KR20040101559A - 동적 무선 자원 활용 - Google Patents

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KR20040101559A
KR20040101559A KR10-2004-7017201A KR20047017201A KR20040101559A KR 20040101559 A KR20040101559 A KR 20040101559A KR 20047017201 A KR20047017201 A KR 20047017201A KR 20040101559 A KR20040101559 A KR 20040101559A
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communication channels
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KR10-2004-7017201A
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쉐카 에이. 라오
로베르토 베레즈디빈
알랜 알. 토프
마크 디. 레베달
로버트 제이. 브레이닉
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레이티언 캄파니
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Abstract

일 실시예에서, 동적 무선 자원 활용 방법은, 하나 이상의 무선 통신 자원을 모니터하는 단계; 무선 통신 자원 데이터를 생성하는 단계; 상기 무선 통신 자원 데이터를 사용하여, 하나 이상의 후속 기간에서 하나 이상의 홀 - 하나의 홀은 한명 이상의 제1 사용자에게 할당된 하나 이상의 무선 통신 자원이 한명 이상의 제2 사용자에 의해 무선 통신이 일시적으로 이용가능하게 되는 무선 통신 기회를 포함함 - 의 발생을 예측하는 단계; 홀 예측 데이터를 생성하는 단계; 상기 홀 예측 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 예측 홀들로부터 하나 이상의 무선 통신 채널을 합성하는 단계; 채널 합성 데이터를 생성하는 단계; 하나 이상의 이전 무선 통신 시도로부터의 피드백을 반영하는 데이터와 하나 이상의 네트워크 조건을 반영하는 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 데이터와 상기 채널 합성 데이터를 따라, 상기 하나 이상의 합성된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 특정 무선 통신 채널을 선택하는 단계; 무선 통신 채널 선택 데이터를 생성하는 단계; 상기 무선 통신 채널 선택 데이터를 사용하여, 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계; 및 상기 통신이 완료된 후에 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용을 중단하도록 지시하는 단계를 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법을 포함한다.

Description

동적 무선 자원 활용{DYNAMIC WIRELESS RESOURCE UTILIZATION}
전자기 스펙트럼(대역 등)의 사용에 관련된 자원의 희소성은 기존 기업과 신생 기업(서비스 제공자 포함)에 의한 새로운 애플리케이션의 출시에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 기업이 출시하기 원하는 새로운 애플리케이션에 관련된 대역 요건은 해당 기업에 할당된 하나 이상의 전자기 스펙트럼 자원을 어길 수 있다. 새로운 애플리케이션이 출시되는 속도는 전자기 스펙트럼의 사용을 모니터하여 새로운 애플리케이션을 적절하게 평가하는 것을 담당하는 많은 정부 기관의 처리능력을 넘어서고 있다. 현재의 승인 과정은 통상 느리고 비싸며 중소기업에 비해 대기업과 중견기업에 우호적이어서, 중소기업에 불리할 수 있다.
현재 사용되는 전자기 스펙트럼은 약 200㎑ 내지 1.5㎒ 사이의 채널에서 약 19.2 내지 48Kbps의 속도로 데이터 전송을 가능하게 한다. 무선 통신에 대한 현재의 많은 프로토콜은 시분할 다중 액세스(TDMA), 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 또는 회선 교환 기술을 사용한다. 사용자 단말(이동 전화 등)은, 사용자 애플리케이션에 따라, 신호 모드, 이중 모드 또는 삼중 모드로 동작할 수 있다. 무선 통신은지역 또는 국가의 경계에 국한될 수 있으며, 무선 통신을 지원하는 장치는 통상 전자기 스펙트럼의 전용 구간을 사용한다.
본 발명은 적응형 무선 통신에 관한 것으로서, 특히, 하나 이상의 이용가능 무선 자원의 적응형 활용에 관한 것이다.
본 발명과 본 발명의 특징 및 이점의 보다 완전한 이해를 제공하기 위해서, 후술하는 설명이 첨부된 도면과 함께 참조된다.
도 1은 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원을 활성화시켜 통신 링크를 설정하는 무선 통신 시스템의 개략도.
도 2는 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원의 사용을 증진시키는 소프트웨어 적응형 기술의 기능도.
도 3은 도 2에서 소프트스테이트 적응형(softstate adaptive) 방법의 기능도.
도 4는 본 발명에 따른 동적 무선 자원 활용에 대한 방법 및 시스템을 나타내는 블록도.
도 5A 내지 도 5E는 DPA 기능성의 예시도.
도 6은 도 4의 예측기(predictor)의 블록도.
도 7은 예측된 홀 특성에 기초하여 채널 합성 및 최적화의 예시도.
도 8은 도 4의 최적화기의 폐루프 구조의 블록도.
도 9는 본 발명에 따른 패키지 정보에 대한 적응형 메타 액세스 방법(adaptive meta access)의 예시도.
도 10은 도 4의 어댑터(adapter)의 동작의 가변 모드를 나타내는 다중 사용자 MAC 기능성의 블록도.
도 11은 도 4의 룩 어헤드 할당기(look-ahead assignor)의 동작을 설명하는 알고리즘을 나타낸 흐름도.
본 발명의 특정 실시예는 종래 무선 통신에 관련된 단점과 문제점들을 감소 또는 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 동적 무선 자원 활용 방법은 하나 이상의 무선 통신 자원을 모니터하는 단계와 무선 통신 자원 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 무선 통신 자원 데이터를 사용하여, 하나 이상의 후속 기간 내에 하나 이상의 홀의 발생이 예측된다. 하나의 홀은 한명 이상의 제1 사용자에 할당된 하나 이상의 무선 통신 자원이 한명 이상의 제2 사용자에 의해 무선 통신에 일시적으로 이용가능한 무선 통신 기회를 포함한다. 홀 예측 데이터가 생성되며, 이 홀 예측 데이터를 사용하여, 하나 이상의 무선 통신 채널이 상기 하나 이상의 예측 홀로부터 합성된다. 채널 합성 데이터가 생성되며, 하나 이상의 이전 무선 통신 시도로부터의 피드백을 반영하는 데이터와 하나 이상의 네트워크 조건을 반영하는 데이터가 수신된다. 상기 수신된 데이터와 상기 채널 합성 데이터에 따라, 하나 이상의 특정 무선 통신 채널이 상기 하나 이상의 합성 무선 통신 채널로부터 선택된다. 무선 통신 채널 선택 데이터가 생성되고, 상기 무선 통신 채널 선택 데이터를 사용하여, 무선 유닛은 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시받는다. 무선 유닛은 통신이 완료된 후에 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널의 사용을 중지하도록 지시받는다.
본 발명의 특정 실시예는 하나 이상의 이점을 제공한다. 특정 실시예는 하나 이상의 충분히 이용되지 않은(underutilized) 전자기 스펙트럼 자원 또는 다른 무선 자원(타임 슬롯, 전력 및 코드 등)의 향상된 사용을 가능하게 한다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 한정된 무선 자원(이용되지 않은 무선 자원 포함)이 한명 이상의 사용자에 대한 하나 이상의 무선 링크를 제공하는데 사용된다. 특정 실시예는 통신 시스템에 의한 하나 이상의 한정된 무선 자원(최종(end) 사용자 장치, 기지국 또는 액세스 포인트 등)의 활용을 증가시킨다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 무선 자원의 하나 이상의 충분히 이용되지 않은 부위가 식별되고 필요시 다음에 사용되어 한명 이상의 사용자에 대한 하나 이상의 무선 링크를 확립한다. 특정 실시예에서, 단지 특정 대역만을 모니터하는 대신에, 무선 자원은 다차원, 다층 공정을 사용하여 모니터된다.
특정 실시예에서, 충분히 이용되지 않은 무선 자원은 두 사용자들 간에 또는 장치와 기반구조 포인트 간의 무선 링크를 설정하기 위해 그룹화된다. 특정 실시예에서, 둘 이상의 사용자는 서로 협상하여 효율적이고 효과적인 무선 링크를 설정하기 위한 하나 이상의 무선 자원의 하나 이상의 적절한 부위를 결정할 수 있다. 특정 실시예에서, 무선 링크는 다음에 무선 링크를 설정하는데 있어서 효율성과 효과를 더 향상시키도록 모니터된다.
특정 실시예는 미국 국방성(DoD) 애플리케이션과 상업 애플리케이션 양자에서 차세대 무선 장치에 사용될 수 있다. 특정 실시예는 무선 자원의 이용가능성에 기초하여 그리고 한명 이상의 사용자의 하나 이상의 특정 요구에 기초하여 하나 이상의 무선 자원의 적응적 사용을 가능하게 하여, 고속 및 고품질 무선 통신을 다양한 조건에서 가능하게 할 수 있다. 특정 실시예는 무선 근거리 네트워크(WLAN), 셀룰러, 및 전체적인 융통성을 제공하지 않은 임시 네트워크에 대한 저가의 대안의 역할을 하는 다른 무선 시스템에 다중 스펙트럼 광대역 소프트웨어 무선 솔루션을 제공한다. 특정 실시예는 미국 국방성과 상업 환경에서 모두 비용에 있어서 효과적인 무선 시스템을 제공한다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 무선 자원의 하나 이상의 충분히 이용되지 않은 부위가 식별되고, 다음에 필요시 활성화되어 한명 이상의 사용자에 의한 정보 전송을 위해 하나 이상의 무선 링크를 설정한다. 정보 전송이 완료된 후, 하나 이상의 무선 자원은 한명 이상의 다른 사용자가 하나 이상의 무선 자원을 활성화할 수 있도록 비활성화될 수 있다. 특정 실시예에서, 융통적인 자원을 처리하는 기술은 하나 이상의 임시 네트워크 성능과 하나 이상의 네트워크 요소와 결합된다. 특정 실시예에서, 보다 많은 상호 의존성이 네트워크 요소들간에 발생하여 보다 큰 네트워크 커버리지와 범위를 제공한다. 특정 실시예에서, 인증 센터는 네트워크 액세스를 시도하는 사용자를 검증한 후 하나 이상의 무선 링크를 그 사용자에게 제공할 수 있다. 특정 실시예는 효과적이고 효율적인 중재(brokering) 기술을 사용하여 애플리케이션과 필요-기반 자원 활용을 가능하게 한다.
