KR101164303B1 - 무선 통신 시스템에서의 전력 할당 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 네트워크에서 전력 레벨들의 할당을 용이하게 하는 시스템들 및 방법들이 설명된다. 스펙트럼 효율성에 기초한 메트릭들은 전력 할당의 최적화와 관련되어 사용될 수 있다. 또한, 송신기들이 사용할 전력들은 시간의 함수로써 할당될 수 있다. 또한, 단일 서브-캐리어 네트워크 및/또는 다수 서브-캐리어 네트워크들은 하나 이상의 전력 할당 방식들을 보강할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 전력 할당{POWER ALLOCATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이며, 더 구체적으로는 단일-캐리어 혹은 멀티-캐리어 통신 시스템 내의 송신기들에 대한 전력 할당에 관한 것이다.
이 출원은 출원 번호가 60/844,817이고, 발명의 명칭이 "POWER ALLOCATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM"이며, 출원일이 2006년 9월 14일인 미국 가출원 특허; 출원 번호가 60/848,041이고, 발명의 명칭이 "FRACTIONAL POWER REUSE IN A MULTICARRIER DOWNLINK,"이며, 출원일이 2006년 9월 26일인 미국 가출원 특허; 및 출원 번호가 11/855,054이고 발명의 명칭이 "POWER ALLOCATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM,"이고 출원일이 2007년 9월 13일인 미국 가출원 특허의 이익을 청구한다. 전술된 출원들의 전체 내용이 여기에 참조로써 포함된다.
무선 통신 시스템들은 다양한 타입들의 통신을 제공하기 위해 광범위하게 배치되는데, 예를 들면, 음성 및/또는 데이터가 이러한 무선 통신 시스템들을 통해 제공될 수 있다. 통상적인 무선 통신 시스템, 또는 네트워크는 하나 이상의 공유 자원들로의 다수의 사용자 액세스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 다양한 다중 액세스 기술들, 예컨대 주파수 분할 다중화(FDM), 시분할 다중화(TDM), 코드 분할 다중화(CDM), 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 등을 사용할 수 있다.
무선 통신 시스템들은 커버리지 영역을 제공하는 하나 이상의 기지국들을 사용한다. 통상적인 기지국은 브로드캐스트, 멀티캐스트 및/또는 유니캐스트 서비스들을 위해 다수의 데이터 스트림들을 전송할 수 있으며, 여기서 데이터 스트림은 무선 터미널들에 관심 있는 독립적인 수신일 수 있는 데이터의 스트림일 수 있다. 이러한 기지국의 커버리지 영역 내에 있는 무선 터미널은 복합 스트림에 의해 전송된 하나, 하나 초과 혹은 모든 데이터 스트림들을 수신하도록 채용될 수 있다. 마찬가지로, 무선 터미널은 상기 기지국 또는 또 다른 무선 터미널에 데이터를 전송할 수 있다.
일 예에 따라, 무선 통신 시스템 내의 송신기는 송신을 위해 하나 혹은 다수의 서브 캐리어들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 다수의 서브-캐리어를 사용하는 단일 송신기에 대해, 채널이 고정되었다고 가정하면, 상기 서브-캐리어들에 걸쳐 전력을 균일하게 확산시킴으로써 전력은 효율적으로 할당될 수 있다. 그러나 제 1 송신기와 동시에 전송하는 제 2 송신기가 도입되고, 따라서 상기 송신기들이 서로 간섭하게 되는 경우, 전술 내용은 더 이상 참(true)으로 유지되지 않는다. 예를 들어, 이동 디바이스들이 2개 셀 들의 경계에 위치되는 경우, 이러한 디바이스들은 0 dB미만에서 동작할 수 있으며, 따라서, 서비스 품질에 있어서, 상당한 감소를 겪게 된다. 더욱이, 단일-서브-캐리어가 다수의 간섭하는 송신기들에 의해 사용되는 경우, 간섭으로 인한 유사한 비효율성들 및/또는 저하된 서비스가 종래의 전력 할당 기술들과 관련하여 공통으로 일어날 수 있다.
다음은 하나 이상의 실시예들의 기초적인 이해를 제공하기 위해 이러한 실시예들에 대한 간략화된 요약을 나타낸다. 이러한 요약은 모든 참작되는 실시예들의 확장적인 개요가 아니며, 모든 실시예들의 키 혹은 중요 엘리먼트를 식별하거나 모든 혹은 일부 실시예들의 범위를 축소시키는 것으로도 의도되지 않는다. 그 유일한 목적은 추후 설명되는 상세한 설명에 대한 서론으로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예에 대한 몇몇 개념들을 제공하는 것이다.
하나 이상의 실시예들 및 대응하는 개시물에 따라, 다양한 양상들은 무선 통신 네트워크에서의 전력 레벨의 할당을 용이하게 하는 것과 관련하여 설명된다. 스펙트럼 효율성에 기초한 메트릭은 전력 할당의 최적화와 관련하여 사용될 수 있다. 추가적으로, 송신기들이 사용할 전력은 시간의 함수로써 할당될 수 있다. 또한, 단일 서브 캐리어 네트워크 및/또는 다수 서브-캐리어 네트워크들은 하나 이상의 전력 할당 방식들을 보강할 수 있다.
관련 양상들에 따라, 제 1 섹터를 포함하는 제 1 무선 통신 기지국을 포함하는 통신 네트워크의 동작을 용이하게 하는 방법이 여기에 개시된다. 상기 방법은 제 1 미리 결정된(predetermined) 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하는 단계 - 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 - 를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하는 단계 - 상기 제 2 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 - 를 포함할 수 있다.
또 다른 양상은 무선 통신 장치에 관한 것이다. 상기 무선 통신 장치는 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하고, 상기 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하는 것과 관련된 명령들을 보유하는 메모리 - 상기 제 2 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 - 를 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신 장치는 상기 메모리에 연결되고, 상기 메모리 내에 보유된 상기 명령들을 실행하도록 구성된, 프로세서를 포함할 수 있다.
또다른 양상은 할당된 전력 레벨들을 사용하여 통신을 인에이블하는 무선 통신 장치에 관한 것이다. 상기 무선 통신 장치는 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 수단 - 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 - 을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신 장치는 상기 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 수단 - 상기 제 2 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 - 를 포함할 수 있다.
또다른 양상은, 컴퓨터-실행가능한 명령들이 저장된 컴퓨터-판독가능한 기록 매체로서, 상기 명령들은, 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 명령 - 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 - ; 및 상기 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 명령 - 상기 제 2 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 - 을 포함하는, 기계 판독가능한 매체에 관한 것이다.
또다른 양상에 따라, 무선 통신 시스템 내의 장치는 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널 - 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 - 을 통해 전송하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는 상기 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 - 상기 제 2 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 - 상기 제 1 채널을 통해 전송하도록 구성될 수 있다.
전술된 내용 및 관련 목적들의 구현을 위해, 하나 이상의 실시예들은 이하에서 완전히 설명되고 특히 청구항에서 지적된 특징들을 포함한다. 후속하는 설명 및 첨부 도면들은 하나 이상의 실시예들의 특정 예시적인 양상들을 상세하게 설명한다. 그러나 이들 양상들은 다양한 실시예들의 원리들이 사용될 수 있는 다양한 방식들 중 수 개만을 지시하며, 설명된 실시예들은 이러한 양상들 및 그 등가물들을 모두 포함하는 것으로 의도된다.
도 1은 여기에 설명된 다양한 양상들에 따른 무선 통신 시스템의 예시이다.
도 2는 셀 또는 섹터 내에서의 전송을 위한 전력 할당의 제어를 인에이블하 는 일 예시적인 시스템의 예시이다.
도 3은 다중 서브-캐리어 네트워크에서 전력 레벨들을 할당하는 일 예시적인 시스템의 예시이다.
도 4는 다중 서브-캐리어 시스템을 위한 예시적인 균일한 전력 레벨 할당 방식의 예시이다.
도 5는 다중 서브-캐리어 시스템을 위한 예시적인 시변 전력 레벨 할당 방식의 예시이다.
도 6은 다중 서브-캐리어 환경을 위한 예시적인 시변 전력 할당 방식의 예시이다.
도 7은 단일 캐리어 시스템에 대한 예시적인 시변 전력 할당 방식의 예시이다.
도 8은 단일 캐리어 셀룰러 데이터 네트워크를 위한 예시적인 시변 전력 할당 방식의 예시이다.
도 9는 본 발명의 다양한 양상들에 따른 예시적인 섹터-방식(sector-wise) 재사용 멀티-셀 배치의 예시이다.
도 10은 전력 할당 재사용 방식을 위한 예시적인 셀-방식(cell- wise) 재사용 배치의 예시이다.
도 11은 본 발명의 다양한 양상들에 따른 상이한 섹터들과 함께 사용하기 위한 예시적인 전력 할당 방식의 예시이다.
도 12는 서로 다른 섹터들(및/또는 셀들)을 위한 매끄러운(smooth) 전력 변 경 커브들(예를 들어, 전력 할당 커브, 매끄러운 전력 할당 패턴 커브들,...)을 포함하는 예시적인 방식의 예시이다.
도 13은 본 발명의 다양한 양상들에 따른 또다른 예시적인 전력 할당 방식의 예시이다.
도 14는 고정된 전력 할당 하에 2-사용자 2-캐리어 단일-셀 시스템에 대한 커패시티 영역의 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 15는 본 발명의 다양한 양상들에 따른 증명의 예시적인 그래픽 도시의 예시이다.
도 16은 재사용-1과 비교시 (P1, P2)의 커패시티 영역의 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 17은 재사용-1, 일반적인 시간/전력 공유 및 중첩 하에서 커패시티 영역들의 일 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 18은 재사용-1, 재사용-2 및 (P1, P2) 할당 하에서 2-사용자 2-캐리어 2-셀 시스템에 대한 커패시티 영역들의 일 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 19는 다양한 커패시티 영역들의 일 예시적인 다이어그램이 예시이다.
도 20은 기회론적(opportunistic) 전력 할당 하에서 달성 가능한 레이트 영역을 나타내는 일 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 21은 채널 이득들 모두 양호한 사용자(good user)의 평균 채널 이득에 의해 정규화될 수 있는 브리딩(breathing) 셀들 하에서 하나의 셀 내의 2 명의 사용 자에 대한 채널 조건들을 도시하는 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 22는 브리딩(breathing)-셀 방식으로 서로 다른 사용자들에 대한 정규화된 스케줄 가능한 레이트 및 채널 조건들을 도시하는 일 예시적인 다이어그램의 예시이다.
도 23은 제 1 섹터를 포함하는 무선 통신 기지국을 포함하는 통신 네트워크의 동작을 용이하게 하는 예시적인 방법의 예시이다.
도 24는 전력 레벨들의 할당을 위해 전력 할당 패턴들의 적응적인 할당을 용이하게 하는 일 예시적인 방법의 예시이다.
도 25는 제 1 섹터를 포함하는 제 1 무선 통신 기지국을 포함하는 다중 캐리어 통신 네트워크의 동작을 용이하게 하는 예시적인 방법의 예시이다.
도 26은 다수의 셀들을 포함하는 다양한 양상들에 따라 구현되는 일 예시적인 통신 시스템의 예시이다.
도 27은 다양한 양상들에 따른 예시적인 기지국의 예시이다.
도 28은 여기에 설명된 다양한 양상들에 따라 구현된 예시적인 무선 터미널(예를 들어, 이동 디바이스, 엔드 노드, ...)의 예시이다.
도 29는 할당된 전력 레벨들을 사용하여 통신을 인에이블하는 일 예시적인 시스템의 예시이다.
도 30은 다중 캐리어 무선 통신 네트워크에서 할당된 전력 레벨들을 사용하여 통신을 가능하게 하는 일 예시적인 시스템의 예시이다.
이제 다양한 실시예들이 도면들을 참조하여 설명되는데, 여기서 유사 참조 번호들은 전체에 걸쳐 유사 엘리먼트들을 지칭하기 위해 사용된다. 다음 설명에서, 설명의 목적으로, 수많은 상세한 설명들이 하나 이상의 양상들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 이러한 실시예(들)은 이들 상세 내역들 없이도 구현될 수 있음이 명백하다. 다른 경우들에 있어서, 공지된 구조들 및 디바이스들은 하나 이상의 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해 블록도의 형태로 도시된다.
본 출원에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "컴포넌트","모듈","시스템"등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어와 펌웨어의 조합, 또는 실행중인 소프트웨어를 지칭하도록 의도된다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행가능성(executable), 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 예시로써, 컴퓨팅 디바이스에서 실행되는 어플리케이션 및 상기 컴퓨팅 디바이스 둘 다 컴포넌트가 될 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트들은 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 컴포넌트는 둘 이상의 컴퓨터들 간에 분산되거나 하나의 컴퓨터 상에 로컬화될 수 있다. 또한, 이들 컴포넌트들은 다양한 데이터 구조들이 저장된 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행될 수 있다. 상기 컴포넌트들은, 예컨대, 하나 이상의 데이터 패킷들(예를 들어, 로컬 시스템, 분산 시스템 내의 또다른 컴포넌트와, 및/또는 예컨대 인터넷과 같은 네트워크를 통해 신호로써 다른 시스템들과 인터랙팅하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터)을 포함한 신호에 따라, 원격 프로세 스들 및/또는 로컬로써 통신할 수 있다.
또한 다양한 실시예들이 무선 터미널 및/또는 기지국과 관련하여 여기에 설명된다. 무선 터미널은 또한 시스템, 가입자 유닛, 가입자 국, 이동국, 모바일, 원격국, 액세스 포인트, 원격 터미널, 액세스 터미널, 사용자 터미널, 사용자 에이전트, 사용자 디바이스 또는 사용자 장비(UE)로도 불릴 수 있다. 무선 터미널은 가입자국, 무선 디바이스, 셀룰러 폰, PCS 전화, 무선 전화, 세션 개시 프로토콜(SIP) 폰, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 무선 접속 성능을 가지는 핸드헬드 디바이스, 또는 무선 모뎀에 접속된 다른 프로세싱 디바이스일 수 있다. 또한 여기에서는 기지국과 관련한 다양한 실시예들이 설명된다. 기지국은 무선 터미널(들)과 통신하기 위해 사용될 수 있으며, 또한 액세스 포인트, 노드 B, 또는 몇몇 다른 용어들로서 지칭될 수 있다.
더욱이, 여기에 설명된 다양한 양상들은 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술들을 사용하여 방법, 장치, 제조품으로서 구현될 수 있다. 여기에 사용된 용어 "제조품"은 임의의 컴퓨터-판독가능한 디바이스, 캐리어, 또는 매체로부터 판독가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능한 매체는 자기 저장 디바이스들(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립들...), 광학 디스크들(예를 들어, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다용도 디스크(DVD)..), 스마트 카드들, 및 플래시 메모리 디바이스들(예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브...)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 추가적으로, 여기에 설명된 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 디바이스들 및/또는 다른 컴퓨터-판독가능한 기록 매체를 나타낼 수 있다. 상기 용어 "컴퓨터-판독가능한 기록 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장하고, 포함하고, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널들 및 다양한 다른 매체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이제 도 1을 참조하면, 여기에 제공된 많은 실시예들에 따라 무선 통신 시스템(100)이 예시된다. 시스템(100)은 서로 그리고/또는 하나 이상의 이동 디바이스들(104)로 무선 통신 신호들을 수신, 전송, 중계 등..하는 하나 이상의 섹터들 내의 하나 이상의 기지국들(102)(예를 들어, 액세스 포인트들)을 포함한다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이 각각의 기지국(102)은 송신기 체인 및 수신기 체인을 포함할 수 있는데, 이들 각각은 신호 전송 및 수신과 연관된 다수의 컴포넌트들(예를 들어, 프로세서들, 변조기들, 멀티플렉서들, 복조기들, 디멀티플렉서들, 안테나들,...) 을 차례로 포함할 수 있다. 이동 디바이스(104)는, 예를 들어, 셀룰러 폰, 스마트폰, 랩톱들, 핸드헬드 통신 디바이스들, 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스들, 위성 라디오들, 글로벌 위치지정 시스템들, PDA들, 및/또는 무선 통신 시스템(100)을 통해 통신할 수 있는 임의의 적절한 디바이스일 수 있다. 기지국(102)은 하나 이상의 이동 디바이스들(104)과 각각 통신할 수 있다. 기지국(102)은 순방향 링크(다운링크)를 통해 이동 디바이스들(104)에 정보를 전송하고 역방향 링크(업링크)를 통해 이동 디바이스(104)로부터 정보를 수신할 수 있다.
기지국들(102) 및 이동 디바이스들(104)은 그 사이에서의 통신을 위한 하나 또는 다수의 서브-캐리어들을 사용한다. 예시로써, 복수의 기지국들(102)은 각각 다운링크 전송을 위해 공통 서브-캐리어 또는 공통 서브-캐리어들의 세트를 사용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 공통 서브-캐리어 또는 공통 서브-캐리어들의 세트는 서로 간섭할 수 있는 이동 디바이스(104)에 의해 (예를 들어, 하나 또는 다수의 셀들 또는 섹터들에서) 업링크 전송을 위해 사용될 수 있다.
시스템(100)은 기지국 근처 (close-to-base station)사용자들 및 셀-경계 사용자들과 같은 서로 다른 타입들의 사용자들을 지원할 수 있다. 셀-간 간섭에 의해 영향을 받지 않을 수 있는 기지국 근처 사용자들에 대해, 심지어 서로 다른 캐리어들 또는 주파수 서브대역들에 대한 전송 전력 할당이 더 바람직할 수 있는데 왜냐하면 이러한 전송 전력 할당이 더 많은 세그먼트들(또는 자유도들)을 제공하기 때문이다. 한편 셀-경계 사용자들은 단순한 주파수-재사용과 같은 방식들로부터 이익을 얻을 수 있는데, 이러한 방식이 세그먼트 손실에 대해 보상할 수 있는 신호-대-잡음(SNR) 개선을 제공할 수 있으므로, 이에 의해 각각의 섹터 내의 몇몇 서브 캐리어들은 차단될 수 있다. 사용자들의 혼재가 존재할 때, 전체 시스템 스루풋은 서로 다른 캐리어들 혹은 주파수 서브밴드에 서로 다른 전력들을 할당함으로써 최적화(예를 들어, 최대화) 될 수 있다.
더 구체적으로, 시스템(100)은 스펙트럼 효율을 개선하기 위한 시간 유연성을 보강하기 위해 시변(time-varying) 전력 할당 방식을 사용할 수 있다. 다양한 예시적인 전력 할당 방식들은 본 발명의 다양한 양상들에 따라 아래에 제공된다. 더욱이, 여기에 설명된 예들은 OFDM 시스템들에 관한 것이지만, 여기에 제공된 개념들은 서로 다른 타입들의 기술들을 보강하는 시스템에 제공될 수 있음이 이해되어야 한다.
도 2를 참조하면, 셀 또는 섹터 내에서의 전송을 위한 전력 할당의 제어를 인에이블하는 예시적인 시스템(200)이 예시된다. 시스템(200)은 하나 이상의 이동 디바이스들(204-206)(예를 들어, 이동 디바이스 1(204),...,이동 디바이스N(206), 여기서 N은 실질적으로 임의의 정수일 수 있다)과 통신할 수 있는 기지국(202)를 포함한다. 기지국(202)은 전력 할당기(208) 및 클록(210)을 더 포함한다. 전력 할당기(208)는 여기에 설명된 예시적인 전력 할당 방식들 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 이러한 방식들은 네트워크와 연관된 성능(예를 들어, 스펙트럼 효율성)을 최적화할 수 있다. 더욱이, 전력 할당기(208)는 전송(예를 들어, 기지국(202)으로부터 하나 이상의 이동 디바이스들(204-206)로의 다운링크 전송, 이동 디바이스들(204-206)로부터 기지국(202)으로의 업링크 전송)을 스케줄링하기 위해, 클록(210)에 의해 획득된 타이밍 정보를 사용할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 정보는 특정 시간 슬롯 동안 전송을 위해 사용될 전력 레벨 및 송신기 및/또는 수신기의 아이덴티티(identity)를 선택하는 전력 할당 방식에 따라 보강될 수 있다.
일 예에 따라, 시스템(200)은 단일 캐리어 시스템일 수 있으며, 따라서, 공통 캐리어가 기지국(202) 및 이동 디바이스(들)(204-206) 사이에서 통신하기 위해 (또한 서로 다른 섹터(들) 및/또는 셀(들)에서 유사한 통신을 위해) 사용될 수 있다. 기지국(202)은 특정 전력 할당 방식을 구현하기 위해 서로 다른 기지국들(미도시)과 협력할 수 있고 따라서 공통 캐리어를 통한 전송의 전력 레벨들은 클록(210)에 의해 결정된 시간의 함수로써 전력 할당기(208)에 의해 할당될 수 있다.
예시로써, 전력 할당기(208)는 M 개 이산 전력 레벨들의 세트로부터 특정 전력 레벨을 할당할 수 있으며, 여기서 M은 (예를 들어, 도 7-8, 11에서의 예시적인 방식들을 사용하는) 실질적으로 임의의 정수이다. 기지국(202)은 네트워크에서 서로 다른 기지국들에 의해 사용되는 세트(들)와 실질적으로 유사할 수 있는 이산 전력 레벨들의 세트를 사용할 수 있으며, 상기 이산 전력 레벨들의 세트는 기지국들 사이에서 다를 수 있다. 일 예에 따라, 기지국(202)은 P1 및 P2를 포함하는 이산 전력 레벨들의 세트를 사용할 수 있는 반면, 이웃하는 기지국들(미도시)는 P3 및 P4를 포함하는 이산 전력 레벨들이 세트를 사용할 수 있다. 예를 들어, P1은 P4와 동일할 수 있고, P2는 P3와 동일할 수 있지만, 이러한 전력 레벨들은 서로 다를 수 있음이 참작된다. 추가적으로 또는 대안적으로, P1은 P2보다 클 수 있고, P4는 P3보다 클 수 있지만, 본 발명의 발명 대상은 이렇게 제한되지는 않는다. 기지국(202)의 전력 할당기(208)는 제 1 시간 슬롯 동안 P1, 제 2 시간 슬롯 동안 P2, 등의 전력 레벨을 할당할 수 있다. 더욱이, 이웃하는 기지국의 상이한 전력 할당기는 제 1 시간 슬롯 동안 P3, 제2 시간 슬롯 동안 P4 등의 전력 레벨을 할당할 수 있다. 특정 시간 슬롯 동안 할당된 전력 레벨은 수신기(예를 들어, 하나 이상의 이동 디바이스들(204-206), 기지국(202),...)와의 통신을 위해 송신기(예를 들어, 기지국(202), 하나 이상의 이동 디바이스(204-206)...)에 의해 사용될 수 있다. 이러한 예에 후속하여, 클록(210)은 기지국(202)이 이웃하는 기지국(또는 임의의 다른 기지국(들))과 동기화되도록 할 수 있다. 추가적으로, 시변 전력 할당 방식의 또다른 예는 기지국(202) 및 그것의 이웃 기지국이 각각의 기지국에 의해 선택된 2개의 전력 레벨을 반복함으로써 기간(2)을 가지는 전력 할당 패턴을 선택하도록 할 수 있다. 2개의 신호-대-잡음 비(SNR)는 스케줄링 결정을 수행하기 위해 기지국(202)에 의해 측정될 수 있다. 이러한 시분할 패턴 재사용은 음성 패킷망(VOIP) 사용자들과 같은 지연에 민감한 사용자들에 대해 유리할 수 있는데, 왜냐하면 전력 레벨들은 상당량의 시간 기간 동안 열악한 SNR을 사용자에게 제공하지 않고 (매끄러운 전력 할당 패턴의 사용과 비교할 때) 더 신속하게 변화할 수 있기 때문이다.
