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KR101356509B1 - 릴레이 스테이션을 포함하는 통신 시스템에서의 피드백채널 제어 방법 - Google Patents

릴레이 스테이션을 포함하는 통신 시스템에서의 피드백채널 제어 방법 Download PDF

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KR101356509B1
KR101356509B1 KR1020070076418A KR20070076418A KR101356509B1 KR 101356509 B1 KR101356509 B1 KR 101356509B1 KR 1020070076418 A KR1020070076418 A KR 1020070076418A KR 20070076418 A KR20070076418 A KR 20070076418A KR 101356509 B1 KR101356509 B1 KR 101356509B1
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김용호
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 피드백 방법은, 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템에서 채널 품질 정보 피드백의 송수신을 제어하는 방법에 있어서, 상기 릴레이 스테이션이 단말로부터 전체 채널 품질 정보를 수신하는 단계와, 상기 채널 품질 정보를 통해 기지국으로 송신하는 단계와, 상기 단말로부터 채널 품질 정보의 증분(delta) 정보를 수신하는 단계와, 제어정보에 따라 상기 채널 품질 정보의 증분 정보를 기지국으로 송신하는 단계를 포함하여 구성된다.
릴레이 스테이션, CQICH, 피드백, OFDM, DL/UL MAP

Description

릴레이 스테이션을 포함하는 통신 시스템에서의 피드백 채널 제어 방법{Method of controlling feedback channel in communication system comprising at least one relay station}
본 발명은 릴레이 스테이션(Relay Station;이하 RS)이 포함되는 통신시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, RS와 단말 간의 채널 상태를 RS가 기지국에 보고하는 방법에 관한 것이다.
이동 통신 시스템의 셀 커버리지(coverage) 확장 및 쓰루풋(throughput) 증대 목적으로 RS가 제시되었다. RS는 기존의 IEEE 802.16e 단말이 지원되며, BS(Base Station)의 기능을 일부 지니고, PMP(Point-to-MultiPoint) 기반 RS의 네트워크 엔트리(entry) 및 이동성(mobility), 무선 자원 관리(Radio Resource Management;RRM), 보안(security) 기능을 포함하는 액티브 리피터(active repeater)의 기능을 수행한다.
도 1은 RS가 사용된 통신 시스템의 일례를 도시한다. 도 1에서 상기 RS는 RS의 수신단에서 받은 신호를 복호화(Decoding)하고 다시 부호화(Encoding)하여 RS의 송신단에 전달해 줌으로써 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 상기 RS는 더 높은 데 이터 레이트 부호화를 사용하여 높은 쓰루풋을 얻을 수 있는 디지털 증폭기 (Digital Amplifier)의 역할을 한다.
상기 RS는 이동성에 따라서 다음과 같이 분류될 수 있다.
1.고정(Fixed) RS: 영구적으로 고정되어 음영 지역이나 셀 커버리지 증대를 위해 사용된다. 단순 리피터의 기능도 가능하다.
2.Nomadic RS: 사용자가 갑자기 증가할 때 임시로 설치하거나, 건물 내에서 임의로 옮길 수 있는 RS이다.
3.이동(Mobile) RS: 버스나 지하철 같은 대중 교통에 장착 가능한 RS이다.
RS에서의 프레임 구조는 기존의 OFDMA 물리 계층의 프레임 구조를 기반으로 RS를 지원하기 위해서 변형된다. 우선 기존의 OFDMA의 프레임 구조를 살펴본다.
도 2는 기존의 OFDMA 물리 계층의 프레임 구조를 도시한 것이다.
하향링크 서브프레임은 물리계층에서의 동기화와 등화를 하기 위해 사용되는 프리앰블(Preamble)로 시작하고, 그 다음에는 하향링크와 상향링크에 할당되는 버스트의 위치와 용도를 정의하는 방송 형태의 하향링크 맵(DL-MAP) 메시지와 상향링크 맵(UL-MAP) 메시지를 통해 프레임 전체에 대한 구조를 정의한다[본 문서에서의 DL-MAP, DL-MAP IE, UL-MAP, UL-MAP IE 등은 종래의 OFDMA를 지원하는 시스템인 IEEE 802.16 시스템에서의 DL-MAP, DL-MAP IE, UL-MAP, UL-MAP IE 등으로서 IEEE 802.16e-2005를 기준으로 설시하였다].
상기 DL-MAP 메시지는 버스트 모드 물리계층에서 하향링크 구간에 대해 버스트별로 할당된 용도를 정의하며, 상기 UL-MAP 메시지는 상향링크 구간에 대해 할당 된 버스트의 용도를 정의한다. DL-MAP을 구성하는 정보 요소(Information Element)는 하향링크 구간 사용 코드(Downlink Interval Usage Code;이하 DIUC)와 CID(Connection IDentifier) 및 버스트의 위치 정보(서브채널 오프셋, 심볼 오프셋, 서브채널의 수, 심볼의 수)에 의해 사용자에 대한 하향링크 트래픽 구간이 구분된다. 한편, UL-MAP 메시지를 구성하는 정보 요소는 각 CID 별로 상향링크 구간 사용 코드(Uplink Interval Usage Code;이하 UIUC)에 의해 용도가 정해지고, 지속기간(duration)에 의해 해당 구간의 위치가 규정된다. 여기서 UL-MAP에서 사용되는 UIUC 값에 따라 구간별 용도가 정해지며, 각 구간은 그 이전 IE 시작점으로부터 UL-MAP IE에서 규정된 지속기간(duration)만큼 떨어진 지점에서 시작한다.
