KR20090065981A - 통신 시스템에서 채널 품질 정보 보고 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 기지국은 이동국 개수를 추정하고, 추정된 이동국 수를 고려하여 서브 밴드 수를 결정하고, 결정된 서브 밴드 수에 해당하는 채널 품질 정보(CQI) 보고 방식을 결정하고, 상기 결정된 서브 밴드 수와 채널 품질 정보 보고 방식을 지시하는 인덱스 값을 이동국으로 전송한다.

밴드 선택, 서브 밴드 수, 채널 품질 정보, 모드

Description

통신 시스템에서 채널 품질 정보 보고 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REPORTING CHANNEL QUALITY INFORMATION IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 적응적으로 서브 밴드 크기를 결정하고 이에 따른 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information) 보고 방법을 적응적으로 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, OFDMA 시스템에서 자원 할당의 기본 단위가 되는 서브채널(subchannel)을 구성하는 방법은 크게 두 가지로 구분 될 수 있다. 하나는 주파수 측면에서 다이버시티를 얻을 수 있도록 전 주파수 대역에서 고르게 서브캐리어(subcarrier)를 선택하여 서브채널을 구성하는 다이버시티 모드와, 다른 하나는 전체 주파수 대역을 다수의 주파수 대역으로 구분하고, 각 주파수 대역에서 채널 상태가 좋은 이동국을 선택하여 데이터 전송율을 향상시킬 수 있는 서브채널을 구성하는 밴드 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 모드이다. .

상기 서브채널들은 이동국의 채널 상태에 따라 이동국에 할당된다. 실예로 저속으로 이동하는 이동국은 밴드 AMC 부채널 모드를, 고속 이동 사용자에게는 다 이버시티 모드를 적용할 수 있다.

한편, 사용하는 전체 주파수 대역을 미리 설정된 개수의 서브 밴드 크기로 나누고 각 서브 밴드에서 채널 상황이 좋은 사용자를 선택하여 자원을 할당하는 밴드 선택 방식은 다이버시티 이득을 가진다. 이러한 밴드 선택 방식에서 다이버시티 이득을 크게 얻기 위해서는 서브 밴드별로 스케쥴링 될 수 있는 이동국 수가 충분하고, 각 이동국이 경험하는 채널에서 서브 밴드 별로 좋고 나쁨이 존재해야 한다. 즉, 주파수 선택성(Frequency Selectivity)이 있어야 한다는 것이다. 　　　

일정한 서비스 영역 내에 특정한 이동국 수를 가정하는 경우, 밴드 선택 방식이 큰 이득을 얻기 위해서는 현재의 이동국 수로 가능한 큰 사용자 다이버시티를 얻도록 해야 한다. 이를 위해서는 모든 이동국들이 모든　 서브 밴드 별로 자신의 CQI를 전송하도록 하는 것이 필요하다. 하지만 서브 밴드의 수가 많은 경우 너무 큰 CQI 보고 오버헤드를 요구하게 된다. 전체 서브 밴드가 아닌 일정한 수의 서브 밴드에 대해서만 CQI를 전송하도록 하는 경우에는 서브 밴드의 크기를 크게 하면 서브 밴드 별로 스케쥴링 될 수 있는 사용자 수를 증가 시킬 수 있지만, 이 경우에는 각 서브 밴드에서의 주파수 선택성이 줄어들게 되어 밴드 선택 이득이 줄어들 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 스케줄링되는 이동국 수를 고려하여 주파수 자원을 할당하고, 채널 품질을 보고하는 장치 및 방법을 제안한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 통신 시스템에서 기지국의 신호 전송 방법에 있어서, 이동국 개수를 추정하는 과정과, 추정된 이동국 수를 고려하여 서브 밴드 수를 결정하는 과정과, 상기 결정된 서브 밴드 수에 해당하는 채널 품질 정보(CQI) 보고 방식을 결정하는 과정과, 상기 결정된 서브 밴드 수와 채널 품질 정보 보고 방식을 지시하는 인덱스 값을 이동국으로 전송하는 과정을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 통신 시스템에서, 기지국의 신호 전송 장치에 있어서, 이동국 개수를 추정하는 이동국 개수 추정기와, 추정된 이동국의 개수를 고려하여 서브 밴드 개수 및 채널 품질 정보(CQI) 보고 방식을 결정하는 서브 밴드 개수 및 CQI 보고 방식 결정기와,결정된 서브 밴드 수와 CQI 보고 방식을 지시하는 인덱스 값을 결정하여 이동국으로 전송하는 인덱스 결정기를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 사용자 다이버시티 이득을 효과적으로 얻기 위해서　 서브 밴드 수와 CQI 보고 방식을 적응적으로 변화시키며, 이때　 서브 밴드 수와 CQI 보고 방식을 모드화하고 이를 인덱스화하여 지시해 줌으로써 적은 신호 오버헤드를 추가하여 보다 큰 밴드 선택 이득을 얻을 수 있게 해준다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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 통신 시스템에서 기지국은 스케줄링되는 이동국의 수를 고려하여 할당할 주파수 대역, 즉 서브 밴드(sub-band)의 수를 결정하고, 결정된 서브 밴드를 이동국에 할당한다. 상기 이동국은 할당받은 서브 밴드에 대해 상기 기지국이 지시한 방식에 따라 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 한다)를 보고한다.

