３Ｇ 무선 네트워크에서 ＨＳＤＰＡ-호환가능한 수신기의 ＭＡＣ-ＨＳ 프로세싱 document_id A220623066197

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로 제 3 세대(3G) 무선 통신 시스템들에 의해 사용되는 전송 프로토콜들에 관한 것이다. 모바일 전화 통신 디바이스들, 혹은 모바일 전화들의 한 범주는 제 3 세대 디바이스들을 포함한다. 제 3 세대 모바일 전화들은, 또한 기지국들로서 알려진, 셀 타워들(cell towers)과 통신을 위해 디지털 무선 신호들을 사용한다. 제 3 세대 모바일 전화들은, 음성, 이메일, 인스턴트 메시지, 및 스트리밍 오디오 혹은 비디오와 같은, 복수 데이터 스트림들을 동시에 전송할 수 있다. 제 3 세대 모바일 전화들은 추가적으로 높은 레이트들의 데이터 전송 및 광역밴드 능력들을 허용한다. 이런 높은 레이트들의 데이터 전송은 모바일 전화 상에서 실행하는 어플리케이션들로/부터 데이터의 효율적 구조와 전송에 의존한다. 데이터의 구조와 전송은 프로토콜들과 표준들에 의해 정의된다. 제 3 세대 모바일 전화 표준들은 제 3 세대 파트너쉽 프로젝트(the Third Generation Partnership Project;3GPP)에 의해 설정되고, 범용 모바일 원거리통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System;UMTS) 네트워크 기술에 기초된다. UMTS는 모바일 통신을 위한 글로벌 시스템(Global System for Mobile Communication;GSM) 네트워크 기술로부터 진화되었고, UMTS는 GSM 코어 네트워크들을 사용할 수 있다. 3GPP는, 제 3 세대 기술의 다양한 영역들에 대해 책임이 있는 여러 기술 사양 그룹들(Technical Specification Groups;TSGs)을 포함한다. 3G 기술을 범주화하기 위한 한 방식은 층 레벨들과 프로토콜들에 의해서이다. 3G 프로토콜 스택은 적어도 3개의 층들을 포함한다: (i) 제 1 층, 또한 물리 층으로서도 알려짐, (ii) 제 2 층, 또한 데이터 링크 층으로서도 알려짐, 및 (iii) 제 3 층, 또한 네트워크 층으로서도 알려짐. 네트워크 층은 모바일 전화 상의 어플리케이션들과 통신을 핸들링하고, 물리 층은 모바일 전화와 기지국 사이의 통신을 핸들링하고, 한편 데이터 링크 층은 네트워크와 물리 층들 사이에 인터페이싱한다. 도 1은 3G 프로토콜 스택의 단순화된 부분 블럭도를 나타낸다. 도시된 다양한 통신 경로들은 직접적 혹은 간접적일 수 있고, 도면에 도시되거나 또는 본 명세서에 설명되지 않은 중간 요소들을 포함할 수 있다. 제 1 층은 경로(101a)를 통해 안테나와 그리고 경로(102b)를 통해 제 2 층과 통신하는 물리 층(101)을 포함한다. 경로(102b)는 전송 채널들을 포함한다. 전송 채널들은 데이터 링크 층과 물리 층 사이의 데이터 흐름들이다. 전송 채널들의 데이터는 패킷들로 구조화된다. 그 후 전송 채널들은 물리 층(101)을 사용하여 모바일 전화와 기지국 사이의 무선 전송을 위한 복합 전송 채널들로 결합될 수 있다. 제 2 층은 경로(102a)를 통해 통신하는 매체 액세스 제어(Media Access Control;MAC) 층(102)과 무선 링크 제어(Radio Link Control;RLC) 층(103)을 포함하고, 경로(102a)는 논리 채널들을 포함한다. 논리 채널들은 모바일 전화 상에 실행하는 어플리케이션들과 연관된 제 2 층 내의 데이터 흐름들이다. 데이터 흐름들은 논리 채널들에서 패킷들로 구조화된다. 수신기에서, RLC 층(103)은, 대응하는 송신기에서 대응하는 암호화 개체에 의해 암호화된 데이터를 복호화하도록 기능하는 복호화 개체(도시 없슴)를 포함할 수 있다. 