KR20060115200A - 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 링크 적응 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 단말기와 상기 단말기로 서비스를 제공하는 기지국을 구비하는 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 링크 적응 방법에 관한 것이다.

시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 다수의 세그먼트들을 생성하고, 데이터 전송을 위해 상기 세그먼트들을 다수의 세그먼트 타입들로 구분한다. 그리고 단말기에 전송할 데이터의 크기 및 적응적 변조 및 부호화 셋을 결정하고 각 세그먼트에 전송할 데이터를 미리 설정된 코드율로 인코딩한다. 또한 각 세그먼트 타입에 따라서 재전송 횟수를 설정하고 상기 인코딩한 데이터를 재전송에 필요한 소정의 코드율로 생성하여 단말기에 전송한다.

직교 주파수 분할 다중 접속, 차등 세그먼트, AMC, HARQ, 기본 AMC 셋

Description

멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 링크 적응 방법{METHOD FOR LINK ADAPTATION IN A COMMUNICATION SYSTEM USING MULTI-CARRIER}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 세그먼트 할당을 개략적으로 도시한 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트 타입들을 개략적으로 도시한 도면

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송신 안테나의 개수가 4개 이상인 경우 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 NRB 세그먼트 타입의 링크 적응을 개략적으로 도시한 도면

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 RT 세그먼트 타입의 링크 적응을 개략적으로 도시한 도면

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 기 지국의 링크 적응 과정을 개략적으로 도시한 도면

본 발명은 멀티 캐리어(Multi-Carrier)를 사용하는 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 기지국에서 단말기에 전송하는 데이터의 특성에 따른 링크 적응 방법에 관한 것이다.

본 발명은 멀티 캐리어(Multi-Carrier)를 사용하는 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 데이터의 우선순위에 따라 차별적인 신호 조합 방식을 적용하여 세그먼트(segment)를 운용하는 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

차세대 통신 시스템인 4세대(4G: 4th Generation, 이하 '4G'라 칭하기로 한다) 통신 시스템에서는 약 100Mbps의 전송 속도의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 한다)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하고자 한다.

이에 4세대 통신 시스템에서는 유·무선 채널에서 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식을 활발하게 연구하고 있으며, 멀티 캐리어를 사용하여 데이터를 전송하는 방식 중의 하나인 상기 OFDM 방식은, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬로 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖 는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.

상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중 접속(FDM: Frequency Division Multiplexing) 방식과 비슷하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있다는 특징을 가진다. 또한, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading) 및 다중경로 페이딩에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신 시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.

일반적으로, 상기 OFDM 방식은 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들간의 스펙트럼이 상호 직교성을 유지하면서 서로 중첩되어 있어 스펙트럼 효율이 좋다. 또한, 상기 OFDM 방식은 변조가 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 'IFFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현되고, 복조가 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 한다)에 의해 구현된다. 이와 같은 OFDM 방식에 근거한 다중 접속 방식으로는 전체 서브 캐리어들 중 일부 서브 캐리어들을 특정 단말기에게 할당하여 사용하게 하는 직교 주파수 분할 다중 접 속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식이 있다. 상기 OFDMA 방식은 대역 확산(spreading)을 위한 확산 시퀀스(spreading sequence)가 필요로 되지 않으며, 무선 전송로의 페이딩 특성에 따라 특정 단말기에게 할당되는 서브 캐리어들의 집합을 동적으로 변경할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 상기 4세대 통신 시스템은 결과적으로 보다 다양한 컨텐츠(contents)를 개발하려는 소프트웨어(software)적인 측면과 최선의 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 제공할 수 있도록 스펙트럼 효율(spectrum efficiency)이 높은 무선 접속 방식을 개발하려는 하드웨어(hardware)적인 면을 동시에 고려하는 방향으로 발전되고 있다.

또한, 상기 4세대 이동 통신 시스템에서 고려하고 있는 하드웨어적인 면을 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로, 이동 통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 저해하는 요인은 대체적으로 채널 환경에 기인한다. 상기 무선 통신에서 채널 환경은 백색 가산성 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 이외에도 페이딩 현상으로 인해 발생되는 수신 신호의 전력 변화, 쉐도우잉(Shadowing), 단말기의 이동 및 빈번한 속도 변화에 따른 도플러(doppler) 효과, 타 단말기 및 다중 경로(multipath) 신호에 의한 간섭 등으로 인해 자주 변하게 된다. 이와 같은 채널 환경에서 적합한 전송 방식을 사용하여 링크 상황에 적응적으로 대처하는 방식을 링크 적응(link adaption)이라 한다.

기존에 회선 방식과 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다) 방식을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서는 상기 링크 적응을 위해서 전력 제어 방식을 채택하여 사용하고 있었다. 그러나 점차 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 기반으로 하는 4세대 이동 통신 시스템에 접어들면서 링크 적응을 위해서 기존의 전력 제어 방식을 사용하는 것보다는 효율성 측면에 있어서 전송율 제어 방식이 더 적합하였다. 따라서 이와 같은 전송율 제어를 위해 채택하고 있는 방식으로 적응적 변조 및 부호화(AMC: Adaptive Modulation and Coding, 이하 'AMC'라 칭하기로 한다) 방식과, 복합 재전송(HARQ: Hybrid Automatic Retransmission Request, 이하 'HARQ'라 칭하기로 한다) 방식이 있다.

상기 AMC 방식은 채널의 상태에 따라서 변조 기법과 코딩 기법을 바꾸어 주는 방식이다. 이를 위해 상기 AMC 방식이 적용된 송신기는 각 수신기들로부터 각 각 채널 상태 정보를 주기적으로 궤환(feedback) 받는다는 특성을 갖는다. 그러나 상기 AMC 방식에서는 상기한 특성으로 인해서 상기 채널 상태 정보 측정이 지연되거나 상기 채널 상태 추정에서 오차가 발생하는 경우 성능의 열화를 가져오게 된다.

따라서 수신 신호 대 간섭 잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 한다)의 확보가 용이하지 못하여 채널 상태 추정의 정확도가 일정 수준에 도달하지 못하는 채널 환경, 인접 셀로부터의 간섭으로 인해 변화가 심한 채널 환경 및 고속의 이동으로 인한 채널 환경 등과 같이 채널 상태의 예측이 어려운 환경에서는 상기 AMC 방식을 적용하게 된다면 상기 AMC 방식을 적용한 시스템의 성능은 크게 저하된다는 문제점이 있었다.

