KR100606062B1

KR100606062B1 - 이동통신 시스템에서 시변채널의 특성에 따라 채널품질정보의 전송을 제어하는 방법

Info

Publication number: KR100606062B1
Application number: KR1020040013141A
Authority: KR
Inventors: 유현석; 이현배; 최진규; 문용석; 이혜정; 오현석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2006-07-26
Also published as: EP1569492A3; CN100379314C; US20050191965A1; JP2005244991A; CN1662097A; EP1569492A2; KR20050087374A

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 무선채널을 통해 채널품질 정보를 효율적으로 전송하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다. 본 발명은 채널품질 정보의 보고주기를 무선채널의 도플러 주파수에 따른 시변 특성이나 또는 채널품질 정보의 변화정도에 따라 적응적으로 변경함으로써 이동통신 시스템에서의 채널 상태 정보 전송을 효율화하고, 필요 없는 빈번한 정보 전송을 줄여 상향링크 간섭전력 레벨을 줄일 수 있을 뿐 아니라 단말의 전력 소모도 줄일 수 있다.

CQI, HS-DPCCH, DOPPLER FREQUENCY, COHERENCE TIME, VARIANCE, STANDARD DEVIATION

Description

이동통신 시스템에서 시변채널의 특성에 따라 채널품질 정보의 전송을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROL TRANSMISSION OF CHANNEL QUALITY INFORMATION ACCORDING TO TIME-VARIANT CHANNEL IN WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 전형적인 이동통신 시스템에서의 적응적 변조/부호화 동작을 나타낸 개념도.

도 2는 W-CDMA 통신 시스템의 CQI 보고 포맷을 나타낸 도면.

도 3은 전형적인 이동통신 시스템의 무선링크 설정 절차에서 채널품질 정보의 전송 파라미터를 전송하는 동작을 나타낸 도면.

도 4는 이동통신 시스템에서 HS-DPCCH를 통해 CQI를 전송하기 위한 전송 구조를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 채널품질 정보를 결정하기 위한 시스템 구조도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시한 흐름도.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 채널품질 정보를 결정하기 위한 시스템 구조도.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정블록의 내부 구조도.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국의 동작을 나타낸 흐름도.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 HS-DPCCH를 통한 채널품질 정보의 전송 예를 나타낸 도면.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 전송 파라미터로서의 변조방식과 부호율과 전송율 등을 결정하는데 필요한 채널 품질에 대한 정보를 보고하는 방법에 관한 것이다.

최근 데이터 및 멀티미디어 서비스에 대한 수요가 높아지면서 기존의 통신 시스템으로는 더 이상 이러한 수요를 만족시키기 어렵게 되었다. 따라서 이러한 추세에 부응하여 3GPP(3rd Generation Partnerships Project)와 3GPP2에서는 패킷 데이터 통신을 위한 효율적인 통신 시스템에 대한 표준화 작업이 이루어지고 있다. 최근 고속 순방향 패킷 전송(High Speed Packet Access : HSDPA)이 표준화되고 구현됨으로써 단말에게 고속으로 데이터를 전송할 수 있게 되었다.

HSDPA는 적응 변조/부호화 방식(Adaptive Modulation and Coding scheme:이하 AMC라 칭함)과 복합 ARQ(Hybrid Automatic Repeat Request: 이하 HARQ라 칭함)를 사용함으로써 매우 효율적으로 패킷전송 서비스를 제공한다. 여기서 특히 AMC는 무선 채널의 품질에 따라 변조방식과 부호율 및 전송율 등을 조절함으로써 전송 효 율을 극대화하는 기술을 의미한다. 이러한 AMC를 지원하기 위해서는 무선 채널의 품질에 대한 정보를 보고받을 필요가 있게 된다.

도 1은 전형적인 HSDPA 이동통신 시스템에서의 AMC 동작을 나타낸 개념도이다.

상기 도 1을 참조하면, 사용자 단말(User Equipment: UE)(10)은 기지국(20)으로부터 전송되는 CPICH(Common Pilot Channel)(12)이라고 알려진 기준 채널의 신호대 잡음비(Signal - to - Interference power Ratio: 이하 SIR이라 칭함)를 추정하고, 상기 추정 값에 따라 전체의 전송효율(throughput)이 극대화될 수 있도록 채널품질 지시자(Channel Quality Indicator: 이하 CQI라 칭함)를 결정한다. W-CDMA(Wide-band Code Division Multiple Access)이라고도 알려진 3GPP 시스템의 경우 상기 CQI는 HS-DSCH(High Speed Dedicated Shared Channel)에 관련된 상향링크 HS-DPCCH(High Speed Dedicated Physical Control Channel)(22)를 통하여 전송된다.

