KR20060021411A - 신호 대 간섭 비를 바이어싱함으로써 채널 품질 표시기를생성하는 방법 - Google Patents

Abstract

채널 품질 표시기(CQI)를 생성하기 위하여 신호 대 간섭 비(SIR)를 바이어스하는 방법은, 수신된 신호의 패킷 에러 레이트(PER)를 측정하는 단계와, 보정 항을 생성하기 위하여 상기 PER과 목표 PER를 비교하는 단계를 포함한다. 보정 항은 기준 채널의 SIR 추정과 결합되어 CQI를 생성한다. CQI는 송신기로 보고되어, 코드 레이트, 변조 형태, 코드 수, 파워 오프셋과 같은 신호 구성을 조정한다.

Description

신호 대 간섭 비를 바이어싱함으로써 채널 품질 표시기를 생성하는 방법{METHOD FOR GENERATING A CHANNEL QUALITY INDICATOR BY BIASING SIGNAL-TO-INTERFERENCE RATIO}

도 1은 본 발명에 따라 CQI를 생성하는 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ACK/NACK 신호로부터 생성된 보정 항으로 SIR을 바이어스함으로써 CQI 값을 생성하는 시스템의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 일부 채널-형태 보정 항과 SIR 예측 항으로 CQI 값을 생성하는 시스템의 블록도이다.

도 4는 인터-셀 간섭 및 인트라-셀 간섭의 다양한 레벨 하에서의 ITU 채널에 대한 롱-텀 PER에 대한 시뮬레이션의 결과의 신호도이다.

도 5는 본 발명에 따라 생성된 적응성 바이어스 보정 신호와 ACK/NACK의 시뮬레이션의 결과의 신호도이다.

본 발명은 무선 통신에서의 채널 품질 표시기(Channel Quality Indicator, CQI)의 생성에 관한 것으로, 보다 자세하게는 CQI 발생에 대한 신호-대-간섭 비 (SIR)의 적응성 바이어스의 방법에 관한 것이다.

(배경기술)

적응성 코딩 및 변조(Adaptive Coding and Modulation, ACM)는 업링크(UL) 및 다운링크(DL) 통신 모두에서 링크 적응성을 제공하는 효과적인 기술이다. ACM은 통상적으로 수신기와 송신기 모두에서 함께 동작하는 알고리즘에 의하여 달성된다. 수신기는 송신기로부터의 하나 이상의 송신의 SIR을 측정함으로써 채널 품질의 추정을 행한다. 다음, 측정된 SIR은 CQI를 연산하는 데 사용된다.

각 CQI는 코드 레이트와 변조 형태와 같은 무선 리소스의 특정 구성에 대응할 수도 있다. 각 SIR 측정이 행해진 후, CQI가 연산된다. 예컨대, SIR은 SIR-CQI 쌍들의 테이블과 비교되고, 패킷 에러율(Paket Error Rate, PER) 또는 처리량의 점에서와 같이, 최적 성능을 도출하는 CQI 값이 선택되어, 다시 송신기로 보내진다. 다음, 송신기는 수신된 CQI 값에 의하여 나타난 것보다 더 적극적(aggressive)이지 않은 무선 구성을 선택한다. 다른 채워지지 않은(unpopulated) 셀에서, 송신기는 단지, CQI에 의하여 나타난 채널 품질과 일관성 있는 구성을 사용할 것이다.

그러나, SIR 단독으로는 채널의 품질에 관한 완전한 정보를 제공하지 않는다. 예컨대, 데이터 처리량을 최대화하기 위하여, 큰 지연 확산(delay spread) 및/또는 큰 도플러 확산을 가지는 채널은 CQI 값의 하이(high)로서 할당되어서는 안된다. 부가적으로, CQI는 수신기 설계에 의존할 것이다.

본 발명은 데이터 처리량을 최대화하는 메카니즘으로서, 특정 지정된 패킷 에러율(PER)을 유지하기 위하여 CQI 생성을 위하여 사용되는 SIR 값을 바이어스하는 시스템 및 방법을 제공한다. 이러한 방식으로, 적절한 CQI 값들은 전파 채널의 형태에 관계없이 선택된다. 또한, 도플러 추정기, 또는 다른 피드 포워드 보정 항(term)과 같은 부가적인 알고리즘은 요구되지 않으나, 처리량 성능을 더욱 향상시키기 위하여 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다.