그리고 상기 HARQ 방식은 기존에 데이터 링크 계층(Data Link Layer)에서 이루어지던 재전송(Automatic Retransmission Request, 이하 'ARQ'라 칭하기로 한다) 방식과 물리 계층에서 이루어지는 오류 정정(Forward Error Correction, 이하 'FEC'라 칭하기로 한다)기법이 결합된 방식이다. 그래서 기존의 ARQ 방식에 비하여 재전송 과정에서 물리계층에 해당하는 변조율과 채널 코드율의 변화를 수반한다.

상기 HARQ 방식은 크게 체이스 컴바이닝(CC: Chase Combining, 이하 "CC"라 칭하기로 한다) 방식과 중복분 증가(IR: Incremental Redundancy, 이하 "IR"이라 칭하기로 한다) 방식의 2 가지 방식이 존재한다.

상기 CC 방식에서 송신측은 최초 전송(initial transmission)과 재전송(retransmission)에 동일한 포맷을 사용한다. 만약 최초 전송에 m개의 심벌(symbol)들이 하나의 코딩 블록(coded block)으로 전송되었다면, 재전송에도 동일한 m개의 심벌들이 전송된다. 여기서, 상기 코딩 블록은 한 전송 시구간(TTI: Transmit Time Interval, 이하 "TTI"라 칭하기로 한다)동안 전송되는 사용자 데이터를 나타낸다. 즉, 최초 전송과 재전송에 동일한 코딩 레이트(coding rate)가 적용된다. 이에 수신측은 최초 전송된 코딩 블록과 재전송된 코딩 블록을 소프트 컴바이닝하고, 상기 컴바이닝된 코딩 블록을 이용해서 CRC(Cyclic Redundancy Check) 연산을 하고, 오류 발생 여부를 확인한다.

한편, 상기 IR 방식에서는 송신측은 최초 전송과 재전송에 상이한 포맷을 사용한다. n 비트(bits)의 사용자 데이터(user data)가 채널 코딩을 거쳐 m개의 심벌들로 생성되었다면, 상기 송신측은 최초 전송에서 상기 m개의 심벌들 중 일부만 전 송하고, 재전송에서 순차적으로 나머지 부분(redundancy)들을 전송한다. 즉, 최초 전송과 재전송의 코딩 레이트가 상이하다. 이에 수신측은 최초 전송된 코딩 블록의 뒷부분에 재전송분들을 붙여서, 코딩 레이트가 높은 코딩 블록을 구성한 뒤, 오류 정정(error correction)을 실행한다. 상기 IR 방식에서 상기 최초 전송과 각각의 재전송들을 버전 번호(version number)로 구분한다. 최초 전송의 버전 번호가 1, 다음 재전송의 버전 번호가 2, 그 다음 재전송의 버전 번호가 3 으로 명명되며, 수신측은 상기 버전 정보를 이용해서 최초 전송된 코딩 블록과 재전송된 코딩 블록을 올바르게 컴바이닝할 수 있다. 그래서 상기 IR 방식은 재전송에 따른 코드율이 낮아져서 복호 신뢰도를 향상시킨다.

따라서 상기 IR 방식은 일반적으로 코드율을 능동적으로 변화시킴으로 CC 방식보다 우수한 성능을 가지나 코드율이 낮은 경우에는 IR로 인해 얻는 성능 이득이 비교적 크지 못하다는 문제점이 있으며 또한 낮은 부호율을 지원하기 위한 채널 코더의 복잡도 또한 증가하는 문제점이 있었다.

이와 같은 상기 AMC 방식과 HARQ 방식의 특징을 비교한 것을 하기의 표 1에 나타내었다.

결국 상기 AMC 방식은 상기 HARQ 방식에 비하여 전송 지연이 작다는 장점을 가지며, 낮은 이동성을 가지는 단말기들이 존재하는 채널 환경과 셀 중앙과 같이 채널 추정이 용이한 환경에 적용된다. 하지만 상기 AMC 방식은 채널 상태 정보 측정이 지연되거나 상기 채널 상태 추정에서 오차가 발생하는 경우 그 성능이 감소한다는 문제점이 있었다.

그리고 상기 HARQ 방식은 채널 변화에 강인한 특성을 가지고, 전송율의 제어가 용이하다는 장점을 가진다. 이에 상기 HARQ 방식은 높은 이동성을 가지는 단말기들이 존재하는 채널 환경과 셀 경계, 즉 셀 가장자리와 같이 정확한 채널 추정이 어려운 환경에 적용된다. 하지만 상기 HARQ 방식은 재전송이 지연되는 경우 그 성능이 감소한다는 문제점과 전송율을 가변적으로 조절 가능한 채널 코더가 필요하다는 문제점이 있었다.

따라서 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 4G 이동 통신 시스템에서는 상기 초기 전송율이 정확히 추정된 경우 채널 상황에 적합한 전송율을 사용하여 링크 적응을 수행하는 상기 AMC 방식과 채널 상황에 적합한 전송율을 적응적으로 찾아감으로서 잘못 추정된 초기 전송율에 대한 보완 작용을 할 수 있는 상기 HARQ 방식의 두 가지 기법을 복합적으로 사용하여 링크적응을 해야 할 필요성이 존재하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 전송률 제어를 통한 링크 적응 방법을 제안함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 적응적 변조 및 부호화 방식과 복합 재전송 방식을 복합적으로 사용한 링크 적응 방법을 제안함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 다수의 단말기와 상기 단말기로 서비스를 제공하는 기지국을 구비하는 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 링크 적응 방법에 있어서, 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 다수의 세그먼트들을 생성하고, 데이터 전송을 위해 상기 세그먼트들을 다수의 세그먼트 타입들로 구분하고, 단말기에 전송할 데이터의 크기 및 적응적 변조 및 부호화 셋을 결정하고 각 세그먼트에 전송할 데이터를 미리 설정된 코드율로 인코딩하는 과정과, 각 세그먼트 타입에 따라서 재전송 횟수를 설정하고 상기 인코딩한 데이터를 재전송에 필요한 소정의 코드율로 생성하여 단말기에 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 차등 세그먼트(Different Segment) 구조를 적용하고 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템, 즉 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템을 예를 들어 설명하기로 한다.

본 발명은 상기 차등 세그먼트 구조를 사용하는 시스템에서 링크 적응을 위해서 AMC 방식과 HARQ 방식을 조합하여 사용한다. 이를 위해서 각 세그먼트 타입별로 소정의 변조 기법, 코딩율, AMC 셋을 사용하여 AMC 방식을 적용하고 각 세그먼트 타입의 특성에 따라서 HARQ 방식의 최대 재전송 회수를 소정의 설정된 값들에 사용하여 제한 적용한다.

