이동 통신 네트워크의 복수의 사용자로의 콘텐츠 전송 방법및 시스템 document_id A220623108057

이동 전화통신 네트워크(공중 육상 이동 네트워크(Public Land Mobile Network, 간단히 PLMN)는 유선 네트워크(공중 교환망 전화 네트워크, PSTN)로 유사하게, 그러나 이동 사용자 사이로, 음성 통신을 가능하게 한다고 처음에 생각되었다. 이동 전화통신 네트워크는 특히 제 2 세대 이동 셀룰러 네트워크, 및 특히 GSM(Global System for Mobile communication) 표준(및 미국 및 일본 대응 시스템)에 따르는 것과 같은 디지털 이동 셀룰러 네트워크의 도입 후, 엄청난 확장을 경험하여 왔다. 평범한 음성 서비스 외에 이들 셀룰러 네트워크에 의해 제공된 서비스는 수와 품질면에 있어 빠르게 증가해왔다; 몇 가지의 예를 언급하면, 단문 메시지 서비스(SMS) 및 멀티미디어 메시지 서비스(MMS), 및 인터넷 접속 서비스는 지난 몇 년 동안에 이용가능하게 되었다. 더 최근에, 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System:UMTS)에 따르는 것과 같은, 3 세대 이동 통신 시스템은 상당히 더 높은 정보 교환율을 야기하고, 네트워크 사업자가 이동 사용자에 새로운 서비스를 제공하도록 하며 전개되고 있다. 또한 새로운 기술은, 감소된 대기 시간 및 (업링크 상에 5Mbps 및 다운링크 상의 14.4 Mbps에 달하는) 무선 인터페이스 상에서 이용가능하게 된 처리량에 의해 새로운 서비스의 전화를 수행하기 위해, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 및 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)와 같은, 현재 3 세대 표준에 도입되었다. 4 세대로 향하는 진화는 IP 기반 프로토콜에 의해 관리되는 이동성 및 더 감소된 대시 시간을 가진, 새로운 "모든 IP 기반" 코어 네트워크 아키텍처에 접속된 100 Mbps에 달하는 비트 전송률을 지원할 수 있는 완벽히 새로운 무선 아키텍처를 도입하는 소위 "LTE(Long term Evolution)"을 예견한다. PLMN은 회선 교환(CS) 네트워크로서 탄생됐고, 그것으로서, 상대적으로 많은 양의 데이터를 교환하는 것보다 음성 통신에 더욱 적합하다. 데이터 통신은 컴퓨터 네트워크에서, 특히 인터넷에서와 같이, 패킷-교환(PS) 방식을 채택함으로써 더 양호하게 달성된다. 이는 증가된 통신 속도 성능에도 불구하고, 3G 이동 통신 세스템에 또한 그대로 유지된다. UMTS의 PS 도메인은 코어 네트워크에 의해 구성되고, 이는 제 2 세대 GPRS(General Packet Radio Service) 코어 네트워크의 진화이고, UTRAN(UMTS Terristrial Radio Access Network)로서 공지된 무선 접근 네트워크이다. 표준의 1999 릴리즈(R 99)와 순응하는 UTRAN은 무선 링크 상의 전용 채널에 의해, 개인 대 개인 또는 콘텐츠/네트워크-대 개인 통신의 지원을 위해 384 Kbps에 달하는 PS 전송을 지원할 수 있다. 보통은, PLMN에서, UTRAN 인프라구조를 구비했더라도, 정보 콘텐츠는 예를 들어, 인터넷 또는 코어 네트워크에 접속된 서버인, 패킷-교환 네트워크에 접속된 서비스 제공업자와 사용자 장비(UE) 사이의 세션의 활성화에 따라, P-T-P(Point-To-Point) 또는 유니캐스트 모드로 전송된다; 이와 같은 세션의 활성화는 서버와 UE 사이의 논리적 물리적 연결의 설정을 포함한다. 이와 같은 P-T-P 통신 모드에서, 네트워크와 사용자 사이의 데이터의 교환에 할당되는 무선 자원은, 2 명 이상의 사용자가 동시에 동일 정보 콘텐츠를 이용하더라도, 서비스를 동시에 이용하는 다른 이동국의 수에 좌우된다. 이는 무선 자원이 너무 크지 않는 한, 몇 명의 사용자에 의해 동시에 접근하는 이용가능한 서비스의 확률을 제한한다. 