도 2는 W-CDMA 통신 시스템의 CQI 보고(reporting) 포맷을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 CQI는 2ms 동안 하나의 HS-DPCCH 서브프레임에 실려 전송된다. 상기 HS-DPCCH 서브프레임은 2560칩 길이의 한 타임슬롯에 HARQ를 위한 응답(ACK)을 포함하며, 5120 길이의 두 타임슬롯에 상기 CQI를 포함한다. 하나의 라디오 프레임은 5개의 서브프레임들로 구성되므로 10ms 길이를 가진다.

여기서 실제 전송되는 비트 수는 20 비트이며 그 중 정보는 5 비트이고 채널 부호화로 인한 여분의 정보가 15비트이다. 상기 5비트의 정보는 UE 카테고리에 따 라 31가지의 CQI 값을 표현하며, 기지국은 상기 CQI 값에 따라 해당 단말의 변조방식을 QPSK(Quadrature Phase Shifting Keying) 또는 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등으로 결정하고 적절한 전송율, 즉 전송블럭 크기(transport block size)를 결정한다.

상기 CQI는 전 주파수 대역에서의 SIR값에 따라 결정되며, 미리 정해진 보고주기(reporting cycle)와 시간옵셋(time offset) 등의 전송 파라미터에 따라 기지국으로 전송된다. 여기서 상기 보고주기는 k라 하고 상기 시간옵셋을 l이라 하면, 상기 k 값과 l 값은 CQI 전송 파라미터들이라 칭해지며 기지국으로부터 단말에게 상위 계층의 시그널링(signalling)을 통해 전달된다.

도 3은 전형적인 HSPDA 시스템의 무선 링크 설정 절차에서 CQI 전송 파라미터를 전송하는 동작을 나타낸 도면이다. 여기에서 기지국은 단말(UE)(10)과 실제 무선 링크를 설정하는 노드 (22)B와 상기 무선 링크 접속을 제어하는 무선네트워크 제어기(Radio Network Controller: RNC라 표기함)(24)로 구분하여 도시하였다.

상기 도 3을 참조하면, 과정 32에서 RNC(24)가 노드 B(22)에게 단말(10)을 위한 무선링크 설정 요구(RADIO LINK SETUP REQUEST) 메시지를 전송하면, 과정 34에서 노드 B(22)는 RNC(24)에게 회신하는 무선링크 설정 응답(RADIO LINK SETUP RESPONSE) 메시지에 단말(10)을 위한 보고주기 k와 시간옵셋 l을 포함시켜 전송한다. 과정 36에서 RNC(24)는 상기 k 및 l 값들을 단말(10)에게 전송하는 무선 베어러 요구(RADIO BEARER REQUEST) 메시지에 실어 전송한다. 과정 38에서 단말(10)이 RNC(24)로 무선 베어러 설정 완료(RADIO BEARER SETUP COMPLETE) 메시지를 전송함 으로써 무선 링크의 설정이 완료된다.

도 4는 HSDPA 시스템에서 HS-DPCCH를 통해 CQI를 전송하기 위한 전송 구조를 나타낸 것이다. 여기에는 3개의 단말들에 의한 한 기지국으로의 CQI 전송을 도시하였다.

상기 도 4를 참조하면, 제1 단말(UE1)은 2의 보고주기(k=2)와 0의 시간옵셋(l=0)을 가지고 첫 번째 타임슬롯과 3번째, 5번째, 7번째 타임슬롯들 등에서 CQI를 전송한다. 제2 단말(UE2)은 4의 보고주기(k=4)와 0의 시간옵셋(l=0)을 가지고 첫 번째 타임슬롯과 5번째 타임슬롯 등에서 CQI를 전송한다. 제3 단말(UE3)은 4의 보고주기(k=4)와 2의 시간옵셋(l=2)을 가지고 3번째 타임슬롯과 7번째 타임슬롯 등에서 CQI를 전송한다.

전형적인 HSDPA에서는 주로 기지국이 단말의 핸드오버 여부 등에 따라 CQI의 보고주기 k를 결정하였다. 그러면 단말은 상기 기지국으로부터 제공받은 상기 k 값을 이용하여 ( 5 CFN +[ (n ×256chip + i ×2560chip ) / 7680chip] ) mod k 및 i mod 3 이 모두 '0'인 시점에서 실제로 CQI 보고를 수행한다. 여기서 n은 타이밍 옵셋이며 i는 슬롯 카운터이다. 한 프레임은 15개의 타임슬롯들로 구성되므로 i는 0~14의 값을 가지게 된다. 또한 CFN(Connection Frame Number)은 프레임 카운터로서 i가 14가 될 때마다 1씩 증가하게 된다.

