KR101285482B1 - 무선 통신 시스템을 위한 이중 기지국 - Google Patents

무선 통신 시스템을 위한 이중 기지국 Download PDF

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Abstract

네트워크 장치는 데이터를 송신하기 위한 제1 기지국 및 데이터를 수신하기 위한 다른 제2 기지국을 결정하기 위한 컨트롤러를 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크 장치는 제2 기지국과 연관되는 동안 제1 기지국에 데이터를 송신하기 위한 트랜스시버를 더 포함한다. 트랜스시버는 제1 기지국과 연관되는 동안 제2 기지국으로부터 데이터를 수신하도록 동작 가능하다.

Description

무선 통신 시스템을 위한 이중 기지국{DUAL BASE STATIONS FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명의 실시예들은 데이터 통신에 관한 것이며, 더 자세히, 본 발명의 실시예들은 기지국들로의 연결을 관리하는 방법에 관한 것이다.
모바일 디바이스들에서 광대역 무선 네트워킹 능력(예컨대, IEEE 802.11, 802.16e 등)을 발견하는 것은 점점 일반적이 되어가고 있다. 다수의 네트워크 환경에서, 네트워크 디바이스는 업링크 및 다운링크 액세스 양쪽 모두를 위해 셀룰러 네트워크의 기지국과 같은 액세스 포인트와 통신을 수립한다.
무선 통신 인터페이스는 배터리로 동작하는 모바일 디바이스들에서 사용 가능한 총 전력 공급의 많은 부분을 써버릴 수 있다. 모바일 통신 디바이스들의 배터리 수명을 연장하기 위해 전력 관리 체계가 네트워크 디바이스들과 함께 사용된다.
본 발명의 실시예들은 아래 주어진 자세한 설명 및 수반하는 본 발명의 다양한 실시예의 도면들로부터 더 완전히 이해될 것이나, 도면들은 본 발명을 특정 실시예에 제한하는 것으로 해석해서는 안되며, 단지 설명 및 이해를 위한 것일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 기지국 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 연결 비용들을 도시한 블록도.
도 4a는 백본(backbone) 연결을 사용하지 않고 컨트롤 데이터를 통신하는 시스템의 실시예를 도시함.
도 4b는 백본 연결을 사용하여 컨트롤 데이터를 통신하는 시스템의 실시예.
도 5는 업링크 송신을 위한 기지국 및 다운링크 송신을 위한 기지국을 결정하기 위한 프로세스의 일 실시예의 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예와 함께 사용하기 위한 컴퓨터 시스템을 도시함.
하기 설명에서, 본 발명의 실시예에 대한 더 완전한 설명을 제공하기 위해 다수의 세부 사항들이 진술된다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이러한 특정한 세부 사항들 없이 수행될 수 있다는 것이 본 기술분야의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 본 발명의 실시예들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 상세히 보다는 블록도의 형태로 도시되었다.
하기 상세한 설명들 중 일부 부분들은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트에 대한 동작의 알고리즘 및 기호 표현에 의해 소개된다. 이러한 알고리즘적인 설명 및 표현들은 데이터 처리 기술분야의 기술자들이 그들의 연구 내용을 다른 기술자들에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용되는 방법들이다. 본원에서 및 일반적으로, 알고리즘은 요구되는 결과를 야기하는 스텝들의 일관성 있는 시퀀스라 생각된다. 스텝들은 물리량들의 물리적인 조작을 요구하는 것들이다. 보통 이러한 양들은 저장, 이동, 조합, 비교, 및 다르게 조작될 수 있는 전기적 또는 자기적 신호의 형태를 갖지만, 반드시 그런 것은 아니다. 이러한 신호들을 비트, 값, 요소, 기호, 문자, 용어, 숫자, 또는 유사한 것들로서 명명하는 것이 주로 일반적인 사용의 이유로 때때로 편리하다는 것이 증명되었다.
그러나, 이러한 및 유사한 모든 용어들은 적당한 물리량과 연관되며, 단지 그 양들에 적용된 편리한 라벨임을 명심해야 한다. 특히 다르게 주장되지 않는다면, 하기 논의로부터 명백한 것과 같이, 본 명세를 통틀어 "처리" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이" 또는 유사한 것과 같은 용어들을 이용한 논의는 컴퓨터 시스템의 레지스터 또는 메모리 내의 물리(전자)량으로서 표시된 데이터를 조작하고, 컴퓨터 메모리 또는 레지스터 또는 다른 그러한 정보 저장, 송신, 또는 디스플레이 디바이스 내의 물리량으로서 유사하게 표시되는 다른 데이터로 변환하는 컴퓨팅 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 액션 및 프로세스에 관한 것임을 인식한다.
본 발명의 실시예들은 또한 본원의 동작들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것들이다. 일부 장치들은 요구되는 목적을 위해 특별히 구성될 수 있으며, 또는 컴퓨터 내에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화 또는 재구성되는 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램은 플로피 디스크, 광학 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 및 자기-광학 디스크, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), EPROM, EEPROM, NVRAM, 자기 또는 광학 카드, 또는 전자적 명령을 저장하기 적합한 임의의 종류의 매체(각각은 컴퓨터 시스템 버스에 연결된다)를 포함하되 이들에 제한되지 않는 임의의 종류의 디스크와 같은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다.
본원에 소개된 알고리즘 및 디스플레이는 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치에 연관되지 않는다. 본원의 가르침에 따라 다양한 범용 시스템들이 프로그램들과 함께 사용될 수 있으며, 또는 요구되는 방법 스텝들을 수행하기 위해 더 특별화된 장치를 구성하는 것이 편리하다는 것이 증명될 수 있다. 이러한 다양한 시스템들을 위해 요구되는 구조는 아래의 설명으로부터 분명해질 것이다. 게다가, 본 발명의 실시예들은 임의의 특정 프로그래밍 언어와 관련하여 설명되지 않는다. 본원에서 설명한 것과 같은 본 발명의 가르침을 구현하기 위해 다양한 프로그래밍 언어들이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
기계 판독 가능한 매체는 기계(즉, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태의 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예컨대, 기계 판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스 등을 포함한다.
본원에 설명한 방법 및 장치는 무선 네트워크 송신을 위한 기지국을 결정하기 위한 것들이다. 구체적으로, 기지국들의 거리에 기초하여 데이터(업링크) 송신을 위한 기지국을 결정하는 방법이 모바일 디바이스들에 관하여 주로 논의된다. 그러나, 기지국들의 거리에 기초하여 업링크 송신을 위한 기지국을 결정하는 방법 및 장치는 그렇게 제한되지 않는데, 그 이유는 휴대전화, PDA, 내장 컨트롤러, 모바일 플랫폼, 데스크톱 플랫폼, 및 서버 플랫폼과 같은 임의의 집적 회로 디바이스 또는 시스템에서 또는 그와 관련해서 구현될 수 있을 뿐 아니라, 하드웨어/소프트웨어 스레드(threads)와 같은 다른 수단과 함께 구현될 수 있기 때문이다.
하기 발명의 실시예들은 라디오 시스템의 송신기 및 수신기를 포함하는 다양한 어플리케이션들에서 사용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 특히 포함되는 라디오 시스템은 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 네트워크 어댑터, 이동국, 기지국, 액세스 포인트(AP), 하이브리드 코디네이터(HC), 게이트웨이, 브리지, 허브, 라우터, 중계국, 리피터, 아날로그 리피터, 및 증폭 및 전달 리피터들을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 더욱이, 발명의 범위 내에 있는 라디오 시스템은 셀룰러 라디오 전화 시스템, 위성 시스템, 개인 통신 시스템(PCS), 양방향 라디오 시스템, 및 양방향 페이저 뿐 아니라, 퍼스널 컴퓨터(PC) 및 연관된 주변 디바이스들, PDA, 퍼스널 컴퓨팅 부속물, 및 본질적으로 연관된, 및 발명의 실시예의 원리들이 적절히 적용될 수 있는 모든 현존하는, 및 미래에 생길 시스템들을 포함할 수 있다.
