KR102160878B1 - 공간 재사용 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공간 재사용 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 공간 재사용 전송 방법은 송신기가 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)을 결정하는 단계와 송신기가 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)를 기반으로 공간 재사용 전송 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있되, 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고, 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 비-공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값일 수 있다.

Description

공간 재사용 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for spatial reuse transmission}
본 발명은 공간 재사용 전송 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공간 자원(spatial resource)의 재사용에 대한 성능을 예측하여 공간 재사용 전송을 수행하는 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
무선 자원에 대한 요구의 증가에 따라 많은 통신 회사 및 통신 관련 단체들이 무선 자원에 대한 요구를 만족시키기 위한 방법을 찾으려고 하고 있다. ITU-R(international telecommunication union-radio sector)은 20Gb/s(giga bits for second)의 피크 데이터 레이트(peak data rate)를 제공하는 미래의 모바일 무선 기술을 하나의 목표로 하고 있다.
피크 데이터 레이트를 높이기 위한 방법으로 여러가지 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 피크 데이터 레이트를 높이기 위해 상대적으로 높은 번호(또는 인덱스)를 가지는 MCS(modulation and coding scheme)가 사용되거나 많은 수의 안테나가 사용되거나, 더 넓은 주파수 영역이 활용될 수 있다.
셀룰러 네트워크에서 피크 데이터 레이트를 높이기 위해 3GPP(3rd generation partnership project)에서 LAA(licensed assisted access)라는 채널 액세스 기술에 대한 표준화를 마쳤다. LAA는 LTE(long term evolution) 릴리즈(release) 13에서 새롭게 소개된 기술이다. LAA는 LTE, LTE-A(advanced) 기반의 셀룰러 네트워크 시스템의 다운링크 전송을 지원하기 위해 5GHz의 비면허 대역(unlicensed band)를 활용하기 위한 액세스 방법에 대해 정의한다.
기존의 LTE 기반의 셀룰러 네트워크에서 송신기는 수신기로부터 피드백 받은 CQI(channel quality indicator) 인덱스 정보를 기반으로 다음 하향 링크 전송을 위한 MCS(modulation and coding scheme)를 선택할 수 있다.
그러나 LTE 이동 통신 시스템이 비면허 대역에서 동작할 경우, 송신기의 하향 링크 전송이 기존 Wi-Fi 기기나 다른 이동사업자의 비면허대역 LTE 기지국의 신호와 충돌할 위험이 존재한다. 이 때 수신기가 유의미한 세기의 간섭을 받는다면 수신기는 현재 채널 품질이 나쁘다고 판단하여 충돌하지 않았을 때에 비하여 낮은 CQI를 송신기에게 알려주고 송신기는 피드백 받은 낮은 CQI를 기반으로 낮은 전송률을 선택하여 하향 링크 전송을 수행한다. 낮은 전송률을 사용하여 보낸 하향 링크 전송이 미래에 동시 전송 신호와 충돌할 경우에는 낮은 전송률을 선택한 것이 바람직하다. 하지만, 충돌하지 않을 경우에는 스펙트럴 효율성(spectral efficiency) 저하로 인한 수율 저하 및 불필요한 무선 자원 낭비를 가져오게 된다.
또한, 무선 자원의 효율적인 이용을 위해 간섭이 존재하더라도 간섭을 피해 데이터에 대한 송신 또는 수신이 이루어질 수 있다면, 데이터에 대한 송신 및 수신을 하는 것이 유리하다. 따라서, 무선 자원의 효율적인 이용을 위해 공간 자원(spatial resource) 재사용 여부를 정확하게 판단하고 공간 재사용이 가능한 경우, 데이터를 전송하기 위한 방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 수신기로부터 수신한 채널 품질 정보를 기반으로 한 공간 재사용 전송 효율을 고려하여 공간 재사용 전송 사용 여부를 판단함으로써 무선 자원 활용 효율을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 공간 재사용 전송 여부에 대한 결정을 기반으로 공간 자원에 대한 재사용율 및 수율을 향상시키고 네트워크 혼잡도를 낮추는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 공간 재사용 전송 방법은 송신기가 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)을 결정하는 단계와 상기 송신기가 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)를 기반으로 공간 재사용 전송 여부를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고, 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 비-공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값일 수 있다.
