KR20100085713A - 광대역 무선통신 시스템에서 전송률 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 전송률 제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기지국의 동작 방법은, 수신기로부터 패킷 수신여부를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신기에 의해 측정된 채널상태값을 수신하는 과정과, 상기 수신기로부터 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신되었는지 판단하는 과정과, 상기 설정횟수 이상으로 수신된 경우, 타겟 에러율을 조정하는 과정을 포함한다.

전송률, MCS, HARQ, 피드백, 채널상태값

Description

광대역 무선통신 시스템에서 전송률 제어 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR RATE CONTROL IN BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 광대역 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광대역 무선통신 시스템에서 전송률 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 고속의 이동통신을 위해서 많은 무선통신 기술들이 후보로 제안되고 있으며, 이 중에서 직교 주파수 분할 다중화(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기법은 현재 가장 유력한 차세대 무선 통신 기술로 인정받고 있다. 향후 대부분의 무선통신 기술에서는 상기 OFDM/OFDMA 기술이 사용될 것으로 예상된다.

무선통신시스템에서 하향 링크 또는 상향 링크의 성능(throughput)을 증가시키기 위해서, 물리 계층의 패킷 재전송 알고리듬인 하이브리드 자동 재전송 요구(Hybrid Automatic Repeat reQuest: 이하 'HARQ'라 칭함) 기법이 사용된다. 하향링크를 예로 들면, 단말은 기지국으로부터 수신된 패킷에 대해 에러검사를 수행하 고, 검사결과에 따라 수신성공(ACK) 또는 수신실패(NACK)를 기지국으로 피드백한다. 이때, ACK이 수신되면, 기지국은 계속해서 다음 패킷(새로운 패킷)을 상기 단말로 전송하며, 상기 NACK이 수신되면 이전 패킷을 상기 단말로 재전송한다. 한편, 상기 재전송 패킷이 수신될 경우, 단말은 상기 재전송 패킷과 이전 수신된 패킷을 결합하여 복호를 수행한다. 이와 같이, 상기 HARQ 기법은 패킷의 수신 성공 확률을 증가시켜 링크(link) 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 무선통신시스템에서 하향링크 데이터 및 상향링크 데이터에 적용될 변조방식과 오류정정부호 부호율(modulation order and code rate)은 채널환경에 적합하게 결정되어야 한다. 이하, 상기 변조방식과 오류정정부 부호율을 MCS(modulation and Coding System)레벨로 칭하기로 한다.

현재, 상기 OFDM/OFDMA 기반의 광대역 무선통신시스템은 단말의 이동속도 및 주변환경을 고려한 최적화된 링크 테이블(Link table)을 구비하며, 기지국은 상기 링크 테이블을 이용하여 단말로부터 수신되는 CINR, 즉 채널상태정보(CQI: Channel Quality Indicator)에 따라 데이터 전송방식을 결정한다. 상기 링크 테이블은 각 CINR에 따른 데이터 전송방식을 정해놓은 테이블로서, 각 MCS레벨 별로 패킷 오류율(PER: Packet Error Rate) 1%를 만족하는 CINR 값을 정의하고 있다.

즉, 상기 링크 테이블은 시스템에서 지원하는 MCS레벨들 각각에 대한 CINR 임계치를 정의한 것이다. 일반적으로, CINR 임계치는 다수의 채널환경을 가정하고 실험적으로 결정된다. 하지만, 상기 링크테이블은 실제 시스템이 운용되는 모든 환경을 완벽하게 반영하지 못한다. 따라서, 상기 링크테이블과 실제 환경 사이에 차 이가 발생되면, 단말에서 측정된 CINR을 가지고 MCS레벨을 결정하여도 수신오류가 발생하여 전송효율(throughput)이 감소될 수 있다. 이러한 문제를 보완하기 위해, 기지국은 상기 CINR을 단말로부터 수신된 HARQ 피드백 메시지(ACK 혹은 NACK)를 이용해서 조정하고, 상기 조정된 CINR 값을 이용해서 MCS레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 단말로부터 ACK이 수신되면, 기지국은 오프셋(offset)값을 증가시키고, NACK이 수신되면 오프셋(offset)값을 감소시키며, 단말로부터 보고된 CINR을 상기 오프셋값에 따라 조정한다. 그리고 이렇게 조정된 CINR값을 링크테이블과 비교하여 데이터에 적용될 MCS레벨을 결정할 수 있다.