하기 상세한 설명은 본 발명의 실시예를 무선 수도권 통신망(WMAN)들 또는 다른 무선 광역 통신망(WWAN)들에 연관하여 설명할 수 있으나, 실시예들은 그에 제한되지 않으며, 유사한 이점을 얻을 수 있는 다른 종류의 무선 네트워크에 적용될 수 있다. 발명의 실시예들이 특히 적용될 수 있는 그러한 네트워크는, 무선 개인 네트워크(WPAN), 무선랜(WLAN), 셀룰러 네트워크과 같은 WWAN, 또는 이들 네트워크들의 임의의 조합들을 포함한다. 더욱이, 발명의 실시예들은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 변조를 이용하는 무선 네트워크와 관련하여 논의될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 그에 제한되지 않으며, 예컨대 실시예들은 적절히 적용 가능한 경우 다른 변조 또는 인코딩 체계를 사용하여 구현될 수 있다.
개요
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 기지국 시스템을 도시한 블록도이다. 일 실시예에서, 네트워크 장치는 다운링크 용량을 개선하고, 네트워크 장치의 업링크 송신 전력을 감소시키기 위해 (장치로부터 데이터를 송신하는) 업링크 및 (장치에 의해 데이터를 수신하는) 다운링크를 위한 두 개의 서로 다른 기지국과 연관한다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에서 통신 네트워크(100)는 중계국(130), 기지국(140), 이동국들(104 내지 106), 및 네트워크(112)를 포함한다. 일 실시예에서, 경계(120) 및 경계(122)는 이동국(104)의 커버리지 영역을 3개의 구역으로 논리적으로 분할한다(구역 A(150), 구역 B(151), 및 구역 C(152).
통상적인 기술자들에 의해 도 1은 통신 네트워크(100)의 선형적인 모델임이 인식될 것이다. 커버리지 영역은 경계들(120 및 122)에 의해 선형적으로 나뉘어진 것으로 도시되었으나, 이들은 실제 네트워크에서 반드시 선형적인 것은 아니다. 예컨대, 일부 실시예들에서 경계(120)는 네트워크 셀 경계의 부분을 형성한다. 일 실시예에서, 경계(122)는 중계국(130) 및 기지국(140)으로부터 대략 같은 거리에 있는 포인트들의 궤적이다. 경계(120)는 중계국(130)으로부터 및 기지국(140)으로부터 데이터를 수신하는 것에 관하여, 이동국(104)에서 대략 같은 다운링크 신호 강도값(또는 수신 전력값)을 갖는 포인트들의 궤적이다. 본 발명의 실시예들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 구역들(구역들(150 내지 152)) 및 경계들(예컨대, 경계들(120 및 122))은 자세히 보다는 블록도의 형태로 도시된다.
일 실시예에서, 기지국(140)은 액세스 포인트이다. 일 실시예에서, 기지국(140)은 연관 인증 및 시간/주파수 자원 할당을 수행한다. 일 실시예에서, 기지국(140)은 주(main), 중계, 또는 원격 기지국 중 하나이다. 주 기지국은 유선 이더넷(Ethernet)과 연결된다. 중계 기지국은 원격 기지국들, 무선 클라이언트들, 또는 다른 중계국들 사이에서 기지국으로 데이터를 중계한다. 원격 기지국은 무선 클라이언트들로부터의 연결을 수신하고, 클라이언트들을 중계 또는 주 기지국들로 전달한다.
일 실시예에서, 중계국(130)은 이동국(104)에서 네트워크(112)로의 통신을 증폭하고 전송한다. 일 실시예에서, 중계국(130)은 기지국(140)과 유사한 능력을 갖는다. 일 실시예에서, 중계국(130)은 레거시 가입자 스테이션들에 역방향 호환 기능들(backward-compatible functionalities)을 제공하는 기지국의 역할을 한다. 이러한 경우에, 기지국(140)과 중계국(130) 사이의 백홀(backhaul) 링크(들)는 레거시 가입자 스테이션들에게 숨겨진다. 일 실시예에서, 중계국(130)은 기지국(140)과 유사한 기지국이다. 일 실시예에서, 중계국(130)은 전기 또는 와이어 또는 광케이블에 의해 직접 코어 네트워크(예컨대, 112)에 연결되지 않으며, 오히려 기지국(140)으로의 무선 백홀(도시되지 않음)을 통해 코어 네트워크에 연결된다. 일 실시예에서, 중계국(130)은 "마이크로" 또는 "피코" 기지국이라 명명된다.
일 실시예에서, 이동국들(104 내지 106)은 또한 가입자 스테이션들로 알려진다. 일 실시예에서, 이동국들(104 내지 106)은 예컨대 PDA, 랩톱 또는 무선 통신 능력을 갖는 휴대용 컴퓨터, 웹 태블릿, 무선 전화, 무선 헤드셋, 무선 호출기(pagers), 인스턴트 메시징 디바이스, 디지털 카메라, TV, 의료 디바이스(예컨대, 심박동수 모니터, 혈압 모니터 등), 또는 무선으로 정보를 통신하는 다른 디바이스들과 같은 고정된 디바이스들, 모바일 디바이스들, 및 휴대용 무선 통신 디바이스들의 임의의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 기지국(140)은 이동국들(104 내지 106)과 라디오 주파수(RF) 신호를 사용하여 통신하며, 이는 이동국들(104 내지 106)이 외부 네트워크(112)(예컨대, 인터넷)와 통신하는 것뿐 아니라 이동국들(104 내지 106)끼리 서로 통신하는 것을 허용한다.
일 실시예에서, 이동국(104)은 표준 범위 이동국이다. 일 실시예에서, 이동국(106)은 확장 범위 이동국이다. 확장 범위는 표준 범위보다 훨씬 큰 지리적 영역을 포함한다. 일 실시예에서, 표준 범위는 장애물이 없는 환경(예컨대, 실외)에서, 기지국(140)으로부터 이백 미터까지 달하는 반면, 확장 범위는 장애물이 없는 환경에서 기지국(140)으로부터 천 미터 또는 그 이상까지 달한다. 일 실시예에서, 중계국들(130)의 무선 트랜스시버들의 송신 전력값 및 안테나 높이는 기지국들(140)의 높이보다 낮으며, 이동국들(104)의 높이는 더 낮다.
일 실시예에서, 이종 오버레이 네트워크 배치와 관련하여, 이동국(104)은 다운링크 및 업링크 송신을 위해 두 개의 서로 다른 기지국들(예컨대 기지국(140), 중계국(130))을 사용한다. 일 실시예에서, 이동국(104)은 이동국(104)에서의 신호 대 간섭/잡음 비율(signal to interference/noise ratio; SINR)에만 기초하여 액세스 포인트를 선택하기보다, 다운링크 용량을 개선하고 이동국(104)의 업링크 송신 전력을 감소시키기 위해 업링크 및 다운링크 송신을 위한 두 개의 서로 다른 액세스 포인트들과 연관한다. 일 실시예에서, 이동국(104)에서의 SINR은 다운링크 기준 신호들(예컨대, 프리앰블(preamble) 및 파일럿(pilot))에 관련하여 측정된다.
일 실시예에서, 이동국(104)은 두 가지 기준에 기초하여 두 개의 액세스 포인트를 선택한다. 일 실시예에서, 제1 기준은 이동국(104)에서 수신된 신호의 최대 다운링크 SINR(maxSINR)을 나타내는 값에 기초한다. 더 높은 다운링크 maxSINR은 (이동국(104)으로의) 더 높은 다운링크 용량을 야기한다. 일 실시예에서, 제2 기준은 (이동국(104)으로부터의) 업링크 송신을 위한 이동국(104)에서의 최소 업링크 송신 전력에 기초한다. 일 실시예에서, 최소 업링크 송신 전력은 필수 송신 전력으로 명명된다. 더 낮은 업링크 송신 전력 소비는 이동국(104)의 배터리 수명을 연장한다. 일 실시예에서, 이동국(104)은 제1 기준에 기초하여 다운링크 송신을 선택하고 제2 기준에 기초하여 업링크 송신을 선택한다.
