KR101044617B1 - 무선 통신의 멀티-홉 중계를 위한 스케줄링 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템은 하나 또는 그 이상의 기지국을 포함하며, 이것은 신호 통신을 위한 적어도 하나의 안테나; 송수신 장치; 및 통신 제어 장치를 포함한다. 송수신 장치는 제1 그룹의 무선 통신 신호들을 적어도 하나의 기지국으로부터 수신 및 중계하도록 구성되는 제1 그룹의 중계국들 및 제2 그룹의 무선 통신 신호들을 적어도 하나의 기지국으로부터 수신 및 중계하도록 구성되는 제2 그룹의 중계국들과 통신하도록 구성된다. 통신 제어 장치는 (1) 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된다. 또한, 통신 제어 장치는 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간을 다중 페이즈들로 분할하고, 제1 페이즈에서 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며, 및 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하도록 구성된다.

Description

무선 통신의 멀티-홉 중계를 위한 스케줄링 방법 및 시스템{Scheduling methods and systems for multi-hop relay in wireless communications}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2008년 5월 15일 출원된 명칭 "무선 멀티-홉 중계 통신을 위한 스케줄링 방법 및 시스템(Scheduling methods and systems for wireless multi-hop relay communications)"을 가지는 미국 특허 출원 제 12/121,749호에 대한 부분-계속(continuation-in-part) 출원으로서 이 출원에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 본 발명은 무선 통신에서 멀티-홉 중계를 위한 스케줄링 방법과 시스템과 관련된다. 더 상세하게는, 본 발명은 무선 멀티-홉 통신 시스템에서 중계국을 그루핑하는데 관련된다.

현대 및 장래의 이동 통신 시스템들은 고속의, 고 링크-품질, 또는 고보안성 송신을 제공하도록 설계된다. 또한, 그들은 각종 통신 필요성, 서비스 또는 프로토콜을 지원할 수 있다. 효율적인 자원 스케줄 또는 할당 방법이 상이한 지점에서 상이한 사용자들에게 대한 다양한 서비스 품질(QoS) 요구 조건을 만족시킬 필요성이 있을 수 있다. 예를 들면, 셀 경계 또는 무선 송신의 경계에 위치하는 사용자 들은 링크 품질을 감소시킬 수 있으며, 극심한 새도윙 효과(shadowing effect)를 가지는 셀 내의 사용자들도 역시 감소된 링크 품질을 가질 수 있다. 효과적인 자원 스케줄 또는 할당이 없으면, 감소된 링크 품질은 사용자들이 높은 데이터율의 송신을 하는 것을 방해할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하는 하나의 방도는 기지국의 밀도를 늘리거나, 엄격한 새도윙을 가지거나 낮은 바람직한 링크 품질을 가지는 영역에 기지국의 밀도를 높이거나 더 많은 기지국을 배치시키는 것이다. 이러한 접근법은 비용을 증가시킬 수 있거나 또는 부가 설비 또는 하드웨어를 필요로 할 수 있다. 그 대안으로서, 기지국의 송신 전력이 증가되어 링크 품질을 증가시킬 수 있지만, 이러한 해결책은 송신 비용, 신호 간섭 또는 이들 둘 모두를 증가시킬 수 있다.

다른 해결책으로서, 멀티-홉 중계 셀 아키텍쳐가 구현될 수 있는데, 이것은 이를테면 QoS, 설치 비용(deployment cost), 송신 전력 및 셀의 커버리지 영역과 같은 요인들을 고려할 때, 몇 가지 적용예에서는 문제점들 중 몇 가지를 해결할 수 있다. 중계국은 셀 내에 배치되어 기지국으로부터의 정보를 사용자 또는 이동국으로 중계할 수 있다. 몇 가지 적용예에서, 중계국을 이용하면 셀 커버리지, 사용자 스루풋(user throughput), 시스템 용량, 또는 이들의 조합을 다른 대안에 비하여 개선할 수 있다. 예를 들어, 중계국은 가혹한 새도윙이 발생하는 영역, 셀 경계 근처의 영역, 기지국에 의하여 적절하게 서비스가 제공되지 않는 영역, 또는 낮은 바람직한 링크 품질을 가지는 영역 내에 배치될 수 있다. 그러므로, 중계국은 개선된 링크 품질을 제공함으로써 이러한 영역에 더욱 바람직하게 서비스를 제공하거 나, 기지국의 유효 커버리지를 확장할 수 있다.

낮은 바람직한 품질을 가지는 단일 링크는 더 나은 품질을 가지는 복수 개의 링크로 분할되어, 각 링크로 하여금 더 높은 송신률을 제공하도록 허용할 수 있다. 그러나, 멀티-홉 송신에 대해서 동일한 데이터가 공중망을 이용하여 복수 회 복제되거나 중계될 수 있기 때문에, 이러한 실시예는 데이터 송신을 위한 추가적 홈(hop)을 위한 추가적 무선 자원을 필요로 한다. 적절한 스케줄링 메커니즘이 없으면, 이것은 단일-홉 시스템보다 더 많은 무선 자원을 소비할 수 있다.

멀티-홉 통신 시스템에서, 하나의 기지국과 몇 개의 중계국이 한 셀 내에 존재할 수 있다. 무선 자원을 효율적으로 이용하고 스펙트럼 효율을 개선하기 위하여, 간섭 레벨이 적절하다면 다중 서빙국(serving station)들이 동시에 활성화될 수 있다. 예를 들어, 간섭은 (1) 동일한 셀 내에서 송신하는 서빙국(기지국 및/또는 중계국) 사이의 잠재적 간섭이 적절할 것, (2) 이러한 송신 서빙국으로부터 다른 셀로의 간섭, 또는 (1) 및 (2) 모두를 포함할 수 있다.

멀티-홉 중계 통신 시스템을 위한 장점을 획득하기 위하여, 기지국 및 중계국의 송신에 대한 스케줄링 메커니즘에 대한 필요성이 있을 수 있다. 무선 통신 시스템의 성능을 개선하기 위한 일 예로서, 맨하탄과 유사한 환경에서 중계국을 설치하는 방법이 WINNER(Wireless World Initiative new Radio) 프로그램 내에 제공되었다. 맨하탄과 유사한 환경은 블록의 폭이 200미터(m)이고 거리의 폭이 30 m인 격자 환경이다. 도 1은 맨하탄과 유사한 환경의 단일 셀 내에 있는 기지국(205) 및 복수 개의 중계국(201 내지 204)의 레이아웃을 예시하는 도면이다. 도 1을 참 조하면, 기지국(205)과 중계국(201 내지 204)은 단일 셀 내에 배치될 수 있다. 기지국(205) 및 중계국(201 내지 204)들은 무지향성(omni-directional) 안테나를 통하여 사용자들과 통신할 수 있다. 그러나, 중계국(201 내지 204)이 기지국(205)의 커버리지 영역(206)외에 위치할 수 있기 때문에, 중계국(201 내지 204)의 각각은 기지국(205)과 통신하기 위하여 기지국(205)을 가리키는 추가적인 지향성 안테나를 필요로 할 수 있다. 이러한 필요성은 중계국의 하드웨어 비용을 증가시킬 수 있다.

