KR20040037210A - 멀티-포인트 통신 타깃을 클러스터링하는 시스템 및 관련방법 - Google Patents

멀티-포인트 통신 타깃을 클러스터링하는 시스템 및 관련방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티-포인트 통신 타깃을 클러스터링하는 시스템 및 관련 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 방법은 무선 통신 시스템 내 복수의 타깃의 적어도 서브세트 각각에 관련된 하나 이상의 성능 특징을 측정하는 단계, 및 각각이 하나 이상의 타깃을 포함하며 적어도 부분적으로 상기 성능 특징에 따라 무선 통신 채널을 공유하는 하나 이상의 클러스터를 선택적으로 형성하는 단계를 포함한다.

Description

멀티-포인트 통신 타깃을 클러스터링하는 시스템 및 관련 방법 {A SYSTEM AND RELATED METHODS FOR CLUSTERING MULTI-POINT COMMUNICATION TARGETS}
무선 통신 시스템은 새로운 것이 아니다. 실제로, 양방향 무선 기술은 20세기 초기로 거슬러 올라가는 한편, 이에 따른 셀 방식 전화 시스템은 70년대 초에 처음으로 소개되었다. 종래의 무선 통신 시스템에서는, 무선 통신 기지국은 무선 통신 링크를 거쳐 원격 통신 장치(예를 들면, 무선 가입자 유닛, 이동 컴퓨터 장치 등)와의 무선 통신이 용이하였다. 기술이 개발되고 이러한 무선 통신 장치를 소유 및 사용하는 데 대한 비용이 감소함에 따라, 무선 전화 시스템의 인기가 폭발적으로 늘어가고 있다. 이러한 가입자 베이스의 성장을 수용하기 위하여, 디지털 셀 방식 기술이 개발되면서 시스템 내에 발생된 무선 주파수(radio frequency: RF) 출력은 증가시키지 않고 셀 방식 시스템의 사용자 수용력이 증가되도록 표준화되었다.
초기에는, 개별 통신 채널을 반송 주파수, 즉, 이른바 주파수 분할 다원 접속(Frequency Division Multiple Access: FDMA) 무선 시스템으로 정의하였다. 보다 최근에는, 다수의 상이한 디지털 무선 통신 기술이 소개되어 다수의 무선 통신 시스템 기술의 기초로 제공되었다. 디지털 무선 기술의 두 가지의 주요한 예는 시분할 다원 접속(time-division multiple access: TDMA) 및 부호 분할 다원 접속(code-division multiple access: CDMA) 기술이 있다.
TDMA 시스템에서, 반송 주파수는 타임슬롯이라고 하는 독립된 시간 증분 유닛으로 해석되고, 반송 주파수의 각각의 타임슬롯은 가입자 유닛(또는 핸드세트)과 통신 스테이션(또는 기지국) 사이의 독립된 통신 세션을 지원한다. 즉, 종래의 아날로그(FDMA) 통신 시스템의 통신 채널은 일반적으로 반송 주파수로 정의되는 한편, TDMA 시스템의 통신 채널은 측정 반송 주파수 상의 타임슬롯으로 정의된다. 소정의 반송 주파수를 독립된 타임슬롯으로 분할함으로써 종래의 FDMA 시스템에 비하여 시스템 용량은 N-배 증가하고, 방사 출력은 근소하게 증가한다. 실제로는, 2-배 내지 8-배로 용량이 증가하였다.
CDMA 시스템에서, 통신 채널은 가입자 유닛과 통신 스테이션 사이를 통과한 디지털 통신 패킷의 헤더 내에 포함된 의사 잡음(pseudo-noise: PN) 부호로 정의된다. 시스템 용량을 더 향상시키기 위하여, CDMA 시스템은 스펙트럼 확산(spread-spectrum) 시스템이고, 여기서 통신 채널(PN 부호로 정의됨)은 임의 개수의 반송 주파수를 통과하여 무선 주파수(또는 더 높은) 스펙트럼의 할당 밴드를 뛰어넘는다.
당업자는 임의의 두 개의 통신 실체 사이의 무선 통신 링크는, 특히 하나 이상의 실체의 위치가 제어되지 않고 이동할 때, 종종 통신 체인의 가장 약한 부분이 된다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 무선 링크는 실체 사이의 거리가 증가하거나 또는 신호가 전달되는 물리적인 경로 내에 방해물이 발생될 때 약해질 수 있다. 또한, 전술한 다중 접속 통신 시스템(예를 들면, FDMA, TDMA, CDMA, 등)에서, 지리적으로 분산된 다수의 사용자 간의 통신 세션을 지원하도록 반송 주파수 재사용이 채택된다. 이러한 공동 채널 사용자는 이들 각각의 통신 세션이 서로 방해하지 않도록 충분한 거리로 지리적으로 분리되어 있는 것으로 생각된다. 주파수 재사용 시 이러한 지리적인 분리에 대한 제약으로 인하여 시스템의 용량이 제한되고, 간섭으로부터 완전하게 보호되지 않는 경우가 종종 있다.
적응성 어레이 기술은 하나 이상의 실체로부터 무선 전송을 위하여 다수의 안테나를 사용하여 상기 무선 주파수(RF) 네트워크의 성능을 증가시키고, 어레이 내의 각 안테나로부터 전송된 신호의 상대적인 위상 및 진폭 중 하나 이상을 제어하여 공간적으로 원하는 수신인을 향하여 RF 에너지를 송신하고 공동 채널 사용자로부터 공간적으로 떨어지도록 한다.
이러한 기술은 통신 링크가 2 지점간 링크, 즉 종래의 양방향 통신 시스템에서와 같이 하나의 사용자 단말과 기지국 사이의 통신 전용의 무선 통신 채널인 경우 매우 효과적이다. 그러나, 증가하는 다량의 무선 통신 실시예에 있어서, 통신 링크 중 하나 이상의 원하는 수신인이 있고, 이들 수신인 각각은 신호를 수신할 수 있어야 한다. 바로 이러한 실시예의 예가 범용 패킷 무선 서비스(general packet radio service), 즉 GPRS이다.
당업자는, 원래 생각한 바와 같이, GPRS는 TDMA-방식 무선 통신 시스템에 대하여 구현된 것임을 이해할 수 있을 것이며, 여기서는 8개의 상이한 사용자가 통신 채널을 선택적으로 공유할 수 있다. 최종 사용자 관점에서 보아, GPRS-인에이블 통신 스테이션에 의하여 관리되는 GPRS 서비스는 TDMA 시스템의 회선 교환 통신 자원을 사용하는 가상 패킷-교환 네트워크를 제공한다. 당업자는 GPRS와 같은 패킷-방식 통신 시스템이 통신 링크를 거쳐 서비스와 이른바 "올웨이즈 온(always on)" 연결을 용이하게 한다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 종래의 적응성 어레이 기술은 2 지점간 통신 링크의 배경으로부터 유도되기 때문에, 양방향, 멀티-포인트, 또는 "방송" 시스템은 적응성 어레이 기술의 구현을 따르지 않을 수 있는 것으로 생각되었다.
따라서, 방송 무선 통신 시스템 내에 적응성 어레이 기술을 인에이블링하는 시스템 및 관련 방법이 필요하고, 종래 기술의 방송 시스템에 일반적으로 관련된 제한에 의하여 방해받지 않는다. 바로 이러한 시스템 및 관련 방법에 대하여 후술한다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 멀티-포인트 통신 타깃을 클러스터링하는 시스템 및 관련 방법에 관한 것이다.
도 1은 예시적인 무선 통신 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 지침에 따른 사용자 단말 및/또는 통신 스테이션용으로 적합한 신규의 멀티-포인트 통신 에이전트를 포함하는 예시적인 트랜시버의 블록도이다.
도 3은 멀티-포인트 통신 환경용으로 적합한 예시적인 데이터그램의 도면이다.
