KR101132899B1 - 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자 및 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송함으로써 피드백을 최소화하는 방법 및 장치 - Google Patents

비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자 및 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송함으로써 피드백을 최소화하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

기지국 내의 스케줄러는 어떤 재사용 집합이 주어진 단말기를 스케줄링하는지를 결정하기 위해 매 5ms 마다 모든 재사용 집합들을 위해 단말기로부터 CQI 정보를 요구한다. MIMO 사용자들에 대하여, 문제는 현재의 설계를 사용하여 모든 재사용 집합에 대하여 CQI가 재구성될 수 없다는 것이다. 해결책은: (1) 다중 코드 워드 MIMO 사용자들에 대하여, 기지국이 패킷 단위로 모든 재사용집합들에 대한 MIMO-CQI를 재구성하도록 할 수 있는 MIMO VCQI 접속 계층 메시지를 제안한다. 상기 해결책은 동적 스케줄링(RESTRICTIVE REUSE) 이득들을 가능하게 한다. (2) 단일 코드 워드 사용자들에 대하여, 동적인 RESTRICTIVE REUSE은 CQI 보고 포맷을 변경하고, MIMO-VCQI 접속 계층 메시지를 전송함으로써 획득될 수 있다. (3) 단일 코드 워드 설계를 위해, 유사-정적 스케줄링 이득들은 MIMO-VCQI 접속 계층 메시지 2를 전송함으로써 획득될 수 있다.

Description

비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자 및 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송함으로써 피드백을 최소화하는 방법 및 장치{MINIMIZING FEEDBACK BY SENDING A QUALITY INDICATOR FOR A NON-RESTRICTIVE REUSE SET AND A VECTORED QUALITY INDICATOR FOR OTHER REUSE SETS}
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 특히 무선 다중 접속 통신 시스템에서 데이터 전송에 관한 것이다.
무선 다중 접속 시스템은 순방향 및 역방향 링크들을 통해 다수의 무선 단말기들에 대한 통신을 동시에 지원할 수 있다. 순방향 링크(또는 다운 링크)는 기지국들로부터 단말기들로의 통신 링크를 지칭하고, 역방향 링크(또는 업링크)는 단말기들로부터 기지국들로의 통신 링크를 지칭한다. 다수의 단말기들은 동시에 역방향 링크를 통해 데이터를 전송하고 그리고/또는 순방향 링크를 통해 데이터를 수신할 수 있다. 이와 같은 수행은 시간, 주파수 및/또는 코드 영역에서 각각의 링크를 통한 데이터 전송들이 또다른 링크를 통한 데이터 전송들과 직교가 되도록 멀티플렉싱함으로써 달성된다. 직교성은 각각의 단말기에 대한 데이터 전송이 다른 단말기들에 대한 데이터 전송들과 간섭하지 않도록 보장한다.
다중 접속 시스템은 일반적으로 다수의 셀들을 가지며, 상기 경우에 용어 "셀"은 상기 용어가 사용되는 문맥에 따라 기지국 및/또는 그 커버리지 영역을 지칭할 수 있다. 동일한 셀 내의 단말기들에 대한 데이터 전송은 "셀 내" 간섭을 방지하기 위해 직교 멀티플렉싱을 사용하여 전송될 수 있다. 그러나, 서로 다른 셀들 내의 단말기들에 대한 데이터 전송은 직교화될 수 없으며, 상기 경우에 각각의 단말기는 다른 셀들로부터 "셀 간" 간섭을 관측할 수 있다. 셀간 간섭은 높은 간섭 레벨을 관측하는 특정의 불리한 단말기들에 대하여 성능을 상당히 감소시킬 수 있다.
셀간 간섭을 방지하기 위해, 무선 시스템은 주파수 재사용 방식을 사용할 수 있고, 따라서 시스템 내에서 사용가능한 모든 주파수 대역들은 각 셀 내에서 사용될 수 없다. 예를 들어, 시스템은 7-셀 재사용 패턴 및 K=7의 재사용 인자를 사용할 수 있다. 상기 시스템에 대하여, 전체 시스템 대역폭 W는 7개의 동일한 주파수 대역들로 분할되며, 7-셀 클러스터 내의 각각의 셀에는 7개 주파수 대역들 중 하나가 할당된다. 각각의 셀은 하나의 재사용 대역만을 사용하며, 7번째 셀마다 동일한 주파수 대역을 재사용한다. 상기 주파수 재사용 방식에서, 동일한 주파수 대역은 서로 인접하지 않은 셀들에서만 재사용되며, 각각의 셀 내에서 관측되는 셀간 간섭은 모든 셀들이 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우와 비교할 때 감소된다. 그러나, 큰 재사용 인자는 각각의 셀이 전체 시스템 대역폭의 일부분만을 사용할 수 있기 때문에 사용가능한 시스템 자원들의 비효율적인 사용을 나타낸다. 더 정확하게, 각각의 셀은 재사용 인자의 역수, 즉 1/K만을 사용할 수 있다.
활성 집합 기반의 제한된 주파수 홉핑(ASBR)은 OFDMA 기반의 시스템에서 셀간 간섭을 감소시킨다. ASBR은 사용자들에 의해 측정된 채널 및 간섭을 고려하는 전체적인 주파수 계획 방식이다. ASBR에서 중요한 개념은 선택된 사용자들에 대한 주파수 재사용을 그들의 채널 품질들에 기초하여 지능적으로 전개시키는 것이다. CDMA 시스템들에서, 활성 집합은 핸드오프 목적으로 각각의 사용자에 대하여 정의된다. 사용자의 활성 집합 내의 섹터들은 주파수 재사용을 일반적으로 FL을 통해 상기 사용자의 수신측에 대부분의 간섭을 제공하며, RL을 통해 상기 사용자의 전송에 의해 거의 간섭되지 않는다. 사용자의 활성 집합 내의 섹터들로부터 간섭을 방지하는 것은 FL 및 RL 모두에서 간섭을 감소시키는 것으로 예측된다. 사용자의 활성 집합에 기초한 주파수 재사용 할당 알고리즘이 25%의 대역폭 공간 로딩을 가지는 3.5dB의 신호대 간섭 및 잡음비(SINR) 개선치를 산출하는 것으로 시뮬레이션과 분석은 보여주고 있다.
따라서 더 효율적인 방식으로 셀간 간섭을 감소시키기 위해 단말기로부터 기지국으로 피드백을 제공하는 기술이 당업계에 요구된다.
일 양상에서, 단일-입력 단일-출력(SISO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법은 비-제한(non-restrictive) 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하는 단계; 및 상기 비제한 재사용 집합과는 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하는 단계를 포함한다.
또다른 양상에서, 다중 코드 워드(MCW) 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법은 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하는 단계; 및 모든 계층들에 대하여 상기 비-제한 재사용 집합과는 다른 적어도 2개의 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하는 단계를 포함한다.
또다른 양상에서, 단일 코드 워드(SCW) 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법은 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하는 단계; 및 모든 계층들에 대하여 상기 비-제한 재사용 집합과는 다른 모든 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하는 단계를 포함한다.
또다른 양상에서, 단일 코드 워드(SCW) 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법은 각각의 계층에 대하여 최적의 품질 표시자를 가지는 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하는 단계; 및 모든 계층들에 대하여 모든 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하는 단계를 포함한다.
*또다른 양상에서, 무선 통신 장치는 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하는 수단; 및 상기 비제한 재사용 집합과는 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하는 수단을 포함한다.
또다른 양상에서, 제어기를 구비한 무선 통신 장치로서, 상기 제어기는, 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하고; 및 상기 비제한 재사용 집합과는 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하도록 동작한다.
또다른 양상에서, 무선 통신 장치 내의 제어기는 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하고; 및 상기 비제한 재사용 집합과는 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하도록 동작한다.
또다른 양상에서, 무선 통신을 위한 방법을 실행하는 판독가능한 매체로서, 상기 방법은, 비-제한 재사용 집합에 대한 품질 표시자를 전송하는 단계; 및 상기 비제한 재사용 집합과는 다른 재사용 집합들에 대한 벡터화된 품질 표시자를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 양상들 및 실시예들은 하기의 도면을 참조하여 상세히 설명된다.