도 2는 단일 셀 내에서 도 1에서 도시된 제1 레이아웃에 적용될 수 있는 프레임 구조의 송신 스케줄링을 도시하고 있는 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, 프레임 S301은 2개의 서브-프레임 S302와 S303으로 나눠질 수 있다. 제1 서브-프레임 S302는 또한 5 개의 타임 슬롯 S304 내지 S308로 더 나눠질 수 있다. 기지국(305)은 첫 번째 네 개의 타임 슬롯인 S304 내지 S308 동안에 각각 네 개의 중계국(301 내지 304)에 서비스를 제공할 수 있다. 제5 타임 슬롯 S308 동안에, 기지국(305)은 영역(306) 내에서 사용자에게 서비스를 제공할 수 있는데, 이 영역은 기지국(305)과 직접 통신할 수 있다. 제2 서브-프레임 S303은 2개의 타임 슬롯 S309와 S310으로 분할될 수 있고, 환경의 공간적 분리(spatial separation)의 특징을 이용하면 중계국(301 및 302)은 개별적으로 제1 타임 슬롯(S309) 동안에 두 영역(307 및 308) 내의 그들의 상응하는 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있고, 중계국(303 및 304)은 개별적으로 제2 타임 슬롯(S310) 동안에 두 영역(309 및 310) 내의 그들의 상응하는 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있다.

도 3은 도 2에서 도시된 맨하탄과 유사한 환경의 멀티-셀 구조에서 기지국(405, 415) 및 중계국(401 내지 404, 411 내지 414)의 레이아웃을 도시하고 있는 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 단일 셀 A의 커버리지 영역(406) 및 단일 셀 B의 커버리지 영역(416)은 지그재그 방식으로 배치된다. 더 나아가, 도 4의 기지국들 (405 및 415)은 단일 셀 A 및 단일 셀 B 내의 기지국들의 위치를 표시한다. 중계국들(401 내지 404)은 단일 셀 A에 속하고, 중계국들(411 내지 414)은 단일 셀 B에 속한다.

도 4는 맨하탄과 유사한 환경에서 멀티-셀 구조물 내에서 도 3에 도시된 레이아웃에 적용 가능한 프레임 구조를 위한 송신 스케줄링을 도시하고 있는 다이어그램이다. 도 4를 참조하면, 인접 셀들 사이의 송신 프레임의 배열이 프레임(S501) 내의 서브-프레임(S502 및 S503)의 동작 순서를 변경 또는 조절하기 위하여 이용될 수 있으며, 이에 의하여 셀간 간섭이 감소될 수 있다. 이러한 중계국은 기지국의 커버리지 영역을 확장시킬 수 있다. 그러나, 기지국의 서비스 범위 경계에 있는 사용자들의 링크 품질은 개선되지 않거나 제한적으로만 개선될 수 있다. 더 나아가, 기지국들 모두는 프레임 송신의 주기 내의 아이들 타임을 가질 수 있다. 기지국들이 백홀(backhaul) 네트워크에 연결되고 유효 데이터를 송신하는 유일한 서빙국일 수 있기 때문에, 이러한 설계에서의 기지국의 송신 효율은 덜 바람직할 수 있다.

도 5는 맨하탄과 유사한 환경 내의 기지국(605) 및 무지향성 안테나를 가지는 네 개의 중계국(601 내지 604)의 제2 레이아웃을 도시하고 있는 다이어그램이 다. 도 5를 참조하면, 기지국(605) 및 중계국(601 내지 604)들은 모두 무지향성 안테나를 이용하여 사용자와 통신할 수 있다. 도 5를 참조하면, 기지국(605)과 중재국(601 내지 604)은 사용자와 무지향성 안테나를 사용하는 것에 의해 의사소통한다. 중계국(601 내지 604)이 기지국(605)의 통신 가능 구역(606) 내에 놓이기 때문에, 기지국(605)과 통신하기 위하여 중계국(601 내지 604) 각각에 의하여 추가적인 지향성 안테나가 필요하지 않을 수 있다. 이러한 설계에서, 셀 경계 내의 사용자들의 링크 품질이 개선될 수 있다.

도 6은 도 5에 도시된 제2 레이아웃으로서 모든 서빙국들이 맨하탄과 유사한 환경에서 무지향성 안테나를 구비한 레이아웃에 적용가능한 프레임 구조에 대한 송신 스케줄링을 도시하는 다이어그램이다. 도 6을 참조하면, 기지국(705)은 첫 번째 네 개의 타임 슬롯 S701 내지 S704 동안에 순차적으로 네 개의 중계국(701 내지 704)에 서비스를 제공할 수 있고, 동시에 기지국(705)은 기지국(705)에 직접 연결된 사용자들에게도 서비스를 제공할 수 있다. 중계국(701 내지 703)들은 타임 슬롯 S705 동안에 그들의 상응하는 사용자에게 개별적으로 서비스를 제공할 수 있다. 그 이후에, 기지국(702 내지 704)들은 후속 타임 슬롯 S706 동안에 그들의 상응하는 사용자에게 개별적으로 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 레이아웃은 셀 경계에 위치한 사용자들의 링크 품질을 향상시킬 수 있다. 그러나, 단일 셀 내의 완전한 송신은 적어도 6 페이즈(phase)들을 요구할 수 있다. 멀티-셀 구조를 고려할 때, 무지향성 안테나를 이용하기 때문에 적어도 2의 재사용 인자(reuse factor)가 심한 셀간 간섭을 피하기 위하여 요구될 수 있으며, 이를 통하여 전체 시스템 용량 을 감소시킬 수 있다.

기지국 및 중계국의 레이아웃이 상이하면, 모든 기지국 및 중계국들이 여전히 소정 시간 동안에 프레임 구조에서 아이들 상태일 수 있다. 따라서, 송신 효율이 바람직하지 않을 수 있다. 그러므로, 대안적인 구현예 또는 적용예들을 제공할 수 있는 무선 통신 시스템 내의 멀티-홉 중계를 위한 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재하여 왔다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 전술된 바와 같은 하나 또는 그 이상의 문제점들을 극복할 수 있거나 또는 그 문제점들을 극복하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 전술된 바와 같은 하나 또는 그 이상의 문제점들을 극복할 수 있거나 또는 그 문제점들을 극복하도록 구성될 수 있다.

예시적인 일 실시예에서, 본 명세서에서 개시된 사항은 적어도 하나의 중계국을 통하여 적어도 하나의 사용자 장치와 통신하도록 구성되는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 기지국은 신호 통신을 위한 적어도 하나의 안테나; 송수신 장치; 및 통신 제어 장치를 포함한다. 송수신 장치는 제1 그룹의 무선 통신 신호들을 적어도 하나의 기지국으로부터 수신 및 중계하도록 구성되는 제1 그룹의 중계국들 및 제2 그룹의 무선 통신 신호들을 적어도 하나의 기지국으로부터 수신 및 중계하도록 구성되는 제2 그룹의 중계국들과 통신하도록 구성된다. 통신 제어 장치는 (1) 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된다. 또한, 통신 제어 장치는 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간을 다중 페이즈들로 분할하고, 제1 페이즈에서 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며, 및 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 예시적인 다른 실시예에서, 본 명세서에서 개시되는 사항은 제1 그룹의 무선 통신 신호들을 수신 및 중계하도록 구성되는 제1 그룹의 중계국들; 제2 그룹의 무선 통신 신호들을 수신 및 중계하도록 구성되는 제2 그룹의 중계국들; 및 제1 그룹의 중계국들 및 제2 그룹의 중계국들과 통신하도록 구성되는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 관련된다. 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들은 동일 셀 내의 중계국들 사이 및 적어도 하나의 공-채널 셀(co-channel cell) 내의 다른 서빙국(serving station)들로부터의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 그룹들로 분할된다. 기지국은 신호 통신을 위한 적어도 하나의 안테나 및 (1) 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 통신 제어 장치를 포함한다. 통신 제어 장치는, 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간(service period)을 적어도 두 개의 페이즈(phase)로 분할하고, 제1 페이즈에서 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며, 및 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제2 그룹의 중계국들로 하여금 적어도 하나의 사용자 장치 및 적어도 하나의 기지국과 신호를 통신하도록 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 예시적인 실시예에서, 본 명세서에 개시되는 사항은 무선 통신 방법에 관련된다. 무선 통신 방법은 적어도 하나의 기지국 및 적어도 하나의 기지국으로부터의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성되는 복수 개의 중계국들 사이에 통신을 설립(establishing)하는 단계; 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 중계국들을 제1 및 제2 그룹으로 분할하는 단 계; 적어도 하나의 기지국의 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간을 다중 페이즈로 분할하는 단계; 및 (1) 적어도 하나의 기지국의 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하여, 제1 페이즈에서 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1 그룹의 중계국들은 적어도 하나의 기지국으로부터의 제1 그룹의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성되고, 제2 그룹의 중계국들은 적어도 하나의 기지국으로부터의 제2 그룹의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성된다. 몇 가지 예시적인 실시예에서, 제1 그룹의 중계국들 및 제2 그룹의 중계국들은 제1 그룹의 중계국들의 커버리지 영역 및 제2 그룹의 중계국의 커버리지 영역 내에 중첩을 가질 수 있다.