도 4는 멀티-포인트 통신 에이전트가 사용하기에 적합한 예시적인 데이터 구조의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 멀티-포인트 통신 환경에서 빔형성하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 빔형성을 위해 타깃을 동적으로 클러스터링하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 빔형성을 위해 타깃을 동적으로 클러스터링하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 양태에 따른 이중 빔형성의 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 양태에 따른 트랜시버로부터 클러스터를 형성하는 동적으로 선택된 타깃 세트까지의 무선 통신 링크를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 따른 트랜시버로부터 적어도 2개의 클러스터까지의 무선 통신 링크를 나타내는 이중 빔의 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명의 신규의 통신 에이전트의 한 가지 이상의 양태를 구현하도록, 실행 시, 기계에 접근하는 복수의 실행가능한 지시를 포함하는 예시적인 저장 매체의 블록도이다.
본 발명은 멀티-포인트 통신 타깃을 클러스터링하는 시스템 및 관련 방법을 제공한다. 본 발명의 일 양태에 있어서, 방법은 무선 통신 시스템의 복수의 타깃중 적어도 서버세트 각각에 관련된 한 가지 이상의 성능 특징을 측정하는 단계, 및 하나 이상의 클러스터를 선택적으로 형성하는 단계를 포함하고, 각각의 클러스터는 하나 이상의 타깃을 포함하고, 적어도 부분적으로, 성능 특징에 따라 무선 통신 채널을 공유한다.
본 발명은 멀티-포인트 통신 환경, 즉 복수의 타깃이 물리적인 통신 자원을 동적으로 공유하는 환경에서의 빔형성 시스템 및 관련 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 있어서, 본 발명의 지침은 TDMA 무선 통신 시스템에 대하여 구현된 GPRS 시스템으로 개발되었다. 이 점에 있어서, 보다 상세하게 후술하는 본 발명의 일 양태에 있어서, 하나 이상의 클러스터링 엔진 및/또는 빔형성 엔진을 포함하는 멀티-포인트 통신 시스템을 소개한다. 보다 상세하게 후술하는 일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진은 통신 링크를 원하는 하나 이상의 타깃의 공간 서명 속성을 분석하기 위하여 선택적으로 시동된다. 공간 서명 속성을 제공함으로써, 타깃은 클러스터로 그룹이 형성되고 클러스터 공간 서명이 생성된다.
클러스터 공간 서명이 생성되면, 빔형성 엔진이 전송 통신 실체와 클러스터 타깃 사이에 통신 링크 빔을 형성하기 위하여 전송된 신호에 인가된 가중치를 생성시키도록 선택적으로 시동된다. 본 발명의 다른 양태에 있어서, 빔형성 엔진은 멀티-노드 무선 통신 링크 빔을 타깃에 선택적으로 발생시키고, 상기 빔에는 그들의 공간 서명에 관한 정보가 있으며, 상기 타깃에는 동일한 신호가 동시에 전송되는 것이 바람직하다. 일 실시예에 있어서, 빔형성 엔진은 무선 통신 링크의 동시 수신할 수 있는 복수의 타깃을 식별하고, 상기 식별된 타깃 각각에 통신 링크를 형성하기 위하여 멀티-노드 빔을 발생시키도록 가중치(어레이 내 각각의 안테나와 관련)를 생성한다. 당업자는 본 발명의 지침이 무선 데이터 서비스 환경에서 적응성 안테나 기술을 용이하게 하고, 이 점에 있어서, GPRS 데이터 서비스 시스템 내에구현하기에 매우 적합하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서의 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 용어는 실시예와 관련하여 기재된 특정의 요소, 구조 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 의미이다. 따라서, 본 명세서의 여러 곳에 기재된 "일 실시예에 있어서" 또는 "실시예에 있어서"라는 관용구는 모두 동일한 실시예를 인용할 필요는 없다. 또한, 특정의 요소, 구조 또는 특징은 하나 이상의 실시예에 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
이하, 본 발명을 동일 부재에 동일 도면 부호로 표기된 첨부 도면을 참조하여 제한적이 아닌 단지 예를 들어 설명한다.
예시적인 무선 통신 시스템
도 1은 본 발명의 지침이 잘 실행될 수 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 통신 시스템(100)의 블록도이다. 도 1에 예시된 실시예에 있어서, 통신 시스템(100)은 하나 이상의 무선 통신 링크(110, 112)를 통해 무선 통신 스테이션(114)에 각각 결합된 하나 이상의 사용자 단말기(106, 108)를 포함하는 적어도 무선 통신 통신 시스템 콤포넌트(102)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 무선 통신 시스템 콤포넌트(102)는 무선 가입자 유닛(118, 120)과의 통신이 용이하도록 하나 이상의 무선 네트워크(104)에 결합된다. 또한, 무선 통신 시스템(102)은 예를 들어 데이터 서비스 제공자(124)로부터 질높은 데이터 서비스 전달이 용이하도록 하나 이상의 데이터 네트워크(122)에 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 무선 통신 시스템(102)은 무선 통신 서비스 전달 시 통신 채널이 반송 주파수 내의 타임슬롯으로 정의된 TDMA 통신 프로토콜을 사용한다. 통신 실체(106, 108, 114) 간의 무선 통신이 용이하도록, 이러한 통신 실체 각각은 적어도 하나의 송신기 및 하나의 수신기를 포함하고, 이들 두 가지가 트랜시버 내에 결합될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 통신 실체 각각은 예를 들어 트랜시버(116A...N)를 구비한 통신 스테이션(114)과의 복수의 동시 통신 링크가 용이하도록 복수의 트랜시버를 포함할 수 있다. 무선 음성 통신 서비스 전달 외에, 무선 통신 시스템(102)은 TDMA 패러다임에 따라 GPRS와 같은 질높은 데이터 서비스를 전달할 수 있다. 본 발명의 특징은 GPRS를 제공하는 TDMA-방식 무선 통신 시스템으로 기재되어 있지만, 본 발명의 지침은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다수의 멀티플 액세스 무선 기술(예를 들면, FDMA, CDMA 등) 중 임의의 한 가지를 사용하여 임의의 정보(데이터, 음성 등)를 복수의 타깃에 전달하는데 보다 광범위하게 적용될 수 있다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 사용자 단말기(106, 108)는 무선 통신용으로 구성된, 예를 들면, 무선 전화 가입자 유닛, 무선-인에이블 컴퓨터 장치 등을 포함하는 다양한 전자 기기 중 임의의 한 가지를 나타내는 것이다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 사용자 단말기(106, 108)에는 복수의 타깃(예를 들면, 양방향 통신이 형성되는 실체)과의 양방향 무선 통신 링크를 형성하기 위하여 상세하게 후술하는 멀티-포인트 통신 에이전트가 부여된다.
마찬가지로, 통신 스테이션(기지국이라고도 함)은 적어도 TDMA 무선 통신을 지원하는 다양한 통신 스테이션 중 임의의 하나를 나타내는 것이다. 도시된 바와 같이, 통신 스테이션(114)에는 무선 통신 링크를 사용하여 다른 통신 실체(예를 들면, 가입자 유닛, 무선 전자 기기, 다른 기지국 등)와의 무선 통신이 용이하도록 하나 이상의 무선 트랜시버(송신기/수신기 콤비네이션)가 부여된다. 예시된 실시예에 있어서, 이러한 트랜시버(116A...N) 중 적어도 하나는 TDMA 트랜시버이다. 일 실시예에 있어서, TDMA 트랜시버 중 적어도 하나는 하나 이상의 요청하는 사용자 단말기(106, 108)에 범용 패킷 무선 서비스를 지원하도록 GPRS 기기를 포함한다.
도 1에 도시된 종래의 2 지점간 통신 링크(110, 112) 외에, 무선 통신 시스템(102)의 통신 실체(예를 들면, 통신 스테이션, 사용자 단말기 등) 각각은 하나 이상의 타깃을 각각 포함하는 하나 이상의 클러스터와 통신 링크 빔을 형성하도록 멀티-포인트 통신 자원을 포함한다. 즉, 보다 상세하게 기재하고 예시된 바와 같이, 무선 사용자 단말기(106, 108) 및/또는 통신 스테이션(114)을 포함하는 하나 이상의 트랜시버는 각각의 클러스터에 대한 공간 서명에 따라 발생된 통신 링크 빔을 사용하여 하나 이상의 클러스터 내 하나 이상의 타깃으로 동시 전송이 용이하도록 멀티-포인트 통신 에이전트를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 후술하는 멀티-포인트 통신 에이전트는 예를 들어 데이터 서비스 제공자(124)로부터 데이터 네트워크(122) 및 통신 스테이션(114)을 각각 통하여 사용자 단말기(106, 108)에 GPRS 데이터 서비스를 용이하게 한다.
