KR100972876B1 - Ｍｉｍｏ 시스템의 전송 방식 결정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

MIMO 시스템의 수신기에서 주어진 채널 상태에 따라 선택된 MIMO 모드 및 MCS 레벨에 의해 전송 방식을 결정하는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법은 적어도 하나의 MIMO 모드가 적용되는 MIMO(다중입출력) 시스템의 전송 방식 결정 방법에 있어서, (a) 상기 MIMO 시스템에 적용되는 상기 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 수신 신호의 유효 CINR(Effective CINR)을 결정하는 단계; (b) 상기 MIMO 모드 및 상기 변조 방식의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 중에서 상기 유효 CINR에 따라 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍(pair)을 선택하는 단계; 및 (c) 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율(data rate)에 따라 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
MIMO 모드, MCS 레벨, 유효 CINR

Description

ＭＩＭＯ 시스템의 전송 방식 결정 방법 및 장치{Method and Apparatus for Determining Transmission Scheme of MIMO System}
본 발명은 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 MIMO 시스템의 수신기에서 주어진 채널 상태에 따라 선택된 MIMO 모드 및 MCS 레벨에 의해 전송 방식을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 채널 환경은 다중경로 간섭(multi-path interference)과, 쉐도잉(shadowing)과, 전파 감쇠와, 시변 잡음과, 간섭 및 페이딩(fading) 등과 같은 여러 요인들로 인해 불가피한 오류가 발생하여 정보의 손실이 생긴다. 이러한 정보 손실은 실제 송신 신호에 심한 왜곡을 발생시켜 무선통신 시스템 전체 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
한편, 페이딩 현상으로 인한 통신의 불안정성을 제거하기 위해 다이버시(diversity) 방식을 사용한다. 이는 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원 활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보함으로써 대역폭의 증가 없이 다이버시티 이득을 통한 통신 링크의 신뢰성을 높일 수 있고, 공간 다중화를 통한 병렬 전송을 통하여 전송 용량을 높일 수도 있다.
도 1은 SISO(Single Input Single Output) 시스템과 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템의 개요를 설명하는 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, SISO 시스템은 하나의 송신 안테나(TxAnt)와 하나의 수신 안테나(RxAnt) 사이에 형성된 하나의 채널(H)을 통해 단일 입출력 전송을 수행하는 기술로서, 무선 통신에서 송신측과 수신측이 각각 하나의 안테나로 통신하는 경우, 언덕, 철탑 등 전파 경로상 장애로 다중 경로 현상이 나타나 페이딩으로 인한 문제가 발생하고, 무선 인터넷 등과 같은 디지털 통신에서는 데이터 속도의 저하 및 오류 증가의 원인이 된다.
이와는 달리, MIMO 시스템은 기지국과 단말기의 안테나를 복수 개로 늘려 데이터를 여러 경로로 전송하고, 수신단에서 각각의 경로로 수신된 신호를 검출해 간섭을 줄이며 송신단에서 시공간 다이버시티 및 공간 다중화를 통해 전송 효율성을 높일 수 있다. 도 1b는 그 중 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나를 사용하는 2×2 MIMO 시스템을 예시한 것인데, 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 송신 안테나(TxAnt1, TxAnt2)와 제1 및 제2수신 안테나(RxAnt1, RxAnt2) 사이에는 4개의 채널, 즉 제1 채널(H11), 제2 채널(H12), 제3 채널(H21) 및 제4 채널(H22)이 형성된다.
이러한 MIMO 모드의 경우, 복수의 안테나와 송신될 심볼들을 할당하는 방식에 따라, 시공간 전송 다이버시티(STTD: Space Time Transmit Diversity), 공간 다중화(SM; Spatial Multiplexing) 모드로 구분될 수 있고, 특히 IEEE 802.16d/e 기반의 휴대인터넷 시스템에서는 STTD와 SM이 선택적으로 전송될 수 있도록 규정하였 기 때문에 채널 상태에 따라 이러한 MIMO 모드를 선택하는 방식이 개발 중에 있다.
특히, 단순히 채널 상태에 관한 매우 근본적인 채널 특성(예컨대, MIMO 채널의 강도 및 MIMO 채널 강도의 편차)만을 고려하여 MIMO 모드를 선택할 경우, 채널 추정에 따른 오차의 영향이 무시되어 성능 열화가 발생하며, 상기 MIMO 모드 별로 그 복호 방식이 다양하고 그 특성들이 서로 상이하므로 구현된 결과가 이상적인 특성을 보이지 않게 되는 문제점이 있었다.
