KR20080085317A - 광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법에 관한 것으로서, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 과정과, 상기 그룹 중 하향링크 채널이 가장 우수한 하나의 그룹을 선택하는 과정과, 상기 그룹 내 소정 개수의 타일을 임의 선택하여 전송할 피드백 데이터를 매핑(mapping)하는 과정을 포함하여, 별도의 피드백 채널에 대한 할당 및 수거 과정 없이, 단말이 채널 상황을 고려하여 직접 선택한 타일을 통해 피드백 정보를 전송할 수 있어 상향링크 무선 자원의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
피드백, 타일, 사용자 구분 코드, 피드백 채널

Description

광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING OF UPLINK FEEDBACK DATA IN BROADBAND WIRELESS MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 영역(feedback region)을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전체 타일을 그룹으로 나누는 방안을 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말의 상향링크 피드백 데이터 전송 장치의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 기지국의 사용자별 상향링크 피드백 데이터 수신 장치의 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말의 상향링크 피드백 데이터 전송 방법의 절차를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 기지국의 사용자별 상향링크 피드백 데이터 수신 방법의 절차를 도시한 도면, 및
도 7은 본 발명에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 기지국과 단말간 피드백 관련 메시지 송수신 흐름도를 도시한 도면.
본 발명은 광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 TDD 방식의 OFDM을 기반으로 하는 광대역 무선 이동통신 시스템에서 비 주기적으로 피드백 정보를 전송해야 하는 경우 단말이 하향링크 채널을 통해 선택한 선호 채널을 이용하여 구성한 피드백 채널을 통해 상향링크 피드백 데이터를 전송하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 이동통신 시스템에서는 시간에 따른 채널의 변화에 의해 수신 신호의 품질 열화가 발생할 수 있으므로 재전송(Automatic Repeat reQuest : 이하 'ARQ'라 칭함)과 같은 기법을 적용하여 송신 신호가 수신기로 정확히 전달될 수 있도록 하고 있다. 특히 최근의 이동통신 시스템에서는 전송 신호의 보다 정확한 전달을 위해 복합 재전송(Hybrid Automatic Repeat request : 이하 'HARQ'라 칭함) 기법을 도입하고 있으며, 이를 위해 별도의 피드백 채널을 통해 ACK(Acknowledgement)와 NAK(Negative Acknowledgement) 등의 궤환 정보를 전송하도록 하고 있다. 뿐만 아니라 최근의 셀룰라 무선 이동통신 시스템에서는 가용 무선 자원을 보다 효율적으로 이용하기 위해 채널의 변화에 따라 변조 방식과 부호화율을 적응적으로 변화시 켜 신호를 전송하고 있으며 이를 AMC(Adaptive Modulation and Coding Scheme)라 일컫는다. 상기 AMC를 적용하기 위해서는 송신기에서 채널에 대한 정보를 미리 알고 있어야 하며, 일반적인 시분할 듀플렉싱(Time Division Duplexing : 이하 'TDD'라 칭함) 기반 시스템에서는 상/하향링크 채널의 가역성 (reciprocity)을 이용하여 예측하거나 또는 별도의 피드백 채널을 통해 전송된 정보를 통해 파악하도록 하고 있다. 셀룰라 무선 이동통신 시스템의 경우 상/하향링크에서 간섭 신호의 영향 등이 서로 다를 수 있으므로, IEEE 802.16e 시스템을 포함한 대부분의 이동통신 시스템에서는 별도의 피드백 채널을 따로 설정한 후 이 채널을 통해 단말이 하향링크 채널 정보, 예를 들어, 캐리어 대 잡음 및 간섭 비(Carrier to Interference and Noise Ratio : 이하 'CINR'이라 칭함)를 기지국으로 전송하도록 하고 있다.
한편, ACK, NAK 및 CQI(Channel Quality Indication) 보고를 위해서는 상향링크 무선 자원의 일부를 피드백 채널로 설정하여야 하며 이는 결국 가용 무선 자원의 양을 줄이게 되므로 시스템 내 사용자 수 등을 반영하여 적절한 수준으로 설정하여 오버헤드로 인한 낭비를 줄여야 한다. 이와 같이 한정된 무선 자원으로 보다 효율적인 상향링크 피드백 채널을 지원하기 위해서는 피드백(feedback) 채널의 전송 기법의 개선 및 효율적 자원 관리 방안이 필요하다.
