KR20090081751A - 이동통신 시스템에서 채널추정 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 채널추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 채널추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 이동통신 시스템에서 채널추정 장치에 있어서, 단말기별로 기설정된 개수의 채널정보를 수집하는 CQI 저장부와, 상기 N 채널정보와 상기 N+1 채널정보의 차를 기설정된 개수만큼 각 단말에 대해 저장하는 CQIDIF 저장부와, 상기 기설정된 개수의 연속적인 두 채널정보에 대한 분산을 각 단말에 대해 계산하는 CQIDIF 분산기와, 상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산을 제 2 임계치와 비교하여 라이시안(rician) 채널을 판단하는 제 2 비교기를 포함하여, 기존보다 메모리 양을 적게 사용할 수 있고, 매 프레임마다 정확한 라이시안 채널을 판단할 수 있는 이점이 있다. 또한 라이시안 채널을 판별하여 MCS 레벨 조정이나 MIMO 동작모드 등에 응용할 수 있다.
라이시안 채널(Rician channel), CQI(Channel Quality Indicator), MCS( Modulation & Coding Scheme), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 동작모드.

Description

이동통신 시스템에서 채널추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHANNEL ESTIMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에서 채널추정에 관한 것으로, 특히 라이시안(Rician) 채널을 추정하여 MCS(Modulation & Coding Scheme) 레벨 혹은 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 동작 모드를 선택하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신 시스템은 단말의 이동성을 지원하도록 개발되었다. 이와 같이 단말의 이동성을 확보하기 위해 이동통신 시스템에서는 무선채널을 통해 기지국과 단말간 채널을 형성하고, 형성된 채널을 통해 음성 및 데이터 통신을 수행한다. 따라서 단말은 저속 또는 고속으로 이동하면서 수시로 변하는 무선채널의 환경 및 경로를 통해 데이터를 송수신한다. 이에 따라, 이동통신 시스템에서는 이동 단말의 송신 채널을 추정하고, 추정된 결과에 따라 데이터를 추출하게 된다.
단말의 채널추정 응용으로 단말의 속도를 추정하여 전송률을 결정하는 것이 있다. 지금까지 알려진 단말의 속도를 추정하는 방법은 단말이 기지국에 주기적으로 보고하는 CQI 정보를 사용해 기지국이 레벨교차율(Level Crossing Rate: 이하 "LCR"라 칭함)을 추정하고 이를 바탕으로 속도를 추정하는 것이다. 이 방법에서는 현재 CQI 값뿐만 아니라 이전 프레임들에서 통해 수신한 CQI 값들을 가중 평균하여 일종의 필터링(filtering)된 CQI 커브 곡선을 구하고, 이 커브 곡선이 순시적인 CQI값 커브 곡선과 교차(crossing)하는 횟수를 카운트하면 LCR를 측정할 수 있다. 예를 들어, 교차하는 횟수가 많을수록 고속이며 반대로 교화하는 횟수가 적을수록 저속이 된다.
하지만, LCR 방법에 의한 속도추정은 채널상태에 따라 추정한 LCR 값이 크게 변동하므로 사실상 단말의 정확한 속도를 추정하기 어렵다. 따라서 LCR을 통해서는 단지 단말 속도의 근사적 범위만을 알 수 있으며, 특정 속도 이상일 경우는 LCR을 통하여 근사적인 범위마저도 알아내기 어렵게 된다. 도 6을 참조하면, 상기 도 6은 LCR에 의한 단말의 속도 추정에 대한 그래프를 도시하고 있다. 가로는 단말의 속도이고 세로는 LCR 카운트 값이다. LCR=25일 경우는 단말의 속도는 3km/hr~10km/hr 라고 추측할 수 있으나 LCR=90일 경우는 단말의 속도가 20km/hr 이상이라는 사실 외의 다른 정보를 얻을 수 없다.