또한, MIMO 모드의 선택에 대한 문제뿐아니라, 각 모드에서 최적의 전송율(data rate, throughput)을 찾기 위해 MCS 레벨(Modulation and Coding Scheme level)을 결정해야 하는데, 그 방법 및 절차가 명확하지 않다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법 및 장치에 있어서, 근본적인 채널 특성뿐만 아니라 해당 채널에서 전송율을 고려하여 전송율을 최적화할 수 있는 전송 방식을 결정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는데 있어서, MIMO 모드 뿐만 아니라 그 MIMO 모드에 적합한 MCS 레벨을 기준으로 전송 방식을 결정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 통신 채널에서 신호의 에러율과 전송율을 최적화시킬 수 있는 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 결정하는 방법 및 절차를 구체적으로 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법은 적어도 하나의 MIMO 모드가 적용되는 MIMO(다중입출력) 시스템의 전송 방식 결정 방법에 있어서, (a) 상기 MIMO 시스템에 적용되는 상기 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 수신 신호의 유효 CINR(Effective CINR)을 결정하는 단계; (b) 상기 MIMO 모드 및 상기 변조 방식의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 중에서 상기 유효 CINR에 따라 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍(pair)을 선택하는 단계; 및 (c) 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율(data rate)에 따라 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법은 송신기와 수신기가 각각 적어도 하나의 안테나를 사용하는 MIMO 시스템에서 상기 송신기로의 피드백을 위해 상기 수신기에서 수행되는 상기 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법에 있어서, 상기 MIMO 시스템에 적용되는 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 각각 수신 신호의 유효 CINR을 결정하는 단계; 및 상기 MIMO 모드 및 상기 변조 방식의 MCS 레벨 중에서 상기 유효 CINR을 사용하여 선택한 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치는 적어도 하나의 MIMO 모드가 적용되는 MIMO(다중입출력) 시스템에 있어서, 상기 MIMO 시스템에 적용되는 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 수신 신호의 유효 CINR을 결정하는 유효 CINR 결정부; 상기 MIMO 모드별 및 상기 변조 방식의 MCS 레벨 중에서 상기 유효 CINR에 따라 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부; 및 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율에 따라 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, MIMO 시스템에서 근본적인 채널 특성뿐만 아니라 해당 채널에서 전송율을 고려하여 전송율을 최적화할 수 있는 전송 방식을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명은 MIMO 시스템의 수신기에서 송신기로 피드백되는 전송 방식에 대한 피드백 정보를 MIMO 모드 및 MCS 레벨 별로 세분화하여 결정함으로써, 채널에 적합한 MIMO 모드뿐만 아니라 그 MIMO 모드에서 최적의 전송율을 위한 MCS 레벨을 전송 방식에 반영하여, 단말로의 전송 속도를 증가 시키고 MIMO 시스템의 커버리지를 확대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 MIMO 시스템의 수신기에서 MIMO 모드 및 MCS 레벨에 의해 전송 방식을 결정하는 과정에 있어서, 채널 용량, 에러율 및 전송율을 결정 과정에 적용하는 절차 및 방법을 명확하게 제시하는 또 다른 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 N×M MIMO 시스템의 송신기를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 N×M MIMO 시스템의 수신기를 나타내는 구성도로서, 송신기를 기지국(BS; Base Station)으로, 수신기를 단말(MS; Mobile Station)로 나타낼 수도 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하고 송신기 또는 수신기에 대한 기지국 및 단말의 역할이 서로 전환될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.
도 2를 참조하면, 송신기(200)는 부호화부(210)와, 인터리버(220)와, 변조부(230)와, 다중화 및 공간 부호화부(240)와, 복수의 안테나와, 피드백 메시지 복호화부(250)와, 스케줄러(260)와, 전송 방식 선택부(270)를 포함하고, 도 3을 참조하면, 수신기(300)는 복수의 안테나와, 역다중화 및 공간 복호화부(310)와, 복조부(320)와, 디인터리버(330)와, 복호화부(340)와, MIMO 채널 파라미터 추정부(350)와, 전송 방식 결정부(360)를 포함한다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 송신기의 동작을 먼저 설명하고, 연이어 본 발명과 관련된 STC(Space-Time Coding)에 대하여서 개략적으로 설명한 후, 수신기의 동작을 설명하도록 한다.
송신기(200)에서, 부호화부(210)는 전송할 정보를 담은 n번째 비트 Un을 FEC(Forward Error Correction)등과 같은 방식으로 채널 부호화(channel encoding)하여 부호화된 비트 Ci를 출력한다. 예컨대, 부호화 방식으로는 길쌈 부호 화(Convolutional encoding), CTC(Convolutional Turbo Codes) 등을 사용한다.
이 부호화된 비트 Ci에 대하여, 인터리버(220)는 높은 상관관계를 갖는 연속된 Ci들 각각이 상호 상관도가 낮은 채널들에 통하여 전송되도록 정해진 규칙에 따라 재배열한다. 예컨대, 연속된 Ci들에 대하여 인접되지 않은 부반송파로 맵핑하거나, 연속된 Ci들에 대하여 성상도(constellation) 중에서 하위 또는 상위 비트에 교대로 맵핑하도록 상술한 규칙을 정할 수 있다.
이처럼 인터리빙된 bi들에 대하여, 변조부(230)는 QPSK 또는 QAM등과 같은 변조 방식을 사용하여 하나의 심볼에 하나 이상의 비트를 맵핑한다. 여기서, 변조부(230)는 수신기(300)의 피드백 메시지를 참조하여 전송 방식 선택부(270)에서 선택된 MCS 레벨(Modulation and Coding Scheme)에 따라 변조 방식을 결정한다.
또한, 다중화 및 공간 부호화부(240)는 변조된 심볼을 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 또는 CDM(Code Division Multiplexing) 등과 같은 방식으로 다중화한 후, 전송 방식 선택부(270)에서 선택된 MIMO 모드에 따라 전체 심볼의 일부나 또는 전부를 복수의 안테나를 사용하여 수신기(300)로 송출할 수 있다.
이때, 심볼과 안테나 간의 맵핑을 MIMO 모드 또는 시공간 부호화(STC: Space-Time Coding)라 하고, MIMO 모드는 SIMO(Single Input Multiple Output) 및 부호화 방식에 따라 시공간 전송 다이버시티(STTD: Space-Time Transmit Diversity)와 공간 다중화(SM: Spatial Multiplexing)로 구분될 수 있다.
STTD는 서로 다른 두 개의 심볼을 전송함에 있어서 심볼 각각의 위상과 그 심볼 각각을 송출할 안테나를 바꾸어 반복 전송하는 방식으로, 대표적으로 알라무티(Alamouti) 방식이 있으며, 공간에 따른 페이딩을 완화시킴으로써 비교적 안정되고 향상된 전송율을 보장한다. 한편, SM은 각기 다른 다수의 심볼을 복수의 안테나를 통해 동시에 송출하고 수신하는 방식으로, 대표적으로 BLAST 방식이 있으며, 데이터 전송률을 증가시킨다.
