KR20100058190A - 무선 통신 시스템에서의 데이터 전송/수신방법 및 그 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 데이터 전송/수신방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신시스템에서의 데이터 전송/수신방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 무선 통신시스템에서 데이터를 전송/수신하는 경우 채널 상태에 따라 자원 활용에 대한 효율을 높이고자 한다. 이를 위하여 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 전송 방법은 데이터의 우선순위를 결정하는 단계, 우선순위에 따라 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택하는 단계, 채널 상태에 따라 채널의 순위를 결정하는 단계, 채널 순위에 따라 데이터를 전송할 채널을 선택하는 단계, 및 선택된 변조 및 부호화 방식에 따라 데이터를 변조 및 부호화하고, 선택된 채널을 통해 변조 및 부호화된 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
OFDM-TDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Time-Division Multiplexing Access), 다중 안테나, MCS(Modulation and Coding Scheme), 자원 할당, 채널 상태

Description

무선 통신 시스템에서의 데이터 전송/수신방법 및 그 장치{DATA TRANSMISSION/ RECEIVING METHOD IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신시스템에서의 데이터 전송/수신방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2006-S-002-03, 과제명 : 3Gbps급 4G 무선 LAN 시스템 개발].
무선 통신 시스템은 데이터를 전송할 때 자원을 할당한다. 종래 무선 통신 시스템의 자원 할당을 위한 스케줄러는 단순히 각 사용자 단말에 하나의 변조 방식을 선택하여 사용한다. 즉, 물리 프레임을 통해 여러 종류의 데이터를 하나의 사용자 단말에 전송하는 경우 일괄적으로 동일한 변조 방식을 사용하는 것이다. 이 경우, 데이터의 수신 성공률이 높아질 수 있지만, 전송되는 데이터의 종류에 따른 특 성이 반영되지 않는다. 예를 들어, 데이터의 종류에 따라 허용되는 전송 에러율이 다를 수 있는데, 일괄적으로 동일한 변조 방식을 사용하면 무선 통신 시스템은 가장 안정적으로 전송되어야 하는 데이터를 기준으로 변조 방식을 선택하게 된다. 이 경우 데이터에 따라 과도하게 낮은 변조 방식이 적용되는 경우가 발생하여, 전송률이 낮아지는 문제가 있다. 결과적으로 시스템 전체의 전송률이 저하될 수 있다.
한편, 종래의 무선 통신 시스템은 다중 안테나를 사용하는 경우, 전송 안테나에 대한 선택을 하지 않고 일괄적으로 데이터를 전송한다. 일반적으로 다중 안테나 시스템의 경우 각 안테나 별로 무선 채널 상태가 다르게 나타난다. 따라서, 안테나에 따른 채널 상태를 고려하여 데이터를 전송하면 데이터의 전송률을 높이거나 에러율을 낮출 수 있다. 종래와 같이 전송 안테나를 선택하지 않는 경우, 안테나에 따른 특성이 반영되지 않아 데이터의 전송이 효율적이지 못한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송/수신하는 경우 채널 상태에 따라 자원 활용에 대한 효율을 높이는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 데이터의 전송/수신 품질을 보장할 수 있는 데이터의 전송/수신 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 전송 방법은 데이터의 우선순위를 결정하는 단계, 우선순위에 따라 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택하는 단계, 채널 상태에 따라 채널의 순위를 결정하는 단계, 채널 순위에 따라 데이터를 전송할 채널을 선택하는 단계, 및 선택된 변조 및 부호화 방식에 따라 데이터를 변조 및 부호화하고, 선택된 채널을 통해 변조 및 부호화된 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 전송 장치는 데이터의 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부, 우선순위에 따라 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택하는 MCS (Modulation and Coding Scheme) 선택부, 채널 상태에 따라 채널의 순위를 결정하는 채널 순위 결정, 채널 순위에 따라 데이터를 전송할 채널을 선택하는 채널 선택부, 및 선택된 변조 및 부호화 방식에 따라 데이터를 변조 및 부호화하고, 선택된 채널을 통해 변조 및 부호화된 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법은 데이터 수신 성공률을 송신하는 단계, 데이터의 우선순위 및 데이터 수 신 성공률에 따라 선택된 채널을 통해 데이터를 수신하는 단계, 우선순위 및 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 변조 및 부호화 방식에 대응되는 복조 및 복호화 방식으로 데이터를 복조 및 복호화하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 장치는 데이터 수신 성공률을 송신하는 송신부, 데이터의 우선순위 및 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 채널을 통해 데이터를 수신하는 수신부, 및 우선순위 및 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 변조 및 부호화 방식에 대응되는 복조 및 복호화 방식으로 데이터를 복조 및 복호화하는 복조 및 복호화부를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송/수신하는 경우 채널 상태에 따라 자원 활용에 대한 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 데이터의 전송/수신 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명 과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
<데이터 전송 방법>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법은 우선순위 결정 단계(102), 채널 순위 결정 단계(104), 변조 및 부호화 방식 선택 단계(106), 데이터 전송 채널 선택 단계(108) 및 데이터 전송 단계(110)를 포함한다. 이하에서 설명의 편의를 위해 데이터 전송 장치가 데이터 전송 방법을 수행하는 경우를 예로 들어 설명한다.
