KR20110026017A - 직교주파수 분할 다중 접속 방식 (ｏｆｄｍａ) 에서 부분 주파수 재사용 - Google Patents

Abstract

멀티-셀 무선 시스템 내의 사용자 처리율 및 커버리지를 강화하기 위해, 멀티-셀 무선 시스템, 특히 OFDMA-기반 무선 시스템을 동작시키기 위한 방법이 청구되었고, 이 시스템은 복수의 기지국을 포함하고, 상이한 주파수 재사용 팩터들이 부분 주파수 재사용 (FFR) 방식으로서 한 개의 셀의 상이한 재사용 구역 내에서 사용되며, 이 방법은 사이즈 또는 리소스를 상이한 재사용 구역으로 할당하는 단계; 및 사용자를 상이한 재사용 구역으로 할당하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 언급된 방법을 수행하기 위한 해당 멀티-셀 무선 시스템이 청구되는 것이 바람직하다.

Description

직교주파수 분할 다중 접속 방식 (ＯＦＤＭＡ) 에서 부분 주파수 재사용 {FRACTIONAL FREQUENCY REUSE IN OFDMA}

본 발명은 멀티셀 무선 시스템, 특히 OFDMA 기반 무선 시스템을 동작시키기 위한 방법과 관련이 있고, 이 시스템은 복수의 기지국을 포함하며, 부분 주파수 재사용 (Fractional Frequency Reuse; FFR) 방식에 의해 상이한 주파수 재사용 팩터들이 한 개의 셀의 상이한 재사용 구역 내에서 사용된다. 또한, 본 발명은 멀티셀 무선 시스템, 특히 OFDMA 기반 무선 시스템과 관련이 있고, 이 시스템은 복수의 기지국을 포함하며, 부분 주파수 재사용 (FFR) 방식에 의해 상이한 주파수 재사용 팩터들이 한 개의 셀의 상이한 재사용 구역 내에서 사용된다.

멀티셀 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기반 무선 시스템에서, 인터셀 간섭은 사용자 처리율 및 커버리지를, 특히 셀-에지 근방의 사용자들에 대해 제한한다. 더 큰 주파수 재사용 팩터가 동일채널 인터셀 간섭을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이는 필수 스펙트럼 리소스의 증가 및 스펙트럼 효율 저하를 초래할 것이다. 부분 주파수 재사용 (FFR) 방식은 사용자 처리율과 시스템 처리율 사이의 균형을 얻기 위해 노력하고 있다.

부분 주파수 재사용은 일종의 셀룰러 구조로, 상이한 주파수 재사용 팩터들이 한 개의 셀 내에서 사용된다. FFR 의 핵심 아이디어는 간섭 및 채널 상태에 따라, 도 1 에서 A={B,C,D} 로 도시된, 상이한 재사용 팩터 구역으로 사용자를 할당하는 것이다. 도 1 에서, 오직 재사용 팩터 1 및 재사용 팩터 3 만이 고려되었다. 각각의 셀/섹터에서, 낮은 동일채널 간섭 (co-channel interference; CCI) 을 갖는 사용자는 재사용 1 구역으로 할당될 수 있고, 그렇지 않으면 그 사용자는 재사용 3 구역으로 할당되어야만 한다.

몇몇 이전의 연구들이 OFDMA 기반 시스템의 FFR 에 대해 행해져 왔다. 그러나, 그 연구들은 분석에 기초한 것으로, 실제 시스템에서 어떻게 FFR 을 구현할 것인지에 대해 고려된 연구가 없었다. 예를 들면, 2006년 6월에 개최된, WiMAX 포럼, "Mobile WiMAX - Part 1 : A technical overview and performance evaluation" 에서, 부분 주파수 재사용은 OFDMA 기반 시스템과 관련하여 고려되었다.

본 발명의 목적은 멀티셀 무선 시스템을 동작하는 방법 및 사용자 처리율 및 커버리지를 강화하기 위해 해당 멀티셀 무선 시스템을 개선하고 더욱 발전시키는 것이다.

본 발명과 관련해서, 전술한 목적은 청구항 1 의 피쳐들을 포함하는 방법에 의해 달성된다. 청구항 1 에 따르면, 이 방법은 상이한 재사용 구역으로 사이즈 또는 리소스를 할당하는 단계; 및 상이한 재사용 구역으로 사용자를 할당하는 단계를 포함한다.

또한, 전술한 목적은 청구항 31 에 따라 멀티셀 무선 시스템에 의해 달성된다. 청구항 31 에 따르면, 사이즈 또는 리소스는 상이한 재사용 구역으로 할당되고, 사용자는 상이한 재사용 구역으로 할당되며, 바람직하게는 부분 주파수 재사용 (FFR) 에 적합한 블록 또는 프레임 구조가 정의된다.

본 발명에 따르면, 상이한 재사용 구역으로 사이즈 또는 리소스를 할당하는 것과 상이한 재사용 영역으로 사용자를 할당하는 것의 조합은 사용자 처리율 및 커버리지에 있어서 알려진 멀티셀 무선 시스템을 강화할 것이라는 것을 알 수 있다.

16 m 또는 802.16 m 시나리오 이내에서 "구역" 이라는 용어는 더 이상 사용되지 않고, "하위프레임" 이라는 용어가 "구역" 대신에 사용된다는 것을 주목해야만 한다. 그러나, 이는 일반적으로 동일한 구조적 피쳐를 의미한다.

바람직하게는, 본 방법은 부분 주파수 재사용 (FFR) 에 적합한 블록 또는 프레임 구조를 정의하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 전체 대역 또는 전체 대역의 일부분이 수 개의 하위대역으로 분할된다. 이는 OFDMA 기반 시스템 내에서 FFR의 용이한 구현을 가능하게 할 것이다.

2 종류의 부분 주파수 재사용을 위한 블록 또는 프레임 구조가 선호된다. 바람직하게는, 한 개의 블록 또는 프레임이 n (n=1,...) 개의 재사용 구역으로 분할된다. 더욱 선호되는 구조에서는, 헤드 정보가 블록 또는 프레임의 시작부에 추가된다. 모든 구역이 동일한 또는 거의 동일한 헤드 정보를 갖는다면, 이 구조는 효율적일 수 있다.

대안으로, 각각의 재사용 구역은 그 고유의 헤드 정보를 갖는다. 이 경우에, 기지국에 의해 모든 구역을 제어하는 것이 용이하다.

각각의 재사용 구역에 대해, 또한 2 종류의 구조가 선호되고, 하나는 주파수 분할 구조이고 다른 하나는 시간 분할 구조이다. 두 구조 사이의 차이는 주파수 도메인 또는 시간 도메인 내의 하위구역으로 할당하는 것이다.

더욱 선호되는 구조에서, 각각의 재사용 구역은 하위구역 (Km) 을 갖고, Km 은 재사용 구역 m (m=1,...,n) 의 재사용 팩터이다.

또한, 재사용 구역 m 내의 각각의 하위 구역 i 에 대해, 하위채널 (k_{m ,i}) 들은 그 하위구역으로 할당된다. 이러한 하위채널 (k_{m ,i}) 들은 상이한 할당 어프로치에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 할당될 수 있다. 전술한 구조에서, i=1,...,Km 이다.

상이한 재사용 구역으로 사이즈 또는 리소스를 할당하는 단계에 관련해서, 선호되는 정적 재사용 구역 사이즈 할당이 있고, 더욱 선호되는 동적 재사용 구역 사이즈 할당이 있다.