또다른 예시에 따라, 전력 할당기(208)는 (예를 들어, 도 12-13에 설명된 바와 같이) 수개의 이산 전력 레벨들이 아닌 전력을 할당하기 위한 매끄러운 전력 할당 패턴을 사용할 수 있다. 상기 매끄러운 전력 할당 패턴은 한 세트의 가능한 전력 레벨들 내에 보다 많은 전력 레벨들을 포함하며 인접하는 시간 간격들에 대해 작은 차들을 가지는 전력 레벨들을 할당할 수 있는데, 이는 시간 경과에 따라 매끄러운 전력 변경을 가능하게 하고, 더 중요하게는 상기 SNR의 더 쉬운 트래킹을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 전력 할당기(208)는 시간의 함수로써 할당된 전력을 설명하는 정현파 커브에 가까울 수 있는 전력 할당 패턴을 사용할 수 있다. 상기 정현파 전력 할당 패턴은 예를 들어, 100개의 시간 슬롯들의 기간을 가질 수 있지만, 본 발명의 발명 대상은 이에 한정되지 않는데 왜냐하면 어떠한 기간 또는 커브들도 참작되기 때문이다. 한편, 이웃하는 기지국의 전력 할당 패턴은 위상 시프트될 수 있다(예를 들어, 2개의 전력 할당 패턴들이 네트워크에서 사용되는 경우 180도, 3개의 전력 할당 패턴들이 네트워크에서 사용되는 경우 120도,...). 위상 시프트된 전력 할당 패턴들을 사용하는 네트워크 내의 기지국들은 (예를 들어, 개별 클록들에 의해) 거칠게(roughly) 동기화될 수 있다.
또다른 예에 따라, 다른 기지국들에 의해 사용되는 전력 할당 패턴은 주파수 시프트될 수 있고, 따라서, 전력 할당 패턴의 정현파 커브는 서로 다른 주파수들을 가질 수 있다. 다른 주파수들이 상기 전력 할당 패턴들에 대해 사용되는 경우, 기지국들은 시간 경과에 따른 상이한 채널 조건들이 관측될 수 있는 시점 이후 동기화될 필요가 없다.
상이한 전력 할당 패턴들은 서로 다른 섹터들 및/또는 서로 다른 셀들에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 섹터-방식 재사용으로써, 셀의 각각의 섹터는 상이한 전력 할당 패턴 커브(예를 들어, 개별 위상 시프트된, 주파수 시프트된, 등의 패턴들)을 사용할 수 있는 반면, 네트워크 내의 셀들은 (도 9에 도시된 바와 같이) 유사한 재사용 패턴을 반복할 수 있다. 또한, 셀-방식 재사용에 대해, 셀의 섹터들은 각각 공통 전력 할당 패턴 커브를 사용할 수 있으며, 각각의 셀은 (예를 들어, 도 10에 인접하는 이웃 셀들과 비교시 상이한 전력 할당 패턴 커브를 사용할 수 있다.
추가적인 예시로써, 기지국(202)에 의해 사용되는 전력 할당 패턴이 결정되고 그리고/또는 적응적으로 선택될 수 있다. 일 예에 따라, 각각의 섹터 및/또는 셀은 미리 고정된 전력 할당 패턴이 할당될 수 있다. 또다른 예시에 따라, 각각의 섹터 및/또는 셀에 대한 전력 할당 패턴은 로드에 따라 시간에 대해 적응적일 수 있고, 따라서, 로드 정보는 시간 경과에 대한 전력 할당과 연관된 평균, 주파수 등을 조정하기 위해 섹터들 및/또는 셀들 사이에서 공유될 수 있다. 2개 셀들이 존 재하는 이러한 예시에 따라, 하나의 셀은 10명이 사용자들을 포함할 수 있고, 나머지 다른 셀은 100명의 사용자를 포함할 수 있다. 10명의 사용자들이 있는 셀에 대한 평균 전력 레벨은 100명의 사용자들이 있는 셀에 대한 평균 전력 레벨과 비교하여 시프트 다운될 수 있지만, 본 발명의 발명 대상들은 전술된 예에 한정되지 않는다.
이제 도 3을 참조하면, 다중 서브-캐리어 네트워크에서 전력 레벨들을 할당하는 예시적인 시스템(300)이 예시된다. 임의의 개수의 서브-캐리어들(예를 들어, 캐리어들)이 시스템(300)에 의해 지원될 수 있다는 점이 참작된다. 시스템(300)은 전술된 바와 같이 기지국(202) 및 이동 디바이스들(204-206)을 포함한다. 기지국(202)은 전력 할당기(208) 및 클록(210)을 추가로 포함할 수 있다. 더욱이, 기지국(202)은 시간의 함수로써 전력 레벨들을 캐리어들 각각에 할당하기 위해 전력 할당기(208)와 함께 사용될 수 있는 캐리어 선택기(302)를 포함할 수 있다. 이하에서, 전송들(예를 들어 사용자들이 선택됨)은 상기 할당된 전력 레벨들을 가지는 캐리어들에 대해 스케줄링될 수 있다.
예시에 따라, 기지국(202)은 최대 전력 제약을 가질 수 있다. 더욱이, 캐리어 선택기(302) 및 전력 할당기(208)는 상기 전력의 합산이 기지국(202)에 의해 지원되는 캐리어들 모두에 대해 일정하게 유지될 수 있도록, 각각의 캐리어들에 대한 전력 할당을 위한 상보적인 패턴들의 사용을 가능하게 할 수 있다. 캐리어 선택기(302) 및 전력 할당기(208)는 각각의 시간 슬롯 동안 캐리어들 각각으로의 전력 레벨이 할당과 관련하여 매끄러운 전력 할당 패턴 커브들(예를 들어, 위상 시프트 되고 및/또는 주파수 시프트 될 수 있는 각각의 서브-캐리어에 대한 정현파 커브) 및/또는 이산 전력 레벨들을 사용할 수 있다. 더욱이, 다음은 시스템(300)과 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 다수의 서브-캐리어 방식들을 제공한다.
도 4로 돌아와서, 다중 서브-캐리어 시스템에 대한 예시적인 균일한 전력 레벨 할당 방식(400)이 예시된다. 이 예에 따르면, 2개의 송신기들이 2개의 서브-캐리어들을 사용할 수 있으나, 본 발명의 발명 대상들은 어떠한 개수의 송신기들 및 어떠한 개수의 서브-캐리어들이라도 사용함을 참작한다는 것이 이해되어야 한다. 예시로써, 상기 송신기들 각각은 서로 다른 섹터 및/또는 셀과 연관될 수 있다. 해치형태(hatched)의 바들(402)은 송신기 1에 대한 서브-캐리어 1에서의 전력 사용을 표시하는 한편, 솔리드형태(solid)의 바들(404)은 송신기 1에 대한 서브-캐리어 2에서의 전력 사용을 표시한다. 또한, 넘버링된 블록들(406-408)은 각각의 서브-캐리어 내 타임 슬롯에서 스케줄링된 사용자를 나타낸다(예를 들어, 넘버 블록(406)은 서브-캐리어 1에 대응하고 넘버 블록(408)은 송신기 1에 대한 서브-캐리어 2에 대응한다). 예를 들어, 사용자 1은 셀-경계 사용자일 수 있고, 사용자 2는 기지국 근처 사용자일 수 있다. 추가적으로, 해치형태 바들(410)은 송신기 2에 대한 서브-캐리어 1에서의 전력 사용을 나타내고, 솔리드형태의 바들(404)은 송신기 2에 대한 서브-캐리어 2에서의 전력 사용을 나타낸다. 넘버링된 블록들(414)은 서브-캐리어 1에 대해 각각의 시간에서 스케줄링된 사용자를 표시하고, 넘버링된 블록(416)은 송신기 2에 대한 서브-캐리어 2 상에서의 각 시간 동안 스케줄링된 사용자를 설명한다.
2개 송신기들에 대한 전력 할당은 대칭적일 수 있으며, 따라서, 만약 (P1, P2)가 송신기 1 내의 (각각 f1 및 f2 로 표시되는)상기 2개 서브-캐리어들에 할당되는 경우, (P1, P2)는 송신기 2 내의 서브-캐리어들에 할당될 것이다. 더욱이
Figure 112011022636937-pct00001
인 경우, P는 각각의 송신기에서의 전체 사용가능한 전력이라고 가정한다. 균일한 전력 레벨 할당 방식(400)을 사용함으로서, 2개 셀들의 경계에 있는 사용자들은 0dB 미만에서 동작한다. 따라서, 방식(400)은 기지국 근처 사용자들(예를 들어 사용자 2)에 대해 바람직할 수 있는 반면, 셀-경계 사용자들은 0 dB 미만의 SNR과 연관될 수 있다. 반면, 모든 전력이 서브-캐리어들(미도시) 중 하나에 할당되는 경우, (예를 들어, 그리고 나머지 다른 서브-캐리어가 이러한 방식에 따라 0인 전력이 할당되는 경우,) 상기 경계 사용자는
Figure 112011022636937-pct00002
의 SNR을 가질 수 있으며, 여기서 h는 경로 손실이고, No는 잡음 전력이다. 간섭-제한된 시나리오 하에서, 상기 SNR은 0 dB보다 클 수 있는데, 이는 셀-경계 사용자들에게 유리하다. 그러나, 상기 2개 서브-캐리어들 중 하나를 사용하지 않음으로써 상기 자유도의 절반은 희생되는데(전력 이득이 경계 사용자에 대한 용량을 개선시키기 위해 상기 전력을 보상할 수 있다 할지라도), 이는 기지국 근처 사용자들에게 악영향을 미칠 수 있다. 전술된 방식 하에서, 셀-경계 사용자들이나 기지국 근처 사용자들 모두 그들 간의 트레이드 오프로 인해 최적의 동작 전력 할당 포인트에서 동작할 수 없다.
도 5를 참조하면, 다중 서브-캐리어 시스템에 대한 예시적인 시변 전력 할당 방식(500)이 예시된다. 해치형태 바들(502)은 서브-캐리어 1에 할당된 전력을 나타내고, 솔리드형태 바들(504)은 송신기 1에 대한 서브-캐리어 2에 할당된 전력을 나타낸다. 또한, 블록(506)은 각각의 시간 슬롯에서의 서브-캐리어 1에서 스케줄링된 사용자를 식별하고, 블록(508)은 각각의 시간 슬롯에서의 서브-캐리어 2에서 스케줄링된 사용자를 식별한다. 또한, 송신기 2에 대해, 해치형 바들(510)은 서브-캐리어 1에 할당된 전력을 표시하고, 솔리드 형태 바들(512)은 서브-캐리어 2에 할당된 전력을 표시하는 반면, 블록(514)은 서브-캐리어 1에 대해 스케줄링된 사용자에 관련되고, 블록(516)은 서브-캐리어 2에 대해 스케줄링된 사용자에 관련된다.
도시된 바와 같이, 각각의 서브-캐리어들에 할당된 전력은 시간에 따라 변경될 수 있고, 따라서, 방식(500)은 다양한 사용자들(예를 들어, 기지국 근처 사용자들(2, 2') 및 셀-경계 사용자들 (1, 1 '))에 의해 보강될 때 전체 스펙트럼 효율성을 개선할 수 있다. (도 4의 방식 (400)에서와 같이) 전력 할당을 시간에 대해 동일하도록 고정한다기보다, 방식(500)은 (예를 들어, 송신기 1에 대해) 서로 다른 시점들에서 전력 할당을
Figure 112009022480403-pct00003
또는
Figure 112009022480403-pct00004
가 되도록 변경시킬 수 있다. 추가적으로, 송신기 2는 서로 다른 시점들에서 전력 할당을
Figure 112009022480403-pct00005
또는
Figure 112009022480403-pct00006
가 되도록 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 도시된 제 1 시간 슬롯 동안, 송신기 1은 전력 P를 가지고 서브-캐리어 1를 통해 사용자 1에게 전송할 수 있고, 제 2 시간 슬롯동안 서브-캐리어 1을 통해
Figure 112009022480403-pct00007
의 전력 및 서브-캐리어 2를 통해
Figure 112009022480403-pct00008
의 전력을 가지고 사용자 2에게 전송할 수 있는 등의 식이다. 따라서, 상기 시간 슬롯들 동안, 서브-캐리어 2는 0의 전력이 할당될 수 있고, 따라서 효율적으로 턴오프될 수 있다. 반면, 송신기 2는 제 1 시간 슬롯 동안 P의 전력을 가지고 사용자 1'에 서브-캐리어 2를 통해 전송할 수 있고, 제 2 시간 슬롯 동안, 각각
Figure 112009022480403-pct00009
의 전력을 사용하여 서브-캐리어 1 및 2 모두를 통해 사용자 2'에 전송할 수 있다.
도시된 바와 같이, 송신기들은 대칭일 수 있지만, 본 발명의 발명 대상은 대칭 전력 할당 패턴들을 사용하는 것에 제한되지 않음이 참작된다. 예를 들어, 송신기들은 실질적으로 유사한 기간들을 가지는 실질적으로 유사한 주기적인 전송 전력 패턴들을 사용할 수 있지만, 상기 패턴들은 서로 위상이 오프셋 될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 예시된 예에 따라, 사용자 1 및 사용자 1 '는 셀 경계 사용자들일 수 있고, 사용자 2 및 사용자 2'는 기지국 근처 사용자들일 수 있다. 더 구체적으로, 기지국 근처 사용자들에 대한 성능은 통상적인 균일한 전력 할당 방식(예를 들어, 도 4의 방식(400))과 유사할 수 있다. 추가적으로, 상기 셀-경계 사용자들은 더 적은 세그먼트들이 이러한 사용자들에 할당된다 할지라도 개선된 데이터 레이트를 경험할 수 있는데, 즉, 간섭-제한된 시나리오에서의 개선은 증가한 SNR로 인한 것일 수 있다.
도 6을 참조하면, 다중 서브-캐리어 환경에 대한 또다른 예시적인 시변 전력 할당 방식(600)이 예시된다. 해치형태 바들(602)은 서브-캐리어 1에서의 전력 사용을 나타내고, 솔리드형태의 바들(604)은 송신기 1에 대한 서브-캐리어 2에서의 전력 사용을 나타낸다. 추가적으로, 블록들(606)은 서브-캐리어 1에 대한 각각의 시간 슬롯에서 스케줄링된 사용자의 아이덴티티를 나타낼 수 있고, 블록(608)은 서브-캐리어 2에 대한 각각의 시간 슬롯들에서 스케줄링된 사용자의 아이덴티티를 표시할 수 있다(예를 들어, 여기서 사용자 1은 셀-경계 사용자일 수 있고, 사용자 2는 기지국 근처 사용자일 수 있다.) 추가적으로, 해치형태 바들(610)은 서브-캐리어 1에서의 전력 사용을 표시할 수 있고, 솔리드형태 바들(612)은 송신기 2에 대한 서브-캐리어 2에서의 전력 사용을 나타내는데, 블록들(614-616)은 개별 서브-캐리어에 대해 스케줄링된 사용자 아이덴티티들을 제공한다(예를 들어, 사용자 1'는 셀-경계 사용자이고, 사용자 2'는 기지국 근처 사용자이다). 스펙트럼 효율성을 개선하기 위해, 방식(600)은 (도 5의 방식(500)과 비교시) 기지국 근처 사용자들의 데이터 레이트를 개선할 수 있다. 방식(600)은 균일한 전력 할당 방식(예를 들어, 도 4의 방식(400))과 비교시 셀-경계 사용자들의 개선된 성능을 유지하는 한편, 기지국 근처 사용자들의 성능을 개선할 수 있다. 특히, 방식(600)은 시간 슬롯들의 서브세트 동안 상기 서브-캐리어들(예를 들어, 송신기 1에 대한 서브-캐리어 2, 송신기 2에 대한 서브-캐리어 1,...) 중 하나를 차단하지 않는다. 오히려, 저전력 레벨은 (예를 들어, 균일한 전력 할당 방식에서의 스케줄링과 비교시 셀-경계 사용자들이 세그먼트들의 절반에 대해 스케줄링되므로) 세그먼트 손실에 대해 보상하기에 충분할 수 있는 경계 사용자들에 대한 SNR 개선을 유지하도록 이러한 시간 슬롯들 동안 할당된다. 더욱이, 기지국 근처 사용자들(예를 들어, 사용자 2, 사용자 2')은 상기 저전력 레벨 세그먼트들로 스케줄링 될 수 있다.
이제, 도 7을 참조하면, 단일 캐리어 시스템에 대한 예시적인 시변 전력 할당 방식(700)이 예시된다. 따라서, 단일 캐리어에 대한 전력 레벨들은 각각의 시간 슬롯 동안 상이한 섹터들(및/또는 상이한 셀들)에서 조정될 수 있다. 바들(702)은 각각의 시간 슬롯 동안 제 1 섹터에서의 전력 레벨들을 나타내고, 바들(704)은 각각의 시간 슬롯들 동안 제 2 섹터에서의 전력 레벨들을 나타낸다. 더욱이, 블록들(706)은 제 1 섹터에서 상기 캐리어에 대한 각각의 시간 슬롯으로 할당된 사용자를 식별하고, 블록들(708)은 제 2 섹터에서 상기 캐리어에 대한 각각의 시간 슬롯에 할당된 사용자를 식별한다. 예를 들어, 사용자 1 및 사용자 1'는 셀-경계 사용자들일 수 있고, 사용자 2 및 사용자 2'는 기지국 근처 사용자들일 수 있다. 추가적으로, 상기 섹터들 각각과 연관된 송신기들은 서로 간섭할 수 있다.
방식(700)은 도 5의 방식(500)에 나타난 것과 유사한 스펙트럼 효율성을 획득할 수 있다. 특히, 제 1 시간 슬롯에서, 셀-경계 사용자는 제 1 섹터에 전력 P가 할당될 수 있는 반면, 제 2 섹터내 사용자에게는 어떠한 할당도 제공되지 않을 수 있다. 다음으로, 제 2 시간 슬롯에서, 기지국 근처 사용자는 제 1 섹터에서 전력
Figure 112009022480403-pct00010
가 할당될 수 있고, 다른 기지국 근처 사용자는 제 2 섹터에서 전력
Figure 112009022480403-pct00011
가 할당될 수 있다. 추가적으로, 제 3 시간 슬롯에서, 셀-경계 사용자는 제 2 섹터에서 전력 P 가 할당될 수 있고, 제 1 사용자에 대해서는 할당이 부족할 수 있다. 또한, 제 4 시간 슬롯 동안, 기지국 근처 사용자들은 다시 스케줄링될 수 있는 등의 식이다.
도 8을 참조하면, 단일 캐리어 셀룰러 데이터 네트워크에 대한 또다른 예시적인 시변 전력 할당 방식(800)이 예시된다. 방식(800)은 제 1 섹터에 대한 각각의 시간 슬롯 동안의 전력 레벨들에 관련된 바들(802) 및 제 2 섹터에 대한 각각의 시간 슬롯 동안의 전력 레벨들에 관련된 바들(804)을 포함한다. 또한 블록들(806)은 상기 제 1 섹터에 대한 각각의 시간 슬롯에 할당된 사용자를 식별하고, 블록(808)은 제 2 섹터에 대한 각각이 시간 슬롯에 할당된 사용자를 식별한다(예를 들어, 사용자 1 및 사용자 1'는 셀-경계 사용자들일 수 있고, 사용자 2 및 사용자 2'는 기지국 근처 사용자들일 수 있다,...).
방식(800)은 기지국 근처 사용자들(예를 들어, 사용자 2, 사용자 2')에 대한 추가적인 세그먼트들이 스케줄링되도록 제공된다. 특히, 시간 슬롯 동안 0의 전력 레벨을 제 1 섹터로, 그리고 P의 전력 레벨을 제 2 섹터로 할당한다기보다는, 상기 제 1 섹터는 0보다 큰 저전력 레벨이 할당될 수 있다.(예를 들어, 반면 제 2 섹터는 P보다 적은 고전력 레벨이 할당될 수 있다). 따라서, 기지국 근처 사용자는 제 1 사용자와 연관된 저전력 레벨을 사용할 수 있고, 셀-경계 사용자는 이러한 특정 시간 슬롯 동안 제 2 섹터에 대응하는 고전력 레벨이 할당될 수 있다. 추가적으로, 다음 시간 슬롯 동안, 각각의 섹터들에 대한 전력 레벨들은 실질적으로 유사할 수 있으며(예를 들어, 중간 전력 레벨), 그리고 기지국 근처 사용자들은 이들 섹터들 각각 내의 서브-캐리어를 사용하도록 할당될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다양한 양상에 따른 일 예시적인 섹터-방식 재사용 멀티-셀 배치(900)가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 멀티-셀 배치(900)는 통신 네트워크를 형성하기 위해 지리적 영역에 걸쳐 분산된 다수의 셀들(902)을 포함할 수 있다. 셀들(902) 각각은 도시된 바와 같이 3개의 섹터들을 포함할 수 있지만, 상기 셀들(902) 중 하나 이상은 3개 섹터보다 더 적거나 및/또는 더 많을 수 있다는 점이 참작된다. 또한, 멀티-셀 배치(900)는 다수 캐리어들 및/또는 단일 캐리어를 지원할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
섹터화된 셀들(902)은 일정한 육각형 그리드 내에 위치될 수 있고, 도시된 그리드 이상으로 확장될 수 있다(예를 들어, 어떠한 개수의 셀들(902)이라도 상기 그리드 내에 포함될 수 있다...). 상기 셀들(902)의 섹터들 각각에 대해, 전력 변경 커브(예를 들어, Pl, P2, P3, ...)이 선택될 수 있고, 추가적으로 상기 커브들은 상기 섹터들 모두에 대해 재사용될 수 있다. 예시된 예에 따라, 3개의 개별 전력 변경 커브들(예를 들어, 전력 할당 커브들, 매끄러운 전력 할당 패턴 커브들,...)은 셀들(902) 각각의 상기 3개 섹터들 각각에 개별적으로 할당될 수 있고, 따라서, 섹터 1은 전력 변경 커브 1(Pl)이 할당될 수 있고, 섹터 2는 전력 변경 커브 2(P2)가 할당될 수 있고, 섹터 3은 전력 변경 커브3(P3)이 할당될 수 있다. 또한, 동일한 패턴이 셀들(902) 모두에 대해 재사용될 수 있다.
도 10은 전력 할당 재사용 방식에 대한 다수의 셀들의 일 예시적인 셀-방식 재사용 배치를 예시한다. 다수의 셀들(1002, 1004, 1006)은 상기 배치(1000)와 연관된 그리드 내에 포함된다. 도시된 바와 같이, 상기 셀들(1002-1006)은 3개 섹터들을 포함하지만, 본 발명은 3개 섹터들을 가지는 셀들의 사용에 제한되지 않는다. 배치(1000)는 셀 내 섹터들로부터의 누설(leakages)이 상당한 경우 사용될 수 있 다. 특히, 배치(1000)는 동일한 셀 내의 섹터들에 대해 실질적으로 유사한 전력 변경 커브들을 사용할 수 있고, 서로 다른 셀들에 대해 서로 다른 전력 변경 커브들을 사용할 수 있다. 따라서, 도시된 예에 따라, 셀들(1002)은 전력 변경 커브 1(P1)을 사용하는 3개 섹터들을 포함할 수 있고, 셀들(1004)은 전력 변경 커브 2(P2)를 사용하는 3개 섹터들을 포함할 수 있고, 셀들(1006)은 전력 변경 커브 3(P3)을 사용하는 3개 섹터들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 각각의 셀(1002)은 셀(들)(1004) 및/또는 셀(들)(1006)에 인접할 수 있고(또한 마찬가지로 셀들(1004) 및 셀들(1006)은 상이한 타입들의 셀들에 인접할 수 있고), 따라서, 인접한 셀들은 상이한 전력 변경 커브들을 사용할 수 있다(예를 들어, 셀(1002)은 또다른 셀(1002)에 바로 인접하지 않는다). 그러나, 어떠한 개수의 다른 전력 변경 커브들이라도 다른 셀들에 의해 사용될 수 있으며, 따라서, 본 발명이 예시된 예에 제한되지 않음이 참작되어야 한다.
