KR102006746B1

KR102006746B1 - 이동통신 시스템에서 상향링크 amc 운용을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102006746B1
Application number: KR1020130001889A
Authority: KR
Inventors: 전영현; 장승훈; 장정렬; 이능형
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2019-08-05
Anticipated expiration: 2033-01-08
Also published as: KR20140090351A; US20150358982A1; US10009907B2; WO2014109549A1

Abstract

본 발명의 무선 통신 상향링크 시스템에서 서빙 기지국이 단말의 MCS (Modulation and Coding Selection) 를 결정하는 방법은 인접 셀들로부터의 상향링크 간섭을 판단하는 단계; 상기 단말이 전송한 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타내는 응답 신호 및 상기 간섭 정보를 바탕으로SINR((Signal-to-Interference plus Noise Ratio, 신호 대 간섭 잡음비)를 판단하는 단계; 및 상기 SINR 정보와 상기 응답 신호를 바탕으로 상기 MCS를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 주변 셀로부터의 간섭을 명확하게 판단하여 수신기의 채널 상태에 따른 MCS 레벨을 결정함으로써 데이터 송신 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

이동통신 시스템에서 상향링크 AMC 운용을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MANAGING UPLINK ADAPTIVE MODULATION AND CODING IN THE MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 상향링크의 AMC(Adaptive Modulation and Coding)를 운용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

특히 본 발명은 복수의 안테나를 갖는 인접한 여러 셀/기지국들이 협력하여 통신을 하는 CoMP (셀 간 협력 통신, Coordinated Multi-Point Transmission) 기반의 시스템에서 기지국이 협력 전송에 따른 셀간 간섭정보를 바탕으로 효율적으로 이동국의 변조 및 코딩(MCS: Modulation and Coding Selection) 방식을 결정하는 방법에 관한 발명이다.

통상적인 무선 통신 시스템은 한정된 무선 자원의 효율적인 사용을 위해 자원 스케쥴링 기술을 채택하고 있다. 무선 통신 시스템에서 채택하고 있는 자원 스케쥴링 기술로는 데이터의 전송 방향에 따른 자원 할당, 재사용 효율을 고려한 자원 할당 등을 예시할 수 있다.

데이터 전송 방향에 따른 자원 할당은 기지국에서 무선 단말로의 하향 링크를 위한 자원(이하 하향링크 자원이라 칭함)과 무선 단말에서 기지국으로서의 상향 링크를 위한 자원(이하 상향링크 자원이라 칭함)에 대한 할당을 포함한다. 그리고 재사용 효율을 고려한 자원 할당은 인접한 서비스 영역에 대한 간섭을 고려하여 자신의 서비스 영역 내의 자원을 할당하는 것을 의미한다.

종래의 무선통신 시스템에서는 효율적인 무선 자원 할당 및 전송 효율을 개선하기 위하여 변조 및 부호(AMC: Adaptive Modulation and Coding) 기법과 채널 감응 스케쥴링 기법 등의 기술을 채택한다.

상기 AMC 기법은 희망하는 수준에서 수신 오류 확률을 유지하면서 많은 정보를 전송하기 위해, 채널 상태에 따라 전송하는 데이터의 양을 조절하는 기술이다. 이에 의해, 채널 상태에 대응하여 전송할 데이터의 양을 줄이거나 늘리기 위한 스케쥴링을 제공할 수 있다.

상기 채널 감응 스케쥴링 기법은 여러 사용자 중에서 채널 상태가 우수한 사용자를 선택적으로 서비스하는 기술이다. 채널 감응 스케줄링 기법을 사용하는 경우, 여러 사용자 중에서 채널 상태가 우수한 사용자를 선택적으로 서비스할 수 있어 상대적으로 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 용량 증가를 소위 다중 사용자 다이버시티(Multi-user Diversity) 이득이라 한다.

요컨대 상기 AMC 기법과 상기 채널 감응 스케줄링 기법은 수신기로부터 부분적인 채널 상태 정보를 피드백(feedback) 받아서 가장 효율적이라고 판단되는 시점에 선택된 단말들과 기지국간의 송수신 정보를 제한된 무선 자원에 할당하고, 단말별로 할당된 자원에 적절한 변조 및 부호화 기법을 적용하는 기술이라고 할 수 있다.

한편, 최근 LTE Release 8/9과 같은 광대역 무선 통신 시스템에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 광대역 무선 통신 시스템에서는 데이터가 송신되기 전, 송신될 데이터의 변조 방식과 오류 정정 부호 부호화율이 채널 환경에 적합하게 결정된다.

이러한 광대역 무선 통신 시스템의 하향링크 또는 상향링크 송신에 대한 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme: MCS) 레벨은 방식에 따라 다양하게 구현될 수 있으나, 대표적으로 다음과 같은 방법으로 결정될 수 있다.

하향링크의 경우, 기지국은 단말로부터 채널 상태 정보와 하향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호가 수신되면, 상기 채널 상태 정보(CQI: channel quality information)와 ACK/NACK 신호를 근거로 상기 단말의 채널 상태를 결정한다. 그리고, 상기 기지국은 미리 설정된 채널 상태 별 MCS 레벨 정보를 포함하는 MCS 결정 테이블을 참조하여 상기 결정된 채널 상태에 대응되는 MCS 레벨을 검출한다. 이어, 상기 기지국은 상기 검출된 MCS 레벨을 사용하여 상기 단말로 하향링크 데이터를 송신한다.