우선, 데이터 전송 장치는 전송될 데이터의 우선순위를 결정(102)한다. 우선순위 결정 단계(102)는 데이터의 종류에 따라 데이터의 우선순위를 다르게 결정할 수 있다. 우선순위의 결정 기준은 데이터에 요구되는 전송 품질, 데이터의 중요도, 데이터의 전송 순서 등이 될 수 있다. 그리고 데이터 전송 장치는 채널 상태에 따라 채널의 순위를 결정(104)한다.
데이터 전송 장치는 우선순위 결정 단계(102)에서 결정된 우선순위에 따라 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택(106)하고, 채널 순위 결정 단계(104)에서 결정된 채널 순위에 따라 데이터를 전송할 채널을 선택(108)한다. 데이터 전송 장치는 선택된 변조 및 부호화 방식에 따라 데이터를 변조 및 부호화하고, 선택된 채널을 통해 변조 및 부호화된 데이터를 전송(110)한다.
우선순위 결정 단계(102), 채널 순위 결정 단계(104), 변조 및 부호화 방식 선택 단계(106), 및 데이터 전송 채널 선택 단계(108)가 수행되는 순서는 도 1에 도시된 순서에 제한되지 않는다.
우선순위 결정 단계(102)는 다수의 단말에 공통적으로 전송되는 공통 데이터를 최우선 순위로 결정할 수 있으며, 제어 정보 및 전송에 실패하여 재전송되는 데이터를 다른 일반 데이터보다 선순위로 결정할 수 있다. 이 경우, 변조 및 부호화 방식 선택 단계(106)는 결정된 우선순위에 따라서 변조 및 부호화 방식을 안정한 순서로 선택한다.
데이터 전송 장치가 다중 안테나를 사용하는 경우, 채널 순위 결정 단계(104)는 다중 안테나가 형성하는 각각의 채널 상태에 따라 안테나의 순위를 결정할 수 있다. 이 경우, 전송 채널 선택 단계(108)는 결정된 안테나의 순위에 따라 데이터를 전송할 안테나를 선택함으로써 데이터를 전송할 채널을 선택한다.
채널 순위 결정 단계(104)는 단말로부터 단말의 데이터 수신 성공률에 대한 정보를 수신하고, 데이터 수신 성공률에 따라 채널 순위를 결정할 수 있다. 이 경우, 변조 및 부호화 방식 선택 단계(106)는 우선순위 결정 단계(102)에서 결정된 우선순위 및 채널 순위 결정 단계(104)에서 결정된 채널 순위에 따라 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택할 수 있다. 또한, 우선순위 결정 단계(102)에서 결정된 우선순위 및 채널 순위 결정 단계(104)에서 결정된 채널 순위에 따라 전송 채널 선택 단계(108)는 데이터를 전송할 채널을 선택할 수 있다.
한편, 채널 순위 결정 단계(104)는 단말로부터 데이터 수신 감도를 수신하고, 데이터 수신 감도에 따라 채널 순위를 결정할 수 있다. 이 경우, 우선순위 결정 단계(102)에서 결정된 우선순위 및 채널 순위 결정 단계(104)에서 결정된 채널 순위에 따라 전송 채널 선택 단계(108)는 데이터를 전송할 채널을 선택할 수 있다. 이때, 데이터 전송 장치가 다중 안테나를 사용하는 경우 다중 안테나 각각에 의해 채널이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 데이터 전송 방법에 의하면, 데이터의 종류와 채널의 상태에 따라 자원 할당의 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 데이터의 종류에 따라 채널 상태를 고려하여 변조 및 부호화 방식을 선택하기 때문에, 하나의 단말에 전송되는 여러 종류의 데이터 간에도 서로 다른 전송 품질을 적용할 수 있다.
<데이터 전송 장치>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 장치(200)의 구조도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 전송 장치(200)는 우선순위 결정부(202), MCS (Modulation and Coding Scheme) 선택부(204), 채널 순위 결정부(206), 채널 선택부(208), 및 데이터 전송부(210)를 포함한다.
