KR101241908B1 - 수신 채널 환경에 따른 재전송 방법 및 이를 위한 송신기,귀환 정보 생성 방법 및 장치 - Google Patents

수신 채널 환경에 따른 재전송 방법 및 이를 위한 송신기,귀환 정보 생성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신 채널 환경에 따른 재전송 방법 및 이를 위한 송신기, 귀환 정보 생성 방법 및 장치에 대한 것이다. 본 발명에 따르면 다중 송수신 안테나(MIMO) 시스템에서 각 송신 안테나의 부반송파별 또는 소정 수의 부반송파로 구성된 그룹별 수신 채널 전력를 측정하여, 큰 페이딩을 겪은 인덱스와 양호한 채널을 가지는 인덱스를 선택하여, 재전송시 이를 교환하여 데이터를 매핑시킴으로써, 전체 시스템 효율을 향상시킬 수 있다.
MIMO, 페이딩

Description

수신 채널 환경에 따른 재전송 방법 및 이를 위한 송신기, 귀환 정보 생성 방법 및 장치{Method For Retransmitting According To Receiving Channel Environment, Transmitter For The Same, Method And Apparatus For Generating Feedback Information}
도 1은 일반적인 OFDM 다중 안테나 통신 시스템에서 단일 코드워드(Single codeword: SCW)를 이용하는 송수신단 구조를 도시한 도면.
도 2는 일반적인 OFDM 다중 안테나 통신 시스템에서 다중 코드워드(Multiple codeword: MCW)를 이용하는 송수신단 구조를 도시한 도면.
도 3은 자원 할당 모듈에서 재전송시 데이터가 할당되는 안테나를 고정시켜 전송하는 방식을 설명하기 위한 도면.
도 4는 자원 할당 모듈에서 재전송시 데이터가 할당되는 안테나를 변경하여 전송하는 방식을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 수신단에서 수신 채널 전력을 측정하여, 재전송 방식 제어를 위한 귀환 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 재전송시 데이터 할당 위치를 변경시켜 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 소정 개수의 부반송파 그룹 단위로 귀 환 정보를 생성하여, 재전송에 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따라 SCW를 이용하는 송수신단 구조를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따라 MCW를 이용하는 송수신단 구조를 도시한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 재전송 방법을 이용하는 경우를 종래의 재전송 방법과 비교하여 설명하기 위한 도면.
본 발명은 직교 주파수 다중 분할(OFDM) 시스템의 재전송 방법에 대한 것으로서, 특히 다중 안테나 통신 시스템에서 수신 채널 환경에 따른 재전송 방법 및 이를 위한 송신기, 귀환 정보 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
이를 위해 먼저, 일반적인 OFDM 시스템의 다중 안테나 통신 시스템의 구조에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 OFDM 다중 안테나 통신 시스템에서 단일 코드워드(Single codeword: SCW)를 이용하는 송수신단 구조를, 도 2는 일반적인 OFDM 다중 안테나 통신 시스템에서 다중 코드워드(Multiple codeword: MCW)를 이용하는 송수신단 구조를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 다중 안테나 OFDM 통신 시스템에 서의 송신단(100)은 인코더(101), HARQ 기능 모듈(102), 채널 인터리버(103), 직병렬(S/P) 변환기(104), 매퍼(105), 자원 할당 모듈(106), IFFT 모듈(107) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 인코더(101)는 데이터 비트에 여분의 비트를 삽입하는 코딩을 통해 채널에서 오는 효과나 잡음에 대한 효과를 줄이기 위한 것이며, HARQ 기능 모듈(102)은 재전송 및 레이트 매칭(rate-matching)을 수행하기 위한 모듈이다. 또한, 채널 인터리버(103)는 인코더(101)에 의해 코딩되어, CRC 등이 삽입된 비트를 비트 단위로 섞어주어(셔플링(shuffling) 하여) 채널에서 일어날 수 있는 집중적인 에러(burst error)를 분산시키기 위한 것이며, S/P 변환기(104)는 직렬 신호를 병렬 신호로 변환하는 역할을 수행한다. 아울러, 매퍼(105)는 병렬 변환된 비트 정보를 심볼로 바꾸어주며, 자원 할당 모듈(106)은 이 심볼들을 적절한 부반송파 위치에 매핑을 수행하며, IFFT 모듈(107)은 이를 OFDM 심볼로 변조시켜 채널(300)로 전송하는 역할을 수행한다.
