KR100896156B1 - 통신 시스템의 송신 제어 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템의 송신 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

일부 양태에서, 통신 시스템의 각각의 셀은 백오프 인자와 관련된 채널에 대한 피크 송신 전력 레벨의 감소를 식별하는 백오프 인자의 세트에 따라서 동작하도록 설계된다. 백오프 인자는 간섭량을 감소시키면서, 필요한 전력을 큰 퍼센티지의 사용자에게 제공하도록 정의된다. 일부 다른 양태에서, 셀은, 시스템의 변화를 반영하기 위하여 셀이 효율적으로 시스템 리소스를 할당 및 재할당하도록 하는 적응형 재사용 방식을 사용하여 동작한다. 최초에, 재사용 방식이 정의되며, 리소스는 셀들에 할당된다. 동작중에, 시스템의 동작조건의 변화가 검출되며 검출된 변화에 기초하여 필요한 재사용 방식이 재정의된다. 예를들어, 셀의 로딩 조건이 검출되고, 리소스가 재할당되거나 재사용 방식이 재정의된다. 다른 양태에서, 데이터 송신을 효율적으로 스케쥴링하고 채널을 사용자들에게 할당하는 기술이 제공된다. 데이터 송신은, 사용자 우선순위, 일부 공평성 기준, 시스템 요건, 및 다른 인자들에 기초하여 스케쥴링될 수 있다. 사용자는 다수의 채널 할당 방식에 기초하여 가용 채널들에 할당된다. 또한, 사용자를 순위지정하기 위해서 그리고 채널할당을 위해서 사용될 수 있는 채널 메트릭이 제공된다.

Description

통신 시스템의 송신 제어 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSIONS OF A COMMUNICATIONS SYSTEM}
본 발명은 데이터 통신에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 효율을 증대시키고 성능을 향상시키기 위해 통신 시스템의 송신을 제어하는 신규하고 향상된 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은, 다양한 통신 응용을 지원하기 위해 선택된 시스템으로서 더욱 보편화되고 있다. 이들 시스템중 하나가 코드분할 다중접속 (CDMA) 시스템이며, 이는 다수의 사용자들간에 통신을 제공한다. 다른 무선통신 시스템으로는 시분할 다중접속 (TDMA) 시스템과 주파수분할 다중접속 시스템 (FDMA) 이 포함된다. 모바일용 글로벌 (GSM) 통신 시스템은 유럽에서 광범위하게 사용되는 TDMA 기반 시스템이다.
CDMA 의 확산 스펙트럼 변조기술은 다중접속 통신 시스템용의 다른 변조 기술에 비해 현저한 이점을 갖는다. 다중접속 통신 시스템에서 CDMA 기술의 사용은 발명의 명칭이 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM AND USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" 인 1990년 2월 13일자 등록 미국특허 제4,901,307호와 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 인 1992년 4월 7일자 등록 미국특허번호 제5,103,459호에 개시되어 있으며, 이들 모두 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조한다.
일반적으로, CDMA 시스템은 하나 이상의 CDMA 표준을 따르도록 설계한다. 이런 CDMA 표준의 예로서는, "TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" 과 "TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Widebnad Spread Spectrum Cellular System" (함께, IS-95 표준이라함), "Recommended Minimum Performance Standard for Dual-Mode Spread Spectrum Cellular and PCS Mobile Station" 이란 제목의 TIA/EIA/IS-98-A, -B, 및 -C 표준, 및 "The cdma2000 ITU-R RTT Candidate submission" (이하 IS-2000 표준이라함) 을 들 수 있다. 새로운 표준들이 계속해서 제안되고 있으며, 사용을 위해 채택되고 있다.
무선 통신 시스템에서, 사용자간의 통신은 하나 이상의 기지국을 통하여 수행한다. 하나의 터미널 (예를들어, 원격국) 상의 제 1 사용자는 업링크를 통하여 기지국으로 데이터를 송신하여, 제 2 터미널상의 제 2 사용자와 통신한다. 기지국은 데이터를 수신하고, 그 데이터를 다른 기지국으로 라우팅할 수 있다. 그후, 데이터는 다운링크를 통하여 기지국으로부터 제 2 터미널로 송신된다. 다운링크는 기지국으로부터 터미널로의 송신을 가리키며, 업링크는 터미널로부터 기지국으로의 송신을 가리킨다. IS-95 시스템에서, 업링크와 다운링크는 별개 의 주파수를 할당받는다.
무선 통신 시스템에서, 각각의 송신 소스는 시스템의 수신자들에 대하여 잠재적 간섭으로서 작용한다. 터미널과 기지국들이 겪게되는 간섭을 극복하고 필요한 레벨의 성능을 유지하기 위해서, 종래의 TDMA 및 FDMA 시스템은 주파수 재사용기술에 의존하였고, 이에 의해서는 각각 모든 시간 슬롯과 주파수 채널이 각각의 셀에서 사용되지는 않게 된다. 예를들어, TDMA 시스템은 7-셀 재사용 패턴을 사용하는 데, 여기서는 전체 동작 대역폭 W 가 7 개의 동일한 동작 주파수 대역 (즉, B =W/7) 으로 분할되며, 7 개의 셀 각각이 주파수 대역중 하나에 할당된다. 따라서, 모든 7 번째 셀은 동일한 주파수 대역을 재사용한다. 재사용을 통해서, 각각의 셀에서 겪게되는 동일채널 간섭 레벨 (co-channel interference level) 은, 각각의 셀이 동일한 주파수 대역에 할당되는 경우에 비하여 감소되었다. 그러나, 하나 이상의 셀의 재사용 패턴 (예를들어, 종래의 TDMA 시스템용 7-셀 재사용 패턴) 은, 각각의 셀이 할당되고 셀이 전체 동작 대역폭중의 단지 일부분만을 사용할 수 있으므로, 가용 리소스의 비효율적인 사용을 나타낸다.
CDMA 시스템은 1-셀 재사용 패턴으로 동작할 수 있다 (즉 인접 셀은 동일한 동작 대역폭을 사용할 수 있다). 한편, CDMA 시스템은 저 데이터 레이트 (즉, 32kbps 이하) 를 갖는 음성을 전송하도록 설계된다. 코드분할 확산 스펙트럼을 사용하여, 저 레이트 데이터는 넓은 대역폭 (예를들어, 1.2288 MHz) 으로 확산된다. 큰 확산계수로 인하여, 송신 신호는 낮은 또는 음의 캐리어대 잡음플러스간섭비 (C/I; carrier-to-noise-plus-interference) 레벨로 송신되고, 코히런트 신 호로 복조되고 처리될 수 있다. CDMA 시스템은 고 데이터 레이트의 데이터 송신을 위해 설계되지는 않는다.
무선 통신에 대한 지속적인 요구로 인하여, 고속 데이터 레이트의 데이터 송신을 지원할 수 있고, 효율성을 증대시키고 성능을 향상시키기 위해 가용 리소스의 보다 바람직한 활용을 가능하게 하는 방법 및 장치가 크게 요구된다.
본 발명은 효율을 증대시키고 성능을 향상시키기 위해서 통신 시스템의 송신을 제어하는 기술을 제공한다. 일반적으로, 통신 시스템은 지정된 퍼센티지 (예를들어, 99.99%) 의 시간 및/또는 특정 C/I 임계치를 초과하는 수신 신호 레벨을 갖는 특정 퍼센티지 (예를 들어, 99%) 의 사용자에 대하여 달성되는 명시된 최소 평균 비트 레이트에 의해 일반적으로 정의된 특정 커버리지 기준을 충족시키도록 일반적으로 요구된다. 커버리지 요건은, 소수의 간섭 소스로부터의 과도한 간섭을 경험하는 불이익을 입은 작은 퍼센티지의 사용자들에 의해 자주 영향을 받는다.
본 발명은, 이런 사실은 인식하여 커버리지 요건을 달성하는 것이 가능할 때 불이익을 입은 사용자들을 보조하기 위한 다양한 기술들을 제공한다. 본 발명의 일부 양태에 따라서, 시스템의 각각의 셀들은 백오프 인자와 관련된 채널에 대하여 피크 송신 전력 레벨의 감소를 식별하는 백오프 인자 세트 에 따라서 동작하도록 설계된다. 백오프 인자는, 간섭량을 감소시키면서 큰 퍼센티지의 사용자에게 필요한 전력을 제공하도록 정의한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 셀은, 통신 시스템의 변화를 반영하기 위하여 셀이 시스템 리소스를 효율적으로 할당 또는 재할당하도록 하는 적응형 재사용 방식을 사용하여 동작한다. 최초에 재사용 방식을 정의하고 리소스를 셀들에 할당한다. 동작중에, 시스템의 동작 조건의 변화를 검출하며, 필요하면 검출된 변화에 기초하여 재사용 방식을 재정의한다. 예를들어, 셀의 로딩 조건을 검출하며, 리소스를 재할당하거나 검출된 로딩 조건에 기초하여 재사용 방식을 재정의할 수 있다.
본 발명의 일부 다른 양태에 따르면, 데이터 송신을 효율적으로 스케쥴링하고 사용자에게 채널을 할당하는 기술이 제공된다. 데이터 송신은 사용자 우선순위, 일부 공평성 기준, 시스템 요건 및 다른 인자들에 기초하여 스케쥴링할 수 있다. 다수의 채널할당 방식에 기초하여 사용자로의 데이터 송신을 가용 채널에 할당한다. 또한, 채널 메트릭을 공급하는 데. 이는 사용자들을 순위지정하기 위해서 또는 채널 할당을 위해서 사용할 수 있다. 본 발명의 이런 다양한 양태를 이하 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 특정 양태는 통신 시스템의 송신을 제어하는 방법을 제공한다. 본 방법에 따르면, 가용 시스템 리소스는 우선 다수의 채널로 분할된다. 통신 시스템의 하나 이상의 특성이 결정되고, 결정된 시스템 특성에 기초하여 백오프 인자 세트가 채널에 대하여 정의된다. 각각의 채널은 개별 백오프 인자와 관련되며, 이는 0 내지 1 의 범위이며, 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별한다. 데이터 송신은 백오프 인자에 기초하여 결정한 전력 레벨로 채널을 통하여 송신된다. 일반적으로, 하나 이상의 채널은 풀 송신전력을 나타내는 채널의 백오프 인자와 관련되며, 나머지 채널은 일반적으로 1 보다 작은 백오프 인자와 관련된다.
가용 시스템 리소스는 다수의 시분할 다중 (TDM) 시간 슬롯, 주파수 분할 다중 (FDM) 채널, 또는 코드분할 다중접속 (CDMA) 채널로 분할될 수 있다. 그후 채널은 TDM 시간 슬롯, FDM 채널, CDMA 채널, 또는 그들의 조합의 정의된 세트에 대응하게 된다.
백오프 인자는 통신 시스템의 수신기 유닛의 캐리어대 잡음플러스간섭비 (C/I) 특성, 로딩 확률, 필요한 사고 확률 (outage probability), 설정값 (즉, 필요한 C/I), 또는 시스템의 다른 특성이나 파라미터에 기초하여 정의할 수 있다.
각각의 채널에 대한 백오프 인자는 채널에 대하여 추정한 필요 송신 전력 레벨에 기초하여 조절할 수 있다. 필요한 송신 전력은 추정 또는 측정한 C/I, 프레임 소거 레이트 (FER), 사고 확률, 및 다른 것들에 기초하여 추정할 수 있다. 또한, 백오프 인자는 통신 시스템의 변화 (사용자 특성의 변화, 로딩, C/I 요건 등) 에 기초하여 조절할 수 있다. 관련 채널상의 간섭을 감소시키기 위해서 하나 이상의 백오프 인자들이 선택된 기간에 대하여 감소할 수 있다 (또는 가능하게는 0 으로 설정된다). 또한, 지나치게 열악한 프레임 소거 레이트 (FER) 및/또는 사고 확률을 갖는 극히 저하된 채널에 대한 백오프 인자는 0 으로 설정된다.
멀티셀 시스템에 대하여, 셀의 결정된 특성들에 기초하여 각각의 셀에 대하여 백오프 인자 세트를 정의할 수 있다. 간섭을 감소시키기 위해서 특정 셀에 대한 백오프 인자를 재사용 패턴의 인접 셀들의 백오프 인자들로부터 대략적으로 스태거링된다. 셀은 다른 셀 (들) 에게 일시적으로 그들의 송진 전력을 감소 또는 차단하도록 요청하여, 불이익을 입은 특정한 사용자가 서비스를 받도록 할 수 있다. 셀이 전력 감소에 대한 다수의 요구를 수신하는 경우, 셀은 요구된 최대의 전력 감소를 적용할 수 있다. 전력 감소는 다양한 방법으로 적용할 수 있다 (예를들어, 지정된 시간 인터벌로, 정의된 단계들에서, 명시된 양만큼 등). 또한, 셀들에 할당된 백오프 인자는 동일 채널 간섭량을 감소시키도록 변경 또는 조절할 수도 있다. 또한, 각각의 셀은 데이터 송신이 허용되는 시간 인터벌이 지정될 수도 있다. 또한, 백오프 인자는 섹터화된 셀의 섹터들과 관련될 수도 있다 (또는, 특정한 지리적인 영역으로의 임의의 지향성 송신과 관련될 수도 있다).
본 발명의 다른 실시형태는 무선 통신 시스템의 다수의 송신기 유닛을 동작시키는 방법을 제공한다. 본 방법에 따르면, 우선 가용 시스템 리소스를 다수의 채널로 분할한다. 그후, 다수의 셀을 포함하는 재사용 패턴을 시스템에 대하여 정의한다. 재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하며, 결정된 셀 특성에 기초하여 채널 세트를 재사용 패턴의 각각의 셀에 할당한다. 셀 특성을 계속적으로 결정하며, 통신 시스템의 변화를 반영하기 위해서 새로운 세트의 채널을 할당할 수 있다.
일반적으로, 재사용 패턴의 각각의 셀에는 풀파워 레벨의 송신을 위한 채널 세트를 할당하며, 감소한 전력 레벨의 송신을 위한 하나 이상의 채널을 더 할당할 수 있다. 일반적으로, 채널 할당은, 예를들어, 가용 채널의 개수, 재사용 패턴의 셀 개수, 사용자 특성, 셀의 로딩 조건, 및 다른 것 등의 다수의 인자에 의존한다. 일부 구현예에서, 셀은, 추가적인 용량이 필요할 때 비할당 채널을 통하여 송신할 수 있다. 비할당 채널은, 예를들어, 그 추정한 성능, 다른 셀에 의한 점유 확률, 사고 확률 등에 기초하여 선택할 수 있다. 하나 이상의 채널이 특정 기간동안 특정 셀에 의한 송신을 위하여 유보될 수 있다.
본 발명의 다른 특정 실시형태는 통신 시스템의 다수의 수신기 유닛에 데이터 송신을 제공하는 방법을 포함한다. 이 방법에 따르면, 데이터 송신을 스케쥴링하기 위해서 사용하는 제 1 세트의 파라미터를 갱신하고, 사용자들로의 데이터 송신을 순위지정하고 그들의 우선순위에 기초하여 가용 채널들에 할당한다. 송신에 대하여 사용할 제 2 세트의 파라미터를 갱신하고, 갱신한 제 2 세트의 파라미터를 사용하여 데이터 송신을 수신기 유닛에 할당된 채널들을 통하여 송신한다. 데이터 송신의 성능 (예를들어, FER) 을 측정하고, 데이터 송신에 대한 송신 전력 레벨 및/또는 데이터 레이트를 측정한 성능에 기초하여 조절할 수 있다.
제 1 세트의 파라미터들은, 예를들어, 채널 점유확률, 로딩 확률, 수신기 유닛의 C/I 의 특성, 또는 백오프 인자, 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 순위지정을 수행하기 위하여, 채널 메트릭은 갱신한 제 1 세트의 파라미터들을 사용하여 각각의 수신기 유닛에 대한 가용 채널에 대하여 계산할 수 있다. 채널 메트릭은 수신기 유닛에 대한 (예를들어, 구현가능 또는 실제) 누적 스루풋, 사고 확률, 기대 C/I, 또는 일부 다른 측정치들과 관련되며, 간섭 소스로부터의 기대 간섭을 더 반영할 수 있다.
데이터 송신에는 계산한 채널 메트릭에 기초하여 우선순위를 할당하며, 우선순위는 예를들어 송신 지연에 기초하여 변경할 수 있다. 데이터 송신은 할당한 우선순위 및 계산한 채널 메트릭에 기초하여 가용 채널에 할당할 수 있다. 일부 구현예에서는, 최고 우선순위 데이터 송신을 시작으로 하여, 연속적으로 낮아지는 우선순위 데이터 송신을 가용 채널에 할당한다. 일부 다른 구현예에서는, 최고 로드를 시작으로 하여 연속적으로 작아지는 로드 데이터 송신을 가용 채널에 할당한다. 또한, 채널 할당은 데이터 송신의 일부에 대한 데이터 레이트를 대략적으로 동등화할 수 있다.
본 발명의 다른 특정 실시형태는 다수의 채널을 통한 데이터 송신을 통신 시스템의 다수의 수신기 유닛에 제공하는 방법을 포함한다. 본 방법에 따르면, 백오프 인자 세트를 채널에 대하여 정의하며, 여기서 백오프 인자는 채널에 대한 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별한다. 데이터 송신을 채널에 할당하며, 필요한 송신 전력 레벨을 데이터 송신에 대하여 결정한다. 백오프 인자를 필요한 송신 전력 레벨에 따라서 조절하고, 데이터 송신을 조절한 백오프 인자에 따라서 채널들을 통하여 송신한다. 백오프 인자를 정의하고 조절하며, 데이터 송신을 스케쥴링하고, 채널을 할당하는 위에서 설명한 다양한 양태를 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 특정 실시형태는 시스템 데이터 프로세서, 하나 이상의 변조기, 및 하나 이상의 안테나를 구비하는 송신기 유닛을 제공한다. 시스템 데이터 프로세서는 입력 데이터 스트림을 수신하여 다수의 채널 데이터 스트림으로 분할하고, 채널 데이터 스트림을 처리한다. 처리된 채널 데이터 스트림을 수신하고 변조하여, 변조기 (들) 은 다수의 채널을 통하여 다수의 수신기 유닛 에 송신할 다수의 데이터 송신을 포함하는 하나 이상의 변조된 신호를 발생시킨다. 각각의 채널은 0 내지 1 의 범위인 개별 백오프 인자와 관련되며, 이는 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별한다. 안테나 (들) 는 변조된 신호 (들) 를 송수신한다.
채널들에 대한 백오프 인자는, 예를들어 C/I 특성 또는 시스템의 로딩 등의 다양한 시스템 특성에 기초하여 정의한다. 변조기 (들) 는 직교 주파수 분할 다중 (OFDM) 변조를 구현하도록 설계할 수 있다.
본 발명의 또다른 특정 양태는 하나 이상의 안테나, 하나 이상의 복조기, 및 데이터 프로세서를 구비하는 수신기 유닛을 제공한다. 안테나는, (1) 입력 데이터 스트림을 복수의 채널 데이터 스트림으로 분할하고, (2) 복수의 채널 데이터 스트림을 처리하고 변조하여, 다수의 채널을 통하여 송신할 다수의 데이터 스트림을 포함하는 하나 이상의 변조된 신호를 생성하고, (3) 복수의 채널과 관련된 백오프 인자 세트에 따라서 다수의 데이터 송신의 전력 레벨을 조절함으로써, 발생되고 송신된 하나 이상의 변조된 신호를 수신한다. 변조기 (들) 는 변조된 신호 (들) 를 수신하고 복조하여 하나 이상의 복조된 심볼 스트림을 생성하고, 복조된 심볼 스트림 (들) 을 처리하여 출력 데이터를 생성한다.
이하 설명하는 바와 같이, 다양한 다른 실시형태의 송신기 및 수신기 유닛을 제공할 수 있다. 또한, 이하 다양한 양태, 특성, 및 실시형태의 통신 시스템을 설명한다.
이하 본 발명의 특징과 이점을 도면과 관련하여 보다 상세하게 설명하며, 도면에서 동일한 인용 부호는 명세서 전반에 걸쳐 동일한 대상을 가리킨다.
도 1 은 본 발명의 일부 양태와 실시형태를 구현할 수 있으며 다수의 사용자를 지원하는 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2 는 특정 통신 시스템의 다수의 고정 재사용 패턴에 대하여 달성되는 C/I 의 누적 분산 함수 (CDF) 이다.
도 3 은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 통신 시스템의 동작을 일반적으로 설명하는 흐름도이다.
도 4 는 본 발명의 적응형 재사용 방식의 특정 구현예를 나타내는 흐름도이다.
도 5 는 본 발명의 적응형 재사용 방식의 일부 실시형태를 사용할 수 있는 3-셀 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6 은 도 5 에 나타낸 3-셀 시스템에서의 리소스 분할 및 할당의 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 7 은 풀파워로 모든 셀이 송신할 때 1-셀 재사용패턴에 의해 달성되는 C/I 의 CDF 를 나타내는 도면이다.
도 8 은 3-셀 적응형 재사용 방식을 사용하는 21-셀 시스템을 나타내는 도면이다.
도 9 는 데이터 송신의 스케쥴링 방식의 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
도 10 은 요구 기반 채널 할당 방식 (demand based channel assignment scheme) 의 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
도 11 은 채널 업그레이드 방식의 실시형태를 나타내는 흐름도이다.
도 12 는 2 개의 서로다른 산란 환경에 대한 설정값 (set point) 의 함수인 평균 재사용 계수의 그래프이다.
도 13A 는 4 개의 송신 안테나와 4 개의 수신 안테나를 갖는 4 ×4 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 모드에 대하여 C/I 의 함수로서 주어진 사용자 스루풋의 그래프이다.
도 13B 는 5 개의 서로다른 시뮬레이션에 아용하는 셀 레이아웃을 나타내는 그래프이다.
도 13C 는 평균 사용자 스루풋이 5 개의 재사용 방식들 각각에 대하여 X 축 상에 주어진 값 아래로 떨어지는 확률의 그래프이다.
도 14 는 본 발명의 일부 양태와 실시형태를 구현할 수 있는 MIMO 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 15 는 도 14 에 나타낸 송신 시스템의 데이터 프로세서와 변조기의 실시형태의 블록도이다.
도 1 은 본 발명의 일부 양태와 실시형태를 구현할 수 있고 다수의 사용자를 지원하는 통신 시스템 (100) 을 나타내는 도면이다. 시스템 (100) 은 다수의 셀 (102a 내지 102g) 에 대하여 통신을 제공하며, 각각 기지국 104 에 의해 서비스를 제공받는다. 셀은 원하는 영역에 대한 커버리지를 달성하도록 구성된다. 커버리지 영역은, 예를들어, 터미널 (106) 의 사용자가 특정 등급의 서비스 (GOS) 를 달성할 수 있는 영역으로 정의할 수 있다. 커버리지 영역내의 터미널 (106) 은 고정되거나 (즉, 움직이지 않거나) 이동하며, 일반적으로 일차 기지국에 의해 서비스를 제공받는다. 각각의 액티브 터미널에 대하여, 다른 기지국과 터미널로부터의 송신은 잠재적 간섭을 나타낸다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 다양한 터미널 (106) 이 시스템에 걸쳐서 분산되어 있다. 각각의 터미널 (106) 은, 예를들어 "소프트 핸드오프" 를 사용하는지 또는 다수의 기지국으로부터 다수의 송신을 수신하도록 동작하는지 (동시에 또는 순차적으로) 에 따라서, 임의의 주어진 시간에 다운링크 및 업링크를 통하여 하나 이상의 기지국과 통신한다. 다운링크는 기지국으로부터 터미널로의 송신을 말하며, 업링크는 터미널로부터 기지국으로의 송신을 말한다.
도 1 에서, 기지국 (104a) 은 다운링크를 통하여 터미널 (106a 및 106j) 로 데이터를 송신하고, 기지국 (104b) 은 터미널 (106b 및 106j) 로 데이터를 송신하고, 기지국 (104c) 은 터미널 (106c) 로 데이터를 송신한다. 도 1 에서, 화살표를 갖는 실선은 기지국으로부터 터미널로의 데이터 송신을 나타낸다. 화살표를 갖는 점선은 터미널이 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하지만 데이터 송신은 없는 것을 나타낸다. 단순하도록, 업링크 통신은 도 1 에 나타내지 않았다.
시스템 (100) 은 발명의 명칭이 "HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPOLYING MULTI-CARRIER MODULATION " 인 2000년 3월 22일자출원 미국특허출원 제09/532,492호 (대리인 관리번호 PD000151) 호에 개시된 시 스템이나 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION" 인 미국특허출원 제08/963,386호에 개시된 시스템에 기초하여 설계할 수 있으며, 이들 모두 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조한다. 또한, 시스템 (100) 은 IS-95 표준, W-CDMA 표준, 다른 표준들, 및 그들의 조합 등 하나 이상의 CDMA 표준을 지원하는 CDMA 시스템으로서 설계할 수도 있다.
시스템 (100) 에서, 다수의 터미널은 공동 리소스, 즉 전체 동작 대역폭, W 를 공유한다. 특정 터미널에서 원하는 레벨의 성능을 달성하기 위하여, 다른 송신들로 인한 간섭을 허용 레벨로 줄일 필요가 있다. 또한, 주어진 동작 대역폭에 대하여 고 데이터 레이트로 신뢰성있게 송신하기 위해서는, 특정한 레벨 이상의 캐리어대잡음플러스간섭비 (C/I) 로 동작하는 것이 필요하다. 종래에는, 각각 특정한 셀에 할당되는 일부분으로 전체 가용 리소스를 분할하여, 간섭의 감소와 필요한 C/I 를달성하였다.
예를들어, 전체 동작 대역폭 W 는 N 개의 동일한 동작 주파수 대역 (즉 B = W/N) 으로 분할되며, 각각의 셀은 N 개의 주파수 대역중의 하나에 할당된다. 높은 스펙트럼 효율을 달성하기 위해서 주파수 대역을 주기적으로 재사용한다. 도 1 에 의해 지원되는 7-셀 재사용 패턴에 대해서, 셀 (102a) 에는 제 1 주파수 대역이 할당될 수 있고, 셀 (102b) 에는 제 2 주파수 대역이 할당될 수 있으며, 다른 셀들도 이런식으로 다른 주파수 대역이 할당될 수 있다.
일반적으로, 통신 시스템은 예를들어 서비스 품질 (QOS; quality of service), 커버리지 (coverage), 및 성능 요건 (performance requirement) 을 포함하는 다수의 시스템 요건에 따라서 설계한다. 일반적으로, 서비스 품질은 커버리지 영역 내의 모든 터미널이 소정 퍼센티지의 시간당 명시한 최소 평균 비트를 달성할 수 있는가로 정의한다. 예를들어, 시스템은 임의의 터미널에 99.99% 의 시간동안 1Mbps 이상의 최소 평균 비트 레이트를 제공할 것이 요구된다. 커버리지 요건은 특정 C/I 임계치를 초과하는 수신 신호레벨을 갖는 임의의 퍼센티지 (예를들어, 99%) 의 터미널이 명시한 등급의 서비스를 달성할 것을 나타낼 수 있다. 그리고, 동작 요건은 최소 평균 비트 레이트, 특정 비트-에러-레이트 (BER), 특정 프레임-소거-레이트 (FER), 또는 일부 다른 요건에 의해 정의할 수 있다. 이들 요건은 가용 리소스의 할당과 시스템 효율에 영향을 준다.
도 2 는 특정 통신 시스템에 대한 다수의 재사용 패턴에 대하여 달성되는 C/I 의 누적 분산 함수 (CDF) 이다. 수평축 x 는 C/I 를 나타내고 수직축은 특정 터미널이 수평축에 나타낸 것보다 작은 C/I 를 달성한 확률 (즉, P(C/I〈 x)) 을 나타낸다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 실질적으로 아무 터미널도 0 보다 열등한 C/I 를 달성하지는 않는다. 또한, 도 2 는 재사용이 커질수록 C/I 가 커지는 확률이 증가하는 것을 나타낸다 (즉, 7-셀 재사용 패턴에 대한 P(C/I 〉x) 가 1-셀 재사용 패턴에 대한 P(C/I 〉x) 보다 크다).
도 2 의 C/I CDF 는 통신 시스템의 성능을 특성화하기 위해 사용할 수 있다. 예를들어, 10 dB 이상의 C/I 가 99.99% 의 시간동안 1 Mbps 의 최소 순간 비트 레이트를 만족시켜야 한다고 가정한다. 한 개를 재사용하는 경우 (즉, 모든 셀이 동일한 채널을 재사용하는 경우), 필요한 성능을 달성할 수 없는 확률 (즉, 사고확률은 대략 12% 이다. 유사하게, 3 개, 4 개, 및 7 개의 셀을 재사용하는 경우는 각각 5.4%, 3.4%, 및 1.1% 의 사고확률에 각각 대응한다. 따라서, 99% 의 사용자에 대하여 99.99% 시간동안10dB C/I 를 달성하기 위하여, 본 예에서는 7 이상의 재사용이 요구된다.
송신 전에 데이터를 변조하기 위하여 다수의 변조 방식을 사용할 수 있다. 이들 변조방식은 M 진 위상 시프트 키잉 (M-PSK), M 진 직교 진폭 변조 (M-QAM), 및 다른 것들을 포함할 수 있다. 다수의 대역폭 효율 변조 (bandwidth efficient modulation) 의 스펙트럼 효율은 헤르쯔당 초당 송신되는 데이터량으로서 정량화되는, 이를 표 1 의 컬럼 2 에 제공한다. 특정 비트 에러 레이트 (예를들어 1% 의 BER) 를 달성하기 위해 필요한 C/I 는 표 1 의 컬럼 3 에 제공한다.
