KR20060082016A

KR20060082016A - 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 피드백 정보 전송 장치및 방법

Info

Publication number: KR20060082016A
Application number: KR1020050048138A
Authority: KR
Inventors: 오정태; 노원일; 고균병; 전재호; 맹승주; 채찬병; 정홍실; 윤성렬; 변명광
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-06-04
Publication date: 2006-07-14
Also published as: CN1808962A; KR100950656B1; CN1808962B

Abstract

본 발명은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 기반으로 하는 통신 시스템에서 다양한 상향링크 FAST FEEDBACK정보를 주어진 주파수-시간축 자원을 이용하여 효율적으로 전송하는 방식을 제시한다.

본 발명의 송신 장치는, 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 피드백 정보를 전송하기 위한 단말 장치로서, 상기 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 전송할 정보를 3비트로 구성하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 출력된 심볼들을 부호화하고, 변조 및 고속 역 퓨리에 변환하는 송신기를 포함한다.

광대역 무선 접속 시스템, MIMO, OFDMA, 휴대인터넷, FAST FEEDBACK, 전송방식

Description

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 피드백 정보 전송 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING FEEDBACK INFORMATION IN A BROADBAND WIRELESS ACCESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 OFDMA 기반의 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 고속 피드백 정보를 전송하기 위한 단말 송신기 구조의 일부 블록 구성도,

도 2는 OFDMA 기반의 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 전송되는 고속 피드백 정보의 수신을 위한 기지국 수신기의 구성도,

도 3은 OFDMA 기반의 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크의 고속 피드백 채널들을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 3비트 정보를 전송하는 고속 피드백 채널의 주파수-시간축 상의 할당 관계를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에서 제안하는 DIUC 방식을 이용하는 고속 피드백 정보 전송을 위한 블록 구성도,

본 발명은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 피드백 정보의 전송 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 효율적으로 피드백 정보를 전송하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이동 통신 시스템은 음성 서비스를 기반으로 하여 점차로 무선 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 이와 같이 무선 패킷 데이터 서비스를 제공할 수 있는 시스템으로 제3세대(3rd Generation : 이하 "3G"라 함) 이동 통신 시스템에서는 다양한 멀티미디어 서비스를 고속으로 제공할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 그런데, 상기 3G 이동통신 시스템에서는 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭함) 방식을 이용하여 사용자들을 구분하고 있다. 상기 CDMA 방식은 직교성을 가지는 서로 다른 코드를 사용하여 데이터를 전송할 수 있는 방식이다.

그런데, 상기 3G 시스템에서는 코드의 부족 등으로 인하여 보다 고속의 데이터를 고품질로 제공할 수 없는 문제가 발생하고 있다. 즉, 사용할 수 있는 코드가 제한되어 있으므로 인하여 전송률에 제한을 받게 되는 문제에 봉착하였다. 따라서 이러한 문제를 해결하고자 이동 통신 시스템의 연구 및 개발자들은 소위 차세대 이동 통신 시스템으로 불리우는 제4세대(4th Generation; 이하 "4G"라 함) 광대역 무선 접속 통신 시스템을 고려하고 있다. 상기 4G 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중(Orthogoanl Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'라 칭함) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogoanl Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭함) 방식을 이용하여 기지국과 이동국(mobile station)간에 데이 터 송수신을 수행한다. 상기 OFDM 또는 OFDMA 방식을 사용하기 때문에 상기 4G 통신 시스템은 데이터 전송률을 약 100Mbps까지 높일 수 있다. 따라서, 상기 4G 통신 시스템은 다양한 서비스 품질(Quality of Service; 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 제공할 수 있다.

이와 같이, 상기 4G 통신 시스템, 즉 광대역 무선 접속 통신 시스템은 다수 이동국들의 이동성을 보장하면서 데이터를 고속으로 송수신할 수 있는 형태로 발전하고 있다. 상기 광대역 무선 접속 통신 시스템은 데이터 전송을 위해 시분할 방식을 사용하여 OFDM 심볼을 전송한다. 상기 OFDM 심볼을 전송은 하향 링크 및 상향 링크로 구분되어 전송된다. 또한, 상기 하향 링크와 상향 링크는 각각 특정 슬롯들에서 OFDM 심볼들을 전송하게 된다. 여기서, 상기 특정 슬롯들은 각각 시간 및 주파수 자원에 의해 구분되어 진다. 이와 같은 구성을 가지는 광대역 무선 통신 시스템은 상향 링크와 하향 링크에서 각각 특별한 목적을 가지는 물리채널들이 존재하여 신호를 송수신 한다.