특히, IEEE 802.16d/e 기반의 휴대인터넷 시스템에서는 STTD와 SM이 선택적으로 전송될 수 있도록 규정하였기 때문에 적절한 성능 비교 후에 전송될 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
SIMO, STTD 및 SM의 상대적인 성능은 채널 상태에 따라 다르게 나타나므로, 상술한바와 같이, 이들을 적절히 선택하여 사용해야 한다. 이를 위하여, 수신기(300)는 송신기(200)에서 송출된 신호로부터 채널 특성을 분석한 후 사전에 정해진 판단 기준에 따라 SIMO, STTD 및 SM 중에서 어느 하나를 결정하고 이에 대한 정보를 부호화하여 송신기(200)로 전송, 즉 피드백 한다.
이때, 상기 부호화된 정보는 수신기(300)에서 결정된 MIMO 모드와 MCS 레벨 등을 포함하며, 정해진 시점에 송신기(200)로 전송된다. 이하에서는 상술한 바와 같이 부호화되어 전송되는 정보를 피드백 메시지라 하겠다.
다시 도 2에서, 피드백 메시지 복호화부(250)는 수신기(300)로부터 전송된 정보를 복호화하여 전송 방식 선택부(270)에 제공하고, 스케줄러(260)는 자원 상태 및 스케줄링 전략 등을 전송 방식 선택부(270)에 제공한다. 이에 따라, 전송 방식 선택부(270)는 자원 상태 및 스케줄링 전략 등을 고려하여 수신기(300)로 전송할 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 최종적으로 결정할 수 있다.
한편, 도 3에서, 수신기(300)는 복수의 안테나에서 수신 신호들을 심볼 단위로 역다중화 및 공간 복호화부(310)에서 역다중화를 수행하고 공간 복호(ST decoding)를 수행한다.
복조부(320)는 이렇게 역다중화 되고 복호된 심볼들을 복조하여 비트 매트릭스를 산출하며, 디인터리버(330)는 송신기(200)에서 적용된 인터리빙 방식의 역으로 디인터리빙 하며, 복호화부(340)는 이 디인터리빙된 비트열을 토대로 원래 송신기(200)에서 전송된 정보 비트 추정치를 출력한다.
또한, 수신기(300)는 송신기(200)에서 송출된 신호로부터 MIMO 채널 특성, 예컨대 MIMO 채널 추정 및 잡음 전력 등을 분석하는 MIMO 채널 파라미터 추정부(350)와, 추정된 MIMO 채널 및 잡음 전력을 이용하여 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 결정하는 전송 방식 결정부(360)를 더 포함하며, MIMO 채널 파라미터 추정부(350)는 전송 방식 결정부(360)의 구성에 포함될 수도 있다.
전송 방식 결정부(360)는 채널 환경에 따라 MIMO 모드의 결정 및 AMC(Adaptive Modulation and Coding)을 수행하기 위해 수신 신호의 물리적 CINR(Physical Carrier-to-Interference and Noise Ratio; PCINR), 유효 CINR(Effective Carrier-to-Interference and Noise Ratio; ECINR)을 산출하고, 에러율(error rate) 및 전송율(data rate, throughput)을 고려하여 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 결정한다. 그리고, 결정된 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 포함하는 피드백 메시 지를 송신부(200)에 송신함으로써, MIMO 시스템의 전송 방식을 결정 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 방식 결정부(360)를 나타낸 블록도로서, 전송 방식 결정부(360)는 유효 CINR 결정부(402), MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404), MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부(406) 및 피드백부(408)를 포함한다.
유효 CINR 결정부(402)는 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드 및 변조 방식 별로 수신 신호의 ECINR을 결정한다. 그리고, 유효 CINR 결정부(402)는 수신 신호로부터 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드에 따라 복수의 PCINR을 산출하고, 복수의 물리적 CINR과 수신 신호의 변조 방식에 따른 채널 용량의 매핑 테이블을 사용하여 수신 신호의 ECINR을 결정한다.
또한, 유효 CINR 결정부(402)는 수신기(300)가 수신 방법으로서 사용할 수 있는 MIMO 모드 및 변조 방식에 대해 MIMO 시스템이 사용하는 모든 MIMO 모드 및 변조 방식 별로 ECINR을 결정한다. 이하, 도 5 내지 도7을 참조하여 유효 CINR 결정부(402)의 구체적인 동작을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유효 CINR 결정부(402)를 나타낸 블록도로서, 유효 CINR 결정부(402)는 물리적 CINR 산출부(502) 및 유효 CINR 맵핑부(504)를 포함한다.
물리적 CINR 산출부(502)는 수신기(300)의 수신 신호로부터 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드에 따라 복수의 PCINR을 산출한다.
먼저, 물리적 CINR 산출부(502)에서 PCINR을 산출하기 위해 수신 신호의 샘플을 획득하는 방법을 일 예를 들어 설명하면, 물리적 CINR 산출부(502)는 수신 신 호인 다운링크 서브 프레임(DL sub-frame)에서 유사한 채널 특성을 갖는 세그먼트를 정의하고, 세그먼트를 구성하는 하나 이상의 톤들(tone, sub-carrier)로부터 세그먼트의 PCINR을 연산한다.
이러한 세그먼트가 PCINR의 연산을 위한 샘플이 되며, 수신 신호의 파일럿 톤에 의해 채널 특성이 추정된다. 그리고, 물리적 CINR 산출부(502)는 수신 신호의 파일러 톤에 의한 추정 과정 후에 MIMO 시스템이 사용하는 모든 MIMO 모드에 대해 각각 PCINR을 구할 수 있게 된다.
나아가, 추후 상술하는 ECINR은 하나 이상의 세그먼트로 구성된 블록(block)을 대표하는 값이며, 따라서 ECINR은 하나 이상의 PCINR 값으로부터 연산된다.
다음으로, PCINR의 산출 방법을 설명하기 전에 MIMO 시스템을 위한 신호 모델과 표기법(notation)을 살펴보겠다.
