KR20090084879A - 무선 통신 네트워크를 위한 통신 방법, 기지국, 및 사용자 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각의 기지국들(3)에 의해 서비스되는 다수의 셀들(2.1, 2.2, 2.3)을 포함하는 무선 통신 네트워크(1)에서 통신하기 위한 방법을 포함한다. 상기 제안된 방법에 따라, 다음의 단계들: 상기 통신에 할당된 주파수 대역폭 및 시간 간격 중 적어도 하나를 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계; 제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 1 부분을 이용하는 단계; 및 제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 2 부분을 이용하는 단계가 수행된다.

무선 통신 네트워크, 기지국, 셀, 시간 간격, 주파수 대역폭

Description

무선 통신 네트워크를 위한 통신 방법, 기지국, 및 사용자 단말기{Communication method, base station, and user terminal for a wireless communication network}

본 발명은, 각각의 기지국들에 의해 서비스되는 다수의 셀들을 포함하는 무선 통신 네트워크에서 통신하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상술된 무선 통신 네트워크에서 이용하기 위한 기지국 및 사용자 단말기에 관한 것이다.

최신의 무선 셀룰러 통신 시스템들에서, 주파수(주파수 도메인 변조의 경우) 또는 시간(시간 도메인 변조) 중 어느 하나에 관하여 다수의 재이용 방식들(reuse schemes)이 공지되어 있다. 예를 들어, 재사용-1 방식에 따라, 상이한 신호들은 본질적으로 동일한 주파수를 이용하여 상이한 네트워크 셀들 또는 셀 영역들/섹터들로 송신된다. 그러한 접근법은 오히려 복잡하고, 간섭 문제들로 인해 성능이 제한되는 어려움을 겪는다. 또한, 공지된 무선 통신 시스템들은 상기 성능 문제를 회피하기 위해 더 높은 순위의 재이용 방식(higher order reuse scheme), 즉, 재이용-3 방식을 채용한다. 예를 들어, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)은 TDD(Time Division Duplex) 재이용-3 방식을 채용한다. 그러나, 그러한 더 높은 순위 재이용 방식들은 일반적으로 스펙트럼 효율(spectral efficiency)이 제한되게 된다.

본 발명의 목적은 스펙트럼 및/또는 시간 효율에 관하여 무선 셀룰러 통신 네트워크의 개선된 성능을 가능하게 하는 상기 규정된 유형의 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은, 또한 본 발명의 접근법을 실행에 옮기기 위해 상술된 유형의 통신 네트워크에서 이용될 수 있는 기지국 및 사용자 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 특징에 따라, 상기 규정된 유형의 방법을 제공함으로써 상기 목적이 달성된다. 상기 방법은:

통신에 할당된 주파수 대역폭 및 시간 간격 중 적어도 하나를 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계;

제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 1 부분을 이용하는 단계; 및

제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 2 부분을 이용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 2 특징에 따라, 상기 규정된 유형의 기지국을 제공함으로써 상기 목적이 달성된다. 상기 기지국은:

통신을 위해 할당된 주파수 대역폭 및 시간 간격 중 적어도 하나를 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 수단;

제 1 재이용 방식에 따라 상기 제 1 부분을 이용하여 제 1 다수의 사용자 단말기들과 통신하는 수단;

제 2 재이용 방식에 따라 상기 제 2 부분을 이용하여 제 2 다수의 사용자 단말기들과 통신하는 수단을 포함한다.

본 발명의 제 3 특징에 따라, 상기 규정된 유형의 사용자 단말기를 제공함으로써 상기 목적이 달성되며, 상기 사용자 단말기는 통신 신호들을 미리 규정된 대역폭을 통해 송신 및 수신하는 수단을 포함하고, 상기 통신에 할당된 대역폭 및/또는 시간 간격은 적어도 두 개의 부분들로 분할되고, 상기 두 개의 부분들 중 제 1 부분은 제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 이용되고, 상기 두 개의 부분들 중 제 2 부분은 제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 이용된다.

이러한 방법에서, 본 발명은 개선된 커버리지 성능들을 달성한다. 예를 들어, 커버리지(coverage)의 상당한 부분이 낮은 신호-대-잡음 비(SNR)를 갖는다면, 상기 부분은 더 높은 순위의 재이용 방식에 의해 커버될 수 있는 반면에, 상기 커버리지의 다른 부분들은 더 낮은 순위의 재이용 방식을 채용한다. 이하에서, 이것은 또한 "듀얼 재이용 방식"으로서 지칭될 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 네트워크 셀들의 임계적인 에지들(주변)에서 성능을 개선하기 위한 표준 WiMAX의 경우에서와 같이, 상기 제 1 재이용 방식은 재이용-1 방식이고, 상기 제 2 재이용 방식은 재이용-3 방식이다.

상기에 이미 제안된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 후자는 상기 제 1 재이용 방식, 즉 재이용-1을 이용하여 주어진 셀의 제 1 영역 또는 섹터를 커버하고, 상기 제 2 재이용 방식, 즉 재이용-3을 이용하여 주어진 셀의 제 2 영역 또는 섹터를 커버하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 상기 제 1 영역은 셀 중심으로 식별될 수 있고, 상기 제 2 영역은 셀 에지들 또는 주변으로 식별될 수 있다. 이러한 방법에서, 특히 임계적인 셀 에지들에서 간섭 효과가 감소되고, 증가된 전력 또는 다른 수단은 통신 목적들을 위해 이용되어야 한다.

