KR101798712B1 - 다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 링크 적응 수행 방법 및 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 링크 적응 수행 방법은 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계; 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호를 확인하는 단계; 데이터 전송률의 증감 여부에 대한 판단 결과와, 상기 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호에 따라, 전체 전송 모드 중 D-BLAST(diagonal Bell labs space-time architecture), V-BLAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture) 및 OSTBC(orthogonal space-time block codes) 중 적어도 하나를 포함하는 전송 모드들을 선택적으로 제외함으로써 후보 전송 모드를 선정하는 단계; 및 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법{METHOD FOR LINK ADAPTATION RELATED TO SPACE TIME BLOCK CODE IN MIMO SYSTEM}
본 발명은 다중안테나가 적용된 무선 통신 시스템(예를 들어, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템)에서의 효율적인 링크 적응(link adaptation) 기법 내지 링크 적응 MIMO 시스템 (link adaptive MIMO systems)에 관한 것으로서, 상황에 따라 D-BLAST, V-BLAST 혹은 OSTBC를 선택적으로 채택하여 무선 신호 내지 데이터를 전송하는 링크 적응 수행 방법 내지 MIMO 시스템에 관한 것이다.
통신 분야는 90년대부터 현재까지 셀룰러 시스템, PCS, 와이브로 등의 이동 통신과 DMB와 같은 방송 시스템, GPS 등 여러 기술들이 발전되어 급속히 보급되고 있다. 소비자의 요구를 충족시키고 휴대성 및 편리성을 향상시키기 위해 무선 통신 디바이스들은 더 작아지고 더 강력하게(powerful) 되었다.
소비자들은 셀룰러 전화들, 개인 디지털 보조기(PDA)들, 랩톱 컴퓨터들 등에 의존하게 되었다. 소비자들은 신뢰할 수 있는 서비스, 확장된 커버리지 영역들, 및 증대된 기능성을 기대한다. 무선 통신 디바이스들은 이동국들, 스테이션들, 액세스 터미널들, 사용자 터미널들, 터미널들, 가입자 유닛들, 사용자 장치(UE: User Equipment) 등으로 지칭될 수 있다.
무선 통신 시스템은 다수의 무선 통신 디바이스들에 대한 통신을 동시에 지원할 수 있다. 무선 통신 디바이스는 업링크 또는 다운링크 상에서의 전송을 통해 하나 이상의 기지국들(대안적으로 액세스 포인트들, 노드B, eNodeB들 등으로 지칭될 수 있음)과 통신할 수 있다.
상기 업링크(또는 역방향 링크)는 무선 통신 디바이스들로부터 기지국들로의 통신 링크를 지칭하고, 상기 다운링크(또는 순방향 링크)는 기지국들로부터 무선 통신 디바이스들로의 통신 링크를 지칭한다.
무선 통신 시스템들은 가용 시스템 자원들(예컨대, 대역폭 및 송신 전력)을 공유함으로써 다수의 사용자들과의 통신을 지원하는 다중-접속 시스템들일 수 있다. 이러한 다중-접속 시스템들의 예시들은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템들, 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템들, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템들, 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFMMA) 시스템들을 포함한다.
차세대 이동통신 시스템은 제한된 주파수 자원을 이용하여 고품질, 고용량의 멀티미디어 데이터 전송을 필요로 한다. 이러한 이동통신 환경은 유선 환경과 달리 수신 전계 강도가 둘 이상의 전송로를 달리하는 전파 간의 간섭 또는 전송로의 상태변화 등에 의해서 시간적으로 변동하는 페이딩(fading), 음영효과, 전파감쇠, 시변 잡음, 간섭 등에 의해 낮은 신뢰도를 나타낸다.
이 중에서 다중경로에 의한 페이딩 현상은 서로 다른 경로를 거쳐 위상과 크기가 서로 달라진 신호들이 합쳐져 심한 왜곡을 겪은 신호로 수신되는 현상이다. 무선 채널 환경에서는 다중경로(multi-path) 간섭에 의한 페이딩 효과에 의해 수신 신호가 왜곡되고, 이에 의해 전체 시스템의 열화가 심할 수 있다.
따라서 고품질의 멀티미디어 데이터 전송을 위해서는 무선 통신 채널에 존재하는 다중 경로 페이딩을 극복해야 하며, 이러한 다중경로 페이딩을 극복할 수 있는 방법이 다이버시티(diversity) 기법이다.
최근에는 이러한 통신 시스템의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 다이버시티(diversity) 기법의 일환으로 다중 안테나 기술이 개발되고 있다.