[(n×256chip+i×2560chip)/7680chip]은 슬롯 카운터 i가 3씩 증가할 때마다 1이 증가하게 되고 15씩 증가할 때마다 5가 증가하게 된다. W-CDMA에서는 15슬롯이 한 프레임을 구성하므로 프레임이 끝날 때마다 CFN이 1씩 증가한다. 결과적으로 매 3 슬롯마다 k 의 배수가 되는 시점마다 CQI 보고가 수행된다. 실질적으로 3k 슬롯, 즉 k 서브프레임마다 상향링크를 통한 CQI 전송이 시도된다. 그리고 CQI는 소정 회수 N_cqi_transmit 회 만큼 반복전송되며 상기 반복전송 회수 역시 상위 계층의 시그널링을 통해 단말로 제공되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 상향링크를 통한 CQI의 보고주기는 보고주기 k에 의하여 결정된다. 그런데 종래의 시스템에서는 상기 보고주기 k를 결정함에 있어서 채널의 상황을 고려하고 있지 않다. 그러나 실제로 각 단말들은 서로 다른 속도를 가지고 움직이고 있으며 서로 다른 도플러 주파수들을 가지고 있다. 따라서 각 단말마다 동일한 주기로 CQI 보고를 수행하는 것은 효율적이지 못하다. 느린 속도로 움직이는 단말은 큰 보고주기를 사용하더라도 채널 상태 정보(즉 CQI)를 코히런트 시간(coherent time) 이내에 충분히 전송할 수 있으나, 고속으로 이동하는 단말은 보다 적은 보고주기를 가질 필요가 있다.

CQI의 보고주기 값을 효율적으로 정해야 하는 이유는 다음과 같다.

1. 상향링크에서는 단말들이 전송하는 신호들의 간섭 문제가 항상 존재한다. 즉, 상향링크 HS-DPCCH를 통한 전송은 DTX(Discontinuous transmission)로 이루어지기 때문에 가능한 한 데이터 전송이 빈번하지 않도록 하는 것이 간섭신호의 전력을 줄일 수 있어서 기지국에서의 정확도 높은 수신에 유리하다. 따라서 기지국의 수신 측면에서는 보고주기를 크게 정하는 것이 효율적이다.

2. 상향링크를 통한 계속적인 전송은 단말에서 상당한 전력소모를 의미한다. 전력 소모가 심해질수록 단말의 배터리는 빠르게 소모될 것이므로, 단말의 전력 소 모 측면에서 보고주기는 크게 정하는 것이 효율적이다.

3. 기지국에서는 복수의 단말들로부터 수신한 CQI를 사용하여 자원 맵(resource map)을 구성하고 이에 따라서 적절한 스케줄링을 수행하여 단말들마다 적절한 자원을 할당해주게 된다. 이때 적절한 자원을 할당하기 위해서는 CQI 정보를 신뢰할 수 있어야 하며 이는 CQI 전송의 지연이 최소화 되어야 함을 의미한다. 그러나 지연을 최소화 하기위해서는 빈번한 CQI 전송이 필요하다. 따라서 기지국 자원 관리의 측면에서는 보고주기를 작게 정하는 것이 효율적이다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 고속 이동통신 시스템에서 기지국과 단말에게 모두 효율적인 채널품질 정보의 보고주기를 결정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 채널 상황에 따라 단말에서 기지국으로 채널품질 정보를 보고하는 주기를 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예는, 이동통신 시스템에서 채널품질 정보를 보고하는 방법에 있어서,

단말의 이동 속도 정보를 수신하는 과정과,

상기 단말의 이동 속도 정보를 이용하여 채널품질 정보의 보고주기를 결정하는 과정과,

상기 결정된 보고주기에 따라 상기 단말의 채널품질 정보를 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는, 이동통신 시스템에서 채널품질 정보를 보고하는 방법에 있어서,

단말로부터 수신되는 채널품질 정보에 대한 변화정도를 추정하는 과정과,

상기 변화정도에 따라 대응하는 채널품질 정보의 보고주기를 결정하는 과정과,

상기 결정된 보고주기를 이용하여 상기 단말의 채널품질 정보를 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 발명은 기지국와 단말의 입장에서 모두 적절한 채널품질 정보의 보고주기를 제어하는 것이다. 채널 상황에 따라 어떠한 단말은 긴 주기로 CQI 보고를 하여도 무리가 없고 어떠한 단말은 짧은 주기로 보고를 하여야만 한다. 따라서 기지국의 입장에서 스케쥴링에 문제가 없게 하면서도 간섭 전력을 줄이고 단말의 배터리 소모를 줄이는 방향으로, 채널품질 정보의 보고주기를 결정한다.