상기 물리채널들 중 상향 링크 고속 피드백(fast feedback) 채널이 존재한다. 상기 상향 링크 고속 피드백 채널에 포함되는 정보는, 완전 신호대 잡음비(Signal to Noise ratio, 이하 'S/N'라 칭함) 정보, 밴드(band)별 차분(differential) S/N 정보, 고속 다중입력 다중출력(Fast MIMO(Multiple Input Multiple Output)) 피드백 정보, 모드 선택 피드백(mode selection feedback) 정보, MIMO 피드백 정보 등의 다양한 정보들이 존재한다. 여기서, 상기 완전 S/N 정보는 전체 밴드 즉, 전 주파수 대역에 대한 신호대 잡음비를 의미한다. 이러한 상 향 링크의 고속 피드백 정보는 통신 시스템 운용에 매우 중요한 것들이므로 전송에 높은 신뢰성이 보장되어야 한다.

한편, 종래에는 이동국이 상향 링크 고속 피드백 정보를 전송함에 있어서 하나의 상향 링크 채널을 통해 6 비트의 정보를 전송하였다. 그러나, 하나의 상향 링크 채널을 사용하며 고정된 6비트 정보만을 전송하면, 다양한 피드백 정보를 요구하는 시스템, 예를 들어 다중 안테나를 가지고, 각 안테나 또는 각 스트림별 피드백 정보를 요구하는 MIMO 시스템의 경우에는 운용의 유연성(flexibility)이 부족하게 된다. 왜냐하면, 상기한 다중 전송 안테나 시스템의 경우 다수의 전송 안테나를 사용하면서 최적의 성능을 얻기 위해서 다양한 무선 채널에 대한 정보를 필요로 하기 때문이다. 따라서 다중 전송 안테나 시스템의 경우 다중 안테나 전송 알고리즘에 따라 다양한 피드백 정보를 필요로 한다. 그러나, 현재 제공되고 있는 방법에서는 이동국이 다양한 피드백 정보를 피드백할 수 있는 방법이 없다. 따라서, 다중 안테나를 사용하는 통신 시스템에서 효율적으로 피드백 정보를 피드백할 수 있는 방안이 절실히 요구되어진다.

따라서 본 발명의 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 다양한 피드백 정보를 전송할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 보다 많은 고속 피드백 정보를 전송할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 다양한 상향 링크로부터의 고속 피드백 정보를 통해 효율적인 통신을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 전달되는 피드백 정보를 보다 정확하게 전달할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 전달되는 피드백 정보의 유연성을 확보할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 장치는, 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 피드백 정보를 전송하기 위한 단말 장치로서, 상기 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 전송할 정보를 3비트로 구성하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부로부터 출력된 심볼들을 부호화하고, 변조 및 고속 역 퓨리에 변환하는 송신기를 포함한다.

또한 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 장치는 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 피드백 정보를 수신하기 위한 기지국 장치로서, 상기 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 수신된 심볼들을 고속 퓨리에 변환하고, 복조하며, 복호하여 출력하는 수신기와, 상기 수신기로부터 복호된 정보를 수신하여 단말이 전송한 3비트의 고속 피드백 정보 또는 6비트의 고속 피드백 정보를 추출하고, 이를 통해 다음 시점의 전송을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 방법은, 광대역 무선 통신 시스템의 단말에서 상향 링크로 피드백 정보를 전송하기 위한 방법으로서, 상기 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 전송할 정보를 3비트로 구성하여 출력하는 과정과, 상기 출력된 심볼들을 부호화하고, 변조 및 고속 역 퓨리에 변환하여 송신하는 과정을 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 방법은, 광대역 무선 통신 시스템의 기지국 장치에서 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 피드백 정보를 수신하기 위한 방법으로서, 상기 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 수신된 심볼들을 고속 퓨리에 변환하고, 복조하며, 복호하여 출력하는 과정과, 상기 수신기로부터 복호된 정보를 수신하여 단말이 전송한 3비트의 고속 피드백 정보 또는 6비트의 고속 피드백 정보를 추출하고, 이를 통해 다음 시점의 전송을 제어하는 과정을 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 수신 방법은, 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 기지국이 수행하는 이동국으로부터 피드백되는 정보 수신 방법에 있어서, 상기 이동국에게 특정 변조 및 코딩 방식을 사용하여 특정 채널 또는 특정 채널 경로에 대한 채널 정보를 피드백하도록 지시하는 과정과, 상기 피드백 된 채널 정보를 고려하여 다음 번 데이터 전송을 수행함을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 송신 방법은, 광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 이동국이 채널 정보를 피드백하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 특정 변조 및 코딩 방식을 사용하여 특정 채널 또는 특정 채널 경로에 대한 채 널 정보를 피드백하도록 지시받는 과정과, 상기 지시받은 피드백 정보에 상응하게 상기 기지국으로 채널 정보를 피드백하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 고속 피드백 정보를 전송하기 위한 송신기 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 먼저, 송신기, 즉 이동국이 기지국으로 피드백하고자 하는 정보 데이터 비트(100)는 M-ary 채널 부호기(101)로 입력된다. 여기서 상기 M-ary 채널 부호기(101)는 M-ary 블록 코드(M-ary Block Code)를 이용하여 입력되는 정보 데이터 비트(100)에 대해 채널 부호화를 수행하고 넌코히런트(Non-coherent) 변조기(103)로 출력한다. 상기 넌코히런트 변조기(103)는 M-ary 채널 부호기(101)로부터 출력된 부호워드(coded word)를 입력하여, 넌코히런트 변조 기법을 적용하여 변조된 심볼을 출력한다. 여기서 상기 넌코히런트 변조기(103)는 직교 변조 (Orthogonal Modulation) 기법등을 사용할 수 있다.

