KR100754937B1

KR100754937B1 - Ｏｆｄｍ/ｆｄｄ 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치 및 방법

Info

Publication number: KR100754937B1
Application number: KR1020060029148A
Authority: KR
Inventors: 장경희; 허주
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-09-03
Also published as: US20070237069A1

Abstract

본 발명은 송수신단간의 피드백 및 처리지연시간 이외에 한 슬롯 내에서 변하는 채널의 시변 특성을 고려하여 채널을 예측하고 적응전송을 수행할 수 있도록 함으로써 시스템의 성능 열화 없이 목표로하는 PER 성능을 유지할 수 있도록 한 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 채널예측장치는 채널 추정부의 출력으로부터 L번째 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하는 1차 채널 예측부; 상기 1차 채널 예측부에서 예측한 채널값과 과거에 이동국이 체크한 수신 채널값인 관측 채널값을 토대로 2L번째 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하는 2차 채널 예측부; 및 상기 1차 채널 예측부와 2차 채널 예측부의 출력을 바탕으로 한 슬롯구간동안의 채널 특성에 대한 단조감소 또는 단조증가여부를 판단하여 해당하는 채널상태정보를 송신단에 제공하는 채널정보 판단부를 포함한다. 이러한 본 발명은 채널의 시변특성을 고려하여 채널을 예측하고 적응전송을 수행함에 따라 대략 30km/h의 이동성을 가지는 경우에도 시스템 쓰루풋 성능의 손실없이 원하는 목표 QoS를 유지할 수 있게 된다.

OFDM/FDD, 적응전송, 다단계 채널 예측

Description

ＯＦＤＭ/ＦＤＤ 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치 및 방법{A MULTI-STEP CHANNEL PREDICTION APPARATUS AND METHOD FOR ADAPTIVE TRANSMISSION IN OFDM/FDD SYSTEM}

도 1은 일반적인 채널예측기법을 적용한 OFDM 적응전송 시스템의 송수신단 블록 구성도.

도 2는 일반적인 OFDM 적응전송 시스템에서 수신단의 한 서브 캐리어의 수신 SNR 변화 특성을 나타내는 도.

도 3은 본 발명에 따른 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치의 블록 구성도.

도 4는 본 발명의 전체적인 동작 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 적응 변조/코딩부 102 : IFFT부

103 : P/S 및 CP부가부 104 : 다중 경로 페이딩 채널

105 : AWGN 노이즈 106 : S/P 및 CP제거부

107 : FFT부 108 : 채널 등화기

109 : 적응 복조/디코딩부 110 : 채널 추정부

111a : 1차 채널 예측부 111b : 2차 채널 예측부

112 : 채널정보 판단부

본 발명은 OFDM/FDD 시스템의 채널예측장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 송수신단간의 피드백 및 처리지연시간 이외에 한 슬롯 내에서 변하는 채널의 시변 특성을 고려하여 채널을 예측하고 적응전송을 수행할 수 있도록 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 국내외적으로 4세대 이동통신에 대한 관심이 높아지면서, 4세대 이동통신 시스템의 요구 사항을 만족시키는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행중에 있다. 특히 직교 주파수 분할 다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM) 방식은 높은 전송 효율과 간단한 채널 등화 방식을 지원하는 이유로 하여, 4세대 이동통신 시스템에 적용하기에 적절한 방식중의 하나로서 주목받고 있다.

다중 경로 페이딩 채널로부터 기인하는 주파수 선택성에 의하여 OFDM 시스템을 구성하는 부채널 중의 일부는 상당히 낮은 SNR 값을 가질 수 있으며, 이러한 부채널들로 전송되는 데이터는 높은 오류율을 보이게 되어 시스템의 성능 열화의 주요인으로 작용하게 된다.

이를 해결하기 위한 한 가지 방법은 채널 상태에 따라 서로 다른 변조 및 코딩 레벨을 적용하는 적응전송기법을 OFDM 시스템의 각 부채널에 사용하는 것이다.

