KR20070031689A

KR20070031689A - 무선 통신 시스템에서 채널 상태에 따른 데이터 송수신방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20070031689A
Application number: KR1020050086404A
Authority: KR
Inventors: 서경주; 한기영; 조동호; 이기호; 전수용; 손종욱; 배치성; 윤순영; 권영훈; 조재희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-20
Also published as: KR101085607B1

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 심벌 분할 다중 접속(SDMA: Symbol Division Multiple Access, 이하 'SDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 이용하여 채널 상태에 따라 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 송신 방법에 있어서, 상기 이동국들로부터 채널 정보를 수신하면, 상기 채널 정보에 상응하여 소정의 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 소정 비트의 심벌들을 구성하는 과정과, 상기 구성된 심벌들의 소정 비트에 상기 채널 정보에 상응하여 전송할 데이터를 순차적으로 매핑한 후, 상기 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 과정을 포함한다.

Symbol Division Multiple Access, Adaptive Modulation, 채널 상태, 비트 할당, 데이터 송수신

Description

무선 통신 시스템에서 채널 상태에 따른 데이터 송수신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING/RECEIVING DATA ACCORDING TO CHANNEL STATE IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 TDMA 방식 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 FDMA 방식 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 CDMA 방식 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 적응적 변조 방식을 이용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 16QAM 방식을 이용하여 비트의 성상도 매핑을 도시한 도면.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 64QAM 방식을 이용하여 비트의 성상도 매핑을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템이 64QAM 방식을 이용할 경우의 심벌 구성을 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 송 신부의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 수신부의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 비트 할당 정보를 포함하는 제어 메시지의 구조를 도시한 도면.

도 12를 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 BS의 동작 과정을 도시한 도면.

도 13은 본 발명의 실시에에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 MS의 동작 과정을 도시한 도면.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템이 16QAM 방식을 이용할 경우의 상기 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템의 신호 흐름을 도시한 도면.

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 심벌 분할 다중 접속(SDMA: Symbol Division Multiple Access, 이하 'SDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 이용하여 채널 상태에 따라 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이 다.

셀룰라 시스템 기반의 무선 통신 시스템에서는 여러 사용자들에게 하향링크 자원을 효율적으로 나누어 주기 위해서 다양한 방식의 다중 접속 방식이 이용되어 왔다. 예컨대, 시간 분한 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access, 이하 'TDMA'라 칭하기로 한다) 방식 통신 시스템에서는, 사용자 간 자원 할당을 위해서 각 사용자마다 다른 타임 슬럿(Time Slot)을 나누어 주는 방식을 이용하고, 주파수 분한 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access, 이하 'FDMA'라 칭하기로 한다) 방식 통신 시스템에서는, 상기 TDMA 방식 통신 시스템과는 유사하지만 사용자 간 나누어 주는 자원의 단위가 주파수라는 점에서 상이하다. 또한, 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 방식 통신 시스템에서는 사용자마다 서로 다른 코드를 할당함으로써 여러 사용자가 하나의 무선 자원을 나누어서 이용할 수 있다. 이러한 다중 접속 방식 통신 시스템들은 채널 상태가 다른 여러 사용자의 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)이나 사용자 간의 공정성(fairness)를 보장하기 위해서는 각 사용자마다 할당해주는 타임 슬럿이나 주파수 또는 코드 수를 각각 다르게 할당하는 방식을 이용한다.

도 1은 TDMA 방식 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 TDMA 방식 통신 시스템은, 다중 셀 구조, 즉 셀1(100)과 셀2(150)를 가지며, 상기 셀1(100)을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)1(110)과, 상기 셀2(150)를 관장하는 BS2(160)와, 다수 의 이동국(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들, 즉 MS1(120), MS2(130), MS3(170), MS4(180)을 포함한다. 그리고, 상기 BS들(110,160)과 MS들(120,130,170,180) 간의 데이터의 송수신은 TDMA 방식을 이용하여 이루어진다. 다시 말해, 상기 TDMA 방식 통신 시스템은, BS1(110)과 MS1(120) 및 MS2(130)에게 하나의 주파수(f1)에서 서로 다른 타임 슬럿(t1, t2)을 할당하고(121,131), 또한 BS2(160)와 MS3(170) 및 MS4(180)에게도 하나의 주파수(f1)에서 서로 다른 타임 슬럿(t1, t2)을 할당한다(171,181). 이렇게 할당된 타임 슬럿(t1, t2), 즉 할당된 자원을 통해 데이터의 송수신이 이루어진다.

이때, 각 BS(110,160)가 해당하는 MS들(120,130,170,18)에게 하향링크로 데이터를 전송할 경우, 상기 셀1(100)에 위치한 MS1(120)과 MS2(130)는 인접한 셀2(150)의 BS2(160)로부터, 그리고 상기 셀2(150)에 위치한 MS3(170)과 MS4(180)는 인접한 셀1(110)의 BS1(110)로부터 신호의 간섭 또는 감쇠 등의 영향을 받는다(122,132,172,182). 이러한 간섭 및 감쇠 등은 MS의 위치에 따라, 즉 BS와 MS 간의 거리 및 지리학적 특성에 따라 각각 다르며, 그 결과 MS마다 다양한 채널 상황을 갖는다.

여기서, 상기 각 셀(100,150)에 위치한 각 두개의 MS들, MS1(120)과 MS2(130), 그리고 MS3(170)과 MS4(180) 중에서 각 셀(100,150)을 관장하는 BS(110,160), 즉 각 셀(100,150)의 서빙 BS(Serving BS)에 가까운 위치에 존재하는 MS, MS1(120)과 MS3(170)이 인접한 셀의 BS로부터 신호의 간섭 및 감쇠 등의 영향을 상대적으로 적게 받는다. 그에 따라, 각 셀(100,150)의 서빙 BS인 BS1(110)과 BS2(160)에 가까운 위치에 존재하는 MS1(120)과 MS3(170)이 MS2(130)과 MS4(180)에 비해 채널 상태가 더 우수하다.

도 2는 FDMA 방식 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 FDMA 방식 통신 시스템은, 다중 셀 구조, 즉 셀1(200)과 셀2(250)를 가지며, 상기 셀1(200)을 관장하는 BS1(210)과, 상기 셀2(250)를 관장하는 BS2(260)와, 다수의 MS들, 즉 MS1(220), MS2(230), MS3(270), MS4(280)을 포함한다. 그리고, 상기 BS들(210,260)과 MS들(220,230,270,280) 간의 신호 송수신은 FDMA 방식을 이용하여 이루어진다. 다시 말해, 상기 FDMA 방식 통신 시스템은, BS1(210)과 MS1(220) 및 MS2(230)에게 서로 다른 주파수(f1, f2)를 할당하고(221,231), 또한 BS2(260)와 MS3(270) 및 MS4(280)에게도 서로 다른 주파수(f1, f2)을 할당한다(271,281). 이렇게 할당된 주파수(f1, f2), 즉 할당된 자원을 통해 데이터의 송수신이 이루어진다.

이때, 각 BS(210,260)가 해당하는 MS들(220,230,270,280)에게 하향링크로 데이터를 전송할 경우, 상기 셀1(200)에 위치한 MS1(220)과 MS2(230)는 인접한 셀2(250)의 BS2(260)로부터, 그리고 상기 셀2(250)에 위치한 MS3(270)과 MS4(280)는 인접한 셀1(210)의 BS1(210)로부터 신호의 간섭 또는 감쇠 등의 영향을 받는다(222,232,272,282). 이러한 간섭 및 감쇠 등은 MS의 위치에 따라, 즉 BS와 MS 간의 거리 및 지리학적 특성에 따라 각각 다르며, 그 결과 MS마다 다양한 채널 상황을 갖는다.

