KR101664524B1

KR101664524B1 - 전력 공유에 의한 기지국과 원격 단말기 간의 다운링크 통신의 최적화

Info

Publication number: KR101664524B1
Application number: KR1020127003127A
Authority: KR
Inventors: 준 유안; 모-한 퐁
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2016-10-10
Also published as: HK1170894A1; CA2767267A1; JP2013527631A; CN102714849A; EP2452529A4; KR20120055551A; EP2452529A1; CN102714849B; EP2452529B1; WO2011003185A1; JP5670448B2; RU2543489C2; RU2012103040A; BR112012000359A8; BR112012000359A2; CA2767267C

Abstract

무선 통신 시스템에서 기지국과 이동국 간의 통신에 대해 다운링크를 최적화하는 방법은 시스템의 등록된 사용자와 연관된 이동국에 대한 사용자 식별자와 지오메트리(geometry) 값을 획득하는 단계, 각각의 지오메트리 값에 응답하여 변조 제어 스킴(MCS: modulation control scheme) 전력값을 각각의 사용자와 연관시키는 단계, 전력 풀을 초기화하는 단계, 기준 MCS 전력값보다 더 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자를 고전력 사용자로서 식별하는 단계 및 고전력 사용자 각각에 대한 전력 차이를 계산하는 단계를 포함한다. 전력 차이는 각각의 고전력 사용자와 연관된 지오메트리 값과 기준 MCS 전력값과 각각 연관된 기준 지오메트리 값 간의 차이이다. 각각의 고전력 사용자와 연관된 전력 차이는, 전력 차이를 합산함으로써, 전력 풀 내에 누적된다. 기준 MCS 전력값 아래의 MCS 전력값을 갖는 사용자는 저전력 사용자로서 식별되고, 전력 풀이 고갈될 때까지 대응하는 양만큼 전력 풀이 감소되면서, 증가된 지오메트리 값이 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관된다. 그 후 새로운 MCS는 증가된 지오메트리 값에 기초하여 저전력 사용자의 적어도 일부에 대해 결정되고, 제어 정보는 새로운 MCS와 연관된 전력 레벨에서의 대응하는 새로운 MCS에 의해 식별된 변조 및 제어 스킴(scheme)을 사용하여 저전력 사용자에게 송신된다.

Description

전력 공유에 의한 기지국과 원격 단말기 간의 다운링크 통신의 최적화{OPTIMIZING DOWNLINK COMMUNICATIONS BETWEEN A BASE STATION AND A REMOTE TERMINAL BY POWER SHARING}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2008년 7월 7일에 출원된 미국 출원 61/078,520과 2009년 7월 6일에 출원된 미국 출원 61/223,148의 우선권을 주장한다.

본 출원은 무선 통신 시스템에서 전력 공유에 의해 기지국과 원격 단말기 간의 다운링크 통신 최적화, 및 보다 상세하게는 다운링크 통신 최적화를 위한 기지국 제어 전력 공유에 관한 것이다.

드래프트 IEEE 802.16m 시스템 기술 문헌, 2008년 4월 15자 IEEE 802.16m-08/003r1은 허가된 대역에서 동작하기 위한 진보된 무선 인터페이스를 제공하기 위해 IEEE 802.16 WirelessMAN-OFDMA 규격을 수정하도록 의도되었다. 이 드래프트는 IMT-Advanced 차세대 이동 통신 네트워크의 셀룰러 층 요구사항을 충족시키고, 레거시 WirelessMAN-OFDMA 장비를 위한 계속되는 지원을 제공하는 설비를 기술하도록 의도되었다. 또한, 드래프트의 목적은 보고서 국제 통신 연합(Report ITU-R) M.2072의 국제 통신 연합에 의해 기술된 것들과 같은, 미래 진보된 서비스와 응용을 지원하는데 필요한 성능 향상을 제공하는 것이었다.

그러나 드래프트에 제공된 제안은 요구되는 많은 문제를 남겼다. 예를 들면, 표준에 따른 한가지 목적은 기지국당 전체 전력 제어와 예정된 사용자에 대한 최소 신호 대 잡음 요구사항에 따라 전체 전력 리소스 단위를 최소화하는 것일 수 있다. 이 목적을 달성하는 것은 해결하기가 어려운 비선형 최적화 문제를 나타낸다. 특히 2개의 주요한 이슈, 실현가능성과 최적화가능성이 발생한다. 다시 말하면 최적 전력 계획이 실현가능하여야 한다.

본 발명의 한 양상에 따르면 무선 통신 시스템에서 기지국과 이동국 간의 통신에 대해 다운링크를 최적화하는 방법이 제공된다. 이 방법은 시스템의 등록된 사용자와 연관된 이동국에 대한 사용자 식별자와 지오메트리(geometry) 값을 획득하는 단계를 포함한다. 방법은 각각의 지오메트리 값에 응답하여 변조 제어 스킴(MCS: modulation control scheme) 전력값을 각각의 사용자와 연관시키는 단계, 전력 풀을 초기화하는 단계, 기준 MCS 전력값보다 더 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자를 고전력 사용자로서 식별하는 단계 및 고전력 사용자 각각에 대한 전력 차이를 계산하는 단계를 또한 포함한다. 전력 차이는 각각의 고전력 사용자와 연관된 지오메트리 값과 기준 MCS 전력값과 각각 연관된 기준 지오메트리 값 간의 차이이다. 방법은 전력 차이를 합산함으로써, 전력 풀 내에 각각의 고전력 사용자와 연관된 전력 차이를 누적하는 단계를 더 포함한다. 방법은 기준 MCS 전력값 아래의 MCS 전력값을 갖는 사용자를 저전력 사용자로서 식별하는 단계, 전력 풀이 고갈될 때까지 전력 풀을 대응하는 양만큼 고갈시키면서, 증가된 지오메트리 값을 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관시키는 단계, 증가된 지오메트리 값에 기초하여 저전력 사용자의 적어도 일부에 대해 새로운 MCS를 결정하는 단계, 및 제어 정보가 새로운 MCS와 연관된 전력 레벨에서의 대응하는 새로운 MCS에 의해 식별된 변조 및 제어 스킴(scheme)을 사용하여 저전력 사용자에게 송신되게 하는 단계를 더 포함한다.

지오메트리 값은 신호 대 잡음비 값을 포함할 수 있다.

신호 대 잡음비는 이동국으로부터 수신된 신호 대 잡음 값으로서 나타낼 수 있다.

MCS 전력값을 연관시키는 단계는 MCS 전력값을 지오메트리 값이 존재하는 범위에 따라 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 사용자 식별자를 지오메트리 값이 증가 또는 감소하는 순서로 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다.

증가된 지오메트리 값을 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관시키는 단계는 기준 지오메트리 값을 지오메트리가 증가하는 순서로 저전력 사용자와 연관시키는 단계를 포함할 수 있다.

기준 MCS 전력값은 다운링크 제어를 위해 요구되는 최고 MCS 전력값일 수 있다.

제어 정보가 수행될 저전력 사용자에게 송신되게 하는 단계는 기지국의 제어 시스템이 새로운 MCS 및 그와 연관된 전력 레벨을 사용하여 등록된 사용자에게 송신하기 위한 제어 패치를 포함하는 프레임을 발생하게 하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 기준 MCS 전력값에 대응하는 기준 MCS를 고전력 사용자에게 할당하는 단계 및 고전력 사용자와의 통신이 기준 MCS를 사용하여 행해지게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 하나의 양상에 따르면, 상술한 방법들 중 임의의 것을 프로세서 회로가 수행하도록 프로세서 회로에게 지시하기 위한 코드로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다.