일 실시예에서, 기지국들(130 및 140)이 안테나 구성에 있어서 유사하다면, 이동국(104)으로부터 이 두 개의 기지국들로의 채널들은 유사한 스케일링 특성(예컨대, 기지국으로부터의 거리에서의 채널 이득 변화)을 보이며, 따라서 최소 업링크 송신 전력을 선택하는 것은 가장 가까운 거리의 기지국을 선택함으로써 어림(approximate)된다. 일 실시예에서, 상기 조건들이 유지되지 않는다면, 업링크 송신 전력은 거리, 안테나의 구성 등과 같은 요인들에 의해 영향을 받는다.
일 실시예에서, 최소 업링크 송신 전력은, 채널 이득에 있어서 업링크/다운링크 채널들이 대칭인 것을 가정하여 이동국(104)에서의 다운링크 기준 신호의 수신 전력(예컨대, SINR) 대 알려진 송신 전력(예컨대, 기지국 브로드캐스트로부터의)의 비율을 고려함으로써 추정된다. 일 실시예에서, 이동국(104)은 업링크 송신 전력에 관련된 필요한 정보를 획득하기 위해 임의의 타겟 기지국과 명시적인(explicit) 시그널링을 수행한다. "가장 근접한 거리"와 연관된 하기 예들은 예시로서 설명되며, 결코 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
일 실시예에서, SINR은 신호 전력을 간섭 전력과 잡음 전력의 합으로 나눈 값으로서 정의되며, 신호 전력은 송신 전력과 채널 이득의 곱이다. 일 실시예에서, 송신 용량은 (초당 비트로) 통신 연결을 통해 신뢰성 있게 송신되는 정보의 양의 상한이다. 일 실시예에서, 연결의 송신 용량은 대역폭 곱하기 log(1+SINR)의 값과 대체로 같다. 일 실시예에서, 위에서 설명한 것과 같이 더 높은 SINR은 더 높은 송신 용량을 야기한다. 일 실시예에서, 더 높은 송신 전력은 더 높은 SINR, 및 그러므로 더 높은 송신 용량을 야기한다.
일 실시예에서, (채널, 연결 등으로도 불리는) 다운링크 및 업링크 송신들이 대칭이며 모든 기지국(액세스 포인트)들이 동일한 송신 전력값을 사용한다면, 다운링크 maxSINR값 또는 최소 업링크 송신 전력값 중 어느 하나에 기초하여 기지국을 선택하는 것은 동일한 기지국에게 양도한다. 일 실시예에서, 기지국들이 서로 다른 송신 전력값에서 동작한다면(이종(heterogeneous) 네트워크, 예컨대 IEEE 802.16m 네트워크에서), 이동국(104)이 이중 액세스 포인트 구역(DAZ)에서 동작할 때 이동국(104)은 두 개의 서로 다른 기지국(업링크 송신을 위한 하나 및 다운링크 송신을 위한 하나)과 연관할 것이다. 일 실시예에서, 802.16m 네트워크에 따라 기지국(140)의 송신 전력은 46dBm인 데 반해, 중계국(130)의 송신 전력은 36dBm이다.
일 실시예에서, 중계국(130)의 송신 전력은 기지국(140)의 송신 전력보다 낮다. 도 1에 도시된 예를 참조하여, 셀 경계(120)는 이동국(104)에 대해 측정된 서로 다른 기지국들의 최대 수신 SINR값에 기초하여 선택되므로, 셀 경계(120)는 중계국(130)에 더 가깝다. 반면에, 이동국(104)이 최소 송신 전력에 기초하여 기지국을 선택한다면, 이동국(104)은 (경계(122)에 의해 표시된 것과 같이) 셀 경계가 중심에 있도록 (거리 관점에서) 더 가까운 기지국을 선택한다.
일 실시예에서, 셀 경계(120)는 본원에서 다운링크 셀 경계로 명명된다. 일 실시예에서, 셀 경계(122)는 본원에서 업링크 셀 경계로 명명된다.
일 실시예에서, 이동국(104)이 구역 A(150)에 위치하는 동안, 이동국(104)은 업링크 및 다운링크 송신을 위해 동일한 기지국(예컨대, 중계국(130))과 연관한다. 일 실시예에서, 이동국(104)이 구역 C(152)에 위치하는 동안, 이동국(104)은 업링크 및 다운링크 송신을 위해 동일한 기지국(즉, 기지국(140))과 연관한다. 일 실시예에서, 이동국(104)이 구역 B(151)에 위치하는 동안, 이동국(104)은 두 개의 기지국들(즉, 업링크 송신을 위한 중계국(130) 및 다운링크 송신을 위한 기지국(140))과 연관한다. 일 실시예에서, 구역 B(151)는 본원에서 이중 AP 구역(DAZ)으로 또한 명명되며, 이곳에서 이동국(104)은 두 개의 서로 다른 액세스 포인트들과 연관한다.
일 실시예에서, 기지국(140) 및 중계국(130)의 셀 커버리지가 다운링크 관점(즉, 이동국(104)에서의 최대 수신 SINR)에만 기초하여 결정된다면, 이동국(104)은 더 나은 다운링크 송신 용량을 갖는 기지국을 선택한다. 그러나, 이동국(104)으로부터 기지국의 거리가 더 멀고, 이동국(104)이 기지국에의 업링크 연결을 수립하기 위해 높은 송신 전력을 사용할 필요가 있다면, 선택된 기지국은 업링크 송신을 위한 더 나은 기지국이 아닐 수 있다.
일 실시예에서, 이동국(104)이 DAZ에서 동작할 때 서로 다른 기지국들을 사용 가능하다면, 이동국(104)에서의 상당한 시스템 용량 증대 및 전력 절약이 관측된다. 일 실시예에서, 기지국(140)과 중계국(130)의 송신 전력의 차이가 10dB이라면, 이동국(104)은 기지국(140)과 다운링크/업링크 통신 양쪽 모두 수행하는 것과 비교하여 평균적으로 최대 70%의 업링크 송신 전력을 절약할 수 있다.
통신 시스템
일 실시예에서, 기지국(140)은 WiFi 액세스 포인트이다. 일 실시예에서, 기지국(140)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11 표준들(예컨대, IEEE 802.11(a), 802.11(b), 802.11(g), 802.11(h), 및 802.11(n)), 그 변형들, 또는 발전물들 중 하나 또는 그 이상의 것에 따라 동작한다.
일 실시예에서, 통신 네트워크(100)는 광대역 무선 액세스(BWA) 네트워크이며, 기지국(140)은 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 기지국 또는 다른 광대역 통신 스테이션이다. 일 실시예에서, 기지국(140)은 IEEE 802.16 표준들, 그 변형들, 또는 발전물들 중 하나 또는 그 이상의 것에 따라 동작한다.
일 실시예에서, 통신 네트워크(100)는 무선 근거리 네트워크(WLAN)이다. 일 실시예에서, 무선 통신 네트워크(100)는 무선 개인 지역 네트워크(WPAN), 무선 수도권 지역 네트워크(WMAN), 무선 광역 네트워크(WWAN), 3GPP2, 3G LTE, 또는 4G 네트워크이다. 일 실시예에서, 이동국들(104 내지 106)은 캐리어 감지 다중 액세스(carrier sense multiple access; CSMA) 모드에서 동작한다.
일 실시예에서, 기지국(140)은 하나 또는 그 이상의 주파수 스펙트럼 내의 확산 스펙트럼 신호들을 사용하여 이동국들(104 내지 106)과 통신한다. 다른 실시예에서, 기지국(140)은 하나 또는 그 이상의 주파수 스펙트럼 내의 직교 주파수 분할 다중(orthogonal frequency division multiplexed; OFDM) 통신 신호들을 사용하여 통신한다. 일 실시예에서, 기지국(140)은 확산 스펙트럼 신호들 또는 OFDM 통신 신호들 중 하나를 선택적으로 사용하여 이동국들(104 내지 106)과 통신한다. OFDM 신호들은 복수의 직교 서브캐리어들을 포함한다.