상향링크의 경우, 다양한 방식으로 구현될 수 있으나, 대표적으로 기지국은 단말로부터 상향링크 채널 상태(SRS: sounding reference signal) 정보를 수신하고 셀별 PUSCH의 평균 IoT(Interference over Thermal)로부터 SRS기반 SINR을 측정한다. 그리고 상향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 수신하여 상기 채널 상태 정보(SRS 기반 SINR) 및 ACK/NACK 신호를 근거로 상기 단말의 채널 상태를 결정한다.

그리고, 상기 기지국은 미리 설정된 채널 상태 별 MCS 레벨 정보를 포함하는 MCS 결정 테이블을 참조하여 상기 결정된 채널 상태에 대응되는 MCS 레벨을 검출한다. 이어, 상기 기지국은 상기 검출된 MCS 레벨을 사용하여 상기 단말로 하향링크 데이터를 송신한다.

또는 상향링크의 경우 별도의 샹향링크 채널정보를 참조하지 않고, 상향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호만를 근거로 하여 단말의 채널 상태를 추정하고 채널 상태별 MCS 레벨 정보를 포함하는 MCS 결정 테이블을 참조하여 상기 결정된 단말의 채널 상태에 대응되는 MCS 레벨을 검출할 수 있다.

이처럼, 종래에는 실제 단말 채널 환경의 간섭을 고려하지 않고, 기지국은 셀 단위로 측정한 간섭 정보, 단말로부터 수신된 상향링크 파일롯 세기 정보, 및 ACK 정보만으로 MCS를 결정하였다.

이렇게 하향링크와 상향링크의 MCS 결정방법이 다른 이유는, 하향링크는 간섭을 단말이 직접 측정하여 채널상태정보(CQI)로 기지국으로 보고하여 미리 예측할 수 있는 반면에, 상향링크는 동적으로 변하는 간섭신호원의 대상을 정확히 알 수 없기 때문에 간섭을 예측할 수 없기 때문이다.

특히 상향링크의 경우는 주변 셀에서 자원 할당된 단말이 동적으로 변하므로 간섭신호원이 고정되어 있지 않은 문제가 있다. 따라서 실시간 SINR정보를 기반으로 최적의 MCS를 추정하는 방법이 불가능하고, 따라서 구현상으로는 두가지 MCS 결정 방법론을 적용할 수 있다.

즉, MCS의 결정 시 참조하는 SRS 기반의 SINR 정보를 결정하기 위하여 셀 단위로 평균화된 간섭세기 정보를 참조하거나, SRS기반의 SINR 정보의 도움 없이 수신기에서의 ACK/NACK판단만으로 채널의 품질을 추정하여 MCS 레벨을 결정하는 방법이다.

이 경우, 상향링크의 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 결정부에서는 MCS 예측할 때에 제한된 채널 품질 정보와 제한된 (실시간이 아닌/UE단위가 아닌) 셀 단위로 평균화된 간섭정보만을 고려하여 MCS 레벨을 결정하기 때문에, 하향링크에 비교해서 상향링크의 주파수 효율이 크게 떨어지게 된다.

왜냐하면 실제의 간섭 신호원은 인접(주변) 셀의 스케줄링 결과에 따라 간섭신호원이 동적으로 크게 변하는 데 반해, 간섭 예상치가 Cell-Specific한 평균기대치에 의존하기 때문에, 채널 품질에 대한 정보를 전적으로 ACK/NACK 정보에 의존하게 되고, 정확한 Reference없이 OLRC(Open-loop Rate Control)가 비효율적으로 동작하게 되므로 상향링크의 주파수 효율은 떨어질 수 밖에 없기 때문이다.

도 1a는 이러한 종래의 AMC 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 종래의 AMC_SINR은 Cell-Specific한 평균 기대치에 의존하여 결정되게 된다.

한편, LTE 이후에 LTE-Advanced 시스템에서 Study-Item 또는 Work-Item으로 논의 중인 CoMP규격 표준에서는 셀 경계에 있는 단말(이하 경계 단말이라 칭함)의 순간적인 채널 및 트래픽 상황을 고려하여 인접 셀들이 협력하는 일원화된 다중-기지국(Coordinated Multi-Point: CoMP) 송수신(Transmission/Reception) 혹은 다중 셀(Multi-cell) 다중 입출력(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 기술을 도입할 예정이다.

CoMP 기술 중에서도 일원화된 스케쥴링/일원화된 빔포밍(Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming: CS/CB) CoMP 의 하향링크 방식에 따르면, 여러 기지국(Base Station: BS)들이 안테나 빔포밍을 통해 단말들과 통신할 때 각 단말이 각 기지국들의 안테나 빔포밍을 선택하여, 경계 단말의 용량을 높일 수 있다.

이 때 각 단말은 서빙 기지국의 신호는 최대가 되고 인접한 기지국들로부터의 간섭 신호는 최소화가 되도록 각 기지국의 안테나 빔포밍을 선택한다. 여기서 CS/CB CoMP 협력 기지국들은 자신의 단말에 대해서만 데이터를 전송하고 인접 협력 셀의 단말에게는 데이터를 전송하지 않는다.