바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 셀 영역들 또는 섹터들은 트래픽, 모양 및 크기에 관하여 고정되지 않고 변동될 수 있다. 이러한 관계 및 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 후자는 적어도 하나의 송신 관련 특징 및 특히 신호-대-간섭 플러스 잡음 비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR) 또는 캐리어-대-간섭 비(C/I:carrier-to-interference ratio)에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 부분들 사이의 사용자 단말기의 핸드오버를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 특징은 사용자 단말기에 의해 결정된다. 즉, 상기 통신을 위해 할당된 주파수 대역폭 또는 시간 간격의 하나의 부분과 상기 주파수 대역폭 또는 시간 간격의 또 다른 부분 간의 핸드오버는 사용자 단말기에 의해 수행된 측정들의 세트에 의해 관리된다. 지리학적으로 말해서, 상기 부분들이 셀 영역들 또는 섹터들의 형태로 구현되기 때문에, 이것은 모양 및 크기에 관련하여 고정되지 않고 변동 가능한 제 1 및 제 2 셀 영역들 또는 섹터들로 효과적으로 이르게 한다.

본 발명에 따른 사용자 단말기의 대응하는 실시예에서, 후자는 상기 제 1 및 제 2 부분들 간의 핸드오버를 결정하기 위해 적어도 하나의 각각의 송신-관련 특징을 결정하는 수단을 더 포함한다.

개선된 스펙트럼 효율을 위한 효율적인 방송 기능을 부가하기 위해, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 후자는 다수의 사용자 단말기들로 방송 송신을 위해 대역폭의 제 3 부분을 이용하는 단계를 포함한다. 주파수 × 시간 리소스의 이러한 부분은 동일한 신호(SFN-single frequency network)를 송신하기 위해 모든 셀들 또는 섹터들에 의해 동기적으로 이용된다. 또한, 이러한 방송-전용 송신, 즉, 동기화된 송신은 셀 주변에서 간섭들의 문제를 잘 처리할 수 있다. 본 발명은 주어진 리소스를 다수의 '빌딩 블록들'을 포함할 수 있는 다수의 독립적인 부분들(예를 들어, 세 개의 부분들)로 분할하는 것을 제안한다. 예를 들어, 순수한 주파수 도메인에서, 이용 가능한 대역폭은 5 개의 대역들로 분할될 수 있고, 하나의 부분(예를 들어, 하나의 주파수 대역을 포함)은 제 1 재이용 방식(즉, 재이용-1)에 따른 포인트-대-포인트 통신에서 이용되고, 다른 부분(예를 들어, 세 개의 다른 주파수 대역들을 포함)은 또 다른 재이용 방식(즉, 재이용-3)에 따른 포인트-대-포인트 통신에서 이용되고, 나머지 부분(즉, 5 번째 주파수 대역)은 단일 주파수 네트워크 방송에서 이용된다.

충분한 주파수 대역들이 이용 가능하면, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 방송 송신에서 이용되는 상기 제 3 부분은 상이하고, 예를 들면, 상기 제 1 및 제 2 부분들로부터 스펙트럼에서 별개이다. 다시 말해서, 상기 주어진 예를 참조하여, 단일 주파수 네트워크 방송은 이용 가능한 대역폭의 상기 제 3 부분을 구성하는 상기 하나의 주파수 상에서 일어난다. 그러나, 이용 가능한 주파수 대역들의 수가 제한되면, 예를 들어, 최신의 WiMAX 라이센스들의 경우에서와 같이, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에 따라, 상기 제 3 부분(또는 5 번째 주파수 대역)은 상기 제 1 및 제 2 부분들 중 적어도 하나와 적어도 부분적으로 오버랩할 수 있다(즉, 그의 스펙트럼 위치에 관하여).

사용자 단말기들을 위한 단일 캐리어 복조 기능을 유지하기 위해, 즉, 사용자 단말기들을 간단하고 저비용으로 유지하기 위해, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예는, 대역폭의 상기 제 3 부분을 적어도 제 1 및 제 2 시간 간격으로 분할하고, 페이징 및 상호 작용 통신을 위한 상기 제 1 시간 간격 및 방송 송신을 위한 제 2 시간 간격을 이용하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서, 일부 통신은 여전히 가능하고, 방송된 송신을 수신할 때 호를 수신하는 것이 가능하다. 이러한 관계에서, 사용자 단말기의 어떠한 2 개의 캐리어 기능은 요구되지 않는다. 특히, 이러한 접근법을 이용함으로써 일부 음성 트래픽은 쉽게 처리될 수 있다. 큰 트래픽(예를 들어, 데이터)에서, 상이한 채널들 또는 주파수 대역들 간의 주파수 호핑이 수행될 수 있다.

본 발명의 듀얼 재이용 방식은;

- 주파수 및 시간 중 하나에 관하여 상기 제 1 시간 간격을 적어도 제 1 서브-부분 및 제 2 서브-부분으로 분할하고;

- 제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 1 서브-부분을 이용하고;

- 제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 2 서브-부분을 이용함으로써, 또한 이용 가능한 대역폭의 상기 제 3 부분, 즉, 방송 송신을 위한 부분에 더 작은 스케일로 적용될 수 있다.

이러한 방법에서, 본 발명에 따른 듀얼 재이용 방식은 즉, 방송 송신에 관련하여 더 작은 스케일로 효과적으로 감소된다.

본 발명의 또 다른 이점들 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조하여 단지 예의 방법으로 주어진 바람직한 실시예들의 다음의 설명으로부터 얻을 수 있다. 상기 및 하기에 언급된 특징들은 개별적으로 또는 결합하여 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 상술된 실시예들은 소모적인 나열이 아니며 본 발명의 기초가 되는 일반적인 개념에 관하여 예들로서 고려된다.