본 발명을 설명하기에 앞서 상기 차등 세그먼트 시스템을 살펴보면, 상기 차등 세그먼트 시스템은 고속, 고품질의 패킷 데이터 서비스를 위해서 스팩트럼 효율이 우수하면서도 데이터의 우선순위를 보장할 수 있는 새로운 다중 접속 방식의 논의와 더불어 등장하게 된 시스템 중의 하나이다. 이에 상기 차등 세그먼트 시스템 은 채널 상태, 데이터의 종류 등에 따라서 주파수 영역과 시간영역으로 구분한 세그먼트들을 각 세그먼트 타입으로 구분하고 전송 전략을 차별화하여 전송하는 시스템이다. 그러면 여기서 상기 차등 세그먼트의 구조를 가지는 통신 시스템을 하기에 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 세그먼트 할당을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, 가로축은 시간 영역(time-domain)을 나타내며, 세로축은 주파수 영역(frequency-domain)을 나타낸다. 상기 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템 즉, OFDMA 통신 시스템은 전체 대역폭(total bandwidth)을 다수의 서브 캐리어(sub-carrier) 주파수 대역들로 분할하여 사용한다.

상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 시간 영역에서 미리 설정한 Nt개의 OFDM 심볼 구간(OFDM symbol interval)들을 점유하며, 주파수 영역에서 미리 설정한 Nf개의 서브 캐리어 주파수 대역들을 점유하는 영역을 '세그먼트(segment)'라고 정의하기로 한다. 따라서, 1개의 세그먼트는

개의 변조된 OFDM 심벌들을 송신할 수 있게 된다. 이에 상기 세그먼트는 하나의 패킷을 전송하는 단위가 된다.

그리고 상기 세그먼트를 구성하는 OFDM 심볼 구간들의 개수 Nt와 서브 캐리어 주파수 대역들의 개수 Nf는 상기 OFDMA 통신 시스템의 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정될 수 있음은 물론이다. 결과적으로, 상기 OFDMA 통신 시스템은 미리 설정되어 있는 시구간에서 다수의 세그먼트들을 구비하게 된다.

상기 도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 방식을 사용하는 통신 시스 템의 세그먼트 할당에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 2를 참조하여 OFDM 방식을 사용하는 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트 타입들에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트 타입들을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 세그먼트를 우선순위에 따라 그 적용되는 신호 처리 방식(signal processing scheme)을 차별화시킴으로서, 차등 세그먼트(differential segment) 구조를 구현한다. 여기서 상기 우선순위는 지연 허용(delay tolerance) 조건에 따라, 즉 QoS 레벨 조건에 따라, 그리고 기지국으로부터의 거리(distance from BS) 조건에 따라, 즉 채널 품질(channel quality)을 고려하여 생성된다. 여기서, 상기 QoS 레벨 조건은 실시간(RT: Real Time) 서비스인지 혹은 비실시간(NRT: Non Real Time) 서비스인지를 구분하는 조건이며, 상기 채널 품질 조건은 셀 중심(cell center) 영역인지 혹은 셀 경계(cell boundary) 영역인지를 구분하는 조건이다. 그리하여 상기 셀 중심 및 셀 경계는 단순히 기지국과의 절대적인 거리에 의존하는 것이 아니며, 평균 CINR, 안테나 간 상관도 및 이동 속도 등과 같은 채널 정보가 복합적으로 적용하여 구분한다.

상기 우선순위에 따라 상기 세그먼트의 타입(type)을 4가지 타입들, 즉 제1타입(type Ⅰ) 내지 제4타입(type Ⅳ)의 4가지 타입들로 구분된다. 그리고 여기서 상기 4가지의 세그먼트 타입은 상기 지연 허용 조건과 기지국으로부터의 거리를 고려하여 제 1타입은 NRC(Non Realtime Center, 이하 'NRC'라 칭하기로 한다) 세그먼 트 타입, 제 2타입은 RC(Realtime Center, 이하 'RC'라 칭하기로 한다) 세그먼트 타입, 제 3 타입은 NRB(Non Realtime Boundary, 이하 'NRB'라 칭하기로 한다) 세그먼트 타입, 제 4타입은 RB(Realtime Boundary, 이하 'RB'라 칭하기로 한다) 세그먼트 타입으로 구분된다.

다음으로 상기 차등 세그먼트 타입에 따른 세그먼트 구조에 대해서 하기에 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송신 안테나의 개수가 4개 이상인 경우 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 차등 세그먼트 구조에 따라 세그먼트 타입이 도시되어 있다. 그리고 서로 다른 타입을 가지는 각 세그먼트 타입들을 일예로 도시한 것이고 상기 도 3에서 세로축은 주파수를 의미하며, 가로축은 시간을 의미한다.

상기 각 세그먼트 타입에 따라서 RC 세그먼트 타입, RB 세그먼트 타입, NRC 세그먼트 타입, NRB 세그먼트 타입이 상기 도 3에 도시되어 있으며, 이는 하향링크에 해당한다.

상기 비실시간(NonReal Time, 이하 'NRT'라 칭하기로 한다) 세그먼트 타입 즉, 상기 NRC 세그먼트 타입 및 NRB 세그먼트 타입은 Nt=64, Nf=8의 크기를 갖는다. 여기서 상기 Nt는 시간축으로 64 OFDM 심볼 전송구간이고 상기 Nf는 8의 부반송파를 가진다는 것을 의미한다. 하지만 상기 실시간(RealTime, 이하 'RT'라 칭하기로 한다) 세그먼트 타입은 Nt=8의 크기를 가지며, 이때 RB 세그먼트 타입의 Nf는 64이고, RC 세그먼트 타입의 Nf는 32와 16이다.

여기서 상기 NRC 세그먼트 타입과 상기 RC 세그먼트 타입은 셀 중심에 위치한 즉, 채널 환경이 양호한 사용자들에게 할당되는 채널이다. 따라서 공간 다중화를 이용한 병렬전송 기법을 통하여 큰 주파수 효율(spectral efficiency)을 얻을 수 있다.

