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KR100725772B1 - 데이터 전송률 결정 방법 및 장치 - Google Patents

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KR100725772B1
KR100725772B1 KR1020040093360A KR20040093360A KR100725772B1 KR 100725772 B1 KR100725772 B1 KR 100725772B1 KR 1020040093360 A KR1020040093360 A KR 1020040093360A KR 20040093360 A KR20040093360 A KR 20040093360A KR 100725772 B1 KR100725772 B1 KR 100725772B1
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Abstract

본 발명은 스마트 안테나를 사용하는 이동통신환경에서, 단말기의 전체 잡음을 구성하는 백색잡음과 인접 셀(인접 기지국) 간섭(other cell interference)으로 인한 잡음의 비율을 예측하여, 시간에 따른 변화의 양이 더 큰 인접 셀(인접 기지국) 간섭(other cell interference)으로 인한 잡음에 비례하도록 전력 여유를 둠으로써, 데이터 전송률을 결정하는 시점과 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 인접 셀(인접 기지국) 간섭(other cell interference)의 변화가 존재하더라도 데이터 전송의 성공률을 향상시킬 수 있는 데이터 전송률 결정 방법 및 장치에 관한 것이다.
데이터 전송률, 스마트 안테나, 신호대잡음비(SNR), 채널품질정보

Description

데이터 전송률 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA TRANSMISSION RATE}
도 1은 종래기술에 따른 데이터 전송률 결정방법을 도시하는 도면.
도 2는 종래기술에 따른 데이터 전송률 결정방법의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 데이터 전송률을 결정하는 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 신호대잡음비(SNR)에 해당하는 할당 데이터 전송율 표의 예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시예인 도 5의 방법에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법의 성능을 나타내는 도면.
본 발명은 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 데이터 전송률을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 기지국들이 스마트 안테나를 채용하므로 인해 인접 기지국으로부터 들어오는 간섭 신호(인접 셀 간섭(other cell interference) 신호라 한다)가 시간에 따라서 변할 경우에도 효율적으로 단말기에게 적정한 데이터 전송률을 안정적으로 할당해주는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
셀룰러 이동통신 시스템에서의 기지국은 동시에 다수의 단말기와 통신을 유지한다. 단말기가 기지국으로부터 받는 신호는 해당 셀 영역 내의 단말기의 위치 및 환경에 따라 다르다. 즉, 단말기가 위치하는 환경에 따라서, 단말기가 수신하는 기지국의 신호의 신호 대 잡음비 (Signal to noise ratio: SNR)는 다르다. 이것은 단말기가 기지국으로부터 거리가 먼 곳에 위치할수록, 그리고 기지국과 단말기 사이의 경로에 음영 지역이 많을수록 단말기가 기지국으로부터 수신하는 신호의 SNR은 작아지게 된다. 기지국이 동일한 전력을 전송하는 경우에는 SNR이 큰 단말기는 상대적으로 높은 전송률을 사용하며, SNR이 작은 단말기는 상대적으로 낮은 전송률을 사용하여 수신 신호의 품질을 유지하여야 한다.
스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서는 셀내의 단말기 위치에 송신신호를 집중시킬 수 있다. 즉, 기지국에서 스마트 안테나를 사용하는 경우에는, 기지국 송신 신호를 셀내의 단말기 위치 지역으로만 집중시켜서 단말기에 서 수신하는 기지국 신호의 SNR을 증가시킬 수 있다. 따라서 스마트 안테나를 사용하는 경우에는 단말기가 동일한 무선 채널 환경에서 보다 높은 데이터 전송률을 가지는 장점을 가진다. 또한, 다른 단말기에 대해서는 그 단말기가 위치하는 다른 공간으로 송신 전력을 집중시켜 줄 수 있다.
