KR101365563B1 - 다중 사용자 통신 방법에서 피드백 정보 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 단말과 기지국간의 다운링크, 업링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 측정된 채널 상태에 기초하여 상기 기지국으로의 상기 채널 상태에 관한 피드백 정보의 송신 여부와 그 이용여부를 결정하는 이동 단말 및 기지국을 제공한다.
피드백 정보, 채널 상태 측정, 다중 사용자 다이버시티

Description

다중 사용자 통신 방법에서 피드백 정보 제어 방법{Decentralized Control of Feedback for Multiuser Diversity}
도 1은 본 발명에 따라 다중사용자 다이버시티 방식과 다운링크 빔포밍 방식을 결합하여 사용하는 통신시스템에서, 기지국에서 전송되는 파일럿 신호(pilot signal)를 이용하여 기지국에 접속된 각 이동 단말이 다운링크의 채널상태를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 다중사용자 다이버시티 방식과 다운링크 빔포밍 방식을 결합하여 사용하는 통신시스템에서, M개의 송신 안테나가 설치된 기지국에 속한 이동 단말이 다운링크 채널 상태를 측정하여 기지국에 피드백 하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 다중사용자 다이버시티 방식과 다운링크 빔포밍 방식을 결합하여 사용하는 통신시스템에서 이동 단말이 전송한 피드백 정보에 기반하여 기지국과 다운링크 채널 상태가 우수한 M개의 이동 단말 사이에 통신 하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 이동 단말로부터의 피드백 정보에 기반하여 복수의 안테나를 통해 이동 단말로 정보를 전송하는 기지국과 상기 기지국에 접속하여 정보를 전송하는 이동 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따라 M개의 송신 안테나가 설치된 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신한, 상기 기지국에 속한 n개의 이동 단말중 일부만이 상기 파일럿 신호를 이용하여 측정한 다운링크 채널 상태를 업링크를 통하여 피드백 하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 M개의 송신 안테나가 설치된 기지국이 상기 기지국에 접속되어 정보를 전송하는 n개의 이동 단말이 피드백한 다운링크 채널 상태 중에서 일부만을 사용하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따라 M개의 송신 안테나가 설치된 기지국으로부터 다운링크 채널 상태가 우수한 M개의 이동 단말이 데이터를 수신 받는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따라 한 개의 기지국과 서로 다른 데이터 전송률을 가지는 복수 개의 이동 단말이 통신을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 이동 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 이동 단말로부터 다운링크의 채널 상태를 피드백 받고 상기 피드백된 채널 상태를 이용하여 데이터를 전송할 이동 단말을 선정하는, 다중 사용자 다이버시티 방식의 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근의 무선 통신망의 발전으로 인하여, 단순한 음성 통신뿐만이 아니라, 화상 통신, 데이터 통신, 인스턴트 메신저, 영화 감상, 웹 서비스, 게임 등 다양한 서비스를 무선으로 이용할 수 있게 되었다. 그러나 좀 더 빠른 속도로 상기의 서비스들을 이용하고자 하는 요구가 항상 존재하고 있다.
다중 사용자 다이버시티(Multiuser Diversity) 기술은 기지국에 속한 복수의 이동 단말 중에서 기지국과 이동 단말 사이의 무선 채널 상태가 우수한 일부의 이동 단말에 대해서만 데이터 전송을 집중하여 데이터 전송의 효율을 높이는 통신 방법이다.
기지국과 이동 단말간 무선 채널의 상태가 우수하면 높은 전송 속도로 데이터를 전송할 수 있으나, 무선 채널의 상태가 우수하지 않다면 데이터 전송속도는 무선 채널에 의하여 제한 받아 낮은 전송속도로 데이터를 전송할 수 밖에 없다. 무선 채널은 이동 단말의 이동이나, 페이딩(Fading) 등으로 인하여 시간에 따라 그 상태가 가변적이므로, 특정 시점에서는 좋지 않은 무선 채널을 가지는 이동 단말이라고 해도 다른 시점에서는 우수한 무선 채널을 가질 수 있다.
따라서 기지국에서 기지국과 이동 단말간의 무선 채널의 상태를 알 수 있다면 기지국은 무선 채널의 상태가 우수한 일부의 이동 단말에만 데이터 전송을 집중할 수 있어 결과적으로 기지국에서 전송되는 전체 데이터 전송속도를 높일 수 있다.
한편, 기지국과 이동 단말간에 좀더 높은 전송 속도를 얻기 위하여 기지국에 복수의 안테나를 사용하여 전송 속도를 높이는 방법이 연구 되고 있다.
복수의 안테나를 사용하여 기지국과 이동단말 사이에 통신을 수행하는 방법 은, 무선채널에서 높은 데이터 전송률과 높은 신뢰성을 달성하는데 중요한 기술 중 하나이다.
복수의 안테나를 이용하여 신호를 전송함으로써, 통신성능을 향상시키는 방법으로는 다운링크 빔포밍(downlink beamforming), 송신 다이버시티(Tx Diversity) 등의 기술이 존재한다. 송신 다이버시티는 다시 이동 단말로부터의 피드백이 필요한 폐루프 송신 다이버시티 (Close Loop Tx Diversity )와 이동 단말로부터의 피드백이 필요치 않은 개루프 송신 다이버시티 (Open Loop Tx Diversity )로 구분된다.
