KR100851411B1

KR100851411B1 - 시분할 다중화 및 반송파-선택적 로딩을 통한 다중-반송파통신

Info

Publication number: KR100851411B1
Application number: KR1020037009565A
Authority: KR
Inventors: 지아오동 리; 휴이 리우; 휴준 인
Original assignee: 아답틱스, 인코포레이티드
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2008-08-08
Also published as: CA2484373C; KR20030079953A; CN100583705C; JP4043948B2; US20070064659A1; KR20080063860A; KR100896140B1; EP1413077A4; EP1413077A1; US20020163879A1; CN102164108B; HK1064822A1; US7164669B2; CN102164108A; CN1498474A; US7414994B2; CA2484373A1; WO2002058300A1; JP2004529527A

Abstract

다중-반송파, 다중 가입자 시스템에 대한 부반송파 할당 및 로딩 방법이 설명된다. 제 1 및 제 2 부반송파 클러스터 세트의 적어도 한 클러스터(104)는 통신에 사용하기 위해서 제 1 및 제 2 가입자 각각과 연관된다. 다음으로, 통신에 사용하기 위해 제 1 가입자 및 제 2 가입자와 연관된 각각의 클러스터에 대해서, 그 클러스터의 사용이 제 1 시분할 동안의 제 1 가입자와 제 2 시분할 동안의 제 2 가입자 사이에 다중화된다.

Description

시분할 다중화 및 반송파-선택적 로딩을 통한 다중-반송파 통신{MULTI-CARRIER COMMUNICATION WITH TIME DIVISION MULTIPLEXING AND CARRIER-SELECTIVE LOADING}

본 출원은 2001년 1월 19일에 "Multi-Carrier Communication With Time Division Multiplexing And Carrier-Selective Loading"이란 명칭으로 가출원된 60/262,828호의 우선권을 청구하며, 상기 출원은 본 명세서에서 참조문헌으로 병합된다.

본 발명은 통신 시스템 분야에 관한 것으로, 더 상세히는, 본 발명은 다중-가입자, 다중-반송파 시스템에 관한 것이다.

시분할 다중화(TDM)를 사용하는 다중-가입자, 단일-반송파 통신 시스템에서는, 채널이 시분할 형태로 다중 가입자에 의해 공유될 수 있는데, 즉, 채널이 어느 한 시기에는 한 가입자에 의해 사용될 수 있으며 또 다른 시기에는 또 다른 가입자에 의해 사용될 수 있다.

TDM을 위한 시간 사용 할당은 고정적이거나 가변적일 수 있다. 고정된 사용을 위해서, 각각의 가입자는 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템에서 전형적으로 확인되는 미리 스케줄된 고정 시간 슬롯에서 채널을 사용한다. 그러므로 빈번한 스케줄링/재스케줄링이 필요하지 않다. 그러나 고정된 채널 사용은 특별히 버스티 패킷 데이터 전송(bursty packet data transmission)에 있어서 자원 낭비를 유발할 수 있는데, 그 이유는 가입자가 자신에게 할당된 시간 슬롯 동안에 전송할 아무것도 갖지 않을 수 있기 때문이다. 다른 한편으로, 가변 시간 사용을 통해서는, 채널은 한 명의 가입자에 의해서 (예컨대, 그의 데이터 로드에 따라) 가변 시간 기간 동안에 사용되고 그런 후에 또 다른 가입자에 의해 사용될 수 있다. 조심스럽게 스케줄링함으로써, 가변 시간 사용은 통계적인 다중화 이득을 달성하며, 전형적으로 더욱 효율적이다. 가변 시간 사용을 갖는 TDM의 예로서, 벤더(Bender), 블락(Black), 그롭(Grob), 파도바니(Padovani), 신드허스하이아나(Sindhushayana), 및 비터비(Viterbi)에 의해 2000년 7월호 IEEE 통신 매거진(Vol.38, No.7, 70 내지 77쪽)에 기재된 "CDMA/HDR:A Bandwidth-Efficient Hight-Speed Wireless Data Service for Nomadic Users"를 참조하라.

다중-반송파 통신 시스템에서, 각각의 가입자에게는 다중 반송파가 할당될 수도 있으며 다중 반송파를 동시에 사용할 수 있다. 특정 가입자에 대해서, 다른 반송파의 전송 속도/신뢰도(성능)는 다를 수 있다. 또한, 특정 반송파에 대해서, 각기 다른 가입자에 대한 전송 속도/신뢰도는 다를 수 있다. 그러한 한 예로는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)이 있다. OFDMA에서는, 다중 가입자가 주파수 분할 다중 접속(FDMA)과 유사한 방식으로 다른 주파수 부반송파를 동시에 사용한다. 더 많은 정보를 얻기 위해서는, 사리(Sari) 및 카람(Karam)이 1998년 11/12월호 European Transactions on Telecommunication{Vol.9(6), 507 내지 516쪽}에 기재한 "Orthogonal Frequency-Division Multiple Access and its Application to CATV Networks"과, 노그에로레스(Nogueroles), 보스서트(Bossert), 돈더(Donder), 및 지아블로브(Zyablov)가 IEEE VTC'98 간행물(2502 내지 2506쪽)에 기재한 "Improved Performance of a Random OFDMA Mobile Communication System"을 참조하라.

상술된 다중-반송파 시스템의 고유한 특성으로 인해서, 단일-반송파 시스템을 위해 설계된 TDM 스케줄링 알고리즘은 직접적으로 적용될 수 없다. 이는, 적어도 부분으로는, 단일-반송파 시스템과는 달리 다중-반송파 시스템에서는 각각의 반송파의 동작이 어느 정도는 각각의 다른 반송파에 의존적이고, 각각의 반송파는 다른 반송파 각각에 영향을 주기 때문이다. 다중-반송파 시스템과는 달리 단일-반송파 시스템에서는 반송파 사이의 패킷 순서에 관한 어떤 복잡성도 없다. 다중-반송파 시스템에서는 다중 반송파와 연관된 가변적인 지연이 단일-반송파 시스템에서 상당한 복잡도를 유발한다. 다중-반송파 시스템과는 달리 단일-반송파 시스템에서는 하나 이상의 반송파 사이에 데이터 패킷을 할당하기 위해서 어떠한 고려사항도 제공될 필요가 없다. 다중-반송파 시스템의 전체적인 작업처리량을 잠재적으로 최적화시키는데 필요한 알고리즘은 단일-반송파 시스템에서 사용되는 알고리즘과는 본질적으로 다르다.

다중-반송파, 다중-부반송파 시스템에 대한 가입자 할당 및 로딩 방법이 설명된다. 제 1 및 제 2 부반송파 클러스터 세트의 적어도 한 클러스터가 통신에서 사용하기 위해 제 1 및 제 2 가입자와 연관된다. 다음으로, 통신에서 사용하기 위해 제 1 가입자 및 제 2 가입자와 연관되는 각각의 클러스터에 대해서, 그 클러스터의 사용은 제 1 시분할 동안의 제 1 가입자와 제 2 시분할 동안의 제 2 가입자 사이에서 다중화된다.

본 발명은 아래에서 제공되는 상세한 설명과 본 발명의 여러 실시예에 대한 첨부된 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이지만, 그러한 실시예들은 본 발명을 특정 실시예로 제한하려는 것이 아니라 단순히 설명과 이해를 위한 것일 뿐이다.

도 1은 부반송파를 할당하기 위한 처리의 일실시예에 대한 흐름도.

도 2는 OFDM 심볼, 파일럿 및 클러스터의 시간 및 주파수 그리드를 도시하는 도면.

도 3은 가입자 처리를 도시하는 도면.

도 4는 도 3의 일례를 도시하는 도면.

도 5는 임의의 클러스터 피드백에 대한 포맷의 일실시예를 도시하는 도면.

도 6은 시분할 다중화를 사용하는 다중-가입자, 다중-반송파 시스템의 기지국에 대한 일실시예의 블록도.

도 7은 단일-세그먼트 클러스터 대기열(single-segment cluster queues)을 갖는 기지국의 또 다른 실시예에 대한 블록도.

도 8은 전송기의 일실시예에 대한 블록도.

도 9는 수신기의 일실시예에 대한 블록도.

반송파 할당, 반송파 로딩, TDM 신호전송, 및 많은 다른 양상을 포함하는 고성능 다중-반송파, TDM 시스템이 개시된다.

본 명세서에서 개시되는 방법은 OFDMA의 예를 사용하여 설명되는데, 여기서 반송파는 다중 OFDM 주파수 부반송파를 포함하고 있는 클러스터(cluster)에 대응한다. 그러나 본 방법은 OFDMA만으로 제한되지 않는다는 것이 주시되어야 한다. 본 방법은 훨씬 더 많은 일반 다중-반송파 시스템에 직접 적용되는데, 여기서는 반송파가 예컨대 OFDMA의 주파수 클러스터, CDMA의 확산 코드, SDMA(space-division multiple access) 시스템의 안테나 빔, 전송 및 수신 측 모두에서 안테나 어레이를 사용하는 다중-입력 다중-출력(MIMO)의 한 전송 안테나로부터의 데이터 스트림일 수 있다. 실제로, 본 방법은 각 출력 포트의 전송 속도가 연결된 입력 포트에 따라 달라지는 특성을 갖는 다중-입력 및 다중-출력 다중화기(스위치)를 포함하는 데이터 네트워킹 시스템의 더 넓은 영역에 적용될 수 있다.

다음의 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 매우 많은 세부사항이 설명된다. 그러나 본 발명은 그러한 특정의 세부사항 없이도 실행될 수 있다는 것이 당업자에게는 자명해질 것이다. 다른 경우에 있어서, 잘 알려진 구조 및 장치는 본 발명을 불명료하지 않도록 하기 위해서 상세하게 도시되기보다는 블록도의 형태로 도시되어 있다.

후속하는 상세한 설명 부분 중 일부분은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트에 대한 연산의 기호적인 표현과 알고리즘을 통해 제공된다. 그러한 알고리즘 설명 및 표현은 데이터 처리 분야의 당업자의 작업 요지를 다른 당업자에게 가장 효과적으로 전달하기 위해서 상기 데이터 처리 분야의 당업자에 의해 사용되는 수단이다. 알고리즘은 여기서는 일반적으로, 원하는 결과를 유도하는 단계들의 일관적인 시퀀스인 것으로 간주된다. 단계들은 물리적인 양의 물리적인 조정을 필요로 하는 단계들이다. 일반적으로, 비록 반드시 그렇지는 않지만, 그러한 양은 저장되고 전송되고 결합되고 비교되며 그렇지 않다면 조정될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 비트, 값, 엘리먼트, 심볼, 문자, 용어, 수치 등으로 그러한 신호를 나타내는 것이 대체로 일반적인 사용을 위해서는 항상 편리하다는 것이 증명되었다.