이러한 이유로 해서, 스마트 안테나를 사용하는 경우에는 기지국에서 전송하는 전력을 특정 방향으로 집중시키기 때문에 기지국 송신 전력이 시간 및 공간에 따라서 변하는 특성을 가지게 된다. 따라서 고려하는 기지국뿐만 아니라 인접한 기지국들이 스마트 안테나를 채용할 경우에는 인접 기지국으로부터 들어오는 간섭 신호가 시간에 따라서 변하는 특성을 가지게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 데이터 전송률 결정방법을 도시하는 도면이다. 즉, 기지국에서 단말기의 데이터 전송률을 결정해주는 종래의 방식이 나타나있다. 종래의 방식은, 기지국은 먼저 공통 파일롯 신호를 기지국이 관장하는 셀내의 모든 영역에 대하여 전송하여 준다 (101). 그 기지국이 관장하는 셀내의 모든 영역에 포함된 단말기들은 주기적으로 기지국에서 전송하는 공통 파일롯 신호의 SNR을 측정한다 (102). 그리고 측정한 SNR을 주기적으로 기지국에게 궤환(feedback) 전송한다 (103). cdma2000 1x-EVDV 표준의 경우에는 이를 위하여 별도의 Channel Quality Indicator Channel (CQICH)를 둔다. 비슷한 방법으로 직교주파수분할다중접속방식(Orthogonal Frequency Division Multiple Access: OFDMA) 기반의 802.16d 표준에서도 기지국은 단말기에게 CQICH를 할당하여서 단말기들이 주기적으로 SNR을 전송할 수 있도록 마련하여 준다. 이렇게 하여 기지국에서는 주기적으로 수신된 모든 단말기의 파일롯 신호에 대한 SNR을 수신한다 (104).
기지국에서는 시스템 파라미터로서 SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률을 미리 표로서 보유하고 있다. 따라서 모든 단말기로부터 파일롯 신호에 대한 SNR을 수신하면, "SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률" 표를 참조(105)하여 각 단말기에 해당하는 송신 가능한 데이터 전송률을 구한다 (106). 다음에 이렇게 구한 송신 가능한 데이터 전송률을 기반으로 하여 이번 순간에 데이터를 전송할 사용자를 결정하고 (107), 그 사용자에게 보낼 데이터 전송률을 알려주게 된다 (107). 위의 순서도에서 "SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률" 표에 대한 예는 도 4에 나타나 있다. 본 표에서 알 수 있듯이, 단말기가 수신하는 수신 SNR이 결정되면 그 SNR에 해당하는 변조차수(modulation order) 및 코딩속도(coding rate)를 표에서 결정할 수 있고, 이러한 변조차수(modulation order) 및 코딩속도(coding rate)이 결정되면 그 단말기에게 할당할 수 있는 데이터 전송률을 결정할 수 있다. cdma2000 1x-EVDV의 경우에는 Packet Data Channel (PDCH)과 동시에 Packet Data Control Channel (PDCCH)에서 이러한 사용자 및 데이터 전송율 정보를 전송하여서, 각 단말기는 PDCCH를 해독하여 자신이 이번 프레임에서 수신 단말기인지, 또한 어떤 전송률로 수신해야 하는지를 알게 된다. OFDMA 기반의 802.16d 시스템에서는 기지국이 기지국 내에 방송하는 맵(MAP) 정보를 통하여 각 서브 채널에 해당하는 사용자 및 그 사용자의 전송률을 알려주게 된다.
위와 같은 기존의 방식에서 기지국은 단말기가 궤환(feedback) 송신하여 주는 순방향 파일롯 신호의 SNR 정보를 "SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률" 표에 대입하여 바로 사용자 데이터 전송률을 구하는 것이다.
