KR20100028653A - 역방향 이득을 향상시키는 방법 - Google Patents

역방향 이득을 향상시키는 방법 Download PDF

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KR20100028653A
KR20100028653A KR1020107001882A KR20107001882A KR20100028653A KR 20100028653 A KR20100028653 A KR 20100028653A KR 1020107001882 A KR1020107001882 A KR 1020107001882A KR 20107001882 A KR20107001882 A KR 20107001882A KR 20100028653 A KR20100028653 A KR 20100028653A
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Abstract

본 발명은 역방향 커버를 향상시키는 방법을 제공하는 바, A. 기지국에서 단말기의 역방향 반복 작동을 필요로 하면, 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 B 단계를 진행하며; B. 만일 반복 후 여전히 역방향 이득을 향상시킬 수 없다면 역방향 반복 작동을 진행하지 않고, 그렇지 않으면 역방향 반복을 작동시키는; 단계를 포함하여 구성된다. 본 발명의 방법에 의하면, 서브 채널화 이득과 반복 이득 및 양자의 상호 영향에 대하여 종합적으로 고려하여, 반복 작동 후 전반 역방향 링크 이득이 증가할 수 있도록 확보하고, 반복 작동 후 시스템이 대역폭을 희생시키기는 하였지만 역방향 커버 능력이 증가되지 않을 뿐 아니라, 일부 경우에는 오히려 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

Description

역방향 이득을 향상시키는 방법{A method for improving the reverse gain}
본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것으로서, 특히 역방향 이득을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
근래에, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교 주파수 분할 다중화) 기술은 다중 경로 간섭 및 협 대역 간섭에 효과적으로 대항할 수 있고, 주파수 스펙트럼 효율이 높기 때문에 무선통신 물리층 기술의 주요 기술로 부상하고 있으며, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 직교 주파수 분할 다중 접속)+MIMO(Multiple Input Multiple Output, 다중 입력 다중 출력) 기술은 제3세대 CDMA(Code Division Multiple Access, 코드 분할 다중 접속) 기술에 비하여, 타고난 기술적 우세를 갖고 있어 광대역 이동통신 시스템에 더욱 적합하기 때문에, 차세대 이동통신 시스템의 핵심기술의 하나로 인정을 받고 있다. WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access, 마이크로웨이브 접속을 위한 전 세계 상호운용성), OFDMA 기술을 물리층 핵심기술로 하고, 이동성과 광대역 특징을 겸비한 WiMAX 802.16e 표준은 차세대 이동통신 표준의 강력한 경쟁자이다.
OFDMA 시스템은 시간 도메인에서 다수 OFDM 부호로 분할되고, 주파수 도메인에서 다수 서브 채널 (Subchannel)로 분할되며, 각 서브 채널은 한 그룹의 서브 반송파의 집합이다. 일반적으로 하나의 서브 채널과 하나 혹은 다수 부호가 교차 형성되는 시간 주파수 도메인을 슬롯(Slot)이라고 부르며, 이는 OFDMA 시스템에서 가장 작은 할당 단위이다. 이로써 논리적으로 OFDMA 프레임의 물리층 자원을 슬롯-서브 채널로 구성된 2차원 직사각형 테이블로 표현할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 격자는 하나의 슬롯이고, 단말기를 위해 할당한 물리층 자원은 슬롯을 단위로 하는 자원 블럭이며, 일반적으로 유사 직사각형 블럭(예를 들면 IEEE 802.16e)이고, 이는 일종의 2차원 시간-주파수 구조이다.
시간-주파수의 2차원 자원은 OFDMA 시스템에 많은 장점을 가져왔는바, 그 중에서 하나의 특유한 우세로는 단말기가 역방향으로 서브 채널화 이득을 구비하는 것으로서, OFDMA 단말기의 역방향 이득을 향상시킬 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 WiMax IEEE802.16e 시스템 FFT(푸리에 변환) 1024 점 PUSC(Partial usage of subchannels, 서브 채널 부분 사용) 모드 하의 역방향 프레임 구조도를 예로 들어 서브 채널화 이득의 개념을 설명하는바, 여기에는 모두 35개 서브 채널이 있고, MS(이동국, 단말기라고도 함)의 발사 전력(최대
Figure pct00001
를 23dBm으로 가정)이 완전히 실제 사용되는 서브 채널에 할당될 수 있으며, 극한 상황으로는
Figure pct00002
(23dBm)이 완전히 하나의 서브 채널(각 서브 반송파 최대 발사 전력은 9dbm)에 할당되어, 하나의 MS가 전부 업링크 35개 서브 채널을 점유하고 있는 것에 비하여 15.4dB의 이득을 얻을 수 있다.
WiMax IEEE802.16e 시스템은 동시에 역방향 서브 채널화와 반복을 지원할 수 있는데, 단말기 발사 전력이 최대 발사 전력
Figure pct00003
에 도달한 후, 서브 채널화를 사용한 후 또 반복을 사용하면, 이의 종합 이득은 두 가지 이득을 직접 더한 것과 같지 않을 수도 있으며, 심지어 일부 특정 상황에서는 종합 이득이 서브 채널화 이득만 사용하기보다 작을 수도 있어, 역방향 커버가 갑자기 떨어지는 상황을 초래할 수도 있다. 아래 두 가지 경우를 나누어 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 만일 PUSC 모드를 이용한다고 하면, TDD(Time Division Duplex, 시간 분할 이중화) 2:1, 업링크 다운링크 부호수 비례 DL:UL=31:15, 업링크 각 서브 채널은 실제로 5 Slot의 너비를 차지하고, 데이터 및 오버헤드 채널을 포함하며; 반복의 이상적인 이득은 2, 4, 6회 반복에 대하여 각각 3dB, 6dB, 7.8dB이며; 1개 서브 채널화 이득은 2, 4, 6개 서브 채널에 비하여 각각 3dB, 6dB, 7.8dB이다.