그러나 그러한 용어 및 유사한 용어 모두는 적절한 물리적인 양과 연관될 것이며 단순히 그러한 양에 적용되는 편리한 라벨이라는 것을 명심해야 한다. 그렇지 않고 다음의 설명으로부터 자명해지는 바와 같이 특별하게 설명되지 않는 한, 설명부분 전체에 걸쳐, "처리" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이" 등과 같은 용어를 사용하는 설명은 컴퓨터 시스템이나 그와 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 작동 및 처리를 지칭한다는 것을 알게 되는데, 상기 시스템이나 장치는 컴퓨터 시스템의 레지스터나 메모리 내의 물리적인 (전자) 양으로 표현되는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리나 레지스터 또는 다른 그러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내의 물리적인 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조정 및 변환한다.

본 발명은 또한 여기서 연산을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 그 장치는 필요한 용도에 맞게 특별히 구성될 수 있거나, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해서 선택적으로 동작하거나 재구성되는 범용의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램은 플로피 디스크, 광 디스크, CD-ROM, 및 자기-광 디스크와 같은 임의의 유형의 디스크, 판독-전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), EPROM, EEPROM, 자기 또는 광 카드, 또는 전자 지령을 저장하기에 적합하며 컴퓨터 시스템 버스에 각각 연결되는 임의의 유형의 매체들과 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있지만, 그러한 것들로 제한되지는 않는다.

본 명세서에서 제공되는 알고리즘 및 디스플레이는 임의의 특정 컴퓨터나 다른 장치와는 본질적으로 관련이 없다. 여러 범용의 시스템이 본 명세서에서의 교시에 따라 프로그램을 통해 사용될 수 있고, 그렇지 않다면 필요한 방법의 단계들을 수행하도록 더욱 특수화된 장치를 구성하는 것이 편리하다는 것이 증명될 수 있다. 그러한 여러 시스템을 위해 필요한 구조는 아래의 설명으로부터 나타날 것이다. 또한, 본 발명은 어느 특정 프로그래밍 언어를 참조하여 설명되지 않는다. 여러 프로그래밍 언어가 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 교시를 구현하는데 사용될 수 있다는 것을 알게 될 것이다.

기계-판독가능 매체는 기계(예컨대, 컴퓨터)에 의해서 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 구비한다. 예컨대, 기계-판독가능 매체는 판독 전용 메모리("ROM"); 랜덤 액세스 메모리("RAM"); 자기 디스크 저장 매체; 광 저장 매체; 플래시 메모리 장치; 전기, 광, 음향 또는 다른 형태의 전파된 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함한다.

예시적인 부반송파/클러스터 할당 절차

도 1은 클러스터를 가입자에게 할당하기 위한 처리의 일실시예에 대한 흐름도이다. 그 처리는 하드웨어(예컨대, 전용 논리부, 회로, 등), 소프트웨어(예컨대, 범용의 컴퓨터 시스템이나 전용의 기계 상에서 실행되는 소프트웨어), 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합체를 포함할 수 있는 처리 논리부에 의해서 수행된다.

도 1을 참조하면, 각각의 기지국은 자신의 셀(또는 섹터) 내에 있는 모든 가입자에게 파일럿 OFDM 심벌을 주기적으로 방송한다(처리 블록 101). 사운딩(sounding) 시퀀스 또는 신호로 종종 지칭되는 파일럿 심벌은 기지국과 가입자 양쪽 모두에게 알려진다. 일실시예에서, 각각의 파일럿 심벌은 전체적인 OFDM 주파수 대역폭을 커버한다. 파일럿 심벌은 각기 다른 셀(또는 섹터)에 대해서 다를 수 있다. 파일럿 심벌은 다중 목적, 즉 클러스터 할당을 위한 시간 및 주파수 동기화, 채널 추정 및 신호 대 간섭/잡음비(SNR) 측정을 제공할 수 있다.

다음으로, 각각의 가입자는 계속적으로 파일럿 심볼의 수신을 모니터링하며 각 클러스터의 셀 간의 간섭 및 셀 간의 트래픽을 포함해서 SINR(Signal-to-Interference-and Noise Ratio) 및/또는 다른 파라미터를 측정한다(처리 블록 102). 그러한 정보에 기초해서, 각각의 가입자는 서로에 대해 양호한 성능(예컨대, 높은 SINR 및 낮은 트래픽 로딩)을 갖는 하나 이상의 클러스터를 선택하며, 미리 정해진 업링크 접속 채널을 통해서 그러한 후보 클러스터 상의 정보를 기지국에 피드백한다(처리 단계 103). 예컨대, 10 dB 보다 큰 SINR 값은 양호한 성능을 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 50% 보다 작은 클러스터 사용 인자도 양호한 성능을 나타낼 수 있다. 각각의 가입자는 다른 가입자보다 비교적 더 양호한 성능을 갖는 클러스터를 선택한다. 그러한 선택의 결과로 각각의 가입자는 측정된 파라미터에 기초해서 사용하기에 좋은 클러스터를 선택한다.

일실시예에서, 각각의 가입자는 각 가입자 클러스터의 SINR을 측정하고, 그 SINR 측정치를 접속 채널을 통해서 그들의 기지국에 보고한다. SINR 값은 클러스터의 각 부반송파의 SINR 값 평균을 포함할 수 있다. 대안적으로, 클러스터에 대한 SINR 값은 클러스터의 부반송파의 SINR 값 중에 가장 나쁜 SINR일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 클러스터의 부반송파의 SINR 값의 가중된 평균이 클러스터에 대한 SINR 값을 생성하는데 사용된다. 이는 부반송파에 적용되는 가중화가 각기 다를 수 있는 다이버시티 클러스터에서 특히 유용할 수 있다.

각각의 가입자로부터 기지국으로의 정보 피드백은 각각의 클러스터에 대한 SINR 값을 포함하며, 또한 가입자가 사용하길 원하는 코딩/변조 속도를 나타낸다. 피드백의 정보 순서가 기지국에 알려지는 한은 피드백의 어떤 SINR 값이 어떤 클러스터에 대응하는지를 나타내기 위해 클러스터 인덱스가 필요하지 않다. 대안적인 실시예에서, 피드백의 정보는 어떤 클러스터들이 가입자를 위해서 서로에 비해 가장 좋은 성능을 갖는지에 따라 순서가 정해진다. 그러한 경우에는, 첨부된 SINR 값이 어떤 클러스터에 대응하는지를 나타내기 위해서 인덱스가 필요하다.

가입자로부터 피드백을 수신하자마자, 기지국은 후보들 중에서 가입자를 위한 하나 이상의 클러스터를 또한 선택한다(처리 블록 104). 기지국은 상기 기지국에서 이용할 수 있는 추가적인 정보, 예컨대, 각각의 부반송파 상의 트래픽 로드 정보, 각각의 주파수 대역에 대해 기지국에서 대기열을 이룬 트래픽 요청의 양, 어떤 주파수 대역이 과도하게 사용되었는가, 얼마나 오랫동안 가입자가 정보를 전송하기 위해 기다리고 있는가와 같은 정보를 사용할 수 있다. 이웃하는 셀의 부반송파 로딩 정보도 또한 기지국 사이에 교환될 수 있다. 기지국은 셀 간의 간섭을 줄이기 위해서 가입자 할당에 있어 그러한 정보를 사용할 수 있다.

클러스터 선택 이후에, 만약 가입자로의 연결이 이미 설정되어 있다면, 기지국은 다운링크 공통 제어 채널을 통해서나 또는 전용의 다운링크 트래픽 채널을 통해서 클러스터 할당에 대해 가입자에게 알려 준다(처리 블록 105). 일실시예에서, 기지국은 또한 적절한 변조/코딩 속도에 대해 가입자에게 알려준다.

일단 기본적인 통신 링크가 설정되면, 각각의 가입자는 전용의 트래픽 채널(예컨대, 하나 이상의 미리 정해진 업링크 접속 채널)을 사용하여 기지국에 피드백을 계속해서 전송할 수 있다.

일실시예에서, 기지국은 가입자에게 의해서 즉시 사용되도록 모든 클러스터를 할당한다. 대안적인 실시예에서, 기지국은 먼저 기지국과 가입자 사이에 데이터 링크를 설정하기 위해서 본 명세서에서 기본 클러스터로 지칭되는 다중 클러스터를 할당한다. 그런 후에, 기지국은 이어서 통신 대역폭을 증가시키기 위해 본 명세서에서 보조 클러스터로 지칭되는 더 많은 클러스터를 가입자에게 할당한다. 기본 클러스터의 할당에는 더 높은 우선순위가 주어질 수 있고, 보조 클러스터의 할당에는 더 낮은 우선순위가 주어질 수 있다. 예컨대, 기지국은 먼저 가입자에게 기본 클러스터를 할당하는 것을 보장하며, 그런 후에는 가입자로부터의 보조 클러스터에 대한 추가 요청을 충족시키려 한다. 대안적으로, 기지국은 기본 클러스터를 다른 가입자에게 할당하기 이전에 보조 클러스터를 한 명 이상의 가입자에게 할당할 수 있다. 예컨대, 기지국은 임의의 클러스터를 다른 가입자에게 할당하기 이전에 기본 및 보조 클러스터를 한 명의 가입자에게 할당할 수 있다. 일실시예에서, 기지국은 기본 클러스터를 새로운 가입자에게 할당하고, 그런 후에는 클러스터를 요청하는 어떤 다른 가입자가 있는지를 결정한다. 만약 없다면, 기지국은 보조 클러스터를 그 새로운 가입자에게 할당한다.

때때로, 처리 논리부는 상술된 처리를 반복함으로써 리트레이닝(retraining)을 수행한다(처리 블록 106). 리트레이닝은 주기적으로 수행될 수 있다. 그러한 리트레이닝은 가입자 이동 및 간섭의 임의의 변동을 보상한다. 일실시예에서, 각각의 가입자는 그의 갱신된 클러스터 선택 및 클러스터의 연관된 SINR을 기지국에 보고한다. 이어서, 기지국은 또한 재선택을 수행하며 새로운 클러스터 할당에 대해 가입자에게 알려준다. 리트레이닝은 기지국에 의해서 개시될 수 있으며, 그 경우에, 기지국은 특정 가입자에게 그의 갱신된 클러스터 선택을 보고하도록 요청한다. 리트레이닝은 또한 가입자가 채널 열화(channel deterioration)를 감지하였을 때 가입자에 의해서 개시될 수 있다.

