KR20070072983A - 무선 릴레이 통신 시스템에서 송신 프레임 내 전송모드선택 장치 및 방법 - Google Patents

무선 릴레이 통신 시스템에서 송신 프레임 내 전송모드선택 장치 및 방법 Download PDF

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KR20070072983A
KR20070072983A KR1020060000421A KR20060000421A KR20070072983A KR 20070072983 A KR20070072983 A KR 20070072983A KR 1020060000421 A KR1020060000421 A KR 1020060000421A KR 20060000421 A KR20060000421 A KR 20060000421A KR 20070072983 A KR20070072983 A KR 20070072983A
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Abstract

중계기를 사용하는 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 송신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 수신된 피드백 정보를 이용하여 각 채널환경을 확인하고, 상기 확인된 채널환경 상태에 따라 송신프레임을 구성하는 각 부프레임의 전송모드와 부반송파수, 및 변조율 또는 코드율을 제어하는 모드 제어부와, 상기 선택된 변조율 또는 코드율에 따라 입력되는 신호를 변조 또는 코딩하는 신호처리부와, 상기 모드 제어부의 제어에 따라 상기 변조 또는 코딩된 신호를 상기 선택된 전송모드의 모듈로 전송하는 스위치와, 상기 스위치에 의해 선택된 전송모듈의 해당 전송방식과 부반송파수에 따라 각 부프레임별로 역 고속푸리에 변환하여 신호를 전송하는 신호 전송부를 포함하여, 채널 환경에 따라 송신 프레임 내 부프레임들의 전송모드를 선택함으로써, 기지국과 중계기, 및 기지국과 단말기 사이의 채널환경 변화에 동적으로 대응하여 신호를 전송할 수 있고, 통신링크의 용량을 높일 수 있다.
전송모드, 중계기, 채널환경, 송신프레임

Description

무선 릴레이 통신 시스템에서 송신 프레임 내 전송모드 선택 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMISSION MODE WITHIN TRANSMISSION FRAME IN WIRELESS RELAY COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 중계기를 이용하는 무선 통신 시스템에서 채널 환경의 변화를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중계기를 이용한 송신 프레임의 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 서로 다른 전송모드의 부프레임으로 구성된 송신프레임을 전송하기 위한 기지국의 블록구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 서로 다른 전송모드로 전송되는 부프레임들을 수신하기 위한 수신기(중계기 및 단말기)의 블록구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 채널상태정보에 따라 전송모드를 선택하기 위한 기지국의 신호 처리 흐름을 도시하는 도면, 및
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 송신한 신호를 수신하여 전송모드를 요청하기 위한 수신기(중계기 및 단말기)의 신호 흐름을 도시하는 도면.
본 발명은 무선 릴레이 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 무선 릴레이 통신 시스템에서 채널 환경에 따라 하나의 프레임 내에서 각 부프레임의 전송 모드를 선택하여 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템인 4세대(4th Generation; 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS'라 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다.
특히, 현재 4G 통신 시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network; 이하 'LAN'이라 칭하기로 한다) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network; 이하 'MAN'이라 칭하기로 한다) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(Broadband Wireless Access) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 서비스 품질을 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 기존의 시스템과는 별도의 새로운 시스템을 연구 개발하고 있다. 하지만, 새로운 시스템을 구축하기 위해서 기지국 (Base Station; 이하 'BS' 또는 '송신측'이라 칭한다)을 추가 설치할 경우, 새로운 유선망을 설치해야하는 등의 비용적인 측면에서 문제가 발생된다. 이에 따라, 기지국과 단말기(Mobile Station; 이하 'MS' 또는 수신측이라 칭한다) 사이에 중계기(Relay Station; 이하 'RS' 또는 '릴레이'라 칭한다)를 추가하여 통신 을 수행하는 통신 기술이 각광을 받고 있다.
