KR101184370B1 - Method And Apparatus For Adapting Transmission Mode and Transmission Rate In MIMO System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 전송 스트림(stream)이 동시에 전송 가능한 MIMO 시스템에서 전송 모드 별로 특화된 SNR(Signal to Noise Ratio)을 특정하여 전송 레이트 조정을 위한 MCS(Modulation and Coding Scheme)을 조정함과 동시에, 최적의 처리율(throughput)을 가지는 전송 모드를 선택하도록 하는 방법 및 장치에 대한 것이다.In the present invention, a MIMO system capable of transmitting a plurality of transport streams simultaneously specifies a signal-to-noise ratio (SNR) specific to each transmission mode, thereby adjusting MCS (Modulation and Coding Scheme) for transmission rate adjustment and optimally. A method and apparatus are provided for selecting a transmission mode having a throughput of.

Description

MIMO 시스템에서 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법 및 장치{Method And Apparatus For Adapting Transmission Mode and Transmission Rate In MIMO System}Method and apparatus for adjusting transmission mode and transmission rate in MIO system {Method And Apparatus For Adapting Transmission Mode and Transmission Rate In MIMO System}

본 발명은 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 시스템에서 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 방법 및 장치에 대한 것으로서, 구체적으로 복수의 전송 스트림(stream)이 동시에 전송 가능한 MIMO 시스템에서 전송 모드 별로 특화된 SNR(Signal to Noise Ratio)을 특정하여 전송 레이트 조정을 위한 MCS(Modulation and Coding Scheme)을 조정함과 동시에, 최적의 처리율(throughput)을 가지는 전송 모드를 선택하도록 하는 방법 및 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for adjusting a transmission mode and a transmission rate in a multi-input multi-output (MIMO) system. Specifically, an SNR specialized for each transmission mode in a MIMO system in which a plurality of transport streams can be simultaneously transmitted. The present invention relates to a method and apparatus for specifying a signal to noise ratio to adjust a modulation and coding scheme (MCS) for transmission rate adjustment and to select a transmission mode having an optimal throughput.

이동통신에 있어서 무선 채널은 시간에 따라 변화할 수 있으며, 따라서 일정한 전송 레이트(transmission rate)로 신호 전송을 계속하는 것에 비해, 수신측으로부터의 피드백 신호에 기반하여 MCS(Modulation and Coding Scheme)을 변경함으로써 레이트 조정(rate adaptation)을 수행하는 것이 일반적이다. 한편, 데이터 처리율(throughput)을 효율적으로 증가시키기 위해 개발된 MIMO 기술은 다이버시티 이득을 위한 전송 모드와 공간 다중화를 위한 전송 모드의 선택이 가능하도록 하였으며, 이 역시 무선 채널 특성에 따라 선택될 수 있다. 다만, 기존 MIMO 시스템에서 복수의 스트림(stream)이 동시에 전송되는 경우, MCS 선택에 있어서 각 스트림별 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 SINR (Signal to Interference/Noise Ratio)를 고려하는 것이 아니라, 이들을 전체적으로 고려한 하나의 메트릭(Metric)을 통해 수행되었기 때문에 각 스트림별 채널 상황에 최적화된 전송 레이트 조정이 어려웠다. 또한, 전송 모드별로 전송 레이트 조정을 위한 SNR 값 산정 방식이 다르기 때문에, 전송 레이트의 조정과 동시에 최적의 처리률을 가질 수 있는 전송 모드를 선택하기 어려웠다.In mobile communication, the radio channel may change over time, and thus, the modulation and coding scheme (MCS) is changed based on the feedback signal from the receiving side, compared to continuing the signal transmission at a constant transmission rate. It is common to perform rate adaptation by doing so. Meanwhile, the MIMO technology developed to efficiently increase data throughput enables selection of a transmission mode for diversity gain and a transmission mode for spatial multiplexing, which may also be selected according to radio channel characteristics. . However, when a plurality of streams are simultaneously transmitted in an existing MIMO system, the SNR (Signal to Noise Ratio) or SINR (Signal to Interference / Noise Ratio) for each stream is not considered in selecting MCS. Since it was performed through one metric considered, it was difficult to adjust the transmission rate optimized for the channel situation of each stream. In addition, since the SNR value calculation method for the transmission rate adjustment is different for each transmission mode, it is difficult to select a transmission mode that can have an optimal throughput at the same time as the transmission rate adjustment.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에서는 MIMO 시스템에서 복수의 스트림이 동시에 전송되는 경우, 각 스트림별 SNR을 독립적으로 고려하여 최적화된 MCS를 선택하는 기법에 기반한 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In one embodiment of the present invention for solving the above problems, a method and apparatus based on a technique for selecting an optimized MCS by considering SNR for each stream independently when a plurality of streams are simultaneously transmitted in a MIMO system To provide.

또한, 각 전송 모드에 대한 전송 레이트를 조정함과 동시에 각 전송 모드에서 가질 수 있는 처리율을 서로 비교함으로써, 전송 레이트 조정과 동시에 최적의 처리률을 가질 수 있는 전송 모드를 선택하는 기법에 기반한 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In addition, a method based on a technique for selecting a transmission mode that can have an optimal throughput at the same time as adjusting the transmission rate by adjusting the transmission rate for each transmission mode and comparing each other with the throughput that each transmission mode can have. To provide a device.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서는 CSI값을 피드백 받지 않는 MIMO 시스템에서도 차등 변조(UEQM)의 장점을 최대화할 수 있는 개선된 MCS 조합을 제시하고, 이에 따라 개선된 MCS 룩업 테이블을 제안하고자 한다. In addition, an embodiment of the present invention proposes an improved MCS combination that can maximize the advantages of UEQM even in a MIMO system that does not receive a CSI value, and proposes an improved MCS lookup table.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는 다중 안테나 시스템에서 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 방법에 있어서, 송신측으로부터 수신된 수신 신호에 기반하여 채널 추정을 수행하는 단계; 상기 채널 추정에 기반하여, 하나의 스트림(stream)을 통해 신호가 전송되는 제 1 전송 모드에 대한 제 1 신호대 잡음비, 및 N개(N은 2 이상의 자연수)의 스트림을 통해 신호가 전송되는 제 2 전송 모드에 대한 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 산정하는 단계; 상기 산정된 제 1 신호대 잡음비를 가질 경우에 대응하는 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS) 인덱스 및 제 1 처리률, 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우에 대응하는 제 2 MCS 인덱스 및 제 2 처리률을 결정하는 단계; 및 상기 제 1 MCS 인덱스 및 상기 제 2 MCS 인덱스 중 상기 제 1 처리률과 상기 제 2 처리률 중 큰 값을 가지는 처리률에 대응하는 MCS 인덱스를 상기 송신측에 전송하는 단계를 포함하는 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법을 제안한다.According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a method of adjusting a transmission mode and a transmission rate in a multi-antenna system, the method comprising: performing channel estimation based on a received signal received from a transmitting side; Based on the channel estimate, a first signal-to-noise ratio for the first transmission mode in which the signal is transmitted on one stream, and a second on which N (N is a natural number of two or more) signals are transmitted on the stream. Calculating N second signal-to-noise ratios for the transmission mode; A first modulation and coding scheme (MCS) index and a first throughput corresponding to having the estimated first signal-to-noise ratio, and a second MCS index and a second corresponding to having the estimated N second signal-to-noise ratios Determining a throughput; And transmitting, to the transmitting side, an MCS index corresponding to a throughput having a larger value among the first throughput and the second throughput among the first MCS index and the second MCS index. We propose a transmission rate adjustment method.

이때, 상기 제 1 MCS 인덱스는 상기 제 1 전송 모드용인 제 1 MCS 인덱스 조합 중 어느 하나이며, 상기 제 2 MCS 인덱스는 상기 제 2 전송 모드용인 제 2 MCS 인덱스 조합 중 어느 하나일 수 있고, 상기 제 1 MCS 인덱스 조합과 상기 제 2 MCS 인덱스 조합은 서로 중복되지 않는 것이 바람직하다.In this case, the first MCS index may be any one of the first MCS index combination for the first transmission mode, and the second MCS index may be any one of the second MCS index combination for the second transmission mode. Preferably, the first MCS index combination and the second MCS index combination do not overlap each other.

상기 제 2 MCS 인덱스 조합은 상기 N개의 스트림에 동일한 변조 방식을 적용하는 균등 MCS 인덱스 조합, 및 상기 N개의 스트림에 서로 다른 변조 방식을 적용하는 차등 MCS 인덱스 조합을 포함할 수 있다. 상기 N이 2인 실시형태에서, 상기 차등 MCS 인덱스 조합은, 제 1 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수가 제 2 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수보다 큰 제 1 조합, 및 상기 제 1 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수가 상기 제 2 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수보다 작은 제 2 조합을 포함할 수 있다.The second MCS index combination may include an equal MCS index combination for applying the same modulation scheme to the N streams, and a differential MCS index combination for applying different modulation schemes to the N streams. In an embodiment wherein N is 2, the differential MCS index combination is a first combination in which the modulation order of the modulation scheme applied to the first stream is greater than the modulation order of the modulation scheme applied to the second stream, and the first stream. The modulation order of the modulation scheme to be applied to may include a second combination smaller than the modulation order of the modulation scheme to be applied to the second stream.

또한, 상기 차등 MCS 인덱스 조합은 상기 N개의 스트림 중 어느 하나에 BPSK(Binary Phase Shift Keying)을 적용하는 MCS 인덱스 조합을 포함할 수 있다.The differential MCS index combination may include an MCS index combination that applies Binary Phase Shift Keying (BPSK) to any one of the N streams.

한편, 상기 제 2 MCS 인덱스는, N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서 최대의 처리률을 가지도록 하는 MCS 인덱스들을 각각 미리 결정하여 둔 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 MCS 인덱스로서 선택될 수 있다.Meanwhile, the second MCS index is the calculated N second signal-to-noise ratios in a table in which MCS indexes each having a maximum throughput in each of combinations of N second signal-to-noise ratios are predetermined. It can be selected as the MCS index corresponding to the combination in the case of having.

또한, 상기 제 2 처리률은, N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서의 최대의 처리률들 및 상기 최대의 처리률들을 가지도록 하는 MCS 인덱스들의 조합을 각각 미리 결정하여 둔 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 최대의 처리률로서 선택될 수 있다.Further, the second throughput is a table in which predetermined combinations of MCS indexes having maximum throughputs and the maximum throughputs in each of combinations N N signal to noise ratios may have, respectively. It can be selected as the maximum throughput corresponding to the combination in case of having the N second signal to noise ratios.

상기 제 1 전송 모드는 STBC (Space-Time Block Coding)을 이용하여 신호를 전송하는 모드를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 전송 모드는 SM (Spatial Multiplexing) 방식으로 신호를 전송하는 모드를 포함할 수 있다.The first transmission mode may include a mode for transmitting a signal using Space-Time Block Coding (STBC), and the second transmission mode may include a mode for transmitting a signal in a spatial multiplexing (SM) scheme. have.

한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에서는 다중 안테나 시스템에서 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 장치에 있어서, 송신측으로부터 하나의 스트림(stream)을 통해 신호가 전송되는 제 1 전송 모드 또는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 스트림을 통해 신호가 전송되는 제 2 전송 모드로 신호를 수신하기 위한 수신기; 상기 수신기가 수신한 신호에 기반하여 채널 추정을 수행하고; 상기 채널 추정에 기반하여, 상기 제 1 전송 모드에 대한 제 1 신호대 잡음비, 및 상기 제 2 전송 모드에 대한 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 산정하며; 상기 산정된 제 1 신호대 잡음비를 가질 경우에 대응하는 제 1 변조 및 코딩 방식(MCS) 인덱스 및 제 1 처리률, 그리고 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우에 대응하는 제 2 MCS 인덱스 및 제 2 처리률을 결정하고; 상기 제 1 MCS 인덱스 및 상기 제 2 MCS 인덱스 중 상기 제 1 처리률과 상기 제 2 처리률 중 큰 값을 가지는 처리률에 대응하는 MCS 인덱스를 결정하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 결정된 MCS 인덱스를 상기 송신측에 전송하는 전송기를 포함하는 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치를 제안한다.On the other hand, in another aspect of the present invention for solving the problems described above, in the apparatus for adjusting the transmission mode and transmission rate in a multi-antenna system, a signal is transmitted through one stream from the transmitting side A receiver for receiving signals in one transmission mode or in a second transmission mode in which signals are transmitted over N streams (N being a natural number of two or more); Perform channel estimation based on the signal received by the receiver; Based on the channel estimate, calculate a first signal-to-noise ratio for the first transmission mode, and N second signal-to-noise ratios for the second transmission mode; A first modulation and coding scheme (MCS) index and a first throughput corresponding to the estimated first signal-to-noise ratio, and a second MCS index corresponding to the estimated N second signal-to-noise ratios; and Determine a second throughput; A processor for determining an MCS index corresponding to a throughput having a larger value among the first throughput and the second throughput among the first MCS index and the second MCS index; And a transmitter for transmitting the MCS index determined by the processor to the transmitting side.