본 발명에 있어서, 장기간의 관점에서 한 개의 섹터 또는 셀 내의 사용자들의 통계적인 특성은 바뀌지 않을 것이다. 그러므로, 각 구역에 대한 리소스의 평균값은 바뀌어서는 안된다.

정적 재사용 할당은 2 개의 중요한 단계를 포함한다. 제 1 단계에 있어서, 상위 네트워크 레이어는 데이터베이스로부터 사이즈 또는 리소스 할당 정보를 로딩하고, 그 다음, 각각의 기지국에 어떤 사이즈 또는 리소스가 각각 그들에게로 할당되었는지를 알려준다. 이 사이즈 또는 리소스 할당 정보는 장기간의 통계 프로세스로부터 오고, 매우 느리게 업데이트될 것이다.

제 2 단계에 있어서, 적어도 하나의 기지국, 바람직하게는 각각의 기지국은 사용자의 채널 상태 정보에 따라 상이한 재사용 구역으로 사용자를 할당하고, 바람직하게는, 그 다음, 추가적인 업데이트를 위해 대응하는 정보를 데이터베이스에 추가한다.

정적 재사용 구역 사이즈 또는 리소스 할당의 성숙한 이점은 구현하기가 용이하다는 것이다. 그러나, 좋은 성능을 얻기 위해, 적합한 사이즈 또는 리소스 할당 정보를 획득하기 위해 더 높은 레이어는 장기간의 통계를 수행해야 한다.

동적 재사용 구역 사이즈 또는 리소스 할당은 정적 할당 프로세스에서 처럼 제 1 단계로서 상위 네트워크 레이어에 의해 데이터베이스로부터 사이즈 또는 리소스 할당 정보를 로딩하는 단계를 포함한다. 또한, 상위 네트워크 레이어는 각 기지국에 어떤 사이즈 또는 리소스가 각각 그들에게로 할당되었는지를 알려준다. 선호되는 상황에서, 기지국은 동일한 사이즈들 또는 리소스들을 할당받는데, 이는 하위채널의 수만큼 구역 j 에 대해, k_{j ,1}=k_{j ,2}=...=k_{j , Kj} 임을 의미한다.

제 2 단계로서, 적어도 하나의 기지국, 바람직하게는 각각의 기지국은, 바람직하게는 적응적 사용자 할당 방법에 따라, 상이한 재사용 구역으로 사용자를 할당한다. 이 사용자 할당 어프로치는 먼저 사용자를 n 개의 그룹으로 분류하려고 노력하고, 그 다음 각각의 그룹을 대응하는 구역으로 할당한다. 선호되는 적응적 사용자 할당 어프로치의 상세는 하기에서 논의될 것이다.

제 3 단계에서, 적어도 하나의 기지국, 바람직하게는 각각의 기지국은 통계 자료를 컴파일링하기 위해 각각의 프레임 또는 블록에 대한 리소스 사용 메트릭을 수집하고, 그 다음 매 L 번째 (L=1,...) 프레임 또는 블록마다 통계적인 결과를 상위 네트워크 레이어로 보고한다. 매우 효율적인 사이즈 또는 리소스 할당과 관련해서, 통계적인 결과는 구역 k 로 할당된 사용자들의 수 U_k 및/또는 사용자 할당 방법에 의해 구역 k 로 할당되도록 시도되었던 사용자들의 수 V_k 를 포함한다. 상위 네트워크 레이어로 보고된 값은, 각각 X_k 및 Y_k 로 언급되는, L 개의 블록 또는 프레임에 걸친 U_k 및 V_k 의 평균값일 수 있다. 이 경우에, 매 L 개의 블록들 또는 프레임마다 2n 개의 값들은 상위 네트워크 레이어로 보고될 필요가 있다.

제 4 단계에서, 상위 네트워크 레이어는 현재 및/또는 과거의 메트릭 값 및/또는 통계 결과에 따라 각 구역의 사이즈 또는 리소스를 적응시킨다.

제 5 단계에서, 상위 네트워크 레이어는 바람직하게는 모든 기지국으로부터 획득된 메트릭에 따라 각 구역의 하위구역 사이즈 또는 리소스를 적응시킬 수 있다.

다음에서, 상기 동적 재사용 구역 사이즈 또는 리소스 할당의 제 2 단계에서 선호되는 적응적 사용자 할당이 논의될 것이다. 적응적 사용자 할당의 목적은 사용자들을 상이한 재사용 구역으로 할당하고, 따라서 시스템 성능을 개선하는 것이다.

적응적 사용자 할당의 제 1 단계에서, 적어도 하나의 기지국, 바람직하게는 각각의 기지국은 바람직하게는 브로드캐스트 채널을 통해 사용자들에게 메트릭을 보고할 것을 요구한다. 선호되는 상황에서, 이러한 메트릭들은 상이한 구역의 프리앰블 (preamble) 캐리어-대-간섭 및 소음비 (carrier to interference and noise ratio; CINR) 를 포함할 수 있다.

제 2 단계에서, 사용자들은 바람직하게는 업링크 피드백 채널을 통해 각각의 기지국으로 메트릭을 보고할 수 있다.

제 3 단계에서, 적어도 하나의 기지국, 바람직하게는 각각의 기지국은 보고된 메트릭 값에 따라 상이한 구역으로 사용자들을 할당할 수 있다. 상이한 구역으로의 사용자들의 효율적인 할당을 위해, 3 종류의 절차 A, B, 및 C 가 바람직하다.

절차 A 는 SINR (Signal to Interference and Noise Ratio) 의 최대값에 기초한다. 2 개의 상이한 재사용 구역 - 더 낮은 재사용 팩터를 갖는 구역 1 및 더 높은 재사용 팩터를 갖는 구역 2 - 를 기초로 하는 사용자 할당 단계는 다음을 포함한다: (a) 메트릭 r_i = SINR1/SINR2 을 계산하는 단계, 여기서 SINR1 은 가드 서브캐리어 및 DC 서브캐리어를 제외한 프리앰블의 모든 서브캐리어에 대한 평균 CINR 의 추정값이고, SINR2 는 프리앰블에 대해 변조된 서브캐리어만에 대한 평균 CINR 의 추정값; (b) r_i < Th (그룹 1) 또는 r_i ≥ Th (그룹 2) 인 관계에 따라 사용자들을 2 개의 상이한 그룹으로 분류하는 단계, 여기서 Th 는 정의할 수 있는 임계값; (c) SINR2 에 의해 내림차순으로 그룹 2 의 사용자들을 정렬하고, 그 다음, 이 사용자들을 가장 높은 SINR2 를 갖는 사용자부터 구역 2 로 할당하고, 그 다음, 그룹 2 의 모든 사용자들이 할당되었으면 가장 높은 SINR2 를 갖는 그룹 1 의 사용자를 선택하여 그 선택된 사용자를 구역 2 내의 모든 리소스가 사용될 때까지 구역 2 로 할당하며, 할당된 리소스를 할당받지 못한 사용자들이 있으면, 그들을 그룹 1 로 분류하는 단계; 및 (d) SINR1 에 의해 내림차순으로 사용자들을 그룹 1 로 정렬하고, 그 다음 모든 사용자들이 리소스를 할당받을 때까지 또는 모든 리소스가 사용될 때까지 그 사용자들을 가장 높은 SINR1 을 갖는 사용자들부터 구역 1 로 할당하는 단계.

