KR20160082664A - 다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서의 일 개시는 다중안테나가 적용된 무선 통신 시스템에서의 효율적인 링크 적응 기법 내지 링크 적응 MIMO 시스템에 관한 것으로서, 상황에 따라 V-BLAST 혹은 OSTBC를 선택적으로 채택하여 무선 신호 내지 데이터를 전송하는 링크 적응 수행 방법 내지 MIMO 시스템을 제공한다.
상기 링크 적응 수행 방법은, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계; 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 및 상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

다중 안테나 시스템에서 시공간 부호에 대한 효율적인 링크 적응 방법{METHOD FOR LINK ADAPTATION RELATED TO SPACE TIME BLOCK CODE IN MIMO SYSTEM}
본 발명은 다중안테나가 적용된 무선 통신 시스템(예를 들어, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템)에서의 효율적인 링크 적응(link adaptation) 기법 내지 링크 적응 MIMO 시스템 (link adaptive MIMO systems)에 관한 것으로서, 상황에 따라 V-BLAST 혹은 OSTBC를 선택적으로 채택하여 무선 신호 내지 데이터를 전송하는 링크 적응 수행 방법 내지 MIMO 시스템에 관한 것이다.
통신 분야는 90년대부터 현재까지 셀룰러 시스템, PCS, 와이브로 등의 이동 통신과 DMB와 같은 방송 시스템, GPS 등 여러 기술들이 발전되어 급속히 보급되고 있다.
소비자의 요구를 충족시키고 휴대성 및 편리성을 향상시키기 위해 무선 통신 디바이스들은 더 작아지고 더 강력하게(powerful) 되었다.
소비자들은 셀룰러 전화들, 개인 디지털 보조기(PDA)들, 랩톱 컴퓨터들 등에 의존하게 되었다. 소비자들은 신뢰할 수 있는 서비스, 확장된 커버리지 영역들, 및 증대된 기능성을 기대한다.
무선 통신 디바이스들은 이동국들, 스테이션들, 액세스 터미널들, 사용자 터미널들, 터미널들, 가입자 유닛들, 사용자 장치(UE: User Equipment) 등으로 지칭될 수 있다.
무선 통신 시스템은 다수의 무선 통신 디바이스들에 대한 통신을 동시에 지원할 수 있다. 무선 통신 디바이스는 업링크 또는 다운링크 상에서의 전송을 통해 하나 이상의 기지국들(대안적으로 액세스 포인트들, 노드B, eNodeB들 등으로 지칭될 수 있음)과 통신할 수 있다.
상기 업링크(또는 역방향 링크)는 무선 통신 디바이스들로부터 기지국들로의 통신 링크를 지칭하고, 상기 다운링크(또는 순방향 링크)는 기지국들로부터 무선 통신 디바이스들로의 통신 링크를 지칭한다.
무선 통신 시스템들은 가용 시스템 자원들(예컨대, 대역폭 및 송신 전력)을 공유함으로써 다수의 사용자들과의 통신을 지원하는 다중-접속 시스템들일 수 있다.
이러한 다중-접속 시스템들의 예시들은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템들, 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템들, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템들, 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFMMA) 시스템들을 포함한다.
차세대 이동통신 시스템은 제한된 주파수 자원을 이용하여 고품질, 고용량의 멀티미디어 데이터 전송을 필요로 한다. 이러한 이동통신 환경은 유선 환경과 달리 수신 전계 강도가 둘 이상의 전송로를 달리하는 전파 간의 간섭 또는 전송로의 상태변화 등에 의해서 시간적으로 변동하는 페이딩(fading), 음영효과, 전파감쇠, 시변 잡음, 간섭 등에 의해 낮은 신뢰도를 나타낸다.
이 중에서 다중경로에 의한 페이딩 현상은 서로 다른 경로를 거쳐 위상과 크기가 서로 달라진 신호들이 합쳐져 심한 왜곡을 겪은 신호로 수신되는 현상이다.
무선 채널 환경에서는 다중경로(multi-path) 간섭에 의한 페이딩 효과에 의해 수신 신호가 왜곡되고, 이에 의해 전체 시스템의 열화가 심할 수 있다.
따라서 고품질의 멀티미디어 데이터 전송을 위해서는 무선 통신 채널에 존재하는 다중 경로 페이딩을 극복해야 하며, 이러한 다중경로 페이딩을 극복할 수 있는 방법이 다이버시티(diversity) 기법이다.
최근에는 이러한 통신 시스템의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 다이버시티(diversity) 기법의 일환으로 다중 안테나 기술이 개발되고 있다.
다중 안테나 기술은 안테나의 배치 간격과 사용 방법에 따라 빔형성(beamforming) 기법과 MIMO(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 기법으로 크게 나눌 수 있다.
빔형성 기법은 λ/2 간격으로 안테나를 배치하여 원하는 방향으로 빔형성을 함으로써 인접 셀에서 수신되는 간섭신호를 제거하고 빔형성 이득을 얻을 수 있다.
MIMO 기법은 4λ 이상의 간격으로 안테나를 설치하여 단일 안테나를 사용하는 무선 통신시스템에 비해 다이버시티 이득 또는 멀티플렉싱(multiplexing) 이득을 얻을 수 있다.