상기 넌코히런트 변조기(103)로부터 출력된 변조된 심볼은 역고속 푸리에 변 환(Inverse Fast Fourier Transform)기(이하, 'IFFT 변환기'라 칭함)(105)로 입력된다. 상기 IFFT 변환기(105)는 입력된 변조 심볼들을 역고속 퓨리에 변환하여 전송할 OFDM 또는 OFDMA 심볼을 생성한다.

다음으로 도 2를 상기 도 1과 같은 형태로 전송된 심볼을 수신하는 수신기에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예가 적용되는 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 고속 피드백 정보의 수신을 위한 수신기 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 무선 채널을 통해 이동국으로부터 기지국이 수신한 수신 신호(200)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)기(이하, 'FFT 변환기'라 칭함)(201)로 입력된다. 상기 FFT 변환기(201)는 입력된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 대역의 신호로 변환하고 넌코히런트 복조기(203)로 출력한다. 상기 넌코히런트 복조기(203)로 입력된다. 상기 넌코히런트 복조기(203)는 입력된 주파수 대역의 심볼들을 수신하여 이의 연판정(soft decision) 값을 넌코히런트 복조 방법을 사용하여 복조를 수행한다. 상기 복조된 심볼들은 다시 M-ary 채널 복호기(205)로 입력된다. 상기 M-ary 채널 복호기(205)는 연판정된 값을 수신하여 전송된 부호워드를 판단 및 결정하고 이에 해당하는 데이터 비트를 출력한다. 이와 같이 출력되는 정보는 전송 과정 또는 복조 및 복호 과정에서 오류가 발생하지 않고 정상적으로 수신되었다면 이동국이 송신한 고속 피드백 정보이다. 따라서 이와 같은 고속 피드백 정보는 도 2에 도시하지 않은 상기 기지국의 내부에 구비된 제어기 또는 기지국의 내부에 구비되는 스케줄러 등에서 수신하여 스케줄링 및 다음 시점에 서 정보 전송 시에 사용한다. 여기서, 상기 제어기(도 1 및 도 2에서는 도시하지 않음)는 송신기 및 수신기에 포함되며, 상기 송신기의 제어기는 상향링크로 전송할 피드백 정보 3 비트 또는 6비트를 구성하여 출력하며, 상기 수신기는 상기 상향 링크를 통해 수신된 피드백 정보를 추출하여 다음 시점 정보 전송시 전송 제어를 수행한다.

그러면 다음으로 상향 링크 고속 피드백 정보 전송 방법에 대하여 살펴보기로 한다.

도 3은 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크 고속 피드백 채널을 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 도 3의 참조부호 300은 상향 링크의 특정 시간 영역에서 서브 채널들을 나타낸 것이다. 상기 서브 채널들은 적어도 하나의 서브 캐리어들이 모여서 하나의 서브 채널을 구성한다. 상기 도 3에서 빗금으로 표시한 부분들(310, 320, 330, 340, 350, 360)은 타일(tile)들을 도시한 것이다. 여기서, 상기 타일은 3×3 개의 서브 캐리어들을 포함한다. 상기 6개의 타일들(310, 320, 330, 340, 350 및 360)이 모여 하나의 고속 피드백 채널을 구성할 수 있다.