또한, LCR 방식을 구현하기 위해서는 수백 프레임 동안 보고되는 순시적인 CQI값들을 저장하는 메모리, 수백 프레임 동안 가중 평균된 CQI값들을 저장하는 메모리, 순시적인 CQI값들을 나타내는 커브와 가중 평균된 CQI값들을 나타내는 커브가 서로 교차하는 횟수를 카운트하는 장치, LCR을 비교해 속도를 추정하기 위한 데 이터를 저장하는 메모리 등이 필요하다. 이는 기지국에 연결된 모든 단말들에 대해 위 장치들을 별도로 관리해야 하므로 시스템구현시 가격이 상승하게 된다. 또한 LCR을 통한 속도 추정 방법에서는 단말의 속도 추정이 프레임 단위로 이루어지는 것이 아니라 보통 수백 프레임 단위로 이루어지므로, 속도가 순시적으로 변화하는 단말에 대해 신속한 추정이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 채널이 라이시안(Rician) 채널에 가까울수록 LCR 값이 다시 증가할 수 있으므로 LCR 결과를 통해 라이시안 채널을 다른 속도의 채널과 구분하기 힘들다.
상술한 바와 같이, 종래에는 LCR 기법을 통해 단말의 속도를 추정할 시 정확하고 신속하게 단말의 속도를 추정하기 어렵고 고용량의 메모리를 필요로 한다.
본 발명에서는 라이시안(Rician) 채널 판별 시 적은 메모리 사용과 매 프레임마다 정확하게 라이시안 채널 여부를 판별할 수 있는 장치 및 방법, 그리고 상기 라이시안 채널 판별결과를 이용하는 장치 및 방법을 제안하여 상기 문제점을 해결하고자 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 채널추정 장치에 있어서, 단말기별로 기설정된 개수의 채널정보를 수집하는 CQI 저장부와, 상기 N 채널정보와 상기 N+1 채널정보의 차를 기설정된 개수만큼 각 단말에 대해 저장하는 CQIDIF 저장부와, 상기 기설정된 개수의 연속적인 두 채널정보에 대한 분산을 각 단말에 대해 계산하는 CQIDIF 분산기와, 상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산을 제 2 임계치와 비교하여 라이시안(rician) 채널을 판단하는 제 2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 채널추정 방법에 있어서, 단말기별로 기설정된 개수의 채널정보를 수집하는 과정과, 상기 N 채널정보와 상기 N+1 채널정보의 차를 기설정된 개수만큼 각 단말에 대해 저장하는 과정과, 상기 기설정된 개수의 연속적인 두 채널정보에 대한 분산을 각 단말에 대해 계산하는 과정과, 상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산 을 제 2 임계치와 비교하여 라이시안(rician) 채널을 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 방법에 있어서, 단말별로 채널정보를 수신하는 과정과, 상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단된 채널 여부에 따라 결정된 MCS(Modulation & Coding Scheme) 레벨을 조정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 장치에 있어서, 단말별로 채널정보를 수신하여 상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 채널판별기와,상기 판단된 채널 여부에 따라 결정된 MCS(Modulation & Coding Scheme) 레벨을 조정하는 MCS 조정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 방법에 있어서, 단말별로 채널정보를 수신하는 과정과, 상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 과 정과, 상기 라이시안 채널 환경에서 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 동작모드를 스위칭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 장치에 있어서, 상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 채널판별기와, 상기 라이시안 채널 환경에서 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 동작모드를 스위칭하는 MIMO 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 라이시안 채널 여부를 판단하기 위해 연속된 두 CQI값의 차에 대한 분산을 이용함으로써, 기존보다 메모리 양을 적게 사용할 수 있고, 매 프레임마다 정확한 라이시안 채널을 판단할 수 있는 이점이 있다. 또한 라이시안 채널을 판별하여 MCS 레벨 조정이나 MIMO 동작모드 등에 응용할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 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 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하 여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 이동통신 시스템에서 라이시안(Rician) 채널을 판별하기 위한 장치 및 방법, 상기 판별된 라이시안 채널을 이용하는 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1(a)은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 송신기를 도시하고 있다.
