KR20140029226A - 레이트 선택 메커니즘을 갖는 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

레이트 선택 메커니즘을 갖는 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

무선 통신 시스템은, 스펙트럼 효율을 나타내는 최대 스루풋을 계산하는 제어 모듈과, 상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 최대 스루풋을 스루풋 테이블에 저장하는 저장 모듈; 및 상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 최대 스루풋의 최대값에 기초하여, 상기 스루풋 테이블로부터 선택된 피드백으로서 채널 품질 지시자를 송신하는 통신 모듈을 포함한다.

Description

레이트 선택 메커니즘을 갖는 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM WITH RATE SELECTION MECHANISM AND METHOD OF OPERATION THEREOF}
본 발명은 무선 통신 시스템(Wireless communication systems)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 무선 통신을 위한 스루풋을 최적화시키기 위한 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
차세대 셀룰러 모바일 시스템(cellular mobile system)은 스마트 폰, 랩톱 컴퓨터(laptop computers), 태블릿 컴퓨터(tablet computers) 및 오토모바일 통신 시스템(automobile communication systems)을 지원할 수 있다. 피코-셀(pico-cell) 및 펨토-셀(femto-cell) 서비스 양자가 론칭됨으로써, 이러한 로컬 셀(local cells)로부터의 간섭 신호 또한 원하는 신호에 대한 성능을 저하시키는 중요한 원인이 되었다. 단일 송신기가 지정된 수신기로 신호를 송신하는 포인트-투-포인트(point-to-point) 통신에서, eNodeB(이하, Base-Station: BS)과 사용자 장비(User Equipment: UE)가 원하는 신호를 디코딩하는 데 필요한 변조-및-디코딩 스킴(Modulation-and-Coding Scheme: MCS), handshake signals(ACK/NACK) 및 제어 정보와 같은 시스템 파라미터(systematic parameters)를 공유할 수 있도록 기지국(eNodeB)과 사용자 장비 간에 프로토콜이 존재한다.
통상적으로, 무선 통신 시스템은 기지국과 사용자 장비 간 음성, 데이터 및 제어 정보를 통신하기 위하여 하나 이상의 변조 스킴(modulation schemes)을 채용한다. 통신 시퀀스(communication sequences)는 주파수 송신으로부터 디코딩되어야만 한다.
고속 다운링크 패킷 액세스(High Speed Downlink Packet Access: HSDPA) 또는 롱-텀 에볼루션(Long-Term Evolution: LTE)과 같은 셀룰러 모바일 통신 시스템에서 적응형 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding: AMC)이 무선 통신의 신뢰도를 증가시키기 위한 기술로서 사용될 수 있다. 무선 통신 시스템은 AMC를 지원하기 위하여 채널-품질 지시자(CQI: Channel-Quality Indicator)를 사용할 수 있다. CQI는 eNodeB와 UE 간 채널 조건에 대한 정보 교환이다. BS는 UE로부터 수신된 CQI를 로깅(logging)함으로써 송신에 사용되는 변조 및 코딩 스킴을 결정한다. 채널 조건이 CQI의 사용에 의해 양호한 것으로 결정되면, BS는 변조 차수(modulation order) 또는 코딩 레이트(coding rate)를 증가시킴으로써 데이터 레이트(date rate)를 증가시킬 수 있다. 채널 조건이 CQI의 사용에 의해 불량한 것으로 결정되면, BS는 변조 차수 또는 코딩 레이트를 감소시킴으로써 데이터 레이트를 조정할 수 있다.
주기적인 송신에 있어서, CQI 정보량, 변조 스킴, 채널 코딩 스킴 등이 미리 정해질 수 있다. UE로부터의 CQI는 계획된 MCS를 유지하기 위해서 BS에 의해 오버라이딩(override)될 수 있다. 무선 통신 시스템은 시변(time variant) 시스템이므로, 채널 조건은 시간에 따라 변한다. CQI 송신 주기가 현저하게 길거나 BS가 UE로부터의 CQI를 오버라이딩 하면, BS는 변화된 채널 조건을 인식할 수 없다. 이 경우, BS는 가장 최근의 채널 조건에 대한 MCS에 대한 적절한 변화를 결정할 수 없다. 이는 무선 통신 시스템 신뢰도의 저하와 전체 시스템 성능의 저하를 야기할 수 있다.
따라서, 채널에서의 환경 변화에 의해 유발되는 에러 레이트를 관리하면서 통신 성능을 최적화하는 레이트 선택 메커니즘(rate selection mechanism)을 갖는 무선 통신 시스템에 대한 요구가 여전히 남아 있다. 성장하는 소비자 기대와 시장에서의 의미 있는 제품 차별화를 위한 감소하는 기회와 함께 계속 증가하는 상업적인 경쟁 압력의 관점에서, 이러한 문제점에 대해 발견되는 해답이 점점 더 중요해지고 있다. 또한, 비용을 감소시키고 효율 및 성능을 향상시키고 경쟁적인 압력을 충족시킬 수요가 이러한 문제점에 대한 해답을 찾기 위한 중요한 필요성에 훨씬 더 큰 긴급성을 부가한다.
이러한 문제점에 대한 해결책은 오랫동안 탐구되었으나 이전의 개발들은 어떠한 해결책도 교시하거나 제시하지 않았으므로, 이러한 문제점에 대한 해결책은 본 기술 분야의 당업자들을 오랫동안 피해 왔다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 채널에서의 환경 변화에 의해 유발되는 에러 레이트를 관리하면서 통신 성능을 최적화하는 레이트 선택 메커니즘(rate selection mechanism)을 갖는 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예는, 스펙트럼 효율을 나타내는 최대 스루풋을 계산하도록 구성된 제어 모듈; 상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 최대 스루풋을 스루풋 테이블에 저장하도록 구성된 저장 모듈; 및 상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 최대 스루풋의 최대값에 기초하여, 상기 스루풋 테이블로부터 선택된 피드백으로서 채널 품질 지시자를 송신하도록 구성된 통신 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예는 채널 품질 지시자의 각각의 가능한 엔트리에 대하여 스펙트럼 효율을 나타내는 최대 스루풋을 계산하는 단계; 상기 최대 스루풋을 스루풋 테이블에 저장하는 단계; 및 상기 최대 스루풋의 최대값을 갖는 피드백을 선택하기 위하여 상기 스루풋 테이블에 액세스하는 것을 포함하여, 상기 피드백을 송신하기 위하여 채널 품질 지시자를 선택하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예들은 상술한 것들에 추가하여 또는 이를 대체하여 다른 스텝 또는 요소를 갖는다. 이러한 스텝 또는 요소들은 첨부 도면을 참조하여 이해되는 후술하는 상세한 설명의 판독으로부터 본 기술 분야의 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명에 의하면, 채널에서의 환경 변화에 의해 유발되는 에러 레이트를 관리하면서 통신 성능을 최적화하는 레이트 선택 메커니즘(rate selection mechanism)을 갖는 무선 통신 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 어플리케이션의 시스템도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스루풋 테이블에 대한 채널-품질 지시자 선택 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 동작방법을 보여주는 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 기지국과 모바일 디바이스 간 음성, 데이터 및 제어 정보를 통신하는 적응형 변조 및 코딩 스킴을 채용하는 무선 통신 시스템에 대한 시스템 및 방법을 제공한다. 변조의 범위는 모바일 디바이스로부터 기지국으로 송신된, 채널-품질 지시자와 같은 피드백에 의해 나타내어질 수 있다. 모바일 디바이스는 상호 상관된 페이딩에 대한 하이브리드 자동 반복(Hybrid automatic repeat request over Correlated Fading: HCF) 스루풋(throughput)을 계산함으로써 페이딩 채널(fading channel)의 늦은 적응형 링크 환경(adaptive link environment) 내의 스루풋을 최대화하도록 피드백에 대한 기지국으로부터의 응답을 특징화할 수 있다.