한편, 이동국이 피드백하는 정보 데이터 비트는 도 1에서 설명한 바와 같이 M-ary 채널 부호기(101)로 입력된다. 여기서는 상기 정보 데이터 비트는 6비트이며, M=8, 즉 8-ary 채널 부호기를 사용하는 것으로 가정한다. 따라서 상기 참조부호 330의 내부 구성에서 알 수 있는 바와 같이, 참조부호 331 내지 339의 9개의 서브 캐리어들 중 가운데 335를 제외한 8개의 서브 캐리어들에 8-ary 채널 부호기에 서 출력된 정보가 실려 전송되며, 상기 335 서브 캐리어에 파일럿 서브 캐리어가 실려 전송된다.

그러면 하기 <표 1>을 참조하여 8-ary 채널 부호기에서 출력되는 가능한 64가지의 부호워드(codeword)들을 살펴보기로 한다.

상기 8-ary 채널 부호기는 주어진 부호워드의 개수와 길이에 대해, 부호워드간 최소 해밍 거리(minimum Hamming distance)가 최대(예컨대, 5)가 되도록 설계한다.

다음으로 전술한 도 1을 참조하여 살펴보면, M-ary 채널 부호기(101)부호기의 출력은 넌코히런트 변조기(103)로 입력된다. 상기 넌코히런트 변조기(103)에서는 직교 변조(Orthogonal Modulation) 방법을 사용한다. 하기 <표 2>는 직교 변조에 사용할 직교 벡터들을 나타내며, 각 직교 변조에 사용할 직교 벡터들은 하기 <수학식 1>과 같이 도시할 수 있다.

벡터 인덱스	부호워드 당 부반송파 변조 부반송파 0, 부반송파 1, .... , 부반송파7
0	P0, P1, P2, P3, P0, P1, P2, P3
1	P0, P3, P2, P1, P0, P3, P2, P1
2	P0, P0, P1, P1, P2, P2, P3, P3
3	P0, P0, P3, P3, P2, P2, P1, P1
4	P0, P0, P0, P0, P0, P0, P0, P0
5	P0, P2, P0, P2, P0, P2, P0, P2
6	P0, P2, P0, P2, P2, P0, P2, P0
7	P0, P2, P2, P0, P2, P0, P0, P2

상기 <표 2>의 P0, P1, P2, P3는 QPSK 변조 심볼로서 상기 <수학식 1>과 같다.

상기 표 1, 표 2 및 수학식 1을 이용하여 정보 데이터 비트의 전송 방법에 대해 설명하기로 한다. 먼저 전송하고자 하는 6비트의 정보 데이터가 주어지면 상기 <표 1>에 의하여 부호워드(A0, A1. ... , A5)를 결정한다. 그 후 첫 번째 타일(310)은 A0에 해당하는 직교 벡터를, 두 번째 타일(320)에는 A1에 해당하는 직교 벡터를, 세 번째 타일(330)에는 A2에 해당하는 직교 벡터를, 네 번째 타일(340)에는 A3에 해당하는 직교 벡터를, 다섯 번째 타일(340)에는 A4에 해당하는 직교 벡터를, 마지막으로 여섯 번째 타일(360)에는 A5에 해당하는 직교 벡터를 적용하여 상기 <표 2>의 방법으로 각각 전송하게 된다.

다음으로 수신시의 방법에 대하여 설명하기로 한다. 수신 시는 먼저 전술한 도 2의 넌코히런트 복조기(203)에서 6개 각각에 대해 8가지 가능한 직교 벡터에 대한 상관값의 절대값 제곱을 계산한다. 그 후 M-ary 채널 복호기(205)에서 64가지의 모든 가능한 부호워드에 대해 해당하는 직교벡터의 상관 값에 대한 절대값 제곱의 합을 각각 계산한 후, 이 중 최대 값을 갖는 부호워드에 해당하는 정보 데이터 비트를 전송했다고 결정하게 된다.