이와 같은 CoMP 기술은 기지국 협력을 위해 백홀(Backhaul)로 전달받아야 하는 정보의 양이 많고 자원 할당을 위한 스케줄링 및 CoMP 신호처리 계산이 복잡하다는 문제점이 있을 수 있다. 그러나 ICIC 기술에 비해 셀 경계 및 셀 평균 용량을 더 높일 수 있는 장점이 있기 때문에 구현 복잡도를 줄인 형태의 셀 협력 스케줄링 기술로 조명 받고 있다.

상향링크에서 구현 가능한 셀간 협력 스케쥴링 기술로 단말별로 Long-term 채널 세기 정보를 이용하여 단말을 Interfering/Non-interfering UE로 구분하고, Interference-Coordination 기능의 셀간 협력 스케쥴링 기술을 예시할 수 있다. 상향링크 시스템에서 이러한 진일보된 셀간 협력 스케쥴링에서도 실시간의 간섭 기반의 효육적인 MCS 추정 방법이 도입된다면 셀간 협력 스케쥴링으로 인한 이득 외에도 비효율적인 상향링크 MCS 결정방법이 개선되어 상향링크의 주파수 효율을 크게 개선할 수 있다.

상향링크 시스템에서 이러한 진일보된 셀간 협력 스케쥴링에서도 실시간의 간섭 기반의 효육적인 MCS 추정 방법이 도입되지 않는다면 비효율적인 상향링크 MCS 결정방법이 개선되지 않아 상향링크의 주파수 효율을 크게 개선하는데 한계를 겪을 것이다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 상향링크의 데이터 송신 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로 본 발명은 무선 통신 시스템에서 CoMP의 CS(Coordinated Scheduling)을 수행 가능하게 해 주는 기지국간 인터페이스(Optic Fiber)를 이용하여 주변(인접)셀의 실시간의 스케줄링 공유 정보가 가능한 경우, 상향링크 실시간 간섭세기를 예측하여 상향링크의 데이터 송신에 적합하도록 실시간 상향링크 간섭세기 및 채널 상황에 적합한 MCS레벨을 결정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 무선 통신 시스템에서 간섭을 고려한 수신기의 채널 상태에 대응되는 MCS 레벨을 사용하여 데이터 송신 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 무선 통신 상향링크 시스템에서 서빙 기지국이 단말의 MCS (Modulation and Coding Selection) 를 결정하는 방법은, 인접 셀들로부터의 상향링크 간섭을 판단하는 단계; 상기 단말이 전송한 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타내는 응답 신호 및 상기 간섭 정보를 바탕으로SINR((Signal-to-Interference plus Noise Ratio, 신호 대 간섭 잡음비)를 판단하는 단계; 및 상기 SINR 정보와 상기 응답 신호를 바탕으로 상기 MCS를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명의 무선 통신 상향링크 시스템에서 단말의 MCS (Modulation and Coding Selection) 를 결정하는 서빙 기지국은, 인접셀들로부터 신호를 송수신하는 송수신부; 및 인접 셀들로부터의 상향링크 간섭을 판단하고, 상기 단말이 전송한 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타내는 응답 신호 및 상기 간섭 정보를 바탕으로SINR((Signal-to-Interference plus Noise Ratio, 신호 대 간섭 잡음비)를 판단하며, 상기 SINR 정보와 상기 응답 신호를 바탕으로 상기 MCS를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 무선 통신 시스템에서 상향링크의 간섭 상태에 따른 수신기의 채널 상태를 좀 더 명확하게 판단할 수 있다. 나아가 본 발명에 따르면, 간섭을 명확하게 판단하여 수신기의 채널 상태에 따른 MCS 레벨을 결정함으로써 데이터 송신 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명을 따르면 Cooperative-AMC을 통해 단말의 용량 뿐 아니라 셀 커버리지 관점에서도 이득을 볼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 무선 통신 시스템에서 하향링크 데이터 송신 방법을 나타낸 신호 흐름도
도 2는 종래의 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 송신 방법을 나타낸 신호 흐름도
도 3은 종래의 무선 통신 시스템에서 상향링크 데이터 송신 방법을 나타낸 신호 흐름도
도 4는 종래의 무선통신 시스템에서 기지국에 포함되는 상향링크 MCS 레벨 결정부의 블록 구성도
도 5는 종래의 무선통신 시스템에서 기지국에 포함되는 상향링크 MCS 레벨 결정부의 블록 구성도
도 6는 종래 기술에 따른 자원할당의 데이터 전송/재전송 동작 절차를 도시한 도면
도 7은 LTE규격에서 논의되는 CoMP 시나리오를 설명하기 위한 도면
도 8은 CoMP 시나리오2에 해당하는 기지국간 Interface를 설명하기 위한 도면.
도 9는 CoMP 시나리오4에 해당하는 기지국간 Interface를 설명하기 위한 도면
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에 포함된 MCS 레벨 결정부의 블록 구성도
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 MCS레벨을 결정하는 과정을 나타낸 순서도
도 13본 발명의 실시예에 따른 자원할당에 따른 데이터 전송/재전송 동작 절차를 도시한 도면
도 14는 CAS/DAS시스템(CoMP시나리오,1,2,4)에서 모두 동작할 수 있는 CoMP Coordinator와 Sub-coordinaotr와 스케쥴러의 상호 동작 및 스케쥴링(자원할당) 정보 공유의 예시하는 도면
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송/재전송 동작 절차를 설명하기 위한 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에서 CoMP의 CS(Coordinated Scheduling)을 수행 가능하게 해 주는 기지국간 인터페이스(Optic Fiber)를 이용하여 주변(인접)셀의 실시간의 스케쥴링 정보 또는 사전 스케줄링 정보의 공유가 가능한 경우를 가정한다. 본 발명은 무선 통신의 상향링크 시스템에서 송신기(단말)이 수신부(기지국)으로 데이터를 송신하고 상기 데이터에 대한 수신 성공 여부를 나타내는 응답 신호 및 협력셀로부터 공유된 상향링크 간섭세기 정보를 기반으로 채널의 SINR정보를 예측하고, 상기 예측된 채널의 SINR정보와 상기 응답 신호를 근거로 상기의 간섭을 고려한 채널 상태 정보에 대응하는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme: MCS) 레벨을 사용하여 상기 수신부로 데이터를 송신하는 방법 및 장치를 제안한다.

