KR100891848B1

KR100891848B1 - 무선 자원의 동적 할당

Info

Publication number: KR100891848B1
Application number: KR1020067021603A
Authority: KR
Inventors: 요한 니스트룀; 죄란 클랭; 팔 프렝거; 스테판 파크발
Original assignee: 텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2009-04-07
Also published as: EP1741307A1; CN1943263A; RU2378762C2; ATE410898T1; HK1105063A1; RU2006140807A; KR20060133032A; CN1943263B; AU2005234534A1; US7912475B2; EP1589776A1; AU2005234534B2; CA2559448C; JP2007533224A; JP4695135B2; EP1741307B1; US20070249361A1; US20110136496A1; TWI388226B; PL1741307T3

Abstract

무선 자원은 이동국(40) 및 기지국(20) 사이의 통신에 할당된다. 이용 가능한 무선 자원의 세트는 이동국(40)이 이와 같은 이웃하는 셀로부터 순시적인 저레벨의 동일-채널 간섭을 경험하는 경우에 이웃하는 셀에 주로 할당되는 무선 자원을 포함할 수 있다. 간섭의 존재는 바람직하게는, 파일럿 신호의 신호 품질 측정으로부터 추론된다. 상기 할당은 업링크 및/또는 다운링크(54) 통신에 관련될 수 있다. 측정을 수행하는 장치(41)는 이동국(40)에 위치되는 반면, 평가(23), 선택(23) 및 실제 할당(24)을 수행하는 장치들은 통신 시스템의 상이한 파트- 이동국(40), 기지국(20) 또는 코어 네트워크 노드(70)에 위치되거나 분산된 수단으로서 위치될 수 있다.

무선 자원, 이동국, 기지국, 코어 네트워크 노드, 이동 통신 시스템.

Description

무선 자원의 동적 할당{DYNAMIC ALLOCATION OF RADIO RESOURCES}

본 발명은 일반적으로 이동 통신 시스템에서 무선 자원의 할당에 관한 것이다.

이동 통신 시스템에 할당된 무선 스펙트럼은 일반적으로 커버리지 및 용량 둘 모두를 제공하기 위하여 상이한 지리적인 서브-에어리어, 소위 셀 내에서 재사용되어야 한다. 그러나, 어떤 다중 액세스 기술이 사용되는지, 및 이동국 및 기지국 수신기가 간섭에 얼마나 로버스트(robust)한지와 같은 기술적인 선택 및 팩터에 따라서, 스펙트럼의 동일한 부분을 사용하는 상이한 셀들 간의 소위 재사용 거리가 변화될 수 있다. 이러한 변화는 상이한 유형의 시스템들 사이 뿐만 아니라, 동일한 시스템 내에서 나타난다. 후자는 예를 들어, 서비스 에어리어의 토폴로지(topology)에 기인한다.

실제로, 이동 통신 시스템의 셀룰러 레이아웃을 모델링하기 위하여, 규칙적인 육각형의 이기종 그리드(heterogeneous grid)가 종종 사용된다. 실제 셀 및 이의 커버리지 에어리어의 정확한 설명을 제공하지 않을지라도, 근사치로서, 육각형은 광범위한 테셀레이팅 셀-재사용 클러스터(tessellating cell-reuse cluster)가 소정의 시스템의 총 서비스 에어리어에 걸쳐 이용 가능한 스펙트럼/채널 자원의 분 포를 설명하도록 규정될 수 있는 편리한 프레임워크를 제공하기 때문에, 셀 계획 용도에 유용하다는 것이 판명되었다.

인 경우, 크기 N의 테셀레이팅 클러스터가 구성될 수 있다는 것이 공지되어 있고, 여기서 i 및 j는 음이 아닌 정수이며, i≥j이다. 상기 관계로부터, 이용 가능한 클러스터 크기는 N=1, 3, 4, 7, 9, 12...라는 것을 따른다.

명백하게, 소정의 시스템의 스펙트럼 효율을 최적화하기 위하여, 클러스터 재사용 팩터를 가능한 한 작게 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 확산 스펙트럼 또는 공간 분할 멀티플렉싱 기술이 사용되지 않는다면, 이웃하는 셀로부터의 동일-채널 간섭의 영향이 매우 심해질 수 있기 때문에, 작은 재사용 팩터를 사용하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 즉, 동일-채널 간섭의 영향은 서비스의 품질 예상치를 충족시키는 이들의 의도된 데이터를 복조하여 복구하기 위한 수신기의 능력을 상이한 셀에서 잠재적으로 파괴시킬 수 있다. 이 문제를 피하고 동일-채널 간섭의 영향 및 방출에 대한 제어를 달성하기 위하여 1보다 큰 재사용 팩터가 전형적으로 실생활에서 많은 시스템에 사용된다.

1보다 큰 고정된 재사용 팩터를 사용하는 것은 이용 가능한 시스템 대역폭의 단지 일부만이 소정의 셀 내의 임의의 이동국에 제공된다는 것을 나타낸다. 이것은 많은 이유로 네트워크 관점에서 뿐만 아니라, 사용자 관점에서 명백하게 유용하지 않다. 이와 같은 이유의 작은 선택은 다음과 같다:

ㆍ최대 피크 처리량 레이트가 감소된다.

ㆍ송신 시간이 증가함에 따라, 이동국이 동일-채널 간섭을 더 많이 겪는다. 그러므로, 가까운 셀 내의 기지국이 동일한 채널 자원을 사용하여 상이한 사용자에게 패킷을 동시에 송신할 가능성이 증가한다.