MIMO 시스템의 신호 모델은 이하의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008025808195-pat00001
여기서, NT는 송신 안테나의 수이고, NR은 수신 안테나의 수이고, NR은 NT보다 크거나 같다. 그리고, Es는 전송된 심볼의 총 에너지이고, y는 NR차원을 가진 수신 신호 벡터이고, s는 NT차원을 가진 입력 신호 벡터이고, H는 NR×NT차원을 가진 채널 매트릭스이다. 그리고, H의 (i,j)번째 요소는 j번째 송신 안테나와 i번째 수신 안테나 사이의 채널 응답인 hij에 해당한다. 그리고, n은 NR차원의 노이즈 및 간섭 벡터이고, 분산 매트릭스 K를 갖는다.
이하에서, 물리적 CINR 산출부(502)의 MIMO 모드 별 PCINR 산출 방법을 살펴보겠다.
먼저, MIMO 모드가 STTD인 경우, 물리적 CINR 산출부(502)는 M개의(M은 양의 정수) 세그먼트에 대해 M개의 PCINR을 산출하는데, 하기 수학식 2에 해당하는 연산을 통해 상기 M개중 m번째 세그먼트의 PCINR을 산출한다.
Figure 112008025808195-pat00002
여기서,
Figure 112008025808195-pat00003
은 m번째 세그먼트의 PCINR을 의미하고, k(m)i는 m번째 세그먼트의 i번째 수신 안테나에 대한 노이즈 및 간섭 파워의 합이고,
Figure 112008025808195-pat00004
는 통상적인 SISO(Single Input Single Output) CINR 에 의해 구할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, MIMO 모드가 SM이고, 신호 검출 방법으로서 ML(Maximum Likelihood)을 사용하는 경우, 물리적 CINR 산출부(502)는 하기 수학식 3에 해당하는 연산을 통해 상기 M개중 m번째 세그먼트의 PCINR을 산출한다.
Figure 112008025808195-pat00005
여기서,
Figure 112008025808195-pat00006
은 등가의 퍼스트림(equivalent per-stream) PCINR이고, 잘 알려진 샤논의 채널 용량 공식(Shannon's capacity formula)에 의해 유도될 수 있다. 그리고, Cstream(m)은 퍼스트림 채널 용량이다. 비록, 복수의 안테나에 따른 복수의 스트림이 존재 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 각 스트림의 평균적인 PCINR을 목적하는 PCINR로서 선택한다.
한편, MIMO 모드가 SM이고, 신호 검출 방법으로서 MMSE(Minimum Mean Square Error)를 사용하는 경우, 물리적 CINR 산출부(502)는 하기 수학식 4에 해당하는 연산을 통해 PCINR을 산출한다.
Figure 112008025808195-pat00007
여기서,
Figure 112008025808195-pat00008
를 만족한다.
상기 수학식 4에서,
Figure 112008025808195-pat00009
는 j번째 스트림의 m번째 세그먼트의 PCINR을 의 미하고, W(m)H는 W(m)의 복소공액 전치(Hermitian transpose)를 의미한다. 그리고, U는 세그먼트를 이루는 톤의 개수를 의미한다.
상기 수학식 4에 따르면 세그먼트를 대표하는 PCINR값은 세그먼트를 이루는 각 톤의 SNR로부터 구한다. 즉, 세그먼트의 PCINR은 개념적으로 {(U개 신호 전력 평균) / (U개 노이즈 전력 평균 평균)}으로써 표현된다.
한편, MIMO 모드가 SIMO(Sigle Input Multiple Output)인 경우, 물리적 CINR 산출부(502)는 MRC(Maximal Ratio Combining) 기술을 사용하여 PCINR을 산출한다. 여기서, MRC에 관련된 PCINR은 일반적인 방법으로써 연산될수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
유효 CINR 맵핑부(504)는 누적 평균 산출부(506) 및 누적 평균 맵핑부(508)을 포함하며, 물리적 CINR 산출부(502)에서 산출된 복수의 PCINR과 MIMO 시스템이 사용하는 변조 방식에 따른 채널 용량의 매핑 테이블을 사용하여 수신 신호의 ECINR을 결정한다.
누적 평균 산출부(506)는 상기 매핑 테이블에 의해 복수의 PCINR에 매핑되는 복수의 채널 용량을 획득하고, 복수의 채널 용량에 대한 누적 평균을 산출한다.
누적 평균 맵핑부(508)는 누적 평균 산출부(506)에서 산출된 누적 평균에 매핑되는 PCINR을 상기 수신 신호의 ECINR로서 결정한다. 이하, 도 6 및 도 7을 통해 유효 CINR 맵핑부(504)의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효 CINR 맵핑부(504)의 동작에 대한 개념을 나타내는 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템에서 변조 방식에 따른 채널 용량 함수의 그래프이다.
유효 CINR 맵핑부(504)는 물리적 CINR 산출부(502)에서 산출된 M개의 PCINR을 수신하면, 소정의 변조 방식에 따라 제1 선택부(602)에 의해 M개의 PCINR이 처리될 경로를 선택한다. 여기서, 상기 소정의 변조 방식은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템이 사용하는 변조 방식 중 어느 하나이다.
누적 평균 산출부(506)는 채널 용량의 맵핑 테이블(Mapping Table)을 사용하여 M개의 PCINR에 맵핑되는 채널 용량을 획득한다. 여기서, 상기 채널 용량은 변조 방식에 따른 상기 AWGN 채널 모델에 기초한 채널 용량 함수(f(·)) 값이다.
즉, 상기 맵핑 테이블은 PCINR 값과 그에 맵핑되는 채널 용량 함수 값을 저장하고 있다. 그리고, 저장된 함수값은 도 7의 그래프를 통해 얻어진 값이다.
채널 용량은 수신기(300)에서 측정된 SNR(Signal to Noise Ratio)에 따라 도 7의 그래프와 같은 관계를 갖는데, 이론적으로는 샤논의 채널 용량 곡선(702)에 따르지만, 실제로는 변조기법에 따라 채널 용량이 제한된다. 즉, 도 7의 QPSK 채널 용량 곡선(704), 16QAM 채널 용량 곡선(706), 또는 64QAM 채널 용량 곡선(708)에 따라 그 값이 정해진다.
