KR20110019202A

KR20110019202A - 무선 통신 시스템에서 적응적 채널 품질 정보 생성 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110019202A
Application number: KR1020090076818A
Authority: KR
Inventors: 정영석; 임종한; 김성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-25
Also published as: US8331259B2; US20110044186A1; KR101563747B1

Abstract

본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법은, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정, 상기 특정 시간에서 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 전달 받아 상기 오류 검사 결과를 나타내는 값과 상기 오율에 가중치를 부여하여 새로운 오율을 계산하는 과정, 및 상기 새로운 오율을 이용하여, 송신 장치로 피드백되기 위한 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법을 제공하여, 주파수 효율이 최대화 되는 CQI 인덱스를 결정하며, 채널 변화에 PDSCH ACK/NACK확률을 직접 적응적으로 추정하여 다양한 채널 환경에서 유용한 성능을 제공한다.

CQI, 채널 품질 정보, 적응적 추정, FER, 오율, NACK 확률, 스펙트럼 효율

Description

무선 통신 시스템에서 적응적 채널 품질 정보 생성 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ADAPTIVELY GENERATING CHANNEL QUALITY INDICATOR IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템의 채널 품질 정보(Channel Quality Indicator; CQI)의 생성 방법 및 장치에 관한 것으로써, 특히 적응 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; AMC)이 적용된 경우의 CQI 생성에 관한 것이다.

일반적으로 무선 통신 시스템에서는 적응 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; 이하 ‘AMC’라 함) 기법을 사용하는데, AMC 기법은 송수신단 사이의 채널에 적응적으로 변조차수 및 오류정정부호를 변화시켜, 주파수 효율을 향상시키는 기술이다. 즉, 주어진 주파수대역을 이용해 최대의 처리량(throughput)을 달성하기 위해 사용되고 있다. AMC 기법을 사용하기 위해서는 수신단에서 추정된 채널 품질 정보(CQI)를 송신단으로 피드백할 필요가 있다.

최근의 통신 시스템에서는 AMC뿐만 아니라 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)가 일반적으로 이용되고 있으며, 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)에서 두 기술이 모두 이용된다. HARQ 기법은 재전송 을 통해 초기 전송에서 오류가 발견된 전송 블록만 재전송하여 최종 전송블록 오율(error rate)을 낮추고 주파수효율을 높이는 기법이다.

이하 종래기술에 대한 설명에서는 3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)를 기준으로 설명하며, AMC가 적용된 공간 다중화 방식의 MIMO(Multiple Input Multiple Output; 이하 'MIMO'라 칭함) 통신 시스템을 가정한다.

도 1은 LTE 기반의 AMC가 적용된 MIMO 시스템의 송신 구조를 보여준다.

먼저, 제어 정보(Control Information)(100)의 송신 흐름을 설명한다.

제어 정보(100)에는 트래픽 채널의 전송을 위해 매 전송 블록(Transport Block)마다 AMC를 위해 결정되는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 정보 및 트래픽 채널 자원 할당 정보, 전송 계층 수, 프리코딩 메트릭스 인덱스(precoding matrix index) 정보 등이 포함된다. 제어 정보(100)는 전송 과정에서 발생되는 오류를 검출하기 위해 오류검출방식인 CRC(Cyclic Redundancy Check)(102)가 첨부되며, FEC(Forward Error Correction) 인코더(FEC encoder)(104)에서 잡음에 의해 발생되는 오류를 정정하기 위한 오류정정부호인 FEC(Forward Error Correction)가 사용되어 인코딩된다. 상기 인코딩된 정보 비트들을 MOD(modulation)부(106)에서 신호 성좌점(Constellation)으로 맵핑되어 자원 할당부(Resource Allocator)(108)로 전달된다. FEC 인코더(104)와 MOD부(106) 사이에 일반적으로 인터리버가 존재할 수 있으나, 여기서는 표시를 생략하였다.

이어서, 트래픽 정보(Traffic Information)(110)의 송신 흐름을 설명한다.