이하에서는 상기 송신기가 단말이고 상기 수신기가 기지국임을 일 예로 하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시 예의 설명에 앞서 종래의 무선 통신 시스템에서 데이터 송신 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 종래의 무선 통신 시스템에서 하향링크에서 데이터 송신 방법을 나타낸 신호 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 기지국은 단말로 채널 상태 정보를 요청한다. 그러면, 상기 단말은 상기 기지국으로부터 송신된 파일럿 신호 또는 프리앰블 신호를 사용하여 채널을 추정하고, 추정된 채널에 대한 상태 정보를 포함하는 채널 상태 정보를 상기 기지국으로 송신한다.

상기 채널 상태 정보는 채널 계수 또는 신호 대 간섭잡음 전력비(SINR: Carrier to Interference plus Noise Ratio)를 포함할 수 있으나, 일반적으로 상기 채널 상태 정보는 시스템 복잡도를 고려하여 SINR을 포함한다.

기지국은 단말로 하향링크 데이터를 송신하고, 상기 송신된 하향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 수신한다.

그리고, 기지국은 수신한 SINR 및 ACK/NACK 신호를 근거로 MCS 레벨을 결정하고, 결정된 MCS 레벨을 사용하여 하향링크 데이터를 상기 단말로 송신한다.

여기서, MCS레벨 결정 단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 기지국은 SINR을 사용하여 미리 설정된 MCS 결정 테이블을 참조로 MCS 레벨을 결정한다. 하지만, MCS 결정 테이블은 실제 무선 통신 시스템이 운용되는 모든 채널 환경을 완벽하게 반영하지 못한다.

따라서, 기지국은 적응형 채널 상태 정보 조정 방식(이하 외부 루프 레이트 제어(Outer-Loop Rate Control: OLRC) 방식이라 칭함)을 사용한다. 상기 OLRC 방식은 상기 기지국이 상기 단말로부터 수신한 SINR 값을 상기 단말로부터 수신한 ACK/NACK 신호를 사용하여 변경하는 방식을 나타낸다.

구체적으로, 상기 기지국은 하향링크 데이터 송신 후, 상기 단말로부터 ACK 신호를 수신한 경우, 하기 수학식 1을 사용하여 SINR 값을 변경한다. 그리고, 상기 기지국은 상기 하향링크 데이터 송신 후, 상기 단말로부터 NACK 신호를 수신한 경우, 하기 수학식 2를 사용하여 SINR 값을 변경한다.

상기 수학식 1, 및 2에서 SINR_in은 상기 단말로부터 수신한 SINR 값을 나타내며, SINR_out은 변경된 SINR 값을 나타내며, Target PER(Packet Error Rate)은 목표 패킷 에러 확률을 나타내고, Offsetk-1은 k-1 시점에서 상기 SINR_in을 변경하기 위해 사용된 오프셋 값을 나타내며, Offsetk는 k 시점에서 상기 SINR_in을 변경하기 위해 사용되는 오프셋 값을 나타내며, DOWN은 미리 설정된 값을 나타내며, UP은 DOWN과 Target PER를 근거로 결정되는 값을 나타낸다.

상기 수학식 1 및 2에 나타난 바와 같이, 상기 기지국은 상기 단말로부터 ACK 신호를 수신하면 SINR_in를 UP 만큼 증가시키고, 상기 단말로부터 NACK 신호를 수신하면 상기 SINR_in을 DOWN 만큼 감소시킨다.

상기와 같이 SINR 값이 변경되면, 상기 기지국은 상기 변경된 SINR 값에 대응하여 MCS 레벨을 결정하고, 상기 결정된 MCS 레벨을 사용하여 하향링크 데이터를 상기 단말로 송신한다.

도 2은 종래의 무선 통신 시스템에서 상향링크에서 데이터 송신 방법을 나타낸 신호 흐름도이다. 종래의 시스템에서는 하향링크와 달리 상향링크의 간섭을 예측하기가 어렵다. 따라서 기지국은 채널상태에 대한 별도의 SINR 예측 없이, 상기 송신된 상향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 단말로 수신한다.

그리고, 기지국은 수신된 상향링크 데이터에 대한 ACK/NACK 신호를 근거로 MCS 레벨을 결정하고, 단말은 결정된 MCS 레벨을 사용하여 상향링크 데이터를 상기 단말로 송신한다

도 3은 종래의 무선 통신시스템에서 상향링크 데이터 송신 방법을 나타내는 신호 흐름도이다.

