KR100896143B1 - 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법 - Google Patents

무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법 Download PDF

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Abstract

가입자국(101-103)은 기지국으로부터 상기 가입자국의 범위를 나타내는 하나 이상의 채널 특성들을 결정하는 단계(505), 상기 하나 이상의 채널 특성들을 사용하여 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호를 생성하는 액세스 코드를 선택하는 단계(510), 상기 액세스 코드로부터 액세스 신호를 생성하며(515), 및 상기 액세스 신호를 전송하는 단계(525); 또한 주파수 부대역들의 세트내의 각각의 주파수 부대역의 하나 이상의 채널 특성들을 결정하는 단계(405), 상기 하나 이상의 채널 특성들에 기초하여 상기 주파수 부대역들의 세트내에서 하나의 주파수 부대역을 선택하는 단계(410), 및 상기 선택된 주파수 부대역을 통해 상기 액세스 신호를 전송하는 단계(420)에 의하여 멀티캐리어 통신 시스템(100)을 액세스한다.
Figure R1020067027146
가입자국, 기지국, 평균 전력비, 주파수 부대역, 액세스 코드

Description

무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법 및 장치{Method and apparatus for accessing a wireless multi-carrier communication system}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템, 특히 멀티-캐리어 무선 통신 시스템을 액세스하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선통신시스템에 있어서, 셀룰라 또는 이동 전화와 같은 원격 가입자국(SS)이 기지국(BS)에 액세스 신호를 전송함으로써 네트워크를 액세스하도록 하는 메커니즘을 설계하는 것이 중요하다. 액세스 신호는 BS로부터 자원할당을 요구하는 기능, 네트워크에의 진입을 시도하는 SS의 존재를 BS에게 경보하는 기능, 및 업링크 자원의 비간섭 공유를 보장하기 위하여 유지되고 조절되어야 하는 SS의 임의의 일부 파라미터들(예컨대 전파에 의하여 유발된 타이밍 오프셋, 주파수 에러, 전송 전력 등)을 BS가 측정하도록 하는 프로세스를 초기화하는 기능과 같은 중요한 기능들을 수행한다. 액세스 메시지에 응답하여, SS의 로컬 타이밍 기준(선택적으로 주파수 및 전력 기준)을 어떻게 업데이트하는지 그리고 SS에 대하여 어느 전송 스케줄이 필요한지를 나타내는 메시지가 다시 전송되어 SS로부터의 다음 전송들은 BS에 더 정확하게 동기되고 다른 SS들의 스케줄링된 전송들과 간섭하지 않는다.
SS에 할당되는 스케줄링된 자원을 사용하여 전송되는 보통 데이터 트래픽과 다르게, 이러한 액세스 신호는 종종 필요치 않은 방식으로 전송된다. 따라서, 이러한 프로세스는 종종 랜덤 액세스로서 언급된다. 때때로, 프로세스는 액세스 신호가 SS로부터의 전파 거리(즉, SS의 범위)를 측정하기 위하여 BS에 도움을 줄 수 있어서 모든 SS들로부터의 신호들이 BS에 동기(즉, 업링크 타이밍 동기)되도록 전송 타이밍이 조절될 수 있기 때문에 전기전자 기술자협회(IEEE) 802.16 표준들(IEEE P802.16-REVd/D5-2004)의 현재 드래프트 버전에서 규정된 레인징으로 언급된다. 이러한 명세서에서, 용어 "랜덤 액세스(random access)", "액세스(access)" 및 "레인징(ranging)"은 프로세스를 개시하기 위하여 SS에 의하여 전송되는 신호와 이들 프로세스들을 기술하기 위하여 상호 교환하여 사용될 수 있다.
IEEE 802.16 표준의 현재 드래프트 버전에서 규정된 시스템에 있어서, 다른 SS들의 레인징 전송들은 때때로 충돌한다. 이러한 경우에, 각각의 SS는 미리 결정된 레인징 코드들의 큰 세트로부터 레인징 코드를 선택하며, BS는 다른 레인징 코드들을 동시에 전송하는 다중 SS들을 검출하여 분리하기 위하여 레인징 코드들의 처리 이득에 의존한다.
앞서 기술된 레인징 방식에 있어서의 중요한 문제는 "근거리-원거리(near-far)" 문제들이 발생할 수 있다는 점이다. SS가 셀의 에지에 있고 레인징 전송들을 위하여 BS에서 예측되는 수신된 신호 레벨을 만족하기에 충분한 전송 전력을 가지지 않는 경우를 고려한다. 이러한 경우에, BS 근처에서 레인징을 수행하는 SS는 비록 BS에 근접한 SS가 BS에서 예측된 레벨로 신호 레벨을 감소시키기 위하여 전력 제어를 사용할지라도 셀 SS의 에지로부터 레인징 신호를 차단할 수 있다.
레인징 신호들의 신뢰성을 개선하기 위한 한 기술은 "무선 통신 시스템을 액세스하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Accessing a Wireless Communication System)"라는 명칭을 가지고 출원된 미국출원번호 제60/582,602호(대리인 문서번호: CML01942M)에 개시되어 있다. 이러한 기술은 좁은 부대역의 세트로 채널을 분할하며, 전체 채널 대역폭을 사용하는 것보다 오히려 하나의 부대역을 통해 레인징 신호를 전송함으로써 전력 집중 이득이 달성된다. 예컨대, 만일 채널이 10개의 부대역으로 분할되면, 셀 SS의 에지에 대한 최대 전력 스펙트럼 밀도가 SS의 셀 위치가 알려지는 상황들에서 10dB 정도 증가될 수 있다.
