KR100453154B1 - 셀룰러 무선 시스템의 기지국들에서의 채널 할당 방법 및 이를 이용한 셀룰러 무선 시스템 - Google Patents

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Abstract

셀룰러 무선 시스템의 기지국은 상호간에 필수적으로 직교 채널들을 이용함으로써 셀룰러 무선 시스템의 이동국들과 무선 통신상에 있다. 채널들의 이용을 제어하기 위해서, 상기 채널들은 다른 우선 순위들을 갖는 그룹들로 분할되며, 그 결과 기지국은 가장 높은 우선 순위를 갖는 채널 그룹을 우선적으로 이용한다. 다른 우선 순위 그룹들에 속하는 채널들이 기지국의 로딩에 대한 응답으로서 선택적 방식으로 이용하게 된다.

Description

셀룰러 무선 시스템의 기지국들에서의 채널 할당 방법 및 이를 이용한 셀룰러 무선 시스템{A method of channel allocation in the base stations of a cellular radio system and a cellular radio system using the same}
셀룰러 무선 시스템의 설계에 있어서 중심 요소는 인접한 셀들에서 발생한 무선 전송들이 서로 간섭하지 않도록 방지하는 방법이다. 예컨대, 이동 전기통신용 글로벌 시스템(GSM:Global System for Mobile telecommunications) 시스템에서, 송신 및 수신은 200kHz 와이드 주파수 대역들에서 발생하며, 그 수는 양방향에서 124이다. 주파수 대역들 또는 간단히 주파수들은 기지국들에 대해 할당되어, 인접한 기지국들이 동일 주파수들을 이용하지 못하도록 한다. 기지국에 대한 주파수들의 할당은 주파수 설계라 칭해지며, 주파수들의 이용의 결과적인 분할은 재사용 패턴이라 칭해진다. 현재 셀에서와 동일한 주파수로 셀이 발견될 때까지 현재 셀로부터 얼마나 멀리 진행하는 것이 필요한가를 설명하는 주파수 재사용 인자가 정의될 수있다. 주파수 재사용 인자가 클수록, 하나의 단일 셀에서 이용될 수 있는 모든 가능한 주파수들의 부분은 더욱 작아진다. GSM 및 많은 다른 2세대 디지털 셀룰러 무선 시스템들에서 주파수들을 할당하기 위해서, 시분할 다중 액세스(TDMA:Time Division Multiple Access)가 적용되며, 그에 따라 주어진 주파수가 셀 내에 순환적으로 반복된 슬롯들로 분할된다. 따라서, 단일 및 동일한 주파수는 셀 내에 몇 개의 활성 연결들을 수용할 수 있다(GSM에서 갯수는 8임).
코드 분할 다중 액세스(CDMA:Code Division Multiple Access)에 근거한 셀룰러 무선 시스템들에서, 전송 주파수는 모든 셀들에서 동일할 수 있고, 그 결과 전송은 상호 직교한 또는 거의 직교한 분할 코드들을 이용함으로써 서로 분리된다. 이제 전술된 주파수 설계는 코드 설계에 의해 대체되며, 그에 따라 주어진 분할 코드들이 셀들의 이용을 위해 지정되며, 그 결과 동일한 코드들이 인접한 셀들에 이용되지 말아야 한다.
3세대 디지털 셀룰러 무선 시스템들에서, 기지국과 이동국들간의 인터페이스에서 송신 및 수신은 가변 크기들을 갖는 가변 수의 슬롯들로 구성된 프레임들로 구성된다. 각각의 슬롯에 의해 나타낸 데이터 전송 용량의 질은 해당 슬롯의 지속기간, 주파수 방향에서의 슬롯 폭 및 가능하게 슬롯에 이용된 분할 코드에 의해 결정된다. 자원을 공유하는 측면의 관점에서, 2세대 시스템에서의 주파수들 및 코드들, 뿐만 아니라 3세대 시스템에서의 슬롯들은 직교 채널들 또는 간단히 채널들이라 칭해질 수 있다.
고정된 채널 재사용 패턴에 근거한 시스템들은 트래픽 상태에서 순간적인 변화에 관하여 유연하지 않다. 몇 개의 이동 단말기들이 예컨대 어떤 대량 활성에 기인하여 하나의 셀에서 순간적으로 집중된다면, 상기 셀을 위해 할당된 채널들은 바닥날 수 있다. 동시에, 인접한 셀에서 용량이 사용되고 있지 않을 수 있지만, 인접한 셀의 기지국의 통신 유효 영역이 과중하게 로딩된 영역만큼 멀리 연장하지 않기 때문에, 재사용된 채널들이 이용될 수 없다.
