KR100498326B1 - 이동통신 단말기의 적응 변조 코딩 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 적응 변조 코딩 장치에 관한 것으로, AMC(Adaptive Modulation Coding)에 송신 안테나마다 독립적인 레이어 구조를 갖는 BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)을 조합함으로써, 순방향 링크의 전송률을 향상시키도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 다수개의 수신 안테나와; 상기 다수개의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호들을 이용하여 송신 안테나별 심볼들을 검출하는 BLAST 디코더와; 상기 BLAST 디코더로부터 출력되는 송신 안테나별 심볼들을 이용하여 송신 안테나별 순방향 채널 특성들을 추정하는 채널 추정기와; 상기 추정된 송신 안테나별 순방향 채널 특성들에 따라 송신 안테나별 순방향 채널들의 최적의 코딩 형태와 변조 방식을 선택하는 MCS 레벨 선택기를 구비하는 이동단말과; 상기 선택된 코딩 형태와 변조 방식을 송신 안테나별 순방향 채널들에게 적용하는 기지국을 포함하여 구성한다.

Description

이동통신 단말기의 적응 변조 코딩 장치 및 방법{ADAPTIVE MODULATION CODING APPARATUS AND METHOD FOR MOBILE COMMUNICATION DEVICE}

본 발명은 이동통신 단말기의 순방향 링크 전송률을 증가시키는 방법에 관한 것으로, 특히 AMC(Adaptive Modulation Coding)에 송신 안테나마다 독립적인 레이어 구조를 갖는 BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)을 조합함으로써, 순방향 링크의 전송률을 향상시키도록 한 이동통신단말기의 적응변조 코딩장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, AMC(Adaptive Modulation Coding)는 도1에 도시된 바와 같은 구성으로 이루어져 있으며, 수신단의 채널 추정 값을 송신단에 궤환(Feedback)해서 최적의 변조와 코딩 형태로 송신하도록 한다.

즉, 송신 데이터는 인코더(1)를 통해 인코딩 되고, 채널 인터리버(2)를 통해 인터리빙 되며, 변조기(3)를 통해 변조되어 송신 출력하게 된다.

다음, 안테나(ANT)를 통해 상대로부터 수신된 데이터는 복조기(4)를 통해 복조됨과 아울러, 채널 추정기(5)를 통해 신호 대 잡음비(SNR)를 검출한다.

이에 따라, 상기 복조 데이터는 채널 디인터리버(7)를 통해 디인터리빙 되고, 디코더(8)를 통해 디코딩 되어 출력되고, 상기 채널 추정기(5)를 통해 검출된 채널 추정값에 의해 변조/코딩 선택기(6)는 최적의 변조, 코딩 형태로 송신측 구성부를 제어하게 된다.

이때, 상기 변조 코딩 선택기(MCS : Modulation Coding Scheme, 6)는, 도2에 도시된 바와 같이 4가지 경우를 고려하여 최적의 전송률을 낼 수 있도록 한다.

그러나, 상기 AMC는 단순히 채널조건에 따라 변조(Modulation)와 코딩 형태 (Coding Scheme)만을 변화시킴으로써, 전송률 성능은 개선하지만 에러 성능을 개선하지 못하는 문제점을 지니고 있다.

그리고, 시스템 구조 기법인 BLAST는, D(Diagonal)-BLAST와 V(Vertical)-BLAST 두 형태로 분류된다.

상기 두 방식 모두 공통적으로 순차 입력되는 전송데이터를 송신 안테나 갯수 만큼 병렬화시켜 변조 및 코딩을 수행하는데, 데이터가 계속 입력됨에 따라 송신 안테나 갯수 만큼의 비트열, 즉 레이어가 형성된다.

상기 D-BLAST를 적용한 이동통신단말기의 송신단의 구조는, 도3에 도시된 바와같이, 하나의 특정 레이어에서 출력되는 데이터가 주기적으로 다른 안테나를 통하여 전송되도록 구성되므로, 레이어의 데이터는 공간,시간축상에서 볼때 Diagonal하게 전송된다.

