KR100835191B1 - 동기식 피코넷-간 라우팅 - Google Patents

동기식 피코넷-간 라우팅 Download PDF

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Abstract

본 발명의 시스템 및 기술들은 무선 통신에 관한 것이다. 상기 시스템 및 기술들은 프로세스, 모듈 또는 통신 단말기가 통신을 스케줄링하는 무선 통신에 관한 것이다. 스케줄링 기능은 제 1 송신 단말기(106b)와 수신 단말기(208a) 간의 피코넷-간 전송을 스케줄링하는 것을 포함할 수 있으며, 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨은 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하도록 스케줄링하는 것을 포함한다. 스케줄링 기능은 또한 제 2 송신 단말기(106c) 및 수신 단말기(106e) 사이의 피코넷-내 전송을 스케줄링하는 것을 포함하며, 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨이 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하도록 스케줄링하는 것을 포함한다. 피코넷-내 전송은 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링된다.

Description

동기식 피코넷-간 라우팅{SYNCHRONOUS INTER-PICONET ROUTING}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이며, 특히 네트워크 내의 직접 전송 및 멀티-홉 전송을 스케줄링하기 위한 다양한 시스템 및 기술에 관한 것이다.
종래의 무선 통신에서, 액세스 네트워크는 일반적으로 다수의 이동 디바이스들에 대한 통신을 지원하는데 사용된다. 상기 액세스 네트워크들은 일반적으로 지리적인 영역을 통해 분포된 다수의 고정 사이트 기지국들과 함께 구현된다. 지리적인 영역은 일반적으로 셀들이라 공지된 더 작은 영역들로 세분된다. 각각의 기지국은 개별 셀 내의 모든 이동 디바이스들을 서비스하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 액세스 네트워크는 서로 다른 셀룰러 영역들을 통해 변화하는 트래픽 요구들을 보상하도록 용이하게 재구성될 수는 없다.
종래의 액세스 네트워크와는 대조적으로, 애드혹(ad-hoc) 네트워크들은 동적이다. 애드혹 네트워크는 단말기들이라 참조되는 다수의 무선 통신 디바이스들이 함께 네트워크를 형성할 것을 결정할 때 형성될 수 있다. 애드혹 네트워크들 내의 단말기들이 호스트들과 라우터들로 동작하기 때문에, 네트워크는 더 효율적인 방식으로 현존하는 트래픽 요구들을 만족하도록 용이하게 재구성될 수 있다. 또한, 애드혹 네트워크들은 애드혹 네트워크들이 향후에 대하여 관심있는 선택을 수행할 때 종래의 액세스 네트워크들에 의해 요구된 인프라구조를 요구하지 않는다.
완전히 피어-투-피어 접속들로 구성된 애드혹 네트워크는 매우 비효율적인 통신들을 유발한다. 효율을 개선하기 위해, 단말기들은 스스로를 피코넷들의 집합으로 조직화할 수 있다. "피코넷"은 서로 인접하는 단말기들의 그룹이다. 각각의 피코넷은 자신의 피코넷-내부에서 전송들을 스케줄링하는 마스터 단말기를 가질 수 있다.
다수의 다중 액세스 기술들은 애드혹 네트워크에서 통신들을 지원하고 있다. 예를 들어, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 방식은 매우 공통적인 기술이다. FDMA는 일반적으로 피코넷 내의 2개의 단말기들 사이의 개별 통신들에 전체 대역폭의 개별 부분들을 할당하는 것을 포함한다. 상기 방식이 중단되지 않는 통신들에게 효율적일 수 있지만 전체 대역폭의 더 양호한 사용은 상기와 같이 중단되지 않고 계속되는 통신이 요구되는 않는 경우에 달성될 수 있다.
다른 다중 액세스 방식들은 시간 분할 다중 액세스(TDMA)를 포함한다. 상기 TDMA 방식들은 중단되지 않는 통신들을 필요로 하지 않는 다수의 단말기들 사이에 제한된 대역폭을 할당하는데 특히 효율적일 수 있다. TDMA 방식들은 일반적으로 지정된 시간 간격들에서 2개의 단말기들 사이의 각각의 통신 채널에 전체 대역폭을 지정한다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA) 기술들은 각각의 시간 간격 동안 다중 전송들을 지원하기 위해 TDMA와 결합하여 사용될 수 있다. 상기 기술은 반송파(carrier)를 변조하는 서로 다른 코드로 지정된 시간 간격 내에 각각의 신호를 전송함으로써 달성될 수 있고, 따라서 신호를 확산한다. 전송된 신호들은 상응하는 코드를 사용하여 원하는 신호를 역확산하는 복조기에 의해 수신 단말기에서 분리될 수 있다. 코드가 매칭되지 않는 원하지 않는 신호들은 역확산되지 않고 잡음으로 작용한다.
스펙트럼 확산 통신을 사용하는 TDMA 시스템에서, 각각의 마스터 단말기는 초과의 상호 간섭을 발생하지 않는 방식으로 자신의 피코넷 내의 전송들을 스케줄링할 수 있다. 그러나, 다수의 피코넷들의 전송들로부터 간섭을 관리하는 것은 더 어려울 수 있다. 따라서, 견고하고 효율적인 스케줄링 알고리즘이 요구된다. 스케줄링 알고리즘은 초과의 간섭을 발생하지 않는 방식으로 다수의 피코넷들에서의 직접 및 멀티-홉 전송들을 스케줄링하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양상에서, 통신 스케줄링 방법은 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-간 전송을 스케줄링하고, 상기 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계; 및 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 스케줄링하고, 상기 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계를 포함한다. 피코넷-내 전송은 피코넷-간 전송과 동일하게 스케줄링된다. 상기 방법은 통신 단말기내에서 동작하는 스케줄러 또는 임의의 다른 수단들에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 또다른 양상에서, 통신 스케줄링 방법은 제 2 피코넷으로부터 스케줄링된 피코넷-간 전송에 관한 정보를 제 1 피코넷에서 수신하는 단계; 및 상기 제 1 피코넷에서 다수의 피코넷-내 전송들을 스케줄링하는 단계를 포함하며, 상기 피코넷-내 전송들 중 어느 것도 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링되지 않는다. 상기 방법은 통신 단말기내에서 동작하는 스케줄러 또는 임의의 다른 수단들에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 또다른 양상에서, 통신 스케줄링 방법은 제 2 피코넷 내의 제 1 송신 단말기로부터 제 1 피코넷 내의 제 1 수신 단말기로 스케줄링된 피코넷-간 전송에 관한 타이밍 정보를 상기 제 1 피코넷에서 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제 1 피코넷 내의 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링하는 단계; 상기 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 상기 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계; 및 상기 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 상기 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 양상에서, 통신 단말기는 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-간 전송을 스케줄링하고, 상기 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 스케줄링 수단; 및 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 스케줄링하고, 상기 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 스케줄링 수단을 포함하며, 상기 피코넷-내 전송은 상기 피코넷-간 전송과 동일하게 스케줄링된다.
본 발명의 다른 실시예들은 하기의 상세한 설명으로부터 본 당업자에게 당연히 명백할 것이며, 본 발명의 다양한 실시예들은 예시적으로 도시 및 설명된다. 실현되는 바와 같이, 본 발명은 다른 상이한 실시예들일 수 있고, 몇몇 실시예들은 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않고 다양한 다른 사항들에서 변경될 수 있다. 따라서, 도면들 및 실시예들은 설명으로 간주되는 것이지 제한으로 간주되지 않는다.
본 발명의 양상들은 첨부된 도면에서 예로서 제공되는 것이지 한정을 위해 제공되는 것은 아니다.
도 1은 피코넷의 일 예를 설명하는 개념도이다.
도 2는 피코넷 클러스터를 형성하는 2개의 피코넷들의 일 예를 설명하는 개념도이다.
도 3는 피코넷 통신들을 제어하기 위한 매체 접근 제어(MAC) 프레임의 일 예를 설명하는 개념도이다.
도 4는 피코넷-내에서 동작할 수 있는 단말기의 일 예를 설명하는 개념 블럭도이다.
도 5는 단말기내의 트랜시버 및 베이스밴드 프로세서의 일 예를 설명하는 기능 블럭도이다.
도 6는 토폴로지 맵의 일 예를 설명하는 개념 블럭도이다.
도 7은 피코넷-간 통신들의 일 예를 설명하는 개념도이다.
