KR100740726B1

KR100740726B1 - 고속 데이터를 위한 멀티-캐리어 정렬

Info

Publication number: KR100740726B1
Application number: KR1020027009309A
Authority: KR
Inventors: 웬 통; 샤리니 에스. 페리얄워; 리오 엘. 스트라욱진스키; 클라우데 로야
Original assignee: 노오텔 네트웍스 리미티드
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2007-07-19
Also published as: HK1051940A1; AU2001230424A1; BR0107702A; US20010033560A1; CN100431290C; KR20020079789A; DE60134716D1; AU2001225418A1; CN1418418A; AU2001225416A1; US20010038630A1; DE60134537D1; HK1050968A1; WO2001054336A1; BR0107704A; CA2397897C; CN1968446A; KR20020079793A; EP1249092B1; MXPA02007068A

Abstract

본 발명의 시스템과 방법은 사용자 터미널을 다수의 캐리어에 지정함으로써 다수의 캐리어를 이용하는 것으로, 최소 등급의 서비스가 충족되고 쓰루풋이 극대화된다. 각 서비스되는 사용자 터미널은 서비스하는 기지국에 각 캐리어의 채널 품질을 보고한다. 보고된 채널 품질은 각 사용자 터미널과 각 캐리어에 대한 최대 지원 데이터 속도로 변환된다. 이러한 데이터 속도는 각 사용자 터미널에 대한 데이터 서비스 수준과 데이터 속도를 할당하는데 사용된다. 순방향 링크 전송, 예컨대, 프레임/데이터 패킷은 순방향 채널로 운반되어, 할당을 만족시키기 위하여 구축되고 전송된다.

데이터 전송 방법, 셀룰라 무선 통신, 멀티-캐리어, 음성통신, 데이터 통신

Description

고속 데이터를 위한 멀티-캐리어 정렬{MULTI-CARRIER ARRANGEMENT FOR HIGH SPEED DATA}

<기술분야>

본 발명은 일반적으로는 셀룰라 무선 통신 네트워크에 관한 것이며, 더 구체적으로는 그와 같은 셀룰라 무선 통신 네트워크에 있어 음성 통신과 데이터 통신의 전송에 관한 것이다.

<종래기술>

무선 네트워크는 잘 알려져 있다. 셀룰라 무선 네트워크는 세계의 많은 거주지역에서 무선 통신 서비스를 지원하고 있다. 위성 무선 네트워크는 지구상의 대부분의 표면적을 가로지르는 무선 통신 서비스를 지원하고 있는 것으로 알려져 있다. 무선 네트워크는 초기에 음성 통신을 서비스하기 위해 구축되었으나 이제는 데이터 통신도 지원하도록 요구되고 있다.

데이터 통신에 대한 수요는 인터넷의 수용과 광범위한 사용으로 인하여 폭발적으로 증가하였다. 데이터 통신은 역사적으로 유선 연결을 통해서 제공되었지만, 무선 사용자들은 이제 그들의 무선 기기가 데이터 통신 또한 지원해 주기를 요구하고 있다. 많은 무선 가입자들은 현재, 셀룰라 폰과 무선 개인 데이타 보조기, 무선으로 연결된 노트북 컴퓨터와 함께, 혹은 다른 무선 장비를 이용하여 인터넷을 ' 서핑(surf)'하고 그들의 이메일에 접속하고 다른 데이터 통신 활동을 하기를 기대하고 있다. 무선 네트워크 데이터 통신에 대한 수요는 시간에 따라 증가하기만 할 뿐이다. 이와 같이, 무선 네트워크는 현재로서는 이렇게 갑작스레 싹트고 있는 데이터 통신의 수요에 대한 서비스를 하기 위해 형성되거나 수정되어 오고 있다.

무선 네트워크를 사용하여 데이터 통신을 제공할 때 중요한 실행상의 문제점이 존재한다. 무선 네트워크는 처음에 음성 통신의 명백한 요구 조건을 제공하기 위하여 고안되었다. 일반적으로 말해서, 음성 통신은 한결같이 최소 신호 대 노이즈 비율 (SNR)을 갖는 대역폭과 연속성 요건을 요구한다. 반면, 데이터 통신은 매우 다른 수행 조건을 가지고 있다. 데이터 통신은 전형적으로 돌발적이며, 불연속적이고 활성 부분 동안 상대적으로 높은 대역폭을 요구한다. 무선 네트워크 상에서 데이터 통신을 제공하는데 있어서의 어려움을 이해하기 위해 셀룰라 무선 네트워크의 구조와 동작을 생각해 보자.

셀룰라 무선 네트워크는 각각의 서비스 지역내에서 사용자 터미널과 무선으로 통신하는 '네트워크 인프라스트럭처'를 포함한다. 네트워크 인프라스트럭처는 전형적으로 서비스 지역에 걸쳐 분포되어 있는 다수의 기지국을 포함하는데, 각각은 각 셀(혹은 섹터의 세트)내에서 무선 통신을 지원한다. 기지국은 기지국 조절기(base station controllers; BSCs)와 연결되어 있으며, 각 BSC는 다수의 기지국을 지원하고 있다. 각 BSC는 이동 교환 센터(mobile switching center; MSC)와 연결되어 있다. 각 BSC는 또한 대체로 직접적이거나 간접적으로 인터넷과 연결되어 있다.

작동을 함에 있어, 사용자 터미널은 하나(혹은 그 이상)의 기지국과 통신을 한다. 관할 기지국에 연결된 BSC는 MSC와 관할 기지국 사이에서 음성 통신을 라우트한다. MSC는 음성 통신을 다른 MSC 또는 공중 교환 전화 네트워크(public switched telephone network; PSTN)에 전달하기 위해 라우트한다. BSC는 관할 기지국과 인터넷에 연결될 패킷 데이터 네트워크 간에 데이터 통신을 라우트한다.

기지국과 사용자 터미널 간의 무선 링크는 예컨대, AMPS, TDMA, CDMA, GSM 등과 같은 다수의 작동 표준 가운데 하나로 정의된다. 새로운 3G와 4G 작동 표준뿐 아니라 이러한 작동 표준들은 무선 링크가 할당되고 셋업되고 서비스되고 끊어지도록하는 방식을 정의하게 된다. 이러한 작동 표준들은 음성과 데이터 통신 모두를 제공함에 있어 만족스러운 작동을 보여 주어야 한다.

무선 네트워크 인프라스트럭처는 저 비트 속도 음성 통신과 좀더 높은 비트 속도의 데이터 통신을 지원해야 할 것이다. 더 구체적으로는, 네트워크 인프라스트럭처는 낮은 비트 속도를 갖고 지연에 민감한 음성 통신을 높은 데이터 속도와 지연 허용 한계를 갖는 속도의 데이터 통신과 함께 전송해야 한다. 음성 통신은 전형적으로 긴 홀드 시간을 갖는데, 예를 들어, 평균 2분 이상 동안 활성 상태로 남아있게 되는 반면, 높은 데이터 속도/지연 허용 한계를 갖는 데이터 통신은 버스트(burst)되기 쉽고, 산발적으로 활성화될 뿐이다. 음성 통신의 채널 할당 요건과는 대조적으로, 데이터 통신에서는 스펙트럼 소비를 피하기 위하여 채널을 빈번히 할당하고 회수하여야 한다. 이러한 데이터 통신에 대한 채널의 할당과 회수는 상당한 오버헤드를 소비하게 된다.

