KR20040055735A - 무선 통신 시스템의 업링크 송신을 제어하는 방법 및장치 - Google Patents

무선 통신 시스템의 업링크 송신을 제어하는 방법 및장치 Download PDF

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KR20040055735A
KR20040055735A KR10-2003-7014342A KR20037014342A KR20040055735A KR 20040055735 A KR20040055735 A KR 20040055735A KR 20037014342 A KR20037014342 A KR 20037014342A KR 20040055735 A KR20040055735 A KR 20040055735A
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Abstract

통신 시스템의 셀들간에 가용 시스템 리소스를 분할하고 할당하고, 각각의 셀의 리소스를 업링크를 통한 데이터 송신을 위해 터미널로 할당하는 기술. 일 양태에서, 적응형 재사용 방식이 제공되며, 여기서 가용 시스템 리소스는, 관찰된 간섭 레벨, 로딩 조건, 시스템 요건 등 같은 다수의 인자에 기초하여 동적으로 그리고/또는 적응적으로 셀에 분할되고 할당될 수 있다. 최초에 재사용 플랜이 정의되고 시스템의 변화를 반영하도록 재정의될 수 있다. 다른 양태에서, 시스템 리소스는 각각의 셀에 상이한 성능 레벨을 갖는 채널 세트가 할당되도록 분할된다. 다른 양태에서, 각각의 셀의 터미널은 데이터 송신 (예를들어, 그들의 우선순위나 로드 요건) 을 위해서 스케쥴링되고, 그들의 간섭에 대한 저항성 및 채널의 성능에 기초하여 채널이 할당된다.

Description

무선 통신 시스템의 업링크 송신을 제어하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING UPLINK TRANSMISSIONS OF A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
배경
분야
본 발명은 데이터 통신에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 무선 통신 시스템의 업링크 송신을 제어하여 효율을 증대시키고 성능을 향상시키는 신규하고 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
배경
다수의 사용자에게 음성, 데이터 등과 같은 다양한 타입의 통신을 제공하는데, 무선 통신 시스템이 널리 이용된다. 이들 시스템은 CDMA (code division multiple access), TDMA (time division multiple access), FDMA (frequency division multiple access) 또는 몇가지 다른 다중 액세스 기술에 기초할 수 있다.
무선 통신 시스템에서, 사용자들간의 통신은 하나 이상의 기지국을 통해 수행된다. 제 1 터미널의 제 1 사용자는 업링크를 통해 기지국으로 데이터를 송신함으로써 제 2 터미널의 제 2 사용자와 통신한다. 기지국은 데이터를 수신하며, 데이터를 다른 기지국으로 라우팅할 수 있다. 그 다음, 데이터는 다운링크를 통해 기지국으로부터 제 2 터미널로 송신된다. 다운링크는 기지국으로부터 터미널로의 송신을 의미하고, 업링크는 터미널로부터 기지국으로의 송신을 의미한다. 많은 시스템에서, 업링크와 다운링크에는 별개의 주파수가 할당된다.
무선 통신 시스템에서, 각 송신원 (예를 들어, 터미널) 은 시스템내의 다른 송신원에 대해 잠재적인 간섭 (potential interference) 으로 작용한다. 터미널과 기지국에 의해 겪게되는 간섭을 극복하고 필요한 성능 레벨을 유지하기 위해, 종래의 TDMA 및 FDMA 시스템은 재사용 기술을 이용함으로써, 각 셀에서 모든 주파수 대역이나 타임 슬롯이 이용되지는 않는다. 예를 들어, TDMA 시스템은 총 동작 대역폭 (W) 이 7 개의 균등한 동작 주파수 대역 (즉, B = W/7) 으로 분할되며, 7-셀 클러스터의 각 셀에 주파수 대역들 중 하나가 할당되는 7-셀 재사용 패턴을 이용할 수 있다. 따라서, 이러한 시스템에서는, 7 번째 셀마다 동일한 주파수 대역을 재사용한다. 재사용을 이용함으로써, 각 셀에서 겪게되는 동일-채널 간섭 (co-channel interference) 이, 모든 셀에 동일한 주파수 대역이 할당되는 경우의 동일-채널 간섭에 비해 감소된다. 그러나, (종래의 일부 TDMA 시스템에 이용되는 7-셀 재사용 패턴과 같이) 하나 이상 셀의 재사용 패턴은, 전체 시스템 리소스 (예를 들어, 동작 대역폭) 의 일부만이 각 셀에 할당되며 이용가능하기 때문에, 이용가능한 리소스의 비효율적인 사용을 의미한다.
CDMA 시스템은 1-셀 재사용 패턴으로 동작할 수 있다 (즉, 인접 셀들이 동일한 동작 대역폭을 이용할 수 있다). 제 1-세대 CDMA 시스템은 주로 낮은 데이터 속도 (예를 들어, 32 kbps 이하) 의 음성 데이터를 전달하도록 설계된다.코드 분할 확산 스펙트럼을 이용하여, 저속 데이터를 광대역 (예를 들어, 1.2288 MHz) 전체에 확산시킨다. 큰 확산 인자로 인해, 송신된 신호는 낮은 또는 네거티브의 C/I (carrier-to-noise-plus-interference) 레벨에서 수신되어, 코히어런트 신호로 역확산되며, 처리될 수 있다. 새로운 세대의 CDMA 시스템은 많은 새로운 애플리케이션 (음성, 패킷 데이터, 비디오 등) 을 지원하도록 설계되며, (예를 들어, 1 Mbps 초과하는) 높은 데이터 속도에서 데이터를 송신할 수 있다. 그러나, 높은 데이터 속도를 실현하기 위해, 높은 C/I 레벨이 필요하며, 간섭 제어에 대한 필요성이 좀더 중요해진다.
따라서, 높은 데이터 속도에서의 데이터 송신을 지원하는 업링크 송신을 제어하며 이용가능한 리소스의 보다 효율적인 이용을 실현할 수 있는 기술이 필요하다.
요약
본 발명의 태양들은 (1) 통신 시스템의 셀들 사이에서 이용가능한 시스템 리소스 (예를 들어, 스펙트럼) 를 분할하고 할당하는 기술, 및 (2) 업링크를 통한 데이터 송신을 위해, 각 셀의 리소스를 터미널에 할당하는 기술을 제공한다. 이들 모두는 시스템의 요구사항을 충족시키면서 좀더 높은 효율이 실현되도록 수행될 수 있다.
일 태양에서는 적응적 재사용 방식이 제공되는데, 여기에서는, 예를 들어, 관측된 간섭 레벨, 로딩 조건 (loading conditions), 시스템 요구사항 등과 같은다수의 인자에 기초하여, 이용가능한 시스템 리소스가 동적으로 및/또는 적응적으로 분할되어 셀들에 할당될 수 있다. 처음에 재사용 플랜이 정의되고, 각 셀에는 이용가능한 전체 시스템 리소스의 일부가 할당된다. 원한다면, 이러한 할당은 이용가능한 총 리소스의 큰 부분을 각 셀이 동시에 이용할 수 있게 하는 것일 수 있다. 시스템이 변경되면, 재사용 플랜은 시스템의 변경을 반영하도록 재정의될 수 있다. 이러한 방식으로, 적응적 재사용 플랜은 다른 시스템 요구사항을 충족시키면서 (예를 들어, 1 에 가까운) 아주 낮은 효율적 재사용 인자를 실현할 수도 있다.
다른 태양에서는, 상이한 성능 레벨의 채널 세트가 각 셀에 할당되도록, 시스템 리소스가 분할될 수 있다. 예를 들어, 가벼운 공용 채널 (lightly shared channels) 및/또는 인접 셀의 낮은 송신 전력 레벨과 관련된 채널에 대해, 보다 높은 성능을 실현할 수 있다. 반대로, 예를 들어, 채널에 허용되는 낮은 송신 전력 레벨로부터 보다 낮은 성능이 초래될 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 상이한 백오프 인자들 (back-off factors) 을 정의함으로써, 상이한 성능 레벨의 채널들을 획득할 수 있다.
또 다른 태양에서는, 간섭에 대한 터미널의 허용 레벨 및 채널의 성능에 기초하여, 각 셀의 터미널들에 채널이 할당된다. 예를 들어, 간섭으로부터 보다 양호한 보호를 요하는 불리한 터미널들에는 좀더 많은 보호의 여지가 있는 채널들이 할당된다. 반대로, 유리한 전파 조건을 가진 유리한 터미널들에는 좀더 무거운 공용 채널 및/또는 이들의 이용과 관련하여 좀더 큰 간섭 레벨을 갖는 채널들이 할당될 수 있다.
셀들에 리소스를 동적으로 및/또는 적응적으로 할당하는 능력 및 셀들이 리소스를 터미널에 지능적으로 할당하는 능력으로 인해, 시스템은 종래의 비-적응적이며 고정된 재사용 방식을 이용하는 시스템에 의해 필적할 수 없는 높은 레벨의 효율성과 성능을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상세히 후술하는 바와 같이, 본 발명의 다양한 태양, 실시형태 및 특징을 구현하는 방법, 시스템 및 장치를 제공한다.
도면의 간단한 설명
이하, 유사한 참조 부호가 전체에 걸쳐 통일적으로 사용되는 도면을 참조하여, 본 발명의 특징, 본질 및 이점들을 보다 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 다양한 태양 및 실시형태를 구현할 수 있는, 다수의 사용자를 지원하는 통신 시스템의 도면이다.
도 2 는 특정 통신 시스템에 대한, 다수의 고정된 재사용 패턴에 대해 실현된 C/I 의 CDFs (cumulative distribution functions) 를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른, 적응적 재사용 방식의 구체적 구현의 흐름도이다.
도 4 는 3-셀 재사용 패턴에 대해 리소스를 분할하고 할당하는 실시형태의 도면이다.
도 5 는 모든 셀들이 최대 전력 (full power) 에서 송신하는, 1-셀 재사용패턴에 대해 실현된 C/I 의 CDF 를 나타낸다.
도 6 은 데이터 송신을 스케줄링하는 방식의 실시형태에 대한 흐름도이다.
도 7 은 우선순위-기반의 채널 할당 방식에 대한 실시형태의 흐름도이다.
도 8 은 채널 업그레이드 방식의 실시형태에 대한 흐름도이다.
도 9 는 본 발명의 다양한 태양 및 실시형태를 구현할 수 있는, 통신 시스템의 기지국 및 터미널의 블록도이다.
상세한 설명
도 1 은 다수의 사용자를 지원하며 본 발명의 다양한 태양 및 실시형태를 구현할 수 있는 통신 시스템 (100) 의 도면이다. 시스템 (100) 은, 각각이 해당 기지국 (104) 에 서비스되는 다수의 커버리지 영역 (102a 내지 102g) 에 대한 통신을 제공한다. 각 기지국의 커버리지 영역은, 예를 들어, 터미널이 소정 GoS (grade of service) 를 실현할 수 있는 영역으로서 정의될 수 있다. 기지국 커버리지 영역은 지시된 지역에 대해 전체적인 커버리지를 실현하는 방식으로 구성된다. 기지국과 그 커버리지 영역을 통상적으로 "셀"이라 한다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 시스템 전체에 걸쳐 다양한 터미널들 (106) 이 흩어져 있다. 커버리지 영역의 터미널들은 고정 (즉, 정지) 되거나 이동할 수 있으며, 일반적으로 1 차 (즉, 서비스 중인) 기지국에 의해 서비스된다. 각 터미널은, "소프트 핸드오프"의 이용 여부 및/또는 터미널이 다수 기지국으로의/으로부터의 다수 송신을 (동시에 또는 순차적으로) 송수신하도록 설계되고 동작하는지의 여부에 따라, 임의의 소정 순간에 다운링크와 업링크를 통해 하나 이상의 가능한 많은 기지국들과 통신한다. 다운링크는 기지국으로부터 터미널로의 송신을 의미하고, 업링크는 터미널로부터 기지국으로의 송신을 의미한다.
도 1 에서, 기지국 (104a) 은 업링크를 통해 터미널 (106a 및 106b) 으로부터 데이터 송신을 수신하고, 기지국 (104b) 은 터미널 (106b, 106c, 106d 및 106i) 로부터 데이터 송신을 수신하며, 기지국 (104c) 은 터미널 (106a, 106e, 106f 및 106g) 로부터 데이터 송신을 수신하는 등이다. 업링크에서, 통신 중인 각 터미널로부터의 송신은 시스템의 다른 터미널에 대한 잠재적 간섭을 나타낸다. 간략화를 위해, 도 1 에 다운링크 송신은 나타내지 않는다.
시스템 (100) 은, 데이터 송신을 위해 다수 (NT) 의 송신 안테나 및 다수 (NR) 의 수신 안테나를 이용하는 MIMO (multiple-input multiple-output) 시스템일 수 있다. NT개의 송신 및 NR개의 수신 안테나에 의해 형성되는 MIMO 채널은 NC개 (NC≤min {NT, NR}) 의 독립 채널로 분해될 수 있다. NC개의 독립 채널 각각은 MIMO 채널의 공간적 서브채널이라고도 한다. 다수의 송신 및 수신 안테나에 의해 생성된 공간적 서브채널이 이용되면, MIMO 시스템은 향상된 성능 (예를 들어, 증가된 송신 용량) 을 제공할 수 있다.
본 발명의 양수인에게 양도되고 여기에서 참조하는, 2000년 3월 30일에 출원된 "HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATION SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION"이라는 명칭의 미국 특허출원 제 09/532,492 호에, MIMO 시스템의 일례가 개시되어 있다. 또한, 시스템 (100) 은 CDMA, TDMA, FDMA 및 다른 다중 액세스 방식에 대한 임의 갯수의 표준 및 디자인을 구현하도록 설계될 수 있다. CDMA 표준은 IS-95, cdma2000, W-CDMA 표준을 포함하고, TDMA 표준은 GSM (Global System for Mobile Communications) 을 포함한다. 이들 표준은 업계에 공지되어 있다.
시스템 (100) 에서, 많은 수의 터미널들이 공통의 시스템 리소스, 다시 말해, 총 동작 대역폭을 공유한다. 시스템의 특정 터미널에 대해 소망의 성능 레벨을 실현하기 위해, 다른 송신으로부터의 간섭은 수용가능한 레벨로 감소될 필요가 있다. 또한, 소정의 동작 대역폭에 대해 높은 데이터 속도에서 신뢰성 있게 송신하기 위해, 특정 C/I (carrier-to-noise-plus-interference) 레벨 이상에서 동작할 필요가 있다. 간섭의 감소 및 필요한 C/I 의 실현은 통상적으로, 이용가능한 총 리소스를 부분들로 분할한 다음 각각을 시스템의 특정 셀에 할당함으로써, 실현된다.
예를 들어, 총 동작 대역폭 (W) 는 Nr개의 동일한 동작 주파수 대역 (즉, B = W/Nr) 으로 분할될 수 있으며, 그 다음, 각 셀은 Nr개의 주파수 대역들 중 하나에 할당될 수 있다. 주파수 대역은 주기적으로 재사용되어 보다 높은 스펙트럼 효율을 실현한다. 도 1 에 의해 지원되는 것과 같은 7-셀 재사용 패턴의 경우, 셀 (102a) 에는 제 1 주파수 대역이 할당될 수 있고, 셀 (102b) 에는 제 2 주파수 대역이 할당될 수 있으며, 기타 등등, 셀 (102g) 에는 제 7 주파수 대역이 할당될수 있다.
통신 시스템은 일반적으로, 예를 들어, QoS (quality of service), 커버리지 및 성능 요구사항을 포함할 수 있는 다수의 시스템 요구사항을 따르도록 설계된다. QoS 는 일반적으로, 커버리지 영역의 모든 터미널이 소정 % 의 시간에 소정의 평균 비트 속도를 실현할 수 있는 것으로 정의된다. 예를 들어, 시스템은, 99.99 % 의 시간 동안 1 Mbps 이상의 최소 평균 비트 속도를 갖도록 커버리지 영역내의 임의 터미널을 지원할 것을 요청받을 수 있다. 소정의 C/I 임계값을 초과하는 수신 신호 레벨을 갖는 소정 % (예를 들어, 99%) 의 터미널이 소정 GoS 를 실현할 수 있어야 한다는 것이 커버리지 요구사항일 수 있다. 그리고, 성능 요구사항은 어떠한 소정의 평균 비트 속도, BER (bit-error-rate), PER (packet-error-rate), FER (frame-error-rate) 또는 몇가지 다른 요구사항에 의해 정의될 수 있다. 이들 요구사항은, 후술하는 바와 같이, 이용가능한 리소스의 할당 및 시스템 효율에 영향을 미친다.
도 2 는 커버리지 영역에 무작위로 분포된 터미널들의 시뮬레이션으로부터 획득한 다수의 재사용 패턴에 기초한 통신 시스템의 터미널에 대해 실현된 C/I 의 예시적인 CDFs 를 나타낸다. 수평축 (x) 은 C/I 를 나타내고, 수직축은 소정 터미널에 대해 실현된 C/I 가 수평축에 표시된 값보다 작을 확률 (즉, P(C/I<x)) 을 나타낸다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 바람직하게도, 0 dB 보다 불량한 C/I 를 실현하는 터미널은 없다. 또한, 도 2 는, 보다 큰 C/I 에 대한 확률이 재사용의 증가와 함께 증가한다는 것을 나타낸다. 따라서, 7-셀 재사용 패턴에대한 P(C/I>x) 가 1-셀 재사용 패턴에 대한 P(C/I>x) 보다 크다.
도 2 의 C/I CDFs 는 시스템의 잠재적 성능을 특징짓는데 이용될 수 있다. 일례로서, 99.99 % 의 시간 동안 최소 1 Mbps 의 순간 비트 속도를 충족시키기 위해 10 dB 이상의 C/I 가 필요하다고 가정한다. 1 의 재사용 인자를 이용 (즉, Nr= 1, 모든 셀이 동일한 채널을 재사용) 하면, 필요한 성능을 실현하지 못하는 확률 (즉, 장애 확률 ; outage probability) 은 약 12% 이다. 마찬가지로, 3, 4 및 7 의 셀 재사용 인자는 각각 5.4%, 3.4% 및 1.1% 의 장애 확률에 해당한다. 따라서, 99% 의 터미널에 대해 10 dB C/I 를 실현하기 위해, 이 일례에서는 7 이상의 재사용 인자 (Nr≥7) 가 필요하다.
다수의 변조 방식을 이용하여 송신전에 데이터를 변조할 수 있다. 이러한 변조 방식에는 M-PSK (M-ary phase shift keying), M-QAM (M-ary quadrature amplitude modulation) 및 다른 것들이 포함된다. 일반적으로, M-QAM 과 같이, 대역폭-효율적 변조 방식은 변조 심볼당 많은 수의 정보 비트를 송신할 수 있지만, 소정 레벨의 성능을 실현하기 위해 높은 C/I 를 요한다. 표 1 은 다수의 대역폭-효율적 변조 방식에 대한 스펙트럼 효율을 열거하는데, 이는 bps/Hz (information bits transmitted per second per Hertz) 의 수로 정량화된다. 또한, 표 1 은 이들 변조 방식에 대해 1% BER 을 실현하는데 필요하다고 가정된 C/I 를 열거한다.