상기 도 1(a)을 참조하면, 송신기는 채널판별기(100), MCS 선택기(102), MCS 조정기(104), 부호기(120), 부반송파 매핑기(122), IFFT 연산기(124), CP 추가기(126), DAC(128), RF 처리부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 채널판별기(100)는 단말별로 주기적으로 피드백받은 CQI 정보를 이용하여 연속적인 두 CQI 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하고 상기 MCS 조정기(104)로 상기 라이시안 채널 여부를 알려준다. 상기 MCS 선택기(102)는 단말별로 주기적으로 CQI 정보를 피드백 받아 단말별로 MCS 레벨을 결정하여 상기 MCS 조정기(104)로 출력한다. 상기 MCS 조정기(104)는 상기 채널판별기(100)에 의해 라이시안 채널로 판명될 경우 상기 MCS 선택기(102)에 의해 결정된 MCS 레벨을 기설정된 레벨까지 MCS 레벨을 조정하여 상기 부호기(120)로 출력하고, 라이시안 채널이 아닐 시에 상기 MCS 선택기(102)에 의해 결정된 MCS 레벨을 조정하지 않고 상기 부호기(120)로 출력한다.
종래에 MCS 레벨을 선택하기 위해 기지국에서는 프리엠블 신호를 특정한 단말을 향해 빔포밍하지 않고 모든 단말을 향해 브로드캐스팅하면, 단말에서는 프리엠블 신호를 바탕으로 CQI 정보를 기지국으로 피드백하고, 기지국은 CQI 정보를 사용해 MCS 레벨을 선택하고 있다. 따라서 이러한 방식으로 선택된 MCS 레벨은 사실상 빔포밍 이득을 제대로 반영하지 못하기 때문에, 기지국에서 다중 안테나를 사용하여 빔포밍을 적용하더라도 빔포밍 이득으로 처리율 이득을 얻을 수 없다. 상기 빔포밍 이득은 특히 채널이 저속일 때 더 두드러지므로 단말이 라이시안 채널 환경에 있을 때 제일 크다고 할 수 있다. 따라서 채널이 라이시안 채널 여부를 판단하여 MCS 레벨을 선택함으로써 시스템의 처리율 성능을 개선할 수 있다.
상기 부호기(120) 상기 MCS 조정기(104)로부터의 MCS 레벨에 따라 정보비트열을 부호화하여 부호 심볼들을 발생한다. 예를 들어, 상기 부호기(101)는 길쌈부호(CC : convolutional code)를 사용하는 부호기, 블록터보부호(BTC : Block Turbo Code)를 사용하는 부호기 등이 될 수 있다. 상기 부반송파 매핑기(122)는 상기 부호기(101)로부터의 부호 심볼들을 소정 변조방식으로 변조하여 변조 심볼들을 생성하고 데이터를 미리 정해진 부반송파에 매핑하여 출력한다. 상기 IFFT 연산기(124)는 상기 부반송파 매핑기(122)로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 시간영역의 데이터를 출력한다. CP추가기(126)는 상기 IFFT연산기(124)로부터의 데이터에 보호구간을 추가하여 출력한다. DAC(128)는 상기 CP추가기(126)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF처리기(130)는 상기 DAC(128)로부터의 기저대역 신호를 RF대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
도 1(b)은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 송신기를 도시하고 있다.
상기 도 1(b)을 참조하면, 송신기는 부호기(101), 변조기(103), MIMO 전송부(105), 채널 판별기(107), MIMO 동작 모드 전환기(109)를 포함하여 구성된다.
