KR20120046313A - 무선 데이터 통신의 자원 메트릭 양자화 - Google Patents

Abstract

무선 데이터 통신 시스템의 자원에 이용되는 자원 메트릭 양자화가 개시된다. 일 실시예로, 상기 양자화는 복수의 주파수 파티션에 대한 신호 파라미터를 측정하는 단계, 제1 주파수 파티션에 대한 제1 자원 메트릭을 제1 값으로 설정하는 단계, 제2 주파수 파티션과 제3 주파수 파티션에 대해 측정된 신호 파라미터를 제1 파티션에 대해 측정된 신호 파라미터와 비교하여, 제2 주파수 파티션과 제3 주파수 파티션에 대한 제2 자원 메트릭과 제3 자원 메트릭을 각각 결정하는 단계, 제2 자원 메트릭과 제3 자원 메트릭을 인코딩하는 단계, 그리고 인코딩된 자원 메트릭들을 원격 무선국에 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선 데이터 통신의 자원 메트릭 양자화{RESOURCE METRIC QUANTIZATION IN WIRELESS DATA COMMUNICATIONS}

본 서술은 무선 셀룰라 통신 시스템(wireless cellular radio communications system)에서 무선 신호 채널(radio signal channels)에 대한 파라미터(parameters)의 통신에 관한 것으로, 특히, 부분 주파수 파티션(fractional frequency partition)의 선택에 사용되는 자원 메트릭의 양자화에 관한 것이다.

셀룰라 통신 시스템은 전형적으로 임의의 지역 내 분포된 기지국들(base stations)을 갖고 이를 통해 상기 지역 내 이동 단말들(mobile stations)에 데이터 연결(data connectivity)을 제공한다. 셀룰라 시스템은 무선 통신을 함에 있어 저전력 소모를 가능하게 하며, 서로 다른 기지국들에 연결된 서로 다른 사용자들(subscribers)에 의한 주파수 재사용을 가능하게 한다. 각각의 기지국은 통신 기반시설(communications infrastructure)을 통해 통신 백본(communications backbone)과 연결되어 다른 사용자들(subscribers) 및 셀룰라 시스템 외부의 이용자들(users)과 시스템들에 연결한다. 주파수와 채널(channels)은 서로 다른 기지국들에 의해 재사용되기(reused) 때문에, 임의의 이동 단말이 셀(cell)의 경계(edge) 근처에 있을 때, 다른 셀들에 있는 다른 이동 단말들의 신호(signals)가 상기 이동 단말의 신호와 간섭(interfere)을 일으킬 수 있다.

IEEE 802.16m 또는 3GPP LTE(Third Generation Partnership Project Long Term Evolution) 시스템과 같은 이동 광대역 무선 시스템(mobile broadband radio systems)에서, 셀 경계의 이용자가 다른 인근의 셀들의 이용자들로부터 받는 간섭 레벨(interference levels)을 경감시키기 위해 FFR(Fractional Frequency Reuse)이 사용된다. FFR은 인접한 기지국들 간의 소정의 부반송파들(subcarriers)의 전송 전력(transmitting power)을 특정 패턴(pattern)으로 설정함으로써 이러한 부반송파들에 대한 간섭 레벨을 효과적으로 경감시킨다. FFR 구성의 적용을 통해 최적의 시스템 레벨의 전력 로딩(power loading), 스펙트럼 분할(spectrum partition) 및 자원 할당(resource allocation)을 가능하게 하는 체계(framework)를 AFR(Adaptive Fractional Frequency Reuse)이라 한다. 이동 단말의 기하(geometry)에 따라 정적으로 이동 단말에 특정한 주파수 파티션을 할당하는 종래의 FFR과 달리, AFR은 더 우수한 시스템 성능을 얻기 위해 서로 다른 주파수 파티션들의 단기 페이딩(short term fading)을 또한 고려한다.

AFR을 지원하기 위해, 기지국은 각각의 주파수 파티션에 대한 자원 메트릭을 브로드캐스트(broadcast)할 필요가 있고 따라서 기지국은 매 브로드캐스트 주기마다 한 번 또는 소정의 수퍼프레임(superframes) 횟수마다 한 번 자원 메트릭을 브로드캐스트한다. 각각의 자원 메트릭은 16 비트(bits)와 특정한 주파수의 식별 부분(identification)으로 구성된다. 이동 단말은 이러한 정보를 이용하여 자신이 이용할 주파수 파티션을 선택한다. 이동 단말은 주파수 파티션, 데이터를 수신한 후, 어느 주파수 파티션이 선택되었는 지 알리기 위해 기지국에 메시지(message)를 보낸다. AFR을 지원하기 위해 요구되는 시그널링(signaling)에 의해 브로드캐스트 시그널링에 상당히 추가적인 데이터가 더해진다. 게다가, 이동 단말은 각각의 파티션에 대해 측정된 간섭 통계(interference statistics)를 기지국에 다시 보고할 수 있다. 많은 이동 단말들이 다시 기지국에 통계를 보고함으로 인해, 상당한 시그널링 자원(signaling resources)이 또한 요구될 수 있다.

