KR20080040108A - Modulation and coding scheme selection method and user scheduling method using the same - Google Patents

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KR20080040108A
KR20080040108A KR1020060107644A KR20060107644A KR20080040108A KR 20080040108 A KR20080040108 A KR 20080040108A KR 1020060107644 A KR1020060107644 A KR 1020060107644A KR 20060107644 A KR20060107644 A KR 20060107644A KR 20080040108 A KR20080040108 A KR 20080040108A
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임빈철
천진영
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성창경
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엘지전자 주식회사
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Abstract

An MCS(Modulation and Coding Scheme) determination method and a user scheduling method using the same are provided to raise a multi-user diversity gain and improve a transmission rate by determining an MCS level using an estimated error rate. An MCS determination method includes the steps of: predicting an error rate of a symbol at a scheduler(110); and determining an MCS of a symbol using the error rate at the scheduler. The MCS determination step maintains the error rate below a predetermined value and determines the MCS to maximize frequency efficiency. The frequency efficiency is acquired by RT=RClog2M at a channel encoder(120-1), where RT denotes a frequency efficiency, RC denotes a code rate, and M denotes a modulation size. The MCS determination step determines the MCS to maximize a throughput of a transmission antenna irrespective of the error rate.

Description

변조 및 코딩 방식 결정 방법 및 이를 이용한 사용자 스케줄링 방법{Modulation and coding scheme selection method and user scheduling method using the same} Modulation and coding scheme selection method and user scheduling method using the same

도 1은 이동통신 시스템을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary diagram illustrating a mobile communication system.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.

도 4는 16-QAM에서 주변점들을 나타낸 예시도이다. 4 is an exemplary diagram showing peripheral points in 16-QAM.

도 5는 시뮬레이션 결과에 따른 굿풋(Goodput) 대 SNR를 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing goodput versus SNR according to the simulation result.

본 발명은 변조 및 코딩 방식 결정 방법 및 이를 이용한 사용자 스케줄링 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 링크 성능을 향상시키는 변조 및 코딩 방식 결정 방법 및 이를 이용한 사용자 스케줄링 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a modulation and coding scheme determination method and a user scheduling method using the same, and more particularly, to a modulation and coding scheme determination method for improving link performance and a user scheduling method using the same.

현재의 무선 통신 시스템은 제한된 주파수 자원을 이용하여 고품질, 고용량의 데이터 전송을 목표로 다양한 송수신 방식들이 대두되고 있다. 또한, 이러한 고 속의 멀티미디어 데이터 전송을 위하여 무선 채널에서 발생하는 페이딩 현상에 대한 효과적인 대응 방안의 요구가 점차 증대되고 있다.In the current wireless communication system, various transmission / reception schemes are emerging for the purpose of high quality and high capacity data transmission using limited frequency resources. In addition, there is an increasing demand for an effective countermeasure against fading phenomenon occurring in a wireless channel for high-speed multimedia data transmission.

최근에는 초고속 멀티미디어 데이터 전송을 위한 차세대 이동통신 시스템에 적용될 다중 송수신 안테나를 이용한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술과 채널의 주파수 선택적인 성질에 효율적으로 대응할 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술에 대한 연구가 다각도로 진행되고 있다.Recently, MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology using multiple transmit / receive antennas to be applied to the next generation mobile communication system for ultra-high speed multimedia data transmission and Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology that can efficiently cope with frequency selective characteristics of channels Research is going on in many ways.

MIMO 기술의 대표적인 예로, 공간 분할 다중화(SDM; Spatial Division Multiplexing) 기법이 있다. 이는 송신단에서 각 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신단에서는 간섭 제거와 다이버시티 기술과 같은 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터를 구분해내도록 한다. 이와 같은 MIMO 시스템을 사용하여 송수신 안테나 개수를 동시에 증가시켜가면 채널 용량이 선형적으로 증가한다는 사실이 잘 알려져 있다. 따라서 다중 안테나 기술은 높은 전송률을 요구하는 현재의 무선 통신 시스템을 위한 필수적인 연구 과제라 할 것이다.A representative example of the MIMO technology is a spatial division multiplexing (SDM) technique. This allows the transmitting end to transmit different data through each transmitting antenna, and the receiving end to distinguish the transmission data through appropriate signal processing such as interference cancellation and diversity technology. It is well known that the channel capacity increases linearly when the number of transmit / receive antennas is increased simultaneously using such a MIMO system. Therefore, multi-antenna technology will be an essential research task for current wireless communication systems requiring high data rates.

무선 채널에서 고속의 데이터를 효과적으로 전송하기 위해서는 고속 전송시 발생하는 심벌간 간섭 또는 무선 채널의 다중 경로 간섭에 의해 발생하는 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 극복해야 한다. OFDM 기법은 채널의 주파수 선택적인 성질을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 기존의 FDM(Frequency Division Multiplexing)과 비교할 때, 상호 직교성을 갖는 다중 반송파의 사용으로 주파수 효율(spectral efficiency)을 높일 수 있고 송수신단에서의 변복조 과정을 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)와 FFT(Fast Fourier Transform)를 사용하여 고속으로 구현할 수 있다. 따라서 OFDM 기법은 차세대 무선 시스템의 전송 방식으로 활발히 연구되고 있다.In order to effectively transmit high-speed data in a wireless channel, it is necessary to overcome frequency selective fading caused by inter-symbol interference or multipath interference of the wireless channel. The OFDM technique can effectively remove the frequency selective nature of the channel. In addition, compared with conventional frequency division multiplexing (FDM), the use of multiple carriers having mutually orthogonality can increase the spectral efficiency and inverse fast fourier transform (IFFT) and FFT (FFT) Fast Fourier Transform can be used for high speed implementation. Therefore, the OFDM technique is actively studied as a transmission method of the next generation wireless system.

시스템의 성능을 더욱 증가시키기 위한 수단으로 수신단에서 송신단으로의 피드백 채널을 제공하는 폐루프 시스템 구조가 주목을 받고 있다. 송신단에서 채널 상태 정보(Channel State Information; 이하 CSI)가 주어지는 경우, 이를 이용하여 여러 시스템 파라미터를 조절함으로써 성능을 극대화시킬 수 있다. 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; 이하 AMC) 기법은 현재의 채널 상태 정보를 이용하여 송신단에서 전송 파워 레벨, 변조 레벨 및/또는 채널 코드율(channel coding rate)을 조절하여 링크 성능을 증가시키는 기술이다. CSI를 송신단에서 알고 있는 경우, AMC 방식을 통해 데이터 송신율을 극대화시킬 수 있다. 채널 상태가 좋은 경우에는 데이터 송신율을 높이고 채널의 열화가 있는 경우에는 데이터 송신율을 낮춤으로써 효율적인 전송을 지원하고, 결과적으로 평균 송신율을 증가시킬 수 있다. As a means to further increase the performance of the system, a closed loop system structure that provides a feedback channel from the receiving end to the transmitting end has attracted attention. When channel state information (hereinafter referred to as CSI) is provided at a transmitter, performance of the system can be maximized by adjusting various system parameters. Adaptive Modulation and Coding (AMC) scheme increases the link performance by adjusting the transmit power level, modulation level and / or channel coding rate at the transmitter using current channel state information. It is a technique to let. If the CSI is known to the transmitting end, the data transmission rate can be maximized through the AMC method. If the channel condition is good, the data transmission rate can be increased, and if there is a deterioration of the channel, the data transmission rate can be reduced to support efficient transmission, and consequently, the average transmission rate can be increased.