도 8는 피코넷-간 통신들의 또다른 예를 설명하는 개념 블럭도이다.
첨부된 도면과 관련하여 하기에 설명되는 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시예들의 설명을 위한 것이지 본 발명이 실행될 수 있는 실시예들만을 표현하기 위한 것은 아니다. 본 개시물에 개시된 각각의 실시예는 본 발명의 일 예 또는 설명으로서 제공되며, 다른 실시예들에 바람직하거나 유리한 것으로 간주될 필요는 없다. 상세한 설명은 본 발명의 정확한 이해를 제공하기 위한 특정 설명들을 포함한다. 그러나, 본 발명은 상기 특정 설명들 없이 실행될 수 있음이 당업자에게 인식될 것이다. 몇몇 예들에서, 공지된 구성들 및 디바이스들은 본 발명의 개념들을 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 블럭도 형태로 도시된다. 약어들 및 다른 전문용어는 단지 편의를 위해 사용될 수 있고, 본 발명을 사상을 제한하기 위한 것은 아니다.
하기의 상세한 설명에서, 본 발명의 다양한 양상들은 초광대역(UWB) 무선 통신 시스템의 개념에서 설명될 수 있다. 상기 양상들은 상기 응용 분야에서 사용하기에 적합할 수 있고, 당업자는 상기 양상들이 다른 통신 환경들에서 사용하기에 적합할 수 있는 것을 용이하게 인식할 것이다. 따라서, UWB에 대한 임의의 참조는 본 발명의 양상들을 설명하기 위한 것이며, 상기 양상들은 넓은 응용 범위를 가지는 것으로 이해된다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 피코넷에 대한 네트워크 토폴로지의 일 예를 도시한다. 피코넷(102)은 몇몇 멤버 단말기들(106) 사이의 통신들을 지원하는 마스터 단말기(104)와 함께 도시된다. 단말기들은 보행중인 사용자, 차량, 비행기, 선박 등등에 의해 이동되는 단말기와 같이 고정되거나 이동할 수 있다. 용어 "단말기"는 셀룰러 또는 무선 전화기, 개인 휴대 정보 단말(PDA), 랩탑, 외장형 또는 내장형 모뎀들, PC 카드 또는 임의의 다른 유사 디바이스들을 포함하는 이동 통신 디바이스의 임의의 형태를 포함하고자 하는 것이다. 피코넷(102) 내에서, 마스터 단말기(104)는 멤버 단말기들(106)의 각각과 통신할 수 있다. 멤버 단말기들(106)은 마스터 단말기(104)의 제어 하에 서로 직접 통신할 수 있다. 하기에서 상세히 설명되는 것과 같이, 피코넷(102) 내의 각각의 멤버 단말기(106)는 피코넷 외부의 단말기들과 직접 통신할 수 있다.
마스터 단말기(104)는 TDMA, FDMA, CDMA와 같은 다중 액세스 방식 또는 또다른 다중 액세스 방식들을 사용하여 멤버 단말기들(106)과 통신할 수 있다. 본 발명의 다른 양상들을 설명하기 위해, 본 개시물에 설명되는 무선 네트워크들은 TDMA 및 CDMA 기술들 모두를 사용하는 하이브리드 다중 액세스 방식의 개념 내일 것이다. 당업자는 본 발명이 상기 다중 액세스 방식들에 제한되지 않음을 잘 알 것이다.
피코넷은 다양한 방식들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 단말기가 초기에 전원이 켜질 때, 다양한 피코넷 마스터 단말기들로부터 파일럿 신호들을 탐색할 수 있다. 각각의 피코넷 마스터 단말기로부터 동보(broadcast)되는 파일럿 신호는 변조되지 않은 스펙트럼 확산 신호 또는 다른 형태의 간섭 신호일 수 있다. 스펙트럼 확산 통신들에서, 각각의 피코넷 마스터 단말기에 유일한 의사-난수 잡음(PN) 코드는 파일럿 신호를 확산하는데 사용될 수 있다. 상관 프로세스를 사용하여, 단말기는 도 1의 마스터 단말기(104)로부터 동보된 파일럿 신호와 같이 마스터 단말기로부터 파일럿 신호의 위치를 결정하기 위해 모든 가능한 PN 코드들을 탐색할 수 있다. 파일럿 신호는 마스터 단말기(104)로 동기화하기 위해 멤버 단말기(106)에 의해 사용될 수 있다. 확산 스펙트럼 파일럿 신호의 포착은 공지되어 있다.
마스터 단말기(104)는 높은 데이터 레이트의 전송들을 관리하기 위해 사용될 수 있다. 이는 마스터 단말기(104)에 최소 또는 임계 데이터 레이트를 지원할 수 있는 단말기들이 피코넷(102)에 참여하도록 함으로써 달성될 수 있다. UWB 통신 시스템에서, 예를 들어, 1.2288Mbps의 데이터 레이트는 전파 환경들에 따라 30-100미터의 거리에서 지원될 수 있다. 상기 시스템에서, 마스터 단말기(104)는 최소 1.2288Mbps의 데이터 레이트를 지원할 수 있는 멤버 단말기들(106)로 피코넷(102)을 조직하도록 구성될 수 있다. 더 높은 데이터 레이트들이 요구되는 경우에, 상기 범위는 더 제한될 수 있다. 예를 들어, 100Mbps의 데이터 레이트들은 10미터의 범위에서 UWB 시스템들에서 달성될 수 있다.
멤버 단말기(106)는 마스터 단말기(104)로부터 동보된 파일럿 신호를 사용하여 링크 품질을 측정함으로써 피코넷의 최소 데이터 레이트 요구조건들을 만족할 수 있는지의 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 전술된 것과 같이, 단말기는 상관 프로세스를 통해 파일럿 신호를 식별할 수 있다. 링크 품질은 공지된 수단들을 사용하여 파일럿 신호로부터 반송파 대 간섭비(C/I)를 계산함으로써 측정될 수 있다. C/I비 계산에 기초하여, 멤버 단말기(106)는 최소 또는 임계 데이터 레이트가 공지된 수단들에 의해 지원될 수 있는지의 여부를 결정할 수 있다. 만약 멤버 단말기(106)가 최소 또는 임계 데이터 레이트가 지원될 수 있다고 결정하면, 마스터 단말기(104)를 등록함으로써 피코넷(102)에 참여하는 것을 시도할 수 있다.
2개 (또는 그 이상)의 마스터 단말기들과 최소 또는 임계 데이터 레이트로 통신할 수 있는 멤버 단말기는 2개의 피코넷들 사이의 "클러스터 내 브리지 단말기(intra-cluster bridge terminal)"가 될 수 있고, 상기 2개의 피코넷들은 동일한 클러스터의 멤버들이 된다. 도 2는 2개의 피코넷들(102 및 204)에 의해 형성된 클러스터(202)를 도시하는 네트워크 토폴로지의 일 예이다. 클러스터(202)의 제 1 피코넷(102)은 도 1과 관련하여 설명된 동일한 피코넷이며, 몇몇 멤버 단말기들(106)을 지원하는 마스터 단말기(104)를 포함한다. 클러스터(202)의 제 2 피코넷(204)은 몇몇 멤버 단말기들(208)을 지원하는 마스터 단말기(206)를 포함한다. 멤버 단말기(106a)는 제 1 및 제 2 피코넷들(102, 204) 모두의 멤버이며, 따라서 클러스터 내 브리지 단말기이다. 2개의 피코넷들 사이에 하나 이상의 클러스터 내 브리지 단말기가 존재하는 경우에, 그들 중 하나는 제 1 클러스터 내 브리지인 것으로 선택되고, 다른 것들은 제 2 브리지들이다. 2개의 피코넷들(102, 204)의 단말기들 사이에서의 통신은 직접적이거나 클러스터 내 브리지 단말기들 중 하나를 통한 것일 수 있다.
몇몇 경우들에서, 단말기는 최소 또는 임계 데이터 레이트를 지원하기에 충분한 신호 강도의 파일럿 신호를 발견할 수 없을 수 있다. 이는 몇가지 이유들로 인한 것이다. 예를 들어, 단말기가 마스터 단말기로부터 멀리 떨어져 있을 수 있다. 선택적으로, 전파 환경은 필수 데이터 레이트를 지원하기에 불충분할 수 있다. 또다른 경우에, 단말기는 현존하는 피코넷에 참여할 수 없고, 따라서 자신의 파일럿 신호를 전송하여 분리된 단말기로서 동작하기 시작할 수 있다. 분리된 단말기는 새로운 피코넷에 대한 마스터 단말기가 될 수 있다. 분리된 단말기로부터 충분한 강도로 동보된 파일럿 신호를 수신할 수 있는 다른 단말기들은 파일럿 신호를 포착하여 상기 분리된 단말기의 피코넷에 참여하려 할 수 있다.