기존 IEEE 802.16e 시스템에서는 상향링크 프레임의 일부를 제어 채널(control channel)로 지정하고 이 중 일부를 ACK와 CQI 채널 용도로 사용하고 있으며, 상향링크 피드백이 필요한 단말에게 특정 부채널을 할당(allocation)하여 사용하도록 하고 필요가 없는 경우 수거(Deallocation)하도록 하고 있다. 기존 방식 의 특징은 특정 부채널이 선택되면 고정된 N개의 타일이 선택되며, 단말은 해당 타일로 구성된 부채널을 통해 피드백 정보를 전송하게 된다. 가령 IEEE 802.16e 시스템에서는 상향링크에서 3개 심볼 구간을 제어 채널로 정의하여 4x3 타일 구조를 갖는 35개의 부채널이 존재하며, 이를 레인징(Ranging)과 ACK 및 CQI 채널로 나누어 사용하고 있다.
이와 같은 기존의 방식에서는 각 단말에게 ACK과 CQI 채널 피드백을 위한 부채널 할당 시 개별 단말의 채널 상태를 고려하지 않는다. 따라서, 기존의 방식은 자원 할당의 효율성 측면에서는 미흡한 점이 있다. 예를 들어, 기지국은 단말의 채널 상태와 상관없이 미리 정해진 다수개의 특정 타일로 구성된 부채널을 해당 단말에게 피드백 채널용으로 할당할 수 있으며, 각 단말은 상기 기지국이 할당해 준 부채널을 사용하게 된다. 이 경우, 해당 부채널에 대한 독점적인 사용이 가능하여 해당 기지국 내 사용자 사이에는 경쟁 해결(contention resolution) 과정이 필요 없게 된다.
이와 반대로, 하향링크에서 측정한 채널 상황을 반영하여 단말이 스스로 선호하는 특정 타일을 선택할 수도 있다. 이 경우, 타일 선택에 대한 정보를 기지국으로 알려주기 위해 별도의 시그널링이 필요하며, 상기 선택된 타일에 대한 정보를 기지국으로 알려주는 방안으로는 해당 정보를 메시지로 직접 전달하는 방안과 각 타일마다 사용자 구분이 가능한 코드를 곱하여 전송하는 간접 전달 방안이 있다. 이와 같이 단말이 단독으로 선호 타일을 선택하여 피드백 정보를 전송하는 방식의 경우, 특정 타일의 사용에 대한 독립권이 보장되지 않으므로 별도의 경쟁 해결 과 정이 필요하게 된다.
상기와 같이 단말이 선호 타일을 선택하여 피드백 부채널을 할당하는 방안은 자원 할당과 수거에 따른 오버헤드를 줄일 수 있는 장점을 가진다. 예를 들어, 기존 IEEE 802.16e 시스템에서 적용하고 있는 피드백 부채널 할당 방안은 주기적 전송에 적합하나 비 주기적 전송에 있어서는 잦은 할당 및 수거 과정으로 인해 부차적인 오버헤드가 발생하게 되는 단점이 있다. 다시 말해, CQI 채널을 통한 CINR 보고시, 채널의 변동 사항과 상관없이 항상 일정한 간격으로 보고하도록 하는 것보다, 기존에 보고했던 CINR에 비해 어느 정도 변화가 발생하여 기지국으로 해당 사실을 통보할 필요가 있는 경우에만 비 주기적으로 CINR을 보고하도록 하면, 상향링크 피드백 채널의 사용률을 어느 정도 줄일 수 있게 되어 오버헤드를 줄일 수 있게 된다.
한편, 기지국이 각 단말의 전송 정보를 수신하기 위해서는 먼저 단말이 선택한 타일이 어느 것인지를 파악해야만 한다. 예를 들어, 전체 사용 가능한 타일의 수가 T개이고 단말이 선택하는 타일의 수가 N(T>N)개라고 하면, 단말이 특정 개의 타일을 선택할 수 있는 조합은 TCN개 만큼 존재한다. 즉, 기지국은 단말이 어느 타일을 선택했는지에 대한 정보를 가지고 있지 않으므로, 전체 조합에 대해 검출(detection)을 수행해야만 한다. 더군다나 상향링크 피드백 채널을 사용하는 단말의 수가 많으면 많을수록 기지국의 계산량은 비례적으로 증가하게 된다. 이러한 점을 고려했을 때, 자원 사용 효율성 증대 측면과 기지국에서 처리해야 하는 계산 량 측면에서 타협점을 찾는 것이 바람직할 것이다. 이를 달성하기 위해서는 전체 선택 가능한 타일 중 일부를 결합하도록 하여 선택 가능한 조합의 수 자체를 줄이는 방안을 고려할 수 있다. 이는 결국 기지국에서 필요로 하는 계산량과 자원 사용 효율성이 서로 트레이드 오프(trade-off)됨을 의미한다.