도 1 및 도 2에 도시된 송신단(100) 구조 중 SCW를 이용하는 도 1의 송신단(100)의 경우, 하나의 코드워드를 이용하기 때문에 인코더(101), HARQ 기능 모듈(102), 및 채널 인터리버(103)가 각각 하나씩 포함되는 것을 도시하고 있으며, 도 2의 송신단(200)의 경우, 2개의 코드워드를 이용하는 경우로서 인코더(101), HARQ 기능 모듈(102), 및 채널 인터리버(103)를 각각 두 개씩 포함하는 구조를 도시하고 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 수신단(200)은 FFT 모듈(201), 자원 역할당 모듈(202), 디매퍼(203), 병직렬(P/S) 변환기(204), 채널 디인터리버(205), HARQ 역기능 모듈(206), 및 디코더(207) 등을 포함할 수 있으며, 이에 따라 수신 신호를 수신하여 각각 송신단(100)의 역과정을 수행하게 된다.
구체적으로, 수신단(200)에서는 채널(300)을 통과한 데이터들을 FFT 모듈(201) 및 자원 역할당 모듈(202)을 거쳐 물리 채널로부터 추출된 후, 디매퍼(203)를 통해 심볼 정보가 비트 정보로 바뀐 다음, P/S 변환기(204) 및 채널 디인터리버(205)를 거친 후, HARQ 역기능 모듈(206)에서 디코딩을 위한 코딩율로 다시 맞추어서 디코더(207)에 들어간다. 디코더(207)는 최종적으로 데이터 비트를 추정해 내게 된다.
그 후, 전송 패킷이 에러가 발생했는지에 대한 여부를 CRC 비트 등의 오류 검출 코드를 통해 검출한 뒤 에러가 발생한 경우에는 송신단(100)으로 NACK 신호를, 에러가 발생하지 않았을 경우에는 송신단(100)으로 ACK 신호를 귀환시키게 된다. 송신단(100)에서는 ACK 신호가 귀환되는 경우 데이터를 재전송하지 않고, NACK 신호가 귀환되는 경우에 스케줄러에 의해 정해진 순서에 맞추어서 데이터를 재전송하게 된다.
이와 같이 데이터를 재전송하는 방법과 관련하여, 도 1 및 도 2와 관련하여 상술한 송수신단 구조 중 데이터 재송신에 관여하는 자원 할당 모듈(106)의 기능에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 자원 할당 모듈에서 재전송시 데이터가 할당되는 안테나를 고정시켜 전송하는 방식을, 도 4는 자원 할당 모듈에서 재전송시 데이터가 할당되는 안테나 를 변경하여 전송하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
즉, 도 3은 2개의 송신 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 자원 할당 모듈이 최초 데이터 전송("1st transmission")과 데이터 재전송시("2nd transmission") 동일한 송신 안테나를 통해 전송하는 것을 도시하고 있으며, 도 4는 2개의 송신 안테나를 이용하는 통신 시스템에서 자원 할당 모듈이 최초 데이터 전송시와 데이터 재전송시에 데이터가 전송되는 안테나를 바꾸어 전송하는 것(Antena Permutation)을 도시하고 있다.
OFDM 구조에서는 각 부반송파들이 좋은 채널 환경을 겪을 수도 있고, 큰 페이딩 환경을 겪을 수도 있다. 이때, 큰 페이딩을 겪는 소수의 부반송파(혹은, 부반송파 대역)들은 전체 시스템 성능의 열화에 가장 중요하게 영향을 미치게 된다. 따라서 이를 보상해주기 위하여 채널 코딩 등의 기법이 사용되고 있는데, 페이딩 정도가 심각할 경우에는 이러한 기법들 만으로는 보상이 충분치 않게 된다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 재전송 시, 데이터가 할당되는 안테나의 인덱스를 셔플시켜 주면, 도 3과 같이 재전송의 경우에도 동일한 안테나에 그대로 전송하는 경우에 비해 다이버시티 효과를 얻게 되어 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 즉, 첫 번째 전송 시 좋지 않은 채널을 겪었던 데이터가 두 번째 전송 시 좋은 채널을 겪게 된다면 좋지 않았던 채널로 인한 성능 열화가 일부 보상이 되게 된다. 이는 페이딩 정도가 심각할 때 이로 인한 성능의 열화가 심각해 지는 현상을 막아주기 때문이다.