상기 NRC 세그먼트 타입은 기회적 스케줄링(opportunistic scheduling) 기법을 사용하므로 다중 사용자 다이버시티를 극대화하기 위하여 각 공간 채널에 다른 사용자를 할당한다. 하지만 상기 RC 세그먼트 타입의 경우에는 안정적 전송을 하기위해서 모든 공간 채널을 한 사용자에게 할당하고, 이로서 공간 다이버시티를 극대화 한다. 또한 상기 RC 세그먼트 타입의 경우를 보면 공간축으로 2개 혹은 4개의 공간 채널이 존재하는데 이는 공간 축으로 멀티플렉싱하는 채널의 수에 따른 것이다. 그리고 상기 공간 채널은 모두 한 사용자에게 할당되므로 세그먼트 타입 당 같은 심볼 수를 가지기 위해서는 공간 채널 수에 따라 세그먼트의 모양이 변화하게 된다.

따라서 상기 기지국에 다중 안테나 전송 기법 중의 하나인 이중-시간 다이버시티(Double-STTD: Double-Space Time Transmit Diversity)기법이 적용되는 경우에는 공간 레이어가 2개가 생기게 된다. 그리고 상기 도 3에 도시된 RC-2 세그먼트와 같이 Nf=32의 값을 가지게 된다. 또한 상기 다중 안테나 전송 기법 중의 하나인 V-Blast(Vertical-Bell Laboratory Layered Space-Time) 방식이 적용되는 경우에는 공간 레이어, 즉 공간 채널은 4개가 생기게 된다. 그리고 상기 도 3에 도시된 RC-4 세그먼트와 같이 Nf=16이 된다.

상기 도 3의 차등 세그먼트 구조에 따른 상기 세그먼트들은 실제 서로 다른 크기와 모양을 가질 수 있으며, 이는 주파수 영역 및 시간 영역의 2차원 맵 구조를 가지게 된다. 그리고 상기 세그먼트 타입들 각각에 해당하는 단말기들과 트래픽(traffic), 즉 사용자 데이터(user data)의 분포가 상기 OFDMA 통신 시스템의 상황에 상응하게 변경될 수 있으므로 상기 차등 세그먼트를 구조에 따른 상기 자원맵의 구조는 상기 도 3에 도시한 바와 같은 형태 및 크기로 한정되지 아니하며 얼마든지 다른 형태로 변경 가능함은 물론이다. 단, 상기 자원맵 구조의 형태는 상기 OFDMA 통신 시스템의 전송 효율을 최대화시키기 위한 형태로 변경되어야만 한다. 또한, 인접 셀(neighbor cell)들 간에는 셀 간 간섭(ICI: Inter Cell Interference, 이하 'ICI'라 칭하기로 한다)을 최소화시키기 위해 서로 다른 자원맵 구조를 가지도록 설계하는 것이 가능하다.

상기 도 3에서는 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 지원하는 세그먼트 구조를 설명하였으며, 다음으로 도 4를 참조하여 상기 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 프레임 구조에 대해서 설명하기로 한다.

상기 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 프레임은 프리앰블(Preamble)(401), 방송채널(Broadcast Channel)(403), 트래픽 채널(Traffic channel)(305), 전용 제어 채널(dedicated control channel)(407), 파일롯 채널(pilot channel)(409)로 구성된다.

여기서 상기 프레임은 하향링크에 적용되는 프레임의 구조를 도시한 것이며 그 구조를 살펴보면, 상기 프리앰블(401)이 상기 프레임의 처음 부분에 위치하며, 동기화 및 셀 탐색을 위한 기능을 수행한다. 그리고 상기 방송 채널(403)은 셀 정보 및 페이징(paging) 정보를 포함한다. 또한 상기 전용 제어 채널(407)은 하향 링크 및 상향 링크 스케줄링 결과를 알려주는 트래픽 제어 채널(Traffic Control CHannel, 이하 'TCCH'라 칭하기로 한다) 및 기회적 전송(opportunistic transmission)을 지원하기 위한 시그널링(signaling)이 포함된다. 상기 파일럿 채널(309)은 미세 동기 조정(fine synchronization) 및 코히어런트 복조(coherent demodulation)를 수행하고 전송율 적응을 위한 채널 상태 추정을 위하여 사용된다. 상기 파일롯 채널(409)은 이동국과의 동기를 위해 사용된다. 그리고 상기 트래픽 채널(405)을 통해서 사용자 데이터 즉, 상기 세그먼트 타입별(RC, RB, NRC, NRB)로 전송을 하기 위한 채널로 구분된다.

또한 상기 프레임 구조에서 각 세그먼트의 타입에 따라 전송하는 트래픽 채널의 구조가 일예로 도시되어 있다. 이를 살펴보면, 상기 NRC 세그먼트와 NRB 세그먼트를 위한 프레임의 자원맵이 구분되어 있으나 이는 상기 NRT 세그먼트는 기회적 스케줄링 기법에 기반하여 순시 채널 상태에 대한 피드백(feedback)을 수행한다. 따라서 상기 순시 채널 상태를 수신하게 되므로 NRC 세그먼트와 NRB 세그먼트 영역의 구분이 필요하다. 그리고 상기 RT 세그먼트, 즉 RC 세그먼트와 RB 세그먼트는 영역의 구분을 하지 않고 전송된다. 이는 기회적 스케줄링 등으로 인한 피드백 정보가 없기 때문이다.

상기 도 4에서는 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 세그먼트들에 따른 프레임의 구조를 설명하였으며, 다음으로 상기 OFDMA 이동 통신 시스템의 각 차등 세그먼트 구조에 따른 전송율을 제어하는 방식에 대해 살펴보기로 한다.

우선 본 발명을 적용하기 위해서 기본 AMC 셋(basic AMC set)을 사용하며, 상기 기본 AMC 셋은 AMC 방식에 의하여 결정되는 초기 전송율들로 이루어진 셋을 의미한다. 즉 초기 전송 시 데이터는 AMC 결과에 따라서 기본 AMC 셋 중의 하나의 전송율로 전송되며 수신 오류가 있는 경우에는 HARQ를 통한 재전송을 통해서 추가 리던던트(redundant) 데이터를 전송한다. 하기의 표 2에서는 본 발명의 실시예에 따라서 차등 세그먼트 시스템에서의 기본 AMC 셋을 나타내었다.

기지국에서는 소정의 스케줄링 방식을 통해서 선택된 사용자 데이터, 즉 각 단말기에 전송할 데이터가 선택된다. 그리고 각 세그먼트에 전송될 데이터의 크기는 어떠한 AMC 셋이 선택되는가에 따라 변하기 때문에 AMC 셋이 선택되고 이에 따라 자동적으로 세그먼트에 전송될 데이터의 크기가 결정됩니다. 여기서 상기 AMC 셋을 선택한다고 함은 기본 AMC 셋 중에서 어떠한 변조 기법 및 코딩율을 선택하는지를 의미한다. 즉, AMC 셋 번호를 결정한다. 그리하면, 채널 상태에 따라서 한 세그먼트에 전송될 데이터의 크기 및 기본 AMC 셋의 변조 기법 및 코딩율이 결정된다.