본 발명의 목적은 광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말이 기지국으로 비 주기적으로 피드백 정보를 전송해야 하는 경우, 별도의 피드백 채널에 대한 할당 및 수거 과정 없이 단말이 직접 선택한 타일을 통해 피드백 정보를 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 TDD 방식의 OFDM을 기반으로 하는 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말이 하향링크 채널을 통해 선택한 선호 채널을 이용하여 구성한 피드백 채널을 통해 상향링크 피드백 데이터를 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 단말의 피드백 데이터 전송 방법은, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 과정과, 상기 그룹 중 하향링크 채널이 가장 우수한 하나의 그룹을 선택하는 과정과, 상기 그룹 내 소정 개 수의 타일을 임의 선택하여 전송할 피드백 데이터를 매핑(mapping)하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 기지국의 피드백 데이터 수신 방법은, 피드백 데이터가 수신될 시, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 과정과, 상기 분류된 모든 그룹과 모든 사용자 구분 코드에 대해 특정 그룹의 타일에 해당하는 데이터와 특정 사용자 구분 코드를 곱하여 검출을 시도하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 단말의 피드백 데이터 전송 장치는, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 전체 타일 분류기와, 상기 그룹 중 하향링크 채널이 가장 우수한 하나의 그룹을 선택하는 선호 그룹 선택기와, 상기 그룹 내 소정 개수의 타일을 임의 선택하는 타일 선택기와, 상기 선택된 타일에 전송할 피드백 데이터를 매핑(mapping)하는 데이터 매핑기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 이동통신 시스템에서 기지국의 피드백 데이터 수신 장치는, 피드백 데이터가 수신될 시, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 전체 타일 분류기와, 모든 조합의 그룹 및 사용자 구분 코드 선택에 대해서, 상기 분류된 소정 개수의 그룹들 중 하나의 그룹을 선택하고, 모든 사용자 구분코 드 중 하나의 사용자 구분 코드를 선택한 후, 상기 선택된 그룹 인덱스와 사용자 구분 코드 인덱스를 출력하는 사용자 구분코드 적용기와, 모든 조합의 타일 선택에 대해서, 상기 선택된 그룹 내 소정 개수의 타일을 임의 선택하고, 상기 선택된 소정 개수의 타일에 해당하는 데이터와 상기 선택된 사용자 구분 코드를 곱하여 결과값을 출력하는 타일 선택기와, 상기 결과값을 기준값과 비교하여 피드백 데이터를 검출하는 검출기를 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 발명은 광대역 무선 이동통신 시스템에서 상향링크 피드백 데이터 전송 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
여기서, 모든 단말은 서로 다른 코드를 사용하고, 기지국은 각 단말과의 기초 능력 협상(basic capability negotiation) 과정을 통해 각 단말이 사용하는 사용자 구분 코드를 알고 있다고 가정한다. 이때, 각 단말을 구분하기 위한 사용자 구분 코드의 예로는 의사 잡음 코드(Pseudo Noise code : 이하 'PN 코드'라 칭함)나 월쉬(Walsh) 코드 등이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 영역(feedback region)을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 피드백 영역(feedback region)은 전체 T개의 타일로 구성된다. 여기서, 하나의 타일(101)은 주파수 상에서 연속된 P개의 부반송파와 연속된 Q개의 심볼로 구성되며(예를 들어, IEEE 802.16e에서와 같이 4x3 타일 구조), 필요한 피드백 채널의 크기에 비례하여 상기 피드백 영역의 크기를 타일(101) 단위로 증가시킬 수 있다. 여기서, 상기 피드백 영역은 전체 주파수 대역을 모두 사용하거나 또는 전체 주파수 대역 중 일부 주파수 대역에 대해서만 정의될 수도 있다.
여기서, 전체 사용 가능한 T개의 타일을 T'개의 그룹으로 나눌 수 있다. 전체 타일을 그룹으로 나누는 방안은 여러 가지가 있을 수 있으며, 예를 들어, 도 2a(comb type)와 같이, 전체 타일 중 1부터 T'까지의 타일을 순서대로 1부터 T'(상기 도 2에서는 4)까지의 그룹에 할당하고, 다음 T'+1부터 2T'까지의 타일을 순서대로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하며, 나머지 타일도 같은 방식으로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당할 수 있다. 이때, 하나의 그룹에 할당되는 타일의 수 N은 T/T'과 같다. 또 다른 예로, 도 2b(cluster type)와 같이, 전체 타일 중 1~N까지의 타일을 1 그룹에 할당하고, 다음 N+1부터 2N까지의 타일을 2그룹에 할당하며, 나머지 그룹에 대해서도 같은 방식으로 타일을 할당할 수 있다. 혹은 상기 두 예의 타일 그룹화 방안을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말의 상향링크 피드백 데이터 전송 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 상기 상향링크 피드백 데이터 전송 장치는 하향채널 측정기(301), 피드백 데이터 생성기(303), 전체 타일 분류기(305), 선호 그룹 선택기(307), 타일 선택기(309), 데이터 매핑기(311), 사용자 구분코드 적용기(313)를 포함하여 구성된다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 하향채널 측정기(301)는 하향링크 채널을 측정하고, 상기 측정된 하향링크 채널 정보를 상기 선호 그룹 선택기(307)로 출력한다. 또한, 하향링크 채널 정보에 대한 피드백 데이터 전송이 필요할 시, 상기 측정된 하향링크 채널 정보를 상기 피드백 데이터 생성기(303)로 출력한다.