FFR 기술은 서로 다른 주파수 파티션들에 대해 서로 다른 주파수 재사용율들(frequency reuse factors)이 적용될 수 있게 한다. 전형적으로 각각의 기지국은 네 개의 주파수 파티션을 갖는다. 하지만, 그 수는 환경(circumstances)에 따라서, 변화할 수 있다. 각각의 파티션은 동일한 셀 내에서 서로 다른 전송 전력 레벨들(transmit power levels)을 가질 수 있다. 임의의 주파수 파티션에 대한 특정한 전력 레벨은 기지국에 의해 결정되며 거의 변화되지 않는다.(changed infrequently)

주파수 파티션 경계(boundary)는 PRU(Physical Resource Units)와 정렬(aligned)된다. 802.16m에서, PRU는 단일 서브프레임(single sub-frame)의 연속된 심볼들(consecutive symbols)에서 열여덟 개의 인접한 부반송파를 가진다. 주파수 파티션들은 하위 LRU(Logical Resource Unit) 인덱스(index)에서 상위 LRU 인덱스까지 색인이 매겨져 있다. 주파수 파티션은 한 개가 존재하는 경우 reuse-1 파티션부터 시작하고 세 개의 reuse-3 파티션이 뒤따른다. 이들 주파수 파티션은 각각 주파수 파티션 0(FP0), 주파수 파티션 1(FP1), 주파수 파티션 2(FP2), 및 주파수 파티션 3(FP3)으로 번호가 매겨진다.

AFR에 요구되는 추가적인 시그널링은 시스템 내에 추가적인 간섭을 일으키고 전송과 프로세스(process)를 위해 추가적인 무선 및 프로세싱(processing) 자원을 필요로 한다. 전체적인 시스템 성능은 AFR 성능의 저해 없이 이러한 오버헤드(overhead)를 감소시킴으로써 향상된다.

AFR 없는 802.16m 무선 환경은 동일한 셀 내에 세 개의 인접하는 섹터(sectors)가 있는 자원/전력 할당 패턴을 갖는다. 섹터들은 일곱 개의 재사용 서브밴드(reuse sub-bands)를 갖는다: 세 개의 resue-3 파티션, 세 개의 reuse-3/2 파티션 및 한 개의 reuse-1 파티션을 갖는다. 각각의 파티션은 서로 다른 부반송파 개수와 서로 다른 전송 전력을 갖는다.

AFR 시스템에서, 높은 재사용률을 위해, 어느 한 파티션은 높은 전송 전력을 사용하고 나머지 파티션들은 제한된다. 네트워크에서 세 개의 인접하는 섹터의 전형적인 전송 전력 벡터들(vectors)을 reuse-1 및 reuse-3의 AFR 환경으로 도시하는 실시예가 아래에 개시된다:

섹터 1: P = [P_Low, P_Low, P_High, 0, 0, 0, P_{Re use1}]

섹터 2: P = [P_High, P_Low, P_Low, 0, 0, 0, P_{Re use1}]

섹터 3: P = [P_Low, P_High, P_Low, 0, 0, 0, P_{Re use1}]

P_High>P_Low로 가정하고, PL(Power Loading factor)은 PL=P_High/P_Low로 표시될 수 있다.

P_High의 전송 전력을 갖는 주파수 파티션을 전력 부스티드 파티션(power boosted partition)이라 하고, P_Low의 전송 전력을 갖는 파티션을 전력 디부스티드 파티션(power de-boosted partition)이라 한다.

AFR 절차(procedure)에 의해 임의의 이용자 분포와 모든 PL에 대해서 최적의 채널 파티션을 찾는다. 시스템 성능을 최적화하기 위한 시뮬레이션(simulation)에서 관련 파라미터들이 반복적으로 갱신된다.

시스템이 초기에 시동될(boots up) 때, 지역 내 이동 단말들의 분포 또는 신호 전달 환경(signal propagation environment)에 대한 정보는 없다. 이동 단말들이 서로 다른 재사용 파티션들에 대한 평균 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 측정할 수 있도록 미리 정의된 재사용 파티션 및 소정의 기타 초기 파라미터들이 설정될 수 있다. 시스템은 이러한 측정을 통해 AFR 조정 절차(adaptation procedure)를 시작한다. 802.16m에 대해 현재 SINR이 지정되어 있으나, 노이즈에 대한 신호(signal to noise), 에러율(error rate), 간섭 및 그 밖의 채널 품질 척도들(channel quality measures)과 같은 광범위한 기타 파라미터들이 사용될 수 있다.

높은 전송 전력과 낮은 간섭을 갖는 무선 자원은 더 높은 평균 SINR을 갖는다. 더 높은 SINR은 더 높은 데이터율(data rates)과 더 적은 에러를 가능하게 한다. 그러므로, 이용자들은 높은 전력 파티션의 이용을 선호한다. 더 낮은 전력의 파티션들은 따라서 충분히 이용되지 않을 수도 있다. 반면, 높은 SINR을 갖는 파티션의 더 높은 전송 전력의 이득(gain)은 다른 인근의 이동 단말들에게 영향을 줄 수 있다. 증가된 데이터율과 감소된 에러율은 인접한 기지국들의 다른 이용자들에 대한 제한된 전송 전력과 더 높은 간섭으로부터 얻어진다.

'자원'으로 불리는 메트릭은 시스템 자원의 측면에서 서로 다른 자원 형태들의 이용을 측정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 측정은 서로 다른 파티션들에 대한 이용자 수의 균형을 맞추기 위해(balance) 사용된다. AFR 시스템에서, 이용자들은 모든 파티션의 서로 다른 SINR들을 평가하고 자체 측정과 시스템 차원의(system-wide) 자원 메트릭 정보에 따라 적절한 파티션을 선택하도록 지시될 수 있다.

그 동안에, 기지국들은 이동 단말의 재사용 파티션들에 대한 선호(preferences) 피드백에 따라 모든 파티션들의 자원 메트릭을 조정할(adapt) 수 있다. 이들은 기지국과 연결된(serving) 이동 단말들에게 주기적으로 브로드캐스트된다. 자원 메트릭은 파티션을 선택하기 위한 가중치(weight factors)로 생각될 수 있다.

일 실시예로서, reuse-1 파티션인 주파수 파티션의 자원 메트릭은 1로 고정된 값을 갖는다. Reuse-3 주파수 영역의 두 개의 대응하는 전력 디부스티드 주파수 파티션의 자원 메트릭은 8 비트 해상도(resolution)의 부호 없는(unsigned) 디지탈 값들로 각각 인코딩된다.