ㆍ이웃하는 셀 내로의 기지국 간섭 방출 기간이 증가한다.

ㆍ채널 자원의 접근성이 감소된다. 많은 이동국을 서비스하면, 기지국 내의 지연은 상당해질 수 있다. 이것은 실제 송신 시간 뿐만 아니라, 재송신에 필요한 시간 둘 모두에 기인할 것이다.

ㆍ사용자가 공중-인터페이스를 저속인 것으로서 감지하는 것이 증가할 수 있는 위험이 또한 감소된 피크 데이터 레이트 및 저하된 채널 접근성으로 링크된다.

주파수 계획의 일례는 미국 특허 제6,498,934호에 개시되어 있다. 여기서, 상이한 기지국으로 채널을 할당하기 위해 강화된 경로-손실 추정치가 사용된다. 경로-손실 추정치는 시스템에 접속되어 있는 이동국에게 어떠한 이웃하는 셀 신호를 측정하고 이동국 전력을 동기화하여 이웃하는 기지국에서 동기화된 측정을 가능하게 하도록 명령함으로써 얻어진다. 이러한 측정으로부터, 경로-손실 추정치에 대한 통계가 계산되고, 이는 차례로 주파수 계획을 개선시키는데 사용된다.

공개된 미국 특허 출원 제2003/0013451A1호에서, 통신 시스템의 셀에 대한 재사용 계획이 동적으로 재규정되는 방법에 게시되어 있다. 관측된 간섭 레벨, 부하 조건, 시스템 요건 등과 같은 다수의 팩터를 토대로 하여, 상이한 셀로의 자원의 분할에 대한 재사용 계획이 적응될 수 있다. 상기 공개는 또한 각 셀에 대한 이용 가능한 자원 세트 내에서의 자원의 효율적인 할당을 위한 방법을 개시하고 있다.

미국 특허 제2003/0013451A1호에 제공된 재사용 계획 적응에 의한 문제점은 전체 통신 시스템이 적응에 관련되어야 한다는 것이다. 적응에 의해 영향을 받는 자원은 재사용되지 않아야 하고, 시스템 구성 데이터는 새로운 재사용 계획이 사용되기 전에 전체 시스템에 걸쳐 갱신되어야 한다. 이 문제는 적어도 통신 시스템의 단기 변화에 적응하기 위한 적응 아이디어를 사용하는 것을 더 유용하지 않도록 한다.

종래-기술의 자원 할당에 의한 일반적인 문제점은 무선 자원이 특정 위치 및 특정 시간에서 이동국에 의해 경험되는 바와 같은 실제 간섭 상황 때문에 효율적으로 사용될 수 없다는 것이다.

그러므로, 본 발명의 일반적인 목적은 무선 자원 이용 효율을 개선시키는 자원 할당 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 부가적인 목적은 무선 자원 이용 효율을 개선시키기 위하여 로컬 및 현재 신호 품질을 사용하는 것이다. 본 발명의 다른 부가적인 목적은 매우 짧은 기간에 자원 할당을 허용하는 것이다.

상기 목적은 첨부된 청구항에 따른 방법 및 장치에 의해 달성된다. 일반적으로, 무선 자원은 이동국 및 기지국 간의 통신에 할당된다. 이용 가능한 무선 자원 세트는 이동국이 이와 같은 이웃하는 셀로부터 순시적인 저 레벨의 동일-채널 간섭을 경험하는 경우, 주로 이웃하는 셀로 할당된 무선 자원을 포함할 수 있다. 동일-채널 간섭의 존재는 바람직하게는 파일럿 신호의 신호 품질 측정으로부터 추론된다. 할당은 업링크 및/또는 다운링크 통신에 관련될 수 있다. 측정을 수행하는 장치는 이동국에 위치되는 반면, 평가, 선택 및 실제 할당을 수행하는 장치는 통신 시스템의 상이한 파트, 즉, 이동국, 기지국 또는 코어 네트워크 노드에 위치되거나, 분산된 수단으로서 위치될 수 있다.

본 발명의 장점은 전체 무선 자원 이용이 증가될 수 있다는 것이다. 더구나, 단-기간 시간-스케일에 대한 자원 요구의 변동이 효율적으로 핸들링될 수 있다.

본 발명은 부가적인 목적 및 장점과 함께, 첨부 도면과 함께 취해지는 다음의 설명을 참조함으로써 가장 양호하게 이해될 수 있다.

도1은 셀룰러 통신 시스템의 개략도.

도2A는 셀룰러 통신 시스템에서의 무선 자원 재사용의 개략도.

도2B는 무선 자원 공간의 서브셋으로의 분할을 도시한 도면.

도3은 본 발명에 따라 동작하는 셀룰러 통신 시스템의 실시예의 개략도.

도4A는 본 발명에 따른 기지국 및 이동국의 실시예의 블록도.

도4B는 본 발명에 따른 기지국 및 이동국의 다른 실시예의 블록도.

도4C는 본 발명에 따른 코어 네트워크, 기지국 및 이동국의 실시예의 블록도.

도4D는 본 발명에 따른 코어 네트워크, 기지국 및 이동국의 다른 실시예의 블록도.

도5는 본 발명의 결과로서 종래의 재사용 개념의 붕괴를 시각화하고자 한 도 면.

도6은 본 발명에 따른 방법 실시예의 기본적인 단계의 흐름도.