그러나 모든 채널에 대한 현재 CSI를 측정하여 이를 귀환시키기에는 부하가 너무 크고, 사용자의 이동성이 있는 경우 성능이 열화될 수 있다. 따라서 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; 이하 MCS)을 결정하기 위한 기준(criterion)이 필요하다. However, the load is too high to measure and return the current CSI for all channels, and performance may degrade if there is user mobility. Therefore, a criterion for determining a modulation and coding scheme (hereinafter referred to as MCS) is required.

한편, 셀룰러 시스템은 하나의 셀 내에 다수의 사용자들이 존재한다. 각기 다른 채널 이득값을 갖고 있는 다수의 사용자들에게 정보를 적절한 시점에 공급함으로써 성능 이득을 얻을 수 있는데, 이를 다중 사용자 다이버시티(multiuser diversity) 이득이라 한다. 또한, 다중 사용자별로 AMC 기법을 적용하여 시스템의 성능을 높일 수 있다. 다중 사용자에 대한 MCS를 결정하고, 이를 통해 각 사용자를 효율적으로 스케줄링(scheduling)하여 다중 사용자 다이버시티 이득을 높이는 기법이 요구된다. On the other hand, a cellular system has multiple users in one cell. A performance gain can be obtained by supplying information to a plurality of users having different channel gains at an appropriate time, which is called a multiuser diversity gain. In addition, the performance of the system can be improved by applying the AMC technique to multiple users. There is a need for a technique of determining MCS for multiple users and efficiently scheduling each user to increase multiuser diversity gain.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채널 상태에 따라 사용자 데이터에 대한 변조 및 코딩 방식을 결정하는 변조 및 코딩 방식 결정 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a modulation and coding scheme determination method for determining a modulation and coding scheme for user data according to channel conditions.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 다수의 사용자 데이터를 채널 상태에 따라 선택하는 사용자 스케줄링 방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a user scheduling method for selecting a plurality of user data according to channel conditions.

본 발명의 일 양태에 따르면 변조 및 코딩 방식 결정 방법을 제공한다. 상기 변조 및 코딩 결정 방법은 심벌의 에러율을 예측하고, 상기 에러율을 이용하여 상기 심벌의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정한다. 심벌의 에러율을 통해 MCS를 결정하여 서비스 품질에 따른 송신률을 효율적으로 얻을 수 있다. According to an aspect of the present invention, a modulation and coding scheme determination method is provided. The modulation and coding determination method predicts an error rate of a symbol and determines an MCS (Modulation and Coding Scheme) of the symbol using the error rate. By determining the MCS through the error rate of the symbol, the transmission rate according to the quality of service can be efficiently obtained.

본 발명의 다른 양태에 따르면 접속하는 다수의 사용자에 대한 사용자 데이터를 스케줄링하는 사용자 스케줄링 방법을 제공한다. 상기 사용자 스케줄링 방법은 송신 안테나에서 지원되는 송신율과 스트림의 에러율을 구하고, 상기 에러율과 상기 송신율을 이용하여 상기 송신 안테나로 송신할 상기 사용자 데이터를 선택한다. 상기 송신율에 의해 결정되는 변조 및 코딩 방식에 따라 상기 사용자 데이터를 변조 및 코딩한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a user scheduling method for scheduling user data for a plurality of users to access. The user scheduling method obtains a transmission rate supported by a transmission antenna and an error rate of a stream, and selects the user data to be transmitted to the transmission antenna using the error rate and the transmission rate. The user data is modulated and coded according to a modulation and coding scheme determined by the transmission rate.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 이동통신 시스템을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary diagram illustrating a mobile communication system.

도 1을 참조하면, 이동통신 시스템은 기지국(10, base station; BS)과 다수의 단말(20, user equipment; UE)을 포함한다. 이동통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다. Referring to FIG. 1, a mobile communication system includes a base station (BS) 10 and a plurality of UEs 20. Mobile communication systems are widely deployed to provide various communication services such as voice and packet data.

기지국(10)은 일반적으로 단말(20)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(node-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어(terminology)로 불릴 수 있다. The base station 10 generally refers to a fixed station that communicates with the terminal 20. Other terms such as node-B, base transceiver system (BTS), and access point (access point) terminology).

단말(20)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. The terminal 20 may be fixed or mobile and may be called by other terms such as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a subscriber station (SS), and a wireless device.

이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(10)에서 단말(20)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(20)에서 기지국(10)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기(transmitter)는 기지국(10)의 일부분일 수 있고, 수신기(receiver)는 단말기(20)의 일부분일 수 있다. 이와 반대로 상향링크에서 송신기는 단말기(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(10)의 일부분일 수 있다. 기지국(10)은 다수의 수신기와 다수의 송신기를 포함할 수 있고, 단말기(20)는 다수의 수신기와 다수의 송신기를 포함할 수 있다. Downlink (downlink) means communication from the base station 10 to the terminal 20, uplink (uplink) means communication from the terminal 20 to the base station 10. In downlink, a transmitter may be part of the base station 10 and a receiver may be part of the terminal 20. In contrast, in uplink, the transmitter may be part of the terminal 20 and the receiver may be part of the base station 10. The base station 10 may include a plurality of receivers and a plurality of transmitters, and the terminal 20 may include a plurality of receivers and a plurality of transmitters.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 송신기(100)는 스케줄러(110), 채널 인코더(channel encoder; 120-1,...,120-Nt), 인터리버(interleaver; 130-1,...,130-Nt), 맵퍼(mapper; 140-1,...,140-Nt) 및 OFDM변조기(150-1,...,150-Nt)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the transmitter 100 includes a scheduler 110, a channel encoder 120-1,..., 120 -Nt, an interleaver 130-1,..., 130 -Nt. ), Mapper (140-1, ..., 140-Nt) and OFDM modulator (150-1, ..., 150-Nt).

스케줄러(110)는 K 사용자들에 대한 데이터를 입력받아 스케줄링 방식에 따라 이를 Nt 스트림으로 재배치한다. K는 사용자들의 수, Nt는 송신 안테나(160-1,...,160-Nt)의 수이다. 정해진 송신 안테나의 수와 송신 전력 등의 문제로 인해 모든 사용자가 자원을 동시에 사용할 수는 없다. 스케줄러(110)는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템을 위한 다중 사용자 다이버시티 이득을 높이기 위해 적절한 사용자를 선택하고 이를 스트림으로 바꾼다. 또한, 스케줄러(110)는 수신기(도 3의 200)로부터 귀환 정보를 받아 각 스트림에 대한 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; 이하 MCS)을 결정하고 이를 채널 인코더(120-1,...,120-Nt)와 맵퍼(140-1,...,140-Nt)로 전달하여 스트림이 정해진 코딩 방식과 변조 방식에 따라 변조 및 코딩되도록 한다. 스케줄러(110)에서 MCS 레벨을 결정하는 방법과 사용자 데이터를 스케줄링하는 방법에 대하여는 후술한다.The scheduler 110 receives data for K users and rearranges the data into Nt streams according to a scheduling method. K is the number of users and Nt is the number of transmit antennas 160-1, ..., 160-Nt. Due to problems such as the number of transmit antennas and the transmit power, all users cannot use resources simultaneously. The scheduler 110 selects the appropriate user and turns it into a stream to increase the multi-user diversity gain for the Multiple Input Multiple Output (MIMO) system. In addition, the scheduler 110 receives feedback information from the receiver 200 (200 of FIG. 3) and determines a modulation and coding scheme (hereinafter referred to as MCS) for each stream, and the channel encoder 120-1, ... 120-Nt) and mapper 140-1, ..., 140-Nt so that the stream is modulated and coded according to a predetermined coding scheme and modulation scheme. A method of determining the MCS level in the scheduler 110 and a method of scheduling user data will be described later.