Figure 112007062267363-pct00001
도 2 의 달성가능 C/I 의 누적 분산 함수와 표 1 의 C/I 의 함수인 달성가능 변조효율를 사용하여, 각각의 재사용 방식의 평균 채널 효율 ECH 을 변조 효율의 가중합으로서 결정할 수 있고, 여기서 가중치은 필요한 C/I 를 달성할 확률에 의해 결정한다. 예를들어, 가능할 때마다 BPSK 내지 64-QAM 을 시스템에서 사용하는 경우, 평균 채널 효율은,
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Figure 112002031832272-pct00002
와 같이 계산할 수 있다.
다양한 재사용 패턴 (예를들어, 1-셀, 3-셀, 5-셀, 및 7-셀) 에 대한 평균 채널 효율은 표 2의 컬럼 2 에 주어진다. 또한, 평균 (즉, 종합) 스펙트럼 효율이 표 2 의 컬럼 3 에 제공되는 데, 이는 평균 채널 효율을 재사용 계수로 나눔으로써 계산한다. 표 2 에서, 평균 채널 효율은 재사용이 증가함에 따라 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나, 재사용이 증가함에 따른 이런 채널 효율 이득은, 터미널의 단지 일부분만이 각각의 채널을 동시에 사용할 수 있게 하는 종합 스펙트럼 효율의 손실에 의한 오프셋보다 더 크다. 따라서, 종합 스펙트럼 효율은 재사용이 증가함에 따라서 감소한다.
Figure 112007062267363-pct00003
적응형 재사용 방식
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본 발명은 더 큰 효율성을 달성하고 시스템 요건에 부합하는 것이 가능한 보다 효율적인 방식으로 가용 시스템 리소스 (즉, 스펙트럼) 를 공유할 수 있게 하는 적응형 재사용 방식을 제공한다. 본 발명의 적응형 재사용 방식에 따라서 재사용 플랜은 정의하며, 초기에 각각의 셀에 전체 가용 리소스의 일부를 할당한다. 필요한 경우, 전체 가용 리소스의 큰 부분을 동시에 사용할 수 있도록 각각의 셀을 할당할 수 있다. 초기 할당은, 고정 재사용 방식과 유사할 수 있고, 이하 설명하는 바와 같이, 예를들어, 가용 채널의 서브세트, 그들의 피크 허용된 송신 전력 레벨을 갖는 채널 세트, 또는 일부 다른 할당을 포함할 수 있다.
시스템 로드가 낮은 경우, 각각의 셀은 할당된 리소스를 사용하여 사용자에게 송신한다. 로드가 증가하거나 시스템 특성이 변하는 경우, 시스템 조건과 보다 잘 부합하도록 시스템 리소스를 재할당할 수 있다. 일부 적응형 재사용 방식에서, 리소스가 제한된 셀들은 다른 셀들에 할당된 리소스를 사용하여 그들의 셀내의 사용자의 일부에 송신할 수 있다. 또한, 필요한 경우 (예를들어, 불이익을 본 사용자에 대하여 필요한 C/I 를 제공하기 위하여), 특정 셀에 대하여 할당된 리소스의 전부 또는 일부분을 일시적으로 재할당, 보류, 또는 축소할 수 있다 .
따라서, 본 발명은, 시스템 요건에 부합하고 높은 효율을 달성하도록, 셀에 리소스를 동적 및/또는 적응적으로 할당하고, 셀이 사용자에게 리소스를 동적 및/또는 적응적으로 할당하도록 하는 기술을 제공한다. 리소스를 재구성하고 재할당하는 기술은 본 발명의 시스템이 종래의 비조절, 고정 재사용 기술을 사용하는 시스템에 의해서는 매치될 수 없는 효율과 성능 레벨을 달성할 수 있게 한다. 이하, 본 발명의 다양한 양태, 실시형태 및 구현예를 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 간섭을 겪는 임의의 통신 시스템에 적용할 수 있다. 예를들어, 본 발명은, 재사용을 통해 성능을 향상시키는 무선 (예를들어, 셀룰라) 통신 시스템, 위성 통신 시스템, 고주파 통신 시스템, 및 다른 시스템들에 적용할 수 있다. 특히, 본 발명은 고 데이터 레이트 서비스를 수용하도록 설계한 고정 터미널, 다중접속 통신 시스템의 스펙트럼 효율을 향상시키기 위해 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명은 단지 사용자의 일부가 통신 시스템에서 불이익을 입는 것을 인식하여, 평균 재사용을 향상시키고 고효율을 달성하기 위하여 이런 관찰을 이용한다. 일반적인 통신 시스템에서, 큰 퍼센티지의 사용자가 원하는 레벨의 성능을 위해 필요한 설정값과 동일하거나 이를 초과하는 C/I 를 관찰한다 (설정값은, 원하는 레벨의 성능, 예를들어, 1% BER 또는 0.01% 사고확률, 또는 일부 다른 기준을 달성하기 위하여 필요한 특정 C/I 이다). 이들 사용자에 대하여, 유너티 재사용 패턴 (unity reuse pattern) 을 사용할 수 있다. 설정값 보다 낮은 C/I 를 갖는 사용자의 일부에 대하여, 필요한 성능을 제공하기 위하여 일부 다른 재사용 방식 및/또는 일부 다른 기술을 사용할 수 있다. 본 발명의 양태에 따르면, 재사용 방식은 예를들어 관찰된 로딩 조건, 시스템 요건 및 다른 것 등의 다수의 인자에 기초하여 동적으로 및/또는 적응적으로 조절될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 통신 장치의 다양한 양태를 일반적으로 설명하는 도면이다. 최초에, 단계 310 에서, 이하 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 재사용 방식을 정의한다. 재사용 방식은 특정 재사용 패턴, 특정 재사용 셀 레이아웃, 셀들에 대한 리소스 할당, 동작 파라미터 등의 다양한 양태를 포함한다. 재사용 방식은 시스템에 의한 동작용 프레임워크 (framework) 를 제공한다. 그후, 단계 320 에서, 시스템은 정상적인 방식으로 동작하고, 정의한 재사용 방식에 따라서 사용자에게 송신한다. 정상 동작중에, 단계 330 에서 성능을 평가한다. 이하 설명하는 바와 같이, 다양한 파라미터와 성능 지표를 평가할 수 있다.
그후, 단계 340 에서, 시스템 성능이 허용가능한지에 대하여 결정한다. 시스템 성능이 허용가능하지 않는 경우, 프로세스는 단계 310 으로 복귀하여 재사용 방식을 다시 정의한다. 다시 정의한 재사용 방식은 다양한 동작 파라미터에 대한 변화를 포함할 수 있고, 다른 재사용 패턴 및/또는 재사용 셀 레이아웃의 선택도 포함할 수 있다. 예를들어, 초과 간섭을 겪게되는 경우, 재사용 패턴은 증가할 수 있다 (예를들어, 3-셀에서 7-셀로). 다른 상황에서, 시스템 성능이 허용가능한 경우, 시스템은 단계 320 으로 복귀하여 사용자에게 송신을 계속한다. 단계 310 내지 340 은 시스템이 동작하는 동안 진행중 프로세스 (ongoing process) 를 형성한다.
도 4 는 본 발명의 적응형 재사용의 특정 구현예의 흐름도이다. 실시형태에서, 변화하는 시스템 조건에 대한 재사용 방식의 진행과 적용은 시스템의 정상동작과 함께 수행된다. 따라서, 도 4 의 단계들 중 일부는 도 3 의 유사한 단계에 대응한다.
최초에, 단계 410 에서, 통신 시스템은 하나 이상의 파라미터에 의해 그리고 시스템으로부터 수집한 정보를 사용하여 특성화된다. 이런 정보는 시스템 데이터베이스 (430) 에 저장할 수 있다. 예를들어, 이하 설명하는 바와 같이, 각각의 셀에서 사용자가 경험하는 간섭을 결정하고, 간섭 특성화를 진행할 수 있다. 간섭 특성화는 셀 단위로 수행하며 일반적으로 각각의 셀의 모든 사용자에 대한 평균 간섭 레벨을 특성화하는 것을 포함한다. 간섭 특성화용으로 사용하는 정보는, 예를들어, 셀의 C/I CDF, 각각의 셀에 의해 서비스를 받는 각각의 사용자에 대한 간섭 제한 매트릭스, 및 다른 것들을 포함할 수 있다. 각각의 간섭 제한 매트릭스는 다른 셀로부터 사용자가 관찰하는 특정 임계치 레벨보다 높은 간섭 전력 레벨을 설명한다. 또한, 셀이 가용 채널을 통하여 송신하는 확률은 이하 설명화는 바와 같이 수집 및 분석된다. 특성화를 위한 정보는 신규 셀 및 사용자들을 설명하고 시스템의 임의의 변화를 반영하기 위하여 주기적으로 갱신할 수 있다.
그후, 단계 412에서, 진행된 시스템 특성화 및 다른 시스템 제한, 및 고려 사항을 이용하여 재사용 플랜을 정의된다. 일반적으로, 재사용 플랜은 재사용 클러스터의 사이즈 Nr (즉, 재사용 개수) 및 정의된 재사용 클러스터를 갖는 초기 셀 재사용 레이아웃을 정의하는 것을 포함한다. 예를들어, 재사용 클러스터는 1-셀, 3-셀, 7-셀, 19-셀 재사용 패턴에 대응할 수 있다. 재사용 클러스터의 선택과 재사용 레이아웃의 설계는 단계 410 에서 진행한 데이터에 기초하여 달성할 수 있다.
그후, 단계 414 에서 추가적인 시스템 파라미터 및/또는 동작 조건을 정의한다. 이하 설명하는 바와 같이, 일반적으로, 이는, 시간 단위, 주파수 대역, 또는 일부 다른 단위로, 전체 가용 시스템 리소스를 채널들로 분할하는 것을 포함한다. 사용한 채널의 개수는 단계 412 에서 정의한 재사용 플랜에 기초할 수 있다. 그후, 가용 채널들을 세트로 관련지우고, 각각의 셀을 채별 채널 세트에 할당한다. 세트는 중첩하는 채널을 포함할 수 있다 (즉, 특정 채널은 하나 이상의 세트에 포함될 수 있다). 이하, 리소스 분할과 할당을 보다 상세하게 설명한다.
또한, 일반적으로 정의하는 다른 파라미터는, 예를들어, 스케쥴링 인터벌, 시스템내 셀의 동작 설정값, 할당된 채널 세트와 관련된 백오프 인자, 백오프 인자 한계, 백오프 인자에 대한 조절용 스텝 사이즈, 및 다른 것을 포함한다. 백오프 인자는 채널에 대한 피크 송신 전력 레벨의 감소를 결정한다. 이하 보다 구체적으로 설명하는 파라미터 및 조건은, 정상동작 동안 셀이 따르는 동작 규칙 세트와 유사하다.
그후, 단계 416 에서, 정의한 재사용 플랜에 대하여 시스템의 성능을 평가한다. 이런 평가는, 예를들어, 시스템의 사용자가 경험하는 유효 링크 마진 (effective link margin), 사고 확률, 및 다른 성능 측정치를 결정하는 것을 포함한다. 예를들어, 각 셀의 각 채널의 사용자에 대한 유효 링크 마진을 계산할 수 있다. 계산한 링크 마진에 기초하여, 사용자들의 개별 성능뿐만 아니라 시스템의 평균 스루풋의 추정치를 밝힐 수 있다.
일단 시스템 성능을 평가하면, 단계 418 에서, 정의한 재사용 플랜의 효율성 (즉, 성능) 에 대한 결정을 한다. 시스템 성능이 시스템 요건 세트에 맞지 않는 경우, 프로세스는 단계 412 로 복귀하고 재사용 플랜을 다시 정의한다. 시스템 목표를 달성할 때까지 단계 412 내지 418 을 반복적으로 수행한다.
시스템 성능이 시스템 요건에 맞는 경우, 단계 420 에서는, 시스템이 변경되었는지에 대하여 결정을 한다. 변경이 없는 경우, 프로세스는 종료한다. 다른 상황에서는, 단계 410 에서 수행한 시스템 특성화에 의해 단계 424 에서 시스템 데이터베이스 (430) 를 갱신한다. 그후, 시스템은 단계 410 에서 재특성화되어, 시스템의 변화를 반영한다. 이하, 도 4 의 단계들을 보다 상세하게 설명한다.
도 4 에 나타낸 프로세스는 주기적으로 또는 시스템 변경을 검출하는 경우 수행할 수 있다. 예를들어, 시스템이 성장 또는 변경될 때, 예를들어 신규셀 및 사용자가 추가되거나, 존재하고 있는 셀과 사용자가 제거 또는 변경될 때, 수행 할 수 있다. 이 프로세스는 시스템이 예를들어 사용자 분포, 토폴로지, 토포그래피에서의 변경에 적응할 수 있게 한다.
본 발명은 (1) 재사용 방식의 설계와 적응, (2) 셀로의 리소스 (즉, 채널) 할당, (3) 사용자에 대한 송신의 스케쥴링, (4) 셀에 의해 할당된 채널의 사용자로의 할당, (5) 채널 할당에서 사용하는 파라미터, 및 다른 것들을 포함하는 다수의 양태를 포함할 수 있다. 이하, 이들 양태 각각을 보다 상세하게 설명한다.
채널 구조
본 발명에 따르면, 셀과 사용자들이 공유하는 리소스는, 시분할 다중 다중화 (TDM), 주파수 분할 다중화 (FDM), 코드분할 다중 접속 (CDMA), 및 랜덤 억세스 기술을 포함하는 다수의 서로다른 다중화 방식을 사용하여 달성할 수 있다. 또한, 다른 다중화 방식들과 그들의 조합을 사용할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 선택한 다중화 방식(들)을 사용하여 가용 시스템 리소스를 부분들로 분할한다.
TDM 기반 방식에서는, 송신 시간을 시간 단위 (예를들어, 타임 슬롯, 프레임 또는 일부 다른 단위들) 로 분할하고, 각각의 셀에는 다수의 타임 슬롯들을 할당한다. 각각의 시간 유닛에 대하여, 그 시간 단위에 할당된 셀에 의해 하나 이상의 사용자들에게 시스템의 전체 동작 주파수 대역을 할당한다. FDM 기반 방식에 대하여, 전체 동작 주파수 대역을 다수의 주파수 대역 (또는 서브 대역) 으로 분할할 수 있고, 각각의 셀에는 다수의 주파수 대역을 할당한다. 셀은 할당한 주파수 대역을 사용하여 사용자에게 (계속하여) 송신할 수 있다. CDMA 기반 방식에 대하여, 요구에 따라서 사용자에게 코드를 할당할 수 있다. 모든 다중화 방식에 대하여, 고효율성을 달성할 수 있도록 가용 리소스를 할당한다.
도 5 는 본 발명의 적응형 재사용 방식의 일부 실시형태를 사용하는 3-셀 시스템을 나타내는 도면이다. 간단하게, 본 발명의 일부 양태 및 실시형태를 3-셀 시스템으로서 이하 설명한다. 그러나, 구체적인 세부사항은 설명을 위한 것일 뿐 본 발명은 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 다른 구현예 및 여기서 설명하는 양태와 실시형태의 변경 및 변형을 수행할 수 있으며, 이들 변경과 변형은 모두 본 발명의 실시형태에 속하는 것이다.
도 6 은 도 5 에 나타낸 3-셀 시스템에 대한 리소스 분할 및 할당의 실시형태를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 시스템 리소스를 12 부분으로 분할할 수 있다. 분할은 시간 또는 주파수 영역, 또는 이들의 조합으로 구현할 수 있다. 따라서, 수평축은 TDM 또는 FDM 을 사용하는가에 따라서, 시간 또는 주파수중의 하나를 나타낼 수 있다. 예를들어 12 부분은 TDM 기반 방식에 대해서는 12 개의 시분할 다중화된 타임 슬롯을 나타내고, FDM 기반 방식에 대해서는 12 개의 주파수 대역을 나타낼 수 있다. 또한, 부분들 각각을 여기서는 "채널" 이라고 한다.
3-셀 시스템에 대하여, 분할한 시스템 리소스를 3 개의 채널 세트로 관련지우며, 최초에 각각의 셀에는 채널 세트들중의 하나를 할당한다. 각각의 채널 세트는 사용하는 특정 재사용 방식에 따라서, 12 개의 가용 채널 모두 중에서 일부를 포함한다. 예를들어, 도 6 에 나타낸 실시형태에서, 셀 1 에는 채널 1 내지 4 가 할당되고, 셀 2 에는 채널 5 내지 8 이 할당되고, 셀 3 에는 채널 9 내지 12 가 할당된다. 일부 다른 실시형태에서, 각각의 셀에는 다른 채널에 할당된 하나 이상의 채널을 포함하는 개별 채널 세트가 할당될 수 있다. 이들 실시형태에서, 각각의 셀에는 셀이 채널 각각을 통하여 송신할 수 있는 최대 전력을 결정하는 백오프 인자 세트가 할당된다. 모든 실시형태에 대하여, 또한 할당된 채널은, 예를들어, 동작 조건 (예를들어, 시스템 로드) 에 기초하여 동적 및/또는 적응적으로 변화할 수 있다.
낮은 로드에서, 셀 각각은 사용자를 "더 우수한" 할당 채널에 할당한다. 도 6 에 나타낸 채널 할당에 대하여 셀 1 의 사용자는 채널 1 내지 4 에 할당되고, 셀 2 의 사용자는 채널 5 내지 채널 8 에 할당되며, 셀 3 의 사용자는 채널 9 내지 12 가 할당된다. 각각의 셀의 로드가 4 명 이하의 사용자인 경우, 인접 셀로부터의 동일채널 간섭 (co-channel interference) 이 존재하지 않고, 각각의 사용자는 그 설정값을 달성할 수 있다. 임의의 셀의 로드가 4 명의 사용자를 초과하는 경우, 그 셀은 추가 사용자를 다른 셀의 채널에 "직교" 하지 않을 수 있는 채널에 할당할 수 있다. 로드는 일반적으로 각각의 셀에서 독립적으로 변화하기 때문에, 할당된 비직교 채널이 임의의 인접 셀들에 의해 점유되지 않는 것이 가능하다. 이 경우의 확률 (즉, "비충돌" 확률 (probability of non-collision)) 은 각각의 인접 셀의 로드의 함수이다.
본 발명의 일부 실시형태들에 따르면, 셀 내의 가용 채널의 서브세트에는 일정한 형태의 "보호" 를 제공할 수 있다. 예를들어, 셀에 의한 독점적인 사용에 대하여 주기적으로 채널 세트를 예비할당함으로써, 보호를 달성할 수 있다. 또한, 배타성 (exclusivity) 은 단지 필요한 경우에 그리고 단지 불이익을 받은 액티브 사용자를 만족시키기 위해 필요한 범위까지 실행가능하도록 정의할 수 있다. 보호된 채널은 다양한 수단에 의해 인접셀 (neighbor cell) 로 식별된다. 예를들어, 셀은 보호된 채널의 리스트를 그 인접셀로 통신한다. 그후, 인접셀은 보호된 채널을 통한 송신 전력을 일시적으로 감소시키고, 보호된 채널을 통한 송신을 중지한다. 인접셀로부터의 과도한 간섭으로 인하여 원하는 C/I를 달성할 수 없는 불이익을 입은 사용자에게 서비스를 제공하기 위해 채널 보호를 사용할 수 있다. 이들 경우에 대하여, 불이익을 입은 사용자의 요건이 만족되기만 하면, 채널 보호를 제거할 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따라서, 채널 조건이 허용불가한 레벨로 악화되는 경우 (예를들어, FER 이 일정 퍼센티지보다 높은 경우 또는 고장 확률이 특정 임계값을 초과하는 경우), 셀은 일부 채널상에서 그들 자신에게 "블로킹 (즉, 송신 차단)" 을 부여한다. 각각의 셀은 채널의 성능을 측정하고, 채널이 향상되었고 신뢰성있는 통신이 달성될 수 있다는 타당한 확실성이 있을 때까지 열악한 성능의 채널에 블록킹을 자기 부여한다.
채널 보호와 블로킹은, 예를들어 셀의 조건에 기초하여 동적으로 및/또는 적응적으로 수행할 수 있다.
전력 백오프 인자
본 발명의 일양태에 따르면, 셀로부터의 송신 전력은 성능과 효율을 향상시 키도록 제한 (백오프) 할 수 있다. 특정 셀에 대하여, 일부 사용자는 일부 다른 사용자들보다 다른-셀 간섭 (other-cell interference) 을 덜 받을 수 있다. 이 사실을 이용하는 백오프 구조를 부여함으로써, 시스템 스루풋 및 성능의 향상을 구현할 수 있다.
전력 백오프는, 하나 이상의 선택한 타임 슬롯에서, 또는 하나 이상의 선택한 셀에 의해서, 또는 그들의 조합에 의해서 적용할 수 있다. 전력 백오프는 셀의 선택한 사용자들에게 추가적으로 또는 선택적으로 적용할 수 있다. 최대 송신 전력 레벨로부터 특정한 백오프에서 셀을 동작시킴으로써, 송신 전력을 특정 송신 전력으로 제한함으로써, 또는 셀의 송신 전력을 턴오프함으로써, 백오프를 달성할 수 있다. 일실시형태에서, 각각의 셀은 셀의 동작 조건에 기초하여 백오프를 적용하여, 다른 셀의 사용자에 대한 간섭을 제한하면서도 원하는 성능을 제공하도록 한다.
전력 백오프 방식은 다수의 파라미터에 기초하여 설계한다. 예를들어, 전력 백오프 방식은 사용자의 특정 로딩 조건, 필요한 성능 등을 고려하도록 설계할 수 있다. 또한, 전력 백오프 방식은 임의의 파라미터의 변경을 해결하도록 조절된다.
특정 실시형태에서, 전력 백오프는 셀내의 사용자의 전체적인 효과의 C/I 분산에 기초하여 선택한다. (예를들어, 그들의 사용 프로필 등에 기초하여 이들 사용자들의 비균일 가중 (non uniform weighting) 을 적용할 수 있다. 이 가중은, 예를들어 시간대에 의존 (time of day dependent) 하여 적응적으로 및/또는 동 적으로 수행할 수 있다). 최초에, C/I 는 예를들어 셀에 의해 송신된 파일럿에 기초하여 사용자들에 의해 측정될 수 있다. 동시에, 사용자는 셀로부터 간섭 레벨 (I) 를 측정할 수 있고, 나중에 이는, 이하 설명하는 바와 같이 초과 간섭을 유발하는 셀의 송신 전력을 제어하는 데 사용될 수 있다. 일차 또는 홈 셀로부터 수신하여 측정한 신호 레벨 (즉, C) 과 다른 셀로부터 수신한 신호레벨의 합은 일차 셀에 보고되고, 이는 나중에 셀에 대한 유효 C/I CDF 를 수집하고 특성화한다. 선택적으로, 일차 셀에는 C/I 특성화가 제공될 수 있다.
C/I 특성화를 단순화하기 위해서 여러가지 가정을 할 수 있다. 예를들어, 간섭 셀은 풀 파워로 동작한다고 가정할 수 있다. C/I 분산은, 모든 셀이 풀파워로 송신할 때의 특정 C/I 값보다 큰 C/I 를 갖는 셀 사용자의 퍼센티지에 대한 표시를 제공한다.
도 7 은 모든 셀이 풀파워로 송신할 때, 1-셀 재사용 패턴에 대하여 달성한 C/I 의 누적 분산 함수 (CDF) 의 일예를 나타내는 도면이다. 도 7 에 나타낸 C/I 분산을 사용하여, 각각 유사한 다른-셀 간섭을 경험하는 (즉, 일정 범위의 값들 이내의 C/I 를 갖는) 사용자들에 대응하는 세트들로 사용자 모집단을 분할될 수 있다. 예를들어, 도 7 에 나타낸 CDF 는 Nc = Nr·Ns 세트로 분할할 수 있고, 여기서 Nr 는 재사용 클러스터내 셀의 개수이고, Ns 는 클러스터내에 셀당 할당된 직교 채널의 개수이다. 다음 예에 있어서, Ns = 4 이고 Nr = 3 이므로, Nc = 12 가 된다. 다음예에서는, 비동일 사이즈 세트 분할도 정의할 수 있지만 세트들은 동일한 사이즈로 선택된다 (즉, 동일한 퍼센티지의 사용자가 각각의 세트에 포함된다).
표 3 은 Nc = 12 개의 사용자 세트를 식별하고, 12 개의 사용자 세트각각의 사용자들에 대한 최소 C/I 를 표로 나타낸다. 12 개의 사용자 세트가 존재하고 각각의 세트가 동일한 사이즈이기 때문에, 각각의 세트는 셀 내의 사용자들의 대략 8.3% 를 포함한다. 제 1 세트는 10 dB 이하의 C/I 를 갖는 사용자들을 포함하고, 제 2 세트는 10 dB 내지 13 dB 범위의 C/I 를 갖는 사용자들을 포함하고, 제 3 세트는 13 dB 내지 15 dB 범위의 C/I 를 갖는 사용자들을 포함하고, 제 4 세트는 15 dB 내지 17 dB 범위의 C/I 를 갖는 사용자들을 포함하며, 이런식으로 계속하여, 마지막 세트는 34.5 dB 보다 큰 C/I 를 갖는 사용자들을 포함한다.
Figure 112002031832272-pct00004
도 7 및 표 3 에서 알 수 있듯이, 셀내의 사용자들은 서로다른 C/I 특성을 갖는다. 이들 사용자는 서로다른 레벨의 성능을 달성하거나, 특정 레벨의 성능에 대하여 서로다른 전력 레벨을 요구할 수 있다.
예로서, 허용가능한 에러 레이트로 희망 데이터 레이트에서 동작하기 위하여, 셀은 특정한 설정값 γ(즉, 최소의 필요한 C/I) 을 지원하도록 요청된다. 일반적인 시스템에서, 설정값 γ 는 사용자가 선택한 순간 데이터 레이트의 함수이고, 따라서 사용자에 따라서 변화할 수 있다. 단순예에서는, 15dB 의 설정값 γ 가 셀 내의 모든 사용자들에 의해 요구된다. 각각의 사용자 세트에 대한 최소 링크 마진 s(n) 은,
s(n) = min {C/I(n)} - γ, n = 1, 2,..., Nc ----- 식(1)
로서 계산한다.
각각의 사용자 세트에 대한 최소 링크 마진 s(n) 은 세트내 사용자의 최소 C/I 와 설정값 γ 사이의 차이를 나타낸다. 최소 링크 마진 s(n) 은 모든 셀로부터의 풀 송신 전력이라는 가정에 기초한 필요 송신 진력으로부터 설정값으로의 편차를 나타낸다. 양의 링크 마진은, C/I 가 설정값 γ 에 의해 정의된 원하는 레벨의 성능을 달성하기 위하여 필요한 것보다 크다는 것을 나타낸다. 따라서, 이들 사용자에 대한 송신 전력은 마진량만큼 감소할 수 있고 (즉, 백오프), 계속하여 원하는 레벨이 성능을 제공한다.
최대 송신 전력 레벨을 1.0 으로 정규화하고, 각각의 사용자 세트에 대한 정 규화된 백오프 인자를,
β(n) = min (1.,10-0.1·s(n)); n = 1, 2,..., Nc. ----- 식(2)
로 표현할 수 있다.
특정 사용자 세트와 관련한 백오프 인자는, 희망 설정값 γ, 따라서 희망 레벨의 성능을 유지하면서, 그 사용자 세트에 적용할 수 있는 송신 전력의 감소를 나타낸다. 전력의 백오프는, 이들 사용자가 더 나은 C/I 를 향유하기 때문에 가능하다. 액티브 사용자에 대한 송신 전력을 백오프 인자에 의해 감소시킴으로써, 액티브 사용자의 성능에 영향을 주지 않고 다른 셀의 사용자에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다.
표 3 는 15 dB 의 설정값 γ 에 대하여 각각의 사용자 세트에 대한 최소 링크 마진 s(n) 과 백오프를 기재하고 있다. 표 3 에 나타낸 바와 같이, 채널 1 내지 4 는 0 dB 이하의 링크 마진을 갖고, 채널 5 내지 12 는 점진적으로 더 우수해지는 링크 마진을 갖는다. 그결과, 채널 1 내지 4 는 풀파워로 동작하고, 채널 5 내지 12 는 점진적으로 감소하는 전력으로 동작한다. 백오프 인자는 관련 사용자 세트의 사용자들에 대한 송신에 부여할 수 있다. 예를들어, 세트 5 의 사용자는 17dB 이상의 C/I 와 2dB 의 최소 링크 마진 s(n) 를 갖기 때문에, 이들 사용자에 대한 송신 전력은 0.6310 으로 백오프될 수 있다.
설정값 γ 보다 낮은 C/I 를 갖는 사용자들에 대하여는, 다수의 옵션이 주어질 수 있다. 이들 사용자로의 데이터 송신 레이트는 C/I 에 의해 지원될 수 있는 레이트로 감소시킬 수 있다. 다른 방법으로, 낮은 C/I 를 유발하는 간섭자(들) 는, 낮은 C/I 사용자가 만족스럽게 서비스를 받을 때까지 그들의 송신 전력을 (일시적으로) 감소시키거나 영향을 받은 채널(들) 에서의 송신을 중단할 것이 요구될 수 있다.