1보다 큰 재사용을 고려하는 기본적인 이유는 동일-채널 간섭(CCI)의 영향을 제어하는 수단을 제공하기 때문이다. 셀의 가장자리에서의 이동국이 이론적으로 CCI에 가장 많이 노출될 것 같은 이동국이기 때문에, 1보다 큰 재사용 팩터를 사용하는 아이디어는 모든 셀의 모든 위치에서 적어도 어느 정도까지 처리량을 보장하는 것이다. 이것은 물론 대부분의 이동국이 서비스를 받을 수 있기 때문에, 네트워크 관점에서 매우 바람직하다. 그러나, 방법이 대략적이다. 셀의 일부 위치에서, 예를 들어, 기지국에 가까운 에어리어에서, 그러나, 잠재적으로 또한 다른 서브-에어리어에서, 다른 이웃하는 셀에서 강한 동일-채널 간섭을 초래함이 없이, 스펙트럼의 많은 부분이 사용될 수 있도록 간섭 상황이 존재할 수 있다. 즉, 단지 이동국만이 이와 같은 에어리어에 존재하는 경우, 더 작은 재사용 팩터가 사용될 수 있다. 이러한 관측은 본 명세서에 설명된 본 발명이 이용하는 토대를 형성한다. 이동국이 존재하는 셀의 파트에서의 실제 간섭 상황은 주로 적용되는 재사용 방식에 의해 원래 승인되었던 것보다 더 큰 시스템 대역폭 부분을 사용하여 트래픽이 전달되도록 할 수 있다.

이러한 기본적인 아이디어를 설명하기 위하여, 일반적인 이동 통신 네트워크가 우선 논의될 것이다. 도1에서, 이동 통신 네트워크(1)는 코어 네트워크(10)를 포함한다. 코어 네트워크(10)는 차례로 외부 네트워크와 접속된다(12). 다수의 기 지국(20:1-20:5)이 코어 네트워크(10)에 접속된다. 각각의 기지국(20:1-20:5)은 일정한 각각의 지리적인 에어리어 또는 셀(30:1-30:5)을 커버할 책임이 있다. 본 명세서에서, 셀(30:1-30:5)은 설명의 편의상, 육각형으로 표현된다. 일정 셀 내에 위치되는 이동국은 전형적으로 대응하는 기지국(20:1-20:5)으로의 무선 링크를 통하여 통신 네트워크에 접속될 것이다.

셀의 외부에 위치되는 이동국은 또한 인접한 셀로부터 비교적 높은 전력을 갖는 신호를 경험할 것이다. 상이한 셀들 간의 간섭을 중화하기 위하여, 전형적인 경우에, 총 이용 가능한 무선 자원 중 단지 일부가 각 셀에서 사용된다. 통상적으로 사용되는 방식에서, 이용 가능한 자원은 다수의 그룹으로 분할되며, 각 셀은 하나의 이와 같은 그룹 내에서 무선 자원을 사용할 기회를 갖는다. 이것이 자원 재사용의 기본적인 아이디어이다. 하나의 전형적인 예가 도2A에 도시되어 있다. 여기서, 무선 자원은 세 개의 파트(R1, R2, R3)로 분할되고, 각 셀은 이러한 무선 자원 세트들 중 하나를 사용하도록 허용받는다. 도시된 실시예에서, 소위 재사용 팩터는 3이다. 동일한 무선 자원이 임의의 인접한 셀에서 사용되는 것이 아니라, 더 먼 셀에서 사용된다는 것을 즉시 인지할 수 있다.

도2B는 무선 자원 공간의 볼륨을 도시한다. 이 도면에서, 무선 자원 공간은 양적인 시간, 주파수 및 코드에 의해 스패닝(spanning)된다. 사용되는 실제 무선 기술에 따라서, 총 이용 가능한 무선 자원 공간은 기지국 및 이동국 간의 통신, 업링크 또는 다운링크를 위해 할당되는 더 작은 볼륨으로 분할된다. 재사용 계획이 적용될 때, 총 이용 가능한 무선 자원 공간은 다수의 파트 볼륨으로 분할된다. 도 2B에서, 총 이용 가능한 무선 자원 공간은 예를 들어, 도2A에 도시된 바와 같이 사용될 수 있는 세 개의 파트(R1, R2 및 R3)로 분할된다. 도2B의 분할은 주파수 차원에서 행해지는데, 즉, 각 셀에 할당된 무선 자원은 다수의 주파수에 의해 규정된다. 그러나, 파트 자원 공간의 규정은 임의의 방식으로, 즉, 시간 차원, 코드 차원 또는 이들의 임의의 조합으로 행해질 수 있다. 자원 공간은 또한 공간적인 도메인과 같은 더 많은 차원으로 확장될 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 실시예를 도시한다. 단지 세 개만이 참조 번호를 갖는 다수의 기지국(20:1-3)은 각각의 셀(30:1-3)과 관련된다. 무선 자원(R4)의 세트는 주로 기지국(20:1)에 할당되고, 무선 자원(R5)의 세트는 주로 기지국(20:2)에 할당되며, 무선 자원(R6)의 세트는 주로 기지국(20:3)에 할당된다. R4, R5 및 R6은 전형적으로 예상된 간섭 거리 내에서 서로에 대해 배타적인데, 즉, 이들이 동일-채널 간섭을 발생시킬 것 같은 경우, 공통 자원을 포함하지 않는다. 그러나, 서로로부터 더 멀리 떨어진 무선 자원의 세트는 공통 자원을 포함할 수 있는데, 즉, 상기 세트는 대규모로 볼 때, 전형적으로 비-배타적이다. 무선 자원의 세트는 전형적으로 재사용 계획에 따라 할당되지만, 또한 다른 방식으로 결정될 수 있다.