도 1은 무선 다중 접속 통신 시스템을 도시한다.
도 2A 및 2B는 섹터화된 셀과 그 모델을 각각 도시한다.
도 3은 3-셀터 셀들을 가지는 예시적인 다중-셀 레이아웃을 도시한다.
도 4는 3개 섹터들에 대하여 3개의 겹쳐지는 금지 집합들을 도시한다.
도 5A 내지 5D는 하나의 섹터에 대하여 4개의 비제한 및 제한 집합들을 도시한다.
도 6은 3개의 금지 서브대역 집합들을 형성하기 위한 일 예를 도시한다.
도 7A 내지 7D는 사용자들 중 3명을 위한 비간섭 패턴들 및 7개 섹터들의 클러스터 내의 4명의 사용자들의 분포를 도시한다.
도 8은 제한적인 재사용을 가지는 사용자들에게 서브대역들을 할당하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 9는 송신측 엔티티의 블럭 다이어그램을 도시한다.
도 10은 수신측 엔티티의 블럭 다이어그램을 도시한다.
도 11은 제한적인 재사용을 위한 SISO-VCQI 보고의 일 실시예를 도시한다.
도 12는 제한적인 재사용을 위한 MISO-VCQI 보고의 일 실시예를 도시한다.
도 13은 조건 수 대 CQI 추정 에러의 일 실시예를 도시한다.
도 14는 제한적인 재사용을 위한 MIMO-VCQI 보고 방법을 도시한다.
도 15는 플랫-패딩 채널을 위한 MIMO의 CDF를 도시한다.
도 16은 제한적인 재사용을 위한 MIMO-VCQI를 도시한다.
도 17은 고정된 제한적인 재사용을 위한 MISO-VCQI(고정) 보고 및 SCE 설계를 위한 고속-CQI 설계를 도시한다.
용어 "예시적인"은 본 명세서에서 "일 예, 경우, 또는 설명으로 제공되는"을 의미한다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 개시된 임의의 실시예 또는 설계는 다른 실시예들 또는 설계들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 간주되어야할 필요는 없다.
무선 통신 시스템에서 강한 간섭원들로부터의 간섭을 효율적으로 방지 또는 감소시키기 위한 기술들이 본 명세서에 개시된다. 주어진 사용자 u에 대한 강한 간섭원은 기지국(순방향 링크에서) 또는 다른 사용자(역방향 링크에서)가 될 수 있다. 사용자 u는 또한 다른 사용자들에게 강한 간섭원이 될 수 있다. 사용자 u에 대한 강한 간섭 엔티티는 사용자 u로의 높은 간섭을 발생하는 강한 간섭원 및/또는 사용자 u로부터 또는 이로 인해 높은 간섭을 관측하는 강한 피간섭원이 될 수 있다. 각각의 사용자에 대한 강한 간섭 엔티티들(또는 간섭원들/피간섭원들, 또는 간단하게 간섭/피간섭원들)은 하기와 같이 식별될 수 있다. 사용자들에게는 그들의 강한 간섭/피간섭원들에 의해 사용되는 자원들에 직교하는 시스템 자원들(예를 들면, 주파수 서브 대역들)이 할당되며, 따라서 서로 간섭을 방지한다. 상기 기술들은 "제한적인 재사용" 기술들이라 불리며, 다양한 무선 시스템들 및 순방향 및 역방향 링크들 모두에 대하여 사용될 수 있다.
제한적인 재사용의 일 실시예에서, 각각의 셀/섹터에는 (1) 셀/섹터 내의 사용자들에게 할당될 수 있는 사용가능한 서브 대역들의 집합 및 (2) 셀/섹터 내의 사용자들에게 할당되지 않는 금지 서브 대역들의 집합이 할당된다. 각각의 셀/섹터에 대한 사용가능한 집합 및 금지 집합은 서로 직교한다. 각각의 셀/섹터에 대한 사용가능한 집합은 각각의 인접하는 셀/섹터에 대한 금지 집합과 겹쳐진다. 셀/섹터 x내의 주어진 사용자 u에게는 상기 셀/섹터에 대한 사용가능한 집합 내의 서브대역들이 할당될 수 있다. 만약 사용자 u가 인접하는 셀/섹터 y로부터(로) 높은 간섭 레벨을 관측(또는 발생)하면, 사용자 u에게는 셀/섹터 x에 대한 사용가능한 집합 및 셀/섹터 y에 대한 금지 집합 모두에 포함되는 서브 대역들을 포함하는 "제한된" 집합으로부터의 서브 대역들이 할당될 수 있다. 사용자 u는 자신에게 할당된 서브 대역들이 셀/섹터 y에 의해 사용되지 않는 금지 집합의 멤버들이기 때문에 셀/섹터 y로부터(로) 어떠한 간섭도 관측(발생)하지 않는다. 서브대역 제한은 다수의 인접 셀들/섹터들로부터 간섭을 방지하도록 확장될 수 있다.
도 1은 무선 다중 접속 통신 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 다수의 무선 단말기들(120)을 위한 통신을 지원하는 다수의 기지국들(110)을 포함한다. 기지국은 단말기들과 통신하기 위해 사용되는 스테이션이며, 액세스 포인트(AP), 노드 B, 또는 몇몇 다른 기술 용어로 지칭될 수 있다. 단말기들(120)은 일반적으로 시스템에 분포되며, 각각의 단말기는 고정형이나 이동형일 수 있다. 단말기는 또한 액세스 단말기(AT), 이동국, 사용자 장비(UE), 무선 통신 디바이스 또는 몇몇 다른 기술용어로 지칭될 수 있다. 각각의 단말기는 임의의 주어진 순간에 순방향 및 역방향 링크들을 통해 하나 또는 가능하면 다수의 기지국들과 통신할 수 있다.
통신 시스템들은 음성, 패킷, 데이터 등등과 같은 다양한 통신 서비스들을 제공하도록 광범위하게 사용된다. 상기 시스템들은 사용가능한 시스템 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들과의 통신을 동시에 지원할 수 있는 시간, 주파수 및/또는 코드 분할 다중 접속 시스템들이 될 수 있다. 상기 다중 접속 시스템들의 예는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템들, 다중-캐리어 CDMA(MC-CDMA), 광대역 CDMA(W-CDMA), 고속 다운링크 패킷 접속(HSDPA), 시간 분할 다중 접속(TDMA) 시스템들, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템들 및 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템들을 포함한다.
집중화된 구조를 위해, 시스템 제어기(130)는 기지국들에 접속하여 상기 기지국들에 대한 조정 및 제어를 제공한다. 분산된 구조를 위해, 기지국들은 예를 들면 단말기를 서비스하고, 시스템 자원들의 사용을 조정하기 위해 요구되는 바에 따라 서로 통신할 수 있다.
도 2A는 3개의 섹터들을 구비한 셀(210)을 도시한다. 각각의 기지국은 개별 지리적인 영역을 위한 통신 커버리지를 제공한다. 각각의 기지국의 커버리지 영역은 임의의 크기와 모양을 가질 수 있고 일반적으로 지형, 방해물 등등과 같은 다양한 인자들에 의해 영향받는다. 성능을 증가시키기 위해, 기지국 커버리지 영역은 3개의 섹터들(212a, 212b, 212c)로 분할될 수 있고, 이들은 각각 섹터들 1, 2, 3이라 표시된다. 각각의 섹터는 개별 안테나 빔 패턴에 의해 정의될 수 있고, 3개의 섹터들을 위한 3개의 빔 패턴들은 서로 120°를 가리킬 수 있다. 각각의 섹터의 크기와 모양은 상기 섹터의 안테나 빔 패턴에 따라 결정되며, 셀의 섹터들은 일반적으로 에지에서 겹쳐진다. 셀/섹터는 연속하는 지역이 될 수 없고, 셀/섹터 에지는 매우 복잡할 수 있다.
