KR100547882B1 - 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신시스템에서순방향 채널 상태 정보를 송수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신시스템에서순방향 채널 상태 정보를 송수신하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1xEVDV 이동통신시스템에서 순방향 채널 상태 정보를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 안테나 선택 다이버시티를 이용하는 단말이 기지국으로 순방향 채널 상태 정보를 효율적으로 전송하는 방법을 제공한다. 단말은 기지국의 복수개의 송신 안테나들로부터 송신된 신호들을 수신하여 그 신호세기들을 측정하고, 상기 송신 안테나들간의 전력 차이를 보상하여 상호간에 비교한 다음 가장 높은 신호세기를 가지는 하나의 송신 안테나를 선택한다. 그리고 상기 단말은 상기 선택된 송신 안테나를 지시하는 안테나 선택 정보와 함께 상기 선택된 송신 안테나로부터 송신된 신호에 대하여 측정된 신호세기를 지시하는 순방향 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 이때 상기 순방향 상태 정보는 현재 주기에서 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치를 직접적으로 나타내는 절대값 상태 정보이거나 또는 이전 주기에서 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치와 비교한 결과를 나타내는 상대값 상태 정보이다.
EV-DV, channel quality indicator, STD(Selection Transmit Diversity), carrier to interference, C/I

Description

안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신시스템에서 순방향 채널 상태 정보를 송수신하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING STATUS INFORMATION OF FORWARD CHANNEL IN MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING SELECTIVE TRANSMIT DIVERSITY}
도 1은 통상적인 이동통신 시스템에서 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 전송되는 정보를 보인 도면.
도 2는 통상적인 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH) 송신기의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 전송되는 정보를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 순방향 채널 상태 정보를 전송하는 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH) 송신기의 구조를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 도 4에 도시된 송신기로부터 순방향 채널 상태 정보를 수신하는 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH) 수신기의 구조를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 순방향 채널 상태 정보를 전송하는 동작을 도시한 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 순방향 채널 상태 정보를 수신하는 동작을 도시한 흐름도.
도 8은 두 개의 기지국 송신 안테나에 대한 순방향 C/I 측정치들의 시간적인 변화를 도시한 그래프.
도 9는 본 발명에 따라 CQICH를 통해 전송되는 순방향 채널의 상태 정보를 보인 도면.
본 발명은 음성 및 데이터 서비스를 포함하는 멀티미디어 서비스를 지원하는 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신 시스템에서 순방향 채널의 상태 정보를 효율적으로 전송하고 수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
전형적인 이동통신 시스템, 예를 들어 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 한다.) 방식의 이동통신 시스템은 음성 서비스만을 지원하는 형태이었다. 그러나 사용자 요구와 함께 통신 기술이 발전함에 따라 이동통신 시스템은 데이터 서비스를 지원하는 형태로도 발전하고 있는 추세이다. 예를 들어, HDR(High Data Rate)는 고속의 데이터 서비스만을 지원하기 위해 제안된 이동통신 시스템이다.
기존의 이동통신 시스템은 음성 서비스만을 지원하는 형태 또는 데이터 서비스만을 지원하는 형태로 고려되었다. 즉, 이동통신 시스템은 음성 서비스와 데이터 서비스를 동시에 서비스할 필요가 있음에도 불구하고, 기존의 이동통신 시스템은 각 서비스를 별도로 지원하는 형태이었다. 따라서 음성 서비스를 지원하면서도 이와 동시에 데이터 서비스도 지원할 수 있는 이동통신 시스템의 구현이 요구되고 있다. 이러한 요구에 따른 이동통신 시스템으로 최근에 소위 1xEVDV(Evolution Data and Voice)라 불리는 시스템이 제안되었다.
상기 1xEVDV와 같은 이동통신 시스템에서는 단말기가 기지국의 순방향 채널 상태를 측정하여 그 정보를 기지국에게 전송한다. 기지국은 다수의 단말기들로부터 수신한 순방향 채널 상태의 측정치들을 이용하여 순방향 패킷 데이터를 수신할 단말기와 어떤 전송 파라미터로 전송될지를 결정한다. 역방향 채널 품질 지시 채널(Reverse Channel Quality Indicator Channel: 이하 R-CQICH라 한다.)은 순방향 채널 상태 정보를 전달하는 역할을 수행한다. 구체적으로 말하면 상기의 전송되는 순방향 채널 상태 정보는 순방향으로 전송되는 순방향 파일럿 채널을 수신하여 얻는 신호대 간섭비(Carrier to Interference Ratio: 이하 C/I라 한다.) 값을 지시하는 정보이다.
도 1은 통상적인 1xEVDV 이동통신 시스템에서 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 전송되는 정보를 보인 도면이다. 상기 도 1에서 단말은 순방향 파일롯 채널을 통해 전송되는 파일럿 신호의 C/I 값을 매 슬롯 주기(1.25ms)마다 측정하고, 상기 측정된 C/I 값을 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 전송한다.
