시그널링 정보를 전달하는 장치 및 방법 document_id A220623068564

현재, 3세대 셀룰러 통신 시스템은 모바일 사용자에게 제공되는 통신 서비스를 더욱 강화하도록 개발되고 있다. 가장 폭넓게 채용되고 있는 3세대 통신 시스템은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 및 주파수 분할 듀플렉스(FDD) 또는 시분할 듀플렉스(TDD)에 기반을 두고 있다. CDMA 시스템에서, 사용자 구분(user separation)은 상이한 스프레딩(spreading) 및/또는 스크램블링(scrambling) 코드를 동일한 반송파 주파수에서 및 동일한 시간 간격으로 다른 사용자에게 할당함으로써 얻어진다. TDD에서, 사용자 구분은 TDMA와 유사한 방법으로 다른 타임 슬롯을 다른 사용자에게 할당함으로써 달성된다. 그러나, TDMA와는 대조적으로, TDD는 업링크 및 다운링크 송신을 위해 동일한 반송파 주파수를 사용한다. 이 원리를 이용하는 통신 시스템의 예로는 유니버설 모바일 텔리코뮤니케이션 시스템(Universal Mobile Telecommunication System; UMTS)이 있다. CDMA 및 구체적으로 UMTS의 광대역 CDMA(WCDMA) 모드의 상세한 설명은 'UMTS용의 WCDMA', 해리 홀마(편집자), 앤티 토스카라(편집자), 윌리 앤드 손스, 2001, ISBN 0471486876에서 찾아볼 수 있다. 강화된(enhanced) 통신 서비스를 제공하기 위해, 3세대 셀룰러 통신 시스템은 패킷 기반 데이터 통신을 포함하는 다양한 다른 서비스용으로 설계된다. 마찬가지로, 이동 통신용 글로벌 시스템(GSM)과 같은 기존의 2세대 셀룰러 통신 시스템은 증가하는 수의 다른 서비스를 지원하도록 강화되고 있다. 그러한 강화 중의 하나는 범용 패킷 무선 시스템(GPRS)이고, 이것은 GSM 통신 시스템에서 패킷 데이터 기반 통신을 가능하게 하도록 개발된 시스템이다. 패킷 데이터 통신은 예컨대 인터넷 접근 서비스와 같은 동적으로 변화하는 통신 요구조건을 가진 데이터 서비스에 특히 적합하다. 트래픽 및 서비스가 일정하지 않은 데이터 레이트(data rate)를 갖는 셀룰러 이동 통신 시스템에 있어서, 특수한 순간에 사용자들의 필요에 따라 사용자들 간에 무선 자원(radio resource)들을 동적으로 공유하는 것이 효율적이다. 이것은 서비스 데이터 레이트에 적당한 무선 자원들이 통화기간과 같이 장시간 기반으로 할당될 수 있는 일정한 데이터 레이트를 가진 서비스와 대조된다. 현재의 UMTS TDD 표준에 있어서, 업링크 공유 무선 자원들은 무선 네트워크 제어기(RNC)의 스케쥴러에 의해 동적으로 할당(스케쥴)될 수 있다. 그러나, 효율적으로 동작하기 위하여, 스케쥴러는 업링크 송신을 위해 개개의 모바일 사용자에서 대기중인 업링크 데이터량을 알 필요가 있다. 이것은 스케쥴러가 자원을 가장 필요로 하는 사용자에게 자원을 할당하고, 특히 송신할 데이터를 갖고 있지 않은 이동국(mobile station)에 자원이 할당됨으로써 자원이 허비되는 것을 방지할 수 있게 한다. 효율적인 스케쥴링의 다른 태양(aspect)은 사용자 무선 채널 상황의 고려이다. 다른 셀까지의 무선 경로 이득이 현재 서빙중인 셀까지의 무선 경로 이득과 유사한 사용자는 다른 셀에서 상당한 간섭을 일으킬 수 있다. 스케쥴러가 사용자로부터 네트워크의 특수 장소 내의 각 셀까지의 상대적 경로 이득을 고려한다면 시스템 효율이 크게 개선될 수 있을 것으로 보여진다. 이러한 방식에서, 하나 이상의 비서빙중인 셀까지의 경로 이득이 현재 서빙중인 셀까지의 경로 이득과 크기가 유사한 사용자에 의한 송신 전력은 야기되는 셀간 간섭이 제어되고 관리되도록 제한된다. 반대로, 서빙중인 셀까지의 경로 이득이 다른 셀까지의 경로 이득보다 훨씬 더 큰 사용자에 의한 송신 전력은 단위 송신 전력당 그러한 사용자에 의해 야기된 셀간 간섭이 작기 때문에 비교적 덜 제한된다. 실제 시스템에서, 무선 상황 및 대기중인 데이터량 상태는 둘 다 매우 급속하게 변화한다. 