임의의 전력 부스팅 주파수 파티션 FP_i (i>0)의 자원 메트릭은 나머지 자원 메트릭들로부터 추론될(inferred) 수 있다. 결과적으로, 자원 메트릭에 대한 양자화 비트의 총 수는 16 비트이다. 16 비트의 인코딩된 자원 메트릭 해상도는 높은 정확도를 제공하여 시스템 성능을 위한 준 최적(sub-optimal)의 자원 할당 솔루션(solution)을 가능하게 한다. 각각의 이동 단말의 성능이 준 최적인 경우, 시스템 성능이 우수하고 스펙트럼 효율도 높다. 반면, 16 비트의 양자화된 자원 메트릭의 해상도는 상당한 시그널링 자원을 요구한다.

균일(uniform) 양자화 및 구획(segment) 양자화는 전송되어야 하는 비트의 수를 줄이기 위해 자원 메트릭 해상도에 적용될 수 있다. 적당한 양자화 방법의 선택으로, 성능 손실을 줄일 수 있다. 아래의 서술과 같이, 10 비트의 균일 양자화와 8 비트의 구획 양자화는 우수한 시스템 성능을 얻는 데 적용될 수 있다.

적절한 구성이라면, 8-10 비트는 자원 메트릭 양자화에 사용되어 종래 16 비트 전송에 비해 상당한 시그널링 오버헤드(overhead)를 절약할 수 있다. 동시에 유사한 스펙트럼 효율(spectrum efficiency: SE) 성능이 얻어진다.

일 실시예로서, 2^L개의 양자화 레벨이 각각의 자원 메트릭에 적용되고 균일 양자화가 자원 메트릭에 적용된다. Reuse-1 파티션인 주파수 파티션에 대한 자원 메트릭은 1로 지정되어 고정된 값을 갖는다.

Reuse-3 주파수 영역의 두 개의 전력 디부스티드 주파수 파티션의 자원 메트릭은 각각 1/256 해상도의 부호 없는(양도 아니고 음도 아닌) 디지털 값들로 인코딩된다. 자원 메트릭은 0과 1 사이 256개의(8 비트) 가능한 값을 갖는 분수로서 양자화될 것이다.

전력 부스팅 i번째 주파수 파티션 FP_i (i>0)의 자원 메트릭은 두 개의 전력 디부스티드 주파수 파티션의 자원 메트릭으로부터 추론될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 두 개의 전력 디부스티드 주파수 파티션의 자원 메트릭은 0과 1 사이의 분수로서 양자화된다. 마찬가지로, 전력 부스티드 파티션의 자원 메트릭은 또한 양자화될 수 있고 두 개의 파워 디부스티드 파티션의 자원 메트릭이 추론될 수 있다.

예를 들어, 2^L개의 양자화 레벨이 이용되는 경우를 고려하자. 레벨들의 범위는 동일한 양자화 레벨들로 나뉠 수 있고 모든 레벨들은 0과 1 [0, 1] 사이에 존재한다. 만일 2^L개의 동일한 양자화 간격(equal quantization intervals)이 있다면, 값을 인코딩하기 위해 L 비트가 요구된다. 각각의 양자화 간격은 값을 나타내기 위해 매핑될(mapped) 수 있다. 이러한 방식으로 모든 자원 메트릭들이 균일하게(uniformly) 2^L 개의 값으로 양자화되고, L 비트로 인코딩될 수 있다.

제2 실시예로서, 구획 양자화가 자원 메트릭에 적용된다. 제1 실시예에서는, 모든 자원 메트릭들이 동일한 수의 2^L개의 값들로 양자화된 반면, 제2 실시예에서는 가능한 자원 값들의 범위가 구획들로 나뉘며, 각각의 구획은 서로 다르게 양자화된다.

우선, 기지국은 모든 구획들에 대한 자원 메트릭 값들의 전체 범위를 결정한다. 이는, 예를 들면, 전력 로딩 레벨들(power loading levels)을 이용하여 수행될 수 있다. 전력 로딩 값들은 용량(capacity)과 커버리지(coverage) 간에 최적의 트레이드오프(tradeoff)를 얻기 위한 방법으로 셀 계획 단계(cell planning phase)에서 정해진다. 일단 전력 로딩 값들이 정해지면, 각각의 주파수 파티션은 미리 정해진 전력 부스팅(power boosting) 값 또는 전력 디부스팅(power de-boosting) 값을 갖는다. 이 값은 기지국에 의해 네트워크 진입 단계(network entry phase)에 있는 모든 이동 단말들에 브로드캐스트된다. 이동 단말은 보다 나은 연결 조정(link adaptation)을 위해 이 정보를 이용할 수 있다.

이러한 범위는 a에서 b까지, [a, b], 범위로 표시될 수 있고 여기서 a는 가장 낮은 실제 값이고 b는 가장 높은 실제 값이다. 둘째로, 자원 메트릭 값들의 범위는 세 개의 파티션으로 나뉜다. 이러한 파티션은 0에서 a, a에서 b, 및 b에서 1, [0, a], [a, b], [b, 1] 일 수 있다.

파티션들을 확보한 후, 각각의 파티션에 대한 양자화 레벨의 수가 결정될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 파티션이 소정의 균일한 간격의(uniformly spaced) 레벨들로 나뉜다. 예를 들면, [0, a]와 [b, 1] 범위들 각각은 2^(L-2)개의 균일한 레벨로 양자화될 수 있다. [a, b] 범위는 2^(L-1)개의 균일한 양자화 레벨로 양자화될 수 있다. 각각의 범위에 대한 이러한 레벨 개수로부터 우수한 결과가 얻어지나, 시스템의 필요(needs)와 특정한 응용(particular application)에 따라 특정한 선택이 가능하다.