도 2B는 섹터화된 셀(210)을 위한 간단한 모델을 도시한다. 셀(210) 내의 3개의 섹터들의 각각은 섹터의 경계를 접합하는 이상적인 6각형으로 모델화된다. 각각의 기지국의 커버리지 영역은 기지국을 중심으로 하는 3개의 이상적인 6각형으로 구성된 클로버 형태에 의해 표현될 수 있다.
각각의 섹터는 일반적으로 기지국 트랜시버 서브시스템(BTS)에 의해 서비스된다. 일반적으로, 용어 "섹터"는 그 용어가 사용되는 문맥에 따라 BTS 및/또는 그 커버리지 영역을 지칭할 수 있다. 간략함을 위해, 하기의 설명에서 용어 "기지국"은 일반적으로 셀을 서비스하는 고정국 및 섹터를 서비스하는 고정국 모두를 위해 사용된다. "서비스중인" 기지국 또는 "서비스중인" 섹터는 단말기가 통신하는 기지국 또는 섹터이다. 용어 "단말기" 및 "사용자"는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다.
제한적인 재사용 기술들은 다양한 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 명확함을 위해, 상기 기술들은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템을 위해 설명된다. OFDM은 전체 시스템 대역폭을 톤들, 서브-캐리어들, 빈들, 주파수 채널들 등등이라 지칭되는 다수(N)의 직교 주파수 서브 대역들로 분할한다. 각각의 서브 대역은 데이터와 함께 변조될 수 있는 개별 서브-캐리어와 결합된다.
OFDM 시스템에서, 다수의 직교 "트래픽" 채널들은 (1) 각각의 서브 대역이 임의의 주어진 시간 간격 내에 단 하나의 트래픽 채널을 위해 사용되고, (2) 각각의 트래픽 채널에는 각각의 시간 간격에서 0, 1, 또는 다수의 서브 대역들이 할당될 수 있는 것으로 정의될 수 있다. 트래픽 채널은 서로 다른 시간 간격들 동안 서브 대역들의 할당을 표현하는 종래의 방식으로서 보여질 수 있다. 각각의 섹터에 대하여, 다수의 데이터 전송들은 서로 간섭하지 않는 다수의 트래픽 채널들을 통해 동시에 전송될 수 있다.
OFDMA 시스템은 주파수 홉핑(FH)을 사용하거나 사용하지 않을 수 있다. 주파수 홉핑을 사용할 때, 데이터 전송은 의사 랜덤한 방식으로 서브 대역으로부터 서브 대역으로 홉핑하며, 주파수 다이버시티 또는 다른 장점들을 제공할 수 있다. 주파수 홉핑 OFDMA(FH-OFDMA) 시스템을 위해, 각각의 트래픽 채널은 각각의 시간 간격(또는 홉 주기)에서 상기 트래픽 채널을 위해 사용할 특정 서브 대역(들)을 표시하는 특정 FH 시퀀스와 결합될 수 있다. 각각의 섹터 내의 서로 다른 트래픽 채널들에 대한 FH 시퀀스들은 서로 직교하며, 따라서 어떤 2개의 트래픽 채널들도 임의의 주어진 홉 주기 내에 동일한 서브 대역을 사용하지 않는다. 각각의 섹터에 대한 FH 시퀀스들은 또한 인접하는 섹터들을 위한 FH 시퀀스들과 관련하여 의사-랜덤할 수 있다. FH 시퀀스들에 대한 상기 특성들은 채널내 간섭을 최소화하고 채널간 간섭을 랜덤화한다.
OFDMA 시스템에서, 서로 다른 채널 환경들을 가지는 사용자들이 시스템에 분포될 수 있다. 상기 사용자들은 섹터간 간섭에 대하여 서로 다른 제공 범위 및 허용 범위를 가질 수 있다. 각각의 사용자에 대한 채널 환경은 신호대 간섭 및 잡음비(SINR), 채널 이득, 수신된 파일럿 전력, 및/또는 사용자의 서비스중인 기지국에 대하여 측정된 다른 수치, 몇몇 다른 측정치들 또는 이들의 조합에 의해 정의될 수 있는 신호 품질 메트릭에 의해 정량화될 수 있다. 미약한 사용자는 그 서비스중인 기지국에 대하여 상대적으로 약한 신호 품질 메트릭(예를 들면, 낮은 SNR)을 가지며, 이는 그 서비스중인 기지국에 대한 낮은 채널 이득 및/또는 높은 섹터간 간섭때문이다. 미약한 사용자는 일반적으로 섹터 내의 어느 곳에나 위치될 수 있지만, 서비스중인 기지국으로부터 멀리 떨어져서 위치된다. 일반적으로, 미약한 사용자는 섹터간 간섭이 덜 허용되며, 이로 인해 다른 섹터들에서의 사용자들에게 더 많은 간섭을 발생하고, 불량한 성능을 가지며, 공평성 요구조건을 강요하는 시스템에서 병목 현상(bottleneck)을 발생할 수 있다.
제한적인 재사용은 미약한 사용자들에 의해 관측되는/발생되는 간섭을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 이는 높은 섹터간 간섭의 가능한 소스들(또는 강한 간섭원들) 및/또는 미약한 사용자들에 대한 높은 섹터간 간섭의 가능한 피해자들(또는 강한 피간섭원들)을 결정함으로써 달성될 수 있다. 강한 간섭원들은 기지국들(순방향 링크에서) 및/또는 인접하는 섹터들 내의 사용자들(역방향 링크에서)이 될 수 있다. 강한 피간섭원들은 인접하는 섹터들내의 사용자들이 될 수 있다. 임의의 경우에, 미약한 사용자들에는 강한 간섭/피간섭원들에 의해 사용되는 것과 직교하는 서브 대역들이 할당된다.
제한적인 재사용의 실시예에서, 각각의 섹터 x에는 사용가능한 서브 대역 집합(Ux로 표시됨) 및 금지되거나 사용되지 않는 서브 대역 집합(Fx로 표시됨)가 할당된다. 사용가능한 집합은 섹터 내의 사용자들에 할당될 수 있는 서브 대역들을 포함한다. 금지 집합은 섹터 내의 사용자들에게 할당될 수 없는 서브 대역들을 포함한다. 각각의 섹터에 대한 사용가능한 집합 및 금지 집합은 상기 두 집합들에 어떤 서브 대역도 포함되지 않도록 직교하거나 해체(disjoint)된다. 각각의 섹터에 대한 사용가능한 집합은 각각의 인접하는 섹터에 대한 금지 집합과 겹쳐진다. 다수의 인접하는 섹터들에 대한 금지 집합들 또한 겹쳐질 수 있다. 각각의 섹터 내의 사용자들에는 하기에서 설명되는 것과 같이 사용가능한 집합으로부터의 서브 대역들이 할당될 수 있다.
제한적인 재사용은 섹터화되지 않은 셀들로 구성된 시스템들 뿐만 아니라 섹터화된 셀들로 구성된 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 명확함을 위해, 제한적인 재사용은 3-섹터 셀들로 구성된 예시적인 시스템을 위해 하기에 개시된다.
도 3은 3개의 6각형들로 구성된 클로버 형태로 모델링된 각각의 3-섹터 셀을 가지는 예시적인 다중-셀 레이아웃(300)을 도시한다. 상기 셀 레이아웃을 위해, 각각의 섹터는 상기 섹터와 서로 다르게 표시된 섹터들에 의해 제 1 층(또는 제 1 링)으로 둘러싸여진다. 따라서 각각의 섹터 1는 제 1 층 내의 6개의 섹터들 2 및 3에 의해 둘러싸여지고, 각각의 섹터 2는 6개 섹터들 1 및 3에 의해 둘러싸여지며, 각각의 섹터 3은 6개 섹터들 1 및 2에 의해 둘러싸여진다.
