KR100932036B1

KR100932036B1 - 통신 시스템

Info

Publication number: KR100932036B1
Application number: KR1020090005535A
Authority: KR
Inventors: 마이클 존 하트
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-12-15
Also published as: JP2006352891A; EP1734667A1; US20070066241A1; TW200721715A; CN101651981A; TWI372527B; TW201203902A; KR101000654B1; KR20060132512A; US20110256827A1; EP1734667B1; US8571468B2; KR100823380B1; CN1881834B; CN101651981B; KR20090026786A; KR20070110220A; EP2369879A2; JP2011155684A; EP2369879A3

Abstract

본 출원은 적어도 하나의 중간 장치를 통해 소스 장치로부터 목적지 장치로 신호를 송신하는 무선 통신 시스템 및 관련 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다중-홉 통신 시스템에서의 데이터의 처리율을 향상시키려는 기술에 관한 것이다.

무선 통신 시스템, 다중-홉 통신 시스템, 노드-B, 경로 손실

Description

통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은, 적어도 하나의 중간 장치(intermediate apparatus)를 통하여, 소스 장치(source apparatus)로부터 목적지 장치(destination apparatus)로 신호를 송신하는 통신 시스템 및 관련 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 멀티-홉(multi-hop) 통신 시스템에서 데이터의 처리율(throughput)을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.

무선 통신이 공간을 통해 진행하는 경우 그 산란 또는 흡수로 인한 전파 손실, 즉 "경로 손실(pathloss)"의 발생이 신호의 강도를 감소시키는 것으로 알려져 있다. 송신기와 수신기 간의 경로 손실에 영향을 주는 요인들은 송신기 안테나 높이, 수신기 안테나 높이, 반송파 주파수, 클러터 종류(clutter type)(도심, 도심 외곽, 시골), 예컨대 높이, 밀도, 간격 등의 모폴로지의 상세, 및 지형 종류(가파름, 평탄함)을 포함한다. 송신기와 수신기 간의 경로 손실 L(dB)은 다음과 같이 모델링될 수 있다.

<수학식 A>

여기서 d(미터)는 송신기-수신기 간격이고, b(db) 및 n은 경로 손실 파라미터들이며, 절대 경로 손실은

로 주어진다.

도 1a는 기지국(3G 통신 시스템과 관련하여 "노드-B"(NB)로서 알려져 있음), 중계 노드(RN) 및 사용자 장비(UE)를 포함하는 단일-셀 2-홉 무선 통신 시스템을 나타낸 것이다. 다운링크(LD) 상에서 신호들이 기지국으로부터 중계 노드(RN)를 거쳐 목적지 사용자 장비(UE)로 송신되고 있는 경우에 있어서, 기지국은 소스 장치(S)를 포함하고, 사용자 장비는 목적지 장치(D)를 포함한다. 업링크(UL) 상에서 통신 신호들이 사용자 장비(UE)로부터 중계 노드를 거쳐 기지국으로 송신되고 있는 경우에 있어서, 사용자 장비는 소스 장치를 포함하고 기지국은 목적지 장치를 포함한다. 중계 노드는 중간 장치(I)의 일례이며, 소스 장치로부터 신호를 수신하도록 동작가능한 수신기 및 이 신호 또는 그 파생물을 목적지 장치로 송신하도록 동작가능한 송신기를 포함한다.

이하의 표 1은 멀티-홉 송신 시스템에서 서로 다른 링크들, 즉 소스-목적지 (SD), 소스-중간(SI) 및 중간-목적지(ID)를 통해 송신되고 있는 신호의 계산된 경로 손실의 일부 예들을 제시하며, 여기서 b 및 n은 링크들 각각에 걸쳐 동일하게 유지되는 것으로 가정한다.

상기 계산된 예들은 간접 링크 SI + ID를 거쳐 겪게 되는 절대 경로 손실들의 합이 직접 경로 SD를 거쳐 겪게 되는 경로 손실보다 작을 수 있음을 보여준다. 즉,

<수학식 B>

이 성립할 수 있다.

따라서, 단일의 송신 링크를 2개의 더 짧은 송신 세그먼트로 분할하는 것은 경로 손실 대 거리 간의 비선형적 관계를 이용한다. 수학식 A를 사용한 경로 손실의 간단한 이론적 분석으로부터, 신호가 소스 장치로부터 중간 장치(예를 들어, 중계 노드)를 거쳐 목적지 장치로 송신되는 경우 소스 장치로부터 목적지 장치로 직접 송신되는 것보다 전체 경로 손실의 감소( 및 이에 따른 신호 강도 및 데이터 처리율의 향상, 또는 이득)가 달성된다는 것을 알 수 있다. 멀티-홉 통신 시스템이 구현되는 경우, 멀티-홉 통신 시스템은 잠재적으로 무선 송신들을 용이하게 하는 송신기들의 송신 전력의 감소를 가능하게 할 수 있으며, 이는 전자기 방출에의 노출을 감소시킬 뿐만 아니라 간섭 레벨들의 감소를 가져온다.

명백히, 경로 손실과 거리 간의 비선형적 관계로 인해, 소스 및 목적지 장치에 대한 중간 장치의 위치는, 멀티-홉 송신이 소스와 목적지 간의 직접 또는 단일-홉 송신에 비해 가질 수 있는 잠재적 이득에 판정적인 영향을 미친다. 이는 도 2에 도시되어 있는데, 도 2는 멀티-홉 송신들에 의해 달성될 수 있는 이론적 이득의 도식적 표현을 나타내며, 소스 장치와 목적지 장치 사이에 있는 중간 장치의 상대적 정규 위치에 대한 총 전력 손실(dB)을 나타낸다.

우선, 중간 노드가 소스와 목적지 간의 직접 링크의 라인 상에 위치해 있는 경우(이 경우, 경로 연장 지수(path extension factor) (s) = 1)를 상정해 보면, 중계 노드가 중앙 위치로부터 소스 또는 목적지 장치를 향해 이동됨에 따라 잠재적 이득이 감소된다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 중간 장치의 위치가 직접 링크의 라인으로부터 멀어짐에 따라 2개의 송신 세그먼트들의 합의 총 경로 길이가 연장되는 경우(또한, 경로 연장 지수를 s=1.1, s=1.2 등으로 증가시키는 경우), 이론적 이득의 그래픽 영역이 다시 감소된다는 것을 알 수 있다.

그러나, 멀티-홉 통신 시스템의 적용가능성을 테스트하기 위해 수행된 시뮬레이션은 데이터의 처리율에서 예상치 못한 낮은 이득을 보여 주었다. 실제로, 얻은 이득은 경로 손실 수학식 A에 기초한 간단한 분석에 의해 제시되는 잠재적 이득보다 훨씬 낮다. 그 결과, 신호 범위 확장, 소스와 목적지 간에 신호를 송신하는 데 요구되는 전체 송신 전력의 가능한 감소, 및 그 외 액세스불가능한 노드들의 접속성의 관점에서 멀티-홉 시스템이 보여줄 수 있는 잠재적 이점에도 불구하고, 무선 시스템 운영자는 멀티-홉 네트워크를 구현하는 데 주저해왔다.

예측된 이득과 시뮬레이션 이득 간에 이러한 차이가 존재하는 이유들 중 하나는 이전의 예측이 경로 손실 파라미터들 b 및 n이 모든 링크들 상에서 동일하다는 가정에 기초했다는 것이다. 실제로는, 이들 값들은 중계 노드의 높이와 비교하여 소스 장치 및 목적지 장치의 안테나 높이의 결과로서 변한다. 따라서, 보다 실제적인 값들의 표가 이하의 표 2에 주어져 있다. 3GPP라고 표시된 값들은, 중간 장치의 안테나 높이가 전형적으로 소스와 목적지 장치의 안테나 높이 사이 어딘가에 존재한다는 사실을 구체화하기 위해 3GPP에 의해 채용되는 모델을 조정하여 얻는다. UoB라고 표시된 값들은 브리스톨 시에서의 전형적인 배치에 기초하여 브리스톨 대학에 의해 수행된 모델링으로부터 도출된 것이다.

표 2에 나타낸 경로 손실 파라미터들을 사용한 총 경로 손실 대 정규화된 중계 노드 위치의 도식적인 설명이 도 2b에 나타나 있다. 이론적인 중계 노드의 위치가 조정되기 때문에, 총 경로 손실의 변동을 계산하는 데 보다 현실적인 일련의 경로 손실 파라미터가 사용되는 경우에는, 도 2a의 완전한 "종-모양"이 달성되지 않음을 알 수 있다. 실제로, 이득의 영역은 감소되며, 통신 링크에 걸쳐 절대 경로 손실의 변화를 가져오는, 중계 노드 또는 사용자 장비의 위치에 있어서의 비교적 작은 변화가 수신 장치에서의 통신 신호의 품질에 상당한 영향을 미친다는 것은 명백한 사실이다. 따라서, 소스와 목적지 간의 직접 송신과 비교하여 멀티-홉 송신의 실행에 의해 이득이 달성되어야만 하는 경우에는 중간 장치, 또는 중계 노드의 위치 판정이 중요하다.

그러나, 현실에 직면하게 될 가능성이 있는 경로 손실 파라미터들의 보다 정확한 반영에 기초하여 예측들이 이루질 경우에도, 멀티-홉 시스템들의 시뮬레이션들은 예측된 이득과 시뮬레이션 이득 간에 예기치 못한 낮은 대응관계를 나타내었다.

본 발명은, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 척도와 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 척도 간의 불균형을 감소 또는 방지하며, 이에 따라 데이터 패킷의 처리율을 향상시키지 못하고 단지 간섭 레벨을 높이는 역할만 하는 과도한 송신 전력을 최소화하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예들은 소스 장치, 목적지 장치 및 적어도 하나의 중간 장치를 포함하는 통신 시스템을 제공하기 위한 것이며, 소스 장치 및 중간 장치 또는 각각의 중간 장치는 통신 신호 또는 그로부터 도출된 신호를 상기 목적지 장치를 향하는 통신 방향으로 송신하도록 동작가능한 송신기를 각각 포함하고, 목적지 장치 및 중간 장치 또는 각각의 중간 장치는 상기 통신 신호 또는 그로부터 도출된 신호를 수신하도록 동작가능한 수신기를 각각 포함하며, 상기 통신 시스템은

i) 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와

ii) 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치

간의 균형을 실질적으로 달성 또는 유지하게 될 상기 송신기들 중 하나 이상에 할당된 자원의 측정치 또는 측정치의 변화를 판정하도록 동작가능한 판정 수단을 포함한다.

물론, 목적지 장치에 의해 실제로 수신되는 통신 신호가 소스 장치에 의해 송신된 통신 신호일 수 있거나 그로부터 도출된 통신 신호일 수 있음을 예상할 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예들은 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치의 "균형"을 유지 또는 달성하기 위한 것들이다. 판정 수단은, 바람직하게는 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치 간의 실질적인 불균형을 감소 또는 방지하기 위해(즉, 실질적인 "균형"을 달성 또는 유지하기 위해), 본 발명을 구현하는 본 통신 시스템으로 통신 신호를 송신하도록 동작가능한 하나 이상의 장치의 송신 전력의 변경을 판정하도록 동작가능하다.

본 발명을 구현하는 통신 시스템에서 발생하는 불균형의 존재는 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 중간 장치 또는 그 중 하나에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치의 직접적인 비교로부터 명확해질 수 있다. 또는, 맵핑 함수를 통해 비교가 행해질 경우에 불균형이 명확해질 수 있다. 따라서, 동일한 값의 측정치가 균형 시스템과 균등하지 않은 상황이 존재할 수 있으며, 마찬가지로 상이한 값의 측정치가 균형 시스템과 균등하지 않는 상황이 존재할 수 있다.