도 3에서 도시되는 바와 같이, 기지국은 셀 단위의 평균 간섭세기 측정값을 갱신하고, 단말로부터 상향링크 채널 파일롯 (SRS)을 수신한다. 이를 이용하여 상량링크 채널 추정값을 갱신한다.

이후 기지국은 단말로부터 결정된 MCS 레벨을 사용한 상량링크 데이터를 수신한다. 이후 기지국은 Ack/Nack을 판단하고 MCS레벨을 결정하며 Ack/Nack을 단말에게 전송한다.

이후 기지국은 셀 평균 간섭 측정값을 갱신하며, 단말로부터 결정된 MCS 레벨을 사용하여 상향링크 데이터를 수신하는 것을 반복할 수 있다.

도 4는 종래의 무선통신 시스템에서 기지국의 상향링크 MCS 레벨 결정부의 블록 구성도이다.

도 4에서 도시되는 바와 같이, 종래 기술에 따르는 기지국은 단말로부터 채널 상태 정보와 하향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 수신하여 이를 기반으로 MCS레벨을 검출할 수 있다. 이 경우, 기지국은 SRS기반의 SINR정보의 도움없이 수신기에서의 ACK/NACK판단만으로 채널의 품질을 추정하여 MCS 레벨을 결정한다.

도 5는 종래의 무선 통신 시스템에서 기지국에 포함되는 상향링크 MCS 레벨 결정부의 다른 블록 구성도이다.

도 5에서 도시되는 바와 같이, 종래 기술에 따르는 기지국은 단말로부터 상향링크 채널 상태(SRS: sounding reference signal) 정보와 셀별 PUSCH의 평균 IoT(Interference over Thermal) 정보를 수신하여, SRS기반 SINR을 측정할 수 있다. 그리고 상향링크 데이터에 대한 응답 신호 즉, ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative Acknowledgement) 신호를 수신하여, 상기 채널 상태 정보(SRS 기반 SINR)와 ACK/NACK 신호를 근거로 상기 단말의 채널 상태를 결정한다.

도 6a 종래 기술의 자원할당에 따른 데이터 전송/ 재전송 동작 절차를 도시하는 도면이다.

도 6에서 도시되는 바와 같이, 종래 기술을 따르는 데이터 전송/재전송 동작은 4프레임 단위로 이루어진다. 즉, 기지국은 단말에게 상향링크 자원을 할당하고, 4프레임 이후에 단말로부터 상향링크 채널을 수신할 수 있다. 그리고 기지국은 이에 대한 ACK/NACK을 4프레임 이후에 단말에게 전송하고, NACK을 전송한 경우, 4프레임 이후에 단말로부터 데이터를 재전송 받을 수 있다.

도 6b는 본원발명의 실시예를 따르는 데이터 전송/ 재전송 동작 절차를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 CoMP 기술 중 CS(Coordinated Scheduling) 또는 협력 스케쥴링 방법의 하나이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 도 6b에 도시된 바와 같이, 각 기지국의 스케쥴러가 분산적/독립적으로 수행한 사전-스케쥴링 (Pre-Scheduling) 정보의 자원할당(Resource Allocation)정보를 이용하여 협력셀들로부터의 상향링크 실시간 간섭세기를 예측하고, 상향링크의 데이터 송신에 적합하도록 실시간 상향링크 간섭세기 및 채널 상황에 적합한 MCS레벨을 결정할 수 있다.

도 7은 네 가지 CoMP 시나리오를 나타내는 모식도이다. 첫 번째 시나리오는 동종 배치에서의 기지국 내 CoMP(Intra-eNB CoMP in homogeneous deployment)이고, 두 번째 시나리오는 동종 배치에서의 기지국 간 CoMP(Inter-eNB CoMP in homogeneous deployment)이다. 세 번째 시나리오는 이종 배치에서의 셀 간 CoMP(Inter-cell CoMP in heterogeneous deployment)이며, 네 번째 시나리오는 셀 식별자 공유 분산 안테나 시스템(Distributed antenna system with shared cell ID)이다.

네 번째 시나리오에 따르면, 각 기지국은 CRS나 자원할당 정보가 포함된 제어채널(PDCCH/PUCCH)은 공유하고 데이터 채널(PUSCH/PDSCH)는 공간적으로 분리하여 사용한다. 이를 통해 셀 Edge 영역에서의 제어채널의 오류율은 줄어들고, 데이터 채널의 용량은 MIMO 또는 공간-분할 다중 접속(SDMA; Space-Division Multiple Access) 기법을 이용하여 향상될 수 있다.

도 8은 CoMP 시나리오 1, 2에 해당하는 기지국간 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다. CoMP 시나리오 1은 동종 배치에서의 기지국 내 CoMP(Intra-eNB CoMP in homogeneous deployment)를 의미하며, CoMP 시나리오 2는 동종 배치에서의 기지국 간 CoMP(Inter-eNB CoMP in homogeneous deployment)를 의미한다.

도 8에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 Scheduler와 이를 관리 규제하는 Sub-Coordintor와 Sub-coordintor를 관리 규제하는 CoMP-Coordinator로 구성되는 구조를 기반으로 하여 동작한다.

Sub-Coordintor는 Local한 지역의 eNB에 종속된 Sector 알파,베타,감마에 해당하는 지엽적인 매크로 셀간 협력 스케쥴링을 수행할 수 있으며, 네트워크 구조상에서 이러한 CoMP-coodrinator과 Master-Slave관계를 형성하며 Slave에 해당한다. CoMP-Coordinator는 Master에 해당한다.