인접한 셀들 또는 서로 가까이 위치된 셀들이 로딩된 셀에 대한 재사용된 용량을 "대여(lend)"할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다. 그러나, 이것은 로딩된 셀의 이동 단말기들의 일부가 가장 로딩된 셀의 이용을 빌림으로써 채널들이 감소된 해당 셀로 정확하게 이동할 수 있을 경우에, 기지국들이 채널들의 필요 및 이용가능성을 서로 알려야 하고, 이양 상태가 준비되어야 하기 때문에, 기지국들간의 현저한 신호지정을 요구한다.
본 발명은 셀룰러 무선 시스템에서 기지국이 이동국들과 기지국간에 데이터 전송 용량을 필요로 하는 연결들에 대해 무선 인터페이스에서 이용가능한 주파수들, 시간 슬롯들 및/또는 분할 코드들을 어떻게 할당하는지에 관한 것이다. 본 발명은 또한 주파수들, 시간 슬롯들 및/또는 분할 코드들의 할당이 서로 가까이 위치된 셀룰러 무선 시스템의 기지국들에서 어떻게 공동 좌표화되는지에 관한 것이다.
도 1a는 가벼운 로드 동안에 셀룰러 무선 시스템에서의 셀들을 예시한다.
도 1b는 다른 로드 상태에서 도 1a의 셀룰러 무선 시스템을 예시한다.
도 1c는 또다른 로드 상태에서 도 1a의 셀룰러 무선 시스템을 예시한다.
도 1d는 도 1b에 따른 상태에서 대안적인 처리를 예시한다.
본 발명의 목적은 셀룰러 무선 시스템의 기지국에서의 채널 할당이 유연한 방식으로 실행될 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 기지국들간에 약간의 신호지정만을 요구하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 각각의 기지국에 대해 할당된 채널들을 우선된 그룹들로 분할하고, 채널들 또는 채널 그룹들을 요구에 따른 우선된 순위로 이용함으로써 성취된다.
상호간에 필수적으로 직교 채널들을 이용함으로써 기지국이 셀룰러 무선 시스템의 이동국들과 무선 통신상에 있는 셀룰러 무선 시스템의 기지국에서 채널들의 이용을 제어하기 위한 방법은, 상기 채널들이 다른 우선권들을 갖는 그룹들로 분할되고, 기지국은 가장 높은 우선권을 갖는 채널 그룹을 원칙적으로 이용하고, 기지국은 활성 연결들간에 이미 사용중인 채널들에 의해 나타낸 데이터 전송 용량을 분할하며, 그 결과 실시간 데이터 전송을 요구하는 연결들은 비 실시간 데이터 전송을 요구하는 연결들보다 데이터 전송 용량에서 특권을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 본 발명은 또한 셀룰러 무선 시스템에 관한 것으로, 적어도 하나의 기지국에서, 우선권 그룹들로 분할될 때 셀룰러 무선 시스템 채널들이 정보를 기록하기 위한 수단, 기지국의 로딩에 대한 응답으로서 다른 우선 그룹들로부터 채널들을 이용하도록 선택적으로 배치하기 위한, 및 활성 연결들간에 이미 채널들에 의해 나타낸 데이터 전송 용량을 분할하기 위한 수단을 구비하며, 실시간 데이터 전송을 요구한 연결들이 비 실시간 데이터 전송을 요구한 연결들보다 데이터 전송 용량에 대한 특권을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라서, 각각의 기지국에 대해 할당된 채널들은 우선된 그룹들로 분할된다. 단일 기지국의 우선 순위에서 가장 높은 것은 근처에 위치된 다른 기지국들의 우선 순위에서 가능한 한 낮은 채널들이다. 로드가 가벼울 경우에, 각각의 기지국은 우선권에서 가장 높은 채널들을 이용하므로, 채널 재사용 인자가 높고, 셀들간의 간섭이 낮다. 로드가 증가할 경우에, 기지국들은 이미 사용중인 채널들에 부가하여, 우선 순위에서 더 낮게 위치된 채널들을 이용하게 되므로, 시스템 레벨상의 채널 재사용 인자는 감소된다. 이제 셀들간의 간섭의 가능성이 성장하지만, 그 영향은 주파수 호핑 및/또는 시간 호핑을 적용함으로써 둔해질 수 있다. 로드가 다시 감소할 경우에, 기지국들은 우선 순위에서 가장 높은 채널들만을 이용하도록 리턴한다.
