KR100746903B1

KR100746903B1 - 무선통신 시스템에서 채널품질정보 결정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100746903B1
Application number: KR1020060069654A
Authority: KR
Inventors: 이영제
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2007-08-07
Anticipated expiration: 2026-07-25
Also published as: US20080026783A1; US8023901B2

Abstract

본 발명은 채널품질정보를 결정하는 방법과 장치에 관한 것으로. 이동통신 단말에서 유전자 알고리즘을 이용한 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 결정 방법에 있어서, 유전자 형태로 표현한 CQI 값들을 램덤하게 생성하여 초기 유전자 집단을 형성하는 과정과, 상기 CQI 값과 측정에 의한 블록에러율(Block Error Rate:BLER)을 이용한 적합도를 평가하여 가장 큰 적합도를 나타내는 상기 CQI 값이 요구되는 BLER 범위 내에 있지 않으면 상기 초기 유전자 집단을 구성하는 유전자들 중 특정의 유전자를 선택하여 교배 연산과 돌연변이 연산을 수행하는 과정과, 상기 교배 연산과 상기 돌연변이 연산으로 새로 생성되는 유전자 집단이 상기 요구되는 BLER 범위 내에 있도록 상기 교배 연산과 상기 돌연변이를 반복 수행하는 과정을 포함하여, 요구되는 블록에러율(BLER) 10% 미만을 만족하는 CQI를 빠른 속도로 찾을 수 있으며 무선환경 변화로 CQI가 변경되더라도 유전자 연산을 통한 진화로 변화된 무선환경에 맞는 CQI를 찾을 수 있다.

채널품질정보, 유전자 알고리즘, 유전연산자, 적합함수.

Description

무선통신 시스템에서 채널품질정보 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DECISION OF CHANNEL QUALITY INDICATOR IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유전자 알고리즘을 이용하여 CQI 값을 결정하는 흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 HSDPA 채널 동작을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 HS-DPPCCH 서브프레임 구성을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 HS-DPCCH의 프레임구조 도면 및,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유전자 알고리즘을 이용하여 CQI 값을 결정하는 장치 블록도.

본 발명은 무선통신 시스템에서 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 결정에 관한 것으로, 특히 무선통신 시스템에서 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm: GA)을 이용하여 채널품질정보 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 기술은 기존의 비동기 IMT-2000 표준의 진화 단계에 위치하는 방식으로, 고속의 하향 패킷 데이터 서비스를 위한 HS-DSCH(High Speed-Downlink Shared Channel)이라는 전송채널과 이를 지원해 주기 위해 HS-SCCH(High Speed-Shared Control Channel), HS-DPCCH(High Speed-Dedicated Physical Control Channel)와 같은 제어 채널들을 정의하여 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 Release 5의 FDD(Frequency Division Duplexing) 및 TDD(Time Division Duplexing)에서 동작하도록 한 접속 기법이며, 3GPP(3rd Generation Partnership Project)의 Release 5 표준 규격의 주요 특징이다. 특히, 획기적인 전송률 향상과 더불어 최근 각광받고 있는 IP 멀티미디어 서비스의 제공에 효율적인 시스템으로 인식되고 있다.

먼저, HSDPA 프로토콜 구조상의 변화로는 HSDPA에 채택된 AMC(Adaptive Modulation and Coding) 또는 하이브리드 자동재송요구(HARQ; Hybrid Automatic Repeat reQuest) 같은 링크 적응 기술들을 효율적으로 이용하기 위해 스케줄링 기능을 비롯한 대부분의 무선자원 제어기능이 무선접속 인터페이스와 가까운 Node B(Base Station)에 위치하도록 결정되었으며, 이를 위해 MAC-hs이라고 불리는 부계층이 MAC(Medium Access Control)계층의 가장 하부에 위치하여 페이딩 채널 환경에 맞는 적절한 MCS(Modulation and Coding Set)를 선택하거나 데이터의 스케줄링 기능을 담당하는 기능을 하게 되었다.