특정 실시예는 특정 데이터(음성 데이터, 이메일 데이터, 또는 웹페이지 데이터 등) 통신을 위한 필요에 근거하여 전자기 스펙트럼의 하나 이상의 세그먼트를 사용하여, 전자기 스펙트럼 자원의 희소성을 개선하고, 새로운 서비스와 애플리케이션의 사용을 원활하게 할 수 있다. 특정 실시예는 하나 이상의 서비스가 하나 이상의 제한된 전자기 스펙트럼 자원을 필요시에만 사용할 것을 어느 정도 확보(그리고 필요하지 않은 경우 하나 이상의 제한된 전자기 스펙트럼 자원의 사용을 포기)하는데 사용되어 중소기업이 보다 많은 서비스를 제공할 수 있게 한다.
특정 실시예는 융통성있는 무선 스펙트럼 자원 처리 기술을 제공하여, 무선 네트워크 요소에 의한 무선 자원 활용을 향상시킬 수 있다. 특정 실시예에서, 인증 센터는 애플리케이션 제공자와 애플리케이션 사용자 간의 하나 이상의 무선 링크를 검증하고 제공하는데 용이하게 액세스될 수 있다. 특정 실시예에서, 무선 자원은 애플리케이션의 확장 기반에 부합하도록 동적 활용된다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템은 라우터(12)와 기지국을 포함하는 네트워크 요소와 셀룰러 단말 간의 통신 링크를 설정하기 위해 이용되지 않은(unutilized) 또는 충분히 이용되지 않은(underutilized) 무선 자원을 식별하도록 프로그래밍된 셀룰러 단말(10)을 포함한다. 각각의 무선 단말(10)은 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원을 검색하여 수신 장치(destination device)와 통신 링크를 설정한다. 또한, 각 무선 요소는 정보의 발신자로부터 통신 링크를 설정하여 통신 링크의 설정을 가능하게 하는 역의 프로세스를 설정하도록 프로그래밍된다. 단말(10)은 하나 이상의 통신 네트워크에 고객 액세스를 제공하는 이동 전화 또는 무선 가입자 구내 장비(customer premises equipment; CPE)장치일 수 있다. 두개의 단말(10), 단말(10)과 라우터(12), 그리고 단말과 하나 이상의 무선 링크를 갖는 기지국(14) 사이에 정보가 통신될 수 있다. 두개의 라우터(12) 사이에서 그리고 두개의 기지국(14) 사이에서 하나의 유선(광을 포함) 링크를 사용하여 정보가 통신될 수 있다. 정보가 통신될 수 있는 단말(10)은 소프트스테이트 적응형 기술(아래에 보다 자세히 설명됨)을 사용하여 수신 장치(다른 단말(10), 라우터(12), 또는 기지국(14)일 수 있음)에 무선 링크에 대하여 충분히 이용되지 않은 무선 자원을 검색할 수 있다. 정보가 통신될 수 있는 단말(10)은 역의 프로세스(아래에 보다 자세히 설명됨)를 사용하여 하나 이상의 충분히 이용되지 않은 무선 자원 및 소프트스테이트 적응형 기술을 사용하여 무선 링크의 마지막 부분이 설정될 수 있게 할 수 있다.
통상, 도 1에서 나타낸 바와 같이 무선 통신 시스템은 5㎒ 이상의 채널 대역에서 20Mbps 내지 1Gbps의 데이터 속도로 동작한다. 다중 프로토콜 집적 모드에서 패킷 스위치를 사용하는 이 시스템은 IP 기반이다. 셀룰러 단말(10)의 각각은 애플리케이션 수용에 기반하여 무선 자원을 공유하는 광역 통신에 대한 다중 모드 적응형 유닛이다.
도 2를 참조하면, 다른 무선 단말에 대한 통신 링크를 설정하기 위해 무선 단말의 일부로서 무선 유닛(16)을 통해 동작하는 무선 단말(10) 각각에 있는 소프트웨어를 나타낸다. 소프트웨어는 환경에서 이용가능한 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원을 식별하고 결정하도록 동작한다. 이는 동적 할당 방법이며 통신 네트워크 및 무선 단말에서 향상된 DSP 처리 성능에 대한 스마트 무선유닛(16)을 활용한다. 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원의 식별 시에, 소프트웨어는 송수신 목적으로 활용될 가능한 스펙트럼 자원을 선택한다. 소프트웨어에 의해 선택된 무선 자원의 식별부위는 통신 링크를 설정하도록 무선 유닛(16)을 구성한다. 피드백 정보는 이전 통신 시도에 대하여 네트워크로부터 수신되며 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원의 식별 및 판정을 더욱 개선한다.
동적 무선 자원 활용에 대한 하나의 접근법은 시간 평가에 기초한다. 희소한 무선 자원을 공유하여 가변 수요-공급 고려사항을 충족하기 위한 3가지 가능한 시간기반 접근법은, a) 밀리초-초, b) 분-시, 및 c) 일-주-월을 포함한다. 밀리초-초 접근법은 일시적 수요 공급 변화, 예를 들어, 네트워크와 응급에 대한 트래픽 조건에 기초하여 자원을 재활용하여 할당한다. 이러한 접근법을 통해, 한 명의 사용자의 무선 자원에 대한 제어의 필요성은 다른 사용자에 비해 우선권을 갖는다. 통신 링크를 설정하고 정보를 전송하는 시간은 다른 사용자의 자원들과 자원 협상 또는 교환하기에는 너무 짧다. 분-시 접근법은 다른 사용자들로부터 무선 자원을 빌려 일시적으로 수요에 충족하는 능력을 제공한다. 소거 메커니즘(clearing mechanism)이 네트워크에서 설정되어 HLR/BLR에서 사용자 데이터 공유 및 개요 성능을 향상시켜 다른 주파수로 정보를 이동할 수 있게 한다. 일-주-월 접근법은 무선 자원의 소유자들이 회의 및 협회 등의 특별 이벤트에 대한 무선 자원의 재활용을 협상할 수 있게 한다. 상호접속 및 다른 네트워크 요소는 이벤트가 발생하기 전에 설정된다.
도 3을 참조하면, 무선 자원 활용을 위한 통신 링크를 설정하기 위해 도 2의 소프트웨어의 동작의 흐름도를 나타낸다. 초기에는, 소프트웨어는 예를 들어 감지, 예측, 할당 또는 저장된 데이터를 환경으로부터 자원 데이터를 수신하고, 이 데이터는 동작(18) 동안 소프트웨어 적응형 모듈(20)에 입력된다. 소프트웨어 동작(221)에서, 무선 자원이 통신 링크를 생성할 목적으로 분석된다. 이러한 분석은 특정 기준에 기초하여 자원을 그룹화할 수 있다. 통신 링크는 주파수 대역, 타임 슬롯, 전력 레벨 또는 다른 자원, 즉, "유한하게" 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 자원일 수 있다. 다음으로, 소프트웨어 동작(24)에서, 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원 상에 수집된 지식은 네트워크에서 다른 주변 노드와 공유되어 통신 링크를 설정하기 위해 사용하는 최적의 자원을 결정한다. 소프트스테이트 적응형 모듈은 예를 들어, 대역, 전력 레벨, QoS 등의 링크 기준을 가장 잘 충족할 수 있는 무선 자원을 네트워크에서 주변 노드와의 협상에 기초하여, 동작 26에서 결정한다. 통신 링크를 설정하는데 사용하는 무선 자원을 결정한 후에, 동작 28에서 소프트웨어는 필요에 따라 이용되지 않은 또는 충분히 이용되지 않은 무선 자원을 활성하는데 사용하는 무선 유닛(16)에 무선 자원 정보를 전송하여, 정보 전송을 위해 사용자에 대한 통신 링크를 설정한다. 소프트스테이트 적응형 모듈(20)의 동작에서, 통신의 효율성과 효과성에 대한 피드백 정보가 수신된다. 동작 32에서, 이전 통신에 대한 정보 피드백은 분석 동작 22에 통합되어 이후 통신 링크에 대한 무선 자원 활용을 보다 잘 결정한다.
도 4를 참조하면, 도 3의 소프트웨어 적응형 모듈(20)에 대한 아키텍처가 예시되어 있다. 무선 자원은 이용가능 자원과 이용불가능 자원을 식별하기 위해 전력 레벨, 주파수 및 시간에 기초하여 센서(34)에 의해 평가된다. 이 데이터는 예측기(36)에 전송되어 주파수/시간 분석을 채널 합성기(38)에 출력한다. 또한, 채널 합성기(38)는 관측된 채널 QoS 등의 환경 조건의 변화에 대한 피드백 뿐만 아니라 무선 자원과 환경 인자에 대한 정보를 수신한다. 채널 합성기(38)는 채널 주파수와 시간을 주변 유닛(42)과 통신하는 최적화기(40)에 출력하고 펜딩 메시지 큐(44)로부터 입력을 수신한다. 최적화기(40)는 룩 어헤드 할당기(48)와 현재의 채널 할당기(50)에 결합된 전용/랜덤 액세스 채널 리스트(46)를 출력한다. 룩 어헤드 할당기(48)는 또한 평균/정상 수요, 메시지 유형 및 수신처 등의 펜딩 메시지 큐(44)로부터 데이터를 수신한다. 룩 어헤드 할당기(48)는 후일 사용을 위한 특정 시간/주파수 관측 요청을 출력하여 응답한다. 현재의 채널 할당기(50)는 또한 입력 채널에 대한 관측된 전송을 수신하여 메시지, 주파수에 대한 채널 대역, 파형, 전력 및 변조 등의 명령을 전송한다.
"소프트스테이트"라는 용어는 최종 할당이 행해질 때까지 통신 수단(즉, 홀을 결합하여 형성되는 채널들)에 대한 다수의 옵션을 포함하는 제어 시스템의 적응 성능을 의미한다. 피드백 지향 제어 루프는 적응 동안 제어의 정도를 제공하도록 포함된다. 인지(즉, 홀의 스펙트럼과 홀의 동작을 인식)와 소프트스테이트(즉, 전체 통신에 대하여 단지 하나의 홀에 고정되지 않고 개방 및 폐쇄되는 홀들 간의 통신을 이동 성능)를 사용하는 기술이 동적 스펙트럼 활용을 가능하게 한다. 본 발명의 방법은 TV 신호, 데이터링크 및 레이더 등의 통신 시스템 및 센서 시스템에의해 제공되는 스펙트럼 기회를 사용한다.