일 예로서, 변조 방식이 QPSK인 경우 QPSK 채널 용량 곡선(704)에 따라 15dB의 PCINR(도 7의 SNR)은 채널 용량이 2가 된다. 그리고, 이러한 맵핑 정보가 상기 맵핑 테이블에 저장되어 있다.
그리고, 누적 평균 산출부(506)는 페널티 팩터(penalty factor)로서 맵핑 결 과의 보정을 위한 가중치를 사용하여 맵핑을 수행할 수 있다. 일 예로서, PCINR 값에 가중치(
Figure 112008025808195-pat00010
)를 곱한 값에 맵핑되는 채널 용량을 획득할 수 있다.
누적 평균 산출부(506)는 획득한 M개의 채널 용량에 대한 누적 평균을 산출한다. 일 예로서, 변조 방식이 QPSK인 경우 누적 평균 산출부(506)의 전술한 과정을 통해 획득한 누적 평균은 하기 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008025808195-pat00011
누적 평균 맵핑부(508)는 상기 매핑 테이블을 한번 더 사용하여 상기 누적 평균에 해당하는 채널 용량에 매핑되는 PCINR(도 7의 SNR)을 ECINR으로 결정한다.
그리고, 누적 평균 맵핑부(508)는 페널티 팩터 맵핑 결과의 보정을 위한 가중치를 사용하여 맵핑을 수행 할 수 있다. 여기서, 누적 평균에 맵핑되는 PCINR에 가중치(1/
Figure 112008025808195-pat00012
)를 곱한 값을 ECINR으로 결정할 수 있다.
일 예로서, 변조 방식이 QPSK인 경우, 누적 평균 맵핑부(508)의 전술한 동작은
Figure 112008025808195-pat00013
으로서 표현할 수 있다.
제2 선택부(604)는 누적 평균 맵핑부(508)에서 결정된 ECINR을 변조 방식에 따라 선택된 경로를 통해 전송한다.
상술한 ECINR 결정 과정은 소정의 변조 방식에 대해서만 설명하였으나, MIMO 시스템이 사용하는 모든 변조 방식에 대해 반복적으로 수행되므로, 변조 방식 별로 ECINR이 결정되게 된다.
다시, 도 4를 참조하면, MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)는 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드 및 변조 방식의 MCS 레벨 중에서 유효 CINR 결정부(402)에서 결정된 ECINR에 따라 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택한다. 이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여, MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)의 구체적인 동작을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)를 나타낸 블록도로서, MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)는 비교부(802) 및 선택부(804)를 포함한다.
비교부(802)는 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 별로 에러율(error rate)이 제1 임계치 이하인 조건을 만족하게 하는 SNR을 제2 임계치로 설정하고, 제2 임계치와 ECINR을 비교한다. 일 실시예에 있어서, 상기 에러율은 BLER(Block Error Rate), PER(Packet Error Rate) 및 FER(Frame Error Rate) 중 어느 하나일 수 있다.
선택부(804)는 상기 비교부(802)의 비교 결과, 상기 제2 임계치 이상인 유효 CINR을 갖는 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍으로서 선택한다. 여기서, 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍들은 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하기 위한 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍들의 후보 그룹에 속하게 된다.
그리고, 상기 비교부(802) 및 선택부(804)는 MIMO 시스템이 사용하는 모든 MIMO 모드 및 MCS 레벨에 대해 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하기 위한 동작을 수행하게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교부(802)가 에러율에 따른 제2 임계치와 ECINR을 비교하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 그래프는 수신기(300)의 수신 신호가 갖는 SNR에 대해 FEC(Forward Error Correction) 블록의 블록 에러율(BLER)을 나타낸다.
예컨데, 도 9는 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하기 위한 BLER 조건이 BLER 1% 이하(타겟 BLER)인 경우, 특정 MCS 레벨에서 수신 신호가 가져야할 SNR을 타나낸다.
QPSK 1/2를 MCS 레벨로서 사용하는 경우, BLER과 SNR의 관계는 도 9의 첫 번째 곡선(902)에 나타나 있으며, 수신 신호는 “BLER 1% 이하”(904)를 만족하기 위해 도 9를 참조하면 약 1.8dB 이상의 SNR(906)을 가져야 한다.
비교부(802)는 MIMO 모드가 STTD이고, MCS 레벨이 QPSK 1/2인 경우, “BLER 1%(제1 임계치) 이하”를 만족하기 위한 SNR(제2 임계치)를 획득한다. 여기서, SNR(제2 임계치)은 약 1.8dB(906)이다. 그리고, 비교부(802)는 그 SNR(제2 임계치)과 유효 CINR 결정부(402)에서 결정된 ECINR(908)을 비교한다. 그런데, ECINR(908)이 제2 임계치인 1.8dB(906)보다 그래프 상에서 오른쪽에 위치하므로 ECINR(908)이 제2 임계치 보다 더 크다는 것을 알 수 있다.
선택부(804)는 상기 비교부(802)로부터 ECINR(908)이 제2 임계치 보다 더 크 다는 비교 결과를 수신한 경우, 상기 ECINR(908)을 결정하는데 기초가된 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍(pair)인 STTD 및 QPSK 1/2를 MIMO 시스템의 전송 방식 결정을 위한 후보 그룹의 엔트리로서 선택한다.
다른 예로서, MIMO 모드가 STTD이고, MCS 레벨이 QPSK 3/4인 경우, 유효 CINR 결정부(402)에서 결정된 ECINR(910)은 QPSK 3/4에 해당하는 제2 임계치보다 크다. 따라서, STTD 및 QPSK 3/4 쌍도 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)에 의해 후보 그룹의 엔트리로서 선택된다. MIMO 모드가 STTD이고, MCS 레벨이 16QAM 3/4인 경우의 ECINR(912)도 마찬가지이다.