도 1은 본 발명에 따른 다음의 방법을 따라 동작되는 무선 셀룰러 통신 네트워크의 간략도.

도 2a는 주파수 도메인 변조의 경우에서 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예를 예시하는 간략도.

도 2b는 시간 도메인 변조의 경우에서 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시예를 예시한 간략도.

도 3은 부가적인 방송 기능의 경우에서 본 발명의 실시예를 예시한 간략도.

도 4는 공통 캐리어 상에서 방송 및 상호 작용 통신 기능을 포함하는 본 발명의 실시예를 예시한 간략도.

도 5a, 5b는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예를 예시한 간략도들.

도 6은 이용 가능한 캐리어들의 수가 제한되는 경우에서 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 예시한 간략도.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 예시한 타이밍도.

도 8은 본 발명에 따른 기지국의 실시예의 간략한 블록도.

도 9는 본 발명에 따른 사용자 단말기의 실시예의 간략한 블록도.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 따라 동작되는 무선 셀룰러 통신 네트워크의 간략도를 도시한다. 무선 통신 네트워크(1)는 각각의 기지국들(3)에 의해 서비스되는 다수의 셀들(2.1, 2.2, 2.3,...)을 포함한다. 도 1의 예시적인 실시예들에서, 하나의 기지국(3)은 복수의 인접 셀들(2.1 내지 2.3)을 서비스한다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로 한정되지 않는다. 특히, 각각의 라디오 셀(2.1 내지 2.3)은 그 자신의 기지국에 의해 서비스될 수 있다. 또한, 이러한 두 개의 기본 구성들의 조합들이 마찬가지로 실현될 수 있다.

또한, 도 1의 셀들(2.1 내지 2.3)은 그와 연관된 기지국(3)과 함께 단일 네트워크 셀을 구성하는 것으로 고려될 수 있다. 그러나, 상세한 설명에 걸쳐, 상기 규정된 제 1 명칭은 무선 셀룰러 통신 네트워크(1)를 기술하는데 이용된다.

다수의 (모바일) 사용자 단말기들(4.1, 4.2, 4.3)은 무선 통신 네트워크(1) 내에 위치되며, 통신 목적들을 위해 무선 통신 네트워크(1)의 리소스들을 이용한다.

본 발명에 따라, 무선 셀룰러 통신 네트워크(1)의 성능을 증가시키기 위해 듀얼 주파수 재이용 방식이 채용된다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 네트워크 셀(2.1 내지 2.3)의 중심에 본질적으로 위치된 영역은 주파수 및/또는 시간에 관련하여 제 1 재이용 방식, 특히, 네트워크 셀(2.3)의 경우에 사용자 단말 기, 예를 들어, 사용자 단말기(4.3)와 통신하기 위해 재이용-1 방식에 따라 동작된다. 도 1의 간략도에서, 이러한 영역들은 참조 번호들(2.1a, 2.2a 및 2.3a) 각각에 의해 라벨링된다.

이러한 관계에서, 재이용-1은 동일한 주파수(또는 주파수 범위, 즉, 캐리어) 또는 타임 슬롯이 영역들(2.1a 내지 2.3a) 내의 통신을 위해 이용된다는 것을 의미한다. 동일한 통신 주파수(주파수 재이용-1) 또는 타임 슬롯을 이용한다는 것은 반드시 상기 영역들(2.1a 내지 2.3a) 모두에서 동일한 신호를 이용한다는 것을 의미하지는 않는다. 사실상, 재이용-1은 단일 통신 주파수(주파수 범위) 또는 타임 슬롯을 채용하면서 상이한 영역 내에서는 상이한 신호들을 이용한다는 것을 의미한다.

하기에 설명되는 바와 같이, 상기 재이용-1 영역들(2.1a 내지 2.3a)의 모양 및 크기는 시간에 관련하여 고정될 필요가 없으며, 네트워크 셀들(2.1 내지 2.3) 내부의 통신 상태들에 따라 변동할 수 있다.

재이용-1은 더 낮은 가능한 송신 전력들로 인해 네트워크 셀(2.1 내지 2.3)의 중심 부분 내에서 이용되는 것이 바람직하며, 따라서, 간섭 효과들을 제한한다.

도 1의 예시로부터 알 수 있는 바와 같이, 상이한 재이용 방식은 네트워크 셀들(2.1 내지 2.3)의 주변 영역들(2.1b, 2.2b, 2.3b)과 각각 관련하여 채용된다. 도 1에서, 이것은 상이한 해칭들(hatchings)에 의해 예시된다. 이러한 특정 실시예에서, 시간/주파수 재이용-3 방식은 네트워크 셀들(2.1 내지 2.3)의 주변 영역들(2.1b 내지 2.3b)에서 채용된다. 다시 말해서, 상기 네트워크 셀들(2.1 내지 2.3) 각각은, 네트워크 셀들(2.1 내지 2.3) 중 임의의 다른 하나의 주변 영역에서 통신 목적들을 위해 이용되는 주파수 또는 타임 슬롯과 상이한 각각의 주변 영역(2.1b, 2.2b, 2.3b)에서 주파수(주파수 범위; 캐리어) 또는 타임 슬롯을 이용한다. 주어진 네트워크 셀의 주변 영역은 통신 목적들을 위해 개선된 전력을 요구하기 때문에, 이러한 접근법은 간섭 효과들을 효과적으로 제한한다.