동적 스펙트럼 활용을 위한 인지형, 소프트스테이트 접근법은 다음 부분으로 이루어진다:
1) 감지된 데이터와 특징 데이터에 기초하여 미사용 스펙트럼 홀의 예측. 이러한 스펙트럼 동작의 인식은 이러한 동작을 인지(cognitive)로서 표시하는 기초가 된다.
2) 홀은 통신 목적의 채널로 합성. 아래의 합성화 및 할당 요소와 결합되는 이 요소는 적응형 소프트스테이트를 구성.
3) 채널 이용가능성에 요구되는 메시지와 자원을 매핑하여 사용될 채널의 최적화.
4) 통신 채널의 할당.
5) 성공/실패 통신에 기초하여 새롭고 합성화된 채널로 자원을 이동하여, 트래픽 제공된, 스펙트럼 환경과 네트워크 조건에서의 변화에 동적으로 적응.
스펙트럼 인지와 적응형 소프트스테이트의 조합은 스펙트럼과 무선 자원 효율성을 향상시킬 수 있다. 이 실시예는 다음을 포함한다:
스펙트럼 동역학에서 보다 높은 정도의 적응성에 대한 연속 피드백을 제공하는 두 개의 제어 루프(빠른 것과 느린 것). 빠른 적응은 홀들의 메시지로의 할당 및 채널의 합성 동안 발생하며(예를 들어, 메시지가 충돌 또는 열악한 채널 조건으로 인해 소실되는 경우), 느린 적응은 최적화 단계에서 발생한다(예를 들어, 허용가능으로 보이지만 실제 전송 동안 문제점이 있는 스펙트럼 홀의 사용을 소거).
시스템의 동적 속성을 증가시키는 스펙트럼 환경의 인식(인지)과 무선 자원과 스펙트럼의 사용.
최소한의 오버헤드 및 지연을 갖는 스펙트럼과 자원을 신속하게 활용하는 동작(적응형 소프트스테이트).
홀들을 자원 및 채널에 다중 매핑하고 현재의 조건에 기초하여 홀들을 할당할 수 있게 하여 신속하게 스펙트럼 홀 사이에서 이동(적응형 소프트스테이트).
도 4를 참조하면, 인지 소프트스테이트는 두개의 주요 블록을 포함한다. 제1 부분, 예측기(36)는 감지/특성 기능(34)에 의해 제공되는 감지/특성 스펙트럼 데이터에 따라 스펙트럼 홀을 결정한다. 이 예측기(36)는 그의 로컬 환경에서 스펙트럼에 대한 데이터를 사용하여 가까운 미래에 스펙트럼 홀의 동작을 예측한다. 이는 스펙트럼 인식 특성을 이용하기 때문에 인지형으로 불린다. 제2 부분, 어댑터(52)는 예측된 스펙트럼 홀을 무선 자원과 통신 메시지에 매핑하고 통신 변화의 요소로서 적응한다. 이 어댑터(52)는 예측기(36)로부터 데이터를 사용하여 홀들을 최적 무선 자원 사용을 갖는 메시지에 가장 효율적으로 매핑하는 것을 결정한다. 이 어댑터는 무선 자원과 스펙트럼 자원 모두의 낭비의 최소화를 도모하면서, 통신이 올바른 타임프레임과 QoS 파라미터 내에서 완료되도록 보장한다. 여기서의 QoS 비트 에러 레이트, 채널 이용가능성, 지연 등의 사용자 요건의 성능 측정을 일컫는다. 어댑터(52)는 또한 통신된 메시지의 성공/실패의 신속한 결정과 전략(주파수 대역, 전력 레벨, 타임 슬롯, 코드 등의 측면에서)을 변화하여 재전송에 대하여 "적응"하는 것을 담당한다. 이는 최적의 스펙트럼 사용을 위해 고려되는 여러 (소프트) 옵션과 함께, 신뢰성있는 통신을 위한 가장 효율적인 방식으로 배치 및 재배치되는 적응형 소프트스테이트 무선 자원으로 불린다. 이러한 접근법은 통신 및 센서 시스템 양자에 의해 제공되는 스펙트럼 기회를 모색하고 이용한다는 점에서 포괄적이다(comprehensive). TV 신호, 데이터링크 및 레이더에 제공되는 홀들은 통신용으로 사용 및 채택될 수 있다.
환경에서 또는 통신에서의 동적 변화에 보다 나은 제어 및 반응을 제공하는 2-루프 피드백 구조의 사용에 의해 적응이 개선된다. 하나의 루프 - 빠른 제어 루프 - 는 스펙트럼 조건의 변화(예를 들어, 할당된 사용자의 급격한 출현, 심한 채널 페이딩) 및 자원의 스펙트럼 홀로의 보다 우수한 매핑에 대한 신속한 적응을 가능하게 한다. 다른 루프 - 느린 제어 루프 - 는 느린 페이스로 스펙트럼 동작 또는 자원 활용에서 상당한 변화를 통합하여(즉, 보다 전용인 홀은 놔둔 채, 서로 다른 변조 기술을 사용하여 문제있는 특정 홀을 제거) 시스템 효율성을 높이고 안정적이게 한다. 인지 소프트스테이트 접근법에서 예측 및 적응 기능의 조합은 동적_예측기 어댑터(Dynamic_Predictor Adaptor; DPA)로도 불린다. "홀"이라는 용어는 할당된 사용자에 의해 사용되지 않은 스펙트럼 기회(주파수, 타임슬롯, 코드, 전력 레벨)를 말하며, 할당된 사용자에 의해 어떤 충격 또는 상당한 간섭이 감지되지 않으면 다른 사용자에 의해 사용될 수 있다. 일부 사용자는 특정 간섭, 특히 이 간섭이 소정 레벨 이하인 경우, 예를 들어, CDMA 시스템에서 잘 동작할 수 있음을 이해하여야 한다.
DPA는 스펙트럼 할당 및 활용을 하기 위해 계층-제어-아키텍처(도 4)를 채용한다. 이 아키텍처는 두개의 주요 블록 - 예측기(36)와 어댑터(52) -를 구비한다. 예측기(36)는 특성 홀을 지속적으로 관찰하여 향후 동작을 예측하는 동작을 한다. 어댑터(52)는 3개의 개별 기능 - 합성(38), 최적화(40) 및 할당(48, 50) - 을 갖는다.
합성기 기능(38)은 통신 채널에 예측 홀(예를 들어, 주파수 대역, 타임 슬롯, 코드)을 결합하는 역할을 한다. 채널은 특정 조건(예를 들어, QoS 레벨 등)을 충족하는 단일 또는 다중 홀에 포함된다. 최적화기(40)는 QoS, 이전의 시도에 대한 피드백, 외부 무선 조건 및 주변 좌표에 대한 QoS 레벨을 관찰함으로써 최적 세트의 채널을 결정한다. 할당기(48, 50)는 최적화된 세트의 채널을 메시지와 무선 자원(파형, 변조, 코딩 등)에 매핑하는 것을 처리한다. 홀에서 채널을 생성하고, 채널을 메시지와 무선 자원에 매핑하기 위해 어댑터(52)에 필요한 결정 프로세스는 다중 모델 결정 레이어를 사용하여 수행된다. 간이하고 단단히 패키지된 메시지를 전송하기 위해서, 메타 액세스 전송 방법이 활용된다. 메타 액세스 전송 방법은 스펙트럼과 무선 자원의 최적 사용을 통해 네트워크 내의 노드들 간의 메시지 정보의 신속한 교환을 가능하게 한다. 전체 프로세스는 피드백이 감지 특성 요소로부터의 환경 데이터와 결합하여 연속 사용되어 스펙트럼 홀을 보다 효율적으로 사용하는 방식을 결정하기 때문에 동적이다.
어댑터(52) 내의 계층 제어 구조는 통신 요구의 변화의 신속한 응답을 제공하면서 네트워크 내의 안전성을 유지한다. 느린 제어 루프(레벨 1- 느린 루프 또는 외부 루프 제어기)는 특정 노드에 의해 이용가능한 채널 리스트를 모니터하고 갱신하여 QoS와 데이터 성능 요건에 기초하여 전용 대 랜덤 액세스 채널 할당을 느리게 바꾼다. 느린 루프는 이들 채널을 버리기 전에 채널 조건의 열화가 일부 반복가능성을 보였는지를 확인할 수 있다. 동작 전에 장기간 다시 대기하여, 시스템을 안정시킨다. 빠른 제어 루프(레벨 2 - 빠른 루프 또는 내부 루프 할당기)는 피드백 정보를 사용하여 신호 파라미터와 메시지 패킹의 변형을 통해 채널 동작의 변화에 신속하게 적응한다. 레벨 1과 레벨 2에 대해 나타낸 타임프레임은 각각 명목상 1초 및 10밀리초이다. 이들 타임프레임은 신속한 적응에 대한 요구에 따른 예들로서 선택되며 시스템이 계속 안정적이도록 보장한다. 빠른 루프에 대한 타임 프레임을 매우 작게(예를 들어, 10밀리초)로 유지함으로써, DPA는 홀 사용을 최대화하고, 무선 자원의 낭비를 최소화하며, 지연을 최소화하고 불필요하게 삭제될 미전송 메시지를 방지할 수 있다. 반면에, 조건이 충분히 바뀌고 느린 제어 루프(예를 들어, 1초)는 합성 구조와 채널 최적화에서의 변화를 보증하는 경우 변화를 단지 통합할 때 필요할 수 있다. 이 타임프레임은 입력 트래픽과 사용자의 이동에 있어서 변화에 보다 의존한다.