자원 메트릭 값들은, 수신된 후에, a와 b 사이의 값에 수렴하므로(converge), L, L-1 및 L-2 이상의 값들도 잘 작동될 것이다. 수렴된 상태에서 더 나은 성능을 위해서, a에서 b까지, [a, b], 파티션의 양자화 간격들은 제1 실시예의 균일 양자화의 경우보다 작게 설정될 수 있다. 게다가, 제1 실시예와 같이, 초기 자원 메트릭이 1로 설정되고, b에서 1까지, [b, 1], 범위의 양자화 간격은 자원 메트릭의 수렴을 보장하기 위해 중간(intermediate) 값으로 설정된다. 반면, 자원 메트릭은 0에서 a까지, [0, a], 범위의 값을 거의 갖지 않을 것이므로, 이러한 파티션은 단지 수 개의 레벨만 필요하다.

위에서 서술된 기술들은 훨씬 적은 데이터로 16 비트 AFR 시그널링과 매우 유사한 결과를 제공할 수 있다. 제1 실시예에서 균일 양자화에 대해 4-10 비트를 이용하여 얻어진 스펙트럼 효율(spectrum efficiency)과 제2 실시예에서 구획 양자화에 대해 8 비트를 이용하여 얻어진 스펙트럼 효율은 16 비트 접근 방식에 의한 것과 거의 같다. 이러한 접근을 통해 무선 자원의 상당한 절약이 가능할 수 있다.

추가적인 이점으로, 전력 부스티드 파티션의 자원 메트릭이 1 또는 소정의 다른 고정 값으로 인코딩되는 경우, 전혀 전송될 필요가 없다. 나머지 자원 메트릭들을 전력 부스티드 자원 메트릭에 대한 분수로 인코딩함에 따라, 전송될 데이터 양을 감소시킴으로써 추가적인 절약이 가능하다.

제3 실시예에서, 특정한 값들이 선택될 수 있다. 우선, 주파수 파티션 (FP0)(reuse-1 파티션)의 자원 메트릭이 1로 고정된 값을 갖는다. Reuse-3 주파수 영역의 두 개의 전력 디부스티드 주파수 파티션에 대한 자원 메트릭은 전력 부스티드 파티션(FP0)에 대한 자원 메트릭에 기초해 정의된다. 더 낮은 파티션 인덱스(partition index)를 갖는 파티션의 자원 메트릭이 우선적으로 보내질 수 있고, 두 번째 디부스티드 파티션의 자원 메트릭이 뒤따를 수 있다.

두 개의 전력 디부스티드 주파수 파티션의 자원 메트릭은 0과 1 사이의 분수 x로서 정의될 수 있다. 이는 0에서 15까지의 부호 없는 정수 y로 인코딩되며, 따라서 두 개의 주파수 각각에 대해 4 비트를 필요로 한다. 인코딩은 다음과 같이 정해질 수 있다:

if 0<=x<0.5:

y=floor(x/0.125)

if 0.5<=x<0.8:

y=floor(x-0.5)*8/0.3 + 4

otherwise:

y=floor((x-0.8)/0.05) + 12

전력 부스팅 주파수 파티션 FP_i (i>0)의 자원 메트릭은 다음과 같이 계산될 수 있다: 자원 메트릭(i) = 3 - sum(전력 부스티드 파티션의 자원 메트릭)

본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들에 한정(limitation)이 아닌 예시로서 도시되며, 도면에서 동일한 참조 부호는 유사한 또는 대응하는 특징(features)을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 구현(implementation)에 적합한 무선 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자원 메트릭을 인코딩하는 프로세스 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 터미널(terminal) 또는 국(station)을 도시하는 블록도.

도 1은 셀룰라 무선 시스템(10)의 실시예를 도시한다. 이동 단말(12,14)은 이동식(mobile) 또는 고정식(fixed)일 수 있고 셀룰라 폰(cellular telephones), 넷북(netbooks), 개인용 컴퓨터(personal computers), 미디어 플레이어(media players), 가전(appliances), 또는 다양한 기타의 무선 연결된 장치들(wireless connected devices)의 임의의 것일 수 있다. 이동 단말은 또한 사용자국(subscriber station), 원격국(remote station), 터미널(terminal) 또는 그 밖의 용어들로 표현될 수 있다.

다수의 기지국들(16-24)이 이동 단말과의 연결을 위해 시스템 내에서 제공된다. 기지국은 다양한 다른 형태일 수 있고 응용(application)에 따라서, 넓거나 또는 좁은 지역들을 커버(cover)하며 전력을 전송할 수 있다. 기지국들은 도 1에서 유사하게 도시되나, 또한 각각 서로 다르게 연결되고 구성될 수 있다. 소정의 응용에서는, 네트워크 액세스 포인트(network access point) 또는 이동 단말 피어(mobile station peer)가 기지국과 같이 기능할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 제1 이동 단말이 기지국 19에 등록되어(registered) 있고 제2 이동 단말이 또 다른 기지국 23에 등록되어 있다. 이동 단말과 시스템이 제공하는 모든 서비스를 지원하기 위해 각각의 이동 단말은 이러한 등록을 통해 기지국과 통신한다.

각각의 기지국(16-24)은 R6 인터페이스(30)를 통해 게이트웨이(gateway) 또는 기지국 제어기(base station controller)와 연결된다. WiMAX의 경우, 기지국 제어기들은 ASN-GW(Access Service Network-Gateway)로 표현된다. 세 개의 게이트웨이(25, 26, 27)가 있다. 각각의 게이트웨이는 수 개의 기지국을 지원한다. 게이트웨이들은 상호 간에 R4 인터페이스(28)를 통해 연결될 수도 있고 연결되지 않을 수도 있으며 모든 게이트웨이들은 MTSC(Mobile Telephony Switching Center)에 직접 또는 간접적으로 연결된다(도시되어 있지는 않으나). 하나의 시스템 내에 하나 이상의 MTSC가 있을 수 있다. MTSC는 그 밖의 전화 시스템들, 데이터 서버들 및 서비스들 등에 접속(access)을 제공하는 전화 백본(telephony backbone)에 연결된다(coupled). 소정의 경우에, 기지국은 게이트웨이를 통하는 대신 백본을 통해서 MTSC에 직접 연결될 수 있다.