도 4는 3개의 금지 서브 대역 집합들로 사용될 수 있는 3개의 겹쳐지는 서브 대역 집합들(F1, F2, F3)의 배치를 설명하는 벤다이어그램(Ven diagram)을 도시한다. 상기 예에서, 각각의 금지 집합은 다른 2개의 금지 집합들의 각각과 겹쳐진다(예를 들어, 금지 집합 F1는 금지 집합들 F2, F3의 각각과 겹쳐진다). 상기 겹쳐짐으로 인해, 임의의 2개의 겹쳐지는 집합들에서의 교집합 연산은 비-공집합을 발생한다. 상기와 같은 특징은 다음과 같이 표현될 수 있다:
F12=F1∩F2≠Θ, F13=F1∩F3≠Θ, F23=F2∩F3≠Θ, 식(1)
상기 "∩"는 교집합 연산을 표시하고,
Fxy는 집합들 Fx 및 Fy 모두의 멤버들인 서브 대역들을 포함하는 집합이며,
Θ는 공집합을 표시한다.
금지 집합들 F1, F2, F3은 모두 N개의 전체 서브 대역들을 포함하거나 F1⊂Ω, F2⊂Ω, F3⊂Ω인 전체 집합 Ω의 서브 집합이다. 사용가능한 서브 대역들의 효율적인 사용을 위해, 3개의 금지 집합들은 모두 3개의 집합들에서 겹쳐지는 부분이 없도록 정의될 수 있으며, 다음과 같이 표현될 수 있다:
F123=F1∩F2∩F3=Θ. 식(2)
식(2)의 조건은 각각의 서브 대역이 적어도 하나의 섹터에 의해 사용되는 것을 보장한다.
3개의 사용가능한 서브 대역 집합들 U1, U2, U3은 각각 3개의 금지 서브대역 집합들 F1, F2, F3에 기초하여 형성될 수 있다. 각각의 사용가능한 집합 Ux는 전체 집합 Ω 및 금지 집합 Fx 사이의 차(difference) 집합 연산에 의해 형성될 수 있고, 다음과 같다:
U1=Ω＼F1, U2=Ω＼F2, U3=Ω＼F3, 식(3)
상기 "＼"는 차 집합 연산을 표시하고,
Ux는 집합 Fx 내에 있지 않은 전체 집합의 서브 대역들을 포함하는 집합이다.
각각의 3-섹터 셀내의 3개의 섹터들에는 사용가능한 집합 및 금지 집합의 서로 다른 쌍이 할당될 수 있다. 예를 들어, 섹터 1에는 사용가능한 집합 U1 및 금지 집합 F1가 할당될 수 있고, 섹터 2에는 사용가능한 집합 U2 및 금지 집합 F2가 할당될 수 있고, 섹터 3에는 사용가능한 집합 U3 및 금지 집합 F3가 할당될 수 있다. 각각의 섹터는 또한 인접하는 섹터들에 할당된 금지 집합들을 인식한다. 따라서, 섹터 1은 인접 섹터들 2 및 3에 할당된 금지 집합들 F2 및 F3을 인식하고, 섹터 2는 인접하는 섹터들 1 및 3에 할당된 금지 집합들 F1 및 F3을 인식하고, 섹터 3은 인접하는 섹터들 1 및 2에 할당된 금지 집합들 F1 및 F2을 인식한다.
도 5A는 섹터 1에 할당된 사용가능한 집합 U1을 위한 벤 다이어그램을 도시한다. 사용가능한 집합 U1(대각 해싱(diagonal hashing)에 의해 도시됨)은 금지 집합 F1에 포함된 것을 제외하고 N개의 전체 서브 대역들 모두를 포함한다.
도 5B는 섹터 1에 대하여 제한된 사용가능한 집합 U1-2(교차 해싱에 의해 도시됨)을 위한 벤 다이어그램을 도시한다. 제한된 집합 U1-2는 섹터 1에 대한 사용가능한 집합 U1 및 섹터 2에 대한 금지 집합 F2 모두에 포함된 서브 대역들을 포함한다. 금지 집합 F2내의 서브 대역들이 섹터 2에 의해 사용되지 않기 때문에, 제한된 집합 U1-2 내의 서브 대역들은 섹터 2로부터의 간섭에 대하여 자유롭다.
도 5C는 섹터 1에 대하여 제한된 사용가능한 집합 U1-3(수직 해싱에 의해 도시됨)을 위한 벤 다이어그램을 도시한다. 제한된 집합 U1-3는 섹터 1에 대한 사용가능한 집합 U1 및 섹터 3에 대한 금지 집합 F3 모두에 포함된 서브 대역들을 포함한다. 금지 집합 F3내의 서브 대역들이 섹터 3에 의해 사용되지 않기 때문에 제한된 집합 U1-3내의 서브 대역들은 섹터 3으로부터의 간섭에 대하여 자유롭다.
도 5D는 섹터 1에 대하여 더 제한된 사용가능한 집합 U1-23(견고함 채움에 의해 도시됨)을 위한 벤 다이어그램을 도시한다. 제한된 집합 U1-23는 섹터 1에 대한 사용가능한 집합 U1, 섹터 2에 대한 금지 집합 F2 및 섹터 3에 대한 금지 집합 F3의 3가지 모두에 포함된 서브 대역들을 포함한다. 금지 집합 F2 및 F3내의 서브 대역들이 섹터 2 및 3에 의해 사용되지 않기 때문에 제한된 집합 U1-23내의 서브 대역들은 섹터 2 및 섹터 3 모두로부터의 간섭에 대하여 자유롭다.
도 5A 내지 5D에 도시된 것과 같이, 제한된 사용가능한 집합들 U1-2, U1-3, U1-23은 섹터 1에 할당된 비제한 사용가능한 집합 U1의 서로 다른 서브집합들이다. 제한된 사용가능한 집합들 U2-1, U2-3, U2-13은 섹터 2에 대하여 형성될 수 있고, 제한된 사용가능한 집합들 U3-1, U3-2 및 U3-12은 유사한 방식으로 섹터 3에 대하여 형성될 수 있다.
표 1은 3개의 섹터들을 위한 다양한 사용가능한 서브 대역 집합들 및 상기 집합들이 형성될 수 있는 방식을 열거한다. 표 1의 "재사용" 집합들이 하기에 설명된다. 표 1은 단지 설명의 목적일 뿐이다. 당업자는 재사용 집합들이 표 1에 도시된 것과 같이 제한되지 않는 것을 인식할 것이다. 재사용 집합들은 예를 들어 셀 당 3개 이상의 섹터들이 존재하는 경우에 표 1에 도시된 것과는 다를 수 있다.
재사용 집합 사용가능한 서브 대역 집합들 설명
( 1 ) U1=Ω＼F1 섹터 1에 대한 주요/비제한된 사용가능한 집합
( 1 ,2) U1 -2=U1∩F2=F2＼(F1∩F2) 섹터 2로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 제한된 사용가능한 집합
( 1 ,3) U1 -3=U1∩F3=F3＼(F1∩F3) 섹터 3으로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 제한된 사용가능한 집합
( 1 ,2,3) U1 -23=U1∩F2∩F3=F2∩F3 섹터들 2 및 3으로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 더 제한된 사용가능한 집합
( 2 ) U2=Ω＼F2 섹터 2 대한 주요/비제한된 사용가능한
집합
( 2 ,1) U2 -1=U2∩F1=F1＼(F1∩F2) 섹터 1로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 제한된 사용가능한 집합
( 2 ,3) U2 -3=U2∩F3=F3＼(F2∩F3) 섹터 3으로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 제한된 사용가능한 집합
( 2 ,1,3) U2 -13=U2∩F1∩F3=F1∩F3 섹터들 1 및 3으로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 더 제한된 사용가능한 집합
( 3 ) U3=Ω＼F3 섹터 3에 대한 주요/비제한된 사용가능한
집합
( 3 ,1) U3 -1=U3∩F1=F1＼(F1∩F2) 섹터 1로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 제한된 사용가능한 집합
( 3 ,2) U2 -3=U2∩F3=F3＼(F2∩F3) 섹터 2로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 제한된 사용가능한 집합
( 3 ,1,2) U3 -12=U3∩F1∩F2=F1∩F2 섹터들 1 및 2로부터 어떤 간섭도 가지지 않는 더 제한된 사용가능한 집합
각각의 섹터 x(상기 x=1,2,3)는 사용자의 채널 환경들을 고려함으로써 섹터 내의 사용자들에게 사용가능한 집합 Ux 내의 서브 대역들을 할당할 수 있고, 따라서 상당히 양호한 성능이 모든 사용자들에게 달성된다. 섹터 x는 강한 사용자들 뿐만 아니라 약한 사용자들을 가질 수 있다. 강한 사용자는 서비스중인 기지국을 위해 상대적으로 양호한 신호 품질 메트릭을 가지며 일반적으로 섹터간 높은 간섭 레벨을 더 허용한다. 약한 사용자는 섹터간 간섭을 덜 허용한다. 섹터 x는 섹터 내의 강한 사용자들에게 사용가능한 집합 Ux 내의 임의의 서브 대역들을 할당한다. 섹터 x는 제한된 집합들 내의 서브 대역들을 섹터 내의 약한 사용자들에게 할당할 수 있다. 약한 사용자들은 사실상 강한 간섭의 섹터들로부터의 간섭에 구속받지 않는 것으로 공지된 특정 서브 대역들로 제한된다.