MIMO 기법은 STC(Space Time Code), MRC(Maximal Ratio Combining) 등의 송수신 다이버시티 기법을 적용하여 보다 신뢰성 있게 데이터를 전송하거나, BLAST(Bell Laboratory Layered Space-Time) 등의 멀티플렉싱 기법을 적용하여 데이터 전송을 고속화할 수 있다.
페이딩 효과를 극복하기 위해 이용된 다중 안테나에 따른 이동통신의 세대별 진화를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 음성과 저속 데이터 서비스 제공을 목적으로 하는 2세대 디지털 이동통신 시스템인 IS-95 CDMA(Interim Standard-95 Code Division Multiple Access)와 GSM(Global System for Mobile Telecommunication)의 TDMA(Time Division Multiple Access) 시스템에서는 기지국의 수신단에 2개의 안테나를 사용하여, 독립적인 무선 채널을 통과한 신호를 수신하여 페이딩의 영향이 적은 것을 취사선택하는 공간(안테나) 다이버시티를 이용하는 수신 다이버시티(receive diversity) 방법이 이용되었다.
그러나 이 방식은 상향 링크(uplink)에서만 적용되었고, 하향 링크(downlink)의 경우에는 단말기에 다중의 수신 안테나를 채택하여 성능을 향상시킬 수 있으나, 수신 다이버시티 기법은 단말기의 적은 전력소모, 소형화, 경량화, 복잡도 등의 제약과 구현상의 어려움 때문에 적절하지 못하였다.
이에 기지국에 다중의 송신 안테나를 채택하여, 단말기에서 다중의 수신 안테나를 적용한 경우와 같은 다이버시티 효과를 내게 하여 하향 링크(downlink)의 성능을 향상시키고자 하는, 송신 다이버시티 기법이 3세대 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000) 이동통신 시스템에 적용되었다.
이러한 다중(multiple) 안테나 송신 다이버시티 기법은 한 기지국이 여러 개의 단말기를 서비스하기 때문에 경제적으로도 적합한 방법으로 여겨지고 있다.
상기 3세대 이동통신은 크게 3GPP(3rd Generation Partnership Project)와 3GPP2 그룹 기술로 대별될 수 있다.
3GPP의 3세대 규격이라 할 수 있는 Release 99, Release 4 규격인 W-CDMA이 있으며, 3GPP2의 파일럿(pilot) 채널을 이용하는 3세대 이동통신 시스템 규격인 CDMA 2000에서는 하향 링크(downlink) 다중 안테나 통신기술인 송신 다이버시티 기술이 도입되어 성능을 향상시켰다.
이는 무선 인터넷 서비스의 양상이 하향 링크(downlink)에 더 치중되는 것을 고려할 때 3세대 기술 중 가장 중요한 기술이다.
특히, 셀룰라 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 향상인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 3GPP 릴리이즈(release) 8로 소개되고 있다. 또한, 최근에는 3GPP LTE의 진화인 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)에 대한 논의가 진행 중이다.
3GPP LTE는 하향링크에서 OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)를 사용하고, 상향링크에서 SC-FDMA(Single Carrier-frequency division multiple access)를 사용하며, 최대 4개의 안테나를 갖는 MIMO를 채용한다.
한편, 무선 이동통신 환경은 그 특성상 채널 상태의 변화가 송수신 과정 전반에 미치는 영향이 매우 크다.
따라서 채널 상태의 변화에 의한 영향을 보완해주기 위해 전송 파라미터를 변화시키는 과정의 링크 적응화(Link Adaptation) 기법이 필요하다.
AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법은 이러한 링크 적응화 기법 중의 하나로 전송률을 채널 특성에 맞게 적절한 전송률을 결정하여 전송하는 기법이다.
AMC 기법에 따르면, 채널의 상태를 추정하고, 추정한 채널의 상태에 따라 적절한 변조방식 및 채널 코딩율을 선택하고 있다.
구체적으로, 링크 적응은 링크 성능을 고려하여 전송모드(transmission mode) 내지 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 선정함에 이루어질 수 있다.
여기서, 링크 성능은 채널 상태에 따른 통신 품질을 의미하는 것으로 예를 들어, 링크 적응은 채널 상태에 따라 최적의 신호 대 잡음 비를 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업을 의미하는 것일 수 있다.
상기 전송 모드 내지 MCS 레벨은, 특정 시공간 부호(space-time block codes), 변조 방식 내지 변조 레벨(modulation order), 오류 정정 부호(forward error correction codes)의 부호율(code rate)의 조합을 의미할 수 있다.
링크 적응 시스템의 수신 단에서 측정한 수신신호의 신호 대 잡음비를 전송 단에 피드백 하면 전송 단에서는 설정 가능한 전체 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 중에서 최적의 전송모드를 선택 내지 선정해서 무선 신호 내지 데이터를 송신하게 되는데, 여러 전송 모드 중에서 최적의 모드를 선택하는 것은 링크 적응 시스템 내지 링크 적응 기법의 설계에 있어 매우 중요한 이슈이다.