전형적인 셀룰라 무선 네트워크의 쓰루풋을 증가시키기 위하여, 할당된 주파수 스펙트럼은 종종 다수의 서브-스펙트럼으로 세분되며, 각각은 각 캐리어에 의해서 서비스된다. 이러한 세분화로 인해, 서비스될 수 있는 사용자 터미널의 수는 단일 캐리어에 의해 서비스될 수 있는 수에 비해 증가된다. 또한, 멀티캐리어 시스템은 분산(dispersion)과 주파수 선택 페이딩에 덜 민감하게 된다. 이와 같이, 이러한 형태의 시스템에서는 주어진 시간에 훨씬 많은 사용자 터미널을 서비스함으로써 이득을 얻을 수 있다. 또한 채널의 할당/회수에서 소비되는 오버헤드 역시, 어느 한 시간에 제공되는 사용자 터미널의 수가 더 많기 때문에, 이러한 형태의 시스템에서는 감소할 것이다. 그러나, 각 캐리어 상의 통신에 가능한 대역폭은 전 스펙트럼을 사용하는 단일 캐리어에 대한 것보다 작다. 따라서, 할당/회수에 의한 오버헤드를 줄임으로써 얻는 이득은 쓰루풋의 감소와 상쇄되는 것이다.

그러므로, 최소한으로 스펙트럼 용량을 소비하면서 다수의 캐리어를 서비스 통신에 효과적으로 이용하는 통신을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상당한 부가적인 오버헤드 자원을 요구하지 않고 다수의 캐리어 상에 지연 민감성의 낮은 비트 속도의 음성 통신과 지연 허용 한계를 갖는 데이터 통신 모두를 제공하는 통신 시스템을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

<발명의 개요>

본 발명의 시스템과 방법은 사용자 터미널을 다수의 캐리어에 할당함으로써 다수의 캐리어를 효과적으로 사용하여 최소 등급의 서비스를 충족시키면서 쓰루풋을 극대화시킨다. 이러한 목적을 달성하기 위해 서비스받는 사용자 터미널 각각은 서비스하는 기지국에 다수의 캐리어 각각의 채널 품질을 보고한다. 보고된 채널 품질은 이제 각 사용자 터미널과 각 캐리어에 대한 최대 지원가능한 데이터 속도로 변환된다. 이러한 데이터 속도는 데이터 서비스 수준과 각각의 사용자 터미널에 대한 데이터 속도를 할당하는데 사용되고 그 결과로 각 사용자 터미널에 대한 최소 등급의 서비스를 충족시키게 된다. 순방향 채널(forward channels; F-CHs )상에서 운반되는 프레임/데이터 패킷과 같은 순방향 링크 전송이 구축되어 상기 할당을 만족시키도록 전송이 이루어 진다. 이러한 방식으로 만들어진 할당으로 인하여 다수 캐리어를 통한 쓰루풋은 극대화된다.

본 발명의 일면에 따르면, 각각의 캐리어는 어느 주어진 시간에 사용자마다 다른 최대 데이터 속도를 지원하고, 기준에 따라 각 캐리어의 데이터 속도 할당을 지정하는 스케줄러를 포함하고 있다. 총 쓰루풋을 최적화하는 기준은 모든 사용자들의 전송 요건를 만족하시키는데 쓰일 프레임의 수를 최소화함으로써 얻어진다. 이러한 방식으로 최소 서비스 수준이 충족되고 쓰루풋은 극대화된다.

본 발명의 실시예에서는, 시간 분할 다중(Time Division Multiplexed (TDM))수퍼프레임/프레임 구조를 채택하여 F-CH들상에서 데이터와 음성 통신을 운반한다. 이러한 수퍼프레임/프레임 구조는 지연 허용 한계와 높은 데이터 속도를 갖는 데이터 전송과, 지연 허용 한계를 갖지 않고 고정 속도를 갖는 음성 전송을 모두 제공하기 위하여 최적화된다. 본 발명의 TDM 프레임 구조는 더 낮은 데이터 속도, 지연비허용, 고정 속도의 음성 전송뿐 아니라 서브 프레이밍 작동을 사용하는 지연 허용성, 높은 데이터 속도의 데이터 통신 모두를 포함하는 전송의 유연한 프레이밍을 지원한다. 따라서, 본 발명의 시스템과 방법은 데이터 통신만이 가능한 무선 트래픽과 다중 음성 통신과 데이터 통신의 무선 트래픽 모두를 위해 상당한 이점을 제공해 준다. 이 TDM 프레임 구조는 그 내용의 자기-표시를 포함하므로 사용자 터미널이 TDM 프레임 자체의 간단한 검사를 통해 음성 또는 데이터 통신을 전달할 것인지를 판정할 수 있다. 이 구조로 채널을 할당/회수하기 위해 종래에 필요했던 오버헤드를 더 이상 소비할 필요가 없게 된다.

본 발명의 TDM 프레임 구조는 데이터 속도 정합을 채택하고 있어, TDM 프레임 구조를 공유하는 다른 사용자 터미널을 위해 다른 데이터 속도가 지원될 수 있다. 순방향 링크 상에서 사용될 때, 기지국은 다수의 서비스받는 사용자 터미널에 대한 데이터 속도를, 다수의 캐리어에 대해 사용자 터미널이 보고한 F-CH들의 채널 품질 표시를 기초로 선택한다. 그리고, 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 다수의 수퍼프레임을 구축하여, 필요한 음성과 데이터 통신을 충분한 서비스 수준을 충족시키기 위해 주어진 기간 동안 다수의 F-CH들 상에서 서비스한다.

본 발명의 다른 특징과 장점들이 해당 도면과 관련된 아래의 상세한 발명의 설명으로부터 명백해질 것이다.

아래의 선택된 실시예의 상세한 설명을 하기의 도면과 함께 참작할 때 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1A는 본 발명에 따라 구축한 셀룰라 무선 네트워크의 한 부분을 나타내는 시스템 도면.

도 1B는 본 발명에 따라 변조된 고속 데이터 프레임 상의 인접 캐리어의 구조를 나타내는 블럭도.

도 2는 본 발명에 따라 음성 통신과 데이터 통신을 다수의 캐리어에 할당하는 작동을 나타내는 논리도.

도 3은 본 발명에 따른 수퍼프레임과 고속 데이터 프레임의 구조를 나타내는 블럭도.

도 4는 캐리어에 의해 전송되는 본 발명에 따른 패킷 구조를 나타내는 블럭도.

도 5는 본 발명에 따라 다수의 수퍼프레임을 구축하는 것을 나타낸 논리도로, 각 수퍼프레임은 일정 시간 간격 동안 개별의 캐리어에 의해 운반될 것이다.

도 6은 단일 캐리어에 대한 본 발명의 수퍼프레임 생성과 처리 장치의 예를 도시한 블럭도.

도 7은 본 발명에 따른 세개의 수퍼프레임 구조 장치의 예를 도시한 블럭도로, 각각의 수퍼프레임은 개별의 캐리어에 의해 운반되고 동일 시간 간격동안 전송된다.

도 8은 본 발명에 따라 구축된 기지국을 나타내는 블럭도.

도 9는 본 발명에 따라 구축된 사용자 터미널을 나타내는 블럭도.

도 1A는 셀룰라 시스템(100)의 일부분을 나타내는 시스템 도면으로, 기지국(102)은 본 발명에 따라, 다수의 F-CH에 대응하는 다수의 캐리어에 의해 다 수의 사용자 터미널(106-122)에 서비스한다. 도시된 셀룰라 시스템(100) 인프라스트럭처는 기지국(102)과 네트워크 인프라스트럭처(104)를 포함한다. 이러한 구성요소는 널리 알려진 것으로, 단지 본 발명에 대한 설명과 관련해서 기술될 것이다. 셀룰라 시스템(100)은 본 발명에 따라 수정된 CDMA 표준, 예컨대, IS-95B, IS-2000, 3GPP, W-CDMA, 혹은 다른 CDMA 표준에 따라 작동한다. 특히, 본 발명의 어떤 양상에 따라서는 고속 데이터(high speed data; HSD) 1xEV 표준 데이터 온니(data only; DO), HSD 1xEV 표준 데이터와 음성(data and voice; DV), 3GPP HSD 표준이 작동할 것이다.