그러나, 상기 D-BLAST를 적용하는 방법은, 에러 성능은 개선하지만, 전송률을 개선하지 못하는 문제점을 지니고 있다.

상기 V-BLAST를 적용한 이동통신단말기의 송신단의 구조는, 도4에 도시된 바와같이, 각 레이어의 데이터가 고유의 송신 안테나로 전송되도록 구성되므로, 공간,시간축상에서 Vertical한 형태를 갖는데, 이러한 V-BLAST를 적용하는 방법도, 에러 성능은 개선하지만, 전송률을 개선하지 못하는 문제점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, AMC(Adaptive Modulation Coding)에 송신 안테나마다 독립적인 레이어 구조를 갖는 BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)을 조합함으로써, 순방향 링크의 전송률을 향상시키도록 한 이동통신단말기의 적응변조 코딩장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 수신 안테나와;상기 다수개의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호들을 이용하여 송신 안테나별 심볼들을 검출하는 BLAST 디코더와;상기 BLAST 디코더로부터 출력되는 송신 안테나별 심볼들을 이용하여 송신 안테나별 순방향 채널 특성들을 추정하는 채널 추정기와;상기 추정된 송신 안테나별 순방향 채널 특성들에 따라 송신 안테나별 순방향 채널들의 최적의 코딩 형태와 변조 방식을 선택하는 MCS 레벨 선택기를 구비하는 이동단말과;상기 선택된 코딩 형태와 변조 방식을 송신 안테나별 순방향 채널들에게 적용하는 기지국을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수신 안테나들을 통해 수신되는 수신 신호들을 BLAST 디코딩을 통해 송신 안테나별로 검출하는 과정과;검출된 송신 안테나별 수신 신호들을 이용하여 송신 안테나별 순방향 채널 특성들을 추정하는 과정과;상기 추정된 송신 안테나별 순방향 채널 특성들에 따라 순방향 채널들의 코딩 형태와 변조 방식을 제어하는 과정과;상기 제어에 따라 송신 안테나별 순방향 채널들에게 최적의 코딩형태와 변조 방식을 적용하는 과정을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.이하, 본 발명에 의한 이동통신단말기의 적응변조 코딩장치 및 방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

삭제

도5는 본 발명 이동통신단말기의 적응변조 코딩장치에 대한 실시예의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 송신 데이터를 인코딩하는 인코더(10)와; 상기 인코더(10)에서 출력되는 데이터를 인터리빙하는 채널 인터리버(20)와; 상기 채널 인터리버(20)에서 출력되는 데이터를 변조하는 변조기(30)와; 상기 변조기 (30)에서 출력되는 데이터를 순차적으로 입력받아 그 데이터를 송신 안테나 갯수만큼 병렬화시켜 출력하는 BLAST처리부(40)와; 안테나를 통해 수신된 데이터를 BLAST 디코딩하는 BLAST디코더(50)와; 상기 BLAST 디코딩된 데이터를 입력받아 채널 상태 정보를 추정하는 채널추정기(60)와; 상기 채널추정기(60)에서 출력된 채널상태 정보 추정값에 의해, MCS임계치 내에서 최적의 방식과 코딩형태를 선택하기 위한 제어신호를, 인코더(10), 채널 인터리버(20),변조기(30)에 인가하는 MCS레벨선택기(100)와; 상기 BLAST디코더(50)에서 출력되는 디코딩 데이터를, 상기 채널 상태 정보 추정값에 의해 복조하는 복조기(70)와; 상기 복조기(70)에서 출력되는 복조 데이터를 채널 디인터리빙하는 채널 디인터리버(80)와; 상기 채널 디인터리버(80)에서 출력되는 데이터를 디코딩하여 정보 비트를 출력하는 디코더(90)로 구성하며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, BLAST디코더(50)는, 안테나를 통해 수신된 데이터를 BLAST 디코딩하여 이를 채널 추정기(60) 및 복조기(70)에 인가하고, 상기 채널추정기(60)는, 상기 BLAST디코더(50)에서 출력되는 데이터를 입력받아 채널 상태정보를 추정하여 그에 따른 채널 상태 추정값을 복조기(70)와 MCS레벨선택기(100)에 인가한다.

