KR100890480B1 - 무선 통신 시스템에서 비대칭 적응적 변조 - Google Patents
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Abstract
시스템 및 방법의 일 실시예는 기지국(102)과 CPE(custom premises equipments;104)간에 다른 변조 방식들로 전송될, 따라서 하향링크 송신 효율을 증가시키면서도 상향링크 안정성을 위지하는 데이터의 상향링크 및 하향링크 서브프레임들(304, 302 각각)을 허용하는 비대칭 적응적 변조를 제공한다. 복수의 CPE들을 갖는 시스템에서, 각 CPE(104)와 기지국(102) 쌍은 독립적으로 그들의 상향링크 및 하향링크 변조 기술들을 선택할 수 있다. 또한 시스템 및 방법은 예를 들면 신호대 잡음비 측정값들 또는 비트 에러율 측정값들에 기초하여 변조 방식들을 조정한다는 점에서 적응적이다.
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 무선 통신 시스템에서 비대칭 변조를 구현하기 위한 방법과 시스템에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 복수의 가입자 무선국들 또는 가입자 장치들(고정형 및 이동형)과 고정 네트워크 기반구조 간의 양방향 통신을 용이하게 된다. 이러한 통신 시스템의 예들로는 모바일 셀룰라 이동 전화 시스템과, 개인 통신 시스템(personal communication systems;"PCS"), 및 무선 전화 등을 포함한다. 이러한 무선 통신 시스템의 중요 목적은 가입자 장치가 고정 네트워크 기반구조(보통 유선 시스템)와 연결될 수 있도록 복수의 가입자 장치들과 그들 각각의 기지국들 사이에서 요구되는 통신 채널을 제공하는 것이다. 다중 액세스 방식의 무선 시스템들에서, 시간 "프레임"이 기본 정보 전송 단위로 사용된다. 각 프레임은 복수의 타임 슬롯들로 나누어진다. 몇몇 타임 슬롯들은 제어 목적들을 위해 할당되고 몇몇 타임 슬롯들은 정보 전송을 위해 할당된다. 일반적으로 가입자 장치들은 그들 각각의 기지국과 "듀플렉싱(duplexing)" 방식을 사용하여 통신한다. 따라서 연결의 양쪽 방향 모두에서 정보의 교환이 가능하다.
기지국에서 가입자 장치들로의 전송은 대개 "하향링크(downlink)" 전송으로서 불리운다. 가입자 장치들에서 기지국으로의 전송은 대개 "상향링크(uplink)" 전송으로서 불리운다. 주어진 시스템의 설계 기준에 따라, 종래의 무선 통신 시스템들은 일반적으로 시분할 듀플렉싱(time division duplexing;"TDD") 또는 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplexing;"FDD") 방법들을 사용하여 기지국과 가입자 장치들 간의 정보 교환을 용이하게 한다.
최근에, 넓은 대역 또는 "광대역" 무선 통신 네트워크들이 음성, 데이터, 및 비디오와 같은 향상된 광대역 서비스들의 전달을 위해 제안되었다. 이러한 광대역 네트워크들은 기지국과 복수의 고정된 가입자 장치들 간의 양방향 통신을 용이하게 한다.
종종 이러한 광대역 통신 시스템들에서, 다양한 방식들이 전송되는 신호를 변복조하는데 사용될 수 있다. 변조 방식을 위한 명백한 선택은 기지국과 가입자 장치들 간의 최고의 전송 비트율(bit rate)을 갖도록 하는 것이다. 그러나, 지형적 및 대기적인 조건들에서의 변화들과 더불어 통신 시스템의 설계에 의해 부여된 한계점들이 이러한 넓은 대역폭의 변조 방식들의 사용을 방해한다. 게다가, 이러한 변화들은 기지국에서 가입자 장치로의 전송과 가입자 장치에서 기지국으로의 전송에 다르게 영향을 미친다. 따라서, 이러한 광대역 시스템들이 넓은 대역폭의 변조 방식들을 지속적으로 사용하는 것은 이점을 갖지만, 실제로는 종종 넓은 대역폭의 변조 방식들을 사용하지 않는다.
그러므로, 복수의 변조 방식들을 사용할 수 있을 때, 광대역 통신 시스템에서 음성, 데이터, 및 비디오의 전송을 최적화할 수 있도록 구현될 수 있는 시스템과 방법이 필요하다. 이런 시스템은 각각의 기지국과 가입자 장치 쌍들 간의 양방향 통신 연결에서 상향링크와 하향링크 모두에서 변화들을 감당할 수 있도록 유연해야 한다. 뿐만 아니라, 시간 경과에 따른 이러한 변화에 따라서 각 개별적인 상향링크 및 하향링크를 위한 변조 방식을 적응적으로 조정하는 시스템 역시 바람직할 것이다.
기지국에서 가입자 장치들로의 전송은 대개 "하향링크(downlink)" 전송으로서 불리운다. 가입자 장치들에서 기지국으로의 전송은 대개 "상향링크(uplink)" 전송으로서 불리운다. 주어진 시스템의 설계 기준에 따라, 종래의 무선 통신 시스템들은 일반적으로 시분할 듀플렉싱(time division duplexing;"TDD") 또는 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplexing;"FDD") 방법들을 사용하여 기지국과 가입자 장치들 간의 정보 교환을 용이하게 한다.
최근에, 넓은 대역 또는 "광대역" 무선 통신 네트워크들이 음성, 데이터, 및 비디오와 같은 향상된 광대역 서비스들의 전달을 위해 제안되었다. 이러한 광대역 네트워크들은 기지국과 복수의 고정된 가입자 장치들 간의 양방향 통신을 용이하게 한다.
종종 이러한 광대역 통신 시스템들에서, 다양한 방식들이 전송되는 신호를 변복조하는데 사용될 수 있다. 변조 방식을 위한 명백한 선택은 기지국과 가입자 장치들 간의 최고의 전송 비트율(bit rate)을 갖도록 하는 것이다. 그러나, 지형적 및 대기적인 조건들에서의 변화들과 더불어 통신 시스템의 설계에 의해 부여된 한계점들이 이러한 넓은 대역폭의 변조 방식들의 사용을 방해한다. 게다가, 이러한 변화들은 기지국에서 가입자 장치로의 전송과 가입자 장치에서 기지국으로의 전송에 다르게 영향을 미친다. 따라서, 이러한 광대역 시스템들이 넓은 대역폭의 변조 방식들을 지속적으로 사용하는 것은 이점을 갖지만, 실제로는 종종 넓은 대역폭의 변조 방식들을 사용하지 않는다.
그러므로, 복수의 변조 방식들을 사용할 수 있을 때, 광대역 통신 시스템에서 음성, 데이터, 및 비디오의 전송을 최적화할 수 있도록 구현될 수 있는 시스템과 방법이 필요하다. 이런 시스템은 각각의 기지국과 가입자 장치 쌍들 간의 양방향 통신 연결에서 상향링크와 하향링크 모두에서 변화들을 감당할 수 있도록 유연해야 한다. 뿐만 아니라, 시간 경과에 따른 이러한 변화에 따라서 각 개별적인 상향링크 및 하향링크를 위한 변조 방식을 적응적으로 조정하는 시스템 역시 바람직할 것이다.
일 양태는, 기지국과 복수의 고객측 장비(custom premises equipments;CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 복수의 상향링크 변조 방식들과 복수의 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 무선 통신 시스템으로서, 상기 복수의 CPE들 각각이 사용하는 상기 복수의 상향링크 및 하향링크 변조 방식들 각각은 상기 상향링크 변조 방식과 상기 하향링크 변조 방식이 서로 다를 수 있도록 비대칭일 수도 있는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 시스템은 각각 수신되는 하향링크 데이터에 기초하여 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 제1 모뎀을 포함하는 복수의 CPE들을 포함한다. 시스템은 수신되는 상향링크 데이터에 기초하여 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 제2 링크 품질을 측정하도록 구성된 제2 모뎀과, 상기 제1 링크 품질을 수신하고 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 하향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제1 프로세서, 및 상기 제2 링크 품질을 수신하고 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 상향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제2 프로세서를 구비하는 기지국을 더 포함한다.
다른 양태는, 데이터의 프레임들로써 통신하고 기지국과 복수의 고객측 장비(CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 복수의 상향링크 변조 방식들과 복수의 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 CPE들 각각에 의해 사용하는 상기 복수의 상향링크 및 하향링크 변조 방식들 각각은 상기 상향링크 변조 방식과 상기 하향링크 변조 방식이 서로 다를 수 있도록 비대칭일 수도 있는 무선 통신 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 CPE에 의해 송신되고 기지국에 의해 수신되는 데이터의 제1 프레임에 대한 상향링크 품질을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 제1 상향링크 품질과 복수의 변조 임계치들과 비교하는 단계를 포함한다. 상기 제1 상향링크 품질이 상기 복수의 변조 임계치들 중 하나를 넘는 경우에, 제2 상향링크 변조 방식은 상기 CPE를 위하여 선택된다. 상기 방법은 상기 CPE의 상기 제2 상향링크 변조 방식을 위한 요청을 수신하는 단계와, 상기 기지국에 의해 전송되고 후속하여 상기 CPE에 의해 수신되는 데이터의 제2 프레임에 대한 하향링크 품질을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 제1 하향링크 품질을 복수의 제2 변조 임계치들과 비교하는 단계를 더 포함한다. 상기 제1 하향링크 품질이 상기 복수의 변조 임계치들 중 하나를 넘는 경우에, 제2 하향링크 변조 방식은 상기 CPE를 위해 선택된다. 상기 방법은 기지국의 상기 제2 하향링크 변조 방식을 위한 요청을 수신하는 단계와, 상기 제2 하향링크 변조 방식을 사용하여 상기 기지국에 의해 상기 CPE에게로 데이터의 제3 프레임을 송신하는 단계, 및 상기 제2 상향링크 변조 방식을 사용하여 상기 CPE에 의해 상기 기지국에게로 데이터의 제4 프레임을 송신하는 단계를 더 포함한다.
다른 양태는, 데이터의 프레임들로써 통신하고 기지국과 복수의 고객측 장비(CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 복수의 상향링크 변조 방식들과 복수의 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 CPE들 각각에 의해 사용하는 상기 복수의 상향링크 및 하향링크 변조 방식들 각각은 상기 상향링크 변조 방식과 상기 하향링크 변조 방식이 서로 다를 수 있도록 비대칭일 수도 있는 무선 통신 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 CPE에 의해 송신되고 기지국에 의해 수신되는 데이터의 제1 프레임에 대한 상향링크 품질을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 제1 상향링크 품질과 복수의 변조 임계치들과 비교하는 단계를 포함한다. 상기 제1 상향링크 품질이 상기 복수의 변조 임계치들 중 하나를 넘는 경우에, 제2 상향링크 변조 방식은 상기 CPE를 위하여 선택된다. 상기 방법은 상기 CPE의 상기 제2 상향링크 변조 방식을 위한 요청을 수신하는 단계와, 상기 기지국에 의해 전송되고 후속하여 상기 CPE에 의해 수신되는 데이터의 제2 프레임에 대한 하향링크 품질을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 제1 하향링크 품질을 복수의 제2 변조 임계치들과 비교하는 단계를 더 포함한다. 상기 제1 하향링크 품질이 상기 복수의 변조 임계치들 중 하나를 넘는 경우에, 제2 하향링크 변조 방식은 상기 CPE를 위해 선택된다. 상기 방법은 기지국의 상기 제2 하향링크 변조 방식을 위한 요청을 수신하는 단계와, 상기 제2 하향링크 변조 방식을 사용하여 상기 기지국에 의해 상기 CPE에게로 데이터의 제3 프레임을 송신하는 단계, 및 상기 제2 상향링크 변조 방식을 사용하여 상기 CPE에 의해 상기 기지국에게로 데이터의 제4 프레임을 송신하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 무선 통신 시스템의 간단한 블록도이다.
도 2는 시간 분할 듀플렉스(TDD) 모뎀의 블록도이다.
도 3은 TDD 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 복수의 변조 기술들(M1~M4), 및 그들 각각의 상위 및 하위 변조 문턱값들을 보여주는 그래프이다.
도 5는 변조 기술들(QAM-256, QAM-64, QAM-16, 및 QPSK)과 상위 및 하위 신호대 잡음비(SNR) 문턱값들을 보여주는 그래프이다.
도 6a와 6b는 도 1의 기지국과 CPE들에 의해 수행되는 비대칭 적응적 변조를 설명하는 도면이다.
도 7은 적응적으로 하향링크 변조 방식을 조정하는 프로세스를 수행하는 기지국을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 적응적으로 상향링크 변조 방식을 조정하는 프로세스를 수행하는 CPE를 설명하는 흐름도이다.
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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 유사한 구성요소들에 대해서는 유사한 참조번호를 사용한다. 이하 상세한 설명에서 사용된 용어는, 단순히 이런 용어가 어떤 특정한 실시예들의 상세한 설명과 관련되어 사용된 것이기 때문에, 어떠한 한정이나 제한적인 방식으로 해석되어서는 안 된다. 뿐만 아니라, 실시예들은 여러 새로운 특징들을 포함하고 있으며, 이들 중 하나가 단독으로 바람직한 속성들을 책임지거나 이하에서 설명되는 실시예들을 실시하는데 필수적이지는 않다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)의 일례를 보여주는 블록도이다. 광대역 무선 통신 시스템의 일례로서, Gillvert 등에 의해 발명되어 2000년 1월 18일 등록된 "무선 통신 시스템에서 동적 대역폭 할당을 위한 적응적 시분할 듀플렉싱 방법 및 장치"라는 명칭을 갖는 미국 특허 제6,016,311호가 있다. 시스템(100)은 무선 통신 링크들(110(a)~(c), 112(a)~(c))을 따라 데이터 송수신을 하는 기지국(102)과 적어도 하나 이상의 고객측 장비(customer premise equipment;"CPE")(104(a)~104(c))를 포함한다. CPE(104(a)~(c))는 예시적인 것으로서 추가적인 CPE들을 포함할 수도 있다. 도 1은 세 개의 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))이 기지국(102)와 통신 링크 쌍들(110(a) 및 112(a), 110(b) 및 112(b), 110(c) 및 112(c))을 따라 데이터를 송수신하는 시스템을 보여주고 있다.
통신 링크들(110(a), 110(b), 및 110(c))은 (기지국(102)에서 각 CPE(104)로의) 하향링크라고 불리우며, 점(기지국)-대-복수점(CPE들)(point-to-multipoints)에 기초하여 동작할 수 있다. 기지국(102)으로의 전송과 기지국(102)부터의 전송은 본질적으로 특성상 방향성이 있고, 따라서 기지국(102)의 특정한 전송 섹터(106)에 한정된다. 주어진 섹터(106) 안에서, CPE들(104(a), 104(b), 104(c))은 그들 각각의 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))들을 따라 동일한 전송을 수신한다. 특정 CPE를 위한 데이터를 구별하기 위해, CPE들은 그들 각각의 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))에서 제어 정보를 모니터링하여, 통상 단지 그들을 위한 데이터만을 보유한다. 복수의 섹터들을 갖는 실시예들에서, 기지국(102)은 섹터화된 활성 안테나 어레이(미 도시됨)를 포함하는데, 섹터화된 활성 안테나 어레이는 복수의 섹터들에 동시 전송이 가능하다. 시스템(100)의 일 실시예에서, 활성 안테나 어레이는 4개의 독립적 섹터들에 동시에 전송한다.
통신 링크들(112(a), 112(b), 112(c))은 (CPE들(104)에서 기지국(102)으로의) 상향링크라고 불리우며, 점-대-점(point-to-point)에 기초하여 동작한다. 따라서, 도 1에서, 각 CPE(104(a), 104(b), 104(c))는 자신의 상향링크(112(a), 112(b), 112(c))에서 시작한다. 기지국(102)과의 통신은 양방향적이고, 시분할 듀플렉싱(TDD)에 기초하여 멀티플렉싱된다. CPE(104(a))로부터 TDD 전송을 예로 들면, CPE(104(a))는 전송 프레임 안에 미리 할당된 시간 슬롯 동안에 통신 링크(112(a))를 따라서 기지국(102)에 데이터를 전송할 수 있다. 상향링크 및 하향링크의 특정한 프레임 구조들은 후술한다.