경우1:
한 단말기 사용자가 접속에 성공한 후, 서비스는 크지도 작지도 않게 하나의 완전한 서브 채널(4 Slot)을 차지하며, 이 사용자가 가까운 곳으로부터 점차적으로 먼 곳으로 이동하여 전력이
Figure pct00004
(23dbm/QPSK)에 도달했을때, 이때 만일 단말기가 계속 기지국과 멀어지는 방향으로 이동한다면, 만일 반복을 사용하고 반복 회수가 2이면, 단말기는 2개의 서브 채널을 차지하게 되며, 이상적인 상황에서 반복에 의한 이득은 3dB; 하지만 아울러 각 서브 채널 전력이 3dB 감소하고, 각 서브 채널의 발사 전력이 20dB인 바, 이렇게 전력이 감소하면 각 서브 채널의 이득도 3dB 감소하기 때문에, 종합 이득이 0dB로 되는바, 이러한 상황에서는 반복에 의한 이득을 얻을 수 없다. 마찬가지로, 이러한 상황에서는 반복 4회 및 6회에 대하여서도 역시 이득을 얻을 수 없다.
경우2:
한 단말기 사용자가 접속에 성공한 후, 서비스는 크지도 작지도 않게 한 서브 채널의 제1 Slot을 차지하며, 이 사용자가 가까운 곳으로부터 점차적으로 먼 곳으로 이동하여 전력이
Figure pct00005
(23dbm/QPSK)에 도달했을때, 이때 만일 단말기가 계속 기지국과 멀어지는 방향으로 이동한다면, 만일 반복을 작동시키고 반복 회수가 2이면, 단말기는 2개의 Slot을 차지하게 되며, 이상적인 상황에서 반복에 의한 이득은 3dB이며; 이때 단말기가 2회 반복하기 때문에 2개의 Slot을 차지하게 되나, 차지하는 서브 채널 수량이 여전히 1이고, 이 서브 채널 전력이 여전히
Figure pct00006
(23dbm)이기 때문에, 반복에 의한 종합 이득은 3dB이며, 마찬가지로, 4회 반복에 대하여서도 하나의 서브 채널을 차지하고, 종합 이득은 6dB; 하지만 6회 반복에 대하여서는 2개 서브 채널을 차지하고, 전력의 감소가 3dB의 이득 손실을 가져오기 때문에, 종합 이득은 7.8-3=4.8dB이다.
경우1과 경우2의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 단말기 발사 전력이 제한된 상황에서는, 반복 작동의 효과로 볼 때에 특정 상황에서 커버가 오히려 더 떨어진다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 기지국에서 단말기 반복의 작동 및 반복의 회수
Figure pct00007
을 결정하도록 하여, 역방향 서브 채널화 이득과 반복이 동시 작동 시 역방향 전반 이득이 오히려 떨어지는 문제를 해결하고 단말기 역방향 커버 능력을 향상시킬 수 있는 역방향 이득을 향상시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는,
A. 기지국에서 단말기의 역방향 반복 작동을 필요로 하면, 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 B 단계를 진행하며;
B. 만일 반복 후 여전히 역방향 이득을 향상시킬 수 없다면 역방향 반복을 작동시키지 않고, 그렇지 않으면 역방향 반복을 작동시키는; 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역방향 커버를 향상시키는 방법을 제공한다.
진일보로, 상기 B 단계는 구체적으로,
각각 역방향 반복 작동 이득
Figure pct00008
와 역방향 반복 작동에 의한 각 서브 채널 상의 전력 손실
Figure pct00009
을 계산하여, 상기 역방향 반복 작동 이득
Figure pct00010
이 상기 역방향 반복 작동에 의한 각 채널 상의 전력 손실
Figure pct00011
보다 클 시, 역방향 반복을 작동시키고, 그렇지 않으면 역방향 반복을 작동시키지 않는 것을 포함하여 구성된다.
진일보로, 상기 B 단계는 구체적으로,
만일 최대 반복 회수를 반복하여도 여전히 역방향 이득을 향상시킬 수 없으면, 역방향 반복을 작동시키지 않고; 그렇지 않으면 역방향 이득을 향상시킬 수 있는 최소 반복 회수를 기지국이 결정하고, 단말기에 통지하여 상기 반복 회수에 따라 반복을 진행한 후 역방향 발사를 진행하도록 하는 것을 포함하여 구성된다.
진일보로, 상기 B 단계는 구체적으로,
B1. 반복 회수
Figure pct00012
의 초기값을 2로 설정하며;
B2. 기지국에서
Figure pct00013
회 반복에 의한 각 서브 채널 상의 전력 이득 손실
Figure pct00014
및
Figure pct00015
회 반복에 의한 이득
Figure pct00016
을 결정하며;
B3. 기지국에서 목표 역방향 수신 신호 대 잡음비 CINR 와 현재 실제 측정 CINR의 차이 값
Figure pct00017
을 결정하며;
B4. 만일
Figure pct00018
이면, 기지국은 단말기에 통지하여 번마다
Figure pct00019
회 반복 후 역방향 발사를 진행하도록 하고;
그렇지 않으면 기지국은
Figure pct00020
이 최대 반복 회수보다 작은지 판단하여, 만일 작으면
Figure pct00021
을 증가한 후 B2~B4 단계를 반복하고; 작지 않으면 역방향 반복 작동을 진행하지 않는; 단계를 포함하여 구성된다.