채널 인코더(120-1,...,120-Nt)는 스트림을 입력받아, 스케줄러(110)에 의해 정해지는 코딩 방식에 따라 인코딩하여 부호화된 데이터(coded data)를 형성한다. 채널 인코더(120-1,...,120-Nt)는 스트림에 CRC(cyclic redundancy check)와 같은 에러 검출 비트들을 추가하고, 에러 정정을 위한 여분의 코드를 추가할 수 있다. 에러 정정 코드는 예를 들어 길쌈 부호(convolutional code) 또는 터보 부호(turbo code)일 수 있다. 인터리버(130-1,...,130-Nt)는 부호화된 데이터를 섞어 채널에서 오는 잡음 효과를 줄인다. The channel encoders 120-1,..., 120 -Nt receive the stream, encode the data according to a coding scheme determined by the scheduler 110, and form coded data. The channel encoders 120-1,..., 120 -Nt may add error detection bits such as cyclic redundancy check (CRC) to the stream, and add extra code for error correction. The error correction code may be, for example, a convolutional code or a turbo code. The interleavers 130-1, ..., 130-Nt mix the encoded data to reduce the noise effect from the channel.

맵퍼(140-1,...,140-Nt)는 인터리빙된 부호화된 데이터를 스케줄러(110)에 의해 정해지는 변조 방식에 따라 변조하여, 변조 심벌들을 제공한다. 즉 부호화된 데이터는 맵퍼(140-1,...,140-Nt)에 의해 진폭과 위상 성상(constellation)에 따른 위치를 표현하는 변조 심벌들로 맵핑된다. 스케줄러(110)에서 정해지는 변조 방식은 다양하게 바뀔 수 있으며, m-PSK(m-quadrature phase shift keying) 또는 m-QAM(m-quadrature amplitude modulation)일 수 있다. 예를 들어, m-PSK는 QPSK뿐 아니라 BPSK 또는 8-PSK을 포함할 수 있다. m-QAM은 16-QAM 또는 64-QAM뿐 아니라 256-QAM을 포함할 수 있다. The mapper 140-1,..., 140 -Nt modulates the interleaved coded data according to a modulation scheme determined by the scheduler 110 to provide modulation symbols. That is, the encoded data are mapped to modulation symbols representing positions according to amplitude and phase constellation by the mappers 140-1,..., 140 -Nt. The modulation scheme determined by the scheduler 110 may be variously changed and may be m-quadrature phase shift keying (m-PSK) or m-quadrature amplitude modulation (m-QAM). For example, m-PSK may include BPSK or 8-PSK as well as QPSK. m-QAM may include 256-QAM as well as 16-QAM or 64-QAM.

OFDM 변조기(150-1,...,150-Nt)는 입력되는 심벌들을 OFDM 심벌로 변환한다. OFDM 변조기(150-1,...,150-Nt)는 입력 심벌들에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)을 수행하여 시간 영역 샘플들로 변환할 수 있다. OFDM 심벌에는 CP(cyclic prefix)가 추가될 수 있다. OFDM 변조기(150-1,...,150-Nt)에서 출력되는 OFDM 심벌은 아날로그 신호로 변환되어 안테나(160-1,...,160-Nt)를 통해 송신된다.The OFDM modulators 150-1, ..., 150-Nt convert the input symbols into OFDM symbols. The OFDM modulators 150-1,..., 150 -Nt may perform Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) on the input symbols and convert them into time domain samples. A cyclic prefix (CP) may be added to the OFDM symbol. The OFDM symbols output from the OFDM modulators 150-1, ..., 150-Nt are converted into analog signals and transmitted through the antennas 160-1, ..., 160-Nt.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a receiver according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 수신기(200)는 OFDM 복조기(220-1,...,220-Nr), 채널 추정기(230-1,...,230-Nr), 등화기(240-1), 역스케줄러(250), 디맵퍼(260), 디인터리버(270), 채널 디코더(280) 및 AMC 제어기(290)를 포함한다. 여기서, Nr은 수신 안 테나(210-1,...,210-Nr)의 수이다.Referring to FIG. 3, the receiver 200 includes an OFDM demodulator 220-1,..., 220 -Nr, a channel estimator 230-1,..., 230 -Nr, and an equalizer 240-1. , Descheduler 250, demapper 260, deinterleaver 270, channel decoder 280, and AMC controller 290. Here, Nr is the number of reception antennas 210-1, ..., 210-Nr.

수신 안테나(210-1,...,210-Nr)로부터 수신된 신호는 디지털화되고, OFDM 복조기(220-1,...,220-Nr)에 의해 주파수 영역의 심벌들로 변환된다. OFDM 복조기(220-1,...,220-Nr)는 입력 신호에서 CP를 제거하고, FFT(Fast Fourier Transform)을 수행할 수 있다. 채널 추정기(230-1,...,230-Nr)는 채널 정보를 추정한다. 등화기(240-1,...,240-Nr)는 추정된 채널 정보를 이용하여 심벌들을 등화한다. The signals received from receive antennas 210-1, ..., 210-Nr are digitized and converted into symbols in the frequency domain by OFDM demodulators 220-1, ..., 220-Nr. The OFDM demodulators 220-1,..., 220 -Nr may remove a CP from an input signal and perform a fast fourier transform (FFT). The channel estimators 230-1,..., 230 -Nr estimate the channel information. Equalizers 240-1, ..., 240-Nr equalize the symbols using the estimated channel information.

역스케줄러(250)는 입력 신호로부터 해당하는 사용자 스트림을 추출한다. 디맵퍼(260), 디인터리버(270) 및 채널 디코더(280)는 해당하는 스트림에 대해 송신기(100)의 채널 인코더(120-1,...,120-Nt), 인터리버(130-1,...,130-Nt) 및 맵퍼(140-1,...,140-Nt)에 대응한다. The inverse scheduler 250 extracts the corresponding user stream from the input signal. The demapper 260, the deinterleaver 270, and the channel decoder 280 provide the channel encoders 120-1,..., 120 -Nt, the interleaver 130-1, of the transmitter 100 for the corresponding stream. 130-Nt) and mappers 140-1, ..., 140-Nt.

AMC 제어기(290)는 채널 추정기(230-1,...,230-Nr)에서 추정된 채널 품질을 입력받아, 스케줄러(110)와의 사이에서 미리 알려진 형식인 귀환 정보로 변환하여 송신기(100)로 보낸다. The AMC controller 290 receives the channel quality estimated by the channel estimators 230-1,..., 230 -Nr, and converts the channel quality into feedback information, which is a form known in advance, between the scheduler 110 and the transmitter 100. Send to.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 MCS 결정 방법과 사용자 스케줄링 방법을 설명한다. 결정되는 MCS를 이용하는 AMC 기법은 각 사용자에 대한 송신율 및/또는 파워 레벨을 귀환 정보에 따라 적응적으로 제어한다.Hereinafter, an MCS determination method and a user scheduling method according to an embodiment of the present invention will be described. The AMC technique using the determined MCS adaptively controls the transmission rate and / or power level for each user according to feedback information.

