KR100411675B1 - 채널화된셀룰러시스템에서인접채널간섭관리방법 - Google Patents

채널화된셀룰러시스템에서인접채널간섭관리방법 Download PDF

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Abstract

시스템 내에서 통신 채널에 대한 서비스 품질 계수의 함수로서, 셀룰러 무선 통신 시스템 내의 이웃(neighbor) 채널 간섭을 관리하기 위한 새로운 방법들이 제공되어 있다. 이 방법들과 그들의 본질적인 기능은, 셀 내의 인접(adjacent) 채널 충돌들을 제거하기 위한 홀수/짝수의 셀 지정과, 섹터화된 셀들에서의 인접 섹터들 사이의 인접 채널 충돌들을 제거하기 위한 수직 채널 집합 구성과, 규칙적인 채널 할당에서의 인접 셀들 또는 섹터들 사이의 인접 에지들의 수를 감소시키기 위한 최소의 인접 회로 방법을 특징으로 한다.

Description

채널화된 셀룰러 시스템에서 인접 채널 간섭 관리 방법
본 출원은 미국 특허 출원 번호 제 08/580568호, "System and Method For Management of Neighbor Channel Interference With Cellular Reuse Partitioning", (M. Benveniste-8), 및 미국 특허 출원 번호 제 08/581694호, "System and Method For Management of Neighbor Channel Interference With Power Control and Directed Channel Assignment", (M. Benveniste-9)에 관한 것으로, 상기 관련 출원은 본 출원과 동시에 출원되었으며, 발명자가 동일하고 본 명세서에 참조 문헌으로 포함되어 있다.
A. 발명의 분야
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 채널화된 셀룰러 시스템들 내의 이웃 채널 간섭을 관리하기 위한 개선된 수단에 관한 것이다.
B. 배경 기술
무선 통신의 분야에 있어서, 스펙트럼 효율(spectral efficiency)에 관한 고려와 이용 가능한 채널들의 최대화는 일반적으로 이러한 채널들의 셀룰러 구성과 그 구성에서 유도된 주파수들의 사용을 요구한다. 즉, 서비스 영역은 셀로 알려진 접속된 서비스 영역들(connected service domains)로 분할된다. 특정 셀 내에서, 사용자들은 무선 링크들을 통해 그 셀로 서비스를 제공하는 기지국과 통신하고, 그 기지국은 무선 통신 네트워크를 포함하는 다른 셀들에 대해 기지국들과 접속된다. 다음으로 그 무선 통신 네트워크는 통상 하나 또는 그 이상의 유선 네트워크들에 접속된다. 이러한 무선 네트워크를 사용하여 통신하기 위해, 각 사용자에게는 채널의 이산 집합의 하나가 할당되어진다.
도 1에는, 종래의 무선 셀룰러 통신 시스템의 규칙적인 육각형의 셀 배치가 개략적인 형태로 도시되어 있다(도 1에 나타난 셀들의 육각 형상은 도면상의 편리를 나타내는 것임을 알아야 한다. 이러한 육각 셀의 표현은 셀에 대한 이상적인 파워 커버 영역인 원형 형상에 근접하기 때문에 선택되었다. 그러나, 이러한 원형 형상을 사용하는 것은 중복된 영역들을 포함할 수 있으며, 서비스를 받은 영역의 도면이 불분명하게 한다. 반면에, 편리한 육각 형상의 셀을 사용하면, 서비스 영역을 나타내는 다수의 셀들을 셀들 사이의 갭과 중복 없이 묘사할 수 있다). 알려진 바와 같이, 지리상의 서비스 영역을 육각 격자로 표현하는 것에 의해 기하학적인 패턴이 확립되며, 그것은 주파수들을 패턴화된 배치(patterned disposition)로 할당되도록 허용하며, 제어된 반복적인 규칙적인 할당 모델로 그 주파수들을 재이용할 수 있게 한다. 셀 영역들 각각은 그것에 할당된 특정 채널 집합을 갖는다(물론, 아래에서 충분히 검토된 바와 같이, 무선 통신 기술 분야에서의 비교적 최근의 발전을 나타내는 플렉시블(flexible) 채널 할당 방법론은 통상 셀 내의 비고정(non-fixed) 채널 할당들을 수반할 것이다). 각 채널 집합은 셀 영역 내에서 사용하기 위한 다수의 개별적인 송신 및 수신 무선 채널들로 구성된다. 도 1에서 도시된 모델에서, "A"라고 표시된 셀들은 공동 사용자(co-user) 셀이고 전체는 동일 채널 집합을 사용한다. "B", "C" 등으로 표시된 공동 사용자 셀도 동일하고, 상기 각각은 그 자신의 할당된 채널 집합을 갖는다.
각 셀은 기지국과 관련하는 안테나 시스템에 의해 방사되고, 상기 기지국들은 서로 및/또는 다른 네트워크들과 상호 접속될 수 있다. 전지향성(omnidirectional) 방사 패턴은 안테나(101)에 의해 기술되고, 셀들이 보다 작은 쐐기형(wedge type)의 서비스 영역들로 섹터화하는 것을 나타내는 지향성(directional) 안테나 패턴은 안테나(102)에 의해 표현된다.
셀룰러 통신 시스템들의 중심 국면은 주파수 재사용 개념이라는 것이 잘 공지되어 있다. 주파수 재사용으로, 다른 지리상의 위치(다른 셀)내의 사용자는, 도 1에서 규칙적인 채널 할당에 대해 공통으로 명명된 셀들에 의해 나타난 바와 같이, 동일 주파수 채널을 동시에 사용할 수 있다. 주파수 재사용이 시스템의 스펙트럼 효율을 실질적으로 증가시킬 수 있지만, 적절한 시스템 설계가 없는 경우에 동일 채널을 공통으로 사용하는데 연루된 셀들 간에 중대한 간섭이 발생할 수 있다.
주파수 재사용 할당들은 일반적으로 공동 사용자 셀들을 식별하고 RF 스펙트럼을 채널 집합들로 분배하기 위한 단순한 규칙들을 채택함으로서 구현된다. 채널할당 접근들은 광범위하게는 고정적(fixed) 할당과 플렉시블(flexible) 할당, 2가지 카테고리들로 분류될 수 있다[M. Benveniste의 근간 "자각 가능한 무선 시스템들(Self Configurable Wireless Systems)"을 참조하라]. 고정된 채널 할당은 셀들과 그것에 서비스를 제공하는 채널들 사이의 관계를 고정시킨다. 셀에 할당된 채널들만이 그 셀 내의 호출들을 서비스할 수 있고, 각 채널은 채널이 할당되는 전체의 셀들에 의해 동시에 사용될 수 있다. 고정적 채널 할당의 예는 "규칙적인" 채널 할당이고, 그것은 동일 크기의, 규칙적인 간격의 셀을 특징으로 한다. 규칙적인 채널 할당은 셀들을 가로질러 일률적으로 분배된 트래픽을 갖는 시스템에 최적이다.
트래픽 분배가 일률적이지 않는 경우, 최적의 고정적 "비규칙적인"채널 할당은 발견될 수 있고, 이것은 그들의 트래픽 부하에 따라 채널들을 셀들에 할당한다[이러한 최적의 비규칙적인 할당을 달성하기 위한 처리는 M. Benveniste의 미국 특허 번호 제 5,404,574호의 "무선 통신 네트워크들에서 비규칙적인 채널 할당을 위한 장치 및 방법"에 기술되어 있다].
