KR100625234B1 - Ｏｆｄｍａ 통신시스템에서 이용되는 통신방법, 단말기,통신장치 및 채널 예측장치 - Google Patents

Ｏｆｄｍａ 통신시스템에서 이용되는 통신방법, 단말기,통신장치 및 채널 예측장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OFDMA 통신시스템에서 이용되는 통신방법, 단말기, 통신장치 및 채널예측장치에 관한 것이다.
본 발명의 통신시스템에서는, 단말기가 기지국으로부터 수신된 데이터를 토대로 채널상태를 추정하는 채널정보를 생성하고, 채널정보를 토대로 단말기의 시변다중채널환경에 따라 후속채널의 채널예측정보를 생성하고, 이 채널예측정보를 토대로 신호송신조건을 결정한다. 이렇게 결정된 신호송신조건을 포함하는 분산처리피드백정보는 기지국으로 전송된다.
본 발명에 따르면, 채널 정보인 피드백정보를 각 사용자 단말기에서 처리함으로써, 기지국의 신호 처리량이 현저하게 감소된다. 또한, 채널환경에 따라 생성된 채널예측정보를 토대로 신호송신조건을 결정하므로, 시변다중채널환경하에서도 시스템의 성능저하를 방지할 수 있다.
OFDMA 통신시스템, 피드백정보, 예측기, 적응변조/부호화

Description

ＯＦＤＭＡ 통신시스템에서 이용되는 통신방법, 단말기, 통신장치 및 채널예측장치{Terminal, communication apparatus, communication method and Channel predictor using in the OFDMA system}
도 1은 종래의 OFDMA 통신시스템의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신시스템의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신시스템의 블록도이다.
도 4는 도 3에서 표시한 A부분의 구체적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 3의 기지국에서 수행되는 비트로딩과정을 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 OFDMA 통신시스템의 패킷오류율(Packet Error Rate)의 변화를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 OFDMA라고 명명함) 통신시스템 및 그 통신방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OFDMA 통신시스템에서 이용되는 통신방법, 단말기, 통신장치 및 채널예 측장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다중 경로로 대표되는 무선 채널환경에서 각 OFDMA 통신시스템 단말기는 서로 다른 무선 채널환경을 가지며, 심지어 한 단말기에서도 각 부반송파마다 서로 다른 채널환경을 가지게 된다. 따라서 OFDMA 통신시스템에서 시스템의 처리성능 및 처리용량을 증가시키기 위해서, 단말기가 기지국으로부터 전송되는 채널에 대한 정보를 측정하고, 그 측정된 정보를 기지국으로 피드백하는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 이러한 OFDMA 통신시스템의 동작을 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 종래의 OFDMA 통신시스템에서, 각 사용자 단말기들은 한 채널을 통하여 기지국으로부터 수신된 Tx데이터를 토대로 상기 채널에 대한 정보, 즉 피드백정보를 측정하고 이를 기지국으로 전송한다. 여기서, 피드백정보는 채널이득, 채널간섭 등을 포함하는 채널품질정보를 포함한다.
기지국은 이와 같이 단말기들로부터 받은 피드백정보를 적절한 알고리즘을 통하여 처리한 후, 그 결과값을 토대로 Tx데이터를 처리하여 채널의 현재 상태에 가장 적합한 신호송신조건들을 갖는 Tx데이터를 전송한다.
그러나 이러한 피드백정보를 이용하는 OFDMA 통신시스템은 그 성능이 뛰어나지만, 기지국의 시스템구현이 복잡해지거나, 제한된 시간 내에 피드백정보를 처리할 수 없게 되거나 또는 피드백정보 전송을 위한 주파수 낭비가 크다는 등의 문제점이 있다.
구체적으로, 기지국에서 처리해야 할 데이터의 양은 사용자의 수와 사용되는 부반송파의 개수에 의존한다. 따라서 사용자가 적은 경우에는 기지국이 처리해야 하는 데이터양이 적아서 기지국구현이 용이하게 이루어질 수 있다. 그러나 부반송파의 개수와 사용자의 수가 늘어나게 되면, 피드백정보를 처리하기 위하여 기지국에서는 많은 수의 연산을 수행하여야만 하고 연산을 수행하는 데도 많은 시간이 필요하게 된다. 따라서 사용자수가 많을 경우에, 기지국은 구현하기 어려울 정도로 복잡해질 수 있다.
또한, OFDMA 통신시스템은 시변환다중경로채널환경에서 채널성능 저하가 매우 크다. 여기서 시변환다중경로채널환경은, 예를 들어 단말기가 특정 속도로 계속 이동하여 채널품질에 영향을 주는 환경을 의미하는 것이다. 이러한 단말기의 이동에 따른 시변환다중경로채널 하에서 추정된 피드백정보는 실제로 그 값이 사용되는 시점의 피드백정보와는 차이가 날 수 있다. 이러한 차이는 OFDMA 통신시스템의 성능의 저하를 유발한다.
