KR20140013542A

KR20140013542A - 통신 시스템에서 채널 품질 지시자 송/수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140013542A
Application number: KR20120080958A
Authority: KR
Inventors: 유현석; 송성욱; 이경하
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-02-05
Also published as: US20140029454A1

Abstract

본 발명은 통신 시스템의 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 송신 장치에서 CQI 송신 방법에 있어서, CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 CQI를 생성하는 과정과, 상기 CQI를 CQI 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하며, 상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non- Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 한다.

Description

통신 시스템에서 채널 품질 지시자 송/수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING A CHANNEL QUALITY INDICATOR IN A COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 시스템에서 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator, 이하 ‘CQI’라 칭하기로 한다) 송/수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, CQI 송/수신은 통신 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 요인으로 작용하며, 따라서 CQI를 정확하게 생성하는 것 역시 통신 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 요인으로 작용하게 된다.

따라서, 다양한 CQI 생성 방식이 제안된 바 있으며, 이에 대해서 간략하게 설명하면 다음과 같다.

첫 번째로, 제1CQI 생성 방식은 수신측 사용자 단말기(UE: User Equipment, 이하 ‘UE’라 칭하기로 한다)가 신호 대 간섭 신호 및 잡음 비 (SINR: Signal and Interference power to Noise power Ratio, 이하 ‘SINR’이라 칭하기로 한다)를 추정하고, 상기 추정된 SINR을 양자화하여 최종 CQI를 생성하는 방식이다.

두 번째로, 제2CQI 생성 방식은 기본적으로는 SINR을 사용하여 CQI를 생성하지만, 상기 SINR만을 가지고 CQI를 생성할 경우에 발생될 수 있는 에러(error)를 보정하기 위해 오프셋(offset, 이하 ‘offset’라 칭하기로 한다)을 추가적으로 사용하여 최종 CQI를 생성하는 방식이다. 여기서, 상기 제2CQI 생성 방식은 ‘OL(Outer Loop) 제어 방식’이라고도 지칭한다. 상기 제2CQI 생성 방식에서 실제 처리량(throughput)을 반영한 offset을 검출하기 위해 블록 에러 레이트(BLER: Block Error Rate, 이하 ‘BLER’이라 칭하기로 한다)에 기반한 offset을 적용할 수 있으며, 이 경우 비교적 단기간 추정한 short term BLER이 적정한 수준인지를 확인하고 그에 따라 offset을 결정한다.

하지만, 상기 제1CQI 생성 방식은 동일한 SINR을 가지는 경우라 하더라도 수신측 UE가 동일한 성능을 나타내는 것은 아닐 뿐만 아니라, SINR 추정의 정확도 및 적합도의 한계로 인해 SINR에 기반한 기지국(Node B)의 스케쥴링(scheduling)이 수행될 경우 실제 채널 상황에 적합하지 않은 트랜스포트 블록(transport block)과 변조(modulation) 방식을 사용하게 될 가능성이 높다.

또한, 상기 제2CQI 생성 방식은 상기 제1CQI 생성 방식에 비해서는 여러 가지 장점을 가지고 있으나, 여전히 하기와 같은 문제점들을 가지고 있다.

첫 번째로, 고속 페이딩(fast fading) 환경에서 최적 CQI를 생성하기 위해서는 최대한 정확한 short term BLER의 추정이 필수적이나 이는 필연적으로 비교적 장기간에 걸친 추정 윈도우(window) 구간을 필요로 하며, 따라서 offset 추정 값이 획득되는 시점에서는 이미 채널 상태가 변경되어 있을 확률이 높다. 즉, short term BLER 측정 구간의 길이와 정확도 및 fading의 도플러(Doppler) 속도가 상호간의 성능 제약 요인으로 작용할 수 있기 때문에 정확한 offset을 추정하는 것이 어렵다.

두 번째로, 상기 제2CQI생성 방식의 경우 타겟(target) BLER을 해당 통신 시스템의 채널 상태에 최적으로 설정하는 것이 필수적이지만, 이에 대해서 구체적인 방안이 제시된 바 없다. 일반적으로 부가 백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise, 이하 ‘AWGN’라 칭하기로 한다) 환경에서는 target BLER = 0.1(10%)일 경우 throughput의 극대화에 바람직하고, fading 채널 환경에서는 target BLER이 0.1이상일 경우 throughput의 극대화에 바람직하다고 알려진 바 있으나, 상기 제2CQI 생성 방식의 경우 target BLER을 설정하는 방식에 대해서는 전혀 제시하고 있지 못하다.

본 발명은 통신 시스템에서 CQI 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 통신 시스템에서 throughput을 최대화시키는 CQI 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 통신 시스템에서 채널 상태를 적응적으로 반영하여 CQI를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.