플렉시블 채널 할당 방법들은 기지국 무선의 원격, 소프트웨어 구동, 재동조를 위한 시스템의 능력을 활용하고, 이 능력은 채널 용량을 트래픽 변동에 적합하게 하는 것을 가능하게 한다. 플렉시블 채널 할당 방법론의 클래스는 적응적(adaptive) 채널 할당 방법, 동적(dynamic) 채널 할당 방법, 이 둘의 혼성인 적응적-동적 할당 방법을 포함한다[M. Benveniste의 "자각 가능한 무선 시스템들", id 을 참조하라].
또한 무선 시스템들 내의 통신의 품질은 실질적으로 수신 신호 대 간섭비(S/I)에 의존한다는 것이 잘 공지되어 있다. 관심사인 주요한 간섭은 공동 채널(co-channel) 간섭 및 이웃 채널 간섭이라는 2개의 구성 부분들로 구성되어 있다. 공동 채널 간섭은 작동 채널과 같은 주파수로 동조되는 통신원들로부터의 간섭이다. 이웃 채널 간섭은 주파수 스펙트럼 내의 작동 채널에 인접한 채널들을 사용하는 통신원들로부터 발생한다. 간섭 이웃 채널이 스펙트럼 내의 작동 채널에 인접하는 경우, 인접 채널 간섭이라는 용어가 일반적으로 사용된다. 원하는 음성 또는 데이터 전송의 품질을 얻기 위해, 공동 채널 간섭 및 이웃 채널 간섭의 합에 대한 수신된 신호의 비는 특정된 임계값 이상이어야 한다.
셀 내 그리고 이웃 셀들 내의 이웃 채널들의 사용을 회피할 필요성이 잘 인식되어 있다. 3개의 섹터 셀들이 7개의 셀들로 된 클러스터(cluster)들 내의 스펙트럼을 재사용하는, 아날로그 AMPS 시스템들에 있어서 종래의 채널 할당에서, 일반적으로 도 2의 섹터화된 패턴에 의해 도시된 바와 같이, 동일한 셀을 서비스하는 채널들간의 21 채널들(630kHz)의 간격은 이웃 채널들로부터 어떠한 간섭을 무시하기에 충분히 크다. 물리적으로 연속적인 셀들에 대해, 인접 채널 집합들을 동일한 셀의 섹터들에, 또는 고려하의 섹터에 연속하는 이러한 연속 셀들 내의 섹터들에, 할당하는 것을 회피하는 것이 충분하다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 이러한 채널 할당은 크기가 7인 3-섹터 그룹을 재사용하기 위해 존재한다.
그러나, 플렉시블 또는 비규칙적인 고정적 채널 할당과 같은, 보다 덜 종래의 채널 할당 접근법들이 추구되며, 채널 간격 요건의 이러한 거의 자동적인 만족은 더 이상 발생하지 않는다. 셀룰러 시스템 설계자는 무엇이 셀 내에서 또는 이웃셀들 내에서 동시에 사용되는 채널들간에 요구되는 최소의 스펙트럼 간격(separation)인가 하는 의문에 직면한다. 이 질문에 대답하게 제안된 접근법들은 설령 이웃 채널 간섭이 존재한다 하더라도 인접 채널 간섭을 적절히 고려하지 않는다(상기 선행 접근법들의 예들은 다음과 같은 참조 문헌에 나와 있다:
특히, 종래의 이웃 채널 간섭의 처리와 채널 간격 요건의 유도는 S/I의 비에 관한 전면적인 영향을 고려하지 않았다(W. C. Y. Lee, Mobile Cellular Telecommunications Systems, McGraw-Hill, New York, 1989를 참조하라). S/I 비에 대한 이웃 채널 간섭의 영향을 상기와 같이 고려하지 못함으로 인해 그 결과 간섭보다 약한 신호가 될 것이다. 수신기 근처에 위치한 간섭 신호의 상대적인 강도를 채널 분리에 의해 야기된 신호 강도 강하로 균형을 잡음으로서, 결과적으로 S/I비는 공동 채널 간섭이 없는 경우에는 1(0dB)과 같을 것이다. 몇몇의 공동 간섭이 존재한다면, 결과적으로 S/I 비는 1보다 작게(dB로 표현되면, 음) 될 것이다.
S/I의 요건은 총 간섭에 대한 제한을 내포하며, 총 간섭은 두 항목의 합(공동 채널 더하기 이웃 채널 간섭)이므로, 그들 사이에는 트레이드 오프(trade-off)가 존재한다. 채널들 사이에 보다 큰 주파수 스펙트럼 간격이 존재하는 경우 이웃 채널 간섭은 감소하고, 따라서 공동 채널 간섭에 대해 보다 큰 마진을 남긴다. 따라서 보다 작은 재사용 거리가 허용되고, 시스템 용량은 적어도 원칙적으로 상당히 높다. 그러나, 보다 큰 채널 간격은 더 작은 채널들이 각 셀에서 이용 가능하게 하고, 이는 기타 모든 조건이 동일하게 유지된다면 용량 감소에 이를 것이다. 따라서 본 시스템 설계자의 중요한 목적은 S/I 요건이 충족되며, 스펙트럼 이용이 최대가 되는 최적 채널 간격을 결정하는 것이다.
도 1은 무선 셀룰러 통신 시스템에 대한 규칙적인 셀 레이아웃을 도시한 개략도.
도 2는 재이용 계수 7에 기초한 섹터화된 셀 배열을 도시한 도면.
도 3은 무선 셀룰러 통신 시스템의 주요 소자들과 이러한 소자들 사이의 통상적인 상호 접속들을 도시한 블록도.
도 4는 플렉시블 채널 할당 방법론을 이용하여 무선 셀룰러 통신 시스템의 여러 셀들에 무선 채널들의 할당을 제어하기 위한 데이터 처리 시스템을 도시한 개략도.
도 5는 기지국, 서비스를 받는 가입자국 및 서로 그리고 기지국에 대해 다양한 위치들로 놓여진 잠재적 간섭 가입자국을 포함하는 단일 셀을 도시한 개략도.
도 6은 각각이 기지국을 가지며, 서비스를 받는 가입자국 및 서로 그리고 기지국들에 대해 다양한 위치들로 놓여진 잠재적 간섭 가입자국을 갖는 2개의 이웃 셀들을 도시한 개략도.
도 7은 수평 채널 집합 구성 방법을 이용하는 섹터화된 셀들에 대한 채널 집합 배열을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 수직 채널 집합 구성 방법을 이용하는 섹터화된 셀들에 대한 채널 집합 배열을 도시한 도면.
도 9는 재이용 계수 4를 갖는 섹터화된 셀 배열을 도시한 도면.
도 10은 셀들에 인접 채널 집합들이 할당되어지는 것을 나타내는 재이용 계수 7을 사용하는 전지향성 셀 배열을 도시한 도면.
도 11은 재이용 계수 8을 사용하는 전지향성 셀 배열에 대한 셀 레이아웃, 인접 그래프 및 그 컴플리먼트(complement)를 도시한 도면.