적응전송기법을 OFDM 시스템에 적용하기 위해서 송신단은 사용자의 각 부채널 별 채널 상태를 알고 있어야 한다. 송신단은 FDD 시스템의 경우 각 사용자로부터 피드백을 통해서, TDD 시스템의 경우는 송신단 측에서 채널 추정에 의하여 각 사용자의 부채널별 채널 정보를 획득할 수 있다.

현재까지 적응전송기법에 대한 연구는 대부분 송신단에서 사용자의 정확한 채널 정보를 가지고 있다는 가정 하에 진행되었다. 그러나 실제 상황에서는 송신단과 수신단의 전송 및 처리에 의한 지연 때문에 이동성이 있는 채널에서는 실재 채널과 적응 전송시 고려된 채널이 상당히 다를 수 있으며, 이는 전체적인 시스템의 성능 열화를 초래한다.

송신단과 수신단의 전송 및 처리에 의한 지연에 의하여 채널 정보가 아웃데이트(outdate) 되는 현상에 대처하기 위하여 채널예측기법을 적응전송방식에 접목시켜 적응 전송시 고려되는 채널이 실제 채널과 거의 유사하게 하려는 연구가 시작되고 있다.

그러나 대부분의 채널예측기법들은 정해진 시간동안, 예를 들면 한 슬롯동안 채널의 변화가 없다는 가정에서 제안되었다. 이 경우 채널예측기법을 통하여 송수신단 피드백 및 처리 지연에 의한 채널이 아웃데이트 되는 것은 막을 수 있으나, 고속 이동 상황에서 한 슬롯 내에서 빠르게 변하는 채널에 기인하여 발생하는 패킷 에러율(Packet Error Rate : PER) 성능열화를 해결할 수 없다는 문제가 있다.

즉, 기존의 적응전송방식은 이동성을 가지는 환경에서 원하는 QoS(Quality of Service)나 아웃티지 확률(Outage Probability)을 만족시킬 수 없는 단점이 있다. 따라서 2GHz 정도의 중심 주파수에서 3km/h 이상의 이동환경에서는 적응전송방식을 사용하기 보다는 다이버시티(Diversity) 모드로 동작하도록 제안하고 있지만, 보다 높은 시스템 쓰루풋(Throughput)을 얻으면서도 원하는 QoS를 만족시킬 수 있는 적응전송방식을 위하여 채널예측기법을 적응전송에 이용하려는 연구가 진행중이나 아직 많은 추가연구가 필요한 실정이다.

그러나 대부분의 채널예측기법들은 정해진 시간동안, 예를 들면 한 슬롯동안 채널의 변화가 없다는 가정에서 제안되었다. 이 경우 채널예측기법을 통하여 송수신단 피드백 및 처리 지연에 의한 채널이 아웃데이트 되는 것은 막을 수 있으나, 고속 이동 상황에서 한 슬롯 내에서 빠르게 변하는 채널에 기인하여 발생하는 패킷 에러율 성능열화를 해결할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 송수신단간의 피드백 및 처리지연시간 이외에 한 슬롯 내에서 변하는 채널의 시변 특성을 고려하여 채널을 예측하고 적응전송을 수행할 수 있도록 함으로써 시스템의 성능 열화 없이 목표로하는 PER 성능을 유지할 수 있도록 한 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치는, FFT부에서 FFT변환된 수신 기저대역 OFDM신호를 채널 등화하는 채널 등화기 및 상기 FFT부의 출력으로부터 채널 추정을 행하는 채널 추정부를 구비하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 채널예측장치에 있어서, 상기 채널 추정부의 출력으로부터 제1 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하는 1차 채널 예측부; 상기 1차 채널 예측부에서 예측한 채널값과 과거에 이동국이 체크한 수신 채널값인 관측 채널값을 토대로 제2 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하는 2차 채널 예측부; 및 상기 1차 채널 예측부와 2차 채널 예측부의 출력을 바탕으로 한 슬롯구간동안의 채널 특성에 대한 단조감소 또는 단조증가여부를 판단하여 해당하는 채널상태정보를 송신단에 제공하는 채널정보 판단부;를 구비함을 특징으로 한다.

상기 채널정보 판단부는 상기 1차 채널 예측부로부터 제공되는 제1 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널 예측값을 바탕으로 하는 채널 SNR값이 상기 2차 채널 예측부로부터 제공되는 제2 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널 예측값을 바탕으로 하는 채널 SNR값보다 크면 단조감소라 판단하고, 반대의 경우 단조증가라 판단한다.

