기존 노드 B에 대응된다. ENB는 UE(135)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 복잡한 역할을 수행한다. LTE 시스템에서는 인터넷 프로토콜을 통한 VoIP(voice over IP)와 같은 실시간 서비스를 비롯한 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 ENB(105 ~ 120)가 담당한다. 하나의 ENB는 통상 다수의 셀들을 제어한다.
예컨대, 100 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 LTE 시스템은 예컨대, 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식 (orthogonal Frequency division multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식 (modulation scheme)과 채널 코딩률 (channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(adaptive modulation & coding, 이하 AMC라 한다) 방식을 적용한다.
S-GW(130)는 데이터 베어러를 제공하는 장치이며, MME(125)의 제어에 따라서 데이터 베어러를 생성하거나 제거한다.
MME는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 LTE 시스템에서 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, LTE 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 ENB에서 각각 패킷 데이터 수렴 프로토콜 (packet data convergence protocol: PDCP)(205, 240), 무선 링크 제어 (radio link control: RLC) (210, 235), 매체 접속 제어 (medium access control: MAC)(215, 230)으로 구성된다.
PDCP (205, 240)는 IP 헤더 압축/복원 등의 동작을 담당한다. PDCP의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 헤더 압축 및 압축 해제 기능 (header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (transfer of user data)
- 순차적 전달 기능 (In-sequence delivery of upper layer PDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 순서 재정렬 기능 (for split bearers in DC (only support for RLC AM): PDCP PDU routing for transmission and PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능 (duplicate detection of lower layer SDUs at PDCP re-establishment procedure for RLC AM)
- 재전송 기능 (retransmission of PDCP SDUs at handover and, for split bearers in DC, of PDCP PDUs at PDCP data-recovery procedure, for RLC AM)
- 암호화 및 복호화 기능 (ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능 (timer-based SDU discard in uplink.)
RLC (210, 235)는 PDCP PDU (packet data unit)를 적절한 크기로 재구성해서 ARQ 동작 등을 수행한다. RLC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 데이터 전송 기능 (transfer of upper layer PDUs)
- ARQ 기능 (error correction through ARQ (only for AM data transfer))
- 접합, 분할, 재조립 기능 (concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs (only for UM and AM data transfer))
- 재분할 기능 (re-segmentation of RLC data PDUs (only for AM data transfer))
- 순서 재정렬 기능 (reordering of RLC data PDUs (only for UM and AM data transfer)
- 중복 탐지 기능 (duplicate detection (only for UM and AM data transfer))
- 오류 탐지 기능 (protocol error detection (only for AM data transfer))
- RLC SDU 삭제 기능 (RLC SDU discard (only for UM and AM data transfer))
- RLC 재수립 기능 (RLC re-establishment)
MAC (215, 230)은 한 단말에 구성된 여러 RLC 계층 장치들과 연결되며, RLC PDU들을 MAC PDU에 다중화하고 MAC PDU로부터 RLC PDU들을 역다중화하는 동작을 수행한다. MAC의 주요 기능은 하기와 같이 요약된다.
- 맵핑 기능 (mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능 (multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs belonging to one or different logical channels into/from transport blocks (TB) delivered to/from the physical layer on transport channels)
- 스케줄링 정보 보고 기능 (scheduling information reporting)
- HARQ 기능 (error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능 (priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능 (priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능 (MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능 (transport format selection)
- 패딩 기능 (padding)
물리 계층 (220, 225)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 한다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 도시한 바와 같이 차세대 이동통신 시스템 (이하 NR 혹은 5g)의 무선 액세스 네트워크는 차세대 기지국 (new radio node B, 이하 NR gNB 혹은 NR 기지국)(310) 과 NR CN (305, New Radio Core Network)로 구성된다. 사용자 단말(New Radio User Equipment, 이하 NR UE 또는 단말)(315)은 NR gNB(310) 및 NR CN (305)를 통해 외부 네트워크에 접속한다.
도 3에서 NR gNB (310)는 기존 LTE 시스템의 eNB (evolved node B)에 대응된다. NR gNB는 NR UE (315)와 무선 채널로 연결되며 기존 노드 B 보다 더 월등한 서비스를 제공해줄 수 있다.
차세대 이동통신 시스템에서는 모든 사용자 트래픽이 공용 채널(shared channel)을 통해 서비스 되므로, UE들의 버퍼 상태, 가용 전송 전력 상태, 채널 상태 등의 상태 정보를 취합해서 스케줄링을 하는 장치가 필요하며, 이를 NR gNB(310)가 담당한다. 하나의 NR gNB는 통상 다수의 셀들을 제어한다.
현재 LTE 대비 초고속 데이터 전송을 구현하기 위해서 기존 최대 대역폭 이상을 가질 수 있고, OFDM 방식을 무선 접속 기술로 하여 추가적으로 빔포밍 기술이 접목될 수 있다. 또한 단말의 채널 상태에 맞춰 변조 방식과 채널 코딩률을 결정하는 AMC 방식을 적용한다.
NR CN (305)는 이동성 지원, 베어러 설정, 서비스 품질 (quality of service: QoS) 설정 등의 기능을 수행한다. NR CN는 단말에 대한 이동성 관리 기능은 물론 각종 제어 기능을 담당하는 장치로 다수의 기지국 들과 연결된다. 또한 차세대 이동통신 시스템은 기존 LTE 시스템과도 연동될 수 있으며, NR CN이 MME (325)와 네트워크 인터페이스를 통해 연결된다. MME는 기존 기지국인 eNB (330)과 연결된다.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 차세대 이동통신 시스템의 무선 프로토콜은 단말과 NR 기지국에서 각각 NR 서비스 데이터 적응 프로토콜 (service data adaptation protocol: SDAP) (401, 445), NR PDCP (405, 440), NR RLC (410, 435), NR MAC (415, 430)으로 구성된다.
NR SDAP(401, 445)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 사용자 데이터의 전달 기능(transfer of user plane data)
- 상향 링크와 하향 링크에 대해서 QoS flow와 데이터 베어러의 맵핑 기능 (mapping between a QoS flow and a DRB for both DL and UL)
- 상향 링크와 하향 링크에 대해서 QoS flow ID를 마킹 기능 (marking QoS flow ID in both DL and UL packets)
상향 링크 SDAP PDU들에 대해서 relective QoS flow를 데이터 베어러에 맵핑시키는 기능 (reflective QoS flow to DRB mapping for the UL SDAP PDUs).
상기 SDAP 계층 장치 (또는, SDAP 엔티티)에 대해 단말은 RRC 메시지로 각 PDCP 계층 장치 (또는, PDCP 엔티티) 별로 혹은 베어러 별로 혹은 로지컬 채널 별로 SDAP 계층 장치의 헤더를 사용할 지 여부 혹은 SDAP 계층 장치의 기능을 사용할 지 여부를 설정 받을 수 있다. 또한, SDAP 헤더가 설정된 경우, SDAP 헤더의 NAS QoS 반영 설정 1비트 지시자 (NAS reflective QoS)와 AS QoS 반영 설정 1비트 지시자 (AS reflective QoS)는 단말이 상향 링크와 하향 링크의 QoS flow와 데이터 베어러에 대한 맵핑 정보를 갱신 혹은 재설정할 수 있도록 지시할 수 있다. 상기 SDAP 헤더는 QoS를 나타내는 QoS flow ID 정보를 포함할 수 있다. 상기 QoS 정보는 원할한 서비스를 지원하기 위한 데이터 처리 우선 순위, 스케줄링 정보 등으로 사용될 수 있다.
NR PDCP (405, 440)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
헤더 압축 및 압축 해제 기능 (header compression and decompression: ROHC only)
- 사용자 데이터 전송 기능 (transfer of user data)
- 순차적 전달 기능(In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능 (Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 순서 재정렬 기능 (PDCP PDU reordering for reception)
- 중복 탐지 기능 (duplicate detection of lower layer SDUs)
- 재전송 기능 (retransmission of PDCP SDUs)
- 암호화 및 복호화 기능 (Ciphering and deciphering)
- 타이머 기반 SDU 삭제 기능 (Timer-based SDU discard in uplink)
상기에서 NR PDCP 장치의 순서 재정렬 기능 (reordering)은 하위 계층에서 수신한 PDCP PDU들을 PDCP SN (sequence number)을 기반으로 순서대로 재정렬하는 기능을 의미하며, 재정렬된 순서대로 데이터를 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있고, 혹은 순서를 고려하지 않고, 바로 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 PDCP PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있고, 유실된 PDCP PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 PDCP PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있다.
NR RLC(410, 435)의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 데이터 전송 기능 (transfer of upper layer PDUs)
- 순차적 전달 기능 (In-sequence delivery of upper layer PDUs)
- 비순차적 전달 기능 (Out-of-sequence delivery of upper layer PDUs)
- ARQ 기능 (error correction through ARQ)
- 접합, 분할, 재조립 기능 (concatenation, segmentation and reassembly of RLC SDUs)
- 재분할 기능 (re-segmentation of RLC data PDUs)
- 순서 재정렬 기능 (reordering of RLC data PDUs)
- 중복 탐지 기능 (duplicate detection)
- 오류 탐지 기능 (protocol error detection)
- RLC SDU 삭제 기능 (RLC SDU discard)
- RLC 재수립 기능 (RLC re-establishment)
상기에서 NR RLC 장치의 순차적 전달 기능 (In-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 의미하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들을 RLC SN 혹은 PDCP SN를 기준으로 재정렬하는 기능을 포함할 수 있으며, 순서를 재정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 상태 보고를 송신 측에 하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC PDU들에 대한 재전송을 요청하는 기능을 포함할 수 있으며, 유실된 RLC SDU가 있을 경우, 유실된 RLC SDU 이전까지의 RLC SDU들만을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 타이머가 시작되기 전에 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 혹은 유실된 RLC SDU가 있어도 소정의 타이머가 만료되었다면 현재까지 수신된 모든 RLC SDU들을 순서대로 상위 계층에 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 또한 상기에서 RLC PDU들을 수신하는 순서대로 (일련번호의 순서와 상관없이, 도착하는 순으로) 처리하여 PDCP 장치로 순서와 상관없이(Out-of sequence delivery) 전달할 수도 있으며, segment 인 경우에는 버퍼에 저장되어 있거나 추후에 수신될 segment들을 수신하여 온전한 하나의 RLC PDU로 재구성한 후, 처리하여 PDCP 장치로 전달할 수 있다.
상기 NR RLC 계층은 접합 (concatenation) 기능을 포함하지 않을 수 있고 상기 기능을 NR MAC 계층에서 수행하거나 NR MAC 계층의 다중화(multiplexing) 기능으로 대체할 수 있다.
상기에서 NR RLC 장치의 비순차적 전달 기능 (Out-of-sequence delivery)은 하위 계층으로부터 수신한 RLC SDU들을 순서와 상관없이 바로 상위 계층으로 전달하는 기능을 의미하며, 원래 하나의 RLC SDU가 여러 개의 RLC SDU들로 분할되어 수신된 경우, 이를 재조립하여 전달하는 기능을 포함할 수 있으며, 수신한 RLC PDU들의 RLC SN 혹은 PDCP SN을 저장하고 순서를 정렬하여 유실된 RLC PDU들을 기록해두는 기능을 포함할 수 있다.