적응성 변조 및 코딩

일실시예에서, 다른 SINR을 갖는 채널을 통한 신뢰적인 전송을 지원하기 위해서 다른 변조 및 코딩 속도가 사용된다. 다중 부반송파에 걸친 신호 확산이 매우 낮은 SINR에서의 신뢰도를 향상시키기 위해 또한 사용될 수 있다.

예시적인 코딩/변조 표가 아래에서 표 1에 제공된다.

표 1

방식	변조	코딩 속도
0	QPSK, 1/8 확산	1/2
1	QPSK, 1/4 확산	1/2
2	QPSK, 1/2 확산	1/2
3	QPSK	1/2
4	8PSK	2/3
5	16QAM	3/4
6	64QAM	5/6

위의 예에서, 1/8 확산은 하나의 QPSK 변조 심벌이 8 개의 부반송파에 걸쳐 반복된다는 것을 나타낸다. 반복/확산은 시간 영역으로 또한 확장될 수 있다. 예컨대, 하나의 QPSK 심벌은 두 OFDM 심벌의 4 개의 부반송파에 걸쳐 반복될 수 있고, 그로 인해 1/8 확산이 또한 이루어진다.

코딩/변조는 최초 클러스터 할당 및 속도 선택 이후에 수신기에서 감지되는 채널 상황에 따라 적응적으로 변경될 수 있다.

파일럿 심볼 및 SINR 측정

일실시예에서, 각각의 기지국은 파일럿 심벌을 동시에 전송하고, 각각의 파일럿 심벌은, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 전체적인 OFDM 주파수 대역폭을 점유한다. 도 2의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 파일럿 심벌(201)은 셀(A, B 및 C)에 대한 전체적인 OFDM 주파수 대역폭을 각각 횡단하는 것으로 도시되어 있다. 일실시예에서, 파일럿 심볼 각각은 보호 시간(guard time)을 갖는 128㎲의 길이 또는 지속시간을 갖고, 그 파일럿 심벌들의 결합은 거의 152㎲이다. 각각의 파일럿 기간 이후에는, 또 다른 파일럿 심볼 세트가 후속하는 미리 결정된 수의 데이터 기간이 존재한다. 일실시예에서는, 각각의 파일럿 이후에 데이터를 전송하는데 사용되는 4 개의 데이터 기간이 존재하고, 그 데이터 기간 각각은 152㎲이다.

가입자는 파일럿 심볼로부터 각각 클러스터에 대한 SINR을 추정한다. 일실시예에서, 가입자는 먼저, 마치 어떠한 간섭이나 잡음도 없는 것처럼, 진폭 및 위상을 포함해서 채널 응답을 추정한다. 일단 채널이 추정되면, 가입자는 수신된 신호로부터 간섭/잡음을 계산한다.

추정된 SINR 값은 가장 큰 SINR부터 가장 작은 SINR까지 순서가 정해질 수 있고, 큰 SINR 값을 갖는 클러스터가 선택된다. 일실시예에서, 선택된 클러스터는 시스템에 의해 지원되는 신뢰적인 (비록 저속이지만) 전송을 여전히 가능하게 하는 최소 SINR 보다 더 큰 SINR 값을 갖는다. 선택되는 클러스터의 수는 피드백 대역폭 및 요청 전송 속도에 따라 다를 수 있다. 일실시예에서, 가입자는 항상 기지국이 선택할 수 있는 만큼의 많은 클러스터에 대한 정보를 전송하려 한다.

추정된 SINR 값은 상술된 바와 같이 각각의 클러스터에 대한 적절한 코딩/변조 속도를 선택하는데 또한 사용될 수 있다. 적절한 SINR 인덱싱 방식을 사용함으로써, SINR 인덱스는 가입자가 사용하길 원하는 특정의 코딩 및 변조 속도를 또한 나타낼 수 있다. 심지어 동일한 가입자에 대해서도, 다른 클러스터는 다른 변조/코딩 속도를 가질 수 있다.

파일럿 심벌은 셀 간의 간섭을 결정하는데에 부가적인 용도를 제공한다. 다중 셀의 파일럿은 동시에 방송되기 때문에, 그 다중 셀의 파일럿은 서로에 간섭을 발생시킬 것이다(그 이유는, 그것들이 전체적인 주파수 대역을 점유하기 때문임). 파일럿 심벌의 그러한 충돌은 가장 나쁜 경우의 시나리오로서 간섭의 양을 결정하는데 사용될 수 있다. 그러므로 일실시예에서는, 모든 간섭 소스가 전송된다고 가정하면, 측정되는 간섭 레벨은 가장 나쁜 경우의 시나리오가 된다는 점에서 그러한 방법을 사용하는 위의 SINR 추정은 퇴보적이다. 따라서, 파일럿 심벌의 구조는 그것이 전체 주파수 대역을 점유하고 패킷 전송 시스템에서 가장 나쁜 경우의 SINR을 검출하는데 사용하기 위해 다른 셀 간의 충돌을 야기하도록 이루어진다.

데이터 트래픽 기간 동안에, 가입자는 간섭 레벨을 다시 결정할 수 있다. 데이터 트래픽 기간은 셀 간의 간섭 레벨뿐만 아니라 셀 간의 트래픽을 추정하는데도 사용된다. 상세히 말하면, 파일럿 및 트래픽 기간 동안의 전력 차이는 바람직한 클러스터를 선택하기 위해서 (셀 간의) 트래픽 로딩 및 셀 간의 간섭을 알아내는데 사용될 수 있다.

특정 클러스터 상의 간섭 레벨은 더 낮을 수 있는데, 그 이유는 그러한 클러스터가 이웃하는 셀에서는 사용되지 않을 수 있기 때문이다. 예컨대, 셀(A)에서는, 클러스터(A)에 대해서 보다 적은 간섭이 존재하는데, 그 이유는 클러스터(A)가 {비록 셀(C)에서는 사용될지라도) 셀(B)에서는 사용되지 않기 때문이다. 마찬가지로, 셀(A)에서는, 클러스터(B)가 셀(B)로부터 더 낮은 간섭의 영향을 받을 것인데, 그 이유는 클러스터(B)가 셀(B)에서 사용되고 셀(C)에서는 사용되지 않기 때문이다.

그러한 추정에 기초한 변조/코딩 속도는 버스티 패킷 전송(bursty packet transmission)으로부터 발생하는 빈번한 간섭 변동에 대해 강력하다. 이는, 속도 예측이 모든 간섭 소스가 전송되는 가장 나쁜 경우의 상황에 기초하기 때문이다.

일실시예에서, 가입자는 셀 간의 트래픽 로드 및 셀 간의 간섭 둘 모두에 대한 존재를 분석하기 위해서 파일럿 심볼 기간 및 데이터 트래픽 기간 둘 모두로부터 이용할 수 있는 정보를 사용한다. 가입자의 목적은 자신이 사용하길 원하는 그러한 클러스터에 대해서 기지국에 표시를 제공하는 것이다. 이상적으로는, 가입자에 의한 선택의 결과는 높은 채널 이득, 다른 셀로부터의 낮은 간섭, 및 높은 이용가능성을 갖는 클러스터이다. 가입자는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 순서에 따라 또는 그렇지 않도록 원하는 클러스터를 목록화한 결과를 포함하는 피드백 정보를 제공한다.

도 3은 가입자 처리의 일실시예를 도시한다. 그 처리는 하드웨어(예컨대, 전용의 논리부, 회로 등), 소프트웨어(예컨대 범용의 컴퓨터 시스템이나 전용의 기계 상에서 실행되는 것과 같은 소프트웨어), 또는 그 하드웨어와 소프트웨어의 결합체를 포함할 수 있는 처리 논리부에 의해서 수행된다.

도 3을 참조하면, 채널/간섭 추정 처리 블록(301)은 파일럿 심벌에 응하여 파일럿 기간에 채널 및 간섭 추정을 수행한다. 트래픽/간섭 분석 처리 블록(302)은 채널/간섭 추정 블록(301)으로부터의 정보 및 신호 정보에 응하여 데이터 기간에 트래픽 및 간섭 분석을 수행한다.

클러스터 순서화 및 속도 예측 처리 블록(303)은 속도 예측과 함께 클러스터 순서화 및 선택을 수행하기 위해서 채널/간섭 추정 처리 블록(301) 및 트래픽/간섭 분석 처리 블록(302)의 출력단에 연결된다.

클러스터 순서화 처리 블록(303)의 출력은 클러스터 요청 처리 블록(304)으로 입력되고, 그 클러스터 요청 처리 블록(304)은 클러스터 및 변조/코딩 속도를 요청한다. 그러한 선택의 표시가 기지국에 전송된다. 일실시예에서, 각 클러스터에 대한 SINR은 접속 채널을 통해서 기지국에 보고된다. 셀 간의 과도한 트래픽 로딩 및/또는 다른 셀로부터의 강한 간섭을 갖는 클러스터를 회피하기 위해서 클러스터 선택을 위해 그 정보가 사용된다. 즉, 셀 간의 과도한 트래픽 로딩이 이미 특정 클러스터에 대해서 존재한다면, 새로운 가입자는 그 클러스터의 사용에 할당될 수 없다. 또한, 만약 간섭이 너무 강해서 SINR이 단지 저속의 전송을 허용하거나 어떠한 신뢰적인 전송도 전혀 허용하지 않는다면, 클러스터는 할당될 수 없다.

처리 블록(301)에 의한 채널/간섭 추정은 다중 셀에서 동시에 방송되는 풀-대역폭 파일럿 심벌로 인해 생성되는 간섭을 모니터링하는 것으로 해당 기술분야에 잘 알려져 있다. 간섭 정보는 다음의 수학식을 해결하기 위해서 정보를 사용하는 처리 블록(302)으로 인가된다:

H_iS_i+I_i+n_i=y_i

여기서, S_i는 부반송파(i)에 대한 신호(주파수 대역)를 나타내고, I_i는 부반송파(i)에 대한 간섭이고, n_i는 부반송파(i)와 연관된 잡음이며, y_i는 부반송파(i)에 대한 관측치이다. 512개의 부반송파 경우에, i는 0에서 511까지의 범위일 수 있다. I_i 및 n_i는 분리되지 않고 하나의 양으로 고려될 수 있다. 간섭/잡음 및 채널 이득(H_i)은 알려지지 않는다. 파일럿 기간 동안에, 파일럿 심벌을 나타내는 신호(S_i), 및 관측치(y_i)는 알려지고, 그로 인해 어떠한 간섭이나 잡음도 없는 경우에 채널 이득(H_i)의 결정을 가능하게 한다. 일단 그것이 알려지면, 그것은 H_i, S_i 및 y_i가 모두 알려지기 때문에 데이터 기간 동안에 간섭/잡음을 결정하기 위해서 위의 수학식에 다시 적용될 수 있다.

