KR101101719B1

KR101101719B1 - 통신 시스템의 링크 에러 예측을 위한 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101101719B1
Application number: KR1020050010514A
Authority: KR
Inventors: 알렉세이 애쉬크민; 아드리안 제이 드 린드 밴 윈가르; 난두 고팔라크리쉬난; 제형 김; 에미나 솔자닌
Original assignee: 알카텔-루센트 유에스에이 인코포레이티드
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2012-01-05
Also published as: US20050182994A1; DE602005009414D1; US7331009B2; CN1655492B; KR20060041732A; EP1564924A1; JP4713897B2; EP1564924B1; CN1655492A; JP2005229615A

Abstract

프레임을 디코딩하지 않고 무선 링크를 통해 수신된 (코딩된) 정보의 프레임들을 성공적으로 복구하는 가능성을 정확하게 예측하는 방법을 개시한다. 세 개의 단계로 구성된 본 방법은, 사용되는 포워드 에러 정정 코드 및 재전송 체계 및 수신된 신호들에 대한 제한된 정보만을 요구한다. 우선, 수신된 신호들 각각의 신호 대 잡음비(SNR)가 측정되며, 여기서 프레임을 구성하는 다수의 세그먼트들에 대해 평균 SNR이 결정된다. 다음은, 입력들로서 상기 SNR값들을 취하고 소위 유효 SNR을 결정하는 알고리즘을 이용한다. 상기 알고리즘은 측정된 SNR 값들을 적당한 볼록 메트릭(convex metric)을 사용하여 측정된 SNR 값들을 번역하고, 이어서, 결과값들을 조합하여, 이것에 의해 페이딩(fading), 다중-경로, 및 다른 신호 저하들(degradations)의 효과들을 인자화(factoring)한다. 제 3 단계에 있어서, 유효 SNR은 부가적인 백색 가우시안 잡음 채널(additive white Gaussian noise channel)상에서 실제의 에러 제어 코드의 프레임 에러 레이트를 특정하는 단일 기준 커브의 룩업 테이블을 사용하여 프레임 에러 레이트를 결정하는데 사용된다. 이것은 이동 통신 채널들의 넓은 범위의 성능을 정확하게 예측하는데 충분하다. 상기 방법은, 하이브리드 자동 반복 요구(ARQ) 및 증분 리던던시(IR)를 포함하는 다양한 재전송 전략들과, 이들 두 개의 전략들의 조합들에 적용될 수 있다.

링크 에러, 예측, 신호-노이즈비, 세그먼트, 가중 인자, 콘벡수 함수, 체이스 조합

Description

통신 시스템의 링크 에러 예측을 위한 방법 및 시스템{Method and apparatus for link error prediction in a communication system}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도이다.

도 2는 도 1의 통신 시스템에 사용되는 기지국 및 액세스 단말기의 일 실시예의 블록도를 도시한다.

도 3은 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN) 채널 가정하에서 정보 비트들의 주어진 번호와 채널 코드 레이트에 대한 예시적인 기준 커브를 도시한다.

도 4a 및 4b는 하나의 프레임에 걸쳐 동일한 평균 E_b/N_t 를 각각 갖는 두 개의 별개 파형을 도시한다.

도 5는 M개의 세그먼트들로 분할된 프레임의 스타일리스틱 표현을 도시한다.

도 6은 하이브리드 자동 재전송 요구(H-ARQ)로 조합된 체이스의 원리(principle of Chase)를 도시하는 스타일리스틱 블록도이다.

도 7은 하이브리드 자동 재전송 요구(H-ARQ)내의 증분 리던던시(IR)의 원리를 도시하는 스타일리스틱 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명*

100...통신 시스템 120...액세스 단말기

125...데이터 네트워크 130...BTS

255...안테나 145...접속

본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 자세히는, 통신 링크를 통하여 수신된 (코딩된) 정보의 프레임들을 성공적으로 복구하는 가능성을 예측하기 위한 방법에 관한 것이다.