일 실시예에서, 기지국(140)에 의해 사용되는 주파수 스펙트럼들은 5GHz 주파수 스펙트럼 또는 2.4GHz 주파수 스펙트럼 중 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 5GHz 주파수 스펙트럼은 약 4.9 내지 5.9GHz 범위의 주파수들을 포함하며, 2.4GHz 스펙트럼은 약 2.3 내지 2.5GHz 범위의 주파수들을 포함하나, 다른 주파수 스펙트럼들이 또한 동등하게 적합하므로 본 발명의 범위는 이에 관하여 제한되지 않는다. 일부 BWA 네트워크 실시예들에서, 통신을 위한 주파수 스펙트럼은 2 및 11GHz 사이의 주파수들을 포함하나, 본 발명의 범위는 이에 관하여 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 기지국(140)의 안테나 및 이동국들(104 내지 106)의 안테나는, 예컨대 2극 안테나, 1극 안테나, 패치 안테나, 루프 안테나, 마이크로스트립 안테나, 또는 RF 신호를 송신하는 데 적합한 다른 종류의 안테나들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 지향성(directional) 안테나 또는 전방향성(omnidirectional) 안테나들을 포함한다. 일 실시예에서, 기지국(140) 및 이동국들(104 내지 106)은 각각 둘 또는 그 이상의 안테나를 사용한다. 일 실시예에서, 둘 또는 그 이상의 안테나 대신 다수의 애퍼쳐들을 갖는 한 개의 안테나가 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치의 블록도를 도시한다. 본 발명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 데이터 버스 및 주변 디바이스들과 같은 많은 연관된 컴포넌트들은 도시되지 않았다. 도 2를 참조하여, 일 실시예에서 네트워크 장치(260)는 컨트롤러(261), 트랜스시버(262), 메모리(265), 및 선택 로직(263)을 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크 장치(260)는 기지국(270) 및 기지국(271)과 통신한다.
일 실시예에서, 컨트롤러(261)는 예컨대 (서로 다른 기지국들의) 서로 다른 송신들에 관한 SINR 값들, (예컨대 평균 경로 손실 계산을 통한) 기지국들로부터의 대략적인 거리, 송신 전력, 및 연결 용량들과 같은 네트워크 파라미터들을 모니터한다. 일 실시예에서, 컨트롤러(261)는 네트워크 장치(260)의 동작을 컨트롤한다. 일 실시예에서, 메모리(265)는 컨트롤러(261)에 의해 실행될 프로그램들을 저장한다.
일 실시예에서, 트랜스시버(262)는 (무선 또는 다른 방법으로) 물리 매체와 통신하기 위한 물리(PHY)층 회로, 미디어 액세스 컨트롤(MAC)층 회로, 및 더 높은 레벨층(higher level layer; HLL) 회로를 포함한다. 일 실시예에서, PHY층 회로, MAC층 회로, 및 HLL 회로는 수신기 및 송신기 동작 양쪽 모두를 위한 기능성을 포함하며, 특히 네트워크 장치(260)로부터의 통신을 평가하기 위한 처리 회로를 포함한다. 일 실시예에서, 트랜스시버(262)는 무선 연결, 물리적 유선 연결(즉, 전기적 또는 광섬유 연결), 또는 양쪽 모두를 통해 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크와 같은 코어 네트워크에 연결된다.
일 실시예에서, 선택 로직(263)은 두 가지 기준에 기초하여 기지국들(예컨대, 기지국들(270 내지 271))을 선택한다. 일 실시예에서, 제1 기준은 수신된 신호(예컨대, 다운링크 기준 신호)의 최대 SINR(maxSINR)을 나타내는 값에 기초한다. 제2 기준은 네트워크 장치(260)로부터의 업링크 송신을 위한 최소 전송 전력에 기초한다. 일 실시예에서, 선택 로직(263)은 제1 기준에 기초하여 (네트워크 장치(260)로의) 다운링크 송신을 선택하고 제2 기준에 기초하여 업링크 송신을 선택한다.
일 실시예에서, 네트워크 장치(260)는, 예컨대 클라이언트 디바이스 및 네트워크 연결 포인트(network points of attachment)를 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크 장치(260)는 특정 환경 또는 구현에 따라 고정되거나, 움직이지 않거나 또는 이동 가능하며, 일반적으로 "에어 인터페이스"라 불리는 자유 공간의 매체를 통해 통신한다(즉, 무선 공유 매체).
일 실시예에서, 네트워크 장치(260)는, 예컨대 WiFi, 블루투스, UWB, WiMAX, 및 셀룰러 프로토콜과 같은 하나 또는 그 이상의 프로토콜에 응하거나 또는 그에 따라 동작하는 무선 디바이스들을 포함한다. 네트워크 장치(260)는 컴퓨터, 서버, 워크스테이션, 랩톱, 울트라 랩톱, 핸드헬드 컴퓨터, 전화, 휴대전화, PDA, 라우터, 스위치, 브리지, 허브, 게이트웨이, 무선 디바이스, 멀티 네트워크, 다중 통합된 라디오 디바이스들, 다수의 동시 발생 라디오들을 지원하는 혼합 네트워크 디바이스, WiFi+셀룰러 전화, 휴대용 디지털 음악 재생기, 페이저, 양방향 페이저, 모바일 가입자 스테이션, 프린터, 카메라, 향상된 비디오 및 음성 디바이스, 및 다른 디바이스들 또는 기지국과 통신할 수 있는 임의의 다른 단방향 또는 양방향 디바이스를 포함하나 이에 반드시 제한되지 않는다. 실시예들은 이에 관련해서 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 연결 비용들을 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하여, 통신 시스템은 기지국(310), 이동국(330), 및 중계국(320)을 포함한다. 통상적인 기술자들은, 본 발명의 실시예를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 통신 시스템에 존재하는 다른 중계국들 및 기지국들이 도시되지 않았음을 인식할 것이다.
이중 AP 구역(DAZ)을 지원하는 네트워크에서, 중계국들(예컨대, 343)을 통한 추가적인 도약(hop)들로부터 유발된 비용들이 하기 방법들 중 하나를 사용하여 결정된다. 일 실시예에서, 이동국(330)은 추가적인 중계 비용을 피하기 위해 중계국(320)을 통한 연결보다는 기지국(310)으로의 연결을 사용하는 것을 선택한다.
일 실시예에서, 중계 네트워크는 IEEE 802.16m에 기초하며, 여기서 기지국(310)과 중계국(320) 사이의 무선 백홀 연결(백본 연결)의 지연은 작고 예측 가능하다. 게다가, 기지국(310)은 연결된 모든 중계국들(중계국(320)을 포함)의 트래픽 집합 포인트이므로, 기지국(310)과 중계국(320) 사이의 MAC 조정은 기지국(310)에 의해 쉽게 관리된다.
Cbm(340), Crm(341), 및 Cbr(343)을 각각 기지국(310)/이동국(330), 중계국(320)/이동국(330), 기지국(310)/중계국(320)의 송신/수신 쌍의 용량이라 한다. 일 실시예에서, 기지국(310)과 중계국(320) 사이의 다운링크 셀 경계(즉, 이동국(330)으로의 다운링크)는 다음 수학식이 만족되는 위치이다.
Figure 112011060005243-pct00001
일 실시예에서, 용량값의 역수(예컨대,
Figure 112011060005243-pct00002
)는 연결의 1비트 송신 시간이다. 예컨대,
Figure 112011060005243-pct00003
은 기지국(310)과 이동국(330) 사이의 연결의 1비트 송신 시간을 나타낸다. 일 실시예에서, 셀 경계에서 직접 연결의 1비트 송신 시간(
Figure 112011060005243-pct00004
)과 중계국(320)을 통한 연결의 1비트 송신 시간(
Figure 112011060005243-pct00005
)은 대략 같다.
