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KR100723459B1 - 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향무선 채널 환경 예측 장치 및 방법 - Google Patents

무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향무선 채널 환경 예측 장치 및 방법 Download PDF

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KR100723459B1
KR100723459B1 KR1020050069646A KR20050069646A KR100723459B1 KR 100723459 B1 KR100723459 B1 KR 100723459B1 KR 1020050069646 A KR1020050069646 A KR 1020050069646A KR 20050069646 A KR20050069646 A KR 20050069646A KR 100723459 B1 KR100723459 B1 KR 100723459B1
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성단근
김준수
홍영준
정재훈
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한국과학기술원
학교법인 포항공과대학교
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Abstract

본 발명은 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 제1통신국과 다수의 제2통신국으로 구성된 이동 통신 시스템의 하향 링크에서 제2통신국에서 채널 상황 정보를 제1통신국으로 전송하는 경우에 귀환 신호를 이용해 앞으로의 무선 채널 상황을 예측하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템은 제2통신국으로부터 귀환 받은 채널 상태 정보를 이용해 채널 상태 천이표를 작성하고 천이 확률을 갱신하는 역할을 수행하는 채널 상태 천이표 관리 장치와, 상기 채널 상태 천이표를 참조해
Figure 112005042059357-pat00001
후의 채널 상태를 예측하고 예측한 결과를 제공하는 채널 상태 예측 장치를 포함하고, 특정 기간 내에 제2통신국으로부터 제1통신국으로 전송되는 귀환 신호의 천이를 상태 천이표로 관리하고 각 천이 상태에 따른 다음 상태 천이 확률을 계산하여 채널의 경로 이득을 예측하는 것을 특징으로 한다.
이동 통신 시스템, 폐회로 전송 다이버시티, 무선 채널 환경 예측, 경로이득, 귀 환 신호 시스템.

Description

무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치 및 방법{Apparatus and method for downlink channel prediction scheme using feedback signal in wireless mobile communication systems}
도1은 종래의 무선 이동 통신 시스템의 구조도이다.
도2는 종래의 무선 이동 통신 시스템에서 제1통신국과 하나의 제2통신국간의 구성도이다.
도3은 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치의 구성도이다.
도4는 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법의 순서도이다.
도5는 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법의 실시예에서 귀환 신호가 천이되는 모습을 나타낸 구성도이다.
본 발명은 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 제1통신국과 다수의 제2통신국으로 구성된 이동 통신 시스템의 하향 링크에서 폐회로 전송 다이버시티 방식을 사용하는 경우 또는 제2통신국에서 채널 상황 정보를 제1통신국으로 전송하는 경우에 귀환 신호를 이용해 앞으로의 무선 채널 상황을 예측하는 방법에 관한 것이다.
도1은 종래의 무선 이동 통신 시스템의 구조도이다.
무선 이동 통신 시스템은 도1에 도시된 바와 같이 제1통신국(100)과 복수개의 제2통신국(110, 111)으로 구성된다. 제1통신국은 복수개의 안테나를 이용해 신호를 전송한다. 제2통신국은 제1통신국으로부터 받은 신호를 분석하여 무선 채널 환경을 측정하고 이 정보를 제2통신국으로 귀환 신호로 전송한다. 귀환 신호는 제1통신국이 다음번 신호를 전송할 때 사용된다.
도2는 무선 이동 통신 시스템에서 제1통신국과 하나의 제2통신국간의 구성도이다.
도2에 도시한 바와 같이 제1통신국(200)은 M개의 전송 안테나(210, 220)를 포함하여 구성되고 제2통신국(300)은 N개의 수신 안테나(310, 320)와 채널 추정기(330)와 표본화 및 양자화기(340)를 포함하여 구성된다. M개의 전송 안테나와 N개의 수신 안테나 사이에는 MN개의 무선 전송 경로가 형성되고 각 경로별로 무선 채널의 특성을 결정하는 채널 경로 이득(path gain)이 형성된다.
