KR100891806B1

KR100891806B1 - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 적응적 채널할당을 위한 채널 상태 추정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100891806B1
Application number: KR1020030084586A
Authority: KR
Inventors: 강현정; 구창회; 손중제; 장봉석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2009-04-07
Also published as: US7355960B2; KR20050050922A; US20050111492A1

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 적어도 하나 이상의 서브캐리어들을 적어도 하나의 서브 채널로 설정하여 전체 주파수 대역을 복수의 서브 채널들로 구분하고, 상기 각각의 서브 채널들을 하나 이상의 이동 단말기들에게 할당하는 방법에 있어서, 상기 각 이동 단말기들로부터 각 서브 채널별 채널 상태 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 각 이동 단말기들의 서브 채널별 채널 상태 정보를 소정의 임계값과 비교하고, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하는 과정과, 상기 각 서브 채널별로 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 상기 임계값보다 큰 경우의 평균 발생 길이를 산출하는 과정과, 상기 산출된 평균 발생 길이로부터 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값을 산출하는 과정과, 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값과 현재 상태값으로부터 임계값보다 크게 되는 상태의 추정값을 산출하는 과정과, 상기 산출된 추정값을 크기에 따라 상기 서브 채널 별로 정렬하고, 상기 정렬된 순서에 따라 상기 각 이동 단말기 별로 서브 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

주파수 도약, 직교 주파수 분할 다중 접속, 서브채널 할당, 적응적 채널 할당

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 적응적 채널 할당을 위한 채널 상태 추정 장치 및 방법{APPARATUS FOR CHANNEL ALLOCACTION ADAPTIVELY BY CHANNEL ESTIMATION IN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM AND THE METHOD THEREOF}

도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중 방식의 송수신기 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 송신기 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신기 구조를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 서브 채널 할당 구조를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 서브 채널 할당 절차를 나타낸 흐름도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 채널 할당을 위한 채널 상태값 갱신 절차를 나타낸 흐름도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 채널 할당 우선순위 결정 절차를 나타낸 흐 름도.

본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동통신 시스템에서 다수의 단말기들에게 서브 채널을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 이동 통신 시스템은 3세대 이동 통신 시스템에서 4세대(4G: 4th Generation) 이동 통신 시스템으로 발전해나가고 있는 상태이다. 상기 4세대 이동 통신 시스템은 이전 세대의 이동 통신 시스템들과 같이 단순한 무선 통신 서비스에 그치지 않고 유선 통신 네트워크와 무선 통신 네트워크와의 효율적 연동 및 통합 서비스를 목표로 하며 상기 3세대 이동 통신 시스템에서보다 고속의 데이터 전송 서비스를 제공하기 위한 기술들이 표준화되고 있다.

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상기 이동 통신 시스템들에서 무선 채널로 신호를 전송하는 경우 전송된 신호는 송신기와 수신기 사이에 존재하는 다양한 장애물들에 의해 다중경로 간섭(multipath interference)을 받는다. 상기 다중경로가 존재하는 무선 채널은 채널의 최대 지연 확산과 신호의 전송 주기로 특성을 규정짓는다. 상기 최대 지연 확산보다 신호의 전송 주기가 긴 경우에는 연속된 신호 사이에 간섭이 발생하지 않으며, 채널의 주파수 특성은 비선택적 페이딩(nonselective fading)으로 주어진다.

그러나, 심벌(symbol) 주기가 짧은 고속 데이터 전송시에 단일 반송파(single carrier)방식을 사용하게 되면, 심벌간 간섭(intersymbol interference)으로 인해 왜곡이 발생한다. 따라서 수신단의 등화기(equalizer)의 복잡도도 함께 증가된다.

따라서, 상기 단일 반송파 전송방식에서 등화 문제를 해결하기 위한 대안으로 OFDM 방식을 사용하는 시스템이 제안되었다.

상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

이와 같은 멀티캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 HF radio에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들간의 직교 변조의 구현이 난이한 문제였었기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술개발이 급속히 발전했다. 또한 보호구간(guard interval)의 사용과 시클릭 프레픽스(cyclic prefix; 이하, 'CP'라 한다) 보호구간 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다.

따라서, 상기 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting: DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(WLAN; Wireless Local Area Network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM; Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 즉, 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; 이하 'FFT'로 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform; 이하 'IFFT'로 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.

상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM; Frequency Division Multiplexing) 방식과 유사하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을수 있다는 특징을 가진다.

또한, 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.

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도 1은 종래의 OFDM 이동 통신 시스템의 송신기의 구성을 도시한 도면이다. OFDM 통신 시스템은 송신기(100) 및 수신기(150)로 구성된다.

상기 송신기(100)는 부호화기(104), 심벌 매핑기(106), 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter; 108), 파일럿 심벌 삽입기(pilot symbol inserter; 110), IFFT기(112), 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter; 114), 보호 구간 삽입기(guard interval inserter; 116), 디지털/아날로그 변환기(digital to analog converter, 이하 'D/A 컨버터'라 칭하기로 한다; 118) 및 무선 주파수(Radio Frequency; 이하 'RF'라 한다) 처리기(processor; 120)를 포함한다.

상기 송신기(100)상에서, 사용자 데이터(102)는 부호화기(104)로 전송하고자 하는 사용자 데이터 비트(user data bits) 및 제어 데이터 비트(control data bits)를 발생시켜 출력시킨다. 상기 부호화기(104)에서는 상기 사용자 데이터를 입력하여 해당 코딩(coding) 방식으로 코딩한 후 상기 심벌 매핑기(106)로 출력한다. 상기 해당 코딩 방식은 소정의 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 터보 코딩(turbo coding) 방식 혹은 컨벌루셔널 코딩(convolutional coding) 방식이 있다. 상기 심벌 매핑기(106)는 상기 부호화기(104)에서 출력한 코딩된 비트(coded bits)를 해당 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌을 생성하여 직렬/병렬 변환기(108)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식으로는 일 예로, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식, 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 혹은 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식 등이 사용될 수 있다.