진일보로,
Figure pct00022
이고,
그 경우,
Figure pct00023
은
Figure pct00024
회 반복 전에 단말기가 차지하는 서브 채널 수량이고,
Figure pct00025
은
Figure pct00026
회 반복 후 단말기가 차지하는 서브 채널 수량인 것을 특징으로 한다.
진일보로,
Figure pct00027
이다.
진일보로,
Figure pct00028
이다.
진일보로,
Figure pct00029
은 단말기의 가장 가까운 위 프레임 할당이 차지하는 서브 채널 수량이고;
Figure pct00030
은 단말기가 현재 수요하는 대역폭이
Figure pct00031
회 반복 후 차지하는 서브 채널 수량이다.
진일보로, 상기
Figure pct00032
은 서로 다른 상황에 따라 각각 하기 방식에 따라 결정하는바,
91. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 같은 경우,
Figure pct00033
그 경우,
Figure pct00034
은 각 서브 채널 상의 총 사용 가능한 업링크 슬롯의 수량이고;
Figure pct00035
은 기지국이 현재에 가장 가까운 위 프레임에서 단말기에 할당시킨 역방향 총 대역폭이며;
Ceil[ ]는 위 방향으로 정수를 취하는 것이고;
92. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 완전히 같지는 않은 경우,
Figure pct00036
은 해당 단말기가 현재에 가장 가까운 위 서브 프레임에 포함된 임의 슬롯에서 차지하는 서브 채널 수량의 최대치이다.
진일보로, 상기
Figure pct00037
은 서로 다른 상황에 따라 각각 하기 방식에 따라 결정하는바,
101. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 같은 경우,
Figure pct00038
이고,
그 경우,
Figure pct00039
은 각 서브 채널 상의 총 사용 가능한 업링크 슬롯의 수량이고;
Figure pct00040
은
Figure pct00041
회 반복 시, 단말기가 차지하는 역방향 총 대역폭 슬롯의 수량이며;
Ceil[ ]는 위 방향으로 정수를 취하는 것이고;
102. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 완전히 같지는 않은 경우, 만일 사용 가능한 슬롯 수량이 반복 후 사용되어야 할 슬롯 수량보다 작으면, 역방향 반복 작동을 진행하지 않고; 그렇지 않으면,
Figure pct00042
은 해당 단말기가 업링크 서브 페리임에 포함된 임의 슬롯에서 차지하는 서브 채널 수량의 최대치이다.
진일보로, 상기 B 단계에서, 역방향 반복 작동을 진행하지 않는 경우, C 단계를 진행하는바,
C. 기지국은 단말기에 통지하여 단말기가 자치하는 서브 채널 총 수량을 유지시키는 상황에서 반복을 진행한 후 역방향 발사를 진행하도록 하거나, 혹은 단말기가 차지하는 서브 채널 수량을 감소시키고 각 서브 채널 발사 전력을 향상시킨 후 역방향 발사를 진행하도록 한다.
진일보로, 상기 A 단계는 구체적으로,
A1. 단말기 역방향 발사 전력이 단말기가 조절할 수 있는 최대치
Figure pct00043
에 도달하여도 CINR 수요를 만족시킬 수 없을 때, A2 단계를 진행하며;
A2. 기지국은 우선 현재 할당 상황에서 CINR 수요를 만족시킬 수 있는지 판단하는바, 기지국은 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서, 전송 채널에 대한 단말기의 현재 수요를 만족시킨 후, 각 서브 채널 상의 전력 이득 변화를 판단하며;
만일 전송 채널에 대한 단말기의 현재 수요를 만족시키지 못하면 C 단계를 진행하며;
만일 서브 채널 전력 이득 변화 후 바로 CINR 수요를 만족시킬 수 있다면, 반복을 진행할 필요없이, 반복 회수
Figure pct00044
을 1로 설정한 후, 단말기에 통지하여 이에 따라 역방향 발사를 진행하도록 하고;
반대로, 서브 채널 전력 이득 변화 후 CINR 수요를 만족시킬 수 없다면, 반복이 필요하며 B 단계를 진행한다.
본 발명의 방법에 의하면, 서브 채널화 이득과 반복 이득 및 양자의 상호에 영향에 대하여 종합적으로 고려하여, 반복 작동 후 전반 역방향 링크 이득이 증가되도록 확보하고, 반복 작동 후 시스템이 대역폭을 희생시키기는 하였지만 역방향 커버 능력이 증가되지 않을 뿐 아니라, 일부 경우에는 오히려 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 업링크 OFDMA 프레임의 논리 구조도.
도 2는 종래 기술의 WiMax IEEE802.16e에서의 역방향 서브 채널 이득 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 역방향 이득을 향상시키는 방법의 구체적 실시예 흐름도.
도 4a 및 도 4b는 오버헤드 슬롯 위치가 사용자가 차지하는 서브 채널 수량에 미치는 영향 설명도.
도 5는 OFDMA 시스템 역방향 커버 설명도.