상기 부호기(101)는 정보 비트열을 부호화하여 부호 심볼들을 발생한다. 예를 들어, 상기 부호기(101)는 길쌈부호(CC : convolutional code)를 사용하는 부호기, 블록터보부호(BTC : Block Turbo Code)를 사용하는 부호기 등이 될 수 있다. 상기 변조기(103)는 상기 부호기(101)로부터의 부호 심볼들을 소정 변조방식으로 변조하여 변조 심볼들을 발생한다.
상기 MIMO 전송부(105)는 상기 MIMO 동작 모드 전환기(109)로부터 MIMO 동작 모드 정보를 제공받아 해당 MIMO 동작 모드에 따라 상기 변조기(103)로부터의 변조 심벌들을 다수의 송신 안테나를 통해 전송한다. 여기서, 상기 MIMO 동작 모드는 SM(Spatial Multiplexing) 모드와 STBC(Space-Time Block Code)모드로 구분된다. 상기 SM 모드는 송신기에서 다수의 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 개별안테나의 신호는 독립적인 페이딩을 겪게 된다. 상기 STBC 모드는 다중의 송신 안테나에서 같은 데이터를 전송하여 송신 다이버시티(diversity)를 얻을 수 있다.
상기 채널 판별기(107)는 단말별로 주기적으로 피드백받은 CQI 정보를 이용하여 연속적인 두 CQI 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하고 상기 MIMO 동작 모드 전환기(109)로 상기 라이시안 채널 여부를 알려준다.
상기 MIMO 동작 모드 전환기(109)는 단말별로 피드백 정보를 수신하여 MIMO 동작 모드를 결정하고, 하지만 라이시안 채널 환경에서 SM 모드로 결정될 시 상기 SM 모드를 STBC 모드로 스위칭하여 상기 MIMO 전송부(105)로 통보한다.
일반적으로 SM 모드의 경우 처리율 성능이 STBC 모드의 경우보다 우수하다. 하지만 상기 라이시안 채널 환경에서 SM 모드로 동작시 오히려 처리율이 저하됨을 모의실험을 통해 알 수 있다. 이는 라이시안 채널일 경우 MIMO 채널의 랭크(rank)가 1이 되어(혹은 MIMO 채널 상태가 나쁘게 되어) 채널을 통해서 여러 개의 데이터 스트림을 전송할 수 없기 때문이다. 이는 SM 동작 모드가 대부분의 채널 환경에서 처리율을 높일 수 있지만, 라이시안 채널일 경우에 CQI 정보가 크더라도 SM 모드 대신 STBC 모드로 동작시켜야 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 송신기는 200 단계에서 단말별로 CQI 정보를 수신한다.
이후, 상기 송신기는 202 단계에서 단말별로 주기적으로 피드백받은 CQI 정보를 이용하여 연속적인 두 CQI 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여 부를 판단한다.
이후, 상기 송신기는 204 단계에서 단말별 CQI 정보를 사용해 MCS 레벨을 선택한다.
이후, 상기 송신기는 206 단계에서 판단된 채널 여부에 따라 MCS 레벨을 조정한다. 예를 들어, 라이시안 채널로 판명될 경우 결정된 MCS 레벨을 기설정된 레벨까지 MCS 레벨을 높여 조정하고 라이시안 채널이 아닐 시에 결정된 MCS 레벨을 조정하지 않는다.
이후, 상기 송신기는 208 단계에서 조정된 MCS 레벨에 따라 데이터를 전송한다.
이후, 상기 송신기는 송신절차를 종료한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 송신기는 300 단계에서 단말별로 CQI 정보를 수신한다.
이후, 상기 송신기는 302 단계에서 단말별로 주기적으로 피드백받은 CQI 정보를 이용하여 연속적인 두 CQI 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단한다.
이후, 상기 송신기는 304 단계에서 라이시안 채널 환경에서 단말별 피드백 정보에 의해 결정된 SM 모드를 STBC 모드로 스위칭한다.