트래픽 정보(110)는 S/P(Serial-to-Parallel) 변환부(112)를 통해 전송블록 단위로 분류된다. 상기 전송블록은 MCS가 적용되는 단위를 의미한다. 상기 분류된 정보는 전송 과정에서 발생되는 오류를 검출하기 위해 오류검출방식인 CRC(114)가 첨부되며, 잡음에 의해 발생되는 오류를 정정하기 위한 오류정정부호인 FEC를 사용하여 FEC 인코더(116)에서 채널 인코딩 되는데, 상기 채널 인코딩은 상기 결정된 MCS 정보를 바탕으로 수행된다. 상기 채널 인코딩된 비트들의 수는 일반적으로 각각의 사용자에게 할당된 변조 심볼의 수와 일치하지 않기 때문에, 상기 결정된 MCS 정보와 트래픽 채널 자원 할당 정보를 이용해 레이트 매칭(Rate Matching)(118)을 통해 상기 채널 인코딩된 비트들의 수는 적절한 개수로 일치시킨다. MOD(modulation)부(120)는 상기 레이트 매칭된 비트들을 신호 성좌점(Constellation)으로 맵핑한다. 프리코딩(precoding)부(122)는 CQI와 같은 피드백(Feedback) 정보를 이용해 상기 MOD부(120)의 출력 심볼들에 대해 프리코딩(Precoding)을 수행하고, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform unit)(124)는 프리코딩된 정보를 주파수축에서 시간축으로 전환한 후 RF(Radio Frequency) 전환부(미도시)로 전달하여 송신한다.

도 2는 도 1의 송신 구조에 대응하는 수신기 구조를 보여 준다.

각 수신 안테나에서 수신되는 신호는 FFT(Fast Fourier Transform unit)(200)를 통해 시간축에서 주파수축 상의 신호로 변환되고, 자원 역할당부(Resource Deallocator)(202)에서 상기 변환된 수신 신호가 제어 채널 신호와 트래픽 채널 신호로 분류된다.

제어 채널 감지부(Control Channel Detector)(204)는 자원 역할당부(202)에서 전달받은 제어 채널 신호와 미리 결정된 채널 추정 값을 이용하여, 트래픽 채널 수신을 위해 필요한(송신단으로부터 전송받은) MCS 정보, 트래픽 채널 자원 할당 정보, 전송 계층 수, 프리코딩 메트릭스 인덱스(precoding matrix index) 정보 등을 상기 제어 채널 신호로부터 검출한다.

유효 채널 생성부(Effective Channel Generator)(206)는 상기 검출된 전송 계층 수와 프리코딩 메트릭스 인덱스를 이용해 프리코딩의 영향을 반영한 유효 채널 값을 계산한다. 채널 추정에 이용되는 참조 신호(reference signal; RS)가 단말들에 공통으로 이용되는 경우에는 프리코딩의 영향이 채널 추정 값에 반영되어 있지 않아서 유효 채널 생성부(206)가 필요하지만, 채널 추정을 위한 전용 참조 신호(dedicated reference signal)가 허용될 경우(즉, 각 사용자에 할당된 참조 신호에 프리코딩이 적용되어 전송되는 경우)에는 채널 추정 값에는 프리코딩의 영향이 이미 반영되어 있으므로 유효 채널 생성부(206)가 필요 없게 된다.

MIMO DEMOD(demodulation)부(208)에서는 상기 검출된 전송 계층 수, 유효 채널(Effective Channel) 값 및 자원 역할당부(202)로부터 전달된 트래픽 채널 신호를 이용해 LLR(Log Likelihood Ratio; 이하 'LLR'이라 함) 값을 생성한다. 생성된 LLR 값은 레이트 디매칭(Rate Dematching)(210) 이후 FEC 디코더(FEC Decoder)(212)에 전달되어 디코딩된다. 상기 디코딩된 정보 비트는 CRC 체크(214)를 통해 오류 검출 후 재전송 요청 여부를 판별하고 오류가 없으면 P/S 변환(Parallel-to-Serial Convert)(216)를 거쳐 상위 계층으로 전달된다.

CQI 메트릭 생성부(CQI Metric Generator)(218)에서는 유효 채널 생성부(Effective Channel Generator)(206)에서 생성된 유효 채널 값을 이용해 CQI 메트릭(Metric) 값을 추정하고, 추정된 값을 CQI 생성부(CQI Generator)(220)로 전달한다. 여기서 상기 CQI 메트릭 값이란 유효 SINR(Effective SINR(Signal to Interference Noise Ratio))이나 용량 등과 같이 트래픽 채널의 성능과 순시적인 채널 상황을 대변하는 값을 의미한다. 다른 실시예로서, 상기 CQI 메트릭 생성부(218)는 상기 유효 채널 생성부(206)가 출력하는 유효 채널 값 대신, MIMO DEMOD부(208)의 출력 LLR 값(230, 232)을 통해서 CQI 메트릭 값을 생성할 수도 있다.

CQI 생성부(220)에서는 CQI 메트릭 생성부(218)에서 전달한 CQI 메트릭 값을 양자화해 리포트(report)할 최종 CQI 인덱스를 생성한다.