본 발명의 실시예들이, 멀티-홉 시스템의 배치 이전에, 그 시스템을 최적화하고 또한/또는 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치를 실질적으로 균형을 맞추는 데 사용될 수 있음이 예견된다. 또한, 본 발명의 실시예들은 모든 링크에 걸쳐 통신 신호의 품질 측정치의 "균형"을 이루고 유지하기 위해 기존의 멀티-홉 시스템 내에 구현될 수 있음도 예견된다. 따라서, 본 발명은 목적지 장치에서의 RSS 또는 SINR의 지표와 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에서의 RSS 또는 SINR의 지표 간의 실질적인 "균형"을 확립하기 위해 멀티-홉 통신 시스템 내에 채용될 수 있다. 송신 전력들은, 멀티-홉 시스템에서 통신 신호를 수신하도록 동작가능한 장치들 중 하나에 대한 타겟 수신 신호 품질의 관하여 초기에 최적화될 수 있는 장점을 지닌다. 이것은 통상적으로 목적지 장치가 될 것이다. 따라서, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 타겟 수신 신호 품질로부터의 변동(="타겟 지표로부터의 변동") 측정치의 지표는, 시스템이 본 발명의 실시예들에 따라 최적화된 경우에 최소로 될 것이라는 이점을 갖는다. 그 후, 긍정적 또는 부정적 의미일 수 있는, 타겟 지표로부터의 변동에 변화가 검지되는 경우, 예컨대 통신 신호의 품질이 열화되거나 향상된 경우, 또는 장치에 설정된 타겟이 변경된 경우에는, 타겟 지표로부터의 변동이 증가할 것이다. 이 경우, 원하는 값으로부터 타겟 지표로부터의 변동의 변화가 검출되는 것을 가능하게 하는 본 발명의 실시예들은, 타겟 지표로부터의 변동을 원하는 값으로 가게 하는 이점을 갖는다.

본 발명을 구현하는 멀티-홉 통신 시스템의 시뮬레이션들은 신호가 목적지 장치로 직접 송신되는 시스템들에 대하여 상당한 이득을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 실제로, 본 발명의 바람직한 실시예를 테스트하기 위해 수행된 시스템 레벨 시뮬레이션의 결과들은, 본 발명의 관점에서 "균형되어 있는" 통신 시스템이 멀티-홉 송신들과 연관된 이점들을 충족하고 또한 데이터 처리율의 향상을 제공할 것으로 기대될 수 있음을 보여준다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 설명되는 향상된 처리율에 대한 일 설명은, 이들 실시예들이 멀티-홉 시스템에서 요구되는 절대 송신 전력의 감소를 가능하게 하는 것으로 여겨진다. 이에 대해서는 이하 상술한다.

단일의 직접 송신 링크를 2개의 짧은 송신 링크들로 분할함에 의한다는, 이미 전술한 원리로부터, 신호가 겪게 되는 전체 경로 손실의 감소가 달성된다. 다음, 소스 장치로부터 적어도 하나의 중간 장치를 거쳐 목적지 장치로 통신 신호를 송신하는 데 요구되는 총 송신 전력은, 소스 장치와 목적지 장치 간에 직접 통신 신호를 송신하는 데 요구되는 전력보다 적게 될 것이다. 따라서, 목적지 장치(및 아마도 중간 장치 역시)가 최소 또는 "타겟" 신호 품질을 수신하도록 보장하기 위해서는 더 적은 송신 전력이 요구된다. 송신 전력에 조정이 행해지지 않으면, 매우 과도한 송신 전력(즉, 목적지 장치 및/또는 중간 장치에서의 양호한 타겟 신호 품질의 달성 요구에 초과하는 송신 전력)이 요구될 것이다. 소스 장치와 목적지 장치 간의 직접적인 통신에 비해 멀티-홉 통신에 의해 달성되는 이득을 더 증가시키는 기능을 수행하기는커녕, 이러한 과도한 송신 전력은 단지 간섭 레벨을 증가시켜 통신 링크의 품질의 열화를 가져올 뿐이다. 이 열화는, 이는 앞에서 고려된 멀티-홉 통신 시스템의 저조한 시뮬레이션 결과들을 설명하는 멀티-홉 시스템의 잠재적 이득을 방해하는 경향이 있을 것이다.

또한, (예컨대) 2-홉 네트워크에 걸친 전체 처리율은 중간 장치에 수신되는 데이터 패킷들의 수와 목적지 장치에 수신되는 데이터 패킷들의 수 중에서 더 적은 것에 의해 제한된다. 수신기에 수신되는 데이터 패킷들의 수는 그 수신기에서 종료되는 통신 링크의 품질에 의존한다. 이것은, 예컨대 처리율의 측정치, 수신 신호 강도(RSS)의 측정치 또는 신호 대 간섭 및 잡음비(signal-to-interference plus noise ratio:SINR)의 측정치에 의해 반영될 수 있다. 따라서, 실제로 멀티-홉 시스템 내에서 최저 품질의 통신 신호를 수신하는 수신기는 데이터 패킷 송신에 대하여 "병목(bottle neck)"을 형성함으로써, 멀티-홉 시스템 내의 다른 링크들 상에서 데이터 송신에 대한 용량을 낭비하게 된다. 최저 품질의 통신 신호를 향상시키도록 기능하지 않는 송신기에서의 송신 전력의 증가는, 부가적인 과도 송신 전력을 초래한다. 결과적으로, 시스템의 성능에 더욱 열화가 발생한다. 이것은, 소스 장치(NB)의 송신 전력에 대하여, 단일 홉 시스템에 대해 관측된 것과 비교하여 2-홉 시스템의 사용자에 의해 관찰된 평균 패킷 처리율의 이득의 변동을 나타낸 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다. 각각의 그래프는 4개의 서로 다른 플롯을 포함하며, 그 각각은 중간 장치의 서로 다른 송신 전력을 나타낸다. 기지국의 송신 전력이 최적 지점을 넘어 증가됨에 따라, 더 많은 신호 에너지의 방출에도 불구하고 상당한 이득의 열화가 일어나게 됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 이루어진 개선들은, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치 간의 임의의 불균형이 감소 또는 방지되도록 보장하려고 하는 본 발명의 여러 양태들이 추구하는 방식에 기인될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 데이터 패킷들의 처리율을 향상시킬 수 없으며 간섭 레벨들을 높이도록만 기능할 과도 송신 전력은 최소화된다.

만약 발생한다면, 멀티-홉 시스템에 "불균형"(즉, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치 간의 차이)을 잠재적으로 가져올 수 있는 다수의 상이한 이벤트들이 존재한다.

i) 링크 중 하나에 대해 발생하는 경로 손실이 변한다. 이는, 그 링크에 대한 송신기 및 수신기 모두 또는 그 중 하나의 위치 변화에 기인하거나, 또는 송신기와 수신기 간에 발생하는 환경 조건들 또는 간섭 레벨들의 변화에 기인할 수 있다.

ii) 통신 신호를 수신하도록 동작가능한 장치는 통상적으로 타겟 RSS 또는 타겟 SINR을 갖는다. 이는 통상적으로 네트워크 제공자에 의해 설정되며, 통신 시스템, 또는 수신 장치의 특성에 따라 변하거나, 송신될 데이터의 유형에 따라 변할 수 있다. 이동 전화 또는 다른 사용자 장비의 타겟 RSS/SINR은 변할 수 있으며, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 변동(즉, "타겟으로부터의 변동")의 측정치를 타겟 수신 신호 품질로부터 최소화하도록, 그러한 방식으로 송신 장치의 송신 전력을 조정함으로써 타겟의 임의의 변화를 대처할 수 있다. 멀티-홉 시스템의 경우, 수신 장치들 중 하나의 타겟의 변화에 대처하기 위해 단지 하나의 장치의 송신 전력을 조정하는 것은 시스템 내에 불균형을 가져오게 할 것이다.

본 발명의 실시예는 하나 이상의 중간 장치를 통해 소스 장치로부터 기지국으로의 업링크(UL) 상으로 송신되는 데이터의 처리율을 향상시키기 위해 이들 가능한 이벤트들 중 하나의 결과로서 일어나는 불균형 또는 잠재적인 불균형에 응답하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 표준의 통신 시스템에서, 업링크는 UE와 NB 간의 링크이다. 다중-홉 경우에, UL은 통신이 NB쪽으로 향해가는 링크(예를 들어, UE-RN, NB 방향으로의 RN-RN 및 RN-NB)를 말한다. 게다가, 본 발명의 실시예는 다중-홉 시스템을 최적화하고 그에 의해 수신기 중 하나 이상에 의해 설정된 임의의 타겟 품질이 실질적으로 달성되고 각각의 링크에 걸친 데이터의 처리율이 실질적으로 같은 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 소스 장치, 중간 장치 및 기지국을 포함하는 통신 시스템으로서, 소스 장치는 중간 장치 또는 각각의 중간 장치를 통해 기지국으로 통신 신호를 송신하는 동작을 하고, 기지국은 기지국에서 수신되는 통신 신호의 품질의 하나 이상의 지표(indicator)를 도출하는 동작을 하며, 상기 통신 시스템은,

i) 기지국에 제공된 제어 수단,

ii) 기지국에 의해 도출된 하나의 상기 지표의 원하는 값으로부터의 변경을 검출하는 동작을 하는 지표 편차(indicator deviation) 검출 수단, 및

iii) 이러한 변화의 검출 이후에, 상기 지표를 상기 원하는 값으로 가게 하는 경향이 있는 중간 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하는 동작을 하는 판정 수단을 포함하며,

판정 수단은 중간 장치의 송신 전력의 변경에 대한 요청을 제어 수단으로 송신하는 동작을 하는 요청 송신 수단을 더 포함하는 것인 통신 시스템이 제공된다.

본 발명의 제1 양태의 실시예들은 바람직하게는 중간 장치 및 소스 장치에 대한 새로운 송신 전력을 계산함으로써 i) 중간 장치와 기지국 간의 경로 손실의 변화 또는 ii) 기지국의 타겟의 변화에 기인할 수 있는, 기지국에 의해 도출된 지표의 원하는 값으로부터의 편차에 응답하는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 요구된 송신 전력의 변경은 지표 편차 검출 수단에 의해 검출된 편차의 정도에 관계될 것이다.

본 발명의 제1 양태의 실시예에 따르면, 상기 기지국에 의해 도출된 지표들 중 하나는 기지국에서 수신되는 통신 신호의 세기의 측정치를 포함할 수 있다(예를 들어, RSS). 그러나, 바람직하게는, 기지국에 의해 도출된 지표들 중 하나는 기지국에서 수신되는 통신 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비(SINR)의 측정치를 포함할 수 있거나, 기지국에서 수신되는 통신 신호의 품질의 기지국에 대해 설정된 타겟 수신 신호 품질로부터의 변동의 측정치를 포함할 수 있다. 타겟으로부터의 변동의 지표는 타겟 RSS로부터의 변동, 타겟 SINR로부터의 변동 또는 RSS와 SINR의 조합에 기초한 타겟으로부터의 변동일 수 있다. 기지국에 의해 도출되는 타겟 지표로부터의 변동이 변하면, 본 발명의 제1 양태의 실시예들은 타겟 지표로부터의 변동을 원하는 값으로 가게 하고자 할 것이다.