도 1은 중계기를 이용하는 무선 통신 시스템에서 채널 환경의 변화를 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(101)과 중계기(105), 및 단말기(103)는 각각 독립적인 채널링크로 연결된다. 즉, 상기 기지국(101)과 단말기(103) 사이에는 BM링크(HBS<-> MS)가 형성되고, 상기 기지국(101)과 중계기(105) 사이에는 BR링크(HBS<->RS)가 형성되고, 상기 중계기(105)와 단말기(103) 사이에는 RM링크(HRS<-> MS)가 형성되어 연결된다. 더욱이, 상기 중계기(105)와 단말기(103)가 이동성을 가지므로, 상기 기지국(101)과 중계기(105,107), 및 단말기(103) 사이에 형성된 채널 환경은 각각 독립적으로 변화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 무선릴레이 통신시스템에서 기지국, 중계기, 및 단말기 사이는 독립적인 채널을 형성하므로 각 채널의 채널환경이 다를 수도 있다. 따라서, 통신 링크의 용량을 증가시키기 위해 상기 중계기 및 단말기의 이동으로 변화되는 각각의 채널환경에 적응적으로 대응할 수 있는 신호 전송 방법의 필요성이 제기된다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 릴레이 통신 시스템에서 서로 다른 전송모드를 갖는 부프레임들로 구성된 송신프레임을 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것 이다.
본 발명의 다른 목적은 무선 릴레이 통신 시스템에서 채널 환경에 따라 부프레임들 각각의 전송 모드를 선택하여 송신프레임을 구성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 이동 또는 고정 중계기를 사용하는 시공간 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 송신 장치는, 수신된 피드백 정보를 이용하여 각 채널환경을 확인하고, 상기 확인된 채널환경 상태에 따라 송신프레임을 구성하는 각 부프레임의 전송모드와 부반송파수, 및 변조율 또는 코드율을 제어하는 모드 제어부와, 상기 선택된 변조율 또는 코드율에 따라 입력되는 신호를 변조 또는 코딩하는 신호처리부와, 상기 모드 제어부의 제어에 따라 상기 변조 또는 코딩된 신호를 상기 선택된 전송모드의 모듈로 전송하는 스위치와, 상기 스위치에 의해 선택된 전송모듈의 해당 전송방식과 부반송파수에 따라 각 부프레임별로 역 고속푸리에 변환하여 신호를 전송하는 신호 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 중계기를 사용하는 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 송신 방법은, 수신된 피드백 정보를 이용하여 채널상태를 확인하는 과정과, 상기 확인된 채널상태에 따라 송신프레임을 구성하는 각 부프레임의 전송모드를 선택하는 과정과, 상기 선택된 전송모드에 따라 각 부프레임의 부반송파수와 변조율 또는 코드율을 선택하는 과정과, 상기 선택된 전송모드와 변조율 또는 코드율에 따라 입력된 신호를 변조 또는 코딩하 는 과정과, 상기 변조 또는 코딩된 신호를 상기 선택된 전송모드의 모듈로 전송하는 과정과, 상기 전송모듈의 해당 전송방식과 부반송파수에 따라 각 부프레임별로 역 고속푸리에 변환하여 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명에서는, 중계기를 이용하는 무선 통신 시스템의 기지국과 중계기, 및 단말기 사이의 채널환경 변화에 따라 하나의 프레임을 구성하는 부프레임들 각각의 전송 모드를 선택하기 위한 방법에 관해 설명할 것이다.
이하 설명은, 상기 기지국에서 중계기와 단말기로 신호를 전송하는 것을 예를 들어 설명하고, 상기 기지국에서 상기 중계기 및 단말기에 전송하는 정보는 동일한 것을 가정하여 설명한다. 또한, 이하 설명은, OFDM방식으로 예를 들어 설명하지만, 모든 통신네트워크 시스템에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중계기를 이용한 송신 프레임의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기지국에서 송신되는 프레임은 중계기 부프레임(Relay Frame 또는 Relay Band)(210)과 단말기 부프레임(Mobile Frame 또 는 Umbrella Band)(213)으로 구분되며, 상기 두 부프레임은 상기 도 2의 (201), (203), (205)와 같이 가변적으로 변하는 부반송파 수를 갖는다.
상기 가변적으로 변하는 부반송파 수의 비로 인해 상기 송신프레임의 수신단에서 신호 검출시 상기 송신프레임을 구성하는 각 부프레임의 데이터율이 달라지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 부반송파 수의 비에 따라 각 부프레임에 변조율과 코드율을 달리 적용하여 데이터율의 평균을 맞춘다.