그러나, 상술한 종래기술은 단순히 ACK이 발생되면 오프셋을 증가시키고 MACK이 발생되면 오프셋값을 감소시키는 방식으로, 단말의 특수 상황(예: 특정 MCS레벨을 수신하는 못하는 상황 등)을 반영하지 못해 전송효율(throughput)이 감소되는 문제가 있다. 예를 들어, 단말에서 측정되는 CINR이 큰 변화가 없으며 CINR의 평균이 일정하게 유지되는 환경을 가정한다. 이때, 다음의 상황의 주기적으로 반복될 수 있다.

(1) 연속적인 ACK 발생 -> (2) 오프셋 값 증가 -> (3) 높은 MCS레벨 할당(단말이 수신하지 못하는 MCS레벨 할당) -> (4) 연속적인 NACK 발생 -> (5) 낮은 MCS 할당

즉, 상기 (1) 내지 (5)의 상황이 반복되고, 주기적으로 단말이 수신할 수 없는 높은 MCS레벨을 할당함으로써 전송효율(throughout)이 감소되는 문제가 발생한다. 이와 같이, 계속해서 NACK이 발생하는 경우, 보수적으로 MCS레벨을 할당하는 것이 바람직하다. 하지만, 종래기술에 따르면, 피드백 신호에 따른 오프셋 변동량이 상수로 고정되어 있기 때문에, 현재 단말의 상태를 정확히 반영하지 못하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 무선통신시스템에서 채널상태값을 단말의 상태를 고려해서 조정하고, 상기 조정된 채널상태값을 이용해서 MCS레벨을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선통신시스템에서 MCS레벨 결정을 위한 채널상태값을 동일 피드백 신호의 연속 발생 횟수를 이용해서 조정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 연속해서 NACK이 발생하는 경우 보수적으로 MCS레벨을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 연속해서 ACK이 발생하는 경우 공격적으로 MCS레벨을 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 동일 피드백 신호가 연속해서 발생하는 경우, 채널상태값을 조정하기 위한 오프셋의 변동량을 설정 시간동안 조정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 동일 피드백 신호가 연속해서 발생되는 경우, 타겟 에러율(FER. PER 등)을 조정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선통신시스템에서 MCS레벨 결정을 위한 채널상태값을 실제 환경에 맞게 조정하여, 전송효율을 증가시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 전송률 제어를 위한 장치에 있어서, 수신기로부터 패킷 수신여부를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 피드백 수신기와, 상기 수신기에 의해 측정된 채널상태값을 수신하는 채널정보 수신기와, 상기 피드백 수신기로부터의 피드백 정보를 이용해서 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신되었는지 판단하고, 상기 설정횟수 이상으로 수신된 경우 타겟 에러율을 조정하는 제어부와, 상기 제어부로부터의 타겟 에러율 및 상기 수신기로부터의 피드백 정보를 이용해서 상기 채널상태값을 조정하며, 상기 조정된 채널상태값과 링크테이블을 비교해서 MCS레벨을 결정하는 전송률 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 전송률 제어를 위한 방법에 있어서, 수신기로부터 패킷 수신여부를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신기에 의해 측정된 채널상태값을 수신하는 과정과, 상기 수신기로부터 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신되었는지 판단하는 과정과, 상기 설정횟수 이상으로 수신된 경우, 타겟 에러율을 조정하는 과정과, 상기 타겟 에러율 및 가장 최근에 수신된 피드백 정보를 이용해서, 가장 최근에 수신된 채널상태값을 조정하는 과정과, 상기 조정된 채널상태값과 링크테이블을 비교해서 MCS레벨을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 무선통신 시스템에서 MCS레벨(혹은 전송률) 결정을 위한 채널상태값을 피드백 신호뿐만 아니라 동일 피드백 신호의 발생횟수를 고려해서 조정함으로써, 채널상태값을 실제 환경에 적합하게 조정할 수 있는 이점이 있다. 즉, 채널상태값(CINR)을 실제 환경에 맞게 조정하여 MCS레벨을 할당함으로써, 전송효율(throughput)을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 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 외루프 전송률 제어(OLRC: Outer-Loop Rate Control)을 통해 MCS레벨을 결정할 때, MCS레벨 결정을 위한 채널상태값을 피드백 신호뿐만 아니라 동일 피드백 신호의 발생횟수를 고려해서 조정하기 위한 기술에 대해 설명하기로 한다.