그러면, 여기서 다중 안테나를 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템에 적용할 수 있는 피드백 정보 3 비트를 전송하는 방법을 아래에 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 3비트 피드백 정보를 전송하는 고속 피드백 채널의 주파수-시간축 상의 할당 관계를 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 3비트 피드백 정보를 전송하는 방법에서 3×3개의 서브 캐리어를 포함하는 타일 6개가 하나의 상향 링크 고속 피드백 채널을 구성하는 점은 동일하다. 또한 본 발명에서 제안하는 3 비트 고속 피드백 채널은 6개의 타일들 중 홀수 번째 타일 3개를 하나의 그룹으로 또는 짝수 번째 타일 3개를 하나의 그룹으로 나누어서 하나의 상향 링크 고속 피드백 채널을 2개의 3비트 고속 피드백 채널로 구분할 수 있다. 즉, 참조부호 400은 상향 링크의 특정 시간 영역에서 서브 채널들의 집합을 도시한 도면이다. 따라서 상기 참조부호 400의 내부에는 다수의 서브 채널들이 존재한다. 상기 도 4에서 빗금으로 표시한 부분들(410, 420, 430, 440, 450, 460) 중 짝수 번째의 타일들(410, 420, 430)은 본 발명에 따라 하나의 고속 피드백 채널이 되며, 홀수 번째의 타일들(440, 450, 460)은 다른 하나의 고속 피드백 채널이 된다. 따라서 본 발명을 적용하면 도 3과 같은 하나의 고속 피드백 채널이 2개의 고속 피드백 채널로 나누어 질 수 있다. 상기 고속 피드백 채널을 나눌 수 있는 방안은 하나의 실시예로 설명한 것일 뿐 다른 방법으로 2개씩의 타일들을 이용하여 3개의 고속 피드백 부채널을 구성할 수도 있다. 이러한 변형에 대하여는 본 발명의 명세서에서 설명하는 전반적인 내용을 바탕으로 변형이 가능하다.

이와 같이 각 고속 피드백 채널들 중 하나를 이용한 3비트 피드백 정보 전송 방식은 다중 전송 안테나(MIMO) 기술의 안테나 그룹 인덱스, 안테나 선택 인덱스 또는 선 부호화(Precoding) 인덱스 등의 적은 양의 정보를 전송할 수 있다. 또한 정보 데이터 비트는 앞에서 상술한 도 1의 M-ary 채널 부호기(101)를 통과하게 된다. 본 발명의 경우 정보 데이터 비트의 수는 3비트이며, 앞의 다른 실시 예와 같이 M=8 즉 8-ary 채널 부호기를 사용한다.

하기 <표 3>은 본 발명에서 제공하는 3 비트의 입력 정보 데이터에 대한 8-ary 채널 부호기에서 출력되는 가능한 8 가지의 부호워드(codeword)들을 나타낸 것이다. 상기의 8-ary 채널 부호기는 주어진 부호워드의 개수와 길이에 대해, 부호워드간 최소 해밍 거리(minimum Hamming distance)가 최대(예컨대 6)가 되도록 설계하였다. 이와 같이 구성된 각 부호워드의 백터 인덱스는 해당 할당 타일에 표 2와 같은 방법으로 맵핑되며 전술한 도 1과 같은 방법으로 전송된다.

도 5는 본 발명에서 제안하는 하향링크 인터벌 사용 코드(DIUC) 방식을 이용하는 고속 피드백 정보 전송을 위한 블록 구성도이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 전술한 도 1의 전송 방법은 열악한 무선 채널 환경에서도 피드백 정보의 안정된 수신 품질을 보장할 수 있는 구조로 설계되었으며, 이와 같은 구조로 인하여 하나의 상향링크 부채널에서 최대 6비트의 정보를 전송할 수 있다. 하지만, 다중 전송 안테나 시스템에서 효율적으로 셀 용량을 증대하기 위해서는 최대한 많은 무선 채널 정보를 필요로 한다. 따라서, 상기 6 비트의 정보로는 부족하게 된다. 이와 같은 구조에서 가능한 많은 정보를 제공하기 위해서는 각각 6비트의 피드백 정보를 전송할 수 있는 다수개의 고속 피드백 채널을 할당하는 방법이 있으나, 이는 상향링크에서 많은 자원을 사용하는 문제가 있을 수 있다.

따라서 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 무선 채널 환경이 양호한 이동국에 대해서는 도 5와 같이 기존의 데이터를 전송하는 전송 방식을 적용하여 많은 피드백 정보 비트를 전송할 수 있게 한다. 여기서, 고속 피드백 채널 할당은 앞에서 상술한 방식과 동일하지만, 실제 전송되는 방법은 데이터와 같이 시스템과 이동국간에 미리 약속된 코딩 방식과 변조(QPSK, 16QAM 등) 방식을 사용한다. 또한, 이동국이 MIMO 전송을 지원하는 경우, 이와 같은 DIUC 방식에서 더욱 안정된 전송을 보장하기 위하여 시공간블럭부호(STBC)와 같은 시공간 코딩을 이용할 수 있다.