도시된 실시예에서, 시스템 행정(administration) 및 관리(management)가 다양한 다른 방식들로 기지국, 게이트웨이, 및 MTSC 간에 분산될 수 있다. 통신하기 위해, 제1 이동 단말(12)은 각각의 연결된 기지국과 게이트웨이를 통해 제2 이동 단말과 통신할 수 있다. 만일 양쪽(both) 이동 단말이 동일한 기지국에 등록된 경우, 기지국은 게이트웨이를 통하지 않고 통신을 지원할 수 있다. 마찬가지로, 제2 이동 단말이 MTSC 또는 ISP(Internet Service Provider)와 같은 또 다른 시스템에 연결된 경우, 두 개의 이동 단말은 백본을 통해 통신할 수 있다.

도 1은 일 실시예로서 네트워크를 도시하나, 하지만, 본 발명은 광범위한 그 밖의 네트워크 구성들에 적용될 수 있고 통신은 다양한 상황 및 응용에 적합하도록 다양하게 루트(route)될 수 있다. 도 1의 다이어그램(diagram)은 단일(single) ASN(Access Service Network)을 나타낸다. 각각의 ASN은 수 개, 또는 수백 개의 기지국과 게이트웨이를 가질 수 있다. 기지국은 R6 인터페이스를 통해 고정된 게이트웨이에 연결된다.

도 1은 제1 기지국(19)에 연결된 이동 단말(12)의 실시예를 도시한다. 이동 단말(12)은 제2 기지국(20)을 향해 다이어그램의 오른쪽으로 이동한다. 제2 기지국(20)은 게이트웨이 2(26)에 연결되어 있다. 이동 단말이 게이트웨이 1에 연결된 제1 기지국으로부터 게이트웨이 2에 연결된 제2 기지국으로 이동할 때, 제1 기지국에서 제2 기지국으로 이동 단말의 핸드오버(handover)가 발생한다. 핸드오버 이후, 이동 단말은 목표(target) 기지국에 의한 자원 매트릭 브로드캐스트를 수신하고 목표 기지국과 사용할 주파수 파티션을 선택한다. 기지국은 자원 메트릭들에 대한 브로드캐스트를 계속하고, 이동 단말은 어느 시점에서 임의의 주파수 파티션에서 다른 주파수 파티션으로 변경을 선택할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자원 메트릭을 인코딩하는 프로세스 흐름도를 도시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 자원 메트릭을 결정하고 인코딩하는 예시적인 프로세스 흐름을 도시한다. 블록(block) 30에서, 기지국은 복수의 주파수 파티션에 대한 신호 파라미터를 측정한다. 파라미터들은 전송 전력(transmit power), 수신 전력(received power), 또는 다양한 다른 전력 척도들(power measures)일 수 있다. 파라미터들은 SINR, 또는 노이즈 및 간섭에 대한 신호, 채널, 또는 비트의 기타 비율들과 같은 다양한 신호 품질 척도들 중 어느 것일 수 있다. 파라미터들은 또한 비트 에러율(bit error rate), 에러 탐지 코드 값(error detection code value) 등과 같은 에러율 척도들일 수 있다. 그렇지 않으면, 이러한 파라미터들이 수 개 결합 되어 채널 품질을 나타낼 수도 있다.

블록 32에서 제1 주파수 파티션에 대한 제1 자원 메트릭이 소정의 값으로 설정된다. 위의 실시예들에서, 자원 메트릭은 1로 설정된다. 하지만, 자원 메트릭은 특정한 응용에 따라, 16, 100, 256 또는 임의의 다른 값으로 설정될 수 있다. 위의 실시예들에서 제1 주파수 파티션은 가장 높은 전력 주파수 파티션으로 선택된다. 하지만, 다른 파티션이 선택될 수도 있다.

단순하게 하기 위해, 제1 주파수 파티션이 측정된 파라미터 또는 결합된 파라미터 척도의 가장 큰 또는 가장 작은 값을 갖는 파티션으로 선택될 수 있다. 이를 통해 나머지 주파수 파티션들의 자원 메트릭은 제1 주파수 파티션의 분수(fraction) 또는 배수(multiple)로서 표현될 수 있다. 하지만, 대안으로서, 제1 주파수 파티션이 뉴메리칼(numerical), 시간, 또는 주파수에 기초하여 선택될 수 있고 나머지 자원 메트릭들은 제1 파티션으로부터의 거리(distance)에 기초하여 분수들 또는 배수들로 표시될 수도 있다.

블록 34에서, 기지국은 그 밖의 주파수 파티션들에 대한 자원 메트릭을 결정한다. 802.16m에서, 현재 네 개의 주파수 파티션이 있다. 하지만, 본 발명은 특정한 응용에 따라 네 개 이상 또는 이하의 파티션에 적용될 수 있다. 자원 메트릭은 나머지 주파수 파티션들에 대해 측정된 파라미터를 반영하는 값이다. 하지만, 가공되지 않은 원 값(raw value)이나 측정값으로 표시되지 않고 대신 제1 자원 메트릭의 값에 기초하여 표시된다. 즉, 기지국은 제2 주파수 파티션 및 제3 주파수 파티션에 대해 측정된 신호 파라미터를 제1 파티션에 대해 측정된 신호 파라미터와 비교하고 이러한 비교에 기초하여 자원 메트릭들을 구한다.

