용어 "예시적인"은 본 명세서에서 "일 예, 경우, 또는 설명으로 제공되는"을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에 개시된 임의의 실시예 또는 설계는 다른 실시예들 또는 설계들에서 유리하거나 바람직한 것으로 간주되어야 할 필요는 없다.
본 명세서에 설명된 셀 내 공통 재사용 기술들은 다양한 무선 다중 액세스 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 명확함을 위해, 상기 기술들은 OFDM을 사용하는 OFDMA 시스템에 대하여 설명된다. OFDM은 전체 시스템 대역폭을 다수(N)의 직교 주파수 서브 대역들로 분할하며, 상기 서브 대역들은 톤들, 서브-캐리어들, 빈들, 주파수 채널들 등등으로 지칭된다. 각각의 서브 대역은 데이터와 함께 변조될 수 있는 개별 서브-캐리어와 결합된다.
도 1은 다수의 무선 단말기들(120)을 위한 통신을 지원하는 다수의 기지국들(110)을 가지는 예시적인 OFDMA 시스템(100)을 도시한다. 기지국은 단말기들과 통신하기 위해 사용되는 고정 스테이션이며, 액세스 포인트, 노드 B 또는 임의의 다른 기술 용어로 불릴 수 있다. 단말기들(120)은 시스템 전체에 걸쳐 분포되고, 각각의 단말기는 고정되거나 이동가능할 수 있다. 단말기는 또한 이동국, 사용자 장치(UE), 무선 통신 디바이스, 또는 임의의 다른 기술 용어로 불릴 수 있다. 각각의 단말기는 임의의 주어진 순간에 순방향 및 역방향 링크들을 통해 하나 또는 가능하면 다수의 기지국들과 통신할 수 있다. 중앙 집중된 구조에서, 시스템 제어기(130)는 기지국들을 결합하여 상기 기지국들의 조정 및 제어를 제공한다. 분산된 구조에서, 기지국들은 예를 들어, 단말기들을 서비스하고, 시스템 자원들의 사용을 조정하기 위해 요구되는 바에 따라 서로 통신할 수 있다.
각각의 기지국(110)은 개별 지리적인 영역을 위한 통신 커버리지를 제공한다. 각각의 기지국의 커버리지 영역은 지향성 안테나 패턴들의 사용에 의해 다수의(예를 들면, 3개의) 섹터들로 분할될 수 있다.
도 2는 하나의 섹터를 위해 사용되는 예시적인 안테나 패턴(210)을 도시한다. 안테나 패턴은 서로 다른 각도 위치들에서 정규화된 안테나 이득들을 도시하며, 상기 정규화는 최대 안테나 이득이 0 데시벨(dB)이 되도록 한다. 안테나 패턴(210)은 약 65도에서 -3dB 대역폭을 가지는 메인 로브(main lobe)를 갖는다.
도 3A는 각각 섹터 1, 2, 3으로 표시되는 3개의 섹터들(312a, 312b, 312c)을 가지는 셀(310)을 도시한다. 각각의 섹터는 개별 안테나 패턴(210)에 의해 정의될 수 있다. 3개의 섹터들에 대한 3개의 안테나 패턴들의 메인 로브들은 서로 120°의 수평 각도로 이격된다. 적절한 안테나 패턴을 사용함으로써, 3개의 섹터들 사이의 간섭 분리가 이러한 섹터들내의 대다수의 사용자들에게 양호하다.
도 3B는 도 2에 도시된 65°의 안테나 패턴을 사용하는 셀(310) 내의 2명의 사용자들 u, v에 의해 관찰되는 셀 내 간섭을 도시한다. 사용자 u는 섹터 1로부터 32.5°의 수평 각도로 위치되고, 섹터 1에 대하여 -3dB의 안테나 이득을 갖는다. 사용자 u는 87.5°의 수평 각도로 위치된 섹터 2에 대하여 -18dB의 안테나 이득을 가지고 152.5°의 수평 각도로 위치된 섹터 3에 대하여 -31dB의 안테나 이득을 갖는다. 섹터들 2 및 3 모두로부터 사용자 u 에 의해 관찰된 셀 내 간섭은 섹터 1로부터 요구되는 신호 레벨 미만인 14.8dB이다. 사용자 v는 섹터 1로부터 60°의 수평 각도로 위치되고 섹터 1 및 3 사이의 경계에 위치한다. 사용자 v에 의해 관찰된 내부 셀 간섭은 요구되는 신호 레벨보다 높은 것으로 도시될 수 있다.
일반적으로, 각각의 기지국의 커버리지 영역은 임의의 크기 및 형상을 가질 수 있고, 지형, 장애물 등등과 같은 다양한 인자들에 따라 결정될 수 있다. 각각 의 섹터의 크기 및 형상은 상기 섹터에 대한 안테나 패턴 뿐만 아니라 다른 인자들에 따라 결정된다. 하나의 셀의 섹터들은 일반적으로 에지에서 오버래핑되며, 이는 셀에 대한 양호한 통신 커버리지를 보장하고, 섹터들 사이의 핸드오프를 용이하게 한다. 셀/섹터는 연속하는 영역이 될 수 있거나, 될 수 없고, 셀/섹터 에지는 매우 복잡할 수 있다.
각각의 섹터는 일반적으로 BTS에 의해 서빙된다. 동일한 셀의 모든 섹터들에 대한 BTS들은 일반적으로 상기 셀에 대한 기지국 내에 위치된다. 간략함을 위해, 하기의 설명에서 용어 "기지국"은 하나의 셀을 서비스하는 고정국 및 하나의 섹터를 서비스하는 고정국 모두를 위해 사용된다. "서빙(serving)" 기지국 또는 "서빙" 섹터는 단말기가 통신하는 기지국 또는 섹터이다. 용어 "단말기" 및 "사용자"는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다.
OFDMA 시스템에서, 서로 다른 채널 조건들을 가지는 사용자들이 각각의 셀을 통해 분포될 수 있다. 상기 사용자들은 셀 내 간섭에 대하여 서로 다른 기여도 및 허용 범위를 가질 수 있다. 각각의 사용자에 대한 채널 조건은 수신된 파일럿 길이, 수신된 파일럿 전력, 채널 이득, 신호-대-간섭 및 잡음비(SINR) 및/또는 하나 또는 그 이상의 섹터들에 대한 임의의 다른 측정치에 의해 결정될 수 있다. 섹터의 경계에 위치된 사용자(또는 간단히 "섹터-에지 사용자")는 미약한 채널 조건, 예를 들면 서비스중인 섹터의 낮은 채널 이득으로 인한 낮은 SINR, 높은 셀 내 간섭 등등을 갖는다. 섹터-에지 사용자는 일반적으로 셀 내 간섭을 허용하는 정도가 낮으며, 따라서 인접하는 섹터들 내의 다른 사용자들에게 더 많은 간섭을 발생하며, 불량한 성능을 가지고, 공평성 요구조건(fairness requirement)을 부과하는 시스템에 병목(bottleneck)이 될 수 있다.
셀 내 공통 재사용 기술들은 섹터-에지 사용자들에 의해 관찰되는 간섭을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 셀 내 공통 재사용을 사용할 때, 다수의 섹터들의 경계에 위치된 사용자 u에는 상기 섹터들의 다른 사용자들에게 할당된 것과 직교하는 서브 대역들이 할당된다. 사용자 u는 상기 다른 사용자들로부터 매우 적은 간섭 또는 샐 내 간섭이 존재하지 않음을 관찰하며, 개선된 성능을 달성할 수 있다. 셀 내 공통 재사용의 다양한 실시예들이 하기에 설명된다.