일실시형태에서, 백오프 인자를 재사용 패턴의 1 개의 셀에 대하여 결정하면, 재사용 패턴의 다른 셀들에 대한 백오프 인자는 스태거링된다. 예를들어, 12 개의 채널로 동작하고 Ns = 4 채널 오프셋을 사용하는 Nr = 3 (즉 3-셀) 재사용 패턴에 대하여, 셀 2 에 대한 백오프 인자는 4 개의 modulo-Nc 만큼 오프셋되고, 셀 3 에 대한 백오프 인자는 8 개의 modulo-Nc 만큼 오프셋된다. 이 재사용 패턴에 대하여, 셀 1 은 채널 세트 1 (표 3 에 나타낸 채널과 그들의 백오프 인자를 포함하는) 과 관련된 백오프 인자를 적용하고, 셀 2 은 채널 세트 2 (표 3 에 나타낸 채널과 그들의 백오프 인자를 포함하지만 4 개의 채널만큼 시프트다운되고 랩어라운드된) 와 관련된 백오프 인자를 적용하고, 셀 3 은 채널 세트 3 (표 3 에 나타낸 채널과 그들의 백오프 인자를 포함하지만 8 개의 채널만큼 시프트되고 랩어라운드된) 과 관련된 백오프 인자를 적용한다. 본 예에서는 사용하지만 4-채널 오프셋을 다른 오프셋도 사용할 수 있다.
표 4 는 표 3 에 나타낸 백오프 인자와 4-채널 오프셋을 사용하여 셀 1 내지 3 에 대한 백오프 인자를 기재하고 있다. 예를들어, 채널 1 에 대하여 셀 1 은 세트 1 의 채널과 관련된 백오프 인자를 적용하고, 셀 2 는 세트 1 의 채널 9 와 관련된 백오프 인자를 적용하고, 셀 3 은 세트 1 의 채널 5 와 관련된 백오프를 적용한다.
Figure 112002031832272-pct00005
표 4 에 나타낸 백오프 인자는 도 7 의 C/I CDF 에 기초하여 유도하며, 이는 시스템의 다른 셀들이 풀파워로 송신한다는 가정에서 생성된 것이다. 그러나, 백오프 인자를 표 4 에 나타낸 스태거식 채널 재사용 방식으로 적용하는 경우, 적용된 백오프 인자에 의해 다른 셀로부터의 간섭이 감소할 수 있으므로, 셀에서 사용자가 관찰하는 실제 C/I 값은 표 3 의 컬럼 2 에 제공된 최소 C/I 값보다 클 수 있다.
표 5 는 3-셀 재사용 패턴, 스태거식 채널 오프셋, 및 전력 백오프를 사용하고, 셀 2 와 3 으로부터 수신한 전력레벨이 동일한 것으로 관측된다고 가정하여 구 현한 C/I 의 개선을 나타낸다. 컬럼 1 은 채널 인덱스 1 내지 12 를 제공한다. 컬럼 2 는 다른 채널들이 풀파워로 동작할 때, 12 개의 채널과 관련되는 최소 C/I를 제공한다. 컬럼 2 는 채널 1 에 할당된 세트 1 의 사용자, 채널 2 에 할당된 세트 2 의 사용자, 이런식으로 계속하여, 채널 12 에 할당된 세트 12 의 사용자로 계산한다.
컬럼 3 은 컬럼 2 의 최소 C/I 를 갖는 12 개의 채널에 대한 최소 링크 마진 s(n) 을 제공한다. s(n) 에 대한 값들은 설정값 γ = 15 dB 라는 가정하에 주어진다. 컬럼 4, 5, 및 6 은 각각 셀 1, 2, 및 3 에 대한 백오프 인자를 제공하고, 컬럼 3 에 제공된 링크 마진에 기초하여 계산한다. 컬럼 7 은 3-셀 재사용 패턴, 및 셀 2 와 3 으로부터 동일한 전력 레벨을 보는 사용자에 대한 컬럼 4 내지 6 에 나타낸 전력 백오프 인자의 결과로서, 컬럼 3 에 나타낸 링크 마진 s(n) 의 유효 증가를 제공한다. 본 예에서, 유효 마진
Figure 112002031832272-pct00006
은,
Figure 112002031832272-pct00007
Figure 112002031832272-pct00008
Figure 112002031832272-pct00009
로 표현할 수 있다. 표 5 의 마지막 컬럼은 채널 1 내지 12 에 할당된 사용자에 대한 유효 C/I 를 제공하며,
Figure 112002031832272-pct00010
으로 표현할 수 있다.
Figure 112002031832272-pct00011
표 5 에 나타낸 바와 같이, 채널 1 내지 12 에 할당된 사용자에 대한 유효 C/I 는 감소한 송신 전력로 다른 셀들을 동작시킨 결과로서 증가한다. 전력 백오프가 없는 경우, 채널 1 내지 3 에 할당된 사용자는 15 dB 의 설정값에 도달할 수 없었다. 전력 백오프가 있는 경우, 채널 1 에 할당된 사용자를 제외한 모든 사용자는 15 dB 설정값에 도달할 수 있다.
일반적으로 실제 시스템은 위에서 설명한 이상적인 시스템 모델과는 맞지 않는다. 예를들어, 사용자의 비균일 분산, 비균일 셀 영역 배치, 변화된 지형 등 모두가 각각의 셀에서 관찰되는 간섭 레벨의 변화의 원인이 된다. 각각의 셀에 대하여 유도한 백오프 인자는 서로 다를 수 있고, 재사용 클러스터 내의 백오프는 표 4 에 나타낸 바와 같이 서로의 모듈로 시프트된 버전이 아닐 수 있다. 백오픈 인자들에 대한 서로 다른 C/I CDF 의 효과는 아래와 같다.
도 8 은 3-셀 적응형 재사용 방식을 사용하는 21-셀 시스템을 나타내는 도면이다. 본 예에서, 12 개의 채널이 통신에 대하여 이용가능하며, Nr = 3, Ns = 4이고 Nc = 12 이다. 유사한 시스템 특성을 갖는 이상적인 시스템에 대하여, 시스템의 각각의 채널에 할당된 채널 오프셋은 Ns·mod (m, Nr = 3) 으로서 선택되어,
·mod(m,3) = 0 인 인덱스를 갖는 셀에는 채널 오프셋 0 이 할당되고,
·mod(m, 3) = 1 인 인덱스를 갖는 셀에는 채널 오프셋 4 가 할당되고,
·mod(m,3) = 2 인 인덱스를 갖는 셀에는 채널 오프셋 8 이 할당되며,
여기서 m 은 셀 번호 (21-셀 시스템에서 m = 0, 1, ,2,... 20) 이다. 이런 오프셋 방식으로, 도 8 의 셀 0, 3, 6, ... 및 18 에는 채널 오프셋 0 이 할당되고, 셀 1, 4, 7, ... 및 19 에는 채널 오프셋 4 가 할당되고, 셀 2, 5, 8,... 및 20 에는 채널 오프셋 8 이 할당된다.
이상적인 시스템에서는, 사용자들이 커버리지 영역에 대하여 균일하게 분산되어 있고 전파가 시스템의 모든 셀들에서 동일한 경우, 시스템의 각각의 셀에 대한 C/I CDF 는 동일하게 된다 (프린지 (fringe) 내의 셀은 동일한 C/I CDF 를 갖도록 유한 개수의 셀을 가정함). 실제로, 이들 조건은 부합되지 않으며, 각각의 셀에 대한 C/I CDF 는 서로 다를 수 있다. 예를들어, 도 8 에 나타낸 시스템의 셀 0 에 의해서 관측되는 간섭 레벨은 셀 7 에서 관측되는 레벨과 다를 수 있다. 일반적으로, C/I CDF 는 셀에 대하여 서로 다를 수 있기 때문에, 백오프 인자 βm(n) 은 각각의 셀에 대하여 서로 다르다고 예측할 수 있다.
각각의 셀에 대한 서로 다른 백오프 인자 βm(n) 로 인한 재사용 플랜의 설계에 대한 영향을 예를 통하여 설명할 수 있다. 본 예에서, 셀 1 은 도 7 에 나타낸 C/I CDF 를 갖는다고 가정하고, 셀 2 는 동일한 CDF 를 갖지만 오른쪽으로 3 dB 만큼 시프트했다고 가정하고 (즉, 분산의 중앙값이 20.5 dB 에서 23.5 dB 로 이동함), 셀 3 은 동일한 CDF 를 갖지만 왼쪽으로 3 dB 만큼 시프트했다고 가정한다 (즉, 17.5 의 중앙값). 실제로, CDF 들은 서로에 대한 시프트된 버전이 아닐 수 있으며, 여기서 시스템 설계에 대한 서로다른 βm(n) 의 영향을 설명하기 위하여 단순예를 든다.
표 6 은, (1) 각각의 셀의 사용자를 12 개의 동일 사이즈 세트로 분할하는 것, (2) 모든 셀이 풀파워로 송신하는 것, (3) 공통적인 설정값이 γ= 15dB 라는 가정에 기초하여, 3-셀 클러스터의 셀 1, 2, 및 3 각각에 대한 최소 링크 마진 s1(n), s2(n), s3(n) 를 기재하고 있다.
3-셀 클러스터의 3 개의 셀 모두에 대한 공통 설정값을 사용하고, 동일한 인덱스 mod(m, 3) 를 갖는 모든 셀이 동일한 C/I CDF 를 갖는다고 가정함으로써, 각각의 셀에 대한 백오프 인자를 공통의 설정값에 기초하여 계산할 수 있다. 각각 셀 1, 2, 및 3 에 대한 백오프 인자 β1(n), β2(n), 및 β3(n) 는 각각 최소 링크 마진 s1(n), s2(n), 및 s3(n) 에 대하여 식 (2) 를 사용하여 계산한다. 예를들어, 셀 2 에 대한 백오프 인자 β2(n) 는 컬럼 3 에 나타낸 최소 링크 마진 s2(n) 를 사용하고, 그 결과를 4 개의 채널만큼 오프셋하여, 즉 modulo-12 하여 계산한다. 유사하게, 셀 3 에 대한 백오프 인자 β3(n) 는 컬럼 4 에 나타낸 최소링크 마진 s3(n) 을 사용하고 그 결과를 8 개 채널 만큼 modulo-12 로 오프셋하여 계산한다. 표 6 에 나타낸 바와 같이, 백오프 인자 β1(n), β2(n), 및 β3(n) 는 더 이상 서로에 대하여 시프트된 버전이 아니다. 이는 채널들에 대한 유효 링크 마진이 각각의 셀에서 서로다른 것을 의미한다.
Figure 112002031832272-pct00012
표 7 은, 각각의 셀로부터 동일한 파워 (즉, I1 = I2 = I3) 가 수신된다고 가정하여, 표 6 에 기재한 백오프 인자 β1(n), β2(n), 및 β3(n) 로 동작할때 셀 1, 2, 및 3 각각에 대한 유효 링크 마진
Figure 112002031832272-pct00013
및
Figure 112002031832272-pct00014
을 나타낸다.
셀들이 풀파워로 송신할 때, 백오프 인자는 최초에 0 dB 링크 마진을 제공하도록 계산되지만, 백오프 인자를 사용하여 송신할 때 표 7 의 유효 링크 마진은 0 dB 로부터 12 dB 이상까지 변화한다.
Figure 112002031832272-pct00015
표 7 에 나타낸 바와 같이, 서로다른 C/I CDF 를 갖는 셀에 대한 공통의 설정값을 사용함으로써, 유효 링크 마진이 서로 다르기 때문에 클러스터내의 각각의 셀의 유효 스루풋은 달라진다. 예를들어 전력 백오프를 부여하기 전에 그들의 종합 C/I 가 가장 낮기 때문에, 셀 3 의 사용자들은 다른 셀들의 사용자들보다 더 불이익을 입었다. 역으로, 셀 2 의 사용자는 백오프 구조를 부여하기 이전에 최대의 종합 C/I 를 갖는다. 그러나, 백오프 인자를 적용하는 경우, 상황은 반전되고, 셀 3 의 사용자는 최고 유효 링크 마진을 갖는 반면 셀 2 의 사용자는 최소의 유효 링크 마진을 갖는다. 이는 셀 3 의 백오프 인자가 셀 1 과 2 에서 사용한 것보다 커져서 (즉, 더 작은 전력감소), 다른 셀들과 비교한 셀 3 의 채널의 유효 마진을 증가시키기 때문이다.
클러스터내 셀들사이의 유효 링크 마진의 불균형은 클러스터의 각각의 셀에서 서로다른 설정값을 사용함으로써 교정할 수 있다. 예를들어, 셀 2 에서 18 dB 설정값을 사용하고 셀 3 에서 12 dB 설정값을 사용하므로써, 각각의 셀의 백오프 인자는 본 특정예에서 동일하게 된다 (즉, 그들의 C/I CDF 가 ±3 dB 만큼 시프트되기 때문에). 이런 개념은 셀의 개별 채널들에도 확장시킬 수 있다.
표 7 에 나타낸 유효 링크 마진의 불균형은 백오프 인자를 반복적으로 계산함으로써 감소시킬 수 있다. 예를들어, 다른 세트의 백오프 인자를 표 7 에 기재한 유효 링크 마진에 대하여 계산할 수 있다. 이 제 2 세트의 백오프 인자는 표 6 에 나타낸 제 1 세트의 백오프 인자와 결합되어 (즉 , 곱해져서), 적용될 "유효" 세트의 백오프 인자를 제공할 수 있다. 따라서, 더 높은 유효 링크 마진을 갖는 셀과 채널은 그들의 송신 전력이 감소하게 된다. 반복 프로세스는, 셀에 대한 유효 링크 마진이 반복에서 반복으로 현저하게 변화하지 않을 때까지 또는 일부 정의된 조건이 만족될 때까지 반복 프로세스를 계속할 수 있다.
셀의 특성 및 셀의 선능의 정규화는 위에서 설명한 것보다 일반적으로 복잡하다 (즉, C/I CDF 는 위의 예에서 가정한 바와 같이 서로에 대한 시프트된 버전이 아닐 수 있다). 또한, 각각의 셀의 사용자는 일반적으로 다른 셀로부터의 서로 다른 간섭 레벨을 볼 수 있다. 따라서, 유효 마진들을 시스템의 셀에 걸쳐서 특정 임계치 레벨내로 정규화할 필요가 있다. 요구되는 경우, 일정 레벨의 정 규화된 성능이 레벨을 달성하기 위해 각각의 셀 및/또는 채널에 대한 서로다른 설정값을 사용할 수 있다. 또한, 설정값은 비균일 시스템 성능을 달성하도록 변경시킬 수도 있다.
디폴트 백오프 인자에 대한 조절
전력 백오프를 사용하는 실시형태에서는, 백오프 인자를 계산하여 시스템의 셀에 제공한다. 그후, 각각의 셀은 송신용 채널에 백오프 인자를 적용한다.
본 발명의 양태에 따르면, 초기 할당된 (즉, 디폴트) 백오프 인자는 예를들어, 시스템 로딩, 사용자 특성, 사용자 요구, 성능 요건 등의 변화에 기초하여 동적으로 및/또는 적응적으로 조절 (변경) 할 수 있다. 백오프 인자는 다수의 방식을 사용하여 조절할 수 있고, 이들 방식의 일부를 이하 설명한다.
백오프 조절 방식의 실시형태에서, 오펜딩 셀 (들) 의 백오프 인자 (들) 는 불이익을 입는 사용자가 실제로 통신하는 기간 동안 감소한다. 위에서 언급한 바와 같이, 많은 경우에 불이익을 입은 사용자는 제한된 개수의 셀로부터의 과도한 간섭 때문에 희망 설정값을 달성할 수 없다.
불이익을 입은 사용자를 최선의 가용 채널에 할당할 때, 즉 "소프트 블로킹" 이라고 하는 상태에서도 희망 설정값을 달성할 수 없는 경우, 간섭을 유발하는 재사용 패턴의 다른 셀은 그들의 송신 전력을 일시적으로 감소시켜서 불이익을 입은 사용자가 희망 설정값을 달성할 수 있게 한다. 예로서, 셀 1 의 불이익을 입는 사용자에 대한 일차 간섭 소스가 셀 1 인 경우, 불이익을 입은 사용자가 희망 설정값에서 동작가능하게 하도록 필요한 양만큼 셀 2 의 송신 전력을 백오프시킬 수 있다 (예를들어, β(n) = x 로부터 아래로 β(n) = 0.5x 까지의 추가적인 3 dB).
상기예에서, 백오프 인자를 셀 2 에 적용하는 경우, 셀 2 의 사용자는 설정값을 더 이상 맞출수 없기 때문에, 다른 셀들의 백오프 인자의 추가적인 감소를 잠재적으로 유발한다. 따라서, 백오프 인자 이외에 오펜딩 셀 (offending cell) 의 특정 채널에서 사용하는 설정값에 대하여 조절을 할 수 있다. 또한, 이들 조절은 국부적으로도 수행되어, 셀 1 과 셀 2 양쪽의 설정값이 양쪽 셀의 사용자의 사고 기준을 여전히 충족하면서도 그들의 종합 스루풋을 효과적으로 최대화하는 값으로 감소할 수 있다.
백오프 조절 방식의 다른 실시형태에서, 오펜딩 셀 (들) 은 특정 채널을 사용하는 것이 일시적으로 금지되어 불이익을 입은 사용자가 서비스를 받을 수 있게 된다. 오펜딩 셀 (들) 에 대한 백오프 인자 (들) β(n) 는 영향을 받은 채널(들) 에 대하여 0.0 으로 설정된다.
특정 통신 시스템에서, 특정 사용자에 대한 일차 간섭은 다른 재사용 클러스터로부터의 동일채널 간섭일 수 있다. 예를들어, 도 8 을 참조하면, 하나의 3-셀 클러스터의 셀 0 의 사용자에 대한 간섭의 일차 소스는, 셀 0 과 동일한 세트의 백오프 인자가 할당된 다른 3-셀 클러스터의 셀 3 일 수 있다. 동일채널 간섭을 감소시키기 위해서, 셀 3 에 대한 백오프 인자는 셀 0 의 백오프 인자들로부터 변경될 수 있다. 예를들어, 셀 3 에 대한 백오프 인자는 하나 이상의 채널에 의해 변경되거나, 셀 3 에 대한 하나 이상의 인자는 셀 0 에 대한 인자들과는 다르게 될 수 있으며, 일부 다른 변경이 행해질 수 있다.
백오프 조절 방식의 변형에서, 재사용 패턴의 각각에 셀에 의한 독점적인 사용을 위해서 하나 이상의 채널을 유보할 수 있다. 그후, 재사용 패턴의 다른 셀들은 이들 채널을 통하여 송신하는 것이 금지된다 (즉 블로킹된다). 유보한 채널의 개수는 로드 또는 시스템에 기초할 수 있고, 동작 조건 변화로서 동적으로 및/또는 적응적으로 조절할 수 있다. 또한, 셀에는 역시 시스템 설계와 조건에 따라서 서로다른 개수의 유보된 셀을 할당할 수 있다.
전력 백오프의 양은 다양한 방식으로 구할 수 있다. 일부 구현예에서, 각각의 셀은 불이익을 입은 사용자가 희망 설정값에서 동작하는 데 필요한 백오프 인자를 알고 있다. 백오프 인자는 미리계산하여 저장하거나, 이전의 송신으로부터 결정할 수도 있다. 불이익을 입은 사용자가 액티브 상태가 될 때, 셀은 사용자에 대하여 필요한 백오프 인자 (들) 를 알고, 이를 오펜딩 셀(들) 로 통신한다.
오펜딩 셀의 송신 전력을 조절 (예를들어 감소 또는 블로킹) 하는 것이 요구되는 실시형태에서, 백오프 조절을 요구하는 셀은 백오프 인자에 대한 원하는 조절을 오펜딩 셀에 전달하여, 불이익을 입은 사용자의 요건을 충족시킨다. 또한, 조절은 시스템의 다른 셀들로 송신할 수 있으며, 이들 셀은 그들의 성능을 향상시키기 위하여 그 정보를 사용할 수 있다. 그후, 오펜딩 셀은 정의한 백오프 조절 방식에 기초하여 요구된 백오프 인자를 적용할 수 있다. 이들 조절 방식은, 예를들어 조절을 적용하는 시간과 기간을 정의한다. 오펜딩 셀이 다수의 다른 셀로부터 백오프 요구를 수신하는 경우, 일반적으로, 오펜딩 셀은 요구하는 셀로부 터 수신한 백오프 인자의 최대값을 적용한다.
다른 셀의 송신 전력을 일시적으로 감소시키거나 블로킹하는 요구 (또는 지시) 을 오펜딩 셀에 통신하여, 불이익을 입은 사용자로의 송신을 달성할 수 있다. 필요한 오펜딩 셀에, 동적으로, 규칙적인 방법으로(예를들어, 매 수프레임), 또는 일부 다른 방법에 의해 요구를 통신할 수 있다. 예를들어, 요구를 다음 송신 프레임에 적용한다고 예측하여, 각각의 셀은 각각의 송신 프레임의 시작에서 이런 요구들의 리스트를 그 인접 셀에 송신할 수 있다. 다른 셀에 요구를 통신하는 다른 방법들도 고려할 수 있으며, 이들은 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
다수의 방법을 사용하여 백오프 조절을 달성할 수 있다. 일방법에서, 동적으로 백오프 인자를 인접 셀에 송신할 수 있고, 그후 즉시 (예를들어, 다음 프레임에) 적용할 수 있다. 다른 방법에서, 백오프 인자를 소정의 시간에 적용하고, 이는 영향을 받은 셀에 알려진다.
또한, 다수의 방법을 사용하여 백오프 인자를 그 할당된 (즉, 디폴트) 값으로 복원시킬 수 있다. 일방법에서, 최초 백오프 인자는 "복원 (restore)" 명령을 오펜딩 셀(들) 에 발행함으로써 복원할 수 있다. 다른 방법에서, 그값을 증량적으로 증가시킴으로서 백오프 인자를 그 최초값으로 점진적으로 복원시킨다.
백오프 조절의 또다른 방법에서, 각각의 채널의 백오프 인자를 조절하기 위하여, 각각의 셀은 알려진 스텝 사이즈를 유지한다. 각각의 셀은, 각각의 채널에 대하여 사용하는 백오프 인자의 현재값, 및 백오프 인자를 증감시키는 스텝 사이즈를 유지한다. 따라서, 송신 전력을 감소시키라는 요구를 수신할 때마다 셀 은 관련 스텝 사이즈에 따라서 백오프 인자를 조절한다.
일 실시형태에서, 특정 셀 각각은 백오프 인자에 대한 최대 및 최소 한계와 관련된다. 예로서, 각각의 셀에서 동작하는 스케쥴러가 공통 프레임 경계, i = 1, 2, 3... 를 스케쥴링한다고 가정한다. 또한, βm max (n) 및 βm min(n) 을 셀 m 의 채널 n 의 β 에 대한 최대값 및 최소값으로 하고, δup(n) 및 δdown(n) 은 채널 n 에 대한 전력을 증감시키는 스텝 사이즈를 나타낸다. 채널 n 에 대한 셀 m 의 프레임 i 에서의 백오프 조절은,
(a) 임의의 인접 셀들이 전력 감소 명령을 프레임 i 에서 송신하는 경우,
βm(n, i) = max [βm min(n), βm(n, i-1)·δdown(n)]
(b) 그렇지 않는 경우,
βm(n, i) = min [βm max(n), βm(n, i-1)·δup(n)]
로 표현할 수 있다.
또한, 최대 및 최소 백오프 한계는 원하거나 필요한대로 조절할 수 있다. 예를들어, 최대 및 최소 한계는 시스템 로딩 또는 요건에 기초하여 조절할 수 있다.
백오프 인자의 동적 조절은, 로딩, 성능, 또는 일부 다른 측정치에 기초하여, 채널(들) 에 대한 최대 허용 데이터 레이트 또는 시스템 설정값의 동적조절과 같아질 수 있다. 시스템 로딩이 증가함에 따라서, 채널들에서의 신뢰성 있는 동작을 가능하게 하는 레벨로 설정값을 조절할 수 있다 (즉, 감소할 수 있다). 또한, 일반적으로, 각각의 채널에 대한 설정값은 적응적일 수 있다. 이는 채널과 관련된 데이터 레이트를 원하거나 필요한 대로 서로 다르게 설정할 수 있게 한다. 각각의 채널에서 설정값의 채택은 각각의 셀에 의해 국부적으로 수행된다.
백오프 인자의 동적 조절은, 모든 셀의 모든 채널들에 대한 백오프 인자들은 동적으로 조절할 있도록 확장할 수 있다. 이 특징은, 시스템이 각각의 채널의 전력 레벨을 필수적으로 조절하여, 명시한 채널의 액티브 사용자들이 희망 설정값에 부합할 수 있도록 한다. 따라서, 인접 셀의 채널 전력은, 예를들어 국부 셀의 액티브 사용자 그룹, 그들의 요건 등의 함수가 될 수 있다. 셀의 사용자들의 혼합은 모든 사용자들이 그들의 할당된 채널에서 그들을 설정값을 달성하고, 디폴트 백오프 인자가 사용되도록 한다. 그렇지 않은 경우, 백오프 인자의 추가적인 감소 (즉, 감소한 송신 전력) 를 명시한 채널에서 그리고 명시한 기간동안 인접 오펜딩 셀에 일시적으로 적용한다.
백오프 인자가 동적으로 변화할 수 있는 경우, 특정 셀의 스케쥴러는 인접 셀에 의해 송신되는 전력을 확신하지 못할 수 있다. 이는 국부 셀의 사용자들에 대한 실제 동작점 (즉, C/I) 에 모호성 (ambiguity) 을 유발할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 예를들어 영향받은 채널의 관측한 성능에 기초하여 조절함으로써, 백오프 인자에 대한 조절을 계속하여 동적으로 수행할 수 있다.
예를들어, 일 구현예에서, 셀은 특정 채널의 사용자와 관련된 평균 프레임 소거 레이트 (FER; fame-erasure-rate) 를 모니터링한다. 실제 C/I 가 설정값보다 낮은 경우, 프레임 소거가 발생할 확률이 더 높아져서 에러 프레임을 재전송하게 된다. 그후, 셀은, (1) 사용자에 대한 데이터 레이트를 감소시키고, (2) 오펜딩 셀 (들) 에게 특정 채널 상에서의 그들의 송신 전력을 감소시킬 것을 요구하거나, (1) 과 (2) 모두를 수행한다.
채널 할당용 파라미터
본 발명의 적응형 재사용 방식은 데이터 송신을 요구하는 사용자에게 리소스를 할당하는 구조를 제공한다. 정상적인 시스템 동작중에, 데이터 송신에 대한 요구를 시스템을 통하여 다양한 사용자들로부터 수신한다. 그후, 셀들은 데이터 송신을 스케쥴링하고, 사용자들에게 채널을 할당하여 고효율과 고성능을 달성하도록 작업한다.
데이터 송신의 스케쥴링과 사용자에 대한 리소스의 할당은 다수의 인자들에 기초하여 달성할 수 있다. 이들 인자는 예를들어, (1) 액티브 사용자들에게 할당된 우선순위, (2) 공평성과 관련된 기준, 및 (3) 하나 이상의 채널 메트릭을 포함할 수 있다. 또한, 이하 설명하는 바와 같이 다른 인자들을 고려할 수 있으며, 이들은 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
일실시형태에서, 데이터 송신 및 채널 할당은 더 높은 우선순위 사용자가 더 낮은 우선순위 사용자보다 먼저 서비스를 받도록 수행된다. 일반적으로, 순위지정 (prioritization) 은, 이하 설명하는 바와 같이, 스케쥴링과 채널할당 처리를 더욱 단순하게 하며 사용자들간의 공평성을 확보하기 위해 사용할 수 있다. 각 각의 셀의 사용자들은, 예를들어, 평균 스루풋, 사용자가 경험하는 지연 등의 다수의 기준에 기초하여 순위지정된다. 이하, 이들 기준의 일부를 설명한다.
사용자의 우선순위는 사용자가 이미 경험한 지연량의 함수가 될 수 있다. 우선순위에 기초하여 리소스 할당을 달성하는 경우, 낮은 우선순위 사용자는 더 긴 지연을 경험할 수 있다. 최소 레벨의 서비스를 확보하기 위해서, 사용자가 경험하는 지연량이 증가함에 따라서 사용자의 우선순위를 업그레이드할 수 있다. 그 업그레이드는, 낮은 우선순위 사용자로의 송신이 지나친 시간동안, 가능하게는 무한대로 지연되는 것을 방지한다.
또한, 사용자가 달성한 C/I 를 우선순위를 결정하는 데 사용한다. 더낮은 달성 C/I 를 갖는 사용자는 단지 더낮은 데이터 레이트를 지원할 수 있다. 가용 리소스를 더높은 달성 C/I 를 갖는 사용자로의 송신용으로 사용하는 경우, 평균 시스템 스루풋이 증가할 수 있어 시스템 효율을 향상시킨다. 일반적으로 더높은 달성 C/I 를 갖는 사용자에게 송신하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 사용자의 페이로드도 우선순위를 결정하기 위하여 사용할 수 있다. 일반적으로 큰 페이로드는 더적은 개수의 가용 채널들에 의해 지원될 수 있는 고 데이터 레이트를 요구한다. 이와달리, 작은 페이로드는 일반적으로 더많은 가용 채널에 의해 지원될 수 있다. 예를들어, 큰 페이로드에 대하여 필요한 고 데이터 송신을 지원할 수 없는 큰 백오프 인자를 갖는 채널에 작은 페이로드를 할당할 수도 있다. 큰 페이로드에 대한 데이터 송신을 스케쥴링하는 것이 더 어렵기 때문에, 큰 페이로드를 갖는 사용자에게 더 높은 우선순위를 할당할 수 있다. 이런 식으로, 큰 레이로드를 갖는 사용자는 작은 페이로드를 갖는 사용자에 필적하는 레벨의 성능을 향유할 수 있다.