특정한 재사용 방식의 평균 채널 효율 (ECH) 은 (도 2 에 나타낸 바와 같은) 방식에 대해 실현가능한 C/I 의 CDF 및 (표 1 에 나타낸 바와 같은) C/I 의 함수로서의 실현가능한 변조 효율에 기초하여 결정될 수 있다. 가능할 때마다 가장 효율적인 변조 방식을 이용하면, 평균 채널 효율 (ECH) 은 변조 효율의 가중화된 함으로 유도될 수 있는데, 이 경우, 가중치는 필요한 C/I 를 실현하는 확률에 의해 결정된다. 예를 들어, 필요할 때마다 시스템에 의해 64-QAM 에 의한 BPSK 가 이용되면, 평균 채널 효율은 다음과 같이 계산될 수 있다.
표 2 는 (2 열에) 다양한 재사용 인자 (예를 들어, 1-셀, 3-셀, 5-셀 및 7-셀) 에 대한 평균 채널 효율을 열거한다. 또한, 표 2 는 (3 열에) 이들 재사용 인자에 대한 평균 스펙트럼 (즉, 전체) 효율을 제공하는데, 이는, 평균 채널 효율을 재사용 인자로 나눔으로써, 유도된다. 표 2 로부터, 재사용 증가와 함께 평균 채널 효율이 증가한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 재사용 증가에 따른 이러한 채널 효율의 이득은, 각 셀이 시스템에 대해 이용가능한 총 리소스의 일부만을 이용하도록 함으로써 초래되는 전체 스펙트럼 효율의 손실에 의한 오프셋보다 크다. 따라서, 전체 스펙트럼 효율은 재사용 증가에 따라 감소한다.
도 2 및 표 2 에 나타낸 바와 같이, 높은 재사용 인자를 이용함으로써, 인접 셀의 터미널로부터의 간섭이 감소된다면, 소정 터미널에 대한 C/I 는 향상될 수 있다. 그러나, 많은 셀로 이루어진 다중 액세스 시스템에서, 1 개 셀의 1 개 터미널에 대한 C/I 를 최대화하는 것은 일반적으로, 그 리소스가 시스템의 어떠한 다른 셀에서 재사용될 수 없음을 의미한다. 따라서, 높은 재사용 인자로 일부 터미널에 대해 높은 C/I 및 높은 처리율을 실현할 수 있지만, 동일한 채널을 이용하여 동시에 송신이 허용되는 터미널의 수가 높은 재사용 인자와 함께 감소하기 때문에, 전체적인 시스템 처리율은 감소할 수 있다.
종래에, 높은 C/I 동작점을 요하는 시스템은 고정된 재사용 방식을 이용한다. 이러한 고정된-재사용 시스템에서는, 1 개 셀의 터미널에 의해 이용가능해진 "채널"은 동일한 채널 재사용 패턴의 다른 셀에서만 재사용될 수 있다. 예를 들어, 셀들 (1, 2 및 3) 을 포함하는 3-셀 재사용 클러스터를 고려한다. 이러한 방식에서는, 상이한 채널 세트가 이러한 제 1 의 재사용 클러스터의 각 셀에 할당된다. 재사용 클러스터의 임의의 1 개 셀에 할당된 한 세트의 채널들은 클러스터의 다른 셀에 할당된 다른 세트의 채널과 직교한다. 이러한 전략은 재사용 클러스터내의 터미널에 의해 야기되는 상호 간섭을 감소시키거나 제거시킨다. 재사용 클러스터는 네트워크 전체를 통해 어떠한 소정의 방식으로 반복된다. 예를 들어, 셀들 (4, 5 및 6) 의 제 2 의 재사용 클러스터가 셀들 (1, 2 및 3) 과 동일한 채널 세트를 각각 이용하도록 허용된다. 제 2 의 재사용 클러스터의 터미널에 의해 야기되는 제 1 의 재사용 클러스터의 셀들에 대한 터미널의 간섭은, 동일한 채널 세트를 이용하는 셀들간의 증가된 분리 (separation) 로 인해 감소한다. 증가된 분리는 증가된 경로 손실 및 낮아진 간섭 전력을 의미한다. 고정된 재사용 방식이 필요한 최소 C/I 를 충족하는 터미널의 % 를 최대화하는데 이용될 수 있지만, 이들은 일반적으로, 높은 재사용 인자를 이용하기 때문에 비효율적이다.
본 발명의 태양은 (1) 통신 시스템의 셀들 사이에 이용가능한 시스템 리소스 (예를 들어, 스펙트럼) 을 분할하고 할당하는 기술, 및 (2) 업링크를 통해 데이터를 송신하기 위해, 각 셀의 리소스를 터미널에 할당하는 기술을 제공한다. 이들 모두는 시스템 요구사항을 충족하면서, 고정된 재사용 방식보다 높은 효율이 실현되도록 수행될 수 있다. 본 발명의 어떤 태양들은 몇가지 주된 관측에 기초한다.
첫번째, 터미널로부터의 송신이 증가된 효율을 위해 시스템에 의해 조정될 수 있기 때문에, 업링크는 다운링크와 상이하다. 시스템 (예를 들어, 셀) 은 시스템내의 터미널에 대한 소정의 특성을 기술하는 정보를 수신한다. 그 다음, 이 정보는 업링크를 통해 데이터를 송신하도록 터미널을 스케줄링하는 최선의 방법을 결정하는데 이용될 수 있다. 업링크 데이터 송신의 조정은 (1) 광역 시스템 기반 (system-wide basis) 의 증가된 업링크 처리율, 및 (2) 터미널들에 보다 균일한 QoS 가 전달될 수 있음을 의미하는, 시스템의 터미널들에 의해 관측되는 성능의 작은 변동과 같은 다양한 이점들을 가능하게 한다.
두번째, 시스템의 터미널들은 일반적으로, 간섭에 대해 상이한 허용 레벨을 갖는다. 셀 경계에 근접한 터미널과 같이, 불량한 섀도잉/지오메트리를 갖는 불리한 터미널들은 이들의 큰 경로 손실을 극복하기 위해 높은 전력에서 송신해야 한다. 본질적으로, 이들 터미널은 작은 링크 마진을 갖는데, 링크 마진은 이들의 피크 전력 제한과 셀 사이트에서 소정의 C/I 동작점을 실현하는데 필요한 송신 전력간의 차이로서 정의된다. 따라서, 이들 터미널은 다른 터미널로부터의 간섭에 좀더 취약하며 근접 셀의 터미널들에 좀더 큰 레벨의 간섭을 발생시키기 경향도 있다. 반대로, 셀 사이트에 근접한 터미널과 같이, 양호한 전파 손실 및 섀도잉을 갖는 유리한 터미널들은, 이들이 보다 큰 링크 마진을 갖기 때문에, 간섭에 보다 내성이 있다. 또한, 이들 유리한 터미널들은 다른 셀의 터미널들에 의해 관측되는 간섭 전력에 미치는 영향이 적다.
통상적인 시스템에서, 높은 % 의 시스템 터미널들이 세트포인트 이상의 C/I 를 실현할 수 있다. 세트포인트는 소정 레벨의 성능을 실현하는데 필요한 특정 C/I 로서, 예를 들어, 1% BER 이나 0.01% 장애 확률에서의 특정한 평균 데이터 속도 또는 몇가지 다른 기준으로 정량화될 수 있다. 이들 터미널에 대해, 단위 재사용 패턴 (unity reuse pattern) 을 이용하여 시스템에 대한 높은 효율을 실현할 수 있다. 시스템의 일부 터미널만이 통상적으로 임의의 소정 시간에 불리한 상황에 처하게 된다. 세트포인트 미만의 C/I 를 실현하는 일부 터미널에 대해, 몇가지 다른 재사용 방식 및/또는 몇가지 다른 기술을 이용하여 필요한 성능을 제공할 수 있다.
일 태양으로서, 예를 들어, 관측되는 로딩 조건, 시스템 요구사항 등과 같은 다수의 인자에 기초하여, 이용가능한 시스템 리소스가 동적으로 및/또는 적응적으로 분할되어 셀들에 할당되는 적응적 재사용 방식이 제공된다. 재사용 플랜은 처음에 정의되며, 각 셀에는 이용가능한 총 시스템 리소스의 일부가 할당된다. 필요에 따라, 각 셀이 이용가능한 총 리소스의 큰 부분을 동시에 이용할 수 있도록, 할당이 이루어질 수도 있다. 시스템이 변경될 때, 재사용 플랜도 재정의되어 시스템의 변경을 반영할 수 있다. 이러한 방식으로, 적응적 재사용 플랜은 다른 시스템 요구사항을 충족시키면서 아주 낮은 효과적인 재사용 인자 (예를 들어, 1 에 가까운) 를 실현할 수 있다.
다른 태양으로서, 각 셀에 상이한 성능 레벨의 채널 세트가 할당되도록, 시스템 리소스가 분할될 수 있다. 예를 들어, 가벼운 공용 채널 및/또는 낮은 송신 전력 레벨과 관련된 인접 셀의 채널에 대해, 높은 성능이 실현될 수 있다. 반대로, 예를 들어, 채널에 대해 허용된 낮은 송신 전력 레벨로부터 낮은 성능이 초래될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 채널에 대해 상이한 백오프 인자를 정의함으로써, 상이한 성능 레벨의 채널이 획득될 수 있다.
또 다른 태양으로서, 터미널의 간섭에 대한 허용 레벨 및 채널의 성능에 기초하여, 각 셀의 터미널에 채널이 할당될 수 있다. 예를 들어, 간섭으로부터의 보다 양호한 보호를 요하는 불리한 터미널에는 많은 보호의 여지가 있는 채널이 할당될 수 있다. 반대로, 양호한 전파 조건의 유리한 터미널에는 좀더 무거운 공용 채널 및/또는 이용과 관련하여 큰 간섭을 갖는 채널이 할당된다.
셀들에 동적으로 및/또는 적응적으로 리소스를 할당하는 기능 및 셀들이 터미널에 지능적으로 리소스를 할당하는 기능으로 인해, 시스템은 종래의 비-적응적, 고정된 재사용 방식을 이용하는 시스템과 비교할 수 없는 높은 레벨의 효율과 성능을 실현할 수 있다. 여기에서 설명한 기술들은, 예를 들어, 무선 (예를 들어, 셀룰러) 통신 시스템, 위성 통신 시스템, 라디오 통신 시스템 및, 재사용이 성능을 향상시킬 수 있는 다른 시스템과 같이 간섭을 겪는 임의의 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적인 일 구현으로서, 바람직하게도, 이들 기술은 고속 데이터 서비스에 적합하게 설계된 다중 액세스 통신 시스템, 고정-터미널의 스펙트럼 효율을 향상시키는데이용될 수 있다.
적응적 재사용 방식
적응적 재사용 방식은 통신 시스템의 몇가지 특징들을 이용하여 높은 시스템 성능을 실현하도록 설계될 수 있다. 이들 시스템 특징에는 로딩 효과 및 터미널의 간섭에 대한 상이한 허용치가 포함된다.
셀에서의 로딩은 시스템의 전체적 성능 (예를 들어, 처리율) 에 영향을 미친다. 낮은 로드에서, 이용가능한 시스템 리소스는 "직교" 채널의 세트로 분할된 다음, 재사용 클러스터의 셀당 하나의 채널 세트로, 직교 채널의 세트는 셀들에 할당될 수 있다. 각 세트의 채널이 다른 세트의 채널에 직교하기 때문에, 이들 직교 채널상의 간섭은 낮고, 높은 C/I 값을 실현할 수 있다. 로드가 증가함에 따라, 각 세트의 직교 채널의 수는 요구사항을 충족시키기에 불충분하며, 셀들은 직교 채널만의 사용으로부터 벗어날 수 있다. 비-직교 채널을 통한 송신은 이용되는 채널에서 관측되는 평균 간섭 레벨을 증가시킨다. 그러나, 비-직교 채널을 통한 송신 레벨을 적절히 제어함으로써, 간섭량을 제어할 수 있고 높은 로드에서도 높은 성능을 실현할 수 있다.
로드가 증가함에 따라, 데이터를 송신하고자 하는 액티브 터미널의 수도 증가하며, 셀이 테이터 송신의 스케줄링을 위해 선택하고 채널을 할당할 수 있는 터미널의 풀 (pool of terminals) 또한 증가한다. 풀의 각 터미널에는 시스템의 다른 터미널에 대한 간섭이 존재하며, 이 레벨은 (부분적으로) 다른 인접 셀 뿐만 아니라 서비스 셀에 대한 터미널의 소정 위치에 의존할 수 있다. 또한, 높은 링크 마진의 터미널은 다른-사용자 간섭에 대해 높은 허용치를 갖는다. 터미널의 상이한 간섭 특성은 터미널을 스케줄링하고 채널을 할당하여 촘촘한 재사용 (즉, 1 에 가까운) 을 실현하는데 이용될 수 있다. 특히, 로드가 증가함에 따라, 간섭에 대한 높은 허용치의 터미널에는 높은 간섭 레벨을 수신할 가능성이 높은 채널이 할당될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 적응적 재사용 방식의 흐름도이다. 재사용 플랜의 개발과 변하는 시스템 조건에 대한 플랜의 적응은 통신 시스템의 통상적인 동작과 동시에 수행될 수 있다.
먼저, 단계 310 에서, 시스템이 하나 이상의 파라미터에 대해 특징지워 지는데, 이는 시스템에 대해 수집된 정보에 기초하며, 데이터베이스 (330) 에 저장될 수 있다. 예를 들어, 각 셀에서 관측되는 바와 같이, 터미널이 겪게되는 간섭은 후술하는 바와 같이 결정되어, 간섭 특성화 (interference characterization) 가 진행될 수 있다. 간섭 특성화는 매 셀 기반상에서 수행될 수 있고, 전력 분배와 같은 간섭 레벨의 통계적 특성화를 진행시키는 것과 관계될 수 있다. 특성화에 이용되는 정보는 주기적으로 업데이트되어 새로운 셀과 터미널을 기술하며, 시스템의 변경을 반영한다.
그 다음, 단계 412 에서, 개발된 시스템 특성화 및 다른 시스템 제약사항과 고려사항을 이용하여 재사용 플랜을 정의한다. 재사용 플랜은 소정의 재사용 인자 (Nr) 및 재사용 인자 (Nr) 에 기초하는 소정의 재사용 셀 레이아웃과 같은 다양한 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어, 재사용 인자는 1-셀, 3-셀, 7-셀 또는 19-셀 재사용 패턴 또는 클러스터에 해당할 수 있다. 재사용 인자의 선택과 재사용 셀 레이아웃의 설계는 단계 310 에서 개발된 데이터 및 이용가능한 임의의 다른 데이터에 기초하여 실현될 수 있다. 재사용 플랜은 시스템의 동작을 위한 프레임워크를 제공한다.
그 다음, 단계 314 에서, 부가적인 시스템 파라미터 및/또는 동작 조건이 정의된다. 이에는 통상적으로, 후술하는 바와 같이, 이용가능한 총 시스템 리소스를 타임 유닛, 주파수 대역 또는 몇가지 다른 유닛에 대응하는 채널로 분할하는 것이 포함된다. 이용될 채널의 수 (Nc) 는 단계 312 에서 정의된 재사용 플랜에 기초하여 결정될 수 있다. 그 다음, 이용가능한 채널은 세트로 관련지워지고 각 셀에는 개개의 채널 세트가 할당된다. 이 세트에는 오버래핑 채널 (즉, 하나 이상의 세트에 포함될 수 있는 특정 채널) 이 포함될 수 있다. 이하, 리소스 분할 및 할당을 보다 상세히 설명한다.
또한, 단계 314 에서, 예를 들어, 스케줄링 인터벌, 시스템의 셀에 대한 동작점 또는 세트포인트, 할당된 채널 세트와 관련되는 백오프 인자, 백오프 인자의 한계, 백오프 인자에 대한 조정의 스텝 사이즈 등과 같은 다른 파라미터가 정의될 수 있다. 백오프 인자는 채널에 대한 피크 송신 전력 레벨의 감소를 결정한다. 이하에서 상세히 후술하는 이들 파라미터 및 조건은 정상적인 동작 동안 셀에 의해 준수될 한 세트의 동작 규칙에 유사하다.
그 다음, 시스템은 정의된 재사용 플랜에 따라 동작하고 셀은 데이터 송신을위해 스케줄링된 터미널로부터 송신을 수신한다. 정상적인 동작 과정 동안, 단계 316 에서, 정의된 재사용 플랜에 대한 시스템 성능이 평가된다. 이러한 평가에는, 예를 들어, 각 터미널로부터 인접한 여러 셀로의 효과적인 경로 손실과 그에 따른 링크 마진, 처리율, 장애 확률, 및 성능의 다른 측정치를 결정하는 것이 포함될 수 있다. 예를 들어, 각 셀의 각 채널에서 스케줄링된 각 터미널에 대한 효과적인 링크 마진이 계산될 수 있다. 계산된 링크 마진에 기초하여, 터미널의 개벌적인 성능 뿐만 아니라 시스템의 평균 처리율에 대한 예상치를 전개시킬 수 있다.
시스템 성능이 평가되고 나면, 단계 318 에서, 정의된 재사용 플랜의 효과성 (즉, 성능) 에 대한 결정이 행해진다. 시스템 성능이 수용불가능하면, 프로세스는 단계 312 로 복귀하며 재사용 플랜이 재정의된다. 시스템 성능이 한 세트의 시스템 요구사항에 따르지 않고/또는 소정의 성능 레벨을 실현하지 않으면, 그 시스템 성능은 수용불가능일 수 있다. 재정의된 재사용 플랜에는 다양한 동작 파라미터의 변경치가 포함될 수 있으며, 심지어 다른 재사용 패턴 및/또는 재사용 셀 레이아웃의 선택이 포함될 수도 있다. 예를 들어, 과도한 간섭이 발생하면, 재사용 패턴은 증가될 수 있다 (예를 들어, 3-셀에서 7-셀로). 시스템 목표 (예를 들어, 커버리지 영역의 터미널에 대한 최소 성능 요구사항을 만족시키는 동시에 처리율을 최대화하는 것) 가 실현될 때까지, 단계 312 내지 단계 318 이 반복적으로 수행된다. 또한, 단계 312 내지 단계 318 은 시스템이 동작하고 있는 동안에 진행 중인 프로세스를 나타낸다.
시스템 성능이 수용가능하다면 (즉, 시스템 요구사항을 따른다면), 단계 320에서, 시스템의 변경 여부에 대한 판단이 수행된다. 변경이 없다면, 프로세스는 종료된다. 한편, 단계 324 에서, 데이터베이스 (330) 는 업데이트되어 시스템의 변경을 반영하며, 시스템은 재특성화된다. 이하, 도 3 의 단계들을 상세히 설명한다.