이하 OFDM/OFDMA 기반의 광대역 무선접속 시스템을 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 채널상태값을 이용해서 전송률(예: MCS레벨)을 결정하는 다른 무선통신시스템에도 용이하게 적용될 수 있다.

상기 외루프 전송률 제어의 일 예를 나타내면 하기 <수학식 1>과 <수학식 2>같다. 단말이 수신된 데이터에 대한 피드백신호(ACK 혹은 NACK)와 측정된 채널상태값(CINR)을 기지국으로 보고하면, 기지국은 피드백신호에 따라 채널상태값을 다음과 같이 조정한다. 이때, 피드백 신호가 ACK일 경우, 하기 수학식 1과 같이 오프셋(offset) 값을 조정하며, 피드백 신호가 NACK일 경우 하기 수학식 2와 같이 오프셋 값을 조정한다. 여기서, 피드백신호와 채널상태값 보고 시기는 동일하거나 상이할 수 있다.

[수학식 1]

VCIR = CINR + Offset,

Offset=Offset+UP, UP=DOWN*(Target FER)/(1-Target FER)

[수학식 2]

VICR = CINR + Offset, Offset = Offset - DOWN

상기 <수학식 1>과 <수학식 2>에서, CINR값은 OLRC 입력값으로 단말로부터 보고된 채널상태값을 나타내고, VCINR(Virtual CINR)은 OLRC 출력값을 나타낸다. 기지국은 상기 OLRC 출력값과 링크테이블을 비교해서 MCS레벨을 결정한다. 타겟 FER(Frame Error Rate)는 목표 프레임 에러 확률을 나타내는 것으로, 다른 예로 패킷 에러 확률(PER: Packet Error Rate)을 사용할 수도 있다. 상기 DOWN은 고정된 상수이며, UP은 타겟 FER에 따라 결정된다. 따라서, 타겟 FER이 증가되면 UP이 증가되므로 공격적으로 MCS레벨을 할당할 수 있으며, 반대로 타겟 FER이 감소되면 UP이 감소되므로 보수적으로 MCS레벨을 할당할 수 있다.

본 발명은 동일 피드백신호가 연속해서 설정횟수 이상 발생될 경우 타겟 FER을 설정 타이머 기간 동안 변경하기 위한 것이다. 예를 들어, NACK이 연속해서 설정횟수 이상 발생될 경우, 기지국은 타겟 FER(혹은 타겟 PER)을 기본값(디폴트값)보다 작게 조정할 수 있다. 반대로, ACK이 연속해서 설정횟수 이상 발생될 경우, 기지국은 타겟 FER을 기본값보다 크게 조정할 수 있다. 즉, 본 발명은 NACK이 연속해서 발생되면 타겟 FER을 작게 조정하여 MCS레벨을 보수적으로 할당하고, ACK이 연속해서 발생되면 타겟 FER을 크게 조정하여 MCS레벨을 공격적으로 할당할 수 있다.

이하, 설명의 편의를 위해 하향링크 통신 위주로 설명하지만, 본 발명은 상향링크 통신에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 신호 교환 절차를 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 먼저 기지국은 101단계에서 하향링크 신호(또는 하향링크 프레임)을 전송한다. 상기 하향링크 신호는 단말의 채널 추정을 위한 기준신호(예: 프리앰블 신호, 파일럿 신호 등), 자원할당메시지(예: MAP메시지), 복수의 하향링크 패킷(혹은 하향링크 버스트)들을 포함할 수 있다. 여기서, 하향링크 패킷은 시 그널링 메시지 혹은 트래픽 데이터일 수 있다.

