통신 시스템에서 상향 링크 자원 할당 장치 및 방법 document_id A220623034742

현재, 통신 시스템에서는 인터넷 프로토콜 기반 음성(VoIP: Voice over Internet Protocol, 이하 'VoIP'라 칭하기로 한다) 서비스 제공을 위한 다양한 스케줄링 방식이 제안되었고, 그 대표적인 방식이 비요구 보장 서비스(UGS: Unsolicited Guaranteed Service, 이하 'UGS'라 칭하기로 한다) 방식과 확장된 실시간 폴링 서비스(ertPS: extended real time Polling Service, 이하 'ertPS'라 칭하기로 한다) 방식이다. 도 1은 일반적인 통신 시스템에서 UGS 방식을 사용하는 스케줄링 동작을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 시간 축에서 이동국(MS: Mobile Station)의 상태는 크게 두 가지로 구분된다. 즉, 이동국이 전송할 데이터 패킷이 존재하는 유음 구간(talk-spurt period)(103)과, 이동국이 전송할 데이터 패킷이 존재하지 않는 무음 구간(silence period)(104)으로 구분된다. 이동국은 VoIP 서비스 데이터를 송수신하기 위해 기지국(BS: Base Station)으로 동적 서비스 추가 요청(DSA-REQ: Dynamic Service Addition-REQuest, 이하 'DSA-REQ'라 칭하기로 한다) 메시지(101)를 송신하여 상기 기지국과 VoIP 세션(session)을 생성한다. 상기 기지국은 상기 VoIP 세션이 생성되었으므로 상기 이동국에게 VoIP 서비스 제공을 위해 상향링크 자원을 할당한다. 상기 UGS 방식을 사용할 경우 기지국은 이동국으로 매 폴링(polling) 주기마다 상향링크 맵(UL-MAP) 메시지를 송신하지 않지만, 상기 이동국은 최초 요구하였던 무선 자원량을 보장 받을 수 있다. 즉, 이동국은 데이터 패킷을 송신할 때 서브 프레임(subframe)(107, 113, 115, 117) 내의 동일한 서브채널(subchannel)(109) 오프셋 및 심볼(symbol)(111) 오프셋을 사용하여 데이터 패킷을 송신할 수 있다. 따라서, 상기 UGS 방식을 사용할 경우 이동국은 매 전송 주기마다 고정된 크기(size)의 자원 및 상향링크 서브프레임 내 고정된 위치를 사용하여 데이터 패킷을 송신하므로, 즉 상기 이동국은 기지국으로부터 전용 상향링크 자원을 할당받아 데이터 패킷을 송신하므로 상기 기지국은 상기 이동국에 할당된 상향링크 자원에 대한 상향링크 자원 할당 정보를 별도로 송신할 필요가 없다. 따라서, 상기 상향링크 자원 할당 정보 송수신으로 인한 오버헤드를 줄일 수 있다. 그러나, 채널 상태에 따라 변화하는 데이터 레이트(data rate)(105)의 고려 없이 무음구간(104)과 유음구간(103)에 동일한 크기의 상향링크 자원을 전용으로 할당함으로 자원 낭비가 발생한다. 도 2는 일반적인 통신 시스템에서 ertPS 방식을 사용하는 스케줄링 동작을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 시간 축에서 이동국의 상태는 유음 구간(207)과, 무음 구간(209)으로 구분된다. 기지국과의 VoIP 세션을 생성한 이동국은 송신할 데이터 패킷이 발생하면 6 바이트(byte)의 대역폭 요청 헤더(bandwidth request header)(201)를 상기 기지국으로 송신하고, 기지국은 일정 주기 간격으로 폴링을 수행하여 VoIP 서비스 제공을 위한 상향링크 자원(207)을 이동국으로 할당한다. 이때, 기지국은 상기 폴링 주기마다 이동국으로 상향링크 맵 메시지를 송신하여 상기 이동국이 데이터 패킷 송신 시 사용할 서브프레임(213, 219, 221, 223) 내의 서브채널(215) 오프셋 및 심볼(217) 오프셋 정보를 알려줘야 한다. 한편, 데이터 레이트(211)가 감소하는 무음 구간(209)에서 이동국은 자원량 감소 요청 정보를 포함하는 2 바이트의 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)를 상기 상향링크 자원의 유휴 자원을 사용하는 피기백(piggyback) 방식을 사용하여 기지국으로 전송한다. 상기 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)에는 자원크기 증가 요청 또는 자원크기 감소 요청 정보를 포함한 상향링크 자원할당 요청 메시지로서 상기 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)를 수신한 기지국은 상기 그랜트 처리 서브 헤더(203, 205)에 포함된 정보에 상응하여 기 할당 자원을 해제한 후 새로운 자원을 할당한다. 따라서, 상기 ertPS 방식을 사용할 경우 기지국은 채널 상태에 따라 변화하는 데이터 레이트(211)를 고려하여 동적으로 이동국에게 상향링크 자원을 할당하므로, 자원의 효율성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 기지국은 이동국의 데이터 패킷 송신을 위해 상기 폴링 주기마다 이동국으로 상향링크 자원 할당 정보를 상향링크 맵 메시지를 통해 송신하므로 상기 상향링크 맵 메시지에 대한 오버헤드가 발생한다. 도 3은 일반적인 통신 시스템에서 동일한 크기의 데이터 패킷을 송신할 경우, 채널 상태에 따른 자원 요구량을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 기지국(301)으로부터 가까운 거리의 영역은 신호 대 간섭 잡음비(303)(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)가 높으므로 채널 상태가 우수하다고 가정하고, 기지국(301)으로부터 먼 거리의 영역은 SINR(303)이 낮으므로 채널 상태가 열악하다고 가정한다. 이때, 이동국이 219비트의 크기를 갖는 데이터 패킷을 기지국(301)으로 송신하기 위해, 채널 상태가 열악한 영역에서 5개의 자원을 필요로 한다면, 채널 상태가 우수한 영역에서는 1개의 자원으로 상기 데이터 패킷을 송신할 수 있다. 여기서, 1개의 자원은 1개의 심볼과 1개의 서브 채널로 구성되고, 상기 1개 서브 채널은 48개의 서브캐리어(subcarrier)로 구성된다. 따라서, 채널 상태 변화에 따라 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨(level)을 변경하지 않는다면 이로 인한 자원 낭비가 발생하게 된다. 예를 들어, 기지국(301)의 송신 전파가 미치는 최대 거리를 SINR(303)에 따라 3개의 구간으로 나눈 후, 채널 상태가 열악한 영역으로 구분되는 구간에 위치한 이동국을 위한 MCS 레벨을 MCS 레벨 0(307)라고 가정하고, 채널 상태가 우수한 영역으로 구분되는 구간에 위치한 이동국이 사용하는 MCS 레벨을 MCS 레벨 2(315)라고 가정하고, 상기 열악한 영역과 우수한 영역의 사이 구간에 위치한 이동국이 사용하는 MCS 레벨을 MCS 레벨 1이라 가정하면, 채널 상태가 열악한 구간의 이동국이 채널 상태가 우수한 구간으로 이동할 때 상기 데이터 패킷을 송신하기 위해 필요한 자원은 5개에서 1개로 감소한다. 따라서, 채널 상태에 따라 MCS 레벨을 적응적으로 사용하지 않는다면, 4개의 자원이 불필요하게 요청되고, 이로 인해 960비트를 송신할 수 있는 자원이 낭비되게 된다.