처리 블록(301 및 302)으로부터의 간섭 정보는 바람직한 클러스터를 선택하기 위해서 가입자에 의해 사용된다. 일실시예에서는, 처리 블록(303)을 사용함으로써, 가입자가 클러스터를 순서화하며 또한 그 클러스터를 사용하여 이용할 수 있는 데이터 전송 속도를 예측한다. 예측되는 데이터 전송 속도 정보는 미리 계산된 데이터 전송 속도 값을 갖는 룩업 테이블로부터 획득될 수 있다. 그러한 룩업 테이블은 각각의 SINR 및 그와 연관된 바람직한 전송 속도로 이루어진 쌍을 저장할 수 있다. 그 정보에 기초해서, 가입자는 미리 결정된 성능 기준에 기초해서 사용하길 원하는 클러스터를 선택한다. 순서화된 클러스터 목록을 사용함으로써, 가입자는 원하는 데이터 전송 속도를 획득하기 위해 가입자에게 알려진 코딩 및 변조 속도와 함께 원하는 클러스터를 요청한다.

도 4는 전력 차이에 기초해서 클러스터를 선택하기 위한 장치의 일실시예이다. 그러한 해결방법은 에너지 검출을 수행하기 위해서 파일럿 심볼 기간 및 데이터 트래픽 기간 양쪽 모두 동안에 이용할 수 있는 정보를 사용한다. 도 4의 처리 는 하드웨어(예컨대, 전용의 논리부, 회로 등), 소프트웨어(예컨대 범용의 컴퓨터 시스템이나 전용의 기계 상에서 실행되는 소프트웨어), 또는 그 하드웨어와 소프트웨어의 결합체에서 구현될 수 있다.

도 4를 참조하면, 가입자는 파일럿 기간에 각각의 클러스터에 대한 SINR 추정을 수행하기 위해 SINR 추정 처리 블록(401)과, 파일럿 기간에 각각의 클러스터에 대한 전력 계산을 수행하기 위해 전력 계산 처리 블록(402)과, 각각의 클러스터에 대해서 데이터 기간에 전력 계산을 수행하기 위해 전력 계산 처리 블록(403)을 구비한다. 감산기(404)는 처리 블록(402)으로부터의 파일럿 기간의 전력 계산치로부터 처리 블록(403)으로부터의 데이터 기간 동안의 전력 계산치를 감산한다. 감산기(404)의 출력은 전력 차이 순서화(그리고 그룹 선택) 처리 블록(405)에 입력되는데, 그 전력 차이 순서화 처리 블록(405)은 파일럿 기간과 데이터 기간 사이의 전력 차이와 SINR에 기초한 클러스터 순서화 및 선택을 수행한다. 일단 클러스터가 선택되면, 가입자는 선택된 클러스터 및 코딩/변조 속도를 처리 블록(406)을 통해서 요청한다.

더 상세히 설명하면, 일실시예에서는, 파일럿 기간 동안의 각 클러스터의 신호 전력은 다음과 같은 수학식에 따라 트래픽 기간 동안의 각 클러스터의 신호 전력과 비교된다:

여기서, P_P는 파일럿 기간 동안에 각각의 클러스터에 대응하는 측정된 전력이고, P_D는 트래픽 기간 동안에 측정된 전력이고, P_S는 신호 전력이고, P_I는 간섭 전력이며, P_N은 잡음 전력이다.

일실시예에서, 가입자는, 가능하면, 비교적 큰 P_P/(P_P-P_D)(예컨대, 10dB와 같은 임계치보다 더 큼)를 갖는 클러스터를 선택하며 작은 P_P/(P_P-P_D)(예컨대 10dB와 같은 임계치보다 더 낮음)를 갖는 클러스터는 회피한다.

대안적으로, 그 차이는 다음 수학식과 같이 클러스터의 부반송파 각각에 대한 파일럿 기간 및 데이터 트래픽 기간 동안에 관측되는 샘플 사이의 에너지 차이에 기초할 수 있다:

따라서, 가입자는 모든 부반송파에 대한 차이를 합산한다.

실제 구현에 따라서, 가입자는 클러스터를 선택하기 위해 SINR 및 P_P-P_D 둘 모두의 조합된 함수인 다음과 같은 메트릭을 사용할 수 있다:

여기서, f는 두 입력의 함수이다. f의 일례는 가중된 평균이다(예컨대, 동일한 가중치). 대안적으로, 가입자는 클러스터의 SINR에 기초해서 클러스터를 선택하며, 유사한 SINR을 갖는 클러스터를 구별하기 위해서 전력 차이 P_P-P_D를 단지 사용한다. 그 차이는 임계치(예컨대, 1dB)보다 더 작을 수 있다.

SINR 및 P_P-P_D 둘 모두의 측정치는 편차를 줄이기 위해 시간에 걸쳐 평균될 수 있으며, 정확도를 향상시킬 수 있다. 일실시예에서는, 채널 및 간섭의 시변적인 특성을 포착하기에 충분할 정도로 짧은(예컨대, 1ms) 통계적인 변치(statistical abnormity)를 평균 내기 위해서 충분히 긴 이동-평균 시간 윈도우(moving-average time window)가 사용된다.

다운링크 클러스터 할당을 위한 피드백 포맷

일실시예에서는, 다운링크를 위해, 피드백이 선택된 클러스터의 인덱스와 그 클러스터의 SINR의 인덱스 양쪽 모두를 포함한다. 임의의 클러스터 피드백에 대한 예시적인 포맷이 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 가입자는 클러스터 및 그와 연관된 SINR 값을 나타내기 위해서 클러스터 인덱스(ID)를 제공한다. 예컨대, 피드백에서는, 가입자가 클러스터에 대한 클러스터 ID1(501) 및 SINR{SINR1(502)}, 클러스터에 대한 클러스터 ID2(503) 및 SINR{SINR2(504)}, 클러 스터에 대한 클러스터 ID3(505) 및 SINR{SINR3(506)} 등을 제공한다. 클러스터에 대한 SINR은 부반송파의 SINR 평균을 사용하여 생성될 수 있다. 따라서, 다중의 임의의 클러스터가 후보 클러스터로서 선택될 수 있다. 상술된 바와 같이, 선택되는 클러스터는 우선순위를 나타내기 위해 피드백에서 역시 순서화될 수 있다. 일실시예에서, 가입자는 클러스터의 우선순위 목록을 형성할 수 있으며, SINR 정보를 우선순위의 내림차순으로 다시 전송할 수 있다.

전형적으로는, SINR 그 자체를 대신해서, SINR 레벨에 대한 인덱스가 클러스터에 대한 적절한 코딩/변조를 나타내기에 충분하다. 예컨대, 적응적인 코딩/변조의 8가지의 다른 속도를 나타내기 위해 SINR을 인덱싱하는데는 3-비트 필드가 사용될 수 있다.

예시적인 기지국

기지국은 부반송파의 바람직한 클러스터를, 그 클러스터를 요청하고 있는 가입자에게 할당한다. 상술된 바와 같이, 요구된 클러스터는 피드백 정보로 각 가입자에 의해서 기지국에 알려질 수 있다. 일실시예에서는, 가입자에게 할당하기 위한 클러스터의 이용가능성이 클러스터에 대한 총체적인 트래픽 로드에 따라 다르다. 그러므로 기지국은, 다른 클러스터가 가진 SINR 보다 더 높은 SINR을 가질 뿐만 아니라 다른 클러스터가 가진 트래픽 로드보다 더 낮은 트래픽 로드를 갖는 클러스터를 선택하려 할 수 있다.

다중 업링크/다운링크 클러스터가 기지국에 의해서 한 명의 가입자에게 할당 될 수 있다. 그 할당은, 일단 링크가 가입자와 기지국 사이에 설정되면, 제어 채널을 사용하고 또한 전용의 트래픽 채널을 통해 전송되는 채널 할당 제어 패킷을 사용하여 최초 채널 할당 동안에 수행될 수 있다.

OFDMA-TDM 시스템은 다중-입력, 다중-출력 다중화기로서 모델링될 수 있다. 각각의 입력 포트는 사용자 데이터 대기열을 가진 가입자에 연결되며, 각각의 출력 포트는 클러스터 세트를 통해 전송될 데이터(어쩌면 다중의 다른 사용자로부터의 데이터)를 포함하고 있는 클러스터 데이터 대기열을 가진 OFDM 주파수 클러스터에 연결된다. 각 클러스터 세트의 SINR은 각각의 다른 사용자에 대해서 다르기 때문에, 그런 다중화기는 각 출력 포트의 데이터 전송 속도가 각기 다른 입력 포트에 대해서 다르다는 특성을 갖는다. 매체 접속 제어기(MAC)(605)의 한 가지 임무는 다중화기에 지능(intelligence)을 제공하는 것이고, 그럼으로써 총체적인 시스템 작업처리량은, 각 사용자의 서비스 품질(Quality of Service)(QoS)(예컨대, 지연 등) 요건이 충족된다는 조건 하에서, 증가하고 잠재적으로 극대화된다. 사용자 데이터 대기열은 패킷 전송의 특성으로 인해 시변적이다.

기본적인 셋업

기지국은 바람직한 클러스터를, 그 클러스터를 요청하고 있는 각각의 가입자에게 할당하려 한다. 도 6은 기지국의 일실시예에 대한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 사용자 데이터 대기열(601)은 가입자로부터 전송되는 데이터를 저장한다. 일실시예에서는, 사용자 데이터 대기열(601) 중 적어도 하나가 각각의 가입자에게 전용화된다. 사용자 데이터 대기열(601)의 출력은 다중화 논리부(602)로 입력된다. 다중화 논리부(602)는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 파라미터에 기초해서 가입자에게 부반송파의 클러스터를 할당하기 위해 채널 할당기(604)와 연결된다. 채널 할당기(604)와 매체 접속 제어기(MAC)(605) 중 어느 하나는 가입자로부터 수신되는 피드백 정보를 또한 저장한다. 채널 할당기(604)는 가입자가 사용하길 원하는 부반송파의 클러스터를 나타내는 가입자로부터의 피드백 정보를 사용한다. 채널 할당기(604)는 각각의 가입자에 의해 지정되는 클러스터를 검사한 후에 할당을 수행한다. 그 할당은 클러스터 각각의 로드에 기초할 수 있다. 일실시예에서, 채널 할당기(604)는 각각의 새로운 사용자가 셀에 들어갔을 때 할당을 수행한다.