그러나, 기존의 링크 적응 시스템 내지 링크 적응 기법에 의하면, 설정 가능한 전체 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 중에서 최적의 전송모드를 선정하는바 이 과정에서 높은 연산 복잡도가 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 본 명세서의 개시는 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 개시에 따른 링크 적응 수행 방법은, 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 링크 적응 수행 방법으로서, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계; 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 및 상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR(Signal to Noise Ratio) 간의 관계를 나타내는 제1 곡선 및 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 제2 곡선간의 교차점은, SNR 축 상에서 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가질 수 있다.
상기 무선 통신 시스템은, 다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)인 것일 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서의 개시에 따른 기지국은, 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 기지국으로서, 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하고, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고, 상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 RF부는, 상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 상기 무선 신호를 전송하는 것일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것일 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하면, 전술한 종래 기술의 문제점이 해결되게 된다. 보다 구체적으로, 본 명세서의 개시에 의하면, 링크 적응 MIMO 시스템(link adaptive MIMO systems) 또는 링크 적응 수행 방법에서 최적의 전송 모드를 결정하는데 필요한 연산량 내지 연산 복잡도가 획기적으로 줄어드는 이점이 있다.
도 1은 무선 통신 시스템이다.
도 2는 일반적인 MIMO V-BLAST 시스템의 구조를 나타내는 예시도이다.
도 3은 위치 공유 MIMO 채널 상으로 OSTBC 전송을 위한 시스템의 개략적인 블록 구성도이다.
도 4a 내지 도 4b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2(R1 < R2)에 있어서 B-BLAST 및 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 예시도이다.
도 5a 내지 도 5b는 각각 데이터 전송률 증가 또는 감소에 따른 outage 확률 커브의 교차점의 변화를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 명세서의 개시에 따른 링크 적응 수행 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 명세서의 개시가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 무선 통신 시스템은, 셀룰라 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)일 수 있다.
또한, 예를 들어, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 3GPP LTE(long term evolution) 또는 3GPP LTE-A(LTE-Advanced)를 기반일 수 있으며, LTE라 함은 LTE 및/또는 LTE-A를 포함하는 개념일 수 있다.
특히, 본 명세서에 개시된 기술은, 수신단 다중안테나를 가지는 무선통신 시스템에서의 링크 적응(link adaptation) 수행 방법 내지 링크 적응 MIMO 시스템 (link adpative MIMO systems)에 적용될 수 있다.
이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 본 명세서에 개시된 기술이 적용될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서 사용되는 용어인 기지국은, 일반적으로 무선기기와 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNodeB(evolved-NodeB), eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
그리고 이하, 사용되는 용어인 UE(User Equipment)는, 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 기기(Device), 무선기기(Wireless Device), 단말(Terminal), MS(mobile station), UT(user terminal), SS(subscriber station), MT(mobile terminal) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템이다.
도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 무선 통신 시스템은 적어도 하나의 기지국(base station: BS)(20)을 포함한다. 각 기지국(20)은 특정한 지리적 영역(일반적으로 셀이라고 함)(20a, 20b, 20c)에 대해 통신 서비스를 제공한다. 셀은 다시 다수의 영역(섹터라고 함)으로 나누어질 수 있다..
UE은 통상적으로 하나의 셀에 속하는데, UE이 속한 셀을 서빙 셀(serving cell)이라 한다. 서빙 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙 기지국(serving BS)이라 한다. 무선 통신 시스템은 셀룰러 시스템(cellular system)이므로, 서빙 셀에 인접하는 다른 셀이 존재한다. 서빙 셀에 인접하는 다른 셀을 인접 셀(neighbor cell)이라 한다. 인접 셀에 대해 통신 서비스를 제공하는 기지국을 인접 기지국(neighbor BS)이라 한다. 서빙 셀 및 인접 셀은 UE을 기준으로 상대적으로 결정된다.
이하에서, 하향링크는 기지국(20)에서 UE(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크는 UE(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분이고, 수신기는 UE(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 UE(10)의 일부분이고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
한편, 무선 통신 시스템은 크게 FDD(frequency division duplex) 방식과 TDD(time division duplex) 방식으로 나눌 수 있다. FDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서로 다른 주파수 대역을 차지하면서 이루어진다. TDD 방식에 의하면 상향링크 전송과 하향링크 전송이 같은 주파수 대역을 차지하면서 서로 다른 시간에 이루어진다. TDD 방식의 채널 응답은 실질적으로 상호적(reciprocal)이다. 이는 주어진 주파수 영역에서 하향링크 채널 응답과 상향링크 채널 응답이 거의 동일하다는 것이다. 따라서, TDD에 기반한 무선통신 시스템에서 하향링크 채널 응답은 상향링크 채널 응답으로부터 얻어질 수 있는 장점이 있다. TDD 방식은 전체 주파수 대역을 상향링크 전송과 하향링크 전송이 시분할되므로 기지국에 의한 하향링크 전송과 UE에 의한 상향링크 전송이 동시에 수행될 수 없다. 상향링크 전송과 하향링크 전송이 서브프레임 단위로 구분되는 TDD 시스템에서, 상향링크 전송과 하향링크 전송은 서로 다른 서브프레임에서 수행된다.