하지만, 도 4와 같이 임의로 안테나 인덱스를 섞어주었을 경우, 최초 전송과 재전송시 안 좋은 채널끼리 바뀌거나, 좋은 채널끼리 바뀌는 부분이 생기게 되어, 그 대역은 재전송으로 인한 이득 외에는 아무런 이득을 얻을 수가 없게 된다.
또한, 각 안테나를 통해 전송되는 데이터들 중 특정 부반송파 또는 부반송파 대역을 통해 전송되는 데이터가 겪는 채널 품질이 특히 좋거나, 나쁠 수 있기 때문에 재전송이 이와 같은 채널 환경을 고려하여 데이터를 할당하는 기술이 요구되고 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 수신 채널 환경에 따라 적응적으로 각 안테나의 부반송파 또는 부반송파 그룹의 인덱스를 결정해 주는 알고리즘을 이용함으로써, 주파수 대역 전체적으로 좋은 채널 환경과 페이딩이 큰 채널 환경을 효과적으로 섞어주어, 시스템 성능을 향상시켜줄 수가 있는 재전송 방법 및 이를 위한 송신기, 그리고 송신단의 재전송 방법 제어에 이용하기 위한 귀환 정보를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른, 다중 송수신 안테나 통신 시스템에서 데이터를 재전송하는 방법은, 수신단으로부터 각 송신 안테나의 하나 이상의 부반송파로 구성된 그룹별 인덱스 중, 수신 채널 전력이 소정 임계치 미만인 그룹의 인덱스인 제 1 인덱스, 및 상기 수신 채널 전력이 상기 소정 임계치 이상인 그룹의 인덱스인 제 2 인덱스를 수신하는 단계; 및 상기 제 1 인덱스와 상기 제 2 인덱스의 맵핑 위치를 교환하여 재전송하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 통신 시스템은 재전송시 데이터를 송신하는 송신 안테나를 교환하여 재전송하는 통신 시스템일 수도, 이와 달리 재전송시 데이터를 송신하는 송신 안테나를 교환하지 않는 통신 시스템일 수도 있다.
또한, 상기 하나 이상의 부반송파로 구성된 그룹의 부반송파의 수는 각 부반송파별 채널 상관값(correlation value)에 비례하여 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른, 다중 송수신 안테나 통신 시스템에서 송신단의 데이터 재전송을 위한 귀환 정보를 생성하는 방법은, 수신단에서 각 송신 안테나의 하나 이상의 부반송파로 구성된 그룹별 수신 채널 전력을 측정하는 단계; 및 상기 수신 채널 전력이 소정 임계치 미만인 그룹의 인덱스를 제 1 인덱스로, 상기 수신 채널 전력이 상기 소정 임계치 이상인 그룹의 인덱스를 제 2 인덱스로서 저장하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제 2 인덱스가 복수인 경우, 상기 제 1 인덱스의 수만큼 상기 수신 채널 전력이 큰 순으로 상기 제 2 인덱스를 선택할 수 있으며, 상기 수신 채널 전력 측정 단계는, 사용자의 이동성에 따른 채널 전력 보상값을 상기 수신 채널 전력에 합산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른, 다중 송수신 안테나 통신 시스템에서의 송신기는, 전송 데이터를 각 송신 안테나의 각 부반송파에 맵핑하는 자원 할당 모듈; 및 수신단으로부터 상기 각 송신 안테나의 하나 이상의 부반송파로 구성된 그룹별 인덱스 중, 수신 채널 전력이 소정 임계치 미만인 그룹의 인덱스인 제 1 인덱스, 및 상기 수신 채널 전력이 상기 소정 임계치 이상인 그룹의 인덱스인 제 2 인덱스를 수신하여, 재전송시 상기 자원 할당 모듈이 상기 제 1 인덱스와 상기 제 2 인덱스의 맵핑 위치를 교환하도록 제어하는 할당 제어기를 포함한다.