다중화 논리부(602)의 각 출력은 클러스터 데이터 대기열(603) 중 하나에 인가된다. 일실시예에서는, 각각의 클러스터에 대한 클러스터 데이터 대기열이 존재한다. 클러스터 데이터 대기열(603) 각각은 채널(즉, 부반송파의 클러스터)로의 전송을 위해 기지국의 전송기 논리부에 출력된다.

일실시예에서, 기지국은 클러스터마다 스케줄링을 수행하는데, 여기서, 기지국은 각각의 가입자(즉, 사용자)에 대한 대기열 엘리먼트를, 그 가입자가 사용하기 위해 요청하고 있지만 다른 가입자에 의해서 현재 사용되고 있는 특정 클러스터의 시간 다중화 대기열에 배치한다. 그런 다음, 그 클러스터가 이용가능하게 될 때, 기지국은 그 클러스터와 연관된 모든 가입자(또는 사용자) 중에서 가장 높은 전송 속도{예컨대, 다른 가입자의 단절(starvation)을 막기 위해 클러스터의 가입자 사용 시간에 의해 가중됨}을 갖는 가입자(또는 사용자)에게 그 클러스터를 할당한다. 그런 시간 다중화 대기열은 다중 대기열을 포함할 수 있는데, 그 다중 대기열 각각은 한 명의 가입자와 연관된다. 일실시예에서, 각 가입자의 가중된 전송 속도는 그 클러스터에 대한 가입자의 사용 시간에 임의의 상수 인자를 곱한 후에 그 곱셈 결과를 그 가입자의 실제 전송 속도로부터 감산함으로써 획득된다. 본 실시예에서, 긴 시간 기간 동안에 클러스터를 사용하고 있는 가입자의 가중된 전송 속도는 결국 떨어질 것인데, 더 명확히 설명하자면, 다른 가입자가 그 클러스터를 사용할 수 있게 하며, 전체적인 레이턴시(latency)를 감소시킨다. 예컨대, 가중되지 않는 전송 속도 시스템에서는, 만약 가입자(A)와 가입자(B) 양쪽 모두에 클러스터(X)가 할당되고, 가입자(A)는 100kbps의 전송 속도를 가지며, 가입자(B)는 80kbps의 전송 속도를 갖는다면, 가입자(A)는 항상 클러스터(X)에 대한 우선순위를 가질 것이므로 가입자(B)를 단절시킨다. 그러나 가중된 전송 속도 시스템에서는, 만약 가입자(A)가 연속적으로 2초 동안 클러스터(X)에 전송하고 상수 인자가 15라면, 가입자(A)는 100-2 ×15의 가중된 전송 속도인 70을 가질 것이다. 다음으로, 80-0 ×15의 가중된 전송 속도인 80을 갖는 가입자(B)는 가입자(A)가 전송한 2초 후에 클러스터(X)에 대한 우선순위를 획득할 것이다.

시분할 다중화를 통해서, 다중 가입자는 클러스터의 사용을 공유할 수 있다. 일실시예에서, 공유의 양은 가입자가 클러스터로 활성적으로 전송하는 가입자 활성 인자-시간 백분율에 따라 다르다. 일실시예에서는, 예컨대, 8명의 가입자가 하나의 클러스터를 공유할 수 있다. 각각의 가입자는 클러스터 사용의 일부를 획득할 수 있다.

일실시예에서, 가입자에 대한 클러스터의 이용가능성은 그 클러스터 상의 총체적인 트래픽 로드에 따라 다르다. 그러므로 기지국은, 다른 클러스터가 가진 것보다 더 높은 가입자에 대한 SINR을 가질 뿐만 아니라 다른 클러스터가 가진 것보다 더 낮은 트래픽 로드를 갖는, 그러한 클러스터를 선택하려 할 수 있다. 트래픽 로드는 클러스터와 연관된 대기열의 길이 또는 충만도를 통해 측정될 수 있다. 클러스터를 선택하는데 있어서, 기지국은, 일실시예에서, 각각의 클러스터와 연관된 대기열의 충만도를 SINR 메트릭과 결합한다. 그러한 상황에서, 대기열의 길이를 더욱 고르게 되도록 균형을 이룸으로써, 기지국은 로드 균형을 수행할 수 있다.

사용자 및 클러스터 데이터 대기열

사용자 데이터 대기열(601) 각각은 사용자(즉, 가입자)의 데이터 패킷을 저장한다. 각각의 클러스터는 데이터 세그먼트로 분할될 수 있다. 데이터 세그먼트는 클러스터의 시분할(즉, 주파수 범위에 대한 시간 프레임) 동안에 전송될 수 있는 데이터의 일부분이다. 특정 클러스터에 대한 각 가입자의 전송 속도는 다를 수 있기 때문에, 단일 데이터 세그먼트에 "로딩"될 수 있는 데이터의 양은 각각의 클러스터마다 각각의 가입자에 대해 다를 것이다. "로딩"될 수 있는, 즉, 클러스터에 맞출 수 있는 그런 데이터의 양은 클러스터의 사이즈로 지칭될 수 있다. 클러스터 데이터 대기열(603) 각각은 그 클러스터 데이터 대기열과 연관된 클러스터를 통해 전송될 데이터 세그먼트를 저장한다. 클러스터 데이터 대기열(603) 중 하나에 저장되는 각각의 데이터 세그먼트는 특정 사용자(즉, 가입자)에 대한 각 클러스터의 전송 속도에 따라서 한 프레임 지속시간(예컨대, 10ms)에 걸쳐 한 클러스터에 맞춘다(즉, 그 클러스터에 대한 각 가입자의 전송 속도로 로딩되는 데이터의 양을 조정하여, 각각의 데이터 세그먼트에 로딩되는 데이터는 미리 결정된 시간 기간에 걸쳐 전송될 수 있다). 즉, 데이터 세그먼트는 프레임 경계를 따라 시간-정렬된다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 프레임은 하나의 시간 슬롯을 의미한다. 상술된 바와 같이, 클러스터 내에서 데이터 세그먼트의 사이즈는 그 클러스터의 전송 속도가 가입자들 사이에서 변하기 때문에 가입자들 사이에서 변할 수 있다.

매체 접속 제어기(605)(MAC)는 사용자 데이터 대기열(601)로부터의 사용자 데이터 패킷을, 전송기에서 사용자 데이터 패킷이 발생하는 가입자에 대한 클러스터의 전송 속도에 기초하여 정확한 사이즈를 갖는 데이터 세그먼트로 세그먼트화하고, 클러스터 세그먼트를 수신기에서 사용자 데이터 패킷으로 다시 재결합한다.

일실시예에서는, 사용자 데이터 대기열(601)의 내용을 클러스터 데이터 대기열(603)에 복사할 필요가 없다. 대신에, 일실시예에서는, MAC(605)가 예정된 사용자의 인덱스, 변조 속도, 및 세그먼트의 데이터 포인터를 포함해서 각각의 데이터 세그먼트에 대한 데이터 구조를 사용자 데이터 패킷 대기열에 저장한다. 일실시예에 따르면, 그런 데이터 구조는 각 데이터 세그먼트의 전송을 위한 물리 층에 의해서 요구되는 유일한 정보를 포함한다.

다중-가입자 다중-클러스터 전송 속도 표

일실시예에서, MAC(605)는 다중-가입자, 다중-클러스터 전송 속도 표를 유지한다. 본 명세서에서 설명되는 그런 표 및 다른 표는 메모리(예컨대, RAM) 내에서와 같이 기지국에 저장된 데이터의 구조를 개념화함으로써 잘 설명되고, 그런 저장된 데이터의 실제 물리적인 표현 및 지향성은 표 형태를 가정할 필요가 없다는 것이 자명하다. 다중-가입자, 다중-클러스터 전송 속도 표는 각각의 클러스터와 연관된 각각의 가입자에 대한 전송 속도 인덱스를 포함한다. 각각의 전송 속도는 변조 및 에러-정정 코딩 방법의 결합에 기초한다. 예컨대, 8 개의 다른 전송 속도를 나타내기 위해서는 8 개의 인덱스(예컨대, 0 내지 7)가 사용될 수 있다. MAC(605)는 셀 내의 각 섹터에 대한 기지국에서 그 표를 유지한다. 처음에는, MAC(605)는 다중-사용자 다중-클러스터 전송 속도 표의 모든 엘리먼트를 리셋하고(즉, 0과 같은 중립 초기 값으로 설정), 임의의 사용자(즉, 가입자) 연결 동안이나 리트레이닝 동안에 표를 갱신한다. MAC(605)는 가입자가 연결해제된 이후에 그 가입자에 대한 행을 리셋한다(즉, 0과 같은 중립 값으로 그 행의 각 열을 설정).

일실시예에서, 표의 사이즈는 감소할 수 있다. 예컨대, MAC(605)는 전체적인 가입자 풀(pool)에 대해서 보다는 오히려 활성적인 가입자에 대한 행을 단지 유지할 수 있다.

기지국에서 유지되는, 클러스터 할당 정보를 포함하는 예시적인 다중-가입자, 다중-클러스터 전송 표가 아래에서 표 2에 제공된다:

표 2

	클러스터 0	클러스터 1	클러스터 2	클러스터 3	클러스터 4	클러스터 5	클러스터 6	클러스터 7
사용자 0	2	3	0	0	0	0	0	0
사용자 1	0	4	0	6	5	2	0	0
사용자 2	0	0	0	0	3	4	2	0
사용자 3	2	0	0	0	4	0	0	3

표 2에서, 변조 속도 "0"은 그 열에 대응하는 클러스터가 가입자/사용자에 할당되지 않는다는 것을 나타낸다. 0보다 큰 속도는 클러스터가 가입자에게 할당된다는 것을 나타내고, 숫자는, 클러스터가 가입자에 의해서 실제로 사용되고 있는 경우에, 그 클러스터에 대한 가입자의 전송 속도이다.

클러스터 할당

일실시예에서, 클러스터 할당은 순차적인 할당을 통해 달성된다. 클러스터 세트는 사용자의 접속 또는 페이징 응답 시간 동안에 각각의 사용자(즉, 가입자)에게 할당될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 순차적인 할당이란 각각의 가입자에 대한 할당이 가입자의 사용자 데이터 대기열의 충만도 뿐만 아니라 가입자의 요청된 데이터 전송 속도(예컨대, 대역폭)에 따라 최초의 할당 이후에 증가할 수 있다는 것을 의미한다.