도 4는 셀 내 공통 재사용의 제 1 실시예에 따른 서브 대역들의 공통 세트 및 서브 대역들의 섹터-특정 세트의 벤(Venn) 다이어그램이다. 공통 세트는 C로 표기되고, 흰색으로 채워진 원에 의해 표시된다. 섹터-특정 세트는 S로 표기되고, 대각선 영역에 의해 표시된다. 공통 세트 C는 하나의 셀의 모든 섹터들에 대하여 공통인 서브 대역들을 포함한다. 섹터-특정 세트 S는 각각의 섹터에 의해 사용자들에게 할당될 수 있는 서브 대역들을 포함한다. 세트들 C 및 S 내의 서브 대역들은 데이터 전송을 위해 사용할 수 있는 모든 서브 대역들의 풀 세트(full set)로부터 취득된다. 공통 세트 C 및 섹터-특정 세트 S는 오버래핑되지 않으며(즉, 해체되거나 서로 떨어진), 각각의 사용가능한 서브 대역은 섹터 C 또는 S에만 속한다.
공통 및 섹터-특정 세트들은 다음과 같이 정의될 수 있다:
S = Ω\C 및 S∩C = Θ 식(1)
상기 "\"는 차집합 연산을 표시하고;
"∩"는 교집합 연산을 표시하고;
Ω는 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함하는 풀 세트를 표시하며;
Θ는 널/공집합을 표시한다.
공통 세트 C는 시스템 내의 N의 전체 서브 대역들 사이에서 선택된 서브 대역들을 포함한다. 주파수 다이버시티를 달성하기 위해, 공통 세트 C내의 서브 대역들은 하기에서 설명되는 것과 같이 N의 전체 서브 대역들에 분포된다. 섹터-특정 세트 S는 전체 집합 Ω 및 공통 세트 C 사이의 차집합 연산에 의해 형성된다. 공통 세트의 크기는 예를 들면, 섹터-에지 사용자들의 예상 숫자, 셀에 대하여 요구되는 전체 스펙트럼 효율, 등등과 같은 다양한 인자들에 기초하여 선택될 수 있다. 공통 세트 크기는 다수의 사용자들에 대한 간섭 감소를 제공하면서 시스템 대역폭의 효율적인 사용을 달성하도록 선택될 수 있다.
각각의 섹터는 섹터-특정 세트 S내의 서브 대역들을 그 사용자들에게 할당하여 양호하거나 공평한 채널 상태들을 관찰할 수 있다. 공통 세트 C내의 서브 대역들은 불량한 채널 상태들을 관찰하는 미약한 사용자들에 할당된다. 셀 내의 하나의 섹터 또는 셀 자체는 공통 세트 C내이 서브 대역들을 셀 내이 모든 미약한 사용자들에게 할당하도록 지정될 수 있다. 공통 세트내의 각각의 서브 대역은 셀 내의 단 하나의 사용자에게 할당된다. 세트들 C 및 S이 오버래핑되지 않기 때문에, 공통 세트 C내의 서브 대역들이 할당된 미약한 사용자들은 섹터-특정 세트 S내의 서브 대역들이 할당된 다른 사용자들로부터 매우 적은 간섭 또는 존재하지 않는 내부 셀 간섭을 관찰할 것이다.
각각의 섹터는 양호한 채널 조건들을 가지며 높은 SINR들을 달성하는 강한 사용자들을 가질 수 있다. 상기 강한 사용자들은 순방향 및/또는 역방향 링크들을 통해 낮은 전력의 전송들로 적절히 서비스될 수 있다. 각각의 섹터는 강한 사용자들에게 공통 세트 C내의 서브 대역들을 할당할 수 있고, 상기 서브 대역들이 할당된 미약한 사용자들에게 초과 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위해 상기 서브 대역들에서의 사용을 제어 또는 제한할 수 있다. 예를 들어, 강한 사용자들을 위해 공통 세트 내의 서브 대역들을 통한 데이터 전송들은 미리결정된 전송 전력 한계치 미만이 되도록 제한될 수 있다.
공통 세트 C는 "소프터" 핸드오프에서 사용자들을 지원하도록 사용될 수 있다. 소프터 핸드오프는 사용자가 동일한 셀의 다수의 사용자들과 동시에 통신할 수 있도록 하는 프로세스를 지칭한다. 소프터 핸드오프는 다수의 섹터들로의 서로 다른 신호 경로들을 통한 데이터 전송 또는 수신으로 인한 다이버시티 이득을 제공할 수 있다. 소프터 핸드오프는 순방향 링크, 역방향 링크, 또는 두 링크 모두에서 지원될 수 있다.
만약 주어진 사용자 u에 공통 세트 C내의 서브 대역들이 할당되면, 사용자 u에 대한 순방향 링크 트래픽/패킷 데이터는 동일한 셀 내의 하나 또는 그이상의 섹터들로부터 할당될 수 있다. 만약 트래픽 데이터가 단일 섹터로부터 전송되면, 사용자 u에 할당된 서브 대역들은 동일한 서브 대역들이 할당된 다른 사용자(들)로부터 사용자 u에 대하여 충분한 간섭 분리가 달성되는 경우에 다른 섹터(들)에서 재사용될 수 있다. 만약 사용자 u에 대한 트래픽 데이터가 소프터 핸드오프를 위해 다수의 섹터들로부터 전송되면, 사용자 u는 다수의 전송들을 통해 달성된 다이버시티 이득으로부터 이점을 얻는다.
만약 사용자 u가 역방향 링크를 통해 전송중이면, 사용자 u로부터의 역방향 링크 데이터 전송은 동일한 셀 내의 하나 또는 그 이상의 섹터들에 의해 수신되어 코딩될 수 있다. 섹터들이 함께 위치되기 때문에, 사용자 u에 대한 상기 섹터들에 의해 획득된 연판정 심볼들은 디코딩 성능을 개선하기 위해 결합되어 디코딩될 수 있다. 이는 공통적으로 결합 디코딩이라 불린다. 만약 결합 디코딩이 수행되면, 사용자 u는 사용자 u로부터 역방향 링크 전송을 수신하는 다수의 섹터들에 의해 달성된 다이버시티 이득으로부터 이익을 얻는다. 만약 결합 디코딩이 수행되지 않으면, 사용자 u에 할당된 서브 대역들은 다른 섹터(들)에서 재사용될 수 있다. 사용자 u에 할당된 것과 동일한 서브 대역들이 할당된 다른 사용자(들)은 역방향 링크를 통해 사용자 u에 무시할만한 간섭을 발생하도록 동작될 수 있다.
도 3B로 되돌아가서, 사용자 v는 섹터들 1 및 3 사이의 경계에 위치되며, 섹터 2로부터 매우 적은 간섭을 관찰할 수 있다. 유사하게, 섹터들 1 및 2 사이의 경계에 위치된 사용자는 섹터 3으로부터 매우 적은 간섭을 관찰할 수 있고, 섹터들 2 및 3 사이의 경계에 위치된 사용자는 섹터 1로부터 매우 적은 간섭을 관찰할 수 있다. 개선된 대역폭 사용은 모든 섹터들 대신에 섹터 쌍들에 대한 공통 세트들을 정의함으로써 달성될 수 있다.
도 5A는 셀 내 공통 재사용의 제 2 실시예에 따라 C12, C13, C23으로 표시된 3 개의 공통 서브 대역 세트들의 벤 다이어그램을 도시한다. 상기 실시예에서, 3개의 공통 세트들을 서로 오버래핑되지 않는다. 공통 세트 C12는 동일한 셀의 섹터들 1 및 에 대하여 공통인 서브 대역들을 포함하고, 공통 세트 C13는 섹터들 1 및 3에 대하여 공통인 서브 대역들을 포함하고, 공통 세트 C23는 섹터들 2 및 3에 대하여 공통인 서브 대역들을 포함한다.