NR MAC (415, 430)은 한 단말에 구성된 여러 NR RLC 계층 장치들과 연결될 수 있으며, NR MAC의 주요 기능은 다음의 기능들 중 일부를 포함할 수 있다.
- 맵핑 기능 (mapping between logical channels and transport channels)
- 다중화 및 역다중화 기능 (multiplexing/demultiplexing of MAC SDUs)
- 스케줄링 정보 보고 기능 (scheduling information reporting)
- HARQ 기능 (error correction through HARQ)
- 로지컬 채널 간 우선 순위 조절 기능 (priority handling between logical channels of one UE)
- 단말간 우선 순위 조절 기능 (priority handling between UEs by means of dynamic scheduling)
- MBMS 서비스 확인 기능 (MBMS service identification)
- 전송 포맷 선택 기능 (Transport format selection)
- 패딩 기능 (Padding)
NR PHY 계층 (420, 425)은 상위 계층 데이터를 채널 코딩 및 변조하고, OFDM 심벌로 만들어서 무선 채널로 전송하거나, 무선 채널을 통해 수신한 OFDM 심벌을 복조하고 채널 디코딩해서 상위 계층으로 전달하는 동작을 수행할 수 있다.
도 5는 차세대 이동 통신 시스템에서 본 발명의 단말이 네트워크와 연결을 설정할 때 기지국과 RRC 연결 설정을 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 5에서 기지국은 RRC 연결 모드에서 데이터를 송수신하는 단말이 소정의 이유로 혹은 일정 시간 동안 데이터의 송수신이 없으면 RRC 연결 해제 (RRCConnectionRelease) 메시지를 단말에게 전송하여 단말을 RRC 유휴모드로 전환하도록 할 수 있다(501).
추후에 현재 연결이 설정되어 있지 않은 단말 (이하 idle mode UE)은 전송할 데이터가 발생하면 기지국과 RRC 연결 설립 (RRC connection establishment)과정을 수행한다. 단말은 랜덤 액세스 과정을 통해서 기지국과 역방향 전송 동기를 수립하고 RRC 연결 요청 (RRCConnectionRequest) 메시지를 기지국으로 전송한다 (505). 상기 메시지에는 단말의 식별자와 연결을 설정하고자 하는 이유(establishmentCause) 등이 수납된다.
기지국은 단말이 RRC 연결을 설정하도록 RRC 연결 셋업 (RRCConnectionSetup) 메시지를 전송한다(510). 상기 메시지에는 각 로지컬 채널 별 설정 정보 혹은 베어러 별 설정 정보 혹은 PDCP 계층 장치의 설정 정보 혹은 RLC 계층 장치의 설정 정보 혹은 MAC 계층 장치의 설정 정보가 포함될 수 있다. 또한 기지국은 상기 메시지를 통해 PDCP 계층 장치의 설정 정보와 베어러 식별자 혹은 로지컬 채널 식별자 혹은 로지컬 채널과 셀(주파수) 간의 맵핑 정보 혹은 셀 그룹 설정 정보 혹은 이중 접속에 사용할 임계 값 등을 설정하여 이중 접속 (dual connectivity)과 캐리어 집적 (carrier aggregation) 등을 단말에게 설정해줄 수 있다. 또한 기지국은 상기 메시지를 통해 단말에게 상향 링크 혹은 하향 링크 패킷 중복 전송을 설정해주기 위해 PDCP 장치 설정 정보에서 두 개의 RLC 계층 장치를 설정해줄 수 있으며, 제1 RLC 계층 장치 (primary RLC entity)와 제2 RLC 계층 장치 (secondary RLC entity)를 로지컬 채널 식별자 혹은 지시자로 지정해줄 수 있다. 그리고 상기에서 패킷 중복 전송은 캐리어 집적 또는 이중 접속에서 사용될 수 있다.
또한, 기지국은 상기 메시지를 통해 패킷 중복 전송이 설정된 베어러 (예를 들면 SRB (signaling radio bearer) 혹은 DRB (data radio bearer))의 초기 상태를 활성화 상태 혹은 비활성화 상태로 설정할 수 있다. 또한, 상기 메시지에 포함된 SDAP 계층 장치의 설정 정보 혹은 PDCP 계층 장치 설정 정보를 통해서 QoS flow들과 베어러 간에 맵핑 정보가 설정될 수 있으며 SDAP 계층 장치는 상기 맵핑 정보를 이용하여 상위 계층 장치로부터 수신한 데이터들을 상기 맵핑에 의해 설정된 PDCP 계층 장치로 데이터를 전달할 수 있다. 또한 상기 메시지에는 RRC 연결 구성 정보 등이 수납된다. RRC 연결은 SRB라고도 하며, 단말과 기지국 사이의 제어 메시지인 RRC 메시지 송수신에 사용된다.
RRC 연결을 설정한 단말은 RRC 연결 셋업 완료 (RRCConnetionSetupComplete) 메시지를 기지국으로 전송한다 (515). 상기 RRCConnetionSetupComplete 메시지에는 단말이 소정의 서비스를 위한 베어러 설정을 접속 관리 기능 (access management function: AMF) 혹은 MME에게 요청하는 서비스 요청 (SERVICE REQUEST)이라는 제어 메시지가 포함되어 있다.
기지국은 RRCConnetionSetupComplete 메시지에 수납된 SERVICE REQUEST 메시지를 AMF 혹은 MME로 전송하고 (520), AMF 혹은 MME는 단말이 요청한 서비스를 제공할지 여부를 판단한다. 판단 결과 단말이 요청한 서비스를 제공하기로 결정하였다면 AMF 혹은 MME는 기지국에게 초기 콘텍스트 셋업 요청 (INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST) 메시지를 전송한다(525). 상기 메시지에는 DRB 설정 시 적용할 QoS 정보, 그리고 DRB에 적용할 보안 관련 정보 (예를 들어 security key, security algorithm) 등의 정보가 포함된다.
기지국은 단말과 보안을 설정하기 위해서 보안 모드 명령 (securitymodecommand) 메시지(530)를 전송하고, 보안 모드 완료 (SecurityModeComplete) 메시지(535)를 수신한다.
보안 설정이 완료되면 기지국은 단말에게 RRC 연결 재설정 (RRCConnectionReconfiguration) 메시지를 전송한다(540). 상기 메시지에는 각 로지컬 채널 별 설정 정보 혹은 베어러 별 설정 정보 혹은 PDCP 계층 장치의 설정 정보 혹은 RLC 계층 장치의 설정 정보 혹은 MAC 계층 장치의 설정 정보가 포함될 수 있다. 또한 기지국은 상기 메시지를 통해 PDCP 계층 장치의 설정 정보와 베어러 식별자 혹은 로지컬 채널 식별자 혹은 로지컬 채널과 셀(주파수) 간의 맵핑 정보 혹은 셀 그룹 설정 정보 혹은 이중 접속에 사용할 임계 값 등을 설정하여 이중 접속과 캐리어 집적 등을 단말에게 설정해줄 수 있다. 또한, 기지국은 상기 메시지를 통해 단말에게 상향 링크 혹은 하향 링크 패킷 중복 전송을 설정해주기 위해 PDCP 장치 설정 정보에서 두 개의 RLC 계층 장치를 설정해줄 수 있으며, 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치를 로지컬 채널 식별자 혹은 지시자로 지정해줄 수 있다. 그리고 상기에서 패킷 중복 전송은 캐리어 집적 또는 이중 접속에서 사용될 수 있다.
또한, 기지국은 상기 메시지를 통해 패킷 중복 전송이 설정된 베어러(예를 들면 SRB 혹은 DRB)의 초기 상태를 활성화 상태 혹은 비활성화 상태로 설정할 수 있다. 또한, 상기 메시지에 포함된 SDAP 계층 장치의 설정 정보 혹은 PDCP 계층 장치 설정 정보를 통해서 QoS flow들과 베어러 간에 맵핑 정보가 설정될 수 있으며, SDAP 계층 장치는 상기 맵핑 정보를 이용하여 상위 계층 장치로부터 수신한 데이터들을 상기 맵핑에 의해 설정된 PDCP 계층 장치로 데이터를 전달할 수 있다.
또한 상기 메시지에는 사용자 데이터가 처리될 DRB의 설정 정보가 포함되며, 단말은 상기 정보를 적용해서 DRB를 설정하고 기지국에게 RRC 연결 재설정 완료 (RRCConnectionReconfigurationComplete) 메시지를 전송한다(545).
단말과 DRB 설정을 완료한 기지국은 AMF 혹은 MME에게 초기 콘텍스트 셋업 완료 (INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE) 메시지를 전송하고 연결을 완료할 수 있다(550).
상기 과정이 모두 완료되면 단말은 기지국과 코어 네트워크를 통해 데이터를 송수신한다 (555, 560).
이처럼 일반적인 데이터 전송 과정은 크게 RRC 연결 설정, 보안 설정, DRB설정의 3단계로 구성된다. 또한 기지국은 소정의 이유로 단말에게 설정을 새로 해주거나 추가하거나 변경하기 위해서 RRC 연결 재설정 (RRC Connection Reconfiguration) 메시지를 전송할 수 있다(565). 상기 메시지에는 각 로지컬 채널 별 설정 정보 혹은 베어러 별 설정 정보 혹은 PDCP 계층 장치의 설정 정보 혹은 RLC 계층 장치의 설정 정보 혹은 MAC 계층 장치의 설정 정보가 포함될 수 있다. 또한, 기지국은 상기 메시지를 통해 PDCP 계층 장치의 설정 정보와 베어러 식별자 혹은 로지컬 채널 식별자 혹은 로지컬 채널과 셀 (주파수) 간의 맵핑 정보 혹은 셀 그룹 설정 정보 혹은 이중 접속에 사용할 임계값 등을 설정하여 이중 접속과 캐리어 집적 등을 단말에게 설정해줄 수 있다.
또한 기지국은 상기 메시지를 통해 단말에게 상향 링크 혹은 하향 링크 패킷 중복 전송을 설정해주기 위해 PDCP 장치 설정 정보에서 두 개의 RLC 계층 장치를 설정해줄 수 있으며, 제1 RLC 계층 장치(primary RLC entity)와 제2 RLC 계층 장치(secondary RLC entity)를 로지컬 채널 식별자 혹은 지시자로 지정해줄 수 있다. 그리고 상기에서 패킷 중복 전송은 캐리어 집적 또는 이중 접속에서 사용될 수 있다.
또한, 기지국은 상기 메시지를 통해 패킷 중복 전송이 설정된 베어러 (예를 들면 SRB 혹은 DRB)의 초기 상태를 활성화 상태 혹은 비활성화 상태로 설정할 수 있다. 또한 상기 메시지에 포함된 SDAP 계층 장치의 설정 정보 혹은 PDCP 계층 장치 설정 정보를 통해서 QoS flow들과 베어러 간에 맵핑 정보가 설정될 수 있으며 SDAP 계층 장치는 상기 맵핑 정보를 이용하여 상위 계층 장치로부터 수신한 데이터들을 상기 맵핑에 의해 설정된 PDCP 계층 장치로 데이터를 전달할 수 있다.