이때 기지국에서 안테나 선택 다이버시티(Selective Transmit Diversity: STD)를 지원하는 경우, 단말들은 두 개 이상의 기지국 안테나들로부터 순방향 파일롯 신호들을 수신하게 된다. 이러한 경우 단말들은 상대적으로 더 강한 C/I 값을 보이는 안테나의 순방향 파일롯 채널에 대한 C/I 값과 해당 안테나를 지시하는 정보(이하 최적 안테나 선택 정보라 한다.)를 역방향 채널 품질 지시 채널을 통해 기지국으로 전송한다.
상기 도 1은 두 개의 안테나를 이용하는 안테나 선택 다이버시티 시스템의 경우에 역방향 채널 품질 지시 채널로 전송되는 1 비트의 안테나 선택 정보의 전송을 보이고 있다. 즉 단말은 매 슬롯마다 측정된 C/I 값을 지시하는 4 비트의 순방향 채널 상태 정보와 1 비트의 최적 안테나 선택 정보를 전송한다.
기지국은 매 슬롯마다 4 비트의 C/I 정보와 1 비트의 최적 안테나 선택 정보를 수신하고, 이를 송신한 단말에게 패킷 데이터를 송신해야 할지의 여부, 패킷 데이터를 송신하는 경우 이동되는 전송속도와 부호화율 및 변조방식 등을 결정한다.
도 2는 통상적인 1xEVDV 이동통신 시스템에서 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH) 송신기의 구조를 보여주는 도면이다.
상기 도 2에서 단말은 순방향 파일럿 채널 신호를 C/I 측정기 210으로 수신한다. 상기 C/I 측정기 210은 상기 순방향 파일럿 채널 신호에 대한 C/I 값을 측정하고 상기 C/I 측정치를 C/I 정보 생성기(CQICH Information Generator) 220으로 출력한다. 만약 안테나 선택 다이버시티가 이용된 경우 상기 C/I 측정기 210은 기지국의 송신 안테나들 모두에 대한 C/I를 각각 측정한다.
상기 C/I 정보 생성기 220은 상기 C/I 측정치들을 상호 비교하여 최대의 C/I 측정치를 나타내는 1비트의 최적 안테나 선택 정보를 생성하고, 상기 최대의 C/I 측정치를 양자화하여 소정 비트, 예를 들어 4비트의 C/I 정보를 생성한다. 상기 4비트의 C/I 정보는 가장 높은 C/I 측정치를 갖는 안테나로부터 송신된 파일롯 채널의 C/I 측정치를 지시하는 것이다. 또한 상기 1비트의 최적 안테나 선택 정보는 가장 높은 C/I 측정치를 갖는 안테나를 지시하는 것이다. 만일 안테나 선택 다이버시티를 이용하지 않을 경우 상기 최적 안테나 선택 정보는 0 또는 1로 고정된다.
상기 4 비트의 C/I 정보 및 1 비트의 최적 안테나 선택 정보와 순방향 파일럿 채널의 C/I 측정치 사이의 매핑 관계는 하기의 <표 1>과 같다.
순방향 파일럿 채널의 C/I 측정치 C/I 정보 (a4,a3,a2,a1,a0)
NULL (Below -14.5 dB, or MS not ready) x0000
-14.5 to -13.1 dB x0001
-13.1 to -11.6 dB x0010
-11.6 to -10.2 dB x0011
-10.2 to -8.8 dB x0100
-8.8 to -7.4 dB x0101
-7.4 to -5.9 dB x0110
-5.9 to -4.5 dB x0111
-4.5 to -3.1 dB x1000
-3.1 to -1.6 dB x1001
-1.6 to -0.2 dB x1010
-0.2 to 1.2 dB x1011
1.2 to 2.6 dB x1100
2.6 to 4.1 dB x1101
4.1 to 5.5 dB x1110
Above 5.5 dB x1111
상기 <표 1>에서 5 비트의 정보 중 x로 표기한 a4 위치의 1 비트는 최적 안테나 선택 정보로써 최대의 C/I 측정치를 갖는 송신 안테나를 지시하는데 이용된다.
상기 C/I 정보 생성기 220에서 생성된 4 비트의 C/I 정보와 1 비트의 최적 안테나 선택 정보는 블럭 부호화기(Block Encoder) 230에서 입력 비트 수에 따른 소정 부호화율, 예를 들어 (12,5)의 부호화율(coding rate)을 가지고 채널 부호화를 거친다. 상기 블럭 부호화기 230에서 출력되는 12개의 부호화 심볼들은 왈시 커버링기 240에서 소정 왈시 커버 코드를 가지고 왈시 커버링(Walsh covering)된다. 상기 왈시 커버 코드(Walsh Cover code)는 길이 8을 가지며 3 비트의 최적섹터 지시 정보(Best Sector Indicator: BSI)에 의하여 결정된다. 상기 최적섹터 지시 정보는 단말이 통신하고 있는 기지국들(섹터형 기지국의 경우 섹터)의 목록인 활성 조합(active set)에서 순방향 채널 상태가 가장 우수한 기지국(즉 섹터)을 지시하기 위한 것이다.