각각의 섹터 x에 대하여, 섹터-특정 세트 Sx는 섹터 x에 대하여 섹터 x에 대한 2개의 공통 세트들 Cxy 및 Cxz과 오버래핑되지 않도록 정의될 수 있고, 상기 x∈{1,2,3}, y∈{1,2,3}, z∈{1,2,3}, x≠y, x≠z, y≠z이다. 섹터-특정 세트 Sx는 공통 세트들 Cxy 및 Cxz에 포함되지 않는 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다. 섹터 x에 대한 공통 및 섹터-특정 세트들은 다음과 같이 정의된다:
Sx = Ω\(Cxy∪Cxz) 및 Cxy∩Cxz∩Cyz = Θ. 식(2)
도 5B는 섹터 1 에 대한 공통 세트들 C12 및 C13 및 섹터-특정 세트 S1의 벤 다이어그램을 도시한다. 공통 세트들 C12 및 C13은 각각 흰색 원으로 표시된다. 섹터-특정 세트 S1는 대각선 영역으로 표시된다. 섹터-특정 세트 S1는 공통 세트들 C12 및 C13 내에 있지 않은 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함한다. 섹터 1는 섹터 내에 위치되어 양호하거나 공평한 채널 조건들을 관찰하는 강하고 공평한 사용자들에 섹터-특정 세트 S1 내의 서브 대역들을 할당할 수 있다.
도 5C는 섹터 2에 대한 공통 세트들 C12 및 C23 및 섹터-특정 세트 S2의 벤 다이어그램을 도시한다. 섹터-특정 세트 S2는 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함하고, 공통 세트들 C12 및 C23 내에 있지 않다. 섹터 2는 섹터내의 강하고 공평한 사용자들에게 섹터-특정 세트 S2 내의 서브 대역들을 할당할 수 있다.
도 5D는 섹터 3에 대한 공통 세트들 C13 및 C23 및 섹터-특정 세트 S3의 벤 다이어그램을 도시한다. 섹터-특정 세트 S3는 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함하고, 공통 세트들 C13 및 C23 내에 있지 않다. 섹터 3는 섹터내의 강하고 공평한 사용자들에게 섹터-특정 세트 S3 내의 서브 대역들을 할당할 수 있다.
도 5B 내지 5D에 대하여, 공통 세트 C12 내의 서브 대역들은 섹터들 1 및 2 사이의 경계에 위치된 미약한(weak) 사용자들에게 할당될 수 있다. 공통 세트 C13 내의 서브 대역들은 섹터들 1 및 3 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있다. 공통 세트 C23 내의 서브 대역들은 섹터들 2 및 3 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있다.
셀 내 공통 재사용의 제 2 실시예를 위해, 공통 세트 Cxy 내의 서브 대역들은 섹터-특정 세트들 Sx 및 Sy 내의 서브 대역들과 직교한다. 따라서, 섹터들 x 및 y 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자에는 공통 세트 Cxy 내의 서브 대역들이 할당되며, 섹터-특정 세트들 Sx 및 Sy 내의 서브 대역들이 할당된 다른 사용자로부터 매우 적은 간섭 또는 존재하지 않는 셀 내 간섭을 관찰할 것이다. 셀 내 공통 재사용의 제 2 실시예는 대역폭 사용을 개선할 수 있다. 공통 세트 Cxy 내의 서브 대역들은 섹터-특정 세트 Sz에 포함되며, 섹터 z내의 강하고 공평한 사용자들에게 할당될 수 있다.
선택적인 제 2 실시예에서, 섹터-특정 세트 S123는 3개의 공통 세트들 C12, C13, C23 내에 포함되지 않는 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함하는 것으로 정의된다:
S123 = Ω\(C12∪C13∪C23). 식(3)
각각의 섹터 x는 섹터-특정 세트 S123 내의 서브 대역들을 강하고 공평한 사용자들에게 할당할 수 있다. 공통 세트 Sxy 내의 서브 대역들은 섹터들 x 및 y 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있고, 공통 세트 Sxz 내의 서브 대역들은 섹터들 x 및 z 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있다. 섹터 x는 공통 세트 Syz 내의 서브 대역들을 강한 사용자들에게 할당할 수 있고, 따라서 섹터들 y 및 z 사이의 경계에 위치되고 상기 공통 세트 Syz 내의 서브 대역들이 할당된 미약한 사용자들에게 무시할만할 간섭을 발생한다.
사용자는 잠재적으로 2개의 다른 섹터들로부터 높은 간섭을 관찰할 수 있다. 공통 세트들은 양호한 대역폭 사용을 달성하면서 상기 불리한 사용자에게 서빙하는 것으로 정의될 수 있다.
도 6A는 내부 셀 공통 재사용의 제 3 실시예에 따른 4개의 공통 서브 대역 세트들 C12, C13, C23, C123의 벤 다이어그램을 도시한다. 공통 세트 C12는 동일한 셀의 섹터들 1 및 2에 공통인 서브 대역들을 포함하며, 공통 세트 C13는 섹터들 1 및 3에 공통인 서브 대역들을 포함하며, 공통 세트 C23는 섹터들 2 및 3에 공통인 서브 대역들을 포함하며, 공통 세트 C123는 모두 3개의 섹터들 1, 2, 3에 공통인 서브 대역들을 포함한다.
각각의 섹터 x에 대하여, 섹터-특정 세트 Sx는 섹터 x에 대하여 섹터 x에 대한 3개의 공통 세트들 Cxy, Cxz, Cxyz과 오버래핑되지 않도록 정의될 수 있다. 섹터-특정 세트 Sx는 공통 세트들 Cxy, Cxz, Cxyz에 포함되지 않는 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다. 섹터 x에 대한 공통 및 섹터-특정 세트들은 다음과 같이 정의된다:
Sx = Ω\(Cxy∪Cxz∪Cxyz) 및 Cxy∩Cxz∩Cyz∩Cxyz = Θ. 식(4)
도 6B는 섹터 1 에 대한 공통 세트들 C12, C13, C123 및 섹터-특정 세트 S1의 벤 다이어그램을 도시한다. 공통 세트들 C12는 수직선 영역으로 표시되고, C13은 격자 영역으로 표시되고, 공통 세트 C123는 흰색 원으로 표시되며, 섹터-특정 세트 S1는 대각선 영역으로 표시된다. 섹터-특정 세트 S1는 공통 세트들 C12, C13, C123 내에 있지 않은 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함한다. 섹터 1는 섹터 내의 강하고 공평한 사용자들에 섹터-특정 세트 S1 내의 서브 대역들을 할당할 수 있다.
도 6C는 섹터 2에 대한 공통 세트들 C12, C13, C123 및 섹터-특정 세트 S2의 벤 다이어그램을 도시한다. 섹터-특정 세트 S2는 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함하고, 공통 세트들 C12, C13, C123 내에 있지 않다. 섹터 2는 섹터내의 강하고 공평한 사용자들에게 섹터-특정 세트 S2 내의 서브 대역들을 할당할 수 있다.
도 6D는 섹터 3에 대한 공통 세트들 C13, C23, C123 및 섹터-특정 세트 S3의 벤 다이어그램을 도시한다. 섹터-특정 세트 S3는 전체 집합 Ω내의 모든 서브 대역들을 포함하고, 공통 세트들 C13, C23, C123 내에 있지 않다. 섹터 3는 섹터 내의 강하고 공평한 사용자들에게 섹터-특정 세트 S3 내의 서브 대역들을 할당할 수 있다.
도 6B 내지 6D에 대하여, 공통 세트 C12 내의 서브 대역들은 섹터들 1 및 2 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있다. 공통 세트 C13 내의 서브 대역들은 섹터들 1 및 3 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있다. 공통 세트 C23 내의 서브 대역들은 섹터들 2 및 3 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에게 할당될 수 있다. 공통 세트 C123 내의 서브 대역들은 모두 3개의 섹터들 1, 2, 3 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자들에 할당될 수 있다.
