KR102208060B1 - 슬롯형 알로하를 위한 텔레그램 분할 - Google Patents

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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
프리드리히-알렉산더-우니베르지테트 에를랑겐-뉘른베르크
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Abstract

실시예들은 모바일 통신 표준(예를 들어, 3GPP)에 따라 모바일 통신 시스템에서 동작하도록 구성된 송신기를 제공하며, 여기서, 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할된다. 송신기는, 텔레그램을 복수의 데이터 패킷들로 분리시키고 ― 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧음 ― 그리고 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 송신함으로써 부가적인 텔레그램을 송신하도록 구성된다.

Description

슬롯형 알로하를 위한 텔레그램 분할
실시예들은 송신기에 관한 것으로, 구체적으로는, 3GPP와 같은 통신 표준에 따라 동작하도록 구성된 통신 시스템에서 부가적인 텔레그램을 송신하기 위해 텔레그램 분할을 사용하는 송신기에 관한 것이다. 추가적인 실시예들은 그러한 부가적인 텔레그램을 수신하기 위한 수신기에 관한 것이다.
머신 투 머신(machine to machine (M2M)) 통신의 영역은 3GPP(3세대 파트너쉽 프로젝트, 즉 원격통신 협회들의 그룹들 사이의 협력) 표준군에 대한 새로운 난제들을 유도한다. 현재, 이들 난제들은 현재의 3GPP 표준들을 사용하여 최적으로 해결되지는 않는데, 그 이유는, 그들이 많은 양들의 데이터에 대한 높은 데이터-레이트들을 포커싱하고 있기 때문이다. 반대로, M2M은 통상적으로 이러한 높은 데이터 레이트들을 요구하지 않으며, 데이터의 양은 통상적으로 디바이스 당 단지 몇 바이트들이다. 한편, M2M의 경우 디바이스들의 수는 오늘날의 3GPP 네트워크들의 사용에 비해 상당히 더 높을 것으로 예상된다. 결과적으로, 시그널링을 위해 요구되는 M2M 통신을 위한 현재의 3GPP 시스템들의 오버헤드가 극도로 높아져서, 전력 및 스펙트럼적으로 비효율적인 시스템들을 유도한다.
DE 10 2011 082 098 A1은 텔레그램 분할을 사용하는 단일지향성 데이터 송신을 갖는 배터리 동작식 정지형 센서 어레인지먼트(arrangement)를 나타낸다.
따라서, 모바일 통신 표준에 따라 동작하는 통신 시스템이 작은 양들의 데이터(즉, 디바이스 당 단지 몇 바이트들)를 송신하기 위해 사용되는 경우, 그 통신 시스템의 전력 소비 및 스펙트럼 효율 중 적어도 하나를 개선시키는 개념을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
이러한 목적은 독립 청구항들에 의해 해결된다.
실시예들은 모바일 통신 표준(예를 들어, 3GPP)에 따라 모바일 통신 시스템에서 동작하도록 구성된 송신기를 제공하며, 여기서, 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할된다. 송신기는, 텔레그램을 복수의 데이터 패킷들로 분리시키고 ― 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧음 ― 그리고 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 송신함으로써 부가적인 텔레그램을 송신하도록 구성된다.
텔레그램을 복수의 데이터 패킷들(예를 들어, 적어도 2개의 데이터 패킷들)로 분리시킴으로써 ― 복수의 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧음 ― 부가적인 텔레그램을 송신하기 위해 통신 시스템의 리소스 엘리먼트들, 예를 들어, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들. 중 일부를 사용하고, 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 복수의 데이터 패킷들을 각각 송신하는 것이 본 발명의 아이디어이다.
추가적인 실시예들은 모바일 통신 표준(예를 들어, 3GPP)에 따라 모바일 통신 시스템에서 동작하도록 구성된 수신기를 제공하며, 여기서, 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할된다. 수신기는, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 수신함으로써 복수의 데이터 패킷들로 분리되어 송신되는 부가적인 텔레그램을 수신하도록 구성되며, 여기서, 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧다.
추가적인 실시예들은 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템에서 송신하기 위한 방법을 제공하며, 여기서, 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할되고, 상기 방법은,
- 텔레그램을 복수의 데이터 패킷들로 분리시키고 ― 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧음 ― 그리고 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 송신함으로써 부가적인 텔레그램을 송신하는 단계를 포함한다.
추가적인 실시예들은 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템에서 수신하기 위한 방법을 제공하며, 여기서, 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할되고, 상기 방법은,
- 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 수신함으로써 복수의 데이터 패킷들로 분리되어 송신되는 부가적인 텔레그램을 수신하는 단계를 포함하며, 여기서, 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧다.
유리한 구현들은 종속 청구항들에 의해 다뤄진다.
실시예들에서, 송신기는, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들에서 부가적인 텔레그램의 복수의 데이터 패킷들을 송신하도록 구성될 수 있다. 리소스 엘리먼트들 중 일부는 비-표준 준수 통신을 위해 (예를 들어, 모바일 통신 시스템의 기지국에 의해) 보류되거나 또는 할당될 수 있다. 유사하게, 리소스 엘리먼트들 중 일부는 표준 준수 통신을 위해 할당되도록 서빙될 수 있다. 송신기는, 표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들에서 부가적인 텔레그램의 복수의 데이터 패킷들을 송신하지 않도록 구성될 수 있다.
실시예들에서, 송신기는 표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들을 사용하여 표준 준수 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신기는, 표준 준수 통신을 위해 (예컨대, 모바일 통신 시스템의 기지국에 의해) 보류되거나 또는 할당된 리소스 엘리먼트들에서 표준 준수 데이터 패킷들(즉, 모바일 통신 표준에 따른 데이터 패킷들)을 송신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 리소스 엘리먼트들 중 일부는 비-표준 준수 통신 및 표준 준수 통신 둘 모두에 대해 할당될 수 있다.
실시예들에서, 송신기는 모바일 통신 시스템 또는 다른 통신 시스템의 동기화 신호에 자신을 동기화시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모바일 통신 시스템의 기지국은 그러한 동기화 신호를 송신할 수 있다. 송신기는 또한, 송신기들이 자신을 동기화시키는 동기화 신호로서 기지국에 의해 송신된 페이로드 데이터, 예를 들어, 하나 이상의 데이터 패킷들을 사용하도록 구성될 수 있다. 당연히, 송신기는 또한, 동기화 신호로서 모바일 디바이스들에 의해 송신된 신호들을 사용할 수 있다. 부가적으로, 다른 통신 시스템들의 신호들이 또한 동기화 신호로서 사용될 수 있다.
실시예들에서, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들은 모바일 통신 시스템의 모바일 스테이션들로부터 기지국들로의 통신을 위해 사용되는 업링크 리소스 엘리먼트들의 적절한 서브세트일 수 있다. 즉, 모바일 통신 시스템의 리소스 엘리먼트들 중 일부는 업링크 리소스 엘리먼트들, 즉 모바일 통신 시스템의 모바일 스테이션들로부터 기지국 또는 기지국들로 데이터를 송신하기 위해 할당되거나 또는 보류된 리소스 엘리먼트들일 수 있으며, 여기서 업링크 리소스들 엘리먼트들 중 일부는 비-표준 준수 통신을 위해 할당되거나 또는 보류된다. 모바일 통신 시스템의 다른 리소스 엘리먼트들은 다운링크 리소스 엘리먼트들, 즉 모바일 통신 시스템의 기지국 또는 기지국들로부터 모바일 스테이션으로 데이터를 송신하기 위해 할당되거나 또는 보류된 리소스 엘리먼트들일 수 있다.