제 3 층은, 경로들(104c, 104b, 및 104d) 각각을 통해 물리 층(101), MAC 층(102), 및 RLC 층(103)을 제어하고 통신하는 무선 자원 제어기(Radio Resource Controller;RRC) 개체(104)를 포함한다. RRC(104)는 경로(104a)를 통해 모바일 전화 상에 실행하는 어플리케이션들과 통신한다. RLC 층(103)은 또한, 직접적으로 또는 제 3 층의 중간 개체들(도시 없슴)을 통해, 경로(103a)를 통해 모바일 전화 상에 실행하는 어플리케이션들과 통신할 수 있다. 제 3 층은 또한 다른 개체들(도시 없슴)을 포함한다. 제 2 층 아키텍처와 설계는, 무선 인터페이스 아키텍처와 프로토콜들(MAC, RLC, 패킷 데이터 수렴 프로토콜(Packet Data Convergence Protocol;PDCP)), 무선 자원 제어(Radio Resource Control) 프로토콜의 사양, 무선 자원 관리(Radio Resource Management)의 전략, 및 물리 층에 의해 상단 층들로 제공되는 서비스들에 대한 책임이 있는, 무선 액세스 네트워크(Radio Access Network;RAN) TSG의 작업 그룹2(Working Group 2;WG2)에 의해 규정된다. WG2 RAN TSG에 의해 제공되는 기술적 사양들(Technical Specifications;TSs) 중에, TS 25.321은 MAC 프로토콜 사양이다. TS 25.321은 종종 업데이트되고, 복수 발행본들이 3GPP 표준의 새 발행본들과 연결하여 공개되었다. TS 25.321의 발행본들의 리스트는 인터넷 상에서 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/25321.htm에 현재 이용가능하다. MAC 프로토콜은 모바일 전화의 물리 층과 RLC 층 사이에 통신을 위해, 다른 것들 중에도, (i) 통신 채널들, 및 (ii) 프로토콜 데이터 유닛들, 포맷들, 및 파라미터들을 명시한다. 3GPP 표준의 제 5 발행본은, 노드-B로서 지칭되는 기지국으로부터 사용자 장비(user equipment;UE)로서 지칭되는 모바일 전화 디바이스로 데이터의 고속 다운로드를 허용하는 고속 다운링크 패킷 액세스(high-speed downlink packet access;HSDPA)를 도입한다. 노드-B는 UMTS 지형적 무선 액세스 네트워크(UMTS Terrestrial Radio Access Network;UTRAN)의 일부이다. 3GPP의 제 6 및 제 7 발행본들은 또한 HSDPA 프로토콜을 포함하고, 추후 발행본들도 그것을 또한 포함하는 것으로 예상된다. 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서에서 개체들에 대한 참조들은 UE의 논리적 개체들을 참조한다. HSDPA 프로토콜은, MAC-hs(Media Access Control-high speed)으로서 지칭되는 MAC-층 개체에 의해 제어되는 고속 다운링크 공유 채널(High Speed Downlink Shared Channel;HS-DSCH)을 사용한다. UE의 MAC-hs 개체는, UE가 HS-DSCH를 통해 통신하고 있는 대응하는 노드-B에 MAC-hs 개체의 기능들과 관련되지만 상이한 기능들을 수행한다. HS-DSCH는 복수의 UE 프로세스들에 대해 데이터를 전달할 것이다. UE에서 MAC-hs가 적절한 UE 프로세스로 데이터 패킷들을 전달하기 위해, MAC-hs는 큐 배포(queue distribution)로서 때때로 더 간단히 지칭되는 기능인, 재순서화-큐 배포(reordering-queue distribution)를 수행한다. 