사용자들에게 우선순위를 할당할 때 송신할 데이터의 타입을 고려할 수 있다. 일부 데이터 타입은 타임 센서티브하며 빠른 주의를 요구한다. 다른 데이터 타입은 송신시 더 긴 지연을 극복할 수 있다. 더 높은 우선순위는 타임 크리티컬한 데이터에 할당된다. 예로서, 재송신하는 데이터에는 처음 송신되는 데이터보다 높은 우선순위가 제공될 수 있다. 일반적으로, 재송신되는 데이터는 이전에 에러로 송수신된 데이터에 대응한다. 수신기의 신호처리는 에러로 수신한 데이터에 의존할 수 있기 때문에, 재송신한 데이터에는 높은 우선순위가 주어질 수 있다.
제공되는 데이터 서비스의 타입을 사용자 우선순위를 할당하는 데 고려할 수 있다. 더 높은 우선순위는 프리미엄 서비스 (예를들어, 높은 가격이 부과되는 서비스) 로 할당될 수 있다. 서로다른 데이터 송신 서비스들에 대하여 가격 구조를 설정할 수 있다. 그 가격구조에 의해서, 사용자는 사용자가 향유할 것으로 기대하는 서비스의 우선순위와 타입을 개별적으로 결정할 수 있다.
사용자들의 우선순위를 유도하도록 위에서 설명한 인자 및 다른 인자들을 가중 및 결합할 수 있다. 시스템 목표 세트의 최적화에 따라서 서로다른 가중 방식들을 사용할 수 있다. 예로서, 셀의 평균 스루풋을 최적화하기 위하여, 사용자의 가용 C/I 에 더 큰 가중을 제공할 수 있다. 또한, 다른 가중 방식들을 사용할 수 있으며, 이들은 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
사용자 순위지정 방식의 실시형태에서, 그들의 평균 스루풋에 기초하여 사용자를 순위지정한다. 본 실시형태에서, 데이터 송신에 대하여 스케쥴링될 각각의 액티브 사용자에 대하여 "스코어 (score) " 가 유지된다. 셀이 그것이 서비스하는 액티브 사용자에 대한 스코어를 유지할 수 있고 (즉, 분산 제어 방식), 중앙 컨트롤러가 모든 액티브 사용자들에 대한 스코어를 유지할 수 있다 (즉, 중앙 제어 방식). 사용자의 액티브 상태는 통신 시스템이 상위 계층에서 설정한다.
실시형태에서, 스코어 φk(i) 는 스케쥴링 인터벌 i (예를들어, 프레임 I)에서 사용자 k 에 대하여 계산한다. 프레임 i 에서 사용자 k 에 대한 데이터 레이트 rk(i) 는 비트/프레임의 단위를 갖고, 최대 데이터 레이트 rmax 와 0 에 의해 범위가 정해진다. 데이터 레이트 rk(i) 는, 달성 (즉, 측정) 또는 달성가능한 (즉, 추정) C/I 에 기초한 사용자 k 에 대한 "구현가능 (realizable) " (즉, "잠재적 (potential) ") 데이터 레이트일 수 있다. 또한, 데이터 레이트 rk(i) 는 현재 스케쥴링 기간에 할당되는 실제 데이터 레이트이거나 일부 다른 정량가능한 데이터 레이트일 수 있다. 구현가능 데이터 레이트의 사용은 채널 할당 프로세스동안 셔플링 효과 (shuffling effect) 를 도입하며, 이는 이하 설명하는 바와 같이 일부 불이익을 입는 사용자의 성능을 향상시킬 수 있다.
특정한 구현예에서, 액티브 사용자에 대한 스코어 φk(i) 는,
φk(i) = α1·φk(i-1) + α0·rk(i)/rmax ----- 식 (3)
로 표현할 수 있고, 여기서 i〈 0 에 대하여 φk(i) = 0 이고, α0 와 α1 은 가중인자이다. 예를들어, α0 와 α1 = 0.5 인 경우, 현재 데이터 레이트 rk (i) 에는 이전 스케쥴링 인터벌로부터의 스코어 φk(i-1) 와 동일한 가중이 제공된다. 스코어 φk(i) 는 사용자의 정규화된 평균 스루풋에 대략적으로 비례한다.
다른 특정 구현예에서, 각각의 액티브 사용자에 대한 스코어 φk(i) 는 슬라이딩 타임 윈도우 (sliding time window) 에 대한 이동 평균 스루풋 (moving average throughput) 으로서 계산할 수 있다. 예를들어, 사용자의 평균 (구현가능 또는 실제) 를 특정 개수의 스케쥴링 인터벌 (예를들어, 최근의 10 개의 프레임) 에 대하여 계산하여, 스코어로서 사용할 수 있다. 액티브 사용자에 대한 스코어 φk(i) 를 계산하는 다른 구현예도 고려할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
일실시형태에서, 사용자가 액티브 상태가 되면, 현재 C/I 에 기초하여 사용자가 달성할 수 있는 정규화된 데이터 레이트로 스코어를 초기화할 수 있다. 각각의 액티브 사용자에 대한 스코어는 각각의 스케쥴링 인터벌 (예를들어, 각각의 프레임) 에서 갱신할 수 있고, 현재 스케쥴링 인터벌에 사용자에 대한 데이터 송신이 있는 경우에 일반적으로 수행될 수 있다. 사용자에 대한 데이터 송신이 없는 경우 스코어는 동일한 값으로 유지되고, 사용자가 더 이상 액티브 상태가 아닌 경우 0 으로 리셋된다. 액티브 사용자가 송신에 대하여 스케쥴링되지 않는 경 우, rk(i) = 0 이다. 프레임 에러가 생길 때마다, 유효 레이트도 0 이 된다. 프레임 에러는 프레임 에러 시그널링의 왕복 지연 (Ack/Nak 에 대한 지연) 으로 인하여 즉시 알 수는 없으나, 프레임 에러가 일단 알려지면 스코어를 조절할 수 있다.
그후, 스케쥴링 프로세서는, 채널 할당에 대하여 사용자를 순위지정하기 위해 스코어를 사용한다. 특정 실시형태에서, 액티브 사용자 세트는 최저 스코어를 갖는 사용자에게 최고 우선순위가 할당되고 최고 스코어를 갖는 사용자에게 최저 우선순위가 할당되도록 순위지정될 수 있다. 또한, 스케쥴링 프로세서는 순위지정을 수행할 때 비균일 가중 인자 (non-uniform weighting factor) 를 사용자 스코어에 제공할 수 있다. 이런 비균일 가중 인자는, 사용자 우선순위를 결정하는 데 고려하는 다른 인자들 (위에서 설명한 것과 같은) 을 고려할 수 있다.
일부 실시형태 (예를들어, 구현가능 데이터 레이트를 사용하는 경우)에서, 특정 사용자에 대한 스코어 φk(i) 는 무엇이 사용자에 의해 지원가능한지를 반드시 나타내지는 않는다 (즉, 사용자의 잠재적 데이터 레이트를 반영하지는 않는다). 예를들어, 한명의 사용자가 다른 사용자보다 높은 데이터 레이트를 지원할 수 있지만, 예를들어 2 명의 사용자에게는 동일한 데이터 레이트가 할당될 수 있다. 이경우, 더높은 잠재적 데이터 레이트를 갖는 사용자에게는 더높은 스코어가 제공되고, 따라서 더낮은 우선순위를 갖는다.
최소 서비스 등급을 확보하는 (또는, 보증하는) 채널 할당과 데이터 송신의 스케쥴링시에 공평성 기준을 부여할 수도 있다. 공평성 기준의 응용에 대하여 사용자의 특정 서브셋을 선택할 수 있지만, 일반적으로 공평성 기준은 시스템의 모든 사용자에게 적용한다. 공평성은 우선순위를 사용하여 달성할 수 있다. 예를들어, 사용자는 그 데이터 송신이 스케쥴링으로부터 제외되는 때마다 및/또는 각각의 비성공적인 송신으로 우선순위가 상승한다.
위에서 설명한 사용자 순위지정 방식에 대하여, 리소스의 할당은 스코어 비에 기초하여 행할 수 있다. 이 경우, 모든 액티브 사용자의 스코어는 사용자 스코어의 최대값에 참고하여 변경된 스코어
Figure 112002031832272-pct00016
를 형성할 수 있으며, 이는
Figure 112002031832272-pct00017
----- 식(4)
로 표현할 수 있다.
그후, 특정 사용자에게 할당한 리소스는 그들의 변경된 스코어에 기초할 수 있다. 예를들어, 사용자 1 이 사용자 2 의 2 배의 스코어를 갖는 경우, 스케쥴링 프로세서는, 이들 2 명의 사용자들의 데이터 레이트를 같게하는 데 필요한 용량을 갖는 채널 (또는 다수의 채널) 을 할당할 수 있다 (이런 채널 또는 채널들이 이용가능한 경우). 공평성을 고려하여, 스케쥴링 프로세서는 각각의 스케쥴링 인터벌로 데이터 레이트를 정규화할 수도 있다. 또한, 다른 공평성 기준이 부여할 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 사용자에 대한 리소스 (즉, 채널) 의 할당은, 다수의 파라미터에 기초할 수 있다. 이들 파라미터의 일부는 채널 메트릭으로 합성된다. 각각의 스케쥴링 및 채널할당 인터벌 동안, 채널 메트릭을 각각의 액티브 사용자에 대하여 그리고 각각의 가용채널에 대하여 계산할 수 있다. 그후, 리소스를 보다 적절하게 사용하도록 채널을 할당하는 데 이들 계산한 채널 메트릭을 사용할 수 있다. 시스템 요건에 기초하여 다수의 서로다른 채널 메트릭을 사용할 수 있다. 또한, 이하 설명하는 바와 같이 추가적인 제한 (최대 전력, 최소 C/I 등) 을 사용할 수 있다.
채널 메트릭
채널 할당을 수행하는 데 하나 이상의 채널 메트릭을 사용하여, 리소스의 보다 효율적인 사용과 향상된 성능을 달성할 수 있다. 이런 채널 메트릭은, 예를들어 간섭에 기초한 메트릭, 사고 확률 (outage probability), 최대 스루풋, 또는 일부 다른 메트릭일 수 있다. 또한, "우수성 (goodness)" 을 나타내는 채널 메트릭의 일부예를 이하 설명한다. 그러나, 다른 채널 메트릭을 고안하여 사용할 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
일실시형태에서, 액티브 사용자에 대한 사고 확률에 기초한 채널 메트릭을 권고하고 적용할 수 있다. 그후, 사고 확률이 가능한 많은 사용자에 대하여 최소화되도록 채널을 할당할 수 있다. 사고 확률, dm(n,k) 는 사용자의 조건부 C/I 의 함수일 수 있으며, 주어진 채널의 주어진 사용자에 대한 사고 확률의 기대치를 나타낼 수 있다. 3-셀 시스템에 대하여, 셀 1 의 주어진 사용자에 대한 채널 메트릭 dm(n, k) 은,
Figure 112002031832272-pct00018
----- 식(5)
으로 나타낼 수 있고, 여기서, βm(n) 은 0 ≤β≤1 일 때 셀 m 의 채널 n 과 관련된 백오프 인자이다. βm(n) = 0 인 경우, 이는 셀 m 이 채널 n 을 사용하는 것을 방지하는 것과 같으며;
Pm(n) 은 셀 m 이 채널 n 을 사용하는 확률이고 (즉, 점유확률);
Im(l, k) 는 풀파워로 송신하는 셀 l 로부터 셀 m 의 사용자 k 가 관측한 수신 전력이고;
f(x) 는 주어진 데이터 레이트에 대한 사고 확률을 x 의 함수로서 나타낸 함수이다.
채널 메트릭 dm(n, k) 는 채널 n 의 셀 m 의 사용자 k 에 대한 사고 확률을 나타낸다. 채널 메트릭 dm(n, k) 를 사용하는 실시형태에서, 최저 사고 확률을 갖는 채널이 사용자에게 할당할 최선의 채널이다.
함수 f(x) 는 일차셀과 간섭 셀들로부터의 송신 전력의 추정치에 기초하여 신뢰 등급으로 계산할 수 있다. 정확성을 향상시키기 위해 시간에 대하여 f(x) 의 값을 평균화할 수 있다. f(x) 의 값의 변동 (fluctuation) 이 작은 신호 페이딩과 우발적인 새도우 (예를들어, 주 신호 경로를 블로킹하는 트럭) 로 인하여 발생할 수 있다. 변동을 해결하기 위하여, 백오프 인자는 일부 마진을 제공하도록 선택할 수 있고, 데이터 레이트는 동작 조건의 변화에 기초하여 채택할 수 있다.
확률 Pm(n) 은 다양한 추정 기술을 사용하여 추정할 수 있다. 예를들어, 셀이 채널을 사용하지 않는 경우, 셀은 간섭 레벨을 측정하며 셀이 특정 임계치를 초과하는 빈도의 카운트를 유지할 수 있다. 셀이 채널을 사용하지 않는 경우, 프레임 소거가 발생하는 회수를 측정하는 다른 카운트를 유지할 수 있다. 이들 측정은 모두 추정치 Pm(n) 를 유도하기 위해 사용한다. Pm(n) 에 대하여 1.0 의 값을 가정할 수도 있다.
전력 백오프 구조에 의해 제공된 사고 확률의 향상은 다음과 같이 정리할 수 있다. 식 (5) 가 모든 m 과 n 에 대하여 Pm(n) = 1.0 으로 평가되는 경우, 그 결과는 모든 셀이 풀로드에 있는 채널 할당 기술을 검사하는 것과 같다. 백오프를 사용하지 않는 경우 (즉, 모든 n 및 n 에 대하여 βm(n) = 1.0), 채널 메트릭 dm(n, k) 은 모든 채널 n = 1, 2, ... , N 에 대해 주어진 사용자 k 에 대하여 같다. 따라서, 전력 백오프 없이는 채널 할당에 우선도 (preference) 가 존재하지 않는다. 우선도가 존재하지 않기 때문에, 셀의 사용자가 유사한 동작 조건을 경험하지 않고 일부 사용자들은 다른 사용자들보다 다른-셀 간섭을 더 면하기 때문에 유사한 가용 리소스의 사용이 비효율적이게 된다. 이하 설명하는 바와 같이, 사용자의 합성을 이용하는 백오프 구조를 부여함으로써, 시스템 향상을 구현할 수 있다.
일단 액티브 사용자에 대한 사고 확률를 계산하면, 채널 할당은 이하 설명하는 바와 같이 사용자 우선순위에 기초하여 달성할 수 있다. 고려중인 사용자에게 할당하는 최선의 채널은 최저 기대 사고 확률을 갖는 것이다.
식 (5) 에 주어진 표현은 3-셀 시스템이다. 채널 메트릭 dm(n, k) 에 대한 일반적인 표현은,
Figure 112002031832272-pct00019
이고, ci,j 에 대한 심볼 "
Figure 112002031832272-pct00020
" 는 "AND" 논리 연산을 의미한다 (즉, ci,j 는 0 또는 1 이다).
식 (10) 에 주어진 함수 f(x) 는 C/I =1 에서 평가한 사고 확률을 나타낸다. 식 (10) 의 다른 일반화는 여러 함수, fR(x) 의 평가를 포함하고, 첨자 R 은 특정 데이터 레이트 R 에 대한 사고 확률을 나타내는 함수이다.
식 (6) 은 재사용 클러스터 Nr 의 임의의 개수의 셀에 대하여 사용할 수 있고, 동일한 인덱스 modulo-Nr 을 갖는 셀로부터 수신한 간섭에 관한 항들을 포함한다. 전파 특성과 Nr 에 따라서, 이들 "동일 채널 (co-channel)" 항은 셀의 사용자들의 서브세트에 대하여는 중요하지 않을 수 있다.
식 (6) 내지 (10) 은 국부 재사용 클러스터 외부의 셀로부터의 간섭을 해결하기 위해 보다 일반화할 수 있다. 이 경우, Nr 은 Nc 로 교체하며, 여기서 Nc 는 시스템의 모든 셀의 집합이다. 일반적인 구현예에서, Nc 는 시스템의 모든 셀을 포함해야하는 것은 아니지만, 특정 임계치 위의 간섭 레벨을 나타내는 셀들을 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 액티브 사용자에 대한 기대 C/I 에 기초한 채널 메트릭을 채널 할당에 대하여 사용할 수 있다. 메트릭은 채널 점유확률과 간섭 제한에 기초하여 생성할 수 있다. 3-셀 시스템 예를 사용하여, 셀 1 의 사용자 1 에 대한 메트릭은,
Figure 112002031832272-pct00021
와 같이 표현할 수 있으며,
Pm(n) 은 셀 m 의 사용자에 의해 점유된 채널 n 의 확률이고,
Im(l, k) 는 셀 l 로부터 셀 m 의 사용자 k 가 관측한 수신전력이다.
식 (11) 의 브라킷내의 양은 가중 간섭의 합이다. 합의 제 1 항은 셀 2 가 송신하고 셀 3 이 통신하지 않는 확률에 셀 2 로부터의 간섭을 곱한 것이다. 제 2 항은 셀 3 이 송신하고 셀 2 가 통신하지 않는 확률에 셀 3 로부터의 간섭을 곱한 것이다. 제 3 항은 셀 2 와 셀 3 양쪽 모두 송신하는 확률에 셀 2 와 셀 3 으로부터의 간섭을 곱한 것이다. "우수성(goodness)" 는 간섭 전력에 대한 희망 신호 전력의 비와 역관계에 있다.
식 (11) 은 3-셀 시스템에 대하여 나타내었으며, 식 (6) 에 대하여 달성한 것과 유사하게, 임의의 개수의 셀, 사용자, 및 채널들을 수용하도록 확장할 수 있다. 일반적으로, 합에서 항의 개수는 셀의 개수가 증가함에 따라서 크게 증가한다. 그러나, 일부 멀리있는 셀로부터의 영향은 계산의 단순화를 위해서 무시할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 특정 셀의 일부 또는 모든 채널에 대한 송신 전력은 성능을 향상시키고 시스템 요건을 만족시키도록 제한할 수 있다 (즉, 백오프). 그후, 식 (11) 를 전력 백오프를 고려하도록 변경하여,
Figure 112002031832272-pct00022
----- 식 (12)
와 같이 나타낼 수 있고, 여기서 βm(n) 은 셀 m 의 채널 n 과 관련한 전력 백오프 인자로서, 0 ≤ β ≤ 1 이다. 따라서 식 (12) 에서 각각의 간섭항은 백오프 인자 βm(n) 에 의해서 스케일링된다. β = 0 일 때, 이는 셀이 명시한 채널로 송신하는 것을 블로킹하는 것과 같다. βm(n) 의 결정은 위에서 설명한 바와 같이 정적 또는 동적으로 행할 수 있다.
다른 제한과 고려사항
데이터 송신의 스케쥴링과 액티브 사용자들로의 채널 할당에서의 채널 메트릭 뿐만 아니라, 다수의 제한과 고려사항을 사용할 수 있다. 이들 제한과 고려사항은, 예를들어, 초과 사고 확률, 페이로드 요건, 사용자 데이터 레이트, 인접 셀에 대한 간섭, 다른 셀로부터의 간섭, 최대 송신 전력, 달성가능 C/I, 및 필요한 설정값, 사용자가 경험하는 지연, 송신할 데이터의 타입과 양, 제공되는 데이터 서비스의 타입 등을 포함할 수 있다. 위의 것이 완전한 리스트는 아니다. 다른 제한 및 고려사항도 고려할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
데이터 송신의 스케쥴링
시스템의 셀들은 위에서 설명한 방법으로, 그리고 미리 정의한 규칙 및 조건에 따라서, 정형화된 적응형 재사용 플랜을 사용하여 동작한다. 정상 동작중에, 각각의 셀은 셀의 다수의 사용자로부터 데이터 송신에 대한 요구를 수신한다. 그후, 셀은 시스템 목표에 부합하도록 데이터 송신을 스케쥴링한다. 스케쥴링은, 각각의 셀에서 (즉, 분산 스케쥴링 방식), 중앙 컨트롤러에 의해 (즉, 중앙 스케쥴링 방식), 또는 셀의 일부가 그들 자신의 송신을 스케쥴링하고 중앙 컨트롤러가 셀 세트에 대한 송신을 스케쥴링하는 하이브리드 방식에 의해서 수행한다.
분산, 중앙, 및 하이브리드 스케쥴링 방식은, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING" 인 1999년 7월13일 발행 미국특허 제5,923,650호, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RAE SCHEDULING" 인 1999년 6월 22일 발행 미국특허 제5,914,950호, 및 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RAE SCHEDULING" 인 1997년11월 2일 출원 미국특허출원 제08/798,951호에 개시되어 있으며, 이들 모두 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조한다.
도 9 는 데이터 송신을 스케쥴링하는 방식의 실시형태를 나타내는 플로우차트이다. 최초에, 단계 910 에서, 스케쥴링에 대하여 사용하는 파라미터를 갱신한다. 이들 파라미터는 위에서 설명한 채널 메트릭의 계산에 사용하는 것들과 동일하며, 이들은 예를들어 로딩 확률, 채널 점유확률, C/I CDF, 스케쥴링할 각각의 셀의 각각의 사용자에 대한 간섭 제한 메트릭, 백오프 인자, 및 다른 것들을 포함할 수 있다.
그후, 단계 912 에서, 사용자들은 순위지정되고 랭크된다. 일반적으로 송신할 데이터를 갖는 액티브 사용자들만이 순위지정되고 랭크된다. 사용자들 의 순위지정은 다수의 사용자 레이팅 방식 (user-rating scheme) 중의 하나를 사용하여 수행하며, 예를들어 페이로드와 같이 위에서 기재한 하나 이상의 기준에 기초할 수 있다. 그후, 액티브 사용자는 그들의 할당된 우선순위에 기초하여 랭크된다.
그후, 단계 914 에서는 액티브 사용자들에게 채널들을 할당한다. 할당된 채널은 일반적으로 다수의 단계들을 포함한다. 우선, 갱신한 파라미터를 사용하여 가용 채널에 대하여 채널 메트릭을 계산한다. 위에서 설명한 채널 메트릭중의 임의의 하나를 사용할 수 있으며, 다른 채널 메트릭도 사용할 수 있다. 그후, 사용자에게는 그들의 우선순위와 요구 요건, 그리고 계산한 채널 메트릭에 기초하여 채널이 할당된다. 셀당 Nc 개까지의 사용자는 Nc 개의 가용 채널상의 송신에 대하여 스케쥴링된다. 이하, 채널 할당을 보다 상세하게 설명한다.
그후, 단계 916 에서는 채널 할당을 반영하도록 시스템 파라미터를 갱신한다. 갱신할 파라미터는, 예를들어 다른 셀로부터의 요구에 기초한 셀 채널에 대한 백오프 인자의 조절을 포함할 수 있다. 또한, 셀은 인접 셀의 조절을 요구할 수 있으며, 인접 셀에 의해 요구되는 조절을 수행할 수 있다.
그후, 단계 918 에서 할당된 채널과 갱신된 파라미터를 사용하여 데이터를 송신한다. 일반적으로, 단계 910 내지 918 은, 셀의 정상 동작동안 수행될 수 있다. 단계 920 에서는, 스케쥴링할 송신이 존재하는 지를 결정한다. 추가적인 송신이 있는 경우, 프로세스는 단계 910 으로 진행하고 다음 세트의 송신을 스케쥴링한다. 그렇지 않은 경우, 프로세스는 종료한다.
채널 할당
여러 가지 방식을 사용하고 다양한 인자를 고려하여 채널을 할당할 수 있다. 일 실시형태에서, 셀의 모든 액티브 사용자는 채널 할당이 최고 우선순위 사용자로부터 최저 우선순위 사용자까지 행해지도록 순위지정된다. 사용자의 순위지정은 위에서 설명한 것과 같은 다수의 인자에 기초할 수 있다.
본 발명의 일양태는 요구기반 채널 할당 방식을 제공한다. 이 방식에서는, 가용 리소스를 더 잘 활용할 수 있도록 채널 할당을 할 때 요구 또는 페이로드 요건을 고려한다. 특정 세트의 가용 채널에 대하여 더 낮은 페이로드 요건 (예를들어, 저 데이터 레이트) 을 갖는 사용자는, 다수의 가용채널에 의해 서비스를 받는데 반해서, 높은 페이로드 요건 (예를들어, 고 데이터 레이트) 을 갖는 사용자는 감소한 개수의 가용 채널에 의해 서비스를 받는다. 낮은 페이로드 요건을 갖는 사용자가 높은 우선순위를 갖고 최선의 가용 채널을 할당받는 경우 (사용자 요건도 충족시키는 많은 채널들 중에서), 그리고 단지 채널이 높은 페이로드로 사용자의 요건을 실현할 수 있는 채널인 경우, 단지 1 명의 사용자가 서비스를 받을 수 있으며 리소스를 효과적으로 사용할 수 없다.
예로서, 2 명의 사용자에 대한 할당에 대하여 3 개의 채널이 이용가능하고, 사용자 1 이 1 Kbyte 의 페이로드 요건을 갖고 사용자 2 가 10 Kbyte 의 페이로드 요건을 갖는 상황을 가정한다. 또한, 3 개의 채널들 중의 단지 하나가 사용자 2 의 요건을 만족하는 반면, 3 개의 채널들 모두 사용자 1 의 요건을 만족한다고 가정한다. 채널은 다음과 같이 할당된다.
(a) 사용자 2 가 사용자 1 보다 높은 우선순위를 갖는 경우, 사용자 2 에는 그 스루풋을 최대화하는 채널이 할당된다. 사용자 1 에는 디폴트에 의해 차선 채널이 할당된다. 양쪽 사용자들은 채널 할당에 의해 서비스를 받는다.
(b) 사용자 1 이 사용자 2 보다 높은 우선순위를 갖는 경우, 그리고 채널 할당을 하는 데 사용자들의 페이로드 요건을 고려하지 않는 경우, 가용 채널들 중의 임의의 하나가 사용자 1 의 요건을 만족함에도 불구하고, 사용자 1 에는 최대 유효 마진을 갖는 채널이 할당된다. 사용자 2 에는 디폴트에 의해 차선 채널이 할당될 수 있고, 이는 그 요건을 충족시키지 못할 수 있다. 그후, 사용자 2 는 다음 스케쥴링 기간까지 저 데이터 레이트로 서비스를 받거나, 큐에 남게 된다.
(b) 경우에 대하여 수개의 할당 옵션이 이용가능하다. 위에서 설명한 바와 같이 채널할당을 수행하는 경우, 사용자 1 에 할당된 채널에서 사용하는 전력을 희망 데이터 채널에서의 신뢰성있는 통신을 위해 필요한 레벨로 감소시킬 수 있다. (b) 경우의 다른 할당 옵션은 사용자 1 의 요건을 만족시키는 최저 마진을 갖는 채널을 사용자 1 에게 할당하는 것이다. 이 채널 할당으로, 다른 더나은 채널이 그들을 필요로 할 수 있는 다른 사용자에 대하여 이용가능하게 된다 (예를들어, 더높은 페이로드 요건이나 더낮은 달성 C/I 로 인하여). 이 요구 또는 페이로드 기반 채널 할당을 사용하여, 추가적인 마진을 요구할 수 있는 후속 사용자들에 대한 할당에 대하여 더큰 마진을 갖는 채널이 이용가능하다. 따라서, 페이로드 기반 채널 할당은 이 스케쥴링 인터벌의 유효 스루풋을 최대화한다.
위의 예에서와 같이, 사용자의 숫자가 가용 채널의 숫자보다 작은 경우, 사용자들을 업그레이드하는 것이 가능하다. 따라서, 사용자는 할당된 채널보다 더 높은 마진을 갖는 다른 비할당 채널도 업그레이드할 수 있다. 사용자 1 을 업그레이드하는 이유는 송신을 지원하기 위하여 필요한 유효 송신 전력을 낮추는 것이다. 즉, 잔여 채널이 사용자 1 의 요구를 만족시키기 때문에, 사용자 1 을 더높은 마진을 갖는 채널에 재할당함으로써, 마진양 만큼 송신전력을 감소시킬 수 있다.
채널 할당을 하는 데 사용자 페이로드 이외의 다른 인자들을 고려할 수 있다. 예를들어, 특정 채널 n 을 통하여 송신하는 다른 셀들의 확률 Pm(n) 을 고려할 수 있다. 다수의 채널이 Pm(n) 을 고려하지 않은 채, 거의 동일한 채널 메트릭을 갖는다면, 할당하는 더 나은 채널은 사용되는 최저 확률을 갖는 것이다. 따라서, 최선 채널 할당을 결정하기 위하여 채널 점유 Pm(n) 의 확률을 사용할 수 있다.
채널 할당시, 초과 사고 확률을 고려할 수 있다. 일부 예에서는, 특정 사용자에 대한 채널의 할당이 정당하지 않거나 바람직하지 않을 수 있다. 예를들어, 특정 채널에 대한 사용자의 기대 사고 확률이 과도한 경우, 그 채널을 통한 전체 송신이 손상되는 타당한 가능성과 재송신해야하는 필요성이 있을 수 있다. 또한, 채널의 할당은 인접셀 송신도 추가된 간섭에 의해 손상될 가능성을 증가시킨다. 이런 경우들에, 사용자에 대한 채널을 할당은 부적절하며, 채널을 전혀 할당하지 않거나 그것을 더 잘 사용하는 다른 사용자에게 채널을 할당하는 것이 더 바람직하다.