CQI 오프셋 생성부(CQI Offset Generator)(222)는 CRC 체크부(214)에서 전달하는 오류 검출 결과를 나타내는 ACK/NACK 정보를 이용하여 CQI 오프셋을 결정하고 CQI 생성부(220)로 전달하는데, 상기 CQI 오프셋은 CQI 생성부(220)의 최종 CQI 인덱스의 생성에 이용된다.

기존 기법의 경우 CQI 오프셋을 생성하여 적응적으로(adaptively) 동작하지만, 리포트하는 CQI 인덱스에 대한 FER(Frame Error Rate; 이하 ‘FER’이라 함) 예측의 어려움, 채널 환경 추정 오류, 제한된 임계 테이블 등으로 인하여 주파수 효율 최적화에 한계가 있다.

본 발명에서는 채널 환경에 따라 적응적으로 CQI를 생성하는 방법 및 장치를 제안한다.

또한 본 발명에서는 채널 환경 등의 제어 정보를 이용하여, CQI 인덱스(index)에 대한 오율(error rate) 예측을 통해 주파수 효율을 극대화하는 CQI 생성 기법 및 장치를 제안한다.

또한, 본 발명에서는 채널 변화에 대한 정보를 직접 적응적으로 추정하여 다양한 채널 환경의 시스템에서 적용이 가능한 CQI 생성 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법에 있어서, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정; 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정; 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정; 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정; 상기 특정 시간에서 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 전달 받아 상기 오류 검사 결과를 나타내는 값과 상기 오율에 가중치를 부여하여 새로운 오율을 계산하는 과정; 및 상기 새로운 오율을 이용하여, 송신 장치로 피드백되기 위한 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법에 있어서, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정; 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정; 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정; 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정; 및 상기 새로운 오율을 이용하여 계산된 기대 스펙트럼 효율을 최대화 하는 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법에 있어서, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정; 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정; 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정; 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정; 및 상기 새로운 오 율이 임계 값 이하가 되도록 하는 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 수신 장치에 있어서, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 출력하는 제어 채널 감지부; 특정 시간에 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 출력하는 CRC 체크부; 상기 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 상기 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하고, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하고, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하고, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하고, 상기 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 전달 받아 상기 오류 검사 결과를 나타내는 값과 상기 오율에 가중치를 부여하여 새로운 오율을 계산하는 조건부 FER 추정부; 및 상기 새로운 오율을 이용하여, 송신 장치로 피드백되기 위한 CQI 인덱스를 결정하는 CQI 생성부를 포함하는 수신 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 수신 장치에 있어서, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 출력하는 제어 채널 감지부; 특정 시간에 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 출력하는 CRC 체크부; 상기 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 상기 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하고, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하고, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하고, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 조건부 FER 추정부; 및 상기 새로운 오율을 이용하여 계산된 기대 스펙트럼 효율을 최대화 하는 CQI 인덱스를 결정하는 CQI 생성부를 포함하는 수신 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 수신 장치에 있어서, 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 출력하는 제어 채널 감지부; 특정 시간에 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 출력하는 CRC 체크부; 상기 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 상기 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하고, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하고, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하고, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 조건부 FER 추정부; 및 상기 새로운 오율이 임계 값 이하가 되도록 하는 인덱스를 결정하는 CQI 생성부를 포함하는 수신 장치를 제공한다.

수신단에서 직접적으로 CQI 인덱스와 CQI 메트릭(metric) 조합별로 τ 딜레이(delay) 이후의 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)의 ACK/NACK확률을 적응적으로 추정(estimation)함으로써 HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)와 AMC가 결합된 시스템에서 주파수 효율이 최대화 되는 CQI 인덱스를 결정하여 시스템 주파수 효율 향상이 기대되며, 채널 변화에 PDSCH ACK/NACK확률을 직접 적응적으로 추정하기 때문에 다양한 채널 환경에서 유용한 성능이 기대된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 CQI 생성 방법이 적용된 수신기의 구조를 설명하고 다. 여기서 CQI 생성부(300)와 조건부 FER 추정부(302)를 제외한 구성요소에 대한 설명은 도 2에서와 동일하므로 생략한다.

먼저, CQI 생성부(300)의 동작을 살펴본다.

CQI 메트릭 생성부(218)에서 전달된 CQI 메트릭 값이 μ이고 CQI 오프셋 생성부(222)에서 전달된 CQI 오프셋 값이 δ이며, 스펙트럼 효율이나 주파수 오율을 고려하지 않는 경우 CQI 생성부(300)에서 생성되는 CQI 인덱스 σ_idx는 다음 수학식 1 또는 수학식 2와 같다.

