강화된 업링크 이동 통신 시스템에서의 리소스 할당 document_id A220623107333

현재, 3세대 셀룰러 통신 시스템은 모바일 사용자에게 제공되는 통신 서비스를 더욱 개선하도록 시판되고 있다. 가장 널리 채택되는 3세대 통신 시스템은 CDMA(코드 분할 다중 접속) 및 FDD(주파수 분할 듀플렉스) 또는 TDD(시분할 듀플렉스) 기술에 기초한다. CDMA 시스템에서, 사용자 분리는 동일한 시간 간격으로 동일한 캐리어(carrier) 주파수 상의 상이한 사용자에게 상이한 확산 코드 및/또는 스크램블링 코드를 할당함으로써 획득된다. TDMA(시분할 다중 접속) 시스템에서, 사용자 분리는 상이한 사용자에게 상이한 시간슬롯을 할당함으로써 달성된다. TDMA에 부가하여, TDD는 업링크 및 다운링크 전송 양쪽에서 사용될 동일한 캐리어 주파수를 제공한다. 이러한 원리를 사용하는 통신 시스템의 예는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)이다. CDMA 및 더욱 상세하게는 UMTS의 광대역 CDMA(WCDMA) 모드의 추가의 기술은 문헌['WCDMA for UMTS', Harri Holma(편집자), Antti Tkskala(편집자), Wiley 0026# Sons, 2001, ISBN 0471486876]에서 발견할 수 있다. 개선된 통신 서비스를 제공하기 위해서, 3세대 셀룰러 통신 시스템은 패킷 기반 데이터 통신을 포함하여 각종의 상이한 서비스를 지원하도록 설계된다. 유사하게, GSM(Global System for Mobile communication)과 같은 현존하는 2세대 셀룰러 통신 시스템은 증가하는 수의 상이한 서비스를 지원하기 위해 개선되고 있다. 그러한 개선의 하나는 GSM 통신 시스템에서 패킷 데이터 기반 통신을 가능하게 하기 위해 개발된 시스템인 GPRS(General Packet Radio System)이다. 패킷 데이터 통신은 예컨대, 인터넷 접속 서비스와 같이 동적으로 변하는 통신 요건을 갖는 데이터 서비스에 특히 적합하다. 트래픽 및 서비스가 일정하지 않은 데이터 속도를 갖는 셀룰러 통신 시스템에서는, 특정 순간에서의 사용자의 필요성에 따라 사용자들 사이에서 무선 리소스를 동적으로 공유하는 것이 효율적이다. 이것은, 서비스 데이터 속도에 적합한 무선 리소스가 통화기간 동안과 같은 장기간 기반으로 할당될 수 있는, 일정한 데이터 속도를 갖는 서비스와는 대조적이다. 현재의 UMTS TDD 표준에서, 업링크 공유 무선 리소스는 무선 네트워크 컨트롤러(RNC; Radio Network Controller) 내의 스케쥴러(scheduler)에 의해서 동적으로 할당(스케쥴링)될 수 있다. 하지만, 효율적으로 구동하기 위해서는, 스케쥴러는 업링크 전송을 대기하고 있는 개별적인 모바일 사용자의 업링크 데이터의 용적을 알 필요가 있다. 이것은, 그것을 가장 필요로 하는 사용자에게 스케줄러가 리소스를 할당하도록 허용한다. 특히, 이는 전송할 임의의 데이터를 갖지 않는 이동국에 할당됨으로써 리소스가 낭비되는 것을 방지한다. 최근, 3GPP 시스템에 대한 업링크 성능을 특별히 개선시키는데 현저한 노력이 이루어지고 있다. 이를 행하는 하나의 방식은, 전송 및 재전송 지연이 감소할 수 있도록, 스케쥴링 엔티티를 RNC로부터 무선 가입자 통신 유닛과 통신하는 무선 기지국으로 이동시키는 것이다. 