바람직하게는, 제어 수단은, 중간 장치의 송신 전력의 변경에 대한 요청의 수신 이후에, 중간 장치의 송신 전력 변경을 명령하는 명령을 상기 중간 장치에 발행한다. 제어 수단은 제어 수단이 중간 장치의 송신 전력 증가가 금지되는지를 판정하게 하는 입력 신호를 수신하는 동작을 하는 입력 신호 수신 수단을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 요구되는 중간 장치의 송신 전력 변경이 송신 전력 증가를 포함하고, 제어 수단이 중간 장치의 송신 전력 증가가 금지된다고 판정한 이후에, 제어 수단은 상기 요청을 무시하도록 동작한다. 그러나, 중간 장치의 송신 전력의 요구된 변경이 송신 전력의 증가를 포함하고, 제어 수단이 중간 장치의 송신 전력 증가가 금지되지 않는다고 판정한 이후에, 제어 수단은 중간 장치의 송신 전력 변경을 명령하는 명령을 중간 장치에게 발행하도록 동작한다. 중간 장치는 기지국의 제어 수단으로부터 그러한 명령을 수신하도록 동작하는 명령 수신 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 중간 장치는 중간 장치의 최대 송신 전력에 기초하여 중간 장치가 명령에 따라 송신 전력의 변경을 수행할 수 있는지를 판정하는 동작을 한다. 그 후, 중간 장치가 상기 명령에 따라 송신 전력의 변경을 수행할 수 없다고 판정하면, 상기 중간 장치는 상기 중간 장치에 의해 수행될 수 있는 중간 장치의 송신 전력의 수정된 변경을 판정하도록 동작한다. 중간 장치는 상기 요청, 또는 경우에 따라 상기 수정된 요청에 따라 중간 장치의 송신 전력을 변경시키도록 동작한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 소스 장치, 중간 장치 및 기지국을 포함하는 통신 시스템으로서, 소스 장치는 상기 또는 각각의 중간 장치를 통해 통신 신호를 기지국으로 송신하는 동작을 하고, 기지국 및 중간 장치 각각은 기지국 또는 중간 장치에서 각각 수신되는 통신 신호의 품질의 하나 이상의 지표를 도출하는 동작을 하는 지표 도출 수단을 포함하며,

상기 통신 시스템은,

i) 기지국에 의해 도출되는 하나의 상기 지표와 중간 장치에 의해 도출되는 하나의 상기 지표 간의 불균형을 검출하는 동작을 하는 불균형 검출 수단, 및

ii) 상기 불균형 검출 수단에 의한 이러한 불균형의 검출 이후에, 이러한 불균형을 감소시키는 경향이 있는 소스 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하는 동작을 하는 판정 수단, 및

iii) 상기 기지국에 제공되고, 상기 변경의 판정 이후에, 소스 장치의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 상기 소스 장치로 발행하는 동작을 하는 제어 수단을 더 포함하는 것인 통신 시스템이 제공된다.

본 발명의 제2 양태의 실시예들은 바람직하게도 기지국에서 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 중간 장치에서 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치 간의 균형을 실질적으로 복원 또는 달성하기 위해 소스 장치의 송신 전력을 조정하는 방법을 제공한다. 이 불균형은 소스 장치와 중간 장치 간의 경로 손실의 변화로 인 하여 발생할 수 있다. 다른 대안으로서, 본 발명의 제1 양태를 구현하는 통신 시스템에 의한 기지국의 타겟 품질 지표의 변화에 응답하는 동작 이후에, 불균형이 발생할 수 있는데, 그 이유는 (중간 장치의 송신 전력을 변경함으로써) 타겟 지표로부터의 변동을 그의 원래의 측정치로 복원할 시에, 중간 장치 및 기지국의 품질 지표가 더 이상 균형을 이루지 않기 때문이다.

본 발명의 제2 양태의 실시예들에 따르면, 중간 장치 및 목적지 장치 각각에 의해 도출된 하나의 상기 지표는 기지국 또는 중간 장치에서 각각 수신되는 통신 신호의 세기의 측정치를 포함할 수 있다(예를 들어, RSS). 그러나, 바람직하게는, 상기 중간 장치 및 상기 기지국 각각에 의해 도출된 하나의 상기 지표는 기지국 또는 중간 장치에서 각각 수신되는 통신 신호의 신호 대 간섭 및 잡음 비(SINR)의 측정치를 포함한다.

바람직하게는, 소스 장치는, 송신 전력의 증가에 대한 명령의 수신 이후에, 소스 장치의 최대 송신 전력에 기초하여 소스 장치가 요청을 수행할 수 있는지를 판정하는 동작을 한다. 상기 소스 장치가 상기 명령을 수행할 수 없는 것으로 판정하는 경우, 소스 장치는 상기 불균형을 감소시키는 경향이 있는 송신 전력의 수정된 변경을 판정하고 상기 수정된 변경을 수행하는 동작을 한다. 또한, 제어 수단은 바람직하게는, 소스 장치로의 송신 전력의 증가에 대한 명령의 발행 이후에, 상기 소스 장치의 상기 송신 전력이 상기 명령에 따라 변경되었는지를 판정하기 위해 중간 장치에 의해 도출된 지표를 모니터링하는 동작을 한다. 소스 장치의 송신 전력의 변경이 상기 명령에 따라 수행되지 않은 것으로 판정되는 경우, 상기 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 어떤 차후의 증가도 금지시키는 동작을 한다. 상기 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되어 있는 경우 또 상기 불균형 검출 수단에 의해 어떤 차후의 불균형도 검출되지 않은 경우, 상기 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 차후의 증가를 허용하는 동작을 한다. 상기 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되어 있는 경우 또 상기 불균형 검출 수단에 의해 차후의 불균형이 검출되고 그에 따라 상기 기지국의 상기 제어 수단이 상기 소스 장치로 송신 전력의 감소에 대한 명령을 발행하게 되는 경우, 상기 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 차후의 증가를 허용하는 동작을 한다. 또한, 상기 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되어 있는 경우 또 상기 불균형 검출 수단에 의해 차후의 불균형이 검출되고 그에 따라 상기 기지국의 상기 제어 수단이 상기 소스 장치로 상기 소스 장치에 의해 수행될 수 있는 송신 전력의 증가에 대한 명령을 발행하게 되는 경우, 상기 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 차후의 증가를 허용하는 동작을 한다.

중간 장치는 바람직하게는 소스 장치에 의해 송신되는 신호를 수신하는 동작을 하는 수신기, 및 수신된 신호 또는 그로부터 도출된 신호를 목적지 장치로 송신하는 동작을 하는 송신기를 포함한다. 중간 장치에 의해 송신된 통신 신호로부터 중간 장치에 의해 수신된 통신 신호를 분리시키기 위한 신호의 듀플렉싱은 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex, FDD) 또는 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex, TDD)일 수 있다. 중간 장치들 중 하나 이상은 바람직하게는 소위 중계 노드(relay node, RN) 또는 중계-스테이션(relay-station, RS)을 포함할 수 있다. 중계 노드는 그 중계 노드가 의도된 최종 목적지가 아닌 신호를 수신하고 이어서 그 신호를 다른 노드로 송신하여 그에 따라 그 신호가 의도된 목적지로 진행할 수 있게 해주는 기능을 가지고 있다. 중계 노드는 재생 유형(regenerative type)일 수 있으며, 여기서 수신된 신호는 비트 레벨로 디코딩되어 경판정(hard decision)을 하게 된다. 수신된 패킷이 에러가 있는 것으로 밝혀진 경우, 재송신이 요청되고, 따라서 RN은 ARQ 또는 H-ARQ를 포함한다. ARQ 또는 H-ARQ는 재송신 요청 및 재송신된 신호의 차후의 수신을 관리하는 수신기 기술이다. 패킷이 성공적으로 수신되면, 그 패킷은 RN에 포함되어 있는 임의의 무선 자원 관리 전략에 기초하여, 목적지로의 재송신을 위해 스케쥴링된다. 다른 대안으로서, 중계 노드는 비-재생 유형일 수 있으며, 그에 의해 데이터는 중계 노드에서 증폭되고 그 신호는 그 다음 스테이션으로 포워드된다. 중간 장치, 즉 중계 노드의 기능이 이동 전화 또는 다른 사용자 장비에 의해 제공될 수 있음이 생각된다.

기지국과 중간 장치의 송신 전력을 각각 조정함으로써, 그리고 기지국과 중간 장치의 송신 전력들을 명확히 계산함으로써 중간 장치와 목적지 장치에서의 품질 지표들을 조정하고자 하는 본 발명의 제1 및 제2 양태의 실시예들에 따르면, 수신된 신호가 비트 레벨로 디코딩되어 경판정을 행하는 재생 유형의 중계 노드가 사용되는 것이 바람직하다. 재생 중계 노드는 소스 장치에 의해 송신된 통신 신호를 수신하고 그 신호를, (목적지 UE 또는 다른 중간 장치일 수 있는) 다중-홉 시스템의 다음 스테이션으로 새로운 신호를 송신하기 전에, 비트 레벨로 디코딩하는 동작을 한다.

본 발명의 희망하는 목적은 다중-홉 시스템에서의 각 링크에 걸친 처리율이 동일하도록 각 송신 장치에서의 자원의 할당을 설정하는 것이다. 처리율은 수신된 SINR의 함수이기 때문에, 그것은 다중-홉 링크들에 걸친 처리율이 균형을 이루게 하기 위해 각 노드에서의 수신된 SINR이 균형있게 되어야 하는 것을 따른다. 재생 중계기들의 경우에서는, 소정의 장치에서의 SINR이 임의의 다른 노드에서의 SINR의 함수가 아니다. 이것은 물론 모든 노드들에서 동일한 SINR 성능을 가정한다. 따라서, 시스템이 실질적으로 균형을 이루고 목적지에서의 타겟 SINR이 만족되는 것을 보장하는 요구된 SINR은 실제 SINR과 요구된 SINR 사이의 차에 대하여 송신 전력을 간단히 조절함으로써 실현될 수 있다는 것을 보장할 수 있다. 또한, 타겟 SINR이 하나의 장치에서 변하면, 요구된 변경에 대한 방식으로 모든 노드들에서 송신 전력을 조정할 수 있다. 따라서, 실제 송신 전력을 계산할 필요가 없고 본 발명의 실시예들의 구현은 계산적으로 간단한 것이 이점이다. 중간 장치 또는 중계 노드의 기능이 이동 전화, 또는 다른 사용자 장비에 의해 제공될 수 있다고 예견된다.

본 발명의 실시예들은 중간 장치로서 재생 중계기들이 사용되는 곳에서 단지 현실적으로 동작할 수 있지만, 명확한 계산 능력을 요하지 않는 송신 전력들의 비교적 간단한 판정으로부터 이익을 얻는다. 송신 전력들은 그 값들에 대한 변경을 경험한 지표를 복원함으로써 수신된 SINR의 균형을 이루기 위해, 지표 편차 검출 수단에 의해 검출된 지표 변경의 정도에 대하여 관련 송신기의 송신 전력을 조정함으로써 판정되는 것이 유리하다.

또한, 본 발명의 실시예들은 중계국에서 최소의 처리를 요하면서, 송신 전력의 설정의 중앙 제어가 유지되는 것을 가능하게 한다. 이것은 중앙 엔티티 내에 위치된 제어가 네트워크 관리를 보다 간단하게 하기 때문에 무선 시스템의 조작자에게 이점이 된다. 또한, 중계기가 오동작하기 시작하면, 제어가 기지국(또는 노드-B) 내에 배치되어 있다는 사실로 인해 조작자에 의한 보정 조치가 가능하다. 또한, 중간 장치가 이동 또는 원격 장치라면, 중간 장치에서의 처리가 최소로 유지된다는 사실은 전력 소비 감소 및 이에 따른 배터리 수명의 최대화의 관점에서 유리하다.