σ_idx = max {σ| μ-δ > f_th(σ) }

σ_idx = (max {σ| μ > f_th(σ) }) - δ

f_th(σ)는 CQI 인덱스가 σ인 경우의 임계 값을 나타낸다. 그리고 안테나 상관(antenna correlation)이나 전송에 사용되는 MIMO 스킴(Scheme) 등에 따라 f_th(σ)에 대한 여러 개의 임계 테이블(threshold table)이 존재할 수 있다. 상기 MIMO 스킴의 예로는, LTE 에서의 전송 모드(transmission mode)를 들 수 있다. 또한, 리포트되는 CQI 인덱스를 이용해 MCS를 조정하는데 최소한의 동작 시간이 필요하기 때문에 CQI 메트릭 생성부(218)에는 상기 동작 시간을 고려하는 프리딕션 필터(prediction filter)가 포함된다.

채널 환경을 나타내는 채널 값 Λ와 할당 자원을 나타내는 자원 할당 지시자 Φ가 주어진 경우 MCS 인덱스 m을 사용하는 전송 블럭이 k번째 전송시 오류가 발생할 확률을 Pr_e(k|m,Λ,Φ)라고 하자. 그러면 주어진 채널 환경 Λ에서 MCS 인덱스 m을 사용하는 전송 블럭의 기대 스펙트럼 효율(expected spectral efficiency) E_m(S|Λ,Φ)는 아래와 같다.

f_se(m,k,Φ)는 MCS 인덱스 m을 사용한 전송 블럭이 k번째 재전송시의 스펙트럼 효율(spectral efficiency)를 나타낸다.

k=1인 경우, 다음 수학식 4가 성립한다.

여기서 L은 최대 재전송 횟수이다.

만일 주어진 채널 환경 Λ과 자원할당 Φ에서 m,k에 대해 Pr_e(k|m,Λ,Φ)와 f_se(m,k,Φ)를 안다면, 수학식 3의 E_m(S|Λ)가 최대가 되는 MCS 인덱스를 사용하는 것이 주파수 효율이 최대가 되며 HARQ와 결합된 AMC에서 최적의 성능이 된다.

일반적으로 k가 2이상인 Pr_e(k|m,Λ,Φ)는 Pr_e(1|m,Λ,Φ)에 비해 매우 작고 0에 가까운 값이기 때문에 수학식 3은 아래 수학식 4와 같이 근사된다.

수학식 5에서 f_se(m,2,Φ)는 HARQ에서 재전송시 사용되는 변조차수와 자원 할당 정도에 따라 달라진다. 초기 전송에 사용된 변조 차수와 자원할당이 동일하다고 가정하면 수학식 5는 다음 수학식 6과 같이 근사된다.

한편, 최대 재전송 횟수 L 만큼 재전송 후 최종 전송블록 오율(error rate)은 일정 수준 이하보다 낮아야 하기 때문에 수학식 5를 다음 수학식 7과 같이 근사함으로써 초기 전송 오율을 작게 하는 근사 방안도 있다.

수학식 6와 수학식 7을 이용하여, 시간 t에서 주어진 채널 환경 Λ_t에서 CQI 인덱스 σ를 리포트 했을 때 t+τ시간에서 자원할당 Φ_τ이 선택될 경우의 기대 스펙트럼 효율(expected spectral efficiency)를 각각 구해보면 다음 수학식 8, 수학식 9와 같다.

C_σ는 t시간에 CQI 인덱스 σ를 리포트 했을 때 결정될 수 있는 MCS 인덱스 값의 집합을 나타내고, 시간 t에서 P_σ,τ(m,Φ_τ)은 CQI 인덱스 σ를 리포트 한 τ시간 후에 MCS 인덱스 m과 자원할당 Φ_τ이 선택될 확률을 나타낸다. 수신단에서 시간 t에서 CQI 인덱스 σ 결정시 τ시간 후에 자원할당 Φ_τ와 MCS 인덱스 m에 대해 f_se(m,1,Φ_τ)를 CQI 인덱스 σ에 대한 평균 스펙트럼 효율로 대체하면, 수학식 8과 수학식 9는 다음 수학식 10, 수학식 11과 같이 근사할 수 있다.

f_se(σ)은 CQI 인덱스 σ에서 초기 전송에서의 평균 스펙트럼 효율을 나타내고, Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 시간 t에서 CQI 인덱스 σ를 리포트 했을 경우 τ시간 후에 전송된 PDSCH에서 NACK이 발생할 확률을 나타낸다.