또한, 상기 송신프레임에 대한 IFFT처리를 하기 수학식 1과 같이 한번에 처리하지 않고, 상기 송신프레임 내의 각 부프레임을 하기 수학식 2와 같이 따로 처리하여 신호처리 시간을 줄인다.
하기 수학식 1은 도 2에 대한 중계기와 단말기 각각에 전송되는 부프레임에 대한 IFFT식을 나타낸다.
Figure 112006000262819-PAT00001
Figure 112006000262819-PAT00002
여기서, N1과 N2는 중계기 부 프레임과 단말기 부프레임의 부반송파 수를 나타내며, X(n)은 송신 신호를 나타낸다.
상기 수학식 1을 주파수상에서 업컨버젼(Upconversion)하면 하기 수학식 2로 나타낼 수 있다.
하기 수학식 2는 중계기 부프레임과 단말기 부프레임 각각을 따로 IFFT처리하기 위한 식을 나타낸다.
Figure 112006000262819-PAT00003
여기서, 상기
Figure 112006000262819-PAT00004
는 중계기 부프레임에 전송될 신호를 역 고속 푸리에 변환하는 부분이고, 상기
Figure 112006000262819-PAT00005
는 단말기 부프레임에 전송될 신호를 역 고속 푸리에 변환하는 부분이다. 상기 중계기 부프레임과 단말기 부프레임에 대한 IFFT처리를 나누어 수행하여, 상기 두 부프레임에 대한 IFFT처리를 동시에 수행하는 것보다 처리 시간을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 서로 다른 전송모드의 부프레임으로 구성된 송신프레임을 전송하기 위한 기지국의 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국은 데이터 입력기(301), AMC 모듈(Adaptive Modulation and Coding Module)(305), 모드 컨트롤러(Mode Controller)(317), 스위치(Switch)(313), 다이버시티 처리부(Diversitiy Mode Processing)(319), 멀티플렉싱 처리부(Multiplexing Mode Processing)(321), 빔포밍 처리부(Beamforming Mode Processing)(323), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산기(325, 327, 329), CP(Cycle Prefix)삽입기(331, 337, 339), 디지털/아날로그 변환기(D/C Converter)(333), RF블럭(Radio Frequency Unit)(335)을 포함하여 구성된다.
상기 모드 컨트롤러(317)는 AMC 컨트롤러(Adaptive Modulation and Coding Controller)(303), 모드 선택기(Mode Selector)(307), 채널 파라미터 연산기(Channel Parameter Calculator)(309), 피드백 정보(Feedback Information) 수신부(311), 주파수 분할기(Frequency spilitter)(315)를 포함하여 피드백된 정보를 이용하여 각 부프레임의 전송모드를 선택하기 위한 동작을 수행한다.
피드백 정보 수신부(311)는 상기 기지국과 중계기 사이의 채널상태정보(HBS<->RS)를 수신하는 중계기 피드백(HRS feedback) 수신기능과 상기 기지국과 단말기 사이의 채널상태정보(HBS<-> MS)를 수신하는 단말기 피드백(HMS feedback) 수신기능을 가진다.
채널 파라미터 연산기(309)는 상기 피드백 정보 수신부(311)에서 제공받은 상기 기지국과 중계기, 및 기지국과 단말기 사이의 채널상태정보들(HBS <-> RS, HBS<->MS)을 이용하여 전송모드를 결정하기 위한 연산을 수행한다. 다시 말해, 중계기 부프레임과 단말기 부프레임 각각의 신호 전송모드를 결정하기 위하여 상기 채널상태정 보들을 연산하거나 특정 임계값과 비교한다.
모드 선택기(307)는 상기 채널 파라미터 연산기(309)로부터 채널상태정보들의 연산결과를 제공받아 상기 중계기 부프레임 및 단말기 부프레임 각각의 신호 전송모드를 하기 표 1에 도시된 바와 같은 전송모드 선택 테이블을 이용하여 선택한다.
하기 표 1은 기지국과 중계기 및 단말기 사이의 채널상태정보 연산결과에 따라 적절한 신호 전송모드를 선택하는 방법의 한 실시 예이다.