본 발명은 실례에 의해 제시된 몇가지 바람직한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 이하에 더욱 상세히 설명된다.
유사한 부분들에 대해 유사한 번호들이 도면들에서 이용된다.
도 1a-1d는 단순한 셀룰러 무선 시스템에서 셀들의 개략적 예시들이다. 명료함을 위해, 셀들(101-109)은 정규 형상으로 된 상호 접선 육변형으로 예시되어 있다; 실제 셀룰러 무선 시스템들에서, 셀들은 형상면에서 덜 정확하고, 서로 관련하여 셀들의 위치는 더욱 비정규적이다. 도 1a-1d에서, 셀룰러 무선 시스템의 동작을 담당하는 오퍼레이터는 채널 1, 2 및 3인 3개의 이용가능한 채널들을 갖는 것으로 가정된다.
셀룰러 무선 시스템에서 모든 셀들에 대해, 소위 우선권 그룹들로 분할된 어떤 채널들이 정의된다. 채널들의 우선 그룹들로의 분할은 열 벡터들(pi, i∈[1,n])로 구성되는 소위, 우선 매트릭스(PV:Preference matrix)(즉, PV = [p1,p2,...pn])에 의해 설명될 수 있다. 명료함을 위해, 우선 매트릭스들은 도 1a-1d에 예시되지 않는다. 우선 매트릭스(PV)의 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터(p1)는 제1 우선 그룹에 속하는 채널들 즉, 상기 셀의 우선 순위에서 가장 높은 채널들의 심볼들을 포함한다. 다음 열 벡터(p2)는 제2 우선 순위 그룹에 속하는 채널들 등을 포함한다. 오른쪽 측에 가장 멀리 위치된 열 벡터(pn)에 의해 지시된 채널들은 문제의 셀의 우선 순위에서 가장 낮다.
우선 매트릭스의 수직 차원 즉, 우선 매트릭스에 포함된 기본 유닛들의 수는 임의의 우선 그룹들에서 발견된 최대수의 채널들만큼 크다. 각각의 우선 그룹이 단지 하나의 채널을 포함한다면, 우선 매트릭스는 1×n 매트릭스일 수 있다. 하나의 우선 그룹에 포함된 최대수의 채널들이 m이라면, 우선 매트릭스는 m×n 매트릭스이다.
도 1a-1c는 우선 매트릭스들이 1×3 매트릭스인 셀룰러 무선 시스템을 예시하며, 결국 각각의 3개의 우선 그룹들에는 단지 하나의 채널이 있고, 각각의 열 벡터에는 단지 하나의 기본 유닛이 있다. 도 1a에서, 로드는 네트워크 전체에 걸쳐 가볍다. 셀들(101,108,110,112,114,116 및 118)에서, 단지 채널(1)은 사용되고 있으며, 이들 셀들의 우선 매트릭스에서 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터가 [1]인 것을 의미한다. 각각, 셀들(102,104,106,111,115 및 119)의 우선 매트릭스에서, 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터는 [2]이고, 셀들(103,105,107,109,113 및 117)의 우선 매트릭스에서, 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터는 [3]이다. 도 1b에서, 중간 셀(101)에서의 로드가 증가하는 것으로 가정되며, 그 경우에 이러한 셀들은 제2 우선 그룹에 속하는 채널들을 이용하게 된다. 이 경우에, 제2 우선 그룹만이 채널 2를 포함한다. 즉, 우선 매트릭스의 제2 열 벡터는 [2]이다. 로드가 더 증가하고, 더 넓은 영역에서 분포될 때, 도 1c에 예시된 상태에서 종료한다. 도 1c에서, 가장 과중하게 로딩된 셀(101)에서 또한 제3 우선 그룹에 속하는 채널(3)은사용을 위해 배치되며, 셀들(102-107)에서 또한 각각의 셀의 제2 우선 그룹에 속하는 채널이 사용을 위해 배치된다.
도 1a-1c에 근거하여, 셀들의 우선 매트릭스들이 다음과 같은 것으로 결정될 수 있다.
셀들 101, 108, 110, 112, 114 및 118 : PV = [1 2 3]
셀들 102, 104, 106, 111, 115 및 119 : PV = [2 3 1]
셀들 103, 105, 107, 109, 113 및 117 : PV = [3 1 2]
도 1d는 도 1b에 대응하는 상태에서 대안적인 처리를 예시한다. 도 1d에서, 각각의 셀의 채널들중에서, 제1 우선 그룹에 하나의 채널이 있고 제2 우선 그룹에서 두개의 널들이 있다. 이제 우선 재료는 다음과 같을 수 있다.