유사하게, 기지국(310)과 중계국(320) 사이의 업링크 셀 경계(즉, 이동국(330)으로부터의 업링크)를 결정하는 데 있어서, Cmb, Cmr, 및 Crb를 각각 이동국(330)/기지국(310), 이동국(330)/중계국(320), 중계국(320)/기지국(310)의 송신/수신쌍의 용량이라 한다. 일 실시예에서, (이동국(330)으로부터의) 업링크 송신을 위한 셀 경계는 다음 수학식이 만족되는 위치이다.
Figure 112011060005243-pct00006
일 실시예에서, 기지국(310) 및 중계국(330)은 다수의 사용자들에 의해 공유된다. 일시적으로 공평한 스케줄링(temporally-fair scheduling)을 개선하기 위해, 수학식 1 및 수학식 2는 각각의 기지국의 부하(load)를 포함하도록 변경된다. 하기 수학식들에서, E(x)는 샘플의 예상값(평균 또는 최소)을 나타낸다.
Figure 112011060005243-pct00007
는 다운링크 송신에서 기지국(310)과 연관된 이동국들의 수를 나타내는 반면,
Figure 112011060005243-pct00008
은 다운링크 송신에서 중계국(320)과 연관된 이동국들의 수를 나타낸다.
Figure 112011060005243-pct00009
는 업링크 송신에서 기지국(310)과 연관된 이동국들의 수를 나타내는 반면,
Figure 112011060005243-pct00010
은 업링크 송신에서 중계국(320)과 연관된 이동국들의 수를 나타낸다.
일 실시예에서, (이동국(330)으로의) 다운링크 송신을 위한 셀 경계는 다음 수학식이 만족되는 위치이다.
Figure 112011060005243-pct00011
일 실시예에서, 업링크 송신의 셀 경계는 다음 수학식이 만족되는 위치이다.
Figure 112011060005243-pct00012
일 실시예에서, N개의 활성 이동국들이 기지국을 공유한다면, 사용자는 1/N 시간만을 사용하기 때문에 사용자의 유효 송신 시간은 대략 N배 증가한다. 일 실시예에서, 이 이동국이 네트워크에 참여할 잠재적인 부가 이동국이라는 것을 나타내기 위해 수학식 3 및 4에서 N 대신 (N+1)이 사용된다.
컨트롤 및 시그널링
일 실시예에서, 업링크 및 다운링크 통신은 서로에 대해 완전히 독립적이지 않다. 예컨대, 이동국은 셀룰러 네트워크에서 (업링크 송신을 통해 데이터를 전송하기 전에) 기지국으로부터 송신 슬롯들을 요청하도록 요구된다. 일 실시예에서, 기지국은 다운링크 컨트롤 채널을 통해 스케줄링 정보를 이동국으로 송신함으로써 송신 슬롯들을 승인한다. 일 실시예에서, 하이브리드 자동 반복 요청(hybrid automatic repeat request; HARQ)이 활성화된다면, 데이터 송신은 ACK(acknowledgement)가 반대 방향으로 즉시 전송되는 것을 요구한다. 그러므로, 업링크/다운링크 기지국들이 두 개의 서로 다른 기지국들일지라도, 인접한 기지국들 사이의 양호한 연결성(connectivity)은 중요하다.
일 실시예에서, 기지국들 사이의 효율적인 백본(backbone) 통신(백홀 통신)은, 예컨대 협력 다중 포인트 MIMO(multiple-input multiple-output) 시스템들과 같은 다른 진보한 라디오 기술들과 함께 수행된다.
일 실시예에서, 업링크 송신을 위한 스케줄링 정보에 관한 (예컨대, 다운링크 방향의) 송신은 본원에서 업링크 컨트롤로 명명된다. 일 실시예에서, 다운링크 송신을 위한 스케줄링 정보에 관한 송신은 본원에서 다운링크 컨트롤로 명명된다.
일 실시예에서, 업링크를 통한 컨트롤 데이터의 다른 모든 송신은 본원에서 업링크 시그널링으로 명명된다. 일 실시예에서, 업링크 시그널링은 레인징(ranging), 다운링크 데이터를 위한 HARQ 피드백, 사운딩, 및 채널 품질 지시자(CQI) 채널 피드백을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 다운링크를 통한 컨트롤 데이터의 다른 모든 송신은 본원에서 다운링크 시그널링으로 명명된다. 일 실시예에서, 다운링크 시그널링은 시스템 구성 브로드캐스트 및 업링크 데이터를 위한 HARQ 피드백을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
도 4a는 두 개의 기지국들 사이에 백본 연결을 사용하지 않고 컨트롤/시그널링 데이터를 통신하는 시스템의 실시예를 도시한다. 도 4a를 참조하여, 일 실시예에서 통신 시스템은 기지국(410), 기지국(412), 이동국(411), 및 몇몇의 링크들을 포함한다. 일 실시예에서, 기지국(412)은 기지국이다. 일 실시예에서, 이동국(411)은 기지국(410)을 업링크 기지국으로서 사용하며 기지국(412)을 다운링크 기지국으로서 사용한다.
일 실시예에서, 이동국(411)은 두 개의 기지국들(즉, 기지국(410 내지 411))과 적어도 네 개의 링크(두 개의 데이터 링크 및 두 개의 시그널링 링크)를 유지한다. 각각의 시그널링 링크는 반대 방향의 대응하는 데이터 링크와 연관된다.
일 실시예에서, 신 다운링크 시그널링(thin downlink signaling)(432) 및 업링크 컨트롤(431) 데이터는 기지국(410)으로부터 이동국(411)으로의 방향으로 흐른다. 업링크 데이터(430)는 이동국(411)으로부터 기지국(410)으로의 방향으로 흐른다. 일 실시예에서, 신 업링크 시그널링(thin uplink signaling)(442) 데이터는 이동국(411)으로부터 기지국(412)으로의 방향으로 흐른다. 다운링크 데이터(441) 및 다운링크 컨트롤(440) 데이터는 기지국(412)으로부터 이동국(411)으로의 방향으로 흐른다.
일 실시예에서, 백본 연결 없이, 컨트롤/시그널링 데이터는 중계국 또는 중앙 집중 시스템을 거치지 않고 송신된다. 일 실시예에서, (예컨대, 이동국(411)으로부터 기지국(410)으로의) 다수의 링크들이 동시에 발생하는 것을 방지하기 위해 조정이 필요한데, 이는 이동국(411)이 낮은 송신 전력에서 동작하고 업링크 용량은 낮은 송신 전력에 의해 제한되기 때문이다.
도 4b는 백본 연결을 사용하여 컨트롤 데이터를 통신하는 시스템의 실시예이다. 도 4b를 참조하여, 일 실시예에서, 통신 시스템은 기지국(480), 기지국(482), 이동국(481), 및 몇몇 링크들을 포함한다. 일 실시예에서, 기지국(482)은 기지국이다. 일 실시예에서, 이동국(481)은 기지국(480)을 업링크 기지국으로서 사용하며 기지국(482)을 다운링크 기지국으로서 사용한다.
일 실시예에서, 이동국(411)은 적어도 두 개의 링크들 및 백본 링크(유선 또는 무선)를 유지한다. 각각의 링크는 데이터, 시그널링, 컨트롤 데이터, 또는 그들의 임의의 조합을 송신한다.
일 실시예에서, 업링크 시그널링(460) 및 업링크 데이터(461)는 링크를 공유하며 데이터는 이동국(481)로부터 기지국(480)으로의 방향으로 흐른다. 일 실시예에서, 신 업링크 컨트롤(472), 다운링크 데이터(471), 다운링크 컨트롤 및 시그널링(470)은 링크를 공유하며 데이터는 기지국(482)으로부터 이동국(481)으로의 방향으로 흐른다.