한편, 본 발명은 전체 주파수 대역을 다수의 서브 주파수 대역, 즉 서브 밴드로 나누어 사용하는 모든 통신 시스템에 적용 가능하며, 바람직하게는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용하는 통신 시스템에 적용 가능하다.

기지국이 서브 밴드에서 채널 상황이 좋은 이동국을 선택하여 자원을 할당해 주는 밴드 선택 방식은 사용자 다이버시티를 통해 이득을 가지는 기술이다. 이러한 밴드 선택 방식에서 그 이득을 크게 얻기 위해서는 서브 밴드별로 스케쥴링 될 수 있는 이동국 수가 충분하고, 각 이동국이 경험하는　 채널에서 서브 밴드 별로 주파수 선택성이 존재해야 한다.

일정한 서비스 영역 내에 특정한 이동국 수를 가정하는 경우, 밴드 선택 방식이 큰 이득을 얻기 위해서는 현재의 이동국 수로 가능한 큰 사용자 다이버시티를 얻도록 해야 한다. 이를 위해서는 모든 이동국들이 모든　 서브 밴드에 대해서 CQI를 전송하도록 하는 것이 필요하다. 하지만 이는 서브 밴드의 수가 많은 경우에 CQI 보고에 따른 큰 오버헤드를 요구하게 되어 문제가 된다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 기지국에서 스케줄링되는 이동국의 수에 따라서 적응적으로 서브 밴드 수를 결정하고, 상기 결정된 서브 밴드 수에 기반해 이동국의 CQI 보고 방법을 결정할 수 있도록 제안한다. 또한 상기 적응적으로 결정된 서브 밴드 수 및 CQI 전송 방식을 인덱싱(indexing)하여 기지국과 이동국이 약속된 테이블 형태로 저장한다. 기지국이 인덱스만 이동국으로 송신하면, 상기 이동국은 할당되는 서브 밴드 개수 및 CQI 전송 방식을 인지하게 된다. 이러한 방법을 사용하게 되면 통신 시스템에서 상향링크 및 하향 링크 신호 송신에 따른 오버헤드를 크게 줄일 수 있게 된다.

기지국이 적응적으로 서브 밴드 수를 결정하기 위해 이동국의 수를 판단하는 방법은 상향 링크 신호를 송신하는 이동국의 수를 검출하면 된다. 즉, 기지국은 상향 링크로 레인징을 요청하는 이동국의 신호를 검출함으로서 자신이 관장하는 셀 또는 섹터 내에 존재하는 이동국의 수를 인지하게 된다. 상기 레인징 절차에 의해 추정된 이동국의 수가 기준 개수보다 많은 경우에는 전체 서브 밴드의 수를 늘리고, 이동국의 수가 기준 개수보다 적은 경우에는 전체 서브 밴드의 수를 줄인다. 상기 서브 밴드 수의 증감은 서브 밴드 크기의 증감을 가져온다.

하나의 서브 밴드 내에 존재하는 부반송파(Sub carrier)의 수를 감소시키는 대신 전체 서브 밴드 개수를 증가시킬 수 있다. 반대로 하나의 서브 밴드 내에 존재하는 부반송파의 수를 증가시킴으로서 전체 서브 밴드 개수를 감소시킬 수 있다.

적응적으로 상기 서브 밴드 수를 증감하는 방법은 이동국 수와 서브 밴드 수를 매핑한 테이블을 통해 일정 범위별 이동국 수에 해당하는 서브 밴드 수를 정해둘 수 있다. 즉, 이동국 수의 일정 범위별 문턱값(threshold)을 두어 해당 문턱값을 넘으면 서브 밴드 수를 가변 할 수 있다. 또한 서브 밴드 수의 증감은 일정 단계(step)별로 미세하게 가변 할 수도 있다.

본 발명의 적응적 서브 밴드 수의 증감은 매 프레임마다 반영될 수도 있고, 일정 시간 주기로 반영될 수도 있다. 예를 들어, 소정 개수의 프레임으로 구성되는 수퍼 프레임(super frame)이 존재하는 경우 상기 수퍼 프레임 단위로 서브 밴드 수를 변경할 수 있을 것이다.　

