전송 모드 전이를 판단하기 위한 측정 보고 방법 및 장치 document_id A220623065037

현재, 제3 세대 이동 통신 시스템 파트너쉽 프로젝트(이하 "3GPP"라 함) 표준화 기구는 기존의 시스템 표준에 대한 LTE(Long-Term Evolution)에 착수하였다. 수많은 물리 계층 전송 기법들 가운데서, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 다중화)은 모든 하향 솔루션들에서의 도전적인 기법이 되고 있는바, 그것은 OFDM이 높은 스펙트럼 활용 효율 및 낮은 처리 복잡도와 같은 장점들을 갖기 때문이다. OFDM은 다중 반송파 변조 통신 기법으로서, 고속 데이터 스트림을 다수의 저속 데이터 스트림들로 분할하여 상기 저속 데이터 스트림들을 일군의 직교 부반송파들을 통해 동시에 전송하는 것이다. 다중 반송파의 특징들로 인해, OFDM 기법은 여러 가지 점에서 우수한 성능을 갖는다. (1) OFDM 기법의 각별한 우수성은 채널 지연이 순환 전치 구간(cyclic prefix; CP)(각각의 심벌에 보호 구간을 부가함으로써 도입됨)의 길이보다 작은 경우에 심벌간 간섭(inter-symbol interference; ISI)이 완전히 제거될 수 있는데, 이는 데이터가 다수의 부반송파들을 통해 병렬로 전송되고, 그에 상응하여 각각의 부반송파에서의 심벌의 길이가 증가하면서도 채널 지연에 대해 민감하지 않기 때문이다. 따라서, 각각의 부반송파가 플랫 페이딩 채널(flat fading channel) 상태를 겪게 된다. 도 1은 순환 전치 구간(CP)을 갖는 OFDM 심벌을 예시하고 있다. 전체 OFDM 심벌(100)은 유효 OFDM 신호(101)와 순환 전치 구간(103)으로 이뤄진다. 여기서, 순환 전치 구간(103)은 유효 OFDM 신호(101)의 뒷부분에 있는 몇 개의 샘플들을 유효 OFDM 신호(101)의 앞 부분에 직접 복사함으로써 구현된다. (2) OFDM 기법은 스펙트럼 활용 효율이 높다. 실제로, 주파수 영역에서는 OFDM 신호들이 서로 중첩되어 스펙트럼 활용 효율을 크게 향상시킨다. (3) OFDM 기법은 반협대역 간섭에 있어서 또는 주파수 선택적 페이딩에 대한 저항에 있어서 강한 특성을 갖는다. 즉, OFDM에서는, 채널 코딩 및 인터리빙을 통해 주파수 다이버시티 효과 및 시간 다이버시티 효과를 얻을 수 있으므로 협대역 간섭이든 주파수 선택적 페이딩이든 그 어느 것에도 효과적으로 막을 수 있다. (4) OFDM 기법에서는, 기저 대역 IFFT(역 고속 푸리에 변환)을 통해 변조되는데, IFFT/FFT는 가용 고속 계산법을 제공하고, DSP 칩 및 하드웨어 구조에서 편리하게 구현될 수 있다. OFDM 무선 통신 시스템에서는, 2가지 전송 모드, 즉 국소 전송 모드와 분산 전송 모드가 존재한다. 국소 데이터 전송이란 데이터를 국소 부대역의 순차적인 부반송파들로 전송하는 것을 의미하는 것으로, 네트워크 개체가 그 데이터 전송에 효과적인 변조 및 코딩 방법을 지정하여 BS와 UE 사이의 채널 품질을 기반으로 한 적응적 변조 코딩을 구현하며, 이에 따라 데이터 전송 처리량이 증가한다. 분산 전송 모드란 UE가 벌집(comb) 모양의 부반송파들을 사용하여 데이터를 전체 주파수 대역에 걸쳐 전송하는 것을 의미하는 것으로, 데이터를 전송하는 부반송파들이 최대한 전체 주파수 대역에 고르게 분포되도록 하고, 그에 따라 주파수 다이버시티 이득을 최대화시킨다. 