Figure 112005042059357-pat00002
는 각 경로 이득을 나타내고 일반적으로 경로 이득은 복소수(complex value)로 표현된다. 제2통신국에서의 채널 추정기(330)는 수신 된 신호를 기반으로 채널의 경로 이득을 측정한다. 채널 추정기(330)에서 추정된 각 경로 이득은 표본화 및 양자화기(340)를 거쳐 귀환신호(feedback signal)로 제1통신국에 전송한다. 이때 전송되는 귀환 신호
Figure 112005042059357-pat00003
은 채널 경로 이득
Figure 112005042059357-pat00004
의 정보를 담고 있는 신호이며 채널 경로 이득의 위상(phase) 정보만을 담고 있는 경우 또는 위상(phase) 및 크기(amplitude) 정보를 모두 가지고 있는 경우로 나눌 수 있다.
제1통신국은 M개의 안테나(210, 211)를 통해 신호
Figure 112005042059357-pat00005
을 전송한다. 전송되는 신호들은 제2통신국으로부터 전송된 귀환 신호를 이용해 생성된다. 제1통신국이 전송해야 할 신호가 인 경우 각 송신 안테나의 신호
Figure 112005042059357-pat00006
은 다음과 같이 결정된다.
Figure 112005042059357-pat00007
수학식1에서 분자의 (ㆍ)*는 켤레복소수(complex conjugate)를 의미한다.
각 안테나를 통해 전송된 신호들은 서로 다른 경로를 통해 수신 안테나(223, 224)에서
Figure 112005042059357-pat00008
으로 수신되고
Figure 112005042059357-pat00009
ㆍ
Figure 112005042059357-pat00010
, l=1,2,ㆍㆍㆍ,N 의 형태로 표현된다. 이때 n은 열잡음(thermal noise)이다. 각 안테나에서 수신되는 신호는 수학식을 이용해 다음과 같이 구체적으로 표현할 수 있다.
Figure 112005042059357-pat00011
종래의 기술은 수학식1과 같이 각 안테나에서 전송할 신호를 생성할 때 제2통신국에서 가장 최근에 전송한 귀환신호
Figure 112005042059357-pat00012
을 그대로 사용한다. 따라서 제2통신국에서의 수신 신호는 수학식2와 같아지게 된다. 도2와 같은 다중 안테나 시스템에서는 귀환신호
Figure 112005042059357-pat00013
이 경로 이득
Figure 112005042059357-pat00014
와 같아질 때 수학식2로 정의되는 수신 신호의 세기가 최대가 된다.
그러나 제2통신국에서 채널 상황을 추정하고 귀환 신호를 만드는 시간 지연(processing delay)과 전송한 귀환 신호가 제1통신국에 도착하는 시간 지연(propagation delay) 동안 무선 채널 환경은 사용자의 움직임 등 다양한 원인에 의해 변동되기 때문에 귀환 신호와 경로 이득은 일치하지 않는 문제점이 있었다.
또한, 무선 채널 환경은 사용자의 움직임이 커질수록 빠르게 변동하기 때문에 사용자의 움직임이 많아지면 폐회로 전송 다이버시티 방식의 성능은 저하된다는 단점도 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
폐회로 전송 다이버시티 방식에서 제2통신국으로부터 귀환된 채널 상황 정보를 이용해 사용자의 무선 채널 상황의 변화를 파악하고 예측하고 채널 상황의 예측을 위한 귀환 신호의 양을 최소화하여 제2통신국에 전력 소비의 부담을 줄여주는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템은 M개의 전송 안테나와, 제2통신국으로부터 귀환 받은 채널 상태 정보를 이용해 채널 상태 천이표를 작성하고 천이 확률을 갱신하는 역할을 수행하는 채널 상태 천이표 관리 장치와, 상기 채널 상태 천이표를 참조해
Figure 112005042059357-pat00015