상기 직렬/병렬 변환기(108)는 상기 심벌 매핑기(106)에서 출력하는 직렬 변조 심벌들을 입력하여 병렬 변환한 후 상기 파일럿 심벌 삽입기(110)로 출력한다. 상기 파일럿 심벌 삽입기(110)는 병렬 변환된 심벌들에 파일럿 심벌들을 삽입한 후 IFFT기(112)로 출력한다. 상기 IFFT기(112)는 상기 파일럿 심벌 삽입기(110)에서 출력한 신호를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 병렬/직렬 변환기(114)로 출력한다.

상기 병렬/직렬 변환기(114)는 상기 IFFT기(112)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(116)로 출력한다. 상기 보호 구간 삽입 기(116)는 상기 병렬/직렬 변환기(114)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(118)로 출력한다. 여기서, 상기 보호 구간은 상기 OFDM 통신시스템에서 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간에 간섭(interference)을 간섭을 제거하기 위해서 삽입된다. 또한, 상기 보호 구간은 일정 구간의 널(null) 데이터를 삽입하는 형태로 제안되었으나, 상기 보호 구간에 널 데이터를 전송하는 형태는 수신기에서 OFDM 심벌의 시작점을 잘못 추정하는 경우 서브 캐리어들간에 간섭이 발생하여 수신 OFDM 심벌의 오판정 확률이 높아지는 단점이 존재하여 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'Cyclic Prefix' 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 'Cyclic Postfix' 방식으로 사용하고 있다.

상기 D/A 컨버터(118)는 상기 보호 구간 삽입기(116)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(120)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(120)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 D/A 컨버터(118)에서 출력한 신호를 실제 에어(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 에어(air)상으로 전송한다.

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상기 수신기(150)는 RF처리기(152), 아날로그/디지털 변환기(analog to digital converter, 이하 'A/D 컨버터'라 칭하기로 한다; 154), 보호구간 제거기(156), 직렬/병렬 변환기(serial to parallel converter; 158), FFT기(160), 파일럿 심벌 추출기(162), 채널 추정기(164), 등화기(equalizer; 166), 병렬/직렬 변환기(parallel to serial converter; 168), 심벌 디매핑기(170) 및 복호화기(172)로 구성된다.

상기 송신기(100)에서 송신된 신호는 다중 경로 채널(multipath channel)을 겪고 잡음이 가산된 형태로 상기 이동 단말기 수신기(150)의 수신 안테나(Rx antenna)를 통해서 수신된다. 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(152)로 입력되고, 상기 RF 처리기(152)는 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 상기 A/D 컨버터(154)로 출력한다. 상기 A/D 컨버터(154)는 상기 RF 처리기(152)에서 출력한 아날로그 신호를 디지털 변환한 후 상기 보호 구간 제거기(156)로 출력한다.

상기 보호 구간 제거기(156)는 상기 아날로그/디지털 변환기(154)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 제거한 후 상기 직렬/병렬 변환기(158)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(158)는 상기 보호 구간 제거기(156)에서 출력한 직렬 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 상기 FFT기(160)로 출력한다. 상기 FFT기(160)는 상기 직렬/병렬 변환기(158)에서 출력한 신호를 N-포인트 FFT를 수행한 후 상기 등화기(166) 및 상기 파일럿 심벌 추출기(162)로 출력한다. 상기 등화기(166)는 상기 FFT기(160)에서 출력한 신호를 입력하여 채널 등화(channel equalization)한 후 상기 병렬/직렬 변환기(168)로 출력한다. 상기 병렬/직렬 변환기(168)는 상기 등화기(166)에서 출력한 병렬 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 심벌 디매핑기(170)로 출력한다.

한편, 상기 FFT기(160)에서 출력한 신호는 상기 파일럿 심벌 추출기(162)로 입력되고, 상기 파일럿 심벌 추출기(162)는 상기 FFT기(160)에서 출력한 신호에서 파일럿 심벌들을 검출하고, 상기 검출한 파일럿 심벌들을 상기 채널 추정기(164)로 출력한다. 상기 채널 추정기(164)는 상기 파일럿 심벌 추출기(162)에서 출력한 파일럿 심벌들을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 채널 추정 결과를 상기 등화기(166)로 출력한다. 그리고, 상기 이동 단말기 수신기(150)는 상기 채널 추정기(164)의 채널 추정 결과에 상응하는 채널 품질 정보(CQI: channel quality information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 생성하고, 상기 생성된 CQI를 채널 품질 정보 송신기(도시하지 않음)를 통해 상기 송신기(100)로 송신한다.

상기 심벌 디매핑기(170)는 상기 병렬/직렬 변환기(168)에서 출력한 신호를 해당하는 복조 방식으로 복조한 후 상기 복호화기(172)로 출력한다. 상기 복호화기(172)는 상기 심벌 디매핑기(170)에서 출력한 신호를 해당하는 디코딩(decoding) 방식으로 디코딩(decoding)한 후 최종 수신 데이터(174)를 출력한다. 여기서, 상기 복조 방식 및 복호 방식은 상기 송신기(100)가 적용한 변조 방식 및 코딩 방식과 대응되는 복조 방식 및 복호 방식이다.

한편, 상기 OFDM 기반 시스템은 다수 사용자 접근 제어를 위해서 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하, 'OFDMA'라 한다) 방식을 적용할 수 있다. 상기 OFDMA 방식은 스펙트럼 확산을 위한 주파수도약(Frequency Hopping; 이하, 'FH'라 한다)을 이용하여 각 사용자들이 OFDM 서브 캐리어의 부분 집합들을 사용할 수 있고, 각 서브 캐리어는 매 시간 한 사용자에게 배타적으로 할당된다. 이러한 환경에서 OFDMA 시스템의 성능 최적화를 위한 무선 자원 할당은 중요한 역할을 한다.

상기 OFDM 모드에서 자원 할당의 가장 기본적인 단위는 OFDM 심볼(symbol)이 되며, 하나의 심볼에 의해 전송되는 데이터 비트 수는 심볼 당 사용되는 데이터 반송파의 수뿐만 아니라 변조와 코딩 방식에 의해서 결정된다. 한편, OFDMA 모드에서의 가장 기본적인 자원할당 단위는 서브 채널(subchannel)이 된다. 상술한 FFT의 크기에 따라 각 OFDM 심볼은 정수개의 서브채널이 사용되며, 각 서브채널에 의해 전송할 수 있는 각 서브채널 당 사용되는 데이터 비트의 수는 각 서브채널 당 사용되는 데이터 반송파의 수이다.