바람직하게는, 절차 A 는 또한 n 개의 재사용 구역에 기초한다.

절차 B 는 시스템 처리율의 최대값에 기초한다. 2 개의 상이한 재사용 구역 - 낮은 재사용 팩터를 갖는 구역 1 및 높은 재사용 팩터를 갖는 구역 2 - 에 기초한 사용자 할당 단계는 다음을 포함한다: (a) SINR1≥Th_SINR1 이면 그 사용자들을 그룹 1 로, 나머지 사용자들을 그룹 2 로 분류하는 단계, 여기서 Th_SINR1 은 낮은 재사용 팩터를 사용하기 위한 최소 필요 SINR 값; (b) 그룹 1 의 사용자들을 가장 낮은 CINR3 를 갖는 사용자들부터 구역 1 로 할당하고, 리소스를 할당받지 못한 사용자들이 있으면, 그들을 그룹 2 에 추가하는 단계, 여기서 CINR3 는 재사용 구역 3 또는 구역 2를 위해 만들어진 CINR 측정값을 지칭; 및 (c) 모든 사용자들이 할당되거나 리소스가 모두 사용될 때까지 그룹 2 의 사용자들을 가장 높은 CINR3 를 갖는 사용자들부터 구역 2 로 할당하는 단계.

절차 B 는 n 개의 재사용 구역을 갖는 일반적인 개념에 기초할 수 있다. 이 경우, n 개의 상이한 재사용 구역 - 재사용 구역의 재사용 팩터는 재사용 구역 1 부터 재사용 구역 n 까지 증가한다 - 에 기초한 사용자 할당 단계는 다음을 포함한다:

1) 모든 사용자들이 사용자 풀로 할당되고, 사용자 구역 카운트가 N=1 로 설정되는 단계;

2) SINR_N≥Th_SINR_N 을 만족하는 사용자 풀에 있는 모든 사용자들을 한 개의 그룹으로 분류하고, 나머지 사용자들을 사용자 풀에 일시적으로 남겨두는 단계, 여기서 Th_SINR_N 은 재사용 구역 N 을 사용하기 위한 최소 필요 SINR 값;

3) N≤n-1 이면, 그 그룹 내의 사용자들을 가장 낮은 SINR_{N +1} 을 갖는 사용자들부터 재사용 구역 N 으로 할당하는 단계, 여기서 SINR_{N +1} 은 재사용 구역 N+1 에 대한 SINR 측정값을 지칭; 만약 N=n 이면, 그 그룹 내의 사용자들을 가장 높은 SINR_N 을 갖는 사용자들부터 재사용 구역 N 으로 할당하고, 만약 리소스를 할당받지 못한 사용자들이 있으면 그들을 사용자 풀에 추가하는 단계;

4) N=N+1 로 하고, N>n 이 될 때까지 단계 2 와 단계 3 을 반복하는 단계; N>n 일 때, 모든 재사용 구역이 고려되었고, 이 사용자 할당 절차가 종결된다; 만약 사용자 풀에 사용자들이 있으면 이 사용자들은 그들의 열악한 채널 요건으로 인해 이 절차에서 리소스를 할당받지 못할 것이다.

절차 A 및 절차 B 에서, 각 사용자에 대한 QoS 요건은 또한 사용자 할당을 위한 팩터로서 고려될 수 있다.

절차 C 는 다중 임계값 방식에 기초한다. 그러므로, 다중 임계값 사용자 할당 방법이 이용될 수 있다.

그러한 다중 임계값 사용자 할당 방법에서, 2 개의 임계값 및 적어도 2 개의 상이한 재사용 구역 - 더 낮은 재사용 팩터를 갖는 구역 1 및 더 높은 재사용 팩터를 갖는 구역 2 - 에 기초한 사용자 할당 단계는 다음의 단계를 포함할 수 있다:

(1) 적어도 하나의 기지국이 선택된 메트릭의 고 임계값 (THR_HIGH) 및 저 임계값 (THR_LOW) 을 브로드캐스팅하는 단계로, 선택된 메트릭은 각 사용자의 수신 신호 품질을 반영할 수 있는, CINR1 일 수도 있다;

(2) 사용자들은, 그들의 선택된 메트릭의 값들에 따라, 기지국으로 그 간섭 상태 또는 값을 보고하는 단계로, 바람직하게는 사용자들이 그들의 간섭 상태를 기지국으로 보고하기 위한 2 개의 옵션이 가능하다:

옵션 1: 각 사용자는 3 개의 선택을 갖는다:

a) 메트릭 상태만을 보고하는 것, 여기서 메트릭 상태는 필요 메트릭의 범위를 기술하고, 바람직하게는 CINR1 이 저 임계값 (THR_LOW) 보다 더 낮은지, 고 임계값 (THR_HIGH) 보다 더 높은지, 또는 THR_LOW 와 THR_HIGH 사이인지를 나타낼 수 있다;

b) CINR1 과 같은 메트릭 값만을 보고하는 것; 또는

c) 아무것도 보고하지 않는 것

옵션 2: 각각의 사용자는 상기 a) 및 b) 를 포함하는, 2 개의 선택을 갖는다; 및

(3) 적어도 하나의 기지국, 또는 상기 적어도 하나의 기지국이, 수신된 간섭 상태 또는 보고된 메트릭 또는 값 및 바람직하게는 QoS 요건에 따라, 그 사용자들을 상이한 재사용 구역으로 할당하는 단계.

마지막으로 언급된 절차 C 에서, 사용자들을 할당하는 절차는 다음의 단계들을 포함할 수 있다:

a) (THR_HIGH 보다 큰) 더 높은 메트릭 값 을 갖는 사용자들을 재사용 구역 1 로 할당하고, 리소스가 그러한 모든 사용자들을 할당하기에 충분하지 않은 경우에는, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들만을 할당하는 단계, 이 때 우선순위의 정의는 QoS, 공정성 등을 포함할 수도 있다;

b) (THR_LOW 보다 작은) 더 낮은 메트릭 값 을 갖는 사용자들을 재사용 구역 2 로 할당하고, 리소스가 그러한 모든 사용자들을 할당하기에 충분하지 않은 경우에는, 높은 우선순위를 갖는 사용자만을 할당하는 단계;

c) 나머지 사용자들을 남아있는 리소스로 할당하는 단계, 여기서 바람직하게 는 고려될 제 1 팩터는 우선순위이고 제 2 팩터는 시스템 처리율 또는 커버리지이다; 및

d) 메트릭 값으로 비교할 수 없는 사용자들을 무작위로 할당하는 단계.

이 절차 C 에서, 그들의 간섭 상태 또는 값을 기지국으로 보고하지 않은 사용자들은 기지국에 의해 매우 낮은 메트릭 값으로 분류된다.

모든 적응적 사용자 할당 절차에서의 마지막 단계로서, 적어도 하나의 기지국, 바람직하게는 각각의 기지국은 사용자들에 어떤 구역으로 그들이 할당되었는지를 알려줄 수 있다. 이 정보는 바람직하게는 헤드 정보 또는 제어 채널을 통해 송신될 수 있다. 이 정보 단계 이후에, 기지국은 전체 블록 또는 프레임을 송신할 수 있다.

상기의 방법의 상세를 검토함에 있어서, 파라미터 n, m, i, L 및 j 는 1 이상의 정수로 언급된다.