또한 상기 UL-MAP은 상향링크 채널에 대한 사용 권한을 할당한다. 각각의 상향링크 구간의 사용법을 정의하는 연속적인 정보 요소들을 사용하여 상향링크 버스트들에 대한 사용법을 정의하고, OFDMA 심볼과 서브채널의 블록의 단위로서 할당되는 상향링크 자원들의 사용법을 정의한다. UL-MAP에 대한 정보요소는, 상향링크에 대한 대역 할당 정보를 지정한다. 각각의 UL-MAP 메시지는 마지막 버스트의 끝을 표시하기 위해 적어도 하나의 IE를 포함한다. UL-MAP에 의해 전송되는 IE들의 순서는 사용되는 물리계층에 의해 결정된다.
CID는 IE를 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트 주소로 할당시킨다. 대역폭 허가가 할당되도록 명시적으로 지정되는 경우, CID 값으로 단말의 기본(basic) CID가 사용된다. UIUC는 상향링크 사용 형태와 이와 관련된 상향링크 버스트 프로파일을 지정하기 위해서 사용된다. UL-MAP에서 사용될 각각의 UIUC의 경우에는 상 향링크 채널 디스크립터(Uplink Channel Descriptor;이하 UCD)에 Uplink_Burst_Profile이 포함되어야 한다. IE들은 모두 단말들에 의하여 지원되어야만 한다. 기지국은 UL-MAP 메시지를 생성할 때, 이들 정보 요소들 중의 어느 것을 사용해도 무방하다.
다음으로 RS를 지원하기 위한 프레임 구조를 살펴본다.RS의 프레임(Frame) 구조에서는 프레임 내에 RS의 하향링크(DL Relay zone)와 상향링크 영역(UL Relay zone)을 설정한다. 기지국이 RS로 전송하는 데이터는 프레임의 하향링크에 버스트 형태로 할당하고, RS가 단말로 전송하는 데이터는 RS의 하향링크 영역에 할당한다. 단말이 기지국으로 전송할 데이터가 있을 경우에는, RS의 상향링크 영역에서 단말 당 할당된 영역으로 전송하고 RS는 이 데이터를 상향링크에서 RS에게 할당된 영역에 데이터를 포함한다.
다음으로 종래 기술에 따른 단말의 피드백 방법에 대해 상기 프레임 구조를 바탕으로 살펴본다.
OFDM 또는 OFDMA 무선 통신 시스템의 종래기술에서 기지국은 단말로부터 하향 링크 채널 상태에 대한 측정값을 피드백 받기 위한 영역을 할당하고 단말에 하향링크 신호 품질 정보를 요청한다. 기존의 이동 통신 시스템에서 기지국이 단말에 대한 하향링크 신호 품질 정보를 요청하는 방법 중 채널품질 정보 채널(Channel Quality Information Channel;이하 CQICH) 채널을 사용하는 방법이 있다. 기지국이 단말에 대한 하향링크의 신호품질 정보를 획득하기 위한 방법으로 상향링크의 2차원 맵에서 일부 구역을 CQICH 전용 채널로 미리 할당한 후, 단말마다 사용해야 하 는 서브채널을 지정하는 방법을 사용한다.
UL-MAP 내의 UL-MAP IE에서 패스트 피드백 채널을 이용해서 CQICH 채널용 구역을 미리 할당한 후, CQICH_Allocation_IE 또는 CQICH_Enhance_Allocation_IE를 이용해서 각 단말마다 슬롯을 할당한다. CQICH_Allocation_IE는 단말의 상향 링크에 CQICH를 동적으로 할당하거나 할당된 영역을 취소한다. 일단 할당이 되면 단말은 할당된 CQICH 영역에 신호 품질 정보를 CQICH_Allocation_IE에 설정된 주기로 전송한다. 단말이 할당된 CQICH를 취소, 즉 CQICH_Allocation_IE에 지속기간(duration) 파라미터의 값이 0으로 설정되면 단말은 기지국으로 신호 품질 정보를 전송하지 않는다. 이와 달리 기지국과 단말간에 RS를 설치하여 운영하는 경우에는 RS를 반영한 MAC 정보 및 이에 따른 파라미터를 조정하여 사용하게 된다.기존의 이동 RS를 사용하는 광대역 무선 접속 시스템 기술에서는 단말과 기지국간의 경로 결정 또는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 조절을 위해 패스트 피드백 채널로 채널 품질 정보(Channel Quality Information;이하 CQI)를 전송한다.
표 1은 종래 IEEE 802.16e-2005에 설시된 CQICH_Allocation_IE를 나타낸다.
Syntax Size Notes
CQICH_Alloc_IE() () {
Extended UIUC 4 bits CQICH = 0x03
Length 4 bits Length of the message in bytes (variable).
CQICH _ ID variable Index to uniquely identify the CQICH resource assigned to the SS. The size of this field is dependent on system parameter defined in UCD.
Allocation offset 6 bits Index to the fast feedback channel region marked by UIUC = 0.
Period (p) 2 bits A CQI feedback is transmitted on the CQICH every 2pframes.
Frame offset 3 bits The SS starts reporting at the frame of which the number has the same 3 LSB as the specified frame offset. If the current frame is specified, the SS should start reporting in eight frames
Duration (d) 3 bits A CQI feedback is transmitted on the CQI channels indexed by the CQICH_ID for 10 x 2dframes.
If d == 0, the CQICH is deallocated.
If d == 0b111, the SS should report until the BS command for the SS to stop.
Report configuration included 1 bits Update to CINR report configuration is included.