아울러, 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른, 다중 송수신 안테나 통신 시스템에서 송신단의 데이터 재전송을 위한 귀환 정보를 생성하는 장치는, 각 송신 안테나의 하나 이상의 부반송파로 구성된 그룹별 수신 채널 전력을 측정하는 수신 채널 전력 측정부; 및 상기 수신 채널 전력이 소정 임계치 미만인 그룹의 인덱스를 제 1 인덱스로, 상기 수신 채널 전력이 상기 소정 임계치 이상인 그룹의 인덱스를 제 2 인덱스로서 저장하는 버퍼부를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
한편, 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 수신 채널 환경을 고려하여, 열악한 채널을 통해 전송된 데이터를 재전송시 양호한 채널을 가지는 대역을 통해 전송할 수 있는 재전송 방법을 제공한다. 이를 위해 먼저, 수신단에서 이와 같은 재전송을 제어하기 위한 귀환 정보를 생성하는 방법에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 수신단에서 수신 채널 전력을 측정하여, 재전송 방식 제어를 위한 귀환 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따라 채널 환경을 고려하여, 열악한 채널을 통해 전송된 데이터를 재전송시 양호한 채널을 통해 전송하는 재전송 방식을 위해, 수신단에서는 도 5와 같이 각 송신 안테나별로, 데이터 할당의 가장 작은 단위로서 부반송파 단위의 수신 채널 전력을 측정하여, 이를 바탕으로 귀환 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 수신단에서는 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)의 각 부반송파별로 채널 전력을 측정한 후, 이를 소정 임계치(Treshold)와 비교하여 큰 페이딩에 걸려있는 부반송파 영역의 인덱스(도 5에서는 Sk, Sj로 지칭된 부반송파 영역)를 추출한다.
여기서의 임계치는 페이딩의 심각성 정도를 어느 정도로 설정하느냐에 따라 다르게 설정될 수 있다. 그 값을 상대적으로 높게 잡을 경우에는 성능의 향상이 커지나, 큰 페이딩에 걸려 있는 것으로 판정되는 부반송파 영역이 많아지게 되므로, 귀환 정보도 그만큼 많이 보내줘야 하는 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 임계치는 시스템에서 요구되는 페이딩 채널 보상에 대한 요구 정도와 귀환 정보의 양을 고려하여 적절히 결정될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 큰 페이딩을 가지는 부반송파 영역을 통해 전송된 데이터를 재전송시 양호한 채널을 가지는 영역을 통해 전송하기 위해, 측정된 각 송신 안테나별 부반송파 영역의 채널 전력이 상술한 임계치 이상인 부반송파 영역의 인덱스를 추출한다. 도 5에 도시된 바와 같이 소정 임계치 이상의 채널 전력을 나타내는 부반송파 영역 인덱스가 복수인 경우, 큰 페이딩에 걸려있는 것으로 추출된 부반송파 인덱스의 수만큼 수신 채널 전력이 큰 순으로 인덱스를 선택할 수 있다. 도 5는 이와 같이 양호한 채널을 가지는 부반송파 인덱스로서 Sn, Si이 선택되는 것을 도시하고 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 수신단에서는 이와 같이 선택된 열악한 수신 채널을 가지는 부반송파 인덱스(Sk, Sj) 및 양호한 수신 채널을 가지는 부반송파 인덱스(Sn, Si)를 귀환 정보로서 저장한 후, 이후 송신단으로 귀환시킬 수 있다. 이와 같은 귀환 정보를 수신한 송신단에서는 이전 전송에서 Sk, Sj의 부반송파를 통해 전송되었던 데이터를 재전송시 Sn, Si의 부반송파에 매핑하여 전송함으로써, 시스템의 성능 열화를 보상하여 줄 수 있으며, 이에 대해 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 재전송시 데이터 할당 위치를 변경시켜 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 6은 종래 도 3과 같이 재전송시에서 송신 안테나를 변경하지 않고 데이터를 전송하는 경우를 기초로, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 각 송신 안테나의 부반송파 단위의 수신 채널 정보를 수신하여, 큰 페이딩을 가지는 부반송 파에 매핑되어 전송된 데이터를 재전송시 양호한 채널을 가지는 부반송파에 매핑하여 전송하는 방법을 도시하고 있다. 여기서, "D"는 초기 전송 시 첫 번째 안테나(Tx1)을 통해 전송된 데이터를, "P"는 초기 전송 시 두 번째 안테나(Tx2)를 통해 전송된 데이터를 나타내며, "F"는 수신단의 귀환 정보에 따라 큰 페이딩을 가지는 부반송파를, "T"는 양호한 채널을 가지는 부반송파를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 송신단의 자원 할당 모듈은 도 6에 도시된 바와 같이, 재전송시 데이터의 부반송파 매핑에 있어서 (T, F)의 위치를 변경시켜 전송함으로써, 초기 전송시 큰 페이딩으로 인해 성능 열화를 초래한 데이터를 재전송을 통해 보상하는 것을 제안한다.