본 명세서는 보고주기를 결정함에 있어서 두 가지의 실시예를 개시한다. 한 실시예는 단말이 이동성에 대한 정보를 상향링크로 전송하면 기지국이 상기 이동성 정보에 따라 보고주기를 결정하는 것이고, 다른 실시예는 기지국에서 채널품질 정보의 변화 양상을 파악하여 적응적으로 보고주기를 결정하는 것이다. 두 실시예 모두에서 보고주기가 결정되면, 그에 따라서 상향링크 간섭이 최소화되도록 시간옵셋 값이 결정된다.

본 발명의 제1 실시예는 단말이 자신의 이동성에 대한 정보로서, 도플러 주파수 또는 이동 속도를 추정하여 기지국으로 보고하면, 기지국은 상기 이동성에 따라 적절한 보고주기와 시간옵셋을 결정하는 것이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 채널품질 정보를 결정하기 위한 시스템 구조를 도시한 것이다.

상기 도 5를 참조하면, 단말(110)은 이동성 정보를 대략적으로 파악하여 양자화한 다음 상기 양자화한 값을 상향링크를 통해 전송한다. 이를 위하여 단말(110)은 기지국으로부터의 수신신호, 예를 들어 CPICH 신호를 가지고 도플러 정보를 추정하는 도플러 추정기(112)와, 상기 도플러 추정값을 적절한 간격으로 양자화하는 도플러 양자화기(doppler quantizer)(114)를 가지고 있다. 상기 양자화된 값은 HS-DPCCH를 통해 노드 B(120)로 전송된다.

노드 B(120)의 보고주기 결정기(122)는 상기 단말(110)에서 전송해준 상기 양자화된 값을 사용하여 상기 단말(110)을 위한 채널품질 정보의 보고주기(reporting cycle) k 값을 확정하고 그에 따른 시간옵셋 l 값을 정한다. 상기 보고주기의 확정에 대한 상세한 설명은 후술될 것이다.

한 실시예에서 노드 B(120)에 의해 확정된 상기 보고주기 k 과 시간옵셋 l 값은 RADIO LINK SETUP RESPONSE 메시지를 통해 RNC(130)으로 보고될 수 있다. 그러면 RNC(130)는 상기 보고주기 k 과 시간옵셋 l 값을 RADIO BEARER REQUEST 메시지에 실어 단말(110)의 CQI 결정기(116)로 통보한다. CQI 결정기(116)는 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l에 따라 해당하는 시점에서 HS-DPCCH를 통해 CQI의 전송을 수행한다.

변형된 실시예에서 노드 B(120)는 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l를 RNC(130)으로 보고하지 않고 직접 관리하면서 해당 시점에서 단말(110)에게 직접 채널품질 정보의 보고를 요청한다. 단말(110)의 CQI 결정기(116)는 상기 요청에 응답하여 HS-DPCCH를 통해 CQI의 전송을 수행한다. 이러한 경우 추가적인 하향링크 시그널링이 필요하게 되는 대신 HS-DSCH의 스케쥴링 지연을 최소화할 수 있다. 단말(110)은 상기 요청에 응답하여 CQI를 보고한다.

노드 B(120)의 AMC 제어기 및 스케줄러(124)는 단말(110)로부터 보고된 CQI와 다른 단말들로부터 보고된 CQI 들을 참조하여 상기 모든 단말들로의 데이터 전송을 스케줄링하고 AMC 기능을 수행한다.

상기 도 5에서 단말(110)은 도플러와 관계된 정보를 상향링크를 통해 노드 B(120)에게 전송함에 있어서, 도플러 추정기(112)는 노드 B(120)로부터의 수신 신호를 사용하여 도플러 주파수 또는 단말(110)의 이동 속도를 추정하게 된다. 이러한 추정 알고리즘은 이미 알려져 있는 바와 같으며 본 명세서에서는 하나의 예로서 채널의 공분산 함수(covariance function)를 이용하는 경우를 설명한다.

알려진 바와 같이 채널의 전력특성은 CPICH를 사용하여 파악할 수 있다. 채널의 전력 자동-공분산 함수(power auto-covariance function)는 하기의 <수학식 1>과 같이 표현된다.

