KR101251895B1 - 셀룰러 무선 통신 네트워크 및 대응하는 기지국의 다운링크 방향에서 간섭을 줄이기 위한 방법 - Google Patents

셀룰러 무선 통신 네트워크 및 대응하는 기지국의 다운링크 방향에서 간섭을 줄이기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임 구조를 이용하는 단말들과 통신하는 기지국들을 포함하는 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향에서 간섭을 감소시키기 위한 방법에 관한 것으로, 프레임은 프리앰블 부 및 적어도 하나의 데이터 부를 포함하고, 단말들은 적어도 하나의 데이터 부의 수신 전력이 프리앰블 부의 수신 프리앰블 전력에 관한 미리 규정된 범위에서 변화하는 프레임들을 수신하도록 구성된다. 본 발명에 따라서, 방법은: - 단말이 제 1 그룹의 단말들에 속하면 범위 내의 단말에서 제 1 수신 전력(Plow)을 생성하도록 하는 송신 전력과 함께 단말로 향하는 데이터 부의 부분을 송신하는 단계; 및 단말이 제 2 그룹의 단말들에 속하면, 범위 내의 단말에서 제 2 수신 전력(Phigh)를 생성하도록 하는 송신 전력과 함께 단말로 향하는 데이터 부의 부분을 송신하는 단계를 포함하고, 제 2 수신 전력은 제 1 수신 전력보다 높다.

Description

셀룰러 무선 통신 네트워크 및 대응하는 기지국의 다운링크 방향에서 간섭을 줄이기 위한 방법{METHOD FOR REDUCING INTERFERENCE IN THE DOWNLINK DIRECTION OF A CELLULAR RADIO COMMUNICATION NETWORK AND CORRESPONDING BASE STATION}
본 발명은 프레임 구조가 시간 및 주파수 확장을 갖는, 셀룰러 무선 통신 시스템(cellular radio communication system)에서 간섭을 줄이기 위한 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 멀티플렉싱(Orthogonal Frequency Division Mutiplexing; OFDM) 기반 네트워크들은 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임 구조를 갖는 이러한 셀룰러 무선 통신 네트워크들의 예들이다. 이 네트워크들은 멀티-캐리어 송신 기술을 이용하고 매우 높은 비트 레이트들(bit rates)에 도달하기 위해 MIMO/빔포밍 안테나 기술(MIMO/beamforming antenna technology)의 조합시 이들의 특별한 능력 때문에 4세대 무선/모바일 통신 네트워크들에서 액세스 기술로서 이용될 것으로 예견된다. OFDM은 고속 모바일 애플리케이션들을 위한 탁월한 대안을 제공하며, 따라서 차세대 모바일 무선 시스템들 또는 3G LTE, 802.16e 및 802.16m에서 규정되어질 제 4 세대 에어 인터페이스(4th generation air interface)를 위한 중요한 단계를 나타낸다.
OFDM 송신 시스템들과 같은 멀티-캐리어 시스템들에 있어서, 송신된 데이터는 다수의 병렬 데이터 스트림들로 분리되며, 분리된 각각은 개개의 서브-캐리어를 변조하기 위해 이용된다. 즉, 광대역 무선 채널(broadband radio channel)은 복수의 협대역 서브-캐리어들 또는 서브채널들로 나누어지며, 이들은 예를 들면, QPSK, 16QAM, 64QAM 또는 서브-캐리어당 보다 높은 데이터 속도를 허용하는 보다 높은 변조 차수(higher modulation order)에 의해 독립적으로 변조되는 서브-캐리어들의 그룹들이다. 이용자에 대한 서브-캐리어들 할당은 주파수 선택 할당으로 또한 불리우는 시스템의 주파수 도메인의 일부의 연속(물리적으로 인접한) 서브-캐리어들 할당 또는 주파수 다이버스 할당(frequency diverse allocation) 또는 WIMAX의 문맥에서 PUSC로 불리우는 시스템의 전체 주파수 대역에 걸친 서브-캐리어들의 할당으로 이루어진다.
이러한 멀티캐리어 시스템들에 있어서, 주파수 재이용 1 방식에 이은 리소스 할당과 함께 이용되는 멀티캐리어 시스템들의 최상의 수용력을 활용하기 위해 각각의 이용자를 위한 송신 채널을 규정하는 서브-캐리어당 변조 차수가 단기 기준으로 업데이트되어야 하는 것과 마찬가지로 서브-캐리어 주파수들은 단기 기준(예를 들면, 전체 2ms)으로 이용자 채널에 할당될 수 있다.
멀티캐리어 시스템들의 가장 좋은 용량을 이용하기 위해, 그들은 주파수 재이용 1 방식을 따르는 리소스 할당들로 이용된다. 이것은 주파수 서브-캐리어들의 전 범위가 모든 셀들에서 이용되고 심지어 한 셀의 모든 섹터들에서 이용된다는 것을 의미한다. 이에 반하여 다른 주파수 재이용 방식들은 이용가능한 주파수 서브-캐리어들이 한 셀의 다른 섹터들 또는 인접한 셀들의 인접한 섹터들에서 동시에 이용되지 않는다는 것을 예견한다. 예를 들면, 주파수 재이용 3 방식은 이용가능한 주파수들의 단 3분의 1인 3 서브-섹터들을 포함하는 셀이 제 1 섹터에서 이용될 수 있으며, 제 2 섹터에서 다른 3분의 1 및 마지막 섹터에서 마지막 3분의 1이 이용될 수 있다는 것을 예견한다.