그런데, 수신 신호의 MIMO 모드가 STTD이고 MCS 레벨이 64QAM 2/3, 64QAM 3/4, 64QAM 5/6인 경우, EINCR(914,916,918)은 도 9의 그래프 상으로 제2 임계치의 왼쪽에 위치하며, 제2 임계치보다 작다. 따라서, 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍들은 후보 그룹인 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍들로서 선택되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 선택부(404)는 제1 임계치의 타겟 BLER을 만족해야하는 경우 MCS 레벨 별로 제2 임계치의 수치 정보를 기 저장하고 있으며, ECINR을 수신하면 기 저장된 상기 수치 정보와 비교하여 비교 결과를 출력할 수 있다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 2×2 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 별로 결정된 ECINR, MCS율, STC율 및 제2 임계치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 9에서 설명한 바와 같이, MIMO 모드가 STTD이고, MCS 레벨이 QPSK 1/2, QPSK 3/4, 16QAM 1/2, 16QAM 3/4, 64 QAM 1/2 및 64QAM 2/3인 경 우에 ECINR이 제2 임계치보다 크므로 해당 쌍이 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍이 된다.
그리고, MIMO 모드가 SM이고, MCS 레벨이 QPSK 1/2 및 QPSK 3/4인 경우의 해당 쌍이 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍이 된다. 또한, MIMO 모드가 SIMO이고, MCS 레벨이 QPSK 1/2, QPSK 3/4 및 16QAM 1/2인 경우의 해당 쌍이 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍이 된다.
한편, 도 10에 나타난 MCS율(Modulation and Coding Scheme Rate)은 MCS 레벨에 따라 채널 코딩된 심볼의 실제 데이터 비트의 비율을 의미한다. 예를 들어, 64QAM 3/4의 MCS 레벨의 경우, 실제 데이터 9비트가 채널 코딩되어 총 12비트의 신호가 2개의 심볼로서 전송되게 된다. 이 때, 심볼당 실제 데이터 비트는 9/2 비트 이므로, MCS율은 4.5가 된다.
또한, 도 10에 나타난 STC율(Space Time Coding Rate)은 MIMO 시스템의 시공간 전송에 따른 전송 이득을 의미하며 2개의 송신 안테나를 사용하여 서로 다른 데이터를 전송하는 SM의 경우, STC율은 도시된 바와 같이 2가된다. 그리고, SIMO의 경우 단일 송신 안테나를 사용하고, STTD의 경우 2개의 송신 안테나를 사용하지만 같은 데이터를 시간차를 주어 각각 전송하기 때문에 STC율은 1이 된다.
다시, 도 4를 참조하면, MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부(406)는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)로부터 후보 그룹인 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 획득하고, 그 중에서 각 쌍의 전송율에 따라 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정한다. 이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부(406)의 동작을 구체적을 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부(406)를 개략적으로 나타낸 블록도서, MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부(406)는 전송율 산출부(1102) 및 전송율 비교 결정부(1104)를 포함한다.
전송율 산출부(1102)는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)로부터 수신한 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율을 산출한다.
전송율 산출부(1102)는 하기 수학식 5에 해당하는 연산에 의해 전송율(data rate, throughput)을 산출한다.
전송율 = MCS율 × STC율
변형된 실시예에 있어서, 전송율 산출부(1102)는 하기 수학식 6에 해당하는 연산에 의해 전송율을 산출할 수 있다.
전송율 = MCS율 × STC율 ×(1-PER)
본 발명의 일 실시예에 따라 산출된 전송율을 도 10을 참조하여 설명하면, MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부(404)에서 선택된 후보 그룹 중 SM 및 QPSK 1/2 쌍의 경우, MCS율은 1이고 STC율은 2이므로 전송율은 2이된다. 그리고, STTD 및 16QAM 3/4 쌍은 MCS율은 3이고 STC율은 1이므로 전송율은 3이된다.
전송율 비교 결정부(1104)는 전송율 산출부(1102)의 산출 결과, 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 가장 큰 전송율을 갖는 상기 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하고, 그 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정한다.
도 10을 참조하면, 전술한 방법으로 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍들 중에서, STTD 및 16QAM 3/4 쌍, STTD 및 64QAM 1/2 쌍, 그리고 SM 및 QPSK 3/4 쌍이 전송율이 3으로서 가장 큰 전송율을 갖는다. 따라서, 전송율 비교 결정부(1104)는 상기 3쌍을 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍으로서 선택한다.
그런데, 전송율 비교 결정부(1104)는 전술한 예와 같이 가장 큰 전송율을 갖는 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍이 복수인 경우, 상기 복수의 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 에러율을 가장 작게 하는 ECINR을 가진 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하여 상기 MIMO 시스템의 전송 방식으로 결정한다.
일 실시예에 있어서, 복수의 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 에러율을 작게 하는 ECINR을 갖는 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하는 방법은 타겟 에러율(1% BLER 이하)에 대한 기준 수치인 제2 임계치와 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 ECINR의 차를 비교하여, 그 차가 가장 큰 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하는 것이다.
예컨데, 도 10을 참조하면, STTD 및 16QAM 3/4 쌍의 경우 제2 임계치와 ECINR의 차는 0.2dB(=11.3dB - 11.1dB)이고, STTD 및 64QAM 1/2 쌍의 경우 해당 차는 0.1dB(=11.9dB - 11.8dB)이고, SM 및 QPSK 3/4 쌍의 경우 해당 차는 0.6dB(=5.5dB - 4.9dB)이다. 따라서, 전송율 비교 결정부(1104)는 최종적으로 제2 임계치와 ECINR의 차가 가장 큰 SM 및 QPSK 3/4 쌍을 선택하여 MIMO 시스템의 전송 방식으로 결정한다.