일실시예에서, 클러스터 할당은 순간적인 지연 측정 및 통계적인 트래픽 로드 균형화의 결합에 기초할 수 있다. 순간적이고 통계적인 측정 및 균형화를 병합하는 예시적인 알고리즘이 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

일실시예에서, 클러스터 할당은, SINR만을 사용하는 것과는 반대로, 그 가입자 및 클러스터에 대한 로딩 인자와 연계하여 특정 클러스터에 대해 가입자에 대한 SINR을 사용한다. SINR은 클러스터가 가입자에 의해서 사용되는 경우에 전송 속도를 결정한다. 로딩 인자, 즉 점유 확률은 클러스터가 시분할 다중화(TDM)를 통해 다중 가입자 사이에 공유되는 환경에서 가입자에 의해 사용될 수 있는 확률이다.

일실시예에서, 클러스터 할당은 다른 서비스 품질(QoS) 요건을 모두 갖는 다른 데이터 트래픽을 혼합하는 것을 포함한다. 이는 다른 가입자의 QoS 요건을 충족시킴과 동시에 클러스터 사용을 증가시키고 잠재적으로는 극대화시킨다. 아래에서 설명되는 지능적인 클러스터 로딩과 연계해서, 그런 할당 기술은 작업처리량 및 QoS를 증가시키고 잠재적으로는 최적화시킨다. 예컨대, 만약 하나의 클러스터가 두 명의 가입자, 즉 실시간 음성 응용장치에서 사용되는 데이터를 통신하는 한 명의 가입자와 비실시간 이메일 응용장치에서 사용되는 데이터를 통신하는 또 다른 가입자에게 할당된다면, 실시간 응용장치에서 사용되는 데이터를 통신하는 가입자는 클러스터 사용에 대한 더 높은 우선순위를 수신하는 반면에, 비실시간 응용장치에서 사용되는 데이터를 통신하는 가입자는 첫 번째 가입자의 패킷 전송 사이 동안에 단지 전송한다.

일실시예에서, 클러스터 할당은 리트레이닝을 포함한다. 리트레이닝에 있어서, 각 가입자에 대한 할당은 성능을 향상시키면서 잠재적으로는 최적화시키기 위해 주기적으로 변경된다. 로드 균형화와 연계해서, 그것은 자동적인 간섭 회피로서 간접적으로 제공되는데, 그 이유는 임의의 클러스터에 영향을 주는 강한 간섭이 긴 대기열 지연을 어쩌면 발생시킬 것이며 어쩌면 리트레이닝 이후에 덜 사용될 것이기 때문이다.

단기간 지연에 기초한 클러스터 할당 알고리즘 1

일실시예에서, 하나 이상의 클러스터를 한 명 이상의 가입자에게 할당하는데 사용되는 알고리즘은 단기간, 즉 순간적인 지연에 기초한다. 접속 채널을 통해 전송되는 모바일 피드백 정보(mobile feedback information)는 선택적으로 보고되는 N 개의 클러스터의 SINR 정보를 포함한다. 일실시예에서는, 클러스터 데이터 대기열(603) 각각의 충만도(또는 나머지 로드의 전송 시간) 및 피드백 정보에 기초해서, 기지국은 다음의 원리에 기초해서 보고된 N 개의 클러스터 중에서 M 개의 클러스터를 선택하는데, 여기서 M은 가입자에 대한 미리 정해진 대역폭 요청 파라미터이다. 일반성의 손실 없이 표기를 간단히 하기 위해서, 다음의 예는 M=3이라고 가정한다. 다음으로, 기지국은 클러스터를 선택한다:

여기서, P는 할당 순간에 가입자의 사용자 데이터 대기열의 사이즈이다. D_i, D_j, D_k는 클러스터(i, j, k)의 나머지 전송 시간이고, R_i, R_j, R_k는 클러스터(i, j, k)에 대한 가입자의 전송 속도이다. 위의 수학식은 선택된 클러스터에 순간적인 전송 지연을 제공한다고 말할 수 있다. 그러한 순간적인 전송 지연은 임의의 클러스터 서브세트에 대해서도 유사하게 계산될 수 있다. 그 목적은 클러스터 할당이 수행될 가입자의 순간적인 전송 지연을 감소시키고 잠재적으로는 극소화시키는데 있다.

특별히 중요한 몇 가지 경우가 있다. 만약 M=1라면, 단지 하나의 클러스터가 사용자에게 할당된다. 수학식 표기는

로 간단히 되고, 그 목적은 가입자를 위한 클러스터에 걸친 총체적인 전송 지연을 감소시키고 잠재적으로 극소화시키는데 있다.

또 다른 중요한 경우는 N 개의 클러스터 모두에 대해 동일한 전송 속도가 존재하는 때를 나타낸다. 그 경우에, 수학식 표기는

로 간소화된다.

마지막으로, P≫D_nR_n이고, n은 1,...,N이다. 다음으로

이다. 즉, 매우 긴 사용자 데이터 대기열 또는 연속적인 전송을 위해서, 기지국은 가장 높은 전송 속도를 갖는 클러스터를 선택한다.

비록 이론적인 유도를 제공하지만, 위의 공식은 데이터 세그먼트 입도(data segment granularity)를 고려하도록 변경될 수 있다. 예컨대, 클러스터의 단일 데이터 세그먼트를 완벽하게 채우기 쉽지 않은 데이터를 포함하는 매우 짧은 사용자 데이터 대기열(601)(예컨대, 1kb의 한 데이터 패킷만을 포함하는 데이터 대기열)에 대해서는, 알고리즘은 가장 짧은 나머지 시간을 갖는 클러스터를 선택하려 한다.

게다가, D_i(i=1,...,N)로 완전하게 특징지어지는 순간적인 대기열 상태는 클러스터 지정(할당) 및 실제 클러스터 로딩 동안에 달라질 수 있다. 로딩은 데이터 패킷이 클러스터와 연관된 사용자 데이터 대기열에 존재할 때 발생한다. 예컨대, 모바일 개시된 연결을 위해서는, 클러스터 할당 동안에 어떠한 다운링크 패킷도 있지 않을 수 있다. 그 경우에는, 클러스터 할당을 위해 다음과 같은 장기간 트래픽 통계가 사용될 수 있다.

클러스터 할당 알고리즘 2-장기간 로드 균형화

이 확인될 수 있는데, 여기서

은 지연 측정치의 통계적인 값(예컨대, 평균 값 또는 전형적인 값)이고,

은 가입자의 사용자 데이터 대기열 사이즈의 통계적인 값(예컨대, 평균 값 또는 전형적인 값)이다. 그러므로, 일실시예에서는, 단기간-지연에 기초한 공식의 순간적인 지연 측정치가 통계적인 지연으로 대체되고, 순간적인 대기열 사이즈가 통계적인 대기열 사이즈로 대체된다.

클러스터 할당 알고리즘 3-장기간 로드 균형화

일실시예에서, 더욱 간단한 알고리즘은 전송 속도

를 조정하는데, 여기서

는 로딩 인자, 즉 가입자가 클러스터를 사용할 기회를 가질 확률이다. 비교적 큰 조정된 전송 속도

를 갖는 그러한 클러스터가 선택된다.

클러스터 로딩

상술된 바와 같이, 로딩은 데이터 패킷이 클러스터와 연관된 사용자 데이터 대기열에 존재할 때 발생한다. 일실시예에서, 클러스터 로딩은 심지어 다중-클러스터 환경에서도 사용자 데이터 패킷을 순서에 따라 전달하는 MAC(605)를 포함한다. 일실시예에서는, 클러스터 로딩이 선제권이 주어질 수 있는데, 이는 클러스터를 사용하도록 현재 할당된 가입자가 더 높은 우선순위(예컨대, 더 높은 QoS 요건으로 인해)를 갖는 다른 가입자가 언젠가 클러스터와 연관된다면 그 클러스터로부터 멀어지도록 전환될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 클러스터 로딩은 선제권이 주어지지 않는데, 이는 각각의 클러스터 대기열에서의 선입선출 동작을 유지한다. 또 다른 실시예에서, 클러스터 로딩은 각각의 가입자에 대한 용량 극대화 및 공평성 가중화를 병합한다. 다른 실시예에서, 클러스터 로딩은 두 개 이상의 그러한 알고리즘의 결합을 병합한다. 클러스터 로딩의 그러한 양상 각각은 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

상술된 표(다중-가입자, 다중-클러스터 전송 표)로부터, MAC(605)는 클러스터 로딩을 수행할 수 있다. 클러스터 로딩은 사용자 데이터 대기열(601)로부터의 데이터를 전송하는 것과 각 클러스터의 데이터 세그먼트(한 프레임 가치의 데이터)를 채우는 것을 포함한다. 일실시예에서, 클러스터 로딩은 전체적인 시스템 작업처리량을 극대화시키려 하는 알고리즘을 사용한다. 일실시예에서, 클러스터 로딩은 사용자 데이터 대기열 및 각각의 가입자에 대한 QoS 요건을 유지하려 하는 알고리즘을 사용한다. 일실시예에서, 클러스터 로딩은 공평성을 제공하려 하는, 즉 동일한 클러스터에 할당된 다른 사용자 데이터 대기열 보다 더 낮은 전송 속도를 갖는 사용자 데이터 대기열로부터의 데이터 패킷이 다른 데이터 대기열에 의해 인터럽트되지 않은 사용으로 인해 쇠약(즉, 단절)되는 것을 막으려 하는 알고리즘을 사용하는데, 그 알고리즘에서는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 가중된 전송 속도를 사용한다. 다른 실시예에서, 클러스터 로딩은 두 개 이상의 그러한 알고리즘의 결합을 사용한다.

로딩: 스케줄링 및 패킷 순서화

클러스터 할당 이후에, 기지국 MAC(605)는 가입자의 사용자 데이터 대기열로부터의 데이터 전송을 위해 가입자에게 지정된 클러스터의 일부 또는 모두를 사용할 수 있다. 이는 로딩으로 지칭된다.

