KR20110079005A - 무선 통신 시스템에서 채널 품질 지시자의 보고 주기를 적응적으로 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명이 제공하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 단말의 채널 품질 지시(Channel Quality Indicator: CQI)의 보고 주기를 결정하는 방법은, 상기 기지국에 현재 등록된 사용자 수 정보와, 하나의 프레임 내의 최대 CQI 채널 개수의 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득한 현재 등록된 사용자 수 정보와, 최대 CQI 채널 개수의 정보에 따라서 상기 CQI의 보고 주기를 결정하는 과정을 포함한다.

채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator: CQI), 가변 CQI 주기

Description

무선 통신 시스템에서 채널 품질 지시자의 보고 주기를 적응적으로 결정하는 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING CHANNEL A PERIOD OF QUALITY INDICATOR REPORTING ADAPTIVELY IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서 채널 품질 보고에 관한 것이다. 더 상세하게는 무선 통신 시스템에서 채널 품질 지시자의 보고 주기를 적응적으로 결정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서 기지국은 다수의 단말들로부터 단말들 각각의 채널 상태를 알리는 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator: CQI)를 주기적으로 수신하고, 이를 이용하여 적응적 변조 및 부호화(Adaptive Modulation and Coding: AMC) 또는 HARQ(Hybrid Auto Repeat reQuest)등을 수행하여 하향링크 전송 성능을 향상시켜 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

따라서 기지국이 변화하는 단말들의 채널 상황을 신속히 반영하기 위해서는 상기 CQI 보고의 주기는 짧을수록 좋다. 그러나 동일한 시간에 CQI 채널이 다른 채널과 함께 사용되는 경우에는 CQI 보고 주기를 최대한 짧은 주기로 하기 위하여 CQI 채널만을 늘린다면 다른 채널 용량이 적어진다. 이러한 예를 이하의 도 1의 무 선 통신 시스템의 일 예로 Wimax 시스템의 프레임 구조를 참조하여 설명한다.

도 1은 Wimax 시스템의 프레임 구조를 설명하는 도면이다. IEEE 802.16 기반의 Wimax 시스템의 프레임 구조는 TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용한다.

참조 번호 101은 하향링크 프레임을 나타내며, 참조 번호 103은 상향링크 프레임을 나타낸다. 각각의 프레임에서 가로축은 시간이며, 세로축은 채널을 나타낸다.

단말은 CQI를 상향링크(103)의 CQI 채널(105)을 통하여 기지국으로 송신한다. 도 1에서 볼 수 있듯이 CQI 채널(105)은 동일한 시간에서 ACK 채널(107)과 레인징(Ranging) 채널이 함께 구성되어 있다.

상기 하나의 상향링크 프레임(103)의 CQI 채널(105)이 수용할 수 있는 사용자의 수는 CQI 채널(105)의 개수에 의존한다. 예를 들어, 현재 Wimax 시스템의 주파수 대역은 10MHz이며, 이를 기준으로 가용한 채널은 총 35개이다.

만일 CQI 채널(105)이 21개, ACK 채널(107)이 8개, 레인징 채널(109)이 6개로 설정된 경우를 가정한다. 만일 기지국에서 수용 가능한 단말의 개수가 21개를 넘어서게 되면 각 단말들은 매 프레임마다 CQI 채널을 통하여 CQI 보고를 할 수 없기 때문에 일정한 주기로 CQI 보고를 하게 된다. 일 예로 현재 기지국에서 수용할 수 있는 최대 단말의 개수를 100개로 설정하였다면 각 사용자 단말은 도 2와 같이 CQI 보고를 한다.

도 2는 Wimax 시스템에서 기지국의 최대 수용 가능한 단말이 CQI 채널의 개수를 초과한 경우 단말의 CQI 보고를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 사용자 단말 A(201)는 첫 번째 프레임에 CQI 보고를 하고, 8번째 프레임에 CQI 보고를 한다. 한편, 사용자 단말 B(203)는 두 번째 프레임에 CQI 보고를 하고 9번째 프레임에 다음 CQI 보고를 한다. 즉, 현재 기지국에서 수용 가능한 최대 단말의 개수가 CQI 채널에 할당된 서브 채널의 개수를 초과하면 모든 사용자 단말이 매 프레임마다 CQI 보고를 할 수 없기 때문에 8프레임을 주기로 하여 CQI 보고를 하는 것이다.