순시적으로 변화하는 채널의 변화를 효과적으로 대체하기 위하여 기존 10ms(=15slots) 프레임의 1/5인 2ms(=3slots)을 서브프레임이라고 하여 TTI(Transmission Time Interval)의 크기로 정의하였다. 또한 Node B가 채널 상황을 판단할 수 있도록 도움을 주기 위해 UE(User Equipment)는 수신된 공통의 파일럿 채널을 측정하여 이를 반영한 CQI(Channel Quality Indicator)를 HS-DPCCH를 통해 전송하게 된다. 채널의 처리율(Throughput)을 증가시키기 위해서 Node B는 CQI가 나타내는 채널 변화에 따라 변조방식 및 채널 부호화율을 달리하는 AMC가 적용된 패킷 데이터를 UE로 전송하게 되고 이렇게 전송된 해당 패킷 데이터의 성공적인 수신 여부를 ACK(Acknowledgement) 또는 NACK(Negative acknowledgement)으로 UE는 HS-DPCCH를 통해 Node B로 전송하여 재전송 여부를 알리는 하이브리드 자동재송요구를(H-ARQ) 사용하고 있다. 여기서, 변조방식 및 채널 부호화율에 따라 전송되는 데이터 크기가 결정되기 때문에 CQI 값에 따라서 하향 데이터(downlink data) 처리속도가 결정이 된다고 볼 수 있다.

종래 기술의 경우, 3GPP 스펙에 정의된 것을 보면 전송 블록에러율(Block Error Rate:이하 "BLER"이라 칭함)이 0.1(10%)을 넘지않도록 CQI 값을 설정하도록 권고하고 있다. 따라서, 실제 구현 방식은 각 솔루션 업체마다 각기 다르고 고유 기술로 인식되어 공개되는 경우는 드물다. 단지 CQI를 결정하는 방식으로 CQI 분포에 따른 BLER을 참조하여 상기 CQI 분포의 중앙값으로 결정하는 것인데 CQI 분포를 결정하는 것과 BLER을 측정하는 범위에 따라 CQI 값이 달라지기 때문에 이에 해당하는 고유 기술을 파악하기 힘들다. 또한, CQI를 결정하는 BLER은 10% 미만을 유지해야 하나 실제로 이를 따르는 경우는 어렵다. 이는 기존 CQI를 결정하는 방법은 CQI 분포의 중앙값을 이용한 확률 값으로 결정되지 단일 값으로 결정되는 것이 아니기 때문이다. 그리고, 터보 디코더(turbo decoder)을 이용하여 데이터를 코딩할 때 BLER이 급격하게 변경되기 때문에 실제로 CQI를 결정하는 BLER은 25% ~ 30% 정도에서 결정된다고 보면 된다.

따라서, BLER 10% 미만을 보장하고 단일 값에 의한 CQI를 빠르게 결정하는 방법 및 장치가 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하여 무선환경에 맞는 CQI을 결정하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 요구되는 BLER을 만족하는 CQI 선택 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 CQI 값을 단일 값으로 구하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 단말에서 유전자 알고리즘을 이용한 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 결정 방법은 유전자 형태로 표현한 CQI 값들을 램덤하게 생성하여 초기 유전자 집단을 형성하는 과정과, 상기 CQI 값과 측정에 의한 블록에러율(Block Error Rate:BLER)을 이용한 적합도를 평가하여 가장 큰 적합도를 나타내는 상기 CQI 값이 요구되는 BLER 범위 내에 있지 않으면 상기 초기 유전자 집단을 구성하는 유전자들 중 특정의 유전자를 선택하여 교배 연산과 돌연변이 연산을 수행하는 과정과, 상기 교배 연산과 상기 돌연변이 연산으로 새로 생성되는 유전자 집단이 상기 요구되는 BLER 범위 내에 있도록 상기 교배 연산과 상기 돌연변이를 반복 수행하는 과정을 포함하여 상기 CQI 값을 찾는 과정을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 단말에서 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 보고 방법은 해당 무선채널을 관찰하여 블록에러율을 측정하는 과정과, 상기 블록에러율과 CQI 값을 이용하여 적합도를 산출하는 유전자 알고리즘으로 적합도가 가장 큰 CQI 값을 결정하는 과정과, 상기 결정된 CQI 값을 인코딩하여 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 기지국에서 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI)을 사용한 데이터 송신 방법은 유전자 알고리즘을 이용하여 구한 CQI 값을 결정하는 이동통신 단말로부터 인코딩된 CQI 값을 수신하여 디코딩하는 과정과, 상기 디코딩된 CQI 값에 해당하는 변조방식과 채널 부호화율을 고려하여 데이터를 상기 이동통신 단말로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구 체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명은 유전자 알고리즘을 이용하여 CQI를 결정하는 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유전자 알고리즘을 이용하여 CQI 값을 결정하는 과정을 도시하고 있다. 상기 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm: GA)이란 자연계에 있어서 생물의 유전(Genetics)과 진화(Evolution)의 메카니즘을 공학적으로 모델화하는 것에 의해 생물이 갖는 환경에서의 적응능력을 취급하는 것이고, 1975년에 John holland 가 저서 "Adaptation on Natural and Artificial Systems" 에 처음 소개한 자연도태의 원리를 기초로 한 최적화 방법이다. 유전자 알고리즘은 탐색, 최적화 및 기계학습을 위한 도구로 많이 사용한다.