따라서 본 발명의 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, OFDMA 통신시스템에서 기지국 즉, 통신 장치의 신호 연산 처리 과정 및 정보 처리량을 감소시키고자 하는데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 OFDMA 통신시스템에서 각 사용자 단말기가 채널 품질 정보를 포함하는 피드백정보를 처리하도록 하고, 그 결과만을 통신 장치로 제공하도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 시변환다중경로채널에서도 채널정보를 정 확하게 예측할 수 있는 채널예측장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 단말기와 통신장치의 통신방법은, 직교주파수분할다중접속 통신시스템에서 단말기와 통신장치의 통신방법으로, a) 상기 통신장치로부터 수신된 신호를 토대로 채널상태를 추정하여 채널정보를 생성하는 단계; b) 상기 추정된 채널정보를 토대로 신호송신조건을 결정하는 단계; 및 c) 상기 신호송신조건을 포함하는 분산처리피드백정보를 상기 통신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 통신방법은 d) 상기 단말기의 채널환경에 따라 상기 채널정보를 토대로 후속채널의 채널예측정보를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 b) 단계는 상기 채널예측정보에 따라 신호송신조건을 결정할 수 있다. 상기 통신방법은 단말기의 이동 속도를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 채널정보는 제1채널정보 및 제2채널정보로 이루어지며, 상기 d) 단계는 상기 단말기의 이동 속도에 따라 상기 제1 및 제2 채널 정보 중에서 하나를 선택하고, 선택된 정보를 토대로 채널예측정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 제1채널정보는 채널을 구성하는 복수의 부채널을 통하여 송신되는 각 부반송파들의 SNR 중에서 최소SNR이고, 상기 제2채널정보는 채널을 구성하는 복수의 부채널을 통하여 송신되는 각 부반송파들의 SNR들의 평균SNR이다.
상기 채널정보는 수신신호대잡음비(SNR)이고, 상기 신호송신조건은 신호의 변조 및 부호화 방식이다.
상기 분산처리피드백정보는 부채널들의 각 부반송파들의 평균SNR들을 더 포함하는 통신방법.
본 발명의 다른 특징에 따른 단말기는 직교주파수분할다중접속 통신시스템에서 통신장치로부터 신호를 수신하는 단말기로, 상기 통신장치로부터 수신된 신호를 토대로 채널상태를 추정하여 채널정보를 생성하는 채널추정부; 상기 채널추정부에서 생성된 채널정보를 토대로 신호송신조건을 결정하는 신호송신조건결정부; 및 상기 신호송신조건을 포함하는 분산처리피드백정보를 상기 통신장치로 전송하는 전송부를 포함한다.
상기 채널추정부는, 채널을 구성하는 복수의 부채널들을 통하여 송신되는 각 부반송파들을 토대로 각 부채널에 대한 채널정보를 측정하는 복수의 부채널추정부를 포함하고, 상기 단말기는 상기 부채널 추정부로부터 출력되는 채널 정보를 토대로 각 부채널의 후속 채널에 대한 채널 예측 정보를 생성하는 복수의 부채널예측부를 더 포함할 수 있다.
상기 채널 정보는 제1 및 제2 채널 정보로 이루어지며, 상기 각 부채널 예측부는 단말기의 이동 속도에 따라 상기 제1 및 제2채널정보 중 하나를 선택하고, 선택된 채널정보를 토대로 해당 채널의 채널예측정보를 생성할 수 있다.
상기 제1채널정보는 상기 부반송파들의 SNR 중에서 최소SNR이고, 상기 제2채널정보는 상기 부반송파들의 SNR들의 평균SNR일 수 있다. 여기서, 상기 각 부채널 예측부는 단말기의 이동속도가 설정 속도 이상인 경우에는 제1채널정보를 선택하고, 단말기의 이동속도가 설정 속도 이하인 경우에는 제2채널정보를 선택할 수 있 다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 채널예측장치는 통신장치로부터 전송된 신호를 수신하는 단말기에 구비되어 상기 신호가 전송되는 특정채널의 채널상태를 예측하는 채널예측장치로서, 상기 통신장치로부터 신호가 전송되는 채널을 구성하는 부채널마다 수신된 부반송파신호들을 토대로 각 부채널의 채널상태를 나타내는 제1 및 제2채널정보를 생성하는 채널추정부; 및 상기 단말기의 채널환경에 따라 상기 제1 또는 제2채널정보를 토대로 후속채널에 대한 채널예측정보를 형성하는 채널예측부를 포함한다.