If (report configuration included == 1) {
Feedback Type 2 bits 0b00 = physical CINR feedback
0b01 = effective CINR feedback
0b10-0b11 = Reserved
Report type 1 bit 0: Report for preamble
1: Report for specific permutation zone
If (Report type == 0) {
CINR preamble report type 1 bit The type of preamble-based CINR report
0 - Frequency reuse factor=1 configuration.
1 - Frequency reuse factor=3 configuration.
}
Else { report for permutation zone.
Zone permutation 3 bits The type of zone for which to report 0b000 - PUSC with 'use all SC = 0'
0b001 - PUSC with 'use all SC = 1'
0b010 - FUSC
0b011 - Optional FUSC 0b100 - Safety Channel region 0b101 - AMC zone (only applicable to AAS mode) 0b110-111 - Reserved
Zone type 2 bits 0b00 - non-STC zone 0b01 - STC zone
0b10 - AAS zone
0b11 - reserved
Zone PRBS _ ID 2 bits The PRBS_ID of the zone on which to report
If (Zone type == 0b000 or 0b001) {
Major group indication 1 bit If '0' then the report may refer to any subchannel in the PUSC zone.
If (Major group indication == 1) {
PUSC Major group bitmap 6 bits Reported CINR shall only apply to the subchannels of PUSC major groups for which the corresponding bit is set.
Bit #k refers to major group k.
}
}
CINR zone measurement type 1 bit 0: measurement from pilot subcarriers and, if AAS zone, from AAS preamble.
1: measurement from data subcarriers
}
If (feedback type == 0b00) { Physical CINR feedback
Averaging parameter included 1 bit
If (Averaging parameter included == 1) {
Averaging parameter 4 bits Averaging parameter used for deriving physical CINR estimates reported through CQICH. This value is given in multiples of 1/16 in the range of [1/16..16/16] in increasing order. aavg
}
}
}
MIMO _ permutation _ feedback _ cycle 2 bits 0b00 = No MIMO and permutation mode feedback
0b01 = The MIMO and permutation mode indication shall be transmitted on the CQICH indexed by the CQICH_ID every four allocated CQICH transmission opportunity. The first indication is sent on the fourth allocated CQICH frame transmission opportunity.
0b10 = The MIMO mode and permutation mode indication shall be transmitted on the CQICH indexed by the CQICH_ID every eight allocated CQICH transmission opportunity. The first indication is sent on the eighth allocated CQICH trans-mission opportunity.
0b11 = The MIMO mode and permutation mode indication shall be transmitted on the CQICH indexed by the CQICH_ID every 16 allocated CQICH transmission opportunity. The first indication is sent on the 16th allocated CQICH transmission opportunity.
Padding variable Number of bits required to align to byte length, shall be set to zero.
}
도 3은 패스트 피드백 영역으로의 패스트 피드백 메세지의 맵핑 순서(order)를 도시한다. 상기 도 3과 같이 UL 서브프레임 중 일부 영역을 패스트 피드백 채널로 사용한다. 채널 할당 순서는 도 3과 같고, 한 CQI(6 비트)를 표현하는데, 1 서브채널(48 데이터 부반송파)을 사용한다. 서브채널은 6개의 타일(tile)로 구성되어 있는데, 이 6개의 타일은 전 대역에 분산되어서 위치하고 있다.
도 4는 종래 기술로서 이동 RS를 이용한 단말의 채널 상태 피드백 과정을 설명하기 위한 절차 흐름도를 도시한다. 단말들과 통신하는 기지국을 서빙(Serving) 기지국이라 한다. 상기 서빙 기지국은 상기 이동 RS를 이용하여 단말들과 통신을 수행한다. 도 4에서 MMR은 이동 다중 홉 릴레이 스테이션(Mobile Multi hop Relay station)를 의미하며 상기 서빙 기지국과 RS간의 1 홉(hop), RS와 단말간의 1 홉을 나타내기 위해 MMR이라는 약자를 사용한다.
구체적으로 살펴보면 서빙 기지국은 할당된 패스트 피드백 채널을 이용하여 CQICH_Allocation IE의 지속기간(Duration)에 해당하는 기간동안 이동 RS에 3개의 단말(MS#1, MS#2, MS#3)을 위한 피드백용 자원을 할당한다(S4010 내지 S4030). 이동 RS는 위 S4010 내지 S4030에 따라 각 단말에게 피드백 채널 자원을 할당한다(S4040 내지 S4060). 이후 각 단말들은 RS로부터 할당받은 CQICH을 통해 채널 상태를 RS에게 피드백 한다(S4070 내지 S4090). CQICH 피드백 정보를 수신한 이동 RS는 서빙 기지국에게 상기 피드백 정보를 전송한다(S4110 내지 S4120). 서빙 기지국은 상기 지속기간 내에 해당하면 계속하여 S4010부터 재진행한다(S4130).
그러나, 상기 RS의 사용으로 말미암아, 복호화 및 부호화 과정에서 발생할 수 있는 지연 문제, 시스템의 복잡도 증가 문제가 존재하고, PMP(Point-to-MultiPoint) 모드의 하위 호환성(backwark compatibility)문제가 존재한다. 또한 종래의 광대역 OFDM 무선 접속 시스템의 이동 RS를 이용하는 단말의 경우, 채널 상태 정보를 효율적으로 보고 및 관리하기 위한 방법이 정의되어 있지 않다. 특히 이동 RS와 단말간의 채널 상태가 빈번하게 변하지 않아도 기지국은 채널 상태 정보 보고를 위해서 주기적으로 자원(CQICH)을 할당해야 하며, 6 비트인 하나의 채널 품질 정보인 CQI를 표현하는데 48개의 데이터 부반송파를 사용하는 1개의 서브채널을 사용한다. CQI를 전송하는 주기가 짧은 경우는 빈번한 CQI 채널 할당으로 인한 자원 낭비의 문제가 발생하고 CQI 보고 주기가 길 경우에는 단말의 경로(path) 결정 및 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨 조정이 지연되는 문제가 생긴다.