본 발명은 이러한 시스템 내에서 통신 채널에 대한 서비스 품질의 요소의 함수로서 셀룰러 무선 통신 시스템에서의 이웃 채널 간섭을 관리하기 위한 새로운 방법론들을 제공한다. 여기서 개시된 이웃 채널 간섭을 관리하기 위한 새로운 방법론들(상기 방법론 각각은 본 발명의 실시예를 나타낸다)은 셀 내에서 인접 채널 충돌들을 제거하기 위한 홀수/짝수 셀 지정(Even/Odd Cell Designation)과, 섹터화된 셀들에서 인접하는 섹터들 사이의 인접 채널 충돌들을 제거하기 위한 수직 채널 집합 구성(Vertical Channel-Set Construction)과, 규칙적인 채널 할당에서 인접하는 셀들 또는 섹터들 사이의 인접 에지들의 수를 감소하기 위한 최소의 인접 회로 방법(Minimum Adjacency Circuit Method)을 포함한다.
이하의 설명은 부분적으로 컴퓨터 시스템 내의 데이타에 관한 연산들의 알고리즘과 기호적 표현들의 관점으로 행해질 것이다. 이해되는 바와 같이, 이 알고리즘적인 기술들과 표현들은 시스템 엔지니어링 분야에 있어서 기술자에 의해 당업자에 그 연구의 내용을 전달하기 위해 통상 사용되는 수단이다.
여기서(그리고 일반적으로) 사용되어지는 알고리즘은 원하는 결과에 도달하게 하는 독립된(self-contained) 스텝들의 시퀀스로 볼 수 있다. 이 스텝들은 일반적으로 물리적인 양들의 조작(manipulation)을 수반한다. 보통, 필요하지 않다고 하지만, 이 양들은 기록, 전송, 결합, 비교, 그 외 다른 조작이 가능한 전기적인 또는 자기적인 신호들의 형태를 취한다. 통상의 사용법에 적합할 뿐만 아니라, 참조의 편의를 위해, 이 신호들은 때때로 비트, 값, 엘리먼트, 기호, 문자, 항, 수 등으로 기술될 것이다. 그러나, 이들 및 유사한 용어는 적절한 물리량에 관련되고, 이러한 용어는 상기 양에 가해지는 단지 편리한 라벨이라는 것이 강조될 것이다.
설명의 명확화를 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예는 개개의 기능 블록들을 포함하는("프로세서"라고 라벨이 붙은 기능 블록을 포함하는) 것으로서 나타난다. 이 블록들이 나타내는 기능들은 하드웨어에 한정되지는 않지만, 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 포함하는, 공유 또는 전용 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 도 4의 "컴퓨터 프로세서"뿐만 아니라, 도 3과 도 4에 나타난 "OMC", MSCs", 및 "BSs"에 관한 몇몇 또는 모든 기능들은 공유된 프로세서를 포함하는, 하나 또는 그 이상의 프로세서들에 의해 제공될 수 있다(용어 "프로세서"의사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 언급하는 것으로 파악해서는 안된다).
예시적인 실시예들은 마이크로프로세서 및/또는 AT&T의 DSP16 또는 DSP32C와 같은, 디지털 신호 프로세서(DSP)의 하드웨어, 하기에 기재된 동작들을 실행하는 소프트웨어를 저장하기 의한 판독 전용 메모리(ROM) 및 결과를 저장하기 위한 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있다. 범용 DSP 회로와 결합한 주문형 VLSI 회로(VLSI)뿐만 아니라, 대규모 집적(VLSI) 하드웨어 실시예들이 또한 제공될 수 있다.
전형적인 셀룰러 시스템이 도 3의 블록도로 도시되어 있다. 도시된 다수의 이동 교환 센터들(MSC)(202 및 203)은 이동 무선 전화 시스템을 공중 회선 교환망(201)(PSTN)에 접속시킨다. MSC들의 교환은 셀 커버리지 영역(coverage area)에 서비스를 각각 제공하는 다수의 기지국들(BS)(201)을 상호 접속한다. 도시된 각각의 커버리지 영역은 실제 시스템의 전형적인 불규칙 경계들을 갖는다. 각 BS는 라디오 송신/수신 장치와 그 셀 커버리지 영역 내의 이동 무선 전화(250)에 서비스를 제공하는 방사 안테나를 포함한다.
운영 및 관리 센터(OMC)(220)는 그 시스템 동작과 그 관련 BS들(210)을 제어하기 위해 MSC들(202 및 203)에 결합된다. OMC(220)는 중앙 제어국이며, 이것은 데이터 처리, 데이타 저장장치에서 입력된 데이터를 받아들이는 입력 및 실시간 제어를 포함한다. 플렉시블 채널 할당의 경우, 이 데이타 처리 구성은 BS들에 위치한 원격에서 동조할 수 있는 무선 트랜시버들과 조합한 채널 배열을 구현하는데 이용될 수 있다.
이러한 플렉시블 채널 할당의 경우에, BS들에서 무선 트랜시버들의 할당과 동조를 제어하기 위해 OMC에 포함되는 데이타 처리 장치의 예시적인 실시예가 도 4에 개략도로 도시되어 있다. 컴퓨터 프로세서(310)는 관련된 메모리(311)에 포함된 저장된 프로그램을 갖는다. 이 프로그램은 셀룰러 시스템으로 무선 채널들의 할당을 실행하기 위한 명령을 포함할 수 있다. 초기의 입력 데이타는 입력 함수(312)를 통해 컴퓨터 프로세서(310)에 공급된다. 입력들은 이용 가능한 셀들, 이용 가능한 무선 주파수들, 및 간섭 정보를 포함하는데, 간섭 정보는 통상 셀간 간섭 매트릭스(cell-to-cell interference matrix)의 형태를 가지며, 모든 다른 셀에서 각 셀로의 간섭을 정의한다. 다른 입력들은 원하는 채널 할당과 트래픽 사용 패턴들에 필요한 시스템 제약을 포함한다.
플렉시블 채널 할당 방법을 구현하기 위해, 채널 할당 처리는 메모리(311) 내에 포함된 명령들에 따라서 컴퓨터 프로세서(310)에 의해 실행될 것이다. 결과적으로 채널 할당들은 출력 기능(311)을 통해 MSC(315)에 출력될 수 있고, 이것으로부터 그들은 BS들(321)에 전송될 수 있다. BS들에 포함된 개개의 동조 가능한 무선(322)은 다음으로 할당 처리에 의해 결정된 무선 채널들의 할당에 따라 적당한 주파수들로 동조 될 수 있다.
I. 본 발명에 관한 방법
A. 일반적인 방법
본 발명에 대한 방법은 여기서 다수의 실시예들에서 나타나있고, 각각은 전체적인 S/I 비 목표의 달성을 위해 이웃 채널 간섭을 관리하기 위한 새로운 방법을 지향한다. 이 실시예들의 구체적인 설명에서 명백히 알 수 있듯이, 각각의 실시예는 독립적으로 구현될 수 있지만, 대부분은 참조된 짝을 이룬 출원들에 개시된 방법들의 실시예들뿐만 아니라, 하나 또는 그 이상의 다른 실시예들과 조합하여 구현될 수 있다.
이 특정 실시예들의 기술에 대한 서문과 같이, 채널 간격(channel separation)(서비스 채널과 간섭 이웃 채널 사이), 서비스 채널과 간섭 채널에 대한 수신된 신호 강도 및 S/I 비간의 어떤 관계가 전개되어 있다. 다음으로 이 관계들은 차후에 기술되는 본 발명의 실시예들에 관하여 적용된다.