전형적인 무선 통신 세션에서, 정보는 세그먼트들 또는 프레임들로 그룹화되는 정보를 갖는 하나 이상의 링크들 또는 채널들을 통해 이동 디바이스(mobile device)로 및 이동 디바이스로부터 정보가 전송된다. 프레임은 시스템내에서 기본 타이밍 간격이며, 동시에, 프레임은 상기 기본 시간 타이밍 동안 전송된 제어 정보와 사용자를 표현하는 끊임없는 비트들의 시퀀스를 나타낸다. 통상적으로, 프레임은 하나 또는 여러 개의 슬롯들로 구성되어 있으며, 후자는 채널의 단위 시간 간격이 된다. 몇 가지 응용들에서, 프레임 지속 기간과 시그널링 레이트는 다른 것들 중에서 채널 조건들과 활성 사용자들의 수에 의존하여 실질적으로 변할 수 있다. 따라서, 프레임은 제어 정보와 사용자의 시퀀스로 구성되며, 이것의 길이는 프레임의 지속 기간과 시그널링 레이트에 의해 결정된다. 프레임을 구성하는 수신된 신호들의 품질은 모바일과 수신기 사이의 거리, 지형, 다른 활성 모바일 사용자들의 활동에 크게 의존한다. 이동 디바이스는 예를 들어, 간섭이 통신 링크의 품질은 빠르지만 일시적으로 저하시킬 수 있는 영역으로 갑자기 이동할 수 있다. 다양한 유형들의 에러 제어 코드들과 (하이브리드) 자동 반복 요구(ARQ) 또는 증분 리던던시(IR) 프로토콜들은 프레임들을 채널 잡음 및 간섭에 대해 보다 탄력적이 되도록(resilient) 하는데 이용된다. 몇 가지 응용들에서, 정보는 프레임의 에러 정정을 돕기 위해 컨볼루션 코드들(convolutional codes) 또는 터보 코드들(Turbo codes)로 인코딩된다.

링크의 품질내의 변화들은, 수신기가 전송된 신호들의 일부 또는 모두를 정확히 수신하지 않는 것을 의미할 수 있다. 결과적으로, 하나 이상의 프레임들내에 포함된 일부 또는 모두의 정보는 저하될 수 있고, 사용되는 (재)전송 전략들과 에러 제어 메커니즘들로 전송된 정보를 복구할 수 있거나 또는 복구할 수 없다. 또한, 에러 제어 코드들은 디코딩된 프레임 정보가 에러가 없는지(error-free)의 여부를 결정하는데 통상적으로 사용된다. 프레임 에러 레이트(FER)는 디코딩 이 후, 에러들을 여전히 포함하는 프레임들의 백분율로서 정의된다. 몇 가지 응용들에서, 상기 레이트는 통상적으로 약 1%이다.

신호 세기와 간섭에 관한 제한된 정보만이 이용 가능할 때, 주어진 에러 제어 코드와 (재)전송 전략에 대한 프레임 에러 레이트를 정확히 예측하는 것은 매우 유용할 것이다. 이러한 예측 방법은, 에러 제어 메커니즘들과 스케줄링(scheduling)을 빠르게 평가하기 위한 시스템 설계 및 개발에서와, 링크 레벨 성능의 순시 모니터링(instantaneous monitoring) 및 주어진 (가변) 채널 조건들에 대한 적당한 에러 제어 코드, 신호 전력, 변조 타입, 및 (재)전송 전략을 적응적으로 선택하기 위한 실질적인 이동 통신 시스템들에서의 다수의 응용들을 가질 수 있다.

이러한 절차는 귀중한 정보를 순시적으로 제공하는데 유용하며, 특히, 실질적으로 프레임을 디코딩하는 것이 매우 많은 대기 시간(latency)을 도입하게 되는 상황에서 유용하다. 채널 조건들이 짧은 시간 기간을 통해 현저히 변하면, 에러 제어 코드 및 재전송 전략은 대기 시간이 짧은 한 즉시 적응될 수 있다. 즉, 링크 에러 가능성이 변하는 것을 발견할 때, 이동 디바이스는, 타겟 링크 에러 레이트를 성취하는 것과 같은 상이한 에러 제어 코드 및 재전송 전략을 선택하게 되는 새로운 상황을 조정하도록 시도할 수 있다. 링크 에러 가능성의 빠르고 정확한 추정은 채널 조건들을 빠르게 조정하고, 상대적으로 깨끗하고 방해받지 않은 통신들을 제공하는 통신 시스템을 개발하는데 유용하다.