후의 채널 상태를 예측하고 예측한 결과를 제공하는 채널 상태 예측 장치와, 상기 채널 상태 예측 장치로부터 제공 받은 채널 상태 정보를 이용해 각 안테나의 신호를 생성하는 안테나 신호 발생기를 포함하여 구성되는 제1통신국(기지국)과, N개의 수신 안테나와, 상기 제1통신국의 각 전송 안테나로부터 도착한 서로 다른 파일럿 신호를 측정하여 무선 채널을 추정하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정기에서 추정된 값들을 최소의 정보량으로 제1통신국에 귀환신 호로 전송하기 위해 표본화 및 양자화 과정을 실행하는 표본화 및 양자화기를 포함하여 구성된 제2통신국(단말)을 포함하고, 특정 기간 내에 제2통신국으로부터 제1통신국으로 전송되는 귀환 신호의 천이를 상태 천이표로 관리하고 각 천이 상태에 따른 다음 상태 천이 확률을 계산하여 채널의 경로 이득을 예측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템의 상기 채널 상태 천이표 관리 장치는 제2 통신국별로 채널 상태 천이표를 작성하여 관리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템의 상기 채널 상태 천이표 관리 장치는 귀환신호로 상태 천이 확률을 갱신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템의 상기 채널 상태 천이표 관리 장치는 상태 천이 빈도를 포함한 상태 천이표를 작성하고 상태 천이 빈도를 갱신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법은 M개의 전송 안테나와, 제2통신국으로부터 귀환 받은 채널 상태 정보를 이용해 채널 상태 천이표를 작성하고 천이 확률을 갱신하는 역할을 수행하는 채널 상태 천이표 관리 장치와, 상기 채널 상태 천이표를 참조해
Figure 112005042059357-pat00016
후의 채널 상태를 예측하고 예측한 결과를 제공하는 채널 상태 예측 장치와, 상기 채 널 상태 예측 장치로부터 제공 받은 채널 상태 정보를 이용해 각 안테나의 신호를 생성하는 안테나 신호 발생기를 포함하여 구성되는 제1통신국(기지국)과, N개의 수신 안테나와, 상기 제1통신국의 각 전송 안테나로부터 도착한 서로 다른 파일럿 신호를 측정하여 무선 채널을 추정하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정기에서 추정된 값들을 최소의 정보량으로 제1통신국에 귀환신호로 전송하기 위해 표본화 및 양자화 과정을 실행하는 표본화 및 양자화기를 포함하여 구성된 제2통신국(단말)을 포함하는 시스템에 있어서, 제1통신국이 제2통신국으로부터의 귀환 신호를 기다리는 단계와, 제1통신국이 채널 상태 천이표 관리 장치안의 제2통신국용 채널 상태 천이표가 충분한 데이터를 가지고 있는지를 확인하는 단계와, 가장 최근의 귀환 신호를 사용하여 신호를 생성하도록 하는 단계와, 채널 상태 천이표로 채널 상태 예측 장치를 통하여 채널 상태를 예측하는 단계와, 채널 상태에 따른 안테나 신호 생성하거나 최근의 귀환 신호를 사용하여 안테나 신호를 생성하여 전송하는 단계와, 채널 상태 천이표를 갱신하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법의 상기 채널 상태 천이표 갱신 단계에서 사용되는 채널 상태 천이표의 초기 천이 확률은 모두 0으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치 및 방법을 보다 구체적으로 살펴본다.
본 발명은 제1통신국에 도착하는 제2통신국의 귀환 신호들의 상호 상관성을 이용하여 무선 채널 환경을 예측한다. 제2통신국과 제1통신국 사이의 귀환 지연을 로 정의하고 제2통신국에서 귀환 신호를
Figure 112005042059357-pat00017
의 N단계로 양자화 하여 전송한다고 가정하면 제1통신국은 제2통신국으로 신호를 전송한 후
Figure 112005042059357-pat00018
후에
Figure 112005042059357-pat00019
중 한 값을 귀환 받는다. 종래의 HSDPA방식은 이렇게 귀환 받은 값과 수학식1을 이용해 생성한 신호를 각 안테나를 통해 전송한다. 그러나 본 발명에서는 채널 상태를 예측하기 위해 제1통신국에 채널 상태 천이표(channel state transition table)를 구성한다. 채널 상태 천이표는 채널 상태 변화 추이(history)와
Figure 112005042059357-pat00020
후에 각 채널 상태로 천이할 확률로 구성된 표이다. 다음은 제1통신국에서 구성하는 채널 상태 천이표의 한 예이다.