인접 채널 송신기들에 기인하는 간섭의 레벨은 그들의 기지국(들)에 관계가 있는 가입자 유닛들(일반적으로 이동 및 휴대 가능한)의 위치와, 실시된 파워 제어의 레벨과, 통신의 방향, 즉 송신이 기지국으로부터 가입자 유닛으로 행해지거나(이하 "다운링크(down link)"라고 언급됨) 또는 가입자 유닛으로부터 기지국으로 행해지는가(이하 "업링크(up link)"라고 언급됨)에 의존한다. 도 5와 도 6은 이웃 채널 간섭의 영향을 고려하는 예시적인 구성들을 나타낸다. 도 5는 기지국(B)을 갖는 단일 셀을 나타내며, 도 6에서는 두개의 인접 셀들이 기지국들(B1과 B2)과 더불어 나타난다. 두 도면에서, 가입자국들(i 및 j)은 서로 그리고 기지국(들)과 관계가 있는 다양한 구성들로 배치되어 도시된다. 모든 구성들에서, 명칭 i는 서비스 가입자 유닛을 나타내고, 명칭 j는 이웃 채널이라고 언급되는, 주파수 스펙트럼 내의최인접 채널 상에서 동작하는 가입자 유닛을 나타낸다. 도 6의 구성들에 있어서, 서비스 가입자 유닛 i는 기지국(B1)에 의해 서비스되고, 이웃 채널 가입자 유닛 j은 기지국(B2)에 의해 서비스된다.
예시적인 경우에서와 같이, 모든 호출들은 파워 제어가 적용되지 않는 동일 파워로 서비스된다. 따라서, 다운링크 이웃 채널 간섭은 모든 호출들이 동일 파워로 서비스되므로 도 5에 나타난 모든 경우와 비교될 것이다. 그러나, 업링크 이웃 채널 간섭은 도 5에 나타난 3가지 경우들과 다를 것이다. 송신기와 수신기 사이의 거리가 증가함에 따른 신호 감쇠 때문에, 도 5(a)내의 가입자 유닛 i로부터 수신된 신호 강도는 가입자 유닛 j로부터의 간섭 신호보다 강하다(서비스를 제공하는 기지국에 근접하기 때문에). 그러므로 이 구성에 대한 업링크 이웃 채널 간섭은 무시할 수 있다. 도 5(b)의 구성에 있어서, 수신된 서비스 신호는 두 개의 가입자 유닛들이 기지국으로부터 동일 거리이므로 간섭 신호와 비교 가능하다. 최종적으로, 도 5(c)의 구성에 있어서, 간섭 가입자 유닛이 서비스 가입자 유닛보다 기지국에 보다 가까우므로, 업링크 이웃 채널 간섭이 높다.
파워 제어가 기지국에 보다 가까운 호출들의 파워를 감소시키는데 사용되면, 경험된 이웃 채널 간섭은 변한다. 이 변화들은 도 5의 구성들을 다시 고려하고 이제 파워가 수신된 서비스 신호들을 동등하게 하기 위해 조절된다는 것에 의해 설명될 수 있다. 그후, 업링크 이웃 채널 간섭은 모든 가입자 유닛들로부터 수신된 신호가 기지국에 관계된 유닛의 위치에 관계없이 동일하므로, 도 5의 모든 3개의 구성들과 비교될 것이다. 반면에, 다운링크 상에 파워 제어가 적용되는, 이웃 채널 간섭은 각각의 3개의 구성들에 있어서 다를 것이다. 파워 제어는 다운링크 인접 채널 간섭이 간섭 신호의 파워가 서비스 신호 파워보다 높으므로 도 5(a)에서 증가되도록 한다. 파워 제어는 서비스된 가입자 유닛과 이웃 채널 가입자 유닛이 기지국으로부터 같은 거리이므로, 도 5(b)의 구성에서 다운링크 이웃 채널 간섭을 변경 시키지 않는다. 그러나, 도 5(c)의 구성에 있어서, 파워 제어는 다운링크 이웃 채널 간섭이 감소하게 할 것이다. 따라서, 도시된 바와 같이, 파워 제어는 일반적으로 업링크 방향에 대해서는 이득이나, 가끔 결과적으로 다운링크 방향에 사용되면 이웃 채널 간섭이 증가하게 될 것이다.
도 6에 도시된 이웃 셀들의 경우와 도 6(a)의 구성을 첫째로 고려함에 있어서, 가입자 유닛 i는 다운링크(기지국(B2)에서의 경합 신호에 기인) 및 업링크(가입자국 j에서의 경합 신호에 기인) 상에서 이웃 채널 간섭을 경험하게 될 것이다. 도면들로부터 기꺼이 도시되는 바와 같이, 비교 가능한 이웃 채널 간섭은 도 6(b)의 다운링크 및 도 6(c)의 업링크 상에서 경험되겠지만, 이웃 채널 간섭은 도 6(b)의 업링크 및 도 6(c)의 다운링크 상에서는 무시할 만 할 것이다.
상기 기술한 관계들을 대수적으로 나타내기 위해, 다음의 부호가 사용되었다:
S : 가입자 유닛 i에서 서비스 신호 강도
P : 두 신호들이 공동 채널이면 가입자 유닛 i에 의해 수신된 바와 같은 가입자 유닛들 i 및 j를 서비스하는 신호들의 강도의 비
w : 채널 밴드 폭의 배수로서 표시된 가입자 유닛들 i 및 j를 서비스하는 채널들 사이에서의 주파수 스펙트럼 간격
N : 채널 간격 w에 기인한 상대적인 신호 강도 강하
T : 가입자 유닛 i에 의해 실현된 S/I의 비
Tc: 가입자 유닛 i에서 공동 채널 간섭에 대한 서비스 신호 강도의 비
주목할 점은 이 분석이 초기에는 다운링크 경우를 지향한다는 점이다. 그러나, 이후에 기술된 표기법을 약간 변경하면, 여기에서 전개된 것과 필적하는 관계가 업링크 경우에도 또한 적용된다.
이 표기법 상의 정의로부터, 가입자 유닛 i에서의 공동 채널 간섭은 S/Tc일 것이고, 가입자 유닛 j로부터 수신된 이웃 채널 간섭은 (S/P)/N이 될 것이다(최악의 경우, 최고 두 이웃 채널들에서, 동작 채널의 각 측에 1개는 이 크기의 간섭을 제공할 것이다. 보다 큰 주파수 스펙트럼 간격들에서 이웃 채널들에서의 간섭은 낮으며, 그러므로, 무시될 것이다). 따라서 가입자 장치 i에 의해 다운링크 상에서 경험된 S/I의 비는 다음과 같이 쓸 수 있다:
[수학식 1]
분모의 제 1항은 공동 채널 간섭이고 제 2항은 인접 채널 간섭이다.
N과 w 사이의 관계는 주어진 채널 필터 특성들에 대해 다음과 같이 쓸 수 있다:
[수학식 2]
여기서 B는 dB/oct로 표시된, 음성 밴드 영역 밖의 상대 신호 강도 폴 오프(falloff)이다(dB에 대한 변환은 다음과 같다: dB(T)= 10log10(T))[Lee, Mobile Cellular Telecommunications System, id을 참조]. 식 (1)에서 N을 소거하기 위해 식 (2)의 관계를 사용하여 T,w, 그리고 Tc사이의 다음과 같은 관계식을 얻는다:
[수학식 3]
식 (3)은 지정된 공동 채널 S/I 비 Tc와 주어진 채널 필터 특성들에 대해, 채널 간격 w와 S/I 비 T 사이의 트레이드-오프(trade-off)를 발견하기 위해 사용될 수 있다.