일 실시예에서, 두 개의 링크들 외에 기지국(480)에서 기지국(482)으로 수립된 백본 연결(450) 존재한다. 일 실시예에서, 업링크 컨트롤/시그널링은 백본(450)을 통해 업링크 기지국(즉, 기지국(481))으로부터 다운링크 기지국(즉, 기지국(482))으로 전달되며, 이는 그 후 레이턴시에서의 작은 페널티와 함께 이동국(481)으로 송신된다. 일 실시예에서, 백본(450)은 기지국(480)으로부터 기지국(482)로 업링크 시그널링(452)을 복사하고 업링크 컨트롤 요청(453)을 전달하기 위해 사용된다.
일 실시예에서, 타이밍이 결정적인(timing critical) 데이터(예컨대, HARQ 피드백)는 도 4a에 관한 통신 시스템을 사용하여 송신되는 것이 더 적합하다. 일 실시예에서, 타이밍이 덜 결정적인(less timing critical) 데이터(예컨대, 업링크 스케줄링 정보, CQI 피드백, 및 업링크 레인징)는 도 4a 또는 도 4b 중 하나에 관한 통신 시스템을 사용하여 송신된다. 일 실시예에서, 업링크 스케줄링 정보는 기지국에서 관리되거나 또는 다수의 기지국들 사이에 조정된다(coordinated).
도 5는 데이터를 전송(업링크 송신)하기 위한 기지국 및 데이터를 수신(다운링크 송신)하기 위한 기지국을 결정하기 위한 프로세스의 일 실시예의 흐름도이다. 프로세스는 하드웨어(회로, 전용 로직 등), 소프트웨어(범용 컴퓨터 시스템 또는 전용 기계에서 실행되는 것과 같은), 또는 양쪽 모두의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행된다. 일 실시예에서, 프로세스는 네트워크 장치(예컨대, 도 2에 관련된 네트워크 장치)와 함께 수행된다. 일 실시예에서, 프로세스는 도 7에 도시된 컴퓨터 시스템과 같은 컴퓨터 시스템에 의해 수행된다.
도 5를 참조하여, 일 실시예에서, 예컨대 기지국과 연관된 부하, 각각의 기지국과 연관된 거리, 연결의 용량(특히 다운링크 용량), 및 연결과 관련된 SINR 값과 같은 네트워크 파라미터들을 결정함으로써 프로세싱 로직이 시작된다(처리 블록(500)).
일 실시예에서, 프로세싱 로직은 네트워크 파라미터들과 관련된 두 개의 기준에 기초하여 기지국들(제1 기지국 및 제2 기지국)을 선택한다. 일 실시예에서, 제1 기준은 수신된 신호의 최대 SINR(maxSINR)을 나타내는 값에 기초한다. 프로세싱 로직은 네트워크 디바이스의 업링크 송신을 위한 최소 송신 전력에 기초하여 제2 기준을 결정한다. 일 실시예에서, 프로세싱 로직은 제1 기준에 기초하여 다운링크 송신을 선택하며 제2 기준에 기초하여 업링크 송신을 선택한다(처리 블록(510)).
일 실시예에서, 프로세싱 로직은 제1 기지국 및 제2 기지국과 각각 업링크 송신 및 다운링크 송신을 수립한다. 일 실시예에서, 프로세싱 로직은 업링크 및 다운링크 송신들을 통해 데이터를 송신 및 수신한다(처리 블록(520)).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 도면이다. 도 6을 참조하여, 일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 일반적으로 910, 920, 및 930으로 도시된 하나 또는 그 이상의 무선 통신 네트워크를 포함한다.
일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)(910), 무선랜(WLAN)(920), 및 무선 수도권 통신망(WMAN)(930)을 포함한다. 다른 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 추가적인 또는 더 적은 무선 통신 네트워크들을 포함한다. 예컨대, 무선 통신 네트워크(900)는 추가적인 WPAN, WLAN, 및/또는 WMAN을 포함한다. 본원에 설명한 방법 및 장치들은 이에 관하여 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 하나 또는 그 이상의 가입자 스테이션들(예컨대, 940, 942, 944, 946, 및 948로 도시된)을 포함한다. 예컨대, 가입자 스테이션들(940, 942, 944, 946, 및 948)은 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 휴대전화, 페이저, 오디오/비디오 플레이어(예컨대, MP3 플레이어 또는 DVD 플레이어), 게임기, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 네비게이션 디바이스(즉, GPS 디바이스), 무선 주변장치(즉, 프린터, 스캐너, 헤드셋, 키보드, 마우스 등), 의료 디바이스(즉, 심박수 모니터, 혈압 모니터 등), 및 다른 적합한 고정된, 휴대용의, 또는 모바일 전자 디바이스들과 같은 무선 전자 디바이스들을 포함한다. 일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 가입자 스테이션을 더 또는 덜 포함한다.
일 실시예에서, 가입자 스테이션들(940, 942, 944, 946, 및 948)은 무선 링크를 통해 통신하기 위해 확산 스펙트럼 변조(예컨대, 직접 시퀀스 코드 분할 다중 액세스(DS-CDMA), 주파수 도약 코드 분할 다중 액세스(FH-CDMA), 또는 양쪽 모두), 시간 분할 다중(TDM) 변조, 주파수 분할 다중(FDM) 변조, 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 변조, 멀티 캐리어 변조(MCM), 다른 적합한 변조 기술, 또는 이들의 조합과 같은 각종의 변조 기법들을 사용한다.
일 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(940)는 WPAN(910)을 구현하기 위해 예컨대 블루투스.RTM., 초광대역(UWB), RFID, 또는 이들의 조합과 같이 매우 낮은 전력을 요구 하는 적합한 무선 통신 프로토콜에 따라 동작한다. 일 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(940)는 예컨대 비디오 카메라(942), 프린터(944) 또는 양쪽 모두와 같은 WPAN(910)과 연관된 디바이스들과 무선 링크를 통해 통신한다.
일 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(940)는 WLAN(920)(예컨대, IEEE에 의해 개발된 802.11 표준의 패밀리 또는 이러한 표준들의 이형 및 진화물들에 따른 기본 서비스 세트(BSS) 네트워크)을 구현하기 위해 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 변조, 주파수 도약 확산 스펙트럼(FHSS) 변조, 또는 양쪽 모두를 사용한다. 예컨대, 랩톱 컴퓨터(940)는 무선 링크를 통해 프린터(944), 핸드헬드 컴퓨터(946), 스마트폰(948), 또는 이들의 조합들과 같은 WLAN(920)과 연관된 디바이스들과 통신한다.
일 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(940)는 무선 링크를 통해 액세스 포인트(AP)(950)와 또한 통신한다. AP(950)는 하기 더 상세하게 설명되는 것과 같이 라우터(952)에 동작 가능하게 연결된다. 대안적으로, AP(950) 및 라우터(952)는 단일 디바이스에 통합될 수 있다(예컨대, 무선 라우터).
일 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(940)는 라디오 주파수 신호를 서로 다른 주파수에서 동시에 송신되는 다수의 작은 부분 신호들(sub-signals)로 분할하는 것에 의해 대량의 디지털 데이터를 송신하기 위해 OFDM 변조를 사용한다. 일 실시예에서, 랩톱 컴퓨터(940)는 WMAN(930)을 구현하기 위해 OFDM 변조를 사용한다. 예컨대, 랩톱 컴퓨터(940)는 무선 링크(들)를 통해 960, 962, 및 964로 도시된 기지국들과 통신하기 위해, 고정된, 휴대용, 모바일 광대역 무선 액세스(BWA) 네트워크(예컨대, 2004년 발표된 IEEE 표준 802.16), 또는 그들의 조합을 제공하기 위해 IEEE에 의해 개발된 802.16 표준의 패밀리에 따라 동작한다.
위의 예들 중 일부는 IEEE에 의해 개발된 표준에 관련하여 설명되었으나, 본원에 개시된 방법 및 장치들은 표준 개발 단체(예컨대, Wireles Fidelity(Wi-Fi) Alliance, Worldwide Interoperability for Microwave Access(WiMAX) Forum, Infrared Data Association(IrDA), Third Generation Partnership Project(3GPP) 등)에 의해 개발된 다수의 사양, 표준들, 다른 특정 관심 그룹들, 또는 이들의 조합에 손쉽게 적용 가능하다. 본원에 설명된 방법 및 장치는 이에 관하여 제한되지 않는다.