통상적으로, 적응적 변조 코딩 및 주파수 스케줄링을 사용할 수 있는 국소 데이터 전송 모드가 더 큰 전송 이득을 갖는다. 하지만, 매우 급변하는 일부 채널들에서는, 특정 시점에서 예측된 채널 상태는 다음 시기의 채널 상태를 반영할 수가 없으므로 국소 전송을 구현하기 어렵다. 따라서 이러한 상태에서는, 흔히 분산 데이터 전송을 사용하여 주파수 다이버시티 이득을 통해 데이터를 전송하게 된다. 하향 데이터를 전송하는 과정 동안: 국소 전송 모드의 경우, UE(사용자 단말)는 시스템 주파수 대역의 각각의 부대역에 대한 채널 품질을 측정한 후에, 각각의 부대역의 측정된 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator; CQI)를 기지국(BS)에 보고한다. CQI들을 수신한 BS는 각각의 UE로부터 보고된 CQI 및 현재의 시스템 부하에 따라 데이터 전송을 위해 주파수 자원을 UE에 할당할지 여부와 어떤 국소 주파수 대역을 UE에 할당할지를 판단한다. 데이터 전송을 위한 주파수 스케줄링 및 적응적 변조 코딩(Adaptive Modulation Coding; AMC)의 목적를 성취하기 위해서는, UE가 데이터 전송 과정 동안 계속해서 시스템 주파수 대역의 각각의 부대역에 대한 채널 품질을 측정하여 측정된 CQI를 기지국에 전송할 필요가 있다. 이로써, 데이터 전송의 최대 처리량을 달성할 수 있다. 분산 전송 모드의 경우, UE는 전체 시스템 주파수 대역의 평균 패널 품질을 측정한 후에, 단일의 평균 CQI를 기지국(BS)에 보고한다. 그러한 평균 CQI를 수신한 BS는 각각의 UE로부터 보고된 CQI 및 현재의 시스템 부하에 따라 분산 주파수 자원을 UE에 할당할지 여부를 판단한다. 데이터 전송을 위한 주파수 스케줄링 및 적응적 변조 코딩(AMC)의 목적을 성취하기 위해서는, 역시 UE가 데이터 전송 과정 동안 계속해서 전체 시스템 주파수 대역의 평균 CQI를 측정하여 측정된 CQI를 기지국에 전송할 필요가 있다. 이로써, 데이터 전송의 최대 처리량을 달성할 수 있다. 전술된 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 국소 전송 모드에서는 UE로부터 BS로 전송되는 측정 보서의 내용이 부대역에서의 CQI이고, 분산 전송 모드에서는 UE가 단일의 평균 CQI만을 BS에 전송한다. 따라서, 국부 전송 모드에서 CQI 정보를 전송하는데 필요한 비트 수가 분산 전송 모드에서의 비트 수보다 훨씬 더 많다. LTE 시스템에서는, BS와 UE 사이의 채널 상태를 기반으로 하여 BS와 UE 사이에서의 데이터 전송에 적절한 전송 모드를 선택한다. BS와 UE 사이의 채널 상태가 변할 경우에는 국소 전송 모드와 분산 전송 모드 사이의 전이가 일어날 소지가 높다. OFDM 전송은 일반적으로 IEEE 802.16 무선 전송 기술에서 사용된다. 