도 10 은 본 발명의 요구기반 채널 할당 방식의 실시형태를 나타내는 플로우차트이다. 최초에, 단계 1010 에서, 액티브 사용자에 대하여 그리고 가용 채널에 대하여 채널 메트릭을 계산한다. 위에서 설명한 경우에 다양한 채널 메트릭을 사용할 수 있다. 이들 채널 메트릭은, 정보가 이용가능할 때, 사용자에게 특정한 정보를 고려한다. 예를들어, 채널 메트릭은 인접 셀들로부터 사용자가 관측하는 간섭 전력을 나타내는 간섭 제한 매트릭스로부터의 정보를 사용할 수 있다. 그후, 액티브 사용자는, 단계 1012 에서, 위에서 설명한 인자에 기초하여 순위지정되고 랭크된다. 또한, 순위지정은 단계 1010 에서 계산한 메트릭에 기초할 수 있다 채널 할당을 수행하기 위해 사용자 우선순위 및 채널 메트릭을 사용할 수 있다.
단계 1014 에서, 최고 우선순위 사용자는 액티브 사용자 리스트로부터 선택한다. 그후, 단계 1016 에서, 선택한 사용자에게는 사용자 요건에 부합하는 최악의 메트릭을 갖는 채널에 할당된다. 예를들어, 사고 확률에 기초한 채널 메트릭을 사용하는 경우, 선택한 사용자에게는 계속하여 사용자의 사고 요건을 만족하는 최고 사고 확률을 갖는 채널이 할당된다. 그후, 단계 1018 에서, 할당된 사용자는 액티브 사용자 리스트로부터 제거된다. 그후, 단계 1020 에서 액티브 사용자 리스트가 비어 있는 지를 결정하여, 모든 액티브 사용자에게 채널이 할당되었는지를 나타낸다. 리스트가 비어있지 않는 경우, 프로세스는 단계 1014 으로 진행하여, 리스트의 최고 우선순위, 비할당 사용자를 채널 할당에 대하여 선택한 다. 다른 상황에서, 모든 사용자에게 채널들을 할당하는 경우, 프로세스는 종료한다.
도 10 의 방식은 일반적으로 연속적으로 더 큰 백오프 인자를 갖는 채널에 연속적으로 더 낮은 우선순위 사용자를 할당한다. 필요한 C/I 를 달성할 수 없는 채널에 사용자를 할당하는 경우, 그 사용자는 감소한 데이터 레이트 (여기서, "디밍 (dimming) " 이라고 하는 상태) 의 송신을 위해 스케쥴링되거나 다른 시간의 송신 (여기서, "블랭킹 (blanking)" 이라고 하는 상태) 을 위해 스케쥴링될 수 있다. 디밍되거나 블랭킹된 사용자의 우선 순위를 증가시켜서, 다음 스케쥴링 및 채널 할당 인터벌에 그것을 먼저 고려할 수 있게 한다. 사용자들이 그들의 최초 채널에 할당되면, 사용자들은 이용가능한 경우 더 나은 채널로 업그레이드될 수 있다.
하나의 채널 업그레이드 방식에서, 이들 채널이 사용자의 요건에 부합하고 더 큰 링크 마진을 제공하는 경우, 연속하여 더 나은 가용 채널들에 사용자는 재할당한다 (최고 우선순위 사용자로부터 시작하여). 그후, 연속적으로 더 낮은 우선순위 사용자 (즉, 최고로부터 최저까지) 를 임의의 잔여 채널들에 할당할 수 있다. 이 업그레이드 방식은, 액티브 사용자들의 일부 또는 전부가 더 높은 링크 마진을 갖는 더 나은 채널을 향유할 수 있게 한다.
다른 채널 업그레이드 방식에서, 할당된 사용자는 가용 채널의 개수에 의해 업그레이드된다. 예를들어, 3 개의 채널이 이용가능한 경우, 각각의 할당된 사용자는 3 개의 슬롯만큼 상승한다. 이 업그레이드 방식은, 최대 (전부가 아닌 경우) 사용자가 채널을 향유할 수 있게 한다. 예를들어, 점진적으로 악화되는 성능을 갖는 채널 1 내지 12 가 할당에 대하여 이용가능하고, 9 명의 사용자가 채널 4 내지 12 에 최초 할당되는 경우, 각각의 사용자는 3 개의 채널에 의해서 업그레이드될 수 있다. 그후, 9 명의 사용자는 채널 1 내지 9를 점유하고, 채널 10 내지 12 가 디스에이블될 수 있다.
다른 업그레이드 방식도 사용할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 11 은 본 발명의 채널 업그레이드 방식의 실시형태를 나타내는 블록도이다. 도 11 에 나타낸 업그레이드 프로세스를 시작하기 전에, 액티브 사용자는 그들의 초기 채널 할당되며, 이는 도 10 에서 위에 설명한 채널 할당 방식을 사용하여 달성될 수 있다. 단계 1110 에서는, 모든 가용 채널이 사용자들에게 할당되었는 지를 결정한다. 모든 채널이 할당된 경우, 업그레이드를 위한 채널이 없게되며, 프로세스는 단계 1128 로 진행한다. 그렇지 않은 경우, 이들 채널이 최초 할당된 채널들보다 나은 경우 (즉, 더 나은 채널 메트릭을 갖는), 사용자들은 가용 채널로 업그레이드된다.
단계 1112 에서, 가능한 채널 업그레이드를 위하여 액티브 사용자들로부터의 최고 우선순위 사용자를 선택한다. 선택한 사용자에 대하여, "최선 (best)" 채널을 비할당 채널의 리스트로부터 선택한다. 최선 채널은 선택한 사용자에 대하여 "최선" 채널 메트릭을 갖는 채널에 대응한다 (예를들어, 최저 사고 확률).
그후, 단계 1116 에서, 선택한 사용자에 대하여 업그레이드가 가능한지를 결 정한다. 최선 가용 채널의 채널 메트릭이 선택한 사용자에게 최초 할당한 채널의 것보다 열악한 경우, 업그레이드는 수행되지 않으며, 처리는 단계 1124 로 진행한다. 그렇지 않은 경우, 선택된 사용자는 단계 1118 에서 최선 가용 채널로 업그레이드되고, 이는 단계 1120 에서 가용채널 리스트로부터 제거된다. 단계 1122 에서, 일부 다른 더 낮은 우선순위 사용자에 대하여 가능한 할당을 위하여 이용가능한 채널의 리스트로 다시 초기에 선택한 사용자에게 할당된 채널들 등재할 수 있다. 그후, 단계 1124 에서는, 채널 업그레이드의 수행여부에 관계없이, 선택한 사용자를 액티브 사용자 리스트로부터 제거한다.
단계 1126 에서는, 액티브 사용자의 리스트가 비어있는 지를 결정한다. 사용자 리스트가 비어있지 않은 경우, 프로세스는 단계 1110 으로 복귀하며 가능한 채널 업그레이드에 대하여 리스트의 최상 우선순위를 선택할 수 있다. 그렇지 않는 경우, 업그레이드에 대하여 이용가능한 채널이 더 이상 없거나, 모든 사용자들을 고려한 경우, 프로세스는 단계 1128 로 진행하며, 모든 채널에 대한 백오프 인자는 소신 전력을 감소시키도록 조절된다. 그후, 처리는 종료한다.
도 11 의 업그레이드 프로세스는 향상된 성능을 제공할 가용 채널로 액티브 사용자들을 효과적으로 업그레이드한다. 도 11 에 나타낸 업그레이드 방식은 향상된 채널 업그레이드를 제공하도록 변경시킬 수 있다. 예를들어, 특정 사용자에 대해서는, 더 낮은 사용자에 의하여 자유롭게된 채널이 이 사용자에 대하여 너 나아질 수도 있다. 그러나, 이 채널은 더낮은 우선순위 사용자를 고려한 시간에 의해 리스트로부터 이미 제거되었기 때문에, 사용자는 이 채널에 할당되지 않 는다. 따라서, 도 11 의 프로세스를 여러번 반복할 수 있거나, 이 상황을 해결하기 위하여 다른 테스트를 포함할 수도 있다. 또한, 다른 업그레이드 방식도 사용할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도 10 에 나타낸 채널 할당 방식은 액티브 사용자들을 그들의 우선 순위에 기초하여 가용 채널에 할당한다. 사용자에게는, 식 (3) 을 사용하여 위에서 계산한 것과 같은 "스코어" 에 기초하여 우선순위가 할당된다. 공평성 고려의 일부로서, 채널이 이용가능하고 하나의 채널이 사용자 요건에 부합할 수 없는 경우, 특정 사용자를 다수의 채널에 할당할 수 있다. 예를들어, 사용자에게는 사용자 요건의 50% 를 지원할 수 있는 제 1 채널, 사용자 요건의 35% 를 지원할 수 있는 제 2 채널, 및 사용자 요건의 15% 를 지원할 수 있는 제 3 채널이 할당할 수 있다. 리소스의 이런 특정한 할당이 다른 사용자들이 그들의 요건을 달성하는 것을 방해하는 경우, 부당한 사용자의 우선순위는 그들이 후속 스케쥴링 인터벌 동안 리소스의 할당에 대하여 먼저 고려되도록 향상될 수 있다.
본 발명의 일부 양태에 따르면, 사용자들에 대한 채널의 할당은 (즉, 리소스의 할당) 은 그들의 우선순위에 부분적으로 기초하며, 데이터 송신에 "셔플링" 효과를 제공하기 위하여 사용자 우선순위의 동적 조절을 사용할 수 있다. 특정 사용자에 대한 데이터 송신은 서로다른 스케쥴링 인터벌에 대하여 서로다른 채널에 할당된다. 일부 경우의 데이터 송신의 이런 셔플링은 간섭 평균 (interference averaging) 을 제공하고, 이는 이하 설명하는 바와 같이 통신 시스템에서 불이익을 입은 사용자의 성능을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 채널 할당 프로세스의 임의 부분동안 (예를들어, 초기 채널 할당 또는 채널 업그레이드), 사용자들의 데이터 레이트는 할당된 채널의 유효 링크 마진과 매칭하도록 스케일링되거나, 백오프 인자는 채널들에 대한 송신 전력을 감소시키도록 증가될 수 있으며, 양쪽 모두 수행될 수 있다. 사용자의 데이터 레이트는 유효 링크 마진에 기초하여 시스템이 스루풋을 증가시키도록 조절할 수 있다. 달성 C/I 가 설정값보다 낮은 경우 (즉, 유효 링크 마진이 음의 값), 사용자의 데이터 레이트는 채널에 의해 지원되는 레이트로 낮춰질 수 있다.
또한, 모든 채널의 송신 전력은 희망 데이터 레이트의 송신을 지원하기 위해 필요한 최소 레벨로 감소할 수 있다. 송신 전력의 감소는 할당된 채널의 백오프 인자를 조절함으로써 달성할 수 있다. 비할당 채널에 대한 백오프 인자는 0 으로 감소하여 (즉, 블로킹되어) 다른 셀들에 대한 간섭을 감소시킨다.
채널은 0 이상의 조건 또는 사용상의 제한을 갖는 사용자들에게 할당될 수 있다. 이들 조건은, 예를들어 (1) 데이터 레이트의 제한, (2) 최대 송신 전력, (3) 설정값에 대한 제한 등을 포함할 수 있다.
최대 데이터 레이트를 액티브 사용자에게 할당된 채널에 부여할 수 있다. 예를들어, 기대 C/I 가 필요한 사고확률을 지원할 수 없는 경우, 요건을 달성하도록 데이터 레이트를 감소시킬 수 있다.
최대 송신 레이트 제한을 임의의 할당된 채널에 부여할 수 있다. 시스템의 셀에서 다른 셀의 전력 제한을 알게 되는 경우, 간섭 레벨은 더 높은 확실도로 국부적으로 계산할 수 있으며, 더 우수한 플래닝과 스케쥴링이 가능하다.
예를들어 과중하게 로드된 상황에서 할당된 채널상에 특정 설정값 (즉, 목표 C/I) 을 부여할 수 있다. (예를들어, 낮은 우선순위) 사용자에게는 필요한 최소 사고 확률에 부합하지 않는 채널을 할당할 수 있다 (즉, 할당한 채널은 특정 사고 확률에 대하여 필요한 것보다 낮은 기대 C/I 를 갖는다). 이 경우, 사용자는 필요한 사고 확률을 충족시키는 더 낮은 설정값으로 할당된 채널을 사용하여 동작하도록 요구될 수 있다. 사용한 설정값은 변하지 않거나, 시스템 로딩에 따라서 변할 수 있다. 또한, 설정값은 채널단위로 부여할 수 있다.
제어 방식
적응형 재사용 방식, 데이터 송신의 스케쥴링, 및 채널의 할당은 다양한 방법으로, 그리고 중앙, 분산, 및 하이브리드 제어 방식 등의 다양한 제어 방식을 사용하여 구현할 수 있다. 이하, 이들 제어 방식의 일부를 보다 상세하게 설명한다.
중앙 제어 방식에서는, 정보를 처리하고, 데이터 송신을 스케쥴링하고, 수신한 신호와 시스템 목표 세트에 기초하여 채널을 할당하는 중앙 프로세서에 공동으로 제어할 모든 셀의 액티브 사용자로부터의 정보가 제공된다. 분산 제어 방식에서는, 정보를 처리하고, 데이터 송신을 스케쥴링하고, 그 셀의 사용자로부터 수신한 정보와 다른 셀들로부터 수신한 다른 정보에 기초하여 그 셀에 대한 정보를 할당하는 셀 프로세서에 각각의 셀의 액티브 사용자로부터의 정보가 제공된다.
분산 채널 방식은, 국부적인 레벨에서 데이터 송신의 스케쥴링과 채널 할당 을 수행한다. 분산 제어 방식은 각각의 셀에서 구현되며, 셀들간의 관련 조정이 요구되지 않는다.
분산 제어 방식에서는, 스케쥴링 및 채널 할당을 각각의 셀에서 국부적으로 수행할 수 있지만, 국부적인 정보는 시스템의 다른 셀들이 동적으로 공유할 수 있다. 공유한 정보는, 예를들어, 특정 셀에서의 로딩, 셀의 액티브 사용자의 리스트, 채널 가용 정보, 할당된 백오프 인자 등을 포함할 수 있다. 분산 제어 방식에서, 이 정보는 동적으로 공유할 필요가 없으며, 시스템의 셀들에서 이용가능한 "정적" 정보일 수 있다. 최선으로 리소스를 국부적으로 할당하는 방법을 결정하는 것을 도울수 있도록 셀에서 공유 정보를 사용할 수 있다.
분산 제어 방식은 낮은 로드 조건 및 높은 로드 조건하에서 바람직하게 사용할 수 있고, 중앙 제어 방식보다 구현하기가 단순하다. 낮은 로드에서, 셀은 다른 셀로부터 최소의 간섭을 일으키는 "직교 (orthogonal) " 채널을 사용하여 송신한다. 로드가 증가함에 따라서, 시스템의 간섭 레벨은 일반적으로 증가하며, 셀이 비직교 채널을 사용하여 송신할 가능성이 더 크다. 그러나, 로드가 증가함에 따라서, 셀이 선택할 수 있는 사용자의 세트도 증가한다. 이들 사용자의 일부는 다른-셀 간섭 (other-cell interference) 에 더잘 견딜 수 있다. 분산 제어 방식에서는, 액티브 사용자 세트에 대한 채널을 할당하고 송신을 스케쥴링하는 데 이 사실을 활용할 수 있다. 채널은 예를들어, 각 사용자에 대한 최소 순간 및 평균 데이터 레이트 등의 제한이 있는 경우에, 시스템 스루풋을 최대화하는 방식으로 할당할 수 있다.
전력 제어
할당된 채널에 대하여 셀에 의해 전력제어를 실행할 수 있다. 사용자에게 채널이 할당되고 양의 링크 마진을 갖는 경우 (즉, 기대 C/I 와 설정값의 차이가 양의 값인 경우) , 송신 전력은 결정한 링크 마진에 기초하여 감소할 수 있다. 시스템의 다른 셀이 특정 송신에 대한 백오프를 알지 못할 경우에도, 전체 효과는 간섭 레벨을 감소시키고 송신 성공 확률을 증가시킨다. 전력 제어는 동적으로, 가능하게는 CDMA 시스템에 대하여 수행된 것과 유사한 방식으로 수행할 수 있다.
섹터
본 발명의 다양한 양태와 실시형태를 "셀" 에 관하여 설명하다. 여기서 사용하는 바와 같이, 셀은 섹터화된 셀의 "섹터" 를 말하기도 한다. 예를들어, 3-섹터 셀은 3 개의 서로다른 (일반적으로 오버래핑하기도 하지만) 지리적 영역에서 3 개의 데이터 송신 세트를 사용자에게 제공하도록 설계하거나 동작할 수 있다. 따라서, 여기서 사용하는 셀은 일반적으로 특성 영역에 대한 임의의 지향 송신이고, 이는 송신 소스로부터의 특정 빔 패턴에 의해 정의할 수 있다. 지향 송신은 적은 간섭을 유발하고, 따라서 무지향성 송신에 비하여 향상된 성능 및 용량을 가질 수 있다. 특정 셀이 다수의 섹터를 지원하는 경우, 동일 셀의 섹터들간의 조절은 리소스 할당, 데이터 송신의 스케쥴링, 및 채널의 할당에 대하여 달성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 양태 및 실시형태를 다수의 섹터화 및/또는 비섹터화 셀로 구성된 구조내에서 구현하여, 향상된 효율과 성능을 제공한다. 예를들어, 백오프 인자 세트는 셀의 각각의 섹터와 관련되며, 백오프 인자는 인접 및 근처의 셀에 대한 간섭량을 최소화하도록 선택할 수 있다. 또한, 각각의 섹터에 대한 송신은 지정된 시간 인터벌에 간섭을 더 감소시킬 수 있게 된다. 예를들어, 인접 또는 근접 섹터는 동일채널 간섭량을 감소시키기 위해 서로다른 시간에 송신하도록 지정될 수 있다.
다수의 셀과의 통신
통신 시스템은 주어진 동작환경에 대하여 가능한한 많은 동시 사용자들을 지원하도록 설계된다. 일부 구현예에서, 각각의 사용자는 데이터 송신에 대하여 하나 이상의 셀과 통신한다. 예를들어, 다수의 셀로부터의 데이터 송신은 사용자에 대한 유효 스루풋을 증가시키기 위해서 사용할 수 있다. 데이터 송신은 리소스가 이용가능한 경우, 동시에, 순차적으로, 또는 이들의 조합으로 사용할 수 있다. 예를들어, 사용자는 더 나은 달성 C/I 를 갖는 특정셀 (예를들어, 여러 셀들중에서) 로부터 송신을 요구할 수 있다. 동적 환경에서, 더 나은 달성 C/I 는 예를들어, 사용자에 의한 이동, 인접 셀로부터의 송신과 간섭 등의 결과로서 시간에 대하여 서로다른 셀과 관련될 수 있다. 다수의 셀로부터의 데이터 송신은 동기화될 수 있으며, 특정 구현예에 따라서 비동기화될 수도 있다. 데이터 송신을 수신하는 사용자에게는 적절하게 수신된 데이터를 수집하기 위해 필요한 정보가 제공된다.
패킷 데이터 통신 시스템에 대하여, 셀은 예를들어 특정한 송신 시간 및/또는 특정 채널 등의 파라미터에 대하여 셀의 조정을 요구하지 않고 독립적으로 패킷 의 송신을 스케쥴링할 수 있다.
소프트 핸드오프는 성능 (즉, 신뢰성) 을 향상시키고, 용량 (일부 동작 조건에 대하여) 을 증가시키기 위해 사용할 수 있다. 설정값이 음이거나 특정 사용자에 대하여 약간 양인 경우, 소프트 핸드오프는 그 사용자에 대한 데이터 송신의 신뢰성을 향상시킨다 (이는 재송신을 방지할 수 있기 때문에 시스템 성능을 향상시킬 수 있다). 셀의 사용자들의 큰 부분이 낮은 C/I 를 갖는 경우, 소프트 핸드오프는 시스템의 용량을 향상시키도록 사용할 수 있다 (예를들어, 무지향성 안테나를 갖는 터미널). 사용자의 작은 부분이 낮은 C/I 를 갖고 추가적인 용량이 이용가능한 경우, 데이터 송신의 신뢰성을 향상시키기 위해 소프트 핸드오프를 사용할 수 있다.
소프트핸드오프의 경우, 일반적으로 다수의 셀로부터 특정한 사용자로의 데이터 송신은 수신 데이터가 코히런트하게 합성되도록 동기된다. 데이터 송신은 필요한 동기를 제공하기 위하여 관련셀에 의해 스케쥴링할 수 있다.
업링크 스케쥴링
위에서 설명한 본 발명의 양태, 실시형태, 및 구현예는 셀로부터 사용자들로의 다운링크 송신에 대하여 적용할 수 있다. 사용자로부터 셀로의 업링크 송신에 대하여 사용하기 위해 이들 양태, 실시형태, 및 구현예들 중의 다수를 채택할 수 있다. 업링크상에서, 가용 리소스의 일부는 사용자 요구의 송신과 다른 시그널링용으로 유보해둔다.
일 실시형태에서, 업링크 데이터 송신에 대한 요구는 랜덤 억세스 채널를 통 하여 사용자에 의해 송신될 수 있다. 요구는 페이로드 (즉, 송신할 데이터량), 달성 C/I 등의 정보를 포함할 수 있다. 셀은 사용자 요구를 수신하고, 업링크 송신을 스케쥴링하고, 스케쥴링 정보를 사용자에게 송신한다. 이런 스케쥴링 정보는, 예를들어, 데이터 송신이 발생하는 시간 인터벌, 사용할 데이터 레이트 (예를들어, 변조와 코딩 방식), 및 할당된 채널 (들) 을 포함할 수 있다. 업링크 송신의 스케쥴링과 채널의 할당은 다운링크 송신에 대하여 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로 수행할 수 있다.
다른 재사용 구조들과의 결합
또한, 본 발명은 다른 재사용구조들에서 또는 그들과 조합하여 사용할 수 있다 이런 구조의 하나가 "Radio Resource Allocation in Fixed Broadband Wireless Networks", IEEE Transactions on Communication, Vol. 46, No. 6, June 1998 인 논문에 T. K. Fong et al. 에 의해 개시되어 있으며, 이를 여기서 참조한다. 이 참조 논문은 각각의 셀을 다수의 섹터들로 분할하고, 간섭양을 줄이기 위하여 선택한 지정 (그리고 가능하게는 비지정된) 및 스태거링된 타임 슬롯에 각각의 사용자에게 송신하는 것을 개시하고 있다.
다른 재사용 구조가 "Dynamic Allocation of Downlink and Uplink Resource for Broadband Services in Fixed Wireless Networks", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 17, No. 5, May 1999 인 논문에 K. K. Leung et al. 에 의해 개시되어 있으며, 이를 여기서 참조한다. 이 참조 논문은 각각의 섹을 다수의 섹터로 분할하고, 간섭양을 줄이기 위하여 지정 및 스태거링된 타임 슬롯 및 서브 타임 슬롯에 각각의 섹터로 송신하는 것을 개시하고 있다. 사용자의 C/I 가 결정되며, 사용자는 q 까지의 동시 송신에 대한 그들의 허용편차 (tolerance) 에 기초하여 그룹으로 분류된다. 그후, 사용자의 요건과의 부합을 위해, 송신 패턴을 선택하고 데이터 송신을 스케쥴링한다.
또다른 재사용 구조는 "Quasi-Static Resource Allocation with Interference Avoidance for Fixed Wireless System" IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 17, No. 3, March 1999 인 논문에 K. C. Chawla et al. 에 의해 개시되어 있으며, 이를 여기서 참조한다. 이 참조 논문은 각각의 셀에 "빔오프 (beam-off)" 순서를 할당하고, 사용자가 그 데이터 송신에 대한 최선 타입 슬롯을 셀에 통보하는 것을 개시하고 있다.
응용
본 발명은 다양한 응용에 유익하게 사용할 수 있다. 예를들어, 본 발명은, 인터넷, E-커머스, 콘텐츠 분배, 미디어 방송 및 많은 다른 응용을 지원하기 위해 사용할 수 있는 광대역 패킷 데이터 서비스를 제공하는 통신 시스템에 사용할 수 있다. 본 발명은 음성, 비디오, 데이터, 텍스트 등을 무선 통신 시스템을 통하여 집, 직장, 및 이동 환경에 있는 사용자에 제공한다. 본 발명은 사용자에 대한 콘텐츠 (예를들어, 소매상, 미디어 소스등의 분배 소스로부터) 의 분배용으로 사용할 수 있다. 콘텐츠는, 예를들어, 영화, 이미지, 새로운 기사, 책, 오디오 등의 디지털로 나타낼 수 있는 임의의 것일 수 있다.
특히, 본 발명은 월드와이드웹상에서 이용가능한 데이터의 송신에 적합하며, 사용자에 대한 고속 인터넷 억세스를 제공하기 위해 사용할 수 있다. 본 발명은 사용자에게 프로그래밍 콘텐츠 (예를들어, 주문형 영화를 포함하는)를 제공할 수 있는 무선 케이블 시스템으로서 기능하도록 설계된 통신 시스템에서 사용할 수 있다.
본 발명은 통신 시스템이 높은 성능과 효율을 달성하도록 하는 기술을 제공함으로써 이런 응용을 지원할 수 있다. 본 발명은 가용 리소스를 적극적으로 재사용함으로써 효율적인 할당과 가용 시스템 리소스의 사용을 지원한다. 재사용은 본 발명의 일부 실시형태의 전체구성과 밀접하다.
제 1 설계예
본 발명의 일부 양태에 대한 보다 나은 이해를 위해서, 이하 전력 백오프를 갖는 스태거형 채널 재사용 방식을 사용하는 설계예를 설명한다. 본 설계예에서는, 3-셀 재사용 플랜을 사용하고, Nc = 12 개의 채널이 송신에 대하여 이용가능하다. 도 7 에서 셀의 사용자는 C/I CDF 를 갖는다.
본 설계의 초기 백오프 인자를 결정하기 위하여, 도 7 의 C/I CDF 는 12 개의 동일 사이즈의 세트로 분할된다. 각각의 사용자 세트는 15 dB 의 설정값 γ 에 기초하여 표 3 에 나타낸 최소 링크 마진 s(n) 을 갖는다. 그후, 최소 링크 마진 s(n) 은 12 개의 가용 채널에 대한 백오프를 결정하기 위해 사용한다. 따라서, 셀의 송신 특성은 셀 사용자의 C/I 특성과 대략적으로 매칭하도록 설계된다.
표 4 는 셀 1 내지 3 에 대한 백오프 인자를 기재하고 있다. 셀 1 에는 풀파워 송신을 위해 채널 1 내지 4 를 할당하고, 이들 채널과 관련된 백오프 인자에 대응하는 감소한 전력으로 채널 5 내지 12 를 통해서 송신할 수 있다. 본 예에서, 채널 5 는 백오프 인자 0.6310 으로 동작하도록 설계되고, 채널 6 은 백오프 인자 0.4446 으로 동작하도록 설계하고, 이와 같은 식으로 계속하여, 채널 12 는 백오프 인자 0.0112 로 동작하도록 설계한다.
셀 2 와 3 에는 동일한 백오프 인자를 할당하지만 4 개의 채널과 8 개의 채널 modulo-12 에 의해 시프트된다. 따라서, 셀 2 는 풀파워의 송신에 대하여 채널 5 내지 8 이 할당되어 감소된 전력으로 다른 채널을 통하여 송신하고, 셀 3 은 풀파워의 송신에 대하여 채널 9 내지 12 가 할당되어 감소한 전력으로 다른 채널을 통하여 송신한다. 셀 1 내지 3 에 대한 백오프 인자를 표 4 에 나타내었다.
표 4 에 나타낸 백오프 인자는 모든 셀들이 풀파워로 송신한다는 가정에 기초하여 유도한다. 그러나, 백오프 인자를 스태거링된 4-채널 오프셋과 함께 적용하는 경우, 다른 셀들로부터의 간섭은 백오프 인자에 의해 감소되기 때문에, 셀의 사용자가 관측한 실제 C/I 값은 표 3 의 컬럼 2 에 제공한 최소 C/I 보다 더 클 수 있다.
일실시형태에서, 데이터 송신의 스케쥴링 및 채널 할당은 부분적으로 사용자의 우선순위에 부분적으로 기초하여 수행한다. 따라서, 스케쥴링과 채널 할당 이전에, 액티브 사용자는 위에서 설명한 인자들중 임의의 것을 사용하여 순위지정되고 랭킹될 수 있다.
본 설계예에서, 각각의 셀의 채널들은 정의된 백오프 인자들 세트에 기초하여 동작한다. 다음의 인자들과 가정들을 이 단순예에서 사용한다. 첫째, 셀당 12 개의 액티브 사용자가 있으며, 단지 셀 1 의 사용자를 예에서 고려한다. 셀 1 의 사용자에 대한 수신 전력 레벨은 1 과 동일하거나 같다고 가정한다. 셀 2 와 3 으로부터의 수신 전력은 동일하다고 가정하고 (즉 I2 = I3), 사용자 1 내지 12 가 관측한 간섭은 표 9 의 컬럼 2 에 주어진다. 사용자 1 내지 12 에 대한 간섭은 도 7 에 대하여 위에서 설명한 바와 같이, 예를들어, 세트 1 내지 12 의 사용자들이 관측한 간섭에 대응할 수 있다. 열잡음은 무시할 수 있다고 가정한다.