그 결과, 더욱 빠르고 효율적인 스케쥴링이 달성될 수 있다. 이것은, 최종 사용자까지 인지된 처리량을 증가시킨다. 이러한 구현에서, (RNC 내부가 아닌) 기지국 내에 위치한 스케쥴러는 업링크 리소스의 승인에 대한 제어를 맡는다. 개별적인 무선 가입자 통신 유닛에 대한 전송 지연 및 스케쥴링의 효율의 개선에서, 사용자의 트래픽 요구 및 채널 조건에 대한 신속한 스케쥴링 응답이 필요하다. 구체적으로, 무선 인터페이스를 통한 데이터 비트의 효율적인 통신을 달성하기 위해서, 올바르게 수신되지 않은 데이터 패킷의 재전송이 대부분의 3GPP 패킷 데이터 서비스로 특정된다. 이러한 시스템에서, 데이터 재전송은 통상적인 것이다. 데이터의 정확한 디코딩의 가능성을 반복적으로 개선하기 위해서, 디코딩 이전에, 재전송에 대응하는 신호가 수신기에서의 동일한 데이터의 이전 전송으로부터의 신호로 축적되는 곳에서, 소위 하이브리드 기술이 사용될 수 있다. 최적 링크 효율(재전송 후 에러-프리 전송된 비트당 필요한 에너지의 관점에서)이 첫 번째 전송에 대한 에러의 확률이 비교적 높은 경우(예컨대, 10% 내지 50%)에 달성되기 때문에, 하이브리드 및 신속한 재전송 기술이 통상적으로 사용된다. 하지만, 피드백 프로세스의 확인의 지연(예컨대, 재전송할 것을 결정하기 이전에 가능한 확인에 대한 대기의 지연) 및 재전송 데이터 패킷의 스케쥴링의 지연을 포함하는 바와 같이, 재전송과 관련된 무선 인터페이스 전송 지연이 매우 높다. 업링크 다중 접속에 대하여, FDD 및 TDD 물리적 계층은 칩 스크램블링 구동이 후속하는 확산(1 이상 세트의 소위 채널화 코드(channelisation code)를 사용)을 사용한다. FDD 업 링크의 경우, 각각의 사용자는, 채널화 코드 확산과 연계하여 기지국 수신기에서 개별적인 사용자 신호의 분리를 가능하게 하는 스크램블링 구동을 위해 사용자-특정 시퀀스에 할당된다. 반대로, TDD의 경우, 주어진 셀 내의 모든 사용자는 동일한 스크램블링 코드를 사용한다. 그리하여, 동일한 시간슬롯을 사용하는 TDD 내의 사용자는 상이한 물리적 채널화 코드를 가짐으로써 우선적으로 분리가능하다. FDD 모드와 TDD 모드 사이에서 업링크 스크램블링 코드 할당에서의 이러한 차이점의 귀결은, 유한 세트의 채널화 코드 리소스가 동일한 TDD 셀에 속하는 경쟁 사용자 사이에서 반드시 공유되어야 하는 반면, FDD에서는, 동일한 셀 내의 사용자가 확산 계수 및 사용되는 코드의 갯수에 대하여 일부 제한이 가해지는 동일한 채널화 코드를 사용할 수 있다는 것이다. 3GPP에서의 강화된 업링크 시스템의 컨텍스트(context)에서, 사용자의 업링크 전송의 스케쥴링은 기지국에 의해 수행된다. 저(底)-지연 재전송 기술은, 기지국이 전송된 비트의 특정 블록에 속하는 무선 가입자 통신 유닛에게 신속한 확인 표시자(indicator)를 전송하여 지원된다. 데이터 블록의 전송이 에러로 수신되는 경우, 표시자는 기지국에 의해서 'NACK'(네거티브 확인)로 설정되고, 전송된 표시자의 수신시 무선 가입자 통신 유닛은 데이터가 재전송될 것을 안다. 