채널 상태(dB) 부프레임 전송모드
H > 제 1임계값 멀티플렉싱
제 1임계값 > H > 제 2 임계값 다이버시티
제 2 임계값 > H 빔포밍
여기서, 상기 H는 상기 기지국과 중계기, 또는 상기 기지국과 단말기 사이의 채널상태를 의미하고, 상기 제 1 임계값은 상기 멀티플렉싱 모드와 상기 다이버시티 모드를 구분하는 기준값이며, 상기 제 2 임계값은 상기 다이버시티 모드와 상기 빔포밍모드를 구분하기 위한 기준값을 의미한다.
예를 들어, 상기 기지국과 중계기 사이의 채널상태값(HBS<-> RS)이 제 1 임계값보다 크면, 상기 모드 선택기(307)는 상기 채널 파라미터 연산기(309)로부터 'HBS <->RS > 제 1 임계값'을 제공받아, 상기 중계기 부프레임의 신호 전송 모드를 멀티플렉싱으로 결정한다.
또한, 상기 기지국과 단말기 사이의 채널상태값(HBS<-> MS)이 상기 제 1 임계값보다 작고, 상기 제 2 임계값보다 크면, 상기 모드 선택기(307)는 상기 채널 파라미터 연산기(309)로부터 '제 1 임계값 > HBS <-> MS > 제 2 임계값'을 제공받아, 상기 단말기 부프레임의 신호 전송 모드를 다이버시티 모드로 결정한다.
이후 상기 모드 선택기(307)는 채널 파라미터 연산기(309)로부터 값을 받아들여 모드를 선택하거나 AMC 컨트롤러(303) 및 주파수 분할기(315)로 선택된 정보를 준다. 추가적 기능으로 선택된 각 부프레임의 전송모드와 상기 중계기 및 단말기로부터 요청된 각각의 전송모드가 일치하는지 판단하여, 상기 요청된 전송모드와 상기 결정된 전송모드가 일치하지 않은 중계기 또는 단말기에 상기 요청된 전송모드가 아닌 상기 결정된 전송모드로 신호를 전송할 것임을 알리는 메시지를 전송할 수도 있다.
주파수 분할기(315)는 상기 채널 파라미터 연산기(309)에서 채널상태정보와 상기 모드 선택기(307)에서 선택된 각 부프레임의 전송 모드 정보를 제공받아 상기 중계기 부프레임과 단말기 부프레임으로 전송될 부반송파 수를 결정한다. 여기서, 상기 부반송파 수는, 미리 설정한 테이블을 이용하여 결정하거나, 임의적으로 결정할 수 있다.
AMC 컨트롤러(AMC controller)(303)는 상기 중계기 부프레임과 단말기 부프레임의 데이터율을 균형있게 맞추기 위하여 상기 모드 선택기(307)에서 선택된 각 부프레임의 전송 모드와 상기 주파수 분할기(315)에서 분할된 부반송파 수의 비에 따라 MCS 레벨(Modulation and Coding Level Selection: 이하 '변조율 및 코드율'이라 칭한다)을 결정한다. 여기서, 상기 MCS 레벨은, 시스템적인 계산을 통하여 결정하거나 하기 표 2, 3과 같이 미리 설정된 테이블을 이용하여 선택한다.
하기 표 2는 2×2의 다중안테나를 사용하는 무선 릴레이 통신 시스템에서 부프레임에 대한 전송모드와 부반송파 비율에 따른 MCS레벨 선택 방법을 예를 들어 나타내고 있다.
중계기 부프레임 단말기 부프레임 중계기 부프레임 단말기 부프레임 중계기 부프레임 단말기 부프레임 중계기 부프레임 단말기 부프레임
전송모드 다이버시티 멀티플렉싱 멀티플렉싱 다이버시티 멀티플렉싱 다이버시티 다이버시티 멀티플렉싱
부반송파 비율 3 1 3 1 1 3 1 3
Tx time 1/2 1 1/2 1 1/2 1 1/2 1
변조율 16QAM 16QAM BPSK 16QAM 16QAM BPSK 64QAM BPSK
코드율 2/3 1/2 2/3 1/2 1/2 2/3 2/3 1/3
상기 표 2는 중계기 부프레임과 단말기 부프레임 각각의 전송 모드로 다이버시티, 및 멀티플렉싱 선택되고, 부프레임의 부반송파 비율이 3:1일 또는 1:3일 경우, 중계기 부프레임과 단말기 부프레임에 대한 데이터율을 맞추기 위한 변조율 및 코드율을 나타내고 있다.