도 6은 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 데이터 선처리를 수행하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 6에서 데이터 선처리(601)를 수행하는 절차를 나타낸다. 상기 데이터 선처리는 SDAP 계층 장치 (또는 SDAP 엔티티) 혹은 PDCP 계층 장치 (또는 PDCP 엔티티) 혹은 RLC 계층 장치 (또는 RLC 엔티티) 혹은 MAC 계층 장치 (또는 MAC 엔티티)에서 데이터에 대해서 수행하는 데이터 처리를 상향 링크 전송 자원을 수신하기 전에 미리 수행하는 것을 의미한다.
상기에서 미리 처리하는 데이터 처리는 각 계층 장치의 헤더를 구성하거나 각 계층 장치의 기능을 수행해놓는 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, SDAP 계층 장치가 설정되었다면 SDAP 계층 장치는 상위 계층으로부터 수신한 데이터에 대해 SDAP 헤더를 구성하고 상기 데이터의 QoS flow에 맵핑된 베어러에 해당되는 PDCP 계층 장치로 데이터를 전달할 수 있다. 그리고 상기 PDCP 계층 장치는 만약 헤더 압축 (ROHC, robust header compression)이 설정된 경우, 상기 데이터의 SDAP 헤더를 제외한 PDCP SDU의 상위 계층 헤더에 대해서 헤더 압축을 수행하고, 무결성 보호 (integrity protection)가 설정된 경우, PDCP 헤더를 생성하고 이를 고려하여 무결성 보호를 수행하고, PDCP SDU에 대해서 암호화 (ciphering)을 수행하고 PDCP 일련번호를 할당한 PDCP 헤더(605)를 접합하여 하위 RLC 계층 장치로 데이터를 전달할 수 있다.
그리고 상기 RLC 계층 장치는 분할 정보 (segmentation information: SI) 필드를 설정하고 RLC 일련번호를 할당하여 RLC 헤더(610)를 구성하고 접합하여 하위 MAC 계층 장치로 전달하고, 상기 MAC 계층 장치는 MAC 헤더의 L 필드와 로지컬 채널 식별자를 설정하여 MAC 헤더(615)를 접합하여 데이터를 미리 구성해놓을 수 있다(620).
또 다른 방법으로 상기 데이터 선처리 절차는 PDCP 계층 장치에서 헤더 압축, 무결성 검증, 암호화 절차를 수행하고, PDCP 헤더와 RLC 헤더와 MAC 헤더를 별도로 생성해놓을 수 있다. 즉, RLC 계층 장치나 MAC 계층 장치로 데이터를 전달하지 않아도 헤더들을 미리 생성해놓을 수 있으며, 상향 링크 전송 자원을 수신하였을 때 헤더들을 업데이트하고, 헤더들과 데이터들을 접합하여 하나의 MAC PDU를 구성할 수 있다.
만약 상향 링크 전송 자원(625)을 수신하면, 단말은 상향 링크 전송 자원에 맞게 미리 데이터 선처리된 데이터들을 넣어 전송할 데이터 (MAC PDU)를 구성하고, 만약 상향 링크 전송 자원이 부족하다면 마지막으로 상기 MAC PDU에 포함되는 데이터에 대해서 분할 (segmentation) 절차를 수행하고 RLC 헤더의 SI 필드를 업데이트하고, 첫 번째 세그먼트가 아닌 경우, SO 필드를 추가할 수 있으며 (630, 635), 분할 동작으로 인해서 줄어든 길이에 대해 MAC 헤더의 L 필드 값을 업데이트하여 상기 상향 링크 전송 자원의 크기에 맞는 MAC PDU를 구성하고 하위 PHY 계층 장치로 보내어 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 패킷 중복 전송이 설정되고 활성화 및 비활성화 상태에서 수행되는 절차를 나타낸 도면이다.
단말은 기지국으로부터 상기 도 5에서 설명한 바와 같이 RRC 메시지를 통해 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하면, 패킷 중복 전송을 사용할 수 있다.
상기 패킷 중복 전송이 캐리어 집적에서 설정된 경우, 상기 패킷 중복 전송이 설정된 베어러 혹은 PDCP 계층 장치에 대해서 두 개의 RLC 계층 장치, 즉 제1 RLC 계층 장치 (primary RLC entity, 705)와 제2 RLC 계층 장치 (secondary RLC entity, 710)가 설정될 수 있다.
그리고 만약 패킷 중복 전송이 비활성화되어 있다면, 상향 링크 전송에서 PDCP 계층 장치는 제1 RLC 계층 장치 (705)로만 패킷을 전송하고, 제2 RLC 계층 장치로는 전송하지 않는다.
만약 패킷 중복 전송이 활성화되어 있다면 상향 링크 전송에서 PDCP 계층 장치는 하위 두 개의 RLC 계층 장치들 (제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치)로 동일한 패킷을 중복하여 각각 전송할 수 있다. 즉, PDCP 계층은 하나의 패킷을 제1 RLC 계층 장치로 전달하고, 상기 패킷을 복제하여 동일한 패킷을 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있다.
상기에서 캐리어 집적에서 패킷 중복 전송이 설정되고, 활성화된 경우, MAC 계층 장치 (715)는 서로 다른 로지컬 채널 식별자를 갖는 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로부터 각각 전달받은 데이터를 서로 다른 캐리어를 통해 전송할 수 있다.
상기 절차는 상향 링크 데이터 전송에 관한 것이며, 하향 링크 데이터 수신에 대해서 단말은 패킷 중복 전송이 적용된 하향 링크 데이터를 항상 수신할 수 있어야 한다. 즉, 상향 링크 패킷 중복 전송이 비활성화되어 있어서 상향 링크 데이터를 제2 RLC 계층 장치로 중복하여 전달하지는 못하더라도 제2 RLC 계층 장치(710)는 하향 링크 데이터를 MAC 계층 장치로부터 수신하고 처리하여 PDCP 계층 장치로 전달할 수 있어야 한다.
즉, 캐리어 집적에서 패킷 중복 전송이 설정되고 활성화된 경우, 단말은 상향 링크 데이터를 PDCP 계층 장치에서 중복하여 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있으며, 캐리어 집적에서 패킷 중복 전송이 설정되고 비활성화 된 경우, 단말은 상향 링크 데이터를 PDCP 계층 장치에서 중복 절차를 수행하지 않으며, 제1 RLC 계층 장치로만 데이터를 전달할 수 있다. 상기에서 패킷 중복 전송의 활성화 및 비활성화 상태의 설정은 MAC 제어 정보 (MAC control element: MAC CE)로 결정될 수도 있다.
상기 패킷 중복 전송이 이중 접속에서 설정된 경우, 상기 패킷 중복 전송이 설정된 베어러 혹은 PDCP 계층 장치에 대해서 두 개의 RLC 계층 장치, 즉 제1 RLC 계층 장치 (primary RLC entity, 716)와 제2 RLC 계층 장치(Secondary RLC entity, 720)가 설정될 수 있다.
그리고 만약 패킷 중복 전송이 비활성화되어 있다면, 상향 링크 전송에서 PDCP 계층 장치는 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 패킷을 전달하지만, 데이터를 중복하여 전송하지 않고 스플릿 베어러 (split bearer)의 동작처럼 서로 다른 데이터를 각각 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있다.
만약 패킷 중복 전송이 활성화되어 있다면 상향 링크로 PDCP 계층 장치는 하위 두 개의 RLC 계층 장치들 (제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치)로 동일한 패킷을 중복하여 각각 전송할 수 있다. 즉, PDCP 계층 장치는 하나의 패킷을 제1 RLC 계층 장치로 전달하고, 상기 패킷을 복제하여 동일한 패킷을 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있다.
상기에서 이중 접속에서 패킷 중복 전송이 설정되고, 활성화된 경우, 각 MAC 계층 장치(725, 730)는 각 RLC 계층 장치로부터 전달 받은 데이터를 서로 다른 기지국으로 전송할 수 있다.
상기 절차는 상향 링크 데이터 전송에 관한 것이며, 하향 링크 데이터 수신에 대해서 단말은 패킷 중복 전송이 적용된 하향 링크 데이터를 항상 수신할 수 있어야 한다.
즉, 이중 접속에서 패킷 중복 전송이 설정되고 활성화된 경우, 단말은 상향 링크 데이터를 PDCP 계층 장치에서 중복하여 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있으며, 이중 접속에서 패킷 중복 전송이 설정되고 비활성화 된 경우, 단말은 상향 링크 데이터를 PDCP 계층 장치에서 중복 절차를 수행하지 않으며, 스플릿 베어러처럼 서로 다른 데이터를 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있다. 상기에서 패킷 중복 전송의 활성화 및 비활성화 상태의 설정은 MAC 제어 정보로 결정될 수도 있다.
본 발명의 다음에서 제안하는 패킷 중복 전송에서의 효율적인 데이터 처리 방법들은 캐리어 집적에 패킷 중복 전송이 사용되는 경우와 이중 접속에 패킷 중복 전송이 사용되는 경우에 모두 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명에서 패킷 중복 전송을 적용하는 경우, 데이터 선처리를 수행하는 방법을 나타내는 도면이다.
송신단 (기지국 혹은 단말)은 패킷 중복 전송이 설정되면, PDCP 계층 장치는 수신된 데이터를 중복 처리하고, 각 RLC 계층 장치와 MAC 계층 장치에서 데이터 선처리를 수행 (820, 825)할 수 있다. 즉, PDCP 계층 장치는 PDCP 일련번호를 각 데이터에 할당할 수 있으며, 각 RLC 계층 장치는 각 RLC 일련번호를 할당할 수 있다. 상기에서 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서 사용되는 RLC 일련번호는 같지 않을 수 있으며, 각 RLC 계층 장치에서 독립적으로 각 RLC 일련번호가 할당된다. 예를 들면, PDCP 일련번호 1번부터 50번까지 해당하는 데이터가 복제되어 제1 RLC 계층 장치 (810)와 제2 RLC 계층 장치 (815)로 전달된다면 제1 RLC 계층 장치는 상기 51개의 데이터에 대해서 제1 RLC 일련번호를 5번부터 54번까지 할당할 수 있으며, 제2 RLC 계층 장치는 상기 51개의 데이터에 대해서 제2 RLC 일련번호를 1번부터 50번까지 할당할 수 있다. 그리고 각 계층 장치의 헤더를 구성하여 데이터 선처리를 완료할 수 있다.
상기 패킷 중복 전송은 수신단에서 중복으로 데이터가 수신되더라도 서로 다른 경로로 데이터를 전송하여 한 개의 데이터라도 먼저 전달되도록 하여 전송 지연을 줄일 수 있고 신뢰성은 높일 수 있는 반면에 전송 자원을 낭비하게 되는 문제가 있다.
하지만 RLC AM (acknowledged mode) 베어러의 경우, RLC 계층 장치에서 ARQ 기능을 수행하기 때문에 RLC STATUS PDU로 성공적으로 전달되거나 전달되지 못한 데이터들에 대해서 ACK/NACK 정보를 수신할 수 있다. 따라서 송신단은 이미 하나의 RLC 계층 장치에서 성공적으로 전달된 데이터를 다른 RLC 계층 장치에서 계속하여 전송할 필요가 없다. 예를 들면 PDCP 일련번호 2번 (제1 RLC 일련번호 6번, 830)에 대해서 성공적인 전달이 완료되었다는 RLC 상태 보고(RLC STATUS PDU)를 제1 RLC 계층 장치가 수신하면 더 이상 제2 RLC 계층 장치가 PDCP 일련번호 2번 (제2 RLC 일련번호 2번, 835)에 대해서 데이터 전송을 수행할 필요가 없다. 왜냐하면 제2 RLC 계층 장치가 전송을 수행해도 수신단에서 상기 PDCP 일련번호 2번에 대한 데이터를 성공적으로 수신하였기 때문에 수신단 (단말 혹은 기지국)의 PDCP 계층 장치에서 중복 탐지로 중복된 데이터를 폐기할 것이기 때문이다.