이제 도 11을 참조하면, 본 발명의 다양한 양상들에 따라 상이한 섹터들과의 사용을 위한 예시적인 전력 할당 방식(1100)이 예시된다. 상기 방식(1100)은 서로 다른 섹터들에 할당될 수 있는 3개의 전력 변경 커브들(1102, 1104, 및 1106)을 포함한다. 상기 전력 변경 커브들(1102-1106)은 공통 캐리어를 사용할 수 있다.
예로써, 셀(예를 들어, 도 9의 셀(902))은 3개 섹터들을 포함할 수 있고, 상기 섹터들 각각은 전력 변경 커브들(1102-1106) 각각이 할당될 수 있다. 또한, 유사한 패턴(예를 들어, 섹터들에 대한 할당 전력 변경 커브들(1102-1106)은 셀들의 세트에 걸쳐 반복될 수 있다. 또다른 예시에 따라, 셀의 각 섹터는 전력 변경 커브 들(예를 들어, 전력 변경 커브(1102)) 중 하나를 사용할 수 있고, 다른 전력 변경 커브들(예를 들어, 전력 변경 커브들(1104, 1106)은 (예를 들어, 도 10의 배치(1000)에 따라) 바로 인접하는 셀들에 의해 사용될 수 있다.
상기 방식(1100)은 슬롯 단위로 전력 할당을 변경시킨다. 따라서, 네트워크 내의 섹터들은 각각의 시간 슬롯 동안 각 섹터의 전력을 조정하기 위해 적어도 일부 동기화를 사용할 수 있다. 예를 들어, 시분할 다중(TDD) 시스템은 상기 방식(1100)을 지원할 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또한, 특정 섹터에 의해 사용되는 전력 변경 커브(1102-1106)는 전력 레벨에 따라 3가지 상태를 제공할 수 있고, 따라서, 기지국은 스케줄링 결정을 하기 위해 각 상태 하에서 상기 SNR들의 변경을 트래킹할 수 있다.
이제 도 12를 참조하면, 상이한 섹터들(및/또는 셀들)에 대한 매끄러운 전력 변경 커브들을 포함하는 일 예시적인 방식(1200)이 예시된다. 상기 예시된 예는 3개의 전력 변경 커브들(1202, 1204, 1206)을 포함하지만, 시스템이 3개보다 더 적거나 더 많은 전력 변경 커브들을 포함할 수 있음이 참작된다. 도시된 바와 같이, 상기 3개 전력 변경 커브들(1202-1206) 각각은 서로 위상에 있어서 120도만큼 오프셋될 수 있다(예를 들어, 2개 커브들이 개별 시스템에서 사용될 수 있는 경우, 상기 커브는 180도만큼 오프셋될 수 있고, 4개 커브들이 사용되는 경우 상기 오프셋은 90도가 될 수 있다...). 일 예에 따라, 상기 전력 변경 커브(1202)은 셀 내 모든 섹터들에 할당될 수 있고, 바로 인접하는 셀들은 상기 전력 변경 커브(1204) 및/또는 전력 변경 커브(1206)을 사용할 수 있다. 또다른 실시예에 따라, 셀은 3개 섹터들을 포함할 수 있으며, 상기 3개 섹터들 각각은 전력 변경 커브들(1202-1206) 중 대응하는 커브를 사용할 수 있다(예를 들어, 이러한 패턴은 다수의 셀들에 대해 반복될 수 있다).
상기 방식(1200)은 (도 11의 방식(1100)과 함께 사용되는 슬롯 단위 동기화와 비교시) 더 거친 동기화가 섹터들에 대해 사용가능한 경우 사용될 수 있다. 따라서, 슬롯 단위 동기화는 상기 방식(1200)과 함께 사용될 필요가 없다. 또한, 상대적인 전력 레벨이 선형 스케일로 정의될 수 있고, 그리고/또는 오프셋될 수 있다. 추가적으로, 최대 상대적 전력 오프셋은 1로 고정되는 것 대신 상수 배만큼 스케일링 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다양한 양상들에 따라 또다른 예시적인 전력 할당 방식(1300)을 예시한다. 상기 방식(1300)은 3개 전력 변경 커브들(1302, 1304, 1306)을 포함할 수 있으며, 각각은 개별 주파수를 가진다. 전력 변경 커브들(1302- 1306)에 대한 서로 다른 주파수들을 사용함으로써, 시스템은 동기화될 필요가 없다. 어떠한 주파수들이라도 전력 변경 커브들(1302-1306)에 대해 사용될 수 있다는 점이 참작된다. 또한, 3개보다 더 적은 및/또는 더 많은 전력 할당 커브들이 시스템에서 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 14-22에 대한 다음 설명은 본 발명과 연관된 다양한 양상들, 특징들, 기술들 등에 관한 부가적인 논의를 제공한다. 광대역 셀룰러 통신의 등장으로, 멀티-캐리어 시스템에서 어떻게 효율적으로 통신하느냐에 관한 문제점에 대해 점점 더 주목되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 가능한 해법은 주파수-재사용 방식을 살펴보는 것인데, 이는 협대역 시스템들 예를 들어, GSM 네트워크들에서 상당히 많이 연구된다. 구체적으로, 협대역 네트워크들에서, 운용자들은 통상적으로 셀-내 간섭이 무시되게 제어될 수 있도록 각 셀로 전체 대역폭의 단지 일부분만을 할당하도록 선택한다. 전체 대역폭의
Figure 112011022636937-pct00012
이 각각의 셀에 할당되는 방식은 재사용-N 방식이라 지칭된다. 협대역 네트퉈크들에서, 재사용-N(예를 들어, 여기서 N은 상기 배치의 지형에 의존할 수 있다)은 , 모바일들의 서로 다른 위치들로 인해 이웃하는 셀들로부터의 셀-간 간섭의 동적 범위가 신뢰성 있는 통신을 어렵게 만들 수 있으므로, 멀티-셀 배치 내에서 사용될 수 있다.
CDMA 및 OFDM 기술들과 함께, 재사용-1 시스템은 셀-간 간섭 평균화의 현저한(salient) 특징으로 인해 사용될 수 있다. 구체적으로, CDMA 및 OFDM 기술들에서의 셀-간 간섭은 CDMA 시스템들의 의사-잡음 서명 시퀀스의 존재로 인해 그리고 OFDM 시스템들에서의 톤 호핑과는 독립적으로 캐리어 내에서 전체 대역폭에 대해 평균화된다. 그러나, 재사용-1의 배치에서, 상기 셀 경계 사용자들은 여전히 OdB 미만의 평균 SNR이라는 어려움을 겪는다. 통상적인 육각 배치에서, 상기 사용자들의 30 퍼센트는 예를 들어, OdB 미만의 평균 SNR을 가질 수 있다. 셀 경계 사용자들과 다른 사용자들 간의 특정 형평성 제약들을 만족시키기 위해, 상기 시스템은 셀 경계 사용자들에 대해 많은 자원들을 소비해야 하며, 이는 전체 시스템 성능을 제한한다. 따라서, 셀 경계 사용자들의 수를 감소시키거나 혹은 가능하면, 상기 셀 경계를 완전히 제거하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 목적으로, 재사용-N 방식들은 광대역 시스템들에 대해 매력적일 수 있다. 예를 들어, 규칙적인 육각 배치에 대해, 재사용-3 방식은 바로 인접하는 셀들로부터의 셀 간 간섭을 방지하고, 따라서, 셀 경계 사용자들의 수를 감소시킬 수 있다. 물론, 재사용-3 배치에 대해, 이제 시스템은 3개 캐리어들을 사용하고 단일-캐리어 시스템과 비교할 때 대역폭을 3배만큼 점유한다. 따라서, 여기서 이루어지는 공정한 비교는 시스템들 간의 동일한 대역폭 사용을 비교하는 것이다. 특정 성능 메트릭 하에서, 재사용-3은 재사용-1보다 성능이 우수할 수 있다. 그러나, 주로 순응성 있는 트래픽 자원들, 예를 들어, 지연에 민감하지 않은 데이터 사용자들이 고려되는 경우, 재사용-3은 주파수 대역폭 재사용에서의 그것의 보존으로 인해 최고의 선택이 아닐 수 있다. 각각의 셀은 상기 셀 경계 사용자들을 위한 전력 이득을 달성하기 위해 전체 대역폭의 1/3만을 사용하며, 대역폭 내지 전력의 트레이드 오프가 항상 이점이 있는 것은 아니다. 이러한 목적을 위해, 플렉스-대역(Flex-Band) 방식이라고 지칭되는, 더 플렉시블한 "주파수-재사용"방식이 사용될 수 있다.
플렉스-대역(Flex-Band) 제안에 있어서, 모든 캐리어들은 모든 셀들 내에 사용될 수 있다. 따라서, 주파수-재사용의 관점에서 그것은 재사용-1 방식이다. 그러나, 각각의 캐리어는 동일한 셀 내에서 상이한 전력 레벨을 선택하도록 허용된다. 서로 다른 셀들은 상기 셀 내에서 서로 다른 전력-재사용 방식을 사용한다. 명백하게, 상기 플렉스-대역 제안은 본질적으로, 부분적인 전력 재할당 방식이며, 간단한 재사용-1 방식 및 재사용-3 방식들 모두가 그것의 특별한 경우들이다. 표기의 간략함을 위해, 주파수 재사용-1 방식은 재사용-1로서 지칭될 수 있으며, 주파수 재사용-N 방식은 재사용-N 방식으로 지칭될 수 있다.
셀룰러 네트워크들에서, 스펙트럼 효율성은 대역폭에 의해 정규화된 데이터 커패시티(capacity)로서 정의될 수 있다. 더욱이, 상기 스펙트럼 효율성은 서로 다른 기술들 간에서 비교하기 위한 중요한 시스템 성능 메트릭일 수 있다. 구체적으로, 상기 스펙트럼 효율성은 특정 개수의 데이터 사용자들이 셀들 내에서 균일하게 드롭될 때 대역폭에 의해 정규화된 셀 전체 스루풋이다. 추가적으로, 상기 셀 스루풋은 특정 공정성 기준이 시스템 내 서로 다른 사용자들 간에 강제되는 경우 측정된다(예를 들어, 상기 시스템은 기지국 근처 사용자들에 모든 그것의 자원을 둠으로써 그것의 스루풋을 최대화할 수 없다).
다음은 스펙트럼 효율성의 관점으로부터, 멀티-캐리어 다운링크 내에서 부분적인 전력 재할당 방식을 채용하는 것이 유리한지의 여부를 분석한다. 구체적으로, 부분적인 전력 재할당 방식 하에서의 상기 시스템의 커패시티 영역이 조사되어 상기 균일한 전력 할당 방식 하에서의 커패시티 영역에 비교될 수 있다. 예를 들어, 다음이 결정될 수 있다:
(1) 사용자가 고정된 전력 제약을 가지고 각각의 시간 슬롯 내에서 스케줄링되는 단일-셀 TDMA 방식에 있어서, 부분적인 전력 재사용 방식은 재사용-1 방식과 비교할 때 더 나은 커패시티 영역을 획득할 수 있다. 그러나, 상기 개선을 적을 수 있으며, 만약 스케줄링 될 수 있는 하나 초과의 사용자가 각각의 캐리어에서 사용되는 경우, 상기 동일한 개선은 심지어 재사용-1 방식을 사용하더라도 달성될 수 있다.
(2) 멀티-셀 시스템에서, 상기 커패시티 영역은 부분적인 전력 재할당에 의해 개선될 수 있다. 이러한 개선은 슬롯당 단일 사용자를 릴렉싱함으로써 달성될 수 없으며, 이는 부분적인 전력 재사용이 멀티-셀 멀티-사용자 시스템에서 상기 커패시티 영역을 달성하도록 할 수 있음을 나타낸다.
(3) 멀티-셀 시스템의 커패시티 영역은 추가적으로, 부분적 전력 재사용 방식에서 시간 변경을 도입함으로써 더 개선될 수 있는데, 상기 부분적 전력 재사용 방식은 기회론적 전력 재할당 방식이며 또한 브리딩-셀 방식으로도 지칭된다. 이러한 방식에서, 각각의 셀은 서로 다른 주파수 및/또는 위상을 가지고, 혹은 달리 말해, 서로 다른 전력 할당 패턴을 가지고 그것의 전송 전력을 변경시킬 수 있다. 전력 할당 패턴의 전체 개수는 제한될 수 있으며, 전체 네트워크에 걸쳐 재사용될 수 있다. (예를 들어, 그 현재 전송 전력 및 셀간 간섭에 따라) 채널 조건이 양호한 경우, 셀 경계 사용자들을 스케줄링 할 수 있고, 상기 채널이 열악한 경우 기지국 근처 사용자들을 스케줄링 할 수 있다.
광대역 셀룰러 다운링크는 주어진 개수의 캐리어들과 함께 고려될 수 있다. 서로 다른 캐리어들 내에 스케줄링된 통신들은 서로 간섭하지 않는 한편 상이한 셀 들 내의 동일한 캐리어들에서의 동시적인 통신은 셀간 간섭을 생성한다. 이는 또한 공동-채널 간섭이라 지칭된다. 이론적으로, 기지국들간의 완벽한 백홀을 가정하는 경우, 이웃하는 셀들에서의 현재 전송들이 논-캐주얼 방식으로 알려질 수 있는 경우, 공동-채널 간섭을 제거하기 위해 각각의 기지국에서 코스타 사전-코 딩(Costa Pre- coding)을 적용할 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 다음 두 가지 어려움들로 인해 실제로 실용적이지 않을 수 있다: (i) 코스타 사전-코딩은 기지국에서의 채널 사이드 정보에 대한 완벽한 지식을 이용한다; (ii) 이러한 방식은 심볼-레벨 글로벌 시스템 동기화를 보강한다. 추가적으로, 이러한 방식의 복잡성이 매우 높다. 따라서, 상기 기지국에서 이러한 방식이 사용될 것이라고 가정되지 않는다. 각각의 기지국은 이롭지 않을 수 있는 잡음에 순수하게 부가적인 것으로서 셀간 간섭을 처리할 수 있다.
간략함을 위해, 시간이 할당될 것이라고 가정될 수 있다. 각각의 슬롯에 있어서, 셀당 캐리어당 하나의 사용자가 (예를 들어, TDMA 방식으로) 전송하도록 허용될 수 있다. TDMA 다운링크는, 예를 들어, IS-856 (EV-DO) 시스템들을 포함하는 많은 시스템들로 채택될 수 있다. 이러한 가정으로, 셀간 간섭은 완화될 수 있고, 따라서, 상기 셀간 간섭에 대한 전력 재사용 방식들의 효과가 리뷰될 수 있다. 비록 TDMA 방식이 여기에 설명되지만, 하나 초과의 사용자가, OFDM-기반 네트워크 내에서 가능한 직교 시스템 자원을 사용하여 동일한 슬롯 내에 스케줄링되도록 허용될 수 있음이 이해되어야 한다.
사용자들은 고정되었다고 가정될 수 있다(예를 들어, 채널은 사용자와 기지국 간의 AWGN 일 수 있으며, 상기 채널은 통신 시간 스케일과 비교시 더 슬로우(slow) 시간 스케일로 변경한다). 사용자 i 가 슬롯 t에 할당되는 경우, 사용자는
Figure 112009022480403-pct00013
의 bps(bit per second)의 레이트로 전송할 수 있으며, 여기서 hi는 사용자 i와 그것의 서빙 기지국 간의 채널 이득이며, Pt(t)는 시간 t에서의 그것의 전송 전력이다. N0은 잡음 전력 밀도이다(예를 들어,다음 할당된 N0 =1이다). 추가적으로 기지국에서의 전력 비용(예를 들어 캐리어 당 사용된 평균 전력)은 Pm만큼 바운딩될 수 있다.
시스템 용량을 최대화하기 위해 서로 다른 셀들에서 서로 다른 캐리어들에 전력 레벨들을 할당하는 방법에 관한 결정이 이루어질 수 있다. 데이터 네트워크에서, 스펙트럼 효율성(비트/초/Hz)은 서로 다른 네트워크들을 비교하기 위해 유용한 커패시티 메트릭일 수 있으며, 여기서 모든 사용자들은 무한 백로깅(infinite-backlogged)된다고 가정한다. 그러나, 스펙트럼 효율성은 상기 네트워크 내의 사용자들 사이에 주어진 공정성 기준과 연관되어 일반적으로 정의되며, 따라서, 폐쇄-형태 표현들로 특성화되기에 어렵다. 따라서, 다음은 상기 스펙트럼 효율성 대신 커패시티 영역을 가정할 수 있다. 공정성 제약 하에서의 스펙트럼 효율성은 상기 커패시티 영역 내의 동작점으로서 보여질 수 있다. 상기 커패시티 영역을 고려함으로써, 서로 다른 공정성 제약 하에서의 상이한 방식들의 영향이 평가될 수 있다. 일 예에 따라, 2-사용자 시스템에 대한 커패시티 영역이 고려될 수 있으며, 여기서 하나의 사용자는 셀-경계가 되도록 선택되며, 나머지 다른 하나는 기지국에 가깝다. 이러한 모델은 로딩된 시스템의 양호한 간략화이며, 여기서 다수의 사용자들이 각각의 셀에서 균등하게 드롭된다.
각각의 모바일은 광대역 모바일일 수 있다(예를 들어, 그것은 상기 캐리어들 모두 혹은 일부분으로 스케줄링 될 수 있다). 상기 시스템 스케줄러는, 모바일이 특정 캐리어를 통해 전송/수신할 수 있을지 혹은 아닌지의 여부에 관해 우려함이 없이 각각의 캐리어를 통해 어느 사용자들이 전송할지를 선택할 수 있다.
단일 셀 시나리오: 오직 단일 셀 및 단일 사용자만이 고려되는 경우, 고려된 문제점은 병렬 채널들에 대한 포인트-대-포인트 통신 문제점으로 저하될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 샤논(Shannon) 커패시티 공식의 오목점(concavity)으로 인해, 상기 병렬 채널들에 대해 균일하게 전력을 할당하고, 사용가능한 자유도의 전체 사용을 하는 것이 최적일 수 있다(예를 들어, 캐리어들 및 시간에 대해 전력 할당을 가변시키는 것은 어떠한 이득도 없다). 그러나, 멀티-사용자 시나리오에서, 이러한 관측은 더이상 참이 아니다. 다른 말로, 균일한 전력 할당 방식보다 더 잘 수행하기 위해 캐리어 혹은 시간에 대해 전력을 가변시키는 것으로부터 이점이 획득될 수 있다. 편의성을 위해, 아래에서, 균일한 전력 할당 방식은 단순한 재사용-1 방식이라 지칭된다.
다음으로, 2 캐리어 시스템 하에서 2명의 사용자들에 대한 커패시티 영역이 평가될 수 있는데, 여기서, 각각의 캐리어는 시변 전력 레벨을 선택한다.
고정된 전력 할당 방식 하에서의 커패시티 영역: 이 섹션에서, 2개 캐리어를 사용하는 2-사용자 단일-셀 시스템이 평가된다. 상기 2개 캐리어들에 할당된 전력 벡터는 (P1, P2)이다. 섹션의 주요 결과는 후속하는 정리로 요약된다.
정리 1 : 시스템 내 2명의 사용자들에 대한 경로 손실 이득들이 h1, h2라고 가정하고,
Figure 112009022480403-pct00014
를 만족한다고 가정한다. 고정된 전력 할당 방식 하에서의 커패시티 영역(P1, P2) (P2≥ P1)은 4개의 커패시티 벡터들 (0, 0), (R1, 0), (0, R2), 및 (R'1, R'2)의 볼록 외면(convex hull)이며, 여기서, R1, R2, R'1, R'2 는 아래에 정의될 수 있다.
Figure 112009022480403-pct00015
주의: 도 14에 예시된 커패시티 영역은 (0, 0), (R1, 0), (0, R2), 및 (R' 1, R'2)에 의해 주어진 꼭짓점을 가지는 다각형이다.
Figure 112009022480403-pct00016
는 캐리어들 모두가 내내 사용자 i 만을 스케줄링하는 경우의 사용자의 커패시티이다.
Figure 112009022480403-pct00017
이므로, 사용자 1은 열악한 사용자라 지칭될 수 있고, 사용자 2는 양호한 사용자라 지칭될 수 있다. 유사하게, 캐리어 1은 양호한 캐리어라고 지칭되고 캐리어 2는 열악한 캐리어라 지칭될 수 있다. (R'1, R'2)는 상기 양호한 사용자가 열악한 사용자에 대해서만 스케줄링되고 상기 열악한 사용자는 양호한 사용자에 대해서만 스케줄링 되는 경우의 커패시티 투플(tuple)이다. 도 14는 이러한 영역의 일 예를 도시한다.
이러한 영역은 본질적으로 2개 캐리어들에 대한 커패시티 영역의 컨볼루션이 다. 구체적으로, 상기 영역은 2개의 레이트 투플들의 합산의 형태로 표현될 수 있는 모든 레이트 투플들로 구성되며, 각각은 캐리어의 커패시티 영역에 속한다. 이러한 합산은 또한 2개 볼록 영역의 Minkawski 합산이라 지칭된다.
증명: 상기 달성은 간단할 수 있다. 오직 사용자 1만을 캐리어 2에 스케줄링함으로써(예를 들어, 열악한 사용자는 양호한 캐리어의 모든 자원을 사용한다), 사용자 1이 캐리어 2에 스케줄링된 시간의 일부분을 변경함으로써, 엔드 포인트들(R1, 0) 및 (R'1, R'2)를 가지는 직선 상의 포인트들이 달성될 수 있다. 반면, 오직 사용자 2만을 캐리어 1에 스케줄링함으로써, 그리고 사용자 2가 캐리어 2 내에서 스케줄링되는 시간의 일부분을 변경함으로써, (0, R2) 와 (R'1, R'2) 사이의 직선이 달성될 수 있다.
도 15는 그래프 방식을 통해 역(converse)을 예시한다. 도 15에서 직선 I은 캐리어 1에 대한 커패시티 영역의 경계를 나타내고, II는 캐리어 2에 대한 커패시티 영역의 경계를 나타낸다. 열악한 사용자가 양호한 캐리어에 대해 더 큰 인자를 스케줄링함으로써 상기 더 큰 인자에 의해 개선될 수 있도록, 상기 2개 캐리어들에 대한 2개 커패시티 영역들이 비교되는지의 여부에 대한 관측이 이루어질 수 있다. 이는 다시 상기 커패시티의 오목점으로 인한 것이다. 따라서, 선 I은 선 II에 비해 경사진다.
이후, 상기 2-캐리어 시스템의 커패시티 영역은 캐리어 1의 커패시티 영역 내의 레이트 투플 및 캐리어 2의 커패시티 영역 내의 레이트 투플의 합산으로서 기 록될 수 있는 레이트 투플들의 세트이다. 단순함을 위해, 상기 커패시티 영역은 I + II 와 동일할 수 있다. 명백하게, 커패시티 영역은 I + II' 및 I' + II에 의해 바운딩되어야 하며, 여기서 I' 및 II' 역시 도 5에 도시된다. 구체적으로 라인 I'은 II와 평행이며 I과 동일한 엔드 포인트 상에서 R2 축과 교차한다. II'는 I와 평행이며 II와 동일한 엔드 포인트 상에서 R1과 교차한다. 유사하게, 직선 III은 직선 I' 및 II와 평행이며 (0, R2)에서 R2 축과 교차하는 한편, 직선 IV는 직선 I 및 II'와 평행이며 (R1, 0)에서 R1 축과 교차한다.