여기서, 상기 각 셀(200,250)에 위치한 각 두개의 MS들, MS1(220)과 MS2(230), 그리고 MS3(270)과 MS4(280) 중에서 각 셀(200,250)을 관장하는 BS(210,260), 즉 각 셀(200,250)의 서빙 BS에 가까운 위치에 존재하는 MS1(220)과 MS3(270)이 인접한 셀의 BS로부터 신호의 간섭 및 감쇠 등의 영향을 상대적으로 적게 받는다. 그에 따라, 각 셀(200,250)의 서빙 BS인 BS1(210)과 BS2(260)에 가까운 위치에 존재하는 MS1(220)과 MS3(270)이 MS2(230)와 MS4(280)에 비해 채널 상태가 더 우수하다.

도 3은 CDMA 방식 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 CDMA 방식 통신 시스템은, 다중 셀 구조, 즉 셀1(300)과 셀2(350)를 가지며, 상기 셀1(300)을 관장하는 BS1(310)과, 상기 셀2(350)를 관장하는 BS2(360)와, 다수의 MS들, 즉 MS1(320), MS2(330), MS3(370), MS4(380)를 포함한다. 그리고, 상기 BS들(310,360)과 MS들(320,330,370,380) 간의 신호 송수신은 CDMA 방식을 이용하여 이루어진다. 다시 말해, 상기 CDMA 방식 통신 시스템은, BS1(310)과 MS1(320) 및 MS2(330)에게 하나의 주파수(f1)에서 서로 다른 코드(c1, c2)를 할당하고(321,331), 또한 BS2(360)와 MS3(370) 및 MS4(380)에게도 하나의 주파수(f1)에서 서로 다른 코드(c1, c2)를 할당한다(371,381). 이렇게 할당된 코드(c1, c2), 즉 할당된 자원을 통해 데이터의 송수신이 이루어진다.

이때, 각 BS(310,360)가 해당하는 MS들(320,330,370,380)에게 하향링크로 데이터를 전송할 경우, 상기 셀1(300)에 위치한 MS1(320)과 MS2(330)는 인접한 셀2(350)의 BS2(360)로부터, 그리고 상기 셀2(350)에 위치한 MS3(370)과 MS4(380)는 인접한 셀1(310)의 BS1(310)로부터 신호의 간섭 또는 감쇠 등의 영향을 받는다 (322,332,372,382). 이러한 간섭 및 감쇠 등은 MS의 위치에 따라, 즉 BS와 MS 간의 거리 및 지리학적 특성에 따라 각각 다르며, 그 결과 MS마다 다양한 채널 상황을 갖는다.

여기서, 상기 각 셀(300,350)에 위치한 각 두개의 MS들, MS1(320)과 MS2(330), 그리고 MS3(370)과 MS4(380) 중에서 각 셀(300,350)을 관장하는 BS(310,360), 즉 각 셀(300,350)의 서빙 BS에 가까운 위치에 존재하는 MS1(320)과 MS3(370)이 인접한 셀의 BS로부터 신호의 간섭 및 감쇠 등의 영향을 상대적으로 적게 받는다. 그에 따라, 각 셀(300,350)의 서빙 BS인 BS1(310)과 BS2(360)에 가까운 위치에 존재하는 MS1(320)과 MS3(370)이 MS2(330)와 MS4(380)에 비해 채널 상태가 더 우수하다.

전술한 바와 같이 상기 다중 접속 방식 통신 시스템은 MS의 위치에 따라 채널 상태, 즉 채널 환경이 달라짐으로 상기 MS 마다 다른 채널 환경에 적응적으로 대처하기 위해 적응적 변조(Adaptive Modulation) 방식이 제안되었다.

도 4는 적응적 변조 방식을 이용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 적응적 변조 방식을 이용하는 통신 시스템은, 하나의 셀에 존재하는 MS들, 즉 MS1(411), MS2(421), MS3(431)에게 각각 할당된 채널 정보를 기반으로 변조 방식을 다르게 이용한다. 상기 하나의 셀에는 하나의 BS(401)가 존재하며, 상기 BS(401)와 MS 간의 이격 거리가 증가할수록, 즉 상기 BS(401)를 중심으로 형성된 셀에서 상기 셀의 가장자리에 MS가 위치할수록 채널 환경 열악해지 고, 그 결과 상기 이격 거리에 따른 채널 환경에 상응하여 각각 다른 변조 방식을 적응적으로 이용한다. 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 BS(401)와의 이격 거리가 가장 작은 MS1(411)은 채널 환경이 양호하므로 64QAM(QAM: Quadrature Amplitude Modulation, 이하 'QAM'이라 칭하기로 한다) 등의 높은 변조 방식을 이용하고, 상기 BS(401)와의 이격 거리가 가장 큰 MS3(431)은 채널 환경이 열악하므로 QPSK(QPSK: Quadrature Phase Shift Key, 이하 'QPSK'라 칭하기로 한다) 등의 낮은 변조 방식을 이용하며, 중간 영역의 MS2(421)는 채널 환경이 보통이므로 16QAM 방식을 이용한다. 이렇게 상기 시스템은 BS(401)로부터의 이격 거리에 따라 MS들(411,421,431)의 채널 환경이 상이하므로, 상기 이격 거리에 따라 3개의 영역으로, 다시 말해 채널 환경에 따라 QAM 방식을 이용하는 영역(410), 16QAM 방식을 이용하는 영역(420), 및 QPSK 방식을 이용하는 영역(430)으로 분할하여 다양한 채널 환경에 적응적으로 대처한다.

그러나, 이러한 적응적 변조 방식은 셀 가장자리에 위치하는 MS3(431)은 낮은 변조 방식을 이용함으로 셀 용량 증가에 한계가 있으며, 또한 셀 가장자리에 위치하는 MS3(431)의 QoS를 만족시키기 위해서는 셀 내부에 위치한 MS1(411) 보다 더 많은 타임 슬럿, 주파수, 또는 코드 등을 할당해야 하므로 스케줄링의 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 다중 접속 방식 통신 시스템과 혼용할 수 있는 SDMA 방식을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, SDMA 방식을 이용하여 다양한 채널 상태, 즉 채널 환경에 상응하여 심벌들을 구성하고, 상기 심벌들에 데이터를 매핑함으로써 자원을 효율적으로 할당하여 데이터를 송수신하는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, SDMA 방식을 이용하여 다양한 채널 환경에 상응하여 데이터가 매핑된 심벌들을 성상도 평면상에 매핑하는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 송신 방법에 있어서, 상기 이동국들로부터 채널 정보를 수신하면, 상기 채널 정보에 상응하여 소정의 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 소정 비트의 심벌들을 구성하는 과정과, 상기 구성된 심벌들의 소정 비트에 상기 채널 정보에 상응하여 전송할 데이터를 순차적으로 매핑한 후, 상기 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발며의 다른 방법은, 다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 수신 방법에 있어서, 상기 각 이동국들의 채널 정보를 상기 기지국으로 전송한 후, 상기 전송한 채널 정보에 상응하여 상기 기지국으로부터 비트 할당 정보를 수신하는 과정과, 상기 비트 할당 정보에 상응하여 상기 각 이동국들이 수신할 데이터가 소정의 비트에 순차적으로 매핑 된 심벌들을 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 수신한 심벌들에서 상기 각 이동국들이 수신할 데이터만을 추출하여 복원하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 송수신 시스템에 있어서, 상기 이동국들로부터 채널 정보를 수신하면, 상기 채널 정보에 상응하여 소정의 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 소정 비트의 심벌들을 구성하며, 상기 구성된 심벌들의 소정 비트에 상기 채널 정보에 상응하여 전송할 데이터를 순차적으로 매핑한 후, 상기 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 상기 기지국과, 상기 기지국으로부터 방송되는 심벌들을 수신하고, 상기 수신한 심벌들에서 이동국들에게 해당하는 데이터만을 추출하여 데이터를 복원하는 상기 이동국들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 심벌 분할 다중 접속(SDMA: Symbol Division Multiple Access, 이하 'SDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 이용함으로써 다양한 채널 환경, 즉 채널 상태에 따라 효율적으로 자원을 할당하여 데이터를 송수신하는 방안을 제안한다. 여기서, 상기 SDMA 방식은, 하나의 심벌을 구성하는 비트 열을 다수의 사용자, 일예로 이동국(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)들이 나누어서 사용하는 방식이다. 특히, 본 발명은, 시간 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access, 이하 'TDMA'라 칭하기로 한다), 주파수 분할 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access, 이하 'FDMA'라 칭하기로 한다), 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 등의 다중 접속 방식 통신 시스템에서 상기 SDMA 방식의 이용이 가능하다. 또한, 본 발명은, 다양한 채널 환경에 상응하여 심벌들을 구성하고, 상기 구성한 심벌들에 상기 MS들로 전송할 데이터를 매핑하여 송수신하는 방안과, 상기 데이터가 매핑된 심벌들을 성상도(constellation)에 매핑하는 방법을 제안한다.