기지국 및 중계국의 레이아웃이 상이하면, 모든 기지국 및 중계국들이 여전히 소정 시간 동안에 프레임 구조에서 아이들 상태일 수 있다. 따라서, 송신 효율이 바람직하지 않을 수 있다. 그러므로, 대안적인 구현예 또는 적용예들을 제공할 수 있는 무선 통신 시스템 내의 멀티-홉 중계를 위한 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재하여 왔다.

개시된 실시예는 기지국, 중계국 또는 이들 둘 모두의 다양한 레이아웃에 적 용될 수 있다. 상세한 설명의 간략화 및 예시적인 목적을 위하여, 후술되는 예시적 실시예들은 맨하탄과 유사한 환경을 이용하여 기술된다. 실시예는 아래에 기술된 동일하거나 유사한 개념에 따라 다른 어느 환경에서도 실행될 수 있다. 맨하탄과 유사한 환경 또는 어떤 다른 환경에서는, 간섭 레벨이 주위를 둘러싸는 건물들의 새도윙 효과에 의하여 생성되는 바와 같은 공간적 분리(spatial separation)에 의하여 약화될 수 있으며, 중계국의 그루핑도 이에 따라서 변경될 수 있다.

도 7은 개시된 특정 실시예와 일관되는 맨하탄과 유사한 환경에서의 기지국(805) 및 복수 개의 중계국(801 내지 804)의 레이아웃을 도시하는 예시적 도면이다. 도 7을 참조하면, 마이크로셀은 일 실시예에서 690*690 제곱 미터를 커버할 수 있고, 기지국(805)은 사거리(crossroad)에 위치할 수 있다. 네 개의 중계국(801, 802, 803 및 804)들은 기지국(805) 외에 위치한 특정 교차로(intersection), 즉, 기지국(805)이 위치한 곳의 바로 바깥 쪽 네 개의 교차로에 배치될 수 있다. 일 예로서, 중계국(801 내지 804)들은 기지국(805)의 시선(line of sight, LOS)을 가지는 일 거리 및 기지국(805)의 비시선(non-line of sight, NLOS)을 가지는 다른 거리의 교차로에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 기지국(805)은 데이터를 (1) 네 방향의 거리 상에 또는 거리에 인접한 사용자들 및 (2) 중계국(801 내지 804) 중 하나 또는 모두로 송신하기 위한 네 개의 지향성 안테나 또는 4-섹터 안테나를 이용할 수 있다. 중계국(801 내지 804)들은 기지국(805)의 NLOS(또는 LOS 바깥) 내에 속하는 사용자에게 데이터를 송신하기 위한 두 개의 지향성 안테나 또는 2-섹터 안테나를 이용할 수 있다. 기지국(805) 및 중계국(801 내지 804)들은 셀 커버리지 영역(811) 내의 모든 사용자에게 서비스를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 기지국(805)의 LOS 내의 사용자들은 기지국(805)으로의 단일-홉 링크를 가질 수 있는 반면에, 기지국(805)의 LOS 바깥의 사용자들은 중계국(801 내지 804)들과 같은 하나 또는 그 이상의 중계국들을 통하여 기지국(805)으로 멀티-홉 링크를 설립할 수 있다.

도 8은 개시된 특정 실시예와 일관되는 무선 멀티-홉 중계 통신 시스템의 스케줄링 방법을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 단계 S101에서 기지국(805) 및 중계국(801 내지 804)들을 시동시킨 이후에, 중계국(801 내지 804) 중 하나 또는 그 이상이 단계 S102에서 다른 중계국 및 기지국으로부터의 간섭 레벨을 측정할 수 있다. 몇 가지 실시예에서, 간섭 레벨 또는 잠재적 간섭 레벨은 중계국 및 기지국에 의하여 송신된 데이터 신호 또는 기준 신호를 관찰 또는 처리함으로써 획득될 수 있다. 데이터 신호 또는 기준 신호는 프리엠블 인덱스를 가지는 프리엠블을 포함할 수 있는데, 프리엠블 인덱스는 무선 멀티-홉 중계 통신 시스템의 신호 강도를 측정하는데 이용될 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 또는, 잠재적 간섭 레벨은 데이터 신호 또는 기준 신호의 신호-대-간섭-및-잡음비(signal-to-interference-and-noise-ratio, SINR), 반송파-간섭-및-잡음비(carrier-to-interference-and-noise-ratio, CINR), 및 수신 신호 강도 지시자(received signal strength indicator, RSSI)와 같은 인자들을 관찰하거나 결정함으로써 측정될 수 있다.

단계 S103에서, 중계국(801 내지 804)들은 측정 결과들을 기지국(805)으로 다시 보고할 수 있다. 그러면, 기지국(805)은 중계국(801 내지 804)들을 그 결과에 기반하여 그룹으로 분할할 수 있다. 기지국(805)은 상호 영향을 미칠 수 있거나 특정 문턱치를 잠재적으로 초과할 수 있는 간섭을 가지는 기지국들을 분할하고 그들을 상이한 그룹으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 중계국(801 및 803)들은 그룹 A로 포함되는 반면에, 중계국(802 및 804)들은 그룹 B에 포함될 수 있다. 결과적으로, 어느 그룹 내의 국들은 그들 중 일부 또는 전부가 동시에 신호를 송신할 때 서로 간섭을 일으킬 확률이 낮을 수 있다. 다른 실시예에서, 중계국(801 내지 804)들 중 하나의 송신 타겟이 다른 중계국이고, 타겟 중계국이 데이터를 동시에 수신 및 송신할 수 없으면, 두 중계국들이 상이한 그룹에 포함될 수 있다. 더 나아가, 그룹의 개수가 송신 스케줄링에서의 페이즈의 개수에 관련될 수 있고, 따라서 통신 시스템의 이용 효율에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 그룹의 개수는 몇 가지 실시예에서는 가능한 한 작은 값으로 유지될 수 있다.

단계 S104에서, 기지국(805)은 중계국(801 내지 804)들이 그룹핑된 이후에 그들을 위한 송신 스케줄을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 그룹의 개수는 송신 스케줄링을 위한 서비스 기간 내의 페이즈의 개수가 될 수 있다. 그 뒤에, 단계 S105에서 기지국(805), 중계국(801 내지 804) 및 사용자들이 서로 통신을 개시할 수 있다.