본 발명은 FFR 을 위한, 특히 OFDMA 시스템을 위한 적절한 블록 또는 프레임 구조를 설계하는 방법을 제공한다. 또한, 다양한 주파수 재사용 팩터들을 갖는 구역의 사이즈 또는 리소스가 결정될 수 있다. 결국, 다양한 주파수 재사용 팩터들을 가진 구역으로 사용자들을 할당하는 방법이 제공된다.

본 발명의 지지로, 재사용 구역을 위한 시간-분할 듀플렉스 (TDD) 구조가 가능하고, 이 구조는 업링크와 다운링크 데이터 스피드의 불균형이 가변적이고 업링크와 다운링크 무선 경로가 느린 이동 시스템의 경우와 매우 유사한 것 같은 경우에 강한 이점을 갖는다. 이는 빔형성과 같은 기술이 TDD 시스템과 함께 잘 작동한다는 것을 의미한다. 이전의 연구는 주파수-분할 듀플렉싱 (FDD) 구조만을 고려한다.

정적 재사용 구역 사이즈 할당 방법과 비교해서, 동적 재사용 구역 사이즈 할당은 오버헤드를 감소시키고 스펙트럼 효율 및 처리율을 증가시킨다.

또한, 새로운 메트릭은 적응적 구역 사이즈 할당을 용이하게 하기 위해 정의되었다.

적응적 및 동적 재사용 구역 사이즈 할당은 제안된 새로운 메트릭에 기초한 섹터/셀 사용자-로드에 따라 구역 또는 리소스 사이즈를 동적으로 조정할 수 있다.

새롭게 결합된 메트릭에 의해, 적응적 사용자들의 할당이 용이하게 된다. 이전의 연구에서는, 간단한 SINR 값만을 메트릭으로서 고려했다. 새로운 메트릭으로부터, 어떠한 구역에 사용자가 속했는지를 결정하는 것이 더욱 용이하다.

새롭게 결합된 메트릭 (이전의 방법은 이 메트릭을 이용하지 않는다) 에 기초한 3 개의 신규한 사용자 할당 방법이 제안되었다. 그 방법 중의 하나는 더 나은 비트 에러 레이트 (BER) 성능을 얻을 시도를 하고, 다른 하나는 시스템 처리율 성능을 개선하려는 시도를 하며, 또 다른 하나는 오버헤드를 감소시키기 위해 다중 임계값 사용자 할당 방법에 기초하여 사용자 리소스를 최적화한다. BER 은 수신된 잘못된 비트 수를 총 송신 비트 수로 나눈 값이다.

본 발명의 이점으로서, FFR 배치에 대한 스펙트럼 효율은 증가되고, FFR 배치/구현에 대한 유연성이 제공된다.

바람직하게는, 본 발명은 (무선 통신에 대한 주류 기술인) WiMAX 및 LTE 을 위해, WiMAX 및 LTE 펨토셀을 위해, 및 다른 OFDMA 기반 시스템을 위해 이용될 것이다.

본 발명에서, OFDMA 기반 무선 시스템에서 FFR의 구현 문제가 논의되었다. 먼저, WiMAX 및 LTE 와 같은 OFDMA 시스템을 위해 이용될 수 있는, 2 종류의 구조가 표현되었다. 두번째로, 어떻게 상이한 구역의 사이즈를 상이한 재사용 팩터로 결정할 것인지를 결정하는 어프로치가 제안되었다. 마지막으로, 어떻게 사용자들을 상이한 재사용 구역으로 할당할 것인지에 대한 방법이 제안되었다.

본 발명의 교시를 유리한 방법으로 어떻게 설계하고 더욱 발전시키는지에 대한 수 개의 방법이 있다. 이를 위하여, 한편으로는 청구항 1 에 종속하는 청구항들이, 다른 한편으로는 도면에 의해 도시되는 발명의 실시형태의 선호되는 예시들에 대한 이후의 설명이 언급된다. 도면의 도움에 의해 본 발명의 실시형태의 바람직한 예시들에 대한 설명과 관련해서, 일반적으로 바람직한 실시형태 및 티칭에 대한 더욱 발전됨이 설명될 것이다. 도면에서,
도 1 은 재사용 팩터 1 및 재사용 팩터 3 을 갖는 상이한 셀 구조를 도시한다.
도 2 는 부분 주파수 재사용을 위한 2 종류의 블록 또는 프레임 구조 A 및 B 를 도시한다.
도 3 은 2 종류의 재사용 구역의 구조를 도시한다.
도 4 는 정적 사이즈 또는 리소스 할당에 대한 플로우 차트를 도시한다.
도 5 는 3 개의 상이한 절차 A, B, 및 C 를 포함하는 적응적 사용자 할당과 함께 완전히 자동화된 사이즈 또는 리소스 할당에 대한 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다.
도 6 은 동적 재사용 구역 사이즈 또는 리소스 할당에 대한 플로우 차트를 도시한다.
도 7 은 적응적 사용자 할당에 대한 플로우 차트를 도시한다.
도 8 은 FFR 에 대한 멀티-스테이지 임계값 사용자 할당을 도시한다.
도 9 는 FFR 에 대한 멀티-스테이지 임계값 사용자 할당에 대한 플로우 차트를 도시한다.

부분 주파수 재사용 (FFR) 은 일종의 셀룰러 구조로, 상이한 주파수 재사용 팩터들이 한 개의 셀 내에서 사용된다. FFR 에 대한 핵심 아이디어는 간섭 및 채널 상태 정보에 따라, 도 1 에서 A={B,C,D} 로 도시된, 상이한 재사용 팩터 구역으로 사용자들을 할당하는 것이다. 도 1 에서, 오직 재사용 팩터 1 및 재사용 팩터 3 만이 고려된다. 각각의 셀/섹터에서, 낮은 동일채널 간섭 (CCI) 을 갖는 사용자들은 재사용 1 구역으로 할당될 수 있고, 그렇지 않으면 그들은 재사용 3 구역으로 할당되어야만 한다.

부분 재사용에 대한 2 종류의 블록 또는 프레임 구조로, (OFDMA 시스템과 관련있는) 도 2 에 도시된 구조 A 및 구조 B 가 정의된다. 하나의 블록 또는 프레임에 대한 지속시간을 T 로 가정한다. 한 개의 블록에는 n 개의 재사용 구역이 있고, 재사용 팩터 K_i 를 갖는 구역 i (데이터) 의 지속시간은 T_i 이며, i는 1 부터 n 까지이다. 구조 A 에 대해, 모든 헤드 정보는 블록의 시작부에 추가되고, 각각의 사용자는 이 부분을 디코딩해야한다. 이 구조는 모든 구역이 동일하거나 거의 동일한 헤드 정보를 갖는 경우에 효율적일 수 있다. 구조 B 에 대해, 각각의 구역은 그 고유의 헤드 정보를 갖는다. 모든 구역을 기지국에 의해 제어하는 것이 용이하다.

각각의 재사용 구역에 대해, 또한 도 3 에 도시된 2 종류의 구조가 정의되며, 하나는 주파수 분할 구조이고 다른 하나는 시간 분할 구조이다. 두 구조 사이의 차이는 주파수 도메인 또는 시간 도메인 내의 하위구역으로 할당하는 것이다. 도 3 에서, 구역 m 의 재사용 팩터는 K_m 이고, 이는 한 개의 구역은 K_m 개의 하위구역을 가져야만 한다는 것을 의미한다. 구역 m 내의 임의의 하위구역 i 에 대해, 하위채널 (k_{m ,i}) 은 그로 할당되었고, 이 때 i=1,...,Km 이다. 이 하위채널 (k_{m ,i}) 은 상이한 할당 어프로치에 따라 연속적이거나 불연속적으로 할당될 수 있다.