기지국(102)은 해당 지리적 영역(셀 또는 섹터)내에서 다수의 캐리어에 의해 무선 서비스를 제공한다. 기지국(102)은 다수의 순방향 링크를 형성하고 적어도 하나의 역방향 링크를 사용자 터미널(106-122)과 형성한다. 일단 이러한 링크가 형성되면 다수의 F-CH 상에서 기지국(102)은 음성 통신과 데이터 통신을 사용자 터미널(106-122)에 전송한다. 유사하게, 사용자 터미널(106-122)은 음성 통신과 데이터 통신을 역방향 링크 상으로 기지국(102)에 전송한다.

사용자 터미널 중 몇몇(예컨대, 음성 터미널 (118,120,122))은 음성 통신만을 서비스한다. 대신, 다른 사용자 터미널(예컨대, 데이터 터미널(112), 자동판매기(114), 신용 카드 단말기(116))는 단지 데이터 통신만을 서비스한다. 또, 적어도 이러한 사용자 터미널 중 몇몇(예컨대, 데스크탑 컴퓨터(106), 노트북 컴퓨터(108), 착용가능한 컴퓨터(110))은 음성 통신과 데이터 통신을 모두 제공한다.

각각의 F-CH들은 캐리어1, 캐리어2, 캐리어3 등과 같은 각각의 캐리어들에 의해 운반된다. 기술될 실시예에서는 캐리어들이 주파수 상에서 서로 인접해 있다. 그러나, 캐리어의 인접성은 본 발명의 필수 조건은 아니다. TDM방식에서는 이러한 F-CH들 각각을 다수의 사용자 터미널이 공유한다. 기지국(102)은 각각 다수의 섹터에서 F-CH들을 서비스하고 각 섹터는 사용자 터미널(106-122)의 서브세트를 서비스한다.

F-CH들을 공유하기 위해, 각 F-CH들은 다수의 프레임을 포함하는 TDM 수퍼프레임 구조를 사용할 것이다. 이 수퍼프레임/프레임 구조는 음성 통신의 요건에 악영향을 미치지 않으면서 음성 통신과 데이터 통신을 유연하게 수용한다. 또한, 이 수퍼프레임/프레임 구조는 임의의 값비싼 할당 대역폭을 낭비하지 않고, 가용의 할당 대역폭을 서비스되는 사용자 터미널 가운데에 잘 할당함으로써, 효과적으로 데이터 통신을 지원할 수 있다. 이 TDM 프레임 구조는 또한 하나 이상의 내용 표시를 가지고 있으며 이것은 사용자 터미널에 채택되어 TDM 프레임 구조가 사용자 터미널에 대하여 음성/데이터를 포함하는지, 만약 그렇다면, TDM 프레임의 어느 위치에서 음성/데이터가 위치하는지와, 선택적으로는 어떤 속도로 음성/데이터가 보내지는지를 결정한다. 사용자 터미널은 그 후에 이 지시를 근거로 음성/데이터를 수신하게 된다.

도 1B는 본 발명에 따라 변조된 고속 데이터 프레임에 F-CH를 제공하는 인접 캐리어의 구조를 나타내는 블럭도이다. 도 1B의 구조는 본 발명의 수퍼프레임/프레임 구조를 사용하여 분리된 데이트 흐름을 동시에 전달하는 병렬 채널을 포함한 다. 멀티캐리어 중 3개의 이와 같은 캐리어, 즉, 캐리어-1, 캐리어-2, 캐리어-3을 도시하고 있다. 멀티캐리어의 특징은 데이터 흐름이 각각 변조된 멀티캐리어에 의해 전송된다는 것이다. 각 캐리어는 서로 다른 채널 조건을 가지고 있는데, 주어진 가입자에 대해 C/I와 같은 채널 품질은 각 캐리어마다 같지 않다. 독립/관련 페이딩이 캐리어에 의한 데이터 흐름의 처리과정 동안 일어난다. 달리 말하면, 각 캐리어는 각각 사용자마다 다른 최대 데이터 속도를 지원한다는 것이다.

이러한 이유로, 사용자 터미널에는 사용자 터미널에 적합한 캐리어로 서비스하는 것이 바람직하다. 또한, 각 캐리어의 작동을 캐리어에 의해 서비스되는 셀/섹터 작동을 최적화하도록 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 모든 음성 통신을 하나의 캐리어, 예컨대, 캐리어-1에 두고, 데이터 통신을 다른 캐리어, 예컨대, 캐리어-2와 캐리어-3에 두는 것이 어떤 작동에 있어서는 유익할 것이다. 또한, 이러한 작동으로, 주어진 시간에 모든 캐리어가 필요하지 않게 된다. 인접폭 간섭을 피하기 위해, 낮은 로딩 기간 동안 필요하지 않을 때는 일시적으로 하나의 캐리어, 예컨대, 캐리어-2에 의한 전송을 끊는 것이 바람직하다.

도 2는 다수의 캐리어에 음성 통신과 데이터 통신을 할당하는 작동을 본 발명에 따라 나타낸 논리도이다. 기지국/인프라스트럭처는 다수의 서비스 사용자 터미널로부터 채널 품질 지시/데이터 속도 지시를 듣는다(202 단계). 무선 네트워크에 의해 서비스되는 다수의 사용자 터미널은 하나 또는 그 이상의 기지국으로부터 파일롯 신호를 받는다. 대부분의 실시에서, 파일롯 신호가 각 기지국의 각 섹터로부터 전송되고 전송 범위내에서 다수의 터미널에 의해 수신된다. 그러나 또 다른 실시에서는, 적어도 하나의 기지국 섹터는 다수의 빔을 포함하며, 그 각각은 전송된 파일롯 신호를 포함한다. 측정된 수신 파일롯 신호의 강도와 측정된 간섭, 저장된 임계값에 기초하여 각 사용자 터미널은 역방향 링크를 서비스하는 기지국에 파일롯 신호에 대한 C/I비율을 보고한다(204 단계). 이와 달리, 사용자 터미널은 각 캐리어를 통해 데이터를 수신하는 최대 데이터 속도를 계산하고, 이 최대 데이터 속도를 채널 품질 표시에 따라 보고한다. 기지국은 서비스되는 사용자 터미널의 전부는 아니라도 대부분의 터미널로부터 채널 품질 표시를 수신한다. 일정 기간이 만료되면 작동은 204 단계부터 진행된다.

다수의 사용자 터미널로부터 수신한 채널 품질 표시로, 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 캐리어에 대한 C/I를 보고했던 터미널들에 대해 각 서비스 캐리어로 각 사용자 터미널을 보고하는 것을 지원할 데이터 속도를 결정한다(206 단계). 다음으로, 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 캐리어에 따른 사용자 터미널의 최대 데이터 속도를 조직한다(208 단계). 사용자 터미널과 캐리어에 대한 데이타 속도와 다수의 사용자 터미널에 요구되는 최소 등급의 서비스와 관련된 부가 정보에 기초하여, 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 멀티캐리어 쓰루풋을 최대화하기 위해 프레임을 할당한다(212 단계).

