KR20090109089A - 이동통신시스템에서 사용되는 기지국장치 및 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 사용되는 기지국장치 및 방법 Download PDF

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아츠시 하라다
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가부시키가이샤 엔티티 도코모
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Abstract

기지국장치는, 무선링크의 채널상태에 따라서 분류된 유저장치에 대해서, 간헐수신 패턴을 결정하는 수단과, 간헐수신 패턴을 유저장치에 통지하는 수단을 갖는다. 간헐수신 패턴은 적어도 간헐수신의 주기를 특정한다.
간헐수신(DRX), 3GPP, LTE, 유저장치, 기지국장치

Description

이동통신시스템에서 사용되는 기지국장치 및 방법{BASE STATION DEVICE AND METHOD USED IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 기술분야에 관한 것으로, 특히 이동통신시스템에서 사용되는 기지국장치 및 방법에 관련한다.
이러한 종류의 기술분야에서는, 와이드밴드 부호분할 다원접속(W-CDMA) 방식, 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA) 방식, 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA) 방식 등의 후계가 되는 통신방식, 즉 롱 텀 에볼루션(LTE:Long Term Evolution)이, W-CDMA의 표준화단체 3GPP에서 검토되고 있다. LTE에서는, 인액티브의(아이들 상태의) 유저장치는, 페이징 채널의 간헐수신(DRX:Discontinuous Reception)을 수행하면서 셀 사이를 이동 가능하며, 위치등록 상태를 최신 상태로 유지하면서 1 이상의 셀을 포함하는 트래킹 에어리어(TA:Tracking Area)마다 관리된다. 아이들 상태에서는 기지국에는 해당 유저장치의 컨텍스트(context)는 존재하지 않고, 상위국에 있어서 위치등록 상태가 관리된다. 네트워크가 아이들 상태의 유저장치를 호출하는 경우는, 해당 유저장치의 DRX 타이밍에 맞춰서 트래킹 에어리어에 속하는 전 셀에서 일제히 페이징 채널이 송신되고, 유저장치에 착신이 걸린다.
그런데, LTE에서는, 액티브의 유저장치에서도 주로 배터리 세이빙의 관점에 서 필요에 따라서 간헐수신이 수행된다. 예를 들면 인터넷 액세스를 수행하는 서비스의 경우, 트래픽이 버스트(burst)적으로 도래하기 때문에, 데이터 송신과 다음 데이터 송신 사이에 상당한 시간이 비는 경우가 있다. 예를 들면 웹 페이지를 다운로드하여 유저가 해당 페이지를 읽고, 다음 페이지를 다운로드하기까지의 시간 등이다. 이 경우에 간헐수신이 수행된다. 액티브 상태에서는 기지국에 해당 유저장치의 컨텍스트가 존재하고, 네트워크는 유저장치의 위치를 셀 단위로 파악하고 있다. 유저장치를 아이들 상태로 천이시키지 않고 액티브 상태에서 간헐수신을 적용하는 것은, 기지국에 있어서의 컨텍스트의 작성·삭제의 처리와, 회선을 설정하기 위한 시그널링을 삭감하기 위해서 유효하다. 또, 배터리의 소모를 막으면서 버스트적으로 발생하는 패킷을 보다 저 지연으로 전송할 수 있다.
간헐수신을 수행하고 있는 유저장치는, 일정의 주기(DRX 주기)로 기동상태(awake state) 및 휴지상태(sleep state)를 전환하면서 동작하고, 그 주기로 L1/L2 제어신호를 수신한다. 유저장치는 L1/L2 제어신호를 복조하고, 장치 자신으로의 정보의 존재여부를 확인한다. 그 정보는, 예를 들면 하향 데이터가 존재하는 것, 그것이 존재하는 경우에 사용되는 리소스 블록 및 데이터 포맷(데이터 변조방식 등), 차회의 상향 데이터 송신에 사용 가능한 리소스 블록 및 데이터 포맷 등을 포함할지도 모른다. 자장치로의 정보가 존재하였다면, 그 정보에 따라서 예를 들면 하향 데이터를 수신한다. 그렇지 않으면 유저장치는 기동상태로부터 휴지상태로 천이하고, 다음회의 기동(wake-up) 타이밍까지 대기한다. 일반적으로, DRX 주기가 길수록 배터리 세이빙 또는 전력 절약화의 효과가 커지게 되나, DRX는 QoS에도 영향 을 미치는 점에 유의를 요한다.