도 3 에 나타낸 프로세스는 주기적으로 또는 시스템 변경이 검출될 때마다 수행될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 새로운 셀 및 터미널이 부가되고 기존의 셀 및 터미널이 제거되거나 변형되어 시스템이 성장하거나 변경될 때, 이 프로세스가 수행될 수 있다. 이 프로세스는 시스템이, 예를 들어, 터미널 분포, 토폴로지 및 토포그래피 (topography) 의 변화에 적응할 수 있게 한다.
채널
셀과 터미널간의 리소스 공유는 TDM (time division multiplexing), FDM (frequency division multiplexing), CDM (code division multiplexing), 다른 멀티플렉싱 방식, 또는 이들의 임의 조합을 이용하여 실현될 수 있다. 이용가능한 시스템 리소스는 선택된 멀티플렉싱 방식(들)을 이용하여 부분들로 분할된다.
TDM-기반 방식의 경우, 송신 시간은 타임 유닛 (예를 들어, 타임 슬롯 또는 프레임) 으로 분할되며, 각 셀에는 다수의 타임 유닛이 할당된다. 각 타임 유닛에 대해, 시스템의 총 동작 대역폭에는, 그 타임 유닛과 함께 할당된 셀에 의한 하나 이상의 터미널이 할당될 수 있다. FDM-기반 방식의 경우, 총 동작 대역폭은 주파수 대역으로 분할될 수 있으며, 각 셀에는 한 세트의 주파수 대역이 할당된다. 그 다음, 각 셀은 할당된 주파수 대역을 커버리지 영역내의 터미널에 할당한 후, (동시에) 이들 주파수 대역을 통해 터미널로부터 데이터 송신을 수신하다. CDM-기반 방식의 경우, 시스템에 대해 코드가 정의될 수 있으며 각 셀에는 한 세트의 코드가 할당될 수 있다. 그 다음, 각 셀은 할당된 코드를 커버리지 영역내의 터미널에 할당한 후, (동시에) 이들 코드를 통해 데이터 송신을 수신한다. 또한, 이들 방식의 조합도 분할 프로세스에 이용될 수 있다. 예를 들어, CDMA 시스템내의 소정 코드 채널은 특정 타임 슬롯 또는 주파수 채널과 관련될 수 있다. 그 다음, 이들 분할된 채널의 이용을 지배하는 공통적인 규칙이 정의된다.
도 4 는 3-셀 재사용 패턴 (즉, Nr= 3) 에 대한 리소스 분할 및 할당의 실시형태에 대한 도면이다. 이러한 일례에서, 시스템 리소스는 12 개의 부분으로 분할된다. 이러한 분할은 타임, 주파수, 코드 영역, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 따라서, 도 4 의 수평축은, TDM 또는 FDM 의 이용 여부에 따라, 타임이나 주파수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 12 개의 부분은 TDM-기반 방식에 대해서는 12 개의 시분할 다중화 타임 슬롯을 그리고 FDM-기반 방식에 대해서는 12 개의 주파수 대역을 나타낼 수 있다. 또한, 여기에서, 이 부분들 각각은 "채널"이라 하며, 각 채널은 다른 채널과 직교한다.
3-셀 재사용 패턴의 경우, 이용가능한 채널을 3 개의 세트로 분류함으로써 시스템 리소스가 분할될 수 있으며, 3-셀 클러스터의 각 셀은 채널 세트들 중의 하나에 할당될 수 있다. 각 채널 세트는, 이용 중인 소정의 재사용 방식에 따라,12 개의 이용가능한 채널들 중의 일부 또는 전부를 포함한다. 도 4 에 나타낸 실시형태의 경우, 각 셀에는 동일한 갯수의 채널이 할당되며, 셀 1 에는 최대 전력에서의 송신을 위한 채널 (1 내지 4) 에 할당되며, 셀 2 에는 채널 (5 내지 8) 에 할당되며, 셀 3 에는 채널 (9 내지 12) 이 할당된다. 몇가지 다른 실시형태에서는, 각 셀에 임의 갯수의 채널을 포함할 수 있는 개개의 채널 세트가 할당될 수 있으며, 채널들 중의 일부는 다른 셀에도 할당될 수 있다.
백오프 인자
일 태양에서, 로드가 증가함에 따라, 채널이 큰 % 의 시간을 이용하여 신뢰할 수 있는 성능이 실현되도록, 시스템에 의해 채널 구조가 정의되어 이용된다. 특정 셀의 경우, 몇개의 터미널이 다른 몇개의 터미널보다 다른 셀과의 간섭에 보다 내성적이다. 이러한 사실의 이점을 취하는 채널 구조를 제공함으로써, 시스템 처리율 및 성능의 향상이 실현될 수 있다.
채널 구조의 경우, 재사용 클러스터의 각 셀에는 개개 세트의 채널이 할당되는데, 이는 다시 그에 따른 커버리지 영역의 터미널에 할당될 수 있다. 또한, 각 셀에는 할당된 채널 세트에 대한 한 세트의 백오프 인자가 할당된다. 할당된 각 채널에 대한 백오프 인자는 채널에 대해 이용가능한 최대 송신 전력의 최대 % 를 지시한다. 백오프 인자는 제로 (0.0) 에서 1 (1.0) 범위 사이의 임의값일 수 있는데, 0 은 그 채널을 통해 허용되는 데이터 송신이 없음을 나타내고 1 은 데이터 송신이 최대 송신 전력에 있음을 나타낸다. 백오프 인자로 인해, 채널은상이한 성능 레벨을 실현할 수 있다.
최대 송신 전력으로부터의 백오프는 하나 이상의 선택된 채널에, 하나 이상의 선택된 타임 슬롯에서, 하나 이상의 선택된 셀에 의해, 또는 이들의 임의 조합에 적용될 수 있다. 백오프는 부가적으로 또는 대체적으로 셀의 선택된 터미널에 적용될 수 있다. 일 실시형태에서, 각 셀은 데이터 송신을 위해 할당된 각 채널에 대해 백오프를 적용하는데, 백오프에 대한 구체적인 값은 다른 셀의 터미널에 대한 간섭량을 한정하면서 소정 성능이 실현되도록, 셀의 동작 조건에 기초한다.
각 셀에 대한 백오프 인자는 다수의 인자에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 백오프 인자는 터미널의 특징, 셀에서의 로딩 조건, 필요한 성능 등을 고려하여 결정될 수 있다. 각 셀에 할당된 백오프 인자의 세트는 고유하거나, 시스템의 상이한 셀들간에 공통적일 수 있다. 일반적으로, 각 셀에 할당된 채널 및 할당된 백오프 인자는, 예를 들어, 동작 조건 (예를 들어, 시스템 로드) 에 기초하여, 동적으로 및/또는 적응적으로 변할 수 있다.
일 실시형태에서, 각 셀에 대한 백오프 인자는 셀의 (액티브) 터미널의 총 앙상블에 대해 실현가능한 C/I 값의 분포에 기초하여 결정된다. 후술하는 바와 같이, 이들의 프로파일에 기초하여, 이들 터미널에 대해 불균일 가중화가 적용될 수 있다. 이러한 가중화는, 예를 들어, 날짜 (time-of-day) 에 따라, 적응적 및/또는 동적일 수 있다.
업링크상에서, 특정 터미널에 대한 C/I 는, 예를 들어, 터미널에 의해 송신되는 파일럿 신호에 기초하여 셀에서 결정될 수 있다. 터미널에 대한 C/I 는 (1) 그 터미널의 서비스하는 (또는 홈) 셀에 대한 경로 손실, 및 (2) 다른 셀과의 간섭 레벨을 포함하는 다양한 인자에 의존한다. 고정-터미널 시스템의 경우, 터미널에 대한 경로 손실은 눈에 띄게 변하지 않으며, 터미널의 신호 레벨 ("C") 에 대한 예측은 정확할 수 있다. 다른 셀과의 간섭 레벨 (즉, "I" 의 일부) 은 이들 터미널로부터의 관심 셀로의 경로 손실 뿐만 아니라 다른 간섭 터미널로부터 이들의 서비스 셀로의 경로 손실에도 의존한다. 다른 셀과의 간섭 레벨에 대한 정확한 추정에는 일반적으로, 다른 셀의 어느 터미널이 송신 중인지와 이들의 전력 레벨에 대한 순간적인 지식이 필요하다.
간섭 특성화를 간략화하기 위해, 여러가지를 가정한다. 예를 들어, 각 셀은 다른 셀과의 간섭 레벨에 상한을 둘 수 있다. 이는, 각 셀의 1 개 터미널이 각 채널을 통해 송신하도록 허용되며, 이 경우, 최악의 다른 셀과의 간섭 레벨은 간섭 터미널이 최대 전력에서 송신하고 있다는 가정에 기초하여 결정될 수 있다고 가정함으로써 실현될 수 있다. 따라서, 각 셀의 각 터미널에 대한 최악의 C/I 는 이 터미널과 다른 간섭 터미널이 최대 전력에서 송신할 것이라는 가정에 기초하여 결정될 수 있다. 각 셀의 터미널에 대한 C/I 값을 수집하여 그 셀에 대한 효과적인 C/I CDF 를 특성화하는데 이용될 수 있다.
도 5 는 하나의 터미널이 각 셀의 각 채널을 통해 최대 전력에서 송신하는 1-셀 재사용 패턴에 대해 셀의 터미널에 의해 실현되는 C/I 의 CDF 에 대한 일례이다. C/I CDF 는, 터미널이 최대 전력에서 송신할 경우, 특정 C/I 값보다 큰C/I 를 갖는 셀의 터미널에 대한 % 지시값을 제공한다. 도 5 로부터, 셀내의 터미널들이 상이한 C/I 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 이들 터미널은 성이한 성능 레벨을 실현할 수 있거나, 특정 레벨의 성능에 대해, 상이한 전력 레벨에서 송신할 필요가 있을 수 있다. 서비스 셀에 대한 작은 경로 손실의 터미널은 일반적으로 높은 C/I 를 갖는데, 이는 이들이 높은 처리율을 실현할 수 있음을 의미한다.
일 태양에서, 각 셀의 터미널은 이들의 링크 마진에 기초하여 분류되며, 백오프 인자는 링크 마진 분류에 기초하여 선택된다. 도 5 에 나타낸 예시적 C/I 분포를 이용하여, 터미널 집단은 세트로 분류될 수 있으며, 각 세트는 유사한 다른 셀과의 간섭 레벨을 경험하는 (즉, 범위내의 C/I 값을 갖는) 터미널들을 포함한다. 일례로서, 도 5 에 나타낸 CDF 는 Nc개의 세트로 분할될 수 있는데, Nc는 셀마다 할당된 채널의 총 개수이다. 비동일 사이즈의 세트 분할이 정의될 수도 있지만, 세트는 동일한 사이즈가 되도록 선택될 수 있다 (즉, 동일한 % 의 터미널이 각 세트에 포함된다).
표 3 은 Nc = 12 의 터미널 세트를 식별하며 (2 열에) 12 개 터미널 세트 각각의 터미널에 대한 최소 C/I 를 표로 작성하고 있다. 12 개의 터미널 세트가 있고 각 세트가 동일한 사이즈이기 때문에, 각 세트는 셀의 약 8.3% 터미널을 포함한다. 제 1 세트는 10 dB 미만의 C/I 를 갖는 터미널을 포함하고, 제 2 세트는 10 dB 내지 13 dB 범위의 C/I 를 갖는 터미널을 포함하며, 제 3 세트는 13 dB 내지15 dB 범위의 C/I 를 갖는 터미널을 포함하고, 기타 등등, 마지막 세트는 34.5 dB 보다 큰 C/I 를 갖는 터미널을 포함한다.
셀은 특정 세트포인트 (γ; 또는 동작점) 을 지원하도록 설계될 수 있는데, 이는 수용가능한 에러율로 소정 데이터 속도에서 동작하기 위해 필요한 최소 C/I 이다. 통상적인 시스템에서, 세트포인트는 터미널에 의해 선택된 순간 데이터 속도의 함수이고, 따라서, 터미널에 따라 달라질 수 있다. 간단한 일례로서, 셀의 모든 터미널에 의해 15 dB 의 세트포인트가 요구된다고 가정한다.
터미널의 각 세트에 대한 최소 링크 마진은 다음과 같이 계산될 수 있다.
터미널의 각 세트에 대한 최소 링크 마진 (s(n)) 은 세트의 터미널에 대한 최소 C/I 와 세트포인트 (γ) 간의 차이이다. 최소 링크 마진 (s(n)) 은, 시스템의 모든 터미널로부터의 최대 송신 전력의 가정에 기초하는 세트포인트에 대한 필요한 송신 전력의 이탈 (deviation) 을 나타낸다. 포지티브 링크 마진은, C/I 가 세트포인트에 의해 정의된 소정 성능 레벨을 실현하는데 필요한 것보다 크다는 것을 나타낸다. 따라서, 이들 터미널의 송신 전력은 이들의 링크 마진에 비례하는 양만큼 감소되더라도 (즉, 백오프되더라도) 여전히 소정 레벨의 성능을 제공할 수 있다.
그 다음, 각 셀에 대한 백오프 인자는 셀에 의해 서비스되는 터미널로의 경로 손실에 대한 지식과 다른 셀과의 간섭 레벨의 특성화에 기초하여 유도될 수 있다. 최대 송신 전력 레벨이 1.0 으로 표준화되면, 각각의 터미널 세트에 대해 표준화된 백오프 인자는 다음과 같이 표현될 수 있다.
특정 터미널 세트와 관련된 백오프 인자는 소정의 세트포인트 (γ) 와 그에 따른 소정 레벨의 성능을 여전히 유지하면서, 그 세트의 터미널에 적용될 수 있는 송신 전력의 감소를 나타낸다. 이들 터미널이 보다 양호한 C/I 를 갖기 때문에, 송신 전력의 백오프가 가능하다. 스케줄링된 터미널의 송신 전력을 백오프 인자만큼 감소시킴으로써, 이 터미널의 성능에 영향을 주지 않으면서, 다른 셀의 터미널에 대한 간섭량을 감소시킬 수 있다.
표 3 은 (3 열에) 최소 링크 마진 (s(n)) 을 그리고 (4 열에) 15 dB 의 세트포인트 (γ) 를 위한 터미널의 각 세트에 대한 백오프 인자를 열거한다. 표 3 에 나타낸 바와 같이, 채널 (1 내지 4) 은 0 dB 미만의 링크 마진을 가지며, 채널 (5 내지 12) 은 점진적으로 나아지는 링크 마진을 갖는다. 따라서, 채널 (1 내지 4) 은 최대 전력에서 동작하며, 채널 (5 내지 12) 은 점진적으로 감소하는 전력에서 동작한다. 관련 터미널 세트의 터미널로부터의 송신에 백오프 인자가 부여될 수 있다. 예를 들어, 세트 5 의 터미널들은 17 dB 보다 양호한 C/I 및 2 dB 의 최소 링크 마진 (s(n)) 을 가지므로, 이들 터미널로부터의 송신 전력은 피크 송신 전력의 63.1% 로 백오프될 수 있다.
세트포인트 (γ) 미만의 C/I 를 갖는 터미널의 경우, 다수의 옵션이 적용될 수 있다. 이들 터미널로부터의 송신에 대한 데이터 속도는 C/I 에 의해 지원될 수 있는 데이터 속도로 감소될 수 있다. 다른 방법으로, 낮은 C/I 를 초래하는 간섭 터미널은 이들의 송신 전력을 (일시적으로) 감소시키거나 낮은 C/I 의 터미널이 만족스럽게 서비스될 때까지 영향을 받은 채널을 통한 송신을 중단할 것을 요청받을 수 있다.
실시형태에서, 재사용 패턴의 1 개 셀에 대한 백오프 인자가 결정되면, 재사용 패턴의 다른 셀에 대한 백오프 인자는 스태거 (stagger) 될 수 있다. 예를 들어, 12 개 채널로 동작하며 Ns=4 의 채널 오프셋을 이용하는 Nr=3 (즉, 3-셀) 의 재사용 패턴의 경우, 셀 2 에 대한 백오프 인자는 4 모듈로-Nc만큼 오프셋될 수 있고 셀 3 에 대한 백오프 인자는 8 모듈로-Nc만큼 오프셋될 수 있다. 이러한 재사용 패턴의 경우, 셀 1 은 (표 3 의 네번째 열에 표시된 채널과 이들의 백오프 인자를 포함하는) 채널 세트 1 과 관련된 백오프 인자를 이용하고, 셀 2 는 (표 3 의 네번째 열에 표시된 채널과 백오프 인자가 4 채널만큼 아래로 시프팅되고 래핑된 채널과 백오프 인자를 포함하는) 채널 세트 2 와 관련된 백오프 인자를 이용하며, 셀 3 은 (표 3 의 네번째 열에 표시된 채널과 백오프 인자가 8 채널만큼 아래로 시프팅되고 래핑된 채널과 백오프 인자를 포함하는) 채널 세트 3 과 관련된 백오프 인자를 이용한다. 이러한 일례에서는 4-채널 오프셋이 이용되지만 다른 오프셋이 이용될 수도 있다.
표 4 는 표 3 에 표시된 백오프 인자와 4-채널 오프셋을 이용하는 셀 (1 내지 3) 에 대한 백오프 인자를 표로 작성하고 있다. 예를 들어, 채널 1 의 경우, 셀 1 은 세트 1 의 채널 1 과 관련된 백오프 인자를 이용하고, 셀 2 는 세트 1 의 채널 9 과 관련된 백오프 인자를 이용하며, 셀 3 은 세트 1 의 채널 5 과 관련된 백오프를 이용한다.
낮은 로드에서, 셀들 각각은 "보다 양호한" 할당 채널에 터미널을 할당한다. 표 4 에 나타낸 채널 할당의 경우, 셀 1 의 터미널은 채널 (1 내지 4) 에 할당되고, 셀 2 의 터미널은 채널 (5 내지 8) 에 할당되며, 셀 3 의 터미널은 채널 (9 내지 12) 에 할당된다. 각 셀의 로드가 4 개 터미널 미만일 경우, (12 개 채널이 서로 직교하기 때문에) 인접 셀의 터미널로부터의 동일 채널 간섭은 없으며, 각 터미널은 업링크 송신을 위한 세트포인트를 셀에 실현할 수 있어야 한다. 임의 셀의 로드가 4 개 터미널을 초과할 경우라면, 그 셀은 특정 터미널을 다른 셀의 채널들과 직교하지 않는 채널들에 할당할 수 있다. 로드는 일반적으로 각 셀에서 독립적으로 변하지 않기 때문에, 할당된 비직교 채널이 인접 셀 중 어떤 것에 의해서도 사용되지 않는다. 이러한 이벤트의 확률 (즉, "비-충돌"의 확률) 은 인접 셀 각각에 대한 로드의 함수이다.
백오프를 갖는 채널 구조는 시스템의 모든 터미널에 의해 관측되는 효과적인 마진의 증가를 초래할 수 있다. 표 4 에 나타낸 백오프 인자는 처음에 표 5 에 나타낸 C/I CDF 에 기초하여 유도되는데, 이는 다른 셀의 터미널들이 최대 전력에서 송신하고 잇다는 가정하에서 발생된다. 그러나, 백오프 인자가 표 4 에 나타낸 바와 같이 스태거된 채널 재사용 방식과 함께 이용될 경우, 다른 셀의 터미널로부터의 간섭이 적용된 백오프 인자만큼 감소되기 때문에, 각 셀의 터미널에 의해실현되는 실제 C/I 값은 표 3 의 2 열에 제공된 최소 C/I 값보다 클 수 있다.