예를 들어, 각 사용자 터미널은 각 수퍼프레임에 적합한 최소 비트 속도를 수신하라는 요청을 받게될 것이다. 대안적으로, 각 사용자 터미널은 시간에 따라 일정속도를 보장한다. 패킷/프레임을 다수의 사용자 터미널에 할당함에 있어서, 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 각 사용자 터미널에 적합한 최소 등급의 서비스 를 충족시키면서 또한 멀티캐리어 쓰루풋을 최대화한다. 또한, 이러한 할당에서, 각 사용자 터미널에 대한 최소 등급의 서비스를 충족시키는데 필요없는 패킷/프레임도 사용자 터미널에 할당된다. 이러한 할당은 개개의 서비스 등급, 공정성 또는 다른 기준을 기초로 한다.

이제, 패킷/프레임 할당을 기초로, 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 프레임 위치와 사용자 터미널로의 다수의 캐리어에 의한 데이터 속도를 지정한다(214 단계). 마지막으로, 기지국은 프레임 위치/데이터 속도 지정에 따라 다수의 캐리어에 의해 프레임을 구축하고 전송한다. 그런 다음 이 과정은 반복된다.

패킷/프레임 지정을 위한 우선 시스템의 한 실시예에서는, 상위 우선 사용자들은 다른 하위 우선 사용자들에게 매 하나의 가용 프레임이 지정되는데 반해 한 프레임 이상을 지정받는다. 이러한 개념은 일반화될 수 있다. 지원되는 서비스에 대해서 서비스 부류가 정의될 수 있다. 사용자 또는 터미널은 다른 서비스와 다른 연결을 위한 서비스 부류와 몇개의 (논리적) 연결을 할 수 있다. 예를 들면, 서비스 부류 1, 2, 3은 1:n2:n3의 비율로 할당된 프레임을 갖게 된다. 이 할당으로 보통, 서비스 부류 1의 사용자에게 할당된 매 프레임에 대해, 서비스 부류 2의 사용자에게는 n2 프레임이, 서비스 부류 3의 사용자에게는 n3 프레임이 할당된다.

캐리어가 사용자당 다룰수 있는 데이터 속도가 다르고 서비스의 부류와 대기 시간에 대한 요건이 다르고, 사용자가 요구하는 데이터 속도가 다르다는 것을 기초로, 통합 쓰루풋을 최대화하기 위한 스케줄링 알고리즘을 쓰고자 한다. 이러한 방식으로 스케줄러(도 7을 참조)는 캐리어가 선택되어 사용자 터미널에 통신을 전달하는 순서를 최적화함으로써 특정 캐리어에 대한 프레임에서 어느 사용자가 정보를 수신할지를 결정한다. 특정 유저 터미널에 대한 통신은 임의의 캐리어 상의 임의의 프레임 내에 존재할 수 있다.

예를 들어, 만일 단지 단일 사용자가 데이터를 전달해야 한다면, 사용자는 각 캐리어로부터 프레임을 사용할 것이다. 이는 각 사용자가 같은 캐리어를 지속적으로 사용해야 했던 전통적인 TDM 구조에서는 불가능한 것이었다. 따라서, 단일 캐리어의 프레임에 사용자들을 한정했던 전통적인 TDM 구조와 비교할 때, 최대 데이터 속도는 본 발명에 따라 사용자당 팩터 N만큼 증가할 것인데, 여기서 N은 가능한 캐리어의 총 수를 나타낸다.

프레임을 캐리어에 할당하는 것은 모든 사용자들에 대한 통합 쓰루풋 계산을 바탕으로 이루어 진다. 그 목적은 총 쓰루풋을 최대화하는 것이다. 이는 동시 전송에 영향을 주는 사용자 전반에 의해 사용될 필요가 있는 프레임의 총 수를 최소화할 것이다. 스케줄러는 사용자들에게 채널 상의 어느 프레임을 공유할 능력을 주는데, 이는 서비스 우선 부류와 대기 시간 요건에 기인한 제약에 따라 전반적인 쓰루풋을 더욱 최적화시킬 것이다. 즉, 채널을 통한 최고의 쓰루풋을 획득하기 위해, 모든 사용자들의 요구를 만족시키는데 쓰이는 프레임의 수를 최소화해야 한다.

모든 사용자들에게 같은 액세스를 주는 공정성 기준에 따르거나, 어느 사용자에게 더 많은 액세스를 주면서 대기 시간 요건을 유지시키는 우선 기준에 따르거나 간에, 캐리어와 데이터 속도의 선택은 조인트 스케줄링 기준에 맞아야 한다. 양 경우에, 각 사용자에 대해 프레임 퍼센티지가 할당된다. 사용자 당 지정된 퍼센티지는 채널 조건과 대기 시간의 제약에 따라 동적으로 변할 것이다.

모든 캐리어 가운데 모든 사용자의 총 쓰루풋을 극대화하는 스케줄링 알고리즘의 한 예에 3-캐리어와 N-터미널 정렬에 대한 경우가 포함된다. 각각의 터미널은 각 캐리어에 대한 측정된 C/I를 보고한다. 아래의 행렬식(1)은 C/I를 데이터 속도 R에 대하여 매핑한 결과이다(여기서 윗첨자는 사용자를, 아래첨자는 캐리어를 나타낸다).

C/I₁ ¹ C/I₁ ² ..... C/I₁ ^N R₁ ¹R₁ ².....R₁ ^N

C/I₂ ¹ C/I₂ ² ..... C/I₂ ^N → R₂ ¹R₂ ².....R₂ ^N

C/I₃ ¹ C/I₃ ² ..... C/I₃ ^N R₃ ¹R₃ ².....R₃ ^N

특정 프레임 간격 동안 스케줄러는 일정 기준에 따라 시스템 내에서 N 터미널로부터 터미널 i,j,k에 가능한 3개의 프레임을 지정한다. 다음은 통합 속도가 계산되는 것을 보여주는 식이다.

Rate(i,j,k) = R₁ ⁱ + R₂ ^j + R₃ ^k

Rate(i,k,j) = R₁ ⁱ + R₂ ^k + R₃ ^j

Rate(j,i,k) = R₁ ^j + R₂ ⁱ + R₃ ^k

Rate(j,k,i) = R₁ ^j + R₂ ^k + R₃ ⁱ

Rate(k,i,j) = R₁ ^k + R₂ ⁱ + R₃ ^j

Rate(k,j,i) = R₁ ^k + R₂ ^j + R₃ ⁱ

여기서 Rate (l, m, n)은 터미널 l,m,n을 캐리어 1,2,3 각각에 할당할 때의 통합 데이터 속도를 말한다. 이 속도들을 비교하여 최대 통합 속도 R(imax, jmax, kmax) = R₁ ^imax +R₂ ^jmax+R₃ ^kmax 가 얻어진다. 스케줄러는 터미널 imax, jmax, kmax를 캐리어 1, 2, 3 각각에 지정한다. 데이터가 캐리어 2에 의해 속도 R₁ ^imax로,캐리어 2에 의해 속도 R₂ ^jmax로, 캐리어 3에 의해 속도 R₃ ^kmax로 터미널 imax, jmax, kmax에 각각 전송된다. 스케줄러는 특정 프레임 간격동안 통합 데이터 속도를 최대화한다. 이 스케줄링은 다중 프레임들이 특정 프레임 간격동안 하나의 터미널에 할당된다하여도 여전히 적용가능하다는 점을 유념해야 한다.