추가적으로, III=I' + II 및 IV= I+ II'임이 보여질 수 있다. III=I'+II임을 보이기 위해(다른 증명 역시 유사할 수 있다), I' 상에서의 임의의 포인트(x1, y1) 및 II 상의 임의의 점(x2, y2)이 III에 상주함을 보이는 것이면 충분하다. 이는 I' 및 II 가 동일한 기울기를 가지므로 참이며, 따라서, 상기 2개 포인트가 다음과 같이 설명될 수 있다.:
Figure 112009022480403-pct00018
여기서, s는 공통 기울기이며, C1과 C2는 두 개의 상수들이다.
Figure 112009022480403-pct00019
및
Figure 112009022480403-pct00020
인 임의의 선택에 대해,
Figure 112009022480403-pct00021
Figure 112009022480403-pct00022
임이 보여질 수 있다. 다음, 직선
Figure 112009022480403-pct00023
은 III과 일치함이 보여질 수 있다. 그것은 (0, R2)가 (5)를 만족시키는, 예를 들어, R2 = C1 + C2임을 보여주는 것으로 충분하다. 이는 자명한데, 왜냐하면 C1 및 C2는 모든 자원들이 할당되는 경우 캐리어 1 및 2 내에서 사용자가 달성하는 레이트인 반면 R2는 사용자가 두 캐리어들 모두에서 획득할 수 있는 최대 레이트이기 때문이다. 정리는 다음과 같다.
상기 증명의 부산물은, 커패시티의 관점에서 멀티-캐리어 시스템의 최적 스케줄링 정책이 달성될 수 있다는 점이다.
추론 1 : 고정된 전력-할당 2-캐리어 시스템의 커패시티 영역의 경계에서 임의의 포인트를 달성하기 위해 다음 중 적어도 하나는 참이어야 한다 (1) 양호한 사용자는 열악한 캐리어에서만 스케줄링된다; 또는 (2) 열악한 사용자는 양호한 캐리어에서만 스케줄링된다.
증명: 조건 (1) 또는 (2)를 만족시키지 않는 방식에 의해 달성될 수 있는 상기 도시된 커패시티 영역의 경계에 포인트가 존재한다고 가정하자. 시 말하면, 커패시티 경계에서의 레이트 투플을 실제로 달성하는 캐리어들 모두에 두 사용자 모드 스케줄링되는 방식이 사용될 수 있다.
Figure 112009022480403-pct00024
는 사용자 i가 캐리어 j에 대해 스케줄링되는 시간 부분이 됨을 가정하자. 따라서,
Figure 112009022480403-pct00025
이다. 이러한 방식에 의해 달성되는 레이트 투플은, 따라서,
Figure 112009022480403-pct00026
이며, 여기서,
Figure 112009022480403-pct00027
는 캐리어 j 내에 스케줄링되는 경우, 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00028
인 경우, 사용자 i의 커패시티이다. 따라서, 이루어질 수 있는 관측은 다음과 같다:
Figure 112009022480403-pct00029
예를 들어, 양호한 캐리어에서의 열악한 사용자는 거기에서 양호한 사용자들의 스케줄링보다 우세할 수 있다.
이러한 레이트 투플이
Figure 112009022480403-pct00030
및
Figure 112009022480403-pct00031
가 제로가 아닌 경우 경계상에 있지 못할 것임이 보여질 수 있는데, 예를 들어, 이러한 하나의 컴포넌트보다 엄격하게 더 큰 달성가능한 투플이 존재한다. 이를 보이기 위해, 시간 부분
Figure 112009022480403-pct00032
하에서 달성된 레이트 투플이 고려될 수 있으며, 여기서,
Figure 112009022480403-pct00033
는 다시 사용자 i가 캐리어j에 대해 스케줄링된 시간 부분이다. 더욱이,
Figure 112009022480403-pct00034
는 다음과 같이 선택될 수 있다:
Figure 112009022480403-pct00035
여기서, η 및 ε는
Figure 112009022480403-pct00036
를 만족시키는 작은 양수들이다. α들이 양수이므로, β 역시 양수이도록 충분히 작은 η 및 ε가 식별될 수 있다.
이러한 방식에 의해 달성된 레이트 투플은
Figure 112009022480403-pct00037
컴포넌트하에서의 레이트 투 플보다 적절하게(wisely) 더 큰
Figure 112009022480403-pct00038
가 되도록 보여질 수 있다. 따라서, 모순이 존재한다.
주의: 이 가설은 멀티-캐리어 시스템에서 스케줄링 정책들에 대한 일반적인 가이드라인을 제공한다. 아래에 도시된 바와 같이, 동일한 규칙 역시 셀간 간섭이 존재하는 멀티-셀 시스템에서 참이다.
재사용-1 방식과의 비교: 고정된 전력 할당 방식 하에서의 커패시티 영역은 위에서 평가되었다. 이제, 일반적인 (P1, P2) 할당 하에서의 커패시티 영역을 재사용-1 방식하에서의 커패시티 영역과 비교함으로서, 상기 캐리어들에 대해 균일하게 전력을 할당하는 것이 최적인지의 여부가 결정될 수 있다.
명백하게, 단일 사용자 경우에서 살펴본 바와 같이, 2개의 극점들 (R1, 0) 및 (0, R2)에 대해, 단일 재사용-1 방식과는 차이를 두는 것이 차선이다. 일반적인 (P1, P2) 방식하에서의 커패시티 영역이 균일한 전력 할당 방식 하에서의 커패시티 영역의 서브셋인지의 여부는 아직 증명되지 않았다. (P1, P2)를 신중하게 선택함으로써, 상기 커패시티 영역의 일부 부분에서 균일한 전력 할당 방식과 비교시 유리한 결과들이 달성될 수 있다.
보조정리(Lemma) 1 : h1 < h2인 2-사용자 2-캐리어 단일 셀 시스템을 고려한다. (P1, P2)하에서의 커패시티 영역은 재사용-1 방식 하에서의 커패시티 영역의 서브세트가 아니게 되는 전력 할당 방식 (P1, P2)이 존재한다.
증명: 이를 살펴보기 위해, (3) 및 (4)에 정의된 바와 같은 포인트(R'1, R2)가 고려된다. 재사용-1 하에서의 커패시티 영역이 시스템 가정 하에서 선형 영역이므로, (R'1, R'2)는, 그것이 재사용-1 커패시티 여역에 포함되지 않을 수 있는 육각의 꼭지점이므로, 여기에서 고려되는 후보이다.
커패시티 영역은 다음과 같이 쓰일 수 있다
Figure 112009022480403-pct00039
따라서, 이는,
Figure 112009022480403-pct00040
,
Figure 112009022480403-pct00041
이고,
Figure 112009022480403-pct00042
가 되도록 하는
Figure 112009022480403-pct00043
가 존재함을 보여주는데 충분하다. 상기 부등식의 좌변은
Figure 112009022480403-pct00044
로서 정의될 수 있다. 따라서,
Figure 112009022480403-pct00045
이다.
또한,
Figure 112009022480403-pct00046
의 1차 도함수는
Figure 112009022480403-pct00047
이다.
또한,
Figure 112009022480403-pct00048
인 경우,
Figure 112009022480403-pct00049
이다. 이는 참일 수 있는데, 왜냐하면,
Figure 112009022480403-pct00050
이기 때문이며,
여기서
Figure 112009022480403-pct00051
는
Figure 112009022480403-pct00052
로 정의될 수 있으며,
Figure 112009022480403-pct00053
에 대해 단조 감소 함수가 됨을 보여줄 수 있다. 이러한 보조 가설은 (7) 및 (8)에 따른다.
여기서부터, 만약 (P1, P2)가 적절히 선택된 경우 사용 함수 혹은 등가적으로 공정성 기준의 특정 선택에 대한 재사용-1 방식보다 더 나은 결과들을 얻을 수 있다. 반면, 균일하지 않은 전력 할당은 대부분의 시스템 자원들이 사용자들 중 하나에 할당되는 엔드 포인트들로 동작점이 시프트하는 경우 차선의 성능을 이끌어낸다. 이러한 특징들은 도 16에 도시된다.
기회론적 전력 할당 하에서의 커패시티 영역 : 단일-셀 2-캐리어 시스템에 대한 커패시티 영역은 시간에 대한 시변 전력 할당을 도입함으로써 고려될 수 있다. 구체적으로, 각각의 시간 슬롯에서, 상기 시스템의 스케줄러는 (1)각각의 캐리어를 통해 어느 사용자에게 전송할지, 및 (2) 평균 전력 제약 하에서 각각의 캐리어들을 통해 어느 전력 레벨을 사용할지를 모두 결정할 수 있다.
시변 전력 할당을 허용하는 것에 대한 이점은 도 16으로부터 명백하다. 예시된 바와 같이, 커브(1602)는 재사용-1 하에서의 커패시티 영역이고, 커브(1606)는 시간 공유 하에서의 커패시티 영역이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 실제 커패시티 영역에 대한 경험이 없는 하한 경계(lower bound)는 재사용-1 방식의 2개 엔드 포인트들과 임의의 전력 할당 방식 하에서의 더 나은 성능 포인트(P1, P2) 사이에서 시간-공유를 수행함으로써 획득될 수 있다. 이는 모든 포인트들에서 재사용-1보다 성능이 뛰어날 수 있는 2개 직선들로 커패시티-영역 커브가 구성되는 것을 얻는다. 상기 커패시티 영역은 모든 가능한 (P1, P2) 할당을 관찰함으로써 추가로 최적화될 수 있다. 그러나, 이러한 방식은 필수적으로 최적이 아니다. 다음으로, 그것은 추가적인 최적화가 획득될 수 있는지의 여부 및/또는 다음 정리에 보이는 바와 같은 최적 사용자 및 전력 스케줄링 정책이 무엇인지를 결정할 수 있다.
정리 2: 시스템에서 두 명의 사용자들에 대한 경로 손실 이득이 h1, h2이라고 가정하자. 단일-셀 2-캐리어 시스템의 커패시티 영역은 다음 레이트 투플들
Figure 112009022480403-pct00054
의 볼록 외면이다.
주의 : 상기 표현들에서, α는 일반적인 시간-공유 파라미터이며, 이는 시스템이 상기 사용자들 중 하나를 스케줄링하는 시간 부분을 나타낸다. P1 및 P2는 전력-공유 파라미터들로서 보여질 수 있다. 이러한 정리는 캐리어 당 슬롯 당 일 사 용자(one-user-per-slot-per-carrier) 제약 하에서 커패시티 영역의 경계에 있는 임의의 포인트를 달성하기 위해, 최적 방식이 단순한 시간-공유 방식 대신, 재사용-1 하의 직선 영역을 획득하는 시간/전력 공유 방식을 사용한다. 이러한 방식에서, 상기 시스템은 그것이 다른 사용자들을 스케줄링할 때 이에 따라 다른 전력 레벨들을 선택한다. 전력 레벨이 선택된 후, 상기 시스템은 동일한 사용자가 스케줄링될 때 그것에 고정한다.
증명: 구현가능성은 명백하다. 사용자 1은 두 캐리어들에 대해 전체 세그먼트들 중 α에서 스케줄링될 수 있고, 전송을 위해 전력 P1을 사용할 수 있다. 사용자 2는 P2를 사용하여 전체 세그먼트들 중 1 - α에 스케줄링된다.
반대의 경우, 상기 정의된 커패시티 영역 밖에 있는 어떠한 레이트 투플도 달성되지 못한다는 점이 논쟁이 될 수 있다. 임의의 스케줄링 정책에 대해, 사용자 1은 평균 전력 P1을 사용하여 전체 세그먼트의 α부분을 획득하고, 사용자 2는 평균 전송 전력 P2를 사용하여 상기 세그먼트들의 나머지 부분들을 획득한다. 상기 커패시티의 오목부로 인해, 이러한 스케줄링 정책 하에서 사용자 1이 획득한 레이트는, 상기 사용자에게 할당된 세그먼트들(또는 자유도들)에 걸쳐 균일하게 전력을 확산시킴으로써 달성될 수 있는
Figure 112009022480403-pct00055
에 의해 상한 바운딩된다. 유사한 논쟁이 사용자 2에 대해 이루어질 수 있다.
이루어질 수 있는 또다른 관측은 정리 2의 증명에서 2개의 캐리어들이 존재한다는 사실이 무관할 수 있다는 점이다. 이러한 방식은 단일-캐리어 시스템으로 용이하게 확장될 수 있는데, 여기서 플렉시블한 시간/전력은 단일 재사용-1 방식에 비교할 때 더 나은 커패시티 영역을 달성하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 방식 및 재사용-1 방식 하에서의 커패시티 영역 간의 비교가 도 17에 도시된다. 도 17은 단순한 재사용-1, 일반적인 시간/전력 공유 및 중첩 하에서 커패시티 영역들의 일 예시적인 비교를 예시한다. 도시된 바와 같이, 1702는 재사용-1 하의 커패시티 영역을 나타내고, 1704는 기회론적인 전력 할당 하에서의 커패시티 영역을 도시하고, 1704는 기회론적 전력 할당 하에서의 커패시티 영역을 도시하고, 1706은 중첩 하에서의 커패시티 영역을 나타낸다.
상기 단순한 재사용-1 방식에 비해 플렉시블한 시간/전력 공유의 이점은 두 사용자들 간의 차가 점점 작아짐에 따라 감소할 수 있다. 또한, 만약 슬롯 당 일 사용자 제약이 다수 사용자들의 스케줄링을 허용하기 위해 제거된다면, 정보-이론 커패시티 영역은 중첩 코딩 및 디코딩에 의해 달성되는데, 이는 시간/전력 공유 하에서의 커패시티 영역보다 더 나을 수 있다.
전력이 시간 경과에 따라 임의로 변경하도록 하는 것은 셀룰러 네트워크들에서 바람직하지 않을 수 있는데, 왜냐하면, 이는 셀간 간섭의 진동(fluctuation)을 야기할 것이며, 따라서, 채널 품질 트래킹을 어렵게 할 것이기 때문이다. 반면, 중첩 코딩 역시 시스템에 복잡성을 가중시킨다. 따라서, 시간/전력 공유 또는 중첩 코딩을 적용함이 없이 상기 선형적인 재사용-1 영역 이상의 커패시티 영역을 달성하는 대안적인 방법들이 보강될 수 있다.
스펙트럼 효율성을 개선하기 위한 가능성은 멀티-캐리어 시스템을 도입하는 것이다. 2-캐리어 시스템을 가지는 것은, 전력 레벨들 및 스케줄링 정책들을 주의 깊게 선택함으로써, 상기 선형 영역 밖에서 일부 레이트 투플들을 달성할 수 있다. 이제, 무한 개의 캐리어들을 가지는 시스템을 고려하자. 이 경우, (상기 개수의 캐리어들에 의해 정규화된) 커패시티 영역은 플렉시블한 시간/전력 공유 하에서 단일-캐리어 커패시티 영역과 동일할 수 있는데, 왜냐하면, 시간 도메인에서의 시간/전력 공유 방식에서 제안된 것과 유사한 방식으로 전력이 캐리어들에 할당될 수 있기 때문이다.
유한 개수의 캐리어들을 고려하는 경우, 시변 전력 할당이 허용되지 않는 경우 양자화 에러가 초래될 수 있다. 구체적으로, 특정 전력 레벨을 사용하는 자유도의 비율은 더 이상 무한대의 정밀도가 아니다. 따라서, 유한개의 캐리어들을 사용하여 달성가능한 커패시티 영역은 시간/전력 공유 하에서 단일-캐리어 커패시티 영역의 서브세트일 것이다.
직교 시스템에 있어서, 수퍼 선형 커패시티 영역은 심지어 단일 캐리어를 사용하여서도 달성될 수 있는데, 왜냐하면 다수의 서브-캐리어 톤들이 하나의 캐리어 내에 포함될 수 있기 때문이다. 만약 하나 초과의 사용자가 동일한 캐리어 내의 동일한 시간 슬롯에서 스케줄링되도록 허용되는 경우, 열악한 사용자가 스케줄링될 수 있고 상기 톤들의 나머지에서 스케줄링될 수 있는 톤들 중 몇몇에 대해 더 많은 에너지가 사용될 수 있다. 추가적으로, 단일 셀 시나리오는 슬롯 당 캐리어 당 일 사용자 제약 하에서 멀티-캐리어 시스템과 유사할 수 있다.
2-셀 시나리오가 평가될 수 있다. 단일-셀 시나리오와 유사하게, 멀티-캐리 어 시스템에 대한 커패시티 영역이 리뷰될 수 있고, 이후 기회론적 전력 할당 방식 하에서의 커패시티 영역이 분석될 수 있는데, 이는 단일 캐리어 시스템들에 적용될 수 있다. 2-셀 경우에 대해, 커패시티 영역의 정의는 전술된 커패시티 영역과는 약간 다를 수 있다. 예를 들어, 다음은 가정들을 제공하고 2-셀 시나리오에 대한 커패시티 영역을 정의한다.
정의들 및 가정들: 상기 2-셀 시나리오에 대해 설명되는 커패시티 영역은 상기 셀들 중 하나 내의 사용자들에 대한 커패시티 영역일 수 있다. 관심 대상인 셀은 프라이머리 셀(primary cell)이라 지칭될 수 있고, 나머지 다른 셀은 간섭 셀 혹은 단순히 간섭자라고 지칭될 수 있다. 명백하게, 상기 프라이머리 셀의 커패시티 영역은 간섭자 셀에서의 전송 전력에 따른다. 상기 간섭지는 자신의 캐리어들에서 최대 할당된 전력에서 손상(blasting)된다고 가정될 수 있다. 이러한 가정은 스펙트럼 효율성이 계산되는 로딩된 시스템 내에서 유효하다.
커패시티 영역에 영향을 미칠 수 있는 또다른 인자는 상기 간섭자 셀의 캐리어들에서의 전력 할당이다. 이러한 목적을 위해, 또다른 가정은 이들 두 셀들 간의 대칭성에 관한 것이다. 구체적으로, 각각의 셀에 L 개의 캐리어가 있다고 가정하고, 상기 프라이머리 셀은 전력 벡터
Figure 112009022480403-pct00056
를 L개 캐리어들에 할당한다고 가정한다. 대칭형 가정에 의해, 상기 전력 할당은 P의 순열이 되도록 간섭자 셀에서 제약될 수 있다. 추가적으로,
Figure 112009022480403-pct00057
가, 프라이머리 셀이 전력 레벨 P1을 할당하고 간섭자가 P7을 할당하는 캐리어들의 부분이 된다고 가정하면,
Figure 112009022480403-pct00058
이다.
일 예로서, 2개의 캐리어들이 각각의 셀에 존재하는 경우를 가정하자. 만약 (P1, P2)이 프라이머리에서 사용된다면, 대칭적인 가정은, 간섭자에서의 2개의 캐리어들로의 전력 할당을 (P1, P2) 또는 (P2, P1)가 되도록 제한한다. 상기 간섭자 내의 어떠한 다른 전력 할당들(예를 들어, 임의의 다른 전력 레벨들을 사용하는 전력 할당들)이 배제될 수 있다.
간섭자의 존재로 인해, 모바일로부터 두 셀들로의 채널 품질은 사용자의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 표기상의 편의를 위해, η는 사용자 i의 경로 손실비가 되며, 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00059
이며, 여기서
Figure 112009022480403-pct00060
는 사용자 i와 셀 k 간의 경로 손실을 나타낸다.
Figure 112009022480403-pct00061
를 도입한 후, h'에 대한 수퍼 인덱스 및 사용자의 채널은 사용될 필요가 없으며, 채널 이득
Figure 112009022480403-pct00062
및 경로 손실비
Figure 112009022480403-pct00063
로써 나타날 수 있다.
일반적으로,
Figure 112009022480403-pct00064
및
Figure 112009022480403-pct00065
는 반드시 완전히 상관되지는 않는다. 만약, 예를 들어 2개 모바일이 있다면, 더 나은
Figure 112009022480403-pct00066
를 가지는 모바일이 더 큰 경로 손실비를 가질 수 있다. 다수의 사용자들이 고려되는 경우, 문제의 복잡도를 감소시키기 위해,
Figure 112009022480403-pct00067
및
Figure 112009022480403-pct00068
가 완전히 상관되지 않는다고 가정될 수 있는데, 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00069
이면
Figure 112009022480403-pct00070
이다. 이러한 가정으로, 더 나은 채널 품질을 가지는 사용자들에 대해, 이들 역시 상기 간섭자로부터의 더 적은 간섭을 알게 되고, 따라서, 경로 손실
Figure 112009022480403-pct00071
은 "양호한" 사용자와 "열악한"사용자 사이에서 구별될 수 있다.
고정된 전력 할당 하에서 2개 캐리어들을 가지는 시스템 커패시티: 우선, 시스템 내의 각각의 셀들에 있는 2개 캐리어들이 고려될 수 있다. 간섭자의 존재로 인해, 균일한 전력 할당 방식은 심지어 단일 사용자에 대해서도 최적임이 보장되지 않는다. 예를 들어, 셀 경계 내의 사용자, 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00072
를 고려한다. 이 경우, 균일한 전력 할당은 거의 0인 SNR을 초래하며, (14)에 따라, 상기 시스템이 상기 모든 자원들을 상기 사용자에게 2 bps로 할당하는 경우, 이 사용자에 대한 합산 레이트를 더 제한한다. 그러나, 모든 전력들이 상기 캐리어들 중 하나에 할당되는데, 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00073
를 선택하면, 이 사용자는 장도의 절반을 유실할 것이고, 사용시 상기 캐리어 상의 전력 이득을 획득할 것이다.커패시티 형성의 오목점으로 인해, 상기 간섭이 변하지 않는 경우, 상기 대역폭의 일부분에 상기 전력을 집중시키기보다는 더 많은 자유도를 사용하는 것이 유리하다. 그러나 간섭자의 존재시, 전력 이득이 자유도에서의 손실보다 우세할 수 있음이 가능하다. 구체적으로, (14)의 공식을 사용하여,
Figure 112009022480403-pct00074
할당 하에서의 SNR은
Figure 112009022480403-pct00075
이다. 제한된 간섭 시나리오에서,
Figure 112009022480403-pct00076
를 가진다. 명백하게, 이 경우, 특정 사용자들에 대한 커패시티 이득은 전력 할당이 균일한 전력 할당 방식과는 차이 나도록 함으로써 획득될 수 있다. 특히, 2-셀 시스템에서의 단일 사용자의 최대 커패시티는 다음과 같이 계산될 수 있다.
2개 캐리어들을 가지는 단일 사용자 커패시티: 다음 문제점이 분석될 수 있다: 소정의 사용자에 대한 협력적인 간섭자의 존재시 최적 전력 할당 방식은 무엇 인가? 다음 하위정리는 이 질문에 대답한다.
하위정리 2: 채널 이득
Figure 112009022480403-pct00077
및 경로 손실비
Figure 112009022480403-pct00078
에 의해 파라미터화된 모바일에 대한 최적 전력 할당 방식(모든 자원들이 프라이머리 셀 내의 단일 사용자에게 스케줄링될 수 있으므로, 가입은 이러한 정리에서 제거될 수 있다)은 재사용-1 혹은 재사용-2 방식, 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00079
또는
Figure 112009022480403-pct00080
이다.
증명: 이를 살펴보기 위해, 전력 할당 방식
Figure 112009022480403-pct00081
하의 사용자는 x의 함수로써 나타날 수 있는데, 이는 상기 균일 할당 방법과는 차이가 나도록 선택된 전력량이다:
Figure 112009022480403-pct00082
Figure 112009022480403-pct00083
는
Figure 112009022480403-pct00084
또는
Figure 112009022480403-pct00085
일 때
Figure 112009022480403-pct00086
에 대해 최대화될 수 있다.