< 시공간 부호( STBC : space - time block codes )에 대한 설명 >
한편, 이동통신 시스템에서 사용하고 있는 신호 전송 방법은 대용량의 무선 데이터를 처리하는 데 어려움이 있으며, 무선 인터넷의 보편화를 위하여 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기 위한 기술이 요구되고 있다.
특히, 데이터 요구량이 많은 순방향 링크에서 고속 데이터 전송에 대한 중요성이 심화되고 있는데, 이동통신 환경은 페이딩, 음영 효과, 전파 감쇠, 잡음 및 간섭 등에 의해 신호의 신뢰성이 저하된다.
특히, 다중 경로에 의한 페이딩 현상은 서로 다른 경로를 거쳐 수신되는 서로 다른 위상과 크기를 가지는 신호들의 합에 의한 신호 왜곡을 초래할 수 있다.
이러한 페이딩 현상은 고속 데이터 통신을 이루기 위해 극복해야 할 어려움 중의 하나이며, 이를 위해 제한된 것이 MIMO 기술이다.
고속 데이터 전송을 위한 차세대 이동통신을 위해 도입된 MIMO(Multi-input Multi-output) 통신 시스템은 여러 개의 송신 안테나와 여러 개의 수신안테나를 이용한 통신으로 다이버시티 이득과 시공간 처리기술을 사용하여 코딩 이득을 얻을 수 있기 때문에 기존의 통신 시스템보다 더 빠른 전송 속도와 더 큰 용량을 지원 할 수 있다.
상기 시공간 처리기술은 시공간 부호(STBC: space-time block codes)에 의해 구현될 수 있다.
최근에는, 이러한 시공간 부호 기법 중에서 V-BLAST (vertical Bell labs space-time architecture)와 OSTBC (orthogonal space-time block codes)가 그 성능 면에서 자주 이용되고 있다.
V-BLAST는 시공간부호 기법 중 공간다중화 (spatial multiplexing) 방법의 한 종류로서, 송신 안테나 각각에 독립적인 데이터를 전송함으로써 시스템 대여폭 (bandwidth)의 확장 없이도 데이터 전송률 증가를 가능하게 하는 기법이다.
이에 반해 OSTBC는 송신안테나들에 동일한 데이터를 반복 혹은 부호화하여 전송함으로써, 데이터 전송률을 증가시키는 대신에 공간 다이버시티 (spatial diversity)를 극대화 하는 기법이다.
V-BLAST와 OSTBC에 대해 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저, MIMO 방식 중 하나인 V-BLAST(Vertical-Bell Labs Layered Space Time) 방식은 각 안테나들이 동일 전력 동일 변조 방식을 갖는 시스템에서 SIC(Successive Interference Cancellation, SINR)를 이용하여 큰 신호 대 간섭 펄스 잡음비(Signal to Interference plus Noise Ratio)를 가지는 채널을 우선적으로 검출하여 제거함으로써 성능을 높이고자 하는 간섭 제거 방식이다{참조 문헌 1; P.W. Wolniansky, G.J. Foschini, G.D.Golden and R.A.Valenzuela, "V-BLAST: an architecture for achieving very high data rates over the rich-scattering wireless channel", Proc. Int.Symp.Signals, Systems, Electronics, pp.295-300, Oct.1998}.
도 2는 일반적인 MIMO V- BLAST 시스템의 구조를 나타내는 예시도이다 .
도 2를 참조하면, 하나의 데이터 순열은 M개의 부분 순열(substream)로 나뉘어 지고, 각 부분 순열은 심벌로 부호화 하고 채널로 전송되어진다.
동기화된 심벌 타임을 갖는 1 ∼ M개의 송신 안테나는 심벌율(symbol rate : 1/T symbols/sec)가 동일 채널(cochannel)에서 동작하게 된다.
각 송신기(10)는 동일한 구속장을 갖는 QAM(quadrature amplitude modulation) 기법을 적용한다.
여기서 각 부 순열은 같은 구속장을 갖고 L 개의 심벌로 구성되어진다.
각각 전송안테나의 전력은 1/M이므로 전체 전송 전력은 일정(constant) 유지되고 안테나간은 서로 독립적이라 가정한다.
1 ∼ N개의 수신안테나는 일반적인 QAM 수신기(20)를 사용한다.
수신기(20)들은 또한 동 채널을 가정하고 수신기(20) 각각은 M개의 모든 송신 안테나들로부터 신호를 받는다.
평탄 채널을 가정하고, 채널전달 함수는 H NxM 로 표현할 수 있다. 여기서 N, M은 각각 수신안테나 수와 송신안테나 수를 나타낸다.
수신신호의 검출을 위해 수신안테나 수는 송신안테나 수보다 항상 같거나 많아야 할 수 있다(M ≤ N).
채널 시변은 L개의 심벌동안 준 정적상태이고, 채널 추정은 완벽하게 이루어진다고 가정한다.