한편, 도 7은 종래 도 4와 같이 재전송시 데이터를 전송하는 송신 안테나의 위치를 변경하는 통신 시스템에서, 본 발명의 일 실시형태에 따라, 각 송신 안테나의 부반송파 단위의 수신 채널 정보를 수신하여, 큰 페이딩을 가지는 부반송파에 매핑되어 전송된 데이터를 재전송시 양호한 채널을 가지는 부반송파에 매핑하여 전송하는 방법을 도시하고 있다. 도 7 역시 도 6과 사용되는 기호에 있어 동일하다.
도 7에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서 역시, 송신단의 자원 할당 모듈은 재전송시 데이터의 부반송파 매핑에 있어서 (T, F)의 위치를 변경시켜 전송한다. 이때, 위치 변경에 있어 쌍을 이루는 부반송파 인덱스는 동일 송신 안테나의 부반송파 인덱스일 수도, 상이한 송신 안테나의 부반송파 인덱스일 수도 있으며, 도 7은 최초 전송시 동일한 안테나의 부반송파 인덱스 간에 매핑 위치를 변경하는 예를 도시하고 있다.
도 6 및 도 7의 방법에 따를 경우, 재전송 시에는 이전 전송 때 큰 페이딩에 걸려 전송되었던 데이터들이 다른 부반송파 영역에서 좋은 채널 환경을 겪는 영역로 전송되게 되어 페이딩의 심각성 정도가 어느 정도 보상되게 된다. 시스템 성능의 열화는 큰 페이딩에 걸려 있는 부반송파들에 의해 주도되기 때문에, 이와 같이 재전송 시 페이딩의 심각성 정도를 보상시켜줌으로써 전체 시스템 성능이 향상되게 된다.
한편, 도 5 내지 도 7과 관련하여 상술한 본 발명의 실시형태들에서는 각 송신 안테나의 각각의 부반송파별 수신 채널 전력을 측정하여, 이에 기초하여 재전송시 데이터 매핑 인덱스를 변경하는 예에 따랐으나, 수신 채널 전력 측정 및 데이터 매핑의 단위를 반드시 각각의 부반송파 단위로 적용할 필요는 없으며, 이하에서 설명하는 바와 같이 소정 개수의 부반송파를 부반송파 그룹으로 하여 적용할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 소정 개수의 부반송파 그룹 단위로 귀환 정보를 생성하여, 재전송에 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
즉, 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서는 도 5의 경우와 달리 수신단에서 수신 채널 전력을 측정하는 단위 및 송신단에서 데이터 할당 위치를 변경하는 단위를 소정 개수의 부반송파 그룹(Subcarrier Group: SB)으로 적용하는 예를 도시하고 있다.
이러한 실시형태에서도 수신단의 수신 채널 전력 측정을 통한 귀환 정보 생성 방법 및 이를 이용하여 재전송시 데이터 매핑 위치를 바꾸어 전송하는 방법은 동일하게 적용될 수 있다. 이때, 부반송파 그룹의 채널의 전력은 각 부반송파의 채널 전력의 그룹 내 전체 평균값으로 측정할 수 있다. 이때, 페이딩 정도에 따른 추가적인 하나의 임계치 값을 더 추가하여, 그룹 내의 수신 채널 전력의 평균을 구할 때 특정 부반송파에 대해 가중치를 줄 수도 있다. 이에 따라 계산량은 더 늘어날 수 있으나, 채널의 전력 평균값은 좀더 실제에 가까운 값을 측정할 수 있다.