이후, 상기 송신기는 306 단계에서 MIMO 동작모드에 따라 데이터를 전송한다.
이후, 상기 송신기는 송신절차를 종료한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 라이시안(Rician) 채널을 판단하기 위한 채널 판별기(100, 107)를 상세히 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 해당 단말들로부터 피드백 받은 CQI(400) 값들을 단말별로 25개씩 저장하는 메모리(404)와, 연속된 두 CQI값의 차(이하 "CQIDIF"라 칭함)를 단말별로 25개씩 저장하는 메모리(406)와, 상기 CQI 메모리(404)에 저장된 단말별 CQI값들의 평균을 계산하는 평균기(402), 상기 CQIDIF 메모리(408)에 저장된 CQIDIF값들의 분산을 구하는 분산기(408)로 구성된다. 여기서 메모리 소자(404, 406)는 일종의 FIFO(First-In-First-Out) 기능을 하는 큐(QUEUE)라 할 수 있다. 즉 새로운 값이 입력될 때마다 이미 저장된 값들을 한 방향으로 시프트(SHIFT) 시킴으로써 새로 입력되는 값을 저장하고, 가장 오래된 값을 버리는 기능을 한다. 제 1 비교기(410)는 CQI 평균기(402)로부터 제공받은 평균 CQI 값이 제 1 임계치 범위 내에 있는지 비교하여 그 결과를 제 2 비교기(412)로 출력한다. 상기 제 2 비교기(412)는 평균 CQI 값이 제 1 임계치 범위 내에 있을 시 상기 CQIDIF 분산기(408)로부터 제공받은 단말별 CQIDIF값들의 분산과 제 2 임계치와 비교하고, 평균 CQI 값이 제 1 임계치 범위 내에 없을 시 CQIDIF 분산기(408)로부터 제공받은 단말별 CQIDIF값들의 분산과 제 2 임계치를 비교하지 않는다.
구현에 따라서, 메모리에 저장되는 상기 CQI 값과 CQIDIF값 개수는 변경될 수 있다. 도 7은 여러 무선채널 형태에 대하여 CQIDIF의 분산을 그래프로 도시하고 있다. 상기 도 7을 참조하면, 라이시안 채널일 경우만 측정값이 임계값(1) 보다 작아지고 나머지 다른 채널들은 임계치보다 크게 나타난다. 이는 라이시안 채널에서 단말의 속도는 저속으로 CQIDIF 분산은 크지않기 때문이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 라이시안 채널을 판별하기 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국은 500 단계에서 count 값을 0으로 설정하고, 502 단계에서 count 값을 1씩 증가시킨다.
이후, 상기 기지국은 504 단계에서 새로운 CQI가 입력되었는 확인한 후 새로운 CQI가 입력될 시 506 단계로 진행하여 CQI값과 CQIDIF을 저장한다.
이후, 상기 기지국은 506 단계에서 count 값이 150과 비교하여 작을 시 502 단계 내지 506 단계를 반복수행한다.
다시 말해, 초기 단말이 네트워크 진입하면 상기 기지국은 처음 150 프레임 동안은 CQI를 사용하여 선택한 MCS 레벨을 변경하지 않는다. 이는 일종의 워밍업(Warming-Up) 시간으로 약 3초 정도 걸린다. 광대역 무선통신 시스템(예: IEEE 802.16)에서는 단말이 CQI를 보통 주기적으로 (예: 4 프레임마다 한번씩) 기지국으로 피드백한다. 상기 기지국은 새로운 CQI를 수신하면 이를 CQI 큐에 보관한다. CQI 큐는 총 25개의 CQI값을 저장한다. 마찬가지로 CQIDIF 큐는 새로 계산된 CQIDIF를 저장한다. 워밍업 시간 중에는 새로운 CQI입력을 기다리면서 새로운 입력 값이 있을 때마다 CQI와 CQIDIF의 저장 작업만을 반복한다. 구현에 따라서 워밍업 시간은 변경될 수 있다.