우선순위 결정부(202)는 데이터 전송 장치(200)가 전송할 데이터의 우선순위를 결정한다. MCS 선택부(204)는 결정된 우선순위에 따라 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택한다. 한편, 채널 순위 결정부(206)는 채널 상태에 따라 채널의 순위를 결정한다. 채널 선택부(208)는 결정된 채널 순위에 따라 데이터를 전송할 채널을 선택한다. 데이터 전송부(210)는 MCS 선택부(204)에서 선택된 방식에 따라 데이터를 변조 및 부호화하고, 변조 및 부호화된 데이터를 채널 선택부(208)에서 선택된 채널을 통해 전송한다.
우선순위 결정부(202)는 데이터의 종류에 따라 우선순위를 다르게 결정할 수 있다. 우선순위의 결정 기준은 데이터에 요구되는 전송 품질, 데이터의 중요도, 데이터의 전송 순서 등이 될 수 있다. 또한, 우선순위 결정부(202)는 다수의 단말에 공통적으로 전송되는 공통 데이터를 최우선 순위로 결정하거나, 제어 정보 및 재전송되는 데이터를 일반 데이터보다 선순위로 결정할 수 있다. 우선순위 결정부(202)는 데이터의 우선순위를 주기적으로 갱신할 수 있다.
MCS 선택부(204)는 데이터의 우선순위에 따라 변조 및 부호화 방식을 안정한 순서로 선택할 수 있다. 또한, MCS 선택부(204)는 데이터의 우선순위 뿐만 아니라, 채널 상태에 따라 결정된 채널 순위에 따라 변조 및 부호화 방식을 다르게 선택할 수 있다. MCS 선택부(204)는 빠른 동작을 위해 변조 및 부호화 방식을 테이블 형태로 관리하면서, 주기적으로 갱신할 수 있다.
데이터 전송 장치(200)가 다중 안테나를 사용하는 경우에, 채널 순위 결정부(206)는 다중 안테나에 의해 형성되는 채널의 상태에 따라 안테나의 순위를 결정할 수 있다. 이 경우, 채널 선택부(208)는 안테나의 순위에 따라 데이터를 전송할 안테나를 선택함으로써 데이터가 전송될 채널을 선택한다.
채널 순위 결정부(206)는 단말로부터 수신한 단말의 데이터 수신 성공률에 따라 채널 순위를 결정하거나, 단말로부터 수신한 채널에 대한 데이터 수신 감도에 따라 채널 순위를 결정할 수 있다. 채널 선택부(208)는 데이터의 우선순위 뿐만 아니라, 채널 상태에 따라 결정된 채널 순위에 따라 데이터를 전송할 채널을 선택할 수 있다.
<데이터 전송 장치에 대한 다른 실시예>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 장치(300)의 구조도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 전송 장치(300)는 MPDU (MAC Protocol Data Unit) 구성 블록(310), 큐 제어 블록(320, 330), 전송 스케줄러 블록(340), 및 물리 계층(350)을 포함한다.
데이터 전송 장치(300)는 OFDM-TDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Time-Division Multiplexing Access) MIMO (Multiple Input Multiple Output) 무선 통신 시스템에 적용된다.
MPDU 구성 블록(310)은 전송하고자 하는 데이터를 MPDU 형태로 구성한다. 구성된 MPDU는 각 사용자 단말 별로 나누어 메모리(322)에 저장된다. 이렇게 저장된 MPDU에 관련된 정보는 디스크립터(descriptor) 메모리(322)에 저장된다. 도 3에서 각각의 사용자 단말은 STA 1 내지 STA K로 도시된다.
큐 제어 블록(320)은 특정 사용자 단말에 전송될 데이터를 집적된 MPDU(aggregated MPDU)로 형성하여 데이터 프레임(324)을 구성한다. 데이터 프레임(324)은 맥 프레임(Media Access Control Frame: MAC Frame)이다. 또한, 큐 제어 블록(320)은 각 사용자 단말에 적용되는 제어 정보를 MAC Frame인 제어 프레 임(326)으로 구성한다. 특정 사용자 단말에 전송될 데이터의 예로서 DH, Data, ACK 등이 있다. DH는 특정 사용자 단말에 전송될 데이터를 위해 부가적으로 전달되는 데이터이다. Data는 실질적으로 전달되는 정보가 담긴 데이터이고, ACK는 해당 사용자 단말이 전송한 데이터의 수신 성공여부를 알려주는 데이터이다.
한편, 큐 제어 블록(320)과는 별도로 큐 제어 블록(330)은 공통 제어 정보에 대한 MPDU를 관리한다. 큐 제어 블록(330)은 공통 제어 정보에 대한 MPDU를 메모리(332)에 저장하고, MPDU에 관련된 정보를 디스크립터 메모리(332)에 저장한다. 이렇게 저장된 공통 제어 정보는 MAC Frame인 공통 제어 프레임(334)으로 구성된다. 여러 사용자 단말에 공통적으로 전송되는 공통 제어 정보의 예로서, BSR 등이 있다. BSR은 시스템 관련 정보이다.