하지만, PDCP 계층 장치가 상기 제1 RLC 계층 장치를 통한 상기 PDCP 일련번호 2번에 대한 성공적인 전달을 지시해줘서 제2 RLC 계층 장치가 알았다고 할지라도, 상기 데이터가 이미 전송된 적이 있다면 혹은 상기 데이터의 일부 (세그먼트)가 전송된 적이 있다면, 제2 RLC 계층 장치는 상기 데이터의 재전송을 위해서 데이터를 폐기할 수 없다. 즉, 수신단에서 RLC 일련번호 갭(gap) 문제가 발생하지 않도록 재전송을 수행해야만 한다.
상기와 같이 RLC AM 베어러에서 ARQ 기능을 이용하여 하나의 RLC 계층 장치에서 패킷의 성공적인 전달을 RLC 상태 보고로 수신한 경우, 이 정보를 PDCP 계층 장치에게 알릴 수 있다. 또한, PDCP 계층 장치는 상기 정보를 다른 RLC 계층 장치로 전송하고, 다른 RLC 계층 장치에서 중복된 데이터를 폐기하여 불필요한 중복 전송을 막고 전송 자원 낭비를 막을 수 있다.
도 9는 본 발명에서 RLC AM 베어러에 패킷 중복 전송이 적용된 경우, 데이터 선처리를 사용할 때 발생할 수 있는 문제를 나타낸 도면이다.
송신단 (기지국 혹은 단말)은 RLC AM 베어러에 대해서 패킷 중복 전송이 설정되면 PDCP 계층 장치는 수신된 데이터를 중복 처리하고 각 RLC 계층 장치와 MAC 계층 장치는 데이터 선처리를 수행할 수 있다. 즉, PDCP 계층 장치는 PDCP 일련번호를 각 데이터에 할당할 수 있으며, 각 RLC 계층 장치는 각 RLC 일련번호를 할당할 수 있다. 상기에서 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서 사용되는 RLC 일련번호는 같지 않을 수 있으며, 각 RLC 계층 장치에서 독립적으로 각 RLC 일련번호가 할당된다. 예를 들면 PDCP 일련번호 1번부터 50번까지 해당하는 데이터가 복제되어 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전달된다면 제1 RLC 계층 장치는 상기 51개의 데이터에 대해서 제1 RLC 일련번호를 5번부터 54번까지 할당할 수 있으며, 제2 RLC 계층 장치는 상기 51개의 데이터에 대해서 제2 RLC 일련번호를 1번부터 50번까지 할당할 수 있다. 그리고 각 계층 장치의 헤더를 구성하여 데이터 선처리를 완료할 수 있다.
RLC AM 베어러의 경우, RLC 계층 장치에서 ARQ 기능을 수행하기 때문에 RLC STATUS PDU로 성공적으로 전달되거나 전달되지 못한 데이터들에 대해서 ACK/NACK 정보를 수신할 수 있다. 따라서 송신단은 이미 하나의 RLC 계층 장치에서 성공적으로 전달된 데이터를 다른 RLC 계층 장치에서 계속하여 전송할 필요가 없다. 예를 들면 PDCP 일련번호 2번 (제1 RLC 일련번호 6번)에 대해서 성공적인 전달이 완료되었다는 RLC 상태 보고(RLC STATUS PDU)를 제1 RLC 계층 장치가 수신하면 더 이상 제2 RLC 계층 장치가 PDCP 일련번호 2번 (제2 RLC 일련번호 2번)에 대해서 데이터 전송을 수행할 필요가 없다. 왜냐하면 제2 RLC 계층 장치가 전송을 수행해도 수신단에서 상기 PDCP 일련번호 2번에 대한 데이터를 성공적으로 수신하였기 때문에 수신단 (단말 혹은 기지국)의 PDCP 계층 장치에서 중복 탐지로 중복된 데이터를 폐기할 것이기 때문이다.
따라서 제2 RLC 계층 장치는 상기 PDCP 계층 장치로부터 PDCP 일련번호 2번 (제2 RLC 일련번호 2번, 915)가 제1 RLC 계층 장치에서 성공적인 전송되었다는 지시를 받으면 (905) 상기 PDCP 일련번호 2번 (제2 RLC 일련번호 2번, 915)에 해당하는 데이터를 폐기할 수 있다.
상기에서 PDCP 일련번호 2번 (제2 RLC 일련번호 2번, 915)에 해당하는 데이터를 폐기하게 되면 나머지 RLC 일련번호 3번부터 (901)에서부터 RLC 일련번호 50번까지 (902)에 해당하는 데이터에 대해 RLC 일련번호를 재할당해야 한다. 왜냐하면 RLC 일련번호 2번에 해당하는 데이터가 삭제되어 RLC 일련번호 2번이 비어 버리면 수신단에서 RLC 일련번호 갭 (Gap) 문제가 발생하여 재전송이 계속 요청되고 결국 링크가 끊길 수도 있기 때문이다. 따라서, 제2 RLC 계층 장치는 910과 같이 제2 RLC 일련번호 2번부터 시작해서 49번까지 각 데이터에 대해서 제2 RLC 일련번호를 재할당해야 한다.
만약, 제2 RLC 계층 장치가 PDCP 일련번호 5번 (재할당된 제2 RLC 일련번호 4번, 930)의 제2 성공적인 전달을 확인하였다면, 925와 같이 기존 제2 RLC 일련번호 5번부터 49번까지에 해당하는 데이터에 대해 다시 제2 RLC 일련번호 4번부터 48번으로 재할당해야 한다.
따라서 RLC AM 베어러에서 패킷 중복 전송을 적용하고, 데이터 선처리를 수행할 경우, 상기 도 9에서와 같이 RLC 일련번호를 계속해서 재할당해야 하는 문제가 발생할 수 있으며, 이는 송신단의 데이터 처리 복잡도를 증가시킬 수 있다.
도 10와 11은 본 발명에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 10에서 제안하는 두 단계 데이터 처리 절차는 다음과 같다.
제1 단계(1001): 전송 자원을 수신하기 전에 송신단 (단말 혹은 기지국)은 패킷 중복 전송이 설정된 AM 베어러에 대해서 데이터 선처리를 수행한다. 송신단은 도 6에서 설명한 것 같이 데이터 선처리를 수행한다. 하지만, 송신단은 RLC 일련번호는 할당하지 않는다. 즉, RLC 헤더에서 RLC 일련번호에 해당하는 RLC SN 필드에는 값을 입력하지 않고 RLC SN 필드에 대한 처리를 수행하지 않는다(1005, 1010).
제2 단계(1002): 송신단 (기지국 혹은 단말)은 전송 자원 (예를 들면 상향 링크 전송 자원, uplink grant)을 수신하면(혹은 결정하면), 상기 전송 자원에 완전히 포함되는 데이터 혹은 상기 전송 자원에 포함되는 데이터의 일부 (세그먼트, segment)에 대해서만 아직 할당되지 않은 RLC 일련번호를 할당하고 RLC 헤더를 완성하고 상기 전송 자원에 포함될 데이터를 처리하여 상기 전송 자원에 포함하여 전송할 수 있다(1015). 전송 자원에 데이터가 포함된다는 것은, 상기 전송 자원을 통해 데이터를 전송하는 과정을 의미할 수 있다.
상기와 같이 전송 자원을 수신하였을 때 (혹은 결정하였을 때) 전 후로 각각 데이터 처리를 두 단계로 데이터를 선처리하면 데이터 선처리의 이득은 얻으면서, RLC 일련번호를 재할당하고 업데이트하는 절차를 피할 수 있다.
즉, 도 11의 1110와 같이 PDCP 일련번호 2번에 해당하는 데이터를 제1 RLC 계층 장치가 성공적으로 전달하였음을 지시하는 정보를 PDCP 계층 장치가 제2 RLC 계층 장치에 전달하면 제2 RLC 계층 장치는 PDCP 일련번호 2번에 해당하는 데이터 (1115)를 폐기할 수 있다. 그리고 제2 RLC 계층 장치에 전송 자원이 할당되면 할당된 전송 자원에 맞는 데이터들에 RLC 일련번호를 할당하고 구성하여 데이터를 전송할 수 있다 (1120).
따라서 도 9에서 설명한 것과 같은 데이터 선처리 및 다른 RLC 계층 장치의 성공적인 데이터 전송에 따른 RLC 일련번호의 재할당 및 업데이트 문제를 막을 수 있다.
도 12은 본 발명에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 12에서 제안하는 두 단계 데이터 처리 절차는 다음과 같다.
제1 단계(1201): 전송 자원을 수신하기 전에 송신단 (단말 혹은 기지국)은 패킷 중복 전송이 설정된 AM 베어러에 대해서 데이터 선처리를 수행한다. 송신단은 도 6에서 설명한 것 같이 데이터 선처리를 수행한다(1005, 1010).
제 2 단계(1202): 송신단 (기지국 혹은 단말)은 전송 자원 (예를 들면 상향 링크 전송 자원, uplink grant)을 수신하면(혹은 결정하면), 상기 전송 자원에 완전히 포함되는 데이터 혹은 상기 전송 자원에 포함되는 데이터의 일부(세그먼트, segment)에 대해서만 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트 필요 여부를 확인한다. 만약 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트가 필요 없다면, 전송 자원에 맞게 데이터를 구성하여 전송한다.
하지만 만약 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트가 필요하다면 송신단은 RLC 일련번호를 재할당하고 업데이트하여 RLC 헤더를 완성하고 상기 전송 자원에 포함될 데이터를 처리하여 상기 전송 자원에 포함하여 전송할 수 있다(1240). 상기에서 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트 여부는 다른 RLC 계층 장치로부터 성공적인 전달이 확인된 데이터에 대해서 PDCP 계층 장치에서 더 이상 전송을 수행할 필요가 없어 폐기하라고 지시한 데이터의 PDCP 일련번호와 그에 상응하는 RLC 일련번호를 고려하여 결정될 수 있다.
상기와 같이 전송 자원을 수신하였을 때(혹은 결정하였을 때) 전 후로 각각 데이터 처리를 두 단계로 데이터를 선처리하면 데이터 선처리의 이득은 얻으면서, RLC 일련번호를 재할당하고 업데이트하는 절차를 피할 수 있다.
즉, 도 12의 1220와 같이 PDCP 일련번호 2번에 해당하는 데이터를 제1 RLC 계층 장치가 성공적으로 전달하였음을 지시하는 정보를 PDCP 계층 장치가 제2 RLC 계층 장치에 전달하면, 제2 RLC 계층 장치는 PDCP 일련번호 2번에 해당하는 데이터(1225)를 폐기할 수 있다. 그리고 제2 RLC 계층 장치에 전송 자원이 할당되면 할당된 전송 자원에 맞는 데이터들에 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트가 필요하기 때문에 RLC 일련번호를 재할당하고 구성하여 데이터를 전송할 수 있다(1240).