한편, 단말은 103단계에서 상기 하향링크 신호를 수신하고, 상기 하향링크 신호 중 기준신호를 이용해서 채널추정을 수행하며, 상기 하향링크 신호 중 자신의 패킷을 디코딩한다. 그리고 상기 단말은 105단계에서 상기 채널추정을 통해 획득된 채널상태정보(예: CQI 혹은 CINR)와 상기 디코딩 결과(HARQ 피드백 신호: ACK 혹은 NACK)를 상기 기지국으로 전송한다. 여기서, 채널상태정보와 HARQ 피드백 신호가 동시에 기지국으로 피드백되는 것으로 가정하지만, 상기 채널상태정보와 HARQ 피드백 신호는 서로 다른 시간에 피드백될 수 있다. 또한, 상기 단말은 MAC계층 디코딩 결과인 MAC ARQ 피드백메시지를 기지국으로 피드백할 수 있다.

상기 기지국은 상기 단말로부터 보고되는 HARQ 피드백 신호에 따라 이전 전송된 패킷을 다시 전송하거나, 새로운 패킷을 전송할 수 있다. 만일, 단말로부터 ACK이 수신될 경우, 상기 기지국은 새로운 패킷에 대한 스케줄링을 수행한다.

즉, 상기 기지국은 107단계에서 상기 단말에 대해 타겟 FER 조정이 필요한지 판단한다. 여기서, 상기 기지국은 상기 단말로부터 동일 피드백 신호가 연속해서 설정횟수 이상 수신되었는지 판단한다. 만일, 동일 피드백 신호가 연속해서 설정횟수 이상 수신된 경우, 상기 기지국은 상기 타겟 FER을 조정하고, 설정 타이머 기간 동안 상기 조정된 타겟 FER 값을 적용해서 MCS레벨을 결정한다. 예를 들어, NACK이 연속해서 설정횟수 이상 수신된 경우, 상기 기지국은 상기 타겟 FER을 기본값보다 작게 조정하고, ACK이 연속해서 설정횟수 이상 수신된 경우 타겟 FER을 기본값보다 크게 조정할 수 있다. 만일, 상술한 조건을 만족하지 않으면, 상기 기지국은 타겟 FER을 기본값으로 유지한다.

이후, 상기 기지국은 108단계에서 상기 단말로부터 수신된 상기 채널상태정보(CINR)를 상기 단말로부터 수신된 피드백 신호에 따라 조정한다. 이때, 상기 피드백 신호가 ACK일 경우, 상기 기지국은 상기 <수학식 1>과 같이 채널상태정보를 조정하고, 상기 피드백 신호가 NACK일 경우 상기 채널상태정보를 상기 <수학식 2>와 같이 조정한다. 여기서, 상기 <수학식 1>의 타겟 FER은 상기 107단계에서 결정된 타겟 FER 값이 적용된다. 한편, 상기 기지국은 가장 최근에 수신된 CINR 및 가장 최근에 수신된 피드백 신호(초기전송 패킷에 대한 피드백 신호)를 이용해서 상기 <수학식 1> 혹은 상기 <수학식 2>의 연산을 수행하는 것으로 가정한다.

그리고 상기 기지국은 110단계에서 상기 조정된 채널상태정보를 링크테이블과 비교해서 하향링크 패킷에 적용될 MCS레벨을 결정한다.

그리고 상기 기지국은 112단계에서 상기 단말로 전송될 하향링크 패킷을 상기 결정된 MCS레벨에 따라 변조하고, 상기 변조된 패킷을 포함하는 하향링크 프레임을 단말로 전송한다.

한편, 상술한 도 1은 HARQ 피드백 신호를 이용해서 CINR을 조정하는 것으로 설명하였지만, MAC계층 ARQ 피드백 신호를 이용해서 CINR을 조정할 도 있다. 이하 설명은 HARQ 피드백 신호를 이용하는 경우를 예를 들어 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, 먼저 기지국은 201단계에서 새로운 패킷 스케줄링이 필요한지 검사한다. 여기서, 상기 새로운 패킷은 해당 HARQ 커넥션을 통해 전송되는 초기전송 패킷을 나타낸다. 예를 들어, 이전 전송된 패킷에 대해 ACK이 수신된 경우, 기지국은 다음 새로운 패킷을 초기 전송할 수 있다.