또한, 상기 채널정보 판단부는 상기 단조감소의 경우 상기 제2 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널 SNR값을 상기 송신단에 채널상태정보로 제공하고, 단조증가의 경우 상기 제1 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널 SNR값을 채널상태정보로 제공한다.

상기 제1 OFDM심볼이 L번째 OFDM심볼이라면 상기 제2 OFDM심볼은 2L번째 OFDM심볼이다.

상기 채널상태정보는

: 상기 1차 채널 예측부의 출력으로서 k번째 서브 캐리어의 예측된 순시 채널 전력이며,

: 상기 2차 채널 예측부의 출력으로서 k번째 서브 캐리어의 예측된 순시 채널 전력일 때,

로 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측방법은, FFT부에서 FFT변환된 수신 기저대역 OFDM신호를 채널 등화하는 채널 등화기, 상기 FFT부의 출력으로부터 채널 추정을 행하는 채널 추정부, 상기 채널 추정부의 출력으로부터 채널 예측을 행하는 1차 및 2차 채널 예측부, 상기 1차 및 2차 채널 예측부의 출력을 바탕으로 채널상태정보를 송신단에 제공하는 채널정보 판단부를 구비하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 채널예측방법에 있어서, 상기 1차 채널 예측부에서, 제1 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하는 제1단계; 상기 2차 채널 예측부에서, 상기 제1단계에서 예측된 채널값과 이동국이 과거에 체크한 수신 채널값인 관측 채널값을 바탕으로 제2 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하는 제2단계; 상기 채널정보 판단부에서, 상기 제1단계 및 제2단계의 채널 예측을 바탕으로, 한 슬롯구간동안의 채널 특성이 단조감소 또는 단조증가 상태인지를 판단하는 제3단계; 및 상기 채널정보 판단부에 서, 상기 제3단계의 판단결과에 따라 해당 채널상태정보를 상기 송신단으로 제공하는 제4단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 채널 예측기가 수신단측에 포함되어 있는 일반적인 OFDM 송수신단의 블록 구성도를 도시한 것으로, 상단은 송신단이며, 하단은 수신단에 해당한다.

송신단에서 송신하기 위한 데이터인 데이터 소우스는 적응 변조/코딩부(101), 역 퓨리에 변환(IFFT)을 행하는 IFFT부(102), 병렬/직렬 변환 및 채널 페이딩 극복을 위한 부가 접두어(CP)를 부가하는 P/S 및 CP부가부(103)를 통해 송신되며, 송신과정에서 다중 경로(Multi-path) 페이딩 채널(104)를 거치고, AWGN 노이즈(105)가 부가되어 수신단에 수신된다.

수신단에 수신된 신호는 상기 송신단의 P/S 및 CP 부가부(103)의 역과정을 수행하는 S/P 및 CP제거부(106)를 통해 직렬 데이터가 병렬 데이터로 변환된 후, 송신단에서 부가된 부가 접두어(CP)가 제거되며, 퓨리에 변환하는 FFT부(107)를 거쳐 OFDM신호가 복조된다. 상기 FFT부(107)의 출력은 채널 등화기(108) 및 적응 복조/디코딩부(109)를 거쳐 송신단에서 송신된 신호로 복원된다.

또한, 상기 FFT부(107)의 출력은 채널 추정(Estimation)부(110)와 채널 예측(Prediction)부(111)를 거쳐 송신단의 적응 변조/코딩부(101)에 제공되어 송신단에 서 수신단의 수신상태를 반영할 수 있도록 하며, 상기 채널 추정부(110)의 출력이 수신단의 채널 등화기(108)에도 반영되도록 되어 있다.

이와 같은 시스템에서 l번째 기저대역 복소 OFDM 신호는 아래의 식 (1)과 같이 표기할 수 있다.

(1)

여기서, N은 서브 캐리어 수를 나타낸다.