도 2는 종래기술에 따른 데이터 전송률 결정방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 스마트 안테나를 적용하는 경우에 있어서, 종래 기술이 가지는 문제점을 2개의 기지국 사이에서 발생하는 현상을 예시하여 나타낸다. 본 예시에서는 기지국 1 (205)이 관장하는 셀 영역에 두 명의 사용자 1(201)과 사용자 2(202)가 존재한다. 여기에서 n번째 프레임에서는 기지국이 사용자 1에게 데이터를 전송하며, n+1번째 프레임에서는 사용자 2에게 데이터를 전송한다. 이 경우에 기지국은 스마트 안테나를 사용하기 때문에 기지국 송신 전력은 n번째 프레임에서는 사용자 1 방향으로 집중되며 (203), n+1번째 프레임에서는 사용자 2 방향으로 집중된다 (204). 기지국 1 (205) 주위에 또 다른 기지국 2 (206)가 존재하는 경우에는, 기지국 1의 송신 전력은 기지국 2에 위치한 사용자에게는 간섭으로 작용을 하게 된다. 본 예시에서 기지국 2는 n번째 프레임에서 사용자 3 (207)에 대한 n+1번째 프레임에서의 전송률을 구한다. n번째 프레임에서는 기지국 1의 송신 전력이 사용자 1로 집중되기 때문에 기지국 2로의 간섭 신호의 양 (208)은 크지 않다. 따라서 n번째 프레임에서 사용자 3은 수신 파일롯 신호의 SNR이 크다고 기지국 2에게 궤환 전송해 준다. 그 결과로 기지국 2는 사용자 3에 대하여 높은 데이터 전송률을 할당하게 된다. 그러나 n+1번째 프레임에서는 기지국 1의 송신 전력이 사용자 2로 집중이 되기 때문에, 기지국 1의 기지국 2로의 간섭 신호의 양 (209)은 매우 크게 된다. 따라서 n+1번째 프레임에서 기지국 2는 사용자 3에게 높은 데이터 전송률로 전송을 하지만, 인접 기지국으로부터의 간섭량이 많기 때문에 전송에 실패할 확률이 매우 높게 된다. 이러한 예는 사용자의 수신 파일롯 신호의 SNR에 관한 다음의 <수학식 1>로 해석될 수 있다.
Figure 112005066761409-pat00001
위 <수학식 1>에서 S는 사용자가 소속된 기지국 파일롯 신호의 크기이며, I_other는 잡음으로 작용하는 다른 인접 기지국 파일롯 신호의 크기이고, N_0는 백색잡음을 의미한다. 이 <수학식 1>에서 백색잡음인 N_0는 시간에 무관하게 거의 일정한 수준을 유지한다. 그러나 I_other는 인접 기지국의 사용자 위치에 따라서 계속 변화한다. 따라서 전체적인 SNR 값은 시간에 따라 변화하게 되며, 그 변화하는 정도는 N_0에 대한 I_other의 크기에 비례하게 된다.
이러한 예에서 살펴본 바와 같이, 스마트 안테나를 사용하는 경우에는 기지국이 전송하는 전력이 지역에 따라서 편차가 크고, 매 프레임마다 집중하여 전송하는 영역이 계속 바뀐다. 그에 따라서 인접 셀에서 수신하는 신호의 편차가 매우 크게 된다. 따라서 기지국이 데이터 전송률을 결정할 때의 채널상태와 실제 데이터가 전송될 때의 채널 상태가 크게 달라져서 실제 전송되는 데이터가 성공적으로 수신될 확률이 저하되는 현상이 빈번히 발생하게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 인접 기지국에서 전송하는 간섭 신호의 양이 시간에 따라 변화하는 경우에도 안정적으로 데이터 전송률을 결정하는 데이터 전송률 결정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 인접 기지국에서 전송하는 간섭 신호의 양이 시간에 따라 변화하는 경우에도 안정적으로 데이터 전송률을 결정하는 데이터 전송률 결정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 인접 기지국에서 전송하는 간섭 신호의 양이 시간에 따라 변화하는 경우에도 안정적으로 데이터 전송률을 결정하는 데이터 전송률 결정 장치를 포함하는 송신기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 인접 기지국에서 전송하는 간섭 신호의 양이 시간에 따라 변화하는 경우에도 안정적으로 데이터 전송률을 결정하는 데이터 전송률 결정 방법을 포함하는 송신방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 본 발명은 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 송신기에 있어서, 단말기로부터 궤환(feedback) 전송되는 채널품질정보를 측정하는 채널품질 측정기, 상기 단말기의 전체 잡음 신호 가운데에서 인접 셀 간섭(Other cell interference) 신호의 크기를 예측하는 인접 셀 간섭 예측기 및 상기 인접 셀 간섭 예측기를 통하여 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 두어 전송 신호에 대한 전송률을 결정하는 전송률 결정기를 포함하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 송신기를 제공한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은단말기로부터 궤환(feedback) 전송되는 채널품질정보를 측정하는 채널품질 측정 단계, 상기 단말기의 전체 잡음 신호 가운데에서 인접 셀 간섭(Other cell interference) 신호의 크기를 예측하는 인접 셀 간섭 예측 단계 및, 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 두어 전송 신호에 대한 전송률을 결정하는 전송률 결정 단계를 포함하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법을 제공한다.