상기 왈시 커버링기 240에서 출력된 96비트의 왈시 커버링된 시퀀스는 왈시 확산기(Walsh Spreading) 250에서 R-CQICH에 할당된 왈시 코드를 가지고 확산된 후 기지국으로 전송된다.
상기 도 2에서 4 비트의 C/I 정보와 1 비트의 최적 안테나 선택 정보는 역방향 채널의 매 슬롯(1.25ms)마다 전송된다. 이와 같이 CQICH를 구성할 경우 안테나 선택 다이버시티를 이용하는 단말의 경우 매 슬롯마다 순방향 채널 상태를 기지국으로 보고하기 위하여 총 5 비트의 정보를 전송해야 한다. 이것은 4000 bps(=5비트/1.25ms)에 해당하는 정보량이며 1xEVDV 시스템에서 패킷 데이터 서비스를 받고자 하는 모든 단말들이 전송해야 하는 것이다. 상기와 같은 방법으로 C/I 정보를 전송하는 것은 기지국에서 트래픽 데이터의 전송을 위해 사용되어야 할 역방향 전송용량을 크게 감소시킨다.
상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은 안테나 선택 다이버시티를 사용하는 이동통신 시스템에서 최소한의 역방향 전송용량만을 소모하며 순방향 채널 상태를 효과적으로 전송하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
이하 본 발명의 상세한 설명에서 역방향 채널 품질 지시 채널(Reverse Channel Quality Indicator Channel: 이하 R-CQICH라 한다.)은 단말기로부터 기지국의 방향(역방향)으로 순방향 채널의 상태 정보를 전달되는 채널이다.
삭제
R-CQICH는 순방향 채널 상태 정보로서 순방향 파일럿 채널의 신호 세기를 측정한 절대값(Full) 정보, 즉 절대값 C/I와 상대값(Differential) 정보, 즉 상대값 C/I를 운반한다. 절대값 C/I는 순방향 채널의 미리 정해진 슬롯에서 측정된 C/I 값을 양자화한 결과이다. 상대값 C/I는 이전 슬롯에서 전송한 C/I 값과 비교하여 현재 슬롯에서 측정된 C/I 값이 증가하였는지 또는 감소하였는지를 나타내는 소수 비트의 정보이다. 예를 들어 앞서 언급한 <표 1>을 사용하는 경우, 절대값 C/I는 4 비트로 이루어지고, 상대값 C/I는 이전 슬롯의 C/I 값보다 증가하였는지의 여부를 나타내는 1 비트로 이루어질 것이다. 상대값 C/I가 나타내는 C/I 증감의 단위는 예를 들어 1 dB와 같이 단말과 기지국 사이에 미리 약속된다.
또한 R-CQICH는 매 슬롯마다 안테나 선택 다이버시티(Selective Transmit Diversity: STD)를 위한 소정 비트의 안테나 선택 정보(2개의 안테나가 사용되는 경우 1 비트)를 운반한다. 상기의 안테나 선택 정보는 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 단말이 최대의 C/I 값을 갖는 안테나, 즉 최적 안테나를 지시하는데 이용된다. 안테나 선택 다이버시티를 지원하지 않는 단말에서 상기 안테나 선택 정보는 0 또는 1의 값으로 고정되어 전송된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1xEVDV 이동통신 시스템에서 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 전송되는 정보를 보인 도면이다.
상기 도 3에서 단말은 순방향 파일럿 채널의 정해진 슬롯에서 측정한 C/I 값을 가지고 생성한 4 비트의 절대값 C/I를 R-CQICH의 대응하는 슬롯을 통해 전송한다. 다음 슬롯부터 다음 절대값 C/I가 전송되기 전까지의 슬롯들에서는 상대값 C/I가 전송된다. 여기서 절대값 C/I는 상대값 C/I보다 비교적 강한(예를 들어 2배의) 전력을 가지고 전송되는 것이 바람직하다. 상기 안테나 선택 정보와 상기 C/I 정보를 수신한 기지국은 최대의 순방향 채널 상태를 갖는 안테나를 이용하여 상기 단말에게 패킷 데이터를 송신함으로써 시스템 전송효율을 최대화한다.
여기서 절대값 C/I는 일정한 주기마다 전송되는데, 그 주기는 단말과 기지국 사이에 설정되는 시스템 파라미터에 의하여 정해지는 값이며, 절대값 C/I가 전송되는 슬롯의 위치 역시 단말과 기지국 사이에 약속되어진 일정한 규칙에 따라 정해진다.