본 발명에서는 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 무선 통신 기반의 시스템에서 RS를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 피드백 통신 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 단말의 피드백 정보에 따라 릴레이 스테이션을 포함한 시스템의 피드백 통신 제어 방법과 이에 따른 단말과 데이터를 송수신하는 방법을 개시한다.
본 발명의 일 특징은, 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템에서 릴레이 스테이션의 채널 품질 정보 피드백의 송수신을 제어하는 방법으로, 단말로부터 전체 채널 품질 정보와 필요시 그에 대한 증분(delta) 정보를 수신하고 이를 기지국에게 송신하고 이에 대한 제어 정보 및 데이터를 수신하여 단말과의 송수신을 수행하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은, 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템을 지원하는 단말의 채널 품질 정보 피드백의 송수신을 제어하는 방법으로, 상기 릴레이 스테이션에게 전체 채널 품질 정보와 필요시 그에 대한 증분(delta) 정보를 송신하고 이에 대한 제어 정보 및 데이터를 수신하는 것이다.
본 발명의 일 양상으로서, 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템에서 릴레이 스테이션의 채널 품질 정보 피드백 제어 방법에 있어서, 단말로부터 제 1 상향링크 채널자원 영역을 통해 전체 채널 품질 정보를 수신하는 단계와, 상기 채널 품질 정보를 제 3 상향링크 채널자원 영역을 통해 기지국으로 송신하는 단계와, 상기 단말로부터 제 2 상향링크 채널자원 영역을 통해 채널 품질 정보의 증분(delta) 정보를 수신하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양상으로서, 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템을 지원하는 단말의 채널 품질 정보 피드백 제어 방법에 있어서,릴레이 스테이션에게 제 1 상향링크 채널자원 영역을 통해 전체 채널 품질 정보를 송신하는 단계와 릴레이 스테이션에게 제 2 상향링크 채널자원 영역을 통해 채널 품질 정보의 증분(delta) 정보를 송신하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 무선 통신 시스템에서 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 단말의 경로 결정에 대한 지연을 줄일 수 있는 효과를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 실시예들에 따라 본 발명의 구성,작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
이하의 실시예들은 단말의 이동성을 고려한 다중 반송파 다중접속 시스템에 관한 표준규격인 IEEE 802.16e 시스템과 IEEE 802.16m 시스템에서 본 발명을 적용한 경우에 관한 것들이다[IEEEStd 802.16e-2005 및 http://www.ieee802.org/16/published.html 참조]
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CQI 피드백 절차 흐름도를 도시한 것이 다. 도 5를 참조하면 서빙 기지국은 백본(Back bone)망에 연결되어 있는 노드(node)로서, RS 및 단말과 통신을 수행한다. 상기 RS는 상기 기지국과 통신하는 노드로서, 상기 RS는 상기 기지국과 무선으로 데이터를 송수신하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 RS는 OFDM/OFDMA 방식으로 상기 기지국과 통신하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 RS는 상기 단말로 전송될 데이터를 상기 기지국으로부터 전달받아 상기 단말로 전송하고, 상기 기지국으로 전송될 데이터를 상기 단말로부터 전달받아 상기 기지국으로 전송하는 일련의 통신 절차인 릴레이(relay)를 수행한다. 상술한 바와 같이 상기 RS는 OFDM/OFDMA 방식으로 릴레이를 수행하는 것이 바람직하다. 상기 RS가 수행하는 릴레이는, 다양한 통신 방법에 의해 수행되는 것이 바람직한바, 임의의 방식으로 인코딩된 데이터를 상기 단말로부터 수신하여 디코딩하고, 상기 디코딩된 데이터를 상기 임의의 방식으로 인코딩하여 상기 기지국으로 전송하는 방법일 수 있다. 또한, 상기 단말에 대한 송수신 데이터 신호의 크기를 증폭하여 송수신 하는 방법일 수 있다. 또한, 상기 단말로부터 수신되는 데이터에 특정한 부가 데이터를 첨부하여 상기 기지국으로 전송하는 방법일 수 있으며, 상기 단말로부터 수신되는 데이터를 변형하여 상기 기지국으로 전송하는 방법일 수 있다.
상기 RS는 상기 기지국에 연결 되고, 상기 RS의 개수에는 제한이 없다. 상기 단말은 상기 기지국 또는 상기 RS에 연결되는 노드로서, 상기 RS에 연결되는 단말의 종류는 이동성을 갖춘 것이거나 특정 위치에 고정된 것일 수 있다. 상기 RS와 단말 간의 채널 품질 정보는, 상기 기지국의 요청에 의해 상기 RS가 획득할 수 있 으며, 상기 RS가 상기 기지국의 요청이 있기 전에 미리 획득하여 상기 기지국의 요청이 있을 때 즉시 상기 기지국으로 제공할 수 있다.