채널의 할당은 다른 노드와 독립적으로 또는 협력하여 발생할 수 있다. 최적화기(40)와 할당기(48, 50)는 예측된 스펙트럼 환경 데이터, 무선 자원 및 메시지 큐를 관찰하여 요구된 채널이 할당될 수 있는지(즉, 미사용 채널 용량, 전송하기에 양호한 지연을 갖는 적은 메시지, 및 환경 내의 너무 많지 않은 활동을 관찰한다) 또는 주변 노드를 갖는 정보를 공유하는 것이 필요할 지를 결정할 수 있다.이 정보에 기초하여, 노드는 적절한 채널 용량 이상을 구비하여 메시지 QoS 요건을 충족하는 지식에서 메시지를 안정적으로 전송하도록 결정할 수 있다. 이는 독립적 할당이다. 이는 노드가 환경에서 처음으로 나타날 때의 경우일 수 있다. 환경 조건이 변하는 경우(너무 많이 소실된 메시지, 증가된 활동, 낮은 채널 용량), 어댑터(52)는 파라미터를 변경할 수 있으며 주변과의 피드백 및 정보 교환을 사용한다. 이 이벤트에서, 노드는 그 주변에서 정보를 사용하여 채널을 공정하게 할당(임의의 우선순위 가이드라인 내에서)하고 네트워크 내의 노드들이 전송할 몇몇 기회를 가질 수 있도록 보장한다. 이를 협업(cooperative) 할당이라 불린다. 도 4는 (사선으로, 옅게 어두운 블록) 독립 또는 협업 모드는 최적화 프로세스에서 사용되어야 하는지를 결정하는데 관련된 다중 사용자 MAC(MUMAC)을 나타낸다. 전체적으로, 어댑터는 최적 모드(예를 들어, 독립, 협업, 또는 그 중간) 및 자원의 최적 활용을 결정하여 환경 조건에 대한 동적 적응을 제공한다.
도 5A 내지 도 5B는 DPA 기능 예를 나타낸다. 도 5A와 도 5B는 환경 내의 홀들을 확인하고, 통신 채널 내에 이 홀들을 합성하며, 최적의 채널 구성을 최적화하고, 채널들을 할당하여 통신 목적을 위해 채널들을 메시지 및 무선 자원으로 최종 매핑하는 DPA에 의해 사용되는 방법론을 나타낸다. 이 설명에서, 2D 격자의 홀은 DPA의 기능을 나타낸다. 도 5A와 도 5B는 각각 25밀리초 타임프레임을 나타낸다. 각 그리드 내의 중앙의 짙게 어두운 박스는 비사용자에 의한 특정 주파수와 시간에서의 실제 사용을 나타낸다. 옅게 어두운 박스는 검출되지 않은 홀들이지만, 대문자를 포함하는 박스는 DPA에 의해 검출 및 예측된 것들이다.
설명을 위해, 25밀리초 타임프레임에 걸친 환경에서 하나의 노드는 20개의 이용가능 스펙트럼 홀을 검출할 수 있다. 20개 중 8개는 예측기(36)에서 다양한 이유(예를 들어, 너무 짧은 타임프레임, 과거 히스토리 등)로 인해 드롭(drop)되며, 나머지 12개의 홀이 채널로의 결합에 사용된다. 합성기(38)는 채널당 2개의 홀 또는 채널당 1개의 홀로 이루어진 6개의 채널을 생성한다(도 5B). 최적화기(40)는 합성된 채널을 관측하고, 환경 조건이 6개의 홀 모두를 사용할 수 있게 한다(도 5C). 홀들 중 4개는 우선 그들의 특성에 기초하여 사용될 수 있으며 2개는 폴백(fallback)으로서 사용될 수 있다. 폴백 채널은 적응을 지원한다 - 처음 4개중 임의의 것에 대한 통신이 성공적이지 못하거나 할당된 사용자가 나타나면, 이는 폴백 통신으로 스위칭한다. 할당기(48)는 제1 메시지를 두개의 홀에 제2 및 제3 메시지를 다른 두개의 홀에 각각 매핑한다(도 5D). 메시지 1과 2의 전송은 성공적이지만, 메시지 3은 성공적이지 않으므로, 할당기는 폴백 채널들 중 하나를 사용하여 성공적으로 재전송하여 적응한다(도 5E). 이 루틴의 종료에서, 5개의 채널이 성공적인 통신을 위해 사용되었다. 이 기간 동안, 노드에 의해 관측된 스펙트럼 환경에서 한 명의 할당된 사용자가 있다.
100 밀리초 기간(4개의 25밀리초 프레임)에 대하여 단지 하나의 그리고 동일한 사용자가 환경 내의 할당 대역 내에 있고, 애플리케(applique)는 반복적으로 그리고 성공적으로 매 25밀리초 프레임에서 20개의 홀 중 5개를 사용한 후, 전체적으로 DPA를 사용하여 스펙트럼 활용 증가가 20배가 된다.
도 5A는 예측(인지 측면)을 나타낸다. 그리드는 어느 스펙트럼 홀이 다음타임프레임(25밀리초 길이)에서 전송에 이용가능할 지의 예측기 추정을 나타낸다. 각 홀은 주파수 및 시간(예를 들어, 5밀리초 동안 880㎒에서 20㎒ BW)의 특징이 있다. 또한, 전력 레벨 등 다른 채널 특성이 보다 큰 제어 정보를 제공하도록 포함될 수 있다. 간단히, 홀들은 그리드에 의해 도시된 바와 같이 반복한다고 가정한다.
도 5B는 합성을 나타낸다. DPA는 그 후 홀을 채널에 합성한다. 이들 합성된 채널은 도면에서 보다 두꺼운 경계선으로 나타낸다. 합성기는 A&D를 1 채널에 결합하고, B&E 채널을 2채널에 결합하면서 C, H 및 I를 채널로 불리는 개별 홀로서 남겨 둔다.
도 5C는 최적화(제1 소프트스테이트 레벨)를 나타낸다. 이러한 DPA 부분은 최소 자원과의 가장 효율적인 통신을 제공할 수 있는 채널 활용을 관측한다. 환경 내의 홀 밀도 및 조건은 최적화기가 모든 채널을 그 자체에 할당하기에 충분히 낮다. 최적화 루틴의 종료 시에, B&E, H, I는 최적 채널이고 우선 사용되어야 한다고 결정되지만, C 및 K는 랜덤 액세스(폴백) 채널로 사용되며, 필요시, QoS 요건을 충족한다. 다른 채널은 즉시 사용하기에 충분하지 않으며 폐기된다. 박스 내에서 이중 경계선 및 밑줄을 갖는 글자는 최적화된 채널 세트를 나타낸다.
도 5D는 할당(제2 소프트스테이트 상태)을 나타낸다. DPA는 제1 메시지에 대하여 B 및 E 홀을 사용하여 통신한 후, 제2 메시지에 대하여 H 홀을 제3 메시지에 대하여 I 홀을 사용한다. I 홀에 대하여 전송된 제3 메시지에 대한 확인이 수신되지 않으면, C 홀이 메시지 재전송을 위해 사용되며 통신이 성공하게 된다. 이러한 방식으로, 12개의 이용가능 홀들 중 5개가 25 밀리초 타임프레임에 걸쳐 메시지를 통신하는데 사용된다.
도 5E는 피드백을 나타낸다. I 상의 전송의 반복된 실패는 제어 루프를 통해 피드백되고, 홀 I는 합성기 또는 최적화기에 의해 향후의 고려에서 제외된다. B, E, H 및 C의 사용시의 성공은 이들이 발생할 때마다 신뢰가능 채널(개별적으로 또는 다른 홀과 조합하여)로서 사용될 수 있게 한다.
예측기(36)는 환경 내에서 스펙트럼 활용을 성공적으로 추정하는 방법을 검토한다. 거의 연속인 방식으로, 무선 시스템의 지리적 관심 영역을 통해 시공간 RF 스펙트럼 채널 특성을 신속하고 정확하게 예측하도록 시도한다. 스펙트럼 사용 특성을 제공하는 감지 및 특성 기능(34)으로부터 입력을 사용하여, 향후 스펙트럼 사용을 추정한다. 홀 예측은 통신과 RF 센서에 의해 모두 사용되는 스펙트럼과 TV, 군사 통신, 데이터링크 셀룰러 및 레이더 등의 신호에서 수행된다. 레이더에 할당된 스펙트럼은 큰 지리적 영역 상에서 완전히 미사용될 수 있다. 또한, 통상의 스캐닝 또는 펄스 레이더는 동작 주파수 범위에서 짧은 듀티 사이클과 일시적인 홀을 갖는다. 이들 홀은 어느 정도의 확신으로 예측되며 전송용으로 활용될 수 있다. 레이더 스펙트럼과 일시적 홀을 사용하는 경우, 주요 사이드로브(sidelobe)/백로브(backlobe)의 영향은 이 사이드로브/백로브에서의 전력이 데이터 전송을 이끌어내지 않는 것을 보장하는 것으로 간주될 수 있다.
스펙트럼 활용은 시간, 주파수 및 위치의 함수이다. 시간상 어느 경우이든, 단일 사용자는 특정 대역과 중심 주파수를 갖는 단일 신호를 전송한다. 그 신호는로컬 전파 조건에 따른 소스로부터 거리에 따라 감쇠한다. 따라서, 공간상 특정 위치에서, 서로 다른 전력 레벨이 시간-주파수 차원에서 존재한다. 관측이 일부 행렬 집합(예를 들면, 전력 레벨, 듀티 사이클 등)에 따라 점유되거나 이용가능한 것으로 분류되는 타임 빈(time bin)으로 나눠진다. 이 관측된 에너지는 특정 샘플링 기간 동안 정의된 채널 대역을 스캐닝하여 각각의 빈(bin)에 대하여 계산된다. 이러한 전력 레벨은 특정 전력 레벨 임계치와 비교되고 전체 관측 대역은 샘플 기간 동안 "점유됨" 또는 "이용가능"으로서 분류된다. 이 프로세스는 신호 전송에 대한 채널들로 합성되는 홀을 선택하는 제1 절차를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 감지되고 특성화된 관측 스펙트럼 사용이 점 A에서 예측기(36)에 입력된다. 그 후, 관측된 스펙트럼 홀의 분류는 동작이 결정적, 확률적 또는 속성상 혼합된 것인지를 판정하도록 수행된다. 모델 유형은 파형의 특성(예를 들어, 듀티 사이클, 크기 등)을 보다 완전히 나타내는 특정 파라미터가 점 B에서 추출될 수 있게 한다. 시퀀스 예측기는 과거 관측에 기초하여 향후 주어진 기간 동안의 파형의 동작을 예측할 수 있다. 결과적인 추정 시퀀스와 추정의 확신 정도는 각 모델에 대하여 점 C에서 생성된다. 일부 분류 모델에 있어서, 파라미터 추출 단계는 즉각적인 시퀀스 추정을 위해 생략된다. 상이한 추정 시퀀스와 확신 지시자는 모델 선택기에 입력되어 점 D에서 채널에서의 예측 시간 간격을 산출한다.