상기 도 3은 한 개의 단말기가 C/I 정보를 전송할 경우를 도시한 것이다. 만약 두 개 이상의 단말기가 동일한 기지국으로 순방향 채널 상태 정보를 전송할 경우 각 단말기의 절대값 C/I 전송 구간을 조절하여 절대값 C/I의 전송이 가능한 한 동일한 시간적 구간에서 일어나지 않도록 하는 것이 중요하다. 만약 동일한 시간적 구간에서 두 개 이상의 단말기가 절대값 C/I를 전송할 경우 역방향 링크에서 간섭량이 순간적으로 증가하는 현상이 발생할 것이다. 이를 방지하기 위해서 각 단말기의 절대값 C/I 전송 구간은 절대값 C/I 전송주기 내에서 고르게 분산된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 순방향 채널 상태 정보를 전송하기 위한 R-CQICH 송신기의 구조를 도시하고 있다. 여기에서는 두 개의 기지국 안테나들을 사용하는 경우의 동작에 대하여 설명할 것이다.
상기 도 4에서 C/I 측정기 410은 두 개의 기지국 안테나들로부터 송신되는 순방향 파일럿 채널 신호들에 대하여 C/I 값들을 각각 측정한다. 이 C/I 측정값들은 C/I 정보 생성기(CQICH Information Generator) 430으로 출력된다. 상기 C/I 정보 생성기 430은 상기 C/I 측정값들을 이용하여 4 또는 1 비트의 C/I 정보와 1 비트의 최적 안테나 선택 정보를 생성한다. 즉, 상기 C/I 정보 생성기 430은 두 개의 기지국 안테나들에 대한 C/I 측정값들 중 더 큰 값을 선택하여 상기 선택된 안테나를 지시하는 안테나 선택 비트(Antenna Selection Bit: ASB)를 생성하고, 상기 선택된 C/I 측정값에 대한 4비트 또는 1 비트의 C/I 정보를 생성한다.
상기 C/I 정보 생성기 430에서 4 비트의 절대값 C/I를 생성할지 아니면 1 비트의 상대값 C/I를 생성할지는 CQICH 송신 제어기 420에 의하여 결정된다. 상기 CQICH 송신 제어기 420는 주어진 절대값 전송 주기와 절대값 전송 위치에 따라 현재 슬롯에서 절대값 C/I가 전송되어야 할지 또는 상대값 C/I가 전송될지를 결정하고 이를 상기 C/I 정보 생성기 430에게 알린다.
상기와 같이 생성된 C/I 정보는 블럭 부호화기(Block Encoder) 440에 입력된다. 상기 블럭 부호화기 440은 (n, k)의 부호화율(coding rate)로 채널 부호화를 수행하여 n개의 부호화 심볼들을 출력한다. 여기서 상기 부호화율은 블럭 부호화기 440에 입력되는 C/I 정보와 최적 안테나 선택 정보의 총비트수에 따라 정해진다. 즉, 4 비트의 절대값 C/I와 1 비트의 안테나 선택 정보가 입력될 경우 (n,5)의 부호화율이 이용되고 1 비트의 상대값 C/I와 1 비트의 안테나 선택 정보가 입력될 경우 (n,2)의 부호화율이 이용된다. 상기 블럭 부호화기 440에서 (n,5)의 부호화율을 이용할지 아니면 (n,2)의 부호화율을 이용할지는 상기 CQICH 송신 제어기 420에 의하여 결정된다.
상기 블럭 부호화기 440에서 출력되는 n개의 부호화 심볼들은 왈시 커버링기 450에서 3비트의 최적섹터 지시자(BSI)에 의해 결정되는 길이 8의 왈시 커버 코드를 가지고 왈시 커버링(Walsh covering)된다. 상기 최적섹터 지시 정보는 단말과 통신하고 있는 기지국들의 목록인 활성 조합(active set)에서 순방향 채널 상태가 가장 우수한 기지국을 지시하기 위한 것이다.
상기 왈시 커버링기 450에서 출력된 왈시 커버링된 시퀀스는 왈시 확산기(Walsh Spreading) 460에서 R-CQICH에 할당된 왈시 코드를 가지고 확산되어 기지국으로 전송된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 도 4에 도시된 송신기로부터 순방향 채널 상태 정보를 수신하기 위한 R-CQICH 수신기의 구조를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국으로 수신된 CQICH 신호는 왈시 역확산기 510에 입력되어 CQICH에 할당된 왈시 코드를 가지고 왈시 역확산된다. 상기 역확산된 신호는 채널 보상기 520에 입력되어 채널 보상이 이루어진다. 상기 채널 보상이 완료된 신호는 왈시 디커버링기 530에 입력된다. 상기 왈시 디커버링기 530은 상기 채널 보상이 완료된 CQICH 신호를 입력으로 받아 해당 기지국에 할당된 왈시 코드를 가지고 왈시 디커버링(Walsh decovering)을 수행한다.
