KR20090006106A - 디코딩된 데이터 및 포맷들의 백홀 송신을 이용하여 무선 셀룰러 시스템에서 셀 밖의 간섭의 영향들을 제어하는 방법 - Google Patents

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시리시 나가라즈
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Abstract

이동 단말기로부터 수신된 성공적으로 디코딩된 데이터 뿐만 아니라 이 데이터의 송신 포맷은 이동 단말기의 송신을 성공적으로 디코딩하는 기지국 수신기로부터 백홀을 통해서 부적절한 신호 대 잡음 비로 인해 아마도 이동 단말기의 송신을 디코딩할 수 없는 이동 단말기의 활성 세트의 기지국들로 중계된다. 이동 단말기의 송신을 성공적으로 디코딩하고 복조하는 중계 기지국으로부터 이 송신을 수신하는 기지국은 데이터를 재구성하고 이를 기지국에서 총 간섭으로부터 감산함으로써, 셀 내 처리를 위한 이 기지국에서 신호-대-잡음비를 증가시킨다.
이동 단말기, 송신 전력, 기지국 수신기, 신호 대 잡음비

Description

디코딩된 데이터 및 포맷들의 백홀 송신을 이용하여 무선 셀룰러 시스템에서 셀 밖의 간섭의 영향들을 제어하는 방법{METHOD TO CONTROL THE EFFECTS OF OUT-OF-CELL INTERFERENCE IN A WIRELESS CELLULAR SYSTEM USING BACKHAUL TRANSMISSION OF DECODED DATA AND FORMATS}
본 발명은 무선 통신들에 관한 것이다.
무선 시스템에서, 이동 단말기들은 하나 이상의 기지국들로부터 양방향 무선 링크들을 통해서 데이터를 송, 수신한다. 이동 단말기 송신 방향은 업링크(uplink)로서 공지되고 이동 단말기 수신 방향은 다운링크로서 공지된다. 이동 단말기가 통신하는 기지국들의 세트는 이 이동 단말기의 기지국들의 활성 세트 또는 이 이동 단말기의 활성 세트로서 공지된다. 이동 단말기가 기지국의 서비스 영역 내에 있을 때의 정상 조건들 동안, 이 이동 단말기를 위한 활성 세트는 일반적으로 단일 기지국이어서, 활성 세트가 이동 단말기를 서비스중인 스테이션인 단지 이 하나의 기지국만을 포함하도록 한다. 그러나, 이동 단말기가 복수의 기지국들의 범위 내에 있을 때 그리고 핸드오프(handoff) 상태에 있을 때, 활성 세트는 복수의 기지국들을 포함하는데, 이 기지국 각각은 이동 단말기로부터 신호를 모니터하고 그렇게 할 수 있을 때 이를 디코딩한다. 그러나, 기지국들 중 단지 하나만이 이 이동 단말기를 위한 서비스중인 기지국이고 다른 기지국들은 서비스하지 않는 기지국들이다. 도 1은 3개의 기지국들(101, 102, 및 103)을 도시하고 이들 각각의 셀 서비스 영역들(104, 105, 및 106)을 도시한다. 이동 단말기(107)는 이 단말기에 서비스중인 기지국인 기지국(101)의 서비스 영역(104) 내에 있는 것으로 도시된다. 그러나, 서비스중인 기지국(101) 이외에도 서비스하지 않는 기지국들(102 및 103)은 이동 단말긱(107)를 위한 활성 세트를 구성한다.
데이터 시스템에서, 다운링크 상의 이동 단말기(107)는 단지 하나의 기지국으로부터의 데이터를 수신하지만 서비스 기지국을 재선택하는 옵션을 가져, 최고 신호 대 잡음비를 갖는 신호를 어느 기지국으로부터 이동 단말기가 수신하는 지에 따라서 그 자신의 활성 세트의 임의 다른 기지국으로부터 데이터를 수신한다. 업링크 상에서, 서비스중이고 서비스하고 있지 않는 기기국들 각각은 이동 단말기로부터 송신들을 복조 및 디코딩하도록 시도한다.