세 개의 이동국(40:1-3)이 셀(30:1 및 30:2)의 커버리지 내에 존재하는 것으로 도시되어 있다. 이동국(40:1)은 자신의 기지국(20:1)에 가깝게 위치되며 무선 자원(50)에 의하여 기지국(20:1)과 통신한다. 이동국(40:2)은 셀(30:1) 내에 위치되지만, 셀(30:2)에 대한 경계에 상당히 가깝게 위치되며, 무선 자원(51)에 의하여 기지국(20:1)과 통신한다. 이동국(40:3)은 셀(30:2) 내에 위치되지만, 셀(30:3)과 상당히 가깝게 위치도며, 무선 자원(52)에 의하여 기지국(20:2)과 통신한다.

이동국(40:1)은 일반적으로 통신 시스템 내에서 상이한 기지국으로부터 많은 무선 신호(60)를 경험한다. 가장 강한 신호는 자신의 지기국(20:1)으로부터의 신호이지만, 통상적으로, 가장 가까운 다른 기지국으로부터의 신호가 또한 검출될 수 있다. 자신의 기지국(20:1)에 가깝게 위치되는 이동국(40:1)의 경우에, 자신의 기지국(20:1)으로부터의 신호는 두 번째 가장 강한 신호, 이 예에서는 아마도 기지국(20:3)으로부터의 신호보다 훨씬 더 강하다. 그러나, 이동국(40:2)의 경우에, 기지국들(20:1 및 20:2)로부터의 신호 세기들은 아마도 매우 많이 상이하지는 않을 것이다. 이동국(40:2)이 전형적으로 이동국(40:1)보다 동일-채널 간섭에 더 많이 노출된다는 것이 당업자들에게는 명백하다. 그러므로, 무선 자원의 할당은 전형적으로 최악의 경우, 예를 들어, 이동국(40:2)을 고려하여 행해진다. 그러나, 이동국(40:1)의 경우에, 더 높은 무선 자원의 이용도에 관심이 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기지국은 전체 셀에서 사용하기 위해 상기 기지국에 주로 할당되지 않은 무선 자원을 또한 할당하도록 허용받는다. 어떤 경우에, 즉, 어떤 위치에 위치되고 어떤 간섭 상황을 갖는 어떤 이동국에 대하여, 이웃하는 셀로 할당된 무선 자원이 또한 사용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 가변 자원 할당에 의하여, 이동국은 일부 상황에서, 다른 셀로부터 스펙트럼을 "차용할" 수 있다. 이에 대한 조건은 동일-채널 간섭 상황이 이를 허용한다는 것이다. 이것은 업링크 및 다운링크 상황 둘 모두에서 유효하다.

업링크 시나리오에서, 그리고, 도3을 참조하면, 이동국은 일반적으로 어떤 셀에 할당된 무선 자원(R4-R6)을 이용하도록 허용받는다. 이동국(40:1 및 40:2)은 예를 들어, R4 내의 무선 자원을 사용하여 기지국(20:1)과 통신하는 반면, 이동국(40:3)은 R5로부터의 무선 자원을 사용하여 기지국(20:2)과 통신한다. 그러나, (무선 의미에서) 기지국(20:1)에 가깝고 예를 들어 기지국(20:2)으로부터 멀게 위치되는 이동국(40:1)은 또한 R5로부터의 무선 자원을 사용하여 송신할 수 있다. 이것에 대한 이유는 기지국(20:2)에서 생성된 동일-채널 간섭이 큰 거리 및 이동국(40:1)이 저전력으로 송신한다는 사실로 인하여 매우 작기 때문이다. 다른 한편, 이동국(40:2)은 R5로부터의 무선 자원을 사용할 수 없는데, 그 이유는 이것이 기지국(20:2)에서 상당한 간섭을 발생시키고, 대응하는 셀(30:2) 내의 단말기가 기지국(20:2)에 송신할 가능성을 손상시킬 수 있기 때문이다.

다운링크 시나리오에서, 상황은 유사하다. 이동국(40:2)의 경우에 양호한 성능을 보장하기 위하여, 기지국(20:1)으로부터 이동국(40:2)으로의 다운링크 송신은 단지 R4의 자원만을 사용하고 있다. 그러나, 이동국(40:1)의 경우에, 상기 이동국이 기지국(20:1) 이외의 기지국으로부터 멀게 위치되기 때문에 다소 상이하다. 그러므로, 기지국(20:1)으로부터 이동국(40:1)으로의 송신은 (이동국(40:1)이 R4 이외의 주파수 상에서 충분히 낮은 간섭 레벨을 보고하면) R5 및 R6으로부터의 자원을 또한 사용할 수 있다.

기지국이 특정 이동국을 서비스할 때, 주로 할당된 것보다 더 높은 무선 자원의 이용도가 고려될 수 있는지 없는지의 여부를 결정하기 위하여, 기지국은 패킷이 실제로 송신될 때 이동국 위치에서의 간섭 상황을 인지할 필요가 있다. 일반적인 경우에, 이동국은 다수의 기지국으로부터 송신되는 신호의 품질 측정치를 측정한다. 이러한 품질 측정치로부터, 다수의 기지국 중 어느 기지국이 임의의 상당한 동일-채널 간섭을 초래하지 않는지를 결정하는 평가가 행해진다. 즉, 기지국 외부 및 내부에서 각각 제1 이동국에 관련된 동일-채널 간섭 거리 또는 에어리어가 결정된다. 그 후, 단지 비-간섭 기지국에 의해 사용되는 무선 자원만이 해당 이동국으로 및/또는 해당 이동국으로부터의 통신 할당에 대한 후보가 될 수 있다.