도 3에서, 단말기들 사이의 통신들을 지원하기 위해 주기적인 프레임 구조가 사용될 수 있다. 상기 프레임은 일반적으로 매체 접근 제어(MAC) 프레임으로 참조되며, 이는 단말기들을 위한 통신 매체로의 접속을 제공하는데 사용되기 때문이다. 상기 프레임은 특정 응용 및 전체 설계 제약들에 따라 결정되는 임의의 간격을 가질 수 있다. 설명을 위해, 5ms의 프레임 간격이 사용될 것이다. 5ms 프레임은 650Mcps의 높은 칩 레이트 및 19.2kbps미만의 데이터 레이트들을 지원하는 요구를 수용해야 한다.
MAC 프레임 구조의 일 예는 n개의 프레임들(302)로 도시된다. 각각의 프레임은 예를 들어, 160개의 시간 슬롯들과 같은 다수의 시간 슬롯들(304)로 분할될 수 있다. 슬롯 간격은 31.25㎲가 될 수 있고, 이는 650Mcps의 20,312.5개 칩들에 대응한다. 프레임 내의 임의의 갯수의 시간 슬롯들은 오버헤드라 지정될 수 있다. 예를 들어, 프레임(302) 내의 제 1 슬롯(306)은 마스터 단말기들에 의해 스펙트럼 확산 파일럿 신호를 동보하도록 사용될 수 있다. 파일럿 신호는 전체 슬롯(306)을 점유할 수 있거나, 도 3에 도시된 것과 같은 제어 채널이 시간 공유될 수 있다. 제 1 슬롯(306)의 끝 부분을 점유하는 제어 채널은 파일럿 신호와 동일한 전력 레벨로 동보되는 스펙트럼 확산 신호가 될 수 있다. 마스터 단말기들은 MAC 프레임의 구성을 한정하기 위해 상기 제어 채널을 사용할 수 있다.
스케줄링 정보는 도 3의 시간 슬롯들(308, 310)과 같이 프레임 내에서 다양한 시간 슬롯들을 점유하는 하나 또는 그 이상의 추가 스펙트럼 확산 제어 채널들을 사용하여 동보될 수 있다. 스케줄링 정보는 각각의 활성 단말기에 대한 시간 슬롯 할당들을 포함할 수 있다. 상기 시간 슬롯 할당들은 프레임(302)의 일 부분(312)을 점유하는 데이터 슬롯들로부터 선택될 수 있다. 각각의 활성 단말기에 대한 전력 레벨 및 데이터 레이트와 같은 추가 정보가 포함될 수 있다. 다수의 단말기 쌍들은 CDMA 방식을 사용하여 임의의 주어진 시간 슬롯에 할당될 수 있다. 상기 경우에, 스케줄링 정보는 단말기들 사이의 개별 통신들을 위해 사용될 확산 코드들을 포함할 수 있다.
도 4는 단말기의 가능한 구성을 도시하는 개념 블럭도이다. 당업자가 인식하는 것과 같이, 단말기의 정확한 구성은 특정 응용 및 전체 설계 제약들에 따라 변화할 수 있다. 명확함 및 완전함을 위해, 다양한 발명의 개념들이 스펙트럼 확산 능력을 가지는 UWB 단말기의 개념에서 설명되지만, 상기 발명의 개념들은 다양한 다른 통신 디바이스들에서 사용하기에 적합할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 확산 UWB 단말기에 대한 임의의 참조는 본 발명의 다양한 양상들을 설명하기 위한 것이며, 상기 양상들은 넓은 응용 범위를 가지는 것으로 이해된다.
단말기는 안테나(404)에 접속된 프론트 엔드 트랜시버(402)와 함께 구현될 수 있다. 베이스밴드 처리기(406)는 트랜시버(402)에 접속될 수 있다. 베이스밴드 처리기(406)는 소프트웨어 기반 구조 또는 다른 형태의 구조로 구현될 수 있다. 소프트웨어 기반 구조는 단말기가 피코넷-내에서 마스터 또는 멤버 단말기로서 동작하도록 하는 실행 제어 및 전체 시스템 관리 기능들을 제공하는 소프트웨어 프로그램들을 구동하기 위한 플랫폼으로서 제공되는 마이크로프로세서(미도시)와 함께 형성될 수 있다. 베이스밴드 처리기(606)는 마이크로프로세서에 대한 처리 요구들을 감소시키기 위해 애플리케이션용 알고리즘을 구동하는 통신 소프트웨어 계층이 삽입된 디지털 신호 처리기(DSP;미도시)를 포함할 수 있다. DSP는 파일럿 신호 포착, 신호 동기화, 주파수 트래킹, 확산-스펙트럼 처리, 변조 및 복조 기능들, 및 순방향 에러 정정과 같은 다양한 신호 처리 기능들을 제공하는데 사용될 수 있다.
단말기는 또한 베이스밴드 처리기(406)에 접속된 다양한 사용자 인터페이스(408)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스들은 예를 들어 키패드, 마우스, 터치 스크린, 디스플레이, 음향기, 진동기, 오디오 스피커, 마이크, 카메라 및/또는 등등을 포함할 수 있다.
도 5는 베이스밴드 처리기 및 트랜시버의 일 예를 도시하는 기능 블럭도이다. 트랜시버(402)는 수신기(502) 및 송신기(504)를 포함할 수 있다. 수신기(502)는 잡음 및 간섭의 존재시 원하는 신호들을 검출하여 이들을 신호에 포함된 정보가 베이스밴드 처리기(406)에 의해 처리될 수 있는 레벨로 증폭하는데 사용될 수 있다. 송신기(504)는 베이스밴드 처리기(406)로부터의 정보를 반송파에 변조하고, 변조된 반송파를 안테나(404)를 통해 자유 공간 내로 방사하는데 충분한 전력 레벨로 증폭하는데 사용될 수 있다.
베이스밴드 처리기(406)는 단말기의 전송측 및 수신측에서 신호 처리기들(508, 510)을 포함한다. 신호 처리기들(508, 510)은 파일럿 신호 포착, 시간 동기화, 주파수 트래킹, 확산-스펙트럼 처리, 변조 및 복조 기능들, 순방향 에러 정정 및/또는 다른 단말기들과의 통신들을 지원하기에 적합한 임의의 다른 신호 처리 기능을 위해 사용될 수 있다. 전술된 것과 같이, 상기 신호 처리 기능들은 DSP내에 삽입된 소프트웨어 계층 또는 선택적으로 다른 수단들을 사용하여 실행될 수 있다.
베이스밴드 처리기(406)는 마스터 단말기로 동작할 때 스케줄러(506)를 인에이블할 수 있다. 베이스밴드 처리기(406)의 소프트웨어 기반 구현시, 스케줄러(506)는 마이크로프로세서에서 구동하는 소프트웨어 프로그램이 될 수 있다. 그러나, 당업자가 용이하게 인식하는 것과 같이, 스케줄러(506)는 상기 실시예에 제한되는 것이 아니라 하드웨어 구성, 펌웨어 구성, 소프트웨어 구성 또는 본 명세서에 개시된 다른 기능들을 수행할 수 있는 이들의 임의의 조합과 같이 공지된 다른 수단에 의해 구현될 수 있다.
2개의 단말기 사이의 호출 셋업 동안, 스케줄러(506)는 호출을 협상하는데 사용될 수 있다. 송신 및 수신측에서의 신호 처리기들(508, 510)은 스펙트럼 확산 기술들을 사용하여 적절한 제어 채널들을 통해 2개의 단말기들과 통신하는데 사용될 수 있다. 상기 방식에서, 스케줄러(506)는 시그널링 메세지들의 교환을 통해 호출을 지원하는데 필요한 데이터 레이트를 결정하는데 사용될 수 있다. 스케줄 러(506)에 의해 선택된 데이터 레이트는 공지된 수단들에 의해 요구되는 서비스 형태에 기초할 수 있다. 예를 들어, 멤버 단말기가 비디오 애플리케이션을 지원하기 위해 또다른 멤버 단말기와의 호출을 초기화하는 경우에, 스케줄러(506)는 호출이 높은 데이터 레이트를 요구하는지를 결정할 수 있다. 또다른 멤버 단말기가 또다른 멤버 단말기와의 음성 호출을 초기화하는 경우에, 스케줄러(506)는 호출을 지원하기 위해 더 낮은 데이터 레이트를 선택할 수 있다.