주파수 분할 듀플렉스 고속 다운링크 패킷 액세스(Frequency Division Duplex High Speed Downlink Packet Access, FDD-HSDPA)에 관련한 바람직한 실시예에서, CQI 테이블은, 테이블의 각 엔트리가, 코드 레이트, 변조 형태, 코드 수, 및 목표 PER에 대하여 요구되는 공통 파일럿 채널(Common Pilot Channel, CPICH) SIR에서 1dB 만큼 상이한 파워 오프셋에 대응하도록 지정된다.

종래 기술에서, 바이어스는 고정되고, 테이블 설계, 파일럿 신호와 데이터 신호의 신호를 받은(signaled) 파워 비, 및 큰 클래스의 채널 형태에 대하여 요구되는 성능에 의하여 주로 결정된다. 본 발명을 채용함으로써, 타협된 고정된 바이어스를 선택하는 필요성이 제거된다. 이것은 PER에 대하여 성능을 모니터링하여 SIR 바이어스를 조정함으로써 달성되어, 요구되는 롱-텀 평균 PER 성능을 유지한다.

(바람직한 실시예의 상세한 설명)

본 발명은 도면을 참조하여 설명하며, 도면 전체에서 동일한 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

본 발명은 일반적으로, 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD), 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD), 시분할 동기 코드 분할 다중 접속(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access, TDSCMA), 및 코드 분할 다중 접속 2000(Code Division Multiple Access 2000, CDMA 2000) 시나리오를 포함하는 3세대(3G) 표준의 모든 모드들에 적용가능하나, 다른 시나리오에도 물론 적용가능한 것으로 이해된다.

도 1은 본 발명에 따른 신호 처리에 대한 시스템(8)의 블록도이다. 송신기(미도시)로부터 송신된 데이터 패킷이 수신기에 의하여 수신되며, 그 일부 만이 도 1에 도시되어 있다. SIR 추정기(20)는 종래 방법에 의하여 수신된 데이터 패킷에 기초하여 참조 채널의 SIR 추정값을 계산한다. 수신된 데이터는 또한 보정 항 발생기(10)로 입력되어, 에러 검출에 대하여 처리된다. 에러 검출 처리로부터 발생된 ACK/NACK 신호는 보정 항을 생성하는 데 사용되어 SIR 추정값을 바이어스한다. SIR 추정값 및 보정 항은 결합기(combiner)(21)에서 결합되어, 보정된 SIR을 생성한다.

보정된 SIR은 SIR-CQI 맵(30)에 의하여 매핑되어 CQI 값을 생성한다. CQI 값은 다음 송신된 데이터 패킷의 구성을 조정하기 위하여 송신기에 보고된다. CQI 값은 목표 PER에 근접한 PER를 유지함으로써 요구되는 처리량 성능을 보증한다. 목표 PER에 근접한 PER을 유지하는 목적은, 이것이 무선 리소스의 이용, 따라서 시스템의 데이터 처리량을 최적화하는 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 보정된 SIR로부터 보정 항과 CQI를 생성하는 시스템(5)의 블록도이다. 수신된 데이터 패킷은 SIR 추정기(20)로 입력되고, 참조 채널의 SIR 추정값은 수신된 데이터 패킷에 기초하여 생성된다. 이것은 종래의 SIR 생성 방법에 의하여 달성되며, 더 이상 설명하지 않는다.

