KR101473211B1 - 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법 - Google Patents

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프랑스와 바첼리
로랑 토마스
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알까뗄 루슨트
엥스티튀 나쇼날 드 르셰르셰 앙 엥포르마띠끄 에 앙 오또마띠끄
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Abstract

본 발명은 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법에 관한 것이고, 상기 네트워크는 복수의 기지국들을 포함하고, 상기 방법은: - 사용자 단말의 특징을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터를 사용하여, 네트워크에서 모든 사용자 단말들을 통해 사용자 단말 전송 지연들의 가중된 합계인 전체 비용 함수를 규정하는 단계; - 상기 전체 비용 함수로부터 각각의 사용자 단말에 대한 로컬 비용 함수를 규정하는 단계로서, 상기 로컬 비용 함수는 각각의 사용자 단말에 대한 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터를 고려하고 이러한 사용자 단말이 접속된 기지국의 함수인, 상기 로컬 비용 함수를 규정하는 단계; - 사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수로 깁스 샘플러를 구동하는 단계; - 낮은 로컬 비용을 선호하는 사용자-기지국 접속 확률을 선택하는 단계; 및 - 선택된 사용자-기지국 접속 확률에 따라 상기 사용자 단말을 기지국에 연결시키는 단계를 포함한다.

Description

사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법{METHOD FOR ATTACHING A USER TERMINAL TO A BASE STATION OF A NETWORK}
본 발명은 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실행하기 위한 네트워크 관리에 관한 것이다.
이러한 방법은 이종 형태들의 기지국들을 포함하는 임의의 네트워크 시스템에서 사용될 수 있다.
사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법은 또한, 사용자 단말을 가장 가까운 기지국에 연결시키는 단계를 포함하는, 본 기술의 숙련자에 의해 잘 알려진 사용자 접속이라 불린다.
잘 알려진 종래 기술의 하나의 문제점은, 작은 셀들 및 매크로 셀들이 공존할 때, 특히 이종 형태들의 기지국들 사이에 불균형한 부하를 초래할 수 있다는 것이다(몇몇은 낮은 최대 송신 전력을 갖고, 몇몇은 높은 최대 전송 전력을 갖는다). 다른 문제점은 작은 셀들에 연결된 고속 사용자 단말들이 잦은 핸드오프를 필요로 하여, 핸드오버(예를 들면, 데이터 송신이 수행되지 않고 단지 핸드오버하는 동안 동작 오버헤드와 같은)를 위해 사용된 자원들의 추가 비용이 든다는 것이다.
더욱이, 이는 또한 낮은 스펙트럼 이용 효율을 초래한다. 실제, 사용자 단말이 핸드오프할 때, 하나의 기지국으로부터 다른 기지국으로의 전환에 의한 타임 갭이 있다. 이러한 타임 갭(지속 기간)에서, 데이터 송신이 유지되어야 한다. 예를 들면, 이러한 타입 갭이 1초이어야 하지만, 스위칭/핸드오프가 데이터 송신의 매 1초 후에 즉시 규칙적으로 일어날 경우, 시간 효율성은 단지 50%(1s/2s로 주어짐)이다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 문제점들을 해결하는 것을 가능하게 하는 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은:
- 사용자 단말의 특징들을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터를 사용하여, 네트워크에서 전체 사용자 단말들을 통해 사용자 단말 전송 지연들의 가중된 합인 전체 비용 함수를 규정하는 단계;
- 상기 전체 비용 함수로부터 각각의 사용자 단말에 대한 로컬 비용 함수를 규정하는 단계로서, 상기 로컬 비용 함수는 각각의 사용자 단말에 대한 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터를 고려하고, 사용자 단말이 접속된 기지국의 함수인, 상기 로컬 비용 함수를 규정하는 단계;
- 사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수로 깁스 샘플러를 구동하는 단계;
- 낮은 로컬 비용을 선호하는 사용자-기지국 접속 확률을 선택하는 단계; 및
- 선택된 사용자-기지국 접속 확률에 따라 상기 사용자 단말을 기지국에 연결시키는 단계를 포함한다.
더 상세하게 이해되는 바와 같이, 상기 방법은 이종의 주변 셀들 환경 내에서 사용자 단말의 외부 사용자 환경 특징들을 고려함으로써 및 전체 최적성을 달성하기 위해 로컬 동작만을 수행함으로써 사용자 접속을 강화할 수 있다.
제 1 비제한적인 실시예에서, 사용자 송신 지연은 사용자 처리량의 역수이다.
제 2 비제한적인 실시예에서, 상기 처리량은 다음과 동일한 샤논 용량식에 따른 SINR로부터 규정된다:
Figure 112013097396529-pct00001
, 여기서 K는 상수이다.
제 3 비제한적인 실시예에서, 사용자를 기지국(b0)에 접속시키기 위한 사용자-기지국 접속 확률은
Figure 112013097396529-pct00002
이고, 여기서:
- b는 상기 사용자에 대한 이웃하는 기지국들의 세트이다.
-
Figure 112013097396529-pct00003
는 상기 사용자가 상기 기지국(b0)에 접속될 때 상기 사용자 단말에서 고려된 로컬 비용 함수이다.
- T는 시간에 따라 일정하거나 감소되는 파라미터이다.
제 4 비제한적인 실시예에서, T는
Figure 112013097396529-pct00004
와 같고, 여기서 t는 시간이고 T0는 일정하다.
제 5 비제한적인 실시예에서, 깁스 샘플러의 구동은 상기 사용자 단말이 신호가 수신될 수 있는 네트워크의 기지국들 중 어느 하나에 연결되는 임의의 초기 상태로 시작한다.
제 6 비제한적인 실시예에서, 사용자 단말의 특징은 서비스의 등급 및/또는 사용자 단말의 속도이다.
제 7 비제한적인 실시예에서, 서비스의 등급은 데이터 레이트, 또는 지터이다.
제 8 비제한적인 실시예에서, 사용자 단말의 환경 특징이 사용자 단말의 속도일 때, 가중 팩터가 규정되고, 상기 가중 팩터는 사용자 단말의 속도 및 네트워크에 대응하는 지리적인 영역을 포함하는 주변 셀들의 형태를 고려한다.
제 9 비제한적인 실시예에서, 사용자 단말의 환경 가중 팩터는:
- 사용자 단말의 핸드오프 주파수로서, 상기 핸드오프 주파수는 사용자 단말의 속도, 네트워크에 대응하는 지리적인 영역 위의 셀 밀도, 및 셀 반경에 의존하는, 상기 사용자 단말의 핸드오프 주파수;
- 사용자 단말의 각각의 핸드오프에 의해 걸린 시간; 및
- 사용자의 요청된 서비스의 등급,의 함수로서 규정된다.
제 10 비제한적인 실시예에서, 로컬 비용 함수는 다음과 같고:
Figure 112013097396529-pct00005
여기서:
- Wu(X)는 상기 사용자 단말에 연관된 가중 팩터이고;
- Wv(X)는 다른 사용자 단말에 연관된 가중 팩터이고;
- Nu는 사용자 단말에서의 열잡음이고;
- I(b,u)는 기지국으로부터 사용자 단말로의 송신의 경로 손실이고;
- Pu는 사용자 단말에 대한 송신 전력이고;
-
Figure 112013097396529-pct00006
는 다른 사용자 단말로 정해진 송신으로부터의 사용자 단말에 대한 간섭이고;
-
Figure 112013097396529-pct00007
는 사용자 단말과 다른 사용자 단말 사이의 직교성 팩터이고;
- I(b,v)는 기지국으로부터 다른 사용자 단말로의 송신의 경로 손실이고;
-
Figure 112013097396529-pct00008
는 상기 다른 사용자 단말이 연결되는 기지국으로부터 다른 사용자 단말에서 수신된 신호의 전력이다.
그러므로, 상기 방법은 다운링크에서 적용한다.