예측기(36)는 상이한 예측 모델 유형을 식별하고, 상이한 하부 채널 사용 특성에 대한 예측 정확성을 평가하며, 적절한 확신 추정을 식별하고, 적절한 모델을 선택하는 방법을 구현하는 것에 집중할 수 있다. 예측 모델의 클래스(모델 유형)는 다음을 포함한다:
적어도 수초 동안의 타임 스케일에 걸쳐서 채널 활용의 듀티 사이클을 추적하고 "사용 중 채널을 계속 사용"과 "휴지 중 채널을 계속 휴지"를 가정하는 단순 "관성 기반" 기술. 단일, 튜닝가능 파라미터를 갖는 지수적 감쇠가 여기서의 단순예이며, 이는 시간 간극 예측을 위해 사용될 수 있다.
일부 타임 스케일에 걸친 주기적 스펙트럼 사용을 가정하여 스펙트럼 공유를 허용하는 주기적 기술. 이것이 이용가능한 일 예는 접지 기반 방위각 스캔 레이터를 사용하는 것이다.
스펙트럼 이용가능 시계열이 디지털적으로 필터링되어 향후 값을 예측하는데 사용될 수 있는 주요 파라미터를 추출하는 필터 기반 기술. 슬롯 또는 프레임 레이트 및 서브 하모닉스는 이러한 모델 유형과 잘 매칭된다.
과거 관측에 기초하여 복잡한 시계열의 향후 값을 성공적으로 예측하는데 사용되었던 시계열 예측 방법. 복잡한 TDMA 할당 슬롯은 이 모델 유형을 사용하여 추적 가능.
스펙트럼 형상 및/또는 대역에 대한 정보가 예측 값을 향상시키고 스펙트럼 이용가능성의 변화율에 대한 확신을 평가하는데 사용되는 스펙트럼 기술. 이는 스펙트럼 변동이 보다 잘 이해되는 경우에 특히 유용하다. TV 채널 스펙트럼은 이 기술(소정의 불확정성 한정 사항들 내에서)을 사용하여 최적으로 예측될 수 있다.
예측기(36)의 성능은 "충돌"(즉, 비존재 간극 예측)과 "놓친 기회"(즉, 이용가능 홀의 예측 실패)로 간극 예측 에러를 분류하는 개념에 기초할 수 있다. 주요목적은 서로 협상될 필요가 있는 기존 스펙트럼 사용자, 충돌 및 놓친 기회에 대한 영향을 최소화하면서 스펙트럼 사용을 최대화하는 것이다. 모델 성능을 평가하기 위해서, 충돌과 놓친 기회의 가능성은 시간-스펙트럼 동작의 넒은 범위에 대하여 측정될 필요가 있다. 확신 추정은 각각의 모델 유형의 가정(예를 들어, 주기적 모델에 있어서, 간극 길이가 가변)과 충돌/놓친 기회 성능 측정치의 가정에 대한 관측의 "적합 양호성(goodness of fit)"의 조합에 기초하여 개발될 수 있다. 확신 추정은 채널 이용가능성이 얼마나 미리 예측되는 지의 함수로서 단조적으로 감소할 수 있다.
예측 기술은 장기간 그리고 단기간 스펙트럼 사용 히스토리의 통합을 시도하여 모델 예측 정확성을 향상시키고 계산 부담을 줄일 수 있다. 초기화 기간 등에서 이용가능한 채널 사용 정보가 거의 없는 경우, 다중 모델 유형이 스펙트럼 간극 동작을 특성화는데 요구될 수 있다. 보다 많은 채널 정보가 이용가능하게 됨에 따라, 단지 특정 유형의 모델만이 올바른 특성에 대한 보다 빠른 수렴을 허용하는데 사용될 필요가 있다. 이러한 분석 방법론은 상이한 클래스의 간극 예측 알고리즘의 활용(utility)을 평가하고 상이한 채널 사용(usage) 특성에 대한 확신 추정을 제공하여 모델 선택을 용이하게 한다.
합성기-최적화기(S-O; 38, 40)는 DPA의 코어를 형성한다. 도 7을 참조하면, 이 컴포넌트의 주요 역할은 통신 목적으로 사용될 수 있는 채널들로 예측된 홀을 패키지한 후, 전용, 랜덤 액세스 유형 또는 하이브리드로서 채널을 최적화하여 예상되는 통신 요구를 동적으로 충족시키는 것이다. 또한, 최적화기(40)는 최적의자원 활용을 얻기 위해 네트워크에서 주변의 것들과 행해질 필요가 있는 독립 또는 협력의 협상 유형에 기초하여 결정한다. 통신되어야 할 정보의 패키징은 메타 액세스 전송 방법을 사용하면서 독립 동작 또는 친숙한 사용자와의 협업이 요구되는 어떤 조건이 MUMAC(다중 사용자 MAC)에 의해 행해지는지를 결정하여 행해진다. S-O(38, 40)는 DPA의 기본 적응 엔진을 나타낸다.
예측기(36)는 각각이 특정 주파수, 대역 및 시간 측정으로 식별되는 일련의 홀들을 제공한다. 따라서, 스펙트럼 홀은 100 밀리초 타임 프레임에서 할당된 사용자에 의해 10 밀리초 동안은 사용되지 않고 나머지 90 밀리초 동안은 점유되는 900 ㎒ 스펙트럼(900-910 ㎒)에서 10 ㎒ 대역으로 이루어진다. 시간 측정은 순전히 결정적(예를 들어, 특정 개시 시간과 다음 홀의 기간)으로부터 순전히 랜덤(예를 들어, 예측된 홀의 발생 비율, 홀의 최단 예측 기간)까지 변한다. 하이브리드는 중간의 옵션(예를 들어, 충돌인 경우 특성 개시 및 백오프를 갖는 대안)을 제공한다. 채널 합성기(38)는 이들 개별 주파수 예측을 채널 예측으로 패키지하며, 여기서 이들은 사용될 주파수 리스트(예를 들어, 순차, 동시, 혼합), 각각 그리고 관련 시간 기회에서 사용하는 대역을 포함한다. 이는 패턴 매칭 프로세스를 통해 행해지며, 상기 프로세스는 특정 기간 동안 이용가능한 특정 조합의 자원에 대하여 관측하여 요구되는 처리율을 제공하는 패턴으로 나타나는 것이다. 특정 무선 성능 및 추측(apriori) 및/또는 관측된 환경 인자는 사용가능 채널의 리스트를 합성하는데 사용된다. 또한, 합성기(38)는 여러 채널 상에서의 피드백을 통해 획득되는 QoS 요구(needs) 및 관측에 적응하여야 한다. 일정한 연속 시도에 대하여 어떤 성공적 전송도 발생하지 않은 할당 채널은 현재 사용에서 삭제된다. 채널 할당 리스트에 있지 않은 홀은 사용되지 않는다.
이용가능하고 예측된 홀을 채널들로 구성하는 효율적인 접근법은 각 홀의 특성을 점검하여 그 성능을 결정하는 것이다. 홀 특성에 기초하여, 하나 또는 다수의 홀이 최적화 프로세스에서 사용될 채널들로 그룹화될 수 있다. 이 프로세스는 다음과 같이 요약된다:
예측기로부터의 출력(홀의 시퀀스)을f l ...n (t)로 지정한다. 통신 채널은 특정 횟수에서 이들 홀의 특정 조합으로 이루어진다. 채널을 합성하는 여러 접근법이 적절할 수 있다. 가장 간단하게는, 각각의 개별 홀f i 가 채널로서 취해지고 이용가능성이 예측된 경우이다. 이는 확실히 이러한 함수에 대하여 이용가능한 가장 단순한 결정 논리 세트이다. 그러나, 종종 다수의 홀을 할당하는 것이 처리율 목적에서 보다 효율적이다. 따라서, 다음 레벨의 복잡성이 둘 이상의 홀(f i )의 조합이지만, 시간상 동시 발생하는 것을 고려할 수 있다. 더욱이, 각각의f i 는 단지 하나의 집합의 성분이다. 특정 채널 이용가능성이 그 후 집합 내f i 의 단순 조합에 의해 결정된다(수학식 1):
스펙트럼의 보다 우수한 사용은f i 의 여러 조합을 고려하고 시간적 오프셋을 사용하여 달성된다. 따라서,f 1 은 하나의 채널의 처음 12㎲ 동안 사용될 수 있으며, 다음 기간 동안에는f 2 가 사용된다. 또한,f 1 을 다수의 다른 항목들과 비독점적으로 조합하는 것을 고려하고, 어떤 사용이 최적인지에 대한 결정을 추후 시간까지 미룬다. 이러한 보다 일반적인 접근법은 잠재적으로 보다 우수한 스펙트럼 사용을 달성하는 계산상 복잡성을 야기한다.
최적화기(40)는 무선 유닛에 의해 사용되는(개별 또는 일련의 예측 홀들로 이루어진) 채널 리스트를 유지한다. 최적화기의 주요 기능은 적절한 채널이 할당기에서 이용가능하여, QoS를 유지하도록 보장하는 것이다. 이는 QoS 제한, 과거 히스토리 및 기타 기준에 기초하여 전용, 랜덤 액세스 또는 하이브리드로서 채널을 할당한다. 최적화기에 의한 채널의 저할당(under-allocation)은 타임아웃으로 인한 메시지의 부분적 전송 또는 삭제로 인해 로컬(노드의) QoS를 저감시킨다. 전용 채널의 과할당(over-allocation)은 모든 노드가 동시에 통신할 수 있고 충돌이 증가할 수 있게 때문에 보다 낮은 전체 시스템 QoS가 되게 한다.