큐 제어 블록(320, 330)에서 구성된 프레임(324, 326, 334)은 전송 스케줄러 블록(340)으로 전달된다. 데이터 프레임(324)은 각 사용자 단말에 전송될 데이터를 포함하고, 제어 프레임(326)은 사용자 단말에 대한 제어 정보를 포함하며, 공통 제어 프레임(334)은 여러 사용자 단말에 공통적으로 적용되는 공통 제어 정보를 포함한다.
MAC Frame 형태의 데이터를 전달받은 전송 스케줄러 블록(340)은 전송될 데이터의 우선 순위를 결정(342)하고, 변조 및 부호화 방식을 매핑(344)하며, 전송될 안테나를 매핑(346)한다. 이 과정이 끝나면, 전송 스케줄러 블록(340)은 전송될 데이터 또는 MAC Frame을 물리 계층(350)으로 전달한다.
도 4는 도 3에 도시된 큐 제어 블록(320)의 상세한 구조도이다. 이하에서 도 4를 참조하여 큐 제어 블록(320)의 메모리 갱신을 설명한다.
큐 제어 블록(320)은 뉴 디스크립터(402), 전송 디스크립터(404), 올드 디스크립터(406), 및 비교부(408)를 포함한다. 뉴 디스크립터(402)는 새롭게 전달받은 데이터에 대한 관련 정보를 저장하고, 전송 디스크립터(404)는 최종적으로 전송되는 데이터에 대한 관련 정보를 저장하며, 올드 디스크립터(406)는 전송된 데이터에 대한 관련 정보를 임시적으로 저장한다.
큐 제어 블록(320)은 MPDU 구성 블록(310)에서 전달받은 데이터를 메모리에 저장할 때, 관련 정보를 디스크립터 형태로 뉴 디스크립터(402)에 저장한다. 올드 디스크립터(406)는 이전에 전송된 데이터의 관련 정보를 전송 디스크립터(404)로부터 전달받는다. 올드 디스크립터(406)는 이 관련 정보를 비교기(408)에 전달한다. 또한, 비교기(408)는 수신단에서 수신된 데이터에 대한 정보 또는 수신단에서 수신되지 않은 데이터에 대한 정보를 수신 신호 제어 블록(410)으로부터 전달 받는다. 비교기(408)는 올드 디스크립터(404)와 수신 신호 제어 블록(410)의 관련 정보를 비교하여, 전송되었으나 수신단에서 수신되지 않은 데이터에 관련된 정보를 추출한다. 이렇게 추출된 정보는 전송 디스크립터(404)에 전달된다.
전송 디스크립터(404)는 뉴 디스크립터(402)와 비교기(408)로부터 전달받은 관련 정보를 합쳐서 최종적으로 전송할 데이터에 대한 관련 정보를 구성한다. 전송 디스크립터(404)는 최종 결정된 데이터의 관련 정보를 전송 스케줄러 블록으로 전달한다. 전송 디스크립터(404)는 이를 다시 올드 디스크립터(406)에 전달하여 임시 적으로 저장하도록 한다.
이와 같이 메모리를 갱신함을써, 큐 제어 블록(320)은 전송하였으나 실패하여 재전송되어야 하는 데이터를 추출하고 재전송할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 전송 스케줄러 블록(340)의 상세한 구조도이다. 이하에서 도 5를 참조하여 전송 스케줄러 블록(340)의 데이터 우선순위 결정, 변조 및 부호화 방식 매핑(mapping), 및 안테나 매핑을 설명한다. 이하에서 k, j, m은 각각 사용자 단말, 데이터의 종류, 안테나에 대한 인덱스를 나타낸다. 또한, 아래첨자 t가 기재된 파라미터는 시간에 따라 갱신되는 파라미터를 의미한다.
전송 스케줄러 블록(340)은 큐 제어 블록으로부터 데이터 종류 별로 구분된 MAC Frame을 수신한다. 전송 스케줄러 블록(340)에 구비된 우선 우선순위 결정 블록(342)은 데이터의 종류 별로 데이터의 우선순위를 결정한다. 예를 들어, 우선순위 결정 블록(342)은 공통 제어 정보를 최우선 순위로 결정하고, 제어 정보를 다음 순위로 결정하며, 일반 데이터에 대하여는 각 사용자 단말에 따라 우선순위를 차등적으로 결정할 수 있다.
데이터의 종류는 표 1과 같이 구분하여 표시될 수 있다.