다중 안테나 기술은 안테나의 배치 간격과 사용 방법에 따라 빔형성(beamforming) 기법과 MIMO(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 기법으로 크게 나눌 수 있다.
빔형성 기법은 λ/2 간격으로 안테나를 배치하여 원하는 방향으로 빔형성을 함으로써 인접 셀에서 수신되는 간섭신호를 제거하고 빔형성 이득을 얻을 수 있다. MIMO 기법은 4λ이상의 간격으로 안테나를 설치하여 단일 안테나를 사용하는 무선 통신시스템에 비해 다이버시티 이득 또는 멀티플렉싱(multiplexing) 이득을 얻을 수 있다.
MIMO 기법은 STC(Space Time Code), MRC(Maximal Ratio Combining) 등의 송수신 다이버시티 기법을 적용하여 보다 신뢰성 있게 데이터를 전송하거나, BLAST(Bell Laboratory Layered Space-Time) 등의 멀티플렉싱 기법을 적용하여 데이터 전송을 고속화할 수 있다.
페이딩 효과를 극복하기 위해 이용된 다중 안테나에 따른 이동통신의 세대별 진화를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 음성과 저속 데이터 서비스 제공을 목적으로 하는 2세대 디지털 이동통신 시스템인 IS-95 CDMA(Interim Standard-95 Code Division Multiple Access)와 GSM(Global System for Mobile Telecommunication)의 TDMA(Time Division Multiple Access) 시스템에서는 기지국의 수신단에 2개의 안테나를 사용하여, 독립적인 무선 채널을 통과한 신호를 수신하여 페이딩의 영향이 적은 것을 취사선택하는 공간(안테나) 다이버시티를 이용하는 수신 다이버시티(receive diversity) 방법이 이용되었다.
그러나 이 방식은 상향 링크(uplink)에서만 적용되었고, 하향 링크(downlink)의 경우에는 단말기에 다중의 수신 안테나를 채택하여 성능을 향상시킬 수 있으나, 수신 다이버시티 기법은 단말기의 적은 전력소모, 소형화, 경량화, 복잡도 등의 제약과 구현상의 어려움 때문에 적절하지 못하였다.
이에 기지국에 다중의 송신 안테나를 채택하여, 단말기에서 다중의 수신 안테나를 적용한 경우와 같은 다이버시티 효과를 내게 하여 하향 링크(downlink)의 성능을 향상시키고자 하는, 송신 다이버시티 기법이 3세대 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000) 이동통신 시스템에 적용되었다.
이러한 다중(multiple) 안테나 송신 다이버시티 기법은 한 기지국이 여러 개의 단말기를 서비스하기 때문에 경제적으로도 적합한 방법으로 여겨지고 있다.
상기 3세대 이동통신은 크게 3GPP(3rd Generation Partnership Project)와 3GPP2 그룹 기술로 대별될 수 있다.
3GPP의 3세대 규격이라 할 수 있는 Release 99, Release 4 규격인 W-CDMA이 있으며, 3GPP2의 파일럿(pilot) 채널을 이용하는 3세대 이동통신 시스템 규격인 CDMA 2000에서는 하향 링크(downlink) 다중 안테나 통신기술인 송신 다이버시티 기술이 도입되어 성능을 향상시켰다.
이는 무선 인터넷 서비스의 양상이 하향 링크(downlink)에 더 치중되는 것을 고려할 때 3세대 기술 중 가장 중요한 기술이다.
특히, 셀룰라 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 또한, 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.
3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용하며, 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO를 채용한다.
한편, 무선 이동통신 환경은 그 특성상 채널 상태의 변화가 송수신 과정 전반에 미치는 영향이 매우 크다.
따라서 채널 상태의 변화에 의한 영향을 보완해주기 위해 전송 파라미터를 변화시키는 과정의 링크 적응화(Link Adaptation) 기법이 필요하다.
AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법은 이러한 링크 적응화 기법 중의 하나로 전송률을 채널 특성에 맞게 적절한 전송률을 결정하여 전송하는 기법이다.
AMC 기법에 따르면, 채널의 상태를 추정하고, 추정한 채널의 상태에 따라 적절한 변조방식 및 채널 코딩율을 선택하고 있다.
구체적으로, 링크 적응은 링크 성능을 고려하여 전송모드(transmission mode) 내지 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 선정함에 이루어질 수 있다.
여기서, 링크 성능은 채널 상태에 따른 통신 품질을 의미하는 것으로 예를 들어, 링크 적응은 채널 상태에 따라 최적의 신호 대 잡음 비를 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업을 의미하는 것일 수 있다.