이러한 변화가 있을 때 시스템 효율을 최적화하기 위하여, 네트워크 내의 스케쥴러는 스케쥴러 동작의 적시 조정이 실행될 수 있도록 가장 최근의 상황을 통보받아야 하는 점이 중요하다. 예를 들면, 전형적인 활동 세션(active session) 중에, 송신할 업링크 데이터의 주기적인 송출이 있을 것이다(예를 들면, 이메일을 보낼 때, 완료된 인터넷 폼(form)을 보낼 때, 또는 웹 페이지 등의 대응하는 다운링크 전송을 위한 TCP 승인(acknowledgement)을 보낼 때). 이러한 짧은 데이터 송출은 패킷 콜(packet call)이라고 알려져 있고, 그 기간은 전형적으로 수 밀리초에서부터 수 초까지의 범위를 갖는다. 패킷 콜 동안에, 업링크 자원은 빈번하게 할당되고, 이것은 버퍼량 및 무선 채널 정보를 이들 업링크 송신에 피기백킹(piggyback)시켜서 사용자의 데이터 전송 필요성에 대해 스케쥴러를 계속적으로 업데이트하는 것이 효과적이다. 그러나, 패킷 콜이 완료되면(송신할 모든 데이터가 송신되고 송신 버퍼가 임시적으로 비워지면), 업링크 자원의 할당이 중지된다. 이 상황에서, (새로운 패킷 콜의 시작시에) 스케쥴러에게 새로운 데이터의 도착을 통지하는 수단이 있어야 한다. 이것은 사용자가 인식하는 송신 속도에 직접적으로 기여하기 때문에 이 시그널링의 임의의 지연을 최소화하는 것이 중요하다. 3GPP UMTS TDD의 기술 규격의 릴리즈 99는 PUSCH(물리 업링크 공유 채널) 용량 요구(PCR) 메시지라고 부르는 계층 3 메시지를 정의한다. PCR을 운송하는 논리 채널(공유 채널 제어 채널(Shared Channel Control Channel; SHCCH)이라고 부름)은 가용 자원의 존재를 기초로 여러 전송 채널로 라우트될 수 있다. 예를 들면, PCR 메시지는 RNC 내에서 종결되는 랜덤 액세스 채널(RACH)상으로 전송될 수 있다. 다른 예로서, 만일 자원들이 이용가능하면, PCR은 일부 경우에 업링크 공유 채널(USCH)상으로 또한 전송될 수 있다. 그러나, 이 방법이 많은 응용에서 적합하기는 하지만, 다른 많은 응용에서는 최적이지가 않는다. 예를 들면, 정의된 시그널링은 RNC 기반 스케쥴러에게 스케쥴링 정보를 제공하는 것을 목표를 두고 있고 이 응용을 위해 설계되며, 특히 이 목적에 적합한 동적 성능 및 지연(delay)을 갖도록 설계된다. 구체적으로, 시그널링은 비교적 저속이고 RNC 스케쥴러에 의한 할당 응답은 기지국과 RNC 사이에서 (Iub 인터페이스를 통한) 통신과 관련된 지연, 및 피어 투 피어(peer-to-peer) 계층 3 시그널링을 통한 PCR의 수신시 및 할당 승인 메시지 송신시의 프로토콜 스택 지연 때문에 특별히 고속이지가 않는다. 최근, 3GPP 시스템에 대한 업링크 성능을 특별히 개선하는데 많은 노력이 기울여지고 있다. 이것을 행하는 한가지 방법은 송신 및 재송신 지연(latency)이 감소되도록 스케쥴링 엔티티를 RNC로부터 기지국으로 이동시키는 것이다. 그 결과, 훨씬 더 고속이고 더 효율적인 스케쥴링이 달성될 수 있다. 이것은 인식된 최종 사용자 수율을 증가시킨다. 이러한 구현예에서, 기지국(RNC가 아님)에 위치된 스케쥴러는 업링크 자원의 승인 제어를 담당한다. 사용자의 트래픽 요구도 및 채널 상황에 대한 고속 스케쥴링 응답은 개별 이동국에 대한 스케쥴링 및 송신 지연의 효율을 개선하는데 있어서 바람직하다. 그러나, 스케쥴링 동작의 효율은 충분한 이용가능 정보에 의존하기 때문에, 시그널링 기능의 요구조건은 점차 엄격해지고 있다. 구체적으로, 시그널링이 계층 3 시그널링에 의해 RNC에게 송신되는 기존의 방법은 비효과적이고 기지국 기반 스케쥴러의 스케쥴링 성능을 제한하는 지연을 가져온다. 특히, 종래 기술과 동일한 기술을 사용하는 것(예를 들면, PCR 메시지를 사용하는 것)은 사용되는 전송 채널이 RNC에서 종결된다는 사실 때문에 매력적이지 않고, 따라서 시그널링 정보는 스케쥴러가 존재하는 네트워크와는 다른 네트워크 엔티티에서 종료되고 정보를 기지국 스케쥴러에 통신하는데 있어서 추가적인 지연을 가져온다. 