재이용-1 영역들(2.1a 내지 2.3a)과 재이용-3 영역들(2.1b 내지 2.3b) 간의 사용자 단말기(4.1 내지 4.3)의 핸드오버는 각각의 사용자 단말기(4.1 내지 4.3)에 의해 수행되는 신호-대-간섭 플러스 잡음 비(SINR) 또는 캐리어-대-간섭(C/I) 측정들에 의해 관리될 수 있다. 이러한 측면은 좀 더 상세하게 설명될 것이며, 도 1에서 상이한 영역들(2.1a 내지 2.3a; 2.1b 내지 2.3b)의 모양 및/또는 크기를 변동하게 한다.

본 발명에 따라, 본 발명의 듀얼 재이용 방식에 대한 예로서 공동 재이용-1/재이용-3은 주파수 도메인(도 2a 참조) 또는 시간 도메인(도 2b 참조) 중 어느 하나에서 실현될 수 있다. 그러나, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명은 두 개의 상이한 재이용 방식들을 갖는 실시예들로 제한되지 않는다.

도 2a는 주파수 도메인 변조의 경우에서 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예를 예시하는 간략도를 도시한다. 도 2a에서, 주파수는 f로 표기된다. 도 1의 간략도에 따라 해칭들이 이용된다. 도 2a를 참조하여, 통신을 위해 할당된 주파수 대역폭(FB)은 제 1 부분(F1) 및 제 2 부분(F3)으로 분할되고, 상기 제 1 부분(F1)은 도 1의 중심 영역들(2.1a 내지 2.3a)에서 예를 들어, 주파수 재이용-1 방식에 따른 통 신을 위해 이용되고, 제 2 부분(F3)은 도 1의 주변 영역들(2.1b 내지 2.3b)에서 예를 들어, 주파수 재이용-3 방식에 따라 이용된다. 도 2a에서 개별적인 (해칭된) 블록들(C1-C4)은 상기한 주파수 범위들 또는 캐리어들을 표기한다.

도 1을 다시 참조하여, 이것은 공통 주파수가 중심 영역들(2.1a 내지 2.3a)에서 이용되는 반면에, 상이한 주파수들이 주변 영역들(2.1b 내지 2.3b)에서 이용된다는 것을 의미한다. 상기 모든 주파수들 상의 통신은 동일한 시간에 일어날 수 있다.

도 2b는 시간 도메인 변조의 경우에서 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시예를 예시하는 간략도를 도시한다. 도 2b에서 시간은 t로 표기된다. 도 2b의 간략도로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 통신에 할당된 시간 간격(TI)은 제 1 부분(T1) 및 제 2 부분(T2)으로 분할된다. 도 1에서 이용된 해칭들에 대응하는, 도 2b에서 상이한 해칭들에 의해 표시되는 바와 같이, 상기 제 1 부분(T1)은 도 1의 통신 네트워크(1)의 중심 영역들(2.1a 내지 2.3a) 내에서 상기 제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 이용되고, 상기 제 2 부분(T3)은 통신 네트워크(1)의 주변 영역들(2.1b 내지 2.3b) 내에서 상기 제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 이용된다. 다시 말해서, 상기 제 1 부분(T1)을 구성하는 제 1 (공동) 타임 슬롯(S1) 동안, 통신이 중심 영역들(2.1a 내지 2.3a) 내에서 가능하고, 상기 제 2 부분(T3)을 구성하는 나중의 연속하는 타임 슬롯들(S2-S4) 동안, 통신은 통신 네트워크(1)의 각각의 주변 영역들(2.1b 내지 2.3b) 내에서 가능하다.

지금까지 상술된 바와 같이, 모든 캐리어들(C1-C4)(도 2a의 경우에서) 및 모 든 타임 슬롯들(S1-S4)(도 2b의 경우에서)은 고전적인, 즉, 상호 작용 및 양방향 동작에서 이용된다.

방송 기능, 즉, 통신 네트워크의 상이한 지점들 또는 영역들에서 공통 신호의 동기적 이용을 부가하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시예들이 적용될 수 있다.

도 3은 부가적인 방송 기능의 경우에서 본 발명의 방법의 실시예를 예시하는 간략도를 도시한다. 도 3은 도 2a에 따른 주파수 도메인 변조의 확장을 예시하고, 이용 가능한 주파수 대역폭(FB)은 5 개의 부분들(주파수 범위 또는 캐리어들)(C0-C4)로 분할된다. 도 3에서 채용된 해칭들로부터 이해되고, 이전과 같이 스펙트럼의 제 1 부분(F1)은 재이용-1 통신을 위해 이용되고, 스펙트럼의 제 2 부분(F3)은 재이용-3 통신을 위해 이용된다. 캐리어(C0)를 포함하고 상기 제 1 및 제 2 부분들(F1 및 F3)과 스펙트럼에서 별개인 스펙트럼의 제 3 부분(F0)은 방송 송신, 즉, 동일한 신호를 동기 방식으로 통신 네트워크의 상이한 지점들 또는 영역들에서 송신하기 위해 이용된다. 이러한 특징은 또한 단일 주파수 네트워크(SFN)로 지칭된다. 방송 기능은 상이한 기지국들, 예를 들어 도 1의 기지국(3)의 정확한 동기화를 요구한다. GPS(Global Positioning System), 갈릴레오 신호들 또는 적절한 프로토콜을 갖는 백하울 신호들(backhauling signals)이 이러한 목적으로 이용될 수 있다.