상기 전송 모드 내지 MCS 레벨은, 특정 시공간 부호(space-time block codes), 변조 방식 내지 변조 레벨(modulation order), 오류 정정 부호(forward error correction codes)의 부호율(code rate)의 조합을 의미할 수 있다.
링크 적응 시스템의 수신 단에서 측정한 수신신호의 신호 대 잡음비를 전송 단에 피드백 하면 전송 단에서는 설정 가능한 전체 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 중에서 최적의 전송모드를 선택 내지 선정해서 무선 신호 내지 데이터를 송신하게 되는데, 여러 전송 모드 중에서 최적의 모드를 선택하는 것은 링크 적응 시스템 내지 링크 적응 기법의 설계에 있어 매우 중요한 이슈이다.
그러나, 기존의 링크 적응 시스템 내지 링크 적응 기법에 의하면, 설정 가능한 전체 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 중에서 최적의 전송모드를 선정하는바 이 과정에서 높은 연산 복잡도가 요구되는 문제점이 있다.
한국등록특허 제1161873호(명칭: 적응적 전송모드 전환 방식을 이용한 다중입출력 통신 시스템)
본 발명은 링크 적응 MIMO 시스템(link adaptive MIMO systems) 또는 링크 적응 수행 방법에서 최적의 전송 모드를 결정하는데 필요한 연산량 내지 연산 복잡도를 감소시킬 수 있는 링크 적응 수행 방법 및 무선 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 링크 적응 수행 방법은 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계; 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 D-BLAST(diagonal Bell labs space-time architecture) 및 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 경우, 또는 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 경우, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 D-BLAST가 포함되는지 판단하는 단계; 및 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 링크 적응 수행 방법은 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 링크 적응 수행 방법은 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 링크 적응 수행 방법은 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 링크 적응 수행 방법은 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 V-BLAST 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 링크 적응 수행 방법은 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 OSTBC 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, D-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은 SNR 축 상에서, 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가질 수 있다.
또한, D-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은 SNR 축 상에서, 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가질 수 있다.
또한, V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은 SNR 축 상에서, 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가질 수 있다.
또한, 무선 통신 시스템은 다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)일 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 기지국은 무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및 통신부와 연결되는 처리부를 포함하되, 처리부는, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하고, 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고, 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하고, 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 경우, 또는 상기 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 경우, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 D-BLAST가 포함되는지 판단하고, 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적 전송 모드를 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 통신부는 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송할 수 있다.
또한, 처리부는 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또한, 처리부는 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또한, 처리부는 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 V-BLAST 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또한, 처리부는 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 OSTBC 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템의 사용자 단말기는 상술한 기지국에 의해 전송되는 무선 신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 링크 적응 수행 방법 및 무선 통신 시스템에 따르면, 링크 적응 MIMO 시스템(link adaptive MIMO systems) 또는 링크 적응 수행 방법에서 최적의 전송 모드를 결정하는데 필요한 연산량 내지 연산 복잡도가 획기적으로 줄어드는 이점이 있다.
도 1은 무선 통신 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 MIMO V-BLAST 시스템에 대한 개념도이다.
도 3은 위치 공유 MIMO 채널 상으로 OSTBC 전송을 위한 시스템에 대한 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 D-BLAST 및 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 D-BLAST 및 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 OSTBC 및 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 적응 수행 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에 대한 블록도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 통신 시스템은, 셀룰라 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)일 수 있다.
또한, 예를 들어, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 3GPP LTE(long term evolution) 또는 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)를 기반일 수 있으며, LTE라 함은 LTE 및/또는 LTE-A를 포함하는 개념일 수 있다.
특히, 본 명세서에 개시된 기술은, 수신단 다중안테나를 가지는 무선 통신 시스템에서의 링크 적응(link adaptation) 수행 방법 내지 링크 적응 MIMO 시스템 (link adpative MIMO systems)에 적용될 수 있다. 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 본 명세서에 개시된 기술이 적용될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 자명하다. 이하에서 사용되는 용어인 기지국은, 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), eNB(evolvedNodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
그리고 이하, 사용되는 용어인 UE(User Equipment)는, 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기기(Device), 무선기기(Wireless Device), 단말(Terminal), MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), MT(mobile terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
이하, 도 1을 참조로, 무선 통신 시스템에 대해 설명한다. 도 1은 무선 통신 시스템에 대한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(BS, 20)을 포함하여 구성된다. 각 기지국은(20)은 셀(20a, 20b, 20c)에 대한 통신 서비스를 제공한다. 여기서, 셀은 다시 다수의 영역(이하, 섹터)로 나뉘어질 수 있다.