셀들 101, 108, 110, 112, 114, 116 및 118 : PV =
셀들 102, 104, 106, 111, 115 및 119 : PV =
셀들 103, 105, 107, 113 및 117 : PV =
우선 매트릭스가 전술된 방식으로 제시될 경우에, 매트릭스 성분 0이 채널 번호 제로를 의미하지만(여기서, 이러한 채널이 정의되지조차 않은 것으로 가정한다), 빈 것을 의미하는 것으로 판단된다.
다소 더욱 복잡한 시스템의 일예로서, 오퍼레이터의 이용을 위해 이용가능한 16개의 채널들을 갖는 셀룰러 무선 시스템을 관찰한다. 16개의 다른 우선 매트릭스들이 있고, 셀들은 16개의 그룹들로 분할되어, 동일한 그룹에 속한 모든 셀들은 동일한 우선 매트릭스를 갖는다. 종래의 주파수 계획으로부터 알려진 방법들을 적용함으로써, 다른 그룹들에 속하는 셀들은 동일한 그룹에 속하는 두개의 셀들간의 거리가 가능한 한 길도록 배치된다. 각각의 우선 매트릭스의 제1 열 벡터는 단지 하나의 채널을 포함하며, 제1 그룹에 속하는 셀들에 따라 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터는 [1 0 0 0 0 0 0 0]T이며, 제2 그룹에 속하는 셀들에 따라 [2 0 0 0 0 0 0 0]T등이다. 각각의 셀에서, 제1 우선 그룹에 속하는 채널만이 이용되고 있다면, 채널 재사용 인자는 16이다. 또한, 제2 우선 그룹은 각각의 셀에서 단지 하나의 채널을 포한한다. 모든 셀들이 제2 우선 그룹에 속하는 또한 이러한 채널을 사용하게 된다면, 채널 재사용 인자는 8로 떨어진다. 제3 우선 그룹은 각각의 셀에서 두개의 채널들을 포함하며, 제4 우선 그룹은 4개의 채널들을, 제5 우선 그룹은 8개의 채널들을 포함한다. 모든 셀들이 3개의 제1 우선 그룹들의 채널들을 사용한다면, 채널 재사용 인자는 4이다.
모든 셀들이 4개의 제1 우선 그룹들의 채널들을 이용한다면, 채널 재사용 인자는 2이다. 모든 채널들이 모든 셀들에서 사용되고 있다면, 채널 재사용 인자는 1이다.
전술된 16 채널 시스템에서의 하나의 우선 매트릭스는 다음과 같다.
본 기술의 당업자에게 다른 우선 매트릭스들이 어떻게 구성되어도, 모든 채널들이 사용중이지 않을 경우에 인접한 셀들이 가능한 한 소수의 동일한 채널들을 포함하는 것은 명백하다.
3세대 셀룰러 무선 시스템에서, 채널들은 전송 및 수신에서 주어진 주파수로 이용된 프레임 구조의 슬롯들에 대응한다. 상호 셀룰러 간섭의 영향이 슬롯 할당 및 시간 및 주파수 호핑에 의해 감소된다면, 인접한 또는 겹쳐진 셀들은 동일 주파수를 이용할 수 있다. 한가지 가능한 구성에 따라, 하나의 주파수로 이용될 프레임 구조는 64개 미만의 슬롯들을 가질 수 있다. 부가적으로, 프레임들은 소수의 프레임들의 길이를 갖는 수퍼프레임들에 조합될 수 있어, 슬롯들의 예약이 수퍼프레임 마다 발생한다. 또한 사용중에 있는 몇개의 주파수들이 있을 수 있다면, 채널들의 전체 수는 용이하게 매우 크게 상승하고, 예컨대 512개의 채널들일 수 있다. 우선 매트릭스는 균등한 수십개의 라인들 및 열들을 포함할 수 있다. 우선 매트릭스가 너무 복잡하게 되지 않도록 방지하기 위해서, 512 슬롯들의 바람직한 실시예에서 슬롯들은 4개의 우선 그룹들로 분할되며, 그 처음은 64 슬롯들을 포함하며, 제2 64 슬롯들을, 제3 128 슬롯들을, 제4 356 슬롯들을 포함한다. 슬롯들의 일부는 예컨대, 임의의 다운링크 BCCH 채널(Broadcast Control Channel)을 전송하기 위한 시스템 유지에 요구된 정보를 전송하기 위해 예약된다.