여기서, 본 발명은, 하나의 심벌을 채널 환경이 다른 MS들이 이용하기 위해서 하나의 심벌을 구성하는 비트들의 에러 강인함(Robustness)을 차별화 하도록 심벌을 성상도에 매핑한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 각 심벌에 해당하는 비트 열 중 최상위비트(MSB: Most Significant Bit, 이하 'MSB'라고 칭하기로 한다) 2비트는 성상도 평면상에서 1,2,3 또는 4사분면인지를 구분하기 위해 이용된다. 그리고, 상기 MSB 2비트의 다음 2비트는 각 해당 분면에서 어느 분면에 속하는지는 나타내고, 그 다음 2비트 열들도 전술한 바와 같은 과정이 계속 반복된다. 즉, MSB 2비트는 가장 큰 수준으로 심벌 구분을 해주는 역할을 하는 반면 최하위비트 (LSB: Least Significant Bit, 이하 'LSB'라 칭하기로 한다) 2비트는 가장 인접한 심벌들을 구분해주는 역할을 한다. 이에 따라, 하나의 심벌을 구성하는 비트 열 중에서 MSB와 같이 왼쪽에 위치한 비트 열은 채널 에러에 강인하지만, LSB와 같이 오른쪽에 위치한 비트 열은 채널 에러에 약하다.

이와 같이, 본 발명에서는 임의의 심벌을 구성하는 비트들이 각 비트의 위치에 따라 에러에 대한 다양한 강인함을 가지므로, 각 비트들을 채널 환경이 서로 다른 MS들의 요구에 맞게 할당해준다. 그러므로 각 MS는 에러 상황에 비슷한 비트들만을 가지므로 각 MS의 채널 환경에 맞는 섬세한 비트 할당(Precise Bit Allocation) 및 채널 코딩이 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 16QAM(QAM: Quadrature Amplitude Modulation, 이하 'QAM'이라 칭하기로 한다) 방식을 이용하여 비트의 성상도 매핑을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 16QAM방식을 이용한 성상도 매핑은, 각 인접한 심벌 간에는 그레이 매핑(Gray Mapping) 방식과 같이 1비트만 상이하도록 설정하고, MSB 2비트는 1,2,3 그리고 4사분면 중에서 어느 분면에 속하는지를 나타낸다. 또한, 상기 MSB 2비트의 다음 2비트는 각 해당 분면의 사분면 중에서 어느 분면에 속하는지를 나타낸다. 예컨대, 상기 MSB 2비트가 "00"일 경우 1사분면을 나타내고, "01'일 경우에는 2사분면을, "11"일 경우에는 3사분면을, "10"일 경우 4사분면을 나타낸다. 또한, 상기 1사분에서, MSB 2비트의 다음 2비트, 즉 LSB 2비트가 "00"일 경우 1사분면을 나타내고, "01"일 경우에는 2사분면을, "11"일 경우에는 3사분면을, "10"일 경우에는 4사분면을 나타낸다. 그리고, 2 내지 4사분면의 LSB 2비트는 그레이 매핑 방식에 의해 각 사분을 나타낸다. 일예로, 상기 4사분면에서 LSB 2비트가 "10"일 경우 1사분면을 나타내고, "11"일 경우에는 2사분면을, "01"일 경우에는 3사분면을, "00"일 경우에는 4사분면을 나타낸다. 이때, 상기 MSB 2비트는 에러에 강인한 비트가 되고, LSB 2비트는 에러에 약한 비트가 된다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 64QAM 방식을 이용하여 비트의 성상도 매핑을 도시한 도면이다. 여기서, 도 6a는 균일한(uniform) 성상도 매핑을 도시한 도면이고, 도 6b는 불균일한(non-uniform) 성상도 매핑을 도시한 도면이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 64QAM 방식을 이용한 성상도 매핑은, 앞서 설명한 16QAM 방식과 같이 그레이 매핑 방식으로 각 인접한 심벌 간에는 1비트만 상이하도록 설정하고, MSB 2비트는 1,2,3 그리고 4사분면 중에서 어느 분면에 속하는지를 나타낸다. 그리고 상기 MSB 2비트의 그 다음 2비트는 각 해당 분면에서 사분면 중 어느 분면에 속하는지를 나타내고, 그 다음의 2비트는 다시 각 해당 분면에서 사분면 중 어느 분면에 속하는지를 나타낸다. 즉, MSB 2비트는 에러에 강인한 비트이고 LSB 비트쪽으로 갈수록 에러에 약한 비트가 된다.

또한, 상기 6b와 도시한 바와 같이 불균일한 성상도 매핑을 할 경우 도 6a의 균일한 성상도 매핑과 비교하여 에러에 강인한 비트와 덜 강인한 비트들의 차별화를 보다 크게 할 수 있다. 즉, 도 6b의 불균일한 성상도 매핑은 각 영역에서 1사분면, 2사분면, 3사분면, 그리고 4사분면 간에 심벌 에러가 발생하는 것을 방지하기 위하여 각 분면 사이의 간격을 크게 하여 MSB들은 기존의 낮은 변조 레벨을 이용할 경우의 성상도와 유사하게 가져갈 수 있다. 그에 따라, 상기 불균일한 성상도 매핑은, 에러에 강인한 비트들은 더욱 에러에 강인해지고 에러에 약한 비트들은 에러에 상대적으로 더욱 약해지는 효과를 얻음으로써, 각 비트의 에러에 대한 강인도를 더욱 차별화시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서, 하나의 셀에 존재하는 MS들, 즉 MS1(711), MS2(721), MS3(731), MS4(733)는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)(701)으로부터의 이격 거리에 따라 채널 환경이 각각 다르다. 즉, BS(701)와 MS 간의 이격 거리가 증가할수록 채널 환경은 열악해지며, 상기 도 7에 도시한 바와 같이, BS(701)와의 이격 거리가 가장 작은 MS1(711)은 채널 환경이 양호하고, 상기 BS(701)와의 이격 거리가 가장 큰 MS3(731)과 MS4(733)는 채널 환경이 열악하며, 상기 이격 거리가 상기 MS1(711)과 MS3(731)의 중간인 MS2(721)은 채널 환경이 보통이다. 여기서, MS1(711)과 MS2(721) 및 MS3(731)은 상기 BS(701)과 직접적으로 신호 송수신이 이루어지지만, MS4(733)는 중계국(RS: Relay Station, 이하 'RS'라 칭하기로 한다)(703)을 통해 BS(701)와 신호 송수신이 이루어진다.