한편, 상기 송신기가 공간 재사용 전송을 기반으로 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 공간 재사용 전송은 외부 간섭의 세기를 고려하여 상기 외부 간섭에 따라 전송 세기를 조절할 수 있다.
또한, 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률을 기반으로 결정될수 있다.
또한, 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률, 전송 시간 효율을 기반으로 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 공간 재사용 전송을 수행하는 송신기는 데이터 전송을 위해 구현된 통신부와 상기 통신부와 동작 가능하게(operatively) 연결된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)을 결정하고, 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)를 기반으로 공간 재사용 전송 여부를 결정하도록 구현될 수 있되, 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고, 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 비-공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값일 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 공간 재사용 전송을 기반으로 데이터를 전송하도록 구현되되, 상기 공간 재사용 전송은 외부 간섭의 세기를 고려하여 상기 외부 간섭에 따라 전송 세기를 조절할 수 있다.
또한, 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률을 기반으로 결정될 수 있다.
또한, 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률, 전송 시간 효율을 기반으로 결정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 수신기로부터 수신한 채널 품질 정보를 기반으로 한 공간 재사용 전송 효율을 고려하여 공간 재사용 전송 사용 여부를 판단함으로써 무선 자원 활용 효율이 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공간 재사용 전송의 성능을 예측하고 그 값을 바탕으로 공간 재사용 전송 여부를 결정하기 때문에 공간 재사용 전송이 성능 열화를 가져오는 환경에서는 공간 재사용 전송을 하지 않는다. 따라서, 공간 자원 재사용률 및 수율이 향상되고 네트워크 혼잡도가 낮춰질 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송에 대한 판단을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 위한 CQI 분포를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송 시간 효율을 결정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 판단 방법의 성능을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여 지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 방법 및 장치에서는 비면허 대역에서 전송 신호 세기 및 에너지 탐지 임계값(energy detection threshold)의 조절을 통해 공간 재사용 전송(spatial reuse transmission)을 하였을 때의 성능을 예측하여 공간 재사용 전송 여부를 판단하는 방법이 개시된다.
공간 재사용 전송은 무선 자원 중 공간 자원을 재사용하여 간섭이 존재하는 경우, 간섭에도 불구하고 데이터의 송신 및 수신이 가능하다면 전송을 하는 전송 방식이다.
공간 재사용 전송의 성능은 송신기, 수신기, 간섭원의 위치에 따라 크게 달라질 수 있다. 수신기가 간섭원에 가까운 경우에는 공간 재사용 전송을 통해 얻는 전송 시간 이득보다 추가적인 간섭으로 인한 피해가 더 커질 수 있다. 따라서, 공간 재사용 전송의 성능을 예측한 뒤 적절하게 공간 재사용 전송을 하기 위한 방법이 필요하다.
본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 방법에서는 수신기로부터 받은 채널 품질 정보의 분포와 평균 접속 대기 시간을 이용하여 공간 재사용 전송의 성능을 예측하고 예측된 성능을 바탕으로 공간 재사용 전송 여부를 결정할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(100)는 적어도 하나의 송신기(예를 들어, 기지국)(110)을 포함할 수 있다. 송신기(110)는 특정한 지리적 영역(예를 들어, 셀(cell)이라고 함)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다. 수신기(예를 들어, 단말)(120)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있다. 송신기(10)는 일반적으로 수신기(110)와 통신하는 고정된 지점(fixed station)일 수 있다.
하향링크(downlink, DL)는 송신기에서 수신기로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink, UL)는 수신기에서 송신기로의 통신을 의미할 수 있다.
무선 통신 시스템의 목적은 다수의 사용자가 위치와 이동성에 관계없이 신뢰할 수 있는(reliable) 통신을 할 수 있도록 하는 것이다. 그런데, 무선 채널(wireless channel)은 경로 손실(path loss), 잡음(noise), 다중 경로(multipath)에 의한 페이딩(fading) 현상, 심벌간 간섭(ISI, intersymbol interference) 또는 단말의 이동성으로 인한 도플러 효과(Doppler effect) 등의 비이상적인 특성이 있다. 따라서, 무선 채널의 비이상적 특성을 극복하고, 무선 통신의 신뢰도(reliability)를 높이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.