무선 시스템의 용량은 데이터를 동시에 송신 또는 수신할 수 있는 이동 단말기들의 수 또는 이동 단말기들/섹터, 얼랑(erlang)/섹터 또는 데이터 처리량/섹터 중 어느 하나로 표현되는 이들 이동 단말기들의 총 데이터 레이트 중 하나에 관련된다. 이 시스템의 업링크 용량은 다운링크 용량과 다를 수 있다. 음성과 같은 대칭 서비스들에 대해서(즉, 업링크 상의 이동 단말기에 대한 필요로 되는 처리량/데이터 레이트는 다운링크의 것과 같슴), 전체 시스템 용량은 업링크 및 다운링크 용량의 하한으로 제한된다. CDMA2000 1x, EV-DO Rev 0 및 Rev A, HSDPA/EDCH, 및 WiMAX와 같은 표준들에 의해 규정된 현재 무선 시스템들에서, 업링크는 실질적으로 다운링크보다 낮은 용량을 갖는다. 이 불균형은 다운링크 용량의 전체 이용을 위하여 그리고 시스템상의 대칭 서비스들을 동작시킬 수 있는 이동 단말기들의 수를 최대화하도록 치유되어야만 된다.
직접 스프레드(direct spread) 또는 멀티-캐리어(선택적으로 프리코딩(precoding)) CDMA를 토대로 하는 무선 시스템들에서, 섹터(및 섹터들간) 내의 복수의 이동 단말기들은 주파수 톤들의 세트 또는 스프레딩 시퀀스를 재이용하여, 이동 단말기-특정 코드들과 구별되면서 자신들 각각의 활성 세트들과 통신한다. 업링크 섹터 용량을 증가시키기 위한 메커니즘은 기지국 송수신기에서 이들 송신들에 대한 연속적인 간섭 소거를 수행하기 위한 것이다. 도 2는 기지국 잡음 상승 성분들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 기지국 수신기(200)에서, 섹터에서 열 잡음을 통한 총 상승은 기지국이 서비스중인 이 섹터내에서 이동 단말기로부터의 복합 신호(201) 및 인접 섹터들에서 송신되는 이동 단말기들에 의해 야기되는 셀 밖의 간섭(out-of-cell interference)(202)으로 이루어진다. 후자는 기지국 수신기(200)가 이들 이동 단말기들의 활성 세트 내에 있지만 기지국(200)이 서비스하고 있지 않는 인접 섹터들 내의 이들 이동 단말기들로부터의 간섭, 그리고 각 이와 같은 이동 단말기들의 활성 세트 내에 기지국(200)을 포함하지 않는 다른 섹터들 내의 다른 송신 이동 단말기들에 의해 야기되는 간섭을 포함한다.