Figure 112009022480403-pct00087
이므로,
Figure 112009022480403-pct00088
는
Figure 112009022480403-pct00089
구간 내에서 단조 감소하거나 증가한다.
이를 살펴보기 위해, x에 대한
Figure 112009022480403-pct00090
의 1차 도함수는
Figure 112009022480403-pct00091
이도록 평가될 수 있고, 여기서 극점 z1및 z2는 아래와 같이 정의된다
Figure 112009022480403-pct00092
Figure 112009022480403-pct00093
이도록 결정될 수 있다.
Figure 112009022480403-pct00094
인 경우, (9)에서의 (부호 없는) 4개 항목들은 모두 양수이다.
상기 증명에서의 zl > z2 에 대한 조건은
Figure 112009022480403-pct00095
이다. 다시 말해, (12)를 만족하는 사용자들에 대해, 최적의 전력 할당 방식은 재사용 2이다. 다시 말해, (12)를 만족시키지 못하는 모바일들에 대해, 최적의 전력 할당 방식은 재사용 1이다. 이러한 조건으로부터 유도될 수 있는 2가지 관측들(observations)이 있다.:
(1) 기지국에 전력 제약 Pm을 가정하면, 더 열악한 경로 손실비가 재사용-2 할당으로부터 더 유리할 수 있다; 그리고 (2) h 및 η에 의해 모바일이 제약된다고 가정하면, 이 모바일은 더 높은 전력 제약을 가지는 기지국에서의 재할당-2으로부터 더 이익을 얻을 가능성이 있다. 간단히 하자면, 재사용-2 할당이 많은 셀-경계 모바일들과의 간섭-제한 배치를 위해 더 유리하다.
2 사용자 커패시티 영역: 이전에서와 같이, 프라이머리 셀 내의 주어진 전 력 할당 벡터(P1, P2) 하에서의 2명 사용자들의 커패시티 영역이 고려될 수 있다. 위에서 사용된 바와 같이, 전력 할당은 간섭자 셀 내의 (P1, P2) 또는 (P2, P1)일 수 있다. 간섭자 내의 (P1, P2)은 이 경우 간섭-제한 배치 내에서 성능이 단순 재사용 1 방식과 다소 유사할 수 있으므로, 흥미있는 시나리오가 아닐 수 있다. 따라서, 프라이머리에서의 전력 할당(P1, P2) 및 간섭자에서의 (P2, P1) 하에서의 커패시티 영역이 평가될 수 있다.
정리 3 : 프라이머리 셀에 있는 2개 사용자들에 대한 경로-손실 이득이
Figure 112009022480403-pct00096
이고
Figure 112009022480403-pct00097
를 만족시킨다고 가정하자. 경로 손실 비
Figure 112009022480403-pct00098
가
Figure 112009022480403-pct00099
를 만족시킨다고 가정하자. 고정된 전력 할당 방식
Figure 112009022480403-pct00100
Figure 112009022480403-pct00101
하에서의 커패시티 영역은 4개 커패시티 벡터들
Figure 112009022480403-pct00102
및
Figure 112009022480403-pct00103
의 볼록 외면이며, 여기서
Figure 112009022480403-pct00104
및
Figure 112009022480403-pct00105
은 아래에서 정의된다.
Figure 112009022480403-pct00106
증명: 상기 증명은 정리 1에 대한 증명과 유사하다.
주의:
Figure 112009022480403-pct00107
는 두 캐리어들 모두가 사용자 i에 할당될 때의 커패시티일 수 있으면,
Figure 112009022480403-pct00108
는 양호한 사용자가 열악한 사용자로 스케줄링되고, 열악한 사용자가 양호한 사용자로 스케줄링될 때의 레이트 투플일 수 있다. 임의의 전력 할당 방 2 방식 하에서의 커패시티 방법의 커패시티 영역은 재사용 1 및 재사용 방식 하에서의 커패시티 영역들과 비교될 수 있다. 간략함을 위해, 양호한 사용자와 열악한 사용자가 프라이머리 셀에 공존하는 경우가 평가될 수 있다. 그러나, 양호함과 열악함의 정의는 단일 셀 경우에서 사용된 것들과는 상이함이 주목되어야 한다. 단일 셀 경우에서, 사용자가 얼마나 좋은지를 양자화하기 위한 명확한 제약이 존재하지 않을 수 있고 용어 양호함과 열악함은 상기 2명 사용자들 사이에서의 상대적인 채널 품질 비교로부터 기인한다. 여기서, 열악한 사용자는 (12)가 만족되는 h 및 η를 가지는 사용자일 수 있는 한편, 양호한 사용자는 (12)가 만족되지 않는 사용자일 수 있다. 도 18은 이러한 가정 하에서의 예시적인 커패시티 영역들을 예시한다.
도 18을 참조하면, 재사용 -1, 재사용-2, 및 (P1, P2)할당 하에서의 2-사용자 2-캐리어 2-셀 시스템이 예시된다. 1802에서, 재사용-1 커패시티 영역이 예시된다. 1804에서, 재사용-2 커패시티 영역이 예시된다. 추가적으로, 1806에서, (P1, P2) 커패시티 영역이 도시된다. 또한, 1808은 모든 전력 할당 방식들 하에서의 달성가능 영역들을 나타낸다. 도 18에 도시된 바와 같이, 양호한 사용자의 레 이트는 재사용-1 에서 최대화되는 반면, 열악한 사용자의 레이트는 재사용-2 방식에서 최대화된다. 일반적인 (P1, P2)에 대해, 커패시티 영역은 다시 정리 3을 특징으로 하는 볼록 영역이다.
또한, 임의의 전력 할당 방식 하에서의 달성가능한 레이트 투플들의 세트가 분석될 수 있다. 모든 전력 할당 방식들 하에서의 커패시티 영역들의 유니온(union)일 수 있으며, 역시 1808에 도시된다. 이 달성가능한 영역 내의 임의의 레이트 투플에 대해, 전력 할당 방식 및 이 레이트 투플을 달성하는 스케줄링 방식이 결정될 수 있다. 그러나, 이 영역이 반드시 볼록 영역은 아니라는 점이 이해되어야 한다.
기회론적 전력 할당: 도 18에서 달성되는 레이트 영역들에 대해 개선하는 방식들은 시변 전력 할당 방식을 도입하여 보강할 수 있다. 고정된 전력 할당 방식에 의한 상기 레이트 영역의 비-볼록성으로 인해, 상기 영역은 상이한 전력 할당 방식들 간의 시간-공유에 의해 개선될 수 있다. 일 예는 재사용-1 및 재사용-2를 사용하여 시간을 공유하는 것인데, 이는 포인트
Figure 112009022480403-pct00109
및
Figure 112009022480403-pct00110
를 연결하는 선형 영역을 획득하는 것을 실행할 수 있는 것이다. 또한, 단일 셀 경우와 유사하게, 시변 도입 이후, 스펙트럼 효율성 관점에서, 단일-캐리어 시스템과 멀티-캐리어 시스템 간의 큰 차는 존재하지 않는다. 따라서, 협력적인(corporative) 간섭자가 존재할 때의 평균 전력 제한 하에서의 커패시티 영역은 아래에 설명된 바와 같이 평가될 수 있다.
단일-캐리어 2-셀이 일 예에 따라 사용될 수 있다. 각각의 슬롯에서, 스케줄러는 전송을 위한 하나의 사용자 및 평균 전력 제약 하에서 전송하기 위한 전력 레벨을 선택할 수 있다. 다시, 프라이머리 셀에서의 스루풋을 최대화하기 위해, 간섭 셀은 완전히 차단될 수 있다. 여기서, 다시 대칭 가정이 사용될 수 있다. 구체적으로, 두 셀들 모두 동일한 전력 알파벳으로부터 선택되어야 한다고 가정될 수 있다. 전력 알파벳은 셀이 주어진 시간 슬롯에서부터 선택되도록 허용되는 이산 전력 레벨들의 세트이다. 전력 알파벳이 P1, P2, ..., PL,이라고 가정하면,
Figure 112009022480403-pct00111
인 매트릭스
Figure 112009022480403-pct00112
를 정의할 수 있으며, 여기서,
Figure 112009022480403-pct00113
는 프라이머리 셀이 전력 레벨 P1을 선택하는 한편 간섭자는 P7를 선택하는 시간 부분을 나타낸다. 대칭이
Figure 112009022480403-pct00114
이도록 강제될 수 있음을 가정한다.
기회론적 전력 할당 하에서의 단일 사용자 : 프라이머리 셀에서의 단일 사용자에 대한 커패시티가 리뷰될 수 있다. 간섭자가 존재하지 않을 때, 혹은 간섭자가 균일한 전력 할당 방식을 선택할 때, 예를 들어, 간섭자가 포함되는 경우, 프라이머리 셀에 대한 방식 역시 균일한 전력 할당 방식을 사용하는 것이다. 그러나, 협력적인 간섭자가 존재하는 경우, 문제점은 심지어 단일 사용자에 대해서도 잘 이해되지 않는다. 하나 초과의 사용자가 프라이머리 셀 내에 존재하고 멀티 사용자 문제점에 대한 고찰을 제공하는 경우, 단일 사용자 커패시티의 연구 역시 커패시티 영역 내의 엔드-포인트들을 이끌 것이다.
단일 사용자 커패시티 문제점은 아래와 같이 공식화될 수 있다:
Figure 112009022480403-pct00115
여기서, Cij는, 프라이머리 셀이 Pi를 선택하고 간섭자가 Pj를 선택하는 경우, (h 및η를 특징으로 하는) 사용자의 커패시티이다. 간략함을 위해, 다시 AWGN 샤논 커패시티 공식이 사용될 수 있으며,
Figure 112009022480403-pct00116
이다.
제약들(18) 및 (20)은 π의 정의로부터 기인한다. 제약 (19)는 평균 전력 제약으η로부터 후속하고, (21)은 대칭 가정의 결과이다.
이러한 문제는 상기 고려된 2-캐리어 문제의 확장이다. 실제로, 시간상에서 전력을 변경시키는 것은 주파수 도메인에서 전력을 변경하기 위해 어떠한 필수적인 차도 가지지 않으며, 시간이 무한대로 가는 경우를 제외하고는, 서로 다른 방식들 간의 더 세밀한 할당(혹은 시간공유)이 획득될 수 있다. 시스템이 무한개의 캐리어들을 가질 수 있다면, 캐리어들에 대한 최적의 전력 할당을 찾기 위한 문제점은 시간상으로 최적 전력 할당을 찾는 문제점과 실질적으로 유사하다.
정리 4: 기회론적 전력 할당 하에서의 단일 사용자에 대한 최대 레이트는 다음 최적화 문제에 대한 해(solution)에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112009022480403-pct00117
주의: 원래 무한-차원적 최적화 문제 (17)와 비교하면, 여기서 최적화 문제는 더 단순화될 수 있다. (23)에서, 상기 최적화는 4개 파라미터들
Figure 112009022480403-pct00118
및
Figure 112009022480403-pct00119
를 가지며, 다음과 같이 해석될 수 있다. 상기 최적화(23)는 본질적으로, 재사용-1 및 재사용-2 방식 사이에서 시간/전력 공유이다.
Figure 112009022480403-pct00120
및
Figure 112009022480403-pct00121
는 상기 재사용-1 및 재사용-2 방식들을 각각 사용하는 시간 부분에 대응한다. P1 및 P2는, 평균 전력 제약이 만족되는 경우, 상기 시스템이 재사용-1 및 재사용-2를 선택하는 전력 레벨들이다. 다시 말해, 이 정리는, 모든 가능한 전력 할당 방식들 사이에서, 시스템 내 임의의 모바일에 대해, 상기 시스템의 커패시티를 최적화하기 위한 최적의 방식은 재사용-1 및 재사용-2 사이에서 시간/전력 공유의 형태일 수 있다.ㅎ
여기에서의 시간/전력 공유는, 상기 공유가 사용자들 간에 존재하지만, 여기에서 자원이 동일한 사용자에 대한 서로 다른 전송 방식들 사이에서 공유되므로, 단일 셀에서 언급된 시간/전력 공유 방식과는 상이함이 주목되어야 한다.
증명: 이 정리를 증명하기 위해, (17)은 고정된 전력 알파벳의 세트가 주어 진 모든 가능한 확률 매트릭스 π에 대해 최적화될 수 있다. P가 고정된 후,
Figure 112009022480403-pct00122
들은 π에 대해 일정할 수 있고, 상기 문제(17)는 선형 프로그래밍 문제가 된다.
다음으로, 제약 (21)은 최적화를 위한 파라미터들의 수를 줄임으로써 제거될 수 있다.
Figure 112009022480403-pct00123
여기서,
Figure 112009022480403-pct00124
는 i가 j와 동일하지 않다는 표시자 함수이다.
이루어질 수 있는 또다른 관찰은 모든 i,j에 대해
Figure 112009022480403-pct00125
인 경우,
Figure 112009022480403-pct00126
임을 (28)이 이미 보장한다는 것이다. 따라서, 선형 제약은 이제
Figure 112009022480403-pct00127
로 줄어들 수 있다. 선형 프로그래밍 문제가 선형 영역의 꼭지점들 중 하나에서 최적화될 수 있으므로, (31)-(33)에 의해 결정된 영역의 꼭지점들이 리뷰될 수 있다. 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00128
를 최적화하는 것은 기껏해야 2개의 논-제로(non-zero) 엔트리들을 가질 수 있다.
최적화할 3개의
Figure 112009022480403-pct00129
(i ≥j)가 존재하는 경우, 상기 내용이 사실임이 보여질 수 있다. 3-차원 공간에서, 2개의 제약들(31) 및 (32)는 구현가능한
Figure 112009022480403-pct00130
들이 직선이 되도록 규제한다. 따라서, 볼록 영역의 꼭지점들은 직선이 상기 3개 면들 중 하나와 만날 때 상기 직선의 엔드포인트들에 불과하다:
Figure 112009022480403-pct00131
=0.( 전체 영역이 제한된 영역이므로 상기 면들은 만나야 한다) 따라서, 상기 3개 파라미터들 중 하나가 0이어야 하며, 이는 3개
Figure 112009022480403-pct00132
들의 경우에 대해 상기 내용을 증명한다. 일반적인 경우에 대해, 이러한 주장은 임의의 논-제로인 3개
Figure 112009022480403-pct00133
들에 대해 적용될 수 있으며, 3개
Figure 112009022480403-pct00134
들 중 오직 2개만이 논 제로라고 가정함으로써 최적성을 감소시키지 않음이 도시된다.
따라서, 임의의 크기의 임의의 전력 알파벳에 대해, 확률을 최대 4개 전력 레벨들에 대해서만 할당함으로써, 어떠한 최적성도 손실하지 않는다. 또한, (대각 엔트리들을 포함하는) 상위 절반에서, 오직 2개의 논 제로
Figure 112009022480403-pct00135
엔트리들만을 고려하는 것으로도 충분하다. 이러한 간략화로써, 3개 경우들이 평가될 수 있다: (i) 논-제로 엔트리들 둘 다가 대각 엔트리들이 아니다 ; (ii) 상기 엔트리들 중 하나는 대각 엔트리이다; (iii) 두 엔트리들 모두 대각 엔트리들이다. 그러나, (ii) 및 (iii)의 경우, 전력 알파벳이 동일한 엔트리들을 가지도록 함으로써, (i)이 경우로서 고려될 수 있다. 이러한 관점에서, 상기 전력 알파벳은
Figure 112009022480403-pct00136
인 것으로 가정될 수 있으며, 상기 논-제로 확률 엔트리들은
Figure 112009022480403-pct00137
및
Figure 112009022480403-pct00138
이다.
세부정리 2가 여기에 적용될 수 있으며, P1 =P2 혹은 P1, P2 중 하나 = 0으로 결정될 수 있다. 특히, P1 및 P2의 선택이 이들의 평균을 변경하지 않고 최적화될 수 있으며, 이는 위에 보인 2-캐리어 2-셀 단일-사용자 문제와 동일한 문제를 얻을 수 있으며, 따라서, 세부정리 2가 여기에 적용가능하다. 동일한 독립변수가 P3 및 P4에 대해 유지된다. 다시 말해, (P1, P2) 및 (P3, P4) 모두는 재사용-1 또는 재사용-2이다. 다시 말해, 만약 이들 모두가 동일한 재사용 방식, 재사용-1 또는 재사용-2에 속한다면, 서로 다른 전력 레벨들을 선택하기 위한 어떠한 동기(motivation)도 존재하지 않을 수 있다. 이는 재사용-2에 대한 것일 수도 있지만, 반면 재사용-1에 대해서는 다음 함수
Figure 112009022480403-pct00139
의 오목 부분이 논쟁이 될 수 있으며 이는 x에 대한 2차 도함수를 평가할 때 직선이 될 수 있다.
(23)에서의 최적화 문제에 대한 수치적 해 역시 제공될 수 있다. 상기 해는 후속하는 따름정리에서 요약된다.
따름정리 2:
Figure 112009022480403-pct00140
혹은 등가적으로 최적화 문제(17)에 대한 해를 사용한 기회론적 전력 할당 하에서의 단일 사용자의 볼록 부분은 다음 수학식에 의해 결정된 다 :
Figure 112009022480403-pct00141
여기서,
Figure 112009022480403-pct00142
및
Figure 112009022480403-pct00143
는 도 19에 정의된다.
도 19는 단일 사용자 전력 할당 문제에 대한 해를 예시한다. 도시된 바와 같이, 1902는 재사용 2 하에서의 커패시티를 예시하고, 1904는 재사용 1 하에서의 커패시티를 예시하고, 1906은 공통 접선을 예시하고, 1908은 커패시티를 나타낸다. 라인 1904는 재사용 1 하에서의 평균 전력
Figure 112009022480403-pct00144
을 가지는 커패시티이며, 이는
Figure 112009022480403-pct00145
로써 주어진다. 상기 라인 1902는 재사용 2 하에서의 커패시티이며, 이는
Figure 112009022480403-pct00146
로써 주어진다. 점선 1906은 둘 다 커패시티 커브들에 대한 접선인 직선이다.
Figure 112009022480403-pct00147
및
Figure 112009022480403-pct00148
은 상기 2개 커패시티 커브들에 대한 공통 접선의 접점들이다.
도 19를 다시 참조하면, 낮은 SNR 방식에서, 재사용-1 커브 1904는 재사용-2 커브 1902와 비교시 유사하게 수행되는데, 왜냐하면 낮은 SNR 방식에서, 얼마나 많은 자유도가 사용되는지에 무관하게 전송 전력을 사용하여 선형적으로 스케일링한다. 그러나, 사용가능한 전력이 커짐에 따라, 최적 방식은 일반적으로, 사용가능 한 전력을 대역폭에 걸쳐 균일하게 확산시키는 것이므로, 재사용-1은 재사용-2를 수행하기 시작한다. 그러나, 간섭자의 존재로 인해, 재사용-1 커패시티는, SNR이 증가하는 한편 재사용-2 SNR이 로그적으로 계속 증가함에 따라,
Figure 112009022480403-pct00149
에 의해 제한될 것이다.
이러한 해법은, 모바일에 대한 주어진 h 및 η이 결정되는 사용가능한 전력 Pm이
Figure 112009022480403-pct00150
보다 적은 경우, 재사용-1이 최적임을 예시한다. 평균 전력이 다른 임계치
Figure 112009022480403-pct00151
보다 더 큰 경우, 재사용-2가 최적이며, 여기서 송신기는 상기 시간의 절반을
Figure 112009022480403-pct00152
으로 송신하며, 나머지 절반의 자유도에서 침묵 상태로 유지한다. 평균 전력
Figure 112009022480403-pct00153
이 상기 2개 임계치 사이에 있는 경우, 재사용-1 및 재사용-2 간의 시간/전력 공유가 최적이다. 또한, 재사용-1 중인 경우, 송신기는 전력
Figure 112009022480403-pct00154
으로 전송해야 하며, 재사용-2 중인 경우, 송신기는 그것이 전송중인 경우 전력
Figure 112009022480403-pct00155
으로 전송해야 한다. 이는 주어진 전력 레벨에서의 최적 전송 방식을 예시한다.
이 문제를 바라보는 대안적인 각도는 평균 전력 제약이 주어진 (서로 다른 h 및 η를 가지는) 서로 다른 모바일들에 대한 최적 전송 방식을 찾는 것이다. 송신기에 가까운, 예를 들어, η ? 1인 모바일들에 대해, 상기 재사용-1 경우에서의 레이트에 대한 엄격한 제한은 매우 크며, 교차점
Figure 112009022480403-pct00156
은 관심 대상인 전력 범위 밖에 있을 수 있다. 이 경우, 재사용-1은 전력 제한에 대해 최적일 수 있다. 반면, 예를 들어, η가 비교될 수 있는 셀 경계 사용자들에 대해, 이 경우, 재사용-1 커브는 0 및 가능하게는 수 개의 bps들 간의 작은 커패시티 영역들로 압축될 수 있다. 이 경우, 임계치 전력 레벨들은 0에 가깝도록 그리고 어떠한 합당한 전력 제약에 대해서라도 이동될 수 있고, 가능한 전송 방식들 사이에서 재사용-2이 최적이다.
따름정리 2 및 세부정리 2 사이의 관계가 존재한다. 세부정리 2는 시스템이 2개 캐리어들을 가지는 시나리오에 대해 초점을 맞추었고, 프라이머리 셀에서의 단일 사용자에 대한 레이트를 최대화하기 위해 상기 2개 캐리어들 사이에서 전력을 할당하는 최상의 방법을 논의하였다. 이는 2의 전력 알파벳 사이즈 및 0의 대각 엔트리들을 가지는 확률 매트릭스에 제한되는 경우의 최적 기회론적 전력 할당 방식을 찾는 것과 등가이다. 그것은
Figure 112009022480403-pct00157
인 경우 재사용-2가 최적이고, 그렇지 않은 경우 재사용-1이 최적이도록 평균 전력
Figure 112009022480403-pct00158
에 대한 단일 임계치가 존재함을 보여준다. 그것은
Figure 112009022480403-pct00159
가 도 19의 재사용-1 및 재사용-2 커패시티 커브의 교차점에 대응함을 보여줄 수 있다. 따라서, 알파벳 사이즈 및 상기 확률 매트릭스에 대한 제약들을 제거하는 것은
Figure 112009022480403-pct00160
에 대한 커패시티를 개선하는 것을 돕는다.
증명: 상기 전송 방식이 사용된 경우, 달성 가능성이 명백하다. 그 역에 대해, 정리 4는 최적 전송 방식을 (23)에서 설명된 바와 같은 방식들의 더 많은 작은 세트로 좁힌다. 따라서, 재사용-1 및 재사용-2 간의 시간/전력 공유에 의해 커브 1908보다 더 나은 결과가 달성되지 않을 수도 있음이 도시될 수 있다. 이것은 재사용-1 및 재사용-2 간의 시간/전력 공유 하에서의 임의의 달성 가능한 레이트 투플이 2개 점 - 재사용-1 에 대한 하나 및 재사용-2 커브에 대한 나머지 하나 -을 연결하는 직선들 중 하나에 놓여 있으므로, 다시 참이다.
기회론적 전력 할당 하에서의 커패시티 영역 : 기회론적 전력 할당 하에서의 프라이머리 셀에서의 2 사용자에 대한 커패시티 영역이 분석될 수 있다. 도 18에 도시된 커패시티 영역에 대해 개선하는 달성 가능성 영역이 도시될 수 있다. 이 영역은 단순한 재사용-1 방식들 하에서의 커패시티 영역과 비교시 획득될 수 있는 개선을 대략적으로 추정한다.