실시예들에서, 리소스 엘리먼트들은 특정 시간 슬롯들 및 특정 주파수들 중 적어도 하나와 연관될 수 있다. 예를 들어, 리소스 엘리먼트들은 특정 주파수들 또는 주파수 대역들일 수 있다(주파수 분할 다중 액세스). 리소스 엘리먼트들은 특정 시간 슬롯들일 수 있다(시분할 다중 액세스). 당연히, 리소스 엘리먼트들은 또한 특정 코드들일 수 있다(코드 분할 다중 액세스).
실시예들에서, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들은 성능 기준들에 의존하여 모바일 통신 시스템의 기지국에 의해 동적으로 할당될 수 있다. 성능 기준들은, 예를 들어, 모바일 통신 시스템의 송신기(예를 들어, 모바일 스테이션들)의 수, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들에서 통신하는 송신기들의 수, 표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들에서 통신하는 송신기들의 수, 동일한 리소스 엘리먼트에서 송신하는 모바일 스테이션들의 수, 모바일 통신 시스템의 레이턴시(예를 들어, 전체 레이턴시), 또는 패킷 손실 레이트일 수 있다.
실시예들에서, 송신기는 가드 리소스 엘리먼트, 예를 들어, 가드 리소스 대역 또는 주파수, 또는 가드 간격 또는 시간 슬롯에서 복수의 데이터 패킷들 중 적어도 하나를 송신하도록 구성될 수 있다.
실시예들에서, 송신기는, 복수의 데이터 패킷들 중 일부만이 부가적인 텔레그램을 디코딩하는 데 요구되도록 복수의 데이터 패킷들을 채널 인코딩하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 패킷들 중 일부는 간섭기에 의해 송신된 다른 데이터 패킷들 또는 데이터와 충돌할 수 있다. 그러나, 복수의 데이터 패킷들에 적용된 채널 코드로 인해, 부가적인 텔레그램은 여전히 복수의 데이터 패킷들 중 정확히 송신되었던 데이터 패킷들을 사용하여 디코딩될 수 있다.
실시예들에서, 송신기는 데이터 패킷의 송신이 모바일 통신 시스템의 다른 송신기에 의해 송신된 다른 데이터 패킷과의 충돌을 유도하면, 복수의 데이터 패킷들 중 하나를 나중에 송신하거나 또는 송신하지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신기는 리소스 엘리먼트들 중 어떤 것이 데이터 패킷들을 송신하기 위하여 다른 송신기들에 의해 사용되는지를 알 수 있다. 또는, 송신기는 충돌 검출 능력들을 가질 수 있으며, 즉, 송신기는 하나의 데이터 패킷을 송신하기 전에 통신 채널을 청취함으로써 충돌을 검출하도록 구성될 수 있고, 여기서, 송신기는, 그것이 다른 송신기의 송신 또는 간섭 신호를 검출할 경우 하나의 데이터 패킷을 송신하지 않도록 구성된다.
실시예들에서, 복수의 데이터 패킷들은, 복수의 데이터 패킷들 중 일부만이 부가적인 텔레그램을 디코딩하는 데 요구되도록 채널 인코딩될 수 있다. 채널 인코딩된 데이터 패킷들 중 하나가 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 다른 데이터 패킷과 충돌하는 경우, 수신기는 디코딩된 부가적인 텔레그램에 기초하여, 충돌된 채널 인코딩된 데이터 패킷의 본래의 버전을 재구성하고, 다른 데이터 패킷을 획득하기 위해 리소스 엘리먼트에서 수신된 데이터로부터 충돌된 채널 인코딩된 데이터 패킷의 본래의 버전을 차감하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른, 통신 시스템의 복수의 리소스 엘리먼트들을 갖는 리소스 그리드의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 리소스 엘리먼트들을 갖는 리소스 그리드의 개략도를 도시하며, 여기서, 리소스 엘리먼트들 중 일부는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된다.
도 6은 일 실시예에 따른, 송신하기 위해 사용된 상이한 사용자 시퀀스들 및 복수의 리소스 엘리먼트들을 갖는 리소스 그리드의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 송신하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 수신하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
동일하거나 또는 동등한 엘리먼트들, 또는 동일하거나 또는 동등한 기능을 갖는 엘리먼트들은 다음 설명에서 동일하거나 동등한 참조 번호들에 의해 표기된다.
다음의 설명에서, 본 발명의 실시예들의 더 완전한 설명을 제공하기 위해 복수의 세부사항들이 기재된다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이들 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘-알려진 구조들 및 디바이스들은, 본 발명의 실시예들을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되기보다는 블록 다이어그램 형태로 도시된다. 부가적으로, 아래에서 설명되는 상이한 실시예들의 특성들은 구체적으로 달리 언급되지 않는 한 서로 결합될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기(100)의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다. 송신기(100)는 모바일 통신 표준(예를 들어, 3GPP)에 따라 모바일 통신 시스템에서 동작하도록 구성된다. 모바일 통신 시스템의 리소스는 리소스 엘리먼트들(예를 들어, 시간 슬롯들 및/또는 주파수 대역들)로 분할될 수 있다.
추가로, 도 1은 복수의 리소스 엘리먼트들(104)을 갖는 리소스 그리드(102)를 예시적으로 도시한다. 리소스 그리드(102)는 상이한 주파수 대역들 및/또는 상이한 시간 슬롯들을 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 리소스 엘리먼트들(104)의 리소스 엘리먼트들 각각은 특정 주파수 대역 및/또는 특정 시간 슬롯을 가질 수 있다. 도 1에서, 세로 좌표는 주파수를 설명하고, 가로 좌표는 시간을 설명한다.
송신기(100)는, 부가적인 텔레그램(106)을 복수의 데이터 패킷들(108)(예를 들어, n개의 데이터 패킷들, 여기서 n은 2보다 크거나 그와 동일한 자연수임)로 분리시킴으로써 ― 데이터 패킷들(108) 각각은 텔레그램(106)보다 짧음 ― 그리고 리소스 엘리먼트들(104) 중 하나에서 데이터 패킷들(108) 각각을 각각 송신함으로써 (예를 들어, 표준 준수 텔레그램에 부가하여) 부가적인 텔레그램(106)을 송신하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 송신기(100)는 제1 리소스 엘리먼트(예를 들어, 제1 시간 슬롯 및/또는 제1 주파수 대역)(104)에서 (복수의 데이터 패킷들 중) 제1 데이터 패킷(108)을 송신하고, 제2 리소스 엘리먼트(예를 들어, 제1 시간 슬롯에 후속하는 제2 시간 슬롯, 또는 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역)(104)에서 (복수의 데이터 패킷들 중) 제2 데이터 패킷(108)을 송신하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 송신기(100)는 데이터 패킷 생성 유닛(110) 및 송신 유닛(112)을 포함할 수 있다. 데이터 패킷 생성 유닛(110)은 부가적인 텔레그램(106)을 복수의 데이터 패킷들(108)로 분리시키도록 구성될 수 있다. 송신 유닛(112)은 상이한 리소스 엘리먼트들(104)에서 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하도록 구성될 수 있다.
복수의 데이터 패킷들 각각이 부가적인 텔레그램보다 짧도록 부가적인 텔레그램을 복수의 데이터 패킷들로 분리시키는 것은 본 명세서에서 텔레그램 분할(telegram splitting)로 지칭된다.
데이터 패킷 생성 유닛(110) 및/또는 송신 유닛(112)은, 예를 들어, 마이크로프로세서, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 또는 중앙 프로세싱 유닛을 사용하여 하드웨어로 구현될 수 있다. 더욱이, 데이터 패킷 생성 유닛(110) 및 송신 유닛(112)은 동일한 디바이스에서 구현될 수 있다.