상기 제1채널정보는 상기 부반송파들의 SNR 중에서 최소SNR이고, 상기 제2채널정보는 상기 부반송파들의 SNR들의 평균SNR이고, 상기 채널예측부는 단말기의 이동속도가 설정 속도 이상인 경우에는 제1채널정보를 토대로 채널예측정보를 형성하고, 단말기의 이동속도가 설정 속도 이하인 경우에는 제2채널정보를 토대로 채널예측정보를 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 통신장치는 직교주파수분할다중접속 통신시스템에서 단말기로부터 전송되는 정보를 토대로 상기 단말기로 전송하는 신호상태를 결정하는 통신장치로서, 상기 단말기로부터 전송되는 분산처리피드백정보-신호의 변조/부호화방식포함-를 수신하는 수신부; 상기 분산처리피드백정보에 포함된 변조/부호화방식에 따라 상기 단말기로 송신할 신호를 변조 및 부호화하는 변조/부호화부; 및 상기 변조 및 부호화된 신호를 상기 단말기로 전송하는 송신부를 포함한다.
상기 단말기는 통신장치로부터 전송된 신호를 토대로 채널상태를 측정하고 측정된 채널상태를 토대로 신호의 변조/부호화방식을 결정하여 이를 분산처리피드백정보로 하여 전송할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신시스템의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, OFDMA 통신시스템에서, 각 사용자 단말기들은 한 채널을 통하여 기지국으로부터 수신된 Tx데이터를 토대로 채널에 대한 정보, 즉 피드백정보를 측정한다. 이 피드백정보는 단말기 내에서 적절한 알고리즘을 통하여 처리된 후 기지국으로 전송한다. 즉, 피드백정보는 각 사용자 단말기마다 분산되어 처리된 후 기지국으로 전송된다. 이하에서는 이와 같이 단말기에서 분산되어 처리된 후 기지국으로 전송되는 피드백정보를 분산처리피드백정보라고 하며, 분산처리피드백정보는 채널상태를 나타내는 피드백정보로부터 얻어진 것으로, 기지국으로 송신되는 Tx데이터를 채널상태에 적합하게 송신하기 위한 신호송신조건을 포함한다. 기지국에서는 이 분산처리피드백정보를 토대로 채널의 현재 상태에 가장 적합한 신호송신조건들을 갖는 Tx데이터를 단말기로 전송한다.
즉, 종래의 OFDMA 통신시스템에서는, 피드백정보의 처리가 기지국에서 수행되나 본 발명에 따르면, 피드백정보의 처리가 각 사용자 단말기로 분산되어 수행된다. 그 결과, 피드백정보의 처리에 따른 데이터량은 부반송파의 개수만으로 결정되어, 종래에 비하여 현저하게 감소된다. 대부분의 시스템에서, 시스템의 복잡성은 피드백정보량의 지수형태로 주어지기 때문에, 본 발명과 같이 피드백정보분산처리에 따라 기지국으로 피드백되는 정보량이 감소하게 되면 시스템의 복잡성도 크게 감소하게 된다. 또한, 각 사용자 단말기에서 피드백정보를 처리하고 그 결과를 전송하기 때문에 특정 경우에 대해서는 피드백정보를 대폭 감소시킬 수도 있다.
다음에는, 본 발명에 따른 실시예를 좀더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 각 단말기에서 채널에 대한 정보 즉, 피드백정보를 측정하고 피드백정보를 토대로 신호송신조건인 변조방식을 설정하고 설정된 변조방식을 분산피드백정보로 하여 기지국에 전송한다.
구체적으로 살펴보면, OFDMA 통신시스템에서는, 셀과 사용자 단말기 사이의 채널상태에 따라 데이터채널의 변조방식과 코딩방식을 결정하여 셀 전체의 사용효율을 높여주는 적응변조/코딩방식(Adaptive Modulation and Coding Scheme, 이하 AMCS라고 명명함)을 사용한다. 적응변조방식과 코딩방식의 조합을 적응변조/코딩방식(Adaptive Modulation and Coding Scheme, 이하 AMCS방식라고 명명함)이라고 하며, 방식1에서 방식n까지 복수개의 AMCS방식들로 이루어진다. 본 실시예에서는, 단말기에서 피드백정보를 측정하고, 이를 이용하여 그 채널상황에 맞게 결정된 신호송신조건인 AMCS방식을 결정한다. 여기서, 단말기에서 추출한 피드백정보는 채널품질파라미터를 포함하는 정보이며, 채널품질파라미터는 단말기와 기지국 사이의 채널품질을 나타내는 것으로, RSSI(Receives Signal Strength Indication), 수신SNR(Signal to Noise Ratio) 등이 있으며, 본 실시예에서는 채널품질파라미터로서 수신SNR을 사용한다.