이외에 위 실시예들의 변형 또는 구성요소의 추가가 가능하며, 또한 다른 실시예들이 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 실현 가능하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 기지국은 데이터를 송신하는 송신장치로, 단말기는 기지국으로부터의 데이터를 수신하는 수신장치로 기술된다.
도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송률 결정하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 즉, 인접 기지국에서 전송하는 간섭 신호의 양이 시간에 따라서 변화가 큰 스마트 안테나를 적용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 안정적으로 데이터 전송률을 결정하기 위한 데이터 전송률 결정장치의 구성을 나타낸다. 이 데이터 전송률 결정 장치는 송신기인 기지국내에 위치한다. 기지국은 먼저 CQI 측정기(채널품질 측정기)(301)를 가진다. 이 CQI 측정기 (301)는 단말기가 CQI(채널품질정보: channel quality indicator) 채널을 통하여 기지국으로 궤환(feedback) 전송하는 채널상태정보를 얻는다. 구체적으로는 기지국으로부터 단말기로 전송한 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR 정보를 획득한다.
종래의 기술에서는 이 CQI 채널 측정기를 통하여 획득한 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR 정보를 바로 전송률 결정기 (305)로 보내준다. 본 발명에서는 이 SNR 정보를 보정하기 위하여 인접 셀 간섭(Other cell interference) 예측기 (302), 전력마진(Power margin) 연산기 (303), 그리고 수정 SNR 연산기 (304)를 추가로 포함한다.
인접 셀 간섭(Other cell interference) 예측기(302)는 단말기의 전체 잡음 신호를 구성하는 요소 중에서 백색잡음 (Additive White Gaussian Noise: AWGN)이 아닌 인접 기지국으로부터의 인접 셀 간섭 신호(Other cell interference)의 양을 예측한다. 만일 인접 셀 간섭(Other cell interference)의 양이 전체 잡음에서 차지하는 비율이 높으면, 이 단말기는 인접 셀 간섭(Other cell interference)에 의한 영향이 크다는 것을 의미하며, 이는 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 SNR의 변화가 크다는 것을 의미한다. 그 반대의 경우로 인접 셀 간섭(Other cell interference)의 양이 전체 잡음에서 차지하는 비율이 낮다면, 이 단말기는 주로 백색잡음(AWGN)에 의하여 성능이 좌우되며, 이러한 백색잡음(AWGN)의 양은 시간에 따라서 크게 변하지 않기 때문에 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 SNR의 변화가 크지 않다는 것을 의미한다. 따라서 인접 셀 간섭(Other cell interference)예측기를 통하여 실제 데이터를 전송하는 시점에서 SNR의 변화의 양을 예측하게 된다.
전력마진(Power margin) 연산기 (303)에서는 인접 셀 간섭(Other cell interference) 예측기를 통하여 예측된 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 SNR의 변화의 양을 기반으로 하여, 실제 SNR에 대한 전력 여유분을 계산하여 수정 SNR을 얻게 된다. 즉, SNR의 변화의 양이 큰 경우에는 많은 전력 여유분을 산출하고, 그 반대의 경우에는 적은 전력 여유분을 산출한다.
수정 SNR 연산기(304) 에서는 전력마진(Power margin) 연산기에서 구한 전력 여유분을 CQICH 측정기를 통하여 구한 파일롯 신호의 SNR에서 차감하는 기능을 담당한다. 이 기능을 구현하는 실시예는 다음의 수학식2와 같다.