여기서, 선택될 허용되거나 이용 가능한 무선 자원의 세트가 각 이동 단말기에 대해 특정한지 각 상황에 대해 특정한지를 인지하는 것이 중요하다. 상이한 기지국에 의한 일반적인 용도를 위한 무선 자원의 할당은 변경되지 않는다. 대신에, 주로 할당된 자원 이외의 자원의 이용을 허용하는 규칙은 변화되며, 어떤 간섭 상황에서 이웃하는 셀로 주로 할당된 자원을 사용하는 것을 허용한다. 이 방식으로, 전체 통신 시스템 커버리지 에어리어에 걸쳐 자원 공간의 전체 분할을 일반적으로 적응시킬 필요가 없다. 특정 위치에서 특정 이동국에 접속되는 스펙트럼의 사용 또는 "차용"은 일시적으로 행해진다. 적응의 시간-스케일은 매우 고속이며, 하나의 버트스 및 다음 버스트 사이에서 변화할 수도 있다. 더구나, 통신 시스템의 나머지에 대해 통지가 확산되지 않아야 한다.

대부분의 통신 시스템에서, 패킷 데이터 송신은 전형적으로 본래 버스티(bursty)하다. 이것은 이동국이 기지국의 실제 송신 시간에 유효한 데이터 신호의 기간 또는 어떤 시간 인스턴트(instant)에서 보이는 실제 간섭을 토대로 하여 정확한 간섭 상황 추정을 설정할 수 없기 때문에 잠재적인 문제를 지닌다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전형적으로 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 기반 시스템에서, 개별적인 이동국은 관측된 파일럿 전력을 측정한다. 파일럿 톤 또는 더 일반적인 파일럿 신호는 상이한 재사용 클러스터 식별 번호를 갖는 상이한 셀로부터 상이한 서브-캐리어 또는 서브-캐리어 그룹 상에서 송신된다. 상이한 재사용 클러스터 그룹에 대한 측정된 파일럿 신호 전력은 바람직하게는 패킷이 기지국으로부터 이동국으로 송신되기 이전에 보고된다. 즉, 스펙트럼 할당은 실제 데이터 트래픽이 아니라, 수신된 파일럿 전력을 토대로 결정된다. 이러한 방법은 패킷 데이터 트래픽에 대조적으로, 상이한 셀로부터의 파일럿 정보의 송신이 시간에서 연속적이기 때문에 유용하다.

모든 셀에서 송신되는 파일럿 캐리어의 전력이 셀을 규정하는 경우, 즉, 소정 셀 내의 다른 캐리어가 파일럿 캐리어보다 더 높은 전력으로 송신되지 않는 경우, 이동국으로부터의 파일럿 전력 측정 보고는 자신의 서비스하는 기지국에 두 개의 중요한 피스(piece)의 정보를 제공한다. 간섭 레벨의 최악의-경우의 추정치는 이웃하는 무선 자원 공간에서, 즉, 재사용 방식에 의해 주로 할당된 자원 이외의 모든 자원에서 예상될 수 있다. 실제 간섭 상황이 더 양호하다는 것을 주의하라. 더구나, 이것은 또한 할당된 주파수 대역 내의 보고 수신된 신호 전력을 공지된 송신 전력과 비교함으로써 기지국으로부터 이동국으로 절대 경로 손실을 추정하는 수단을 제공한다. 모든 셀에서의 파일럿의 송신이 연속적이기 때문에, 획득된 간섭 추정치는 대략적일 것이다. 그러나, 동일한 이유로 추정치들을 대략적이게 하면, 상기 추정치들은 또한 의사-고정적이므로, 시간 면에서 실제 송신 시간에 상당히 가까운 기지국에 의해 측정이 요청되는 경우, 패킷의 송신 시간에 상기 추정치들을 유효하게 한다.

그러므로, 이동국으로부터 측정 보고가 제공되면, 기지국은 어떤 미리 규정된 서비스의 품질로 데이터를 이동국에 전달하기 위하여 어떤 송신 전력이 각 서브-대역에서 필요로 되는지를 계산하는데 추정된 경로 손실 및 어떤 미리 규정된 신호-대-간섭 비(SIR) 목표를 토대로 할 수 있다. 이러한 계산된 전력 레벨이 수용될 수 있는 경우, 즉, 이러한 레벨들이 주로 할당된 자원 내의 최대 허용 전력에 비례하는 어떤 고정된 레벨로 설정되거나 궁극적으로 어떤 네트워크 제어 알고리즘에 의해 결정되는 어떤 최대 값보다 낮은 경우, 기지국은 개별적인 자원이 데이터 전송에 사용될 수 있는지 또는 없는지의 여부를 결정할 수 있다. 최종적으로, 소정의 이동국에 대해 이론적으로 할당될 수 있는 자원의 수 및 전달될 패킷의 크기에 따라서, 기지국은 다음 패킷 송신에서 어떤 자원을 고려할지를 예를 들어, 어떤 논리적인 제어 채널을 사용하여 이동국에 통지할 수 있다.