간섭 소거의 한 예시된 방법은 2003년 3월 31일에 출원된 공동 계류중인 특허 출원 일련 번호 10/401,594에 개시되어 있고, 2004년 9월 30일에 미국 특허 출원 공개 번호 US2004/0192208 A1에 공개되어 있다. 이와 같은 간섭 소거 방법을 이 용하면, 임의 이동 단말기의 디코딩이 성공적인 경우, 이것의 신호는 기지국에서 복합 수신된 신호로부터 재구성되고 감산된다. 도 3은 기지국 수신기(300)의 섹터 내에 4개의 이동 단말기들(301, 302, 303, 및 304)를 위한 서비스중인 기지국인 한 예시적인 기지국 수신기(300)에서 성공적인 간섭 소거 방식을 도시한다. 이동 단말기들(301, 302, 303, 및 304)로부터의 기지국 수신기(300)에서 수신된 전력은 각각 P_1, P_2, P_3 및 P_4이다. 게다가, 기지국 수신기(300)는 섹터 밖의 이동 단말기들로부터의 송신들에 의해 야기되는 셀 밖의 간섭(IOC)의 결과로서 복합 신호 전력을 수신한다. 섹터 내의 이동 단말기로부터의 특정 송신이 기지국 수신기에 의해 성공적으로 디코딩될 때, 송신은 기지국에서 복합 신호로부터 재구성되고 감산되고, 이 후 또 따른 수신된 신호가 남아있는 복합 신호로부터 복조, 디코딩, 재구성 및 감산된다. 이 과정은 남아있는 신호들 각각에 대해 반복된다. 유용하게도, 복조 및 디코딩 프로세스에서 나중에 디코딩되는 이동 단말기들로부터의 신호들은 순서대로 초기에 디코딩되는 이동 단말기들로부터의 송신들로부터의 간섭을 "보이지" 않는다. 도 3은 4개의 이동 단말기들(301 내지 304) 각각의 신호 대 잡음 비들(Snr_1-Snr_4)의 연속적인 계산을 도시한다. 이동 단말기(301) Snr_1로 시작하면 P_1/(P_2+P_3+P_4+IOC+N)과 같이 계산되는데, 여기서 N은 측정가능한 열 잡음이다. 각각으로부터의 기여는 기지국 수신기에서 수신된 복합 신호로부터 연속적으로 감산됨으로써, 최종 이동 단말기(304)에 대해서, (Snr_4)는 P_4/(IOC+N)과 같이 계산되도록 한다. 나중에 디코딩되는 이동 단말기들이 더 높은 신호-대-잡음비를 보이기 때문에, 이들은 더 높은 송신 레이트 및/또는 증가된 신뢰도 중 하나를 지원할 수 있다.
상술된 시나리오에서, 기지국 수신기가 활성 세트의 이 기지국 섹터를 갖는 모든 이동 단말기들의 송신들을 성공적으로 디코딩할 수 없다. 따라서, 기지국 수신기에 의해 수신되는 대부분의 셀 밖은 간섭은 제거될 수 없다. 따라서, 상술된 바와 같이, 스테이션(304)에 대한 신호-대-잡음 비는 여전히 셀 밖의 간섭(IOC)에 의해 제한된다.
전형적으로, 이동 단말기들이 따르는 전력 제어 룰은 (i) 활성 세트의 서비스중인 섹터로부터 전력 제어 명령들을 추종하거나 (ii) 오어-오브-더 다운들(or-of-the-downs)로서 공지된 룰을 추종함으로써, 이동 단말기는 활성 세트의 기지국들 중 임의 기지국이 다운 전력 제어 명령을 통해서 그렇게 하도록 명령하도록 하면 자신의 전력을 낮춘다. 오어-오브-더-다운들 전력 제어가 적어도 하나의 기지국에서 이동 단말기의 송신의 성공적인 수신을 보장하도록 하면서(아마도 이동 단말기로부터 최적의 업링크 접속을 갖는 단말기), 이동 단말기의 송신이 활성 세트의 모든 기지국들에서 성공적으로 디코딩가능하도록 적절한 신호-대-잡음비로 수신되지 않도록 보장한다. 따라서, 이 디코딩가능하지 않는 간섭은 연속적인 간섭 소거를 이용하는 시스템으로부터 용량 이득을 제한한다. 섹터 내의 이동 단말기들이 기지국 수신기에서 신호-대-잡음비들을 증가시키기 위하여 꾸준히 증가하는 전력들로 송신될 때 조차도(그러므로, 더 높은 데이터 레이트들을 성취), 인접 섹터들에 이들의 간섭은 비례적으로 증가함으로써, 이들 섹터들 내의 이동 단말기들에 의해 성취될 수 있는 레이트들을 제한한다. 반면, 인접 섹터들 내의 이동 단말기들로부터 의 간섭은 처음에 자신들의 전력을 증가시키는 상황하에서 섹터로 이동 단말기들에 대한 이득을 감소한다.
