ＨＳＰＡ를 이용하여 수신한 회선 교환 데이터의 오류 제어방법 document_id A220623073340

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)를 기반으로 하는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 무선 통신 시스템은 전세계에서 광범위하게 전개되고 있다. WCDMA 시스템은 Release 99 (R99)로부터 시작하였고, 중기적인(mid-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술로서 HSDPA(High speed Downlink packet access)와 HSUPA(High speed Uplink Packet Access) 기술을 도입하였다. 또한, WCDMA 시스템은 장기적인(long-term) 미래에서 높은 경쟁력을 가지는 무선 접속 기술로서 E-UMTS를 도입하고 있다. E-UMTS는 WCDMA UMTS에서 진화한 시스템으로서 3GPP에서 표준화 작업을 진행하고 있다. E-UMTS는 LTE(Long Term Evolution) 시스템으로도 불린다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다. HSDPA와 HSUPA 기술은 특히 패킷 서비스(Packet switched service)를 효율적으로 지원하기 위해서 도입되었다. HSDPA와 HSUPA를 통합하여 HSPA라고 한다. HSPA를 이용하여 패킷 서비스 뿐만 아니라 음성 서비스도 효율적으로 지원하기 위한 논의가 3GPP Release 8에서 "CS voice over HSPA WI(Work Item)"으로 진행되고 있다. 여기에서, "CS voice over HSPA"는 회선 교환에 기반한 음성 데이터를 HSPA를 이용하여 제공하는 것과 관련된 모든 것을 총칭한다. 회선 교환(Circuit Switched; CS) 방식은 송신지와 수신지 간에 통신 회선을 설정하여 데이터를 교환하는 방식이다. 통신을 원하는 두 스테이션 사이에 사용할 수 있는 전용 통신 경로가 미리 제공되는 경우로서, 전용 통신 경로는 노드를 연속적으로 연결한 링크로 구성된다. 회선 교환 방식에서 물리적 링크는 하나의 채널로 연결된다. 따라서, 회선 교환 방식은 음성(telephone), 센서(sensor), 원격 측정 입력(telemetry input)과 같은 비교적 연속적인 흐름을 내포하는 데이터 교환(data exchange)의 경우에 적절하고 용이하게 사용될 수 있다. 또한, 회선 교환 방식에서 데이터는 설정된 통신 회선을 통해 전송되므로, 회선 교환 방식은 정보량이 많을 때와 파일 전송 등의 긴 메시지 전송에 적합하다. CS 서비스를 이용할 경우, R99를 지원하는 단말(R99 단말)은 DCH(Dedicated Channel)를 통해 음성 데이터를 송수신한다. 반면, "CS voice over HSPA"를 지원하는 단말(예, 3GPP LTE(Release8) 단말)은 HSPA를 통해 음성 데이터를 송수신한다. 도 1은 DCH(dedicated channel) 또는 HSPA(high speed packet access)를 통해, CS(circuit-switched) 음성 데이터를 송수신하는 예를 나타낸다(Application 및 MAC 계층 기준). 도 1은 "CS voice over DCH"와 "CS voice over HSPA"의 음성 데이터 송수신의 차이를 보여준다. 도 1을 참조하면, R99 단말은 DCH 채널을 이용하여 음성 데이터를 전송한다. DCH는 RRC 연결(Connection) 이루어진 후부터 해제(Release)되기 전까지 항상 채널을 점유한다. DCH는 20ms TTI(Transmission Time Interval)에서 동작하고, 음성 코덱은 20ms 마다 하나의 음성 패킷을 RLC 엔터티로 전송한다. 음성 코덱은 AMR 음성 코덱(Adaptive Multi-Rate Speech Codec)일 수 있다. AMR 음성 코덱은 4.75kbps에서 12.2kbps까지 8개의 가변 출력률을 가지며 20ms 마다 전송률을 조절할 수 있다. RLC 엔터티로 전송된 음성 패킷은 MAC을 통해 DCH 채널로 투명하게 전송된다. "CS voice over HSPA"의 경우, HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel)와 E-DCH(Enhanced Dedicated Channel) 채널을 이용하여 음성 데이터를 송수신한다. 수신측의 경우, 공용채널인 HS-DSCH 공용채널을 사용함으로써, 특정 단말이 특정 경로를 계속적으로 점유하는 것이 아니라 필요할 때만 점유하여 사용하므로, 회선 이용 효율이 극대화된다. HS-DSCH 채널의 TTI는 2ms이고, AMR 음성 코덱은 20ms 마다 하나의 음성 패킷을 RLC 엔터티로 전송한다. 