제 11 비제한적인 실시예에서, 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00009
)는 다음과 같고:
Figure 112013097396529-pct00010
여기서:
- Wu(X)는 상기 사용자 단말에 연관된 가중 팩터이고;
- Wv(X)는 다른 사용자 단말에 연관된 가중 팩터이고;
- Nu는 사용자 단말의 기지국에서의 열잡음이고;
- I(u,b)는 사용자 단말로부터 기지국으로의 송신의 경로 손실이고;
- Pu는 사용자 단말의 송신 전력이고;
-
Figure 112013097396529-pct00011
는 상기 사용자 단말에 의해 송신된 신호에 적용하는 다른 사용자 단말의 송신에 의한 간섭이고;
-
Figure 112013097396529-pct00012
는 사용자 단말과 다른 사용자 단말 사이의 직교성 팩터이고;
-
Figure 112013097396529-pct00013
는 상기 사용자 단말로부터 다른 사용자 단말이 연결되는 기지국으로의 송신의 경로 손실이고;
-
Figure 112013097396529-pct00014
는 다른 사용자 단말에 의해 송신되는 기지국에서 수신된 신호의 전력이다.
그러므로, 상기 방법은 업링크에서 적용한다.
추가로, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 네트워크 장치를 위한 네트워크 관리 요소가 제공되고, 상기 네트워크는 복수의 기지국들을 포함하고, 상기 네트워크 요소는:
- 네트워크에서 모든 사용자들에 걸친 사용자 송신 지연들의 가중된 합인 전체 비용 함수를 규정하고;
- 사용자 단말의 특징을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터를 사용하고;
- 상기 전체 비용 함수로부터 각각의 사용자 단말에 대한 로컬 비용 함수를 규정하되, 상기 로컬 비용 함수는 각각의 사용자에 대한 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터를 고려하고, 사용자가 접속된 기지국의 함수인, 상기 로컬 비용 함수를 규정하고;
- 사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수들로 깁스 샘플러를 구동하고;
- 낮은 로컬 비용을 선호하는 사용자-기지국 접속 확률들을 선택하고;
- 선택된 사용자-기지국 접속 확률에 따라 상기 사용자 단말을 기지국에 연결시키도록 적응된다.
제 1 비제한적인 실시예에서, 상기 네트워크 장치는 기지국이다.
제 2 비제한적인 실시예에서, 상기 네트워크 장치는 사용자 단말 네트워크 장치이다.
제 3 비제한적인 실시예에서, 상기 단계들은 각각의 사용자 단말에서 분배된 방식으로 또는 기지국에서 중앙집중화된 방식으로 수행된다.
추가로, 컴퓨터에 로딩될 때, 상기 컴퓨터가 이전의 특징들 중 하나에 따라, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법을 실행하게 하는 명령들의 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
우리가 더 상세히 이해할 바와 같이, 상기 방법은 이종으로 둘러싸인 셀들 환경내의 사용자 단말의 외부 사용자 환경 특징들을 고려함으로써 및 전체적인 최적성을 달성하기 위해 로컬 동작만을 수행함으로써 사용자 접속을 강화하는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따라 사용자 단말을 기지국에 연결시키는 방법이 사용되는, 작은 셀들 및 매크로 셀들을 갖는 개략적인 다층 네트워크 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 비제한적인 실시예에 따라 사용자 단말을 기지국에 연결시키는 방법의 개략적인 조직화 차트를 도시하는 도면.
도 3은 사용자 단말을 기지국에 연결시키는 도 2의 방법의 가중 팩터의 규정 단계의 개략적인 조직화 차트를 도시하는 도면.
도 4는 사용자 단말을 기지국에 연결시키는 도 2의 방법을 실행하도록 적응되는 네트워크 관리 요소를 개략적으로 도시하는 도면.
본 발명의 실시예들에 따른 방법들 및 장치의 몇몇 실시예들이 첨부하는 도면들을 참조하여, 단지 예로서 여기에 기술된다.
다음의 기술에서, 본 기술에 숙련된 사람에 의해 잘 알려진 기능들 또는 구성들은 그들이 본 발명을 불필요한 상세로 불분명하게 할 것이기 때문에 상세하게 기술하지 않는다.
본 발명은 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 상기 방법은 사용자 접속을 수행할 수 있게 한다.
사용자 접속은 사용자를 서빙하는 것 및 사용자와 정보/데이터를 교환하는 것을 담당할 기지국에 사용자를 시간 및 위치에서 접속시키는 동작을 의미하는 것임이 상기될 것이다.
다음의 기술에서, 용어 사용자 단말 또는 사용자는 관계없이 사용될 것이다.
이후 기술되는 바와 같이, 상기 방법은 사용자 단말들의 속도(예를 들면, 사용자 속도 = 저속, 중간 속도, 또는 고속) 및 서비스 요구(예를 들면, 사용자들은 상이한 데이터 레이트 요구 조건을 가질 수 있다)를 포함하는 외부 사용자 환경(즉, 사용자 단말의 특징들)과 깁스 샘플러를 결합함으로써 사용자 접속을 강화할 수 있게 한다. 추가로, 상기 방법은 주변 셀들의 이종 특성(예를 들면, 기지국의 형태는 매크로 셀 또는 작은 셀이다.)을 고려한다. 따라서, 가중 팩터들의 확립을 통해, 사용자 요구, 사용자 단말 속도 및 주변의 셀들의 특징들이 고려된다. 게다가, 주변의 기지국들의 크기 및 형태들뿐만 아니라 사용자 단말 환경에 따라 연결시키는 방법을 규정함으로써, 상기 방법은 분배된 방식으로 수행될 수 있다.
여기서, "분배된"은 한 사람이 그 자신에 대해 규정된 로컬 비용 함수로 깁스 샘플러를 구동할 수 있거나 구동할 것임을 의미한다. 그러나, 모두가 그렇게 행하는데, 즉, 깁스 샘플링은 모든 사용자 단말에 대해 구동된다. 네트워크에서 모두가 규정된 로컬 비용 함수에 따라서 그렇게 행할 때, 온도라고 불리는 파라미터가 적절한 방식으로 감소된다면 전체 비용 함수가 최적화되고 그의 최소값으로 구동될 것이다. 다시 말해서, 사용자 단말들은 로컬 갱신들(즉, 상태 전이)로 합동 활동으로 함께 동작한다. 이러한 합동 활동은 중앙집중화된 제어 또는 조정자를 요구하지 않는다는 것을 주의하라. (분산된 방식으로) 상기 로컬 갱신들의 협동 결과가 전체 비용 함수의 최적화(더 낮고, 더 양호한)로 될 것이라는 것을 발견할 수 있다. 따라서, 사용자 접속의 합동 로컬 갱신들은 낮은 전체 비용을 선호한다.
따라서, 전체 네트워크의 성능이 최적화된다. 분산된 방법은 단지 전체 최적화의 달성을 위해 로컬 동작 및 제한된 정보 교환(이웃하는 기지국들 사이에)을 요구한다. 각각의 사용자는 그의 서빙 기지국을 선택시에 개별적으로 결정한다. 게다가, 결정을 행하는 순서에 대한 요구 조건들은 없는데, 즉, 사용자 할당 조정은 중앙집중된 조정자 없이 분산되고 비동기식으로 행해질 수 있다. 이는 오늘날의 자기-최적화된 네트워크들의 요구 조건에 부합한다.
도 1에 도시되는, 네트워크(NTW)는:
- 매크로 셀들(MC) 및 작은 셀들(SC)로서, 하나의 기지국은 각각의 셀에 접속되는, 상기 매크로 셀들(MC) 및 작은 셀들(SC); 및
- 사용자 단말(MT). 비제한적인 실시예에서, 사용자 단말은 이동 단말인, 상기 사용자 단말(MT),로 구성된다.
사용자 단말(u)을 네트워크(NTW)의 기지국(b)에 연결시키는 상기 방법(M)으로서, 상기 네트워크는 복수의 기지국들을 포함하고, 상기 방법은 도 2에 도시되는 바와 같이:
- 사용자 단말의 특징(X)을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터 Wu(X)를 사용하여, 네트워크(NTW)에서 모든 사용자 단말들에 걸쳐 사용자 단말 송신 지연의 가중된 합인 전체 비용 함수(Cw)를 규정하는 단계(도 2에 도시된 단계 DEF_Cw(ru, WU(X)));
- 상기 전체 비용 함수(Cw)로부터 각각의 사용자 단말(u)에 대하여 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00015
)를 규정하는 단계로서, 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00016
)는 각각의 사용자(u)에 대하여 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터 Wu를 고려하고, 사용자가 접속되는 기지국의 함수인, 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00017
)를 규정하는 단계(도 2에 도시된 단계 DEF_Cu(CW,
Figure 112013097396529-pct00018
));
- 사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위하여 상기 로컬 비용 함수들(
Figure 112013097396529-pct00019
)로 깁스 샘플러를 구동하는 단계(도 2에 도시된 단계 GIBBS(Cu, V,
Figure 112013097396529-pct00020
, S0));
- 낮은 로컬 비용을 선호하는 사용자-기지국 접속 확률들을 선택하는 단계(도 2에 도시된 단계 SELEC(V, opt(Cw))); 및
- 선택된 사용자-기지국 접속 확률(
Figure 112013097396529-pct00021
)에 따라 상기 사용자 단말(u)을 기지국(b)에 연결시키는 단계를 포함한다.