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 서비스 에어리어 내의 유저장치의 위치와 통신환경은 다양하므로, 무선 베어러가 같아도 유저장치 개개의 채널상태 또는 무선 전파상황은 같지 않다. 채널상태가 좋지 않은 유저장치는, 하향 L1/L2 제어신호와 그것에 이어지는 데이터 신호의 수신에 실패할지도 모른다. 간헐수신이 수행되고 있는 경우에, 하향 신호의 수신에 실패하면, 차회 기동하는 타이밍까지 불통상태가 계속되고, 하향 신호의 전송 지연은 길어져 버리는 것이 우려된다. 데이터 신호의 수신에 실패해도 L1/L2 제어신호의 수신에 성공해 있다면, 부정적인 응답(NACK)을 기지국에 반송함으로써, 재송제어를 조금이라도 조기에 개시할 수 있을지도 모른다. 그러나, L1/L2 제어신호의 수신을 실패해버린 경우에는, 유저장치는 부정적인 응답(NACK)을 반송하는 것조차 할 수 없어, 전파지연은 상당히 길어져 버리는 것이 우려된다. 이 경향은 DRX 주기가 길게 설정되어 있을수록 심각해질 우려가 있다. 특히 셀 단에 위치하는 유저장치는, 기지국 근방에 위치하는 유저장치에 비해서 하향 신호의 수신을 실패하기 쉽다. 셀 단의 유저장치가 핸드오버 제어에 관한 정보를 송수신하는 경우에는, 상기 전파지연이 장기화하는 것은 특히 바람직하지 않다.
본 발명의 과제는, 간헐수신을 수행하고 있는 유저장치가 L1/L2 제어신호의 수신에 실패한 후 차회 그것을 적절히 수신할때까지 발생하는 지연을 줄이는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에서 사용되는 기지국장치는, 무선링크의 채널상태에 따라서 분류된 유저장치에 대해서, 간헐수신 패턴을 결정하는 수단과, 상기 간헐수신 패턴을 상기 유저장치에 통지하는 수단을 갖는다. 상기 간헐수신 패턴은 적어도 간헐수신의 주기를 특정한다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 간헐수신을 수행하고 있는 유저장치가 L1/L2 제어신호의 수신에 실패한 후 차회 그것을 적절히 수신할때까지 발생하는 지연을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 기지국의 기능 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 DRX 패턴 선택 정보 처리부에서 수행되는 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 셀 단의 유저장치의 DRX 주기가 기지국 근방의 유저장치의 DRX 주기보다 짧게 설정되는 상태를 나타내는 도이다.
도 4는 DRX 패턴 예를 나타내는 도이다.
부호의 설명
11 무선수신부(RxRF)
12 DRX 패턴 선택 정보 처리부
13 통지신호 생성부
14 무선송신부(TxRF)
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명의 일 형태에 따르면, DRX 패턴이 채널상태에 따라서 유저장치마다 적절히 설정된다. 셀 단에 위치하는 것과 같은 채널상태가 좋지 않은 유저장치에 대해서는, 단위시간당 기동시간이 보다 길어지도록 DRX 패턴이 결정된다. 이에 따라 채널상태가 좋지 않은 유저장치는, DRX 중보다 길게 기동하여, 하향 신호의 수신 실패 후의 지연이 길어지지 않도록 배려할 수 있다.