여기서 Cov_C[i](n)는 i번째 슬롯에서의 전력 자동-공분산 함수이며, C[n]은 채널 전력 응답의 n번째 샘플이다. 또한 E[ ]는 에너지를 의미한다.

단말은 상기 <수학식 1>의 공분산 함수가 첫 번째 극값(extremum value)을 가지게 되는 i의 값 i₀을 구한 후에 하기 <수학식 2>에 대입하여 도플러 주파수 w_Doppler를 추정한다.

일반적으로 통신이 일어나는 반송파 주파수는 정해져 있고, 도플러 주파수는 단말의 속도로 환산될 수 있다. 또한 실측에 의해 코히런스 시간(coherence time) 과 속도에 대한 관계를 얻을 수 있으므로 해당 단말의 채널에서의 코히런스 시간(coherence time)은 하기 <표 1>과 같은 매핑 테이블에 의해 양자화된다. 여기서 코히런스 시간이란 비교적 균일한 채널특성을 보이게 되는 시간을 의미한다.

출력 순서	0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000
속도 (Km/hr)	1.2	1.5	3	6	12	15	30	60	120
코히런스 시간(ms)	200	160	80	40	20	16	8	4	2

상기 <표 1>에 의하여 양자화된 값은 노드 B(120)의 보고주기 결정기(122)로 전송된다.

이때 상기 양자화된 값은 HS-DPCCH를 통해 전송된다. 즉 단말(110)은 최초에 전송하는 HS-DPCCH 프레임에 5비트의 채널품질 정보, 즉 CQI 대신 4 비트의 양자화된 코히런스 시간을 실어 전송한다.

보고주기 결정기(122)는 HS-DPCCH를 통해 단말(110)로부터 양자화된 코히런스 시간을 수신하고, 단말(110)과 동일한 상기 <표 1>을 이용하여 단말의 이동 속도를 알아낸다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노드 B의 동작을 도시한 흐름도이다. 도시한 동작은 단말이 새로운 무선 링크를 설정하고자 하는 경우에 수행되는 것이다.

상기 도 6을 참조하면, 과정 200에서 노드 B는 무선링크(Radio Link: RL)의 설정이 요구되었는지를 판단한다. 상기 판단은 RNC 또는 단말로부터 무선링크의 설 정 요구가 수신되는지를 확인함으로써 이루어진다. 만일 무선링크의 설정이 요구되었으면 과정 202에서 노드 B는 단말로부터 피드백 받은 정보, 즉 코히런트 시간 값을 이용하여 채널품질 정보의 보고주기 값 k를 결정한다.

일 예를 들어서 단말로부터 HS-DPCCH를 통해 '0101'이라는 값이 수신되었다고 할 때, 상기한 <표 1>에 따르면 '0101'은 코히런트 시간이 16ms라는 의미이므로, 채널품질 정보로서 하나의 CQI를 전송하는데 2ms가 소요됨을 고려한다면 보고주기 k는 8로 결정된다.

과정 204에서는 상기 결정된 k를 참조하여 다른 단말들과의 중첩도(overlap)가 가장 적은 적절한 시간옵셋 값 l을 결정한다. 즉 노드 B는 단말을 위한 타임옵셋 값 l을 0부터 k-1 까지 변경시켜가며 다른 단말들이 CQI를 전송하는 타임슬롯들과 가장 중첩되지 않도록 하는 적절한 l 값을 선택한다. 이는 이미 무선링크를 설정하고 있는 다른 단말들의 k 및 l 값이 노드 B에게 이미 알려져 있기 때문에 가능하다.

과정 206에서 노드 B는 상기 설정된 k 및 l 값에 따라 다른 단말들과의 CQI 전송 중첩도를 다시 확인한다. 여기서 상기 중첩도란 상기 설정된 k 및 l 값에 따라 CQI를 전송하도록 정해지는 타임슬롯에서 역시 CQI를 전송하는 다른 단말들의 개수로서 정해질 수 있다. 과정 208에서 상기 중첩도가 미리 정해지는 임계값 th를 초과한다면, 과정 210에서 상기 설정된 k는 다음 단계의 값으로 증가된 후 과정 204로 복귀한다. 여기서 가능한 k의 값들은 0, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 80, 100 등으로 미리 정해져 있다. 따라서 만일 과정 202에서 k가 8로 설정되었다면 과정 210에 서 k는 10으로 증가된다.

이상의 과정들에 의해 적절한 보고주기 k와 시간옵셋 l이 결정되면 노드 B는 과정 212에서 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l을 포함하는 RL SETUP RESPONSE 메시지를 생성하고, 과정 214에서 상기 RL SETUP RESPONSE 메시지를 RNC로 전송한다. 그러면 RNC는 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l을 단말에게로 전달하고, 단말은 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l에 따라 해당하는 시점, 즉 타임슬롯들에서 노드 B로 CQI를 보고한다.