도 3은 다수의 캐리어에 의해 전달되는 고속 데이터(high speed data; HSD)프레임과 수퍼프레임을 나타내는 블럭도이다. 수퍼프레임 구조는 각 F-CH를 통해 전달되고 기지국(102)에 의해 생성되는 순방향 링크에 주어지는 다른 요구 조건에 부합한다. 특히, 매 400ms마다, 기지국(102)은 방송채널(broacast channel; BCCH) 필드를 전송한다. 한 실시예에서, BCCH 필드는 단지 하나의 F-CH 상에 포함된다. 그러나, 다른 실시예에서 BCCH 필드는 각 F-CH들 상에 포함된다. 어느 경우에나, 정수의 다중 수퍼프레임은 BCCH의 타이밍 요건에 맞는다. 본 명세서에 기술된 바와 같이 각 수퍼프레임은 길이가 20ms이고 16개의 HSD프레임을 포함하며, 각각은 1.25ms의 지속 기간을 갖는다. 이 구조로 BCCH 필드는 데이터 속도 76.8kbps로 8HSD 프레임을 이용하여 매 400ms를 전송한다. 또한 매 20번째 20ms의 수퍼프레임은 BCCH 필드를 포함할 것이다. 각 20ms 수퍼프레임은 음성 통신과 데이터 통신 중 적어도 하나를 포함할 것이다.

해당 F-CH상의 다수의 사용자들 간에는 수퍼프레임 구조를 공유한다. 어떤 동작에 있어서는, 단일 사용자 터미널에 대한 모든 음성과 데이터 통신이 단일 F-CH상에서 수행된다. 그러나 다른 동작에서는, 단일 사용자 터미널에 대해 두개 또는 그 이상의 F-CH들이 음성과 데이터 통신중 적어도 하나를 운반한다. 이 수퍼프레임 구조에서, 각 수퍼프레임은 정수개의 프레임을 포함한다. 각 프레임은 음성 통신, 데이터 통신, 혹은 아래에 기술된 바와 같은 패킷에 따라 정렬된 음성과 데이터 통신의 조합을 운반한다. 데이터 속도는 패킷 하나씩을 기초로 변화가 가능하며, 데이터 속도는 그러한 패킷 내에서 서비스되는 사용자 터미널과 사용자 터미널에 대한 각 채널 품질 표시에 따라 결정된다. 따라서, 각 수퍼프레임은 일반적으로 다수의 사용자 터미널을 다수의 다른 데이터 속도로 서비스하게 된다. 또한 각 수퍼프레임은 일반적으로 음성과 데이터중 하나 이상으로 채워지므로 모든 가능한 스펙트럼이 사용된다.

상술된 본 발명의 실시예에서, F-CH는 확산-스펙트럼 코드 분할 다중 채널(spread-spectrum code division multiplexed channel)이다. F-CH는 주어진 시간에 단일 사용자 터미널에만 서비스한다. 아래에 기술되는 바와 같이 음성과 데이터 사용자는 HSD 프레임 상에서 시간 분할 다중화될 것이다. 채널 쓰루풋을 증가시키기 위하여, 주어진 시간에 서비스되는 포워드 링크 전송은 전송에 앞서 16 월시(Walsh) 코드의 세트로 변조된다. 따라서 실시예에서 F-CH는 일반적으로 사용자 터미널을 구별하기 위한 코드 분할을 하지 않고 주어진 짧은 시간에 F-CH들상에서 단일 사용자 터미널만을 서비스할 뿐이다. 그러나, 다른 실시예에서는, 월시 코드 서브세트, 예컨대, 8 월시 코드, 4 월시코드 등이 사용자 터미널을 서로 구별하는데 쓰여서, 주어진 짧은 시간에 어느 F-CH 상에 한 사용자 이상을 서비스할 수 있다.

수퍼프레임의 프레임 부분들은 다른 월시코드로 각기 변조된 데이터를 포함하게 되므로 각 서비스된 사용자 터미널은 수퍼프레임/프레임의 특정 부분을 따로 수신하게 된다. 그러한 데이터는 예를 들면 전력 조절 비트(power control bits)와 같은 전력 조절 데이터(power control data)로서, F-CH을 통해 전송되지만 이들은 역방향 링크 전송의 전송 전력을 조절하기 위해 도입된 것이다. 다수의 다른 사용자 터미널을 위한 다수의 전력 조절 비트는 다수의 대응 월시 코드로 각기 변조되고, 같은 수퍼프레임/프레임 시간내에 F-CH로 전송된다. 사용자 터미널은 이제 이 수퍼프레임/프레임 조각을 복호화하여 개별 전력 조절 비트를 수신하게 된다.

역방향 링크 상에 요구되는 데이터 쓰루풋은 실질적으로 순방향 링크 상의 것보다 적기 때문에 역방향 링크는 전형적인 역방향 링크 CDMA 기술을 사용하여 서 비스된다. 본 발명에 따르면, 사용자 터미널은 F-CH 채널 품질, 예컨대, 파일롯 신호의 강도/간섭 비율, 혹은 최대 지원가능한 데이터 속도를 보고한다. 각 사용자 터미널에 의해 보고된 F-CH 채널 품질과 부가 요소들에 따라 기지국은 F-CH들의 프레임을 다수의 가능한 캐리어를 통해 사용자 터미널에 할당한다.

각 수퍼프레임의 크기는 낮은 대기 시간 서비스(음성 통신)에 대한 지연 허용 한계에 의해 제한된다. 지연 허용 한계(예컨대, 20ms)에 기초하여 정수개의 프레임이 포함되어 같은 시간 간격의 수퍼프레임을 형성한다. 각 수퍼프레임에서, 각 음성 고객은 음성통신을 전달하기 위해 필요한 프레임 또는 프레임의 부분만을 할당받는다. 데이터 통신은 잔여 프레임과 음성통신을 전달하는데 사용되지 않는 프레임의 부분을 할당받는다. 음성 전화는 수퍼프레임의 시작부분에 밀집시키는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따라 음성과 데이터를 전달하는 패킷(400)의 구조를 도시하는 블록도이다. 패킷(400)의 간단한 실시예에서, 패킷에는 성공적으로 F-CH로 전송된 하나 또는 그 이상의 HSD 프레임이 포함된다. 각 HSD 프레임은 1.25ms의 지속 시간과 1536개의 칩과 8개의 서브-프레임을 포함한다. 각 서브-프레임은 192개의 칩을 포함한다. 각 HSD 프레임은 시작부에 하나의 파일롯 신호와 전력 조절 비트를 갖는다.

일반적으로, 패킷(400)은 연속하는 프레임 그룹을 가지는데, 예를 들면 HSD 프레임은 단일 캐리어로 전송된다. 패킷(400)의 프리앰블은 패킷(400)의 내용을 표시한다. 이러한 표시는 명시적인 데이터 속도 표시를 포함하는 것으로, 패킷(400)이 음성을 포함하든 데이터를 포함하든, 어느 사용자 터미널을 위한 패킷이든 상관없다.

파일롯 신호는 타이밍과 채널 품질 예측 모두를 위해 쓰인다. 파일롯 신호는 각 HSD 프레임(400)의 시작부에 포함되고 서비스 영역 내의 모든 기지국 사이의 파일롯 신호가 동조된다. 사용자 터미널은 파일롯 신호를 수신하고, 수신한 파일롯 신호의 강도에 따라, 또 대응하는 간섭 수준에 따라 채널 품질 표시를 결정한다. 각 사용자 터미널은 그런 다음 다수의 채널 품질 표시를 서비스하는 기지국에 각 캐리어에 대한 채널 품질 표시 각 하나씩을 보고한다. 이러한 채널 품질 표시 보고, 예컨대, 파일롯 강도 측정 메시지(Pilot Strength Measurement Message)가 R-TCH 또는 역 접근/조절(reverse access/control) 채널로 관할 기지국에 보고된다.