상기 2가지 모드 사이의 전이는 데이터를 전송하는 과정 동안에 일어날 확률이 높은데, 전이 과정은 다음과 같이 이뤄진다: 분산 전송 모드로부터 국소 전송 모드로의 전이 특정의 시간 구간에, 시간 영역의 모든 주파수 부대역들에서 측정된 SNR(신호대 잡음 비)의 표준 편차의 최대치가 미리 정해진 임계치보다 작고 전체 주파수 대역의 평균 SNR이 미리 정해진 임계치보다 크면, UE는 분산 전송 모드로부터 국소 전송 모드로의 전이를 BS에 요청하고, 채널 품질이 가장 좋은 5개의 부대역들의 CQI를 BS에 전송한다. BS는 이러한 요청을 수신하면, UE가 사용할 수 있는 부대역들을 지정하고, UE가 보고한 몇 개의 부대역들에서의 채널 품질을 기반으로 하여 적절한 적응적 변조 코딩을 지정한다. 이로써, UE는 그 데이터 전송 모드를 분산 데이터 전송으로부터 국소 데이터 전송으로 전이할 수 있다. 국소 전송 모드로부터 분산 전송 모드로의 전이 특정 시간 구간에, 시간 영역의 모든 주파수 부대역들에서 측정된 SNR의 표준 편차의 최대치가 미리 정해진 임계치보다 크면, UE는 국소 전송 모드로부터 분산 전송 모드로의 전이를 BS에 요청하고, BS가 분산 채널 자원을 UE에 할당할 때까지 전체 주파수 대역의 채널 품질을 BS에 전송한다. 분산 채널 자원 지시자를 수신할 경우, UE는 그 데이터 전송 모드를 국소 데이터 전송으로부터 분산 데이터 전송으로 전이할 수 있다. IEEE802.16E 표준에 개시된 데이터 전송 모드 전이 방법에 따르면, 시간 영역의 모든 주파수 부대역들에서 측정된 SNR의 표준 편차의 최대치가 상대적으로 크면, 분산 전송 모드가 UE에 적합하고, 시간 영역의 모든 주파수 부대역들에서 측정된 SNR의 표준 편차의 최대치가 상대적으로 작고 전체 주파수 대역의 평균 SNR이 미리 정해진 임계치보다 크면, 국소 전송 모드가 UE에 적합하다. 또한, 고속으로 이동하는 UE에 대한 시간 영역 채널 변동이 상대적으로 큰 분산을 가지며, 저속으로 이동하는 UE에 대한 시간 영역 채널 변동이 상대적으로 낮은 분산을 가지기 때문에, 고속으로 이동하는 UE에는 분산 데이터 전송이 적합하다. 저속으로 이동하는 UE에게는, 전체 주파수 대역의 평균 SNR이 높으면 국소 데이터 전송이 적합하다. 국소 데이터 전송 모드에 있어서는, 몇 개의 부대역들에서의 채널 품질 지시자(CQI)를 전송하는데 더 많은 상향 시그널링이 필요하기 때문에, 해당 상향 시그널링 부하가 과중하다. 하지만, 플랫 채널 페이딩 상태에서의 데이터 전송에 있어서는, 국소 데이터 전송이 분산 데이터 전송에 비해 더 많은 선택적 주파수 이득을 얻을 수는 없는데, 그것은 부반송파들이 국소 데이터 전송 반송파들인지 분산 데이터 전송 반송파들인지에 관계없이 모든 부반송파들의 SNR이 기본적으로 동일하기 때문이다. 그러므로 적응적 변조 코드 이득은 분산 전송이 사용되든지 국소 전송이 사용되든지 기본적으로 같다. 하지만, 국소 전송 모드에서는 다중 대역에 대한 상향 CQI 보고가 필요하고, 그에 따라 분산 전송에 비해 과중한 시그널링 부하를 유발하게 된다. 플랫 페이딩 채널에 있어서는, UE가 저속으로 이동하는 UE이고 평균 SNR이 비교적 높다 할지라도, 분산 데이터 전송이 여전히 국소 데이터 전송과 동일한 선택적 주파수 이득을 얻을 수 있고, 그 상향 시그널링 오버헤드가 작다는 것을 알 수 있다. 따라서, 분산 데이터 전송 모드가 더 적합하다. 그러므로, UE가 좀더 적합한 전송 모드를 사용하여 데이터를 전송하도록 하기 위해서는 IEEE802.16E 표준에 개시된 모드 전이 방법에 대해 개선이 필요하다.