하기 표 3은 2×2의 다중안테나를 사용하는 무선 릴레이 통신 시스템에서 전송모드와 부반송파 비율에 따른 MCS레벨 선택 방법을 예를 들어 나타내고 있다.
중계기 부프레임 단말기 부프레임 중계기 부프레임 단말기 부프레임
전송모드 다이버시티 멀티플렉싱 멀티플렉싱 다이버시티
부반송파 비율 2 2 2 2
Tx time 1/2 1 1/2 1
변조율 16QAM BPSK BPSK BPSK
코드율 1/2 1/2 1/2 1/2
상기 표 3은 중계기 부프레임과 단말기 부프레임 각각의 전송 모드로 다이버시티, 및 멀티플렉싱 선택되고, 부프레임의 부반송파 비율이 2:2일 경우, 중계기 부프레임과 단말기 부프레임에 대한 데이터율을 맞추기 위한 변조율 및 코드율을 나타내고 있다.
예를 들어, 상기 모드 선택기(307)에서 중계기 부프레임의 전송 모드로 멀티플렉싱, 단말기 부프레임의 전송모드로 다이버시티가 선택되고, 주파수 분할기(315)에서 분할된 중계기 부프레임과 단말기 부프레임의 부반송파 비율이 3:1이면, 상기 AMC 컨트롤러(303)는 상기 표 2를 참조하여, 상기 중계기 부프레임의 변조율을 BPSK, 코드율을 2/3로 선택하고, 단말기 부프레임의 변조율을 16QAM, 코드율을 1/2로 선택한다.
정보 저장부(Storage Device)(341)는 피드백 정보 수신부(311)에 수신된 피드백 정보들과, 상기 각 부프레임에 선택된 전송모드로 신호를 전송하기 위한 모든 정보(예: 채널상태 연산정보, 선택된 전송모드, 부반송파 비율, MCS레벨 등)들을 저장한다.
AMC 모듈(Adaptive Modulation and Coding Module:AMC Module)(305)은 상기 AMC 컨트롤러(303)에서 선택된 MCS레벨에 따라 데이터 입력부(301)를 통해 입력된 송신 신호를 변조 및 코딩 처리한다.
스위치(Switch)(313)는 상기 모드선택기(307)에서 선택된 전송모드에 따라 상기 AMC 모듈(305)에서 출력된 신호를 다이버시티 처리부(319), 멀티플렉싱 처리부(321), 빔포밍 처리부(323)에 제공한다.
IFFT 연산기(325, 327, 329)는 상기 다이버시티 처리부(319), 멀티플렉싱 처리부(321), 빔포밍 처리부(323)에서 출력되는 신호를 상기 수학식 2를 이용하여 중계기 부프레임과 단말기 부프레임 각각을 역 고속 푸리에 변환한다.
CP삽입기(331, 337, 339)는 상기 IFFT 연산기(325, 327, 329)에서 출력된 데이터에 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference)을 방지하기 위한 보호구간(Cyclic Prefix)을 삽입하여 OFDMA 전송 심볼을 생성하여 출력한다.
디지털/아날로그 변환기(333)는 상기 CP삽입기(331, 337, 339)에서 출력된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하고, RF블럭(335)은 상기 디지털/아날로그 변환기(333)에서 출력된 아날로그 신호를 고주파(RF : Radio Frequency) 대역 신호로 변환하여 안테나를 통해 전송한다.
도 4는 본 발명에 따른 서로 다른 전송모드로 전송되는 프레임을 수신하기 위한 수신기(중계기 및 단말기)의 블록구성을 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 수신기는, RF블럭(401), 아날로그/디지털 변환기(403), 채널추정기(405), 모드 선택기(407), 전송모드 요청부(409), 다이버시티 처리부(413), 멀티플렉싱 처리부(415), 빔포밍 처리부(417), CP 제거기(419), FFT연산기(425), AMC 모듈(431), 데이터싱크부(425)를 포함하여 구성된다.