Sub-coordinator가 올려준 eNB내의 지엽적인 정보를 수행한다면 CoMP-Coordinator는 Sub-Coordinator가 가지고 있는 셀간 협력 스케쥴링 정보를 공유하며 조정할 수 있으며, 셀간 협력 스케쥴링 정보를 내려줄 수 있다.

Sub-coordinator에 종속된 Scheduler는 기지국과 통신을 수행하는 제어채널 정보와 파일롯 정보를 이용하여 스케쥴링(자원 할당)을 실시하며, Sub-coordinator로부터 eNB내에 한정된 셀간 협력 스케쥴링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 섹터간 경계에서의 Edge UE들을 고려하여 상향링크 협력 스케쥴링을 수행할 수 있다. 또한 각 섹터의 Scheduler는 CoMP-Coordinator로부터 다른 eNB의 협력 스케쥴링 정보를 내려 받아서 다른 eNB에 속하는 셀과도 협력 스케쥴링을 수행할 수 있게 된다.

도 9는 CoMP 시나리오 3, 4에 해당하는 기지국간 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다. CoMP 시나리오 3은 이종 배치에서의 셀 간 CoMP(Inter-cell CoMP in heterogeneous deployment)이며, CoMP 시나리오 4는 셀 식별자 공유 분산 안테나 시스템(Distributed antenna system with shared cell ID)를 의미한다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 Sub-scheduler와 이를 관리 규제하는 Sub-Coordintor와 Sub-coordintor를 관리 규제하는 CoMP-Coordinator로 구성되는 구조를 기반으로 하여 동작할 수 있다.

Sub-scheduler는 Sub-cell영역의 셀 커버리지에 내에서 통신하는 단말들의 채널정보(CQI, PMI, RI, SRS)를 피드백 받아서 제어정보(PDCCH/PUCCH의 자원할당 정보)를 결정한다.

분산 안테나 시스템(DAS)에 해당하는 CoMP시나리오 4에서 Sub-cell은 다수의 RRH 또는 다수의 RRH와 Macro셀로 구성된다. Sub-Coordintor는 Local한 지역의 eNB에 종속된 서브셀간 협력 스케쥴링을 수행할 수 있으며, 네트워크 구조상에서 이러한 CoMP-coodrinator과 Master-Slave관계를 형성하며 Slave에 해당한다.

CoMP-Coordinator는 Master에 해당한다. Sub-coordinator가 올려준 eNB내의 RRH간 지엽적인 협력 스케쥴링를 수행한다면 CoMP-Coordinator는 여러 개의 Sub-Coordinator가 가지고 있는 서브셀간 협력 스케쥴링 정보를 모두 종합하여 매크로셀간 서브셀(RRH)간 협력 스케쥴링 정보를 내려줄 수 있다.

본 발명에 따르면 CoMP 시스템에서 효율적인 상향링크 MCS를 이용하여 상향링크의 MPR(Modulation product Coding Rate)를 효율적으로 보상해 줄 있는 AMC (adaptive modulation and coding) 운용이 가능할 수 있다. 구체적인 방법은 첨부된 도면과 함께 후술된다.

본 발명의 목적은 협력셀의 간섭을 예측하여 SINR을 Adaptive Tracing하는 것으로, 본 발명에 따르면 아래와 같은 4가지의 절차를 거쳐 MCS를 결정할 수 있다.

1) 간섭 예측 (협력셀/비협력셀)

2) Virtual_SINR 예측

3) Ack/Nack신호에 기반하여 OLRC(Outer-loop Rate Control) offset 적용된 AMC_SINR 값 예측

4) 예측된 AMC_SINR값에 기반하여 SINR-to-MCS table에 mapping하여 MCS 예측

제 1단계 : 간섭 예측(협력셀/비협력셀)

협력셀로부터의 간섭은 각 협력셀의 스케쥴링 정보와 SRS 수신 전력으로부터 계산할 수 있다.

Where Ф : Cooperation Set

: tti t에서 RB n에서 UE j의 SRS수신 전력

비협력셀로부터의 간섭은 비협력셀로부터의 간섭을 IIR filtering하여 계산할 수 있다.

RB단위의 비협력셀로부터의 간섭의 합

RB단위의 비협력셀로부터의 간섭의 합의 RB에 대한 평균

제 3단계 : 응답신호(Ack/Nack)에 기반하여 OLRC (Outer-loop Rate Control) offset 적용된 AMC_SINR값 예측

Ack 메시지를 수신한 경우

Nack 메시지를 수신한 경우

제 4단계 : 예측된 AMC_SINR값에 기반하여 SINR-to-MCS table에 mapping하여 MCS 예측

도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 블록 구성도이다.

도 10a에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따르는 기지국은 협력셀 정보 수신부, 협력셀 스케쥴링 정보 복조부, 실시간 간섭 계산부, 송수신부, 채널상태 및 응답 정보 복조부, 실시간 Vitural SINR 계산부, MCS 레벨 결정부 및 코딩 및 변조부를 포함한다.

특히 실시간 간섭 계산부는 주변셀의 스케줄링 정보 등을 이용하여 협력셀 및 비협력셀로부터의 간섭을 계산할 수 있다. 그리고 실시간 Vitural SINR 계산부는 상기 간섭 및 상향링크 채널 상태 정보를 이용하여 실시간 Vitural SINR를 계산할 수 있다.