주파수 재이용 1 방식의 장점은 주파수 재이용 3에 비해 보다 높은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있으며, 단점은 동일한 시간에 동일한 리소스을 이용하는 이용자들 또는 기지국들에 의해 생성되는 높고 복잡한 간섭이다.
본 발명의 특별한 목적은 최종-이용자들을 위해 고속 데이터 속도를 보장하는 이와 같은 멀티캐리어 시스템에서 간섭의 문제에 대처하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 방법을 구현하기 위해 구성된 대응하는 기지국을 제공하는데 있다.
이들 목적들, 및 하기 다른 목적들은 제 1 항에 따른 셀룰러 무선 통신 시스템, 및 제 11 항에 따른 기지국의 다운링크 방향에 있어서 간섭을 줄이기 위한 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따라서, 단말들(terminals)은(예를 들면, 빔포밍 없이) 정상 동작에 있어서 프레임의 데이터 부를 수신하기 위한 공칭 수신 전력 레벨을 갖지만 (특히 빔포밍된 신호들에 의해 동작하는 경우에 있어서 요구되는)공칭 수신 전력에 비해 증가된 수신 전력 레벨에 의해 동작할 수 있다. 수신 신호에 대해 단말들이 적용되는 범위는 수신된 프리앰블 전력 레벨에 관한 미리 규정된 진폭을 갖는다. 수신된 프리앰블 레벨에 관한 진폭은 증폭기 이득 제어 후에 얻어진다. 공칭 및 증가된 수신 전력 레벨들은 프리앰블 수신 전력 레벨에 관하여 규정된다. 실제로 단말과 기지국 간의 거리로 인해 한편으로 및 채널 특성들로, 프리앰블과 프레임의 데이터 부의 수신 전력 레벨은 절대값으로 크게 변할 수 있다. 프리앱를 수신 전력 레벨과 비교해서 데이터 부의 수신 전력 레벨의 상대적인 변화의 범위는 수신기의 특성이고 공칭 수신 전력과 증가된 수신 전력 레벨들을 규정한다.
본 발명에 따르면, 상이한 기준의 덕분으로 적어도 두 그룹의 단말들이 규정된다. 단말로 향하는 데이터 부는 제 1 그룹의 단말들에 속하는 단말의 미리 규정된 범위 내 제 1 수신 전력 레벨을 생성하기 위해 하는 송신 전력에 의해 송신되고 단말로 규정된 데이터 부는 단말이 제 2 그룹의 단말들에 속하면 미리 규정된 범위에서 제 1 수신 전력 레벨보다 높은 제 2 수신 전력 레벨을 생성하기 위해 하는 송신 전력에 의해 송신된다.
본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 단말은 프리앰블 수신 전력 레벨 또는 단말에서 경험된 프레임의 프리앰블 CINR에 따라서 제 1 그룹 또는 제 2 그룹과 연관된다.
본 발명의 제 2 실시예에 있어서, 단말은 단말에서 경험된 프레임의 적어도 하나의 데이터 부의 간섭 레벨에 따라서 제 1 그룹 또는 제 2 그룹과 연관된다.
본 발명의 제 3 실시예에 있어서, 단말은 단말에서 경험된 프레임의 적어도 하나의 데이터 부의 비트 에러율에 따라서 제 1 그룹 또는 제 2 그룹과 연관된다.
본 발명에 따른 방법은 리소스들을 보다 유연하게 할당하는 동안 네트워크에서 처리량(throughput)을 더욱 증가시키는 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 유익한 특징들이 종속 청구항들에서 규정된다.
본 발명의 다른 특성들과 장점들이 제한적이지 않은 실례들로서 주어진 바람직한 실시예의 다음의 설명을 판독함으로써, 및 첨부된 도면들로부터 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 최종 이용자에서 수신된 프레임의 주파수 서브캐리어에 대한 상이한 전력 레벨을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 이용하는 무선 통신 시스템의 셀 구조를 도시하는 도면.
도 4는 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임의 알려진 리소스 할당 방식를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임의 제 1 리소스 할당 방식를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임의 제 2 리소스 할당 방식를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 기지국을 나타내는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 최종 이용자에서 수신된 프레임의 주파수 서브캐리어에 대한 상이한 전력 레벨을 도시한다.
도 1은 멀티캐리어 셀룰러 무선 통신 네트워크에서 이용된 하나의 주파수 서브캐리어에 관한 신호 전력 대 시간 도메인(time domain)의 표현이다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 한 이용자에 속하는 신호는 여러 서브 캐리어들에 더하여 운반되어 한 이용자로 예정된 데이터를 포함한 신호를 운반하는 상이한 서브 캐리어들은 표현된 주파수 서브캐리어와 유사한 전력 프로파일(power profile)을 가질 것이다. 그럼에도 불구하고, 신호의 나머지를 위한 전력 레벨은 이들 서브캐리어들에 관해 스케줄링된 이용자들에 종속될 것이다.