상기 연결시키는 방법은 이하에 상세히 기술된다.
도 2 및 도 3을 참조하여 행해질 것이다.
제 1 단계 1)에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자 단말의 특징(X)을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터 Wu(X)를 사용하여 네트워크(NWT)의 모든 사용자 단말들을 통해 사용자 단말 송신 지연들의 가중된 합인 전체 비용 함수 CW를 규정한다.
사용자 단말의 특징(X)은 비제한적 예시에서, 서비스의 등급, 사용자 단말의 속도와 같은 사용자 단말의 현재 외부 환경 데이터를 나타낸다.
따라서, 사용자 단말의 특징들(예를 들면, 설명에서 이후에 기술되는 서비스의 등급 및 사용자 단말의 속도)을 나타내고 낮은 핸드오프 주파수 및 더 높은 무선 스펙트럼(또는 대역폭) 이용 효율성에 선호도를 반영하는 가중 팩터들을 통합하는 전체 비용 함수를 규정한다.
처리량 강화 및 또한 사용자들간에 대역폭 공유 공평성 사이의 균형을 위해, 처리량의 합, 즉,
Figure 112013097396529-pct00022
대신에 네트워크의 집합 송신 지연을 최소화하는 것을 목표로 하고, 여기서 Du는 네트워크에서 사용자 단말(u)에 의해 경험되는 송신 지연이고
Figure 112013097396529-pct00023
이다.
상기 최소화의 목적은 네트워크(NTW)에서 진행시 데이터 전송들의 전체 잠재적인 지연들을 최소화하는 것임이 상기될 것이다. 이(전체 잠재적인 지연을 최소화하는 것)는 최대-최소 및 비례하는 공평성 사이의 중간 해결책을 제공하여, 후자보다 덜 심하게 긴 루트들에 벌칙을 부과한다. 최대-최소 공평성의 경우에, 처리량, SINR 등과 같은 성능은 셀의 경계에서 사용자 단말에 대한 것과 셀의 중앙에서 사용자 단말에 대한 것은 동일할 것이지만, 비례하는 공평성의 경우에, 동일하지 않을 것이고, 또한 상기 최소화의 경우에서도 동일하지 않을 것이다.
그러므로, 선택된 비용 함수는 처리량의 역수의 합을 최소화하거나, 정보 단위를 모든 사용자들에게 전송하기 위해 전체 지연을 균등하게 하고, 이는 매우 낮은 처리량들에 벌칙을 부과한다.
따라서, 네트워크의 가중 집합 송신 지연인 다음의 전체 비용 함수는:
Figure 112013097396529-pct00024
로서 규정되고,
여기서 U는 네트워크(NTW)의 기지국들의 세트에 의해 서빙될 사용자 단말들의 세트이다.
부가적인 화이트 가우시안 잡음(AWGN) 모델하에서, 사용자 단말(u)에서 bits/Hz 단위의 처리량(데이터 레이트라고도 불림)은
Figure 112013097396529-pct00025
로 규정되고, 여기서 K는 상수이다. K는 사용자 단말(u)에 할당된 주파수 대역의 폭에 의존한다.
그러므로, 전체 비용 함수(Cw)는:
Figure 112013097396529-pct00026
로서 규정된다.
이러한 전체 비용 함수는 잠재적인 지연 공정성을 에뮬레이트한다.
Cw는 깁스 샘플러의 전체 에너지일 것임이 주의될 것이다.
그러므로, 비제한적 실시예에서, 사용자 송신 지연은 사용자 처리량(ru)의 역수이고 상기 처리량(ru)은:
Figure 112013097396529-pct00027
와 같은 샤논 용량식에 따라 SINR(신호 대 간섭과 잡음비의 합)로부터 규정된다.
최적화에 관하여, 상수 K는 어떤 영향도 받지 않고 이러한 상수를 무시할 수 있다. 이는 다음의 설명에서 행해진다.
따라서, 이러한 수식으로, 사용자 단말(u)에서 획득된 처리량을 표시할 수 있다.
각각의 사용자 단말에 대하여, (사용자 단말로부터 기지국으로의) 업링크 및 (기지국으로부터 사용자 단말로의) 다운링크 통신들 각각을 위한 직교 채널들의 쌍이 존재한다고 가정한다는 것이 주의될 것이다. 단순함을 위해, 업링크와 다운링크 사이의 간섭이 없기 때문에, 처음에 다운링크만을 고려한다.
1. 다운링크
그러므로, 사용자 단말(u) 및 기지국(b)에 대하여, u에서 SINR은 다음과 같이 표현가능하다:
Figure 112013097396529-pct00028
여기서:
- U는 셀룰러 무선 네트워크(NTW)의 기지국들(b)의 세트에 의해 서빙되는 사용자 단말들(u)의 세트이고;
- bu는 사용자 단말(u)의 서빙 기지국이고;
- Pu는 사용자 단말(u)의 송신 전력이고;
- I(bu,u)는 기지국(bu)으로부터 사용자 단말(u)로의 송신의 경로 손실이고;
- Nu는 사용자 단말(u)의 열잡음(또한 수신기 잡음이라고도 불림)이고;
-
Figure 112013097396529-pct00029
는 다른 사용자 단말(v)로 지정된 송신으로부터 사용자 단말(u)에 대한 간섭이다.
상기 SINRu 수식 [5]를 수식 [4]에 대입함으로써, [6]을 얻는다:
Figure 112013097396529-pct00030
여기서:
Figure 112013097396529-pct00031
는 다른 단말(v)로 정해진 송신 신호상의 직교성 팩터이고;
Figure 112013097396529-pct00032
는 사용자 단말(v)에 송신된 신호에 의한 사용자 단말(u)의 간섭의 전력이다. 다시 말해서, 이는 그의 기지국(bv)에 의해 사용자 단말(v)에/에 대하여 송신된 신호이다. "그의 기지국"은 상기 사용자 단말(v)이 연결되는 기지국을 의미하는 것이 주의되어야 한다.
처리량 및 SINR은 샤넌 방법과 다른 방법들로 계산될 수 있다는 것이 주의되어야 한다.
비제한적 실시예들에서, 하나 또는 복수의 특징들(X)이 고려된다.
ㆍ 특징(X)은 서비스의 등급이다.
제 1 비제한적 실시예에서, 특징(X)은 서비스 등급(Q)이다. 비제한적 실시예의 변형들에서, 서비스 등급(Q)은 데이터 레이트 또는 지터이다.
사용자 단말들이 상이한 서비스 수요들을 갖기 때문에, 이러한 사용자 단말의 특징을 고려한다.
서비스의 등급이 데이터 레이트일 때, 비제한적 예시에서 낮거나 높은 데이터 레이트일 때, 두 개의 대응하는 가중 팩터들, 즉, 낮은 레이트와 동일한 Q에 대한 Wu1, 높은 레이트와 동일한 Q에 대한 Wu2를 규정하고, Wu2 > Wu1이고, 여기서 도 3(단계 1a) DEF_Cw(ru, Wu1, Wu2)에 도시된 바와 같이 0 < Wu(Q)< 1이다.
ㆍ 특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)이다.
제 2 비제한적 실시예에서, 특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)이다.
사용자 단말들은 비제한적 예시에서 낮거나 높은 속도와 같이 상이한 이동성을 가질 수 있다. 핸드오프의 관점으로부터, 작은 셀에 연결시키는 것은 잦은 핸드오프들, 및 결과적으로 서비스 및/또는 시스템 불안정성을 초래할 수 있는 이유 때문에 높은 속도를 갖는 사용자가 작은 셀 대신에 매크로 셀에 접속되는 경우, 이러한 사용자 단말의 특징을 고려하는 것이 바람직하다.