따라서 도 9에서 설명한 것과 같은 데이터 선처리 및 다른 RLC 계층 장치의 성공적인 전달에 대한 지시에 따른 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트 문제를 막을 수 있다. 또한, 송신단은 그 다음에 전송 자원을 수신했을 때(혹은 결정하였을 때) 다른 RLC 계층 장치의 성공적인 데이터 전송 여부 따라 나머지 데이터들 (예를 들면 1245)에 대한 RLC 일련번호를 재할당하여 업데이트 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 도 10 내지 12에서 설명한 패킷 중복 전송 방법을 수행하는 송신단의 동작을 도시한 도면이다.
도 13을 참고하면, 송신단 (단말 또는 기지국)은 RLC 일련번호를 제외한 데이터의 선처리를 수행할 수 있다 (1305). 이하에서는 단말의 동작을 예를 들어 설명하지만, 동일한 동작이 기지국에도 적용될 수 있다.
그리고 송신단의 제1 링크는 다른 링크 (예를 들어, 제2 링크)에서 성공적인 전송이 확인된 데이터에 대해, 상기 데이터가 전송되지 않았으면 상기 데이터를 폐기할 수 있다. 다만, 다른 링크에서의 성공적인 전송이 확인된 데이터가 없는 경우 상기의 과정은 생략될 수 있다.
이후, 송신단은 상향링크 전송 자원을 수신하면, 상향링크 전송 자원을 통해 전송될 데이터들에 대해 RLC 일련번호를 할당하고, 데이터를 처리할 수 있다 (1310). 한편, 상기 송신단이 기지국인 경우, 기지국이 하향링크 전송자원을 할당하고, 상기 하향링크 전송 자원을 통해 전송될 데이터에 대해 RLC 일련 번호를 할당하여 데이터를 처리할 수 있다.
그리고, 송신단은 상향링크 전송 자원을 통해 데이터를 전송할 수 있다 (1315).
한편, 도 12에 따른 두 단계 데이터 처리 절차의 경우 도 13의 순서도가 일부 변형되어 적용될 수 있다.
구체적으로, 송신단은 1305 단계에서 RLC 일련번호 할당을 포함한 데이터 선처리를 수행할 수 있다.
그리고, 송신단은 1310 단계에서 상향링크 전송 자원을 수신하면, 상향링크 전송 자원을 통해 전송될 데이터에 대한 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트 필요 여부를 확인할 수 있다. 만약 RLC 일련번호 재할당 및 업데이트가 필요 없다면, 송신단은 전송 자원에 맞게 데이터를 구성하여 전송한다.
만약, RLC 일련번호 재할당 및 업데이트가 필요하다면 송신단은 1315 단계에서 RLC 일련번호를 재할당하고 업데이트하여 데이터를 처리하고, 전송 자원을 통해 상기 데이터를 전송할 수 있다.
도 14는 패킷 중복 전송을 사용하였을 때 두 개의 RLC 계층 장치 혹은 두 개의 데이터 전송 링크에서 발생할 수 있는 전송 타이밍의 불일치를 나타낸 도면이다.
도 14에서 1401과 같이 이중 접속에서 송신단 (예를 들면 단말)은 패킷 중복 전송을 사용할 수 있다. 상기에서 이중 접속은 단말이 LTE 기지국 및 NR 기지국과 연결된 스플릿 베어러로 동작될 수 있으며, 상기 스플릿 베어러에서 패킷 중복 전송이 적용될 수 있다. 상기에서 NR 기지국은 높은 주파수 대역과 넓은 주파수 대역을 사용하기 때문에 LTE 기지국보다 더 높은 데이터 전송량을 제공하며, 더 낮은 전송 지연을 제공한다. 즉, NR 기지국은 상향 링크 전송 자원을 LTE 기지국보다 더 많이 그리고 더 자주 할당할 수 있다.
도 14에서 1402는 PDCP 일련번호가 할당된 각 데이터들을 나타내는 도면이다. 그리고 패킷 중복 전송에 적용되어 상기 PDCP 일련번호가 할당된 각 데이터들이 복제되고, 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서도 상기 복제된 데이터들에 각 RLC 계층 장치들의 독립된 RLC 일련번호를 할 수 있다. 하지만 설명의 편의를 위하여 도면에서 RLC 일련번호를 생략하였으며, 이하에서는 PDCP 일련번호를 기준으로 설명한다.
도 14에서 1405는 PDCP 송신 윈도우의 로우 엣지 (lower edge)를 의미하며, PDCP_TX_NEXT라는 변수로 나타낼 수도 있다. 또한 1410은 제1 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지 (lower edge)를 의미하며, RLC_TX_NEXT라는 변수로 나타낼 수도 있다. 또한 1420은 제2 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지 (lower edge)를 의미하며, RLC_TX_NEXT라는 변수로 나타낼 수도 있다.
PDCP 계층 장치는 하위 계층 장치로 PDCP 일련번호를 할당한 데이터를 전달할 때마다 PDCP 송신 윈도우의 로우 엣지(1405)를 상기에서 전달한 PDCP 일련번호 다음으로 이동시킨다. 상기 PDCP 송신 윈도우의 크기는 2^(PDCP 일련번호 길이-1)로 계산될 수 있다. 즉, PDCP 송신 윈도우의 로우 엣지란, PDCP 송신 윈도우의 시작점을 의미할 수 있으며, 전송이 완료된 데이터의 일련번호 + 1로 설정될 수 있다.
또한 각 RLC 계층 장치는 RLC UM 모드로 동작하는 경우, RLC 일련번호를 할당한 데이터를 전달할 때마다 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지 (1410, 1420)를 상기에서 전달한 RLC 일련번호 다음으로 이동시킨다. 상기 RLC 송신 윈도우의 크기는 2^(RLC 일련번호 길이-1)로 계산될 수 있다.
또한 각 RLC 계층 장치는 RLC AM모드로 동작하는 경우, RLC 일련번호를 할당한 데이터를 전달할 때마다가 아니라 수신단으로부터 RLC 상태 보고(RLC Status PDU)를 받고, 상기 RLC 상태 보고에서 ACK를 받은 RLC 일련번호들 중에서 가장 낮은 RLC 일련번호이면서 상기 RLC 일련번호보다 작은 RLC 일련번호들에 대해서는 ACK를 모든 수신한 경우, RLC 송신 윈도우의 로우 엣지(1410, 1420)를 상기 RLC 일련번호 다음으로 이동시킨다. 상기 RLC 송신 윈도우의 크기는 2^(RLC 일련번호 길이-1)로 계산될 수 있다.
도 14의 1402에서 제1 RLC 계층 장치에 해당하는 링크에서 기지국(예를 들면 LTE 기지국)으로부터 상향 링크 전송 자원(1415)을 할당 받으면, PDCP 계층 장치는 상기 상향 링크 전송 자원에 해당하는 만큼의 데이터를 하위 RLC 계층 장치들에게 전달하고 PDCP 송신 윈도우의 로우 엣지를 1405와 같이 이동시킨다. 그리고 제1 RLC 계층 장치는 상기 상향 링크 전송 자원에 해당하는 만큼의 데이터를 전송하고, 제1 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지를 1410과 같이 이동시킬 수 있다.
도 14의 1403에서 제2 RLC 계층 장치에 해당하는 링크에서 기지국(예를 들면 NR 기지국)으로부터 상향 링크 전송 자원(1435)을 할당 받으면, PDCP 계층 장치는 상기 상향 링크 전송 자원에 해당하는 만큼의 데이터를 하위 RLC 계층 장치들에게 전달하고 (제2 RLC 계층 장치로 이미 전달한 데이터의 크기를 고려하여) PDCP 송신 윈도우의 로우 엣지를 1425와 같이 이동시킨다. 그리고 제2 RLC 계층 장치는 상기 상향 링크 전송 자원에 해당하는 만큼의 데이터를 전송하고, 제2 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지를 1430과 같이 이동시킬 수 있다.
도 14의 1404에서 제2 RLC 계층 장치에 해당하는 링크에서 기지국(예를 들면 NR 기지국)으로부터 상향 링크 전송 자원(1445)을 또 다시 할당 받으면, PDCP 계층 장치는 상기 상향 링크 전송 자원에 해당하는 만큼의 데이터를 하위 RLC 계층 장치들에게 전달하고 (제2 RLC 계층 장치로 이미 전달한 데이터의 크기를 고려하여) PDCP 송신 윈도우의 로우 엣지를 1440와 같이 이동시킨다. 그리고 제2 RLC 계층 장치는 상기 상향 링크 전송 자원에 해당하는 만큼의 데이터를 전송하고, 제2 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지를 1450과 같이 이동시킬 수 있다.
따라서 도 14의 1404를 살펴보면 제1 RLC 계층 장치는 다음 전송에서 PDCP 일련번호 2번에 해당하는 데이터를 전송하게 되고, 제2 RLC 계층 장치는 PDCP 일련번호 8번에 해당하는 데이터를 전송하게 된다. 즉, LTE 기지국과 NR 기지국과 이중 접속에 패킷 중복 전송을 사용하는 경우에는 패킷 중복을 전송하는 시점에 차이가 발생하여 전송 지연이 중요한 RLC UM 모드에서 한쪽 RLC 계층 장치에서 너무 뒤늦게 데이터를 전송하는 문제가 발생한다. 또한, 동일한 데이터의 중복 전송 시점이 1415와 1450과 같이 차이가 심하게 발생하여 패킷 중복 전송의 효율이 떨어질 수 있다. 또한 상기 문제는 캐리어 집적에 패킷 중복 전송을 사용하는 경우에도 발생할 수 있다.
한편, 본 도면에서는 LTE 기지국과 NR 기지국의 이중 접속을 예를 들어 설명하지만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, LTE 기지국과 LTE 기지국 또는 NR 기지국과 NR 기지국 사이에 이중 접속이 사용되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 이중 접속을 사용하는 기지국을 제1 기지국, 제2 기지국 등으로 칭할 수 있다.
상기에서 발생하는 중복 전송 시점의 차이 문제는 RLC AM 모드를 사용하는 패킷 중복 전송에서는 해결이 가능하다. 왜냐하면 상기 도 9에서 설명한 바와 같이 RLC AM 모드로 동작하는 경우, 하나의 RLC 계층 장치에서 어떤 데이터의 성공적인 전달이 RLC 상태 보고로 확인된 경우, 다른 RLC 계층 장치에서 상기 데이터를 폐기할 수 있기 때문이다. 즉, 상기 중복 전송 시점의 차이 문제는 RLC UM 모드를 사용하는 패킷 중복 전송에서 심각하게 발생할 수 있다.
도 15은 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송을 사용할 때 발생할 수 있는 중복 전송 시점 차이 문제를 해결하기 위한 제1 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 15에서 송신단 (단말 혹은 기지국)은 패킷 중복 전송이 활성화되면 타이머를 설정하여 타이머가 만료될 때마다 혹은 주기적으로 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지 (1501)를 기준으로 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치들의 데이터(예를 들면 RLC SDU 혹은 RLC PDU)를 폐기할 수 있다.