이러한 채널 환경에 상응하여 상기 통신 시스템은, 셀 영역을 3개의 영역(710,720,730)으로, 즉 채널 환경이 양호한 영역(710)과 채널 환경이 보통인 영역(720) 및 열악한 영역(730)으로 분할한다. 이렇게 셀이 3개의 영역으로 분할됨에 따라 상기 3개의 모든 영역에서 변조 방식으로 64QAM 방식을 이용하고, 만약 상기 셀이 2개의 영역으로 분할될 경우에는 분할된 2개의 모든 영역에서 16QAM 방식을 이용한다. 상기 셀이 2개의 영역으로 분할되어 16QAM 방식을 이용하는 경우에 관해서는 후술할 것이므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

그리고, MS들(711,721,731)의 채널 환경에 따라 셀을 3개의 영역으로 분할한 상기 통신 시스템은, 상기 SDMA 방식을 이용하여 MS들(711,721,731) 마다 에러에 강인함 정도가 다른 비트들을 할당한다. 다시 말해, 상기 MS들(711,721,731)이 위치하는 영역(710,720,730), 즉 채널 환경에 상응하여 에러에 강인함 정도가 다른 비트들을 할당한다. 보다 자세히 설명하면, 상기 SDMA 방식을 이용하여 채널 환경이 열악한 영역(730)에 위치한 MS3(731)에게는 에러에 강인함이 가장 큰 MSB 2비트(741)를 할당하고, 채널 환경이 보통인 영역(720)에 위치한 MS2(721)에게는 상기 MSB 2비트(741)의 바로 다음 2비트(743)를 할당하며, 채널 환경이 양호한 영역(710)에 위치한 MS1(711)에게는 에러에 강인함이 가장 작은 LSB 2비트(745)를 할당한다.

또한, 전술한 도 4의 적응적 변조 방식에서는 채널 환경에 따라 각각 다른 변조 방식을 이용함으로써, MS들은 에러에 대한 강인함 정도가 다른 비트들을 모두 수신한다. 이때, 에러에 대한 강인함이 작아서 에러가 발생한 비트에 오류가 발생할 경우 상기 MS들은 채널 코딩을 통해 복구하는 평균화(averaging)하는 방식을 이용한다. 여기서, 에러를 복구하는 수준은 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 한다) 레벨에 따라 결정되므로 적응적 변조 방식에서는 상기 MCS 레벨을 최적화시켜야 한다.

반면, 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서는 MS마다 에러에 강인함이 각각 다른 비트들을 MS들의 채널 환경에 상응하도록 할당한다. 이때, 각 MS들은 에러에 대한 강인함이 비슷한 비트들만을 채널 환경에 상응하여 할당받게 되므로, 다시 말해 각 MS들의 에러 강인함에 대한 요구가 맞는 비트들만을 할당받게 된다. 그에 따라, 본 발명의 실시예에서는 기존의 적응적 변조 방식에 비해 보다 섬세한 적응적 자원 할당이 가능하다. 즉, 심벌 레벨이 아닌 비트 레벨까지 에러에 대한 강인함을 분할하므로 더욱 최적화된 적응적 자원 할당이 가능하다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용한 통신 시스템에서는, 에러에 강인함이 큰 MSB들을 채널 환경이 열악한 셀의 가장자리에 위치한, 즉 BS와의 이격 거리가 큰 MS들에게 할당하고, 에러에 강인함이 작은 LSB들을 채널 환경이 양호한 셀의 안쪽에 위치한, 즉, 상기 BS와의 이격 거리가 작은 MS들에게 할당한다. 이때, 기존의 적응적 변조 방식에서는 다양한 채널 환경을 갖는 MS마다 다른 복조 방식을 이용하지만, 상기 본 발명의 통신 시스템에서는, MS마다 다른 복조 방식을 이용하지 않으므로 복잡도가 감소하고, 높은 변조 방식을 이용하여 MS들에게 데이터를 전송하므로 셀 평균 용량이 증가한다.

특히, 상기 통신 시스템은, 전술한 도 6b의 불균일한 성상도 매핑 방식을 이용하여 각 비트의 에러에 대한 강인함을 더욱 차별화하고 채널 환경이 열악한 MS에게는 에러에 강인함이 큰 비트를 할당함으로써, 낮은 변조 방식을 이용할 경우의 성상도와 유사한 성능을 유지하도록 한다. 그 결과, 상기 통신 시스템은 시스템의 성능 저하를 방지한다. 또한, 상기 도 6b의 불균일한 성상도 매핑 방식을 이용할 경우, 에러에 강인함이 작은 비트는 상기 강인함이 작은 비트를 수신할 수 있을 정도로 채널 환경이 충분히 양호한 MS에게 추가적으로 할당할 수 있으며, 상기 추가로 할당한 만큼 용량이 개선됨에 따라 전체 셀의 용량도 증가한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템이 SDMA 방식을 이용할 경우, MS의 에러에 강인함이 큰 비트, 예컨대 MSB에 대한 요구가 많을 경우 자원 할당 과정에서 MSB에 대한 요구가 너무 많으므로 상기 MSB의 할당에 한계가 있을 수 있다. 이때, 상기 도 7에 도시한 바와 같이 RS(703)나 낮은 비율의 에러 복구 코드(Low Code Rate)를 이용하여 에러에 강인함이 큰 비트 할당이 필요한 MS(733)에게 에러에 강인함이 작은 비트들을 할당함으로써 상기의 한계를 극복할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템이 64QAM 방식을 이용할 경우의 심벌 구성을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 통신 시스템은, 각 MS들의 채널 환경에 상응하여 비트들을 할당하기 위해 MS들, 즉 MS1, MS2, MS3 각각의 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'라 칭하기로 한다) 계층 프로토콜 데이터 유닛(PDU: Protocol Data Unit, 이하 'PDU'라 칭하기로 한다)(이하 'MAC PDU'라 칭하기로 한다)들, 즉 MS1 MAC PDU, MS2 MAC PDU, MS3 MAC PDU의 적응적 인코딩(Adaptive Encoding) 과정을 수행하여 물리적(PHY: Physical, 이하 'PHY'라 칭하기로 한다) 계층 PDU(이하 'PHY PDU'라 칭하기로 한다)들, 즉 MS1 PHY PDU, MS2 PHY PDU, MS3 PHY PDU을 생성한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 MS들 중에서 MS3의 채널 환경이 가장 열악하고, MS2의 채널 환경을 보통이며, MS1의 채널 환경은 양호하다고 가정한다. 또한, 상기 각 MAC PDU들(MS1 MAC PDU, MS2 MAC PDU, MS3 MAC PDU)은 순환 중복 검사(CRC: Cyclic Redundancy Check, 이하 'CRC'라 칭하기로 한다) 비트를 포함한다. 상기 CRC 비트는 각 MS들이 MAC PDU를 수신하면 상기 수신한 MAC PDU의 오류 검사를 수행하도록 한다.

상기 생성한 PHY PDU들(MS1 PHY PDU, MS2 PHY PDU, MS3 PHY PDU)은, 각 채널 환경에 상응하여 심벌들에 매핑된다. 즉, MS들의 채널 환경에 상응하여 각 MS들로 전송될 MS1 PHY PDU, MS2 PHY PDU, MS3 PHY PDU는, 하나의 심벌에서 에러에 대한 강인함 정도가 각각 다른 비트들에 매핑된다. 보다 자세히 설명하면, 앞서 상기 도 7에서 설명한 바와 같이, 채널 환경이 열악한 MS3으로 전송될 데이터, 즉 MS3 PHY PDU는 각 심벌에서 에러에 대한 강인함이 가장 큰 MSB 2비트에 매핑되고, 채널 환경이 보통인 MS2로 전송될 데이터, 즉 MS2 PHY PDU는 상기 MSB 2비트의 다음 2비트에 매핑되며, 채널 환경이 양호한 MS1로 전송될 데이터, 즉 MS1 PHY PDU는 LSB 2비트에 매핑된다.