위의 실시예들에서, 자원 메트릭들은 분수들로 결정된다. 예를 들면, 제1 주파수 파티션이 6dB의 전력 레벨을 갖고 제2 주파수 파티션이 3dB의 전력 레벨을 가지면, 6dB은 1로 설정된다. 제2 주파수 파티션에 대한 자원 메트릭은 따라서 1/2이 된다. 3dB은 6dB의 반이 아니지만, 이러한 관례가 소정의 구현에서는 유용할 수 있다. 만일 제1 자원 메트릭이 16으로 설정되면, 제2 자원 메트릭은 8로 설정될 수 있다. 다양한 접근 방법들이 특정한 시스템의 무선 특성에 따라 제2 자원 메트릭 및 제3 자원 메트릭을 정하는 데 사용될 수 있다.

블록 36에서, 자원 메트릭들이 인코딩된다. 앞서 설명된 바와 같이, 양자화 레벨들이 결정된 자원 메트릭들에 적용되어 값을 나타내기 위한 짧은 코드(code) 또는 비트 시퀀스(bit sequence)를 결정하는 데 사용된다. 위에서 언급된 L이 8인 균일 양자화 시스템(uniform quantization system)에서, 256개의 양자화 레벨이 있고 각각은 256을 분모로 하는 0과 1 사이 값들에 해당한다. 제2 자원 메트릭이 1/2인 위의 실시예에서, 이는 128/256에 해당하고, 이진 값 00001111으로 인코딩된다. 구획 양자화(segmented quantization)에서는, 우선 자원 메트릭의 범위가 결정되고, 자원 메트릭의 값이 그 범위에 형성된 양자화 레벨들을 이용하여 인코딩된다.

블록 38에서, 인코딩된 자원 메트릭들이 원격 무선국으로 전송된다. 802.16m에서, 이는 기지국에 의해 브로드캐스트 채널의 일부를 이용하여 수행된다. 기타 무선 프로토콜들에서, 자원 메트릭들은 그 밖의 채널들 또는 추가적인 채널들로 전송될 수 있다. 게다가, 이러한 동작들은 또한 이동 단말 또는 사용자 단위(subscriber unit)에 의해 수행될 수 있고 인코딩된 값들은 기지국들이나 피어 터미널들(peer terminals)에 보내질 수 있다.

도 3은 위에서 서술된 통신을 구현하기 위해 기지국과 이동 단말 모두에 사용될 수 있는 하드웨어 구성의 실시예를 도시한다. 도 3에서, 국(station; 50)은 프로세서(processor; 52)에 의해 구동된다. 프로세서는 이동 단말의 경우에 작은 크기의, 저전력 프로세서일 수 있고 기지국의 경우에 고전력, 고속 프로세서일 수 있다.

프로세서는 메모리 버스(memory bus)를 갖고 메모리 버스는 자기적, 광학적, 또는 고체 상태 메모리 또는 이들의 소정의 결합인 메모리(56)에 연결된다. 메모리는 국들(stations) 간에 송신 및 수신될 수 있는 프로그래밍 지시들과 이용자 데이터를 포함한다. 계정 데이터(account data; 58) 또한 버스에 연결될 수 있다. 이동 단말에 대해, 계정 데이터는 SIM(Subscriber Identity Module) 및 기타 저장된 개인 파라미터들을 포함할 수 있다. 기지국에 대해 계정 데이터는 계정 권한 데이터베이스들(account authorization databases) 또는 이러한 데이터베이스들에 대한 연결을 포함할 수 있다.

일련의 센서들(54), 즉, 위치 센서, 배터리 또는 파워 센서, 카메라 및 마이크로폰, 그리고 송수신 신호 센서들 등이 프로세서와 연결되어 있고 프로세서에 추가적인 데이터를 제공한다.

USB(Universal Serial Bus) 또는 그 밖의 형태의 이용자 인터페이스 접속(user interface connection)과 같은 이용자 인터페이스 버스는 프로세서를 키보드(keyboard), 터치 스크린(touch screen), 마우스(mouse), 트랙볼(trackball), 또는 다른 인터페이스와 같은 이용자 인터페이스(60), 디스플레이(display; 62), 그리고 기타 장치들이 연결될 수 있게 하는 커넥터들(connectors; 64)에 연결한다. 특정한 응용에 맞는 특정한 이용자 인터페이스가 선택될 수 있다. 이용자는 텍스트 또는 기타 짧은 메시지를 이용자 인터페이스를 통해 입력 또는 첨부할 수 있고 시스템의 유지 및 제어를 위해 인터페이스를 사용할 수 있다. 이동 단말에서, 이용자는, 인터페이스를 통해, 마이크로폰과 카메라를 이용해 기록할 수 있고 이를 키보드나 터치 스크린을 사용하여 특정 이용자나 특정 이용자 그룹에 보내지도록 지시된 짧은 메시지에 첨부할 수 있다.

프로세서(52)는 그 밖의 장치들과 통신하기 위해 또 다른 통신 버스와 연결된다. 기지국은 유선 인터페이스(wired interface; 66)를 통해 다른 기지국들, 게이트웨이들, 기지국 제어기들, 운영 및 유지 센터들(operations and maintenance centers) 등과 통신할 수 있다. 기지국은 유선 인터페이스를 통해 네트워크 연결이 가능하고, 휴대용 장치는 유선 인터페이스를 통해 개인용 컴퓨터에 연결되어 갱신(updates)되고 관리(maintenance)될 수 있다. 통신 버스는 블루투스와 같은, PAN(Personal Area Network; 68), WiFi 와 같은 LAN(Local Area Network; 70), 및 WAN(Wide Area Network; 72), 또는 802.16m과 같은 도시권 통신망(metropolitan area network)에 대한 유선 또는 무선 연결을 제공한다. 더 많거나 적은 수의 네트워크 어댑터(network adapters)가 응용에 따라서, 제공될 수 있다. 소정의 네트워크 기능들은 통합 또는 분리될 수 있고, 다양한 다른 통신 프로토콜들(protocols)과 구성들이 사용될 수 있다.