이러한 측면에서의 일 실시형태에 따른 장치는 N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서 최대의 처리률을 가지도록 하는 MCS 인덱스들을 각각 미리 결정하여 둔 테이블을 저장하는 메모리를 추가적으로 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 프로세서는 상기 제 2 MCS 인덱스를 상기 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 MCS 인덱스로서 선택할 수 있다.The apparatus according to an embodiment in this aspect may further include a memory for storing a table, each pre-determined MCS indexes to have a maximum throughput in each of the combinations that N second signal to noise ratios may have. In this case, the processor may select the second MCS index as an MCS index corresponding to a combination in the case of having the calculated N second signal-to-noise ratios in the table.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치는 N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서의 최대의 처리률들 및 상기 최대의 처리률들을 가지도록 하는 MCS 인덱스들의 조합을 각각 미리 결정하여 둔 테이블을 저장하는 메모리를 추가적으로 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 프로세서는 상기 제 2 처리률을 상기 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 최대의 처리률로서 선택할 수 있다.In addition, the apparatus according to an embodiment of the present invention predetermines a combination of maximum throughputs in each of combinations that N second signal-to-noise ratios may have, and a combination of MCS indexes to have the maximum throughputs. And a memory for storing a table, wherein the processor sets the second throughput as a maximum throughput corresponding to a combination of the second estimated signal-to-noise ratios in the table. You can choose.

도 1은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 시스템의 예를 들어, 적응형 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding: AMC) 기법을 적용하기 위한 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.
도 3은 알라무티 코드를 이용하는 시스템을 용이하게 설명하기 위한 수신기 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 후검출 SNR 값(들)에 대한 최적의 MCS 인덱스 및 이때의 처리율에 대한 매핑 테이블을 생성하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 일 실시형태에서 STBC 전송 모드 및 SM 전송 모드에 대한 매핑 테이블 생성에 이용되는 후검출 SNR 벡터에 대한 FER 곡선을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 레이트 조정 및 전송 모드 선택 알고리즘을 정리하여 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 레이트 조정 및 전송 모드 선택을 적용한 경우와 어느 한 전송 모드를 이용하는 경우의 처리율을 비교하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따라 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하는 경우의 성능 향상을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과이다.
1 is a diagram illustrating a system structure for applying an adaptive modulation and coding (AMC) technique, for example, of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system.
2 is a configuration diagram of a general multiple antenna (MIMO) communication system.
3 is a diagram illustrating a receiver structure for easily explaining a system using an Alamouti code.
4 is a diagram schematically illustrating a method of adjusting a transmission mode and a transmission rate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining an algorithm for generating an optimal MCS index for post-detection SNR value (s) and a mapping table for throughput at this time according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 show FER curves for post-detection SNR vectors used for mapping table generation for STBC transmission mode and SM transmission mode in one embodiment of the present invention, respectively.
8 is a diagram for summarizing and explaining a rate adjustment and a transmission mode selection algorithm according to one preferred embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result for comparing the processing rate when the rate adjustment and the transmission mode selection according to one embodiment of the present invention are applied and when one transmission mode is used.
10 and 11 are simulation results for explaining the performance improvement when using the extended MCS lookup table according to one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced. The following detailed description includes specific details in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.In some instances, well-known structures and devices may be omitted or shown in block diagram form centering on the core functions of the structures and devices in order to avoid obscuring the concepts of the present invention. In addition, the same components will be described with the same reference numerals throughout the present specification.

이하의 설명에 있어서 전송 레이트(transmission rate)는 데이터 레이트(Data Rate)로 지칭될 수 있으며, 물리 계층 측면에서 단위시간에 전송되는 전송블록크기(TBS: Transport Block Size) 등에 대응될 수 있는 개념을 지칭한다. 또한, 이하의 설명에서 송신측 및 수신측은 각각 기지국(Base Station) 또는 단말(Mobile terminal)일 수 있다. 구체적으로, 이하의 설명에서 송신측 및 수신측은IEEE 802.11계열 통신 시스템에서의 AP(Access Point), STA(station)일 수 있으며, IEEE 802.16 계열 통신 시스템에서의 BS(Base Station), MS(Mobile station)일 수 있고, 3GPP 계열 시스템에서 Node-B, UE(User Equipment)일 수도 있다. 또한, 이하의 설명에서 신호대 잡음비는 SNR을 의미하나, SINR 등 균등한 개념의 매트릭을 포함하는 것을 가정한다. 아울러, 본 발명에 있어서 송신측 및 수신측은 수신기, 송신기, 프로세서 등의 장치 구성을 가지며, 수신기 및 송신기는 서로간의 신호 송수신에 관여하며, 프로세서는 본 발명에 따른 알고리즘을 수행하도록 하드웨어 또는 소프트웨어로 구성된 모듈을 가정한다. 경우에 따라, 본 발명에 따른 송신기 및 수신기는 메모리를 포함하여 필요한 정보를 저장할 수 있다.In the following description, a transmission rate may be referred to as a data rate, and a concept that may correspond to a transport block size (TBS) transmitted at a unit time in terms of a physical layer. Refer. In addition, in the following description, the transmitting side and the receiving side may each be a base station or a mobile terminal. Specifically, in the following description, the transmitting side and the receiving side may be an access point (AP) and a station (STA) in an IEEE 802.11 series communication system, and a base station (BS) and a mobile station (MS) in an IEEE 802.16 series communication system. ), Or may be Node-B, UE (User Equipment) in the 3GPP family system. In addition, in the following description, the signal-to-noise ratio means SNR, but it is assumed to include a metric of equal concept such as SINR. In addition, in the present invention, the transmitting side and the receiving side has a device configuration such as a receiver, a transmitter, a processor, etc., the receiver and the transmitter are involved in transmitting and receiving signals with each other, and the processor is configured with hardware or software to perform an algorithm according to the present invention. Assume a module. In some cases, the transmitter and the receiver according to the present invention may store necessary information including a memory.

먼저, 본 발명에 적용되는 레이트 조정 기술에 대해 설명한다.First, the rate adjustment technique applied to the present invention will be described.

MIMO 기술이 적용되기 이전 WLAN(Wireless Local Area Network) 표준인 IEEE 802.11a에서는 전송을 위해서 총 8개의 PHY mode (MCS index)를 정의하고 있고, 하나의 MCS index는 하나의 데이터 레이트와 대응되도록 설정하고 있다. 표 1은 IEEE 802.11a에서 정의된 MCS 8개의 MCS Index를 나타낸다.IEEE 802.11a, a Wireless Local Area Network (WLAN) standard before MIMO technology was applied, defines a total of eight PHY modes (MCS index) for transmission, and one MCS index is set to correspond to one data rate. have. Table 1 shows eight MCS Indexes defined in IEEE 802.11a.

Figure 112010081521686-pat00001
Figure 112010081521686-pat00001

일반적으로 데이터 레이트는 변조 차수(Modulation Order) * 코딩율의 곱에 비례하는 특성을 가진다. 따라서, MCS 인덱스는 상기 표 1과 같이 변조 차수와 코딩률의 조합으로 나타낼 수도, 3GPP LTE에서 규정되는 바와 같은 아래 표 2와 같이 변조 차수와 TBS(Transport Block Size)의 조합으로 나타낼 수도 있다.In general, the data rate has a property that is proportional to the product of the modulation order * coding rate. Therefore, the MCS index may be represented by a combination of modulation order and coding rate as shown in Table 1 above, or may be represented by a combination of modulation order and TBS (Transport Block Size) as shown in Table 2 below as defined in 3GPP LTE.

MCS IndexMCS Index
Modulation OrderModulation Order
TBS IndexTBS Index
Redundancy VersionRedundancy Version
00 22 00 00 1One 22 1One 00 22 22 22 00 33 22 33 00 44 22 44 00 55 22 55 00 66 22 66 00 77 22 77 00 88 22 88 00 99 22 99 00 1010 22 1010 00 1111 44 1010 00 1212 44 1111 00 1313 44 1212 00 1414 44 1313 00 1515 44 1414 00 1616 44 1515 00 1717 44 1616 00 1818 44 1717 00 1919 44 1818 00 2020 44 1919 00 2121 66 1919 00 2222 66 2020 00 2323 66 2121 00 2424 66 2222 00 2525 66 2323 00 2626 66 2424 00 2727 66 2525 00 2828 66 2626 00 2929 reservedreserved 1One 3030 22 3131 33

레이트 조정(Rate Adaptation)은 이와 같이 미리 정해진 소정 개수의 MCS index들 중 가장 적합한 것을 골라서 사용하는 기술을 말한다. 즉, 데이터 레이트의 조정은 MCS 인덱스의 조정을 의미한다.Rate adaptation refers to a technique for selecting and using the most suitable of a predetermined number of MCS indexes. In other words, adjusting the data rate means adjusting the MCS index.

802.11a 시스템을 예를 들어 설명하면, 크게 두 종류의 레이트 조정 기술이 고려되었다. 하나는 손실 기반 레이트 조정(loss-based rate adaptation) 기법이고, 다른 하나는 SNR 기반 레이트 조정(SNR-based rate adaptation) 기법이다. 전자는 패킷(packet)의 손실 정보를 고려하여 데이터 레이트를 결정하는 방식으로서, 패킷 손실이 발생하는 경우 데이터 레이트를 낮추고 패킷이 성공적으로 전송되면 데이터 레이트를 높이는 방식이다. 반면 후자는 순방향 링크(forward link)의 SNR 값을 측정하여 이 값에 따라 FER(Frame Error Rate)을 예측하고, 이에 따라 적합한 데이터 레이트를 선택하는 것이다. 이하에서 설명한 본 발명의 실시형태들은 순시적인 채널 변화를 더욱 잘 측정하여 데이터 레이트를 선택할 수 있는 SNR 기반 레이트 조정 기법을 이용하는 경우를 가정하여 설명한다.In describing the 802.11a system as an example, two types of rate adjustment techniques have been considered. One is a loss-based rate adaptation technique, and the other is an SNR-based rate adaptation technique. The former is a method of determining the data rate in consideration of the loss information of the packet (packet), a method of lowering the data rate when the packet loss occurs, and increases the data rate when the packet is successfully transmitted. On the other hand, the latter is to measure the SNR value of the forward link to predict the Frame Error Rate (FER) according to this value, and select an appropriate data rate accordingly. Embodiments of the present invention described below are described assuming a case of using an SNR-based rate adjustment technique that can better measure the instantaneous channel change to select a data rate.

도 1은 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 시스템의 예를 들어, 적응형 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding: AMC) 기법을 적용하기 위한 시스템 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a system structure for applying an adaptive modulation and coding (AMC) technique, for example, of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 OFDM 시스템에서 송신단(100)은 인코더(101), 채널 인터리버(102), 매퍼(103), IFFT 모듈(104) 등의 구성과 함께 AMC 적용을 위한 MCS 룩업(look up) 테이블(105) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, in a typical OFDM system, the transmitter 100 includes an encoder 101, a channel interleaver 102, a mapper 103, an IFFT module 104, and the like, together with an MCS lookup for AMC application. up) table 105, and the like.

구체적으로, 인코더(101)는 데이터 비트에 여분의 비트를 삽입하는 코딩을 통해 채널에서 오는 효과나 잡음에 대한 효과를 줄이기 위한 것이며, 채널 인터리버(102)는 인코더(101)에 의해 코딩된 비트를 비트 단위로 섞어주어(셔플링(shuffling) 하여) 채널에서 일어날 수 있는 집중적인 에러(burst error)를 분산시키기 위한 것이다. 또한, 매퍼(103)는 채널 인터리버(102)에 의해 출력된 비트 정보를 변조를 통해 심볼로 바꾸어주며, IFFT 모듈(104)은 이를 OFDM 심볼로 변조시켜 채널(300)로 전송하는 역할을 수행한다.Specifically, the encoder 101 is intended to reduce the effects on the channel or the effects of noise through coding that inserts extra bits into the data bits, and the channel interleaver 102 stores the bits coded by the encoder 101. It is intended to disperse intensive errors that can occur in the channel by shuffling (shuffling) bit by bit. In addition, the mapper 103 converts the bit information output by the channel interleaver 102 into a symbol through modulation, and the IFFT module 104 modulates the bit information into an OFDM symbol and transmits it to the channel 300. .