도 8은 이와 같은 과정을 통해 큰 페이딩을 가지는 부반송파 그룹 인덱스로서 SBk, SBi를, 양호한 채널을 가지는 부반송파 그룹 인덱스로서 SBn, SBj를 선택하여, 이를 귀환 정보로서 저장하고, 송신단으로 귀환시키며, 송신단에서는 재전송시 (SBk, SBn), (SBi, SBj)의 인덱스를 변경하여 데이터를 매핑하여 재전송하는 예를 도시하고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 부반송파 그룹 단위로 적용시켰을 경우에는, 도 5와 같이 부반송파 별로 적용시켰을 경우보다 성능 향상은 상대적으로 적을 수 있으나, 계산양이나 귀환 정보양이 감소하는 장점을 가질 수 있다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이 각 부반송파 단위로 수신 채널 전력을 측정하여 귀환 정보를 생성하는 경우, 귀환 정보로서 저장되는 배열의 최대 크기는 송신 안테나의 수와 각 송신 안테나의 부반송파의 수가 된다. 다만, 이와 같은 모든 배열을 저장할 필요는 없으며, 소정 임계치 미만의 채널 전력을 가지는 부반송파의 인덱스의 수에 해당하는 수의 배열(즉, 소정 임계치 미만의 채널 전력을 가지는 부반송파의 인덱스의 수에 해당하는 소정 임계치 미만의 채널 전력을 가지는 인덱스와 재전송시 이를 대체할 수 있는 인덱스)만 저장하면 된다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이 소정 개수의 부반송파 그룹 단위로 수신 채널 전력을 측정하여 귀환 정보를 생성하는 경우, 부반송파 그룹에 포함되는 부반송파의 수에 따라 전체 가능한 배열의 수는 감소하게 되며, 소정 임게치 미만의 채널 전력을 가져 큰 페이딩을 겪는 인덱스의 수도 감소할 수 있다. 다만, 각 부반송파별로 채널 환경을 고려하는 경우에 비해 상술한 바와 같이 시스템 성능 향상이 감소할 우려가 있다. 특히, 상대적으로 채널의 변동이 심한 채널 환경에서는 각 부반송파 별로 채널의 전력 차이가 크게 때문에, 이와 같이 부반송파 그룹 단위의 적용이 어려울 수 있다. 반면, 부반송파별 채널의 변동이 크지 않는 환경에서는 굳이 부반송파 단위로 적용하여 귀환 정보의 양을 늘릴 필요가 없다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 각 부반송파별 상관(Correlation) 정도를 측정해, 상관값이 클 경우는 부반송파별 채널 변동이 크지 않은 것으로 판정하여 도 8과 같이 부반송파 그룹 단위로 귀환 정보 생성 및 재전송 제어를 적용하고, 그 상관값이 작을 경우에는 각 부반송파별 채널 변동이 큰 것으로 판정하여, 귀환 정보 생성 및 재전송 제어에 있어, 도 5와 같이 부반송파 단위로 적용하는 방법을 제안한다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 사용자의 이동성이 중저속일 때, 즉 재전송 시 채널의 상태가 많이 바뀌지 않는 상황을 고려한 것이며, 사용자의 이동성이 고속인 경우에는 이를 보상하는 과정이 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 사용자의 이동성이 고속일 경우, 다음과 같은 보상 기법을 이용하여 귀환 정보의 정확도를 높이는 것을 제안한다.
구체적으로, 사용자의 이동성에 대한 채널 전력의 변화량은 다음의 식을 하나의 예로 활용할 수 있다.
Figure 112007009106995-pat00001
여기서,
Figure 112007009106995-pat00002
는 사용자의 이동성에 따라 발생하는 채널 전력의 변화량을,
Figure 112007009106995-pat00003
는 채널의 평균 에너지를 나타내며,
Figure 112007009106995-pat00004
는 시변 채널 환경에서 도플러 주파수와 시간 지연을 고려하여 베셀함수를 이용하여 구한 변수로서 구체적으로 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112007009106995-pat00005
여기서,
Figure 112007009106995-pat00006
는 베셀함수를,
Figure 112007009106995-pat00007
는 도플러 주파수를,
Figure 112007009106995-pat00008
는 시간 지연을 나타내며, 상기 수학식 2에 따른
Figure 112007009106995-pat00009
는 사용자의 이동성이 커질 경우 그 값이 작아지고, 이동성이 작아질 경우 그 값이 커진다(예를 들어,
Figure 112007009106995-pat00010
= 1은 채널정보가 완벽할 때를 나타낸다).