사용자 단말기 즉, 이동 단말은 통상적으로 하나의 셀에 속한다. 여기서, 사용자 단말기가 속한 셀은 서빙 셀이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국이라 한다. 무선 통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 사용자 단말기를 기준으로 상대적으로 결정된다.
이하에서, 하향링크는 기지국(20)에서 사용자 단말기(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 사용자 단말기(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분이고, 수신기는 사용자 단말기(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 사용자 단말기(10)의 일부분이고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
한편, 무선 통신 시스템은 크게 FDD(frequency division duplex) 방식과 TDD(time division duplex) 방식으로 나눌 수 있다. FDD 방식에 의하면 상향 링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면 서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것이다. 따라서, TDD에 기반한 무선 통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 UE에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.
이제, 시공간 부호(STBC: space-time block codes)에 대한 설명이 이루어진다. 이동통신 시스템에서 사용하고 있는 신호 전송 방법은 대용량의 무선 데이터를 처리하는 데 어려움이 있으나, 무선 인터넷의 보편화를 위하여 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기 위한 기술이 요구되고 있다.
특히, 데이터 요구량이 많은 순방향 링크에서 고속 데이터 전송에 대한 중요성이 심화되고 있는데, 이동통신 환경은 페이딩, 음영 효과, 전파 감쇠, 잡음 및 간섭 등에 의해 신호의 신뢰성이 저하된다.
특히, 다중 경로에 의한 페이딩 현상은 서로 다른 경로를 거쳐 수신되는 서로 다른 위상과 크기를 가지는 신호들의 합에 의한 신호 왜곡을 초래할 수 있다.
이러한 페이딩 현상은 고속 데이터 통신을 이루기 위해 극복해야 할 어려움 중의 하나이며, 이를 위해 제한된 것이 MIMO 기술이다.
고속 데이터 전송을 위한 차세대 이동통신을 위해 도입된 MIMO(Multi-input Multi-output) 통신 시스템은 여러 개의 송신 안테나와 여러 개의 수신안테나를 이용한 통신으로 다이버시티 이득과 시공간 처리기술을 사용하여 코딩 이득을 얻을 수 있기 때문에 기존의 통신 시스템보다 더 빠른 전송 속도와 더 큰 용량을 지원 할 수 있다.
상기 시공간 처리기술은 시공간 부호(STBC: space-time block codes)에 의해 구현될 수 있다.
최근에는, 이러한 시공간 부호 기법 중에서 V-BLAST (vertical Bell labs space-time architecture)와 OSTBC (orthogonal space-time block codes)가 그 성능 면에서 자주 이용되고 있다.
V-BLAST는 시공간부호 기법 중 공간다중화(spatial multiplexing) 방법의 한 종류로서, 송신 안테나 각각에 독립적인 데이터를 전송함으로써 시스템 대역폭(bandwidth)의 확장 없이도 데이터 전송률 증가를 가능하게 하는 기법이다.
이에 반해 OSTBC는 송신안테나들에 동일한 데이터를 반복 혹은 부호화하여 전송함으로써, 데이터 전송률을 증가시키는 대신에 공간 다이버시티(spatial diversity)를 극대화 하는 기법이다.
V-BLAST와 OSTBC에 대해 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저, MIMO 방식 중 하나인 V-BLAST(Vertical-Bell Labs Layered Space Time) 방식은 각 안테나들이 동일 전력 동일 변조 방식을 갖는 시스템에서 SIC(Successive Interference Cancellation, SINR)를 이용하여 큰 신호 대 간섭펄스 잡음비(Signal to Interference plus Noise Ratio)를 가지는 채널을 우선적으로 검출하여 제거함으로써 성능을 높이고자 하는 간섭 제거 방식이다
도 2는 MIMO V-BLAST 시스템에 대한 개념도이다. 이하, 도 2를 참조로, MIMO V-BLAST 시스템에 대해 설명한다. 도 2를 참조하면, 하나의 데이터 순열은 M개의 부분 순열(substream)로 나뉘어 지고, 각 부분 순열은 심벌로 부호화 하고 채널로 전송된다. 동기화된 심벌 타임을 갖는 1 ∼ M개의 송신 안테나는 심벌율(symbol rate : 1/T symbols/sec)가 동일 채널(cochannel)에서 동작하게 된다.
각 송신기(10)는 동일한 구속장을 갖는 QAM(quadrature amplitude modulation) 기법을 적용한다. 여기서 각 부 순열은 같은 구속장을 갖고 L 개의 심벌로 구성된다.
