KR20040061479A - 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법 - Google Patents

통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법에 관한 것으로, 특히 역방향 채널 품질지시채널로 전송되는 파일럿신호전력과 간섭신호전력비 정보(간섭신호 전력 분의 파일럿신호 전력비 정보, 즉 C/I정보(Carrier to interference ratio : 이하 C/I라 약칭 함))의 전송지연으로 인한 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법은, 수신단에서 송신단으로 전송한 복수개의 C/I정보 들의 각각에 곱해질 가중치 벡터를 구하는 단계와, 상기 가중치가 곱해진 상기 C/I정보를 더하는 과정을 통하여 상기 송신단이 수신할 C/I정보를 상기 수신단이 상기 송신단으로 전송하기 이전에 미리 예측하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법{Method for estimating channel information in communication system}
본 발명은 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법에 관한 것으로, 특히 역방향 채널 품질지시채널로 전송되는 C/I정보의 전송지연으로 인한 비효율성 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법에 관한 것이다.
CDMA2000(1xEV_DV)에서는 단말이 기지국으로 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)을 통해 전송하는 C/I(Carrier to interference ratio : 이하 C/I라 약칭함)정보를 3슬롯(slot) 미리 예측 할 수 있다면, 보다 정확한 C/I정보를 알 수 있게 되어 기지국에 보다 데이터 전송을 효율적으로 할 수 있게 된다.
여기서 C/I란 채널상에서 수신되는 파일럿(Pilot)신호의 전력과 간섭신호전력의 비를 의미하며, 이 값은 채널 상황을 알 수 있는 지표로 사용된다.
1xEV_DV 시스템에서 C/I정보는 매 슬롯(slot)(1.25ms)마다 측정되며, 순방향 링크(Forward link)와 역방향 링크(Reverse link)에 대해서 각각 순방향 링크 파일럿 채널(Forward link pilot channel)과 역방향 링크 파일럿 채널(Reverse link pilot channel)을 수신하여 측정한다.
종래의 이동통신기술이 고속 패킷 데이터(Packet data)의 전송을 주요 특징으로 가지게 되면서, 이를 원활히 지원하기 위해 C/I정보를 요구하게 되었다.
1xEV_DV시스템에서 기지국이 순방향 패킷 데이터 채널(Forward Packet Date Channel : F-PDCH)로 패킷 데이터를 송신하거나, 역방향 패킷 데이터 채널( Reverse Packet Date Channel : R-PDCH)로 패킷 데이터를 수신할 경우, 이 C/I정보를 참고하게 된다.
역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)은 단말이 수신한 순방향 링크 파일럿 채널(Forward link pilot channel)에 대한 C/I정보 즉, 순방향 링크(Forward link)의 채널 상황을 기지국에게 알려주기 위해 단말에 의해 사용되는 채널이다.
이 채널에는 단말이 속해있는 기지국에 대한 정보도 같이 올라가게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 통신 시스템에서의 채널품질 지시채널의 전송 방법을 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 통신 시스템에서의 채널품질 지시채널의 전송 방법을 설명하기 위한 송신단의 블록 구성도이다.
도1에서 나타낸 바와 같이 채널 품질 지시(CQI) 밸류 심볼(value symbols)은 채널 품질(channel quality) 측정 정보를 양자화한 4 비트 심볼(bit symbol)들이고, CQI DM 심볼(symbols)은 1비트 정보로 피드백(feed back) 모드에 적용되는 심볼이며, CQI 커버 심볼(cover symbol)은 베스트 서빙 섹터(best serving sector)정보를 가리키는 8 심볼 왈쉬 코드를 알려주는 3비트 심볼로 구성되어 있다.
CQI 밸류 4비트 심볼은 (12, 4)블록 코드에 의해서 블록 인코더(10)에서 코딩되어지고, 코딩된 심볼은 CQI의 리피티션(repetition) 룰에 의해서 시퀀스 반복기(13)에서 리피티션된다.
그리고 리피티션된 심볼은 왈쉬 커버(12)에서 전송 모드가 풀 리포팅 모드(full reporting mode)일 경우 심볼 반복기(11)에서의 DM 심볼을 삽입하지 않고 8심볼 왈쉬로 커버해주어 전송되고, 전송 모드가 1비트 피드백(feedback) 모드일 경우 심볼 반복기(11)에서의 DM 심볼을 삽입하여 8 심볼 왈쉬로 커버해주어 전송하게 된다.