상기 새로운 패킷 스케줄링이 필요한 경우, 상기 기지국은 203단계로 진행하여 가장 최근에 수신된 피드백 신호(ACK 혹은 NACK)를 판별한다. 여기서, 상기 가장 최근에 수신된 피드백 신호는 가장 최근에 전송된 초기전송 패킷에 대한 피드백 신호로 가정하기로 한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 재전송 패킷에 대한 피드백 신호는 고려하지 않는 것으로 가정한다.

이후, 상기 기지국은 205단계에서 해당 HARQ 커넥션에 대해 타겟 FER 조정 타이머가 구동 중인지 검사한다. 즉, 이미 타겟 FER이 조정되었는지 검사한다. 만일, 상기 타겟 FER 조정 타이머가 구동 중이면 상기 기지국은 바로 215단계로 진행할 수 있다.

만일, 상기 타겟 FER 조정 타이머가 구동 중이 아니면, 상기 기지국은 207단계로 진행하여 동일 피드백 신호의 연속 수신 횟수를 판별한다. 그리고 상기 기지국은 209단계에서 연속 수신 횟수가 기준값(TH: Threshold) 이상인지 검사한다. 여기서, 피드백 종류와 상관없이 기준값이 하나인 것으로 설명하지만, 피드백 종류에 따라 기준값이 다르게 설정될 수도 있다. 가령, 동일 피드백 신호가 NACK일 경우 기준값을 제1값(예: 4)으로 설정하고, 동일 피드백 신호가 ACK일 경우 기준값을 제2값(예: 3)으로 설정할 수도 있다.

만일, 상기 연속 수신 횟수가 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 기지국은 215단계로 바로 진행한다. 반면, 상기 연속 수신 횟수가 상기 기준값보다 크거나 같을 경우, 상기 기지국은 211단계로 진행하여 외루프 전송률 제어(OLRC)에 사용되는 타겟 FER(혹은 타겟 PER)을 조정한다. 예를 들어, NACK이 연속해서 기준값 이상 수신된 경우, 상기 기지국은 상기 타겟 FER을 기본값보다 작게 조정하고, ACK이 연속해서 기준값 이상 수신된 경우 타겟 FER을 기본값보다 크게 조정할 수 있다.

상기와 같이, 타겟 FER을 조정한 후, 상기 기지국은 213단계로 진행하여 상기 타겟 FER 조정 타이머를 구동한다. 여기서, 상기 타이머는 타겟 FER를 조정하는 기간(예: 100 프레임)을 설정하기 위한 것으로, 상기 타이머가 구동 중일 경우 상기 기지국은 조정된 타겟 FER을 가지고 외루프 전송률 제어를 수행할 수 있다.

이후, 상기 기지국은 상기 215단계에서 외루프 전송률 제어 알고리즘을 이용해서 단말로부터 피드백된 CINR을 조정한다. 예를 들어, 203단계에서 판별된 피드백 신호가 ACK일 경우, 기지국은 상기 수학식 1과 같이 CINR을 조정하고, 상기 판별된 신호가 NACK일 경우 기지국은 상기 수학식 2와 같이 CINR을 조정할 수 있다. 이때, 상기 수학식 1의 타겟 FER은 디폴트 값(예: 0.1) 혹은 조정된 값(예: 0.01)일 수 있다.

그리고 상기 기지국은 217단계에서 상기 조정된 CINR을 링크테이블과 비교해서 MCS레벨을 결정한다. 이후, 상기 기지국은 219단계에서 상기 새로운 패킷을 상기 결정된 MCS레벨로 변조해서 단말로 전송한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 구성을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 기지국은 제어부(300), 메시지 생성부(302), 트래픽 처리기(304), 부호기(306), 변조기(308), 자원 매핑기(310), OFDM변조기(312), RF(Radio Frequency)송신기(314), HARQ 피드백 수신기(316), 채널정보 수신기(318), 링크 테이블(320), 전송률 제어부(322), 타이머(324)를 포함하여 구성된다. 송신기 위주로 도시한 것으로, HARQ 피드백 수신기(316) 및 채널정보 수신기(318)은 빠른 피드백 채널(Fast Feedback Channel: ACKCH, CQICH 등)을 복조하기 위한 물리채널 수신기이거나, 수신되는 MAC 메시지(MAC management message)룰 복조 및 해석하는 수신기일 수 있다.