도 9a는 개시된 특정 실시예와 일관되는 무선 통신 시스템을 도시하는 예시적인 기능적 블록도이다. 도 9a를 참조하면, 무선 통신 시스템은 중계국들의 두 개 또는 그 이상의 그룹 및 하나 또는 그 이상의 기지국을 포함할 수 있으며, 즉, 그룹 1에 포함되는 중계국(921(RS1) 및 922(RS2)) 및 그룹 2 내의 중계국(923(RS3) 및 924(RS4)) 및 기지국(920)을 포함할 수 있다. 중계국의 제1 그룹(그룹 1)은 무선 통신 신호들의 제1 그룹을 수신 및 중계하도록 구성될 수 있으며, 중계국의 제2 그룹(그룹 2)은 무선 통신 신호들의 제2 그룹을 수신 및 중계하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들은 동일한 셀 내의 국들 간의 잠재적 간섭 및 동일한 공-채널을 이용하는 것과 같은 동일한 셀 내의 다른 서빙국들로부터의 잠재적 간섭과 같은 하나 또는 그 이상의 고려 사항에 기반하여 그룹들로 분할될 수 있다. 기지국(920)과 같은 무선 통신 시스템 내의 기지국은 신호 통신을 위한 안테나(920A)와 같은 하나 또는 그 이상의 안테나 및 안테나(920A)와 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있는 통신 제어 장치(920C)와 같은 통신 제어 장치를 포함할 수 있다. 기지국(920)은 중계국의 제1 그룹 및 중계국의 제2 그룹과 통신하도록 구성될 수 있고, 통신 제어 장치(920C)는 하나 또는 그 이상의 안테나(920A)의 신호 송신 전력 및 하나 또는 그 이상의 안테나(920A)의 신호 통신 타이밍과 같은 하나 또는 그 이상의 송신 제어 파라미터를 제어하도록 구성된다.

몇 가지 실시예에서, 통신 제어 장치(920C)는 하나 또는 그 이상의 안테나의 서비스 기간을 두 개 또는 그 이상의 페이즈로 분할하도록 구성될 수 있고, 시스템 내의 그룹의 개수에 의존하여 페이즈의 개수를 변경시킬 수 있다. 통신 제어 장치(920C)는 제1 페이즈에서 중계국의 제1 그룹을 향하거나 그로부터 야기된 신호의 송신을 허용할 수 있다. 또한, 통신 제어 장치(920C)는 중계국의 제2 그룹을 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에, 중계국의 제1 그룹으로 향하거나 그로부터 야기된 신호로부터 독립적으로, 신호를 하나 또는 그 이상의 사용자 장치, 하나 또는 그 이상의 기지국, 또는 이들 모두와 통신하도록 허용할 수 있다. 또한, 통신 제어 장치(920C)는 (1) 제2 페이즈에서 중계국의 제2 그룹을 향하거나 그로부터 야기된 신호의 송신을 허용하고 (2) 중계국의 제1 그룹을 제2 페이즈의 적어도 일부 동안에, 중계국의 제2 그룹으로 향하거나 그로부터 야기된 신호로부터 독립적으로, 신호를 통신하도록 허용하도록 구성될 수 있다. 또한, 통신 제어 장치(920C)는 서비스 기간 내에서 상이한 중계국 그룹들에 서비스를 제공하는 순서를 결정할 수 있다. 기지국(920)의 안테나(들)(920A)은 지향성을 가지도록 구성될 수 있고, 지향성 영역 또는 포인팅된 영역 내의 중계국들에 서비스를 제공하도록 구성될 수 있다.

중계국(RS1 내지 RS4)들은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 그룹 내의 하나 또는 그 이상의 중계국들은 하나 또는 그 이상의 기지국의 가상적 시선(LOS)을 가지도록 배치될 수 있다. 기지국(그들의 개수에 의존), 기지국 간의 간섭 및 다른 인자들도 역시 세 개 또는 그 이상의 그룹과 같은 더 이상의 그룹으로 분할될 수 있다. 중계국들은 일반적으로 기지국(들)의 가상 시선 내에 위치하지 않는 사용자 장치들에 서비스를 제공하도록 구성되거나 또는 사용자 장치들에게 서비스를 제공하도록 구성됨으로써 중계국(들)을 통하여 통신할 때 개선된 링크 품질, 개선된 전체 링크 스펙트럴 효율, 또는 이들 모두를 제공하도록 구성되는데, 반드시 이렇게 되도록 강제되는 것은 아니다. 이와 비교하여, 사용자 장치들이 중계국(들)을 거치지 않고 기지국(들)과 직접적으로 통신할 때에는 이러 한 품질들 중 하나 또는 그 이상이 원하는 바와 같이 바람직하지 않을 수 있다.

일 실시예에서, 안테나(920A) 및 통신 제어 장치(920C)에 부가하여 기지국(920)은 중계국의 제1 그룹(그룹 1) 및 중계국의 제2 그룹(그룹 2)과 통신하도록 구성되는 송수신기 장치(920T)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들은 적어도 잠재적 간섭 또는 중계국들 중 적어도 일부 간의 간섭에 기반하여 그룹들로 분할된다.

일부 실시예에서, 무선 통신 시스템은 중계국의 세 개 또는 그 이상의 그룹을 가질 수 있다. 그룹이 세 개인 경우에, 중계국의 세 그룹들은 무선 통신 신호의 세 그룹을 수신 및 중계하도록 구성될 수 있다. 중계국의 제3 그룹 및 중계국의 제1 및 제2 그룹은 그 커버리지 영역 내에 중첩을 가질 수 있다. 전술된 바와 같이, 중계국의 상이한 그룹들은 중계국의 일부 또는 전부 사이의 잠재적 간섭에 기반하거나 또는 다른 인자에 기반하여 그룹들로 분할될 수 있다. 일 실시예에서, 통신 제어 장치는 (1) 제3 페이즈에서 제3 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며; (2) 및 제3 페이즈의 적어도 일부 동안에 제3 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제1 및 제2 그룹 중 하나 또는 이들 모두의 중계국들로 하여금 적어도 하나의 기지국과 신호를 통신하도록 허용하도록 더욱 구성될 수 있다.