채널 품질 표시 중 하나는 개별 파일롯 신호/채널을 위한 캐리어 대 간섭(carrier-to-interference; C/I)비율이다. 따라서, 본 발명에 따른 한 작동에서, 사용자 터미널은 그것이 측정하는 각 파일롯 신호에 대한 C/I비율을 보고한다. 이러한 측정은 각 캐리어에 대하여 행해진다. 사용자 터미널에 의해 인가된 임계값을 기초로 이러한 보고가 제한된다. 다른 작동에서, 사용자 터미널은 각각의 수신 파일롯 신호와 관련되 채널 품질 표시를 보고하는 대신 각 해당 채널이 지원가능한 최대 데이터 속도를 결정하고 이를 관할 기지국에 보고한다. 그러면 기지국/네트워크 인프라스트럭처는 보고받은 채널 품질을 이용하여 어느 기지국에 또는 어떤 속도로 순방향 링크 음성 통신/데이터 통신을 사용자 터미널에 전송할 것인지를 결정한다.

각 HSD 프레임은 또한 역방향 링크 전송 전력을 증가시키거나 감소시키기 위해, 현재 F-CH에 의해 제공되는 사용자 터미널 전력 조절 비트 (power control bits; PCBs)를 포함하고 있다. 상술한 실시예에서, 각 HSD 프레임은 F-CH에 의해 서비스되는 각 사용자 터미널에 대한 PCB를 포함한다. 이 실시예에서 PCB는 F-CH의 I와 Q가지에 각각 펑처된다. 각 사용자에 대해, 개별 전력 조절 비트는 16개의 월시 코드 중의 하나로 변조된다. 이 월시 부호화된 출력은 PN 증폭 코드에 의해 2회에 걸쳐 더욱 변조된다. 이와 같이, 변조 형태로 최대 16명의 사용자들이 I-가지로 서비스되고 최대 16명이 Q-가지로 서비스되어 캐리어와 프레임 당 총 32명의 사용자의 역방향 링크 전력 조절이 PCB 비트를 통해 조절된다.

프리앰블은 명시 데이터 속도 표시자(explicit data rate indicator; EDRI)와 사용자 식별자 필드, 그리고 음성/데이터 식별자를 포함한다. EDRI는 패킷(400)에 포함된 데이터에 대한 명시적인 데이터 속도를 제공한다. 사용자 식별자 필드는 패킷에 포함된 데이터를 위한 사용자 터미널을 식별한다. 음성/데이터 표시자는 패킷이 음성을 포함하는지 데이터를 포함하는지를 표시하고 패킷(400)내에 음성/데이터의 상대적인 위치를 표시한다. 프리앰블은 패킷을 구성하는 모든 프레임에 대한 정보를 제공한다. 기본 프리앰블 정보는 여러번 반복되며, 프리앰블의 반복회수는 데이터 속도에 영향을 미칠 것이다.

도 5는 다수의 수퍼프레임을 구축함에 있어서 본 발명에 따른 작동을 설명하는 논리도로, 각 수퍼프레임은 동일 시간 간격동안 별개의 F-CH상으로 전달된다. 상술한 바와 같이, 수퍼프레임은 음성 전화의 요건을 만족시키기 위해 최대 지속기간을 갖는다. 또한, 수퍼프레임은 다수의 프레임을 갖고 있다. 그 프레임들은 특정 데이터 속도를 제공하고 그 시스템의 데이터 쓰루풋 요건에 적합한 지속기간과 프레임 구조를 갖고 있다.

수퍼프레임에 의해 서비스될 각 음성 사용자를 식별함과 함께 작동이 시작된다(504 단계). 도 1A과 관련해서 기술한 바와 같이, 각 수퍼프레임은 0, 하나, 혹은 그 이상의 음성 사용자 터미널(118, 120, 122)을 서비스한다. 따라서, 각 서비스 사용자 터미널에 대한 음성 통신 정보는 필요하다면 구축된 하나(혹은 그 이상)의 수퍼프레임 안에 포함되어야 한다. 각 음성 사용자를 식별하면서, 각 음성 사용자에 의해 지원되는 각 캐리어에 대한 데이터 속도가 결정된다(506 단계). 지원되는 데이터 속도는 또한 어떻게 음성 사용자 전송이 캐리어에 할당되는지와 어떻게 음성 사용자 전송이 그 캐리어의 수퍼프레임내에 지정되는지에 영향을 미치게 되는데, 예를 들자면, 같은 데이터 속도를 가지고 있는 사용자 터미널은 공통 캐리어의 패킷을 공유하게 될 것이다. 따라서, 두 사용자가 한 캐리어의 패킷을 공유하게 된다면, 공유 사용자 터미널에 의해 지원받을 수 있도록 데이터 속도가 선택될 것이다. 다음, 음성 사용자들이 공유 프레임으로 다중화되고 있는 서비스 캐리어에 대해, 음성 사용자에 대한 프레임 할당이 이루어진다(508 단계).

캐리어에 대해 음성 사용자들에게 프레임의 지정이 있은 후에 데이터 사용자들에 대한 할당이 이루어진다. 이 할당을 하는 첫 번째 단계에서 데이터 사용자의 식별이 이루어진다(510 단계). 그러면 QOS,IP SQL등과 같은 각 데이터 사용자들에 대한 서비스 수준 요건에 따라 결정이 내려지면 그에 따라 데이터 사용자들은 캐리어들의 현 수퍼프레임에서 프레임을 할당받게 된다. 도 1A와 관련한 설명에서 각 캐리어는 다수의 사용자 터미널(106-116)에 의해 공유되며, 그들 중 일부는 데이터 통신을 지원하기위해 필요한 것이다. 이러한 사용자 터미널(106-116) 중에서 결정이 내려지면 그에 따라, 혹은 사용자 터미널(106-116) 모두가 구축된 수퍼프레임 내에서 프레임을 할당받게 된다.

일단 데이터 사용자들이 식별되어 그들의 서비스 요건이 결정되면 음성 사용자들이 쓰지 않는 캐리어들의 잔여 프레임은 데이터 사용자들에게 할당된다(512 단계). 상술한 바와 같이 각 사용자 터미널은 캐리어를 다르게 하기 위해 데이터 속도를 달리 지원할 것이다. 그 다음에 개별 데이터 속도와 할당에 따라 캐리어의 가능한 프레임이 이러한 데이터 사용자들에게 지정된다(516 단계). 상술한 바에 따르면, 같은 데이터 속도를 가지는 음성 사용자와/또는 데이터 사용자는 패킷을 공유하게 될 것이다.

음성 사용자와 가변 데이터 속도 사용자의 지정이 이루어짐과 함께, 508과 516 단계에 따라 음성과 데이터가 캐리어의 수퍼프레임을 차지하게 된다(518 단계). 그러면 수퍼프레임은 사용자에게 캐리어로 전송된다(520 단계). 후속되는 수퍼프레임에 따라 도 5의 단계가 각각 후속되는 기간 동안 반복된다.

도 6은 단일 캐리어/F-CH에 대한 본 발명의 수퍼프레임 구조를 생성하고 처리하는 장치의 일례를 보여주는 블록도이다. 도 6에 도시된 구성요소는 수퍼프레임을 구축하는 기지국내에 포함되는 것들이다. 도 6의 소자들은 전형적인 회로 소자인 반면, 이러한 소자들의 일부 혹은 모든 기능은 하나 이상의 디지털 처리 장 치, 예컨대 디지털 신호 처리기, 마이크로 프로세서등으로부터 명령을 받는 소프트웨어를 통해 수행된다.

다중화된 음성 통신/데이터 통신이 부호기(604)로부터 수신된다. 전술한 바와 같이 수퍼프레임은 F-CH에 의해 서비스되는 다수의 사용자 터미널을 위한 음성/데이터 통신을 포함한다. 이와 같이, 이러한 모든 음성/데이터 통신은 부호기(604)를 통과하여 다중화되어 적당한 위치에서 패킷속으로 삽입된다. 부호기(604)로 들어가는 다중화된 음성/데이터 통신은 구축중인 패킷내에서 음성/데이터 통신의 지정 위치에 종속된다. 수퍼프레임의 구조 결정을 수행하는 작동은 도 5와 관련해서 상세히 기술하였다.