Figure 112005042059357-pat00021
채널 상태 천이표의 채널 상태 변화 추이는 과거로부터 현재까지의 채널 상태 변화의 역사를 나타낸다. 따라서 현재로부터 몇 번째까지의 채널 상태 정보를 관리하느냐가 중요한 요소가 된다. 위 표는 현재를 포함해 W개의 채널 변화 상태를 관리하는 천이표이다. 이때 W는 채널 상태 천이표의 특성을 결정하는 파라메터가 되며 윈도우 크기(window size)로 정의한다. t=0은 현재 제2통신국으로부터 귀환된 채널 상태이고 t=-
Figure 112005042059357-pat00022
는 현재로부터 가장 최근에 귀환된 채널 상태 정보이다. 같은 방법으로 t=-(W-1)
Figure 112005042059357-pat00023
는 현재로부터 (W-1)
Figure 112005042059357-pat00024
시간 이전에 귀환된 채널 상태 정보이다. 따라서 채널 상태 변화 추이는 과거로부터 현재까지 제2통신국의 무선 채널이 변동된 역사를 기록하는 부분이다. 천이확률은 과거로부터 현재까지의 채널 상태 변화 추이가 결정되었을 때
Figure 112005042059357-pat00025
시간 이후에 각 상태로 채널이 변동될 확률을 보여준다. 천이확률은 매
Figure 112005042059357-pat00026
마다 갱신된다. 제1통신국에서는 과거 t=-(W-1)
Figure 112005042059357-pat00027
로부터 현재까지의 채널 상태 천이를 이미 알고 있으며
Figure 112005042059357-pat00028
후에 제2통신국으로부터 귀환 신호를 받게 되므로 실제 어떤 상태로 천이했는지 알 수 있다. 따라서 이 정보를 이용하면 매
Figure 112005042059357-pat00029
마다 천이확률을 다시 계산할 수 있다.
천이확률을 계산하기 위해서는 다음과 같은 방식을 사용한다.
만약 최근 W번의 귀환 신호가
Figure 112005042059357-pat00030
이고 마지막 귀환 신호가
Figure 112005042059357-pat00031
이라면 채널 상태 천이표에서
Figure 112005042059357-pat00032
에 해당하는 천이확률을 다음 수학식3과 같이 갱신한다.
Figure 112005042059357-pat00033
수학식3은 새로운 귀환 신호를 받을 때마다 해당 천이확률을 갱신하는 방식을 나타낸다. 그러나 수학식3의 방식은 계산량이 많은 단점을 가지고 있으므로 천이확률 대신 천이 빈도수로 대체하여 사용할 수 있다. 다음 수학식4는 천이확률 대신 천이 빈도수를 이용하는 방법이다. 만약 천이확률
Figure 112005042059357-pat00034
대신 천이 빈도수
Figure 112005042059357-pat00035
을 사용한다면 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112005042059357-pat00036
수학식4는 천이확률 대신 천이 빈도수를 사용하는 방식으로 수학식3에 비해 계산량을 줄일 수 있다. 수학식4를 이용한 천이 빈도수를 사용하는 경우 다음과 같이 채널 상태 천이표를 구성할 수 있다.
Figure 112005042059357-pat00037
위와 같은 방법으로 제1통신국에서 각 제2통신국별 채널 상태 천이표를 작성하여 관리하면 후의 채널 상태를 확률적으로 예측할 수 있다. 예를 들어 특정 제2통신국의 귀환 신호가
Figure 112005042059357-pat00038
- >
Figure 112005042059357-pat00039
->ㆍㆍㆍ->
Figure 112005042059357-pat00040
->
Figure 112005042059357-pat00041
으로 천이했다면 채널 상태 천이표를 참조해 N개의 천이확률 중 가장 높은 값을 찾는다. 만약
Figure 112005042059357-pat00042
이 가장 높은 값을 갖는다면 이는 제2통신국의 채널 상황이
Figure 112005042059357-pat00043
후에
Figure 112005042059357-pat00044
로 천이할 확률이 가장 높다는 것을 의미하므로
Figure 112005042059357-pat00045
과 수학식1을 이용해 각 안테나로 전송할 신호를 생성한다. 종래의 방법에서는
Figure 112005042059357-pat00046
대신 가장 최근에 귀환된 신호인
Figure 112005042059357-pat00047
을 사용한다. 따라서 채널 상태 천이표를 이용한 채널 예측 방식을 통해 확률적으로 수학식2로 표현되는 수신 신호의 세기를 크게 할 수 있다.