무선 통신 시스템은 무선 통신의 신뢰도를 높이기 위해 CQI(channel quality indicator)를 사용할 수 있다. CQI는 송신기와 수신기 사이의 채널 상태에 대한 정보이다. 송신기는 수신기로부터 수신되는 CQI를 이용하여 전송에 사용되는 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정한다. CQI를 이용하여 채널 상태가 좋다고 판단되면, 송신기는 변조 차수(modulation order)를 높이거나 부호화율(coding rate)을 높여 전송률을 높일 수 있다. CQI를 이용하여 채널 상태가 좋지 않다고 판단되면, 송신기는 변조 차수를 낮추거나 부호화율을 낮춰 전송률을 낮출 수 있다. 전송률을 낮추면, 수신 오류율을 낮출 수 있다.
구체적으로 현재 LTE(long term evolution) 이동 통신 시스템에서 송신기가 수신기에게 하향 링크 전송시 최적의 전송률을 찾기 위한 링크 어댑테이션(link adaptation)은 아래의 과정을 통해 이루어질 수 있다.
송신기는 수신기가 채널 품질 측정을 할 수 있도록 CRS(cell-specific reference signal)을 모든 RB(resource block)에 포함하여 전송한다. 수신기가 송신기에서 보낸 CRS를 이용하여 채널 품질을 측정한 후, 여러가지 CQI(channel quality indicator) 인덱스(index)에 해당하는 변조(modulation)와 코딩 레이트(coding rate)로 보낼 때의 성공률을 예측해보고 전송 블록 에러 가능성(transport block error probability)가 10%를 넘지 않는 가장 높은 CQI 인덱스를 송신기로 알려줄 수 있다.
송신기는 수신기로부터 피드백 받은 CQI 인덱스 정보를 기반으로 다음 하향 링크 전송을 위한 MCS(modulation and coding scheme)를 선택할 수 있다.
그러나 LTE 이동 통신 시스템이 비면허 대역에서 동작할 경우, 송신기의 하향 링크 전송이 기존 Wi-Fi 기기나 다른 이동사업자의 비면허대역 LTE 기지국의 신호와 충돌할 위험이 존재한다. 이 때 수신기가 유의미한 세기의 간섭을 받는다면 수신기는 현재 채널 품질이 나쁘다고 판단하여 충돌하지 않았을 때에 비하여 낮은 CQI를 송신기에게 알려주고 송신기는 피드백 받은 낮은 CQI를 기반으로 낮은 전송률을 선택하여 하향 링크 전송을 수행한다.
이하, 설명의 편의상, 채널 상태 정보를 CQI로 표현하고, 데이터의 변조 및/또는 코딩 방법을 MCS로 표현하나, CQI는 광의로 채널 상태 정보로 해석될 수 있고, MCS는 데이터의 변조 및/또는 코딩 방법으로 해석될 수 있다.
또한, 이하 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 비면허 대역에 대해서만 개시하나, 비면허 대역뿐만 아니라, 면허 대역에서도 본 발명의 실시예에 따른 무감독 클러스터링을 이용한 충돌 인식 링크 적응 방법이 사용될 수 있다.
또한, 클러스터링 방법에 있어서, 무감독 클러스터링뿐만 아니라 다른 클러스터링 방법이 사용될 수도 있고 이러한 실시예 또한, 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2에서는 송신기의 전송 파워에 따른 공간 재사용 전송 방법이 개시된다.
도 2를 참조하면, 송신기는 전송 파워(transmission power)(200)에 따라 에너지 탐지 임계값(energy detection threshold)(220)이 조정될 수 있고, 에너지 탐지 임계값(220)의 조절에 따라 공간 재사용 전송이 수행될 수 있다.
예를 들어, 송신기는 전송 파워(200)를 사용하여 수신기로 데이터를 전송할 수 있다. 전송 파워(200)를 사용하는 경우, 에너지 탐지 임계값(220)이 결정될 수 있다. 송신기에 의해 탐지되는 간섭 신호의 세기가 에너지 탐지 임계값(220) 이하인 경우에만 송신기가 공간 재사용 전송을 수행할 수 있다.