이러한 경우에, 가중 팩터 Wu(S)를 규정하고, 상기 가중 팩터 Wu(S)는 사용자 단말의 속도(S) 및 네트워크(NTW)에 대응하는 지리적인 영역을 포함하는 주변 셀들(CI)의 형태를 고려한다.
종래의 셀룰러 네트워크들에서, 매크로 및 작은 셀들이 오버레이-언더레이 또는 분리된 아키텍처에 배치되고 셀들이 셀 밀도(말하자면, 매크로 셀 밀도 및 작은 셀 밀도) 및 셀 반경(말하자면, 매크로 셀 반경 및 작은 셀 반경)에 의해 지리적인 서비스 영역에 균일하게 및 무작위로 분배될 수 있는 것을 고려하는 경우, 사용자 속도가 주어진 시간 기간마다 각각 요구된 핸드오프들의 대응하는 평균수를 추정할 수 있다.
비제한적 예시들에서, 매크로 셀들은 약 1 ㎞의 커버리지를 갖고, 작은 셀들은 약 100 내지 200 m의 커버리지를 갖는다.
비제한적 예시에서, 모두가 매크로 및 작은 커버리지를 동시에 제공하는, CDMA 네트워크의 상부에 확립된 GSM 네트워크와 같은 다른(예를 들면, 작은, 매크로, 피코) 셀룰러 네트워크가 확립되는 지리적인 영역에서 오버레이-언더레이 네트워크가 매크로 셀룰러 네트워크로 구성된다는 것이 상기되어야 한다.
그러므로, 사용자 단말의 속도(S)가 낮거나 높을 때, 가중 팩터 Wu(S)는 (도 3(단계 1b) DEF_Cw(ru, Wu(S))에 도시된 바와 같이) 다음의 함수인 것으로 규정된다.:
- 사용자 단말(u)의 핸드오프 주파수(fHO)로서, 상기 핸드오프 주파수는 사용자 단말의 속도(S)에 의존하고, 지리적인 영역에 걸친 셀 밀도(cld)는 네트워크(NTW) 및 셀 반경 clr에 대응하는, 상기 사용자 단말(u)의 핸드오프 주파수(fHO).
- 사용자 단말(u)의 각각의 핸드오프에 의해 걸린 시간(THO). 각각의 핸드오프에 의한 비용(취해진 시간)이 알려진 표준이고 상수인 것이 주의될 것이다. 비제한적 예시에서, 이러한 시간 THO은 3G 표준에서 1 초와 같다.
따라서, 비제한적 예시에서,
Figure 112013097396529-pct00033
이어서,
Figure 112013097396529-pct00034
이다.
가중 팩터 Wu(S)는 처리량에 대해 유효한 시간을 나타내고, 이는 핸드오프가 없을 때 데이터를 송신하기 위한 이용 시간이다.
제 2 단계 2)에서, 상기 총 비용 함수(Cw)로부터 각각의 사용자 단말(u)에 대한 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00035
)를 규정하고, 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00036
)는 각각의 사용자 단말(u)에 대한 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu)를 고려하고, 사용자 단말이 접속되는 기지국의 함수이다.
식 [6]으로부터, 다음과 같은 각각의 사용자 단말(u)에 대한 후속하는 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00037
)를 규정한다:
Figure 112013097396529-pct00038
여기서:
- Wu(X)는 상기 사용자 단말(u)에 연관된 가중 팩터이고;
- Wv(X)는 다른 사용자 단말(v)에 연관된 가중 팩터이고;
- Nu는 사용자 단말(u)에서의 열잡음이고;
- I(b,u)는 기지국(b)으로부터 사용자 단말(u)로의 송신의 경로 손실이고;
- Pu는 사용자 단말(u)에 대한 송신 전력이고;
-
Figure 112013097396529-pct00039
는 다른 사용자 단말(v)로 정해진 송신으로부터의 사용자 단말(u)에 대한 간섭이고;
-
Figure 112013097396529-pct00040
는 사용자 단말(u)과 다른 사용자 단말(v) 사이의 직교성 팩터이고;
- I(b,v)는 기지국(b)으로부터 다른 사용자 단말(v)로의 송신의 경로 손실이고;
-
Figure 112013097396529-pct00041
는 상기 다른 사용자 단말(v)이 연결되는 기지국(bv)으로부터 다른 사용자 단말(v)에 수신된 신호의 전력이다.
사용자 단말(v)이 u를 포함하는 임의의 사용자 단말일 수 있다는 것이 주의될 것이다.
[7]은 다음으로 표현될 수 있다:
Figure 112013097396529-pct00042
여기서:
Figure 112013097396529-pct00043
다시 말하면,
Figure 112013097396529-pct00044
이고,
Figure 112013097396529-pct00045
이다.
Figure 112013097396529-pct00046
항은 사용자 단말(u)의 SINR이 클 경우, 작은 에너지 또는 비용의 "자기 본위의" 부분으로 생각될 수 있다는 것이 주의될 것이다. 다시 말해서, 이는 사용자 단말(u)에 의해 수신된 신호가 다른 사용자 단말(v)에 비하여 얼마나 양호한지를 말한다.
Figure 112013097396529-pct00047
항은 에너지 또는 비용의 "이타적인" 부분으로서 생각될 수 있고, 이는, P에 의해 모든 다른 단말 사용자들에 의해 초래된 간섭의 전력이 그들 자신의 기지국들(bv)로부터 수신된 간섭의 전력에 비해 작을 경우, 작다. 다시 말해서, 사용자 단말(u)이 다른 사용자 단말(v)에 대해 행할 수 있는 손실들이 얼마나 큰지를 말한다.
로컬 비용 함수
Figure 112013097396529-pct00048
는 b의 함수이고, 상기 특징은 상세한 설명에서 또한 기술되는 것과 같이 사용된다는 것이 주의될 것이다.
ㆍ 특징(X)은 서비스의 등급이다.
특징(X)이 서비스의 등급(Q)일 때, [7]로부터, 다음과 같이 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00049
)를 규정한다:
Figure 112013097396529-pct00050
이는 전체 비용 함수
Figure 112013097396529-pct00051
에 대응한다.
ㆍ 특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)이다.
특징(X)이 사용자 단말의 속도(S)일 때, 다음과 같이 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00052
)를 규정한다:
Figure 112013097396529-pct00053
이는 전체 비용 함수
Figure 112013097396529-pct00054
에 대응한다.
물론, 비제한적 실시예에서, 특징들(Q, S)은 다음과 같이 함께 결합될 수 있고:
Figure 112013097396529-pct00055
이는 전체 비용 함수
Figure 112013097396529-pct00056
에 대응한다.
제 3 단계 3)에서, 사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00057
)로 깁스 샘플러를 구동한다.
깁스 샘플러(또는 깁스 샘플링)은 하나 이상의 확률 변수들의 확률 분포로부터 일련의 샘플들을 생성하기 위한 샘플링 방법인 것이 주의될 것이다. 이는 확률론적 방법이다(즉, 난수들을 사용하는 방법, 여기서, 확률 변수는 b이고, 상태 전이는 결정론적인 방식이 아니고, 확률 분포
Figure 112013097396529-pct00058
에 의해 통제된 확률론적 방식이다.)
로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00059
)가 b의 함수일 때, 이후 기술된 확률 분포에 따라 기지국들(b)의 세트(즉, 이웃하는 기지국들의 세트) 상의 확률 변수 b를 샘플링한다. 이후에 기술된 바와 같이, 모든 사용자 단말들에 대해 깁스 샘플러를 구동할 때, 각각의 사용자 단말에 대해 연결될 수 있는 기지국(b)을 획득하고, 상기 기지국은 획득된 확률 분포에 따라 선택된다.
비제한적 실시예에서, 사용자 단말(u)을 기지국(b)에 접속시키기 위한 사용자-기지국 접속 확률(
Figure 112013097396529-pct00060
)은
Figure 112013097396529-pct00061
과 같고, 여기서:
- b는 상기 사용자(u)에 대한 이웃하는 기지국들의 세트이고;
-
Figure 112013097396529-pct00062
는 상기 사용자(u)가 상기 기지국(b)에 접속될 때 상기 사용자 단말(u)에서 고려된 로컬 비용 함수이고;
- T는 시간에 따라 일정하거나 감소되는 온도로 불리는 파라미터이다.