그러면 3비트의 고속 피드백 정보 비트열(500)이 전송되는 과정에 대하여 살펴본다. 상기 고속 피드백 정보 비트열(500)은 본 발명에서 제안하는 3비트의 고속 피드백 방식을 사용하며, DIUC(Downlink Interval Usage Code, 이하 'DIUC'라 칭함) 방식 및 앞에서 상술한 6비트의 고속 피드백 방식은 하기 <표 4>와 같은 필드를 하향링크 제어 정보에서 전송함으로서 이동국에 지시할 수 있다.

여기서, CQICH type이 '00'인 경우에는 이동국은 6 비트의 고속 피드백 방식을 사용하여 기지국으로 채널 품질 정보(channle quality information, 이하 'CQI'라 칭함)를 피드백하고, '01'인 경우에는 양호한 무선 채널 환경을 갖는 이동국은 많은 피드백 정보를 전송하기 위해 DIUC 방식을 사용하며, '10'인 경우에 이동국은 3 비트의 고속 피드백 방식에서 할당된 짝수 번째 타일들을 사용하여 피드백 정보를 전송하고 '11'인 경우에 이동국은 홀수 번째 타일들을 사용하여 피드백 정보를 전송한다. 한편, 상기 CQICH 필드 값의 길이를 증가시키고, 고속 피드백 채널들로 전송되는 정보 비트들을 보다 적은 숫자의 비트들로 구성하도록 할 경우 고속 피드백 채널의 수를 보다 증대시킬 수도 있다.

이러한 고속 피드백 정보 비트열(500)은 부호기(501)로 입력된다. 여기서 고속 피드백 정보 비트열(500)은 도 5에 도시하지 않은 제어기에서 출력된 정보 비트열이다. 그러면 부호기(501)는 해당하는 부호화 방법에 따라 정보 비트열을 부호화하여 출력한다. 여기서 상기 부호기(501)는 길쌈 터보 부호(Convolutional Turbo Code) 또는 길쌈 코드(Convolutional Code) 또는 STBC 등을 이용한 부호화 방법들을 사용할 수 있다. 상기 부호기(501)에서 부호화된 심볼들은 변조기(503)에서 변조되어 출력된다. 상기 변조기(503)는 M차의 QAM 변조기로 구성할 수 있다. 상기 변조기(503)에서 변조된 심볼들은 고속 역 퓨리에 변환기(505)에서 역 퓨리에 변환되어 전송할 심볼들로 변환된다.

그러면, 상기 DIUC 방식 구성 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

상기 DIUC는 DL-MAP 메시지의 정보 엘리먼트(element)들의 종류를 구분하는 용도로 사용된다. 예컨대, 상기 DIUC는 0~15의 값을 가질 수 있으며, 각각의 DIUC 값은 특별한 용도로 사용되도록 지칭되는 값이다. 상기 DIUC 사용 용도는 IEEE 802.16 표준 문서에 상세히 기재되어 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

첫 번째 구성 방법으로, 기지국은 이동국으로부터 수신된 수신 신호의 세기 또는 미리 설정된 피드백 정보를 이용하여, 이동국의 CQI 피드백 정보 전송에 적합한 변조 및 코딩방식을 결정하고, 결정된 정보를 이동국에 전송한다. 상기 이동국은 할당된 피드백 제어 채널을 사용하고, 결정된 변조 및 코딩방식을 이용하여 피드백 제어 채널에 데이터 채널과 동일한 사상 방법을 통해 피드백 정보를 전송한다. 즉, IEEE 802.16 스펙의 경우에는 상향링크 일부 사용 서브 채널들(Partial Usage of SubChannels, 이하 'PUSC'라 칭함) 또는 Optional PUSC 방식과 동일한 사상 방식을 피드백 제어 채널에 적용하여 전송하게 된다. 단, 이동국의 무선 채널 환경이 요구되는 기준보다 안 좋은 경우 기존의 피드백 방식(즉, CQICH type=00 또는 10 또는 11)을 사용한다.