이하에서 MIMO 채널은 공간적으로 서로 관련되어 있지 않고, 수신 안테나의 수 Nr는 송신 안테나의 수 Nt와 같다고 한다. 수신기(200)의 등화기(240)의 출력으 로는 총 Nt 스트림이 분리된다. i번째 안테나를 통해 송신되는 사용자 데이터 시퀀스를 i번째 스트림이라 한다. 채널 상태는 하나의 패킷 송신 동안 정적(static)이고, 각 송신은 서로 다른 채널 상태를 겪는다고 한다. 귀환 채널은 오류가 없다고 가정한다. Hereinafter, it is assumed that MIMO channels are not spatially related to each other, and the number Nr of receive antennas is equal to the number Nt of transmit antennas. The output of the equalizer 240 of the receiver 200 separates the total Nt stream. The user data sequence transmitted through the i th antenna is called an i th stream. The channel state is static during one packet transmission, and each transmission is said to experience a different channel state. The feedback channel is assumed to be error free.

CP가 채널 지연 확산(channel delay spread)보다 길다고 할 때, FFT를 수행한 후 각 시간슬롯에서 j번째 수신 안테나에서의 n번째 부반송파의 출력 rn은 다음 수학식 1과 같다.When the CP is longer than the channel delay spread, the output r n of the n th subcarrier at the j th reception antenna in each time slot after performing the FFT is expressed by Equation 1 below.

Figure 112006080349217-PAT00001
Figure 112006080349217-PAT00001

Figure 112006080349217-PAT00002
Figure 112006080349217-PAT00002

여기서,

Figure 112006080349217-PAT00003
은 n번째 부반송파에서 i번째 송신 안테나와 j번째 수신 안테나 사이의 채널 주파수 응답을 나타내고,
Figure 112006080349217-PAT00004
은 복소수 차원(complex dimension)당 분산(variance)
Figure 112006080349217-PAT00005
을 갖는 독립적이고 동일하게 분포되는(independent and identically distributed) 복소 부가 가우시안 잡음(complex additive Gaussian noise)을 나타내고,
Figure 112006080349217-PAT00006
은 분산
Figure 112006080349217-PAT00007
을 갖는 i번째 송신 안테나에서의 송신 심벌을 나타낸다. xn의 총 파워는
Figure 112006080349217-PAT00008
이라 하고, Nt 송신 안테나에 걸쳐 동일하게 분포된다. here,
Figure 112006080349217-PAT00003
Denotes the channel frequency response between the i th transmit antenna and the j th receive antenna on the n th subcarrier,
Figure 112006080349217-PAT00004
Is the variance per complex dimension
Figure 112006080349217-PAT00005
Represents complex and additive additive Gaussian noise with independent and identically distributed
Figure 112006080349217-PAT00006
Silver dispersion
Figure 112006080349217-PAT00007
The transmission symbol in the i th transmit antenna having? The total power of x n
Figure 112006080349217-PAT00008
This is equally distributed over the Nt transmit antenna.

채널 임펄스 응답이 송신 중에 시불변(time invariant)이라고 할 때, 수신 신호의 채널 주파수 응답은

Figure 112006080349217-PAT00009
라고 할 수 있다.
Figure 112006080349217-PAT00010
은 i번째 송신 안테나에서 j번째 수신 안테나로의 l번째 탭(tap)에서 시간 영역 채널 임펄스 응답이다.
Figure 112006080349217-PAT00011
은 영 평균(zero mean)을 갖는 복소 가우시안에 독립적이다.When the channel impulse response is time invariant during transmission, the channel frequency response of the received signal is
Figure 112006080349217-PAT00009
It can be said.
Figure 112006080349217-PAT00010
Is the time domain channel impulse response at the l th tap from the i th transmit antenna to the j th receive antenna.
Figure 112006080349217-PAT00011
Is independent of a complex Gaussian with zero mean.

수신기(200)는 수신한 신호들로부터 등화기 행렬 W n에 의해 Nt개의 송신 신호들을 검출한다. 즉 수신기(200)에서 등화기(240)를 적용한 후에 n번째 부반송파에서의 출력

Figure 112006080349217-PAT00012
은 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The receiver 200 detects Nt transmission signals by the equalizer matrix W n from the received signals. That is, the output from the nth subcarrier after applying the equalizer 240 in the receiver 200
Figure 112006080349217-PAT00012
May be expressed as in Equation 2 below.

Figure 112006080349217-PAT00013
Figure 112006080349217-PAT00013

w n ,iW n의 i번째 열(row), h n ,iH n의 i번째 행(column)이라 할 때, i번째 스트림의 출력은 다음 수학식 3과 같다. When w n , i is an i-th row of W n , and h n , i are i-th column of H n , the output of the i-th stream is expressed by Equation 3 below.

Figure 112006080349217-PAT00014
Figure 112006080349217-PAT00014

수학식 3의 마지막 2 요소는 총 분산

Figure 112006080349217-PAT00015
을 갖는 간섭 및 잡음이다. 총 분산
Figure 112006080349217-PAT00016
은 다음 수학식 4와 같다. The last two elements of equation (3) are the total variance
Figure 112006080349217-PAT00015
With interference and noise. Total dispersion
Figure 112006080349217-PAT00016
Is as shown in Equation 4 below.

Figure 112006080349217-PAT00017
Figure 112006080349217-PAT00017

따라서, n번째 부반송파에서 i번째 스트림에 대한 등화기의 출력에서 신호대 간섭 및 잡음 비(signal to interference plus noise ratio; SINR)는 다음 수학식 5와 같다.Accordingly, the signal to interference plus noise ratio (SINR) at the output of the equalizer for the i th stream in the n th subcarrier is expressed by Equation 5 below.

Figure 112006080349217-PAT00018
Figure 112006080349217-PAT00018

한편, 등화기(240)에 있어서 등화 방식은 ZFE(Zero-Forcing equalizer) 또는 MMSE(Minimum Mean Square Error Equalizer)의 2가지 선형 등화기가 고려될 수 있다. Meanwhile, in the equalizer 240, two linear equalizers, a zero-forcing equalizer (ZFE) or a minimum mean square error equalizer (MMSE), may be considered.

ZFE는 다른 스트림으로부터의 간섭을 제거하기 위해 채널 역변환을 사용한다. ZFE 방법에 의하면 등화기 행렬 W n ZFE은 다음 수학식 6과 나타낼 수 있다.ZFE uses channel inverse transform to remove interference from other streams. According to the ZFE method, the equalizer matrix W n ZFE may be represented by Equation 6 below.

Figure 112006080349217-PAT00019
Figure 112006080349217-PAT00019

여기서,

Figure 112006080349217-PAT00020
는 에르미트 전치(Hermitian transpose)를 나타낸다.here,
Figure 112006080349217-PAT00020
Denotes Hermitian transpose.

MMSE 등화기 행렬 W n MMSE은 다음 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.The MMSE equalizer matrix W n MMSE can be expressed by Equation 7 below.