상기 왈시 디커버링이 완료된 신호는 블럭 역부호화기(Block Decoder) 550에서 (n,2) 또는 (n,5)의 부호화율로 역부호화 과정을 거침으로써 C/I 정보와 안테나 선택 비트로 복원된다. 이때 상기 블럭 역부호화기 550은 절대값 C/I의 수신 슬롯에서는 (n,5)의 부호화율을 사용하고 그 이외의 슬롯들에서는 (n,2)의 역부호화율을 사용한다. 상기 블럭 역부호화기 550에서 사용되는 부호화율은 CQICH 수신 제어기 540에 의하여 결정된다.
이를 상세히 설명하면, 상기 CQICH 수신 제어기 540은 4 비트의 절대값 C/I와 1 비트의 최적 안테나 선택 비트를 전송하는 슬롯에서는 (n,5)의 부호화율을 선택하고 1 비트의 상대값 C/I와 1 비트의 안테나 선택 비트를 전송하는 슬롯에서는 (n,2)의 부호화율을 선택한다. 이를 위해서 단말과 기지국 사이에는 절대값 C/I가 전송되는 전송주기 및 전송 슬롯의 위치가 서로 약속되어 있다.
상기 블럭 역부호화기 550에서 출력된 C/I 정보와 안테나 선택 비트는 C/I 정보 저장기(C/I Memory) 560에 입력된다. 상기 입력된 C/I 정보가 4 비트의 절대값 C/I일 경우 상기 C/I 정보 저장기 560은 기 저장되어 있던 이전 C/I 정보를 삭제하고 상기 입력된 4 비트의 절대값 C/I를 재저장(re-fresh)한다. 반면 상기 입력된 C/I 정보가 1 비트의 상대값 C/I일 경우 상기 C/I 정보 저장기 560은 기 저장되어 있던 이전 C/I 정보를 상기 입력된 상대값 C/I에 따라 소정 단위만큼 증가시키거나 감소시킨다. 상기 상대값 C/I에 따라 증감되는 C/I 정보의 단위는 단말과 기지국사이에 사전에(통신이 개시되기 전에) 약속되어 있는 것이다. 여기서 상기 C/I 저장기 560은 상기 C/I 정보가 어느 안테나에 대한 것인지를 구분하지 않으며, 상기 안테나 선택 정보는 기지국에서 상기 단말로 패킷 데이터를 전송할 때 어떤 안테나를 사용할 것인지를 선택하는 기준으로 이용된다.
삭제
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 도 4와 같이 구성되는 송신기가 순방향 채널 상태 정보와 안테나 선택 정보를 전송하는 동작을 도시한 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 610 단계에서 단말은 순방향 파일롯 채널의 매 슬롯마다 두 개의 기지국 안테나들로부터 송출되는 파일럿 신호들의 신호세기들을 C/I 측정기 410에 의해 순방향 C/I 측정치들을 구한다. 여기서 상기 순방향 C/I 측정치들은 해당 슬롯에서 구해진 평균 C/I 측정치이다.
이때 각 안테나에서 전송되는 순방향 파일롯 채널의 전송전력이 다를 경우 620 단계에서 단말은 두 개의 C/I 측정치들을 비교하기에 앞서 그 값을 보상한다. 이와 같은 보상은, 두 안테나들에서 송신된 파일롯 신호들을 측정하여 얻은 C/I 측정치들 중 하나에 안테나들 간의 전송전력의 차이를 더하거나 뺌으로써 수행되는 것이다.
한 예로, 안테나 1 및 안테나 2를 가지는 기지국은, 상기 안테나 1로는 'a dB(데시벨)'의 전송전력을 이용하여 순방향 채널 신호를 전송하고 상기 안테나 2로는 'a-3 dB(데시벨)'의 전송전력을 이용하여 순방향 채널 신호를 전송한다. 즉 안테나 1과 안테나 2는 3 dB의 전력 차이를 가진다. 이 경우에 상기 순방향 채널 신호들이 전송에 따른 손실을 가지고 단말에 수신되어, 안테나 1에 대한 C/I 측정치는 x dB(데시벨)이고 안테나 2에 대한 C/I 측정치는 y dB(데시벨)라면, 상기 단말은 두 안테나들에서 수신된 C/I 측정치들을 비교하기 위해서 안테나 1의 C/I 측정치를 3 dB(데시벨)만큼 감소시키거나 안테나 2의 C/I 측정치를 3 dB(데시벨)만큼 증가시킨다. 통상 보다 적은 송신전력을 가지는 안테나 2의 C/I 측정치를 송신 전력의 차이(+3 dB)만큼 증가시키는 것이 일반적이다.
630 단계에서 단말은 상기 보상된 안테나별 C/I 측정치들을 상호 비교하여 최적의 순방향 채널 상태를 갖는 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나를 나타내는 안테나 선택 비트를 생성한다.