는 서브 캐리어 k에 대한 l 번째 주파수영역 기저대역 복소 OFDM 신호를 나타낸다. OFDM 신호가 다중 경로 페이딩 채널(104)을 지난 후의 수신 기저대역 OFDM 신호는 아래의 식 (2)와 같다.

(2)

여기서, ｗ_ι(n)은 l번째 OFDM 심볼이 겪는 AWGN 잡음성분이다. 주파수 영역의 OFDM 심볼은 아래의 식 (3)과 같이 표기할 수 있다.

(3)

전송된 신호

는 수신된 신호

를 l번째 OFDM 심볼의 k번째 서브 캐리어가 겪는 주파수 영역 채널 값

로 식 (4)처럼 채널 등화하여 얻을 수 있다.

(4)

k번째 서브 캐리어의 평균 SNR값

은 아래의 식 (5)로서 표기할 수 있다.

(5)

여기서,

는 k번째 서브 캐리어에서의 평균 채널 전력을 의미하며,

은 k번째 서브 캐리어로 송신되는 평균 전력을 의미한다. 그리고

는 AWGN 잡음의 평균 전력을 의미한다. k 번째 서브 캐리어로 송신되는 평균 전력이 일정한 경우, 순시 수신 전력은 아래의 식 (6)으로 표기할 수 있다.

(6)

여기서, r_ι(k) 는 l번째 OFDM 심볼의 k번째 서브 캐리어의 순시 채널 전력을 의미한다.

FDD 시스템에서 송신단이 수신단의 채널 상태에 따라 MCS(Modulation and Coding Status) 레벨을 변경시키려면, 수신단측에서 채널 정보를 송신단측에 피드백으로 전송해야 한다.

송신단과 수신단에서 발생하는 채널 정보 피드백 전송지연 및 처리 지연으로 인하여 결국 수신단에서 전송한 채널 정보는 아웃데이티드(Outdated) 된다.

이를 해결하기 위하여 수신단 측에서는 채널 정보 피드백 전송지연 및 처리 지연 이후에 겪게 될 순시 채널 SNR 값을 예측하여 송신단에 전송해주어야 한다. (l+L) 번째 OFDM 심볼의 서브 캐리어 k에서 예측된 SNR

값은 식 (7)과 같이 표현할 수 있다.

(7)

여기서,

는 k번째 서브 캐리어의 (l+L)번째 OFDM 심볼에서 예측된 순시 채널 전력에 해당한다. 예측된 순시 채널 전력은 현재로부터 L번째 OFDM 심볼 후의 k번째 서브 캐리어가 겪을 채널값을 나타나며, L을 예측 범위(Prediction Range)라고 한다

순시 채널 전력을 예측하기 위해서는 순시 채널 값 자체를 예측하여야 한다. 채널 값 예측은 Wiener filter와 같은 예측 필터를 이용하여 예측할 수 있다.

유한한 관측 순시채널 값

을 이용하여, L번째 OFDM 심볼 후의 k번째 서브캐리어의 복소 채널 값은 아래의 식 (8)과 같이 표현할 수 있다.

(8)

여기서, c(k)는 P개의 예측 필터 계수를 포함하는 (P x 1)열 백터이다. 또한

는 아래의 식 (9)로서 표현되는 벡터이다.

(9)

여기서, H는 Hermitian transpose를 의미한다. Wiener filter 계수 c(k)는 MSE(Mean Square Sense) 측면에서 최적의 값이다. 복소 예측 필터 계수 c(k)는 아 래의 식 (10)으로 얻을 수 있다.

(10)

(11)

(12)

여기서,

는 P x P 자기 상관 행렬을 나타내며,

는 서브 캐리어 k 에 대한 P x 1 상호 상관 행렬이다.

예측된 채널 값을 얻은 후에는 순시 예측 채널 전력을 아래의 식 (13)을 통해서 구할 수 있다.

(13)

대부분의 채널예측기법들은 한 슬롯 구간동안에 채널의 변화가 없다는 가정에서 제안되었다. 그러나 이동 환경에서는 한 슬롯 구간동안 채널의 변화를 무시할 수 없다. 이를 증명하기 위하여 중심 주파수는 2.3 GHz, FFT Size는 1024이며, 시스템 밴드폭(Bandwidth)은 10 MHz인 간단한 대상 시스템을 가정한다.