상기 유전자 알고리즘을 자세히 설명하면 풀고자하는 문제에 대한 가능한 해들을 정해진 형태의 자료구조로 표현한 다음, 이들을 점차 변형함으로써 점점 더 좋은 해들을 생성하게 된다. 즉 풀고자 하는 문제에 대한 가능한 해들을 염색체로 표현한 다음 이들을 점차 변형함으로써 점점 더 좋은 해들을 생성한다. 각각의 가능한 해를 하나의 유기체(Organism) 또는 개체(Individual)로 보며 이들의 집합을 개체군(Population)이라 한다. 하나의 개체는 보통 한 개 또는 여러 개의 염색체로 구성되며 염색체를 변형하는 연산자들을 유전연산자(Genetic Operator)라 한다. 기본적인 연산자는 다음의 3가지가 있다. 선택(Selection, 집단 중에서 적합도의 분포에 따라서 다음의 단계로 교배를 행하는 개체의 생존 분포를 결정한다. 적합도의 분포에 기초하고 있기 때문에 적합도가 높은 개체일수록 더욱 많은 자손을 남기기 쉽게 된다), 교배(Crossover, 2개의 염색체 사이에서 유전자를 바꾸어 넣어 새로운 개체를 발생시킨다), 돌연변이(Mutation, 유전자의 어떤 부분의 값을 강제적으로 변화시킨다)가 있다.

상기 도 1을 참조하면, 무선 환경(radio condition)이 바뀌어 그에 따라 BLER이 변경이 되고 이에 따른 CQI 값 변경이 필요하게 되면 유전자 알고리즘은 시작된다. 또한, 현재 CQI의 적합도 결과가 이전 CQI 적합도 보다 작거나 크게 되면 유전자 알고리즘은 시작된다. 먼저 101 단계에서 풀고자 하는 문제에 대한 가능한 해를 염색체의 형태(유전자 형)로 표현(encoding)한다. 여기서, 상기 풀고자 하는 문제에 대한 가능한 해는 CQI 값이고 이를 상기 염색체(유전자)로 표현하면 5비트 길이의 2진수 벡터정보로 표현한다.

하기 <표 1>를 보면 CQI 값은 1 ~ 30사이의 값으로 이를 2진 벡터로 표시하면 5비트로 인코딩(encoding)할 수 있다. 예를 들면, CQI 1은 "00001", CQI 2는 "00010", .... , CQI 16은 "10000", ..., CQI 30은 "11110"으로 표현된다.

HSDPA Category 1~6 에 적용되는 CQI 값은 하기 <표1> 과 같다.

CQI Value	TB Size	No. of HS-PDSCH	Mod. Scheme	Ref. Power Adjustment (Delta)
0	N/A
1	137	1	QPSK	0
2	173	1	QPSK	0
3	233	1	QPSK	0
4	317	1	QPSK	0
5	377	1	QPSK	0
6	461	1	QPSK	0
7	650	2	QPSK	0
8	792	2	QPSK	0
9	931	2	QPSK	0
10	1262	3	QPSK	0
11	1483	3	QPSK	0
12	1742	3	QPSK	0
13	2279	4	QPSK	0
14	2583	4	QPSK	0
15	3319	5	QPSK	0
16	3565	5	16-QAM	0
17	4189	5	16-QAM	0
18	4664	5	16-QAM	0
19	5287	5	16-QAM	0
20	5887	5	16-QAM	0
21	6554	5	16-QAM	0
22	7168	5	16-QAM	0
23	7168	5	16-QAM	-1
24	7168	5	16-QAM	-2
25	7168	5	16-QAM	-3
26	7168	5	16-QAM	-4
27	7168	5	16-QAM	-5
28	7168	5	16-QAM	-6
29	7168	5	16-QAM	-7
30	7168	5	16-QAM	-8