또한, 송신단(100)에서, MCS 룩업 테이블(105)은 수신단(200)으로부터 피드백 받은 MCS 인덱스 등의 피드백 정보를 이용하여, MCS 룩업 테이블(105) 내의 해당 MCS 인덱스에 해당하는 변조율 및 코딩율을 선택하여, 각각 인코더(101)의 인코딩 및 매퍼(103)의 매핑 동작을 결정하는데 사용된다. In addition, in the transmitter 100, the MCS lookup table 105 uses feedback information such as an MCS index fed back from the receiver 200, and a modulation rate and a coding rate corresponding to the corresponding MCS index in the MCS lookup table 105. Are used to determine the encoding of the encoder 101 and the mapping operation of the mapper 103, respectively.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 수신단(200)은 FFT 모듈(201), 디매퍼(202), 채널 디인터리버(203), 디코더(204) 등의 구성과 함께 AMC 적용을 위한 AMC 제어기(205) 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the receiving end 200 includes the FFT module 201, the demapper 202, the channel deinterleaver 203, the decoder 204, and the AMC controller 205 for applying AMC. ) May be included.

구체적으로, FFT 모듈(201)은 채널(300)을 통해 수신된 수신 OFDM 심볼을 IFFT 모듈(104)에 의한 변환의 역변환을 수행하며, 디매퍼(202)는 이 변환된 심볼을 비트 정보로 변환한다. 또한, 채널 디인터리버(203)는 셔플된 비트의 순서를 원래의 비트 순서로 다시 바꾸어 주는 역할을 수행한다. 아울러, 채널 디코더(204)는 추정된 데이터 비트를 출력한다.Specifically, the FFT module 201 performs inverse transformation of the received OFDM symbol received through the channel 300 by the IFFT module 104, and the demapper 202 converts the converted symbol into bit information. do. In addition, the channel deinterleaver 203 serves to change the order of the shuffled bits back to the original bit order. In addition, the channel decoder 204 outputs the estimated data bits.

또한, 수신단(200)에서, AMC 제어기(205)는 수신 신호의 신호대잡음비(SNR)을 측정하여, AMC 기법에 사용할 MCS 인덱스 등의 귀환 정보를 결정하여, 이를 송신단(100)으로 피드백시키는 역할을 한다.
In addition, in the receiver 200, the AMC controller 205 measures the signal-to-noise ratio (SNR) of the received signal, determines feedback information such as an MCS index to be used for the AMC scheme, and feeds it back to the transmitter 100. do.

한편, 상술한 바와 같은 적응형 변조 및 코딩 방식을 MIMO 시스템에 적용할 경우에 대해 설명한다. 이를 위한 간단하게 MIMO 시스템의 개념에 대해 설명한다.Meanwhile, the case where the above-described adaptive modulation and coding scheme is applied to the MIMO system will be described. The concept of the MIMO system is briefly described.

MIMO(Multi-Input Multi-Output)는 복수개의 송신안테나와 복수개의 수신안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 무선통신시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상 시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서 MIMO를 '다중 안테나'라고 지칭할 수 있다. MIMO (Multi-Input Multi-Output) is a method using a plurality of transmission antennas and a plurality of reception antennas, and this method can improve the transmission and reception efficiency of data. That is, by using a plurality of antennas at the transmitting end or the receiving end of the wireless communication system, the capacity can be increased and the performance can be improved. In the following description, MIMO may be referred to as a 'multi-antenna'.

다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면, 단일안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다. In a multi-antenna technique, it does not rely on a single antenna path to receive one full message. Instead, in multi-antenna technology, data fragments received from multiple antennas are gathered and merged to complete the data. Using multi-antenna technology, it is possible to improve the data rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while ensuring a specific rate of data rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multiple antenna technology, it is possible to overcome the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna.

도 2는 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a general multiple antenna (MIMO) communication system.

송신단에는 송신 안테나가 NT개 설치되어 있고, 수신단에서는 수신 안테나가 NR개가 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수개의 안테나를 사용하는 경우에는, 송신단 또는 수신단 중 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나의 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다. 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 Ro라고 한다면, 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는, 이론적으로, 위의 Ro에 다음과 같은 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다.The transmitting end is provided with N T antennas, and the receiving end is provided with N R antennas. When a plurality of antennas are used in both the transmitting end and the receiving end, the theoretical channel transmission capacity is increased as compared with the case where a plurality of antennas are used for either the transmitting end or the receiving end. The increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved and the frequency efficiency is improved. If the maximum transmission rate when using one antenna is R o , the transmission rate when using multiple antennas can theoretically be increased by multiplying the above rate increase rate R i by the following R o .

Figure 112010081521686-pat00002
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예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는, 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90 년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다. For example, in a MIMO communication system using four transmit antennas and four receive antennas, it is theoretically possible to obtain a transmission rate four times higher than that of a single antenna system. Since the theoretical capacity increase of such a multi-antenna system was proved in the mid 90s, various techniques for substantially improving the data rate have been actively studied to date, and some of these techniques have already been developed for 3G mobile communication and next generation WLAN. It is reflected in various wireless communication standards.

다중 안테나 기술은, 다양한 채널 경로를 통과한 심볼 들을 이용하여 전송 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 또는 전송 다이버시티(Transmit Diversity) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 방식으로 나눌 수 있다. 또한 이러한 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻을 수 있다.Multi-antenna technology uses a spatial diversity or transmit diversity scheme that improves transmission reliability by using symbols that have passed through various channel paths, and multiple data symbols simultaneously by using multiple transmit antennas. It can be divided into a spatial multiplexing scheme for transmitting and improving a transmission rate. You can also combine these two approaches properly to get the benefits of each.

각각의 방식에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Each method will be described in more detail as follows.

첫째로, 공간 다이버시티 방식의 경우에는 시공간 블록 부호(STBC) 계열과, 다이버시티 이득과 부호화 이득을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스 부호 계열 방식이 있다. 일반적으로 비트 오류율 개선 성능과, 부호 생성 자유도는 트렐리스 부호 방식이 우수하지만, 연산 복잡도 측면에서 시공간 블록 부호가 간단하게 구현될 수 있는 장점을 가진다. 공간 다이버서티 이득은 송신 안테나 수와 수신 안테나 수의 곱에 해당되는 양을 얻을 수 있다. 한편 "시공간 부호화(STBC) 방식"은 위에서 시간대신 주파수영역에서 고려하면 "주파수공간 부호화(SFBC) 방식"으로 볼 수 있으며, 적용하는 부호화 방식은 같은 방식을 그대로 사용하면 된다. First, in the case of the spatial diversity method, there is a space-time block code (STBC) sequence and a space-time trellis code sequence system that simultaneously uses diversity gain and coding gain. In general, the bit error rate improvement performance and the code generation degree of freedom are excellent in the trellis code method, but in terms of arithmetic complexity, a space-time block code can be easily implemented. The spatial diversity gain can be obtained by an amount corresponding to the product of the number of transmit antennas and the number of receive antennas. On the other hand, the "space time coding (STBC) method" can be regarded as the "frequency space coding (SFBC) method" in consideration of the time-domain new frequency domain, and the same coding method may be used as it is.

둘째로, 공간 멀티플렉싱(SM) 기법은 각 송신 안테나에서 서로 다른 데이터 열을 송신하는 방법인데, 이때 수신기에서는 송신기로부터 동시에 전송된 데이터 사이에 상호 간섭이 발생하게 된다. 수신기에서는 이 간섭을 적절한 신호처리 기법을 이용하여 제거한 후 수신한다. 여기에 사용되는 잡음 제거 방식은 최대 우도(maximum likelihood) 수신기, ZF 수신기, MMSE 수신기, D-BLAST, V-BLAST 등이 있으며, 특히 송신단에서 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 특이 값 분해(Singular Value Decomposition: SVD) 방식 등을 사용할 수 있다.Secondly, the spatial multiplexing (SM) technique is a method of transmitting different data strings at each transmitting antenna, and at the receiver, mutual interference occurs between data transmitted simultaneously from the transmitter. The receiver removes this interference using an appropriate signal processing technique and receives it. Noise cancellation methods used here include maximum likelihood receiver, ZF receiver, MMSE receiver, D-BLAST, V-BLAST, and so on, especially when the transmitter can know the channel information. Decomposition: SVD) can be used.

셋째로, 상술한 바와 같은 공간 다이버시티와 공간 멀티플렉싱의 결합된 기법을 들 수 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻을 경우 다이버시티 차수의 증가에 따른 성능개선 이득이 점차 포화되며, 공간 멀티플렉싱 이득만을 취하면 무선 채널에서 전송 신뢰도가 떨어진다. 이를 해결하면서 두 가지 이득을 모두 얻는 방식들이 연구되어 왔으며, 이 중 시공간 블록 부호 (Double-STTD), 시공간 BICM(STBICM) 등의 방식이 있다.Third, there is a combined technique of spatial diversity and spatial multiplexing as described above. If only the spatial diversity gain is obtained, the performance improvement gain is gradually saturated as the diversity order is increased, and if only the spatial multiplexing gain is taken, transmission reliability is deteriorated in the wireless channel. In order to solve this problem, methods for obtaining both gains have been studied. Among them, there are a space-time block code (Double-STTD) and a space-time BICM (STBICM).

한편, 이하에서는 상술한 MIMO 시스템에서 전송 다이버시티를 위해 알라무티 코드(Alamouti code)를 이용하는 방법에 대해 간단하게 설명한다.Meanwhile, a method of using an Alamouti code for transmission diversity in the above-described MIMO system will be briefly described.

도 3은 알라무티 코드를 이용하는 시스템을 용이하게 설명하기 위한 수신기 구조를 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a receiver structure for easily explaining a system using an Alamouti code.

알라무티 코드의 행렬은 다음의 두 가지가 고려 가능하다. Two kinds of matrix of Alamouti codes are considered.

Figure 112010081521686-pat00003
Figure 112010081521686-pat00003

Figure 112010081521686-pat00004
Figure 112010081521686-pat00004

상기 수학식 2 및 수학식 3의 행렬에서 각 열은 시간 또는 주파수를 나타내고, 각 행은 안테나를 나타낸다. 구체적으로, 수학식 2의 행렬은 Alamouti가 처음 자신의 논문에서 제안한 행렬로서 일반적인 식이며, 수학식 3은 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) 표준에 사용되는 행렬을 나타낸다. 즉, 수학식 3은 안테나가 1개만 쓰이는 SISO(Single Input Single Output) 방식에서 안테나 1을 통해 전송되는 신호와 알라무티 방식에서 안테나 1을 통해 전송되는 신호가 동일하도록 재구성한 행렬이다.In the matrices of Equations 2 and 3, each column represents time or frequency, and each row represents an antenna. Specifically, the matrix of Equation 2 is a general formula proposed by Alamouti in his paper, and Equation 3 represents a matrix used in the 3GPP LTE (3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution) standard. That is, Equation 3 is a matrix reconstructed such that the signal transmitted through antenna 1 is identical to the signal transmitted through antenna 1 in the Alamouti method in the single input single output (SISO) method in which only one antenna is used.

참고로, 위와 같은 식에서 각 열이 시간을 나타내는 경우는 알라무티 코드가 STBC(Space Time Block Code)의 한 종류로서 사용된 경우이고, 각 열이 주파수를 나타내는 경우는 알라무티 코드가 SFBC(Space Frequency Block Code)의 한 종류로서 사용된 경우를 나타낸다.For reference, in the above equation, each column represents a time when the Alamouti code is used as a type of STBC (Space Time Block Code), and when each column represents a frequency, the Alamouti code represents the SFBC (Space Frequency). Block Code) is used as one type.

이제 도 3을 참조하여 자세히 살펴 보도록 한다.Now look at in detail with reference to FIG.

보통, 알라무티 방식의 송신 다이버시티가 사용된 경우의 수신신호는 다음과 같이 표시할 수 있다. 이하에서는, 상기 수학식 2 및 수학식 3의 열이 시간을 나타내는 STBC의 경우를 가정하여 설명하나, 상기 수학식 2 및 수학식 3의 열이 주파수를 나타내는 SFBC의 경우에도 동일한 수학적 모델링이 가능하다. 시간 1과 시간 2의 신호를 y1, y2로 표현하면 다음과 같다.In general, the reception signal in the case where the Alamouti transmission diversity is used can be expressed as follows. Hereinafter, a description will be given on the assumption that STBC in which the columns of Equations 2 and 3 represent time, but the same mathematical modeling is possible in the case of SFBC in which the columns of Equations 2 and 3 represent frequencies. . The signals of the time 1 and the time 2 are represented by y1 and y2 as follows.

Figure 112010081521686-pat00005
Figure 112010081521686-pat00005

상기 수학식 4에서 n1, n2는 각 수신 안테나에서 발생하는 잡음을, s1, s2는 시간 1, 시간 2에서의 전송 신호를 나타내며, h1, h2는 각 안테나별 전송 채널값을 나타낸다.In Equation 4, n 1 and n 2 denote noise generated by each receiving antenna, s 1 and s 2 denote transmission signals at time 1 and time 2, and h 1 and h 2 denote transmission channel values for each antenna. Indicates.