도 2에서 각 사용자 단말(201, 203)이 8프레임을 주기로 하는 이유는 다음과 같다. 현재 Wimax 표준에서는 CQI 보고의 주기를 2^p(p는 0~3인 정수)프레임으로 정해 놓고 있기 때문이다. 즉, Wimax 표준에 따르면 CQI 보고 주기는 1, 2, 4, 8프레임 중 하나로 설정된다. 상기 예에서 CQI 채널에 할당된 서브 채널의 개수는 21개이고, 기지국의 최대 수용 단말의 수를 100개로 가정하였으므로, CQI 보고 주기는 최소 5프레임이 될 수 있지만, 상술한 Wimax 표준에 따라 1, 2, 4, 8중 하나로 설정되어야 하기 때문에 CQI 보고 주기가 8프레임으로 설정된 것이다. 이렇게 결정된 CQI 보고 주기는 이후 기지국이 수용하는 사용자의 수가 변경되어도 고정된다.

이처럼 현재 Wimax 시스템에서 CQI 보고 주기는 CQI 채널에 할당된 서브 채널의 개수와, 기지국의 최대 수용 단말의 수에 따라 고정된다. 그러나 이 같이 CQI 주기를 고정 주기로 한다면 변화하는 상황을 반영하지 못하기 때문에 채널을 효율적으로 사용하지 못하기 때문에 변화하는 채널 상황을 반영하여 CQI를 보고할 수 있도록 하는 방안이 필요하다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말의 CQI 보고 주기를 가변적으로 하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 기지국에 등록된 사용자 수에 따라 CQI 보고 주기를 적응적으로 변경하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명이 제공하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 단말의 채널 품질 지시(Channel Quality Indicator: CQI)의 보고 주기를 결정하는 방법은, 상기 기지국에 현재 등록된 사용자 수 정보와, 하나의 프레임 내의 최대 CQI 채널 개수의 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득한 현재 등록된 사용자 수 정보와, 최대 CQI 채널 개수의 정보에 따라서 상기 CQI의 보고 주기를 결정하는 과정을 포함한다. 또한, 상기 방법은 상기 결정된 CQI의 보고 주기를 구성 정보에 포함하여 상기 기지국에 등록된 단말로 송신하는 과정을 더 포함하며, 상기 CQI의 보고 주기는 하기 <수학식 1>로 결정됨을 특징으로 한다.

상기

는 상기 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며, N_user는 상기 기지국에 현재 등록된 사용자의 수를 나타낸다.

이때, 상기 CQI의 보고 주기의 최대값은 하기 <수학식 2>로 결정됨을 특징으로 한다.

이때, 상기 CQI의 보고 주기의 최대값은 하기 <수학식 2>로 결정됨을 특징으로 한다.

여기서

는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

는 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수를 나타낸다.

본 발명이 제공하는 무선 통신 시스템에서 기지국이 단말의 채널 품질 지시(Channel Quality Indicator: CQI)의 보고 주기를 결정하는 장치는, 상기 기지국에 현재 등록된 사용자 수 정보와, 하나의 프레임 내의 최대 CQI 채널 개수의 정보에 따라 상기 CQI의 보고 주기를 결정하는 CQI 주기 결정부와, 상기 결정된 CQI의 보고 주기를 포함하는 구성 정보를 생성하는 구성 정보 생성부를 포함하며, 상기 장치는 상기 생성된 구성 정보를 상기 기지국에 등록된 단말로 송신하는 송수신부를 더 포함하며, 상기 CQI의 보고 주기는 하기 <수학식 3>으로 결정됨을 특징으로 한다.

여기서

는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며, N_user는 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수를 나타낸다.

이때, 상기 CQI의 보고 주기의 최대값은 하기 <수학식 4>로 결정됨을 특징으로 한다.