SNR_output = SNR_CQICH - P_margin (dB)
위의 수학식에서 SNR_CQICH는 CQICH 측정기를 통하여 구한 파일롯 신호의 SNR이고, P_margin은 전력마진(Power margin) 연산기를 통하여 구한 전력 여유분이며, SNR_output은 수정 SNR 연산기의 출력 SNR이 된다. 위의 식에서 알 수 있듯이 SNR의 변화의 양이 큰 경우에는 실제 수신된 SNR에서 많은 전력 여유분을 차감하여 그 결과를 전송률 결정기 (305)로 보내고, 그 반대의 경우에는 실제 수신된 SNR에서 상대적으로 적은 전력 여유분을 차감하여 그 결과를 전송률 결정기로 보내게 된다. 그 결과 SNR의 변화의 양이 큰 경우에는 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 SNR의 변화가 크더라도, 그에 상응하는 전력 여유분을 가지고 있기 때문에 전송에 성공할 확률이 높아지며, SNR의 변화의 양이 작은 경우에는 최소한의 전력 여유분을 가지기 때문에 낭비되는 추가의 전력이 거의 없게 되는 장점을 가진다.
여기에서 상기 전력마진(Power margin) 연산기 (303)와 수정 SNR 연산기 (304)는 전송률 결정기에 포함될 수 있다. 이 경우에는 전송률 결정기는 상기 인접 셀 간섭 예측기를 통하여 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 두어 전송 신호에 대한 수정 SNR을 얻어 전송률을 결정한다.
도 4는 SNR에 해당하는 할당 데이터 전송율 표의 예를 나타내는 도면이다. 데이터 전송률 표는 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템에서 미리 결정되어 있다. 전송율 결정기에서 이 표를 사용하여 수정 SNR 값에 따라 데이터 전송률을 결정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3에서 설명한 바와 같이 단말기가 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR을 CQICH를 통하여 궤환 전송하면, 기지국의 CQICH 측정기는 먼저 CQICH를 검사하여 순방향 파일롯 신호의 SNR_CQICH를 측정한다 (501). 다음에 기지국에서는 이 단말기의 전송 지연 값, τ를 측정한다 (502). 전송 지연이 큰 단말기는 곧 그 위치가 기지국에서 멀리 떨어져 있는 것을 의미하며, 기지국에서 단말기가 멀리 떨어져 있으면 인접 기지국에서는 가깝게 되므로 인접 셀 간섭(other cell interference)가 커지게 된다. 따라서 단말기의 전송 지연에 대한 미리 정하여진 문턱값, τ_0 과 비교하여 (503) 이 값보다 전송 지연 값이 큰 경우에는 인접 셀 간섭(other cell interference)의 영향이 큰 단말기로 판단하여 수정 SNR인 (SNR)_new 값은 (SNR)_CQICH에서 상대적으로 많은 전력 여유를 차감한 값을 할당한다 (504). 이 때 전력 여유를 차감하는 방법으로 수신된 (SNR)_CQICH에 대하여 비례 상수를 곱하는 형식을 사용한다. 즉, 수정 SNR인 SNR_new는 SNR_CQICH에 일정한 값 α 을 곱하는 것으로 표현할 수 있다. τ 가 τ_0 보다 큰 경우는 인접 셀 간섭(other cell interference)가 크다고 예측된 결과이므로 비례 상수 α_1 은 상대적으로 1보다 많이 작은 값이 된다. 그 반대로 단말기의 전송 지연이 문턱값, τ_0 보다 작은 경우에는 other cell interference의 영향이 작은 단말기로 간주하여 (SNR)_new 값은 (SNR)_CQICH에서 적은 전력 여유를 차감한 값을 할당한다 (505). 따라서 비례 상수 α_1 와 α_2 사이에는 아래의 <수학식 3>의 관계가 성립한다.