이와 같은 알라무티 기반 STBC 전송 기법 및 공간 다중화를 위한 SM 전송 기법은 MIMO 기술을 적용한 IEEE 802.11n 표준 및 3GPP LTE 표준 등에 적용되어 있다. 다만, 이와 같은 MIMO 전송 기법들이 적용되는 시스템에서 상술한 SNR 기반 레이트 적응을 적용하는 경우 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.The Alamouti-based STBC transmission scheme and the SM transmission scheme for spatial multiplexing are applied to the IEEE 802.11n standard and the 3GPP LTE standard using MIMO technology. However, when the above-described SNR based rate adaptation is applied in a system to which such MIMO transmission schemes are applied, the following problem may occur.

SNR 값은 일정한 채널 상황 아래서도 MIMO 전송 기술에 따라 변화하는데, 기존의 802.11a 등 MIMO 기술이 적용되기 이전에 사용하였던 SNR은 이러한 MIMO 기술에 따른 변화를 담지 못하며 여러 개의 스트림을 동시에 전송하는 경우 스트림별 정보 담지 못한다. 또한 MIMO 전송 기술 즉, SM이나 STBC에 따라서 데이터 레이트도 영향을 받게 되기 때문에, 기존 SNR 기반 레이트 조정 기법에서와 달리 채널 상황에 맞는 전송 기법의 선택도 필요하게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시형태에서는 MIMO 전송 기술의 효과를 반영하는 스트림별 SNR 값을 구하고, 이에 따라 데이터 레이트와 MIMO 전송 모드를 선택하는 방법을 제공하고자 한다.
The SNR value changes according to the MIMO transmission technology even under a certain channel condition. The SNR used before the MIMO technology, such as 802.11a, does not contain the change according to the MIMO technology. It does not contain much information. In addition, since the data rate is influenced according to the MIMO transmission technology, that is, SM or STBC, it is necessary to select a transmission scheme suitable for a channel situation unlike the existing SNR-based rate adjustment scheme. Accordingly, an embodiment of the present invention is to provide a method for obtaining an SNR value for each stream reflecting the effects of the MIMO transmission technique, and selecting a data rate and a MIMO transmission mode accordingly.

이하의 실시형태들은 구체적 설명의 편의를 위해 IEEE 802.11n WLAN에서 개루프(open-loop) MIMO 시스템 하에 폐루프(closed-loop) 레이트 적응을 수행하는 2*2 MIMO 시스템을 가정하여 설명한다. 즉, MIMO 시스템의 송신측에서 송신 신호에 빔포밍(beamforming) 등을 수행하기 위해 수신측으로부터 CSI(Channel Status Information)을 수신하지 않으면서, 송신측에서 송신 신호에 MCS를 적응적으로 적용하기 위해 수신측으로부터 MCS 인덱스를 피드백 받는 시스템을 가정한다. 또한, 전송 모드는 IEEE 802.11n 표준에 따라 STBC 모드 및 SM 모드 2가지를 고려하였으며, STBC의 경우 두 개의 수신 안테나와 동작하는 알라무티 STBC를 사용하였는 것을 가정하였다. SM의 경우는 BF(Beam Forming) 없이 수신단에서 MMSE를 통해 스트림을 검출하는 시스템을 고려하였다. 다만, 이하의 설명에서 안테나 개수는 예시적인 것이며, 일반적인 N (N은 2 이상의 자연수)안테나 시스템으로 확장되어 적용시킬 수 있다. 또한, IEEE 802.11n 시스템뿐만 아니라 3GPP LTE 등 다양한 시스템에 동일/유사하게 적용될 수 있다.The following embodiments are described assuming a 2 * 2 MIMO system that performs closed-loop rate adaptation under an open-loop MIMO system in an IEEE 802.11n WLAN for convenience of description. That is, in order to adaptively apply MCS to a transmission signal at the transmission side without receiving CSI (Channel Status Information) from the reception side to perform beamforming on the transmission signal at the transmission side of the MIMO system. Assume a system that feeds back an MCS index from a receiver. In addition, the transmission mode considers the STBC mode and the SM mode according to the IEEE 802.11n standard, and assumes that the STBC uses the Alamouti STBC that operates with two receiving antennas. In the case of SM, a system that detects a stream through MMSE at a receiver without BF (Beam Forming) is considered. However, in the following description, the number of antennas is exemplary and may be extended to a general N (N is a natural number of 2 or more) antenna system. In addition, it can be applied to the same / similar to various systems such as 3GPP LTE as well as IEEE 802.11n system.

IEEE 802.11n 표준에 2*2 MIMO를 위해 정의된 MCS 인덱스는 다음과 같다.The MCS index defined for 2 * 2 MIMO in the IEEE 802.11n standard is as follows.

Figure 112010081521686-pat00006
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Figure 112010081521686-pat00007
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Figure 112010081521686-pat00008
Figure 112010081521686-pat00008

구체적으로, 상기 표 3은 하나의 스트림이 전송되는 경우에 적용 가능한 MCS 인덱스들을, 상기 표 4는 2개 스트림이 전송되는 경우에 적용 가능한 MCS 인덱스들을, 상기 표 5는 2개 스트림이 전송되는 경우에 제 1 스트림과 제 2 스트림에 서로 다른 변조를 적용하는 차등변조(UEQM) 방식에 적용 가능한 MCS 인덱스들을 나타낸다. 즉, IEEE 802.11n 표준에 따르면 2*2 시스템에서 전송 모드가 STBC인 경우 MCS 인덱스 0-7까지를 사용할 수 있고, 2개의 스트림을 사용하는 SM의 경우 MCS 인덱스 8-15와 33-38 중 선택하여 사용할 수 있음을 알 수 있다.Specifically, Table 3 shows MCS indexes applicable when one stream is transmitted, Table 4 shows applicable MCS indexes when two streams are transmitted, and Table 5 shows two streams. MCS indices applicable to a differential modulation (UEQM) scheme in which different modulations are applied to a first stream and a second stream are shown. That is, according to the IEEE 802.11n standard, MCS indexes 0-7 can be used when the transmission mode is STBC in a 2 * 2 system, and an MCS index 8-15 and 33-38 can be selected for an SM using two streams. It can be seen that it can be used.

이와 같은 가정하에 본 발명의 일 실시형태에 따른 SNR 기반 레이트 적응 방법을 설명한다.Under this assumption, an SNR-based rate adaptation method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a method of adjusting a transmission mode and a transmission rate according to an embodiment of the present invention.

MIMO 시스템에서 수신측은 송신측으로부터 신호를 수신하고 이에 기반하여 채널을 추정할 수 있다(S410). 본 발명의 일 실시형태에서는 이와 같이 추정된 채널 값을 이용하여 SM 모드에 대한 SNR 값 및 STBC 모드에 대한 SNR 값을 별도로 산정하고(S420, S440), 이들 각각에 대한 MCS 인덱스 선택(S430, 450)을 수행하는 것을 제안한다. 또한, MIMO 시스템에서 복수의 스트림이 전송될 수 있는 것을 고려하여 SNR은 각 스트림별 채널 상태를 고려하여 별도로 산정되는 것을 제안하며, 이를 이하에서는 후검출 SNR(post detection SNR)이라 한다. In the MIMO system, the receiving side may receive a signal from the transmitting side and estimate the channel based on this (S410). In an embodiment of the present invention, the SNR value for the SM mode and the SNR value for the STBC mode are separately calculated using the estimated channel values (S420 and S440), and the MCS index selection for each of them (S430 and 450). Suggest to do In addition, in consideration of the fact that a plurality of streams may be transmitted in the MIMO system, it is proposed that the SNR is separately calculated in consideration of channel status of each stream, which will be referred to as post-detection SNR.

즉, SM 모드에 대한 후검출 SNR을 산정하면(S420), 이를 기반으로 최대 처리율을 나타낼 수 있는 MCS 인덱스를 선택할 수 있다(S430). 이때, SM 모드에 따라 2개의 스트림이 동시에 전송되는 경우, 후걸춤 SNR은 제 1 스트림 및 제 2 스트림 각각에 대해 별도로 산정되며, MCS 인덱스 선택(S430)은 이 제 1 스트림 및 제 2 스트림 각각에 대해 별도로 산정된 후검출 SNR 값들을 고려하여 선택될 수 있다.That is, if the post-detection SNR for the SM mode is calculated (S420), an MCS index capable of representing the maximum throughput can be selected based on this (S430). In this case, when two streams are simultaneously transmitted according to the SM mode, the postfixed SNR is separately calculated for each of the first and second streams, and the MCS index selection S430 is applied to each of the first and second streams. It can be selected in consideration of the post-detection SNR values calculated separately for.

이와 독립적으로 채널 추정 값을 이용하여 STBC 모드에 대한 후검출 SNR을 한정하면(S440), 이를 기반으로 최대 처리율을 나타낼 수 있는 MCS 인덱스를 선택할 수 있다(S450).Independently, if the post-detection SNR for the STBC mode is defined using the channel estimation value (S440), an MCS index that may represent the maximum throughput may be selected based on this (S450).

이와 같이 각 모드별 MCS 인덱스를 선택하면, 각 모드에 대한 최대 처리율 중 어느 쪽이 더 큰 처리율을 가질 수 있을지를 비교할 수 있다(S460). 만일, SM 모드에 따른 처리율이 STBC 모드에 따른 처리율보다 큰 경우, 수신측은 SM 모드를 선택하고, SM 모드에 대해 선택한 MCS 인덱스를 송신측으로 전송할 수 있다(S470). 또한, SM 모드에 따른 처리율이 STBC 모드에 따른 처리율 이하인 경우, 수신측은 STBC 모드를 선택하고, STBC 모드에 대해 선택한 MCS 인덱스를 송신측으로 전송할 수 있다(S480). 본 실시형태에서는 SM 모드에 대해 선택할 수 있는 MCS 인덱스의 범위와 STBC 모드에 대해 선택할 수 있는 MCS 인덱스 범위가 서로 구분되기 때문에, 수신측이 송신측에 MCS 인덱스만을 피드백하면, 송신측은 전송 모드까지 결정할 수 있는 것을 가정한다.When the MCS index for each mode is selected as described above, it is possible to compare which of the maximum throughputs for each mode may have a larger throughput (S460). If the throughput in the SM mode is greater than the throughput in the STBC mode, the receiver may select the SM mode and transmit the MCS index selected for the SM mode to the transmitter (S470). In addition, when the throughput according to the SM mode is less than the throughput according to the STBC mode, the receiver may select the STBC mode and transmit the MCS index selected for the STBC mode to the transmitter (S480). In this embodiment, since the range of MCS indexes that can be selected for the SM mode and the range of MCS indexes that can be selected for the STBC mode are distinguished from each other, when the receiving side feeds back only the MCS indexes to the transmitting side, the transmitting side decides until the transmission mode. Assume that you can.

상술한 바와 같은 알고리즘을 바탕으로 이하에서는 각 전송 모드에 대한 후검출 SNR을 산정하는 방법에 대해 구체적으로 살펴본다.Based on the algorithm described above, a method for calculating post-detection SNR for each transmission mode will now be described in detail.

후검출 SNR은 MIMO 검출을 한 후의 스트림 별 SNR 값이라 할 수 있으며, 앞서 말한 바와 같이 MIMO 전송 모드에 따라 다른 값을 갖는다. 본 실시형태에서 고려하는 2*2 MIMO의 경우, STBC 전송 모드이 경우 한 개의 스트림 전송, SM 전송 모드의 경우 두 개의 스트림까지 전송하는 것을 가정한다. 본 실시형태에서는 각 스트림별로 후검출 SNR을 산정하는 것을 제안하며, 이에 따라 STBC 모드에 대해서는 한개의 후검출 SNR을, SM 모드에 대해서는 2개의 후검출 SNR을 다음과 같이 산정하는 것을 제안한다. 먼저, STBC 모드에 대해서는 아래 수학식 5와 같은 1개의 후검출 SNR을 산정할 수 있다.The post-detection SNR may be referred to as an SNR value for each stream after MIMO detection, and has a different value according to the MIMO transmission mode as described above. In the case of 2 * 2 MIMO considered in the present embodiment, it is assumed that one stream is transmitted in the STBC transmission mode and up to two streams in the SM transmission mode. In this embodiment, it is proposed to calculate the post-detection SNR for each stream. Accordingly, it is proposed to calculate one post-detection SNR for the STBC mode and two post-detection SNRs for the SM mode as follows. First, for the STBC mode, one post-detection SNR as shown in Equation 5 below can be calculated.

Figure 112010081521686-pat00009
Figure 112010081521686-pat00009

이때, hij는 채널 추정 결과 획득된 2*2 채널 행렬에서 i행 j열의 행렬값을 나타낸다. 한편, SM 모드에 대해서는 아래 수학식 6 및 7과 같은 2개의 후검출 SNR을 산정할 수 있다. In this case, hij represents a matrix value of row i and column j in the 2 * 2 channel matrix obtained as a result of channel estimation. On the other hand, in the SM mode, two post-detection SNRs as shown in Equations 6 and 7 can be calculated.