링크 에러 가능성의 빠르고 정확한 추정은 다소 문제가 있는 것으로 증명되었다. 링크 에러, 즉, 프레임 디코딩 에러가 발생되는지를 정확히 결정하기 위해, 실질적인 분석들은 정보의 의심되는 에러 프레임(suspected erroneous frame of information)상에서 실행되어야 한다. 분석들은 일반적으로 정보를 검색하고 검사하기 위해 프레임을 디코딩하는 것을 포함하며, 이는 상당한 양의 계산 전력을 요구하며, 본래 지연들을 초래한다. 정확도를 보장하기 위해, 이들 분석들은 상당한 시간이 걸릴 수 있으며, 이는 통신들이 상대적으로 무반응(unresponsive)하게 할 수 있다. 예를 들어, 음성 신호들을 전송할 때, 프레임 수신과 이것이 에러가 있는지 검출하는 것 사이의 시간의 상당한 경과는, 상기 방법들이 시기 적절한 방식으로 전송을 향상시키도록 적응하는 것을 불가능하게 할 수 있다. 반면에, 분석들이 보다 빠르지만 덜 엄격하다면, 프레임들은, 사실상 그것들이 정정될 수 있을 때, 정정이 불가능한 것으로 여겨질 수 있다. 덜 엄격한 분석으로, 링크 에러 가능성은 적응적 제어 알고리즘들에 대해 매우 신뢰성 없고 유용하지 않게 될 것이다.

본 발명은 상술된 문제들 중 하나 이상의 영향을 극복하거나 적어도 감소시키는 것에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 한 방법이 제공된다. 상기 방법은, 제 1 인코딩된 신호를 수신하는 단계와, 제 1 인코딩된 신호를 디코딩하기 전에 제 1 인코딩된 신호의 적어도 하나의 특성에 근거하여 링크 에러들을 예측하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 한 방법이 제공된다. 상기 방법은, 제 1 인코딩된 신호를 수신하는 단계와, 제 1 인코딩된 신호를 디코딩하기 전에 제 1 인코딩된 신호의 신호 대 잡음비에 기초하여 링크 에러들을 예측하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 첨부된 도면들과 연결하여 다음의 설명들을 참조함으로써 이해될 수 있으며, 동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 식별한다.

본 발명은 다양한 변경들과 대안적인 방식들을 허용하는 한편, 그것의 특정 실시예들이 도면들에서 예로서 도시되며, 여기에 상세하게 설명된다. 그러나, 여기 특정 실시예들의 설명이 본 발명을 개시된 특별한 형식들로 제한하는 것은 아니며, 오히려, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 모든 변경들, 등가물들, 및 대안적인 것들을 포함한다.

본 발명의 설명적인 실시예들이 아래에 설명된다. 명확함을 위하여, 실제 구현의 모든 특성들이 본 명세서에 설명된 것은 아니다. 물론, 임의의 이러한 실제 실시예의 개발에서, 수많은 구현-특정 결정들(numerous implementation-specific decisions)은 시스템-관련 및 사업-관련 제약들이 따르는 것과 같은 개발자들의 특정 목적을 달성하도록 이루어지며, 이는 일 구현으로부터 또 다른 구현으로 변할 것이다. 더욱이, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간-소모적일 수 있으나, 그럼에도 불구하고 본 발명의 개시로 이익을 갖는 본 기술의 숙련된 기술자들에게는 관례적인 일이 될 것이다.

이제 도면들로 돌아가 구체적으로 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 시스템(100)이 도시된다. 설명을 위해, 도 1의 통신 시스템(100)은 1xEV-DO 시스템이 될 수 있으며, 본 발명은 데이터 및/또는 음성 통신을 지지하는 다른 시스템들에 응용될 수 있음이 이해되어야 한다. 통신 시스템(100)은 하나 이상의 액세스 단말기들(120)이 하나 이상의 기지국들(BTS)(130)을 통해 인터넷과 같은 데이터 네트워크(125)와 통신하도록 허용한다. 액세스 단말기(120)는 셀룰러 폰들, PDA들(personal digital assistants), 랩탑 컴퓨터들, 디지털 페이저들, 무선 카드들, 및 BTS(130)를 통해 데이터 네트워크(125)를 액세스할 수 있는 임의의 다른 디바이스를 포함한 다양한 디바이스들 중 임의의 형태를 취할 수 있다.