본 발명은 제1통신국과 다수의 제2통신국으로 구성된 이동 통신 시스템의 하향 링크에서 제2통신국에서 채널 상황 정보를 제1통신국으로 전송하는 경우에 귀환 신호를 이용해 앞으로의 무선 채널 상황을 예측하는 방법이다.
도3은 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치의 구성도이다.
제1통신국(400)은 M개의 전송 안테나(410, 420)와 채널 상태 천이표 관리 장치(430)와 채널 상태 예측 장치(440)와 안테나 신호 발생기(450)를 포함하여 구성되고, 제2통신국(500)은 N개의 수신 안테나(510, 520)와 채널 추정기(530)와 표본화 및 양자화기(540)를 포함하여 구성된다.
채널 상태 천이표 관리 장치(430)는 제2통신국(500)으로부터 귀환 받은 채널 상태 정보를 이용해 채널 상태 천이표를 작성하고 천이 확률을 갱신하는 역할을 수행한다.
채널 상태 예측 장치(440)는 채널 상태 천이표를 참조해 후의 채널 상태를 예측하고 예측한 결과를 안테나 신호 발생기(450)에 제공한다.
안테나 신호 발생기(450)는 채널 상태 예측 장치로부터 제공 받은 채널 상태 정보와 수학식1을 이용해 각 안테나의 신호를 생성한다.
제2통신국(500)에서는 제1통신국(400)의 각 전송 안테나로부터 도착한 서로 다른 파일럿 신호를 측정하여 채널 추정기(530)에서 무선 채널을 추정한다.
추정된 값은 각 경로의 경로 이득의 크기와 위상을 갖는 복소수(complex value)이며 연속적인 값을 갖는다.
표본화 및 양자화기(540)는 추정된 값들을 최소의 정보량으로 제1통신국에 귀환신호로 전송하기 위해 표본화 및 양자화 과정을 실행한다.
도4는 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 제1통신국이 제2통신국으로부터의 귀환 신호를 기다리는 단계(S110)와, 제1통신국이 채널 상태 천이표가 충분한 데이터를 가지고 있는지를 확인하는 단계(S120)와 가장 최근의 귀환 신호를 사용하는 단계(S130)와 채널 상태 천이표로 채널 상태를 예측하는 단계(S140)와 안테나 신호 생성과 전송 단계(S150)와 채널 상태 천이표 갱신 단계(S160)로 구성된다.
제1통신국이 채널 상태 천이표가 충분한 데이터를 가지고 있는지를 확인하는 단계(S120)는 채널 상태 전이표에 저장된 데이터의 량이 일정 수치(L)이상인가를 확인하는 단계이다.
채널 상태 천이표 갱신 단계(S160)는 제2통신국의 채널 상태 천이에 대한 정보를 업데이트 하는 단계로 채널 상태 천이표의 초기 천이 확률은 모두 0으로 되어 있고 서비스중에 채널 상태 천이 정보를 업데이트 한다.
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 장치 및 방법을 보다 구체적으로 살펴본다.
실시예는 본 발명이 3세대 이동 통신 시스템의 대표적인 시스템인 HSDPA에 적용된 예이다.
HSDPA는 폐회로 전송 다이버시티 방식을 채용한 3세대 이동 통신 시스템으로 모드1과 모드2의 두 가지 모드를 지원한다. 모드1은 제2통신국이 귀환 신호를 생성할 때 채널의 위상 정보만을 표본화 및 양자화하여 제1통신국에 전송하는 대신 모드2는 제2통신국에서 경로 이득의 위상뿐만 아니라 크기도 제1통신국으로 귀환한 다. 본 실시 예에서는 HSDPA의 모드1을 사용한 경우를 살펴본다.
모드1에서는 하향 링크의 경로 이득의 위상을 π/4,3π/4 ,-3π/4 ,-π/4 의 4단계로 양자화 하여 위상 1, 2, 3, 4로 나눌 수 있다. 도5는 복소수 평면 상에서 양자화 된 위상 1, 2, 3, 4를 네 점(601, 602, 603, 604)으로 각각 도시한 것이다. 제2통신국은 네 개의 위상 중 하나를 제1통신국에 귀환하게 된다. HSDPA의 규격에 따라 제1통신국에서 귀환 신호를 시간에 따라 관찰하게 되면 도5의 화살표 방향으로 위상이 천이하게 된다.