후술하는 실시예는 본 기술 분야의 당업자가 본 발명을 제조하고 사용할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 다른 실시예가 본 발명에 기초하여 명백할 수 있고, 시스템, 프로세스 또는 기계적 변경이 본 발명의 실시예의 범위를 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
후술하는 설명에서, 많은 구체적인 상세 사항이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 주어진다. 하지만, 본 발명은 이러한 특정의 상세 사항 없이도 실시될 수 있다는 것은 명확할 것이다. 본 발명의 실시예를 모호하게 하는 것을 피하기 위하여, 일부 잘 알려진 회로, 시스템 구성 및 프로세스 스텝들은 상세히 개시하지 않는다.
시스템의 실시예를 도시하는 도면은 반도식적(semi-diagrammatic)이며, 스케일대로가 아니며, 특히 치수 중 일부는 표현의 명료화를 위해 도면에서 강조되게 도시되었다. 마찬가지로, 이해의 용이함을 위한 도면에서의 뷰가 유사한 방향을 나타내지만, 도면에서 이러한 표현은 대부분에서 임의적이다. 일반적으로, 본 발명은 임의의 방향으로 동작될 수 있다.
본 명세서에서 칭해지는 "모듈"이라는 용어는 이 용어가 사용되는 문맥에 따라 본 발명의 실시예에서 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어는 머신 코드(machine code), 펌웨어(firmware), 임베디드 코드(embedded code) 및 어플리케이션 소프트웨어(application software)일 수 있다. 또한 예를 들어, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어, 압력 센서, 관성 센서, 마이크로전자기계 시스템(MEMS), 수동 디바이스 또는 그 조합일 수 있다.
본 명세서에서 칭해지는 "채널-품질 지시자"라는 용어는 통신 대역폭의 사용을 최적화하는 데 사용되는 메시지 교환 시퀀스의 시스템이다. 채널-품질 지시자는 예를 들어 변조 및 코딩 스킴에 대한 제시된 변경을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 칭해지는 "ACK"라는 용어는 메시지의 수신에 대한 긍정 응답을 의미하는 산업 표준 용어이다. 본 명세서에서 칭해지는 "NACK"라는 용어는 메시지의 수신에 대한 부정 응답을 의미하는 산업 표준 용어이다. 본 명세서에서 칭해지는 "스펙트럼 효율"이라는 용어는 채널에 할당된 모든 리소스의 전체 데이터 레이트이다.
본 명세서에서 칭해지는 "적응형 변조 및 코딩(AMC)"이라는 용어는 통신 채널의 변하는 조건에 대해 적응하기 위하여 송신 특성을 조정하는 프로세스이다. 본 명세서에서 칭해지는 "저속 링크 적응(SLA)"이라는 용어는 평균 채널 통계에 기초하여 송신 특성을 확립하는 AMC의 기술이다. 본 명세서에서 칭해지는 "HARQ"라는 용어는 "하이브리드 자동 반복 요청(Hybrid Automatic Repeat reQuest)"을 의미하는 산업 표준 용어이며, 3GPP LTE 표준에서 규정된 프로토콜이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 채널-품질 메커니즘을 갖는 무선 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서 간섭 상쇄 메커니즘을 갖는 무선 통신 시스템(100)이 나타내어진다. 무선 통신 시스템(100)은 네트워크(104)에 접속된, 셀룰러 폰 또는 노트북 컴퓨터의 형태인 사용자 장비(UE)와 같은 모바일 디바이스(102)를 포함한다. 네트워크(104)는 디바이스들 간 통신을 가능하게 하기 위해 서로 접속되는 유선 또는 무선 통신 디바이스 시스템이다.
예를 들어, 네트워크(104)는 유선, 송신기, 수신기, 안테나, 타워, 스테이션, 리피터, 전화 네트워크, 서버 또는 무선 셀룰러 네트워크에 대한 클라이언트 디바이스의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(104)는 라우터, 케이블, 컴퓨터, 서버 및 다양한 사이즈의 영역 네트워크를 위한 클라이언트 디바이스의 조합을 포함할 수 있다.
네트워크(104)는 모바일 디바이스(102)와 직접 링크하고 통신하기 위한 기지국(Base Station: BS)(106)을 포함할 수 있다. 기지국(106)은 모바일 디바이스(102)로부터 무선 신호를 수신할 수 있고, 모바일 디바이스(102)로 신호를 송신할 수 있고, 신호를 처리할 수 있거나 그 조합을 행할 수 있다. 또한, 기지국(106)은 다른 기지국들, 네트워크(104) 내의 컴포넌트들(components), 또는 그 조합들 사이에서 신호를 중계할 수 있다. 기지국(106)은 무선 통신을 인코딩하고 송신하면서 전송 정보에 대한 최대 에러 레이트(maximum error rate)를 유지하기 위한 장치를 포함할 수 있다.
모바일 디바이스(102)는 기지국(106)을 통해 네트워크(104)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 기지국(106)은 셀 타워, 무선 라우터, 안테나, 처리 디바이스 또는 스마트 폰 또는 랩톱 컴퓨터와 같은 모바일 디바이스(102)로 신호를 송신하거나 이로부터 신호를 수신하는 데 사용되고 있는 그 조합을 포함할 수 있다. 모바일 디바이스(102)는 다른 모바일 디바이스, 서버, 컴퓨터, 전화 또는 그 조합과 같은 다른 디바이스에 접속하거나 이와 통신할 수 있다.
기지국(106)은 전화 호출의 음성 신호 또는 웹사이트를 나타내는 데이터 및 이들 사이의 상호작용을 포함하는, 통신용 신호를 무선으로 교환하는 데 사용될 수 있다. 또한, 기지국(106)은 기준 신호, 트레이닝 신호, 에러 검출 신호, 에러 보정 신호, 헤더 정보, 송신 포맷, 프로토콜 정보 또는 그 조합을 송신할 수 있다.
4세대(fourth generation: 4G) 표준, LTE 또는 고속 패킷 액세스(High Speed Packet Access: HSPA)와 같은 통신 프로토콜에 기초하여, 통신 신호는 기준 부분(reference portions), 헤더 부분(header portions), 포맷 부분(format portions), 에러 보정(error correction) 또는 검출 부분(detection portion), 또는 통신 정보에 임베딩된 그 조합을 포함할 수 있다. 기준 부분, 헤더 부분, 포맷 부분, 에러 보정 또는 검출 부분 또는 그 조합은 미리 정해진 비트(bit), 파(wave), 심볼(symbol) 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 다양한 부분이 정기적인 시간 간격, 주파수, 코드 또는 그 조합에서 통신 신호 내에 매립될 수 있다.
모바일 디바이스(102)는 채널(108)을 통해 기지국(106)과 통신할 수 있다. 채널(108)은 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 간 직접 링크일 수 있거나, 리피터, 증폭기 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널(108)은 통신 주파수, 타임 슬롯, 패킷 지정, 송신 레이트, 채널 코드 또는 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 간 신호를 송신하는 데 사용되는 그 조합을 포함할 수 있다.
채널(108) 및 그 효과는 채널 추정(110: channel estimate)에 의해 나타내어질 수 있다. 채널 추정(110)은 채널(108)에 의해 유발된 신호에 대한 변화의 기술(description)이다. 채널 추정(110)은 반사, 손실, 굴절, 방해 또는 기지국(106)과 모바일 디바이스(102) 간 횡단하면서 신호가 경험할 수 있는 그 조합을 정량화하기 위해 기술될 수 있다. 채널 추정(110)은 추가적으로 다른 모바일 디바이스 또는 다른 기지국과 같은 다른 송신기, 또는 모바일 디바이스(102)의 이동으로부터 모바일 디바이스(102)가 경험할 수 있는 간섭을 특징화할 수 있다. 채널 추정(110)은 채널(108)을 페이딩 채널로서 특징화할 수 있다. 페이딩 채널 효과(fading channel effect)는 각각 다른 시간 지연, 진폭 및 위상을 갖는 채널(108) 내의 복수 경로의 결과일 수 있다.