상기 도 6에서는 단말로 보고주기 k와 시간옵셋 l을 통보하는 경우의 실시예를 도시하였으나, 변형된 실시예에서 노드 B는 상기 결정된 보고주기 k와 시간옵셋 l에 따라 해당하는 시점, 즉 타임슬롯들에서 해당 단말에게 CQI의 보고를 요청한다. 상기 CQI의 보고 요청은 단말로 향하는 HS-SCCH(High Speed Shared Control Channel)의 CCS(Channelization Code Set) 필드를 이용하여 전송된다. 단말은 노드 B로부터 CQI 보고 요청을 받은 즉시, HS-DPCCH를 통해 CQI의 전송을 시도한다. 여기서 상기 CCS 필드란 확산 코드의 개수와 종류를 지정하기 위한 용도로 사용되는 것이다.

본 발명의 제2 실시예는 기지국에서 단말로부터 채널품질 정보를 계속하여 보고받으면서, 채널품질 정보의 변화(variation)에 따라 적절한 보고주기와 시간옵셋을 결정하는 것이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 채널품질 정보를 결정하기 위한 시스템 구조를 도시한 것이다. 여기서 단말(300)은 HS-DPCCH를 통하여 채널품질 정보, 즉 CQI를 주기적으로 전송하고 노드 B(300)는 상기 단말(300)로부터 보고되는 CQI의 분산 값(variance value) 또는 표준 편차(standard deviation)를 추정한다. 그리고 상기 추정된 변화 값에 따라 채널품질 정보 CQI의 보고주기 k 및 시간옵셋 l을 결정한다.

먼저, 단말(310)의 CQI 결정기(312)은 초기에 설정된 보고주기 k 및 시간옵셋 l에 따라 HS-DPCCH를 통한 CQI 전송을 수행한다. 노드 B(320)는 측정블럭(322)에 의해 일정 구간동안 저장된 CQI 값들로부터 분산 또는 표준편차를 계산해내어 CQI의 시간에 따른 변화정도를 대략적으로 측정한다. 그 상기 측정블럭(322)은 상기 측정치에 기반하여 어느 정도의 빈도로 CQI 보고가 이루어져야 할 것인지를 소정 매핑 함수를 사용해 결정한다. 상기 매핑 함수는 상기 측정치에 대응하는 CQI의 보고주기를 계산해내기 위하여 사용된다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 노드 B의 측정블록(322)의 내부 구조를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 상기 측정블럭(322)은 입력필터(322a)와 제곱평균기(322b) 및 매핑기(322c)로 구성된다. 제곱근을 구하고자 하는 경우 상기 제곱평균기(322b)는 표준분산 생성기로 대체된다.

상기 입력 필터(322a)는 한 단말로부터 수신되는 CQI 값들 CQI₁, CQI₂, ... CQI_N을 입력으로 하며 선형 MA(Moving average) 또는 비선형 중재필터(median filter)와 같은 일종의 저역통과 필터로 구성된다. 이는 실제로 채널의 상태 변화 가 거의 없다고 하더라도 CQI의 변화 정도를 검출해 낼 수 있도록 하기 위함이다. 제곱 평균기(322b)는 상기 필터(322a)의 출력들 v₁, v₂, ... v_N을 제곱한 후 합산하여 평균을 구함으로써 CQI 표준편차 σ_CQI를 계산한다.

매핑기(322c)는 상기 표준편차를 보고주기 k로 매핑시킨다. 일 예로서 상기 매핑기(322c)는 하기 <수학식 3>에 따라 k 값을 결정한다.

여기서 상기 η₀ 내지 η₆의 값들 및 그 개수와 가능한 k의 값들은 시스템 설정과 무선 환경 등의 외부적인 요건들에 의해 미리 정해지는 것이다. 또한 매핑기(322c)는 상기 결정된 k의 값에 따라 적절한 시간옵셋 l 값을 정한다.

한 실시예에서 노드 B(320)의 측정블럭(322)에 의해 확정된 상기 보고주기 k 과 시간옵셋 l 값은 RADIO LINK SETUP RESPONSE 메시지를 통해 RNC(330)으로 보고된다. 그러면 RNC(330)는 상기 보고주기 k 과 시간옵셋 l 값을 RADIO BEARER REQUEST 메시지에 실어 단말(310)의 CQI결정기(312)로 통보한다. CQI 결정기(312)는 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l에 따라 해당하는 시점에서 CQI의 전송을 수행한다.