640 단계에서는 현재 슬롯에서 4 비트의 절대값 C/I를 전송하여야 할지 아니면 1 비트의 상대값 C/I를 전송하여야 할지를 결정한다. 이 때 절대값 C/I가 전송될지 아니면 상대값 C/I가 전송될지는 단말과 기지국 사이에 미리 약속된 규칙을 이용하여 결정한다.
상기 640 단계에서 절대값 C/I를 전송할 것으로 결정된 경우 650 단계에서 단말은 상기 선택된 안테나에 대하여 측정되고 보상된 C/I 측정치를 이용하여 절대값 C/I를 생성한다. 상기 절대값 C/I는 이미 언급된 <표 1>과 같은 매핑 테이블을 이용하여 상기 C/I 측정치에 매핑되는 C/I 정보로서 선택된다. 상기 <표 1>에서 a4, a3, a2, a1, a0 중 a4는 안테나 선택 정보이므로 'a4'를 제외한 나머지 a3, a2, a1, a0이 4 비트의 절대값 C/I 정보가 된다. 상기와 같은 방법으로 생성된 4 비트의 절대값 C/I는 상기 선택된 안테나를 지시하는 1 비트의 최적 안테나 선택 정보 'a4'와 함께 기지국으로 전송된다.
반면 상기 640 단계에서 상대값 C/I를 전송할 것으로 결정된 경우 660 단계에서 단말은 이전 슬롯에 비하여 현재 슬롯의 C/I 측정치가 증가하였는지의 여부를 결정한다. 만일 현재 슬롯의 C/I 측정치가 이전 슬롯의 C/I 측정치보다 더 클 경우 670 단계에서 단말은 커졌다는 의미의 상대값 C/I 1 비트(예를 들어 '1')를 생성하여 상기 선택된 안테나를 지시하는 안테나 선택 비트와 함께 기지국으로 전송한다. 그렇지 않은 경우 680 단계에서 단말은 작아졌다는 의미의 상대값 C/I 1 비트(예를 들어 '0')를 생성하여 상기 선택된 안테나를 지시하는 안테나 선택 비트와 함께 기지국으로 전송한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 도 5와 같이 구성되는 수신기가 순방향 채널 상태 정보와 안테나 선택 정보를 수신하는 동작을 도시한 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 710 단계에서 기지국은 R-CQICH 신호를 수신하고, 720 단계에서 상기 CQICH 신호를 해석하기 위하여, 현재 시간 구간(슬롯)이 절대값 C/I를 수신할 시간 구간인지 아니면 상대값 C/I를 수신할 시간 구간인지를 판단한다.
상기 720 단계에서 절대값 C/I를 수신할 시간 구간이라고 판단된 경우 기지국은 730 단계에서 (n,5)의 부호화율을 사용하는 역부호화기를 이용하여 상기 CQICH 신호를 역부호화하여 4 비트의 절대값 C/I와 안테나 선택 비트를 복원한다. 상기 730 단계에서 구해진 절대값 C/I는 740 단계에서 기 저장된 이전 슬롯의 C/I 측정치를 대체하여 저장(refresh)시키는데 이용된다.
이후 기지국은 770 단계로 진행하여, 매 슬롯마다 상기 단말을 포함하는 모든 단말들로부터 수신되어 저장된 C/I 측정치들을 이용하여 순방향 패킷을 전송할 단말을 선택하고 순방향 패킷을 전송하는데 이용되는 전송속도와 부호화율 및 변조방식 등의 전송 파라미터를 결정하며, 상기 선택된 단말의 안테나 선택 정보가 지시하는 송신 안테나를 통해 순방향 패킷 데이터를 전송한다.
반면 상기 720 단계에서 상대값 C/I를 수신할 시간 구간이라고 판단된 경우 기지국은 750 단계에서 (n,2)의 부호화율을 사용하는 역부호화기를 이용하여 상기 CQICH 신호를 역부호화하여 1 비트의 상대값 C/I와 최적 안테나 선택 비트를 복원한다. 상기 750 단계에서 구해진 상대값 C/I는 760 단계에서 기 저장된 이전 슬롯의 C/I 측정치를 갱신(update)시키는데 이용된다.
이후 기지국은 770 단계로 진행하여, 매 슬롯마다 상기 단말을 포함하는 모든 단말들로부터 수신되어 저장된 C/I 측정치들을 이용하여 순방향 패킷을 전송할 단말을 선택하고 순방향 패킷을 전송하는데 이용되는 전송속도와 부호화율 및 변조방식 등의 전송 파라미터를 결정하며, 상기 선택된 단말의 안테나 지시 정보가 지시하는 송신 안테나를 통해 순방향 패킷 데이터를 송신한다.