설명의 편의상, 구체적인 수치가 사용되나, 특별히 단서가 없으면 그들의 수치는 단순한 일 예에 지나지 않으며, 필요에 따라서 다른 값이 사용되어도 좋다.
실시 예 1
도 1은 본 발명의 일 실시 예에서 사용되는 기지국의 기능 블록도를 나타낸다. 도 1에는 무선수신부(RxRF)(11), DRX 패턴 선택 정보 처리부(12), 통지신호 생성부(13) 및 무선송신부(TxRF)(14)가 도시되어 있다.
무선수신부(RxRF)(11)는, 안테나 및 듀플렉서를 통해서 유저장치로부터 수신한 무선신호에 대해서, 전력 증폭 처리, 주파수 변환 처리, 대역 한정 처리, 아날로그 디지털 변환 처리, 복호 및 복조 처리 등을 수행한다. 무선 수신신호에는, 하향 수신품질을 나타내는 정보(예를 들면, 하향 레퍼런스 신호의 수신 레벨로부터 도출된 채널 품질 인디케이터 CQI), 및/또는 상향 레퍼런스 신호가 포함되어 있어도 좋다.
DRX 패턴 선택 정보 처리부(12)는, 유저장치로부터 보고된 CQI 또는 상향 레퍼런스 신호(의 수신품질)를 포함하는 정보를 처리함으로써, 유저장치에 적합한 DRX 패턴을 선택한다. DRX 패턴은, 유저장치가 간헐수신을 수행할 때의 간헐수신의 주기를 나타내는 정보와, 하나의 간헐수신 주기 사이에 기동기간 및 휴지기간이 어떻게 생기는지를 나타내는 정보 등으로 특정된다. DRX 패턴 선택 정보 처리부(12)의 동작에 대해서는 후술된다.
통지신호 생성부(13)는, 결정된 DRX 패턴을 유저장치에 통지하기 위한 통지신호를 작성한다. DRX 패턴은, 적절한 어떠한 수법으로 통지되어도 좋으나, 통상 DRX 패턴은 빈번하게는 변경되지 않으므로, DRX 패턴을 나타내는 정보는 L1/L2 제어신호에 이어지는 데이터 신호 안에 포함된다. 보다 구체적으로는, DRX 패턴을 나타내는 정보는 MAC 컨트롤 PDU로 통지되어도 좋으며, L3-RRC 메시지로 통지되어도 좋다.
무선송신부(TxRF)(14)는, 듀플렉서 및 안테나를 통해서 유저장치에 무선신호를 송신하기 위한 처리를 수행한다. 그 처리에는, 디지털 아날로그 변환 처리, 부호화 및 변조처리, 주파수 변환 처리, 대역 한정 처리, 전력 증폭 처리 등이 포함되어도 좋다. 무선신호는 L1/L2 제어신호 및 데이터신호를 포함하며, L1/L2 제어신호는 후속의 데이터신호가 어느 유저장치에 어느 리소스 블록이 어떠한 전송 포맷으로 할당되어 있는지를 나타내는 정보, 차회의 상향 데이터 송신에서 어느 유저장 치가 어느 리소스 블록에서 어떠한 전송 포맷으로 송신해야 좋을지를 나타내는 정보, 과거의 상향 데이터에 대한 송달확인정보(ACK/NACK) 등을 포함해도 좋다. 데이터신호에는, 유저장치로의 유저 트래픽 데이터에 더하여, DRX 패턴을 나타내는 통지신호가 포함되어도 좋다.
도 2는 도 1의 DRX 패턴 선택 정보 처리부(12)에서 수행되는 처리 수순의 흐름도를 나타낸다. 단계 S1에서는, DRX 패턴의 선택 요청을 유저장치로부터 받았는지 여부가 판정된다. DRX 패턴의 선택은, 기지국이 주도적으로 수행하므로, 선택을 수행할지 여부도 기지국이 결정하는 것이 원칙이다. 단, 유저장치로부터의 요청에 따라서, DRX 패턴이 선택되어도 좋다. 이 요청을 받은 경우의 동작에 대해서는 후술된다.