따라서, 기지국 수신기가 복합 수신된 신호로부터 셀 밖의 간섭을 재구성하고 감산하도록 함으로써 신호 대 잡음비가 모든 섹터 내 이동 단말기들에 대해 개선되도록 하는 방법론이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 이동 단말기로부터 수신된 성공적으로 디코딩된 데이터 뿐만 아니라 이 데이터의 송신 포맷(예를 들어, 성공적인 디코딩을 성취하는데 필요로 되는 송신들의 수 및 데이터를 송신하기 위하여 이동 단말기에 의해 사용되는 변조 및 코딩 방식)은 부적절한 신호 대 잡음 비로 인해 아마도 이 이동 단말기의 송신을 디코딩할 수 없는 활성 세트의 기지국들로 이동 단말기의 송신을 성공적으로 디코딩한 섹터 내의 기지국 수신기로부터 백홀(backhaul)(즉, 기지국들 간의 또는 기지국 제어기, 무선 네트워크 제어기 또는 이동 스위칭 센터와 같은 중앙 네트워크 엔티티 및 기지국들 간의 링크)을 통해서 중계된다. 이동 단말기의 송신을 성공적으로 디코딩하고 복조하는 중계 기지국으로부터 이 송신을 수신하는 기지국은 데이터를 재구성하고 이를 기지국에서 총 간섭으로부터 감산함으로써, 셀 내 처리를 위한 이 기지국에서 신호-대-잡음비를 증가시킨다. 이 전제는 데이터를 디코딩할 수 있는 기지국으로부터 백홀을 통해서 이와 같은 송신을 수신하는 이들 섹터들이 이동 단말기의 파이로트 신호를 적어도 추적할 수 있다는 것이다. 디코딩된 데이터 및 백홀을 통해서 수신되는 코딩 및 변조 방식에 관한 정보를 이용하면, 채널(즉, 시간 도메인 또는 주파수 도메인 채널 응답에서 다중경로 프로필)은 재추정되고 이동 단말기로부터 수신된 파형은 기지국에서 총 간섭으로부터 재구성되고 감산된다. 따라서, 이 기지국에서 여전히 성공적으로 디코딩되어야 하는 다른 이동 단말기들로부터의 송신은 더 높은 신호-대-잡음비와 이에 따른 성공적으로 디코딩될 확률을 증가시킬 것이다.
이 방법은 소정의 주파수 톤들의 세트를 통해서 단지 하나의 셀 내 송신을 허용하는 OFDMA 시스템 또는 성공적인 간섭 소거를 이용하는 상술된 시스템과 같은 하나 이상의 셀 내 이동 단말기들을 위한 신호 대 잡음 비를 셀 밖의 간섭이 제한하는 임의의 시스템에서 사용될 수 있다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 비제한적인 실시예들의 이하의 설명을 읽음으로써 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 활성 세트의 이동 단말기 및 서비스중인 기지국 및 서비스하고 있지 않는 기지국들의 종래 기술의 배열을 도시한 도면.
도 2는 기지국 잡음 상승 성분들을 도시한 도면.
도 3은 기지국 수신기의 섹터 내에서 4개의 이동 단말기들을 위한 서비스중인 기지국인 한 예시적인 기지국 수신기에서 종래 기술의 연속적인 간섭 소거 방식을 도시한 도면.
도 4는 이동 단말기의 활성 세트의 다른 기지국들에 백홀(backhaul)을 통해서 기지국이 정보를 전송하는 본 발명의 한 실시예에 따른 배열을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 한 실시예를 따른 서비스중인 기지국에서 이 단계들을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 한 실시예를 따른 서비스하지 않는 기지국에서 이 단계들을 도시한 순서도.