종래에는 기지국이 AMCS방식을 결정하므로 단말기에서 수신SNR을 정확하게 표현하여 기지국으로 전송하여야만 하였다. 이를 위하여, 하나의 부반송파에 대해서 수 비트(보통 5비트 이상)의 용량을 갖는 피드백정보가 단말기에서 기지국으로 전송되어야 하므로, 전체 OFDMA 통신시스템의 측면에서 기지국은 "수신SNR표현비트수*부반송파의 수*사용자의 수"의 정보량을 처리하여야만 하였다. 하지만, 본 발명에 따르면, 단말기는 수신SNR을 기초로 결정된 AMCS방식을 분산처리피드백정보로서 기지국으로 전송한다. 따라서 기지국은 피드백정보를 처리할 필요가 없으며, 또한 대부분의 경우 AMCS방식의 수가 25보다 작기 때문에, AMCS방식을 표현하기 위한 비트용량도 수신SNR을 표현하기 위한 비트용량보다 작으며, 그 결과 기지국으로 전송되는 분산처리피드백정보의 용량도 종래에 비하여 감소하게 된다. 예를 들면, 4 단계를 사용하는 AMCS방식과 사용자별 전력제어를 채택한 OFDMA 통신시스템에서, 본 발명에 따라 AMCS방식을 분산처리피드백정보로서 기지국에 전송하는 경우, 분산처리피드백정보량은 하나의 부반송파마다 AMCS방식을 표현하기 위하여 2비트(22 = 4 단계)가 필요하다. 한편, 종래의 피드백정보량은 부반송파마다 수신SNR을 표현하기 위하여 5비트 이상이 필요하다. 따라서 본 발명에서의 분산처리피드백정보량은 종래의 피드백정보량과 비교할 때 약 2/5로 감소된다. 결국 본 발명에 따르면 기지국은 피드백정보의 처리과정을 수행하지 않으며, 단말기로부터 전송받는 분산처리피드백의 용량도 감소되므로, 기지국의 복잡성이 현저하게 감소될 수 있다. 또한, AMCS방식을 결정하기 위한 연산이 사용자 단말기로 분산되므로, 기지국의 복잡성도 크게 감소될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 분산처리피드백정보를 이용하는 OFDMA 통신시스템의 구조 및 동작에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신시스템의 블록도이이고, 도 4는 도 3에서 표시한 A부분의 구체적인 구조을 보여주는 블록도이다.
도 3에서와 같이, OFDMA 통신시스템은 통신장치인 기지국(100) 및 다수의 단말기(200)로 이루어진다.
기지국(100)은 수신부(113), 분산처리피드백정보취합부(110), 패킷스케쥴러(또는 비트로딩블록, 105), 사용자데이터선택부(120), 직병렬변환기(125), 변조부(130), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)(135), 보호구간삽입부(140), 병직렬변환기(145), 멀티플렉서(multiplexer)(150), 디지털아날로그변환기(Digital Analog Convertor)(155) 및 캐리어변조부(160)를 포함한다. 여기서 기지국(100)은 무선통신을 위한 수단을 포함하는 통신장치로 명명될 수 있다.
단말기(200)는 캐리어복조부(240), 아날로그디지털변환기(Analog Digital Convertor)(235), 디멀티플렉서(230), 보호구간제거부(220), FFT(Fast Fourier Transform)(215), 복조부(210), 병직렬변환기(205), 채널추정부(260), 채널예측부(265), 신호송신조건결정부인 AMCS방식결정부(245), 전송부(270), 부채널할당정보저장부(250) 및 AMCS저장부(255)를 포함한다. 여기서 채널추정부(260), 채널예측부(265) 및 AMCS방식결정부(245)는 부채널의 개수에 따라 다수개로 이루어진다.
도 4에서와 같이, N개의 부채널들이 FFT(215)에서 푸리에 변환되는 경우, 채널추정부(260)는 각 부채널들의 채널상태를 추정하기 위한 N개의 부채널추정부(2601~260N)로 이루어진다. 마찬가지로, 채널예측부(265) 및 AMCS방식결정부(245)도 각 부채널의 채널예측을 위한 N개의 부채널예측부들(2651~265N) 및 각 부채널의 AMCS방식결정을 위한 N개의 부채널AMCS방식결정부들(2451~245N)로 이루어진다.