α_1 < α_2
즉, 비례 상수 α_2 는 상대적으로 1보다 조금 작은 값이 된다. 여기에서 α_1 와 α_2 값은 α_1 < α_2 관계가 성립하는 값으로 미리 결정하여 둔다. 이렇게 구한 수정 SNR 값, SNR_new를 기반으로 하여 이미 기지국에서 보유하고 있는 도 4에 나타나 있는 "SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률 표"에 대입하여(506), 실제 전송률을 결정한다(507).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 이 실시예는 수신 SNR_CQICH 값 자체를 인접 셀 간섭(other cell interference) 예측기로 사용하는 방법이다. 백색잡음(AWGN)은 시간에 따라서, 그리고 사용자에 따라서 그 크기가 크게 변화하지 않지만, 인접 셀 간섭(other cell interference)는 현재 단말기의 위치 혹은 채널 상태에 따라서 그 값이 크게 변화한다. 전체 간섭량은 백색잡음과 인접 셀 간섭(other cell interference)의 합이므로 수신된 SNR_CQICH가 크다는 것은 전체 잡음의 양이 적다는 것을 의미하며, 이는 인접 셀 간섭(other cell interference)의 양이 적다는 것을 의미한다. 반대로, 수신된 SNR_CQICH가 작다는 것은 전체 잡음의 양이 많다는 것을 의미하며, 이는 인접 셀 간섭(other cell interference)의 양이 크다는 것을 의미 한다. 예를 들어, 단말기가 셀 경계 부분에 위치한다면 해당 기지국으로부터의 신호 세기는 낮고 또한 인접 기지국으로부터의 간섭 신호 세기는 크기 때문에 수신 SNR_CQICH 값 자체가 낮을 확률이 증가하게 된다. 이러한 점에 착안하여 수신 SNR_CQICH 값을 인접 셀 간섭(other cell interference) 예측의 한 가지 방법으로 사용할 수 있다.
이 방법에 대한 동작은 다음과 같다. 단말기가 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR을 CQICH를 통하여 궤환 전송하면, 기지국에서는 순방향 파일롯 신호의 SNR인 (SNR)_CQICH를 획득한다 (601). 기지국에서는 수신된 (SNR)_CQICH에 비례하는 마진 (margin)을 주기 위하여, (SNR)_CQICH에 비례 상수 α(1보다 작은 값으로 미리 정하여진 값)를 곱한 결과를 (SNR)_new 로 설정한다 (602). 이렇게 구한 (SNR)_new를 기반으로 하여 이미 기지국에서 보유하고 있는 도 4에 나타나 있는 "SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률 표"에 대입하여 (603), 실제 전송률을 결정한다(604).
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 실제 기지국에서 측정하는 (SNR)_CQICH에 영향을 주는 것은 인접 기지국으로부터의 간섭 신호뿐 아니라, 동일 기지국의 인접 섹터에서부터 들어오는 간섭 신호도 존재하게 된다. 특히, 단말기가 셀 내에서 섹터 경계에 위치해 있다면 이러한 인접 섹터에서 들어오는 간섭 신호의 크기가 큰 영향을 줄 수 있으며, 이로 인하여 데이터 전송률을 결정하는 시점과 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 인접 셀 간섭(other cell interference)의 변화가 클 수 있다. 따라서 이러한 인접 섹터로부터의 간섭에 대해 고려할 필요가 있다. 이러한 고려를 포함하여 데이터 전송률을 구하는 실시 예가 도 7에 나타나 있는 방법이다. 이 방법은 도 5에 나타난 실시 예와 동일한 방법으로 단말기의 시간 지연(time delay)을 고려하여 수정 SNR인 (SNR)_new를 구한다 (701 ~ 705). 다음에는 단말기가 섹터간 핸드오프 중인가를 판단하는 단계를 부가한다. 즉, 단말기가 섹터간 핸드오프 중인가를 판단하여(706) 추가의 margin α_3 (1보가 작은 값으로 미리 정하여 둔다)를 곱하여 인접 섹터로부터의 간섭에 둔감하도록 한 (SNR)_final을 구한다(707). 단말기가 섹터간 핸드오프 중이 아닌 경우에는 (SNR)_new를 그대로 (SNR)_final로 사용한다 (708). 이후에는 (SNR)_final을 이용하여 이미 기지국에서 보유하고 있는 도 4에 나타나 있는"SNR에 해당하는 할당 데이터 전송률 표"에 대입하여 (709), 실제 전송률을 결정한다 (710).
도 8은 본 발명의 일 실시예인 도 5의 방법에 따라 데이터 전송률을 결정하는 방법의 성능을 나타내는 도면이다. 여기에서는 본 발명의 실시예인 도5에 나타낸 방법을 사용하는 경우와 종래의 방법을 사용한 경우의 성능 비교를 나타내었다. 성능비교는 단말기의 시간지연(time delay)이 τ_0 보다 큰 경우에, 인접 셀 간섭(other cell interference)의 시간 상관관계(time correlation)에 따른 스펙트랄 효율 시뮬레이션(spectral efficiency simulation) 결과를 나타낸다. 이 때, 인접 셀 간섭(other cell interference)의 시간 상관관계(time correlation)은 다음과 같은 <수학식 4>로 근사화 하였다.