송신기(100)는, 예를 들어, 모바일 통신 시스템의 모바일 디바이스일 수 있다. 당연히, 송신기(100)는 또한 모바일 통신 시스템의 기지국일 수 있다. 송신기(100)는 송신 및 수신 능력들 둘 모두를 갖는 트랜시버일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기(120)의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다. 수신기(120)는 모바일 통신 표준(예를 들어, 3GPP)에 따라 모바일 통신 시스템에서 동작하도록 구성된다. 모바일 통신 시스템의 리소스는 리소스 엘리먼트들(예를 들어, 시간 슬롯들 및/또는 주파수 대역들)로 분할될 수 있다.
추가로, 도 2는 복수의 리소스 엘리먼트들(104)을 갖는 리소스 그리드(102)를 예시적으로 도시한다. 리소스 그리드(102)는 상이한 주파수 대역들 및/또는 상이한 시간 슬롯들을 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 리소스 엘리먼트들(104)의 리소스 엘리먼트들 각각은 특정 주파수 대역 및/또는 특정 시간 슬롯을 가질 수 있다. 도 2에서, 세로 좌표는 주파수를 설명하고, 가로 좌표는 시간을 설명한다.
수신기(120)는, 리소스 엘리먼트들(104) 중 하나에서 데이터 패킷들(108) 각각을 각각 수신함으로써 복수의 데이터 패킷들(108)(예를 들어, n개의 데이터 패킷들, 여기서 n은 2보다 크거나 그와 동일한 자연수임)로 분리되어 송신되는 부가적인 텔레그램(106)을 (예를 들어, 표준 준수 텔레그램에 부가하여) 수신하도록 구성되며, 여기서, 데이터 패킷들(108) 각각은 부가적인 텔레그램(106)보다 짧다.
예를 들어, 수신기(120)는 제1 리소스 엘리먼트(예를 들어, 제1 시간 슬롯 및/또는 제1 주파수 대역)(104)에서 (복수의 데이터 패킷들 중) 제1 데이터 패킷(108)을 수신하고, 제2 리소스 엘리먼트(예를 들어, 제1 시간 슬롯에 후속하는 제2 시간 슬롯, 또는 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역)(104)에서 (복수의 데이터 패킷들 중) 제2 데이터 패킷(108)을 수신하도록 구성될 수 있다.
수신기(120)는 부가적인 텔레그램을 획득하기 위해 복수의 데이터 패킷들(108)을 결합하도록 추가로 구성될 수 있다.
예를 들어, 수신기(120)는 수신 유닛(122) 및 (선택적으로는) 데이터 패킷 결합 유닛(124)을 포함할 수 있다. 수신 유닛(122)은 상이한 리소스 엘리먼트들(104)에서 복수의 데이터 패킷들(108)을 수신하도록 구성될 수 있다. 데이터 패킷 결합 유닛(124)은 부가적인 텔레그램(106)을 획득하기 위해 복수의 데이터 패킷들(108)을 결합하도록 구성될 수 있다.
데이터 패킷 생성 유닛(110) 및 송신 유닛(112)이 제공된다. 데이터 패킷 생성 유닛(110)은 부가적인 텔레그램(106)을 복수의 데이터 패킷들(108)로 분리시키도록 구성될 수 있다. 송신 유닛(112)은 상이한 리소스 엘리먼트들(104)에서 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하도록 구성될 수 있다.
수신 유닛(122) 및/또는 데이터 패킷 결합 유닛(124)은, 예를 들어, 마이크로프로세서, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 또는 중앙 프로세싱 유닛을 사용하여 하드웨어로 구현될 수 있다. 더욱이, 수신 유닛(122) 및/또는 데이터 패킷 결합 유닛(124)은 동일한 장치에서 구현될 수 있다.
수신기(120)는, 예를 들어, 모바일 통신 시스템의 기지국일 수 있다. 당연히, 수신기(120)는 또한 모바일 통신 시스템의 모바일 디바이스일 수 있다. 수신기(120)는 수신 및 송신 능력들 둘 모두를 갖는 트랜시버일 수 있다.
본 특허 출원의 도입부에서 언급된 바와 같이, 머신 투 머신(M2M) 통신의 영역은 3GPP(3세대 파트너쉽 프로젝트, 즉 원격통신 협회들의 그룹들 사이의 협력) 표준군에 대한 새로운 난제들을 유도한다.
미래의 M2M 통신 시스템들의 성능을 개선시키기 위한 흥미로운 접근법은 슬롯형 알로하(Slotted ALOHA)를 이용한 텔레그램 분할[Kilian, G 등; 텔레그램 분할을 사용하는 저전력 원격 측정 시스템들에 대한 개선된 커버리지, 2013년의 스마트 오브젝트들, 시스템들 및 기술들(SmartSysTech)에 대한 2013년 유럽 회의의 회의록(Improved coverage for low-power telemetry systems using telegram splitting, Proceedings of 2013 European Conference on Smart Objects, Systems and Technologies (SmartSysTech))]이다. 네트워크의 기지국은 이들 슬롯들 내에서 그들의 데이터를 간단히 송신할 수 있는 디바이스들(예를 들어, 모바일 디바이스들)에 특정 시간 및 주파수 슬롯들을 할당한다. 모든 슬롯은 통상적으로 동일한 대역폭 및 지속 기간을 가지며, 디바이스들이 슬롯 구조에 정렬되도록 디바이스들을 시간 및 주파수에 대해 동기화시키기 위해 일부 종류의 동기화 수단이 요구된다.
디바이스가 데이터를 전송하기를 원하는 경우, 디바이스는 단지 하나 또는 다수의 슬롯들을 선택하고 송신을 시작한다. 특정 슬롯들이 프리(free)인지 여부를 사전에 청취하는 것이 요구되지는 않는다. 따라서, 업링크 리소스 상에서의 충돌이 발생할 수 있다. 이러한 충돌들은 대부분의 경우, (예컨대, Massey [Massey, J. & Mathys, P.; 피드백 정보 이론이 없는 충돌 채널, IEEE 트랜잭션, 1985, 31, 192-204(The collision channel without feedback Information Theory, IEEE Transactions on, 1985, 31, 192-204)]에 의해 제안된 바와 같이) 신호 프로세싱(예컨대, 연속적인 간섭 소거) 및 특정 사용자 시퀀스들에 의해 해결될 수 있다. 더욱이, 디바이스들은 네트워크에 완전히 동기화될 수 있으며, 이는 부가적인 최적화 수단을 허용한다.
시스템 구조
도 3은 3개의 모바일 디바이스들(128_1 내지 128_3) 및 기지국(130)을 포함하는 모바일 통신 시스템(126)의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다. 추가로, 도 3에서, 가능한 통신 방식들이 표시된다.