여기서, 하나의 심벌은 6비트로 구성되며, 전술한 바와 같이 각 심벌들에 MS들로 전송될 데이터(MS1 PHY PDU, MS2 PHY PDU, MS3 PHY PDU)가 매핑됨에 따라, MS3으로 전송될 데이터인 MS3 PHY PDU가 에러에 가장 강인함을 가지고, MS2로 전송될 데이터인 MS2 PHY PDU, MS1로 전송될 데이터인 MS1 PHY PDU 순서로 에러에 강인함을 갖는다. 그 결과, 임의의 채널 환경을 통해 전송되는 MS3 PHY PDU가 상기 MS2 PHY PDU 또는 MS1 PHY PDU 보다 상대적으로 수신 확률이 높다. 이때, 상기 임의의 채널 환경에 존재하는 MS들, 예컨대 MS1, MS2, MS3은 상기 심벌들에 매핑된 모든 데이터, 즉 MS1 PHY PDU, MS2 PHY PDU, MS3 PHY PDU를 모두 수신하며, 상기 수신된 MS1 PHY PDU, MS2 PHY PDU, MS3 PHY PDU 중에서 자신에게 해당하는 데이터만을 추출한다. 상기 데이터가 매핑된 실벌들을 MS가 수신하는 과정은 후술할 것이므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 송신부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 이하의 설명에서는 상기 송신부가 무선 통신 시스템에서의 BS에 포함됨으로 가정하여 설명하며, 또한 상기 송신부가 구성하여 전송한 심벌을 수신하는 수신부는 MS에 포함됨으로 가정하여 다음의 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 도 9를 참조하면, 상기 송신부는, MAC PDU 전송 버퍼(910), CRC 추가기(920), 부호화부(930), PHY PDU 전송 버퍼(940), 및 변조기(950)를 포함한다.

상기 MAC PDU 전송 버퍼(910)는 MAC 계층으로부터 다수의 MS들에게 전송할 MAC PDU를 수신하여 각 MS에 각각 대응하는 CRC 추가부(920)로 전달한다. 상기 CRC 추가부(920)는 각 MS에 해당하는 다수의 CRC 추가기들(921,923,925,927)을 구비하며, 상기 각 CRC 추가기들(921,923,925,927)은 상기 MAC PDU 전송 버퍼(910)로부터 자신에게 해당하는 MS의 MAC PDU를 각각 수신한다. 그리고, 상기 각 CRC 추가기들(921,923,925,927)은 상기 수신한 각 MS들의 MAC PDU에 CRC 비트를 추가한 후 부호화부(930)로 전달한다. 여기서, 상기 CRC 비트는 송신부가 전송한 정보 비트를 각 MS들이 수신할 경우 상기 정보 비트에 대한 오류 검사를 수행하도록 하는 비트이다.

상기 부호화부(930)는 상기 CRC 비트가 추가된 각 MS들의 MAC PDU를 수신하는 다수의 부호화기들(931,933,935,937)을 포함하며, 각 부호화기들(931,933,935,937)은 상기 CRC 추가기들(921,923,925,927)로부터 자신에게 해당하는 MS의 MAC PDU를 각각 수신한다. 그러면, 상기 각 부호화기들(931,933,935,937)은 상기 수신한 각 MS들의 MAC PDU를 적응적 인코딩 과정을 수행하여 PHY PDU를 생성한다. 즉, 상기 각 부호화기들(931,933,935,937)은 각 MS들(MS1, MS2, MS3, …)의 채널 환경에 상응하여 적응적 인코딩 과정을 수행하여 상기 각 MS들(MS1, MS2, MS3, …)들로 전송할 PHY PDU를 생성한 후, PHY PDU 전송 버퍼(940)로 전달하며, 상기 PHY PDU 전송 버퍼(940)는 수신한 각 MS들(MS1, MS2, MS3, …)로 전송할 PHY PDU를 저장한다.

상기 변조기(950)는, 상기 PHY PDU 전송 버퍼(940)에 저장된 각 MS들(MS1, MS2, MS3, …)로 전송할 PHY PDU를, 앞서 상기 도 8에서 설명한 바와 같이 각 MS들(MS1, MS2, MS3, …)의 채널 환경에 상응하여 각 심벌들에 매핑한 후, 상기 PHY PDU가 매핑된 각 심벌들을 전송한다. 여기서, 상기 각 MS들(MS1, MS2, MS3, …)로 전송할 데이터, 즉 상기 PHY PDU를 채널 환경에 상응하여 각 심벌들에 매핑하는 방법은 전술하였으므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 수신부의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 상기 수신부는, 복조기(1001), PHY PDU 수신 버퍼(1003), 복호화기(1005), CRC 검사기(1007), 및 MAC PDU 수신 버퍼(1009)를 포함한다.

상기 복조기(1001)는, 상기 도 9의 송신부가 전송한 심벌들을 수신하면, 상기 수신한 각 심벌들에 매핑된 PHY PDU들 중에서 자신에게 해당하는 PHY PDU만을 추출한다. 다시 말해, 상기 복조기(1001)는, 각 MS들의 채널 환경에 상응하여 각 심벌들에 매핑된 각 MS들의 데이터, 즉 PHY PDU들 중에서 자신을 포함하는 MS에게 해당하는 데이터, 즉 PHY PDU만을 추출한 후, 상기 추출한 PHY PDU를 PHY PDU 수신 버퍼(1003)로 전달한다. 그러면, 상기 PHY PDU 수신 버퍼(1003)는 PHY PDU를 저장한다.

상기 복호기(1005)는, 상기 PHY PDU 수신 버퍼(1003)에 저장된 PHY PDU를 적응적 디코딩(decoding) 과정을 수행하여 MAC PDU를 생성하고, 상기 생성한 MAC PDU를 CRC 검사기(1007)로 전달한다. 상기 CRC 검사기(1007)는 상기 복호기(1005)로부터 수신한 MAC PDU에 포함된 CRC 비트를 통해 상기 MAC PDU, 즉 정보 비트의 오류를 검사한다. 이러한 오류 검사 결과 에러가 발생하지 않은 MAC PDU는 MAC PDU 수신 버퍼(1009)로 전달되고, 상기 MAC PDU 수신 버퍼(1009)는 상기 수신한 MAC PDU를 MAC 계층으로 전송한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서는 하나의 심벌을 다수의 MS들이 나누어서 사용하므로, BS는 자원 할당 관련 정보, 즉 비트 할당 정보를 상기 다수의 MS들에게 알려주어야 한다. 다시 말해, 상기 BS는 MS들에게 실벌들을 구성하는 비트들 중에서 각 MS들이 추출해야할 비트들을 알려주 어야 하며, 상기 각 MS들은 수신한 심벌들의 모든 비트를 추출하지 않고 자신에게만 할당된 비트만을 추출하여 데이터를 구성한다.

예를 들면, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 통신 시스템의 경우 임의의 PHY 버스트(burst)의 정보를 나타내는 MAP 정보 엘리먼트(IE: Information Element, 이하 'IE'라 칭하기로 한다)에 MS들의 연결 식별자(CID: Connection ID, 이하 'CIE'라 칭하기로 한다)를 순차적으로 나열함으로써, 각 MS들은 임의의 심벌을 구성하는 비트들 중에서 자신이 추출해야할 비트를 나열된 CID의 순서로부터 알 수 있다. 이렇게 상기 BS는 CID 나열 순서를 통해 상기 비트 할당 정보를 각 MS들에게 알려주며, 상기 BS는 상기 비트 할당 정보가 포함된 제어 메시지를 각 MS들로 전송한다.