예를 들면, 도 14에서 설명한 것과 같이 동일한 패킷에 대한 패킷 중복 전송 시점이 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서 큰 차이가 날 수 있다(1505). 따라서 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송이 활성화되면 타이머를 설정하여 타이머가 만료될 때마다 혹은 주기적으로 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지(1501)를 기준으로 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치들의 데이터 (예를 들면 RLC SDU 혹은 RLC PDU)를 폐기할 수 있다(1515).
즉, 상기 PDCP 계층 장치는 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지보다 작은 PDCP 일련번호들에 대해서는 폐기하라는 지시자를 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전송할 수 있고, 상기 RLC 계층 장치들은 상기 지시에 해당하는 데이터들을 폐기할 수 있다 (또 다른 방법으로 상기에서 폐기하려고 하는 데이터의 일부(segment)가 전송되었다면 상기 데이터는 폐기하지 않을 수 있다).
그리고 제1 RLC 계층 장치는 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 상기 PDCP 계층 장치의 송신 PDCP 윈도우의 로우 엣지의 PDCP 일련번호에 상응하는 제1 RLC 일련번호에 맞게 이동하여 일치시킬 수 있다(1504).
또한 제2 RLC 계층 장치는 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 상기 PDCP 계층 장치의 송신 PDCP 윈도우의 로우 엣지의 PDCP 일련번호에 상응하는 제2 RLC 일련번호에 맞게 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 이동하여 일치시킬 수 있다(1503).
따라서 상기와 같이 주기적으로 혹은 타이머가 만료할 때마다 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치의 패킷 중복 전송 시점을 일치시킬 수 있다(transmission time alignment, 1501).
한편, 본 발명은 PDCP 계층에서 RLC 계층에 데이터를 폐기할 것을 지시하는 방법을 설명하였으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, RLC 계층에서 타이머를 동작시킬 수 있으며 상기 타이머의 만료에 따라 데이터를 폐기하고 RLC 윈도우의 로우 엣지를 PDCP 윈도우의 로우 엣지에 맞게 이동시킬 수 있다.
도 16은 도 14에서 설명한 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송을를 사용할 때 발생할 수 있는 중복 전송 시점 차이 문제를 해결하기 위한 제2 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 16에서 송신단 (단말 혹은 기지국)은 패킷 중복 전송이 활성화되면 PDCP 일련번호 혹은 RLC 일련번호 기준으로 제1 RLC 계층 장치의 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지에 해당하는 PDCP 일련번호(혹은 RLC 일련번호)와 제2 RLC 계층 장치의 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지에 해당하는 PDCP 일련번호(혹은 RLC 일련번호)의 차이가 설정된 임계 값을 초과하면 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지 (1601)를 기준으로 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치들의 데이터 (예를 들면 RLC SDU 혹은 RLC PDU)를 폐기할 수 있다.
상기 임계 값은 기지국이 RRC 메시지로 설정해줄 수 있으며 혹은 단말 구현으로 설정할 수 있다. 또한 상기 PDCP 계층 장치와 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치는 PDCP 일련번호와 제1 RLC 일련번호와 제2 RLC 일련번호 간의 맵핑 테이블 정보를 활용하여 데이터 전송 시점 차이를 PDCP 일련번호 혹은 RLC 일련번호 차이로 계산할 수 있다.
예를 들면, 1605와 같이 동일한 패킷에 대한 패킷 중복 전송 시점이 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서 큰 차이가 날 수 있다(1610).
따라서 RLC UM 모드에서 패킷 중복 전송이 활성화되면 설정된 임계값에 따라서 PDCP 일련번호 혹은 RLC 일련번호 기준으로 제1 RLC 계층 장치의 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지에 해당하는 PDCP 일련번호 (혹은 RLC 일련번호)와 제2 RLC 계층 장치의 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지에 해당하는 PDCP 일련번호(혹은 RLC 일련번호)의 차이를 계산하고 비교하여 설정된 임계값을 초과하면 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지(1601)를 기준으로 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치들의 데이터(예를 들면 RLC SDU 혹은 RLC PDU)를 폐기할 수 있다(1615).
즉, 상기 PDCP 계층 장치는 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지보다 작은 PDCP 일련번호들에 대해서는 폐기하라는 지시자를 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로 전송할 수 있고, 상기 RLC 계층 장치들은 상기 지시에 해당하는 데이터들을 폐기할 수 있다 (또 다른 방법으로 상기에서 폐기하려고 하는 데이터의 일부(segment)가 전송되었다면 상기 데이터는 폐기하지 않을 수 있다).
그리고 송신단은 제1 RLC 계층 장치의 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 상기 PDCP 계층 장치의 송신 PDCP 윈도우의 로우 엣지의 PDCP 일련번호에 상응하는 제1 RLC 일련번호에 맞게 이동하여 일치시킬 수 있다(1604).
또한 송신단은 제2 RLC 계층 장치의 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 상기 PDCP 계층 장치의 송신 PDCP 윈도우의 로우 엣지의 PDCP 일련번호에 상응하는 제2 RLC 일련번호에 맞게 이동하여 일치시킬 수 있다(1603).
따라서 상기와 같이 일련번호 차이 (Gap)를 이용하여 중복 전송 시점의 차이가 크게 발생하였는 지 여부를 계산할 수 있으며, 설정된 임계값보다 차이가 커지면 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치의 동일한 패킷에 대한 패킷 중복 전송 시점을 상기 제안한 바와 같이 일치시킬 수 있다 (transmission time alignment, 1606).
도 17은 본 발명의 상기에서 도 15과 도 16에서 설명한 패킷 중복 전송 시점의 동기화 방법을 수행하는 단말 동작을 나타낸 도면이다.
도 17에서 송신단 (단말 혹은 기지국)은 패킷 중복 전송이 RRC 메시지로 설정되고, RRC 메시지 혹은 MAC CE 정보로 패킷 중복 전송이 활성화될 수 있다. 이에 따라 송신단은 패킷 중복 전송 절차를 수행할 수 있다(1705).
상기에서 송신단은 미리 정해진 조건에 따라 중복 패킷을 폐기할 수 있다. 구체적으로, 송신단은 일정 주기마다 혹은 PDCP 일련번호 혹은 RLC 일련번호 기준으로 제1 RLC 계층 장치의 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지에 해당하는 PDCP 일련번호(혹은 RLC 일련번호)와 제2 RLC 계층 장치의 RLC 송신 윈도우의 로우 엣지에 해당하는 PDCP 일련번호(혹은 RLC 일련번호)의 차이가 설정된 임계값을 초과하면 PDCP 송신 윈도우 로우 엣지를 기준으로 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치들의 데이터(예를 들면 RLC SDU 혹은 RLC PDU)를 폐기할 수 있다(1710). 예를 들면, 송신단은 일정 주기 또는 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서 전송 완료된 데이터의 일련 번호 (PDCP 혹은 RLC 일련 번호)의 차이가 임계 값을 초과하면, PDCP 계층에서 전송 완료된 데이터들을 폐기할 수 있다. 또 다른 예로, 송신단은 일정 주기 또는 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치에서 다음에 전송할 데이터의 일련 번호 (PDCP 혹은 RLC 일련 번호)의 차이가 임계 값을 초과하면, PDCP 계층에서 전송 완료된 데이터들을 폐기할 수 있다.
상기 일정 주기는 상술한 타이머의 값에 기반하여 결정되거나 혹은 기지국에 의해 설정되거나 미리 정해져 있을 수 있다. 또한, 상기 임계값은 미리 정해져 있거나, 기지국이 RRC 메시지로 설정해줄 수 있으며 혹은 단말 구현으로 설정할 수 있다.
또한 상기 PDCP 계층 장치와 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치는 PDCP 일련번호와 제1 RLC 일련번호와 제2 RLC 일련번호 간의 맵핑 테이블 정보를 활용하여 데이터 전송 시점 차이를 PDCP 일련번호 혹은 RLC 일련번호 차이로 계산해낼 수 있다.
따라서 상기와 같이 일련번호 차이(Gap)를 이용하여 중복 전송 시점의 차이가 크게 발생하였는지 여부를 계산할 수 있으며, 설정된 임계값보다 차이가 커지면 혹은 일정 주기마다 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치의 동일한 패킷에 대한 패킷 중복 전송 시점을 동기화시킨다(1715).
즉, 송신단은 제1 RLC 계층 장치의 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 상기 PDCP 계층 장치의 송신 PDCP 윈도우의 로우 엣지의 PDCP 일련번호에 상응하는 제1 RLC 일련번호에 맞게 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 이동하여 일치시킬 수 있다. 또한 제2 RLC 계층 장치의 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 상기 PDCP 계층 장치의 송신 PDCP 윈도우의 로우 엣지의 PDCP 일련번호에 상응하는 제2 RLC 일련번호에 맞게 송신 RLC 윈도우의 로우 엣지를 이동하여 일치시킬 수 있다.
그리고 송신단은 패킷 중복 전송 절차를 계속하여 수행할 수 있다(1720).
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 베어러의 데이터 전송률을 높이는 방법을 도시한 도면이다.
도 18을 참고하면, 본 발명의 차세대 이동 통신 시스템에서 기지국이 단말에게 캐리어 집적을 이용한 패킷 중복 전송 (CA packet duplication)을 특정 베어러에 설정할 수 있다. 이 때, 기지국은 상기 베어러에 대한 하향 링크 전송에서 데이터를 중복하지 않고, 서로 다른 데이터를 제1 RLC 계층 장치(제1 로지컬 채널 식별자)와 제2 RLC 계층 장치(제2 로지컬 채널 식별자)로 각각 전송하여 상기 베어러의 데이터 전송률을 높일 수 있으며, 이를 하향 링크 캐리어 집적 기반 스플릿 베어러(DL CA split bearer)라 칭할 수 있다.
상기 본 발명에서 제안하는 하향 링크 캐리어 집적 기반 스플릿 베어러는 하향 링크 이중 접속 기반 패킷 중복 전송에도 동일하게 확장되어 적용될 수 있다.
단말은 기지국으로부터 상기 도 5에서 설명한 바와 같이 RRC 메시지로 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하면, 패킷 중복 전송을 사용할 수 있다.
상기 패킷 중복 전송이 캐리어 집적에서 설정된 경우(1810), 상기 패킷 중복 전송이 설정된 베어러 혹은 PDCP 계층 장치에 대해서 두 개의 RLC 계층 장치, 즉 제1 RLC 계층 장치(primary RLC entity)와 제2 RLC 계층 장치(Secondary RLC entity)가 설정될 수 있다.
그리고 만약 패킷 중복 전송이 비활성화되어 있다면 상향 링크 전송에서 PDCP 계층 장치는 제1 RLC 계층 장치로만 전달하여 전송하고, 제2 RLC 계층 장치로는 전송하지 않는다.
만약 패킷 중복 전송이 활성화되어 있다면 상향 링크 전송에서 PDCP 계층 장치는 하위 두 개의 RLC 계층 장치들 (제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치)로 동일한 패킷을 중복하여 각각 전송할 수 있다. 즉, PDCP 계층은 하나의 패킷을 제1 RLC 계층 장치로 전달하고, 상기 패킷을 복제하여 동일한 패킷을 제2 RLC 계층 장치로 전달할 수 있다.