단계 S2에서는, 유저장치로부터 하향 채널상태를 나타내는 채널 품질 인디케이터(하향 CQI)가 수신된다. 또는 유저장치로부터 수신한 상향 레퍼런스 신호의 수신품질 SIR을 측정하고, 상향 채널상태의 채널 품질 인디케이터(상향 CQI)가 측정되어도 좋다. 하향 CQI 및 상향 CQI의 쌍방 또는 일방에 기초하여, 채널상태의 좋고 나쁨이 판정된다. 채널상태는 엄밀하게는 상향과 햐항에서 다르나, 본 실시 예에서는 순시적인 좋고 나쁨보다도 평균적인 좋고 나쁨이 나중의 신호처리에 사용되므로, 단계 S2에서 마련되는 CQI는 상향용이어도 하향용이어도 쌍방이어도 좋다.
단계 S3에서는 보고된 또는 측정된 CQI가 평균화된다. 평균화는 예를 들면 로우 패스필터를 통과시킴으로서 실현되어도 좋다. 평균화된 CQI는, 순시 페이딩(instantaneous fading) 등에는 추종하지 않으나, 섀도잉(shadowing)과 패스로 스(전파손실) 등에는 추종하는 정도로 완만하게 변화하는 양이다.
단계 S4에서는 평균화된 CQI에 기초하여, 유저장치가 셀 단에 위치하는지 여부가 판정된다. 유저장치는, 평균화된 CQI가 나쁜 경우에는 셀 단에 위치하고, 그것이 좋다면 기지국 가까이에 위치하도록 판정된다.
단계 S5에서는 유저장치가 셀 단에 위치하는지 여부에 따라서, 그 유저장치에서 사용되는 DRX 패턴이 결정된다. DRX 패턴은, 유저장치가 간헐수신을 수행할 때의 간헐수신의 주기를 나타내는 정보와, 하나의 간헐수신 주기 사이에 기동기간 및 휴지기간이 어떻게 생기는지를 나타내는 정보 등으로 특정된다.
단계 S6에서는 단계 S5에서 결정된 DRX 패턴이 유저장치에 통지되고, 흐름은 종료한다.
도 3은 DRX 패턴의 일 예를 나타내며, 셀 단의 유저장치의 DRX 주기 Tedge(예를 들면, 10ms)가, 그렇지 않은 유저장치의 DRX 주기 Tnear(예를 들면, 20ms)보다 짧게 설정되는 예를 나타낸다. 어느 경우도, 유저장치는 간헐수신의 주기에 맞춰서 기동하고, L1/L2 제어신호를 수신 및 복조하며, 장치 자신으로의 데이터가 있으면 그것을 수신하고, 없으면 휴지상태로 돌아가 차회의 기동 타이밍까지 대기한다. 셀 단의 유저장치가 빈번하게 기동하도록 함으로써, 하향 신호의 수신에 실패한 후 차회 그것을 적절히 수신하기까지의 지연을 단축하면서, 기지국 근방의 유저장치에 대해서는 배터리 세이빙에 따른 전력 절약화를 도모할 수 있다.
도 4는, DRX 주기가 같은지 여부와는 별도로, DRX의 1주기 내에서 기동기간 이 차지하는 비율(듀티비)이 바뀌는 예를 나타낸다. DRX 주기의 길고 짧음 및 듀티비의 많고 적음을 각각 조정함으로써 DRX 패턴이 결정되어도 좋다.
(Ⅰ)에서는 유저장치는 DRX 주기마다 1TTI(1 서브프레임)의 기간만큼 기동하고, 그 이외는 휴지상태이다.