본 발명에서 제안하는 장치는; 통신 시스템에서 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 송신 장치에 있어서, CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 CQI를 생성하는 생성기와, 상기 CQI를 CQI 수신 장치로 송신하는 송신기를 포함하며, 상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 한다.

본 발명에서 제안하는 다른 장치는; 통신 시스템에서 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 수신 장치에 있어서, CQI 송신 장치로부터 CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 생성된 CQI를 수신하는 수신기를 포함하며, 상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 한다.

본 발명에서 제안하는 방법은; 통신 시스템의 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 송신 장치에서 CQI 송신 방법에 있어서, CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 CQI를 생성하는 과정과, 상기 CQI를 CQI 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하며, 상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 한다.

본 발명에서 제안하는 다른 방법은; 통신 시스템의 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 수신 장치에서 CQI 수신 방법에 있어서, CQI 송신 장치로부터 CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 생성된 CQI를 수신하는 과정을 포함하며, 상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 통신 시스템에서 throughput을 최대화시키는 것을 가능하게 하도록 하는 CQI 송/수신을 가능하게 한다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 별도의 추정 구간없이 채널 상태를 적응적으로 반영하도록 CQI 송/수신을 가능하게 한다는 효과를 가진다. 이렇게, 채널 상태를 적응적으로 반영하도록 CQI 송/수신을 가능하게 하기 때문에 고속 페이딩 환경에서도 통신 시스템의 throughput을 최대화시키는 것을 가능하게 한다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 통신 시스템에서 송신되는 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 신속하게 반영하도록 CQI 송/수신을 가능하게 하기 때문에 일시적인 약전계 및 deep 페이딩으로 인한 throughput의 열화를 최소화시킬 수 있다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 통신 시스템에서 effective 다이버시티 오더를 추정하여 타겟 BLER을 설정하는 형태로 CQI 송/수신을 가능하게 하기 때문에 채널 상태에 적응적으로 throughput을 극대화시키는 것이 가능하다는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 CQI 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도
도 2는 도 1의 CQI 생성기(111)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CQI 송신 장치에서 CQI_offset 조정을 사용하여 throughput을 획득하는 과정을 개략적으로 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 추정된 협대역과 샘플링 위치의 채널 추정 결과를 나타내는 행렬
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 별도로 고려할 경우 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 통합하여 고려할 경우 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 7은 도 2의 CQI 메트릭 생성 유닛(217)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 CQI 송신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 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.

본 발명은 통신 시스템에서 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator, 이하 ‘CQI’라 칭하기로 한다) 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명은 통신 시스템에서 처리량(throughput, 이하 ‘throughput’라 칭하기로 한다)을 최대화시키는 CQI 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

이하, 본 발명을 설명함에 있어 상기 통신 시스템은 일 예로 고속 다운링크 패킷 접속(HSDPA: High Speed Downlink Packet Access, 이하 ‘HSDPA’라 칭하기로 한다) 시스템과, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 시스템과, LTE(Long Term Evolution) 시스템과, LTE-A(Long Term Evolution Advanced) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들 중 어느 하나가 될 수 있으며, 따라서 본 발명에서 제안하는 CQI 송/수신 장치 및 방법은 어떤 통신 시스템에도 적용 가능함은 물론이다. 또한, 본 발명에서 제안하는 CQI 송신 장치는 일 예로 사용자 단말기(UE: User Equipment, 이하 ‘UE’라 칭하기로 한다) 등에 포함될 수 있으며, 또한 발명에서 제안하는 CQI 수신 장치는 일 예로 기지국(Node B) 등에 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 CQI 송신 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 상기 CQI 송신 장치는 CQI 생성기(111)와, 송신기(113)와, 제어기(115)를 포함한다.

상기 제어기(115)는 상기 CQI 송신 장치의 전반적인 동작을 제어하며, 상기 CQI 생성기(111)는 상기 제어기(115)의 제어에 따라 CQI를 생성한다. 상기 CQI 생성기(111)의 내부 구조에 대해서는 하기에서 도 2를 참조하여 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 상기 송신기(113)는 상기 제어기(115)의 제어에 따라 상기 CQI 생성기(111)에서 생성한 CQI를 CQI 수신 장치 측으로 송신한다.

한편, 도 1에는 상기 CQI 송신 장치가 CQI 생성기(111)와, 송신기(113)와, 제어기(115)와 같이 별도의 유닛(unit)들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 CQI 생성기(111)와, 송신기(113)와, 제어기(115)는 1개의 유닛으로 구현 가능함은 물론이다.