본 발명의 제1 및 제2 양태 각각은 서로 다른 환경 하에서 발생하거나 또는 경우에 따라서는 발생할 수 있는 불균형을 감소 또는 방지하는 경향이 있다. 예를 들어, 중간 장치와 기지국 간의 경로 손실이 변하는 경우 또는 기지국의 타겟이 변하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 이벤트들 모두는 기지국에 의해 도출된 지표의 변경을 유도하고, 유리하게는 본 발명의 제1 양태의 실시예에 의해 다루어질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 제1 양태를 구현하는 통신 시스템은 목적지 장치의 지표 또는 지표 중 하나를 항상 모니터링하는 편차 검출 수단을 포함할 것이다. 따라서, 목적지 장치에 의해 도출된 지표의 임의의 변화 또는 편차가 신속하게 검출될 수 있다.

중간 장치와 기지국 간의 경로 손실의 변화 이후에, 다중-홉 시스템에 걸쳐 균형을 복원하는 데 제1 양태만으로 충분할 수 있다. 그렇지만, 전술한 바와 같이, 소스 장치와 중간 장치 간의 경로 손실이 변하는 경우(이는 중간 장치 및/또는 소스 장치의 위치 변화로 인해서, 또는 중간 장치와 소스 장치 사이에서 발생하는 환경 조건들의 변화로 인해서 발생할 수 있음), 이것은 본 발명의 제2 양태의 실시예에 의해 다루어질 수 있다. 게다가, 목적지 장치에 의해 설정된 타겟 품질의 변화 이후에 다중-홉 통신 시스템에 균형을 복원하기 위해, 중간 장치 및 소스 장치의 송신 전력 둘다가 조정될 필요가 있다. 따라서, 목적지 장치의 타겟 품질 지표의 변경를 다루기 위해, 바람직하게는 본 발명의 제1 및 제2 양태 둘다를 구현하는 통신 시스템이 제공된다. 바람직하게는, 본 발명의 제2 양태의 불균형 검출이 주기적으로 수행된다. 따라서, 본 발명의 제1 양태의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 중간 장치는 중간 장치에서 수신된 통신 신호의 품질 지표를 도출하도록 동작을 하고, 상기 중간 장치는 상기 기지국의 지표 수신 수단에 상기 지표를 송신하도록 동작하고, 상기 기지국은 기지국에 의해 도출된 지표와 중간 장치에 의해 도출된 지표 사이의 불균형을 검출하도록 동작하는 불균형 검출 수단을 더 포함하며, 또한 상기 판정 수단은, 상기 불균형 검출 수단에 의한 그러한 불균형의 검출 이후에, 그러한 불균형을 감소시키는 경향이 있는 소스 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하는 동작을 하며, 또한 상기 제어 수단은, 상기 변경의 판정 이후에, 상기 요구된 변경에 따라 소스 장치의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 상기 소스 장치에 발행하는 동작을 한다.

소스 장치는 송신 전력의 증가에 대한 명령을 수신한 후에, 소스 장치의 최대 송신 전력에 기초하여 명령을 수행할 수 있는지를 판정하는 동작을 한다. 상기 소스 장치가 상기 요청을 수행할 수 없다고 판정하면, 소스 장치는 상기 불균형을 감소시키는 경향이 있는 송신 전력의 수정된 변경을 판정하고, 상기 수정된 변경을 수행하는 동작을 한다.

바람직하게는, 제어 수단은 소스 장치의 송신 전력의 증가에 대한 명령 발행 이후에, 상기 명령에 따라 상기 소스 장치의 상기 송신 전력이 변경되었는지를 판정하기 위해 중간 장치에 의해 도출되는 상기 지표를 모니터링하는 동작을 한다. 소스 장치의 송신 전력의 변경이 상기 명령에 따라 수행되지 않았다고 판정되면, 상기 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 임의의 후속 증가를 금지하도록 동작한다. 상기 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되면, 그리고 불균형 검출 장치에 의해 후속 불균형이 검출되지 않으면, 상기 제어 수단은 중간 장치의 송신 전력의 후속 증가를 가능하게 하도록 동작한다.

바람직하게는, 상기 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되고, 또한 상기 불균형 검출 수단에 의해 후속 불균형이 검출되고, 이에 따라 상기 기지국의 상기 제어 수단이 소스 장치에게 송신 전력의 감소에 대한 명령을 발행하도록 되면, 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 후속 감소를 가능하게 하도록 동작한다. 상기 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되고, 또한 불균형 검출 수단에 의해 후속 불균형이 검출되고, 이에 따라 기지국의 제어 수단이 소스 장치에게 상기 소스 장치에 의해 수행될 수 있는 송신 전력의 증가에 대한 명령 요청을 발행하도록 되면, 상기 제어 수단은 상기 중간 장치의 송신 전력의 후속 증가를 가능하게 하도록 동작한다.

기지국 장치의 타겟의 변화가 중간 장치와 기지국 간의 경로 손실에 있어서 실질적으로 동시적인 변화에 의해 조정되는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 이 경우, 중간 장치의 송신 전력의 변경에 대한 요청이 기지국에 의해 발생되지 않을 것이다. 이러한 상황은, 비교적 드물지만, 중간 장치와 기지국 사이에서 발생되는 경로 손실의 측정치 변화가 중간 장치와 목적지 장치에 의해 도출되는 신호 품질 지표들 사이의 불균형을 야기시킬 것이고 이러한 불균형은 불균형 검출 수단에 의해 검출될 것이기 때문에 본 발명의 제2 양태를 구현하는 통신 시스템에 의해 처리될 수 있다. 그 후 판정 수단은 중간 장치에서 수신된 통신 신호의 품질의 측정치와 기지국에서 수신된 통신 신호의 품질의 측정치 사이의 불균형을 감소시키는데 도움이 되기 위해 요구되는 기지국의 송신 전력의 변경을 판정하도록 동작한다.

본 발명의 제1 양태의 실시예에 따르면, 다중-홉 통신 시스템에서 중간 장치의 송신 전력을 제어하는 방법으로서, 상기 통신 시스템은 소스 장치, 기지국 및 적어도 하나의 중간 장치를 포함하며, 상기 소스 장치는 상기 중간 장치 또는 각각의 중간 장치를 통해 기지국으로 통신 신호를 송신하는 동작을 하고, 상기 방법은,

i) 기지국에서, 기지국에서 수신되는 통신 신호의 품질의 하나 이상의 지표를 도출하는 단계,

ii) 기지국에 의해 도출되는 상기 지표 또는 상기 지표들 중 하나의 원하는 값으로부터의 편차를 검출하는 단계, 및

iii) 상기 지표를 상기 원하는 값으로 가게 하는 경향이 있는 중간 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하는 단계를 포함하는 것인 방법이 제공된다.

본 발명의 제2 양태의 실시예에 따르면, 다중-홉 통신 시스템에서 소스 장치 의 송신 전력을 제어하는 방법으로서, 다중-홉 통신 시스템은 소스 장치, 기지국 및 적어도 하나의 중간 장치를 포함하며, 소스 장치는 상기 또는 각각의 중간 장치를 통해 통신 신호를 기지국에 송신하도록 동작하며, 상기 방법은,

i) 기지국 및 중간 장치의 각각에서, 기지국 또는 중간 장치에서 각각 수신되는 통신 신호의 품질의 하나 이상의 신호 지표(들)를 도출하는 단계,

ii) 기지국에 의해 도출된 하나의 상기 지표와 중간 장치에 의해 도출된 하나의 상기 지표 간의 불균형을 검출하는 단계,

iii) 이러한 불균형을 감소시키는 경향이 있는 소스 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하는 단계, 및

iv) 상기 소스 장치의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 상기 소스 장치로 발행하는 단계를 포함하는 것인 방법이 제공된다.

본 발명의 제1 양태의 다른 실시예에 따르면, 소스 장치로부터의 통신 신호를 하나 이상의 중간 장치를 통해 수신하는 동작을 하는 기지국으로서,

i) 기지국에서 수신된 통신 신호의 품질의 하나 이상의 지표들을 도출하도록 동작하는 지표 도출 수단;

ii) 원하는 값으로부터, 지표 도출 수단에 의해 도출된 지표들 또는 그 지표들 각각에서의 편차를 검출하도록 동작하는 지표 편차 검출 수단;

iii) 상기 지표 편차 검출 수단에 의한 그러한 변경 검출 이후에, 중간 장치의 송신 전력의 변경에 대한 요구를 상기 제어 수단에 송신하도록 동작하는 상기 제1 판정 수단 쪽으로 상기 지표를 가게 하는 경향이 있는 중간 장치의 송신 전력 의 요구된 변경을 판정하도록 동작하는 판정 수단

iv) 상기 판정 수단으로부터 그러한 요청을 수신하도록 동작하는 제어 수단

을 포함하는 기지국이 제공된다.

기지국의 제어 수단은 제어 수단으로 하여금 중간 장치의 송신 전력의 증가가 금지되는지를 판정하게 하는 입력 신호를 수신하도록 동작하는 입력 신호 수신 수단을 더 포함하는 것이 유리할 수 있다.

바람직하게는, 기지국은,

i) 상기 중간 장치에 의해 도출된 지표를 수신하도록 동작하고, 상기 지표는 중간 장치에서 수신된 통신 신호의 품질을 나타내는 수신 수단;

ii) 기지국에 의해 도출되는 지표와 중간 장치에 의해 수신되는 지표 사이의 불균형을 검출하도록 동작하는 불균형 검출 수단

을 더 포함할 수 있고,

상기 검출 수단은, 상기 불균형 검출 수단에 의한 그러한 불균형의 검출 이후에, 그러한 불균형을 감소시키는 경향이 있는 소스 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하도록 동작하며, 상기 제어 수단은 상기 요구된 변경의 판정 이후에, 상기 소스 장치의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 상기 소스 장치에 발행하도록 더 동작한다.

본 발명의 제2 양태의 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 중간 장치를 통해 소스 장치로부터의 통신 신호를 수신하도록 동작하는 기지국에 있어서,

i) 기지국에서 수신된 통신 신호의 품질의 하나 이상의 지표를 검출하도록 동작하는 지표 도출 수단;

ii) 하나 이상의 지표를 중간 장치로부터 수신하도록 동작하고, 상기 또는 각각의 지표는 중간 장치에서 수신된 통신 신호의 품질을 나타내는 지표 수신 수단;

iii) 기지국에 의해 도출된 지표와 중간 장치로부터 수신된 지표 사이의 불균형을 검출하도록 동작하는 불균형 검출 수단; 및

iv) 상기 불균형 검출 수단에 의한 그러한 불균형의 검출 이후에, 그러한 불균형을 감소시키는 경향이 있는 소스 장치의 송신 전력의 요구된 변경을 판정하도록 동작하는 판정 수단

을 포함하며,

v) 상기 제어 수단은, 상기 변경 판정 이후에, 상기 소스 장치의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 상기 소스 장치에 발행하도록 동작하는 기지국이 제공된다.

본 발명을 구체화하는 기지국에서 수행되는 통신 방법, 본 발명을 구체화하는 중간 장치 또는 본 발명을 구체화하는 목적지 장치도 제공된다.

본 발명의 실시예들은 중간 장치로부터 송신된 신호들로부터 중간 장치에서 수신된 개별적인 통신 신호들로 TDD 또는 FDD 듀플렉싱을 행하는 재생 중계기들을 구현하는 구조화 다중-홉 시스템에 특히 적합하다.