따라서, 할당된 무선 자원의 양을 저장하도록, 다른, P-T-M(Point-To-Multipoint) 또는 멀티캐스트/브로드캐스트 모드에 기초하여 한번에 2 명이상의 사용자에 의해 활용가능한 동일 서비스에 관련된 정보 콘텐츠를 전달하는 가능성을 가지는 것이 바람직하다. 이 관점에서, 3GPP(3 세대 파트너쉽 프로젝트) 표준화 그룹은 MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service)라 이름 붙은, 새로운 종류의 서비스 아키텍처의, UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network) 프레임워크에서 및 GERAN(GSM/EDGE Radio Access Network, 여기서 EDGE는 Enhanced Data Rates for GSM Evolution 이다) 모두에서, 구현을 논의한다. 기본적으로, MBMS는 공통 무선 자원에 걸쳐 단일 서비스 기지국으로부터 2 이상의 이동 사용자로 정보 콘텐츠(특히, 멀티미디어 콘텐츠)의 동시적 분산을 목표로 한다; 이는 예를 들어, 이동 네트워크를 통해 털레비전 채널 전송의 또는, 이동 사용자의 UE로 전달되는 스포츠 시합의 짧은 영상(short clip)의 경우이다. 다시 말해서, PLMN 사업자는 지정된 사용자의 그룹으로 동일 정보 콘텐츠를 동시에 효율적으로 전송하기 위해 네트워크에서 적절한 메커니즘의 요구를 경험한다. 높은 데이터 전송 속도를 현재 고려하고 있는 기술은 HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)이고, 이는 10-14 Mb/s에 달하는 피크 데이터 속도를 제공하는, "3.5G" 시스템으로 고려되고, 다음 수 년동안 구현되도록 예상된다. HSDPA는 특히, 기술 리포트 TR 25.308(예를 들어, TR 25.308 V.6.3.0) 및 TR 25.950(예를 들어, TR 25.950 V.4.0.1)에 설명되어 있다. 일반적으로, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)는 HS-DSCH(High-Speed Downlink Shared Channel), 즉 UMTS 통신 시스템에서, -고속의 다운링크 패킷 데이터 전송을 지원하는- 복수의 사용자 사이에 공유된 다운링크 데이터 채널 및 관련 제어 채널을 다루기 위한 데이터 전송 기술로서 언급된다. HSDPA의 성능은 AMC(Adaptive Modulation and Coding), HARQ(hybrid Automatic Retransmission reQoest), Fast Packet Scheduling와 같은, 낮은 대기 시간 및 높은 처리량을 가져오는 다수의 메커니즘에 주로 기초한다. AMC(Adaptive Modulation and Coding) 셀룰러 통신 시스템에서, UE에 의해 수신된 신호의 품질은, 바람직한 기지국과 간섭 기지국 상이의 거리, 경로 손실 지수(exponent), 로그-노말 음영효과(Shadowing), 단기 레일리 페이딩(Rayleigh fading) 및 잡음과 같은, 다수의 인자들에 좌우된다. 시스템 성능, 피크 데이터 전송 속도 및 적용 범위 신뢰도를 개선하기 위해, 특정 사용자에 의해 그리고 사용자로 전송된 신호는 링크 적응성으로 주로 언급된 과정을 통해 신호 품질 변화를 설명하기 위해 변경된다. 전통적으로, CDMA 시스템은 전파 채널의 변화를 제어하기 위해 바람직한 방법으로서 빠른 전력 제러를 사용해왔다. AMC는 전체 시스템 성능을 올리도록 약속하는 대안의 링크 적응 방법을 제공한다. AMC는 각 사용자를 위한 평균 채널 조건과 변조-코딩 방식을 매치하기 위해 유동성을 제공한다. AMC를 가지고, 전송된 신호의 전력은 프레임 간격을 거쳐 일정하게 유지되고, 변조 및 코딩 포맷은 현재 수신된 신호 품질 또는 채널 조건을 매치하도록 변경된다. AMC를 가진 시스템에서, 기지국(BTS, 또는 노드-B)에 가까운 사용자는 더 높은 코드 속도를 가진 더 높은 차수의 변조로 할당된다(예를 들어, R=3/4 터보 코드를 가진, 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)), 그러나 변조-차수 및/또는 코드 속도는 BTS/node-B로부터의 거리가 증가함에 따라 감소될 것이다. 