서브캐리어 상의 신호의 부분(11)은 전력 레벨 프리앰블을 나타내는 프리앰블에 의해 구성된다.
바람직하게 신호의 부분(12)은 전력 레벨(Pbroadcast)을 나타내는 전체 단말들에 대해 어드레스(address)된 브로드캐스트 정보를 포함한다. 이러한 부분(12)은 본 발명의 프레임워크에서 의무적인 것은 아니다.
신호의 부분(13)은 본 발명에 따라 결정된 상이한 전력 레벨들(Plow, Phigh)을 나타내는 상이한 이용자들로 예정된 이용자 데이터(131, 132)를 포함한다. 본 발명에 따라서, 단말들은 프리앰블 수신 전력 레벨에 관한 미리 규정된 범위 내에서 수신 전력을 갖는 데이터 부분을 수신하도록 구성된다. 수신된 프리앰블 레벨에 관한 수신 전력의 진폭은 증폭기 이들 제어 후에 얻어진다. 전형적으로, 단말은 프리앰블 수신 전력 레벨에 관한 공칭 수신 전력에서 데이터 부분을 수신하기에 적합할 뿐만 아니라, 몇몇 dBs 전력 레벨 증가를 나타내는 신호와 더불어 작동할 수 있어야 한다. 이러한 요구조건들은 예를 들면, WIMAX 무선 일치 테스트 설명서들 내에 규정되고 주로 네트워크에서 빔포밍의 이용을 위해서이다. 보다 정확히, 빔포밍을 이용할 때, 단말로 향하는 신호는 최종 이용자의 방향으로 특별히 오리엔트(orient)된 빔을 이루며, 이것은 빔포밍된 신호가 빔의 협소한 기하학적 구조(narrow geometry)로 인해 셀내에서 간섭을 생성하기에 덜 민감하다는 결과를 가져온다. 협소한 빔 내에서 신호 에너지의 집중으로 인해, 신호의 빔포밍 일부의 수신 전력 레벨이 빔포밍 없이 송신된 신호 부분들에 관하여 증가된다. 바람직하게, 데이터 부의 전력 레벨은 빔포밍의 덕분으로 얻어진 db의 양(예를 들면, 6dB)만큼 증가된다.
본 발명은 기지국이 대응하는 단말에서 수신 전력 레벨(Phigh)을 가져오는 몇몇 단말들로 향하는 제 1 "고(high)" 전력 레벨 또는 대응하는 단말에서 수신 전력 레벨(Plow)을 가져오는 몇몇 다른 단말들로 향하는 "저(low)" 전력 레벨에 의해 프레임의 데이터 부를 송신하는 방법으로 단말들에 대해 규정된 요구조건을 활용한다. 본 발명에 따라서, 기지국은 버스트로 및 이용자 기초로 이용하기 위해 전력 레벨을 규정할 수 있다. 기지국은 시스템의 전체 서브캐리어들에 관한 동일한 프레임 지속기간 내에서 적어도 두 레벨들 간에 이용된 전력 레벨을 개별적으로 상승 또는 저하시킬 수 있다.
상이한 단말들에 대한 송신 전력 레벨을 결정하기 위한 본 발명에 따른 일반적인 기준은 단말이 속하는 그룹에 따라서 단말들의 적어도 두 그룹들을 규정하는 단계와 제 1 전력 레벨 또는 제 2 전력 레벨을 선택하는 단계로 이루어진다.
일반적인 기준의 제 1 이행은 도 2와 함께 설명될 것이다.
도 2는 단계 21 내지 단계 24를 포함하는 본 발명에 따른 방법을 도시한다,
- 단계 21은 상이한 단말들에서 프리앰블 수신 전력 또는 프레임의 프리앰블 캐리어 대 간섭 및 노이즈 비(Carrier to Interference and Noise Ratio; CINR)를 수집하는 단계로 이루어진다. 프레임의 프리앰블은 통상적으로 데이터 부의 공칭 송신 전력을 초과하는 미리 규정된 전력에 의해 송신된다. 바람직하게, 프리앰블 수신 전력 또는 프리앰블 CINR는 단말에 의해 상이한 서브캐리어들에 걸쳐 평균화되고 네트워크로의 신호를 통해 표시된다.
- 단계 22는 프리앰블 수신 전력 또는 프리앰블 CINR와 미리 규정된 임계치를 비교하는 단계로 이루어진다.
- 단계 23은 프리앰블 수신 전력 또는 프리앰블 CINR가 미리 규정된 임계치를 초과할 때 적용되고 대응하는 단말로 향하는 프레임의 데이터 부를 위해 제 1 송신 전력을 선택하는 단계로 이루어진다.
- 단계 24는 프리앰블 수신 전력 또는 프리앰블 CINR가 미리 규정된 임계치 미만일 때 적용되고 대응하는 단말로 향하는 프레임의 데이터 부를 위해 제 2 송신 전력을 선택하는 단계로 이루어지며, 제 2 송신 전력은 제 1 송신 전력보다 높다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 양쪽 단말들의 그룹들을 결정하기 위해 프리앰블 수신 전력 또는 프리앰블 CINR에 관한 정보를 이용하는 대신에, 프레임의 데이터 부에서 간섭 레벨이 양쪽 단말들의 그룹들을 결정하기 위해 이용된다. 이러한 간섭 레벨은 바람직하게 알려진 송신된 파일럿 심볼과 수신기에서 검출된 파일럿 심볼 간의 잔여 에러(residual error)에 관한 파일럿 심볼들의 평가에 의해 얻어진다.