전술된 시스템과 일관되는 무선 통신 방법이 본 발명의 일 실시예에서 제공될 수 있다. 이 방법은, 적어도 하나의 기지국 및 적어도 하나의 기지국으로부터의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성되는 복수 개의 중계국들 사이에 통 신을 설립(establishing)하는 단계; 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 중계국들을 제1 및 제2 그룹으로 분할하는 단계; 적어도 하나의 기지국의 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간을 다중 페이즈로 분할하는 단계; 및 (1) 적어도 하나의 기지국의 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하여, 제1 페이즈에서 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하는 단계를 포함한다. 이러한 제어 방법은 또한 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 중계국을 분할하는 단계는 (1) 동일 셀 내의 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭 및 (2) 적어도 하나의 공-채널 셀 내의 다른 서빙국으로부터의 잠재적 간섭 중 적어도 하나에 기반하여 수행될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제어 동작은 전술된 인자들 하나 또는 둘 모두를 제어함으로써, (1) 제2 페이즈에서 제2 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, 및 (2) 제2 페이즈의 적어도 일부 동안에 제2 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 제1 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제어 동작은 전술된 인자들 하나 또는 둘 모두를 제어함으로써, (1) 제3 페이즈에서 제3 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, (2) 제3 페이즈의 적어도 일부 동안에 제3 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독 립적으로 제1 및 제2 그룹의 중계국들 중 적어도 하나로 하여금 적어도 하나의 기지국과 신호를 통신하도록 허용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 추가적 실시예에서, 그룹의 개수가 N이면, 전체 송신 스케줄링의 서비스 기간은 N 개의 페이즈로 분할될 수 있고, 각 페이즈는 하나 또는 그 이상의 다운링크 송신, 하나 또는 그 이상의 업링크 송신, 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 서비스 기간은 프레임의 길이일 수 있고, 프레임은 N 개의 페이즈로 분할될 수 있다. 또한, 서비스 기간은 복수 개의 프레임의 길이일 수 있고, 프레임들은 일 그룹으로서 N 개의 페이즈로 분할될 수 있다. 프레임 내의 다양한 페이즈 동안의 다운링크 및 업링크 송신은 프레임의 정의에 따라서 정렬될 수 있다. 예를 들어, 다양한 페이즈 또는 각 페이즈 내의 다운링크 또는 업링크 송신은 교호(alternate)될 수 있고, 또는 다양한 페이즈의 다운링크 송신이 업링크 송신 이전에 정렬될 수 있다. 본 명세서에 개시된 내용을 이용하면, 당업자들은 다운링크 및 업링크 송신을 위한 다양한 장치들이 어플리케이션 및 다른 고려 사항에 따라서 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 중계국(801 내지 804)들은 두 개의 그룹으로 분할될 수 있고, 따라서 서비스 기간이 두 개의 페이즈로 분할될 수 있다.

도 9b는 개시된 특정 실시예와 일관되는 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제1 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다. 도 9b를 참조하면, 제1 페이즈 동안에 기지국(905)은 (1) 둘 다 그룹 A로 그룹핑되는 중계국들(901 및 903) 및 (2) 그룹 A와 동일한 방향에 위치할 수 있는 기지국(905)의 LOS(906 및 907) 내의 사용자들 중 하나 또는 둘 모두에게 서비스를 제공할 수 있다. 기지국(905)은 예를 들어 다운링크 송신, 업송신기, 또는 이들 모두를 통하여 그룹 A에게 서비스를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 다운링크 송신이란 기지국(905)이 데이터를 송신하되, 그룹 A 내의 중계국들(901 및 903) 및 그룹 A의 방향에 있는 기지국(905)의 LOS(906 및 907) 내의 사용자들에게 송신하는 경우를 의미한다. 동일한 페이즈 동안에, 제2 그룹(그룹 B) 내의 중계국(902)은 이전 페이즈 동안에 기지국(905)으로부터 수신된 데이터를 기지국(905)의 NLOS 내의 사용자 및 그룹 B의 LOS(908 및 909) 내의 사용자에게 중계할 수 있으며, 그룹 B 내의 중계국(904)은 이전 페이즈 동안에 기지국(905)으로부터 수신된 데이터를 기지국(905)의 NLOS 내의 사용자 및 그룹 B의 LOS(910 및 911) 내의 사용자에게 중계할 수 있다. 더 나아가, 어플리케이션에 따라서는 기지국(905)은 기지국(905) 주위의 서비스 영역(912 및 913) 내의 사용자 및 그룹 B의 방향 내에 있는 사용자에게 제1 페이즈 동안에 상대적으로 낮은 송신 전력에서 적절한 전력 제어를 가지고 서비스를 제공하도록 구성될 수 있다. 송신 전력이 낮아지면 기지국(905)에 의하여 야기된 중계국(901 내지 904) 내의 간섭을 허용 가능한 문턱치보다 낮은 레벨로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 업링크 송신이란 기지국(905)이 데이터를 수신하되, 그룹 A 내의 중계국들(901 및 903)로부터의 데이터를 수신하고, 그룹 A의 방향에 있는 기지국(905)의 LOS(906 및 907) 내의 사용자들이 데이터를 송신하는 경우를 나타낸다. 동일한 페이즈 동안에, 그룹 B 내의 중계국(902)은 영역(908 및 909) 내의 사용자들로부터 업링크 데이터를 수신할 수 있고, 그룹 B 내의 중계국(904)은 영역(910 및 911) 내의 사용자들로부터 업링크 데이터를 수신할 수 있다. 더 나아가, 어플리케이션에 따라서는 기지국(905) 주위의 서비스 영역(912 및 913) 내의 사용자 및 그룹 B의 방향 내에 있는 사용자들은 제1 페이즈 동안에 업링크 데이터를 기지국(905)으로 송신하도록 허용될 수 있다.

도 10은 개시된 특정 실시예와 일관되는 단일 셀 내의 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제2 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다. 도 10을 참조하면, 제2 페이즈 동안에 기지국(905)은 그룹 B 및 그룹 B의 방향 내의 기지국(905)의 LOS(1006 및 1007) 내의 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있다. 기지국(905)은 예를 들어 다운링크 송신 및/또는 업링크 송신을 통하여 그룹 B에게 서비스를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 제2 페이즈 동안의 다운링크 송신이란 기지국(905)이 데이터를 그룹 B 내의 중계국(902 및 904) 및 그룹 B의 방향에 있는 기지국(905)의 LOS(1006 및 1007) 내의 사용자들에게 송신하는 경우를 의미한다. 동일한 페이즈 동안에, 그룹 A 내의 중계국(901 및 903)은 개별적으로 이전 페이즈 동안에 기지국(905)으로부터 수신된 데이터를 기지국(905)의 NLOS 내의 사용자 및 그룹 A의 LOS(1008 내지 1009 및 1010 내지 1011) 내의 사용자에게 중계할 수 있다. 더 나아가, 기지국(905)은 기지국(905) 주위의 서비스 영역(1012 및 1013) 내의 사용자 및 그룹 A의 방향 내에 있는 사용자에게 제2 페이즈 동안에 상대적으로 낮은 송신 전력에서 적절한 전력 제어를 가지고 서비스를 제공하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제2 페이즈 동안의 업링크 송신이란 그룹 B 내의 중계국들(902 및 904) 및 그룹 B의 방향에 있는 기지국(905)의 LOS(1006 및 1007) 내의 사용자들이 데이터를 기지국(905)으로 송신할 수 있는 경우를 나타낸다. 동일한 페이즈 동안에, 그룹 A 내의 중계국(901)은 영역(1008 및 1009) 내의 사용자들로부터 업링크 데이터를 수신할 수 있고, 그룹 A 내의 중계국(903)은 영역(1010 및 1011) 내의 사용자들로부터 업링크 데이터를 수신할 수 있다. 더 나아가, 영역(1012 및 1013) 내의 사용자들은 제2 페이즈 동안에 업링크 데이터를 기지국(905)으로 송신하도록 허용될 수 있다.

도 11은 개시된 특정 실시예와 일관되는 인접 셀 간의 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제1 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다. 도 11을 참조하면, 멀티-셀 구조에서, 두 개의 인접 셀들의 송신 스케줄링의 서비스 순서는 셀들 간 간섭 및 셀 경계에 존재하는 사용자의 신호 품질과 같은 하나 또는 그 이상의 인자에 기반하여 변경될 수 있다. 네 방향에서 셀 A(커버리지 영역(1106)을 가짐)에 인접한 셀들은 셀 B(커버리지 영역(1116)을 가짐), 셀 C(커버리지 영역(1126)을 가짐), 셀 D(커버리지 영역(1136)을 가짐), 및 셀 E(커버리지 영역(1146)을 가짐)를 포함한다. 기지국(1115) 및 중계국(1111 내지 1114)들은 셀 B의 커버리지 영역(1116) 내에 배치될 수 있다; 기지국(1125) 및 중계국(1121 내지 1124)들은 셀 C의 커버리지 영역(1126) 내에 배치될 수 있다; 기지국(1135) 및 중계국(1131 내지 1134)들은 셀 D의 커버리지 영역(1136) 내에 배치될 수 있다; 기지국(1145) 및 중계국(1141 내지 1144)들은 셀 E의 커버리지 영역(1146) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 셀 B 내지 셀 E의 서비스 순서는 동일할 수 있다. 이에 따라서, 설명의 편의를 위하여, 오직 셀 B만이 예로서 이하 후술된다.