셀 내 공통 재사용의 제 3 실시예를 위해, 공통 세트 Cxy 내의 서브 대역들은 섹터-특정 세트들 Sx 및 Sy 내의 서브 대역들과 직교한다. 따라서, 섹터들 x 및 y 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자에는 공통 세트 Cxy 내의 서브 대역들이 할당되며, 섹터-특정 세트들 Sx 및 Sy 내의 서브 대역들이 할당된 다른 사용자로부터 매우 적거나 존재하지 않는 셀 내 간섭을 관찰할 것이다. 공통 세트 Cxyz 내의 서브 대역들은 섹터-특정 세트들 Sx, Sy, Sz내의 서브 대역들과 직교한다. 따라서, 섹터들 x, y, z 사이의 경계에 위치된 미약한 사용자에는 공통 세트 Cxyz 내의 서브 대역들이 할당되며, 섹터-특정 세트들 Sx, Sy, Sz 내의 서브 대역들이 할당된 다른 사용자로부터 매우 적거나 존재하지 않는 셀 내 간섭을 관찰할 것이다. 제 3 실시예는 대역폭 사용을 개선할 수 있다. 공통 세트 Cxy 내의 서브 대역들은 섹터-특정 세트 Sz에 포함되며, 섹터 z내의 강하고 공평한 사용자들에게 할당될 수 있다. 섹터 x는 또한 섹터들 y 및 z 사이의 경계에 위치되고 세트 Syz 내의 서브 대역들이 할당된 미약한 사용자들에게 무시할만한 간섭을 발생하는 강한 사용자들에게 공통 세트 Cyz 내의 서브 대역들을 할당한다.
도 7는 단일 셀의 3개의 섹터들 내의 8명의 사용자들의 예시적인 분포를 도시한다. 도 7는 또한 셀 내 공통 재사용의 제 3 실시예에 기초하여 서브 대역들의 할다을 도시한다. 상기 예에서, 사용자 a는 섹터 1 내에 위치되고 섹터-특정 세트 S1로부터의 서브 대역들이 할당된다. 사용자 b는 섹터들 1 및 2 사이에 위치되고 공통 세트 C12로부터의 서브 대역들이 할당된다. 사용자들 c 및 d는 섹터 2 내에 위치되고 섹터-특정 세트 S2로부터의 서브 대역들이 할당된다. 사용자 e는 섹터들 2 및 3 사이에 위치되고 공통 세트 C23로부터의 서브 대역들이 할당된다. 사용자 f는 섹터 3 내에 위치되고 섹터-특정 세트 S3로부터의 서브 대역들이 할당된다. 사용자 g는 섹터들 1 및 3 사이에 위치되고 공통 세트 C13로부터의 서브 대역들이 할당된다. 사용자들 h는 섹터 1, 2, 3 사이에 위치되고 공통 세트 C123로부터의 서브 대역들이 할당된다.
공통 및 섹터-특정 세트들은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. OFDMA 시스템에 대하여, OFDM에 의해 발생된 N개의 전체 서브 대역들이 사용될 수 있다. N개의 전체 서브 대역들의 모든 또는 하나의 서브 세트는 트래픽 데이터, 파일럿 및 시그널링을 전송하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 몇몇 서브 대역들은 시스템이 특정 마스크 요구조건들을 만족하도록 하기 위한 보호 서브 대역들로 전송 및 서비스하기 위해 사용되지는 않는다. 간략함을 위해, 하기의 설명에서 모두 N개의 전체 서브 대역들이 전송을 위해 사용될 수 있고, 즉 보호 서브 대역들은 제공되지 않는 것으로 가정된다.
도 8A는 셀 내 공통 재사용의 제 1 실시예를 위해 공통 세트 C 및 섹터-특정 세트 S를 형성하는 일 예를 도시한다. 상기 예에서, N개의 전체 서브 대역들이 M개의 그룹들로 할당되며, 각각의 그룹은 L개의 서브 대역들을 포함하고, 상기 M≥1, L>1, MㆍL=N 이다. 공통 세트 C는 각각의 그룹 내에 하나(예를 들면, 제 1) 서브 대역을 포함한다. 섹터-특정 세트 S는 각각의 그룹 내에 남아있는 서브 대역들을 포함한다. 일반적으로, 공통 세트는 N개의 전체 서브 대역들 중 임의의 수의 서브 대역들 및 하나의 서브 대역을 포함할 수 있다. 주파수 다이버시티를 획득하기 위해, 공통 세트는 N개의 전체 서브 대역들을 통해 취득된 서브 대역들을 포함할 수 있다. 공통 세트 내의 서브 대역들은 미리결정된 패턴(예를 들면, 도 8A에 도시된 것과 같이)에 기초하여 N개의 전체 서브 대역들에 분포되거나 N개의 전체 서브 대역들에 의사 랜덤하게 분포될 수 있다.
도 8B는 셀 내 공통 재사용의 제 2 실시예를 위해 공통 세트 C12, C13, C23 및 섹터-특정 세트 S1, S2, S3를 형성하는 일 예를 도시한다. 상기 예에서, N개의 전체 서브 대역들은 도 8A에서 전술된 것과 같이 M개의 그룹들로 할당된다. 공통 세트 C12는 각각의 그룹 내의 제 1 서브 대역을 포함하고, 공통 세트 C13는 각각의 그룹 내의 제 2 서브 대역을 포함하고, 공통 세트 C23는 각각의 그룹 내의 제 3 서브 대역을 포함한다. 일반적으로, 각각의 공통 세트는 N개의 전체 서브 대역들 중 임의의 수의 서브 대역들 및 하나의 서브 대역을 포함할 수 있고, 어떤 2개의 공통 세트들도 동일한 서브 대역을 포함하지 않도록 제한된다. 공통 세트들은 동일한 개수의 서브 대역들(도 8B에 도시된 것과 같이) 또는 서로 다른 개수의 서브 대역들을 포함할 수 있다. 각각의 공통 세트 내의 서브 대역들의 개수는 예를 들면, 공통 세트가 할당된 미약한 사용자들의 예상 수와 같은 다양한 인자들에 따라 결정될 수 있다. 주파수 다이버시티를 획득하기 위해, 각각의 공통 세트는 N개의 전체 서브 대역들을 통해 취득된 서브 대역들(예를 들면, N개의 전체 서브 대역들에 균일하게 또는 의사 랜덤하게 분포된)을 포함할 수 있다.
섹터-특정 세트 S1는 공통 세트들 C12 및 C13 내에 포함되지 않은 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다. 섹터-특정 세트 S2는 공통 세트들 C12 및 C23 내에 포함되지 않은 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다. 섹터-특정 세트 S3는 공통 세트들 C13 및 C23 내에 포함되지 않은 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다.
도 8B는 셀 내 공통 재사용의 제 3 실시예를 위해 공통 세트 C12, C13, C23, C123 및 섹터-특정 세트 S1, S2, S3를 형성하는 일 예를 도시한다. 상기 예에서, N개의 전체 서브 대역들은 도 8A에서 전술된 것과 같이 M개의 그룹들로 할당된다. 공통 세트 C12는 각각의 그룹 내의 제 1 서브 대역을 포함하고, 공통 세트 C13는 각각의 그룹 내의 제 2 서브 대역을 포함하고, 공통 세트 C23는 각각의 그룹 내의 제 3 서브 대역을 포함하고, 공통 세트 C123는 각각의 그룹 내의 제 4 서브 대역을 포함한다. 일반적으로, 각각의 공통 세트는 N개의 전체 서브 대역들 중 임의의 수의 서브 대역들 및 하나의 서브 대역을 포함할 수 있고, 어떤 2개의 공통 세트들도 동일한 서브 대역을 포함하지 않도록 제한된다. 섹터-특정 세트 S1는 공통 세트들 C12, C13, C123 내에 포함되지 않은 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다. 섹터-특정 세트 S2는 공통 세트들 C12, C23, C123 내에 포함되지 않은 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다. 섹터-특정 세트 S3는 공통 세트들 C13, C23, C123 내에 포함되지 않은 모든 사용가능한 서브 대역들을 포함한다.