이러한 확률 분포는 낮은 비용들을 선호한다는 것이 주의될 것이다.
제 1 비제한적 실시예에서, 온도 T는 일정하다.
제 2 비제한적 실시예에서, 온도 T는 시간에 따라 감소되고
Figure 112013097396529-pct00063
와 같고, 여기서 t는 시간이고 T0는 일정하다.
T가 일정할 때. 네트워크는 낮은 에너지 상태들을 선호하는 정상 분포에 대한 커버리지일 것이다. 다시 말해서, 네트워크는 낮은 에너지를 갖는 네트워크 구성으로 구동될 것이다. 이러한 결과 에너지(비용)는 전체 최소점이 아닐 수 있다.
어닐링을 행함으로써, 다시 말해서, T가 시간에 따라 감소되고
Figure 112013097396529-pct00064
와 같고, 여기서 t는 시간일 때, 최소 전체 비용(Cw)의 최적의 구성에 대한 집중성을 보장한다는 것이 주의될 것이다. 네트워크는 최소 에너지의 상태(즉, 전체 비용 함수)로 구동될 것이다. 다시 말해서, 네트워크는 전체 최소점으로 구동될 것이다.
ㆍ 깁스 샘플러
이하에 설명될 바와 같이, 깁스 샘플러는 상태 전이가 사용자-기지국 접속을 말한다는 것을 의미하고, 확률 분포는 깁스의 규정된 확률(
Figure 112013097396529-pct00065
)을 따른다.
비제한적 실시예에서, 깁스 샘플러는 이하에 규정된 그래프 G상에 동작한다:
- 그래프의 노드들의 세트는 사용자 단말들(u)의 세트이고;
- 각각의 노드는 그의 사용자-기지국 접속인 상태를 갖고;
- 이러한 그래프에서 노드(u)의 이웃들의 세트는 모든 사용자들의 세트이어서(v≠u), 사용자 단말(u)에서 기지국(bv)으로부터 수신된 신호의 전력은 특정 임계치 θ보다 크다.
정보가 이웃하는 기지국들 간에 교환하지만,
Figure 112013097396529-pct00066
를 결정하기 위한 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00067
)는 다음과 같이 평가된다. 상태 전이는 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00068
)에 기초한다. 그래서 기지국(bu)가
Figure 112013097396529-pct00069
의 계수들을 결정하기 위해 몇몇 정보를 모을 필요가 있다. 이를 행하기 위해, 각각의 사용자(v∈U)는 다음의 데이터를 그의 기지국(bv)에 보고한다.
- (a) 그의 SINRv;
- (b) 그의 수신된 신호의 전력, 즉,
Figure 112013097396529-pct00070
; 및
- (c) 다른 기지국들로부터 수신된 신호의 전력, 즉,
Figure 112013097396529-pct00071
.
수집된 정보로부터, 각각의 기지국(bu)은 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00072
)를 계산할 수 있다.
깁스 샘플러를 구동할 때, 무작위로 선택된 사용자 단말(u)에 의해 임의의 초기 상태(S0)로 시작한다. 이후, 사용자 단말(u)이 어느 기지국(b)에 연결되는지를 결정하기 위해 깁스 샘플러를 구동한다. 깁스 샘플러는 무작위로 선택된 각각의 사용자 단말에 대해 수행된다. 이는 적어도 하나의 사용자-접속 확률
Figure 112013097396529-pct00073
로 되어
Figure 112013097396529-pct00074
이거나, 또는 이는 복수의 사용자-접속 확률들
Figure 112013097396529-pct00075
로 되어, 각각의 b에 대해
Figure 112013097396529-pct00076
이다.
그러므로, 상기 결과는 사용자-기지국 접속이 선택되어야 하는 확률들을 기술하는 확률 분포(
Figure 112013097396529-pct00077
의 세트)이다.
결과로서, 각각의 상태 전이에서, 깁스 샘플러는 더 가능성 있게 작은 로컬 비용 함수를 가지는 확률 변수 b를 샘플링한다.
전체 비용 함수는 최종적으로 SINR의 역수의 합으로 표현가능하고, 깁스 샘플러는 최적의 성능의 보증을 가지고 사용될 수 있다는 것이 주의될 것이다.
비제한적 예시에서, 깁스 샘플러는 기지국이 계산적으로 더 강력하고 더 많은 자원들을 갖기 때문에 기지국(b)에서 구동된다는 점이 주의된다.
다른 비제한적 실시예에서, 이는 자원 제한 문제 또는 가능한 제약들이 없는 경우 그것이 사용자 단말을 실행하고 구동하기를 바라는 경우 적용가능하다.
제 4 단계 4)에서, 낮은 로컬 비용을 선호하는 사용자-기지국 접속 확률
Figure 112013097396529-pct00078
을 선택한다.
이러한 선택은 전에 획득된 확률 분포(
Figure 112013097396529-pct00079
의 세트)에 따라 수행된다.
비제한적 예시에서, 사용자 단말이 상기 사용자-기지국 접속 확률 0.9 및 0.1 각각에 대응하는, 기지국들, 다시 말해서, b1 및 b2의 두 개의 가능한 선택들을 갖는 경우, 결과로서, 상기 사용자-기지국 접속 확률은 0.9이고, 따라서 상기 기지국(b1)은 더 높은 확률(즉, 0.9)로 선택될 것이다.
선택된 상기 사용자-접속 확률
Figure 112013097396529-pct00080
은 기지국(b)에 대응한다.
그러므로, 제 5 단계 5)에서, 선택된 사용자-기지국 접속 확률(
Figure 112013097396529-pct00081
)에 따라 상기 사용자 단말(u)을 기지국(b)에 연결시킨다.
이들 단계들 3, 4, 및 5는 무작위로 선택된 모든 다른 사용자 단말들에 반복된다.
실제로, 네트워크는 동적이고, 이는 연결 방법이 모든 시간 동안 구동, 즉, 계속해서 네트워크에 동조하고 적응될 것이라는 것을 의미한다는 것이 주의될 것이다. 그러므로, 최적화는 정지하지 않을 것이다.
사용자 단말(u)은 기지국(b)에 연결시킬 때, SINR의 값이 변한다는 것이 주의될 것이다. 이는, 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00082
)는 사용자 단말(u)이 상이한 기지국(b)에 연결될 때마다 변한다(특히 로컬 비용 함수의 간섭 요소)는 것을 의미하고, 이는 깁스 샘플러를 구동할 때 각각의 반복을 의미한다.
깁스 샘플러를 구동한 후, 결과는: 각각의 사용자 단말에 대해, (로컬 비용 함수에 기초하여) 단말이 연결될 수 있는 기지국(b)이 선택되고; 네트워크에서 전체 세트의 사용자-기지국 접속은 최적의 전체 비용으로 될 것이다.
따라서, 이러한 연결 방법은 (매크로 및 작은 셀들을 포함하는) 이종 네트워크(NTW) 내 서비스의 등급(Q) 및 사용자 단말의 속도(S)와 같은 사용자 단말의 환경 특징이 고려된 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00083
)(전체 비용 함수(Cw)는 모든 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00084
)의 합이기 때문에)로 깁스 샘플러를 구동함으로써 전체 비용 함수 Cw를 자동으로 최적화하는 것을 허용한다. 이는 분산된 방식으로 수행될 수 있고 전체 네트워크의 성능을 최적화한다. 그러므로, 이는 전체 비용 함수를 최적화하는 완전히 분산된 방식이다. 따라서, 사용자 접속 절차는 주변의 기지국들의 크기 및 형태들뿐만 아니라 모바일 사용자의 특징들(서비스 등급 + 모바일 속도)에 따라 규정된다.
상기 연결 방법은 사용자 단말(u)을 네트워크(NTW)의 기지국(b)에 연결시키기 위한 네트워크 장치(NE)에 의해 실행되고, 상기 네트워크(NTW)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 기지국들(b)을 포함한다.