상세하게, 도 3은 제안된 시스템의 원리 블록 다이어그램을 도시한다. "모바일 스테이션 1"(128_1) 및 "모바일 스테이션 2"(128_2)는 "BS 링크 1"(132_1) 및 "BS 링크 2"(132_2)를 사용하여 기지국(130)과 통신하기를 원하며, 여기에서의 초점은 업링크 데이터를 기지국(130)에 송신하는 것이다. 더욱이, "모바일 스테이션 1"(128_1) 및 "모바일 스테이션 2"(128_2)는 또한, 기지국을 중계부로서 사용하지 않으면서 "D2D 링크 1"(134_1) 및 "D2D 링크 2"(134_2)(D2D = 디바이스 투 디바이스)를 사용하여 직접 통신할 수 있다. (이러한 경우, 임의의 기지국의 존재가 요구되지 않는다.) 그러나, 또한 이러한 경우 기지국(130)은 D2D 링크들로부터 데이터를 수신하는 데에 관심있을 수 있다. 더욱이, "모바일 스테이션 3"(128_3)은 또한 "D2D 링크 2"(134_2) 및 "D2D 링크 3"(134_3)에 의해 "D2D 링크 1"(134_1)로부터 데이터를 수신하는 데에 관심있을 수 있다. 예시들은, 예를 들어 자동차 투 자동차(C2C) 통신이다. 이러한 경우, "모바일 스테이션 3"(128_3)은 기지국(130)에 연결될 필요가 없다. 그러나, "모바일 스테이션 3"(128_3)은, 기지국(130) 또는 임의의 다른 적합한 수단(섹션 동기화 참조)에 의해 제공될 수 있는 몇몇 동기화 정보(136)를 갖는다.
따라서, 시스템 구조는 현재의 셀룰러 시스템(예를 들어, 3GPP)에 적용되거나, 또는, 예를 들어, IEEE 802.11(Wifi) 또는 IEEE 802.15.4(예를 들어, 지그비(ZigBee))에 기초한 다른 전송 방식에 또한 적용된다.
동기화
제안된 시스템은 슬롯형 알로하를 사용한다. 이것은 시간 및 주파수에서의 몇몇 종류의 프레이밍 구조에 대한 모든 모바일 스테이션들의 동기화를 요구할 수 있다. 도 4는 가능한 프레이밍 구조(102)를 도시한다.
상세하게, 도 4는 복수의 리소스 엘리먼트들(104)을 갖는 리소스 그리드(102)의 개략적인 뷰를 도시한다. 세로 좌표는 주파수를 설명하고, 가로 좌표는 시간을 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 업링크 데이터에 대한 리소스들은, 시간 및 주파수에서 특정 할당을 가질 수 있는 소위 "리소스 엘리먼트들"로 분할될 수 있다. 더욱이, 각각의 리소스 엘리먼트(예를 들어, 대역폭, 지속기간)의 물리적 리소스들은 동일할 수 있으므로, 다수의 리소스 엘리먼트들(104)은, 예를 들어 시간 및 주파수 축에서 리소스 그리드(102)를 형성한다. 그러나, 그러한 그리드(102)는 또한, 예를 들어, 직교 또는 비-직교 코드들을 사용함으로써 코드 분할 다중 액세스를 적용함으로써 다른 치수들로 확장될 수 있다.
도 4에 도시된 그리드에 대한 예들은, 예를 들어, 직교 주파수-분할 멀티플렉싱(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM)) 심볼들이며, 여기서 주파수 축은 OFDM 서브캐리어들이고, 시간 축은 상이한 OFDM 심볼들이다. 더욱이, 3GPP 표준군에서 사용되는 단일-캐리어 주파수 분할 다중 액세스(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA)) 기반 업링크 방식이 또한 그러한 업링크 리소스 그리드를 형성할 수 있다.
즉, 도 4는 리소스 그리드를 갖는 프레이밍 구조의 원리를 도시하고, 싱크(sync) 워드 및/또는 다운링크 데이터는 또한 상이한 주파수 상에서 송신될 수 있으며, 예를 들어, 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing (FDD))의 경우, 점유될 수 있는 가장 작은 수의 리소스들은 리소스 엘리먼트(104)이다.
모바일 스테이션들(128)이 업링크 리소스 그리드(102)에 대한 정확한 동기화를 가질 때 유익하다. 예를 들어, OFDM의 경우, 이것은 인접 채널 간섭(adjacent channel interference (ACI)) 및 다중-액세스 간섭(multiple-access interference (MAI))의 영향들을 감소시킬 것이다. 전파 지연들을 보상하기 위해, 모바일 스테이션들(128)은 또한 타이밍 전진(advance)과 같은 방식들을 사용할 수 있으며, 즉, 디바이스들은, 그들의 개별적인 전파 지연을 보상하기 위해 리소스 엘리먼트(104)의 시작 시간보다 앞서 데이터를 송신한다. 따라서, 모든 디바이스들의 업링크 데이터는 업링크 리소스 그리드에 완벽하게 정렬된다.
모바일 스테이션들(128)은, 자신을 모바일 통신 시스템(126) 또는 다른 통신 시스템의 동기화 신호에 동기화시키도록 구성될 수 있다.
모바일 스테이션들(128)은 그들 자신들을 업링크 리소스 그리드 상에서 동기화시키도록 기지국(130)에 의해 송신된 특정 동기화 신호를 사용할 수 있다. 최신 3GPP 표준들(예를 들어, 릴리스 12)의 경우, 이것은 기지국들의 동기화 신호들(예를 들어, 1차 및 2차 동기화 신호들, 또는 파일럿 신호들)일 수 있다. 부가적으로, 모바일 스테이션들(128)은 또한, 그들 자신들을 기지국(130)에 동기화시키도록 기지국(130)에 의해 송신된 페이로드 데이터(또한, 다른 모바일 스테이션들에 대한 데이터)를 사용할 수 있다. 예들은, 예를 들어, 최신 3GPP 다운링크 신호들의 다운링크에서의 OFDM 심볼들의 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)이다. 기지국(130)이 존재하고, 시분할 듀플렉스(time division duplex (TDD))가 모바일 스테이션들(128)의 기지국들(130)과의 통신을 위해 사용되면, 일부 리소스들이 다운링크 데이터에 더하여 이러한 동기화 신호를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일 예는 최신 3GPP 표준들의 TDD(시분할 듀플렉싱) 모드이다.
모바일 디바이스들(128)의 동기화는 기지국(130)으로의 임의의 데이터의 송신을 요구하지 않는다. 따라서, 모바일 디바이스들(128)은 단지, 자신들을 동기화시키기 위해 기지국들(130)의 신호들을 청취할 수 있다. 더욱이, 모바일 디바이스들(128)은 또한 그들 자신들을 동기화시키기 위해 다른 모바일 디바이스들로부터의 신호들을 사용할 수 있다. 더욱이, 모바일 디바이스들(128)은 또한 그들 자신들을 리소스 그리드 상에서 동기화시키기 위해, 동기화의 목적으로 송신되지 않는 임의의 종류의 다른 신호들(예를 들어, 네비게이션 시스템들(GPS, 갈릴레오), 디지털 TV(DVB-T), 또는 디지털 라디오(DAB)), 즉 소위 기회 신호들을 사용할 수 있다. 이것은, 어떠한 기지국(130)도 존재하지 않거나 또는 기지국 신호가 수신될 수 없다면 특히 유용하다.
슬롯형 알로하 리소스들에 대한 리소스 할당
멀티 시스템 주파수 사용
송신기들(100)(예를 들어, 모바일 디바이스들(128))은, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104)에서 부가적인 텔레그램(106)의 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하도록 구성될 수 있다. 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104)은 모바일 통신 시스템(126)의 모바일 스테이션들(128)로부터 기지국들(130)로의 통신을 위해 사용되는 업링크 리소스 엘리먼트들의 적절한 서브세트일 수 있다. 리소스 엘리먼트들은 특정 시간 슬롯들 및 특정 주파수들 중 적어도 하나와 연관된다.