일반적으로, 변조 기술 및 코딩 기술의 결합은 "MCS(Modulation and Coding Scheme)"이라 불린다: 복수의 MCS 레벨은, 변조 기술과 코딩 기술의 결합의 수에 따라 정의되어 있다. H-ARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest) H-ARQ는 암시적(implicit) 링크 적응 기술로서 나타날 수 있다. AMC 명시적(explicit) C/I(간섭을 포함하는 잡음과 유용한 신호 전력 사이의 비) 측정 또는 유사한 측정이 승인(acknowledgment)이 전송 결정에 사용되는 H-ARQ 링크 층에서,변조 및 코딩 포맷을 설정하는데 사용된다. CC(Chase Combining) 및 IR(Incremental Redundancy(IR))과 같은, H-ARQ를 이행하기 위한 많은 방식이 있다. (하나의 리던던시 버젼을 가진 H-ARQ-유형-III라 또한 불리는) CC는 동일한 코딩된 데이터 패킷의 송신기에 의한 재전송을 포함한다. 수신기에서의 디코더는 수신된 SNR에 의해 가중된 전송 패킷의 이들 다수의 복사본을 결합한다. 다이버시티 (시간) 이득(diversity gain)이 따라서 얻어진다. 다중 리던던시 버전을 가진 H-ARQ-타입-III에서 다른 펑추얼(puncture) 비트는 각각의 재전송에 사용된다. IR(또는 H-ARQ-유형-II)은 전체 코딩된 패킷의 단순 반복을 보내는 것 대신에, 디코딩이 첫번째 시도에서 실패하는 경우 추가 리던던트 정보가 증분적으로 전송되는 H-ARQ 기술의 구현이다. H-ARQ를 가진 AMC 결합은 최상의 2 개의 세계를 가져온다: AMC가 열등한 데이터 속도 선택을 제공하는 반면, H-ARQ는 채널 조건에 기초한 양호한 데이터 속도 조절을 제공한다. 재전송 과정의 복잡성을 제한하기 위해, SAW(stop-and-wait) 방식이 H-ARQ를 이행하기 위해 3GPP에 의해 선택된다. SAW H-ARQ는 사전 패킷 데이터에 대한 ACK(acknowledge)를 수신하기 전에 복수의 데이터 패킷을 연속하여 전송함으로써 채널 이용 효율성을 증가시킨다. n 개의 논리 채널이 UE와 node B 사이에 수립된다면, 각각은 시간 또는 채널 번호에 의해 식별되고, 하나의 채널이 ACK 또는 NACK(Negative ACK)를 기다리는 동안 다른 n-1 개의 채널이 계속하여 전송한다. 빠른 패킷 스케줄링(Fast Packet Scheduling) HSDPA를 위해 제안된 스케줄러(scheduler)의 예는 RR(Round Robin) 및 최대 C/I를 포함한다. RR 스케줄러는 FIFO(First-In-First-Out) 큐(queue)에 자신의 위치에 기초하여 사용자를 스케줄링함으로써 동작한다. 사용자들 사이에서 가장 낮은 복소 연산 및 가장 좋은 공정성(complex operation)을 제공할지라도, UE 채널 조건이 고려되지 않는다. 결과적으로, 사용자는 패킷을 손상되도록 하는, 파괴적 페이드(fade)를 경험하는 경우 스케줄링될 수 있다. 대안으로서, 최대 C/I 알고리즘 스케줄러는 자신의 순산 SIR(Signal over Interface Ratio)가 개별 기지국에서 모든 사용자들 사이에서 가장 높은 경우 사용자를 스케줄한다. 이 스케줄링 알고리즘은 모든 사용자가 구조적 페이드 상에서 서비스되는 것을 보장하고, 그 결과로 성공적 전송의 더 높은 퍼센트를 가지는 것을 보장한다. 또한, 처리량 및 스펙트럼 효율(spectral efficiency)이 가장 높은 가능한 MCS 레벨이 각각의 전송 동안 사용되기 때문에 최대화된다. 그러나, 불리한 점은 섹터에서의 사용자 사이의 공정성의 결핍이다. HS-DSCH 전송 채널에 관하여, 2 개의 아키텍처는 연구 항목의 부분으로 3GPPd 의해 고려되었다: 스케줄링에 대한 Node B-기반 구조 및 R99 구조와 일관된 구조에 기초한- RNC(Radio Network Controller). 