레인징 신호들의 신뢰성을 추가로 개선하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 특정 통신 시스템 액세스 기술을 상세히 설명하기 전에, 본 발명이 가입자국에 의한 통신 시스템의 액세스와 관련된 방법 단계들 및 장치 수단들과 관련하여 기술된다는 것이 인식되어야 한다. 따라서, 장치 수단들 및 방법 단계들은 이하의 상세한 설명의 장점을 가지는 것으로 당업자에게 명백한 세부사항에 대한 설명을 불명확하게 하지 않기 위하여 본 발명을 이해하는데 도움이 되는 특정 세부사항들만을 도시하는 도면들에서 종래의 심볼들에 의하여 적절하게 표현되었다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 통신 시스템의 블록도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일부 실시예에 다라 기지국으로부터 가입자국들에서 수신된 에너지의 전형적인 스펙트럼들을 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따라 주파수 부대역의 선택을 포함하는 통신 시스템을 액세스하는 가입자국에서 사용된 방법을 기술한 흐름도.
도 5, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따라 레인징 코드를 포함하는 통신 시스템을 액세스하는 가입자국에서 사용되는 방법들을 기술한 흐름도.
유사한 도면부호가 유사한 수단을 나타내는 도면들을 지금 참조하면, 도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 통신 시스템(100)의 블록도이다. 통신 시스템(100)은 기지국(BS)(104, 105)을 각각 가지는 다수의 셀들(106, 107)(단지 두개만 도시됨)을 포함한다. BS(104)의 서비스 영역은 다수의 가입자국들(SS)(101-103)을 커버하며, 각각의 가입자국은 여기에서 랜덤 액세스 기능으로 불리는 적어도 하나의 타입의 레인징 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, SS(101)은 BS(104)의 서비스 영역 외부로 이동하여 BS(105)의 서비스 영역 내부로 진입하며, 이 경우에 핸드오버 액세스를 포함하는 핸드오버가 이루어진다. 다른 예들에서, SS(102)는 대역폭 요청을 수행하며, SS(103)는 "파워 온(power on)" 액세스 요청을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 통신 시스템(100)은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 변조, 및 다중-캐리어 CDMA(MC-CDMA), 멀티-캐리어 직접 시퀀스 CDMA(MC-DS-CDMA)와 같은 OFDM의 다른 변형들을 이용한다. 본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 통신 시스템(100)은 TDMA, FDMA, CDMA 및 이들의 결합과 같은 임의 기술을 사용할 수 있다.
도 2는 대략 3.7GHz의 중심 주파수에서 15MHz 전반에 걸쳐 균일한 밀도를 가진 무선 주파수 에너지를 전송하는 BS로부터 SS에서 수신된 에너지의 전형적인 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 시분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템은 다수의 1.25MHz TDD 부대역들(205)을 포함하는 주파수 대역을 사용하며, 부대역의 각각은 다수의 TDD 프레임들을 포함한다. SS는 일반적으로 각각의 부대역내에서 수신된 신호 전력과 관련되는 프레임의 다운링크 부분동안 각각의 부대역의 주파수 선택 신호 강도를 측정한다. 다음으로, SS가 TDD 프레임의 업링크 부분에서 레인징 신호의 전송을 준비할 때, SS는 TDD 프레임의 다운링크 부분에서 가장 높이 수신된 전력을 가지는 것으로 결정된 부대역에 기초하여 업링크 레인징 전송에 대한 최상의 부대역을 선택한다(링크-손실 상호관계가 적용되며, RF 교정이 없을 때조차 주파수 응답의 상대 진폭들은 업링크 프레임들 및 다운링크 프레임들 동안 동일한 주파수들에서 대략 동일할 것이다). 신호 강도가 다중경로 지연-확산 채널들의 전체 15MHz에서 20dB까지 변화할 수 있다.
부대역들이 1.25MHz 넓이를 가진 시스템을 고려하면, 제안된 방법으로 실질적인 이득들이 가능하다는 것(불량 및 최상 부대역들 간의 15dB 개선)이 도 1로부터 명백할 것이다. 최상의 M 부대역들을 랜덤하게 선택하고 평균 전력보다 높은 부대역을 선택하며 K 불량 부대역들을 방지하는 것과 같은 "최상 부대역(best sub-band)" 개념의 변형들, 및 양호한 부대역을 선택하는 다른 유사한 방법들은 본 발명의 범위내에 있으며 현저한 이득들을 제공할 수 있다.
제안된 방법과 관련하여 고려될 수 있는 한가지 문제는 다중 SS들이 동일한 "최상 부대역(best sub-band)"을 측정하여 그들의 레인징 전송시 충돌을 일으킬 수 있다는 점이다. 여기에서 제안된 방법은 다른 SS들에 대한 에너지 스펙트럼들이 전형적으로 그들의 다른 위치들로 인하여 양호하게 상관되지 않기 때문에 랜덤 부대역 선택 프로세스에 대하여 특정 부대역에서의 충돌 수에 부정적인 영향을 미치는 것으로 예측되지 않는다.