상기 <표 1>를 보면 CQI 값에 따라서 전송할 수 있는 전송 블록(Transport Block) 크기와 HS-PDSCH 개수, 변조방식(modulation scheme)이 결정이 된다. 즉, CQI 값이 크면 클수록 전송되는 데이터는 많아진다고 볼 수 있다.

이후, 103 단계로 진행하여, 초기 유전자 집단을 생성한다. 초기 유전자 집단의 개체수가 많으면 연산시간(operation time)이 증가하고 초기 유전자 집단의 개체수가 적으면 탐색시간이 길어지기 때문에 적절한 유전자 개체수(소정의 CQI 값들)를 설정해야 한다. 여기서, 상기 초기 유전자 집단의 개체수는 CQI를 찾는 시간을 감안하여 10개로 설정한다.

여기서, v[1]: (01101), v[2]: (01111), v[3]: (10100), v[4]: (01101), v[5]: (10101), v[6]: (01011), v[7]: (10111), v[8]: (10000), v[9]: (01101), v[10]: (01011)와 같이 10개가 램덤하게 생성한다. 상기 v[x]는 x번째 랜덤CQI 값을 나타낸다.

참고로, 초기에는 램덤하게 유전자 집단 결정을 결정하지만 무선 환경(radio condition)이 바뀌어 그에 따라 BLER이 변경이 되어 유전자 알고리즘이 몇 번 이상 수행된 경우면 이전에 설정됐던 CQI를 기준으로 유전자 집단 결정을 수행한다.

이후, 105 단계에서는 각 유전자 개체의 적합도 평가를 한다.

적합도 평가는 각 염색체가 문제를 해결하는데 얼마나 좋은지를 측정하기 위한 적합함수(Fitness Function)에 의해 결정된다. 다시 말해서, 상기 적합함수는 유전자 집단을 구성하고 있는 CQI 값들 중에서 현 무선환경에 가장 적합한 CQI를 평가하는데 사용되고 상기 적합도가 큰 CQI 값을 선택한다.

예를 들어, 초기 유전자 집단의 적합도가 다음과 같은 값을 갖는다고 하면 10개 중 가장 큰 값을 가질 때의 X 값(21)을 결정한다.

eval(v[1]) = f(13) = 13

eval(v[2]) = f(15) = 15

eval(v[3]) = f(20) = 18.0

eval(v[4]) = f(13) = 13

eval(v[5]) = f(21) = 18.9

eval(v[6]) = f(11) = 11

eval(v[7]) = f(24) = 17.2

eval(v[8]) = f(16) = 16.3

eval(v[9]) = f(13) = 13

eval(v[10]) = f(11) = 11

상기 적합함수(

)는 하기 <수학식 1>과 같이 정의한다.

여기서,

는 CQI 값으로 1 ~ 30 사이의 정수값을 갖는다.

은 블록에러율(BLock Error Rate)으로 0 ~ 10.0 사이의 실수 값(BLER이 10%면 1.0이고 100%이면 10.0)을 갖는다.

CQI 값을 결정하는 인자를 보면 BLER과 전송 블록(transport block) 크기가 있다. BLER은 10% 이내이어야 하며 전송 블록크기도 BLER 범위 내에서 크면 클수록 데이터 속도가 높아진다고 볼 수 있다.

이미 언급했다시피 BLER 10% 가 넘지 말아야 하기 때문에 10%가 넘게 되면 위에 함수에 의해 마이너스 값이 나오게 되며 양수 값을 가져야만 유효한 값이 될 수 있다. 또한, CQI 값이 BLER이 2% 인 경우가 BLER이 0인 경우보다 클 경우에 BLER 이 0인 CQI를 선택할 때 전송되는 데이터가 작아지게 되어 비효율 적이 될 수 있기 때문에 어느 정도 BLER이 발생하더라도 상대적으로 CQI 이 큰 값을 선택하여 전송되는 데이터 사이즈를 높이는 것이 필요할 수 있다. 따라서 위에 식처럼 CQI를 곱해서 어느 정도 BLER 마진을 감안하도록 한다.