일 방식은 재사용-1 및 재사용-2 사이의 시간 공유하는 것이다. 이는 도 18에서 재사용-1 및 재사용-2 하에서의 두 개의 극점들을 연결하는 한 직선 하에서의 레이트 토플들에 대한 커패시티 영역을 달성할 수 있다. 이러한 선형 영역은 단일 사용자 시나리오에 대해 사용된 것과 동일한 방식을 사용함으로써, 더 개선될 수 있는데, 예를 들어, 재사용 1 및 재사용 2 사이의 시간/전력 공유를 할 수 있다. 이를 수행함으로써, 달성가능한 레이트 영역은 후속하는 세부 정리에 따라 특징화될 수 있다.
세부정리 3: 단일-캐리어 2-셀 시스템에 대해, 프라이머리 셀에서의 2명의 사용자는
Figure 112009022480403-pct00161
를 특징으로 하며,
Figure 112009022480403-pct00162
및
Figure 112009022480403-pct00163
Figure 112009022480403-pct00164
를 만족시킴을, 예 를 들어, 사용자 1은 양호한 사용자이고 사용자 2는 열악한 사용자임을 가정한다. 이들 2명 사용자들에 대한 커패시티 영역은 후속하는 레이트 영역
Figure 112009022480403-pct00165
에 의해 하한으로 제한된다.
달성가능한 레이트 영역은 단순한 재사용-1 및 재사용-2 방식과 비교될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 영역은 재사용-1 및 재사용-2 방식에 대한 수퍼세트이다. 도 20은 기회론적 전력 할당 하에서의 달성가능한 레이트 영역을 예시한다. 또한, 라인 2002는 재사용-1 커패시티 영역을 나타내고, 라인 2004는 재사용-2 커패시티 영역을 도시하고, 라인 2006은 재사용-1 및 재사용-2 사이에서의 시간 공유를 예시하고, 라인 2008은 재사용-1 및 재사용-2 사이에서의 시간/전력 공유를 예시하고, 라인 2010은 재사용-1 및 (P1, P2) 사이의 시간/전력 공유를 예시한다. 상기 달성가능한 레이트 영역은 전력 또한 공유하기 위해 또다른 자유를 제공함으로써 재사용-1 및 재사용-2 사이에서의 시간-공유에 기초한 영역보다 우수할 수 있다. 따라서, 이 방식을 수행함으로써, 커패시티 이득은 기존의 재사용-1 방식에 대조적으로 달성될 수 있다.
재사용-1 및 재사용-2 사이에서의 시간/전력 공유를 사용함으로써, 사이즈 3인 전력 알파벳에 대한 제약은, 상기 알파벳이 0인 것과 함께, 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 선택자들은, 이들이 단일-사용자 시나리오에서 최적이라는 점이 알려질 수 있지만, 다수 사용자들의 경우 최적이거나 또는 최적에 가깝다는 점이 이 전에서 명확하지 않다. 다음으로, 2명 사용자들에 대해, 사이즈 4인 전력 레벨 알파벳을 고려하는 것이 충분함이 도시될 수 있다.
정리 5 : 기회론적 전력 할당 하에서의 2-셀 시스템들에서의 2명 사용자들에 대한 커패시티 영역 내의 모든 레이트 투플은 사이즈 4의 전력 레벨 알파벳을 가지는 전력 할당 방식에 의해 달성될 수 있다.
증명: 명백하게, 상기 명제는 커패시티 영역의 경계에서의 모든 레이트 투플에 대해 참이다. 먼저, 커패시티 영역은 기회론적 전력 할당 하에서의 볼록 영역일 수 있다. 이는 상기 커패시티 영역 내에서 임의의 2개 레이트 투플들, 단순한 시간-공유 방식은 이들 2개 투플들을 연결시키는 직선 상의 모든 레이트 투플들을 달성할 수 있으므로 참이다. 다시 말해, 이들은 또한 상기 커패시티 영역 내에 있는데, 상기 영역의 볼록 부분을 보여준다.
볼록 영역에 대한 중요한 특징은 상기 영역의 경계에 있는 어떠한 점에 대해서도, 접선 직선이 전체 영역이 상기 직선의 한쪽 측에 있도록 검색될 수 있다. 따라서, 상기 경계에서의 어떠한 포인트 (R1, R2)에 대해서도, 만약
Figure 112009022480403-pct00166
가 기회론적 전력 할당 하에서의 커패시티 영역을 나타낸다면, 선형 파라미터들의 세트 w1 및 w2는 (R1, R2)가 후속하는 최적화 문제
Figure 112009022480403-pct00167
에 대한 해가 되도록 구해진다. 추가적으로, 이러한 문제는 다음과 같이 더 명시적으로 쓰여질 수 있다:
Figure 112009022480403-pct00168
전력 할당 알파벳 P가 주어진 및 조인트 확률 매트릭스
Figure 112009022480403-pct00170
에 대한 최적화가 명백하다. (37)로부터, 상태
Figure 112009022480403-pct00171
에서의 더 가중치 부여된 커패시티를 상기 사용자에게 할당하는 것이 명확할 수 있다. 따라서, 상기 목적(objective) 함수(37)은
Figure 112009022480403-pct00172
로 간략화될 수 있다.
알파벳 P의 임의의 세트가 주어진 π에 대한 최적화가 고려될 수 있다. 이는 다시 선형 프로그래밍 문제이며, 정리 4의 증명에서 사용된 독립 변수가 사용될 수 있다. 최적화는 사이즈 4의 알파벳들 및 기껏해야 4개의 논-제로 엔트리들을 가지는 대응하는 조인트 확률 매트릭스에 대해 포커싱함으로써 손실되지 않는다는 결과에 도달할 수 있다:
Figure 112009022480403-pct00173
이러한 제약 하에서 P, π 및 모든 가능한 스케줄링 방식들의 모든 가능한 선택들을 시도함으로써, 전체 커패시티 영역이 달성될 수 있다.
논의: 비록 정리 5가 커패시티 영역에 대한 가까운-형태의 표현을 제공하지 않지만, 최적화 문제(37)의 복잡도를 8개 파라미터들을 가지는 최적화 문제로 현저하게 감소시킨다. 반면, 이는 또한 재사용-1 및 재사용-2 사이의 시간/전력 공유는, 일반적으로 상기 커패시티 영역 내의 어떠한 포인트라도 2개의 일반적인 재사용 방식을 사용하여 시간/전력 공유에 의해 달성될 수 있어야 하므로, 상기 최적화 커패시티 영역으로부터 너무 멀리 떨어질 수는 없다:
Figure 112009022480403-pct00174
및
Figure 112009022480403-pct00175
. 이루어질 수 있는 추측은 상기 재사용 방식들 중 하나가 상기 재사용-1 방식이어야 한다는 것이 예를 들어,
Figure 112009022480403-pct00176
라는 것이다. 따라서, 재사용-1 및 재사용-2 사이에서 시간/전력 공유가 더 우수할 수 있는 더 나은 방식은 재사용 및
Figure 112009022480403-pct00177
사이에서 시간/전력 공유를 하는 것이다. 이러한 방식의 이점은 특히
Figure 112009022480403-pct00178
가 0 대신 작은 전력이 되는 경우 중요할 수 있다. 물론, 여기에서 관측된 스케줄링 가이드라인에 따라, 양호한 사용자는 이러한 0에 가까운 캐리어들에서 스케줄링될 수 있다. 이를 수행함으로써, 양호한 사용자들에 대한 사용가능한 정도는
Figure 112009022480403-pct00179
에서 스케줄링된 열악한 사용자들의 SNR 상의 작은 히트(hit)를 취함으로써 증가될 수 있다. 전체적으로, 더 나은 포인트들은 재사용-1 및 재사용-2 간의 시간/전력 공유 하에 서의 커패시티 영역과 비교된 것으로서 달성될 수 있다. 이러한 관측은 도 20에서 역시 도시된다.
도 20에서 도시된 모든 커브들은 시간 도메인 또는 주파수 도메인에서의 특정 전력 재사용 방식들 하에서의 달성가능한 커브들일 수 있다. 이제 이를 수행하는 이점이 상당할 수 있다. 모든 혹은 거의 모든 실제 시스템들에 대해, 동작점은 (0, R2)의 엔드포인트에 있지 않을 것이다. 어떠한 다른 동작점에 대해서라도, 단순 재사용-1 방식보다 더 합리적인 전력 재사용 방식들을 사용함으로써 개선이 제공될 수 있다. 상기 시스템에서 셀-에지 사용자들이 더 많을 수록, 더 많은 이점들이 획득되었다.
또한, 이러한 개선은 슬롯-당-일-사용자 제약이 제거된 경우라 할지라도 사라지지 않을 것이다. 다른 말로, 멀티-셀 시나리오에서, 상기 사용자 내의 양호한 설계는 셀간 간섭을 잘 처리하기에 충분하지는 않다. 상이한 캐리어들/시간 슬롯들에서의 정교화 및 조인트 전력 할당 및 스케줄링은 상기 시스템에서의 모든 타입들의 사용자들의 성능을 개선할 수 있다.
브리딩 셀들(Breathing cells): 멀티-셀 시나리오에서의 기회론적 전력 할당. 상기 이론적인 분석은 시간 및/또는 주파수에 대해 전력을 가변시키는 것은, 상기 시스템에 너무 많은 복잡도를 가져오지 않고, 전체 시스템 성능에 대해 유리하다. 추가적으로, 스케줄링은 양호한 사용자들이 열악한 캐리어들/시간-슬롯들에 실질적으로 스케줄링되는 반면 열악한 사용자들은 양호한 캐리어들/시간-슬롯들에 실질적으로 스케줄링되도록 이루어질 수 있다. 단일 셀 시나리오에서, 이를 수행 함에 의한 이득은 그렇게 크지 않다. 반면, 셀간 간섭이 존재하는 경우 이 방식을 수행함에 의한 잠재적 이득은, 이제 셀 경계 사용자들에 대해, 전력 이득이 세그먼트들에서의 손실에 대해 쉽게 보상할 수 있으므로, 매우 중요할 수 있다. 이러한 이점은 위에서 나타난 바와 같이 커패시티 영역 비교에서 보여질 수 있다.
통상적인 멀티-셀 셀룰러 배치에서, 대략 30 퍼센트의 사용자들이 셀 간 간섭으로 인해 0 미만의 평균 SNR을 가질 수 있다. 이는 데이터 및 지연-민감 어플리케이션들을 위한 시스템 성능에 대한 주요 방해인자 역할을 한다. 따라서, 유사한 방식들이 시스템 스펙트럼 효율성을 개선하기 위해 캐리어들 및 시간에 대해 합리적으로 전력을 재사용하기 위해 사용될 수 있음을 기대한다. 따라서, 멀티-셀 시나리오에 대해 단일-셀 및 2-셀 경우들에서 달성되는 직감들을 확장하도록 보강될 수 있으며, 현재 셀룰러 네트워크들에 이들 방식들을 도입함으로써 달성될 수 있는 잠재적 이익을 품질상으로 분석할 수 있다.
전력 할당 패턴들 및 상기 네트워크에 대한 이들의 재사용 : 여기에 제시된 방식은 브리딩-셀(breathing-cell) 방식이라 불리며, 여기서 각각의 셀은 (예를 들어, 통신 시간 스케일과 비교시) 느린 속도로, 그리고, 협력적인 방식으로 자신의 전송 전력 제한을 변경시키는데, 예를 들면, 셀은 다른 셀들이 비교적 저전력으로 전송중인 경우, 고전력으로 전송한다. 일 예가 도 12에 도시된다. 이 예에서, 각각의 셀은 100개의 타임슬롯의 기간을 가지고 자신의 전력을 -Pm 및 Pm 사이에서 변경시킨다. 인접 셀들에 대해, 이들은 도 10에 도시된 바와 같이, SNR에서의 진동들을 생성하기 위해 서로 다른 전력 레벨 타입들을 선택한다.
슬로우-시간-스케일 전력 변동은 실제 시스템에서 그것이 다음 고려점들로 인해 너무 빨리 변동하는 전력을 가지는 것이 바람직하지 않기 때문에 선택될 수 있다 : (1) 모바일은 전력이 너무 빨리 변동하는 경우, 채널 변동들을 트래킹하는데 어려움을 가진다 ; (2) 서로 다른 기지국들 사이에서 너무 많은 동기화를 요구하는 것이 바람직하지 않다.
브리딩 셀들에서의 브리딩: 이러한 기회론적 전력 할당 방식으로, 시스템에서의 고정 사용자들은 채널 진동들을 볼 수 있다. 그러나, 채널 변동들은 사용자들에 대해 매우 상관된다. 예를 들어, 상기 셀들의 할당된 전력 커브가 상승하고, 이웃하는 셀들의 전력이 하강하는 경우, 상기 셀 내 모든 사용자들은 채널 품질 개선을 볼 것이다. 상기 관측들과 유사하게, 이러한 시나리오에서, 좋은 방식은 상기 채널이 열악할 때 양호한 사용자를 스케줄링하고 상기 채널이 양호할 때 열악한 사용자를 스케줄링하는 것이다. 상기 2개 사용자 경우에서, 이러한 가이드라인은 구현하기에 충분히 단순하다. 그러나, 더 관심있는 멀티-사용자 시나리오에서 사용자를 현명하게 그리고 공정하게 선택하는 간단한 스케줄링 규칙을 찾기 위해 직접적인 것이 아니다.
비례 공정 스케줄러는 이 문제를 해결할 수 있다. 비례 공정 스케줄러에서, 스케줄러는 가장 큰
Figure 112009022480403-pct00180
를 가지는 각각의 시간 슬롯에서 사용자 k*를 선택하며, 여기서,
Figure 112009022480403-pct00181
는 사용자가 그것의 SNR 보고에 기초하여 스케줄링되는 경우 전송할 수 있는 추정된 레이트이고,
Figure 112009022480403-pct00182
는 이력상 사용자 k의 평균 스루풋이다. 구현시,
Figure 112009022480403-pct00183
는 통신 스케일과 비교시 비교적 긴 슬라이딩 윈도우에 대해 계산될 수 있는데, 왜냐하면 이동하는 사용자의 채널이 논-에르고틱(non-ergotic)일 수 있기 때문이다. 상기 윈도우 사이즈는 또한 스케줄링에서의 최대 수용가능한 지연을 반영한다. 이러한 스케줄러는
Figure 112009022480403-pct00184
의 시스템 유틸리티를 최대화하도록 도시될 수 있으며, 여기서
Figure 112009022480403-pct00185
는 사용자 k의 장기간의 평균 스루풋이다.
대칭적인 사용자 채널 조건들의 경우, 예를 들어, 사용자들 간의 채널 조건들의 분배는 실질적으로 유사할 수 있으며, 비례적 공정 스케줄러는 최상의 채널 조건을 가지는 사용자를 선택할 수 있다. 따라서, 모든 사용자들은 그들의 채널 조건들이 평균 레벨들과의 비교시 비교적 양호한 경우에 선택될 것이며, 시스템 내 사용자들이 많을수록, 사용자가 자신의 최상의 가능한 채널에서 선택될 더 나은 기회를 가지게 된다. 시스템 관점에서, 시스템들의 합산 스루풋이 사용자들의 수가 증가함에 따라 증가하는 것처럼 보이며, 이러한 현상은 멀티-사용자 다이버시티라고 지칭된다. 멀티-사용자 다이버시티를 가지고, 순응적인(tractable) 채널 페이딩/변경들이 실제로 시스템에 이점을 가져올 수 있다.
그러나, 브리딩 셀들에서, 비례적 공정 스케줄러는 다르게 동작한다. 우선, 사용자들의 채널 품질은 사용자들이 고정형이라 가정할 때 매우 상관되며, 상기 채널 품질은 시간 경과에 따른 전력 할당 변경에 의해 완전히 결정된다. 도 21 및 도 22는 브리딩 셀 방식에서 서로 다른 사용자들에 대한 채널 조건 및 정규화된 스케줄가능한 레이트를 도시한다.
특히, 도 21은 채널 이득들 둘 모두 양호한 사용자의 평균 채널 이득에 의해 정규화될 수 있는 브리딩 셀들 하에서의 동일한 셀 내의 2명 사용자들에 대한 채널 조건들을 예시한다. 추가적으로, 도 22는 서로 다른 사용자들에 대한
Figure 112009022480403-pct00186
의 변경들을 예시한다. 도 22는 특정 경우에 비례적인 공정 스케줄러가 사용자들을 어떻게 선택하는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 다시, 커패시티의 볼록성으로 인해, 두 사용자들 모두에 대해 채널 조건이 개선되는 경우, 열악한 사용자에 대한 영향은
Figure 112009022480403-pct00187
의 견지에서 더 중요하며, 채널 조건이 악화되는 경우, 양호한 사용자는
Figure 112009022480403-pct00188
에서 더 낮은 감소를 취한다. 그 결과, 스케줄러는 채널이 열악할 때 양호한 사용자를 선택하고 채널이 양호할 때 열악한 사용자를 선택한다.
브리딩-셀 설계의 또다른 유리한 특징은 서로 다른 사용자들이 겪는 셀간 간섭들이 멀티-셀 시나리오에서 동기화되지 않는다는 것이다. 이것은 서로 다른 위치들에서 사용자들에 대한 주요 간섭 셀들이 서로 다른 패턴으로 브리딩하기 때문일 수 있다. 이것은 도 22에 도시된 바와 같이
Figure 112009022480403-pct00189
의 커브에 또다른 변경 정도를 부가한다. 따라서, 서로 다른 시간 슬롯들에서, 스케줄러는 더 적은 셀간 간섭을 겪는 사용자들을 선호할 수 있다.
지연-민감 어플리케이션들 : 브리딩-셀 설계의 이슈는 지연-민감 트래픽과 연관된 성능에 관한 것일 수 있다. 이러한 경우, 상기 시스템은 해당 시점동안 기다린다는 측면에서 상기 트래픽을 스케줄링하기 위한 매우 많은 자유를 가지지는 않는다. 모든 사용자들에 대한 채널 진동을 인위적으로 도입함으로써, 긴 정전(outage) 기간들이 셀 경계 사용자들에 대해 도입될 수 있다. 따라서, 이 설계의 확장이 이러한 이슈를 처리할 수 있다.
멀티-캐리어 시스템에서, 가능한 해법은 역시 캐리어들에 대해 전력 변동 패턴을 재사용하는 것이다. 예를 들어, 셀 당 3개 캐리어들이 존재한다고 가정하자. 전력 할당 패턴이 할당될 수 있으며, 그 결과, 각각의 시간 슬롯에서 단순한 재사용-1 방식과 비교시 더 나은 SNR을 가지는 적어도 하나의 캐리어가 존재할 수 있다. 스케줄러는 유연성 있는 트래픽에 대한 지연-민감한 트래픽에 대해 우선권을 부여하며, 채널을 통해 이들이 전송되도록 먼저 스케줄링한다. 소정 시점에서 최상의 캐리어들에 대한 지연 민감 트래픽을 스케줄링하는 것이 항상 유리하지는 않을 수 있는데, 왜냐하면, 이것이 상기 최상의 캐리어에 대한 나머지(left-over)들을 야기하고 상기 유연성 있는 트래픽에 대한 가능한 이점을 감소시킬 수 있기 때문이다. 가이드 라인은 지연-민감 큐를 비울수 있는 최악의 캐리어(들)에 대해 지연 민감 트래픽을 스케줄링할 수 있다.
이러한 확장은, 지연-민감 모바일들을 포함하는 모든 모바일들이 광대역 모바일들인 경우 사용될 수 있다. 이러한 가정은 VOIP 타입의 모바일에 대해 참이 아닐 수 있다. 다수의 협대역 지연-민감 모바일들이 있는 멀티-캐리어 시스템에 대해, 또다른 시스템 설계는 브리딩-셀 방식 대신 고정된 전력 재사용 방법을 수행 하는 것일 수 있다. 각각의 셀 내의 캐리어들의 수가 많은 경우, 시간에 대한 혹은 캐리어들에 대한 전력 변경 사이의 차가 존재하지 않을 수 있다. 동일한 전력 레벨 변경 레벨들은 다수의 캐리어들을 통한 전력-할당 방식들로서 할당될 수 있다. 섹터 당 3개 캐리어들의 경우, 이는 플렉스대역(Flexband) 설계를 초래한다. 이 경우, 지연-민감 사용자들에 대한 스케줄러 문제는 허가 제어기에 부분적으로 시프트된다. 상기 언급된 스케줄링 가이드라인에 대한 유사한 규칙은 지연-민감 모바일이 최악 품질 캐리어에 대해 허가되도록 여기에 적용될 수 있으며, 이는 정전을 야기함이 없이 모바일로부터 트래픽을 전달할 수 있다. 반면, 다른 광대역 데이터 모바일들은 브리딩 셀들에서 보여진 바와 같은 유사한 이점들을 여전히 취할 수 있다.
지연-민감 사용자들이 있는 단일-캐리어 네트워크가 고려될 수 있다. 이 경우, 명백하게, 전송 전력에 대한 슬로우(slow) 변경이 모든 셀들에 채택되는 경우, 상기 보여진 어떠한 방식도 도움이 되지 않을 수 있다. 이 경우, 실제로, TDD-타입의 설계는 브리딩-셀 설계가 지연-민감 사용자들에 대해 야기하는 문제점들을 적어도 완화할 수 있다. 여기서, TDD는 업링크와 다운링크 사이에 있는 것이 아니라, 전송 전력에 의해 결정된 서로 다른 전송 모드들 사이에 있다. 예를 들어, 3개 서로 다른 전력 레벨들을 선택할 수 있으며, 각각의 셀은 이들 3개 전력 레벨들을 반복하는 특정 순서를 선택한다. 유연성 있는 사용자들에 대해, 이를 수행하는 것의 이점은 각각의 셀에 3개 캐리어들을 가지는 플렉스대역 설계와 유사하다. 지연 민감 사용자들에 대해, 정전 기간은 이제 브리딩-셀 설계와 비교시 훨씬 짧다. 그러나, 이 방식은 전체적인 동기화를 보강하는데, 이는 FDD 네트워크들이 아닌 TDD 네트워크들에서 사용가능하다. 또한, 이는 상기 시스템에 더 많은 복잡성을 도입한다. 예를 들어, 상기 스케줄러는 스케줄링 결정을 하기 위해 모든 모바일들에 대해 3개의 서로 다른 SNR 레벨들을 트래킹해야 한다.
기회론적 빔형성과의 비교: 다수 안테나 다운링크들에 대해 사용되는 기회론적 빔형성 방식과 이 방식간의 유사성이 존재한다. 기회론적 빔형성에서, 기지국은 하나 또는 다수의 빔들을 형성하기 위해 다수의 안테나들을 사용하고 셀 내 사용자들에 대해 스위핑한다. 이것은 느린 타임 스케일로 서로 다른 안테나들에 인가된 신호들에 대한 전력 및 위상을 변경시킴으로써 수행된다.
상기 두 방식들을 비교하면, 많은 유사점들이 존재한다. 첫째, 두 방식들 모두 고정 채널들에 대한 트래킹 가능한 채널 진동들을 도입하려 하므로, 상기 시스템이 멀티유저 다이버시티로부터의 이점을 얻을 수 있다. 둘째, 이들은 모두 지연-민감한 트래픽을 처리하는데 문제점을 가진다. 그러나, 상기 제안된 방식들은 또한 약간의 수정을 가지는 기회론적 빔 형성을 위해 사용될 수 있다. 마지막으로, 기회론적 빔-형성으로부터의 이익은 모든 채널들이 레일라이-페이딩되는 경우 사라질 것이다. 브리딩-셀 설계는 또한 레일라이-페이딩된 채널이라는 어려움을 갖는데, 왜냐하면, 상기 경우, 멀티-사용자 다이버시티가 스케줄링된 시점에서 모든 사용자들의 SNR을 올리기 때문이다. 브리딩-셀 설계의 이익은 전력 이득이 주로 재사용-1 방식에서의 열악한 사용자들에 대한 더 나은 커패시티 이득으로 변환될 수 있다는 사실로부터 기인한다. 그러나, 페이딩된 채널들에 의해 야기된 멀티 -사용자 다이버시티는 모두를 더 양호한 사용자로 만들며, 따라서, 브리딩 셀들을 통해 달성할 수 있는 잠재적인 이득을 감소시킨다.