참고로, V-BLAST 수신 알고리즘은 SSC(Successive symbol cancellation)와 PCS(parallel symbol cancellation) 기법이 있을 수 있다.
다음으로, 다양한 공간-시간 코드 가운데 직교 공간 시간 블록 코드(OSTBC)(참조 문헌 2: V. Tarokh, H. Jafarkhani, and A. R. Calderbank, "Space-time block codes from orthogonal designs," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 45, pp. 14561467, July 1999.)는 간단한 코딩 및 디코딩 방식으로 인해 실제적인 시스템 배치에 매우 매력적이다.
향후 무선 통신에서는 다운링크 데이터 송신에서 병목 현상이 일어날 수 있으므로, 특정 송신기의 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information) 추정에 기반한 최적의 다운링크 OSTBC 설계가 매우 중요할 수 있다.
도 3은 위치 공유 MIMO 채널 상으로 OSTBC 전송을 위한 시스템의 개략적인 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 송신측(즉 기지국)에서 송신하고자 하는 데이터 심볼은 지정된 변조 방식에 의해 변조된 후 공간-시간 인코더(100)로 입력되어 공간-시간 부호화되며, 위치 공유된 다수의 송신 안테나(110)를 통해 수신측(즉 이동 단말)(120)으로 전송된다. 이때 수신측(120)은 m개의 수신 안테나를 갖게 된다.
< 링크 적응 기법에 대한 설명 >
한편, 무선 이동통신 환경은 그 특성상 채널 상태의 변화가 송수신 과정 전반에 미치는 영향이 매우 크다.
링크 적응 시스템의 수신 단에서 측정한 수신신호의 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)를 전송 단에 피드백 하면 전송 단에서는 설정 가능한 전체 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 중에서 최적의 전송모드를 선택 내지 선정해서 무선 신호 내지 데이터를 송신하게 되는데, 여러 전송 모드 중에서 최적의 모드를 선택하는 것은 링크 적응 시스템 내지 링크 적응 기법의 설계에 있어 매우 중요한 이슈이다.
따라서 채널 상태의 변화에 의한 영향을 보완해주기 위해 전송 파라미터를 변화시키는 과정의 링크 적응화(Link Adaptation) 기법이 필요하다.
AMC(Adaptive Modulation and Coding) 기법은 이러한 링크 적응화 기법 중의 하나로 전송률을 채널 특성에 맞게 적절한 전송률을 결정하여 전송하는 기법이다.
AMC 기법에 따르면, 채널의 상태를 추정하고, 추정한 채널의 상태에 따라 적절한 변조방식 및 채널 코딩율을 선택하고 있다.
구체적으로, 링크 적응은 링크 성능을 고려하여 전송모드(transmission mode) 내지 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨을 선정함에 이루어질 수 있다.
여기서, 링크 성능은 채널 상태에 따른 통신 품질을 의미하는 것으로 예를 들어, 링크 적응은 채널 상태에 따라 최적의 신호 대 잡음 비를 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업을 의미하는 것일 수 있다.
상기 전송 모드 내지 MCS 레벨은, 특정 시공간 부호(space-time block codes), 변조 방식 내지 변조 레벨(modulation order), 오류 정정 부호(forward error correction codes)의 부호율(code rate)의 조합을 의미할 수 있다.
여기서, 상기 시공간 부호는 전술된 V-BLAST 또는 OSTBC 등이 될 수 있다.
또한, 상기 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 6QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation) 또는 32QAM(32 Quadrature Amplitude Modulation) 등이 될 수 있다.
또한, 상기 오류 정정 부호는 터보 코드(Turbo code) 또는 LDPC(Low-Density Parity-Check code)등이 될 수 있다.
예를 들어, 상기 터보 코드는 부호율(코딩율 또는 채널 코딩율)로 '터보 코드 1/3' 및 '터보 코드 1/2' 등으로 나눌 수 있다.
예를 들어, 상기 전송 모드 내지 MCS 레벨은, 전술된 시공간 부호, 변조 방식 내지 변조 레벨, 오류 정정 부호의 부호율의 조합으로 표 1과 같이 구성될 수 있다.
전송 모드 또는
MCS 레벨		 시공간 부호 변조 레벨 오류 정정 부호
1 OSTBC QPSK 터보 코드 1/3
2 OSTBC QPSK 터보 코드 1/2
3 OSTBC 16 QAM 터보 코드 1/3
4 OSTBC 16 QAM 터보 코드 1/2
5 OSTBC 64 QAM 터보 코드 1/3
6 OSTBC 64 QAM 터보 코드 1/2
7 V-BLAST QPSK 터보 코드 1/3
8 V-BLAST QPSK 터보 코드 1/2
9 V-BLAST 16 QAM 터보 코드 1/3
10 V-BLAST 16 QAM 터보 코드 1/2
11 V-BLAST 64 QAM 터보 코드 1/3
12 V-BLAST 64 QAM 터보 코드 1/2
무선 통신 시스템의 전송기(예를 들어, 기지국)는 링크 성능을 고려하여 상기 전송 모드 내지 MCS 레벨(1 ~ 12) 중 최적의 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하여 데이터를 전송할 수 있다(전송기에 의한 링크 적응의 수행).