이후, 107 단계에서 상기 선택된 CQI 값(X = 21)이 BLER 10% 미만 범위 내에 있지 않으면 109 단계로 진행하여 상기 유전자 집단 중 특수한 유전자(CQI)를 선택(도태와 증식)을 한다.

상기 선택은 상기 적합도에 따라 개체들을 선택하며, 다음 세대를 생성하는 과정이다. 상기 선택 방법에는 적합도의 값에 비례한 확률로 선택하는 비례 선택법, 적합도에 기반한 순위에 따라 선택하는 순위 선택법, 무작위로 선발된 개체 중 가장 적합도가 높은 개체를 선택하는 토너먼트 선택법이 있다. 상기 선택에 대한 자세한 내용은 John holland의 저서 "Adaptation on Natural and Artificial Systems" 를 참조하기로 한다.

이후, 111 단계로 진행하여 상기 109 단계에서 선택한 개체를 가지고 교배를 수행한다, 만약 선택 연산자만이 사용된다면 유전 알고리즘은 초기 유전자 개체군내에 존재하는 개체 외에는 새로운 개체를 생성할 수 없다. 따라서, 다른 구조를 갖는 개체들을 탐구하기 위한 연산자로서 교배 연산자가 사용된다.

상기 교배 연산은 염색체 x = (x1, x2, x3, x4, x5), 염색체 y = (y1, y2, y3, y4, y5)가 있다면 우선 1 ~ 5 사이의 난수를 발행시킨다. 만약 난수 3이 발행했다면 x, y 염색체 3번째 염색체 이후부터 즉, 4, 5번 x, y 염색체를 교환한다.

x = (x1, x2, x3, x4, x5) 교배 후 x' = (x1, x2, x3, y4, y5)

y = (y1, y2, y3, y4, y5) 교배 수 y' = (y1, y2, y3, x4, x5)로 염색체들을 바꿔주어 새로운 유전자를 만든다.

예를 들면, 상기 107 단계에서 비례선택법으로 v[2]: (01111), v[9]: (01101)가 선택되어 상기 v[2], 상기 v[9]을 교배하게 되면 다음과 같다.

교배 난수 1이 발생한 경우, v[2]: (0 1111) v[9]: (0 1101)이 v'[2]: (0 1101) v'[9]: (0 1111)로 교배된다.

이후, 113 단계로 진행하여 돌연변이를 수행한다. 상기 돌연변이 연산자는 이진 스트링을 염색체로 사용하는 진화 알고리즘의 경우, 각각의 비트에 대해 돌연변이 확률에 따라 0은 1로 1은 0으로 변경하는 연산자이다. 스트링에 대한 돌연변이는 스트링에 있는 각각의 비트에 대한 돌연변이를 독립적으로 p의 확률로 적용함으로써 수행한다.

돌연변이 연산자는 개체군의 다양성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 만약 개체군에 존재하는 모든 염색체들이 i 번째 유전자가 모두 같은 값만을 가진 경우, 염색체의 교차만으로 이 위치에 새로운 유전 형질을 부여할 수 없으나 돌연변이 연산자는 이것을 가능하도록 해준다.

예를 들면, 상기 111 단계 진행 후 돌연변이 확률에 의해 유전자 집단의 10 개 중 아홉 번째 유전자 v'[9]:(01111)만이 3번째 비트에 돌연변이가 일어난다고 했을 때 v''[9]: (01011)로 된다.

이후, 상기 105 단계로 진행하여 각 유전자의 적합도를 이용한 평가기준을 만족할 때까지 상기 107 단계, 상기 109 단계, 상기 111 단계, 상기 113 단계를 되풀이한다.

만약, 상기 107 단계에서 상기 선택된 CQI 값이 BLER 10% 미만 범위 내에 있으면 유전자 알고리즘을 종료한다.