Figure 112006080349217-PAT00021
Figure 112006080349217-PAT00021

여기서,

Figure 112006080349217-PAT00022
Figure 112006080349217-PAT00023
단위 행렬(identity matrix)이다. ZFE는 간단하지만 잡음 증대를 겪을 수 있으므로, 일반적으로 MMSE가 좀더 나은 성능을 보일 수 있다. here,
Figure 112006080349217-PAT00022
Is
Figure 112006080349217-PAT00023
It is an identity matrix. ZFE is simple but can experience increased noise, so MMSE can generally perform better.

이하에서는 MCS를 결정하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of determining the MCS will be described.

송신기(100)에서 송신 안테나(160-1,...,160-Nt)를 통해 송신되는 사용자 데이터 스트림은 스케줄러(110)에 의해 선택된다. 스케줄러(110)는 각각의 스트림에 대해 정해진 기준에 따라 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme; MCS) 을 결정한다.The user data stream transmitted from the transmitter 100 via the transmit antennas 160-1,..., 160 -Nt is selected by the scheduler 110. The scheduler 110 determines a modulation and coding scheme (MCS) according to a predetermined criterion for each stream.

스케줄러(110)에 의한 각각의 스트림은 채널 인코더(120-1,..,120-Nt)와 맵퍼(140-1,..,140-Nt)를 지난다. 이하에서 Rc는 코드률(code rate), dH는 최소 해밍거리(Hammming distance)를 나타낸다. 채널 인코더(120-1,...,120-Nt)는 RCPC(Rate Compatible Punctured Convolutional Codes)를 채용하고, 더 높은 코드률은 코드률 1/2인 모 코드(mother code)로부터 천공 주기(puncturing period) p에 의해 천공된다고 한다. Each stream by the scheduler 110 passes through the channel encoders 120-1,..., 120 -Nt and the mapper 140-1,..., 140 -Nt. Hereinafter, R c denotes a code rate and d H denotes a minimum Hamming distance. Channel encoders 120-1, ..., 120-Nt employ Rate Compatible Punctured Convolutional Codes (RCPC), with higher code rates puncturing from mother code at code rate 1/2. period) is said to be punctured by p.

SINR 벡터를

Figure 112006080349217-PAT00024
라 할 때, i번째 스트림의 순간적인 에러율(error rate)은 다음 수학식 8과 같이 추정될 수 있다. 여기서 에러율은 심벌에 대한 채널 오차를 말하며, 이하에서 설명을 보다 명확하게 하기 위해 비트 에러율(bit error rate)로 한다. 당업자라면 에러율을 FER(Frame Error Rate)이나 BLER(Block Error Rate) 등 다른 형식으로 용이하게 바꿀 수 있을 것이다. SINR vector
Figure 112006080349217-PAT00024
In this case, the instantaneous error rate of the i-th stream may be estimated as in Equation 8. In this case, the error rate refers to a channel error for a symbol, and a bit error rate is referred to below for clarity. Those skilled in the art will be able to easily change the error rate to other formats such as Frame Error Rate (FER) or Block Error Rate (BLER).

Figure 112006080349217-PAT00025
Figure 112006080349217-PAT00025

여기서, N(d)는 해밍거리 d에서 오차 이벤트(error event)의 총 입력 가중치(total input weight)를 나타내고, P(d,Ω i)는 해밍거리 d에서 코드워드(codeword)들 간의 평균 코드워드 PEP(pairwise error probability)이다. 단일 반송파 시스템에서 채널이 레일리(Rayleigh) 또는 라이시안(Rician) 분포로 모델링되는 경우 P(d,Ω i)는 정확하게 계산할 수 있다. Here, N (d) represents the total input weight of the error event at the hamming distance d, and P (d, Ω i ) is the average code between the codewords at the hamming distance d. Word PEP (pairwise error probability). In a single carrier system, if the channel is modeled as a Rayleigh or Rician distribution, P (d, Ω i ) can be calculated accurately.

각 송신 안테나(160-1,...,160-Nt)에 대한 심벌의 순간적인 에러율을 추정하여 이를 통해 MCS 레벨을 결정할 수 있다. 에러율은 전체 부채널 상이 아닌 OFDM 심벌 상에서 추정될 수 있다. 그런데 OFDM 기반의 이동통신 시스템에서 P(d,Ω i)는 채널의 주파수 선택성으로 인해 정확히 계산하는 것은 매우 복잡할 수 있다. 수학식 8의 에러율 계산을 위해 이하에서는 에러율을 추정하는 방식에 대해 설명한다. By estimating the instantaneous error rate of the symbol for each transmit antenna (160-1, ..., 160-Nt) it can determine the MCS level. The error rate may be estimated on OFDM symbols rather than on the entire subchannel. However, in the OFDM-based mobile communication system, P (d, Ω i ) may be very complicated to accurately calculate due to the frequency selectivity of the channel. In order to calculate the error rate of Equation 8, a method of estimating an error rate will be described below.

각 스트림에 대한 SINR 벡터 Ω i에 대해 P(d,Ω i)는 다음 수학식 9와 같이 구할 수 있다.P (d, Ω i ) for the SINR vector Ω i for each stream can be obtained as shown in Equation 9 below.

Figure 112006080349217-PAT00026
Figure 112006080349217-PAT00026

여기서,

Figure 112006080349217-PAT00027
는 각 d개의 비트 위치들 간의 카티시안(Cartesian) 곱이고,
Figure 112006080349217-PAT00028
는 j번째 비트가 b인 m-QAM 성상에서 신호점들의 부분 집합이고, m=log2M 이다.here,
Figure 112006080349217-PAT00027
Is a Cartesian product between each d bit positions,
Figure 112006080349217-PAT00028
Is a subset of the signal points in the m-QAM constellation where j th bit is b, and m = log 2 M.

이상적인 인터리빙과 그레이 맵핑을 가정할 때, 수학식 9는 다음 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.Assuming ideal interleaving and gray mapping, Equation 9 may be expressed as Equation 10 below.

Figure 112006080349217-PAT00029
Figure 112006080349217-PAT00029

Figure 112006080349217-PAT00030
Figure 112006080349217-PAT00030

Figure 112006080349217-PAT00031
Figure 112006080349217-PAT00031

수학식 10을 계산하는 데 있어서, 대부분의 오차 이벤트들은 xk 주위의 주변점들(neighboring points)인 vk의 잘못된 판단에 기인한다. 주변점 vk은 xk와 j번째 비트가 다른 곳이다. In computing Equation 10, most error events are due to a misjudgement of v k , which is the neighboring points around x k . The peripheral point v k is where x k and the j th bit are different.

도 4는 16-QAM에서 주변점들을 나타낸 예시도이다. j=1인 경우이고, 어두운 점들은 1번째 비트 위치가 1인 점들을 나타낸다.4 is an exemplary diagram showing peripheral points in 16-QAM. In the case of j = 1, the dark points represent the points at which the first bit position is one.

도 4를 참조하면, 각각의 오차 이벤트를 특징짓는 3가지 형태의 천이(transition)이 있다. A1 점은 1번째 비트 위치가 다른 2개의 주변점들을 가진다. A2 점은 1번째 비트 위치가 다른 3개의 주변점들을 가진다. 반면에 A3 점은 1번째 비트 위치가 다른 주변점이 없다. j=1 과 2인 경우에는 A3 점과 마찬가지인 점들이 4개가 있고, j=3과 4인 경우에는 A3 점과 마찬가지인 점들이 없다. Referring to Figure 4, there are three types of transitions that characterize each error event. The A1 point has two peripheral points with different first bit positions. The A2 point has three peripheral points with different first bit positions. On the other hand, the A3 point has no peripheral point that differs in the first bit position. In the case of j = 1 and 2, there are four points similar to the A3 point, and in the case of j = 3 and 4, there are no points similar to the A3 point.