도 8을 참조하면, 합성화된 채널을 상이한 유형으로 분류하기 위해 최적화기(40)에 의해 사용되는 폐루프 접근법이 예시되어 있다. 이 접근법은 여러 관련 요소에 의존하며 DPA의 기능에 주요한 것이다. 이러한 접근법에서의 기본 가정은, 1) 메시지와 홀의 도달 레이트는 통상 랜덤하고, 2) 모든 주변 노드 메시지 질의 상태는 충분히 상세하게 광역적으로 알려지지 않는다는 점이다. 따라서, 채널(홀)사용의 실시간 광역 최적화는 시도하기에는 계산상 너무 복잡하고 시간소모적이다. 전체 제어와 최적화기(40)의 주요 목적은 메시지 지연 파라미터에 의해 결정되는 바와 같이 메시지 전달에서 QoS를 달성하는 것이다. 그 목적은 이용가능 대역의 충분한 사용을 유지하면서 요구가 전체 용량에 도달하고 초과함에 따라 성능의 일부 점진적 저하를 허용하면서 이를 달성하는 것이다.
최적화기(40)의 기본 동작은 요구되는 전용 채널 용량을 동적으로 조정하는 것이며, nD는 도 8에서 식으로 예시된다(전용 채널 요구 박스). 여기서, 이 요구는 일정 기간에 대하여 큐로의 메시지 입력의 평균 속도에 기초하여 동적으로 조절되며, 큐에 있는 메시지 백로그(backlog)에 의해 증가된다. 최적화기(40)는 그 후 이러한 용량을 전체로서 충족하는 일련의 채널을 결정한다. 채널 특성과 다른 인자에 기초하여, 채널은 전용(즉, 우선 전송용으로 사용) 또는 랜덤 액세스(즉, 필요시에만 사용)일 수 있다. 전용 혹은 랜덤 액세스에 대한 판정은 독립적으로 행해지거나 협력적으로 주변 노드로부터의 정보를 포함할 수 있다. 수많은 홀과 적은 메시지는 추가 협력의 부담없이 각 노드에 의해 독립적으로 동작할 수 있게 하지만, 적은 홀의 경우 공정성을 보장하고 처리율을 유지하기 위해서는 주변 홀들 사이에 공유하는 협력적 정보가 어느 정도 필요하게 된다.
정보 교환에서 사용되는 오버헤드 용량에 관련된 협상이 존재하므로, 독립 모드 또는 작은 오버헤드를 가지고 동작하는 스마트 채널 할당과 선택 기술이 바람직하다.
채널의 자원 및 메시지로의 독립적 할당의 경우, 통신하기 위해 선택할 동일또는 유사한 특성을 갖는 다중 채널을 갖는 노드에 의해 조건이 발생하며, 자원은 이들 채널 중 최선의 것을 결정하는데 사용될 수 있다. 채널 선택의 프로세서는 균일하게 우수한 채널을 랜덤하게 선택하도록(그리고 쓸모없는 변화를 최소화하기 위해 관성 효과를 부여하도록) 설계될 수 있다.
메타 액세스 전송 방법은 패키지 정보(예를 들어, 메시지, 데이터, 채널 정보 등)를 효과적으로 그리고 효율적으로 패키지하는데 사용된다. 전송의 일부로서, 환경에 대한 정보(예를 들어, 이용가능하거나 사용된 채널, 메시지 큐 등)가 메시지 데이터에 추가될 수 있다. 이는 전송자가 무엇을 관측하는지, 수신기에 알리는 점에 있어서 오버헤드를 줄일 수 있게 하고, 향후 스케줄링을 지원하며, 주변의 것들 사이의 피드백과 협상에 필요한 시간 및 자원을 줄이고, 무선 자원 및 채널 홀의 보존을 가능하게 하지만, 환경 조건이 협력적 채널 할당을 요구하는 경우에만 수행된다.
본 발명의 방법은 정보 전송을 동적으로 적응하게 할 수 있으며, 또한, SDMA, DDMA, CSMA, TDMA, BAMA 및 CDMA 또는 다른 프로토콜을 포함할 수 있는 현재의 파형에 대한 최선의 컴포넌트 프로토콜을 매칭할 수 있다. 도 9는 정보를 전송하는 메타 액세스 방법에 대한 샘플 프레임을 나타낸다. 이 방식은 정보를 최선으로 전송하는 방식을 결정하는데 있어서, 할당과 경쟁 방식을 모두 사용할 수 있도록 한다.
메타 액세스 방식은 또한 전송 목적을 위해 전용 또는 랜덤 액세스 채널을 사용할 수 있다. 불안정성을 방지하기 위해서 액세스 지연 경계 및 조건이 프로토콜 내에 정해진다. 이는 보다 우수한 공간적 대역 재사용을 가능하게 한다. 이 방법의 성능은 네트워크에서 모바일 노드의 개수에 직접 의존한다. 이 프로토콜은 가용 채널, 이전의 성공/실패, 메시지 트래픽, QoS 레벨, 지연 등의 상이한 기준에 따라 브로드캐스트 또는 유니캐스트 전송의 사용여부를 결정할 수 있다. 따라서, 점대점 및 다중 점 트래픽 모두에 대한 지원이 통합된 방식으로 이 방법의 일부가 될 수 있다.
채널 확률을 올바르게 나타내고, 통신을 개시하며 성능 피드백을 사용하여 스케줄을 인지하여 선택하면서 다른 노드와의 스케줄 정보를 협력적으로 교환하는 것을 포함하는 성능은 통신 자원의 사용뿐만 아니라 무선 유닛의 처리율에 직접 영향을 미친다.
도 10을 참조하면, 어댑터(52)를 채택하여 네트워크 내의 다른 노드와의 통신 방식을 동적으로 결정할 수 있게 하는 다중 사용자 MAC 구조가 예시되어 있다. 최적화기(40)는 환경 조건, 무선 자원 및 메시지 큐 등의 상이한 인자를 관측하여 채널 액세스에 대한 주변 노드와의 협상의 필요 여부를 결정한다. 예측되고, 충돌되지 않은 할당과 다중 가능성 채널의 이벤트에서, 최적화기(40)는 주변 노드로의 정보 전송을 임의의 조정 없이 결정할 수 있다. 이 방법이 성공하여 환경 조건이 추적되기에 충분히 느린 경우, 최적화기는 이 경로를 계속 따를 것이다. 이는 자원과 스펙트럼의 효율적인 사용이 가능하게 한다. 이 모드는 독립 동작으로 식별된다. 독립 모드에서, 전용 액세스 홀은 통신에 우선 사용되고 그 후 랜덤 액세스 에 사용되는 홀들이다.
환경 조건이 변화하면(예를 들어, 홀 밀도가 감소하거나 통신 실패하거나, 재전송 요구가 증가할 때), 최적화기(40)는 주변 노드와의 조율을 개시할 수 있다. 이는 두 가지 방식 - 반(semi) 협력 그리고 완전 협력 모드로서 행할 수 있다. 전자의 경우, 최적화기는 그의 로컬 협력적 환경에서 관측되는 스펙트럼 홀 정보를 전송 중인 메시지에 부가할 수 있다. 또한, 최적화기는 일부 정보를 응답의 일부로서 수신기로부터 되전송되도록 요청할 수 있다. 이러한 정보 교환의 낮은 오버헤드 방법은 최적화기(40)가 네트워크의 다른 부분에서의 조건을 이해할 수 있게 하며 통신용 무선 자원과 스펙트럼 홀의 사용에 대한 보다 우수한 결정을 행할 수 있게 한다. 이 모드에서, 최적화기는 그 전용 액세스 홀의 단지 일부를 사용하도록 결정할 수 있으며 다른 노드가 그들 중 일부를 사용할 수 있게 할 수 있다. 또한, 네트워크 내의 지연을 감소하기 위해 랜덤 액세스 홀의 사용을 증가하도록 결정할 수 있다.
최적화기(40)는 홀의 이용가능성이 상당히 감소하는 것이 관측되는 경우 완전 협력 모드로 전환할 수 있다. 이 모드에서, 스펙트럼 홀의 국부적 지식과 "전송 의도"는 주변 노드에 전송될 수 있으며, 주변 노드에 의해 되전송된 정보는 양호한 스펙트럼 홀의 공유를 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 스펙트럼 홀 정보의 교환은 각 노드가 어느 홀이 전용인지 그리고 어느 것이 랜덤 액세스인지를 각각의 노드에 대하여 결정할 수 있게 한다. 이 모드에서, 전용 홀의 서로 다른 노드들에 대한 할당이 완료되었기 때문에 전용 홀은 항상 우선 사용되며, 충돌 확률은 매우 낮을 수 있다. 충돌 가능성과 자원의 결과적인 낭비가 노드들 중 다수가이들을 동시에 사용하도록 결정할 수 있기 때문에 랜덤 액세스 홀의 주의깊게 사용될 수 있다.
최적화기(40)는 스케줄링 정보가 반 협력 모드에서 다른 메시지 정보와 패키지되는 방식을 결정하기 위해 설명된 메타 액세스 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 최적화기(40)는 완전 협력 모드로 전환하는 경우, 또한, 메타 액세스 방법 포맷을 사용하여 단지 관측하는 홀과 이들을 통신용으로 사용할 수 있는 방식에 대한 정보 만을 패키지할 수 있다.
다중 사용자 MAC 구조는 유니캐스트 및 멀티캐스트 통신을 모두 지원할 수 있다. 브로드캐스트와 유니캐스트 모드 양자의 정보 교환은 시간, 주파수, 전력 및 다른 파라미터에 대하여 가용 전송 기회를 나타내는 압축 포맷으로 인코딩될 수 있다. 브로드캐스트는 다중 점 통신이 성긴(sparse) 네트워크에서 요구되는 경우에 사용될 수 있는 반면, 유니캐스트는 신속하고, 낮은 오버헤드 점대점 통신을 지원하는데 사용될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 할당기(48, 50)는 두 가지 주요 기능을 갖는다: 1) 채널과 메시지를 매칭, 2) 각 전송에 서 사용되는 특정 파형 파라미터를 결정. 또한, 결정(Decision-Making) 구조는 최선의 매칭과 매칭 확률을 결정하는데 사용된다. 할당기(48, 50)는 다음 도전을 해결하도록 모색한다:
1) 채널이 시간과 주파수에서 중첩한다.
