KR101222838B1

KR101222838B1 - 다중 통신 모드를 지원하는 단말의 통신 방법

Info

Publication number: KR101222838B1
Application number: KR1020060014187A
Authority: KR
Inventors: 양호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2013-01-15
Also published as: US7756150B2; US20070189317A1; KR20070081909A

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서, 적어도 2 개의 통신 모드와 적어도 2 개의 수신 알고리즘을 지원하는 상기 단말이 현재 운용중인 적어도 하나의 통신 모드와 채널 상태를 파악하는 과정과, 미리 설계된 참조 테이블을 참조하여 상기 채널 상태에 따라 현재 운용중인 통신 모드 별 수신 알고리즘을 선택하는 과정과, 상기 선택된 통신 모드 별 수신 알고리즘을 이용하여 해당 통신 모드의 신호를 수신하는 과정을 포함하며; 상기 참조 테이블은, 최대 안테나의 수를 포함하는 설계 조건에 따라 선택된 상기 적어도 2개의 통신 모드들 중 적어도 하나의 통신 모드들을 포함하는 조합들과, 상기 조합들 각각에 대해 채널 상태 별로 선택된 수신 알고리즘 및 복잡도가 매핑됨을 특징으로 한다.

소프트웨어 정의 라디오(Software Defined Radio: SDR), 다중모드, 채널 상태

Description

다중 통신 모드를 지원하는 단말의 통신 방법{COMMUNICATION METHOD FOR MULTI-MODE WIRELESS TERMINAL}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명은 무선통신에 관한 것으로 더욱 상세하게는 다중 통신 모드를 지원하는 무선 단말에서 운용 중인 통신 모드와 채널 상태에 따라 통신 모드 별 통신 알고리즘을 선택하여 신호를 처리하는 수신 방법에 관한 것이다.

통신 시스템에서 통신 알고리즘은 일반적으로 표준화 규격에 따라 경제성을 고려하여 최소 성능이 보장되도록 설계되거나 주어진 하드웨어 자원 내에서 최고의 성능을 갖도록 설계된다. 경제성을 고려하여 시스템을 설계할 경우 고급 솔루션의 지원이 어렵고 채널 상태가 열악한 채널 환경에서는 요구되는 성능을 발휘하지 못하게 된다. 한편, 주어진 하드웨어 자원 내에서 최고의 성능을 발휘하도록 설계할 경우 자원의 효율적 관리가 어렵게 된다.

이러한 알고리즘 선정의 경직성 문제에 대한 해법으로서 링크 적응 기법은 상황에 따른 알고리즘의 변수를 변경함으로써 자원 관리에 최소한의 융통성(flexibility)를 제공한다. 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 다중입출력 (MIMO) 기법이나 채널 부호화 기법에서는 복수개의 알고리즘을 정의하여 채널 상태에 따라 적응적으로 알고리즘을 적용하는 기법이 제안된 바 있다.

그러나, 종래의 복수 알고리즘 기반의 통신 시스템에서는 알고리즘 선정에 하드웨어 자원과 복잡도가 고려되지 않았으며 다중 표준 통신 모드를 동시에 실행하는 경우에 대한 고려가 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 하드웨어 자원, 사용자 요구사항 및 환경을 고려하여 다중 알고리즘을 운용함으로써 다양한 서비스를 동시에 제공 받을 수 있는 수신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말의 현재 운용 통신 모드와 채널 상태에 따라 하나 또는 그 이상의 통신 알고리즘을 로딩하여 시스템이 허용하는 연산 복잡도 내에서 최대의 성능을 발휘할 수 있는 통신 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서, 적어도 2 개의 통신 모드와 적어도 2 개의 수신 알고리즘을 지원하는 상기 단말이 현재 운용중인 적어도 하나의 통신 모드와 채널 상태를 파악하는 과정과, 미리 설계된 참조 테이블을 참조하여 상기 채널 상태에 따라 현재 운용중인 통신 모드 별 수신 알고리즘을 선택하는 과정과, 상기 선택된 통신 모드 별 수신 알고리즘을 이용하여 해당 통신 모드의 신호를 수신하는 과정을 포함하며; 상기 참조 테이블은, 최대 안테나의 수를 포함하는 설계 조건에 따라 선택된 상기 적어도 2개의 통신 모드들 중 적어도 하나의 통신 모드들을 포함하는 조합들과, 상기 조합들 각각에 대해 채널 상태 별로 선택된 수신 알고리즘 및 복잡도가 매핑됨을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 선택된 수신 알고리즘의 연산 복잡도의 총 합은 미리 정해진 단말의 허용 연산 복잡도 보다 작다.