그 후, 음성 패킷은 MAC을 통하여 HS-DSCH로 전송된다. 음성 패킷은 HARQ(Hybid Automatic Repeat Request)에 의해 재전송될 수 있다. 도 1의 "CS voice over HSPA"에 음성 패킷이 재전송되는 예를 나타냈다. 따라서, 송신측에서는 AMR 프레임을 20ms 마다 순서대로 전송하여도, 수신측에서는 HARQ 재전송으로 인해 데이터 전송 순서가 역전될 수 있다. 또한, 라디오 상황이 좋지 않을 경우, 음성 패킷은 라디오 링크 상에서 손실(loss)되어 수신측에 전달되지 않을 수도 있다. 따라서, "CS voice over HSPA"가 설정되어 있는 경우, 수신측에서 데이터 전송 순서의 역전, 데이터 손실 등을 보정하기 위해서는 송신측의 시간정보와 순서정보가 필요하다. 상기 시간정보는 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) PDU (Protocol Data Unit) 헤더에 존재하고 순서정보는 RLC(Radio Link Control) PDU 헤더에 존재한다. 도 2는 "CS voice over HSPA가 설정된 경우", HSPA를 통해 CS 음성 데이터를 송수신하는 예를 나타낸다(RLC 및 PDCP 계층 기준). 도 2를 참조하면, 송신측의 AMR 인코더는 20ms 마다 AMR 또는 AMR-WB(Adaptive Multi Rate-WideBand) 패킷을 생성한다. 그 후, PDCP 계층은 상기 패킷에 시간정보가 포함된 헤더를 추가하여 PDCP PDU(=RLC SDU)를 생성한다. 시간정보는 "CS Counter"일 수 있다. 그 후, RLC 계층은 RLC SDU에 순서정보가 포함된 헤더를 추가하여 RLC PDU를 생성한다. 순서정보는 "Sequence Number(SN)"일 수 있다. 상기 RLC PDU는 MAC 계층을 통해 HS-DSCH 공용채널을 통해 수신측으로 전송된다. 수신측에서는 송신측의 과정이 반대로 진행된다. 최종적으로, 송신측의 AMR 디코더는 AMR 또는 AMR-WB(Adaptive Multi Rate-WideBand) 프레임으로부터 추출한 시간정보와 순서정보를 송신측에서 전송한 음성 패킷의 전송시간을 정확히 알아내어 디코딩하게 된다. "CS Counter"는 CFN(Connection Frame Number)의 하위 5 비트 LSB(Least Significant Bit)를 사용한다. CFN은 RRC 연결된 기지국과 단말이 관리하는 시간정보이다. CFN은 단말마다 고유하게 설정된다. CFN은 데이터 생성 또는 데이터 처리를 위한 기준시간이 된다. CFN은 시간 증가에 따라 증가한다. 예를 들어, 0ms에 CFN이 0이었다면, 20ms에 CFN은 2이고, 40ms에 CFN은 4가 된다. CFN은 어떤 시점에 데이터 전송이 있었는지 여부와 관계없이 일정한 시간이 지날 때마다 증가한다. "CS Counter"는 음성 데이터가 PDCP 엔터티로 전송된 시점을 의미한다. "CS Counter"는 송신측과 수신측이 일정한 시간에 수행해야 하는 동작을 정의하는데 사용되는 시점 정보이며, 손실된 패킷(Lost Packet)을 구분하는 정보이기도 하다. AMR 또는 AMR-WB 프레임은 20ms 마다 생성되고 "CS Counter"는 항상 2씩 증가하기 때문이다. 예를 들어, 수신된 "CS Counter"가 이전 "CS Counter"에 비해 4만큼 크다면 하나의 AMR 패킷이 손실되었다는 것을 의미한다. 또한, RLC 엔터티는 각각의 AMR 또는 AMR-WB 프레임에 순서정보를 넣는다. 수신측은 순서정보를 이용하여 역전현상이 발생한 음성 패킷을 전송 순서대로 맞춘다. 또한, 순서정보는 음성 데이터가 사일런트(Silent) 구간에서 토크 스퍼트(Talk Spurt) 구간으로 이동 시에 토크 스퍼트 시작 시점을 알아내는데 사용된다. 구체적으로, 음성 데이터가 사일런트 구간에서 토크 스퍼트 구간으로 이동 시 단말은 시간정보만으로는 토크 스퍼트 구간의 시작 정보를 알 수 없다. 시간정보는 음성 데이터의 전송 여부에 관계없이 시간이 지날 때 마다 증가하기 때문이다. 따라서, 토크 스퍼트 구간에서만 증가하는 순서정보와 음성 데이터 전송여부에 관계없이 증가하는 시간정보를 이용하여 토크 스퍼트 구간의 시작 정보를 알 수 있다. 결론적으로, "CS voice over HSPA"가 설정된 경우에 수신측의 음성 디코더는 송신측 데이터의 시간정보와 순서정보를 이용하여 음성 패킷을 디코딩한다. 시간정보 및 순서정보를 이용한 디코딩 과정에 대해서는 뒤에서 보다 자세히 설명한다. 여기에서, 시간정보는 PDCP 엔터티에서의 "CS Counter", 순서정보는 RLC 엔터티에서의 시퀀스 넘버(Sequence Number)일 수 있다.