전송 파워(200)가 상대적으로 커질수록 에너지 탐지 임계값이 상대적으로 작아지고, 공간 재사용 전송의 기회가 상대적으로 적어질 수 있다. 반대로 전송 파워(200)가 상대적으로 작아질수록 에너지 탐지 임계값(220)이 상대적으로 커지고, 공간 재사용 전송의 기회가 상대적으로 커질 수 있다.
다른 표현으로 송신기는 공간 재사용 전송 방법을 사용하기 위해 외부 간섭 신호의 크기를 고려하여 전송 파워(200)를 줄일 수 있다. 줄인 전송 파워만큼 에너지 탐지 임계값(220)이 상대적으로 커지게 되고, 상대적으로 간섭이라고 판단되는 에너지 레벨의 크기가 상대적으로 커져 공간 재사용 전송의 기회가 상대적으로 많아질 수 있다.
하지만, 이러한 방법만을 사용하여 공간 재사용 전송이 수행되는 경우, 환경에 따라 달라지는 최적의 전송 파워(200) 및 에너지 탐지 임계값(220)을 찾는 것이 어려울 수 있다. 만약, 수신기가 간섭원에 가까운 경우에는 공간 재사용 전송을 통해 얻는 전송 시간 이득보다 추가적인 간섭으로 인한 피해가 더 커질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 방법 및 장치에서는 채널 품질 정보 분포와 평균 접속 대기 시간을 통하여 공간 재사용 전송의 성능 예측하고 그 값을 바탕으로 공간 재사용 전송 여부가 결정될 수 있다. 따라서, 공간 재사용 전송이 성능 열화를 가져오는 환경에서는 공간 재사용 전송이 사용되지 않을 수 있고 이를 통해 공간 재사용률 및 수율 성능이 향상되고 네트워크 혼잡도가 낮아질 수 있다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송에 대한 판단을 나타낸 개념도이다.
도 3에서는 주파수 효율(공간 재사용 전송)(spectral efficiency(spatial reuse transmission))과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송) (spectral efficiency(non-spatial reuse transmission))에 대한 비교를 통해 공간 재사용 전송을 수행하는 방법이 개시된다.
도 3을 참조하면, 송신기는 주파수 효율(공간 재사용 전송)(300)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)을 결정할 수 있다.
송신기는 주파수 효율(공간 재사용 전송)(300)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)의 비교를 기반으로 공간 재사용 전송 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 주파수 효율(공간 재사용 전송)(300)이 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)보다 큰 경우(또는 크거나 같은 경우), 송신기는 공간 재사용 전송을 통해 수신기로 데이터를 전송할 수 있다.
반대로 주파수 효율(공간 재사용 전송)(300)이 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)보다 작거나 같은 경우(또는 작은 경우), 송신기는 공간 재사용 전송을 사용하지 않고 비-공간 재사용 전송을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 송진기의 비-공간 재사용 전송은 외부 간섭 신호에 적응적으로 전송 세기를 조절하여 전송을 하지 않고, 최대 전송 파워를 기준으로 결정된 에너지 탐지 임계값(또는 특정 에너지 탐지 임계값)을 기준으로 전송 여부를 결정하는 전송 방식일 수 있다.
주파수 효율(공간 재사용 전송)(300) 및 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)은 CQI별 주파수 효율(spectral efficiency), 특정 MCS의 전송 성공 확률, 전송 시간 효율을 고려하여 결정될 수 있다. CQI별 주파수 효율은 채널 상태 정보별 주파수 효율이라는 용어로 표현되고, MCS의 전송 성공 확률은 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률이라는 용어로 표현될 수 있다.
아래의 수학식 1은 주파수 효율(공간 재사용 전송)(300) 및 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)을 결정하기 위한 수식이다.
<수학식 1>
Figure 112019032581913-pat00001
Figure 112019032581913-pat00002
여기서, SEnSR은 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)(320)을 의미하고, SESR은 주파수 효율(공간 재사용 전송)(300)을 의미할 수 있다.