여기서

는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

는 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수를 나타낸다.

본 발명의 구성에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기존의 고정 CQI 보고 주기 방식 대신에 기지국에 등록된 사용자 수와 CQI 채널의 개수에 따라 CQI 보고 주기를 가변적으로 운용하기 때문에 CQI 채널을 효율적으로 사용할 수 있고, 기지국에 등록된 사용자가 적은 경우 CQI 보고 주기를 빠르게 설정하여 기지국이 단말의 채널 상황을 신속하게 반영하여 AMC 또는 HARQ 방식을 적용하여 하향 링크의 송신 성능을 높일 수 있어 전체적인 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 기본 개념을 설명한다.

본 발명은 기지국이 수용하고 있는 사용자 수를 반영하여 CQI 보고 주기를 가변적으로 설정하는 방식이다. 즉, 현재 기지국이 수용하고 있는 사용자의 수가 적으면 CQI 보고 주기를 빠르게 하고, 기지국이 수용하고 있는 사용자의 수가 많으면 CQI 보고 주기를 느리게 하여 CQI 채널을 효율적으로 사용하는 방식이다. 이하에서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

　도 3은 본 발명의 실시예에 따라 가변 CQI 보고 주기가 1인 경우를 설명하는 도면이다.

앞서 설명된 예와 같이 CQI 채널의 서브 채널의 수가 21개인 경우, 만일 기지국에 현재 등록된 사용자의 수가 21명 이하인 경우에는 모든 사용자가 매 프레임마다 CQI 채널을 통하여 CQI 보고를 수행할 수 있으므로 도 3과 같이 CQI 보고 주기가 1이 된다.

도 3은 사용자 A(301) 및 사용자 B(303)는 매 프레임마다 CQI 채널을 통하여 CQI 보고를 수행하는 것을 나타낸다. 도시되지는 않았지만 다른 사용자들도 상기 사용자 A(301) 및 사용자 B(303)와 동일하게 CQI 보고 주기를 1로 하여 CQI 보고를 수행한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 가변 CQI 보고 주기가 2인 경우를 설명하는 도면이다.

만일 현재 기지국에서 수용하고 있는 사용자의 수가 22명~42명 사이의 범위라면 CQI 보고 주기가 2로 설정된다. 도 4는 사용자 A(401) 및 사용자 B(403)가 CQI 보고 주기 2로 CQI 채널을 통하여 CQI 보고를 수행하는 것을 나타낸다. 도시되지는 않았지만 다른 사용자들도 상기 사용자 A(401) 및 사용자 B(403)와 동일하게 CQI 보고 주기를 2로 하여 CQI 보고를 수행한다.

상기 도 3 및 도 4를 통하여 설명된 것과 동일한 방식으로 사용자의 범위에 따른 CQI 보고 주기는 하기 <표 1>에 따라 결정된다.

상기 <표 1>에서 N_user는 현재 기지국에서 수용 가능한 사용자의 수를 나타내고, CQI_period는 현재 사용자 수에 대응한 CQI 보고 주기를 나타낸다.

이하에서는 상기 도 3, 도 4 및 <표 1>을 통하여 설명한 CQI 보고 주기 결정 방식을 일반화하여 설명한다.

본 발명에서 각 단말에게 할당되는 CQI 보고의 최대 주기는 하기 <수학식 5>로 결정된다.

여기서

는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

는 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수를 나타내며,

는 올림 연산을 나타낸다.

상기 <수학식 5>의 예를 들면, 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수가 100명이고, 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수가 21이라면, 각 사용자들에 할당될 수 있는 최대 CQI 보고 주기는 5가 된다.

한편, 상기 <수학식 5>에 의해 결정된 최대 CQI 보고 주기를 상한값으로 하고, 현재 셀에 등록된 사용자의 수를 고려하면 CQI 보고 주기(CQI_period)는 하기 <수학식 6>에 따라 결정된다.