주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 시스템에서, 기지국과 CPE들 간의 전송 듀플렉싱은 주파수 도메인에서 수행된다. 다른 주파수 세트들이 상향 및 하향 전송을 위해 할당된다. 일 실시예에 있어서, 본 명세서에서 설명되는 시스템은 FDD 시스템에서 사용된다.
각 CPE는 복수의 최종 사용자들(end users)과 더 연결된다. 최종 사용자들은 주거지 고객들과 비지니스 고객들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 최종 사용자들은 상이하고 변화하는 사용과 대역폭 요구사항을 갖는다. 각 CPE(104(a)~(c))는 수백명 이상의 최종 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있다. 그렇지만 적어도 한명의 사용자가 각 CPE(104)를 통해 데이터를 송신하고 수신하도록 지정될 것이다.
통신 링크들(110, 112)을 따라 전송된 데이터는 아날로그 형태이고, 따라서 송신하기 전에 디지털 데이터를 변조하기 위해 모뎀(108)이 사용된다. 도 1은 기지국(102)에 위치한 모뎀(108)을 도시하고 있으나, 동일 또는 유사한 모뎀(108)이 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))의 반대쪽 끝에서 사용되어 수신된 아날로그 데이터를 복조할 수도 있다. 그러므로, 기지국과 각 CPE 안의 모뎀(108)들은 CPE들에서 기지국으로의 상향링크 데이터를 위해서 사용되고 기지국에서 CPE들로의 하향링크 데이터를 위해서도 사용된다.
도 1을 계속 참조하면, 광대역 무선 통신 시스템(100)은 "요구된 대역(bandwidth-on-demand)"을 CPE들에 제공한다. CPE들은 서비스를 받는 최종 사용자들에 의해 요청된 서비스의 타입과 서비스의 품질(quality of service;"QoS")에 기초하여 그들 각각의 기지국(102)으로부터 대역폭 할당을 요청한다. 각 최종 사용자들은 다른 대역폭과 지연시간(latency) 요구조건을 갖는 다른 광대역 서비스를 사용할 수 있다. 이런 목적 달성을 위하여, 최종 사용자가 이용가능한 타입과 QoS는 다양하고 선택가능하다. 주어진 서비스에 제공된 대역폭의 양은 서비스에 의해 요구되는 정보율과 QoS에 따라 결정될 수 있으며, 이 밖에 대역폭 가용성(bandwidth availability)과 다른 시스템 파라미터들도 고려된다. 예를 들면, T1-타입 연속 데이터 서비스들은 전형적으로 잘 제어된 전달 지연시간을 갖는 매우 넓은 대역폭을 요구한다. 종료될 때까지, 이러한 서비스들은 각 프레임을 위한 일정한 대역폭 할당을 요구한다. 반대로, 인터넷 프로토콜 데이터 서비스들("TCP/IP")과 같은 데이터 서비스의 특정 타입들은 급격하고(burstly), 때론 한가하여 어떤 순간에는 대역폭을 필요하지 않을 수도 있으며, 활성화되었을 때 지연시간 변화에 대해 상대적으로 덜 민감하다.
일 실시예에서, 통신 시스템은 CPE들(104)과 기지국(102)의 공통된 능력들에 따라 전송되는 데이터를 변조한다. 가장 로버스트(robust)한 변조 방식은 기지국(102)에 전송된 모든 데이터와 기지국(102)으로부터 수신된 모든 데이터를 위한 변조 방식으로서 사용된다. 만일 그런 시스템이 도 1에 적용된다면, 단일 변조 방식이 통신 링크들(110(a), 110(b), 110(c), 112(a), 112(b), 112(c))을 위해 선택될 것이다. 종종, 가장 로버스트한 변조는 가장 안정적이지만, 전송되는 데이터는 가장 낮은 밀도를 갖는다. 예를 들면, CPE들 104(a)와 104(b)는 직교진폭변조-64(quadrature amplitude modulation-64;"QAM-64") 데이터를 수신할 수 있지만, CPE(104(c))는 직교위상편이변조(quadrature phase shift keying;"QPSK")로 변조된 데이터만을 수신할 수 있다고 하면, 상향링크들(112(a), 112(b), 112(c))과 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))은 모두 QPSK 변조를 사용하여 전송되어야 한다. 이는 QAM-64가 가능한 CPE 또는 기지국으로 언제나 QPSK 변조된 데이터를 전송할 때마다, 대역폭의 비효율적인 이용을 야기한다.
또 다른 실시예에서, 변조 방식들은 각 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))과 기지국(102) 쌍을 위해 선택된다. 전송의 품질은 CPE와 기지국간의 (예컨대, 지형적, 대기적,..) 경로의 특성들의 함수로서 각 CPE마다 바뀐다. 따라서, 선택된 변조 방식들은 각 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))과 기지국(102) 쌍의 능력과 전송의 품질에 따라 각 CPE들에게 다를 수 있다. 앞의 실시예에 계속하면, CPE들(104(a), 104(b))은 CPE들(104(a), 104(b))와 기지국(102)간의 적절한 전송의 품질과 결합된(coupled) QAM-64 데이터를 수신할 수 있기 때문에, 이러한 CPE들과 기지국간의 전송되는 모든 데이터는 QAM-64를 사용하여 변조될 것이다. 이러한 시스템에서 단지 QPSK 데이터만을 수신할 수 있는 CPE(104(c))는 QPSK 데이터만을 송수신할 것이다. 단일 기지국과 연관된(associated) 다른 CPE들을 위한 다른 혹은 다양한 변조 방식들을 사용함으로써, 통신 시스템(100)은 대체로 대역폭 사용을 증가시킬 수 있다.
기지국(102)과 특정 CPE들(104)간의 전송의 품질은 앞서 설명한 각 CPE들과 기지국 쌍간에만 변하는 것은 아니며, 시간에 따라 변하기도 할 것이다. 예를 들면, 도 1에서 전송의 품질은 폭우나 폭설 중에 상당히 감소할 수 있다. 링크의 품질이 감소될 때, 통신 링크들(110(a), 110(b), 110(c), 112(a), 112(b), 112(c))을 따라 전송되는 데이터가 수신하는 기지국 또는 CPE에서 인식할 수 없게 되거나 잃어버릴 가능성이 증가한다. 링크의 품질에서의 이러한 시간 변이들에 적응하기 위하여, 통신 시스템(100)의 일 실시예는 각 기지국(102)과 CPE(104) 쌍을 위하여 변조 방식을 동적으로 조정하거나 "적응시킨다". 이러한 적응적 시스템에서, 통신 시스템(100)의 대역폭 사용은 더 증가한다.
통신 시스템(100)의 추가적인 실시예는 각 기지국과 CPE 쌍간의 상향링크와 하향링크를 위한 다른 변조 방식들을 선택한다. CPE와 연관된 상향링크 및 하향링크에 대해 동일한 변조 방식들을 선택하는 대신, 통신 시스템은 상향링크 및 하향링크 변조들을 독립적으로 선택한다. 이러한 통신 시스템을 비대칭적으로 동작한다고 말한다. 또 다른 실시예에서, 통신 시스템(100)은 앞서 설명한 특징들을 조합하여 비대칭적이고 적응적인 통신 시스템(100) 제공한다.
앞서 설명한 많은 실시예들에서, 각 통신 링크의 품질에 대한 결정은 변조 방식을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 결정은 각 통신 링크(110(a), 110(b), 110(c), 112(a), 112(b), 112(c))를 위해 한번 이루어지거나, 또는 적응적 통신 시스템에서 동적으로 이루어질 수도 있다. 이러한 실시예들 중의 하나에서는, 기지국(102) 또는 CPE(104)에 의해 수신된 신호의 신호대 잡음비("SNR")가 통신 시스템이 채택해야 하는 변조 방식 결정에 사용된다. SNR은 배경 잡음에 대한 신호 강도의 측정값이다. 그 비율은 대개 데시벨(dB)로 측정되어, 만일 입력 신호 강도가 마이크로볼트 단위로 Vs이고, 잡음 수준 또한 마이크로볼트 단위로 Vn이라면, 데시벨 단위의 SNR은 다음 수식에 의해 구해진다.
도 1은 무선 통신 시스템(100)의 일례를 보여주는 블록도이다. 광대역 무선 통신 시스템의 일례로서, Gillvert 등에 의해 발명되어 2000년 1월 18일 등록된 "무선 통신 시스템에서 동적 대역폭 할당을 위한 적응적 시분할 듀플렉싱 방법 및 장치"라는 명칭을 갖는 미국 특허 제6,016,311호가 있다. 시스템(100)은 무선 통신 링크들(110(a)~(c), 112(a)~(c))을 따라 데이터 송수신을 하는 기지국(102)과 적어도 하나 이상의 고객측 장비(customer premise equipment;"CPE")(104(a)~104(c))를 포함한다. CPE(104(a)~(c))는 예시적인 것으로서 추가적인 CPE들을 포함할 수도 있다. 도 1은 세 개의 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))이 기지국(102)와 통신 링크 쌍들(110(a) 및 112(a), 110(b) 및 112(b), 110(c) 및 112(c))을 따라 데이터를 송수신하는 시스템을 보여주고 있다.
통신 링크들(110(a), 110(b), 및 110(c))은 (기지국(102)에서 각 CPE(104)로의) 하향링크라고 불리우며, 점(기지국)-대-복수점(CPE들)(point-to-multipoints)에 기초하여 동작할 수 있다. 기지국(102)으로의 전송과 기지국(102)부터의 전송은 본질적으로 특성상 방향성이 있고, 따라서 기지국(102)의 특정한 전송 섹터(106)에 한정된다. 주어진 섹터(106) 안에서, CPE들(104(a), 104(b), 104(c))은 그들 각각의 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))들을 따라 동일한 전송을 수신한다. 특정 CPE를 위한 데이터를 구별하기 위해, CPE들은 그들 각각의 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))에서 제어 정보를 모니터링하여, 통상 단지 그들을 위한 데이터만을 보유한다. 복수의 섹터들을 갖는 실시예들에서, 기지국(102)은 섹터화된 활성 안테나 어레이(미 도시됨)를 포함하는데, 섹터화된 활성 안테나 어레이는 복수의 섹터들에 동시 전송이 가능하다. 시스템(100)의 일 실시예에서, 활성 안테나 어레이는 4개의 독립적 섹터들에 동시에 전송한다.
통신 링크들(112(a), 112(b), 112(c))은 (CPE들(104)에서 기지국(102)으로의) 상향링크라고 불리우며, 점-대-점(point-to-point)에 기초하여 동작한다. 따라서, 도 1에서, 각 CPE(104(a), 104(b), 104(c))는 자신의 상향링크(112(a), 112(b), 112(c))에서 시작한다. 기지국(102)과의 통신은 양방향적이고, 시분할 듀플렉싱(TDD)에 기초하여 멀티플렉싱된다. CPE(104(a))로부터 TDD 전송을 예로 들면, CPE(104(a))는 전송 프레임 안에 미리 할당된 시간 슬롯 동안에 통신 링크(112(a))를 따라서 기지국(102)에 데이터를 전송할 수 있다. 상향링크 및 하향링크의 특정한 프레임 구조들은 후술한다.
주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 시스템에서, 기지국과 CPE들 간의 전송 듀플렉싱은 주파수 도메인에서 수행된다. 다른 주파수 세트들이 상향 및 하향 전송을 위해 할당된다. 일 실시예에 있어서, 본 명세서에서 설명되는 시스템은 FDD 시스템에서 사용된다.
각 CPE는 복수의 최종 사용자들(end users)과 더 연결된다. 최종 사용자들은 주거지 고객들과 비지니스 고객들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 최종 사용자들은 상이하고 변화하는 사용과 대역폭 요구사항을 갖는다. 각 CPE(104(a)~(c))는 수백명 이상의 최종 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있다. 그렇지만 적어도 한명의 사용자가 각 CPE(104)를 통해 데이터를 송신하고 수신하도록 지정될 것이다.
통신 링크들(110, 112)을 따라 전송된 데이터는 아날로그 형태이고, 따라서 송신하기 전에 디지털 데이터를 변조하기 위해 모뎀(108)이 사용된다. 도 1은 기지국(102)에 위치한 모뎀(108)을 도시하고 있으나, 동일 또는 유사한 모뎀(108)이 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))의 반대쪽 끝에서 사용되어 수신된 아날로그 데이터를 복조할 수도 있다. 그러므로, 기지국과 각 CPE 안의 모뎀(108)들은 CPE들에서 기지국으로의 상향링크 데이터를 위해서 사용되고 기지국에서 CPE들로의 하향링크 데이터를 위해서도 사용된다.
도 1을 계속 참조하면, 광대역 무선 통신 시스템(100)은 "요구된 대역(bandwidth-on-demand)"을 CPE들에 제공한다. CPE들은 서비스를 받는 최종 사용자들에 의해 요청된 서비스의 타입과 서비스의 품질(quality of service;"QoS")에 기초하여 그들 각각의 기지국(102)으로부터 대역폭 할당을 요청한다. 각 최종 사용자들은 다른 대역폭과 지연시간(latency) 요구조건을 갖는 다른 광대역 서비스를 사용할 수 있다. 이런 목적 달성을 위하여, 최종 사용자가 이용가능한 타입과 QoS는 다양하고 선택가능하다. 주어진 서비스에 제공된 대역폭의 양은 서비스에 의해 요구되는 정보율과 QoS에 따라 결정될 수 있으며, 이 밖에 대역폭 가용성(bandwidth availability)과 다른 시스템 파라미터들도 고려된다. 예를 들면, T1-타입 연속 데이터 서비스들은 전형적으로 잘 제어된 전달 지연시간을 갖는 매우 넓은 대역폭을 요구한다. 종료될 때까지, 이러한 서비스들은 각 프레임을 위한 일정한 대역폭 할당을 요구한다. 반대로, 인터넷 프로토콜 데이터 서비스들("TCP/IP")과 같은 데이터 서비스의 특정 타입들은 급격하고(burstly), 때론 한가하여 어떤 순간에는 대역폭을 필요하지 않을 수도 있으며, 활성화되었을 때 지연시간 변화에 대해 상대적으로 덜 민감하다.
일 실시예에서, 통신 시스템은 CPE들(104)과 기지국(102)의 공통된 능력들에 따라 전송되는 데이터를 변조한다. 가장 로버스트(robust)한 변조 방식은 기지국(102)에 전송된 모든 데이터와 기지국(102)으로부터 수신된 모든 데이터를 위한 변조 방식으로서 사용된다. 만일 그런 시스템이 도 1에 적용된다면, 단일 변조 방식이 통신 링크들(110(a), 110(b), 110(c), 112(a), 112(b), 112(c))을 위해 선택될 것이다. 종종, 가장 로버스트한 변조는 가장 안정적이지만, 전송되는 데이터는 가장 낮은 밀도를 갖는다. 예를 들면, CPE들 104(a)와 104(b)는 직교진폭변조-64(quadrature amplitude modulation-64;"QAM-64") 데이터를 수신할 수 있지만, CPE(104(c))는 직교위상편이변조(quadrature phase shift keying;"QPSK")로 변조된 데이터만을 수신할 수 있다고 하면, 상향링크들(112(a), 112(b), 112(c))과 하향링크들(110(a), 110(b), 110(c))은 모두 QPSK 변조를 사용하여 전송되어야 한다. 이는 QAM-64가 가능한 CPE 또는 기지국으로 언제나 QPSK 변조된 데이터를 전송할 때마다, 대역폭의 비효율적인 이용을 야기한다.