도 3을 참조하면, HARQ피드백 수신기(316)는 단말로부터 수신되는 HARQ 피드백 정보(예: ACK 혹은 NACK)를 해석하여 제어부(300)로 제공한다. 채널정보 수신기(318)는 단말로부터 수신되는 채널상태정보(예: CINR)를 해석하여 상기 제어부(300)로 제공한다.

상기 제어부(300)는 자원 스케줄링을 수행하고, 상기 스케줄링 결과에 따라 해당 구성부를 제어한다. 본 발명에 따라 상기 제어부(300)는 외루프 전송률 제어에 따른 전반적인 동작을 제어한다. HARQ 커넥션에 대하여 새로운 패킷(초기전송 패킷) 스케줄링이 필요한 경우, 상기 제어부(300)는 상기 HARQ 커넥션에 대하여 가장 최근에 수신된 HARQ피드백 정보(ACK 혹은 NACK)을 판별하고, 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신되었는지 판단한다. 만일, 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신된 경우, 상기 제어부(300)는 외루프 전송률 제어에 사용되는 타겟 FER(혹은 타겟 PER)을 조정한다. 예를 들어, NACK이 연속해서 설정횟수 이상 수신된 경우, 상기 제어부(300)은 상기 타겟 FER을 현재 설정된 기본값보다 작게 조정하고, ACK이 연속해서 설정횟수 이상 수신된 경우 상기 제어부(300)은 타겟 FER을 현재 설정된 기본값보다 크게 조정할 수 있다. 상기 타겟 FER이 조정되는 경우, 상기 제어부(322)는 타겟 FER 조정 타이머(324)를 구동시킨다. 그리고 상기 전송률 제어부(322)는 상기 타이머(324)가 구동되는 동안 상기 조정된 타겟 FER을 가지고 외루프 전송률 제어를 수행한다.

한편, 상기 전송률 제어부(322)는 상기 조정된 타겟 FER, 단말로부터 수신된 HARQ 피드백 정보 및 상기 단말로부터 수신된 채널상태정보(CINR)를 가지고 외루프 전송률 제어 알고리즘을 수행하여, CINR를 조정한다. 여기서, 상기 전송률 제어부(322)는 상기 수학식 1과 상기 수학식 2을 이용해서 외루프 전송률 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 가장 최근에 수신된 피드백 신호가 ACK일 경우, 상기 전송률 제어부(322)는 상기 수학식 1과 같이 CINR을 조정하고, 상기 피드백 신호가 NACK일 경우 상기 전송률 제어부(322)는 상기 수학식 2와 같이 CINR을 조정할 수 있다. 이후, 상기 전송률 제어부(322)는 상기 조정된 CINR과 링크 테이블(320)을 비교해서 새로운 패킷에 적용될 MCS레벨을 결정한다. 여기서, 상기 링크테이블(300)은 시스템에서 지원하는 MCS레벨들 각각에 대한 CINR 임계치를 정의한 메모리 테이블이다.

메시지 생성부(302)는 상기 제어부(300)로부터의 각종 제어정보를 가지고 시 그널링 메시지(예: MAC management message)를 생성한다. 예를 들어, 상기 메시지 생성부(302)는 상기 제어부(300)로부터의 스케줄링 정보를 가지고 MAP메시지를 생성할 수 있다.

트래픽 처리기(304)는 송신 데이터를 프로토콜에 따라 데이터 버스트(물리계층 패킷)로 구성하여 부호기(306)로 전달한다.