만약 508 단계에서 count 값이 150보다 크거나 같을 시 510 단계로 진행하여 새로 입력된 CQI값을 큐에 새로 저장한 후, 저장된 N개 CQI값들에 대해 평균을 구한다.
이후, 상기 기지국은 512 단계에서 CQI 평균이 27dB 이상이거나 -4dB 이하일 경우는 상기 504 단계로 진행하여 504 단계 내지 510 단계를 반복수행한다(27dB, 4dB를 제 1 임계치로 칭함). 이는 채널 페이딩(fading)으로 인해 아주 강한 채널이득이 발생하거나 아주 약한 채널이득이 발생하여 CQI이 가장 높은 값인 27dB, 혹은 가장 낮은 값인 -4dB가 할당될 수 있기 때문이다. 이러한 채널 페이딩 환경은 라이시안(Rician)채널과 같은 측정결과를 초래할 수 있으므로 CQI에 의해 선택된 MCS 레벨을 변경하거나 MIMO 동작모드를 변경하지 않는다. 즉, 27dB 이상이거나 -4dB 이하일 경우에 채널판별 없이 CQI 값으로 MCS 레벨과 MIMO 동작모드를 변경하는 것이다.
만약, 512 단계에서 CQI 평균이 -4dB와 27dB사이에 있을 시, 514 단계로 진행하여 CQIDIF 큐에 저장된 25개 CQIDIF값들에 대해 분산을 계산한다.
이후, 상기 기지국은 516 단계에서 CQIDIF값들에 대해 분산이 1보다 작을 경우는 라이시안 채널이라 판단하고 518 단계로 진행한다, 그리고, 1보다 크거나 같을 경우는 라이시안 채널이 아니라 판단하여 504 단계 내지 514 단계를 반복수행한 다.
상기 기지국은 518 단계에서 CQI 값으로 결정된 MCS 레벨을 조정하거나, MIMO 동작모드를 스위칭한다. 라이시안 채널로 판정된 후 된 MCS 레벨 조정과 MIMO 동작모드 스위칭에 대해서 설명하기로 한다.
기지국에서 채널이 라이시안 채널로 판단될 시, 하향링크 빔포밍(DownLink BeamForming) 기능을 수행 중 CQI에 의해 선택된 MCS 레벨을 조정하는 데 적용할 수 있다. 예를 들어, 기지국에서 채널이 라이시안 채널로 판단했을 경우 CQI에 의해 선택한 MCS 레벨을 높여 조정한다. 이렇게 선택한 MCS 레벨보다 높게 MCS 레벨을 조정함으로써, 빔포빙 이득으로 처리율(throughput) 성능을 높이는 효과를 얻을 수 있다. 만약 이미 MCS 레벨이 최대 레벨에 도달한 상태라면 더 이상 MCS 레벨을 높이지 않음으로써, 변경된 MCS 레벨이 허용 가능한 최대 MCS 레벨을 넘지 않도록 조정한다.
또 다른 응용으로써 기지국에서 채널이 라이시안 채널로 판단될 시, 이를 MIMO 동작모드를 선택하는데 적용할 수 있다. 예를 들어, 단말의 채널이 라이시안 채널이면 채널의 랭크(rank)가 1이 되기 때문에(혹은 MIMO 채널상태가 나쁘게 되기 때문에) 이 채널을 통해 여러 개의 데이터 스트림을 전송시키는 SM(Spatial Multiplexing) 동작이 어렵게 된다. 채널상태가 좋은 경우, 상기 SM은 처리율을 증가시키는데 더 유리하지만, 라이시안 채널에서는 SM 보다 STBC(Space-Time Block Code)가 더 높은 처리율을 얻을 수 있다. 따라서 기지국에서 채널이 라이시안 채널에서, MIMO 동작모드를 SM에서 STBC로 스위칭함으로써 처리율 저하를 방지할 수 있 다.