도 10b는 도 10a에 더하여 단말 타입 판단부, edge 단말의 비협력셀 IoT 관리부, non edge 단말의 비협력셀 IoT 관리부, 비협력셀 평균간섭 계산부를 더 포함한다. 이는 협력 스케쥴링에서 정의된 각 셀별로 단말의 간섭 모드, 즉 Edge UE 인지 NonEdge UE인지 여부는 변동될 수 있기 때문이다.

단말의 간섭 모드가 변동되면, 스케쥴링의 자원할당에만 영향을 미칠뿐만 아니라 Cooperative AMC에서 Virtual SINR에서 정의된 비협력셀의 평균간섭양에도 영향을 미치기 때문에 도 10b에서는 이를 반영하기 위하여 추가적인 블록을 더 포함한다.

그런데 셀별로 협력셀의 간섭세기는 평균간섭양이 아닌 협력셀의 스케쥴링 정보에 기반한 실시간 간섭 추정량에 따라 결정되므로 단말의 간섭 Mode(Edge UE / NonEdge UE)가 변동된다 하더라도 영향이 없다. 그러나 비협력셀의 간섭세기는 평균간섭양이나 단말의 간섭 Mode(Edge UE / NonEdge UE)가 변동된다면 변경되어야 한다.

SINR = S / (I_협력 + I_비협력 + N) , where N is thermal noise and I_협력 is Interference of 협력셀들

이때, 종래기술과 같이 협력셀 스케쥴링을 수행하지 않는 경우, 단말의 I_비협력+ N은 N 대비하여 8.0dB 정도이다. 그러나 협력셀 스케쥴링을 수행하면 단말이 Edge Mode일 때 I_비협력+ N은 N 대비하여 4.2dB 정도이고 단말이 NonEdge Mode일 때 I_비협력+ N은 N 대비하여 8.3dB 정도이다.

도 10b에서 도시된 비협력셀 평균간섭 계산부는, 단말이 Edge Mode에서 NonEdge 모드로 변동되는 경우 I_비협력의 값도 단말 Mode에 따라 변경시킨다. 그렇지 않으면 채널(SINR) 추정 mismatch로 인해 OLRC Error가 급격하게 늘어나게 되어, MCS 효율이 떨어지고 단말의 용량 손실로 이어지게 되기 때문이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 MCS레벨 결정부의 블록 구성도이다.

도 11에서 도시된 바와 같이, MCS 레벨 결정부는 실시간 Virtual SINR 및 Ack/Nack 정보를 기반으로 OLRC 연산을 수행하여 SINR을 변경하여 MCS 레벨을 결정할 수 있다.

도 12은 본 발명의 실시예에 따른 기지국에서MCS레벨을 결정하는 순서도 이다.

단계 1210에서 기지국은 단말에게 상향링크 데이터 스케쥴링 정보를 전송한다. 그리고 단계 1220에서 기지국은 협력셀로부터 상향링크 데이터 스케쥴링 정보를 수신한다.

이후 단계1230에서 기지국은 상향링크 데이터의 실시간 Virtual SINR을 예측하고, 단계 1240에서 단말로부터 상향링크 데이터를 수신한다. 단계 1250에서 기지국은 단말에게 상향링크 데이터에 대한 응답신호를 전송한다.

마지막으로 단계 1260에서 기지국은 Virtual SINR 값과 미리 수신한 응답 신호를 근거로 MCS레벨을 결정할 수 있다.

도 13는 본 발명의 실시예에 따른 스케줄러-코디네이터 간 상호 동작을 나타낸 구조도이다.

도 13을 참조하면 eNB(1310)은 Sub-Schedulrer(1320)와 Sub-Coordinator(1330)을 포함한다. Sub-Schedulrer(1320)와 Sub-Coordinator(1330) 양자는 long term주기 또는 short term 주기로 정보를 교환한다.

long term주기로 정보를 교환하는 절차는 다음의 단계로 설명할 수 있다.

첫째로 Sub-coordinator(Slave, 1330)는 sub-scheduler(1320) 로부터 전달받은 SRS(상향링크 RS) 수신 전력을 CoMP-coordinator(Master, 1340) 로 전달함과 동시에 이를 이용하여 UE별 edge/interfering UE 여부를 결정한다.

둘째로CoMP-Coordinator(Master, 1340)는 sub-coordinator(Slave, 1330)로 부터 전달받은 SRS 수신 전력을 이용하여 edge/interfering UE 결정 기준 threshold를 계산하여 sub-coordinator(1330)로 전달한다. 또한 sub-cell별 neighbor sub-cell list를 생성하고 sub-cell별로 neighbor sub-cell에서 수신된 SRS 수신 전력들을 전달할 수 있다.

셋째로 Sub-coordinator(Slave, 1330)는 CoMP-Coordinator(Master, 1340)로부터 edge/interfering UE 결정 기준 threshold를 전달받아 UE 정보 (edge/interfering UE 여부)를 갱신하여 sub-scheduler(1320)로 전달한다. CoMP-Coordinator(Master, 1340) 동작에 장애 발생 시 sub-coordinator(Slave, 1330)는 sub-scheduler(1320) 로부터 전달받은 SRS 수신 전력만을 이용하여 UE 정보를 갱신하고 이를 sub-scheduler(1320)으로 전달할 수 있다.

short term주기로 정보를 교환하는 절차는 다음의 단계로 설명할 수 있다.