도 2는 본 발명에 따른 HSDPA 채널 동작을 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 이동통신 단말(202)은 기지국(200)으로부터 HS-DSCH(High Speed Downlink Shared CHannel)(208)를 통해 전송되는 패킷데이터를 수신하기 위해 HS-DCCH(High Speed Shared Control CHannel)(206)을 모니터링한다.상기 HS-DCCH(206)에는 상기 HS-DSCH(208)로 전송되는 패킷데이터를 상기 이동통신 단말(202)이 수신하는데 필요한 제어정보와 기타 용도의 제어정보를 상기 기지국(200)이 전송하는데 사용하는 하향채널이다.

상기 이동통신 단말(202)이 해당 상기 HS-DCCH(206)를 감지하여 상기 HS-DSCH(208)의 패킷데이터를 수신하기 시작한다. 상기 이동통신 단말(202)은 상기 패킷데이터를 수신한 후 HS-DPCCH(High Speed Dedicated Physical Control)(204)을 통해 ACK/NACK(210) 정보와 해당 채널 상황에 적합한 변조 및 부호화 정보를 알려주는 CQI(204)를 피드백한다.

도 3은 본 발명에 따른 HS-DPPCCH 서브프레임 구성을 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 하향패킷데이터 전송을 보조하기 위해 필요한 상향 시그널링 정보에는 HARQ-ACK(Hybrid ARQ Acknowledgement)(306), CQI(Channel Quality Indicator)(304)가 있다. 상기 HARQ-ACK(306)은 HS-DSCH를 통해 전송된 하향 패킷데이터를 단말이 성공적으로 수신하였는지 여부를 기지국에게 알려주기 위한 1비트 정보이며 상기 CQI(304)는 단말이 측정한 하향 채널품질에 매핑된 하향 전송 파라미터를 피드백하는데 사용되는 5비트 정보이다.

상기 CQI(Channel Quality Indicator)(304) 정보는 (20,5) 부호를 상기 HARQ-ACK(306) 정보는 (10,1) 반복부호를 사용한다. 다시 말해, 상기 CQI 정보 5비트)(304)는 채널 부호화기(300)를 통해 20비트로 인코딩되어 HS-DPCCH의 서브프레임(308) 중 2slot에 채워진다. 상기 HARQ-ACK 정보(1비트)(306)는 반복기(302)를 10비트로 인코딩되어 HS-DPCCH의 서브프레임(308) 중 1slot에 채워져서 부호화된 CQI 정보 20비트와 함께 하나의 서브프레임(2msec)(308)를 이룬다.

도 4는 본 발명에 따른 HS-DPCCH의 프레임구조를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 각 10ms 프레임은 7680칩으로 구성된 2ms 길이의 서브프레임 다섯 개로 구성되며 각 서브프레임(404)은 다시 2560칩으로 구성된 슬롯 세 개로 구성된다. 이 중 그림 1과 같이 HARQ-ACK(400)은 HS-DPCCH 서브프레임의 첫번째 슬롯에, CQI(402)는 HS-DPCCH의 두 번째 및 세 번째 슬롯에 전송된다. 기지국과 각 HSDPA 단말 사이에는 단 한 개의 HS-DPCCH만 있을 수 있으며 HS-DPCCH는 반드시 상향 DPCCH와 함께 사용되어야 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유전자 알고리즘을 이용하여 CQI 값을 결정하는 장치를 도시하고 있다.

상기 도 5을 참조하면, 제어부(500)는 상기 이동통신 단말의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따라 CQI 선택부(502)을 포함하고 있어 상기 CQI 선택부(502)는 유전자 알고리즘으로 최적의 CQI 값을 결정하기 위한 처리 및 제어기능을 담당한다. 이하의 설명에 있어서 통상적인 제어부(500)의 처리 및 제어에 관한 설명은 생략한다.

롬(ROM : Read Only Memory)(512)은 상기 제어부(100)의 처리 및 제어를 위한 프로그램의 마이크로코드와 각종 참조 데이터를 저장한다. 특히, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따라 사용자 설정에 의한 자동응답 프로그램을 저장한다.

램(RAM : Random Access Memory)(514)은 상기 제어부(500)의 워킹 메모리(working memory)로, 각종 프로그램 수행 중에 발생하는 일시적인 데이터를 저장한다.

플래쉬롬(flash ROM)(516)은 전화번호부(phone book), 발신메시지 및 수신메 시지와 같은 갱신가능한 각종 보관용 데이터를 저장하고 특히, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따라 자동응답을 위한 사용자 설정값을 저장한다.