일 실시예에서, 복수의 BTS들(130)은 T1/EI 라인들 또는 회로들, ATM 회로들, 케이블들, 광 디지털 가입자 라인들(DSL들), 등과 같은 하나 이상의 접속들(139)에 의해 무선 네트워크 제어기(RNC)(138)에 결합될 수 있다. 오직 하나의 RNC(138)가 도시되었지만, 본 기술의 숙련된 기술자는 복수의 RNC들(138)이 수많은 BTS들(130)과 인터페이스하도록 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 일반적으로, RNC(138)는 BTS들과 접속된 BTS들을 제어하고 조정하도록 동작한다. 차례로, RNC(138)는 접속(145)을 통해 제어기(CN)(165)에 결합되며, 이는 T1/EI 라인들 또는 회로들, ATM 회로들, 케이블들, 광 디지털 가입자 라인들(DSL들) 등과 같은 임의의 다양한 형태들을 취할 수 있다.

데이터 네트워크(125)는 인터넷 프로토콜(IP)에 따른 데이터 네트워크와 같은 패킷-교환 데이터 네트워크일 수 있다. IP의 일 버전은 1981년 9월자, 제목 "인터넷 프로토콜", RFC(Request for Comments)(791)에 설명되어 있다. 또한, IPv6, 또는 다른 비접속형(connectionless), 패킷-교환 표준들과 같은 IP의 다른 버전들은 부가적인 실시예들에서 사용될 수 있다. IPv6의 버전은 1998년 12월자, 제목 "인터넷 프로토콜, 버전 6(IPv6) 명세", RFC(2460)에 설명되어 있다. 또한, 데이터 네트워크(125)는 부가적인 실시예들내의 패킷-기반 데이터 네트워크들의 다른 타입들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 패킷-기반 데이터 네트워크들의 예들은 비동기식 전달 모드(Asynchronous Transfer Mode)(ATM), 프레임 중계 네트워크들 등을 포함한다.

여기 사용된 바와 같은 "데이터 네트워크"는 하나 이상의 통신 네트워크들, 채널들, 링크들, 또는 경로들, 및 이러한 네트워크들, 채널들, 링크들, 또는 경로들을 통해 데이터를 라우팅(route)하기 위해 사용되는 (라우터들과 같은) 시스템들 또는 디바이스들을 나타낼 수 있다.

도 1의 통신 시스템(100)의 구성은 특성상 예시적이며, 보다 적은 구성요소들 또는 부가적인 구성요소들이 통신 시스템(100)의 다른 실시예들에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스템(100)은 1xEV-DO 네트워크에 대한 동작, 관리, 유지, 및 예비 기능들을 제공하는 네트워크 관리 시스템(도시 없음)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 시스템(100)은 프로토콜 번역들(protocol translations)을 실행하기 위한 BTS(130)와 라우터(140) 사이에 접속된 하나 이상의 멀티플렉서들(도시 없음)을 포함할 수 있다.

구체적으로 다르게 언급되지 않으면, 또는 상기 논의로부터 명백한 바와 같이 "프로세싱" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이" 등과 같은 용어들은 컴퓨터 시스템, 디지털 데이터 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 집적 회로(예를 들어, 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC) 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)) 또는 유사 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작과 프로세스들을 나타내며, 그들은 컴퓨터 시스템의 레지스터들과 메모리들내의 물리적 전자량들로서 표현된 데이터를 다루어, 컴퓨터 시스템의 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 스토리지, 전송 또는 디스플레이 디바이스들내의 물리량들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 변환한다.

이제, 도 2를 참조하면, 예시적인 BTS(130) 및 액세스 단말기(120)와 연관된 기능적 구조의 하나의 예시적 실시예의 블록도가 도시된다. BTS(130)는 인터페이스 유닛(200), 제어기(210), 안테나(120), 및 복수의 채널들 : 공유 채널(220), 데이터 채널(230), 제어 채널(240)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 인터페이스 유닛(200)은 BTS(130)과 SRNC(138) 사이의 정보의 흐름을 제어한다(도 1 참조). 일반적으로, 제어기(210)는 안테나(215)와 복수의 채널들(220, 230, 240)을 통해 데이터 및 제어 신호들의 송수신 둘 모두를 제어하고 인터페이스 유닛(200)을 통해 수신된 정보의 적어도 일부들을 RNC(138)로 전달하도록 동작한다.