상기 피드백 데이터 생성기(303)는 비 주기적으로 피드백 정보를 전송해야 하는 경우, 해당 내용을 포함하는 상향링크 피드백 데이터를 생성하여 상기 데이터 매핑기(311)로 출력한다. 예를 들어, 비주기적으로 채널 상태를 보고해야 할 시, 상기 하향링크 측정기(301)로부터 입력받은 하향링크 채널 정보를 포함하는 상향링크 피드백 데이터를 생성할 수 있다.
상기 전체 타일 분류기(305)는 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하고, 상기 분류된 소정 개수의 그룹을 상기 선호 그룹 선택기(307)로 출력한다. 여기서, 상기 전체 타일 분류기(305)는 매번 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하지 않고, 상기 과정을 한번만 수행하고 이를 테이블화한 후 필요 시 갱신하여, 상기 선호 그룹 선택기(307)로 하여금 상기 테이블 을 참조하도록 할 수 있다.
상기 선호 그룹 선택기(307)는 상기 분류된 소정 개수의 그룹 중 가장 선호도가 높은 그룹을 선택하여 상기 타일 선택기(309)로 출력한다. 여기서, 상기 선호도가 높은 그룹을 선택하는 기준은 TDD 시스템의 경우 상향 및 하향링크 채널의 가역성을 바탕으로 단말이 하향링크 채널을 측정하여 선택할 수 있다. 즉, 상기 그룹 중 하향링크 채널이 가장 우수한 하나의 그룹, 예를 들어, 상기 그룹 중 평균 하향링크 채널이 가장 우수한 그룹 혹은 가장 우수한 하향링크 채널이 속한 그룹을 선택할 수 있다.
상기 타일 선택기(309)는 상기 선택된 선호 그룹 내에서 N개의 타일을 임의 선택하고, 상기 선택된 N개의 타일을 상기 데이터 매핑기(311)로 출력한다.
상기 데이터 매핑기(311)는 상기 피드백 데이터 생성기(303)로부터 입력되는 피드백 데이터를 상기 선택된 각 타일에 매핑(mapping)하여 상기 사용자 구분코드 적용기(313)로 출력한다.
상기 사용자 구분코드 적용기(313)는 상기 각 타일에 매핑된 피드백 데이터에 대해 기지국과 미리 정해놓은 사용자 구분 코드를 곱한다. 도시하지는 않았지만, 상기 사용자 구분 코드가 곱해진 피드백 데이터는 해당 타일을 통해 전송되기 위해서 OFDM 변조되고, 이후 RF 처리되어 전송(TX) 안테나를 통해 상기 기지국으로 전송된다.
도 4는 본 발명에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 기지국의 사용자별 상향링크 피드백 데이터 수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 전체 타일 분류기(401), 사용자 구분코드 적용기(403), 타일 선택기(405), 검출기(407)를 포함하여 구성된다. 도시하지는 않았지만, 안테나를 통해 수신된 데이터는 RF 처리되어 기저대역 신호로 변조되고, 상기 기저대역 신호는 OFDM 복조되어 주파수 영역의 데이터로 변환된다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 전체 타일 분류기(401)는 상기 주파수 영역의 데이터에서 피드백 영역의 데이터를 추출하고, 상기 추출된 피드백 영역의 데이터에 해당하는 타일, 즉 상기 피드백 영역 내 전체 타일을 미리 정해 놓은 소정 개수의 그룹으로 분류한 후, 상기 사용자 구분코드 적용기(403)로 출력한다.
상기 사용자 구분코드 적용기(403)는 상기 분류된 소정 개수의 그룹들 중 하나의 그룹을 선택하고, 사용 가능한 모든 사용자 구분코드(혹은 현재 기지국 내에 위치한 단말기 중 액티브(active) 상태인 사용자가 사용하는 코드) 중 하나의 사용자 구분 코드를 선택한 후, 상기 선택된 그룹 인덱스와 사용자 구분 코드 인덱스를 상기 타일 선택기(405)로 출력한다. 여기서, 상기 사용자 구분코드 적용기(403)는 모든 조합에 대해 그룹 및 사용자 구분 코드를 선택하여 해당 인덱스를 상기 타일 선택기(405)로 출력한다.