또한, i는 각 CQI의 인덱스 번호이고, SEi는 각 CQI의 주파수 효율을 의미할 수 있다. SEi는 미리 결정된 값일 수 있다. 구체적으로 CQI가 상대적으로 낮은 값을 가질수록 좋지 않은 채널로서 상대적으로 낮은 효율의 MCS를 사용해야 하고, 주파수 효율도 상대적으로 낮은 값을 가질 수 있다.
rair는 전송 시간 효율로서 비-공간 재사용 전송시의 시간 자원의 활용 효율값일 수 있다. 전송 시간 효율에 대해서는 도 5에서 구체적으로 개시한다.
pnSR은 비-공간 재사용 전송에 있어서 특정 CQI에 대응되는 MCS의 성공 확률이고, pSR은 공간 재사용 전송에 있어서 특정 CQI에 대응되는 MCS의 성공 확률이다.
송신기는 각 수신기로부터 CQI(channel quality indicator) 피드백을 받을 수 있다. 또한 송신기는 자신이 최대 전송 파워로 전송했을 때의 CQI 피드백과 전송 파워를 줄여 공간 재사용 전송을 할 때의 CQI 피드백을 독립적으로 수집할 수 있다.
송신기의 비-공간 재사용 전송시(또는 최대 전송 파워 전송시) CQI 피드백을 기반으로 pnSR이 결정되고, 송신기의 전송 파워를 줄여 공간 재사용 전송시 CQI 피드백을 기반으로 pSR이 결정될 수 있다.
구체적으로 pnSR은 송신기의 비-공간 재사용 전송시, 특정 CQI에 대응되는 MCS의 성공 확률값이고, pSR은 공간 재사용 전송을 사용할 경우, 특정 CQI에 대응되는 MCS의 성공 확률값일 수 있다. pnSR은 비-공간 재사용 전송(MCS 성공 확률), pSR은 공간 재사용 전송(MCS 성공 확률)이라는 용어로 표현될 수 있다.
아래의 수학식 2는 pnSR 및 pSR을 결정하기 위한 수식이다.
<수학식 2>
Figure 112019032581913-pat00003
;
Figure 112019032581913-pat00004
,
수학식2에서Ni는 비-공간 재사용 전송시 i값을 가지는 CQI 피드백의 수이고, Mi는 공간 재사용 전송시 i값을 가지는 CQI 피드백의 수일 수 있다.
만약, 공간 재사용 전송에 대한 CQI 피드백이 없는 경우, 충돌 클러스터의 CQI 피드백으로 대신하여 아래 식과 같이 pSR,q가 결정될 수 있다.
<수학식 3>
Figure 112019032581913-pat00005
수학식 3에서 c는 충돌 클러스터의 CQI 피드백 중 가장 높은 CQI 값이다.
본 발명의 실시예에 따르면, CQI 피드백을 기반으로 충돌 클러스터와 비충돌 클러스터가 구분될 수 있다.
송신기는 수신기로부터 피드백 받은 CQI(channel quality indicator)를 특정 기간 동안 저장하여 CQI 분포를 알게 된다. 수신기는 송신기에 의해 전송된 신호의 수신을 통해 CQI를 피드백할 수 있고, 피드백된 CQI 분포는 충돌이 있었을 때의 CQI 분포와 충돌이 없었을 때의 CQI 분포로 분리될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클러스터링을 위한 CQI 분포를 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 송신기(예를 들어, 기지국)가 수신기(예를 들어 단말)로 비면허 대역 상에서 신호를 전송시 송신기(예를 들어, 기지국)가 수신기(예를 들어 단말)로부터 피드백 받은 CQI를 특정 기간 동안 저장하여 CQI 분포를 알 수 있다.
송신기가 전송한 신호를 수신기가 수신할 때 다른 신호와 충돌할 가능성(또는 간섭 가능성)이 있다면, 수신기가 피드백한 CQI 분포는 충돌(또는 간섭)이 있을 때의 CQI 분포와 충돌(또는 간섭)이 없을 때의 CQI 분포로 분리되어 나타날 수 있다. 본 발명에서는 충돌이라는 표현을 사용하였으나, 충돌은 신호에 대한 다양한 간섭을 포함하는 의미로 해석될 수 있다.