또한, OFDM 시스템이 겪는 시변 다중경로 채널은 ITU-R Veh A 30km/h로 가정한다. MCS 레벨이 변경되는 슬롯 구간의 길이는 10 OFDM 심볼이라고 가정할 때, 도 2는 어느 한 서브 캐리어에 대하여 한 슬롯을 구성하는 첫 번째 OFDM 심볼에서와 슬롯을 구성하는 나머지 OFDM 심볼에서의 SNR 값의 차이를 나타내는 도이다. 즉, 한 서브 캐리어가 한 슬롯 구간 동안에 변하는 SNR 값의 추이를 나타낸 도에 해당한다.

도 2에서 볼 수 있듯이, 한 슬롯 내에서도 SNR의 변화가 상당히 클 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 슬롯 구간의 길이가 적당할 경우, 한 슬롯 구간에서 시변 채널의 SNR 특성은 단조 증가 혹은 단조 감소의 형태임을 알 수 있다.

특정 서브 캐리어의 MCS 레벨은 슬롯의 첫 번째 OFDM 심볼의 해당 서브 캐리어의 SNR 값으로 정해지기 때문에, 한 슬롯 내의 급격한 SNR 값의 변화는 AMC를 적용하는 OFDM/FDD 시스템의 PER 성능을 열화시키는 원인이 된다.

만약, 한 슬롯 구간 내에서 서브 캐리어의 SNR 값이 단조 감소하는 경우를 주목할 필요가 있는데, 이 경우에는 한 서브 캐리어에 적용되어야 할 MCS 레벨이 과도하게 예측(Overestimated)되기 때문에, PER 성능 열화의 주요인이 된다. 이러한 요소 때문에 기존의 채널예측기법을 적용하더라도 목표 PER(Target PER), 예를 들면 1%를 만족시킬 수 없는 것이다.

이에, 본 발명에서는 시변 채널 환경에 대처할 수 있는 새로운 채널예측기법을 제안하며, 제안하는 채널예측기법의 기본 아이디어는 한 서브 캐리어가 한 슬롯동안 유지되는 MCS 레벨을 결정할 때, 2번의 채널예측에 의한 SNR 예측을 이용하는 것이다.

대부분의 채널예측기법은 송수신단 간의 전송 및 처리 지연만을 보상하기 위하여 한 번만 채널 예측을 수행한다. 한 슬롯 내에서 변하는 급속한 채널 변화를 대처하기 위하여 본 발명의 채널예측기법은 한 슬롯 내에서 채널의 크기가 단조 증가하는지, 단조 감소하는지를 판단하기 위하여 한 번 더 채널예측을 수행하게 된다.

이러한 채널예측기법을 수학적으로 표현하면 다음과 같다. 기존의 채널예측기법과 동일하게, 본 발명의 채널예측기법은 송수신단의 전송 및 처리 지연을 보상하기 위하여 수식 (8)-(12)을 이용하여 L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 채널을

을 예측하고 식 (13)을 이용하여 L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 k 번째 서브 캐리어에서의 순시 전력

을 얻을 수 있다. 그 후, 한 슬롯 구간동안의 채널변화특성을 고려하기 위하여, 처음 예측한 채널값

과 기존에 가지고 있는 관측 채널값 즉, 과거에 이동국이 체크한 수신 채널값

,

K,

을 토대로 2L 번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하게 되며, 이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

또한

은 위의 식 (14) - (18)를 토대로 아래의 식 (19)과 같이 구할 수 있다.

(19)

2개의 예측된 SNR값

과

를 토대로 MCS 레벨을 결정하는데 사용하는 채널 정보는 다음의 식 (20)과 같이 결정한다.

(20)

만약, L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 채널 SNR 값이 2L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 채널 SNR 값보다 크다면, 이동국은 한 슬롯구간동안에 채널의 특성은 단조감소하고 있다고 판단하여 2L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 예측 채널 SNR 값을 CSI(Channel Status Information) 정보로 전송하며, 반대의 경우에는 L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 예측 채널 SNR 값을 CSI 정보로 전송하여, 채널이 과도하게 예측(Overestimated)되는 것을 막는다.