예를 들어, 기지국(106)은 모바일 디바이스(102)로의 원하는 입력과 같은 원하는 입력 신호(112)를 송신할 수 있다. 원하는 입력 신호(112)는 다양한 건물로부터의 지연된 신호 반사로부터, 다른 부근의 송신 소스의 간섭으로부터, 모바일 디바이스(102)가 통과 중일 때 경험되는 도플러 효과로부터, 또는 그 조합으로부터와 같은 그 내부의 품질로 인해 채널(108)을 통해 횡단하면서 변할 수 있다. 모바일 디바이스(102)는 채널(108)의 품질로 인해 변화된 원하는 입력 신호(112)인 도달 통신(114)을 수신할 수 있다.
모바일 디바이스(102)는 도달 통신(114)으로부터 채널 추정(110)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스(102)는 채널 추정(110)을 결정하기 위해 기준 또는 트레이닝 부분 내부의 표준화되거나 의도된 정보에 대한 기준 또는 트레이닝 부분의 정보를 비교할 수 있다.
무선 통신 시스템(100)은 디바이스들 간 통신을 제어하기 위한 링크 적응 전략을 채용할 수 있다. 링크 적응 전략은 기지국(106)에 대한 채널(108)과 연관된 모바일 디바이스(102) 피드백 및 리포트 정보를 가질 수 있다. 기지국(106)은 모바일 디바이스(102)와의 통신의 다양한 양태를 조정하기 위해 피드백 정보를 사용할 수 있다.
링크 적응 전략을 채용하는 무선 통신 시스템(100)은 통신에 기초한 채널(108) 특징화, 기지국으로 정보를 반환, 및 통신에 기초한 조정 간 지연을 본질적으로 가질 수 있다. 지연은 지연 동안 채널(108)에서의 변화로 인해 조정이 올바르지 않게 되는 것을 야기할 수 있다. 기지국(106)이 페이딩 채널인 채널(108)을 조정하는 것은 특히 어렵다.
예를 들어, 모바일 디바이스(102)는 원하는 입력 신호(112)에 대응하는 도달 통신(114)에 기초하여 채널(108)을 특징화할 수 있다. 채널(108)의 특징화는 도달 통신(114)을 수신하는 시간에서의 채널 추정(110)을 나타낼 것이다. 채널(108)은 채널 추정(110)을 결정하고, 기지국(106)으로 피드백 정보를 송신하고, 기지국(106)이 그에 따라 조정하는 데 필요한 시간 동안 변할 수 있다. 도달 통신(114)에 기초하여 이루어진 조정은 조정된 통신(116)을 송신하는 시간에서의 채널(108)의 변화로 인해 언제나 적합하지는 않다.
예시를 위하여, 기지국(106)은 신호를 송신하는 것으로서 설명될 것이고 모바일 디바이스(102)는 송신된 신호를 수신하고 응답하는 것으로서 설명될 것이다. 하지만, 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 양자는 각각 신호를 송신 및 수신할 수 있다는 것이 이해된다.
또한, 예시를 위하여, 무선 통신 시스템(100)이 송신기 상에 하나의 안테나와 수신기 상에 하나의 안테나와 통신하기 위해 단입-입력 단일-출력(Single-Input Single-Output: SISO) 스킴과 같은 채널(108)을 채용하는 것으로 설명될 것이다. 하지만, 무선 통신 시스템(100)은 단일-입력 다중-출력(Single-Input Multiple-Output: SIMO) 스킴(120) 및 다중-입력 단일-출력(Multiple-Input Single-Output: MISO) 스킴(122)을 포함하는 다중-입력 다중-출력(Multiple-Input Multiple-Output: MIMO) 스킴(118)을 채용할 수 있다는 것이 이해된다. 다중-입력 다중-출력 스킴(118)은 모바일 디바이스(102)에 있는 수신기단 상의 하나 이상의 안테나와 통신하는, 기지국(106)에 있는 송신기단 상의 하나 이상의 안테나를 가질 수 있다.
다중-입력 다중-출력 스킴(118)은 모바일 디바이스(102) 상의 복수의 안테나와 통신하는, 기지국(106)에 있는 단일 안테나를 갖는 단일-입력 다중-출력 스킴(120)을 포함할 수 있다. 다중-입력 다중-출력 스킴(118)은 추가적으로 모바일 디바이스(102) 상의 단일 안테나와 통신하는, 기지국(106)에 있는 복수의 안테나를 갖는 다중-입력 단일-출력 스킴(122)을 포함할 수 있다.
추가적인 예시를 위하여, 모바일 디바이스(102)는 기지국(106)과 직접 통신하는 것으로 설명될 것이다. 하지만, 모바일 디바이스(102)는 리피터, 다른 모바일 디바이스, 라우터, 또는 그 조합과 같은 다른 디바이스를 통해 기지국(106)과 통신할 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 모바일 디바이스(102)는 기지국(106)과 다른 디바이스를 통해 네트워크(104)에 액세스할 수 있다는 것이 이해된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 어플리케이션의 시스템도이다.
도 2를 참조하면, 어플리케이션(201)의 시스템 도는, 예를 들어, e노드B, 무선 기지국, 통신 트랜시버, 또는 무선 핫 스팟(hot spot)과 같은 기지국(106)으로부터 원하는 입력 신호(112)를 수신하는 모바일 디바이스(102)를 도시한다. 모바일 디바이스(102)는 예를 들어 셀 폰으로서 도시된다.
기지국(106)은 적응형 변조 및 코딩(AMC)에 의해 모바일 디바이스(102)와 통신할 수 있다. 기지국(106)은 원하는 입력 신호(112)를 전송하기 위해 모바일 디바이스(102)와 통신할 수 있고, 모바일 디바이스(102)는 채널-품질 지시자(CQI)와 같은 피드백(202)을 통해 기지국(106)에 응답할 수 있다. 피드백(202)은 이러한 송신의 스루풋을 향상시키기 위해 후속 송신의 파라미터를 조정할 목적으로 모바일 디바이스(102)로부터 기지국(106)으로 보내지는 메시지일 수 있다. 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 사이의 피드백(202)의 교환은 UE에 의해 수신되는 캐리어 레벨(carrier level), 수신되는 신호 강도 및 비트 에러 레이트(bit error rate)를 포함할 수 있다. 피드백(202)의 목적은, 기지국(106)이 변조, 코딩 및 후속 송신의 신호 강도를 조정할 수 있게 하는 것이다.
AMC 방법은 저속 링크 적응형(Slow Link Adaptation: SLA) 및 고속 링크 적응형(Fast Link Adaptation: FLA)과 같이 2개의 넓은 카테고리로 분류될 수 있다. SLA는 시도되는 레이트가 평균 채널 통계에 기초하는 AMC의 유형을 나타내며, FLA는 채널에서의 순간 변동을 트래킹 한다. 피드백(202)이 생성되는 시간과 이것이 다운링크 상에서 MCS에 영향을 주는 시간 사이에 지연 τAMC _ delay이 있을 수 있다. 지연 τAMC _ delay는, 구체적인 값은 네트워크에 의존하지만 수십 밀리 초일 수 있다. 지연 τAMC _ delay이 고속 모빌리티(mobility)에서와 같이 채널 코히런스(coherence) 시간에 비해 상당한 경우, CQI 생성을 위한 미래의 채널 상태를 예측하는 것이 곤란하다. 이러한 시나리오에서, SLA는 FLA보다 양호하게 수행할 수 있으며, AMC는 순간 채널을 트래킹 하기 위해 시도한다.
기지국(106)으로부터의 변화된 응답은 기지국(106)의 오버헤드를 최소화하기 위한 시도에서 모바일 디바이스(102)의 성능을 감쇠시킬 수 있다. 기지국(106)은 모바일 디바이스(102)의 피드백(202)에 대한 응답을 테이블화하기 위해 변조 코딩 스킴(MCS) 테이블(204)을 유지할 수 있다. 채널(108)은 SLA 환경에서 상관된 페이딩 채널일 수 있다. 채널(108)의 상관된 페이딩 채널(correlated fading channel)은 기지국(106)에 비해 모바일 디바이스(102)의 이동으로부터의 도플러 효과(Doppler effect)에 의해 야기될 수 있다. 모바일 디바이스(102)의 속도가 다수의 샘플에 걸쳐 일정하게 나타나도록 무선 통신 시스템(100)의 샘플 레이트가 충분히 고속이므로, 페이딩 채널이 상관될 수 있다.