그리고 상기 데이터 크기에 따라서 각 세그먼트에 전송될 양만큼의 정보 비트가 내려오게 되며, 이를 마더 코드율(mother code rate)이 1/5의 코더를 통해 인코딩을 수행하고 정보비트 사이즈 즉, AMC 셋에 따라서 각 재전송시 사용될 다양한 코드율로 천공 또는 반복을 하게 됩니다.

따라서 상기 기본 AMC 셋은 다양한 코드율을 가지는 AMC 셋들로 구성된다. 그리고 상기 각 AMC 셋은 소정의 변조 기법, 코드율, 및 크기(한 세그먼트에 전송될 데이터의 크기)로 구분되며, 상기 기본 AMC 셋은 표 2에서 일예로 6개의 AMC 셋으로 구성된다.

그리고 본 발명에서는 상기 각 세그먼트 타입들에 대해서 모두 동일한 패턴을 사용하도록 한다. 또한 이로 인해서 시스템의 복잡도는 감소하게 되며, 상기 기본 AMC 셋의 크기는 정수개의 매체 접근 제어-계층 프로토콜 데이터 유닛(Medium access control-layer Protocol Data Unit, 이하 'MPDU'라 칭하기로 한다)의 전송을 위해서 가장 작은 AMC 셋 크기의 정수배가 되도록 설정한다.

하기에서는 각 세그먼트 별로 상기 AMC 방식과 HARQ 방식을 조합하여 적용하며, 상기 기본 AMC 셋을 사용한다. 이를 위한 각 세그먼트별 적용 전략을 살펴보기로 하며, NRB 세그먼트, NRC 세그먼트, RB/RC 세그먼트의 3개의 세그먼트로 구분하여 링크 적응을 한다.

1. NRC 세그먼트 타입

상기 NRC 세그먼트가 비실시간 데이터 전송을 위한 세그먼트이므로 전송 지연에 민감하지 않다. 따라서 상기 NRC 세그먼트 타입의 링크 적응은 다중 사용자 이득을 극대화 하는 것이 유리하며 채널 환경이 양호한 단말기들을 위한 세그먼트 타입이므로 공간 다중화 이득의 극대화를 수행하도록 한다.

따라서 다중 사용자 이득을 극대화하기 위해서 각 공간 채널은 각각 다른 단말기들에게 할당된다. 그리고 이를 위해서 각 단말기들은 각 빔을 통해서 전송받을 수 있는 전송율을 기지국에 궤환하고 각 기지국에서는 각 단말기들로부터 궤환된 상기 전송율에 대한 정보를 사용하여 매 순간 서비스할 사용자를 결정하게 된다. 그리고 상기 기회적 전송을 사용하기 위해서는 채널 상태의 추정이 정확해야 한다. 하지만 상기 NRC 세그먼트 타입은 셀 중심에 위치한 즉, 채널 상태가 양호한 단말기들에게 제공되는 세그먼트 타입이므로 셀 간 간섭이나 변화가 적다는 특징을 가진다. 따라서 정확한 SINR을 측정하여 정확한 채널 추정을 하는 것이 가능하고 상기 채널 추정을 통한 채널 추정치를 사용함으로서 AMC 방식을 사용한 링크 적용을 한다.

상기 NRC 세그먼트 타입의 경우에는 기회적 전송을 기반으로 하여 다중빔을 활용한 전송 기법을 사용한다. 이를 위해 상기 기지국에서 각 단말기들에게 제공되는 신호는 각기 다른 단말기들에게 간섭이 최소화 되도록 생성한다. 그런데 채널 궤환의 지연이 증가한다면 상기 다중빔 간의 간섭이 커지게 되고 수신 성능이 크게 저하될 수 있다. 따라서 상기 HARQ 방식을 적용하게 되는 경우에는 시간 영역으로 길게 구성된 세그먼트 타입이므로 재전송에 따른 전송 지연 문제가 발생하게 된다. 따라서 상기 NRC 세그먼트 타입은 정확한 AMC에 의존하며 전송 지연으로 인한 채널간의 간섭 문제를 위해서 상기 HARQ 방식은 최대 전송 횟수를 한번으로 한정하여 적용한다. 결국, 상기 NRC 세그먼트 타입에는 HARQ 방식을 적용하지 않는 것이다. 즉, 상기 AMC를 통해서도 정확히 링크 적응을 수행하기 때문에 상기 HARQ 방식을 적용하지 않는 것이다.

한편, 링크 전송 시에 오류가 발생하게 되는 경우에는 매체 접근 제어(Medium Access Control) 계층에서 MPDU 단위의 비동기(asynchronous) 재전송을 통해서 전송 오류에 대응하는 것이 가능하며, 상기 NRC 세그먼트 타입의 링크 적응 방식을 일예로 하기의 표 3에 나타내었다.

상기 NRC 세그먼트 타입에서는 기본 AMC 셋을 사용하고 HARQ의 최대 전송 회수를 한번으로 제한하여 링크 적응을 수행하였다. 다음으로 상기 NRB 세그먼트 타입의 링크 적응 방식을 설명하기로 한다.

2. NRB 세그먼트 타입

상기 NRB 세그먼트 타입의 링크 적응은 공간 다중화 이득을 얻기보다 단일 빔을 사용하여 공간 다중화에 따른 다중 빔 간 간섭 및 빔에 해당하는 송신 전력의 감소 문제를 해결하고 수신 성능을 향상하도록 한다.

따라서 기회적 전송을 위해서 각 단말기들은 빔을 통해서 기지국으로부터 전송 받을 수 있는 전송율을 상기 기지국으로 궤환하며 상기 NRC 세그먼트 타입과 같이 상기 기지국은 각 단말기들로부터 궤환 받은 정보를 사용하여 매 순간 서비스하는 사용자를 결정한다.

그러나 상기 NRB 세그먼트 타입은 상기 NRC 세그먼트 타입과 달리 셀 가장자리에 위치한 단말기들에게 제공되는 세그먼트 타입이므로 열악한 채널 환경을 가진다. 따라서 비교적 SINR이 낮고 채널 추정의 정확도가 낮은 특성을 가진다. 더욱이 인접 셀로부터의 간섭 신호의 변화폭이 크므로 순시 SINR의 예측이 어렵다는 특징을 갖는다. 따라서 상기 AMC 방식을 통한 정확한 링크 적응을 수행하기 어려우므로 상기 AMC 방식만을 사용하여 정확한 링크 적응을 하는 것은 용이하지 못하였다.