일례로서, 터미널이 17 dB 의 C/I 로 셀 1 에 실현되는 경우를 생각한다. 그 다음, 셀 1 은 채널 5 를 이 터미널에 할당한다. 셀 2 의 터미널은 이 채널을 통해 최대 전력에서 송신하도록 허용되며 셀 3 의 터미널은 최대 전력의 12.6% 에서 송신하도록 허용된다. 셀 1 의 터미널에 대한 17 dB C/I 는 최대 송신 전력과 최악의 간섭 평가에 기초하여 계산되었다. 그러나, 셀 3 의 터미널에 의해 송신되는 전력이 1.0 에서 0.126 으로 감소되기 때문에, 셀 1 의 터미널에 대한 효과적인 마진은 증가할 것이다. 링크 마진의 실제 증가량은 (셀 3 의 채널 5 에 할당된) 백오프된 간섭 터미널로부터 셀 1 로의 경로 손실에 의존한다.
간단한 일례로서, 각 셀의 터미널은 0 dB 마진, 3 dB 마진 및 6 dB 마진을 갖는 3 개의 상이한 세트로 분류될 수 있다. 0 dB 마진의 터미널은 (스케줄링될 경우) 최대 전력에서 송신하도록 허용되고, 3 dB 마진의 터미널은 1/2 전력에서 송신하도록 허용되며, 6 dB 마진의 터미널은 최대 전력의 25% 에서 송신하도록 허용된다. 셀마다 3 개 채널이 할당되면, 할당된 백오프 인자는 채널 1 에 대해서는 1.0, 채널 2 에 대해서는 0.5, 채널 3 에 대해서는 0.25 일 수 있다. 3-셀 재사용 패턴에서, 채널들은 각 셀에 동일한 3 개 채널이 상이한 백오프 인자의 세트를 갖도록 할당되도록 스태거될 수 있다. 표 5 는 이러한 간단한 일례에 대한 스태거된 채널 할당을 열거한다.
실제 시스템은 일반적으로 상술한 이상적 시스템 모델과 일치하지 않는다. 예를 들어, 터미널의 불균일 분포, 불균일 기지국 배치, 달라진 지형 등, 모든 것이 각 셀에서 관측되는 간섭 레벨의 변경에 영향을 미친다. 셀들의 특성화 및 셀에서의 성능의 표준화는 일반적으로 상술한 것보다 훨씬 복잡하다 (즉, 셀에 대한 C/I CDF 는 동일하지 않을 것이다). 또한, 각 셀의 터미널은 일반적으로 다른 셀의 터미널로부터 상이한 레벨의 간섭을 인지한다. 따라서, 시스템의 셀에 대한 특정 임계 레벨내로 효과적인 마진을 표준화하기 위해서, 보다 많은 계산이 필요할 수 있다.
따라서, 각 셀에 대해 유도된 백오프 인자는 상이할 수 있고 재사용 클러스터의 다른 셀에 대한 백오프 인자의 모듈로 시프팅된 버전이 아닐 수도 있다. 또한, 필요하다면, 셀 및/또는 채널에 대한 상이한 세트포인트도 표준화된 성능 레벨을 실현하는데 이용될 수 있다. 또한, 세트포인트는 불균일 시스템 성능을 실현하도록 변경될 수 있다. 본 발명의 양수인에게 양도되고, 본원에서 참조하고 있으며, 2000년 3월 20일에 출원된 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSIONS OF A COMMUNICATIONS SYSTEM" 이라는 명칭의 미국 특허출원 제 09/539,157 호에, 백오프 인자에 대한 상이한 C/I CDF 의 효과 및 시스템 성능을개선하는 백오프 인자의 조정이 개시되어 있다.
셀에 대한 백오프 인자를 결정하는데 다수의 상이한 방식이 이용될 수 있다. 일 방식으로, 백오프 인자를 결정하는 과정이 여러번 반복되며, 백오프 인자는 각각의 반복시에 모든 채널에 대한 실현가능한 최대 세트포인트가 충족되도록 조정된다. 실시형태에서, 초기의 백오프 인자를 결정할 때는 최악의 다른 셀과의 간섭이 가정된다. 다른 실시형태에서는, 최악의 간섭 레벨 대신에 다른 값이 이용될 수 있다. 예를 들어, 다른 셀과의 간섭 분포의 평균값, 중앙값 또는 95% 값이 초기의 백오프 인자를 결정하는데 이용될 수 있다. 또 다른 실시형태에서는, 간섭 레벨이 적응적으로 추정되며, 백오프 인자는 주기적으로 조정되어 추정된 간섭 레벨을 반영한다. 각 셀에 의해 이용되는 백오프 인자는 인접 셀로 전달될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
일부 실시형태에서는, 셀의 할당된 채널에 대한 서브세트에 몇가지 형태의 "보호 (protection)" 가 제공될 수 있다. 이 보호는, 예를 들어, 하나 이상의 채널을 셀의 터미널에 의한 배타적 이용을 위해 주기적 기초하에 보존함으로써, 실현될 수 있다. 배타성은 또한 요청될 경우에만, 그리고 불리한 터미널을 충족시키는데 필요한 정도로만 실행가능하도록 정의될 수 있다. 보호된 채널은 다양한 수단에 의해 인접 셀에 인식될 수 있다. 예를 들어, 셀은 그에 인접한 셀로 보호된 채널의 리스트를 전달할 수 있다. 그 다음, 인접 셀은 커버리지 영역의 터미널에 의한 보호 채널상의 데이터 송신을 감소시키거나 방지할 수 있다. 채널 보호는 인접 셀의 터미널로부터의 과도한 간섭으로 인해 필요한 C/I 를 실현할 수 없는 불리한 터미널을 서비스하는데 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 불리한 터미널이 서비스되면, 채널 보호는 제거할 수 있다.
일부 실시형태에서, 채널 조건이 수용불가능한 레벨로 악화되면 (예를 들어, FER 이 특정 % 이상이거나 장애 확률이 특정 임계값을 초과하면), 셀은 소정 채널상에 "블로킹 (blocking)" (즉, 커버리지 영역내의 터미널에 의한 송신이 없는 것) 을 부여할 수 있다. 각 셀은, 채널 조건이 향상되었으며 신뢰할만한 통신이 실현될 수 있다는 것이 합리적으로 확실해 질 때까지, 채널의 성능을 측정하여 불량 채널상에 블로킹을 자가-부여할 수 있다.
채널 보호와 블로킹은, 예를 들어, 셀의 조건에 기초하여, 동적으로 및/또는 적응적으로 수행될 수 있다.
디폴트 백오프 인자로의 조정
전력 백오프를 이용하는 실시형태에서는, 백오프 인자가 계산되어 시스템의 셀로 제공된다. 그후, 각 셀은 업링크상의 데이터 송신을 위해 터미널을 스케줄링하고 터미널에 채널을 할당할 경우 백오프 인자를 이용한다.
일 태양으로, 초기의 백오프 인자는, 예를 들어, 시스템 로딩의 변화, 터미널 특징, 사용자 요구, 성능 요구사항 등에 기초하여 동적으로 및/또는 적응적으로 조정될 수 있다. 백오프 인자는 다양한 방식을 이용하여 조정될 수 있으며, 이들 중 몇가지는 후술한다.
백오프 조정의 일 방식으로, 벗어난 셀(들)의 백오프 인자(들)은 불리한 터미널이 능동적으로 통신하고 있는 시주기 동안 감소된다. 상술한 바와 같이, 다른 셀의 한정된 수의 터미널로부터의 과도한 간섭으로 인해, 불리한 터미널은 많은 경우에 소정 설정값을 실현할 수 없다.
이용가능한 최상의 채널에 할당된 경우에도, 불리한 터미널이 소정 세트포인트를 실현할 수 없다면 ("소프트-블로킹"이라는 조건), 간섭을 유발하는 다른 셀의 터미널은 불리한 터미널이 소정 세트포인트를 실현할 수 있도록 이들의 송신 전력을 일시적으로 감소시킬 수 있다. 일례로서, 셀 1 의 불리한 터미널에 대한 1 차 간섭원이 셀 2 의 터미널이라면, 셀 2 의 터미널에 대한 송신 전력은 불리한 터미널이 소정 세트포인트에서 동작할 수 있도록 하는데 필요한 양 (예를 들어, β(n)=x 로부터 β(n)=0.5x 로 감소할 경우의 부가적 3 dB) 만큼 백오프될 수 있다.
상술한 일례에서, 백오프 인자가 셀 2 의 터미널에 이용된다면, 이 터미널은 더 이상 그 세트포인트를 충족시킬 수 없을 가능성이 있으며, 잠재적으로 다른 셀의 백오프 인자에서 추가적인 감소를 초래할 수 있다. 따라서, 백오프 인자 뿐만 아니라 벗어난 셀의 특정 채널에 이용되는 세트포인트도 조정할 수 있다. 또한, 이들 조정은, 양자의 셀 (1 및 2) 에 대한 세트포인트가, 예를 들어, 양 셀의 터미널에 대한 장애 ㄱ준을 여전히 충족시키면서 이들의 전체적인 처리량을 효과적으로 최대화하는 값으로 감소되도록, 국부적으로 수행될 수도 있다.
백오프 조정의 다른 방식에서, 벗어난 셀(들)은 불리한 터미널이 서비스될 수 있도록 특정 채널의 이용이 일시적으로 금지될 수 있다. 영향을 받은 채널(들)에 백오프 인자(들) (β(n)) 은 벗어난 셀(들)에 대해 0.0 으로 설정될 수 있다.
특정 터미널에 대한 1 차 간섭은 다른 재사용 클러스터 셀의 다른 터미널로부터의 동일 채널 간섭일 수 있다. 동일 채널 간섭을 감소시키기 위해, 벗어난 셀에 대한 백오프 인자는 변형, 예를 들어, 높은 레벨의 간섭을 겪고 있는 채널에 대한 백오프 인자가 높지 않도록 시프팅될 수 있다.
백오프 조정의 또 다른 방식에서, 재사용 패턴의 각 셀에 의한 배타적 이용을 위해 하나 이상의 채널이 보존될 수 있다. 그 다음, 재사용 패턴의 다른 셀은 이들 채널을 통한 송신이 금지된다 (즉, 블로킹된다). 보존된 채널의 수는 로드 또는 시스템 요구사항에 기초할 수 있으며, 동작 조건이 변함에 따라 동적으로 및/또는 적응적으로 조정될 수 있다. 또한, 셀에는, 역시 시스템 설계 및 조건에 따라, 상이한 수의 보존 채널이 할당될 수 있다.
다른 셀로부터 요청되는 전력 백오프량은 다양한 방식으로 획득될 수 있다. 일부 구현으로, 각 셀은 불리한 터미널이 소정 세트포인트에서 동작하도록 허용하는데 필요한 백오프 인자를 인지하고 있다. 백오프 인자는 미리 계산되어 저장되거나 이전의 송신으로부터 결정될 수 있다. 불리한 터미널이 액티브해질 경우, 셀은 터미널에 필요한 백오프 인자(들)을 인지하며 이를 벗어난 셀(들)에 전달한다.
벗어난 셀의 터미널에 대한 송신 전력을 조정하고자 하는 실시형태의 경우, 백오프 조정을 요청하는 셀은 불리한 터미널의 요구사항을 충족시키기 위해 필요한백오프 인자에 대한 조정치를 벗어난 셀로 전달할 수 있다. 또한, 이 조정은, 셀의 성능을 향상시키기 위해 이 정보를 이용할 수 있는, 시스템의 다른 셀로도 송신될 수 있다. 그 다음, 벗어난 셀은 정의된 백오프 조정 방식에 따라, 요청된 백오프 인자를 이용한다. 이러한 조정 방식은, 예를 들어, 조정을 적용하기 위한 시간 및 인터벌을 정의할 수 있다. 벗어난 셀이 다수의 다른 셀로부터 백오프 요청을 수신하면, 벗어난 셀은 일반적으로 요청하는 셀로부터 수신한 백오프 인자의 최대값을 이용한다.
다른 셀의 송신을 일시적으로 감소시키거나 블록킹하는 요청 (또는 지시) 는 불리한 터미널이 서비스될 수 있도록 벗어난 셀로 전달될 수 있다. 필요하다면, 이 요청은 동적으로 또는 순차적인 방식으로 (예를 들어, 수개의 프레임마다), 또는 몇가지 다른 방법에 의해 벗어난 셀로 전달될 수 있다. 예를 들어, 각 셀은, 각 송신 프레임의 개시시에 다음 송신 프레임에서 그 요청들이 적용될 것을 기대하며, 그에 인접한 셀로 이러한 요청의 리스트를 송신할 수 있다. 다른 셀로 요청을 전달하는 다른 방법이 구상될 수 있으며 이는 본 발명의 범위 이내이다.
백오프 조정은 다양한 방법을 이용하여 실현될 수 있다. 일 방법으로, 백오프 인자는 동적 기초하에 인접 셀로 송신된 후, 잠깐 (예를 들어, 다음 프레임) 동안 이용된다. 다른 방법으로, 백오프 인자는 영향을 받은 셀에 의해 인지되어 있는 소정 시간에 적용된다.
백오프 인자의 원래 값으로의 복구도 다양한 방법을 이용해 실현될 수 있다. 일 방법으로, 벗어난 셀(들)로 "복구" 명령을 전달함으로써, 원래의 백오프 인자가복구될 수 있다. 다른 방법으로, 백오프 인자를 점진적으로 증가시킴으로써 백오프 인자를 점차적으로 원래의 값으로 복구할 수 있다.
백오프 조정의 또 다른 방법으로, 각 셀은 백오프 인자를 조정하기 위한 공지된 스텝-사이즈를 각 채널에 보유한다. 각 셀은 각 채널에 적용된 백오프 인자의 현재값 및 백오프 인자를 증가시키고 감소시키는 스텝 사이즈를 보유한다. 그 다음, 셀이 송신 전력을 감소시키는 요청을 수신할 때마다, 셀은 관련된 스텝 사이즈에 따라 백오프 인자를 조정한다.
실시형태에서, 특정 셀의 각 채널은 백오프 인자에 대한 최대 및 최소 제한과 관련될 수 있다. 일례로서, 각 셀에서 동작하는 스케줄러는 공통 프레임 경계 (i=1, 2, 3...) 상에서 스케줄링한다. 또한, βm max(n) 및 βm min(n) 은 셀 m 의 채널 n 에 대한 백오프 인자의 최대 및 최소값을 나타내며, δup(n) 및 δdown(n) 은 채널 n 에 대한 백오프 인자를 증가시키고 감소시키는 스텝 사이즈를 나타낸다. 채널 n 에 대한 셀 m 의 프레임 i 에서의 백오프 조정은 다음과 같이 표현될 수 있다.
(a) 임의의 인접 셀이 프레임 i 에서 전력 감소 명령을 송신하면 :
(b) 그렇지 않으면 :
필요에 따라, 최대 및 최소 백오프 제한도 조정될 수 있다. 예를 들어, 시스템 로딩 또는 요구사항에 기초하여, 최대 및 최소 제한이 조정될 수 있다.
백오프 인자의 동적 조정은, 로딩, 성능 또는 몇가지 다른 측정치에 기초하는, 시스템 세트포인트 또는 채널에 대해 허용된 최대 데이터 속도의 동적 조정과 동일시될 수 있다. 시스템 로딩이 증가함에 따라, 세트포인트는 채널의 신뢰가능한 동작을 허용하는 레벨로 조정 (즉, 감소) 될 수 있다. 일반적으로, 각 채널에 대한 세트포인트도 적응적이게 할 수 있다. 이로 인해, 채널과 관련된 데이터 속도는 필요에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 각 채널에서의 세트포인트의 적응은 각 셀의 의해 국부적으로 수행될 수 있다.
백오프 인자의 동적 조정은 모든 셀의 모든 채널에 대한 백오프 인자가 동적으로 조정되도록 확장될 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 시스템은 특정 채널의 액티브 터미널이 소정 세트포인트를 충족시킬 수 있도록, 채널 각각의 전력 레벨을 효과적으로 조정할 수 있다. 따라서, 인접 셀의 채널 전력은 예를 들어, 로컬 셀의 액티브 터미널의 그룹, 이들의 요구사항 등의 함수가 될 수 있다. 셀의 터미널 혼합이 모두가 이들의 할당된 채널에서 각자의 세트포인트를 실현할 수 있도록 이루어진다면, 디폴트 백오프 인자가 이용된다. 그렇지 않으면, 백오프 인자의 추가적인 감소 (즉, 감소된 송신 전력) 이 특정 채널의 벗어난 인접 셀에 일시적으로 소정 기간 동안 적용된다.
백오프 인자가 동적으로 변할 수 있을 경우, 특정 셀의 스케줄러는 인접 셀에 의해 송신 중인 전력을 확인할 수 없다. 이로 인해, 로컬 셀의 터미널에 대한 실제 동작점의 모호함이 발생한다. 그럼에도 불구하고, 예를 들어, 영향을 받은 채널의 관측된 성능에 기초하여 조정함으로써, 여전히 백오프 인자의 조정이 동적으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 일 구현으로, 셀은 특정 채널의 터미널과 관련된 평균 FER (frame-erasure-rate) 을 모니터링한다. 실제 C/I 가 세트포인트보다 낮으면, 프레임 삭제가 발생할 확률이 높아지므로, 에러 프레임의 재송신이 발생한다. 그 다음, 셀은 (1) 터미널에 대한 데이터 속도를 감소시키거나, (2) 벗어난 셀(들)의 터미널에 이 채널상의 송신 전력을 감소시킬 것을 요청하고, 또는 (1) 및 (2) 모두를 수행한다.
스케줄링 및 채널 할당에 이용되는 파라미터
적응적 재사용 방식은 업링크를 통해 데이터를 송신할 것을 요청하는 터미널에 리고스를 할당하는 구조를 제공한다. 통상적인 시스템 동작 동안, 시스템 전체의 다양한 터미널로부터 데이터 송신의 요청이 수신된다. 그 다음, 셀은 데이터 송신을 위해 터미널을 스케줄링하고 높은 효율과 성능이 실현되도록 터미널에 채널을 할당한다.
데이터 송신을 위한 터미널의 스케줄링 및 터미널로의 채널 할당은 다양한 스케줄링 방식을 이용하여 실현될 수 있고 다수의 인자에 기초할 수 있다. 이러한 인자에는 (1) 하나 이상의 채널 메트릭, (2) 액티브 터미널에 할당된 우선 순위, 및 (3) 공정성에 관련된 기준이 포함될 수 있다. 터미널을 스케줄링하고채널을 할당하는데 다른 인자들 (그들 중 일부가 후술됨) 도 고려할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위내이다.