상기 설명한 시스템에서 채널 상태 예측을 위한 채널 상태 천이표를 작성하기 위해서는 윈도우 크기 W를 결정해야 한다. 본 실시 예에서는 윈도우 크기를 3으로 정한다. 윈도우 크기가 결정되면 제1통신국에서는 다음과 같은 채널 상태 천이표를 작성할 수 있다.
Figure 112005042059357-pat00048
상기 천이표에서 위상 1, 2, 3, 4는 각각 π/4,3π/4 ,-3π/4 ,-π/4 를 의미한다. 채널 상태 천이표의 천이 확률은 최초에 모두 0으로 세팅한다. 이후 네 번의 귀환 신호를 관찰하여 천이 확률을 갱신한다. 즉 최초 네 번의 귀환 신호가 (4, 4, 3, 2) 라면 확률
Figure 112005042059357-pat00049
는 수학식3을 이용해 다음과 같이 갱신된다.
Figure 112005042059357-pat00050
상기 수학식5에서
Figure 112005042059357-pat00051
은 제2통신국으로부터의 귀환 신호가 (4, 4, 3, 2), (4, 4, 3, 3), (4, 4, 3, 4)인 경우의 횟수를 의미한다. 따라서 귀환 신호가 (4, 4, 3, 2)라면 확률
Figure 112005042059357-pat00052
을 수학식5의
Figure 112005042059357-pat00053
로 갱신한다. 수학식5는 천이확률의 합이 항상 1이 되도록 한다. 그러나 수학식5의 계산량을 줄이기 위해 천이확률
Figure 112005042059357-pat00054
대신 천이 빈도수
Figure 112005042059357-pat00055
를 사용하는 경우에는 수학식4에 의해 다음과 같다.
Figure 112005042059357-pat00056
수학식6은 천이확률을 빈도수로 갱신하는 방식으로 수학식5에 비해 계산량을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 따라서 천이확률을 갱신하는 방식은 수학식5 또는 수학식6 중 선택하여 사용할 수 있다. 천이확률 대신 천이 빈도수를 사용하는 경우의 채널 상태 천이표는 다음과 같다.
Figure 112005042059357-pat00057
상기 제1통신국이 채널 상태 천이표가 충분한 데이터를 가지고 있는지를 확 인하는 단계(S120)에서 제1통신국이 일정 수 이상의 귀환 신호를 받으면 채널 상태 천이표의 천이 확률들이 수학식5 또는 수학식6과 같은 방식으로 계산되고 이후에는 채널 상태 천이표를 참조하여 채널 상태를 예측한다. 예를 들어 현재 받은 귀환 신호가 3이고 이전에 받은 귀환 신호가 4, 4 라면 제2통신국은 4->4->3으로 채널 상태가 변동된 것이므로 상기 채널 상태 천이표에서 (4, 4, 3)에 해당하는 세 개의 천이 확률
Figure 112005042059357-pat00058
중 가장 큰 확률을 갖는 채널 상태를 선택한다. 만약
Figure 112005042059357-pat00059
가 가장 큰 확률을 갖는다면 제2통신국의 경로 이득의 위상이
Figure 112005042059357-pat00060
후에 위상 2 즉, 3π/4 가 될 것으로 예측할 수 있다. 제1통신국은 이렇게 예측된 채널 경로 이득의 위상과 수학식1을 이용해 다중 안테나의 각 안테나에서 전송할 신호를 생성한다.