예시적인 무선 통신 시스템 트랜시버
동작 환경에 대하여 전술한 바와 같이, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신규의 멀티-포인트 통신 에이전트가 결합된 예시적인 통신 시스템 트랜시버(200)의 블록도이다.
도 2에 예시된 실시예에 있어서, 제어 논리(202), 메모리(204), 적어도 하나의 송신기(206), 적어도 하나의 수신기(208), 클러스터링 엔진(212) 및 빔형성 엔진(214)을 포함하는 멀티-포인트 통신 에이전트(210), 하나 이상의 안테나(216A...N), 및 선택적으로 하나 이상의 애플리케이션(209)을 포함하는 트랜시버가 도시되어 있고, 각각은 도시된 바와 같이 결합되어 있다. 그러나, 멀티-포인트 통신 에이전트(210) 및 그 구성 요소를 소개하기 위하여, 트랜시버(200)는 공지되어 있는 다양한 트랜시버 시스템 중 임의의 하나를 나타낸다. 이 점에 있어서, 트랜시버(200)는 사용자 단말기(예를 들면, 106, 108) 및/또는 통신 스테이션(예를 들면, 114) 내에 일체로 구성될 수 있다. 상기 예시적인 실시예에 있어서, 트랜시버(200)는 TDMA 트랜시버이고 GPRS 기기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 트랜시버(200)는 FDMA 및/또는 CDMA 트랜시버이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 제어 논리(202)는 트랜시버(200)의 전체적인 동작을 제어한다. 일 실시예, 예를 들면, 통신 스테이션(114)에 있어서, 제어 논리(202)는 고차원 애플리케이션 또는 제어 논리에 응답할 수 있다. 다른 실시예, 예를 들면, 사용자 단말기 내에서, 제어 논리(202)는 고차원 애플리케이션, 제어 논리에 응답하거나 또는 사용자 입력에 직접 응답할 수 있다. 어느 경우에서나, 제어 논리(202)는 하나 이상의 타깃 및/또는 하나 이상의 타깃 클러스터와의 무선 통신 링크를 형성하기 위하여 트랜시버의 통신 자원을 제어한다. 이 점에 있어서, 제어 논리(202)는 공지되어 있는 다양한 제어 논리, 예를 들면, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 프로그램가능한 논리 장치(programmable logic device: PLD), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA) 등 중 임의의 하나를 나타내는 것이다. 또한, 제어 논리(202)는 연산 기기에 의하여 실행될 때, 본 명세서에 기재된 제어 요소를 구현하는 컨텐츠일 수 있다.
애플리케이션(209)은 어떤 기능을 실행하기 위하여 제어 논리(202)에 의하여 실행될 수 있는 복수의 컨텐츠 중 임의의 하나를 나타내는 것이다. 이 점에 있어서, 애플리케이션(209)은 실행 시 트랜시버(200)에 무선 통신 요소를 부여하거나, 또는 트랜시버(예를 들면, TDMA, CDMA 등)의 복수의 액세스 방법를 정하는 일련의 실행가능한 지시를 나타낼 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 멀티-포인트 통신 에이전트(210), 예를 들면, 클러스터링 엔진(212) 또는 빔형성 엔진(214)의 양태는 일련의 실행가능한 지시로 구현되므로 애플리케이션(209)으로 나타내는 것이 일반적이다. 본 발명의 지침은 이러한 애플리케이션(209)이 없이 실행될 수 있다는 점이 명백하다.
메모리(204)는 공지되어 있는 다양한 메모리 및/또는 저장 장치 중 임의의하나를 또한 나타내는 것이다. 일 실시예에 있어서, 메모리(204)는 메모리 컨트롤러, 및 하나 이상의 휘발성 및 비휘발성 메모리 장치(도시되지 않음)를 포함하는 메모리 시스템을 나타낸다. 일 실시예에 있어서, 메모리(204)는 멀티-포인트 통신 에이전트(210)의 멀티-포인트 통신 기기를 인에이블하는 정보를 포함하는 데이터 구조를 유지하며, 상세하게 후술한다.
또한, 메모리(204)는 다른 통신 자원 및/또는 트랜시버(200)의 애플리케이션(209)의 지원에 사용될 수 있다.
그러나 멀티-포인트 통신 에이전트(210)와의 상호 동작을 위하여, 송신기(206) 및 수신기(208) 각각은 일반적으로 공지되어 있는 이러한 장치 또는 시스템을 나타내는 것이다. 이 점에 있어서, 송신기(206)는 전송될 정보를 입력/출력 장치(도시되지 않음)로부터 제어 논리(202)를 통해 수신하고, 상기 정보를 사용된 통신 방법에 따라 처리하며, 상기 정보를 하나 이상의 안테나(216)를 통해 원격의 타깃으로 전송한다. 수신기(208)는 전송된 신호를 안테나(216)를 거쳐 수신하고, 상기 수신된 신호를 제어 논리(202)를 거쳐 입력/출력 장치(도시되지 않음)에 제공되는 베이스밴드 신호를 생성하도록 처리한다. 상기 예시된 실시예에 있어서, 송신기(206) 및 수신기(208)는 TDMA 송신기 및 수신기를 각각 나타내는 것이다.
전술한 바와 같이, 멀티-포인트 통신 에이전트(210)로 인하여 트랜시버는 단일 통신 채널(예를 들면, 다운링크 채널(타임슬롯/주파수))을 거쳐 복수의 타깃(예를 들면, 멀티-포인트 통신)과 통신할 수 있다. 예시된 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212) 및/또는 빔형성 엔진(214) 중 하나 이상을 포함하는 멀티-포인트 통신 에이전트(210)가 제공된다. 전술한 멀티-포인트 통신을 용이하게 하기 위하여, 멀티-포인트 통신 에이전트(210)는 타깃(예를 들면, 사용자 단말기, 통신 스테이션 등) 세트를 식별하고, 상기 타깃을 클러스터로 그룹을 형성하며, 클러스터용 공간 서명을 생성한다. 공간 서명이 결정되면, 멀티-포인트 에이전트(210)는 공통 신호를 타깃 클러스터 내의 타깃 각각으로 전송하기 위하여 무선 통신 링크 빔패턴을 형성한다. 상세하게 후술하는 본 발명의 일 양태에 있어서, 멀티-로브 빔패턴이 발생되고, 하나(또는 하나 이상)의 로브는 통신 채널 상의 현재 신호의 원하는 수신자에게 제공되며 다른 하나(또는 하나 이상)의 로브는 통신 채널의 다음 경우의 신호 수신자에게 제공된다. 상기 예시적인 실시예에 있어서, 멀티-포인트 통신 에이전트(210)는 복수의 타깃을 위한 질높은 데이터 서비스가 용이하다. 따라서, 한정적인 아닌 단지 설명을 용이하게 하기 위하여, 본 발명의 지침은 무선 통신 채널을 사용하여 GPRS 서비스를 타깃에 전달하는 내용에서 상세하게 설명한다. 이러한 예시적인 실시예에 따라, 8개 이하의 타깃이 TDMA 실시예 중 다수의 반송 주파수의 8개의 타임슬롯 중에서 동일한 타임슬롯/주파수 할당을 공유할 수 있다. 후술하는 설명으로부터, 본 발명의 지침은 예를 들어 FDMA 및/또는 CDMA 기술과 같은 다른 무선 통신 방법에 용이하게 응용가능하다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 클러서터링 엔진(212)은 신호의 원하는 타깃을 식별하고, 이들 타깃을 적어도 부분적으로 원하는 타깃의 특정의 공간 서명 속성에 따라 하나 이상의 클러스터로 그룹을 형성한다. 일 실시예에 있어서, 공간 서명 속성은 소정의 타깃으로부터의 신호 도착 각도를 포함한다. 다른 실시예, 즉 보다 진전된 실시예에서는, 타깃의 성능 특징은 안테나(216)에서 측정되고, 클러스터링 엔진(212)에 의하여 공간 서명 속성으로 사용된다. 공간 서명 속성이 제공됨으로써, 클러스터링 엔진(212)은 어느 타깃이 서로에 대하여 가장 근접한 가를 결정하고, 이들 타깃을 근접한 공간 서명의 클러스터로 그룹을 형성한다. 타깃의 각 클러스터 내에서, 클러스터링 엔진(212)은 대체로 클러스터용 공간 서명을 생성하고, 클러스터 내의 타깃에 빔패턴을 발생시키도록 빔형성 엔진(214)에 의하여 인가되는 신호 "가중치"를 생성한다. 즉, 클러스터링 엔진은 여러 개의 사용자/타깃용 공간 서명을 생성한다. 시간이 지나면서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내의 타깃을 동일한 물리적인 채널에 할당 및 재할당하고, 상이한 클러스터 내의 타깃을 상이한 물리적인 채널로 할당한다. 일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 여러 개의 클러스터 내의 타깃의 공간 서명 속성을 계속해서 모니터링하고, 그들의 공간 서명 속성이 원래의 물리적인 채널을 공유하는 타깃보다 점유 타깃의 클러스터에 현저하게 더 근접하게 되는 경우, 이들 속성을 상이한 물리적인 채널로 재할당한다. 일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 질높은 데이터 서비스(예를 들면, GPRS 서비스) 전달에 인가된 물리적 채널의 개수를 수정할 수 있으므로, 클러스터 그룹을 수정할 수 있다. 클러스터링 엔진(212)의 요소를 일반적으로 소개한 바와 같이, 당업자는 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 상세하게 후술하는 몇 가지의 일반적인 신규 처리가 구현될 수 있는 다수의 방식이 있다는 점을이해할 수 있을 것이다.