이와 같은 채널 전력 변화량을 이용하여 본 발명의 일 실시형태에서는 수신 채널 전력을 다음과 같이 보상하여 줄 수 있다.
Figure 112007009106995-pat00011
여기서,
Figure 112007009106995-pat00012
은 n번째 부반송파에서의 수신 채널 전력을,
Figure 112007009106995-pat00013
은 사용자의 이동성에 따른 채널 전력 변화량이 보상된 채널 전력값을 나타낸다.
이와 같은 방식으로 통해 사용자의 이동성이 고속인 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태에 따른 귀환 정보 생성 방법 및 이에 따른 재전송 방법을 수행하기 위한 송수신단 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따라 SCW를 이용하는 송수신단 구조, 도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따라 MCW를 이용하는 송수신단 구조를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 송수신단 구조는, 도 1 및 도 2에 도시된 송수신단 구조와 기본 구조에 있어 동일하다. 다만, 수신단(200)에 있어서는 각 부반송파별 또는 부반송파 그룹별 수신 채널 전력을 측정하여, 큰 페이딩을 가지는 인덱스와 이를 보상하여 재전송시 이용될 수 있는 인덱스를 귀환 정보로서 생성하는 인덱스 선택 결정 모듈(210)이 추가될 수 있다.
구체적으로, 인덱스 선택 결정 모듈(210)은 각 송신 안테나의 각각의 부반송 파 또는 각 부반송파 그룹별 수신 채널 전력을 측정하는 수신 채널 전력 측정부(미도시), 및 이 수신 채널 전력값을 소정 임계치와 비교하여 큰 페이딩을 가지는 부반송파 또는 부반송파 그룹 인덱스를 저장하고, 이에 대응하여 수신 채널 전력이 소정 임계치 이상인 부반송파 또는 부반송파 그룹 인덱스를 추출하여 저장하는 버퍼부(미도시)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 귀환 정보를 생성하여 송산단(100)으로 귀환시킬 수 있다.
한편, 송신단(100)에서는 재전송시 자원 할당 모듈(106')을 제어하기 위한 할당 제어기(110)가 추가될 수 있다.
구체적으로, 할당 제어기(110)는 수신단(200)으로부터 상술한 바와 같이 생성된 귀환정보를 수신하여, 재전송시 자원 할당 모듈(106')이 초기 전송시 큰 페이딩을 가진 부반송파 영역의 인덱스와 양호한 채널을 가지는 부반송파 영역의 인덱스를 교환하여 전송하도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
다만, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 구성은 예시적인 것이며, 각 구성은 본 발명의 핵심 기능을 수행하는 한 다양한 방식의 모듈로서 구성될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 재전송 방법을 이용하는 경우를 종래의 재전송 방법과 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용되지 않았을 경우를 설명하기 위한 것이다. 즉, 도 11과 같이 데이터가 2개의 안테나(Tx1, Tx2)를 통해 전송되고, 각 송신 안테나에서 큰 페이딩을 겪는 부반송파 대역(도 11에서 원형으로 표시된 부반)이 동일한 경우, 재전송시 안테나를 변경하여 전송하는 경우 및 안테나를 고정하여 전송하는 경우 모두 재전송 자체에 의한 이득 이외에는 데이터 손상에 대한 보상이 되지 않는다.
반면, 도 12에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 초기 전송시 큰 페이딩이 걸리는 부반송파 영역을 재전송시 양호한 채널을 가지는 부반송파 영역과 변경하여 전송함으로써, 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따르면 수신 채널 환경에 따라 적응적으로 각 안테나의 부반송파 또는 부반송파 그룹의 인덱스를 결정해 주는 알고리즘을 이용함으로써, 주파수 대역 전체적으로 좋은 채널 환경과 페이딩이 큰 채널 환경을 효과적으로 섞어주어, 시스템 성능을 향상시켜줄 수 있다.