Q1과 Q2를 다음 수학식 11과 같이 각각 정의한다.Q 1 and Q 2 are defined as in Equation 11 below.

Figure 112006080349217-PAT00032
Figure 112006080349217-PAT00032

Figure 112006080349217-PAT00033
Figure 112006080349217-PAT00033

16-QAM에 대한

Figure 112006080349217-PAT00034
은 모든 j에 대해 고려할 때 3(2Q1 + 3Q2)/8 로 구할 수 있다. Q(x)를
Figure 112006080349217-PAT00035
로 정의할 때, 다음 수학식 12와 같이 간략화할 수 있다.For 16-QAM
Figure 112006080349217-PAT00034
Can be found as 3 (2Q 1 + 3Q 2 ) / 8 when all j are considered. Q (x)
Figure 112006080349217-PAT00035
When defined as, it can be simplified as shown in the following equation (12).

Figure 112006080349217-PAT00036
Figure 112006080349217-PAT00036

QPSK와 64-QAM에 대한

Figure 112006080349217-PAT00037
도 각각 Q1+Q2 와 (28Q1 + 49Q2)/48 로 구할 수 있다. 즉
Figure 112006080349217-PAT00038
은 ρn,i의 함수로써 쉽게 계산할 수 있고, 에러율의 계산도 간단히 가능하다.For QPSK and 64-QAM
Figure 112006080349217-PAT00037
Can be obtained as Q 1 + Q 2 and (28Q 1 + 49Q 2 ) / 48, respectively. In other words
Figure 112006080349217-PAT00038
Can be easily calculated as a function of ρ n, i , and the error rate can be calculated simply.

각각의 송신에서 송신율은 각각의 MCS 레벨에 따라 변조 및 코딩 방식을 정의하는 AMC 테이블로부터 선택된다. 즉 송신율은 선택되는 변조 방식 및 코딩 방식에 따라 결정된다. The transmission rate at each transmission is selected from an AMC table that defines the modulation and coding scheme according to each MCS level. That is, the transmission rate is determined according to the modulation scheme and coding scheme selected.

k번째 사용자가 i번째 송신 안테나를 통해 데이터 스트림을 송신하고, AMC 테이블은 총 lmax MCS 레벨을 지원한다고 가정한다. 각 MCS 레벨 l (l=1,...,lmax)는 코드률

Figure 112006080349217-PAT00039
과 크기
Figure 112006080349217-PAT00040
인 Ml-QAM 신호 집합으로 이루어진다고 한다. Assume that the k-th user transmits the data stream through the i-th transmit antenna, and the AMC table supports the total l max MCS level. Each MCS level l (l = 1, ..., l max ) is code rate
Figure 112006080349217-PAT00039
And size
Figure 112006080349217-PAT00040
It is said to consist of the M l -QAM signal set.

MCS 레벨 l에 의해 지원되는 주파수 효율(spectral efficiency)은

Figure 112006080349217-PAT00041
로 구할 수 있다. 주파수 효율이 클수록 송신율은 높아진다. 주어진 SINR 벡터 Ωi에 대해, 주파수 효율 RT(l)에 대한 손실 함수(cost function)은 다음 수학식 13과 같이 정의할 수 있다.The spectral efficiency supported by MCS level l is
Figure 112006080349217-PAT00041
Can be obtained as The higher the frequency efficiency, the higher the transmission rate. For a given SINR vector Ω i , the cost function for the frequency efficiency R T (l) can be defined as in Equation 13.

Figure 112006080349217-PAT00042
Figure 112006080349217-PAT00042

여기서, pl은 코드의 천공 주기(puncturing period)이다. Where p l is the puncturing period of the code.

수학식 13은 에러율 추정식으로 MCS를 결정하는 데 사용한다. 에러율은 채널 품질 정보를 통해 수신기(200)에서 계산하여 이를 귀환 정보로 송신기(100)로 보낼 수 있다. 또는 채널 품질 정보를 귀환받은 송신기(100)에서 에러율을 계산할 수 있다. Equation 13 is used to determine the MCS as an error rate estimation equation. The error rate may be calculated by the receiver 200 through the channel quality information and sent to the transmitter 100 as feedback information. Alternatively, the transmitter 100 receiving the channel quality information may calculate the error rate.

에러율을 이용하여 MCS 레벨을 결정하기 위해 다음 방식이 가능하다. To determine the MCS level using the error rate, the following methods are possible.

일 실시예는 에러율 제한 하에서 MCS를 결정하는 에러율 제한 방법이다. 이 경우에 AMC 방식은 에러율을 요구하는 에러 레벨 이하로 유지하면서 현재 채널 상태에 따라 송신율을 결정할 수 있다. 즉 에러율 제한 방식은 다음 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.One embodiment is an error rate limiting method for determining MCS under error rate limiting. In this case, the AMC scheme can determine the transmission rate according to the current channel state while maintaining the error rate below the required error level. That is, the error rate limiting method may be expressed as in Equation 14 below.

Figure 112006080349217-PAT00043
Figure 112006080349217-PAT00043

Figure 112006080349217-PAT00044
Figure 112006080349217-PAT00044

여기서, Pe는 요구되는 에러율을 말한다. 즉 에러율 제한 방식은 매 순간마다의 각 스트림의 에러율을 추정하여, 구해지는 에러율이 문턱값인 Pe의 제한 하에서 최대의 주파수 효율을 갖는 MCS를 선택한다. 에러율을 문턱값 이하로 하면서 송신율을 최대로 할 수 있다. 이 방식은 IP(Internet Protocol) 계층에서 충돌 제어와 같은 신뢰성이 요구되는 송신에 적합하다고 할 수 있다. Where P e is the required error rate. That is, the error rate limiting method estimates the error rate of each stream at every instant, and selects the MCS having the maximum frequency efficiency under the limitation of P e , where the obtained error rate is a threshold. The transmission rate can be maximized while keeping the error rate below the threshold. This method is suitable for transmissions requiring reliability such as collision control in the Internet Protocol (IP) layer.

다른 실시예는 수신기(200)에서 평균 에러율에 관계없이 총 수율(throughput)을 최대로 하려는 송신율 최대화(rate maximizing) 방식이다. 송신율 최대화 방식을 위해서는 수신기에서 기대되는 수율을 나타내는 다른 손실 함수가 필요하다. 기대 수율은 수학식 13을 통해 다음 수학식 15와 같이 구할 수 있다.Another embodiment is a rate maximizing scheme for maximizing the total throughput regardless of the average error rate at the receiver 200. The rate maximization scheme requires another loss function that represents the expected yield at the receiver. Expected yield can be obtained as in Equation 15 through Equation 13.