변형된 실시예에서 노드 B(320)의 측정블럭(322)은 상기 보고주기 k와 시간 옵셋 l에 따라 단말(310)의 CQI 결정기(312)에게 직접 채널품질 정보의 보고를 요청한다. CQI 결정기(312)는 상기 요청에 응답하여 CQI를 보고한다.

노드 B(320)의 AMC 제어기 및 스케줄러(324)는 상기 보고된 CQI와 다른 단말들로부터 보고된 CQI 들을 참조하여 상기 모든 단말들로의 데이터 전송을 스케줄링하고 AMC 기능을 수행한다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 노드 B의 동작을 나타낸 흐름도이다.

상기 도 9를 참조하면, 과정 402에서 노드 B는 무선링크(Radio Link: RL)의 설정이 요구되었는지를 판단한다. 상기 판단은 RNC 또는 단말로부터 무선링크의 설정 요구가 수신되는지를 확인함으로써 이루어진다. 만일 무선링크의 설정이 요구되었으면 과정 404에서 노드 B는 가능한 보고주기 k의 값을 0, 2, 4 등의 작은 값으로 설정한다. 또한 상기 설정된 작은 k의 값에 따라 l의 값도 설정한다. 상기 설정된 k와 l의 값들에 따라 단말로부터 CQI의 값들이 수신되면, 과정 406에서 상기 CQI 값들을 저장한다. 과정 408에서 노드 B는 N회 이상의 CQI 전송이 이루어졌는지, 즉 N개 이상의 CQI 값들이 저장되었는지를 판단한다. 만일 N개 이상이 아니면 과정 406으로 복귀하고 N개 이상이 되었으면 과정 410으로 진행한다.

상기 과정 410에서 노드 B는 상기 저장된 CQI 값들의 분산 또는 표준편차를 계산하고 상기 계산된 분산 또는 표준편차에 따라 앞서 언급한 <수학식 3>을 이용하여 대응하는 보고주기 k의 값을 결정한다. 과정 412에서는 상기 결정된 k를 참조하여 다른 단말들과의 중첩도(overlap)가 가장 적은 적절한 시간옵셋 값 l을 결정한다. 즉 노드 B는 단말을 위한 타임옵셋 값 l을 0부터 k-1 까지 변경시켜가며 다 른 단말들이 CQI를 전송하는 타임슬롯들과 가장 중첩되지 않도록 하는 적절한 l 값을 선택한다. 이는 이미 무선링크를 설정하고 있는 다른 단말들의 k 및 l 값이 노드 B에게 이미 알려져 있기 때문에 가능하다.

과정 414에서 노드 B는 상기 설정된 k 및 l 값에 따라 다른 단말들과의 CQI 전송 중첩도를 다시 확인한다. 여기서 상기 중첩도란 상기 설정된 k 및 l 값에 따라 CQI를 전송하도록 정해지는 타임슬롯에서 역시 CQI를 전송하는 다른 단말들의 개수로서 정해질 수 있다. 과정 416에서 상기 중첩도가 미리 정해지는 임계값 th를 초과한다면, 과정 418에서 상기 설정된 k는 다음 단계의 값으로 증가된 후 과정 412로 복귀한다. 여기서 가능한 k의 값들은 0, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 80, 100 등으로 미리 정해져 있다. 예를 들어 만일 과정 410에서 k가 8로 설정되었다면 과정 418에서 k는 10으로 증가된다.

이상의 과정들에 의해 적절한 보고주기 k와 시간옵셋 l이 결정되면 노드 B는 과정 420에서 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l을 포함하는 RL SETUP RESPONSE 메시지를 생성하고, 과정 422에서 상기 RL SETUP RESPONSE 메시지를 RNC로 전송한다. 그러면 RNC는 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l을 단말에게로 전달하고, 단말은 상기 보고주기 k와 시간옵셋 l에 따라 해당하는 시점, 즉 타임슬롯들에서 노드 B로 CQI를 보고한다.

상기 도 9에서는 단말로 보고주기 k와 시간옵셋 l을 통보하는 경우의 실시예를 도시하였으나, 변형된 실시예에서 노드 B는 상기 결정된 보고주기 k와 시간옵셋 l에 따라 해당하는 시점, 즉 타임슬롯들에서 해당 단말에게 CQI의 보고를 요청한 다. 단말은 노드 B로부터 CQI 보고 요청을 받은 즉시, HS-DPCCH를 통해 CQI의 전송을 시도한다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 HS-DPCCH를 통한 CQI 전송의 예를 나타낸 것이다. 여기서 제1 단말(UE1)과 제2 단말(UE2)은 고속으로 움직이고 있고 제3 단말(UE3)은 저속으로 움직이고 있다.