(Ⅱ)에서도 유저장치는 동일한 DRX 주기마다 기동하나, 2TTI(2 서브프레임)의 기간 연속적으로 기동하는 점이 다르다. 셀 단의 유저장치에서는, 그렇지 않은 유저장치보다도, 기동기간이 차지하는 비율이 많아지도록 듀티비가 설정되어도 좋다. 하향 신호가 송신되는 기회는, 기동기간이 많으면 그만큼 늘어나므로, 셀 단 유저에 하향 신호가 송신되는 기회 또는 가능성이 증가한다. 따라서, 하향 신호의 수신에 실패한 후 차회 그것을 수신하기까지의 지연을 단축할 수 있다. 도시와 같이 기동하는 시간을 연속적으로 길게하는 것은, 예를 들면 버스트적으로 발생하는 데이터 통신에 적합하다.
(Ⅲ)에서는 유저장치는 1주기 안에서 2TTI의 기간만큼 기동하나, (Ⅱ)와 같이 연속적으로 기동하는 것이 아니라, 1TTI 기동 후 어느 기간을 지나 1TTI 기동하는 점이 다르다. 어느 기간은, 자동 재송 제어(HARQ:Hybrid Automatic Repeat reQuest)에 있어서의 라운드 트립 시간(RTT)에 맞춰서 설정된다. 최초의 기동기간에서 하향 신호의 수신에 실패한 것이 기지국에서 확인되면, 기지국은 그 유저장치에 대한 재송 패킷을, DRX 주기보다 짧은 RTT의 기간 경과후에 송신할 수 있다. 유저장치가 하향 신호의 수신에 실패한 것은, 예를 들면, HARQ의 ACK/NACK가 송신되지 않은 것을 검출(DTX 검출)함으로써 확인할 수 있다. 그리고, 성공적으로 잘 되 면, 유저장치는 DRX 주기 내에서 2회째에 기동했을 때 재송 패킷을 수신할 수 있다. 휴지기간을 HARQ-RTT에 맞춰서 설정함으로써, 기지국으로부터 유저장치로의 재송을 조기에 개시할 수 있다. 또한, (Ⅱ)와 (Ⅲ)을 조합한 패턴을 설정해도 좋다.
도 2의 단계 S5에서는 상기와 같이 다양한 DRX 패턴이 유저장치의 채널상태에 따라서 결정된다. 또한, DRX 패턴은, VoIP에 의한 통신, 제어 메시지의 통신(예를 들면, 시그널링 무선 베어러(SRB)의 통신), HTTP 데이터 통신, 전자 메일에 의한 통신 등과 같은 다양한 무선 베어러의 종별에 따라서 결정되어도 좋다. 예를 들면, VoIP와 같은 음성 패킷에 대해서는 DRX 주기를 20ms로 하고, HTTP 데이터 통신에서는 1s로 설정되어도 좋다. 또, 무선 베어러의 종별의 관점에서 DRX 주기의 장단 및/또는 1주기당 기동기간이 차지하는 비율이 도출되고, 또한 채널상태의 관점에서 DRX 주기 및/또는 1주기당 기동기간이 차지하는 비율이 조정되어도 좋다.
상술한 바와 같이 DRX 패턴의 선택은 기지국이 필요에 따라서 결정하는 것이 원칙이다. 단, 유저장치로부터의 요청에 따라서, DRX 패턴이 선택되어도 좋다. 그와 같은 요청이 유저장치로부터 수신되면, 흐름은 단계 S7로 진행한다.
단계 S7에 이르는 경우에는, 유저장치는 하향 수신신호 품질을 측정하고, 그것을 평균화하고, 자장치가 셀 단에 위치하는지 여부를 판정하여, 판정결과를 기지국에 보고한다. 기지국은 판정결과에 따라서 그 유저장치용의 DRX 패턴을 결정한다(단계 S5). 이후 단계 S6에서, 선택된 DRX 패턴이 유저장치에 통지되고, 흐름은 종료한다. 즉, 단계 S2, S3, S4에 상당하는 처리가 유저장치에서 수행되고, 단계 S5 이후가 기지국에서 수행된다.