부호기(604)는 수신하는 비트 스트림을 부호화한다. 한 실시예에서는 부호기(604)는 터보-부호화 작동을 이용하여 음성과 데이터 통신을 모두 수신한다. 그러나 다른 실시예에서는 다른 부호화 기술을 채택한다. 속도-정합기(606)는 속도 정합을 이루는 출력을 내기 위해 부호기(604)로부터 나오는 부호화된 비트 스트림을 받아 반복 또는 펑처링 혹은 양자 모두를 작동 한다.

채널 인터리버(608)는 속도-정합기(606)의 출력을 받아 수신한 입력을 인터리브한다. 채널 인터리버(608)는 수신한 입력의 인터리빙된 출력을 생성하고 그 출력을 가변 변조기/매핑기(610)에 제공한다. 수퍼프레임의 특정 프레임의 생성된 데이터 속도에 따라 가변 변조기/매핑기(610)가 특정 부호화 기술에 따라 비트 스트림을 부호화한다.

디멀티플렉서(demultiplexer)(612)는 가변 변조기/매핑기(610)의 부호화된 출력을 받고 부호화된 출력을 디멀티플렉싱하여 16개의 출력을 생성한다. 이러한 16개의 출력은 다음에 월시 코드기(614)로 16x16 세트의 월시 코드로 부호화된다. 수퍼프레임을 전달하는 F-CH가 TDM이기 때문에, 언제라도 F-CH를 전달하는 음성 통신이나 데이터 통신은 단지 한 사용자 터미널만을 목표로 하게 된다. 이제 사용자 터미널은 하나 이상의 수신 통신을 16개의 월시 코드를 사용하여 복호화한다. 16개의 월시코드를 사용한 이러한 복호은 하나의 월시 코드나 16개의 월시 코드의 서브세트를 사용하여 부호화한 것과 비교할 때 상당히 향상된 복호화 결과를 만들어 낸다. 그러나 역시 상술한 바와 같이 또 다른 실시예에서 월시 코드의 서브세트는 F-CH상의 사용자를 구별하는데 사용될 수 있다.

월시 코드기(614)의 출력은 그 다음에 합계 노드(615)에서 합산되어 다중화기(618)에서 부호화된 파일롯 신호, EDRI, PCB들과 함께 다중화된다. 파일롯 신호, EDRI, PCB는 도 4와 관련된 기술에서와 같이 각기 구축되고 부호화된다. 상술한 실시예에서는 파일롯 신호, EDRI, PCB가 합계 노드(616)에서 생성된 비트 스트림으로 펑처링된다. 따라서 어떤 음성/데이터 비트는 상실된다. 그러나 부호기(604)에 의한 부호화의 강한 특성 때문에, 이 펑처링은 성능상의 퇴화가 거의 전혀 없는 결과를 나타낸다. 그러나 또다른 실시예에서는 파일롯 신호, EDRI, PCB는 음성/데이터 스트림과 TMD 다중화되어 어떤 음성/데이터 펑처링에 의해 손실되지 않는다. 다중화기(618)의 출력은 변조기(620)에서 다중 PN 확산 코드로 변조되어 할당된 스펙트럼에 걸쳐 통신의 에너지를 확산시킨다. 그런 다음에, 변조기(620)의 출력이 할당된 캐리어 주파수에서 해당 F-CH상으로 전송된다.

도 7은 본 발명에 따른 3개의 수퍼프레임 구조를 생성하는 장치의 예를 보여나타낸 블록도인데, 각각은 별도의 캐리어로 전달되고 동일 시간 간격 동안 전송된다. 스케줄러/다중화기(702)가 모든 음성과 데이터 통신을 수신한다. 전술한 작동을 기초로 스케줄러/다중화기(702)는 음성과 데이터 통신을 시간 분할 다중화(TDM)하여 다수의 TDM 수퍼프레임/프레임 내에 배치한다. 도 7의 실시예에서 3개의 TDM 수퍼프레임들이 구축되는데, 각각은 해당 캐리어 주파수에서 해당 F-CH 상으로 전달될 것이다.

스케줄러/다중화기(702)는 3개의 F-CH들(704, 706, 708) 각각에 대한 수퍼프레임 처리 소자에 각각 입력을 제공한다. 이러한 수퍼프레임 처리 소자들(704, 706, 708) 각각은 앞에서 기술한 구조를 가진다. 이러한 수퍼프레임 처리 소자(704, 706, 708)의 출력이 변조기(710, 712, 714)에 제공되어 캐리어 1, 캐리어 2, 캐리어 3 각각과 결과를 변조한다. 다음에 3개의 F-CH를 형성하는 이 변조기(710, 712, 714)는 합게 노드(716)에서 합산되고 안테나를 통해 서비스받는 사용자 터미널로 전송된다.

도 8은 상술한 작동을 수행하는 본 발명에 따라 구축된 기지국(802)를 도시하는 블록도이다. 기지국(802)는 CDMA 작동 프로토콜, 예컨대, IS-95A, IS-95B, IS-2000와 함께/또는 다양한 3G와 4G 표준을 지원하는데, 이는 본 발명의 설명과 호환될 수 있도록 변형되었다. 그러나, 다른 실시예에서 기지국(802)은 다른 작동 표준을 지원한다.

기지국(802)은 처리장치(804), DRAM(806), SRAM(808), 플래시 메모리, EPROM(810)과 하드 드라이브, 광 드라이브, 테이프 드라이브 등과 같은 적어도 하나의 데이터 저장장치(812)를 포함한다. 이러한 구성요소(이들은 병렬 처리 카드 또는 모듈에 포함될 것이다.)들은 로컬 버스(817)을 통해 상호 연결되고 인터페이스(818)를 통해 (뒷면에 놓이게 될) 병렬 버스(820)에 연결될 것이다. 다양한 별렬 카드들이 병렬 버스(820)에 연결된다. 이러한 병렬 카드들은 네트워크 인프라스트럭처 인터페이스 카드(824)를 포함하는데, 이는 기지국(802)을 무선 네트워크 인프라스트럭처(850)에 연결한다. 디지털 처리 카드(826, 828, 830)는 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 유닛(832, 834, 836)에 각각 연결된다. 이러한 디지털 처리 카드(826, 828, 830) 각각은 기지국(802)에 의해 서비스되는 개별 섹터, 즉, 섹터 1, 섹터 2, 섹터 3에 대한 디지털 처리를 수행한다. 따라서, 각 디지털 처리 카드(826, 828, 830)는 도 6, 도 7과 관련하여 기술한 처리 작동의 일부 또는 전부를 수행할 것이다. RF 유닛(832, 834, 836)은 안테나(842, 844, 846) 각각에 연결되고, 기지국(802)과 사용자 터미널(도 9에서 보여진 구조) 간의 무선 통신을 지원한다. 기지국(802)는 다른 카드들(804)도 지원한다.

수퍼프레임 생성 및 전송 명령(Superframe Generation and Transmission Instruction; SGTI)은 저장장치(812)에 저장된다. 처리장치(804)에 의한 실행을 위한 SGTI(814)처럼 SGTI(816)는 처리장치(804)와 DRAM(806)중 적어도 하나에 다운로드된다. SGTI(816)이 기지국(802)내의 저장장치(812)에 상주하는 것으로 도시된 반면, SGTI(816)는 자기매체, 광매체, 전자매체 등과 같은 휴대용 매체에 로드된다. 또한, SGTI(816)은 데이터 통신 경로를 거쳐 전자적으로 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 전송된다. 이러한 SGTI의 실시예는 모두 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 것이다. SGTI(814)의 실행을 함에 있어, 기지국(802)은 수퍼프레임을 생성하고 전송함에 있어 상술한 본 발명에 따른 작동을 수행한다. SGTI(816)는 부분적으로는 디지털 처리 카드(826, 828, 830)와 기지국, 혹은 양자의 다른 구성요소에 의해 실행되기도 한다. 또한, 도시된 기지국(802)의 구조는 본 발명의 설명에 따라 작동하는 많은 다양한 기지국 구조 중 하나일 뿐이다.