기지국(106)에 의한 응답은 모바일 디바이스(102)의 성능 목표와 상충될 수 있다. 기지국(106)과 모바일 디바이스(102) 간 무선 통신의 성능을 향상시키기 위해, 모바일 디바이스(102)가 피드백(202)에 대한 기지국(106)의 하이브리드 자동 리피드 요청(HARQ)을 이해하는 것이 유리하며, 이는 기지국(106) 내의 MCS 테이블(204)의 컨텐츠를 반영할 수 있다.
모바일 디바이스(102)는 채널(108)을 모니터링하고, 조건이 맞는 경우에, 모바일 디바이스(102)에 응답하여 기지국(106)의 스루풋을 최적화하기 위하여 MCS 테이블(204) 내의 그 대응 엔트리가 성공적인 디코딩에 대한 하나 이상의 송신을 요구하는 하이(high) CQI로서 기지국(106)으로 송신되는 피드백(202)을 리포팅 함으로써 HARQ를 이용할 수 있다. 기지국(106)의 동작은 모바일 디바이스(102)로부터의 피드백(202)에 응답하여 코딩 및 변조 스킴을 변경하는 데 있어서 기지국(106)의 HARQ 프로세스에 의해 조작될 수 있다.
분석 결과는 모바일 디바이스(102) 내의 HARQ 오버 상관 페이딩(HARQ over Correlated Fading: HCF) 테이블과 같은 스루풋 테이블(206)에 저장될 수 있다. 피드백(202)에 대한 기지국(106)에 의한 가능한 응답의 링크 품질 메트릭(Link Quality Metric: LQM)에 기초하여 두절(outage)의 확률을 결정하기 위한 룩업 테이블(look-up table)과 같은 스루풋 테이블(206)의 컨텐츠는 기지국(106)과 모바일 디바이스(102) 간 무선 통신의 스루풋을 최적화하기 위한 전략을 모바일 디바이스(102)에 제공할 수 있다. 스루풋 테이블(206)은, LTE 관점에서 초 당 비트, 리소스 블록(RB) 당 초 당 비트, 3G 관점에서 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA) 직교 가변 스프레딩 팩터(Orthogonal Variable Spreading Factor: OVSF) 코드 당 초 당 비트와 같이 시간 단위 당 정보를 최대화하는 것과 같이, 각각 최대 스루풋(210)의 계산된 값을 갖는 채널 품질 지시자(208)의 어레이를 포함할 수 있다. 전체 데이터 레이트 또는 공간 효율을 나타내는 최대 스루풋(210)은 HARQ를 고려하여 계산될 수 있다.
기지국(106) 내의 MCS 테이블(204)에 기초하여 응답의 확률을 이해함으로써 스루풋을 최적하기 위하여 MCS 테이블(204)의 HARQ 기능을 인식할 수 있는 채널-품질 지시자(CQI) 메커니즘과 같은 피드백(202)을 무선 통신 시스템(100)이 제공할 수 있다는 것을 알게 되었다. 모바일 디바이스(102)는 스루풋을 최대화하기 위하여 송신하는 최적 채널-품질 지시자를 식별하기 위하여 피드백(202)을 통해 기지국(106)과 통신할 수 있다. 원하는 입력 신호(112)와 피드백(202) 간 교환은 기지국(106)에 대한 최고 대역폭 응답을 구하는 데 요구되는 MCS 테이블(204)에 대한 상세 정보를 모바일 디바이스(102)로 제공한다. 모바일 디바이스(102)는 MCS 테이블(204)로부터의 예측 가능한 응답을 구하는 확률에 기초하여, LTE 관점에서 초 당 비트, 리소스 블록(RB) 당 초 당 비트, 3G 관점에서 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA) 직교 가변 스프레딩 팩터(OVSF) 코드 당 초 당 비트와 같이 시간 단위 당 정보를 최대화하는 것과 같이, 최대 스루풋(210)을 유지하기 위하여 스루풋 테이블(206)을 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도 이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템(100)은 모바일 디바이스(102), 네트워크(104) 및 기지국(106)을 포함할 수 있다. 모바일 디바이스(102)는 네트워크(104)를 통해 모바일 송신(308) 내의 정보를 기지국(106)으로 송신할 수 있다. 기지국(106)은 네트워크(104)를 통해 기지국(310) 내의 정보를 모바일 디바이스(102)로 송신할 수 있다.
예시를 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템(100)은 클라이언트 디바이스로서 모바일 디바이스(102)를 갖는 것으로 도시되지만, 통신 시스템(100)이 다른 유형의 디바이스와 같은 모바일 디바이스(102)를 가질 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 모바일 디바이스(102)는 서버일 수 있다.
예시를 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템(100)이 서버로서 기지국(106)을 갖는 것으로 도시되지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템(100)이 다른 유형의 디바이스로서 기지국(106)을 가질 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 기지국(106)은 클라이언트 디바이스일 수 있다.
설명의 간략화를 위해, 모바일 디바이스(102)는 클라이언트 디바이스로서 설명될 것이고, 기지국(106)은 서버 디바이스로서 설명될 것이다. 본 발명의 실시예는 디바이스의 유형에 대한 이러한 선택에 한정되지 않는다. 선택은 본 발명의 실시예의 예이다.
모바일 디바이스(102)는 제1 제어 모듈(312), 제1 저장 모듈(314), 제1 통신 모듈(316) 및 제1 유저 인터페이스(308)를 포함할 수 있다. 제1 제어 모듈(312)은 제1 제어 인터페이스(322)를 포함할 수 있다. 제1 제어 모듈(312)은 도달 통신(도 2의 114)으로부터 채널 추정(110)을 계산하도록 구성될 수 있다. 제1 제어 모듈(312)은 통신 시스템(100)에 최대 스루풋을 제공하기 위하여 스루풋 테이블(206)을 조회할 수 있다.
제1 제어 모듈(312)은 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 제어 모듈(312)은 프로세서, 어플리케이션 특정 집적 회로(ASIC) 임베디드형 프로세서, 마이크로프로세서, 하드웨어 컨트롤 로직, 하드웨어 유한 상태 머신(FSM), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 그 조합일 수 있다. 제1 제어 모듈(312)은 링크 품질 메트릭(metric)의 통계에 기초하여 스루풋 테이블(도 2의 206)을 조작한다. 제1 제어 인터페이스(322)는 제1 제어 모듈(312)과 모바일 디바이스(102) 내의 다른 기능 모듈 간 통신을 위해 사용될 수 있다. 제1 제어 인터페이스(322)는 또한 모바일 디바이스(102) 외부에 있는 통신을 위해 사용될 수 있다.
제1 제어 인터페이스(322)는 다른 기능 모듈 또는 외부 소스로부터 정보를 수신할 수 있거나, 다른 기능 모듈 또는 외부 착신지로 정보를 송신할 수 있다. 외부 소스 및 외부 착신지는 모바일 디바이스(102) 외부에 있는 소스 및 착신지를 칭한다.
제1 제어 인터페이스(322)는, 기능 모듈 또는 외부 모듈이 제1 제어 인터페이스(322)와 인터페이싱 하고 있는지에 의존하여 상이한 방식으로 구현될 수 있고 상이한 구현을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어 인터페이스(322)는 압력 센서, 관성 센서, 마이크로전자기계 시스템(MEMS), 광학 회로, 도파관, 무선 회로, 유선 회로 또는 그 조합으로 구현될 수 있다.