도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 CQI 송신 장치의 내부 구조에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 도 1의 CQI 생성기(111)의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 2는 도 1의 CQI 생성기(111)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 상기 CQI 생성기(111)는 CQI 오프셋(offset) 생성 유닛(211)과, 타겟(target) 블록 에러 레이트(BLER: Block Error Rate, 이하 ‘BLER’이라 칭하기로 한다) 생성 유닛(unit)(213)과, CQI 생성 유닛(215)과, CQI 메트릭(metric) 생성 유닛(217)을 포함한다. 한편, 도 2에는 상기 CQI 생성기(111)가 CQI 오프셋 생성 유닛(211)과, 타겟 BLER 생성 유닛(213)과, CQI 생성 유닛(215)과, CQI 메트릭 생성 유닛(217)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 CQI 오프셋 생성 유닛(211)과, 타겟 BLER 생성 유닛(213)과, CQI 생성 유닛(215)과, CQI 메트릭 생성 유닛(217)는 1개의 유닛으로 구현 가능함은 물론이다.

먼저, 본 발명에서는 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보와 타겟 BLER을 사용하여 CQI를 생성하며, 상기 CQI는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 1>

상기 수학식 1에서, CQI_index는 CQI를 나타내며, CQI_metric은 CQI 메트릭을 나타내며, F(CQI_metric)는 CQI_metric을 변수로하여 CQI를 생성하는 함수(function)를 나타낸다. 여기서, 상기 F(CQI_metric)는 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다. 결국, 상기 CQI 생성 유닛(215)은 상기 수학식 1을 사용하여 CQI 인덱스를 생성하며, 이에 대해서는 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기 수학식 1에서 CQI_metric은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 2>

CQI_metric = CQI_metricraw + CQI_offset_comp

상기 수학식 2에서 CQI_metricraw는 raw CQI 메트릭을 나타내며, CQI_offset_comp은 CQI 오프셋 보상값을 나타낸다. 결국, 상기 CQI 메트릭 생성 유닛(217)은 상기 수학식 2를 사용하여 CQI 메트릭을 생성하며, 이에 대해서는 하기에서 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 상기 수학식 2에서 CQI_metricraw는 하기 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 3>

상기 수학식 3에서, SINR은 신호 대 간섭 신호 및 잡음 비 (SINR: Signal and Interference power to Noise power Ratio, 이하 ‘SINR’이라 칭하기로 한다)를 나타내며, Doppler는 도플러 속도를 나타내며, M(SINR, Doppler)는 SINR과 Doppler를 변수로하여 CQI_metricraw를 생성하는 함수를 나타낸다. 여기서, 상기 M(SINR, Doppler)는 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 수학식 2에 나타낸 바와 같은 CQI_offset은 상기 CQI 오프셋 생성 유닛(211)에서 생성되며, 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 4>

CQI_offset = CQI_OFFSET_ACC/micro_step

상기 수학식 4에서, micro_step은 CQI_offset을 조정하기 위한 스텝 값을 나타낸다. 또한, 상기 수학식 4에서 CQI_OFFSET_ACC은 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 5>

CQI_OFFSET_ACC(t+1) = CQI_OFFSET_ACC(t) + I_ack*TargetBLER+I_nack(1- TargetBLER)

상기 수학식 5에서, t는 임의의 시점을 나타내는 변수이며, TargetBLER은 타켓 BLER을 나타낸다. 또한, 상기 수학식 5에서 I_ack와 I_nack는 하기 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 6>

상기 수학식 6에 나타낸 바와 같이 I_ack은 해당 트랜스포트 블록에 대해 Nack 정보가 생성될 경우 그 값이 ‘0’으로 설정되고, 이와는 반대로 해당 트랜스포트 블록에 대해 Ack 정보가 생성될 경우 그 값이 ‘1’로 설정된다. 또한, 상기 수학식 6에 나타낸 바와 같이 I_nack은 해당 트랜스포트 블록에 대해 Nack 정보가 생성될 경우 그 값이 ‘1’로 설정되고, 이와는 반대로 해당 트랜스포트 블록에 대해 Ack 정보가 생성될 경우 그 값이 ‘0’으로 설정된다.

상기 수학식 4 내지 수학식 6에서 설명한 바와 같이 CQI_offset은 Ack/Nack 정보를 즉각적으로 반영하는 마르코프 프로세스(Markov process)를 사용하여 결정됨으로써, 종래에 사용되고 있는 제1CQI생성 방식 및 제2CQI생성 방식의 가장 큰 문제점, 즉 채널 상태를 적응적으로 반영하지 못한 상태로 CQI를 생성한다는 문제점을 해결할 수 있다.