도 9는 상술한 작동을 수행하는, 본 발명에 따라 구축된 사용자 터미널(902)을 도시하는 블록도이다. 사용자 터미널(902)은 CDMA 작동 프로토콜, 예컨대, IS-95A, IS-95B, IS-2000와 함께 또는 각각 다양한 3G와 4G 표준을 지원하는데, 즉, 이는 본 발명의 설명과 호환될 수 있도록 변형되었다. 그러나, 다른 실시예에서 기지국(802)은 다른 작동 표준을 지원한다.

사용자 터미널(902)은 RF 유닛(904)과 처리장치(906), 메모리(908)를 포함한다. RF 유닛(904)은 사용자 터미널(902) 케이스의 내부나 외부에 위치하게될 안테나(905)와 연결된다. 처리장치(906)는 ASCI(Application Specific Integrated Circuit)나 본 발명에 따라 사용자 터미널(902)을 작동시킬 수 있는 다른 형태의 처리장치가 될 수 있다. 메모리(908)는 정적인 것과 동적인 것, 예컨대 DRAM, SRAM, ROM, EEPROM 등의 부품 모두를 포함한다. 어떤 실시예에서는 처리장치(906)도 포함하는 ASIC상에 메모리(908)가 부분적으로나 완전히 포함될 수 있다. 사용자 인터페이스(910)는 표시장치, 키보드, 스피커, 마이크, 데이터 인터페이스를 가지고 다른 사용자 인터페이스 부품도 가질 수 있다. RF 유닛(904)과 처리장치(906), 메모리(908), 사용자 인터페이스(910)는 하나 이상의 통신 버스/링크를 통해 연결된다. 전원(912) 또한 RF 유닛(904), 처리장치(906), 메모리(908), 사용자 인터페이스(910)와 연결되어 전력을 공급한다.

수퍼프레임 수신 및 응답 명령(Superframe Receipt and Response Instructions; SRRI)(916)은 메모리(908)에 저장된다. SRRI(914)가 처리장치(906)에 의한 실행을 위해 했던 것과 같이 SRRI(916)가 처리장치(906)로 다운로드된다. 어떤 실시예에서는 SRRI(916)도 RF 유닛(904)에 의해 실행될 수 있다. SRRI(916)는 제조 시점에서 공중 서비스 준비 작동과 같은 서비스 준비 작동, 혹은 파라미터 갱신 작동을 하는 동안 사용자 터미널(902)로 프로그램될 수 있다. 도시한 사용자 터미널(902)의 구조는 단지 한 사용자 터미널 구조의 일례일 뿐이다. 다른 많은 다양한 사용자 터미널 구조가 본 발명의 설명에 따라 작동될 수 있다.

SRRI(914)를 실행하면, 사용자 터미널(902)은 다수의 F-CHs상의 본 발명에 따른 수퍼프레임 구축을 수신함에 있어 앞서 서술한 본 발명에 따라 동작을 수행한다. 이러한 작동은 채널 품질을 표시하기 위하여 사용자 터미널(902)과 그에 따른 서비스 기지국(902)을 위한 수퍼프레임의 복호화을 포함한다. 수퍼프레임을 수신하고 의도한 통신을 추출함에 있어 사용자 터미널(902)에 의해 수행된 작동은 도6과 7에 상술된 기술과 역으로 수행된다. 최초 EDRI와 두번째 EDRI를 수신하고 해석하는데 부가적으로 요구되는 동작은 여기 제공된 기술로 볼 때, 명백하다. 또한 이러한 작동 중 다른 것들이 수행되면 채널 품질 표시 또는 최대 지원가능한 데이터 속도 표시를 해당 역방향 링크에 서비스하는 해당 기지국(902)에 보고한다.

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Claims

다수의 캐리어를 사용하여 다수의 사용자 터미널을 서비스하기 위한 무선 통신 시스템의 작동 방법으로서,

상기 다수의 사용자 터미널 각각에 대하여, 상기 다수의 캐리어 각각에 대한 채널 품질 표시를 수신하는 단계(204);

상기 다수의 사용자 터미널 각각에 대하여, 상기 다수의 캐리어 각각에 의한최대 지원가능한 비트 속도를 결정하는 단계(206);

사용자 터미널 캐리어 조직을 생성하기 위해 상기 다수의 캐리어에 의해 상기 다수의 사용자 터미널을 지원할 수 있는 최대 비트 속도들을 조직화하는 단계(208); 및

다수의 연속적인 수퍼프레임 시간 주기들 중 각 수퍼프레임 시간 주기에 대해:

상기 다수의 사용자 터미널 중 각 사용자 터미널에 대해, 상기 사용자 터미널에 대한 대응하는 최소 등급의 서비스와 상기 사용자 터미널 캐리어 조직을 기초로 상기 다수의 캐리어에 대응하는 수퍼프레임 중 적어도 하나의 프레임을 할당하는 단계(212);

적어도 상기 다수의 사용자 터미널들 중 일부의 사용자 터미널들에 대하여, 상기 다수의 캐리어에 대응하는 수퍼프레임들 중 사용하지 않은 잔여 프레임을 할당하는 단계;

상기 다수의 사용자 터미널에 대한 할당에 기초하여 다수의 캐리어들에 대응하는 수퍼프레임들을 구축하는 단계; 및

상기 다수의 캐리어들에 대응하는 수퍼프레임들을 전송하는 단계(216)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 수퍼프레임들 중 상기 다수의 캐리어에 대응하는 프레임들을 할당하여 다수의 캐리어에 의한 쓰루풋을 최대화시키는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

다수의 사용자 터미널들 각각에 의해 제공된 다수의 캐리어 각각에 대한 채널 품질 표시는 상기 다수의 캐리어 각각에 의해 지원될 수 있는 대응 최대 비트 속도를 포함하는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 사용하지 않은 잔여 프레임들의 할당은 하나 또는 그 이상의 개별 서비스 등급과 공정성을 기초로 하는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 음성 통신을 서비스하는 사용자 터미널에 대한 최소한의 서비스 등급을 만족시키는 것은 각 수퍼프레임 시간 주기에 대해 상기 사용자 터미널에 적어도 하나의 프레임을 할당할 것을 필요로 하는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 다수의 캐리어에 대응하는 수퍼프레임들 각각을 전송에 앞서 각각 다수의 월시 코드 각각으로 확산시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 다수의 캐리어들에 대응하는 각각의 수퍼프레임은 다수의 데이터 프레임들을 포함하며, 상기 다수의 데이터 프레임들 중 적어도 일부는 헤더와 데이터를 포함하며, 상기 헤더는 대응하는 데이터에 대한 데이터 속도와 상기 다수의 터미널들 중 목표로 하는 사용자 터미널을 표시하는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 다수의 사용자 터미널들 중의 사용자 터미널은 상기 다수의 캐리어들 중 다른 모든 캐리어들 보다 상기 사용자 터미널에 대해 상대적으로 양호한 채널 품질 표시를 갖는 캐리어에 의해 수퍼프레임 중 적어도 하나의 프레임을 할당받는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 다수의 캐리어에 의해 각 수퍼프레임들을 전송하는 단계는 시간에 맞춰 동조되는 것을 또한 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 따라 작동되는 무선 통신 시스템을 포함하는 기지국.
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