여기서, 링크 성능은 채널 상태에 따른 통신 품질을 의미하는 것으로 예를 들어, 링크 적응은 채널 상태에 따라 최적의 SNR 내지 SINR을 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업을 의미하는 것일 수 있다. 또한 예를 들어, 링크 적응은 같은 목표 outage 확률(outage probability)에서 가장 낮은 SNR을 나타내는 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정하는 작업일 수 있다.
< 본 명세서의 개시>
본 명세서의 개시는, 다중안테나가 적용된 무선 통신 시스템(예를 들어, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 시스템)에서의 효율적인 링크 적응(link adaptation) 기법 내지 링크 적응 MIMO 시스템 (link adpative MIMO systems)을 제공한다.
특히, 본 명세서의 개시는 상황에 따라 V-BLAST 혹은 OSTBC를 선택적으로 채택하여 무선 신호 내지 데이터를 전송하는 링크 적응 수행 방법 내지 MIMO 시스템을 제공한다.
본 명세서의 개시는 상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR(Signal to Noise Ratio) 간의 관계를 나타내는 제1 곡선 및 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 제2 곡선간의 교차점이, SNR 축 상에서 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 이용한 것이다.
즉, 최근의 연구 결과(참조 문헌 3: S.-H. Chang, P. C. Cosman and L. B. Milstein, “Optimal transmission of progressive sources based on the error probability analysis of SM and OSTBC,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 63, pp. 94-06, Jan. 2014)에 의하면 시공간부호(space-time block codes) 기법 중에서 V-BLAST(vertical Bell labs space-time architecture)와 OSTBC(orthogonal space-time block codes)의 outage probability 및 bit error rate(또는 SNR) 간의 관계를 나타내는 커브 사이의 교차점(crossover point)은 데이터 전송율에 따라 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)와 에러 확률(error probability) 또는 outage 확률 측면에서 각각 단조 증가 또는 감소하는 성질이 있다.
본 명세서의 개시에서는 이와 같은 성질을 사용하여 효율적인 링크 적응 기법 내지 링크 적응 MIMO 시스템을 제안한다.
도 4a 내지 도 5b를 참조하여, 데이터 전송률에 따른 V-BLAST 및 OSTBC의 특성에 대해 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.
도 4a 내지 도 4b는 각각 데이터 전송률 R1 및 R2( R1 < R2 )에 있어서 B-BLAST 및 OSTBC 에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 예시도이다 .
도 4a는 데이터 전송률 R1일 때의 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점(C1)을 도시한 것이고, 도 4b는 데이터 전송률 R2일 때의 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점(C2)을 도시한 것이다.
여기서, V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브는 outage probability 및 SNR(또는 BER: Bit Error Rate) 간의 관계를 나타내는 곡선 내지 커브를 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 상대적으로 낮은 데이터 전송률(Date Rate) R1(< R2)에서 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점(C1, {rs ,1 Pout ,1})은 목표 outage 확률(Pout ,T)에서의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 위에 존재하게 된다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout ,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 OSTBC를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능성이 높다.
또한, 도 4b를 참조하면, 상대적으로 높은 데이터 전송률 R2(> R1)에서 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 교차점(C2, {rs ,2 Pout ,2})은 목표 outage 확률(Pout,T)에서의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A,B) 보다 outage 확률 축 상에서 더 아래에 존재하게 된다.
따라서, 링크 적응 시스템은 같은 목표 outage 확률(Pout ,T)에서 더 낮은 SNR을 나타내는 V-BLAT를 포함하는 전송 모드를 최적 전송 모드로 선택할 가능성이 높다.
한편, 데이터 전송률이 증가함에 따라서 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브 간의 교차점(C1, C2)은 상기 outage 확률 커브의 신호 대 잡음비 측면에서는 단조 증가하며, outage 확률 측면에서는 단조 감소하게 된다.
즉, 데이터 전송률이 증가하거나 감소하면, SNR 측면에서 OSTBC와 V-BLASR의 특성 간격이 더더욱 벌어지게 된다.
도 5a 내지 도 5b를 참조하여 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
도 5a 내지 도 5b는 각각 데이터 전송률 증가 또는 감소에 따른 outage 확률 커브의 교차점의 변화를 나타내는 예시도이다 .
도 5a를 참조하면, 데이터 전송률이 기존 R1에서 더 낮은 데이터 전송률인 R0로 변화하게 되면, V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브 간의 교차점(C1' {r's ,1, Pout,1})는 도 4a의 경우보다 SNR 축 상에서 단조 감소하게 된다.
이 경우, 같은 목표 outage 확률(Pout ,T)에서의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A'',B'') 간의 SNR 차이는 도 4a의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A, B)보다 더 커지게 된다.
또한, 도 5b를 참조하면, 데이터 전송률이 기존 R2에서 더 높은 데이터 전송률인 R3로 변화하게 되면, V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브 간의 교차점(C2' {r's,2, Pout ,2})는 도 4b의 경우보다 SNR 축 상에서 단조 증가하게 된다.