2) 채널 선택은 가변 채널 조건을 식별하기 위해 연속적인 경청(스니핑 및 피드백)을 포함한다.
3) 사용하기 위해 선택된 채널들은 인접 노드들에 의한 동시 사용, 비협력 장치로부터의 가능한 간섭 등의 다수의 시간적 인자로 인해 예측된 QoS보다 낮게 제공할 수 있다. 채널 조합은 심한 환경 로딩 조건하에서, 최선 가능한 QoS를 제공하는데 사용될 수 있다.
룩 어헤드 할당기(LAA; 48)는 현재의 일련의 우선시된 메시지를 다음 하나 또는 두개의 20 밀리초 프레임에서 이용가능한 채널과 성공적 통신을 달성하는데 요구될 수 있는 무선 자원에 매핑한다. 이러한 매핑은 속성한 잠정적이며, 최적의 매핑이 항상 필요한 것은 아니다. 통상, 전송 채널은 확률적이며, 일부 메시지 전송을 실패할 수 있고, 추가적인 높은 우선순위 메시지가 관심 프레임 상으로 도달할 수 있다. 이러한 잠정적인 매핑은, 하나: 전송 성능이 감지되어야 하는 특정 관심 채널, 둘: 사용될 전체 RF 파라미터 및 채널 선택 전략의 두 가지 주요 데이터 세트를 결정하는데 사용된다.
LAA(48)는 최적화기(40)로부터 입력을 수신하여 메시지 큐(44)에서 관측하며, 통신 채널과 메시지 간의 매핑을 생성한다. 이러한 매핑은 일대일(채널 대 메시지), 다대일(하나의 메시지에 대한 여러 채널) 및 다대다(여러 메시지에 대한 여러 채널)일 수 있다. 뒤의 두개의 경우는 LAA(48)의 역할이 속성에 있어서 보다 전략적이기 때문에 특별히 관심이 있는 것들이다. LAA(48)는 현재의 할당기(50)가 예측된 채널의 부재, 전송의 반복되는 실패, 재전송 요구 등의 환경 요건 변화에 신속하게 적응할 수 있다. 사용할 보다 큰 일련의 확률을 제공함으로써, 할당기 무선 유닛의 소프트스테이트 유연성뿐만 아니라 적응 능력이 상당히 향상된다. 이러한 기술은 스펙트럼의 동적 활용에서 향상된 효율성을 제공한다.
LAA(48)는 메시지 큐의 요건을 충족하는데 필요한 채널 개수를 항상 재계산한다. 이러한 방식으로, 메시지가 너무 빨리 큐(queue)되는지를 매우 신속하게 결정하여 최적화기(40)를 작동시켜 주변 노드와의 협상을 통해 전용 또는 랜덤 액세스 홀들의 구획 구조를 변경하게 한다. 주어진 메시지 큐 크기에 대하여 요구되는 채널의 개수는 수학식 3으로 추정될 수 있다:
여기서,는 우선 클래스 k의 메시지 큐에서 메시지의 개수이고,는 우선 클래스 k의 메시지의 도달 속도이며,은 클래스 k의 요청 처리에 대한 서비스 시간의 평균 2차 모멘트이며,는 클래스 k에 대한 시스템 활용이다. 여기서 강조하는 가정은 할당 프로세스가 우선권이 있는 것이 아니라는 것이다. C가 최적화기에 의해 제공되는 바와 같이 LAA(48)에 대한 가용 채널의 총수를 나타낸다고 하고, M이 수학식 4에 의해 정의되는 메시지 큐의 크기라고 하면:
따라서, C≥M이면, 메시지의 드롭의 없게 된다. 여기서 각 메시지는 전용또는 랜덤 채널을 요구하는 것으로 가정한다. C<M인 경우, (충족하기 어려울 QoS 레벨 또는 낮은 우선순위를 갖는)일부 메시지는 전혀 채널에 할당되지 않을 수 있거나 과도한 지연에 직면하여, 그 결과, 드롭될 수 있다. 그러나, DPA 아키텍처는 메시지 큐로부터 메시지의 드롭 확률이 최소화가 될 수 있도록 파라미터의 튜닝이 가능하게 한다. 이러한 튜닝은 환경 내 변화를 항상 인지하는 빠르고 느린 피드백 루프를 통해 달성되며, 채널의 합성 및 최적화를 조정한다.
LAA(48)는 최적화기(40)에 의해 제공된 채널 리스트(전용 및 랜덤 액세스)가 특정 SIR 및 QoS 레벨을 충족한다고 가정한다. DPA 아키텍처는 상이한 풀(pool)의 총 채널의 동적 구획이 가능하게 하도록 충분히 융통적이며, 여기서 각각의 풀은 특정 애플리케이션, 예를 들어, 지연 허용 또는 지연 비허용 애플리케이션을 타겟으로 한다.
도 11을 참조하면, LAA 아키텍처에 대한 알고리즘이 예시되어 있다. 이 알고리즘은 다음 단계들을 수행한다:
메시지 큐를 관측하여 올바른 메시지를 선택
메시지들에 할당된 채널의 매칭. 필요시 최적화기로부터 보다 많은 채널을 요청.
채널 C(k) 대 메시지 M(k)의 적합성.
양호한 매칭이 발견되면, 이 채널과 메시지는 태그된다. 매칭이 양호하지 않으면, 태그와 함께 랭킹이 제공된다.
채널-메시지 매핑이 CA에 전송된다.
LAA 리스트 구조가 CA에 전송된 매핑 세트로 갱신된다.
현재 채널 할당기(CA; 50)는 전체 시스템 목적이 가장 잘 충족되거나 근사하도록 메시지의 무선 자원으로의 최종 매핑을 제공한다. CA(50)는 현재의 메시지 버퍼와 다음에 사용될 수 있는 모든 가능한 홀들에 대하여 최적 파라미터를 계산한다. DPA 아키텍처 내의 채널 할당기의 목적은 이용가능 무선 대역폭 내의 만족하는 사용자의 수를 최대화하는 것이다.
이러한 CA(50)는 트래픽 QoS 요건에 효율적으로 동작하며 이들을 사용하여 전송의 우선순위를 정한다. 요구보다 적은 용량이 주어진 경우, CA는 자원을 모든 전송 요구에 대하여 공정하게 할당할 수 없을 수 있다. 극단적인 경우, 일부 메시지는 메시지 버퍼 내에 남게될 수 있으며 시간종료할 수 있다. 이러한 조건은 현재의 전용 용량과 평균 및 피크 요구 간의 큰 차이에 의해 검출된다. 스펙트럼이 이용가능하게 됨에 따라, 레벨 1 제어는 전용 홀 할당을 증가하여 조절할 수 있다. 빠른 루프 제어(예를 들면, 10㎳) 및 느린 제어 루프(예를 들면, 1 초)의 조합은 QoS를 최적화하는 것과 프로세스를 충족하는 것 사이의 균형을 제공하여 모든 노드와 메시지에 공정한 액세스를 제공한다.
CA(50)에 대한 기본 알고리즘은 LAA(48)로부터 수신된 태그된 메시지 쌍을 점검하고 요구되는 무선 자원(파형, 변조, 코딩 등)을 이 쌍들에 매칭하여 성공적인 통신을 완료한다. 그 후, 무선 유닛에 데이터 전송을 할당된 채널을 통해 요청한다. 통신이 발생하지 않은 경우, 예를 들어, 채널의 RF 특성이 변경하는 등의 여러 가능한 이유로 인해, 예측된 채널이 이용가능하게 되지 않고, 채널 품질이 저하되면, CA(50)는 시간 종료하지 않고 메시지 QoS 요건을 충족할 수 있는 다른 대안의 채널인지를 판정한다. 충족할 수 있는 경우이면, 채널의 재할당이 행해져서 CA와 LAA 리스트가 갱신된다. 가능성이 실패하면, 메시지는 큐에서 드롭된다. 합성기(38), 최적화기(40) 및 LAA(48)는 이 이벤트에서 동작하여, 향후 통신 시도에서 채널 구성과 할당에 변경이 행해진다.
도 1을 다시 참조하면, 동적 무선 자원 활용을 위한 네트워크는 자원의 공유를 가능하게 하는 오픈 인터페이스를 포함한다. 또한, 네트워크는 빌링 및 인증 성능과 공유 데이터베이스를 갖는다.
무선 자원 사용의 모델링을 위하여, 위치 및 시간 기반의 기존 자원 사용의 미리 정해진 지식이 요구된다. 또한, 기존 시스템을 사용하는 무선 자원의 교환 및 할당을 위해, 주파수, 공간 및 시간 의존성에 대한 정보가 요구된다.
무선 단말(10)은 큰 대역폭과 여러 프로토콜을 다룰 수 있는 적응형 무선 유닛일 수 있다. 네트워크는 상이한 프로토콜을 처리하고 공유 데이터베이스에 대한 자료 집배소(clearinghouse)를 제공할 수 있는 무선 유닛을 사용하는 요구 기반의 자원을 할당할 수 있다.