여기서 본 발명의 실시예들의 구현을 묘사하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 무선 통신 응용에서와 같이, B가 24dB/oct와 동일하며, 공동 채널 S/I의 임계값 Tc가 18dB(Tc=101.8=63.1)인 예시적인 필터의 사용을 고려해보자(두 값은 종래의 셀룰러 시스템 설계의 전형이다). 상기 예시적인 경우에 대해, T와 w 사이의 트레이드-오프는 식(3)에 의해 도출된 바와 같이 표 1에 주어졌고, 여기에서 제 1 컬럼은 채널 대역폭의 배수로 주어진 채널 간격 w를 나타낸다. 다른 P 값들에 대해, 남아있는 10개의 컬럼들은 T에 대한 값을 제공하고, 두 값은 dB로 표시된다. 예견되는 바와 같이, 채널 간격을 증가시키는 것은 S/I 비를 증가시키고, 이는 보다 큰 w 값들에서, 설계 공동 채널 S/I의 비 Tc에 집중된다.
[표 1]
표 1. 채널 간격과 S/I 비 dB(T) 사이의 트레이드-오프
다른 채널 간격 값들 w에 대해, 식 (3)의 재구성은 목표 S/I 비 T를 달성하기 위해 필요한 설계 공동 채널 S/I 비 Tc를 제공한다. 표 2는 dB(T)가 18dB와 같은 경우 Tc와 w 사이의 트레이드-오프를 보여준다. Tc가 재사용 거리상의 영향을 통해 용량에 영향을 미치고, w가 증가하면 용량이 감소하여, 용량을 최대로 하는 Tc와 w의 최적 조합이 존재한다.
[표 2]
표 2. 채널 간격과 공동 채널 S/I 비 db(Tc) 사이의 트레이드-오프
식 (1) 내지 식(3)과 표 1과 2의 결과는 다음과 같은 변수들을 약간 재정의함으로서 업링크 통신에 적용될 수 있다.
S : 서비스 기지국에서 가입자 유닛 i로부터 수신된 신호 강도
P : 두 신호들이 공동 채널이면 i를 서비스하는 기지국에서 가입자 유닛 i와 j로부터 수신된 신호 강도들의 비
T : 가입자 i를 서비스하는 기지국에서의 S/I 비
Tc: 가입자 유닛 i를 서비스하는 기지국에서 공동 채널 간섭에 대한 서비스 신호 강도의 비
초기에 언급된 바와 같이, 파워 제어가 가해지지 않고, 가입자 유닛들 i 와j가 동일 기지국에 의해 서비스되는 경우에(즉, 도 5의 구성), 다운링크 상에서 간섭 신호와 서비스 신호는 각 신호가 기지국으로부터 동일한 파워로 송신되기 때문에 동일하게 될 것이다. 따라서, 서비스 신호 대 간섭 신호의 비 P는 1과 같으며, db(P)는 0과 같다. 표 1로부터 보여지겠지만, 인접 채널 사용이 허용된다면, S/I 비는 16.23dB까지 강하할 것이고, 이는 목표값 63.1(18dB)의 67퍼센트를 나타낸다. 채널 간격 w를 2로 설정하는 것은 이웃 채널 간섭에 기인하는 대부분의 S/I 강하를 교정하는데 충분하고, S/I 비는 16.23dB 내지 17.99dB로 증가한다.
가입자 유닛들 i와 j가 다른 기지국들에 의해 서비스될 때 도 6a 및 도 6b에 나타난 바와 같이, 서비스 중의 가입자 유닛 i가 2개의 셀들 사이의 공통 경계 부근에 있는 경우, 간섭하는 가입자 유닛 j의 위치와 관계없이, 유사한 상태가 발생한다. 그러나, 도 6c에서 나타난 바와 같이, 가입자 유닛 i가 서비스를 제공하는 기지국(B1)보다 간섭하는 기지국(B2)으로부터 훨씬 멀리 떨어져 있으면, P 비는 1보다 작을 것이고, dB(P)는 음이 된다. 따라서 인접 채널의 사용이 S/I 비에 미치는 영향은 작다. 예를 들어, dB(P)의 값이 -5dB인 경우, 표 1은, 실현된 S/I 비는 17.36 dB일 것이고, 이는 설계 공동 채널 S/I 비 18dB의 86%를 나타냄을 보여준다. dB(P)가 -10dB인 경우, 17.79 dB의 S/I 비가 실현되고, 이는 설계 공동 채널 S/I비의 95%를 나타낸다. 대안적으로, 이웃 채널 간섭이 공동 채널에 이웃 채널 간섭을 더해 결합된 것의 5%에 제한되면 이는 S/I 비에 의해 실현된 값을 특징으로 할 수 있다. 따라서, P의 값은 인접 채널 간섭이 허용 가능한 것으로 정의될 수 있다. 그 정의된 값은 여기서 Pa로 나타나고 일례로서의 경우에 대해서는 -10dB이다.
dB(P)=0인 경우에 대해, 표 2에서, w와 Tc 사이의 트레이드 오프를 고려하면, 1부터 2까지의 채널 간격을 증가시키는 것은, 하나가 21.03dB 대신에, 18.01dB의 공동 채널의 S/I 비를 위해 계획된다는 것을 알 수 있다. 게다가, 이 간격이 2보다 크게 증가되면, 하나는 공동 채널 간섭 경계에 의하여, 그리고 용량에 의하여 약간 얻을 수 있음을 알 것이다.
파워 제어의 경우에, 다운링크 상의 파워 제어는 이웃 채널 간섭의 영향을 악화시킨다. 보다 가까이 있는 가입자 유닛들의 신호 강도를 감소시키기 위해 다운링크 상에 파워 제어가 적용되는 특정 경우를 고려해보자. 이 경우에, P는 2개의 가입자 유닛들을 서비스하는 신호들의 파워 감소의 차이와 같다. 최악의 경우는 도 5a의 구성에 의해 나타난 바와 같이, 가입자 유닛 i를 서비스하는 신호의 파워가 사실상 감소하는 경우와, 서비스하는 가입자 유닛 j가 최대 파워에서 작동하는 경우에 발생한다. 표 1은, 심지어 설계 공동 채널의 S/I 비가 18 dB라 하더라도, 실현된 S/I 비는 다운링크 상의 파워가 최근방(near-end) 가입자 유닛에 대해 28dB까지 감소되는 경우에 음이 된다. 17.79dB의 S/I 비를 달성하기 위해 채널 간격 3이 취해진다.
M.Benveniste-9로 명명되며 교차 참조된 출원에서, 신규의 혼합형 파워 제어 방법(Mixed Power Control Methodology)이 개시되고, 이는 채널 간격을 2 이상의 값으로 증가시키지 않고서도 다운링크 상의 파워 제어의 부분적인 사용을 허락할 것이며, 아직까지는 합리적인 S/I 비가 유지된다.
B. 채널 할당 방법
다음 절에서, 3개의 신규한 채널 할당 방법들이 기술되어 있고, 이는 종래방법들에 의해 달성된 것과 비교하여 감소된 이웃 채널 간섭을 제공한다. 본 발명의 실시예를 구성하는 이 신규의 채널 할당 방법들 각각은 짝수의/홀수의 셀 지정(Even/Odd Cell Designation), 수직 채널 집합 구성(Vertical Channel Set Construction), 및 최소 인접 회로 방법(Minimum Adjacency Circuit Method)으로 명명된다. 이 새로운 채널 할당 방법들을 상세히 검토하기 전에, 종래의 채널 할당 방법들과 원리들에 대한 간단한 재검토가 유용할 것이다.