예를 들면, 섹터 x내의 주어진 사용자 u는 섹터 x에 대하여 사용가능한 집합 Ux로부터의 서브 대역들이 할당될 수 있다. 만약 사용자 u가 섹터 y로부터/로 높은 섹터간 간섭을 관측/발생하는 것으로 간주되고, 상기 y≠x이면, 사용자 u는 제한된 집합 Ux -y=Ux∩Fy로부터의 서브 대역들이 할당될 수 있다. 만약 사용자 u가 섹터 z로부터/로 높은 섹터간 간섭을 관측/발생하는 것으로 간주되고, 상기 z≠x이고, z≠y 이면, 사용자 u는 더 제한된 집합 Ux - yz=Ux∩Fy∩Fz로부터의 서브 대역들이 할당될 수 있다.
도 6은 금지 서브 대역 집합들 F1, F2, F3을 형성하기 위한 일 예를 도시한다. 상기 예에서, N개의 전체 서브 대역들은 Q개 그룹들로 분할되며, 각각의 그룹은 1 내지 3L의 인덱스들이 주어지고, 상기 Q≥1이고 L>1인 3ㆍL개의 서브 대역들을 포함한다. 금지 집합 F1는 각각의 그룹 내에 서브 대역들 1, L+1, 2L+1을 포함한다. 금지 집합 F2는 각각의 그룹 내에 서브 대역들 1, L+2, 2L+2를 포함한다. 금지 집합 F3은 각각의 그룹 내에 서브 대역들 2, L+1, 2L+2를 포함한다. 집합 F12가 각각의 그룹 내에서 서브 대역 1을 포함하고, 집합 F13이 각각의 그룹 내에서 서브 대역 L+1을 포함하며, 집합 F23이 각각의 그룹 내에서 서브 대역 2L+2를 포함한다.
일반적으로, 각각의 금지 집합은 임의의 개수의 서브 대역들 및 N개의 전체 서브 대역들 중 몇몇을 포함할 수 있고, 식(1) 및 가능하면 식(2)에 도시된 제약들에 따라 구속받는다. 주파수 다이버시티를 획득하기 위해, 각각의 금지 집합은 N개의 전체 서브 대역들로부터 얻어진 서브 대역들을 포함할 수 있다. 각각의 금지 집합 내의 서브 대역들에는 도 6에 도시된 것과 같이 미리 결정된 패턴에 기초하여 N개의 전체 서브 대역들이 분포될 수 있다. 선택적으로, 각각의 금지 집합 내의 서브 대역들은 N개의 전체 서브 대역들에서 의사 랜덤하게 분포될 수 있다. 3개의 금지 집합들 F1, F2, F3는 임의의 겹쳐지는 부분을 가지는 것으로 정의된다. 겹쳐지는 부분은 예를 들면, 각각의 섹터에 대하여 요구되는 유효 재사용 인자(하기에 개시됨), 각각의 섹터 내의 약한 사용자들의 예상 개수 등등과 같은 다양한 인자에 따라 결정될 수 있다. 3개의 금지 집합들은 도 4에 도시된 것과 같이 동일한 양만큼 또는 서로 다른 양만큼 서로 겹쳐질 수 있다.
각각의 사용자는 사용자에 대한 서빙 섹터뿐만 아니라 임의의 경우에 사용자에 대한 강한 간섭/피간섭원들을 포함하는 "재사용" 집합과 연관될 수 있다. 서빙 섹터는 재사용 집합내에서 진하고 밑줄 표시한 텍스트에 의해 표시된다. 강한 간섭/피간섭원들은 재사용 집합 내에서 진하고 밑줄 표시된 텍스트 이후에 정상적인 텍스트로 표시된다. 예를 들어, ( 2 ,1,3)의 재사용 집합은 섹터 2가 서비스 중인 섹터이고 섹터들 1 및 3이 강한 간섭/피간섭원임을 표시한다.
순방향 링크에서 주어진 사용자 u로의 강한 간섭원들은 일반적으로 고정되며, 섹터들에 의해 전송된 파일럿들에 기초하여 특정하게 식별될 수 있다. 역방향 링크에서 사용자 u로의 강한 간섭원들은 사용자 u에 의해 수행된 순방향 링크 측정치에 의해 용이하게 식별될 수 없고 사용자 u의 서빙 기지국에 의한 역방향 링크 간섭 측정치에 기초하여 추론될 수 있다. 사용자 u에 대한 강한 피간섭원들은 특정하게 식별되거나 추론될 수 있다. 각각의 사용자에 대한 강한 간섭/피간섭원들은 다양한 방식들로 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 주어진 사용자 u에 대한 강한 간섭/피간섭원들은 서로 다른 섹터들에 대하여 사용자 u에 의해 측정된 것과 같이 수신된 파일럿 전력들에 기초하여 결정된다. 각각의 섹터는 신호 검출, 타이밍 및 주파수 동기화, 채널 추정 등과 같은 다양한 목적으로 순방향 링크를 통해 파일럿을 전송할 수 있다. 사용자 u는 섹터들에 의해 전송된 파일럿들을 탐색하여 각각의 검출된 파일럿의 수신 전력을 측정할 수 있다. 사용자 u는 그후에 각각의 검출된 섹터에 대한 수신 파일럿 전력을 전력 임계치와 비교하고, 섹터에 대한 수신 파일럿 전력이 전력 임계치를 초과하는 경우에 상기 섹터에 재사용 집합을 부가한다.
또다른 실시예에서, 주어진 사용자 u에 대한 강한 간섭/피간섭원들은 사용자 u에 의해 유지되는 "활성" 집합에 기초하여 결정된다. 활성 집합은 사용자 u를 서비스하기 위한 후보들인 모든 섹터들을 포함한다. 예를 들어, 사용자에 의해 측정된 것과 같은 섹터에 대한 수신 파일럿 전력이 부가 임계치(전술된 전력 임계치와 동일하거나 동일하지 않은)를 초과하는 경우에 활성 집합에 부가될 수 있다. 시스템 내부의 각각의 사용자에게는 활성 집합을 (주기적으로) 업데이트하고, 서비스 중인 섹터에 상기 활성 집합을 보고하는 것이 요구될 수 있다. 활성 집합 정보는 섹터에서 용이하게 사용가능할 수 있고, 제한적인 재사용을 위해 사용될 수 있다.
또다른 실시예에서, 사용자 u에 대한 강한 간섭/피간섭원들은 사용자 u에 대한 서로 다른 섹터들에서 측정된 것과 같은 수신된 파일럿 전력들에 기초하여 결정될 수 있다. 각각의 사용자는 다양한 목적으로 역방향 링크를 통해 파일럿을 전송할 수 있다. 각각의 섹터는 시스템 내의 사용자들에 의해 전송된 파일럿을 탐색하여 각각의 검출된 파일럿의 수신 전력을 측정한다. 각각의 섹터는 그후에 각각의 검출된 사용자에 대한 수신 파일럿 전력을 전력 임계치와 비교하며, 수신된 파일럿 전력이 전력 임계치를 초과하는 경우에 사용자의 서비스중인 섹터에 이를 통지한다. 각각의 사용자에 대한 서비스중인 섹터는 섹터들을 추가할 수 있고, 사용자의 재사용 집합에 높은 수신된 파일럿 전력들을 보고한다.