도 11은 본 발명의 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 비트 할당 정보를 포함하는 제어 메시지의 구조를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 상기 제어 메시지는, IEEE 802.16 시스템과 같이 PHY 버스트 할당 정보를 나타내는 필드(1110)와 본 발명에 따라 비트 할당 정보를 나타내는 필드(1120)를 포함한다.

상기 PHY 버스트 할당 정보를 나타내는 필드(1110)는, 심벌 오프셋(offset)을 나타내는 필드(1111)와, 시간 서브채널의 개수를 나타내는 필드(1113), 타임 슬럿의 개수를 나타내는 필드(1115), 및 코딩 레벨을 나타내는 필드(1117)를 포함한다.

그리고, 상기 비트 할당 정보를 나타내는 필드(1120)는, MS별 비트 할당 정 보를 알려주기 위해 CID가 순차적으로 나열되며, 상기 나열된 CID의 개수를 나타내는 필드(1121)와, 상기 각 MS별 CID를 나타내는 필드(1123)를 포함한다. 예컨대, 상기 CID의 개수를 나타내는 필드(1121)가 2비트일 경우, 상기 2비트는 "00", "01", "10" 및 "11"중 하나의 값을 가지며, 이들 값은 상기 CID를 나타내는 필드(1123)에 CID가 1개, 2개, 3개, 또는 4개가 있음을 의미한다. 만약, 상기 2비트가 "00"의 값을 가지면 상기 CID를 나타내는 필드(1123)는 1개의 CID로 구성되고, 이는 QPSK 방식을 이용하여 데이터를 전송함을 의미한다. 또한, 상기 2비트가 "01"이면 2개의 CID로 구성되고, 이는 16QAM 방식을 이용하여 데이터를 전송함을 의미한다. 즉, 상기 CID의 개수를 나타내는 필드(1121)는 분할된 채널 환경 영역의 개수를 나타내며, 그에 따라 상기 통신 시스템의 변조 방식을 의미한다.

여기서, 상기 CID의 개수를 나타내는 필드(1121)의 상기 2비트가 "01"일 경우, CID를 나타내는 필드(1123)가 2개의 CID로 구성됨을 나타내므로, 상기 CID를 나타내는 필드(1123)는 16QAM 방식에 의해 4비트가 된다. 그리고, 상기 CID를 나타내는 필드(1123)의 4비트 중 앞선 2비트, 즉 MSB 2비트는 채널 환경이 열악한 MS의 CID를 나타내고, 상기 MSB 2비트의 다음 2비트, 즉 LSB 2비트는 채널 환경이 양호한 MS의 CID를 나타낸다. 그리고, 상기 2비트가 '10'이면 3개의 CID로 구성되며, 이는 64QAM 방식을 이용하여 데이터를 전송함을 의미하여 상기 CID를 나타내는 필드(1123)는 64QAM 방식에 의해 6비트가 된다.

상기 6비트 중 전술한 16QAM 방식에서와 같이 MSB 2비트는 채널 환경이 열악한 MS의 CID를 나타내고, 그 다음의 2비트는 채널 환경이 보통인 MS의 CID를, 그 다음 LSB 2비트는 채널 환경이 양호한 MS의 CID를 나타낸다. 아울러, 상기 2비트가 '11'이면 4개의CID로 구성되어 256QAM 방식을 이용하여 데이터를 전송함을 의미하고, 상기 CID를 나타내는 필드(1123)는 256QAM 방식에 의해 8비트가 된다. 또한, 상기 8비트는 상기 16QAM 방식과 64QAM 방식에서와 같이 MSB 2비트는 가장 채널 환경이 열악한 MS의 CID를 나타내고, LSB 2비트는 채널 환경이 가장 양호한 MS의 CID를 나타내며, 상기 MSB에서 LSB로 2비트씩 채널 환경이 양호한 MS의 CID를 나타낸다. 이렇게 상기 제어 메시지는, CID의 개수를 나타내는 필드(1121)를 통해 변조 방식을 각 MS들로 알려주며, 상기 CID의 개수를 나타내는 필드(1121)의 값에 상응하여 CID를 나타내는 필드(1123)의 비트 수가 결정되고 상기 결정된 비트에 각 MS들의 CID를 알려준다.

또한, 하나의 셀 내에 존재하는 모든 MS들은 상기 제어 메시지를 수신 가능하며, 상기 제어 메시지를 수신한 각 MS들은, 상기 CID의 개수를 나타내는 필드(1121)를 통해 변조 방식을 인지함으로써 상기 하나의 셀이 몇 개의 채널 환경 영역으로 분할되었는지를 인지한다. 상기 각 MS들은 CID를 나타내는 필드(1123)를 통해 자신이 속한 채널 환경 영역과 자신의 CID를 인지함으로써 각 심벌들의 비트들 중에서 자신에게 할당된 비트의 위치를 알게 된다. 이에 따라, 상기 각 MS들은 상기 도 8에 도시한 같이 각 심벌들에 매핑된 모든 MS들의 데이터 중에서 자신에게 해당하는 데이터만을 추출한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 BS의 동작 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 앞서 설명한 바와 같이 BS는 상기 도 9 의 송신부를 포함한다.

도 12를 참조하면, 1201단계에서 상기 BS는 자신이 관장하는 셀 내에 존재하는 MS들로부터 하향링크 채널 정보를 수신하면 1203단계로 진행한다. 상기 1203단계에서 상기 채널 정보에 포함된 각 MS들의 채널 환경에 상응하여 상기 도 11에 도시한 바와 같은 제어 메시지를 MS들로 전송한다. 즉, BS는 상기 MS들로 PHY 버스트 할당 정보와 채널 환경에 따른 비트 할당 정보를 전송한다. 그런 다음, 1205단계에서 송신부의 MAC PDU 전송 버퍼가 MAC 계층으로부터 MAC PDU를 수신하고, 상기 수신한 MAC PDU에 오류 검사를 위한 CRC 비트를 추가한 후 1205단계로 진행한다.

상기 1205단계에서 송신부의 부호화부는 상기 CRC 비트가 추가된 각 MS들의 MAC PDU를 적응적 인코딩 과정을 수행한다. 이후 상기 적응적 인코딩 과정을 통해 각 MS들에게 전송할 PHY PDU를 생성하고, 상기 생성한 각각의 PHY PDU를 각 MS들의 PHY PDU 전송 버퍼에 저장한 후 1209단계로 진행한다. 상기 1209단계에서 변조기를 통해 상기 저장된 PHY PDU를 각 MS들의 채널 환경에 상응하도록 각 심벌들에 매핑한 다음, 1211단계에서 상기 각 심벌들에 매핑된 PHY PDU를 전송한다. 이렇게 전송이 완료되면 상기 각 MS들은 이동성을 가지므로 다시 상기 1201단계로 진행하여 전술한 과정을 수행한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서 MS의 동작 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 앞서 설명한 바와 같이 MS는 상기 도 9의 송신부를 포함한 BS가 전송하는 제어 메시지와 각 심벌들을 수신하는 상기 도 10의 수신부를 포함한다.