이 경우, 같은 목표 outage 확률(Pout ,T)에서의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A', B') 간의 SNR 차이는 도 4b의 V-BLAST와 OSTBC outage 확률 커브 상의 두 지점(A, B)보다 더 커지게 된다.
도 5a 및 도 5b와 성질은 outage 확률 커브 뿐만 아니라 BER(bit error rate) 커브에도 똑같이 적용될 수 있다.
한편, 일반적인 링크 적응 기법 내지 시스템은, 링크 성능을 고려하여 설정 가능한 전송 모드들 내지 MCS 레벨들 전체에서 최적의 전송 모드 내지 MCS 레벨을 선정 내지 선택하게 된다.
그러나, 이러한 일반적인 링크 적응 기법 내지 시스템에 따르면, 항상 전체 전송 모드들 모두를 비교하여 상기 최적의 전송 모드를 선정하기 때문에 높은 연산 복잡도(또는 매우 큰 연산량)가 요구된다. 또한, 전력 소모량도 크게 증가될 수 있다.
따라서, 본 명세서의 개시는 상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR(Signal to Noise Ratio) 간의 관계를 나타내는 제1 곡선 및 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 제2 곡선간의 교차점이, SNR 축 상에서 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 이용한다.
즉, 본 명세서에 개시는, V-BLAST와 OSTBC의 위와 같은 성질을 이용하여, 링크 적응 시스템에서 최적의 전송 모드를 선택하는 과정에서 후보 전송 모드의 숫자를 줄임으로써, 최적의 모드를 선택하는데 소모되는 연산량을 줄이는 기법을 제안한다.
구체적으로, 본 명세서의 개시는 서로 다른 데이터 전송률에 따른 V-BLAST와 OSTBC의 outage 확률 커브의 특성을 고려하여 V-BLAST 혹은 OSTBC를 선택적하고, 상기 선택된 시공간 부호가 포함된 전송 모드들 내지 MCS 레벨들만을 후보 전송 모드로 선정하고, 상기 선정된 후보 전송 모드 중에서 상기 최적의 전송 모드를 선정함으로서 연산 복잡도가 크게 감소된 링크 적응 수행 방법 내지 MIMO 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위해, 본 명세서의 개시에 따른 링크 적응 수행 방법은, 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 링크 적응 수행 방법으로서, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계 및 상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 개시에 따른 기지국은, 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 기지국으로서, 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하고, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고, 상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 RF부는, 상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 상기 무선 신호를 전송하는 것일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR(Signal to Noise Ratio) 간의 관계를 나타내는 제1 곡선 및 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 제2 곡선간의 교차점은, SNR 축 상에서 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 무선 통신 시스템은, 다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)일 수 있다.
또한, 본 명세서의 개시는 무선 통신 시스템의 사용자 장치(UE: User Equipment)로서, 전술된 기지국에 의해 전송되는 무선 신호를 수신하는 사용자 장치(UE: User Equipment)에 적용될 수 있다.
도 6은 본 명세서의 개시에 따른 링크 적응 수행 방법을 나타내는 순서도이다 .
본 명세서의 개시에 따른 링크 적응 수행 방법은, 먼저, 링크 적응 시스템에서 수신 신호 대 잡음비의 증가로 인해 데이터 전송률이 증가하는 방향으로 링크가 적응되는 상황을 가정하면. 만약 현재 전송 모드가 V-BLAST를 사용한다면, OSTBC를 포함하는 전송 모드들은 후보 전송 모드에서 제외한다.
이는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 시스템의 목표 에러 확률(target error probability) 또는 목표 outage 확률이 고정되어 있는 상황에서 데이터 전송률이 증가할 경우 V-BLAST가 OSTBC보다 더 좋은 성능을 보일 수 있기 때문이다.
다음으로, 링크 적응 시스템에서 수신 신호 대 잡음비의 감소로 인해 데이터 전송률이 감소하는 방향으로 링크가 적응되는 상황을 가정하면, 만약 현재 전송 모드가 OTSBC 였다면, V-BLAST를 포함하는 전송 모드들은 후보 전송 모드에서 제외한다.
이는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 시스템의 목표 에러 확률(target error probability) 또는 목표 outage 확률이 고정되어 있는 상황에서 데이터 전송률이 감소할 경우 OSTBC가 V-BLAST보다 더 좋은 성능을 보일 수 있기 때문이다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 본 명세서의 개시에 따른 링크 적응 수행 방법은 다음과 같은 단계로 이루어질 수 있다.
먼저, 링크 적응을 수행하는 링크 적응 시스템 내지 전송기는, 링크 적응 중의 데이터 전송률의 변화 방향을 판단할 수 있다(S10). 즉, 상기 시스템은, 링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단할 수 있다.
다음으로, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 증가되는 경우, 기존 전송 모드가 V-BLAST를 포함하는지 여부를 판단하고(S11), 상기 기존 전송 모드가 V-BLAST를 포함하고 있다면, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다(S12).