도 3은 이와 같은 본 발명의 채널예측을 구현하기 위한 시스템 구성도를 도시한 것으로, 이는 도 1의 일반적인 OFDM 송수신단의 구성에서 채널 예측부(111) 대신에, 2번에 걸쳐 채널 예측을 행할 수 있도록 1차 채널 예측부(111a)와 2차 채널 예측부(111b)가 구성되고, 상기 1차 채널 예측부(111a)와 2차 채널 예측부 (111b)의 채널 예측을 바탕으로 송신단으로 채널상태정보(Channel Status Information : CSI)를 제공하는 채널정보 판단부(112)가 추가 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명을 도 4의 흐름도와 함께 살펴본다.

먼저, 상기 1차 채널 예측부(111a)는 기존의 채널 예측부(111)와 마찬가지로 송수신단의 전송 및 처리 지연을 보상하기 위하여 상기 수식 (8)-(13)을 이용하여 L번째 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하며(S101), 2차 채널 예측부(111b)는 한 슬롯 구간 동안의 채널변화특성을 고려하기 위하여 1차 채널 예측부(11a)에서 예측한 채널값과 기존에 가지고 있는 관측 채널값 즉, 과거에 이동국이 체크한 수신 채널값을 토대로 2L번째 OFDM심볼 앞에서 발생할 채널을 예측하며(S102), 이는 상기 수식(14),(15)와 같다.

또한, 상기 1차 채널 예측부(111a)와 2차 채널 예측부(111b)는 채널 예측값을 토대로 채널 SNR값을 상기 식 (13) 및 (19)를 이용하여 구하며, 채널정보 판단부(112)는 이들 값을 바탕으로 송신단의 적응 변조/코딩부(101)에서 MCS레벨을 결정하는데 사용하는 채널상태정보를 상기 식(20)과 같이 결정하게 된다.

즉, 상기 채널정보 판단부(112)는 L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 채널 SNR 값이 2L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 채널 SNR 값보다 크다면, 이동국은 한 슬롯구간동안에 채널의 특성은 단조감소하고 있다고 판단하여 2L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 예측 채널 SNR 값을 채널상태정보로 전송하며, 반대의 경우에는 L번째 OFDM 심볼 앞에서 발생할 예측 채널 SNR 값을 채널상태 정보로 전송하여, 채널이 과도하게 예측(Overestimated)되는 것을 막는다(S103-S105).

일반적으로 여러개의 연속된 서브 캐리어로 구성되는 서브 밴드가 할당 단위로서 이동국들에게 할당되기 때문에, 각 이동국들은 서브 밴드를 구성하는 서브 캐리어당 예측 수신 전력의 평균값을 근거로 위에서 언급한 과정을 적용시켜야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 송수신단간의 피드백 및 처리 지연 시간 이외에 한 슬롯 내에서 변하는 채널의 시변 특성을 고려할 수 있도록 피드백 및 처리 지연 시간을 보상하기 위하여 L번째 OFDM 심볼을 예측하고, 슬롯 내에서 변하는 채널의 특성을 고려하기 위하여 먼저 예측된 채널 값과 몇 개의 측정한 채널 값을 이용하여 2L번째 OFDM 심볼을 예측한 후, 적응전송을 수행함에 따라 대략 30km/h의 이동성을 가지는 경우에도 시스템 쓰루풋 성능의 손실 없이 원하는 목표 QoS를 유지할 수 있게 된다.

Claims

FFT부에서 FFT변환된 수신 기저대역 OFDM신호를 채널 등화하는 채널 등화기 및 상기 FFT부의 출력으로부터 채널 추정을 행하는 채널 추정부를 구비하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 채널예측장치에 있어서,

상기 채널 추정부의 출력으로부터 제1 OFDM심볼이 전송될 채널을 예측하는 1차 채널 예측부;

상기 1차 채널 예측부에서 예측한 채널값과 과거에 이동국이 체크한 수신 채널값인 관측 채널값을 토대로 제2 OFDM심볼이 전송될 채널을 예측하는 2차 채널 예측부; 및