도 13을 참조하면, 1301단계에서 상기 MS는 자신이 위치한 셀을 관장하는 BS로 자신이 위치한 채널 환경에 상응한 채널 할당 정보를 전송하면, 상기 BS로부터 도 11에 도시한 바와 같은 제어 메시지를 수신한 후 1303단계로 진행한다. 여기서, 상기 제어 메시지는 앞서 설명한 바와 같이 PHY 버스트 할당 정보와 비트 할당 정보를 포함한다. 상기 1303단계에서 다시 상기 BS로부터 SDMA 방식을 이용하여 구성된 심벌들을 수신하면, 1305단계에서 MS는, 상기 수신한 각 심벌들에 매핑된 데이터들, 즉 상기 셀에 위치한 모든 MS들의 PHY PDU 중에서 자신에게 해당하는 데이터, 즉 PHY PDU만을 추출한다.

상기 1305단계에서 MS는, 심벌 분할 복조 방식을 수행함으로써, 각 심벌들에 매핑된 모든 MS들의 PHY PDU 중에서 자신에게 해당하는 PHY PDU만을 추출하고, 상기 PHY PDU 데이터를 저장한 후 1307단계로 진행한다. 이때, 상기 MS는 상기 1301단계에서 수신한 제어 메시지를 통해 각 심벌들에 매핑된 PHY PDU 중에서 자신에게 해당하는 PHY PDU만을 추출한다.

상기 1307단계에서 MS는 상기 저장된 PHY PDU를 디코딩 과정을 수행하여 MAC PDU를 생성한 다음, 1309단계로 진행하여 상기 MAC PDU에 포함된 CRC 비트를 통해 상기 MAC PDU의 오류를 검사한다. 그런 다음, 1311단계에서 상기 오류 검사를 거쳐 성공적으로 수신된 MAC PDU를 MAC 계층으로 전송한 후, 다시 1301단계로 진행한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템이 16QAM 방식을 이용할 경우의 상기 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 앞서 도 7에서는 셀 영역을 3개의 영역으로 분할하였으나, 상기 도 14 에서는 셀 영역을 2개의 영역으로 분할하였으며, 그에 따라 상기 도 7의 통신 시스템에서는 64QAM 방식을 이용하고, 후술할 도 14의 통신 시스템에서는 상기 16QAM 방식을 이용한다.

도 14을 참조하면, 상기 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템은, 하나의 셀에 존재하는 MS들, 즉 MS1(1411), MS2(1421)가 BS(1401)로부터의 이격 거리에 따라 채널 환경이 각각 다르다. 즉, BS(1401)와 MS 간의 이격거리가 증가할수록 채널 환경은 열악해지며, 상기 도 14에 도시한 바와 같이, BS(1401)와의 이격 거리가 작은 MS1(1411)은 채널 환경이 양호하고, 상기 BS(1401)와의 이격 거리가 큰 MS2(1421)는 채널 환경이 열악하다. 이러한 채널 환경에 상응하여 상기 통신 시스템은, 셀 영역을 2개의 영역(1410,1420)으로, 즉 채널 환경이 양호한 영역(1410)과 채널 환경이 열악한 영역(1420)으로 분할한다. 이렇게 셀이 2개의 영역으로 분할됨에 따라 상기 2개의 모든 영역에서는 변조 방식으로 16QAM 방식을 이용한다.

그리고, MS들(1411,1421)의 채널 환경에 따라 셀을 2개의 영역으로 분할한 상기 통신 시스템은, 상기 SDMA 방식을 이용하여 MS들(1411,1421) 마다 에러에 강인함 정도가 다른 비트들을 상기 MS들(1411,1421)이 위치하는 영역, 즉 채널 환경에 상응하게 할당한다. 보다 자세히 설명하면, 상기 SDMA 방식을 이용하여 채널 환경이 열악한 영역(1420)에 위치한 MS2(1421)에게는 에러에 강인함이 큰 MSB 2비트(1431)를 할당하고, 채널 환경이 양호한 영역(1410)에 위치한 MS1(1411)에게는 에러에 강임함이 작은 LSB 2비트(1433)를 할당한다.

즉, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템에서는 MS마다 에러에 강인함이 각각 다른 비트들을 MS들의 채널 환경에 상응하도록 할당한다. 이때, 각 MS들은 에러에 대한 강인함이 비슷한 비트들만을 채널 환경에 상응하게 할당받으므로, 다시 말해 각 MS의 에러 강인함에 대한 요구가 맞는 비트들만을 할당받으므로 섬세한 적응적 자원 할당이 가능하다. 즉, 심벌 레벨이 아닌 비트 레벨까지 에러에 대한 강인함을 분할하므로 더욱 최적화된 적응적 자원 할당이 가능하다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 SDMA 방식을 이용하는 통신 시스템의 신호 흐름을 도시한 도면이다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 도 14에 도시한 바와 같이 BS(1510)는 MS1(1520)과 MS2(1530)로 데이터를 전송한다고 가정하며, 상기 MS1(1520)은 채널 환경이 양호하고 MS2(1530)는 채널 환경이 열악하다고 가정한다. 또한, 상기한 바와 같이 셀을 2개의 영역으로 분할하였으므로 변조 방식으로 16QAM 방식을 이용한다.

도 15를 참조하면, BS(1510)는 자신이 관장하는 셀 내에 존재하는 MS들, 즉 MS1(1520)과 MS2(1530)로부터 하향링크 채널 정보를 수신한다(1501단계와 1503단계). 그러면, 상기 BS(1510)는 수신한 채널 정보에 상응하여, 즉 MS1(1520)과 MS2(1530)의 채널 환경에 상응하여 앞서 설명한 바와 같이 PHY 버스트 할당 정보와 비트 할당 정보를 포함하는 제어 메시지를 MS들(1520,1530)에게 전송한다(1505단계와 1507단계).

이때, 앞서 가정한 바와 같이, 16QAM 방식을 이용하여 채널 환경이 양호한 MS1(1520)에게는 에러에 대한 강인함이 작은 LSB 2비트를 할당하고, 채널 환경이 열악한 MS2(1530)에게는 에러에 대한 강인함이 큰 MSB 2비트를 할당한다는 정보를 전송한다. 그러면, 상기 MS1(1520)과 MS2(1530)는 상기 제어 메시지의 비트 할당 정보를 수신함으로써, 데이터가 매핑된 각 심벌들을 구성하는 비트들 중에서 자신에게 해당하는 비트를 인지한다(1509단계와 1511단계). 즉, 상기 MS들(1520,1530)은 비트 할당 정보를 통해 상기 BS(1510)로부터 전송되는 각 심벌들의 각 비트 중에서 자신이 추출하여 복조할 데이터가 매핑된 비트를 인지한다.

그런 다음, 상기 BS(1510)는, 각 MS들(1520,1530)로 전송할 데이터를 상기 MS들(1520,1530)의 채널 환경에 상응하도록 SDMA 방식을 이용하여 상기 데이터를 심벌들에 매핑한 후, 상기 매핑한 심벌들을 각 MS들(1520,1530)로 전송한다(1513단계와 1515단계). 그러면, 상기 각 MS들(1520,1530)은 상기 BS(1510)가 전송한 심벌들을 수신하며, 상기 수신한 심벌들을 SDMA 방식을 이용하여 자신에게 해당하는 데이터만을 추출, 즉 복조한다. 이때, MS1(1520)은 상기 제어 메시지를 통해 상기 수신된 심벌들의 비트 중에서 자신에게 할당된 LSB 2비트를 추출하고, MS2(1530)는 MSB 2비트를 추출한다. 그리고, 상기 복조한 데이터의 오류를 검사한 후, 상기 데이터를 상위계층으로 전송한다(1517단계와 1519단계).