타깃의 클러스터가 형성되면, 제어 논리(202)는 생성된 가중치를 전송 신호에 인가하고, 클러스터 내 타깃에 무선 통신 링크용 신호 빔패턴을 발생시키도록 빔형성 엔진(214)의 예를 선택적으로 불러낸다. 일 실시예에 있어서, 빔형성 엔진(214)은 가중치를 수용하고, 원하는 빔패턴이 형성되도록 하나 이상의 안테나(216)로부터 전송된 신호에 인가된 감쇠 및 위상을 조정하는 리니어 필터를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 디지털 신호 프로세서를 사용하여 공간 빔패턴을 수정할 수 있다. 어느 경우이건, 빔형성 엔진(214)은 동일 신호의 복수의 타깃에 무선 통신 링크가 효과적으로 형성되도록 전송된 서명을 선택적으로 수정한다.
당업자는, 전술한 내용으로부터, 멀티-포인트 통신 에이전트(210)는 통신 실체가 물리적 채널을 공유하는 타깃 그룹을 향하여 단일의 최적화된 빔패턴으로 전송할 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 최적화된 빔패턴은 타깃에 의하여 수신된 에너지를 효과적으로 증가시키는 한편, 전송된 총 에너지 또는 원하지 않은 타깃에 의하여 수신된 에너지는 감소시킨다.
예시적인 데이터 구조
도 3은 본 발명의 지침에 따른 용도에 적합한 데이터그램의 도면이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 예를 들면 GPRS 시스템과 같은 무선 데이터 네트워크를 지원하는 것이다. 무선 통신 신호의 원하는 타깃을 식별하기 위하여, 클러스터링 엔진(212)은 전송되는 신호 중 적어도 서브세트를 분석하여 이러한 타깃을 식별한다. 상기 GPRS 실시예예 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 타깃을 식별할 때 패킷용 타깃을 식별하도록 전송하고 클러스터 생성 시 사용하도록 수신된 패킷 컨텐츠 중 적어도 서브세트를 분석한다. 클러스터링 엔진(212)에 따른 용도에 적합한 패킷 또는 데이터그램의 예가 도 3에 예시되어 있다.
도 3에 예시된 실시예에 있어서, 데이터그램(300)은 적어도 타깃 식별 정보(302) 및 페이로드 데이터(304)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 타깃 식별 정보(302)는 적어도 수신지 아이디(306)를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 수신지 아이디(306)는 타깃 및/또는 타깃 클러스터를 클러스터링 엔진(212)에 독특하게 식별시키는 다수의 정보 중 임의의 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들면, 수신지 아이디는 수신자 주소, 전자 일련 번호, 전화 번호, 미디어 액세스 컨트롤(media access control: MAC) 주소, 등 중 하나 이상을 포함한다. 당업자는 이러한 아이디가 문자와 숫자가 조합된 기호 및/또는 문자와 숫자가 조합되지 않은 기호를 포함할 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
상세하게 후술하는 일 실시예에 있어서, 타깃 식별 정보는 후속 수신지 아이디 필드(308)를 또한 포함한다. 본 발명의 상기 양태에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 후속 수신지 아이디 필드(308)에 제공된 정보로부터 특정 채널의 다음 타깃/클러스터를 식별하고, 이러한 타깃/클러스터를 위한 공간 서명을 또한 생성한다. 빔형성 엔진(214)은 후속 수신지 필드(308)의 정보에 의하여 표시된 타깃/클러스터를 포함하는 빔패턴(물론 복수의 로브를 포함할 수 있는)을 전송한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 클러스터링 정보를 유지하는 예시적인 데이터 구조의 도면이다. 도 4에 예시된 실시예에 있어서, 데이터 구조(400)는 타깃 아이디 필드(402), 클러스터 아이디 필드(404), 감쇠 필드(406), 위상 필드(408), 및 공간 서명 속성 필드(410)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 정보는 복수의 안테나(412) 각각에 대하여 유지된다. 타깃 아이디 필드(402)는 특정의 타깃을 나타내는 정보를 포함하고, 또한 전자 일련 번호, 전화 번호, MAC 주소, 인터넷 프로토콜(internet protocol: IP) 주소, 등을 포함할 수 있다. 클러스터 정보 필드(404)는 타깃이 할당된 클러스터를 나타낸다. 예시된 실시예에 있어서, 감쇠 및 위상 필드(406, 408)는 적어도 부분적으로 타깃 및 안테나 관련 식별된 공간 서명 속성에 따라 클러스터링 에이전트(212)에 의하여 생성된 가중치 요소를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 하나의 값이 가중치로 사용되고, 이로써 가중치는 하나 이상의 전송 신호 속성(예를 들면, 감쇠 및 위상)을 수정하도록 빔형성 엔진(214)에 의하여 해석된다. 공간 서명 속성 필드(410)는 안테나(216)에서 각각의 타깃을 식별하는 정보를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 감쇠 정보는 신호 속성 정보(예를 들면, 도착 각도 등)를 포함할 수 있는 한편, 다른 실시예에서는 속성 정보는 타깃 성능 정보(예를 들면, SINR, BER, FER, RSSI, 등)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 통신 에이전트(314)의 상기 이동 관리 특징을 구현하는데 사용된 데이터 구조의 치수 및 복잡성은 에이전트가 배치된 네트워크 요소에 좌우된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 데이터 구조(400)는 멀티-포인트 통신 에이전트(210)의 메모리 요소(도시되지 않음), 또는 트랜시버(200) 자체의 메모리(204) 내에 유지될 수 있다.
예시적인 실시예 및 동작
본 발명의 동작 및 기술 요소에 대하여 소개한 바와 같이, 본 발명의 특정 양태에 대하여 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.
멀티 포인트 통신 환경에서 통신을 용이하게 함
도 5는 멀티-포인트 통신 환경에서 통신 자원을 형성하고 용이하게 하는 예시적인 방법의 흐름도이다. 즉, 도 5는 본 발명의 일 양태에 있어서, GPRS의 가상의 패킷 교환 네트워크 환경에서 질높은 데이터 서비스의 전달을 용이하게 하기 위하여 송신기와 복수의 타깃 사이에 양방향 통신 링크를 형성하는 방법이 도시된 도면이다. 전술한 바와 같이, 가상의 패킷 교환 네트워크의 지원 시 물리적인 통신 자원의 공유를 용이하게 하기 위하여, 통신 에이전트(210)는 (예를 들면, GPRS) 서비스의 타깃을 유사한 공간 서명으로 클러스터하고, 각각의 클러스터와 통신 링크를 선택적으로 형성하도록 적응성 안테나 기술을 사용한다.