이동국으로부터 네트워크로 송신된 간섭 추정치는 또한 업링크에서 특정 이동국에 대한 허용된 무선 자원을 결정하는데 사용될 수 있다. 이동국이 자신의 것 이외의 다운링크 주파수 상의 저전력 레벨을 보고하는 경우, 예를 들어, 도3을 참조하면, 이동국(40:1)이 R5의 다운링크 자원 상에서 저 간섭 레벨을 보고하고 있는 경우, 이동국은 자신의 기지국에 가깝고, 네트워크는 이동 통신이 업링크에서 다수의 자원 상에서 이루어지도록, 즉, 이웃하는 셀로부터 자원을 차용하도록 결정할 수 있을 것이다. 이동국은 또한 판정 프로세스에 네트워크를 관련시키는 것이 바람직할지라도, 다운링크 측정치를 토대로 업링크 송신에서 사용할 대역폭에 대해 자발적으로 결정할 수 있다. 기지국으로부터 단말기로 송신된 활동 표시자는 또한 순시적인 업링크 무선 자원 이용에 대해 결정하는데 사용될 수 있다. 모든 이웃의 기지국이 자신의 자원에서 낮은 트래픽 강도를 보고하는 경우, 이웃하는 셀 내의 단말기는 업링크 송신을 위해 이러한 자원을 차용할 수 있다.

본 명세서가 기본적으로 주파수 재사용 및 OFDM 시스템에 관련될지라도, 본 발명의 용도는 이 경우에 국한되지 않는다. 다른 송신 기술, 예를 들어, CDMA, 및 주파수 이외의 자원에서의 재사용이 가능하다.

도4A는 본 발명의 아이디어에 따라서 함께 동작하는 이동국(40) 및 기지국(20)을 갖는 본 발명에 따른 통신 시스템의 실시예를 도시한다. 기지국(20)은 코어 네트워크(10) 및 상기 코어 네트워크 내의 노드(70)에 더 접속된다. 이동국(40)은 주변의 기지국으로부터 다수의 신호(60)를 수신한다. 상술된 바와 같이, 신호(60)는 바람직하게는 파일럿 신호이지만, 예를 들어, 사용자 데이터를 포함하는 다른 신호가 또한 사용될 수 있다. 이동국(40)은 신호(54, 60)의 품질 측정치를 측정하는 수단(41)을 포함한다. 이러한 품질 측정치는 예를 들어, 경로 손실 측정치, 채널 이득 측정치 또는 상이한 종류의 간섭 측정치를 발생시키는 신호 전력을 토대로 할 수 있다. 측정치는 컴파일링되어 측정 보고로 기지국(20)에 송신된다(53).

기지국(20)은 측정 보고를 수신한다. 기지국(20)은 이 실시예에서, 상이한 기지국과 관련된 품질 측정치를 평가하는 평가 수단(22)을 포함한다. 더 구체적으 로는, 평가 수단(22)은 어느 기지국이 잠재적인 동일-채널 간섭 문제를 지니는지를 결정한다. 즉, 상이한 기지국이 이동국(40)에 관련된 동일-채널 간섭 거리의 내부에 있는지 또는 외부에 있는지가 결정된다. 동일 채널 간섭 거리는 예를 들어, C/I 임계 비에 의해 규정된다. 본 실시예의 기지국(20)은 이동국이 사용하도록 허용될 수 있는 무선 자원의 세트를 획득하는 선택 수단(23)을 더 포함한다. 이러한 이용 가능한 자원의 세트는 물론 기지국(20)에 주로 할당된 무선 자원을 포함한다. 더구나, 단지 동일-채널 간섭 거리 외부의 기지국에만 주로 할당되는 다른 무선 자원이 존재하는 경우, 이러한 무선 자원은 특정 이동국(40)에 이용 가능한 자원의 세트에 포함된다. 자신의 기지국(20)에 주로 할당되지 않는 이러한 자원이 사용될지라도, 동일-채널 간섭에 대한 위험성은 낮다.

기지국(20)은 이동국(40) 및 상기 기지국(20) 사이의 통신을 위해 무선 자원의 실제 할당에 책임이 있는 할당 수단(24)을 더 포함한다. 이 실시예에서, 이용 가능한 무선 자원 세트로부터 선택된 무선 자원은 다운링크 통신(54)을 위해 할당된다. 할당은 동일한 기지국(40)에 접속된 다른 이동국과 경쟁하는 이동국(40)에 적절한 서비스의 품질을 제공하기 위하여 수행된다. 그 후, 각각의 접속된 이동국은 자신의 이용 가능한 자원 세트를 가질 수 있다. 선호하는 간섭 상황을 갖는 이동국에 대해 기지국(20)에 주로 할당되지 않은 허용된 자원을 사용함으로써, 동일-채널 간섭에 더 노출되어 있는 임의의 이동국에 대해 기지국(20)에 주로 할당되는 자원이 절약될 수 있다. 그러므로, 총 무선 자원의 더 높은 이용도가 달성될 수 있다.

도4B는 본 발명에 따른 통신 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 도4A에서와 유사한 부분은 동일한 참조 번호가 병기되어 있고, 일반적으로 더 논의되지 않는다. 본 실시예에서, 이동국(40)은 측정 수단(41)을 포함한다. 그러나, 이 실시예에서, 이동국(40)은 또한 이전 실시예에서의 기지국의 대응하는 수단과 기능적으로 유사한 평가 수단(42)을 포함한다. 기지국(20)은 데이터 및 파일럿 신호 사이의 상대적인 방사 전력에 관한 정보를 이동국(40)에 제공한다. 이와 같은 정보는 자신의 기지국, 뿐만 아니라, 청취(무선) 거리 내에 있다고 여겨지는 기지국에 제공될 수 있다. 메시지(55)는 이동국(40)으로부터 기지국(20)으로 송신되며, 상기 메시지(55)는 이제 어느 이웃하는 기지국이 간섭을 경험하는지에 관한 정보를 포함한다. 이 정보는 이동국(40)에 이용 가능한 무선 자원의 세트를 획득하는 선택 수단(23)에서 사용된다.