여기서

는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

는 기지국에 현재 등록된 사용자의 수를 나타낸다. 상기 p값은 0, 1, 2, 3의 4개의 후보값 중 수식의 연산 결과가 0보다 큰 값 중 가장 작은 결과값의 후보 p값을 선정하고 이에 따라 CQI 보고 주기(CQI_period )는 선정된 p값에 따라 2^p이 된다. 예를 들어 CQI 채널의 개수가 21이고 현재 기지국에 등록된 사용자가 50명이라면

값은 3이 된다.

후보가 되는 CQI_period 값은 1, 2, 4, 8이며 이 값 중 수학식 6에 대입하여 0보다 큰 값들은 4와 8이 되며 이중 가장 작은 값인 4가 주기로 정해진다.

상기 <수학식 6>의 예를 들면, 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수가 21이고, 기지국에 현재 등록된 사용자의 수가 20명이면, CQI 주기는 1이 되며, 도 2 및 <표 1>의 첫 번째 구간에서 설명된 예와 동일한 결과이다. 한편, 기지국에 현재 등록된 사용자의 수가 40명이면 CQI 주기는 2가 되며, 이는 도 3 및 <표 1>의 두 번째 구간에서 설명된 예와 동일한 결과이다. 또한, 기지국에 현재 등록된 사용자 의 수가 60명이면 CQI 주기는 4가 되며 이는 상기 <표 1>의 세 번째 구간에 해당한다.

한편, 상기 <표 1>의 기지국에 등록된 사용자의 수에 따른 CQI 보고 주기를 일반화하면 하기 <표 2>로 나타낼 수 있다.

여기서 상기 N_{CQICH(max)는} 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 의미하며, 상기 예에서는 21이 된다. 상기 N_user는 기지국에 현재 등록된 사용자의 수를 나타낸다. 또한, CQI_period는 CQI 보고 주기를 나타낸다. 또한, CQI_period(max)는 CQI 최대 보고 주기를 나타내며 여기서는 Wimax 표준에 따라 8로 설정된 상황을 가정한 것이다.

지금까지 설명한 방식에 따라 기지국은 기지국에 현재 등록된 사용자의 수에 따라 CQI 보고 주기를 조정하고 이를 각 단말들에게 알려준다. 기지국이 단말들에게 CQI 보고 주기를 알리는 방법은 여러 가지 방식이 사용될 수 있다. 대표적으로는 기지국이 단말들에게 전달하는 구성 정보(configuration information)에 상기 CQI 보고 주기를 포함하여 송신할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 CQI 보고 주기를 결정하는 동작을 설명하는 도면이다.

501단계에서 기지국은 기지국에 현재 등록된 사용자의 수(N_user)와 CQI 채널 정보, 즉, 최대 CQI 채널의 개수 정보(N_CQICH(max))를 획득한다. 503단계에서 기지국에 현재 등록된 사용자의 수(N_user)와 상기 최대 CQI 채널의 개수 정보(N_CQICH(max))를 이용하여 CQI 보고 주기를 결정한다. 505단계에서 기지국은 상기 결정된 CQI 보고 주기를 단말에게 송신한다. 이때, 상기 CQI 보고 주기는 구성 정보에 포함되어 단말로 송신될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기지국의 CQI 보고 주기 결정 장치를 설명하는 도면이다.

CQI 주기 결정부(601)는 기지국에 현재 등록된 사용자의 수(N_user)와 상기 최대 CQI 채널의 개수 정보(N_CQICH(max))를 입력받고, 이를 이용하여 CQI 보고 주기를 결정하여 이를 구성정보 생성부(603)로 전달한다. 상기 구성정보 생성부(603)는 상기 결정된 CQI 보고 주기를 포함하는 구성 정보를 생성하여 송수신부(605)로 전달한다. 상기 송수신부(605)는 상기 CQI 보고 주기를 포함하는 구성 정보를 단말들에게 송신한다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 가변 CQI 보고 주기를 사용하는 경우와 기존의 고정 CQI 보고 주기를 사용하는 경우를 비교한 결과를 설명하는 도면이다.