본 발명의 제 3 실시예에서, 데이터 부의 비트 에러 레이트(BER)에 관한 정보가 양쪽 단말들의 그룹들을 결정하기 위해 이용된다. 미리 규정된 변조 및 코딩 레이트에서 비트 에러 레이트에 관한 정보는 바람직하게 MAC 패킷 손실 비들(MAC packet loss ratios)(예를 들면, CC와 CTC 코딩이 이용되면)로부터 얻어지거나 코딩 블럭 에러 레이트(예를 들면, 리드 솔로몬 코딩(Reed Solomon coding)이 이용되면) 코딩 블럭 에러 레이트로부터 직접 얻어진다.
이어, 용어 "선택 기준"이 본 발명의 세 실시예들에서 이용되는 모든 3가지 기준을 포함하기 위해 이용될 것이다. 그럼에도 불구하고 당업자는 데이터 부에서 간섭 레벨과 데이터 부에서 비트 에러 레이트을 나타내는 프리앰블 수신 전력 또는 프리앰블 CINR가 용어 "선택 기준"에 의한 것이라는 것을 이해할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 이용하는 무선 통신 시스템의 셀 구조를 도시한다.
도 3은 기지국(BS)을 갖는 셀룰러 무선 통신 네트워크를 도시한다. 각각의 기지국 주변의 셀은 3개의 섹터, 섹터 A, 섹터 B, 섹터 C로 나누어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상이한 이용자들에 신호들을 멀리 송신하기 위해 이용되는 전력 레벨에 관한 결정은 이용자들에 할당된 리소스에 연관된다. 미리 규정된 임계치 미만(프리앰블 수신 전력, CINR) 또는 초과(간섭 레벨, BER)하는 선택 기준을 갖는 단말들과 전력 레벨(Phigh)에서 신호가 송신되고 보다 낮은 스펙트럼 효율(예를 들면, 주파수 재이용 3 방식)을 갖는 주파수 재이용 방식에 이은 프레임에 스케줄링된다. 이것은 이들 단말들(31)이 셀/섹터 경계 근처에 위치되고 높은 간섭 레벨의 영향을 받기 쉽기 때문에 특별히 유리하다.
대안으로, 미리 규정된 임계치 미만(프리앰블 수신 전력, CINR) 또는 초과(간섭 레벨, BER)하는 선택 기준을 갖는 단말들과 전력 레벨(Plow)에서 신호가 송신되고 보다 낮은 스펙트럼 효율(예를 들면, 주파수 재이용 1)을 갖는 주파수 재이용 방식에 이은 프레임에 스케줄링된다. 이것은 또한 이들 단말들(32)이 기지국 근처에 위치되고 한편으로는 간섭의 영향을 덜 받고 다른 한편으로는 제한된 간섭을 생성하여야 하기 때문에 특별히 유리하다.
상이한 주파수 재이용 구역들 간의 경계들이 선택 기준 덕분으로 규정된다.
도 4는 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임의 공지의 리소스 할당 방식를 도시한다. 프레임(40)은 수평축을 따라서 시간 확장 및 수직축을 따라서 주파수 확장을 도시하며, 자신의 주파수 확장에 있어서, 프레임은 복수의 주파수 서브캐리어들에 걸쳐 운반된다. 시간 확장에 있어서, 프레임은 프리앰블(41), 제 1 데이터 구역(42), 제 2 데이터 구역(43) 및 제 3 데이터 구역(44)을 도시한다.
제 1 데이터 구역(42)은 브로드캐스트 데이터(broadcast data)를 위해 이용된다. 이러한 데이터 구역은 본 발명의 맥락에서 의무적이지는 않지만 몇몇 타입의 네트워크들로 특정될 수 있다.
제 2 구역(43)은 보다 낮은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식(예를 들면, 주파수 재이용 3)에 의해 스케줄링된다. 이러한 구역에서, 서브캐리어들은 3개의 섹터들에 대응하는 3개의 주파수 도메인들(f1, f2, f3)로 분할되어 하나의 섹터에서 이용된 주파수는 2개의 다른 섹터들에서 이용될 수 없다. 예를 들면, f1은 섹터 A에 속하는 단말들을 위해 이용되고, f2는 섹터 B에 속하는 단말들을 위해 이용되며 및 f3은 섹터 C에 속하는 단말들을 위해 이용된다.
제 3 데이터 구역(44)은 보다 높은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식(예를 들면, 주파수 재이용 1)에 의해 스케줄링된 단말들에 어드레스된 데이터를 송신하기 위해 이용된다.
결론적으로, 상이한 주파수 재이용에 의해 스케줄링된 단말들은 때맞추어 분리된다.