TX Data j
BSR 0
BR 1
ACK 2
Re_TX 3
(New) Data 4
… …
데이터의 종류는 인덱스 j를 이용하여 표시하며, 공통 제어 정보인 BSR은 0, BR은 1, ACK는 2, Re_TX는 3, (New) Data는 4를 부여한다. BSR은 시스템 관련 정보로서 여러 단말에 공통적으로 전송된다. Re_TX는 재전송되는 일반 데이터이고, (New) Data는 새롭게 전송되는 일반 데이터이다.
MCS 매핑 블록(344)은 각각의 데이터에 대하여 변조 및 부호화 방식을 선택한다. MCS 매핑 블록(344)은 빠른 동작을 위해 표 2와 같이 MCS 테이블을 이용한다.
MCSt(k,j) k=1 k=2 k=3
j=0 QPSK 1/2 QPSK 1/2 16QAM 2/3
j=1 QPSK 1/2 16QAM 2/3 16QAM 2/3
j=2 16QAM 2/3 64QAM 5/6 QPSK 1/2
MCS 매핑 블록(344)은 표 2와 같은 MCS 테이블을 이용하여 사용자 단말 k와 데이터의 종류 j에 따라서 MCS를 다르게 적용할 수 있다. 예를 들어, 공통 제어 정보인 BSR(j=0)을 사용자 단말(k=2)에 전송할 때에는 QPSK 1/2을 사용하고, ACK(j=2)를 사용자 단말(k=1)에 전송할 때에는 16QAM 2/3을 사용한다. MCS 테이블은 채널 상태 등에 따라서 주기적으로 갱신될 수 있다.
채널 제어 블록(510)에 포함되는 MCS 선택 블록(512)이 MCS 테이블을 관리한다. MCS 테이블은 데이터의 종류에 따라 요구되는 전송 에러율을 만족하도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 데이터의 우선순위에 따라 공통 제어 정보, 제어 정보, 재전송 데이터, 일반 데이터 순서로 안정한 변조 및 부호화 방식을 선택할 수 있다. 일반 데이터에 특정 에러율(Pe)가 요구되는 경우, 일반 데이터에 대하여는 이에 해당하는 MCS(Pe)를 선택하고 제어 정보 및 재전송 데이터에 대해서는 MCS(Pe)보다 안정한 방식을 선택하는 등으로 구현될 수 있다.
또한, 사용자 단말 별로 채널 상태가 달라질 수 있기 때문에, MCS 선택 블록(512)은 각 단말에 대한 채널 상태를 고려하여 j 인덱스에 매칭되는 MCS를 결정할 수 있다. 예를 들어, MCS 선택 블록(512)은 물리 계층(520)으로부터 각 사용자 단말에 대한 데이터 수신 성공률을 수신하고, 이로부터 채널 상태를 파악하여 채널 상태에 따라 전송 에러율이 만족되도록 MCS 테이블을 결정한다.
안테나 매핑 블록(346)은 데이터를 전송할 안테나를 선택한다. 이 실시예에서 전송 스케줄러 블록(340)을 포함하는 데이터 전송 장치는 MIMO 무선 통신 시스템에 적용된다. 일반적으로 MIMO 무선 통신 시스템은 다중 안테나 간의 상호 이격 거리를 충분히 확보하여 각 안테나들이 독립적으로 동작하도록 한다. 따라서, 각 안테나마다 채널 특성이 상이하게 형성될 수 있다. 안테나 매핑 블록(346)은 시간에 따라 안테나의 채널 상태를 고려하여 다중 안테나 중 데이터 송신에 적합한 안테나를 선택한다. 안테나 매핑 블록(346)은 데이터의 우선순위에 따라 안테나 선택 블록(514)에서 결정되는 안테나 순위대로 전송 안테나를 매핑한다.
채널 제어 블록(510)에 포함되는 안테나 선택 블록(514)은 사용자 단말의 채널 상태, 데이터의 종류, 안테나의 채널 상태에 따라 안테나의 순위를 결정한다. 안테나 선택 블록(514)은 물리 계층(520)으로부터 각 사용자 단말의 데이터 수신 성공률 및 각 안테나의 수신 감도를 수신한다. 안테나 선택 블록(514)은 데이터 수신 성공률 및 안테나의 수신 감도를 통해 채널 상태를 반영한다. 표 3은 안테나의 수신 감도의 예로서 SNR (Signal to Noise Ratio)을 나타낸다.