공통 및 섹터-특정 세트들은 다양한 방식들로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 공통 및 섹터-특정 세트들은 정적이며, 변화하지 않거나 낮은 레이트로 변화한다. 또다른 실시예에서, 공통 및 섹터-특정 세트들은 섹터 로딩(loading) 및 가능하게는 다른 인자들에 기초하여 동적으로 정의된다. 예를 들어, 각각의 섹터에 대한 공통 세트(들)은 시간에 따라 변화할 수 있는 섹터 내의 미약한 사용자들의 수에 따라 결정될 수 있다. 지정된 섹터 또는 셀은 다양한 섹터들에 대한 로딩 정보를 수신하여, 공통 및 섹터-특정 세트들을 정의하며, 상기 세트들을 섹터들에 통지한다. 상기 실시예는 사용자들의 분포에 기초하여 시스템 자원들의 더 양호한 사용을 허용한다.
서브 대역들의 단말기들로의 할당을 용이하게 하기 위해, 다수의 직교 "트래픽" 채널들은 각각의 (공통 또는 섹터-특정) 서브 대역 세트에 대하여 정의될 수 있다. 주어진 서브 대역 세트에 대하여, 각각의 서브 대역은 임의의 주어진 시간 간격에서 단 하나의 트래픽 채널에 대하여 사용되며, 각각의 트래픽 채널에는 각각의 시간 간격에서 0, 1 또는 다수의 서브 대역들이 할당될 수 있다. 각각의 섹터-특정 세트에 대한 트래픽 채널들은 서로 간섭하지 않으며, 섹터-특정 세트와 오버래핑되지 않는 공통 세트(들)에 대한 트래픽 채널들과 간섭하지 않는다. 유사하게, 각각의 공통 세트에 대한 트래픽 채널들은 서로 간섭하지 않으며, 공통 세트와 오버래핑되지 않는 섹터-특정 세트(들)에 대한 트래픽 채널과 간섭하지 않는다. 트래픽 채널은 서로 다른 시간 간격들에 대하여 서브 대역들의 할당을 표현하는 편리한 방식으로 보여질 수 있다. 사용자에게는 사용자의 채널 조건에 따라 결정되는 적절한(공통 또는 섹터-특정) 서브 대역 세트의 트래픽 채널이 할당될 수 있다.
OFDMA 시스템은 주파수 홉핑(FH)을 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 주파수 홉핑을 사용할 때, 데이터 전송은 서브 대역으로부터 서브 대역으로 랜덤하거나 결정된 방식으로 홉핑한다. 주파수 홉핑은 경로 악영향들에 대한 주파수 다이버시티 및 다른 섹터들/셀들로부터의 간섭의 랜덤화를 제공할 수 있다.
도 9는 FH-OFDMA 시스템에서 순방향 및/또는 역방향 링크를 위해 사용될 수 있는 주파수 홉핑 방식(900)을 도시한다. 도 9에 도시된 실시예에 대하여, 주어진(공통 또는 섹터-특정) 서브 대역 세트내의 서브 대역들에는 K개의 서브 세트들이 할당되며, 각각의 서브 세트는 P개의 서브 대역들을 포함하고, 상기 K>1, P≥1이다. 각각의 서브 세트 내의 서브 대역들은 그 세트 내의 연속하는 서브 대역들(도 9에 도시된 것과 같이) 또는 연속하지 않는 서브 대역들(예를 들면, 세트 내에서 분산됨)이 될 수 있다.
서브 대역 세트에 대한 각각의 트래픽 채널에는 각각의 "홉" 주기에서 사용하기 위한 P개의 서브 대역들 중 특정 서브 세트를 표시하는 FH 패턴이 할당된다. FH 패턴은 FH 시퀀스, 홉 패턴 또는 몇몇 다른 기술 용어들로 불릴 수 있다. 홉 주기는 임의의 주어진 서브 세트에서 소비되는 시간 량이며, Q의 OFDM 심볼 주기들(간단히, "심볼 주기들")을 소비하며, 상기 Q>1이다. 서브 대역 세트내의 서로 다른 트래픽 채널들에 대한 FH 패턴들은 서로 직교하며, 따라서 어떤 2개의 트래픽 채널들도 임의의 주어진 홉 주기 내에 동일한 서브 대역을 사용하지는 않는다. 상기 특성은 섹터 내 간섭을 차단 또는 감소시킨다. 각각의 트래픽 채널에 대한 FH 패턴은 서로 다른 홉 주기들에서 서로 다른 서브 대역 서브 세트들을 의사-랜덤하게 선택할 수 있다. 주파수 다이버시티는 몇몇 홉 주기들을 통해 세트 내의 모든 또는 다수의 서브 대역들을 선택함으로써 달성된다. 섹터 간 간섭을 랜덤화하기 위해, 각각의 섹터-특정 세트에 대한 FH 패턴들은 다른 섹터-특정 세트들에 대한 FH 패턴들에 대하여 의사 랜덤할 수 있다.
도 10는 셀 내 공통 재사용을 사용하여 데이터를 전송하는 프로세스(1000)의 흐름도를 도시한다. 먼저, 주어진 섹터 x내의 단말기에 대한 채널 상태가 결정된다(블럭 1012). 채널 상태는 하기의 방식으로 확인될 수 있고, 단말기가 동일한 셀 내의 적어도 하나의 다른 섹터로부터 높은 간섭을 관찰하는지를 표시할 수 있다. 단말기에는 단말기에 대한 채널 상태에 적어도 기초하여 섹터 x에 대한 공통 세트 또는 섹터-특정 세트내의 서브 대역들이 할당된다(블럭 1014). 공통 세트 및 섹터-특정 세트는 오버래핑되지 않는다. 섹터-특정 세트는 섹터 x내의 단말기들에 할당할 수 있는 서브 대역들을 포함한다. 공통 세트는 임의의 경우에 섹터 x 및 셀 내의 적어도 하나의 다른 섹터로부터 매우 적은 간섭을 경험하는 서브 대역들을 포함한다. 단말기에 대한 데이터는 처리되고, 순방향 및/또는 역방향 링크를 경유하여 할당된 서브 대역들을 통해 전송된다(블럭 1016).
각각의 섹터는 서브 대역들을 다양한 방식들로 단말기들에 할당할 수 있다. 예를 들어, 단말기들의 다수의 그룹들이 각각의 섹터에 대하여, 즉 단말기들의 한 그룹은 서브 대역들의 각각의 세트에 대하여 형성될 수 있고, 각 그룹내의 단말기들은 연관된 세트 내의 서브 대역들이 할당될 수 있다. 각각의 단말기는 단말기에 대한 채널 상태, 각 세트 내의 서브 대역들의 수, 각 세트 내의 서브 대역들을 공유하는 단말기들의 수 등등에 기초하여 다수의 그룹들 중 하나로 분류될 수 있다. 각 그룹내의 단말기들은 서비스 품질(QoS), 시스템 로딩, 공평성 요구조건들, 다른 정보 및/또는 다른 고려사항들에 기초하여 연관된 세트 내의 서브 대역들에 할당될 수 있다.
도 11은 단말기에 서브 대역들을 할당하기 위한 프로세스(1100)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(1100)는 도 10의 블럭들(1012, 1014)을 위해 사용될 수 있고, 임의의 시간 간격이 될 수 있는 각각의 스케줄링 간격에서 각각의 섹터에 의해 수행될 수 있다. 먼저, 측정치들은 서로 다른 섹터들에 대한 단말기 및/또는 단말기에 대한 서로 다른 섹터들에 의해 획득된다(블럭 1112). 각각의 섹터는 순방향 링크를 통해 파일럿을 전송할 수 있고, 이는 시스템 내에서 신호 검출, 타이밍 및 주파수 동기화, 채널 추정 등등을 위해 단말기들에 의해 사용될 수 있다. 파일럿은 일반적으로 공지된 방식으로 처리되어 전송되는 공지된 변조 심볼들로 구성된다. 단말기는 또한 섹터에 의한 데이터 수신을 용이하게 하기 위해 역방향 링크를 통해 파일럿을 전송할 수 있다. 단말기에 대한 측정치들은 순방향 링크를 통해 섹터들에 의해 전송된 파일럿들, 역방향 링크를 통해 단말기에 의해 전송된 파일럿, 및/또는 다른 전송에 기초할 수 있다.