각각 전송안테나의 전력은 1/M이므로 전체 전송 전력은 일정(constant) 유지되고 안테나간은 서로 독립적이라 가정한다. 1 내지 N개의 수신안테나는 일반적인 QAM 수신기(20)를 사용한다.
수신기(20)들은 또한 동 채널을 가정하고 수신기(20) 각각은 M개의 모든 송신 안테나들로부터 신호를 받는다.
평탄 채널을 가정하고, 채널전달 함수는 HNxM로 표현할 수 있다. 여기서 N, M은 각각 수신안테나 수와 송신안테나 수를 나타낸다.
수신신호의 검출을 위해 수신안테나 수는 송신안테나 수보다 항상 같거나 많아야 할 수 있다(M ≤ N).
채널 시변은 L개의 심벌동안 준 정적 상태이고, 채널 추정은 완벽하게 이루어진다고 가정한다.
참고로, V-BLAST 수신 알고리즘은 SSC(Successive symbol cancellation)와 PCS(parallel symbol cancellation) 기법이 있을 수 있다.
다음으로, 다양한 공간-시간 코드 가운데 직교 공간 시간 블록 코드(OSTBC)는 간단한 코딩 및 디코딩 방식으로 인해 실제적인 시스템 배치에 매우 매력적이다.
향후 무선 통신에서는 다운링크 데이터 송신에서 병목 현상이 일어날 수 있으므로, 특정 송신기의 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)추정에 기반한 최적의 다운링크 OSTBC 설계가 매우 중요할 수 있다.
도 3은 위치 공유 MIMO 채널 상으로 OSTBC 전송을 위한 시스템에 대한 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 송신측(즉 기지국)에서 송신하고자 하는 데이터 심볼은 지정된 변조 방식에 의해 변조된 후 공간-시간 인코더(100)로 입력되어 공간-시간 부호화되며, 위치 공유된 다수의 송신 안테나(110)를 통해 수신측(즉, 사용자 단말기, 120)으로 전송된다. 이때 수신측(120)은 m개의 수신 안테나를 갖게 된다.
한편, 무선 이동통신 환경은 그 특성상 채널 상태의 변화가 송수신 과정 전반에 미치는 영향이 매우 크다.
링크 적응 시스템의 수신 단에서 측정한 수신신호의 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)를 전송 단에 피드백 하면 전송 단에서는 설정 가능한 전체 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 중에서 최적의 전송모드를 선택 내지 선정해서 무선 신호 내지 데이터를 송신하게 되는데, 여러 전송 모드 중에서 최적의 모드를 선택하는 것은 링크 적응 시스템 내지 링크 적응 기법의 설계에 있어 매우 중요한 이슈이다.
따라서, 채널 상태의 변화에 의한 영향을 보완해주기 위해 전송 파라미터를 변화시키는 과정의 링크 적응화(Link Adaptation) 기법이 필요하다.
AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법은 이러한 링크 적응화 기법 중의 하나로 전송률을 채널 특성에 맞게 적절한 전송률을 결정하여 전송하는 기법이다.
AMC 기법에 따르면, 채널의 상태를 추정하고, 추정한 채널의 상태에 따라 적절한 변조방식 및 채널 코딩율을 선택하고 있다.
구체적으로, 링크 적응은 링크 성능을 고려하여 전송모드(transmission mode) 내지 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 선정함에 이루어질 수 있다.
여기서, 링크 성능은 채널 상태에 따른 통신 품질을 의미하는 것으로 예를 들어, 링크 적응은 채널 상태에 따라 최적의 신호 대 잡음 비를 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업을 의미하는 것일 수 있다.
상기 전송 모드 내지 MCS 레벨은, 특정 시공간 부호(space-time block codes), 변조 방식 내지 변조 레벨(modulation order), 오류 정정 부호(forward error correction codes)의 부호율(code rate)의 조합을 의미할 수 있다.
여기서, 상기 시공간 부호는 전술된 V-BLAST 또는 OSTBC 등이 될 수 있다.
또한, 상기 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 6QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation) 또는 32QAM(32 QuadratureAmplitude Modulation) 등이 될 수 있다.
또한, 상기 오류 정정 부호는 터보 코드(Turbo code) 또는 LDPC(Low-Density Parity-Check code)등이 될 수 있다.
예를 들어, 터보 코드는 부호율(코딩율 또는 채널 코딩율)로 '터보 코드 1/3' 및 '터보 코드 1/2' 등으로 나눌 수 있다.