도 3은 도 2를 참조하여 기술된 동일한 시스템에서 단지 1미터 떨어져 배치된 두개의 SS들에 대한 주파수 선택 신호 강도들 또는 전형적으로 측정된 주파수 응답들을 도시한 에너지 스펙트럼 그래프이다. 응답들의 전체 특성들 간에 일부 유사성이 존재하는 반면에, 단지 1미터 떨어진 두개의 다른 위치들에 대한 다른 1.25MHz 부대역들에서 피크들의 일부가 발생하며 각각 SS에 대한 가장 높은 피크는 두개의 인접 부대역들(306, 307)에서 발견된다. 더 큰 분리를 위하여, 주파수 응답들은 더 비상관되는 것으로 예측되며, 이에 따라 신호 강도 측정들이 변화할 것이다.
비록 신호 강도 측정들이 부대역들을 평가하는데 사용되는 특성들로서 기술되었을지라도, 다른 주파수-선택 채널 특성들이 수신된 신호 강도와 관련하여 또는 최상 또는 양호한 부대역의 선택을 기반으로 하는 대안 특성으로서 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예로서, 수신된 신호 왜곡의 측정은 수신된 신호 강도와 관련하여 사용하는 것으로 인식될 수 있다. 잠재적으로 사용가능한 특성들의 다른 예들은 각각의 부대역에서 측정된 잡음비(S/N), 각각의 부대역에서 측정된 신호 대 잡음비(S/I), 각각의 부대역에서 측정된 신호 대 간섭+잡음비(S/(I+N)), 예측된 비트-에러율, 각각의 부대역에서 측정된 채널 응답 또는 신호 품질의 다른 측정들을 포함한다. 부대역이 서로에 대한 부대역들의 품질에 기초하여 선택될 수 있기 때 문에, 이러한 측정들은 관련 의미로 이루어질 수 있다.
복잡성을 감소시키기 위하여, 신호 강도/신호 품질 측정들은 채널내의 전체 부대역들의 단지 부대역에서 이루어질 수 있다. 또한, 특정 부대역내에서 조차, 측정들은 OFDM과 함께 사용된 실시예에서 기술된 부대역내에 있는 부캐리어들의 부세트에 대해서만 이루어질 수 있다.
비록 본 발명의 앞의 설명이 종래의 TDD 시스템과 관련하여 상세히 기술되었을지라도, 기지국(BS)이 다수의 업링크 부대역들을 통해 BS에 전송된 다수의 예비 액세스 신호들의 주파수 선택 채널 특성을 측정하고 BS가 다수의 주파수 선택 채널 특성들에 기초하여 양호한 부대역을 식별하거나 또는 BS가 다운링크 신호에서 주파수 선택 채널 특성들의 값들을 식별하는 수정된 기술을 사용함으로써 FDD 시스템들에 본 발명을 적용할 수 있다는 것이 인식될 것이다. SS는 식별된 부대역을 사용할 수 있거나 또는 값들로부터 부대역을 식별할 수 있으며, 업링크 액세스 신호에서 식별된 양호한 부대역을 사용할 수 있다.
앞서 기술된 기술은 레인징 프로세스동안 광대역 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 시스템의 협대역 모드에서 동작하는 SS에 의하여 사용될 수 있다. 프로세스는 기본적으로 다음과 같으며, 즉 1) 협대역 SS는 각각의 홉에서 주파수 선택 채널 특성을 측정하는 광대역 OFDM 시스템에서 규정된 다운링크 부프레임 동안 다수의 부대역에서 호핑하며, 2) SS는 측정된 부대역들 중 최상의 부대역을 선택하며, 3) SS는 업링크에서의 레인징 전송동안 최상의 부대역을 사용한다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 주파수 부대역을 선택하는 통신 시 스템을 액세스하는 가입자 국에서 사용되는 방법을 기술한 흐름도이다. 이들의 예들은 도 1-4를 참조로 하여 기술되었다. 단계(405)에서, 주파수 부대역의 하나 이상의 채널 특성들은 테스트 시간 간격동안 주파수 부대역들의 세트 각각내에서 결정된다. 주파수 부대역들의 세트에 대한 주파수 부대역은 하나 이상의 채널 특성에 기초하여 단계(410)에서 선택된다. 단계(415)에서, 액세스 신호가 형성되며, 액세스 신호는 단계(420)에서 선택된 주파수 부대역을 전송된다.