최신 3GPP 표준들의 경우, 리소스 그리드(102)는 업링크 리소스들에 적용된다. 결과적으로, 이러한 경우, 업링크 리소스들에서 모바일 스테이션들(128)의 모든 송신 데이터를 송신하는 것이 유익하다. 업링크 리소스들은 (FDD = 주파수 분할 듀플렉스의 경우) 특정 주파수들 또는 (TDD = 시분할 듀플렉스의 경우) 특정 시간 기간들일 수 있다. 그 후, 3GPP 기지국(130)은 슬롯형 알로하 액세스를 위한 업링크 리소스들 내에서 특정 리소스 엘리먼트들, 예를 들어, 시간- 및/또는 주파수 리소스들을 할당할 수 있다. 다른 리소스들은 현재의 3GPP 규격들에서 정의된 바와 같은 전통적인 통신을 위해 사용될 수 있다.
미리-할당된 리소스들
현대의 관리된 통신 시스템들(예를 들어, 3GPP 표준)에서, 사용자는 리소스들을 요청해야 할 수도 있다. 이러한 각각의 사용자에 대한 동적 할당 대신에, 리소스 그리드의 일부 리소스들이 슬롯형 알로하에 대해 할당될 수 있다. M2M 통신의 시나리오에서, 많은 작은 메시지들이 송신되어야 한다. 리소스 할당 절차가 없으면, 디바이스의 많은 트래픽 및 에너지가 절약된다. 다른 장점은 이들 메시지들의 짧은 지연이다. D2D 통신(예를 들어, 자동차 투 자동차)에서, 이벤트를 다른 디바이스들로 시그널링하는 것의 짧은 지연을 보장하는 것이 매우 중요하다.
동적 리소스 할당
리소스 그리드(102)의 리소스들(104)의 할당은 정적이거나 또는 가변적일 수 있다. 정적 구성은 관리 엔티티가 없는 시스템(126)에서, 예컨대 어떠한 기지국(130)도 존재하지 않는 경우 특히 유익할 수 있다. 이들 시스템들(126)에서, 특정한 양의 리소스들이 통신을 위해 할당될 수 있다.
비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104)은 모바일 통신 시스템의 관리 엔티티(예를 들어, 기지국)에 의해 할당될 수 있다. 추가로, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104)은 성능 기준들에 의존하여 모바일 통신 시스템의 관리 엔티티에 의해 동적으로 할당될 수 있다.
관리 엔티티를 갖는 시스템들에서, 슬롯형 알로하 액세스를 위한 리소스들은 시간에 걸쳐 변할 수 있다. (관리 엔티티는 기지국(130) 또는 관리 엔티티로서 작동하는 모바일 스테이션일 수 있다.) 슬롯형 알로하에서 모바일 스테이션(128)에 의해 사용될 수 있는 리소스 그리드(102) 내의 리소스들의 수는 특정한 성능 기준들을 달성하는 데 요구되는 리소스들로 조정될 수 있다. 그러한 기준들은 리소스 엘리먼트에서 송신하는 모바일 디바이스들(128)의 평균 수, 전체 시스템 레이턴시, 패킷 손실 레이트, 또는 임의의 다른 적합한 메트릭일 수 있다. 이것은 주어진 시나리오에서 리소스들의 최적의 사용을 보장한다.
특정 성능 기준들을 충족시키는 데 요구되는 리소스들에 의존하여, 기지국(130)은 시간에 걸쳐 슬롯형 알로하에 할당된 리소스들을 변경시킬 수 있다. 이용가능한 리소스 엘리먼트들(104)의 포지션은 (통상적으로 다운링크 리소스들에서) 기지국(130) 또는 관리 엔티티 모바일 스테이션에 의해 송신된 몇몇 종류의 시그널링 신호들을 사용하여 모바일 스테이션들(128)에 시그널링될 수 있다.
시간에 걸친 슬롯형 알로하에 대한 리소스 위치들의 변화
도 5는 복수의 리소스 엘리먼트들(104)을 갖는 리소스 그리드(102)의 개략도를 도시하며, 여기서, 리소스 엘리먼트들 중 일부(104')는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된다. 세로 좌표는 주파수를 설명하고, 가로 좌표는 시간을 설명한다.
슬롯형 알로하를 위해 할당된 리소스 엘리먼트들(104')은 특정 주파수들 상에 고정될 수 있거나(도 5의 최하부에 할당된 리소스들), 또는 그들의 위치는 시간에 걸쳐 변할 수 있다(도 5의 최상부에 할당된 리소스들). 위치들을 변경시키는 것은, 가변 주파수들이 개선된 다이버시티를 유도하므로 페이딩 채널들의 경우 특히 유익하다. 더욱이, 특정 시간들 동안에만 리소스들을 할당하는 것이 또한 가능하다. OFDM이 사용되면, 모든 OFDM 심볼들이 슬롯형 알로하에 대한 리소스 엘리먼트들을 운반하지는 않을 것이다. 이용가능한 시간 슬롯들, 예를 들어, OFDM 심볼들의 패턴은 시간에 걸쳐 변할 수 있다. 또한, 동일한 것이 3GPP의 업링크에서 사용되는 것과 같은 SC-FDMA에 대해 적용된다. 리소스 엘리먼트들을 제공하는 다른 방식들의 경우, 예를 들어, 예컨대 직교 코드들을 사용하는 코드-분할 다중 액세스의 경우에도 유사한 방식들이 적용될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 슬롯형 알로하 액세스를 위해 할당된 리소스 엘리먼트들(104')은 시간에 걸쳐 변할 수 있고, 리소스들의 서브세트만이 이러한 통신 타입에 대해 할당될 수 있다.
리소스들의 2배 사용
리소스 엘리먼트들(104) 중 일부는 비-표준 준수 통신 및 표준 준수 통신 둘 모두에 대해 할당될 수 있다.
3GPP와 같은 시스템들에서, 리소스 엘리먼트들(104)은, 그들이 전통적인 통신을 위해 또한 사용되더라도, 슬롯형 알로하에 대해 할당될 수 있다. 이러한 경우, 슬롯형 알로하 데이터와 정규 데이터 사이에 특정한 가능성의 충돌이 존재하며, 이는 특정한 애플리케이션들에서 수용가능할 수 있다. 일 예는 매우 낮은 슬롯형 알로하 트래픽이 예상되는 경우이다. 슬롯형 알로하에 대해 특정 리소스 엘리먼트들을 순수하게 할당한다는 것은 그러한 경우들에서 너무 높은 오버헤드를 의미할 것인 반면, 슬롯형 알로하와 정규 데이터 사이의 충돌들의 수는 수용가능한 레벨에 있을 수 있다.
프래그먼트(fragment)들을 송신하기 위한 "공백(white space)들"의 사용
송신기들(100)(예를 들어, 모바일 스테이션들(128))은 가드 리소스 엘리먼트, 예를 들어, 가드 리소스 대역 또는 주파수, 또는 가드 간격 또는 시간 슬롯에서 복수의 데이터 패킷들 중 적어도 하나를 송신하도록 구성될 수 있다.
최신 3GPP 표준들(예를 들어, LTE(Long Term Evolution))의 리소스 그리드(102)에서, 간섭이 이러한 리소스 슬롯(예를 들어, 가드 대역들 또는 가드 간격들) 상에 존재하면, 사소한 성능 열화를 갖는 공간들 또는 일부 미사용 공간들이 통상적으로 존재한다. 이러한 리소스들은 슬롯형 알로하 메시지들을 송신하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 기법은 2개의 결합된 시스템들의 데이터 레이트를 증가시킬 것이다.