도 5는 본 발명에 따른 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임의 제 1 리소스 할당 방식를 도시한다. 프레임은 도 4와 관련하여 기술된 바와 같이 프리앰블 구역(51)과 선택적인 제 1 데이터 구역(52)을 포함하고, 더욱이 프레임은 제 2 데이터 구역(53)을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르고 도 4를 참조하면, 보다 낮은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식(예를 들면, 주파수 재이용 3)를 이용하여 스케줄링된 단말들은 제 2 데이터 구역(43)에서 스케줄링될 뿐만이 아니라 제 3 데이터 구역(44)내 대응하는 서브캐리어들에 관해 스케줄링될 수 있다. 동일한 방식으로, 보다 높은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식(예를 들면, 주파수 재이용 1)에 의해 스케줄링된 단말들은 제 3 데이터 구역(44)에서 스케줄링될 뿐만이 아니라 제 2 데이터 구역(43)에서 스케줄링될 수 있다. 결론적으로, 도 4와 관련하여 기술된 제 2 데이터 구역(43)과 제 3 데이터 구역(44)은 본 발명과 관련하여 단일 제 2 데이터 구역(53)에 병합된다.
보다 낮은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식에 의해 스케줄링된 단말들을 위해, 동일한 서브캐리어들 분할은 다른 두 섹터들에서 이러한 주파수 재이용에 의해 스케줄링된 이용자들 보다는 하나의 섹터에서 이러한 주파수 재이용에 의해 스케줄링된 이용자들이 동일한 서브캐리어들을 이용하는 것을 피하도록 하기 위해 본 발명의 프레임워크에서 실행된다. 주파수 도메인 f1은 A에 속하는 단말들을 위해 이용되며, f2는 섹터 B에 속하는 단말들을 위해 및 f3는 섹터 C에 속하는 단말들을 위해 이용된다.
보다 높은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재상에 의해 스케줄링된 단말들은 전체 데이터 구역(53)내에 할당된 리소스들일 수 있으며, 상이한 주파수 재이용 방식들을 갖는 단말들이 데이터 구역(53)에 함께 혼합된다.
본 발명은 3개의 섹터들을 나타내는 기지국들을 갖는 셀룰러 무선 통신 네트워크와 관련하여 기술되었다. 당업자는 본 발명에 따른 방법이 또한 상이한 토폴로지들(different topologies)을 갖는 무선 액세스 네트워크들에 적합하다(예를 들면, 기지국들 당 단 하나의 섹터 또는 기지국 당 어떠한 통상적인 수의 섹터들).
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상이한 단말들로 데이터를 송신하기 위해 이용될 전력 레벨의 결정은 규칙적인 시간 간격들, 예를 들면, 각각의 새로이 송신된 프레임 또는 각각의 시간동안 이루어지며, 선택 기준(프리앰블 수신 전력, 프리앰블 CINR, 데이터 부에 관한 간섭 레벨, 비트 에러 레이트)이 재평가된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 빔포밍 및/또는 MIMO가 단말들과의 통신을 위해 이용된다. 각각의 이용자와 통신하기 위해 송신 전력 레벨은 본 발명에 따라서 결정된다.
도 6은 본 발명에 따른 시간 및 주파수 확장을 나타내는 프레임의 제 2 리소스 할당 방식를 도시한다. 프레임은 도 4와 관련하여 기술된 바와 같이 프리앰블 구역(61)과 선택적인 제 1 데이터 구역(62)을 포함한다. 더욱이 프레임은 제 2 데이터 구역(63)을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르고 도 4를 참조하면, 보다 낮은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식(예를 들면, 주파수 재이용 3)를 이용하여 스케줄링된 단말들은 제 2 데이터 구역(43)에서 스케줄링될 뿐만이 아니라 제 3 데이터 구역(44)내 대응하는 서브캐리어들에 관하여 스케줄링될 수 있다. 동일한 방식으로, 보다 높은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식(예를 들면 주파수 재이용 1)에 의해 스케줄링된 단말들은 제 3 데이터 구역(44)에서 스케줄링될 뿐만 아니라, 제 2 데이터 구역(43)에서 스케줄링될 수 있다. 결론적으로, 도 4와 관련하여 기술된 제 2 데이터 구역(43)과 제 3 데이터 구역(44)에서 본 발명과 관련하여 단일 제 2 데이터 구역(43)으로 병합된다.
보다 낮은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용 방식에 의해 스케줄링된 단말들에 대해, 시간 도메인에서 분할은 다른 두 섹터들에서 이러한 주파수 재이용에 의해 스케줄링된 이용자들보다 한 섹터에서 이러한 주파수 재이용에 의해 스케줄링된 이용자들이 시간 도메인내 동일한 OFDM 심볼들을 이용하는 것을 피하기 위해 실행된다. T1은 섹터 A에 속하는 단말들을 위해 이용되고, T2는 섹터 B에 속하는 단말들을 위해 이용되며 및 T3는 섹터 C에 속하는 단말들을 위해 이용된다.
보다 높은 스펙트럼 효율을 갖는 주파수 재이용에 의해 스케줄링된 단말들은 전체 데이터 구역(63)내에 할당된 리소스들일 수 있다. 상이한 주파수 재이용 방식들을 갖는 단말들은 데이터 구역(63)내에 함께 혼합된다.