도 5에 예시된 실시예에 있어서, 상기 방법은 트랜시버(200)가 무선 통신 링크를 위한 하나 이상의 타깃을 식별하는 블록(502)에서부터 시작한다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 예를 들면 데이터그램(300) 내의 타깃 식별 정보의 분석을 통하여 이러한 타깃을 식별한다.
블록(504)에서, 통신 링크를 위한 하나 이상의 타깃이 식별됨으로써, 트랜시버(200)의 멀티-포인트 통신 에이전트(210)는 트랜시버에 의하여 제공된 타깃의 적어도 하나의 서브세트에 대한 공간 서명을 식별한다. 보다 구체적으로는, 일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 하나 이상의 안테나(216) 각각에서의 예를들면 신호 속성(예를 들면, 도착 각도) 및/또는 타깃 성능 속성(예를 들면, RSSI, SINR, SNR, BER, FER,등)과 같은 하나 이상의 공간 서명 속성을 식별한다.
블록(506)에서, 적어도 타깃 서브세트에 대한 공간 서명 속성이 식별됨에 따라, 클러스터링 엔진(212)은 적어도 부분적으로 하나 이상의 상기 식별된 공간 신호 속성에 따라 하나 이상의 타깃을 타깃 클러스터로 그룹을 형성한다. 일 실시예에 있어서, 유사한 공간 서명 속성을 가진 타깃은 하나의 클러스터로 함께 그룹이 형성된다. 클러스터 내의 타깃 각각은 동일한 물리적 채널(타임슬롯/주파수 콤비네이션)을 거쳐 동일한 정보를 수신한다.
블록(508)에서, 클러스터링 엔진(212)은 하나 이상의 클러스터 각각에 대한 공간 서명을 생성하고, 각각의 클러스터는 적어도 부분적으로 구성 타깃의 공간 서명 속성에 따라 하나 이상의 타깃을 포함한다. 즉, 클러스터링 엔진(212)은 적어도 부분적으로 클러스터를 포함하는 타깃의 적어도 서브세트의 공간 서명 속성에 따라 "클러스터" 공간 서명을 생성한다. 클러스터 공간 서명으로부터, 클러스터링 엔진(212)은 통신 링크를 클러스터 내의 타깃에 공간적으로 직접 전송하기 위하여 종래의 빔형성 기술에 따라 사용하는 가중치를 생성한다.
블록(510)에서, 클러스터링 엔진(212)은 빔형성 엔진(214)에 가중치를 제공하고, 상기 빔형성 엔진은 상기 가중치를 클러스터를 향하여 공간적으로 직접 전송되도록 전송 신호에 인가함으로써 전송이 감소되고 원하지 않는 타깃에 간섭을 야기한다. 일 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 빔형성 엔진(214)은 가중치를 수용하고, 원하는 빔패턴이 클러스터에 발생하도록 공지된 방식으로 전송 신호 특징을 수정하는 리니어 필터를 포함한다.
블록(512)에서, 클러스터링 엔진(212)은 전술한 바와 같이 타깃의 공간 서명 속성 및 시스템의 성능을 계속해서 모니터링하여, 멀티-포인트 통신 시스템의 성능 특징을 향상시킨다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 클러스터 내의 복수의 타깃에 통신 링크 빔이 형성되어 있는 도면이다. 도 9에 예시된 실시예에 있어서, 통신 스테이션(114) 내의 멀티-포인트 통신 에이전트(도시되지 않음)가 제공된 트랜시버(116)는 적어도 부분적으로 클러스터 공간 서명에 따라 공동의 통신 채널을 거쳐 타깃 클러스터(106, 198, 904)와 통신 링크 빔(902)을 형성한다. 도시된 바와 같이, 타깃은 무선 가입자 유닛(106), 공간의 다른 무선 가입자 유닛(108), 무선-인에이블 전자 기기(904), 등을 포함할 수 있다. 사용자 단말기의 클러스터로서 예시되어 있지만, 사용자 단말기(예를 들면, 108)는 본 발명의 지침을 사용하여 다른 타깃(예를 들면, 무선 단말기 및/또는 기지국)의 클러스터로 전송할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 멀티-포인트 통신 에이전트(210)는 가입자 유닛 및/또는 통신 스테이션 내의 무선 트랜시버와 일체로 형성되고, 무선 트랜시버에 의하여 사용될 수도 있다.
하나 이상의 타깃의 클러스터 형성
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터용 타깃을 식별 및 선택하는 예시적인 방법이 도시되어 있다. 도 6에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 상기 방법은 클러스터링 엔진(212)이 초기 세트의 K 빔형성 가중치로 개시되는블록(602)으로부터 시작한다. 일 실시예에 있어서, K 빔형성 가중치는 미리 결정되고 멀티-포인트 통신 에이전트(210) 내에 유지된다. 다른 실시예에 있어서, 초기 세트의 K 빔형성 가중치는 적어도 부분적으로 데이터 구조(400) 내에 유지된 이전의 클러스터 그룹에 좌우된다. 수학적으로, 가중치는
로 나타내어 질 수 있고, 여기서 i는 가중치 그룹을 나타내고 n은 처리 반복횟수를 나타낸다.
블록(604)에서, 클러스터링 엔진(212)은 타깃 각각에 대한 공간 서명 속성을 식별한다. 예시된 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 각각의 안테나(216)에서 각 타깃의 하나 이상의 성능 특징을 측정한다. 전술한 바와 같이, 다양한 성능 특징 중 임의의 한 가지는 예를 들어 하나 이상의 RSI, SINR, SNR, BER, FER, 등으로 사용될 수 있다. 예시된 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 K 가중치 각각에 대한 각 타깃의 신호 대 간섭 및 잡음 비(식 2)를 측정하고, 최대 SINR을 생성하는 가중치를 찾아 상기 가중치를 상기 클러스터 그룹에 할당한다.
이 점에 있어서, K 타깃은 K 클러스터로 초기에 그룹으로 형성된다.
블록(606)에서, K 클러스터 각각에 대하여, 클러스터링 엔진(212)은 그룹 내 타깃의 성능 특징에 따라 새로운 가중치를 할당한다. 일 실시예에 있어서, 예를 들면, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내에서 가장 작은 SINR을 가진 타깃을 찾고, 그 사용자로부터 발생된 새로운 가중치를 클러스터에 할당한다. 일 실시예에 있어서, 클러스터링 장치(212)는 식별된 사용자 관련 신호로부터 최소 제곱 가중치(Least-Squares weight value)(식 3)를 발생시킨다. 당업자는 최소 제곱치 발생은 신호를 기준 신호로부터의 최소 제곱 오차와 결합시켜 연산된다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 상기 추정은 모든 타깃에 최적이 아닐 수 있지만, 가장 작은 SINR을 갖는 타깃은 생성된 빔패턴으로 최소로 수용된다는 점이 보장된다.
여기서
블록(608)에서, K 새로운 가중치가 생성되면, 타깃은 다음의 식 4에 나타낸 바와 같이 타깃에 대한 최적의 SINR 성능 속성을 제공하는 가중치에 따라 다시 그룹으로 형성된다.
블록(609)에서, 각 그룹에 대한 최소 SINR이 이전 그룹에 대한 최소 SINR 이하인 경우, 처리는 모니터링 모드 블록(610)으로 진행한다. 그렇지 않으면, 처리는 타깃의 성능 특징이 실질적으로 향상될 수 없을 때까지 반복적인 방식으로 계속된다.