상기 타일 선택기(405)는 상기 결정된 그룹 내에서 N개의 타일을 임의 선택하고, 상기 선택된 N개의 타일에 해당하는 데이터와 상기 결정된 사용자 구분 코드를 곱하여 상기 검출기(407)로 출력한다. 여기서, 상기 타일 선택은 상기 N개 타일을 선택하는 조합의 수만큼 수행한다.
상기 검출기(407)는 상기 타일 선택기(405)의 출력값과 기준값을 비교하고, 상기 출력값이 상기 기준값보다 큰 경우, 해당 사용자 구분 코드에 대응되는 사용자가 전송한 피드백 데이터임을 판단한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말의 상향링크 피드백 데이터 전송 방법의 절차를 도시한 도면이다.
상기 도 5를 참조하면, 단말은 501단계에서 하향링크 채널을 측정하고, 필요한 경우 상향링크 피드백 데이터를 생성한다. 예를 들어, 채널 상황이 천천히 변화하여(slowly varying) 비주기적 CQI 보고(report)가 필요한 경우, NAK based ARQ 동작 중 NAK 상황이 발생한 경우, 슬립 모드(Sleep mode)에서 깨어난 후 액티브 모드(Active mode)로의 변환을 기지국으로 알리고자 하는 경우와 같이 비 주기적으로 피드백 정보를 전송해야 하는 경우, 해당 내용을 포함하는 상향링크 피드백 데이터를 생성할 수 있다.
이후, 상기 단말은 503단계에서 피드백 영역(feedback region) 내 전체 T개의 타일을 소정 개수 T'개의 그룹으로 분류하고, 즉, 상향링크 피드백 채널로 사용되는 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하고, 505단계로 진행하여 상기 T'개의 그룹 중 가장 선호도가 높은 그룹을 선택한다. 여기서, 상기 선호도가 높은 그룹을 선택하는 기준은 TDD 시스템의 경우 상향 및 하향링크 채널의 가역성을 바탕으로 단말이 하향링크 채널을 측정하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 평균 하향링크 채널이 가장 우수한 그룹을 선택할 수도 있고, 가장 우수한 하향링크 채널이 속한 그룹을 선택할 수도 있다.
이후, 상기 단말은 507단계에서 상기 선택된 선호 그룹 내에서 N개의 타일을 임의 선택한 후, 509단계로 진행하여 상기 선택된 각 타일에 상기 생성한 피드백 데이터를 매핑(mapping)한다. 여기서, 상기 선택되는 타일의 수는 피드백 정보 전송에 필요한 타일의 수와 같다. 이때, 상기 선택된 선호 그룹 내에서 임의 선택된 N개의 타일은 타일 인덱스가 낮은 순서로 정렬한 후, 상기 정렬된 각 타일에 상기 생성한 피드백 데이터를 매핑할 수도 있다.
이후, 상기 단말은 511단계에서 상기 각 타일에 매핑된 데이터에 대해 기지국과 미리 정해놓은 사용자 구분 코드를 곱하여 적용하고, 해당 타일을 통해 전송될 수 있도록 OFDM 변조 및 RF 처리한 후, 513단계로 진행하여 전송(TX) 안테나를 통해 상기 기지국으로 전송한다.
이후, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
여기서, 각 그룹에 포함되는 타일의 수는 단말이 선택하는 타일의 수 N과 동일하거나 또는 상기 N보다 크다. 여기서, 그룹 내 타일의 수가 상기 N보다 큰 경우, 서로 다른 사용자가 동일한 그룹을 선택하였을 때 통계적 다중화 방식(statistical multiplexing)이 가능한 장점이 있으며, 그룹 내 타일의 수가 상기 N과 같은 경우, 그룹 내에서 N개의 타일을 선택하는 조합의 수가 하나밖에 없으므로, 수신기 검출(detection) 과정이 보다 간단해지는 장점이 있다. 한편 상기 과정에서 전체 타일이 어떤 방식으로 그룹화되어 있는지에 대한 정보는 기지국과 단말 이 모두 알고 있다고 가정한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 기지국의 사용자별 상향링크 피드백 데이터 수신 방법의 절차를 도시한 도면이다. 여기서, 상기 기지국은 개별 단말이 사용하고 있는 코드에 대한 정보를 알고 있다고 가정한다.