WLAN(920) 및 WMAN(930)은 이더넷, 디지털 가입자 라인(DSL), 전화 라인, 동축 케이블, 임의의 무선 연결 등, 또는 이들의 조합에의 연결을 통해, 예를 들어, 인터넷, 전화 네트워크(예컨대, 공중 전화 교환망(PSTN)), LAN, 케이블 네트워크, 및 다른 무선 네트워크와 같은 네트워크(970)(공중 또는 사설)에 동작 가능하게 연결된다.
일 실시예에서, WLAN(920)은 AP(950) 및 라우터(952)를 통해 네트워크(970)에 동작 가능하게 연결된다. 다른 실시예에서, WMAN(930)은 기지국(들)(960, 962, 964) 또는 이들의 조합을 통해 네트워크(970)에 동작 가능하게 연결된다. 네트워크(970)는 하나 또는 그 이상의 네트워크 서버(도시되지 않음)를 포함한다.
일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 예컨대 980으로 도시된 무선 메쉬 네트워크와 같은 다른 적합한 무선 통신 네트워크를 포함한다. 일 실시예에서, AP(950), 기지국(960, 962, 및 964)은 하나 또는 그 이상의 무선 메쉬 네트워크들과 연관된다. 일 실시예에서, AP(950)는 무선 메쉬 네트워크(980)의 메쉬 포인트(MP)들(990) 중 하나와 통신하거나, 또는 그것들 중의 하나로서 동작한다. 일 실시예에서, AP(950)는 하나 또는 그 이상의 MP(990)와 관련하여 데이터를 수신 및 송신한다. 일 실시예에서, MP(990)는 메쉬 경로들을 통한 트래픽 흐름을 위해 액세스 포인트, 재분배 포인트, 엔드 포인트, 다른 적합한 연결 포인트, 또는 이들의 조합을 포함한다. MP(990)는 통신을 위해 위에 설명된 임의의 변조 기술, 무선 통신 프로토콜, 유선 인터페이스, 또는 이들의 조합을 사용한다.
일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 셀룰러 라디오 네트워크(도시되지 않음)와 같은 무선 광대역 통신망(WWAN)을 포함한다. 랩톱 컴퓨터(940)는 WWAN을 지원하기 위해 다른 무선 통신 프로토콜들에 따라 동작한다. 일 실시예에서, 이러한 무선 통신 프로토콜은 예컨대 모바일 통신을 위한 글로벌 시스템(GSM), 광대역 코드 분할 다중 액세스(WCDMA), 일반 패킷 라디오 서비스(GPRS), 인핸스드 데이터 GSM 환경(EDGE) 기술, 유니버셜 모바일 텔레커뮤니케이션 시스템(UMTS) 기술, 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA) 기술, 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA) 기술, 이러한 기술들에 기초한 다른 적합한 세대의 무선 액세스 기술(예컨대, 3G, 4G 등) 표준들, 이러한 표준들의 이형 및 진화물, 및 다른 적합한 무선 통신 표준과 같은 아날로그, 디지털, 또는 듀얼모드 통신 시스템 기술에 기초한다. 도 6는 WPAN, WLAN 및 WMAN을 도시하지만, 일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은 WPAN, WLAN, WMAN, 및 WWAN의 다른 조합들을 포함한다. 본원에 설명한 방법 및 장치는 이에 관하여 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 무선 통신 시스템(900)은, 휴대전화 시스템, 위성 시스템, 개인 통신 시스템(PCS), 양방향 라디오 시스템, 단방향 페이저 시스템, 양방향 페이저 시스템, 퍼스널 컴퓨터(PC) 시스템, PDA 시스템, 개인 컴퓨팅 부속품(PCA) 시스템, 다른 적합한 통신 시스템, 또는 이들의 조합을 구현하기 위한 예컨대 네트워크 인터페이스 디바이스 및 주변 디바이스(즉, 네트워크 인터페이스 카드(NIC)), 액세스 포인트(AP), 재분배 포인트, 엔드 포인트, 게이트웨이, 브리지, 허브 등과 같은 다른 WPAN, WLAN, WMAN 또는 WWAN 디바이스(도시되지 않음)들을 포함한다.
일 실시예에서, 가입자 스테이션들(예컨대, 940, 942, 944, 946, 및 948), AP(950), 또는 기지국들(예컨대, 960, 962, 및 964)은 유선 링크를 통해 통신하기 위해 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, SCSI 인터페이스, 이더넷 인터페이스, USB 인터페이스, 고성능 직렬 버스 인터페이스(예컨대, IEEE 1394 인터페이스), 임의의 다른 적합한 종류의 유선 인터페이스, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정한 예들이 위에서 설명되었으나, 본 개시의 적용 범위는 그에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예는 다양한 전자 디바이스 및 로직 회로에서 구현될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예를 포함하는 디바이스 또는 회로는 다양한 컴퓨터 시스템 내에 포함될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한 다른 컴퓨터 시스템 토폴로지(topology) 또는 아키텍쳐에 포함될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관련하여 컴퓨터 시스템의 예를 도시한다. 프로세서(705)는 레벨1(L1) 캐시 메모리(706), 레벨2(L2) 캐시 메모리(710), 및 메인 메모리(715)로부터 데이터를 액세스한다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 캐시 메모리(706)는 컴퓨터 시스템 메모리 계층 내의 L2 캐시와 같은 다른 메모리와 함께 L1 캐시를 포함하는 다중 레벨 캐시 메모리일 수 있으며, 캐시 메모리(710)는 L3 캐시 또는 더 다중 레벨의 캐시와 같은 후속의 더 낮은 레벨의 캐시 메모리이다. 더욱이, 다른 실시예들에서, 컴퓨터 시스템은 둘 이상의 프로세서 코어를 위한 공유 캐시로서 캐시 메모리(710)를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 메모리/그래픽 컨트롤러(716), IO 컨트롤러(717), 또는 이들의 조합은 프로세서(705)에 통합된다. 일 실시예에서, 메모리/그래픽 컨트롤러(716)의 부분들, IO 컨트롤러(717)의 부분들, 또는 이들의 조합은 프로세서(705)에 통합된다.
프로세서(705)는 임의의 수의 프로세싱 코어를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예는 시스템 내의 다른 디바이스들 내에 구현될 수 있으며, 또는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 일부 조합으로 시스템 도처에 분포할 수 있다.
메인 메모리(715)는 DRAM, HDD(720), NVRAM 기술에 기초한 솔리드 스테이트 디스크(725), 또는 네트워크 인터페이스(730) 또는 다양한 저장 디바이스 및 기술들을 포함하는 무선 인터페이스(740)를 통해 컴퓨터 시스템으로부터 원거리에 위치한 메모리 소스와 같은 다양한 메모리 소스로서 구현될 수 있다. 캐시 메모리는 프로세서 내부, 또는 프로세서의 로컬 버스(707)와 같이 프로세서에 근접한 곳에 위치할 수 있다. 더욱이, 캐시 메모리는 6T(six-transistor) 셀, 또는 대략 동일하거나 더 빠른 액세스 속도의 다른 메모리 셀과 같은 상대적으로 빠른 메모리 셀들을 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예들은 도 7의 시스템 내의 다른 회로, 로직 유닛, 또는 디바이스들 내에 존재할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다른 실시예들은 도 7에 도시된 몇 개의 회로, 로직 유닛, 또는 디바이스들 내 도처에 분포할 수 있다.