상기 OFDM기반의 물리 구조를 갖는 무선 통신 시스템에서 채널 상태 정보를 이용하면 보다 효과적으로 OFDMA 시스템을 운용할 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 그러나, 종래의 채널 할당 방식은 무선채널의 상태정보를 이용하여 일정기간 측정된 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio, 이하 'SNR'이라 칭하기로 한다)을 이용하여 채널 할당을 시도하는 형태로 구현되거나, 더욱 간단한 방법으로 바로 이전의 채널의 상태 정보를 가지고 가장 좋은 채널을 우선적으로 할당하는 방식이 제안되었다.

그러나, 상술한 기존의 방식들은 이동 단말기들의 수가 증가하게 되면 채널 정보를 교환하는 오버헤드(overhead)도 따라서 증가하게 되는 문제점이 있다. 또한 이동 단말기들의 수가 늘어나면 일시적인 SNR 측정에 의한 방식은 기존의 랜덤 방식과 같은 성능을 보이게 되므로, 효율적인 채널 할당이 이루어지지 않게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 다수의 단말기들에게 서브 채널들을 각 단말기들의 채널 상태를 고려하여 효율적으로 할당하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 주파수 도약 방식을 적용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 각 단말기별 채널의 상태 정보를 확률적으로 추정하도록 하여 채널 자원을 효율적으로 할당하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 주파수 도약 방식을 적용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 각 단말기별 채널의 상태 정보를 확률적으로 추정하도록 하여 채널 정보 교환을 위한 제어 정보 트래픽을 감소하고 시스템 복잡도를 줄이는 채널 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 적어도 하나 이상의 서브캐리어들을 적어도 하나의 서브 채널로 설정하여 전체 주파수 대역을 복수의 서브 채널들로 구분하고, 상기 각각의 서브 채널들을 하나 이상의 이동 단말기들에게 할당하는 방법에 있어서, 상기 각 이동 단말기들로부터 각 서브 채널별 채널 상태 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 각 이동 단말기들의 서브 채널별 채널 상태 정보를 소정의 임계값과 비교하고, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하는 과정과, 상기 각 서브 채널별로 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 상기 임계값보다 큰 경우의 평균 발생 길이를 산출하는 과정과, 상기 산출된 평균 발생 길이로부터 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값을 산출하는 과정과, 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값과 현재 상태값으로부터 임계값보다 크게 되는 상태의 추정값을 산출하는 과정과, 상기 산출된 추정값을 크기에 따라 상기 서브 채널 별로 정렬하고, 상기 정렬된 순서에 따라 상기 각 이동 단말기 별로 서브 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 이동 단말기의 데이터 수신 방법에 있어서, 이동 단말기로부터 수신된 채널 상태 정보에 상응하는 상태값을 소정의 임계값과 비교하고, 상기 상태값이 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하며, 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 다음 시간의 채널 상태 값을 추정함으로써 결정된 서브 채널 할당 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신한 서브 채널 할당 정보를 통해 상기 이동 단말기에게 할당된 서브 채널을 선택하는 과정과, 상기 선택한 서브 채널을 통해 수신하는 데이터를 복호하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 적어도 하나 이상의 서브캐리어들을 적어도 하나 이상의 서브 채널로 설정하여 전체 주파수 대역을 복수의 서브 채널들로 구분하고, 상기 각각의 서브 채널들을 적어도 하나 이상의 이동 단말기에게 할당하는 장치에 있어서, 각 이동 단말기들로부터 수신된 채널 상태 정보를 소정의 임계값과 비교하고, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하며, 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 다음 시간의 채널 상태 값을 추정함으로써 각 이동 단말기에 대한 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는; 직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 이동 단말기의 데이터 수신 장치에 있어서, 상기 이동 단말기로부터 수신된 채널 상태 정보에 상응하는 상태값을 소정의 임계값과 비교하고, 상기 상태값이 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하며, 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 다음 시간의 채널 상태 값을 추정함으로써 결정된 서브 채널 할당 정보를 수신하고, 상기 수신한 서브 채널 할당 정보를 통해 상기 이동 단말기에게 할당된 서브 채널을 선택하는 서브 채널 선택기와, 상기 선택한 서브 채널을 통해 수신하는 데이터를 복호하는 복호기를 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서는 주파수 도약 직교 주파수 분할 다중 접속(Frequency Hopping-Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하, 'FH-OFDMA'라 한다) 기반의 무선통신 시스템에서의 효과적인 멀티미디어 서비스를 위한 무선 채널 할당 구조를 제안한다.

상기 FH-OFDMA 시스템에서 서비스 품질(QoS: Quality of Services)을 고려한 무선 채널 할당 방안은 시스템 성능증가 및 효율적인 패킷전송을 위해서 필요한 기반기술이다. 상기 OFDMA 시스템의 채널할당을 위해서 기존의 무작위(random) 할당 방식에서 적응적(adaptive) FH 방식들이 제안되고 있는 추세이다. 본 발명에서 제안하는 방식은 적응적(adaptive) 채널 할당을 수행하면서 무선 채널 신호의 시간적인 변화특성을 확률적으로 추정하여 채널을 할당하는 방법을 제안한다.

한편, 본 발명에 따라 확률적으로 무선 채널 신호의 시간 변화 특성을 추정하면 적응적 채널 할당을 위한 채널 정보 획득의 주기를 증가시킬 수 있으므로 기지국과 이동 단말기들간의 제어 정보 메시지 교환 횟수를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 이동 단말기들의 증가로 인해서 채널할당을 위한 시스템 수행의 복잡도(complexity)가 증가하지만 확률적인 추정을 통해서 채널 할당 주기의 증가가 가능하다면 그러한 복잡도의 증가에도 불구하고 효과적인 처리가 가능하도록 해준다.