본 발명은 3개의 섹터들을 나타내는 기지국들을 갖는 셀룰러 무선통신 네트워크와 관련하여 기술되었으며, 당업자는 본 발명에 따른 방법이 상이한 토폴로지을 갖는 무선 액세스 네트워크들에 또한 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다(예를 들면, 기지국들 당 단 하나의 섹터 또는 기지국 당 어떠한 통상적인 수의 섹터들).
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상이한 단말들로 데이터를 송신하기 위해 이용될 전력 레벨의 결정은 규칙적인 시간 간격들, 예를 들면, 각각의 새로이 송신된 프레임 또는 각각의 시간동안 이루어지며, 선택 기준(프리앰블 수신 전력, 프리앰블 CINR, 데이터 부에 관한 간섭 레벨, 비트 에러 레이트)이 재평가된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 빔포밍 및/또는 MIMO가 단말들과의 통신을 위해 이용된다. 각각의 이용자와 통신하기 위해 송신 전력 레벨은 본 발명에 따라서 결정된다.
도 7은 본 발명에 따른 기지국을 도시한다. 기지국은 선택 기준(프리앰블 수신 전력, 프리앰블 CINR, 데이터 부에 관한 간섭 레벨, 비트 에러 레이트)에 관한 정보를 얻기 위한 수단(71)과 선택 기준과 미리 규정된 임계치에 따라 단말로 향하는 데이터 부의 부분을 위한 송신 전력을 설정하기 위한 수단(72)을 포함한다. 송신 전력을 설정하기 위해 수단(72)을 위한 기준은 다음과 같다:
- 선택 기준이 미리 규정된 임계를 초과(프리앰블 수신 전력, CINR)하거나 미만(간섭 레벨, BER)일 때 단말에서 미리 규정된 범위 내에 제 1 수신 전력을 생성하도록 구성된다;
- 선택 기준이 미리 규정된 임계를 초과(프리앰블 수신 전력, CINR)하거나 미만(간섭 레벨, BER)일 때 단말에서 미리 규정된 범위 내에 제 1 수신 전력을 생성하도록 구성된다;
- 제 2 수신 전력은 제 1 수신 전력보다 높다.
미리 규정된 범위는 예를 들면, 다음 방식으로 규정된다: 범위의 보다 낮은 부분은 빔포밍되지 않은 신호의 수신에 대응하고 범위의 보다 높은 부분은 빔포밍된 신호 또는 기타 상승된 신호의 수신에 대응한다.
바람직한 실시예에서, 제 1 수신 전력과 제 2 수신 전력 간의 차는 약 6dB이다. 예를 들면, 프리앰블은 단말들에서 -70dBm으로 수신되고, OFDM 데이터 부들은 -80dBm과 동일한 제 1 전력 레벨에서 수신되며 및 OFDM 데이터 부분들은 -74dBm과 동일한 제 2 전력 레벨에서 수신된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 송신 전력의 증분 감소는 다운링크 간섭을 가능한 많이 더 감소시키기 위해 실행된다. 송신 전력 감소의 제한은 단말에서 경험된 품질에 의해 결정된다.
이것은 미리 규정된 범위의 보다 낮은 한계 미만의 단말에서 수신된 전력(예를 들면, IEEE 802.16e 표준의 -80dBm 미만)을 생성하도록 하는 송신 전력을 이용하는데 특히 유리하다. 그럼에도 불구하고, 이러한 목적으로, 수신되고 처리된 수신된 데이터의 품질에 관한 표시를 보고하는 단말로부터의 피드백 메시지를 규칙적으로 추적하기 위해 필요하다. 품질에 관한 이러한 표시는 보고 응답 메시지들 또는 고속 피드백 채널을 통해 업링크 채널을 경유해 기지국으로 보고된 단말에서 다운링크 수신 신호 강도 표시자(Received Signal Strength Indicator; RSSI) 및/또는 신호대 간섭 및 잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio; SINR) 측정으로부터 얻어질 수 있다. 대안으로, 품질에 관한 표시는 단말에서 에러 레이트 측정치로부터 간접적으로 얻어질 수 있으며, 버스트 프로파일(burst profile)은 단말에서 변하거나 또는 HARQ 재송신들의 수를 통해 변한다.
즉, 기지국은 증폭기 이득 제어 모듈(Amplifier Gain Control Module)에 이은 단말의 측정된 이러한 버스트의 수신 전력이 공칭 수신 전력 미만일 때까지 점진적으로 다운링크 송신 전력을 감소시킨다. 이것은 추가적인 MAC 시그널링 없이 이루어진다. 각각의 전력 감소 단계 후, 기지국은 단말의 반응을 관측한다. 단말에 의해 측정된 다운링크 CINR 또는 상기 언급된 어떠한 다른 기준이 결과적으로 다운링크 버스트 프로파일이 감소되어야 한다면, 다운링크 전력 감소는 성능을 저하시킬 것이다. 결론적으로, 다운링크 전력은 요구된 레벨까지 다시 증가될 것이다.