도 7에는 본 발명의 일 양태에 따른 타깃 클러스터의 점유를 결정하는 다른 예시적인 방법의 흐름도가 도시되어 있다. 도 7의 예시적인 실시예에 있어서, 상기 방법은 블록(702)에서 시작하고, 여기서 클러스터되지 않은 각각의 잔여 타깃에대하여 클러스터링 엔진(212)은 복합 공간 서명 차이를 계산한다. 일 실시예에 있어서, 복합 공간 서명 거리 차이는 타깃과 클러스터되지 않은 모든 잔여 타깃 사이의 정규화된 공간 서명 거리 차이의 합이다. 상기 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 각각의 다른 타깃의 정규화된 공간 서명(ai)까지의 자신의 정규화된 공간 서명(ai)의 거리 차이(di.1)를 계산하고, 여기서 거리는 식 5에 따라 상기 공간 서명 사이의 내부 곱으로 계산된다.
여기서, ai는 정규화된 공간 서명의 복잡한 공액이다.
개별 정규화된 거리 차이(5) 각각으로부터, 클러스터링 엔진(212)은 다음 식에 따라
복합 공간 서명 거리 차이를 합이나, 또는 클러스터되지 않은 모든 다른 잔여 타깃까지의 총 거리로 계산한다.
블록(704)에서, 클러스터링 엔진(212)은 적어도 부분적으로 타깃의 계산된 복합 공간 서명 거리 차이에 따라 클러스터용 앵커 타깃을 식별한다. 일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 타깃을 가장 작은 복합 거리 차이(di)로 식별하고 이를 타깃 클러스터를 생성하는 앵커로서 할당한다.
블록(706)에서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터를 완료하기 위하여 추가의 N-1 타깃을 식별함으로써 클러스터를 완료하고, 여기서 클러스터는 통신 채널을 공유하는 N 타깃의 치수를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 다음의 N-1 타깃은 최소 거리 차이(dmin)를 초과하지 않는 다음의 가장 작은 복합 거리 차이를 갖는 타깃으로서 선택된다. 즉, 타깃을 유사한 공간 서명으로 클러스터하기 위하여, 서로 지나치게 큰 거리로 벗어나는 타깃은 이들이 다음의 가장 작은 복합 거리 차이를 나타내는 경우에도 함께 클러스터되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 상기 거리, 또는 결합 차이 임계치(dmin)를 초과하는 타깃은, 전술한 총 거리 수치로 양자화된 바와 같이, 하나 이상의 타깃의 상이한 클러스터에 유사한 공간 서명이 할당될 수 있다.
일 실시예에 있어서, N+M 타깃이 실질적으로 유사한 공간 서명 속성을 공유하는 경우, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내의 추가의 M 타깃의 서비스가 필요하다면 추가의 통신 채널 자원을 할당한다. 이 점에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내의 모든 타깃을 효과적으로 서비스하기 위하여 복수의 공유 통신 채널을 필요로 하는 클러스터를 생성할 수 있다. 또한, 클러스터링 에이전트(212)는 클러스터 내에 외부 타깃을 포함하고 상기 타깃에 별개의 통신 채널을 서비스하도록 선택될 수 있다. 즉, 타깃 관련 공간 신호가 선택된 거리 차이(dmin)를 초과하는 경우, 클러스터링 엔진(212)은 소정의 클러스터 내에 타깃을 포함할 수 있고 상기 타깃에 추가의 공유 통신 채널 자원을 서비스할 수 있다.
본 발명의 상기 양태에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 그룹을 계속해서 모니터링하고, 가능하다면, 클러스터 내 활성 타깃의 개수가 채널 임계치 N이하이거나, 또는 정규화된 공간 서명이 결합 차이 임계치(dmin)를 일단 초과한 타깃이 임계치 내에 포함되는 것으로 판명되거나 타깃이 통신 세션을 종료하는 경우, 클러스터 내의 타깃과 통신하도록 인가된 물리적인 채널의 갯수를 감소시킨다.
일 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내 타깃의 복합 공간 서명 거리 차이로부터 클러스터 공간 서명을 생성한다. 일 실시예에 있어서, 앵커 타깃의 복합 공간 서명 거리 차이는 클러스터 공간 서명으로서 사용된다. 일 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 클러스터링 엔진(212)은 하나 이상의 전송 속성을 선택적으로 수정하여 전송 빔이 하나 이상의 클러스터 내의 타깃으로 선택적으로 향하도록 빔형성 엔진을 인에이블링하도록 발생된 클러스터 각각에 관련된 공간 서명으로 갖는 빔형성 엔진(214)을 제공한다.
블록(708)에서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터되지 않은 임의의 잔여 타깃의 존재 여부를 판정한다. 잔여 타깃이 존재하는 경우, 처리는 블록(702)으로 계속 진행하고, 여기서 클러스터링 엔진은 다른 잔여 타깃(예를 들면, 아직 클러스터되지 않은 타깃)에 대하여 각각의 잔여 타깃에 대한 복합 공간 서명 거리 차이를 다시 계산하고, 추가의 클러스터가 생성된다.
다른 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 복수의 타깃(상기 예에서는 2개의 타깃)이 클러스터링 되었는 가의 여부를 판정하도록 정규화된 공간 서명 차이(di.1)를 단지 분석한다. 즉, 다른 실시예에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 복수의 타깃을 생성하고, 여기서 정규화된 공간 서명 거리 차이(di.1)는 거리임계치(DThresh_1)보다 약간 적다:
또한, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내의 임의의 하나의 타깃 대 임의의 다른 타깃의 정규화된 공간 서명 거리 차이의 평균(예를 들면, 각 타깃의 거리와 물리적 채널을 공유하는 각각의 다른 타깃의 곱을 사용하여 계산된)이 특정의 거리 임계치(DThresh_1) 이하임을 또한 보장한다. 이 점에 있어서, 클러스터링 엔진(212)은 클러스터 내의 타깃이 공통의 공간 서명 특징을 갖는 것을 보장한다.
블록(708)에서, 모든 타깃은 클러스터에 할당되고, 처리는 블록(710)으로 계속되며, 여기서 클러스터링 엔진(212)은 타깃의 공간 서명 속성에 대한 변화를 선택적으로 모니터링하고, 필요한 경우 타깃을 그룹으로 다시 형성한다. 일 실시예에 있어서, 임의의 클러스터가 공간을 갖는 경우(예를 들면, N 타깃 이하인 경우), 클러스터링 엔진(212)은, 다른 클러스터에 할당된 각 클러스터에 대하여, 밀도가 낮은 클러스터의 각 타깃 부재까지의 평균 거리를 계산한다. 상기 값을 공간을 갖는 모든 다른 클러스터까지의 평균 거리와 비교하고, 가장 낮은 평균 거리를 갖는 타깃을 상기 클러스터에 할당한다. 상이한 클러스터 내 각각의 쌍으로 된 타깃에 대하여, 자신의 클러스터 내 타깃까지의 각각의 평균 거리를 다른 클러스터 내 타깃의 평균 거리와 비교한다. 타깃을 전환시키는 경우, 각각의 복합 공간 서명 거리 차이가 하강된 다음 타깃의 클러스터가 전환된다.
또 다른 실시예에 있어서, 공간 서명 속성은 벡터 양자화 기술을 사용하여타깃 각각에 대하여 유도된다. 이러한 클러스터링 방법의 예는 본 발명의 양수인에게 앙도된, 배럿 외에 허여된 미합중국 특허 제6,185,440호(발명의 명칭: Method for Sequentially Transmitting a Downlink Signal from a Communication Station that has an Antenna Array to achieve an Omnidirectional Radiation)에 기재되어 있고, 이의 내용을 본 명세서에 원용하였다.
멀티-노드 빔형성
도 8은 본 발명의 다른 양태에 있어서, 멀티-포인트 통신 환경에서 멀티-노드 빔형성의 예시적인 방법의 흐름도이다. 일 실시예에 있어서, 멀티-포인트 통신 에이전트(210)는 예를 들면 GPRS 데이터 서비스와 같은 무선 데이터 서비스를 지원하는 멀티-노드 통신 링크 빔을 형성하고, 동일한 신호를 복수의 타깃 또는 클러스터에 전송하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 예시된 GPRS 실시예에 있어서, 신호의 원하는 수신자 뿐만 아니라, 전송 채널의 다음 사용자로서 식별된 타깃(예를 들면, 데이터그램(300) 내에서 식별된 바와 같은)에도 신호를 전송하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방법에 대하여 후술한다.