SNR CQI
SNR < 5dB 0000
5dB ≤ SNR < 10dB 0001
10dB ≤ SNR < 15dB 0010
15dB ≤ SNR < 20dB 0011
20dB ≤ SNR < 25dB 0100
25dB ≤ SNR < 30dB 0101
30dB ≤ SNR 0110
표 3과 같이 SNR 레벨에 따라 CQI (Channel Quality Indicator)가 결정된다. 안테나 선택 블록(514)는 물리 계층(520)으로부터 수신되는 CQI 값을 이용하여 안테나 순위를 결정한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 프레임(600)을 도시한 도면이다. 도 6은 하나의 물리 프레임을 사용하여 하나의 사용자 단말에 여러 종류의 데이터를 전송하는 경우를 도시한다. 이 실시예는 하나의 사용자 단말(k=1), 네 가지 데이터 종류(j=0, 2, 3, 4), 및 총 8개로 구성된 다중 안테나(m=1, 2, 3, ... , 8)를 사용한다. 사용자 단말에 대한 인덱스 k가 0인 것은 여러 단말에 공통적으로 전송되는 경우를 나타낸다.
전송 프레임(600)은 전송 안테나에 따라 여덟 개의 프레임(602 내지 610)으로 구성된다. BSR 데이터(j=0)를 포함하는 프레임(602)은 첫 번째 안테나(m=1)를 통해 사용자 단말에 공통(k=0)적으로 전송된다. 이와 유사하게 ACK 데이터(j=2)를 포함하는 프레임(604)은 두 번째 안테나(m=2)를 통해 사용자 단말(k=1)에 전송된다. Re_TX 데이터(j=3)를 포함하는 프레임(606)은 세 번째 안테나(m=3)를 통해 사용자 단말(k=1)에 전송된다. Data(j=4)를 포함하는 프레임(608)은 네 번째 안테나(m=4)를 통해 사용자 단말(k=1)에 전송된다. Data(j=4)를 포함하는 프레임(610)은 여덟 번째 안테나(m=8)을 통해 사용자 단말(k=1)에 전송된다.
각 프레임에서 MCS는 사용자 단말의 채널 상태 및 데이터 종류에 따라 선택된다. 또한, 전송 안테나는 사용자 단말의 채널 상태, 데이터 종류, 및 안테나 별 채널 상태에 따라 선택된다. 변조 및 부호화 방식은 MCS 테이블 상에서 MCSt(k, j)을 매핑하여 선택되고, 전송되는 안테나는 안테나 선택 블록에서 Antt(k, j, m)을 매핑하여 선택된다. 이렇게 데이터를 전송함으로써, 하나의 사용자 단말에 대하여도 데이터의 종류에 따라 변조 및 부호화 방식을 다르게 적용하여 자원 효율을 극대화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 프레임(700)을 도시한 도면이다. 도 7은 하나의 물리 프레임을 사용하여 여러 사용자 단말에 여러 종류의 데이터를 전송하는 경우를 도시한다. 이 실시예는 두 사용자 단말(k=1, 2), 네 가지 데이터 종류(j=0, 2, 3, 4), 및 8개의 안테나(m=1, 2, 3, ... ,8)를 사용한다. 사용자 단말에 대한 인덱스 k가 0인 경우는 여러 단말에 공통적으로 전송되는 경우를 나타낸다.
전송 프레임(700)은 전송 안테나에 따라 여덟 개의 프레임(702 내지 710)으로 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이 각 프레임(702 내지 710)은 사용자 단말(k), 데이터 종류(j), 및 안테나(m)에 따라 데이터를 전송하도록 구성된다. 예를 들어, 프레임(702)은 여러 사용자 단말에 공통(k=0)적으로 전송되는 BSR 데이터(j=0)를 포함하고, 첫 번째 안테나(m=1)을 통해 전송된다. 또한 프레임(702)는 두 번째 사용자 단말(k=2)에 전송되는 ACK 데이터(j=2)를 포함한다. 다른 프레임(704 내지 710)에 전송되는 데이터는 도 7에 도시된 바와 같으므로 설명을 생략한다.
각 프레임에서 MCS는 사용자 단말의 채널 상태 및 데이터 종류에 따라 선택된다. 또한, 전송 안테나는 사용자 단말의 채널 상태, 데이터 종류, 및 안테나 별 채널 상태에 따라 선택된다. 변조 및 부호화 방식은 MCS 테이블 상에서 MCSt(k, j)을 매핑하여 선택되고, 전송되는 안테나는 안테나 선택 블록에서 Antt(k, j, m)을 매핑하여 선택된다. 이와 같이 데이터를 전송함으로써, 사용자 단말 및 안테나 별 채널 상황을 고려하여 데이터 종류에 따라 최적의 데이터 전송률을 구현할 수 있고, 전송 에러율을 만족시키기 위해 과도하게 안정한 변조 및 부호화 방식을 선택하지 않을 수 있다.