스케줄러(506)는 호출 셋업 동안 2개의 단말기들에 시간 슬롯 블럭을 할당하는데 사용될 수 있다. 스케줄러(506)에 의해 할당된 시간 슬롯들의 개수는 임의의 스케줄링 알고리즘에 따른 다양한 고려사항들에 기초할 수 있다. 예를 들어, 블럭 할당들은 우선순위 결정 시스템에 기초하여 수행될 수 있고, 음성 통신들에는 높은 레이턴시(latency)의 통신들에 대한 우선순위가 제공된다. 스케줄러(506)는 스루풋율을 최대화하기 위한 노력으로 높은 데이터 레이트 전송들에 우선순위를 제공할 수 있다. 2개의 단말기 사이에서 전송될 데이터 량을 고려하는 유용성 기준이 고려될 수 있다. 시간 슬롯 할당들은 전술된 것과 같이 블럭 형태가 될 수 있거나, MAC 프레임을 통해 분산될 수 있다. 시간 슬롯 할당은 전체 호출에 대하여 고정될 수 있거나, 마스터 단말기의 현재 로딩에 기초하여 호출 동안 조절될 수 있다. 당업자는 임의의 특정 애플리케이션에 현재의 스케줄링 알고리즘들을 적용할 수 있다.
스케줄러(506)는 데이터 스루풋율을 최대화하기 위해 동시 전송들을 스케줄링하도록 구성될 수 있다. 동시 전송들의 스케줄링은 수신중인 단말기들 사이에 상호 간섭을 유발하지 않는 방식으로 수행되어야 한다. 이는 다양한 방식들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 스케줄러(506)는 각각의 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 유지하는데 필요한 것과 동시 전송으로 연관되는 각각의 단말기의 전송 전력을 한정하기 위해 전력 제어 기술들을 사용할 수 있다. 임의의 주어진 수신 단말기에 대한 목표 품질 파라미터는 스케줄링된 데이터 레이트로 서비스 품질(QoS) 요구조건들을 만족하는데 필요한 최소 C/I 비가 될 수 있다.
스케줄러(506)에 의해 동시 전송들을 스케줄링하는데 사용될 수 있는 다양한 전력 제어 기술들은 우선 피코넷-내 전송들과 함께 논의될 것이다. "피코넷-내" 전송들은 동일한 피코넷 내의 2개의 단말기들 사이의 전송들을 참조한다. 상기 개념들은 그후에 동일한 클러스터 내의 다수의 피코넷들을 통한 전송들을 커버하도록 확장될 것이다. 다수의 피코넷들을 통한 전송들은 "피코넷-간" 전송들로 참조될 것이다.
스케줄러(506)는 피어 투 피어 전송들을 위한 다수의 시간 슬롯들을 고려하지 않고 설정될 수 있다. 상기 전송들은 높은 전송 전력을 필요로 할 수 있고, 몇몇 경우들에서 낮은 데이터 레이트들로 유지될 수 있다. 높은 전력의 전송들이 분리된 단말기들 및/또는 클러스터 외부의 피코넷들과 통신하기 위해 요구되는 경우에, 스케줄러(506)는 임의의 다른 전송들을 동시에 스케줄링하는 것을 결정할 수 없다.
도 1에 도시된 피코넷 내의 활성 단말기들이 피코넷-내 통신들과 연관되는 순간을 가정할 때, 스케줄러(506)는 각각의 수신 단말기에 대한 목표 C/I 비를 만족하는 방식으로 동시 전송들을 스케줄링하는데 사용될 수 있다. 피코넷 토폴로지 맵은 상기 목적을 위해 사용될 수 있다. 피코넷 토폴로지 맵의 일 예는 도 6에 도시된다. 피코넷 토폴로지 맵은 멤버 단말기들로부터 수신하는 전송들로부터 마스터 단말기에 의해 고려될 수 있다.
도 5를 참조하여, 계산 모듈(516)은 스케줄링된 전송들 동안 멤버 단말기들로부터 수신된 신호 강도를 측정하는데 사용될 수 있다. 각각의 멤버 단말기의 전송을 위한 타이밍 및 전력 레벨이 스케줄러(506)에 의해 제어되기 때문에, 타이밍 및 전력 레벨 정보는 계산 모듈(516)에 제공될 수 있고, 측정된 수신 신호 강도와 함께, 스케줄러(506)는 각각의 멤버 단말기에 대한 경로 손실을 계산할 수 있다.
멤버 단말기들은 마스터 단말기에 피코넷 내의 다른 멤버 단말기들에 대한 경로 손실 측정치들을 주기적으로 제공하는데 사용될 수 있다. 상기 측정치들은 멤버 단말기들 사이에 스케줄링된 전송들에 기초할 수 있다. 경로 손실 측정치들은 하나 또는 그 이상의 스펙트럼 확산 제어 채널들을 통해 마스터 단말기에 전송될 수 있다. 수신 측에서의 신호 처리기(510)는 제어 채널들로부터 상기 측정치들을 추출하여 메모리(514)에 저장하는데 사용될 수 있다.
도 6에서, 2개의 단말기들 사이의 점선들은 2개의 단말기들 사이의 공지된 거리를 나타낸다. 맵 상의 거리는 멤버 단말기에 의해 보고될 뿐만 아니라 마스터 단말기에서 형성된 경로 손실 측정치들로부터 유도될 수 있다. 그러나, 간단히 설명될 것과 같이, 상기 거리는 측정된 경로 손실이지 동시 전송 스케줄링 결정들을 위해 사용되는 거리는 아니다. 따라서, 마스터 단말기가 피코넷-내부의 단말기 쌍들의 모든 가능한 조합에 대한 경로 손실 정보를 가지는 경우에, 동시 전송은 마스터 단말기와 관련하여 각각의 멤버 단말기의 각 좌표들을 알아야 할 필요 없이 스케줄링될 수 있다. 그러나, 특정 사항으로서, 각 좌표들을 가지는 피코넷 토폴로지 맵은 동시 전송들을 스케줄링하는데 매우 유용할 수 있다.
각 좌표들을 가지는 피코넷 토폴로지 맵은 예로서 내브스타(navstar) 전역 위치 측정(GPS) 위성 네비게이션 시스템을 포함하는 임의의 기술들을 사용하여 구성될 수 있다. 상기 실시예에서, 각각의 단말기는 공지된 수단에 의해 좌표들을 계산할 수 있는 GPS 수신기(비도시)를 구비할 수 있다. 멤버 단말기들에 대한 좌표들은 적절한 스펙트럼 확산 제어 채널들을 통해 마스터 단말기에 전송될 수 있다.
도 5를 참조하여, 신호 처리기(510)는 멤버 단말기 좌표들을 추출하여 스케줄러(506)에 제공하는데 사용될 수 있다. 스케줄러(506)는 상기 좌표들과 함께 자신의 좌표들을 사용하여 도 5에 도시된 것과 같은 피코넷 토폴로지 맵을 구성할 수 있다.
스케줄러(506)는 경로 손실 정보가 사용될 수 없는 단말기 쌍들 사이의 경로 손실을 추정하기 위해 피코넷 토폴로지 맵을 사용할 수 있다. 경로 손실은 단말기들 사이의 거리 및 환경 조건들의 함수이다. 다수의 단말기들 사이의 경로 손실이 알려져 있기 때문에, 동일한 단말기들 사이의 거리 또한 알려져 있으며, 신호 전파에 대한 환경 조건들의 영향은 스케줄러(506)에 의해 추정될 수 있다. 만약 환경 조건들이 피코넷에 걸쳐 상대적으로 동일하다고 가정하면, 스케줄러(506)는 어떤 경로 손실 정보도 이용 불가능한 단말기들 사이의 경로 손실을 계산할 수 있다. 경로 손실 계산 결과들은 후속 사용을 위해 메모리(514)에 저장될 수 있다. UWB와 같은 단거리 애플리케이션들에서, 정확한 경로 손실 추정치들은 환경 조건들이 피코넷에 걸쳐 실질적으로 동일하다고 가정함으로써 형성될 수 있다.