또다른 실시예에서, 사용자 u에 대한 강한 간섭/피간섭원들은 사용자 u에 대한 위치 추정치에 기초하여 결정된다. 사용자 u의 위치는 다양한 이유들(예를 들면, 위치 서비스를 사용자 u에 제공하는)을 위해 추정될 수 있고, 다양한 위치 결정 기술들(예를 들면, 위성 위치 측정 시스템(GPS), 개선된 순방향 링크 3면 측량(A-FLT) 등등)을 사용한다. 사용자 u에 대한 강한 간섭/피간섭원들은 그후에 사용자 u에 대한 위치 추정치 및 섹터/셀 레이아웃 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
각각의 사용자에 대한 강한 간섭/피간섭원들을 결정하기 위한 몇몇 실시예들이 전술되었다. 강한 간섭/피간섭원들은 수신된 파일럿 전력 이외에 다른 수치들에 기초하여 및/또는 다른 방식들로 결정될 수 있다. 순방향 링크에서 강한 간섭원들을 결정하기 위한 양호한 신호 품질 메트릭은 "기하학(geometry)"이라 불리는 기지국에 대하여 사용자에서 측정된 평균 SINR이다. 역방향 링크에서 강한 피간섭원들을 결정하기 위한 양호한 신호 품질 메트릭은 SINR 측정치가 기지국에 대하여 사용자에서 사용불가능하기 때문에 기지국에 대하여 사용자에서 측정된 채널 이득이다. 단일 재사용 집합이 순방향 및 역방향 링크들 모두를 위해 유지될 수 있거나, 개별 집합들이 상기 2개의 링크들을 위해 사용될 수 있다. 동일하거나 서로 다른 신호 품질 메트릭들이 순방향 및 역방향 링크들을 위해 재사용 집합 내의 섹터들을 업데이트하는데 사용된다.
일반적으로, 강한 간섭/피간섭원들은 직접적인 측정치들(예를 들면, 순방향 링크를 위한)에 기초하여 특정하게 식별되거나 상대적인 측정치들, 섹터/셀 레이아웃, 및/또는 다른 정보(예를 들면, 역방향 링크를 위한)에 기초하여 추론될 수 있다. 간략함을 위해, 하기의 설명에서 각각의 사용자는 사용자에 대한 강한 간섭/피간섭원들로 간주되는 서비스중인 섹터 및 다른 섹터들(임의의 경우에)을 포함하는 단일 재사용 집합과 결합되는 것으로 가정한다.
양호하게 설계된 시스템에서, 미약한 사용자는 적어도 하나의 인접한 섹터에 대하여 상대적으로 공평한 신호 품질 메트릭을 가져야 한다. 이는 미약한 사용자가 필요한 경우에 현재 서비스중인 섹터로부터 인접하는 섹터로 핸드오프 하도록 허용한다. 각각의 상기 인접하는 섹터는 미약한 사용자에게 강한 간섭/피간섭원으로 간주될 수 있고 사용자의 재사용 집합 내에 포함될 수 있다.
도 7A는 7개의 섹터들로 구성된 클러스터 내에 4명의 사용자들을 분포시키는 예를 도시한다. 상기 예에서, 사용자 1은 섹터 1의 중심 부근에 위치되며 (1)의 재사용 집합을 갖는다. 사용자 2는 섹터들 1 및 3 사이의 경계 부근에 위치되며 (1,3)의 재사용 집합을 갖는다. 사용자 3은 섹터들 1 및 3 사이의 경계 부근에 위치되며 (3,1)의 재사용 집합을 갖는다. 사용자 4는 섹터들 1, 2, 3의 경계 부근에 위치되며 (1,2,3)의 재사용 집합을 갖는다.
도 7B는 도 7A의 사용자 1에 대한 비-간섭 패턴을 도시한다. 사용자 1에는 그 재사용 집합이 (1)이기 때문에 사용가능한 집합 U1의 서브 대역들이 할당된다. 섹터 1의 사용자들에는 직교하는 서브 대역들이 할당되기 때문에, 사용자 1은 섹터 1의 다른 사용자들을 간섭하지 않는다. 그러나, 사용가능한 집합 U1은 각각 섹터들 2 및 3에 대하여 사용가능한 집합들 U2 및 U3과 직교하지 않는다. 따라서, 사용자 1은 섹터 1 주변의 제 1 층에서 6개의 인접하는 섹터들 2 및 3으로부터 간섭을 관측한다. 사용자 1은 일반적으로 상기 6개의 인접하는 섹터들 내에서 멀리 떨어지거나 미약한 간섭원들로부터 간섭을 관측하며, 이는 상기 인접하는 섹터들 내의 강한 간섭원들(섹터 1/사용자 1로의)에 사용가능한 집합 U1내의 서브 대역들과 직교하는 서브 대역들(예를 들면, 제한된 집합 U2-1 및 U3-1)이 할당되기 때문이다. 다른 사용자들이 사용자 1을 간섭하지 않는 영역은, 교차-해싱에 의해 보여지며, 섹터 1 및 섹터 1에 인접하는 다른 섹터들의 에지들을(상기 인접하는 섹터들 2 및 3의 사용자들에는 섹터 1에 의해 사용되지 않는 서브 대역들이 할당될 수 있기 때문에) 커버한다.
도 7C는 도 7A의 사용자 2에 대하여 비-간섭 패턴을 도시한다. 사용자 2에게는 제한된 집합 U1 -3=U1∩F3 내의 서브 대역들이 할당되며, 이는 사용자 2의 재사용 집합이 (1,3)이기 때문이다. 섹터 3은 금지 집합 F3내의 서브 대역들을 사용하지 않기 때문에, 사용자 2에 할당된 서브 대역들은 섹터 3에 의해 사용된 서브 대역들과 직교한다. 따라서, 사용자 2는 섹터 3 내의 사용자들뿐만 아니라 섹터 1 내의 다른 사용자들로부터 어떠한 간섭도 관측하지 않는다. 사용자 2는 3개의 제 1 층의 인접하는 섹터들 2에서 멀리 떨어진 간섭자들로부터 간섭을 관측한다. 다른 사용자들이 사용자 2를 간섭하지 않는 영역은 섹터들 1 및 3 및 섹터 1에 인접하는 섹터들 2의 에지들을 커버한다(도 7B에 대하여 전술된 이유로).
도 7D는 도 7A의 사용자 4에 대하여 비-간섭 패턴을 도시한다. 사용자 4에는 제한된 집합 U1 -23=U1∩F2∩F3 내의 서브 대역들이 할당되며, 이는 그 재사용 집합이 (1,2,3)이기 때문이다. 섹터들 2 및 3이 각각 금지 집합들 F2 및 F3내의 서브 대역들을 사용하지 않기 때문에, 사용자 4에 할당된 서브 대역들은 섹터들 2 및 3에 의해 사용된 서브 대역들과 직교한다. 따라서, 사용자 4는 섹터 1내의 다른 사용자들뿐만 아니라 6개의 제 1층의 인접하는 섹터들 2 및 3 내의 사용자들로부터 어떠한 간섭도 관측하지 않는다. 다른 사용자들이 사용자 4를 간섭하지 않는 영역은 섹터들 1, 2, 3을 커버한다.