액세스 단말기(120)는 BTS(130)와 함께 일정한 기능적 속성들을 공유한다. 예를 들어, 액세스 단말기(120)는 제어기(250), 안테나(255), 및 복수의 채널들: 공유 채널(260), 데이터 채널(270), 제어 채널(280)을 포함한다. 일반적으로, 제어기(250)는 안테나(255)와 복수의 채널들(260, 270, 280)을 통해 데이터 및 제어 신호들의 송수신 둘 모두를 제어하도록 동작한다.

보통, 액세스 단말기(120) 내의 채널들(260, 270, 280)은 기지국(130) 내의 대응 채널들(220, 230, 240)과 통신한다. 제어기들(210, 250)의 동작하에서, 채널들(220, 260; 230, 270; 240, 280)은 액세스 단말기(120)와 기지국(130) 간의 통신들을 위한 제어된 시간 스케줄링을 실행하기 위해 사용된다. 예를 들어, 일반적으로 공유 채널(280)은 액세스 단말기(120)에 의해 데이터 및/또는 제어 정보를 기지국(130)으로 전송을 허가하도록 요청하기 위해 사용된다. 제어 채널(220)은 기지국(130)에 의해 이것이 데이터 및 제어 채널들(270, 280)을 통해 기지국(130)으로 전송할 수 있는 상황들을 액세스 단말기(120)에 알리기 위해 사용된다.

이들 채널들의 하나 또는 모두를 통해 전달된 정보의 스케줄링과 디코딩을 제어하는데 사용될 수 있는 일 프로세스는 아래 도 3 내지 7과 함께 보다 상세하게 설명된다. 아래 설명될 프로세스는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있으며, 액세스 단말기(120) 및 BTS(130) 각각 내의 제어기들(210,250)에서 구현될 수 있다.

이제 에러 레이트를 예측하는 문제로 돌아가, 정보가 액세스 단말기(120)와 BTS(130) 사이의 무선 링크내의 채널을 통해 전송될 때, 사용될 수 있는 방법의 일 실시예는 적어도 하나의 프레임상의 변조 심볼(modulation symbol)에 대한 평균 신호 대 잡음비(E_S/N_t, E_S는 1개의 변조 심볼에 대한 에너지를 나타내고, N_t는 전체 노이즈 에너지를 나타냄)를 얻는 것을 포함할 수 있다. 각각의 정보 비트에 대한 평균 신호 대 잡음비(E_b/N_t, E_b가 정보 비트 당 에너지)는 평균 E_S/N_t에 정보 비트(G_S ) 당 변조 심볼들의 수를 승산함으로써 결정될 수 있다. 그 후, E_b/N_t는 프레임 에러 레이트(FER)를 결정하기 위해 도 3에 도시된 타입과 같은 기준 커브 또는 룩업 테이블에 사용될 수 있다. 본 기술의 숙련된 기술자는, 도 3에 도시된 바와 같은 다수의 기준 커브들이 FER을 정확히 예측하기 위해 필요로 될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 정보 비트들의 주어진 수와 주어진 에러 제어 코드에 대한 FER 커브들은 AWGN 채널(300)과 페이딩 채널(fading channel)(302)에 대해 도시된다. 따라서, 채널 조건들에 의존하여, FER 커브들은 현저한 차이들을 도시할 수 있으며, 따라서, 주어진 (평균) E_b/N_t에 대한 FER은 현저히 다를 수 있다. 채널 이득이 더 변할수록, 성능은 더 나빠진다. 예를 들어, 도 4a 및 4b에 도시된 파형들이 나타내는 바와 같이, 프레임상의 동일한 평균(E_b/N_t)을 갖는 두 개의 경우들을 고려한다. 도 4a에 도시된 파형에서, 채널 이득은 변하지 않는 반면, 도 4b에 도시된 파형에서, 채널 이득은 현저히 변하지만, 이들 둘은 동일한 평균(E_b/N_t)을 갖는다. 그러나, 시스템은, 도 4a에 도시된 바와 같이 채널 이득이 변하지 않을 때 더 양호한 성능(예를 들어, 보다 적은 에러들)을 제공할 것이다.