수신된 데이터 패킷은 또한 적응성 보정 항 발생기(10)로 입력된다. 적응성 보정 항 발생기(10)는, 에러가 수신된 데이터 패킷 내에 존재하는 지의 여부를 검출한다. 에러의 발현은 주기적 리던던시 체크(Cyclic Redundancy Check, CRC) 유닛(11)에 의하여 검출된다. CRC 유닛(11)은, 어떠한 에러도 검출되지 않았으면 수신 확인(ACK) 신호를, 에러가 검출되었으면 부정-수신 확인(NACK) 신호를 생성한다. CRC의 연산으로부터 생성된 이들 ACK/NACK 신호들은 프로세서(12)에 의하여 각각 '0들'과 '1들'로 매핑된다. 다음, 이 신호는 바람직하게는 필터(13)에 의하여 필터링되어, 현재 채널의 PER의 보다 양호한 롱-텀 추정값을 제공한다. 그러나, 필터(13)가 요구되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 느리게 감쇄하는 지수 임펄스 응답을 가지는 단순한 무한 임펄스 응답(Infinite Impulse Response, IIR) 필터가 사용될 수 있으나, 다른 필터들도 또한 사용될 수도 있다.

적응성 보정 항 발생기(10)는 또한 프로그램가능한 목표 PER 유닛(16)을 포함한다. 목표 PER 유닛(16)은 목표 PER를 생성하여, 처리량의 최대화와 같은 요구되는 성능을 보증한다. 요구되는 PER는 미리 결정된 확률로 패킷을 적절하게 디코딩하도록 요구되는 PER로서 정의된다.

프로세서(12)로부터 생성된 필터링된 2진 ACK/NACK 신호는 합산기(14)에 의 하여 목표 PER와 결합되어, PER에 대하여 수신기의 목표 성능으로부터의 수신기의 현재 성능의 편차를 나타내는 에러 신호를 생성한다.

비례 적분 미분(Proportional Intergral Derivative, PID) 유닛, 또는 보다 높은 차수의 선형 또는 비-선형 요소를 포함하는 다른 유닛이 에러 신호를 처리한다. 비례 항만이 일부 보정을 제공하며, 비례와 적분 항의 결합이 평균 PER 요구에 대하여 CQI 추정값을 거의 완전하게 보정하는 데 충분하다는 시뮬레이션이 도시되었다.

PID 유닛(15)에 의하여 출력된 값은 합산기(32)에 의하여 SIR 추정값에 가산되어, 보정된 SIR 값을 생성한다. 보정된 SIR은, 부가적인 처리가 요구되면, 필터(31)에 의하여 더 필터링될 수도 있다. 이 필터(31)는 제한기들과 슬루-레이트(slew-rate) 제한기들과 같은 비-선형 소자를 포함할 수도 있다. 결과는 SIR-CQI 매핑 유닛(30)을 통하여 적절한 CQI 값을 생성하도록 처리된다. 매핑 유닛(30)은 룩-업 테이블 또는 입력된 보정된 SIR에 따라 CQI에 대하여 미리 결정된 값을 생성하는 다른 형태의 기능적인 관계를 포함할 수도 있다.

CQI 값은 신호 구성을 조정하도록 송신기로 송신되어, 현재의 채널 조건 하에 PER에 대하여 가장 양호한 성능을 획득한다. 송신기가 조정할 수도 있는 신호 구성은 코드 레이트, 변조 형태, 코드 수, 및 CQI에 따른 파워 오프셋을 포함한다.

도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 채널-형태 보정 항 발생기(40)와 SIR 예측 항 발생기(50)를 가지는 시스템(102)으로, 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 생성된 보정 항 외에, SIR 추정값을 바이어스하고 보정하는 데 사용될 수 있 는 부가적인 보정 항을 생성한다. 이들 항들은 지연 확산 보정(41), 도플러 확산 보정(42), 무선에 의하여 유발되는 배터리 전압 의존 손실, 또는 다른 채널-형태 보정(43)을 포함할 수도 있다. 앞서 나타난 바와 같이, SIR 단독으로는 채널의 품질을 완전하게 정의하지 않는다. 큰 지연 확산과 도플러 확산은 수신기의 성능을 열화시키는 잠재성을 가진다. 따라서, 이들 양의 인식은 SIR에 적용된 바이어스를 향상시키는 데 사용될 수 있고, 또는 목표 PER를 조정하는 데 사용될 수 있다.