다음에는, 이러한 구조를 토대로 본 발명의 실시예에 대한 OFDMA 통신시스템의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 기지국(100)이 단말기(200)로 신호를 송신하면, 단말기(200)는 신호를 수신하여 캐리어복조부(240), 아날로그디지털변환기(235) 및 디멀티플렉서(230)를 통하여 직렬신호를 생성한다. 이 직렬신호는 직병렬변환기(225) 및 보호구간제거부(220)에 의해 병렬신호로 변환되고 보호구간이 제거된 후 FFT(215)에서 고속푸리에변환된다. 고속푸리에변환된 신호는 적응복조부(210)에 전달되어 복조되고 병직렬변환기(205)에 의해 직렬신호로 변환되어 K번째 사용자데이터가 생성된다.
한편, FFT(215)에서 고속푸리에변환된 신호는 채널추정부(260)에도 전달된다. 채널추정부(260)는 상기 신호를 토대로 현재의 채널의 수신SNR을 측정하여 채널품질을 추정하고, 이 추정정보에 기초하여 채널예측부(265)가 후속채널의 채널상태를 예측한다. 그 후, AMCS방식결정부(245)는 채널예측정보를 토대로 후속채널의 신호송신조건인 AMCS방식을 결정한다. 이렇게 결정된 AMCS방식은 AMCS방식저장부(255)에 저장되고 동시에 전송부(270)에 전달된다. 전송부(270)는 이 AMCS방식을 분산처리피드백정보로서 상향링크를 통하여 기지국(100)으로 전송된다. AMCS방식저장부(255)에 저장된 후속채널의 AMCS방식정보는 후속채널을 통하여 수신된 신호가 복조될 때 채널할당정보저장부(250)의 채널할당정보와 함께 복조부(210)에 전달되어 수신된 신호의 복조에 사용된다.
이와 같이 동작하는 단말기(200)에서 수행되는 분산처리피드백정보 생성과정을 보다 상세하게 설명한다.
앞서 기술된 바와 같이 기지국(100)에서 전송된 신호가 수신되어 처리되면 채널추정부(260)의 각 부채널추정부(2601~260N)는 부채널을 구성하는 각 부반송파들의 수신SNR을 측정한다. 다음에, 측정된 각 부반송파들의 수신SNR들의 최소SNR 및 평균SNR를 산출한다.
다음, 각 부채널예측부(2651~265N)는 각 부채널추정부(2601~260 N)에서 산출된 최소SNR 및 평균SNR을 입력받아, 후속채널의 예측정보를 생성한다. 구체적으로, 부채널예측부들(2651)은 부채널추정부(2601)로부터 부반송파들의 최소SNR 및 평균SNR을 입력받아, 이 두 값 중에서 시변다중경로채널환경에 적합한 하나의 값을 선택하여 이를 기초로 후속채널의 예측정보를 생성한다.
예를 들어, 단말기의 이동속도가 빠른 경우에는 최소SNR을 선택하고 이를 토대로 예측정보를 생성하고, 이동속도가 비교적 느린 경우에는 평균SNR을 예측정보 를 생성한다. 이하에서는 최소SNR을 선택하고 이를 토대로 예측정보를 생성하는 경우를 제1동작모드라고 명명하고, 평균SNR을 예측정보를 생성하는 경우를 제2동작모드라고 명명한다. 본 실시예에서 단말기의 이동속도는 다양한 방법을 토대로 측정될 수 있다. 예를 들어, 단말기에 GPS 수신 장치를 설치하고, GPS 수신 장치에 의하여 수신되는 위성으로부터의 신호를 이용한 위치추적방법으로 단말기의 이동 속도를 측정할 수 있다. 또한, 기지국으로부터 송신되는 신호의 채널 상태의 변화 정도에 따라 단말기의 이동 속도를 측정할 수 있다. 이 경우, 채널예측부(265)가 채널 상태의 변화에 따라 이동 속도 측정을 수행할 수 있다. 이러한 GPS 수신 장치를 이용한 위치 추적 방법에 따른 단말기의 이동속도 측정이나 채널 상태 변화에 따른 단말기의 이동 속도 측정 방법은 당업자에 의하여 고안가능하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
채널예측부(265)가 제1동작모드로 동작하는 경우, 모든 부반송파의 실제 SNR값은 최소SNR값보다 크기 때문에 최소SNR값을 채널예측정보로 하여도 신호전달시에 오류가 발생되지 않는다. 그러나, 채널예측부(265)가 제2동작모드로 동작하는 경우, 각 부반송파의 실제 SNR값이 평균SNR값보다 작을 수도 있다, 실제 SNR값이 평균SNR값보다 작은 부반송파에 대하여 평균SNR값을 채널예측정보로 하여 신호송신조건을 결정하면, 신호전달시에 오류(error)가 발생될 수 있다. 따라서 제2동작모드의 경우, 타임인터리버(time interleaver)를 통하여 시간상에 연속되는 오류를 섞어서 연속에러를 분산에러로 만들어 에러정정 코드와 같이 사용하면, 전체 시스템의 성능은 향상될 수 있다.