본 발명의 또 하나의 양상에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국과 이동국 간의 다운링크 통신을 최적화하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 시스템의 등록된 사용자와 연관된 이동국에 대한 사용자 식별자 및 지오메트리 값을 수신하기 위한 입력을 포함한다. 이 장치는 또한 입력과 통신하는 프로세서 회로를 포함하고, 이 프로세서 회로는 각각의 지오메트리 값에 응답하여 변조 제어 스킴(MCS) 전력값을 각각의 사용자와 연관시키고, 전력 풀을 초기화하고, 기준 MCS 전력값보다 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자를 고전력 사용자로서 식별하고, 고전력 사용자 각각에 대한 전력 차이를 계산하도록 동작가능하게 구성된다. 전력 차이는 고전력 사용자의 각각과 연관된 지오메트리 값과 기준 MCS와 각각 연관된 기준 지오메트리 값 간의 차이이다. 프로세서 회로는 또한 전력 차이를 합산함으로써, 전력 풀 내에 각각의 고전력 사용자와 연관된 전력 차이를 누적하고, 기준 MCS 전력값 아래의 MCS 전력값을 갖는 사용자를 저전력 사용자로서 식별하고, 전력 풀이 고갈될 때까지 대응하는 양만큼 전력 풀을 고갈시키면서 증가된 지오메트리 값을 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관시키도록 동작가능하게 구성된다. 프로세서 회로는 또한 증가된 지오메트리 값에 기초하여 저전력 사용자의 적어도 일부에 대해 새로운 MCS를 결정하도록 동작가능하게 구성된다. 장치는 프로세서 회로와 통신하여 제어 정보가 새로운 MCS와 연관된 전력 레벨에서의 대응하는 새로운 MCS에 의해 식별된 변조 및 제어 스킴을 사용하여 저전력 사용자에게 송신되게 하는 신호를 제공하는 출력을 더 포함한다.

지오메트리 값은 신호 대 잡음 비 값을 포함할 수 있다.

프로세서 회로는 MCS 전력값을 지오메트리 값이 존재하는 범위에 따라 사용자와 연관시키도록 동작가능하게 구성될 수 있다.

프로세서 회로는 사용자 식별자를 지오메트리 값이 증가 또는 감소하는 순서로 분류하도록 동작가능하게 구성될 수 있다.

증가된 지오메트리 값을 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관시키는 것은 기준 지오메트리 값을 지오메트리 값이 증가하는 순서로 저전력 사용자와 연관시키는 것을 포함할 수 있다.

프로세서 회로는 새로운 MCS와 연관된 전력 레벨에서의 새로운 MCS에 따라 등록된 사용자에게 송신하기 위한 제어 패치를 포함하는 프레임을 나타내는 신호를 발생하도록 동작가능하게 구성될 수 있다.

프로세서 회로는 기준 MCS 전력값에 대응하는 기준 MCS를 고전력 사용자에게 할당하고 기준 MCS 및 연관된 전력 레벨을 사용하여 제어 패치가 고전력 사용자에게 송신되게 하도록 동작가능하게 구성될 수 있다.

장치는 무선 통신 시스템에서의 기지국을 더 포함한다.

본 발명의 다른 양상 및 특징은 첨부 도면과 관련한 본 발명의 특정 실시예의 다음 설명을 검토하면 본 기술에 통상의 지식을 가진 자에게 명백해 질 것이다.

본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 예로서만 이제부터 설명된다.
도 1은 본 발명의 양상이 구현될 수 있는 일반적인 셀룰러 통신 시스템의 블럭도.
도 2는 도 1에 도시된 기지국의 블럭도.
도 3은 도 1에 도시된 무선 단말기의 블럭도.
도 4는 도 1에 도시된 예시적인 중계국의 블럭도.
도 5는 도 2에 도시된 기지국의 일예의 OFDM 송신기의 논리적 분해의 블럭도.
도 6은 도 3에 도시된 무선 단말기의 일예의 OFDM 수신기의 논리적 분해의 블럭도.
도 7은 도 1에 도시된 셀룰러 통신 시스템에 의해 구현되고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 1에 대응하는 네크워크 아키텍쳐의 개략도.
도 8은 도 4에 도시되고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 2에 대응하는 중계국의아키텍쳐의 개략도.
도 9는 도 1에 도시되고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 3에 대응하는 셀룰러 통신 시스템의 시스템 기준 모델의 개략적 도면.
도 10은 IEEE 802.16m에 따르고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 4에 대응하는 프로토콜 구조의 개략적 도면.
도 11은 IEEE 802.16m에 따르고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 5에 대응하는 MS/BS 데이터 플레인의 처리 흐름도.
도 12는 IEEE 802.16m에 따르고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 6에 대응하는 MS/BS 제어 플레인의 처리 흐름도.
도 13은 멀티캐리어 시스템을 지원하고 IEEE 802.16m-08/003r1의 도 7에 대응하는 일반적인 프로토콜 아키텍쳐의 개략적 도면.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 1에 도시된 통신 시스템에서의 기지국과 이동국 간의 다운링크 최적화를 수행하기 위한 기지국의 제어 프로세서에 의해 실행되는 프로세스의 플로우 차트.
도 15는 도 14에 도시된 프로세스로의 데이터 입력의 표로 된 도면.
도 16은 도 14에 도시된 프로세스를 실행하는데 프로세서에 의해 사용된 기준 표.
도 17은 도 16에 도시된 기준 표에 따라 도 14에 도시된 입력에 할당된 변조제어 스킴(MCS) 전력값의 표로 된 도면.
도 18은 내림차순으로 분류되어 도시된 도 17의 표.
도 19는 전력 차이를 결정하고 상기 차이를 전력 풀에 누적하는 표로 된 도면.
도 20은 전력 풀로부터의 전력을 저전력 사용자에게 재할당하는 표로 된 도면.
도 21은 도 20에 도시된 새로운 지오메트리에 따라 새로운 MCS 전력값을 연관시키는 표로 된 도면.
도 22는 도 20에 도시된 새로운 지오메트리에 따라 타겟 변조 제어 스킴의 할당의 표로 된 도면.
도 23은 도 14에 도시된 프로세스에 의해 발생된 데이터의 표로 된 도면.
도 24는 이동국에의 전력 사용량을 최적화하기 위해 도 23에 도시된 데이터를 포함하는 OFDMA 프레임의 개략적 도면.
도 25는 본 발명의 제2 실시예에 따라, 전력 차이를 계산하고 이러한 전력 차이를 전력 풀에 누적하는 표로 된 도면.
도 26은 제2 실시예에 따라, 저전력 사용자의 지오메트리를 증가시키기 위해 전력 풀로부터의 전력을 저전력 사용자에게 할당하는 표로 된 도면.
도 27은 제2 실시예에 따라, 각각의 사용자와 연관된 새로운 타겟 지오메트리 값의 표로 된 도면.
도 28은 새로운 MCS 전력값을 도 27의 새로운 지오메트리 값과 연관시키고 새로운 MCS 전력값에 따라 타겟 변조 제어 스킴을 연관시키는 표로 된 도면.
도 29는 본 발명의 제2 실시예에 따라 도 14의 프로세스를 실행함으로써 발생된 출력 데이터의 표로 된 도면으로서, 도 29에 도시된 출력 데이터는 이동국에의 전력 사용량을 최적화하는 새로운 변조 제어 스킴을 통신하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따라 도 24에 도시된 OFDMA 프레임 내에 포함된다.
유사한 참조 번호가 다른 도면에서 유사한 구성요소를 표시하기 위해 사용된다.

무선 시스템 개관

도면들을 참조하면, 도 1은 다중 셀(12) 내에서 무선 통신을 제어하는 기지국 제어기(BSC)(10)를 도시한 것으로, 셀은 대응하는 기지국(BS)(14)에 의해 서빙된다. 일부 구성에서, 각각의 셀은 다중 섹터(13) 또는 존(도시 안됨)으로 더 분할된다. 일반적으로, 각각의 기지국(14)은 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 신호 변조 스킴을 사용하여 대응하는 기지국(14)과 연관된 셀(12) 내에 있는 이동국(MS) 및/또는 무선 단말기(16)와 통신을 용이하게 한다.

기지국(14)에 대한 이동국(16)의 이동은 채널 상태의 상당한 요동을 야기시킨다. 도시된 바와 같이, 기지국(14) 및 이동국(16)은 통신을 위한 공간 다이버시티를 제공하기 위해 다중 안테나를 포함할 수 있다. 일부 구성에서는, 중계국(15)이 기지국(14)와 이동국(16) 간의 통신을 도와 준다. 이동국(16)은 셀(12), 섹터(13), 존(도시 안됨), 기지국(14) 또는 중계국(15) 중 어느 것으로부터 셀(12), 섹터(13), 존(도시 안됨), 기지국(14) 또는 중계국(15) 중 다른 것으로 핸드 오프될 수 있다. 일부 구성에서는, 기지국(14)은 서로와 그리고 백홀 네트워크(11)를 통해 다른 네트워크(코어 네트워크 또는 인터넷 등, 둘다 도시 안됨)와 통신한다. 일부 구성에서는, 기지국 제어기(10)는 필요하지 않다.