MAC(605)가 데이터를 다중 가입자에게 전송할 필요가 있으면서 그 가입자에게는 중복된 클러스터 세트가 할당(즉, 하나의 클러스터가 다중 가입자들에게 할당됨)되었을 때, MAC(605)가 다른 사용자 데이터 대기열(601)로부터 로딩하는 순서가 결정되어야 한다. 사용될 수 있는 수 가지의 가능한 로딩 순서가 있다. 일실시예에서, 데이터는 클러스터가 "라운드 로빈(round robin)"방식으로 할당될 각각의 사용자 데이터 대기열로부터 로딩된다. 또 다른 실시예에서, 데이터는, 클러스터가 또한 할당되는 더 낮은 전송 속도를 갖는 다른 가입자의 사용자 데이터 대기열로부터 데이터가 로딩되기 이전에 클러스터가 할당되는 임의의 다른 가입자가 가진 전송 속도보다 더 높은 전송 속도를 갖는 가입자의 사용자 데이터 대기열로부터 로딩된다. 일실시예에서, 변경된 버전의 그러한 전송 속도 방식 -여기서, 전송 속도는 (위에서 설명된 바와 같이) 사용 시간에 의해 가중화됨- 이 로딩 순서를 결정하는데 사용된다. 일실시예에서, 로딩 순서는 클러스터가 할당될 사용자 데이터 대기열이나 각 가입자의 QoS 요건에 기초한다. 상술된 바와 같이, 완화된 지연 요건을 갖는 데이터는 엄격한 지연 요건을 갖는 데이터와 클러스터에서 혼합될 수 있고, 그럼으로써 전송 사이가 채우질 수 있어서 용량 및 클러스터 사용을 증가시키고 잠재적으로는 극대화시킨다. 다른 실시예에서, 로딩 순서는 두 개 이상의 그러한 방식의 결합을 사용하여 결정된다.

로딩 동안에, 가입자가 클러스터 세트를 사용하기로 마음을 바꾸었을 때, 그리고 만약 적어도 하나의 데이터 패킷이 그 가입자의 사용자 데이터 대기열에 존재하는 경우, MAC(605)는 물리 층 전송에 적합한 데이터 세그먼트로 그러한 데이터 패킷을 변환하며, 그 세그먼트를 클러스터 대기열에 "로딩" 한다.

사용자 데이터 패킷의 순서적인 전달

네트워크의 상위 계층 설계를 간단히 하기 위해서는, MAC(605)가 사용자 데이터 패킷을 순서에 따라 전달하는 것이 종종 바람직하다. 이는 각각의 이동 유닛이나 가입자가 단지 하나의 데이터 패킷 대기열을 유지하는 경우에는 비교적 간단하다. 그 경우에 있어, 이동 유닛이나 가입자가 자신의 할당된 클러스터를 사용하기로 마음을 바꾸었을 때, MAC(605)는 이동 유닛이나 가입자의 사용자 데이터 대기열로부터 데이터를 인출하며 다음과 같이 세그먼트를 재조립/로딩한다. MAC(605)는 그 가입자에 대한 가장 낮은 지연을 갖는 데이터 세그먼트를 가장 먼저 로딩하려 한다. 다음으로, 만약 지연이 동일하다면, MAC(605)는, 가장 작은 것부터 가장 큰 것까지, 데이터 세그먼트의 클러스터 인덱스에 기초해서 데이터 세그먼트를 로딩한다. 그러한 방식으로, 한 명의 가입자의 데이터 패킷 시퀀스는 자동으로 순서가 정해진다.

사용자 우선순위 및 선제권

무선 네트워크는 피크 시간 동안에는 과다가입 모드로 동작할 수 있다. 그러한 상황에서는, 높은 가입 비용을 갖는 사용자의 서비스 품질 요건을 적어도 유지하는 것이 바람직하다. 일부 응용장치는 심지어 동일한 가입자에 의해 사용될 때도 다른 응용장치보다 더 높은 QoS 요건을 가질 것이다. QoS를 보장하기 위해서, 우선순위에 기초한 선제 동작이 구현될 수 있다. 그러나 높은 우선순위를 갖는 패킷의 선제 전송은 데이터 패킷 순서화에 있어 심각한 문제를 야기할 수 있다. 일실시예에 따르면, 한 해결책은 각 클러스터 대기열의 단지 하나의 데이터 세그먼트만을 유지한다. 즉, 데이터 세그먼트는 그 다음의 물리 층 전송 프레임 동안에 온라인 형성된다.

도 7은 단일-세그먼트 클러스터 대기열을 갖는 기지국의 또 다른 실시예에 대한 블록도이다. 도 7을 참조하면, 두 명의 사용자는 세 개의 클러스터를 공유한다. 사용자 2는 더 높은 우선순위를 갖는다. 사용자 2를 위한 두 개의 사용자 데이터 대기열, 즉 대기열 1 및 대기열 2가 존재하는데, 그 중 대기열 2가 더 높은 우선순위를 갖는다. 일실시예에 따르면, MAC(605)는 대기열 2로부터의 데이터 세그먼트를 먼저 형성한 후에, 대기열 1로부터의 데이터 세그먼트를 형성한다. 각각의 대기열에 대해서, 패킷은 순서에 따라 전달된다.

다른 사용자를 위한 데이터 세그먼트는 삽입된 사용자 인덱스를 통해서 구별된다. 일실시예에 따르면, 하나의 데이터 세그먼트만이 한 명의 가입자를 위한 데이터를 포함한다. 충분한 사용자 데이터가 존재하지 않는 경우에는 페딩(Padding)이 사용될 수 있다.

동일한 가입자의 다른 사용자 데이터 대기열로부터의 패킷이 한 세그먼트에서 연결될 수 있다. 일실시예에서, 다른 패킷 헤더 패턴이 그 데이터 패킷을 다른 사용자 데이터 대기열로부터 구별하기 위해 사용된다.

TDM 신호전송

최초 연결 셋업 시의 클러스터 할당 동안에, 기지국은 가입자의 할당된 클러스터 인덱스 및 각각의 할당된 클러스터에 대한 가입자의 TDM 인덱스를 가입자에게 알린다. TDM 인덱스는 동일한 가입자에게 할당된 다른 클러스터에 대해 다를 수 있다. 이는, 위의 표 2에 나타낸 바와 같이, 중복되는 클러스터 할당을 갖는 다중 가입자 사이에서의 융통성 있는 클러스터 사용을 가능하게 한다.

일실시예에서는, 다운링크 제어 채널에 전달되는 클러스터 할당에 있어, MAC(605)는, 각각의 할당된 클러스터에 대해, 클러스터 인덱스, 가입자를 위한 TDM 인덱스(일실시예에 따라, 최대 8명의 사용자가 전용 사용을 포함해서 클러스터를 공유하도록 허용되는 경우에는 3비트), 및 최초 변조 속도를 명시한다.

일실시예에서, TDM 인덱스는 각각의 데이터 세그먼트에 삽입된다. 일실시예에서, 기지국은 예정된 수신기의 TDM 인덱스를 나타내는 프리엠블을 전송한다. 그것은 명시적인 TDM 인덱싱으로 지칭된다. 프리엠블은 정규적인 데이터 전송에 선행하는 특정의 짧은 전송이다. 인덱스는 신뢰도를 향상시키고 에러 방지를 제공하기 위해서 추가로 인코딩될 수 있다. 각각의 가입자는 끊임없이 자신의 할당된 클러스터 각각을 모니터링하고, 프리엠블에 포함된 TDM 인덱스가 클러스터에 대한 가입자의 고유 TDM 인덱스와 일치한다면 상위 계층으로 데이터 세그먼트를 전달한다. 따라서, 비록 명시적인 TDM 인덱싱을 사용함으로써 모든 데이터 세그먼트가 모든 가입자에 의해서 수신될 수 있을지라도, 수신 측 이외의 가입자에게 예정된 데이터 세그먼트는 상위 계층에 전달되지 않는다.

아래의 표 3에서는 TDM 인덱싱의 예와 그에 대응하는 코딩 방법을 제공한다. 코딩은 중복을 유발하고, 따라서 에러 방지를 향상시킨다.

표 3

클러스터 지정	TDM 인덱스	코딩
전용/방송	000	0000 0000
사용자 1	001	0101 0101
사용자 2	010	0011 0011
사용자 3	011	0110 0110
사용자 4	100	0000 1111
사용자 5	101	0101 1010
사용자 6	110	0011 1100
사용자 7	111	0110 1001

또 다른 실시예에서는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 다른 데이터 스크램블링이 전송기에서 다른 TDM 인덱스를 위해 사용된다. 그것은 암시적인 TDM 인덱싱으로 지칭된다.

도 8은 전송기의 일실시예에 대한 블록도이다. 전송 측에서는, 데이터가 예정된 수신 가입자의 TDM 인덱스에 대응하는 시퀀스를 사용하여 스크램블링된다. 일실시예에서, 그런 스크램블링은 시퀀스와 데이터 사이의 비트-방식 XOR(exclusive OR) 연산을 수행함으로써 이루어진다.

도 8을 참조하면, 처리 블록(801)은 사용자 데이터에 대해 CRC(cyclical redundancy check) 인코딩을 수행한다. 처리 블록(802)은 TDM 인덱스에 대해 스크램블링/인터리빙 시퀀스 생성을 수행한다. 처리 블록(803)은 사용자 데이터에 대해 스크램블링/인터리빙을 수행한다. 처리 블록(802)에서 생성되는 시퀀스는 처리 블록(803)에서 사용자 데이터를 스크램블링하고 인터리빙하는데 사용된다. 처리 블록(804)은 사용자 데이터에 대해 FEC(forward error correction)를 수행한다. 처리 블록(805)은 사용자 데이터에 대해 스크램블링/인터리빙을 수행한다. 처리 블록(802)에서 생성된 시퀀스는 처리 블록(805)에서 사용자 데이터를 스크램블링하고 인터리빙하는데 사용된다. 처리 블록(806)은 사용자 데이터에 대해 변조를 수행한다. 처리 블록(807)은 사용자 데이터에 대해 IFFT(inverse fast Fourier transform)를 수행한다. 위의 처리 블록 각각은 기계-판독가능 매체 상에 저장되는 소프트웨어 코드, ASIC(application-specific integrated circuit), 또는 DSP(digital signal processor)로서 구현될 수 있다.

도 9는 수신기의 일실시예에 대한 블록도이다. 수신 측에서는, 각각의 가입자가 그 가입자의 TDM 인덱스에 대응하는 시퀀스를 사용하여 수신된 데이터를 디스크램블링한다. 일실시예에서, 시퀀스는 시드(seed)로서 TDM 인덱스를 사용하는 난수 생성기(random number generator)에 의해 생성될 수 있다. 스크램블링 시퀀스는 각기 다른 TDM 인덱스에 대해서 다르다. 그러므로 단지 예정된 가입자만이 데이터를 정확하게 수신할 수 있으며 그 데이터를 상위 계층에 보낼 수 있다. 데이터가 보내지도록 예정되지 않은 다른 가입자에 대해서는, 디스크램블링된 데이터가 CRC(cyclical redundancy check)를 통과할 수 없고, 따라서 조용히 버려질 수 있다. 두 TDM 인덱싱 방법, 즉 명시적인 TDM 인덱싱 방법과 암시적인 TDM 인덱싱 방법은 클러스터 사용의 정확한 인덱싱을 보장하기 위해서 함께 사용될 수 있다.