도 5의 실시예는 총 3대의 단말이 하나의 이동 RS와 영역을 이루어 서빙 기지국과 연결되어 있는 경우의 일 실시예이다. 구체적으로 살펴보면 서빙 기지국은 할당된 패스트 피드백 채널을 이용하여 이동 RS에게 3대 단말(MS#1, MS#2, MS#3)을 위한 피드백용 자원을 할당한다(S8010 내지 S8030). 이 경우 아래 설명될 바와 같이 전체 CQI를 위한 CQICH나 증분(delta;이하 델타) CQI를 위한 CQICH 중 적어도 하나가 할당된다. 여기서 증분(델타) CQI의 의미는 현재의 채널 상태는 직전의 채널 상태와는 큰 차이가 없다는 가정 하에서, 채널 상태를 반영하는 MCS 레벨 등을 나타내는 제어 정보량이 전체 레벨을 표현할 만큼 필요 없기 때문에 현재 채널 상태와 직전 채널 상태의 차(증분)를 나타낼 정도의 제어 정보량만을 사용하면 충분할 것이므로, 이러한 의미에서 본 발명에서 델타 CQI를 사용한다는 것은 기본적으로 패스트 피드백용으로 할당된 전체 CQI를 위한 CQICH 대신 채널 상태의 증분 정보를 나타내는 CQI를 위한 CQICH를 사용한다는 것을 뜻한다.
이동 RS는 위 S8010 내지 S8030에 따라 각 단말에게 피드백 채널 자원을 할당한다(S8040 내지 S8060). 전체 CQI용 CQICH나 델타 CQI용 CQICH 중 적어도 하나가 할당된다. 이후 이동 RS와 단말들간에는 기본 피드백 설정 상태인 패스트 피드백 채널을 이용하여 표 6의 RS_CQICH_Allocation_IE에 설정된 지속기간(d) 동안 피드백 통신하게 된다.(S8040 내지 S8180).
최초 설정되는 피드백 단계에서는 전체 CQI를 피드백해야 하는 상태이므로 각 단말은 이동 RS에게 전체 CQI를 피드백한다(S8070 내지 S8090). 아래 델타 CQI를 피드백하는 것과 비교하기 위해 전체 CQI를 피드백할 때는 CQICH를 피드백하는 하는 것으로 표시한다. 피드백 지속 기간(d) 동안 단말은 RS_CQICH_Allocation_IE내의 최적화된 CQI 보고 지시자를 조사하며 이 파라미터의 값이 '1'로 설정되면 델타 CQI 피드백 모드로 전환한다(S8100). 상기 지시자 값이 '0'이라면 S8180 내지 S8200의 절차를 진행한다. 이동 RS는 각 단말로부터 수신한 피드백 정보를 그대로 서빙 기지국으로 전송하여(S8180 내지 S8200) 기지국이 피드백 정보를 해석하여 단말과의 경로 결정, MCS 레벨 등을 조정하도록 할 수 있고, 또는 이동 RS 자체가 각 단말들의 피드백 정보를 해석하여 해석된 값을 서빙 기지국에 전송하여 서빙 기지국이 이동 RS의 피드백 해석에 따라 단말과의 경로 결정, MCS 레벨 등을 조정할 수 있다. 즉, RS가 각각 단말들의 피드백을 수신하여 표 2, 표 3 및 표 4에 표시된 델타 CQI가 일정 기간 연속해서 기준치 이하로 계속 수신될 시 해당 단말로 하여금 RS를 거치지 않고 직접 기지국과 통신하도록 하든지 또는 다른 주변의 RS의 영역으로 할당하도록 하는 결정을 직접 할 수도 있다는 의미이다. 이를 위해서는 이러한 제어 정보를 기지국에 송신하기 위한 채널 자원의 할당이 필요하다.
이후 현재 RS_CQICH_Allocation_IE를 참조하여 지속기간(d)인지를 조사하여 피드백 기간 내라면 S8040부터 다시 시작을 한다. 상기 S8100에서 최적화된 CQI 지시자가 '1'로 설정되어 있으면 이후로는 RS_CQICH_Allocation_IE에 할당된 RS 지속기간(rd) 파라미터에 설정된 프레임 수 만큼의 기간 동안은 본 발명의 일 실시예에 따른 델타 CQI 피드백을 하게 된다. 이에 따라 각 단말들은 RS에게 델타 CQI를 피드백한다(S8110 내지 S8130). RS는 상기 지속기간들의 값에 따라 기지국에게 전체 CQI 내지 델타 CQI를 전송하게 된다(S8140 내지 S8170). 이후 RS_CQICH_Allocation_IE에 할당된 RS 지속기간(rd)의 경과 여부를 판단하여(S8170) 경과하지 않았다면 S8100 절차로 돌아가 계속 진행하며 경과 하였다면 S8300에서 RS_CQICH_Allocation_IE 상의 지속기간(d) 내인지를 판단하여 피드백 지속기간 내이라면 S8040 절차로 돌아가 다시 시작하게 되고 지속기간이 경과 하였다면 피드백 절차를 그만 두게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패스트 피드백 채널에 실리는 피드백 되는 정보는 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio) 또는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 등이 될 수 있다. 상기 CINR 및 RSSI는 채널 품질을 나타내기 위한 파라미터의 일례를 나타내는 것에 불과한바, 상기 메시지에는 다른 형태의 파라미터가 포함될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 5에서 단말이 RS에게 피드백 정보를 송신할 때 RS_CQICH_Allocation_IE에서 설정된 지속기간(d)와 RS 지속기간(rd)에 따라 어떤 CQI 피드백 정보를 송신하는지를 개념적으로 도시하고 있다. 단말이 피드백 송신 구간에 들어오게 되면 지속기간(d) 기간 동안 피드백을 하게 되고 도 5에 나타내어진 바와 같이 최적화된 CQI 보고 지시자가 "1"로 설정되면 RS 지속기간(rd) 동안은 델타 CQI를 송신하게 된다. 즉 단말이 이동 RS를 통해 기지국과 통신하도록 경로가 결정된 후 주기적으로 단말로 하여금 채널 품질 정보를 보고하도록 설정할 때, 단말과 이동 RS간의 CQI 보고는 전체 CQI는 주기를 길게 해서 보고하도록 하고, 그 사이에는 이전에 전송한 CQI에 대한 변동된 값인 델타(delta) CQI만을 전송하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 구조를 도시한 것이다. 도 7의 RS 패스트 피드백 채널을 지원하는 프레임 구조는 기지국과 RS사이의 하향링크를 위해 할당된 영역인 DL:BS-RS 영역, RS와 단말 사이의 하향링크를 위해 할당된 영역인 RS DL:RS-MS 영역, 단말과 RS간의 상향링크를 위해 할당된 영역인 UL:MS-RS 영역 및 RS와 기지국간의 상향링크를 위해 할당된 RS UL: RS-BS 영역을 포함하여 이루어진다. RS DL:RS-MS 영역상의 RS 프리앰블은 RS와 단말간의 물리계층에서의 동기화와 등화를 사용하기 위해 사용되며, RS_DL-MAP과 RS_UL-MAP은 RS와 단말간의 상향/하향 링크에서의 데이터 버스트의 채널할당 정보를 제공한다. RS-FCH는 RS_DL-MAP과 RS_UL-MAP에 관련된 채널 할당 정보 및 채널 부호 정보를 제공한다.