본 설계에서, 채널 할당은 사용자들의 기대 C/I 에 기초한 채널 메트릭을 사용하여 수행한다. 따라서, 스케쥴링 및 채널할당 이전에, 액티브 사용자에 대한 채널 메트릭은 식 (12) 을 사용하여 계산한다. 표 8 의 컬럼은 셀 및 표 9 에 주어진 수신 전력 레벨 I2 및 I3 에 적용된 표 4 에 주어진 백오프 인자를 갖는 사용자에 대하여 계산한 채널 메트릭을 나타낸다. 계산에 대하여, P2 와 P3 양족을 유너티 (unity) 라고 가정한다.
본 예에서, 액티브 사용자는 알려진 적용 백오프 인자를 갖는 그들의 최대 달성가능 채널 메트릭에 기초하여 순위지정된다. 모든 12 명의 사용자에 대한 최대 달성 가능 채널 메트릭을 결정하여 표 8 의 2 번째 내지 마지막 컬럼에 기재한다. 본 예에서, 최저의 최대 달성가능 채널 메트릭을 갖는 사용자 (즉, 사용 자 1) 에게는 최고 우선순위 12 가 할당되고, 다음 최저의 최대 달성가능 채널 메트릭을 갖는 사용자 (즉, 사용자 2) 에게는 다음 최고 우선순위 11 이 할당되며, 이런 식으로 계속하여, 최고의 최대 달성가능 채널 메트릭 (즉, 사용자 12) 을 갖는 사용자에게는 최저 우선순위 1 이 할당된다. 사용자의 우선순위는 표 8 의 마지막 행과 또한 표 9 의 컬럼 3 에 나타낸 바와 같다.
Figure 112002031832272-pct00023
그후, 사용자에게는 그들의 우선순위와 계산한 채널 메트릭에 기초하여 채널을 할당한다. 최초에, 최고 우선순위 사용자 (즉, 사용자 1) 를 선택하고, 그 최대 달성가능 채널 메트릭 (즉, 채널 4, 채널 메트릭 = 30.0) 에 대응하는 채널을 할당한다. 그후, 다음 최고 우선순위 사용자 (즉, 사용자 2) 를 선택하고, 가용 채널중에서 최선의 채널이기 때문에, 그 2 번째 최고 최대 달성가능 채널 메트 릭 (즉, 채널 3, 채널 메트릭 63.0) 에 대응하는 채널을 할당한다 (즉, 채널 4 는 사용자 1 에게 이미 할당되었다). 계속하여, 채널 할당 프로세스는 사용자 3 를 채널 2 에 할당하고, 사용자 4 를 채널 1 에 할당하고, 이런 식으로 계속하여, 사용자 12 를 채널 12 에 할당한다. 표 9 의 컬럼 4 는 12 명이 사용자들에게 할당되는 채널들을 나타낸다.
그후, 사용자들의 C/I 는, 할당된 채널에 기초하고 셀 2 및 3 에 적용되고 표 4 에 나타낸 백오프 인자를 고려하여 계산할 수 있다. 사용자에 의해 달성한 C/I (dB) 는 표 9 의 컬럼 5 에 주어진다. 15 dB 의 설정값 γ에 대하여, 사용자에 대한 링크 마진은 컬럼 5 에 주어진 C/I 에 기초하여 계산할 수 있다. 컬럼 6 은 백오프 인자를 적용할 때 할당된 채널의 각각의 사용자에 대하여 부여된, 15 dB 설정값에 대한 링크 마진 (dB) 을 제공한다. 본 실시예에서, 사용자 2 내지 12 는 양의 마진을 향유하고, 사용자 1 은 그 설정값을 거의 달성할 수 있다.
사용자에 대한 백오프 인자는, 존재하는 양의 링크 마진의 양만큼 감소할 수 있다. 백오프 인자에 대한 조절은 채널 할당 프로세스의 일부로서 시스템적으로 또는 전력 제어 방식이 일부로서 동적으로 수행할 수 있다. 표 9 의 마지막 컬럼은 설정값과 동일한 C/I (즉, 대략 제로 링크 마진) 를 달성하기 위해 필요한 백오프 인자를 제공한다. 필요한 설정값에 대한 백오프 인자의 감소 및 최초 백오프 인자는 표 9 의 마지막 2 개의 컬럼을 비교함으로써 관찰할 수 있다.
Figure 112002031832272-pct00024
할당된 채널의 C/I 가 설정값보다 큰 경우, 추가적인 링크 마진이 있게 된다. 이경우, 사용자의 데이터 레이트는 사고 기준을 만족하는 레벨로 증가하거나, 송신된 전력이 링크 마진 이하의 양만큼 감소할 수 있다. 이들 조절은 액티브 사용자들 각각에 대하여 수행할 수 있다.
가용 채널의 사용과 관련한 C/I 가 사용자에 의해 요구되는 것보다 나쁜 경우, 희망 성능은 달성할 수 없다. 이런 경우에, 여러 가지 옵션이 가능하다. 한가지 옵션에서, 사용자에 대한 데이터 송신은 사고 기준을 만족하도록 더낮은 데이터 레이트일 수 있다. 다른 옵션에서, 사용자는 현재 송신 인터벌 동안은 송신에 대하여 스케쥴링되지 않고, 채널은 일부 다른 사용자들에 대하여 이용가능하게 된다. 이 경우, 스케쥴링되지 않는 사용자의 우선순위가 증가하여, 그 사용 자를 다음 스케쥴링 및 할당 인터벌에 먼저 고려하도록 한다.
전력 백오프의 경우에도, 세트 1 의 사용자들의 일부는 설정값 15 dB 에서 동작할 수 없다. 유효 C/I 가 설정값보다 낮은 경우, 이들 사용자와 관련한 데이터 레이트는 허용 성능을 나타내는 레벨로 감소할 수 있다 (예를들어, 특정 BER, FER, 또는 사고 확률). 그럼에도 불구하고, 일부 경우에는, 이들 사용자가 설정값에서 동작하는 것을 방해하는 간섭의 주요 소스를 제거하는 것이 필요할 수 있다. 이를 달성하기 위해서, 시스템은, 사용자의 특정한 요구에 기초하여 백오프 인자 및/또는 채널의 설정값을 수용하도록 설계할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 백오프 인자는 특정 레벨의 성능으로 특정 데이터 레이트로 동작하기 위해 필요한 설정값 γ 에 의존한다. 실제로, 설정값 γ 는 사용자가 선택한 데이터 레이트의 함수이다. 사용자의 데이터 레이트가 변화하는 경우, 식 (6) 에 의해 주어진 조건부 사고 확률은 선택한 데이터 레이트의 함수이다.
사용자 우선순위를 그들의 평균 스루풋에 기초하여 갱신하는 경우, 채널 할당은 사용자의 데이터 레이트 할당도 고려하도록 할 수 있다. 따라서, 특정 사용자에게 할당되는 채널은 특정 사고 확률 레벨로 사용자의 스루풋을 최대화하는 것이다. 예를들어, 채널 할당 프로세스는 우선 가용 채널 리스트가 주어지는 경우 사용자에 대한 최선 채널을 평가한다. 그후, 원하는 사고 확률 기준을 만족하는 최대 데이터 레이트는 그 채널에 대하여 사용자에게 할당된다.
또한, 필요한 경우, 최대 및 최소 백오프 인자를 조절할 수 있다. 예를 들어, 이들 최대 및 최소 한계는 시스템 로딩에 기초하여 조절할 수 있다.
위의 예에 대하여, 시스템 로드가 셀당 4 명의 사용자보다 크지 않은 경우, 셀 1 은 사용자를 채널 1 내지 4 에 할당하고, 셀 2 는 사용자를 채널 5 내지 8 에 할당하며, 셀 3 은 사용자를 채널 9 내지 12 에 할당한다. 본 예에서, 이들 채널 모두는 풀파워로 동작하여, 사용자의 데이터 레이트는 할당된 채널의 특정 사용자에 대한 스루풋을 최대화하는 값으로 조절할 수 있다. 그러나, 시스템 설정값이 낮아지는 경우, 고려되는 로드의 인접셀 간섭이 없을지라도 이들 채널의 일부는 채널이 풀파워로 동작하는 것을 방해하는 백오프 인자를 가질 수 있다. 따라서, 채널 1 내지 4 에 대하여 동일하게 백오프 인자를 설정하여, 셀의 로드가 4명 이하의 사용자인 경우 풀파워를 실행하는 것 (예를들어 추가적인 링크 마진을 제공함) 이 요구될 수 있다.
제 2 설계예
제 2 설계예에서, 셀에는 가용 리소스의 일부를 각각 할당하고, 셀은 할당된 리소스를 통하여 풀파워로 송신한다. 또한, 각각의 셀은 로딩이 증가함에 따라서 비할당 채널을 통하여 송신할 수 있다.
이 제 2 설계예에서, 간섭에 대한 더높은 저항력을 갖는 사용자에게는 큰 간섭 레벨을 가질 확률이 높은 채널을 할당한다. 특정 셀의 사용자는 일반적으로 간섭에 대하여 동일한 저항력을 갖지 않으며, 채널을 할당하는 데 있어서 각각의 셀에 의해 이 특성을 활용할 수 있다. 각각의 셀의 로드가 증가함에 따라서, 서로 가장 많이 간섭할 것 같은 사용자의 스루풋에 대한 영향은, 이들 사용자가 간 섭에 대하여 더 큰 저항력을 갖기 때문에, 최소화될 수 있다.
이 실시형태에서는, 다른 셀로부터의 송신으로 인한 셀의 각각의 액티브 사용자가 경험하는 간섭을 나타내는 정보가 셀에 제공된다. 액티브 사용자의 숫자가 할당된 채널의 숫자를 초과하는 경우, 셀은 간섭에 대하여 더높은 저항력을 갖는 사용자를 선택하며, 그 사용자를 그 사용자에 대하여 최선의 전체 C/I 를 제공하는 오퍼랩 (비직교) 채널에 배치할 수 있다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해서, 이하 3-셀 재사용 방식을 사용하고 셀 1 이 5 명의 액티브 사용자를 포함하는 특정예를 설명한다.
표 10 은 셀 1 의 5 명의 액티브 사용자의 각각에 대한 간섭 제한의 예를 제공한다. 본 예를 단순화하기 위하여, (1) 열잡음은 무시하고, (2) 셀의 모든 사용자는 셀 1 에 대하여 동일한 경로 손실을 갖고, (3) 모든 셀은 액티브 상태에서 동일한 고정 전력 레벨로 송신한다고 가정한다. 이는 수신 신호 전력이 모든 사용자에 대하여 동일하다는 것을 의미한다 (즉, C=I1(1, k) = 1).
위의 가정에 기초하여, 표 10 의 컬럼 2 는 셀 1 의 각각의 사용자에 대한 인접셀 2 로부터의 간섭 레벨 I1(2,k) 을 제공하고, 컬럼 3 은 인접셀 3 으로부터의 간섭 레벨 I1(3,k) 를 제공한다. 기호 Im(l,k) 는 특정 채널에 대한 셀 l 의 송신으로부터 셀 m 의 사용자 k 에 대한 간섭을 나타낸다. 셀 3 이 송신하지 않는 경우 (다시 C = 1 이라고 가정한다), 컬럼 4 는 셀 1 의 사용자에 대한 C/I 를 제공한다. 유사하게, 컬럼 5 는 셀 2 가 오프인 경우, 셀 1 의 사용자에 대한 C/I 를 제공한다. 컬럼 6 은 셀 2 와 3 이 모두 사용자와 간섭하는 경우, 사용자에 대한 유효 C/I 를 제공한다. 간섭 및 C/I 는 예를들어 셀에 의해 송신된 파일럿에 기초하여 결정할 수 있다. 또한, 이들 양은 인스톨 시점에 (예를들어, 고정 터미널에 대하여) 또는 사용자에 의해 동적으로 결정되어 셀에 제공될 수 있다.
마지막 컬럼은 셀 1 의 각각의 사용자와 관련한 랭크 (rank) 로서, 랭크 1 은 일반적으로 최고 우선순위를 나타낸다. 랭킹은, 시스템의 전체 목표에 따라서 다수의 랭킹 방식에 기초할 수 있으며, 이들중 일부를 이하 설명한다. 단순한 랭킹 방식의 일예로서, 사용자들에게는 그들의 전체 평균 스루풋에 기초하여 랭킹이 주어진다. 본 예에서, 사용자들에게 할당된 랭킹은 사용자들의 C/I 에 반비례한다 (즉, 최저 C/I 는 최고 우선순위).
Figure 112002031832272-pct00025
채널 할당은 인접셀의 로딩을 고려하여 인접셀들에 의해 영향을 덜 받을 것 같은 셀에 우선적으로 할당한다. 로딩 정보는 인접셀들에 의해서 제공되며, 국부 셀들에 의해서 추정된다. 인접 셀이 해당 송신기간에 특정 채널을 사용하는 확률를 계산하기 위하여 로딩 정보를 사용할 수 있다. 셀들은 유사한 채널 할당 규칙에 기초하여 동작하기 때문에, 주어진 채널이 인접셀에 의해서 점유될 확률을 국부적으로 계산 또는 추정할 수 있다.
표 11 은 3-셀 시스템에 대한 채널 점유 확률 Pm(n) 의 특정예를 기재하고 있으며, 여기서 Pm(n) 은 셀 m 의 채널 n 이 점유될 확률을 나타낸다. 표 11 의 컬럼 2 는 셀 1 이 셀의 액티브 사용자를 특정 채널 번호에 할당하는 확률을 제공한다 (즉, n =1, 2,,... 12). 유사하게 컬럼 3 및 4 는 각각 셀 2 및 3 이 액티브 사용자를 특정 채널 번호에 제공할 확률을 나타내다. 본 예에서, 3 개의 셀에 할당되는 채널들은 4 개의 채널들에 의해 오프셋되며, 이는 3개의 셀에 대한 채널 점유확률 Pm(n) 에 반영된다.
이 단순예에서, 각각의 셀은 대략 4 명의 사용자에게 평균적으로 동시에 서비스를 제공하다. 각각의 셀의 사용자들중 2 명은 중앙 할당된 채널에 할당되어, 다른 셀로부터의 간섭을 최소화한다. 예를들어, 사용자들중 2 명은 일반적으로 셀 2 의 채널 6 및 7 에 할당되고, 2 명의 사용자는 일반적으로 셀 3 의 채널 10 및 11 에 할당된다. 본 예에서, 사용자는 중앙에서 멀어질수록 채널에 점점 덜 할당될 수 있다. 따라서, 셀 1 에 대하여, 사용자는 채널 3 에 할당되는 것보다 반정도 비율로 채널 4 에 할당되며, 채널 3 에 할당되는 것보다 1/4 정도의 비율로 채널 5 에 할당되며, 이런식으로 계속된다.
본 단순예에서, 로드는 3 개의 모든 채널에 대하여 동일하며, 각각의 셀에 대한 채널 점유 확률은 단순히 인접셀에 대한 그것들의 시프트된 버전이다. 인접셀들의 로드를 추정함으로써, 임의의 셀은 다음 표를 국부적으로 유도할 수 있다.
Figure 112002031832272-pct00026
표 12 는 12 개의 모든 가용 채널의 셀 1 에 대한 5 명의 모든 액티브 사용자에 대하여 식 (11) 을 이용하여 계산한 채널 메트릭 hm(n, k) 을 기재하고 있다. 컬럼 1 은 채널 1 내지 12 의 12 개의 채널을 기재한다. 컬럼 2 내지 6 의 각각은 특정 사용자 k 에 대하여 계산한 채널 메트릭 hm(n,k) 을 기재하고 있다. 표 12 의 채널 메트릭은 표 11 에 제공된 채널 점유 확률 Pm(n) 및 표 10 에 제공된 셀 간섭 Im(l, k) 를 사용하여 계산한다.
예를들어, 채널 1 에 대한 사용자 1 에 대한 채널 메트릭 hm(n,k) 는,
Figure 112002031832272-pct00027
와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112002031832272-pct00028
표 12 에서 알 수 있듯이, 셀 1 의 모든 사용자에 대한 채널 메트릭은 일반적으로 채널 2 와 3 (셀 1 에 할당된 채널의 중심) 주변에서 더 높고, 중앙에서 멀어질수록 점점 줄어드는 경향이 있다. 또한, 본 예에 대하여 사용자 1 은 메트 릭의 최저 세트를 가지고, 사용자 5 는 메트릭의 최고 세트를 가지며, 메트릭은 좌에서 우로 점진적으로 증가한다.
채널 할당 방식의 실시형태에서, 채널은 표 12 에 제공된 것과 같이 사용자랭크 및 채널 메트릭 세트에 기초하여 할당된다.
사용자에게 채널을 할당하기 위해 다양한 채널 방식을 사용할 수 있다. 이들 방식은 할당된 결과들의 복잡성과 적합성 (즉, 품질) 에 따라서 변동한다. 이하, 본 발명의 이해를 위해서 몇가지 방식을 설명한다. 그러나, 다른 방식도 적용할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
구현이 단순한 특정 채널 할당 방식에서, 최선의 가능 채널은, 최고 우선순위 사용자에서 시작하여 연속적으로 더 낮은 우선순위 사용자들에게 할당된다. 더 높은 우선순위 사용자는 간섭에 저항력이 덜하며, 더 나은 채널을 할당받는다. 따라서, 사용자 1 (최고 우선순위 사용자) 에는 그 최고 메트릭 14.55 에 대응하는 채널 2 가 할당된다. 그후, 채널 2 는 셀의 가용 채널의 리스트로부터 제거된다. 사용자 2 (2 번째 최고 우선순위 사용자) 에는 그 최고 메트릭 16.00 에 대응하는 채널을 다음으로 할당되며, 채널 3 은 그후 리스트로부터 삭제된다. 사용자 3 (3 번째 최고 우선순위 사용자) 는 채널 2 에 대한 최고 메트릭을 갖고, 채널 2 와 3 양쪽이 이미 할당되었고 이용가능하지 않기 때문에, 채널 1 을 할당받는다. 유사하게, 채널 1 내지 3 이 이미 할당되었기 때문에, 사용자 4 에게는 그 4 번째 최고 채널 메트릭에 대응하는 채널 4 가 할당된다. 마지막으로, 사용자 5 에는 채널 5, 즉 가용 채널들 중에서 최고 메트릭을 갖는 채널이 할당된다. 각각의 사용자에게 할당된 채널은 표 12 의 마지막 행에 기재되어 있다.
일실시형태에서, 채널 할당시 타이 (tie) 가 있는 경우 (즉, 하나 이상의 채널이 동일 또는 유사한 채널 메트릭과 관련되는 경우), 채널들은 바로 할당되지는 않는다. 그대신에, 타이가 된 채널들에는 태그 (tag) 가 되고, 다른 하위 우선순위 사용자들의 평가는 계속 수행된다. 다른 사용자가 태그된 채널중 임의의 하나와 관련하여 그 최대 메트릭을 갖는 경우, 그 채널이 그 사용자들에게 할당되고, 가용 채널의 리스트로부터 삭제된다. 특정 사용자에 대하여 태그된 채널의 리스트가 1 로 감소하는 경우, 잔여 채널은 그 채널을 태그한 최고 우선순위 사용자에게 할당된다.
위에서 설명한 것에 대한 변형인 다른 채널 할당 방식에서, 채널들과 관련된 채널 메트릭 사이의 차이를 채널 할당에 고려할 수 있다. 일부 경우에, 최고 우선순위 사용자에게 최고 메트릭을 갖는 채널을 할당하지 않는 것이 더 바람직하다. 예를들어, 사용자가 대략적으로 유사한 메트릭을 갖는 다수의 채널을 갖는 경우 또는 다수의 채널이 필요한 C/I 를 제공할 수 있는 경우, 사용자는 여러 채널들 중의 하나를 할당받으며, 계속하여 적절한 서비스를 제공받을 수 있다. 하위 우선순위 사용자는 최고 우선순위 사용자와 동일한 그 최선 채널을 갖는 경우, 그리고 2번째 최고 우선순위 사용자의 최선 및 제 2 최선 채널사이에 큰 차이가 있는 경우, 상위 우선순위 사용자에게 그 제 2 최선 채널을 할당하고 하위 우선순위 사용자에게 그 최선 채널을 할당하는 것이 보다 적절할 수 있다. 예를들어, 사용자가 채널 2 및 3 에 대하여 유사한 채널 메트릭을 갖고, 다음의 하위 우선순위 사용자 2 가 채널 3 에 대하여 보다큰 채널 메트릭을 갖는 경우, 사용자 1 에게는 채널 2 가 할당되며 사용자 2 에게는 채널 3 이 할당될 수 있다.
또다른 채널 할당 방식에서, 최고 우선순위 사용자는 필요한 성능을 제공하는 가용 채널에 태그를 한다 (위에서 설명한 타이된 채널에 태그하는 것과 유사함) . 다음의 하위 우선순위 사용자는 그 허용 채널에 태그를 한다. 그후, 채널 할당은 하위 우선순위 사용자에게 우선 할당되지만, 상위 우선순위 사용자들에 의해 요구되는 채널들이 유보되도록 수행된다.
또다른 채널 할당 방식에서, 셀의 액티브 사용자 그룹에 대한 채널 할당의 다수의 순열 (permutatjion)을 고려함으로써, 셀의 액티브 사용자들에게 보다 적절하게 채널을 할당된다. 이 경우, 특정 사용자에 대한 채널 결정은 사용자의 메트릭 및 우선순위에만 기초하여 행해지지는 않는다. 구현에 있어서, 사용자의 우선순위는 셀의 채널 할당의 계산에서 메트릭을 스케일링하기 위하여 사용하는 가중치로 변환될 수 있다.
본 실시형태 및 다른 실시형태에 대하여, 불이익을 입은 사용자가 설정값을 달성하는 것을 방해하는 영향을 받은 셀의 송신기는 적응적으로 감소하거나 (여기서는, "셀 디밍" 이라고도 함), 불이익을 입은 사용자에 대한 간섭을 감소시킬 수 없게 된다 (여기서는, "셀 블랭킹" 이라고도 함). 셀 디밍 또는 블랭킹은 다수의 다른 방법들로서 달성할 수 있다. 일실시형태에서, 정보는 시스템의 사용자들로부터 수집되고, 커버리지 영역의 모든 사용자들에 대한 최소 요건에 부합하도록 최소 개수의 셀이 디밍되거나 블랭킹된다. 셀의 제어는 중앙제어 또는 분산 제어를 이용하여 달성할 수 있다.
일실시형태에서는, 각각의 사용자에 대한 간섭 환경 (예를들어, 전파손실환경) 과 관련하여 정보를 수집함으로써 셀 디밍 또는 블랭킹을 달성할 수 있다. 예를들어, 각각의 사용자는 특정 임계치를 초과하는 각각의 셀로부터 수신한 신호 레벨을 측정할 수 있다. 송신 사용자로부터 수신한 신호에 대하여 셀에 의해 유사한 측정을 수행할 수 있다. 단지 셀들의 서브 세트가 인에이블 상태인 경우, 특정 사용자에 대한 C/I 를 추정하기 위하여 수집한 정보를 사용할 수 있다. 그후, 시스템 스루풋이 주어진 제한 세트에 대하여 최대화되도록 주어진 시간 인터벌로 송신할 사용자 서브 세트를 선택하기 위하여 이 정보를 사용할 수 있다.
위의 설계예들은 본 발명의 일부 양태의 조합의 특정한 구현예를 나타낸다. 많은 서로다른 통신 시스템을 구현하기 위하여 다양한 방법으로 본 발명의 다양한 양태 및 실시형태를 결합할 수 있다.
적응형 재사용의 개선
본 발명의 일부 양태에 따르면, 보다 큰 효율성을 달성하고 시스템 요건에 부합하도록 가용 시스템 리소스를 적응적으로 할당될 수 있다. 높은 스펙트럼 효율을 달성하기 위해서, 설명한 성능 기준을 충족하면서 가능한한 유너티에 근접한 재사용 인자를 사용하는 것이 요구된다. 종래의 고정 재사용 패턴에 대하여, 일반적으로 최대 데이터 레이트 요건이 커버리지 영역의 일부 명시된 퍼센티지에 부합하도록 재사용 인자를 설정할 수 있다. 최악의 경우 요건 (worst-case requirement) 로 설계할 때는, 종래의 고정된 재사용 패턴을 가용 리소스들을 변화하는 시스템 조건에 유연하게 적응시켜서 높은 스펙트럼 효율을 달성하는 것을 지원하지 않기 때문에, 종래 고정 재사용 패턴은 매우 비효율적이다.
본 발명의 적응형 재사용에 의해 제공되는 평균 성능의 향상은, 특정 최대 데이터 레이트 요건 (즉, 특정 설정값) 에 부합하기 위해 필요한 C/I 의 함수로서 평균 재사용을 평가하는 몬테-카를로 시스템 시뮬레이션 (Monte-Carlo system simulation) 에 의해 측정할 수 있다. 본 시뮬레이션에 대하여 재사용 활용은 셀의 전체 개수에 대한 액티브 셀의 개수의 비로서 정의한다. 시스템 시뮬레이션에서, 다수의 트래픽 분산 구현 (또는, 단순하게 구현) 을 평가할 수 있다.
6 각형 셀 레이아웃을 갖는 이상적인 셀룰러 시스템에 대하여 그리고 모든 셀에 공통 주파수를 사용하여, 이상적인 셀들에서 달성한 C/I 분산을 계산할 수 있다. 임의의 주어진 사용자에 의해 달성한 C/I 는 경로 손실의 함수이고, 이는 지상 셀룰러 시스템에 대하여 일반적으로 d3 내지 d4 으로서 증가하는 경로 손실의 함수이고, 여기서 d 는 사용자로부터 방사 소스까지의 거리이다. 시뮬레이션에서, 각각의 구현은 사용자들을 각각의 셀에 균일하게 배치한다. 사용자들은 30 도의 유효 수신 안테나 빔폭을 갖는다. 무지향성 안테나를 셀에서 사용한다. dB 단위의 경로 손실 L 은 셀에 대한 사용자의 거리 d 에 기초하여 35 dB/decade 의 손실경사를 따른다. 사용자 k 에 대하여 셀 m 으로의 경로손실 Lm(k) 은,
Lm(k) = 35·log10(dm(k))
로 표현할 수 있다.
경로 손실은, 무선파(들) 의 전파 경로(들) 내의 인조 또는 자연 장애물로 인하여 랜덤한 변화를 겪게된다. 이들 랜덤한 변화는 일반적으로 8dB 의 표준편차를 갖는 로그 정규적인 새도우잉 랜덤 프로세스 (log-normal shadowing random access) 로서 모델링된다. 실제 경로 손실,
Figure 112002031832272-pct00029
는 dB 단위의 Lm(k) 플러스 제로 평균과 8 dB 의 표준편차를 갖는 정규분산된 랜덤 변수 x 의 합에 의해 주어지며,
Figure 112002031832272-pct00030
로 표현할 수 있다.
무지향성 기지국 안테나 및 8 dB 표준 편차의 새도우잉 프로세스로 이상적인 6 각형 셀룰러 레이아웃에 대하여 달성한 C/I 분산을 도 7 에 나타낸다.
최대 셀 송신 전력은 유너티로 정규화되며, 사용자 k 에 대한 셀 m 으로부터의 수신 전력 Im(k) 는,
Figure 112002031832272-pct00031
로서 주어진다.
사용자의 일차셀은 최대 수신 신호 레벨과 관련된 셀이고, 이는
Figure 112002031832272-pct00032
로 표현할 수 있다.
인접셀들은 간섭항을 나타내고, 그들의 최대 간섭 전력은,
Figure 112002031832272-pct00033
로 표현할 수 있다.
시뮬레이션의 각각의 구현에 대하여, 사용자들은 시스템의 각각의 셀에 랜덤하게 배치된다 (예를들어, 균일하게 분포된다). 그후, 중앙 경로 손실은 각각의 셀로부터 각각의 사용자로 평가된다.
각각의 사용자에게 송신할 전력은 다수의 방법에 의하여 추정할 수 있다. 시뮬레이션에서, 송신 전력 추정은 풀파워 가정에 기초한다. 즉 사용자가 풀파워 전력 가정에 기초하여 각각의 셀로부터의 신호 레벨을 추정한다. 이경우, 불이익을 입은 일정한 사용자들은 설정값을 초과하는 C/I 레벨을 관측한다. 이들 경우, 셀은 그 사용자에 대하여 관측한 마진과 관련한 양만큼 송신된 전력을 감소시킬 수 있다 (즉, 관측한 C/I 와 설정값사이의 차이만큼 감소함). 시스템 사용자들의 실제 C/I 는, 모든 셀이 풀파워로 동작하지는 않기 때문에, 시뮬레이션에서 계산한 것 보다 크게된다. 또한, 각각의 사용자에 의해 요구되는 전력 레벨을 보다 정확하게 결정하는 것이 가능하여, 더 나은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있다.
각각의 구현을 위해서, 간섭하는 셀들의 송신 전력은 각각의 사용자에 대하여 랭크된다. 그후, 시뮬레이션에서 사용하는 적응형 재사용 방식은 시작할 하나의 사용자를 랜덤하게 선택한다. 설정값에 부합하도록 디스에이블될 필요가 있는 셀 (즉 디스에이블된 송신기) 의 최소 개수를 이 사용자에 대하여 결정한다. 이는 간섭하는 셀 전력의 랭크된 리스트에 기초하여 간섭 전력 (예를들어, 최저 내지 최고 송신 전력까지 랭크됨) 을 증가시킴으로써 이 사용자에 대한 C/I 를 반복적으로 평가함으로써 달성할 수 있다. 평가되는 각각의 사용자에 대하여, 측정한 C/I 가 셀을 인에이블링한 결과로서 설정값 아래로 떨어지는 경우, 이 사용자에 대하여 랭크된 리스트상의 현재 및 잔여 간섭셀은 디스에이블된다. 그후, 시뮬레이션은 액티브 셀의 잔여 리스트로부터 다른 셀을 랜덤하게 선택하고, 더 이상 평가할 액티브 셀이 존재하지 않을 때까지 계속한다. 셀의 전체 개수에 대한 인에이블된 셀의 개수의 비로서 정의되는 재사용 계수는 각각의 구현에 대하여 기록된다.