일 실시예로, 단말기는 시스템 내의 섹터들에 의해 전송된 파일럿들을 탐색하고, 서빙(serving) 섹터에 특정 수의 최고 파일럿 측정치들을 보고한다. 또다른 실시예에서, 단말기는 서로 다른 서브 대역 세트들에 대하여 관찰된 간섭을 측정하여 각각의 서브 대역 세트에 대한 채널 품질 표시자(CQI)를 유도하며, 서로 다른 서브 대역 세트들에 대한 CQI들을 서빙 섹터로 전송한다. CQI는 서브 대역 세트에 대한 단말기에 의해 달성된 수신된 신호 품질을 표시한다. 수신된 신호 품질은 신호 대 잡음 및 간섭비(SINR), 칩당 에너지 대 전체 잡음비(Ec/No), 칩당 에너지 대 잡음비(Ec/Nt), 캐리어 대 간섭비(C/I), 또는 몇몇 다른 신호 품질 메트릭에 의해 결정될 수 있다. CQI는 파일럿 측정치보다 더 짧은 시간에 측정되어 보고되며, 이후에 신속하게 변화하는 채널 조건에 대한 신속한 응답 및 서브 대역들의 신속한 할당을 허용한다. 또다른 실시예에서, 섹터들은 단말기에 의해 전송된 파일럿을 측정하여 파일럿 측정치들을 상기 서빙 섹터에 보고한다.
단말기에 대한 셀-내 간섭(intra-cell interference)은 단말기에 대하여 획득된 측정치들에 기초하여 결정된다(블럭 1114). 순방향 링크에 대하여, 셀 내 간섭은 단말기에 전송하도록 지정되지 않는 동일한 셀 내의 모든 섹터들에 대한 파일럿 측정치들에 기초하여 결정될 수 있다. 역방향 링크에 대하여, 셀 내 간섭은 단말기에 대하여 동일한 셀 내의 모든 섹터들에 의해 형성된 파일럿 측정치들에 기초하여 결정될 수 있다. 단말기는 또한 셀 내 간섭을 측정하여 측정치를 서빙 섹터에 보고할 수 있다. 셀 내 간섭은 단말기에 대한 위치 추정치에 기초하여 감소될 수 있다. 셀 내 간섭은 따라서 다양한 방식들로 결정되고 다양한 측정치들에 기초할 수 있다. 일반적으로, 셀 내 간섭은 순방향 링크 및/또는 역방향 링크 측정치들에 기초하여 결정될 수 있다. 순방향 및 역방향 링크들은 긴 시간 동안 상호 작용하는 것으로 가정될 수 있다. 상기 경우에, 순방향 링크를 통해 주어진 섹터에 대한 단말기에 의해 형성된 강한 파일럿 측정치는 섹터가 순방향 링크를 통해 강한 간섭이 될 수 있고, 역방향 링크를 통해 단말기로부터 강한 간섭을 수신할 수 있음을 의미할 수 있다. 동일한 논리는 또한 역방향 링크 파일럿 측정치들에도 적용된다.
단말기에 대한 셀 내 간섭은 간섭 임계치와 비교된다(블럭 1116). 블럭(1120)에서 결정된 것과 같이, 만약 셀 내 간섭이 임계치를 초과하면, 단말기에는 공통 세트로부터 서브 대역들이 할당된다(블럭 1122). 그렇지 않으면, 단말기에는 서비스 중인 섹터에 대한 섹터-특정 세트로부터 서브 대역들이 할당된다(블럭 1124). 할당된 서브 대역들은 단말기로 전송된다(블럭 1126). 블럭들(1112, 1114)은 도 10이 블럭(1012)에 상응할 수 있고, 블럭들(1116 내지 1124)은 블럭(1014)에 상응할 수 있다.
일반적으로, 단말기에는 단말기에 의해 관찰된 셀 내 간섭, 단말기에 대한 핸드오프 요청들, 서비스 품질(QoS) 요구 조건들, 단말기의 우선순위 등등과 같은 다양한 인자들에 기초하여 공통 세트 또는 섹터-특정 세트로부터 서브 대역들이 할당된다. 공통 세트 또는 섹터-특정 세트를 사용하기 위한 결정은 서로 다른 섹터들로부터의 직접 또는 간접 입력들(예를 들면, 서로 다른 섹터들에 대한/로부터의 측정치들)에 기초하여 결정될 수 있다.
도 12는 단말기에 할당된 서브 대역을 통해 데이터를 전송하는 프로세스(1200)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(1200)는 순방향 및/또는 역방향 링크를 통한 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 단말기에 대한 트래픽 데이터는 처리(즉, 인코딩 및 심볼 맵핑)되어 데이터 심볼들을 발생시킨다(블럭(1212)). 본 명세서에서 사용된 것과 같이, "데이터" 심볼은 트래픽 데이터를 위한 변조 심볼이고, "파일럿" 심볼은 파일럿을 위한 변조 심볼이며, 변조 심볼은 변조 방식을 위한 신호 배열내이 한 지점에 대한 복소 값이다. 데이터 심볼들은 단말기에 할당된 서브 대역들로 맵핑된다(블럭 1214). 맵핑된 데이터 심볼들 뿐만 아니라 파일럿 심볼들 및/또는 시그널링은 추가 처리되어 (1) 하나 또는 그이상의 섹터들로부터 순방향 링크를 통해 단말기로, 또는 (2) 단말기로부터 역방향 링크를 통해 하나 또는 그이상의 섹터들로 전송된다(블럭 1216).
도 13는 단말기에 할당된 서브 대역들을 통해 데이터를 수신하기 위한 프로세스(1300)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(1300)는 순방향 및/또는 역방향 링크를 통한 데이터 수신을 위해 사용될 수 있다. 단말기의 데이터 전송은 (1) 순방향 링크를 통한 단말기 또는 (2) 역방향 링크를 통한 섹터들에 의해 수신된다(블럭 1312). 단말기에 공통 세트 또는 섹터-특정 세트 내의 서브 대역들이 할당되었는지의 여부(블럭 1314) 및 단말기에 대하여 소프터 핸드오프가 수행되었는지의 여부(1316)가 결정된다. 단말기에 섹터-특정 세트 내의 서브 대역들이 할당되거나, 소프터 핸드오프가 수행되지 않으면, 하나의 섹터(서비스중인 섹터)로부터/에 의해 수신된 데이터 전송은 단말기에 대한 연판정 심볼들을 획득하도록 처리된다(블럭 1322). 연판정 심볼은 송신기에 의해 전송된 단일 비트(또는 "하드") 값에 대하여 수신기에 획득된 멀티 비트 값이며, 추가의 비트들은 잡음 및 다른 인공물들로 인한 단일 비트 값에서의 불확실성을 포착하는데 사용된다. 단말기에 대한 연판정 심볼은 처리되어(예를 들면, 검출 및 디코딩되어) 단말기에 대하여 디코딩된 데이터를 획득한다(블럭 1324).
만약 단말기에 공통 세트 내의 서브 대역들이 할당되고, 소프터 핸드오프가 수행 중이면, 단말기에 대한 다수의 섹터들(서비스 중인 섹터 및 적어도 하나의 다른 섹터)로부터/의해 수신된 데이터 전송은 각각의 섹터에 대한 연판정 심볼을 획득하도록 처리된다. 순방향 링크 전송을 위해, 단말기는 다수의 섹터들에 대하여 획득된 연판정 심볼들을 결합하여 개선된 신호 품질을 가지는 결합된 연판정 심볼들을 유도할 수 있다(블럭 1334). 역방향 링크 전송을 위해, 상기 서빙 섹터는 단말기에 대하여 다른 섹터들에 의해 획득된 연판정 심볼들을 수신하고, 서로 다른 섹터들에 의해 획득된 연판정 심볼들을 결합하여 단말기에 대하여 결합된 연판정 심볼들을 유도한다(블럭 1343). 임의의 경우에, 단말기에 대하여 결합된 연판정 심볼들은 단말기에 대하여 디코딩된 데이터를 획득하기 위해 디코딩된다(블럭 1336).