UL:MS-RS 영역은 MS-RS 상향링크를 위한 영역으로 RS가 단말의 채널 품질 정보(Channel Quality Information;이하 CQI)를 수신하기 위한 상향링크 영역이다. UL:MS-RS 영역에서 기지국은 패스트(Fast) 피드백 채널 또는 RS 패스트 피드백 채널 및 CQICH_Allocation_IE 또는 아래에 설명될 본 발명의 일 실시예를 지원하기 위한 RS_CQICH_Allocatiion_IE를 이용해서 각 단말이 CQI를 전송하도록 상향링크 자원(RS UL:MS-RS)을 할당한다. UL:MS-RS 영역에서는 단말이 일정한 주기마다 전체 CQI를 전송하고 또 필요에 따라 델타 CQI만을 전송하기도 하므로 두 피드백을 위한 자원 할당이 필요하다. 전체 CQI를 위한 채널자원 할당을 제 1 채널 자원 할당이라 하고, 델타 CQI를 위한 채널자원 할당을 제 2 채널 자원의 할당이라 칭한다.
RS UL:RS-BS 영역은 RS-BS 상향링크 영역으로서 단말이 기지국으로 전송하는 영역(직접방식) 또는 RS가 단말의 CQI를 전송하기 위한(간접방식) 상량링크 영역이다. 직접 방식인지 간접방식인지에 따라 도 5의 S8010 내지 S8030에서의 피드백 채널 자원 할당이 달라진다. RS UL:RS-BS 영역에서 기지국은 패스트(Fast) 피드백 채널 또는 RS 패스트 피드백 채널 및 CQICH_Allocation_IE 또는 RS_CQICH_Allocatiion_IE를 이용해서 각 단말이 CQI를 전송하도록 상향링크 자원(RS UL:MS-RS)을 할당한다. RS UL:RS-BS 영역에서는 UL:MS-RS 영역과는 달리 RS가 기지국에게 피드백 정보를 전송할 시 전체 CQI를 전송하거나 또는 후술할 델타 CQI만을 전송할 수 있다. 그러므로 둘 중 하나만의 자원 할당으로 족하다. 전체 CQI를 위한 채널자원 할당을 제 3 채널 자원 할당이라 하고, 델타 CQI를 위한 채널자원 할당을 제 4 채널 자원의 할당이라 칭한다. 또한 상술한 바와 같이 RS가 단순히 피드백 정보를 기지국에게 송신하는 것이 아니라 스스로 분석하여 그에 해당하는 제어정보만을 기지국에게 송신하기 위한 제 5 채널 자원의 할당이 필요할 수 있다. 도 7에서 TTG는 전송 시간 갭(Transmission Time Gap)으로서 하향링크 버스트와 상향링크 버스트간의 간섭을 막기 위해 할당된 영역이다. 다음으로 상기 영역들에서의 피드백 채널 자원 할당에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 7에서의 패스트 피드백 채널은 기지국이 MS-RS 간의 전체 CQI를 수신하기 위해 할당된 상향링크 자원으로서 MS-RS 상향링크 또는 RS-BS 상향링크 영역에 할당된 채널을 말한다. 상기 패스트 피드백 채널은 단말에게 고속 응답을 요구하는 PHY 관련 정보를 전송하기 위해 독립적으로 단말에 할당된다. 이러한 할당은 FAST_FEEDBACK MAC 서브헤더, CQICH Allocation IE를 통해 유니캐스트 방식으로 이루어지며, 전송은 UIUC=0에 의해 지정된 특정 UL 영역내에서만 발생한다.
패스트 피드백 슬롯은 정상적인 상향링크 데이터 매핑과 유사한 방식에 의해 매핑된 하나의 OFDMA 슬롯으로 구성된다. 패스트 피드백 슬롯은 해당 슬롯에 포함된 48개의 데이터 부반송파상에서 QPSK 변조를 사용하며, 4비트의 데이터 페이로드(payload)를 전달한다. IEEE 802.16e 시스템의 경우 전체 CQI는 1 서브채널(48 데이터 부반송파로 이루어짐:6 타일 구조)을 사용하여 CQICH상에 6 비트를 전송하는 것을 의미한다.