따라서, 도 8의 방법은 클러스터링 엔진(212)이 특정의 채널 관련 신호를 원하는 타깃의 서브세트를 식별하는 블록(802)에서 시작한다. 전술한 바와 같이, 클러스터링 엔진(212)은 원하는 타깃을 식별하기 위하여, 수신된 전송용 신호 내의 정보, 또는 패킷(데이터그램) 정보(예를 들면, 타깃 식별 정보) 내에 포함된 정보를 사용할 수 있다.
블록(804)에서, 클러스터링 엔진(212)은 신호를 수신할 수 있는 타깃을 식별한다. 전술한 바와 같이, 예시적인 GPRS 실시예에 있어서, 다음 경우의 채널 관련 타깃의 원하는 수신자임을 나타내는 표시를 수신하는 것이 다음 경우의 채널 관련 타깃(예를 들면, 타임슬롯/주파수 콤비네이션)에는 바람직할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 클러스터링 엔진(212)은 전송을 위해 수신된 데이터그램의 타깃 식별 정보로부터 후속 타깃을 식별한다.
블록(806)에서, 클러스터링 엔진(212)은 미결정 전송을 위한 원하는 타깃에 대한 제1 공간 서명 및 다른 식별된 타깃에 대한 제2 공간 서명을 식별한다. 본 발명의 지침에 따라서, 타깃은 개별 트랜시버 또는 타깃 클러스터일 수 있고, 전술한 바와 같이, 이 경우 제1 클러스터 공간 서명 및 제2 클러스터 공간 서명이 생성된다.
블록(808)에서, 클러스터링 엔진(212)은 제1 및 제2 타깃 각각에 대한 멀티-로브 빔패턴을 발생하도록 가중치를 계산한다. 예를 들면, 공간 서명(a1, a2)을 갖는 두 개의 원하는 타깃이 있는 경우, 클러스터링 엔진(212)은 다음 식과 같이 두 개의 가중치(w1, w2)의 리니어 중첩을 각각 형성한다:
여기서 a1 및 a2는 Nx1 벡터이고;
N는 트랜시버와 결합된 안테나(216) 개수이며;
[a2', a2]는 a2의 외부 곱, 즉NxN 매트릭스;
[a1', a1]는 a1의 외부 곱, NxN 매트릭스이다.
따라서, 전송을 위해 사용된 가중치는 다음과 같다:
여기서, 알파1 및 알파2는 타깃에서 수신될 원하는 출력을 제어하는 스칼라이다.
블록(810)에서, 빔형성 엔진(214)은 적어도 제1 공간 서명 및 제2 공간 서명에 따라 에너지를 송신하도록 클러스터링 엔진(212)에 의하여 발생된 가중치를 사용하여 멀티-로브 빔패턴을 발생시킨다.
도 10은 본 발명의 상기 양태의 일 실시예에 있어서, 멀티-노드 통신 링크 빔의 도면이다. 보다 구체적으로는,도 10에는 통신 실체, 기지국(114)이 예시되어 있고, 상기 기지국은 본 실시예에서는 통신 링크의 원하는 수신기(106)와 후속 통신 링크의 수신기(904) 사이에 멀티-노드 통신 링크 빔을 형성한다. 즉, 두 개의 타깃(106, 904) 각각은 두 개의 각기 다른 통신 링크 빔, 예를 들면, 빔(1002, 1004)을 거쳐 공동 신호를 수신한다.
일 실시예에 있어서, 멀티-노드 빔, 예를 들면, 노드(1002, 1004)는 공동 통신 채널에 각각 할당되고, 각각의 타깃(106, 904)에 공동 정보를 전송한다. 일 실시예에 있어서, 제2 수신기, 예를 들면, 수신기(904)는 상기 수신기(904)가 후속 통신 신호를 즉시 수신한다는 표시로서 신호를 수신한다. 즉, 수신기(904)는 후속하는 신호, 예를 들면, 바로 후속하는 신호의 타깃이 된다는 표시를 수신기에 제공하는 신호를 수신한다.
다른 실시예
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 실행 시, 액세스 기계가 본 발명의 신규의 멀티-포인트 통신 에이전트(210)의 하나 이상의 양태를 구현하도록 하는 복수의 실행가능한 지시를 포함하는 예시적인 저장 매체의 블록도이다.
전술한 설명에서, 단지 설명을 위하여, 상세 부분의 수치는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 정해진 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 특정의 상세 부분 중 일부가 없이 실행될 수 있다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 또한, 공지된 구조 및 장치가 블록도에 도시되어 있다.
본 발명은 여러 가지 단계를 포함한다. 본 발명의 단계는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 하드웨어 콤포넌트에 의하여 실행되거나, 또는 기계 실행가능한 지시로 구현될 수 있고, 상기 하드웨어 콤포넌트는 범용 또는 특정 목적의 프로세서 혹은 지시로 프로그래밍된 논리 회로가 단계를 실행하도록 하는데 사용될 수 있다. 또한, 단계는 하드웨어 및 소프트웨어의 콤비네이션에 의하여 실행될 수 있다. 단계는 기지국 또는 사용자 단말기 중 어느 하나에 의하여 실행되는 것으로 기재되어 있다. 그러나, 기지국에 의하여 실행되는 것으로 기재된 임의의 단계는 반대로 사용자 단말기에 의하여 실행될 수 있다. 본 발명은 트랜시버, 및/또는 단말기가 기지국, 사용자 단말기, 원격 단말기 또는 가입자 스테이션으로 정해지지 않고 서로 통신하는 시스템에 균등하게 적용가능하다. 또한, 본 발명은 피어 네트워크에도 적용될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따라 처리를 실행하도록 컴퓨터(또는 다른 전자 기기)를 프로그래밍하는데 사용될 수 있는 지시가 저장된 기계 판독가능한 매체를 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품으로 제공될 수 있다. 기계 판독가능한 매체는, 한정하는 것은 아니지만, 플로피 디스켓, 광 디스크, CD-ROM, 광자기 디스크, ROM, RAM, EPROM, EEPROM, 자기 또는 광 카드, 플래시 메모리, 또는 전자 지시를 저장하는데 적합한 다른 유형의 미디어/기계 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품으로서 다운로드될 수 있고, 프로그램은 원격 컴퓨터로부터 반송파 또는 다른 전파 매체로 구현된 데이터 신호로 통신 링크(예를 들면, 모뎀 또는 네트워크 연결)를 거쳐 요구하는 컴퓨터로 전송될 수 있다.
중요하게는, 본 발명은 휴대가능한 핸드세트용의 무선 통신 시스템에 관하여 기재되어 있지만, 본 발명은 데이터가 교환되는 다양한 형태의 상이한 무선 시스템에도 적용될 수 있다. 상기 시스템은 음성, 비디오, 음악, 방송 및 외부 연결이 없는 다른 유형의 시스템을 포함한다. 본 발명은 고정된 원격 단말기는 물론 이동이 많거나 적은 단말기에 적용가능하다. 여러 가지 방법이 가장 기본적인 형태로 기재되어 있지만, 단계는 방법 중에 추가되거나 또는 제거될 수 있고, 정보 또한 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 기재된 내용에 임의로 추가되거나 삭제될 수 있다. 여러 가지로 달리 변경 및 변형될 수 있다는 점을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 특정의 실시예는 본 발명을 한정하려는 것이 아니라 단지 예시적으로 제공된 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 특정의 예에 의하여 결정되지 않고 후술하는 특허청구범위에 의하여 결정된다.