본 발명은 OFDM 기반 물리구조를 갖는 4세대 무선 통신 시스템에서 무선채널의 효과적인 관리와 제어를 통해서 QoS 제어를 가능하게 하는 멀티미디어 서비스 구현을 위한 방식이다. 특히 FH-OFDMA 시스템은 무선자원의 할당에 있어서 다양한 형태의 적응적 할당 방식을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 상기 FH-OFDMA 시스템 구조 하에서 상술한 바와 같이 채널의 상태정보를 확률적으로 추정하도록 하여 채널자원 할당을 하게 하고자 한다. 이에 따라, 채널정보 교환을 위한 제어정보 트래픽의 감소를 구현할 수 있고, 시스템 복잡도를 줄일 수 있다. 그러므로 궁극적으로 멀티미디어 서비스를 위한 효과적인 무선자원 할당 기술을 실현할 수 있게 된다.

상기한 본 발명은 후술할 방법에 의해 채널의 상태 변화를 확률적인 변화 모델로 변경하여서 그 변경되는 추세를 모델 안에 임베디드(embeded) 시켜서 구현한다. 그렇게 함으로서 채널 상태 정보를 이용한 채널 할당 주기의 증가를 가져올 수 있다. 그 결과로, 채널 상태 정보의 발생 빈도가 줄어들 것이며 또한 그러한 구간의 증가는 보다 적절하게 채널을 할당할 수 있는 시간적인 여유가 발생하게 함으로써 이동 단말기의 증가로부터 발생되는 성능 저하를 최소화할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 FH-OFDMA 시스템에 적용 가능하며, 기지국과 적어도 하나의 단말기간에 FH-OFDMA 구성으로 이루어진 물리 구조를 구성하고 있다. 상기 기지국은 각 이동 단말기들에게 할당된 서브 채널에 OFDM 인코딩을 수행하는 모듈로 구성되며, 상기 각 인코딩된 서브채널은 역고속 푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다) 모듈에 의해서 직교성을 갖춘 시그널로 변환되며, 보호 구간(예컨대, cyclic prefix)를 추가하여 모뎀에서 시그널을 송신하게 된다. 상기 각 이동 단말기들은 수신된 신호를 디지털화하고 상기 송신기에서 추가된 보호구간을 제거하며, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다) 모듈에 의해서 각 직교성분을 갖춘 시그널을 분류함으로써 각 서브 채널의 데이터를 분류한다. 그리고 서브채널 선택 모듈에 의해서 각 이동 단말기에 할당된 서브 채널을 선택하며 선택된 서브 채널을 디코딩한다.

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도 2는 본 발명의 실시예에 따라 서브 채널을 할당하여 데이터를 송수신하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 송신기 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 각 K개의 이동 단말기에 전송할 데이터들은 본 발명에 따라 사용자별 채널 정보를 고려한 서브채널 할당기(216) 및 서브채널 매핑기(204)에 의해 IFFT기(206)의 입력 포인트에 매핑된다. 상기 IFFT기(206)의 각 입력 포인트에 매핑된 상기 각 이동 단말기에게 전송될 데이터들은 상기 IFFT기(206)에서 IFFT 변환되며, 병/직렬 변환기(208), 보호구간 삽입기(210), D/A 컨버터(212) 및 RF 처리기(214)를 거처 각 사용자 단말기들로 전송된다.

한편, 상기 병/직렬 변환기(208), 보호구간 삽입기(210), D/A 컨버터(212) 및 RF 처리기(214)는 일반적인 구조이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 일반적인 OFDMA 시스템 구성에서, 적응적인 서브채널 할당 알고리즘을 추가한다. 즉, 부호화기(202)를 통해 부호화된 각 이동 단말기별 전송 데이터들은 상기 각 이동 단말기들로부터 수신된 이동 단말기별 채널 정보를 이용하여 서브 채널 할당기(216)를 통해 서브 채널들을 할당하게 된다. 상기 할당된 서브 채널 정보는 서브 채널 매핑기(204)로 입력되며, 부호화기(202)를 통해 부호화된 각 이동 단말기별 전송 데이터들을 상기 입력된 서브 채널 정보에 따라 다수(예컨대, N개)의 서브 채널들로 매핑된다.

이때, 상기 각 이동 단말기들로부터 수신되는 단말기별 채널 정보는 기지국과 각 단말기들간의 채널 상태 정보이며, 상기 채널 상태 정보로는 예컨대 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; 이하, 'SNR'이라 한다) 또는 수신 신호 전력(Signal Power) 등이 될 수 있다.

상기 서브 채널은 상술한 바와 같이 하나 이상의 서브 캐리어들로 구성되며, 각 이동 단말기별로 하나 이상의 서브 채널에 매핑될 수 있다. 예컨대, K 개의 이동 단말기에게 전송될 데이터들 중 제1 이동 단말기에 전송될 데이터는 서브채널 1 및 서브채널 3에 매핑될 수 있고, 제2 이동 단말기에 전송될 데이터는 서브채널 2, 서브채널 6 및 서브채널 7에 매핑될 수 있다. 이때, 상기 매핑 방법은 상술한 바와 같이 상기 각 이동 단말기들로부터 수신된 각 단말기별 채널 정보에 따라 상기 서브 채널 할당기(216)에서 할당한다. 상기 서브 채널 할당기(216)에서 서브 채널을 할당하는 방법은 도 4 이하의 설명을 통해 후술하기로 한다.

한편, 상기 각 이동 단말기별로 할당된 서브 채널 할당 정보는 상기 각 이동 단말기들에게 전송되어야 하며, 상기 각 이동 단말기들은 자신에게 할당된 서브 채널 정보를 통해 자신에게 해당되는 데이터만을 복조할 수 있다. 또한, 상기 서브 채널 할당 정보는 제어 정보로서 별도의 서브 채널을 통해 전송되거나, 모든 이동 단말기들에게 전송되는 방송 채널(Broadcast Channel)(예컨대, UL-MAP 등)을 통해 전송될 수도 있다.