또 다른 실시예에서, 변조 방식들은 각 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))과 기지국(102) 쌍을 위해 선택된다. 전송의 품질은 CPE와 기지국간의 (예컨대, 지형적, 대기적,..) 경로의 특성들의 함수로서 각 CPE마다 바뀐다. 따라서, 선택된 변조 방식들은 각 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))과 기지국(102) 쌍의 능력과 전송의 품질에 따라 각 CPE들에게 다를 수 있다. 앞의 실시예에 계속하면, CPE들(104(a), 104(b))은 CPE들(104(a), 104(b))와 기지국(102)간의 적절한 전송의 품질과 결합된(coupled) QAM-64 데이터를 수신할 수 있기 때문에, 이러한 CPE들과 기지국간의 전송되는 모든 데이터는 QAM-64를 사용하여 변조될 것이다. 이러한 시스템에서 단지 QPSK 데이터만을 수신할 수 있는 CPE(104(c))는 QPSK 데이터만을 송수신할 것이다. 단일 기지국과 연관된(associated) 다른 CPE들을 위한 다른 혹은 다양한 변조 방식들을 사용함으로써, 통신 시스템(100)은 대체로 대역폭 사용을 증가시킬 수 있다.
기지국(102)과 특정 CPE들(104)간의 전송의 품질은 앞서 설명한 각 CPE들과 기지국 쌍간에만 변하는 것은 아니며, 시간에 따라 변하기도 할 것이다. 예를 들면, 도 1에서 전송의 품질은 폭우나 폭설 중에 상당히 감소할 수 있다. 링크의 품질이 감소될 때, 통신 링크들(110(a), 110(b), 110(c), 112(a), 112(b), 112(c))을 따라 전송되는 데이터가 수신하는 기지국 또는 CPE에서 인식할 수 없게 되거나 잃어버릴 가능성이 증가한다. 링크의 품질에서의 이러한 시간 변이들에 적응하기 위하여, 통신 시스템(100)의 일 실시예는 각 기지국(102)과 CPE(104) 쌍을 위하여 변조 방식을 동적으로 조정하거나 "적응시킨다". 이러한 적응적 시스템에서, 통신 시스템(100)의 대역폭 사용은 더 증가한다.
통신 시스템(100)의 추가적인 실시예는 각 기지국과 CPE 쌍간의 상향링크와 하향링크를 위한 다른 변조 방식들을 선택한다. CPE와 연관된 상향링크 및 하향링크에 대해 동일한 변조 방식들을 선택하는 대신, 통신 시스템은 상향링크 및 하향링크 변조들을 독립적으로 선택한다. 이러한 통신 시스템을 비대칭적으로 동작한다고 말한다. 또 다른 실시예에서, 통신 시스템(100)은 앞서 설명한 특징들을 조합하여 비대칭적이고 적응적인 통신 시스템(100) 제공한다.
앞서 설명한 많은 실시예들에서, 각 통신 링크의 품질에 대한 결정은 변조 방식을 선택하기 위해 사용된다. 이러한 결정은 각 통신 링크(110(a), 110(b), 110(c), 112(a), 112(b), 112(c))를 위해 한번 이루어지거나, 또는 적응적 통신 시스템에서 동적으로 이루어질 수도 있다. 이러한 실시예들 중의 하나에서는, 기지국(102) 또는 CPE(104)에 의해 수신된 신호의 신호대 잡음비("SNR")가 통신 시스템이 채택해야 하는 변조 방식 결정에 사용된다. SNR은 배경 잡음에 대한 신호 강도의 측정값이다. 그 비율은 대개 데시벨(dB)로 측정되어, 만일 입력 신호 강도가 마이크로볼트 단위로 Vs이고, 잡음 수준 또한 마이크로볼트 단위로 Vn이라면, 데시벨 단위의 SNR은 다음 수식에 의해 구해진다.
만일 Vs=Vn이라면, SNR=0이다. 이러한 상황에서, 아날로그 신호는, 잡음 수준이 신호에 필적하기 때문에, 거의 읽을 수 없게 된다. 전송하는 기지국 또는 CPE에게 잃어버린 데이터의 재전송을 요구하는 빈번한 에러로 인해, 디지털 통신에 있어서, 이러한 것은 데이터 속도의 감소를 야기할 것이다. 이상적으로는, Vs가 Vn보다 훨씬 커서, SNR은 양수값을 갖는다. 예를 들어, Vs=10.0 마이크로볼트이고 Vn=1.0 마이크로 볼트라고 가정하자. 그러면
이 되어 매우 깨끗한 신호가 된다. 만일 신호가 더 약해졌지만, 여전히 잡음 수준 이상이고, 예컨대 1.3 마이크로볼트이면,
삭제
이 되고, 이것은 이러한 조건에서 데이터 속도를 감소시키는 결과를 초래한다.
각 프레임 기간 동안에, 기지국(102)은 각 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))로부터 교대로 전송을 받는다. 이러한 경우에 기지국이 각 일련의 CPE와 "황급히(on the fly)" 동기화되도록 요구된다. 반면에, 각 CPE는 프레임의 시작에서 각 하향링크 프레임과 동기화한다. 일단 동기화되면, CPE는 자신을 위해 의도된 특정 데이터가 수신될 때까지 연결을 유지한다. 그렇게 해서, 기지국에 요구되는 동기화 작업은 복수의 각 개별 CPE의 동기화 작업이다. 따라서, 기지국은 복수의 더 밀도가 높은 변조 방식을 사용하는 복수의 CPE들로부터 데이터를 수신함에 있어 어려움을 가질 수 있다.
도 2는 앞서 설명한 무선 통신 시스템(100)에서 데이터를 변복조하기 위해 사용되는 시분할 듀플렉스("TDD") 모뎀(108)의 블록도이다. 모뎀들(108)은 기지국(102)과 CPE들(104)에 의해 사용되며 데이터를 변복조한다. 쉬운 설명을 위해, 이하에, 기지국(102)을 참조하여 모뎀(108)을 설명한다. 모뎀(108)의 일 실시예는 수신기 모듈(202), 송신기 모듈(204), 신호대 잡음비("SNR") 모듈(206), 및 비트 에러율(bit error rate;"BER") 모듈(208)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 모뎀(108)은 프로세서(210)를 더 포함한다. 동작에 있어서, 송신기 모듈(204)은, 예를 들면, 직교진폭변조("QAM") 또는 직교위상편이변조("QPSK")를 사용하여, 디지털 데이터를 하향링크(110)로서 통신되는 적절히 변조된 아날로그 신호로 변환시킨다. 또한 아날로그 신호는 전송에 앞서 반송파 주파수로 상향 변환될 수 있다. 수신기 모듈(202)은 상향링크(112(a), 112(b), 112(c))를 복조하고 원래의 디지털 형태로 변환시킨다.
송신기 모듈(204)은 모뎀(108)을 위한 데이터 변조 방식들을 제어한다. 송신기 모듈(204)은 데이터를 송신하기 위해 사용되는 변조 방식의 선택에서 SNR 모듈(206) 및 BER 모듈(208)과 인터페이스한다. SNR 모듈(206)은 수신된 신호의 신호대 잡음비를 측정하도록 구성된 송수신기(transceiver;미 도시됨)일 수 있다. 다른 경우, SNR 모듈(206)은 수신된 신호의 신호대 잡음비를 측정하도록 구성된 전력 검출기(미 도시됨)일 수 있다. SNR은 BER 모듈(208)에 의해 결정되는 비트 에러율로부터 계산될 수 있다.
프로세서(210)는 수신된 신호의 신호 품질을 모니터하도록 구성된다. 프로세서에 의해 신호의 품질의 모니터링에 사용되는 메트릭(metric)의 일례로는 SNR이 있다. 신호의 품질은 일정 시간 동안 측정되고, 신호의 품질의 변화에 반응하여, 프로세서(210)는 변조가 변경되어야 되는지의 여부를 판정한다. 이렇게 함으로써 통신 링크의 품질의 순간적인 변화들에 기인한 변조 방식의 순환적(cyclic) 변경을 피할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 단지 기지국(102)에 있는 모뎀(108)만이 프로세서(210)를 포함한다. 이 실시예에서, 각 CPE는 자신의 신호의 품질을 측정하고 기지국(102)으로의 상향링크에서 그 값을 전송한다. 그러면 프로세서(210)는, CPE들의 신호의 품질을 모니터링하여, 하향링크(110) 변조 방식들이 변경되어야 하는지의 여부를 판정할 수 있다. 일 실시예에서, 기지국(102) 안의 프로세서(210)는, 자신의 신호의 품질을 모니터링하여, 상향링크(112) 변조가 변경되어야 하는지의 여부를 판정한다.
여기서 사용되는 "모듈"이라는 용어는, 특정 작업을 수행하는, 소프트웨어 또는, FPGA또는 ASIC과 같은, 하드웨어 구성요소를 의미하지만, 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 상주하도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 모듈은, 예컨대, 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 작업 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 조합되거나, 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 통신 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 컴퓨터들을 실행시키도록 구현될 수도 있다.
도 3은 통신 시스템(100) 안에서 이용되기 위한 시분할 듀플렉싱("TDD") 프레임과 멀티 프레임 구조를 나타낸다. 프레임(300)은 하향링크 서브프레임(302)와 상향링크 서브프레임(304)을 포함한다. 하향링크 서브프레임(302)는 복수의 CPE들(104(a)~(c))에게 정보를 전송하기 위하여 기지국(102)에 의해 사용된다. 어떠한 주어진 하향링크 서브프레임(302) 안에서, 전송된 정보의 전부나 일부는 특정 CPE(104)를 위한 것일 수도 있고 전부가 특정 CPE(104)를 위한 것이 아닐 수도 있다. 기지국(102)은 상향링크 서브프레임(304)를 수신하기 전에 하향링크 서브프레임(302)을 전송할 수 있다. 상향링크 서브프레임(304)은 기지국(102)에 정보를 송신하기 위하여 CPE들(104(a)~(c))에 의해 사용된다.
서브프레임들(302, 304)은 복수의 물리적 슬롯(physical layer slot;PS)(306)들로 나뉜다. 각 PS(306)는 시간의 지속과 상관된다. 도 3의 실시예에 있어서, 각 서브프레임(302, 304)은 0.5 밀리초의 지속시간을 갖고 프레임(300)당 총 800개의 PS들을 갖도록 400개의 PS들을 포함한다. 다른 경우, 더 길거나 짧은 지속시간을 갖고 더 많거나 적은 PS들을 갖는 서브프레임들을 사용할 수도 있다.
각 하향링크 서브프레임(302)은 프레임 제어 헤더(308)와 하향링크 데이터(310)를 포함한다. 프레임 제어 헤더(308)는 CPE들이 기지국(102)과 동기화할 수 있도록 하는 정보를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 프레임 제어 헤더(308)는 하향링크에서 변조의 변경들이 일어나는 것을 나타내는 제어 정보를 포함한다. 프레임 제어 헤더(308)는 CPE들(104)에 의해 송신될 뒤따르는 상향링크 서브프레임(304)의 맵을 포함할 수도 있다. 이 맵은 다른 CPE들 사이에서 상향링크 서브프레임(304) 내에 PS들(306)을 할당한다. 프레임 제어 헤더(308)는 하향링크 데이터(310)의 속성들의 맵을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 속성들은 각 개별 CPE를 위한 서브프레임(302) 안의 PS들(306)의 위치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
하향링크 데이터(310)는 소정의 변조 또는 일련의 변조 기술들(M1, M2, M3)로써 송신된다. 하향링크 서브프레임(302) 안의 개별적인 PS 또는 PS 그룹들(306)은 특정 CPE들을 위한 데이터로 지정된다. 예를 들면, 기지국(102)은 CPE(104(a))로 데이터를 송신하기 위한 변조 기술들(M1, M2, M3) 중의 한 개나 일부 또는 전부에 PS들을 지정할 수 있을 것이다. 도 3에서, 데이터는 세가지 변조 타입들로 나누어지는데, QPSK(312(a))는 가장 로버스트한 변조 방식으로서 신호 간섭에 의해 발생되는 전송 에러들이 가장 일어나기 힘든데 반해 QAM-64(312(c))는 가장 로버스트하지 않은 변조 방식으로서 신호 간섭에 의해 발생되는 전송 에러들이 가장 일어나기 쉽다. 이들 변조 방식 사이에 QAM-32(312(a))가 있다. 일 실시예에서, QAM-4 뒤에 QAM-16, 그 뒤에 QAM-64가 오는 것과 같은 시퀀스가 사용된다. 다른 실시예들에서는, QAM-256과 같은 추가적인 변조 방식들이 사용된다. 각 CPE(104)는 하향링크 데이터(310)를 모니터링하고 단지 자신을 위한 메시지들만 보유한다. 앞서 말한 바와 같이, 일 실시예에서, 프레임 제어 헤더(308) 안의 속성들은 CPE들에게 이러한 정보를 제공한다.
도 3을 계속 참조하면, 상향링크 서브프레임(304)은 상향링크 데이터(314(a)~(c))를 포함한다. 상향링크 서브프레임(304)은 CPE들(104(a)~(c))에 의해 사용되어 기지국(102)에 정보를 전송한다. 서브프레임(304)은 복수의 PS들(306)로 나뉜다. 각 CPE(104(a)~(c))는 자신의 할당받은 PS(306) 또는 PS들(306) 범위 동안에, 자신의 정보를 전송한다. 일 실시예에서, 각 CPE들을 위해 할당된 PS들(306)은 복수의 데이터 블록들(314(a)~(c))의 연속적인 블록으로 그룹지어진다. 이 실시예에서, CPE들은 데이터 블록들(314(a)~(c))을 사용하여 상향링크 서브프레임(304)을 전송한다. 복수의 데이터 블록들 안의 각 블록에 할당된 PS들(306)의 범위는 기지국(102)에 의해 선택된다.
각 데이터 블록(314(a)~(c)) 내에 전송되는 데이터는 송신하는 CPE에 의해 변조된다. 예를 들면, CPE(104(a))는 데이터 블록(314(a))을 변조한다. 자신의 데이터 블록 기간 동안에, CPE는, 기지국(102)으로 데이터 블록 전송 전의 SNR 및/또는 BER에 기초하여, 기지국(102)이 선택한 고정된 변조 방식으로 전송한다. 다른 실시예에서, 일련의 변조 기술들이 각 데이터 블록(314(a)~(c)) 안에서 사용된다. 또 다른 실시예에서, 데이터 블록들(314(a)~(c))은 변조 방식에 의해 그룹지어진다. 앞서 언급했듯이, 상향링크 서브프레임(304)의 일 실시예는 CPE들에 의해 전송되는 SNR 및/또는 BER 측정값들을 포함하여, 기지국이 하향링크 서브프레임(302)의 변조가 변경되어야 하는지의 여부의 판정에 사용된다.
각 CPE(104)는 자신의 현재 변조 방식을 사용하여 변조되거나 자신의 현재 변조 방식보다 더 로버스트한 변조 방식을 사용하여 변조된 모든 하향링크 전송들을 수신한다. 일반적으로 프레임 제어 헤더(308)는 모든 CPE들(104(a)~(c))이 수신하는 것을 보장하기 위하여 가장 로버스트한 변조 방식을 사용하여 변조된다. 각 CPE가 프레임 제어 헤더를 수신하기 때문에, 각 CPE(104)는 처음에 프레임(300)의 시작에서 하향링크 서브프레임(302)과 동기화된다. 하향링크 서브프레임은 로버스트함에 의해 분류되는데, 그렇게 함으로써 각 CPE가 자신을 위한 데이터를 포함할 수 있는 하향링크의 후속하는 부분 동안 동기화를 유지할 수 있도록 한다. CPE의 현재 변조 방식보다 덜 로버스트한 변조 방식을 사용하여 변조된 데이터를 그 CPE는 들을 수 없다. 따라서, 일단 동기화되면, 각 CPE는 적어도 현재 방식만큼의 로버스트함을 갖는 변조 방식을 사용하여 변조됐던 하향링크 서브프레임(302)의 부분을 통해 연결을 유지한다. CPE들은 처음에 하향링크 서브프레임과 동기화되었기 때문에, 각 특정 CPE(104)에게 보내지는 데이터가 전송될 때 각 CPE들(104)는 동기화를 위한 추가적인 시간을 필요로 하지 않는다.