반대 경우에 있어서, 단말은 성능 저하없이 공칭 전력 미만의 다운링크 신호를 디코드할 수 있으며 다운링크 전력이 더욱 감소될 수 있다. 이러한 동작 모드는 현재의 표준 IEEEE 802.16e에 대한 개정없이 구현될 수 있는 장점을 제공한다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 단말은 개별적인 시간 심볼들 간의 수신된 프레임에 자신의 증폭기 이득 제어를 조절한다. 이것은 특히 기지국에 의해 이용된 송신 전력이 증폭기 이득 제어에서 보다 높은 증폭이 미리 규정된 범위 내로 인위적으로 다시 맞추도록 이용하기 때문에 미리 규정된 범위의 가장 낮은 한계 미만으로 감소될 때 요구된다. 이러한 목적으로 및 단말이 자신의 증폭기 이득 제어를 상이한 구역들의 상이한 수신 전력 레벨들에 적합하게 하도록 돕기 위해, 감소된 전력을 갖는 다운링크 버스트가 단말에 도착하기에 앞서 기지국은 전력 감소에 관한 정보를 포함하는 시그널링 메시지들(signaling messages)을 단말(예를 들면, DL-MAP내)로 송신한다. 그 다음 단말은 대응하는 버스트를 위해 (가능한 한)입력 신호 증폭을 증가시킴으로써 전력 감소에 반응한다. 이러한 실시예는 단말이 상이한 구역들에서 수신된 상이한 신호 세기들에 적합한 상이한 입력 신호 증폭들을 이용할 수 있다는 장점을 제공한다. 대안으로, 단말은 자신의 증폭기 이득 제어의 동작 포인트를 조절할 수 있다. 증폭기 이득 제어의 동작 포인트는 보다 높응 공칭 수신 전력으로 시프트될 수 있으며, 따라서 다음의 개별적인 버스트내 감소된 전력이 성능 저하없이 디코드될 수 있다. 이러한 옵션은 증폭기 이득 제어 동작 포인트가 잡음 레벨에 관하여 소규정 마진내에서 조절될 수 있을 것을 요구한다. 이러한 조절은 또한 메시징에 의해 제어된다. 이러한 메시징은 또한 증폭기 이득 제어 조절의 이용가능한 범위를 나타내는 기지국내 단말로부터의 능력 메시지(capability message)를 포함할 수 있다.
41: 프리앰블 42: 제 1 데이터 구역
43: 제 2 데이터 구역 44: 제 3 데이터 구역
131, 132: 이용자 데이터

Claims (13)

  1. 시간 확장 및 주파수 확장을 나타내는 프레임 구조를 이용하는 단말들과 통신하는 기지국들을 포함하는 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법으로서, 상기 프레임은 프리앰블부(preamble portion) 및 적어도 하나의 데이터부(data portion)를 포함하고, 상기 단말들은 상기 적어도 하나의 데이터부의 수신 전력이 상기 프리앰블부의 프리앰블 수신 전력에 관한 미리 규정된 범위에서 변화하는 프레임들을 수신하도록 구성되는, 상기 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법에 있어서:
    - 상기 단말이 제 1 그룹의 단말들에 속하면, 상기 범위 내의 상기 단말에서 제 1 수신 전력(Plow)을 생성하도록 하는 송신 전력과 함께 상기 단말로 향하는 상기 데이터부의 부분을 송신하는 단계; 및
    - 상기 단말이 제 2 그룹의 단말들에 속하면, 상기 범위 내의 상기 단말에서 제 2 수신 전력(Phigh)을 생성하도록 하는 송신 전력과 함께 상기 단말로 향하는 상기 데이터부의 부분을 송신하는 단계로서, 상기 제 2 수신 전력은 상기 제 1 수신 전력보다 높은, 상기 데이터부의 부분을 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 그룹에 속하는 상기 단말들은 제 1 주파수 재이용 방식에 따른 상기 프레임 내에 스케줄링(scheduling)되고, 상기 제 2 그룹에 속하는 상기 단말들은 상기 제 1 주파수 재이용 방식보다 덜 효율적인 제 2 주파수 재이용에 따른 상기 프레임 내에 스케줄링되고, 상기 제 1 주파수 재이용 방식에 따라 스케줄링된 상기 단말들과 상기 제 2 주파수 재이용 방식에 따라 스케줄링된 단말들은 상기 프레임 내의 공통 주파수 도메인(common frequency domain) 또는 공통 시간 도메인을 공유하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 단말에서 상기 프리앰블 수신 전력에 관한 정보 또는 상기 프레임의 프리앰블 CINR에 관한 정보를 얻는 단계;
    - 상기 프리앰블 수신 전력 또는 상기 프리앰블 CINR이 미리 규정된 임계치를 초과하면, 상기 단말을 상기 제 1 그룹의 단말들에 연관시키는 단계; 및
    - 상기 프리앰블 수신 전력 또는 상기 프리앰블 CINR가 미리 규정된 임계치 미만이면, 상기 단말을 상기 제 2 그룹의 단말들에 연관시키는 단계를 더 포함하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    - 단말에서 상기 프레임의 상기 적어도 하나의 데이터부의 간섭 레벨에 관한 정보를 얻는 단계;
    - 상기 간섭 레벨이 미리 규정된 임계치 미만이면, 상기 단말을 상기 제 1 그룹의 단말들에 연관시키는 단계; 및