RF블럭(401)은 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다.
아날로그/디지털 변환기(403)는 상기 RF블럭(401)으로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호가 전송된 모드에 따라 다이버시티 처리부(413), 멀티플렉싱 처리부(415), 및 빔포밍 처리부(417) 중 하나에 상기 변환된 디지털 신호를 제공한다.
CP제거기(419, 421, 423)는 각 전송모드의 처리부(413, 415, 417)에서 처리된 데이터를 제공받아 심볼 보호 구간을 제거하여 OFDM심볼의 유효 데이터를 출력한다.
FFT연산기(425, 427, 429)는 상기 CP제거기(419, 421, 423)에서 출력된 데이터를 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역의 신호로 변환시키고, AMC 모듈(431, 433, 435)은 상기 FFT(425, 427, 429)에서 출력된 신호를 복조하여 데이터부(425)에 출력한다.
채널 추정기(405)는 기지국으로부터 전송된 신호로부터 상기 기지국과 중계기 사이의 채널 상태를 추정하여 모드 선택기(407)로 전송한다. 상기 모드 선택기(407)는 상기 추정된 채널 상태를 제공받아 상기 채널 상태에 적합한 신호 전송 모드를 선택한다.
전송모드 요청부(409)는 상기 모드 선택기(407)에서 선택된 전송모드를 제공받아 상기 송신측에 다음 신호 전송시 상기 선택된 전송모드를 이용하여 신호를 전송해 줄 것을 요청하는 신호를 전송한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 채널상태정보에 따라 전송모드를 선택하기 위한 기지국의 신호 처리 흐름을 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 기지국은 501단계에서 중계기 및 단말기로부터 피드백되는 신호 정보를 수신한다.
상기 신호가 수신되면, 상기 기지국은 503단계로 진행하여 상기 피드백된 신호 정보로부터 상기 기지국과 중계기, 및 기지국과 단말기 사이의 채널상태정보와 요청된 전송모드를 나타내는 파라미터를 추출한다.
상기 파라미터가 추출되면, 상기 기지국은 505단계로 진행하여 상기 채널상태정보를 나타내는 파라미터를 미리 정의된 제 1 임계값, 및 제 2 임계값과 비교하여 상기 중계기 부프레임 및 단말기 부프레임에 전송될 신호의 전송모드를 선택한다.
예를 들어, 상기 중계기로부터 수신된 채널상태정보 값이 상기 제 1 임계값 및 제 2 임계값보다 작으면, 상기 기지국은 상기 중계기와 기지국 사이의 채널상태가 좋지않다고 판단하여 중계기 부프레임의 신호 전송모드로 빔포밍을 선택할 수 있다. 또한, 상기 중계기로부터 수신된 채널상태정보 값이 상기 제 1 임계값보다 크고 제 2임계값보다 작으면, 상기 기지국은 중계기 부프레임의 신호 전송모드로 다이버시티를 선택할 수 있다. 한편, 상기 중계기로부터 수신된 채널상태정보 값이 상기 제 1 임계값, 및 제 2 임계값보다 크면, 상기 기지국은 상기 중계기와 기지국 사이의 채널상태가 좋다고 판단하여 상기 중계기 부프레임의 신호 전송모드로 멀티플렉싱을 선택할 수 있다.
상기 각 부프레임의 전송모드가 선택되면, 상기 기지국은 507단계로 진행하여 상기 중계기 또는 단말기에서 요청된 전송모드와 선택된 전송모드가 일치하는지 확인한다.
만일, 상기 요청된 전송모드와 선택된 전송모드가 일치하지 않으면, 상기 기지국은 515단계로 진행하여 상기 전송모드를 요청한 중계기 또는 단말기에 상기 요청한 전송모드와 결정된 전송모드가 다르다는 알림 메시지를 전송한 후, 상기 기지국은 509단계로 진행한다.