또한, 상기 NRC 세그먼트 타입은 상기 NRB 세그먼트 타입과 같이 기회적 전송을 수행함으로서 사용자의 이동 속도가 증가하거나 채널 궤환 지연이 증가하는 경우 다중 사용자 이득이 감소한다. 그러나 상기 NRB 세그먼트의 경우는 상기 기회적 전송을 수행하지만 단일빔을 사용하므로 NRC 세그먼트와는 다르게 채널 지연에 따른 빔 간의 간섭 문제는 발생하지 않는다.

따라서 상기 NRB 세그먼트 타입은 NRC 세그먼트 타입에 비해서 비교적 높은 도플러 주파수(Doppler Frequency) 환경에서 지원이 가능하다. 즉, 높은 이동 속도를 가지는 단말기가 빔 간의 간섭 문제로 인해서 상기 NRC 세그먼트 타입에서 각 단말기에게 서비스를 제공하지 못하는 경우에는 상기 NRB 세그먼트를 통해서 서비스를 제공받는 것이 가능하다.

결국 상기 NRB 세그먼트 타입에서는 상기 NRC 세그먼트 타입과 같이 AMC 방식만을 사용하여 링크 적응을 하면 일정 기준의 성능을 보장하지 못한다. 따라서 부정확한 상기 AMC 방식으로 인한 데이터 전송의 오류를 보완하기 위해서 HARQ 방식을 활용한다. 상기 단말기가 셀 가장자리에 가까울수록 채널 SINR로 인해서 AMC의 부정확도가 커지게 되므로 낮은 SINR에서 사용되는 AMC 셋일수록 HARQ 재전송 회수를 크게 설정한다. 그리고 상기 NRB 세그먼트 타입의 링크 적응 방식을 일예로 하기의 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에 나타난바와 같이 NRB 세그먼트 타입에서는 가장 낮은 전송율을 가지는 첫 번째 AMC 셋의 경우에는 HARQ 방식의 재전송 회수가 최대 8회까지 가능하도록 설정한다. 반면에 가장 높은 전송율을 가지는 여섯 번째 AMC 셋의 경우에는 양호한 채널 환경을 경험하게 되므로 AMC 방식의 부정확성으로 인한 영향이 적으므로 상기 HARQ의 재전송 회수를 2회로 제한한다. 물론 채널환경이 양호한 곳에서도 HARQ를 통한 재전송 회수를 2로 제한하지 않고 크게 설정하는 것이 시스템 성능에 영향을 미치지 않으나, 송신단, 즉 기지국에서는 HARQ 전송을 위해 버퍼(buffer)에 필요한 리던던트 데이터를 저장해야하므로 시스템의 버퍼 사이즈를 고려하여 이와 같이 재전송 회수를 작게 하는 것이다.

또한 상기 HARQ 재전송 회수의 증가에 따른 낮은 코드율을 지원하기 위해서 마더 코드율 이상의 전송율, 즉 코드율을 가지는 경우 IR 방식의 천공(puncturing)을 하고, 마더 코드율 미만의 전송율을 가지는 경우 경우에는 CC 형태의 천공을 한다. 그리고 상기 HARQ 방식의 적용에 따른 재전송 과정의 ACK/NACK의 궤환 응답의 수신 및 송수신 처리 과정에서의 지연을 감안하여 2 세그먼트에 한번씩 재전송을 하는 것이 가능하다. 즉, 재전송 간격이 2 세그먼트가 되는 것이며, 도 5를 참조하여 상기 표 4의 2번째 AMC 셋의 전송을 예를 들어 하기에 설명하기로 한다.

상기 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 NRB 세그먼트 타입의 링크 적응을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 NRB 세그먼트 타입의 두 번째 AMC 셋에 해당하는 HARQ 방식의 재전송 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 NRB 세그먼트 타입이 일예로 도시되어 있고, 상기 NRB 세그먼트 구간 및 재전송 구간은 일예로 1.63ms이다. 그리고 마더 코드율이 1/5인 데이터가 도시되어 있다. 또한 상기 기지국은 매 전송 시 수신단, 즉 단말기로부터 ACK/NACK를 궤환 받으며, ACK를 전송받는 경우 이후의 재전송은 취소되고, NACK를 궤환 받는 경우 추가 리던던트 데이터가 전송된다. 또한 재전송 구간 사이의 시간 동안에는 다른 단말기를 위한 데이터를 전송하는 것이 가능하다.

상기 HARQ 방식에서 코드율을 능동적으로 변환시키는 IR 방식이 CC 방식보다 우수한 성능을 갖지만 코드율이 매우 낮은 경우에는 채널 코더가 복잡해지며, 코드율이 낮은 경우에는 IR 방식이 가지는 성능 이득이 크지 않다는 특징을 갖는다. 따라서 적절한 수준의 마더 코드율로 코드를 생성한 후 천공 및 반복을 통하여 다양한 코드율을 생성한다. 따라서 코드율이 높은 곳에서는 IR 방식을 적용하여 코딩 이득을 얻고 코드율이 낮은 곳 즉, 마더 코드율보다 코드율이 낮은 곳에서는 CC 방식을 적용하여 수신 성능을 향상한다. 따라서 상기 HARQ 방식을 상기 AMC 기법에 추가하여 적용하면 초기 전송이 실패하더라도 재전송 시 수신된 데이터와의 결합을 통해서 수신 성능을 향상시키므로 초기 전송 시 잘못된 전송율 추정에 따른 성능 열화를 보완한다.

그래서 마더 코드율(1/5)보다 높은 코드율(3/4, 3/8, 3/12)을 가지는 경우 IR 방식을 사용하고 상기 마더 코드율보다 낮은 코드율(3/16)을 가지는 경우에는 CC방식을 사용하여 전송한다. 그리고 마더 코드율보다 높은 코드율이 필요한 경우에는 마더 코등율로 인코딩된 정보비트를 천공을 수행하고, 마더 코드율보다 낮은 코드율이 필요한 경우에는 반복을 통하여 생성한다. 그래서 4번째 전송되는 세그먼트에서는 CC 방식을 사용하는 것이 나타나 있다. 그리고 다음으로 상기 RC/RB 세그먼트 타입의 링크 적응 방식을 설명하기로 한다.