상기 네트워크 장치(NE)는:
- 사용자 단말의 특징(X)을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu(X))를 사용하여 네트워크(NTW)의 모든 사용자 단말들을 통해 사용자 단말 송신 지연의 가중된 합인 전체 비용 함수(Cw)를 규정하고;
- 상기 전체 비용 함수(Cw)로부터 각각의 사용자 단말(u)에 대해 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00085
)를 규정하고, 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00086
)는 각각의 사용자 단말(u)에 대해 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu)를 고려하고, 이러한 사용자 단말이 접속되는 기지국의 함수이고;
- 사용자-기지국 접속 확률들(
Figure 112013097396529-pct00087
)을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00088
)로 깁스 샘플러를 구동하고;
- 낮은 로컬 비용을 선호하는 사용자-기지국 접속 확률(
Figure 112013097396529-pct00089
)을 선택하고;
- 선택된 사용자-기지국 접속 확률(
Figure 112013097396529-pct00090
)에 따라 상기 사용자 단말(u)을 기지국(b)에 연결시키도록 구성된다.
제 1 비제한적 실시예에서, 상기 네트워크 장치(NE)는 기지국(b)이다. 이러한 경우에, 상기 연결 방법은 중앙집중화된 방식으로 수행된다.
제 2 비제한적 실시예에서, 상기 네트워크 장치(NE)는 사용자 단말(u)이다. 이러한 경우에, 상기 연결 방법은 분산된 방식으로 수행된다.
본 발명은 전술된 실시예들에 대해 제한되지 않고 변경들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않게 행해질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 점에서, 다음의 관찰들이 행해진다.
본 발명은 전술된 애플리케이션에 비제한적인 것이 이해될 것이다.
따라서, 본 발명은 다운링크에 대해 기술되었지만, 이후에 기술되는 업링크에 적용될 수 있다.
2. 업링크
다운링크 부분 설명에서 상기 기술된 것(제 5 단계들, 깁스 샘플러, 네트워크 장치 ...)은 동일한 방식으로 업링크에 적용한다.
후속하여, 간결성의 목적을 위해, 단지 다운링크와 업링크 사이의 차이들만이 기술되고, 명확성을 위해, 다운링크 부분 설명에 기술된 몇 개의 단락들이 생각된다.
다운링크 부분 기술에서 언급된 바와 같이, 사용자 송신 지연은 사용자 처리량의 역수이다. 처리량은:
Figure 112013097396529-pct00091
에 따른 SINR로부터 규정된다.
사용자를 기지국에 접속시키기 위한 사용자-기지국 접속 확률은
Figure 112013097396529-pct00092
와 같고, 여기서:
- b는 상기 사용자에 대한 이웃하는 기지국들의 세트이다.
-
Figure 112013097396529-pct00093
는 상기 사용자가 상기 기지국에 접속될 때 상기 사용자 단말에서 고려된 로컬 비용 함수이다.
- T는 시간에 따라 일정하거나 감소되는 파라미터이다.
네트워크의 가중된 집성 송신 지연인 전체 비용 함수는:
Figure 112013097396529-pct00094
로 규정되고, 여기서, 사용자 단말(u) 및 기지국(b)에 대하여, u에서 SINR은 업링크에 대한 것으로 표현할 수 있다:
Figure 112013097396529-pct00095
여기서:
- U는 셀룰러 무선 네트워크(NTW)의 기지국들(b)의 세트에 의해 서빙되는 사용자 단말들(u)의 세트이고;
- bu는 사용자 단말(u)의 서빙 기지국이고;
- Pu는 사용자 단말(u)의 송신 전력이고;
- I(u,bu)는 사용자 단말(u)로부터 기지국(bu)으로의 송신의 경로 손실이고;
- Nu는 사용자 단말(u)에 대한 기지국(b)의 수신기에서의 열잡음(또한 수신기 잡음이라고도 불림)이고;
-
Figure 112013097396529-pct00096
는 (bu로 정해진) 사용자 단말(u)에 의해 송신된 신호에 적용하는 사용자 단말(v)의 송신에 의한 간섭이다.
상기 SINRu 식을 Cw에 대입함으로써, 업링크에 대하여:
Figure 112013097396529-pct00097
를 얻고, 여기서:
Figure 112013097396529-pct00098
는 다른 단말(v)로 정해진 송신 신호의 직교성 팩터이고;
Figure 112013097396529-pct00099
는 사용자 단말(v)의 송신 신호에 의한 사용자 단말(u)의 기지국(이는 수신기임)에서 수신된 간섭의 전력이다.
사용자 단말의 특징은 서비스의 등급 및/또는 사용자 단말의 속도이다.
업링크에 대하여, 로컬 비용 함수는:
Figure 112013097396529-pct00100
와 같고, 여기서:
- Wu(X)는 상기 사용자 단말(u)에 연관된 가중 팩터이고;
- Wv(X)는 다른 사용자 단말(v)에 연관된 가중 팩터이고;
- Nu는 사용자 단말(u)의 기지국(b)에서 열잡음(또한 수신기 잡음이라고도 불림)이고;
- I(u,b)는 사용자 단말(u)로부터 기지국(b)으로의 송신의 경로 손실이고;
- Pu는 사용자 단말(u)의 송신 전력이고;
-
Figure 112013097396529-pct00101
는 상기 사용자 단말(u)에 의해 송신된 신호에 적용하는 다른 사용자 단말(v)의 송신에 의한 간섭이고;
-
Figure 112013097396529-pct00102
는 사용자 단말(u)과 다른 사용자 단말(v) 사이의 직교성 팩터이고;
-
Figure 112013097396529-pct00103
는 상기 사용자 단말(u)로부터 다른 사용자 단말(v)이 연결되는 기지국(bv)으로의 송신의 경로 손실이고;
-
Figure 112013097396529-pct00104
는 다른 사용자 단말(v)에 의해 송신되는 기지국(b)에서 수신된 신호의 전력이다.
사용자 단말(v)은 u를 포함하는 임의의 사용자 단말일 수 있다는 것이 주의될 것이다.
다운링크 부분 기술에서 언급된 바와 같이, 비제한적 실시예들에서, 하나 또는 복수의 특징들(X)이 고려된다.
ㆍ 특징(X)은 서비스의 등급이다.
제 1 비제한적 실시예에서, 특징(X)은 서비스의 등급(Q)이다. 이러한 비제한적 실시예의 변형들에서, 서비스의 등급(Q)은 데이터 레이트 또는 지터이다.
대응하는 단락의 다운링크 부분 기술에 기술된 것들이 여기에 적용된다.
ㆍ 특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)이다.
제 2 비제한적 실시예에서, 특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)이다.
대응하는 단락의 다운링크 부분 기술에 기술된 것들이 여기에 적용된다.
다운링크 부분 기술에서 언급된 바와 같이, 상기 전체 비용 함수(Cw)로부터 각각의 사용자 단말(u)에 대해 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00105
)를 규정하고, 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00106
)는 각각의 사용자 단말(u)에 대해 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu)를 고려하고, 사용자 단말이 접속된 기지국의 함수이다.
업링크에 대해서:
Figure 112013097396529-pct00107
이도록, 각각의 사용자 단말(u)에 대해 다음의 로컬 비용 함수
Figure 112013097396529-pct00108
를 규정하고, 이는 b의 함수이고, 여기서 제 1 항은 상기 기지국(b)에서 수신된 사용자 단말(u)에 의해 송신된 신호의 SINR이 큰 경우 작은 에너지 또는 비용의 "자기 본위의" 부분으로서 생각될 수 있고, 제 2 항은 u 때문에 모든 다른 송신들(즉, v ≠ u)에 의해 초래된 간섭의 전력이 그 자신의 기지국들에서 수신된 전력에 비해 작을 경우, 작은 에너지 또는 비용의 "이타적인" 부분으로서 생각될 수 있다.
ㆍ 특징(X)은 서비스의 등급이다.
특징(X)이 서비스의 등급(Q)일 때, 업링크에 대해서:
Figure 112013097396529-pct00109
도록 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00110
)를 규정하고, 이는 전체 비용 함수:
Figure 112013097396529-pct00111
에 대응한다.
ㆍ 특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)이다.
특징(X)은 사용자 단말의 속도(S)일 때, 업링크에 대하여:
Figure 112013097396529-pct00112
이도록, 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00113
)를 규정하고,
이는 전체 비용 함수:
Figure 112013097396529-pct00114
에 대응한다.