이동국(40)이 또한 무선 자원의 주요 할당에 관한 정보를 가지고 있는 경우, 선택 수단(23)에 의해 수행된 기능이 또한 이동국에서 대신 수행될 수 있고, 이와 같은 경우에, 이동국(40)은 그 다음 통신에 어느 무선 자원을 사용할지를 제안할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 상이한 기능은 통신 시스템의 상이한 파트에서 수행될 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 절차를 수행하는 장치가 전형적으로 분산된 수단이라는 것을 의미한다. 기지국 신호의 측정은 이동국에서 수행되어야 한다. 그러나, 나머지 단계는 각각의 구현에 대해 적절한 장소에서 수행될 수 있다.

도4C는 본 발명에 따른 통신 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에 서, 측정은 이동국(40)에서 수행되고, 측정 보고(53)는 기지국(20)에 제공된다. 그러나, 이 실시예에서, 기지국(20)은 정보를 코어 네트워크(10) 내의 노드(70)로 전달한다. 그 후, 노드(70)는 이전의 실시예와 유사한 평가 수단(72) 및 선택 수단(73)을 포함한다. 그 후, 이용 가능한 무선 자원의 세트가 다운링크 트래픽의 최종적인 할당을 위한 기초로서 기지국(20)에 다시 통신된다.

도4D는 도4C와 대부분 동일하지만, 이용 가능한 무선 자원의 세트가 업링크 통신(56)을 위한 자원을 포함한다. 이동국(40)은 이전과 같이 이웃하는 기지국으로부터의 신호를 측정하여 측정 보고를 기지국(20)에 송신하는데, 상기 기지국은 상기 정보를 코어 네트워크(10) 내의 노드(70)에 전달한다. 업링크 트래픽을 할당할 때의 기본적인 아이디어는 다른 기지국으로부터 간섭을 경험하지 않는 이동국이 동일한 기지국과의 간섭을 덜 생성할 것이라는 것이다. 노드(70)는 예를 들어, 실제 C/I 추정을 수행하고, 가정된 동일-채널 간섭의 표시로서 어떤 임계값에 대하여 C/I 측정치를 사용할 수 있다. 노드(70)는 바람직하게는, 또한 간섭 상황의 평가를 리파인(refine)하기 위하여 통신 시스템에 관한 부가적인 지리적 정보를 사용할 수 있다. 다른 상보적인 정보는 이웃하는 셀로부터의 활성 표시자일 수 있다.

이용 가능한 무선 자원의 세트를 선택할 때, 노드(70)는 또한 각각의 자원에 사용되도록 허용되는 최대 방사 전력을 설정할 수 있다. 그 후, 이와 같은 전력 한도는 업링크 통신(56)을 위해 자원을 할당할 때 고려될 수 있다.

당업자들이 이해하는 바와 같이, 업링크 자원 및 다운링크 자원의 할당은 바람직하게는 결합될 수 있다.

종래의 셀룰러 통신 시스템에서, "재사용"의 개념이 종종 사용된다. 그 후, 재사용은 셀을 토대로 규정되는데, 즉, 각각의 셀은 무선 자원의 일정 파트를 할당받는다. 그러나, 본 발명은 각각의 개별적인 이동국이 자신의 이용 가능한 무선 자원 세트를 가질 수 있기 때문에, 종래의 재사용 개념을 붕괴시킨다. 도5는 이 조건을 도시하고자 한다. 상기 도면은 다수의 셀(30)을 육각형으로서 도시한다. 무선 의미로 각 셀(30)의 외부(31)에서, 무선 자원의 일정 부분이 사용될 수 있다. 이웃하는 셀로부터의 간섭에 대한 위험성이 높기 때문에, 1보다 큰 "재사용" 팩터가 전형적으로 사용된다. 무선 의미로 각 셀(30)의 내부(33)에서, 간섭 위험은 훨씬 더 낮고, 기본적으로 모든 무선 자원들이 사용될 수 있다. 이것은 1의 재사용 팩터에 대응한다. 무선 의미로 각 셀(30)의 중간부(32)에서, 어떤 기지국과의 간섭에 대한 위험이 큰 반면, 다른 기지국에 대한 간섭 위험은 여전히 작다. 이것은 외부(31)에 비하여, 어떤 부가적인 자원이 이용 가능하다는 것을 의미한다. 그러나, 내부(33)에 비하여, 허용된 무선 자원에서 제한이 존재한다. 당업자들이 이해하는 바와 같이, 물론 이러한 상이한 스테이지들 간의 완만한 전이가 존재하며, 위치는 하나의 셀로부터 다른 셀로 변화되거나, 다른 셀로의 하나의 이동국에 대해 변화될 수 있다.

도6은 본 발명에 따른 방법 실시예의 기본적인 단계의 흐름도이다. 이 실시예는 기본적으로 도4A에 도시된 시스템에 대응한다. 절차는 단계(200)에서 시작한다. 단계(202)에서, 청취 가능한 거리 내의 모든 기지국으로부터의 신호의 품질 측정치가 이동국에서 측정된다. 단계(204)에서, 측정치가 기지국에 보고된다. 단 계(206)에서, 어느 기지국이 이동국과 간섭하는 무선 거리 내에 있는지 또는 외부에 있는지가 평가된다. 단계(206)의 결과를 토대로, 단계(208)에서 이용 가능한 자원의 세트가 선택된다. 이러한 선택은 자신의 기지국에 주로 할당된 자원 뿐만 아니라, 단지 비-간섭 기지국에만 할당된 자원을 포함한다. 단계(210)에서, 이용 가능한 자원 세트로부터의 자원이 이동국 및 기지국 사이의 통신을 위해 할당된다. 그 후, 데이터는 단계(212)에서 할당된 자원을 사용하여 송신된다. 절차는 단계(214)에서 종료된다.