도 14는 섹터 x에 대한 기지국(110x), 섹터 y에 대한 기지국(110y), 무선 단말기(120) 및 셀 엔티티(150)의 일 실시예의 블럭 다이어그램을 도시한다. 기지국들(110x 및 110y) 및 셀 엔티티(150)는 하나의 셀에 대한 네트워크 엔티티들이다.
기지국(110x)에서, 인코더/변조기(1412x)는 기지국(110x)에 의해 서빙 단말기들에 대한 트래픽 데이터를 수신하고, 단말기에 대하여 선택된 코딩 및 변조 방식에 기초하여 각각의 단말기에 대한 트래픽 데이터를 처리(예를 들면, 인코딩, 인터리빙 및 심볼 맵핑)하여 각각의 단말기에 대한 데이터 심볼들을 발생시킨다. 심볼대 서브 대역 맵퍼(1414x)는 제어기(1430x)로부터의 제어에 의해 표시되는 것과 같이 단말기에 할당된 서브 대역들로 각각의 단말기에 대한 데이터 심볼들을 맵핑한다. 맵퍼(1414x)는 파일럿 전송을 위해 사용된 서브 대역들로 파일럿 심볼들 및 전송을 위해 사용되지 않는 각각의 서브 대역에 대하여 0의 신호값을 제공한다. 각각의 OFDM 심볼 주기동안, 맵퍼(1414x)는 N개의 전체 서브 대역들에 대한 N개의 전송 심볼들을 제공하며, 상기 각각의 전송 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼 또는 제로 신호 값이 될 수 있다.
OFDM 변조기(Mod;1416x)는 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 N개의 전송 심볼들을 수신하여 상응하는 OFDM 심볼을 발생한다. OFDM 변조기(1416x)는 일반적으로 고속 푸리에 역변환(IFFT) 유니트 및 순환 프리픽스(cyclic prefix) 발생기를 포함한다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, IFFT 유니트는 N개의 전송 심볼들을 N-포인트 역 FFT를 가지는 시간 영역으로 변환하여 N개의 시간 영역 칩들을 가지는 "변환된" 심볼을 획득한다. 각각의 칩은 하나의 칩 주기 내에 전송될 복소 값이다. 순환 프리픽스 발생기는 각각의 변환된 심볼의 일부분을 반복하여 N+C개의 칩들을 포함하는 OFDM 심볼을 형성하며, 상기 C는 반복되는 칩들의 개수이다. 반복되는 부분은 종종 순환 프리픽스라 불리며, 주파수 선택성 페이딩에 의해 발생된 심볼간 간섭(ISI)을 해소하는데 사용된다. OFDM 심볼 주기는 하나의 OFDM 심볼의 지속 기간에 상응하며, N+C의 칩 주기들이다. OFDM 변조기(1416x)는 OFDM 심볼들의 스트림을 제공한다. 송신기 유니트(TMTR;1418x)는 OFDM 심볼 스트림을 처리(예를 들면, 아날로그로 변환, 필터링, 증폭, 주파수 상향 변환)하여 변조된 심볼을 발생하며, 이는 안테나(1420x)로부터 전송된다.
단말기(120)에서, 하나 또는 그 이상의 기지국들에 의해 전송된 변조 신호(들)은 안테나(1452)에 의해 수신되고, 수신된 신호는 수신기 유니트(RCVR;1454)에 제공되고, 처리되어 샘플들을 발생한다. 하나의 OFDM 심볼 주기에 대한 샘플들의 세트는 하나의 수신된 OFDM 심볼을 표시한다. OFDM 복조기(Demod;1456)는 샘플들을 처리하여 수신된 심볼들을 제공하고, 상기 심볼들은 기지국들에 의해 전송된 전송 심볼들의 잡음 추정치들이다. OFDM 복조기(1456)는 일반적으로 순환 프리픽스 제거 유니트 및 FFT 유니트를 포함한다. 순환 프리픽스 제거 유니트는 각각의 수신된 OFDM 심볼내의 순환 프리픽스를 제거하여 수신된 변환된 심볼을 획득한다. FFT 유니트는 각각의 수신된 변환된 심볼을 N-포인트 FFT를 가지는 주파수 영역으로 변환하여 N개의 전체 서브 대역들에 대하여 N개의 수신 심볼들을 획득한다. 서브 대역 대 심볼 디맵퍼(1458)는 각각의 OFDM 심볼 주기에 대하여 N개의 수신된 심볼들을 획득하고, 제어기(1470)로부터의 제어에 의해 지시되는 것과 같이, 단말기(120)에 할당된 서브 대역들에 대한 수신된 심볼들을 제공한다. 복조기/디코더(1460)는 단말기(1200에 대하여 수신된 심볼들을 처리(예를 들면, 검출, 디인터리빙, 디코딩)하여 단말기에 대하여 디코딩된 데이터를 제공한다.
역방향 링크 전송을 위해, 단말기(120)에서, 트래픽 데이터는 인코더/변조기(1462)에 의해 처리되고, 심볼 대 서브 대역 맵퍼(1464)에 의해 단말기(120)에 할당된 서브 대역들로 맵핑되며, OFDM 변조기(1466)에 의해 추가 처리되고, 송신기 유니트(1468)에 의해 조정되며, 안테나(1452)를 통해 전송된다. 기지국(110x)에서, 단말기(120) 뿐만 아니라 다른 단말기들로부터 변조된 신호들은 안테나(1420x)에 의해 수신되고, 수신기 유니트(1422x)에 의해 조정되며, OFDM 복조기(1424x)에 의해 처리된다. 심볼 대 서브 대역 디맵퍼(1426x)는 각각의 OFDM 심볼 주기에 대하여 N개의 수신된 심볼들을 획득하여 단말기에 할당된 서브 대역들로부터 각각의 단말기에 대하여 수신된 심볼들을 제공한다. 복조기/디코더(1428x)는 각각의 단말기에 대하여 수신된 심볼들을 처리하고, 상기 단말기에 대하여 디코딩된 데이터를 제공한다.
기지국(110y)은 데이터를 처리하고, 순방향 링크를 통해 기지국(110y)과 통신하는 단말기들로 전송하며, 상기 단말기들로부터 역방향 링크를 통해 데이터를 수신한다. 기지국(110y)에 의한 처리는 기지국(110x)에 의한 처리와 유사하다. 동일한 셀에 대한 기지국들은 도 14에 도시되지는 않았지만 소프터 핸드오프 사용자들에 대한 연판정 심볼들을 교환할 수 있다.