따라서, 수신단에서 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)를 알 수 있으면 수학식 10, 수학식 11의 E_σ,τ(S|Λ_t)를 최대화하는 CQI 인덱스 σ_report를 리포트 함으로써 τ시간 이후에 주파수 효율을 최대화할 수 있다.

CQI 생성부(300)는 E_σ,τ(S|Λ_t)를 최대화하는 CQI 인덱스 σ_report를 구하여 리포트하는 과정을 수행한다. 도 4와 도 5에 CQI 생성부(300)의 동작 흐름을 설명하였다.

수학식 10과 수학식 11을 각각 하기 수학식 12에 대입하여, HARQ가 적용된 경우와 초기 전송 시 주파수 효율을 최대화하는 CQI 인덱스 σ_report를 각각 생성할 수 있다.

하기 수학식 12는 주파수 효율을 최대화하는 경우의 CQI 인덱스를 생성하는 수식을 나타낸다.

도 4는 주파수 효율을 최대화하는 경우의 CQI 생성부(300)의 동작 흐름도이다.

단계 400에서, CQI 생성부(300)는 CQI 메트릭 생성부(218)로부터 시간 t에서의 CQI 메트릭 μ를 전달 받는다.

단계 402에서, σ_idx _,σ_report _,E_σ,τ, _max 값을 0 으로 초기화한다.

단계 404에서, CQI 메트릭 μ와 CQI 인덱스 σ_idx 및 Pr_e _,τ(1|σ,μ) 값의 매칭 정보를 저장한 메모리로부터, 상기 전달받은 μ와 σ_idx 에 대해 저장된 Pr_e _,τ(1|σ,μ) 값을 독출한다.

단계 406에서, 상기 독출된 Pr_e _,τ(1|σ,μ) 값에 근거하여 앞서 언급한 수학식 10 또는 수학식 11에 따라 기대 스펙트럼 효율 Eσ_idx _,τ 를 계산한다. 여기서 CQI 메트릭 값은 채널 환경 Λ_t를 대변하게 되어 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 Pr_e _,τ(1|σ,μ_t)로 대체된다.

단계 408에서, E_σ,τ, _max 와 Eσ_idx _,τ를 비교하여 Eσ_idx _,τ가 작거나 같은 경우 Eσ_idx _,τ을 E_σ,τ, _max로 설정하고 σ_report를 σ_idx로 설정한다. 이로써 E_σ,τ, _max는 구해진 기대 스펙트럼 효율들 중 가장 큰 값으로 항상 설정된다.

단계 410 및 412에서, σ_idx 가 σ_max 보다 작거나 같은 경우 σ_idx + 1 을 계산한 후 단계 404로 분기하여 상기 계산과 비교과정을 반복한다. 그렇지 않은 경우 앞서 언급한 수학식 12에 따라 σ_report 값을 최종적으로 출력한다. σ_max 는 CQI 보고에 사용되기 위해 미리 규정된 인덱스 셋에 속하는 인덱스들 중 최대 값이다.

한편 주파수 효율을 최대화하는 CQI 인덱스를 생성할 수도 있지만, 다른 실시예로서, 통신 규격에서 트래픽 채널의 오율을 제한하기 위해 규정된 특정 값 e_th 을 고려하여 CQI 인덱스를 생성할 수도 있다. 트래픽 채널의 오율을 특정 값 이하로 제한하는 경우의 CQI 인덱스는 하기 수학식 13을 통해 생성할 수 있다.

도 5는 오율 제한을 이용한 CQI 생성부(300)의 동작 흐름도를 보여준다.

단계 500에서, CQI 생성부(300)는 CQI 메트릭 생성부(218)로부터 시간 t에서의 CQI 메트릭 μ를 전달 받는다.

단계 502에서, σ_idx를 σ_max로 초기화한다. σ_max 는 미리 규정된 인덱스 셋에 속하는 인덱스 중 최대 값이다.

단계 504에서, 전달받은 μ와 σ_idx 에 대해 저장된 Pr_e _,τ(1|σ,μ) 값을 독출한다.

단계 506 및 510에서, 오율 Pr_e _,τ(1|σ,μ)가 임계 값 e_th 보다 작지 않은 경우 σ_idx - 1 하여 단계 504로 분기하여 저장된 Pr_e _,τ(1|σ,μ)의 독출과 비교 과정을 반복하고, 임계 값 e_th 보다 작은 경우에는 다음 단계 508로 진행한다.