예를 들어, 상기 전송 모드 내지 MCS 레벨은, 전술된 시공간 부호, 변조 방식 내지 변조 레벨, 오류 정정 부호의 부호율의 조합으로 표 1과 같이 구성될 수 있다.
Figure 112015064547051-pat00001
무선 통신 시스템의 전송기(예를 들어, 기지국)는 링크 성능을 고려하여 상기 전송 모드 내지 MCS 레벨(1 내지 12) 중 최적의 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하여 데이터를 전송할 수 있다(전송기에 의한 링크 적응의 수행).
여기서, 링크 성능은 채널 상태에 따른 통신 품질을 의미하는 것으로 예를 들어, 링크 적응은 채널 상태에 따라 최적의 SNR 내지 SINR을 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업을 의미하는 것일 수 있다. 또한 예를 들어, 링크 적응은 같은 목표 outage 확률(outage probability)에서 가장 낮은 SNR을 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업일 수 있다.
시공간부호화 (space-time coding) 기법 중에서 D-BLAST(diagonal Bell labs space-time architecture), V-BLAST (vertical Bell labs space-time architecture) 그리고, OSTBC (orthogonal space-time block codes)의 outage 확률 커브 사이의 교차점 (crossover point)은 데이터 전송율에 따라 신호대 잡음비 (signal-to-noise ratio)와 에러 확률 측면에서 단조 증가/감소하는 성질이 있다. 본 발명에서는 이와 같은 성질을 사용하여 효율적인 적응형 시공간부호화 시스템을 제안한다.
상술한 바와 같이, D-BLAST 및 V-BLAST는 시공간부호 기법 중 공간다중화 (spatial multiplexing) 방법의 한 종류로서, 송신 안테나 각각에 독립적인 데이터를 전송함으로써 시스템 대역폭 (bandwidth)의 확장 없이도 데이터 전송률 증가를 극대화 하는 기법이다. 이에 반해 OSTBC는 송신안테나들에 동일한 데이터를 반복 혹은 부호화하여 전송함으로써, 데이터 전송률을 증가시키는 대신에 공간 다이버시티 (spatial diversity)를 극대화 하는 기법이다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조로, 본 발명의 무선 통신 시스템과, 링크 적응 수행 방법의 원리를 더 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 D-BLAST 및 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 5a 및 도 5b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 D-BLAST 및 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 6a 및 도 6b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 OSTBC 및 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 데이터 전송률이 Rf, Rg 일 때의 D-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점을 도시한 것이다(Rf < Rg). 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 데이터 전송률이 증가함에 따라서(즉, Rf 에서 Rg로 변함에 따라서) 신호대 잡음비에서의 교차점은 단조 증가하며, outage 확률에서의 교차점은 단조 감소하게 된다.
도 4a를 참조하면, 상대적으로 낮은 데이터 전송률을 나타내는 Rf에서, D-BLAST와 OSTBC 확률 커브의 교차점은 목표 outage 확률(Pout, T)에서의 D-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 위에 존재하게 된다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 OSTBC를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능 성이 높다.
또한, 도 4b를 참조하면, 상대적으로 높은 데이터 전송률 Rg에서 D-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점은 목표 outage 확률(Pout,T)에서의 D-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 아래에 존재하게 된다. 또한, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, D-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은, SNR 축 상에서, 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 갖는 것을 알 수 있다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 D-BLAST를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능성이 높다.
그리고, 도 5a 및 도 5b는 각각 데이터 전송률이 Rf, Rg 일 때의 D-BLAST와 V-BLAST의 outage 확률 커브의 교차점을 도시한 것이다(Rf < Rg). 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 데이터 전송률이 증가함에 따라서(즉, Rf 에서 Rg로 변함에 따라) 신호대 잡음비에서의 교차점은 단조 증가하며, outage 확률에서의 교차점은 단조 감소하게 된다.
구체적으로, 도 5a를 참조하면, 상대적으로 낮은 데이터 전송률을 나타내는 Rf에서, V-BLAST와 D-BLAST 확률 커브의 교차점은 목표 outage 확률(Pout, T)에서의 V-BLAST와 D-BLAST outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 위에 존재하게 된다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 D-BLAST 를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능 성이 높다.
또한, 도 4b를 참조하면, 상대적으로 높은 데이터 전송률 Rg에서 V-BLAST와 D-BLAST의 outage 확률 커브의 교차점은 목표 outage 확률(Pout,T)에서의 V-BLAST와 D-BLAST outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 아래에 존재하게 된다. D-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은, SNR 축 상에서, 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 V-BLAST를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능성이 높다.