그러나, 두 방식들 간의 몇몇 차이 역시 존재한다:
(1) 다수의 안테나들이 브리딩 셀들에서의 커패시티 이득을 달성하기 위해 요청되지 않는다. 따라서, 시스템 복잡도는 기회론적 빔 형성을 사용하는 시스템에 비교할 때 훨씬 적다.
(2) 브리딩 셀들의 이득은 다수의 셀들이 존재하는 경우 더 크다. 기회론적 빔형성은 심지어 단일 셀을 사용하는 그것의 이득의 대부분을 알 수 있다.
(3) 브리딩 셀들의 이득은 각각의 셀이 서로 다른 SNR들을 가지는 모바일들을 가지는 때에만 알 수 있다. 이는 로딩된 시스템에서의 유효한 가정이다. 그러나 모든 모바일들이 기지국 근처 모바일들인 경우, 브리딩 셀들은 실제로 커패시티 손실을 초래할 수 있다. 반면, 기회론적 빔형성은 모든 모바일들의 SNR들이 유사한 경우 실질적 이득을 여전히 알 수 있다. 그러나, 상기 모바일들이 각도 방향들에서 상이해야 한다는 제약이 존재한다. 요약하면, 브리딩-셀 방식은 사용자들을 기지국까지의 그들의 거리에 따라 차별화하는 반면, 기회론적 빔형성은 서로 다른 em 각방향을 가지는 모바일들을 주로 차별화한다.
(4) 스케줄러는 브리딩 셀들에서는 다르게 행동한다. 여기서, 모든 사용자들이 그들의 피크들에서 스케줄링하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 반면, 양호한 사용자들에 대해, 스케줄러는 열악한 채널 조건들에서 이들을 스케줄링하는 것을 선호한다. 물론, 이들은 많은 자원들이 스케줄링에 의해 절감되므로 재사용-1에 비교하면 브리딩 셀들에서 훨씬 더 자주 스케줄링될 수 있다.
도 23-25를 참조하면, 무선 통신 네트워크에서의 전력 할당에 관한 방법들이 예시된다. 설명의 간략화의 목적으로, 상기 방법들은 일련의 동작들로 도시되고 설명되지만, 몇몇 동작들은, 하나 이상의 실시예들에 따라, 여기에 도시되고 설명된 것과는 다른 동작들과 동시에 및/또는 다른 순서들로 발생하므로, 상기 방법들은 상기 동작들의 순서로 제한되지 않음이 이해되고 인지되어야 한다. 예를 들어, 당업자는 방법이 예를 들어, 상태도와 같은 서로 관련된 상태들 혹은 이벤트들의 시리즈로서 대안적으로 나타날 수 있다는 점이 이해되고 인지되어야 한다. 또한, 하나 이상의 실시예에 따른 방법을 구현하기 위해 예시된 모든 동작들이 요구되지 않을 수도 있다.
도 23으로 돌아가면, 제 1 섹터를 포함하는 무선 통신 기지국을 포함하는 통신 네트워크의 동작을 용이하게 하는 방법(2300)이 예시된다. 2302에서, 제 1 채널은 제 1 미리 결정된 패턴(예를 들어, 전력 할당 패턴)에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 전송될 수 있다. 또한, 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭(예를 들어, 캐리어)을 포함할 수 있다. 2304에서, 상기 제 1 채널은 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 2 레벨로 전송될 수 있다. 또한, 제 2 전력 레벨은 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이할 수 있다.
전송들은 단일 캐리어를 통해 일어날 수 있다 ; 그러나, 다수의 캐리어들이 사용될 수 있다는 점이 참작되어야 한다. 또한, 또다른 예에 따라, 채널 품질 보고(들)은 하나 이상의 이동 디바이스들로부터 수신될 수 있고, 이들 보고들에 기초하여 제 1 채널이 스케줄링될 수 있다 ; 따라서,제 1 채널은 하나 이상의 이동 디바이스들 상으로 전송될 수 있다. 일 예시에 따라, 제 1 섹터 및 제 2 섹터가 공통 셀에 포함될 수 있다; 따라서, 섹터-방식 재사용 방식이 보강될 수 있다. 또다른 실시예(예를 들어, 셀-방식 재사용)에 따라, 상기 제 1 섹터는, 제 1 셀의 개별 섹터(들)가 각각의 시간 기간 동안 제 1 섹터와 실질적으로 유사한 전력 레벨로의 전송을 가능하게 하는 제 1 셀에 포함될 수 있고, 제 2 섹터는, 제 2 셀의 섹터(들)을 상이하게 하는 것이 각각의 시간 기간 동안 제 2 섹터와 실질적으로 유사한 전력 레벨들로 전송하게 하는 제 2 셀에 포함될 수 있다.
상기 전송들은 주파수 효율성을 향상시키도록 섹터들 및/또는 셀들을 조정할 수 있는 방식에 따라 할당될 수 있음이 참작된다. 예를 들어, 상기 방식은 시분할 방식으로 할당될 수 있는 이산 전력 레벨들을 보강할 수 있다. 또다른 예시에 따라, 개별적인 매끄러운 전력 할당 패턴 커브들은 제 1 섹터 및 제 2 섹터에 할당될 수 있다; 이들 매끄러운 전력 할당 패턴 커브들은 시간의 함수로써 상기 섹터에 대한 전력 레벨을 설명할 수 있다.
추가적인 예시로써, 제 1 무선 통신 기지국은 제 2 섹터를 포함할 수 있다. 따라서, 제 2 채널은 제 2 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 제 2 섹터로부터 제 3 전력 레벨로 전송될 수 있다. 추가적으로, 제 2 채널은 제 2 주파수 대역폭을 포함할 수 있는데, 여기서, 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭이 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유할 수 있다.(예를 들어, 단일 캐리어가 사용될 수 있다) 더욱이, 제 2 주파수 채널은 상기 제 2 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 4 전력 레벨로 전송될 수 있다. 상기 제 4 전력 레벨은, 예를 들어, 상기 제 3 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이할 수 있다. 추가적으로, 상기 제 1 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전력 레벨의 0.5dB 내에 있을 수 있고, 상기 제 2 전력 레벨은 제 4 전력 레벨의 0.5dB 내에 있을 수 있다. 또다른 예에 따라, 제 1 미리 결정된 패턴 및 제 2 미리 결정된 패턴이 실질적으로 유사할 수 있음이 이해되어야 한다.
또다른 예에 따라, 통신 네트워크는 전술된 제 2 섹터를 포함할 수 있는 제 2 무선 통신 기지국을 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 전송 전력 레벨은 제 2 전력 레벨보다 적어도 0.5dB 더 클 수 있는 반면, 제 2 전력 레벨은 제 4 전력 레벨보다 적어도 0.5dB 더 작을 수 있다. 또한, 제 1 미리 결정된 패턴 및 제 2 미리 결정된 패턴은 모두 주기적이다. 이들 미리 결정된 패턴들이 상이한 주기들을 가지거나 그리고/또는 유사한 주기들을 가질 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 제 1 및 제 2 미리 결정된 패턴들을 상이한 위상들과 함께 실질적으로 유사한 주기를 가질 수 있다.
도 24로 돌아가면, 전력 레벨을 할당하기 위해 전력 할당 패턴들의 적응적 할당을 용이하게 하는 방법(2400)이 예시된다. 2402에서, 적응적 전력 할당 패턴은 로드 정보에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 로드 정보는 섹터(들) 및/또는 셀(들) 사이에서 공유될 수 있다. 또한, 상기 로드 정보는 각각의 섹터 및/또는 셀에 대응하는 개별적인 로드들을 비교하도록 보강될 수 있다. 전력 할당 패턴들은 분석된 로드들을 수용하도록 시프트될 수 있다; 예를 들어, 평균 전력 레벨은 개별적인 로드들에 기초하여 시프트 업 또는 다운(shifted up or down)될 수 있다. 2404에서, 전력 레벨들은 전력 할당 패턴에 기초하여 시간의 함수로써 할당될 수 있다. 전력 할당 패턴은, 예를 들어, 시간의 함수로써 전력 레벨을 제공하는 정현파 커브일 수 있다. 2406에서, 전송은 할당된 전력 레벨들에 따라 발생할 수 있다.
이제 도 25를 참조하면, 제 1 섹터를 포함하는 제 1 무선 통신 기지국을 포함하는 다중 캐리어 통신 네트워크의 동작을 용이하게 하는 방법(2500)이 예시된다. 2502에서, 제 1 채널은 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 전송될 수 있다. 예를 들어, 상지 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 2504에서, 제 1 채널은 제 1 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 전송될 수 있다. 2506에서, 제 2 채널은 제 2 미리 결정된 패턴에 기초하여 상기 제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 3 전력 레벨로 전송될 수 있다. 또한, 제 2 채널은 제 2 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭은 오버랩하지 않을(non-overlapping) 수 있다. 2508에서, 제 2 채널은 제 2 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 4 전력 레벨로 전송될 수 있다. 제 2 전력 레벨은 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이할 수 있고, 제 4 전력 레벨은 제 2 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이할 수 있다. 추가적으로, 제 1 전송 전력 레벨 및 제 3 전력 레벨의 합산은 제 2 전력 레벨 및 제 4 전력 레벨의 합의 0.5 dB 내에 있을 수 있다. 또한, 제 1 미리 결정된 패턴 및 제 2 미리 결정된 패턴은 실질적으로 유사한 주기들 및 개별적인 위상들을 가지고 주기적일 수 있다. 또한, 채널 품질 보고들은 하나 이상의 이동 디바이스들로부터 수신될 수 있으며, 이동 디바이스(들) 로의 제 1 채널 및/또는 제 2 채널의 전송은 채널 품질 보고들의 함수로써 스케줄링될 수 있다.
또다른 예에 따라, 제 2 섹터 역시 전송들을 제공할 수 있다. 상기 제 2 섹터는 제 1 무선 통신 기지국에 제 1 섹터와 함께 포함될 수 있다. 대안적으로, 상기 제 2 섹터는 제 2 무선 통신 기지국에 포함될 수 있다. 또한, 제 3 채널은 제 3 미리 결정된 패턴에 기초하여 상기 제 1 시간 기간 동안 제 2 섹터로부터 제 5 전력 레벨로 전송될 수 있다. 제 3 채널은 제 1 주파수 대역폭과 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유할 수 있는 제 3 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 또한, 제 3 채널은 제 3 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 2 섹터로부터 제 6 전력 레벨로 전송될 수 있다. 또한, 제 4 채널은 제 4 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 제 2 섹터로부터 제 7 전력 레벨로 전송될 수 있으며, 여기서 제 4 채널은 주파수 상으로 제 3 주파수 대역폭과 오버랩하지 않는 제 4 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 또한, 제 4 주파수 대역폭은 제 2 주파수 대역폭과 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유할 수 있다. 또한, 제 4 주파수 채널은 제 4 미리 결정된 패턴에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 2 섹터로부터 제 8 전력 레벨로 전송될 수 있다.
이들 전송들은 공통 섹터 내에서 실행될 수 있다. 또한, 어떠한 개수의 서 브-캐리어들이라도 상기 공통 섹터에 의해 지원될 수 있으며, 본 발명은 2개 서브-캐리어들의 사용에 제한되지 않음이 참작되어야 한다. 또한, 섹터-방식 또는 셀-방식 재사용이 무선 통신 네트워크에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 전력 레벨들은 여기에 설명된 미리 결정된 및/또는 적응형 방식에 기초하여 할당될 수 있다.
여기에 설명된 하나 이상의 양상들에 따라, 간섭들은 무선 통신 네트워크에서의 전력 레벨들의 할당에 관해 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "추론하다" 또는 "추론"은 이벤트들 및/또는 데이터들을 통해 포착된 바와 같이, 관측들의 세트로부터 시스템, 환경 및/또는 사용자의 상태를 추론하거나 혹은 이에 관한 추리(reasoning)의 프로세스를 일반적으로 지칭한다. 예를 들어, 추론은 특정 상황 또는 동작을 식별하기 위해 사용될 수 있거나 혹은 상태들에 대한 확률 분포를 생성할 수 있다. 상기 추론은 확률론적일 수 있다 - 즉, 데이터 및 이벤트들의 고려에 기초하여 관심 대상인 상태들에 대한 확률 분포의 계산이다. 추론은 또한 이벤트들 및/또는 데이터의 세트로부터 고차 이벤트들을 구성하기 위해 사용되는 기술들을 지칭할 수도 있다. 이러한 추론은 관측된 이벤트들 및/또는 저장된 이벤트 데이터의 세트로부터 새로운 이벤트들 또는 동작들의 구성, 상기 이벤트들이 시간상으로 근접하게 상관되는지의 여부, 및 상기 이벤트들 및 데이터가 하나 또는 몇몇의 이벤트 및 데이터가 하나 또는 몇몇의 이벤트 및 데이터 자원들로부터 기인하는지의 여부를 초래할 수 있다.
일 예에 따라, 상기 제시된 하나 이상의 방법들은 이웃하는 섹터(들) 및/또 는 셀(들)에 의해 당면한 로드들을 개별적으로 결정함에 의해 추론하는 것을 포함할 수 있다. 또다른 예에 따라, 로딩 정보는 전력 할당 패턴을 어떻게 적응시킬지를 추론하기 위해 보강될 수 있다. 전술된 예들은 속성상 예시적이며, 이러한 추론들이 여기에 설명된 다양한 실시예들 및/또는 방법들에 따라 이루어지는 방식 또는 이루어질 수 있는 추론들의 개수를 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
도 26은 다수의 셀들, 즉 셀 I 2602, 셀 M 2604을 포함하는 다양한 양상들에 따라 구현되는 예시적인 통신 시스템(2600)을 도시한다. 이웃하는 셀들(2602, 2604)은 셀 경계 영역(2668)에 도시된 바와 같이 약간 오버랩함을 주못하라. 시스템(2600)의 각각의 셀(2602,2604)은 3개 섹터들을 포함한다. 다수의 섹터들(N=I)로 세분되지 않은 셀들, 2개 섹터들(N=2)을 가지는 셀들 및 3개 초과 섹터들(N>3)을 가지는 셀들은 또한 다양한 양상들에 따라 가능할 것이다. 셀(2602)은 제 1 섹터, 섹터 I 2610, 제 2 섹터, 섹터 II 2612, 및 제 3 섹터, 섹터 III 2614을 포함한다. 각각의 섹터(2610, 2612, 2614)은 2개 경계 영역들을 가지고, 각각의 경계 영역은 2개의 인접하는 섹터들 사이에 공유된다.
셀 I 2602은 기지국(BS), 기지국 I 2606, 및 각각의 섹터(2610, 2612, 2614) 내의 다수의 엔드 노드들(ENs)(예를 들어, 무선 터미널들)을 포함한다. 섹터 I 2610은 EN(I) 2636 및 EN(X) 2638을 포함하고, 섹터 II 2612 는 EN(I ') 2644 및 EN(X') 2646을 포함하고, 섹터 III 2614은 EN(I ") 2652 및 EN(X") 2654을 포함한다. 유사하게, 셀 M 2604은 각각의 섹터(2622, 2624, 2626) 내에 기지국 M 2608 및 다수의 엔드 노드들을 포함한다. 섹터 I 2622은 EN(I) 2636' 및 EN(X) 2638'를 포함하고, 섹터 II 2624는 EN(I ') 2644' 및 EN(X') 2646'을 포함하고, 섹터 3 2626은 EN(I ") 2652' 및 EN(X") 2654'을 포함한다.
시스템(2600)은 또한 각각 네트워크 라인들(2662, 2664)을 통해 BS I 2606 및 BS M 260에 연결된 네트워크 노드(2660)를 포함한다. 네트워크 노드(2660)는 또한, 예를 들어, 다른 기지국들, AAA 서버 노드, 중간 노드들, 라우터들 등 및 네트워크 링크(2666)를 통해 인터넷에 연결된다. 무선 링크들(2662, 2664, 2666)은 예를 들어, 광섬유 케이블일 수 있다. 각각의 엔드 노드, 예를 들어, EN(I) 2636은 송신기 및 수신기를 포함하는 무선 터미널일 수 있다. 무선 터미널들, 예를 들어, EN(I) 2636은 시스템(2600)을 통해 이동할 수 있고, 상기 EN이 현재 위치한 셀에서 기지국과 무선 링크를 통해 통신할 수 있다. 무선 터미널들(WTs), 예를 들어, EN(I) 2636은 피어 노드들, 예를 들어, 시스템(2600) 내의 혹은 시스템(2600) 외의 다른 WT들과 기지국, 예를 들어, BS 2606 및/또는 네트워크 노드(2660)를 통해 통신할 수 있다. WT들, 예를 들어, EN(I) 2636은 셀 폰들, 무선 모뎀들을 구비한 PDA들 등과 같은 이동 통신 디바이스들일 수 있다.
도 27은 다양한 양상들에 따른 예시적인 기지국(2700)을 예시한다. 기지국(2700)은 톤 서브세트 할당 시퀀스들을 구현하며, 서로 다른 톤 서브세트 할당 시퀀스들은 상기 셀의 개별적인 상이한 섹터 타입들에 대해 생성된다. 기지국(2700)은 도 26의 시스템(2600)의 기지국들(2606, 2608)중 임의의 하나로서 사용될 수 있다. 기지국(2700)은 버스(2709)에 의해 함께 연결된 수신기(2702), 송신기(2704), 프로세서(2706), 예를 들어 입력/출력 인터페이스(2708) 및 메모 리(2710)를 포함하며, 상기 버스를 통해 다양한 엘리먼트들(2702, 2704, 2706, 2708, 및 2710)은 데이터 및 정보를 교환할 수 있다.
수신기(2702)에 연결된 섹터화된 안테나(2703)는, 기지국의 셀 내의 각각의 섹터로부터의 무선 터미널들 전송들로부터, 데이터 및 다른 신호들, 예를 들어, 채널 보고들을 수신하기 위해 사용된다. 송신기(2704)에 연결된 섹터화된 안테나(2705)는 데이터 및 다른 신호들, 예를 들어, 제어 신호들, 파일럿 신호들, 비컨 신호들 등을 상기 기지국의 셀의 각각의 섹터 내의 무선 터미널들(2800)(도 28 참조)로 전송하는데 사용된다. 다양한 양상들에서, 기지국(2700)은 다수의 수신기들(2702) 및 다수의 송신기들(2704), 예를 들어, 서로에 대해 개별적인 수신기(2702) 및 서로에 대해 개별적인 송신기(2704)를 사용할 수 있다. 프로세서(2706)은 예를 들어, 범용 중앙 처리 장치(CPU)일 수 있다. 프로세서(2706)는 메모리(2710)에 저장된 하나 이상의 루틴들(2718)의 지시 하에 기지국(2700)의 동작을 제어하고 상기 방법들을 구현한다. I/O 인터페이스(2708)는 기지국(2700)을 다른 기지국들, 액세스 라우터들, AAA 서버노드들 등에 연결시키는 다른 네트워크 노드들, 다른 네트워크들 및 인터넷으로의 접속을 제공한다. 메모리(2710)는 루틴들(2718) 및 데이터/정보(2720)를 포함한다.
데이터/정보(2720)는 데이터(2736), 다운링크 스트립 심볼 시간 정보(2740) 및 다운링크 톤 정보(2742)를 포함하는 톤 서브세트 할당 정보(2738), 다수의 WT 정보의 세트들을 포함하는 무선 터미널(WT) 데이터/정보(2744) 즉 WT 1 정보 2746 및 WT N 정보 2760를 포함한다. WT 정보의 각각의 세트, 예를 들어, WT1 정 보(2746)는 데이터(2748), 터미널 ID(2750), 업링크 채널 정보(2754), 다운링크 채널 정보(2756) 및 모드 정보(2758)를 포함한다.
루틴들(2718)은 통신 루틴들(2722) 및 기지국 제어 루틴들(2724)을 포함한다. 기지국 제어 루틴들(2724)은 스케줄러 모듈(2726) 및 톤 서브세트 할당 루틴(2730)을 포함하는 시그널링 루틴들(2728), 심볼 기간들의 나머지, 예를 들어 논 스트립 심볼 기간들 동안의 다른 다운링크 톤 할당 호핑 루틴(2732), 및 비컨 루틴(2734)을 포함한다.
데이터(2736)는 WT들로의 전송 이전에 인코딩하기 위한 송신기(2704)의 인코더(2714)로 전송될 데이터 및 수신에 후속하여 수신기(2702)의 디코더(2712)를 통해 처리된 WT들로부터의 수신된 데이터를 포함한다. 다운링크 스트립-심볼 시간 정보(2740)는 프레임 동기화 구조 정보, 예를 들어, 수퍼슬롯, 비컨 슬롯 및 울트라슬롯 구조 정보 및, 주어진 심볼 기간이 스트립 심볼 기간인지의 여부, 만약 그러한다면 상기 스트립 심볼 기간의 인덱스, 및 상기 스트립-심볼이 기지국에 의해 사용되는 톤 서브세트 할당 시퀀스를 절단하는 리셋 포인트인지의 여부를 특정하는 정보를 포함한다. 다운링크 톤 정보(2742)는 기지국(2700)에 할당된 캐리어 주파수, 톤들의 개수 및 주파수, 스트립-심볼 기간에 할당될 톤 서브세트들의 세트, 및 기울기, 기울기 인덱스 및 섹터 타입과 같은 다른 셀 및 섹터 특정 값들을 포함하는 정보를 포함한다.
데이터(2748)는 WT1(2800)이 피어 노드로부터 수신한 데이터, WT1(2800)이 피어 노드로 전송하기를 원하는 데이터, 및 다운링크 채널 품질 보고 피드백 정보 를 수신한다. 터미널 ID (2750)는 WT 1 (2800)을 식별하는 기지국(2700) 할당된 ID이다. 섹터 ID(2752)는 WT1(2800)이동작하는 섹터를 식별하는 정보를 포함한다. 섹터 ID (2752)는 예를 들어 섹터 타입을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 업링크 채널 정보(2754)는 사용하는 WT 1(2800)에 대해 스케줄러(2726)에 의해 할당된 채널 세그먼트들, 예를 들어, 데이터를 위한 업링크 트래픽 채널 세그먼트들, 요청들, 전력 제어, 타이밍 제어 등을 위한 전용 업링크 채널들을 식별하는 정보를 포함한다. WT1(2800)에 할당된 각각의 업링크 채널은 하나 이상의 논리 톤들을 포함하고, 각각의 논리 톤은 업링크 호핑 시퀀스에 후속한다. 다운링크 채널 정보(2756)는 WT1(2800)에 데이터 및/또는 정보를 전달하기 위해 스케줄러(2726)에 의해 할당된 채널 세그먼트들, 예를 들어, 사용자 데이터에 대한 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들을 식별하는 정보를 포함한다. WTl 2800 에 할당된 각각의 다운링크 채널은 하나 이상의 논리 톤들을 포함하는데, 각각 다운링크 호핑 시퀀스에 후속한다. 모드 정보(2758)는 예를 들어, 슬립, 홀드, 온과 같은 WTl 2800의 동작 상태를 식별하는 정보를 포함한다.