바람직하게는, 상기 수신 알고리즘의 연산 복잡도는 성능에 비례하여 증가한다.

바람직하게는, 상기 채널 상태는 미리 정해진 채널 상태 파라미터의 임계치에 의해 양호와 불량으로 분류된다.

바람직하게는, 상기 수신 알고리즘을 선택하는 단계에서 단말은 현재 운용중인 통신 모드 수가 1 개인 경우, 해당 통신 모드에 적용 가능한 수신 모드들 중 성능이 가장 우수한 것을 선택한다.

바람직하게는, 상기 수신 알고리즘을 선택하는 단계에서 단말은 현재 운용중인 통신 모드 수가 2개 이상인 경우, 통신 모드들 간의 우선 순위를 정하고, 우선 순위가 높은 통신 모드부터 수신 알고리즘을 선택한다.

바람직하게는, 상기 수신 알고리즘을 선택하는 단계에서 단말은 상기 현재 채널 상태가 불량할 경우, 우선순위가 높은 통신 모드부터 성능이 좋은 수신 알고리즘을 선택한다.

바람직하게는, 상기 수신 알고리즘을 선택하는 단계에서 단말은 상기 현재 채널 상태가 양호할 경우, 우선순위가 높은 통신 모드부터 연산 복잡도가 낮은 수신 알고리즘을 선택한다.

바람직하게는, 상기 수신 알고리즘 선택 시 단말은 동일한 연산 복잡도를 갖 는 수신 알고리즘들에 대해 많은 수의 수신 안테나를 사용하는 알고리즘을 선택한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법에 적용될 신호 검출 알고리즘을 보인 표이다.

	복잡도	성능	목표
MMSE	중간	중간	양호한 채널 상태, 낮은 우선순위의 단일 동작 모드
SIC	높음	좋음	병렬 동작 모드/기본 모드에서 높은 우선순위 모드
MLD	매우높음	매우좋음	매우 열악한 채널/단일 모드 동작

본 발명의 일 실시예에서는 수신 알고리즘으로서 복잡도와 성능 면에서 중간인 최소 평균 자승 오류 방식(Minimum Mean Square Error: MMSE), 높은 복잡도와 양호한 성능의 연속 간섭 제거 방식(Successive Interference Cancellation: SIC), 그리고 가장 높은 복잡도와 성능을 갖춘 최대 우도 검출 방식(Maximum Likelihood Detection: MLD)을 예시하고 있지만, 이에 한정되지 않으며 통신 분야에 알려져 있는 알고리즘들이 이용될 수도 있음은 물론이다.

수신 알고리즘을 선택하기 위한 요소로는 하드웨어 자원, 사용자 요구 사항, 성능 요구사항, 환경 등이 있다.

하드웨어 자원은 송신/수신 안테나의 수, 모뎀 프로세서의 연산 능력, 전지의 용량 등이 있으며, 사용자 요구사항으로는 서비스의 종류(ex., 셀룰러, WLAN, WMAN, 방송), 전송 속도, 수신 성능 등이 있다. 성능 요구사항으로는 최소 BER 또는 PER, 최대 전송 전력 등을 들 수 있으며 환경은 채널 상태 등이 있다.

본 발명의 수신 방법에서는 통신 환경이 좋은 경우 하드웨어 자원을 가능한 한 적게 이용하여 전력 절감을 유도하고 통신 환경이 나쁜 경우에는 하드웨어 자원을 최대로 이용하여 가능한 한 좋은 성능을 얻도록 수신 알고리즘을 선택한다. 또한 두 개 이상의 표준을 동시에 지원할 경우에도 중요한 동작 모드에 대해 고품질 서비스 (QoS)를 유지할 수 있도록 고성능 알고리즘을 선택한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 단말은 먼저 운용중인 통신 모드와 채널 상태를 파악하고 (S101), 운용중인 통신 모드의 수가 1보다 큰지 판단한다(S102). 운용중인 통신 모드의 수가 1보다 크지 않으면 통신 모드의 수가 1인지 판단하고(S103), 통신 모드의 수가 1이면 해당 통신모드에 대해 적용 가능한 수신 알고리즘들 중 성능이 가장 좋은 수신 알고리즘을 선택하고 (S104), 선택된 수신 알고리즘으로 신호를 수신한다(S107).

한편, 통신 모드의 수가 1보다 크면, 단말은 통신 모드들 간의 우선 순위를 정하고(S105), 우선 순위가 높은 통신 모드부터 수신 알고리즘을 순차적으로 선택한다(S106). 통신 모드 별 수신 알고리즘이 모두 선택되면 선택된 통신 모드 별 수신 알고리즘으로 신호를 수신한다(S107).