노드 B로의 스케줄링을 이동하는 것은 스케줄러가 가장 최근 채널 정보를 가지고 작동하도록 함으로써 스케줄링의 더욱 효율적인 이행을 가능하게 한다. 또한, 스케줄러는 구조적 페이드에서 이들 사용자들만을 스케줄링함으로써 다중-사용자 다양성을 이용하기 위해 알고리즘을 구현할 수 있다. 따라서, Node B에서 HS-DSCh 패널을 직접 종결하는 것이 결정되었다. 특히, h-ARQ 및 HS-DSCH 스케줄링의 새로운 기능은 MAC(Medium Access Control) 층에 포함되어 있다: UTRAN에서, 이들 기능은 Node B에 위치된 MAC-HS라 불리는 새로운 엔티티에 포함되어 있다. 기본 다운링크 HS-DSCH 채널구성은 다수의 개별 공유 물리적 제어 채널(HS-SCCH)와 결합되어 있는, 하나 또는 몇 개의 HS-PDSCH(high Speed Physical Downlink Shared CHannel)로 구성되어 있다. 주어진 시간에서 UE에 할당된 공유 뮬리적 제어 채널의 세트는 HS-SCCH 세트라 불린다. TR 25.308에 따라, UE의 관점에서 나타난 바와 같이 HS-SCCH 세트에서 HS-SCCH의 개수는 하나의 HS-SCCH의 최소량에서 4 개의 HS-SCCH의 최대량의 범위에 있을 수 있다. UE는 할당된 세트에서 모든 HS-SCCH를 연속하여 모니터해야 한다. HS-SCCH는 HS-PDSCH 상에, 디코딩 과정에 필요한 정보를 사용자들에 제공하기 위해서뿐만 아니라, 이들이 서비스되는 경우를 사용자에 통지하기 위해 사용된다. HS-SCCH 정보의 시작과 대응 HS-PDSCH 서브-프레임의 시작 사이의 고정 시간 오프셋이 존재한다. 각각의 HS-DSCH TTI(Transmission Time Interval)에 대해, 각각의 HS-SCCH는 하나의 UE에 대한 HS-DSCH-관련 다운링크 시그널링을 운반한다. 다음의 정보는 HS-SCCH 상에서 전해진다: - 전송 블록 세트 크기 및 변조 방식을 포함하는, HS-DSCH 전송 포캣의 동적 부분에 대한 정보를 운반하는, TFRI(Transport Format and Resource Indicator). TFRI는 또한 HS-DSCH가 대응하는 HS-DSCH TTI에 매핑(map)되는 물리적 채널(채널화 코드)의 세트에 대한 정보를 포함한다. - 재전송/리던던시(redundancy) 버전에 대한 정보 및 대응하는 HS-DSCH-TTI에 대한 H-ARQ 프로토콜 관련 정보를 포함하는, H-ARQ-관련 정보(H-ARQ 정보). 또한, HS-SCCH는 HS-PDSCH를 디코딩하기 위해 필요한 정보를 운반하는 UE를 식별하는 UE 식별(UE Id Mask, 또는 간단히 UE ID)을 운반한다. 특히, HS-SCCH의 제 1 부분은 채널화 코드 및 HS-DSCH 할당에 대한 변조 방식을 포함하는 반면, 제 2 부분은 전송 블록 사이즈 및 H-ARQ 관련 정보를 포함한다. 더 구체적으로는, HS-SCCH는 각각의 TTI가 HS-DSCH 서브프레임의 동일 길이를 가지는, 2 개의 타임슬롯의 서브프레임에서 분할되도록 조직화되어 있다: HS-SCCH 정보의 제 1 부분(MCS 및 채널화 코드 세트)은 제 1 타임슬롯 상에 전송되는 반면, HS-SCCH 정보(전송 블록 크기 및 H-ARQ 정보)의 제 2 부분은 제 2 타임슬롯 상에 전송된다. 미국 특허 출원 제 2003/0035403Al은 HSDPA 통신 시스템에서, UE가 동시에 정보를 수신할 수 있도록 동일 HSDPA 서비스를 지원하는 모든 UE에 의해 공유된 정보를 전송하는 방법을 제공하는 문제를 다루고 있다. US 2003/0035403A1을 따라, 이와 같은 문제는 다음의 단계를 포함하는 방법에 의해 해결된다: 공통 정보의 발생에 따라, 공유 제어 채널(SHCCH)에 걸쳐 공통 정보를 나타내는 공통 ID정보를 포함하는 제어 정보를 전송하는 단계; 및 제어 정보가 전송되는 TTI 후에 또는 동일 TTI(Transmission Time Interval)에서 SHCCH에 걸친 공통 정보를 전송하는 단계.