또한, 본 발명에서는 이동국 수와 서브 밴드 수에 따라서 적응적으로 CQI 보고 방법을 가변할 수 있다. 밴드 선택 방식에서의 이득을 위해서는 이동국이 하향 신호 품질을 측정하여 모든 서브 밴드의 CQI를 전송하는 것이 가장 좋으나, 서브 밴드의 수가 많은 경우 이는 큰 오버헤드에 비해 그 이득이 크지 않기 때문에 바람 직하지 못하다. 따라서 서브 밴드의 수에 따라서 CQI을 보고 하는 방식을 변화시키는 것이 바람직하다. 즉, 서브 밴드의 수가 적은 경우에는 모든 서브 밴드에 대해서, 서브 밴드의 수가 많은 경우에는 일부 혹은 하나의 서브 밴드에 대해서만 이동국이 기지국에 CQI를 전송하도록 할 수 있다.　

본 발명의 다른 실시 예로, 사용자 수에 따라 적응적으로 결정된 서브 밴드 수와 상기 이동국 수에 따라 적응적으로 결정된 서브 밴드 수에 해당하는 CQI 보고 방식을 함께 모드(mode)화하여 지시할 수도 있다. 즉, 기지국은 통신 서비스를 제공해줘야 하는 이동국의 수를 레인징 과정 등을 통해 예측하고 이를 기반으로 서브 밴드 수와 CQI 전송 방식을 결정한 후에 이를 이동국에 알려주게 되는데 서브 밴드수와 CQI 전송 방식의 모든 조합을　 알려주는 것보다는 정해진 일정한 모드를 만들어서 이 값을 알려줌으로써 오버헤드를 크게 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밴드 선택 방식에서 서브 밴드의 수를 적응적으로 결정하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 102단계에서 기지국은 이동국의 레인징 요청 신호 수신을 통해 셀 혹은 섹터내의 이동국 수를 검출하고 104단계로 진행한다. 상기 104단계에서 상기 기지국은 검출된 이동국 수를 고려하여 운용하고자 하는 서브 밴드 수를 결정한다. 이때, 서브 밴드 크기는 그 시스템의 최소 자원 할당 단위보다는 크고 전체 주파수 대역보다는 적을 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밴드 선택 방식에서 CQI 전송 방식을 적응적으로 결정하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 202단계에서 기지국은 셀 혹은 섹터내의 이동국의 수를 고려하여 서브 밴드 개수를 결정하고 204단계로 진행한다. 상기 204단계에서 상기 기지국은 결정된 서브 밴드의 수에 따라 수신국의 CQI 보고 방식을 선택한다. 상기 CQI 보고 방식은 전체 서브 밴드에 대한 것일 수도 있고, 채널 품질이 좋은 적어도 하나 이상의 소정 개수의 서브 밴드일 수도 있다.　

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밴드 선택 방식에서 서브 밴드 수와 CQI 보고 방식을 모드(mode)화하여 테이블로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 인덱스 개수는 시스템에서 고려하고 있는 전체 주파수 대역의 크기와 이동국 수, 그리고 상향 링크 제어 채널의 오버헤드 등을 고려하여 결정할 수 있다. 인덱스의 최대 값이 N일때 상기 전체 모드의 종류를 표현하기 위해서는 log₂(N) bit 가 필요하게 된다. 서브 밴드의 수는 송신국이 적응적으로 가변시키고자 하는 서브 밴드 수의 종류를 선택하면 된다. 상기 값은 전체 주파수 대역을 하나의 서브 밴드로 선택한 경우인 1부터 미리 결정된 서브 밴드의 최소 크기를 전체 주파수 대역으로 나눈 값까지의 최대 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 전체 주파수 대역이 1024개의 부반송파(subcarrier)들로 구성되고 미리 결정된 서브 밴드의 최소 크기가 32개의 부반송파로 구성된다면, 상기 서브 밴드의 수는 1개부터 32개까지 가변될 수 있다. 만약 전체 주파수 대역이 1024개의 부반송파들로 구성되고 미리 결정된 서브 밴드의 최소 크기가 64개의 부반송파로 구성된다면, 상기 서브 밴드의 수는 1개부터 16개까지 가변될 수 있는 것이다.

CQI 보고 방식은 모든 서브 밴드부터 가장 좋은 서브 밴드 하나만 보내는 것까지의 경우가 존재하며 그 사이에 좋은 임의의 K개만큼만 보내는 경우도 존재한다. 앞서 설명한 바와 같이 사용자 수에 따라서 적절한 서브 밴드의 수와 CQI 보고 방식이 존재하므로 송신국은 사용자 수에 따라서 상기 도3의 테이블에서의 인덱스 중 적절한 것을 선택하여 수신국에 알려줌으로서 하향 링크로 내려가는 제어 정보의 오버헤드를 크게 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에서의 실시 예에 따른 기지국의 장치를 보여준다.