본 발명에서 멀티캐리어(OFDM) 시스템에서 사용될 때, 주파수 부대역은 일 실시예에서 다수의 인접하거나 또는 근접하게 이격된 부대역들을 포함할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 다른 실시예에 있어서, 주파수 부대역은 OFDM 시스템에서 부캐리어들의 전체 세트로부터 선택된 부캐리어들의 임의의 세트를 포함할 수 있다. 예컨대, IEEE 802.16 표준의 현재의 드래프트 버전에서 규정된 OFDMA PHY에 대하여, 부채널은 반드시 인접하지 않은 부캐리어들의 세트이다. 본 발명에서, 하나 이상의 OFDMA 부대역들은 부대역으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 양상은 앞서 기술된 주파수 선택 부대역 및 랜덤 부대역간을 선택하도록 사용될 수 있는 스위치 메커니즘이다. 부대역 선택을 위한 채널 특성 측정 및 선택된 부대역을 통한 액세스 신호 전송간의 시간 지연이 전형적으로 존재하기 때문에, 시간 지연동안 큰 채널 변형들은 부대역 선택의 정확성에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, SS는 TDD 프레임의 다운링크 부분의 초기에 전송된 파일럿 시퀀스 또는 프리앰블에 기초하여 최상의 부대역을 측정하여 선택할 수 있으며, 부대역 선택 동안 1밀리초 이상(TDD 프레임 길이)일 수 있는 프레임의 업링크 부분까지 액세스 신호를 전송하지 않는다. 만일 이러한 시간지연동안 채널 주파수 응답의 변화가 크면, 주파수 선택 부대역 선택은 랜덤 부대역 선택에 비하여 현저한 이득들을 제공할 수 없다. 만일 주파수 선택 부대역 선택이 현저한 이득을 제공하지 않으면, SS의 처리 복잡성은 주파수 선택 부대역 선택보다 오히려 랜덤 부대역 선택을 사용함으로서 감소될 수 있다. 본 발명의 스위칭 양상에 있어서, SS는 일정 기간이상 하나 이상의 채널 특성들의 변화율을 추정하며, 부대역 선택을 위하여 특성이 측정되고 선택된 부대역을 통해 액세스 신호를 전송하기 위하여 사용되는 시간간의 채널 변화를 크게 유발하는 임계치보다 변화율이 큰지를 결정하며, 채널 변화가 클 것 같은 것으로 결정되는 경우에 랜덤 부대역 선택을 사용하거나 또는 채널 변화가 클 것 같지 않은 것으로 결정되는 경우에 주파수-선택 부대역 선택 모드를 사용한다. 본 발명의 주파수 선택 부대역 선택은 액세스 전송시에 SS로부터 BS로 채널을 통해 전송되는 전력량을 증가시킬 수 있다는 것에 유의해야 한다. 본 발명의 추가 양상은 이러한 전력 이득을 사용하여 성능을 개선한다. 이러한 양상의 일 실시예에 있어서, SS는 전송 전력을 감소시키고 또한 동일한 부대역에서 다른 사용자들에 대한 간섭 및 전력 소모를 감소시키며 SS의 전력 배터리 수명을 감소시키기 위하여 부대역 선택에 의하여 제공된 전력 이득의 적어도 일부분을 사용한다. 추가 실시예에 있어서, SS는 부대역 선택에 의하여 제공된 전력 이득의 적어도 일부분을 사용하여 BS에서 수신된 액세스 신호의 전력을 증가시키며 이에 따라 BS에서 액세스 신호를 더 정확하게 검출할 수 있다. 추가 실시예에 있어서, SS는 BS에서 수신된 원하는 레벨을 달성하는 전송전력을 세팅하며, 이러한 세팅은 선택된 부대역의 특성(선택된 부대역에서 수신된 신호 전력과 같은)에 부분적으로 기초한다. 전력 제어 교정 인자들과 같은 다른 양상들은 전송 전력 세팅을 결정하기 위하여 포함될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 레인징 코드를 선택하는 통신 시스템을 액세스하는 가입자국에서 사용된 방법을 기술한 흐름도이다. 이들 실시예들은 OFDM, TDD 및 FDD 시스템들을 포함하는 다양한 통신 시스템들에 적용가능하며, 레인징 코드(이에 따라 레인징 신호)를 랜덤하게 선택하는 종래의 방법을 사용하는 것보다 오히려 레인징 코드들로부터 생성된 다른 레인징 신호들의 피크-대-평균 전력비(PAPR)에 부분적으로 기초하여 통신 시스템에서 동작할 수 있는 다수의 SS에 의하여 사용된 레인징 코드들의 규정된 세트로부터 레인징 코드를 선택하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 레인징 코드들은 코드에 의하여 생성된 레인징 신호의 PAPR에 의하여 정렬/분류된다. 예컨대, 레인징 코드들은 두개의 세트로 분할될 수 있으며, 한 세트는 미리 결정된 임계치 이하의 PAPR를 가진 레인징 신호를 생성하는 모든 코드들을 포함하는 "낮은 PAPR(low PAPR)" 세트이며, 제 2세트는 레인징 코드들의 나머지를 포함하는 "높은 PAPR(high PAPR)" 세트이다. 도 5의 단계(505)에서, SS는 레인징을 위하여 선택된 BS로부터 SS의 범위(또는 경로 손실)를 나타내는 하나 이상의 채널 특성들을 결정한다. 일 실시예에 있어서, 채널 특성들은 단순히 측정된 평균 수신 신호 강도로 이루어진다. 추가 실시예에 있어서, 채널 특성들은 단순히 SS 및 BS간의 측정된 경로 손실로 구성된다. 이러한 측정들은 전체 BS 전송된 신호 대역폭에 대하여 이루어질 수 있거나 또는 본 발명의 주파수 선택 부대역 선택 양상이 사용되는 경우에 부대역들의 세트에 대하여 선택적으로 이루어질 수 있다. SS가 셀의 에지 근처에 있고(즉, 채널 특성들이 이러한 위치를 나타내는 기준을 만족하고) "높은 PAPR(high PAPR)" 레인징 신호를 적절히 전송하는데 이용가능한 충분한 전력을 가지지 않을 때, SS는 "낮은 PAPR(low PAPR)" 세트로부터 레인징 코드를 선택하며 전력 증폭기 백오프를 감소시킴으로서 레인징 신호 전송 전력을 부스팅할 것이다. 물론, 다른 실시예들에 있어서, 선택은 대응하는 다수의 추정 레인지들과 관련된 레인징 코드들의 다수의 세트를 가짐으로써 더 정밀하게 될 수 있다. 더 일반적으로, SS는 선택을 수행하기 위하여 하나 이상의 채널 특성들을 사용하여 PAPR을 가진 레인징 신호(액세스 신호)를 생성하는 레인징 코드(액세스 코드)를 선택하며, 일부 실시예에 있어서 피크 대 평균 전력비(PARP) 대 하나 이상의 채널 특성들의 관계는 PAPR대 주파수 부대역의 세트의 각각의 주파수 부대역의 하나 이상의 채널 특성들에 대해 결정된 단일값의 단조 증가의 관계이다.