기지국

도 2를 참조하면, 기지국(14)의 예가 도시된다. 기지국(14)은 일반적으로 제어 시스템(20), 베이스밴드 프로세서(22), 송신 회로(24), 수신 회로(26), 다중 송신 안테나(28), 및 네트워크 인터페이스(30)를 포함한다. 수신 회로(26)는 이동국(16, 도 3에 도시됨) 및 중계국(15, 도 4에 도시됨)에 의해 제공된 하나 이상의 원격 송신기로부터의 정보를 갖는 무선 주파수 신호를 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시 안됨)는 처리를 위해 수신된 신호로부터의 광대역 간섭을 증폭하여 제거하도록 협력할 수 있다. 하향 변환 및 디지털화 회로(도시 안됨)는 필터링되어 수신된 신호를 중간 또는 베이스밴드 주파수 신호로 하향 변환하며, 그 후 이 신호는 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다.

베이스밴드 프로세서(22)는 수신된 신호에서 전달된 정보 또는 데이터 비트를 추출하기 위해 디지털화된 스트림을 처리한다. 이러한 처리는 전형적으로 복조, 디코딩, 및 에러 정정 동작을 포함한다. 이와 같이, 베이스밴드 프로세서(22)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 주문형 반도체(ASIC)에서 구현될 수 있다. 정보는 다음에 네트워크 인터페이스(30)을 통해 무선 네크워크를 거쳐 보내지거나, 직접 또는 중계국(15) 중 하나의 도움으로 기지국(14)에 의해 서비스되는 이동국(16) 중 다른 것에 송신된다.

송신 기능을 수행하기 위해, 베이스밴드 프로세서(22)는 제어 시스템(20)의 제어하에 네트워크 인터페이스(30)로부터, 음성, 데이터, 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하여, 송신을 위한 인코딩된 데이터를 생성한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(24)에 출력되며, 원하는 송신 주파수 또는 주파수들을 갖는 하나 이상의 캐리어 신호에 의해 변조된다. 전력 증폭기(도시 안됨)는 변조된 캐리어 신호를 송신하기에 적절한 레벨로 증폭하고, 변조된 캐리어 신호를 정합 네트워크(도시 안됨)를 통해 송신 안테나(28)로 전달한다. 변조 및 처리에 대한 상세는 이후 보다 상세히 설명된다.

이동국

도 3을 참조하면, 이동국(16)의 예가 도시된다. 기지국(14)과 유사하게, 이동국(16)은 제어 시스템(32), 베이스밴드 프로세서(34), 송신 회로(36), 수신 회로(38), 다중 수신 안테나(40), 및 사용자 인터페이스 회로(42)를 포함한다. 수신 회로(38)는 기지국(14) 및 중계국(15) 중 하나 이상으로부터의 정보를 갖는 무선 주파수 신호를 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시 안됨)는 처리를 위해 신호로부터의 광대역 간섭을 증폭하여 제거하도록 협력할 수 있다. 하향 변환 및 디지털화 회로(도시 안됨)는 필터링되어 수신된 신호를 중간 또는 베이스밴드 주파수 신호로 하향 변환하며, 그 후 이 신호는 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다.

베이스밴드 프로세서(34)는 신호에서 전달된 정보 또는 데이터 비트를 추출하기 위해 디지털화된 스트림을 처리한다. 이러한 처리는 전형적으로 복조, 디코딩, 및 에러 정정 동작을 포함한다. 베이스밴드 프로세서(34)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 주문형 반도체(ASIC)에서 구현될 수 있다.

송신을 위해, 베이스밴드 프로세서(34)는 제어 시스템(32)으로부터, 음성, 비디오, 데이터, 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하며, 송신을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(36)에 출력되며, 원하는 송신 주파수 또는 주파수들로 하나 이상의 캐리어 신호를 변조하기 위해 변조기에 의해 사용된다. 전력 증폭기(도시 안됨)는 변조된 캐리어 신호를 송신하기에 적절한 레벨로 증폭하여, 변조된 캐리어 신호를 정합 네트워크(도시 안됨)를 통해 수신 안테나(40)로 전달한다. 본 기술에 통상의 지식을 가진 자가 이용할 수 있는 다양한 변조 및 처리 기술이 이동국(16)과 기지국(14) 사이에서, 직접적으로 또는 중계국(15)을 통해 신호 송신을 위해 사용될 수 있다.

OFDM 변조

OFDM 변조에서, 송신 대역은 다중 직교 캐리어파로 분할된다. 각각의 캐리어파는 송신될 디지털 데이터에 따라 변조된다. OFDM이 송신 대역을 다중 캐리어로 분할하기 때문에, 캐리어 당 대역폭은 감소하고 캐리어 당 변조 시간은 증가한다. 다중 캐리어가 병렬로 송신되기 때문에, 임의의 주어진 캐리어 상에서의 디지털 데이터, 또는 심볼의 송신 속도는 단일 캐리어가 사용되는 때보다 낮다.

OFDM 변조는 송신될 정보에 대한 역 패스트 푸리에 변환(IFFT)의 사용을 포함한다. 복조를 위해, 패스트 푸리에 변환(FFT)이 수신된 신호에 대해 수행되어 송신된 정보를 복구한다. 실제로, IFFT와 FFT는 각각 역 이산 푸리에 변환(IDFT) 및 이산 푸리에 변환(DFT)을 포함하는 디지털 신호 처리에 의해 제공된다. 따라서, OFDM 변조의 특성화되는 특징은 직교 캐리어파가 송신 채널 내의 다중 대역에 대해 발생된다는 것이다. 변조된 신호는 비교적 낮은 송신 속도를 갖고 그들 각각의 대역 내에 머무를 수 있는 디지털 신호이다. 개별적인 캐리어파가 디지털 신호에 의해 직접 변조되지 않는다. 대신에, 모든 캐리어파는 IFFT 처리에 의해 한 번에 변조된다.

동작시, OFDM은 바람직하게는 기지국(14)으로부터 이동국(16)으로의 적어도 다운링크 송신을 위해 사용된다. 기지국(14) 각각에는 "n"개(n>=1)의 송신 안테나(28)가 구비되고, 이동국(16) 각각에는 "m"개(m>=1)의 수신 안테나(40)가 구비된다. 특히, 각각의 안테나는 적절한 듀플렉서 또는 스위치를 사용하여 수신 및 송신 용으로 사용될 수 있고 단지 명료하게 하기 위해 표시된다.

중계국(15)이 사용될 때, OFDM은 바람직하게는 기지국(14)으로부터 중계국으로 그리고 중계국으로부터 이동국(16)으로의 다운링크 송신을 위해 사용될 수 있다.

중계국

도 4를 참조하면, 예시적인 중계국(15)이 도시된다. 기지국(14), 및 이동국(16)과 유사하게, 중계국(15)은 제어 시스템(132), 베이스밴드 프로세서(134), 송신 회로(136), 수신 회로(138), 다중 안테나(130), 및 중계 회로(142)를 포함한다. 중계 회로(142)는 중계국(15)이 기지국(14) 중 하나와 이동국(16) 중 하나 간의 통신을 지원하게 한다. 수신 회로(138)는 기지국(14) 및 이동국(16) 중 하나 이상으로부터의 정보를 갖는 무선 주파수 신호를 수신한다. 저잡음 증폭기 및 필터(도시 안됨)는 처리를 위해 신호로부터의 광대역 간섭을 증폭하여 제거하도록 협력할 수 있다. 하향 변환 및 디지털화 회로(도시 안됨)는 필터링되어 수신된 신호를 중간 또는 베이스밴드 주파수 신호로 하향 변환하며, 그 후 이 신호는 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다.