피코넷 토폴로지 맵이 스케줄러(506)에 의해 구성되고, 경로 손실 정보가 메모리(514)에 저장되면, 스케줄링 결정이 수행될 수 있다. 스케줄러(506)는 피코넷 토폴로지 맵에 포함된 정보와 함께 스케줄링 결정들과 관련된 임의의 다른 적절한 인자들을 사용하여 스케줄링된 전송들이 서로 과도하게 간섭하지 않도록 보장한다.
동시 전송 환경의 각각의 수신 단말기에서 목표 C/I비를 유지하기 위한 방법을 설명하기 전에, 도 6을 참조하여 동시 전송의 영향을 검사하는 것이 설명된다. 피코넷에 걸쳐 적절한 목표 C/I 요구조건들을 가정할 때, 멤버 단말기(106h)로부터 멤버 단말기(106g)로의 전송은 가능하면 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106e)로의 전송과 동시에 스케줄링될 수 있다. 상기 스케줄링 결정은 멤버 단말기(106h)로부터의 전송이 멤버 단말기(106e)에 초과 간섭을 발생하지 않아야 하고, 멤버 단말기(106c)로부터의 전송이 멤버 단말기(106g)에서 초과 간섭을 발생하지 않아야 하기 때문에 목표 C/I 요구조건들을 만족해야 한다.
더 적극적인 스케줄링 결정은 멤버 단말기(106f)로부터 멤버 단말기(106b)로의 전송을 포함할 수 있다. 만약 목표 C/I 요구조건들이 불충분하면, 상기 스케줄링 결정은 초과 간섭을 발생할 수 없다. 그러나, 만약 예를 들어 높은 데이터 레이트 응용으로 인해 멤버 단말기(106g)에서의 목표 C/I비가 높으면, 멤버 단말기(106h)로부터 전송된 신호 전력은 충분히 높아서 멤버 단말기(106b)에 초과 전력을 발생해야 할 것이다. 멤버 단말기(106b)에 의해 경험된 멤버 단말기(106h)로부터의 간섭은 실제 C/I비를 목표 미만으로 감소시키며, 따라서 성능을 수용할 수 없는 레벨까지 감소시킬 수 있다. 상기 경우에, 멤버 단말기(106f)로부터 멤버 단말기(106b)로의 전송은 서로 다른 시간에 스케줄링되어야 한다.
스케줄러는 각각의 수신 단말기에 대한 목표 C/I비가 유지되는 것을 보장하기 위한 계산을 수행할 수 있다. 스케줄러가 상기 계산을 수행하는 방식은 특정 애플리케이션, 설계자 성능 및 전체 설계 제약들에 따라 변경될 수 있다. MAC 프레임 내의 단일 시간 슬롯을 3개의 동시 전송들로 전송하는 하나의 예가 하기에 제공될 것이다.
3개의 동시 전송들은 멤버 단말기(106h)로부터 멤버 단말기(106g)로의 전송, 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106e)로의 전송, 멤버 단말기(106f)로부터 멤버 단말기(106b)로의 전송을 포함한다. C/I비(C/IG)는 먼저 멤버 단말기(106g)에서 계산될 것이다. 멤버 단말기(106g)에서의 신호 강도는 멤버 단말기(106h)에서의 전송 전력(PH)에서 멤버 단말기(106h)로부터 멤버 단말기(106g)로의 경로 손실(LH-G)을 뺀 값과 동일하다. 멤버 단말기(106g)에서의 간섭은 멤버 단말기들(106c 및 106f)에 의한 신호 전송들로부터 발생하며, 멤버 단말기(106c)에서의 전송 전력(PC)에서 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106g)로의 경로 손실(LC-G)을 뺀 값과 멤버 단말기(106f)에서의 전송 전력(PF)에서 멤버 단말기(106f)로부터 멤버 단말기(106g)로의 경로 손실(LF-G)을 뺀 값을 합한 값에 의해 표현될 수 있다. 상기 관계들에 기초하여, C/I비는 하기의 식에 의해 대수 영역에서 계산될 수 있다:
Figure 112006077372275-pct00001
상기 M은 피코넷 외부 간섭을 고려하기 위해 사용될 수 있는 간섭 차이와 동일하다.
멤버 단말기 수신기들(106e 및 106b)에서 C/I비들을 계산하기 위해 2개의 유사한 식들이 사용될 수 있다. 멤버 단말기(106e)에서의 C/I비(C/IE)는 하기의 식에 의해 대수 영역에서 계산될 수 있다:
Figure 112006077372275-pct00002
상기 LC-E는 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106e)로의 경로 손실이고;
상기 LH -E는 멤버 단말기(106h)로부터 멤버 단말기(106e)로의 경로 손실이고;
상기 LF-E는 멤버 단말기(106f)로부터 멤버 단말기(106e)로의 경로 손실이다.
멤버 단말기(106b)에서의 C/I비(C/IB)는 하기의 식에 이해 대수 영역에서 계산될 수 있다:
Figure 112006077372275-pct00003
상기 LF-B는 멤버 단말기(106f)로부터 멤버 단말기(106b)로의 경로 손실이고;
상기 LH -B는 멤버 단말기(106h)로부터 멤버 단말기(106b)로의 경로 손실이고;
상기 LC-B는 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106b)로의 경로 손실이다.
각각의 수신중인 단말기들에 대한 목표 C/I비 및 메모리에 저장된 경로 손실 정보를 상기 식들 (1)-(3)에 대입할 때, 대수적으로 풀 수 있는 3개의 식들 및 3개의 미지수들이 남는다. 모두 3개의 식들이 만족될 수 있는 경우를 가정할 때, 멤버 단말기들(106h, 106c, 106f)로부터의 동시의 전송들은 계산된 전력 레벨들로 스케줄링될 수 있다. 그렇지 않으면, 만약 전력 레벨들의 어떠한 조합들도 모두 3개의 식들을 만족할 수 없다면, 3개의 전송들은 동시에 스케줄링되지 않아야 한다.
상기 개념은 피코넷-간 전송들로 확장될 수 있다. 도 7을 참조하여, 제 1 피코넷(102) 내부의 멤버 단말기(106b)는 제 2 피코넷(204) 내부의 멤버 단말기(208a)와의 호출을 형성할 수 있다. 피코넷 토폴로지 맵을 고려하여, 멤버 단말기(106b)로부터 멤버 단말기(208a)로의 직접 전송은 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106e)로의 전송과 동시에 스케줄링되지 않아야 한다. 멤버 단말기(208a)로의 경로 손실을 극복하기 위해 요구되는 멤버 단말기(106b)에서의 전송 전력은 가능하면 멤버 단말기(106e)에서 수신에 과도하게 간섭할 것이다.
멤버 단말기(106b)로부터 멤버 단말기(208a)로의 전송을 서로 다른 시간에 스케줄링하는 대안으로서, 전송은 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통해 멀티-홉 방식으로 라우팅될 수 있다. 상기 경우에, 멤버 단말기(106b)에서의 전송 전력은 클러스터 내 브리지 단말기(106a)로의 단거리 전송을 수용하도록 감소될 수 있다. 멤버 단말기(106b)에서의 상기 전송 전력의 감소는 멤버 단말기(106e)에서 C/I비의 증가로 변화한다.
클러스터 내 브리지 단말기(106a)로부터 멤버 단말기(208a)로의 전송의 제 2 구간은 가능하면 다음 MAC 프레임에서 멤버 단말기(106c)로부터 멤버 단말기(106e)로의 전송과 동시에 스케줄링 될 수 있다. 이는 멤버 단말기(208a)로의 경로 손실을 극복하기 위해 요구되는 클러스터 내 브리지 단말기(106a)에서의 전송 전력이 멤버 단말기들(106b 및 208a) 사이의 직접 전송에 요구되는 전송 전력 미만이기 때문이다. 또한, 클러스터 내 브리지 단말기(106a)는 멤버 단말기(106b) 보다 멤버 단말기(106e)로부터 멀리 떨어져 있으며, 따라서 멤버 단말기(106e)에서 수신에 간섭을 덜 미칠 것이다.