더 많은 채널들이 주어진 셀에서 사용을 위해 배치될 경우에, 또는 현재 이용된 채널들의 수가 각각 감소될 수 있을 경우에, 상태에 대한 조건은 많은 다른 방식들에서 정의될 수 있다. 한가지 대안은 현재 이용된 채널들에 의해 제공된 데이터 전송 용량의 공유가 얼마나 크게 예약되어 있는가를 측정하는 것이다. 채널들이 주파수들이고, 각각의 주파수에서 시분할 다중 액세스가 적용된다고 가정한다. 이제 하나의 주파수에서, 임의의 수의 활성 연결들 예컨대, GSM 프레임이 각각이 다른 연결을 위해 예약될 수 있는 8개의 시간 슬롯들을 포함하기 때문에 GSM 시스템에서 8개의 연결들이 한번에 전송될 수 있다. 주어진 셀에서, 기지국이 현재 이용된 주파수들에서 빈 시간 슬롯들의 수가 주어진 제1 문턱값 이하로 감소한다는 것을 검출할 경우에, 기지국은 다음 우선 그룹에 속하는 주파수들을 이용하게 된다. 각각, 사용중인 주파수들에서, 빈 시간 슬롯들의 수가 주어진 제2 문턱값보다 증가한다는 것을 검출할 경우에, 기지국은 사용중에 있는 최하위 우선 그룹에 속하는 주파수들을 사용으로부터 제거한다. 적합한 문턱값들은 시뮬레이션 및 시도에 의해 발견될 수 있다. 업링크 및 다운링크 방향들에서 채널들의 수는 동일할 필요가 없다. 예약된 용량에 근거한 채널 활성 및 비활성은 채널들이 어떤 다른 방식으로 정의된 구성들에 대한 주파수들 및 시간 슬롯들에 근거하여 전술된 구성들로부터 용이하게 일반화된다.
다른 가능한 조건은 기지국 및/또는 이동국들이 셀에 이용되고 있는 채널들상에서 사용하는 전송 파워에 의존한다. 다운링크 전송에서, 기지국은 현재 이용된채널들상에 전송할 경우에 사용하는 평균 파워, 전체 파워 및/또는 피크 파워가 얼마나 높은가를 측정한다. 임의의 측정된 파워 값들 예컨대, 채널당 전체 다운링크 전송 파워는 주어진 제1 문턱 파워보다 높고, 기지국은 다운링크 방향으로 더 많은 채널들이 사용하도록 한다. 각각, 임의의 측정된 파워값들이 주어진 제2 문턱 파워보다 낮을 경우에, 기지국은 최하위 현재 사용된 우선 그룹에 속하는 다운링크 채널들을 이용으로부터 제거한다. 시뮬레이션 및 시도에 의해, 측정된 파워 값이 결정 수행에 대한 기준으로서 가장 적합하게 되는지, 그리고 적합한 문턱 파워들인지가 발견될 수 있다. 업링크 전송에서 동일한 과정을 따를 수 있게 하기위해서, 기지국은 이동국들이 그 셀 전송에 포함된 주파수를 알아야 한다. 이동국들로부터 기지국으로 이러한 정보를 전송하기 위해서, 이와같이 알려진 신호지정이 이용될 수 있다.
네트워크에서의 로드가 가벼울 경우에, 소수 채널들만이 본 발명에 따른 셀 기능에 이용되고 있다. 이것은 어떤 채널들에서 발생한 간섭의 영향을 제거하기 위한 채널들간의 호핑(예컨대, 채널들이 주파수들일 경우에 주파수 호핑)을 사용할 가능성을 감소시킨다. 한편, 이제 채널 재사용 인자가 가장 높고, 하나의 셀로부터 다른 셀로 이송된 간섭이 가장 낮다. 더욱이 예컨대, 주파수에 근거한 TDMA 구성에서, 주파수들의 수가 단지 하나이었을지라도 시간 호핑이 적용될 수 있다. 셀에 이용가능한 채널들이 많을 수록, 채널쪽의 간섭을 피하기 위한 임의의 알려진 채널 호핑 알고리즘들을 적용할 기회가 더 양호하다. 시간 및 주파수 호핑의 이용은 채널의 다이버시티를 증가시키기 때문에 즉, 간섭을 둔화시키기 때문에 또한 효과적이다. 부가적으로, 셀들간에 순환 호핑이 적용될 수 있으며, 셀들이 그들간에 현재 이용된 채널들을 교환한다는 것을 의미한다. 순환 호핑은 우선 매트릭스에서 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터들 또는 왼쪽 측으로부터 시작한 일부 벡터들이 기지국들간에 교환되도록 실현될 수 있다. 예컨대, 도 1의 상태에서, 이것은 우선 매트릭스의 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터가 [1]인 이들 기지국들(이들 셀들)이 그 매트릭스의 대신에 열 벡터 [2]를 사용하게 된다는 것을 의미한다; 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터로서 본래 [2]를 가졌던 기지국들은 열 벡터 [3]를 사용하게 되고, 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터로서 본래 [3]을 가졌던 기지국들은 열 벡터 [1]을 사용하게 된다. 주어진 기간 후에, 상기 교환 처리는 반복된다. 이것은 기지국들간에 상당히 양호한 동기화를 요구한다.