여기서, 상기 이동국이 안정적인 전송을 할 수 있는 피드백 채널 방식, 즉 3 혹은 6비트 전송방식에 비해 DIUC 방식을 사용하여 피드백 정보를 전송하는 경우, 전송할 수 있는 피드백 정보량은 많아질 수 있다. 그러나, 데이터와 동일한 변조 및 코딩을 사용하기 때문에 무선 채널이 안정적이지 못한 경우 상기 기지국의 수신 성능은 보장할 수가 없다. 때문에 피드백 정보의 전송 오류는 전체 시스템에 성능 저하를 가져올 수 있다. 이를 해결하기 위해 CRC(Cyclic Redundancy Checking)를 사용하여 DIUC 방식의 전송에 대한 오류를 확인할 수 있는 방안을 사용한다. 즉, 피드백된 채널 정보에 CRC 에러가 발생한 경우, 상기 기지국은 수신한 피드백 정보를 무시한다. 또한, 여러번의 CRC 에러가 발생한 경우, 상기 기지국은 이동국에 DIUC 방식으로 피드백 정보를 전송하는 것을 중단하고 안정적인 3비트 혹은 6비트를 사용하는 피드백 정보의 피드백을 지시한다.

두 번째 방법으로, 상기 기지국은 고정된 변조 및 코딩 방식을 미리 정하여 이동국에 지시함으로써 다양한 변조 및 코딩 방식 중 최적의 변조 및 코딩 방식을 결정하는데에 따르는 연산량 증가 및 시간 지연을 최소화 할 수 있다. 즉, 상기 미리 정해진 변조 및 코딩 방식을 사용하면 기지국 또는 이동국은 안정적인 동작이 가능하게 된다. 즉, 특정 이동국의 무선 채널 환경이 요구하는 기준에 비해 좋은 경우, 상기 이동국은 DIUC로부터 지칭된 고정된 변조 및 코딩 방식을 사용하는 DIUC-CQI 채널을 이용하여 피드백 정보를 피드백하며, 그렇지 않은 경우, 기존의 3 혹은 6비트 피드백 방식을 이용하여 피드백 정보를 피드백한다.

하기에서는 상기 두번째 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

일 예로, 지칭되는 DIUC 값이 QPSK 변조 방식을 사용하고, CTC 또는 CC 1/2 코딩 방식을 사용하는 경우를 가정한다. 이와 같은 경우, 피드백 제어 채널은 48개의 데이터 톤을 전송할 수 있고, 이는 전체 보낼 수 있는 정보량이 48 비트가 됨을 의미한다.

상기 기지국은 이동국으로부터 피드백되는 정보의 오류를 검사하기 위한 방법으로 CRC 16비트 방식을 사용한다. 이에 따라, 상기 전체 정보량이 48 비트를 가지면, 이 중에서 CRC 16비트를 제외한 32 비트가 실제 전송되는 정보 비트수가 된다. 하기 표 5는 상기 전송될 수 있는 32 비트 정보에 대해 나타낸 것이다. 여기서, 처음 3 비트는 전송되는 피드백 정보 모드를 나타낸다. 그 뒤의 4 비트는 피드백 데이터 정보 단위(4 또는 5비트)의 개수를 나타낸다. 다음의 피드백 데이터 정보 필드는 24 또는 25비트를 가지며, 모드에 상응하는 피드백 데이터 정보를 전송한다. 여기서, 상기 피드백 데이터 정보는 기본 단위가 4 혹은 5 비트를 가지며, 상기 기본 단위의 정보가 N개 곱하여져 전송된다. 상기 N의 최대값은 4비트 단위에서는 6이 되고, 5 비트 단위에서는 5가 된다.

모드 (3 비트)	피드백 단위의 개수(4비트)	피드백 데이터 정보
0b000	N	선호하는 B-AMC 밴드 인덱스(5비트) 총 5 * N 비트
0b001	N	선택한 B-AMC 밴드의 측정 SNR(5비트) 총 5 * N 비트
0b010	N	n 번째 파일럿 패턴의 측정 SNR(5비트) 총 5 * N 비트
0b011	N	n 번째 MIMO 스트림 측정 SNR(5비트) 총 5 * N 비트
0b100	N	n 번째 MIMO 스트림에 대한 DIUC 인덱스(4비트) 총 4 * N 비트
0b101	N	n 번째 MIMO 스트림에 대한 UIUC 인덱스(4비트) 총 4 * N 비트
0b110~111		예약(reserved)