하나 이상의 채널 메트릭을 이용하여, 시스템 리소스의 보다 효율적인 이용 및 향상된 성능 모두가 실현되도록, 터미널 스케줄링 및/또는 채널 할당을 수행할 수 있다. 이러한 채널 메트릭에는 처리율, 간섭, 장애 확률 또는 몇가지 다른 측정치에 기초하는 메트릭이 포함될 수 있다. 이하, "양호함 (goodness)"을 나타내는 채널 메트릭의 일례를 설명한다. 그러나, 다른 채널 메트릭이 구성될 수도 있으며 이는 본 발명의 범위내이다.
채널 메트릭은, (1) 터미널의 경로 손실 및 서비스 중인 셀로의 피크 송신 전력, (2) 다른 셀과의 간섭 특성, (3) 백오프 인자 및 가능한 다른 인자와 같은 다양한 인자에 기초할 수 있다. 실시형태에서, 액티브 터미널에 대한 채널 메트릭 (dm(n,k)) 은 다음과 같이 정의될 수 있다.
여기서,
βm(n) 은 셀 m 의 채널 n 과 관련된 백오프 인자, 0 ≤β≤1
(βm(n)=0 일 경우, 이는 셀 m 이 채널 n 을 이용하지 못하도록 금지하 느 것이다);
Pmax(k) 는 터미널 k 에 대한 최대 송신 전력;
ζm(k) 는 터미널 k 로부터 셀 m 으로의 경로 손실;
Im(n) 은 채널 n 상의 셀 m 에 의해 관측되는 간섭 전력; 및
f(x) 는 독립변수 x 의 "양호함" 을 기술하는 함수 (x 는 C/I 에 비례).
다른 셀과의 간섭 (Im(n)) 에 대한 정확한 계산은 간섭 터미널 (즉, 동일한 채널 n 에 할당된 터미널들) 각각으로부터 고려중인 셀 m 으로의 경로 손실 뿐만 아니라 터미널의 서비스 중인 셀로의 경로 손실에 대한 지식을 요한다. 서비스중인 셀로의 경로 손실은, 전력 제어가 이용된다면, 이러한 간섭 터미널에 의해 송신될 전력량을 결정한다. 그리고, 셀 m 으로의 경로 손실은 간섭 터미널로부터의 송신 전력량을 결정하며, 이는 셀 m 에서 간섭으로 수신된다. 다른 셀과의 간섭 (Im(n)) 의 직접적인 계산은 일반적으로, 간섭 터미널에 관한 정보가 보통은 이용가능하지 않으며 (예를 들어, 이들 터미널은 대략 동일한 시간에 다른 셀에 의해 스케줄링되고 할당된다) 이들 터미널에 대한 경로 손실 특성은 일반적으로 정확하지 않기 (예를 들어, 평균값에 기초하게 되며 페이딩을 반영할 수 없음) 때문에, 실용성이 없다.
따라서, 다른 셀과의 간섭 (Im(n)) 은 다양한 방식에 기초하여 추정될 수 있다. 하나의 간섭 추정 방식으로, 각 셀은 각 채널에 대해 수신된 간섭 전력의 히스토그램을 보유한다. 채널 n 에 대한 셀 m 에서의 총 수신 전력 (Io,m(n))은 채널 n 의 스케줄링된 터미널 k 에 대해 수신된 전력 (Ck(n)) 및 다른 셀의 다른 간섭 터미널로부터 수신된 간섭 전력 (여기에 더하여 열적 잡음 및 다른 배경 잡음) 으로 이루어진다. 따라서, 다른 셀과의 간섭은 다음과 같이 추정될 수 있다.
여기서,은 채널 n 의 셀 m 에 대해 추정된 다른 셀과의 간섭이다. 다른 셀과의 간섭 () 은 각 채널에 대해 그리고 각각의 스케줄링 인터벌에서 추정되어 각 채널에 대한 다른 셀과의 간섭의 분포를 형성할 수 있다. 이러한 분포에 대한 평균값, 최악값, 또는 어떤 % 값을 수학식 (3) 의 다른 셀과의 간섭 (Im(n)) 으로 이용할 수 있다.
다양한 함수 (f(x)) 를 채널 메트릭으로 이용할 수 있다. 일 실시형태에서, 채널 메트릭 (dm(n,k)) 은 채널 n 의 셀 m 의 터미널 k 에 대한 장애 확률을 나타낸다. 다른 실시형태에서, 채널 메트릭 (dm(n,k)) 은 C/I=x 에서 신뢰성있게 유지될 수 있는 최대 데이터 속도를 나타낸다. 채널 메트릭으로 다른 함수를 이용할 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위내이다.
채널 메트릭 (dm(n,k)) 은 셀 m 의 터미널 k 에 대한 채널 n 상의 "스코어(score)" 를 나타낸다. 채널 메트릭은 데이터 송신을 위해 터미널을 스케줄링하거나 터미널에 채널을 할당하는데, 또는 이들 양자에 이용될 수 있다. 터미널 스케줄링 및/또는 채널 할당에서, 셀의 각 채널에 대한 각각의 액티브 터미널에 대해 스코어가 계산될 수 있다. 각 터미널에 대해, (Nc가 최대인) 스코어는 할당에 이용가능한 채널과 관련된 예상 성능을 나타낸다. 특정 터미널의 경우, "최상" 스코어의 채널이 그 터미널에 할당하기 위한 최선의 채널일 수 있다. 예를 들어, 채널 메트릭 (dm(n,k)) 이 장애 확률을 나타내면, 최저 장애 확률의 채널이 터미널에 할당하기 위한 최선의 채널이다.
채널 메트릭 (dm(n,k)) 은, 함수 (f(x)) 를 구성하는 파라미터들 (예를 들어, 터미널 k 로부터 셀 m 으로의 경로 손실, 셀 m 에 의해 관측되는 간섭 전력 (Im(n)) 등) 에 대한 추정치에 기초하는 신뢰도로 계산될 수 있다. dm(n,k) 값을 시주기에 걸쳐 평균하여 정확도를 향상시킬 수 있다. dm(n,k) 값의 변동은 신호와 간섭 양자의 작은 신호 페이딩, 간섭 전력에 변화를 일으키는 간섭원의 위치 변화, 및 수시로 발생할 수 있는 섀도우 (예를 들어, 주신호 경로의 트럭 블로킹) 으로 인해 발생할 수 있다. 이러한 변동을 보상하기 위해, 큰 백오프 인자의 채널이 선택되어 약간의 마진을 제공할 수 있으며, 데이터 속도 또한 동작 조건의 변화에 기초하여 적응될 수 있다.
일 양태에서는, 일반적으로 더 높은 우선순위 터미널이 일반적으로 낮은 우선순위 터미널보다 먼저 서비스되도록, 그들의 우선순위에 기초하여 데이터 송신과 채널 할당에 대하여 터미널들이 스케쥴링될 수 있다. 일반적으로, 우선순위 설정은, 아래에서 설명하는 바와 같이, 터미널 스케쥴링과 채널 할당 프로세스를 더 단순하게 할 수 있으며, 터미널 간에 일정 레벨의 공정성을 확보하는 데도 사용될 수 있다. 각각의 셀내 터미널은, 예를들어, 평균 스루풋, 터미널이 겪는 지연 등 같은 다수의 기준에 기초하여 우선순위가 설정될 수 있다. 이들 기준 중 일부를 아래에서 설명한다.
한 가지 터미널 우선순위 설정 방식에서는, 터미널이 평균 스루풋에 기초하여 우선순위가 설정된다. 이 방식에서, "스코어(score)"는 데이터 송신에 대하여 각각의 액티브 터미널이 스케쥴링되도록 유지된다. 셀이 그것이 서비스하는 액티브 터미널에 대한 스코어를 유지하거나 (즉, 분산 제어 방식), 중앙 컨트롤러는 모든 액티브 터미널에 대하여 스코어를 유지한다 (즉, 중앙 제어 방식). 터미널의 액티브 상태는 통신 시스템의 상위 계층에서 확립될 수 있다.
일 실시형태에서는, 평균 스루풋을 나타내는 스코어는 각각의 액티브 터미널에 대하여 유지된다. 일 실시형태에서는, 프레임 i 에서의 터미널 k 에 대한 스코어가 지수 평균 스루풋으로서 계산되고,
로 표현될 수 있으며,
여기서, i < 0 에 대하여이고,
는 프레임 i (비트/프레임 단위) 에서 터미널 k 에 대한 데이터 레이트이고,
와는 지수 평균에 대한 시정수 (time constant) 이다.
일반적으로,는 특정 최대 달성가능 데이터 레이트와 특정 최소 데이터 레이트 (예를들어, 0) 에 의해 제한된다.대한 큰 값 (와 비교하여) 은 더 긴 평균 시정수에 대응한다. 예를들어,와가 모두 0.5 인 경우, 현재 데이터 레이트에는 이전 스케쥴링 인터벌로부터의 스코어과 동일한 가중치가 주어진다. 스코어은 터미널의 정규화된 평균 스루풋에 대략적으로 비례한다.
데이터 레이트는 이 터미널에 대하여 달성된 (즉, 측정된) 또는 달성가능한 (즉, 추정된) C/I 에 기초한 터미널 k 에 대한 "구현가능" (즉, "잠재적인") 데이터 레이트일 수 있다. 터미널 k 에 대한 데이터 레이트는,
으로 표현될 수 있으며,
여기서,는 터미널 k 에 대하여 선택된 코딩 및 변조 방식에 의해 달성된 이론적 용량의 부분값을 반영하는 양의 상수이다. 또한, 데이터 레이트는 현재 스케쥴링 주기에 할당되는 실제 데이터 레이트이거나 일부 다른 정량화가능한 데이터 레이트일 수 있다. 구현가능 데이터 레이트의 사용은 채널 할당 처리중에 "셔플링" 효과를 도입하고, 이는 아래에서 설명하는 바와 같이 일부 불리한 터미널의 성능을 향상시킬 수 있다.
다른 구현예에서, 프레임 i 에서 터미널 k 에 대한 스코어는 일부 시간 인터멀에 대하여 달성된 선형 평균 스루풋으로 계산될 수 있으며,
과 같이 표현될 수 있다.
터미널의 평균 (구현가능 또는 실제) 스루풋은 특정 개수의 프레임 (예를들어, 최근의 10개 프레임) 에 대하여 계산되어 스코어로서 사용된다. 액티브 터미널에 대한 스코어에 대해 다른 공식도 고려될 수 있으며, 이들 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
일 양태에서, 터미널이 데이터를 송신하고자 할 때 (예를들어, 액티브 상태가 될 때), 터미널이 리스트에 추가되고 그 스코어가 초기화된다 (예를들어, 0 까지 또는 현재 C/I 에 기초하여 터미널이 달성할 수 있는 정규화된 데이터 레이트). 리스트의 각각의 터미널에 대한 스코어는 각각의 프레임에 대하여 순차적으로 업데이트된다. 액티브 터미널이 프레임의 송신에 대하여 스케쥴링되지 않을 때마다, 그 데이터 레이트는 0 (즉,) 으로 설정되고, 그에 따라 스코어가 업데이트된다. 프레임이 터미널에 의해 오류있게 수신되는 경우, 그 프레임에 대한 유효 데이터 레이트도 0 으로 설정된다. 프레임 에러는 즉시 알려지지 않을 수도 있지만 (예를들어, 데이터 송신에 사용되는 응답/부정응답 (Ack/Nak) 방식의 왕복 지연으로 인하여), 스코어는 이 정보가 이용가능하기만 하면 그에 따라서 조절된다.
그후, 스케쥴러는 스케쥴링 및/또는 채널 할당에 대하여 터미널의 우선순위를 설정하기 위해서 스코어를 이용할 수 있다. 특정 실시형태에서, 액티브 터미널 세트는 최저 스코어를 갖는 터미널에 최고 우선순위가 할당되고 최고 스코어를 갖는 터미널에 최저 우선순위가 할당되도록 우선순위가 설정된다. 또한, 스케쥴링 프로세서는, 우선순위 설정을 수행할 때, 불균일 가중 인자를 터미널 스코어에 할당할 수도 있다. 이런 불균일 가중 인자는 터미널 우선순위를 결정하는 데 고려되는 다른 인자들 (아래에서 설명하는 것들과 같은) 을 고려할 수도 있다.
일부 실시형태에서 (예를들어, 구현가능 데이터 레이트를 사용하는 경우), 특정 터미널에 대한 스코어는 무엇이 터미널에 의해 지원가능한 지를 반드시 나타내는 것은 아니다 (즉, 터미널의 잠재적인 데이터 레이트를 반영하지 않을 수도 있다). 예를들어, 하나의 터미널이 다른 터미널보다 높은 데이터 레이트를 지원할 수 있을 지라도, 2개의 터미널에 동일한 데이터 레이트가 할당될 수도 있다. 이 경우, 높은 잠재적인 데이터 레이트를 갖는 터미널에는 높은 스코어가 주어질 수 있고, 이에 따라 낮은 우선순위를 갖게 된다.
또한, 터미널의 우선 순위에는 다양한 기능의 다른 인자가 될 수도 있다. 예를들어, 이들 인자는 페이로드 요건, 달성가능 C/I, 및 필요 세트포인트, 터미널이 겪는 지연, 아웃에이지 확률, 인접 셀에 대한 간섭, 다른 셀로부터의 간섭, 제공되는 데이터 서비스 종류 등을 포함할 수 있다. 위 내용은 완전한 목록은 아니다. 또한, 다른 인자가 고려될 수도 있으며 이는 본 발명의 범위내에 속하는 것이다.
터미널의 페이로드가 우선순위를 결정하는 데 사용될 수도 있다. 일반적으로, 큰 페이로드는 적은 개수의 가용 채널에 의해 지원될 수 있는 높은 데이터 레이트를 요구한다. 이와 달리, 작은 페이로드는 일반적으로 더 많은 개수의 가용 채널에 의해 지원될 수도 있다. 적은 페이로드는 큰 페이로드에 대하여 필요한 높은 데이터 레이트를 지원할 수 없을 수 있는 큰 백오프 인자를 갖는 채널에 할당될 수도 있다. 큰 페이로드에 대한 데이터 송신을 스케쥴링하는 것이 더 어렵기 때문에, 큰 페이로드를 갖는 터미널에는 높은 우선순위가 할당될 수 있다. 이런 식으로, 큰 페이로드를 갖는 터미널은 작은 페이로드를 갖는 터미널과 비교가능한 레벨의 성능을 향유할 수도 있다.
터미널의 달성가능 C/I 는 우선순위를 결정하는 데 사용될 수 있다. 낮은 달성가능 C/I 를 갖는 터미널은 낮은 데이터 레이트만을 지원할 수 있다. 높은 달성가능 C/I 를 갖는 터미널로의 송신에 가용 리소스를 사용하는 경우, 평균 시스템 스루풋이 증가하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 높은 달성가능 C/I 를 갖는 터미널로 송신하는 것이 더 바람직하다.
또한, 우선순위를 결정하는 데 터미널이 이미 겪은 지연량을 사용할 수 있다. 리소스 할당이 우선순위에 의해 달성되는 경우, 낮은 우선순위 터미널은 긴 지연을 겪을 가능성이 더 크다. 최소 레벨의 서비스를 확보하기 위해서, 터미널의 우선순위는 터미널이 겪는 지연량이 증가함에 따라서 업그레이드될 수 있다. 업그레이드는, 낮은 우선순위 터미널이 지나친 시간동안 또한 가능하게는 무기한으로 지연되는 것을 방지한다.
또한, 우선순위를 결정하는 데 터미널에 의해 송신될 데이터의 타입을 사용할 수도 있다. 일부 데이터 타입은 시간에 민감하고, 빠른 주의를 요구한다. 다른 데이터 타입은 송신시 더 긴 지연을 견딜 수 있다. 더 높은 우선 순위가 시간 임계적인 데이터에 할당될 수 있다. 예를들어, 재송신되는 데이터에는 처음으로 송신되는 데이터 보다 높은 우선순위가 주어질 수 있다. 일반적으로, 재송신된 데이터는 이전에 송신된 그리고 오류있게 송신된 데이터에 대응한다. 셀에서의 다른 신호 처리는 오류있게 수신된 데이터에 의존할 수 있기 때문에, 재송신된 데이터에는 높은 우선순위가 주어질 수 있다.
터미널의 우선순위를 할당하는 데 제공되는 서비스의 타입을 고려할 수 있다. 높은 우선순위가 프리미엄 서비스에 할당될 수 있다 (예를들어, 프리미엄 서비스는 높은 가격을 책정한다). 상이한 데이터 송신 서비스에 대하여 가격책정 구조가 확립될 수 있다. 가격책정 구조를 통하여, 터미널은 터미널이 향유할 수 있는 서비스의 우선순위와 타입을 결정할 수 있다.
위에서 설명한 인자와 다른 인자들은 가중화되고 합성되어 터미널의 우선순위를 유도한다. 최적화되는 시스템 목표 세트에 의존하여 서로다른 가중화 방식을 사용할 수도 있다. 예를들어, 셀의 평균 스루풋을 최적화하기 위해서, 더 큰 가중치가 터미널의 달성가능 C/I 에 주어질 수도 있다. 또한, 다른 가중화 방식을 사용할 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
최소 등급의 서비스 (GOS; Grade of Service) 를 확보하기 위해서 (또는, 보장하기 위해서), 공정성 기준 (fairness criterion) 이 터미널의 스케쥴링하고 채널을 할당하는 데 부과될 수 있다. 일반적으로, 공정성 기준의 애플리케이션에 대하여 터미널의 특정 서브세트 (예를들어, 프리미엄 터미널) 가 선택될 수도 있지만, 공정성 기준은 시스템의 모든 터미널에 인가된다. 공정성은 우선 순위의 사용에 의해서 달성될 수 있다. 예를들어, 데이터 송신에 대하여 스케쥴링되지 않을 때마다, 그리고/또는 각각의 송신 실패마다, 우선순위의 이동이 있을 수 있다.
위에서 설명한 터미널 우선순위 설정 방식에 대하여, 리소스의 할당은 스코어비에 기초하여 행해질 수 있다. 이 경우, 모든 액티브 터미널의 스코어는 변경된 스코어를 형성하는 터미널 스코어의 최대값으로 참조될 수 있으며, 이 변경된 스코어는,
로 표현될 수 있다.
그후, 특정 터미널에 할당된 리소스는 그들의 변경된 스코어에 기초할 수도 있다. 예를들어, 터미널 1 이 터미널 2 보다 2 배의 스코어를 갖는 경우, 스케쥴링 프로세서는 이들 2 개의 터미널의 데이터 레이트를 대등하게 하는 데 필요한 용량을 갖는 채널 (또는, 다수의 채널) 을 할당할 수 있다 (이런 채널(들) 이 이용가능한 경우). 공정성 고려사항으로서, 스케쥴러가 각각의 스케쥴링 인터벌에 데이터 레이트를 정규화 시도할 수 있다. 또한, 다른 공정성 기준이 부과될 수도 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
데이터 송신의 스케쥴링
시스템의 셀은, 위에서 설명한 방식으로 그리고 미리 정해진 규칙과 조건에 따라서 공식화된 적응형 재사용 플랜을 이용하여 동작한다 정상 동작 동안, 각각의 셀은 데이터 송신을 위해 셀의 다수의 터미널로부터의 요구를 수신한다. 그후, 셀은 시스템 목표에 부합하도록 테이터 송신을 위해 터미널을 스케쥴링한다. 스케쥴링은 각각의 셀에서 (즉, 분산 스케쥴링 방식에서), 중앙 스케쥴러에 의해 (즉, 중앙 스케쥴링 방식에 대하여), 또는 셀의 일부가 그들 자신의 송신을 스케쥴링하고 중앙 스케쥴러가 셀 세트에 대한 송신을 스케쥴링하는 하이브리드 방식에 의해서 수행될 수 있다.