상기 도 10을 참조하면, 제1 단말(UE1)은 2의 보고주기(k=2)와 0의 시간옵셋(l=0)을 가지고 첫 번째 타임슬롯과 3번째, 5번째, 7번째 타임슬롯들 등에서 자신의 CQI를 전송한다. 제2 단말(UE2)은 4의 보고주기(k=4)와 1의 시간옵셋(l=1)을 가지고 2번째, 6번째, 10번째, 14번째 타임슬롯들 등에서 자신의 CQI를 전송한다. 제3 단말(UE3)은 10의 보고주기(k=10)와 3의 시간옵셋(l=2)을 가지고 4번째, 14번째 타임슬롯들 등에서 자신의 CQI를 전송한다.

이상과 같이 저속으로 이동하고 있는 제3 단말(UE3)은 다른 단말들에 비하여 더 넓은 간격으로 자신의 CQI를 보고하지만, 고속으로 이동하고 있는 제1 및 제2 단말들(UE1, UE2)은 좀더 빈번하게 자신의 CQI들을 보고한다. 이는 고속으로 이동하는 경우 무선 채널의 환경이 더욱 빠르게 변화할 수 있으므로 노드 B에서 이를 신속하게 감지할 수 있도록 하기 위함이다. 더욱이 각 타임슬롯에서 단말들의 CQI는 최대한 동시에 발생하지 않도록 시간옵셋 l에 의하여 분산된다. 이는 CQI 전송의 중첩으로 인한 단말들 간의 전력 간섭을 최소화하기 위함이다.

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 국한되지 않으며, 후술되는 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, 적응형 변조/부호화(AMC) 방식을 위해 채널품질 정보를 보고하는 HSDPA 통신 시스템에서 시스템 성능을 높이면서 CQI의 보고에 필요한 단말의 전력을 감소시키고 전력 간섭을 최소화할 수 있다.

Claims

이동통신 시스템에서 채널품질 정보를 보고하는 방법에 있어서,

단말의 이동 속도 정보를 수신하는 과정과,

상기 단말의 이동 속도 정보를 이용하여 채널품질 정보의 보고주기를 결정하는 과정과,

상기 결정된 보고주기에 따라 상기 단말의 채널품질 정보를 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 보고주기를 결정하는 과정은,

상기 보고주기의 가능한 값들 중 상기 단말의 이동 속도 정보에 대응하는 하나의 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 결정된 보고주기에 따라 상기 단말과 다른 단말들간 에 채널품질 정보의 전송이 최대한 중첩되지 않도록 상기 단말의 채널품질 정보 보고를 위한 시간옵셋을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단말이 상기 결정된 보고주기에 따라 상기 채널품질 정보를 주기적으로 전송하도록 하기 위하여 상기 결정된 보고주기를 상기 단말로 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 결정된 보고주기에 따라 해당하는 시점들에서 상기 단말에게 채널품질 정보의 보고를 요청하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
채널품질 정보를 송수신하는 단말과 기지국을 포함하는 이동통신 시스템에 있어서,

상기 단말은, 이동속도를 양자화하여 상기 기지국으로 전송하는 양자화기와, 상기 기지국으로 채널품질 정보를 보고하는 CQI 결정기를 포함하며,

상기 기지국은, 상기 단말로부터 수신된 상기 양자화된 단말의 이동속도를 이용하여 채널품질 정보의 보고주기를 결정하는 보고주기 결정기와, 상기 결정된 보고주기에 따라 상기 단말의 채널품질 정보를 획득하는 제어기 및 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 이동통신 시스템.
삭제
제 7 항에 있어서, 상기 보고주기 결정기는,

결정된 보고주기에 따라 상기 단말과 다른 단말들간에 채널품질 정보의 전송이 최대한 중첩되지 않도록 상기 단말의 채널품질 정보 보고를 위한 시간옵셋을 결정하는 것을 특징으로 하는 상기 이동통신 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 보고주기 결정기는,

상기 단말이 상기 결정된 보고주기에 따라 상기 채널품질 정보를 주기적으로 전송하도록 하기 위하여 상기 결정된 보고주기를 상기 단말로 제공하는 것을 특징 으로 하는 상기 이동통신 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 보고주기 결정기는,

상기 결정된 보고주기에 따라 해당하는 시점들에서 상기 단말에게 채널품질 정보의 보고를 요청하는 것을 특징으로 하는 상기 이동통신 시스템.
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