마지막으로, 도 6a 및 도 6b는 각각 데이터 전송률이 Rf, Rg일 때의 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점을 도시한 것이다(Rf < Rg). 도 6a를 참조하면, 상대적으로 낮은 데이터 전송률을 나타내는 Rf에서, V-BLAST와 OSTBC 확률 커브의 교차점은 목표 outage 확률(Pout, T)에서의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 위에 존재하게 된다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 OSTBC를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능 성이 높다.
또한, 도 6b를 참조하면, 상대적으로 높은 데이터 전송률 Rg에서 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점은 목표 outage 확률(Pout,T)에서의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 아래에 존재하게 된다. 또한, V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은, SNR 축 상에서, 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 V-BLAST를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능성이 높다.
위에서 설명한 예시들과 마찬가지로, 전송률이 증가함에 따라서 신호대 잡음비에서의 교차점은 단조 증가하며, outage 확률에서의 교차점은 단조 감소하게 된다.
본 발명은 위에서, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b를 참조로 설명한, D-BLAST, V-BLAST, OSTBC의 위와 같은 성질을 이용하여, 적응형 시공간부호화 시스템에서 최적의 전송 모드를 선택하는 과정에서 후보 전송 모드의 숫자를 줄임으로써, 최적의 모드를 선택하는데 소모되는 연산량을 줄이는 기법을 채택한다.
즉, 적응형 시공간부호화 시스템에서 수신 신호대 잡음비의 증가로 인해 데이터 전송률이 증가하는 방향으로 시스템이 적응되는 상황을 가정한다.
이때 만약 현재 전송 모드가 V-BLAST를 사용한다면, D-BLAST 및 OSTBC를 포함하는 전송 모드들은 후보 전송 모드에서 제외한다. 이는 위에서, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b를 참조로 설명한 것처럼, 시스템의 목표 에러 확률이 고정되어 있는 상황에서, 데이터 전송률이 증가할 경우 V-BLAST가 D-BLAST 및 OSTBC보다 더 좋은 성능을 보이기 때문이다.
한편 만약 현재 전송 모드가 D-BLAST를 사용한다면, V-BLAST를 포함하는 전송 모드들은 후보 전송 모드에서 제외한다. 이는 도 5a 및 도 5b에서 보듯이 시스템의 목표 에러 확률이 고정되어 있는 상황에서 데이터 전송률이 감소할 경우 D-BLAST가 V-BLAST보다 더 좋은 성능을 보이기 때문이다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 적응 수행 방법은 도 7을 참조로 더 이루어진다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 적응 수행 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 기지국의 처리부에 의해, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계(S101)가 이루어진다. S101 단계에서의 판단 결과, 데이터 전송률이 증가하는 것으로 판단되면, 제어는 S102 단계로 전달된다. 그렇지 않다면, 제어는 S103 단계로 전달된다. 이하에서 설명되는 단계에서, S102 단계, S103 단계, S105 단계 및 S107 단계는 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 어떤 부호인지 확인하는 단계를 나타낸다. 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 링크 적응 수행 방법에서 최적의 전송 모드를 결정하는데 필요한 연산량 내지 연산 복잡도를 감소시키기 위해, 특정 조건을 두고 특정 조건에 해당하는 전송 모드를 제외한 나머지 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 방식을 채택한다. 이에 따라, S102 단계, S103 단계, S105 단계 및 S107 단계와 같이, 기존 전송 모드에 어떤 시공간 부호가 포함되었는지 확인하는 과정을 거친다.
S102 단계는 현재 전송 모드 즉, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST인지 확인하는 단계이다. 이는 위에서 도 5 및 도 6을 참조로 설명한 바와 같이, 시스템의 목표 에러 확률이 고정되어 있는 상황에서 데이터 전송률이 증가할 경우 V-BLAST가 D-BLAST 및 OSTBC보다 더 좋은 성능을 보이기 때문이다. 이에 따라, S102 단계에서의 판단 결과, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST인 경우, 제어는 S104 단계로 전달되어, 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정한다.
S105 단계는 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 D-BLAST인지를 판단하는 단계이다. 위에서 설명한 것과 유사하게, 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 D-BLAST가 포함되면, D-BLAST가 OSTBC에 비해 전송 효율이 높다. 이에 따라, S105 단계에서의 판단 과정이 수행되고, 기존 전송 모드에 D-BLAST가 포함된 것으로 판단되면, 제어는 S106 단계로 전달되어, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정한다. 그렇지 않다면 제어는 S110 단계로 전달된다.