셀 내 공통 재사용의 일 실시예에서 제어기(1430)는 각각의 기지국(110)에서 순방향 및/또는 역방향 링크를 통해 데이터 전송을 요구하는 단말기들을 식별하고, 각각의 단말기에 대한 채널 상태를 확인하여, 각각의 단말기가 공통 세트 또는 섹터-특정 세트 내의 서브 대역들에 할당되는지를 결정한다. 각각의 단말기에 대한 채널 상태는 기지국(110)에 의해 형성된 역방향 링크 측정치들 및 단말기에 의해 형성된 순방향 링크 측정치들에 기초하여 확인되어 기지국으로 다시 보고될 수 있다. 각각의 기지국에서 섹터 스케줄러(1434)는 섹터-특정 세트 내의 서브 대역들(또는 트래픽 채널들)을 단말기들에 할당하고, 순방향 및/또는 역방향 링크들을 통한 데이터 전송을 위해 상기 단말기들을 스케줄링한다. 각각의 기지국은 각각의 스케줄링된 단말기를 할당된 트래픽 채널에 예를 들어 무선 시그널링을 통해 제공한다. 셀 엔티티(150) 내의 셀 스케줄러(1434w)는 셀에 대한 공통 세트(들) 내의 서브 대역들(또는 트래픽 채널들)을 단말기들에 할당하고, 데이터 전송을 위해 상기 단말기들을 스케줄링한다. 셀 스케줄러(1434w)는 셀 내의 단말기들의 스케줄링을 조정하기 위해 섹터 스케줄러들(1434x 및 1434y)와 통신할 수 있다. 또다른 실시예에서, 단일 스케줄러는 순방향 및 역방향 링크들을 통한 데이터 전송을 위해 셀 내의 모든 단말기들을 스케줄링한다. 순방향 및/역방향 링크 전송을 위한 서브 대역들의 단말기들로의 할당은 다양한 다른 방식들에서 수행될 수 있다.
제어기들(1430x, 1430y, 1430w, 1470)은 기지국들(110x, 110y), 셀 엔티티(150) 및 단말기(120)에서의 동작을 각각 지시한다. 메모리 유니트들(1432x, 1432y, 1432w, 1472)은 제어기들(1430x, 1430y, 1430w, 1470)에 의해 각각 사용되 는 프로그램 코드들 및 데이터를 저장한다. 제어기들(1430x, 1430y)은 각각 기지국들(110x 및 110y)과 통신하는 각각의 단말기들에 대한 FH 패턴을 발생하는 것과 같이 데이터 전송 및 수신을 위한 다른 처리를 수행할 수 있다. 제어기(1470)는 할당된 트래픽 채널에 기초하여 단말기(120)에 대한 FH 패턴을 발생할 수 있다.
명확함을 위해, 셀 내 공통 재사용은 3-섹터 셀들을 가지는 시스템에 대하여 설명되었다. 일반적으로, 셀 내 공통 재사용은 임의의 수의 섹터들과 함께 사용될 수 있다. 셀간 간섭을 랜덤화 하기 위해, 각각의 셀 내의 섹터-특정 세트(들)에 대한 FH 패턴들은 인접하는 셀들 내의 섹터-특정 세트(들)에 대한 FH 패턴들과 관련하여 의사-랜덤화될 수 있다. 서로 다른 셀들에 대한 공통 세트(들)은 다양한 방식들로 정의 및 연산될 수 있다.
일 실시예에서, 동일한 공통 세트(들)은 시스템 내의 모든 셀들에 대하여 사용될 수 있다. 동일한 FH 패턴들은 인접하는 셀들 내의 공통 세트(들)을 위해 사용될 수 있다. 이는 셀들 사이의 연판정을 간략화한다. 선택적으로, 공통 세트(들)은 서로 다른 인접하는 셀들에 대한 공통 및 의사-랜덤 FH 패턴들 모두로 정의될 수 있다. 공통 FH 패턴들은 서로 다른 셀들 사이에서 소프트 핸드오프를 지원하는데 사용될 수 있다. 의사-랜덤 FH 패턴들은 공통 세트(들)에서 서브 대역들이 할당된 서로 다른 셀들 내의 사용자들에 의해 관찰된 간섭을 랜덤화할 수 있다. 상기 실시예는 시스템에 대한 주파수 계획을 간략화한다. 또한, 충분한 간섭 평균 또는 다이버시티는 공통 세트(들)이 각각의 사용자가 동일한 강한 간섭자들과 자주 충돌하지 않도록 충분히 큰 경우에 달성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나의 셀 내의 공통 세트(들)의 서브 대역들이 할당된 사용자들은 인접하는 셀의 사용자들로부터의 랜덤화된 간섭을 관찰한다. 상기 실시예에 대하여, 하나의 셀 내의 공통 세트(들)의 서브대역들이 할당된 사용자들은 인접하는 셀들의 사용자들로부터 랜덤화된 간섭을 관찰할 것이다. 상기 실시예는 특히 작은 공통 세트 크기들에 대하여 양호한 간섭 다이버시티를 제공할 수 있다. 또다른 실시예에서, 각각의 셀에 대한 공통 세트(들)은 인접하는 셀들에 대한 공통 세트(들)과 관련하여 의사 랜덤하다. 상기 실시예는 우수한 간섭 다이버시티를 제공할 수 있다. 각각의 셀은 공통 및 섹터-특정 세트들을 형성하고 및/또는 세트 정보를 교환하기 위해 인접하는 셀들과 통신할 수 있다.
셀 내 공통 재사용은 OFDMA 시스템을 위해 설명되었다. 셀 내 공통 재사용은 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 시스템, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 시스템, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템, 다중-캐리어 CDMA 시스템 등등을 위해 사용될 수 있다. TDMA 시스템은 시간 분할 다중화(TDM)를 사용하고, 서로 다른 사용자들에 대한 전송들은 서로 다른 간격들에서 전송함으로써 직교화된다. FDMA 시스템은 주파수 분할 다중화(FDM)를 사용하며, 서로 다른 사용자들에 대한 전송들은 서로 다른 주파수 채널들 또는 서브 대역들에서 전송함으로써 직교화된다. 일반적으로, 사용가능한 시스템 자원들(예를 들면, 주파수 서브 대역들/채널들, 시간 슬롯들 등등)은 공통 및 섹터-특정 세트들로 배열될 수 있다. 각각의 섹터는 공통 및 섹터-특정 세트들 내의 시스템 자원들을 전술되는 것과 같이 사용자들에게 할당할 수 있다.
셀 내 공통 재사용은 범용 이동 통신(GSM) 시스템을 위해 사용될 수 있다. GSM은 하나 또는 그 이상의 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 각각의 주파수 대역은 특정 주파수 범위들을 커버하고, 다수의 200kHz 무선 주파수(RF) 채널들로 분할된다. 각각의 RF 채널은 특정 ARFCN(절대 무선 주파수 채널 개수)에 의해 식별된다. 예를 들어, GSM 900 주파수 대역은 ARFCN들 1 내지 124을 커버하고, GSM 1800 주파수 대역은 RFCN들 512 내지 885를 커버하며, GSM 1900 주파수 대역은 RFCN들 512 내지 810을 커버한다. 셀 내 공통 재사용은 효율성을 개선하고 셀 내 간섭을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. GSM 시스템에 대하여 사용가능한 RF 채널들은 공통 및 섹터-특정 세트들로 배열될 수 있다. 각각의 GSM 섹터(공통으로 "GSM 셀"이라 불림)은 섹터-특정 세트 내의 RF 채널들을 강하고 공평한 사용자들에게 할당하고, 공통 세트 내의 RF 채널들을 미약한 사용자들에게 할당할 수 있다. 셀 내 공통 재사용은 각각의 GSM 셀이 더 큰 스펙트럼 효율을 달성하기 위해 큰 퍼센트율의 사용가능한 RF 채널들을 사용하도록 허용할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 셀 내 공통 재사용 기술은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 하드웨어 구현을 위해, 기지국에서 셀 내 공통 재사용을 지원하는데 사용되는 프로세싱 유니트들은 하나 또는 그 이상의 애플리케이션용 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 처리기(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그램 가능한 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기들, 마이크로-제어기, 마이크로 프로세서, 본 명세서에 설명된 기능들 을 수행하도록 설계된 다른 전자 유니트들 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 단말기에서 셀 내 공통 재사용을 지원하는데 사용되는 프로세싱 유니트들은 하나 또는 그 이상의 ASIC, DSP 등등으로 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 셀 내 공통 재사용 기술들은 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들면, 절차들, 기능들 등등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트(예를 들면, 도 14의 메모리 유니트(1432x, 1432y, 1432w, 1472))에 의해 저장되며, 프로세서(예를 들면, 제어기(1430x, 1430y, 1430w, 1470))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에 구현될 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.