베이스밴드 프로세서(134)는 신호에서 전달된 정보 또는 데이터 비트를 추출하기 위해 디지털화된 스트림을 처리한다. 이러한 처리는 전형적으로 복조, 디코딩, 및 에러 정정 동작을 포함한다. 베이스밴드 프로세서(134)는 일반적으로하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 주문형 반도체(ASIC)에서 구현될 수 있다.

송신을 위해, 베이스밴드 프로세서(134)는 제어 시스템(132)으로부터, 음성, 비디오, 데이터, 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는 디지털화된 데이터를 수신하며, 송신을 위해 인코딩한다. 인코딩된 데이터는 송신 회로(136)에 출력되며, 원하는 송신 주파수 또는 주파수들로 하나 이상의 캐리어 신호를 변조하기 위해 변조기에 의해 사용된다. 전력 증폭기(도시 안됨)는 변조된 캐리어 신호를 송신하기에 적절한 레벨로 증폭하며, 변조된 캐리어 신호를 정합 네트워크(도시 안됨)를 통해 안테나(130)로 전달한다. 상술한 바와 같이, 본 기술에 통상의 지식을 가진 자가 이용가능한 다양한 변조 및 처리 기술이 이동국(16)과 기지국(14) 사이에서, 직접적으로 또는 중계국(15)을 통해 간접적으로 신호 송신을 위해 사용될 수 있다.

도 5를 참조하여, 논리적 OFDM 송신 아키텍쳐가 설명될 것이다. 도 1을 참조하면, 초기에, 기지국 제어기(10)는 이동국(16) 중 여러 이동국들에 송신될 데이터를 직접 또는 중계국(15) 중 하나의 도움으로 기지국(14)에 보낼 것이다. 기지국(14)은 이동국(16)과 연관된 채널 품질 표시자(CQI)를 사용하여 송신을 위한 데이터를 스케쥴하고 스케쥴된 데이터를 송신하기 위해 적절한 코딩 및 변조를 선택한다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 스케쥴된 사용자 및 그들의 지오메트리 또는 신호 대 잡음비(SNR)의 지식은 주어진 OFDM 프레임을 위한 변조 및 코딩 스킴(MCS)을 할당하는데 사용된다. CQI는 이동국(16)에 의해 직접 제공되거나 또는 이동국에 의해 제공된 정보에 기초하여 기지국(14)에 의해 결정될 수 있다. 어느 경우에나, 이동국(16) 각각에 대한 CQI는 채널 진폭(또는 응답)이 OFDM 주파수 대역에 걸쳐 변화하는 정도의 함수이다. CQI는 예를 들어 이동국(16) 중 하나에서 수신된 신호의 신호 대 잡음비를 나타내는 신호 대 잡음비와 같은 지오메트리 값을 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제어 시스템(20), 베이스밴드 프로세서(22) 및 송신 회로(24)가 기능적으로 보다 상세히 도시된다. 다른 것들 중에서, 제어 시스템(20)은 네트워크층을 통신 시스템의 물리층과 인터페이스하기 위해, 도 10에 폭넓게 도시된 매체 액세스 제어 기능을 구현한다. 따라서, 제어 시스템(20)은 네트워크층 데이터 입력(200) 및 사용자 ID/지오메트리 입력(202)을 포함한다. 이들 입력은 인터페이스 프로세서(도시 안됨)가 제어 시스템(20)이 사용하기 위한 데이터를 넣을 수 있는 레지스터(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 네트워크층 데이터 입력(200)에서 수신된 데이터는 무선 시스템을 통해 사용자들 간에 통과될 수 있는 비디오, 오디오 등과 같은 데이터를 포함한다. 사용자 ID/지오메트리 입력(202)에서 수신된 데이터는 수신 회로(26)으로부터 수신되고 사용자 식별 데이터 및 무선 시스템에 등록된 대응하는 식별된 사용자와 연관된 지오메트리 데이터를 포함한다.

무선 시스템에 등록하는 것은 사용자의 엔트리를 예를 들어 기지국(14) 중 하나에 의해 서빙되는 셀(12) 중 하나로 로깅하는 것과 같은 종래의 방식에 의해 이루어질 수 있다. 지오메트리 데이터는 이동국(16) 중 하나의 이동국 자체에 의해 제공된 신호 대 잡음비 정보를 포함할 수 있거나, 또는 이동국 내의 GPS 수신기와 같은 위치 고정 기능에 의해 또는 기지국(14)에 의해 수행된 위치 외삽 기술을 통해 제공될 수 있다. 어느 경우에나 지오메트리 데이터는 신호를 이동국 중 하나에 송신하는데 사용된 전력을 본질적으로 나타낸다.

제어 시스템(20)은 제어 시스템의 상술한 미디어 매체 제어 양상의 기능을 실행하고 본 발명의 실시예에 따라 다운링크 최적화를 달성하기 위해 소정의 추가 기능을 실행하는 프로세서 회로(21)를 포함한다. 한 실시예에서 이들 추가 기능은 도 10에 도시된 무선 리소스 관리 및/또는 스케쥴링 및 리소스 멀티플렉싱을 달성하기 위해 제공된 기능성을 증가함으로써 제공될 수 있다.

한 실시예에서, 프로세서 회로(21)는 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되고 프로세서 회로에 의해 실행될 수 있는 코드들에 의해 제어된다. 이들 코드는 도 14에 도시된 기능 블럭에 의해 나타낼 수 있다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따라, 기지국(14) 중 하나 내의 프로세서 회로(21)에 의해 실행되는 프로세스가 일반적으로 참조 번호(210)로 도시된다.

프로세스는 프로세서 회로(21)에게 도 5에 도시된 사용자 ID/지오메트리 입력(202)으로부터 사용자 ID 및 지오메트리 값을 획득하라고 지시하는 블럭(212)에서 시작한다. 도 15를 참조하면, 사용자 ID 및 지오메트리 값은 예를 들어, 일반적으로 참조 번호 (214)로 도시된 바와 같이, 표에 표시될 수 있는데, 여기서 본질적으로 사용자 ID 및 대응하는 지오메트리는 번호쌍으로서 제공된다. 도 14을 다시 참조하면, 블럭(216)은 프로세서 회로에게 각각의 지오메트리 값에 응답하여 변조 제어 스킴(MCS) 전력값을 각각의 사용자와 연관시키라고 지시한다.

이것을 하기 위해, 도 16을 참조하면, 프로세서 회로(21)는 지오메트리 범위 열(220), MCS 전력값 열(222) 및 MCS 열(224)을 포함하는 기준 표(218)를 유지한다. 지오메트리 범위 열(220)은 MCS 전력값 열(222)의 동일한 행 상의 대응하는 MCS 전력값과 연관될 지오메트리 값의 범위를 나타내는 번호가 매겨진 쌍을 포함하는 행들을 포함한다. 그러므로, 예를 들어 지오메트리 범위 0-1.9는 MCS 전력값 1과 연관된다. 또한, MCS 열(224)은 변조 및 코딩 스킴을 동일한 행 상의 각각의 지오메트리 범위 및 MCS 전력값과 연관시킨다. 그러므로, 예를 들어, 지오메트리 범위 0-1.9 및 MCS 전력값 1은 변조 및 코딩 스킴 QPSK 1/16과 연관된다. 그러므로, 참조 번호(214)로 도시된 표로부터의 지오메트리가 주어지면, 지오메트리가 해당하는 범위는 행을 결정하기 위해 지오메트리 범위 열(220)에서 구해질 수 있고, 그 행으로부터 대응하는 MCS 전력값이 MCS 전력값 열(222)에서 구해질 수 있고 대응하는 변조 및 코딩 스킴이 MCS 열(224)에서 구해질 수 있다.

도 17을 참조하면, 도 15에 도시된 8개의 예시적인 사용자 각각에 대한 지오메트리 값을 사용하여, MCS 전력값이 도 17에 참조 번호(226)로 도시된 바와 같이 할당된다.

도 14를 다시 참조하면, 블럭(228)은 프로세서에게 전력 풀을 초기화하라고 지시한다. 전력 풀은 간단히 프로세서 회로(21)로 하여금 메모리 내의 전력 풀 버퍼를 설정하게 함으로써 구현될 수 있다. 전력 풀 버퍼는 도 19에 참조 번호(240)로 도시된다.