I_new = α× I_old + (1-α) I_add
위의 <수학식 4>에서 I_old는 데이터 전송률을 결정할 때의 인접 셀 간섭(other cell interference)를 나타내고, I_new는 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 other cell interference를 나타낸다. 그리고 I_add는 I_old에 대하여 평균 전력은 동일하며, 상호 독립적인 랜덤 변수를 나타낸다. 즉, α= 1인 경우는 I_new = I_old인 경우로 데이터 전송률을 결정하는 시점에서의 인접 셀 간섭(other cell interference) 전력과 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 인접 셀 간섭(other cell interference) 전력이 동일함을 나타내며, α = 0인 경우는 데이터 전송률을 결정하는 시점에서의 인접 셀 간섭(other cell interference) 전력과 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 인접 셀 간섭(other cell interference) 전력이 완전히 독립적인 것을 의미한다. 본 simulation에서는 α_1 의 값으로 0.1을 선택하였다. 그리고 인접 셀 간섭(other cell interference)는 복소 가우시안 랜덤 분포를 가정하였고, 평균 SNR은 7dB를 가정하였다. Spectral efficiency는 SNR이 주어졌을 때 다음의 <수학식 5>를 이용하여 산출하였다.
Spectral efficiency = log_2 (1 + SN/γ)
위의 <수학식 5>는 샤논의 용량 한계 수식을 변형한 것으로, 샤논의 용량 한계 수식에서의 차이점은 γ라는 항을 곱한 것인데, 이 γ값은 샤논의 용량 한계 수식이 실제 산정된 데이터 전송률 값에 비하여 높게 책정되기 때문에 이를 보정하기 위한 값으로 본 simulation 에서는 γ = 2 로 설정하였다.
도 8에서 알 수 있듯이, 인접 셀 간섭(other cell interference)의 값이 시간에 따라서 변하지 않는 구간인 (γ>0.95) 에서는 기존의 방법이 우수한 성능을 보이나, 스마트 안테나를 사용하여 인접 셀 간섭(other cell interference)의 값이 시간에 따라 변하는 구간 (γ<0.95) 에서는 본 발명에서 제안하는 방법이 우수한 spectral efficiency를 보임을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 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 같이, 본 발명에서 사용하는 데이터 전송률 결정 방법은 단말기의 전체 잡음 가운데에서 백색잡음과 인접 셀 간섭(other cell interference)의 비율을 예측하여, 시간에 따른 변화의 양이 큰 인접 셀 간섭(other cell interference)에 비례하도록 전력 여유를 둠으로 해서, 데이터 전송률을 결정하는 시점과 실제 데이터를 전송하는 시점에서의 인접 셀 간섭(other cell interference)의 변화가 존재하더라도 데이터 전송의 성공률을 높일 수 있다. 따라서 전체적인 셀 용량(throughput)을 증가시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 송신기에 있어서,
    단말기로부터 궤환(feedback) 전송되는 채널품질정보를 측정하는 채널품질 측정기;
    상기 단말기의 전체 잡음 신호 가운데에서 인접 셀 간섭(Other cell interference) 신호의 크기를 예측하는 인접 셀 간섭 예측기 및;
    상기 인접 셀 간섭 예측기를 통하여 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 두어 전송 신호에 대한 전송률을 결정하는 전송률 결정기를 포함하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 송신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송률 결정기는 상기 인접 셀 간섭 예측기를 통하여 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 계산하는 전력 마진 연산기와 상기 전력 마진기에서 계산한 전력 여유분을 상기 채널품질 측정기가 측정한 채널품질정보인 신호대잡음비(SNR)에서 차감한 수정 신호대잡음비(SNR)를 얻는 수정 SNR 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 송신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널품질 측정기가 측정하는 채널 품질 정보는 기지국으로부터 단말기로의 순방향 파일롯 신호에 대한 신호대잡음비(SNR)임을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 송신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인접 셀 간섭 예측기는 상기 단말기로부터의 데이터 전송지연값을 이용하여 인접 셀 간섭 신호의 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 송신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인접 셀 간섭 예측기는 상기 단말기로부터 궤환 전송되는 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR 값 자체를 이용하여 인접 셀 간섭 신호의 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 송신기.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 수정 SNR 연산기는 상기 전력 마진 연산기에서 계산한 전력 여유분을 상기 채널품질 측정기를 통하여 구한 상기 SNR 값에서 차감하여 수정 SNR을 얻는 방법으로 상기 SNR에 1보다 작은 상수를 곱하여 얻는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 송신기.