물리계층의 부호기(306)는 상기 메시지 생성부(302)로부터의 시그널링 메시지 및 상기 트래픽 처리기(304)로부터의 데이터 패킷을 상기 제어부(300)에 의해 결정된 MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨에 따라 부호화하여 출력한다. 여기서, 상기 부호기(306)는 CC(Convolutional Code), TC(Turbo Code), CTC(Convolutional Turbo Code), LDPC(Low Density Parity Check)부호 등을 사용할 수 있다. HARQ 수행시, 상기 부호기(306)는 데이터 패킷에 대한 부호화 데이터(encoded bits)를 HARQ 버퍼에 버퍼링하며, 수신단으로부터 재전송 요청(NACK)이 수신될 경우 HARQ 방식(예: chase combining, IR 등)에 따라 상기 버퍼링되어 있는 부호화 데이터 중 전부 혹은 일부를 선택하여 재전송할 수 있다.

변조기(308)는 상기 부호기(306)로부터의 부호화 데이터를 MCS레벨에 따라 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 예를 들어, 상기 변조기(308)는 QPSK, 16QAM, 64QAM 등을 사용할 수 있다.

자원 매핑기(310)는 상기 변조기(308)로부터의 데이터를 미리 정해진 자원(또는 부반송파)에 매핑하여 출력한다. OFDM변조기(312)는 상기 자원 매핑기(310)로부터의 자원 매핑된 데이터를 OFDM변조하여 OFDM심볼을 발생한다. 여기서, 상기 OFDM변조는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산, CP(Cyclic Prefix) 부가 등을 포함하는 의미이다. RF송신기(314)는 상기 OFDM변조기(312)로부터의 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency)대역의 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 수신 오류가 발생하는 상황을 미연에 방지하여 전송효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 연속적인 NACK이 발생하는 경우를 살펴보기로 한다. 타겟 FER의 기본값은 0.1이고, 4회 이상의 연속적인 NACK이 발생된 경우 타겟 FER은 설정값(예: 0.01)으로 조정되는 것으로 가정한다. 그리고 외루프 전송률 제어에 사용되는 DOWN 값이 0.5라 가정한다.

타겟 FER이 기본값으로 설정된 모드에서, ACK이 발생되면, UP은 [DOWN*(Target FER)/(1-Target FER)=0.5*0.1/0.9=0.05]가 된다. 즉, ACK 발생시 CINR은 0.05만큼 증가된다. 반면, 4회 이상 NACK이 발생하여 타겟 FER이 0.01로 조정되면, UP은 [DOWN*(Target FER)/(1-Target FER)=0.5*0.01/0.09=0.005]가 된다. 즉, ACK발생시 CINR은 0.005만큼 증가하여, 타겟 FER이 기본값일 경우와 비해, 보수적으로 MCS레벨을 결정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외루프 전송률 제어의 오프셋(offset) 변화를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 타겟 FER이 각각 10%, 5%, 3% 및 1% 일 때의 오프셋 변화를 도시한 것으로, 타겟 FER이 낮을수록 오프셋이 완만히 변하고 타겟 FER이 높을 수록 오프셋이 급격히 변함을 알 수 있다. 예를 들어, 연속적으로 NACK이 발생될 경우, 본 발명은 타겟 FER을 감소시켜 오프셋 변화를 완만히 조정할 수 있다. 이런 경우, 보수적으로 MCS레벨을 할당할 수 있으므로, 수신 오류가 발생하는 상황을 미연에 방지할 수 있다. 한편, 타겟 FER은 미리 설정된 기간(적용구간) 동안만 조정되고, 설정된 기간 만료시 타겟 FER은 기본값(디폴트값)으로 복구될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 성능을 검증하기 위한 그래프를 도시하고 있다.

그래프에서 가로축은 CINR을 나타내고, 세로축은 기존기술 대비 본 발명의 이득 비율을 나타낸다. 즉, 세로축 값이 클수록 이득이 크다. 기존기술은 타겟 FER을 10%으로 고정하고, 본 발명은 연속적인 NACK 발생시 100 프레임 구간 동안 타겟 FER을 각각 1%, 3%, 5%으로 조정하여 실험한 것이다. 본 발명을 적용하면, 높은 CINR에서 이득이 크게 증가하며, 도시된 바와 같이 10% 이상의 이득향상을 기대할 수 있다.