본 발명의 일 실시예에 따른 단말은 먼저 전원이 켜지면 서비스 모드, 하드웨어 자원, 소프트웨어 자원, 성능 등을 확인하고 동작모드를 결정한다. 동작모드가 결정되면, 단말은 설계 시간 정보를 기반으로 한 알고리즘 참조 테이블 (lookup table)을 활성화 한다. 상기 알고리즘 참조 테이블이 활성화 되면 단말은 디폴트 하드웨어/소프트웨어 자원 및 성능으로 디폴트 서비스 모드를 초기화하고, 실행시간 정보를 기반으로 상기 참조 테이블로부터 사용할 알고리즘을 선택한다. 사용할 알고리즘이 선택되면 단말은 단일 또는 다중 표준 트렌시버를 동작시키고 실행 시간 파라미터들에 변화가 있는지 감시하고, 변화가 있을 경우 상기 수신 알고리즘을 재선택한다.

고성능을 요하는 다중 모드 무선 단말에 대해서는 하드웨어가 허용하는 최대 복잡도 보다 작다는 조건 하에 복잡도가 최대가 되도록 수학식 1과 같이 설계한다.

여기서 k와 j는 소프트웨어 모듈 인덱스와 서비스 모드 인덱스 이고,

는 하드웨어가 허용하는 최대 복잡도이며, 상기

는

의 복잡도에 영향을 미치는 파라미터이다.

또한, 효율적인 전력 관리를 요하는 다중 모드 무선 단말에 대해서는 통신 가능한 최소 성능을 보다 높다는 조건하에 복잡도가 최소가 되도록 수학식 2와 같이 설계한다.

는 통신을 위해 요구되는 최소 성능이며, 상기

는

의 복잡도에 영향을 미치는 파라미터이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법에서는 수신 알고리즘을 선택하기 위한 파라미터와 제약 조건을 다음과 같이 정의한다.

파라미터 1: 서비스 모드 (예, 서비스 모드는 단일 모드와 WLAN, WMAN, 디지털 방송의 순서화된 다중모드 등이 있으며 3+3P2+3!=15 가지의 선택 가능 모드가 존재한다.)

파라미터 2: 안테나의 수 (예, 1, 2, 3, 4)

파라미터 3: 모듈 타입 (데이터 레이트 또는 신뢰도; 타입_A₁, 타입_A₂, 타입_A₃, 타입_B₁, 타입_B₂, 타입_B₃)

파라미터 4: 채널 상태 (나쁨, 양호, 아주 좋음)

제약조건 1: 최대 안테나 수 = 2

제약조건 2: 두 번째와 세 번째 서비스 모드 사이에는 우선 순위 없음

본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법에서는 최적의 수신 알고리즘을 선택하기 위해 제약 조건에 따른 최적화 문제를 결정되면, 설계 시간 파라미터 정보를 기반으로 참조테이블을 설계하고 실행시간 파라미터 정보를 기반으로 알고리즘을 선택한다.

채널 상태는 일반적인 실행 시간 파라미터이며 필요 시 여타 설계 시간 파라미터들이 사용될 수도 있다. 상기 파라미터들은 추가적인 제약조건과 가정을 통해 단순화될 수 있다.

최적의 수신 알고리즘을 선택하기 위해서는 많은 파라미터들이 적용될 수 있으며 파라미터들의 크기는 최적화 문제에서 다루어질 수 있는 범위로 줄여야 함은 물론이다. 표 2는 통신 시스템 별 안테나 수 및 각 수신 알고리즘 적용시의 연산 복잡도를 보이고 있다.

표 3은 표 2의 통신 표준 별 안테나 수 및 수신 알고리즘에 따른 연산 복잡도를 기반으로 최대 2 개의 채널 조건 하에 12 모드 별 복잡도를 나타내는 참조 테이블이다.

본 실시예에서는 두 개 이상의 수신 모드가 동시에 동작하는 경우 첫 번째 수신 모드가 타 수신 모드 보다 우선순위가 높으며 동일한 복잡도에 대해서는 다중 안테나 방식이 우선한다.