방법의 대안적인 실시예는 액세스 단말기(120)와 BTS(130) 사이의 무선 링크를 통한 정보의 전송에서 발생할 수 있는 에러들을 예측하는데 사용될 수 있으며, 이는 상술된 바와 같이 전체 프레임들상에서 분석을 실행하기보다는 프레임을 세분하고, 세분들(subdivisions)의 각각에 대한 개별적인 계산들을 실행하는데 유용할 수 있다. 일 실시예에서, 프레임은 도 5에 도시된 바와 같이 M개의 개별 세그먼트들과 같이 다수의 세그먼트들로 분할된다.

각각의 세그먼트는 다음과 같이 평균 심볼 에너지 대 잡음 전력비(E_s/N_t)를 갖는다.

(1)

여기서 (E_s/N_t)_m는 m번째 세그먼트에 대한 평균(E_s/N_t)을 나타낸다. 무선 채널 조건들이 일정하지 않기 때문에, 각각의 세그먼트는 상이한 E_s/N_t를 갖기 쉽다. 일반적으로, (E_s/N_t)_m의 보다 큰 변동들은 보다 나쁜 디코딩 성능을 유발한다. 또는, 다른 말로, (E_s/N_t)_m의 큰 변동들은, 통신 채널이 잘 실행되지 않음을 의미한다. 본 발명의 본 실시예에서, 본 의도는 (E_s/N_t)_m 변동들로 인한 프레임에 걸친 평균(E_s/N_t)을 처리하기(penalize) 위한 방법을 제공하는 것이다. 즉, E_s/N_t내의 변동들이 세그먼트들 사이에 존재할 때, 전체 프레임에 대해 보다 낮은 E_s/N_t가 생성되며, 채널의 성능을 보다 정확히 예측한다.

본 발명의 실시예에서, 프레임에 걸친 유효 평균(E_s/N_t)_f은

(2)와 같은 단순한 평균을 이용하여 계산될 수 있다.

그러나, 식(2)의 단순한 평균은 프레임내에서 E_s/N_t 변동들을 고려하지 않는다.

변동들이 세그먼트들 사이에서 발생할 때, 프레임에 대해 보다 큰 E_s/N_t가 생성되도록 세그먼트들을 가중(weight)시키기 위해 볼록 함수(convex function)

(.)를 사용하는 것이 유용할 수 있다. 예시적인 볼록 함수는 아래에 보다 전체로 도시된다. 변수 C_m 은

(3)로서 정의된다.

여기서 Q는 수정 인자이다. Q=1이면, 정정 인자는 없다.

C는C_m을 평균함으로써 얻어진다.

(4)

그리고 새로운 유효 (E_s/N_t)_F는

(5)로서 얻어질 수 있다.

^-1(.)는

(.)의 역함수이다. 따라서, (E_s/N_t)_F는 모든 (E_s/N_t)_m이 동일한 값을 가질 때 최대값을 갖는다.

그 후 마지막 유효 E_b/N_t는 룩업 테이블에서의 사용을 위해 얻어질 수 있다.(E_s/N_t)_F가 마지막 유효 E_b/N_t면 (E_s/N_t)_F는

(6)로써 얻어질 수 있다.

이 후, AWGN 기준 커브에 대해 (E_b/N_t)_F를 적용함으로써 FER을 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 예시적인 볼록 함수

(.)는 Shannon의 채널 용량 공식을 사용하여 얻어질 수 있다. 채널 용량 공식들은 상이한 변조 포맷들에 대해 상이하다. 그것들은 다음과 같이 설명된다.

1.가우시안 시그널링

(7)

2.BPSK 변조

(8)

여기서, 제 1 근사에 대해

이고

이며, 제 2 근사에 대해

이고

이다. 유사한 방식으로,

(u)의 역은 다음 근사를 사용함으로써 결정될 수 있다.

(9)

여기서 제 1 근사에 대해

이고

이며, 제 2 근사에 대해

이고

이다.

3.QPSK 변조

QPSK의 경우에서, 볼록 함수는 BPSK 경우로부터 파생된다. 관계는 다음 식으로 설명된다.