즉, 상기 수학식 4 내지 수학식 6에서 설명한 바와 같이 CQI_offset이 결정될 경우, Ack/Nack 정보의 비율이 타겟 BLER과 동일해지는 방향으로 루프(loop) 동작이 수행되며, short term BLER과 같은 구간 측정 없이도 즉시 CQI_offset에 변화를 가능하게 한다. 또한, CQI_offset에 대한 Ack/Nack 정보의 비율 반영 속도를 조절하기 위해 CQI_OFFSET_ACC를 micro_step으로 나누어서 CQI_offset 값을 생성하게 되는데, 상기 수학식 4에서 나타낸 바와 같은 micro_step의 값은 채널 상태 및 Doppler 속도에 상응하게 결정될 수 있다. 여기서, 상기 micro_step의 값은 일 예로 채널 상태가 비교적 고속 채널 상태일 경우에는 비교적 작은 값으로, 채널 상태가 비교적 저속 상태일 경우에는 비교적 큰 값으로 설정될 수 있다.

한편, 실제 트랜스포트 블록 송수신시 연속적으로 Ack 정보가 발생될 경우, CQI_offset은 지속적으로 양의 값을 가지게 되어 CQI_index는 증가하고, 이와는 반대로 실제 트랜스포트 블록 송수신시 연속적으로 Nack 정보가 발생될 경우 CQI_offset은 지속적으로 음의 값을 가지게 되어 CQI_index는 감소한다. 이 경우, 기지국은 송신할 트랜스포트 블록에 적용할 트랜스포트 블록 사이즈(size)와 코드 레이트(code rate)를 조절할 수 있기 때문에 페이딩(fading) 환경에서도 Ack/Nack 정보를 적응적으로 반영하여 throughput을 최대화시킬 수 있으며, 이를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CQI 송신 장치에서 CQI_offset 조정을 사용하여 throughput을 획득하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시되어 있는 그래프는 시간과, CQI_offset 및 throughput간의 관계를 나타내는 그래프이며, 타겟 BLER 미만 수준으로 Nack 정보가 발생될 경우 CQI_offset을 증가시켜 throughput이 획득됨을 알 수 있고(311), 타겟 BLER 이상 수준으로 Nack 정보가 발생될 경우 CQI_offset을 감소시켜 throughput이 획득됨을 알 수 있고(313), 마지막으로 타겟 BLER 미만 수준으로 Nack 정보가 발생될 경우 CQI_offset을 증가시켜 throughput이 획득됨을 알 수 있다(313). 즉, Ack 정보가 발생될 경우, CQI_offset은 지속적으로 양의 값을 가지게 되어 CQI_index는 증가하고, 이와는 반대로 연속적으로 Nack 정보가 발생될 경우 CQI_offset은 지속적으로 음의 값을 가지게 되어 CQI_index는 감소한다. 이 경우, 기지국은 송신할 트랜스포트 블록에 적용할 트랜스포트 블록 사이즈와 코드 레이트를 조절할 수 있기 때문에 페이딩 환경에서도 Ack/Nack 정보를 적응적으로 반영하여 throughput을 최대화시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 초기 송신(first transmission) 이후, 2차, 3차 송신, 즉 재송신이 발생할 경우 약전계에서 급격한 성능 열화가 발생한 것으로 간주하여 신속하게 CQI_OFFSET_ACC와 CQI_offset_comp의 값을 감소시키는 것을 고려하기로 한다. 실질적으로, 하이브리드 자동 재송신 요구(HARQ: Hybrid Automatic Retransmit reQuest, 이하 ‘HARQ’라 칭하기로 한다) 방식을 사용함에 있어 재송신되는 트랜스포트 블록에 대해 Ack 정보가 발생될 확률은 급격하게 증가하며, 계속적인 재송신시에도 실패했다는 것은, 즉 Nack 정보가 발생된다는 것은 현재의 채널 상태가 극도로 열악함을 나타낸다. 따라서, 채널 상태에 상응하게 CQI_offset을 보상할 필요가 있는데, 이는 하기 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 7>

CQI_offset_comp = CQI_offset + OFFSET_CONTROL_VAL

상기 수학식 7에서 OFFSET_CONTROL_VAL는 재송신 횟수에 상응하게 결정되는 CQI 오프셋 제어값으로서, 재송신 횟수별로 상이한 값으로 설정될 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 재송신 횟수가 증가할수록 약전계에서 급격한 성능 열화가 발생한 것으로 간주할 수 있으므로 CQI_OFFSET_ACC와 CQI_offset_comp의 값이 신속하게 감소되어야 한다. 따라서, 재송신 횟수가 증가할수록 OFFSET_CONTROL_VAL이 증가되고, 재송신 횟수가 0일 경우에는 OFFSET_CONTROL_VAL은 0이 된다.