도 9를 참조하면, 처리 블록(901)은 사용자 데이터에 대해 FFT(fast Fourier transform)을 수행한다. 처리 블록(902)은 사용자 데이터에 대해 복조를 수행한다. 처리 블록(903)은 TDM 인덱스를 사용하여 디스크램블링/디인터리빙 시퀀스 생성을 수행한다. 처리 블록(904)은 사용자 데이터에 대해 디스크램블링/디인터리빙을 수행한다. 처리 블록(903)에서 생성되는 시퀀스는 처리 블록(904)에서 사용자 데이터를 디스크램블링 및 디인터리빙하는데 사용된다. 처리 블록(905)은 FEC 디코딩을 수행한다. 처리 블록(906)은 사용자 데이터에 대해 디스크램블링/디인터리빙을 수행한다. 처리 블록(903)에서 생성되는 시퀀스는 처리 블록(906)에서 사용자 데이터를 디스크램블링하고 디인터리빙하는데 사용된다. 처리 블록(907)은 사용자 데이터에 대해 CRC 디코딩을 수행한다. 위의 처리 블록 각각은 기계-판독가능 매체 상에 저장된 소프트웨어 코드, ASIC(application-specific integrated circuit), 또는 DSP(digital signal processor)로서 구현될 수 있다.

본 발명의 많은 교체 및 변경이 앞선 설명을 읽고 나면 당업자에게 자명해질 것이라는 것은 의심에 여지가 없지만, 예시를 통해 도시되고 설명된 어떠한 특정 실시예도 어떤 방식으로도 제한적인 것으로 간주되도록 의도되지 않을 것이라는 것을 알아야 한다. 그러므로 여러 실시예의 세부사항에 대한 참조는 청구 범위를 제한하도록 의도되지 않으며, 청구항에서는 본 발명에 대한 본질적인 요소로서 간주되는 단지 그러한 특징부들만을 열거한다.

Claims

다중-반송파, 다중 가입자 시스템에 대한 부반송파 할당 및 로딩 방법에 있어서,

통신에 사용하기 위한 제 1 부반송파 클러스터 세트(first set of clusters of subcarriers)의 적어도 한 클러스터를 제 1 가입자와 연관시키는 단계와;

통신에 사용하기 위한 제 2 부반송파 클러스터 세트의 적어도 한 클러스터를 제 2 가입자와 연관시키는 단계와;

통신에 사용하기 위해 상기 제 1 가입자 및 제 2 가입자와의 연관된 각각의 클러스터에 대해서, 제 1 시분할 동안의 제 1 가입자와 제 2 시분할 동안의 제 2 가입자 사이에 각 클러스터의 사용을 다중화하는 단계를 포함하며,

상기 다중화 단계는,

데이터 패킷이 제 1 가입자와 연관된 대기열에 존재한다고 결정하였을 때 상기 각각의 클러스터와 연관된 대기열에, 제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 단계와;

데이터 패킷이 제 2 가입자와 연관된 대기열에 존재한다고 결정하였을 때 상기 각각의 클러스터와 연관된 대기열에, 제 2 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 각각의 클러스터와 연관된 가입자의 전송 속도 중 가장 높은 전송 속도를 갖는 상기 제 1 가입자 및 제 2 가입자 중 한 가입자에게 상기 각각의 클러스터를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 전송 속도는 가중화되는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 전송 속도 각각은 가입자가 상기 각각의 클러스터로 전송한 시간 비율에 기초해서 가중화되는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자에게 상기 각각의 클러스터를 주기적으로 재할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 클러스터가 상기 제 1 가입자에 의해 사용될 확률 및 상기 클러스터가 상기 제 2 가입자에 의해 사용될 확률에 기초해서 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자에게 상기 각각의 클러스터를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 통신에 사용하기 위한 제 1 세트의 적어도 한 클러스터를 제 1 가입자와 연관시키는 단계는 상기 적어도 한 클러스터 각각의 트래픽 로드 및 SINR에 기초해서 상기 적어도 한 클러스터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 적어도 한 클러스터 각각의 트래픽 로드는 적어도 한 클러스터 중 하나와 연관된 대기열(queue)의 대기열 충만도(fullness)인 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 7항에 있어서,

적어도 한 클러스터 각각의 트래픽 로드 및 SINR에 기초해서 적어도 한 클러스터를 선택하는 상기 단계는 적어도 한 클러스터 각각과 연관된 대기열의 길이를 균형화하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 제 1 가입자의 서비스 품질 요건 및 제 2 가입자의 서비스 품질 요건에 기초해서 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자에게 상기 각각의 클러스터를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 할당 단계는 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자가 갖는 것보다 더 높은 서비스 품질 요건을 갖는 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 다른 한 가입자가 상기 각각의 클러스터로 전송하지 않는 시간 기간 동안에 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자가 가진 것보다 더 낮은 서비스 품질 요건을 갖는 상기 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 다른 한 가입자에게 상기 각각의 클러스터를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 통신에 사용하기 위한 제 1 세트의 적어도 한 클러스터를 제 1 가입자와 연관시키는 단계는 상기 제 1 가입자의 대역폭 요건에 기초해서 적어도 한 클러스터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 통신에 사용하기 위한 제 1 세트의 적어도 한 클러스터를 제 1 가입자와 연관시키는 단계는 상기 제 1 세트의 임의의 서브세트의 제 1 가입자에 대해 임의의 순간 지연율의 제 1 가입자에 대한 최소 순간 지연율을 갖는 제 1 세트의 서브세트를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 통신에 사용하기 위한 제 1 세트의 적어도 한 클러스터를 제 1 가입자와 연관시키는 단계는 상기 제 1 세트의 임의의 서브세트의 제 1 가입자에 대해 임의의 통계적 지연율의 제 1 가입자에 대한 최소 통계적 지연율을 갖는 제 1 세트의 서브세트를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
삭제
제 1항에 있어서,

제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하고 제 2 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 상기 단계는, 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 다른 가입자가 가진 것 보다 더 낮은 평균 전송속도를 갖는 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자와 연관된 데이터를 로딩하기 이전에 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 다른 가입자가 가진 것 보다 더 높은 평균 전송속도를 갖는 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는, 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 가입자의 평균 전송 속도 및 상기 제 2 가입자의 평균 전송 속도는 가중화되는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 가입자의 평균 전송 속도는 상기 제 1 가입자가 상기 각각의 클러스터에 전송한 시간 비율에 기초해서 가중화되고, 상기 제 2 가입자의 평균 전송 속도는 상기 제 2 가입자가 상기 각각의 클러스터로 전송한 시간 비율에 기초해서 가중화되는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1항에 있어서,

제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하고 제 2 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 상기 단계는, 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 다른 가입자가 가진 것 보다 더 낮은 서비스 품질 필요조건을 갖는 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자와 연관된 데이터를 로딩하기 이전에 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 다른 가입자가 가진 것 보다 더 높은 서비스 품질 필요조건을 갖는 제 1 가입자와 제 2 가입자 중 한 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1항에 있어서,

상기 각각의 클러스터와 연관된 대기열에 제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 상기 단계는 대기열의 임의의 세그먼트 중에서 임의의 지연 중 가장 낮은 지연을 갖는 대기열의 세그먼트에 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는, 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 각각의 클러스터와 연관된 대기열에 상기 제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 단계는 상기 대기열의 임의의 세그먼트의 임의의 클러스터 인덱스 중 가장 작은 클러스터 인덱스를 갖는 대기열의 세그먼트에 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1항에 있어서,

상기 각각의 클러스터와 연관된 대기열에 제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 상기 단계는, 제 1 가입자와 연관된 데이터가 제 3 가입자와 연관된 데이터가 갖는 것 보다 더 높은 서비스 품질 필요조건을 갖는다고 결정하였을 때 대기열로의 제 3 가입자와 연관된 데이터 로딩에 대한 선제권을 주는 단계를 포함하는, 방법.
제 1항에 있어서,

제 1 가입자와 연관된 데이터를 로딩하는 상기 단계는 제 1 가입자와 연관된 다른 데이터를 로딩하기 이전에 제 1 가입자와 연관된 임의의 데이터 중에서 가장 높은 서비스 품질 필요조건을 갖는 데이터를 로딩하는 단계를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 할당 단계 동안 상기 각각의 클러스터에 대해, 상기 제 1 가입자에 대응하는 제 1 시분할 다중화 인덱스를 상기 제 1 가입자에게 알려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 제 1 가입자에게 예정된 상기 각 클러스터의 세그먼트에, 상기 제 1 가입자에 대응하는 시분할 다중화 인덱스를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 제 1 가입자에 대응하는 시분할 다중화 인덱스는 상기 클러스터들의 각기 다른 클러스터 사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 25 항에 있어서,

상기 시분할 다중화 인덱스를 삽입하는 단계는 상기 시분할 다중화 인덱스를 인코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 각 클러스터의 세그먼트에 로딩된 상기 제 1 가입자에게 예정된 데이터와 함께, 상기 각각의 클러스터에 대해 상기 제 1 가입자에 대응하는 시분할 다중화 인덱스를 포함하는 세그먼트에 대한 프리엠블을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 28항에 있어서,

상기 제 1 가입자가 상기 제 1 가입자에게 예정된 데이터를 상기 프리엠블과 함께 수신하는 단계; 및

상기 제 1 가입자가 할당 단계 동안에 상기 프리엠블에 포함된 상기 시분할 다중화 인덱스를 상기 제 1 가입자에 의해 수신되는 시분할 다중화 인덱스에 매칭하는 것으로서 인지하면, 상기 제 1 가입자가 상기 데이터를 디코딩하고 상기 디코딩된 데이터를 상위 계층에 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 다중화 단계는 상기 각각의 클러스터에 대해, 상기 제 1 가입자에 대응하는 시분할 다중화 인덱스에 대응하는 스크램블링 시퀀스를 사용하여 상기 제 1 가입자에게 예정된 데이터를 스크램블링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 제 1 가입자가 상기 제 1 가입자에게 예정된 데이터를 수신하는 단계; 및

상기 제 1 가입자가 할당 단계 동안에 상기 제 1 가입자에 의해 수신되는 시분할 다중화 인덱스에 대응하는 스크램블링 시퀀스를 사용하여 데이터를 성공적으로 디스크램블링하면, 상기 제 1 가입자가 상기 데이터를 디코딩하고 상기 디코딩된 데이터를 상위 계층에 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부반송파 할당 및 로딩 방법.
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