물론, 비제한적 실시예에서, 특징들(Q, S)은 함께 결합될 수 있어,
Figure 112013097396529-pct00115
이고, 이는 전체 비용 함수:
Figure 112013097396529-pct00116
에 대응한다.
사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00117
)로 깁스 샘플러를 구동한다.
Figure 112013097396529-pct00118
이웃하는 기지국들간에 정보가 교환되지만,
Figure 112013097396529-pct00119
를 결정하기 위한 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00120
)는 다음과 같이 구해진다. 상태 전이는 로컬 비용 함수(
Figure 112013097396529-pct00121
)에 기초한다. 그래서, 업링크에서, 기지국들은
Figure 112013097396529-pct00122
의 계수들을 결정하기 위해 몇몇 정보를 수집할 필요가 있다. 이를 행하기 위해, 각각의 사용자 v∈U는 이웃하는 기지국들간에 (정보가) 교환되는 그의 Pv 값을 그의 기지국(bv)에 보고한다. 그에 의해, 기지국들은
Figure 112013097396529-pct00123
의 계수들, 즉,
Figure 112013097396529-pct00124
를 결정하기 위한 경로 손실 값들을 추정할 수 있다.
따라서, 본 발명은 작은 셀들 및 매크로 셀들의 형태와 같은 이종 기지국들에 대해서 기술되었지만, 동종 기지국들의 경우(예를 들면, 작은 셀들의 네트워크)에 적용될 수 있다.
본 발명은 전술된 실시예들에 대해 비제한적이라는 것이 이해될 것이다.
따라서, 기지국(b) 또는 사용자 단말(u)과 다른 네트워크 장치(NE)가 사용될 수 있다. 예를 들면, 연결시키는 방법의 중앙집중화된 실시예에서, 네트워크 장치(NE)는:
- 운영자들로부터 독립된 제 3 당사자인 관리 소유자(AO);
- 네트워크 관리 시스템(NMS); 또는
- 운영 지원 시스템(OSS),일 수 있다.
본 발명에 따른 방법들 및 요소들은 임의의 구현에 대해 비제한적이라는 것이 이해될 것이다.
따라서, 비제한적 실시예에서, 이진 인코딩을 사용할 수 있어서(그리고 이후 샤논식에서 log2를 사용하여) 전체 비용 함수(Cw)가:
Figure 112013097396529-pct00125
로 규정된다.
하드웨어 또는 소프트웨어의 단일 아이템이 수 개의 함수들을 실행할 수 있는 것이 제공되어, 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 둘 모두의 아이템들에 의해 연결시키는 방법의 기능들을 구현하는 다수의 방법들이 존재한다. 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 둘 모두의 아이템들의 어셈블리가 기능을 실행한다는 것을 배제하지 않는다. 예를 들면, 경로를 확립하는 단계는 단어들의 연관된 세트를 갱신하는 단계와 결합될 수 있고, 따라서, 본 발명에 따른 확립 방법(M)을 수정하지 않고 단일 기능을 형성한다.
상기 하드웨어 또는 소프트웨어 아이템들은 유선 전자 회로들에 의해 또는 각각 적절하게 프로그래밍된 컴퓨터 프로그램 제품에 의해서와 같이, 수 개의 방식들로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품(PG)은 컴퓨터 또는 네트워크 장치(NE)에 포함될 수 있고, 상기 NE는 유닛 제어(UC)를 포함하고, 상기 유닛 제어는 상기에 언급된 것과 같은 하드웨어 또는 소프트웨어 아이템들이다.
컴퓨터 프로그램 제품(PG)은 제 1 세트의 명령들을 포함한다.
따라서, 예를 들면, 컴퓨터 프로그래밍 메모리 또는 네트워크 장치(NE)에 포함된 상기 세트의 명령들은 컴퓨터 또는 네트워크 장치(NE)가 연결시키는 방법의 상이한 단계들을 실행하게 할 수 있다.
상기 세트의 명령들은 예를 들면, 디스크와 같은, 데이터 캐리어를 판독함으로써 프로그래밍 메모리에 로딩될 수 있다. 서비스 제공자는 또한, 예를 들면, 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해 이용가능한 명령들의 세트를 만들 수 있다.
따라서, 본 발명의 몇몇 실시예들은 다음의 이점들 중 하나 또는 복수를 포함할 수 있다:
- 연결시키는 방법(또한 사용자 접속 절차라고도 불림)은 핸드오프들에 의해 전체 송신 지연 및 오버헤드를 최소화하기 위해 주변의 셀들의 특징들뿐만 아니라 (타겟 서비스 및 모바일 속도와 같은) 사용자 환경을 고려하면서 분산된 방식으로 주어진 지리적인 영역 내 이용가능한 기지국들간에 사용자들의 접속/연결을 최적화한다.
최적화는 서비스의 등급(예를 들면, 타겟/기대된 데이터 레이트)와 같은 사용자 단말의 환경 특징을 사용하여 행해진다.
최적화는 핸드오프들을 가져올 수 있는 지리적인 영역을 포함하는 주변의 셀들의 형태 및 사용자 단말의 속도에 관하여 행해진다. 결과적인 최적화는 핸드오프들에 의한 전체 송신 지연 및 오버헤드를 최소화하는 것이다.
그러므로, 이는 이동 단말이 더욱 더 복잡하고 이종의 네트워크들의 환경에서 기지국들과 데이터를 교환할 수 있게 한다.
그러므로, 이는 특히 이종 네트워크들의 환경에서 사용자 환경을 고려하여, 각각의 사용자 단말에 대한 더 양호한 서비스 품질을 제공한다.
그러므로, 이는 사용자 접속 절차를 기지국들의 크기(예를 들면, 매크로 및 작은 셀들)로 최적화한다. 그러므로, 본 발명은 매크로 및 작은 셀 기지국을 구성하는 이종 형태의 기지국들을 갖는 새로운 (신생) 네트워크들의 문제들에 대처한다.
- 이는 사용자 단말이 분배된 방식으로 최상의 기지국들에 연결되는 것을 결정할 수 있게 하고 그래서 이는 네트워크(다층 네트워크들을 포함함)의 전체 기능을 최적화한다;
- 이는 전체 기능 비용을 계산하기 위한 중앙화된 조정자를 갖는 것을 (원한다면) 회피한다. 이는 로컬 측정들 및 제한된 정보 교환에 기초하고 시스템을 전체 최적의 구성의 상태로 적응적으로 구동할 수 있다. 그러므로, 네트워크에서 데이터 정보의 대량의 교환 및 큰 복잡성을 갖는 중앙집중화된 사용자-접속 방법을 회피한다.
- 이는 시스템 처리량 강화를 제공할 뿐만 아니라 네트워크에서 사용자들간에 공유하는 공정 대역폭을 또한 지원한다. 그러므로, 대규모 무선 네트워크들에 관련된 사용자-접속 절차를 갖는 것을 허용한다;
- 이는 다수의 로컬 최적 지점들을 가질 수 있는 (네트워크/전체) 비용 함수의 최적(최소) 지점을 찾는 것을 허용하고, 본 기술의 숙련자에 의해 잘 알려진 방법들(예를 들면, 힐 클라이밍 방식들(hill climbing approaches))은 최적보다 낮은 지점을 찾을 수 있다.
- 이는 다운링크 및 업링크에 적용한다.
후속하는 청구항의 임의의 참조 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 동사 "포함하다" 및 그의 활용형들은 임의의 청구항에 규정된 것들 외에 임의의 다른 단계들 또는 요소들의 존재를 배제하지 않는다는 것이 분명할 것이다. 단수의 소자 또는 단계는 이러한 소자들 또는 단계들의 복수의 존재를 배제하지 않는다.