이에 비해, 기지국(102)은, 기지국(102)이 각 개별적인 CPE(104)와 동기화될 것을 요구하는, 서브프레임(304) 동안 CPE들(104)로부터 데이터를 수신한다. 각 CPE(104)와의 동기화를 달성하기 위해 다양한 양의 PS들(304)이 필요할 수 있다. 따라서, 기지국(102)이 복수의 CPE들(104(a)~(c))과 동기화하는데 필요한 동기화 시간은 하향링크 서브프레임(302) 기간 동안에 각 개별 CPE의 동기화 작업의 배수가 된다. 그렇게 해서, 기지국(102)은 개별 CPE(104)와 동일한 변조들에서 데이터를 수신할 수 없을 수도 있다. 몇몇 실시예들에 있어서 기지국(102)은 CPE들(104)이 하향링크 데이터를 수신할 수 있는 것보다 높은 변조에서 상향링크 데이터를 수신할 수도 있다.
도 4는 4개의 변조 방식들과 그들 각각의 상위 및 하위 변조 임계치들을 보여주는 그래프이다. 특히, 4개의 변조 방식들(M1~M4, 여기서 M1은 가장 로버스트하고 M4는 가장 덜 로버스트함)과, 6개의 변조 임계치들(L1~L6, 여기서 L1은 가장 낮은 링크의 품질을 가리키고 L6는 가장 높은 링크의 품질을 가리킴)이 도시된다. 라인들(414)은 도 4의 변조 방식들을 나누고 있으며 링크의 품질과 변조 방식들 사이의 정의된 관계에 기초한다. 일 실시예에 있어서, 임계치들(L1~L6)은 상향링크 및 하향링크에서 일치하여, 상향링크와 하향링크를 위한 변조 천이 점들이 동일하다. 임계치들은 송신하는 기지국(102) 또는 CPE(104(a)~(c)) 및 수신하는 CPE 또는 기지국 사이의 통신 링크의 품질의 측정값에 기초한다. 도 1에서 품질 측정은 상향링크들(112(a)~112(c)) 및 하향링크들(110(a)~(c))들에 대해 이루어진다. 일 실시예에 있어서, 링크 품질은 상향링크 또는 하향링크에 대해 SNR 또는 BER 측정에 기초한다. 다른 경우, 링크 품질은 반송파대 잡음비(C/N) 또는 반송파대 잡음 및 간섭비(C/(N+I))를 측정하는 것에 의해 결정된다. 쉬운 설명을 위하여, 이하에서 상향링크 및 하향링크를 위한 변조 임계치들은 동일하다고 가정한다. 그러면 이하에서 설명은 상향링크 및 하향링크 모두에 적용될 수 있을 것이다. 그렇지만, 다른 실시예들에서 상향링크 및 하향링크를 위한 변조 임계치들은 다를 수 있다. 예를 들면, 상향링크(112)를 위한 상위 및 하위 임계치들은 대응되는 하향링크(110)를 위한 대응하는 상위 및 하위 임계치들로부터 고정된 양만큼 편이(shift)될 수 있다.
도 4를 계속 참조하면, 변조 방식들(M2와 M3)은 각각 그들과 결부된 변조 임계치들의 쌍을 갖는다. 변조 방식들(M1과 M4) 각각은, 도 4의 실시예에서 이용가능한 최저 및 최고의 변조 방식들이기 때문에, 그들과 결부된 단일의 임계치를 갖는다. 변조 임계치들은 상위 임계치들(410)과 하위 임계치들(412)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 하향링크/상향링크 품질이 상위 임계치(410)를 초과하게 됨에 따라, 변조 방식은 증가된다. 이것은 더 높은 밀도를 갖거나 더 낮은 로버스트함을 갖는 변조 방식을 선택함으로써 달성할 수 있다. 반대로, 하위 임계치(412)를 넘음에 따라, 변조 방식은 감소한다. 예를 들면, 임계치들(L1 및 L4)은 변조 방식(M2)을 위한 임계치들이다. 만일 M2를 사용하는 하향링크/상향링크 품질이 L1 아래로 떨어지면, 수신하는 기지국/CPE는 변조 기술을 M1으로 변경하여 초기화할 것이다. 다른 경우, 만일 M2를 사용하는 하향링크/상향링크 품질이 L4위로 올라가게 되면, 수신하는 기지국/CPE는 변조 기술을 더 높은 타입, 예를 들면 M3으로 변경하여 초기화할 것이다. 이 예를 계속 살펴보면, 하향링크/상향링크 품질이 L4를 초과하였기 때문에 변조가 M3로 바뀌고나서 하향링크/상향링크 품질이 L4 이하로 떨어진 경우라면, M3은 L3(M3 하위 임계치)을 넘어설 때까지 계속 사용될 것이다. 바꿔 말하면, 변조 방식을 감소시키기 위해서는, 링크 품질은 단지 라인(414)뿐만 아니라 라인(414) 바로 아래의 하위 임계치(412)까지 감소해야 한다. 마찬가지로, 변조 방식을 증가시키기 위해서는, 링크 품질은 라인(414)뿐만 아니라 라인(414) 바로 위의 상위 임계치(410)를 초과해야 한다. 이런 방식으로 상위 임계치와 하위 임계치의 간격을 줌으로써, 변조 방식들 간의 빠른 변화의 가능성이 감소된다.
도 5는 일 실시예로서 변조 기술들(QAM-256, QAM-64, QAM-16, 및 QPSK)이 그들 각각의 신호대 잡음비("SNR")의 측정값을 위한 상위 및 하위 변조 임계치에 따라 선택된다. QAM-64 전송을 위한 변조 임계치들은 QAM-64 상위 임계치(410(c))와 QAM-64 하위 임계치(412(b))이다. 예를 들어, 기지국(102)이 현재 특정한 CPE(104(a))에 QAM-64 변조를 사용하여 데이터를 하향링크 중이라면, 변조 방식은 하향링크(110(a)) 품질이 예를 들어 38dB에 있는 상위 임계치(410(c))를 넘을 때 바뀔 것이다. 마찬가지로, 하향링크(110(a)) 품질이 예를 들어 12dB에 있는 하위 임계치(412(b)) 아래로 내려가면 변조 방식은 바뀔 것이다. 더욱이, 링크 품질이 QAM-256 하위 임계치(412(c)) 또는 QAM-16 상위 임계치(410(b))를 넘어서더라도 변조 방식은 바뀌지 않을 것이다. 왜냐하면 이들 임계치들은 QAM-64를 위한 현재 변조 임계치들이 아니기 때문이다. 이렇게 하는 것은 상위 또는 하위 임계치 주변의 하향링크 품질의 작은 요동에 의해 발생되는 인접 변조 방식들 간의 빠른 변화를 제한한다.
도 6a 및 6b는 두 개의 다른 시간 프레임들인 시간 프레임 A(600)과 시간 프레임 B(602) 기간 동안 도 1의 기지국과 CPE들에 의해 수행되는 비대칭 적응적 변조를 도시한다. 도 6a 및 6b는 어떻게 기지국(102)과 특정 CPE들(104)이 사용하는 상향링크 및 하향링크 변조들이 비대칭적으로 적응적인지를 예시한다. 일 실시예이 있어서, 시간 프레임 B(602)가 시간 프레임 A(600)를 바로 뒤따른다. 다른 실시예에서, 시간 프레임 B(602)가 시간 프레임 A(600)보다 나중에 발생한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 시간 프레임 A(600)에서, CPE(104(a))는 QAM-16에서 변조된 (도 1에 도시된) 하향링크(110(a))를 기지국(102)으로부터 수신한다. CPE(104(a))는 QPSK에서 변조된 (도 1에 도시된) 상향링크(112(a))를 송신한다. 상향링크(112(a)) 및 하향링크(110(a))의 품질들은 여러 요소들 때문에 다를 수 있다. 예를 들면, 기지국(102)에 의해 복수의 동기화들을 수행하는 것은 이러한 품질들에 영향을 미칠 수 있다. 게다가, 일반적으로 복수의 CPE들(104(a)~(c))이 (도 3에 도시된) 하나의 프레임 기간 동안에 기지국(102)으로 송신하기 때문에, 기지국은 복수의 CPE들로부터 오는 신호들 간의 간섭을 수신할 수도 있다. 뿐만 아니라, 오직 한 방향에서 데이터 전송에만 영향을 미치는 다른 간섭원이 있을 수도 있다. 예를 들면, 이웃 셀들 또는 섹터들로부터의 공통채널(co-channel) 및 인접한 채널 간섭은 상향링크를 위한 링크 품질이 하향링크를 위한 링크 품질과 다르게 하는 원인이 될 수 있다. 후속하는 시간 프레임 B(602)에서, 기지국(102)으로부터의 하향링크(110(a)) 변조 방식은 QAM-64(614)로 증가되는 반면에 CPE(104(a))로부터의 상향링크(112(a)) 변조 방식은 QPSK(606)로 남아 있는다. 이것은 하향링크(110(a))의 품질이 시간 프레임 A(600) 및 시간 프레임 B(602) 사이에서 (도 5에 도시된) 상위 임계치(410(b))를 넘어서 증가했기 때문에 일어난다. 상향링크(112(a))의 품질은 (도 5에 도시된) QPSK 상위 임계치(410(a))를 넘지 못했고, 이에 따라 상향링크(112(a))는 여전히 QPSK(606)를 사용한다.
시간 프레임 A(600)로 돌아와서, CPE(104(b))는 QAM-64(608)에서 변조된 (도 1에 도시된) 하향링크(110(b))를 수신하고 QAM-16(610)에서 변조된 (도 1에 도시된) 상향링크(112(b))를 송신한다. 시간 프레임 A(600)와 시간 프레임 B(602) 사이에서, 상향링크 및 하향링크는 양자 모두의 품질이 하위 임계치(412(b), 412(a))를 넘게 되어 시간 프레임 B 안의 더욱 로버스트한 변조 방식들로 나타난다. 시간 프레임 B에서, 하향링크(110(b))는 QAM-16(618)에 있는 반면에 상향링크는 QPSK(620)에 있는다. 양쪽 링크들의 변조 방식들이 감소했기 때문에, 이런 감소는 기지국(102)과 CPE(104(b)) 간의 기상 조건들에서의 변화들 때문에 발생할 수도 있다.
다시 시간 프레임 A(600)로 돌아와서, CPE(104(c))는 QAM-64에서 변조된 (도 1에 도시된) 하향링크(110(c))를 수신하고 QAM-16에서 변조된 (도 1에 도시된) 상향링크(112(c))를 기지국(102)에 송신한다. 시간 프레임 B(602)에서, 상향링크 및 하향링크 모두는 여전히 QAM-16 변조들(612, 614)을 사용한다. 기지국(102)과 CPE(104(c))간의 상향링크(112(c)) 및 하향링크(110(c)) 모두의 링크 품질들은 상위 임계치(410(b)) 또는 하위 임계치(412(a))를 넘지 못했다.
도 7은 적응적으로 하향링크 변조 방식을 조정하기 위한 프로세스를 예시하는 흐름도다. 기지국은 CPE의 상향링크 변조와 독립해서 특정 CPE(104)를 위한 자신의 하향링크 변조를 조정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로세스는 각 프레임(300)(예를 들면 1 밀리초), 또는 주기적으로 여러 프레임들을 넘는 기간(예를 들면, 매 10초마다)마다 수행된다. 기지국(102)은 (도 1에 도시된) 섹터(106) 안에 있는 각 CPE(104(a)~(c))를 위한 프로세스를 수행한다.
또 다른 실시예에 있어서, 각 CPE는 하향링크의 품질을 결정한다. 일단 결정되면, CPE는 품질 정보를 기지국에 보고하거나 하향링크가 조정되어야 할지 여부를 스스로 결정할 수 있다. 만일 CPE가 자신의 품질 측정들에 기초하여 하향링크 변조가 조정되야 한다고 결정한다면, CPE는 기지국에 다른 변조 기술을 사용하도록 요청(request)을 보낸다. 그러면 기지국은 상기 특정 CPE를 위하여 그에 맞게 자신의 하향링크 변조를 조정할 수 있다.
상세하게 설명하면, 흐름은 시작 블록(700)에서 시작된다. 흐름은 블록(702)으로 진행되는데, 여기서 기지국(102)으로부터의 하향링크(110) 품질이 결정된다. 하향링크의 품질은 전송 매체(예를 들면, 공기, 안개낀 공기, 젖은 공기, 연기나는 공기, 등)의 상태의 함수일 수도 있고 송신 및 수신 구성요소들(예를 들면, 기지국(102) 및 CPE(104)) 각각의 데이터 송신 및 수신 능력의 함수일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 각 CPE(104(a)~(c))는 각자의 개별적인 하향링크(110(a)~(c))의 품질을 결정한다. 다른 실시예에 있어서, 하향링크(110)의 품질은 오직 하나의 CPE(104)에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 선택된 CPE(104)는 동일한 변조 방식을 사용하여 하향링크(110)를 수신하는 나머지 CPE들(104) 가까이에 지리적으로 위치할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, CPE들(104)들은 주기적으로 기지국(102)에 측정값들을 전송하고, 측정값들은 그들 각각의 하향링크(110)의 품질을 지시한다. 그러면 기지국(102)은 이 측정값들을 사용하여 자신의 하향링크(110(a))의 품질을 결정한다. 이 측정값들은 하향링크(110(a)~(c))의 SNR 및/또는 BER 측정값들을 포함할 수 있다. 예를 들면, CPE(104(a))는 (도 2에 도시된) 자신의 BER 모듈(208)에 의한 측정값에 기초하여 자신의 하향링크의 품질을 결정한다. (도 3에 도시된) 하나의 프레임(300) 기간 동안 또는 복수의 프레임들 기간 동안 CPE에 의해 측정된 단일의 BER 측정값 또는 일련의 BER 측정값들은 하향링크 품질을 결정하는데 사용될 수 있다. CPE가 (도 2에 도시된) 프로세서(210)를 포함하는 실시예들에 있어서, 프로세서(210)는 복수의 측정값들을 분석하여 하향링크의 품질을 결정한다. 예를 들면, BER 측정값들을 N 프레임들(300)에 걸쳐 평균하여 하향링크 품질 측정값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, CPE(104(a))는 기지국 안의 프로세서(210)에 의해 분석될 수 있도록 기지국(102)으로 자신의 측정값들을 전송한다. 그러면, 기지국은 CPE(104(a))를 위한 하향링크의 품질을 결정한다.
계속하여 블록(704)로 진행하면, 기지국 또는 CPE는 계산된 하향링크 품질을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 현재의 변조 임계치들과 비교한다. 현재의 변조 임계치들은 변조 방식이 변화되는 상위 임계치(410)와 하위 임계치(412)이다. 도 5를 참조하면, QAM-64를 위한 현재 변조 임계치들은 QAM-64 상위 임계치(410(c))와 QAM-64 하위 임계치(412(b))이다. 예를 들면, 만일 기지국(102)이 현재 CPE(104(b))에 QAM-64 변조를 사용하여 데이터를 하향링크하고 있다면, 변조 방식은 상향링크 품질이 38dB에 있는 상위 임계치(410(c))를 초과하거나 또는 12dB에 있는 하위 임계치(412(b)) 미만이 될 때 변경될 것이다. 뿐만 아니라, 변조 방식은 링크 품질이 QAM-256 하위 임계치(412(c)) 또는 QAM-16 상위 임계치(410(b))를 교차하더라도 변경되지 않을 것이다. 왜냐하면 그들은 현재의 변조 임계치들이 아니기 때문이다.