단계 508에서, σ_report를 σ_idx로 설정하여 출력한다.

따라서, CQI 생성부(300)가 CQI 인덱스를 찾기 위하여는 수신단에서 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)를 추정해야 하는데, Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 수신단으로 전송된 트래픽 채널(예를 들면, LTE의 PDSCH 채널)의 MCS 인덱스와 자원 할당 정보, 그 때의 ACK/NACK 정보, τ시간 이전의 CQI 메트릭 값을 이용해 추정할 수 있다.

상기 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)의 추정은 도 3의 조건부 FER 추정부(Conditional FER Estimator)(302)가 수행한다.

도 6은 조건부 FER 추정부(302)의 동작 흐름도를 보여준다.

단계 600에서, 조건부 FER 추정부(302)는 제어 채널 감지부(204)로부터 PDSCH 전송이 있는 시간 t에서 전송에 사용된 MCS 인덱스, 자원 할당 정보 등의 정보를 전달받는다.

단계 602에서, 전달받은 MCS 인덱스 값과 자원할당 정보를 이용해 스펙트럼 효율을 계산하여, 미리 규정된 인덱스 셋 중 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 평균 스펙트럼 효율을 갖는 CQI 인덱스 σ를 구한다.

단계 604에서, t-τ 시간에 측정하여 저장한 CQI 메트릭 값 μ를 독출한다. 임의의 t에 대해 t-τ 시간에 CQI 메트릭 값을 독출해야 하기 때문에, CQI 리포트 주기와는 별도의 주기(일 예로 τ )로 CQI 메트릭 생성부(218)로부터 전달 받은 CQI 메트릭 값을 매 전송단위(예를 들어, LTE에서는 서브프레임(subframe))마다 저장해야 한다.

단계 606에서, CQI 인덱스 σ와 CQI 메트릭 μ의 매칭 정보를 저장한 메모리 로부터, 상기 단계 602에서 계산된 CQI 인덱스 σ와 상기 단계 604에서 독출된 CQI 메트릭 μ에 대응하여 저장된 Pr_e _,τ(1|σ,μ)를 독출한다.

단계 608에서, 시간 t에서 전송된 PDSCH의 ACK/NACK 결과 값을 CRC 체크부(214)로부터 전달받는다.

단계 610에서, 상기 단계 606에서 독출된 Pr_e _,τ(1|σ,μ)와 상기 단계 608에서 전달받은 ACK/NACK 결과값을 이용해 Pr_e _,τ(1|σ,μ)값을 하기 수학식 14의 방식으로 갱신한다.

I(NACK)는 시간 t에서 전송된 PDSCH가 NACK이면 1이고 ACK이면 0의 값을 갖는다. g는 0 내지 1의 범위를 갖는 임의의 가중치 값으로써, g가 1인 경우 적응형 CQI 정보 생성에 대하여 시간 t에서 전송된 PDSCH의 NACK이 미치는 영향은 최대가 되며, g가 0이면 시간 t에서 전송된 PDSCH의 NACK의 효과를 고려하지 않는 것이 된다.

상기 설명에서 수학식 12와 같이 Pr_e _,τ(1|σ,μ)를 추정하는데 IIR 필터(Infinite Impulse Response filter) 방식을 사용하는 경우를 예시하였지만 본 발명은 Pr_e _,τ(1|σ,μ) 추정 기법에 제한되지는 않는다.

단계 612에서, 수학식 14에서 갱신된 Pr_e _,τ, _new(1|σ,μ)값을 이용해 주위(이 전 및 이후) 확률 값들을 갱신한다. 본 단계는 빠른 갱신을 위해 필요한 부분이므로, 생략될 수도 있다. 단계 612에서 이용되는 Pr_e _,τ(1|σ,μ)의 변화 특성은 a≥0, b≥0에 대하여 아래 수학식 15, 수학식 16과 같다.

Pr_e _,τ, _old(1|σ-a,μ+b) ≤ Pr_e _,τ, _new(1|σ,μ)

Pr_e _,τ, _old(1|σ+a,μ-b) ≥ Pr_e _,τ, _new(1|σ,μ)

즉, 새로 갱신된 Pr_e _,τ, _new(1|σ,μ) 값과 이전에 저장된 값이 수학식 15 또는 수학식 16의 조건에 위배될 경우 새로 갱신된 값으로 수정하여 저장한다. 모든 σ,μ의 조합에 대해 수학식 15와 수학식 16의 조건을 비교해 볼 수도 있고, 일부 조합만을 적용할 수도 있다.