셀 A의 커버리지 영역(1106) 내에서, 기지국(1105)이 그룹 A 내의 중계국(1101 및 1103) 및 그룹 A(단일 셀 송신 스케줄링을 수행하는 그룹과 같은)의 방향에 있는 기지국(1105)의 LOS 내의 사용자들에게 서비스를 제공할 때, 네 방향의 인접 기지국들(즉, 셀 B의 커버리지 영역(1116) 내에 있는 기지국(1115))은 그룹 B 내의 중계국(1112 및 1114) 및 그룹 B(단일 셀 송신 스케줄링을 수행하는 그룹과 같은)의 방향에 있는 기지국(1115)의 LOS 내의 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있다. 게다가, 셀 A의 커버리지 영역(1106) 내의 그룹 B 내의 중계국(1102 및 1104) 및 셀 B의 커버리지 영역(1116) 내의 그룹 A 내의 중계국(1111 및 1113)은 사용자에게 서비스를 제공하기 위한 데이터 송신과 같은 데이터 송신을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 중계국들(1105 및 1115)은 상대적으로 낮은 송신 전력에서 개별적으로 영역(1107 내지 1108 및 1117 내지 1118) 내의 사용자들에게 데이터를 송신할 수 있다.

도 12는 개시된 특정 실시예와 일관되는 인접 셀 간의 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제2 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다. 도 12를 참조하면, 셀 A의 커버리지 영역(1106) 내에서, 기지국(1105)이 그룹 B 내의 중계국(1102 및 1104) 및 그룹 B의 방향에 있는 기지국(1105)의 LOS 내의 사용자들에게 서비스를 제공할 때, 네 방향의 인접 기지국들(즉, 셀 B의 커버리지 영역(1116) 내에 있는 기지국(1115))은 그룹 A 내의 중계국(1111 및 1113) 및 그룹 A 의 방향에 있는 기지국(1115)의 LOS 내의 사용자들에게 서비스를 제공할 수 있다. 게다가, 셀 A의 커버리지 영역(1106) 내의 그룹 A 내의 중계국(1101 및 1103) 및 셀 B의 커버리지 영역(1116) 내의 그룹 B 내의 중계국(1112 및 1114)은 사용자에게 서비스를 제공하기 위한 데이터 송신과 같은 데이터 송신을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 중계국들(1105 및 1115)은 상대적으로 낮은 송신 전력에서 개별적으로 영역(1207 내지 1208 및 1217 내지 1218) 내의 사용자들에게 데이터를 송신할 수 있다.

도 13은 개시된 특정 실시예와 일관되는 단일 셀의 다양한 페이즈 동안의 송신 스케줄링의 동작들을 도시하는 예시적 도면이다. 도 13을 참조하고, 도 9 및 도 10도 참조하면, 단일 셀 송신 스케줄링의 제1 페이즈 S1310 동안의 동작들(S1311 및 S1312)은 기지국(905)이 그룹 A의 중계국들(901 및 903) 및 영역(906 및 907) 내의 사용자들에게 서비스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 동일한 페이즈 동안에, 단일 셀 송신 스케줄링의 제1 페이즈 S1310 동안의 동작들(S1313 및 S1314)은 그룹 B의 중계국들(902 및 904)이 개별적으로 영역(908 내지 909 및 910 내지 911) 내의 사용자들에게 서비스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 더 나아가, 단일 셀 송신 스케줄링의 제1 페이즈(S1310) 동안의 동작(S1315 및 S1316)은 기지국이 영역(912 및 913) 내의 사용자들에게 서비스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다.

단일 셀 송신 스케줄링의 제2 페이즈 S1320 동안의 동작들(S1323 및 S1324)은 기지국(905)이 그룹 B의 중계국들(902 및 904) 및 영역(1006 및 1007) 내의 사 용자들에게 서비스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 동일한 페이즈 동안에, 단일 셀 송신 스케줄링의 동작들(S1321 및 S1322)은 그룹 B의 중계국들(901 및 903)이 개별적으로 영역(1008 내지 1009 및 1010 내지 1011) 내의 사용자들에게 서비스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 더 나아가, 단일 셀 송신 스케줄링의 제2 페이즈(S1320) 동안의 동작(S1325 및 S1326)은 기지국(905)이 영역(1012 및 1013) 내의 사용자들에게 서비스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다.

멀티-셀 구조에서, 두 인접 셀들의 프레임 구조 내의 송신 스케줄링의 서비스 순서는 셀간 간섭 및 셀 경계에 위치한 사용자의 신호 품질과 같은 하나 또는 그 이상의 고려 사항에 기반하여 변경될 수 있다.

표 1은 무선 통신 시스템에서 본 발명의 일 실시예 및 종래 기술 간의 예시적 차이점들을 도시한다. 표 1에서, "주파수 재사용 인자(frequency reuse factor)"란 (1) 단일 셀의 이용가능한 주파수의 (2) 시스템의 이용가능한 주파수에 대한 비율을 나타낸다. 일 실시예에서, 기지국이 셀 내의 백홀(backhaul) 네트워크에 연결된 오직 하나의 국이기 때문에, "유효 프레임(effective frame)"이란 기지국이 서비스 기간 동안에 수신하고 전송하는 프레임의 개수를 나타낼 수 있다. "용량 이득(capacity gain)"은 "주파수 재사용 인자" 및 "유효 프레임" 인자에 기반하여 획득될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는, 전술된 WINNER 설계에서 모든 서빙국들이 동일한 커버리지 영역을 가지는 무지향성 안테나를 포함하는 구성 하에서 제2 설정과 비교된다. 설계 1은 기지국이 상대적으로 낮은 송신 전력에서 기지국 주위의 사용자에게 서비스를 제공하지 않는 경우를 예시하고, 설계 2는 기지국이 상대적으로 낮은 송신 전력에서 적절한 전력 제어를 이용하여 기지국 주위의 사용자에게 서비스를 제공하는 경우를 예시한다.

	주파수 재사용 인자	유효 프레임	용량 이득
모든 서빙국에 무지향성 안테나가 구비된 WINNER의 설계 내의 제2 설정	1/2	2/3	1
일 실시예의 설계 1		2	6
다른 실시예의 설계 2	1	4	12

WINNER 설계 하의 제2 설정에서, 데이터는 셀간 간섭을 방지하기 위하여 상이한 주파수에서 인접 셀들 사이에 송신될 수 있다. 이에 따라서, "주파수 재사용 인자"는 1/2이다. 이 설계에서, 다운링크 송신 또는 업링크 송신을 완성시키기 위하여 6 개의 페이즈가 필요하다. 기지국에 의하여 송신되는 프레임의 실제 개수는 4이고, 따라서 "유효 프레임"은 2/3(=4/6)이다.