이제, S101 단계에서 데이터 전송률이 감소되는 상황을 가정하자. 이 경우, 제어는 S103 단계로 전달되어, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC인지를 판단하는 단계가 이루어진다. 즉, 도 4a, 도 4b, 도 6a 및 도 6b를 참조로 설명한 바와 같이, 시스템의 목표 에러 확률이 고정되어 있는 상황에서 데이터 전송률이 감소할 경우 OSTBC가 V-BLAST 및 D-BLAST 보다 더 좋은 성능을 보인다. 이에 따라, S103 단계에서는, 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC인지 판단하는 과정을 수행한다. 판단 결과 기존 전송 모드에 OSTBC가 포함된 것으로 판단되면 제어는 S109 단계로 전달되어, 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정한다. 그렇지 않다면, 제어는 S107 단계로 전달된다.
S107 단계는 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 D-BLAST인지 판단하는 단계이다. 여기서, 시공간 부호가 D-BLAST인 것으로 판단되면, 제어는 S108 단계로 전달되어, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 과정을 거친다. 이는 도 5a 및 도 5b에 도시된 것처럼, 목표 에러 확률이 고정되어 있는 상황에서, 데이터 전송률이 감소할 경우, D-BLAST가 V-BLAST 보다 좋은 성능을 보이기 때문이다. 또한, S107 단계에서의 판단 결과, 시공간 부호가 D-BLAST가 아닌 경우, 제어는 S110 단계로 전달된다.
S110 단계는 상술한 조건 모두에 해당하지 않을 경우 수행되는 단계로서, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 단계이다.
S111 단계는 위에서, S104 단계, S105 단계, S108 단계, S109 단계 및 S110 단계를 통해 선정된 후보 전송 모드 중, 링크 성능에 기초하여 최적 전송 모드를 선정하는 단계이다. 그 후, 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송하는 단계(미도시)가 수행될 수 있다.
이하, 도 8을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에 대한 블록도이다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)일 수 있다. 그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템은 기지국(100)과 사용자 단말기(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
기지국(100)은 처리부(101), 저장부(102) 및 통신부(103)를 포함하여 구성될 수 있다. 저장부(102)는 처리부(101)와 연결되어, 처리부(101)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 통신부(103)는 처리부(101)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 처리부(101)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시 예에서 기지국의 동작은 처리부(101)에 의해 구현될 수 있다.
사용자 단말기(200)는 단말 처리부(201), 단말 저장부(202) 및 단말 통신부(203)를 포함하여 구성될 수 있다. 단말 저장부(202)는 단말 처리부(201)와 연결되어, 단말 처리부(201)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 단말 통신부(203)는 단말 처리부(201)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말 처리부(201)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.
처리부는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 저장부는 ROM(readonly memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 통신부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다.
모듈은 저장부에 저장되고, 처리부에 의해 실행될 수 있다. 저장부는 처리부 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 처리부와 연결될 수 있다. 상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 기지국 101 : 처리부
102 : 저장부 103 : 통신부
200 : 사용자 단말기 201 : 단말 처리부
202 : 단말 저장부 203 : 단말 통신부

Claims (17)

  1. 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 링크 적응 수행 방법에 있어서,
    링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계;
    상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 D-BLAST(diagonal Bell labs space-time architecture) 및 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계;
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계;
    상기 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 경우, 또는 상기 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 경우, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 D-BLAST가 포함되는지 판단하는 단계; 및
    상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 V-BLAST 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 OSTBC 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 D-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은,
    SNR 축 상에서, 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 D-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, 상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은,
    SNR 축 상에서, 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선과, 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 곡선 간의 교차점은,
    SNR 축 상에서, 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은,
    다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)인 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  11. 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 통신부; 및
    상기 통신부와 연결되는 처리부를 포함하되,
    상기 처리부는,
    링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하고,
    상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고,
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 D-BLAST 및 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고,
    상기 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 경우, 또는 상기 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 경우, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 D-BLAST가 포함되는지 판단하고,
    상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제11항에 있어서, 상기 통신부는,
    상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 상기 무선 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제11항에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 제11항에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC가 아닌 D-BLAST인 경우, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 제11항에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 데이터 전송률이 증가될 때, 기존 전송 모드에 V-BLAST 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  16. 제11항에 있어서, 상기 처리부는,
    상기 데이터 전송률이 감소될 때, 기존 전송 모드에 OSTBC 및 D-BLAST가 포함되지 않은 경우, 전체 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  17. 삭제
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