예를 들면, 3GPP TDD 시스템에서, 무선 채널 상황의 적시 업데이트는 업링크 및 다운링크 무선 채널이 상호 관계(reciprocal)라는 사실 때문에 특히 중요하다. 그래서, 만일 사용자가 가장 최근의 채널 상황(예를 들면, 다운링크에서 측정된 것)을 네트워크 스케쥴러에게 통지할 수 있고, 스케쥴러가 최소 지연으로 응답할 수 있으면, 스케쥴러는 상호성(reciprocity)을 이용하고 업링크 송신이 스케쥴되고 송신되는 때에 무선 채널 상황이 상대적으로 변화되지 않는 것으로 가정한다. 이동국에 의해 보고된 채널 상황은 스케쥴러의 셀에 대한 채널 상황을 포함할 수 있고, 다른 셀에 관련된 채널 상황을 또한 포함할 수 있으며, 이것에 의해 다른 셀에 대한 순시 상황 및 야기되는 결과적인 셀간 간섭을 고려한 고속이고 효과적인 스케쥴링이 가능하다. 다른 예로서, 3GPP FDD 시스템에서, 이동국 버퍼량 상태는 업링크 송신 자체 내에서 시그널링된다. 데이터는 다른 업링크 페이로드 데이터와 동일한 프로토콜 데이터 유닛(PDU) 내에, 구체적으로 말하면 MAC-e PDU 헤더에 포함된다. 그러나, 이것은 시그널링 정보가 업링크 데이터 송신 자체의 성능 및 특성에 의존한다는 것을 의미한다. 특히, 업링크 데이터 송신은 송신되는 데이터에 적합한 효율적인 처리량 및 특성을 위하여 설계된다. 패킷 데이터 송신시에 나타나는 지연은 사용자의 큐잉(queuing)에 기인하는 성분 및 송신 자체에 기인하는 성분을 포함할 수 있다. 로드된 시스템에서, 큐잉 지연은 송신 지연보다 더 큰 것이 일반적이다. 시스템의 성능은 무선 자원을 더 효율적으로 사용함으로써 개선될 수 있다. 더 높은 성능이란 사용자가 보다 신속히 서빙을 받고 그래서 큐잉 지연이 감소되는 것을 의미할 수 있다. 그러나, 하나 이상의 무선 인터페이스 재송신을 포함하는 일부 기술에서는 효율(즉, 성능)을 증가시킬 수 있지만 그 댓가로 송신 지연이 발생하게 된다. 따라서, 최종 사용자에게 인식되는 시스템 성능을 최적화하는 시스템 동작점을 찾기 위하여 큐잉 지연과 송신 지연 간에 균형이 조절되어야 한다. 전형적으로 많은 패킷 데이터 서비스가 비교적 지연 허용도가 있고, 따라서 통신 특성은 최소의 무선 인터페이스 자원을 이용하는 효율적인 데이터 송신을 자주 목표삼는다. 결국, 링크 효율은 데이터 트래픽에 대한 큐잉 지연을 감소시키기 위하여 송신 지연보다 더 높은 우선순위를 갖는다. 그러나, 결과적으로 증가된 송신 지연은 이 방법이 시그널링 제어 정보를 기지국 스케쥴러로 운송하는 것에 대해 부적합하게 만들고 결국 이 스케쥴러에 의한 비효율적인 스케쥴링을 야기시킬 수 있다. 구체적으로, 무선 인터페이스를 통한 데이터 비트의 효율적인 통신을 달성하기 위하여, 정확하게 수신되지 않은 데이터 패킷의 재송신이 대부분의 3GPP 패킷 데이터 서비스에서 규정되어 있다. 그러한 시스템에서는 데이터 재송신이 보편적이고 하이브리드 및 고속 재송신 방식이 전형적으로 사용되는데, 그 이유는 최초 송신에서의 에러 확률이 비교적 높은 경유(예를 들면, 10% 내지 50%) 최적의 링크 효율(재송신 후의 무-에러(error-free) 송신 비트당 요구되는 에너지의 면에서)이 달성되기 때문이다. 그러나, 재송신과 관련된 무선 인터페이스 송신 지연은, 이 송신 지연이 승인 귀환 처리의 지연(예를 들면, 재송신을 결정하기 전에 있을법한 승인을 기다리는 지연) 및 재송신 데이터 패킷의 스케쥴링 지연을 포함하기 때문에, 매우 높다. 따라서, 현재의 시그널링 기술은 많은 기지국 기반 스케쥴러에 대해서 차선책이다. 예를 들어서, 3GPP FDD 업링크에서 채택되는 업링크 시그널링 기술은, 만일 TDD 업링크 시스템에 적용되는 경우, 달성가능한 성능 레벨에 비하여 TDD 시스템의 성능을 크게 악화시킬 수 있는 지연으로부터 고통받게 된다. 그러므로, 셀룰러 통신 시스템에서 개선된 시그널링이 유리하고, 특히 유연성이 증가되고 시그널링 지연이 감소되며 스케쥴링이 개선되고 기지국 기반 스케쥴링에 대한 적합성이 있고 및/또는 성능이 개선된 시스템이 유리하다.