수신된 MAC-hs 패킷들은, MAC-hs 패킷들이 라우팅되어야 하는 특정한 재순서화 큐((reordering queue))를 나타내는 큐 ID들을 포함한다. 특정한 재순서화 큐로 배포된 MAC-hs 패킷들은 그 후, 필요하면, 재순서화되고나서, 분해된다. 패킷들은 이들이 잘못되게 도착하면 재순서화될 필요가 있다. 잘못된 도착은, 예를 들어, 패킷이 적절히 수신되지 않을 때, 결과될 수 있고, 일부 순차적으로-후속하는 패킷들이 이미 성공적으로 수신된 후에 재전송된다. UE의 MAC-hs 개체는, UE가 의도한대로 수신되지 않은 데이터 패킷들에 대해 사용되는 에러-제어 재전송 메커니즘의 일부로서 기능하는, 혼합 자동 반복 요청(Hybrid Automatic Repeat Request;HARQ) 개체를 갖는다. 도 2는 3GPP 표준에 따른 에시적 MAC-hs 프로토콜 데이터 유닛(protocol data unit;PDU;200)의 포맷을 나타낸다. MAC PDU는 일반적으로 다양한 길이의 비트 스트링이다. MAC-hs PDU(200)는 MAC-hs 헤더(201) 그리고, MAC-hs 서비스 데이터 유닛들(Service Data Units;SDUs)(203 및 204)과 같은, 하나 이상의 MAC-hs SDUs을 포함하는 MAC-hs 페이로드(payload;202)를 포함한다. MAC-hs 페이로드(202)는 또한 선택적 패딩(padding)을 포함할 수 있다. MAC-hs 헤더 및 MAC-hs 페이로드 모두는 가변 길이이므로, MAC-hs SDU는 일반적으로 바이트-, 워드-, 혹은 주소-정렬되지 않는다. MAC-hs SDUs(203 및 204)와 같은, 각각의 MAC-hs SDU는 MAC-d PDU에 대응한다. 예를 들어, MAC-hs SDU(203)는 하나의 MAC-d PDU와 같을 것이고, MAC-hs SDU(204)는 또 다른 MAC-c PDU와 같을 것이다. 그러므로, MAC-hs 페이로드(202)는 하나 이상의 MAC-d PDUs를 포함한다. MAC-hs 헤더(201)는 상술된 큐 ID와 TSN(transmission sequence number) 필드들을 포함한다. MAC-hs 헤더(201)는 또한, 버전 플래그(version flag;VF), 크기 인덱스 식별자(size index identifier;SID), MAC-d PDU들의 수(N), 그리고 필드-후속 플래그(field-following flag;F)와 같은, 3GPP 표준에 의해 MAC-hs 헤더들에 대해 요구되는 다른 필드들을 포함한다. SID1과 N1과 같은, SID와 N 파라미터들의 쌍은, MAC-hs 페이로드에서 연속적 MAC-d PDUs(즉, MAC-hs PDUs)의, N으로 표시되는, 양의, SID로 표시되는, 크기를 정의하도록 사용된다. F1과 같은, 필드-후속 플래그는, 헤더에 추가 필드들이 후속되는 지의 여부를 나타내기 위해 사용된다. 예를 들어, 만약 MAC-hs 페이로드(202)가 2개의 제 1 크기의 MAC-d PDU들과, 그 뒤에 오는 4개의 제 2 크기의 MAC-d PDU들, 그리고 그 뒤에 오는 3개의 제 1 크기의 MAC-d PDU들을 포함하면, SID1-3, N1-3, 및 F1-3은 이 시퀀스를 나타내기 위해 사용될 것이다. 한 대안적 예로서, MAC-hs 페이로드(202)의 모든 MAC-d PDU들이 같은 크기이면, 단지 SID1, N1, 및 F1만이 필요하고, SID2-SIDk, N2-Nk, 및 F2-Fk는 생략될 수 있다. 도 3은 3GPP 표준의 제 5 발행본에 따른 UE-측 MAC-hs 개체(300)의 아키텍처의 단순화된 블럭도를 도시한다. 