이에 따라, 상기 MCS레벨선택기(100)는, 상기 채널추정기(60)에서 출력된 채널상태 정보 추정값에 의해, MCS임계치 내에서 최적의 방식과 코딩형태를 선택하기 위한 제어신호를, 인코더(10), 채널 인터리버(20), 변조기(30)에 인가한다.

이에 따라, 상기 인코더(10), 채널 인터리버(20),변조기(30)는, 상기 MCS레벨 선택기(100)의 제어신호에 의해 선택된, MCS임계치 내에서 최적의 방식과 코딩형태로 데이터를 처리하는데, 즉 인코더(10)는, 송신 데이터를 인코딩하여 채널 인터리버(20)를 통해 인터리빙한후, 그 채널인터리버(20)에서 출력되는 데이터를 변조기(30)에서 변조하여 출력한다.

이후, BLAST처리부(40)는, 상기 변조기(30)에서 출력되는 데이터를 순차적으로 입력받아 그 데이터를 송신 안테나 갯수만큼 병렬화시켜 출력한다.

다시 말해서,본 발명은, 안테나를 통해 수신되는 정보를 BLAST디코딩하여, AMC 변조, 코딩 레벨 선택만을 알려주고, 송신단은 이 정보에 따라 정보 비트를 심볼로 변환한 다음 인코딩 과정을 수행한다.

참고로, 첨부된 도6 내지 도9는 종래의 AMC 및 BLAST 단일 방법으로 사용할 경우의 성능 및 본 발명에 의해 AMC + BLAST에 의한 성능을 비교해 보이기 위한 상태도이다.

먼저, 도6은 AMC에서 FER(Frame Error Rate)와 Through를 보인 것으로, 채널 조건에 따라 최적의 MCS 레벨을 선택하게 된다.

다음, 도7은 전송안테나가 2개인 경우의 BLAST에 따른 에러성능을 보여주는 것이고, 도8은 전송안테나가 4개인 경우의 BLAST에 따른 에러성능을 보여주는 것으로, 특히 Canceling을 제외한 nulling만을 수행한 방식을 INV로 나타내었는데, 이는 채널 응답행렬의 pseudo-inverse를 수신신호에 곱하여 nulling만을 수행한 것으로서 ZF방법으로 채널의 영향을 보상해주는 역활을 수행한다.

이때, nulling과 canceling을 모두 수행한 V-BLAST의 경우는 MMSE와 ZF방식의 2가지 nulling방식을 고려한다.

그리고, 도9는 본 발명에 의해 AMC와 BLAST를 통합한 경우의 성능을 보인 것으로, AMC 보다는 AMC와 BLAST를 통합한 것이 AMC에 비해 월등히 성능이 향상된 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 이동통신 단말기의 적응 변조 코딩 장치는, AMC(Adaptive Modulation Coding)에 송신 안테나마다 독립적인 레이어 구조를 갖는 BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)을 조합함으로써, 에러성능과 순방향 링크 전송률을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 AMC(Adaptive Modulation Coding)의 구성을 보인 블록도.

도 2는 상기 도1의 AMC 에서 MCS 선택기의 선택 조건을 설명하기 위한 예시도.

도 3은 종래 D-BLAST의 송신단 구조를 보인 개략도.

도 4는 종래 V-BLAST의 송신단 구조를 보인 개략도.

도 5는 본 발명 이동통신 단말기의 적응 변조 코딩 장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도6은 종래의 AMC 기법에서 FER(Frame Error Rate)와 드루풋(Throughput)를 보인 예시도.

도 7은 전송안테나가 2개인 경우, 종래의 BLAST에 따른 에러성능을 보인 예시도.

도 8은 전송안테나가 3개인 경우, 종래의 BLAST에 따른 에러성능을 보인 예시도.