결과적으로, 상기 CQI 생성 유닛(215)은 CQI 오프셋 생성 유닛(211)에서 생성한 CQI_offset과 재송신 횟수에 상응하게 결정되는 OFFSET_CONTROL_VAL를 사용하여 CQI_offset_comp를 생성하게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 채널 상태에 적응적으로 CQI_offset을 조정하기 위해서는 해당 채널 상태를 고려하여 타겟 BLER을 적응적으로 설정해야 한다.

일반적으로, HARQ 방식을 사용할 경우 BLER에 따른 throughput은 하기 수학식 8과 같이 모델링된다.

<수학식 8>

상기 수학식 8에서 TBS는 트랜스포트 블록 사이즈를 나타내고, p0는 해당 트랜스포트 블록이 초기 송신일 경우의 BLER을 나타내고, p1은 해당 트랜스포트 블록이 두 번째 송신일 경우, 즉 첫 번째 재송신일 경우의 BLER을 나타내고, 이런 식으로 pN은 해당 트랜스포트 블록이 N+1번째 송신일 경우, 즉 N번째 재송신일 경우의 BLER을 나타낸다.

상기 수학식 8에 나타낸 바와 같이, throughput을 최대화시키기 위해서는 각 송신시의 BLER 및 트랜스포트 블록 사이즈가 중요한 요소로 작용함을 알 수 있다. 만약, 해당 트랜스포트 블록에 대해서 재송신없이 초기 송신만으로 throughput이 결정된다면 적절한 트랜스포트 블록 사이즈를 사용하여 낮은 BLER를 유지하는 것이 유리하다.

하지만, 이와는 달리 해당 트랜스포트 블록에 대해서 재송신이 필요하게 되고, 또한 재송신시 BLER이 급격하게 낮아진다고 가정하면, 비교적 큰 트랜스포트 블록 사이즈를 가지는 트랜스포트 블록을 송신할 경우, 초기 송신시의 트랜스포트 블록에 대해서 Nack 정보가 발생하더라도 재송신시에는 비교적 높은 확률로 그 송신에 성공하게 되므로 초기 송신시 BLER는 높게 설정되지만 결과적으로 throughput은 증가하게 된다.

그 대표적인 경우가 채널의 다이버시티 오더(diversity order)가 비교적 높은 경우인데, 다이버시티 오더가 비교적 높을 경우, 재송신시 채널 상태가 이전 송신시와 correlation이 낮으므로 확률적으로 다이버시티 효과를 비교적 크게 획득할 수 있으며, 이는 결과적으로 해당 트랜스포트 블록에 대해 Ack 정보가 발생할 확률을 높이게 된다. 결국, 채널의 다이버시티가 증가할 수록 재송신의 효과가 증가하게 되므로 초기 송신시 비교적 높은 BLER이 발생하더라도 비교적 큰 트랜스포트 블록 사이즈를 사용하여 많은 데이터를 송신하는 것이 전체 throughput 측면의 증가를 가져오게 된다.

이와는 반대로, 채널의 다이버시티가 감소할수록 재송신 시에도 해당 트랜스포트 블록에 대해서 Nack 정보가 발생할 확률이 크게 감소되지는 않기 때문에 초기 송신의 성공률을 최대한 증가시키는 것이 바람직하며, 이는 결과적으로 타겟 BLER을 비교적 낮게 설정하는 것이 바람직하다는 의미가 된다.따라서, 본 발명의 실시예에서는 채널의 frequency selectivity와 Doppler를 함께 고려한 다이버시티 오더를 측정하고, 측정된 다이버시티 오더를 기반으로 최적의 타겟 BLER를 설정하는 방법을 제안한다.

먼저, 다이버시티 오더를 추정하는 방식은 다양하게 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 채널의 NMSV(Normalized Mean Square Covariance)를 사용하여 다이버시티 오더를 추정하는 방식을 사용한다고 가정하기로 하며, 이를 수학식들을 사용하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시간 영역(time domain)에서 추정된 채널이

이고, 주파수 영역(frequency domain)에서 추정된 채널이

라고 가정하기로 한다. 상기

에서 τ는 멀티패스 길이(multipath length)를 나타내고, t는 임의의 시점을 나타낸다. 또한, 상기

에서 f는 특정 주파수를 나타낸다.

다음으로, 채널을 추정하여 discrete하게 샘플링(sampling)한 결과를 하기 수학식 9와 같이 모델링(modeling)한다.

<수학식 9>

상기 수학식 9에서 Hk,n은 주파수 f가 kΔf이고, 시점 t가 nΔt일 경우 주파수 영역에서 추정된 채널

의 주파수 응답을 나타내고, Δf는 협대역(narrow band)의 대역폭(bandwidth)를 나타내고, Δt는 샘플링 주기(sampling period)를 나타낸다.