이하 두 개의 기지국 송신 안테나에 대한 순방향 C/I 측정치들의 시간적인 변화를 도시하고 있는 도 8을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 여기서, 이미 언급한 바와 같이 두 개의 기지국 송신 안테나에서 수신된 C/I를 비교하고 이를 기준으로 절대값 C/I 또는 상대값 C/I를 생성하기 위해서는 두 개의 기지국 송신 안테나에 존재하는 전송전력 차이를 감안한 보정이 이루어져야 하며, 상기의 도 8은 이와 같은 보정 과정이 완료된 C/I 측정치들을 도시한 것이다.
상기 도 8과 같이 변화하는 전파환경에서 단말기가 CQICH를 통해 기지국으로 전송하는 정보는 하기의 <표 2>와 같다.
시간 (슬롯번호) n n+1 n+2 n+3 n+4
C/I 정보 절대값 C/I 상대값 C/I 상대값 C/I 상대값 C/I 상대값 C/I
최적 안테나 선택정보 안테나 1 지시 안테나 1 지시 안테나 1 지시 안테나 1 지시 안테나 2 지시
시간(슬롯) n+5 n+6 n+7 n+8 n+9
C/I 정보 상대값 C/I 상대값 C/I 상대값 C/I 상대값 C/I 상대값 C/I
최적 안테나 선택정보 안테나 1 지시 안테나 1 지시 안테나 1 지시 안테나 1 지시 안테나 1 지시
즉 슬롯 n으로부터 슬롯 n+3까지는 안테나 1의 C/I 측정치가 안테나 2의 C/I 측정치보다 크기 때문에 안테나 선택 비트는 안테나 1을 지시한다. 그러나 슬롯 n+4에서는 안테나 1의 C/I 측정치가 매우 감소하여 안테나 2의 C/I 측정치보다 작아졌기 때문에, 안테나 선택 비트는 안테나 2를 지시하게 된다. 그러면 슬롯 n+4에서 단말이 안테나 2에 대한 절대값 C/I 측정치를 전송할 필요없이, 슬롯 n+4에서 측정된 안테나 2의 C/I 측정치를 슬롯 n+3에서 측정된 안테나 1의 C/I 측정치와 비교하여 생성한 상대값 C/I를 기지국으로 전송한다. 그러면 기지국은 안테나 2의 상대값 C/I를 수신하여 안테나 1에 대해 기 저장된 이전 C/I 측정치를 가지고 안테나 2의 C/I 측정치를 계산한다.
즉, 상기 도 5 내지 도 8에서 설명하였고 상기 <표 2>에서 제시한 예와 같이 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 단말기는 순방향 채널의 상태 정보를 기지국에게 통보하는데 있어서 매 슬롯마다 최적의 C/I 측정치를 가지는 한 개의 안테나에 대한 상대값 C/I 또는 절대값 C/I만을 전송한다. 도 9는 본 발명에 따라 CQICH를 통해 전송되는 순방향 채널의 상태 정보를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이 절대값 C/I 정보는 기지국과 단말기간에 미리 약속되는 슬롯 위치에서 주기적으로 전송되며 그이외의 구가에서는 비교적 소수 비트인 상대값 C/I 정보가 전송된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신 시스템에서 단말기가 순방향 채널의 상태 정보를 전송하는데 필요한 정보량을 감소시킴으로써 역방향 채널에서 발생하는 간섭량을 감소시킬 수 있으며, 상대적으로 기지국에서 더 많은 역방향 트래픽 용량을 확보할 수 있도록 하여 역방향 전송용량을 증가시킨다.

Claims (18)

  1. 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신 시스템에서 단말에 의해 순방향 채널의 상태정보를 측정하여 기지국으로 송신하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 복수의 송신 안테나들을 통해 송신되는 순방향 채널 신호들을 수신하고 그 신호세기들을 각각 측정하는 과정과,
    상기 신호세기 측정치들을 상호 비교하여 가장 강한 신호세기 측정치를 가지는 송신 안테나를 선택하고, 상기 선택된 송신 안테나를 지시하는 안테나 선택 정보를 생성하는 과정과,
    상기 신호세기 측정치의 절대값 정보를 전송할 슬롯인지 또는 이전 슬롯에서 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치에 대한 상기 측정된 신호세기의 상대값을 나타내는 상대값 정보를 전송할 슬롯인지를 판정하는 과정과,
    상기 판정결과에 따라 대응하는 순방향 채널 상태 정보를 생성하여 상기 안테나 선택 정보와 함께 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호세기 측정치들을 상호 비교하기 이전에, 상기 송신 안테나들 간의 송신전력 차이를 고려하여 상기 신호세기 측정치들을 보상하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 판정결과 절대값 정보를 전송할 슬롯이면 상기 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치를 나타내는 절대값 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 절대값 정보는, 다른 단말들로부터 상기 기지국으로 전송되는 절대값 정보와 시간 대역에서 중복되지 않도록 전송되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 상대값 정보는 상기 절대값 정보에 비하여 더 적은 비트들로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 상대값 정보는 상기 절대값 정보에 비하여 작은 전력을 가지고 전송되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신 시스템에서 순방향 채널의 상태정보를 측정하여 기지국으로 전송하기 위한 단말 장치에 있어서,