Claims (30)

  1. 무선 통신 시스템 내 복수의 타깃의 적어도 하나의 서브세트 각각에 관련된 한 가지 이상의 성능 특징을 측정하는 단계, 및
    적어도 부분적으로 상기 성능 특징에 따라 하나 이상의 클러스터(cluster)를 선택적으로 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 클러스터 각각은 하나 이상의 타깃(target)을 포함하고, 무선 통신 채널을 공유하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성능 특징은 신호 대 간섭 및 잡음비(a signal to interference and noise ratio: SINR), 신호 대 잡음비(a signal to noise ratio: SNR), 수신 신호 강도 표시(a received signal strength indication: RSSI), 비트-오류율(bit-error rate: BER) 및/또는 프레임-오류율(frame-error rate: FER) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러스터 각각은 M개의 타깃을 포함하고, 각각의 통신 채널은 N개의 타깃을 수용하며,
    하나 이상의 클러스터를 형성하는 단계는:
    N개의 타깃의 적어도 하나의 서브세트를 제1 통신 채널 자원에 할당하는 단계, 및
    상기 클러스터 내 추가의 통신 채널 자원을 공유하도록 잔여(M-N) 타깃의 서브세트를 선택적으로 할당하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성능 특징을 측정하는 단계는
    K 세트의 가중치를 초기화하는 단계,
    상기 K 세트의 가중치 각각에 대하여 각 타깃의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 추정하는 단계, 및
    적어도 부분적으로 각 타깃의 SINR에 따라 K개의 타깃 클러스터를 생성하도록 각 타깃의 SINR을 최대화하는, 상기 타깃 각각에 대한 K 세트의 가중치 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 각각의 클러스터 내의 타깃을 가장 낮은 SINR로 식별하는 단계, 및
    적어도 부분적으로 상기 클러스터 내의 상기 식별된 타깃의 SINR에 따라 상기 클러스터 각각에 대한 새로운 가중치를 발생시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 새로운 가중치는 상기 식별된 타깃과 관련된 최소 제곱 가중치인 것을 특징으로 하는 방법
  7. 제5항에 있어서,
    상기 클러스터 각각에 대한 상기 발생된 새로운 가중치를 사용하여 상기 각각의 클러스터 내 상기 타깃 각각의 상기 성능 특징을 추정하는 단계, 및
    최적의 SINR을 상기 타깃 각각에 제공하는 상기 가중치에 따라 타깃을 재편성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 타깃의 상기 추정된 성능 특징이 현저하게 향상되지 않을 때까지 상기 식별, 발생, 추정 및 재편성하는 단계를 계속해서 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    성능 특징을 변경시키기 위하여 타깃의 적어도 서브세트를 선택적으로 모니터링하는 단계, 및
    상기 타깃의 상기 추정된 성능 특징이 현저하게 향상되지 않을 때까지 상기 식별, 발생, 추정 및 재편성하는 단계를 계속해서 반복하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 액세스 연산 기기에 의하여 실행될 때, 특허청구범위 제1항에 따른 방법을 구현하는 컨텐츠를 포함하는 저장 매체.
  11. 무선 통신 자원, 및
    상기 무선 통신 자원과 결합되고, 적어도 부분적으로 상기 타깃과 관련된 하나 이상의 추정된 성능 특징에 따라 클러스터를 하나 이상의 타깃으로 형성하며, 상기 형성된 클러스터의 적어도 서브세트에 대한 가중치를 생성하여 적어도 부분적으로 상기 생성된 가중치에 따라 상기 클러스터 내 타깃에 전송 빔을 발생시키는 통신 에이전트
    를 포함하는 통신 스테이션.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 무선 통신 자원은 적어도 송신기 서브시스템을 포함하는 것을 특징으로하는 통신 스테이션.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 통신 에이전트는 무선 통신 시스템 내 복수의 타깃의 적어도 서브세트 각각에 관련된 하나 이상의 성능 특징을 측정하고, 각각이 하나 이상의 타깃을 포함하며 적어도 부분적으로 상기 성능 특징에 따라 무선 통신 채널을 공유하는 하나 이상의 클러스터를 선택적으로 형성하는 클러스터링 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 클러스터링 엔진은 K 세트의 가중치를 초기화하고, 상기 K 세트의 가중치 각각에 대한 각 타깃의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 추정하며, 각 타깃의 SINR을 최대화하는 상기 타깃 각각에 대한 K 세트의 가중치 중 하나를 선택하여, 적어도 부분적으로 각 타깃의 SINR에 따라 K개의 타깃 클러스터를 생성하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 각각의 클러스터 내의 타깃을 가장 낮은 SINR로 식별하고, 적어도 부분적으로 상기 식별된 타깃의 상기 SINR에 따라 새로운 세트의 가중치를 발생시키는 클러스터링 엔진을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 클러스터링 엔진은 상기 식별된 타깃과 관련된 최소 제곱 가중치로서 새로운 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 클러스터링 엔진은 상기 클러스터 각각에 대하여 상기 발생된 새로운 가중치를 사용하여 상기 각각의 클러스터 내 상기 각 타깃의 성능 특징을 추정하고, 최적의 SINR을 상기 타깃 각각에 제공하는 상기 가중치에 따라 타깃을 클러스터 내에 재편성하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 클러스터링 엔진은 타깃의 추가 재편성으로 상기 타깃의 추정되는 성능 특징이 현저하게 향상되지 않을 때까지 상기 처리을 계속해서 반복하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 통신 에이전트가, 상기 클러스터링 엔진에 응답하여, 적어도 부분적으로 각각의 클러스터에 관련된 상기 발생된 가중치에 따라 하나 이상의 클러스터 내의 타깃으로 향하는 빔을 형성하도록 전송 신호의 하나 이상의 속성을 수정하는 빔형성 엔진을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜시버.
  20. 제11항에 있어서,
    컨텐츠가 내부에 저장되어 있는 메모리 서브시스템, 및
    상기 메모리 서브시스템에 결합되고, 상기 통신 에이전트를 구현하도록 상기 저장된 컨텐츠의 적어도 서브세트를 액세스 및 실행하는 제어 논리
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 스테이션.
  21. 범용 패킷 무선 시스템(GPRS)을 구현하는 무선 통신 시스템에 있어서,
    적어도 부분적으로 하나 이상의 타깃 각각의 측정된 성능 특징에 따라 클러스터를 하나 이상의 타깃으로 형성하는 단계, 및
    적어도 부분적으로 클러스터 공간 서명에 따라 상기 클러스터 내 타깃에 전송 빔을 발생시키도록 상기 형성된 클러스터 중 적어도 서브세트에 대한 가중치를 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    적어도 부분적으로 상기 생성된 가중치에 따라 상기 클러스터 내 타깃에 상기 전송 신호를 형성하도록 무선 통신 링크 신호의 하나 이상의 매개변수를 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 형성된 전송 빔을 관련된 하나 이상의 클러스터에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    클러스터를 형성하는 단계는
    무선 통신 시스템의 복수의 타깃의 적어도 서브세트 각각에 관련된 하나 이상의 성능 특징을 측정하는 단계, 및
    각각이 하나 이상의 타깃을 포함하며, 적어도 부분적으로 상기 성능 특징에 따라 무선 통신 채널을 공유하는 하나 이상의 클러스터를 선택적으로 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 성능 특징을 측정하는 단계는
    K 세트의 가중치를 초기화하는 단계,
    상기 K 세트의 가중치 각각에 대한 각 타깃의 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR)를 추정하는 단계, 및
    적어도 부분적으로 상기 각각의 타깃 SINR에 따라 K 세트의 타깃 클러스터를생성하도록 각각의 타깃 SINR을 최대화하는, 상기 각 타깃에 대한 K 세트의 가중치 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    각 클러스터 내의 타깃을 가장 낮은 SINR로 식별하는 단계, 및
    적어도 부분적으로 상기 식별된 타깃의 상기 SINR에 따라 상기 클러스트 각각에 대한 새로운 가중치를 발생시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 새로운 가중치는 상기 식별된 타깃과 관련된 최소 제곱 가중치인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 클러스터 각각에 대한 상기 발생된 새로운 가중치를 사용하여 상기 각각의 클러스트 내 상기 타깃 각각의 상능 특징을 추정하는 단계, 및
    최적의 SINR을 상기 타깃 각각에 제공하는 상기 가중치에 따라 타깃을 재편성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 타깃의 상기 추정된 성능 특징이 현저하게 향상되지 않을 때까지 상기 식별, 발생, 추정 및 재편성하는 단계를 계속해서 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 액세스 연산 장치에 의하여 실행될 때, 상기 장치가 특허청구범위 제21항에 따른 방법을 구현하도록 하는 컨텐츠를 포함하는 저장 매체.
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