그 다음에, SS는 단계(515)에서 액세스 코드로부터 액세스 신호를 생성하며 단계(525)에서 액세스 신호를 전송한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, SS에 의하여 전송된 액세스 신호의 전송 신호 전력은 하나 이상의 채널 특성들에 기초하여 단계(520)에서 세팅된다. 이들 실시예에 있어서, 전송 전력 대 하나 이상의 채널 특성의 관계는 전송 전력 대 하나 이상의 채널 특성들로부터 결정된 단일 값의 단조 감소 관계일 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 채널 특성들이 평균 수신된 신호 강도로 구성될 때, 전송 전력은 평균 수신된 신호 강도로부터 결정된 SS 범위 추정치들에 대한 두개의 BS에 대응하는 두개의 값들(예컨대 낮고 높음)을 가질 수 있다.
"무선 통신 시스템을 액세스하는 방법 및 장치(Method and Apparatus for Accessing a Wireless Communication System)"라는 명칭으로 본 출원과 동시에 출원된 미국특허출원번호 제60/582,602호(대리인 문서번호 CML01942M)에 개시된 OFDM 시스템의 일부 실시예들에 있어서, GCL 시퀀스들(각각의 시퀀스는 하나의 "레인징 코드(ranging code)"임)로부터 생성된 148 레인징 신호들의 PAPR들은 2.39 및 6.29dB사이에 존재하며, 일부 실시예들에 있어서 단지 최상의 32 레인징 코드들은 레인징 신호들을 생성하기 위하여 사용되는 것으로 기술된다(최상의 32 코드들은 2.39 내지 3.46dB에서 PAPR에서 발생한다). 이것이 많은 시스템 구성들에 대한 다른 종래의 방법들에 비하여 실질적으로 개선(BS에 의하여 디코딩하는 성공적인 레인징 신호의 높은 확률)을 제공하는 반면에, 성공적인 레인징 신호 디코딩의 확률은 본 발명을 사용하고 최상의 32 레인징 코드보다 오히려 148 GCL 코드들의 모두가 사용되도록 함으로서 추가로 개선될 수 있다. 이는 두개의 SS들이 동일한 부대역에서 동일한 레인징 코드를 정확하게 선택할 확률을 감소시킨다. 최상의 32 레인징 코드들은 "낮은 PAPR(low PAPR)" 세트에 배치되며, 나머지 116은 "높은 PAPR(high PAPR)" 세트에 배치된다. SS가 BS 근처에 있는 것으로 결정할 때, SS는 "높은 PAPR(high PAPR)" 세트로부터 레인징 코드를 선택할 수 있다. 추가 전력 부스팅을 필요로 하는 SS들(셀 가장자리의 사용자 또는 작은 PA를 가진 소형 배터리 전력공급 장치)만이 "낮은 PAPR(low PAPR)" 세트로부터 선택한다.
도 6에는 앞서 언급된 IEEE 802.16 표준의 현재 드래프트 버전을 만족하는 통신 시스템에 적합한 본 발명의 일부 실시예들에 따라 액세스 신호를 선택하는 방법이 도시되어 있다. 단계(605)에서, BS에 레인징 신호를 전송하기를 원하는 SS는 전송에 적합한 전송 전력을 결정한다. 이는 측정된 수신 신호 강도(즉, 수신 신호 강도는 BS 및 SS간의 경로 손실 또는 범위를 나타내는 채널 특성임)를 이용하는 앞서 언급된 IEEE 802.16 표준의 현재 드래프트 버전에 규정된 절차들에 기초할 수 있다. 단계(610)에서, SS는 상대적으로 높은 PAPR 레인징 신호에 대응하는 레인징 코드들 중 하나가 액세스 코드들의 정해진 세트에 대응하는 액세스 코드들의 규정된 세트로부터 선택되는 경우에 원하는 전송 전력을 달성하기에 충분한 전력 증폭기(PA) 출력 능력을 가지는지를 결정한다. 예컨대, 시스템에서 레인징 코드들로부터 생성된 레인징 신호들의 PAPR들의 범위가 7 내지 11dB이면, 10dB의 PAPR은 상대적으로 높은 것으로 고려될 수 있다. 액세스 코드의 랜덤 선택(이에 따라 액세스 신호의 랜덤 선택)이 이루어질 때 허용가능한 성공 확률을 제공하는, 예컨대 9.5dB, 10.5dB, 또는 11dB와 같은 상대적으로 높은 PAPR의 다른 값들이 사용될 수 있다. 만일 SS가 상대적으로 높은 PAPR 레인징 신호를 가진 원하는 전력레벨을 달성할 수 있으면, 레인징 코드는 종래에서처럼 랜덤하게 선택된다. 그러나, 만일 SS가 원하는 전력 레벨을 달성할 수 없으면, SS는 전송전력이 원하는 전송전력을 만족하거나 또는 적어도 원하는 전송전력에 근접하게 증가될 수 있도록 단계(615)에서 상대적으로 높은 값보다 낮은 PAPR 레인징 신호를 가진 레인징 코드를 선택하기 시작한다. 레인징 코드를 선택하기 위한 특정 절차는 이하에 기술된다.