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도 3은 본 발명의 실시예에 따라 할당된 서브 채널을 통해 데이터를 수신하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 수신기 구조를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 상술한 도 2에 의해 송신된 데이터는 각 사용자 단말기의 안테나를 통해 수신되며, RF 처리기(302), A/D 컨버터(304), 보호구간 제거기(306), 직/병렬 변환기(308) 및 IFFT기(310)를 거쳐 다수의(예컨대, N개의) 서브 채널 신호로 구분된다. 상기 RF 처리기(302), A/D 컨버터(304), 보호구간 제거기(306), 직/병렬 변환기(308) 및 IFFT기(310)의 동작은 상술한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 IFFT기(310)를 통해 다수의 서브 채널들로 구분된 수신 데이터들은 본 발명에 따른 서브 채널 선택기(312)에서 송신기로부터 수신된 서브 채널 할당 정보를 이용하여 자신에게 해당되는 서브 채널을 선택한다. 상기 선택된 서브 채널 신호는 복호화기(314)에서 복호화된다. 여기서, 상기 복호 방식은 상기 부호화기(202)에서 사용한 부호화 방식에 대응되는 복호 방식을 사용한다.

상기 서브 채널 선택기(312)로 입력되는 상기 서브 채널 할당 정보는 상기 도 2에서 상술한 본 발명에 따라 각 이동 단말기별 채널 정보를 이용하여 할당한 정보이며, 상기 송신기로부터 수신된 정보이다. 또한, 상기 서브 채널 할당 정보는 서브 채널 할당 주기(T)마다 수신하는 것이 바람직하며, 다른 방법으로 상기 서브 채널 할당 정보가 바뀔 때마다 수신하도록 구현할 수도 있다.

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도 4는 본 발명에 따른 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 서브 채널 할당 구조를 도시한 도면이다.

상기 도 2 및 도 3을 통해 설명한 기지국에서 동적인 서브 채널의 할당을 위해서 상기 도 4와 같은 FH 시퀀스(sequence) 할당 과정을 수행한다. 상기 도 4에서 시그널 스펙트럼은 OFDM 구조에 의해서 서브 채널로 구분이 되고, 시간에 의한 주기 T만큼 FH 패턴이 생성되는 구조이다. 임의의 주기 T에서 생성된 FH 패턴은 다음 주기 T에서 반복적으로 발생할 수도 있고 새로이 갱신될 수도 있다. 상기 도 4는 상기 주기 T마다 반복적으로 생성되는 구조를 나타내고 있으나, 본 발명에 따라 주기 T마다 채널 정보가 변하여 새로운 채널 할당이 적용될 경우 상기 주기 T마다 각 사용자 이동 단말기별로 할당되는 채널 할당 패턴은 새로이 갱신된다.

즉, 각 주기 T마다 서브채널 할당 알고리즘이 동작할 때, 상기 채널 할당의 결과로 발생된 채널 할당 정보에 의해서 상기 FH 패턴이 결정이 된다. 상기 서브채널 할당 알고리즘은 주기 T 마다 새로이 채널을 할당하게 되며, 이 때, 각 이동 단말기의 요구된 대역폭을 고려하고 서비스되는 데이터의 특성에 맞게 서브 채널을 할당한다. 상기 도 4에 도시된 주기 T는 실제 시스템에서 정의할 수 있는 프레임 길이에 맞게 조절할 수 있다.

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먼저, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 기지국의 서브 채널 할당 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브 채널 할당 절차를 도시한 흐름도이다.

상기 도 5를 참조하면, 기지국은 먼저 각 이동 단말기들별로 채널 상태 정보를 수신(501 단계)한다. 이때, 상기 채널 상태 정보는 매 주기 T 마다 수신하는 것이 바람직하며, 상기 주기 T는 서브 채널 할당 주기(T)와 동일할 수 있다. 또한, 상기 채널 상태 정보는 상술한 바와 같이 SNR 또는 수신 전력의 세기가 될 수 있다.

상기 채널 상태 정보를 수신한 기지국은 상기 각 이동 단말기별 채널 상태 정보를 소정의 임계값과 비교하여 채널 상태를 '좋음(Good; 이하 'G'라 한다)'과 '나쁨(Bad; 이하 'B'라 한다)'의 상태값으로 구분하고, 상기 상태값 중 G 값의 연속된 개수를 저장(503 단계)한다.

그런다음, 상기 연속된 G 값을 이용하여 이동 단말기별 이전 상태값들을 반영한 현재 할당할 각 이동 단말기들의 예측 채널 값(E(n))을 계산하여, 상기 예측된 채널 값에 따라 서브 채널들을 정렬(505 단계)한다.

마지막으로, 상기 연산된 예측 채널 값(E(n))에 따라 이동 단말기별 서브 채널 할당(507 단계)을 수행한다.

즉, 본 발명에 따른 채널 할당 방법은 각 채널의 이전 상태값들을 저장하고, 상기 채널의 상태 변화를 확률적인 변화 모델로 변경함으로써 현재 채널 상태값을 예측하게 된다.

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도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서브 채널 할당을 위한 채널 상태값 갱신 절차를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 6을 참조하면, 기지국은 각 이동 단말기별로 서브 채널을 할당하기 위하여 먼저, 매주기 T마다 상기 각 이동 단말기들로부터 채널 상태 정보를 획득(601 단계)한다. 상기 채널 상태 정보는 상술한 바와 같이 각 이동 단말기와 상기 기지국간의 채널 상태를 나타내는 정보로서, SNR 또는 신호 전력 세기가 될 수 있다.

다음으로 상기 기지국은 상기 수신된 각 이동 단말기들별 채널 상태값을 소정의 임계값과 비교(603 단계)하는 과정을 수행한다. 즉, 매 주기 T마다 획득하는 SNR 혹은 수신 전력 세기인 z(n)을 상기 채널 상태의 임계값 R과 비교하는 과정을 수행한다. 이때, 상기 임계값 R은 시스템에 미리 설정되는 값으로서, 주어진 SNR 및 수신 전력 세기에 비례했을 때, 채널 코딩의 정확도를 산출해서 미리 결정된 값이 되므로 수신 신호가 인코딩 될 경우 최적 비트 길이로의 변조(modulation)가 가능하도록 미리 설정되는 값이다.