상기 도 6을 참조하면, 기지국은 601단계에서 어느 단말이 상향링크 피드백 채널로 피드백 데이터를 전송하였는지 알 수 없으므로, 사용 가능한 모든 사용자 구분 코드 또는 필요에 따라 현재 기지국 내에 위치한 단말기 중 액티브(active) 상태인 사용자가 사용하는 코드를 이용하여 사용자 구분 코드의 집합을 구성한다.
이후, 상기 기지국은 603단계에서 피드백 영역의 데이터를 수신하고, 605단계로 진행하여 상기 피드백 영역 내 전체 타일을 미리 정해 놓은 소정 개수 T'개 그룹으로 분류한다. 여기서, 그룹 인덱스 K는 1로 설정한다. 이후, 상기 기지국은 607단계에서 사용자 인덱스 M을 1로 설정한다.
이후, 상기 기지국은 609단계에서 제 K 그룹의 타일에 해당하는 데이터에 대해 제 M 사용자 구분 코드를 적용할 것을 판단하고, 611단계에서 상기 제 K 그룹 내 N개 타일을 임의 선택한 후, 상기 선택된 N개 타일에 해당하는 데이터와 상기 제 M 사용자 구분 코드를 곱함으로써 검출을 시도한다. 여기서, 상기 사용자 구분 코드를 곱한 결과값이 기준값보다 큰 경우, 상기 기지국은 해당 사용자 구분 코드에 대응되는 사용자가 피드백 데이터를 전송하였음을 판단할 수 있다. 이후, 상기 기지국은 613단계에서 상기 N개 타일을 선택하는 조합의 수만큼 검출을 시도하였는지 여부를 검사하고, 상기 N개 타일 선택 조합의 수만큼 검출을 시도하지 않았을 시, 상기 611단계로 돌아가 다른 조합으로 그룹 내 N개 타일을 선택하여 검출을 시도한다. 여기서, 상기 선택되는 타일의 수는 해당 단말의 피드백 정보 전송에 필요한 타일의 수와 같다.
반면, 상기 N개 타일 선택 조합의 수만큼 검출을 시도하였을 시, 615단계에서 상기 M이 사용자 구분 코드의 수와 같은지 여부를 검사한다. 상기 M이 사용자 구분 코드의 수와 같지 않을 시, 617단계에서 상기 M을 상기 M에 1을 더한 수로 갱신한 후, 상기 609단계로 돌아가 동일 그룹의 타일에 대해 다른 사용자 구분 코드를 적용하여 검출을 시도하는 이하 단계를 반복 수행한다. 반면, 상기 M이 사용자 구분 코드의 수와 같을 시, 619단계로 진행하여 상기 K가 그룹의 수와 같은지 여부를 검사한다.
상기 619단계에서 상기 K가 상기 그룹의 수와 같지 않을 시, 상기 기지국은 621단계로 진행하여 상기 K를 상기 K에 1을 더한 수로 갱신한 후, 상기 607단계로 돌아가 다른 그룹에 대하여 이하 단계를 반복 수행한다. 반면, 상기 K가 상기 그룹의 수와 같을 시, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
여기서, 상기 기지국은 시스템 내 모든 사용자의 코드 정보를 이미 알고 있으므로, 적용된 코드가 어느 것이냐에 따라 해당 피드백 정보를 전송한 단말의 ID와 함께 피드백된 정보를 알 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 광대역 무선 이동통신 시스템에서 기지국과 단말간 피드백 관련 메시지 송수신 흐름도를 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 기지국이 단말로부터 피드백을 받기 위해 별도의 전용 피드백 채널을 해당 단말에게 할당 및 수거하고, 단말이 할당받은 전용 채널을 통해 정보를 전송하는 기존 방식과 달리, 본 발명에 따른 단말은 별도의 피드백 채널 할당 과정 없이 필요에 따라 피드백 영역에서 랜덤 액세스 방식으로 피드백 정보를 기지국으로 전송한다.
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, 본 발명은 TDD 방식의 OFDM을 기반으로 하는 광대역 무선 이동통신 시스템에서 단말이 상향링크 피드백 채널로 사용되는 전체 타일을 그룹으로 나눈 후, 하향링크 채널을 통해 전체 그룹 중 선호하는 하나의 그룹을 선택하며, 해당 그룹 내에서 피드백 정보 전송에 필요한 만큼 타일을 선택한 후, 상기 선택된 피드백 채널을 통해 피드백 정보를 기지국으로 전송함으로써, 피드백 채널의 설계를 용이하게 하고, 상향링크 피드백 채널의 자원 사용 효율을 향상시키면서 단말의 타일 선택 정보를 기지국이 파악하는데 필요한 계산량을 줄일 수 있는 이점이 있다. 특히, 기존의 IEEE 802.16e 시스템에서 사용하고 있는 피드백 채널 방식이 비주기적 특성을 갖는 피드백 정보를 갖는 경우, 빈번한 자원 할당 및 수거로 인한 오버헤드의 증가와 필요 이상으로 많은 시간 구간 동안 피드백 채널을 할당함으로써 자원의 낭비가 발생하게 되나, 제안된 방식에서는 별도의 피드백 채널 할당과 수거 과정이 없어 피드백 정보의 주기성과 상관없이 오버헤드를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 필요한 순간에만 단말기가 채널 상황을 고려하여 직접 선택한 피드백 채널을 사용하게 되므로 자원 사용의 효율성을 증대시킬 수 있다.