도 12 는 2 개의 서로다른 산란 환경에 대한 설정값의 함수인 평균 재사용 계수의 그래프를 나타낸다. "다중경로 아님 (no multipath)" 으로 표지된 그래프에 대하여, 재사용 계수는 12dB 이하의 설정값에 대하여 1.0 에 매우 근접한 것으로 나타난다. 설정값이 증가함에 따라서, 설정값을 달성하도록 더 많은 셀들이 디스에이블되어야 하며, 재사용 계수가 하락한다. 이런 적응형 재사용 방식은 고정 재사용 방식 보다 더 큰 스펙트럼 효율성을 달성한다. 또한, 평균 재사용은 다중경로 산란이 우세할 때, 더 낮은 것으로 관측된다. 이는, 지향성 안테나를 사용할 때 간섭 신호에 대하여 제공된 분리 (isolation) 가 에너지의 랜덤한 산란으로 인하여 덜 효과적이기 때문이다. 산란이 존재할 때, 설정값에 부합하도록 다수의 셀이 디스에이블되어야한다.
표 13 은 시뮬레이션한 적응형 재사용 방식으로 달성할 수 있는 스펙트럼 효율을 나타낸다. 표 13 에서, 스펙트럼 효율은, 2 dB 의 증분으로 10 내지 26 dB 범위의 다양한 설정값에 대하여 계산할 수 있다. 표 13 은 비다중경로 조건에 대하여 계산되며, 시스템이 명시된 설정값으로 각각의 링크를 동작시킨다고 가정한다.
각각의 설정값에 대하여, 설정값에 대응하는 평균 재사용은 표 12 로부터 결정되어 컬럼 2 에 제공된다. 설정 포인트에 대한 변조 효율은 표 1 로부터 결정되어 컬럼 3 에 제공된다. 스펙트럼 효율은 평균 재사용을 변조효율로 곱함으로써 계산한다. 예를들어, 14dB 의 설정값에 대하여, 도 12 로부터 결정한 평균 재사용은 대략적으로 0.95 이다. 표 1 로부터, 12.6 dB 이상의 C/I 는 8-PSK 를 사용하여 1% BER을 달성할 것이 요구되며, 이는 3bits/Hz 의 변조 효율에 대응한다 (16 QAM 에 대해서는 14.3 dB 이상이 요구될 수 있다). 따라서, 스펙트럼 효율은 2.85 (즉, 0.95
Figure 112002031832272-pct00034
3) 으로서 계산할 수 있다.
Figure 112002031832272-pct00035
여기서 시뮬레이션된 적응형 재사용 방식과 관련한 스펙트럼 효율을 종래의 고정된 재사용 방식과 비교하는 경우, 스펙트럼 효율의 향상을 쉽게 관측할 수 있다. 적응형 재사용 방식의 설정값은 최악의 경우 사용자가 최소 성능 요건을 달성할 것을 대략적으로 보장하며 (즉, 사고확률
Figure 112002031832272-pct00036
0.0), 이는 특정 퍼센티지의 시간에 대한 특정 최소 데이터 레이트로서 정의될 수 있다.
표 13 에서, 최대 스펙트럼 효율은 18 dB 의 설정값에서 달성할 수 있다. 이 설정값에서, 각각의 링크는 5 bps/Hz 의 변조 효율로 동작한다. 이 동작 설정값에서의 평균 재사용 계수는 대략 0.83 이고, 이는 4.16 bps/Hz/cell 의 전체 스펙트럼 효율을 제공한다. 고정 재사용 방식은 이것보다 상당히 낮은 스펙트럼 효율을 갖는다. 예를들어, 7-셀 재사용 패턴을 사용하여, 0.82 bps/Hz/cell 의 스펙트럼 효율을 유사한 사고 확률 1% 에서 달성할 수 있다. 따라서, 이런 적응형 재사용 방식은 더 낮은 사고 확률을 갖는 고정 재사용 방식의 스펙트럼 효율의 거의 5 배를 달성한다.
시뮬레이션에서는, 최적화를 수행하지 않는다. 처리할 사용자를 랜덤하게 선택하고, 디스에이블할 셀의 "최선 (best)" 조합의 서치를 수행하지 않는다. 보다 지능적인 제어 방식으로, 시뮬레이션에서 사용하는 랜덤 솔루션보다 나은 솔루션을 서치하는 것이 가능하다.
옵티멀한 솔루션에 의해 제공되는 것에 근접한 성능을 달성하는 서브-옵티멀 제어 방식을 사용할 수 있다. 또한, 제어 방식의 복잡성을 최소화하고, 셀들간 의 실시간 조정에 대한 의존성을 감소시키는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위하여 비중앙식 리소스 할당, 스케쥴링, 및 채널 할당을 고안할 수 있다.
다른 세트의 시뮬레이션은, 상술한 미국 특허 출원 [대리인 관리번호 PD000151] 에서 설명된 것과 같은, 다중입력 다중출력 (MIMO) 통신 시스템에 대한 5 가지의 서로 다른 재사용 방식들에 대하여 수행할 수 있다.
도 13A 는, 4 개의 송신 안테나와 4 개의 수신 안테나를 갖는 4 ×4 MIMO 통신 시스템에 대한 C/I 의 함수로서 주어진 사용자의 스루풋의 그래프이다.
도 13B 는 시뮬레이션에 대한 셀 레이아웃을 나타내는 그래프이다. 시뮬레이션에서, 중앙 21-셀 (즉, 도 13B 의 어두운 부분) 이 셀의 무한 평면 (즉, 이상적인 육각형 셀 레이아웃) 에 삽입된다. 21 개의 셀의 중앙 클러스터의 사용자에 대하여 성능을 측정한다. 일차 셀로부터 수신한 전력과 인접 셀로부터 수신한 간섭항은 위에서 설명한 바와 같이 계산할 수 있다.
정의한 백오프 인자 및 재사용 방식을 사용하여 셀의 사용자에 대하여 특정셀에 대한 채널 메트릭을 평가할 수 있다. 사용자에게는, 위에서 설명한 바와 같이 계산한 채널 메트릭과 다른 인자들에 기초하여 우선순위가 결정한다. 채널은, 최고부터 최저 우선순위 사용자까지 셀의 액티브 사용자들의 우선순위에 기초하여 사용자들에게 할당된다. 셀 m 의 채널 n 에 할당된 특정 사용자 k 는,
Figure 112002031832272-pct00037
로 주어지는 관측된 C/I 를 갖고, 여기서 βl(n) 은 셀 l 의 채널 n 에서 사용하는 백오프 인자이다.
다양한 성능 측정치 (예를들어, 셀당 평균 스루풋, 사용자 C/I 분산, 사용자 데이터 레이트 분산 등) 는 각각의 구현에 대하여 21 개의 셀의 각각의 사용자들 각각에 대하여 기록된다. 성능 측정치의 적절한 신뢰성을 제공하기 위하여 다수의 구현을 시뮬레이션할 수 있다.
시뮬레이션에서는 여러 재사용 방식을 평가할 수 있다. 이들 재사용 방식은 다음과 같다.
Figure 112002031832272-pct00038
재사용 방식 A: 유너티 재사용, 랜덤 채널 할당, 전력제어 없음.
사용자들에게는 랜덤하게 채널을 할당한다. 셀들이 사용자들을 임의의 가용 채널들에 할당하도록 유너티 재사용을 사용할 수 있다. 전력제어는 사용하지 않으며, 모든 채널들은 풀파워로 동작한다. 사용자들은 그들이 달성한 C/I 에 의해 허용되는 최대 데이터 레이트 (도 13A 에 나타낸) 로 동작할 수 있다.
Figure 112002031832272-pct00039
재사용 방식 B: 유너지 재사용, 랜덤 채널 할당, 전력제어.
전력 제어가 양의 마진을 갖는 사용자에 대하여 사용된다는 점을 제외하고는 재사용 방식 A 와 유사함 (마진은 모든 셀이 풀파워로 동작한다고 가정하여 측정함). 사용자들에게 할당된 송신 전력은 15 dB 의 설정값에 부합하도록 요구되는 설정값으로 감소한다.
Figure 112002031832272-pct00040
재사용 방식 C: 3-셀 재사용, 전력 백오프 부여됨, 메트릭 기반 채널 할 당, C/I 에 기초한 사용자 우선순위, 전력 제어 없음.
Nr = 3 의 재사용 플랜은, 도 13B 에 나타낸 21-셀 클러스터에 각각 있는 3 개의 셀의 7 서브-클러스터들을 제공하도록 사용된다. 서브-클러스터의 셀들 각각에는 Ns = 4 채널이 할당되어, 할당에 대하여 이용가능한 셀당 전체 Nc = 12 개의 채널을 산출한다. 표 4 에 주어진 백오프 구조가 부여되며, 이는 12 개의 채널중 11 개에서 15 dB 의 설정값을 달성하도록 설계된다. 채널 할당은 식 (12) 에 의해 주어진 기대 C/I 채널 메트릭에 기초하여 수행된다. 사용자 우선순위는 12 개의 채널들에 대하여 평균화된 채널 메트릭에 기초한다. 전력 제어가 실행되지 않고, 각각의 채널에 대하여 사용한 백오프 인자들은 표 4 에 나타낸 레벨에서 고정된다.
Figure 112002031832272-pct00041
재사용 방식 D: 3-셀 재사용, 전력 백오프 부여됨, 메트릭 기반 채널 할당, C/I 에 기초한 사용자 우선순위, 전력제어
양의 마진을 갖는 사용자에 대하여 전력 제어를 실행하는 것을 제외하고는 재사용 방식 C 와 유사함. 각각의 채널에 대하여 사용하는 백오프 인자가 15 dB 설정값에 부합하도록 요구되는 레벨로 감소한다 (즉, 송신 전력이 감소한다).
Figure 112002031832272-pct00042
재사용 방식 E: 3-셀 재사용, 전력 백오프 부여됨, 메트릭 기반 채널 할당, 평균의 잠재적인 스루풋에 기초한 사용자 우선순위, 전력제어.
채널 할당이 10 개 이상의 할당 인터벌 (예를들어, 10 프레임) 에 대하여 각각의 사용자의 누적 "잠재" 스루풋을 나타내는 사용자 우선순위를 사용하여 행해진 다는 것을 제외하고는 재사용 방식 D 와 유사함. 잠재적인 스루풋은 위에서 설명한 "구현가능" 데이터 레이트에 기초한다. 각각의 사용자 구현에 대하여, 10 개의 채널 할당은 연속적인 방법으로 수행한다. 제 1 프레임에 대하여, 사용자 우선순위는 식 (12) 를 사용하여 계산한 채널 메트릭의 평균에 기초한다. 후속 프레임의 사용자 우선순위는 10 프레임 평균 인터벌내의 모든 이전의 프레임들의 사용자에 대하여 달성한 잠재적인 스루풋의 합에 의해 주어진다. 예를들어, 프레임 5 의 사용자에 대한 우선순위는 프레임 1, 2, 3 및 4 의 사용자에 의해 달성된 잠재적인 스루풋의 합이다.
도 14 는 C/I 가 서로다른 셀로드와 위에서 설명한 5 개의 재사용 방식의 각각에 대하여 15 dB 의 설정값보다 작은 확률을 제공한다. 특정 로드에 대하여, 재사용 방식 A 는 설정값보다 낮은 C/I 를 갖는 최대 퍼센티지의 사용자를 갖는다. 재사용 방식 B 는, 전력제어를 통하여 설정값보다 낮은 C/I 를 갖는 사용자들의 퍼센티지가 현저하게 감소하는 것을 입증한다. 재사용 방식 C 는 전력 제어 없이 고정된 백오프 인자를 사용함으로써, 재사용 방식 A 에 대한 결과와 비교하여, 설정값보다 낮은 C/I 를 갖는 사용자 숫자의 감소를 달성하는 것을 나타낸다. 재사용 방식 D 는 백오프 인자와 관련하여 전력제어를 사용할 때, 성능이 단지 전력제어를 사용하는 재사용 방식 B 에 비하여 향상되는 것을 나타낸다. 마지막으로, 재사용 방식 E 는 재사용 방식 D 에 비하여 사소한 저하를 나타내며, 이는 10-프레임 평균 인터벌동안 발생하는 재순위지정에 기인한 채널에 대한 사용자의 셔플링에 의한 것이다. 그러나, 셔플링은 불이익을 입은 사용자들의 일부의 평균 성능을 향상시키며, 이는 이하 설명하는 바와 같이 그들의 사고 확률을 감소시킨다.
Figure 112002031832272-pct00043
5 가지 방식들 각각에 대한 스루풋은 일반적으로 특정 중앙 (평균) 값, 특정 표준 편차, 및 분산의 한쪽 또는 양쪽 끝의 테일 (tail) 을 갖는 특정한 분산을 따른다. 분산의 형상은 사용한 특정의 재사용 방식에 의존한다. 전력제어 또는 전력 백오프를 사용하지 않으며, 사용자들이 그들의 C/I 에 의해 지시되는 최대 달성가능 데이터 레이트로 송신할 수 있는 재사용 방식 A 의 경우에, 분산은 더높은 평균과 더 높은 표준 편차를 갖는다. 더 많은 제어 (예를들어, 전력 백오프 및 전력 제어) 를 적용함에 따라, 분산의 평균은 일반적으로 감소하지만 (이익을 입은 사용자, 즉 그들의 데이터 레이트에 송신 전력을 제한한 결과), 분산의 표준 편차도 감소한다 (불이익을 입은 사용자의 성능이 적용된 제어로 인하여 향상되기 때문에). 적용한 제어는 분산의 형상과 따라서 시스템의 성능에 영향을 미친다.
테이블 15 는 5 가지 재사용 방식 각각에 대한 로드의 함수로서 채널당 평균 스루풋을 제공한다. 재사용 방식 A 에 대한 채널당 평균 스루풋은 낮은 로드인 1.66 bps/Hz 로부터 풀 로드인 1.33 bps/Hz 까지 변화한다. 재사용 방식 A 에 대한 시뮬레이션에서, 사용자의 데이터 레이트는 달성한 C/I 에 따라서 변하도록 허용된다 (도 13A 에 기초하여). 재사용 방식 A 는 5 가지 재사용 방식중 최고 평균 스루풋을 갖지만, 채널마다 관측한 사용자 데이터 레이트의 범위는 크다. 이는, 서로다른 사용자들이 할당된 채널에서 달성한 C/I 에 따라서 서로다른 레벨의 서비스를 경험하는 것을 의미한다.
재사용 방식 B 내지 E 는 0.96 bps/Hz/channel 의 피크 스루풋에 대응하는 15 dB 의 설정값을 달성하기 위하여 송신 전력을 제한한다. 송신전력을 제한함으로써, 간섭 레벨은 감소하고 열악한 C/I 를 갖는 사용자의 퍼센티지는 표 14 에 나타낸 바와 같이 감소한다. 송신 전력을 제한하는 비용은 재사용 방식 A 에 대한 채널당 평균 스루풋에 대하여 감소한다. 표 15 에 주어진 성능 데이터는 채널당 평균 스루풋이 풀로드에서도 0.96 bps/Hz/channel 에 합리적으로 근접하는 것을 나타낸다.
Figure 112002031832272-pct00044
많은 통신 시스템에서, 최소 평균 스루풋 요건이 커버리지 영역내의 모든 사용자들에게 부여된다. 따라서, 채널당 평균 스루풋을 조사하는 것 이외에, 일부 최소 요건을 초과하는 평균 스루풋을 갖는 사용자들의 퍼센티지가 일반적으로 중요하다.
도 13C 는 평균 사용자 스루풋이 5 가지 재사용 방식 각각에 대하여 X-축상에 주어진 값 아래로 떨어지는 확률의 그래프이다. 도 13C 에 나타낸 결과는 완전히 로딩된 셀에 대한 것이며 (즉, 모든 셀에서 점유된 12 개의 모든 채널), 최소 평균 스루풋 요건을 충족하는 각각의 재사용 방식의 효율을 나타낸다. 예를들어, 재사용 방식 A 는 사용자들의 90% 에 대한 0.7 bps/Hz/channel 의 최소 평균 스루풋을 달성하는 반면에, 재사용 방식 E 는 사용자의 99% 에 대한 스루풋을 달성한다. 결과를 고찰하는 다른 방법은, 특정 퍼센티지의 사용자에 대하여 달성한 최소 평균 스루풋을 조사하는 것이다 (예를들어, 99% 의 사용자 또는 99% 의 커버리지 요건에 대하여). 99% 의 커버리지 요건에 대하여, 재사용 방식 A 는 0.25 bps/Hz/channel 의 최소 평균 스루풋을 달성하는 반면에, 재사용 방식 E 는 이 값의 3배 또는 0.75 bps/Hz/channel 을 달성한다.
시스템 설계
위에서 설명한 본 방법은, 본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 여기서 참조하는,상술한 미국특허출원 제09/532,492호와 제09/936,386호, 및 제5,103,459호에 설명한 것들과 같은 다수의 통신 시스템으로 구현할 수 있다.
도 14 는 본 발명의 일부 양태 및 실시형태를 구현할 수 있는 다중입력 다중출력 (MIMO) 통신 시스템 (1400) 을 나타내는 도면이다. 통신 시스템 (1400) 은, 상술한 미국특허출원 제09/532,492호에서 설명한 바와 같이, 스펙트럼 효율을 증가시키고, 성능을 향상시키며, 유연성을 향상시키기 위하여, 안테나, 주파수, 일시적인 다이버시티, 또는 그들의 조합을 제공하도록 동작할 수 있다.
도 14 에 나타낸 바와 같이, 통신 시스템 (1400) 은 제 2 시스템 (1420) 과 통신하는 제 1 시스템 (1410)을 포함한다. 시스템 (1410) 은, (1) 데이터를 수신하거나 발생시키고, (2) 안테나, 주파수, 또는 일시적인 다이버시티, 또는 그들의 조합을 제공하도록 데이터를 처리하고, (3) 처리된 변조 심볼을 다수의 변조기 (MOD; 1414a 내지 1414t) 에 제공하는 (송신) 데이터 프로세서 (1412) 를 포함한다. 각각의 변조기 (1414) 는 변조 심볼을 처리하고, 송신에 대하여 적합한 RF 변조된 신호를 발생시킨다. 그후, 변조기 (1414a 내지 1414t) 로부터의 RF 변 조된 신호는, 통신 링크를 통하여 개별 안테나 (1416a 내지 1416t) 로부터 시스템 (1420) 으로 송신된다.
도 14 에 나타낸 실시형태에서, 시스템 (1420) 은 송신된 신호를 수신하고, 수신한 신호를 개별 복조기 (DEMOD) (1424a 내지 1424r) 에 제공하는 다수의 수신 안테나 (1422) 를 포함한다. 도 14 에 나타낸 바와 같이, 각각의 수신 안테나 (1422) 는, 예를들어 시스템 (1410) 에서 사용하는 동작모드, 송신 및 수신 안테나의 지향성, 통신 링크의 특성, 및 다른 것 등의 다수의 인자에 따라서, 하나 이상의 송신 안테나 (1416) 로부터 신호를 수신할 수 있다. 각각의 복조기 (1424) 는 송신기에서 사용한 변조 방식에 상보적인 복조 방식을 사용하여 개별 수신 신호를 복조한다. 그후, 복조기 (1424a 내지 1424r) 로부터의 복조된 심볼은 (수신) 데이터 프로세서에 제공되며, 이는 심볼을 처리하여 출력 데이터를 제공한다. 송신기 및 수신기 장치의 데이터 처리는 상술한 미국특허출원 제09/532,492호에 상세하게 개시되어 있다.
시스템 (1410) 에서, 리소스 할당 프로세서 (1430) 는 데이터 프로세서 (1412) 와 변조기 (1414a 내지 1414t) 에 결합된다. 리소스 할당 프로세서 (1430) 는 시스템의 동작 조건을 나타내는 데이터를 수집하고, 재사용 플랜을 정의하고, 데이터 송신용 사용자 요구를 수신하고, 수신한 송신의 스케쥴링을 수행하고, 채널을 액티브 사용자들에게 할당하고, 데이터 송신을 조정한다. 리소스 할당 프로세서 (1430) 는 위에서 설명한 본 발명의 다양한 양태 및 실시형태를 구현하도록 설계할 수 있다.
시스템 (1420) 에서, 채널 특성화 프로세서 (1440) 는 데이터 프로세서 (1426) 에 그리고 (가능하게는) 복조기 (1424a 내지 1424r) 에 연결된다. 채널 특성화 프로세서 (1440) 은 수신 샘플들을 처리하여 수신 신호 및/또는 통신 링크의 다양한 특성을 결정한다 (예를들어, C/I, FER 등). 예를들어, 채널 특성화 프로세서 (1440) 는, 일차 셀을 선택하기 위해 사용할 수 있는, 시스템 (1420) 이 통신하는 다양한 셀로부터의 신호들에 대한 C/I 를 결정하도록 설계되고 동작된다. 또한, 채널 특성화 프로세서 (1440) 는 인접셀로부터의 간섭을 결정하여, 초과 간섭을 유발하는 셀 (들) 은, 시스템 (1420) 이 그 설정값을 달성하도록 그들의 송신 전력을 감소 또는 디스에이블할 것이 요청된다. 특성화된 파라미터는 시스템 (1420) 에 의해 대상 셀(들) 로 송신된다.
도 14 는 단지 시스템 (1410) 으로부터 시스템 (1420) 으로의 다운링크 송신을 나타낸다. 이 구성은 데이터 브로드캐스트 또는 다른 일방향 데이터 송신 응용에 대하여 사용할 수 있다. 양방향 통신 시스템에서는, 비록 단순화를 위해 도 14 에는 나타내지 않았지만, 시스템 (1420) 으로부터 시스템 (1410) 으로의 업링크도 제공된다. 양방향 통신 시스템에 대하여, 시스템 (1410 및 1420) 각각은, 데이터가 유닛으로부터 송신되는지 또는 유닛에서 수신되는 지에 따라서, 송신기 유닛이나 수신기 유닛으로서 또는 동시에 양쪽으로서 동작할 수 있다.
단순하게, 통신 시스템 (1400) 은 하나의 송신기 유닛 (즉, 시스템 1410) 과 하나의 수신기 유닛 (즉, 시스템 1420) 을 포함하는 것으로 나타내었다. 그러나, 통신 시스템의 다른 변경과 구성이 가능하다. 예를들어, 다중 사용자, 다 중 접속 통신 시스템에서, 단일의 송신기 유닛은 데이터를 다수의 수신기 유닛에 동시에 송신하도록 사용할 수 있다. 또한, IS-95 CDMA 시스템의 소프트 핸드오프에 유사한 방식으로서, 수신기 유닛은 다수의 송신기 유닛으로부터 송신을 동시에 수신할 수 있다. 통신 시스템은 임의의 개수의 송신기와 수신기 유닛을 포함할 수 있다.
각각의 송신기 유닛은 도 14 에 나타낸 바와 같은 단일의 송신 안테나 또는 다수의 송신 안테나를 포함할 수 있다. 유사하게, 각각의 수신기 유닛은, 역시 도 14 에 나타낸 바와 같이, 단일의 또는 다수의 수신 안테나들을 포함할 수 있다. 예를들어, 통신 시스템은 데이터를 다수의 원격 시스템 (즉, 가입자 유닛, CDMA 시스템의 원격국과 유사함) 과 송수신하는 다수의 안테나를 갖는 중앙 시스템 (즉, IS-95 CDMA 시스템의 기지국과 유사함) 을 포함할 수 있으며, 이중 일부는 하나의 안테나를 포함하고, 다른 나머지는 다수의 안테나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 상술한 미국 특허출원번호 제09/532,492호에 상세하게 설명된 바와 같이, 송신 및 수신 안테나의 개수가 증가함에 따라서, 안테나 다이버시티가 증가하고 성능도 향상된다.
도 15 는 도 14 의 시스템 (1410) 의 데이터 프로세서 (1412) 와 변조기 (1414) 의 실시형태를 나타내는 블록도이다. 시스템 (1410) 에 의해서 송신되는 모든 데이터를 포함하는 집합 입력 데이터 스트림은, 데이터 프로세서 (1412) 내의 역다중화기 (DEMUX; 1110) 에 제공된다. 역다중화기 (1110) 는 입력 데이 터 스트림을 다수의 (K) 채널 데이터 스트림, S1 내지 Sk 로 역다중화한다. 각각의 채널 데이터 스트림은, 예를들어 시그널링 채널, 브로드캐스트 채널, 보이스 콜, 또는 트래픽 데이터 송신에 대응할 수 있다. 각각의 채널 데이터 스트림은 특정 인코딩 방식을 사용하여 데이터를 인코딩하는 개별 인코더 (1112) 에 제공된다.
인코딩은 링크의 신뢰성을 증가시키기 위해 사용하는, 에러 정정 코딩이나 에러 검출 코딩, 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 이런 인코딩은, 예를들어, 인터리빙, 콘볼루션 코딩, 터보 코딩, 트렐리스 코딩 (Trellis coding), 블록 코딩 (예를들어, 리드-솔로몬 코딩(Reed-Solomon coding)), 순환 잉여 체크 (CRC; cyclic redundancy check) 코딩, 및 다른 것들을 포함할 수 있다. 터보 인코딩은, 발명의 명칭이 "TURBO CODE INTERLEAVER USING LINEAR CONGRUENTIAL SEQUENCES" 인 1998년 12월 4일 출원 미국특허출원 제09/205,511호, 및 제목이 "The cdma2000 ITU-R RTT Candidate Submission" 이며 이하 IS-2000 표준이라고 하는 문서에 개시되어 있다.
인코딩은 채널당, 즉 도 15 에 나타낸 바와 같이 각각의 채널 데이터 스트림에 대하여 수행한다. 그러나, 또한 인코딩은, 집합 입력 데이터 스트림상에, 다수의 채널 데이터 스트림상에, 채널 데이터 스트림의 일부분상에, 안테나 세트를 거쳐서, 서브 채널 세트를 거쳐서, 서브채널 세트 및 안테나를 거쳐서, 각각의 서브 채널을 거쳐서, 각각의 변조 심볼상에, 또는 일부 다른 단위의 시간, 공간, 및 주파수상에 수행된다. 그후, 인코더 (1512a 내지 1513k) 로부터의 인코딩된 데이터가 데이터 프로세서 (1520) 에 제공되며, 이는 데이터를 처리하여 변조 심볼을 생성한다.
일 구현예에서, 데이터 프로세서 (1520) 는, 하나 이상의 시간 슬롯에, 하나 이상의 안테나를 통해서, 각각의 채널 데이터 스트림을 하나 이상의 서브 채널에 할당한다. 예를들어, 보이스 콜에 대응하는 채널 데이터 스트림에 대하여, 데이터 프로세서 (1520) 는, 그 콜에 대하여 필요한 만큼의 시간 슬롯 동안, 하나의 서브채널을 하나의 안테나 (송신 다이버시티를 사용하지 않는 경우) 또는 다수의 안테나 (송신 다이버시티를 사용하는 경우) 에 할당할 수 있다. 시그널링 또는 브로드캐스트 채널에 대응하는 채널 데이터 스트림에 대하여, 데이터 프로세서 (1520) 는, 역시 송신 다이버시티의 사용여부에 따라서 지정된 서브 채널(들)을 하나 이상의 안테나에 할당한다. 그후, 데이터 프로세서 (1520) 는 데이터 송신에 대응하는 채널 데이터 스트림에 대한 나머지 가용 리소스를 할당한다. 데이터 송신의 버스트한 특성과 지연에 대한 큰 저항력으로 인하여, 데이터 프로세서 (1520) 은 고성능 및 고효율의 시스템 목표를 달성하도록 가용 리소스를 할당할 수 있다. 따라서, 데이터 송신은 시스템 목표를 달성하도록 "스케쥴링" 된다.
각각의 채널 데이터 스트림을 그 개별 시간 슬롯(들), 서브 채널(들), 안테나(들) 에 할당한 후에, 채널 데이터 스트림의 데이터를 다중 캐리어 변조를 이용하여 변조된다. 일실시형태에서, 다수의 이익을 제공하기 위해 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM) 를 사용할 수 있다. OFDM 변조의 일 구현예에서, 각각의 채 널 데이터 스트림의 데이터는 블록으로 그룹화되고, 각각의 블록은 특정 개수의 데이터 비트를 갖는다. 따라서, 각각의 블록의 데이터 비트는 그 채널 데이트 스트림과 관련된 하나 이상의 서브 채널에 할당된다.
그후, 각각의 블록의 비트들은 개별 서브 채널로 역다중화되고, 서브채널들 각각은 잠재적으로 다른 개수의 비트들을 전달한다 (즉, 서브 채널의 C/I 와, MIMO 처리를 사용하는 지에 기초하여). 이들 서브채널들의 각각에 대하여, 비트는 그 서브채널과 관련한 특정 변조 방식 (예를들어, M-PSK 또는 M-QAM) 을 사용하여 변조 심볼들로 그룹화된다. 예를들어, 16-QAM 으로, 신호 컨스틸레이션 (constellation) 은 복소 평면 (즉, a+j*b) 의 16 포인트로 구성되며, 복소 평면의 각각의 포인트는 4 비트의 정보를 전달한다. MIMO 처리 모드에서, 서브 채널의 각각의 변조 심볼들은 변조 심볼들의 선형 합성을 나타내며, 이들 각각은 서로 다른 콘스틸레이션으로부터 선택할 수 있다.