기지국은 단말이 기지국으로 송신하는 C/I정보를 보고 순방향 링크의 채널 상황을 알 수 있다. 결국 기지국은 단말에서 전송한 C/I정보를 바탕으로 스케줄링과 전송률(Transmission rate)을 결정한 후 송신을 수행하므로, C/I정보는 정확해야 한다.
또한 C/I정보는 기지국이 순방향 공통 전력 제어 채널(Forward Common PowerControl Channel : F-CPCCH) 채널의 파워를 제어할 때에도 사용될 수 있다.
기지국이 순방향 링크(Forward link)의 채널 상황을 알기 위해선 먼저 단말이 순방향 링크 파일럿 채널(Forward link pilot channel)의 C/I를 측정하고, 이 정보를 다시 기지국으로 송신하는 방식으로 이루어진다.
이렇게 하는 경우, 단말이 맨 처음 C/I를 측정하는 시점과 기지국 C/I정보를 알게 되는 시점은 동일 시점이 아니고, 2슬롯(slots) 내지 3슬롯(slost)정도의 지연이 발생하게 된다.
그러므로 단말이 역방향 채널 품질 지시 채널(R-CQICH)로 올리는 C/I 정보는 기지국측면에서 볼 때 현시점에서 단말이 수신하고 있는 순방향 링크(Forward link)의 채널상황을 정확히 말해줄 수 없다는 구조적인 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 기지국이 현시점의 순방향 링크를 기지국이 수신한 C/I대신 2-3 슬롯(slots)후에 수신할 순방향 링크 대한 C/I정보를 미리 예측함으로써 보다 효율적으로 데이터를 전송할 수 있는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법은, 수신단에서 송신단으로 전송한 복수개의 C/I정보들의 각각에 곱해질 가중치 벡터를 구하는 단계와, 상기 가중치가 곱해진 상기 C/I정보를 더하는 과정을 통하여 상기 송신단이 수신할 C/I정보를 상기 수신단이 상기 송신단으로 전송하기 이전에 미리 예측하는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하게 상기 C/I정보를 미리 예측한 후, 상기 예측한 정보에 따라 상기 송신단이 스케줄링 및 전송율을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 가중치 벡터는, 최소평균자승(LMS) 알고리즘을 사용하여 구한다. 그리고 상기 C/I정보의 예측은, 상기 최소평균자승 알고리즘으로 구한 가중치 벡터를 현재 수신된 상기 파일럿 C/I정보값을 포함하여 이전에 수신된 상기 복수개의 C/I정보들로 이루어진 벡터에 적용하여 예측한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.
도 1은 통신 시스템에서의 채널품질 지시채널의 전송 방법을 설명하기 위한 송신단의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템에서의 채널 상황 예측 장치를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 채널상황 예측 장치를 이용한 채널 상황 예측 결과를 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명에 따른 통신 시스템에서의 채널 상황 예측 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 통신 시스템에서의 채널 상황 예측 장치를 나타낸 도면이다.
현재 순방향 링크의 C/I값을 예측하기 위해서 이용할 수 있는 정보는 기본적으로 기지국이 수신한 2-3슬롯 이전의 순방향 링크에 대한 C/I값들이 전부이다. 결국, 이 값들을 사용하여 현재 순방향 링크의 C/I값을 예측해야 한다.
도 2는 이와 같이 순방향 링크의 C/I 값을 예측하기 위한 예측 장치의 구조를 나타낸 것으로, 각 슬롯(slot)에서 측정된 C/I값을 메모리에 일정 개수(L)를 저장한 후, 그 값들로 이루어진 벡터, rH(k)에 각각 정당한 가중치(weighting)(WH(k))를 곱한 후 합하여 3슬롯 후에 기지국으로 수신된 C/I의 값,을 예측하는 구조이다.
이때 각각의 가지(branch)에 곱해질 가중치 벡터는 MMSE(Minimum Mean Square Error)적 접근 방법을 이용하여 구한다. 즉, 3슬롯전에 수신되어 메모리에 저장되어있는 동일 수 L개의 C/I값들로 이루어진 벡터 rH(k-delay)로 예측한 C/I 값, o(k)와 현재 수신되고 있는 C/I 값, d(k) = r(k) 사이의 에러가 최소화 되도록 가중치를 구하는 것이다.
아래의 식들은 이 일련의 과정들을 보여준다.
위에 제시되어 있는에 대한 해를 구하기 위해서는 ∇ J(w(k)) = 0이 되는 가중치 벡터, w(k)를 구하면 된다.
결국 그 해는 w(k) = R-1(k) * p(k)로 귀결되며, 이 값을 최적 솔루션(optimum solution)이라 할 수 있다.