Figure 112010081521686-pat00010
Figure 112010081521686-pat00010

Figure 112010081521686-pat00011
Figure 112010081521686-pat00011

상기 수학식 6 및 7에서 H1T 2, H2T 2 및 HT는 각각 다음과 같이 산정될 수 있다.In Equations 6 and 7, H 1T 2 , H 2T 2, and H T may be calculated as follows.

Figure 112010081521686-pat00012
Figure 112010081521686-pat00012

이하에서는 이와 같이 산정된 후검출 SNR을 이용하여 각 전송 모드에 대한 MCS 인덱스를 선택하는 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of selecting an MCS index for each transmission mode using the calculated post-detection SNR will be described.

본 발명의 일 실시형태에서 MCS 인덱스 선택은 가능한 후검출 SNR값 또는 후검출 SNR값들의 조합에 따라 미리 결정된 MCS 인덱스를 선택하는 방식을 가정한다. 이와 같은 가능한 후검출 SNR값 또는 후검출 SNR값들의 조합에 따라 미리 결정된 MCS 인덱스는 가능한 후검출 SNR값 또는 후검출 SNR값들의 조합에 따라 최대 처리율을 가지는 MCS 인덱스로서 미리 결정되는 것을 제안한다.In one embodiment of the present invention, MCS index selection assumes a manner of selecting a predetermined MCS index according to a possible post-detection SNR value or a combination of post-detection SNR values. It is proposed that a predetermined MCS index according to such a possible post-detection SNR value or a combination of post-detection SNR values is predetermined as an MCS index having a maximum throughput according to a possible post-detection SNR value or a combination of post-detection SNR values.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 후검출 SNR 값(들)에 대한 최적의 MCS 인덱스 및 이때의 처리율에 대한 매핑 테이블을 생성하는 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for explaining an algorithm for generating an optimal MCS index for post-detection SNR value (s) and a mapping table for throughput at this time according to an embodiment of the present invention.

먼저, 상술한 바와 같이 특정 전송 모드에 대한 N개(N은 2이상의 자연수)의 후검출 SNR을 산정하면, 이 산정된 후검출 SNR (조합)을 이용하여 MCS 인덱스 및 전송 모드를 선택할 수 있다. 이를 위해 본 실시형태에서는 가능한 모든 후검출 SNR 벡터 (

Figure 112010081521686-pat00013
)에 대해 각각 최대 처리율을 나타내는 MCS 인덱스(i) 및 이때의 처리율(THR) 조합을 미리 결정하여, 이를 매핑 테이블 형태로 생성하는 것을 제안한다. First, as described above, when N post-detection SNRs for a specific transmission mode (N is a natural number of 2 or more) are calculated, the MCS index and transmission mode can be selected using the calculated postdetection SNR (combination). To this end, in this embodiment, all possible post-detection SNR vectors (
Figure 112010081521686-pat00013
It is proposed to determine in advance the combination of MCS index (i) representing the maximum throughput and the throughput THR at this time, and generate them in the form of a mapping table.

도 5에 도시된 바와 같이 가능한 모든 후검출 SNR 벡터(

Figure 112010081521686-pat00014
)에 대해 전체 이용 가능한 MCS 인덱스들(i)에 대한 처리율을 산정하고, 이들 중 최대값을 가지는 처리율과 이때의 MCS 인덱스를 결정해 둘 수 있다. 이때, 특정 MCS 인덱스 i에 대한 처리율은 도 5에 도시된 바와 같이 데이터 레이트(Ri)와 후검출 SNR 벡터(
Figure 112010081521686-pat00015
)를 가질 경우 전송 성공율에 대응하는 FER(Frame Error Rate)을 이용하여 산정할 수 있다.All possible postdetection SNR vectors (as shown in FIG. 5)
Figure 112010081521686-pat00014
For the total available MCS indexes (i) can be estimated, and the throughput with the highest value among them and the MCS index at this time can be determined. At this time, the throughput for a particular MCS index i is shown in Figure 5 is the data rate (R i ) and post-detection SNR vector (
Figure 112010081521686-pat00015
) Can be calculated using the FER (Frame Error Rate) corresponding to the transmission success rate.

그런데 특정 MCS 인덱스 i에 대한 처리율 THRi을 계산하는 과정에서, 후검출 SNR 벡터(

Figure 112010081521686-pat00016
)에 따라 FERi 값이 어떻게 될 것인지를 예측하여야 THRi을 계산하게 된다. 이는 다음과 같은 시뮬레이션 결과를 통해 결정될 수 있다.However, in the process of calculating the throughput THR i for a specific MCS index i, the post-detection SNR vector (
Figure 112010081521686-pat00016
We need to predict what the FER i value will be in order to calculate THR i . This can be determined through the following simulation results.

도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 일 실시형태에서 STBC 전송 모드 및 SM 전송 모드에 대한 매핑 테이블 생성에 이용되는 후검출 SNR 벡터에 대한 FER 곡선을 나타낸다.6 and 7 show FER curves for post-detection SNR vectors used for mapping table generation for STBC transmission mode and SM transmission mode in one embodiment of the present invention, respectively.

도 6 및 도 7의 FER 곡선은 상술한 2*2 MIMO 시스템에서 IEEE 802.11n 상황을 고려하여 비트 단위 시뮬레이션을 수행한 결과 각 후검출 SNR 벡터에 대응하는 FER 값들을 나타낸다. 도 6 및 도 7에서 후검출 SNR 벡터들의 요소들은 dB 단위로 -3.75 ~ 33.75 dB 사이의 값을 가지는 것을 고려하였으며, 이는 다음 표 6과 같이 후검출 SNR 인덱스를 이용하여 양자화할 수 있다.6 and 7 show FER values corresponding to each post-detection SNR vector as a result of performing a bitwise simulation in consideration of the IEEE 802.11n situation in the 2 * 2 MIMO system described above. In FIG. 6 and FIG. 7, the elements of the post-detection SNR vectors are considered to have a value between -3.75 and 33.75 dB in dB units, which can be quantized using the post-detection SNR index as shown in Table 6 below.

Post detection SNR indexPost detection SNR index Ranges (dB)Ranges (dB) Representative value (dB)Representative value (dB) 1One -5.0 ~ -2.5-5.0 to -2.5 -3.75-3.75 22 -2.5 ~ 0.0-2.5 to 0.0 -1.25-1.25 33 0.0 ~ 2.50.0 to 2.5 1.251.25 44 2.5 ~ 5.02.5 to 5.0 3.753.75 55 5.0 ~ 7.55.0 to 7.5 6.256.25 66 7.5 ~ 10.07.5-10.0 8.758.75 77 10.0 ~ 12.510.0 to 12.5 11.2511.25 88 12.5 ~ 15.012.5-15.0 13.7513.75 99 15.0 ~ 17.515.0-17.5 16.2516.25 1010 17.5 ~ 20.017.5-20.0 18.7518.75 1111 20.0 ~ 22.520.0 to 22.5 21.2521.25 1212 22.5 ~ 25.022.5-25.0 23.7523.75 1313 25.0 ~ 27.525.0-27.5 26.2526.25 1414 27.5 ~ 30.027.5 to 30.0 28.7528.75 1515 30.0 ~ 32.530.0 to 32.5 31.2531.25 1616 32.5 ~ 35.032.5 to 35.0 33.7533.75

도 6은 STBC 전송 모드의 경우 각 MCS 인덱스별 FER 곡선들을 나타내고 있다. 상기 표 6의 양자화 인덱스 및 도 6의 시물레이션 결과에 기반하여, 각 후검출 SNR 인덱스에 대응하여 최대의 처리율을 나타내는 MCS 인덱스 및 이때의 처리율을 결정할 수 있으며, 표 7은 이에 대한 일례를 나타낸다.FIG. 6 shows FER curves for each MCS index in the STBC transmission mode. Based on the quantization index of Table 6 and the simulation results of FIG. 6, the MCS index indicating the maximum throughput and the throughput at this time may be determined corresponding to each post-detection SNR index, and Table 7 shows an example thereof.

Figure 112010081521686-pat00017
Figure 112010081521686-pat00017

예를 들어, 상기 수학식 5와 같이 산정된 후검출 SNR 값이 11dB인 경우, 이는 후검출 SNR 인덱스 7에 대응하며, 이 경우 각 후검출 SNR 후보들에 대해 최적화하여 미리 결정된 상기 표 7에 의해 MCS 인덱스 2와 처리율 19.4 Mb/s가 STBC 모드에 대한 MCS 인덱스 및 처리율 조합으로서 선택되게 된다.For example, when the post-detection SNR value calculated as shown in Equation 5 is 11 dB, this corresponds to the post-detection SNR index 7, in which case the MCS according to Table 7 determined in advance by optimizing for each post-detection SNR candidates. Index 2 and throughput 19.4 Mb / s will be selected as the MCS index and throughput combination for STBC mode.

도 7은 SM 전송 모드의 경우 MCS 인덱스 15인 경우를 일례로서 FER 평면을 나타내고 있다. 다만, 도 7에 도시하고 있지는 않으나 SM 전송 모드에 대해 이용 가능한 다른 MCS 인덱스에 대해서도 동일하게 FER 평면을 구할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 상기 표 6의 양자화 인덱스 및 도 7과 같은 원리의 시물레이션 결과들에 기반하여, 각 후검출 SNR 인덱스 조합에 대응하여 최대의 처리율을 나타내는 MCS 인덱스 및 이때의 처리율을 결정할 수 있으며, 표 8은 이에 대한 일례를 나타낸다.7 illustrates the FER plane as an example of the case of MCS index 15 in the SM transmission mode. However, it is apparent to those skilled in the art that the FER plane can be obtained in the same manner for other MCS indexes that are available for the SM transmission mode although not shown in FIG. 7. Based on the quantization index of Table 6 and the simulation results of the principle as shown in FIG. 7, the MCS index representing the maximum throughput and the throughput at this time may be determined corresponding to each post-detection SNR index combination. An example is shown.

Figure 112010081521686-pat00018
Figure 112010081521686-pat00018

상기 표 8은 각 후검출 SNR 인덱스 조합에 대응하여 최대 처리율을 나타내는 MCS 인덱스를 결정한 것을 나타내고 있다. 각 후검출 SNR 인덱스 조합에 대응하여 가지는 최대 처리율 역시 이와 같이 매핑 테이블로 나타낼 수 있으며, 이에 대해서는 자명한바 여기서는 생략하였다.Table 8 shows that the MCS index representing the maximum throughput is determined corresponding to each post-detection SNR index combination. The maximum throughput corresponding to each post-detection SNR index combination may also be represented as a mapping table, which is obviously omitted here.

이와 같이 STBC 모드에 대응하여 각 후검출 SNR 인덱스에 대응하는 MCS 인덱스 및 처리율 조합, SM 모드에 대응하여 각 후검출 SNR 인덱스 조합에 대응하는 MCS 인덱스 및 처리율 조합을 이용하여, 이하에서와 같이 전송 모드 선택 및 이에 따른 MCS 인덱스 전송을 수행할 수 있다.Thus, using the MCS index and the throughput combination corresponding to each post-detection SNR index corresponding to the STBC mode, and the MCS index and the throughput combination corresponding to each post-detection SNR index combination corresponding to the SM mode, the transmission mode is as follows. Selection and transmission of MCS indexes accordingly can be performed.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 레이트 조정 및 전송 모드 선택 알고리즘을 정리하여 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for summarizing and explaining a rate adjustment and a transmission mode selection algorithm according to one preferred embodiment of the present invention.

기본적으로 도 8의 알고리즘은 상기 도 4의 기본 알고리즘을 좀더 명확하게 정리하여 설명하기 위한 것이다. Basically, the algorithm of FIG. 8 is intended to describe the basic algorithm of FIG. 4 more clearly.

먼저, 본 실시형태에 따라 레이트 조정 및 전송 모드 선택을 수행하기 위해 수신측은 채널 추정을 수행할 수 있다(S810). 이와 같은 채널 추정은 도 8에 도시한 바와 같이 사운딩 패킷 수신을 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 채널 추정을 통해 2*2 MIMO 시스템의 예를 들면, 2*2의 채널 행렬(H)를 산정하게 된다.First, in order to perform rate adjustment and transmission mode selection according to the present embodiment, the receiving side may perform channel estimation (S810). Such channel estimation is preferably performed using sounding packet reception as shown in FIG. Through this channel estimation, for example, a 2 * 2 channel matrix H of a 2 * 2 MIMO system is calculated.