슬롯형 알로하 패킷들에 대한 리소스 이용
슬롯형 알로하 및 텔레그램 분할
통상적인 구성에서, 각각의 리소스 엘리먼트 내의 이용가능한 물리적 리소스들은 완전한 데이터 패킷을 운반하기에 충분하지 않다. 그러한 구성을 위한 동기부여는 [2]에서 설명된 바와 같이 텔레그램 분할을 실현하는 것일 수 있다. 따라서, 통상적인 구성에서, 각각의 데이터 패킷은 다수의 프래그먼트들로 분할될 것이다. 그 후, 각각의 프래그먼트는 슬롯형 알로하 액세스를 위해 할당된 하나의 리소스 엘리먼트에서 송신된다. 이러한 개념의 가능한 실현은, 순수한 알로하 대신 슬롯형 알로하가 사용된다는 점을 제외하고, [Kilian, G 등; 텔레그램 분할을 사용하는 저전력 원격 측정 시스템들에 대한 개선된 커버리지, 2013년의 스마트 오브젝트들, 시스템들 및 기술들(SmartSysTech)에 대한 2013년 유럽 회의의 회의록(Improved coverage for low-power telemetry systems using telegram splitting, Proceedings of 2013 European Conference on Smart Objects, Systems and Technologies (SmartSysTech))]에서 제시된 바와 같은 텔레그램 분할과 유사하다.
FEC로 인한 중첩 복원
송신기들(100)(예를 들어, 모바일 스테이션들(128))은, 복수의 데이터 패킷들(108) 중 일부만이 부가적인 텔레그램(106)을 디코딩하는 데 요구되도록 복수의 데이터 패킷들(108)을 채널 인코딩하도록 구성될 수 있다.
통상적인 구성에서, 데이터 패킷들(108)은 순방향 에러 정정(foward error orrection (FEC))을 사용하여 보호될 것이다. 이것은 잡음이 존재하는 경우에 성능을 개선시킨다. 더욱이, 다수의 프래그먼트들의 하나 이상의 프래그먼트들이 (예를 들어, 슬롯형 알로하를 사용하는 다른 모바일 스테이션들, 또는 임의의 다른 간섭기와의) 충돌들로 인해 손실되면, 간섭된 프래그먼트들이 FEC 및 가능하게는 연속적인 간섭 소거에 의해 수신기에서 복원될 수 있는 높은 가능성이 존재한다. 예를 들어, 기지국(130) 또는 모바일 스테이션 3(128_3)(도 3 참조)이 모바일 스테이션 1(128_1) 및/또는 모바일 스테이션 2(128_2)로부터 데이터를 수신하기를 원하면, 그러한 충돌들이 발생한다. 이러한 의미에서, 수신기는 기지국 또는 임의의 모바일 스테이션일 수 있다.
충돌들을 최소화시키기 위한 사용자 시퀀스들
송신기(100)(예를 들어, 모바일 스테이션(128))는, 충돌들을 감소시키기 위해 사용자 시퀀스들에 기초하여 리소스 엘리먼트들로부터 선택되는 선택된 리소스 엘리먼트들에서 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하도록 구성될 수 있다.
간단한 구성에서, 프래그먼트들은 슬롯형 알로하를 위해 할당된 다음의 이용가능한 리소스 엘리먼트들, 예를 들어, 동일한 주파수 슬롯 상에서 송신된다. 이것은 슬롯형 알로하 리소스들이 완전한 시간 간격에 걸쳐 점유된다는 것을 의미한다. 진보된 구성에서, 결과적인 프래그먼트들은 특정 사용자 시퀀스들을 사용하여 슬롯형 알로하 리소스 엘리먼트들 상에서 송신된다. 이들 사용자 시퀀스들에 대한 예들은, 예를 들어, [Massey, J. & Mathys, P.; 피드백 정보 이론이 없는 충돌 채널, IEEE 트랜잭션, 1985, 31, 192-204(The collision channel without feedback Information Theory, IEEE Transactions on, 1985, 31, 192-204)]에서 Massey에 의해 제안되었다. 이러한 경우, 송신 모바일 스테이션은 일부 슬롯형 알로하 리소스들을 배제시킬 수 있다. 이러한 개념은 다수의 모바일 스테이션들의 프래그먼트들이 완전히 중첩되지 않는 가능성을 증가시킨다. 그 후, 간섭된 프래그먼트들은 FEC에 의해 복원될 수 있다. 이러한 개념은, 슬롯형 알로하 프래그먼트들의 수신기가 충돌들을 검출할 수 있는 경우들, 즉 2개 또는 그 초과의 모바일 스테이션들이 동일한 리소스 엘리먼트에서 데이터를 송신하는 경우에 특히 흥미롭다. 그 후, 이것은 최적의 성능을 전달하는 소거 디코딩에 대응한다.
BS에서의 상이한 시간들 - 프레임
통상적으로, 데이터 흐름은 프레임들로 조직화된다. 하나의 프레임에서 이용가능한 다수의 리소스 블록들이 존재하면, 상이한 시간 슬롯들 상에서 슬롯형 알로하 사용자 시퀀스를 시작하는 것이 가능하다. 따라서, 다른 메시지와 간섭할 가능성이 감소되며, 서비스 품질이 증가된다.
도 5는, 송신하기 위해 사용된 상이한 사용자 시퀀스들 및 복수의 리소스 엘리먼트들을 갖는 리소스 그리드(102)의 개략도를 도시한다.
연속적인 간섭 소거 및 MIMO 프로세싱
이미 언급된 바와 같이, 복수의 데이터 패킷들(108)은, 복수의 데이터 패킷들 중 일부만이 부가적인 텔레그램을 디코딩하는 데 요구되도록 채널 인코딩될 수 있다. 수신기(120)(예를 들어, 기지국(130))는, 채널 인코딩된 데이터 패킷들 중 하나가 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 다른 데이터 패킷과 충돌하는 경우, 디코딩된 부가적인 텔레그램에 기초하여, 충돌된 채널 인코딩된 데이터 패킷의 본래의 버전을 재구성하고, 다른 데이터 패킷을 획득하기 위해 리소스 엘리먼트에서 수신된 데이터로부터 충돌된 채널 인코딩된 데이터 패킷의 본래의 버전을 차감하도록 구성될 수 있다.
즉, 시간 및 비-시간 중요(critical) 데이터 패킷들의 예가 위에서 설명되었다. 사용된 액세스 방식으로 인해 시간 중요 스트림의 프래그먼트들 중 50%만이 간섭된다. 그러나, FEC를 사용하여 데이터를 복원하는 것이 가능해야 하며, 따라서, 간섭된 리소스 엘리먼트들의 데이터가 알려진다. 결과적으로, 이러한 리-인코딩된 데이터는 간섭된 리소스 엘리먼트들로부터 차감될 수 있다. 그리고 그 후, 비-시간 중요 서비스가 디코딩될 수 있다. 이러한 원리는 연속적인 간섭 소거(successive interference cancelation (SIC))로 지칭된다.
최적화된 사용자 시퀀스들 및 송신 전력을 이용한 SIC
SIC 원리는 추가로 최적화된 사용자 시퀀스들을 사용하여 훨씬 더 양호하게 작동할 수 있다. SIC의 성능을 추가로 개선시키기 위해 부가적인 파라미터들, 예를 들어, 모바일 스테이션의 송신 전력을 적응시키는 것이 또한 가능하다.
SIC의 사용은 멀티-사용자(MU) 단일-입력-다중-출력(singe-in-multiple-out (SIMO)) (또는 다중-입력-다중-출력(multiple-in-multiple-out (MIMO)) 프로세싱을 이용하여 추가로 확장될 수 있다. MU-SIMO/MIMO를 사용하면, 수신기는 다수의 송신 모바일 스테이션들의 간섭 신호들을 분리시키기 위해 수신기-측 빔-포밍과 같은 기법들을 사용할 수 있다.