다운링크 빔포밍 기술의 경우는, 기지국 전송 안테나에서 특정 이동 단말의 방향으로 기지국의 송신 신호를 집중하고 다른 방향에 있는 이동 단말에게는 신호를 전송하지 않아, 다른 이동 단말로 전송되는 간섭신호를 제거함으로써 이동 단말로 데이터가 전송되는 다운링크의 통신 품질을 향상시키고, 데이터 전송 속도를 증가 시키는 기술이다.
그러나, 다운링크 빔포밍 기술에서는 송신 안테나의 개수에 의해서 정해지는 자유도(degree of freedom)에 의하여, 간섭신호를 제거할 수 있는 널(NULL)의 개수가 정해지므로, 기지국의 송신 안테나의 개수보다 기지국에 속한 이동 단말의 숫자가 훨씬 많은 일반적인 이동 통신 환경에는 적용하기가 곤란하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 이동 단말로부터 기지국으로 피드백 되는 다운링크 채널 상태 정보의 양을 절감 시키는 이동 단말에서의 통신 방법과 상기 통신 방법을 사용하는 이동 단말을 제공하는 것 이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 이동 단말로부터 수신한 피드백 정보에 따라 상기 이동 단말로의 데이터 전송 여부를 결정하는 기지국에 있어서, 이동 단말의 다운링크의 채널 상태에 관한 특정 피드백 정보를 데이터가 전송될 이동 단말을 선정하는데 있어 고려치 않음으로써, 데이터가 전송될 이동 단말을 쉽게 판단할 수 있는, 기지국에서의 통신 방법과 상기 통신 방법을 사용하는 기지국을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 이루고, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 이동 단말의 다운링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 측정된 채널 상태에 기초하여 상기 기지국으로의 상기 채널 상태에 관한 피드백 정보의 송신 여부를 결정하는 이동 단말을 제공한다.
본 발명의 일측에 따르면, 이동 단말로부터 수신한 피드백 정보에 따라 상기 이동 단말로의 데이터 전송 여부를 결정하는 기지국에 있어서, 이동 단말의 다운링크의 채널 상태에 관한 피드백 정보가 전송되는 업링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 채널 상태에 기초하여 상기 업링크를 통해 수신되는 상기 피드백 정보의 사용여부를 결정하는 기지국이 제공된다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸 다.
최근 논의되고 있는 통신 방식에서는 다운링크 채널 상태가 우수한 이동 단말에 대하여, 기지국에 설치된 복수의 송신 안테나를 이용한 빔포밍을 수행하여 기지국과 이동 단말간의 전송 속도를 높이려는 시도를 하고 있다.
기지국에는 M개의 송신 안테나를 설치하고, 이동 단말로부터 피드백 된 다운링크 채널 상태 정보를 이용하여 다운링크 채널 상태가 우수한 M개의 이동 단말을 선정한 후, 상기 M개의 이동 단말에 대해서 다운링크 빔포밍 기술을 이용하여 데이터를 전송한다.
다운링크의 채널 상태는 시간에 따라 변화하므로, 특정 시간에 다운링크 채널 상태가 상대적으로 우수하지 않아 기지국과 통신을 수행하지 못한 이동 단말도, 다른 시간에는 기지국과 통신을 할 수 있다. 기지국은 항상 다운링크 채널 상태가 우수한 이동 단말과 통신을 수행하기 때문에, 서로 다른 사용자에 따른 다이버시티 이득을 얻게 된다.
도 1은 본 발명에 따라 기지국에서 전송되는 파일럿 신호(pilot signal)를 이용하여 기지국에 접속된 각 이동 단말이 다운링크의 채널상태를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
기지국(110)에서 전송될 M개의 데이터 신호 S1, S2,...,SM(111)에 곱해지는 웨이팅 행렬(weighting matrix)(113)의 앞에서, 각 안테나에 상이한 파일럿 신호 P1, P2,...,PM (112)가 공급되고, 기지국(110)에 설치된 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나,..., 제M 송신 안테나 등 M개의 송신 안테나(114)를 통해 각 이동 단말(120)로 전송된다.
파일럿 신호(112)는 M개의 다운링크 빔을 형성하는 웨이팅 행렬(113)에 의해 곱해지고, 기지국(110)의 M개의 안테나(114)를 거쳐 다운링크 채널을 통해 이동 단말(120)로 전송된다. 상기 다운링크 채널을 통해 전송된 파일럿 신호를 수신한 이동 단말(120)은 M개의 빔을 통해 수신된 파일럿 신호 각각에 대하여 다운링크 채널 상태를 측정한다.
도 2는 본 발명에 따라 M개의 송신 안테나가 설치된 기지국(210)에 속한 복수 개의 이동 단말(220)이 다운링크 채널 상태를 측정하여 기지국에 피드백 하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
기지국(210)에 속한 복수 개의 이동 단말(220) 각각은 기지국(210)에 설치된 M개의 송신 안테나(211)를 이용해 형성된 M개의 빔을 통한 파일럿 신호에 대하여 측정한 M개의 다운링크 채널 상태 정보(230)를 업링크의 M개의 타임슬롯을 통하여 기지국(210)으로 전송한다.