상기 표 5에서, B-AMC는 대역-적응적 변조 및 코딩(Band-Adatptive Modulation and Coding, 이하 'Band AMC'라 칭함) 방식을 의미한다. 즉, 상기 이동국은 기지국으로부터 지시받은 모드에 해당하는 방식으로 채널 품질에 대한 정보를 상기 기지국으로 피드백하게 된다. 예컨대, 상기 이동국은 모드 0b000인 경우 다수의 Band AMC 서브 채널들 중 선호하는 5개의 Band AMC의 인덱스 정보를 상기 기지국으로 피드백 할 수 있다. 물론, 상기 이동국은 다른 모드에서와 같이 상기 인덱스 정보 대신 소정 개수의 Band AMC 서브 채널에 대한 신호 대 잡음비 정보를 피드백할 수도 있다. 또한, 상기 이동국은 다중 안테나를 사용에 따른 다중 경로로 수신되는 MIMO 스트림(stream)들에 대한 인덱스 정보 또는 신호 대 잡음비 정보를 피드백할 수도 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 광대역 무선 접속 통신 시스템에서 보다 다양하게 고속 피드백 정보를 구성 및 전송할 수 있는 방안을 제시함에 따라 다중 안테나를 사용하는 시스템에 효과적이며 정확한 채널 정보를 피드백할 수 있는 이점이 있다.

Claims

광대역 무선 접속 통신 시스템에서 상향 링크로 피드백 정보를 전송하기 위한 이동국 장치에 있어서,

상기 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 전송할 정보를 3비트로 구성하여 출력하는 제어부와,

상기 제어부로부터 출력된 심볼들을 부호화하고, 변조 및 고속 역 퓨리에 변환하는 송신기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 피드백 정보를 수신하기 위한 기지국 장치에 있어서,

상기 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 수신된 심볼들을 고속 퓨리에 변환하고, 복조하며, 복호하여 출력하는 수신기와,

상기 수신기로부터 복호된 정보를 수신하여 단말이 전송한 3비트의 고속 피드백 정보 또는 6비트의 고속 피드백 정보를 추출하고, 이를 통해 다음 시점의 전송을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
광대역 무선 통신 시스템의 단말에서 상향 링크로 피드백 정보를 전송하기 위한 방법에 있어서,

상기 광대역 무선 통신 시스템에서 상향 링크로 전송할 정보를 3비트로 구성하여 출력하는 과정과,

상기 출력된 심볼들을 부호화하고, 변조 및 고속 역 퓨리에 변환하여 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
광대역 무선 통신 시스템의 기지국 장치에서 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 피드백 정보를 수신하기 위한 방법에 있어서,

상기 상향 링크 고속 피드백 채널을 통해 수신된 심볼들을 고속 퓨리에 변환하고, 복조하며, 복호하여 출력하는 과정과,

상기 수신기로부터 복호된 정보를 수신하여 단말이 전송한 3비트의 고속 피드백 정보 또는 6비트의 고속 피드백 정보를 추출하고, 이를 통해 다음 시점의 전송을 제어하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 기지국이 수행하는 이동국으로부터 피드백되는 정보 수신 방법에 있어서,

상기 이동국에게 특정 변조 및 코딩 방식을 사용하여 특정 채널 또는 특정 채널 경로에 대한 채널 정보를 피드백하도록 지시하는 과정과,

상기 피드백 된 채널 정보를 고려하여 다음 번 데이터 전송을 수행함을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 피드백 된 채널 정보는 양호한 채널 품질을 가지는 소정 개수의 서브 채널 대역 인덱스 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 피드백 된 채널 정보는 소정 개수의 서브 채널 대역들의 채널 품질 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
제7항에 있어서,

상기 채널 품질 정보는 신호 대 잡음비(signal to noise ratio) 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 피드백 된 채널 정보는 다중 경로를 통해 수신되는 신호들의 품질 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 채널 품질 정보는 다중 경로를 통해 수신되는 신호들의 인덱스 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 특정 변조 및 코딩 방식은 상기 이동국간에 미리 결정된 정보임을 특징으로 하는 상기 방법.
제5항에 있어서,

상기 특정 변조 및 코딩 방식은 상기 이동국간의 채널 상태에 따라 다수의 변조 및 코딩 방식들 중 결정된 어느 하나의 변조 및 코딩 방식임을 특징으로 하는 상기 방법.
광대역 무선 접속 통신 시스템에서, 이동국이 채널 정보를 피드백하는 방법에 있어서,

기지국으로부터 특정 변조 및 코딩 방식을 사용하여 특정 채널 또는 특정 채널 경로에 대한 채널 정보를 피드백하도록 지시받는 과정과,

상기 지시받은 피드백 정보에 상응하게 상기 기지국으로 채널 정보를 피드백하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.