3. RT(RC/RB) 세그먼트 타입

상기 실시간 세그먼트 타입 RT 세그먼트 타입의 링크 적응은 전송되는 데이터가 실시간 데이터이므로 전송 지연에 의한 요구가 엄격하다. 따라서 전송 지연을 허용하는 기회적 전송 방식은 적합하지 않으며, 안정적인 전송을 위한 링크 레벨 다이버시티 기법을 적용한다.

상기 링크 레벨 다이버시티 기법은 상기 주파수 도약이나 공간 다이버시티 등의 기법을 적용함으로 인해서 시간에 따른 채널의 변화폭이 작으며 따라서 평균 SINR을 기반으로 하는 AMC 방식, 즉 느린(slow) AMC 방식과 순시 SINR을 기반으로 하는 AMC 방식, 즉 빠른(fast) AMC 방식 사이에 차이가 크지 않다. 따라서 상기 AMC 방식을 위해서는 사용자들은 순시적인 채널 환경을 수시로 궤환하지 않고 오랜 시간동안 평균화된 SINR 만을 간헐적으로 궤환한다.

따라서 송신단, 즉 기지국에서는 이 정보를 바탕으로 AMC 방식을 적용한다. 하지만 채널에서 주어진 다이버시티 자원이 적은 경우(multi-path delay spread 가 작고 안테나 간 상관이 큰 경우)에는 링크 레벨 다이버시티 기법을 적용함에도 불구하고 충분한 링크 다이버시티를 얻기 어려우며 이러한 경우에는 평균 SINR과 순시 SINR의 차이로 인해서 AMC 방식의 정확도가 떨어지게 된다. 이를 위해 HARQ 방식을 적용하여 부정확한 AMC에 따른 링크 적응의 오차를 극복해야 한다. 하지만 상기 RT 데이터는 전송 지연에 민감한 특성을 가지므로 채널 지연을 고려하여 HARQ 최대 전송 회수를 결정해 주어야 한다. 그리고 상기 RT(RC/RB) 세그먼트 타입의 링크 적응 방식을 일예로 하기의 표 6에 나타내었다.

그리고 도 6을 참조하여 상기 표 5의 두 번째 AMC 셋을 전송하는 것을 하기에서 설명하기로 한다.

상기 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 RT 세그먼트 타입의 링크 적응을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 상기 RT(RC/RB) 세그먼트 타입에 따른 두 번째 AMC 셋에 해당하는 HARQ 방식의 재전송 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 또한 상기 RT 세그먼트 타입의 경우 HARQ 루프 지연(loop delay)을 최소화하기 위해서 시간 영역으로 짧게 설계되었으며, 하나의 세그먼트는 일예로 0.204ms의 시간을 차지한다. 그리고 상기 HARQ 방식의 ACK/NACK를 고려한 재전송 패킷 간의 시간 간격이 0.612ms 이며 따라서 최대 재전송 회수가 4인 경우에는 약 2.45ms를 가지게 된다. 그리고 마더 코드율이 1/5인 데이터가 도시되어 있다.

그리고, 상기 기지국은 매 전송 시 수신단, 즉 단말기로부터 ACK/NACK를 궤환 받으며, ACK를 전송받는 경우 이후의 재전송은 취소되고 NACK를 궤환 받는 경우 추가 리던던트 데이터가 전송된다. 또한 재전송 구간 사이의 시간 동안에는 다른 단말기를 위한 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 그리고 4개의 세그먼트 구간을 간격으로 상기 RT 세그먼트 타입에 따른 데이터의 전송을 수행한다. 그리고 상기 NRB 세그먼트 타입과 같이 상기 RT 세그먼트 타입에서도 코드율이 높은 곳에서는 IR 방식을 적용하여 코딩 이득을 얻고 코드율이 낮은 곳 즉, 마더 코드율보다 코드율이 낮은 곳에서는 CC 방식을 적용하여 수신 성능을 향상한다. 그래서 마더 코드율(1/5)보다 높은 코드율(3/4, 3/8, 3/12)을 가지는 경우 IR 방식을 사용하고 상기 마더 코드율보다 낮은 코드율(3/16)을 가지는 경우에는 CC방식을 사용하여 전송한다. 그리고 마더 코드율보다 높은 코드율이 필요한 경우에는 마더 코등율로 인코딩된 정보비트를 천공을 수행하고, 마더 코드율보다 낮은 코드율이 필요한 경우에는 반복을 통하여 생성한다. 그래서 상기 세 번째 전송까지는 IR 방식을 사용하였고, 상기 마더 코드율보다 낮은 코드율을 가지는 네 번째 전송되는 세그먼트에서는 CC 방식을 적용하였다.

그리고 다음으로 상기 OFDM 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 링크 적응을 하는 기지국의 동작과정을 하기에 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템에서 기지국의 링크 적응 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 도 7을 참조하면, 701단계에서 상기 기지국은 기본 AMC 셋 및 데이터의 크기를 결정하고 703단계로 진행한다. 여기서 상기 기본 AMC 셋은 단말기들의 궤환정보를 사용하여 결정한다. 703단계에서 상기 기지국은 미리 설정된 마더 코드율로 인코딩을 수행하여 인코딩된 정보를 생성하고 705단계로 진행한다. 705단계에서 상기 기지국은 각 세그먼트 타입을 판단하고 상기 판단결과 NRC 세스먼트 타입인 경우에는 707단게로 진행한다. 상기 판단결과 NRB 세그먼트 타입인 경우에는 711단계로 진행하고 RT 세그먼트 타입 즉, RC 세그먼트 타입 또는 RB 세그먼트 타입인 경우에는 715단계로 진행한다. 이는 각 세그먼트 타입에 따라서 필요한 코드율의 개수가 다르기 때문에 천공과 반복을 통한 코드율을 생성하기 이전에 세그먼트 타입을 먼저 판단한다. 예를 들어, 기본 AMC 셋에서 2번재 AMC 셋에 대하여 NRC 세그먼트 타입에서는 3/4의 코드율이 필요하나 RT 세그먼트 타입에서는 3/4, 3/8, 3/12, 3/16의 코드율이 모두 필요하므로 세그먼트 타입을 판단합니다.

상기 707단계에서 상기 기지국은 각 AMC 셋에 대하여 HARQ 최대 재전송 횟수를 1로 설정하고 709단계로 진행한다. 이와 같이 최대 재전송 회수를 1로 설정하는 것은 HARQ 방식을 적용하지 않는 것과 동일한 의미를 갖는다. 상기 709단계에서 상기 기지국은 NRC 세그먼트의 재전송에 필요한 코드율을 천공을 통하여 생성하고 719단계로 진행한다.