도 6 은 데이터 송신에 대하여 터미널을 스케쥴링하는 우선순위 기반 스케쥴링의 일 실시형태의 흐름도이다. 이 우선순위 기반 스케쥴링 방식은, 그들의 우선순위에 기초하여, 한번에 한 개의 터미널씩, 최고 우선순위로부터 최저 우선순위로, 송신을 위해서 액티브 터미널을 스케쥴링한다. 각각의 스케쥴링 인터벌에서의 데이터 송신을 위해서 스케쥴링될 수 있는 터미널의 개수는 가용 채널의 개수에 의해 제한된다. 예를들어, 셀당 Nc 개 이하의 터미널이 Nc 개의 가용 채널을 통한 송신을 위해서 스케쥴링될 수 있다.
최초에, 단계 610 에서, 터미널을 스케쥴링하는 데 사용되는 파라미터가 업데이트된다. 이들 파라미터는 백오프 인자, 다른 셀 간섭 특성, 터미널에 대한 경로손실, 및 가능하게는 다른 것을 포함할 수 있다. 터미널에 대한 채널 메트릭을 결정하는 데 이들 파라미터가 사용될 수 있다.
그후, 단계 612 에서 터미널은 우선 순위 및 등급 설정된다. 일반적으로 송신할 데이터를 갖는 액티브 터미널만이 스케쥴링에 대하여 고려되고, 이들 터미널이 우선순위 및 등급 설정된다. 터미널의 우선순위 설정은 다수의 터미널 등급 설정 방식 중 임의의 하나를 이용하여 수행될 수 있으며, 평균 스루풋, 페이로드 등 같은 위에 기재된 하나 이상의 기준에 기초할 수 있다. 그후, 액티브 터미널은, 최고 우선순위로부터 최저 우선순위로, 그들의 우선 순위에 기초하여 등 설정된다.
그후, 단계 614 에서, 가용 채널이 액티브 터미널에 할당된다. 일반적으로, 채널 할당은 다수의 단계를 포함한다. 첫째, 각각의 가용 채널에 대한 각각의 터미널에 대하여 하나 이상의 채널 메트릭이 업데이트된 파라미터에 기초하여 계산된다. 식 (3) 에서 사용된 것 같은 임의의 개수의 채널 메트릭이 사용될 수도 있다. 그후, 터미널이 그 우선순위, 계산된 채널 메트릭, 및 가능하게는요 요건 같은 다른 인자들에 기초하여 가용 채널에 할당된다. 채널 할당은 아래에서 일부 설명하는 다양한 채널 할당 방식에 기초하여 수행될 수도 있다.
채널 할당은 사용되는 데이터 레이트 뿐만 아니라 할당된 채널을 의미한다. 가능한 데이터 레이트 각각은 개별 코딩 및 변조 방식과 연관될 수도 있다. 각각의 스케쥴링된 터미널은 할당된 데이터 레이트에 기초하여 사용할 적절한 코딩 및 변조 방식을 알 수도 있다 (예를들어, 선험적으로). 다른 방법으로, 코딩 및 변조 방식이 스케쥴링된 터미널에 전달될 수 있다. 이 "적응형" 코딩 및 변조는 향상된 성능을 제공하는 데 사용될 수 있다.
그후, 단계 616 에서 시스템 파라미터는 채널 할당은 반영하도록 업데이트된다. 업데이트될 시스템 파라미터는, 예를들어 (1) 이 셀의 스케쥴링된 터미널에 대한 채널 할당, (2) 다른 셀로부터의 백오프 인자의 조절에 대한 요구 등에 기초하여 셀의 채널에 대한 백오프 인자에 대한 조절을 포함할 수 있다. 또한, 셀은 인접 셀에 의한 백오프 인자의 조절을 요구할 수 있다.
그후, 단계 681 에서 셀은 할당된 채널을 통하여 스케쥴링된 터미널로부터의 데이터 송신을 수신할 수 있다. 수신된 송신으로부터, 셀은 각각의 채널에 대한 간섭 같이 미래 스케쥴링 인터벌에 대해 사용할 수도 있는 다양한 양을 추정한다. 일반적으로, 단계 610 내지 618 은 셀의 정상 동작 동안 수행될 수 있다. 단계 620 에서, 다른 스케쥴링 인터벌이 발생했는 지에 대한 결정이 행해진다. 대답이 "예" 인 경우, 프로세스는 단계 610 으로 복귀하고, 터미널은 다음 스케쥴링 인터벌에 대하여 스케쥴링된다. 그렇지 않으면, 프로세스는 단계 620 에서대기한다. 이들 단계중 일부를 아래에서 보다 자세하게 설명한다.
채널 할당 방식
가용 채널은 다양한 방식에 기초하여 그리고 다양한 방식을 고려하여 액티브 터미널에 할당될 수 있다. 이들 채널 할당 방식은 할당 결과의 복잡성과 최적성 (즉, 품질) 이 변할 수 있다. 몇 가지의 채널 할당 방식을 아래에서 설명하며, 이들은 (1) 우선순위 기반 채널 할당 방식 (2) 수요 기반 채널 할당 방식 (3) 업그레이드를 갖는 채널 할당 방식을 포함한다. 또한, 다른 방식이 구현될 수도 있으며 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
우선순위 기반 채널 할당 방식에서, 채널 할당은 한번에 하나의 터미널에 대하여 수행되며, 최고 우선 순위 터미널이 채널 할당에 대하여 첫 번째로 고려되며, 최저 우선순위 터미널이 채널 할당에 대하여 최종으로 고려된다. 셀의 모든 액티브 터미널은 위에서 설명한 것과 같은 다수의 인자들에 기초하여 처음에 우선순위 설정된다.
도 7 은 우선순위 기반 채널 할당 방식의 일 실시형태의 흐름도이다. 최초에, 단계 710 에서 채널 메트릭이 액티브 터미널과 가용 채널에 대하여 계산된다. 위에서 설명한 것과 같은 다양한 채널 메트릭이 사용된다. 그후, 단계 712 에서 액티브 터미널은 위에서 설명한 인자에 기초하여 우선순위 및 등급 설정된다. 또한, 우선순위 설정은 단계 710 에서 계산한 메트릭에 기초할 수도 있다. 그후, 터미널 우선순위 및 채널 메트릭이 채널 할당을 수행하는 데 사용된다.
단계 714 에서, 최고 우선순위 터미널이 액티브 터미널의 리스트로부터 선택되고, 단계 716 에서 가용 채널이 할당된다. 일 실시형태에서, 선택된 터미널에는 제 1 선택의 채널이 주어지고, 최선의 채널 메트릭을 갖는 가용 채널이 할당된다. 다른 실시형태에서, 선택된 터미널에는 터미널의 요건에 계속 부합하는 최악의 메트릭을 갖는 가용 채널이 할당된다. 또한, 단계 718 에서, 선택된 터미널에는, (1) 터미널에 의해 요구되는 최대 레이트, (2) 터미널의 가용 송신 전력 및 할당된 채널과 연관되는 백오프 인자, 및 (3) 터미널의 요건 (예를들어, 아웃에이지 기준) 이 제공된다.
그후, 단계 720 에서 할당된 터미널은 액티브 터미널의 리스트로부터 제거된다. 그후, 단계 722 에서, 액티브 터미널 리스트가 비어있는 지에 대한 결정이 행해지며, 이는 모든 액티브 터미널에 채널이 할당되었음을 나타낸다. 리스트가 비어있지 않은 경우, 프로세스는 단계 714 로 복귀하고, 리스트의 최고 우선순위의 비할당 터미널이 채널 할당을 위해서 선택된다. 그렇지 않은 경우, 모든 터미널에 채널이 할당된 경우, 프로세스는 종료한다.
일 실시형태에서, 채널 할당 중에 동률 (tie) 이 있는 경우 (즉, 하나 이상의 채널이 동일한 또는 유사한 채널 메트릭과 연관되는 경우), 채널은 즉시 할당되지는 않는다. 대신에, 동률을 발생시키는 그들 채널이 태그되고 다른 낮은 우선순위 터미널의 평가가 계속된다. 다음 터미널이 태그된 채널중 임의의 하나와 연관된 그 최대 메트릭을 갖는 경우, 그 채널은 터미널에 할당될 수 있고 가용채널의 리스트로부터 제거될 수 있다. 특정 터미널에 대하여 태그된 채널의 리스트가 하나로 감소할 때, 나머지 채널은 그 채널을 태그한 최고 우선순위 터미널에 할당된다.
채널 할당이 할당된 데이터 레이트에 대하여 요구되는 것 이상의 추가적인 링크 마진을 터미널이 갖도록 하는 경우 (즉, 할당된 채널 상의 터미널의 C/I 가 세트포인트보다 큰 경우), (1) 터미널의 데이터 레이트가 요구되는 레벨의 성능을 충족시키는 레벨로 증가되거나, (2) 터미널의 송신 전력이 시스템의 간섭을 감소시키는 링크 마진량까지 감소될 수 있다 (예를들어, 백오프 인자를 낮추어서). 유효 링크 마진에 의해 지원되는 터미널의 증가된 데이터 레이트는 시스템뿐만 아니라 터미널에 대한 스루풋을 증가시킨다. 따라서, 전력 제어가 스케쥴링된 터미널에 대하여 효과적으로 실행될 수 있다. 데이터 레이트 및/또는 백오프 인자의 조절이 그 채널 할당에 기초하여 각각의 스케쥴링된 터미널에 대하여 행해질 수 있다.
희망하는 데이터 레이트를 지원할 수 없는 채널이 터미널에 할당되는 경우, 여러 가지 옵션이 적용될 수 있다. 첫 번째 옵션에서, 터미널은 감소된 데이터 레이트로 송신하도록 스케쥴링된다 (여기서, "디밍(dimming)" 이라고 부르는 상태). 다른 옵션에서, 터미널은 현재 스케쥴링 인터벌에서 송신하도록 허용되지 않으며 (여기서, "블랭킹(blanking)" 이라 부르는 상태), 채널은 다른 액티브 터미널에 대하여 이용가능하게 된다. 어떤 경우에든, 디밍되거나 블랭킹된 터미널의 우선순위가 증가하여, 다음 스케쥴링 인터벌에서 이전의 고려사항에 대하여 터미널의 기회를 향상시킨다.
터미널의 우선순위가 그 평균 스루풋에 따라서 업데이트되는 경우, 채널 할당 방식은 채널을 할당할 때 터미널의 달성가능한 데이터 레이트를 고려할 수 있다. 이 실시형태에서, 터미널에 할당된 특정 채널은 주어진 아웃에이지 레벨에서 터미널의 스루풋을 최대화하는 것이다. 채널 할당 방식은 처음으로 가용 채널의 리스트로부터 터미널에 대한 최선의 채널을 평가할 수 있다. 그후, 요구되는 아웃에이지 기준을 충족시키는 최대 데이터 레이트가 그 채널에 대하여 터미널에 할당된다.
수요 기반 채널 할당 방식에서는, 가용 시스템 리소스가 더 잘 활용되도록 채널 할당을 행할 때 터미널의 수요 또는 페이로드 요건을 고려한다. 특정 세트의 가용 채널에 대하여, 낮은 페이로드 요건을 갖는 터미널 (낮은 데이터 레이트로 충족될 수 있음) 이 다수의 가용 채널에 의해 서비스될 수 있지만, 높은 페이로드 요건을 갖는 터미널 (높은 데이터 레이트를 요구할 수 있음) 은 감소된 개수의 가용 채널에 의해 서비스될 수 있다. 낮은 페이로드 요건을 갖는 터미널이 높은 우선순위를 갖고, 최선의 가용 채널 (터미널의 요건을 충족시키는 많은 채널들 중에서) 이 할당된 경우, 그 채널이 높은 페이로드를 갖는 터미널의 요건을 충족할 수 있는 유일한 것인 경우, 단지 하나의 터미널이 서비스되고 리소스가 유효하게 사용되지 않는다.
예를들어, 2개의 터미널에 대한 할당을 위해 3개의 채널이 이용가능하고, 터미널 (1) 이 1 Kbyte 의 페이로드 요건을 가지고 터미널 (2) 이 10 Kbytes 의 페이로드 요건을 갖는 상황을 고려한다. 또한, 3개의 채널중의 단지 하나는 터미널 2 의 요건을 충속시키고, 모든 3 개의 채널은 터미널 1 의 요건을 충족시킨다고 가정한다. 채널은 다음과 같이 할당될 수 있다.
(a) 터미널 (2) 가 터미널 (1) 보다 높은 우선순위를 갖는 경우, 터미널 (2) 에는 그 스루풋을 최대화하는 채널이 할당된다. 그후, 터미널 (1) 에는 디폴트로 다음의 최선 채널이 할당된다. 양쪽 터미널은 그들의 채널 할당에 의해 서비스된다.
(b) 터미널 (1) 이 터미널 (2) 보다 높은 우선순위를 갖는 경우, 그리고 터미널의 페이로드 요건이 채널 할당을 하는 데 고려되지 않는 경우에는, 가용 채널중 임의의 하나가 터미널 (1) 의 요건을 충족시키지 않았을 지라도 터미널 (1) 에는 최대 유효 마진을 갖는 채널이 할당될 수 있다. 터미널 (2) 에는 디폴트에 의해 다음의 최선 채널이 할당될 수 있으며, 이는 그 요건을 충족시키지 않을 수도 있다. 그후, 터미널 (2) 는 낮은 데이터 레이트로 서비스되거나 다음 스케쥴링 주기까지 큐에 남아 있게 된다.
여러 가지 할당 옵션이 (b) 경우에 대하여 이용가능하다. 채널 할당이 위에서 설명한 바와 같이 수행되는 경우, 터미널 (1) 에 할당된 채널에 사용되는 전력은 희망하는 데이터 레이트의 신뢰성 있는 통신을 위해서 요구되는 레벨로 감소될 수 있다. (b) 경우의 다른 할당 옵션은 터미널 (1) 을 터미널 (1) 의 요건을 충족시키는 최저 마진을 갖는 채널에 할당하는 것이다. 이 채널 할당으로, 다른 더 양호한 채널이 그들을 필요로 할 수 있는 다른 터미널에 대하여 이용가능하게 된다 (예를들어, 높은 페이로드 요건이나 낮은 달성 가능 C/I 때문에). 이런 수용 또는 페이로드 기반 채널 할당을 이용하여, 더 큰 마진을 갖는 채널이 추가적인 마진을 요구할 수 있는 후속 터미널에 대한 할당을 위하여 이용가능하다. 따라서, 페이로드 채널 할당은 스케쥴링 인터벌에서 유효 스루풋을 최대화할 수 있다.
수요 기반 채널 할당 방식에 대한 흐름도는 도 7 의 우선순위 기반 채널 할당 방식에 대하여 보여준 것과 유사하게 구현될 수 있다. 일 실시형태에서, 채널 할당을 위해 선택된 각각의 터미널에는 터미널의 요건에 여전히 부합하는 최악의 메트릭을 갖는 가용 채널이 할당된다. 다른 실시형태에서, 터미널의 우선순위는 더 큰 페이로드를 갖는 터미널이 할당을 위해 먼저 고려되도록 변경될 수도 있다. 또한, 많은 다는 변형이 가능하며, 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
업그레이드를 갖는 채널 할당 방식에서, 최초에 액티브 터미널에는 채널이 할당되고 (예를들어, 위에서 설명한 그들의 우선순위나 수요에 기초하여), 그후에 임의의 것이 이용가능한 경우 더 양호한 채널로 업그레이드된다. 위에서 설명한 방식의 일부 실시형태에서, 최고 우선순위 터미널은 그들의 요건을 여전히 충족시키는 최악의 채널에 처음으로 할당될 수 있고, 더 양호한 채널들이 그들이 필요한 경우에 낮은 우선순위 터미널을 위해서 남겨질 수 있다. 이들 방식은 연속적으로 더 낮은 우선순위 터미널이 단일에 더 근접한 백오프 인자들과 연관되는 연속적으로 더 양호한 채널에 할당되도록 한다 (즉, 더 큰 송신 전력).
액티브 터미널의 개수가 가용 채널의 개수보다 적은 경우, 터미널을 업그레이드하는 것이 가능하다. 터미널은 최초 할당된 채널보다 높은 마진을 갖는 다른 비할당 채널로 업그레이드될 수 있다. 터미널을 업그레이드하는 이유는 신뢰성을 증가시키고, 그리고/또는 송신을 지원하는 데 요구되는 유효 송신 전력을 낮추는 것이다. 즉, 다수의 비할당 채널이 터미널의 요건을 충속시키기 때문에, 터미널의 높은 마진을 갖는 채널에 재할당하는 것은 마진량 만큼 송신 전력의 감소를 허용한다.
다양한 방식을 채널을 업그레이드하는 데 사용할 수 있으며, 이들중 일부를 아래에서 설명한다. 또한, 다른 채널 업그레이드 방식이 구현될 수 있으며, 이들은 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
한가지의 채널 업그레이드 방식에서, 더 양호한 가용 채널이 터미널의 요건에 부합하고 더 큰 링크 마진을 제공하는 경우 터미널은 이들 채널에 재할당된다. 채널 업그레이드는, 채널이 이용가능한 경우 높은 우선순위 터미널이 먼저 업그레이드되고 낮은 우선순위 터미널이 나중에 업그레이드되는 우선순위에 기초하여 수행될 수 있다. 이 업그레이드 방식은 액티브 터미널의 일부 또는 모두가 높은 링크 마진을 갖는 양호한 채널을 향유할 수 있도록 한다.
도 8 은 그 우선순위에 기초하여 터미널을 업그레이드할 수 있는 채널 업그레이트 방식의 일실시형태의 흐름도이다. 도 8 에 나타낸 업그레이드 프로세스를 시작하기 전에, 액티브 터미널이 그들의 최초 채널 할당에 할당되며, 이는 도 7 에서 위에서 설명한 채널 할당 방식을 이용하여 달성될 수 있다. 단계 810에서, 모든 가용 채널이 액티브 터미널에 할당되었는 지에 대한 결정이 행해진다. 모든 채널이 할당된 경우, 채널이 더 이상 업그레이드에 이용가능하지 않고 프로세스는 단계 828 로 진행한다. 그렇지 않은 경우, 터미널은 가용 채널로 업그레이드되며, 이들 채널은 최초 할당된 채널보다 더 양호하다 (즉, 더 양호한 채널 메트릭과 연관된다).
단계 812 에서, 액티브 터미널의 리스트로부터의 최고 우선순위 터미널이 가능한 채널 업그레이드를 위해서 선택된다. 선택된 터미널에 대하여, 비할당 채널의 리스트로부터 "최선" 채널이 선택된다. 최선의 채널은 선택된 터미널에 대한 "최선의" 채널 메트릭을 갖는 채널에 대응할 수 있다.