도 6을 참조하여 이후 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 스펙트럼의 상기 제 3 부분(F0)은 상기 제 1 및 제 2 부분들(F1 및 F3)과 스펙트럼에서 별개일 필요는 없지만, 상기 제 1 및 제 2 부분들 중 적어도 하나와 적어도 부분적 으로 오버랩할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 방송 기능을 제공하는 것은, 일반적으로 표준 재이용-3 시스템들, 예를 들어 WiMAX, 및 셀룰러 시스템들의 공통적인 단점을 회피하고, 오디오 및 비디오 플럭스들의 방송은 전력 및 대역폭에 대하여 불충분한 것으로 나타난다. 예를 들어, TV 프로그램이 재이용-3으로 방송되면, 콘텐츠가 각각의 재이용-3 영역 또는 섹터(또한 도 1 참조)에서 중계되어야만 하기 때문에, 이는 상당한 양의 라디오 리소스들을 이용하고, 따라서, 대역폭 비효율의 원인이 된다. 또한, 상기 프로그램은 셀 주변에서 간섭 효과들로 인해 많은 양의 전력으로 송신되어야 한다.

이러한 방법에서, 도 3의 실시예는 모든 셀 영역들 및 기지국들에 대해 이용 가능한 스펙트럼의 특정 부분(F0)에 대해 동기화된 송신을 포함한다. 상기 스펙트럼의 이러한 부분 및 대응하는 송신 (방송) 시간에 대해, 통신 네트워크(1)(도 1 참조) 내의 사용자 단말기들(4.1 내지 4.3)은 모든 기지국들, 예를 들어, 기지국(3)의 송신들을 조합한다(소위, 매크로 다이버서티(macro diversity)라 불림). 이러한 접근법은 다양한 셀 영역들 또는 섹터들 사이에서 간섭을 효과적으로 억제한다.

도 3은 오직 주파수 도메인 변조 경우에 대해 방송 기능의 부가를 예시하지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 도 2b에 도시된 시간 도메인 변조 경우에 대해서도 유사한 접근법이 가능하다는 것을 주의하라.

도 3의 실시예가 갖는 문제는, 이러한 주파수 재이용 방식 하에서 동작하는 사용자 단말기가 방송 정보 및 양방향 상호 작용 통신(예를 들어, 전화 호)을 동시에 수신하기 위해 두 개의 캐리어 기능(듀얼 주파수 복조 기능)을 요구할 것이라는 사실이다. 이것은 오히려 사용자 단말기들이 값비싸게 하며, 따라서, 도 3에 도시된 접근법의 실제 관련성을 제한할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 시간 차원(time dimension)이 방송 캐리어들, 예를 들어, 도 3의 캐리어(C0)에 도입된다. 이것은 도 4에 간략하게 예시된다.

도 4는 공통 캐리어 상의 방송 및 상호 작용 통신 기능을 포함하는 본 발명의 방법의 실시예를 예시한 간략도를 도시한다. 도 4에서, 동일하거나 유사한 요소들을 표기하기 위해 도 3에서와 같이 동일한 참조 번호가 이용된다. 도 3의 접근법에 부가하여, 도 4의 실시예에 따라, 방송 캐리어(C0)는 시간(t)에 관하여 두 개의 시간 간격들(TI1, TI2)로 분할된다. 다시 말해서, 시간 차원이 방송 캐리어(C0)에 도입된다. 방송 캐리어(C0)의 제 1 (초기) 시간 간격(TI1) 동안, 사용자 단말기들의 페이징 및 상호 작용 (양방향) 통신들이 이루어지고, 제 2 (후기) 시간 간격(TI2) 동안, 상술된 바와 같이 정보의 동기화된 방송이 이루어진다. 페이징 및 상호 작용 통신들뿐만 아니라 방송이 동일한 캐리어(C0) 상에서 구현되고, 따라서, 상술된 두 개의 캐리어 기능 문제점을 극복한다는 것을 유의하라.

도 1의 무선 셀룰러 통신 네트워크(1)의 성능을 더 개선하기 위해, 본 발명에 따른 다른 실시예들은, 방송 캐리어(C0)(도 4 비교)의 시간 간격(TI1)과 관련하여 더 작은 스케일 상에서 첨부된 도 1을 참조하여 이미 상술된 공동 재이용-1/재 이용-3 방식을 부가적으로 이용하는 것을 제안한다. 이러한 특징은 첨부된 도 5a 및 도 5b에 예시된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예를 예시하는 간략도를 도시한다. 도 5a는 도 4를 참조하여 상술된 바와 같이 시간 간격들(TI1 및 TI2)을 갖는 방송 캐리어(C0)를 도시한다. 도 5a의 실시예에 따라, 시간 간격(TI1)은 주파수에 관련하여 세분화되며, 즉, 제 1 서브-부분(F1') 및 제 2 서브-부분(F3')으로 분할되고, 상기 서브-부분들은 일반적으로 도 2a, 도 3 및 도 4에 도시된 제 1 및 제 2 부분들(F1, F3)에 각각 대응한다. 상기 제 1 서브-부분(F1')은 캐리어(C1')를 포함하고, 제 2 서브-부분(F3')은 캐리어들(C2'-C4')을 포함한다. 다시 말해서, 방송 캐리어(C0)의 시간 간격(TI1), 즉, 페이징 및 상호 작용 통신들에서 이용되는 시간 간격은, 첨부된 도 1 및 도 2a를 참조하여 원칙적으로 상술된 바와 같은 공동 재이용-1/재이용-3 주파수 방식을 이용한다.