다음으로 결정 블록(706)으로 진행해서, 기지국은 하향링크 품질이 감소했는지 그리고 (도 4에 도시된) 변조 하위 임계치(412)와 교차했는지를 블록(704)에서의 비교들에 따라 판정한다. 도 5를 참조하면, 변조가 QAM-256일 때, 현재의 변조 하위 임계치(412(c))는 32dB이다. QAM-64의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(b))는 12dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(a))는 3dB이다. 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차되면, 흐름은 블록(708)로 진행되며, 여기서 기지국은 더 로버스트한 변조를 선택한다. CPE가 하향링크 품질을 결정하고 그것을 변조 임계치와 비교하는 실시예들에서, CPE(104)는 기지국(102)에게 원하는 하향링크 변화를 나타내는 요청을 보낼 수 있다. 이 요청은 상향링크 서브프레임 동안에 보내진다. 일단 기지국(102)이 이 요청을 수신하면, 어느 프레임(300) 안에서 변경이 발생할 것이라는 것을 나타내는 하향링크 변조 변경 확인 메시지(confirmation)를 CPE(104)에 송신한다. 또 다른 실시예에 있어서, 확인 메시지가 CPE(104)에 송신되지 않고, 그 대신에 CPE(104)가 자신의 데이터를 현재의 변조와 요청된 보다 로버스트한 변조에서 듣는다. CPE들(104)이 기지국(102)이 송신하는 모든 데이터를 수신하기 때문에, 특정 CPE(104)에게, 변조에 있어서의 변경은 요청된 변조 방식으로 데이터가 수신될 때 분명할 것이다. 그리고 나서 흐름은 블록(702)로 돌아간다.
결정 블록(706)으로 돌아와서, 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차하지 않았다면, 흐름은 결정 블록(710)으로 진행되며, 여기서 기지국은 하향링크 품질이 상위 변조 임계치(410)를 교차했는지를 판정한다. 도 5를 참조하면, 현재의 변조가 QAM-64일 때 현재의 변조 상위 임계치(410(c))는 38dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(b))는 17dB이다. QPSK의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(a)는 5dB이다. 만일 기지국이 현재 변조 상위 임계치가 초과되었다고 판정한다면, 흐름은 블록(712)로 계속되고 변조 방식은 덜 로버스트한, 높은 밀도의 변조로 바뀐다. CPE가 하향링크 품질을 결정하고 그것을 변조 임계치와 비교하는 실시예들에 있어서, CPE(104)는 기지국(102)에 원하는 하향링크 변조 변경을 나타내는 요청을 보낸다. 일단 기지국(102)이 요청을 수신하면, 어느 프레임(300) 안에서 변경이 발생할 것이라는 것을 나타내는 하향링크 변조 변경 확인 메시지를 CPE(104)에 송신한다. 또 다른 실시예에 있어서, 확인 메시지가 CPE(104)에 송신되지 않고, 그 대신에 CPE(104)는 자신의 데이터를 현재의 변조와 요청된 보다 로버스트한 변조에서 듣는다. CPE들(104)은 기지국(102)이 송신하는 모든 데이터를 수신하기 때문에, 특정 CPE(104)에게 변조에 있어서의 변경은 요청된 변조 방식으로 데이터가 수신될 때 분명할 것이다. 그리고 나서 흐름은 블록(702)으로 돌아간다.
결정 블록(710)으로 다시 돌아와서, 만일 하향링크 품질이 상위 변조 임계치(610)를 넘지 않은 경우라면, 흐름은 블록(702)으로 진행된다.
도 8은 적응적으로 상향링크 변조 방식을 조정하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다. 특정 CPE(104)는 자신의 상향링크 변조를 하향링크(110) 변조와 독립적으로 변경할 수 있다. 특정 CPE의 변조는 동일한 섹터(106) 내의 다른 CPE들에 의해 사용되는 상향링크 변조 방식들과도 독립적일 수 있다. 기지국(102)은 데이터를 상향링크하는 각 개별적 CPE(104)와 동기화해야 하기 때문에, 특정 CPE(104)에게는 상향링크 품질은 하향링크 품질과 다를 수 있다. 일 실시예에 있어서 기지국(102)은 특정 CPE(104)가 사용하는 상향링크 변조 방식을 적응적으로 조정하는 프로세스를 수행한다. 그렇게 해서, 적응적으로 각 CPE(104) 상향링크 변조를 조정하기 위하여 섹터(106) 내에 있는 각 CPE(104)는 비슷한 프로세스를 수행할 수 있다.
보다 상세히 살펴보면, 흐름은 블록(800)에서 시작한다. 흐름은 블록(802)로 진행하는데, 여기서 CPE(104)로부터 기지국(102)으로의 상향링크 품질이 결정된다. 상향링크의 품질은 전송 매체(예를 들면, 공기, 안개낀 공기, 젖은 공기, 연기나는 공기, 등)의 상태의 함수일 수도 있고 송신 및 수신 구성요소들(예를 들면, 기지국(102) 및 CPE(104)) 각각의 데이터 송신 및 수신 능력의 함수 일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 기지국(102)은 각 상향링크(112(a)~(c))의 품질을 결정한다. 또 다른 실시예에 있어서, 기지국(106)은 주기적으로 CPE(104)에 측정값들을 전송하는데, 측정값들은 CPE의 상향링크(112)의 품질을 지시한다. 그 다음, CPE(104)는 이들 측정치를 사용하여 자신의 상위링크 품질을 결정한다. 이 측정값들은 상향링크(112(a)~(c))의 SNR 및/또는 BER 측정값들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기지국(106)은 (도 2에 도시된) 자신의 SNR 모듈(206)에 의한 측정값에 기초하여 상향링크(112(c))의 품질을 결정할 수 있다. (도 3에 도시된) 하나의 프레임(300) 기간 동안 또는 복수의 프레임들 기간 동안 측정된 단일의 SNR 측정값 또는 일련의 SNR 측정값들은 상향링크 품질을 결정하는데 사용될 수 있다. (도 2에 도시된) 프로세서(210)를 포함하는 실시예들에 있어서, 프로세서(210)는 복수의 측정값들을 분석하여 상향링크의 품질을 결정한다. 예를 들면, SNR 측정값들을 N 프레임들(300)에 걸쳐 평균하여 상향링크 품질 측정값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기지국(106)은 프로세서(210)에 의해 분석될 수 있도록 CPE(104)에 자신의 측정값들을 전송한다. 그러면, CPE(104)는 상향링크의 품질을 결정한다.
계속하여 블록(804)로 진행하면, 기지국 또는 CPE는 계산된 상향링크 품질을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 현재의 변조 임계치들과 비교한다. 현재의 변조 임계치들은 변조 방식이 변화되는 지점인 상위 임계치(410)와 하위 임계치(412)이다. 도 5를 참조하면, QAM-64 전송을 위한 현재 변조 임계치들은 QAM-64 상위 임계치(410(c))와 QAM-64 하위 임계치(412(b))이다. 예를 들면, 만일 CPE(104(a)가 기지국(102)으로 현재 QAM-64 변조를 사용하여 데이터를 상향링크하고 있다면, 변조 방식은 상향링크 품질이 38dB에 있는 상위 임계치(410(c))를 초과하거나 또는 12dB에 있는 하위 임계치(412(b)) 미만이 될 때 변경될 것이다. 뿐만 아니라, 변조 방식은 링크 품질이 QAM-256 하위 임계치(412(c)) 또는 QAM-16 상위 임계치(410(b))를 교차하더라도 변경되지 않을 것이다. 왜냐하면 그들은 현재의 변조 임계치들이 아니기 때문이다.
다음으로 결정 블록(806)으로 진행해서, CPE는 상향링크 품질이 감소했는지 및 (도 4에 도시된) 변조 하위 임계치(412)와 교차했는지를 블록(804)에서의 비교들에 따라 결정한다. 도 5를 참조하면, 변조가 QAM-256일 때, 현재의 변조 하위 임계치(412(c))는 32dB이다. QAM-64의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(b))는 12dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(a))는 3dB이다. 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차되면, 흐름은 블록(808)로 진행되며, 여기서 덜 로버스트한 변조가 선택된다. 기지국이 상향링크 품질이 임계치와 교차했는지를 판정하는 실시예들에서, 기지국(102)은 CPE(104)에게 원하는 상향링크 변화를 나타내는 요청을 보낸다. 다른 경우, 기지국(102)은, 어떤 CPE들에게 상향링크 PS들과 PS들과 연관된 변조가 할당되었는지를 나타내는, 하향링크 서브프레임 안에 모든 CPE들에게 상향링크 맵을 송신할 수 있다. 이것은 기지국(102)이 개별 CPE(104)에게 변조 방식은 보다 로버스트한 변조 방식을 사용하는 CPE에 상향링크 서브프레임(304) PS들을 할당함으로써 변경되었다는 것을 나타낼 수 있도록 한다. 예를 들면, 만일 CPE(104(a))를 위한 상향링크가 QAM-64에서 QAM-16으로 변경될 것이라면, 기지국(102)은 QAM-16을 사용하여 변조될 상향링크 프레임 PS들을 지정한다. 이 상향링크 지정은 CPE에게 자신의 상향링크 변조 방식이 변경됐다는 지시자로서의 역할을 한다. 그리고 나서 흐름은 블록(802)로 돌아간다.
결정 블록(806)으로 돌아와서, 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차하지 않았다면, 흐름은 결정 블록(810)으로 진행되며, 여기서 시스템은 상향링크 품질이 상위 변조 임계치(410)를 교차했는지를 판정한다. 도 5를 참조하면, 현재의 변조가 QAM-64일 때 현재의 변조 상위 임계치(410(c))는 38dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(b))는 17dB이다. QPSK의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(a)는 5dB이다. 만일 현재의 변조 상위 임계치를 초과했다면, 흐름은 블록(812)로 계속되고 변조 방식은 덜 로버스트한, 높은 밀도의 변조로 바뀐다. 일 실시예에 있어서, 기지국(102)은 CPE(104)에 원하는 상향링크 변조 변경을 나타내는 요청을 보낸다. 다른 실시예에 있어서, 기지국(102)은 모든 CPE들(104)에게, 어떤 CPE들에게 상향링크 PS들과 PS들과 연관된 변조가 할당되었는지를 나타내는, 하향링크 서브프레임(302) 안에 상향링크 맵을 전송한다. 기지국은 덜 로버스트한 변조 방식을 사용하는 CPE에게 상향링크 서브프레임(304) PS들을 할당함으로써 변조 방식이 변경되었슴을 개별 CPE(104)에게 나타낸다. 예를 들면, CPE(104(a)를 위한 상향링크 변조가 QAM-16에서 QAM-64로 변경되면, 기지국(102)은 QAM-64를 사용하여 변조될 상향링크 서브프레임 PS들을 지정한다. 이 상향링크 지정은 CPE에게 자신의 상향링크 변조 방식이 변경됐다는 지시자로서의 역할을 한다. 그리고 나서 흐름은 블록(802)으로 돌아간다.
결정 블록(810)으로 돌아가서, 만일 하향링크 품질이 상위 변조 임계치(610)를 초과하지 않았다면, 흐름은 블록(802)으로 진행한다.
이상의 설명은 본 발명의 특정 실시예들을 상술한 것이다. 그러나, 이상의 설명이 텍스트 안에 아무리 자세히 나타나 있더라도, 발명은 많은 방법들로 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또는, 앞서 상술한 바와 같이, 특정한 용어가 실시예들의 어떤 특징들 또는 양태를 설명하고 있을 때, 그 용어의 사용이, 그 용어와 연관된 실시예들의 상기 특징들 또는 양태들의 임의의 특정한 특성을 포함하는 것에 한정되도록 여기서 재정의 된 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그러므로 실시예들의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 특허청구범위의 균등물들에 따라 해석되어야 한다.
각 프레임 기간 동안에, 기지국(102)은 각 CPE들(104(a), 104(b), 104(c))로부터 교대로 전송을 받는다. 이러한 경우에 기지국이 각 일련의 CPE와 "황급히(on the fly)" 동기화되도록 요구된다. 반면에, 각 CPE는 프레임의 시작에서 각 하향링크 프레임과 동기화한다. 일단 동기화되면, CPE는 자신을 위해 의도된 특정 데이터가 수신될 때까지 연결을 유지한다. 그렇게 해서, 기지국에 요구되는 동기화 작업은 복수의 각 개별 CPE의 동기화 작업이다. 따라서, 기지국은 복수의 더 밀도가 높은 변조 방식을 사용하는 복수의 CPE들로부터 데이터를 수신함에 있어 어려움을 가질 수 있다.
도 2는 앞서 설명한 무선 통신 시스템(100)에서 데이터를 변복조하기 위해 사용되는 시분할 듀플렉스("TDD") 모뎀(108)의 블록도이다. 모뎀들(108)은 기지국(102)과 CPE들(104)에 의해 사용되며 데이터를 변복조한다. 쉬운 설명을 위해, 이하에, 기지국(102)을 참조하여 모뎀(108)을 설명한다. 모뎀(108)의 일 실시예는 수신기 모듈(202), 송신기 모듈(204), 신호대 잡음비("SNR") 모듈(206), 및 비트 에러율(bit error rate;"BER") 모듈(208)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 모뎀(108)은 프로세서(210)를 더 포함한다. 동작에 있어서, 송신기 모듈(204)은, 예를 들면, 직교진폭변조("QAM") 또는 직교위상편이변조("QPSK")를 사용하여, 디지털 데이터를 하향링크(110)로서 통신되는 적절히 변조된 아날로그 신호로 변환시킨다. 또한 아날로그 신호는 전송에 앞서 반송파 주파수로 상향 변환될 수 있다. 수신기 모듈(202)은 상향링크(112(a), 112(b), 112(c))를 복조하고 원래의 디지털 형태로 변환시킨다.
송신기 모듈(204)은 모뎀(108)을 위한 데이터 변조 방식들을 제어한다. 송신기 모듈(204)은 데이터를 송신하기 위해 사용되는 변조 방식의 선택에서 SNR 모듈(206) 및 BER 모듈(208)과 인터페이스한다. SNR 모듈(206)은 수신된 신호의 신호대 잡음비를 측정하도록 구성된 송수신기(transceiver;미 도시됨)일 수 있다. 다른 경우, SNR 모듈(206)은 수신된 신호의 신호대 잡음비를 측정하도록 구성된 전력 검출기(미 도시됨)일 수 있다. SNR은 BER 모듈(208)에 의해 결정되는 비트 에러율로부터 계산될 수 있다.
프로세서(210)는 수신된 신호의 신호 품질을 모니터하도록 구성된다. 프로세서에 의해 신호의 품질의 모니터링에 사용되는 메트릭(metric)의 일례로는 SNR이 있다. 신호의 품질은 일정 시간 동안 측정되고, 신호의 품질의 변화에 반응하여, 프로세서(210)는 변조가 변경되어야 되는지의 여부를 판정한다. 이렇게 함으로써 통신 링크의 품질의 순간적인 변화들에 기인한 변조 방식의 순환적(cyclic) 변경을 피할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 단지 기지국(102)에 있는 모뎀(108)만이 프로세서(210)를 포함한다. 이 실시예에서, 각 CPE는 자신의 신호의 품질을 측정하고 기지국(102)으로의 상향링크에서 그 값을 전송한다. 그러면 프로세서(210)는, CPE들의 신호의 품질을 모니터링하여, 하향링크(110) 변조 방식들이 변경되어야 하는지의 여부를 판정할 수 있다. 일 실시예에서, 기지국(102) 안의 프로세서(210)는, 자신의 신호의 품질을 모니터링하여, 상향링크(112) 변조가 변경되어야 하는지의 여부를 판정한다.
여기서 사용되는 "모듈"이라는 용어는, 특정 작업을 수행하는, 소프트웨어 또는, FPGA또는 ASIC과 같은, 하드웨어 구성요소를 의미하지만, 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 상주하도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 모듈은, 예컨대, 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 작업 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 조합되거나, 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 통신 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 컴퓨터들을 실행시키도록 구현될 수도 있다.