SS가 낮은 PAPR 레인징 신호를 가진 레인징 코드를 선택할 필요가 있을 때, 선택은 동일한 레인징 코드(예컨대, 코드들의 전체 그룹 중 가장 낮은 PAPR 신호를 가진 레인징 신호)를 항상 정확하게 선호하는 두개의 SS들을 원하지 않기 때문에 순수하게 결정적이지 않은 방식으로 수행될 필요가 있다. 또한, SS가 상기와 같이 선택하지 않는 경우에 모든 가능한 레인징 코드 신호의 PAPR를 SS가 평가하도록 하는 것을 원치 않는다. 결과로서, 낮은 PAPR 레인징 신호를 가진 레인징 코드를 식별하여 선택하는 제안된 방법은 스케일링가능하며 비결정적 코드 선택을 제공한다.
새로운 레인징 코드가 선택될 필요가 있을 때마다, SS는 제 1 레인징 코드 부세트를 생성하기 위하여 원시 세트로부터 Nr을 랜덤하게 선택할 수 있다. 그 다음에, SS는 제 1부세트로부터 가장 낮은 PAPR 레인징 신호를 가진 Nrs < Nr 코드를 식별한다(예컨대, 원시 세트에서 코드들의 수가 100 내지 300일 때, 하나의 선택 방법은 Nrs = (floor(0.1*Nr) + floor((0.03*Nr)^2)+1)이다). 최종적으로, SS는 제 1부세트로부터 레인징 코드들 중 하나를 랜덤하게 선택할 수 있다. 앞의 절차는 초기 레인징, 주기적 레인징 또는 대역폭 요청들을 위하여 사용될 수 있다. 레인징 신호 PAPR 값들은 7-11dB이며, 그 결과 본 발명에서 여러 dB의 잠재적 이득이 존재한다. 도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 802.16 시스템에 적합한 본 발명의 추가 실시예들을 기술한 흐름도이다. BS에 레인징 코드를 전송하기를 원하는 SS는 전송에 적합한 전송전력을 결정하며 제 1 레인징 코드로서 언급된 레인징 코드를 랜덤하게 선택한다. 원하는 전송전력은 측정 수신 신호강도(수신된 신호 강도는 BS 및 SS간의 범위를 나타내는 채널 특성이다)를 이용하는 802.16 시스템 사양에서 규정된 절차들에 기초할 수 있다. 그 다음에, SS는 (예컨대, PA의 출력 능력 및 레인징 신호의 PAPR에 기초하여) 제 1레인징 코드를 사용하여 레인징 신호를 전송할 때 원하는 전송 전력을 달성하기에 충분한 전력 증폭기(PA) 출력 능력을 가지는지를 결정한다. 만일 SS가 원하는 전력레벨을 달성할 수 있으면, 제 1레인징 코드가 선택되어 사용된다. 그러나, 만일 SS가 원하는 전력레벨을 달성할 수 없으면, SS는 전송전력이 원하는 전송전력을 만족하거나 또는 적어도 원하는 전송전력에 근접하게 증가될 수 있도록 제 1 레인징 코드보다 낮은 PAPR 레인징 신호를 가진 다른 레인징 코드의 선택을 시도할 것이다. 다른 레인징 코드를 선택하는 절차는 크기 Nrs 및 Nr의 레인징 코드들의 제 1 및 제 2 부세트를 사용하여 앞서 기술된 것과 동일할 수 있다. 선택적으로, SS는 현재 선택된 레인징 코드가 원하는 전송전력을 달성하거나 또는 적어도 원하는 전송전력에 근접하도록 SS에 대하여 낮은 충분한 PAPR 레인징 신호를 가질 때까지 추가 랜덤 레인징 코드를 반복적으로 선택할 수 있다. 이들 추가 실시예들은 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 가입자국에 의하여 사용되는 방법으로서 요약될 수 있다. 원하는 전송전력은 기지국에 액세스 신호를 전송하기 위하여 단계(705)(도 7)에서 결정된다. 제 1 액세스 코드는 단계(710)에서 액세스 코드들의 세트로부터 선택된다. 가입자국의 전송 전력 증폭기가 제 1 액세스 코드에 기초하여 액세스 신호에 대한 원하는 전송전력을 달성하기에 충분한 전력 출력능력을 가지는지의 여부에 관한 결정이 단계(715)에서 이루어진다. 결정이 부정적이면, 적어도 제 2 액세스 코드는 제 1 액세스 코드에 기초하여 액세스 신호의 피크 대 평균 전력비보다 낮은 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호를 제공하도록 단계(720)에서 선택된다.