도 6은 본 발명의 응용 실예의 흐름도.
도7은 본 발명에 따른 OFDMA 역방항 프레임의 논리 구조도.
본 발명에 의한 역방향 이득을 향상시키는 방법은 OFDM 시스템과 OFDMA 시스템에서 역방향 서브 채널화와 반복 이득이 모순되는 문제를 해결할 수 있으며, 본 방법의 핵심 사상으로는, 단말기 사용자 QoS(서비스 품질) 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서, 역방향 반복 작동 이득이 역방향 반복 작동에 의한 각 채널 상의 전력 손실보다 클 시, 역방향 반복을 작동시키고, 그렇지 않으면 단말기 전송 속도를 희생시키는 것을 대가로 역방향 이득을 향상시키는 것이다.
상기 방법은 하기 단계를 포함하여 구성된다.
A. 기지국은 단말기 사용자 QoS(서비스 품질) 요구와 단말기 사용자 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 반복 작동이 필요한지 결정하며, 만일 반복 작동이 필요없다면, 반복할 필요가 없다고 단말기에 통지한다. 반복 작동이 필요한 경우, 역방향 반복 작동 진행 여부를 진일보 판단하여, 만일 사용 가능한 Slot 수량이 반복 후 사용하여야 할 Slot 수량보다 작거나, 혹은
Figure pct00045
회 반복 시 여전히 역방향 이득을 향상시킬 수 없으면, 단말기 QoS 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 역방향 반복 작동을 진행하지 않고, 이 경우 계속하여 B 단계를 진행할 수 있으며;
만일 단말기 QoS 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 역방향 반복 작동을 진행한다면, 기지국은 역방향 이득을 향상시킬 수 있는 최소 반복 회수를 결정하여 단말기에 통지하며, 단말기는 결정된 반복 회수에 따라 반복을 진행하고 역방향으로 발사하여, 역방향 커버를 향상시키는 목적에 도달한다. 본 문에서는 단말기 QoS 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 반복을 진행하는 작업방식을 방식1로 칭한다.
B. 기지국은 방식2 혹은 방식3을 선택하여 사용하고, 선택된 방식으로 역방향 발사를 진행하도록 단말기에 통지하여, 역방향 커버 이득을 증가시킨다. 실제 응용에서는 업체에서 설정한 전략에 의해 선택하는바, 예를 들면 간섭이 적은 방식을 선택하고, 일반적으로 방식2가 바람직하다.
방식 2: 단말기가 차지하는 서브 채널 총 수량을 개변시키지 않으면서 반복을 작동시키는 바, 이때 단말기 사용자 전송 속도는 반복 전의
Figure pct00046
으로 변하고, 실제 CINR 와 목표 CINR의 차이 값에 의해 반복 회수를 결정하여, 반복을 진행한 후의 역방향 이득이 실제 CINR 와 목표 CINR의 차이 값보다 크거나 같도록 하며; 예를 들면, 현재 실제 측정된 CINR=4dB, 목표 CINR=6dB, 2회 반복의 이득이 3dB이면, 단말기는 2회 반복 후 역방향 발사를 진행한다.
방식3: 단말기가 차지하는 서브 채널 수량을 감소시키면서 각 서브 채널(서브 반송파) 발사 전력을 증가시키는 바, 점차적으로 감소시키는 방식을 이용하며, 예를 들면 원래 3개 서브 채널을 차지하고 있었다면 2개로 감소시키고, 전력을 모두 2개의 서브 채널에 집중시켜 발사하며, 만일 CINR 수요를 만족시킬 수 있다면 이 방식으로 발사하고, 그렇지 않다면 계속하여 서브 채널 수량을 감소시킨다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 A 단계는 구체적으로 하기 단계를 포함하여 구성될 수 있으나 이의 제한을 받지 않는다.
A1. 기지국은 단말기 반복 작동이 필요하면, 기지국은 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서, 역방향 반복 작동을 진행하여야 하는지 진일보 판단하며, 반복 회수
Figure pct00047
의 초기값을 2로 설정하고, A2 단계를 진행한다.
A1 단계에서, 상기 "기지국은 단말기 반복 작동이 필요하면"의 판단에는,
(1) 단말기 역방향 발사 전력이 단말기가 조절할 수 있는 최대치
Figure pct00048
에 도달하여도 역방향 수신 신호 대 잡음비 CINR(carrier-to-interference-and-noise ratio) 수요를 만족시킬 수 없을 때, (2) 단계를 진행하며;
(2) 기지국이 단말기에 할당시키는 Slot이 현재의 상황에 따라 변하기 때문에, 기지국은 우선 현재의 할당 상황에서 CINR 수요를 만족시킬 수 있는지 판단하는 바, 전송 채널에 대한 단말기의 현재 수요를 만족시킨 후, 각 서브 채널 상의 전력 이득 변화를 판단하는 것;이 포함된다. 실제 응용에서는 (2)를 생략하고 단지 (1)의 판단만 진행할 수 있다.
만일 전송 채널에 대한 단말기의 현재 수요를 만족시키지 못하면, 직접 B 단계를 진행한다.
만일 서브 채널 전력 이득 변화 후 바로 CINR 수요를 만족시킬 수 있다면, 반복을 진행할 필요가 없으며, 반복 회수
Figure pct00049
을 1로 설정한 후, 단말기에 통지하여 이에 따라 역방향 발사를 진행하도록 한다.