다시, 도 4를 참조하면, 피드백부(408)는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부(406)에서 MIMO 시스템의 전송 방식으로서 결정된 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 대한 정보를 포함하는 피드백 메시지를 송신기(200)로 전송한다. 예컨데, 도 10에 나타난 결과에 의할 때, MIMO 모드로서 SM을, MCS 레벨로서 QPSK 3/4을 전송 방식으로서 사용할 것을 송신기(200)로 피드백한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, MIMO 시스템의 송신기로부터 신호를 수신하면, MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드 중 소정의 MIMO 모드에 따라 복수의 PCINR을 산출한다(S1202).
다음으로, 복수의 PCINR과 MIMO 시스템이 사용하는 변조 방식에 따른 채널 용량의 매핑 테이블에 의해 상기 복수의 PCINR에 매핑되는 복수의 채널 용량을 획득한다(S1204).
다음으로, 복수의 PCINR과 상기 변조 방식에 따른 채널 용량의 매핑 테이블에 의해 상기 복수의 PCINR에 매핑되는 복수의 채널 용량을 획득한다(S1204).
일 실시예에 있어서, 상기 채널 용량은 상기 변조 방식에 따른 상기 AWGN 채널 모델에 기초한 채널 용량 함수 값일 수 있다.
다음으로, 상기 복수의 채널 용량에 대한 누적 평균을 산출한다(S1206).
다음으로, 상기 매핑 테이블에 의해 상기 누적 평균에 매핑되는 PCINR을 상기 소정의 MIMO 모드에 대한 ECINR로서 결정한다(S1208).
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 PCINR 또는 누적 평균에 대한 매핑은, 상기 복수의 PCINR의 보정을 위한 가중치를 사용하여 수행될 수 있다.
다음으로, MIMO 시스템이 사용하는 모든 MIMO 모드 및 변조 방식에 대해 ECINR이 결정되지 않았다면(S1210), MIMO 시스템이 사용하는 모든 MIMO 모드 및 변조 방식에 대해 ECINR이 결정될 때까지 S1202단계, S1204단계, S1206단계 및 S1208단계를 반복적으로 수행한다.
만약, 모든 MIMO 모드 및 변조 방식에 대해 ECINR이 결정되었다면(S1210), MIMO 모드 및 MCS 레벨 별로 타겟 에러율 조건을 만족시키는 SNR 임계치와 ECINR을 비교한다(S1212).
일 실시예에 있어서, MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드는 SIMO, STTD 및 SM 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 에러율은 BLER, PER 및 FER 중 어느 하나일 수 있다.
다음으로, 상기 비교 결과, SNR 임계치 이상인 ECINR을 갖는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍으로서 선택한다(S1214).
다음으로, 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 전송율이 가장 큰 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍으로서 선택한다(S1216).
일 실시예에 있어서, 상기 전송율은 상기 MCS 레벨에 따른 MCS율과 상기 MIMO 모드에 따른 STC율의 곱에 의해 결정될 수 있다.
다음으로, 만약 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍이 복수이면(S1218), 상기 에러율을 가장 적게 하는 ECINR을 갖는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 MIMO 시스 템의 전송 방식을 결정한다(S1220). 그리고, 전송 방식으로 결정된 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 포함하는 피드백 메시지를 MIMO 시스템의 송신기로 전송함으로써 피드백을 수행한다(S1222).
만약, 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍이 복수가 아니면(S1218), 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하고(S1224), 전송 방식으로 결정된 MIMO 모드 및 MCS 레벨을 포함하는 피드백 메시지를 MIMO 시스템의 송신기로 전송함으로써 피드백을 수행한다(S1222).
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 SISO 시스템과 MIMO 시스템의 개요를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 N×M MIMO 시스템의 송신기를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 N×M MIMO 시스템의 수신기를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 방식 결정부를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유효 CINR 결정부를 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유효 CINR 맵핑부의 동작에 대한 개념을 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템에서 변조 방식에 따른 채널 용량 함수의 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부를 나타낸 블록도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교부가 에러율에 따른 제2 임계치와 ECINR을 비교하는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 2×2 MIMO 시스템이 사용하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 별로 결정된 ECINR, MCS율, STC율 및 제2 임계치를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법을 나타낸 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
360: 전송 방식 결정부 402: 유효 CINR 결정부
404: MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부
406: MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부
408: 피드백부

Claims (25)

  1. 적어도 하나의 MIMO 모드가 적용되는 MIMO(다중입출력) 시스템의 전송 방식 결정 방법에 있어서,
    (a) 상기 MIMO 시스템에 적용되는 상기 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 수신 신호의 유효 CINR(Effective CINR)을 결정하는 단계;
    (b) 상기 MIMO 모드 및 상기 변조 방식의 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 중에서 상기 유효 CINR에 따라 MIMO 모드와 MCS 레벨로 구성된 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍(pair)을 선택하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율(data rate)에 따라 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서, (a) 단계는,
    (a-1) 상기 수신 신호로부터 상기 MIMO 모드 중 소정의 MIMO 모드에 따라 물리적 CINR(Physical CINR)을 산출하는 단계;
    (a-2) 상기 물리적 CINR과 상기 변조 방식에 따른 채널 용량의 맵핑 테이블을 사용하여 상기 변조 방식 별로 상기 소정의 MIMO 모드에 대한 유효 CINR을 결정하는 단계; 및
    (a-3) 상기 소정의 MIMO 모드 이외 MIMO 모드에 대해 상기 (a-1) 단계 및 (a-2) 단계를 반복적으로 수행하여 상기 MIMO 모드별 및 변조 방식 별로 유효 CINR을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (a-2) 단계는,
    상기 맵핑 테이블에 의해 적어도 하나의 상기 물리적 CINR에 맵핑되는 적어도 하나의 채널 용량을 획득하는 단계;
    상기 채널 용량에 대한 누적 평균을 산출하는 단계; 및
    상기 맵핑 테이블에 의해 상기 누적 평균에 맵핑되는 물리적 CINR을 상기 소정의 MIMO 모드에 대한 유효 CINR로서 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 물리적 CINR 또는 누적 평균에 대한 맵핑은,
    맵핑 결과의 보정을 위한 가중치를 사용하여 수행되는 것을 특징으로하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 채널 용량은,