이후, 본 발명의 채널판별을 위한 절차를 종료한다.
상기 도 4 내지 도 5에서 무선채널이 라이시안 채널인지를 판단하는 기준으로 CQIDIF의 분산을 사용하였고, 또한 분산측정과 비교할 임계치로서 상수 1을 사용하였다. 하지만 상기 임계치는 측정기준에 따라 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이, 송신기에서 라이시안 채널을 판단하여 하향링크 빔포밍에서 MCS 레벨을 효율적으로 선택할 수 있다. 그리고, 다중안테나 시스템에서 시스템이 SM(Spatial Multiplexing) 모드로 동작하는 경우 STBC(Space-Time Block Code) 모드로 스위칭함으로써 처리율을 증대시킬 수 있다.
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.
도 1(a)은 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 송신기,
도 1(b)은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 송신기,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDM 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 라이시안(Rician) 채널을 판단하기 위한 채널 판별 장치도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 라이시안 채널을 판별하기 위한 흐름도,
도 6은 LCR에 의한 단말의 속도 추정에 대한 그래프 및,
도 7은 여러 무선채널 형태에 대하여 CQIDIF의 분산을 그래프.

Claims (31)

  1. 이동통신 시스템에서 채널추정 장치에 있어서,
    단말기별로 기설정된 개수의 채널정보를 수집하는 CQI 저장부와,
    상기 N 채널정보와 상기 N+1 채널정보의 차를 기설정된 개수만큼 각 단말에 대해 저장하는 CQIDIF 저장부와,
    상기 기설정된 개수의 연속적인 두 채널정보에 대한 분산을 각 단말에 대해 계산하는 CQIDIF 분산기와,
    상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산을 제 2 임계치와 비교하여 라이시안(rician) 채널을 판단하는 제 2 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수집된 채널정보의 평균을 각 단말에 대해서 계산하는 CQI 평균기와,
    상기 채널정보의 평균값이 제 1 임계치 범위 내에 포함되는지 비교하는 제 1 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 임계치는 최소 채널정보와 최대 채널정보 사이의 범위로써 한정하 는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 채널정보의 평균값이 제 1 임계치 범위 내에 포함되지 않을 시, 라이시안 채널판정을 하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산이 제 2 임계치를 만족할 시 라이시안 채널로 판정하고 만족하지 않을 시 라이시안 채널로 판정하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 CQI 저장부와 상기 CQIDIF 저장부는 FIFO(First Input First Output) 큐 구조를 되어있어 각 단말별 피드백되는 채널정보가 있을 때마다 입력되는 채널정보(또는 두 채널정보의 차)는 저장하고 가장 오래된 채널정보(또는 두 채널정보의 차)는 버리는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 분산계산에 따라 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 이동통신 시스템에서 채널추정 방법에 있어서,
    단말기별로 기설정된 개수의 채널정보를 수집하는 과정과,
    상기 N 채널정보와 상기 N+1 채널정보의 차를 기설정된 개수만큼 각 단말에 대해 저장하는 과정과,
    상기 기설정된 개수의 연속적인 두 채널정보에 대한 분산을 각 단말에 대해 계산하는 과정과,
    상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산을 제 2 임계치와 비교하여 라이시안(rician) 채널을 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 수집된 채널정보의 평균을 각 단말에 대해서 계산하는 과정과,
    상기 채널정보의 평균값이 제 1 임계치 범위 내에 포함되는지 비교하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 임계치는 최소 채널정보와 최대 채널정보 사이의 범위로써 한정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 채널정보의 평균값이 제 1 임계치 범위 내에 포함되지 않을 시, 라이시안 채널판정을 하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 연속된 두 채널정보의 차에 대한 분산이 제 2 임계치를 만족할 시 라이시안 채널로 판정하고 만족하지 않을 시 라이시안 채널로 판정하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 채널정보 또는 두 채널정보의 차를 저장할 시 FIFO(First Input First Output) 큐 구조에 따라 각 단말별 피드백되는 채널정보가 있을 때마다 입력되는 채널정보(또는 두 채널정보의 차)는 저장하고 가장 오래된 채널정보(또는 두 채널정보의 차)는 버리는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 분산계산에 따라 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 방법에 있어서,