도 6과 도7에 도시된 실시예는 OFDM-TDMA MIMO 무선 통신 시스템에 적용되므로 심볼 단위로 자원이 할당되도록 프레임이 구성되지만, OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 무선 통신 시스템 등에서는 시간 및 주파수 축으로 구분되도록 자원이 할당될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터의 변조 및 부호화 방식을 선택하는 과정을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 이하에서 도 8을 참조하여 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식 선택의 과정을 설명한다.
전송할 데이터가 도착(802)하면, 데이터가 공통적으로 전송될 방송 정보인지, 아니면 개별적으로 전송될 멀티캐스트 정보인지 판단(804)된다. 데이터가 방송 정보이면 데이터에 따라 MCS가 매핑(816)되고, 멀티캐스트 정보이면 사용자 단말 별로 데이터의 우선순위가 결정(806)된다. 그리고 데이터가 제어 정보인지, 재전송 데이터인지, 또는 새롭게 전송되는 데이터인지 순차적으로 판단(808, 810, 812)된다. 판단 결과에 따라 데이터 종류별로 MCS가 매핑(816)되고, 데이터는 최종적으로 discard 처리(814)된다.
<데이터 수신 방법>
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 데이터 수신 방법은 데이터 수신 성공률을 송신하는 단계(902), 데이터의 우선순위 및 데이터의 수신 성공률에 따라 선택된 채널을 통해 데이터를 수신하는 단계(904), 및 데이터의 우선순위 및 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 변조 및 부호화 방식에 대응되는 복조 및 복호화 방식으로 데이터를 복조 및 복호화하는 단계(906)를 포함한다. 데이터의 우선순위는 데이터의 종류에 따라 결정될 수 있다.
데이터 수신 성공률 송신 단계(902)에서 데이터 수신 성공률은 데이터를 전송하는 장치로 송신될 수 있다. 데이터 전송 장치는 데이터 수신 성공률에 따라 다음 데이터를 전송할 채널, 변조 및 부호화 방식 등을 결정할 수 있다. 데이터 수신 단계(904)는 데이터 수신 성공률 송신 단계(902)의 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 채널을 통해 전송되는 데이터를 수신한다. 또한, 복조 및 복호화 단계(906)는 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 방식으로 변조 및 부호화된 데이터를 이에 대응하는 방식으로 복조 및 복호화한다. 한편, 다중 안테나를 사용하는 시스템에서 수신되는 데이터는 다중 안테나 중 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 안테나를 통해 전송된 데이터일 수 있다.
위와 같은 본 발명의 데이터 수신 방법에 의하면, 데이터 수신 성공률에 따라 자원 할당이 극대화되도록 전송된 데이터를 수신할 수 있다.
<데이터 수신 장치>
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신 장치(1000)의 구조도이다. 도 10에 도시된 바와 같이 데이터 수신 장치(1000)는 송신부(1002), 수신부(1004), 복조 및 복호화부(1006)를 포함한다.
송신부(1002)는 이미 수신된 데이터에 대한 데이터 수신 성공률을 데이터 전송 장치에 송신한다. 데이터 전송 장치는 데이터 수신 성공률에 따라서 이후에 전송할 데이터에 대한 설정을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 장치는 데이터 수신 성공률에 따라 채널 선택, 변조 및 부호화 방식 선택 등을 다르게 할 수 있다.
수신부(1004)는 데이터의 우선순위 및 데이터 수신 성공률에 따라 선택된 채널을 통해 데이터를 수신한다. 또한, 복조 및 복호화부(1006)는 데이터의 우선순위 및 데이터 수신 성공률에 다라 선택된 변조 및 부호화 방식에 대응되는 방식으로 데이터를 복조 및 복호화한다.
위와 같은 본 발명의 데이터 수신 장치에 의하면, 데이터 수신 성공률에 따라 자원 할당이 극대화되도록 전송된 데이터를 수신할 수 있다.
본 명세서에서 기재한 블록(block)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 장치를 나타내는 하나의 단위를 말하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
전술한 장치 및 시스템은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 데이터 송수신을 위하여 사용된 모듈은 하나 이상의 주문형 집적회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPD), 프로그램 가능 논리 장치(PLD), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로-제어기, 마이크로프로세서, 여기에 기술한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 여기에 기술된 기능들을 수행하는 모듈을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛들에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 외부에서 구현될 수 있으며, 이 경우에 메모리는 공지된 다양한 수단을 통해 프로세서와 연결될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체(CD, DVD와 같은 유형적 매체뿐만 아니라 반송파와 같은 무형적 매체)를 포함한다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 장치(200)의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 장치(300)의 구조도이다.
도 4는 도 3에 도시된 큐 제어 블록(320)의 상세한 구조도이다.