　도 7은 기지국

가 21인 경우를 가정한 것이다. 여기서 기존의 고정 CQI 주기 방식(701)과 본 발명에 따른 가변 CQI 주기 방식(703)을 비교하면, 즉, 사용자 수가 1~20인 경우 기존의 고정 CQI 주기 방식(701)은 CQI 주기가 8이지만, 본 발명의 가변 CQI 주기 방식(703)은 CQI 주기가 1이 되기 때문에, 기지국은 기존의 방식(701)보다 8배 빠르게 CQI 보고를 단말로부터 수신할 수 있음을 볼 수 있다.

또한, 도 8은 기지국

가 40인 경우를 가정한 것이다. 도 7과 마찬가지로 본 발명의 가변 CQI 보고 주기 방식(803)은 기존의 고정 CQI 보고 주기 방식(801)보다 빠르게 CQI 보고를 수신할 수 있음을 볼 수 있다.

도 1은 Wimax 시스템의 프레임 구조를 설명하는 도면,

도 2는 Wimax 시스템에서 기지국의 최대 수용 가능한 단말이 CQI 채널의 서브 채널의 개수를 초과한 경우 단말의 CQI 보고를 설명하는 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 가변 CQI 보고 주기가 1인 경우를 설명하는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 가변 CQI 보고 주기가 2인 경우를 설명하는 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 기지국이 CQI 보고 주기를 결정하는 동작을 설명하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 기지국의 CQI 보고 주기 결정 장치를 설명하는 도면,

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 가변 CQI 보고 주기를 사용하는 경우와 기존의 고정 CQI 보고 주기를 사용하는 경우를 비교한 결과를 설명하는 도면.

Claims (8)

1. 이동 통신 시스템에서 기지국이 단말의 채널 품질 지시(Channel Quality Indicator: CQI)의 보고 주기를 결정하는 방법에 있어서,

   상기 기지국에 현재 등록된 사용자 수 정보와, 하나의 프레임 내의 최대 CQI 채널 개수의 정보를 획득하는 과정과,

   상기 획득한 현재 등록된 사용자 수 정보와, 최대 CQI 채널 개수의 정보에 따라서 상기 CQI의 보고 주기를 결정하는 과정을 포함하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 결정된 CQI의 보고 주기를 구성 정보에 포함하여 상기 기지국에 등록된 단말로 송신하는 과정을 더 포함하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 CQI의 보고 주기는 하기 <수학식>으로 결정됨을 특징으로 하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 방법.

   <수학식>

   

   상기

   

   는 상기 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

   

   는 상기 기지국에 현재 등록된 사용자의 수를 나타낸다.
4. 제 3항에 있어서, 상기 CQI의 보고 주기의 최대값은 하기 <수학식>으로 결정됨을 특징으로 하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 방법.

   <수학식>

   

   여기서

   

   는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

   

   는 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수를 나타낸다.
5. 이동 통신 시스템에서 기지국이 단말의 채널 품질 지시(Channel Quality Indicator: CQI)의 보고 주기를 결정하는 장치에 있어서,

   상기 기지국에 현재 등록된 사용자 수 정보와, 하나의 프레임 내의 최대 CQI 채널 개수의 정보에 따라 상기 CQI의 보고 주기를 결정하는 CQI 주기 결정부와,

   상기 결정된 CQI의 보고 주기를 포함하는 구성 정보를 생성하는 구성 정보 생성부를 포함하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 생성된 구성 정보를 상기 기지국에 등록된 단말로 송신하는 송수신부를 더 포함하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 CQI의 보고 주기는 하기 <수학식>으로 결정됨을 특징으로 하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 장치.

   <수학식>

   

   상기

   

   는 상기 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

   

   는 상기 기지국에 현재 등록된 사용자의 수를 나타낸다.
8. 제 7항에 있어서, 상기 CQI의 보고 주기의 최대값은 하기 <수학식>으로 결정됨을 특징으로 하는 CQI의 보고 주기를 결정하는 장치.

   <수학식>

   

   여기서

   

   는 하나의 프레임 내 최대 CQI 채널의 개수를 나타내며,

   

   는 기지국이 수용 가능한 최대 사용자 수를 나타낸다.

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