도 4 는 정적 사이즈 또는 리소스 할당의 플로우 차트를 도시한다. 2 개의 단계가 이 방법에서 제공된다. 단계 1: 상위 네트워크 레이어는 데이터베이스로부터 리소스 할당 정보를 로딩하고, 그 다음, 각각의 기지국으로 어떤 리소스가 그들에게 각각 할당되었는지를 알려준다. 이 리소스 할당 정보는 장기간의 통계 프로세스로부터 오고, 매우 느리게 업데이트될 것이다.

단계 2: 기지국은 채널 상태 정보에 따라 상이한 구역으로 사용자들을 할당하고, 그 다음, 추가적인 업데이트를 위해 대응하는 정보를 데이터베이스에 추가한다.

도 5 는 완전히 자동화된 리소스 또는 사이즈 할당 및 재사용 구역 사이즈 및 사용자 할당에 대한 최적화를 위한 블록 다이어그램을 도시한다. 이러한 동적 FFR 에서, 3 개의 방법 A, B, 및 C 는 적응적 사용자 할당을 위해 제안된다.

도 6 은 동적 리소스 또는 사이즈 할당의 플로우 차트를 도시한다. 동적 할당에는 주로 5 개의 단계가 있다.

단계 1 : 상위 네트워크 레이어는 데이터베이스로부터 리소스 할당 정보를 로딩하고, 그 다음 각각의 기지국에 어떤 리소스가 각각 그들에게로 할당되었는지를 알려준다. 일반적으로, 기지국은 동일한 사이즈 또는 리소스를 할당받고, 이는 구역 j 에 대해서 j=1,... 일 때, k_{j ,1}=k_{j ,2}=...=k_{j , Kj} 임을 의미한다.

단계 2: 기지국은 사용자들을 상이한 구역으로 할당한다. 선택적 사용자들의 할당 방법은 적응적 사용자 할당이다. 이 사용자 할당 어프로치는 먼저 사용자들을 n 개의 그룹으로 분류하려고 노력하고, 그 다음 각각의 그룹을 대응하는 구역으로 할당한다. 제안된 적응적 사용자 할당 어프로치의 상세는 하기에서 논의될 것이다.

단계 3: 기지국은 각각의 프레임 또는 블록에 대한 리소스 사용 메트릭을 통계처리하고, 통계 결과를 매 L 번째 블록마다 상위 네트워크 레이어로 보고한다. 가능한 통계적 변수는 다음을 포함할 수도 있다: (1) U_k: 구역 k 로 할당된 사용자들의 수; (2) V_k: 사용자 할당에 의해 구역 k 로 할당되도록 시도되었던 구역 k 로 그룹핑될 수 있었던 사용자들의 수. 상위 네트워크 레이어로 보고된 값은, 각각 X_k 및 Y_k 로 언급된, L 블록 또는 프레임에 걸친 U_k 및 V_k 의 평균값일 수 있다. 2n 개의 값은 매 L 개의 블록마다 상위 네트워크 레이어로 보고될 필요가 있다.

단계 4: 상위 네트워크 레이어는 현재 및 과거의 메트릭 값에 따라 각 구역의 사이즈를 적응시킨다. 시간 i 를 가정하면, 구역 k 에 대해 현재 보고된 값은 X_k(i) 및 Y_k(i) 이다. 오직 2 개의 구역만이 사용된 시나리오를 고려한다. 구역 1 의 재사용 팩터는 1 이고, 구역 2 의 재사용 팩터는 3 이다.

(a) i*L^th 블록에 대해, S_k(i)= X_k(i) - Y_k(i) 의 평균값 사이의 차이를 계산한다;

(b) 각각의 구역에 대해 현재 및 이전의 D-1 값의 보고된 메트릭을 R_k(i)= A₀* S_k(i)+...+A_{D -1}* S_k(i-D+1) 로 필터링하며, 이 때, A₀ ≠ 0 이고 D ≥ 2 이면, 임의의 j 는 1 부터 D-1 에 속하고, A_j/A_o<1 이다;

(c) R 값에 따라 구역 사이즈를 적응시킨다. 더 작은 재사용 팩터를 갖는 구역은 그 사이즈를 증가시키기 위해 항상 더 높은 우선순위를 갖는다. R₁(i)>0 이면, F 심볼에 의해 구역 1 의 사이즈를 증가시키고, F 심볼에 의해 구역 2 의 사이즈를 감소시킨다; 또한 R₂(i)>0 이면 F 심볼에 의해 구역 2 의 사이즈를 증가시키고, F 심볼에 의해 구역 1 의 사이즈를 감소시킨다. F 는 각각의 조정을 위한 단계이다.

단계 5: 상위 네트워크 레이어는 모든 구역에 대한 매 q*L 블록마다 하위구역 사이즈를 적응시킨다. q 는 1 이상의 정수이다. 재사용 팩터 Kj 를 갖는 구역 j 에 대해, Kj 개의 기지국이 고려될 필요가 있다.

(a) G_i 로 언급된, 기지국 i 에 대한 q*L 블록 동안에 얼마나 많은 사용자들이 리소스를 요청했는지를 계산하고; 및 그리고나서 Z 로 언급된, 모든 관련 기지국 (Kj 개의 기지국) 에 대한 q*L 블록 동안에 얼마나 많은 사용자들이 리소스를 요청했는지를 컴퓨팅한다;

(b) 그 사이즈가 k_{j ,p}= G_p/Z*H 로 정의되는, 하위구역 p 에 대해, 하위구역의 새로운 사이즈를 계산하는데, 이 때 H 는 한 개의 구역에 대한 주파수 도메인 또는 시간 도메인에서의 하위채널의 총합이다.

도 7 은 본 발명에 따른 적응적 사용자 할당에 대한 플로우 차트이다. 사용자들은 상이한 재사용 구역으로 할당될 것이다. 적응적 사용자 할당 프로세스에는 4 개의 단계가 있다.

단계 1: 기지국은 브로드캐스트 채널을 통해 사용자들에게 메트릭을 보고할 것을 요구한다. 이 메트릭은 상이한 구역의 프리앰블 캐리어-대-간섭 및 소음 비 (CINR) 를 포함할 수도 있다.

단계 2: 사용자들은 필요한 메트릭을 기지국으로 보고한다. 이 절차는 업링크 피드백 채널을 통해 달성될 수 있다.

단계 3: 보고된 메트릭 값에 따라, 기지국은 상이한 구역으로 사용자들을 할당한다. 여기서 우리는 오직 재사용 1 구역 및 재사용 3 구역만이 사용되는 시나리오에 대한 예시를 공급한다. 3 종류의 절차가 사용될 수 있다:

어프로치 A : 최대 SINR 비

(a) 메트릭을 계산한다: r_i=SINR1/SINR2

이 때, SINR1 은 가드 서브캐리어 및 DC 서브캐리어를 제외한 프리앰블의 모든 서브캐리어들에 대한 평균 CINR 의 추정값이고 (즉, 변조되지 않은 서브캐리어 (가드 서브캐리어 및 DC 서브캐리어는 제외) 상의 신호는 또한 CINR 추정에 대해 소음 및 간섭으로 고려되어야만 한다); SINR2 는 프리앰블에 대해 오직 변조된 서브캐리어들에 대한 평균 CINR 의 추정값이다.