기지국(210)은 n개의 이동 단말(220)이 전송하는 M*n개의 타임슬롯을 통한 다운링크 채널 상태 정보를 분석하여, 각 다운링크 빔에 의한 다운링크 채널 상태가 가장 우수한 이동 단말 M개를 선정한다.
도 3은 본 발명에 따라 이동 단말이 전송한 피드백 정보에 기반하여 기지국(310)과 다운링크 채널 상태가 우수한 M개의 이동 단말(320) 사이에 통신하는 동작을 도시한 도면이다. 다운링크 채널 상태가 우수하지 않은 다른 이동 단말(330) 은 기지국(310)과 통신을 수행하지 않는다.
기지국(310)에 속한 다수의 이동 단말(320, 330) 중에서 다운링크 채널 상태가 우수한 이동 단말(320)에게만 데이터 전송을 집중하여 다중 사용자 다이버시티 이득을 얻기 위해서, 기지국(310)에 속한 이동 단말(320, 330)은 상기 이동 단말(320, 330)과 기지국(310) 사이의 다운링크의 채널 상태를 측정하여 이를 기지국(310)에 피드백하고, 기지국(310)은 상기 피드백된 다운링크 채널 상태에 기초하여 데이터를 전송할 이동 단말(320)을 선정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 이동 단말로부터의 피드백 정보에 기반하여 복수의 안테나를 통해 이동 단말로 정보를 전송하는 기지국과 상기 기지국에 접속하여 정보를 전송하는 이동 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
M개의 송신 안테나가 설치된 기지국(401)은 상기 M개의 송신 안테나를 이용하여 빔포밍된 파일럿 신호를 이동 단말(402)로 전송한다(단계 410).
이동 단말(402)은 상기 M개의 빔을 통해 빔포밍된 M개의 파일럿 신호를 수신하고, 각 파일럿 신호에 대해 다운링크의 채널 상태를 측정한다(단계 420).
이동 단말(402)은 상기 측정한 M개의 측정값을 업링크의 M개의 타임슬롯을 통하여 기지국(401)으로 전송한다(단계 430). 기지국(401)에 모두 n개의 이동 단말(402)이 속해 있는 것으로 가정하면 모든 이동 단말(402)에서 기지국(401)으로 피드백 되는 다운링크 채널 상태는 M*n개가 된다.
기지국(401)은 n개의 이동 단말(402)이 업링크를 통하여 피드백 하는 다운링크 채널 상태를 분석하여, M개의 빔 각각에 대하여 최고의 다운링크 채널 상태를 가진 이동 단말(402)을 선정한다(단계 440).
기지국(401)은 상기 선정된 M개의 이동 단말(402)의 이동 단말 식별자를 다운링크의 M개 슬롯을 통하여 전송한다(단계 450). 이동 단말 식별자는 기지국(401)에 속한 개개의 이동 단말을 기지국(401)이 구별할 수 있도록 하기 위하여 사용되는, 이동 단말 간 서로 중복 되지 않는 문자열로서, 간단하게는 이동 단말에 할당된 전화번호가 이동 단말 식별자가 될 수도 있고, CDMA이동 통신 방법에서 사용되는 ESN(Electronic Serial Number)또는 GSM 이동 통신 방법에서의 IMEI(International Mobile Equipment Identity)등이 이동 단말 식별자로서 사용될 수 있다.
이동 단말(402)은 다운링크를 통해 전송되는 M개의 이동 단말 식별자 정보를 수신하여, 자신의 이동 단말 식별자가 포함되어 있는지 판단한다. 만약 자신의 이동 단말 식별자가 포함 되어 있다면, 이동 단말(402)은 자신의 이동 단말 식별자가 몇 번째 슬롯에 포함 되어 있는지 판단한다(단계 460).
만약 k번째 슬롯에 자신의 이동 단말 식별자가 포함되어 있다면, 이는 기지국(401)이 k번째 빔을 통하여 상기 이동 단말 식별자를 사용하는 이동 단말(402)과 통신을 수행하겠다는 예고이므로, 상기 이동 단말(402)은 기지국(401)으로부터 데이터를 수신할 준비를 한다.
기지국(401)은 M개의 빔을 통하여 다운링크 채널 상태가 우수한 M개의 이동 단말들(402)에게 데이터를 전송한다(단계 470). 상기 M개의 단말들(402) 상호간은 다운링크 빔포밍이 되어 있으므로 서로 간섭신호원으로서 작용하지 않고, 따라서 낮은 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio: SINR)을 가지는 다운링크 채널을 통하여 고속으로 데이터 전송을 할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라, M개의 송신 안테나가 설치된 기지국(510)으로부터 파일럿 신호를 수신한, 상기 기지국(510)에 속한 n개의 이동 단말(520) 중 일부(521)만이 상기 파일럿 신호를 이용하여 측정한 다운링크 채널 상태를 업링크를 통하여 피드백 하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
만약 이동 단말(520)이 파일럿 신호를 수신한 다운링크 채널 상태가 좋지 않다면, 상기 다운링크 채널 상태를 업링크를 통하여 피드백 한다고 하여도, 상기 이동 단말의 다운링크 채널 상태가 다른 이동 단말의 다운링크 채널 상태보다 좋을 가능성이 매우 낮고, 기지국(510)에서 채널 상태가 좋은 단말로 선정되어 다운링크를 통해 데이터를 수신 받을 확률은 매우 낮다.