도 5는 도 3에 도시된 전송 스케줄러 블록(340)의 상세한 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 프레임(600)을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 프레임(700)을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터의 변조 및 부호화 방식을 선택하는 과정을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신 장치(1000)의 구조도이다.

Claims (20)

  1. 데이터의 우선 순위를 결정하는 단계;
    채널의 상태에 따라 채널 순위를 결정하는 단계;
    상기 우선 순위에 따라 상기 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택하는 단계;
    상기 채널 순위에 따라 상기 데이터를 전송할 전송 채널을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 변조 및 부호화 방식에 따라 상기 데이터를 변조 및 부호화하고, 상기 선택된 전송 채널을 통해 상기 변조 및 부호화된 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 우선 순위를 결정하는 단계는
    상기 데이터의 종류에 따라 상기 우선 순위를 결정하는, 데이터 전송 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터의 종류는
    다수의 단말에 공통적으로 전송되는 공통 데이터, 제어 정보를 포함하는 제어 데이터, 또는 재전송되는 재전송 데이터 중 어느 하나 이상을 포함하는, 데이터 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널 순위를 결정하는 단계는
    단말의 데이터 수신 성공률에 기초하여 상기 채널 순위를 결정하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널 순위를 결정하는 단계는
    단말의 상기 채널에 대한 데이터 수신 감도에 기초하여 상기 채널 순위를 결정하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변조 및 부호화 방식을 선택하는 단계는
    상기 우선 순위 및 상기 채널 순위에 따라 상기 데이터에 대한 변조 및 부호 화 방식을 선택하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전송 채널을 선택하는 단계는
    상기 우선 순위 및 상기 채널 순위에 따라 상기 데이터를 전송할 전송 채널을 선택하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전송 채널은 상기 데이터를 전송할 안테나를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  9. 데이터의 우선 순위를 결정하는 우선 순위 결정부;
    상기 우선 순위에 따라 상기 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택하는 MCS (Modulation and Coding Scheme) 선택부;
    채널의 상태에 따라 채널 순위를 결정하는 채널 순위 결정부;
    상기 채널 순위에 따라 상기 데이터를 전송할 전송 채널을 선택하는 채널 선택부; 및
    상기 선택된 변조 및 부호화 방식에 따라 상기 데이터를 변조 및 부호화하고, 상기 선택된 전송 채널을 통해 상기 변조 및 부호화된 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함하는, 데이터 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 우선 순위 결정부는
    상기 데이터의 종류에 따라 우선 순위를 결정하는, 데이터 전송 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터의 종류는
    다수의 단말에 공통적으로 전송되는 공통 데이터, 제어 정보를 포함하는 제어 데이터, 또는 재전송되는 재전송 데이터 중 어느 하나 이상을 포함하는, 데이터 전송 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 채널 순위 결정부는
    단말의 데이터 수신 성공률에 기초하여 상기 채널 순위를 결정하는, 데이터 전송 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 채널 순위 결정부는
    단말의 상기 채널에 대한 데이터 수신 감도에 기초하여 상기 채널 순위를 결정하는 단계를 포함하는, 데이터 전송 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 MCS 선택부는
    상기 우선 순위 및 상기 채널 순위에 따라 상기 데이터에 대한 변조 및 부호화 방식을 선택하는, 데이터 전송 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 채널 선택부는
    상기 우선 순위 및 상기 채널 순위에 따라 상기 데이터를 전송할 전송 채널을 선택하는, 데이터 전송 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 전송 채널은 상기 데이터를 전송할 안테나를 포함하는, 데이터 전송 방법.
  17. 채널의 상태 정보를 송신하는 단계;
    데이터의 우선 순위 및 상기 상태 정보에 따라 선택된 채널을 통해 상기 데이터를 수신하는 단계;
    상기 우선 순위 및 상기 상태 정보에 따라 선택된 변조 및 부호화 방식에 대응되는 복조 및 복호화 방식으로 상기 데이터를 복조 및 복호화하는 단계를 포함하는, 데이터 수신 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 우선 순위는 상기 데이터의 종류에 따라 결정되는, 데이터 수신 방법.
  19. 채널의 상태 정보를 송신하는 송신부;
    데이터의 우선 순위 및 상기 상태 정보에 따라 선택된 채널을 통해 상기 데 이터를 수신하는 수신부; 및
    상기 우선 순위 및 상기 상태 정보에 따라 선택된 변조 및 부호화 방식에 대응되는 복조 및 복호화 방식으로 상기 데이터를 복조 및 복호화하는 복조 및 복호화부를 포함하는, 데이터 수신 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 우선 순위는 상기 데이터의 종류에 따라 결정되는, 데이터 수신 장치.
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