도 5를 참조하여 기술된 본 발명의 레인징 코드 선택 실시예들에 의하여 달성된 전력 이득(즉, BS에서 수신된 레인징 신호의 신호 강도)은 도 1-4를 참조로 하여 기술된 본 발명의 주파수 부대역 선택 실시예들에 의하여 달성된 전력 이득보다 덜 드라마틱할 수 있다. 예컨대, 전력 이득은 레인징 코드 선택 실시예에 대하여 3dB 정도일 수 있다. 그러나, 레인징 코드 선택 실시예들은 레인징 코드 선택 실시예들이 IEEE 802.16 표준의 현재 드래프트 버전을 만족하는 통신 시스템들과 같이 레인징 채널에서 부대역을 이용하지 않는 통신 시스템들에서조차 사용되기 때문에 주파수 부대역 선택 실시예들보다 더 폭넓게 적용가능하다. IEEE 802.16 표준의 현재의 드래프트 버전에 있어서, 레인징 코드들의 PAPR는 7.2dB로부터 11.23dB로 변화하며(4dB 편차), 코드들의 50%는 8.5dB 이하의 PAPR를 가진다. 결과로서, IEEE 802.16 표준의 현재의 드래프트 버전을 만족하는 통신 시스템들은 기술된 레인징 코드 선택 방법으로부터 장점을 취할 수 있다. 본 발명의 부대역 선택 및 레인징 코드선택 실시예들이 사용될 수 있는 일부 시스템들에서는 어느 한 타입의 실시예에 의하여 달성되는 장점보다 큰 장점들이 달성될 수 있다.
비록 신호 강도 측정들이 BS로부터 SS의 범위를 결정하기 위하여 사용된 채널 특성으로서 기술되었을지라도, 다른 채널 특성들이 수신된 신호 강도와 관련하여 또는 대안 특성들로서 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예로서, 수신된 신호 왜곡들의 측정은 수신된 신호 강도들과 관련하여 사용하기에 적절할 수 있다.
앞서 기술된 OFDM 시스템들과 같은 일부 시스템들에 있어서, 레인징 코드들 은 PAPR이 낮은 레인징 파형을 생성하기 위하여 분석될 수 있는 수학적 시퀀스와 관련된다. 다른 시스템들에 있어서, 레인징 신호는 분석이 용이한 수학적 시퀀스와 관련되지 않을 수 있으며, 레인징 신호들은 PAPR들을 결정하기 위하여 시간 영역에서 분석될 수 없다. 이러한 예에 있어서, 파형들은 그들의 PAPR들에 따라 직접 코딩 또는 정렬되며, 단계(510)에서 레인징 코드(액세스 코드)의 선택은 파형의 선택과 같은 의미를 가지며, 단계(515)에서 레인징 코드로부터 파형의 생성은 단순히 레인징 코드로부터 파형을 식별하는 동작이다.
비록 본 발명이 통신 시스템 액세스를 위한 방법을 포함할지라도, 본 발명은 업링크 전송들이 BS에 의하여 할당 및 예측되는 경우들에도 최소 수정을 통해 적용가능하다. 이러한 경우에 있어서의 일례는 BS로부터 SS로 이전에 전송된 메시지의 성공적 또는 비성공적 수신을 확인하는 SS의 기능을 실현하기 위하여 본 발명을 사용한다. 이러한 경우에, 레인징 코드의 검출은 임의의 정보, 예컨대 성공적 수신에 대한 식별자에 대응할 수 있다. 레인징 코드가 선택되는 실시예들에 있어서, 정보는 PAPR들의 다른 클래스들과 연관된 레인징 코드들의 다수의 세트의 각 세트내의 레인징 코드와 연관될 수 있다.
여기에 기술된 기지국 및 가입자국들이 여기에 기술된 기지국 및 가입자국들의 기능의 일부, 대부분 또는 모두를 임의의 비-프로세서 회로들과 관련하여 실행하기 위하여 하나 이상의 프로세서들을 제어하는 하나 이상의 종래의 프로세서들 및 고유 저장 프로그램 명령들로 구성될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 비-프로세서 회로들은 무선 수신기, 무선 송신기, 신호 드라이버들, 클록 회로들, 전력 소스 회로들 및 사용자 입력 장치들을 포함할 수 있다(그러나, 이에 제한되지 않음). 마찬가지로, 이들 기능은 통신 시스템의 액세스를 수행하기 위하여 방법의 단계들로 해석될 수 있다. 선택적으로, 일부 또는 모든 기능들은 각각의 기능 또는 기능들 중 임의의 기능들의 일부 결합들이 통상적인 논리로서 구현되는 프로그램 명령들이 저장되지 않는 상태 머신에 의하여 구현될 수 있다. 물론, 두가지 방법들의 결합이 사용될 수 있다. 따라서, 이들 기능들에 대한 방법들 및 수단이 여기에 기술되었다.
전술한 명세서에서, 본 발명 및 본 발명의 장점들은 특정 실시예들과 관련하여 기술되었다. 그러나, 당업자는 이하의 청구항들에 의하여 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 인식해야 한다. 따라서, 상세한 설명 및 도면들은 제한의 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되며 이러한 모든 수정들은 본 발명의 범위내에 포함된다. 본 발명의 장정 및 문제 해결방법, 및 본 발명의 장점 또는 문제 해결방법이 더욱더 명백해지도록 할 수 있는 임의의 요소(들)는 일부 또는 모든 청구항들의 필수적인 특징들 또는 필수 구성요소로서 구성되지 않는다.