Claims (36)

  1. 이동통신 시스템에서 단말의 피드백 데이터 전송 방법에 있어서,
    전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 과정과,
    상기 그룹 중 하향링크 채널이 가장 우수한 하나의 그룹을 선택하는 과정과,
    상기 그룹 내 소정 개수의 타일을 임의 선택하여 전송할 피드백 데이터를 매핑(mapping)하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택되는 그룹은 평균 하향링크 채널이 가장 우수한 그룹 혹은 가장 우수한 하향링크 채널이 속한 그룹임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택된 각 타일에 매핑된 피드백 데이터에 대해 사용자 구분 코드를 곱하여 기지국으로 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 사용자 구분 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo Noise code : PN 코드) 혹은 월쉬(Walsh) 코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하향링크 채널을 측정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 피드백 데이터 매핑 과정은,
    상기 그룹 내 소정 개수의 타일을 선택하여 타일 인덱스가 낮은 순서로 정렬하는 과정과,
    상기 정렬된 각 타일에 상기 전송할 피드백 데이터를 매핑하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각 그룹에 포함되는 타일의 수는 상기 선택하는 타일의 수와 동일하거나 또는 상기 선택하는 타일의 수보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    비주기적으로 피드백 데이터를 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택되는 타일의 수는 피드백 데이터 전송에 필요한 타일의 수와 같음을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 영역은 전체 주파수 대역을 모두 사용하거나 혹은 전체 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전체 타일 중 1부터 그룹의 수(이하 T'이라 칭함)까지의 타일을 순서대로 1부터 T'까지의 그룹에 할당하고, 다음 T'+1부터 2T'까지의 타일을 순서대로 상 기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하며, 나머지 타일도 같은 방식으로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하거나, 혹은 전체 타일 중 1부터 하나의 그룹에 할당되는 타일의 수(이하 N이라 칭함)까지의 타일을 1 그룹에 할당하고, 다음 N+1부터 2N까지의 타일을 2그룹에 할당하며, 나머지 그룹에 대해서도 같은 방식으로 타일을 할당하거나, 혹은 상기 두 방법을 혼합하여 전체 타일을 그룹으로 분류하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 이동통신 시스템에서 기지국의 피드백 데이터 수신 방법에 있어서,
    피드백 데이터가 수신될 시, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 과정과,
    상기 분류된 모든 그룹과 모든 사용자 구분 코드에 대해 특정 그룹의 타일에 해당하는 데이터와 특정 사용자 구분 코드를 곱하여 검출을 시도하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 검출은 해당 그룹 내 소정 개수의 타일을 선택하여 시도하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출은 상기 소정 개수의 타일 선택 조합의 수만큼 시도하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 사용자 구분 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo Noise code : PN 코드) 혹은 월쉬(Walsh) 코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 선택되는 타일의 수는 피드백 데이터 전송에 필요한 타일의 수와 같음을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    사용자 구분 코드의 집합을 구성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 사용자 구분 코드의 집합은
    사용 가능한 모든 사용자 구분 코드 혹은 현재 기지국 내에 위치한 단말 중 액티브(active) 상태인 사용자가 사용하는 코드 중 적어도 하나를 이용하여 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 피드백 영역은 전체 주파수 대역을 모두 사용하거나 혹은 전체 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 전체 타일 중 1부터 그룹의 수(이하 T'이라 칭함)까지의 타일을 순서대로 1부터 T'까지의 그룹에 할당하고, 다음 T'+1부터 2T'까지의 타일을 순서대로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하며, 나머지 타일도 같은 방식으로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하거나, 혹은 전체 타일 중 1부터 하나의 그룹에 할당되는 타일의 수(이하 N이라 칭함)까지의 타일을 1 그룹에 할당하고, 다음 N+1부터 2N까지의 타일을 2그룹에 할당하며, 나머지 그룹에 대해서도 같은 방식으로 타일을 할당하거나, 혹은 상기 두 방법을 혼합하여 전체 타일을 그룹으로 분류하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 이동통신 시스템에서 단말의 피드백 데이터 전송 장치에 있어서,