제1 저장 모듈(314)은 기지국 동작 매트릭스(BBM)(206)를 저장할 수 있다. 또한, 제1 저장 모듈(314)은 진입 메시지를 나타내는 데이터, 블록 에러 레이트를 나타내는 데이터, 메시지 통계, 도 2의 피드백(202), 음향 파일 또는 그 조합과 같은 관련 정보를 저장할 수 있다.
제1 저장 모듈(314)은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 내부 메모리, 외부 메모리 또는 그 조합일 수 있다. 예를 들어, 제1 저장 모듈(314)은 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM), 플래시 메모리, 디스크 스토리지와 같은 비휘발성 스토리지, 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)와 같은 휘발성 스토리지일 수 있다.
제1 저장 모듈(314)은 제1 저장 인터페이스(324)를 포함할 수 있다. 제1 저장 인터페이스(324)는 모바일 디바이스(102) 내의 다른 기능 모듈들 간 통신에 사용될 수 있다. 또한, 제1 저장 인터페이스(324)는 모바일 디바이스(102) 외부에 있는 통신에 사용될 수 있다.
제1 저장 인터페이스(324)는 다른 기능 모듈 또는 외부 소스로부터 정보를 수신할 수 있거나, 다른 기능 모듈 또는 외부 착신지로 정보를 송신할 수 있다. 외부 소스 및 외부 착신지는 모바일 디바이스(102) 외부의 소스 및 착신지를 칭한다.
제1 저장 인터페이스(324)는, 기능 모듈 또는 외부 모듈이 제1 저장 모듈(314)과 인터페이싱 하고 있는지에 의존하여 다른 구현을 포함할 수 있다. 제1 저장 인터페이스(324)는 제1 제어 인터페이스(322)의 구현과 유사한 기술 및 기법으로 구현될 수 있다.
제1 통신 모듈(316)은 모바일 디바이스(102)로의 외부 통신 및 이로부터의 외부 통신을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 모듈(316)은 주변 디바이스 또는 컴퓨터 데스크톱, 그리고 네트워크(104)와 같은 부속물인 도 1의 기지국(106)과 모바일 디바이스(102)가 통신하게 할 수 있다.
또한, 제1 통신 모듈(316)은 모바일 디바이스가 네트워크(104)의 일부로서 기능할 수 있게 하는 통신 허브로서 기능할 수 있으며, 네트워크(104)에 대하여 엔드 포인트 또는 단말 모듈인 것에 한정되지 않는다. 제1 통신 모듈(316)은 네트워크(104)와의 상호작용을 위하여 마이크로 전자회로 또는 안테나와 같은 능동 및 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다.
제1 통신 모듈(316)은 제1 통신 인터페이스(328)를 포함할 수 있다. 제1 통신 인터페이스(328)는 제1 통신 모듈(316)과 모바일 디바이스(102) 내의 다른 기능 모듈 간 통신에 사용될 수 있다. 제1 통신 인터페이스(328)는 다른 기능 모듈로부터 정보를 수신할 수 있거나 다른 기능 모듈로 정보를 송신할 수 있다.
제1 통신 인터페이스(328)는, 기능 모듈이 제1 통신 모듈(316)과 인터페이싱 하고 있는지에 의존하여 다른 구현을 포함할 수 있다. 제1 통신 인터페이스(328)는 제1 제어 인터페이스(322)의 구현과 유사한 기술 및 기법으로 구현될 수 있다.
제1 유저 인터페이스(318)는 도시되지 않은 유저가 모바일 디바이스(102)와 인터페이싱 하고 상호작용할 수 있게 한다. 제1 유저 인터페이스(318)는 입력 디바이스 및 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 제1 유저 인터페이스(318)의 입력 디바이스의 예들은 키패드, 터치패드, 소프트-키, 키보드, 마이크로폰, 원격 신호를 수신하기 위한 적외선 센서 또는 데이터 및 통신 입력을 제공하기 위한 그 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제1 유저 인터페이스(318)는 제1 디스플레이 인터페이스(330)를 포함할 수 있다. 제1 디스플레이 인터페이스(330)는 디스플레이, 프로젝터, 비디오 스크린, 스피커, 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제1 제어 모듈(312)은 제1 유저 인터페이스(318)가 무선 통신 시스템(100)에 의해 생성된 정보를 표시하도록 동작할 수 있다. 또한, 제1 제어 모듈(312)은 무선 통신 시스템(100)의 다른 기능을 위한 스루풋 테이블(206)을 조작할 수 있다. 추가적으로 제1 제어 모듈(312)은 제1 통신 모듈(316)을 통해 네트워크(104)로부터의 스루풋을 최적화하기 위하여 스루풋 테이블(206)을 분석할 수 있다.
기지국(106)은 모바일 디바이스(102)를 갖는 복수의 디바이스 실시예에서 본 발명의 실시예를 구현하기 위해 최적화될 수 있다. 기지국(106)은 모바일 디바이스(102)에 비해 부가적이거나 더 높은 성능 프로세싱 파워를 제공할 수 있다. 기지국(106)은 제2 제어 모듈(334), 제2 통신 모듈(336) 및 제2 유저 인터페이스(338)를 포함할 수 있다.
제2 유저 인터페이스(338)는 (도시되지 않은) 유저가 기지국(106)과 인터페이싱 하고 상호작용할 수 있게 한다. 제2 유저 인터페이스(338)는 입력 디바이스 및 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 제2 유저 인터페이스(338)의 입력 디바이스의 예들은 키패드, 터치패드, 소프트-키, 키보드, 마이크로폰, 또는 데이터 및 통신 입력을 제공하기 위한 그 임의의 조합을 포함할 수 있다. 제2 유저 인터페이스(338)의 출력 디바이스의 예들은 제2 디스플레이 인터페이스(340)를 포함할 수 있다. 제2 디스플레이 인터페이스(340)는 디스플레이, 프로젝터, 비디오 스크린, 스피커, 또는 그 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제2 제어 모듈(334)은 무선 통신 시스템(100)의 기지국(106)의 지능을 제공하기 위하여 제2 소프트웨어(342)를 실행할 수 있다. 제2 소프트웨어(342)는 제1 소프트웨어(326)와 연계하여 동작할 수 있다. 제2 제어 모듈(334)은 제1 제어 모듈(312)에 비해 부가적인 성능을 제공할 수 있다.
제2 제어 모듈(334)은 제2 유저 인터페이스(338)가 정보를 표시하게 동작할 수 있다. 또한, 제2 제어 모듈(334)은 네트워크(104)를 통해 모바일 디바이스(102)와 통신하도록 제2 통신 모듈(336)을 동작시키는 것을 포함하여, 무선 통신 시스템(100)의 다른 기능 위한 변조 및 코딩 스킴 테이블(MCS)(204)을 유지할 수 있다.
제2 제어 모듈(334)은 다수의 다른 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 모듈(334)은 프로세서, 임베디드형 프로세서, 마이크로프로세서, 하드웨어 컨트롤 로직, 하드웨어 유한 상태 머신(FSM), 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 그 조합일 수 있다.
제2 제어 모듈(334)은 제2 컨트롤러 인터페이스(334)를 포함할 수 있다. 제2 컨트롤러 인터페이스(344)는 제2 제어 모듈(334)과 기지국(106) 내의 다른 기능 모듈 간 통신을 위해 사용될 수 있다. 또한, 제2 컨트롤러 인터페이스(344)는 기지국(106) 외부에 있는 통신을 위해 사용될 수 있다.
제2 컨트롤러 인터페이스(344)는 다른 기능 모듈 또는 외부 소스로부터 정보를 수신할 수 있거나 다른 기능 모듈 또는 외부 착신지로 정보를 송신할 수 있다. 외부 소스 및 외부 착신지는 기지국(106) 외부에 있는 소스 및 기지국을 칭한다.
제2 컨트롤러 인터페이스(344)는 다른 방식으로 구현될 수 있으며, 기능 모듈 또는 외부 모듈이 제2 컨트롤러 인터페이스(344)와 인터페이싱 하고 있는지에 의존하여 다른 구현을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 컨트롤러 인터페이스(344)는 압력 센서, 관성 센서, 마이크로전자기계 시스템(MEMS), 광학 회로, 도파관, 무선 회로, 유선 회로 또는 그 조합을 포함하도록 구현될 수 있다.