도 7A에서, 사용자들 2 및 3은 매우 인접하게 배치되며, 제한적인 재사용 없이 서로 강하게 간섭한다. 제한적인 재사용을 사용할 때, 사용자 2에는 제한된 집합 U1 -3=U1∩F3 내의 서브 대역들이 할당되며, 이는 그 재사용 집합이 (1,3)이기 때문이고, 사용자 3에는 제한된 집합 U3 -1=U3∩F1 내의 서브 대역들이 할당되며, 이는 그 재사용 집합이 (3,1)이기 때문이다. 제한된 집합들 U1-3 및 U3-1은 각각의 제한된 집합 Ux -y가 다른 제한된 집합 Uy -x가 서브 집합이 되는 사용가능한 집합 Uy로부터 제외된 서브 대역들만을 포함하기 때문에 서로 직교한다. 사용자들 2 및 3에는 각각 직교하는 제한된 집합들 U1-3 및 U3-1로부터의 서브 대역들이 할당되기 때문에, 상기 2명의 사용자들은 서로 간섭하지 않는다.
도 7A 내지 7D에 도시된 것과 같이, 사용자에 의해 경험되는 간섭은 그 재사용 집합의 크기가 증가함에 따라 감소된다. 1의 재사용 집합 크기를 가지는 사용자(예를 들면, 도 7B의 사용자 1)는 6개의 제 1 층의 인접하는 섹터들 내에서 멀리 떨어진 간섭원들에 의해 간섭된다. 2의 재사용 집합 크기를 가지는 사용자(예를 들면, 도 7C의 사용자 2)는 3개의 제 1 층의 인접하는 섹터들 내에서 멀리 떨어진 간섭원들에 의해 간섭된다. 3의 재사용 집합 크기를 가지는 사용자는 제 2 층의 인접하는 섹터들 내의 간섭원들에 의해 간섭된다. 대조적으로, 제한적인 재사용을 사용하지 않는 경우에, 시스템 내의 모든 사용자들은 모두 6개의 제 1 층의 인접하는 섹터들로부터의 랜덤하게 분포된 간섭원들에 의해 간섭될 것이다.
제한적인 재사용은 순방향 및 역방향 링크들 모두에서 미약한 사용자들을 위한 섹터간 간섭을 완화시키기 위해 사용될 수 있다. 순방향 링크에서, 섹터 x내의 미약한 사용자 u는 그 재사용 집합 내에 있는 인접하는 섹터들에 대하여 기지국으로부터 높은 섹터간 간섭을 경험할 수 있다. 미약한 사용자 u는 상기 인접하는 섹터들에 의해 사용되지 않는 서브 대역들이 할당될 수 있고, 그후에 상기 섹터들에 대하여 기지국들로부터 어떠한 간섭도 관찰할 수 없다. 따라서 제한적인 재사용은 개별 미약한 사용자 u의 SINR들을 직접 개선할 수 있다.
역방향 링크에서, 미약한 사용자 u는 그 재사용 집합 내에 있는 인접하는 섹터들 내의 사용자들로부터 높은 섹터간 간섭을 관찰할 수 있다. 미약한 사용자 u는 상기 인접하는 섹터들에 의해 사용되지 않는 서브 대역들이 할당될 수 있고, 그후에 상기 섹터들 내의 사용자들로부터 어떠한 간섭도 관측하지 않는다. 미약한 사용자 u는 또한 인접하는 섹터들 내의 사용자들에게 강한 간섭원이 될 수 있다. 미약한 사용자 u는 일반적으로 그 서비스 중인 섹터 x에서 수신된 SINR을 개선하기 위해 높은 전력 레벨로 전송한다. 높은 전송 전력은 인접하는 섹터들 내의 모든 사용자들에게 더 많은 간섭을 발생한다. 미약한 사용자 u를 재사용 집합 내의 인접하는 섹터들에 의해 사용되지 않는 서브 대역들로 제한함으로써 미약한 사용자 u는 상기 섹터들 내의 사용자들에게 간섭을 발생하지 않는다.
제한적인 재사용이 시스템에 적용될 때, 사용자 u는 미약한 사용자 u로의 강한 간섭원들이 식별될 수 없는 경우에도 역방향 링크를 통해 더 낮은 섹터간 간섭의 장점을 제공할 수 있다. 재사용 집합들 내의 섹터 x를 가지는 인접하는 섹터들 내의 미약한 사용자들은 섹터 x내의 다른 사용자들 뿐만 아니라 미약한 사용자 u에 강한 간섭원들이 될 수 있다. 상기 강한 간섭원들에는 섹터 x에 의해 사용되지 않는 서브 대역들이 할당될 수 있고, 그후에 섹터 x내의 사용자들에게 어떤 간섭도 발생하지 않는다. 따라서 사용자 u는 그들을 식별할 수 없을지라도, 사용자 u는 상기 강한 간섭원들로부터 섹터간 간섭을 관측하지 않는다. 제한적인 재사용은 일반적으로 모든 미약한 사용자들의 SINR들을 개선한다.
순방향 및 역방향 링크들 모두를 위해, 제한적인 재사용은 강한 간섭원들로부터 미약한 사용자들에 의해 관측된 간섭을 방지하거나 감소시킬 수 있고, 따라서 미약한 사용자들에 대한 SINR들을 개선한다. 제한적인 재사용은 시스템 내의 사용자들 사이에서 SINR들의 변화를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 개선된 통신 커버리지 뿐만 아니라 더 높은 전체 시스템 용량이 시스템에 대하여 달성될 수 있다.
도 8은 제한적인 재사용을 사용하여 섹터 내의 사용자들에게 서브 대역들을 할당하기 위한 프로세스(800)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(800)는 각각의 섹터에 의해/를 위해 수행될 수 있다. 먼저, 임의의 경우에 섹터 내의 각각의 사용자에 대한 강한 "간섭 엔티티들"이 식별된다(블럭 812). 주어진 사용자 u에 대한 강한 간섭 엔티티는 (1) 사용자 u에 높은 간섭을 발생하는 강한 간섭원 및/또는 (2) 사용자 u로부터 또는 u로 인해 높은 간섭을 관측하는 강한 피간섭원이 될 수 있다. 따라서 사용자 u에 대한 강한 간섭 엔티티는 (1) 순방향 링크를 통해 사용자 u에 높은 간섭을 발생하는 기지국, (2) 역방향 링크를 통해 사용자 u에 높은 간섭을 발생하는 또다른 사용자, (3) 역방향 링크를 통해 사용자 u로부터 높은 간섭을 관측하는 기지국, (4) 순방향 링크를 통해 사용자 u의 서비스중인 기지국으로부터 높은 간섭을 관측하는 또다른 사용자, 또는 (5) 사용자 u를 간섭하는 것을 완화하려고 하는 몇몇 다른 엔티티가 될 수 있다. 강한 간섭 엔티티들은 예를 들면, 서로 다른 섹터들의 사용자에 의해 측정된 수신된 파일럿 전력들, 사용자에 대한 서로 다른 섹터들에 의해 측정된 수신된 파일럿 전력들 등에 기초하여 식별될 수 있다. 각각의 사용자에 대한 강한 간섭 엔티티들은 전술된 것과 같이 사용자의 재사용 집합내에 포함될 수 있다. 임의의 경우에, 제한된 사용가능한 집합은 적어도 하나의 강한 간섭 엔티티를 갖는 각각의 사용자에 대하여 결정된다(블럭 814). 각각의 사용자에 대하여 제한된 집합은 각각의 강한 간섭 엔티티에 대한 금지 집합과 사용자의 서비스중인 섹터에 대한 사용가능한 집합에 교집합 연산을 수행함으로써 획득될 수 있거나 Ux -y...=Ux∩Fy...이다. 적어도 하나의 강한 간섭 엔티티를 가지는 각각의 사용자에는 상기 사용자에 대하여 결정된 제한된 집합 내의 서브 대역들이 할당된다(블럭 816). 강한 간섭 엔티티를 가지지 않는 각각의 사용자에는 섹터에 대한 사용가능한 집합 내의 나머지 서브 대역들이 할당된다(블럭 818). 프로세스는 종료한다.