한편, 상기 수신된 채널 상태값과 상기 임계값과의 비교 결과 상기 채널 상태값이 임계값을 초과하는 경우, 현재 수신된 채널 상태를 G(Good) 값으로 저장(605 단계)하며, 반면 상기 비교 결과 상기 채널 상태값이 임계값보다 작을 경우 현재 수신된 채널 상태를 B(Bad) 값으로 저장(613 단계)한다. 이때, 상기 비교 절차는 모든 이동 단말기들로 부터 수신된 각각의 채널 상태값에 대하여 각각 수행됨은 물론이다. 상기 G 값은 각 이동 단말기에 대해 채널 상태가 좋음(good)을 나타내며, 상기 B 값은 채널 상태가 나쁨(bad)을 나타낸다. 즉, 상기 G 상태는 임계값 이상의 채널 이득(gain) 값을 가지며 보다 최적의 인코딩이 가능한 채널을 의미한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 채널 상태의 값을 G 또는 B의 2가지 단계로 구분하였으나, 본 발명의 실시예의 변형을 통해 상기 채널 상태의 값을 3가지 이상의 단계로 구분하여 적용하는 것도 가능하다.

상기 현재 채널 상태가 G로 판명된 경우, 현재 채널 상태값을 G로 저장(605 단계)하고 이전 채널 상태가 B상태였는지를 체크(607 단계)한다. 이전 채널 상태가 B상태인 경우, G상태 카운트를 1로 세팅(609 단계)하고, 이전 채널 상태가 B상태가 아닌 경우라면 G 상태 카운트를 1만큼 증가(611 단계)시킨다.

한편, 상기 603 단계에서 현재 채널 상태가 임계값보다 작아서 B로 판명된 경우, 다음 단계에서는 현재 채널 상태값을 B로 저장(613 단계)하고, 이전 채널 상태가 G상태였는지 체크(615 단계)한다. 상기 615단계에서 이전 채널 상태가 G상태인 경우라면 G 상태 카운트 값을 1만큼 감소(617 단계)시키고, 이전 채널 상태가 G상태가 아니었다면, G 상태 카운트 값을 유지(619 단계)한다.

이하, <표 1>을 참조하여 상기 G 상태 카운트 값의 계산예를 설명한다.

상기 <표 1>은 상기 도 6의 실시예에 따른 G 상태 카운트 값이다. 주기 1에서 채널 상태가 G 상태이므로 G 상태 카운트 값은 1이 되고, 이후 주기가 10인 경우까지 채널 상태가 계속 G 상태를 유지한다면, G 상태 카운트가 1씩 증가하여 주기 10에서 G 상태 카운트 값은 10이 된다. 다음 주기 11에서 채널 상태가 B 상태가 되면 G 상태 카운트 값은 1만큼 감소하여 9가 된다. 이후 주기 12와 주기 13의 채널 상태가 B 상태라면 G 상태 카운트 값은 9를 유지한다. 주기 14에서 채널 상태가 G 상태로 천이하게 되면 G 상태 카운트 값은 1로 세팅되고, 이후의 채널 상태값 수신주기에서 채널 상태가 G 상태가 되면 G 상태 카운트 값이 1씩 증가하게 된다.

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상술한 절차와 같이 수행함으로써, 현재 채널 상태값의 저장과 함께, 현재의 G 상태 카운트 값을 결정하게 된다. 따라서, 상기 저장된 현재 채널 상태값과 G 상 태 카운트 값을 이용하여 후술하는 방법에 의해 다음 채널 상태 값을 추정하게 된다.

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도 7은 본 발명의 실시예에 따른 채널 할당 우선순위 결정 절차를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 G 상태의 평균 발생 길이를 계산(701 단계)한다. 채널 상태가 B 상태에서 G 상태로 천이되면, 이전 시간동안 저장된 채널 상태들의 G 상태 카운트 값들로부터 소정 주기 동안의 G 상태의 평균 발생 길이를 산출한다. 현재 시간 n에서 서브 채널 i에 대한 상기 G 상태의 평균 발생 길이를 Ai(n)이라 할 때, 상기 Ai(n)은 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.

상기 <수학식 1>을 참조하면, 각 이동 단말기들로부터 채널 상태값을 수신하는 주기를 T라 할 때(즉, 주기 T마다 채널 상태값을 수신한다고 가정할 때), 매 측정 주기 T마다 상술한 방법에 의해 G 상태 카운트 값이 결정된다. 상기 <수학식 1>에서 G 상태 이벤트 발생이라 함은 채널 상태가 G 상태로 천이된 후 B 상태로 천이되기까지를 말하며, G 상태 이벤트 발생 횟수는 상기와 같은 G 상태 이벤트 발생이 몇 번 발생하였는지를 카운트하여 알 수 있다. 예컨대, 상기 G 상태 이벤트 발생 횟수를 5회라고 하고, 각 이벤트별 G 상태 카운트 값을 10, 8, 12, 13, 7이라고 하면, 상기 <수학식 1>에 의하여 G 상태의 평균 발생길이 A(n)은 10이 된다.

현재 수신된 채널 상태값으로부터 상기와 같은 방법에 의해 G 상태의 평균 발생 길이가 산출되면, 다음 단계에서는 상기 산출된 G 상태 평균 발생 길이에서 현재 저장된 G 상태 카운트값을 감산하여 G 상태 지속 예측값 W(n) 값으로 저장(703 단계)한다. 따라서, 상기 W(n)은 하기 <수학식 2>와 같이 표현될 수 있다.

상기 <수학식 2>를 참조하면, 상기 W(n)값은 상기 A(n) 값으로부터 현재 G 상태 카운트 Gi 값을 감산하여 W(n)으로 저장한 값이므로, G 상태 평균 발생 길이에서 현재 카운트된 값을 감산하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 W(n)값이 작으면 평균 발생 길이에서 멀어진 값이 되며, 상기 W(n)값이 큰 경우는 평균 발생 길이에 가까운 값이 된다. 상기 W(n)이 커서 평균 발생 길이에 가까운 값이 될 경우에는 현재 상태에 머무를 확률이 높아지게 됨을 의미한다. 즉, 상기 W(n)값이 평균 발생 길이에 근접할수록 다음 이벤트 발생 시점에서 채널 상태가 G 상태가 될 확률이 큰 것으로 본다.