우선 매트릭스는 또한 셀 내에 용량 분할에 이용될 수 있다; 기지국은 사용되고 있는 어느 용량 유닛들(슬롯들, 주파수들 및/또는 코드들)이 활성 연결들을 위해 할당되는가를 결정한다. 가장 높은 우선 그룹들에, 즉, 우선 매트릭스에서 왼쪽 측에서 가장 멀리 위치된 열 벡터들에 포함된 채널들은 다른 셀들에 의해 생긴 아마도 가장 낮게 검출된 간섭을 갖는 채널들이다. 따라서, 이들 채널들은 어떤 알려진 메카니즘에 의해 가장 중요한 것으로서 정의된 연결들을 위해 예약될 수 있다. 예컨대, 기지국은 실시간과 비 실시간 데이터 전송을 요구하는 연결들을 전송할 수 있다. 실시간 데이터 전송에 근거한 연결들은 재전송에 의해 에러 정정을 허용하지 않으며, 그런 이유로 가장 적은 간섭을 갖도록 가정된 채널들에 배치될 수 있다. 한편, 셀의 주변에 위치된 이동국들은 인접한 셀로부터 이송된 간섭에 더욱 수용가능하며, 그 결과 이동국들은 가장 높은 우선 그룹들에 포함된 채널들을 이용하도록 함으로써 "선호" 될 수 있다. 채널 다이버시티를 유지하기 위해서, 채널 호핑을 적용한 시스템에서 가장 높은 우선 그룹에 포함된 채널 또는 채널들만에 대한 가장 중요한 연결들을 제한하는 것이 선호되지는 않지만, 그들의 채널 호핑 알고리즘은 채널들의 나머지 것보다 가장 높은 우선 그룹들에 포함된 채널들 이상을 이용하도록 계획되어야 한다.
상기 설명에서, 셀룰러 무선 시스템에서 기지국들간에 어떻게 채널들이 할당되는가를 주로 설명하였다. 다음에 베어러들을 위한 채널들을 예약하기 위해, 즉 상기 기지국의 셀에 이용되고 있는 채널들에서 활성 연결들을 배치시키기 위해 기지국에 적용될 수 있는 효과적인 처리를 살펴본다. 여기서 '베어러(bearer)'는 기지국과 주어진 이동국간에 데이터 전송에 영향을 미치는 모든 요인들에 의해 형성된 유닛을 의미한다. 개념 '베어러'는 다른 것들 중에서, 데이터 전송 속도, 지연, 비트 에러율 및 주어진 최소값과 최대값간에 발생한 변형들을 포함한다. 베어러는 모든 요인들에 의해 생성된, 기지국과 주어진 이동국을 연결하는 전송 경로로서 이해될 수 있으며, 그것을 통해 유용한 데이터 즉, 페이로드(payload) 정보가 전송될 수 있다. 다기능 이동국들은 이동국을 하나 또는 몇개의 기지국들에 연결하는 몇개의 베어러들을 동시에 유지할 수 있다.
기지국에서 현재 및 다음 베어러들을 프레임 구조의 슬롯들에 배치하는 것을 담당하는 알고리즘은 채널 할당(CA:Channel Allocation) 알고리즘이라 불리운다. 이것은 업링크 및 다운링크 방향들에서 프레임 구조 슬롯들의 예약 상태를 설명하는예약 테이블을 유지한다. 슬롯들의 선택은 프레임 구조의 분열이 최소화되도록 시도된다는 즉, 프레임 구조에서 주어진 양의 비교적 균등한 영역들은 빈 채로 유지되도록 시도된다는 사실에 의해 제한될 수 있으며, 여기서 영역들은 필요한 경우에 나머지보다 더 넓은 대역폭을 갖는 연결의 이용에 대한 하나의 높은 용량 슬롯으로서 예약될 수 있다. 더욱이, 많은 이동국들은 그들에 대한 예약된 슬롯들이 프레임 구조에서 서로 근접하여 어떻게 위치될 수 있는지, 이동국 및 동일한 이동국을 위해 예약 업링크 및 다운링크 슬롯들이 서로에 관련하여 어떻게 동기화되어야 하는지에 관하여 제약들을 설정한다.