다음에, 블럭(230)은 프로세서 회로(21)에게 기준 MCS 전력값보다 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자를 식별하라고 지시한다. 기준 MCS 전력값은 복수의 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 이것은 다른 알고리즘의 제어하에 다른 프로세서 회로 또는 동일한 프로세서 회로(21)에 의해 재프로그램되거나 공급될 수 있다. 도시된 실시예에서, 기준 MCS 전력값은 도 16에 도시된 기준 표(218)에 리스트된 MCS 전력값 중 하나이다. 본 실시예에서, 다운링크 통신에 적합한 미리 정해진 최고 MCS 전력값이 선택되고 본 실시예에서는 MCS 전력값이 QPSK 1/4 변조 및 코딩 스킴에 대응하고 5.2-6.4의 지오메트리 범위에 대응하는, 4이다. 본 실시예에서 지오메트리 범위의 엔드 포인트는 기준 지오메트리 값을 설정한다. 예를 들어, 기준 지오메트리 값은 4의 MCS 전력값에 대해 5.2일 수 있다.

도 14을 다시 참조하고 도 18을 더 참조하면, 기준 MCS 전력값보다 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자의 용이한 식별을 가능하게 하기 위해서 사용자 ID 및 지오메트리를 나타내는 번호쌍이 지오메트리가 상승 또는 하강하는 순서로 분류될 수 있다. 도 18에 도시된 실시예에서, 지오메트리 값은 내림차순으로 분류된다.

도 14를 참조하면, 블럭(232)은 프로세서 회로(21)로 하여금 고전력 사용자 각각에 대한 전력 차이를 계산하게 하고, 전력 차이는 주어진 고전력 사용자와 연관된 지오메트리 값과 기준 지오메트리 값 간의 차이이다. 이것은 분류된 사용자 ID, 고전력 사용자에 대한 MCS 전력값 및 지오메트리 터플(tuple)이 기준 지오메트리 값의 부분적 열에 인접하여 도시되고, 더 인접하게는 전력 차이 값의 열(236)과 이러한 전력 차이 값을 구하는데 사용된 계산의 표시가 있는 도 19에서 가장 잘 알 수 있다.

도 14를 다시 참조하면, 블럭(238)은 프로세서 회로(21)에게 전력 풀에 전력 차이를 누적하라고 지시한다. 도 19를 참조하면, 전력 풀의 내용은 참조 번호(240)으로 일반적으로 도시된 전력 풀 버퍼 내에 저장되고 본 실시예에서는 총 11.9 지오메트리 단위에 달한다. 이것은 11.9 지오메트리 단위가 기지국(14)에 의해 서빙되는 고전력 사용자에 의해 사용되는 초과 전력을 나타내고, 이는 고전력 사용자가 변조 및 코딩 스킴 및 기준 지오메트리 값과 연관된 전력을 사용할 것이 지시되었고 저전력 사용자가 변조 및 코딩 스킴 및 제어 송신 신뢰성 및 전력 효율을 개선하도록 보다 양호한 지오메트리 값을 제공할 연관된 전력을 사용할 것이 지시된 경우 그들의 지오메트리를 개선하기 위해 동일한 기지국에 의해 서빙되는 다른 사용자에 의해 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 도 14를 다시 참조하면, 블럭(242)은 프로세서 회로(21)에게 기준 MCS 전력값보다 적은 MCS 전력값을 갖는 사용자를 식별하라고 지시한다. 도 18, 19 및 20을 참조하면, 도시된 표의 하반부의 4명의 사용자는 저전력 사용자라는 것을 알 수 있다. 도 14를 참조하면, 블럭(244)은 프로세서 회로(21)에게 전력 풀이 고갈될 때까지 대응하는 양만큼 전력 풀을 고갈시키면서 증가된 지오메트리 값을 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관시키라고 지시한다. 이것은 도 20으로부터 가장 잘 알 수 있는데, 여기에서, 저전력 사용자의 지오메트리 값은 그 사용자에 대한 감산량을 얻도록 기준 지오메트리 값으로부터 감산되며, 이 감산량은 그 사용자의 지오메트리를 기준 지오메트리 값까지 올리는 것을 시도하기 위해 그 사용자에게 할당될 수 있는 전력 풀의 일부를 나타낸다. 그러므로, 예를 들어, 사용자 7, 3, 5, 및 4 각각은 각각의 감산량을 갖는데, 그 총합은 7.5까지 달하고, 도 19에 도시한 전력 풀 버퍼(240)에 저장된 11.9보다 적다. 그러므로, 고전력 사용자가 기준 지오메트리(5.2)에 대응하는 새로운 타겟 지오메트리를 갖게 된다면, 저전력 사용자도 기준 지오메트리 값에 대응하는 타겟 지오메트리를 갖게 되고 여유의 전력이 있을 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 14를 다시 참조하면, 블럭(246)은 프로세서 회로(21)에게 증가된 지오메트리 값, 즉, 저전력 사용자와 현재 연관된 타겟 지오메트리 값(5.2)에 기초하여 저전력 사용자에 대해 새로운 변조 코딩 스킴 및 연관된 전력을 결정하라고 지시한다. 따라서, 5.2의 타겟 지오메트리가 4의 MCS 전력값과 연관되기 때문에, MCS 전력값 4는 이제 도 21에서 알 수 있는 바와 같이 사용자 각각과 연관된다. 각 사용자에 연관된 MCS 전력값을 알면, 대응하는 타겟 MCS가 도 16에 도시된 기준 표(218)로부터 결정될 수 있고 대응하는 새로운 변조 코딩 스킴은 도 22에 도시된 것과 같이 대응하는 사용자와 연관된다. 그러므로, 사용자 ID 및 대응하는 새로운 변조 코딩 스킴을 나타내는 출력 데이터 및 연관된 MCS 전력 레벨은 도 23에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.

도 14를 참조하면, 블럭(248)은 프로세서 회로에게 도 22에 도시된, 새로운 MCS와 연관된 전력 레벨에서 대응하는 새로운 변조 및 제어 스킴에 의해 식별된 변조 및 제어 스킴을 사용하여 저전력 사용자(및 또한 고전력 사용자)에 제어 정보가 송신되게 하는 신호를 생성하라고 지시한다. 이들 신호는 도 24에 도시된 것과 같은 종래의 서브-맵 버스트 프레임의 형태로 생성될 수 있으며, 도 24에 참조 번호 250으로 도시된 적어도 하나의 제어 패치는 사용자를 식별하는 정보 및 이동국(16)과의 제어 통신을 위해 기지국(14)에 의해 사용될 대응하는 변조 및 제어 스킴을 포함한다. 도 5를 다시 참조하면, 이 프레임은 스케쥴된 데이터(44)로서 송신 회로(24)에 제공된다.

상술한 실시예에서, 기준 지오메트리 값, 기준 MCS 전력값 및 대응하는 기준 MCS가 미리 정해졌다. 그러나 본 발명의 제2 실시예에 따라, 아래에 논의되는 바와 같이, 사용자의 지오메트리에 따라 기준 지오메트리 값, 기준 MCS 및 기준 MCS 전력값을 설정하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 사용자 ID, 지오메트리 값 및 MCS 전력값 터플을 지오메트리 값에 의해 분류한 후, 10의 최고 지오메트리 값이 도 16에 도시된 기준 표(218)과 비교되어 MCS 전력값은 5이고, 대응하는 MCS는 QPSK 1/2이고, 이 MCS 전력값에 대한 지오메트리 범위의 하단은 6.5이라는 것을 결정할 수 있다. 따라서, 예를 들어 도 14의 블럭(216)을 실행한 후에, 여기서 MCS 및 MCS 전력값은 각각의 사용자와 연관되며, 프로세서 회로(21)는 지오메트리 범위를 결정하기 위해 사용자의 최고 지오메트리 값을 도 16에 도시된 기준 표 내의 지오메트리 범위값과 비교함으로써 최고 MCS를 구하라고 프로세서 회로에 지시하는 선택 블럭(217)을 실행하라고 지시받을 수 있다. 다음에, 지오메트리 범위가 알려지면, 기준 표(218)로부터 대응하는 MCS 전력값이 알려지고 대응하는 최고 MCS가 알려진다.