먼저 Sub-scheduler(1320)는 해당 sub-cell(RRH)들에 대한 협력 sub-scheduling 정보를 생성하고 edge UE 할당 정보 (edge UE 할당 비율 정보), PUCCH RB 할당 정보 등을 sub-coordinator(1330)로 전달할 수 있다.

sub-coordinator(Slave, 1330)는 sub-scheduler(1320)들로부터 전달받은 edge UE 할당 정보를 CoMP-Coordinator(Master, 1340)에 전달할 수 있다.

이후 CoMP-Coordinator(Master, 1340)는 sub-coordinator(1330) 로부터 전달 받은 edge UE 할당 정보를 이용하여, CoMP-Coordinator(Master)가 관리하는 모든 sub-cell별 할당 패턴(edge UE 할당 비율 정보)을 생성한 뒤 이를 각 sub-coordinator(Slave, 1330)로 전달한다.

다음으로 sub-coordinator(Slave, 1330)는 sub-cell들로부터 할당 정보들을 전달받아 sub-coordination group내 모든 sub-cell별 할당 패턴을 생성한다. 그리고 Sub-coordinator(1330)는 CoMP-Coordinator(Master, 1340)로부터 전달받은 할당 패턴을 각 sub-scheduler로 전달한다. CoMP-Coordinator(Master) 동작에 장애 발생 시 sub-coordinator(Slave)는 CoMP-Coordinator(Master)에서 생성한 할당 패턴 대신 자체 생성한 할당 패턴을 각 sub-scheduler로 전달한다.

그리고 Sub-scheduler는 sub-coordinator(Slave)로부터 전달받은 할당 패턴을 기반으로 sub-scheduling을 수행할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1320 : sub-scheduler
1330 : sub-coordinatoer
1340: RT-schduler

Claims

무선 통신 상향링크 시스템에서 서빙 기지국이 단말의 MCS (Modulation and Coding Selection) 를 결정하는 방법에 있어서,
이웃 셀들로부터의 스케줄링 정보에 기반하여 협력 셀들로부터의 제1 업링크 간섭 정보를 결정하는 단계;
비협력 셀들로부터의 제2 업링크 간섭 정보를 결정하는 단계;
상기 단말이 전송한 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 지시하는 응답 신호, 상기 제1 업링크 간섭 정보 및 상기 제2 업링크 간섭 정보에 기반하여 가상 SINR(signal-to-interference plus noise ratio, 신호 대 간섭 잡음비) 정보를 결정하는 단계; 및
상기 가상 SINR 정보와 상기 응답 신호에 기반하여 상기 MCS를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 협력 셀들로부터의 제1 업링크 간섭 정보를 결정하는 단계는,
상기 협력셀들의 스케쥴링 정보 및 SRS(sounding reference signal) 수신 전력을 이용하여 상기 협력 셀들로부터의 제1 업링크 간섭 정보를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 비협력 셀들로부터의 제2 업링크 간섭 정보를 결정하는 단계는,
RB(Resource Block) 단위로 상기 비협력셀로부터의 간섭의 합을 계산하는 단계; 및
상기 간섭의 합의 주파수 및 시간 단위의 평균값을 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 가상 SINR 정보를 결정하는 단계는,
상기 응답 신호를 이용하여 OLRC 오프셋 (Outer-loop Rate Control offset) 적용하여 상기 가상 SINR 정보를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
제 5항에 있어서, 상기 MCS를 결정하는 단계는,
상기 가상 SINR 정보를 SINR-to-MCS 테이블에 매핑하여 상기 MCS를 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 상향링크 시스템에서 단말의 MCS (Modulation and Coding Selection) 를 결정하는 서빙 기지국에 있어서,
인접셀들로부터 신호를 송수신하는 송수신부; 및
이웃 셀들로부터의 스케줄링 정보에 기반하여 협력 셀들로부터의 제1 업링크 간섭 정보를 결정하고, 비협력 셀들로부터의 제2 업링크 간섭 정보를 결정하며, 상기 단말이 전송한 데이터가 성공적으로 수신되었는지 여부를 지시하는 응답 신호, 상기 제1 업링크 간섭 정보 및 상기 제2 업링크 간섭 정보에 기반하여 가상 SINR(signal-to-interference plus noise ratio, 신호 대 간섭 잡음비) 정보를 결정하고, 상기 가상 SINR 정보와 상기 응답 신호에 기반하여 상기 MCS를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
삭제
제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 협력셀들의 스케쥴링 정보 및 SRS(sounding reference signal) 수신 전력을 이용하여 상기 협력 셀들로부터의 제1 업링크 간섭 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제 9항에 있어서, 상기 제어부는,
RB(Resource Block) 단위로 상기 비협력셀로부터의 간섭의 합을 계산하고, 상기 간섭의 합의 주파수 및 시간 단위의 평균값을 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 기지국.
제 10항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 응답 신호를 이용하여 OLRC 오프셋 (Outer-loop Rate Control offset) 적용하여 상기 가상 SINR 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제 11항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 가상 SINR 정보를 SINR-to-MCS 테이블에 매핑하여 상기 MCS를 계산하는 것을 특징으로 하는 기지국.