도 7에서의 RS 패스트 피드백 채널이란 기지국이 MS-RS간의 델타 CQI를 수신하기 위해 할당한 상향링크 자원으로서 MS-RS 상향링크 또는 RS-BS 상향링크에 할당된 채널을 말한다. MS-RS 상향링크는 RS가 단말의 델타 CQI를 수신하기 위한 상향링크 영역이고, RS-BS 상향링크는 RS가 단말의 CQI를 전송하기 위한 상량링크 자원이다. IEEE 802.16e 시스템의 경우 상술한 바와 같이 전체 CQI는 1 서브채널(48 데이터 부반송파로 이루어짐:6 타일 구조)을 사용하여 6 비트를 전송하는 것을 의미하며, 델타 CQI는 1/2 서브채널(3 타일 구조), 2 타일 구조 또는 1 타일 구조를 사용하여 이전에 전송한 전체 CQI에 대한 차이값만을 전송하도록 할 수 있다. 이동 RS와 기지국간의 CQI 보고 절차는 종래와 동일 하게 CQICH에 6 비트를 전송할 수도 있고 델타 CQI만을 전송할 수 있다.
표 2, 표 3 및 표 4는 각각 3 타일 구조, 2 타일 구조, 1 타일 구조일 때의 델타 CQI의 실시예들로서 델타 CQI 값과 이에 따른 의미를 나타낸다.
3- bit Payload( binary ) Value( db )
000 -4
001 -3
010 -2
011 -1
100 0
101 1
110 2
111 3
3 타일 구조일 때는 24 데이터 부반송파를 이용하여 3비트의 CQI 정보를 피드백한다. 그래서 피드백된 정보를 이용하여서 기지국 또는 후술할 바와 같이 RS에서 MCS 레벨, 단말과의 경로 설정 등을 조정하여 단말에게 데이터를 전송하게 된다. 일례로 표 1에서는 3bit 페이로드값이 0b100일 때를 기준으로 채널 상태를 반영하는 MCS 레벨 등을 1 dB씩 올리거나 내리거나 하거나 채널 상태를 판단하여 다른 RS로의 편입 내지 기지국과의 직접 통신 여부등을 결정할 수 있다.
2- bit Payload( binary ) value
00 -2
01 -1
10 0
11 1
2 타일 구조일 때는 16 데이터 부반송파를 이용하여 2비트의 CQI 정보를 피드백한다. 그래서 피드백된 정보를 이용하여 기지국 또는 RS에서 MCS 레벨, 단말과의 경로 설정 등을 조정하여 단말에게 데이터를 전송하게 된다.
1- bit Payload( binary ) value
0 -1
1 1
1 타일 구조일 때는 8 데이터 부반송파를 이용하여 1비트의 CQI 정보를 피드백한다. 그래서 피드백된 정보를 이용하여서 기지국 또는 RS에서 MCS 레벨, 단말과의 경로 설정 등을 조정하여 단말에게 데이터를 전송하게 된다.
이상 RS 패스트 피드백 채널의 역할을 살펴보았고 이하 구체적인 할당과정을 살펴본다.
표 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RS_Fast_Feedback_Allocation_IE의 포맷을 나타낸다. 상기 도 7 의 RS 패스트 피드백 영역을 도 7의 UL:MS-RS 영역에 할당하기 위한 패스트 피드백 할당 정보 요소로서 RS_Fast_Feedback_Allocation_IE를 이용한다. 그 후 RS_CQICH_Allocation_IE를 이용해서 각 단말마다 슬롯을 지정한다. 이하 아래에서 RS_Fast_Feedback_Allocation_IE 및 RS_CQICH_Allocation_IE를 상세히 설명한다. 다음의 표 5에서 RS_Fast_Feedback_Allocation_IE 에 할당된 값들을 살펴보고, 표 6에서 기존의 CQICH_Allocation_IE에 부가해서 RS_CQICH_Allocation_IE에 새로 할당된 값들을 살펴본다.
Syntax Size Notes
RS-FASTFEEDBACK_Allocation_IE() {
OFDMA symbol offset 8 bits
Subchannel offset 7 bits
No . OFDMA symbols 7 bits
No subchannels 7 bits
Reserved 3 bits
}
표 5에서는 RS_Fast_Feedback_Allocation_IE 에 할당된 값들에 대한 본 발명의 일 실시예를 나타낸다.
OFDMA 심볼 오프셋은 버스트(burst)가 전송을 시작하는 위치를 나타내며, 오프셋 값은 OFDMA 심볼 단위로 정의되고 UL-MAP 메세지에 주어진 할당 시작 시간 분야와 관련된다.
서브채널 오프셋은 버스트를 전송하는데 쓰이는 서브채널의 인덱스로서 0부터 시작한다.
No.OFDMA Symbols은 상향링크 버스트를 전송하는데 사용되는 OFDMA 심볼의 수이다.
No.subchannels은 이어지는 인덱스를 가지는 서브채널들의 수를 말한다.
표 6은 기존의 CQICH_Allocation_IE에 부가해서 RS_CQICH_Allocation_IE에 새로 할당된 값들에 대한 일 실시예를 나타낸다.
RS_CQICH_Allocation IE를 설명하기 전에 우선 기존의 CQICH_Allocation_IE에 대해 살펴본다. CQICH_Allocation_IE는 CQICH를 단말에 동적으로 할당하거나 해제하기 위해 도입된 것이며 일단 할당되면, 단말에서는 계속해서 전달되는 프레임에 할당된 할당된 CQICH를 통해서 채널의 품질 정보를 전송함을 서술한 바 있다. 이 과정은 할당된 CQICH를 해제하는 CQICH_Allocation_IE를 수신할 때까지 계속된다.