설명의 편의상, 단계 S4에서는 유저장치가 셀 단에 위치하는지 여부의 2자 택일적인 판정이 이루어지나, 2보다 많은 분류 판정이 이루어져도 좋다. 그 경우, 채널상태에 따라서 마련되는 DRX 패턴의 종류도 2보다 많아도 좋다.
이상 본 발명은 특정의 실시 예를 참조하면서 설명되어 왔으나, 실시 예는 단순한 예시에 지나지 않으며, 당업자는 다양한 변형 예, 수정 예, 대체 예, 치환 예 등을 이해할 것이다. 발명의 이해를 촉진하기 위해 구체적인 수치 예를 이용하여 설명이 이루어졌으나, 특별히 단서가 없는 한, 그들의 수치는 단순한 일 예에 지나지 않으며 적절한 어떠한 값이 사용되어도 좋다. 설명의 편의상, 본 발명의 실시 예에 따른 장치는 기능적인 블록도를 이용하여 설명되었으나, 그와 같은 장치는 하드웨어로, 소프트웨어로 또는 그들의 조합으로 실현되어도 좋다. 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신으로부터 일탈하지 않고, 다양한 변형 예, 수정 예, 대체 예, 치환 예 등이 본 발명에 포함된다.
본 국제출원은 2007년 2월 9일에 출원한 일본국 특허출원 제2007-31333호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 그 전 내용을 본 국제출원에 원용한다.

Claims (13)

  1. 무선링크의 채널상태에 따라서 분류된 유저장치에 대해서, 간헐수신 패턴을 결정하는 수단;
    상기 간헐수신 패턴을 상기 유저장치에 통지하는 수단;을 가지며,
    상기 간헐수신 패턴은 적어도 간헐수신의 주기를 특정하는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    채널상태가 나쁜 유저장치의 간헐수신에는, 보다 짧은 주기가 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 간헐수신 패턴은, 1주기당 기동기간 및 휴지기간의 비율을 특정하는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    기동기간 및 휴지기간의 전환이, 상기 주기 안에서 한번밖에 이루어지지 않도록 상기 간헐수신 패턴이 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    기동기간 및 휴지기간의 전환이, 상기 주기 안에서 복수회 수행되도록 상기 간헐수신 패턴이 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    2개의 기동기간 사이에서 발생하는 휴지기간의 적어도 하나는, 자동 재송 제어에 있어서의 라운드 트립 시간에 맞춰서 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    채널상태가 나쁜 유저장치의 기동기간이, 채널상태가 좋은 유저장치의 기동기간보다 길어지도록 상기 비율이 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 간헐수신 패턴이, 무선링크의 채널상태 및 무선 베어러의 종류에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 간헐수신 패턴이, MAC 컨트롤 패킷 데이터 유닛으로 또는 RRC 메시지로 유저장치에 통지되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 채널상태는, 채널 품질 인디케이터(CQI)로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 채널상태는, 섀도잉 또는 패스로스에 추종하는 정도로 평균화된 채널 품질 인디케이터로 표현되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    유저장치에서 측정된 채널상태의 측정값이 해당 기지국장치에 보고되고, 상기 측정값에 따라서 상기 유저장치가 분류되는 것을 특징으로 하는 기지국장치.
  13. 이동통신시스템의 기지국장치에서 사용되는 방법에 있어서,
    무선링크의 채널상태에 따라서 분류된 유저장치에 대해서, 간헐수신 패턴을 결정하는 단계;
    상기 간헐수신 패턴을 유저장치에 통지하는 단계;를 가지며,
    상기 간헐수신 패턴은 적어도 간헐수신의 주기를 특정하는 것을 특징으로 하는 방법.
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