피코넷 클러스터의 적어도 하나의 실시예에서, 제 1 피코넷(102) 내의 마스터 단말기(104)는 멤버 단말기(106b)로부터 멤버 단말기(208a)로의 전송을 스케줄링하여야 한다. 제 2 피코넷(204) 내의 마스터 단말기(206)는 역방향의 전송을 스케줄링하여야 한다. 마스터 단말기들이 그들의 개별 피코넷-간 전송들을 스케줄링하는 방식은 동일할 수 있으며, 따라서 제 1 피코넷(102)으로부터 제 2 피코넷(204)으로의 전송과 관련된 스케줄링 결정들만이 논의될 것이다. 상기 결정들은 전송이 직접 전송인지 또는 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통한 멀티-홉 전송인지의 여부에 따라 멤버 단말기(106b)로부터 멤버 단말기(208a)로의 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 것을 포함한다. 반환(return) 전송의 전력 레벨은 동일하거나 서로 다를 수 있으며, 반환 전송이 직접 전송인지 멀티-홉 전송인지의 여부에 대한 결정은 멤버 단말기(106b)로부터의 전송이 라우팅된 방식에 독립적일 수 있다.
제 1 피코넷(102) 내의 마스터 단말기(104)의 스케줄러가 멤버 단말기들(106b 및 208a) 사이에서 직접 전송을 스케줄링하는지, 아니면 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통한 전송을 라우팅하는지의 여부는 2개의 멤버 단말기들(106b 및 208a) 사이의 경로 손실의 함수가 될 수 있다. 그러나, 경로 손실 정보는 수신중인 단말기가 피코넷 외부에 있을 수 있기 때문에 토폴로지 맵에 포함되지 않을 수 있다. 실제 경우에, 상기와 같은 사항은 각각의 마스터 단말기가 클러스터 내의 모든 단말기들의 토폴로지 맵을 구성할 것을 요구하기 때문에 오버헤드의 면에서 비효율적이나, 이는 확실하게 가능한 일이며, 본 발명의 범위 내에 있다. 더 효율적인 접근 방식은 피코넷-내부의 멤버 단말기와 통신하는 피코넷 외부의 단말기들에 토폴로지 맵을 동적으로 부가하는 것이다. 피코넷 외부의 단말기들이 토폴로지 맵으로부터 부가될 수 있거나 탈락될 수 있는 방식은 특정 애플리케이션 및 전체 설계 제약들에 따라 변화할 수 있다. 한가지 예가 하기에서 논의될 것이다.
멤버 단말기(106b)가 피코넷 외부에서 멤버 단말기(208a)를 호출하기를 원하는 경우에, 마스터 단말기(104)를 시그널링한다. 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 사용할 때, 마스터 단말기(104)는 멤버 단말기(208a)를 발견하기 위해 클러스터 내의 하나 또는 그 이상의 다른 마스터 단말기들에 질의(query)할 수 있다. 상기 경우에, 마스터 단말기(104)는 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통해 마스터 단말기(206)에 질의를 전송한다. 마스터 단말기(206)는 멤버 피코넷(208a)이 제 2 피코넷(204) 내에 있는지를 지시하는 질의에 응답한다.
응답을 수반하는 것은 멤버 단말기(208a)와 클러스터 내 브리지 단말기(106a) 사이의 경로 손실 정보가 될 수 있다. 멤버 단말기(208a)와 임의의 제 2 클러스터 내 브리지 단말기들(비도시) 사이의 경로 손실 정보는 상기 응답에 포함될 수 있다. 멤버 단말기(208a)와 모든 클러스터 내 브리지 단말기들 모두는 제 2 피코넷(204)의 멤버들이기 때문에, 상기 경로 손실 정보는 제 2 피코넷(204)에서 마스터 단말기(206)에 의해 유지되는 토폴로지 맵으로부터 제공될 수 있다. 상기 경로 손실 정보는 2개의 피코넷들을 통한 멀티-홉 전송들을 지원하기 위해 제 2 피코넷 내의 마스터 단말기(1040의 토폴로지 맵에 부가될 수 있다.
제 1 피코넷(102) 내의 마스터 단말기(104)는 제 2 피코넷(204) 내의 마스터 단말기(206)에 멤버 단말기(106b)와 클러스터 내 브리지 단말기(106a) 사이의 경로 손실에 관한 정보를 다시 전송할 수 있다. 멤버 단말기(106b)와 임의의 제 2 클러스터 내 브리지 단말기(비도시) 사이의 경로 손실 정보 또한 포함될 수 있다. 멤버 단말기(106b)와 모든 클러스터 내 브리지 단말기들 모두가 제 1 피코넷(102)의 멤버들이기 때문에, 상기 경로 손실 정보는 제 1 피코넷(102) 내의 마스터 단말기(104)에 의해 유지되는 토폴로지 맵으로부터 제공될 수 있다. 상기 경로 손실 정보는 2개의 피코넷들을 통한 멀티-홉 전송들을 지원하기 위해 제 2 피코넷-내부의 마스터 단말기(206)의 토폴로지 맵에 부가될 수 있다.
마스터 단말기들(104 및 206)은 직접 통신들을 지원하기 위해 멤버 단말기(106b) 및 멤버 단말기(208a)사이의 경로 손실 정보를 획득해야 할 수 있다. 상기 정보는 호출 셋업 동안 획득될 수 있다. 특히, 각각의 멤버 단말기(106b 및 208a)는 당업계에 공지된 수단들에 의해 시그널링 메세지들에 삽입된 파일럿 신호로부터 경로 손실을 계산할 수 있다. 계산된 경로 손실 정보는 멤버 단말기들(106b 및 208a)로부터 그들의 개별 마스터 단말기들(104 및 206)로 보고될 수 있다. 각각의 마스터 단말기(104 및 206)에서 유지되는 토폴로지 맵은 이에 따라 업데이트될 수 있다.
피코넷-간 전송을 직접 전송 또는 클러스터 내 브리지 단말기를 통한 멀티-홉 전송으로 스케줄링할지를 결정할 때, 스케줄러는 피코넷 토폴로지 맵 내의 정보를 최대 스루풋으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 스케줄러는 제 1 피코넷(102) 내의 각각의 수신중인 단말기에서의 목표 C/I비가 직접 전송에서 유지될 수 있는 경우에 직접 전송을 스케줄링할 수 있다. 만약 직접 전송의 전력 레벨로 인해 제 1 피코넷(102) 내의 하나 또는 그 이상의 수신중인 단말기들에서의 목표 C/I비가 초과 되면, 서로 다른 시간 슬롯들의 블럭이 직접 피코넷-간 전송에 할당될 수 있다. 선택적으로, 피코넷-간 전송은 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통해 라우팅될 수 있고, 따라서 멤버 단말기(106b)에 의해 요구되는 전송 전력이 감소한다. 제 1 피코넷(102) 내의 각각의 수신중인 단말기에 대한 목표 C/I비는 멀티-홉 전송이 초과 간섭을 발생하지 않는 것을 보장하기 위해 검사되어야 한다.
직접 피코넷-간 전송의 경우에, 제 1 피코넷(102) 내의 마스터 단말기(104)의 스케줄러는 전송 전력이 수신중인 단말기(208a)에서의 목표 C/I비를 만족하는데 적당한 것을 보장하는데 사용될 수 있다. 이는 다수의 방식들에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 높은 전력의 전송은 높은 확산 인자 및 낮은 데이터 레이트와 함께 사용될 수 있고, 따라서 신호는 제 2 피코넷(204) 내에서 간섭이 발생하는 경우에도 수신 단말기(208b)에서 디코딩될 수 있다. 그러나, 높은 전력의 전송은 제 1 피코넷(102) 내에서 초과 간섭을 발생할 수 있고, 따라서 발생할 수 있는 동시 전송 횟수를 제한한다.
대안적으로, 2개의 피코넷들은 피코넷-간 전송을 조정할 수 있다. 2개의 단말기들(106b 및 208a) 사이의 호출 셋업 동안, 마스터 단말기(104) 내의 스케줄러는 요청되는 서비스 종류에 기초한 호출을 지원하는데 필요한 데이터 레이트를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 수신중인 단말기(208a)를 위한 목표 품질 파라미터는 마스터 단말기(104)에 의해 선택될 수 있다. 목표 품질 파라미터는 목표 C/I비 또는 임의의 다른 목표 품질 파라미터가 될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 목표 품질 파라미터는 미리결정된 데이터 레이트로 QoS 요구조건들을 만족하는데 필요한 최소 C/I비(즉, 목표 C/I비)가 될 수 있다.