CA 알고리즘의 동작을 용이하게 하기 위해서, 주어진 중요성 또는 우선값이 각각의 연결에 대해 정의될 수 있다고 가정된다. 연결의 우선값에 영향을 미치는 한가지 특징은 연결이 실시간 또는 비 실시간 데이터 전송을 요구하는지의 사실이다. 전형적으로, 실시간 데이터 전송을 요구하는 연결들, 즉 RT(Real Time) 연결들은 NRT(Non Real Time) 연결들보다 더욱 중요하게 고려된다. RT 연결들은 분열의 최소화 및 다른 가능한 제약 요인들을 명심하여, 프레임 구조의 빈 슬롯들에서 임의로 표면상으로 위치되도록 시도된다. NRT 연결들은 RT 연결들에 의해 빈 채로 남겨진 슬롯들에 배치된다.
각각의 NRT 연결들은 CA 알고리즘에 대해 연속 프레임 또는 수퍼프레임의 지속기간 동안에 슬롯들을 얻기 위한 요구를 전송한다. 요구된 슬롯들의 수는 다른 것들중에서, 전송될 NRT 데이터의 질에, 적용된 채널 코딩, 변조 방법 및 인터리빙 깊이에, 뿐만 아니라 기지국 또는 이동국이 한번에 처리될 데이터의 가장 큰 가능한질로 설정한 제약에 의존한다. CA 알고리즘은 지금까지 진실한 활성 비트레이트인 것에 따라 활성 NRT 연결들을 분류할 수 있으며, 상기 비트레이트는 예컨대, 전송가능 NRT 데이터가 상기 연결에 존재했던 동안에 시간에 대한 무선 인터페이스를 통해 성공적으로 전송되었던 비트들의 비율로서 정의된다. 슬롯들을 예약하는데 있어서, 목적은 진실한 데이터 전송 속도가 데이터 전송 요구 및 가능성에 관련하여 가장 낮았던 NRT 연결들을 선호하는 것이다. 더욱이, CA 알고리즘은 연결을 설정하면서 데이터 전송을 위한 최소 속도가 보장되었던 NRT 연결들을 선호할 수 있다.
CA 알고리즘은 다음의 원칙을 따른다.
1. 예약 상태의 업데이팅은 주어진 용량의 해제를 요구하는 요구들을 처리함으로써 시작한다.
2. 시간 및 주파수 호핑에서, 주어진 최소 유닛 예컨대, 1/16 프레임 크기 유닛이 적용된다.
3. 분열을 방지하기 위해서, 프레임 구조에서, 그 일부가 이미 더 작은 예약된 슬롯들(예컨대, 1/64 프레임 크기 슬롯들)로 채워진 큰 슬롯들(예컨대, 1/16 프레임의 크기의 슬롯들)은 전체적으로 예약되지 않은 채로 남겨진 동일 크기의 슬롯들로부터 용량을 예약하기 전에 완전히 채워지도록 시도된다.
4. RT 연결들은 NRT 연결들보다 높은 우선권을 가진다.
5. 새로운 RT 연결들은 빈 슬롯들에 배치되도록 의도된다. 적합한 빈 슬롯이 발견되지 않으면, RT 연결은 어떤 NRT 연결을 위해 지금까지 예약되었던 슬롯에 배치된다.
6. 연결을 설정하면서 최소의 데이터 전송 속도를 보증했지만, 상기 최소 속도를 유지하는데 어려움을 갖는 NRT 연결등은 다른 NRT 연결들보다 높은 우선권을 갖는다.
7. 동시적인 활성 NRT 연결들의 질은 초과적인 성장으로부터 신호지정 로드를 방지하기 위해서 제한된다.
8. 연결들의 우선화에 있어서, 연결들이 예컨대, 동일한 이용자에 속하여 상호간에 관련된 베어러들을 전송하는지에 대한 시도가 치러져야 한다.
프레임 구조에서 예약 상태를 유지하기 위한 효과적인 방법은 핀랜드 특허 출원 No. 964,308 및 1997년 2월 19일자로 출원된 대응하는 미국 특허 출원 No. 802,645에 설명되어 있다.