또한, 추정된 협대역과 샘플링 위치(sampling position)의 채널 추정 결과는 도 4에 도시한 바와 같이 행렬(matrix) 형태로 저장될 수 있으며, 상기 행렬 형태로 저장된 채널 추정 결과를 NMSV의 추정에 사용할 수 있는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, NFMSV (Normalized Frequency Mean Square Covariance)는 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 10>

상기 수학식 10에서, Vf(n)은 NFMSV를 나타낸다.

다음으로, NTMSV (Normalized Time Mean Square Covariance)는 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 11>

상기 수학식 11에서, Vt(k)은 NTMSV를 나타낸다.

또한, 주파수 영역과 시간 영역의 covariance를 통합하여 NMSV를 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.

<수학식 12>

상기 수학식 12에서 V는 NMSV를 나타낸다.

한편, 다이버시티 오더, 즉 effective degree of freedom는 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있으므로, 주파수 영역과, 시간 영역 및 통합 영역 각각에서 effective 다이버시티 오더를 검출할 수 있다.

<수학식 13>

상기 수학식 13에서 Df는 주파수 영역의 effective 다이버시티 오더를 나타내며, Dt는 시간 영역의 effective 다이버시티 오더를 나타내며, D는 통합 영역의 Df는 주파수 영역의 effective 다이버시티 오더를 나타낸다.

상기에서 설명한 바와 같이 타겟 BLER을 최적으로 설정하는 것은 통신 시스템 전체의 throughput을 최대화시키는데 매우 중요한 요인으로 작용한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 별도로 고려하여 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)을 구현하거나, 혹은 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 통합한 형태로 고려하여 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)을 구현할 수 있는데, 이를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첫 번째로, 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 별도로 고려하여 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)을 구현할 수 있는데, 이를 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 별도로 고려할 경우 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 타겟 BLER 생성 유닛(213)은 NFMSV 생성 유닛(511)과, Df 생성 유닛(513)과, NTMSV 생성 유닛(515)과, Dt 생성 유닛(517)과, 타겟 BLER 결정 유닛(519)을 포함한다.

먼저, 채널 추정 결과가 상기 타겟 BLER 생성 유닛(213)으로 전달되면, 상기 채널 추정 결과는 상기 NFMSV 생성 유닛(511)과 NTMSV 생성 유닛(515)으로 입력된다. 상기 NFMSV 생성 유닛(511)은 상기 채널 추정 결과를 사용하여 NFMSV Vf를 생성한 후 상기 Df 생성 유닛(513)으로 출력한다. 상기 Df 생성 유닛(513)은 상기 NFMSV 생성 유닛(511)에서 생성한 NFMSV Vf를 사용하여 Df를 생성한 후 상기 타겟 BLER 결정 유닛(519)으로 출력한다.

또한, 상기 NTMSV 생성 유닛(515)은 상기 채널 추정 결과를 사용하여 NTMSV Vt를 생성한 후 상기 Dt 생성 유닛(517)로 출력한다. 상기 Dt 생성 유닛(517)은 상기 NTMSV 생성 유닛(515)에서 생성한 NTMSV Vt를 사용하여 Dt를 생성한 후 상기 타겟 BLER 결정 유닛(519)으로 출력한다.

상기 타겟 BLER 결정 유닛(519)은 타겟 BLER 테이블(table)을 저장하고 있으며, 상기 Df 생성 유닛(513)에서 출력한 Df와 Dt 생성 유닛(517)에서 출력한 Dt를 사용하여 타겟 BLER 테이블에서 해당하는 타겟 BLER을 검출하여 출력한다. 여기서, 상기 타겟 BLER 결정 유닛(519)에 저장되어 있는 상기 타겟 BLER 테이블은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

<표 1>

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 상기 타겟 BLER 테이블에는 Df와 Dt에 상응하게 타겟 BLER이 매핑(mapping)되어 있는데, 상기 타겟 BLER 결정 유닛(519)은 해당 Df와 Dt에 상응하게 매핑되어 있는 타겟 BLER을 검출하여 출력하는 것이다. 일 예로, 상기 표 1에서 Df가 FREQ_TH_0이고, Dt가 TIME_TH_0일 경우 상기 타겟 BLER 결정 유닛(519)은 타겟 BLER을 0.1로 결정한다.

한편, 도 5에는 상기 타겟 BLER 생성 유닛(213)이 NFMSV 생성 유닛(511)과, Df 생성 유닛(513)과, NTMSV 생성 유닛(515)과, Dt 생성 유닛(517)과, 타겟 BLER 결정 유닛(519)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 NFMSV 생성 유닛(511)과, Df 생성 유닛(513)과, NTMSV 생성 유닛(515)과, Dt 생성 유닛(517)과, 타겟 BLER 결정 유닛(519)은 1개의 유닛으로 구현 가능함은 물론이다.