도 3은 통신 시스템(100) 안에서 이용되기 위한 시분할 듀플렉싱("TDD") 프레임과 멀티 프레임 구조를 나타낸다. 프레임(300)은 하향링크 서브프레임(302)와 상향링크 서브프레임(304)을 포함한다. 하향링크 서브프레임(302)는 복수의 CPE들(104(a)~(c))에게 정보를 전송하기 위하여 기지국(102)에 의해 사용된다. 어떠한 주어진 하향링크 서브프레임(302) 안에서, 전송된 정보의 전부나 일부는 특정 CPE(104)를 위한 것일 수도 있고 전부가 특정 CPE(104)를 위한 것이 아닐 수도 있다. 기지국(102)은 상향링크 서브프레임(304)를 수신하기 전에 하향링크 서브프레임(302)을 전송할 수 있다. 상향링크 서브프레임(304)은 기지국(102)에 정보를 송신하기 위하여 CPE들(104(a)~(c))에 의해 사용된다.
서브프레임들(302, 304)은 복수의 물리적 슬롯(physical layer slot;PS)(306)들로 나뉜다. 각 PS(306)는 시간의 지속과 상관된다. 도 3의 실시예에 있어서, 각 서브프레임(302, 304)은 0.5 밀리초의 지속시간을 갖고 프레임(300)당 총 800개의 PS들을 갖도록 400개의 PS들을 포함한다. 다른 경우, 더 길거나 짧은 지속시간을 갖고 더 많거나 적은 PS들을 갖는 서브프레임들을 사용할 수도 있다.
각 하향링크 서브프레임(302)은 프레임 제어 헤더(308)와 하향링크 데이터(310)를 포함한다. 프레임 제어 헤더(308)는 CPE들이 기지국(102)과 동기화할 수 있도록 하는 정보를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 프레임 제어 헤더(308)는 하향링크에서 변조의 변경들이 일어나는 것을 나타내는 제어 정보를 포함한다. 프레임 제어 헤더(308)는 CPE들(104)에 의해 송신될 뒤따르는 상향링크 서브프레임(304)의 맵을 포함할 수도 있다. 이 맵은 다른 CPE들 사이에서 상향링크 서브프레임(304) 내에 PS들(306)을 할당한다. 프레임 제어 헤더(308)는 하향링크 데이터(310)의 속성들의 맵을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 속성들은 각 개별 CPE를 위한 서브프레임(302) 안의 PS들(306)의 위치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
하향링크 데이터(310)는 소정의 변조 또는 일련의 변조 기술들(M1, M2, M3)로써 송신된다. 하향링크 서브프레임(302) 안의 개별적인 PS 또는 PS 그룹들(306)은 특정 CPE들을 위한 데이터로 지정된다. 예를 들면, 기지국(102)은 CPE(104(a))로 데이터를 송신하기 위한 변조 기술들(M1, M2, M3) 중의 한 개나 일부 또는 전부에 PS들을 지정할 수 있을 것이다. 도 3에서, 데이터는 세가지 변조 타입들로 나누어지는데, QPSK(312(a))는 가장 로버스트한 변조 방식으로서 신호 간섭에 의해 발생되는 전송 에러들이 가장 일어나기 힘든데 반해 QAM-64(312(c))는 가장 로버스트하지 않은 변조 방식으로서 신호 간섭에 의해 발생되는 전송 에러들이 가장 일어나기 쉽다. 이들 변조 방식 사이에 QAM-32(312(a))가 있다. 일 실시예에서, QAM-4 뒤에 QAM-16, 그 뒤에 QAM-64가 오는 것과 같은 시퀀스가 사용된다. 다른 실시예들에서는, QAM-256과 같은 추가적인 변조 방식들이 사용된다. 각 CPE(104)는 하향링크 데이터(310)를 모니터링하고 단지 자신을 위한 메시지들만 보유한다. 앞서 말한 바와 같이, 일 실시예에서, 프레임 제어 헤더(308) 안의 속성들은 CPE들에게 이러한 정보를 제공한다.
도 3을 계속 참조하면, 상향링크 서브프레임(304)은 상향링크 데이터(314(a)~(c))를 포함한다. 상향링크 서브프레임(304)은 CPE들(104(a)~(c))에 의해 사용되어 기지국(102)에 정보를 전송한다. 서브프레임(304)은 복수의 PS들(306)로 나뉜다. 각 CPE(104(a)~(c))는 자신의 할당받은 PS(306) 또는 PS들(306) 범위 동안에, 자신의 정보를 전송한다. 일 실시예에서, 각 CPE들을 위해 할당된 PS들(306)은 복수의 데이터 블록들(314(a)~(c))의 연속적인 블록으로 그룹지어진다. 이 실시예에서, CPE들은 데이터 블록들(314(a)~(c))을 사용하여 상향링크 서브프레임(304)을 전송한다. 복수의 데이터 블록들 안의 각 블록에 할당된 PS들(306)의 범위는 기지국(102)에 의해 선택된다.
각 데이터 블록(314(a)~(c)) 내에 전송되는 데이터는 송신하는 CPE에 의해 변조된다. 예를 들면, CPE(104(a))는 데이터 블록(314(a))을 변조한다. 자신의 데이터 블록 기간 동안에, CPE는, 기지국(102)으로 데이터 블록 전송 전의 SNR 및/또는 BER에 기초하여, 기지국(102)이 선택한 고정된 변조 방식으로 전송한다. 다른 실시예에서, 일련의 변조 기술들이 각 데이터 블록(314(a)~(c)) 안에서 사용된다. 또 다른 실시예에서, 데이터 블록들(314(a)~(c))은 변조 방식에 의해 그룹지어진다. 앞서 언급했듯이, 상향링크 서브프레임(304)의 일 실시예는 CPE들에 의해 전송되는 SNR 및/또는 BER 측정값들을 포함하여, 기지국이 하향링크 서브프레임(302)의 변조가 변경되어야 하는지의 여부의 판정에 사용된다.
각 CPE(104)는 자신의 현재 변조 방식을 사용하여 변조되거나 자신의 현재 변조 방식보다 더 로버스트한 변조 방식을 사용하여 변조된 모든 하향링크 전송들을 수신한다. 일반적으로 프레임 제어 헤더(308)는 모든 CPE들(104(a)~(c))이 수신하는 것을 보장하기 위하여 가장 로버스트한 변조 방식을 사용하여 변조된다. 각 CPE가 프레임 제어 헤더를 수신하기 때문에, 각 CPE(104)는 처음에 프레임(300)의 시작에서 하향링크 서브프레임(302)과 동기화된다. 하향링크 서브프레임은 로버스트함에 의해 분류되는데, 그렇게 함으로써 각 CPE가 자신을 위한 데이터를 포함할 수 있는 하향링크의 후속하는 부분 동안 동기화를 유지할 수 있도록 한다. CPE의 현재 변조 방식보다 덜 로버스트한 변조 방식을 사용하여 변조된 데이터를 그 CPE는 들을 수 없다. 따라서, 일단 동기화되면, 각 CPE는 적어도 현재 방식만큼의 로버스트함을 갖는 변조 방식을 사용하여 변조됐던 하향링크 서브프레임(302)의 부분을 통해 연결을 유지한다. CPE들은 처음에 하향링크 서브프레임과 동기화되었기 때문에, 각 특정 CPE(104)에게 보내지는 데이터가 전송될 때 각 CPE들(104)는 동기화를 위한 추가적인 시간을 필요로 하지 않는다.
이에 비해, 기지국(102)은, 기지국(102)이 각 개별적인 CPE(104)와 동기화될 것을 요구하는, 서브프레임(304) 동안 CPE들(104)로부터 데이터를 수신한다. 각 CPE(104)와의 동기화를 달성하기 위해 다양한 양의 PS들(304)이 필요할 수 있다. 따라서, 기지국(102)이 복수의 CPE들(104(a)~(c))과 동기화하는데 필요한 동기화 시간은 하향링크 서브프레임(302) 기간 동안에 각 개별 CPE의 동기화 작업의 배수가 된다. 그렇게 해서, 기지국(102)은 개별 CPE(104)와 동일한 변조들에서 데이터를 수신할 수 없을 수도 있다. 몇몇 실시예들에 있어서 기지국(102)은 CPE들(104)이 하향링크 데이터를 수신할 수 있는 것보다 높은 변조에서 상향링크 데이터를 수신할 수도 있다.
도 4는 4개의 변조 방식들과 그들 각각의 상위 및 하위 변조 임계치들을 보여주는 그래프이다. 특히, 4개의 변조 방식들(M1~M4, 여기서 M1은 가장 로버스트하고 M4는 가장 덜 로버스트함)과, 6개의 변조 임계치들(L1~L6, 여기서 L1은 가장 낮은 링크의 품질을 가리키고 L6는 가장 높은 링크의 품질을 가리킴)이 도시된다. 라인들(414)은 도 4의 변조 방식들을 나누고 있으며 링크의 품질과 변조 방식들 사이의 정의된 관계에 기초한다. 일 실시예에 있어서, 임계치들(L1~L6)은 상향링크 및 하향링크에서 일치하여, 상향링크와 하향링크를 위한 변조 천이 점들이 동일하다. 임계치들은 송신하는 기지국(102) 또는 CPE(104(a)~(c)) 및 수신하는 CPE 또는 기지국 사이의 통신 링크의 품질의 측정값에 기초한다. 도 1에서 품질 측정은 상향링크들(112(a)~112(c)) 및 하향링크들(110(a)~(c))들에 대해 이루어진다. 일 실시예에 있어서, 링크 품질은 상향링크 또는 하향링크에 대해 SNR 또는 BER 측정에 기초한다. 다른 경우, 링크 품질은 반송파대 잡음비(C/N) 또는 반송파대 잡음 및 간섭비(C/(N+I))를 측정하는 것에 의해 결정된다. 쉬운 설명을 위하여, 이하에서 상향링크 및 하향링크를 위한 변조 임계치들은 동일하다고 가정한다. 그러면 이하에서 설명은 상향링크 및 하향링크 모두에 적용될 수 있을 것이다. 그렇지만, 다른 실시예들에서 상향링크 및 하향링크를 위한 변조 임계치들은 다를 수 있다. 예를 들면, 상향링크(112)를 위한 상위 및 하위 임계치들은 대응되는 하향링크(110)를 위한 대응하는 상위 및 하위 임계치들로부터 고정된 양만큼 편이(shift)될 수 있다.
도 4를 계속 참조하면, 변조 방식들(M2와 M3)은 각각 그들과 결부된 변조 임계치들의 쌍을 갖는다. 변조 방식들(M1과 M4) 각각은, 도 4의 실시예에서 이용가능한 최저 및 최고의 변조 방식들이기 때문에, 그들과 결부된 단일의 임계치를 갖는다. 변조 임계치들은 상위 임계치들(410)과 하위 임계치들(412)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 하향링크/상향링크 품질이 상위 임계치(410)를 초과하게 됨에 따라, 변조 방식은 증가된다. 이것은 더 높은 밀도를 갖거나 더 낮은 로버스트함을 갖는 변조 방식을 선택함으로써 달성할 수 있다. 반대로, 하위 임계치(412)를 넘음에 따라, 변조 방식은 감소한다. 예를 들면, 임계치들(L1 및 L4)은 변조 방식(M2)을 위한 임계치들이다. 만일 M2를 사용하는 하향링크/상향링크 품질이 L1 아래로 떨어지면, 수신하는 기지국/CPE는 변조 기술을 M1으로 변경하여 초기화할 것이다. 다른 경우, 만일 M2를 사용하는 하향링크/상향링크 품질이 L4위로 올라가게 되면, 수신하는 기지국/CPE는 변조 기술을 더 높은 타입, 예를 들면 M3으로 변경하여 초기화할 것이다. 이 예를 계속 살펴보면, 하향링크/상향링크 품질이 L4를 초과하였기 때문에 변조가 M3로 바뀌고나서 하향링크/상향링크 품질이 L4 이하로 떨어진 경우라면, M3은 L3(M3 하위 임계치)을 넘어설 때까지 계속 사용될 것이다. 바꿔 말하면, 변조 방식을 감소시키기 위해서는, 링크 품질은 단지 라인(414)뿐만 아니라 라인(414) 바로 아래의 하위 임계치(412)까지 감소해야 한다. 마찬가지로, 변조 방식을 증가시키기 위해서는, 링크 품질은 라인(414)뿐만 아니라 라인(414) 바로 위의 상위 임계치(410)를 초과해야 한다. 이런 방식으로 상위 임계치와 하위 임계치의 간격을 줌으로써, 변조 방식들 간의 빠른 변화의 가능성이 감소된다.
도 5는 일 실시예로서 변조 기술들(QAM-256, QAM-64, QAM-16, 및 QPSK)이 그들 각각의 신호대 잡음비("SNR")의 측정값을 위한 상위 및 하위 변조 임계치에 따라 선택된다. QAM-64 전송을 위한 변조 임계치들은 QAM-64 상위 임계치(410(c))와 QAM-64 하위 임계치(412(b))이다. 예를 들어, 기지국(102)이 현재 특정한 CPE(104(a))에 QAM-64 변조를 사용하여 데이터를 하향링크 중이라면, 변조 방식은 하향링크(110(a)) 품질이 예를 들어 38dB에 있는 상위 임계치(410(c))를 넘을 때 바뀔 것이다. 마찬가지로, 하향링크(110(a)) 품질이 예를 들어 12dB에 있는 하위 임계치(412(b)) 아래로 내려가면 변조 방식은 바뀔 것이다. 더욱이, 링크 품질이 QAM-256 하위 임계치(412(c)) 또는 QAM-16 상위 임계치(410(b))를 넘어서더라도 변조 방식은 바뀌지 않을 것이다. 왜냐하면 이들 임계치들은 QAM-64를 위한 현재 변조 임계치들이 아니기 때문이다. 이렇게 하는 것은 상위 또는 하위 임계치 주변의 하향링크 품질의 작은 요동에 의해 발생되는 인접 변조 방식들 간의 빠른 변화를 제한한다.
도 6a 및 6b는 두 개의 다른 시간 프레임들인 시간 프레임 A(600)과 시간 프레임 B(602) 기간 동안 도 1의 기지국과 CPE들에 의해 수행되는 비대칭 적응적 변조를 도시한다. 도 6a 및 6b는 어떻게 기지국(102)과 특정 CPE들(104)이 사용하는 상향링크 및 하향링크 변조들이 비대칭적으로 적응적인지를 예시한다. 일 실시예이 있어서, 시간 프레임 B(602)가 시간 프레임 A(600)를 바로 뒤따른다. 다른 실시예에서, 시간 프레임 B(602)가 시간 프레임 A(600)보다 나중에 발생한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 시간 프레임 A(600)에서, CPE(104(a))는 QAM-16에서 변조된 (도 1에 도시된) 하향링크(110(a))를 기지국(102)으로부터 수신한다. CPE(104(a))는 QPSK에서 변조된 (도 1에 도시된) 상향링크(112(a))를 송신한다. 상향링크(112(a)) 및 하향링크(110(a))의 품질들은 여러 요소들 때문에 다를 수 있다. 예를 들면, 기지국(102)에 의해 복수의 동기화들을 수행하는 것은 이러한 품질들에 영향을 미칠 수 있다. 게다가, 일반적으로 복수의 CPE들(104(a)~(c))이 (도 3에 도시된) 하나의 프레임 기간 동안에 기지국(102)으로 송신하기 때문에, 기지국은 복수의 CPE들로부터 오는 신호들 간의 간섭을 수신할 수도 있다. 뿐만 아니라, 오직 한 방향에서 데이터 전송에만 영향을 미치는 다른 간섭원이 있을 수도 있다. 예를 들면, 이웃 셀들 또는 섹터들로부터의 공통채널(co-channel) 및 인접한 채널 간섭은 상향링크를 위한 링크 품질이 하향링크를 위한 링크 품질과 다르게 하는 원인이 될 수 있다. 후속하는 시간 프레임 B(602)에서, 기지국(102)으로부터의 하향링크(110(a)) 변조 방식은 QAM-64(614)로 증가되는 반면에 CPE(104(a))로부터의 상향링크(112(a)) 변조 방식은 QPSK(606)로 남아 있는다. 이것은 하향링크(110(a))의 품질이 시간 프레임 A(600) 및 시간 프레임 B(602) 사이에서 (도 5에 도시된) 상위 임계치(410(b))를 넘어서 증가했기 때문에 일어난다. 상향링크(112(a))의 품질은 (도 5에 도시된) QPSK 상위 임계치(410(a))를 넘지 못했고, 이에 따라 상향링크(112(a))는 여전히 QPSK(606)를 사용한다.