원하는 값은 목적지 장치에 의해 설정된 타겟 값이거나 그에 가까운 목적지 장치에 의해 도출된 통신 신호의 품질의 지표의 값 및 시스템이 실질적으로 균형을 이루고 있을 때(즉, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치가 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에서 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 균형을 이룰 때) 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 양태의 실시예들은 유익하게도 목적지 장치에 의해 수신되는 통신 신호의 품질을 목적지 장치에 의해 설정된 타겟 값에 또는 그 근방에 유지하는 데 사용될 수 있다. 그 후에, 본 발명의 제2 양태의 실시예가 시스템을 최적화하여 목적지 장치와 중간 장치 또는 각각의 중간 장치 간에 균형이 달성되도록 보장할 필요가 있을 수 있다.

따라서, 지표 편차 검출 수단이 이미 균형을 이루고 있거나 최적화되어 있는 시스템에서 사용될 수 있음을 잘 알 것이다. 따라서, 목적지 장치에서의 통신 신호의 품질의 측정치의 변화를 가져오는 이벤트로 인해 발생할 수 있는 원하는 값으로부터의 편차가 검출될 것이고, 이전의 중간 장치에 할당된 자원의 요구된 변경이 판정된다.

지표 편차가 경로 손실로 인한 것이고 그에 따라 목적지에 의해 수신되는 통신 신호의 품질이 타겟으로부터 벗어나는 경우, 제1 양태의 실시예들은 유익하게도 이전의 중간 장치의 송신 전력을 조정함으로써 시스템에 대한 균형을 복원하게 된다. 그렇지만, 지표 편차가 목적지 장치에 의해 설정된 타겟 품질의 변화로 인한 경우, 제1 양태의 실시예가 유익하게도 새로운 타겟이 달성될 수 있도록 하기 위해 중간 장치에서 송신 전력을 조정하는 데 이용될 수 있지만, 다중-홉 시스템 내의 다른 송신기에 대한 송신 전력의 대응하는 변경을 판정함으로써 균형을 복원하는 데 제2 양태의 실시예가 필요하다.

본 발명의 실시예는 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 시분할 다중 접속(TDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA) 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA)을 포함하나 이에 한정되지 않는 임의의 다중 접속 기술을 이용하는 무선 통신 시스템 내에서 구현될 수 있다. 모든 송신이 동일한 주파수 대역에서 행해지고 각각의 송신이 공유의 채널화 코드를 할당받는 CDMA 시스템의 경우에, Gp 인자는 달리 처리 이득이라고도 알려진, 송신 신호를 확산시키는 데 사용되는 코드의 확산 인자 또는 길이를 나타낸다. 직교 확산 코드의 경우, 동시 송신을 위해 최대 Gp개의 채널이 이용가능하다.

용어 "사용자 장비"가 무선 통신 시스템에서 사용할 수 있는 임의의 장치를 포괄한다는 것을 잘 알 것이다. 게다가, 본 발명이 현재 알려진 기술에서 사용되는 용어를 주로 참조하여 기술되어 있지만, 본 발명의 실시예가 유익하게도 중간 장치를 통해 소스와 목적지 간의 통신 신호의 송신을 용이하게 해주는 임의의 무선 통신 시스템에서 적용될 수 있도록 의도된 것이다.

상기 양태 중 임의의 양태에서, 여러가지 특징이 하드웨어로, 또는 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어 모듈로서 또는 이 둘의 조합으로서 구현될 수 있다. 본 발명은 또한 본 명세서에 기술된 방법 중 임의의 것을 수행하는 운영 프로그램(컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품) 및 본 명세서에 기술된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능 매체를 제공한다. 본 발명을 구현하는 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장될 수 있거나 예를 들어 인터넷 웹 사이트로부터 제공된 다운로드가능한 데이 터 신호 등의 신호 형태일 수 있거나 임의의 다른 형태일 수 있다.

본 발명에 따르면, 목적지 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치와 중간 장치 또는 각각의 중간 장치에 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치 간의 어떤 불균형도 감소 또는 방지되며, 이에 따라 데이터 패킷의 처리율을 향상시키지 못하고 단지 간섭 레벨을 높이는 역할만 하는 과도한 송신 전력이 최소화된다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해 또 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 보여주기 위해, 이제부터 예로서 첨부 도면을 참조할 것이다.

이제부터, 소스 장치가 사용자 장비(UE)를 포함하고 중간 장치가 재생 유형인 중계 노드(RN)를 포함하며 목적지 장치가 기지국(NB)을 포함하는 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 양태의 실시예를 구현하는 알고리즘의 일례가 기술될 것이다. 기지국은 계속하여 SINR을 모니터링하고 SINR의 지표 및 타겟 SINR로부터의 변동을 도출한다.

이하의 시퀀스는 목적지 장치에 의해 도출된 지표를 다시 상기 원하는 값으로 가게 하는 경향이 있는 중간 장치의 송신 전력의 변화를 판정하기 위해 원하는 값으로부터 기지국에 의해 도출된 지표의 변경에 이어 발생한다.

이 알고리즘의 상세는 다음과 같이 요약된다.

업링크 알고리즘 3 : 제1 부분

트리거: NB에서 주기적으로 실행됨.

알고리즘 입력	요구하는 측	발원지
RN 송신 전력의 변경에 대한 요청	RN	NB에서 도출되고 RN에 의해 처리되는 변화
RN 송신 전력의 증가의 차단	RN	차단은 알고리즘의 제2 부분에서 설정/해제됨

알고리즘 출력	도출	목적지 및 시그널링 요건
RN 송신 전력의 변경	상대적 변경	NB에서 도출되고 RN에 의해 행해지는 상대적 변경

1. 기지국은 목적지 장치에서의 SINR이 그것의 타겟을 만족시키지 않도록 타겟 SINR로부터의 변동의 지표 또는 SINR의 지표에서의 변경을 검출한다.

2. 목적지의 판정 수단은 중간 장치(RN)의 송신 전력의 요구된 변경을 판정한다.

3. RN 송신 전력의 변경에 대한 요청이 목적지 장치의 제어 수단에 국부적으로 송신된다.

4. RN 송신 전력의 감소에 대한 요청이 존재하면, 제어 수단은 RN의 송신 전력의 감소에 대한 명령을 중간 장치에 발행한다.

5. RN 송신 전력의 증가에 대한 요청이 존재하면, 제어 수단은 RN 송신 전력의 증가를 금지하는 금지, 또는 차단이 현재 발생하고 있는지를 체크한다. 그 후,

5a. 금지가 발생하고 있다고 판정되면, 제어 수단은 그 요청을 무시한다. 또는

5b. 금지가 발생하고 있지 않다고 판정되면, 제어 수단은 RN의 송신 전력의 증가를 명령하는 명령을 중간 장치에 발행한다.

6. RN은 NB의 제어 수단으로부터 명령을 수신하고 그 명령에 따라 그것의 송 신 전력을 변경할 수 있는지를 체크한다. 그 후,

6a: RN이 그 명령에 따라 그것의 송신 전력을 변경할 수 없다고 판정하면, 송신 전력의 수정된 변경을 판정하고 수정된 송신 전력에 따라 그것의 송신 전력을 조정한다. 또는

6b: RN이 그 명령에 따라 그것의 송신 전력을 변경할 수 있다고 판정하면, 그에 따라 RN은 그것의 송신 전력을 변경한다.

상술된 알고리즘은 NB가 그것의 타겟 RSS 또는 SINR을 수정하는 경우와 전파 손실이 RN과 NB 사이에서 변하는 경우를 관리할 것이다. RN 송신 전력의 변화에 대한 요청이 발생되지 않도록, 전파 손실이 UE와 RN 사이에서 변하는 경우 및 NB의 타겟과, RN과 NB 사이의 전파 손실 모두가 변하는 경우를 처리하기 위해, 본 발명의 제2 양태의 실시예를 구현하는 알고리즘은 후술되는 바와 같이 주기적으로 동작한다.

이 알고리즘의 상세는 다음과 같이 요약된다.

업링크 알고리즘 3: 제2 부분

트리거: NB에서 주기적으로 실행됨

알고리즘 입력	요구하는 측	발원지
NB에서의 SINR	NB	NB에서 공지됨
RN에서의 SINR	NB	RN으로부터 시그널링됨

알고리즘 출력	도출	목적지 및 시그널링 요건
UE 송신 전력의 변경	상대적 변경	RN을 통해서 UE로 시그널링됨
RN 전력 증가에 대한 차단	참/거짓 테스트	알고리즘의 제1 부분

이 알고리즘은 도 4를 참조하여 상술된 알고리즘에 부가하여 주기적으로 실 행된다. 대안적으로, 이러한 알고리즘은 무선 다중-홉 통신 시스템에서 따로 실행될 수도 있다.

알고리즘은 NB와 RN에서의 SINR의 지표들이 NB에 보고된다고 가정한다.

1. NB는 NB와 RN 모두로부터의 SINR의 지표들을 모니터링한다. 그 후,

1a. 이들이 변해서 불균형이라는 것이 발견되면, NB의 제어 수단은 SINR에서의 균형을 회복하는데 필요한 UE의 송신 전력의 변경을 판정한다.

1b. 이들이 균형을 이룬다고 발견되면, NB의 제어 수단은 RN의 송신 전력의 증가에 대한 임의의 기존의 금지를 해제한다.

2. 제어 수단은 중간 장치를 통해, UE의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 UE에게 발행한다.

3. UE는 NB로부터 명령을 수신하고 송신 전력의 요구된 변경을 수행할 수 있는지를 판정한다. 그 후,

3a. UE가 요구된 변경을 수행할 수 없다고 판정되면, UE는 송신 전력의 수정된 변경을 판정하고 이러한 수정된 변경에 따라 그것의 송신 전력을 변경한다. 또는

3b. UE가 요구된 변경을 수행할 수 있다고 판정되면, UE는 요구된 변경에 따라 그것의 송신 전력을 변경한다.

4. 제어 수단에 의해 발행된 명령이 소스 장치의 송신 전력의 감소에 대한 것이라면, 제어 수단은 RN의 송신 전력의 증가에 대한 임의의 기존 금지를 해제한다.

5. 제어 수단에 의해 발행된 명령이 송신 전력의 증가에 대한 것이었다면, 제어 수단은 중간 장치에서 도출된 SINR 지표를 모니터링하여 소스 장치의 송신 전력의 명령된 변경이 실행되었는지를 판정한다. 그 후,

5a. 변경이 UE에 의해 실행되지 않았다고 판정되면, 제어 수단은 RN의 송신 전력의 추가 증가에 대한 금지를 행한다. 또는

5b. UE에 의해 변경이 실행되었다고 판정되면, 제어 수단은 RN의 송신 전력의 증가에 대한 임의의 기존 금지를 해제한다.

도 5는 본 발명의 제1 및 제2 양태들을 구현하는 기지국의 부분들을 도시하며,

기지국에서 수신된 통신 신호의 품질의 하나 이상의 지표들을 도출하도록 동작하는 지표 도출 수단(1); 기지국에 의해 도출된 지표들 또는 지표들 중 하나의 변경을 검출하도록 동작하는 지표 편차 검출 수단(2); 중간 장치에 의해 도출된 지표를 수신하도록 동작하는 지표 수신 수단(3);

지표 도출 수단에 의해 도출된 지표와 지표 수신 수단에 의해 수신된 지표 사이의 불균형을 검출하도록 동작하는 불균형 검출 수단(4);

지표 편차 검출 수단(2)에 의해 지표 편차의 검출 이후 및/또는 불균형 검출 수단(4)에 의한 불균형 검출 이후에, 중간 장치의 송신 전력의 변경 및/또는 경우에 따라 소스 장치의 송신 전력의 변경을 판정하도록 동작하는 판정 수단(5); 및

판정 수단으로부터의 요청을 수신하고, 제어 수단에 의해 수행되는 여러 체크들을 행하여 중간 장치 및/또는 소스 장치 각각의 송신 전력의 변경을 명령하는 명령을 중간 장치 및/또는 경우에 따라 소스 장치에 발행하도록 동작하는 제어 수단(6)을 포함한다.