상기에서 캐리어 집적에서 패킷 중복 전송이 설정되고, 활성화 된 경우, MAC 계층 장치 (1815)는 서로 다른 로지컬 채널 식별자를 갖는 제1 RLC 계층 장치와 제2 RLC 계층 장치로부터 각각 전달 받은 데이터를 서로 다른 캐리어를 통해 전송할 수 있다.
상기 절차는 상향 링크 데이터 전송에 관한 것이며, 하향 링크 데이터 수신에 대해서 단말은 패킷 중복 전송이 적용된 하향 링크 데이터를 항상 수신할 수 있어야 한다(1810). 즉, 상향 링크 패킷 중복 전송이 비활성화되어 있어서 상향 링크 데이터를 제2 RLC 계층 장치로 데이터를 중복하여 전달하지는 못하더라도 제2 RLC 계층 장치는 하향 링크 데이터를 MAC 계층 장치로부터 수신하고 처리하여 PDCP 계층 장치로 전달할 수 있어야 한다.
상기에서 설명한 바와 같이 도 18에서 단말은 패킷 중복 전송이 설정되면 제1 RLC 계층 장치(제1 로지컬 채널 식별자)와 제2 RLC 계층 장치(제2 로지컬 채널 식별자)에 대해서 항상 하향 링크 데이터를 수신할 수 있다. 따라서 단말은 1810과 같이 기지국으로부터 중복된 데이터를 제1 RLC 계층 장치(제1 로지컬 채널 식별자)와 제2 RLC 계층 장치(제2 로지컬 채널 식별자)를 통해 수신할 수 있으며, 1815와 같이 기지국으로부터 서로 다른 데이터를 제1 RLC 계층 장치(제1 로지컬 채널 식별자)와 제2 RLC 계층 장치(제2 로지컬 채널 식별자)를 통해 수신할 수 있다.
본 발명에서는 기지국이 단말의 특정 베어러에 대해서 캐리어 집적을 이용한 패킷 중복 전송을 설정해주고, 필요에 따라 상기 베어러에 패킷 중복 전송을 사용하여 하향 링크에 대해 낮은 전송 지연과 높은 신뢰성을 보장하도록 하며(1825), 또한 필요에 따라 상기 베어러에 패킷 중복 전송을 사용하지 않고 서로 다른 데이터를 전송하여 하향 링크에 대해 높은 데이터 전송률을 보장할 수 있도록 한다(1830).
즉, 본 발명에서는 기지국이 단말의 특정 베어러에 대해서 캐리어 집적을 이용한 패킷 중복 전송을 설정해주고, 필요에 따라 상기 베어러에 대해 제1 RLC 계층 장치(제1 로지컬 채널 식별자)와 제2 RLC 계층 장치(제2 로지컬 채널 식별자)로 서로 다른 하향 링크 데이터를 전송하여 높은 하향 링크 데이터 전송률을 지원하는 방법을 제안한다(1830).
상기와 같은 방법을 통해 단말은 상기 베어러에 대해 서로 다른 데이터를 서로 다른 캐리어로부터 수신하게 되고, 상기 서로 다른 데이터는 서로 다른 로지컬 채널 식별자에 의해서 처리되기 때문에 높은 데이터 전송률을 지원 받을 수 있다. 또한, 서로 다른 데이터가 두 개의 RLC 계층 장치에서 처리 되기 때문에 병렬 처리 효과를 얻어 데이터 수신 처리도 더 빠르게 수행될 수 있다.
상기 본 발명에서 제안하는 하향 링크 캐리어 집적 기반 스플릿 베어러는 하향 링크 이중 접속 기반 패킷 중복 전송에도 동일하게 확장되어 적용될 수 있다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따라 패킷 중복 전송이 설정된 베어러에 다른 데이터를 전송하여 베어러의 데이터 전송률을 높이는 방법을 도시한 도면이다.
도 19a 를 참고하면, 기지국은 특정 베어러에 대해 패킷 중복 전송을 설정 할 수 있다 (1905). 즉, 기지국은 하나의 PDCP 계층 장치에 대해 두 개의 RLC 계층 장치에 대한 설정을 전송할 수 있다. 또한, 기지국은 상기 패킷 중복 전송에 대한 설정 정보를 RRC 메시지를 통해 전송할 수 있다. 이 때, 하나의 PDCP 계층 장치의 설정과 두 개의 RLC 계층 장치의 설정이 연관되어 패킷 중복 전송이 설정될 수 있으며, 상기 패킷 중복 전송의 설정 여부를 지시하는 지시자가 RRC 메시지를 통해 전송될 수 있다. 패킷 중복 전송의 설정 방법에 대해서는 본 실시예뿐만 아니라, 본 발명의 전반에 적용될 수 있다.
그리고, 기지국은 상기 패킷 중복 전송이 설정된 베어러에 대한 데이터 전송률의 향상이 필요한지 여부를 확인할 수 있다 (1910).
데이터 전송률의 향상이 필요하다고 판단되는 경우, 기지국은 두 개의 RLC 계층 장치에 대해 서로 다른 데이터를 전송할 수 있다 (1915). 이와 같은 방법을 통해 기지국은 데이터의 전송률을 향상시킬 수 있다.
도 19b를 참고하면, 단말은 특정 베어러에 대해 패킷 중복 전송을 설정할 수 있다 (1920).
즉, 단말은 하나의 PDCP 계층 장치에 대해 두 개의 RLC 계층 장치에 대한 설정을 수신할 수 있다. 또한, 단말은 상기 패킷 중복 전송에 대한 설정 정보를 RRC 메시지를 통해 수신할 수 있다.
그리고, 상기 패킷 중복 전송이 설정된 베어러에 대한 데이터 전송률의 향상이 필요한 경우, 단말은 두 개의 RLC 계층 장치에 대해 서로 다른 데이터를 수신할 수 있다 (1925).
한편, 본 발명의 내용은 상향링크에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 단말은 특정 베어러에 대해 패킷 중복 전송을 설정 받은 뒤, 기지국의 지시 또는 단말의 판단에 의해 상기 패킷 중복 전송이 설정된 베어러에 대해 서로 다른 데이터를 기지국에 전송할 수 있다. 구체적인 동작은 하향링크와 유사하므로 이하에서는 생략한다.
또한, 본 발명의 내용은 기지국 구현의 한 예인 CU-DU (central unit and distributed Unit) split 구조에도 확장하여 적용할 수 있다. 즉, CU에서 PDCP 계층 장치들을 관리하고, DU에서 나머지 하위 계층 장치들(RLC 계층 장치, MAC 계층 장치, PHY 계층 장치)를 관리하는 구조에서도 상기 본 발명의 내용이 확장되어 적용될 수 있다.
도 20은 차세대 이동 통신 시스템에서 지원하는 MAC PDU의 구조를 나타내는 도면이다.
도 20에서 LTE 시스템에서 지원하는 MAC PDU의 구조 (2001)는 모든 MAC SDU 혹은 MAC 제어 정보에 해당하는 MAC 헤더 부분이 모두 맨 앞에 위치하고, 데이터에 해당하는 모든 MAC SDU 혹은 MAC CE는 뒷 부분에 위치하는 구조를 가지고 있다. 따라서 MAC 제어 정보를 업데이트하거나 제거하거나 추가하기가 어려운 구조이다. 왜냐하면 MAC CE의 헤더(2005)는 맨 앞에 있고, MAC CE의 제어 정보 부분(2010)은 중간에 있기 때문이다.
도 20에서 2002는 차세대 이동 통신 시스템의 하향 링크에서 지원하는 MAC PDU의 구조를 나타낸 도면이다. 차세대 이동 통신 시스템에서는 헤더와 데이터가 하나의 단위로서 반복되는 MAC PDU 구조를 지원한다. 즉, MAC PDU는 헤더와 데이터 그리고 헤더와 데이터와 같은 순서로 반복되는 구조를 가지고 있다. 또한 2002와 같이 하향 링크에서 지원하는 MAC PDU 구조에서 MAC CE는 항상 맨 앞에 위치하여(2015) 단말이 MAC 제어 정보를 빠르게 읽어 볼 수 있도록 한다.
도 20에서 2003는 차세대 이동 통신 시스템의 상향 링크에서 지원하는 MAC PDU의 구조를 나타낸 도면이다. 차세대 이동 통신 시스템에서는 헤더와 데이터가 하나의 단위로서 반복되는 MAC PDU 구조를 지원한다. 즉, MAC PDU는 헤더와 데이터 그리고 헤더와 데이터와 같은 순서로 반복되는 구조를 가지고 있다. 또한 2003와 같이 상향 링크에서 지원하는 MAC PDU 구조에서 MAC CE를 항상 맨 뒤에 위치하도록 하여(2020) 단말이 일반적인 데이터는 먼저 처리하고 생성하고 병렬적으로 동적인 MAC 제어 정보를 나중에 처리하고 생성할 수 있도록 하여 프로세싱 타임을 줄일 수 있도록 한다.
상기 설명한 바와 같이 차세대 이동 통신 시스템에서는 MAC 제어 정보가 분리되어 MAC PDU 구조의 맨 앞에 혹은 맨 뒤에 위치하게 되어 업데이트하거나 제거하거나 추가하기가 쉬운 구조이다.
도 21은 본 발명에서 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
도 21과 같이 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 통해 MAC 제어 정보의 신뢰성을 높이고 전송 지연을 줄일 수 있다.
차세대 이동 통신 시스템에서는 기지국이 PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 이용하여 단말에게 K0만큼의 시간 단위 (예를 들면 slot) 뒤에 하향링크 데이터를 수신할 시간 및 주파수 전송 자원을 지시할 수 있다(2120). 그리고, 기지국은 상기 하향 링크 데이터를 수신한 시점부터 K1만큼의 시간 단위 뒤에 ACK/NACK을 보고할 것을 지시할 수 있다(2125).
차세대 이동 통신 시스템에서 기지국이 단말에게 하향 링크로 보내는 MAC 제어 정보들은 굉장히 많은 종류를 가지고 있다. 특히 차세대 이동 통신 시스템에서는 높은 주파수 대역을 지원하고 복수 개의 빔 혹은 좁은 폭을 가진 빔을 사용하는 것을 지원하기 때문에 빔 관련한 설정 정보들을 MAC 제어 정보들로 설정할 수 있다. 또한 상기 MAC 제어 정보들은 재전송이 되거나 전송 지연이 발생하면 기지국의 빔과 단말의 빔이 시간에 따라 빠르게 변화할 수 있기 때문에 무선 링크의 열화를 발생시킬 수 있다.
따라서 본 발명에서는 기지국이 수 바이트 정도 밖에 되지 않는 MAC 제어 정보를 중복 전송하여 단말에게 빠르게 MAC 제어 정보를 수신할 수 있도록 하는 방법을 제안한다.
기지국은 MAC 제어 정보를 단말에게 전송할 필요가 생기면 MAC PDU의 앞에 MAC 제어 정보를 삽입하여 단말에게 전송할 수 있다(2110). 그리고 상기 단말에게 또 다른 MAC PDU를 전송할 때 상기 MAC 제어 정보를 복제한 중복 MAC 제어 정보를 MAC PDU 앞에 삽입하여 중복 전송하여(2115) 상기 MAC 제어 정보의 신뢰성을 높이고 전송 지연을 줄일 수 있다.