이후, 이와 같은 채널 행렬을 이용하여 각 전송 모드별로 후검출 SNR 벡터를 산정할 수 있다. STBC 모드에 대해서는 상기 수학식 5와 같이 채널 행렬 요소들을 이용하여 1개의 후검출 SNR 값을 산정할 수 있으며(S820), SM 모드에 대해서는 상기 수학식 6 내지 8과 같은 원리를 통해 2개의 후검출 SNR 값을 산정할 수 있다(S840). 물론, 전송 안테나의 수에 따라 산출되는 후검출 SNR 값은 이보다 많은 수도 있다.Thereafter, the post-detection SNR vector can be calculated for each transmission mode using the channel matrix. In the STBC mode, one post-detection SNR value may be calculated using channel matrix elements as shown in Equation 5 (S820), and two post-detections are performed in the SM mode through the same principle as in Equations 6 to 8 above. The SNR value can be calculated (S840). Of course, the post-detection SNR value calculated according to the number of transmit antennas may be larger than this.

각각의 전송 모드에 대해 산출된 후검출 SNR 벡터를 이용하여 MCS 인덱스와 처리율 조합을 선택할 수 있다(S830, S850). 구체적으로, STBC 모드의 경우 상기 표 6과 같은 후검출 SNR 양자화에 의해 결정된 후검출 SNR 인덱스를 이용하여, 상기 표 7에 따라 MCS 인덱스와 이때의 처리율 조합을 선택할 수 있다(S830). 한편, SM 모드의 경우 동일하게 상기 표 6과 같은 후검출 SNR 양자화에 의해 결정된 후검출 SNR 인덱스를 이용하여, 상기 표 8 및 이에 대응하는 처리율 값을 이용하여 MCS 인덱스와 이때의 처리율 조합을 선택할 수 있다(S850).MCS index and throughput combination may be selected using the post-detection SNR vector calculated for each transmission mode (S830 and S850). Specifically, in the STBC mode, the combination of the MCS index and the throughput may be selected according to Table 7 using the post-detection SNR index determined by post-detection SNR quantization as shown in Table 6 (S830). In the SM mode, a combination of the MCS index and the throughput can be selected using the post-detection SNR index determined by the post-detection SNR quantization as shown in Table 6, using Table 8 and the corresponding throughput values. (S850).

이와 같이 선택된 조합들을 이용하여 단계 S860에서는 각 전송 모드별 처리율을 비교할 수 있다. 즉, 도 8에 예시된 바와 같이 SM 모드에서 선택된 처리율이 STBC 모드에서 선택된 처리율보다 큰지 여부를 판정하여, 만일 SM 모드에서 선택된 처리율이 더 큰 경우, SM 모드에서 선택된 MCS 인덱스를 송신측에 전송하고(S880), 그렇지 않은 경우 STBC 모드에서 선택된 MCS 인덱스를 송신측에 전송할 수 있다(S870). 본 실시형태에서는 각 전송 모드별로 MCS 인덱스 범위가 구분되기 때문에, 수신측이 피드백한 MCS 인덱스를 통해 송신측은 전송 모드를 결정할 수 있으며, 이에 따라 최대 처리율을 가질 수 있는 레이트 조정 및 전송 모드 선택을 동시에 수행할 수 있다.By using the combinations selected as described above, the throughput of each transmission mode may be compared in step S860. That is, as illustrated in FIG. 8, it is determined whether or not the throughput selected in the SM mode is greater than the throughput selected in the STBC mode. If the throughput selected in the SM mode is larger, the MCS index selected in the SM mode is transmitted to the transmitting side. If not, in step S880, the MCS index selected in the STBC mode may be transmitted to the transmitter. In this embodiment, since the MCS index range is divided for each transmission mode, the transmitting side can determine the transmission mode through the MCS index fed back by the receiving side, thereby simultaneously adjusting the rate adjustment and the transmission mode selection which can have the maximum throughput. Can be done.

도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 레이트 조정 및 전송 모드 선택을 적용한 경우와 어느 한 전송 모드를 이용하는 경우의 처리율을 비교하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram showing a simulation result for comparing the processing rate when the rate adjustment and the transmission mode selection according to one embodiment of the present invention are applied and when one transmission mode is used.

도 9에 도시된 3개의 곡선 중

Figure 112010081521686-pat00019
로 식별되는 곡선은 도 8과 관련하여 상술한 실시형태에 따라 레이트 및 전송 모드를 조정하는 알고리즘에 따른 것이며,
Figure 112010081521686-pat00020
로 식별되는 곡선은 SM만을 적용하는 경우를,
Figure 112010081521686-pat00021
로 식별되는 곡선은 STBC만을 적용하는 경우를 나타내었다. Of the three curves shown in FIG. 9
Figure 112010081521686-pat00019
The curve identified by is according to an algorithm for adjusting the rate and transmission mode according to the embodiment described above with respect to FIG. 8,
Figure 112010081521686-pat00020
The curve identified by applies only SM
Figure 112010081521686-pat00021
The curve identified by indicates a case where only STBC is applied.

우선, SM만 적용하는 경우와 STBC만을 적용하는 2경우를 비교하여 살펴보면, SNR이 낮은 채널 상황에서는 전송 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 STBC 방식이 더 높은 처리율을 획득할 수 있고, SNR이 높은 채널 상황에서는 전송 효율을 증가시키는 SM 방식이 더 높은 처리율을 획득할 수 있는 것을 볼 수 있다.First, in comparison with the case of applying only SM and the case of applying only STBC, the STBC method which can obtain the transmission diversity gain in the channel condition with low SNR can obtain higher throughput and the channel condition with high SNR. It can be seen that in the SM scheme for increasing transmission efficiency, higher throughput can be obtained.

한편, 본 발명에 따른 실시형태를 이들과 비교하여 살펴보면, SNR이 낮은 상태에서 STBC의 경우와 유사하게 높은 처리율을 가지면서도, SNR이 높은 상태에서는 SM의 경우보다 오히려 더 높은 처리율을 나타냄을 알 수 있다. 이는 낮은 SNR 상황에서는 STBC 전송 모드가 선택되기 때문에, STBC의 경우와 유사한 처리율을 가지고, 높은 SNR 상황에서는 SM 전송 모드가 선택되며, 기존 SM 전송 모드에서의 SNR 고려가 1차원적인 SNR 값에 기반하여 MCS 인덱스를 선택하였음에 반하여, 본 실시형태에서는 2차원(실시형태에 따라 N 차원)적인 SNR 값 조합에 기반하여 MCS 인덱스를 선택하기 때문에 기존 SM 모드의 경우보다 높은 처리율을 나타낼 수 있는 것임을 알 수 있다.On the other hand, when comparing the embodiments according to the present invention with these, it can be seen that while having a high throughput similar to that of STBC in the state of low SNR, while showing a higher throughput than that of SM in the state of high SNR. have. This is because the STBC transmission mode is selected in the low SNR situation, which has a similar throughput as that of the STBC, the SM transmission mode is selected in the high SNR situation, and the SNR consideration in the existing SM transmission mode is based on the one-dimensional SNR value. While the MCS index is selected, the MCS index is selected based on the two-dimensional (N-dimensional depending on the embodiment) SNR value combination, and thus, it can be seen that the throughput can be higher than that of the conventional SM mode. have.

구체적으로 상술한 바와 같은 SM 모드에 비한 성능 개선 효과는 2개의 스트림 중 제 1 스트림에 대한 변조 방식과 제 2 스트림에 대한 변조 방식을 서로 다르게 적용하는 상기 표 5에 예시된 바와 같은 차등 변조(UEQM) 방식의 활용에 의해서도 영향받을 수 있다. 이하에서는 차등 변조 방식의 활용에 대해 좀더 구체적으로 살펴본다.Specifically, the performance improvement effect compared to the SM mode as described above is the differential modulation (UEQM) as illustrated in Table 5 in which the modulation scheme for the first stream and the modulation scheme for the second stream of the two streams are different from each other. Can also be affected by the use of this method. Hereinafter, the use of the differential modulation scheme will be described in more detail.

MIMO 시스템에서 복수의 스트림을 동시에 전송하는 경우, 각 스트림별로 채널 상황이 다를 수 있으며, 이러한 상황을 가정하여 상기 표 5에 나타낸 바와 같이 스트림별로 서로 다른 변조 방식을 적용하는 차등변조에 대한 MCS 인덱스들이 구비되어 있다. 다만, 현재 IEEE 802.11n에 구비된 차등변조를 위한 MCS 세트만으로는 본 실시형태에서와 같이 CSI 정보를 피드백 받지 않는 시스템에서의 활용에 충분치 않을 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 측면에서는 이와 같이 개루프 MIMO 방식을 적용하는 시스템에서의 UEQM의 활용도를 증가시킬 수 있는 방안으로서 개선된 MCS 룩업 테이블을 제공하고자 한다.When multiple streams are simultaneously transmitted in a MIMO system, channel conditions may be different for each stream. Assuming such a situation, MCS indexes for differential modulation that apply different modulation schemes to each stream as shown in Table 5 above may be used. It is provided. However, the MCS set for differential modulation currently provided in IEEE 802.11n may not be sufficient for utilization in a system that does not receive CSI information as in the present embodiment. Another aspect of the present invention is to provide an improved MCS lookup table as a way to increase the utilization of the UEQM in a system using the open-loop MIMO scheme as described above.

상기 표 8과 같이 2*2 MIMO 시스템에서 후검출 SNR 조합에 따른 MCS 인덱스 세트가 선택되었을 때, 이들을 상기 표 4와 같은 균등 변조 방식 MCS 인덱스와 차등 변조 방식 MCS 인덱스로 구분하여 나타내어보면, 다음 표 8과 같다.When the MCS index set according to the post-detection SNR combination is selected in the 2 * 2 MIMO system as shown in Table 8, these are divided into equal modulation MCS indexes and differential modulation MCS indexes as shown in Table 4 below. Same as 8.

Figure 112010081521686-pat00022
Figure 112010081521686-pat00022

상기 표 9에서 노란색 부분은 균등 변조 방식을 위한 MCS 세트(표 4)에서 MCS 인덱스가 선택되는 경우를 나타내고, 붉은색 부분은 차등 변조 방식을 위한 MCS 세트(표 5)에서 MCS 인덱스가 선택되는 경우를 나타내고 있다. 상기 표 8을 고찰하여 보면 다음과 같은 2가지 문제점을 발견할 수 있다.In Table 9, the yellow part represents a case in which the MCS index is selected from the MCS set for the uniform modulation scheme (Table 4), and the red part represents a case in which the MCS index is selected in the MCS set (Table 5) for the differential modulation scheme. Indicates. Considering Table 8, two problems can be found.

첫째로, 두번째 스트림의 후검출 SNR 값이 첫번째 스트림의 후검출 SNR 값에 비해 큰 경우에 대해서는 차등변조 방식이 적용될 수 없으며,First, the differential modulation scheme cannot be applied to the case where the post-detection SNR value of the second stream is larger than the post-detection SNR value of the first stream.

둘째로, 첫번째 스트림의 후검출 SNR 값이 아주 큰 경우라도 두번째 스트림의 후검출 SNR 값이 충분히 크지 않은 경우에도 차등변조 방식이 적용될 수 없다는 점이다.Second, even if the post-detection SNR value of the first stream is very large, the differential modulation scheme cannot be applied even if the post-detection SNR value of the second stream is not large enough.

이러한 문제가 발생하는 원인은 상기 표 5와 같이 IEEE 802.11n 표준에서 규정하는 UEQM MCS 세트의 구조에서 찾을 수 있다. 우선, 상기 표 5에 나타낸 UEQM MCS 세트를 살펴보면, 제 1 스트림에 대한 변조 차수가 제 2 스트림에 대한 변조 차수보다 큰 조합만을 포함하고 있다. 이는 송신단이 수신단으로부터 CSI 정보를 피드백받아 채널 상태가 좋은 쪽을 제 1 스트림을 설정하는 경우를 가정하는 경우, 오버헤드를 감소시키면서도 효율적으로 운용될 수 있는 시스템을 가정한 것으로서, 이와 같이 수신측으로부터 CSI 정보를 피드백받는 시스템에서 차등변조되는 스트림의 스위칭이 가능한 모듈까지 고려하면 상기 표 8은 다음 표 10과 같이도 나타낼 수 있다.The cause of such a problem can be found in the structure of the UEQM MCS set defined in the IEEE 802.11n standard as shown in Table 5. First, referring to the UEQM MCS set shown in Table 5, only the combination whose modulation order for the first stream is larger than the modulation order for the second stream is included. This assumes a system that can be efficiently operated while reducing the overhead, assuming a case where the transmitting end receives the CSI information from the receiving end and sets the first stream with the better channel condition. Considering a module capable of switching a differentially modulated stream in a system receiving CSI information, Table 8 may also be represented as Table 10 below.