두 번째로, 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 통합한 형태로 고려하여 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)을 구현할 수 있는데, 이를 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 주파수 영역의 다이버시티 오더와 시간 영역의 다이버시티 오더를 통합하여 고려할 경우 도 2의 타겟 BLER 생성 유닛(213)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 타겟 BLER 생성 유닛(213)은 NMSV 생성 유닛(611)과, 다이버시티 오더 생성 유닛(613)과, 타겟 BLER 결정 유닛(615)을 포함한다.

먼저, 채널 추정 결과가 상기 타겟 BLER 생성 유닛(213)으로 전달되면, 상기 채널 추정 결과는 상기 NMSV 생성 유닛(611)으로 입력된다. 상기 NMSV 생성 유닛(611)은 상기 채널 추정 결과를 사용하여 NMSV V를 생성한 후 상기 다이버시티 오더 생성 유닛(613)으로 출력한다. 상기 다이버시티 오더 생성 유닛(613)은 상기 NMSV 생성 유닛(611)에서 생성한 NMSV V를 사용하여 다이버시티 오더를 생성한 후 상기 타겟 BLER 결정 유닛(615)으로 출력한다.

상기 타겟 BLER 결정 유닛(615)은 타겟 BLER 테이블을 저장하고 있으며, 상기 다이버시티 오더 생성 유닛(613)에서 출력한 다이버시티 오더를 사용하여 타겟 BLER 테이블에서 해당하는 타겟 BLER을 검출하여 출력한다. 여기서, 상기 타겟 BLER 결정 유닛(615)에 저장되어 있는 타겟 BLER 테이블은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

<표 2>

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 타겟 BLER 테이블에는 다이버시티 오더 D에 상응하게 타겟 BLER이 매핑되어 있는데, 상기 타겟 BLER 결정 유닛(615)은 해당 다이버시티 오더 D에 상응하게 매핑되어 있는 타겟 BLER을 검출하여 출력하는 것이다. 일 예로, 상기 표 2에서 다이버시티 오더 D가 DIV_TH_0일 경우 상기 타겟 BLER 결정 유닛(615)은 타겟 BLER을 0.1로 결정한다.

한편, 도 6에는 상기 타겟 BLER 생성 유닛(213)이 NMSV 생성 유닛(611)과, 다이버시티 오더 생성 유닛(613)과, 타겟 BLER 결정 유닛(615)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 NMSV 생성 유닛(611)과, 다이버시티 오더 생성 유닛(613)과, 타겟 BLER 결정 유닛(615)은 1개의 유닛으로 구현 가능함은 물론이다.

다음으로 도 7을 참조하여 도 2의 CQI 메트릭 생성 유닛(217)의 내부 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 7은 도 2의 CQI 메트릭 생성 유닛(217)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 CQI 메트릭 생성 유닛(217)은 CQI 메트릭 결정 유닛(711)과, Doppler 추정 유닛(713)과, SINR 추정 유닛(715)을 포함한다. 상기 Doppler 추정 유닛(713)은 Doppler를 추정하여 상기 CQI 메트릭 결정 유닛(711)으로 출력하는데, 상기 Doppler를 추정하는 방식 자체는 다양하게 구현 가능함은 물론이다. 또한, 상기 SINR 추정 유닛(715)은 SNIR을 추정하여 상기 CQI 메트릭 결정 유닛(711)으로 출력하는데, 상기 SNIR을 추정하는 방식 자체는 다양하게 구현 가능함은 물론이다. 상기 CQI 메트릭 결정 유닛(711)은 상기 Doppler 추정 유닛(713)에서 추정한 Doppler와 상기 SINR 추정 유닛(715)에서 추정한 SINR을 사용하여 CQI 메트릭을 생성한다. 상기 CQI 메트릭 결정 유닛(711)은 수학식 2에서 설명한 바와 같은 방식으로 CQI 메트릭을 결정하며, 따라서 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 CQI 송신 장치의 동작 과정에 대해서 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 CQI 송신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 CQI 송신 장치는 811단계에서 타겟 BLER을 생성한 후 813단계로 진행한다. 상기 CQI 송신 장치가 수행하는 타겟 BLER 생성 동작은 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 813단계에서 상기 CQI 송신 장치는 CQI 오프셋을 생성한 후 815단계로 진행한다. 상기 CQI 송신 장치가 수행하는 CQI 오프셋 생성 동작은 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 815단계에서 상기 CQI 송신 장치는 CQI 메트릭을 생성한 후 817단계로 진행한다. 상기 CQI 송신 장치가 수행하는 CQI 메트릭 생성 동작은 도 2 내지 도 7에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 817단계에서 상기 CQI 송신 장치는 상기 타겟 BLER과, CQI 오프셋 및 CQI 메트릭을 사용하여 최종 CQI를 생성한 후 819단계로 진행한다. 상기 819단계에서 상기 CQI 송신 장치는 상기 CQI를 CQI 수신 장치로 송신한다.