    상기 변조 방식에 따른 AWGN(additive white gaussian noise) 채널 모델에 기초한 채널 용량 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 MIMO 모드별 및 MCS 레벨 별로 에러율이 제1 임계치 이하인 조건을 만족하는 SNR(Signal to Noise Ratio)에 대한 제2 임계치와 상기 유효 CINR을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과, 상기 제2 임계치 이상인 유효 CINR을 갖는 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍으로서 선택하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율을 산출하는 단계; 및
    상기 산출 결과, 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 가장 큰 전송율 및 에러율을 가장 작게 하는 유효 CINR을 갖는 상기 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  8. 송신기와 수신기가 각각 적어도 하나의 안테나를 사용하는 MIMO 시스템에서 상기 송신기로의 피드백을 위해 상기 수신기에서 수행되는 상기 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법에 있어서,
    상기 MIMO 시스템에 적용되는 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 각각 수신 신호의 유효 CINR을 결정하는 단계; 및
    상기 MIMO 모드 및 상기 변조 방식의 MCS 레벨 중에서 상기 유효 CINR을 사용하여 MIMO 모드와 MCS 레벨로 구성된 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하고, 상기 선택된 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유효 CINR에 대한 결정은,
    상기 MIMO 모드별 및 변조 방식 별로 수신 신호의 물리적 CINR과 채널 용량의 맵핑 테이블을 사용하여 상기 유효 CINR을 결정하는 것을 특징하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 유효 CINR을 결정하는 단계는,
    상기 수신 신호의 물리적 CINR과 채널 용량의 맵핑 테이블에 의해 상기 물리적 CINR에 맵핑되는 채널 용량을 획득하는 단계;
    상기 채널 용량에 대한 누적 평균을 산출하는 단계; 및
    상기 맵핑 테이블에 의해 상기 누적 평균에 맵핑되는 물리적 CINR을 상기 유효 CINR로서 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  11. 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널 용량은,
    상기 변조 방식에 따른 AWGN 채널 모델에 기초한 채널 용량 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍은,
    상기 수신 신호의 에러율이 제1 임계치 이하가 되게 하는 유효 CINR을 갖는 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 해당하는 전송율 및 유효 CINR의 에러율에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전송율은,
    상기 MCS 레벨에 따른 MCS율(MCS Rate)과 상기 MIMO 모드에 따른 STC율(Space Time Coding Rate)의 곱에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 MIMO 모드는 SIMO(Single Input Multi Output), STTD(Space Time Transmit Diversity) 및 SM(Spatial Multiplexing) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 에러율은 BLER(Block Error Rate), PER(Packet Error Rate) 및 FER(Frame Error Rate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 방법.
  16. 적어도 하나의 MIMO 모드가 적용되는 MIMO(다중입출력) 시스템에 있어서,
    상기 MIMO 시스템에 적용되는 MIMO 모드별 및 변조 방식별로 수신 신호의 유효 CINR을 결정하는 유효 CINR 결정부;
    상기 MIMO 모드 및 상기 변조 방식의 MCS 레벨 중에서 상기 유효 CINR에 따라 MIMO 모드와 MCS 레벨로 구성된 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 선택하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부; 및
    상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율에 따라 선택한 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 유효 CINR 결정부는,
    상기 수신 신호로부터 상기 MIMO 모드에 따라 적어도 하나의 물리적 CINR을 산출하는 물리적 CINR 산출부; 및
    상기 물리적 CINR과 상기 변조 방식에 따른 채널 용량의 맵핑 테이블을 사 용하여 상기 수신 신호의 유효 CINR을 결정하는 유효 CINR 맵핑부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 유효 CINR 맵핑부는,
    상기 맵핑 테이블에 의해 상기 물리적 CINR에 맵핑되는 적어도 하나의 채널 용량을 획득하고, 상기 채널 용량에 대한 누적 평균을 산출하는 누적 평균 산출부; 및
    상기 누적 평균에 맵핑되는 물리적 CINR을 상기 수신 신호의 유효 CINR로서 결정하는 누적 평균 맵핑부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 유효 CINR 맵핑부는,
    상기 물리적 CINR 또는 누적 평균에 대해 맵핑 결과의 보정을 위한 가중치를 사용하여 맵핑을 수행하는 것을 특징으로하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 채널 용량은,
    상기 변조 방식에 따른 AWGN 채널 모델에 기초한 채널 용량 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  21. 제16항에 있어서, 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 선택부는,
    상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 별로 에러율이 제1 임계치 이하인 조건을 만족하는 SNR에 대한 제2 임계치와 상기 유효 CINR을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 비교 결과, 상기 제2 임계치 이상인 유효 CINR을 갖는 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍을 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍으로서 선택하는 선택부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 에러율은 BLER, PER 및 FER 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  23. 제16항에 있어서, 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부는,
    상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍의 전송율을 산출하는 전송율 산출부; 및
    상기 전송율 산출부의 산출 결과, 상기 제1 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍 중에서 가장 큰 전송율 및 에러율을 가장 작게 하는 상기 유효 CINR을 갖는 상기 제2 MIMO 모드 및 MCS 레벨 쌍에 의해 상기 MIMO 시스템의 전송 방식을 결정하는 전송율 비교 결정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 MIMO 모드 및 MCS 레벨 결정부는,
    상기 MCS 레벨에 따른 MCS율과 상기 MIMO 모드에 따른 STC율의 곱에 의해 상기 전송율을 결정하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 MIMO 모드는 SIMO, STTD 및 SM 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 MIMO 시스템의 전송 방식 결정 장치.
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