종래의 RF 계획에 있어서, 셀 내의 이웃 채널에 관한 제약들은 채널 집합들이 구성된 방법 때문에 중대한 관심사는 아니었다. 전형적으로, 이러한 채널 집합들은 한번에 한 행씩, 컬럼에서 좌에서 우로 연속적으로 번호를 매김으로서 형성된 매트릭스의 컬럼의 엘리먼트로 구성되어 있다. 이 접근법은 여기서 수평 채널 집합 구성을 특징으로 하며, 도 7에 나타나있다. 연속하여, N이 2 또는 그 이상이 되는 재이용 계수는 동일 채널 집합의 어느 두 멤버들 사이의 채널 번호들의 차이가 적어도 재이용 계수이므로, 셀 내의 인접 채널에 관한 제약들에 자동적으로 만족할 것이다. 그러므로, 인접 채널들은 결코 동일 셀 또는 셀의 동일 섹터를 서비스하지 않는다.
인접 셀들의 경우에 대해, 인접 셀들 내의 가입자 유닛들 사이의 인접 채널 간섭을 방지하는 직접적인 방법은 서로 간섭하는 가입자 유닛들에 대한 인접 채널들의 할당을 회피하는데 있다. 이러한 가입자 유닛들의 상대적인 위치들은 그것이 이러한지를 결정한다. 상기된 바와 같이, 셀의 경계 근처의 가입자 유닛들은 수신된 신호 강도에 따라, 경계의 다른 측면상의 셀의 업링크 통신에 대해 인접 채널간섭을 야기할 수 있다. 동일 가입자 유닛은 이웃 셀로부터의 다운링크에 대해 인접 채널 간섭을 수신할 것이다. 단순하나 실제적인 가정으로서, P가 이전에 정의된 값 Pa이하로 내려가고, 인접 채널 간섭이 용인되는 경우, 인접 채널 간섭은 존재치 않는다는 규약이 여기서의 분석에서 채택되었다. 그렇지 않으면, 인접 채널 간섭이 존재한다.
게다가, 규칙적인 채널 할당에서 인접 채널 간섭은 인접 채널들을 사용하는 이웃하는 셀의 수의 감소를 통해 축소될 수 있다. 두개의 이러한 이웃하는 셀들에 의해 공유된 경계는 인접 경계라고 언급된다. 인접 채널 간섭에 대한 대용으로서 인접 경계들을 사용하는 것은 규칙적인 채널 할당에서 우선적으로 중요하고, 상기에서, 모든 채널 집합들은 채널 세트들이 구성되는 방법 때문에 동일 크기를 갖고, 2개의 채널 집합들이 모든 인접한 채널을 갖거나 아니면 아무 것도 갖지 못할 것이다.
B1. 짝수/홀수의 셀 지정
셀 내의 인접 채널에 관한 제약들을 충족시키는 신규의 접근법은 각 셀에 대한 패리티(parity), 즉 짝수 또는 홀수를 할당하는 것이다. 셀은 할당된 패리티의 번호들로 채널만을 사용하게 허락되어질 것이다. 고정적 채널 할당에 있어서, 채널 집합들은 짝수 또는 홀수의 채널 번호들을 가질 것이고, 셀들은 홀수 또는 짝수의 채널 집합들에 할당될 것이다. 규칙적인 채널 할당과 비규칙적인 채널 할당 모두는 이 접근법으로부터 이득이 있다. 심지어 인접 채널에 관한 제약들이 수평 채널 집합 구성에 기인하여, 규칙적인 채널 할당에 있어서 셀 내에 항상 만족될지라도, 이 홀수-짝수 접근법의 사용은 이후에 보다 상세히 기재될 특징이 인접 셀들에 의한 이웃 채널에 관한 제약들과의 순응을 용이하게 해주므로 바람직하다.
B2. 수직 채널 집합 구성
인접 채널들은 섹터화된 셀들(즉, 셀의 섹터를 각각 커버하는 지향성 안테나를 가진 셀들)의 연속적인 섹터들에서 보통 사용되지 않아야 한다. 도 2에서 도시된 3개의 섹터의 셀에서, 요점을 나타내기 위해 섹터 1는 셀 1에서의 다른 두 섹터들 1과 1에서, 또는 그 옆의 두 섹터들 2와 5에서 사용되는 것과 인접한 채널들을 사용해서는 안된다. 동일 레벨의 안테나들이 정렬되는 한,섹터는또는섹터 등의 채널들에 인접한 채널들에 할당되지 않는다는 것을 보장하기에 충분하다.
종래의 고정적 규칙적인 채널 할당에 있어서, 섹터들은 일반적으로 수평의 방법에 의해 얻어진 채널 집합들에 할당된다. 즉, 채널 집합들은 매트릭스의 컬럼이고, 컬럼의 총 수는 셀당 섹터들의 수의 재이용 계수 배와 동일하다. 재이용 계수 7이 3 섹터들과 더불어 사용되면, 채널 집합 매트릭스는 도7에 나타난 바와 같이, 21의 컬럼을 가질 것이다. 최초의 7 컬럼은섹터에 할당될 것이고, 다음의 7 컬럼은섹터에, 그리고 마지막 컬럼은섹터에 할당된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 기원이 다른 섹터들은 3개의 쌍( 1, 7), ( 7, 1) 및 ( 7, 1)을 제외하고는, 인접 채널을 사용하지 않는다.
섹터화된 셀들에 유용한 새로운 채널 집합 구성 접근법은 여기서 제공되며, 수직 채널 집합 구성(Vertical Channel Set Construction)이라고 명명되었다. 규칙적인 채널 할당의 경우에 있어서, 채널 집합 매트릭스는 재이용 계수, 예를 들어 7과 같은 컬럼의 수로 구성된다. 다음으로 각 컬럼은 부분으로 분할되고, 셀 내의 각 섹터에 대해 하나의 부분이 얻어진다. 예를 들어, 도 8에 나타난 바와 같이 3개의 섹터들이 있다면, 각 컬럼의 상위의 세번째에는섹터들이, 중간은섹터들이, 그리고 하위의 세번째는섹터들이 할당될 것이다. 인접 채널 간섭은 단지 7의 마지막 채널과 1의 제 1 채널 사이에서, 7의 마지막 채널과 1의 첫번째 채널 사이에서 일어난다. 이 두 쌍의 채널들을 제외하고는,섹터는또는섹터들 어느 것에도 인접한 채널을 갖지 않는다. 따라서, 인접 채널에 관한 제약들은 모든 부분적인 목적들에 대해 만족된다.
두 채널 쌍만이 인접하므로, 인접 채널 간섭은 두 채널들을(각 쌍으로부터 하나) 강하시킴으로서, 또는 이 두 쌍의 섹터들 내의 연속성을 회피함으로서 완전히 제거될 수 있다. 따라서, 상기된 모든 허용 가능한 채널 할당 계획들(그리고, 부가적으로, 섹터 1과 7이 서로 인접하는 계획)은 상기 채널 집합 구성 접근법에 대해 적용 가능하다.