예를 들어, 그래프를 참조하면, 송신기가 전송한 신호가 충돌이 없이 수신기로 전달되는 경우, CQI는 상대적으로 높은 값(예를 들어, 15)일 수 있고, 송신기가 전송한 신호가 충돌 후 수신기로 전달되는 경우, CQI는 상대적으로 낮은 값(예를 들어, 1~7)일 수 있다.
송신기는 기존에 수신한 CQI 정보에 대한 분류를 수행할 수 있다. 수신한 CQI 정보는 k-means클러스터링과 같은 클러스터링 알고리즘을 사용하여 클러스터링될 수 있다. 송신기가 기존에 수신한 CQI 중 가장 높은 CQI를 포함하는 클러스터는 비충돌 클러스터(420)로 분류되고, 나머지 클러스터는 충돌 클러스터(400)로 분류될 수 있다. 클러스터링되는 CQI 정보는 특정 시점을 기준으로 설정된 시간(또는 설정 기간) 동안 수집된 CQI 정보이거나, 특정 시점을 기준으로 수집된 특정 개수의 CQI 정보일 수 있다. 이러한 클러스터링은 무감독 클러스터링(unsupervised clustering) 방식으로 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 비충돌 클러스터(420)에 포함되는 CQI는 비충돌 CQI이고, 충돌 클러스터(400)에 포함되는 CQI는 충돌 CQI로 표현될 수 있다.
도 4에서는 설명의 편의상 충돌 클러스터(400)가 하나인 경우를 가정하였으나, 충돌 클러스터(400)는 복수개일 수 있다. 예를 들어, 비충돌 클러스터(420)는 가장 높은 CQI를 포함하는 클러스터로서 하나의 클러스터일 수 있고, 나머지 충돌 클러스터(400)는 비충돌 클러스터(420)를 제외한 나머지 클러스터일 수 있다. 즉, 피드백된 CQI가 송신기와 수신기 간의 통신 상황에서 나온 최고치 CQI(예를 들어, 15)를 기준으로 최고치 CQI와 인접한 CQI가 아닌 경우, 충돌이 발생한 상황으로 판단할 수 있다.
새롭게 수신기로부터 CQI 정보가 수신되는 경우, 클러스터가 업데이트되고, 새로운 CQI 정보가 충돌 클러스터(400)에 포함되는지 비충돌 클러스터(420)에 포함되는지 여부가 결정될 수 있다. 또는 별도의 클러스터 업데이트 없이 새로운 CQI 정보가 충돌 클러스터(400)에 포함되는지 비충돌 클러스터에 포함되는지 여부가 결정될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 충돌 클러스터(400) 및 비충돌 클러스터(420)에 포함된 CQI 정보의 개수 및/또는 최근에 수신한 CQI가 충돌 클러스터(400) 또는 비충돌 클러스터(420)에 포함되는지 여부를 기반으로 송신기가 MCS를 결정할 수 있다.
이러한 방식으로 충돌 클러스터와 비충돌 클러스터를 생성하고, 공간 재사용 전송에 대한 CQI 피드백이 없는 경우, 충돌 클러스터의 CQI 피드백으로 대신하여 공간 재사용 전송(MCS 성공 확률)인 pSR,q가 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송 시간 효율을 결정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 전송 시간 효율을 결정하기 위한 공간 재사용 전송 및 비-공간 재사용 전송시의 전송 시간이 개시된다.
도 5를 참조하면, 제1 시간 자원(510)은 송신기의 비-공간 재사용 전송 동작시 시간 자원이다. 제2 시간 자원(520)은 송신기의 공간 재사용 전송 동작시 시간 자원이다.
비-공간 재사용 전송 동작은 공간 재사용 전송을 위해 별도로 전송 파워를 줄여서 동작하지 않는 송신기의 전송 동작이고, 공간 재사용 전송 동작은 공간 재사용 전송을 위해 별도로 전송 파워를 줄여서 동작하는 송신기의 전송 동작이다.