    기지국으로부터 복수의 송신 안테나들을 통해 송신되는 순방향 채널 신호들을 수신하여 그 신호세기들을 각각 측정하는 신호세기 측정기와,
    상기 측정된 신호세기에 대한 절대값 정보를 전송할 슬롯인지 또는 이전 슬롯에서 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치에 대한 상기 측정된 신호세기의 상대값을 나타내는 상대값 정보를 전송할 슬롯인지를 결정하는 송신 제어기와,
    상기 신호세기 측정치들을 상호 비교하여 가장 강한 신호세기 측정치를 가지는 송신 안테나를 선택하고 상기 선택된 송신 안테나를 지시하는 안테나 선택 정보를 생성하며, 상기 송신 제어기의 제어하에 절대값 정보 또는 상대값 정보를 생성하는 정보 생성기와,
    상기 절대값 정보 또는 상기 상대값 정보를 상기 안테나 선택 정보와 함께 부호화하는 부호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 신호세기 측정기는, 상기 복수의 송신 안테나들의 송신전력 레벨 차이를 고려하여 상기 신호세기 측정치들을 보상하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 부호화기는 상기 절대값 정보 또는 상기 상대값 정보와 상기 안테나 선택 정보의 총 비트수에 따라 정해지는 부호화율을 가지고 상기 절대값 정보 또는 상기 상대값 정보와 상기 안테나 선택 정보를 부호화하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  10. 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신 시스템에서 기지국에 의해 순방향 채널의 상태정보를 이동통신 단말로부터 수신하는 방법에 있어서,
    순방향 채널의 신호세기 측정치를 나타내는 순방향 채널 상태 정보와, 상기 기지국에 구비되는 복수개의 안테나들 중 상기 단말에 의해 선택된 안테나를 지시하는 안테나 선택 정보를 수신하는 과정과,
    상기 순방향 채널 상태 정보가, 상기 단말에 의해 선택된 안테나의 신호세기 측정치를 나타내는 절대값 정보인지 또는 이전 슬롯에서 선택된 안테나의 신호세기 측정치에 대한 상대값을 나타내는 상대값 정보인지를 판단하는 과정과,
    상기 판단결과에 따라 기 저장된 신호세기 측정치를 갱신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 판단결과 절대값 정보이면, 기 저장된 신호세기 측정치를 상기 수신된 절대값 정보에 대응하는 신호세기 측정치로 대치하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 갱신된 신호세기 측정치를 이용하여 순방향 데이터 패킷의 전송을 제어하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 안테나 선택 다이버시티를 지원하는 이동통신 시스템에서 순방향 채널의 상태정보를 단말로부터 수신하는 기지국의 장치에 있어서,
    상기 단말로부터 수신된 신호를 소정의 부호화율을 가지고 역부호화하여, 순방향 채널의 신호세기 측정치를 나타내는 순방향 채널 상태 정보와, 상기 기지국에 구비되는 복수개의 안테나들 중 상기 단말에 의해 선택된 안테나를 지시하는 안테나 선택 정보를 복원하는 역부호화기와,
    상기 순방향 채널 상태 정보가 상기 단말에 의해 선택된 안테나의 신호세기 측정치를 나타내는 절대값 정보인지 또는 이전 슬롯에서 선택된 안테나의 신호세기 측정치에 대한 상대값을 나타내는 상대값 정보인지를 판단하는 수신 제어기와,
    상기 판단결과 상기 순방향 채널 상태 정보가 절대값 정보이면 기 저장된 신호세기 측정치를 상기 수신된 절대값 정보로 대치하고, 상대값 정보이면 기 저장된 신호세기 측정치를 상기 수신된 상대값 정보에 따라 갱신하여 저장하는 저장기를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 판정 결과 상대값 정보를 전송할 슬롯이면, 상기 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치의, 이전 슬롯에서 선택된 송신 안테나의 신호세기 측정치에 대한 상대값을 나타내는 상대값 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 신호세기는 반송파대 간섭비(C/I)인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 판단결과 상대값 정보이면, 기 저장된 신호세기 측정치를 상기 수신된 상대값 정보에 따라 소정값만큼 증가 또는 감소시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 역부호화기는,
    상기 순방향 채널 상태 정보가 절대값 정보이면, 상기 절대값 정보와 상기 안테나 선택 정보의 총 비트 수에 해당하는 부호화율을 가지고 상기 수신된 신호를 역부호화하고,
    상기 순방향 채널 상태 정보가 상대값 정보이면, 상기 상대값 정보와 상기 안테나 선택 정보의 총 비트 수에 해당하는 부호화율을 가지고 상기 수신된 신호를 역부호화하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
  18. 제 7 항에 있어서, 상기 신호세기는 반송파대 간섭비(C/I)인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
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