제 1 및 제 2와 상부 및 하부 등과 같은 관계 용어들의 사용은 반드시 임의의 실제 관계 또는 수단들 또는 동작들 간의 순서를 필요로 하거나 또는 의미하지 않고 한 수단 또는 동작으로부터 다른 수단 또는 동작을 구별하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
여기에 사용된 바와 같이, 용어 "포함한다" 또는 이의 임의의 다른 변형은 요소들의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치가 요소들만을 포함하지 않고 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 명백히 리스트되지 않거나 또는 고유한 다른 요소들을 포함할 수 있도록 비배타적 포함의 의미로 사용된다.
여기에서 사용된 "세트"는 유한 세트를 의미한다(즉, 적어도 하나의 부재를 포함하는 세트를 의미한다). 여기에서 사용된 용어 "다른"은 적어도 제 2 또는 더 많은 것으로서 정의된다. 여기에서 사용된 용어 "포함" 및/또는 "가진"은 '포함한다'로서 정의된다. 여기에서 사용된 용어 "프로그램"은 컴퓨터 시스템에서 실행되도록 설계된 명령들의 시퀀스로서 정의된다. "프로그램" 또는 "컴퓨터 프로그램"은 서브루틴, 기능, 절차, 목적 방법, 목적 구현, 실행가능 응용, 애플릿, 서블릿, 소스 코드, 목적 코드, 공유 라이브러리/동적 로드 라이브러리 및/또는 컴퓨터 시스템에서 실행되도록 설계된 명령들의 다른 시퀀스를 포함할 수 있다.

Claims (12)

  1. 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하기 위해 가입자국에 의해 사용되는 방법에 있어서:
    주파수 부대역들의 세트의 각각의 주파수 부대역의 하나 이상의 채널 특성들을 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 채널 특성들에 기초하여 상기 주파수 부대역들의 세트에서 하나의 주파수 부대역을 선택하는 단계;
    액세스 신호를 형성하는 단계; 및
    상기 선택된 주파수 부대역에서 상기 액세스 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 채널 특성들의 변화율을 결정하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 채널 특성들의 변화율이 임계치보다 클 때 상기 주파수 부대역들의 세트에서 하나의 주파수 부대역을 랜덤하게 선택하는 단계를 더 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기지국으로부터 상기 가입자국의 범위(range)를 나타내는 주파수 부대역들의 세트에 대한 하나 이상의 채널 특성들을 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 채널 특성들을 사용하여 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호를 생성하는 액세스 코드를 선택하는 단계; 및
    상기 액세스 코드로부터 상기 액세스 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액세스 신호는 상기 하나 이상의 채널 특성들로부터 결정된 전송 신호 전력을 사용하여 전송되는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  5. 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하기 위해 가입자국에 의해 사용되는 방법에 있어서:
    기지국으로부터 상기 가입자국의 범위를 나타내는 하나 이상의 채널 특성들을 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 채널 특성들을 사용하여 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호를 생성하는 액세스 코드를 선택하는 단계;
    상기 액세스 코드로부터 액세스 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 액세스 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 가입자국의 범위는 주파수 부대역들의 세트의 각각의 주파수 부대역의 하나 이상의 채널 특성들에 기초하여 추정되고, 상기 피크 대 평균 전력비는 상기 추정된 범위에 기초하여 선택되는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 액세스 신호는 상기 하나 이상의 채널 특성들로부터 결정된 전송 신호 전력을 사용하여 전송되는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    주파수 부대역들의 세트의 각각 내의 주파수 부대역의 하나 이상의 채널 특성들을 결정하는 단계;
    상기 하나 이상의 채널 특성들에 기초하여 상기 주파수 부대역들의 세트에서 하나의 주파수 부대역을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 주파수 부대역에서 상기 액세스 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  9. 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하기 위해 가입자국에 의해 사용되는 방법에 있어서:
    기지국에 액세스 신호를 전송하기 위해 원하는 전송 전력을 결정하는 단계;
    상기 가입자국의 전송 전력 증폭기가 액세스 신호들의 규정된 세트에 대한 피크 대 평균비들의 범위내에서 제 1 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호에 대해 원하는 전송 전력을 달성하기에 충분한 전력 출력 능력을 가지는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정이 부정적일 때, 상기 제 1 피크 대 평균 전력비보다 낮은 제 2 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호를 생성하는 액세스 코드의 선택을 시도하는 단계를 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  10. 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하기 위해 가입자국에 의해 사용되는 방법에 있어서:
    기지국에 액세스 신호를 전송하기 위해 원하는 전송 전력을 결정하는 단계;
    액세스 코드들의 세트로부터 제 1 액세스 코드를 선택하는 단계;
    상기 가입자국의 전송 전력 증폭기가 상기 제 1 액세스 코드에 기초하여 액세스 신호에 대해 원하는 전송 전력을 달성하기에 충분한 전력 출력 능력을 가지는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정이 부정적일 때, 상기 제 1 액세스 코드에 기초하여 상기 액세스 신호의 피크 대 평균 전력비보다 낮은 피크 대 평균 전력비를 가진 액세스 신호를 제공하는 시도로 제 2 액세스 코드를 선택하는 단계를 포함하는, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 피크 대 평균 전력비는 미리 결정된 임계치보다 높은, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 피크 대 평균 전력비는 액세스 코드의 랜덤한 선택이 행해질 때 수용 가능한 성공 확률을 제공하는 피크 대 평균 전력비인, 무선 멀티-캐리어 통신 시스템을 액세스하는 방법.
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