송신기의 비-공간 재사용 전송 동작시 제1 시간 자원(510)은 대기 구간(tavgWait)(530) 및 최대 파워 전송 구간(540)을 포함할 수 있다. 대기 구간(530)은 외부 간섭으로 인해 전송이 수행되지 않는 구간일 수 있다. 최대 파워 전송 구간(540)은 송신기의 최대 파워 전송이 이루어지는 구간일 수 있다. 비-공간 재사용 전송 동작이 수행되는 경우, 송신기는 최대 파워를 이용하여 데이터를 전송할 수 있고, 최대 파워를 기준으로 결정된 에너지 탐지 임계값과 외부 간섭을 비교하여 전송 여부를 결정할 수 있다. 에너지 탐지 임계값보다 외부 간섭이 큰 경우, 송신기는 데이터의 전송을 중단할 수 있고, 데이터의 전송 중단 시간이 대기 시간일 수 있다. 이후, 에너지 탐지 임계값보다 외부 간섭이 작은 경우, 송신기는 최대 파워로 데이터를 전송할 수 있다.
제2 시간 자원(520)은 공간 재사용 전송 구간(550) 및 최대 파워 전송 구간(560)을 포함할 수 있다. 공간 재사용 전송 구간(550)은 외부 간섭을 고려하여 송신기의 전송 파워를 조절하여 공간 재사용 전송을 수행하는 구간일 수 있다. 최대 파워 전송 구간(560)은 송신기의 최대 파워 전송이 이루어지는 구간일 수 있다. 공간 재사용 전송 동작이 수행되는 경우, 송신기는 외부 간섭을 고려하여 전송 파워를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전송 시간 효율 rair는 아래의 수학식 4를 기반으로 결정될 수 있다.
<수학식 4>
Figure 112019032581913-pat00006
위 식에서 tCOT는 송신기의 전송 시간의 길이이고 tavgWait는 평균 대기 시간일 수 있다. 평균 대기 시간은 비-공간 재사용 전송 동작시 외부 간섭으로 인해 전송을 하지 않는 시간 구간일 수 있다.
예를 들어, 평균 대기 시간은 아래의 수학식 5를 기반으로 결정될 수 있다.
<수학식 5>
Figure 112019032581913-pat00007
평균 대기 시간은 과거의 평균 대기 시간과 현재 평균 대기 시간과의 가중 평균값으로 결정될 수 있고, 가중치 a는 수율에 따라 조정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 판단 방법의 성능을 나타낸 개념도이다.
도 6에서는 기존의 LTE-LAA(Licensed Assisted Access) 전송 방법과 비교한 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 판단 방법의 수율(throughput)이 개시된다.
도 6의 상단에서는 기지국1과 단말1이 통신을 하고 기지국2와 단말2가 통신을 하는 상황이 개시된다.
도 6의 하단에서는 도 6의 상단의 상황에서 기지국1(610)과 단말1(615) 사이의 거리 및 기지국1(610)과 기지국2(620) 사이의 거리에 따라 측정된 수율(throughput)이 개시된다.
구체적으로 도 6의 하단 좌측은 기존의 LTE-LAA(Licensed Assisted Access) 전송 방법을 사용시의 수율이고, 도 6의 하단 우측은 공간 재사용 전송 판단 방법을 사용시의 수율이다.
기존의 LTE-LAA 전송 방법의 수율과 공간 재사용 전송 판단 방법의 수율을 비교하면, 기지국1(610)과 기지국2(620) 사이의 거리가 일정 거리에 있고, 단말2(625)과 기지국2(620) 사이가 어느 정도 떨어진 위치에서 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 전송 판단 방법이 사용됨으로써 기존의 LTE-LAA 전송보다 높은 전송 효율을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 무선 장치는 상술한 실시예를 구현할 수 있는 송신기 또는 수신기일 수 있다.
송신기(700)는 프로세서(710), 메모리(720) 및 RF부(radio frequency unit, 730)를 포함한다.
RF부(730)는 프로세서(710)와 동작 가능하게(operatively) 연결되어 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(710)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(710)는 도 1 내지 도 6의 실시예에서 개시한 송신기의 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(710)는 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)을 결정하고, 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)를 기반으로 공간 재사용 전송 여부를 결정하도록 구현될 수 있다.