설계 1 하에서, 데이터는 인접 셀들 사이에 동일한 주파수에서 송신될 수 있다. 따라서, "주파수 재사용 인자"는 1이다. 완전 다운링크 송신의 두 페이즈 동안에, 기지국은 4개의 프레임을 송신할 수 있고, 그 결과 "유효 프레임"은 2이다. 업링크 송신은 다운링크 송신과 유사하다. 더 나아가, 종래 기술의 "용량 이득"이 1이라고 간주하면, 설계 1은 주파수 스펙트럼을 이용할 경우에 2 이상의 인자를 가질 수 있다. 설계 1의 "유효 프레임"은 종래 기술의 세 배일 수 있고, 결과적으로 "용량 이득"이 "6"일 수 있다.

설계 2 하에서, 데이터가 인접 셀들 사이에 동일한 주파수에서 송신될 수 있으므로 "주파수 재사용 인자"는 1이다. 완전 다운링크 송신의 두 페이즈 동안에, 기지국은 8개의 프레임을 송신할 수 있고, 그 결과 "유효 프레임"은 4이다. 업링크 송신은 다운링크 송신과 유사하다. 더 나아가, 종래 기술의 "용량 이득"이 1이라고 간주하면, 설계 2는 주파수 스펙트럼을 이용할 경우에 2 이상의 인자를 가질 수 있다. 본 발명의 제1 설계의 "유효 프레임"은 종래 기술의 6 배일 수 있고, 결과적으로 "용량 이득"이 "12"일 수 있다.

전술된 실시예에서, 무선 멀티-홉 중계 통신 시스템 내의 기지국 및 중계국의 서비스 영역들은 주변의 새도윙 효과 때문에 복 수 개의 영역들로 분할될 수 있다. 간섭 레벨의 강도는 하나 또는 그 이상의 중계국에 의하여 관찰 또는 결정될 수 있고 기지국으로 제공될 수 있다. 기지국은 해당 정보에 의지하여 중계국을 상이한 그룹으로 분할할 수 있으므로, 기지국은 순차적으로 상이한 그룹들에게 서비스를 제공할 수 있다. 새도윙 효과 또는 다른 이유에 따르는 간섭 신호들로부터의 바람직한 절연 때문에, 동일한 무선 자원이 재사용되고 상이한 중계국을 위하여 스케줄링될 수 있고, 결과적으로 시그널링 간섭을 증가시키지 않으면서 시스템을 개선할 수 있다. 멀티-셀 구조에서, 인접 셀의 서비스 순서 또는 송신 스케줄링을 변경시킴으로써 범용 주파수 재사용(universal frequency reuse)이 획득될 수 있다. 그루핑의 메커니즘 및 송신 스케줄링의 변화를 통하여, 단일 셀 내의 간섭 및 인접 셀들 간의 간섭이 방지되거나 감소될 수 있고, 고스펙트럼 효율이 공격적인 무선 주파수 재사용을 통하여 획득될 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 실시예들에서 제공된 송신 스케줄링 구조에서, 기지국은 다양한 페이즈 동안에 데이터를 송신할 수 있고, 유효 셀/시스템 용량이 현저하게 개선될 수 있다.

중계국 및 하나 또는 그 이상의 기지국이 설정된 환경에서 함께 고려된다면, 전술된 간섭 검출, 중계국 그루핑 및 스케줄링 메커니즘 중 하나 또는 그 이상이 구현됨으로써 기지국 및 중계국 간의 송신 시퀀스를 결정할 수 있을 것이다. 만일 기지국이 이미 주어진 환경에 설정된 바 있고 중계국들이 추가된다면, 전술된 간섭 검출, 중계국 그루핑 및 스케줄링 메커니즘 중 하나 또는 그 이상이 구현됨으로써, 기지국(들)의 위치(들)와 같은 원래의 셀 플래닝을 수정하지 않은 채 모든 장치들 사이의 송신 또는 송신 그을 결정할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 무선 기술, 프로토콜 또는 표준을 이용하여 모든 네트워크 구조 내에 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 개시된 실시예들은 시스템으로 하여금 자원을 더 효율적으로 이용하도록 허용할 수 있다. 특히, 개시된 실시예들은 무선 통신 주파수 스펙트럼의 이용의 효율을 증가시킬 수 있고, 또는 바람직하지 않은 간섭을 감소시킬 수 있다.

각종 변경과 변화가 본 명세서에 개시된 실시예에 가해질 수 있다는 점이 당업자들에게는 명백하게 이해될 것이다. 본 명세서에 개시된 실시예는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 개시된 실시예들의 기술적 범위는 첨부된 청구의 범위를 이용하여 제공된다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명할 때, 본 명세서는 특정 순서의 단계를 이용하여 예시적 방법 또는 프로세스를 제공하여 왔다. 하지만, 방법 및 프로세스가 본 명세서에 설명된 단계들의 특정 순서에 의지하지 않는 범위에서, 설명되거나 청구된 방법 또는 프로세스는 기술된 단계들의 특정 시퀀스에 한정되지 않는다.

본 발명은 기지국, 중계국 또는 이들 둘 모두의 다양한 레이아웃에 적용될 수 있다.

도 1은 종래 기술의 통신 시스템에서 맨하탄과 유사한 환경의 단일 셀 내에 있는 기지국 및 복수 개의 중계국의 레이아웃을 예시하는 도면이다.

도 2는 종래 기술에서 도 1에서 도시된 레이아웃에 적용될 수 있는 프레임 구조의 송신 스케줄링을 도시하고 있는 다이어그램이다.

도 3은 종래 기술에서 도 2에서 도시된 맨하탄과 유사한 환경의 멀티-셀 구조에서 기지국 및 중계국의 레이아웃을 도시하고 있는 다이어그램이다.

도 4는 종래 기술에서 맨하탄과 유사한 환경에서 멀티-셀 구조물 내에서 도 3에 도시된 레이아웃에 적용 가능한 프레임 구조를 위한 송신 스케줄링을 도시하고 있는 다이어그램이다.

도 5는 종래 기술에서 맨하탄과 유사한 환경 내의 기지국 및 무지향성 안테나를 가지는 네 개의 중계국의 제2 레이아웃을 도시하고 있는 다이어그램이다.

도 6은 종래 기술에서 도 5에 도시된 레이아웃에 적용될 수 있는 프레임 구조에 대한 송신 스케줄링을 도시하는 다이어그램이다.

도 7은 개시된 특정 실시예와 일관되는 맨하탄과 유사한 환경에서의 기지국 및 복수 개의 중계국의 레이아웃을 도시하는 예시적 도면이다.

도 8은 개시된 특정 실시예와 일관되는 무선 멀티-홉 중계 통신 시스템의 스케줄링 방법을 도시하는 예시적인 흐름도이다.

도 9a는 개시된 특정 실시예와 일관되는 무선 통신 시스템을 도시하는 예시적인 기능적 블록도이다.

도 9b는 개시된 특정 실시예와 일관되는 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제1 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다.

도 10은 개시된 특정 실시예와 일관되는 단일 셀 내의 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제2 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다.

도 11은 개시된 특정 실시예와 일관되는 인접 셀 간의 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제1 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다.

도 12는 개시된 특정 실시예와 일관되는 인접 셀 간의 업링크 송신 및 다운링크 송신을 위한 송신 스케줄링의 제2 페이즈를 도시하는 예시적인 도면이다.

도 13은 개시된 특정 실시예와 일관되는 단일 셀의 다양한 페이즈 동안의 송신 스케줄링의 동작들을 도시하는 예시적 도면이다.