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, SDMA 방식을 이용하여 심벌들을 구성하고, MS들의 다양한 채널 환경에 상응하여 상기 심벌들의 각 비트에 상기 MS들로 전송할 데이터를 매핑하여 전송함으로써 효율적으로 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 본 발명은, MS들이 데이터를 수신할 경우, 에러에 대한 강인함이 비슷한 비트들만을 받도록 하며, 그에 따라 비트 레벌까지 에러에 대한 강인함을 차별화 함으로써 다양한 채널 환경에 상응하여 무선 자원의 할당이 가능하다. 아울러, 본 발명은, 한 셀에서 하나의 변복조 방식을 사용함으로써 시스템의 복잡도를 감소시키고, 높은 수준의 변복조 방식을 이용하여 데이터를 송수신함으로써 셀 평균 용량을 증가시킬 수 있다.

Claims

다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 송신 방법에 있어서,

상기 기지국이 상기 이동국들로부터 채널 정보를 수신하면, 상기 채널 정보에 상응하여 소정의 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 소정 비트의 심벌들을 구성하는 과정과,

상기 구성된 심벌들의 소정 비트에 상기 채널 정보에 상응하여 전송할 데이터를 순차적으로 매핑한 후, 상기 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 전송할 데이터를 순차적으로 매핑하는 과정은,

상기 이동국들 중에서 채널 상태가 열악한 이동국으로 전송할 데이터일수록 상기 심벌들의 상위비트에 매핑하고, 상기 채널 상태가 양호한 이동국으로 전송할 데이터일수록 상기 심벌들의 하위비트에 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제2항에 있어서,

상기 소정 비트에 데이터가 매핑된 각 심벌들을 성상도(constellation) 평면에 매핑하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제3항에 있어서,

상기 성상도 평면에 매핑하는 과정은,

상기 각 심벌들의 최상위비트가 상기 성상도 평면의 4개 분면 중에서 어느 하나의 분면에 위치함을 나타내고, 상기 최상위비트의 바로 다음 비트가 상기 하나의 분면의 4개 분면 중에서 어느 하나의 분면에 위치함을 나타내도록 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 채널 정보에 상응하여 소정의 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 소정 비트의 심벌들을 구성하는 과정은,

상기 채널 정보에 상응하여 상기 이동국들이 위치하는 하나의 셀을 소정의 채널 상태 영역으로 분할하고, 상기 분할된 채널 상태 영역의 개수에 상응하여 상기 변조 방식을 결정하는 과정과,

상기 결정된 변조 방식에 상응하여 각 심벌들이 소정의 비트 수를 갖도록 상 기 소정 비트의 심벌들을 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제1항에 있어서,

상기 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 과정은,

상기 이동국들로 전송할 데이터와, 상기 전송할 데이터의 매핑 정보가 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제6항에 있어서,

상기 데이터의 매핑 정보는,

상기 이동국들의 개수를 나타내는 필드와 상기 이동국들의 식별 정보를 나타내는 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제7항에 있어서,

상기 이동국들의 식별 정보를 나타내는 필드는, 상기 이동국들의 개수를 나타내는 필드에 상응하여 소정의 비트로 구성되며, 상기 심벌들에 매핑된 데이터에 상응하여 상기 이동국들의 식별 정보를 상기 소정의 비트에 순차적으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제8항에 있어서,

상기 소정의 비트에 순차적으로 매핑하는 과정은,

상기 이동국들 중에서 채널 상태가 열악한 이동국의 식별 정보일수록 상기 소정 비트의 상위비트에 매핑하고, 상기 채널 상태가 양호한 이동국의 식별 정보일수록 상기 소정 비트의 하위비트에 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 수신 방법에 있어서,

상기 이동국들이 자신들의 채널 정보를 상기 기지국으로 전송한 후, 상기 전송한 채널 정보에 상응하여 상기 기지국으로부터 비트 할당 정보를 수신하는 과정과,

상기 비트 할당 정보에 상응하여 상기 이동국들이 수신할 데이터가 소정의 비트에 순차적으로 매핑된 심벌들을 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과,

상기 수신한 심벌들에서 각 이동국이 수신할 데이터만을 추출하여 복원하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
제10항에 있어서,

상기 각 이동국이 수신할 데이터만을 추출하여 복원하는 과정은,

상기 심벌들에서 상기 비트 할당 정보에 상응하여 상기 각 이동국에게 할당된 비트에 매핑된 데이터만을 추출하고, 상기 추출한 데이터를 디코딩한 후, 상기 디코딩한 데이터의 오류를 검사하여 복원하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
다수의 이동국들과, 상기 다수의 이동국들로 서비스를 제공하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 이동국들의 채널 상태에 따른 데이터 송수신 시스템에 있어서,

상기 이동국들로부터 채널 정보를 수신하면, 상기 채널 정보에 상응하여 소정의 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 소정 비트의 심벌들을 구성하며, 상기 구성된 심벌들의 소정 비트에 상기 채널 정보에 상응하여 전송할 데이터를 순차적으로 매핑한 후, 상기 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 상기 기지국과,

상기 기지국으로부터 방송되는 심벌들을 수신하고, 상기 수신한 심벌들에서 각이동국에게 해당하는 데이터만을 추출하여 데이터를 복원하는 상기 이동국들을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제12항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 이동국들 중에서 채널 상태가 열악한 이동국으로 전송할 데이터일수록 상기 심벌들의 상위비트에 매핑하고, 상기 채널 상태가 양호한 이동국으로 전송할 데이터일수록 상기 심벌들의 하위비트에 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제13항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 소정 비트에 데이터가 매핑된 각 심벌들을 성상도(constellation) 평면에 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제14항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 각 심벌들의 최상위비트가 상기 성상도 평면의 4개 분면 중에서 어느 하나의 분면에 위치함을 나타내고, 상기 최상위비트의 바로 다음 비트가 상기 하나의 분면의 4개 분면 중에서 어느 하나의 분면에 위치함을 나타내도록 성상도 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제12항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 채널 정보에 상응하여 상기 이동국들이 위치하는 하나의 셀을 소정의 채널 상태 영역으로 분할한 후, 상기 분할된 채널 상태 영역의 개수에 상응하여 상기 변조 방식을 결정하고, 상기 결정된 변조 방식에 상응하여 각 심벌들이 소정의 비트 수를 갖도록 상기 소정 비트의 심벌들을 구성하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제12항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 이동국들로 전송할 데이터와, 상기 전송할 데이터의 매핑 정보가 매핑된 심벌을 상기 이동국들로 방송하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제17항에 있어서,

상기 데이터의 매핑 정보는, 상기 이동국들의 개수를 나타내는 필드와 상기 이동국들의 식별 정보를 나타내는 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제17항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 이동국들의 개수를 나타내는 필드에 상응하여 상기 이동국들의 식별 정보를 나타내는 필드를 소정의 비트로 구성하며, 상기 심벌들에 매핑된 데이터에 상응하여 상기 이동국들의 식별 정보를 상기 소정의 비트에 순차적으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제12항에 있어서,

상기 기지국은, 상기 이동국들 중에서 채널 상태가 열악한 이동국의 식별 정보일수록 상기 소정 비트의 상위비트에 매핑하고, 상기 채널 상태가 양호한 이동국의 식별 정보일수록 상기 소정 비트의 하위비트에 매핑하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제12항에 있어서,

상기 이동국들은, 자신들의 채널 정보를 상기 기지국으로 전송한 후, 상기 전송한 채널 정보에 상응하여 상기 기지국으로부터 비트 할당 정보와 상기 비트 할당 정보에 상응하여 상기 이동국들이 수신할 데이터가 소정의 비트에 순차적으로 매핑된 심벌들을 수신하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.
제21항에 있어서,

상기 이동국들은, 상기 수신한 심벌들에서 상기 비트 할당 정보에 상응하여 상기 각 이동국에게 할당된 비트에 매핑된 데이터만을 추출하고, 상기 추출한 데이터를 디코딩한 후, 상기 디코딩한 데이터의 오류를 검사하여 복원하는 것을 특징으로 하는 상기 시스템.