도 5b에 따라, 도 2b의 실시예와 유사하게, 방송 캐리어(C0)의 시간 간격(TI1)을 더 세분화하기 위해 시간-기반 공동 재이용-1/재이용-3 방식이 채용되었다. 이러한 방법에서, 방송 캐리어(C0)의 시간 간격(TI1), 즉, 페이징 및 상호 작용 통신들에서 이용되는 시간 간격은 제 1 서브-부분(T1') 및 제 2 서브-부분(T3')으로 세분화되고, 첨부된 도 1 및 도 2b를 참조하여 원칙적으로 설명된 바와 같이, 상기 제 1 서브-부분(T1')은 재이용-1 동작에 대해 타임 슬롯(S1')을 포함하고, 상기 제 2 서브-부분(T3')은 재이용-3 동작에 대해 타임 슬롯들(S2'-S4')을 포함한다.

도 3 내지 도 5b의 실시예들은 이용 가능한 스펙트럼 대역폭을 5 개의 상이한 주파수 대역들(캐리어)로 분할하는 것에 의지한다. 그러나, 모든 이용 가능한 스펙트럼 할당들이 그러한 접근법을 지지하는 것은 아니다. 예를 들어, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)은 단지 4 개의 대역들을 갖고 있어서, 도 3 내지 도 5b에서와 같이 5 개의 대역들을 이용하는 것이 쉽게 가능하지 않다. 첨부된 도 6은, 제한된 수의 이용 가능한 주파수 대역들의 상술된 문제를 상세하게 해결하는 본 발명에 따른 실시예를 도시한다.

도 6은 이용 가능한 캐리어들의 수가 제한되는 경우에서 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 예시한 간략도를 도시한다. 도 6은 예시적인 경우의 WiMAX를 예시하고, WiMAX는 단지 4 개의 주파수 대역들 또는 캐리어들(C1-C4)을 제공한다. 상호 작용 변조 및 방송을 구현하기 위해, 송신 T × 시간 × 주파수 동안에 본 발명에 따른 솔루션이 적용된다. 도 6에서, 상이한 시간/주파수 슬롯들의 해칭들이 도 1 내지 도 5b에서 이미 기재된 것과 관련되어 이용되는 것에 대응한다는 것을 유의하라. 도 6 (Tx부분)에 도시된 바와 같이, 상호 작용을 위해 4 개의 t×f 슬롯들(SI1-SI4)이 존재하고, 상기 슬롯들은 본 발명의 실시예들에 따라 공동 재이용-1/재이용-3 방식을 채용한다. 이러한 방법은, 제안된 공동 재이용-1/재이용-3 방식의 이러한 관계에서 주파수 대역폭 및 시간 간격 모두의 조합된 분할을 예시한다.

또한, 상술된 시간 간격(TI2)과 동등한 각각의 방송 슬롯(BS1, BS2)과 연관하여 도 6에 도시된 바와 같이, 도 5a 및 5b를 참조하여 상술된 바와 같이 페이징 및 음성 통신들을 위해 4 개의 t×f 슬롯들(시간 간격들 TI1, TI1' 내의)이 제공된다. 상기 페이징 및 음성 통신 슬롯들은 각각의 방송 슬롯들(BS1, BS2)(즉, 시간 간격들 TI1, TI2')로서 동일한 캐리어, 즉, 캐리어들(C1 및 C2) 상으로 각각 제공된다. 도 6에서, 페이징 및 음성 통신들을 위한 상기 4 개의 t×f 슬롯들은 그들 각각의 주파수들(C1a-C1d 및 C2a-C2d)에 의해 각각 표기된다. 상기 주파수들(C1a-C1d 및 C2a-C2d) 각각은 첨부된 도 1 및 도 2a를 참조하여 상술된 바와 같이 동일한 공동 재이용-1/재이용-3 패턴을 따른다.

도 6의 예시로부터 알 수 있는 바와 같이, 사용자 단말기의 동시 두 개의 캐리어 기능이 요구되지 않는다. 다시 말해서, 단일 캐리어 복조는 주어진 사용자 단말기에 대해 계속된다. 예를 들어, 방송 송신으로 또는 방송 송신으로부터 체제들을 변경하기 위해, 간단한 캐리어 변화가 수행된다. 주어진 단말기가 더 많은 양의 데이터에 대해 계속된 방송 또는 양방향 통신을 요구하면, 동일한 기술(예를 들어, 채널 또는 주파수 호핑의 형태로)이 채용될 수 있다.

도 6의 하단 부분으로부터 알 수 있는 바와 같이, 수신(Rx) 동안, 본 발명의 실시예에 따른 일반적인 공동 재이용-1/재이용-3 방식이 채용된다.

첨부된 도 5b를 참조하여 상술된 바와 같이, 도 6에 도시된 페이징 및 음성 통신들을 위한 상기 t×f 슬롯들이 대안적으로 단일 공동 캐리어 주파수를 이용하여 연속하는 타임 슬롯들의 형태로 고안될 수 있다는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

첨부된 도 6에 의해 제공된 예시는, 방송 송신을 위한 상기 제 3 부분 이용 (도 3 참조)은 상기 제 1 및 제 2 부분들과 분리될 필요가 없다는 것을 말하는 것과 같으며, 상기 제 1 및 제 2 부분들은 본 발명의 실시예들에 따라 공동 재이용-1/재이용-3 방식 내에서 이용된다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 제 3 부분은 또한 상기 제 1 및 제 2 부분들 중 적어도 하나와 적어도 부분적으로 오버랩할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 예시하는 타이밍도를 도시한다. 도 7은, 각각의 재이용 영역들의 시간-변동 모양들 및 크기들을 차례로 일으킬 수 있는 사용자 단말기들에 대한 재이용-1과 재이용-3 영역들 간의 핸드오버들의 특징을 예시하도록 의도된다.