도 4는 이동 단말기(401)를 위한 활성 세트가 기지국들(402, 403, 및 404)을 포함하는 무선 통신 시스템(400)을 도시한다. 기지국(402)은 서비스중인 기지국이고 기지국들(403 및 404)은 서비스하지 않는 기지국들이다. 설명을 위하여, 서비스중인 기지국(402) 및 서비스하지 않는 기지국(403)은 동일한 무선 네트워크 제어기(radio network controller;RNC)/기지국 제어기(base station controller;BSC)(405)에 접속되고 서비스하지 않는 기지국(404)은 RNC/BSC(406)에 접속된다. RNC/BSC(405) 및 RNC/BSC(406)는 공통 패킷 데이터 스위칭 노드(packet data switching node;PDSN)/이동 스위칭 센터(mobile switching center;MSC)(408)에 접속된다.
본 발명의 한 실시예에서, 이동 단말기(401)에 의해 송신된 데이터가 서비스중인 기지국 (402)에 의해 성공적으로 디코딩될 때, 이 디코딩된 데이터 및 이 성공적으로 디코딩된 데이터의 송신 포맷은 이동 단말기(401)의 활성 세트에서 서비스하지 않는 기지국들(403 및 404)로 백홀을 통해서 전송된다. 특히, 변조 및 코딩 포맷, 그리고 데이터의 성공적인 디코딩을 성취하는데 필요로 되는 데이터의 송신들의 수는 디코딩된 데이터와 함께 이들 기지국들로 전송된다. 디코딩된 데이터 및 이 정보는 서비스중인 기지국(402)에 의해 RNC/BSC(405)를 통해서 서비스하지 않는 기지국(403)에 전송되고 RNC/BSC(405), PDSN/MSC(408) 및 RNC/BSC(406)를 통해서 기지국(404)로 전송된다. RNC/BSC(405)의 기능들이 기지국들(402 및 403)로 컬랩스(collapse)되면, 기지국(402)은 기지국(403)으로 직접 정보를 전송할 수 있다.
도 5는 도 4에서 기지국과 같은 서비스중인 기지국에서 수행되는 단계들을 도시한다. 단계(501)에서, 기지국이 통신중인 이동 단말기가 핸드오프 상태에 있는지의 여부가 결정된다. 따라서, 이동 단말기의 활성 세트가 단지 이 기지국이면, 이동 단말기는 핸드오프 상태에 있지 않는다. 활성 세트가 1보다 크면, 이동 단말기가 핸드오프중이고 활성 세트의 다른 기지국들은 이 이동 단말기로부터 송신들을 수신하여 디코딩하려고 시도한다. 핸드오프 중이라면, 단계(502)에서, 서비스중인 기지국은 디코딩된 데이터 패킷 및 송신 포맷을 백홀을 통해서 이 이동 단말기의 활성 세트의 모든 기지국들로 전송한다.
도 6은 도 4에서 기지국들(403 및 404)과 같은 서비스하지 않는 기지국에서 수행되는 단계들을 도시한다. 단계(601)에서, 디코딩된 데이터 및 또 다른 기지국으로부터 백홀상에 수신된 송신 포맷이 이 기지국이 활성 세트에 있지만 이 기지국이 서비스하지 않는 이동 단말기로부터 전송되는지의 여부가 결정된다. 그렇다면, 단계(602)에서, 서비스중인 기지국으로부터 백홀상에 수신된 디코딩된 데이터는 재인코딩(re-encoding)되고 재변조되고 다중경로 채널(또는 채널 주파수 응답)이 추정된다. 그 후, 이동 단말기로부터의 신호는 서비스하지 않는 기지국에서 수신되고 서비스하지 않는 기지국의 프론트 엔드 버퍼(front end buffer)에 저장되는 이 이 동 단말기의 복합 신호로부터 감산된다. 이 서비스하지 않는 기지국에서 이 셀 밖의 간섭을 제거함으로써, 셀 내 처리를 위한 이 기지국에서 신호 대 잡음 비는 증가된다. 특히, 이 기지국에서 아직 성공적으로 디코딩되어야 하는 다른 이동 단말기들로부터의 송신들은 더 높은 신호 대 잡음 비와 이에 따라서 성공적으로 디코딩되는 확률을 증가시킬 것이다.