RS_CQICH_Allocation IE는 단말의 상향 링크에 RS_CQICH를 동적으로 할당하거나 할당된 영역을 취소한다. 일단 할당이 되면 단말은 할당된 RS_CQICH 영역에 신호 품질 정보를 RS_CQICH_Allocation IE에 설정된 주기로 전송한다. 단말이 할당된 RS_CQICH를 취소 즉,RS_CQICH_Allocation IE에 '지속기간(duration)' 파라미터값을 '0'으로 설정하면 단말은 기지국으로 신호 품질 정보를 전송하지 않는다. 또는 RS_CQICH_Allocation IE는 패스트 피드백 채널 또는 RS 패스트 피드백 채널로 단말의 CQI등의 정보를 전송할 때 기지국이 단말에게 전체 CQI 또는 델타 CQI를 어디로 어떻게 보낼지에 대한 정보를 포함한다.
신텍스(Syntax) 크기
최적화된 CQI 보고 지시자
(Optimized CQI report indicator)
1 비트
If (Optimized CQI report indicator==1) {
RS - Allocation offset 6 비트
Delta CQI Period(dp) 2 비트
RS-Frame offset 3 비트
RS-Duration(rd) 3 비트
}
표 6에 기재된 새로운 파라미터 외에는 표 1에 나타내어진 기존의 CQICH_Allocation_IE를 그대로 이용한다. 각 파라미터들의 구체적인 역할은 아래와 같다.
최적화된 CQI 보고 지시자(Optimized CQI report indicator)는 현재 본 발명에 따른 델타 CQI를 단말이 RS에게 보고하는지 여부를 결정하는 지시자이다. 즉 본 파라미터의 값이 '1'로 설정되면 델타 CQI값만을 피드백하면 된다. 그래서 최적화된 CQI 보고 지시자가 '1'로 설정되면 UIUC가 0으로 표시된 RS 패스트 피드백 채널 영역에 대한 인덱스를 나타내기 위한 RS Allocation offset(6 비트)을 설정하고 2비트에 해당하는 델타 CQI 주기(dp) 파라미터 값을 이용해서 매 2dp 프레임마다 할당된 CQICH 상에 델타 CQI를 피드백한다.
RS 프레임 오프셋(RS Frame Offset)은 3비트로서 단말이 특정한 프레임 오프셋과 똑같은 3개의 LSB를 수에 해당하는 프레임에서 보고를 시작하도록 하기 위한 프레임이다. 만약 현재 프레임이 특정되면, 단말은 8 프레임 후에 보고를 시작해야 한다.
RS 지속기간(RS Duration(rd))는 3비트로서 설정된 rd값에 따라 2rd 프레임동안 표 6 상의 CQICH ID 파라미터로 인덱스된 CQI 채널상으로 델타 CQI 피드백이 송신되도록 한다. rd 값이 '0'이면, CQICH는 할당이 되지 않는다. rd 값이 '0b111'이면, 단말은 기지국이 단말로 하여금 정지하라고 명령할 때까지 델타 CQI 피드백을 송신한다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분양의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
도 1은 RS가 사용된 통신 시스템의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 기존의 OFDMA 물리 계층의 프레임 구조의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 패스트 피드백 영역으로의 패스트 피드백 메세지의 맵핑 순서(order)를 도시한 것이다.
도 4는 종래 기술상의 RS를 이용한 단말의 채널 상태 피드백의 절차 흐름도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CQI 피드백 절차 흐름도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 전송을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RS 패스트 피드백 채널의 프레임 구조를 도시한 것이다.

Claims (10)

  1. 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템에서 릴레이 스테이션의 채널 품질 정보 피드백 제어 방법에 있어서,
    단말로부터 제 1 상향링크 채널자원 영역을 통해 전체 채널 품질 정보를 수신하는 단계;
    상기 채널 품질 정보를 제 3 상향링크 채널자원 영역을 통해 기지국으로 송신하는 단계; 및
    상기 단말로부터 제 2 상향링크 채널자원 영역을 통해 채널 품질 정보의 증분(delta) 정보를 수신하는 단계를 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 품질에 대한 증분 정보를 제 4 상향링크 채널자원을 통해 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보 중 적어도 하나를 분석하여 얻은 제어정보를 제 5 상향링크 채널자원을 통해 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보 중 적어도 하나가 반영된 데이터를 단말에게 송신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보 중 적어도 하나가 반영된 제어정보를 단말에게 송신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  6. 릴레이 스테이션(Relay Station)을 포함하는 무선 통신 시스템을 지원하는 단말의 채널 품질 정보 피드백 제어 방법에 있어서,
    릴레이 스테이션에게 제 1 상향링크 채널자원 영역을 통해 전체 채널 품질 정보를 송신하는 단계;
    릴레이 스테이션에게 제 2 상향링크 채널자원 영역을 통해 채널 품질 정보의 증분(delta) 정보를 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 채널 품질 정보는 제 3 상향링크 채널자원 영역을 통해 상기 릴레이 스테이션으로부터 기지국으로 송신되는 것인, 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보 중 적어도 하나가 반영된 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보 중 적어도 하나가 반영된 제어정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어정보에 따라 통해 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보를 기지국에게 송신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어정보에 따라 통해 채널 품질 정보 또는 그에 대한 증분 정보의 송신 및 그에 따른 제어 정보 또는 데이터의 수신을 새로 연동된 제 3 의 릴레이 스테이션을 통해 수신하는 단계를 더 포함하는 채널 품질 정보 피드백 제어 방법.
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