시간 프레임 A(600)로 돌아와서, CPE(104(b))는 QAM-64(608)에서 변조된 (도 1에 도시된) 하향링크(110(b))를 수신하고 QAM-16(610)에서 변조된 (도 1에 도시된) 상향링크(112(b))를 송신한다. 시간 프레임 A(600)와 시간 프레임 B(602) 사이에서, 상향링크 및 하향링크는 양자 모두의 품질이 하위 임계치(412(b), 412(a))를 넘게 되어 시간 프레임 B 안의 더욱 로버스트한 변조 방식들로 나타난다. 시간 프레임 B에서, 하향링크(110(b))는 QAM-16(618)에 있는 반면에 상향링크는 QPSK(620)에 있는다. 양쪽 링크들의 변조 방식들이 감소했기 때문에, 이런 감소는 기지국(102)과 CPE(104(b)) 간의 기상 조건들에서의 변화들 때문에 발생할 수도 있다.
다시 시간 프레임 A(600)로 돌아와서, CPE(104(c))는 QAM-64에서 변조된 (도 1에 도시된) 하향링크(110(c))를 수신하고 QAM-16에서 변조된 (도 1에 도시된) 상향링크(112(c))를 기지국(102)에 송신한다. 시간 프레임 B(602)에서, 상향링크 및 하향링크 모두는 여전히 QAM-16 변조들(612, 614)을 사용한다. 기지국(102)과 CPE(104(c))간의 상향링크(112(c)) 및 하향링크(110(c)) 모두의 링크 품질들은 상위 임계치(410(b)) 또는 하위 임계치(412(a))를 넘지 못했다.
도 7은 적응적으로 하향링크 변조 방식을 조정하기 위한 프로세스를 예시하는 흐름도다. 기지국은 CPE의 상향링크 변조와 독립해서 특정 CPE(104)를 위한 자신의 하향링크 변조를 조정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 프로세스는 각 프레임(300)(예를 들면 1 밀리초), 또는 주기적으로 여러 프레임들을 넘는 기간(예를 들면, 매 10초마다)마다 수행된다. 기지국(102)은 (도 1에 도시된) 섹터(106) 안에 있는 각 CPE(104(a)~(c))를 위한 프로세스를 수행한다.
또 다른 실시예에 있어서, 각 CPE는 하향링크의 품질을 결정한다. 일단 결정되면, CPE는 품질 정보를 기지국에 보고하거나 하향링크가 조정되어야 할지 여부를 스스로 결정할 수 있다. 만일 CPE가 자신의 품질 측정들에 기초하여 하향링크 변조가 조정되야 한다고 결정한다면, CPE는 기지국에 다른 변조 기술을 사용하도록 요청(request)을 보낸다. 그러면 기지국은 상기 특정 CPE를 위하여 그에 맞게 자신의 하향링크 변조를 조정할 수 있다.
상세하게 설명하면, 흐름은 시작 블록(700)에서 시작된다. 흐름은 블록(702)으로 진행되는데, 여기서 기지국(102)으로부터의 하향링크(110) 품질이 결정된다. 하향링크의 품질은 전송 매체(예를 들면, 공기, 안개낀 공기, 젖은 공기, 연기나는 공기, 등)의 상태의 함수일 수도 있고 송신 및 수신 구성요소들(예를 들면, 기지국(102) 및 CPE(104)) 각각의 데이터 송신 및 수신 능력의 함수일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 각 CPE(104(a)~(c))는 각자의 개별적인 하향링크(110(a)~(c))의 품질을 결정한다. 다른 실시예에 있어서, 하향링크(110)의 품질은 오직 하나의 CPE(104)에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 선택된 CPE(104)는 동일한 변조 방식을 사용하여 하향링크(110)를 수신하는 나머지 CPE들(104) 가까이에 지리적으로 위치할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, CPE들(104)들은 주기적으로 기지국(102)에 측정값들을 전송하고, 측정값들은 그들 각각의 하향링크(110)의 품질을 지시한다. 그러면 기지국(102)은 이 측정값들을 사용하여 자신의 하향링크(110(a))의 품질을 결정한다. 이 측정값들은 하향링크(110(a)~(c))의 SNR 및/또는 BER 측정값들을 포함할 수 있다. 예를 들면, CPE(104(a))는 (도 2에 도시된) 자신의 BER 모듈(208)에 의한 측정값에 기초하여 자신의 하향링크의 품질을 결정한다. (도 3에 도시된) 하나의 프레임(300) 기간 동안 또는 복수의 프레임들 기간 동안 CPE에 의해 측정된 단일의 BER 측정값 또는 일련의 BER 측정값들은 하향링크 품질을 결정하는데 사용될 수 있다. CPE가 (도 2에 도시된) 프로세서(210)를 포함하는 실시예들에 있어서, 프로세서(210)는 복수의 측정값들을 분석하여 하향링크의 품질을 결정한다. 예를 들면, BER 측정값들을 N 프레임들(300)에 걸쳐 평균하여 하향링크 품질 측정값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, CPE(104(a))는 기지국 안의 프로세서(210)에 의해 분석될 수 있도록 기지국(102)으로 자신의 측정값들을 전송한다. 그러면, 기지국은 CPE(104(a))를 위한 하향링크의 품질을 결정한다.
계속하여 블록(704)로 진행하면, 기지국 또는 CPE는 계산된 하향링크 품질을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 현재의 변조 임계치들과 비교한다. 현재의 변조 임계치들은 변조 방식이 변화되는 상위 임계치(410)와 하위 임계치(412)이다. 도 5를 참조하면, QAM-64를 위한 현재 변조 임계치들은 QAM-64 상위 임계치(410(c))와 QAM-64 하위 임계치(412(b))이다. 예를 들면, 만일 기지국(102)이 현재 CPE(104(b))에 QAM-64 변조를 사용하여 데이터를 하향링크하고 있다면, 변조 방식은 상향링크 품질이 38dB에 있는 상위 임계치(410(c))를 초과하거나 또는 12dB에 있는 하위 임계치(412(b)) 미만이 될 때 변경될 것이다. 뿐만 아니라, 변조 방식은 링크 품질이 QAM-256 하위 임계치(412(c)) 또는 QAM-16 상위 임계치(410(b))를 교차하더라도 변경되지 않을 것이다. 왜냐하면 그들은 현재의 변조 임계치들이 아니기 때문이다.
다음으로 결정 블록(706)으로 진행해서, 기지국은 하향링크 품질이 감소했는지 그리고 (도 4에 도시된) 변조 하위 임계치(412)와 교차했는지를 블록(704)에서의 비교들에 따라 판정한다. 도 5를 참조하면, 변조가 QAM-256일 때, 현재의 변조 하위 임계치(412(c))는 32dB이다. QAM-64의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(b))는 12dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(a))는 3dB이다. 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차되면, 흐름은 블록(708)로 진행되며, 여기서 기지국은 더 로버스트한 변조를 선택한다. CPE가 하향링크 품질을 결정하고 그것을 변조 임계치와 비교하는 실시예들에서, CPE(104)는 기지국(102)에게 원하는 하향링크 변화를 나타내는 요청을 보낼 수 있다. 이 요청은 상향링크 서브프레임 동안에 보내진다. 일단 기지국(102)이 이 요청을 수신하면, 어느 프레임(300) 안에서 변경이 발생할 것이라는 것을 나타내는 하향링크 변조 변경 확인 메시지(confirmation)를 CPE(104)에 송신한다. 또 다른 실시예에 있어서, 확인 메시지가 CPE(104)에 송신되지 않고, 그 대신에 CPE(104)가 자신의 데이터를 현재의 변조와 요청된 보다 로버스트한 변조에서 듣는다. CPE들(104)이 기지국(102)이 송신하는 모든 데이터를 수신하기 때문에, 특정 CPE(104)에게, 변조에 있어서의 변경은 요청된 변조 방식으로 데이터가 수신될 때 분명할 것이다. 그리고 나서 흐름은 블록(702)로 돌아간다.
결정 블록(706)으로 돌아와서, 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차하지 않았다면, 흐름은 결정 블록(710)으로 진행되며, 여기서 기지국은 하향링크 품질이 상위 변조 임계치(410)를 교차했는지를 판정한다. 도 5를 참조하면, 현재의 변조가 QAM-64일 때 현재의 변조 상위 임계치(410(c))는 38dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(b))는 17dB이다. QPSK의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(a)는 5dB이다. 만일 기지국이 현재 변조 상위 임계치가 초과되었다고 판정한다면, 흐름은 블록(712)로 계속되고 변조 방식은 덜 로버스트한, 높은 밀도의 변조로 바뀐다. CPE가 하향링크 품질을 결정하고 그것을 변조 임계치와 비교하는 실시예들에 있어서, CPE(104)는 기지국(102)에 원하는 하향링크 변조 변경을 나타내는 요청을 보낸다. 일단 기지국(102)이 요청을 수신하면, 어느 프레임(300) 안에서 변경이 발생할 것이라는 것을 나타내는 하향링크 변조 변경 확인 메시지를 CPE(104)에 송신한다. 또 다른 실시예에 있어서, 확인 메시지가 CPE(104)에 송신되지 않고, 그 대신에 CPE(104)는 자신의 데이터를 현재의 변조와 요청된 보다 로버스트한 변조에서 듣는다. CPE들(104)은 기지국(102)이 송신하는 모든 데이터를 수신하기 때문에, 특정 CPE(104)에게 변조에 있어서의 변경은 요청된 변조 방식으로 데이터가 수신될 때 분명할 것이다. 그리고 나서 흐름은 블록(702)으로 돌아간다.
결정 블록(710)으로 다시 돌아와서, 만일 하향링크 품질이 상위 변조 임계치(610)를 넘지 않은 경우라면, 흐름은 블록(702)으로 진행된다.
도 8은 적응적으로 상향링크 변조 방식을 조정하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다. 특정 CPE(104)는 자신의 상향링크 변조를 하향링크(110) 변조와 독립적으로 변경할 수 있다. 특정 CPE의 변조는 동일한 섹터(106) 내의 다른 CPE들에 의해 사용되는 상향링크 변조 방식들과도 독립적일 수 있다. 기지국(102)은 데이터를 상향링크하는 각 개별적 CPE(104)와 동기화해야 하기 때문에, 특정 CPE(104)에게는 상향링크 품질은 하향링크 품질과 다를 수 있다. 일 실시예에 있어서 기지국(102)은 특정 CPE(104)가 사용하는 상향링크 변조 방식을 적응적으로 조정하는 프로세스를 수행한다. 그렇게 해서, 적응적으로 각 CPE(104) 상향링크 변조를 조정하기 위하여 섹터(106) 내에 있는 각 CPE(104)는 비슷한 프로세스를 수행할 수 있다.
보다 상세히 살펴보면, 흐름은 블록(800)에서 시작한다. 흐름은 블록(802)로 진행하는데, 여기서 CPE(104)로부터 기지국(102)으로의 상향링크 품질이 결정된다. 상향링크의 품질은 전송 매체(예를 들면, 공기, 안개낀 공기, 젖은 공기, 연기나는 공기, 등)의 상태의 함수일 수도 있고 송신 및 수신 구성요소들(예를 들면, 기지국(102) 및 CPE(104)) 각각의 데이터 송신 및 수신 능력의 함수 일 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 기지국(102)은 각 상향링크(112(a)~(c))의 품질을 결정한다. 또 다른 실시예에 있어서, 기지국(106)은 주기적으로 CPE(104)에 측정값들을 전송하는데, 측정값들은 CPE의 상향링크(112)의 품질을 지시한다. 그 다음, CPE(104)는 이들 측정치를 사용하여 자신의 상위링크 품질을 결정한다. 이 측정값들은 상향링크(112(a)~(c))의 SNR 및/또는 BER 측정값들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기지국(106)은 (도 2에 도시된) 자신의 SNR 모듈(206)에 의한 측정값에 기초하여 상향링크(112(c))의 품질을 결정할 수 있다. (도 3에 도시된) 하나의 프레임(300) 기간 동안 또는 복수의 프레임들 기간 동안 측정된 단일의 SNR 측정값 또는 일련의 SNR 측정값들은 상향링크 품질을 결정하는데 사용될 수 있다. (도 2에 도시된) 프로세서(210)를 포함하는 실시예들에 있어서, 프로세서(210)는 복수의 측정값들을 분석하여 상향링크의 품질을 결정한다. 예를 들면, SNR 측정값들을 N 프레임들(300)에 걸쳐 평균하여 상향링크 품질 측정값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기지국(106)은 프로세서(210)에 의해 분석될 수 있도록 CPE(104)에 자신의 측정값들을 전송한다. 그러면, CPE(104)는 상향링크의 품질을 결정한다.
계속하여 블록(804)로 진행하면, 기지국 또는 CPE는 계산된 상향링크 품질을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 현재의 변조 임계치들과 비교한다. 현재의 변조 임계치들은 변조 방식이 변화되는 지점인 상위 임계치(410)와 하위 임계치(412)이다. 도 5를 참조하면, QAM-64 전송을 위한 현재 변조 임계치들은 QAM-64 상위 임계치(410(c))와 QAM-64 하위 임계치(412(b))이다. 예를 들면, 만일 CPE(104(a)가 기지국(102)으로 현재 QAM-64 변조를 사용하여 데이터를 상향링크하고 있다면, 변조 방식은 상향링크 품질이 38dB에 있는 상위 임계치(410(c))를 초과하거나 또는 12dB에 있는 하위 임계치(412(b)) 미만이 될 때 변경될 것이다. 뿐만 아니라, 변조 방식은 링크 품질이 QAM-256 하위 임계치(412(c)) 또는 QAM-16 상위 임계치(410(b))를 교차하더라도 변경되지 않을 것이다. 왜냐하면 그들은 현재의 변조 임계치들이 아니기 때문이다.
다음으로 결정 블록(806)으로 진행해서, CPE는 상향링크 품질이 감소했는지 및 (도 4에 도시된) 변조 하위 임계치(412)와 교차했는지를 블록(804)에서의 비교들에 따라 결정한다. 도 5를 참조하면, 변조가 QAM-256일 때, 현재의 변조 하위 임계치(412(c))는 32dB이다. QAM-64의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(b))는 12dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 하위 임계치(412(a))는 3dB이다. 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차되면, 흐름은 블록(808)로 진행되며, 여기서 덜 로버스트한 변조가 선택된다. 기지국이 상향링크 품질이 임계치와 교차했는지를 판정하는 실시예들에서, 기지국(102)은 CPE(104)에게 원하는 상향링크 변화를 나타내는 요청을 보낸다. 다른 경우, 기지국(102)은, 어떤 CPE들에게 상향링크 PS들과 PS들과 연관된 변조가 할당되었는지를 나타내는, 하향링크 서브프레임 안에 모든 CPE들에게 상향링크 맵을 송신할 수 있다. 이것은 기지국(102)이 개별 CPE(104)에게 변조 방식은 보다 로버스트한 변조 방식을 사용하는 CPE에 상향링크 서브프레임(304) PS들을 할당함으로써 변경되었다는 것을 나타낼 수 있도록 한다. 예를 들면, 만일 CPE(104(a))를 위한 상향링크가 QAM-64에서 QAM-16으로 변경될 것이라면, 기지국(102)은 QAM-16을 사용하여 변조될 상향링크 프레임 PS들을 지정한다. 이 상향링크 지정은 CPE에게 자신의 상향링크 변조 방식이 변경됐다는 지시자로서의 역할을 한다. 그리고 나서 흐름은 블록(802)로 돌아간다.