본 발명은 설명한 실시예들에 제한되지 않으며, 첨부된 청구항들의 진의 및 범위 내의 변형 및 변경과 함께 실시될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 모든 종류의 반도체 집적 회로(IC) 칩들과 함께 사용될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 이러한 IC 칩들의 예는 프로세서, 컨트롤러, 칩셋 컴포넌트, 프로그램 가능한 로직 어레이(PLA), 메모리 칩, 네트워크 칩, 또는 유사한 것들을 포함하나, 이들에 제한되지 않는다. 더욱이, 대표적인 크기/모델/값/범위들이 주어졌을 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 제조 기술(예컨대, 포토리소그래피)이 시간에 따라 발달함에 따라, 더 작은 크기의 디바이스들이 제조될 수 있다고 예상된다.
앞선 설명을 읽은 후, 본 발명의 실시예의 다수의 변경 및 변형들은 본 기술분야의 통상적인 기술자에게 명백해질 것이나, 예시로서 도시 및 설명한 임의의 특정 실시예는 전혀 제한적인 것으로 간주되도록 의도되지 않았음을 이해해야 한다. 그러므로, 다양한 실시예들의 세부 사항에 대한 언급은, 그 자체들이 본 발명에 필수적인 것으로 생각되는 특징들만을 열거하는 청구항들의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (21)

  1. 이동국으로서,
    데이터를 송신하기 위해 연관되는 제1 기지국 및 데이터를 수신하기 위해 연관되는 다른 제2 기지국을 결정하는 컨트롤러 - 상기 제1 기지국은 최소 업링크 송신 전력 메트릭에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되며, 상기 제2 기지국은 최대 다운링크 SINR 메트릭에 적어도 부분적으로 기초하여 선택됨 - ; 및
    상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국과 연관되는 동안, 업링크 송신들을 위해 상기 제1 기지국에 데이터를 송신하고, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국과 연관되는 동안, 다운링크 송신들을 위해 상기 제2 기지국으로부터 데이터를 수신하는 트랜스시버
    를 포함하는 이동국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국이 상기 제2 기지국보다 상기 이동국에 더 가깝다면 상기 제1 기지국을 선택하는 선택 로직을 더 포함하는 이동국.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 기지국의 상기 이동국까지의 거리들에 적어도 기초하여 상기 제1 기지국을 선택하는 선택 로직을 더 포함하는 이동국.
  4. 제1항에 있어서,
    데이터를 송신하기 위해 요구되는 송신 전력에 적어도 기초하여 상기 제1 기지국을 선택하는 선택 로직을 더 포함하는 이동국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기지국으로부터 상기 트랜스시버로의 제1 다운링크의 용량을 나타내는 제1 값;
    상기 제2 기지국으로부터 상기 트랜스시버로의 제2 다운링크의 용량을 나타내는 제2 값; 및
    제3 기지국으로부터 상기 제1 기지국으로의 백홀(backhaul) 링크의 용량을 나타내는 제3 값 - 상기 제1 기지국은 중계국임 -
    에 기초하여 다운링크 셀 경계를 결정하는 선택 로직을 더 포함하는 이동국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 기지국이 상기 제2 기지국이라면, 상기 제1 값의 역수는 상기 제2 값의 역수 및 상기 제3 값의 역수의 합과 같은 이동국.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 선택 로직은,
    상기 제1 기지국으로부터의 다운링크들과 연관된 이동국들의 제1 평균 수; 및
    상기 제2 기지국으로부터의 다운링크들과 연관된 이동국들의 제2 평균 수
    에 더 기초하여 상기 다운링크 셀 경계를 결정하는 이동국.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동국으로부터 상기 제1 기지국으로의 제1 업링크의 용량을 나타내는 제1 값;
    상기 이동국으로부터 상기 제2 기지국으로의 제2 업링크의 용량을 나타내는 제2 값; 및
    상기 제1 기지국으로부터 제3 기지국으로의 백홀 링크의 용량을 나타내는 제3 값 - 상기 제1 기지국은 중계국임 -
    에 기초하여 업링크 셀 경계를 결정하는 선택 로직을 더 포함하는 이동국.
  9. SINR 측정에 적어도 부분적으로 기초하여, 제1 복수의 기지국들 중 데이터를 수신하기 위한 제1 기지국을 선택하는 단계 - 다운링크 송신들을 위한 최대 SINR 값을 갖는 기지국이 상기 다운링크에서 데이터를 수신하기 위한 상기 제1 기지국으로 선택됨 -;
    송신 전력 측정에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 제1 복수의 기지국들 중 데이터를 송신하기 위한 제2 기지국을 선택하는 단계 - 최소 업링크 송신 전력을 갖는 기지국이 상기 업링크에서 데이터를 송신하기 위한 상기 제2 기지국으로 선택됨 -;
    상기 다운링크를 위한 상기 제1 기지국과 연관하는 단계;
    상기 업링크를 위한 상기 제2 기지국과 연관하는 단계; 및
    상기 제1 기지국과 연관되는 동안 상기 업링크에서 상기 제2 기지국에 데이터를 송신하고, 상기 제2 기지국과 연관되는 동안 상기 다운링크에서 상기 제1 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 SINR 측정은 최대 SINR 값들을 포함하며, 각각의 최대 SINR 값은 상기 복수의 기지국들 중 하나와 연관되는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 송신 전력 측정은 최대 송신 전력값들의 값들을 포함하며, 각각의 최대 송신 전력값은 상기 복수의 기지국들 중 하나와 연관되는 방법.
  12. 기지국으로서,
    이동국으로부터의 업링크 송신을 관리하기 위한 컨트롤러; 및
    상기 이동국으로부터 업링크에서 데이터를 수신하기 위한 트랜스시버 - 상기 이동국이 상기 이동국에서의 최대 다운링크 SINR 메트릭에 적어도 기초하여 다운링크를 위한 다른 기지국과 연관된다면, 상기 트랜스시버는 상기 다운링크에서 상기 이동국에 데이터를 송신하기 위해 상기 이동국으로의 데이터 채널을 확립하지 않음 -
    를 포함하는 기지국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기지국으로의 업링크들과 연관된 이동국들의 평균 수를 결정하는 로직을 더 포함하는 기지국.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 업링크 송신보다 낮은 대역폭을 갖는 제2 링크를 통해 상기 이동국으로 네트워크 컨트롤 데이터만을 송신하도록 동작 가능한 기지국.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 제2 기지국을 통해 네트워크 컨트롤 데이터를 중계함으로써 상기 이동국에 상기 업링크 송신에 관련한 네트워크 컨트롤 데이터를 송신하도록 동작 가능한 기지국.
  16. 제1 기준에 기초하여 업링크 채널을 통해 데이터를 송신하기 위한 제1 기지국을 결정하는 단계 - 상기 제1 기준은 최소 업링크 송신 전력 값에 적어도 부분적으로 기초함 -;
    상기 제1 기준과 다른 제2 기준에 기초하여 다운링크 채널을 통해 데이터를 수신하기 위한 제2 기지국을 결정하는 단계 - 상기 제2 기준은 최대 다운링크 SINR 값에 적어도 부분적으로 기초함 -;
    상기 업링크 채널을 통해 상기 제1 기지국에 데이터를 송신하는 단계; 및
    상기 다운링크 채널을 통해 상기 제2 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 기준은 각각의 기지국의 네트워크 어댑터까지의 거리들을 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    채널들에 연관된 용량들 및 부하들을 나타내는 데이터에 기초하여 상기 제1 기지국을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 기지국 또는 상기 제2 기지국이 중계국이라면, 상기 채널들은 제3 기지국으로의 백본(backbone) 채널을 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 기지국 및 제2 기지국이 각각 상기 업링크 채널 및 상기 다운링크 채널을 위해 사용되는 이중 기지국(APs) 구역을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제1 기지국으로부터 제1 네트워크 컨트롤 데이터만을 수신하기 위해 상기 업링크 채널보다 낮은 대역폭을 갖는 제1 링크를 확립하는 단계; 및
    상기 제2 기지국으로 제2 네트워크 컨트롤 데이터만을 송신하기 위해 상기 다운링크 채널보다 낮은 대역폭을 갖는 제2 링크를 확립하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 업링크 채널에 관한 네트워크 컨트롤 데이터는 상기 제2 기지국으로부터 상기 다운링크 채널을 통해 중계되는 방법.
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