이와 같은 채널추정부(260) 및 채널예측부(265)는 OFDMA 통신시스템뿐만 아니라 일반적인 통신시스템에서 채널예측장치로서 사용될 수도 있다.
이와 같이 채널예측부(265)에서 생성한 예측정보를 기초로, AMCS방식결정부 (245)에서는 신호송신조건인 AMCS방식을 결정한다. 즉, 각 부채널AMCS방식결정부들 (2451~245N)은 각 부채널예측부들(2651~265N)의 예측정보를 기초로 AMCS방식들을 결정하는 것이다.
이렇게 결정된 각 부채널마다의 AMCS방식는 기지국으로 송신되어야 하는 다른 피드백정보(각 부채널의 평균SNR)와 함께 전송부(270) 내에 존재하는 멀티플렉서(271)에 의해 다중화되어 전송된다. 이렇게 하여 AMCS방식과 같은 신호송신조건을 포함하는 분산처리피드백정보가 생성되는 것이다. 이 분산처리피드백정보는 상향링크를 통하여 기지국으로 전송된 다음에는 이와 같이 단말기로부터 전송되는 분산처리피드백정보를 토대로 단말기로 신호를 송신하는 기지국의 동작에 대하여 설명한다.
단말기로부터 전송된 분산처리피드백정보는 수신부(113)에서 수신하고 이 수신된 신호는 분산처리피드백정보취합부(110, 도 3 참조)로 전달된다. 분산처리피드백정보취합부(110)는 K개의 사용자 단말기들로부터 전달된 AMCS방식를 포함하는 분산처리피드백정보를 취합하여 패킷스케쥴러(105)에 전달한다. 패킷스케쥴러(105)는 분산처리피드백정보를 단말기로 송신하고자 하는 패킷데이터마다 처리 우선순위를 부여하고 부여된 우선순위에 따라 패킷데이터를 순차적으로 사용자테이터선택부 (120)로 전송한다. 사용자데이터선택부(120)는 K개의 패킷데이터 중에서 하나의 패킷데이터를 선택한다. 선택된 패킷데이터는 직병렬변환기(125)에서 병렬신호로 변환된 후 변조부(130)로 전달한다.
변조부(130)는 분산처리피드백정보를 패킷스케쥴러(105)로부터 전달받고 상기 패킷데이터를 분산처리피드백정보에 포함된 각 AMCS방식에 따라 변조한다. 변조된 데이터는 IFFT(135)에서 역고속푸리에변환되고 보호구간삽입부(140)에서 보호구간이 삽입된 후 병직렬변환기(145)에 의하여 다시 직렬신호로 변환된다. 이렇게 생성된 직렬신호는 멀티플렉서(150)에서 패킷스케쥴러(105)로부터의 부채널비트할 정보와 파일럿삽입부(115)의 신호와 곱해지고 디지털아날로그변환기(155)에서 아날로그신호로 변환된 후, 반송파에 실려 해당 사용자 단말기로 전송된다.
이와 같이 동작하는 기지국(100)에서, 패킷스케쥴러(105)가 각 패킷데이터마다 처리 우선순위를 부여하고 부여된 우선순위에 따라 패킷데이터를 순차적으로 사용자데이터선택부(120)로 전송하는 비트로딩의 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 기지국에서 수행되는 비트로딩과정을 보여주는 순서도이다.
피드백정보취합부(110)는 다수의 단말기로부터 송신된 분산처리피드백정보를 수신한다(S100). 이렇게 수신된 분산처리피드백정보 중에서 부채널의 평균SNR 및 AMCS방식을 추출하고 이를 토대로 사용자들을 분류한다(S200).
다음, 부채널의 평균SNR 및 AMCS방식 중에서 최대 평균SNR 및 최고 변조방식을 갖는 부채널을 선택하고(S300), 이렇게 선택된 부채널이 할당되었는지 여부를 확인한다(S400). 선택된 부채널이 다른 사용자를 위해 이미 할당되어 있으면 선택하지 않으며 소거 하고(S410), 다른 사용자에게 할당되어 있지 않으면 해당 사용자의 데이터를 보내기 위한 부채널로서 할당한다(S420). 모든 부채널이 할당되었는지 또는 모든 사용자가 할당되었는지를 확인하고(S500), 모든 부채널과 모든 사용자가 할당될 때까지 단계(S300) 및 단계(S400)를 반복한다.