(b) r_i<Th 이면 사용자 i 는 그룹 1 로 분류될 것이고, 그렇지 않으면 사용자 i 는 그룹 2 로 분류될 것이다. 그룹 1 의 사용자들은 1 인 주파수 재사용 팩터를 갖는 구역 1 로 할당되기 위한 시도가 될 것이고, 그룹 2 의 사용자들은 3 인 주파수 재사용 팩터를 갖는 구역 2 로 할당되기 위한 시도가 될 것이다; Th 는 임계값이고, 상수값으로 정의된다.

(c) SINR2 에 의해 내림차순으로 그룹 2 의 사용자들을 정렬하고, 그 다음, 이 사용자들을 가장 높은 SINR2 를 갖는 사용자들부터 구역 2 로 할당한다. 그룹 2 의 모든 사용자들이 할당되었으면, 가장 높은 SINR2 를 갖는 그룹 1 의 사용자를 선택하여 구역 2 의 모든 리소스들이 사용될 때까지 그 선택된 사용자를 구역 2 로 할당한다; 리소스를 할당받지 못한 사용자들이 있으면, 그들을 그룹 1 로 분류한다;

(d) SINR1 에 의해 내림차순으로 그룹 1 의 사용자들을 정렬하고, 그 다음 모든 사용자들이 리소스를 할당받을 때까지 또는 모든 리소스들이 사용될 때까지 그 사용자들을 가장 높은 SINR1 을 갖는 사용자들부터 구역 1 로 할당한다.

어프로치 B: 최대 시스템 처리율

(a) SINR1≥Th_SINR1 이면 사용자를 그룹 1 로 분류하고, 나머지 사용자들을 그룹 2 로 분류하며, 이 때 Th_SINR1 은 재사용 팩터 1 을 사용하기 위한 최소 필요 SINR 값이다;

(b) 그룹 1 의 사용자들을 가장 낮은 CINR3 를 갖는 사용자부터 그룹 1 로 할당한다. 리소스를 할당받지 못한 사용자들이 있으면, 그들을 그룹 2 에 추가한다;

(c) 모든 사용자들이 할당되거나 모든 리소스들이 사용될 때까지 그룹 2 의 사용자들을 가장 높은 CINR3 를 갖는 사용자들부터 구역 2 로 할당한다;

어프로치 A 및 B 에서, 각각의 사용자에 대한 QoS 요건은 또한 할당을 위한 팩터로서 고려될 수 있다.

단계 4: 기지국은 사용자들에게 어떤 구역이 헤드 정보 또는 제어 채널을 통해 할당되었는지를 알려주고, 그리고 나서 전체 블록을 송신한다. 사용자는 그 고유 데이터의 위치를 찾기 위해 헤드 정보를 디코딩한다.

어프로치 C: 다중 임계값 어프로치 (하기에 나타난 2 개의 임계값 예시)

도 8 은 FFR 에 대한 멀티-스테이지 임계값 사용자 할당의 아이디어를 도시한다. 이 제안의 핵심 포인트는 사용자들을 대응하는 재사용 구역으로 할당하기 위해 2 개의 임계값을 사용하는 것이다. WiMAX 환경에서 FFR 을 위해 제안된 사용자 할당 알고리즘의 주요 단계는 다음과 같고, FFR 을 위한 멀티-스테이지 임계값 사용자 할당에 대한 플로우 차트의 형식으로 도 9 에 도시되었다.

(1) 기지국 BS 는 선택된 메트릭의 고 임계값 (THR_HIGH) 및 저 임계값 (THR_LOW) 을 모든 사용자에게 브로드캐스팅한다. 선택된 메트릭은 각각의 이동국 MS 또는 사용자의 수신 신호 품질을 반영할 수 있는, CINR1 일 수 있다.

(2) 사용자들은, 그들의 선택된 메트릭 값에 따라, 그들의 간섭 상태를 기지국으로 보고한다. 여기서 우리는 사용자들에게 그들의 간섭 상태를 기지국으로 보고하기 위한 2 개의 옵션을 제안한다.

옵션 1: 각 사용자는 3 개의 선택을 갖는다:

a) 메트릭 상태만을 보고하는 것; 이 메트릭 상태는 필요 메트릭의 범위를 기술한다. 예를 들면, CINR1 이 저 임계값 (THR_LOW) 보다 더 낮은지, 고 임계값 (THR_HIGH) 보다 더 높은지, 또는 THR_LOW 와 THR_HIGH 사이에 있는지를 나타낼 수 있다;

b) CINR1 과 같은 메트릭 값만을 보고하는 것. 이 모드는 THR_LOW 와 THR_HIGH 사이의 메트릭 값을 갖는 사용자들에게 특히 유용하다.

c) 아무것도 보고하지 않는 것; 사용자가 이러한 방법을 선택하면, 기지국은 사용자가 매우 낮은 선택된 메트릭 값을 갖는다고 간주할 것이다.

옵션 2: 각각의 사용자들은 상기 a) 및 b) 를 포함하는 2 개의 선택을 갖는다.

(3) 기지국은 보고된 메트릭 및 QoS 요건에 따라 사용자들을 상이한 재사용 구역으로 할당한다; 사용자들은 3 개의 항목으로 그룹핑한다. 이 정보를 기지국으로 전송하지 않는 사용자들은 소통이 필요할 때 기지국에 의해 매우 낮은 메트릭 값으로서 분류된다; 사용자들을 할당하는 절차는 다음과 같다:

a) (THR_HIGH 보다 큰) 더 높은 메트릭 값을 갖는 사용자들을 재사용 1 구역으로 할당한다; 리소스가 그러한 모든 사용자들을 할당하기에 충분하지 않으면, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들만을 할당한다. 우선순위의 정의는 QoS, 공평성 등을 포함할 수도 있다.

b) (THR_LOW 보다 작은) 더 낮은 메트릭 값을 갖는 사용자들을 재사용 3 구역으로 할당한다. 리소스가 그러한 모든 사용자들을 할당하기에 충분하지 않으면, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들만을 할당한다.

c) 나머지 사용자들을 남아있는 리소스로 할당한다. 고려될 제 1 팩터는 우선순위이다. 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들은 먼저 할당되고 "더 나은" 리소스로 할당될 것이다. 예를 들면, 여전히 남아 있는 재사용 3 리소스가 있으면, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들이 할당되어야한다. 제 2 팩터는 시스템 처리율 또는 커버리지이다. 처리율의 관점에서, 더 높은 메트릭 값을 갖는 사용자들은 "더 나은" 리소스로 할당될 것이고, 커버리지의 관점에서, 더 낮은 메트릭 값을 갖는 사용자들은 "더 나은" 리소스로 할당될 것이다.

d) 메트릭 값에 의해 비교될 수 없는 사용자들은 무작위로 할당될 것이다.