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템에 있어서,

   제1 그룹의 무선 통신 신호들을 수신 및 중계하도록 구성되는 제1 그룹의 중계국들;

   제2 그룹의 무선 통신 신호들을 수신 및 중계하도록 구성되는 제2 그룹의 중계국들; 및

   상기 제1 그룹의 중계국들 및 상기 제2 그룹의 중계국들과 통신하도록 구성되는 적어도 하나의 기지국을 포함하며,

   상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들은 동일 셀 내의 중계국들 사이 및 적어도 하나의 공-채널 셀(co-channel cell) 내의 다른 서빙국(serving station)들로부터의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 그룹들로 분할되고, 적어도 하나의 기지국은,

   신호 통신을 위한 적어도 하나의 안테나; 및

   상기 적어도 하나의 안테나와 연결된 통신 제어 장치로서, (1) 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 통신 제어 장치를 포함하고, 상기 통신 제어 장치는,

   상기 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간(service period)을 적어도 두 개의 페이즈(phase)로 분할하고, 제1 페이즈에서 상기 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며, 및 상기 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제2 그룹의 중계국들로 하여금 적어도 하나의 사용자 장치 및 적어도 하나의 기지국과 신호를 통신하도록 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 기지국 중 하나의 가상 시선(virtual line of sight)을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 기지국의 가상 시선 내에 위치하지 않은 사용자 장치에 서비스를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들 중 적어도 하나는, (1) 중계국을 통하여 통신할 때 개선된 링크 품질 및 (2) 중계국을 통하여 통신할 때 개선된 전체 링크 스펙트럴 효율 중 적어도 하나를 가지는 사용자 장치에 서비스를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 기지국의 송신 제어 장치는, 상기 서비스 기간 내에 상이한 중계국 그룹들에 서비스를 제공하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   적어도 하나의 안테나는 지향성(directional)이며, 소정 지향성 영역(directional area) 내의 중계국들에게 서비스를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 통신 제어 장치는,

   제2 페이즈에서 상기 제2 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, 및 상기 제2 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제2 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제1 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하도록 더욱 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
8. 무선 통신 시스템에 있어서,

   적어도 하나의 중계국을 통하여 적어도 하나의 사용자 장치와 통신하도록 구 성되는 적어도 하나의 기지국을 포함하며, 상기 적어도 하나의 기지국은,

   신호 통신을 위한 적어도 하나의 안테나;

   상기 적어도 하나의 안테나와 연결되는 송수신 장치로서, 상기 송수신 장치는 제1 그룹의 무선 통신 신호들을 상기 적어도 하나의 기지국으로부터 수신 및 중계하도록 구성되는 제1 그룹의 중계국들 및 제2 그룹의 무선 통신 신호들을 상기 적어도 하나의 기지국으로부터 수신 및 중계하도록 구성되는 제2 그룹의 중계국들과 통신하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들은 상기 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 그룹들로 분할되는 송수신 장치; 및

   상기 적어도 하나의 안테나 및 송수신 장치와 연결되며, (1) 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 상기 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 통신 제어 장치를 포함하고, 상기 통신 제어 장치는,

   상기 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간을 다중 페이즈들로 분할하고, 제1 페이즈에서 상기 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며, 및 상기 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들은, (1) 동일 셀 내의 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭 및 (2) 적어도 하나의 공-채널 셀 내의 다른 서빙국으로부터의 잠재적 간섭 중 적어도 하나에 기반하여 그룹들로 분할되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 통신 제어 장치는,

    제2 페이즈에서 상기 제2 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, 및 상기 제2 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제2 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제1 그룹의 중계국들로 하여금 상기 적어도 하나의 기지국과 신호를 통신하도록 허용하도록 더욱 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
11. 제8항에 있어서,

    무선 통신 시스템의 제3 그룹을 수신 및 중계하도록 구성되는 제3 그룹의 중계국들을 더 포함하며,

    상기 제3 그룹의 중계국들 및 상기 제2 그룹의 중계국들은 상기 제3 그룹의 중계국들의 커버리지 영역 및 상기 제2 그룹의 중계국의 커버리지 영역 내에 중첩을 가지고,

    상기 제3 및 제2 그룹의 중계국들은 상기 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 그룹들로 분할되며, 상기 통신 제어 장치는,

    제3 페이즈에서 상기 제3 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하며, 및 상기 제3 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제3 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하도록 더욱 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
12. 제8항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 기지국 중 하나의 가상 시선을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
13. 제8항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 기지국의 가상 시선 내에 위치하지 않은 사용자 장치에 서비스를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
14. 제8항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들 중 적어도 하나는, (1) 중계국을 통하여 통신할 때 개선된 링크 품질 및 (2) 중계국을 통하여 통신할 때 개선된 전체 링크 스펙트럴 효율 중 적어도 하나를 가지는 사용자 장치에 서비스를 제공하도록 구 성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
15. 제8항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 기지국의 송신 제어 장치는, 상기 서비스 기간 내에 상이한 중계국 그룹들에 서비스를 제공하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
16. 제8항에 있어서,

    적어도 하나의 안테나는 지향성이며, 소정 지향성 영역 내의 중계국들에게 서비스를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
17. 무선 통신 방법에 있어서,

    적어도 하나의 기지국 및 상기 적어도 하나의 기지국으로부터의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성되는 복수 개의 중계국들 사이에 통신을 설립(establishing)하는 단계;

    상기 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭에 적어도 기반하여 중계국들을 제1 및 제2 그룹으로 분할하는 단계로서, 상기 제1 그룹의 중계국들은 상기 적어도 하나의 기지국으로부터의 제1 그룹의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성되고, 상기 제2 그룹의 중계국들은 상기 적어도 하나의 기지국으로부터의 제2 그룹의 무선 통신 신호를 수신 및 중계하도록 구성되며, 상기 제1 그룹의 중계국들 및 상기 제2 그룹의 중계국들은 상기 제1 그룹의 중계국들의 커버리지 영역 및 상기 제2 그룹의 중계국의 커버리지 영역 내에 중첩을 가지는 단계;

    적어도 하나의 기지국의 적어도 하나의 안테나의 서비스 기간을 다중 페이즈로 분할하는 단계; 및

    (1) 상기 적어도 하나의 기지국의 적어도 하나의 안테나의 신호 송신 전력 및 (2) 적어도 하나의 안테나의 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하여, 제1 페이즈에서 상기 제1 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, 상기 제1 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제1 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제2 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
18. 제17항에 있어서, 중계국들을 분할하는 단계는,

    상기 제1 및 제2 그룹 내의 중계국들을, (1) 동일 셀 내의 중계국들 중 적어도 일부 사이의 잠재적 간섭 및 (2) 적어도 하나의 공-채널 셀 내의 다른 서빙국으로부터의 잠재적 간섭 중 적어도 하나에 기반하여 그룹들로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
19. 제17항에 있어서,

    (1) 상기 신호 송신 전력 및 (2) 상기 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하여, 제2 페이즈에서 상기 제2 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호 의 통신을 허용하고, 상기 제2 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제2 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제1 그룹의 중계국들로 하여금 신호를 통신하도록 허용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
20. 제17항에 있어서,

    (1) 상기 신호 송신 전력 및 (2) 상기 신호 통신 타이밍 중 적어도 하나를 제어하여, 제3 페이즈에서 제3 그룹의 중계국으로 향하거나 그로부터의 신호의 통신을 허용하고, 상기 제3 페이즈의 적어도 일부 동안에 상기 제3 그룹의 중계국들로 향하거나 그로부터 야기된 신호들로부터 독립적으로 상기 제1 및 제2 그룹의 중계국들 중 적어도 하나로 하여금 상기 적어도 하나의 기지국과 신호를 통신하도록 허용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.

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