따라서, 파일럿 신호를 이용하여 측정한 다운링크 채널 상태가 좋지 않다면 차라리 상기 다운링크 채널 상태 정보를 피드백 하지 않는 것이 전체 네트워크의 효율을 감안할 때 더 유리하고, 기지국(510)에서 다운링크를 통하여 데이터를 전송할 이동 단말을 선정할 분석작업에 있어서도, 분석을 위한 계산량을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 기지국(510)에 접속한 이동 단말(520)은 기지국(510)에서 이동 단말(520)로 전송되는 파일럿 신호를 이용하여 다운링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 측정한 다운링크 채널 상태에 기초하여 다운링크의 채널 상태에 관한 피드백 정보의 송신여부를 결정한다. 상기 피드백 정보는 이동 단말(520)의 다운 링크의 채널 상태에 관한 정보를 기지국(510)에 보고하기 위한 정보이다. 측정된 다 운링크의 채널 상태가 좋지 않은 이동 단말(522)은 상기 측정 결과를 기지국(510)으로 피드백 하지 않을 수 있고, 피드백 하지 않는 다면 기지국(510)에서 데이터가 전송될 이동 단말을 선정하는데 있어 계산량을 절감할 수 있고, 전체 네트워크의 효율 향상에도 이바지 하게 된다. 측정된 다운링크 채널 상태가 좋은 이동단말(521)은 상기 측정 결과를 기지국으로 피드백 하여 다운링크 데이터 전송을 위한 기초 자료로 기지국(510)이 고려하게 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 이동 단말(520)에서 측정되는 다운링크의 채널 상태로 상기 다운링크의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)가 사용될 수 있다. 상기 다운링크 채널의 상태의 좋고 나쁨의 판단을 다운링크 채널의 SINR를 기준으로 한다면, 기지국(510)과 통신을 수행하는 이동 단말(520)은 파일럿 신호가 전송되는 다운링크의 SINR을 측정하여, 상기 SINR이 소정의 임계치 이하인 경우에는 상기 다운링크의 채널 상태에 관한 피드백 정보를 기지국(510)으로 송신하지 않을 수 있다.
기지국(510)에 속한 n개의 이동 단말(520) 중에서 파일럿 신호를 이용하여 측정한 다운링크 상태가 임계치 이상인 K개의 이동 단말(521)은 상기 다운링크 상태를 업링크로 피드백 하지만, 임계치 이하인 다른 이동 단말(522)은 피드백을 포기한다.
도 6은 본 발명에 따라, M개의 송신 안테나가 설치된 기지국(610)이 상기 기지국(610)에 접속되어 정보를 전송하는 n개의 이동 단말(620)이 피드백한 다운링크 채널 상태 중에서 일부만을 사용하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
만약 다운링크 채널 상태 정보가 전송되는 업링크의 채널 상태가 우수하지 않다면, 기지국(610)에 접속한 이동 단말(620)로부터 피드백 되는 다운링크 채널 상태 정보가 손상되었을 가능성이 상대적으로 높고, 이러한 다운링크 채널 상태 정보를 이용하여 데이터가 전송될 이동 단말을 선정하는 것은 매우 불합리 하다. 따라서 기지국(610)은 다운링크 채널 상태 정보가 피드백 되는 이동 단말(620)로부터 기지국(610)까지의 업링크 채널의 상태를 측정하여 상기 채널 상태가 일정한 기준 이하에 속한다면, 데이터가 전송될 이동 단말을 선택하는데 있어, 상기 업링크 채널을 통한 다운링크 채널 상태 정보를 이용하지 않을 수 있다.
기지국(610)에 속한 n개의 이동 단말(620) 중에서 K개의 이동 단말(621, 622)만이 다운링크의 채널 상태를 업링크를 통하여 피드백 하고, 다른 이동 단말(623)은 다운링크 채널 상태를 피드백 하지 않았다고 가정하면, 기지국(610)은 상기 다운링크의 채널 상태에 관한 정보가 실려 전송 되는 업링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 채널 상태에 기초하여 상기 업링크를 통해 수신되는 상기 피드백 정보의 사용 여부를 결정한다.
예를 들어, 기지국(610)은 업링크 채널 상태가 우수한 이동 단말(621)이 전송한 다운링크의 채널 상태에 관한 정보만을 이용하여 데이터를 전송할 이동 단말을 선정하고, 다운링크 채널 상태가 우수하여 다운링크 채널 상태를 전송하였으나, 상기 다운링크 채널 상태가 피드백 되는 업링크의 채널 상태가 우수하지 못한 이동 단말(622)의 다운링크 채널 상태 정보는 데이터를 전송할 이동 단말을 선정하는데 있어 사용하지 않는다.