(10)

수신된 신호가 에러로 디코딩될 때마다, 부가적인 신호들 또는 동일한 신호들은 재-전송될 수 있다. 이러한 물리층 재전송 하이브리드 때때로 자동 재전송 요구(H-ARQ)로서 참조된다. 몇 가지 응용들에서, 다수의 전송된 프레임들은 디코딩 이전에 조합된다. 상기 조합 방식에 기초한 H-ARQ의 두 가지 등급들이 있다. 하나는 체이스 조합(Chase combining)이고, 다른 하나는 증분 리던던시(IR)이다. 본 발명의 원리들은 원래의 신호뿐만 아니라 재전송된 신호 및/또는 이것의 조합 형태에서 링크 에러 가능성을 정확히 예측하기 위해 적용될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 원리들은 상이한 경로들 및 상이한 안테나들(예를 들어, 다중 안테나 시나리오들)을 통해 수신된 사실상 동일한 복수의 신호들의 조합인 신호내의 링크 에러들을 정확히 예측하기 위해 적용될 수 있다.

체이스 조합(Chase combining)

체이스 조합에서, 동일한 신호들이 재전송되며, 이 후 재전송된 신호들은 도 6에 도시된 바와 같이 단일 신호를 형성하도록 조합된다. A_m,k 및 N_m,k는 평균 심볼 진폭과 m번째 세그먼트에 대한 k번째 전송의 심볼 당 잡음 에너지를 나타낸다. 그러면, m번째 세그먼트에 대한 k번째 전송의 평균 심볼(SNR)은

이며, 여기서, A_m, 및 N_mk는 체이스 조합 이후, 평균 신호 진폭과 m번째 세그먼트내의 잡음 변동을 나타내며, 이것은

(11)로서 계산될 수 있다.

여기서 K는 전송들의 전체수이다. 따라서, m번째 슬롯의 유효 E_s/N_t를 계산하기 위해 식(12)를 적용한다.

(12)

증분 리던던시(IR)

IR의 경우, 부가적인 패리티 정보(additional parity information)는, 제 1 전송이 에러로 디코딩되는 경우 보내져, 유효 채널 코드 레이트가 감소하게 한다. 조합 방식은 도 7에 도시된다. 전체 K개의 전송들이 있고, 각각의 전송이 슬롯들의 h(k)수를 가진다고 가정하면(여기서 k=1,2,...,K), 전송된 심볼들의 오버랩핑은 없으며, 본 방법은

일 때, L_k 슬롯들의 단일 전송처럼 적용된다.

기준 채널 코드 레이트는 모든 K개의 전송들 이 후 유효 코드 레이트이다. 오버랩핑 심볼들인 경우, 그 오버랩핑 부분을 위한 체이스 조합 메트릭을 적용한다.

본 기술의 숙련된 기술자는, 여기에 설명된 다양한 실시예들에서 다양한 시스템 레이어들, 루틴들, 또는 모듈들이 (제어기들(210,250)(도 2 참조)과 같은) 제어 유닛들을 실행할 수 있음을 이해할 것이다. 제어기들(210,250)은 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 디지털 신호 프로세서, (하나 이상의 마이크로프로세서 또는 제어기를 포함하는) 프로세서 카드, 또는 다른 제어 또는 컴퓨팅 디바이스들을 포함할 수 있다. 본 논의에서 언급된 저장 디바이스들은 데이터 및 명령들을 위한 하나 이상의 기계-판독 가능 저장 미디어를 포함할 수 있다. 스토리지 미디어는 동적 또는 정적 랜덤 액세스 메모리들(DRAM들 또는 SRAM들), 삭제 및 프로그램 가능한 판독 전용 기억 장치(EPROM)들, 전기적으로 삭제 가능하고 프로그램 가능한 판독 전용 기억 장치(EEPROM)들과 같은 반도체 메모리 디바이스들과 플래쉬 메모리들; 고정(fixed), 플로피, 착탈 가능한 디스크들(removable disks)과 같은 자기 디스크들, 테이프를 포함하는 다른 자기 매체, 및 콤팩트 디스트들(CDs) 또는 디지털 비디오 디스크들(DVD들)과 같은 광 매체(optical media)를 포함하는 메모리의 상이한 형태들을 포함할 수 있다. 다양한 시스템들내의 다양한 소프트웨어 레이어들, 루틴들, 또는 모듈들을 완성하는 명령들은 각각의 저장 디바이스들에 저장될 수 있다. 명령들이 각각의 제어 유닛(210,250)에 의해 실행될 때 프로그래밍된 동작들을 실행하기 위해 대응 시스템을 초래한다.