도 9는 본 발명에 의해 AMC와 BLAST를 통합한 경우의 성능을 보인 예시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 인코더 20: 채널 인터리버

30: 변조기 40:BLAST처리부

50:BLAST디코더 60:채널추정기

70:복조기 80채널 디인터리버

90:디코더 100:MCS레벨선택기

Claims (6)

1. 다수개의 수신 안테나와;

   상기 다수개의 수신 안테나를 통해 수신되는 수신 신호들을 이용하여 송신 안테나별 심볼들을 검출하는 BLAST 디코더와;

   상기 BLAST 디코더로부터 출력되는 송신 안테나별 심볼들을 이용하여 송신 안테나별 순방향 채널 특성들을 추정하는 채널 추정기와;

   상기 추정된 송신 안테나별 순방향 채널 특성들에 따라 송신 안테나별 순방향 채널들의 최적의 코딩 형태와 변조 방식을 선택하는 MCS 레벨 선택기를 구비하는 이동단말과;

   상기 선택된 코딩 형태와 변조 방식을 송신 안테나별 순방향 채널들에게 적용하는 기지국을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 멀티미디어 통신 시스템에서의 적응 변조 코딩 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 단말은,

   상기 채널 추정기에서 추정된 송신 안테나별 순방향 채널 특성들에 따라 복조 방식을 검출하고 그 복조 방식에 따라, 상기 BLAST 디코더로부터의 송신 안테나별 심볼들을 복조하는 복조기와;

   상기 복조기에서 복조된 송신 안테나별 심볼들을 채널 deinterleaving하는 채널 디인터리버와;

   상기 채널 디인터리버에서 출력되는 송신 안테나별 데이터를 디코딩하는 디코더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티미디어 통신 시스템에서의 적응 변조 코딩 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국은,

   송신 데이터들을 송신 안테나별로 역다중화하고 역다중화된 송신 데이터들을 상기 송신 안테나별 코딩 형태(부호화율;coding rate)에 따라 인코딩하는 인코더와;

   상기 인코딩된 송신 안테나별 송신 데이터들을 상기 송신 안테나별 코딩 형태에 따라 채널 인터리빙하는 채널 인터리버와;

   상기 채널 인터리버에서 출력된 송신 안테나별 송신 데이터들을 상기 송신 안테나 별 변조 방식에 따라 변조하는 변조기와;

   다수개의 송신 안테나와;

   변조된 송신 안테나별 송신 심볼들을 각 송신 안테나들에게 병렬로 송신하는 BLAST 처리부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 멀티미디어 통신 시스템에서의 적응 변조 코딩 장치.
4. 수신 안테나들을 통해 수신되는 수신 신호들을 BLAST 디코딩을 통해 송신 안테나별로 검출하는 과정과;

   검출된 송신 안테나별 수신 신호들을 이용하여 송신 안테나별 순방향 채널 특성들을 추정하는 과정과;

   상기 추정된 송신 안테나별 순방향 채널 특성들에 따라 순방향 채널들의 코딩 형태와 변조 방식을 제어하는 과정과;

   상기 제어에 따라 송신 안테나별 순방향 채널들에게 최적의 코딩형태와 변조 방식을 적용하는 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 멀티미디어 통신 시스템에서의 적응 변조 코딩 방법.
5. 제4 항에 있어서, 상기 제어하는 과정은,

   common MCS 모드의 경우, 상기 추정된 순방향 채널 특성들 중 품질이 가장 낮은 순방향 채널 특성을 기반으로 모든 순방향 채널들의 코딩 형태와 변조 방식을 공통적으로 제어하고,

   individual MCS 모드의 경우, 상기 추정된 순방향 채널 특성들 각각을 기반으로 각 순방향 채널의 코딩 형태와 변조 방식을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티미디어 통신 시스템에서의 적응 변조 코딩 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제어하는 과정은,

   상기 송신 안테나별 순방향 채널들의 SNR에 따라 송신 안테나별 순방향 채널들의 최적의 코딩 형태와 변조 방식을 선택하는 과정과;

   선택된 코딩 형태와 변조 방식을 역방향 채널을 통해 feedback하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 멀티미디어 통신 시스템에서의 적응 변조 코딩 방법.