불균형을 검출하고 소스 장치의 송신 전력의 증가에 대한 명령을 소스 장치에 발행한 후에, 제어 수단(6)은 소스 장치의 송신 전력의 증가에 대한 명령이 만족되지 않았다고 제어 수단에 의해 검출되면 중간 장치(출력)의 송신 전력의 증가를 금지하도록 동작한다. 그 후, 기지국에 의해 도출된 지표의 변경 검출 이후, 그리고 중간 장치의 송신 전력의 증가에 대한 명령을 중간 장치에게 발행하기 전에, 제어 수단은 중간 장치의 송신 전력의 증가에 임의의 금지가 행해졌는지를 체크(입력)하도록 동작한다.

이론적 분석

본 발명의 실시예들이 목적지 장치 및 중간 장치에 의해 도출된 품질 지표의 균형을 달성하기 위해 요구된 송신 전력의 명시적인 계산을 수행함이 없이 그 균형을 이루려고 하지만, 여러가지 배치 시나리오에 대한 멀티-홉 네트워크에 포함된 송신 요소의 최적의 송신 전력을 명시적으로 계산하기 위해 가능한 해결책을 도출하는 이하의 이론적 분석은, 본 발명을 이해하는 데 유용하다. 이하의 이론적 분석은 여러가지 배치 시나리오에 대한 멀티-홉 네트워크에 포함된 송신 요소의 최적의 송신 전력을 계산하기 위한 가능한 해결책을 도출한다. 각각의 배치 시나리오에 대해, 단일 셀 모델 및 2-셀 모델을 가정하여 이론적 해결책이 획득된다. 2 셀 모델의 경우에, 양쪽 셀에서의 배치가 동일하고 기지국(BS) 및 중간 장치(I)에 대 한 송신 전력이 동일한 것으로 가정한다. 또한, 적절한 경우

및

이고, 또한 TDD의 경우에 양쪽 RN이 동시에 송신하는 것으로 가정한다. 이것은 실제로 2개의 셀에 대한 나쁜 경우의 시나리오를 생성한다.

이론적 해결책은 멀티-홉 시스템 내의 수신 노드(즉, 상기 중간 장치 또는 각각의 중간 장치(I) 및 목적지 장치(D))가 겪게 되는 신호 대 간섭 및 잡음 비(SINR)의 고려로부터 나올 수 있다. 특정의 노드에서의 SINR은 그 노드에 의해 수신되는 통신 신호의 품질의 측정치이며 원하지 않는 신호(잡음 및 간섭)의 수신 신호 강도에 대한 원하는 신호의 수신 강도의 비이다.

앞서 언급한 바와 같이, 잡음 및 간섭에 대해 요구되는 고려 사항은 중간 장치에 수신되는 신호를 중간 장치로부터 송신된 것으로부터 분리하는 데 사용되는 듀플렉싱 방법, 중간 장치의 특성 및 고려되는 셀간 간섭(즉, 이웃 셀로부터의 간섭)의 레벨에 의존한다.

이하의 수학식은 모든 시나리오에 대해 중간 장치로부터 목적지 장치로 송신되는 통신 신호의 SINR을 나타낸 것이며, 여기서 여러가지 항들은 중간 장치의 유형(비-재생 또는 재생) 및 듀플렉싱 방법에 따라 무시될 수 있다.

TDD 대신에 FDD의 경우, 대괄호 내의 세번째 항이 제거되고 비-재생 대신에 재생의 경우에 대괄호 내의 두번째 항이 제거된다.

도 1b에 나타낸 바와 같은 2-셀 모델의 경우에, 이것은 다음과 같이 된다.

(2)에서의 대괄호 내의 처음 3개의 항은 (1)에서의 것과 동일하다. 부가의 마지막 2개의 항은 각각 이웃하는 동일 채널 NB 및 RN으로부터 겪게 되는 간섭에 기인한 것이다. 명백하게도, 이웃하는 셀이 중계 송신을 위해 서로 다른 주파수를 사용하거나 서로 다른 시간 슬롯을 사용하는 경우, 이 간섭을 모델링하는 데 필요한 항이 변하게 된다. 이들 수학식이 더 높은 수준의 정확도를 위해 3-셀 모델 또는 그 이상으로 확장될 수 있음을 예상할 수 있을 것이다.

이하 여러가지 가능한 배치 시나리오를 차례대로 살펴보면 기지국 또는 노드-B(NB)에서 중간 중계 노드(RN)를 통해 목적지 사용자 장비(UE)로 송신되는 DL 송신의 경우에,

1A. FDD에서의 재생 중계 - 도 1a에 나타낸 단일-셀 모델.

이 경우에, 중간 RN에 연결되어 있는 목적지 UE에서의 SINR은 수학식 1로 주어진다.

여기서,

는 처리 이득이고,

은 RN에서의 관심 채널에 대한 송신 전력이고,

은 NB에서 RN으로의 링크 상에서의 전파 손실이고,

은 잡음이다. 이는 셀내 간섭(intra-cell interference)이 존재하지 않는 것으로 가정한다는 것에 유의하자.

NB로부터 신호를 수신하도록 동작가능한 중간 RN에서의 SINR은 수학식 2에 의해 주어진다.

여기서,

은 NB에서의 관심 채널에 대한 송신 전력이고,

는 RN에서 UE로의 링크 상에서의 전파 손실이다. 부연하지만, 셀내 간섭이 존재하지 않는 것으로 가정한다.

데이터가 그 개체로 송신될 수 있는 속도를 제한하기 때문에, 멀티-홉 링크에 걸친 전체 처리율은 2개의 SINR 값 중 낮은 것에 의해 제한된다. SINR 불균형을 야기하는 송신 전력의 어떠한 증가도 멀티-홉 시스템의 성능을 향상시키지 않는다. 이는 단지 에너지 낭비 및 임의의 동일 채널 사용자에 대한 간섭의 증가를 초래한다.

따라서, 중간 RN에 있는 수신기 및 목적지 UE에 있는 수신기가 동일한 것을 수행하는 것으로 가정하면, NB 및 RN에서의 송신 전력은 RN 및 UE에서의 SINR이 동일하도록 설정되어야만 한다. 송신 전력의 비를 설정하기 위해 이 기준을 사용할 경우, 그 비율은 수학식 3에 의해 주어진다.

여기서,

및

는 길이가

인 NB에서 RN으로의 링크에 대한 경로 손실 파라미터이고,

및

는 RN에서 UE로의 링크와 연관되어 있다. 따라서, 수학식 3을 사용하여, 다른 하나가 주어진 경우 어느 하나의 송신 전력을 구하는 것이 가능하다.

1B. FDD에서의 재생 중계 - 도 1b에 나타낸 바와 같은 2 셀 모델

이 경우, 송신 전력 수학식들은 나머지 다른 셀에서 발생하는 송신들에 의해 야기되는 간섭을 고려하여 도출될 수 있다.

이 경우, 중간 장치로부터 신호를 수신하도록 동작가능한 목적지 UE에서의 SINR은 수학식 4로 주어진다.

최적의 NB 송신 전력은 수학식 4와 수학식 2를 같게 설정함으로써 구해질 수 있다.

따라서,

이 성립한다. 수학식 5는 소스 NB 송신 전력이 주어진 경우 중간 RN 송신 전력을 구하기 위해 재정리될 수 있다.

2A. TDD에서의 재생 중계: 단일 셀 모델 - 도 1a

2개의 링크가 RN의 수신 및 송신 동작을 분리시키기 위해 TDD를 사용하여 동일 주파수 상에서 동작하고 있는 것으로 가정한다(즉, 더 이상 풀 듀플렉스(full duplex)가 아님). RN이 송신하는 시간 슬롯이 NB에 의해 사용되지 않는 것으로 가정하면, FDD 듀플렉싱 방식을 사용한 재생 중계의 경우에 대해 전술한 수학식이 사용될 수 있다. 그러나, 소스 NB가 NB 이외의 장치 또는 노드와 통신하기 위해 중간 RN과 동일한 시간 슬롯을 사용하는 경우, RN에 의해 행해진 송신에 간섭이 일어나게 된다. 이 경우에, 중간 RN으로부터 통신 신호를 수신하도록 동작가능한 목적지 UE에서의 SINR은 수학식 7에 의해 주어진다.

여기서,

는 NB로부터의 총 송신 전력이고,

는 NB에서 UE로의 링크 상에서의 전파 손실이다. 이 경우, 동등한 SINR을 보장하는 RN에서의 송신 전력은 수학식 8에 의해 주어진다.

수학식 3과 수학식 8을 비교하면, 단순 비율은 더 이상 이상적인 균형을 나타내지 않는다는 것은 명백하다.

인 것으로 가정하면, 수학식 8은 수학식 9와 같이 쓸 수 있다.

수학식 9로부터, NB 송신 전력이 주어지면 이상적인 RN 송신 전력을 판정하는 것이 가능하다. 시스템의 설정이 두번째 대괄호에서의 두번째 항이 무시할 만하도록(즉,

이도록) 구성되어 있는 경우, FDD 듀플렉스 방식을 사용 한 재생 중계의 경우에 대한 상기한 기준이 사용될 수 있다는 것에 주목할 만하다.

어떤 RN 송신 전력이 주어진 경우의 이상적인 NB 송신 전력이 수학식 9의 근(root)들로부터 구해질 수 있다. 수학식 9를 이하의 간단화된 형태로 표현하면,

(여기서,

,

및

임), 수학식 10의 근들은 수학식 11로 주어진다.

송신 전력이 양수이기 때문에, 단지 하나의 근만이 정의되고, 따라서 RN 및 UE에서 똑같은 SINR을 보장하는 NB에서의 최적의 송신 전력은 수학식 12에 의해 주어진다.

마지막으로, 상기한 정의를 사용하여 수학식 9를 다시 쓸 수 있으며, 이는 최적의 RN 송신 전력을 유사한 간단화된 형태로 제공한다.

2A. TDD에서의 재생 중계: 도 1b에 도시한 바와 같은 2-셀 모델

양쪽에서의 배치가 동일하고 NB 및 RN에 대한 송신 전력이 동일한 것으로 가정하는 것 이외에, 적절한 경우

및

이고 또 TDD의 경우에 양쪽 RN이 동시에 송신하는 것으로 가정한다. 이것은 실제로 2개의 셀에 대한 나쁜 시나리오를 생성한다.

이 경우에, 중간 RN으로부터 신호를 수신하도록 동작가능한 목적지 UE에서의 SINR은 수학식 14가 된다.

최적의 NB 송신 전력은 수학식 14와 수학식 2를 같게 놓음으로써 구해질 수 있다.

최적의 NB 송신 전력은 수학식 16의 양의 근으로부터 구해진다.

그 근은 수학식 17에 의해 주어진다.

여기서, 이 경우에

,

및

이고, b와 c 모두는 RN 송신 전력의 함수이다.

NB 송신 전력이 주어지면, RN 송신 전력을 구하기 위해 수학식 15를 재정렬하는 것이 가능하다. 최적의 RN 송신 전력은 수학식 18에 의해 주어진다.