한편, 상기 <수학식 2>에서는 W(n) 값을 산출하기 위하여 A(n-1) 값을 사용한다. 즉, 현재 이벤트 발생에서의 채널 상태 추정값을 산출하기 위해서는 이전 이벤트 발생시까지의 평균 발생 길이, 즉 A(n-1)을 고려하여 산출하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 W(n) 값은 이전 이벤트 발생시까지의 평균 발생 길이 A(n-1)에서 현재 G 상태 카운트 값인 G(n)을 빼주게 된다. 예컨대, 상술한 <표 1>에서 주기가 15일 경우에 상기 W(n)을 산출한다면, 상기 A(n-1)은 이전 이벤트 발생(즉, 주기가 10일 때 이전 이벤트 발생이 종료까지의 평균 발생길이를 고려하여 산출하게 된다. 한편, 상술한 바와 같이 상기 A(n) 값을 산출함에 있어, 채널 상태가 B일 경우의 G 상태 값은 고려하지 않게 되므로, 상기와 같은 경우에는 실제적으로는 주기가 10일때까지의 G 카운트 값의 평균 발생길이만을 고려하여 산출하게 된다.

보다 구체적으로 예를 들어, 상기 G 상태가 발생하는 평균 발생 길이 A(n-1)이 10이고 현재 G 상태 카운트 값 G_i가 2라고 가정하자, 이 경우 n 시간에 채널 상태가 G 상태를 유지하게 되는 W(n)값은 8이 되어 평균 발생 길이 A(n)에 근접하므로, 앞으로 8번 동안은 G 상태에 머무를 확률이 있다고 볼 수 있다. 따라서, 다음 주기에서 채널 상태가 G 상태가 될 확률이 높다. 또 다른 예로, G 상태에 대한 평균 발생 길이 A(n-1)이 10이고, 현재 G 상태 카운트 값 Gi가 9라고 가정하자. 이 경우 채널 상태가 G 상태로 지속되는 W(n) 값은 1이 되므로, 앞으로 1 주기 시간 동안 G 상태에 머무를 확률이 있다고 볼 수 있으며, 따라서, 다음 주기에서 해당 채널의 상태가 B 상태가 될 확률이 높게 됨을 의미한다.

상기 <수학식 2>에 의해 G 상태 지속 예측값 W(n) 값이 결정되면, 다음 단계 에서 상기 G 상태 지속 예측값과 현재 상태값으로 다음 상태에서 G 상태가 될 추정값을 산출(705 단계)한다. 상기 다음 시간 n에서의 G 상태가 될 추정값을 E(n)이라 할 때, 상기 E(n)은 하기 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.

즉, 상기 703 단계에서 산출된 W(n) 값 및 채널 상태 정보 z(n-1)으로부터 상기 <수학식 3>을 이용하여 다음 시간의 채널 상태 정보 예측값 E(n)을 얻을 수 있다. 상기 <수학식 3>을 참조하면, 채널 상태 정보 z(n-1) 및 W(n) 값에 소정의 가중치 β를 부여함으로써 상기 E(n)을 얻을 수 있다.

이때, 상기 가중치 β는 0보다 크고 1보다 작은 상수값으로 정의하며, 상기 가중치 β값의 설정에 의해 채널 상태 정보를 얼마나 반영할지 혹은 G 상태 채널 지속 예측 정보를 얼마나 반영할 지가 결정된다.

상기와 같이 각 이동 단말기별 다음 채널 상태의 예측값인 Ei(n)이 결정되면, 상기 결정된 Ei(n) 값들을 크기 순으로 정렬(707 단계)하게 된다. 이때, 상기 정렬은 각 이동 단말기별로 할당할 각 서브채널 개수에 의해서 큰 값부터 작은 값에 의한 정렬(sorting)을 한다.

상기 산출된 E(n) 값을 살펴보면, 상기 E(n)값이 클수록 다음 주기 n+1에서도 좋은 채널 상태를 유지할 확률이 높은 채널이 된다. 한편, 상술한 바와 같이 상기 과정들에서 사용된 n은 주기 T(즉, 채널 상태 측정 주기)의 발생 횟수를 나타낸다. 즉 T가 1부터 n까지 발생한 시점을 나타낸다. 상기 정렬(Sorting)된 서브 채널정보를 바탕으로 상기 기지국은 각 이동 단말기별의 요구 조건에 맞추어서 채널을 각 이동 단말기들에 할당하고 상술한 바와 같이 상기 채널 할당 정보를 이동 단말기로 전송한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 산출된 상기 각 이동 단말기별로 정렬된 서브 채널 정보를 이용하여 실제 서브 채널을 할당하는 방법에는 여러가지 방법들이 적용될 수 있으며, 본 발명은 상기 서브 채널을 할당하기 위하여 각 이동 단말기별로 저장된 이전 채널 상태 정보들로부터 다음 채널 상태를 예측하는 방법에 대해 제안한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명에서 제안하는 적응적 채널 추정 알고리즘은 다음 채널의 상태를 이전 채널 상태 정보들로부터 확률적으로 추정함으로써 채널 할당을 위한 채널 정보 메시지의 교환 횟수를 줄일 수 있게 되는 이점이 있다. 따라서, 이동 단말기의 수가 많은 경우, 상기 채널 할당에 요구되는 시스템 복잡도를 줄이는데 효과적이며, 멀티미디어 서비스를 위한 무선 자원을 효율적으로 활용할 수 있게 되는 장점 이 있다.