목표 품질 파라미터가 수신중인 단말기(208a)에 대하여 결정되면, 시간 슬롯들의 블럭이 마스터 단말기(104) 내의 스케줄러에 의한 호출을 지원하기 위해 할당될 수 있다. 전술된 것과 같이, 시간 슬롯들의 할당은 제 1 피코넷(102) 내의 각각의 수신중인 단말기에 대한 목표 C/I비를 유지하는 방식으로 수행되어야 한다. 이는 하기의 식에 의해 표현될 수 있는 멤버 단말기(106a)에서 요구되는 전송 전력(P106b)에 따라 결정될 것이다:
Figure 112006077372275-pct00004
상기 C/I208a는 수신중인 단말기(208a)에서의 목표 C/I비이고;
상기 L106b-208a는 제 1 피코넷(102)내의 전송중인 단말기(106b)로부터 제 2 피코넷 내의 수신중인 단말기(208a)로의 경로 손실이며;
상기 I는 제 2 피코넷(204) 내의 수신중인 단말기(208a)에서 피코넷-간 간섭이며;
상기 M는 피코넷 외부 간섭을 고려하기 위해 사용될 수 있는 간섭 차이이다.
적어도 하나의 실시예에서, 제 2 피코넷(204) 내의 마스터 단말기(206)는 멤버 단말기(106b)로부터 멤버 단말기(208a)로의 피코넷-간 전송 동안 임의의 전송들을 스케줄링하는 것을 선택하지 않을 수 있다. 상기 실시예에서, 피코넷-간 전송을 위한 시간 슬롯 할당들은 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통해 제 1 피코넷(102) 내의 마스터 단말기(104)로부터 제 2 피코넷(204) 내의 마스터 단말기(206)로 전송될 수 있다. 상기 시간 슬롯 할당들은 제 2 피코넷(204)에 대한 스케줄링 알고리즘에 있어서 제약이 될 수 있고, 제 2 피코넷(204) 내의 피코넷-간 전송들을 스케줄링하는데 사용할 수 없다. 결과적으로, 변수 식(4)에서의 "I"는 0으로 세팅될 수 있고, 전송 전력(P106b)은 제 1 피코넷 내의 마스터 단말기(104)의 스케줄러에 의해 계산될 수 있다.
또다른 실시예에서, 제 2 피코넷(204)의 마스터 단말기(206) 내의 스케줄러는 피코넷-간 전송과 동시에 피코넷-내 전송을 스케줄링할 수 있다. 상기 실시예에서, 식(4)에서의 변수 "I"는 0이 아닌 값을 가질 것이며, 따라서 멤버 단말기(208a)에서 목표 C/I비(C/I208a)를 만족하기 위해 멤버 단말기(106a)에서 요구되는 전송 전력(P106b)을 증가시킨다.
도 8을 참조하여, 제 2 피코넷(204)과의 2개의 피코넷-내 전송들은 피코넷-간 전송과 동시에 도시된다. 2개의 피코넷-내 전송들은 멤버 단말기(208b)로부터 멤버 단말기(208c)로의 전송 및 멤버 단말기(208d)로부터 멤버 단말기(208e)로의 전송을 포함한다. 스케줄링 알고리즘은 제 2 피코넷(204) 내의 각각의 수신중인 단말기에서 목표 C/I비를 만족하는데 필요한 각각의 전송에 대한 전력을 제한하는데 사용될 수 있다. 식(1)-(3)에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 제 2 피코넷(204) 내의 마스터 단말기(206)의 스케줄러는 하기의 식들을 대수적으로 풀 수 있다:
Figure 112006077372275-pct00005
단말기 x의 단말기 y로의 임의의 전송에 대하여,
상기 C/Iy는 단말기 y에서의 목표 C/I비이고;
Px는 단말기 x에 대하여 스케줄링된 전력 레벨이고;
Lx -y는 단말기 x로부터 단말기 y로의 경로 손실이며;
Pz는 단말기 z에 대하여 스케줄링된 전력 레벨(즉, 단말기 y에서의 간섭 소스)이며;
Lz -y는 단말기 z로부터 단말기 y로의 경로 손실이다.
멤버 단말기(208a)에 대한 목표 C/I비(C/I208a)는 제 1 피코넷 내의 마스터 단말기(104)로부터 제 2 피코넷(204)의 마스터 단말기(206)로 전송될 수 있다. 멤버 단말기(106b) 및 멤버 단말기(208a) 사이의 경로 손실 정보(L106b-208a)는 호출 셋업 동안 마스터 단말기(206)에 의해 계산되었다. 목표 C/I비에 대한 남아있는 값들 및 경로 손실은 제 1 피코넷(102) 내의 피코넷-내 전송과 관련하여 전술된 것과 동일한 방식으로 계산 모듈 및 마스터 단말기(206)로부터 획득될 수 있다.
제 2 피코넷(204) 내의 각각의 수신중인 단말기에 대한 목표 C/I비 및 경로 손실 정보가 식(5)-(7)으로 대체될 때, 전력 레벨들이 계산될 수 있다. 모두 3개의 식들이 만족될 수 있다고 가정할 때, 제 1 피코넷(102) 내의 멤버 단말기(106b) 에 대하여 계산된 전력 레벨(P106b)은 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통해 제 1 피코넷 내의 마스터 단말기(104)에 전송될 수 있다. 제 1 피코넷(102)의 마스터 단말기(104) 내의 스케줄러는 피코넷-간 전송과 동시에 발생하는 하나 또는 그 이상의 피코넷-내 전송을 스케줄링할 수 있다. 예를 들어, 제 1 피코넷(102)의 마스터 단말기 내의 스케줄러는 피코넷-간 전송과 동시에 멤버 단말기들(106e 및 106f) 사이의 전송 및 멤버 단말기들(106c 및 106d) 사이의 전송을 스케줄링할 수 있다. 전력 레벨들은 하기의 식들을 대수적으로 풀어서 스케줄링될 수 있다:
Figure 112006077372275-pct00006
단말기 x의 단말기 y로의 임의의 전송에 대하여,
상기 C/Iy는 단말기 y에서의 목표 C/I비이고;
Px는 단말기 x에 대하여 스케줄링된 전력 레벨이고;
Lx -y는 단말기 x로부터 단말기 y로의 경로 손실이며;
Pz는 단말기 z에 대하여 스케줄링된 전력 레벨(즉, 단말기 y에서의 간섭 소스)이며;
Lz -y는 단말기 z로부터 단말기 y로의 경로 손실이다.
식(8) 및 (9)에서의 모든 변수들은 전송중인 단말기들(106c 및 106e)에 대한 전력 레벨들을 제외하고 알려지며, 따라서 2개의 식들 및 2개의 미지수들이 남는다.
제 1 피코넷(102)에 대한 마스터 단말기(104)의 스케줄러가 어떤 전력 레벨들의 조합도 식(8) 및 (9)을 만족할 수 없다고 결정하거나, 임의의 요구되는 전력 레벨들이 하나 또는 그 이상의 단말기들의 최대 전송 전력을 초과하는 경우에, 스케줄러는 하나 또는 그 이상의 피코넷-간 전송들을 또다른 시간 슬롯들의 블럭에 다시 할당할 수 있다. 선택적으로, 스케줄러는 클러스터 내 브리지 단말기(106a)를 통한 피코넷-간 전송을 라우팅할 것을 결정할 수 있다. 상기 멀티-홉 전송과 관련된 스케줄링 결정들은 두 피코넷들(102, 204)에서의 모든 목표 C/I비들이 관련된 시간 슬롯 동안 만족될 수 있음을 확인하는 프로세스를 포함해야 한다.
본 명세서에서 개시된 실시예와 관련하여 다양하게 설명되는 논리 블럭들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP), 응용 집적 회로(ASIC), 현장 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA), 또는 다른 프로그램가능한 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 요소들, 또는 본 명세서에 개시된 기능을 수행하도록 설계된 그들의 임의의 조합을 사용하여 실행되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서가 될 수 있지만, 선택적으로 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 기계가 될 수 있다. 프로세서는 또한 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 결합된 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 구성과 같은 컴퓨팅 장치들의 조합으로서 실행될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 그들의 조합에서 즉시 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드디스크, 제거가능한 디스크, CD-ROM 또는 임의의 다른 저장 매체 형태로 당업자에게 공지된다. 예시적인 저장 매체는 저장매체로부터 정보를 판독하고 정보를 기록할 수 있는 프로세서에 접속된다. 선택적으로, 저장 매체는 프로세서의 필수 구성요소이다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 상주할 수 있다. ASIC은 사용자 터미널 내에 상주할 수 있다. 선택적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 디바이스내에서 이산요소들로서 상주할 수 있다.