제2 저장 모듈(346)은 제2 소프트웨어(342)를 저장할 수 있다. 또한, 제2 저장 모듈(346)은 진입 메시지(incoming messages)를 나타내는 데이터, 블록 에러 레이트 타겟(block error rate targets)을 나타내는 데이터, 음향 파일(sound files) 또는 그 조합을 저장할 수 있다. 제2 저장 모듈(346)은 제1 저장 모듈(314)을 보완하기 위하여 추가적인 저장 용량을 제공하도록 그 용량이 조정될 수 있다.
예시를 위하여, 도 3에서는 제2 저장 모듈(346)이 하나의 구성으로 도시되었지만, 제2 저장 모듈(346)은 저장 엘리먼트의 분산형일 수 있다. 또한, 예시를 위하여, 무선 통신 시스템(100)은 단일 계층 저장 시스템으로서 제2 저장 모듈(346)을 갖는 것으로 도시되었지만, 무선 통신 시스템(100)은 다른 구성의 제2 저장 모듈(346)을 가질 수 있다.. 예를 들어, 제2 저장 모듈(346)은 다른 레벨의 캐싱, 메인 메모리, 회전 매체 또는 오프-라인 스토리지를 포함하는 메모리 계층 시스템을 형성하는 다른 저장 기술로 형성될 수 있다.
제2 저장 모듈(346)은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 내부 메모리, 외부 메모리 또는 그 조합일 수 있다. 예를 들어, 제2 저장 모듈(346)은 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM), 플래시 메모리, 디스크 스토리지와 같은 비휘발성 스토리지, 또는 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM)와 같은 휘발성 스토리지일 수 있다.
제2 저장 모듈(346)은 제2 저장 인터페이스(348)를 포함할 수 있다. 제2 저장 인터페이스(348)는 기지국(106) 내의 다른 기능 모듈들 간 통신에 사용될 수 있다. 또한, 제2 저장 인터페이스(348)는 기지국(106) 외부에 있는 통신에 사용될 수 있다.
제2 저장 인터페이스(348)는 다른 기능 모듈 또는 외부 소스로부터 정보를 수신할 수 있거나, 다른 기능 모듈 또는 외부 착신지로 정보를 송신할 수 있다. 외부 소스 및 외부 착신지는 기지국(106) 외부의 소스 및 착신지를 칭한다.
제2 저장 인터페이스(348)는, 기능 모듈 또는 외부 모듈이 제2 저장 모듈(346)과 인터페이싱 하고 있는지에 의존하여 다른 구현을 포함할 수 있다. 제2 저장 인터페이스(348)는 제2 컨트롤러 인터페이스(344)의 구현과 유사한 기술 및 기법으로 구현될 수 있다.
제2 통신 모듈(336)은 기지국(106)으로의 외부 통신 및 이로부터의 외부 통신을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 모듈(336)은, 기지국(106)이 네트워크(104)를 통해 모바일 디바이스(102)와 통신하게 할 수 있다.
또한, 제2 통신 모듈(336)은 기지국(106)이 네트워크(104)의 일부로서 기능할 수 있게 하는 통신 허브(communication hub)로서 기능할 수 있으며, 네트워크(104)에 대하여 엔드 포인트 또는 단말 모듈인 것에 한정되지 않는다. 제2 통신 모듈(336)은 네트워크(104)와의 상호작용을 위하여 마이크로 전자회로 또는 안테나와 같은 능동 및 수동 컴포넌트를 포함할 수 있다.
제2 통신 모듈(336)은 제2 통신 인터페이스(350)를 포함할 수 있다. 제2 통신 인터페이스(350)는 제2 통신 모듈(336)과 기지국(106) 내의 다른 기능 모듈 간 통신에 사용될 수 있다. 제2 통신 인터페이스(350)는 다른 기능 모듈로부터 정보를 수신할 수 있거나 다른 기능 모듈로 정보를 송신할 수 있다.
제2 통신 인터페이스(350)는, 기능 모듈이 제2 통신 모듈(336)과 인터페이싱 하고 있는지에 의존하여 다른 구현을 포함할 수 있다. 제2 통신 인터페이스(350)는 제2 컨트롤러 인터페이스(322)의 구현과 유사한 기술 및 기법으로 구현될 수 있다.
제1 통신 모듈(316)은 모바일 송신(308)에서 기지국(106)으로 정보를 수신하기 위하여 네트워크(104)에 연결될 수 있다. 기지국(106)은 네트워크(104)의 모바일 송신(308)으로부터 제2 통신 모듈(336)에서 정보를 수신할 수 있다.
제2 통신 모듈(336)은 기지국(310)에서 모바일 디바이스(102)로 정보를 송신하기 위해 네트워크(104)에 연결될 수 있다. 모바일 디바이스(102)는 네트워크(104)의 베이스 송신(310)으로부터 제1 통신 모듈(316)에서 정보를 수신할 수 있다. 무선 통신 시스템(100)은 제1 제어 모듈(312), 제2 제어 모듈(334) 또는 그 조합에 의해 실행될 수 있다. 예시를 위하여, 기지국(106)은 제2 유저 인터페이스(338), 제2 저장 모듈(346), 제2 제어 모듈(334) 및 제2 통신 모듈(336)을 갖는 파티션으로 도시되었지만, 기지국(106)은 다른 파티션을 가질 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 제2 소프트웨어(342)는, 그 기능의 일부 또는 전부가 제2 제어 모듈(334) 및 제2 통신 모듈(336)에 있을 수 있도록 다르게 구획될 수 있다. 또한, 기지국(106)은 명료화를 위해 도 3에 도시되지 않은 다른 기능 모듈을 포함할 수 있다.
모바일 디바이스(102)의 기능 모듈은 개별적으로 그리고 다른 기능 모듈과 독립적으로 동작할 수 있다. 모바일 디바이스(102)는 개별적으로 그리고 기지국(106) 및 네트워크(104)와 독립적으로 동작할 수 있다.
기지국(106)의 기능 모듈은 개별적으로 그리고 다른 기능 모듈과 독립적으로 동작할 수 있다. 기지국(106)은 개별적으로 그리고 모바일 디바이스(102) 및 네트워크(104)와 독립적으로 동작할 수 있다.
예시를 위하여, 통신 시스템(100)은 모바일 디바이스(102)와 기지국(106)의 동작에 의해 설명된다. 모바일 디바이스(102) 및 기지국(106)은 통신 시스템(100)의 임의의 모듈 및 기능을 동작시킬 수 있다는 것이 이해된다.
본 어플리케이션에서 설명된 모듈은 제1 제어 모듈(312) 또는 제2 제어 모듈(334) 내의 하드웨어 구현 또는 하드웨어 가속기일 수 있다. 또한, 모듈은 제1 디바이스(102) 또는 제2 디바이스(106) 내의 하드웨어 구현 또는 하드웨어 가속기일 수 있지만 각각 제1 제어 모듈(312) 또는 제2 제어 모듈(334) 외부에 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스루풋 테이블에 대한 채널-품질 지시자 선택 과정을 보여주는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 채널-품질 지시자 선택 과정에서는, 401은 시도된 레이트의 함수로서 HARQ의 존재에서의 링크 스루풋을 계산하는 방법이 기술된다. 이러한 계산은 페이딩 채널의 상관을 고려한다. 이는 저속 링크 적응형(SLA) 설정이며, 채널 상관 통계 및 HARQ 설정이 주어진 경우, 스루풋 최적 시도 레이트를 발견한다.
도 3의 제1 제어 모듈(312)은 상관의 2개의 극단적인 레벨을 고려하여 HARQ의 존재 시에 스루풋을 계산할 수 있는 제1 경우에, 연속 송신에서의 채널의 상관은 무시될 수 있고, 스루풋은 MDP(Markov decision process)로서 HARQ 프로세스를 모델링함으로써 계산될 수 있다.