비록 본 발명의 바람직한 실시예는 상술한 설명과 첨부 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 구성성분과 일부분의 수많은 재구성 및 변형이 행해질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (37)

  1. 동적 무선 자원 활용을 위한 시스템에 있어서,
    하나 이상의 무선 통신 자원을 모니터하고 무선 통신 자원 데이터를 생성하도록 동작하는 센싱 모듈;
    상기 무선 통신 자원 데이터를 사용하여, 하나 이상의 후속 기간에서 하나 이상의 홀(hole) - 홀은 한명 이상의 제1 사용자에게 할당된 하나 이상의 무선 통신 자원이 한명 이상의 제2 사용자에 의해 무선 통신용으로 일시적으로 이용가능하게 되는 무선 통신 기회를 포함함 - 의 발생을 예측하고, 또한 홀 예측 데이터를 생성하도록 동작하는 예측 모듈;
    상기 홀 예측 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 예측 홀로부터 하나 이상의 무선 통신 채널을 합성하고 채널 합성 데이터를 생성하도록 동작하는 합성 모듈;
    하나 이상의 이전 무선 통신 시도로부터의 피드백을 반영하는 데이터와 하나 이상의 네트워크 조건을 반영하는 데이터를 수신하고, 상기 수신 데이터와 상기 채널 합성 데이터에 따라, 상기 하나 이상의 합성 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 특정 무선 통신 채널을 선택하며, 또한, 무선 통신 채널 선택 데이터를 생성하도록 동작하는 선택 모듈;
    상기 무선 통신 채널 선택 데이터를 사용하여, 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 할당 모듈(assignmentmodule); 및
    상기 통신이 완료된 후에 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널의 사용을 중단하도록 지시하는 비활성화 모듈(deactivation module)
    을 포함하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택 모듈은, 하나 이상의 무선 통신 채널 특성에 따라, 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 백업 무선 통신 채널을 지정(designate)하도록 동작하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 할당 모듈은, 하나 이상의 네트워크 조건의 하나 이상의 변화에 응답하여 상기 무선 유닛이 하나 이상의 새로 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 통신 자원은 전력 레벨, 주파수 및 시간 중 하나 이상에 대하여 모니터되는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 할당 모듈은 지정된 기간 동안 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 할당 모듈은, 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 특정 데이터 유닛을 통신하도록 지시하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 후속 기간에서 상기 하나 이상의 홀의 발생은,
    관성 기반(inertia-based) 기술;
    주기적(periodic) 기술
    필터 기반 기술;
    시계열 예측 기술; 및
    스펙트럼 기술 중 하나 이상을 사용하여 예측되는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    무선 통신 채널은 패턴 매칭 기술을 사용하여 하나 이상의 홀로부터 합성되는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 네트워크 조건은, 하나 이상의 네트워크 노드에 의한 하나 이상의 무선 통신 자원의 사용 및 서비스 품질(QoS)을 포함하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 자원은 하나 이상의 주파수 대역, 타임 슬롯들, 코드들 및 전력 레벨들 중 하나 이상을 포함하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    홀은 하나 이상의 주파수 대역, 타임 슬롯들, 코드들 또는 전력 레벨들 중 하나 이상을 포함하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    합성된 무선 통신 채널은 하나 이상의 기준에 부합하는 하나 이상의 홀을 포함하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
  13. 동적 무선 자원 활용 방법에 있어서,
    하나 이상의 무선 통신 자원을 모니터하는 단계;
    무선 통신 자원 데이터를 생성하는 단계;
    상기 무선 통신 자원 데이터를 사용하여, 하나 이상의 후속 기간에서 하나 이상의 홀 - 홀은 한명 이상의 제1 사용자에게 할당된 하나 이상의 무선 통신 자원이 한명 이상의 제2 사용자에 의해 무선 통신이 일시적으로 이용가능하게 되는 무선 통신 기회를 포함함 - 의 발생을 예측하는 단계;
    홀 예측 데이터를 생성하는 단계;
    상기 홀 예측 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 예측 홀들로부터 하나 이상의 무선 통신 채널을 합성하는 단계;
    채널 합성 데이터를 생성하는 단계;
    하나 이상의 이전 무선 통신 시도로부터의 피드백을 반영하는 데이터와 하나 이상의 네트워크 조건을 반영하는 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터와 상기 채널 합성 데이터에 따라, 상기 하나 이상의 합성된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 특정 무선 통신 채널을 선택하는 단계;
    무선 통신 채널 선택 데이터를 생성하는 단계;
    상기 무선 통신 채널 선택 데이터를 사용하여, 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계; 및
    상기 통신이 완료된 후에 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널의 사용을 중단하도록 지시하는 단계
    를 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    하나 이상의 무선 통신 채널 특성에 따라, 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 백업 무선 통신 채널을 지정하는 단계를 더 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    하나 이상의 네트워크 조건에서의 하나 이상의 변화에 응답하여, 상기 무선 유닛이 하나 이상의 새로 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계를 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 통신 자원은 전력 레벨, 주파수 및 시간 중 하나 이상에 대하여 모니터되는 동적 무선 자원 활용 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 무선 유닛이, 지정된 기간 동안 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계를 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 특정 데이터 유닛을 통신하도록 지시하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    하나 이상의 후속 기간 내의 상기 하나 이상의 홀의 발생은,
    관성 기반 기술;
    주기적 기술;
    필터 기반 기술;
    시계열 예측 기술; 및
    스펙트럼 기술 중 하나 이상을 사용하여 예측되는 동적 무선 자원 활용 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    무선 통신 채널은 패턴 매칭 기술을 사용하여 하나 이상의 홀로부터 합성되는 동적 무선 자원 활용 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 네트워크 조건은, 하나 이상의 네트워크 노드에 의한 하나 이상의 무선 통신 자원의 사용 및 서비스 품질(QoS)을 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 자원은 하나 이상의 주파수 대역, 타임 슬롯들, 코드들 및 전력 레벨들 중 하나 이상을 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    홀은 하나 이상의 주파수 대역, 타임 슬롯들, 코드들 또는 전력 레벨들 중 하나 이상을 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  24. 제13항에 있어서,
    합성된 무선 통신 채널은 하나 이상의 기준에 부합하는 하나 이상의 홀을 포함하는 동적 무선 자원 활용 방법.
  25. 매체로 실현되는, 동적 무선 자원 활용 소프트웨어에 있어서,
    실행시,
    하나 이상의 무선 통신 자원을 모니터하는 단계;
    무선 통신 자원 데이터를 생성하는 단계;
    상기 무선 통신 자원 데이터를 사용하여, 하나 이상의 후속 기간에서 하나 이상의 홀 - 홀은 한명 이상의 제1 사용자에게 할당된 하나 이상의 무선 통신 자원이 한명 이상의 제2 사용자에 의해 무선 통신이 일시적으로 이용가능하게 되는 무선 통신 기회를 포함함 - 의 발생을 예측하는 단계;
    홀 예측 데이터를 생성하는 단계;
    상기 홀 예측 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 예측 홀들로부터 하나 이상의 무선 통신 채널을 합성하는 단계;
    채널 합성 데이터를 생성하는 단계;
    하나 이상의 이전 무선 통신 시도로부터의 피드백을 반영하는 데이터와 하나 이상의 네트워크 조건을 반영하는 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터와 상기 채널 합성 데이터에 따라, 상기 하나 이상의 합성된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 특정 무선 통신 채널을 선택하는 단계;
    무선 통신 채널 선택 데이터를 생성하는 단계;
    상기 무선 통신 채널 선택 데이터를 사용하여, 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계; 및
    상기 통신이 완료된 후에 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널의 사용을 중단하도록 지시하는 단계
    를 실행하도록 동작하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  26. 제25항에 있어서,
    하나 이상의 무선 통신 채널 특성에 따라, 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 백업 무선 통신 채널을 지정하는 단계를 더 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  27. 제25항에 있어서,
    하나 이상의 네트워크 조건에서의 하나 이상의 변화에 응답하여, 상기 무선 유닛이 하나 이상의 새로 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계를 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 통신 자원은 전력 레벨, 주파수 및 시간 중 하나 이상에 대하여 모니터되는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 무선 유닛이, 지정된 기간 동안 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 단계를 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 특정 데이터 유닛을 통신하도록 지시하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  31. 제25항에 있어서,
    하나 이상의 후속 기간 내의 상기 하나 이상의 홀의 발생은,
    관성 기반 기술;
    주기적 기술;
    필터 기반 기술;
    시계열 예측 기술; 및
    스펙트럼 기술 중 하나 이상을 사용하여 예측되는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  32. 제25항에 있어서,
    무선 통신 채널은 패턴 매칭 기술을 사용하여 하나 이상의 홀로부터 합성되는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 하나 이상의 네트워크 조건은, 하나 이상의 네트워크 노드에 의한 하나 이상의 무선 통신 자원의 사용 및 서비스 품질(QoS)을 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 하나 이상의 무선 자원은 하나 이상의 주파수 대역, 타임 슬롯들, 코드들 및 전력 레벨들 중 하나 이상을 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  35. 제25항에 있어서,
    홀은 하나 이상의 주파수 대역, 타임 슬롯들, 코드들 또는 전력 레벨들 중 하나 이상을 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  36. 제25항에 있어서,
    합성된 무선 통신 채널은 하나 이상의 기준에 부합하는 하나 이상의 홀을 포함하는 동적 무선 자원 활용 소프트웨어.
  37. 동적 무선 자원 활용 시스템에 있어서,
    하나 이상의 무선 통신 자원을 모니터하는 수단;
    무선 통신 자원 데이터를 생성하는 수단;
    상기 무선 통신 자원 데이터를 사용하여, 하나 이상의 후속 기간에서 하나 이상의 홀 - 홀은 한명 이상의 제1 사용자에게 할당된 하나 이상의 무선 통신 자원이 한명 이상의 제2 사용자에 의해 무선 통신이 일시적으로 이용가능하게 되는 무선 통신 기회를 포함함 - 의 발생을 예측하는 수단;
    홀 예측 데이터를 생성하는 수단;
    상기 홀 예측 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 예측 홀들로부터 하나 이상의 무선 통신 채널을 합성하는 수단;
    채널 합성 데이터를 생성하는 수단;
    하나 이상의 이전 무선 통신 시도로부터의 피드백을 반영하는 데이터와 하나 이상의 네트워크 조건을 반영하는 데이터를 수신하는 수단;
    상기 수신된 데이터와 상기 채널 합성 데이터에 따라, 상기 하나 이상의 합성된 무선 통신 채널로부터 하나 이상의 특정 무선 통신 채널을 선택하는 수단;
    무선 통신 채널 선택 데이터를 생성하는 수단;
    상기 무선 통신 채널 선택 데이터를 사용하여, 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널을 사용하여 통신하도록 지시하는 수단; 및
    상기 통신이 완료된 후에 상기 무선 유닛이 상기 하나 이상의 선택된 무선 통신 채널의 사용을 중단하도록 지시하는 수단
    을 포함하는 동적 무선 자원 활용 시스템.
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