반대로, 서브 채널 전력 이득 변화 후 CINR 수요를 만족시킬 수 없다면, 반복이 필요하다.
A2. 기지국은
Figure pct00050
회 반복에 의한 각 서브 채널 상의 전력 이득 손실
Figure pct00051
및
Figure pct00052
회 반복에 의한 이득
Figure pct00053
을 결정한다.
그 경우,
Figure pct00054
및
Figure pct00055
은 하기 방식으로 결정한다.
이상적인 상황에서
Figure pct00056
이며; 실제 시스템에 있어서는, 시뮬레이션 혹은 실제 측정 결과에 따라
Figure pct00057
을 결정할 수 있다.
이상적인 상황에서,
Figure pct00058
회 반복에 의한 각 서브 채널 상의 전력 이득 손실
Figure pct00059
은,
Figure pct00060
이다.
그 경우,
Figure pct00061
은 단말기가 반복을 진행하지 않을 시 차지하는 서브 채널 수량이고,
Figure pct00062
은 단말기가
Figure pct00063
회 반복 진행 후 차지하는 서브 채널 수량이며; 더욱 진일보로 말하면,
Figure pct00064
은 단말기의 가장 가까운 위 프레임 할당이 차지하는 서브 채널 수량이고, 가장 가까운 위 프레임 할당 시의 해당 단말기의 데이터를 계산 근거로 하며;
Figure pct00065
은 단말기가 현재 수요하는 대역폭이
Figure pct00066
회 반복 후 차지하는 채널 수량이고, 해당 단말기가 현재 할당 시 차지하는 서브 채널 수량을 계산 근거로 한다. 하지만 실제 시스템에 있어서,
Figure pct00067
은
Figure pct00068
의 결과에 의하여 시뮬레이션하거나 혹은 실제로 측정하여 결정할 수 있다.
A3. 기지국이 목표 CINR 와 현재 실제 측정 CINR의 차이 값
Figure pct00069
을 결정하는 바,
Figure pct00070
이고, 그 경우,
Figure pct00071
: 목표 신호 대 잡음비로서 종래 기술에 의하여 여러 가지 변조 코드 한계치에 의하여 고정 설정하거나, 혹은 전력 제어 알고리즘에 의해 계산해 낼 수 있다.
Figure pct00072
: 실제의 단말기 업링크 신호 대 잡음비이다.
A2, A3 단계는 선후 순서가 없으며; 또한 A4 도입 시에 진행하는 것은 정밀 판단이고, 만일 대략 판단 시에는 A3 단계를 진행할 필요가 없다.
A4. 기지국은 A2 단계 및/또는 A3 단계의 결과에 의하여, 하기 판단 조건에 따라 단말기 QoS 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 반복 작동 여부, 및 만일 반복 작동 시 몇 회 반복할지를 결정한다.
정밀 판단 시, 만일
Figure pct00073
조건을 만족시킨다면, 단말기는 그 후 번마다 현재의 반복 계산 방법에서 구한 반복 회수에 따라 반복을 진행하는바, 즉
Figure pct00074
회 반복 후 역방향 발사를 진행하며 기지국과 연결을 중지할 때까지 계속하여 이렇게 진행하며, 이때 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도를 개변시키지 않을 수 있으며; 만일 상기 조건을 만족시키지 않으면,
Figure pct00075
이 최대 반복 회수보다 작은지 판단하며; 최대 반복 회수는 프로토콜에 규정된 회수일 수 있으며, 예를 들면 IEEE802.16e 프로토콜에서는 6회이고, 만일 작지 않으면 역방향 반복을 작동시키지 않고, 이때 B단계를 진행할 수 있으며; 만일 작다면
Figure pct00076
을 증가시킨 후 A2~A4 단계를 반복하며, 증가폭은 실제 상황에 따라 결정하는바, 1 혹은 2 혹은 기타 값일 수 있다. 다시 말하면,
Figure pct00077
의 선택은 반복 회수에 따라 낮은 값으로부터 높은 값으로 선택하는바, 예를 들면 2, 4, 6 등 회수로 증가하며, 단말기 QoS 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서, 만일 2회 반복 시 역방향 이득을 향상시켜 CINR 수요를 만족시킬 수 있다면, 단말기는 2회 반복 후 발사하며; 만일 2회 반복 후 CINR 수요를 만족시킬 수 없다면, 계속하여 4회 반복 시 CINR 수요를 만족시킬 수 있는지 검증하고, 이렇게 유추하여 최대 반복 회수까지 검증하여도 여전히 역방향 이득을 CINR 수요를 만족시킬 수 있게 향상시킬 수 없다면, 역방향 반복을 작동시키지 않는다.
대략 판단 진행 시, 판단 조건은
Figure pct00078
이고, 기타는 정밀 판단과 동일하다.