키패드(key pad)(506)는 0 ~ 9의 숫자키들과, 메뉴키(menu), 취소키(지움), 확인키, 통화키(TALK), 종료키(END), 인터넷접속키, 네비게이션 키(또는 방향키) 들 등 다수의 기능키들을 구비하며, 사용자가 누르는 키에 대응하는 키입력 데이터를 상기 제어부(500)로 제공한다.

디스플레이부(504)는 상기 이동통신 단말기의 동작 중에 발생되는 상태 정보, 제한된 숫자의 문자들, 다량의 동영상 및 정지영상 등을 디스플레이한다. 상기 디스플레이부(504)는 칼라 액정 디스플레이 장치(LCD : Liquid Crystal Display)를 사용할 수 있다.

상기 제어부(500)에 연결된 코덱(CODEC : Coder-Decoder)(518)과, 상기 코덱(518)에 접속된 스피커(522) 및 마이크(520)는 전화 통화 및 음성 녹음에 사용되는 음성 입출력 블록이다.

상기 코덱(518)은 상기 제어부(500)에서 제공되는 PCM 데이터를 아날로그 음성신호로 변환하여 상기 스피커(522)를 통해 송출하고, 상기 마이크(520)를 통해 수신되는 음성신호를 PCM 데이터로 변환하여 상기 제어부(500)로 제공한다.

또한, RF 모듈(Radio Frequency unit)(508)는 안테나를 통해 수신되는 라디오주파수 신호를 주파수 하강시켜 기저대역처리부(510)로 제공하고, 상기 기저대역처리부(510)로부터의 기저대역신호를 주파수 상승시켜 상기 안테나를 통해 송신한다.

상기 기저대역처리부(510)는 상기 RF 모듈(508)와 상기 제어부(500) 사이에 송수신되는 기저대역 신호를 처리한다. 예를 들어, 송신인 경우 송신할 데이터를 채널코딩(channel coding) 및 확산(spreading)하는 기능을 수행하고, 수신인 경우 수신신호를 역 확산(despreading) 및 채널복호(channel decoding)하는 기능을 수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명에 따라 유전자 알고리즘을 이용하여 CQI를 선택함으로써 요구되는 블록에러율(BLER) 10% 미만을 만족하는 CQI를 빠른 속도로 찾을 수 있으며 무선 채 환경 변화로 CQI가 변경되더라도 유전자 연산을 통한 진화로 변화된 무선환경에 맞는 CQI를 찾을 수 있다.

Claims

이동통신 단말에서 유전자 알고리즘을 이용한 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 결정 방법에 있어서,

유전자 형태로 표현한 CQI 값들을 램덤하게 생성하여 초기 유전자 집단을 형성하는 과정과,

상기 CQI 값과 측정에 의한 블록에러율(Block Error Rate:BLER)을 이용한 적합도를 평가하여 가장 큰 적합도를 나타내는 상기 CQI 값이 요구되는 BLER 범위 내에 있지 않으면 상기 초기 유전자 집단을 구성하는 유전자들 중 특정의 유전자를 선택하여 교배 연산과 돌연변이 연산을 수행하는 과정과,

상기 교배 연산과 상기 돌연변이 연산으로 새로 생성되는 유전자 집단이 상기 요구되는 BLER 범위 내에 있도록 상기 교배 연산과 상기 돌연변이를 반복 수행하는 과정을 포함하여 상기 CQI 값을 찾는 과정을 특징으로 하는 CQI 결정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 적합도는 하기 <수학식 2>로 산출하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 방법.

은 적합도를 산출하는 유전자 알고리즘의 적합함수이고,
는 CQI 값으로 1 ~ 30 사이의 상수 값이고,
은 데이터 블록에러율을 나타냄.
제 1항에 있어서,

상기 CQI 값은 요구되는 블록에러율 범위 내에서 최대 데이터 블록크기를 갖도록 선택하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 적합도를 이용한 상기 유전자 집단 평가기준에 만족하지 않을 때 상기 초기 유전자 집단을 구성하는 유전자들 중 소정의 유전자 선택은 적합도의 값에 비례한 확률로 선택하는 비례 선택법, 적합도에 기반한 순위에 따라 선택하는 순위 선택법, 무작위로 선발된 개체 중 가장 적합도가 높은 개체를 선택하는 토너먼트 선택법 중 하나로 사용하여 선택하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 방법.
제 1항에 있어서,