L 개의 변조 심볼들의 수집은 L 차원의 변조 심볼 벡터 V 를 형성한다. 변조 심볼 벡터 V 의 각각의 엘리먼트는 변조 심볼을 전달하는 고유 주파수 또는 톤을 갖는 특정 서브채널과 관련된다. 이들 L 개의 변조된 심볼들의 수집은 모두 서로 직교한다. 각각의 시간 슬롯에서 그리고 각각의 안테나에 대하여, L 서브 채널에 대응하는 L 개의 변조 심볼은 역 고속 푸리에 변환 (IFFT) 을 사용하여 OFDM 심볼로 합성된다. 각각의 OFDM 심볼은 L 개의 서브 채널에 할당된 채널 데이터 스트림으로부터의 데이터를 포함한다.
OFDM 변조는 "Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come" 1999년 5월 IEEE Communication Magazine 인 John A.C. Bingham 의 논문에 상세하게 개시되어 있으며, 이를 여기서 참조한다.
따라서, 데이터 프로세서 (1520) 는, K 채널 데이터 스트림에 대응하는 인코딩된 데이터를 수신하고 처리하여, NT 변조 심볼 벡터 V1 내지 VNT 를, 각각의 송신 안테나에 대하여 하나의 변조 심볼 벡터를 제공한다. 일부 실시 구현예에서, 변조 심볼 벡터의 일부는 서로다른 송신 안테나를 의도한 특정 서브 채널상에 중복 정보를 갖는다. 변조 심볼 벡터 V1 내지 VNT 는 각각 변조기 (1414a 내지 1414t) 에 제공된다.
도 15 에 나타낸 실시형태에서, 각각의 변조기 (1414) 는 IFFT (1530), 사이클 프리픽스 생성기 (1532), 및 업컨버터 (1534) 를 포함한다. IFFT (1530) 는 수신 변조 심볼 벡터를 OFDM 심볼이라고 불리는 그들의 시간 영역 표현으로 변환한다. IFFT (1530) 는 임의의 개수의 서브채널 (예를들어, 8, 16, 32 등) 에 IFFT 를 수행하도록 설계할 수 있다. 일실시형태에서, OFDM 심볼로 변환된 각각의 변조 심볼 벡터에 대하여, 사이클 프리픽스 생성기 (1532) 는 OFDM 심볼의 시간영역 표현의 일부를 반복하여, 특정 안테나에 대한 송신 심볼을 형성한다. 사이클 프리픽스는, 다중 경로 확산시 송신 심볼이 그 직교 특성을 유지하여, 이하 설명하는 바와 같이, 불리한 경로 효과에 대하여 성능을 향상시킬 수 있도록 한다. IFFT (1530) 과 사이클 프리픽스 생성기 (1530) 의 구현은 당해 기술분야에 공지된 것으로서 여기서 상세하게 설명하지는 않는다.
그후, 각각의 사이클 프리픽스 생성기 (1532) 로부터의 시간 영역 표현 (즉, 각각의 안테나에 대한 송신 심볼) 은 업컨버터 (1532) 에 의해 처리되고, 아날로그 신호로 변환되고, RF 주파수로 변조되고, 그후 개별 안테나 (1416) 으로부터 송신되는 RF 변조된 신호를 생성하도록 컨디셔닝된다 (예를들어, 증폭 및 필터링된다).
또한, 도 15 는 데이터 프로세서 (1520) 의 실시형태의 블록도를 나타낸다. 각각의 데이터 스트림에 대한 인코딩된 데이터 스트림 (즉, 인코딩된 데이터 스트림, X) 이 개별 채널 데이터 프로세서 (1532) 에 제공된다. 채널 데이터 스트림은 다중 서브 채널 및/또는 다중 안테나 (적어도 일부 송신에 대한 중복없이) 를 통하여 송신되며, 채널 데이터 프로세서 (1532) 는 채널 데이터 스트림을 다수의 (L
Figure 112002031832272-pct00045
NT 이하의) 데이터 서브 스트림으로 역다중화한다. 각각의 데이터 서브 스트림은 특정 안테나에서의 특정 서브 채널을 통한 송신에 대응한다. 일반적인 구현예에서, 데이터 서브 스트림의 개수는, 서브 채널의 일부를 시그널링, 보이스, 및 다른 타입의 데이터에 대하여 사용하기 때문에, L
Figure 112002031832272-pct00046
NT 이하이다. 그후, 데이터 서브 스트림은, 할당된 서브 채널 각각에 대한 서브 스트림에 대한 대응 서브 스트림을 생성하도록 처리되며, 그후 이는 합성기 (1534) 에 제공된다. 합성기 (1534) 는 각각의 안테나에 대하여 지정된 변조 심볼을 변조 심볼 벡터로 합성하며, 이는 그후 변조 심볼 벡터 스트림으로서 제공된다. NT 안테나에 대한 NT 변조 심볼 벡터 스트림은 후속 처리 블록들 (즉, 변조기 1414) 로 제공된다.
최대 유연성, 최선 성능, 및 최고 효율을 제공하는 설계에서, 각각의 서브 채널을 통하여 각각의 시간 슬롯에 송신될 변조 심볼은, 개별적으로 그리고 독립적으로 선택되어야 한다. 이는 모든 3 개의 차원 - 시간, 주파수 및 공간에 대하여 가용한 리소스의 최선의 사용을 가능하게 한다. 따라서, 각각의 변조 심볼에 듸해 송신된 데이터 비트의 개수는 서로 다르다.
도 15 의 실시형태에서, 리소스 할당 프로세서 (1430) 는 역다중화기 (1510), 데이터 프로세서 (1520), 및 업컨버터 (1524) 에 접속된다. 데이터 송신이 스케쥴링된 후에, 리소스 할당 프로세서 (1430) 는 스케쥴링된 송신에 대한 데이터가 역다중화기 (1510) 에 의해 그들의 개별 할당된 채널로 역다중화되도록 한다. 또한, 리소스 할당 프로세서 (1510) 는 결정된 링크 품질에 기초하여 이들 송신의 처리를 지시한다. 예를들어, 리소스 할당 프로세서 (1430) 은 사용할 변조 방식 (예를들어, M-PSK, M-QAM) 과 이들 송신에 대한 데이터 레이트를 결정할 수 있다. 또한, 리소스 할당 프로세서 (1430) 는, 희망 시스템 목표를 달성하기 위하여 업컨버터 (1524) 에 가용 채널의 일부 또는 전체의 송신 전력을 감소 또는 디스에이블시키라는 지시를 제공한다.
위에 나타낸 바와 같이, 송신기 유닛과 수신기 유닛은, 다양한 유형의 데이터 프로세서, 인코더, IFFT, FFT, 역다중화기, 합성기, 리소스 할당 프로세서, 채널 특성화 프로세서 등을 포함하는 다양한 처리 유닛으로 각각 구현할 수 있다. 이들 처리 유닛은, 여기서 설명하는 기능을 수행하도록 설계된 주문형 집적회로 (ASIC), 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, 또는 다른 전자 회로 등의 다양한 방법으로 구현할 수 있다. 또한, 처리 유닛은 여기서 설명하는 기능을 달성하는 명령 코드를 실행하도록 동작하는 일반 목적 프로세서나 특별히 설계된 프로세서로 구현할 수 있다. 따라서, 여기서 설명한 처리 유닛은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 그들의 조합을 사용하여 구현할 수 있다.
바람직한 실시형태의 상술한 설명은 당업자가 본 발명을 제작 또는 사용할 수 있도록 제공된 것이다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변경은 당업자에게 명백한 것이며, 여기서 정의한 일반적인 원리는 창조력 없이도 다른 실시형태에 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기 나타낸 실시형태들에만 제한되는 것이 아니며, 여기 개시한 원리 및 신규한 특성과 일관되는 최광의 범위가 부여된다.

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  43. 통신 시스템에서 복수의 수신기 유닛에 데이터 송신을 제공하는 방법으로서,
    상기 데이터 송신을 스케쥴링하는 데 사용될 제 1 세트의 파라미터를 갱신하는 단계;
    상기 데이터 송신을 순위지정하는 단계;
    상기 데이터 송신의 우선순위에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 가용 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 단계;
    상기 데이터 송신을 송신하는 데 사용될 제 2 세트의 파라미터를 갱신하는 단계; 및
    갱신된 제 2 세트의 파라미터를 사용하여 상기 복수의 수신기 유닛으로, 할당된 채널을 통하여 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 파라미터는, 채널 점유 확률, 로딩 확률, 상기 수신기 유닛의 캐리어대 간섭플러스잡음비 (C/I) 의 특성화, 또는 백오프 인자, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 순위지정 단계는, 갱신된 제 1 세트의 파라미터를 사용하여 각각의 수신기 유닛에 대하여 가용 채널에 대한 채널 메트릭을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은 누적 스루풋과 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 누적 스루풋은 구현가능한 데이터 레이트 또는 실제 데이터 레이트에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 누적 스루풋은, 특정 시간 인터벌에 대한 구현가능한 데이터 레이트 또는 실제 데이터 레이트의 슬라이딩 평균으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  49. 제 45 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은 사고 확률과 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  50. 제 45 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은 기대 캐리어대 간섭플러스잡음비 (C/I) 에 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  51. 제 45 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은, 간섭 소스로부터 예측된 간섭을 나타내는 간섭 제한 매트릭스를 반영하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  52. 제 45 항에 있어서,
    상기 순위지정 단계는, 계산된 채널 메트릭에 부분적으로 기초하여 상기 데이터 송신에 우선순위를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 순위지정 단계는, 상기 데이터 송신의 지연에 적어도 부분적으로 기초하여 특정 데이터 송신의 우선순위를 업그레이드하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  54. 제 52 항에 있어서,
    각각의 가용 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 상기 단계는, 상기 데이터 송신의 할당된 우선순위 및 계산된 채널 메트릭에 부분적으로 기초하여 달성되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    우선순위가 연속적으로 작아지는 데이터 송신이, 최고 우선순위 데이터 송신을 시작으로 하여, 상기 가용 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  56. 제 54 항에 있어서,
    로드가 연속적으로 작아지는 데이터 송신이, 최고 로드 데이터 송신을 시작으로 하여, 상기 가용 채널에 할당되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  57. 제 43 항에 있어서,
    하나 이상의 데이터 송신의 성능을 측정하는 단계; 및
    그 측정된 성능에 기초하여, 상기 하나 이상의 데이터 송신에 대한 송신 전력 레벨을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  58. 제 57 항에 있어서,
    하나 이상의 데이터 송신에 대한 송신 전력 레벨은 상기 하나 이상의 데이터 송신의 측정 프레임 소거 레이트 (FER) 에 기초하여 조절되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  59. 제 43 항에 있어서,
    특정 데이터 송신에 대하여 필요한 송신 전력을 추정하는 단계; 및
    추정된 필요 송신 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 특정 데이터 송신의 데이터 레이트를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  60. 제 43 항에 있어서,
    상기 할당 단계는, 상기 데이터 송신에 대한 데이터 레이트를 동등하게 하도록 달성되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    동등화된 데이터 레이트는, 저 데이터 레이트로 송신된 데이터 송신에 2 개 이상의 채널을 할당함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
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  63. 통신 시스템에서 복수의 수신기 유닛에 복수의 채널을 통하여 데이터 송신을 제공하는 방법으로서,
    상기 복수의 채널에 대한 복수의 백오프 인자를 정의하는 단계로서, 상기 백오프 인자는 각각의 채널에 대한 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별하는, 상기 정의 단계;
    상기 복수의 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 단계;
    상기 데이터 송신에 대하여 필요한 송신 전력 레벨을 결정하는 단계;
    결정된 필요 송신 전력 레벨에 따라서 상기 복수의 백오프 인자를 조절하는 단계;
    복수의 조절된 백오프 인자에 따라서 상기 복수의 채널을 통하여 상기 데이터 송신을 송신하는 단계; 및
    상기 복수의 백오프 인자에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 데이터 송신에 대한 채널 메트릭을 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 상기 단계는, 계산된 채널 메트릭에 부분적으로 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  64. 무선 통신 시스템에서 복수의 송신기 유닛을 동작시키는 방법에 있어서,
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    상기 통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    셀에 대하여 결정된 상기 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계; 및
    통신 시스템의 변화를 반영하기 위하여 상기 결정 및 상기 할당을 반복하는 단계를 포함하며,
    상기 재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고,
    할당된 채널로 송신할 때, 각각의 할당된 채널의 송신 전력은 일정한 범위의 전력 레벨로 제한되는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛 동작 방법.
  65. 무선 통신 시스템에서 복수의 송신기 유닛을 동작시키는 방법에 있어서,
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    상기 통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    셀에 대하여 결정된 상기 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계; 및
    통신 시스템의 변화를 반영하기 위하여 상기 결정 및 상기 할당을 반복하는 단계를 포함하며,
    상기 재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고,
    상기 결정 및 할당은 주기적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛 동작 방법.
  66. 무선 통신 시스템에서 복수의 송신기 유닛을 동작시키는 방법에 있어서,
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    상기 통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    셀에 대하여 결정된 상기 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계; 및
    통신 시스템의 변화를 반영하기 위하여 상기 결정 및 상기 할당을 반복하는 단계를 포함하며,
    상기 재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고,
    상기 결정 및 할당은, 상기 통신 시스템의 변화의 표시를 수신할 때에 수행되는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛 동작 방법.
  67. 무선 통신 시스템에서 복수의 송신기 유닛을 동작시키는 방법에 있어서,
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    상기 통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    셀에 대하여 결정된 상기 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계; 및
    통신 시스템의 변화를 반영하기 위하여 상기 결정 및 상기 할당을 반복하는 단계를 포함하며,
    상기 재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고,
    상기 재사용 패턴은 3 개 이상의 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛 동작 방법.
  68. 무선 통신 시스템에서 복수의 송신기 유닛을 동작시키는 방법에 있어서,
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    상기 통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    셀에 대하여 결정된 상기 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재사용 패턴의 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계; 및
    통신 시스템의 변화를 반영하기 위하여 상기 결정 및 상기 할당을 반복하는 단계를 포함하며,
    상기 재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고,
    상기 가용 시스템 리소스는 12 개 이상의 채널로 분할되는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛 동작 방법.
  69. 통신 시스템에서 복수의 수신기 유닛에 데이터 송신을 제공하는 방법으로서,
    상기 복수의 수신기 유닛으로의 데이터 송신을 위해서 사용할 재사용 방식을 정의하는 단계로서, 그 정의된 재사용 방식은 특정 재사용 패턴, 가용 시스템 리소스의 최초 할당, 및 동작파라미터 세트를 식별하는, 상기 정의 단계;
    상기 정의된 재사용 방식에 따라서 상기 복수의 수신기 유닛으로 송신하는 단계;
    상기 통신 시스템의 성능을 평가하는 단계;
    그 평가된 시스템 성능이 특정 임계치 이내인지를 결정하는 단계; 및
    상기 평가된 시스템 성능이 특정 임계치 이내가 아닌 경우, 재사용 방식을 재정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  70. 제 69 항에 있어서,
    재사용 방식을 정의하는 상기 단계는,
    상기 통신 시스템의 하나 이상의 파라미터를 특성화하는 단계; 및
    하나 이상의 특성화된 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 재사용 플랜을 정의하는 단계를 포함하며,
    상기 재사용 플랜은 특정 재사용 패턴 및 상기 특정 재사용 패턴에 기초한 최초 셀 재사용 레이아웃을 식별하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 특성화 단계는, 상기 통신 시스템의 상기 복수의 수신기 유닛에 대한 간섭 특성을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  72. 제 70 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파라미터는 상기 통신 시스템의 변화를 반영하도록 주기적으로 갱신되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  73. 제 70 항에 있어서,
    재사용 방식을 정의하는 상기 단계는,
    상기 가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 특성화된 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 셀 재사용 레이아웃의 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  74. 제 73 항에 있어서,
    상기 특성화 단계는,
    각각의 셀에 할당된 상기 채널 세트에 대한 기대 점유확률을 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  75. 제 74 항에 있어서,
    상기 기대 점유확률은 비특성화된 채널에 대하여 1 로 설정되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  76. 제 73 항에 있어서,
    재사용 방식을 정의하는 상기 단계는,
    각각의 할당된 채널 세트와 관련될 백오프 인자 세트를 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  77. 제 73 항에 있어서,
    동작 파라미터 세트는 각각의 할당된 채널 세트에 대한 백오프 인자 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  78. 제 69 항에 있어서,
    상기 통신 시스템의 변화의 표시를 수신하는 단계; 및
    상기 통신 시스템의 변화의 수신된 표시에 응답하여 재사용 방식을 재정의하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  79. 제 69 항에 있어서,
    상기 평가 단계는,
    특정셀에 대하여, 유효 링크 마진, 프레임 소거 레이트 (FER), 사고 확률, 또는 평균 스루풋, 또는 이들의 조합을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
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  102. 통신 시스템에서 복수의 수신기 유닛에 복수의 채널을 통하여 데이터 송신을 제공하는 방법으로서,
    상기 복수의 채널에 대한 복수의 백오프 인자를 정의하는 단계로서, 상기 백오프 인자는 각각의 채널에 대한 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별하는, 상기 정의 단계;
    상기 복수의 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 단계;
    상기 데이터 송신에 대하여 필요한 송신 전력 레벨을 결정하는 단계;
    결정된 필요 송신 전력 레벨에 따라서 상기 복수의 백오프 인자를 조절하는 단계; 및
    복수의 조절된 백오프 인자에 따라서 상기 복수의 채널을 통하여 상기 데이터 송신을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  103. 제 102 항에 있어서,
    복수의 백오프 인자를 조절하는 상기 단계는, 상기 송신 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  104. 제 102 항에 있어서,
    하나 이상의 데이터 송신의 성능을 측정하는 단계; 및
    그 측정된 성능에 기초하여 상기 하나 이상의 데이터 송신에 대한 송신 전력 레벨을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  105. 제 102 항에 있어서,
    상기 복수의 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 상기 단계는, 상기 데이터 송신의 우선순위에 부분적으로 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  106. 제 102 항에 있어서,
    상기 복수의 백오프 인자에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 데이터 송신에 대한 채널 메트릭을 계산하는 단계를 더 포함하며,
    상기 복수의 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 상기 단계는, 계산된 채널 메트릭에 부분적으로 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  107. 제 102 항에 있어서,
    상기 데이터 송신을 순위지정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 복수의 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 상기 단계는, 상기 데이터 송신의 우선순위에 부분적으로 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  108. 제 107 항에 있어서,
    상기 데이터 송신의 우선순위는 달성가능 C/I 와 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  109. 제 107 항에 있어서,
    상기 데이터 송신의 우선순위는 구현가능한 데이터 레이트 또는 실제 누적 스루풋과 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  110. 제 107 항에 있어서,
    더 높은 우선순위를 갖는 데이터 송신은 할당시 더 먼저 고려되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  111. 제 107 항에 있어서,
    하나 이상의 파라미터에 기초하여 특정 데이터 송신의 우선순위를 업그레이드하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  112. 제 102 항에 있어서,
    상기 백오프 인자들은 상기 통신 시스템의 하나 이상의 특성에 따라서 정의되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 방법.
  113. 통신 시스템의 송신기 유닛으로서,
    입력 데이터 스트림을 수신하고 복수의 채널 데이터 스트림으로 분할하며, 상기 복수의 채널 데이터 스트림을 처리하도록 동작하는 시스템 데이터 프로세서;
    상기 시스템 데이터 프로세서에 결합되며, 복수의 채널을 통하여 복수의 수신기 유닛으로 송신될 복수의 데이터 송신을 포함하는 하나 이상의 변조 신호를 발생시키기 위하여, 복수의 처리된 채널 데이터 스트림을 수신하고 변조하도록 동작하는 하나 이상의 변조기로서, 각각의 채널은, 0 내지 1 의 범위인 각각의 백오프 인자와 관련되며, 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별하는, 상기 하나 이상의 변조기; 및
    상기 하나 이상의 변조기에 결합되며, 상기 하나 이상의 변조 신호를 송수신하도록 동작하는 하나 이상의 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  114. 제 113 항에 있어서,
    상기 복수의 채널에 대한 백오프 인자는, 상기 통신 시스템의 C/I 특성화 또는 로딩에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  115. 제 113 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 변조기는 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM) 변조를 구현하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  116. 통신 시스템의 송신기 유닛으로서,
    복수의 수신기 유닛으로의 데이터 송신을 위해서 사용되는 재사용 방식을 정의하는 데이터를 수신하도록 동작하는 리소스 할당 프로세서로서, 그 정의된 재사용 방식은 특정 재사용 패턴, 가용 시스템 리소스의 최초 할당, 및 동작 파라미터 세트를 식별하는, 상기 리소스 할당 프로세서;
    상기 리소스 할당 프로세서에 결합되며, 입력 데이터 스트림을 수신하여 복수의 채널 데이터 스트림으로 분할하고, 상기 정의된 재사용 방식에 따라서 상기 복수의 채널 데이터 스트림을 처리하도록 동작하는 시스템 데이터 프로세서;
    상기 시스템 데이터 프로세서에 결합되며, 복수의 채널을 통하여 복수의 수신기 유닛으로 송신될 복수의 데이터 송신을 포함하는 하나 이상의 변조 신호를 발생시키기 위하여, 복수의 처리된 채널 데이터 스트림을 수신하고 변조하도록 동작하는 하나 이상의 변조기; 및
    상기 하나 이상의 변조기에 결합되며, 상기 하나 이상의 변조 신호를 송수신하도록 동작하는 하나 이상의 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  117. 제 116 항에 있어서,
    상기 리소스 할당 프로세서는, 또한,
    상기 통신 시스템의 성능을 평가하고,
    평가된 시스템 성능이 특정 임계치 이내인지를 결정하고,
    상기 평가된 시스템 성능이 특정 임계치 이내인 경우, 재사용 방식을 재정의하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  118. 통신 시스템의 송신기 유닛으로서,
    데이터 송신을 스케쥴링하기 위해 사용될 제 1 세트의 파라미터를 수신하도록 동작하는 리소스 할당 프로세서;
    상기 리소스 할당 프로세서에 결합되며, 입력 데이터 스트림을 수신하여 복수의 채널 데이터 스트림으로 분할하고 상기 제 1 세트의 파라미터에 따라서 상기 복수의 채널 데이터 스트림을 처리하도록 동작하는 시스템 데이터 프로세서로서, 상기 복수의 채널 데이터 스트림은 순위지정되며 그 데이터 스트림의 우선순위에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 채널에 할당되는, 상기 시스템 데이터 프로세서;
    상기 시스템 데이터 프로세서에 결합되며, 복수의 채널을 통하여 복수의 수신기 유닛으로 송신될 복수의 데이터 송신을 포함하는 하나 이상의 변조 신호를 발생시키기 위하여, 제 2 세트의 파라미터에 따라서 복수의 처리된 채널 데이터 스트림을 수신하고 변조하도록 동작하는 하나 이상의 변조기로서, 상기 제 2 세트의 파라미터는 상기 복수의 채널에 대한 백오프 인자 세트를 포함하는, 상기 하나 이상의 변조기; 및
    상기 하나 이상의 변조기에 결합되며, 상기 하나 이상의 변조 신호를 송수신하도록 동작하는 하나 이상의 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  119. 통신 시스템의 송신기 유닛으로서,
    입력 데이터 스트림을 수신하여 복수의 채널 데이터 스트림으로 분할하고, 상기 복수의 채널 데이터 스트림을 처리하고, 그 처리된 채널 데이터 스트림을 복수의 채널에 할당하도록 동작하는 시스템 데이터 프로세서;
    상기 시스템 데이터 프로세서에 결합되며, 상기 복수의 채널을 통하여 송신될 복수의 데이터 송신을 포함하는 하나 이상의 변조 신호를 생성하기 위하여, 복수의 처리된 채널 데이터 스트림을 수신하고 변조하며, 상기 복수의 채널에 대한 전력 제한에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 데이터 송신에 대한 송신 전력 레벨을 결정하고, 그 결정된 송신 전력 레벨에 따라서 상기 복수의 채널과 관련한 전력 레벨을 조절하도록 동작하는 하나 이상의 변조기; 및
    상기 하나 이상의 변조기에 결합되며, 상기 하나 이상의 변조 신호를 송수신하도록 동작하는 하나 이상의 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기 유닛.
  120. 통신 시스템의 수신기 유닛으로서,
    입력 데이터 스트림을 복수의 채널 데이터 스트림으로 분할하고, 복수의 채널을 통하여 송신될 복수의 데이터 송신을 포함하는 하나 이상의 변조 신호를 생성하기 위하여 상기 복수의 채널 데이터 스트림을 처리하고 변조하며, 상기 복수의 채널과 관련된 백오프 인자 세트에 따라서 상기 복수의 데이터 송신의 전력 레벨을 조절함으로써, 발생 및 송신된 하나 이상의 변조 신호를 수신하도록 동작하는 하나 이상의 안테나;
    상기 하나 이상의 안테나에 결합되며, 하나 이상의 복조 심볼 스트림을 발생시키기 위하여 상기 하나 이상의 변조 신호를 수신하여 복조하도록 동작하는 하나 이상의 복조기; 및
    상기 하나 이상의 복조기에 결합되며, 출력 데이터를 생성하기 위하여, 상기 하나 이상의 복조 심볼 스트림을 수신하고 처리하도록 동작하는 데이터 프로세서를 구비하며,
    각각의 백오프 인자는 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별하는 것을 특징으로 하는 수신기 유닛.
  121. 통신 시스템에서 복수의 수신기 유닛에 데이터 송신을 제공하는 장치로서,
    상기 데이터 송신을 스케쥴링하는 데 사용할 제 1 세트의 파라미터를 갱신하는 수단;
    상기 데이터 송신을 순위지정하는 수단;
    상기 데이터 송신의 우선순위에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 가용 채널에 상기 데이터 송신을 할당하는 수단;
    상기 데이터 송신을 송신하는 데 사용할 제 2 세트의 파라미터를 갱신하는 수단; 및
    갱신된 제 2 세트의 파라미터를 사용하여 상기 복수의 수신기 유닛으로, 할당된 채널을 통하여 송신하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  122. 제 121 항에 있어서,
    상기 제 1 세트의 파라미터는, 채널 점유 확률, 로딩 확률, 상기 수신기 유닛의 캐리어대 간섭플러스잡음비 (C/I) 의 특성화, 또는 백오프 인자, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  123. 제 121 항에 있어서,
    상기 순위지정 수단은, 갱신된 제 1 세트의 파라미터를 사용하여 각각의 수신기 유닛에 대하여 가용 채널에 대한 채널 메트릭을 계산하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  124. 제 123 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은 누적 스루풋과 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  125. 제 124 항에 있어서,
    상기 누적 스루풋은 구현가능한 데이터 레이트 또는 실제 데이터 레이트에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  126. 제 124 항에 있어서,
    특정 시간 인터벌에 대한 구현가능한 데이터 레이트 또는 실제 데이터 레이트의 슬라이딩 평균으로서 상기 누적 스루풋을 결정하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  127. 제 123 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은 사고 확률과 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  128. 제 123 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은 기대 캐리어대 간섭플러스잡음비 (C/I) 와 관련되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  129. 제 123 항에 있어서,
    상기 채널 메트릭은, 간섭 소스로부터 예측된 간섭을 나타내는 간섭 제한 매트릭스를 반영하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  130. 제 123 항에 있어서,
    상기 순위지정 수단은, 계산된 채널 메트릭에 부분적으로 기초하여 상기 데이터 송신에 우선순위를 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  131. 제 130 항에 있어서,
    상기 순위지정 수단은, 상기 데이터 송신의 지연에 적어도 부분적으로 기초하여 특정 데이터 송신의 우선순위를 업그레이드하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  132. 제 130 항에 있어서,
    상기 순위지정 수단은, 상기 데이터 송신의 할당된 우선순위 및 계산된 채널 메트릭에 부분적으로 기초하여 상기 데이터 송신을 각각의 가용 채널에 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  133. 제 130 항에 있어서,
    상기 순위지정 수단은, 최고 우선순위 데이터 송신을 시작으로 하여, 우선순위가 연속적으로 작아지는 데이터 송신을 상기 가용 채널에 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  134. 제 130 항에 있어서,
    상기 순위지정 수단은, 최고 로드 데이터 송신을 시작으로 하여, 더 작은 로드 데이터 송신을 상기 가용 채널에 할당하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  135. 제 121 항에 있어서,
    하나 이상의 데이터 송신의 성능을 측정하는 수단; 및
    그 측정된 성능에 기초하여, 상기 하나 이상의 데이터 송신에 대한 송신 전력 레벨을 조절하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  136. 제 121 항에 있어서,
    특정 데이터 송신에 대하여 필요한 송신 전력을 추정하는 수단; 및
    추정된 필요 송신 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 특정 데이터 송신의 데이터 레이트를 조절하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  137. 제 121 항에 있어서,
    상기 할당 수단은, 상기 데이터 송신에 대하여 동등한 데이터 레이트를 달성하도록 할당하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
  138. 제 137 항에 있어서,
    달성하도록 할당하는 상기 수단은, 저 데이터 레이트로 송신된 데이터 송신에 2 개 이상의 채널을 할당함으로써 동등화된 데이터 레이트를 달성하도록 할당하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신의 제공 장치.
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