WAN 어댑터(72)는 WAN을 통해 보내질 패킷들(packets)을 형성(generate), 조립(assemble), 인코딩(encode), 암호화(encrypt), 일렬화(queue)하기 위해 로직(74)을 포함한다. 로직은 로직으로부터의 패킷들을 모듈화(modulate), 인코딩(encode), 및 증폭(amplify)하기 위해 송수신기(transceiver; 76)와 연결되어 있어 안테나(78)을 통해 WAN으로 전송한다. 안테나는 성능, 가격, 및 디자인을 고려하여, 하나 이상의 구성요소(elements)를 가질 수 있다. 동일한 전송 계통(transmit chain)은 또한 수신 계통으로 기능할 수 있거나 또는 독립적인 수신 계통이(도시되지는 않으나) 사용될 수 있다. 수신 계통은 수신(receiving), 복조(demodulating), 증폭(amplifying), 구문 해석(parsing), 디코딩(decoding) 등의 상호적 기능(reciprocal functions)을 수행할 수 있고, 통신 버스를 통해 프로세서에 다시 보내질 데이터를 얻을 수 있다.

인코딩된 자원 메트릭을 수신하는 경우, 수신된 값들은 프로세서로 보내지고 주파수 파티션을 선택하는 데 사용된다. 이러한 선택은 등록(registration), 콜 관리(call maintenance) 등에 사용된다. 인코딩된 자원 메트릭을 전송하는 경우, 각각의 주파수 파티션에 대한 파라미터들은 안테나를 이용하여 측정되고 프로세서로 보내져 평가되고 인코딩된다. 그 후 결과는 송수신기를 통해 보내진다. 측정 품질을 향상시키기 위해 신호 파라미터들의 측정을 위한 독립된 안테나 시스템이 제공될 수도 있다.

도 3의 구성은 무선 어댑터가 장착된 휴대용 또는 데스크탑 컴퓨터의 형태로 이동 단말에도 또한 적용될 수 있다. WAN 어댑터(72)가 USB, PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스, 또는 기타 적합한 버스에 독립된 컴포넌트(component)로 제공될 수 있고, 또는 시스템 내부 컴포넌트로 제공될 수도 있다.

위에 서술된 실시예보다 덜 또는 많이 구비된 통신국(50)이 특정 구현들에 대해 바람직할 수 있다. 그러므로, 시스템 구성은 구현 별로 가격 제한(price constraints), 요구되는 성능, 기술적인 진보, 및/또는 기타 환경들에 따라 변화할 것이다.

본 발명의 실시예들은 WiMAX 와 WiMAX 통신 프로토콜 및 표준 내의 특정한 메시지(particular messages)의 문맥(context)으로 서술되었으나, 하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 그 밖의 통신 프로토콜들과 WiMAX 및 그 밖의 프로토콜들 내의 다른 형태의 제어 메시지들에 적용되어 이동 단말(mobile 또는 subscriber stations)이 무선 자원(wireless resources)을 평가하고 선택하게 할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명의 실시예들은 WiMAX 아키텍쳐들(architectures) 및 프로토콜들과 일관되는(consistent) 용어들을 사용하여 서술되었다. 하지만, 본 서술은 다른 명칭의 유사한(similar) 또는 대응하는(equivalent) 장치나 신호에도 또한 적용될 수 있다고 이해될 수 있다. 예를 들면, 여기서 사용된 바와 같이 이동 단말이란 용어는 대신, 또는 추가적으로, 고급 이동 단말(advanced mobile station), 사용자국(subscriber station), 이용자국(user station), 원격 장치(remote device), 사용자 유닛(subscriber unit), 모발 유닛(mobile unit) 또는 유사한 장치에 적용될 수 있다. 기지국이란 용어는 베이스 송수신국(base transceiver station), 액세스 포인트(access point), 무선 네트워크 노드(wireless network node), 릴레이(relay) 또는 중계국(repeater station) 또는 유사한 장치에 적용될 수 있다. 게이트 웨이라는 용어는 기지국 제어기(base station controller), 스위칭 센터(switching center), 무선 라우터(wireless router), 그리고 유사한 장치에 적용될 수 있다. 게다가, 주파수 파티션의 자원 메트릭에 적용되는 것으로 여기에 서술된 것들은, 또한 채널(channels), 서브 채널(sub-channels), 반송파(carriers), 부반송파(subcarriers) 등과 같은, 그 밖의 무선 자원의 파라미터들에도 적용될 수 있다. 본 발명은 다른 형태의 시스템에 사용되는 그 밖의 프로토콜들뿐 아니라 위에서 서술된 프로토콜들의 변형(variations) 및 수정(modifications)에 대해서도 작동할 수 있도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 위에서 서술된 3GPP LTE 방식은 ICIC(Inter-Cell Interference Coordination) 아키텍쳐에 사용될 수 있다.