다른 경우에, 제1 제어 모듈(312)은 QS(quasi-static process)로서 송신을 가로지르는 채널을 모델링함으로써 스루풋을 계산할 수 있다. 제1 제어 모듈(312)은 도 1의 채널(108)의 상관 통계에 가중치를 둘 수 있다. 가중 팩터는 채널(108)의 엔트로피 레이트에 연관된다. 가중된 평균 스루풋을 HCF 스루풋이라 칭할 수 있다.
도 1의 모바일 디바이스(102) 내의 채널-품질 지시자 선택 프로세스(401)는 HARQ를 이용할 수 있다.
402에서, 채널(108)에 의해 나타내어지는 3GPP LTE 다운링크를 지원하기 위해 스루풋 테이블(206)의 사이즈를 확립하는 과정이 수행된다. 3GPP LTE의 지원은 15개의 다른 CQI 값을 필요로 한다. 402에서는, HCF 스루풋을 계산하기 위하여 CQI 값의 각각에 대해 스토리지의 어레이를 할당할 수 있다.
또한 402에서, MDP(Markov decision process)를 계산하는 과정이 수행되는데, 이 계산 과정에서, 제1 제어 모듈(312)은 아래의 수학식 1과 같이 제1 송신을 포함하는 제N 송신 후의 평균 스루풋과 같은 MDP(Markov decision process) 스루풋(405)을 계산할 수 있다.
Figure pat00001
여기에서, n은 제1 송신을 포함하는 주어진 블록의 송신의 수이며, N은 HARQ에 의해 허용되는 송신의 전체 수이며, r은 MCS 테이블(204)로부터 시도된 레이트이며, p(n)은 n 송신 후의 실패한 송신의 두절 확률이다. 예로서, 제1 송신 n=1이면, 두절의 확률은 p(1)이다. 표기의 편의를 위해, p(0)=1로 규정할 수 있다.
상기 MDP 계산 과정의 결과는 계산 준정적(QS: quasi-static)을 계산하는 406 과정으로 전달될 수 있다. 406에서는, 제1 제어 모듈(312)에 의해 채널(108)에 대한 준정적(QS) 스루풋(407) 준정적 페이딩 채널이 계산되는 과정이 수행될 수 있다. 이 계산에서 모든 송신에 대하여 단일 페이딩 상태 h만이 존재한다. 도 1에 도시된 채널(108)에 대한 평균 링크 스루풋은 아래의 수학식 2에 의해 계산될 수 있다:
Figure pat00002
여기에서, r은 송신의 시도된 레이트이며, n은 초기 NACK 이후 송신의 수이며, N은 HARQ에 의해 허용되는 송신의 전체 수이다.
제1 제어 모듈(312)은 n 송신 후의 실패 확률을 계산할 수 있으며, 여기에서 이며:
Figure pat00003
여기에서,
Figure pat00004
은, 상호 정보가 시도된 레이트보다 적으므로 선언된 두절을 나타낸다.
404의 계산 결과와 406의 계산 결과로부터의 스루풋 결과를 결합하기 위해서, 408에서, 스케일링 팩터
Figure pat00005
(409)를 계산하는 과정이 수행될 수 있다. 상기 계산된 스케일링 팩터
Figure pat00006
(409)는, 변동으로 인한 원-스텝 예측 에러(one-step prediction error)의 비율을 나타내고, 채널이 스펙트럼 밀도 함수
Figure pat00007
를 갖는 경우에 아래의 수학식 4에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00008
여기에서,
Figure pat00009
는 원-스텝 예측 에러(one-step prediction error)를 나타내는 것으로서, 무한 과거(infinite past)
Figure pat00010
에 기초한 현재 상태
Figure pat00011
을 예측하는 데 있어서의 평균 제곱 오차(mean square error)이다. 페이딩 프로세스가 제로 평균(zero mean)을 갖는 것으로 가정했을 때 분모는 단지
Figure pat00012
의 분산이 된다.
408에서, 스케일링 팩터를 계산하는 과정은, 도 3의 스루풋 테이블(206)의 각각의 가능한 엔트리에 대하여 MDP(Markov decision process) 스루풋(405) 및 준정적(QS) 스루풋(407)에 스케일링 팩터(409: scaling factor)를 적용함으로써 MCS 테이블(204) 내의 각 엔트리에 대응하는 최대 스루풋 (
Figure pat00013
)(도 2의 210)을 계산하기 위하여 스케일링 팩터
Figure pat00014
(409)를 과정 410으로 전달한다. 과정 410은 HCF 스루풋을 계산하는 과정으로서, 이 계산 과정은 예컨대, 도 3의 제1 제어 모듈(312)에 의해 아래의 수학식 5와 같이 수행될 수 있다.
Figure pat00015
여기에서 r은 MCS 테이블(204)로부터 시도된 레이트이다. 스케일링 팩터
Figure pat00016
(409)는 페이딩 채널 프로세스의 엔트로피에 관련된 것으로 나타내어진다. 스케일링 팩터
Figure pat00017
(409)는 이하와 같이 근사화될 수 있다.
Figure pat00018
페이딩 채널에서의 상관(correlation)이 자동회귀 상관(an autoregressive correlation)에 의해 양호하게 모델링되는 것으로 나타내어질 수 있으면, 페이딩 채널의 자기상관(autocorrelation)
Figure pat00019
은 아래의 수학식 7에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00020
여기에서, 상관 계수
Figure pat00021
은 복소수 값일 수 있다. 스케일링 팩터
Figure pat00022
(409)는 아래의 수학식 8에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00023
410에서, 계산된 HCF 스루풋이 현재 페이딩 채널 프로세스에서 달성될 수 있는 최대 스루풋(210) 이면, 이에 대응하는 CQI 엔트리가 스루풋 테이블(206)로부터 판독될 수 있다. 410에서 계산된 HCF 스루풋은 412로 전달된다.
412에서, 송신될 CQI를 선택하는 과정이 수행될 수 있다. 스루풋 테이블(206)은 예컨대, CQI를 15개의 레벨로 나타낼 수 있다. CQI의 각 엔트리는 시도된 레이트 및 코딩 스킴에 대한 다른 요구를 나타낸다. 스루풋 테이블(206)이 최대 스루풋
Figure pat00024
(210)의 계산으로 덧붙여졌으므로, 412에서, 아래의 수학식 9에 의해 최대 스루풋(210)의 가장 큰 값을 나타내는 ACK CQI 값이 선택될 것이다:
Figure pat00025
412에서, 선택된 CQI의 기지국(106)으로의 송신을 위해, 도 3의 제1 통신 모듈(316)은 ACK CQI 값과 같은 도 2의 피드백(202)을 전달하기 위하여 스루풋 테이블(206)에 액세스할 수 있다.
MDP(Markov decision process)를 사용하여 HARQ 프로세스를 모델링 하는 것이 HARQ로부터 스루풋 이득(throughput gains)을 추정하는 데 정확하지 않을 수도 있다. MDP 모델은 채널 상관이 약한 경우에만 정확하다. 준정적(QS) 모델은, 링크에서 충분한 상관이 존재하는 경우에 MDP 모델보다 더 정확하다. 404에서 계산된 MDP의 출력 및 406에서 계산된 QS의 출력에 스케일링 팩터
Figure pat00026
(409)를 적용하고 이들을 결합함으로써, 도 2의 최대 스루풋(210)이 정확하게 계산될 수 있다. 최대 스루풋(210)의 최대값은 스루풋 테이블(206)로부터 최대 스루풋(210)의 최대값을 선택함으로써 기지국(106)과 모바일 디바이스(102) 사이에서 유지될 수 있다.