이와 같이, 기지국(100)에서는, 분산처리피드백정보취합부(110)에서 단말기(200)에서 송신한 분산처리피드백정보를 수신하고, 이 분산처리피드백정보에 포함된 AMCS방식에 따라 데이터를 변조 부호화하고 비트로딩(bit loading)을 실행한다.
위에서 기술된 실시예에 따르면, OFDMA 통신시스템에서 분산처리피드백정보를 이용함으로써, 기지국의 복잡성을 크게 줄이고, 피드백정보의 전송으로 인한 주파수 낭비를 막을 수 있으며, 시스템의 구현을 용이하게 할 수 있었다.
또한, 2가지 동작모드를 갖는 채널예측부를 사용함으로써 시변환다중경로채널에서도 OFDMA 통신시스템의 성능저하를 막을 수 있다.
도 6에 앞서 기술된 바와 같이 동작하고 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 통신시스템의 패킷오류율(Packet Error Rate)의 변화를 보여주는 그래프가 도시되어 있다. 도 6은, 채널예측부(265)를 채용한 분산처리피드백정보를 이용한 OFDMA 통신시스템에서, 각 사용자의 이동속도를 나타내는 부반송파의 주파수 간격으로 정규화 된 도플러 주파수 변화에 따른 하향링크 패킷오류율(Packet Error Rate)을 보여준다.
도 6에서,
Figure 112003034362904-pat00001
로 표시된 선은, 채널예측부가 최소SNR을 이용한 제1동작모드로 동작하는 경우의 패킷오류율의 변화를 나타낸 것이고,
Figure 112003034362904-pat00002
로 표시된 선은 채널예측부가 평균SNR을 이용한 제2동작모드로 동작하는 경우의 패킷오류율의 변화를 보여준다. 또한,
Figure 112003034362904-pat00003
으로 표시된 선은 채널예측부를 채택하지 않은 경우의 오류율의 변화를 보여주는 것이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 채널예측부를 채택하지 않은 OFDMA 통신시스템의 성능보다 채널예측부를 사용하는 경우의 성능이 시변환 다중 경로 채널 하에서 더 좋은 것을 알 수가 있다.
또한, 정규화 된 도플러 주파수가 0.0037보다 작은 경우, 즉 사용자 단말기가 느리게 움직이는 경우에는, 평균SNR에 의한 제2동작모드시에 최소SNR에 의한 제1동작모드시보다 더 좋은 성능을 보이는 것을 알 수가 있다. 한편, 정규화된 도플러 주파수가 0.0037보다 큰 경우, 즉 사용자 단말기가 빠르게 움직이는 경우에는, 최소SNR에 의한 제1동작모드시에 평균SNR에 의한 제2동작모드시보다 더 좋은 성능을 보이는 것을 알 수가 있다.
따라서 사용자 단말기의 속도에 따라서 2가지 동작모드 중 하나가 적합하게 선택하면 시스템의 성능을 크게 향상시킬 수가 있다.
앞에서 바람직한 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였지만, 이 실시예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게는 본 발명의 기술사상의 벗어남 없이 실시예에 대한 다양한 변화, 변경 등이 가능함은 명백할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 변화예 또는 변경예 등을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, OFDMA 통신시스템에서, 신호송신조건을 결정하기 위한 피드백정보를 각 사용자 단말기에 분산하여 처리하여 그 결과를 기지국으로 전송함으로써, 기지국의 정보처리량이 현저하게 감소되어 기지국을 보다 용이하게 구현할 수 있다.
이에 더하여, 단말기가 종래의 피드백정보보다 적은 수의 비트용량으로 표현될 수 있는 분산처리피드백정보를 기지국으로 전송함으로써, 정보전송에 따른 주파수 낭비를 막을 수 있다.
또한, 단말기에서는 시변다중경로채널환경에 따라 각 부반송파의 수신SNR들 중 최소SNR 및 평균SNR 중에서 하나의 값을 선택하여 이를 기초로 후속채널의 예측정보를 생성함으로써, 시변환 다중 경로 채널에서도 OFDMA 통신시스템의 성능 저하를 막을 수 있었다.

Claims (16)

  1. 직교주파수분할다중접속 통신시스템에서 단말기와 통신장치의 통신방법에 있어서,
    a) 상기 통신장치로부터 수신된 신호를 토대로 채널 환경에 대한 제1 채널 정보 및 제2 채널정보를 생성하는 단계;
    b) 단말기 이동속도에 따라 제1 채널 정보 혹은 제2 채널 정보를 선택하여 후속 채널에 대한 채널예측정보를 생성하는 단계;
    c) 채널예측정보를 토대로 신호송신조건을 결정하는 단계;및
    d) 상기 신호송신조건을 포함하는 분산처리피드백정보를 상기 통신 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는 통신방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1채널정보는 채널을 구성하는 복수의 부채널을 통하여 송신되는 각 부반송파들의 SNR 중에서 최소SNR이고,
    상기 제2채널정보는 채널을 구성하는 복수의 부채널을 통하여 송신되는 각 부반송파들의 SNR들의 평균SNR인 통신방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 채널정보는 수신신호대잡음비(SNR)인 통신방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호송신조건은 신호의 변조 및 부호화 방식인 통신방법
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분산처리피드백정보는 부채널들의 각 부반송파들의 평균SNR들을 더 포함하는 통신방법.