각 안테나에서 전송할 신호를 생성할 때, 제2통신국의 무선 채널 환경 즉, 경로 이득과 가장 가까운 값을 이용하였기 때문에 수학식2로 표현되는 제2통신국이 수신하는 신호의 세기는 종래의 방식보다 높아진다. 본 발명은 통계적으로 채널 상태를 예측하여 시스템의 성능을 향상시키기 때문에 제2통신국의 이동 속도가 상대적으로 높은 영역에서도 성능 향상을 기대할 수 있으며 종래의 방식에 비해 제2통신국에 아무런 부담을 주지 않기 때문에 추가적인 전력 소비를 야기하지 않는다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템 및 방법은 채널 상태 천이표를 제1통신국에서 관리함으로써 비교적 높은 사용자 이동성 환경에서도 제2통신국의 무선 채널 환경을 높은 확률로 예측할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. M개의 전송 안테나와, 제2통신국으로부터 귀환 받은 채널 상태 정보를 이용해 채널 상태 천이표를 작성하고 천이 확률을 갱신하는 역할을 수행하는 채널 상태 천이표 관리 장치와, 상기 채널 상태 천이표를 참조해
    Figure 112006094586866-pat00061
    후의 채널 상태를 예측하고 예측한 결과를 제공하는 채널 상태 예측 장치와, 상기 채널 상태 예측 장치로부터 제공 받은 채널 상태 정보를 이용해 각 안테나의 신호를 생성하는 안테나 신호 발생기를 포함하여 구성되는 제1통신국(기지국)과,
    N개의 수신 안테나와, 상기 제1통신국의 각 전송 안테나로부터 도착한 서로 다른 파일럿 신호를 측정하여 무선 채널을 추정하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정기에서 추정된 값들을 최소의 정보량으로 제1통신국에 귀환신호로 전송하기 위해 표본화 및 양자화 과정을 실행하는 표본화 및 양자화기를 포함하여 구성된 제2통신국(단말)을 포함하고,
    제1통신국의 채널 상태 천이표 관리 장치가 특정 기간 내에 제2통신국으로부터 제1통신국으로 전송되는 귀환 신호의 천이를 상태 천이표로 관리하고 각 천이 상태에 따른 다음 상태 천이 확률을 계산하여 채널의 경로 이득을 예측하는 것을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 천이표 관리 장치는 제2 통신국별로 채널 상태 천이표를 작성하여 관리하는 것을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1항에 있어서,
    상기 채널 상태 천이표 관리 장치는 상태 천이 빈도를 포함한 상태 천이표를 작성하고 상태 천이 빈도를 갱신하는 것을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 시스템.
  5. M개의 전송 안테나와, 제2통신국으로부터 귀환 받은 채널 상태 정보를 이용해 채널 상태 천이표를 작성하고 천이 확률을 갱신하는 역할을 수행하는 채널 상태 천이표 관리 장치와, 상기 채널 상태 천이표를 참조해
    Figure 112005042059357-pat00062
    후의 채널 상태를 예측하고 예측한 결과를 제공하는 채널 상태 예측 장치와, 상기 채널 상태 예측 장치로부터 제공 받은 채널 상태 정보를 이용해 각 안테나의 신호를 생성하는 안테나 신호 발생기를 포함하여 구성되는 제1통신국(기지국)과, N개의 수신 안테나와, 상기 제1통신국의 각 전송 안테나로부터 도착한 서로 다른 파일럿 신호를 측정하여 무선 채널을 추정하는 채널 추정기와, 상기 채널 추정기에서 추정된 값들을 최소의 정보량으로 제1통신국에 귀환신호로 전송하기 위해 표본화 및 양자화 과정을 실행하는 표본화 및 양자화기를 포함하여 구성된 제2통신국(단말)을 포함하는 시스템에 있어서,
    제1통신국이 제2통신국으로부터의 귀환 신호를 기다리는 단계와,
    제1통신국이 채널 상태 천이표 관리 장치안의 제2통신국용 채널 상태 천이표가 충분한 데이터를 가지고 있는지를 확인하는 단계와,
    가장 최근의 귀환 신호를 사용하여 신호를 생성하도록 하는 단계와,
    채널 상태 천이표로 채널 상태 예측 장치를 통하여 채널 상태를 예측하는 단계와,
    채널 상태에 따른 안테나 신호 생성하거나 최근의 귀환 신호를 사용하여 안테나 신호를 생성하여 전송하는 단계와,
    채널 상태 천이표를 갱신하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법.
  6. 청구항 5항에 있어서,
    상기 채널 상태 천이표 갱신 단계에서 사용되는 채널 상태 천이표의 초기 천이 확률은 모두 0으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 이동 통신 시스템에서의 귀환 신호를 이용한 하향 무선 채널 환경 예측 방법.
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