도 1의 무선 통신 시스템의 실시 예가 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 사이에서 교환되는 데이터의 스루풋 증가를 제공할 수 있다. 스루풋 테이블(206)의 유지는, 모바일 디바이스(102)가 기지국(106)을 연결하는 채널의 변하는 조건을 능동적으로 트래킹 하고 조정할 수 있게 한다. 스루풋 테이블(206)에서 최대 스루풋(210)을 업데이트하기 위하여 스케일링 팩터
Figure pat00027
(409)를 트래킹 및 조정하는 제1 제어 모듈(312)의 사용은 기지국(106)과 모바일 디바이스(102) 사이의 상대적인 움직임으로 인한 도플러 효과에 의해 야기되는, 저속 적응형 링크 환경에서의 채널(108)의 페이딩 채널 조건에 대한 상당한 성능 이득을 제공할 수 있다.
스루풋 테이블(206)은 프로세서 또는 조합 로직과 같은 제1 제어 모듈(312)에 의해 지원되는 메모리 디바이스로서 구현될 수 있다. 제1 제어 모듈(312)은 디지털 로직, 아날로그 회로 또는 그 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 당업자라면, 상술한 402, 404, 406, 408, 410, 412에서 기술된 동작 과정들은 각각 소프트웨어, 하드웨어 및 이들의 결합으로 이루어진 모듈 형태로 구현되어, 구체화될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 무선 통신 시스템의 동작의 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 502에서, 채널 품질 지시자의 각각의 가능한 엔트리에 대하여 스펙트럼 효율을 나타내는 최대 스루풋을 계산하는 과정이 수행된다.
이어, 504에서, 최대 스루풋을 스루풋 테이블에 저장하는 과정이 수행된다.
506에서, 최대 스루풋의 최대값을 갖는 피드백을 선택하기 위하여 스루풋 테이블에 액세스하는 것을 포함하여 피드백을 송신하기 위한 채널 품질 지시자를 선택하는 과정이 수행된다.
본 발명의 실시예는, 무선 통신 시스템(100)이 스루풋 테이블(206)에 의해 채널(108)의 페이딩 채널 특성을 모니터링 함으로써 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 사이의 스루풋 전송을 최적화할 수 있는 것을 제공한다. 무선 통신 시스템(100)은 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 사이에서 교환되는 데이터의 스루풋 증가를 제공할 수 있다. 도 1의 무선 통신 시스템(100)의 실시예는 모바일 디바이스(102)와 기지국(106) 사이에서 교환되는 데이터의 스루풋 증가를 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 스루풋 테이블(206)의 유지는 기지국(106)을 연결하는 채널(108)의 페이딩 조건을 모바일 디바이스가 능동적으로 트래킹 및 조정할 수 있게 한다. 스루풋 테이블(206)을 트래킹 및 조정하기 위하여 제1 제어 모듈(312)을 사용하는 것은 기지국(106)과 모바일 디바이스(102) 사이에서의 상대적인 움직임으로 인한 도플러 효과에 의해 야기되는 저속 적응형 링크 환경에서의 페이딩 채널에 대한 상당한 성능 이득을 제공할 수 있다. 결과적인 방법, 프로세스, 장치, 디바이스, 제품 및/또는 시스템은 간단하고, 비용-효과적이고, 복잡하지 않고, 매우 다용도이고, 정확하고, 민감하고 효과적이고, 즉시 이용할 수 있고, 효율적이고 경제적인 제조, 어플리케이션 및 이용을 위해 알려진 컴포넌트를 구성함으로써 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예의 또 다른 중요한 양태는, 비용을 감소시키고 시스템을 단순화하고 성능을 향상시키는 역사적인 추세를 가치 있게 지원 및 서비스한다는 것이다.
본 발명의 이러한 가치 있는 양태 및 다른 가치 있는 양태는 더 나아가 그 후에 기술 상태를 적어도 다음 레벨로 진보시킨다.
본 발명이 구체적인 최적 모드와 연계하여 설명되었지만, 많은 변형, 수정 및 변화가 상술한 설명을 고려하여 그 기술 분야의 당업자에게 명백하다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 포함된 청구항의 범위 내에 드는 이러한 모든 변형, 수정 및 변화를 포괄하려는 것이다. 본 명세서에서 개진되고 첨부 도면에서 도시된 모든 사항은 예시적인 것이고 비한정적인 의미로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에 있어서,
    스펙트럼 효율을 나타내는 최대 스루풋(throughput)을 계산하는 제어 모듈;
    상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 최대 스루풋을 스루풋 테이블(throughput table)에 저장하는 저장 모듈; 및
    상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 최대 스루풋의 최대값에 기초하여, 상기 스루풋 테이블로부터 선택된 피드백으로서 채널 품질 지시자를 송신하는 통신 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은, 스케일링 팩터(scaling factor)를 적용하도록 구성된 무선 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 모듈은, 상기 피드백을 통신 인터페이스로 전송하도록 구성된 저장 인터페이스를 포함하는 무선 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 모듈은, 상기 스루풋 테이블의 엔트리의 각각에 대한 MDP(Markov decision process) 스루풋 및 QS(quasi-static) 스루풋을 계산하는 제어 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 모듈은, 상기 제어 모듈에 연결되어 통신 인터페이스로 전송되는 최대 스루풋의 최대값을 선택하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함하는 무선 통신 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 모듈은, 도달 통신을 수신하는 통신 인터페이스와 상기 도달 통신으로부터 채널 추정을 계산하는 제어 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은, MDP(Markov decision process) 스루풋 및 QS(quasi-static) 스루풋에 스케일링 팩터를 적용하는 제어 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 모듈은, 컨트롤러 인터페이스에 의해 상기 피드백을 통신 인터페이스로 전송하는 저장 인터페이스를 포함하는 무선 통신 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈에 연결되어, 도달 신호를 수신하는 통신 인터페이스; 및 상기 제어 모듈에 연결되어, 상기 스루풋 테이블에 액세스하는 저장 인터페이스를 더 포함하는 무선 통신 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 스루풋 테이블 내의 각각의 엔트리에 대하여 스케일링 팩터를 적용하는 제어 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
  11. 무선 통신 시스템의 동작 방법에 있어서,
    채널 품질 지시자의 각각의 엔트리에 대하여 스펙트럼 효율을 나타내는 최대 스루풋을 계산하는 단계;
    상기 최대 스루풋을 스루풋 테이블에 저장하는 단계; 및
    상기 최대 스루풋의 최대값을 갖는 피드백을 선택하기 위하여 상기 스루풋 테이블에 액세스하는 것을 포함하여, 상기 피드백을 송신하기 위하여 채널 품질 지시자를 선택하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 최대 스루풋을 계산하는 단계는 스케일링 팩터를 적용하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 채널 품질 지시자를 선택하는 단계는, 상기 스루풋 테이블에 액세스하는 단계; 및
    상기 피드백으로 통신 인터페이스로 복사하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, MCS(modulation coding scheme) 테이블의 각각의 엔트리에 대응하는 최대 스루풋을 계산하는 단계는, 상기 스루풋 테이블의 엔트리의 각각에 대하여 MDP(Markov decision process) 스루풋 및 QS(quasi-static) 스루풋을 계산하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 채널 품질 지시자를 선택하는 단계는, 상기 채널 품질 지시자의 선택된 값을 통신 인터페이스로 전송하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 최대 스루풋을 계산하는 단계는, 도달 통신을 수신하기 위한 통신 인터페이스와 상기 도달 통신으로부터 채널 추정을 계산하는 제어 모듈을 구성하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 최대 스루풋을 계산하는 단계는, MDP(Markov decision process) 스루풋 및 QS(quasi-static) 스루풋에 스케일링 팩터를 적용하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 채널 품질 지시자를 선택하는 단계는,
    상기 스루풋 테이블에 액세스하는 단계; 및
    컨트롤러 인터페이스에 의해 통신 인터페이스로 상기 피드백을 복사하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 스케일링 팩터을 계산하기 위하여 도달 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 스루풋 테이블에 액세스하는 단계는,
    제어 모듈에 연결되어 상기 스루풋 테이블에 액세스하도록 구성된 저장 인터페이스를 구성하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 최대 스루풋을 계산하는 단계는, 상기 스루풋 테이블 내의 각각의 엔트리에 대하여 스케일링 팩터를 적용하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 동작 방법.
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