도 1의 MAC 층(102)에 위치되는, MAC-hs 개체(300)는 제 1 층 개체들로부터 다운로드된 데이터를 수신하고, 그것을 프로세스하고, 또한 MAC 층(102)에 위치된 MAC-d 개체(도시 없슴)로 이 프로세스된 다운로드된 데이터를 전달한다. MAC-hs 개체(300)는 경로(301a)를 통해 MAC 제어 개체(301)에 의해 제어된다. MAC-hs 개체(300)는 참조부호(304b 및 305b)와 같은 경로들을 통해 MAC-d 개체와 통신하고, 경로들(302a 및 302b)을 통해 제 1 층 개체들과 통신한다. MAC-hs 개체(300)는 HARQ 개체(302), 재순서화-큐 배포 개체(303), 및 재순서화 큐들(304 및 305)과 같은, 하나 이상의 재순서화 큐들을 포함한다. 재순서화 큐(304)는 재순서화 개체(306)와 분해 개체(307)를 포함하고, 한편 재순서화 큐(305)는 재순서화 개체(308)와 분해 개체(309)를 포함한다. MAC-hs(300)의 각 재순서화 큐는 UE에서 특정한 프로세스에 대응한다. MAC-hs 개체가 핸들링할 큐들의 수에 제한이 있을 수 있다. 예를 들어, 3GPP 표준의 제 5 발행본에서, 이 제한은 8개의 큐이다. HARQ 개체(302)는, 경로(302a)를 통해 제 1 층으로부터, 대응하는 노드-B로부터 다운로드되는, MAC-hs PDU들을 수신한다. HARQ 개체(302)는 양방향 경로(302b)를 통해 제 1 층을 통해 노드-B와 시그널링 정보를 통신한다. HARQ 개체(302)가, MAC-hs PDU가 성공적으로 수신되었다고 결정하면, HARQ 개체(302)는 응답으로 수신확인(acknowledgement;ACK)을 전송한다. HARQ 개체(302)가, MAC-hs PDU가 교정될 수 없는 하나 이상의 에러들로 수신되었다고 결정하면, HARQ 개체(302)는 이 PDU에 응답하여 부정적 수신확인(negative acknowledgement;NACK)을 전송한다. HARQ 개체(302)가 특정 PDU에 응답하여 NACK를 전송하면, HARQ 개체(302)는 대응하는 노드-B가 NACK에 응답하여 이 특정 PDU를 재전송하도록 기대한다. 재전송된 PDU가 에러없이 수신되면, 그것은 임의 이전 에러 버전들을 교체할 수 있다. 재전송된 PDU가 하나 이상의 에러들로 수신되면, 그것은 그럼에도 불구하고 하나 이상의 이전 에러 버전들과 함께 사용되어 이 PDU의 에러 없는 버전을 재구성할 것이다. HARQ 개체(302)는 경로(303a)를 통해 재순서화-큐 배포 개체(303)에 수신되고 및/또는 재구성되는 MAC-hs PDU들을 전달한다. 재순서화-큐 배포 개체(303)는 이들 MAC-hs PDU들의 큐 ID들에 기초하여 정확한 재순서화 큐에 이들 MAC-hs PDU들을 라우팅한다. 예를 들어, 특정한 MAC-hs PDU의 큐 ID가, 이 PDU가 큐(304)에 속한다고 나타내면, 이 PDU는 경로(304a)를 통해 큐(304)의 재순서화 개체(306)로 라우팅된다. MAC-hs PDU들은, PDU들의 시퀀스에서 PDU의 위치를 나타내는, 전송 시퀀스 번호(TSN)를 포함한다. 재순서화 개체(306)는 그들의 TSN들에 따라 수신된 PDU들을 순서화한다. 연속적 TSN들을 갖는 MAC-hs PDU들은 수신시 분해 개체(307)로 전달되지만, 낮은 TSN 번호들을 갖는 MAC-hs PDU들이 분실되었으면 MAC-hs PDU들은 그렇게 전달되지 않는다. 낮은 TSN을 갖는 MAC-hs PDU들이 분실된 동안 수신된 그런 "초기의" MAC-hs PDU들은, 분실된 MAC-hs PDU들이 수신될 때까지 버퍼에 저장되고, 연속적 MAC-hs PDU들은 분해 개체(307)로 전달된다. 경로(307a)를 통해 재순서화 개체(306)로부터 순서화된 MAC-hs PDU들을 수신하는 분해 개체(307)는 이들 MAC-hs PDU들의 분해를 책임진다. 