여기에 서술된 단계들은, 프로세서(52)와 같이, 프로그램된 프로세서의 제어로 수행될 수 있으나, 그 밖의 실시예에서, 본 단계들은 예를 들어, FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), TTL 로직, ASICs(Application Specific Integrated Circuits)와 같이, 임의의 프로그램될 수 있는 또는 하드 코드화된(hard coded) 로직(logic)에 의해서도 전부 또는 일부 구현될 수 있다. 게다가, 본 발명의 방법은 프로그램된 다목적의(general-purpose) 컴퓨터 컴포넌트들 또는 주문 제작된 하드웨어 컴포넌트들의 어떤 결합에 의해서도 수행될 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 어떤 것도 본 발명을 단계들이 특정한 하드웨어 컴포넌트들의 결합에 의해 수행되는 특정한 실시예에 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품으로 제공될 수 있고 컴퓨터 프로그램 제품은 본 발명에 따른 프로세스를 수행할 수 있도록 컴퓨터(또는 다른 기계)를 프로그램하는 데 사용될 수 있는, 저장된 명령들을 갖는 기계 판독가능 매체(machine-readable medium)를 포함할 수 있다. 기계 판독가능 매체는 플로피 디스켓(floppy diskettes), 광학 디스크(optical disks), CD-ROMs, 그리고, 광자기 디스크(magneto-optical disks), ROMs, RAMs, EPROMs, EEPROMs, 자기 또는 광학 카드(magnet or optical cards), 플래시 메모리(flash memory), 또는 전기적 명령을 저장하기에 적합한 임의의 다른 형태의 매체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.

본 서술에서는, 설명을 위한 목적으로, 본 발명의 충분한 이해를 위해 다수의 특정한 구체적 사항들이 제시된다. 하지만, 본 발명은 소정의 특정한 구체적 사항들 없이도 실시될 수 있다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조들 및 장치들이 블록도 형태로 나타내어진다. 특정한 구체적 사항은 임의의 특정한 구현에 적합하게 당업자에 의해 제공될 수 있다.

본 개시가 본 발명의 실시예들을 도시하며 상세하게 서술하고 있지만, 본 발명이 서술된 상세한 실시예들에 한정되는 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 명세서와 도면들은 한정적인 것이 아닌 도시적인(illustrative) 것으로 여겨져야 한다. 다양한 변화(adaptations), 수정(modifications), 변경(alterations) 들이 첨부되는 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위 내에서 실시될 수 있다.

Claims (16)

1. 복수의 주파수 파티션(frequency partitions)에 대한 신호 파라미터(signal parameter)를 측정하는 단계;
   제1 주파수 파티션에 대한 제1 자원 메트릭(resource metric)을 제1 값으로 설정하는 단계;
   제2 주파수 파티션과 제3 주파수 파티션에 대해 측정된 상기 신호 파라미터를 상기 제1 주파수 파티션에 대해 측정된 상기 신호 파라미터와 비교함으로써 상기 제2 주파수 파티션과 상기 제3 주파수 파티션에 대한 제2 자원 메트릭과 제3 자원 메트릭을 각각 결정하는 단계;
   상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭을 인코딩하는(encoding) 단계; 및
   상기 인코딩된 자원 메트릭들을 원격 무선국(remote wireless station)으로 전송하는(transmitting) 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호 파라미터를 측정하는 단계는 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 신호 파라미터를 측정하는 단계는 전송 전력(transmit power)을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭을 각각 결정하는 단계는 상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭을 상기 제1 자원 메트릭의 분수(fraction)로서 정의하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 값이 1이고, 상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭을 각각 결정하는 단계는 상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭을 0에서 1 사이의 분수 값으로 정의하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭을 인코딩하는 단계는 상기 자원 메트릭들을 일정한 수의 양자화 레벨들(quantization levels) 중 하나에 대응되도록 양자화하는 단계를 포함하는, 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 양자화 레벨들은 크기가 균일한(uniform in size), 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 양자화 레벨들은 자원 메트릭 값들의 일 범위에서는 더 작고(smaller), 자원 메트릭 값들의 또 다른 범위에서는 더 큰(larger), 방법.
9. 제6항에 있어서, 가능한 자원 메트릭 값들의 범위는 세 개의 구획들(segments)로 나뉘고, 제2 구획은 제1 구획보다 더 많은 양자화 레벨들을 갖고, 제3 구획은 상기 제1 구획보다 더 적은 양자화 레벨들을 갖는, 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 구획은 높은 범위의 값들에 대응하고, 상기 제3 구획은 낮은 레벨의 값들에 대응하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2 구획은 2^(L-1)개의 양자화 레벨을 갖고, 상기 제 1 구획은 2^(L-2)개의 양자화 레벨들을 갖고, 상기 제 3 구획은 2^(L-2)개의 양자화 레벨을 갖는, 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 인코딩된 자원 메트릭들을 전송하는 단계는 상기 제1 자원 메트릭을 전송하지 않고 상기 제1 자원 메트릭에 대한(in terms of) 상기 제2 자원 메트릭과 상기 제3 자원 메트릭에 대해 인코딩된 값들을 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
13. 무선 데이터 신호(radio data signals)를 수신하고 상기 무선 데이터 신호의 무선 파라미터(radio parameter)를 측정하기 위한 송수신기(transceiver); 및
    제1 데이터 신호에 대해 측정된 파라미터를 제1 값으로 설정하고 상기 제1 데이터 신호에 대해 측정된 파라미터를 나머지 데이터 신호들에 대해 측정된 파라미터들과 비교하여 나머지 데이터 신호들의 자원 메트릭들을 결정함으로써 측정된 파라미터들에 대한 자원 메트릭들을 결정하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 결정된 자원 메트릭들을 전송하기 위해 인코딩하며,
    상기 송수신기는 상기 인코딩된 자원 메트릭들을 전송하는, 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 자원 메트릭들을 일정한 수의 양자화 레벨들 중 어느 하나에 대응되도록 양자화함에 의해 인코딩하는, 장치.
15. 제14항에 있어서, 가능한 자원 메트릭 값들의 범위가 세 개의 구획으로 나뉘고, 제2 구획은 제1 구획 및 제3 구획보다 많은 양자화 레벨을 갖는, 장치.
16. 제13항에 있어서, 상기 송수신기는 기지국 송수신기(base station transceiver)이고 상기 송수신기는 상기 인코딩된 자원 메트릭들을 브로드캐스트 채널(broadcast channel) 전송의 일부로 전송하는, 장치.

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