본 발명에 따른 방법은 단계(S100)에서 시작한다. 후속 단계(S102)에서, 주어진 사용자 단말기와의 통신은 재이용-1 방식 또는 재이용-3 방식에 따라, 예를 들어 상기 주어진 사용자 단말기의 위치에 의존하여 수행된다. 도 1의 예시를 다시 참조하여, 예시적인 사용자 단말기(4.1)는 초기에 네트워크 셀(2.1)의 주변 영역(2.1b)에 위치할 수 있어서, 예의 방법에 의해 상기 사용자 단말기(4.1)와의 통신이 처음으로 캐리어(C3)(재이용-3, 도 2a 참조) 상에서 일어난다.

후속 단계(S104)에서, 사용자 단말기(4.1)는 그의 현재 위치에서 통신과 연관된 SNR 또는 C/I를 측정한다. 후속 단계(S106)에서, 상기 측정된 SNR 또는 C/I가 대응하는 문턱값 이상인지 여부가 결정된다. 본 예시적인 경우에서, 사용자 단말기(4.1)에 의해 측정된 C/I가 상기 문턱값 이상이면, 즉, 단계(106)에서의 질문이 긍정적으로(y; 낮은 간섭) 응답되면, 그후, 상술된 바와 같이, 사용자 단말기(4.1) 는 재이용-1 방식을 이용하여 캐리어(C1) 상의 통신을 위해 네트워크 셀(2.1)의 중심 영역(2.1a)으로 핸드오버된다(단계 S108). 그 후에, 단계(S110)에서, 상기 사용자 단말기(4.1)와의 통신은 본 예의 경우에서 또 다른 재이용 방식, 즉, 재이용-1을 이용하여 계속된다. 그후, 본 발명의 방법은 상술된 바와 같이 단계(S104)로 귀환한다.

단계(S106)에서 질문이 부정적으로(n) 응답되면, 즉, 측정된 값이 상기 문턱값 이상이 아니면, 상기 방법은 단계(S102)로 계속된다. 이는, 재이용 방식에서 어떠한 변화도 없는 것과 같다.

도 2a의 실시예를 다시 참조하여, 도 7에 의해 예시된 방법은, 두 개의 상이한 캐리어들, 즉, 캐리어(C1) 및 문제의 네트워크 셀에 대해 재이용-3 방식에 따라 이용된 각각의 캐리어(즉, 본 예의 경우에서 캐리어(C3)) 상에서 SINR 또는 C/I를 측정한다는 것을 수반한다.

도 2b의 실시예를 다시 참조하여, 도 7에 의해 예시된 방법은, 단일 주파수에서 하지만 상이한 시간에서, 즉, 본 예의 경우에서 타임 슬롯들(S1 및 S3) 동안에 상기 SINR 또는 C/I를 측정하는 것을 수반한다.

도 1의 사용자 단말기(4.1)가 상기 문턱값 이상의 C/I 값을 측정하면, 그후 단계(S108)를 수행함으로써 네트워크 셀(2.1)의 중심 영역(2.1a)은 사용자 단말기(4.1)의 현재 위치를 포함하기 위해 효과적으로 확대된다(모양 및/또는 크기에서의 변화).

도 8은 본 발명에 따른 기지국의 실시예의 간략한 블록도를 도시한다. 도 8 의 기지국(3)은 각각의 기지국들에 의해 서비스되는 다수의 셀들을 포함하는 무선 시리얼 통신 네트워크에서 이용하도록 의도된다(도 1 참조). 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따라 상기 통신 네트워크에서 다수의 사용자 단말기와 통신하기 위해, 기지국(3)은 통신을 위해 할당된 주파수 대역폭 및 시간 간격 중 적어도 하나를 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 수단(3a)을 포함한다.

첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상기 상세히 설명된 바와 같이, 분할 수단(3a)의 동작으로 인해, 통신 수단, 즉, 기지국(3)의 송수신 수단(3b)은 기능적으로 제 1 재이용 방식에 따라 상기 제 1 부분을 이용하여 제 1 다수의 사용자 단말기들과 통신하는 수단(3b1) 및 제 2 재이용 방식에 따라 상기 제 2 부분을 이용하여 제 2 다수의 사용자 단말기들과 통신하는 수단(3b2)으로 세분화된다.

첨부된 도 7을 참조하여 상세히 상기된 바와 같이, 기지국(3)은 사용자 단말기들에 의해 제공된 SNR 또는 C/I 측정들을 추정하고, 어느 재이용 방식들이 주어진 사용자 단말기와 통신하는데 이용되는지를 결정하는 수단(3c)을 더 포함한다.

또한, 기지국(3)은 상세히 상기된 바와 같이 동기화된 방송 송신을 위해 이용될 수 있는 GPS 신호들을 수신하는 GPS 수신기(3d)를 포함한다. 또한, 기지국(3)은, 특정 프로토콜(예를 들어, IEEE 1588)에 따라 수신된 패킷으로부터 주파수 및 시간 복구를 수행하는 네트워크에 접속된 박스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 사용자 단말기의 실시예의 간략한 블록도를 도시한다. 도 9는 예를 들어, 도 1에 포함되는 예시적인 사용자 단말기를 도시하며, 따라 서, 사용자 단말기는 일반화된 참조 번호(4)를 이용하여 표기된다. 도 9의 예시적인 사용자 단말기(4)는 미리 규정된 대역폭을 통해 통신 신호들을 수신 및 송신하는 수단(4a)을 포함하고, 통신에 할당된 상기 대역폭 및/또는 시간 간격은 이미 상술된 바와 같이 적어도 두 개의 부분들로 분할된다. 그러나, 상술된 바와 같이, 주어진 사용자 단말기(4)는 두 개의 캐리어 기능을 요구하지 않지만, 단일 캐리어 복조에 따라 동작한다.