그후, 단계 186 에서 선택된 터미널에 대하여 업그레이드가 가능한지에 대하여 결정이 행해진다. 최선의 가용 채널의 채널 메트릭이 선택된 터미널에 최초에 할당된 채널의 것보다 나쁜 경우, 업그레이드가 수행되지 않으며 프로세스는 단계 824 로 진행한다. 그렇지 않은 경우, 단계 818 에서, 선택된 터미널은 최선의 가용 채널로 업그레이드되고, 단계 820 에서 가용 채널의 리스트로부터 제거된다. 단계 820 에서 선택된 터미널에 최초에 할당된 채널은 일부 다른 낮은 우선순위 터미널로의 가능한 할당을 위해 이용가능한 채널의 리스트에 다시 배치될 수도 있다. 그후, 단계 824 에서, 선택된 터미널은 채널 업그레이드가 수행되었는 지에 무관하게 액티브 터미널의 리스트로부터 제거된다.
단계 826 에서는, 액티브 터미널의 리스트가 비어있는 지에 대한 결정이 행해진다. 터미널 리스트가 비어있는 경우, 프로세스는 단계 810 으로 진행하고, 가능한 채널 업그레이드를 위해서 리스트의 최고 우선순위가 선택된다. 그렇지 않고, 업그레이드를 위해서 채널이 이용가능하지 않는 경우, 또는 모든 액티브 터미널이 고려되지 않는 경우, 프로세스는 단계 828 로 진행하고 모든 채널에 대한 백오프 인자가 스케쥴링 및 할당된 터미널의 송신 전력을 감소시키도록 조절된다. 그후, 프로세스는 종료한다.
도 8 의 업그레이드 프로세서는 향상된 성능을 제공할 가능성이 더 큰 가용 채널로 효과적으로 액티브 터미널을 업그레이드한다. 도 8 에 나타낸 채널 업그레이드 방식은 향상된 채널 업그레이드를 제공하도록 변경될 수 있다. 예를들어, 특정 터미널에 대하여 낮은 우선순위 터미널에 의해서 자유롭게된 채널이 이 터미널에 대하여 더 양호하게 될 수도 있다. 그러나, 낮은 우선순위 터미널이 고려될 때까지 터미널은 이미 터미널 리스트로부터 제거되었기 때문에 터미널은 이 채널에 할당되지 않는다. 따라서, 도 8 의 프로세스가 여러번 반복되거나 이 상황을 해결하기 위해서 다른 테스트가 수행될 수 있다.
다른 채널 업그레이드 방식에서는, 할당된 터미널이 가용 채널의 개수에 의해 업그레이드된다. 예를들어, 3 개의 채널이 이용가능한 경우, 각각의 스케쥴링 및 할당된 터미널은 3 개의 슬롯만큼 위로 이동한다. 이 업그레이드 방식은 대부분 (모두가 아닌 경우) 의 터미널이 더 양호한 채널을 향유할 수 있도록 한다. 예를들어, 점차적으로 더 나쁜 성능을 갖는 채널 1 내지 12 채널이 할당에 이용가능하고 9개의 터미널이 최초에 채널 4 내지 12 에 할당되는 경우, 각각의 터미널은 3 개의 채널 만큼 업그레이드된다. 그후, 9 개의 터미널이 채널 1내지 9 를 점유하고 채널 10 내지 12 는 불능상태가 될 수 있다.
다른 채널 할당 방식에서, 채널과 연관된 채널 메트릭간의 차이는 채널 할당시 고려될 수 있다. 일부 경우에는, 최고 우선 순위 터미널에 최선의 채널 메트릭을 할당하지 않는 것이 더 좋을 수 있다. 예를들어, 다수의 채널이 특정 터미널에 대한 대략적으로 유사한 메트릭과 연관될 수 있거나, 다수의 채널이 요구되는 C/I 를 제공할 수 있다. 이들 경우에, 터미널에는 여러 채널중 하나가 할당될 수 있으며, 계속 적합하게 서비스될 수 있다. 낮은 우선순위 터미널이 높은 우선순위 터미널에 의해 선택된 것과 같은 최선의 채널을 갖는 경우, 그리고 낮은 우선순위 터미널의 최선 및 차선 채널간에 큰 차이가 있는 경우, 높은 우선순위 터미널에 그 차선 채널을 할당하고 낮은 우선순위 터미널에 그 최선 채널을 할당하는 것이 보다 최적일 수 있다. 예를들어, 터미널 (1) 이 채널 (2 와 3) 에 대하여 유사한 채널 메트릭을 갖고 다음의 낮은 우선순위 터미널 (2) 이 채널 (2) 보다 채널 (3) 에 대하여 훨씬 큰 채널 메트릭을 갖는 경우, 터미널 (1) 에는 채널 (2) 가 할당되고 터미널 (2) 에는 채널 (3) 이 할당될 수 있다.
또 다른 채널 할당 방식에서, 최고 우선순위 터미널은 요구되는 성능을 제공하는 가용 채널을 태그한다 (위에서 설명한 동급 채널의 태깅 (tagging) 과 유사함). 그후, 다음의 낮은 우선순위 터미널은 그 허용가능 채널을 태그한다. 그후, 낮은 우선순위 터미널에 채널이 먼저 할당되도록 수행되지만 높은 우선순위 터미널에 의해 필요한 채널은 보류되도록, 채널 할당이 수행된다.
또 다른 채널 할당 방식에서, 셀의 액티브 터미널의 그룹에 대한 채널 할당의 다수의 순열 (permutation) 을 고려하여 셀의 액티브 터미널에 채널이 보다 최적으로 할당될 수 있다. 이 경우, 특정 터미널에 대한 채널 할당 판정은 터미널의 메트릭과 우선 순위만에 기초하여 행해지지는 않는다. 일 구현예에서, 터미널의 우선순위는 셀의 채널 할당의 계산에서 메트릭을 스케일링하는 데 사용되는 가중치로 변환될 수 있다.
액티브 터미널은, 위에서 설명한 바와 같이, 그들의 우선순위, 수요, 스코어 (예를들어, 수학식 (3) 에서 계산된 것과 같은) 등에 기초하여 송신과 할당된 채널에 대하여 스케쥴링될 수 있다. 데이터 송신과 채널 할당을 위해 터미널을 스케쥴링하기 위한 일부 다른 고려사항들을 아래에서 설명한다.
첫째, 특정 터미널은, 이런 채널이 이용가능한 경우 그리고 하나의 채널의 터미널의 요건에 부합하지 않는 경우, 다수의 채널로 할당될 수 있다. 예를들어, 터미널에는 터미널의 요건의 50% 를 지원할 수 있는 제 1 채널, 터미널의 요건의 35% 를 지원할 수 있는 제 2 채널, 및 터미널의 요건의 나머지 15% 를 지원할 수 있는 제 3 채널이 할당될 수 있다. 리소스의 이런 특정한 할당이 다른 터미널이 그 요건을 달성하는 것을 방해하는 경우, 서비스가 부족한 터미널의 우선순위는 후속하는 스케쥴링 인터벌에 리소스의 할당에 대하여 그들이 먼저 고려될 수 있도록 향상될 수 있다.
둘째, "셔플링" 효과를 제공하도록 특정 터미널은 상이한 스케쥴링 인터벌에 대하여 상이한 채널에 할당될 수 있다. 할당된 채널의 이런 상이한 셔플링은 일부 경우에 간섭 평균을 제공할 수 있으며, 이는 불이익을 받은 터미널의 성능을향상시킬 수 있다.
셋째, 다른 터미널이 특정 채널을 통하여 송신하는 확률을 고려한다. 다수의 채널이 점유 가능성을 고려하지 않고 거의 동일한 채널 메트릭을 갖는 경우, 할당하는 더 양호한 채널은 사용되는 확률이 가장 낮은 것이다. 따라서, 최선의 채널 할당을 결정하는 데 채널 점유 확률을 사용할 수 있다.
넷째, 채널 할당을 행하는 데 과도한 아웃에이지 가능성을 고려할 수 있다. 일부 경우에, 특정 터미널에 대한 채널의 할당은 보증되지 않거나 무분별한 것이다. 예를들어, 특정 채널에 대한 터미널의 예상 아웃에이지 확률이 과도한 경우, 그 채널을 통한 전체 통신이 오류가 발생하여 재송신을 필요로 하게 되는 합당한 가능성이 있다. 또한, 채널의 할당은 인접 셀의 터미널에 의한 송신도 추가적인 간섭에 의해 오류가 발생할 수 있는 확률을 증대시킬 수 있다. 이 경우에, 터미널에 대한 채널의 할당이 무분별할 수 있으며, 채널을 전혀 할당하지 않거나 그것을 더 잘 이용할 수 있는 다른 터미널에 채널을 할당하는 것이 더 좋을 수 있다.
또한, 가용 채널이 0 또는 그 이상의 조건 또는 사용상의 제한을 갖는 터미널에 할당될 수도 있다. 예를들어, 이런 조건은, (1) 데이터 레이트에 대한 제한, (2) 최대 송신 전력, (3) 세트포인트에 대한 제한 등을 포함할 수 있다.
최대 데이터 레이트는 액티브 터미널에 할당된 채널 상에 부과될 수 있다. 예를들어, 예상 C/I 가 요구되는 데이터 레이트를 지원할 수 없는 경우, 데이터 레이트는 요건을 달성하도록 감소될 수 있다.
최대 송신 전력 제한이 일부 할당된 채널에 부여될 수 있다. 시스템의 셀이 다른 셀의 채널에 대한 전력 제한을 알고 있는 경우, 간섭 레벨을 더 높은 등급의 확실성으로 국부적으로 계산할 수 있으며, 더 양호한 플래닝과 스케쥴링이 가능할 수 있다.
특정 세트포인트는, 예를들어 과도한 부하 상황에서 할당된 채널에 부과될 수 있다. (예를들어, 낮은 우선순위) 터미널에는 요구되는 최소 아웃에이지 가능성에 부합하지 않는 채널이 할당될 수 있다 (즉, 할당된 채널은 요구되는 것보다 낮은 예상 C/I 를 갖는다). 이 경우, 터미널은, 요구되는 성능 기준을 충족시키는 낮은 세트포인트에서 할당된 채널을 사용하여 동작하도록 요구될 수 있다. 사용된 세트포인트는 정적일 수 있거나 시스템 로딩으로 조절가능할 수 있다. 또한, 그 세트포인트 (setpoint) 는 채널 마다 부과될 수 있다.
제어 시스템
적응형 재사용 방식, 데이터 송신을 위한 터미널의 스케쥴링, 및 채널의 할당은 다양한 방식으로, 그리고 중앙, 분산, 및 하이브리드 제어 방식 같은 많은 제어 방식을 이용하여 구현될 수 있다. 이들 제어 방식의 일부를 아래에서 설명한다.
중앙 제어 방식에서는, 정보를 소유하고, 데이터 송신을 스케쥴링하고, 수신된 정보와 시스템 목표 세트에 기초하여 채널을 할당하는 중앙 프로세서에, 공통으로 제어할 모든 셀의 액티브 터미널로부터의 정보가 제공된다. 분산 제어 방식에서는, 정보를 소유하고, 데이터 송신을 스케쥴링하고, 그 셀의 터미널로부터 수신한 정보와 가능하게는 다른 셀로부터 수신한 다른 정보에 기초하여 그 셀에 대하여 채널을 할당하는 셀 프로세서에, 각각의 셀의 액티브 터미널로부터의 정보가 제공될 수 있다.
분산 제어 방식은 국부 레벨의 데이터 송신 및 채널 할당을 위해서 터미널의 스케쥴링을 수행한다. 분산 제어 방식은 각각의 셀에서 구현될 수 있으며, 셀간의 연관된 조정이 요구되지 않는다.
분산 제어 방식에서, 스케쥴링 및 채널 할당이 각각의 셀에서 국부적으로 수행되지 않더라도, 국부 정보는 시스템의 다른 셀과 동적으로 공유될 수 있다. 공유 정보는, 예를들어, 특정 셀에서의 로딩, 셀내 액티브 터미널의 리스트, 채널 가용성 정보, 할당된 백오프 인자 등을 포함할 수 있다. 분산 제어 방식에서, 이들 정보는 동적으로 공유될 필요가 있으며, 시스템의 셀에 이용가능한 "정적" 정보일 수 있다. 공유 정보는 어떻게 리소스를 국부적으로 최선으로 할당할지를 결정하는 것을 돕도록 셀에 의해 사용될 수 있다.
분산 제어 방식은 낮은 그리고 높은 로드 조건 양쪽에서 유리하게 사용될 수 있으며, 중앙 제어 방식보다 구현하기가 간단하다. 낮은 로드에서, 셀의 터미널은 직교 채널을 이용하여 송신할 수 있는 가능성이 더 크고, 이는 다른 셀의 터미널에 대한 간섭을 최소화한다. 로드가 증가함에 따라서, 일반적으로 시스템의 간섭 레벨이 증가하고, 터미널이 비직교 채널에 할당되는 가능성이 더 크다. 그러나, 로드가 증가함에 따라서, 스케쥴링을 위해 셀이 선택할 수 있는 터미널의그룹도 증가한다. 이들 터미널의 일부는 다른 터미널 보다 다른 셀과의 간섭에 보다 강하다. 분산 제어 방식은 이런 사실을 터미널을 스케쥴링하고 채널을 할당하는 데 이용한다.
분산, 중앙, 및 하이브리드 스케쥴링 방식은 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARTUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING" 인 1999년 7월 13일 발행 미국특허번호 제5,923,650호, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR REVERSE LINK RATE SCHEDULING" 인 1999년 6월 22일자 미국특허번호 제5,914,950호, 및 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR FORWARD LINK RATE SCHEDULING" 인 1999년 9월 17일자 미국특허출원번호 제08/798,951호에 기재되어 있으며, 이들 문헌은 모두 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조한다.
전력 제어
전력 제어는 할당된 채널에 대하여 셀에 의해 실행될 수 있다. 터미널에 채널이 할당되고, 포지티브 링크 마진을 갖는 경우 (예상 C/I 와 세트포인트간의 차이가 양인 경우), 터미널의 송신 전력은 결정된 링크 마진에 기초하여 감소될 수 있다. 시스템의 다른 셀이 특정 채널에 대하여 감소된 백오프를 알지 못하는 경우에도, 전체 효과는 간섭 레벨을 감소시키고 성공적인 송신 확률을 향상시킨다. 전력 제어는 동적으로 수행되며, 가능하게는 CDMA 시스템의 업링크 전력 제어에 대하여 수행되는 것과 유사한 방식으로 수행될 수 있다.
다른 재사용 구조와의 조합
또한, 여기서 기술한 적응형 재사용 방식은 다른 재사용 구조내에서 또는 그들을 조합하여 구현될 수도 있다. 이런 하나의 구조는 "Radio Resource Allocation in Fixed Broadband Wireless Network" 이라는 제목의 IEEE Transactions on Communications, Vol. 46, No. 6, June 1998 논문에 T. K. Fong 등에 의해 개시되었으며, 여기서 이를 참조한다. 이 참고문헌은 각각의 셀을 다수의 섹터로 분할하고, 간섭량을 감소시키도록 선택된 지정된 (비지정도 가능함) 그리고 스태거된 타임 슬롯에 각각의 섹터로 송신하는 것을 기술하고 있다.
다른 재사용 구조는 "Dynamic Allocation of Downlink and Uplink Resource for Broadband Services in Fixed Wireless Networks" 이라는 제목의 IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 17, No. 5, May 1999 논문에 K. K. Leung 등에 의해 개시되어 있으며, 여기서 이를 참조한다. 이 참조문헌은 각각의 셀을 다수의 섹터로 분할하고, 간섭량을 감소시키도록 선택된 지정된 (비지정도 가능함) 그리고 스태거된 타임 슬롯 및 서브 타임 슬롯에 각각의 섹터에 송신하는 것을 기술하고 있다. 터미널의 C/I 가 결정되고, 터미널은 q개까지의 동시 송신에 대한 그들의 내구성에 기초하여 그룹으로 분류된다. 그후, 송신 패턴이 선택되고 데이터 송신은 터미널의 요건과 부합할 수 있도록 스케쥴링된다.
다른 재사용 구조는 "Quasi-Static Resource Allocation with Interference Avoidance for Fixed Wireless Systems" 이라는 제목의 IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol. 17, No. 3, March 1999 논문에 K. C. Chawla 등에의해 개시되어 있으며, 여기서 이를 참조한다. 이 참조 문헌은 각각의 셀에 "빔-오프" 시퀀스를 할당하고 터미널이 셀에 그 데이터 송신을 위한 최선의 타임 슬롯을 알려주는 것을 기술하고 있다.
시스템 설계
도 9 는 통신 시스템 (100) 의 기지국 (104) 과 터미널 (106) 의 블록도이며, 이는 본 발명의 다양한 양태와 실시형태를 구현할 수 있다. 각각의 스케쥴링된 터미널 (106) 에서, 데이터 소스 (912) 는 데이터 (즉, 정보 비트) 를 송신 (TX) 데이터 프로세서 (914) 에 제공한다. TX 데이터 프로세서 (914) 는 특정 인코딩 방식에 따라서 데이터를 인코딩하고, 특정 인터리빙 방식에 기초하여 그 인코딩된 데이터를 인터리빙 (즉, 재정렬) 하고, 데이터 송신을 위해 터미널에 할당된 하나 이상의 채널에 대하여 그 인터리빙된 비트를 변조 심볼로 매핑한다. 인코딩은 데이터 송신의 신뢰성을 증대시킨다. 인터리빙은 코딩된 비트에 대하여 시간 다이버시티를 제공하고, 할당된 채널에 대한 평균 C/I 에 기초하여 데이터가 송신되도록 하고, 페이딩에 견디고, 또한 각각의 변조 심볼을 형성하는 데 사용되는 코딩된 비트간의 상관성을 제거한다. 또한, 인터리빙은 코딩된 비트가 다수의 주파수 서브채널를 통하여 송신되는 경우 주파수 다이버시티를 제공할 수 있다. 일 양태에서, 코딩 및 심볼 매핑은 기지국에 의해 제공된 정보에 기초하여 수행될 수도 있다.
인코딩, 인터리빙, 및 신호 매핑은 다양한 방식에 기초하여 달성될 수 있다.이런 방식중 일부가 발명의 명칭이 "HIGH EFFICIENCY, HIGH PERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION" 인 2000년 3월 22일자 미국특허출원 제09/532,492호, 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM" 인 2001년 3월 23일 미국특허출원 제09/816,481호, 및 발명의 명칭이 "CODING SCHEME FOR A WIRELESS COMMUNICATION" 인 2001년 2월 1일자 미국특허출원 제09/77073호에 기술되어 있으며, 이들 모두 본원의 양수인에게 양도되었으며 여기서 참조한다.