Figure 112010081521686-pat00023
Figure 112010081521686-pat00023

반면, 본 실시형태에서와 같이 수신측이 송신측에 CSI 정보를 피드백하지 않은 개루프 MIMO 방식에서는 제 2 스트림에 대한 채널 상태가 제 1 스트림에 대한 채널 상태보다 좋은 경우를 반영할 수 없는 문제를 만드는 것이다.On the other hand, in the open loop MIMO scheme in which the receiving side does not feed back the CSI information to the transmitting side as in the present embodiment, the channel state for the second stream is better than the channel state for the first stream. To make.

또 다른 문제점은 상기 표 5와 같이 UEQM MCS에 대해 정의된 변조 방식들을 살펴보면, BPSK(Binary Phase Shift Keying)이 빠져 있는 것을 알 수 있다. BPSK가 빠짐으로 해서, 제 1 스트림의 후검출 SNR 값이 아주 커도 제 2 스트림의 후검출 SNR 값이 작으면 UEQM을 적용할 수 없는 것을 추측해 볼 수 있다. Another problem is that, when looking at the modulation schemes defined for the UEQM MCS as shown in Table 5, it can be seen that Binary Phase Shift Keying (BPSK) is missing. Since the BPSK is missing, it can be inferred that UEQM cannot be applied if the post-detection SNR value of the second stream is very small even if the post-detection SNR value of the first stream is very large.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 발명자는 다음과 같은 UEQM MCS 조합을 상기 표 5의 UEQM MCS 조합에 추가하는 것을 제안한다.In order to solve these problems, the inventor of the present invention proposes to add the following UEQM MCS combination to the UEQM MCS combination of Table 5 above.

Figure 112010081521686-pat00024
Figure 112010081521686-pat00024

간단하게 상기 표 11에 따라 추가되는 MCS 조합들에 대해 설명하면, 상기 표 5의 조합들과 대응되는 개수만큼 제 2 스트림에 대해 더 높은 차수의 변조를 적용하는 조합이 추가되었다. 또한, 각 스트림들에 대해 BPSK가 적용되는 MCS 조합들을 추가하였다.Briefly describing the MCS combinations added according to Table 11 above, a combination of applying higher order modulation to the second stream by the number corresponding to the combinations of Table 5 above was added. We also added MCS combinations where BPSK is applied to each stream.

IEEE 802.11n 표준에서는 총 76가지의 MCS 인덱스를 정의하고, 이것의 피드백을 위해서 7 비트를 사용한다. 다만, 7비트를 이용한 시그널링은 총 128개의 MCS 인덱스를 나타낼 수 있으므로, 추가적으로 77~127까지의 총 52개 MCS 조합을 추가적으로 정의하는 경우에도 시그널링 오버헤드는 발생하지 않는다. 따라서, 상기 표 11과 같은 MCS 조합들을 추가하더라도 시그널링 오버헤드 문제는 발생하지 않는 반면, 개루프 MIMO 시스템에서 UEQM MCS를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.The IEEE 802.11n standard defines a total of 76 MCS indexes and uses 7 bits for its feedback. However, since signaling using 7 bits can represent a total of 128 MCS indexes, signaling overhead does not occur even when additionally defining a total of 52 MCS combinations from 77 to 127. Therefore, the signaling overhead problem does not occur even if the MCS combinations shown in Table 11 are added, but UEQM MCS can be used more efficiently in an open loop MIMO system.

상술한 바와 같이 추가된 MCS 조합을 포함하여 MCS 룩업 테이블을 구성하는 경우, 상기 표 8의 실시형태에서의 MCS 인덱스 선택은 다음과 같이 바뀔 수 있다.When configuring the MCS lookup table including the added MCS combination as described above, the MCS index selection in the embodiment of Table 8 may be changed as follows.

Figure 112010081521686-pat00025
Figure 112010081521686-pat00025

상기 표 12에서 노란색으로 표시된 영역은 EQM MCS 인덱스가 선택된 경우, 붉은 영역과 푸른 영역은 UEQM MCS 인덱스가 선택된 경우를 나타내며, 푸른색 영역에서는 BPSK까지 적용된 경우를 나타낸다. 상기 표 12를 통해 알 수 있는 바와 같이, 제 2 스트림의 후검출 SNR 값이 제 1 스트림의 후검출 SNR 값에 비해 큰 경우까지 UEQM 적용되는 것을 볼 수 있으며, BPSK를 적용함으로써 어느 한 스트림의 후검출 SNR이 충분히 크면, 다른 스트림의 후검출 SNR 값이 작아도 UEQM을 통해 데이터 레이트를 높여서 전송할 수 있음을 확인할 수 있다.In Table 12, the yellow area indicates the case where the EQM MCS index is selected, the red area and the blue area indicate the case where the UEQM MCS index is selected, and the blue area indicates the case where the BPSK is applied. As can be seen from Table 12, it can be seen that the UEQM is applied until the post-detection SNR value of the second stream is larger than the post-detection SNR value of the first stream. If the detection SNR is large enough, it can be confirmed that the data rate can be increased through the UEQM even though the post-detection SNR value of other streams is small.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따라 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하는 경우의 성능 향상을 설명하기 위한 시뮬레이션 결과이다.10 and 11 are simulation results for explaining the performance improvement when using the extended MCS lookup table according to one embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 4개 곡선 중

Figure 112010081521686-pat00026
로 식별되는 곡선은 상기 도 8과 관련하여 상술한 실시형태에서 상기 표 11과 같이 추가된 MCS 인덱스를 포함하는 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하여 상기 표 12와 같이 MCS 인덱스가 선택되는 경우의 처리율을 나타내며,
Figure 112010081521686-pat00027
로 식별되는 곡선은 상기 도 8과 관련하여 상술한 실시형태에 따르되, 기존 MCS 룩업 테이블을 이용하여 MCS 인덱스가 상기 표 8과 같이 선택되는 경우의 처리율을 나타낸다. 또한,
Figure 112010081521686-pat00028
로 식별되는 곡선은 기존 MCS 룩업 테이블을 이용하고 SM만을 적용하는 경우를,
Figure 112010081521686-pat00029
로 식별되는 곡선은 STBC만을 적용하는 경우를 나타내고 있다.Of the four curves shown in FIG. 10
Figure 112010081521686-pat00026
The curve identified by denotes the throughput when the MCS index is selected as shown in Table 12 using the extended MCS lookup table including the MCS index added as shown in Table 11 in the embodiment described above with reference to FIG. Indicates,
Figure 112010081521686-pat00027
The curve identified by denotes the throughput in the case where the MCS index is selected as shown in Table 8 according to the embodiment described above with reference to FIG. 8, using an existing MCS lookup table. Also,
Figure 112010081521686-pat00028
The curve identified by uses the existing MCS lookup table and applies only SM,
Figure 112010081521686-pat00029
The curve identified by indicates the case where only STBC is applied.

먼저, 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하고, 상기 도 8과 관련하여 상술한 실시형태에 따르는 경우, 상기 도 9와 같이 도 8과 관련하여 상술한 실시형태를 따르되, 기존 MCS 룩업 테이블을 이용하는 경우에 비해 처리율이 추가적으로 향상되는 것을 확인할 수 있다. 본 시뮬레이션 결과는 2*2 MIMO 시스템을 가정한 것이며, 만일 송수신측의 안테나 수가 증가하는 경우 이에 따라 양 방식에 따른 성능 차이는 더 커질 수 있다.First, in case of using the extended MCS lookup table and following the above-described embodiment with respect to FIG. 8, following the above-described embodiment with respect to FIG. 8 as shown in FIG. 9, but using an existing MCS look-up table. It can be seen that the throughput is further improved. The simulation results assume a 2 * 2 MIMO system, and if the number of antennas on the transmission / reception side increases, the performance difference according to both methods may increase accordingly.

한편, 상술한 바와 같은 MCS 룩업 테이블의 확장은 상기 도 8과 관련하여 상술한 실시형태와 별도로도 의미를 가질 수 있으며, 이는 도 11과 관련하여 설명한다.Meanwhile, the expansion of the MCS lookup table as described above may have meaning separately from the above-described embodiment with reference to FIG. 8, which will be described with reference to FIG. 11.

도 11은 상기 도 10에

Figure 112010081521686-pat00030
로 식별되는 곡선을 추가한 것으로서,
Figure 112010081521686-pat00031
로 식별되는 곡선은 상기 표 11과 같이 추가된 MCS 인덱스를 포함하는 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하며, 전송 모드는 SM만 적용하는 경우에 대한 것이다. 이를 기존 MCS 룩업 테이블을 이용하면서 SM만 적용하는 경우와 비교하여 보면, 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하는 경우의 처리율이 기존 MCS 룩업 테이블을 이용하는 경우에 비해 UEQM을 보다 적극적으로 활용함으로써 처리율이 약간 향상된 것을 확인할 수 있다. 본 시뮬레이션 결과는 2*2 MIMO 시스템을 가정한 것이며, 만일 송수신측의 안테나 수가 증가하는 경우 이에 따라 양 방식에 따른 성능 차이는 더 커질 수 있다.11 is in FIG. 10.
Figure 112010081521686-pat00030
With the curve identified by
Figure 112010081521686-pat00031
The curve identified by using the extended MCS lookup table including the added MCS index as shown in Table 11, the transmission mode is for the case of applying only SM. Compared to the case of applying only SM while using the existing MCS lookup table, the throughput of using the extended MCS lookup table is slightly improved by using UEQM more actively than using the existing MCS lookup table. You can check it. The simulation results assume a 2 * 2 MIMO system, and if the number of antennas on the transmission / reception side increases, the performance difference according to both methods may increase accordingly.

또한, 제안된 알고리즘에 상기 표 11과 같이 추가된 MCS 인덱스를 포함하는 확장된 MCS 룩업 테이블을 이용하는 경우, 다른 경우에 비해 처리율이 월등하게 높게 나타남을 확인할 수 있다. In addition, when using the extended MCS lookup table including the MCS index added to the proposed algorithm as shown in Table 11, it can be seen that the throughput is significantly higher than the other cases.

상술한 바와 같은 성능 향상에 대한 시뮬레이션은 예시적인 것이며, 실제 제품에 적용하여 관찰되는 처리율 등의 비교를 통해서도 본 발명에 따른 효과를 확인할 수 있다.Simulation for the performance improvement as described above is exemplary, and the effect according to the present invention can also be confirmed through comparison of the treatment rate and the like observed in the actual product.

상술한 실시형태들은 2*2 MIMO 시스템을 가정하여 설명하였으나, 상술한 바와 같이 제안되는 방식은 4*4 MIMO 시스템 등 N개 안테나를 이용하는 시스템에까지 확장되어 적용될 수 있다. 예를 들어, 4*4 MIMO 시스템에 적용되는 경우, 상기 도 8과 같은 전송 모드 선택 및 레이트 선택에 추가적으로 송신측이 신호 전송에 사용할 스트림 개수(또는 안테나 개수)에 대한 정보를 결정하여 이를 송신측에 피드백해주는 절차가 수행될 수 있다. 이와 같은 피드백 정보는 적용되는 표준에 따라 RI (Rank Indicator) 등으로도 지칭될 수 있다. Although the above embodiments have been described assuming a 2 * 2 MIMO system, the proposed scheme may be extended to a system using N antennas, such as a 4 * 4 MIMO system. For example, when applied to a 4 * 4 MIMO system, in addition to the transmission mode selection and rate selection as shown in FIG. 8, the transmitter determines information on the number of streams (or the number of antennas) to use for signal transmission and transmits the information. A procedure may be performed to feed back. Such feedback information may also be referred to as RI (Rank Indicator) according to the applied standard.

또한, 경우에 따라 특정 안테나를 OFF 시키기 위한 정보를 추가적으로 전송할 수도 있다. 만일, 상술한 실시형태들과 달리 송신측이 송신 신호에 프리코딩(precoding)을 수행하여 전송하는 경우를 가정하여 보면, 송신측과 수신측 사이에 미리 정해진 프리코딩 행렬들 중 특정 안테나를 OFF 시키기 위한 프리코딩 행렬을 규정하여 두고, 수신측이 수신 신호를 통해 특정 안테나를 OFF 시키기 위한 프리코딩 행렬에 대한 인덱스를 송신측에 전송하여 이를 수행할 수 있다.
In addition, in some cases, information for turning off a specific antenna may be additionally transmitted. Unlike the above-described embodiments, assuming that a transmitter performs precoding on a transmission signal and transmits the signal, turning off a specific antenna among predetermined precoding matrices between the transmitter and the receiver. By defining a precoding matrix for the receiver, the receiver may perform an index for the precoding matrix for turning off a specific antenna through the received signal to the transmitter.