한편, 상기 요청된 전송모드와 선택된 전송모드가 일치하면, 상기 기지국은 509단계로 진행하여 상기 선택된 전송 모드에 따라 중계기 부프레임과 단말기 부프레임의 부반송파 수의 비율을 정한다. 여기서, 상기 부반송파 수의 비율은, 상기 표 2 또는 3과 같이 미리 설정된 테이블을 이용하여 결정하거나 임의적으로 결정할 수 있다.
한편, 505단계에서 부프레임의 전송모드가 선택되면 507단계를 진행하지 않고 곧바로 509단계로 진행하여 중계기 부프레임과 단말기 부프레임의 부반송파 수의 비율을 정할 수도 있다.
이후, 상기 기지국은 509단계로 진행하여 상기 중계기 부프레임과 단말기 부프레임의 부반송파 수의 차이로 데이터율이 달라지는 현상을 방지하기 위하여 상기 전송모드와 부반송파 수의 비율에 따른 MCS레벨(변조율 및 코드율)을 선택한 후, 상기 선택된 MCS레벨에 따라 신호를 처리한다. 여기서, 상기 MCS레벨은, 상기 선택된 전송모드와 부반송파 수의 비율을 이용하여 시스템적으로 계산하여 결정하거나, 미리 설정된 테이블을 이용하여 선택할 수 있다.
예를 들어, 상기 표 2, 3과 같이 미리 지정된 MCS레벨 결정 테이블을 가진 기지국에서 중계기 부프레임의 전송 모드로 멀티플렉싱모드가 선택되고, 단말기 부프레임의 전송모드로 다이버시티가 선택되었으며, 중계기 부프레임과 단말기 부프레임의 부반송파 비율이 2:2로 선택되면, 상기 기지국은 표 2와 3을 참조하여, 상기 중계기 부프레임의 변조율을 16QAM, 코드율을 1/2로 선택하고, 단말기 부프레임의 변조율을 BPSK, 코드율을 1/2로 선택한다.
이후, 상기 기지국은 513단계로 진행하여 상기 처리된 신호를 상기 선택된 전송 모드에 따라 상기 중계기 및 단말기에 전송한다.
이후, 상기 기지국은 본 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 송신한 신호를 수신하여 전송모드를 요청하기 위한 수신기(중계기 및 단말기)의 신호 흐름을 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 상기 수신기는 601단계에서 상기 기지국으로부터 전송되는 신호를 수신한다.
상기 기지국으로부터 신호가 수신되면, 상기 수신기는 603단계로 진행하여 상기 수신된 신호를 이용하여 상기 기지국과 상기 수신기 사이의 채널상태를 예측한다.
이후, 상기 수신기는 605단계로 진행하여 상기 기지국에서 송신할 다음 신호의 전송모드를 요청하기 위하여 상기 예측된 채널상태에 적합한 전송모드를 선택한다.
상기 전송모드가 선택되면, 상기 수신기는 607단계로 진행하여 상기 기지국에 다음 신호 전송시 상기 선택된 전송 모드를 이용하여 전송해줄 것을 요청한 후, 상기 수신기는 본 알고리즘을 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 수신측으로부터 피드백되는 정보를 이용하여 채널 상태를 예측하여 신호의 전송 모드를 선택함으로써, 기지국과 중계기, 및 기지국과 단말기 사이의 채널환경 변화에 동적으로 대응하여 신호를 전송할 수 있고, 통신링크의 용량을 높일 수 있다.