결정 블록(806)으로 돌아와서, 만일 현재의 변조 하위 임계치가 교차하지 않았다면, 흐름은 결정 블록(810)으로 진행되며, 여기서 시스템은 상향링크 품질이 상위 변조 임계치(410)를 교차했는지를 판정한다. 도 5를 참조하면, 현재의 변조가 QAM-64일 때 현재의 변조 상위 임계치(410(c))는 38dB이다. QAM-16의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(b))는 17dB이다. QPSK의 경우에, 현재의 변조 상위 임계치(410(a)는 5dB이다. 만일 현재의 변조 상위 임계치를 초과했다면, 흐름은 블록(812)로 계속되고 변조 방식은 덜 로버스트한, 높은 밀도의 변조로 바뀐다. 일 실시예에 있어서, 기지국(102)은 CPE(104)에 원하는 상향링크 변조 변경을 나타내는 요청을 보낸다. 다른 실시예에 있어서, 기지국(102)은 모든 CPE들(104)에게, 어떤 CPE들에게 상향링크 PS들과 PS들과 연관된 변조가 할당되었는지를 나타내는, 하향링크 서브프레임(302) 안에 상향링크 맵을 전송한다. 기지국은 덜 로버스트한 변조 방식을 사용하는 CPE에게 상향링크 서브프레임(304) PS들을 할당함으로써 변조 방식이 변경되었슴을 개별 CPE(104)에게 나타낸다. 예를 들면, CPE(104(a)를 위한 상향링크 변조가 QAM-16에서 QAM-64로 변경되면, 기지국(102)은 QAM-64를 사용하여 변조될 상향링크 서브프레임 PS들을 지정한다. 이 상향링크 지정은 CPE에게 자신의 상향링크 변조 방식이 변경됐다는 지시자로서의 역할을 한다. 그리고 나서 흐름은 블록(802)으로 돌아간다.
결정 블록(810)으로 돌아가서, 만일 하향링크 품질이 상위 변조 임계치(610)를 초과하지 않았다면, 흐름은 블록(802)으로 진행한다.
이상의 설명은 본 발명의 특정 실시예들을 상술한 것이다. 그러나, 이상의 설명이 텍스트 안에 아무리 자세히 나타나 있더라도, 발명은 많은 방법들로 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또는, 앞서 상술한 바와 같이, 특정한 용어가 실시예들의 어떤 특징들 또는 양태를 설명하고 있을 때, 그 용어의 사용이, 그 용어와 연관된 실시예들의 상기 특징들 또는 양태들의 임의의 특정한 특성을 포함하는 것에 한정되도록 여기서 재정의 된 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 그러므로 실시예들의 범위는 첨부된 특허청구범위 및 특허청구범위의 균등물들에 따라 해석되어야 한다.
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Claims (42)
- 기지국과 복수의 고객측 장비(custom premises equipments;CPE)들을 포함하고, 복수의 상향링크 변조 방식들과 복수의 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 무선 통신 시스템으로서 - 상기 복수의 CPE들 각각에 의해 사용되는 상기 복수의 상향링크 및 하향링크 변조 방식들은 서로 비대칭이어서 상기 상향링크 변조 방식과 상기 하향링크 변조 방식이 서로 다를 수 있음 -,각각이 수신되는 하향링크 데이터에 기초한 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 제1 모뎀을 구비하는 복수의 CPE들;수신되는 상향링크 데이터에 기초하여 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 제2 링크 품질을 측정하도록 구성된 제2 모뎀을 구비하는 기지국;상기 제1 링크 품질을 수신하고 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 하향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제1 프로세서; 및상기 제2 링크 품질을 수신하고 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 상향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제2 프로세서를 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제1 프로세서는 상기 복수의 CPE들 각각에 위치하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제1 프로세서는 상기 기지국에 위치하여 상기 복수의 CPE들 각각으로부터 상기 제1 링크 품질을 수신하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제2 프로세서는 상기 기지국에 위치하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제2 프로세서는 상기 복수의 CPE들 각각에 위치하여 상기 기지국으로부터 상기 제2 링크 품질을 수신하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제1 모뎀은 상기 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 신호대 잡음비(signal to noise ratio;SNR) 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제1 모뎀은 상기 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 비트 에러율 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 제2 모뎀은 상기 제2 링크 품질을 측정하도록 구성된 신호대 잡음비 모듈을 포함하는 무선통신 시스템
- 제1항에 있어서,상기 제2 모뎀은 상기 제2 링크 품질을 측정하도록 구성된 비트 에러율 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 기지국과 적어도 하나의 고객측 장비(CPE)를 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 상향링크 변조 방식과 하향링크 변조 방식을 결정하기 위한 무선 통신 시스템으로서 - 상기 상향링크와 하향링크 변조 방식들은 독립적으로 결정되어 상향링크 변조 방식과 하향링크 변조 방식이 다를 수 있음 -,수신되는 하향링크 데이터에 기초한 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 제1 모뎀과, 상기 제1 링크 품질을 수신하고 상기 CPE를 위한 하향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제1 프로세서를 구비하는 CPE; 및수신되는 상향링크 데이터에 기초하여 상기 CPE를 위한 제2 링크 품질을 측정하도록 구성된 제2 모뎀과, 상기 제2 링크 품질을 수신하고 상기 CPE를 위한 상향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제2 프로세서를 구비하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 기지국과 복수의 고객측 장비(CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 복수의 변조 방식들을 선택하기 위한 무선 통신 시스템으로서 - 데이터의 상향링크 서브프레임 안에 있는 물리적 슬롯들은 상기 기지국에 의해 상기 복수의 CPE들에게 지정되고, 상기 복수의 변조 방식들은 상기 복수의 CPE들에 의해 사용되어 상기 물리적 슬롯들 기간 동안에 상기 기지국에 전송되는 데이터를 변조함 -,각각이 데이터의 제1 하향링크 서브프레임의 제1 물리적 슬롯을 위한 품질값을 측정하고 데이터의 제1 상향링크 서브프레임의 제1 물리적 슬롯 동안 상기 품질값을 전송하도록 구성된 제1 모뎀을 포함하는 복수의 CPE들; 및상기 복수의 CPE들로부터 각각 품질값을 수신하고 상기 복수의 CPE들 각각을 위한 데이터의 제2 하향링크 서브프레임의 제2 물리적 슬롯을 위한 하향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제2 모뎀을 포함하는 기지국 - 상기 하향링크 변조 방식은 데이터의 제2 상향링크 서브프레임의 제2 물리적 슬롯을 위한 변조 방식과는 독립적으로 결정됨 -을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제11항에 있어서,상기 기지국은 상기 데이터의 제2 하향링크 서브프레임의 제2 물리적 슬롯을 위한 상기 변조 방식을 결정하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제11항에 있어서,상기 제1 모뎀은 적어도 하나의 신호대 잡음비 측정값에 기초하여 상기 제1 하향링크 서브프레임의 제1 물리적 슬롯을 위한 품질값을 측정하도록 구성된 신호대 잡음비 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제11항에 있어서,상기 제1 모뎀은 적어도 하나의 비트 에러율 측정값에 기초하여 상기 제1 하향링크 서브프레임의 제1 물리적 슬롯을 위한 상기 품질값을 측정하도록 구성된 비트 에러율 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 기지국과 제1 및 제2 고객측 장비(CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 제1 및 제2 상향링크 변조 방식들과 제1 및 제2 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 무선 통신 시스템으로서 - 상기 제1 상향링크 및 제1 하향링크 변조 방식들은 다를 수 있고, 상기 제2 상향링크 및 제2 하향링크 변조 방식들은 다를 수 있음 -,기지국에 의하여 제1 하향링크 변조 방식을 사용하여 변조된 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 수신되는 데이터를 위한 제1 하향링크 품질을 측정하도록 구성된 제1 신호대 잡음비 모듈과 상기 제1 하향링크 품질에 기초하여 변경되는 제1 하향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제1 프로세서를 포함하는 제1 CPE;상기 기지국에 의하여 제2 하향링크 변조 방식을 사용하여 변조된 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 수신되는 데이터를 위한 제2 하향링크 품질을 측정하도록 구성된 제2 신호대 잡음비 모듈과 상기 제2 하향링크 품질에 기초하여 변경되는 제2 하향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제2 프로세서를 포함하는 제2 CPE; 및상기 제1 CPE로부터의 상기 수신되는 데이터를 위한 제1 상향링크 품질과 상기 제2 CPE로부터의 상기 수신되는 데이터를 위한 제2 상향링크 품질을 측정하도록 구성된 제3 신호대 잡음비 모듈과, 상기 제1 CPE를 위한 상기 제1 상향링크 품질에 기초하여 제1 상향링크 변조 방식과 상기 제2 CPE를 위한 상기 제2 상향링크 품질에 기초하여 제2 상향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 제3 프로세서를 구비하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 기지국과 복수의 고객측 장비(CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 복수의 상향링크 변조 방식들과 복수의 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 무선 통신 시스템으로서 -상기 복수의 CPE들 각각에 의해 사용되는 상기 복수의 상향링크 및 하향링크 변조 방식들 각각은 상향링크 변조 방식과 하향링크 변조 방식이 서로 다른 비대칭일 수 있음 -,각각이 기지국으로부터의 데이터를 위한 제1 하향링크 품질을 측정하도록 구성된 제1 모뎀을 포함하는 복수의 CPE들; 및상기 복수의 CPE들 각각으로부터의 전송들을 위한 상향링크 품질을 측정하도록 구성된 제2 모뎀과, 상기 CPE 각각을 위한 상향링크 변조 방식을 결정하도록 구성된 프로세서 - 상기 프로세서는 상기 복수의 CPE들로부터의 상기 제1 하향링크 품질을 수신하고 CPE들 각각을 위한 하향링크 변조 방식을 결정하도록 더 구성됨 -를 구비하는 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제16항에 있어서,상기 제1 모뎀은 신호대 잡음비 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 제16항에 있어서,상기 제1 모뎀은 비트 에러율 모듈을 포함하는 무선 통신 시스템.
- 데이터의 프레임들과 통신을 하며 기지국과 복수의 고객측 장비(CPE)들을 포함하는 무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 복수의 상향링크 변조 방식들과 복수의 하향링크 변조 방식들을 결정하기 위한 방법으로서 - 상기 복수의 CPE들 각각에 의해 사용되는 상기 복수의 상향링크 및 하향링크 변조 방식들 각각은 상기 상향링크 변조 방식과 상기 하향링크 변조 방식이 서로 다른 비대칭일 수 있음 -,CPE에 의해 송신되고 기지국에 의해 수신되는 데이터의 제1 프레임을 위한 상향링크 품질을 결정하는 단계;상기 결정된 상향링크 품질과 복수의 변조 임계치들과 비교하는 단계;상기 상향링크 품질이 상기 복수의 변조 임계치들 하나를 넘는 경우에 상기 CPE를 위한 제2 상향링크 변조 방식을 선택하는 단계;상기 CPE에서 상기 제2 상향링크 변조 방식을 위한 요청을 수신하는 단계;상기 기지국에 의해 송신되고 상기 CPE에 의해 수신되는 데이터의 제2 프레임을 위한 하향링크 품질을 결정하는 단계;상기 결정된 하향링크 품질과 복수의 제2 변조 임계치들을 비교하는 단계;상기 하향링크 품질이 상기 복수의 변조 임계치들 중 하나를 넘는 경우에 상기 CPE를 위한 제2 하향링크 변조 방식을 선택하는 단계;상기 기지국에서 상기 제2 하향링크 변조 방식을 위한 요청을 수신하는 단계;상기 제2 하향링크 변조 방식을 사용하여 상기 기지국이 상기 CPE에 데이터의 제3 프레임을 송신하는 단계; 및상기 제2 상향링크 변조 방식을 사용하여 상기 CPE가 상기 기지국에 데이터의 제4 프레임을 송신하는 단계를 포함하는 방법.
- 제19항에 있어서,상기 상향링크 품질을 결정하는 단계는 상기 데이터의 제1 프레임을 위한 적어도 하나의 신호대 잡음비("SNR") 측정값들을 사용하여 수행되는 방법.
- 제20항에 있어서,상기 적어도 하나의 SNR 측정값들은 상기 상향링크 품질을 결정하기 위하여 평균되는 방법.
- 제19항에 있어서,상기 하향링크 품질을 결정하는 단계는 상기 데이터의 제2 프레임을 위한 적어도 하나의 신호대 잡음비("SNR") 측정값들을 사용하여 수행되는 방법.
- 제22항에 있어서,상기 적어도 하나의 SNR 측정값들은 상기 하향링크 품질을 결정하기 위하여 평균되는 방법.
- 제19항에 있어서,상기 기지국이 상기 CPE에게 상향링크 맵 내에 상기 선택된 제2 상향링크 변조 방식을 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제19항에 있어서,상기 CPE가 상기 선택된 제2 하향링크 변조 방식을 위한 요청을 상기 기지국에게 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제25항에 있어서,상기 기지국이 상기 제2 하향링크 변조를 위한 상기 요청에 응답하여 상기 CPE에게 확인 메시지(confirmation)를 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제25항에 있어서,상기 CPE가 데이터의 상기 제3 프레임에서 상기 제2 하향링크 변조를 인식하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 원격 무선 통신 디바이스로부터 데이터를 수신하도록 구성된 수신기;상기 수신기와 통신하고, 상기 원격 무선 통신 디바이스로부터 수신된 상기 데이터에 기초하여 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 신호 품질 모니터링 프로세서;상기 신호 품질 모니터링 프로세서 및 상기 수신기와 통신하고, 상기 제1 링크 품질 측정에 기초하여 제1 변조 방식을 결정하고 상기 제1 변조 방식의 제1 식별자를 생성하도록 구성되며, 상기 원격 무선 통신 디바이스로부터 수신되는 제2 변조 방식의 제2 식별자를 식별하고 상기 제2 변조 방식의 제2 식별자를 이용하여 송신기를 위한 변조 방식을 선택하도록 구성되는 프로세서; 및상기 프로세서와 통신하고 상기 제1 식별자를 상기 원격 무선 통신 디바이스로 전송하도록 구성되는 상기 송신기를 포함하고,상기 제1 변조 방식은 상기 제2 변조 방식과 상이한, 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 신호 품질 모니터링 프로세서는 상기 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 신호대 잡음비 모듈을 포함하는 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 신호 품질 모니터링 프로세서는 상기 제1 링크 품질을 측정하도록 구성된 비트 에러율 모듈을 포함하는 무선 통신 디바이스.
- 제29항에 있어서,상기 제1 링크 품질은 반송파대 잡음 및 간섭비(carrier-to-noise-plus-interference ratio)인 무선 통신 디바이스.
- 제29항에 있어서,상기 제1 링크 품질은 반송파대 잡음비(carrier-to-noise ratio)인 무선 통신 디바이스.
- 제29항에 있어서,상기 제1 링크 품질은 신호대 잡음비인 무선 통신 디바이스.
- 제30항에 있어서,상기 제1 링크 품질은 비트 에러율인 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 제1 링크 품질은 상기 제1 링크 품질의 적어도 두 개의 측정을 평균하여 획득되는 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 제1 변조 방식은 QPSK, QAM-4, QAM-16, QAM-32, QAM-64 및 QAM-256 변조 방식 그룹 중에서 선택되는 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 제2 변조 방식은 QPSK, QAM-4, QAM-16, QAM-32, QAM-64 및 QAM-256 변조 방식 그룹 중에서 선택되는 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 프로세서는 상기 제1 링크 품질의 최대 및 최소 임계치의 대응 세트에 각각 연관된 복수의 변조 기술 정보를 갖는 메모리와 통신하는 무선 통신 디바이스.
- 제38항에 있어서,상기 제1 변조 기술이 제2 변조 기술보다 더 로버스트(robust)한 경우, 상기 제1 변조 기술의 상기 제1 링크 품질을 위한 최대 임계값은 상기 제2 변조 기술의 상기 제1 링크 품질을 위한 최소 임계값보다 높은 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 무선 통신 디바이스는 기지국(BS)인 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 무선 통신 디바이스는 가입자 장치(subscriber unit)인 무선 통신 디바이스.
- 제28항에 있어서,상기 무선 통신 디바이스는 고객측 장비(CPE)인 무선 통신 디바이스.
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