상기 설명에서 이동 단말기로부터 데이터 송신을 성공적으로 디코딩하고 이동 단말기의 활성 세트에서 다른 서비스하지 않는 기지국들로 디코딩된 데이터 및 송신 포맷을 중계하는 것은 서비스중인 기지국이라고 가정되지만, 또한, 임의의 주어진 순간에서 서비스중인 기지국이 이동 단말기의 데이터 송신을 성공적으로 디코딩할 수 없고 활성 세트의 서비스하지 않는 기지국들 중 하나가 실제로 이 송신을 성공적으로 디코딩할 수 있다는 것이 실현되어야 한다. 이 경우에, 송신을 성공적으로 디코딩하는 서비스하지 않는 기지국은 서비스중인 기지국을 포함하여 활성 세트의 다른 기지국들로 디코딩된 데이터 및 이의 송신 포맷을 중계할 것이다.
상술된 바와 같이, 서술된 방법은 셀 밖의 간섭이 하나 이상의 셀내 이동 단말기들에 대한 신호 대 잡음 비를 제한하는 임의의 시스템에 사용될 수 있다. 이와 같은 시스템의 예들은 소정 주파수 톤들의 세트를 통해서 단지 하나의 셀 내 송신을 허용하는 OFDMA 시스템 또는 연속적인 간섭 소거를 사용하는 시스템을 포함한다.
상술된 실시예는 본 발명의 원리들을 예시한다.

Claims (10)

  1. 핸드오프중인 이동 단말기가 신호에서 데이터를 전송하는 기지국들의 활성 세트 내의 기지국에서의 방법에 있어서,
    상기 이동 단말기로부터 신호에서 수신된 성공적으로 디코딩된 데이터 및 백홀(backhaul) 네트워크를 통해서 상기 활성 세트 내의 나머지 기지국들에 상기 수신된 신호의 송신 포맷을 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국은 서비스중인 기지국이고, 상기 활성 세트 내의 나머지 기지국들은 서비스하지 않는 기지국들인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 포맷은 상기 수신된 신호의 변조 및 코딩 포맷을 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 송신 포맷은 상기 기지국이 상기 데이터를 성공적으로 디코딩할 때까지 필요로 되는 다수의 재송신들을 더 포함하는 방법.
  5. 핸드오프중인 이동 단말기가 통신하는 기지국들의 활성 세트 내에 있는 제 1 기지국에서의 방법에 있어서,
    상기 이동 단말기로부터 수신된 신호로부터 또 다른 기지국에 의해 성공적으 로 디코딩되는 데이터 및 상기 신호의 송신 포맷을 상기 다른 기지국으로부터 백홀 네트워크를 통해서 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 기지국은 서비스하지 않는 기지국인 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 성공적으로 디코딩된 데이터는 서비스중인 기지국으로부터 상기 백홀 네트워크를 통해서 상기 제 1 기지국에 의해 수신되는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 송신 포맷은 상기 신호의 변조 및 코딩 포맷을 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 송신 포맷은 상기 다른 기지국이 데이터를 성공적으로 디코딩할 때까지 필요로 되는 다수의 재송신들을 더 포함하는 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신된 송신 포맷 및 상기 다른 기지국으로부터 수신된 상기 데이터를 이용하여 상기 이동 단말기로부터 상기 신호를 재구성하는 단계; 및
    다른 이동 단말기들로부터 상기 제 1 기지국에서 수신되는 복합 신호로부터 상기 재구성된 신호를 감산하는 단계를 더 포함하는 방법.
KR1020087025700A 2006-04-21 2007-04-17 디코딩된 데이터 및 포맷들의 백홀 송신을 이용하여 무선 셀룰러 시스템에서 셀 밖의 간섭의 영향들을 제어하는 방법 KR20090006106A (ko)

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