상술한 본 발명의 설명에는 LTE, MIMO, IIR 필터와 같은 구체적인 시스템에서의 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 무선 통신 시스템에서도 적용될 수 있음은 이미 기술한 바와 같다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

도 1은 AMC가 적용된 MIMO 시스템의 송신기의 구성도;

도 2는 도 1의 송신기 구조에 대응하는 수신기의 구성도;

도 3은 본 발명에 따른 CQI 생성부가 적용된 수신기의 구성도;

도 4는 본 발명에 따라 주파수 효율을 최대화 하는 경우의 CQI 생성부의 동작 흐름도;

도 5는 본 발명에 따라 오율 제한을 적용하는 경우의 CQI 생성부의 동작 흐름도;

도 6은 본 발명에 따른 조건부 FER 추정부의 동작 흐름도.

Claims

무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법에 있어서,

트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정;

미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정;

상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정;

상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 상기 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정;

상기 특정 시간에서 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 전달 받아 상기 오류 검사 결과를 나타내는 값과 상기 오율에 가중치를 부여하여 새로운 오율을 계산하는 과정; 및

상기 새로운 오율을 이용하여, 송신 장치로 피드백되기 위한 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법.
제1항에 있어서,

상기 CQI 인덱스를 결정하는 과정은, 상기 새로운 오율을 이용하여 계산된 기대 스펙트럼 효율을 최대화 하는 상기 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법.
제1항에 있어서,

상기 CQI 인덱스를 결정하는 과정은, 상기 새로운 오율이 임계 값 이하가 되도록 하는 상기 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법.
제1항에 있어서,

상기 새로운 오율을 이용하여 미리 저장된 확률 값들 중 상기 임시 CQI 인덱스와 상기 CQI 메트릭에 대응하는 상기 오율의 이전 및 이후 오율 값들을 갱신하는 과정을 더 포함하는 CQI 생성 방법.
제1항에 있어서,

상기 새로운 오율을 계산하는 과정은, 다음의 수학식으로 계산되는 CQI 생성 방법,

상기 σ는 상기 임시 CQI 인덱스를, 상기 μ는 상기 CQI 메트릭을, 상기 I(NACK)는 상기 특정 시간에서 전송된 상기 트래픽 채널에 오류가 있으면 1이고 오류가 없으면 0의 값을 리턴하는 함수를, 상기 Pr_e _,τ, _old 는 상기 오율을, 상기 Pr_e _,τ, _new 는 상기 새로운 오율을 나타내며, 상기 g는 0 내지 1 사이의 상기 가중치이다.
제1항에 있어서, 상기 CQI 인덱스는 다음의 수학식으로 결정되는 CQI 생성방법,

상기 E_σ,τ(S|A) 는 상기 CQI 인덱스를 기반으로 계산된 기대 스펙트럼 효율을 나타내고, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 CQI 인덱스는 다음의 수학식으로 결정되는 CQI 생성방법,

상기 e_th 는 상기 임계 값을, 상기 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 상기 새로운 오율을, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법에 있어서,

트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정;

미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정;

상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정;

상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 상기 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정; 및

상기 새로운 오율을 이용하여 계산된 기대 스펙트럼 효율을 최대화 하는 CQI 인덱스를 결정하는 과정을 포함하는 CQI 생성 방법.
제8항에 있어서, 상기 CQI 인덱스는 다음의 수학식으로 결정되는 CQI 생성방법,

상기 E_σ,τ(S|A) 는 상기 CQI 인덱스를 기반으로 계산된 기대 스펙트럼 효율을 나타내고, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 방법에 있어서,

트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하는 과정;

미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하는 과정;

상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하는 과정;

상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 상기 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 과정; 및

상기 새로운 오율이 임계 값 이하가 되도록 하는 CQI 인덱스를 결정하는 과 정을 포함하는 CQI 생성 방법.
제10항에 있어서, 상기 CQI 인덱스는 다음의 수학식으로 결정되는 CQI 생성방법,

상기 e_th 는 상기 임계 값을, 상기 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 상기 오율을, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 수신 장치에 있어서,

트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 출력하는 제어 채널 감지부;

특정 시간에 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 출력하는 CRC 체크부;

상기 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 상기 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하고, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임 시 CQI 인덱스를 계산하고, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하고, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 상기 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하고, 상기 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 전달 받아 상기 오류 검사 결과를 나타내는 값과 상기 오율에 가중치를 부여하여 새로운 오율을 계산하는 조건부 FER 추정부; 및