Claims

직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 적어도 하나 이상의 서브캐리어들을 적어도 하나의 서브 채널로 설정하여 전체 주파수 대역을 복수의 서브 채널들로 구분하고, 상기 각각의 서브 채널들을 하나 이상의 이동 단말기들에게 할당하는 방법에 있어서,

상기 각 이동 단말기들로부터 각 서브 채널별 채널 상태 정보를 수신하는 과정과,

상기 수신된 각 이동 단말기들의 서브 채널별 채널 상태 정보를 소정의 임계값과 비교하고, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하는 과정과,

상기 각 서브 채널별로 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 상기 임계값보다 큰 경우의 평균 발생 길이를 산출하는 과정과,

상기 산출된 평균 발생 길이로부터 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값을 산출하는 과정과,

상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값과 현재 상태값으로부터 임계값보다 크게 되는 상태의 추정값을 산출하는 과정과,

상기 산출된 추정값을 크기에 따라 상기 서브 채널 별로 정렬하고, 상기 정렬된 순서에 따라 상기 각 이동 단말기 별로 서브 채널을 할당하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는 각 이동 단말기로부터 측정된 신호대 잡음비 값임을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는 각 이동 단말기로부터 측정된 신호 전력임을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값을 산출하는 과정은,

상기 산출된 평균 발생 길이로부터 현재 카운트 값을 감산하여 산출함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신된 각 이동 단말기들의 채널 상태 정보와 소정의 임계값의 비교에서, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우 현재 채널 상태를 채널 상태가 좋음을 의미하는 G로 저장하고, 상기 G 상태의 지속 횟수를 누적하여 카운트함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
제5항에 있어서,

상기 수신된 각 이동 단말기들의 채널 상태 정보와 소정의 임계값의 비교에서, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 작을 경우 현재 채널 상태가 나쁨을 의미하는 B로 저장하고, 상기 누적된 카운트값을 감소시킴을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 수신된 각 이동 단말기들의 채널 상태 정보와 소정의 임계값의 비교에서, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 작을 경우 현재 채널 상태를 B로 저장하고, 다음 채널 상태 정보의 비교에서 G가 될 경우, 상기 누적된 카운트값을 초기화 함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 방법.
직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 적어도 하나 이상의 서브캐리어들을 적어도 하나 이상의 서브 채널로 설정하여 전체 주파수 대역을 복수의 서브 채널들로 구분하고, 상기 각각의 서브 채널들을 적어도 하나 이상의 이동 단말기에게 할당하는 장치에 있어서,

각 이동 단말기들로부터 수신된 채널 상태 정보를 소정의 임계값과 비교하고, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하며, 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 다음 시간의 채널 상태 값을 추정함으로써 각 이동 단말기에 대한 서브 채널을 할당하는 서브 채널 할당기를 포함함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제8항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는 각 이동 단말기로부터 측정된 신호대 잡음비 값임을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제8항에 있어서,

상기 채널 상태 정보는 각 이동 단말기로부터 측정된 신호 전력임을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제8항에 있어서,

상기 서브 채널 할당기는,

상기 각 서브 채널별로 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 상기 임계값보다 큰 경우의 평균 발생 길이를 산출하고, 상기 산출된 평균 발생 길이로부터 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값을 산출하며, 상기 임계값보다 크게 되는 상태의 지속 예측값과 현재 상태값으로부터 임계값보다 크게 되는 상태의 추정값을 산출하여, 상기 산출된 추정값을 크기에 따라 상기 서브 채널 별로 정렬하고, 상기 정렬된 순서에 따라 상기 각 이동 단말기 별로 서브 채널을 할당함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제8항에 있어서,

상기 수신된 각 이동 단말기의 채널 상태 정보와 소정의 임계값의 비교에서, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 클 경우 현재 채널 상태를 채널 상태가 좋음을 의미하는 G로 저장하고, 상기 G 상태의 지속 횟수를 누적하여 카운트함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제12항에 있어서,

상기 수신된 각 이동 단말기의 채널 상태 정보와 소정의 임계값의 비교에서, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 작을 경우 현재 채널 상태를 채널 상태가 나쁨을 의미하는 B로 저장하고, 상기 누적된 카운트값을 감소시킴을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 수신된 각 이동 단말기의 채널 상태 정보와 소정의 임계값의 비교에서, 상기 수신된 채널 상태 정보가 상기 임계값보다 작을 경우 현재 채널 상태를 B로 저장하고, 다음 채널 상태 정보의 비교에서 G가 될 경우, 상기 누적된 카운트값을 초기화 함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
제8항에 있어서,

상기 장치는,

상기 서브 채널 할당기에서 결정된 서브 채널 할당 정보를 수신하여, 각 이동 단말기에게 전송되는 사용자 데이터들을 역고속 푸리에 변환기의 각 입력 포인트로 매핑시키는 서브 채널 매핑기를 더 포함함을 특징으로 하는 적어도 하나의 서브 채널을 이동 단말기에 할당하는 장치.
직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 이동 단말기의 데이터 수신 방법에 있어서,

이동 단말기로부터 수신된 채널 상태 정보에 상응하는 상태값을 소정의 임계값과 비교하고, 상기 상태값이 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하며, 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 다음 시간의 채널 상태 값을 추정함으로써 결정된 서브 채널 할당 정보를 수신하는 과정과,

상기 수신한 서브 채널 할당 정보를 통해 상기 이동 단말기에게 할당된 서브 채널을 선택하는 과정과,

상기 선택한 서브 채널을 통해 수신하는 데이터를 복호하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제16항에 있어서,

상기 채널 상태 정보에 상응하는 상태값은 신호대 잡음비(SNR) 값임을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
제16항에 있어서,

상기 채널 상태 정보에 상응하는 상태값은 신호 전력값임을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
직교 주파수 분할 다중 접속 방식의 이동통신 시스템에서, 이동 단말기의 데이터 수신 장치에 있어서,

상기 이동 단말기로부터 수신된 채널 상태 정보에 상응하는 상태값을 소정의 임계값과 비교하고, 상기 상태값이 상기 임계값보다 클 경우의 횟수를 누적하여 카운트하며, 소정의 주기 동안 저장된 상기 카운트 된 값들로부터 다음 시간의 채널 상태 값을 추정함으로써 결정된 서브 채널 할당 정보를 수신하고, 상기 수신한 서브 채널 할당 정보를 통해 상기 이동 단말기에게 할당된 서브 채널을 선택하는 서브 채널 선택기와,

상기 선택한 서브 채널을 통해 수신하는 데이터를 복호하는 복호기를 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
제19항에 있어서,

상기 채널 상태 정보에 상응하는 상태값은 신호대 잡음비 값임을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
제19항에 있어서,

상기 채널 상태 정보에 상응하는 상태값은 신호 전력값임을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.