사용자 단말기(4)는 상기 제 1 및 제 2 부분들 간의 핸드오버, 즉, 상기 상이한 재이용 방식들을 결정하기 위해 기지국(3)(도 8 참조)으로의 송신에 대해 적어도 하나의 각각의 송신 관련 특징, 예를 들어, SINR 또는 C/I 값을 결정하는 수단(4b)을 더 포함한다.

Claims (12)

1. 각각의 기지국들(3)에 의해 서비스되는 다수의 셀들(2.1, 2.2, 2.3)을 포함하는 무선 통신 네트워크(1)에서 통신하는 방법에 있어서:

   상기 통신에 할당된 주파수 대역폭(FB:frequency bandwidth) 및 시간 간격(TI:time interval) 중 적어도 하나를 적어도 제 1 부분(F1; T1) 및 제 2 부분(F3; T3)으로 분할하는 단계;

   제 1 재이용 방식(reuse scheme)에 따른 통신을 위해 상기 제 1 부분을 이용하는 단계; 및

   제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 2 부분을 이용하는 단계를 특징으로 하는, 통신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 재이용 방식은 재이용-1 방식이고, 상기 제 2 재이용 방식은 재이용-3 방식인 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 재이용 방식을 이용하여 주어진 셀(2.1, 2.2, 2.3)의 제 1 영역(2.1a, 2.2a, 2.3a)을 커버하고(covering), 상기 제 2 재이용 방식을 이용하여 주어진 셀(2.1, 2.2, 2.3)의 제 2 영역(2.1b, 2.2b, 2.3b)을 커버하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   적어도 하나의 송신-관련 특징, 특히, 사용자 단말기에 의해 결정된 신호-대-간섭 플러스 잡음 비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR) 또는 캐리어-대-간섭 비(C/I:carrier-to-interference ratio)에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 부분들(F1, F3; T1, T3) 간의 사용자 단말기(4; 4.1, 4.2, 4.3)의 핸드오버(handover)를 수행하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   다수의 사용자 단말기들(4; 4.1, 4.2, 4.3)로의 방송 송신을 위해 상기 대역폭(FB)의 제 3 부분(F0)을 이용하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 대역폭(FB)의 상기 제 3 부분(F0)을 적어도 제 1 및 제 2 시간 간격(TI1, TI1'; TI2, TI2')으로 분할하고, 페이징 및 상호 작용 통신을 위해 상기 제 1 시간 간격(TI1, TI1')을 이용하고, 방송 송신을 위해 상기 제 2 시간 간격(TI2, TI2')을 이용하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   주파수(f) 및 시간(t) 중 하나에 관하여 상기 제 1 시간 간격(TI1, TI1')을 적어도 제 1 서브-부분(F1'; T1') 및 제 2 서브-부분(F3'; T3')으로 분할하는 단계;

   제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 1 서브-부분을 이용하는 단계;

   제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 상기 제 2 서브-부분을 이용하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 3 부분(F0)은 상기 제 1 및 제 2 부분들(F1, F3)과 상이한 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 3 부분(F0)은 상기 제 1 및 제 2 부분들(F1, F3) 중 적어도 하나와 적어도 부분적으로 오버랩(overlap)하는 것을 특징으로 하는, 통신 방법.
10. 다수의 사용자 단말기들(4; 4.1, 4.2, 4.3)과 통신하기 위해 각각의 기지국들에 의해 서비스되는 다수의 셀들(2.1, 2.2, 2.3)을 포함하는 무선 통신 네트워크(1)에서 이용하는 기지국(3)에 있어서:

    상기 통신을 위해 할당된 주파수 대역폭(FB) 및 시간 간격(TI) 중 적어도 하 나를 적어도 제 1 부분(F1; T1) 및 제 2 부분(F3; T3)으로 분할하기 위한 수단(3a);

    제 1 재이용 방식에 따라 상기 제 1 부분을 이용하여 제 1 다수의 사용자 단말기들(4; 4.1, 4.2, 4.3)과 통신하기 위한 수단(3b1); 및

    제 2 재이용 방식에 따라 상기 제 2 부분을 이용하여 제 2 다수의 사용자 단말기들(4; 4.1, 4.2, 4.3)과 통신하기 위한 수단(3b2)을 특징으로 하는, 기지국(3).
11. 각각의 기지국들(3)에 의해 서비스되는 다수의 셀들(2.1, 2.2, 2.3)을 포함하는 무선 통신 네트워크(1)에서 이용하는 사용자 단말기들(4; 4.1, 4.2, 4.3)에 있어서,

    상기 사용자 단말기는 통신 신호들을 미리 규정된 대역폭(FB)을 통해 송신 및 수신하는 수단(4a)을 포함하고, 상기 통신에 할당된 상기 대역폭 및/또는 시간 간격(TI)은 적어도 두 개의 부분들(F1, F3; T1, T3)로 분할되고, 상기 두 개의 부분들 중 제 1 부분(F1; T1)은 제 1 재이용 방식에 따른 통신을 위해 이용되고, 상기 두 개의 부분들 중 제 2 부분(F3; T3)은 제 2 재이용 방식에 따른 통신을 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 사용자 단말기(4; 4.1, 4.2, 4.3).
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 부분들(F1, F3; T1, T3) 간의 핸드오버를 결정하기 위해 적어도 하나의 각각의 송신-관련 특징을 결정하는 수단(4b)을 특징으로 하는, 사용자 단말기(4; 4.1, 4.2, 4.3).

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