상기 A2 단계에서,
Figure pct00079
및
Figure pct00080
의 결정 방법은 하기와 같은 바,
채널 수량이 오버헤드 Slot의 위치와 연관이 있기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 어느 단말기가 고정된 시간 주파수 자원 수요를 갖고 있다 할지라도, 오버헤드 Slot의 설정 위치가 부동하면, 물리 프레임 상에서 실제로 차지하는 서브 채널 수량이 부동하며, 가장 중요한 것으로는 동일 부호 시간상 최대 서브 채널 수량이 부동하다는 것이다. 서로 다른 오버헤드 Slot 설정 방식에 대하여, 하기 방식으로
Figure pct00081
을 결정할 수는 있으나 이의 제한을 받지 않는다.
a1) 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 Slot 수량이 같은 경우,
Figure pct00082
이고,
Figure pct00083
은 각 서브 채널 상 총 사용 가능한 업링크 Slot 수량이며;
Figure pct00084
은 반복 작동 전 기지국이 MS에 할당시킨 역방향 총 대역폭 Slot으로서, 그 단위는 Slot의 수량이다. 기지국이 할당하는 대역폭이 고정불변한 것이 아니기 때문에,
Figure pct00085
을 기지국이 현재에 가장 가까운 위 프레임에서 단말기에 할당시킨 역방향 총 대역폭으로 할 수 있으며;;
이러한 상황에서, 서브 채널 수량은 동일 부호 혹은 슬롯 상에 중첩되는 최대 서브 채널 수량이며;
Ceil[ ]는 “[ ]” 중의 결과에 대하여 위 방향으로 정수를 취하는 것으로서, 예를 들면 Ceil[1.6]=2이다.
b1) 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 완전히 같지는 않은 경우,
Figure pct00086
은 하기 방식을 통하여 구할 수 있는 바,
Figure pct00087
는 Slot (i,j)가 점유되었는지 나타내고, 점유되었으면 0이며, 그렇지 않으면 1, 사용 가능함을 나타내며;
Figure pct00088
; 그 경우, m은 업링크 서브 프레임에 포함된 Slot 수량이고, n은 업링크 서브 프레임에 포함된 서브 채널 수량이며, 즉 업링크 서브 프레임을 m개 Slot에 포함된 부호수 *n개 서브 채널로 구성된 자원 블럭으로 정의한다.
Figure pct00089
은 해당 단말기가 현재에 가장 가까운 위 서브 프레임에서 제i개 Slot 상에 차지한 서브 채널 수량을 나타내는 바, 즉,
Figure pct00090
이고,
Figure pct00091
은 해당 단말기가 현재에 가장 가까운 위 서브 프레임에서 임의 Slot 상에 차지한 서브 채널 수량의 최대치를 나타내는 바, 즉
Figure pct00092
이다.
상기 A2 단계에서,
Figure pct00093
의 결정 방법은 상기
Figure pct00094
를 결정하는 방법과 유사하며, 반복 후, 단말기 현재 서브 채널 수량도 현재 오버헤드 Slot이 차지하는 위치와 연관되고, 하기 방식을 통하여
Figure pct00095
을 결정할 수 있으나 이의 제한을 받지 않으며;
a2) 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 Slot 수량이 같은 경우,
Figure pct00096
이고,
Figure pct00097
은 현재 단말기로 할당시킨 역방향 총 대역폭에 따라
Figure pct00098
회 반복을 진행한 후의 Slot 수량이고;
이러한 상황에서, 서브 채널 수량은 동일 부호 혹은 슬롯 상에 중첩되는 최대 서브 채널 수량이다.
b2) 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 Slot 수량이 완전히 같지는 않은 경우,
Figure pct00099
은 하기 방식을 통하여 구할 수 있는 바,
Figure pct00100
는 Slot (i,j)가 점유되었는지 나타내고, 점유되었으면 0이며, 그렇지 않으면 1, 사용 가능함을 나타내며;
Figure pct00101
; 그 경우, m은 업링크 서브 프레임에 포함된 Slot 수량이고, n은 업링크 서브 프레임에 포함된 서브 채널 수량이다.
처리 과정은 하기와 같다.
만일 현재 사용 가능한 Slot 수량이 반복 후 단말기가 사용하여야 할 Slot 수량보다 작지 않으면, 즉,
Figure pct00102
를 만족시키면, 부호 시간 우선 방식에 따라 단말기로 Slot 자원을 할당시킨다. 그렇지 않으면, B 단계를 진행한다.
Figure pct00103
로 해당 단말기의 현재 할당이 제i개 Slot 에서 차지하는 서브 채널 수량을 나타내는바, 즉
Figure pct00104
이고,
Figure pct00105
로 해당 단말기의 현재 할당이 반복 후 임의 Slot 에서 차지하는 서브 채널 수량의 최대치를 나타내는 바, 즉
Figure pct00106
이다.
아래, 본 발명에 의한 응용예를 통하여 진일보로 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명과 대응되는 한 업링크 커버 설명도를 통하여 알 수 있는 바와 같이, MS가 기지국과 가까운 곳으로부터 점차적으로 기지국 변두리로 이동함에 따라(도 5의 화살표가 표시하는 방향과 같이), MS의 변조방식은 64QAM(직교 진폭 변조)로부터 16QAM, QPSK(직교 위상 편이 변조), 이어 QPSK(직교 위상 편이 변조)에
Figure pct00107
회 반복이 추가된 변화를 거치게 되며, MS가 QPSK 구역 변두리로 이동하면, 이때 MS의 발사 전력은 최대치
Figure pct00108
에 도달하게 되고, 만일 MS가 계속하여 밖으로 이동하면, 역방향 수신 신호 대 잡음비 CINR 수요를 만족시키기 위하여, 사용자 QoS 요구에 의하여 하기 세가지 방식으로 역방향 이득을 향상시키는, 즉 역방향 커버를 증가시키는 목적에 도달할 수 있다.
방식1: 단말기 사용자 QoS 요구를 확보하는 상황에서 반복을 사용하는 바, 이러한 방식에서 단말기 사용자의 전송 속도가 변하지 않는다.