다른 말로 표현하면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또 다른 말로 표현하면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST이면, V-BLAST를 포함하는 전송 모드들만을 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
표 1을 참조하여 예를 들면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST이면, OSTBC를 포함하는 전송 모드를 제외한 7 ~ 12까지의 전송모들을 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또한, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 감소되는 경우, 기존 전송 모드가 OSTBC를 포함하는지 여부를 판단하고(S13), 상기 기존 전송 모드가 OSTBC를 포함하고 있다면, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다(S14).
다른 말로 표현하면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또 다른 말로 표현하면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, OSTBC를 포함하는 전송 모드들만을 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
표 1을 참조하여 예를 들면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC 이면, V-BlAST를 포함하는 전송 모드를 제외한 1 ~ 6까지의 전송모들을 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
또한, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 증가되고 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이거나, 상기 데이터 전송률이 감소되고 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정할 수 있다(S15).
표 1을 참조하여 예를 들면, 상기 링크 적응 시스템은, 상기 데이터 전송률이 증가되고 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이거나, 상기 데이터 전송률이 감소되고 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 설정 가능한 전체 전송 모드인 1 ~ 12까지의 전송 모드들 전체를 후보 전송 모드로 선정할 수 있다.
다음으로, 상기 링크 적응 시스템은, 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정할 수 있다(S16).
이후에 상기 시스템 내지 전송기는 상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호 내지 데이터를 전송할 수 있다.
지금까지 설명한, 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 구체적으로는 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 명세서의 개시가 구현되는 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다 .
기지국(200)은 프로세서(processor, 201), 메모리(memory, 202) 및 RF부(RF(radio frequency) unit, 203)을 포함한다. 메모리(202)는 프로세서(201)와 연결되어, 프로세서(201)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(203)는 프로세서(201)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(201)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 전술한 실시 예에서 기지국의 동작은 프로세서(201)에 의해 구현될 수 있다.
사용자 장치(UE, 100)는 프로세서(101), 메모리(102) 및 RF부(103)을 포함한다. 메모리(102)는 프로세서(101)와 연결되어, 프로세서(101)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(103)는 프로세서(101)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 프로세서(101)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술된 바와 같이, 본 명세서의 개시에 의하면, 수신 다중안테나 (multiple receive antennas)에서 미리 설정된 분류 기준 또는 선택 기준에 따라 수신 안테나를 분류 또는 선택하여 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 등화기와 정합필터를 적절히 같이 사용하여 처리함으로써 시스템 성능의 저하를 방지하거나 최소로 하면서도 연산 복잡도(또는 연산량) 또는 전력 소모량을 감소시킬 수 있는 수신기 및 무선 신호의 수신 방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.
100: 기지국 200: 사용자 장치

Claims (13)

  1. 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 링크 적응 수행 방법에 있어서,
    링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하는 단계;
    상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계;
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계; 및
    상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 무선 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 적응 수행 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR(Signal to Noise Ratio) 간의 관계를 나타내는 제1 곡선 및 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 제2 곡선간의 교차점은,
    SNR 축 상에서 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가지는 것인 링크 적응 수행 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은,
    다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)인 것인 링크 적응 수행 방법.
  7. 링크 성능에 기초하여 후보 전송 모드 중 최적의 시공간 부호, 변조 레벨 및 오류 정정 부호의 조합으로 구성된 최적 전송 모드를 선정함에 의해 링크 적응을 수행하는 무선 통신 시스템의 기지국에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    링크 적응 수행 중의 데이터 전송률에 대한 증감을 판단하고,
    상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BlAST(Vertical Bell Labs Space-Time architecture)이면, 전체 전송 모드 중 OSTBC(orthogonal space-time block codes)를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고,
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드 중 V-BLAST를 포함하는 전송 모드들을 제외한 적어도 하나의 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하고,
    상기 링크 성능에 기초하여 상기 후보 전송 모드 중 상기 최적 전송 모드를 선정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제7항에 있어서, 상기 RF부는,
    상기 선정된 최적 전송 모드에 기초하여 상기 무선 신호를 전송하는 것인 기지국.
  9. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 데이터 전송률이 증가되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 OSTBC이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것인 기지국.
  10. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 데이터 전송률이 감소되고, 기존 전송 모드에 포함된 시공간 부호가 V-BLAST이면, 상기 전체 전송 모드를 상기 후보 전송 모드로 선정하는 것인 기지국.
  11. 제7항에 있어서, 상기 V-BLAST에 대한 Outage 확률 및 SNR(Signal to Noise Ratio) 간의 관계를 나타내는 제1 곡선 및 상기 OSTBC에 대한 Outage 확률 및 SNR 간의 관계를 나타내는 제2 곡선간의 교차점은,
    SNR 축 상에서 상기 데이터 전송률이 증가됨에 따라 단조 증가하고, 상기 데이터 전송률이 감소됨에 따라 단조 감소하는 특성을 가지는 것인 기지국.
  12. 제7항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은,
    다중 안테나가 적용된 MIMO 시스템(Multiple-Input Multiple-Output)인 것인 링크 적응 수행 방법.
  13. 무선 통신 시스템의 사용자 장치(UE: User Equipment)에 있어서,
    제7항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 기지국에 의해 전송되는 무선 신호를 수신하는 사용자 장치(UE: User Equipment).
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