3A. FDD에서의 비-재생 중계 노드(RN) - 도 1a에 도시한 바와 같은 단일 셀 모델

이 경우와 FDD 듀플렉싱 방식과 관련하여 사용되는 재생 중계 노드의 경우 간의 차이점은 UE에서의 SINR이 RN에서의 SINR의 함수라는 것이며, 여기서 RN에 연결되어 있는 목적지 UE에서의 SINR은 수학식 19에 의해 주어진다.

그 결과, 이상적인 균형은 UE에서의 SINR을 RN에서의 SINR과 같게 설정하는 것으로부터 더 이상 도출되지 않는다. 수학식 19에 따르면, RN에서의 SINR은 UE에서의 이 타겟 SINR이 구해질 수 있도록 설정될 필요가 있다. 그러나, NB 전력은 실제로 요구된 것을 넘어 상승하는 RN에서의 SINR을 제한하도록 제어되어야만 하며, 그렇지 않으면 과도한 간섭 및 송신 전력의 낭비가 일어난다.

도 6은 2개의 서로 다른 배치 시나리오에 있어서 NB 및 RN 송신 전력의 설정이 RN에 연결된 UE에서의 SINR에 어떻게 영향을 미치는지를 나타낸 것이다.

따라서, 최적의 해결책은 시스템이 도 6에 나타낸 표면에서의 사면(diagonal fold) 상에서 효과적으로 동작하도록 NB 및 RN의 송신 전력을 선택하는 것임을 알 수 있다. 수학식 19의 1차 도함수를 취하고 NB 또는 RN 송신 전력의 증가가 UE에서의 SINR에 대한 최소 증가를 가져오는 점을 찾아냄으로써 이러한 해결책을 실현하는 것이 가능하다.

수학식 19의 1차 도함수를 구하기 위해, 이는 수학식 20과 같이 고쳐 쓰여진다.

,

및

을 정의하면, 수학식 20을 수학식 21로 간단화하는 것이 가능하다.

에서의 SINR의 변화율을 구하기 위해, 미분의 몫의 법칙(quotient rule)이 사용된다.

요구된 기울기 및

가 주어진 경우 수학식 22로부터

을 구하면, 최적의 NB 송신 전력을 구하는 것이 가능하다.

NB의 송신 전력이 주어진 경우 최적의 RN 송신 전력을 구하기 위해,

에 대해 수학식 21의 미분이 수행된다. 이 경우, 1차 도함수는 수학식 24에 의해 주어진다.

NB의 송신 전력이 주어지면 최적의 RN 송신 전력은 수학식 25가 된다.

3B. FDD에서의 비-재생 중계 노드(RN) - 도 1b에 나타낸 바와 같은 2 셀 모델

2 셀 모델에서, 셀 경계에 있는 목적지 UE의 최악의 경우에 대한 SINR은 수학식 26에 의해 주어진다.

2개의 RN의 송신 전력이 같고 2개의 셀에 걸쳐 배치가 동일하며 또

인 것으로 가정하면, 수학식 26의 간략화된 형태는 수학식 27에 의해 주어진다.

이제 1차 도함수는 수학식 28이다.

따라서, 최적의 NB 송신 전력은 수학식 29에 의해 구해질 수 있다.

최적의 RN 송신 전력은

에 대해 수학식 27의 도함수를 취함으로써 구해진다.

따라서, 최적의 RN 송신 전력은 수학식 31에 의해 구해질 수 있다.

4A. TDD에서의 비-재생 중계 - 도 1a에 나타낸 바와 같은 단일 셀 모델

이 경우는 NB가 RN과 동일 주파수 상으로 그와 동시에 송신한다는 사실로 인해 NB로부터의 간섭이 고려되어야만 한다는 사실을 제외하고는 비-재생에 대해 상기한 바와 유사하다. 이 경우에, RN에 의해 송신된 통신 신호를 수신하는 UE에서의 SINR은 수학식 32에 의해 주어진다.

이 너무 큰 경우, UE에서의 SINR은 불충분한 RN 송신 전력으로 인해 제한되고 RN으로의 연결의 링크 성능이 NB로의 연결에 대한 것보다 우수한 영역이 감소될 가능성이 있다. 역으로, 너무 작은 경우, UE에서의 SINR은 RN에서의 낮은 SINR에 의해 제한된다.

이 경우에, 균형은 도 7에 나타낸 바와 같이, FDD 듀플렉싱 방식과 관련하여 이용된 비-재생 중계 노드의 경우에 기술한 것보다 훨씬 더 양호하다. 최적의 동작점은 수학식 32의 1차 도함수가 0인 점을 찾아냄으로써 주어진다. 이 최적의 점을 찾아내기 위해, 수학식 32은 먼저 이하의 형태로 재정렬된다.

,

및

를 정의하고, 상기 설명 3A로부터의 정의 및

를 사용하면, 수학식 33을 수학식 34로 간단화하는 것이 가능하다.

그 다음 단계는 수학식 35의 해를 구함으로써 수학식 34에서의 포물선 함수의 단일 극대점을 찾는 것이다.

수학식 34의 1차 도함수를 구하기 위해 몫의 규칙을 사용하면,

y의 극대값은 수학식 36을 0으로 놓고

에 대해 풀어서 구해진다. UE에서의 최대 SINR은 다음과 같이 설정함으로써 구해진다.

따라서, RN의 송신 전력이 주어지면, 수학식 37을 사용하여 RN에 연결되어 있는 UE에서의 최대 SINR을 보장해주는 대응하는 NB 송신 전력을 구하는 것이 가능하다.

NB 송신 전력이 주어진 경우 최적의 RN 송신 전력을 구하는 경우에, FDD 듀플렉싱 방식과 관련하여 이용된 비-재생 중계 노드의 경우에 상기한 것과 유사한 방법이 사용될 수 있는데, 그 이유는 UE에서의 SINR이 RN 송신 전력의 포물선 함수가 아니기 때문이다. 최적의 RN 송신 전력을 구하기 위해, 수학식 34는 다음과 같 이 재정렬될 수 있다.

이제 1차 도함수는 수학식 39가 된다.

에 대해 수학식 39를 풀면 NB 송신 전력이 주어진 경우의 최적의 RN 송신 전력이 주어진다.

도 7의 표면을 관찰함으로써 또 수학식 34의 형태 및 수학식 40의 결과로부터, NB 송신 전력이 작은 경우 RN 송신 전력에 따른 SINR의 변화율이 RN 송신 전력의 증가에 따라 감소하게 됨은 명백하다. 그러나, NB 송신 전력이 큰 경우, UE에서의 SINR은 RN 송신 전력의 선형 함수로 근사화된다. 그 결과 이 경우에 수학식 40에 요약된 바와 같이 문제의 해는 무한이 된다.

4B. TDD에서의 비-재생 중계 - 도 1b에 나타낸 바와 같은 2 셀 모델

셀 경계에 있는 UB의 관점에서 볼 때 최악의 경우는 이웃하는 셀이 RN 송신에 동일한 시간 슬롯이 사용되는 TDD 방식을 이용하는 때이다. 셀이 동일한 배치 및 송신 전력 설정에서 크기가 같고 또

인 것으로 가정하면, 다음과 같다.

이 경우에, 수학식 4의 간단화된 형태는 수학식 42가 된다.

1차 도함수는 수학식 43이 된다.

마지막으로, 수학식 43을 0으로 놓고

에 대해 풀면 극대값이 구해진다.

NB 송신 전력이 주어진 경우 최적의 RN 송신 전력을 구하기 위해, 수학식 42는 수학식 45로 재정렬된다.

이제 1차 도함수는 다음과 같다.

수학식 46을

에 대해 풀면 NB 송신 전력이 주어진 경우의 최적의 RN 송신 전력이 주어진다.

다시 말하면, NB 송신 전력이 큰 경우, UE에서의 SINR은 RN 송신 전력의 선형 함수로 근사화된다. 그 결과 수학식 47에 대한 해는 무한이 된다.

최적의 송신 전력 균형은 이제 서로 다른 중계 및 듀플렉싱 방식에 대한 또 2개의 개별적인 배치 시나리오에 대한 상기한 해에 기초하여 판정된다. 이들 배치 시나리오는 표 3에 요약되어 있으며 수학식 48에서의 경로 손실 수학식의 전파 파라미터는 표 4에 있다.

여기서,

은 dB 단위의 경로 손실이고,

는 dB 단위이고 n과 함께 표 4에 주어져 있으며, d는 미터 단위의 송신기-수신기 간격이다.

송신기 수신기 간격은 셀 반경과 동일하다(즉, UE는 셀 반경에 위치함). 인용된 RN 위치는 NB가 위치하고 있는 곳인 셀의 중심에 대한 것이다. 따라서, RN 위치는 NB로부터 RN까지의 거리이다. 그러면, RN-UE는 셀 반경과 NB-RN 간격의 차이이다.

<재생 중계>

표 3 및 표 4에 주어진 값을 FDD에 대한 수학식 3 및 수학식 5, 및 TDD에 대한 수학식 12 및 수학식 17에 대입하면, RN 송신 전력이 주어진 경우의 최적의 NB 송신 전력을 구하는 것이 가능하다. 도 8a는 2가지 배치 시나리오에 있어서 FDD 및 TDD 모두에 대해 최적의 NB 송신 전력을 RN 송신 전력의 함수로서 나타낸 것이다.

<FDD에서의 비-재생 중계>

이들 파라미터를 수학식 23 및 수학식 24에 대입하면, 도 8b에 나타낸 바와 같이 2개의 배치 시나리오에 대한 최적의 NB 송신 전력을 구하는 것이 가능하다.

<TDD에서의 비-재생 중계>

이들 파라미터를 수학식 37 및 수학식 44에 대입하면, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 2개의 배치 시나리오에 대한 최적의 NB 송신 전력을 구하는 것이 가능하다.

시스템 레벨 시뮬레이션 결과

도 8c의 결과에 기초하여 예측된 처리율 이득을 검증하기 위해, 중계가 세번째마다의 송신 시간 구간에서 송신하는 TDD 듀플렉싱에서 비-재생 중계를 이용하는 멀티-홉 HSDPA 네트워크의 시스템 시뮬레이션이 수행되었으며, 평균 패킷 호출 처리율 이득(average packet call throughput gain)은 RN 및 NB의 송신 전력이 최적점 근방에서 변할 때 판정된다.

표 3에 상술한 2개의 배치 시나리오에 대한 시스템 레벨 시뮬레이션의 결과가 이제부터 제시된다. 시뮬레이션 파라미터는 이하에서 표 5 및 표 6에 열거되어 있다.

배치 파라미터

파라미터		값
기지국	셀간 간격 섹터/셀 안테나 높이 안테나 이득	2.8 km 3 15 m 17 dBi
중계 스테이션	RN 안테나 위치 개수/셀 안테나 높이 안테나 이득	120° 1/2 및 3/4 셀 반경 9 5 m 17 dBi
사용자 장비	섹터당 갯수 초기 분포 속력 방향 갱신	50 랜덤(random) 3 km/h 반-지향(semi-directed) 20 m
트래픽 모델		WWW

시뮬레이션 파라미터

파라미터		값
기지국/중계 노드	HS-DSCH 전력 CPICH 전력 HARQ 방식 HS-DSCH/프레임 중계 버퍼 크기 Ack/NAck 검출 NB 스케쥴러 중계 유형	가변적 전체의 20% 체이스(chase) 15 1.78 메가비트 에러 없음 라운드 로빈 증폭 및 포워드
사용자 장비	열적 잡음 밀도 잡음 지수 검출기	10 -174 dBm/Hz 5 dBm MMSE

양쪽 배치 시나리오 모두에 대해, 30dBm의 NB 송신 전력을 갖는 단일 홉 시스템의 경우에 대해 관찰된 것에 대한 사용자가 겪는 평균 패킷 호 처리율의 이득은, 4개의 서로 다른 RN 송신 전력에 대한 NB 송신 전력의 함수로서 나타내어져 있다. 도 9a는 배치 시나리오 1에 대한 이득을 나타낸 것이고, 도 9b는 시나리오 2에 대한 이득을 나타낸 것이다.