상술된 실시예는 본 발명의 몇 가지 설명적인 예로서 이해되어야 한다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 상기 실시예에 대한 다양한 변경, 결합 및 변화가 행해질 수 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 특히, 상이한 실시예에서의 상이한 파트의 해결책은 기술적으로 가능한 다른 구성에서 결합될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에서 규정된다.

[참조문헌]

US6,498,934

US2003/0013451A1

Claims

할당되는 무선 자원(R1-R6)의 각 세트를 각각 갖는 다수의 기지국(20; 20:1-5)을 가지는 무선 통신 시스템(1)의 무선 자원의 동적 할당 방법에 있어서:

제1 기지국(20; 20:1)에 접속되는 제1 이동국(40; 40:1)에서, 상기 다수의 기지국(20; 20:1-5)으로부터 송신된 신호(60)의 품질 측정치를 측정하는 단계;

상기 측정된 품질 측정치를 토대로 하여, 제1 이동국(40; 40:1)에 관련된 무선 조건을 갖는 다수의 기지국(20; 20:1-5) 중 어느 기지국이 수용 불가능한 동일-채널 간섭을 발생시키는지를 평가하는 단계;

상기 제1 기지국(20; 20:1) 및 상기 제1 이동국(40; 40:1) 사이의 제1 방향에서의 통신(50; 54; 56)에 이용 가능한 무선 자원의 서브-셋을 선택하는 단계로서, 상기 서브-셋은 제1 기지국(20; 20:1)의 할당된 무선 자원(R4)의 세트 뿐만 아니라, 상기 평가 단계에 따라 수용 가능한 동일-채널 간섭을 발생시키는 것으로 확인되는 기지국에 할당되지 않은 무선 자원을 포함하는, 선택 단계; 및

상기 제1 기지국(20; 20:1) 및 상기 제1 이동국(40; 40:1) 사이의 제1 방향에서의 통신에 이용 가능한 무선 자원의 서브-셋으로부터 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 측정이 수행되는 신호(60)는 파일럿 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 측정이 수행되는 신호는 사용자 데이터 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 품질 측정치는 경로 손실을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 품질 측정치는 간섭 레벨 측정치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 방향은 다운링크 방향(54)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 방향은 업링크 방향(56)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 할당되는 무선 자원(R1-R6)의 세트는 무선 자원 재사용 계획에 의해 규정되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 평가 단계는 제1 이동국(40; 40:1)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항에 있어서,

제1 이동국(40; 40:1)으로부터 제1 기지국(20; 20:1)으로 품질 측정치를 나타내는 데이터를 전달하는 단계를 더 포함하며;

상기 평가 단계는 통신 시스템 노드(20; 20:1-5; 70)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 통신 시스템 노드는 상기 통신 시스템(1)의 코어 네트워크(10)의 노드(70)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
제 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 할당 단계는 패킷을 토대로 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 무선 자원의 동적 할당 방법.
할당되는 무선 자원(R1-R6)의 각 세트를 각각 갖는 다수의 기지국(20; 20:1-5)을 가지는 무선 통신 시스템(1)에서의 장치에 있어서:

상기 다수의 기지국(20; 20:1-5)으로부터 제1 이동국(40; 40:1)으로 송신된 신호(60)의 품질 측정치를 나타내는 데이터를 제1 기지국(20; 20:1)에 접속되는 제1 이동국(40; 40:1)으로부터 수신하는 수단;

상기 측정된 품질 측정치를 토대로 하여, 제1 이동국(40; 40:1)에 관련된 무선 조건을 갖는 다수의 기지국 중 어느 기지국이 수용 불가능한 동일-채널 간섭을 발생시키는지를 평가하는 수단(22; 42; 72);

상기 제1 기지국(20; 20:1) 및 상기 제1 이동국(40; 40:1) 사이의 제1 방향에서의 통신(50; 54; 56)에 이용 가능한 무선 자원의 서브-셋을 선택하는 수단(23; 73)으로서, 상기 서브-셋은 제1 기지국(20; 20:1)의 할당된 무선 자원(R4)의 세트 뿐만 아니라, 상기 평가 수단(22; 42; 72)에 의해 수용 가능한 동일-채널 간섭을 발생시키는 것으로 확인되는 기지국에 할당되지 않은 무선 자원을 포함하는, 선택 수단; 및

상기 제1 기지국(20; 20:1) 및 상기 제1 이동국(40; 40:1) 사이의 제1 방향에서의 통신(50; 54; 56)에 이용 가능한 무선 자원의 서브-셋으로부터 무선 자원을 할당하는 수단을 포함하는 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 장치 중 적어도 일부는 이동국(40; 40:1-3)에 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 장치 중 적어도 일부는 상기 통신 시스템(1)의 노드(20; 20:1-5; 70)에 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 노드는 기지국(20; 20:1-5)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 장치는 상기 통신 시스템(1)의 하나 이상의 노드(20; 20:1-5; 70) 상에 분포되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서의 장치.
제 13 항 내지 17 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 장치를 포함하는 통신 시스템(1).