이점

(1) 사용자들은 그들의 간섭 조건에 따라 할당되고, 그러므로, 시스템 처리율 또는 커버리지가 개선될 수 있다;

(2) QoS 는 사용자 할당 방법에서 고려된다; 나쁜 채널 조건에 대해, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들은 "더 나은" 리소스로 할당되고, 그 QoS 는 더 높은 확률로 달성될 수 있다;

(3) 필수 보고 정보가 감소된다. 먼저, 오직 하나의 메트릭이 사용자들로부터 보고될 필요가 있다; 두번째로, 업링크 보고 채널의 처리율 요건을 감소시킬 수 있는 그들의 요건에 따라, 3 개의 상이한 보고 포맷이 지원된다. 예를 들면, 사용자들이 그들의 간섭 상태만을 보고한다면, 아주 적은 비트만이 각 사용자들에게 필요할 것이다; 그리고 또한, 사용자가 매우 낮은 필수 메트릭 값을 가지면, 조용히 유지할 수 있고 기지국에 보고하지 않지만, 기지국은 그 간섭 상태를 안다.

(4) 구현하기 쉽고, 매우 복잡한 동작이 필요 없다.

본원에서 말하는 본 발명의 많은 변형 및 다른 실시형태는, 상기 설명과 관련 도면에서 나타난 티칭의 이점을 갖는 발명이 속하는 해당 분야의 기술자들에게 고려될 것이다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정 실시형태로 제한되지 않는다. 비록 특정 용어가 본원에서 사용되었더라도, 이들은 포괄적이고 기술적인 견지에서 사용되었을 뿐 한정의 목적으로 사용된 것은 아니다.

Claims (31)