상기 1차 채널 예측부와 2차 채널 예측부의 출력을 바탕으로 한 슬롯구간동안의 채널 특성에 대한 단조감소 또는 단조증가여부를 판단하여 해당하는 채널상태정보(CSI)를 송신단에 제공하는 채널정보 판단부;

를 포함하고,

상기 제1 OFDM심볼은 수신단이 현재 처리하는 OFDM심볼로부터 소정 번째 이후의 OFDM심볼인 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치.
제 1 항에 있어서, 상기 채널정보 판단부는

상기 1차 채널 예측부로부터 제공되는 제1 OFDM심볼이 전송될 채널 예측값을 바탕으로 하는 채널 SNR값이 상기 2차 채널 예측부로부터 제공되는 제2 OFDM심볼 이 전송될 채널 예측값을 바탕으로 하는 채널 SNR값보다 크면 단조감소라 판단하고, 반대의 경우 단조증가라 판단하는 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치.
제 2 항에 있어서, 상기 채널정보 판단부는

상기 단조감소의 경우 상기 제2 OFDM심볼이 전송될 채널 SNR값을 상기 송신단에 채널상태정보로 제공하고, 단조증가의 경우 상기 제1 OFDM심볼이 전송될 채널 SNR값을 채널상태정보로 제공하는 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 OFDM심볼이 L번째 OFDM심볼이라면 상기 제2 OFDM심볼은 2L번째 OFDM심볼인 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널상태정보는

: 상기 1차 채널 예측부의 출력으로서 k번째 서브 캐리어의 예측 된 순시 채널 전력이며,
: 상기 2차 채널 예측부의 출력으로서 k번째 서브 캐리어의 예측된 순시 채널 전력일 때,

로 제공되는 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측장치.
FFT부에서 FFT변환된 수신 기저대역 OFDM신호를 채널 등화하는 채널 등화기, 상기 FFT부의 출력으로부터 채널 추정을 행하는 채널 추정부, 상기 채널 추정부의 출력으로부터 채널 예측을 행하는 1차 및 2차 채널 예측부, 상기 1차 및 2차 채널 예측부의 출력을 바탕으로 채널상태정보를 송신단에 제공하는 채널정보 판단부를 구비하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 채널예측방법에 있어서,

상기 1차 채널 예측부에서, 제1 OFDM심볼이 전송될 채널을 예측하는 제1단계;

상기 2차 채널 예측부에서, 상기 제1단계에서 예측된 채널값과 이동국이 과거에 체크한 수신 채널값인 관측 채널값을 바탕으로 제2 OFDM심볼이 전송될 채널을 예측하는 제2단계;

상기 채널정보 판단부에서, 상기 제1단계 및 제2단계의 채널 예측을 바탕으로, 한 슬롯구간동안의 채널 특성이 단조감소 또는 단조증가 상태인지를 판단하는 제3단계; 및

상기 채널정보 판단부에서, 상기 제3단계의 판단결과에 따라 해당 채널상태정보를 상기 송신단으로 제공하는 제4단계;

를 포함하여 이루어지고,

상기 제1 OFDM심볼은 수신단이 현재 처리하는 OFDM심볼로부터 소정 번째 이후의 OFDM심볼인 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측방법.
제 6 항에 있어서, 상기 제3단계의 판단결과 상기 채널 특성이 단조감소상태로 판단되면 상기 제2 OFDM심볼이 전송될 채널 SNR값을 채널상태정보로 제공함을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측방법.
제 6 항에 있어서, 상기 제3단계의 판단결과 상기 채널 특성이 단조증가상태로 판단되면 상기 제1 OFDM심볼이 전송될 채널 SNR값을 채널상태정보로 제공함을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 OFDM심볼이 L번째 OFDM심볼이라면 상기 제2 OFDM심볼은 2L번째 OFDM심볼인 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널상태정보는

: 상기 1차 채널 예측부의 출력으로서 k번째 서브 캐리어의 예측된 순시 채널 전력이며,
: 상기 2차 채널 예측부의 출력으로서 k번째 서브 캐리어의 예측된 순시 채널 전력일 때,

로 제공되는 것을 특징으로 하는 OFDM/FDD 시스템에서 적응전송을 지원하기 위한 다단계 채널예측방법.