SIR 예측 항 발생기(50)는 또한 송신기가 다음 패킷을 송신할 시간에(미래에) SIR이 있을 것인지를 추정함으로써 바이어스를 향상시키도록 채용될 수도 있다. SIR (d/dt)(55)의 도함수에 의한 처리는 상당히 단순한 형태의 예측기를 유도하나, 다른 더 복잡한 예측기들이 더 사용될 수도 있다. 생성된 예측 항은 클리핑(clipping), 데드 조닝(dead-zoning) 또는 임의의 다른 비-선형 처리 기술(57)에 의하여 처리될 수도 있다.

채널-형태 보정 항 발생기(40)와 SIR 예측 항 발생기(50)는 SIR 보정을 생성하기 위하여, 단독으로 또는 서로 조합되어 또는 적응성 보정 항 발생기(100)와 함께 사용될 수도 있다는 것이 주목되어야 한다. 이들 항들은 종래 방법에 의하여 생성될 수 있다. 따라서, 이들 방법을 이하에 더 설명하지 않는다. 이들 항들은 채널 형태의 쇼트 텀 측정에 기초하여 SIR 값을 보정하는 데 사용되고, 본 발명의 적응성 SIR 바이어싱 스킴과 함께 사용될 수도 있다. 채널-형태 보정 항 발생기(40)로부터 그리고 SIR 예측 항 발생기(50)로부터의 보정 항들은 합산기(52)에 의하여 합산된다. 결과적인 복합 에러 보정 항은 합산기(32)에 의하여 가산되어, 보 정된 SIR을 생성한다. "보정된 SIR(corrected SIR)"이라는 용어는, 다양한 파라미터를 가지는, 채널로 인한 순 손실과, 수신기 손실을 더욱 양호하게 전달하는 유효 SIR을 전부 나타내는 데 사용되었다.

도 4는 일부 ITU 채널에 대한 롱-텀 PER에 대한 시뮬레이션의 결과의 신호도이며, 인터-셀 간섭 및 인트라-셀 간섭의 다양한 레벨 하에서 성능 검증을 위한 3GPP 표준으로 정의된다.

채널은 보행자(Pedestrian) A3 kmph(PA3), 보행자 B3 kmph(PB3), 및 차량(Vehicular) A30 kmph(VA30)이다. 각 채널은 10,000 패킷에 대하여 Ec/Ior = -3 및 -6 dB 및 Ior/Ioc = 0.5, 및 10dB(모두에서 6 포인트)의 모든 조합으로 시뮬레이션된다. 도 4에서 시뮬레이션에 대한 PER의 측정은, 평균 결과적인 PER은 채널 형태, 인트라-셀 간섭 레벨 및 인터-셀 간섭 레벨의 광범위한 클래스에 대하여 목표 PER 근처에서 유지된다는 것을 도시한다.

도 5는 ITU PB3 패이딩 채널에서 적응성 바이어스 항과, 대응하는 ACK/NACK 신호의 수렴에 대한 시뮬레이션의 결과의 신호도이다. 초기에는 NACK들(CRC 실패) 만이 관찰되는 것에 주목바란다. 본 발명의 적응성 바이어스 보정 항이 CQI 생성을 위한 SIR 추정값을 바이어스한 후, ACK들(CRC 성공)은 더욱 빈번하다. 평균 PER은 수렴 후 목표 PER 부근에서 유지되며, FDD-HSDPA에서 약 200 패킷 또는 약 0.4 초이며, 요구되도록 예측되는 것보다 훨씬 빠르다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 특히 도시되고 설명되었으나, 상술된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 형태와 상세에서 다양한 변경이 행해질 수도 있다는 것은 당업자에 의하여 이해될 것이다.

본 발명은 데이터 처리량을 최대화하는 메카니즘으로서, 특정 지정된 패킷 에러율(PER)을 유지하기 위하여 CQI 생성을 위하여 사용되는 SIR 값을 바이어스하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명을 채용함으로써, 타협된 고정된 바이어스를 선택하는 필요성이 제거된다. 이것은 PER에 대하여 성능을 모니터링하여 SIR 바이어스를 조정함으로써 달성되어, 요구되는 롱-텀 평균 PER 성능을 유지한다.