다운링크 채널 상태가 좋지 않아 다운링크 채널 상태를 업링크를 통하여 피드백 하지 못한 이동 단말(623)의 다운링크 채널 상태는 데이터를 전송할 이동 단말을 선정하기 위해 고려되지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 업링크 채널의 상태의 좋고 나쁨의 판단에 업링크 채널의 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio : SINR)을 사용한다. 상기 기지국(610)은 다운링크 채널 정보가 피드백 되는 업링크의 업링크 채널 상태를 측정하여 SINR을 산출하고, 상기 SINR에 기초하여 상기 업링크를 통해 피드백되는 다운링크 채널 상태 정보의 사용 여부를 결정한다.
기지국(610)은 상기 업링크의 신호 대 간섭 및 잡음비가 임계치 이하인 경우에는 상기 업링크를 통하여 피드백 되는 다운링크의 상태 정보를, 데이터가 전송될 이동 단말을 선택하는데 있어 이용하지 않고, 임계치 이상인 경우에만 이용한다.
도 7은 본 발명에 따라 M개의 송신 안테나가 설치된 기지국(710)으로부터 다운링크 채널 상태가 우수한 M개의 이동 단말(721)이 데이터를 수신 받는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
기지국(710)에는 n개의 이동 단말(721, 722, 723, 724)이 속해 있으나, K개의 이동 단말(721, 722, 723)만이 업링크를 통하여 다운링크 채널 상태를 피드백 하였고, 그 중 L개의 이동 단말(721,722)의 피드백 정보만이 다운링크를 통해 데이터를 수신할 이동 단말을 선정하는 데 이용되었다고 가정한다. 상기 선정 결과 다운링크의 상태가 우수한 M개의 이동 단말(721)만이 기지국으로부터 신호를 전송 받게 된다.
기지국에 설치된 M개의 송신 안테나를 이용하여 다운링크 빔포밍 받게 된다면 M개의 이동 단말(721)로 향하는 다운링크 상호간에는 간섭이 일어나지 않으므로, 데이터의 고속 전송이 가능하게 된다.
만약 이동 단말에서 기지국까지의 업링크가 CDMA통신 방식이고, 확산을 통해 얻어지는 이득이 G이고, 업링크를 통해 전송되는 다운링크의 상태 정보를 이용할지 여부를 결정하는 업링크의 임계 SINR을
Figure 112007023793319-pat00001
라고 하면 이를 얻기 위해 필요한 업링크의 확산 코드의 길이 N은 수학식 1과 같이 결정된다.
[수학식 1]
Figure 112007023793319-pat00002
여기서
Figure 112007023793319-pat00003
Figure 112007023793319-pat00004
은 x보다 큰 가장 작은 정수를 나타내는 수학 기호이다.
또 상기 다운링크의 상태 정보를 피드백 할지 여부를 결정하는 다운링크의 임계 신호 대 간섭 및 잡음비
Figure 112007023793319-pat00005
는 수학식 2와 같이 결정된다.
[수학식 2]
Figure 112007023793319-pat00006
여기서
Figure 112007023793319-pat00007
는 다운링크의 통신 품질을 유지하기 위하여 필요한 평균 신호 대 간섭 및 잡음비이고, n은 상기 기지국에 접속하여 기지국과 통신을 수행하는 전체 이동 단말의 개수이고,
Figure 112007023793319-pat00008
이다. 여기서
Figure 112007023793319-pat00009
는 x보다 작은 가장 큰 정수를 나타내는 수학 기호이다.
만약 각 사용자마다 다운 링크의 통신 품질을 유지하기 위하여 필요한 평균 신호 대 간섭 및 잡음비가 서로 상이 하다면 다운 링크의 상태 정보를 피드백 할지 여부를 결정하는 다운링크의 임계 신호 대 간섭 및 잡음비는 수학식 3과 같이 결정 된다.
[수학식 3]
Figure 112007023793319-pat00010
여기서
Figure 112007023793319-pat00011
는 각 사용자마다 서로 다른, 다운링크의 통신 품질을 유지하지 위하여 필요한 평균 신호 대 간섭 및 잡음 비이고, n은 상기 기지국에 접속하여 기지국과 통신을 수행하는 전체 이동 단말의 개수이고,
Figure 112007023793319-pat00012
이다. 여기 서
Figure 112007023793319-pat00013
는 x보다 작은 가장 큰 정수를 나타내는 수학 기호이다.
도 8은 본 발명에 따라 한 개의 기지국(810)과 서로 다른 데이터 전송률을 가지는 복수 개의 이동 단말들(820,830)이 통신을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 상기 이동 단말들(820,830)은 서로 동일한 데이터 전송률을 가지는 이동 단말을 동일한 그룹으로 분류할 수 있다. 그룹 1(820)의 이동 단말은 기지국과 데이터 전송률 1로 통신을 수행하고, 그룹 2(830)의 이동 단말은 기지국과 데이터 전송률 2로 통신을 수행한다.