개시된 실시예의 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하기에 용이하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 자명하며, 여기서 한정된 포괄적인 원리는 본 발명의 사용 없이도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 나타낸 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (27)

  1. 제 1 수신 단말기에서의 목표 품질 파라미터(target quality parameter)를 만족하는 피코넷-간(inter-piconet) 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 것을 포함하여 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-간 전송을 스케줄링하는 단계; 및
    제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내(intra-piconet) 전송을 스케줄링하는 단계로서, 상기 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계를 포함하는, 피코넷-내 전송 스케줄링 단계를 포함하며, 상기 피코넷-내 전송은 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링되는, 통신 스케줄링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송에 대한 스케줄을 상기 제 1 송신 단말기로 전송하는 단계 및 상기 피코넷-내 전송에 대한 스케줄을 상기 제 2 송신 단말기로 전송하는 단계를 더 포함하는, 통신 스케줄링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 품질 파라미터는 반송파-대-간섭비(carrier-to-interference ratio)를 포함하는, 통신 스케줄링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 단말기 및 상기 제 2 송신 및 수신 단말기들은 제 1 피코넷의 멤버들이고, 상기 제 1 수신 단말기는 제 2 피코넷의 멤버인, 통신 스케줄링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 단말기 및 상기 제 2 송신 및 수신 단말기들은 제 1 피코넷의 멤버들이고, 상기 제 1 수신 단말기는 상기 제 1 피코넷 및 제 2 피코넷의 멤버인, 통신 스케줄링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송은 상기 제 2 피코넷의 멤버이나 상기 제 1 피코넷의 멤버가 아닌 제 3 단말기로 향하는 정보를 포함하며,
    상기 통신 스케줄링 방법은 상기 제 1 수신 단말기로부터 상기 제 3 단말기로의 정보의 전송을 스케줄링하는 단계를 더 포함하는, 통신 스케줄링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 경로 손실에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 피코넷-간 전송을 위해 스케줄링된 전력 레벨은 상기 정보의 함수인, 통신 스케줄링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 단말기 및 상기 제 2 송신 및 수신 단말기들은 제 1 피코넷의 멤버들이고, 상기 제 1 수신 단말기는 제 2 피코넷의 멤버이며, 상기 통신 스케줄링 방법은 상기 제 2 피코넷 내의 제 3 단말기에 피코넷-간 전송 스케줄을 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 3 단말기는 상기 제 2 피코넷 내의 피코넷-내 전송들을 스케줄링해야하는, 통신 스케줄링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송에 제 1 확산 코드를 할당하고, 상기 피코넷-내 전송에 제 2 확산 코드를 할당하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 1 확산 코드는 상기 제 2 확산 코드와는 서로 다른, 통신 스케줄링 방법.
  10. 제 2 피코넷으로부터 스케줄링된 피코넷-간 전송에 관한 정보를 제 1 피코넷에서 수신하는 단계; 및
    상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링되지 않는 피코넷-내 전송들로써 상기 제 1 피코넷 내의 복수의 피코넷-내 전송들을 스케줄링하는 단계를 포함하는 통신 스케줄링 방법.
  11. 제 2 피코넷 내의 제 1 송신 단말기로부터 제 1 피코넷 내의 제 1 수신 단말기로 스케줄링된 피코넷-간 전송에 관한 타이밍 정보를 상기 제 1 피코넷에서 수신하는 단계;
    상기 제 1 피코넷 내의 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링하는 단계;
    상기 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 상기 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계; 및
    상기 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 상기 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 단계를 포함하는, 통신 스케줄링 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송을 위해 상기 스케줄링된 전력 레벨을 상기 제 2 피코넷 내의 제 3 단말기로 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 3 단말기는 상기 제 2 피코넷 내의 피코넷-내 전송들을 스케줄링해야 하는, 통신 스케줄링 방법.
  13. 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 것을 포함하여 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-간 전송을 스케줄링하도록 구성되는 스케줄러를 포함하며, 상기 스케줄러는 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 것을 포함하여 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 스케줄링하도록 추가로 구성되고, 상기 피코넷-내 전송은 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링되는, 통신 단말기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송의 스케줄을 상기 제 1 송신 단말기로 전송하고, 상기 피코넷-내 전송의 스케줄을 상기 제 2 송신 단말기로 전송하도록 구성되는 송신기를 더 포함하는, 통신 단말기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 송신기를 구비한 트랜시버 및 사용자가 상기 트랜시버를 통해 또다른 단말기와 통신하게 하도록 구성되는 사용자 인터페이스를 더 포함하는, 통신 단말기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 키패드, 디스플레이, 스피커 및 마이크로폰을 포함하는, 통신 단말기.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 품질 파라미터는 반송파-대-간섭비를 포함하는, 통신 단말기.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 단말기 및 상기 제 2 송신 및 수신 단말기들은 제 1 피코넷의 멤버들이고, 상기 제 1 수신 단말기는 제 2 피코넷의 멤버인, 통신 단말기.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 단말기 및 상기 제 2 송신 및 수신 단말기들은 제 1 피코넷의 멤버들이고, 상기 제 1 수신 단말기는 상기 제 1 피코넷 및 제 2 피코넷의 멤버인, 통신 단말기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송은 상기 제 2 피코넷의 멤버이나 상기 제 1 피코넷의 멤버는 아닌 제 3 단말기로 향하는 정보를 포함하며,
    상기 스케줄러는 상기 제 1 수신 단말기로부터 상기 제 3 단말기로의 정보의 전송을 스케줄링하도록 추가로 구성되는, 통신 단말기.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 경로 손실에 관한 정보를 수신하도록 구성되는 수신기를 더 포함하며, 상기 피코넷-간 전송을 위해 스케줄링된 상기 전력 레벨은 상기 정보의 함수인, 통신 단말기.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 송신 단말기 및 상기 제 2 송신 및 수신 단말기들은 제 1 피코넷의 멤버들이고, 상기 제 1 수신 단말기는 제 2 피코넷의 멤버이며, 상기 통신 단말기는 상기 제 2 피코넷 내의 제 3 단말기에 상기 피코넷-간 전송 스케줄을 전송하도록 구성되는 송신기를 더 포함하며, 상기 제 3 단말기는 상기 제 2 피코넷 내의 피코넷-내 전송들을 스케줄링해야하는, 통신 단말기.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송에 제 1 확산 코드를 할당하고, 상기 피코넷-내 전송에 제 2 확산 코드를 할당하도록 구성되는 프로세서를 더 포함하며, 상기 제 1 확산 코드는 상기 제 2 확산 코드와는 서로 다른, 통신 단말기.
  24. 제 1 피코넷에서 동작하는 통신 단말기로서:
    제 2 피코넷으로부터 스케줄링된 피코넷-간 전송에 관한 정보를 수신하도록 구성되는 수신기; 및
    상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링되지 않는 피코넷-내 전송들로써 상기 제 1 피코넷 내의 복수의 피코넷-내 전송들을 스케줄링하도록 구성되는 스케줄러를 포함하는, 통신 단말기.
  25. 제 1 피코넷에서 동작하는 통신 단말기로서:
    제 2 피코넷 내의 제 1 송신 단말기로부터 상기 제 1 피코넷 내의 제 1 수신 단말기로 스케줄링된 피코넷-간 전송에 관한 타이밍 정보를 수신하도록 구성된 수신기; 및
    상기 제 1 피코넷 내의 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링하도록 구성되는 스케줄러를 포함하며, 상기 스케줄러는 상기 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 상기 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하고, 상기 제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 상기 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하도록 추가로 구성되는, 통신 단말기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 피코넷-간 전송을 위해 상기 스케줄링된 전력 레벨을 상기 제 2 피코넷 내의 제 3 단말기로 전송하도록 구성되는 송신기를 더 포함하며,
    상기 제 3 단말기는 상기 제 2 피코넷 내의 피코넷-내 전송들을 스케줄링해야 하는, 통신 단말기.
  27. 제 1 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-간 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 것을 포함하여 제 1 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-간 전송을 스케줄링하는 수단; 및
    제 2 수신 단말기에서 목표 품질 파라미터를 만족하는 피코넷-내 전송을 위한 전력 레벨을 스케줄링하는 것을 포함하여, 제 2 송신 및 수신 단말기들 사이의 피코넷-내 전송을 스케줄링하는 수단을 포함하며, 상기 피코넷-내 전송은 상기 피코넷-간 전송과 동시에 스케줄링되는, 통신 단말기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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