Figure 112006080349217-PAT00045
Figure 112006080349217-PAT00045

패킷 송신을 위한 MCS 레벨은 기대 수율

Figure 112006080349217-PAT00046
을 최대화하도록 결정된다. 에러율을 포함하는 수율을 최대화하도록 MCS 레벨을 결정하여 송신율을 최대로 할 수 있다. 이 방식은 WWW(World Wide Web)이나 FTP(File Transfer Protocol) 등과 같은 고속 전송에 적합하다고 할 수 있다. MCS level for packet transmission is expected yield
Figure 112006080349217-PAT00046
Is determined to maximize. The transmission rate can be maximized by determining the MCS level to maximize the yield including the error rate. This method is suitable for high speed transmission such as the World Wide Web (WWW) or the File Transfer Protocol (FTP).

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 스케줄링 방법에 대하여 설명한다. 다중사용자 다이버시티(multiuser diversity)를 이용하는 다중사용자 환경을 고려한다. 다중사용자 다이버시티 이득은 기지국에 동시에 접속하는 사용자의 수에 따라 증가할 수 있다. Hereinafter, a user scheduling method according to an embodiment of the present invention will be described. Consider a multiuser environment using multiuser diversity. Multi-user diversity gain may increase with the number of users simultaneously accessing the base station.

모든 사용자에 대해 수신 SNR과 같은 채널 상태가 동일하다고 한다. K 사용자들이 기지국에 접속한다고 하고, 각 사용자는 대기열(waiting queue)에 충분한 데이터 스트림을 가진다고 한다. 사용자 k(k=1, .., K)에 대해 i번째 송신 안테나에서 지원되는 송신율을 Rk ,i라 한다. 송신율은 선택되는 MCS에 따라 결정된다.It is assumed that all users have the same channel state as the received SNR. K users are said to be connected to the base station, and each user is said to have enough data streams in the waiting queue. The transmission rate supported by the i th transmit antenna for user k (k = 1, .., K) is referred to as R k , i . The transmission rate is determined by the MCS selected.

일 실시예에서, 기지국은 i번째 송신 안테나에 대해 모든 사용자들로부터 보고된 송신율로부터 가장 높은

Figure 112006080349217-PAT00047
을 갖는 사용자를 선택할 수 있다. 송신 안테나별로 최대의 송신율을 갖는 사용자를 선택하고, 이를 통해 MCS 레벨을 결정하여 다중사용자 다이버시티 이득을 높인다.In one embodiment, the base station has the highest transmission rate reported from all users for the i < th > transmit antenna.
Figure 112006080349217-PAT00047
You can select a user with. The user having the maximum transmission rate is selected for each transmission antenna, and the MCS level is determined through this to increase the multiuser diversity gain.

다른 실시예에서, 기지국은

Figure 112006080349217-PAT00048
의 최대값을 갖는 사용자를 선택할 수 있다. Rk
Figure 112006080349217-PAT00049
을 나타내고, Ravg ,k는 이전 시간 슬롯에서 사용자에게 제공된 데이터률의 이동 평균(moving average)이다. 이는 모든 사용자에게 대략 동일한 수의 시간 슬롯을 제공하지만 가장 좋은 채널 상태를 갖는 사용자에게 송신을 할당한다. 이 방식은 사용자의 이동성이 큰 시간 선택적 환경에 보다 적합할 수 있다. In another embodiment, the base station is
Figure 112006080349217-PAT00048
You can select the user with the maximum value of. R k is
Figure 112006080349217-PAT00049
R avg , k is a moving average of the data rates provided to the user in the previous time slot. This gives approximately all users the same number of time slots but assigns transmissions to the users with the best channel conditions. This approach may be more suitable for a time selective environment in which a user's mobility is large.

송신율

Figure 112006080349217-PAT00050
Figure 112006080349217-PAT00051
의 합은 사용자 측에서 계산되어 기지국으로 보내질 수 있다. 즉 송신률과 에러율을 수신기(200)에서 계산하여 송신기(100)로 귀환시켜 귀환 정보량을 줄인다. 만약 충분한 사용자들이 패킷 전송을 동시에 요청하는 경우 각 안테나에서 패킷을 송신하기를 원하는 적어도 하나의 사용자가 존재할 수 있다. 이 경우 선택된 안테나에 따라
Figure 112006080349217-PAT00052
의 최대값만을 보고함으로써 귀환 정보의 양을 줄일 수 있다. Transmission rate
Figure 112006080349217-PAT00050
and
Figure 112006080349217-PAT00051
The sum may be calculated at the user side and sent to the base station. That is, the transmission rate and the error rate are calculated by the receiver 200 and fed back to the transmitter 100 to reduce the amount of feedback information. There may be at least one user who wants to transmit a packet at each antenna if enough users request packet transmission at the same time. In this case, depending on the antenna selected
Figure 112006080349217-PAT00052
By reporting only the maximum value of, we can reduce the amount of feedback information.

도 5는 시뮬레이션 결과에 따른 굿풋(Goodput) 대 SNR를 나타낸 그래프이다. Nt = Nr = 4이고, K=20 사용자들이 동시에 패킷을 송신한다고 한다. N=64 부반송파와 CP 길이를 16 샘플로 한 OFDM 시스템을 고려한다. 5-탭(tap)의 지수적으로 감소하는 채널 프로파일을 모든 사용자에게 가정하고, 총 송신 파워 P는 2로 한다. 시뮬레이션에 사용된 AMC 테이블은 다음 표 1과 같다.5 is a graph showing goodput versus SNR according to the simulation result. N t = N r = 4, and K = 20 users transmit packets simultaneously. Consider an OFDM system with N = 64 subcarriers and 16 samples of CP length. Assume an exponentially decreasing channel profile of 5-tap for all users, and the total transmit power P is 2. The AMC table used in the simulation is shown in Table 1 below.

ll RT(l)R T ( l ) RC R C 변조Modulation 1One 0.75 bps/Hz0.75 bps / Hz 3/43/4 BPSKBPSK 22 1 bps/Hz1 bps / Hz 1/21/2 QPSKQPSK 33 1.5 bps/Hz1.5 bps / Hz 3/43/4 QPSKQPSK 44 2 bps/Hz2 bps / Hz 1/21/2 16-QAM16-QAM 55 2.5 bps/Hz2.5 bps / Hz 5/85/8 16-QAM16-QAM 66 3 bps/Hz3 bps / Hz 3/43/4 16-QAM16-QAM 77 3.5 bps/Hz3.5 bps / Hz 7/127/12 64-QAM64-QAM 88 4 bps/Hz4 bps / Hz 2/32/3 64-QAM64-QAM 99 4.5 bps/Hz4.5 bps / Hz 3/43/4 64-QAM64-QAM 1010 5 bps/Hz5 bps / Hz 5/65/6 64-QAM64-QAM

채널 코딩은 16-상태 천공 길쌈 부호(Punctured Convolutional Code)를 채용한다. 시스템 수율을 측정하기 위해 10000 프레임이 넘는 송신을 시뮬레이션한다. 또한, AMC 방식과 더불어 자동 반복 요청(Automatic Repeat Request)을 구현한다. AMC 방식의 성능을 측정하기 위해 굿풋(goodput)을 채용한다. 굿풋은 정확한 CRC(Cylic Redundancy Check)를 갖는 디코딩된 프레임에서 정보 비트들을 헤아리는 것이다.Channel coding employs a 16-state punctured convolutional code. Simulate transmissions over 10,000 frames to measure system yield. In addition to the AMC scheme, it implements an Automatic Repeat Request. Goodput is employed to measure the performance of the AMC method. Goodfoot is to count the bits of information in a decoded frame with the correct Cyclic Redundancy Check (CRC).