주파수 효율(공간 재사용 전송)은 공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고, 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 비-공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값일 수 있다.
프로세서(710)는 공간 재사용 전송을 기반으로 데이터를 전송하도록 구현될 수 있되, 공간 재사용 전송은 외부 간섭의 세기를 고려하여 외부 간섭에 따라 전송 세기를 조절할 수 있다. 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률을 기반으로 결정되고, 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률, 전송 시간 효율을 기반으로 결정될 수 있다.
수신기(750)는 프로세서(760), 메모리(770) 및 RF부(radio frequency unit, 780)를 포함한다.
RF부(780)는 프로세서(760)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(760)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(760)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다.
프로세서(760)는 송신기로부터 수신한 신호에 대한 CQI와 같은 채널 상태 정보를 송신기로 피드백할 수 있다.
프로세서(710, 760)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 메모리(720, 770)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(730, 780)는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(720, 770)에 저장되고, 프로세서(710, 760)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(720, 770)는 프로세서(710, 760) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(710, 760)와 연결될 수 있다.

Claims (8)

  1. 데이터 전송 방법은,
    송신기가 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)을 결정하는 단계;
    상기 송신기가 상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)를 기반으로 공간 재사용 전송 또는 비-공간 재사용 전송 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 송신기가 상기 공간 재사용 전송 또는 상기 비-공간 재사용 전송을 기반으로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고,
    상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 비-공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고,
    상기 공간 재사용 전송은 외부 간섭의 세기를 고려하여 상기 외부 간섭에 따라 상기 송신기의 전송 세기를 조절하고,
    상기 비-공간 재사용 전송은 상기 송신기의 최대 전송 파워를 기준으로 결정된 에너지 탐지 임계값을 기반으로 전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률을 기반으로 결정되고,
    상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 상기 채널 상태 정보별 주파수 효율, 상기 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률 및 전송 시간 효율을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)을 결정하는 상기 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률은 CQI(channel quality indicator) 피드백을 클러스터링한 충돌 클러스터와 비충돌 클러스터를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비충돌 클러스터는 상기 송신기가 기존에 수신한 CQI 중 가장 높은 CQI를 포함하는 클러스터이고,
    상기 충돌 클러스터는 상기 비충돌 클러스터를 제외한 나머지 클러스터인 것을 특징을 하는 방법.
  5. 데이터 전송을 수행하는 송신기는,
    데이터 전송을 위해 구현된 통신부; 및
    상기 통신부와 동작 가능하게(operatively) 연결된 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)을 결정하고,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)과 상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)를 기반으로 공간 재사용 전송 또는 비-공간 재사용 전송 여부를 결정하고,
    상기 공간 재사용 전송 또는 상기 비-공간 재사용 전송을 기반으로 데이터를 전송하도록 구현되되,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고,
    상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 비-공간 재사용 전송시 주파수 효율에 대한 예측값이고,
    상기 공간 재사용 전송은 외부 간섭의 세기를 고려하여 상기 외부 간섭에 따라 상기 송신기의 전송 세기를 조절하고,
    상기 비-공간 재사용 전송은 상기 송신기의 최대 전송 파워를 기준으로 결정된 에너지 탐지 임계값을 기반으로 전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)은 채널 상태 정보별 주파수 효율, 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률을 기반으로 결정되고,
    상기 주파수 효율(비-공간 재사용 전송)은 상기 채널 상태 정보별 주파수 효율, 상기 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률 및 전송 시간 효율을 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주파수 효율(공간 재사용 전송)을 결정하는 상기 데이터 변조 및 코딩별 전송 성공 확률은 CQI(channel quality indicator) 피드백을 클러스터링한 충돌 클러스터와 비충돌 클러스터를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 송신기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비충돌 클러스터는 상기 송신기가 기존에 수신한 CQI 중 가장 높은 CQI를 포함하는 클러스터이고,
    상기 충돌 클러스터는 상기 비충돌 클러스터를 제외한 나머지 클러스터인 것을 특징으로 하는 송신기.
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