이 방식의 특징으로는 사용자 QoS가 확보될 수 있고; 차지하는 대역폭이 반복 전에 비하여 증가하며; 상기 방법에 따라 반복 판단을 진행하고, 반복 작동 후 꼭 역방향 이득이 있게 된다.
방식2: 단말기 사용자 총 할당 서브 채널 수량이 변하지 않는 상황에서 반복을 작동시키는 바, 이러한 방식에서 단말기 사용자 전송 속도는 반복 전의
Figure pct00109
이다.
이 방식의 특징으로는 사용자 QoS가 확보될 수 없고; 차지하는 대역폭이 반복 전에 비하여 불변하고; 서브 채널 상의 발사 전력에 변화가 없고, 인접 구역에 대한 간섭이 증가되지 않는다.
방식3: 단말기 사용자가 차지하는 서브 채널 수량을 감소시키고, 각 서브 채널(서브 반송파) 발사 전력을 증가시킨다.
이 방식의 특징으로는 사용자 QoS가 확보될 수 없고; 차지하는 대역폭이 반복 전에 비하여 감소하고; 서브 채널 상의 발사 전력이 증가하고, 인접 구역에 대한 간섭이 증가한다.
본 발명에 대하여 더욱 깊히 이해하기 위하여, 아래 한 응용 실예를 통하여 본 발명의 처리 과정에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
101 단계: 단말기 역방향 발사 전력이 최대치
Figure pct00110
에 도달하여도 역방향 수신 신호 대 잡음비 CINR 수요를 만족시키지 못할 때, 방식1을 작동시켜야 하는 바, 단말기 사용자 QoS 요구를 확보하고 또 단말기 사용자 전송 속도를 변화시키지 않는 상황에서 역방향 반복을 작동시킬지 결정하여 역방향 커버 능력을 향상시킨다.
본 단계는 도 6에 도시된 바와 같으며, 201~206 단계를 포함하여 구성된다.
201 단계: 단말기의 가장 가까운 위 프레임 할당이 차지하는 서브 채널 수량
Figure pct00111
을 기지국이 결정하고;
202 단계:
Figure pct00112
회 반복 후 단말기가 현재 차지한 서브 채널 수량
Figure pct00113
을 기지국이 결정하며;
203 단계: 201 단계 및 202 단계의 결과에 의하여
Figure pct00114
회 반복 후 각 서브 채널 상의 전력 이득 손실
Figure pct00115
(dB)를 기지국이 결정하고;
204 단계:
Figure pct00116
회 반복한 이득
Figure pct00117
을 기지국이 결정하며;
205 단계: 목표 CINR와 현재 실제 측정 CINR의 차이 값
Figure pct00118
을 기지국이 결정하고;
실제 응용에서는 상기 5개 단계에서 203 단계가 201 단계 및 202 단계 후에 이루어지도록 하면 되며, 기타 단계의 순서는 임의로 조절할 수 있다.
206 단계: 203 단계 및 204 단계의 결과에 의해, 하기 판단조건에 따라 반복 여부 및 반복 회수를 기지국이 결정하는 바,
만일,
Figure pct00119
조건을 만족시키면, 단말기는 현재
Figure pct00120
회 반복에 따른 후 발사하고; 그렇지 않으면 207 단계를 진행하며;
207 단계: 현재 반복 회수가 최대 반복 회수보다 작은지 판단하여, 만일 작으면 반복 회수를 증가하고 201 단계로 리턴하며; 작지 않으면 단말기 QoS 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서
Figure pct00121
회 반복을 작동할 수 없음을 나타내므로, 102 단계를 진행한다.
102 단계: 기지국의 특정한 전략에 의해 방식2 혹은 방식3을 선택하여 사용하여 역방향 이득을 향상시킨다.
도7은 본 발명에 의한 OFDMA 역방항 프레임의 논리 구조도이다.