  7. 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정기에 있어서,
    단말기로부터 궤환(feedback) 전송되는 채널품질정보를 측정하는 채널품질 측정기;
    상기 단말기의 전체 잡음 신호 가운데에서 인접 셀 간섭(Other cell interference) 신호의 크기를 예측하는 인접 셀 간섭 예측기;
    상기 인접 셀 간섭 예측기를 통하여 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 계산하는 전력 마진 연산기 및;
    상기 전력 마진기에서 계산한 전력 여유분을 상기 채널품질 측정기가 측정한 채널품질정보인 신호대잡음비(SNR)에서 차감한 수정 신호대잡음비(SNR)를 얻는 수정 SNR 연산기를 포함하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 채널품질 측정기가 측정하는 채널 품질 정보는 기지국으로부터 단말기로의 순방향 파일롯 신호에 대한 신호대잡음비(SNR)임을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 인접 셀 간섭 예측기는 상기 단말기로부터의 데이터 전송지연값을 이용하여 인접 셀 간섭 신호의 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 데이터 전송률 결정기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 인접 셀 간섭 예측기는 상기 단말기로부터 궤환 전송되는 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR 값 자체를 이용하여 인접 셀 간섭 신호의 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 데이터 전송률 결정기.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 수정 SNR 연산기는 상기 전력 마진 연산기에서 계산한 전력 여유분을 상기 채널품질 측정기를 통하여 구한 상기 SNR 값에서 차감하여 수정 SNR을 얻는 방법으로 상기 SNR에 1보다 작은 상수를 곱하여 얻는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 데이터 전송률 결정기.
  12. 단말기로부터 궤환(feedback) 전송되는 채널품질정보를 측정하는 채널품질 측정 단계;
    상기 단말기의 전체 잡음 신호 가운데에서 인접 셀 간섭(Other cell interference) 신호의 크기를 예측하는 인접 셀 간섭 예측 단계 및;
    예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 두어 전송 신호에 대한 전송률을 결정하는 전송률 결정 단계를 포함하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채널품질 측정단계에서 측정하는 채널 품질 정보는 기지국으로부터 단말기로의 순방향 파일롯 신호에 대한 신호대잡음비(SNR)임을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 인접 셀 간섭 예측단계에서 상기 단말기로부터의 데이터 전송지연값을 이용하여 인접 셀 간섭 신호의 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 인접 셀 간섭 예측단계에서 상기 단말기로부터 궤환 전송되는 순방향 파일롯 신호에 대한 SNR 값 자체를 이용하여 인접 셀 간섭 신호의 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나를 사용하는 셀룰러 이동통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 전송률 결정 단계는;
    상기 인접 셀 간섭 예측 단계에서 예측된 상기 인접 셀 간섭 신호의 크기에 따라 전력 여유분을 계산하는 전력 마진 연산단계;
    상기 계산된 전력 여유분을 상기 채널품질 측정단계에서 측정된 채널품질정보인 신호대잡음비(SNR)에서 차감하여 수정신호대잡음비(SNR)를 얻는 수정 SNR 연산단계를 포함하는 스마트 안테나 셀룰러 이동 통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수정 SNR 연산단계는 상기 전력 마진 연산단계에서 계산한 전력 여유분을 상기 채널품질 측정단계에서 구한 상기 SNR 값에서 차감하여 수정 SNR을 얻는 방법으로 상기 SNR에 1보다 작은 상수를 곱하여 얻는 것을 특징으로 하는 스마트 안테나 셀룰러 이동통신 시스템의 데이터 전송률 결정방법.
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