하드웨어 레벨에서, 본 발명은 셀룰러 무선 시스템의 채널들 및 우선 그룹들로의 채널의 분할에 관한 데이터를 기록하기 위한 수단, 뿐만 아니라 필요한 수의 채널들을 이용하게 하기 위한 수단 및 프레임 구조에서 예약 상태를 유지하는 CA 알고리즘을 실현하기 위한 수단이 기지국에 제공된다는 것을 요구한다. 이것에 부가하여, 본 발명은 이동국이 채널을 예약하기 위한 요구들을 전송할 수 있고, 어느 채널들이 이동국을 위해 예약되는지에 관하여 기지국이 이동국에 알릴 수 있는 수단이 이동국들 및 기지국들에 제공된다는 것을 요구한다. 마찬가지로, 기지국은 이동국에 대해 각각의 특정 시간에 사용된 동작 모드의 세부사항들의 정보 예컨대, 주파수 및 시간 호핑이 어떻게 실현되는지를 전송할 수 있어야 한다. 전송 파워의 변화를 요구하는 실시예들에서, 기지국들 및 이동국들은 현재 전송 파워를 측정하기 위한수단을 자연스럽게 가져야 한다. 하드웨어 레벨 요건은 그것을 본 발명에 의해 요구된 방식의 기능으로 프로그래밍함으로써 공지된 마이크로프로세서 제어식 설비에 의해 실현될 수 있다.

Claims (7)

  1. 상호간에 필수적으로 직교 채널들을 이용하여 기지국이 셀룰러 무선 시스템의 이동국들과 무선 통신상에 있는 셀룰러 무선 시스템의 기지국에서 채널들의 이용을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 채널들이 다른 우선권들을 갖는 그룹들로 분할되고,
    기지국은 가장 높은 우선권을 갖는 채널 그룹을 원칙적으로 이용하고,
    실시간 데이터 전송을 요구하는 연결들은 비 실시간 데이터 전송을 요구하는 연결들보다 데이터 전송 용량에서 특권을 가지도록 하기 위하여, 기지국은 활성 연결들간에 이미 사용중인 채널들에 의해 나타난 데이터 전송 용량을 분할하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 로드가 증가할 경우에, 기지국은 이미 사용중인 채널들에 부가하여, 가장 높은 우선 순위를 갖는 이용되지 않은 채널 그룹을 이용하게 되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서, 로드가 증가할 경우에, 기지국은 가장 낮은 우선 순위를 갖는 채널 그룹에서 채널들의 이용을 중지하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 로드에서 증가 또는 감소에 대한 기준은 현재 이용된 채널들에 의해 나타낸 데이터 전송 용량의 예약 상태이며, 그 결과 상기 데이터 전송 용량의 예약 상태가 관찰될 경우에, 주어진 제1 문턱값보다 큰 비율로 예약되어 있고, 기지국은 현재 이용된 채널들에 부가하여 가장 높은 우선 순위를 갖는 이용되지 않은 채널 그룹을 이용하게 되며, 상기 데이터 전송 용량의 예약 상태가 관찰될 경우에, 주어진 제2 문턱값보다 작은 비율로 예약되어 있고, 기지국은 가장 낮은 우선 순위를 갖는 채널 그룹에서 채널들의 이용을 중지하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 로드에서 증가 또는 감소에 대한 기준은 현재 이용된 채널들에서 전송 파워이며, 그 결과 전송 파워가 주어진 제1 문턱 파워보다 큰 것으로 관찰될 경우에, 기지국은 현재 이용된 채널들에 부가하여 가장 높은 우선 순위를 갖는 채널 그룹을 이용하게 되며, 전송 파워가 주어진 제2 문턱 파워보다 낮을 경우에, 기지국은 가장 낮은 우선 순위를 갖는 채널 그룹에서 채널들의 이용을 중지하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  6. 기지국들을 구비한 셀룰러 무선 시스템에 있어서,
    적어도 하나의 기지국에서,
    우선권 그룹들로 분할될 때 셀룰러 무선 시스템 채널들의 정보를 기록하기 위한 수단,
    기지국의 로딩에 대한 응답으로서 다른 우선 그룹들로부터 채널들을 이용하도록 선택적으로 배치하기 위한 수단, 및
    실시간 데이터 전송을 요구한 연결들이 비 실시간 데이터 전송을 요구한 연결들보다 데이터 전송 용량에 대한 특권을 갖도록 하기 위하여, 활성 연결들간에 이미 사용중인 채널들에 의해 나타난 데이터 전송 용량을 분할하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 무선 시스템.
  7. 삭제
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