  8. 직교주파수분할다중접속 통신시스템에서 통신장치로부터 신호를 수신하는 단말기에 있어서,
    상기 통신장치로부터 수신된 신호를 토대로 채널 환경에 대한 제1 채널 정보 및 제2 채널 정보를 생성하고, 단말기 이동속도에 따라 제1 채널 정보 혹은 제2 채널 정보를 선택하여 후속 채널에 대한 채널예측정보를 생성하는 채널추정부;
    상기 채널추정부에서 생성된 채널예측정보를 토대로 신호송신조건을 결정하는 신호송신조건결정부; 및
    상기 신호송신조건을 포함하는 분산처리피드백정보를 상기 통신장치로 전송하는 전송부
    를 포함하는 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 채널추정부는, 채널을 구성하는 복수의 부채널들을 통하여 송신되는 각 부반송파들을 토대로 각 부채널에 대한 채널정보를 측정하는 복수의 부채널추정부를 포함하고,
    상기 단말기는 상기 부채널 추정부로부터 출력되는 채널 정보를 토대로 각 부채널의 후속 채널에 대한 채널 예측 정보를 생성하는 복수의 부채널예측부
    를 더 포함하는 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 부채널 예측부는 단말기의 이동 속도에 따라 상기 제1 및 제2채널정보 중 하나를 선택하고, 선택된 채널정보를 토대로 후속 채널의 채널예측정보를 생성하는 단말기.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1채널정보는 상기 부반송파들의 SNR 중에서 최소SNR이고,
    상기 제2채널정보는 상기 부반송파들의 SNR들의 평균SNR인 단말기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각 부채널 예측부는 단말기의 이동속도가 설정 속도 이상인 경우에는 제1채널정보를 선택하고, 단말기의 이동속도가 설정 속도 이하인 경우에는 제2채널정보를 선택하는 단말기.
  13. 통신장치로부터 전송된 신호를 수신하는 단말기에 구비되어 상기 신호가 전송되는 특정채널의 채널상태를 예측하는 채널예측장치에 있어서,
    상기 통신장치로부터 신호가 전송되는 채널을 구성하는 부채널마다 수신된 부반송파신호들을 토대로 각 부채널의 채널상태를 나타내는 제1 및 제2채널정보를 생성하는 채널추정부; 및
    상기 단말기의 이동속도에 따라 상기 제1 또는 제2채널정보를 선택하여 후속채널에 대한 채널예측정보를 생성하는 채널예측부
    를 포함하는 채널예측장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1채널정보는 상기 부반송파들의 SNR 중에서 최소SNR이고, 상기 제2채널정보는 상기 부반송파들의 SNR들의 평균SNR이고,
    상기 채널예측부는 단말기의 이동속도가 설정 속도 이상인 경우에는 제1채널정보를 토대로 채널예측정보를 형성하고, 단말기의 이동속도가 설정 속도 이하인 경우에는 제2채널정보를 토대로 채널예측정보를 형성하는 채널예측장치.
  15. 직교주파수분할다중접속 통신시스템에서 단말기로부터 전송되는 정보를 토대로 상기 단말기로 전송하는 신호상태를 결정하는 통신장치에 있어서,
    상기 단말기로부터 전송되는 분산처리피드백정보-신호의 변조/부호화방식포함-를 수신하는 수신부;
    상기 분산처리피드백정보에 포함된 변조/부호화방식에 따라 상기 단말기로 송신할 신호를 변조 및 부호화하는 변조/부호화부; 및
    상기 변조 및 부호화된 신호를 상기 단말기로 전송하는 송신부를 포함하고,
    상기 단말기는,
    통신장치로부터 전송된 신호를 토대로 제1 채널 정보 및 제2 채널 정보를 생성하여, 단말기 이동속도에 따라 제1 채널 정보 혹은 제2 채널 정보를 선택하여 후속 채널에 대한 채널예측정보를 생성하고 , 채널예측정보에 따라 신호의 변조/부호화방식을 결정하여 분산처리피드백정보로서 전송하는
    통신장치.
  16. 삭제
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