TX MIMO 프로세서 (920) 은 TX 데이터 프로세서 (914) 로부터 변조 심볼을 수신하여 복조하고, 각각의 송신 채널 (예를들어, 각각의 송신 안테나) 에 대하여 타임 슬롯당 하나의 변조 심볼로 변조 심볼 스트림을 제공한다. 또한, TX MIMO 프로세서 (920) 는, 풀 채널 상태 정보 (CSI) 가 이용가능한 경우 (예를들어, 채널 응답 매트릭스 H), 채널 응답 각각의 할당된 채널에 대하여 변조 심볼을 프리컨디셔닝한다. MIMO 및 풀-CSI 처리는 상술한 미국특허출원 제09/532,492호 에 기술되어 있다.
OFDM 이 사용되지 않는 경우, TX MIMO 프로세서 (920) 은 데이터 송신에 사용되는 각각의 안테나에 대하여 변조 심볼의 스트림을 제공한다. 그리고, OFDM 이 사용되는 경우, TX MIMO 프로세서 (920) 는 데이터 송신을 위해 사용되는 각각의 안테나에 대하여 변조 심볼 벡터의 스트림을 제공한다. 그리고, 풀-CSI 처리가 수행되는 경우 TX MIMO 프로세서 (920) 는 데이터 송신에 사용되는 각각의 안테나에 대하여 프리컨디셔닝된 변조 심볼의 스트림이나 프리컨디셔닝된 변조 심볼 벡터를 제공한다. 그후, 각각의 스트림은 개별 변조기 (MOD; 922) 에 의해서 수신되고 변조되며, 관련 안테나 (924) 를 통해서 송신된다.
기지국 (104) 에서, 다수의 수신 안테나 (952) 는 스케쥴링된 터미널에 의해 송신된 신호를 수신하고, 각각의 수신 안테나는 수신 신호를 개별 복조기 (DEMOD; 954) 에 제공한다. 각각의 복조기 (또는 전단 유닛 (front-end unit; 954)) 는 변조기 (922)에서 수행되는 것과 상보적인 처리를 수행한다. 그후, 모든 복조기 (954) 로부터의 변조 심볼은 수신 (RX) MIMO/데이터 프로세서 (956) 에 제공되고, 터미널에 대하여 송신된 하나 이상의 데이터 스트림을 복구하도록 처리된다. RX MIMO/데이터 프로세서 (956) 는 TX 데이터 프로세서 (914) 에 의해 수행된 것과 상보적인 처리를 수행하고, 디코딩된 데이터를 데이터 싱크 (960) 에 제공한다. 기지국 (104) 에 의한 처리는 상술한 미국특허출원 제09/776,073호에 상세하게 기술되어 있다.
또한, RX MIMO/데이터 프로세서 (956) 는 액티브 터미널에 대한 링크 상태를 추정한다. 예를들어, RX MIMO/데이터 프로세서 (956) 는 각각의 액티브 터미널에 대한 경로 손실, 각각의 채널에 대한 간섭 등에 대한 경로 손실을 추정할 수 있으며, 이는 채널 상태 정보 (CSI) 를 포함한다. 이 CSI 는 재사용 플랜을 발현(develop)하고 채택하고, 액티브 터미널을 스케쥴링하고 채널을 할당하는 데 사용될 수 있다. 파일럿 신호나 데이터 송신에 기초하여 단일 송신 채널을 추정하는 방법은 종래기술에 입수가능한 다수의 논문에서 찾아볼 수 있다. 이런 채널 추정 방법 중 하나가 "Optimal Reception, Performance Bound, and Cutoff-RateAnalysis of References-Assisted Coherent CDMA Communications with Applications" 이라는 제목의 IEEE Transaction On Communication, Oct. 1999 논문에 F. Ling 에 의해 기술되어 있다.
기지국 (104) 의 셀 프로세서 (964) 는, (1) 재사용 플랜을 발현하고 채택하는 것, (2) 데이터 송신을 위한 터미널의 최선 세트를 스케쥴링하는 것, (3) 스케쥴링된 터미널에 채널을 할당하는 것, (4) 데이터 레이트, 가능하게는 각각의 할당된 채널에 사용될 코딩 및 변조 방식을 결정하는 것을 포함하는 다수의 기능을 수행하기 위해서 CSI 를 이용한다. 위에서 설명한 바와 같이, 셀 프로세서 (964) 는 높은 스루풋을 달성하기 위해서 또는 일부 다른 성능 기준이나 메트릭에 기초하여 터미널을 스케쥴링할 수 있다. 각각의 스케쥴링 인터벌에 대하여, 셀 프로세서 (964) 는 업링크를 통하여 송신하도록 스케쥴링된 터미널의 리스트 그들의 할당된 채널, 및 (가능하게는) 데이터 레이트 (즉, 스케쥴링 정보) 를 제공한다. 도 9 에서, 셀 프로세서 (964) 는 기지국 (104) 내에서 구현되는 것으로 나타난다. 다른 실시형태에서, 셀 프로세서 (964) 에 의해 수행되는 기능은 통신 시스템 (100) 의 일부 다른 엘리먼트 (예를들어, 다수의 기지국에 결합되어 상호 작용하는 기지국 제어기내에 위치하는 중앙 제어기) 내에서 구현될 수 있다.
그후, TX 데이터 프로세서 (962) 는 스케쥴링 정보를 수신하고 처리하여, 처리된 데이터를 하나 이상의 변조기 (954) 에 제공한다. 또한, 변조기 (들) (954) 는 처리된 데이터를 컨디셔닝하고, 스케쥴링 정보를 다운링크 채널을 통하여 터미널 (106) 로 역으로 송신한다. 스케쥴링 정보는 상술한 미국특허출원제09/826,481호에 기술된 바와 같이, 다양한 시그널링 기술을 이용하여 스케쥴링된 터미널로 기지국에 의해 송신될 수 있다. 예를들어, 스케쥴링 정보는 (예를들어, 제어 채널, 페이징 채널, 또는 일부 다른 타입의 채널) 을 통하여 송신될 수 있다. 액티브 터미널은 업링크를 통하여 데이터 송신을 기지국에 요구하기 때문에, 이들 터미널은 그들의 스케쥴에 대하여 지정된 다운링크 채널을 모니터링하는 것을 알 수 있고, 이는 그들의 할당된 채널과 (가능하게는) 데이터 레이트를 송신하도록 스케쥴링되는 시간을 확인할 수 있다.
터미널 (106) 에서, 송신된 피드백 신호는 안테나 (924) 에 의해서 수신되고, 복조기 (922) 에 의해서 복조되고, RX 데이터/MIMO 프로세서 (932) 에 제공된다. RX 데이터/MIMO 프로세서 (932) 는 TX 데이터 프로세서 (962) 에 의해 수행되는 것과 상보적인 처리를 수행하고, 스케쥴을 복구하며, 그후 터미널에 의한 데이터의 처리와 송신을 지시하는 데 사용된다. 스케쥴은 언제 그리고 어떤 채널을 통하여 터미널이 업링크를 통하여 송신할 수 있는 지를 결정하고, 일반적으로 데이터 송신에 사용되는 데이터 레이트 및/또는 코딩 및 변조 방식을 확인한다. 터미널에 어떤 채널을 통하여 어떤 데이터 레이트를 사용하는 지에 대한 정보가 제공되지 않는 경우, 터미널은 "블라인드(blind)" 레이트 선택을 이용하여 코딩 및 변조 방식을 사용할 수 있다. 이 경우, 기지국은 터미널에 의해 송신된 데이터를 복구하기 위해서 블라인드 레이트 검출을 수행할 수 있다.
기지국과 터미널의 엘리먼트는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, FPGA (Field Programmable Gate Arrays), 프로그램가능 로직 디바이스, 다른 전자 유닛, 또는 그들의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 여기 설명하는 기능과 처리는 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어로 구현할 수 있다.
본 발명의 일부 양태는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현할 수 있다. 예를들어, 스케쥴링 처리 (즉, 터미널을 선택하고 송신 안테나를 할당하는) 는 프로세서 상에서 실행되는 프로그램 코드에 기초하여 수행될 수도 있다 (예를들어, 도 9 의 셀 프로세서 (964)).
여기서, 헤딩은 참조를 위해서 그리고 일부 섹션의 위치를 파악하는 것을 돕기 위해서 포함시켰다. 이들 헤딩은 여기 설명한 개념의 범위를 제한하는 것이 아니며, 이들 개념은 명세서 전반에 걸쳐서 다른 섹션에 응용할 수 있다.
개시한 실시형태의 이전의 설명은 당업자가 본 발명을 제조하거나 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변경은 당업자에게 자명하고 여기 개시한 기본 원리는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나기 않고 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기 나타낸 실시형태에만 제한되는 것이 아니라 여기 개시한 원리 및 신규한 특징과 일관되는 최광의 범위를 부여받는 것이다.

Claims (37)

  1. 통신 시스템에서 업링크를 통한 송신을 제어하는 방법으로서,
    통신 시스템의 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    통신 시스템의 하나 이상의 결정된 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 채널에 대한 복수의 백오프 인자를 정의하는 단계; 및
    복수의 백오프 인자에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된 전력 레벨의 송신을 위해 복수의 채널을 터미널에 할당하는 단계를 포함하고,
    각각의 채널은 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 확인하는 개별 백오프 인자와 연관되며, 각각의 백오프 인자는 0 내지 1 의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 결정된 특성은 복수의 채널 상의 간섭 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 결정된 특성은 통신 시스템에 대한 로딩 확률을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수의 백오프 인자는 통신 시스템의 하나 이상의 결정된 특성과 대략적으로 매치하도록 정의되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 백오프 인자는 통신 시스템의 터미널의 C/I 특성과 대략적으로 매치하도록 정의되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    복수의 백오프 인자는 복수의 채널에 대하여 선택된 하나 이상의 세트포인트에 적어도 부분적으로 기초하여 정의되며, 각각의 세트 포인트는 특정 레벨의 성능에 대하여 요구되는 C/I 에 대응하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    하나 이상의 세트 포인트는 복수의 채널을 통한 데이터 송신의 데이터 레이트에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 채널에 대한 링크 마진을 추정하는 단계; 및
    추정된 링크 마진에 기초하여 복수의 백오프 인자를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 채널은 풀 송신 전력을 나타내는 1 의 백오프 인자와 연관되며, 나머지 채널은 1 보다 작은 백오프 인자와 연관되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    복수의 백오프 인자를 적응적으로 조절하여 통신 시스템의 변화를 반영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    특정 기간에 대하여 하나 이상의 백오프 인자를 감소시켜서 연관된 채널들에 대한 간섭을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    특정 기간에 대하여 하나 이상의 백오프 인자를 0 으로 설정하여 하나 이상의 연관된 채널에 대한 간섭을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    가용 시스템 리소스는 복수의 시분할 다중화 (TDM) 타임 슬롯으로 분할되고,
    복수의 채널은 타임 슬롯의 정의된 세트에 대응하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    가용 시스템 리소스는 복수의 주파수 분할 다중화 (FDM) 채널로 분할되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    가용 시스템 리소스는 복수의 코드 분할 다중화 (CDM) 채널로 분할되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  16. 통신 시스템에서 업링크를 통한 송신을 제어하는 방법으로서,
    통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    통신 시스템의 각각의 셀에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    결정된 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 통신 시스템의 각각의 셀에 대한 복수의 채널에 대한 복수의 백오프 인자를 정의하는 단계; 및
    할당된 채널과 연관된 백오프 인자에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된 전력 레벨의 데이터 송신을 위한 셀내의 터미널로 각각의 셀의 복수의 채널을 할당하는 단계를 포함하고,
    재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고,
    각각의 셀의 각각의 채널은 피크 송신 전력 레벨로부터의 감소를 식별하는 개별 백오프 인자와 연관되고,
    각각의 백오프 인자는 0 내지 1 의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    각각의 셀에 대한 하나 이상의 결정된 특성은 셀의 복수의 채널상의 간섭의 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    각각의 셀에 대한 복수의 백오프 인자는 각각의 셀에 대한 간섭 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 정의되는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    재사용 패턴의 각각의 셀에 대한 백오프 인자는 재사용 패턴의 인접 셀의 것으로부터 대략적으로 스태거된 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    각각의 셀의 채널에 할당된 백오프 인자를 조절하여 공동 채널 간섭을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    각각의 셀의 채널에 대한 링크 마진을 추정하는 단계; 및
    추정된 링크 마진에 기초하여 각각의 셀에 대한 백오프 인자를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    특정 셀에서, 하나 이상의 인접 셀로부터 하나 이상의 요구를 수신하여 특정 채널에 대한 백오프 인자를 감소시키는 단계; 및
    하나 이상의 수신된 요구에 따라서 채널에 대한 백오프 인자를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 제어 방법.
  23. 무선 통신 시스템의 업링크를 동작시키는 방법으로서,
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계;
    통신 시스템에 대한 재사용 패턴을 정의하는 단계;
    통신 시스템에서 각각의 채널에 대한 하나 이상의 특성을 결정하는 단계;
    셀에 대하여 결정된 하나 이상의 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계; 및
    결정 단계 및 할당 단계를 반복하여, 통신 시스템의 변화를 반영하는 단계를 포함하고,
    재사용 패턴은 복수의 셀을 포함하고, 각각의 할당된 채널은 업링크를 통한 데이터 송신을 위해 터미널에 할당될 수 있는 것을 특징으로 하는 업링크 동작 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    재사용 패턴의 각각의 셀에는 풀 전력 레벨의 송신에 이용가능한 하나 이상의 채널 및 감소된 전력 레벨의 송신에 이용가능한 하나 이상의 채널을 포함하는 개별 채널 세트가 할당되는 것을 특징으로 하는 업링크 동작 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    각각의 셀에 할당된 채널 세트는 셀의 추정된 로딩 조건에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 업링크 동작 방법.
  26. 통신 시스템에서 업링크를 동작시키는 방법으로서,
    복수의 터미널에 의한 데이터 송신에 사용할 재사용 방식을 정의하는 단계;
    정의된 재사용 방식에 따라서 데이터 송신을 위한 터미널을 스케쥴링하는 단계;
    스케쥴링된 터미널로부터 송신을 수신하는 단계;
    통신 시스템의 성능을 평가하는 단계;
    평가된 시스템의 성능이 특정 문턱값내에 있는 지를 결정하는 단계; 및
    평가된 시스템 성능이 특정 임계값 내에 있지 않은 경우, 재사용 방식을 재정의하는 단계를 포함하고,
    정의된 재사용 방식은 특정 재사용 패턴, 가용 시스템 리소스의 초기 할당, 및 동작 파라미터 세트를 식별하는 것을 특징으로 하는 업링크 동작 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    재사용 방식을 정의하는 단계는,
    통신 시스템의 각각의 셀에서 수신한 간섭의 특성을 발현하는 단계;
    가용 시스템 리소스를 복수의 채널로 분할하는 단계; 및
    셀에 대하여 발현된 간섭 특성에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 셀에 채널 세트를 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 업링크 동작 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    재사용 방식을 정의하는 단계는 각각의 할당된 채널 세트와 연관되는 백오프 인자 세트를 정의하는 것을 특징으로 하는 업링크 동작 방법.
  29. 통신 시스템에서 업링크를 통한 데이터 송신을 위한 복수의 터미널을 스케쥴링하는 방법으로서,
    데이터 송신을 위한 터미널을 스케쥴링하는 데 사용되는 제 1 세트의 파라미터를 수신하는 단계;
    스케쥴링에 고려할 터미널의 우선순위를 설정하는 단계;
    터미널의 우선 순위에 적어도 부분적으로 기초하여 데이터 송신을 위한 하나 이상의 터미널을 스케쥴링하는 단계;
    각각의 스케쥴링된 터미널에 채널을 할당하는 단계;
    스케쥴링된 터미널에 의한 송신을 제어하는 데 사용되는 제 2 세트의 파라미터를 업데이트하는 단계; 및
    할당된 채널을 통하여 하나 이상의 스케쥴링된 터미널로부터 하나 이상의 송신을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    제 1 세트의 파라미터는 각각의 셀에 대한 간섭 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    각각의 스케쥴링된 터미널에는 터미널의 우선 순위에 기초하여 채널이 할당되는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    각각의 스케쥴링된 터미널에는 터미널의 로드 요건에 기초하여 채널이 할당되는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  33. 통신 시스템에서 업링크를 통한 데이터 송신을 위한 복수의 터미널을 스케쥴링하는 방법으로서,
    스케쥴링에 고려할 터미널의 우선순위를 설정하는 단계;
    각각의 터미널에 대한 복수의 채널 각각에 대한 채널 메트릭을 계산하는 단계;
    터미널의 우선순위 및 계산된 채널 메트릭에 기초하여 채널에 터미널을 할당하는 단계; 및
    할당된 채널을 통하여 스케쥴링된 터미널로부터 송신을 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 할당 단계는,
    최고 우선순위를 갖는 터미널을 선택하는 단계;
    최소로 적합한 채널 메트릭을 갖지만 터미널의 요건에 부합하는 채널에 선택된 터미널을 할당하는 단계; 및
    우선 순위를 감소시키는 순서로, 남아있는 터미널을 남아있는 비할당 채널로 연속적으로 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    터미널을 할당하는 단계는, 더 적합한 채널 메트릭을 갖는 비할당 채널로 하나 이상의 터미널을 업그레이드하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    업그레이드 단계는,
    최고 우선 순위를 갖는 터미널을 선택하는 단계;
    비할당 채널의 리스트로부터, 가장 적합한 채널 메트릭을 갖는 채널을 선택하는 단계; 및
    선택된 채널과 연관된 채널 메트릭이 선택된 터미널에 현재 할당된 채널과 연관된 채널 메트릭보다 더 적합한 경우, 선택된 채널에 선택된 터미널을 재할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케쥴링 방법.
  36. 복수의 터미널에 의한 업링크 데이터 송신에 사용할 재사용 플랜을 정의하는 데이터를 수신하도록 구성된 리소스 할당 프로세서;
    하나 이상의 스케쥴링된 터미널로부터의 하나 이상의 수신된 신호를 처리하여 하나 이상의 수신된 심볼 스트림을 제공하도록 구성된 하나 이상의 전단 프로세서; 및
    하나 이상의 수신된 심볼 스트림을 처리하여 하나 이상의 디코딩된 데이터 스트림을 제공하고 셀에 대한 하나 이상의 특성을 추정하도록 구성된 하나 이상의 수신 프로세서를 구비하고,
    리소스 할당 프로세서는 하나 이상의 특성을 나타내는 채널 상태 정보 (CSI)를 수신하고, CSI 에 기초하여 터미널을 스케쥴링하고 채널을 할당하도록 더 구성되며,
    정의된 재사용 플랜은 특정 재사용 패턴, 기지국에 의해 커버되는 셀로의 가용 시스템 리소스의 할당, 및 동작 파리미터 세트를 식별하고, 리소스 할당 프로세서는 데이터 송신을 위한 하나 이상의 터미널을 스케쥴링하고 채널을 각각의 스케쥴링된 터미널에 할당하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 기지국.
  37. 제 36 항에 있어서,
    할당된 시스템 리소스는 복수의 채널을 포함하고, 리소스 할당 프로세서는 CSI 에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 채널에 대한 복수의 백오프 인자를 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 기지국.
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