상기 711단계에서 상기 기지국은 낮은 전송율을 갖는 AMC 셋에 HARQ 최대 재전송 횟수를 크게 설정하고 713단계로 진행한다. 상기 713단계에서 상기 기지국은 NRB 세그먼트의 재전송에 필요한 코드율을 천공 및 반복을 통하여 생성하고 719단계로 진행한다.

상기 715단계에서 상기 기지국은 소정의 HARQ 최대 재전송 회수를 설정하고 717단계로 진행한다. 717단계에서 상기 기지국은 RT 세그먼트의 재전송에 필요한 코드율을 천공 및 반복을 통하여 생성하고 719단계로 진행한다.

결국 상기 719단계에서는 각 세그먼트 타입별로 상기 기본 AMC 셋을 적용하고 각 세그먼트 타입별로 재전송 회수를 설정하고 필요한 코드율을 천공 및 반복을 통하여 생성하고 데이터를 전송한다.

이를 정리하면 데이터는 채널 상태에 따라서 하나의 세그먼트 타입에 전송될 데이터의 양이 결정되고, 이에 따라서 AMC 셋도 자동으로 결정된다. 이후에 하나의 세그먼트에 전송될 데이터는 마더 코드율로 인코딩되며, 인코딩된 정보는 각 AMC 셋에 따라서 HARQ 재전송에 필요한 코드율로 천공 및 반복을 수행한다.

결국 상기 기본 AMC 셋을 사용한 AMC 기법과 HARQ 기법을 적용하여 데이터를 전송함으로서 링크 적응을 한다. 그리고 여기서 상기 데이터를 전송하는 경우 상기 NRB 세그먼트 타입과 상기 RT 세그먼트 타입은, 상기 AMC 방식의 적용에 따른 코드율이 상기 마더 코드율 이상인 경우에는 HARQ 방식 중에서도 IR 방식을 사용한다. 또한 상기 AMC 방식의 적용에 따른 코드율이 상기 마더 코드율 미만인 경우에는 상기 HARQ 방식 중에서도 CC 방식을 사용한다.

그래서 상기 각 세그먼트 타입별 상기 AMC 방식과 HARQ 방식을 조합하여 사용하는 차등 세그먼트 시스템을 종합하여 하기에 표 6에 나타내었다.

상기 본 발명에서 각 세그먼트 타입에 따라서 기본 AMC 셋을 적용하고 HARQ 최대 재전송 회수를 설명하였으나 상기 기본 AMC 셋의 변조기법, 코드율, AMC 크기, HARQ 최대 재전송 회수 등은 설명의 편의와 이해를 돕기 위해 기술한 것으로서 시스템 상황이나 특성에 따라서 얼마든지 가변 적용이 가능한 요소들이며, 상기 기본 AMC 셋에 적용되어 있는 설정값에 한정되지 아니한다. 그리고 본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 차등 세그먼트 시스템을 일예로 설명하였으나, 상기한 바와 같이 채널 환경이나 트래픽 종류에 따라서 전송전략을 차별화하여 데이터를 전송하는 다른 시스템에도 본 발명에서와 같이 AMC 기법과 HARQ 방식을 적용하여 링크 적응을 하는 방법을 적용하는 것은 가능하다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 직교 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 이동 통신 시스템에서 전송율 제어를 통한 링크 적응 방법을 제안하였으며, 적응적 변조 및 부호화 방식과 복합 재전송 방식을 복합적으로 사용함으로서 링크 적응을 하는 이점을 갖는다. 또한 본 발명은 하나의 적응적 변조 및 부호화 방식 셋을 사용하고 천공 패턴을 사용함으로서 복잡도를 최소화 한다는 이점을 갖는다. 그리고 모든 세그먼트 타입에 적용되는 AMC 방식을 사용하여 각 세그먼트 별로 HARQ 최대 재전송 회수를 조절함으로서 링크 적응을 효과적으로 수행한다는 이점을 갖는다.

Claims (11)

1. 다수의 단말기와 상기 단말기로 서비스를 제공하는 기지국을 구비하는 멀티 캐리어를 사용하는 통신 시스템에서 링크 적응 방법에 있어서,

   통신 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 캐리어 주파수 대역들로 분할하고, 미리 설정한 설정 개수의 서브 주파수 대역들과, 미리 설정한 설정 개수의 시구간들에 의해 점유되는 주파수 영역과 시간 영역을 가지는 다수의 세그먼트들을 생성하고, 데이터 전송을 위해 세그먼트들을 다수의 세그먼트 타입들로 구분하고,

   단말기에 전송할 데이터의 크기 및 적응적 변조 및 부호화 셋을 결정하고 각 세그먼트에 전송할 데이터를 미리 설정된 코드율로 인코딩하는 과정과,

   각 세그먼트 타입에 따라서 재전송 횟수를 설정하고 상기 인코딩한 데이터를 재전송에 필요한 소정의 코드율로 생성하여 단말기에 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적응적 변조 및 부호화 셋은 변조 기법, 코드율, 데이터의 크기에 대한 정보를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 데이터의 크기는 하나의 세그먼트에 전송될 데이터의 크기이며, 가장 작은 단위의 세그먼트에 전송될 데이터의 크기의 정수배가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 세그먼트 타입이 비실시간 데이터이고 셀 중심의 단말기에게 제공하는 세그먼트 타입에 해당하는 경우에는 상기 복합 재전송 방식의 최대 재 전송 회수를 1로 설정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 세그먼트 타입이 비실시간 데이터이고 셀 경계의 단말기에게 제공하는 세그먼트 타입에 해당하는 경우에는 상기 복합 재전송 방식의 최대 재 전송 회수를 상기 데이터의 전송율에 따라서 소정의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 세그먼트 타입이 실시간 데이터인 세그먼트 타입에 해당하는 경우에는 상기 복합 재전송 방식의 최대 재 전송 회수를 소정의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 재전송 시에 생성된 코드율이 미리 설정된 코드율 이상의 코드율인 경우에는 중복분 증가 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 재전송 시에 생성된 코드율이 미리 설정된 코드율 미만의 코드율인 경우에는 체이스 컴바이닝 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 세그먼트 타입이 비실시간 데이터인 세그먼트 타입에 해당하는 경우에는 상기 단말기로부터 전송율 정보를 수신하여 서비스할 단말기를 결정하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
10. 제 1항에 있어서,

    복합 재전송 방식을 수행하여 링크 적응하는 과정은 소정의 재전송 구간을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 소정의 코드율을 생성하는 경우에는 천공 또는 반복을 통하여 생성하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.

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