규칙적인 채널 할당에 있어서의 이 접근법의 적용은 재이용 계수 N이 4이고 셀당 3섹터들로 달성될 수 있는 범위내의 S/I 요건의 경우에 설명될 수 있을 것이다. 2개의 이러한 재이용 패턴들 I과 II는 도9에 나타나있다. 가입자 유닛 위치 설정에 대한 최악의 경우의 기하학적인 구성의 분석으로부터, 패턴 I은 패턴 II(16.1dB)보다 더 높은 최악의 경우의 S/I 비(20.6dB)를 제공할 것이라는 것이 결정될 수 있을 것이고, 따라서 이는 양호하다(S/I 비는 6개의 가장 근접한 공동 채널 셀들을 셀의 커버리지 영역의 경계상의 고정 점에 간섭 제공을 합함으로서 계산된다). 그러나, 섹터화된 셀들에 대한 종래의 채널 집합 구성 방법들로, 패턴 I에 대한 인접 에지들에 이르지 못하는 안테나 방위와 채널 할당이 존재치 않는다. 반면에, 수직 채널 집합 구성은 실행 가능한 할당을 제공할 것이다.
수직 채널 집합 구성은 고정적 비규칙적인 채널 할당에 또한 적용되고, 셀들은 크기가 다를 것이고, 다른 채널 용량을 필요로 할지도 모른다. 이 경우에, 주파수 스펙트럼은 셀당 섹터들의 수와 동일한 다수의 분산된 세그먼트(disjoint segment)들로 분할될 수 있다. 다음으로 각 섹터는 그 라벨에 대응하는 세그먼트로부터 채널들의 최적 번호에 할당된다. 예를 들어, 셀당 3섹터들이 있다면,섹터들은 가장 작은 번호들의 채널에 할당될 수 있다.섹터들은 이후의 채널을 취할 것이고,섹터들은 가장 높은 번호들의 채널들을 취할 것이다.
마지막으로, 수직 채널 집합 접근법은 동적 채널 할당에 또한 유용할 것이다. 일단 이용 가능한 스펙트럼이 세그먼트들로 분할되면, 동일 안테나 방향을 갖는 섹터들은 동일 스펙트럼 세그먼트로부터 채널들을 사용한다. 플렉시블 채널 할당 알고리즘은 인접 채널 제약들이 셀 내에서 고려된다는 점을 확실히 하는 한, 인접 채널 간섭은 제거된다.
B3. 최소 인접 회로 방법
전지향성 셀들(하나의 전 구경 안테나(full-aperture antenna)를 사용하는 셀들)은 재이용 계수 7의 종래의 패턴에 따라 배열된 경우에는, 도 10에 나타난 바와 같이, 2개의 인접 셀들(예를 들어, 셀들 #2와 #4의 인접 에지들을 갖는 셀 #3) 각각과의 인접 채널 제약을 위반할 것이다. P가 이전에 정의된 임계값 Pa를 초과할 것이며, 그에 따라 인접 채널 간섭은 현저할 것이라는 가능성은 다운링크 상에서 최악의 경우에는 0.23이다. 업링크 인접 채널 간섭에 대한 가능성은 0.21이다. 호출이 다운링크 상에서 또는 업링크 상에서 또는 둘 다에서 인접 채널 간섭을 경험할 가능성은 최악의 경우에 0.39이다(모든 가능성들은 시뮬레이션에 의해 결정된다).
일반적으로, 채널 집합들이 종래의 수평 방법에 의해 구성되는 경우에, 인접 채널 제약에 순응할 수 있는 가장 작은 재이용 계수는 12(A. Gamst,"Homogeneous Distribution of Frequencies in aRegular Hexagonal Cell System", IEEE Trans. Veh. Technol., Vol. 31, No. 3, 1982년 8월을 참조하라) 또는 가장 최근에는 9이다(S. Faruque, "The N=9 Frequency Plan: A Modified Technique to Enhance C/I Performance and Capacity", ICUPC '93 Conference Record, 1993년 8월; 또는 M. Benveniste, "Managing Neighbor Channel Interference in Channelized Cellular Systems", forthcoming를 참조하라). 짝수/홀수의 채널 집합 구성을 이용하여, N이 8인 이웃 셀들 사이의 인접 채널 제약들을 만족시키는 방법이 여기에 제공되어 있다. 이 방법은 또한 이 제약들을 만족시키는 종래의 방법들보다 셀당 40 얼랑(erlang) 높은 용량을 제공하고, 19.5dB의 S/I 비를 달성한다. 표 3에서는, 본 발명의 방법(N=8)에 대해, 재이용 계수들 7, 9 및 12에 대한 2퍼센트의 블록킹 확률에서의 트래픽 용량의 비교가 나타나 있다.
[표 3]
표3. 다른 재이용 계수들에 대한 전지향성 셀들의 용량
N이 8인 재이용 패턴에 대한 인접 에지들의 최소의 수로 채널 할당을 발견하는 접근법은 재이용 계수가 8인 것을 묘사하는 도 11a에 도시된 전지향성 재이용 패턴을 고려함으로서 시작한다. 도시된 바와 같이, 채널 집합들은 A, B, C, ....,라는 라벨이 붙은 각각의 셀에 할당되어, 셀당 인접 에지들의 최대 수는 최소이다.
짝수/홀수의 구성에서, 인접 채널 집합들의 수는 하나이다. 모든 홀수의 채널 집합은 그 위의 짝수의 집합에 인접하고, 모든 짝수의 채널 집합은 그 아래의 홀수의 집합에 인접한다. 짝수의 채널 집합은 그 위의 홀수 채널 집합에서 채널에 인접한 단 하나의 채널을 포함할 것이다. 인접한 채널 쌍에서 2개의 채널들 중 하나는 제거될 수 있고, 따라서 두 채널 집합들에서 인접에 대한 임의의 가능성을 배제한다. 이것이 행해지면, 몇몇의 홀수 채널 집합들은 짝수 채널 번호들을 포함할것이고, 몇몇의 짝수 채널 집합들은 홀수 채널 번호들을 포함할 것이다.
최적의 채널 할당은 이웃 그래프의 컴플리먼트를 구성함으로서 발견된다. 이웃 그래프는 재이용 클러스터(cluster)에서 셀들에 대응하는 노드(node)들과, 이들이 인접 셀들에 대응하면, 각 노드 쌍에 대한 에지들을 갖는다. 도 11b는 도 11a의 재이용 패턴에 대한 이웃 그래프를 보여준다. 그래프의 컴플리먼트는 초기 그래프와 동일한 노드 집합을 갖는다. 경계는 도 11c에 도시된 바와 같이 초기 그래프에서 아무 것도 없다면 컴플리먼트 그래프에 존재한다.
채널 집합들을 셀들에 할당하기 위해, 컴플리먼트 그래프 내의 노드들은 1부터 N까지 번호가 붙여진다. 노드들이 번호가 붙여져 그래프내의 모든 인접 채널 집합들의 쌍 사이에 에지가 존재한다면, 인접 셀들은 인접 에지들을 공유하지 않을 것이다. 그렇지 않으면, 에지들은 채널 집합들의 각 인접 쌍에 대해 더해진다. 목적은 노드당 더해진 에지들의 수를 최소화하는 것이다.
8과 동일한 N의 재이용 패턴에 대해, 하나의 에지는 수평 채널 집합 구성이 사용되면 노드당 더해져야 한다. 그러므로, 각 셀은 하나의 인접 에지를 가질 것이다. 도 11c에서 선택된 번호 매기기에 대해, 인접 에지들은 다음의 쌍의 셀들, 즉 (A,B), (C,E), (D,G), 및 (F,H) 사이에 놓여있다.