    단말별로 채널정보를 수신하는 과정과,
    상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단된 채널 여부에 따라 결정된 MCS(Modulation & Coding Scheme) 레벨을 조정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 단말별 채널정보를 사용해 MCS 레벨을 선택하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 라이시안 채널로 판명될 경우 결정된 MCS 레벨을 기설정된 레벨까지 MCS 레벨을 높여 조정하고 라이시안 채널이 아닐 시에 결정된 MCS 레벨을 조정하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 조정된 MCS 레벨에 따라 데이터를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반 통신시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 장치에 있어서,
    단말별로 채널정보를 수신하여 상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 채널판별기와,
    상기 판단된 채널 여부에 따라 결정된 MCS(Modulation & Coding Scheme) 레벨을 조정하는 MCS 조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 단말별 채널정보를 사용해 MCS 레벨을 선택하는 MCS 선택기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 MCS 조정기는
    상기 라이시안 채널로 판명될 경우 결정된 MCS 레벨을 기설정된 레벨까지 MCS 레벨을 높여 조정하고 라이시안 채널이 아닐 시에 결정된 MCS 레벨을 조정하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 조정된 MCS 레벨에 따라 데이터를 전송하는 송신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 송신기는
    상기 MCS 레벨에 따라 정보비트열을 부호화하여 부호 심볼들을 발생하는 부호기와,
    상기 부호기로부터의 부호 심볼들을 소정 변조방식으로 변조하여 변조 심볼들을 생성하고 데이터를 미리 정해진 부반송파에 매핑하여 출력하는 부반송파 매핑기와,
    상기 부반송파 매핑기로부터의 데이터를 역 고속 푸리에 변환하여 시간영역의 데이터를 출력하는 IFFT 연산기와,
    상기 IFFT연산기로부터의 데이터에 보호구간을 추가하여 출력하는 CP추가기와,
    상기 CP추가기로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 DAC와,
    상기 DAC로부터의 기저대역 신호를 RF대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신하는 RF처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 방법에 있어서,
    단말별로 채널정보를 수신하는 과정과,
    상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 과정과,
    상기 라이시안 채널 환경에서 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 동작모드를 스위칭하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 MIMO 동작모드에 따라 데이터를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 라이시안 채널일 시 SM 모드로 결정될 시 SM 모드를 STBC 모드로 스위칭하고, 상기 라이시안 채널이 아닐 시 SM 모드로 동작하도록 하는 방법.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 MIMO 동작 모드는 SM(Spatial Multiplexing) 모드와 STBC(Space-Time Block Code)모드로 구분되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 다중안테나 시스템에서 라이시안 채널을 판별하여 이용하는 장치에 있어서,
    상기 단말별로 주기적으로 피드백받은 채널정보를 이용하여 연속적인 두 채널 값의 차에 대한 분산을 계산하여 라이시안 채널 여부를 판단하는 채널판별기와,
    상기 라이시안 채널 환경에서 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 동작모드를 스위칭하는 MIMO 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 MIMO 동작모드에 따라 데이터를 전송하는 MIMO 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 라이시안 채널일 시 SM 모드로 결정될 시 SM 모드를 STBC 모드로 스위칭하고, 상기 라이시안 채널이 아닐 시 SM 모드로 동작하도록 하는 장치.
  31. 제 28항에 있어서,
    상기 MIMO 동작 모드는 SM(Spatial Multiplexing) 모드와 STBC(Space-Time Block Code)모드로 구분되는 것을 특징으로 하는 장치.
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