다음에 프로세서 회로(21)는 프로세서 회로로 하여금 블럭(217)에서 구해진 최고 MCS를 기준 MCS로서 할당하고 기준 표(218)로부터의 대응하는 MCS 전력값을 기준 MCS 전력값으로서 할당하고, 그 최고 MCS 전력값과 연관된 지오메트리 범위의 하단을 기준 지오메트리 값으로서 할당하게 하는 블럭(229)으로 향한다. 다음에, 처리는 블럭(230)에서 상술한 바와 같이 계속된다. 도 14 및 도 25를 참조하면, 기준 지오메트리(6.5)가 제 1 실시예의 초기에 미리 정해진 기준 지오메트리(5.2)보다 훨씬 높고 따라서 전력 풀에의 추가가 훨씬 낮아서, 전력 풀 버퍼(240)에 도시된 바와 같이, 6.7의 총 전력 풀 값에 달한다.

도 14 및 26을 참조하면, 프로세서 회로(21)가 전력 풀이 고갈될 때까지 증가된 지오메트리 값을 저전력 사용자의 적어도 일부와 연관시키는 블럭(244)으로 향할 때, 프로세서 회로는 최소 지오메트리 값(이 경우에 1.5)을 갖는 사용자로 시작하고 대응하는 사용자(사용자 4)에게 6.5의 기준 지오메트리 값과 동일한 타겟 지오메트리를 제공하기를 시도하기 위해 도 25에 도시된 전력 풀 버퍼(240)에 저장된 전력 풀로부터 취해져야 하는 양(5.0)을 계산한다. 전력 풀로부터 5.0 지오메트리 단위를 취한 후, 1.7 전력 단위가 남겨지고 이들은 다음의 최고 지오메트리 값을 갖는 사용자, 이 경우에 사용자 5에 할당될 수 있다. 그러나 사용자 5는 2.8의 현재의 지오메트리 값만을 갖고, 전력 풀로부터의 1.7이 이 2.8에 더해지면 결과는 4.5이다. 4.5의 이 새로운 지오메트리 값은 여전히 2.8의 원래의 지오메트리 값보다 증가한 것이고 따라서 4.5의 새로운 타겟 지오메트리 값이 사용자 5와 연관된다. 그러므로, 사용자 4 및 5에는 증가된 타겟 지오메트리 값이 주어진다.

이제 도 27을 참조하면, 기준 지오메트리 값이 고전력 사용자와 연관되어 있고 사용자 7 및 3의 타겟 지오메트리가 4.7로 동일하게 남아 있는 반면 2명의 가장 낮은 저전력 사용자는 그들의 타겟 지오메트리 값이 증가하게 된다. 따라서, 여러 사용자가 다른 타겟 지오메트리를 갖지만, 저전력 사용자의 적어도 둘은 그들의 타겟 지오메트리가 증가하게 된다. 이들 새로운 타겟 지오메트리 및 도 16에 도시된 기준 표(218)를 사용하여, 도 14의 블럭(246)이 새로운 타겟 지오메트리를 기준 표의 지오메트리 범위와 비교하도록 실행된다. 대응하는 MCS 전력값은 고전력 사용자에 대해서 그리고 저전력 사용자 중 한번 최저이었던 사용자 4에 대해 5이고 3의 MCS 전력값은 사용자 7 및 3에 대해 유지되고(즉 변화 없음), 3의 MCS 전력값이 사용자 5와 연관되어, 원래의 MCS 전력값보다 1의 MCS 전력값이 증가한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이들 사용자에 대한 새로운 MCS가 고전력 사용자에 대해서는 그대로 남고 저전력 사용자 중 최저 사용자에 대해서는 고전력 사용자와 동일한 것으로 증가되고 저전력 사용자 중 두번째로 낮은 사용자(사용자 5)에 대해 한 카테고리만큼 증가되고 MCS는 사용자 7 및 3에 대해 동일하게 남는다. 그러므로, 저전력 사용자의 적어도 일부는 그들의 MCS가 증가하게 된다.

도 29를 참조하면, 새로운 MCS 및 새로운 MCS 전력값을 각각의 사용자와 연관시키는 출력 데이터 표가 도시되며, 도 24에 도시된 프레임의 제어 패치(250)를 정의하고, 새로운 MCS 및 새로운 MCS와 연관된 전력값을 사용하여 제어 패치를 송신 회로가 송신하게 하도록 도 5에 도시된 제어 시스템(20)으로부터 송신 회로(24)에 송신되는 신호를 발생하는데 사용된다. 도 24에 도시된 프레임은 스케쥴된 데이터(44)로 불릴 수 있다.

스케쥴된 데이터를 이동국으로 송신

도 1 및 5를 참조하면, 스케쥴된 데이터(44)는 비트의 스트림이고 이 스트림은 데이터 스크램블링 로직(46)을 사용하여 데이터와 연관된 피크-평균 전력비를 감소시키는 방식으로 스크램블된다. 스크램블된 데이터에 대한 순환 중복 검사(CRC)가 결정되고 CRC 가산 로직(48)을 사용하여 스크램블된 데이터에 첨부된다. 다음에, 채널 코딩이 채널 인코더(50)을 사용하여 수행되어 이동국(16)에서의 복구 및 에러 정정을 용이하게 하기 위해 데이터에 중복을 효과적으로 가산한다. 이동국(16) 중 특정한 한 이동국에 대한 채널 코딩은 특정한 이동국과 연관된 CQI에 기초한 것이다. 일부 구현에서는, 채널 인코더(50)는 공지된 터보 인코딩 기술을 사용한다. 인코딩된 데이터는 다음에 인코딩과 연관된 데이터 확장을 보상하기 위해 레이트 매칭 로직(52)에 의해 처리된다.

비트 인터리버 로직(54)은 연속 데이터 비트의 손실을 최소화하기 위해 인코딩된 데이터 내의 비트를 체계적으로 재정렬한다. 재정렬된 데이터 비트는 맵핑 로직(56)에 의해 선택된 베이스밴드 변조에 따라 대응하는 심볼로 체계적으로 맵핑된다. 바람직하게는, 직각 진폭 변조(QAM) 또는 직각 위상 시프트 키(QPSK) 변조가 사용된다. 변조의 정도는 도 14-29와 관련하여 위에 논의된 것과 같은 특정한 이동국과 연관된 CQI에 기초하여 선택된다. 심볼은 주파수 선택 페이딩에 의해 야기된 주기적 데이터 손실에 대한 송신된 신호의 면역성을 더욱 강화하기 위해 심볼 인터리버 로직(58)을 사용하여 체계적으로 재정렬될 수 있다.

이 점에서, 비트의 그룹이 진폭 및 위상 성상(constellation)으로 위치를 나타내는 심볼로 맵핑되었다. 공간 다이버시티가 요구될 때, 심볼의 블럭은 다음에 간섭에 더 저항성이 있고 이동국(16)에서 보다 용이하게 디코딩된 송신된 신호를 만드는 방식으로 심볼을 수정하는 공간-시간 블럭 코드(STC) 인코더 로직(60)에 의해 처리된다. STC 인코더 로직(60)은 들어오는 심볼을 처리하고 기지국(14)에 대한 송신 안테나(28)의 수에 대응하는 "n"개의 출력을 제공한다. 도 5와 관련하여 위에 설명된 것과 같은 제어 시스템(20) 및/또는 베이스밴드 프로세서(22)는 STC 인코더를 제어하기 위한 맵핑 제어 신호를 제공한다. 이 점에서, "n"개의 출력에 대한 심볼은 송신될 데이터를 나타내고 이동국(16)에 의해 복구될 수 있는 것으로 가정하자.