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 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 신호 교환 절차를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템에서 기지국의 구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외루프 전송율 제어의 오프셋(offset) 변화를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 성능을 검증하기 위한 그래프를 도시하는 도면.

Claims (20)

1. 무선통신 시스템에서 전송률 제어를 위한 장치에 있어서,

   수신기로부터 패킷 수신여부를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 피드백 수신기와,

   상기 수신기에 의해 측정된 채널상태값을 수신하는 채널정보 수신기와,

   상기 피드백 수신기로부터의 피드백 정보를 이용해서 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신되었는지 판단하고, 상기 설정횟수 이상으로 수신된 경우 타겟 에러율을 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부로부터의 타겟 에러율 및 상기 수신기로부터의 피드백 정보를 이용해서 상기 채널상태값을 조정하는 전송률 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제2항에 있어서,

   각 MCS레벨에 따른 채널상태값 임계치를 정의하는 링크테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 전송률 제어부는, 상기 조정된 채널상태값과 상기 링크테이블을 비교해서 MCS레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서,

   송신 패킷을 상기 결정된 MCS레벨로 변조하여 송신하기 위한 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 조정된 타겟 에러율이 적용되는 기간을 설정하기 위한 타이머를 더 포함하며,

   상기 전송률 제어부는 상기 타이머가 구동되는 동안 조정된 타겟 에러율을 외루프 전송률 제어에 적용하고, 상기 타이머가 만료되는 경우 타겟 에러율 기본값으로 복구하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 피드백 정보는 물리계층의 HARQ 피드백 정보 및 MAC계층의 ARQ 피드백 정보 중 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는, 연속해서 설정횟수 이상으로 NACK이 수신된 경우, 상기 타겟 에러율을 기본값보다 작은 값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는, 연속해서 설정횟수 이상으로 ACK이 수신된 경우, 상기 타겟 에러율을 기본값보다 큰 값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 타겟 에러율은 타겟 PER(packet error rate) 및 타겟 FER(frame error rate) 중 하나이고, 상기 채널상태값은 CINR인 것을 특징으로 하는 장치.
11. 무선통신 시스템에서 전송률 제어를 위한 방법에 있어서,

    수신기로부터 패킷 수신여부를 나타내는 피드백 정보를 수신하는 과정과,

    상기 수신기에 의해 측정된 채널상태값을 수신하는 과정과,

    상기 수신기로부터 동일 피드백 정보가 연속해서 설정횟수 이상으로 수신되었는지 판단하는 과정과,

    상기 설정횟수 이상으로 수신된 경우, 타겟 에러율을 조정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항에 있어서,

    상기 타겟 에러율 및 가장 최근에 수신된 피드백 정보를 이용해서, 가장 최근에 수신된 채널상태값을 조정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    각 MCS레벨에 따른 채널상태값 임계치를 정의하는 링크테이블을 설정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 조정된 채널상태값과 상기 링크테이블을 비교해서 MCS레벨을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서,

    송신 패킷을 상기 결정된 MCS레벨로 변조하여 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제11항에 있어서,

    상기 조정된 타겟 에러율이 적용되는 기간을 설정하기 위한 타이머를 구동하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 타이머가 만료되는 경우, 상기 타겟 에러율을 기본값으로 복구하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제11항에 있어서,

    상기 피드백 정보는 물리계층의 HARQ 피드백 정보 및 MAC계층의 ARQ 피드백 정보 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제11항에 있어서, 상기 타겟 에러율 조정 과정은,

    연속해서 설정횟수 이상으로 NACK이 수신된 경우, 상기 타겟 에러율을 기본값보다 작은 값으로 조정하는 과정과,

    연속해서 설정횟수 이상으로 ACK이 수신된 경우, 상기 타겟 에러율을 기본값보다 큰 값으로 조정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제11항에 있어서,

    상기 타겟 에러율은 타겟 PER(packet error rate) 및 타겟 FER(frame error rate) 중 하나이고, 상기 채널상태값은 CINR인 것을 특징으로 하는 방법.

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