한편, 상기 도 8과 관련하여 상술한 실시형태에서는 2가지 전송 모드가 STBC와 SM인 경우를 예를 들어 설명하였으나, 전송 모드 선택의 대상이 되는 전송 모드는 STBC, SM뿐만 아니라 일반 SISO(Single Input Single Output) 모드, SFBC 전송 모드 등 다양한 전송 모드가 될 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment with reference to FIG. 8, the case in which the two transmission modes are STBC and SM has been described as an example. However, not only the STBC and SM but also the general SISO (single input mode) are selected as the transmission modes. It can be various transmission modes such as Single Output mode, SFBC transmission mode.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시형태들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다.The detailed description of the preferred embodiments of the invention disclosed as described above is provided to enable any person skilled in the art to make and practice the invention. While the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each configuration described in the above embodiments in a manner that combines with each other.

따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

상술한 바와 같은 전송 레이트 및 전송 모드 선택에 대해 상세한 설명은 IEEE 802.11n 시스템의 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.11n 시스템의 특수한 경우를 제외하고는 MIMO 기술이 적용되는 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.The detailed description of the transmission rate and transmission mode selection as described above has been described with reference to the example of the IEEE 802.11n system. However, except for a special case of the IEEE 802.11n system, the same method is applied to various mobile communication systems to which the MIMO technology is applied. Can be applied as

Claims (20)

다중 안테나 시스템에서 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 방법에 있어서,
송신측으로부터 수신된 수신 신호에 기반하여 채널 추정을 수행하는 단계;
상기 채널 추정에 기반하여, 하나의 스트림(stream)을 통해 신호가 전송되는 제 1 전송 모드에 대한 제 1 신호대 잡음비 및 N개(N은 2 이상의 자연수)의 스트림을 통해 신호가 전송되는 제 2 전송 모드에 대한 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 산정하는 단계;
상기 산정된 제 1 신호대 잡음비를 가질 경우에 대응하는 제 1 MCS 인덱스 및 제 1 처리률과 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우에 대응하는 제 2 MCS 인덱스 및 제 2 처리률을 결정하는 단계; 및
상기 제 1 MCS 인덱스 및 상기 제 2 MCS 인덱스 중 상기 제 1 처리률과 상기 제 2 처리률 중 더 큰 값을 가지는 처리률에 대응하는 MCS 인덱스를 상기 송신측에 전송하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 MCS 인덱스는 상기 제 1 전송 모드를 위한 제 1 MCS 인덱스 조합 중 어느 하나이고, 상기 제 2 MCS 인덱스는 상기 제 2 전송 모드를 위한 제 2 MCS 인덱스 조합 중 어느 하나이며,
상기 제 1 MCS 인덱스 조합과 상기 제 2 MCS 인덱스 조합은 서로 중복되지 않고,
상기 제 2 MCS 인덱스 조합은 상기 N개의 스트림에 동일한 변조 방식을 적용하는 균등 MCS 인덱스 조합 및 상기 N개의 스트림에 서로 다른 변조 방식을 적용하는 차등 MCS 인덱스 조합을 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
In the method of adjusting the transmission mode and transmission rate in a multi-antenna system,
Performing channel estimation based on the received signal received from the transmitting side;
Based on the channel estimation, the first signal-to-noise ratio for the first transmission mode in which the signal is transmitted over one stream and the second transmission in which the signal is transmitted over N streams, where N is a natural number of two or more. Calculating N second signal-to-noise ratios for the mode;
Determining a first MCS index and a first throughput corresponding to having the estimated first signal-to-noise ratio and a second MCS index and a second throughput corresponding to having the estimated N second signal-to-noise ratios step; And
Transmitting an MCS index corresponding to a throughput having a greater value of the first throughput and the second throughput of the first MCS index and the second MCS index to the transmitting side,
The first MCS index is any one of the first MCS index combinations for the first transmission mode, and the second MCS index is any one of the second MCS index combinations for the second transmission mode,
The first MCS index combination and the second MCS index combination do not overlap each other,
The second MCS index combination includes a uniform MCS index combination that applies the same modulation scheme to the N streams and a differential MCS index combination that applies different modulation schemes to the N streams. .
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 N은 2이며,
상기 차등 MCS 인덱스 조합은,
제 1 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수가 제 2 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수보다 큰 제 1 조합 및
상기 제 1 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수가 상기 제 2 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수보다 작은 제 2 조합을 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
N is 2,
The differential MCS index combination is
A first combination in which the modulation order of the modulation scheme applied to the first stream is greater than the modulation order of the modulation scheme applied to the second stream and
And a second combination, wherein a modulation order of a modulation scheme applied to the first stream is less than a modulation order of a modulation scheme applied to the second stream.
제 1 항에 있어서,
상기 차등 MCS 인덱스 조합은 상기 N개의 스트림 중 어느 하나에 BPSK(Binary Phase Shift Keying)을 적용하는 MCS 인덱스 조합을 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
The differential MCS index combination includes an MCS index combination that applies Binary Phase Shift Keying (BPSK) to any one of the N streams.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 MCS 인덱스는,
N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서 최대의 처리률을 가지도록 하는 MCS 인덱스들을 각각 미리 결정하여 둔 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 MCS 인덱스로서 선택되는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
The second MCS index,
MCS corresponding to the combination in the case of having the calculated N second signal-to-noise ratios in a table in which MCS indexes each having a maximum throughput in each of the combinations of N second signal-to-noise ratios may have a predetermined value A transmission mode and a transmission rate adjusting method selected as an index.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 처리률은,
N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서의 최대의 처리률들 및 상기 최대의 처리률들을 가지도록 하는 MCS 인덱스들의 조합을 각각 미리 결정하여 둔 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 최대의 처리률로서 선택되는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
The second throughput is
The estimated N second signal bands in the table, each of which determines a combination of the maximum throughputs in each of the combinations of N second signal-to-noise ratios and the MCS indices to have the maximum throughputs, respectively. A transmission mode and a transmission rate adjusting method selected as the maximum throughput corresponding to the combination in case of having noise ratios.
제 1 항에 있어서,
상기 채널 추정에 기반하여 결정되는 상기 송신측에서 동시에 전송할 스트림 개수 또는 안테나 개수를 나타내는 정보를 상기 송신측에 전송하는 단계를 추가적으로 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
And transmitting information indicating the number of streams or the number of antennas to be simultaneously transmitted at the transmitting side determined based on the channel estimation to the transmitting side.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전송 모드는 STBC (Space-Time Block Coding)을 이용하여 신호를 전송하는 모드를 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
The first transmission mode includes a mode for transmitting a signal using Space-Time Block Coding (STBC).
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전송 모드는 SM (Spatial Multiplexing) 방식으로 신호를 전송하는 모드를 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 방법.
The method of claim 1,
The second transmission mode includes a mode for transmitting a signal in a spatial multiplexing (SM) scheme.
다중 안테나 시스템에서 전송 모드 및 전송 레이트를 조정하는 장치에 있어서,
송신측으로부터 하나의 스트림(stream)을 통해 신호가 전송되는 제 1 전송 모드 또는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 스트림을 통해 신호가 전송되는 제 2 전송 모드로 신호를 수신하기 위한 수신기;
상기 수신기가 수신한 신호에 기반하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정에 기반하여 상기 제 1 전송 모드에 대한 제 1 신호대 잡음비 및 상기 제 2 전송 모드에 대한 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 산정하며, 상기 산정된 제 1 신호대 잡음비를 가질 경우에 대응하는 제 1 MCS 인덱스 및 제 1 처리률과 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우에 대응하는 제 2 MCS 인덱스 및 제 2 처리률을 결정하고, 상기 제 1 MCS 인덱스 및 상기 제 2 MCS 인덱스 중 상기 제 1 처리률과 상기 제 2 처리률 중 더 큰 값을 가지는 처리률에 대응하는 MCS 인덱스를 결정하는 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 결정된 MCS 인덱스를 상기 송신측에 전송하는 전송기를 포함하되,
상기 제 1 MCS 인덱스는 상기 제 1 전송 모드를 위한 제 1 MCS 인덱스 조합 중 어느 하나이고, 상기 제 2 MCS 인덱스는 상기 제 2 전송 모드를 위한 제 2 MCS 인덱스 조합 중 어느 하나이며,
상기 제 1 MCS 인덱스 조합과 상기 제 2 MCS 인덱스 조합은 서로 중복되지 않고,
상기 제 2 MCS 인덱스 조합은 상기 N개의 스트림에 동일한 변조 방식을 적용하는 균등 MCS 인덱스 조합 및 상기 N개의 스트림에 서로 다른 변조 방식을 적용하는 차등 MCS 인덱스 조합을 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
An apparatus for adjusting a transmission mode and a transmission rate in a multi-antenna system,
A receiver for receiving a signal in a first transmission mode in which a signal is transmitted from a transmitting side through one stream or in a second transmission mode in which a signal is transmitted in N (N is a natural number of two or more) streams;
Perform channel estimation based on the signal received by the receiver, calculate a first signal-to-noise ratio for the first transmission mode and N second signal-to-noise ratios for the second transmission mode based on the channel estimate, Determine a first MCS index and first throughput corresponding to having the estimated first signal to noise ratio and a second MCS index and second throughput corresponding to having the estimated N second signal to noise ratios; A processor for determining an MCS index corresponding to a throughput having a greater value of the first throughput and the second throughput of the first MCS index and the second MCS index; And
A transmitter for transmitting the MCS index determined by the processor to the transmitting side,
The first MCS index is any one of the first MCS index combinations for the first transmission mode, and the second MCS index is any one of the second MCS index combinations for the second transmission mode,
The first MCS index combination and the second MCS index combination do not overlap each other,
The second MCS index combination includes an equal MCS index combination for applying the same modulation scheme to the N streams and a differential MCS index combination for applying different modulation schemes to the N streams. .
삭제delete 삭제delete 제 11항에 있어서,
상기 N은 2이며,
상기 차등 MCS 인덱스 조합은,
제 1 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수가 제 2 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수보다 큰 제 1 조합 및
상기 제 1 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수가 상기 제 2 스트림에 적용하는 변조 방식의 변조 차수보다 작은 제 2 조합을 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
12. The method of claim 11,
N is 2,
The differential MCS index combination is
A first combination in which the modulation order of the modulation scheme applied to the first stream is greater than the modulation order of the modulation scheme applied to the second stream and
And a second combination, wherein the modulation order of the modulation scheme applied to the first stream is smaller than the modulation order of the modulation scheme applied to the second stream.
제 11항에 있어서,
상기 차등 MCS 인덱스 조합은 상기 N개의 스트림 중 어느 하나에 BPSK(Binary Phase Shift Keying)을 적용하는 MCS 인덱스 조합을 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
12. The method of claim 11,
And the differential MCS index combination comprises an MCS index combination that applies Binary Phase Shift Keying (BPSK) to any one of the N streams.
제 11 항에 있어서,
N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서 최대의 처리률을 가지도록 하는 MCS 인덱스들을 각각 미리 결정하여 둔 테이블을 저장하는 메모리를 추가적으로 포함하며,
상기 프로세서는 상기 제 2 MCS 인덱스를 상기 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 MCS 인덱스로서 선택하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
The method of claim 11,
And further comprising a memory for storing a table in which MCS indexes each having a maximum throughput in each of the combinations of the N second signal-to-noise ratios may be pre-determined.
And the processor selects the second MCS index as an MCS index corresponding to the combination of having the estimated N second signal-to-noise ratios in the table.
제 11 항에 있어서,
N개의 제 2 신호대 잡음비들이 가질 수 있는 조합들 각각에서의 최대의 처리률들 및 상기 최대의 처리률들을 가지도록 하는 MCS 인덱스들의 조합을 각각 미리 결정하여 둔 테이블을 저장하는 메모리를 추가적으로 포함하며,
상기 프로세서는 상기 제 2 처리률을 상기 테이블에서 상기 산정된 N개의 제 2 신호대 잡음비들을 가질 경우의 조합에 대응하는 최대의 처리률로서 선택하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
The method of claim 11,
And further comprising a memory for storing a table in which a maximum of the throughputs in each of the combinations of the N second signal-to-noise ratios and a combination of the MCS indices to have the maximum throughputs are pre-determined, respectively;
And the processor selects the second throughput as the maximum throughput corresponding to the combination of having the estimated N second signal-to-noise ratios in the table.
제 11 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 채널 추정에 기반하여 결정되는 상기 송신측에서 동시에 전송할 스트림 개수 또는 안테나 개수를 나타내는 정보를 추가적으로 결정하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
The method of claim 11,
And the processor further determines information indicating the number of streams or antennas to be simultaneously transmitted at the transmitting side determined based on the channel estimation.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 전송 모드는 STBC (Space-Time Block Coding)을 이용하여 신호를 전송하는 모드를 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
The method of claim 11,
The first transmission mode includes a mode for transmitting a signal using Space-Time Block Coding (STBC).
제 11 항에 있어서,
상기 제 2 전송 모드는 SM (Spatial Multiplexing) 방식으로 신호를 전송하는 모드를 포함하는, 전송 모드 및 전송 레이트 조정 장치.
The method of claim 11,
And the second transmission mode includes a mode for transmitting a signal in a spatial multiplexing (SM) scheme.
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