본 예에서, 기지국(도 1의 14)은 송신 안테나(28) 중 2개(n=2)의 안테나를 갖고 STC 인코더 로직(60)은 심볼의 2개의 출력 스트림을 제공하는 것으로 가정하자. 심볼의 출력 스트림 각각은 이해를 쉽게 하기 위해 별도로 도시된 대응하는 출력 경로(61, 63)에 보내진다. 본 기술에 통상의 지식을 가진 자는 하나 이상의 프로세서가 단독으로 또는 여기에 설명된 다른 처리와 조합하여, 이러한 디지털 신호 처리를 제공하는데 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 각각의 출력 경로에서, IFFT 프로세서(62)는 그에 제공된 심볼에 대해 동작하여 역 푸리에 변환을 수행할 것이다. IFFT 프로세서(62)의 출력은 시간 영역에서 심볼을 제공한다. OFDM 심볼이라고 또한 알려진 시간 영역 심볼은 프레픽스 삽입 기능(64)에 의해 프레픽스를 할당함으로써, 프레임으로 그룹지워진다. 결과 프레임은 디지털 영역에서 중간 주파수로 상향 변환되고 각각의 DUC(digital up-conversion) 및 디지털-아날로그(D/A) 변환 회로(66)을 통해 아날로그 신호로 변환된다. 각각의 출력 경로로부터의 결과 (아날로그) 신호는 다음에 동시에 원하는 RF 주파수로 변조되고, 증폭되고, RF 회로(68) 및 송신 안테나(28)를 통해 이동국(16) 중 하나에 송신된다. 특히, 이동국(16) 중 의도된 이동국에 의해 알려진 파일럿 신호는 서브 캐리어 중에 분산된다. 이후 상세히 설명되는 이동국(16)은 채널 추정을 위해 파일럿 신호를 사용할 것이다.

이동국에서의 신호의 수신

도 6을 이제 참조하면 이동국(16) 중 하나에 의해 송신된 신호를, 기지국(도 1의 14) 중 하나로부터 직접, 또는 중계국(도 1의 15) 중 하나의 도움으로 수신하는 것을 도시하고 있다. 이동국(16) 중 하나의 수신 안테나(40)의 각각에 송신된 신호가 도달할 때, 각각의 신호는 대응하는 RF 회로(70)에 의해 복조 및 증폭된다. 간결성과 명료성을 위해, 2개의 수신 경로 중 단지 하나 만이 자세히 설명되고 도시된다. 아날로그-디지털(A/D) 변환기 및 하향 변환 회로(72)는 아날로그 신호를 디지털 처리를 위해 디지털화하고 하향 변환한다. 결과의 디지털화된 신호는 수신된 신호 레벨에 기초하여 자동 이득 제어 회로(AGC)(74)에 의해 RF 회로(70) 내의 증폭기의 이득을 제어하는데 사용된다.

초기에, 디지털화된 신호는 수개의 OFDM 심볼을 버퍼링하고 2개의 연속한 OFDM 심볼간의 자동 상관을 계산하는 대략(coarse) 동기화 기능(78)을 포함하는 일반적으로 참조 번호 76으로 도시된 동기화 로직에 제공된다. 상관 결과의 최대에 대응하는 결과적인 타임 인덱스는 헤더에 기초하여 정밀한 프레이밍(framing) 시작 위치를 결정하기 위해 미세(fine) 동기화 기능(80)에 의해 사용되는 미세 동기화 탐색 윈도우를 결정한다. 미세 동기화 기능(80)의 출력은 프레임 정렬 로직(84)에 의한 프레임 획득을 용이하게 한다. 적절한 프레이밍 정렬은 후속하는 FFT 처리가 시간 영역으로부터 주파수 영역으로의 정확한 변환을 제공하도록 중요하다. 미세 동기화 알고리즘은 헤더에 의해 전달된 수신된 파일럿 신호와 알려진 파일럿 데이터의 로컬 카피 간의 상관에 기초한다. 프레임 정렬 획득이 이루어지면, OFDM 심볼의 프레픽스가 프레픽스 제거 로직(86)으로 제거되고, 결과 샘플은 송신기 및 수신기 내의 정합되지 않은 국부 발진기에 의해 야기된 시스템 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋/정정 기능(88)에 보내진다. 바람직하게는, 동기화 로직(76)은 송신된 신호 내의 주파수 오프셋 및 클럭 오프셋을 추정하는데 도움을 주고, 이러한 추정을 OFDM 심볼을 적절히 처리하기 위해 주파수 오프셋/정정 기능(88)에 제공하는데 헤더를 사용하는 주파수 오프셋 및 클럭 추정 기능(82)을 포함한다.

이 점에서, 시간 영역에서의 OFDM 심볼은 FFT 처리 기능(90)에 의해 주파수 영역으로 변환할 준비가 된다. 그 결과는 처리 기능(92)에 보내지는 주파수 영역 심볼의 세트이다. 처리 기능(92)은 분산된 파일럿 추출 기능(94)을 사용하여 분산된 파일럿 신호를 추출하고, 채널 추정 기능(96)을 사용하여 추출된 파일럿 신호에 기초하여 채널 추정값을 결정하고, 채널 재구성 기능(98)을 사용하여 모든 서브 캐리어에 대한 채널 응답을 제공한다. 서브 캐리어 각각에 대한 채널 응답을 결정하기 위해서, 파일럿 신호는 본질적으로는 시간과 주파수 둘다에서 알려진 패턴의 OFDM 서브 캐리어를 통해 데이터 심볼 중에서 분산되는 다중 파일럿 심볼이다.

도 6을 계속 참조하면, 처리 로직은 수신된 파일럿 심볼을 소정 시간에 소정 서브 캐리어에서 예상되는 파일럿 심볼과 비교하여 파일럿 심볼이 송신된 서브 캐리어에 대한 채널 응답을 결정한다. 결과는 파일럿 심볼이 제공되지 않은 나머지 서브 캐리어의 전부는 아닐지라도 대부분에 대한 채널 응답을 추정하기 위해 보간된다. 실제 및 보간된 채널 응답은 OFDM 채널 내의 서브 캐리어의 전부는 아닐지라도 대부분에 대한 채널 응답을 포함하는 전체 채널 응답을 추정하는데 사용된다.

각각의 수신 경로에 대한 채널 응답으로부터 유도된 주파수 영역 심볼 및 채널 재구성 정보는 STC 디코더(100)에 제공되어, 송신된 심볼을 복구하기 위해 양쪽의 수신된 경로상에 STC 디코딩을 제공한다. 채널 재구성 정보는 각각의 주파수 영역 심볼을 처리할 때 송신 채널의 영향을 제거하기에 충분한 등화 정보를 STC 디코더(100)에 제공한다.

복구된 심볼은 송신기의 심볼 인터리버 로직(58)에 대응하는 심볼 디인터리버 로직(102)을 사용하여 순서대로 역으로 놓여진다. 디인터리브된 심볼은 다음에 복조되거나 또는 디맵핑 로직(104)을 사용하여 대응하는 비트스트림으로 디맵핑된다. 비트는 다음에 송신기 아키텍쳐의 비트 인터리버 로직(54)에 대응하는 비트 디인터리버 로직(106)을 사용하여 디인터리브된다. 디인터리브된 비트는 다음에 레이트 디매칭 로직(108)에 의해 처리되어 초기에 스크램블된 데이터 및 CRC 체크섬을 복구하기 위해 채널 디코더 로직(110)에 제공된다. 따라서, CRC 로직(112)은 CRC 체크섬을 제거하고, 통상의 방식으로 스크램블된 데이터를 체크하고, 그것을 알려진 기지국 디스크램블링 코드를 사용하여 디스크램블하기 위한 디스크램블링 로직(114)에 제공하여 원래 송신된 데이터를 데이터(116)로 재생한다.

계속 도 6을 참조하면, 데이터(116)를 복구하는 것과 병렬로, CQI, 또는 기지국(14) 각각에서 CQI를 생성하기에 충분한 최소한의 정보가 결정되어 기지국 각각에 송신된다. 위에 주목된 바와 같이, CQI는 채널 응답이 OFDM 주파수 대역에서 다양한 서브 캐리어에 걸쳐 변화하는 정도뿐만 아니라 캐리어 대 간섭비(CR)의 함수일 수 있다. 본 실시예의 경우에, 정보를 송신하는데 사용되는 OFDM 주파수 대역 내의 각 서브 캐리어에 대한 채널 이득은 서로에 대하여 비교되어 채널 이득이 OFDM 주파수 대역에 결쳐 변화하는 정도를 결정한다. 변화의 정도를 측정하는데 여러가지 기술이 유용하지만, 한 기술은 데이터를 송신하는데 사용되는 OFDM 주파수 대역 전체에 걸쳐 각 서브 캐리어에 대한 채널 이득의 표준 편차를 계산하는 것이다.