통신 루틴들(2722)은 다양한 통신 동작들을 수행하고 다양한 통신 프로토콜들을 구현하기 위해 기지국(2700)을 제어한다. 기지국 제어 루틴들(2724)은 기본적인 기지국 기능 업무들, 예를 들어, 신호 생성 및, 수신, 스케줄링을 수행하기 위해 상기 기지국(2700)을 제어하고, 스트립 심볼 기간 동안 톤 서브세트 할당 시퀀스들을 사용하여 무선 터미널들로의 신호들의 전송을 포함하는 몇몇 양상들의 방법의 단계들을 구현하기 위해 사용된다.
시그널링 루틴(2728)은 디코더(2712)를 구비한 수신기(2702) 및 인코더(2714)를 구비한 송신기(2704)의 동작을 제어한다. 시그널링 루틴(2728)은 전송된 데이터(2736) 및 제어 정보의 생성을 제어하는 역할을 한다. 톤 서브세트 할당 루틴(2730)은 상기 양상의 방법을 사용하고 다운링크 스트립-정보(2740) 및 섹터 ID(2752)를 포함하는 데이터/정보(2720)를 사용하여 스트립 심볼 기간에서 톤 서브세트가 사용되도록 구성한다. 다운링크 톤 서브세트 할당 시퀀스들은 셀 내의 각각의 섹터 타입에 대해 상이하고 인접한 셀들에 대해 상이할 것이다. WT(2800)은 다운링크 톤 서브세트 할당 시퀀스에 따라 심볼 기간들 내에서 신호들을 수신하고, 기지국(2700)은 전송된 신호들을 생성하기 위해 동일한 다운링크 톤 서브세트 할당 시퀀스들을 사용한다. 다른 다운링크 톤 할당 호핑 루틴(2732)은, 스트립 심볼 기간들이 아닌 심볼 기간들 동안, 다운링크 톤 정보(2742)를 포함하는 정보, 및 다운링크 채널 정보(2756)를 사용하여, 다운링크 톤 호핑 시퀀스를 구성한다. 다운링크 데이터 톤 호핑 시퀀스들은 셀의 섹터들에 대해 동기화된다. 비컨 루틴(2734)은 비컨 신호, 예를 들어, 하나 또는 수 개의 톤들에 집중된 비교적 고전력 신호의 신호 전송을 제어하는데, 상기 톤들은 예를 들어, 다운링크 신호의 프레임 타이밍 구조, 따라서 울트라 슬롯 경계에 대한 톤 서브세트 할당 시퀀스를 동기화하기 위해, 동기의 목적으로 사용될 수 있다.
도 28은 도 26에 도시된 시스템(2600)의 무선 터미널들(예를 들어, 엔드 노드들, 이동 디바이스들...) 중 임의의 하나, 예를 들어, EN(I) 2636으로서 사용될 수 있는 일 예시적인 무선 터미널(예를 들어, 엔드 노드, 이동 디바이스, ...)(2800)을 예시한다. 무선 터미널(2800)은 톤 서브세트 할당 시퀀스들을 구현한다. 무선 터미널(2800)은 버스(2810)에 의해 함께 연결된, 디코더(2812)를 포함하는 수신기(2802), 인코더(2814)를 포함하는 송신기(2804), 프로세서(2806), 및 메모리(2808)를 포함하며, 상기 버스를 통해 다양한 엘리먼트들(2802, 2804, 2806, 2808)은 데이터 및 정보를 교환할 수 있다. 기지국(2700)(및/또는 다른 무선 터미널)으로부터 신호들을 수신하는데 사용되는 안테나(2803)는 수신기(2802)에 연결된다. 신호들을, 예를 들어 기지국(2700)(및/또는 다른 무선 터미널)으로 전송하기 위해 사용되는 안테나(2805)는 송신기(2804)에 연결된다.
프로세서(2806)(예를 들어, CPU)는 무선 터미널(2800)의 동작을 제어하고, 메모리(2808)에서 루틴들(2820)을 실행하고 데이터/정보(2822)를 사용함으로써 방법들을 구현한다.
데이터/정보(2822)는 사용자 데이터(2834), 사용자 정보(2836), 및 톤 서브세트 할당 시퀀스 정보(2850)를 포함한다. 사용자 데이터(2834)는 송신기(2804)에 의한 기지국(2700)으로의 송신 이전의 인코딩을 위해 인코더(2814)로 라우팅될, 피어 노드에 대해 의도된 데이터, 및 수신기(2802)에서 디코더(2812)에 의해 처리된 기지국(2700)으로부터 수신된 데이터를 포함할 수 있다. 사용자 정보(2836)는 업링크 채널 정보(2838), 다운링크 채널 정보(2840), 터미널 ID 정보(2842), 기지국 ID 정보(2844), 섹터 ID 정보(2846), 및 모드 정보(2848)를 포함한다. 업링크 채널 정보(2838)는 무선 터미널(2800)이 기지국(2700)으로 전송시 사용할 기지국(2700)에 의해 할당된 업링크 채널 세그먼트들을 식별하는 정보를 포함한다. 업 링크 채널들은 업링크 트래픽 채널들, 전용 업링크 제어 채널들, 예를 들어, 요청 채널들, 전력 제어 채널들 및 타이밍 제어 채널들을 포함할 수 있다. 각각의 업링크 채널은 하나 이상의 논리 톤들을 포함하고, 각각의 논리 톤은 업링크 호핑 시퀀스에 후속한다. 업링크 호핑 시퀀스들은 셀의 각 섹터 타입 간에 및 인접 셀들 간에 상이하다. 다운링크 채널 정보(2840)는 BS(2700)가 WT(2800)으로 데이터/정보를 전송할 때 사용하기 위해 기지국(2700)에 의해 WT(2800)으로 할당된 다운링크 채널 식별 세그먼트들을 식별하는 정보를 포함한다. 다운링크 채널들은 다운링크 트래픽 채널들 및 할당 채널들을 포함하고, 각각의 다운링크 채널은 하나 이상의 논리 톤을 포함하고, 각각의 논리 톤은 다운링크 호핑 시퀀스에 후속하며, 상기 다운링크 호핑 시퀀스는 상기 셀의 각각의 섹터 사이에서 동기화된다.
사용자 정보(2836)는 또한, 기지국(2700) 할당된 식별인 터미널 ID 정보(2842), WT가 통신을 설정한 특정 기지국(2700)을 식별하는 기지국 ID 정보(2844), 및 WT(2700)가 현재 위치된 셀의 특정 섹터를 식별하는 섹터 ID 정보(2846)를 포함한다. 기지국 ID(2844)는 셀 기울기 값을 제공하고 섹터 ID 정보(2846)는 섹터 인덱스 타입을 제공하고, 상기 셀 기울기 값 및 섹터 인덱스 타입은 톤 호핑 시퀀스들을 유도하기 위해 사용될 수 있다. 사용자 정보(2836)에 포함된 모드 정보(2848) 역시 WT(2800)가 슬립 모드, 홀드 모드 또는 온 모드인지의 여부를 식별한다.
톤 서브세트 할당 시퀀스 정보(2850)는 다운 스트립-심볼 시간 정보(2852) 및 다운링크 톤 정보(2854)를 포함한다. 다운링크 스트립 심볼 시간 정보(2852)는 수퍼슬롯, 비컨슬롯, 및 울트라슬롯 구조 정보와 같은 프레임 동기화 구조 정보 및 주어진 심볼 기간이 스트립 심볼 기간인지의 여부를 특정하는 정보, 만약 그러하다면 스트립-심볼의 인덱스 및 상기 스트립-심볼이 기지국에 의해 사용된 톤 서브세트 할당 시퀀스를 절단하는 포인트를 리셋하는지의 여부를 특정하는 정보를 포함한다. 다운링크 톤 정보(2854)는 기지국(2700)에 할당된 캐리어 주파수, 톤들의 개수 및 주파수, 및 스트립-심볼 기간들에 할당될 톤 서브세트들의 세트, 및 다른 셀 및 섹터 특정 값들, 예컨대 기울기, 기울기 인덱스 및 섹터 타입을 포함하는 정보를 포함한다.
루틴들(2820)은 통신 루틴들(2824) 및 무선 터미널 제어 루틴들(2826)을 포함한다. 통신 루틴들(2824)은 WT(2800)에 의해 사용되는 다양한 통신 프로토콜들을 제어한다. 예를 들어, 통신 루틴들(2824)은 (예를 들어, 기지국(2700)과의) 광역 네트워크를 통한 통신 및/또는 (예를 들어, 다른 무선 터미널(들)과의 직접적인) 로컬 영역 피어-투-피어 네트워크를 통한 통신을 가능하게 할 수 있다. 추가적인 예로써, 통신 루틴들(2824)은 (예를 들어, 기지국(2700)으로부터) 브로드캐스트 신호의 수신을 가능하게 할 수 있다. 무선 터미널 제어 루틴들(2826)은 수신기(2802) 및 송신기(2804)의 제어를 포함하는 기본적인 무선 터미널(2800) 기능을 제어한다.
도 29에 관련하여, 할당된 전력 레벨들을 사용하여 통신을 가능하게 하는 시스템(2900)이 도시된다. 예를 들어, 시스템(2900)은 기지국 내에 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 시스템(2900)은 기능 블록들을 포함하는 것으로서 나타나는데, 이는 프로세서, 소프트웨어, 또는 이들의 조합(예를 들어, 펌웨어)에 의해 구현되는 기능들을 나타내는 기능 블록들일 수 있음이 이해되어야 한다. 시스템(2900)은 연관하여 동작할 수 있는 전자 컴포넌트들 중 논리 그룹화(2902)를 포함한다. 예를 들어, 논리적 그룹화(2902)는 제 1 미리 결정된 패턴(2904)에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통한 전송을 위한 전자 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 추가적으로, 논리적 그룹화(2902)는 제 1 미리 결정된 패턴(2906)에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전력 레벨은 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이할 수 있다. 추가적으로, 시스템(2900)은 전기 컴포넌트들(2904 및 2906)과 연관된 기능들을 실행하기 위한 명령들을 보유하는 메모리(2908)를 포함할 수 있다. 메모리(2908)에 대해 외부에 있는 것으로 도시되었지만, 전기 컴포넌트들(2904 및 2906) 중 하나 이상은 메모리(2908) 내에 존재할 수 있음이 이해되어야 한다.
도 30에 대하여, 다중 캐리어 무선 통신 네트워크에서 할당된 자원 레벨들을 사용한 통신을 가능하게 하는 시스템(3000)이 예시된다. 예를 들어, 시스템 (3000)은 기지국 내에 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 시스템(3000)이, 프로세서, 소프트웨어, 혹은 이들의 조합(예를 들어, 펌웨어)으로써 구현되는 기능들을 나타내는 기능 블록들일 수 있는, 기능 블록들을 포함하는 것으로 나타남이 이해되어야 한다. 시스템(3000)은 연관되어 동작할 수 있는 전기 컴포넌트들의 논리적 그룹화(3002)를 포함한다. 예를 들어, 논리적 그룹화(3002)는 제 1 미리 결정된 패턴(3004)에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 또한, 논리적 그룹화(3002)는 제 1 미리 결정된 패턴(3006)에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 2 전력 레벨로 제 1 채널을 통한 전송을 위한 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 또한, 논리적 그룹화(3002)는 제 2 미리 결정된 패턴(3008)에 기초하여 제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 3 전력 레벨로 제 2 채널을 통한 전송을 위한 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 채널은 주파수 상으로 제 1 주파수 대역폭과 오버랩하지 않는 제 2 주파수 대역폭을 포함할 수 있다. 논리적 그룹화(3002)는 또한, 제 2 미리 결정된 패턴(3010)에 기초하여 제 2 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 4 전력 레벨로 제 2 채널을 통한 전송을 위한 전기 컴포넌트를 포함할 수 있다. 추가적으로, 시스템(3000)은 전기 컴포넌트들(3004, 3006, 3008, 및 3010)과 연관된 기능들을 실행하기 위한 명령들을 보유하는 메모리(3012)를 포함할 수 있다. 메모리(3012)에 대해 외부에 있는 것으로 도시되지만, 하나 이상의 전기 컴포넌트들(3004, 3006, 3008, 및 3010)은 메모리(3012) 내에 존재할 수 있음이 이해되어야 한다.
상기 실시예들이 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드, 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들로 구현되는 경우, 이들은, 저장 컴포넌트와 같은 기계 판독가능한 매체 내에 저장될 수 있다. 코드 세그먼트는 프로시저, 함수, 서브 프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 혹은 명령들의 임의의 조합, 데이터 구조들, 또는 프로그램 선언들로 나타날 수 있다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 독립변수들, 파라미터들, 혹은 메모리 콘텐츠들을 수신하고 및/또는 전달함으로써 또다른 코드 세그먼트 혹은 하드웨어 회로에 연결될 수 있다. 정보, 독립변수들, 파라미터들, 데이터 등은 메모리 공유, 메시지 전달, 토큰 전달, 네트워크 전송 등을 포함하는 임의의 적절한 수단을 사용하여 전달되고, 포워딩되고, 전송될 수 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 여기에 설명된 기술들은 여기에 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시저들, 함수들 등)을 사용하여 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장되고 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내 혹은 프로세서에 대해 외부에서 구현될 수 있으며, 이 경우, 상기 메모리 유닛은 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 다양한 수단들을 경유하여 상기 프로세서에 통신상으로 연결될 수 있다.
전술된 내용은 하나 이상의 실시예들의 예들을 포함한다. 물론, 전술된 실시예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 및 방법들의 모든 구현가능한 조합을 설명하는 것은 가능하지 않지만, 당업자라면, 다양한 실시예들의 많은 추가적인 조합들 및 치환들이 가능함을 인지할 수 있다. 따라서, 설명된 실시예들은 첨부된 청구항들의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 변경들, 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다. 또한, 상세한 설명 또는 청구항에서 사용되는 용어 " 포함하다(includes)"의 범위에 대해, 상기 용어는, 청구항에서 과도기적(transitional) 단어로서 사용될 때 용어 "구성하는"이 해석되는 것과 유사한 방식으로, 포함하도록 의도된다.

Claims (29)

  1. 제 1 섹터를 포함하는 제 1 무선 통신 기지국을 포함하는 통신 네트워크의 동작을 용이하게 하는 방법으로서,
    제 1 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 이동국으로 제 1 채널을 통해 전송하는 단계 ? 상기 제 1 전송 전력 레벨은 시간의 함수로써 전송 전력을 가변(vary)하기 위한 제 1 패턴을 표시하는 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 ? ; 및
    제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전송 전력 레벨로 제 2 이동국으로 상기 제 1 채널을 통해 전송하는 단계 ? 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 ? 를 포함하는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 무선 통신 기지국에서, 이동 디바이스로부터 채널 품질 보고를 수신하는 단계;
    상기 제 1 무선 통신 기지국에서, 상기 채널 품질 보고의 함수로써 상기 이동 디바이스로의 상기 제 1 채널의 전송을 스케줄링하는 단계; 및
    상기 제 1 섹터로부터 상기 이동 디바이스로 상기 제 1 채널을 통해 전송하는 단계를 추가로 포함하는,
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 무선 통신 기지국은 제 2 섹터를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제 1 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 3 전송 전력 레벨로 제 2 채널을 통해 전송하는 단계 ? 상기 제 3 전송 전력 레벨은 시간의 함수로써 전송 전력을 가변하기 위한 제 2 패턴을 표시하는 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 채널은 제 2 주파수 대역폭을 포함하고, 상기 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭은 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유함 ? ; 및
    상기 제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 4 전송 전력 레벨로 상기 제 2 채널을 통해 전송하는 단계 ? 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이함 ? 를 추가로 포함하는,
    방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨의 0.5 dB 내에 있으며, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 4 전송 전력 레벨의 0.5 dB 내에 있는,
    방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 동등(equivalent)한,
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신 네트워크는 제 2 섹터를 포함하는 제 2 무선 통신 기지국을 포함하고,
    상기 제 1 섹터로부터 전송하는 단계 이후에, 상기 제 1 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 3 전송 전력 레벨로 제 2 채널을 통해 전송하는 단계 ? 상기 제 3 전송 전력 레벨은 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 채널은 제 2 주파수 채널 대역폭을 포함하고, 상기 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭은 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유함 ? ; 및
    상기 제 1 섹터로부터 전송하는 단계 이후에, 상기 제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 4 전송 전력 레벨로 상기 제 2 채널을 통해 전송하는 단계 ? 상기 제 4 전송 전력 레벨은 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 ? 를 추가로 포함하는,
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨보다 적어도 0.5dB 더 크고, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 4 전송 전력 레벨보다 적어도 0.5dB 적은,
    방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 및 상기 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 상이한 서로 다른 주기들을 가지고 주기적인,
    방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 동등한 주기들 및 상이한 위상들을 가지고 주기적인,
    방법.
  10. 무선 통신 장치로서,
    제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 이동국으로 제 1 채널을 통해 전송하고 ? 상기 제 1 전송 전력 레벨은 시간의 함수로써 전송 전력을 가변(vary)하기 위한 제 1 패턴을 표시하는 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초함 ? 그리고, 제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전송 전력 레벨로 제 2 이동국으로 상기 제 1 채널을 통해 전송 ? 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 ? 하는 것과 관련된 명령들을 보유하는 메모리; 및
    상기 메모리에 연결되고, 상기 메모리 내에 보유된 상기 명령들을 실행하도록 구성된, 프로세서를 포함하는,
    무선 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 메모리는 이동 디바이스로부터 채널 품질 보고를 획득하고, 상기 채널 품질 보고의 함수로써 상기 이동 디바이스로의 상기 제 1 채널의 전송을 스케줄링하고, 상기 이동 디바이스로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 명령들을 추가로 보유하는,
    무선 통신 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 제 1 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 3 전송 전력 레벨로 제 2 채널을 통해 전송하고 ? 상기 제 3 전송 전력 레벨은 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초함 ? 그리고, 상기 제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 4 전송 전력 레벨로 상기 제 2 채널을 통해 전송 ? 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 채널은 제 2 주파수 대역폭을 포함하고, 상기 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭은 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유하고, 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이함 ? 하는 것과 관련된 명령들을 추가로 보유하는,
    무선 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    제 1 무선 통신 기지국은 제 1 섹터 및 제 2 섹터를 포함하는,
    무선 통신 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    제 1 무선 통신 기지국은 제 1 섹터를 포함하고, 제 2 무선 통신 기지국은 제 2 섹터를 포함하는,
    무선 통신 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제 1 및 상기 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 동등한,
    무선 통신 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 상이한 주기들을 가지고 주기적인,
    무선 통신 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 동등한 주기들 및 상이한 위상들을 가지고 주기적인,
    무선 통신 장치.
  18. 할당된 전력 레벨들을 사용하여 통신을 인에이블하는 무선 통신 장치로서,
    제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 이동국으로 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 수단 ? 상기 제 1 전송 전력 레벨은 시간의 함수로써 전송 전력을 가변(vary)하기 위한 제 1 패턴을 표시하는 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 ? ; 및
    제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전송 전력 레벨로 제 2 이동국으로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 수단 ? 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 ? 을 포함하는,
    무선 통신 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    이동 디바이스로부터 채널 품질 보고를 획득하기 위한 수단;
    상기 채널 품질 보고의 함수로써 상기 이동 디바이스로의 상기 제 1 채널의 전송을 스케줄링하기 위한 수단; 및
    상기 이동 디바이스로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 수단을 추가로 포함하는,
    무선 통신 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제 1 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 3 전송 전력 레벨로 제 2 채널을 통해 전송하기 위한 수단 ? 상기 제 3 전송 전력 레벨은 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 채널은 제 2 주파수 대역폭을 포함하고, 상기 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭은 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유함 ? ; 및
    상기 제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 4 전송 전력 레벨로 상기 제 2 채널을 통해 전송하기 위한 수단 ? 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이함 ? 를 추가로 포함하는,
    무선 통신 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 주기적이며, 서로 다른 주기들 및 서로 다른 위상들 중 적어도 하나를 가지는,
    무선 통신 장치.
  22. 컴퓨터-실행가능한 명령들이 저장된 컴퓨터-판독가능한 기록 매체로서,
    상기 명령들은,
    제 1 시간 기간 동안 제 1 섹터로부터 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 이동국으로 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 명령 ? 상기 제 1 전송 전력 레벨은 시간의 함수로써 전송 전력을 가변(vary)하기 위한 제 1 패턴을 표시하는 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 ? ; 및
    제 2 시간 기간 동안 상기 제 1 섹터로부터 제 2 전송 전력 레벨로 제 2 이동국으로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 명령 ? 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 ? 을 포함하는,
    컴퓨터-판독가능한 기록 매체.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 컴퓨터-실행가능한 명령들은,
    이동 디바이스로부터 채널 품질 보고를 수신하기 위한 명령;
    상기 채널 품질 보고의 함수로써 상기 이동 디바이스로의 상기 제 1 채널의 전송을 스케줄링하기 위한 명령;
    상기 이동 디바이스로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위한 명령을 추가로 포함하는,
    컴퓨터-판독가능한 기록 매체.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 컴퓨터-실행가능한 명령들은,
    상기 제 1 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 3 전송 전력 레벨로 제 2 채널을 통해 전송하기 위한 명령 ? 상기 제 3 전송 전력 레벨은 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 채널은 제 2 주파수 대역폭을 포함하고, 상기 제 1 주파수 대역폭 및 제 2 주파수 대역폭은 적어도 50%의 주파수 대역폭을 공유함 ? ; 및
    상기 제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 섹터로부터 제 4 전송 전력 레벨로 상기 제 2 채널을 통해 전송하기 위한 명령 ? 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 2 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 4 전송 전력 레벨은 상기 제 3 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5 dB 상이하고, 상기 제 1 미리 결정된 패턴 및 상기 제 2 미리 결정된 전송 전력 패턴들은 주기적이며, 서로 다른 주기들 및 서로 다른 위상들 중 적어도 하나를 가짐 ? 를 추가로 포함하는,
    컴퓨터-판독가능한 기록 매체.
  25. 무선 통신 시스템 내의 장치로서,
    제 1 시간 기간 동안 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 이동국으로 제 1 채널을 통해 전송하고 ? 상기 제 1 전송 전력 레벨은 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 1 채널은 제 1 주파수 대역폭을 포함함 ? 그리고,
    제 2 시간 기간 동안 상기 제 2 전송 전력 레벨로 제 2 이동국으로 상기 제 1 채널을 통해 전송 ? 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 미리결정된 전송 전력 패턴에 기초하고, 상기 제 2 전송 전력 레벨은 상기 제 1 전송 전력 레벨과는 적어도 0.5dB 상이함 ? 하도록 구성된 프로세서를 포함하는,
    장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    i) 상기 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하는 단계 및 ii) 상기 제 2 전송 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하는 단계는 단일 안테나를 사용하여 수행되며, 동일한 단일 안테나가 상기 전송하는 단계들 i) 및 ii) 각각에 대하여 사용되는, 방법.
  27. 제 10 항에 있어서,
    단일 송신기 안테나를 더 포함하고,
    그리고 상기 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하는 것 그리고 상기 제 2 전송 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하는 것은 상기 단일 송신기 안테나를 사용하여 수행되는, 무선 통신 장치.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 컴퓨터-실행가능한 명령들은 상기 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하고 상기 제 2 전송 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위해 단일 전송 안테나를 사용하도록 통신 장치를 제어하기 위한 명령들을 더 포함하는, 컴퓨터-판독가능한 기록 매체.
  29. 제 25 항에 있어서,
    단일 송신기 안테나를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 제 1 전송 전력 레벨로 제 1 채널을 통해 전송하고 상기 제 2 전송 전력 레벨로 상기 제 1 채널을 통해 전송하기 위해 상기 단일 송신기 안테나를 사용하도록 구성되는, 장치.
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