상세한 설명 및 도면들은 본 발명의 원리들을 단순히 예시한다. 따라서, 본 기술의 숙련자들은 여기에 명시적으로 기술되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리들을 구현하고 그의 정신 및 범위내 포함되는 다수의 장치들을 생각할 수 있을 것임이 이해될 것이다. 또한, 여기에 인용된 모든 예들은 주로 독자가 본 발명의 원리들 및 사용자에 의해 기술을 진보시키기 위해 기여된 개념들을 이해하는 것을 돕기 위한 교육적인 목적들을 위해서만 표현적으로 의도되는 것이고 이러한 특별히 인용된 예시들 및 상태들로 한정하지 않는 것으로 해석되는 것이다. 더욱이, 본 발명의 원리들, 양태들, 및 실시예들을 인용하는 여기의 모든 진술들, 및 그의 특정 예시들은 그의 동등물들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 사용자 단말(u)을 네트워크(NTW)의 기지국(b)에 연결시키는 방법(M)으로서, 상기 네트워크(NTW)는 복수의 기지국들(b)을 포함하는, 상기 방법에 있어서,
    사용자 단말의 특징(X)을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu(X))를 사용하여 상기 네트워크(NTW)에서 모든 사용자 단말들에 걸쳐 사용자 단말 송신 지연들의 가중된 합인 전체 비용 함수(Cw)를 규정하는 단계;
    상기 전체 비용 함수(Cw)로부터 각각의 사용자 단말(u)에 대해 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00126
    )를 규정하는 단계로서, 상기 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00127
    )는 각각의 사용자 단말(u)에 대해 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu)를 고려하고, 상기 사용자 단말이 접속되는 상기 기지국(b)의 함수인, 상기 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00128
    )를 규정하는 단계;
    사용자-기지국 접속 확률들(
    Figure 112013097396529-pct00129
    )을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00130
    )로 깁스 샘플러를 구동하는 단계;
    낮은 로컬 비용을 선호하는 상기 사용자-기지국 접속 확률(
    Figure 112013097396529-pct00131
    )을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 사용자-기지국 접속 확률(
    Figure 112013097396529-pct00132
    )에 따라 상기 사용자 단말(u)을 기지국(b)에 연결시키는 단계를 포함하는, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 송신 지연은 사용자 처리량(ru)의 역수인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리량(ru)은
    Figure 112013097396529-pct00133
    이고, 여기서 K는 상수인 식과 동일한 샤논 용량식에 따라 SINR로부터 규정되는, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    사용자 단말(u)을 기지국(b)과 접속시키기 위한 상기 사용자-기지국 접속 확률(
    Figure 112013097520450-pct00134
    )은
    Figure 112013097520450-pct00135
    와 같고, 여기서:
    b는 상기 사용자 단말(u)에 대한 이웃하는 기지국들의 세트이고;
    Figure 112013097520450-pct00136
    은 상기 사용자 단말(u)이 상기 기지국(b)과 접속될 때 상기 사용자 단말(u)에서 고려된 로컬 비용 함수이고;
    T는 상수이거나 시간에 따라서 감소되는 파라미터인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파라미터 T는 시간에 따라 감소되고
    Figure 112013097396529-pct00137
    와 같고, 여기서 t는 시간이고 T0는 상수인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 깁스 샘플러를 구동하는 단계는 신호가 수신될 수 있는 상기 네트워크(NTW)의 상기 기지국들(b) 중 임의의 기지국에 연결된 상기 사용자 단말(u)에 대한 임의의 초기 상태로 시작하는, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 특징(X)은 서비스의 등급(Q) 및/또는 상기 사용자 단말의 속도(S)인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 서비스의 등급(Q)은 데이터 레이트, 또는 지터인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 특징(X)은 상기 사용자 단말의 속도(S)이고, 가중 팩터(Wu(X))가 규정되고, 상기 가중 팩터(Wu(X))는 상기 네트워크(NTW)에 대응하는 지리적인 영역(A)을 포함하는 주변의 셀들(CI)의 형태 및 상기 사용자 단말의 속도(S)를 고려하는, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu(X))는:
    사용자 단말(u)의 핸드오프 주파수(fHO)로서, 상기 핸드오프 주파수는 상기 사용자 단말의 속도(S), 상기 네트워크(NTW)에 대응하는 상기 지리적인 영역 위의 셀 밀도(cld), 및 셀 반경(clr)에 의존하는, 상기 사용자 단말(u)의 핸드오프 주파수(fHO); 및
    상기 사용자 단말(u)의 각각의 핸드오프에 의해 걸린 시간(THO),의 함수로서 규정되는, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로컬 비용 함수()는:
    Figure 112014103593583-pct00139

    와 같고, 여기서:
    - Wu(X)는 상기 사용자 단말(u)에 연관된 가중 팩터이고;
    - Wv(X)는 다른 사용자 단말(v)에 연관된 가중 팩터이고;
    - Nu는 상기 사용자 단말(u)에서의 열잡음이고;
    - I(b,u)는 기지국(b)으로부터 상기 사용자 단말(u)로의 송신의 경로 손실이고;
    - Pu는 상기 사용자 단말(u)에 대한 송신 전력이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00140
    는 상기 다른 사용자 단말(v)로 정해진 송신으로부터의 상기 사용자 단말(u)에 대한 간섭이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00141
    는 상기 사용자 단말(u)과 다른 사용자 단말(v) 사이의 직교성 팩터이고;
    - I(b,v)는 상기 기지국(b)으로부터 상기 다른 사용자 단말(v)로의 송신의 경로 손실이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00142
    는 상기 다른 사용자 단말(v)이 연결되는 기지국(bv)으로부터 상기 다른 사용자 단말(v)에 수신된 신호의 전력인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로컬 비용 함수(
    Figure 112014103593583-pct00143
    )는:
    Figure 112014103593583-pct00144

    와 같고, 여기서:
    - Wu(X)는 상기 사용자 단말(u)에 연관된 가중 팩터이고;
    - Wv(X)는 다른 사용자 단말(v)에 연관된 가중 팩터이고;
    - Nu는 상기 사용자 단말(u)의 기지국(b)에서의 열잡음이고;
    - I(u,b)는 상기 사용자 단말(u)로부터 상기 기지국(b)으로의 송신의 경로 손실이고;
    - Pu는 상기 사용자 단말(u)의 송신 전력이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00145
    는 상기 사용자 단말(u)에 의해 송신된 신호에 적용하는 상기 다른 사용자 단말(v)의 송신에 의한 간섭이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00146
    는 상기 사용자 단말(u)과 상기 다른 사용자 단말(v) 사이의 직교성 팩터이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00147
    는 상기 사용자 단말(u)로부터 상기 다른 사용자 단말(v)이 연결되는 기지국(bv)으로의 송신의 경로 손실이고;
    -
    Figure 112014103593583-pct00148
    는 상기 다른 사용자 단말(v)에 의해 송신되는 상기 기지국(bv)에서 수신된 신호의 전력인, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 사용자 단말(u)에서 분산된 방식으로 또는 상기 기지국(b)에서 중앙집중화된 방식으로 상기 단계들이 수행되는, 사용자 단말을 네트워크의 기지국에 연결시키는 방법.
  14. 사용자 단말(u)을 네트워크(NTW)의 기지국(b)에 연결시키기 위한 네트워크 장치(NE)로서, 상기 네트워크(NTW)는 복수의 기지국들(b)을 포함하는, 상기 네트워크 장치(NE)에 있어서,
    네트워크 요소(NME)는:
    사용자 단말의 특징(X)을 나타내는 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu)를 사용하여, 상기 네트워크(NTW)에서 모든 사용자들에 걸쳐 사용자 송신 지연들의 가중된 합인 전체 비용 함수(Cw)를 규정하고;
    상기 전체 비용 함수(Cw)로부터 각각의 사용자 단말(u)에 대한 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00149
    )를 규정하되, 상기 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00150
    )는 각각의 사용자 단말(u)에 대해 상기 사용자 단말의 환경 가중 팩터(Wu)를 고려하고, 이러한 사용자와 접속된 상기 기지국의 함수인, 상기 로컬 비용 함수(
    Figure 112013097396529-pct00151
    )를 규정하고;
    사용자-기지국 접속 확률들을 생성하기 위해 상기 로컬 비용 함수들(
    Figure 112013097396529-pct00152
    )로 깁스 샘플러를 구동하고;
    낮은 로컬 비용을 선호하는 상기 사용자-기지국 접속 확률들을 선택하고;
    상기 선택된 사용자-기지국 접속 확률(
    Figure 112013097396529-pct00153
    )에 따라 상기 사용자 단말(u)을 기지국(b)에 연결시키도록 구성되는, 네트워크 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 네트워크 장치는 기지국(b)인, 네트워크 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 네트워크 장치는 사용자 단말(u)인, 네트워크 장치.
  17. 삭제
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