데이터 블록의 전송이 에러 없이 수신되는 경우, 표시자는 기지국에 의해서 'ACK'(확인)로 설정되고, 그것의 수신시, 무선 가입자 통신 유닛은 전송된 데이터가 올바르게 수신되었고 기지국에 의해 이루어진 임의의 다음 스케쥴링 허가 내에서 전송을 위한 새로운 데이터를 선택할 수 있다. 기지국으로부터 무선 가입자 통신 유닛에의 ACK/NACK를 수행하기 위해 사용되는 채널은 E-HICH(강화된 업링크 하이브리드 ARQ 표시자 채널)라 한다. 이러한 채널은 타임 인스턴트(time instant) 내에서 활동적인 각 사용자에 대하여 일 비트의 정보만을 반송하기 때문에 저(底)-데이터율 채널이다. FDD 강화된 업링크의 경우, 무선 가입자 통신 유닛이 특정 타임 인스턴트 동안에 활동적이지 않으면, 확인(acknowledgement)을 전송할 필요가 없고, 임의의 확인이 전송되지 않는다(그것의 수신을 기대하고 있는 무선 가입자 통신 유닛도 없다). FDD의 경우, 확인 표시자가 E-HICH 채널로 인코딩되는 방식은, 길이 '40'의 사용자-특정 시퀀스를 셀 내의 강화된 업링크 서비스를 사용하는 각각의 사용자로의 할당에 의한 것이다. 특히, 그 시퀀스는 강화된 업링크 "호(call)"의 기간 동안에 할당된다. 업링크 전송의 버스트(burst) 사이의 한적한 기간 동안에, 특정한 사용자에게 할당된 코드가 존속하고 다른 사용자에 의해서는 재사용될 수 없다. 이는 가능한 사용자 인구 크기(population size)를 E-HICH 당 40으로 효과적으로 제한한다. FDD의 경우 각각의 E-HICH는 확산 계수 128 채널화 코드를 사용하고, 그리하여 가용 다운링크 코드 리소스의 1/128을 소모한다(주목: 업링크와 달리, 스크램블링 코드는 FDD의 경우 다운링크 방향에서 셀-특정적이다). 인구 또는 사용자-베이스가 40을 초과하는 경우, 추가의 E-HICH가 반드시 구성되어야 하며, 이에 의해 가용 다운링크 코드 리소스의 추가의 1/128을 소모한다. 가치있는 리소스의 효과적 사용을 악화시키는 추가의 문제점은, 사용자가 활동 상태(통신 상태를 재구성할 필요없이 인터넷으로부터의 통신을 전송 또는 수신할 준비가 되고 관련된 전송 지연 불이익을 초래함)로 유지될 수 있는 "상시(always-on)" 인터넷 접속에 대한 요구가 최근 발생한 것에 있다. 무선 이동 통신 시스템의 경우, 이러한 "준비(ready)" 상태에 있는 경우에는, 실제 데이터 트래픽이 전송되거나 수신되지 않을 때, 사용자가 가능한 한 적은 시스템 리소스를 소모하는 것이 필수적이게 된다. 이것은 임의의 시간에 준비 상태로 유지될 수 있는 사용자의 수를 최대화하는 것을 가능하게 한다. FDD 강화된 업링크 시스템의 경우, 사용자가 이러한 "준비" 상태에 있을 때, 확인 표시자의 전송을 위해 사용자-특정 시퀀스가 할당되어 유지되기 때문에, 각각의 사용자는 불행히도 가치있는 다운링크 코드 리소스를 소모하고, 그 필요성이 발생한다. 그리하여, 현재의 시그널링 기술은 차선적이다. 예컨대, 임의의 시간에서 몇몇 사용자만이 업링크 데이터를 활동적으로 전송하고, 나머지 사용자는 비활동적인 경우, 확인 시그널링을 목적으로 각 사용자에게 다운링크 코드 리소스의 임의의 장-기간 할당(할당 상태에 관계없이)은 시스템 리소스를 낭비한다. 그리하여, 셀룰러 통신 시스템에서의 개선된 시그널링이 장점적일 것이다. 특히, 개선된 확인 프로세스의 제공을 허용하는 시스템이 장점적일 것이다.