도 8과 같이 서로 다른 데이터 전송률로 기지국(810)과 통신하는 복수 개의 이동 단말(820,830)이 존재하는 경우에는, 각 이동 단말(820,830)이 이용하는 서비스의 종류나, 각 이동 단말(820,830)이 이용하는 서비스에 상응하는 QoS (Quality of Service)가 서로 다른 것이 보통이다. 예를 들면 음성서비스를 이용하는 이동 단말은 전송지연에 매우 민감하지만, 웹 브라우징 서비스를 이용하는 이동 단말은 약간의 전송지연에는 크게 상관하지 않는다. 따라서 서로 다른 서비스를 이용하는 이동 단말에게 모두 동일한 다운링크 데이터 수신 기회를 주는 것은 불합리하다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따르면, 이동 단말기에 소정의 확률이 할당되고, 다운링크 채널 상태가 우수한 경우에도 매번 다운링크 채널 상태 정보를 피드백 하는 것이 아니라, 상기 확률을 고려하여 각 이동 단말이 기지국으로 다운링크 채널 정보의 송신여부를 결정한다. 기지국(810)에 속한 이동 단말(820,830)이 이용하는 서비스의 종류나, 기지국(810)과 통신하는 데이터 전송률 따라 다른 확률이 할당된다면, 서로 다른 서비스 또는 서로 다른 데이터 전송률을 사용하는 단말(820, 830)들 상호 간에는 다운링크를 통해 기지국(810)으로부터 데이터를 전송 받을 확률을 서로 다르게 할 수 있으므로 이동 단말(820,830)에 따라 서로 다른 확률로 서비스를 이용하게 할 수 있다. 예를 들면 그룹1(820)에 속하는 이동단말은 음성 서비스를 이용하고, 그룹2(830)에 속하는 이동 단말은 웹 브라우징 서비스를 이용한다고 하면, 그룹1(820)에 속하는, 음성 서비스를 이용하는 이동 단말들에게는 높은 확률을 할당하여 적은 시간지연으로 음성 서비스를 이용하게 할 수 있고, 그룹2(830)에 속하는, 웹 브라우징 서비스를 이용하는 단말에게는 낮은 확률을 할당하여 상대적으로 더 큰 시간지연을 두고 웹 브라우징 서비스를 이용하도록 할 수 있다.
이동 단말(820,830)에 할당된 확률은 상기 이동 단말이 이용하는 서비스의 종류에 따라서 달라질 수 있고, 서비스의 종류에 따라서 이동 단말이 이용하는 데이터 전송률이 다른 것이 보통이므로, 이동 단말에 할당되는 확률은 같은 서비스를 이용하는 이동 단말들을 같은 그룹으로 하여 그룹별로 달리 설정될 수 있고, 같은 데이터 전송률로 기지국과 통신을 수행하는 이동 단말들을 같은 그룹으로 하여 그룹별로 달리 설정될 수 있다. 동일한 그룹에 대하여 동일한 확률을 부여한다면, 같은 서비스를 이용하는 이동 단말 간에는, 또는 기지국과 이동 단말 사이에 동일한 전송률로 데이터를 전송하는 이동 단말 간에는 상기 서비스를 이용하기 위한 공평한 기회를 부여하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기지국이 상기 그룹에게 부여하는 확률은, 각 그룹에 속한 이동 단말의 수 및/또는 각 그룹에 할당된 무선자원의 비율에 따라서 결정 될 수 있다.
여기서 무선 자원(radio resource)은 이동 단말과 기지국 간의 무선 통신에 사용되는 자원을 의미하며, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 그룹에 할당된 무선자원의 비율을 계산하기 위하여 이동 단말과 기지국 간에 통신을 하기 위한 주파수 대역폭이 사용되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 각 그룹에 할당된 무선자원의 비율의 계산을 위하여 이동 단말과 기지국 간의 통신에 사용되는 타임슬롯의 수 또는 확산 코드의 종류 등의 파라미터가 사용될 수도 있다. 또한 2 개 이상의 파라미터들이 조합되어 사용될 수도 있다. 또한 상기의 예 이외에 무선 자원과 관련된 다른 파라미터들도 사용될 수 있다.
음성통화를 요구하는 이동 단말은 음성 통화를 위해 필요한 주파수 대역폭이 매우 좁고, 또 음성 신호를 타임슬롯을 이용하여 전송하는 경우 필요한 타임슬롯의 숫자가 적으므로 무선 자원을 적게 소모 한다고 할 수 있으나, 영상 통화를 요구하는 이동 단말은, 영상통화를 위해 필요한 주파수의 대역폭이 상대적으로 넓고, 또 영상 신호를 타임 슬롯을 이용하여 전송하는 경우에는 필요한 타임 슬롯의 숫자가 많으므로 무선 자원을 많이 소모한다고 할 수 있다.
기지국은 각 그룹에 속하는 단말이 이용하는 서비스의 종류 또는 각 그룹에 속하는 이동 단말과 기지국간의 데이터 전송율에 따라서 각 그룹별로 소정의 무선자원을 할당한다. 따라서 미리 할당된 무선 자원에 비하여 데이터 전송을 요구하는 이동 단말의 수가 많은 그룹에는 작은 값의 확률을 할당하여 데이터 전송을 억제하 고, 미리 할당된 무선 자원에 비하여 데이터 전송을 요구하는 이동 단말의 수가 적은 경우에는 큰 값의 확률을 할당하여 데이터 전송을 촉진 할 수 있다.