    - 상기 간섭 레벨이 상기 미리 규정된 임계치를 초과하면, 상기 단말을 상기 제 2 그룹의 단말들에 연관시키는 단계를 더 포함하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    - 단말에서 상기 프레임의 상기 적어도 하나의 데이터부의 미리 규정된 변조와 코딩 레이트에서 비트 에러율에 관한 정보를 얻는 단계;
    - 상기 비트 에러율이 미리 규정된 임계치 미만이면, 상기 단말을 상기 제 1 그룹의 단말들에 연관시키는 단계; 및
    - 상기 비트 에러율이 미리 규정된 임계치를 초과하면, 상기 단말을 상기 제 2 그룹의 단말들에 연관시키는 단계를 더 포함하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 그룹의 단말들의 결정은 이용자 및 버스트 단위로 행해지고, 단말로 향하는 데이터부에 대응하는 버스트는 프레임에 존재하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    빔포밍 및/또는 MIMO 기술들이 상기 기지국과 상기 단말들 간의 데이터 송신을 위해 이용되는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 단말로 향하는 상기 데이터부의 부분을 위해 시작 송신 전력을 결정하는 단계로서, 상기 시작 송신 전력은 상기 단말이 속하는 상기 그룹의 단말들에 따라서 상기 범위 내 상기 단말에서 미리 규정된 수신 전력을 생성하도록 하는, 상기 시작 송신 전력 결정 단계;
    - 상기 기지국으로부터의 데이터의 수신시 상기 단말로부터 송신된 신호 품질 표시자를 체크하는 단계; 및
    - 상기 신호 품질이 미리 규정된 임계치를 초과하면, 미리 규정된 값에 의해 상기 단말로 향하는 상기 데이터부의 상기 부분을 위해 상기 송신 전력을 점진적으로 감소시키는 단계를 더 포함하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    - 감소된 송신 전력이 상기 단말에서 수신 전력을 상기 범위 미만으로 생성하도록 구성될 때, 상기 단말로 향하는 데이터를 위해 상기 기지국에 의해 상기 송신 전력의 감소의 표시를 포함하는 메시지를 상기 단말에 전송하는 단계; 및
    - 상기 감소에 따라서 상기 단말에서 증폭기 이득 제어를 조절하는 단계를 더 포함하는, 셀룰러 무선 통신 시스템의 다운링크 방향의 간섭을 감소시키기 위한 방법.
  11. 셀룰러 무선 통신 네트워크에서 이용되도록 구성된 기지국으로서, 상기 기지국은 시간 확장 및 주파수 확장을 나타내는 프레임 구조를 이용하여 단말들과 통신하고, 상기 프레임은 프리앰블부 및 적어도 하나의 데이터부를 포함하고, 상기 단말은 상기 적어도 하나의 데이터부의 수신 전력이 상기 프리앰블부의 프리앰블 수신 전력에 관한 미리 규정된 범위에서 변화하는 프레임들을 수신하도록 구성되는, 상기 기지국에 있어서:
    - 상기 단말이 제 1 그룹 단말들에 속하면, 상기 단말에서 상기 범위 내에 제 1 수신 전력(Plow)을 생성하도록 하는 송신 전력과 함께 상기 단말로 향하는 상기 데이터부의 부분을 송신하기 위한 수단; 및
    - 상기 단말이 제 2 그룹 단말들에 속하면, 상기 단말에서 상기 범위 내에 제 2 수신 전력(Phigh)을 생성하도록 하는 송신 전력과 함께 상기 단말로 향하는 상기 데이터부의 부분을 송신하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 제 1 그룹에 속하는 상기 단말들은 제 1 주파수 재이용 방식에 따른 상기 프레임 내에 스케줄링되고, 상기 제 2 그룹에 속하는 상기 단말들은 상기 제 1 주파수 재이용 방식보다 덜 효율적인 제 2 주파수 재이용에 따른 상기 프레임 내에 스케줄링되고, 상기 제 1 주파수 재이용 방식에 따라 스케줄링된 상기 단말들과 상기 제 2 주파수 재이용 방식에 따라 스케줄링된 단말들은 상기 프레임 내의 공통 주파수 도메인 또는 공통 시간 도메인을 공유하는, 기지국.
  12. 제 11 항에 있어서,
    - 단말에서 상기 프리앰블 수신 전력 또는 상기 프레임의 프리앰블 CINR에 관한 정보를 얻기 위한 수단;
    - 상기 프리앰블 수신 전력 또는 상기 프리앰블 CINR이 미리 규정된 임계치를 초과하면, 단말을 상기 제 1 그룹의 단말들에 연관시키기 위한 수단; 및
    - 상기 프리앰블 수신 전력 또는 상기 프리앰블 CINR가 미리 규정된 임계치 미만이면, 단말을 상기 제 2 그룹의 단말들에 연관시키기 위한 수단을 더 포함하는, 기지국.
  13. 제 11 항에 있어서,
    - 단말에서 상기 프레임의 상기 적어도 하나의 데이터부의 간섭 레벨에 관한 정보를 얻기 위한 수단;
    - 상기 간섭 레벨이 미리 규정된 임계치 미만이면, 단말을 상기 제 1 그룹의 단말들에 연관시기키 위한 수단; 및
    - 상기 간섭 레벨이 미리 규정된 임계치를 초과하면, 단말을 상기 제 2 그룹의 단말들에 연관시기키 위한 수단을 더 포함하는, 기지국.
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