SIC 및 MIMO ( 빔포밍 )
일반적으로, SIC 및 MU-SIMO/MIMO의 사용은, 최대 우도(Maximum Likelihood (ML)) 디코딩 또는 이론적인 성능에 가까운 다른 방식들을 사용할 경우 특히 유용하다. 더욱이, SIC 및 MU-SIMO/MIMO에 더 적합한 특수한 파형들이 존재할 수 있다. 예들은 송신기 전력 증폭기에서 높은 선형성으로 생성될 수 있는, 즉 비선형 왜곡들을 거의 야기하지 않는 파형들이다. 이것은 수신기가 SIC의 경우 파형을 차감해야 하는 이유 때문이다. 파형이 높은 선형성으로 생성되지 않으면, 이것은 수신기에 의해 추정될 수 없는 컴포넌트들과 같은 잡음을 야기한다. 따라서, 수신기는 대응하는 모바일 스테이션들의 신호를 완전히 차감할 수 없다. 그 후, 나머지 잡음 레벨은 후속 디코딩 스테이지들에서 성능을 감소시킨다.
더욱이, MU-SIMO/MIMO 및 SIC의 사용은 리소스 엘리먼트에서 충돌하는 2개의 신호들로 제한되지 않는다. 수신된 신호 품질 및 열 잡음 레벨에 의존하여, 임의의 개수의 신호들이 MU-SIMO/MIMO 및 SIC를 사용하여 디코딩될 수 있다.
추가적인 실시예들
도 7은 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템에서 송신하기 위한 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할된다. 방법은, 텔레그램을 복수의 데이터 패킷들로 분리시키고 ― 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧음 ― 그리고 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 송신함으로써 부가적인 텔레그램을 송신하는 단계(202)를 포함한다.
도 8은 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템에서 수신하기 위한 방법(210)의 흐름도를 도시한다. 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할된다. 방법은, 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 수신함으로써 복수의 데이터 패킷들로 분리되어 송신되는 부가적인 텔레그램을 수신하는 단계(212)를 포함하며, 여기서, 데이터 패킷들 각각은 텔레그램보다 짧다.
실시예들에서, 부가적인 텔레그램의 복수의 데이터 패킷들은 데이터 패킷들 사이의 시간적 거리로 (예를 들어, 통신 채널을 통해) 송신될 수 있다.
실시예들은 슬롯형 알로하를 이용한 텔레그램 분할을 사용하여 미래의 M2M 통신 시스템들의 성능을 개선시키기 위한 새로운 접근법을 제공한다. 네트워크의 기지국은, 이들 슬롯들 내에서 그들의 데이터를 간단히 송신할 수 있는 디바이스들에 특정 시간 및 주파수 슬롯들을 할당한다. 디바이스가 데이터를 전송하기를 원한다면, 그것은 단지, 하나 또는 다수의 슬롯들을 선택하고 송신을 시작한다. 특정 슬롯들이 프리인지 여부를 사전에 청취하는 것이 요구되지는 않는다. 따라서, 업링크 리소스들 상에서의 충돌이 발생한다. 이들 충돌들은 대부분의 경우들에서 신호 프로세싱(예를 들어, 연속적인 간섭 소거) 및 특정 텔레그램 분할 액세스 패턴들에 의해 해결될 수 있다.
실시예들은 임의의 종류의 셀룰러 표준들로 제한되지 않는다. 그것은 또한 임의의 종류의 송신 표준에서 사용될 수 있다.
일부 양상들이 장치의 맥락(context)에서 설명되었지만, 이들 양상들이 또한 대응하는 방법의 설명을 표현한다는 것은 명확하며, 여기서, 블록 또는 디바이스는 방법 단계 또는 방법 단계의 특성에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 맥락에서 설명된 양상들은 또한, 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 아이템 또는 특성의 설명을 표현한다. 방법 단계들 중 일부 또는 모두는, 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그래밍가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 사용함으로써) 실행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가장 중요한 방법 단계들 중 하나 이상은 그러한 장치에 의해 실행될 수 있다.
특정한 구현 요건들에 의존하면, 본 발명의 실시예들은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 구현은, 각각의 방법이 수행되도록 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템과 협력하는(또는 협력할 수 있는), 전자적으로 판독가능한 제어 신호들이 저장된 디지털 저장 매체, 예를 들어, 플로피 디스크, DVD, 블루-레이, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 FLASH 메모리를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독가능할 수 있다.
본 발명에 따른 일부 실시예들은, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나가 수행되도록 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템과 협력할 수 있는 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 갖는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들은 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수 있으며, 프로그램 코드는, 컴퓨터 프로그램 물건이 컴퓨터 상에서 구동되는 경우 방법들 중 하나를 수행하기 위해 동작된다. 프로그램 코드는, 예를 들어, 머신 판독가능 캐리어 상에 저장될 수 있다.
다른 실시예들은, 머신 판독가능 캐리어 상에 저장되는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함한다.
즉, 따라서, 본 발명의 방법의 실시예는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동되는 경우, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이다.
따라서, 본 발명의 방법들의 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램(상부에 기록됨)을 포함하는 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체, 또는 컴퓨터-판독가능 매체)이다. 데이터 캐리어, 디지털 저장 매체 또는 레코딩된 매체는 통상적으로, 유형이고 그리고/또는 비-일시적이다.
따라서, 본 발명의 방법의 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 표현하는 데이터 스트림 또는 신호들의 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호들의 시퀀스는, 예를 들어, 데이터 통신 연결을 통해, 예를 들어, 인터넷을 통해 전달되도록 구성될 수 있다.
추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하도록 구성 또는 적응되는 프로세싱 수단, 예를 들어, 컴퓨터, 또는 프로그래밍가능 로직 디바이스를 포함한다.
추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 인스톨된 컴퓨터를 포함한다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 (예를 들어, 전자적으로 또는 광학적으로) 수신기에 전달하도록 구성된 장치 또는 시스템을 포함한다. 수신기는, 예를 들어, 컴퓨터, 모바일 디바이스, 메모리 디바이스 등일 수 있다. 장치 또는 시스템은, 예를 들어, 컴퓨터 프로그램을 수신기에 전달하기 위한 파일 서버를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로그래밍가능 로직 디바이스(예를 들어, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이)는, 본 명세서에 설명된 방법들의 기능들 중 일부 또는 모두를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위해 마이크로프로세서와 협력할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 바람직하게 임의의 하드웨어 장치에 의해 수행된다.
본 명세서에 설명된 장치는, 하드웨어 장치를 사용하여, 또는 컴퓨터를 사용하여, 또는 하드웨어 장치 및 컴퓨터의 조합을 사용하여 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 장치, 또는 본 명세서에 설명된 장치의 임의의 컴포넌트들은 적어도 부분적으로 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법은, 하드웨어 장치를 사용하여, 또는 컴퓨터를 사용하여, 또는 하드웨어 장치 및 컴퓨터의 조합을 사용하여 수행될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법들, 또는 본 명세서에 설명된 장치의 임의의 컴포넌트들은 하드웨어에 의해 그리고/또는 소프트웨어에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있다.
위에서 설명된 실시예들은 단지, 본 발명의 원리들에 대해 예시적일 뿐이다. 본 명세서에 설명된 어레인지먼트들 및 세부사항들의 변형들 및 변경들이 당업자들에게는 명백할 것임이 이해된다. 따라서, 본 명세서의 실시예들의 설명 및 해설에 의해 제시된 특정한 세부사항들이 아니라 임박한 특허 청구항들의 범위에 의해서만 제한되는 것이 의도이다.