유의할 점은 NB-UE 링크에 대한 채널 이득이 NB-RN 및 RN-UE 링크에 대한 것보다 3dB 더 높다는 것이다. 이것은 RN에 연결된 UE가 다른 NB로부터 겪는 간섭이 도 8a, 도 8b 및 도 8c를 참조하여 전술한 링크 분석에서 사용된 것의 2배임을 의미한다. 채널 이득은 다수의 송신 신호의 복제가 수신된다는 사실에 기인하며, 이들 모두에 대한 전력이 가산되면, NB-UE 채널의 경우에 전체 전력이 NB-RN 또는 RN-UE 채널에 대한 것의 2배가 된다는 것이 밝혀졌다. 이것이 3dB 이득을 설명하는데, 왜냐하면 3dB가 2배와 같기 때문이다. 채널 이득이 NB-UE 채널에 대해 더 높은 결과, 이것은 수신 신호 전력이 다중-경로를 통한 채널 이득이 고려되지 않았던 그 지점에 이르기까지 분석에서 사용된 것보다 3dB 더 높다(2배이다)는 것을 의미한다.

링크 기반 예측 및 시스템 시뮬레이션의 비교

도 10은 각각의 배치 시나리오에 대해 최적의 NB 송신 전력을 TDD에서의 비-재생 중계에 대한 RN 송신 전력의 함수로서 나타낸 것이며, 여기서 NB-UE 링크가 다른 링크에 비해 3dB 이득을 갖는 것으로 가정한다. 이 경우에, 시뮬레이션에서 사용된 RN 송신 전력에 대한 NB에서의 예측된 송신 전력이 이들 설정이 사용된 경우에 겪게 될 처리율 이득 및 달성가능한 최대값과 함께 표 7에 열거되어 있다.

관찰된 최대 이득과 비교하여 이 설정으로부터 달성될 예측된 최적의 NB 송신 전력 및 그 결과 얻어진 시뮬레이션된 처리율 이득

RN 송신 전력(dBm)	NB 송신 전력(dBm) 및 사용자 패킷 처리율 이득
	시나리오 1			시나리오 2
	예측된 송신 전력	처리율 이득	최대 이득	예측된 송신전력	처리율 이득	최대 이득
16 19 22 25	-0.5 1 2.5 4	33% 38% 41% 49%	40% 43% 46% 51%	8.8 10.3 11.8 13.3	60% 65% 68% 72%	67% 74% 74% 75%

표 7, 도 8a 및 도 9b는 상기한 수학식들에 기초한 기술을 사용하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전력 균형이 수행되는 경우, 선택된 전력 균형이 일반적으로 최적점의 영역에 있게 된다는 것을 암시한다. 상세하게는, 사용된 송신 전력에 대해, 이득이 항상 달성가능한 최대값의 10% 이내에 있음을 보여주었으며, 그 차이는 다중-셀 시스템을 모델링하기 위해 2-셀 모델을 사용한 단점으로 인한 것이다.

도 9a 및 도 9b 양쪽에 제시된 결과에서 송신 전력 균형의 필요성은 명백하며, 여기서 NB 송신 전력이 최적점을 넘어 증가되면 더 많은 신호 에너지의 방출에도 불구하고 이득의 상당한 열화가 일어남을 보여준다. 또한, NB 송신 전력이 주의깊게 선택되면 RN 송신 전력에 대한 이득의 감도가 감소함도 보여준다.

도 1a는 무선 통신 시스템의 단일 셀/중계 모델을 나타낸 도면.

도 1b는 무선 통신 시스템의 2중 셀/중계 모델을 나타낸 도면.

도 2a 및 도 2b는 각각 경로 손실 수학식 (A)에 기초하여 다중-홉 통신 시스템에 의해 달성될 수 있는 이론적 이득을 그래프로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 제1 양태를 구현하는 알고리즘을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 제2 양태를 구현하는 알고리즘을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 제1 및 제2 양태를 구현하는 기지국의 일부들을 나타낸 도면.

도 6은 비재생 중계 노드를 가지며 FDD 듀플렉싱 기술을 사용하는 다중-홉 통신 시스템의 경우에 소스 송신 전력과 중간 송신 전력 간의 관계를 나타낸 도면.

도 7은 비재생 중계 노드를 가지며 TDD 듀플렉싱 기술을 사용하는 다중-홉 통신 시스템의 경우에 소스 송신 전력과 중간 송신 전력 간의 관계를 나타낸 도면.

도 8은 최적의 NB 송신 전력을 RN 송신 전력의 함수로서 나타낸 도면.

도 9는 단일 홉 시스템에 대해 관찰된 것과 비교하여 다중-홉 시스템의 사용자들에 의해 관찰되는 처리율에서의 평균 이득의 변동을 그래프로 나타낸 도면.

도 10은 소스 장치와 목적지 장치 간의 통신 링크가 보다 짧은 다중-홉 링크와 비교하여 3dB 이득을 갖는 것으로 가정한 경우에 최적의 NB 송신 전력을 RN 송신 전력의 함수로서 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 지표 도출 수단

2: 지표 편차 검출 수단

3: 지표 수신 수단

4: 불균형 검출 수단

5: 판정 수단

Claims

이동국, 중계국 및 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템으로서, 상기 이동국은 무선 신호들을 상기 중계국으로 송신하고, 상기 중계국은 상기 무선 신호들을 상기 기지국으로 중계하며, 상기 무선 통신 시스템은,

상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신된 무선 신호에 대한 제1 수신 품질을 측정하도록 구성된 제1 수신 품질 측정부;

상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신된 무선 신호에 대한 제2 수신 품질을 측정하도록 구성된 제2 수신 품질 측정부;

상기 기지국에 의해 상기 제1 수신 품질 및 상기 제2 수신 품질이 수집되도록 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 상기 제1 수신 품질을 수신하도록 구성된 수신기;

상기 기지국에 의해 수집된 상기 제1 수신 품질 및 상기 제2 수신 품질을 중계 전송 경로에 대한 전체 송신 전력 관리를 위한 중앙(centralized) 전력 제어 수단으로써 고려하여 제1 전력 제어 메시지 및 제2 전력 제어 메시지를 생성하도록 구성된 제1 제어기;

상기 제1 전력 제어 메시지 및 상기 제2 전력 제어 메시지를 상기 기지국으로부터 상기 중계국으로 송신하도록 구성된 제1 송신기;

상기 제1 전력 제어 메시지에 기초하여 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 무선 신호들의 송신 전력을 제어하도록 구성된 제2 제어기;

상기 제2 전력 제어 메시지를 중계하기 위해 상기 제2 전력 제어 메시지를 상기 이동국으로 송신하도록 구성된 제2 송신기; 및

상기 제2 전력 제어 메시지에 기초하여 상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 전송되는 무선 신호들의 송신 전력을 제어하도록 구성된 제3 제어기

를 포함하는 무선 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 수신 품질 측정부 및 제2 수신 품질 측정부는 수신된 신호 세기 또는 신호 대 간섭 및 잡음비(signal-to-interference and noise ratio)를 측정하는 무선 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 제어기는 상기 제2 수신 품질 측정부에 의한 측정 결과를 기준값과 비교하고 상기 송신 전력을 제어하여 상기 기준값과 상기 제2 수신 품질 측정부에 의한 측정 결과 사이의 차를 감소시키는 무선 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 제어기는 상기 기지국으로부터 상기 중계국으로 제어 메시지를 보냄으로써 상기 송신 전력을 제어하는 무선 통신 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 제어기는 상기 중계국의 능력을 고려하여 상기 송신 전력을 제어하는 무선 통신 시스템.
이동국, 중계국 및 기지국을 갖는 무선 통신 시스템에서의 통신 방법으로서, 상기 이동국은 무선 신호들을 상기 중계국으로 송신하고, 상기 중계국은 상기 무선신호들을 상기 기지국으로 중계하며, 상기 통신 방법은

상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신되는 무선 신호에 대한 제1 수신 품질을 측정하는 단계;

상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 무선 신호에 대한 제2 수신 품질을 측정하는 단계;

상기 기지국에 의해 상기 제1 수신 품질 및 상기 제2 수신 품질이 수집되도록 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 상기 제1 수신 품질을 수신하는 단계;

상기 기지국에 의해 수집된 상기 제1 수신 품질 및 상기 제2 수신 품질을 중계 전송 경로에 대한 전체 송신 전력 관리를 위한 중앙 전력 제어 수단으로써 고려하여 제1 전력 제어 메시지 및 제2 전력 제어 메시지를 생성하는 단계;

상기 제1 전력 제어 메시지 및 상기 제2 전력 제어 메시지를 상기 기지국으로부터 상기 중계국으로 송신하는 단계;

상기 제1 전력 제어 메시지에 기초하여 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 무선 신호들의 송신 전력을 제어하는 단계;

상기 제2 전력 제어 메시지를 상기 이동국으로 전송하여 상기 제2 전력 제어 메시지를 중계하는 단계; 및

상기 제2 전력 제어 메시지에 기초하여 상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신되는 무선 신호들의 송신 전력을 제어하는 단계

를 포함하는 통신 방법.
이동국으로부터 수신된 무선 신호들을 기지국으로 중계하는 중계국으로서,

상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신되는 무선 신호의 제1 수신 품질을 측정하도록 구성된 수신 품질 측정부;

상기 제1 수신 품질을 상기 기지국으로 송신하도록 구성된 송신기;

상기 제1 수신 품질 및 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신된 무선 신호에 대해 측정된 상기 제2 수신 품질을 중계 전송 경로에 대한 전체 송신 전력 관리를 위한 중앙 전력 제어 수단으로써 고려하여 상기 기지국에 의해 생성된 제1 메시지 및 제2 메시지를 수신하도록 구성된 수신기; 및

상기 제1 메시지에 기초하여 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 무선 신호들의 송신 전력을 제어하고 상기 제2 메시지를 상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신되는 무선 신호들의 송신 전력 제어를 위해 상기 이동국으로 중계하도록 구성된 제어기

를 포함하는 중계국.
이동국으로부터 수신된 무선신호들을 기지국으로 중계하는 중계국 및 상기 이동국을 포함하는 통신 시스템에 사용되는 상기 기지국으로서,

상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신되는 무선 신호에 대해 측정되는 무선 신호의 제1 수신 품질을 수신하도록 구성되는 수신기;

상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 무선 신호에 대한 제2 수신 품질을 측정하도록 구성된 수신 품질 측정부 - 상기 기지국은 상기 제1 수신 품질 및 상기 제2 수신 품질을 수집함 -;

상기 기지국에 의해 수집된 상기 제1 수신 품질 및 상기 제2 수신 품질을 중계 전송 경로에 대한 전체 송신 전력 관리를 위한 중앙 전력 제어 수단으로써 고려하여 제1 메시지 및 제2 메시지를 생성하도록 구성된 제어기; 및

상기 제1 메시지 및 상기 제2 메시지를 상기 중계국으로 송신하도록 구성된 송신기

를 포함하고, 상기 제1 메세지는 상기 중계국으로부터 상기 기지국으로 송신되는 송신 신호의 송신 전력 제어를 위해 사용되고, 상기 제2 메시지는 상기 이동국으로부터 상기 중계국으로 송신되는 송신 신호의 송신 전력 제어를 위해 상기 중계국에 의해 상기 이동국으로 중계되는, 기지국.