Claims (15)

1. 송신기와 수신기 사이의 통신 채널에 대한 채널 품질 표시를 생성하는 방법으로서, 상기 방법은,

   (a) 수신된 데이터 패킷으로부터 신호 대 간섭 비를 측정하는 단계;

   (b) 상기 수신된 데이터 패킷에 대한 에러 검출 처리로부터 채널 품질 보정 항(term)을 생성하는 단계; 및

   (c) 상기 단계 (a) 및 (b)의 결과들을 결합함으로써 채널 품질 표시를 계산하는 단계

   를 구비하는 채널 품질 표시 생성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   도플러 확산에 대한 보정 항을 생성하는 단계; 및

   상기 단계 (c)에서 상기 채널 품질 표시를 계산하기 위하여, 상기 도플러 보정 항과 상기 단계 (a) 및 (b)의 결과들을 결합하는 단계

   를 더 구비하는 채널 품질 표시 생성 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   지연 확산에 대한 보정 항을 생성하는 단계; 및

   상기 단계 (c)에서 상기 채널 품질 표시를 계산하기 위하여, 상기 지연 보정 항과 상기 단계 (a) 및 (b)의 결과들을 결합하는 단계

   를 더 구비하는 채널 품질 표시 생성 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 에러 검출 처리는 주기적 리던던시 체크인 것인, 채널 품질 표시 생성 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)는,

   상기 수신된 데이터 패킷 상의 에러를 검출하는 단계;

   상기 에러 검출 결과에 따라 ACK/NACK 신호를 생성하는 단계;

   상기 ACK/NACK 신호로부터 목표 PER를 감산함으로써 에러 신호를 생성하는 단계; 및

   상기 에러 신호로부터 상기 보정 항을 생성하는 단계

   를 구비하는 것인, 채널 품질 표시 생성 방법.
6. 송신기와 수신기 간의 채널 조건에 따라 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템으로서, 상기 송신기는 채널 품질 표시(CQI)에 따라 신호 구성을 조정하며, 상기 수신기는,

   수신된 데이터 패킷의 SIR를 계산하는 신호 대 간섭(SIR) 추정기;

   상기 수신된 데이터 패킷으로부터 보정 항을 생성하는 에러 검출 유닛;

   보정된 SIR을 생성하기 위하여 SIR 추정값과 상기 보정 항을 결합하는 결합 기; 및

   상기 CQI를 생성하는 매핑 유닛

   을 구비하는 것인, 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템.
7. 제 6 항에 있어서, 에러 검출 유닛의 결과를 필터링하는 필터를 더 구비하는 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 에러 검출 유닛은 주기적 리던던시 체크를 수행하는 것인, 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 결합기로의 입력에 대한 채널 품질 보정 항을 생성하는 채널 품질 보정 항 발생기를 더 구비하는 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 채널 품질 보정 항은 도플러 확산에 기초하는 것인, 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 채널 품질 보정 항은 지연 확산에 기초하는 것인, 송신 신호 구성의 적응성 제어용 시스템.
12. 채널 품질 표시에 따라 신호 구성을 적응적으로 조정하는 방법으로서, 상기 방법은,

    (a) 수신된 데이터 패킷의 신호 대 간섭 비를 측정하는 단계;

    (b) 상기 수신된 데이터 패킷의 에러 검출 처리로부터 채널 품질 보정 항을 생성하는 단계;

    (c) 상기 단계 (a) 및 (b)의 결과들을 결합함으로써 채널 품질 표시를 계산하는 단계; 및

    (d) 상기 채널 품질 표시에 따라 상기 신호 구성을 조정하는 단계

    를 구비하는 신호 구성의 적응적 조정 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 신호 구성은 코드 레이트, 변조 형태, 코드 수 및 파워 오프셋를 포함하는 것인, 신호 구성의 적응적 조정 방법.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서의 결과와 결합하기 위하여 도플러 확산으로부터 채널 품질 보정 항을 생성하는 단계를 더 구비하는 신호 구성의 적응적 조정 방법.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서의 결과와 결합하기 위하여 지연 확산으로부터 채널 품질 보정 항을 생성하는 단계를 더 구비하는 신호 구성의 적응적 조정 방법.

Images