일부 실시예에서는, 중계국이 단지 하나의 무선 또는 다르게는 다중 무선을 포함하는 시분할 방식으로 동작할 수 있다.

본 발명의 실시예들이 구현되는 통신 시스템의 특정한 예가 위에 제공되었지만, 본 발명의 실시예들은 위에 제공된 특정한 예와는 다르지만, 본 명세세에 설명된 실시예들의 구현과 일치하는 방식으로 동작하는 아키텍쳐를 갖는 통신 시스템으로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 특정한 실시예들이 설명되고 도시되었지만, 이러한 실시예는 단지 본 발명의 예시로만 고려될 뿐이고 첨부의 특허 청구 범위에 따라 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims

무선 통신 시스템에서 기지국과 이동국들 간의 다운링크 통신을 최적화하는 방법으로서,
상기 시스템의 등록된 사용자들과 연관된 상기 이동국들에 대한 사용자 식별자들 및 지오메트리 값들(geometry values)을 획득하는 단계;
각각의 상기 지오메트리 값들에 응답하여 변조 제어 스킴(MCS: modulation control scheme) 전력값들을 각각의 상기 사용자들과 연관시키는 단계;
전력 풀을 초기화하는 단계;
기준 MCS 전력값보다 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자들을 고전력 사용자들로서 식별하는 단계;
상기 고전력 사용자들 각각에 대한 전력 차이를 계산하는 단계 ― 상기 전력 차이는 상기 고전력 사용자들 각각과 연관된 지오메트리 값과 상기 기준 MCS 전력값과 각각 연관된 기준 지오메트리 값 간의 차이임 ―;
상기 전력 차이들을 합산함으로써, 상기 전력 풀 내에 각각의 상기 고전력 사용자들과 연관된 상기 전력 차이들을 누적하는 단계;
상기 기준 MCS 전력값 아래의 MCS 전력값을 갖는 사용자들을 저전력 사용자들로서 식별하는 단계;
상기 전력 풀이 고갈될 때까지 대응하는 양만큼 상기 전력 풀을 고갈시키면서 증가된 지오메트리 값들을 상기 저전력 사용자들 중 적어도 일부와 연관시키는 단계;
상기 증가된 지오메트리 값들에 기초하여 상기 저전력 사용자들 중 상기 적어도 일부에 대해 새로운 MCS들을 결정하는 단계; 및
상기 새로운 MCS들과 연관된 전력 레벨들에서의 대응하는 상기 새로운 MCS들에 의해 식별된 변조 및 제어 스킴들을 사용하여 상기 저전력 사용자들에게 제어 정보가 송신되게 하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 지오메트리 값들은 신호 대 잡음비 값들을 포함하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 신호 대 잡음비는 이동국들로부터 수신된 신호 대 잡음 값들로 나타내어지는 방법.
제1항에 있어서,
상기 MCS 전력값들을 연관시키는 단계는, MCS 전력값들을 상기 지오메트리 값들이 존재하는 범위들에 따라 할당하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
사용자 식별자들을 지오메트리 값들이 증가 또는 감소하는 순서로 분류하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 증가된 지오메트리 값들을 상기 저전력 사용자들 중 적어도 일부와 연관시키는 단계는, 상기 기준 지오메트리 값을 지오메트리가 증가하는 순서로 상기 저전력 사용자들과 연관시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기준 MCS 전력값은 다운링크 제어를 위해 요구되는 최고 MCS 전력값인 방법.
제1항에 있어서,
상기 저전력 사용자들에게 제어 정보가 송신되게 하는 단계는, 상기 새로운 MCS들과 연관된 상기 전력 레벨들에서의 상기 새로운 MCS들에 따라 상기 등록된 사용자들에게 송신하기 위한 제어 패치를 포함하는 프레임을 기지국의 제어 시스템이 생성하게 하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기준 MCS 전력값에 대응하는 기준 MCS를 상기 고전력 사용자들에게 할당하는 단계 및 상기 기준 MCS를 사용하여 상기 고전력 사용자들과의 통신이 수행되게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 프로세서 회로가 실행하도록 지시하는 코드들로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체.
무선 통신 시스템에서 기지국과 이동국들 간의 다운링크 통신을 최적화하는 장치로서,
상기 시스템의 등록된 사용자들과 연관된 상기 이동국들에 대한 사용자 식별자들 및 지오메트리 값들을 수신하는 입력;
상기 입력과 통신하는 프로세서 회로 ― 상기 프로세서 회로는,
각각의 상기 지오메트리 값들에 응답하여 변조 제어 스킴(MCS) 전력값들을 각각의 상기 사용자들과 연관시키고,
전력 풀을 초기화하고,
기준 MCS 전력값보다 큰 MCS 전력값을 갖는 사용자들을 고전력 사용자들로서 식별하고,
상기 고전력 사용자들 각각에 대한 전력 차이를 계산하고 ― 상기 전력 차이는 상기 고전력 사용자들 각각과 연관된 지오메트리 값과 상기 기준 MCS 전력값과 각각 연관된 기준 지오메트리 값 간의 차이임 ―,
상기 전력 차이들을 합산함으로써, 상기 전력 풀 내에 각각의 상기 고전력 사용자들과 연관된 상기 전력 차이들을 누적하고,
상기 기준 MCS 전력값 아래의 MCS 전력값을 갖는 사용자들을 저전력 사용자들로서 식별하고,
상기 전력 풀이 고갈될 때까지 대응하는 양만큼 상기 전력 풀을 고갈시키면서 증가된 지오메트리 값들을 상기 저전력 사용자들 중 적어도 일부와 연관시키고,
상기 증가된 지오메트리 값들에 기초하여 상기 저전력 사용자들 중 상기 적어도 일부에 대해 새로운 MCS들을 결정하도록 동작가능하게 구성됨 ―; 및
상기 새로운 MCS들과 연관된 전력 레벨들에서의 대응하는 상기 새로운 MCS들에 의해 식별된 변조 및 제어 스킴들을 사용하여 상기 저전력 사용자들에게 제어 정보가 송신되게 하는 신호들을 제공하기 위해 상기 프로세서 회로와 통신하는 출력
을 포함하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 지오메트리 값들은 신호 대 잡음비 값들을 포함하는 장치.
제12항에 있어서,
상기 신호 대 잡음비는 이동국들로부터 수신된 신호 대 잡음 값들로 나타내어지는 장치.
제11항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 MCS 전력값들을 상기 지오메트리 값들이 존재하는 범위들에 따라 사용자들과 연관시키도록 동작가능하게 구성되는 장치.
제11항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 사용자 식별자들을 지오메트리 값들이 증가 또는 감소하는 순서로 분류하도록 동작가능하게 구성되는 장치.
제11항에 있어서,
상기 증가된 지오메트리 값들을 상기 저전력 사용자들 중 적어도 일부와 연관시키는 것은, 상기 기준 지오메트리 값을 지오메트리가 증가하는 순서로 상기 저전력 사용자들과 연관시키는 것을 포함하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 기준 MCS 전력값은 다운링크 제어를 위해 요구되는 최고 MCS 전력값인 장치.
제11항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 새로운 MCS들과 연관된 상기 전력 레벨들에서의 상기 새로운 MCS들에 따라 상기 등록된 사용자들에게 송신하기 위한 제어 패치를 포함하는 프레임을 나타내는 신호들을 생성하도록 동작가능하게 구성되는 장치.
제18항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 기준 MCS 전력값에 대응하는 기준 MCS를 상기 고전력 사용자들에게 할당하고, 상기 기준 MCS 및 연관된 전력 레벨을 사용하여 상기 고전력 사용자들에게 상기 제어 패치가 송신되게 하도록 동작가능하게 구성되는 장치.
제11항 내지 제19항 중 어느 한 항의 장치를 포함하는 무선 통신 시스템에서의 기지국.