만약 기지국에 속한 전체 이동 단말의 숫자를 n이라 하고,
Figure 112007023793319-pat00014
는 상기 기지국에 속한 전체 이동 단말 수에 대한 k번째 그룹에 속하는 이동 단말의 비율이고,
Figure 112007023793319-pat00015
는 k번째 그룹에 할당된 무선 자원의 비율을 나타낸다고 하면, 다음의 수학식 4를 만족하는 k*는 그룹에 속하는 이동 단말의 수에 비하여 할당된 무선 자원의 비율이 가장 큰 그룹을 나타내는 그룹의 인덱스가 된다.
[수학식 4]
Figure 112007023793319-pat00016
본 발명의 일실시예에 따르면, k*번째 그룹에 속하는 이동 단말이 데이터를 전송 받을 수 있는 확률이 최대가 되도록 k*번째 그룹에 할당되는 확률을 '1'로 정하고, 다른 그룹에 할당 되는 확률은 그보다 작은 값으로 정한다.
또 k*번째 그룹이 아닌 다른 그룹에 대해서는, k*번째 그룹에 할당된 무선 자원과 k*번째 그룹에 속하는 이동 단말의 수의 비율을 기준으로 각 그룹에 할당된 무선 자원과 각 그룹에 속하는 이동 단말의 수의 비율을 고려하여 확률이 할당 되도록 할 수 있다.
따라서 k번째 그룹에 할당 되는 확률
Figure 112007023793319-pat00017
는 다음의 수학식 5와 같이 정해 질 수 있다. k*는 수학식 4에 정의되어 있다.
[수학식 5]
Figure 112007023793319-pat00018
수학식 4에 따르면 특정 그룹에 속한 이동 단말의 수에 대한 무선 자원의 비율이 가장 큰 그룹이 k*번째 그룹이다. 이는 상기 k*그룹에 대해 할당된 무선 자원에 비하여, 상기 k*번째 그룹에 속한 이동 단말의 숫자가 적다는 것을 의미 한다. 따라서 k*번째 그룹에 속한 다운링크 채널 상태를 피드백 하여 무선 자원을 요구하는 단말에 대해 할당해줄 무선 자원이 충분히 존재한다.
수학식 5에 따르면 k*번째 그룹에 속한 이동 단말의 수에 대한 무선자원의 비율이 가장 큰 그룹에 대해서는 확률 1이 할당된다. 상기 그룹에 속한 이동 단말은 파일럿 채널을 이용하여 측정한 다운링크 채널 상태가 우수하다면 무조건 상기 측정한 다운링크 채널 상태를 업링크를 통하여 기지국(810)으로 피드백 한다. 그러나 k번째 그룹에 속한 이동 단말에는 k*번째 그룹에 속한 이동 단말의 수와 k*번째 그룹에 할당된 무선 자원의 비율, k번째 그룹에 속한 이동 단말의 수와 k번째 그룹에 할당된 무선 자원의 비율을 고려하여 1보다 작은 확률이 할당 된다. 따라서 k번째 그룹에 할당된 이동 단말은 파일럿 신호를 이용해 측정한 다운링크 채널 상태가 우수하다고 해도 매번 다운링크 채널 상태를 피드백 하지 못하고, 상기 그룹에 할당된 확률을 고려하여 피드백 하므로, k*번째 그룹에 비하여 상대적으로 무선자원을 할당 받아 이동 단말이 원하는 서비스를 사용함에 있어 시간 지연이 발생 할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 예를 들어, 본 발명에서 설명된 이동 단말 또는 기지국의 동작의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 이 경우에 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능 기록매체도 본 발명에 포함된다.
본 발명은 기지국에서 이동 단말로의 다운링크 채널 상태 정보를 업링크를 통해 피드백 하는 이동 단말에 있어서, 상기 피드백 정보의 양을 절감 시켜 무선자원을 효율적으로 이용할 수 있게 하고, 기지국에서 상기 피드백 정보에 따른 판단을 쉽게 할 수 있도록 한다.
본 발명은 이동 단말로부터 다운링크 채널 상태 정보를 피드백 받아, 다운링크 상태가 우수한 단말들 에게만 다운링크 데이터를 전송하는 기지국에서 단말에서 기지국으로 피드백 되는 다운링크 채널 상태 정보 중 일부에 대해서는 다운링크 데이터를 전송할 단말기 선정에 있어 고려치 않음으로써, 다운링크 데이터를 전송할 단말기 선정을 쉽게 하고, 계산량을 절감 시킬 수 있다.