상기 도 4를 참조하면, 기지국은 이동국 개수 추정기(402)와, 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식 결정기(404)와, 인덱스 결정기(406)를 포함한다.

상기 이동국 개수 추정기(402)는 상향링크 신호, 예컨대 레인징 요청 신호 수신에 따라 셀 혹은 섹터내의 이동국의 개수를 추정한다. 상기 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식 결정기(404)는 추정된 이동국의 개수를 고려하여 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식을 결정한다. 상기 인덱스 결정기(406)는 결정된 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식에 대응되는 인덱스를 결정한다. 상기 기지국은 결정된 인덱스를 이동국으로 송신한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 장치를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 이동국은 인덱스 추출기(502)와, 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식 확인기(504)와, CQI 연산기(506)를 포함한다.

상기 인덱스 추출기(502)는 기지국으로부터 수신한 인덱스 값을 수신하여 이를 추출한다. 상기 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식 확인기(504)는 상기 인덱스 값 에 대응되는 서브밴드 개수 및 CQI 보고 방식을 확인한다. 상기 CQI 연산기(506)는 상기 CQI 보고 방식에 따라 결정된 서브밴드들에 대해 CQI를 측정하고, 이를 기지국으로 보고한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밴드 선택 방식에서 서브 밴드의 수를 적응적으로 결정하는 방법을 도시한 순서도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 밴드 선택 방식에서 CQI 전송 방식을 적응적으로 결정하는 방법을 도시한 순서도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 밴드 선택 방식에서 서브 밴드 수와 CQI 보고 방식을 모드(mode)화하여 테이블로 나타낸 도면

도 4는 본 발명에서의 실시 예에 따른 기지국의 장치를 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동국의 장치를 도시한 도면

Claims (10)

1. 통신 시스템에서 기지국의 신호 전송 방법에 있어서,

   이동국 개수를 추정하는 과정과,

   추정된 이동국 수를 고려하여 서브 밴드 수를 결정하는 과정과,

   상기 결정된 서브 밴드 수에 해당하는 채널 품질 정보(CQI) 보고 방식을 결정하는 과정과,

   상기 결정된 서브 밴드 수와 채널 품질 정보 보고 방식을 지시하는 인덱스 값을 이동국으로 전송하는 과정을 포함하는 기지국의 신호 전송 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이동국 개수를 추정하는 과정은;

   레인징 요청 신호를 전송한 이동국 개수를 검출하는 과정임을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 송신국이 서브 밴드 수를 결정하는 과정은;

   이동국 개수와 서브 밴드 수를 매핑한 테이블에서 일정 범위별 이동국 수에 해당하는 서브 밴드 수로 결정함을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 서브 밴드 수와 채널 품질 정보 보고 방식에 해당하는 지시자 정보는 이동국과 기지국이 공통으로 저장하고 있는 서브 밴드 수와 채널 품질 정보보고 방식이 매핑된 테이블로부터 추출됨을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 서브 밴드는 전체 주파수 대역폭보다 작거나 같은 대역폭을 가지는 주파수 대역임을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 방법.
6. 통신 시스템에서, 기지국의 신호 전송 장치에 있어서,

   이동국 개수를 추정하는 이동국 개수 추정기와,

   추정된 이동국의 개수를 고려하여 서브 밴드 개수 및 채널 품질 정보(CQI) 보고 방식을 결정하는 서브 밴드 개수 및 CQI 보고 방식 결정기와,결정된 서브 밴드 수와 CQI 보고 방식을 지시하는 인덱스 값을 결정하여 이동국으로 전송하는 인덱스 결정기를 포함하는 기지국의 신호 전송 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 이동국 개수 추정기는 레인징 요청 신호를 전송한 이동국 개수를 검출함을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 블록블록서브 밴드 개수 및 CQI 보고 방식 결정기는 이동국 수와 서브 밴드 수를 매핑한 테이블에서 일정 범위별 이동국 수에 해당하는 서브 밴드 수로 결정함을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 장치.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 인덱스는 이동국과 기지국이 공통으로 저장하고 있는 서브 밴드 수와 채널 품질 정보보고 방식이 매핑된 테이블로부터 추출됨을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 장치.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 서브 밴드는 전체 주파수 대역폭보다 작거나 같은 대역폭을 가지는 주파수 대역임을 특징으로 하는 기지국의 신호 전송 장치..

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