도 8에서는 CQI 송신 장치가 타겟 BLER을 생성한 후, CQI 오프셋을 생성하고, 다시 CQI 메트릭을 생성하는 순서로 동작하는 경우를 일 예로 하여 설명하지만, 상기 타겟 BLER과, CQI 오프셋과, CQI 메트릭을 동시에 생성할 수도 있고 그 순서를 변경하여 생성할 수도 있음은 물론이다.

한편, 별도의 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 CQI 송신 장치에서 송신한 CQI를 수신하는 CQI 수신 장치는 상기 CQI를 수신하는 수신기를 포함하여 구현될 수 있음은 물론이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

통신 시스템의 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 송신 장치에서 CQI 송신 방법에 있어서,
CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 CQI를 생성하는 과정과,
상기 CQI를 CQI 수신 장치로 송신하는 과정을 포함하며,
상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치의 CQI 송신 방법.
제1항에 있어서,
상기 CQI 오프셋은 타겟(target) 블록 에러 레이트(BLER: Block Error Rate)를 더 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치의 CQI 송신 방법.
제2항에 있어서,
상기 타겟 BLER은 채널의 NMSV(Normalized Mean Square Covariance)와 다이버시티 오더(diversity order)를 사용하여 결정됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치의 CQI 송신 방법.
제3항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수에 상응하게 결정됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치의 CQI 송신 방법.
제4항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수가 증가할수록 증가되며, 상기 트랜스포트 블록이 재송신되지 않을 경우 0으로 설정됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치의 CQI 송신 방법.
통신 시스템의 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 수신 장치에서 CQI 수신 방법에 있어서,
CQI 송신 장치로부터 CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 생성된 CQI를 수신하는 과정을 포함하며,
상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치의 CQI 수신 방법.
제6항에 있어서,
상기 CQI 오프셋은 타겟(target) 블록 에러 레이트(BLER: Block Error Rate)를 더 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치의 CQI 수신 방법.
제7항에 있어서,
상기 타겟 BLER은 채널의 NMSV(Normalized Mean Square Covariance)와 다이버시티 오더(diversity order)를 사용하여 결정됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치의 CQI 수신 방법.
제8항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수에 상응하게 결정됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치의 CQI 수신 방법.
제9항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수가 증가할수록 증가되며, 상기 트랜스포트 블록이 재송신되지 않을 경우 0으로 설정됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치의 CQI 수신 방법.
통신 시스템에서 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 송신 장치에 있어서,
CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 CQI를 생성하는 생성기와,
상기 CQI를 CQI 수신 장치로 송신하는 송신기를 포함하며,
상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치.
제11항에 있어서,
상기 CQI 오프셋은 타겟(target) 블록 에러 레이트(BLER: Block Error Rate)를 더 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치.
제12항에 있어서,
상기 타겟 BLER은 채널의 NMSV(Normalized Mean Square Covariance)와 다이버시티 오더(diversity order)를 사용하여 결정됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치.
제13항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수에 상응하게 결정됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치.
제14항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수가 증가할수록 증가되며, 상기 트랜스포트 블록이 재송신되지 않을 경우 0으로 설정됨을 특징으로 하는 CQI 송신 장치.
통신 시스템에서 채널 품질 지시자(CQI: Channel Quality Indicator) 수신 장치에 있어서,
CQI 송신 장치로부터 CQI 오프셋 보상값을 사용하여 생성된 CQI 메트릭을 기반으로 생성된 CQI를 수신하는 수신기를 포함하며,
상기 CQI 오프셋 보상값은 CQI 오프셋과 CQI 오프셋 제어값을 사용하여 생성되며, 상기 CQI 오프셋은 송신된 트랜스포트 블록에 대한 Ack(Acknowledgement)/Nack(Non-Acknowledgement) 정보를 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치.
제16항에 있어서,
상기 CQI 오프셋은 타겟(target) 블록 에러 레이트(BLER: Block Error Rate)를 더 사용하여 생성됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치.
제17항에 있어서,
상기 타겟 BLER은 채널의 NMSV(Normalized Mean Square Covariance)와 다이버시티 오더(diversity order)를 사용하여 결정됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치.
제18항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수에 상응하게 결정됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치.
제19항에 있어서,
상기 CQI 오프셋 제어값은 상기 트랜스포트 블록의 재송신 횟수가 증가할수록 증가되며, 상기 트랜스포트 블록이 재송신되지 않을 경우 0으로 설정됨을 특징으로 하는 CQI 수신 장치.