상기 새로운 오율을 이용하여, 송신 장치로 피드백되기 위한 CQI 인덱스를 결정하는 CQI 생성부를 포함하는 수신 장치.
제12항에 있어서, 상기 CQI 생성부는 상기 새로운 오율을 이용하여 계산된 기대 스펙트럼 효율을 최대화 하는 상기 CQI 인덱스를 결정하는 수신 장치.
제12항에 있어서, 상기 CQI 생성부는 상기 새로운 오율이 임계 값 이하가 되도록 하는 상기 CQI 인덱스를 결정하는 수신 장치.
제12항에 있어서, 상기 조건부 FER 추정부는 상기 새로운 오율을 이용하여 미리 저장된 확률 값들 중 상기 임시 CQI 인덱스와 상기 CQI 메트릭에 대응하는 상 기 오율의 이전 및 이후 오율 값들을 갱신하는 수신 장치.
제12항에 있어서, 상기 조건부 FER 추정부는 다음의 수학식을 이용하여 상기 새로운 오율을 계산하는 수신 장치,

상기 σ는 상기 임시 CQI 인덱스를, 상기 μ는 상기 CQI 메트릭을, 상기 I(NACK)는 상기 특정 시간에서 전송된 상기 트래픽 채널에 오류가 있으면 1이고 오류가 없으면 0의 값을 리턴하는 함수를, 상기 Pr_e _,τ, _old 는 상기 오율을, 상기 Pr_e _,τ, _new 는 상기 새로운 오율을 나타내며, 상기 g는 0 내지 1 사이의 상기 가중치이다.
제12항에 있어서, 상기 CQI 생성부는 다음의 수학식을 이용하여 상기 CQI 인덱스를 결정하는 수신 장치,

상기 E_σ,τ(S|A) 는 상기 CQI 인덱스를 기반으로 계산된 기대 스펙트럼 효율을 나타내고, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
제12항에 있어서, 상기 CQI 생성부는 다음의 수학식을 이용하여 상기 CQI 인덱스를 결정하는 수신 장치,

상기 e_th 는 상기 임계 값을, 상기 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 상기 새로운 오율을, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 수신 장치에 있어서,

트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 출력하는 제어 채널 감지부;

특정 시간에 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 출력하는 CRC 체크부;

상기 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 상기 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하고, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하고, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출 하고, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 조건부 FER 추정부; 및

상기 새로운 오율을 이용하여 계산된 기대 스펙트럼 효율을 최대화 하는 CQI 인덱스를 결정하는 CQI 생성부를 포함하는 수신 장치.
제19항에 있어서, 상기 CQI 생성부는 다음의 수학식을 이용하여 상기 CQI 인덱스를 결정하는 수신 장치,

상기 E_σ,τ(S|A) 는 상기 CQI 인덱스를 기반으로 계산된 기대 스펙트럼 효율을 나타내고, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.
무선 통신 시스템에서 CQI(Channel Quality Indicator; CQI)를 생성하는 수신 장치에 있어서,

트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 출력하는 제어 채널 감지부;

특정 시간에 전송된 트래픽 채널의 오류 검사 결과를 출력하는 CRC 체크부;

상기 트래픽 채널의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스 및 자원할당 정보를 전달 받아 상기 특정 시간에서의 스펙트럼 효율을 계산하고, 미리 규정된 인덱스 셋 중 상기 계산된 스펙트럼 효율과 가장 가까운 스펙트럼 효율을 갖는 임시 CQI 인덱스를 계산하고, 상기 특정 시간보다 τ 시간 이전의 CQI 메트릭을 독출하고, 상기 특정 시간에서 상기 임시 CQI 인덱스를 리포트했을 경우 τ 시간 후에 트래픽 채널에서 오류가 발생할 확률인 오율(error rate)을, 상기 CQI 메트릭을 기반으로 결정하는 조건부 FER 추정부; 및

상기 새로운 오율이 임계 값 이하가 되도록 하는 인덱스를 결정하는 CQI 생성부를 포함하는 수신 장치.
제21항에 있어서, 상기 CQI 생성부는 다음의 수학식을 이용하여 상기 CQI 인덱스를 결정하는 수신 장치,

상기 e_th 는 상기 임계 값을, 상기 Pr_e _,τ(1|σ,Λ_t)는 상기 오율을, 상기 σ_report는 상기 결정되는 CQI 인덱스를, 상기 σ는 미리 규정된 인덱스 셋(set)에 속하는 임의의 CQI 인덱스를 나타낸다.