상기 개시된 특정 실시예들은 오직 예시적이며, 본 발명은 다르게 수정되고 실행될 수 있지만, 등가 방식들은 여기의 가르침들에서 유익을 갖는 본 기술의 숙련된 기술자들에게는 명확하다. 더욱이, 아래의 청구범위에 기재된 것 이외에 여기에 나타난 지시 또는 설계의 세부 사항들로 제한하는 것을 의도하지 않는다. 따라서, 상기 개시된 특정 실시예들은 변경 또는 수정될 수 있으며, 이러한 모든 변동들은 본 발명의 정신 및 범위로 여겨지는 것이 분명하다.

따라서, 본 명세서에서의 보호범위는 아래의 청구항들에 제시된 바와 같다.

본 방법은, 프레임을 디코딩하지 않고 무선 링크를 통해 수신된 (코딩된) 정보의 프레임들을 성공적으로 복구하는 가능성을 정확하게 예측하는 것을 제공한다.

Claims

통신 시스템에서의 링크 에러 예측을 위한 방법에 있어서,

제 1 인코딩된 신호를 수신하는 단계;

상기 제 1 인코딩된 신호를 디코딩하기 전에, 상기 제 1 인코딩된 신호의 적어도 하나의 특성 및 상기 적어도 하나의 특성에서의 변동들에 기초하여 링크 에러들을 예측하는 단계; 및

상기 예측된 링크 에러들에 기초하여 상기 제 1 인코딩된 신호의 재전송을 요청하는 단계를 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호의 적어도 하나의 특성에 기초하여 링크 에러들을 예측하는 단계는 상기 제 1 인코딩된 신호의 신호 대 잡음비에 기초하여 링크 에러들을 예측하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호의 신호 대 잡음비에 기초하여 링크 에러들을 예측하는 단계는 상기 신호 대 잡음 비에서의 변동들을 검출하는 것에 응답하여 상기 예측된 링크 에러들의 수를 증가시키는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호의 신호 대 잡음비에 기초하여 링크 에러들을 예측하는 단계는,

상기 제 1 인코딩된 신호를 복수의 세그먼트들로 분할하는 단계;

각각의 세그먼트에 대한 신호 대 잡음비를 결정하는 단계; 및

각각의 세그먼트 내의 상기 신호 대 잡음비에서의 변동들에 기초하여 각각의 세그먼트 내의 상기 신호 대 잡음비에 가중 인자(weighting factor)를 적용하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 4 항에 있어서,

각각의 세그먼트 내의 상기 신호 대 잡음비에서의 변동들에 기초하여 각각의 세그먼트 내의 상기 신호 대 잡음비에 가중 인자를 적용하는 단계는 볼록 함수(convex function)를 이용하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호를 수신하는 단계는 재전송된 인코딩된 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호를 수신하는 단계는,

원래의 인코딩된 신호를 수신하는 단계;

재전송된 인코딩된 신호를 수신하는 단계; 및

상기 제 1 인코딩된 신호를 형성하기 위해 상기 원래의 인코딩된 신호 및 재전송된 인코딩된 신호를 조합하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 원래의 인코딩된 신호 및 재전송된 인코딩된 신호를 조합하는 단계는 상기 제 1 인코딩된 신호를 형성하기 위해 체이싱 조합(Chasing combining)을 사용하여 상기 원래의 인코딩된 신호 및 재전송된 인코딩된 신호를 조합하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호를 형성하기 위해 상기 원래의 인코딩된 신호 및 재전송된 인코딩된 신호를 조합하는 단계는 상기 제 1 인코딩된 신호를 형성하기 위해 증분 리던던시(incremental redundancy)를 이용하여 상기 원래의 인코딩된 신호 및 재전송된 인코딩된 신호를 조합하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 인코딩된 신호를 수신하는 단계는,

제 1 경로를 통해 제 1 원래의 인코딩된 신호를 수신하는 단계;

제 2 경로를 통해 제 2 원래의 인코딩된 신호를 수신하는 단계; 및

상기 제 1 인코딩된 신호를 형성하기 위해 상기 제 1 원래의 인코딩된 신호 및 상기 제 2 원래의 인코딩된 신호를 조합하는 단계를 더 포함하는, 링크 에러 예측을 위한 방법.