차세대 이동 통신 시스템에서 기지국은 한 단말에 대해서 하향 링크 데이터를 전송한 후에 상기 전송한 하향 링크 데이터에 대한 ACK/NACK 정보를 상기 하향 링크 데이터를 전송한 후 K0 + K1 시간 후에 수신하게 된다. 기지국은 상기 전송한 하향 링크 데이터에 대한 ACK/NACK 정보를 확인하고 상기 단말에게 하향 링크 데이터(MAC PDU)를 재전송할 수 있다.
따라서 기지국의 MAC 계층 장치는 한 단말에 대해서 MAC 제어 정보를 포함한 하향 링크 데이터를 전송한 후에 K0 + K1 시간 내에 또 다른 하향 링크 데이터를 상기 단말에게 전송하는 경우에 대해 상기 MAC 제어 정보를 중복해서 전송할 수 있다. 즉, 기지국은 상기 전송한 하향 링크 데이터에 대한 ACK/NACK 정보를 확인하기 전에 상기 단말에게 또 다른 하향 링크 데이터를 상기 단말에게 전송하는 경우에 MAC 제어 정보를 중복하여 전송할 수 있다.
상기에서 단말은 중복된 MAC 제어 정보를 수신한 경우, 중복된 MAC 제어 정보를 처리하고 제어 정보를 읽어 들이며, 중복 처리해도 문제가 발생하지 않는다. 따라서 처음에 전송한 하향 링크 데이터가 유실되거나 전송에 실패한 경우, 중복된 MAC 제어 정보가 포함된 그 다음 하향 링크 데이터가 성공적으로 수신될 수 있기 때문에 MAC 제어 정보의 신뢰성을 높이고, 전송 지연을 낮출 수 있다.
도 22는 본 발명에서 기지국이 MAC 제어 정보를 중복하여 전송하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 22를 참고하면, 기지국은 MAC CE의 전송이 필요한지 여부를 판단할 수 있다 (2205).
MAC CE의 전송이 필요한 경우, 기지국은 서로 다른 두 개의 하향링크 데이터에 대해 MAC CE를 중복하여 전송할 수 있다 (2215).
즉, 기지국은 데이터에 MAC 제어 정보를 삽입하여 단말에게 전송하고, 다른 시점에 전송되는 다른 데이터에 상기 MAC 제어 정보를 복제하여 중복 전송함으로써 MAC 제어 정보의 신뢰성을 높이고 전송 지연을 줄일 수 있다.
또한, 기지국은 일정 시간 내에 (전송한 데이터에 대해 ACK/NACK 정보를 확인하기 전에) 또 다른 데이터를 전송하는 경우에 상기 MAC 제어 정보를 중복하여 전송할 수 있다.
따라서, 단말은 MAC CE가 삽입된 데이터를 수신하고, 상기 MAC CE가 복제되어 중복 전송된 또 다른 데이터를 수신할 수 있으며, 상기 중복된 MAC 제어 정보를 처리할 수 있다.
도 23에 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 단말의 구조를 도시하였다.
상기 도면을 참고하면, 상기 단말은 RF(Radio Frequency)처리부(2310), 기저대역(baseband)처리부(2320), 저장부(2330), 제어부(2340)를 포함한다.
상기 RF처리부(2310)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2310)는 상기 기저대역처리부(2320)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향 변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향 변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2310)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 단말은 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(2310)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2310)는 빔포밍(beamforming)을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2310)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한 상기 RF 처리부는 MIMO를 수행할 수 있으며, MIMO 동작 수행 시 여러 개의 레이어를 수신할 수 있다. 상기 RF처리부(2310)는 제어부의 제어에 따라 다수의 안테나 또는 안테나 요소들을 적절하게 설정하여 수신 빔 스위핑을 수행하거나, 수신 빔이 송신 빔과 공조되도록 수신 빔의 방향과 빔 너비를 조정할 수 있다.
상기 기저대역처리부(2320)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2320)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2320)은 상기 RF처리부(2310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2320)는 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT (inverse fast Fourier transform) 연산 및 CP (cyclic prefix) 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2320)은 상기 RF처리부(2310)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT(fast Fourier transform) 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 기저대역처리부(2320) 및 상기 RF처리부(2310)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2320) 및 상기 RF처리부(2310)는 송신부, 수신부, 송수신부 또는 통신부로 지칭될 수 있다. 나아가, 상기 기저대역처리부(2320) 및 상기 RF처리부(2310) 중 적어도 하나는 서로 다른 다수의 무선 접속 기술들을 지원하기 위해 다수의 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(2320) 및 상기 RF처리부(2310) 중 적어도 하나는 서로 다른 주파수 대역의 신호들을 처리하기 위해 서로 다른 통신 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 무선 접속 기술들은 LTE 망, NR 망 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 주파수 대역들은 극고단파(SHF:super high frequency)(예: 2.2gHz, 2ghz) 대역, mm파(millimeter wave)(예: 60GHz) 대역을 포함할 수 있다.
상기 저장부(2330)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 상기 저장부(2330)는 상기 제어부(2340)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2340)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2340)는 상기 기저대역처리부(2320) 및 상기 RF처리부(2310)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2340)는 상기 저장부(2340)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2340)는 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(2340)는 통신을 위한 제어를 수행하는 CP(communication processor) 및 응용 프로그램 등 상위 계층을 제어하는 AP(application processor)를 포함할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 무선 통신 시스템에서 TRP의 블록 구성을 도시한다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기지국은 RF처리부(2410), 기저대역처리부(2420), 백홀통신부(2430), 저장부(2440), 제어부(2450)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(2410)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(2410)는 상기 기저대역처리부(2420)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(2410)는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 상기 도면에서, 하나의 안테나만이 도시되었으나, 상기 제1접속 노드는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF처리부(2410)는 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 RF처리부(2410)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 빔포밍을 위해, 상기 RF처리부(2410)는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 상기 RF 처리부는 하나 이상의 레이어를 전송함으로써 하향 MIMO 동작을 수행할 수 있다.
상기 기저대역처리부(2420)는 제1무선 접속 기술의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 상기 RF처리부(2410)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 예를 들어, OFDM 방식에 따르는 경우, 데이터 송신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성하고, 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑한 후, IFFT 연산 및 CP 삽입을 통해 OFDM 심벌들을 구성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 기저대역처리부(2420)은 상기 RF처리부(2410)로부터 제공되는 기저대역 신호를 OFDM 심벌 단위로 분할하고, FFT 연산을 통해 부반송파들에 매핑된 신호들을 복원한 후, 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 기저대역처리부(2420) 및 상기 RF처리부(2410)는 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 상기 기저대역처리부(2420) 및 상기 RF처리부(2410)는 송신부, 수신부, 송수신부, 통신부 또는 무선 통신부로 지칭될 수 있다.
상기 통신부(2430)는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 저장부(2440)는 상기 주기지국의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 특히, 상기 저장부(2440)는 접속된 단말에 할당된 베어러에 대한 정보, 접속된 단말로부터 보고된 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(2440)는 단말에게 다중 연결을 제공하거나, 중단할지 여부의 판단 기준이 되는 정보를 저장할 수 있다. 그리고, 상기 저장부(2440)는 상기 제어부(2450)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(2450)는 상기 주기지국의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(2450)는 상기 기저대역처리부(2420) 및 상기 RF처리부(2410)을 통해 또는 상기 백홀통신부(2430)을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 상기 제어부(2450)는 상기 저장부(2440)에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 상기 제어부(2450)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 방법을 설명하는 도면에서 설명의 순서가 반드시 실행의 순서와 대응되지는 않으며, 선후 관계가 변경되거나 병렬적으로 실행 될 수도 있다.
또한, 본 발명의 방법을 설명하는 도면은 본 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 일부의 구성 요소가 생략되고 일부의 구성요소만을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 발명의 본질을 해치지 않는 범위 내에서 각 실시예에 포함된 내용의 일부 또는 전부가 조합되어 실행될 수도 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (14)
- 무선 통신 시스템에서 단말의 방법에 있어서,
기지국으로부터 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하는 단계;
상기 설정에 따라 동일한 패킷을 서로 다른 로지컬 채널을 통해 기지국에 전송하는 단계;
미리 정해진 조건을 만족하는 경우, 기 전송된 패킷을 폐기하고 패킷 중복 전송 시점을 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 조건을 만족하는 경우는,
타이머가 만료되는 경우 또는 상기 단말의 제1 무선 링크 제어 (radio link control: RLC) 엔티티에서 전송된 패킷 및 제2 RLC 엔티티에서 전송된 패킷의 일련번호 차이가 임계 값을 초과하는 경우 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동일한 패킷을 전송하는 단계는,
상기 동일한 패킷을 제1 RLC 엔티티에 상응하는 로지컬 채널 및 제2 RLC 엔티티에 상응하는 로지컬 채널을 통해 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 일련번호의 차이는 미리 정해진 매핑 테이블에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동기화 단계는,
상기 단말의 패킷 데이터 수렴 프로토콜 (packet data convergence protocol) 엔티티의 송신 윈도우의 시작점에 기반하여 상기 단말의 RLC 엔티티의 송신 윈도우를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동일한 패킷을 전송하는 단계는,
상기 패킷 중복 전송이 활성화되는 경우에 수행되는 것을 특징으로 하며,
상기 패킷 중복 전송은 매체 접속 제어 (media access control: MAC) 제어 정보에 기반하여 활성화되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하는 단계는,
두 개의 RLC 엔티티에 대한 설정 정보 및 상기 두 개의 RLC 엔티티와 관련된 PDCP 엔티티 설정 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법. - 무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
송수신부; 및
기지국으로부터 패킷 중복 전송에 대한 설정을 수신하고,
상기 설정에 따라 동일한 패킷을 서로 다른 로지컬 채널을 통해 기지국에 전송하고,
미리 정해진 조건을 만족하는 경우, 기 전송된 패킷을 폐기하고 패킷 중복 전송 시점을 동기화하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제8항에 있어서,
상기 미리 정해진 조건을 만족하는 경우는,
타이머가 만료되는 경우 또는 상기 단말의 제1 무선 링크 제어 (radio link control: RLC) 엔티티에서 전송된 패킷 및 제2 RLC 엔티티에서 전송된 패킷의 일련번호 차이가 임계 값을 초과하는 경우 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 동일한 패킷을 제1 RLC 엔티티에 상응하는 로지컬 채널 및 제2 RLC 엔티티에 상응하는 로지컬 채널을 통해 상기 기지국에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말. - 제10항에 있어서,
상기 일련번호의 차이는 미리 정해진 매핑 테이블에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단말의 패킷 데이터 수렴 프로토콜 (packet data convergence protocol) 엔티티의 송신 윈도우의 시작점에 기반하여 상기 단말의 RLC 엔티티의 송신 윈도우를 이동시키는 것을 특징으로 하는 단말. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 패킷 중복 전송이 활성화되는 경우에 중복 전송을 수행하는 것을 특징으로 하며,
상기 패킷 중복 전송은 매체 접속 제어 (media access control: MAC) 제어 정보에 기반하여 활성 되는 것을 특징으로 하는 단말. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
두 개의 RLC 엔티티에 대한 설정 정보 및 상기 두 개의 RLC 엔티티와 관련된 PDCP 엔티티 설정 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 단말.
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