표 3에서 채널 상태가 불량하고 첫 번째 모드가 WLAN이고 두 번째 모드가 WMAN인 경우, WLAN에 대해서는 두 개의 안테나를 사용한 MLD 알고리즘과 WMAN에 대해서는 1개의 안테나를 사용한 MMSE 알고리즘이 선택됨을 알 수 있다. 또한, 동일한 모드로 동작하더라도 복잡도를 유지하면서 채널 상태에 따라 모드 별 수신 알고리즘이 변경됨을 알 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다

상기한 바와 같이, 본 발명의 수신 방법에서는 사용자 요구사항 및 환경을 고려하여 다중 수신 알고리즘을 선택적으로 또는 동시에 운용할 수 있기 때문에 다양한 서비스를 원하는 형태로 제공 받을 수 있다.

또한, 본 발명의 수신 방법에서는 단말의 현재 운용 중인 하나 이상의 통신 모드와 채널 상태에 따라 시스템이 허용하는 연산 복잡도 내에서 최적의 수신 알고리즘을 조합하여 활성화시킴으로써 효율적으로 다중 서비스를 제공 받을 수 있다.

Claims

통신 시스템에서 단말이 신호를 수신하는 방법에 있어서,

적어도 2 개의 통신 모드와 적어도 2 개의 수신 알고리즘을 지원하는 상기 단말이 현재 운용중인 적어도 하나의 통신 모드와 채널 상태를 파악하는 과정과,

미리 설계된 참조 테이블을 참조하여 상기 채널 상태에 따라 현재 운용중인 통신 모드 별 수신 알고리즘을 선택하는 과정과,

상기 선택된 통신 모드 별 수신 알고리즘을 이용하여 해당 통신 모드의 신호를 수신하는 과정을 포함하며;

상기 참조 테이블은, 최대 안테나의 수를 포함하는 설계 조건에 따라 선택된 상기 적어도 2개의 통신 모드들 중 적어도 하나의 통신 모드들을 포함하는 조합들과, 상기 조합들 각각에 대해 채널 상태 별로 선택된 수신 알고리즘 및 복잡도가 매핑됨을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 선택하는 과정은,

상기 단말의 연산 복잡도가 최우선 조건인 경우,

상기 조합들 중 해당 조합 별로 포함된 적어도 하나의 수신 알고리즘의 연산 복잡도의 총 합이 상기 단말의 하드웨어가 허용하는 최대 복잡도 미만인 조건을 만족하는 복잡도가 매핑된 조합을 선택하는 과정을 포함하는 신호 수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 선택하는 과정은,

상기 단말의 저전력 소모가 최우선 조건인 경우,

상기 조합들 중 해당 조합 별로 포함된 적어도 하나의 수신 알고리즘의 연산 복잡도의 총 합이 상기 단말이 통신 가능한 최소 성능을 초과하는 조건을 만족하는 복잡도가 매핑된 조합을 선택하는 과정을 포함하는 신호 수신 방법.
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제1항에 있어서,

상기 수신 알고리즘을 선택하는 과정은,

상기 단말이 현재 운용중인 통신 모드 수가 1 개인 경우, 해당 통신 모드에 적용 가능한 수신 알고리즘들 중에서 최대 복잡도를 갖는 수신 알고리즘을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신 알고리즘을 선택하는 과정은,

상기 현재 운용중인 통신 모드 수가 2개 이상인 경우, 상기 2개 이상의 통신 모드들 간의 우선 순위를 정하는 과정과,

상기 2개 이상의 통신 모드들 중 우선 순위가 높은 통신 모드부터 수신 알고리즘을 선택하는 과정을 포함하는 신호 수신 방법.
제7항에 있어서,

상기 수신 알고리즘을 선택하는 과정은,

상기 채널 상태가 채널 상태 임계값 미만인 경우, 상기 우선 순위가 높은 순으로 해당 통신 모드에 대해 상기 적어도 2개의 수신 알고리즘 중 최대 복잡도를 갖는 수신 알고리즘을 선택하는 과정을 포함하는 신호 수신 방법.
제8항에 있어서,

상기 채널 상태가 상기 채널 상태 임계값 이상인 경우, 상기 우선 순위가 높은 순으로 해당 통신 모드에 대해 상기 적어도 2개의 수신 알고리즘 중 최소 복잡도를 갖는 수신 알고리즘을 선택하는 과정을 포함하는 신호 수신 방법.
제7항에 있어서,

상기 수신 알고리즘을 선택하는 과정은,

상기 우선 순위가 높은 순으로 해당 통신 모드에 대한 수신 알고리즘 결정 시, 상기 적어도 2개의 수신 알고리즘 중 복잡도가 동일한 수신 알고리즘들이 존재할 경우, 상기 복잡도가 동일한 수신 알고리즘들 중 수신 안테나의 수가 최대인 수신 알고리즘을 선택하는 과정을 포함하는 신호 수신 방법.