그러나, 현실적으로 전체 평균(Ensemble Average)에 대한 정보를 알 수 없으므로, 최적 솔루션(optimum solution) 방법은 구해질 수 없는 이론적인 방법이다.
따라서 본 발명에서는 적응 솔루션인 최소평균자승(Least Mean Square : 이하 LMS 라 약칭 함)알고리즘을 사용하였다.
먼저 적응 솔루션을 적용하려면, 확률기법(Stochastic Gradient Technique)을 사용하면, 바로 정확한 해를 구해낼 수는 없지만, 반복적 연산을 통해 점점 정확한 해 근처로 수렴하게 된다.
아래의 식 2들은 LMS알고리즘을 적용하기 위한 유도 과정을 보여준다. 마지막 과정인 수학식1에서 두개의 전체 평균(Ensemble Average) 항들을 순간 값들로 대치하였다.
이는 LMS알고리즘의 특징으로 계산의 간략화와 수렴속도를 향상시키기 위한조치이다.
도 2에서 보면 위의 LMS 알고리즘을 이용하여 구한 가중치 벡터, w(k)를 현재 수신한 C/I 값을 포함하여 이전에 수신된 L 개의 C/I 값들로 이루어진 벡터, rH(k)에 다시 적용하여 향후 3슬롯 이후에 기지국에 수신될 C/I 값(즉 현재 단말이 수신하고 있는 순방향 링크의 C/I,을 예측하고 있다.
결국 이와 같은 접근 방법은 앞에 수신된 신호들의 변화 동향을 이용하여 향후에 들어올 신호를 예측하고자 하는 것이다.
이때 채널의 변화속도나 변화량이 그리 크지 않는 상황 즉, 모발의 이동속도가 중·저속이라면 이러한 예측기법은 매우 간단하면서도 효과적이라는 것을 모의 실험을 통해 확인하였다. 도면 3은 이를 증명하는 모의 실험 결과이다.
채널은 1 경로 페이딩(path fading) 채널로 단말이 30km의 낮은 속도로 이동중인 상태이다.
도 3에서는 현시점에서 순방향 링크(Forward link)의 상황을 말해주는C/I값(Real C/I)과, 3 슬롯(slot) 늦게 수신되는 C/I값(3slots delayed C/I)과, 본 발명에서 제시한 구조 및 LSM알고리즘을 적용하여 3slot 미리 예측한 C/I값(Estimated C/I using LMS)을 보여주고 있다.
도 3에서 알 수 있듯이 3슬롯 지연되서 들어오는 C/I값보다는 본 발명에서 제시한 방법을 통해 미리 예측한 C/I값이 현재의 순방향 링크의 상황을 말해주는 Real C/I값에 가깝다는 것을 알 수 있다.
또한 적응 솔루션(Adaptive solution)의 단점이라 할 수 있는 수렴에 필요한 반복 횟수도 LMS알고리즘을 적용하여 2슬롯(slot)정도에 불과 하다는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 간단한 구조와 적은 계산량을 가지고 있으며, 중·저속으로 이동중인 단말에 대해서 C/I예측을 잘 수행할 수 있는 효과가 있다.
특히 수렴 속도가 빠른 LMS방식을 사용하여, 거의 수렴시간을(2slot) 필요로 하지 않는다.
본 발명에서 제시한 구조와 알고리즘을 기지국에 사용하여 단말이 올리는C/I값을 3슬롯미리 예측한다면, 현시점에서 단말이 수신하고 있는 순방향 링크의 채널 상황을 보다 정확히 알 수 있게 되어 기지국이 데이터를 보다 효율적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 수신단에서 송신단으로 전송한 복수개의 C/I정보들의 각각에 곱해질 가중치 벡터를 구하는 단계와;
    상기 가중치가 곱해진 상기 C/I정보를 더하여 상기 송신단이 수신할 C/I정보를 상기 수신단이 상기 송신단으로 전송하기 이전에 미리 예측하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 C/I정보를 미리 예측한 후, 상기 예측한 정보에 따라 상기 송신단이 스케줄링 및 전송율을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가중치 벡터는, 최소평균자승(LMS) 알고리즘을 사용하여 구하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 C/I보의 예측은, 상기 최소평균자승 알고리즘으로 구한 가중치 벡터를 현재 수신된 상기 C/I정보값을 포함하여 이전에 수신된 상기 복수개의 C/I정보들로 이루어진 벡터에 적용하여 예측하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에서의 채널 상황 정보 예측 방법.
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