Claims (8)

  1. 다중 송수신 안테나 통신 시스템에서 송신단이 데이터를 재전송하는 방법에 있어서,
    제 1 안테나 (Tx1) 및 제 2 안테나 (Tx2)를 통하여, 수신단으로 데이터를 송신하는 단계;
    수신 채널 전력이 제 1 임계치 미만이고 상기 제 1 안테나 (Tx1)과 상기 제 2 안테나 (Tx2) 각각에 대응하는 부반송파 그룹들을 나타내는 제 1 그룹 인덱스 (Sk, Sj), 및 상기 수신 채널 전력이 상기 제 1 임계치 이상이고 상기 제 1 안테나 (Tx1)과 상기 제 2 안테나 (Tx2) 각각에 대응하는 상기 부반송파 그룹들을 나타내는 제 2 그룹 인덱스 (Si, Sn)를, 수신단으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 안테나 (Tx1)에 대응하는 상기 부반송파 그룹 Sk를 이용하여 송신하였던 데이터를, 상기 제 2 안테나 (Tx2)에 대응하는 상기 부반송파 그룹 Sn에 할당하는 단계;
    상기 제 2 안테나 (Tx2)에 대응하는 상기 부반송파 그룹 Sj를 이용하여 송신하였던 데이터를, 상기 제 1 안테나 (Tx1)에 대응하는 상기 부반송파 그룹 Si에 할당하는 단계; 및
    상기 제 1 안테나 (Tx1)에 대응하는 상기 부반송파 그룹 Si과 상기 제 2 안테나 (Tx2)에 대응하는 상기 부반송파 그룹 Sn을 이용하여 상기 데이터를 상기 수신단으로 재전송하는 단계를 포함하고,
    부반송파들의 상관값(correlation value)이 제 2 임계치 이상인 경우, 상기 부반송파 그룹 각각은 2개 이상의 부반송파 인덱스들을 포함하고 상기 부반송파 그룹에 포함되는 부반송파 인덱스의 개수는 상기 상관값이 클수록 증가하며,
    상기 상관값(correlation value)이 제 2 임계치 미만인 경우, 상기 부반송파 그룹 각각은 1개의 부반송파 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부반송파 그룹들은,
    상기 수신단이 상기 제 1 임계치와 상기 수신 채널 전력을 비교하여 산출된 페이딩 정도에 기반하여 결정하는 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부반송파 그룹에 대응하는 수신 채널 전력은,
    각각의 부반송파 그룹에 포함된 부반송파들의 평균 수신 채널 전력인 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 채널 전력은,
    상기 수신단의 이동성에 기반하여 변경되는 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수신단의 이동성으로 인한 수신 채널 전력의 변화량은 아래 수학식 1에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112011104184891-pat00026
    (여기서
    Figure 112011104184891-pat00027
    는 상기 수신단의 이동성으로 인한 수신 채널 전력의 변화량이고,
    Figure 112011104184891-pat00028
    는 수신 채널의 평균 에너지이며,
    Figure 112011104184891-pat00029
    는 시변 채널 환경에서 도플러 주파수와 시간 지연을 고려하여 베셀 함수(Bessel function)를 이용하여 산출한 변수를 나타낸다)
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기
    Figure 112011104184891-pat00030
    는 아래 수학식 2에 따라 표현되고,
    상시 수신단의 이동성이 커질 경우 상기
    Figure 112011104184891-pat00031
    는 작아지고, 상기 수신단의 이동성이 작아지면 상기
    Figure 112011104184891-pat00032
    는 커지는 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
    <수학식 2>
    Figure 112011104184891-pat00033
    (
    Figure 112011104184891-pat00034
    는 상기 베셀 함수를,
    Figure 112011104184891-pat00035
    는 상기 도플러 주파수를, τd는 상기 시간 지연을 나타낸다)
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신단의 이동성에 기반한 수신 채널 전력은,
    아래 수학식 3에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는,
    재전송 방법.
    <수학식 3>
    Figure 112011104184891-pat00036
    (
    Figure 112011104184891-pat00037
    은 n 번째 부반송파에서의 수신 채널 전력을 나타내고,
    Figure 112011104184891-pat00038
    은 상기 수신단의 이동성으로 인한 수신 채널 전력의 변화량이 보상된 수신 채널 전력을 나타낸다)
  8. 삭제
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