초기 상기 CQI 값이 결정된 이후 블록에러율 변경으로 CQI 값을 다시 결정해야 하는 경우 이전에 결정된 CQI 값들을 초기 유전자 집단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 방법.
이동통신 단말에서 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 보고 방법에 있어서,

해당 무선채널을 관찰하여 블록에러율을 측정하는 과정과,

상기 블록에러율과 CQI 값을 이용하여 적합도를 산출하는 유전자 알고리즘으로 적합도가 가장 큰 CQI 값을 결정하는 과정과,

상기 결정된 CQI 값을 인코딩하여 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 CQI 보고 방법.
기지국에서 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI)을 사용한 데이터 송신 방법 있어서,

유전자 알고리즘을 이용하여 구한 CQI 값을 결정하는 이동통신 단말로부터 인코딩된 CQI 값을 수신하여 디코딩하는 과정과,

상기 디코딩된 CQI 값에 해당하는 변조방식과 채널 부호화율을 고려하여 데 이터를 상기 이동통신 단말로 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
이동통신 단말의 유전자 알고리즘을 이용한 채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI) 결정 장치에 있어서,

유전자 형태로 표현한 CQI 값들을 램덤하게 생성하여 초기 유전자 집단을 형성하고 상기 CQI 값과 측정에 의한 블록에러율(Block Error Rate:BLER)을 이용한 적합도를 평가하여 가장 큰 적합도를 나타내는 상기 CQI 값이 요구되는 BLER 범위 내에 있지 않으면 상기 초기 유전자 집단을 구성하는 유전자들 중 특정의 유전자를 선택하여 교배 연산과 돌연변이 연산을 수행하고 상기 교배 연산과 상기 돌연변이 연산으로 새로 생성되는 유전자 집단이 상기 요구되는 BLER 범위 내에 있도록 상기 교배 연산과 상기 돌연변이를 반복 수행하여 상기 CQI 값을 찾는 CQI 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 장치.
제 8항에 있어서,

상기 적합도는 하기 <수학식 2>로 산출하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 장치.

은 적합도를 산출하는 유전자 알고리즘의 적합함수이고,
는 CQI 값으로 1 ~ 30 사이의 상수 값이고,
은 데이터 블록에러율을 나타냄.
제 8항에 있어서,

상기 CQI 값은 요구되는 블록에러율 범위 내에서 최대 데이터 블록크기를 갖도록 선택하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 장치.
제 8항에 있어서,

상기 적합도를 이용한 상기 유전자 집단 평가기준에 만족하지 않을 때 상기 초기 유전자 집단을 구성하는 유전자들 중 소정의 유전자 선택은 적합도의 값에 비례한 확률로 선택하는 비례 선택법, 적합도에 기반한 순위에 따라 선택하는 순위 선택법, 무작위로 선발된 개체 중 가장 적합도가 높은 개체를 선택하는 토너먼트 선택법 중 하나로 사용하여 선택하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 장치.
제 8항에 있어서,

초기 상기 CQI 값이 결정된 이후 블록에러율 변경으로 CQI 값을 다시 결정해야 하는 경우 이전에 결정된 CQI 값들을 초기 유전자 집단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 CQI 결정 장치.
채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI)을 보고하는 이동통신 단말에 있어서,

해당 무선채널을 관찰하여 블록에러율을 측정하는 수신부와,

제어부의 지시에 의해 상기 블록에러율과 CQI 값을 이용하여 적합도를 산출하는 유전자 알고리즘으로 적합도가 가장 큰 CQI 값을 결정하는 CQI 선택부와,

상기 결정된 CQI 값을 인코딩하여 기지국으로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CQI 보고 장치.
채널품질정보(Channel Quality Indicator:CQI)을 사용하여 데이터를 송신하는 기지국에 있어서,

유전자 알고리즘을 이용하여 구한 CQI 값을 결정하는 이동통신 단말로부터 인코딩된 CQI 값을 수신하여 수신기와,

상기 디코딩된 CQI 값에 해당하는 변조방식과 채널 부호화율을 고려하여 데 이터를 상기 이동통신 단말로 송신하는 송신부을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.