Claims (22)

  1. 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템(126)에서 동작하도록 구성된 송신기(100)에 있어서,
    상기 모바일 통신 시스템(126)의 리소스들은 리소스 엘리먼트들(104)로 분할되고;
    상기 송신기(100)는 텔레그램(106)을 복수의 데이터 패킷들(108)로 분리시킴으로써 ― 데이터 패킷들(108) 각각은 상기 텔레그램(106)보다 짧음 ― 그리고 상기 리소스 엘리먼트들(104) 중 하나에서 상기 데이터 패킷들(108) 각각을 각각 송신함으로써, 표준 준수 텔레그램에 부가하여 상기 부가적인 텔레그램(106)을 송신하도록 구성되고,
    상기 송신기(100)는, 비-표준 준수 통신을 위해 보류된(reserved) 리소스 엘리먼트들(104')에서 상기 부가적인 텔레그램의 상기 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하도록 구성되고,
    상기 송신기는, 상기 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')로부터 상기 데이터 패킷들(108)을 송신하기 위해 상기 리소스 엘리먼트들(104)을 선택하고, 그리고 이들 리소스 엘리먼트들(104)이 프리(free)한지 여부를 사전에 청취하지 않으면서, 선택된 리소스 엘리먼트들(104)에서 상기 데이터 패킷들(108)의 송신을 시작하도록 구성되는, 송신기(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신기(100)는 표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들을 사용하여 표준 준수 통신을 수행하도록 구성되는, 송신기(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신기(100)는 상기 모바일 통신 시스템(126) 또는 다른 통신 시스템의 동기화 신호에 자신을 동기화시키도록 구성되는, 송신기(100).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')은 상기 모바일 통신 시스템(126)의 모바일 스테이션들(128)로부터 기지국들(130)로의 통신을 위해 사용되는 업링크 리소스 엘리먼트들의 부분 집합인, 송신기(100).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리소스 엘리먼트들(104)은 특정 시간 슬롯들 및 특정 주파수들 중 적어도 하나와 연관되는, 송신기(100).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')은 상기 모바일 통신 시스템(126)의 관리 엔티티(130)에 의해 할당되는, 송신기(100).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')은 성능 기준들에 의존하여 상기 모바일 통신 시스템의 관리 엔티티(130)에 의해 동적으로 할당되는, 송신기(100).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리소스 엘리먼트들(104) 중 일부는 비-표준 준수 통신 및 표준 준수 통신 둘 모두를 위해 할당되는, 송신기(100).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 송신기(100)는 가드 리소스 엘리먼트에서 상기 복수의 데이터 패킷들(108) 중 적어도 하나를 송신하도록 구성되는, 송신기(100).
  10. 제1항에 있어서,
    상기 송신기(100)는 상기 복수의 데이터 패킷들(108) 중 일부만이 상기 부가적인 텔레그램(106)을 디코딩하기 위해 요구되도록 상기 복수의 데이터 패킷들(108)을 채널 인코딩하도록 구성되는, 송신기(100).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 송신기(100)는 데이터 패킷(108)의 송신이 상기 모바일 통신 시스템(126)의 다른 송신기에 의해 송신된 다른 데이터 패킷과의 충돌을 유도하면, 상기 복수의 데이터 패킷들(108) 중 하나를 나중에 송신하거나 또는 송신하지 않도록 구성되는, 송신기(100).
  12. 제10항에 있어서,
    상기 송신기(100)는 충돌들을 감소시키기 위해 사용자 시퀀스들에 기초하여 상기 리소스 엘리먼트들(104)로부터 선택되는 선택된 리소스 엘리먼트들(104')에서 상기 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하도록 구성되는, 송신기(100).
  13. 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템(126)에서 동작하도록 구성된 수신기(120)에 있어서,
    상기 모바일 통신 시스템(126)의 리소스들은 리소스 엘리먼트들(104)로 분할되고;
    상기 수신기(120)는 상기 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들(108) 각각을 각각 수신함으로써 복수의 데이터 패킷들(108)로 분리되어 송신되는 표준 준수 텔레그램에 부가하여 부가적인 텔레그램(106)을 수신하도록 구성되며,
    상기 데이터 패킷들(108) 각각은 상기 텔레그램(106)보다 짧고,
    상기 수신기(120)는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')에서 상기 부가적인 텔레그램의 상기 데이터 패킷들(108)을 수신하도록 구성되고,
    상기 수신기(120)는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')로부터 송신기에 의해 선택된 리소스 엘리먼트들에서 상기 데이터 패킷들(108)을 수신하도록 구성되는, 수신기(120).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 패킷들(108)은 상기 복수의 데이터 패킷들(108) 중 일부만이 상기 부가적인 텔레그램(106)을 디코딩하기위해 요구되도록 채널 인코딩되며;
    채널 인코딩된 데이터 패킷들 중 하나가 상기 리소스 엘리먼트들(104) 중 하나에서 다른 데이터 패킷과 충돌할 때, 상기 수신기(120)는 디코딩된 부가적인 텔레그램(106)에 기초하여, 충돌된 채널 인코딩된 데이터 패킷의 본래의 버전을 재구성하고, 다른 데이터 패킷을 획득하기 위해 리소스 엘리먼트에서 수신된 데이터로부터 상기 충돌된 채널 인코딩된 데이터 패킷의 본래의 버전을 차감하도록 구성되는, 수신기(120).
  15. 시스템(126)으로서,
    제1항에 따른 송신기(100); 및
    제13항에 따른 수신기(120)를 포함하는, 시스템(126).
  16. 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템에서 송신하기 위한 방법(200)에 있어서,
    상기 모바일 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할되고, 상기 방법은,
    부가적인 텔레그램을 복수의 데이터 패킷들로 분리시키고 ― 데이터 패킷들 각각은 상기 텔레그램보다 짧음 ― 그리고 상기 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 상기 데이터 패킷들 각각을 각각 송신함으로써, 표준 준수 텔레그램에 부가하여 상기 부가적인 텔레그램을 송신하는 단계(202)를 포함하고,
    상기 송신하는 단계(202)는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')에서 상기 부가적인 탤레그램의 복수의 데이터 패킷들(108)을 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 송신하는 단계(202)는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')로부터 데이터 패킷들(108)을 송신하기 위해 리소스 엘리먼트들(104)를 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 송신하는 단계(202)는 이들 리소스 엘리먼트들(104)이 프리(free)한지 여부를 사전에 청취하지 않으면서 선택된 리소스 엘리먼트들(104)에서 데이터 패킷들(108)의 송신을 시작하는 단계를 포함하는, 모바일 통신 시스템에서 송신하기 위한 방법(200).
  17. 모바일 통신 표준에 따라 모바일 통신 시스템에서 수신하기 위한 방법(210)에 있어서,
    상기 모바일 통신 시스템의 리소스들은 리소스 엘리먼트들로 분할되고, 상기 방법은,
    표준 준수 텔레그램에 부가하여 부가적인 텔레그램을 수신하는 단계(212)를 포함하며,
    상기 부가적인 텔레그램은, 상기 리소스 엘리먼트들 중 하나에서 데이터 패킷들 각각을 각각 수신함으로써 복수의 데이터 패킷들로 분리되어 송신되고,
    상기 데이터 패킷들 각각은 상기 텔레그램보다 짧고,
    상기 수신하는 단계(212)는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들에서 상기 부가적인 텔레그램 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 수신하는 단계(212)는 비-표준 준수 통신을 위해 보류된 리소스 엘리먼트들(104')로부터 송신기에 의해 선택된 리소스 엘리먼트들에서 상기 데이터 패킷들을 수신하는 단계를 포함하는,
    모바일 통신 시스템에서 수신하기 위한 방법(210).
  18. 컴퓨터 또는 마이크로프로세서 상에서 구동될 때, 제16항 또는 제17항에 따른 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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