상기는 본 발명에 대해 구체적인 바람직한 실시 방식과 결합하여 진행한 진일보로 상세한 설명이지만, 본 발명의 구체적인 실시가 이런 설명에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 전체하에서 여러가지 간단한 연역과 대체를 할 수 있으며 이는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims (12)

  1. A. 기지국이 단말기의 역방향 반복 작동을 필요로 하면, 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서 B 단계를 진행하며;
    B. 만일 반복 후 여전히 역방향 이득을 향상시킬 수 없다면 역방향 반복을 작동시키지 않고, 그렇지 않으면 역방향 반복을 작동시키는; 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 B 단계는,
    각각 역방향 반복 작동 이득
    Figure pct00122
    와 역방향 반복 작동에 의한 각 서브 채널 상의 전력 손실
    Figure pct00123
    을 계산하여, 상기 역방향 반복 작동 이득
    Figure pct00124
    이 상기 역방향 반복 작동에 의한 각 서브 채널 상의 전력 손실
    Figure pct00125
    보다 클 시, 역방향 반복을 작동시키고, 그렇지 않으면 역방향 반복을 작동시키지 않는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 B 단계는,
    만일 최대 반복 회수를 반복하여도 여전히 역방향 이득을 향상시킬 수 없으면, 역방향 반복을 작동시키지 않고; 그렇지 않으면 역방향 이득을 향상시킬 수 있는 최소 반복 회수를 기지국이 결정하고, 단말기에 통지하여 상기 반복 회수에 따라 반복을 진행한 후 역방향 발사를 진행하도록 하는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 B 단계는,
    B1. 반복 회수
    Figure pct00126
    의 초기값을 2로 설정하며;
    B2. 기지국에서
    Figure pct00127
    회 반복에 의한 각 서브 채널 상의 전력 이득 손실
    Figure pct00128
    및
    Figure pct00129
    회 반복에 의한 이득
    Figure pct00130
    을 결정하며;
    B3. 기지국에서 목표 역방향 수신 신호 대 잡음비 CINR 와 현재 실제 측정 CINR의 차이 값을 결정하며;
    B4. 만일
    Figure pct00131
    이면, 기지국은 단말기에 통지하여 번마다
    Figure pct00132
    회 반복 후 역방향 발사를 진행하도록 하고;
    그렇지 않으면 기지국은
    Figure pct00133
    이 최대 반복 회수보다 작은지 판단하여, 만일 작으면
    Figure pct00134
    을 증가한 후 B2~B4 단계를 반복하고; 작지 않으면 역방향 반복을 작동시키지 않는; 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  5. 제2항 혹은 제4항에 있어서,
    Figure pct00135
    　이고,
    그 경우,
    Figure pct00136
    은
    Figure pct00137
    회 반복 전에 단말기가 차지하는 서브 채널 수량이고,
    Figure pct00138
    은
    Figure pct00139
    회 반복 후 단말기가 차지하는 서브 채널 수량인 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  6. 제2항 혹은 제4항에 있어서,
    Figure pct00140
    인 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    Figure pct00141
    인 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    Figure pct00142
    은 단말기의 가장 가까운 위 프레임 할당이 차지하는 서브 채널 수량이고;
    Figure pct00143
    은 단말기가 현재 수요하는 대역폭이
    Figure pct00144
    회 반복 후 차지하는 서브 채널 수량인 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기
    Figure pct00145
    은 서로 다른 상황에 따라 각각 하기 방식에 따라 결정하는바,
    91. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 같은 경우,
    Figure pct00146
    　　이고,
    그 경우,
    Figure pct00147
    은 각 서브 채널 상의 총 사용 가능한 업링크 슬롯의 수량이고;
    Figure pct00148
    은 기지국이 현재에 가장 가까운 위 프레임에서 단말기에 할당시킨 역방향 총 대역폭이며;
    Ceil[ ]는 위 방향으로 정수를 취하는 것이고;
    92. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 완전히 같지는 않은 경우,
    Figure pct00149
    은 해당 단말기가 현재에 가장 가까운 위 서브 프레임에 포함된 임의 슬롯에서 차지하는 서브 채널 수량의 최대치인 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기
    Figure pct00150
    은 서로 다른 상황에 따라 각각 하기 방식에 따라 결정하는바,
    101. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 같은 경우,
    Figure pct00151
    이고,
    그 경우,
    Figure pct00152
    은 각 서브 채널 상의 총 사용 가능한 업링크 슬롯의 수량이고;
    Figure pct00153
    은
    Figure pct00154
    회 반복 시, 단말기가 차지하는 역방향 총 대역폭 슬롯의 수량이며;
    Ceil[ ]는 위 방향으로 정수를 취하는 것이고;
    102. 오버헤드 채널 제거 후, 업링크 서브 프레임 중 각 서브 채널에 포함된 슬롯 수량이 완전히 같지는 않은 경우, 만일 사용 가능한 슬롯 수량이 반복 후 사용되어야 할 슬롯 수량보다 작으면, 역방향 반복을 작동시키지 않고; 그렇지 않으면,
    Figure pct00155
    은 해당 단말기가 업링크 서브 프레임에 포함된 임의 슬롯에서 차지하는 서브 채널 수량의 최대치인 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 B 단계에서, 역방향 반복을 작동시키지 않는 경우, C 단계를 진행하는바,
    C. 기지국은 단말기에 통지하여 단말기가 차지하는 서브 채널 총 수량을 유지시키는 상황에서 반복을 진행한 후 역방향 발사를 진행하도록 하거나, 혹은 단말기가 차지하는 서브 채널 수량을 감소시키고 각 서브 채널 발사 전력을 향상시킨 후 역방향 발사를 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 A 단계는,
    A1. 단말기 역방향 발사전력이 단말기가 조절할 수 있는 최대치
    Figure pct00156
    에 도달하여도 CINR 수요를 만족시킬 수 없을 때, A2 단계를 진행하며;
    A2. 기지국은 우선 현재 할당 상황에서 CINR 수요를 만족시킬 수 있는지 판단하는바, 기지국은 단말기 서비스 품질 요구와 단말기 전송 속도 불변을 확보하는 전제하에서, 전송 채널에 대한 단말기의 현재 수요를 만족시킨 후, 각 서브 채널 상의 전력 이득 변화를 판단하며;
    만일 전송 채널에 대한 단말기의 현재 수요를 만족시키지 못하면 C 단계를 진행하며;
    만일 서브 채널 전력 이득 변화 후 바로 CINR 수요를 만족시킬 수 있다면, 반복을 진행할 필요없이, 반복 회수
    Figure pct00157
    을 1로 설정한 후, 단말기에 통지하여 이에 따라 역방향 발사를 진행하도록 하고;
    반대로, 서브 채널 전력 이득 변화 후 CINR 수요를 만족시킬 수 없다면, 반복이 필요하며 B 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 역방향 커버 향상 방법.
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