Claims (23)

  1. 이동 단말에 있어서,
    상기 이동 단말의 다운링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 측정된 채널 상태에 기초하여 기지국으로의 상기 채널 상태에 관한 피드백 정보의 송신 여부를 결정하는 것을 특징으로 하고,
    소정의 확률이 상기 이동 단말에게 할당되고, 상기 측정된 채널 상태에 추가하여 상기 이동 단말에게 할당된 상기 확률을 더 고려하여 상기 기지국으로의 상기 채널 상태에 관한 피드백 정보의 송신 여부를 결정하고,
    상기 확률은,
    상기 이동 단말이 속한 그룹에 할당된 무선 자원 및 상기 이동 단말이 속한 상기 그룹에 속한 이동 단말들의 수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동 단말의 상기 다운링크의 상기 채널 상태는,
    상기 다운링크의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다운링크의 상기 신호 대 간섭 및 잡음비가 소정의 임계값 이하인 경우 상기 피드백 정보를 송신하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 확률은 하기 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말에서의 통신 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112013074246360-pat00019
    [수학식 5]
    Figure 112013074246360-pat00020
    (
    Figure 112013074246360-pat00021
    는 k번째 그룹에 할당된 상기 확률,
    Figure 112013074246360-pat00022
    는 상기 기지국에 속한 전체 단말기 수에 대한 k번째 그룹에 속하는 단말기의 비율,
    Figure 112013074246360-pat00023
    는 k번째 그룹에 할당된 무선 자원의 비율, n은 상기 기지국에 속한 전체 단말기의 수)
  7. 이동 단말로부터 수신한 피드백 정보에 따라 상기 이동 단말로의 데이터 전송 여부를 결정하는 기지국에 있어서,
    이동 단말의 다운링크의 채널 상태에 관한 피드백 정보가 전송되는 업링크의 채널 상태를 측정하고, 상기 채널 상태에 기초하여 상기 업링크를 통해 수신되는 상기 피드백 정보의 사용 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제7항에 있어서, 상기 업링크의 상기 채널 상태는,
    상기 업링크의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 업링크의 상기 SINR이 소정의 임계값 이상인 경우 상기 업링크를 통해 수신되는 상기 피드백 정보를 사용하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기지국에 속한 복수 개의 이동 단말들을 적어도 하나 이상의 그룹으로 그룹핑하고, 동일한 그룹에 속하는 이동 단말들에게는 동일한 값의 확률을 할당하고, 상기 확률은 상기 복수 개의 이동 단말들의 각각이 상기 기지국으로 상기 피드백 정보의 송신 여부를 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 이동 단말들의 각각과 상기 기지국 간의 데이터 율(data rate)에 따라, 상기 복수 개의 이동 단말들을 상기 적어도 하나 이상의 그룹으로 그룹핑하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 기지국과 통신하는 이동 단말에서의 통신 방법에 있어서,
    상기 이동 단말에서 상기 이동 단말의 다운링크의 채널 상태를 측정하는 단계;
    소정의 확률을 할당받은 단계; 및
    상기 측정된 채널 상태와 상기 이동 단말에게 할당된 상기 확률을 기초하여 상기 기지국으로의 상기 채널 상태에 관한 피드백 정보의 송신 여부를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 확률은,
    상기 이동 단말이 속한 그룹에 할당된 무선 자원 및 상기 단말이 속한 상기 그룹에 속한 이동 단말들의 수에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말에서의 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동 단말의 상기 다운링크의 상기 채널 상태는, 상기 다운링크의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말에서의 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 피드백 정보의 송신 여부를 결정하는 상기 단계는,
    상기 다운링크의 상기 신호 대 간섭 및 잡음비가 소정의 임계값 이하인 경우 상기 피드백 정보를 송신하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 이동 단말에서의 통신 방법.
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 기지국에 속한 복수 개의 이동 단말들은 적어도 하나 이상의 그룹으로 그룹핑되고, 동일한 그룹에 속하는 이동 단말들에게는 동일한 값의 상기 확률이 할당되는 것을 특징으로 하는 이동 단말에서의 통신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수 개의 이동 단말들은, 상기 복수 개의 이동 단말들의 각각과 상기 기지국 간의 데이터 율(data rate)에 따라, 상기 적어도 하나 이상의 그룹으로 그룹핑되는 것을 특징으로 하는 이동 단말에서의 통신 방법.
  18. 삭제
  19. 제12항에 있어서,
    상기 확률은 하기 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단말에서의 통신 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112013074246360-pat00024
    [수학식 5]
    Figure 112013074246360-pat00025
    (
    Figure 112013074246360-pat00026
    는 k번째 그룹에 할당된 상기 확률,
    Figure 112013074246360-pat00027
    는 상기 기지국에 속한 전체 이동 단말의 수에 대한 k번째 그룹에 속하는 이동 단말의 수의 비율,
    Figure 112013074246360-pat00028
    는 k번째 그룹에 할당된 무선 자원의 비율, n은 상기 기지국에 속한 전체 이동 단말의 수)
  20. 이동 단말로부터 수신한 피드백 정보에 따라 상기 이동 단말로의 데이터 전송 여부를 결정하는 기지국에서의 통신 방법에 있어서,
    이동 단말의 다운링크의 채널 상태에 관한 피드백 정보가 전송되는 업링크의 채널 상태를 측정하는 단계; 및
    상기 채널 상태에 기초하여 상기 업링크를 통해 수신되는 상기 피드백 정보의 사용 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 통신 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 업링크의 상기 채널 상태는,
    상기 업링크의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 통신 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 업링크의 상기 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)가 소정의 임계값 이상인 경우 상기 업링크를 통해 수신되는 상기 피드백 정보를 사용하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국에서의 통신 방법.
  23. 제12항 내지 제14항, 제16항 내지 제17항 또는 제19항 내지 제22항 중 어느 하나의 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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