반면에, 홀수/짝수의 구성에서, 채널 할당은 상기에서 N은 8이 재이용 패턴에 대한 인접 에지들을 갖지 않은 상태로 발견될 수 있다. 도 11c에 도시된 노드 넘버링은 이러한 할당을 부여한다. 당연히, 짝수의 재이용 계수들만이 홀수/짝수의 구성 접근법을 사용할 수 있다.
Π. 결론
여기에서는 이웃 채널 간섭을 관리하기 위한 다수의 새로운 방법이 개시되어 있다. 이 방법과 그에 따른 결합들은 고정적 또는 플렉시블, 규칙적인 그리고 비 규칙적인 채널 할당에 사용될 수 있다. 그들은 주파수 분할 다중 접속 또는 혼성 주파수 분할/시분할 다중 접속을 사용하든지 간에 모든 채널화된 시스템들에 응용 가능하다.
설명되어진 바와 같이, 여기서 개시된 방법들은 교차 참조된 출원에서 청구된 본 발명의 실시예들과 결합할 수 있을 뿐만 아니라 용이하게 결합될 수 있다. 몇몇 개시된 채널 관리 방법들 사이의 시너지에 대한 잠재성을 더 양호하게 나타내는 예는 섹터화되고 전방향성 셀의 혼합으로 구성된, 비 균일한 트래픽 분배를 갖는 불규칙적인 그리드 상의 셀룰러 시스템이다. 목적은 인접 채널 제약들을 고려하는 최적의 비 규칙적인 채널 할당을 발견하는 것이다. 짝수/홀수의 셀 지정은 셀 내의 인접 채널 제약들에 순응하는 것을 보장해주는데 사용될 수 있다. 혼합형 파워 제어와 유도 할당(Mixed Power Control with Direced Assignment)(출원 M. Benveniste-9로부터)은 인접 셀들 사이의 인접 채널 간섭을 감소시킬 것이다. 그리고 수직 채널 집합 구성은 동일한 셀의 섹터들이 인접 채널들을 사용하지 않는다는 것을 보장해 줄 것이다. 마지막으로, 셀의 짝수/홀수의 지정과 섹터의 기원에 따라 채널들을 사용하는 임의의 채널 차용 스킴(any channel borrowing scheme)은 인접 채널 제약들을 위반하지 않고서도 이 채널 할당을 동적으로 만들 수 있다.
비록 본 발명의 본 실시예는 상세히 기술되었지만, 여러 변경들, 개조들 및 대체들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않고서도 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 다수의 셀들로 분할된 서비스 영역들을 갖는 무선 통신 네트워크에서, 제 2의 다수의 통신 채널들이 셀들 사이에 할당용으로 이용 가능하고, 상기 채널들의 적어도 일부분은 주파수 연속에 따라 연속적으로 배치되고, 공통 셀 내에서 인접 주파수들을 갖는 상기 채널들 중 임의의 2개의 사용을 회피하고 공동 채널과 인접 채널 간섭을 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    홀수/짝수 패리티를 각 셀에 할당하는 단계와 상기 할당된 패리티의 번호들을 갖는 채널들을 셀들에 할당하는 단계에 의해 채널들을 분산된 카테고리들(disjoint categories)로 배열하는 단계와,
    셀들의 섹터들에 대한 채널들을 식별하기 위해 모든 컬럼들에 걸쳐 다수의 수직 그룹핑(grouping)들을 갖는 재이용 계수와 동일한 다수의 수직 컬럼들에 채널들을 배열하는 단계와,
    이용 가능한 채널들의 수직 목록(listing)들로부터 그리고 인접 셀들 내의 인접 채널들의 존재를 정의하는 시스템에서 인접 셀들 사이의 인접 에지들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 다수의 셀들로 분할된 서비스 영역들을 갖는 무선 통신 네트워크에서, 제 2의 다수의 통신 채널들이 셀들 사이에 할당용으로 이용 가능하고, 상기 채널들의 적어도 일부분은 주파수 연속에 따라 연속적으로 배치되고, 공통 셀 내의 인접 주파수들을 갖는 상기 채널들 중 임의의 2개의 사용을 회피하고 공동 채널과 인접 채널 간섭을 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    홀수/짝수 패리티를 각 셀에 할당하는 단계와 상기 할당된 패리티의 번호들을 갖는 채널들을 셀들에 할당하는 단계에 의해 채널들을 분산된 카테고리들(disjoint categories)에 배열하는 단계와,
    인접 셀들 내의 인접 채널들의 존재를 정의하는 시스템 내의 인접 셀들 사이의 인접 에지들을 결정하고 재이용 클러스터 내의 셀들에 대응하는 노드들을 갖는 인접 그래프를 구성하는 단계와,
    인접 에지들을 최소화하기 위한 방법으로 채널들을 할당하는 단계와,
    하나의 분산된 집합으로부터 채널들을 선택함으로써 그리고 인접 채널 간섭을 식별하고 채널 선택에서 인접 에지들을 감소시키기 위해 인접 에지들을 결정함으로써 개개의 셀들에 대한 채널 집합들을 구성하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 다수의 셀들로 분할된 서비스 영역들을 갖는 무선 통신 네트워크에서, 공동 채널, 이웃 채널 및 인접 채널 간섭을 관리하는 방법으로서, 정의된 주파수 스펙트럼으로부터 유도된 제 2의 다수의 통신 채널들이 셀들 사이에 할당을 위해 이용 가능한, 상기 방법은,
    상기 서비스 영역들의 적어도 하나에서 상기 셀들 내의 송신 패턴이 다수의 섹터들 사이에 지향되게 하는 단계와,
    상기 다수의 통신 채널들을 다수의 분산된 세그먼트들로분할하는(partitioning) 단계로서, 상기 다수의 세그먼트들은 상기 다수의 섹터들과 수치적으로 동일하며, 각각의 상기 분산된 세그먼트 내의 상기 통신 채널들의 상기 각각의 분할은 본질적으로 연속적인 채널들로 이루어지는, 상기 분할 단계와,
    컬럼에서 컬럼으로 순환 반복하는 순차로 수들의 목록들을 갖는 수직 집합 구성으로 채널들의 표를 구성하는 단계로서, 상기 표는 소정의 채널 집합을 포함하며, 상기 표 내의 다수의 컬럼들은 상기 채널 집합 내의 채널들에 의해 서비스되어질 상기 셀들의 소정의 그룹핑으로부터 개개의 셀들에 대응하며, 상기 표의 상기 컬럼들 각각에 도시된 상기 채널들은 상기 대응 셀에 할당되는, 상기 구성 단계와,
    상기 각각의 컬럼들을 상기 다수의 분산된 세그먼트들 내의 상기 세그먼트들과 관련된 부분들로 분할하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 무선 통신 시스템 내의 이웃 채널 간섭을 관리하기 위한 방법으로, 무선 통신 시스템 내의 채널 재이용은 서비스 영역들을 정의하는 다수의 셀들의 패턴에 대한 채널들의 할당에 의해 정의되며, 상기 방법은,
    인접 채널 충돌들이 이웃 셀들에서 일어나지 않도록 하기 위해 분산된 주파수 리스트들의 제공과 함께 결합된 짝수/홀수 번호들을 갖는 교번적인 개개의 셀들을 지정하는 단계와,
    표로 만들어진 수직 채널 집합 구성으로 섹터화된 셀들 내의 인접 섹터들간의 채널 집합들을 조직화하는 단계와,
    인접 셀들 또는 섹터들 사이에 인접 에지들의 수를 최소화하는 단계를 포함하는, 방법.
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