Claims (17)

  1. 중계기를 사용하는 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 송신 장치에 있어서,
    수신된 피드백 정보를 이용하여 각 채널환경을 확인하고, 상기 확인된 채널환경 상태에 따라 송신프레임을 구성하는 각 부프레임의 전송모드와 부반송파수, 및 변조율 또는 코드율을 제어하는 모드 제어부와,
    상기 선택된 변조율 또는 코드율에 따라 입력되는 신호를 변조 또는 코딩하는 신호처리부와,
    상기 모드 제어부의 제어에 따라 상기 변조 또는 코딩된 신호를 상기 선택된 전송모드의 모듈로 전송하는 스위치와,
    상기 스위치에 의해 선택된 전송모듈의 해당 전송방식과 부반송파수에 따라 각 부프레임별로 역 고속푸리에 변환하여 신호를 전송하는 신호 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    모드 제어부는,
    수신측으로부터 피드백 정보를 수신하는 피드백 정보 수신부와,
    상기 수신된 정보를 이용하여 채널상태를 연산하는 채널파라미터 연산기와,
    상기 연산된 채널상태를 미리 정해진 임계값과 비교하여 각 부프레임의 전송모드를 선택하는 모드 선택부와,
    선택된 전송모드에 따라 각 부프레임의 부반송파수를 결정하는 주파수 분할부와,
    상기 각 부프레임의 데이터율을 맞추기 위해 상기 선택된 전송모드와 부반송파수에 따라 각 부프레임의 변조율과 코드율을 선택하는 변조 및 코드 레벨 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피드백 정보 수신부는,
    상기 수신측으로부터 채널상태정보를 수신하는 피드백 정보부와,
    상기 수신측으로부터 다음 송신신호의 전송모드를 요청받는 요청전송모드 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 모드 선택부는,
    상기 확인된 채널상태를 미리 정해진 제 1 임계값, 및 제 2 임계값과 비교하고,
    상기 비교결과에 따라 각 부프레임의 전송모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 모드 선택부는,
    특정 부프레임의 선택된 전송모드와 상기 피드백 정보 수신부에 수신된 상기 요청 전송모드가 일치하는지 비교하고,
    상기 선택된 전송모드와 상기 요청 전송모드가 일치하지 않으면, 상기 특정 부프레임의 수신측에 전송모드가 변경되었음을 알리는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 변조 및 코드 레벨 결정부는,
    상기 선택된 전송모드와 상기 결정된 부반송파수에 따라 시스템적인 계산 또는 미리 설정된 테이블을 통하여 변조율과 코드율을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전송모듈은,
    멀티플렉싱, 다이버시티, 빔포밍 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 중계기를 사용하는 무선 통신 시스템에서 신호를 전송하기 위한 송신 방법에 있어서,
    수신된 피드백 정보를 이용하여 채널상태를 확인하는 과정과,
    상기 확인된 채널상태에 따라 송신프레임을 구성하는 각 부프레임의 전송모드를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 전송모드에 따라 각 부프레임의 부반송파수와 변조율 또는 코드율을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 전송모드와 변조율 또는 코드율에 따라 입력된 신호를 변조 또는 코딩하는 과정과,
    상기 변조 또는 코딩된 신호를 상기 선택된 전송모드의 모듈로 전송하는 과정과,
    상기 전송모듈의 해당 전송방식과 부반송파수에 따라 각 부프레임별로 역 고속푸리에 변환하여 신호를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    피드백 정보는,
    수신측과 송신측 사이의 채널 상태와 다음 송신신호의 요청 전송모드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 요청 전송모드는,
    상기 송신측에서 전송될 다음 신호의 전송모드로 상기 수신측에서 요청하는 모드인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 전송모드를 선택하는 과정은,
    상기 채널상태를 나타내는 값을 미리 설정된 특정 임계치와 비교하는 과정과,
    상기 비교 결과에 따라 상기 전송모드를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 전송모드가 선택되면,
    특정 부프레임의 선택된 전송모드와 상기 요청 전송모드가 일치하는지 확인하는 과정과,
    상기 선택된 전송모드와 요청 전송모드가 일치하지 않으면, 상기 특정 부프레임의 수신측에 전송모드가 변경되었음을 알리는 신호를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 변조율 선택은,
    상기 각 부프레임의 다른 부반송파수로 인해 달라질 수 있는 데이터율을 맞추기 위해 상기 선택된 전송모드와 상기 결정된 부반송파수에 따라 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 변조율은,
    미리 설정된 테이블을 이용하거나 시스템적인 계산을 이용하여 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 코드율 선택은,
    상기 각 부프레임의 다른 부반송파수로 인해 달라질 수 있는 데이터율을 맞추기 위해 상기 선택된 전송모드와 상기 결정된 부반송파수에 따라 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 코드율은,
    미리 설정된 테이블을 이용하거나 시스템적인 계산을 이용하여 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 8항에 있어서,
    상기 전송모듈은,
    다이버시티, 멀티플렉싱, 빔포밍 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
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