    전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 전체 타일 분류기와,
    상기 그룹 중 하향링크 채널이 가장 우수한 하나의 그룹을 선택하는 선호 그룹 선택기와,
    상기 그룹 내 소정 개수의 타일을 임의 선택하는 타일 선택기와,
    상기 선택된 타일에 전송할 피드백 데이터를 매핑(mapping)하는 데이터 매핑기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 하향링크 채널을 측정하는 하향채널 측정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    비주기적으로 피드백 데이터를 생성하는 피드백 데이터 생성기를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 선호 그룹 선택기는
    상기 그룹 중 평균 하향링크 채널이 가장 우수한 그룹 혹은 가장 우수한 하향링크 채널이 속한 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 피드백 영역은 전체 주파수 대역을 모두 사용하거나 혹은 전체 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 21 항에 있어서, 상기 전체 타일 분류기는
    상기 전체 타일 중 1부터 그룹의 수(이하 T'이라 칭함)까지의 타일을 순서대로 1부터 T'까지의 그룹에 할당하고, 다음 T'+1부터 2T'까지의 타일을 순서대로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하며, 나머지 타일도 같은 방식으로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하거나, 혹은 전체 타일 중 1부터 하나의 그룹에 할당되는 타일의 수(이하 N이라 칭함)까지의 타일을 1 그룹에 할당하고, 다음 N+1부터 2N까지의 타일을 2그룹에 할당하며, 나머지 그룹에 대해서도 같은 방식으로 타일을 할당하거 나, 혹은 상기 두 방법을 혼합하여 전체 타일을 그룹으로 분류하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 선택된 각 타일에 매핑된 데이터에 사용자 구분 코드를 곱하여 기지국으로 송신하는 사용자 구분코드 적용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 사용자 구분 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo Noise code : PN 코드) 혹은 월쉬(Walsh) 코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 선택되는 타일의 수는 피드백 데이터 전송에 필요한 타일의 수와 같음을 특징으로 하는 장치.
  30. 이동통신 시스템에서 기지국의 피드백 데이터 수신 장치에 있어서,
    피드백 데이터가 수신될 시, 전체 주파수 대역의 피드백 영역(feedback region) 내 전체 타일을 소정 개수의 그룹으로 분류하는 전체 타일 분류기와,
    모든 조합의 그룹 및 사용자 구분 코드 선택에 대해서, 상기 분류된 소정 개수의 그룹들 중 하나의 그룹을 선택하고, 모든 사용자 구분코드 중 하나의 사용자 구분 코드를 선택한 후, 상기 선택된 그룹 인덱스와 사용자 구분 코드 인덱스를 출력하는 사용자 구분코드 적용기와,
    모든 조합의 타일 선택에 대해서, 상기 선택된 그룹 내 소정 개수의 타일을 임의 선택하고, 상기 선택된 소정 개수의 타일에 해당하는 데이터와 상기 선택된 사용자 구분 코드를 곱하여 결과값을 출력하는 타일 선택기와,
    상기 결과값을 기준값과 비교하여 피드백 데이터를 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 검출기는
    상기 결과값이 기준값보다 큰 경우, 해당 사용자 구분 코드에 대응되는 사용자가 전송한 피드백 데이터임을 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 사용자 구분 코드는
    사용 가능한 모든 사용자 구분 코드 혹은 현재 기지국 내에 위치한 단말 중 액티브(active) 상태인 사용자가 사용하는 코드 중 적어도 하나임을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 사용자 구분 코드는 의사 잡음 코드(Pseudo Noise code : PN 코드) 혹은 월쉬(Walsh) 코드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 선택되는 타일의 수는 피드백 데이터 전송에 필요한 타일의 수와 같음을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 피드백 영역은 전체 주파수 대역을 모두 사용하거나 혹은 전체 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 30 항에 있어서, 상기 전체 타일 분류기는
    상기 전체 타일 중 1부터 그룹의 수(이하 T'이라 칭함)까지의 타일을 순서대로 1부터 T'까지의 그룹에 할당하고, 다음 T'+1부터 2T'까지의 타일을 순서대로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하며, 나머지 타일도 같은 방식으로 상기 1부터 T'까지의 그룹에 할당하거나, 혹은 전체 타일 중 1부터 하나의 그룹에 할당되는 타일의 수(이하 N이라 칭함)까지의 타일을 1 그룹에 할당하고, 다음 N+1부터 2N까지의 타일을 2그룹에 할당하며, 나머지 그룹에 대해서도 같은 방식으로 타일을 할당하거나, 혹은 상기 두 방법을 혼합하여 전체 타일을 그룹으로 분류하는 것을 특징으로 하는 장치.
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