분해는*** MAC-hs 헤더의 제거, 선택적 패딩, 그리고 각 MAC-hs PDU 내에 저장된 MAC-hs PDU들을 추출하는 것과 관련된다. MAC-hs PDU 내의 MAC-d PDU들이 통상 바이트-정렬되어 있지 않고, 한편 추출된 MAC-hs PDU들이 통상 다른 개체들에 의해 적절히 어드레싱 및 핸들링되기 위해 바이트-정렬될 필요가 있기 때문에, 분해는 통상 다수의 비트-이동 연산들을 요구한다. 분해 개체(307)는 UE의 MAC 층의 MAC-d 개체로 경로(304d)를 통해 추출된 MAC-d PDU들을 전달한다. 예를 들어, 또 다른 MAC-hs PDU의 큐 ID가, PDU가 큐(305)에 속한다고 나타내면, 이 PDU는 경로(305a)를 통해 큐(305)의 재순서화 개체(308)로 라우팅된다. 재순서화 큐(305)의 재순서화 개체(308)와 분해 개체(309)는 재순서화 큐(304)의 재순서화 개체(306)와 분해 개체(307)에 대해 설명된 것처럼 유사한 방식으로 동작하고, MAC-hs 개체(300)의 임의 추가적 재순서화 큐들(도시 없슴)에서 재순서화와 분해 개체들에도 마찬가지일 것이다. 도 4는 프로토콜-스택 층들에 대한 프로세서 관계를 나타내는 종래 UE(400)의 일부의 단순화된 블럭도를 도시한다. 상이한 프로세서들은 3G 프로토콜 스택의 상이한 층들과 연관될 수 있다. 예를 들어, MAC-hs 기능은 통상, PS 프로세서(401)와 같은, 프로토콜 스택(Protocol Stack;PS) 프로세서에 구현된다. 그러므로, PS 프로세서(401)의 작업들은 HARQ, 재순서화-큐 배포, 재순서화, 및 분해를 포함한다. 상술된 것처럼, 재순서화 프로세스는, "너무 일찍" 도착하는 MAC-hs PDU들을 저장하기 위한 메모리 버퍼를 사용한다. 3GPP 표준은, 특정한 메모리 버퍼가 (i) MAC-hs 재순서화 버퍼, 및 (ii) RLC 수신확인된 모드(acknowledged mode;AM) 전송과 수신 버퍼 모두에 의해 공유됨을 명시한다. PS 프로세서(401)와 같은 PS 프로세서들은 통상 진보된 RISC 머신(Advanced RISC(reduced instruction set computer) Machine;ARM) 프로세서들을 사용하여 구현된다. 상술된 것처럼, 수신된 데이터는 암호화되므로, 복호화를 요구할 것이다. RLC-층과 MAC-층 복호화와 같은, 제 2 층 복호화는 f8 알고리즘이라고 불리우는 알고리즘과 관련되고, 또한 통상 PS 프로세서로 구현된다. RLC-층과 MAC-층 암호화는, 본 명세서에 그 전체 내용이 참조로서 병합되는, 보안 아키텍처 상의 3GPP의 TS 33.102에 설명된다. TS 33.102의 다양한 발행본들은 현재 인터넷의 http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/33102.htm에 이용가능하다. MAC-층 복호화는 투명한 RLC 모드에 대해 사용되고, 한편 RLC-층 복호화는 수신확인 및 비수신확인(AM 및 UM), 즉, 불투명한 RLC 모드에 대해 사용된다. 특정 복호화 작업들은, RLC 층에 이용가능하게 된, 무선 베어러(radio bearer), 하이퍼프레임 번호(hyperframe number;HFN), 및 암호 키와 같은, 특정 파라미터들의 사용을 요구한다. 제 1 층 프로세서(402)는, DSP의 유형인 베이스밴드(baseband) 프로세서이고, 효율적으로 비트-이동과 다른 비트-집중적 연산들을 핸들링하도록 설계된다. 제 1 층 프로세서(402)는, UE(400)에 대해 모뎀-유사한 기능을 포함하는, 베이스밴드 프로세싱을 수행한다. 일반적으로, PS 프로세서(401)의 연산들이 바이트- 및 워드-, 즉, 복수-바이트 메모리 유닛 기반이지만, 제 1 층 프로세서(402)의 연산들은 비트-기반이다.