1. 멀티셀 무선 시스템, 특히 OFDMA 기반 무선 시스템을 동작시키는 방법으로서,
   상기 무선 시스템은 복수의 기지국을 포함하고,
   상이한 주파수 재사용 팩터가 부분 주파수 재사용 (fractional frequency reuse; FFR) 방식에 의해 하나의 셀의 상이한 재사용 구역 내에서 사용되며,
   상기 무선 시스템을 동작시키는 방법은,
   상기 상이한 재사용 구역으로 사이즈 또는 리소스를 할당하는 단계; 및
   상이한 재사용 구역으로 사용자를 할당하는 단계를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 할당하는 단계들 이전에 부분 주파수 재사용 (FFR) 에 적합한 블록 또는 프레임 구조를 정의하는 단계를 더 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   전체 대역 또는 전체 대역의 일부가 수 개의 하위대역으로 분할되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   하나의 블록 또는 프레임이 n 개의 재사용 구역으로 분할되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   헤드 정보가 상기 블록 또는 프레임의 시작부에 추가되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   각각의 재사용 구역이 그 자신의 헤드 정보를 갖는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 재사용 구역은 주파수 분할 구조를 갖는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 재사용 구역은 시간 분할 구조를 갖는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 재사용 구역은 Km 개의 하위구역을 갖고, Km 은 재사용 구역 m (m=1,...,n) 의 재사용 팩터인, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 재사용 구역 m 내의 각각의 하위구역 i 에 대해, k_{m ,i} 하위채널들이 상기 각각의 하위구역 i 로 할당되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상위 네트워크 레이어는 데이터베이스로부터 사이즈 또는 리소스 할당 정보를 로딩하고, 그 다음, 각각의 기지국에 어떤 사이즈 또는 리소스가 그 기지국으로 각각 할당되었는지를 알려주는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 기지국이, 바람직하게는 그 각각의 기지국이 사용자들을 사용자들의 채널 상태 정보에 따라 상이한 재사용 구역으로 할당하고, 바람직하게는, 그 다음, 추가적인 업데이트를 위해 대응하는 정보를 데이터베이스에 추가하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 기지국이, 바람직하게는 그 각각의 기지국이 사용자들을, 바람직하게는 적응적 사용자 할당 방법에 따라, 상이한 재사용 구역으로 할당하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    적어도 하나의 기지국이, 바람직하게는 그 각각의 기지국이 통계자료를 컴파일링하기 위해 각각의 프레임 또는 블록에 대한 리소스 사용 메트릭을 수집하고, 그 다음, 매 L 번째 (L=1,...) 프레임 또는 블록마다 통계 결과를 상기 상위 네트워크 레이어로 보고하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 통계 결과는 구역 k 에 할당된 사용자들의 수 U_k 및/또는 사용자 할당 방법에 의해 구역 k 에 할당되도록 시도되었던 사용자들의 수 V_k 를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 상위 네트워크 레이어는 현재 및/또는 과거의 메트릭 값 및/또는 통계 결과에 따라 각각의 구역의 상기 사이즈 또는 리소스를 적응시키는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 상위 네트워크 레이어는 바람직하게는 모든 기지국으로부터 획득된 메트릭에 따라 각각의 구역의 하위구역 사이즈 또는 리소스를 적응시키는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 기지국이, 바람직하게는 그 각각의 기지국이, 바람직하게는 브로드캐스트 채널을 통해, 사용자들에게 메트릭을 보고할 것을 요구하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 메트릭은 상이한 구역들의 프리앰블 캐리어-대-간섭 및 잡음비 (carrier to interference and noise ratio; CINR) 를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 사용자들은, 바람직하게는 업링크 피드백 채널을 통해, 상기 메트릭을 상기 각각의 기지국으로 보고하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
21. 제 20 항에 있어서,
    적어도 하나의 기지국이, 바람직하게는 그 각각의 기지국이 상기 보고된 메트릭 값에 따라 상이한 구역으로 상기 사용자들을 할당하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    2 개의 상이한 재사용 구역 - 더 낮은 재사용 팩터를 갖는 구역 1 및 더 높은 재사용 팩터를 갖는 구역 2 - 에 기초한 상기 사용자 할당 단계는,
    (a) 메트릭 r_i = SINR1/SINR2 를 계산하는 단계, 여기서, SINR1 은 가드 서브캐리어 및 DC 서브캐리어를 제외한 프리앰블의 모든 서브캐리어에 대한 평균 CINR 의 추정값이고, SINR2 는 상기 프리앰블의 오직 변조된 서브캐리어들에 대한 평균 CINR 의 추정값;
    (b) 관계식 r_i < Th (그룹 1) 또는 r_i≥ Th (그룹 2) 에 따라 상기 사용자들을 2 개의 상이한 그룹으로 분류하는 단계, 여기서, Th 는 정의할 수 있는 임계값;
    (c) SINR2 에 의해 내림차순으로 상기 그룹 2 의 사용자들을 정렬하고, 그 다음, 이들 사용자를 가장 높은 SINR2 를 갖는 사용자부터 구역 2 로 할당하고, 그 다음, 그룹 2 의 모든 사용자들이 할당되었으면 가장 높은 SINR2 를 갖는 그룹 1 의 사용자를 선택하여 구역 2 의 모든 리소스가 사용될 때까지 그 선택된 사용자를 구역 2 로 할당하며, 리소스를 할당받지 못한 사용자가 있으면 그들을 그룹 1 로 분류하는 단계; 및
    (d) SINR1 에 의해 내림차순으로 그룹 1 의 사용자들을 정렬하고, 그 다음, 모든 사용자들이 리소스를 할당받거나 모든 리소스가 사용될 때까지 그 사용자들을 가장 높은 SINR1 을 갖는 사용자부터 구역 1 로 할당하는 단계를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
23. 제 21 항에 있어서,
    2 개의 상이한 재사용 구역 - 더 낮은 재사용 팩터를 갖는 구역 1 및 더 높은 재사용 팩터를 갖는 구역 2 - 에 기초한 상기 사용자 할당 단계는,
    (a) 사용자들의 SINR1 이 SINR1≥Th_SINR1 이면 그 사용자들을 그룹 1 로 분류하고, 나머지 사용자들을 그룹 2 로 분류하는 단계, 여기서, Th_SINR1 은 더 낮은 재사용 팩터를 사용하기 위한 최소 필요 SINR 값;
    (b) 그룹 1 의 사용자들을 가장 낮은 CINR3 (CINR3 는 구역 2 에 대한 CINR) 를 갖는 사용자부터 구역 1 로 할당하고, 리소스를 할당받지 못한 임의의 사용자가 있으면 그들을 그룹 2 에 추가하는 단계; 및
    (c) 모든 사용자들이 할당되거나 모든 리소스가 사용될 때까지 그룹 2 의 사용자들을 가장 높은 CINR3 를 갖는 사용자부터 구역 2 로 할당하는 단계를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
24. 제 21 항에 있어서,
    n 개의 상이한 재사용 구역 - 재사용 구역의 재사용 팩터가 재사용 구역 1 부터 재사용 구역 n 까지 증가한다 - 에 기초한 상기 사용자 할당 단계는,
    1) 모든 사용자들은 사용자 풀로 할당되고, 재사용 구역 카운트 N=1 로 설정하는 단계;
    2) 상기 사용자 풀의 사용자들의 SINR_N 이 SINR_N≥Th_SINR_N 이면 그 사용자들을 하나의 그룹으로 분류하고, 나머지 사용자들을 상기 사용자 풀에 일시적으로 남겨두는 단계, 여기서,Th_SINR_N 은 재사용 구역 N 을 사용하기 위한 최소 필요 SINR 값;
    3) N≤n-1 이면, 상기 그룹 내의 사용자들을 가장 낮은 SINR_{N +1} 을 갖는 사용자부터 재사용 구역 N 으로 할당하고(여기서, SINR_{N +1} 은 재사용 구역 N+1 에 대한 SINR 측정값을 지칭), 만약 N=n 이면, 상기 그룹 내의 사용자들을 가장 높은 SINR_N 을 갖는 사용자부터 재사용 구역 N 으로 할당하고, 리소스를 할당받지 못한 임의의 사용자들이 있으면 그들을 사용자 풀에 추가하는 단계;
    4) N=N+1 이도록 하고, N>n 이 될 때까지 단계 2) 및 단계 3) 을 반복하는 단계를 포함하고,
    N>n 인 경우, 모든 재사용 구역이 고려되었고, 이 사용자 할당 절차가 종결되고; 만약 사용자 풀에 임의의 사용자들이 있으면, 이 사용자들은 그들의 열악한 채널 조건으로 인해 이 절차에서 리소스를 할당받지 못하게 되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 사용자에 대한 QoS (Quality of Service) 요건은 또한 사용자 할당을 위한 팩터로서 고려되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
26. 제 21 항에 있어서,
    다중 임계값 사용자 할당 방법이 사용되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
27. 제 26 항에 있어서,
    2 개의 임계값 및 적어도 2 개의 상이한 재사용 구역 - 더 낮은 재사용 팩터를 갖는 구역 1 및 더 높은 재사용 팩터를 갖는 구역 2 - 에 기초한 상기 사용자 할당 단계는:
    (1) 적어도 하나의 기지국이 선택된 메트릭의 고 임계값 (THR_HIGH) 및 저 임계값 (THR_LOW) 을 모든 사용자들에게 브로드캐스팅하는 단계, 여기서, 상기 선택된 메트릭은 각각의 사용자의 수신 신호 품질을 반영할 수 있는 CINR1 일 수 있음;
    (2) 사용자들은, 그들의 선택된 메트릭 값에 따라, 상기 기지국으로 그들의 간섭 상태 또는 값을 보고하는 단계, 여기서, 바람직하게는 사용자들이 그들의 간섭 상태를 상기 기지국으로 보고하기 위한 다음의 2 개의 옵션이 가능함:
    옵션 1: 각 사용자는 다음의 3 개의 선택을 가짐:
    a) 메트릭 상태만을 보고하는 것, 여기서, 메트릭 상태는 필요 메트릭의 범위를 기술하고, 바람직하게는 CINR1 이 저 임계값 (THR_LOW) 보다 더 낮은지, 고 임계값 (THR_HIGH) 보다 더 높은지, 또는 THR_LOW 와 THR_HIGH 의 사이인지를 나타낼 수 있음;
    b) CINR1 과 같은 메트릭 값만을 보고하는 것; 또는
    c) 아무것도 보고하지 않는 것.
    옵션 2 : 각 사용자는 상기 a) 및 b) 를 포함하는, 2 개의 선택을 가짐; 및
    (3) 적어도 하나의 기지국, 또는 상기 적어도 하나의 기지국이 수신된 간섭 상태 또는 그들의 보고된 메트릭 또는 보고된 값 및 바람직하게는 QoS 요건에 따라 사용자들을 상이한 재사용 구역으로 할당하는 단계를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 사용자들을 할당하는 절차는:
    a) (THR_HIGH 보다 큰) 더 높은 메트릭 값을 갖는 사용자들을 재사용 구역 1 로 할당하고, 리소스가 그러한 모든 사용자를 할당하기에 충분하지 않은 경우에, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들만을 할당하는 단계, 여기서, 상기 우선순위의 정의는 QoS, 공평성 등을 포함할 수 있음;
    b) (THR_LOW 보다 작은) 더 낮은 메트릭 값을 갖는 사용자들을 재사용 구역 2 로 할당하고, 리소스가 그러한 모든 사용자들을 할당하기에 충분하지 않으면, 더 높은 우선순위를 갖는 사용자들만을 할당하는 단계;
    c) 나머지 사용자들을 남아있는 리소스로 할당하는 단계, 여기서, 바람직하게는 고려될 제 1 팩터는 우선순위이고 제 2 팩터는 시스템 처리율 또는 커버리지임; 및
    d) 메트릭 값에 의해 비교될 수 없는 사용자들을 무작위로 할당하는 단계를 포함하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    사용자들 중 그들의 간섭상태 또는 값을 기지국으로 보고하지 않은 사용자들은 상기 기지국에 의해 매우 낮은 메트릭 값으로서 분류되는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
30. 제 18 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 기지국이, 바람직하게는 그 각각의 기지국이 사용자들에게 바람직하게는 헤드 정보 또는 제어 채널을 통해 그들이 어떤 구역으로 할당되었는지를 알려주고, 그 다음, 전체 블록 또는 프레임을 송신하는, 무선 시스템을 동작시키는 방법.
31. 바람직하게는 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 기재된 무선 시스템을 동작시키는 방법을 수행하기 위한 멀티셀 무선 시스템, 특히 OFDMA 기반 무선 시스템으로서,
    상기 무선 시스템은 복수의 기지국을 포함하고,
    상이한 주파수 재사용 팩터는 부분 주파수 재사용 (Fractional Frequency Reuse; FFR) 방식에 의해 하나의 셀의 상이한 재사용 구역 내에서 사용되며,
    사이즈 또는 리소스는 상기 상이한 재사용 구역으로 할당되고, 사용자들이 상이한 재사용 구역으로 할당되며,
    바람직하게는 부분 주파수 재사용 (FFR) 에 적합한 블록 또는 프레임 구조가 정의되는, 무선 시스템.
    

Images