도 5를 참조하면, SISO(Single Input Single Output) 시스템은 선형 등화기가 아닌 최대 우도 디맵퍼(maximum likelihood demapper)를 사용한 경우이다. SNR이 증가함에 따라 본 발명에 따른 방식이 SISO 시스템에 비해 더 나은 성능 향상과 성능 이득을 보여주고 있다.Referring to FIG. 5, a single input single output (SISO) system uses a maximum likelihood demapper rather than a linear equalizer. As the SNR increases, the scheme according to the invention shows better performance gains and performance gains over SISO systems.

송신율 최대화(Rate Maximizing) 방식은 비록 요구되는 평균 에러율을 만족하지는 못하지만 가장 높은 송신율을 보여준다. 에러율 제한(BER constarint) 방식이나 송신율 최대화 방식이든 MMSE가 ZFE보다 더 나은 성능을 보여준다. ZFE에서 등화기의 출력에서 계산된 SINR은 잡음 증폭으로 인해 열화되고 AMC 방식은 SINR의 함수에 의해 MCS 레벨을 결정하므로 ZFE에 의해 선택된 송신율은 MMSE에 의한 송신율보다 일반적으로 낮다. The rate maximizing scheme shows the highest transmission rate, although it does not meet the required average error rate. Whether BER constarint or transmission maximization, MMSE performs better than ZFE. In ZFE, the SINR calculated at the output of the equalizer degrades due to noise amplification and the AMC scheme determines the MCS level as a function of SINR, so the transmission rate selected by ZFE is generally lower than the transmission rate by MMSE.

일반적으로 에러율 제한을 만족하면서 주파수 효율을 높이기 위해 요구되는 SNR은 원하는 주파수 효율이 증가하면서 커진다. 이는 높은 주파수 효율 하에서 에러율 제한하의 MCS 레벨의 기대 에러율이 필요한 에러율보다 쉽게 훨씬 낮아지게 한다. 높은 주파수 효율 영역에서 송신율 최대화 방식은 AMC 집합 중에서 단지 기대 수율만을 고려함으로써 수율을 향상시킬 수 있다. In general, the SNR required to increase the frequency efficiency while satisfying the error rate limit increases as the desired frequency efficiency increases. This makes the expected error rate of the MCS level under the error rate limit under high frequency efficiency easily much lower than the required error rate. In the high frequency efficiency region, the transmission rate maximization scheme can improve yield by considering only expected yields among AMC sets.

그래프에 나타난 바와 같이, 2가지 결정 방식 사이의 성능 차는 최대 가능한 송신율의 90% 정도되는 영역에서 보다 더 크게 발생한다. 즉 낮은 주파수 효율 영역에서 더 크게 발생한다. 또한, ZFE는 더 높은 주파수 효율을 선택하기 위해 더 큰 SNR을 요구하므로, 송신율 최대화 방식을 채용함으로써 MMSE 보다 더 많은 성능 향상을 보여준다. As shown in the graph, the performance difference between the two determination schemes occurs more than in the region of about 90% of the maximum possible transmission rate. Ie larger in the low frequency efficiency range. In addition, ZFE requires greater SNR to select higher frequency efficiency, and thus shows more performance improvement than MMSE by adopting a transmission rate maximization scheme.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.The invention can be implemented in hardware, software or a combination thereof. In hardware implementation, an application specific integrated circuit (ASIC), a digital signal processing (DSP), a programmable logic device (PLD), a field programmable gate array (FPGA), a processor, a controller, and a microprocessor are designed to perform the above functions. , Other electronic units, or a combination thereof. In the software implementation, the module may be implemented as a module that performs the above-described function. The software may be stored in a memory unit and executed by a processor. The memory unit or processor may employ various means well known to those skilled in the art.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be modified and changed in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. I can understand. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention will include all embodiments within the scope of the following claims.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 에러율을 추정하고, 추정된 에러율을 이용하여 MCS 레벨을 결정하고 사용자 데이터를 스케줄링한다. 다중사용자 다이버시티 이득을 높일 수 있고, 송신율을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the error rate is estimated, the MCS level is determined using the estimated error rate, and user data is scheduled. Multi-user diversity gain can be increased, and transmission rate can be improved.

Claims (10)

심벌의 에러율을 예측하는 단계; 및Predicting an error rate of a symbol; And 상기 에러율을 이용하여 상기 심벌의 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정하는 단계를 포함하는 변조 및 코딩 방식 결정 방법.And determining a modulation and coding scheme (MCS) of the symbol using the error rate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 MCS를 결정하는 단계는Determining the MCS is 상기 에러율을 소정 값 이하로 유지하면서 주파수 효율을 최대화하도록 상기 MCS를 결정하는 변조 및 코딩 방식 결정 방법.And determining the MCS to maximize frequency efficiency while maintaining the error rate below a predetermined value. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 주파수 효율은
Figure 112006080349217-PAT00053
으로 구하는 변조 및 코딩 방식 결정 방법. RT는 주파수 효율, RC는 코드율, M은 변조 크기이다.
The frequency efficiency is
Figure 112006080349217-PAT00053
Modulation and coding method determination method to obtain. R T is the frequency efficiency, R C is the code rate, and M is the modulation size.
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 MCS를 결정하는 단계는Determining the MCS is 상기 에러율에 상관없이 상기 송신 안테나의 수율(throughput)을 최대화하도록 상기 MCS를 결정하는 변조 및 코딩 방식 결정 방법.And determining the MCS to maximize throughput of the transmit antenna regardless of the error rate. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 수율은
Figure 112006080349217-PAT00054
으로 구하는 변조 및 코딩 방식 결정 방법. 여기서, Ri는 수율, RC는 코드율, M은 변조 크기, BER은 상기 에러율이다.
The yield is
Figure 112006080349217-PAT00054
Modulation and coding method determination method to obtain. Where R i is yield, R C is code rate, M is modulation size, and BER is the error rate.
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 에러율은 비트 에러율(bit error rate)인 변조 및 코딩 방식 결정 방법.Wherein the error rate is a bit error rate. 접속하는 다수의 사용자에 대한 사용자 데이터를 스케줄링하는 사용자 스케줄링 방법에 있어서,A user scheduling method for scheduling user data for a plurality of users to access, 송신 안테나에서 지원되는 송신율과 스트림의 에러율을 구하는 단계;Obtaining a transmission rate supported by the transmitting antenna and an error rate of the stream; 상기 에러율과 상기 송신율을 이용하여 상기 송신 안테나로 송신할 상기 사용자 데이터를 선택하는 단계;Selecting the user data to transmit to the transmission antenna using the error rate and the transmission rate; 상기 송신율에 의해 결정되는 변조 및 코딩 방식에 따라 상기 사용자 데이터을 변조 및 코딩하는 단계를 포함하는 사용자 스케줄링 방법.Modulating and coding the user data according to a modulation and coding scheme determined by the transmission rate. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 송신 안테나는 다수인 사용자 스케줄링 방법.And a plurality of transmit antennas. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 에러율은 수신단에서 송신단으로 귀환되는 사용자 스케줄링 방법.And the error rate is returned from the receiving end to the transmitting end. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 송신율은 수신단에서 송신단으로 귀환되는 사용자 스케줄링 방법.The transmission rate is a user scheduling method that is sent from the receiving end to the transmitting end.
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