프로세스(800)는 먼저, 적어도 하나의 간섭 엔티티를 가지는 미약한 사용자들에게 서브 대역들을 할당하고 그후에 강한 사용자들에게 남아있는 서브 대역들을 할당하는 것을 도시한다. 일반적으로, 미약한 및 강한 사용자들에는 임의의 순서로 서브 대역들이 할당될 수 있다. 예를 들어, 사용자들에는 그들의 우선 순위에 기초하여 서브 대역들이 할당될 수 있고, 상기 우선 순위는 사용자들에 의해 달성된 SINR들, 사용자들에 의해 지원되는 데이터 레이트들, 페이로드 크기, 전송될 데이터의 타입, 사용자들에 의해 이미 경험된 지연량, 중단 가능성, 최대 사용가능한 전송 전력, 제공될 데이터 서비스들의 타입 등과 같은 다양한 인자들로부터 결정될 수 있다. 상기 다양한 인자들에는 적절한 가중치가 주어지며, 사용자들의 우선 순위를 결정하기 위해 사용된다. 사용자들은 그들의 우선 순위에 기초하여 서브 대역들이 할당될 수 있다.
프로세스(800)는 미리결정된 시간 간격이 될 수 있는 각각의 스케줄링된 간격에서 각각의 섹터에 의해 수행될 수 있다. 각각의 섹터는 각각의 사용자에게 할당된 서브 대역들을 표시하기 위해 시그널링을 전송할 수 있다(예를 들면, 모든 사용자들로 또는 서로 다른 서브 대역들이 할당된 사용자들에게만). 프로세스(800)는 (1) 섹터 내에 사용자들에서 변경이 발생할 때(예를 들면, 새로운 사용자가 부가되거나 현재 사용자가 제거되는 경우), (2) 사용자들을 위한 채널 환경들이 변화할 때(예를 들면, 사용자를 위한 재사용 집합이 변화할 때), 또는 (3) 임의의 시간 및/또는 임의의 트리거링 기준으로 인해 수행될 수 있다. 임의의 주어진 순간에, 서브 대역들 모두는 스케줄링에 사용할 수 없으며, 예를 들면, 몇몇 서브 대역들은 이미 재전송 또는 다른 목적들을 위해 사용되고 있을 수 있다.
금지 집합들은 제한적인 재사용을 지원하기 위한 오버헤드를 제공한다. 금지 집합 Fx 내의 서브 대역들은 섹터 x에 의해 사용되지 않으며, 섹터 x에 의해 사용가능한 전체 서브 대역들의 퍼센트율(섹터 x에 대한 유효 재사용 인자임)은 다음과 같이 주어질 수 있다:｜Ux｜／｜Ω｜=(｜Ω｜-｜Fx｜)／｜Ω｜, 상기 ｜Ux｜는 집합 Ux의 크기를 표시함. 제한적인 재사용을 위한 오버헤드량을 감소시키기 위해, 금지 집합들은 가능하면 작게 정의될 수 있다. 그러나, 제한된 집합들의 크기들은 금지 집합들의 크기들에 따라 결정된다. 따라서, 금지 집합들은 미약한 사용자들에 대하여 예상되는 요구조건들 및 가능하면 다른 인자들에 기초하여 정의될 수 있다.
사용가능한 및 금지된 집합들은 다양한 방식들로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 사용가능한 및 금지 집합들은 시스템을 위한 전체적인 주파수 계획에 기초하여 정의되며, 고정된다. 각각의 섹터에는 사용가능한 집합 및 금지 집합이 할당되며, 전술된 것과 같이 제한된 집합들을 형성하며, 이후 사용가능한 집합 및 제한된 집합들을 사용한다. 상기 실시예는 제한적인 재사용을 위한 구현을 간략화하며, 이는 각각의 섹터가 자동적으로 동작할 수 있기 때문이고, 인접하는 섹터들 사이에 어떤 시그널링도 요구되지 않기 때문이다. 제 2 실시예에서, 사용가능한 및 금지 집합들은 섹터 로딩 및 가능하면 다른 인자들에 기초하여 동적으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 각각의 섹터에 대한 금지 집합은 시간에 따라 변화할 수 있는 인접하는 섹터들 내의 미약한 사용자들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 지정된 섹터 또는 시스템 엔티티(예를 들면, 시스템 제어기(130))는 다양한 섹터들에 대한 로딩 정보를 수신하고, 사용가능한 및 금지 집합들을 정의하며, 상기 집합들을 섹터들에 할당한다. 상기 실시예는 사용자들의 분포에 기초하여 시스템 자원들의 양호한 사용을 허용할 수 있다. 또다른 실시예에서, 섹터들은 사용가능한 및 금지 집합들을 협상하기 위해 섹터간 메시지들을 전송할 수 있다.
제한적인 재사용은 현재 서비스중인 기지국으로부터 더 양호한 것으로 간주되는 또다른 기지국으로의 사용자의 전송을 지칭하는 핸드오프를 지원할 수 있다. 상기 핸드오프는 섹터 커버리지의 에지에서의 사용자들(또는 "섹터-에지" 사용자들)에 대하여 양호한 채널 환경들을 유지하도록 요구되는 것과 같이 수행될 수 있다. 몇몇 종래의 시스템들(예를 들면, 시분할 다중 접속(TDMA) 시스템)은 "하드" 핸드오프를 지원하며, 따라서 사용자는 먼저 현재 서비스중인 기지국으로부터 벗어나서 새로운 서비스중인 기지국으로 스위칭한다. 코드 분할 다중 접속(CDMA) 시스템은 "소프트" 및 "소프터" 핸드오프들을 지원하며, 사용자가 다수의 셀들(소프트 핸드오프를 위한) 또는 다수의 섹터들(소프터 핸드오프를 위한)과 통신에 통신하도록 한다. 소프트 및 소프터 핸드오프들은 고속 페이딩에 대한 추가적인 완화를 제공한다.
제한적인 재사용은 핸드오프를 위한 양호한 후보들인 섹터-에지 사용자들에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다. 제한적인 재사용은 하드, 소프트, 소프터 핸드오프들을 지원할 수 있다. 섹터 x내의 섹터-에지 사용자 u는 인접하는 섹터 y로부터의 간섭에 자유로운 제한된 집합 Ux -y 내의 서브 대역들이 할당된다. 섹터-에지 사용자 u는 또한 섹터 x로부터의 간섭에 자유로운 제한된 집합 Uy -x 내의 서브 대역들을 통해 섹터 y와 통신할 수 있다. 제한된 집합들 Ux -y 및 Uy -x이 해체되기 때문에, 사용자 u는 소프트 또는 소프터 핸드오프를 위해 섹터들 x 및 y 모두와(및 상기 두 섹터들 모두에서 강한 간섭원으로부터의 간섭 없이) 동시에 통신할 수 있다. 제한된 집합들 Ux -y 및 Uy -x은 각각 섹터들 y 및 x로부터의 강한 간섭원들이 존재하지 않기 때문에, 사용자 u의 수신된 SINR은 평탄한 핸드오프를 보장할 수 있는 사용자 u가 섹터 x로부터 섹터 y로 핸드오프할 때와 같이 확실하게 변경할 수 없다.
전력 제어는 제한적인 재사용과의 결합시 사용되거나 사용될 수 없다. 전력 제어는 데이터 전송을 위한 송신 전력을 조절하며, 따라서 전송을 위해 수신된 SINR은 예를 들면 1% 패킷 에러율(PER)과 같은 특정 성능 레벨을 달성하기 위해 조절될 수 있는 타겟 SINR에서 유지된다. 전력 제어는 주어진 데이터 레이트를 위해 사용되는 전송 전력의 양을 조절하도록 사용되며, 따라서 간섭이 감소된다. 전력 제어는 특정(예를 들면, 고정된 레이트의) 전송들을 위해 사용되며, 다른(예를 들면, 가변 레이트) 전송들을 위해 생략된다. 전체 전송 전력은 주어진 채널 환경에 가능한 최고 레이트를 달성하기 위해 가변 레이트 전송(패킷이 정확히 디코딩될 때까지 각각의 패킷에 대한 추가의 리던던시 정보를 연속하여 전송하는 하이브리드 자동 재전송(H-ARQ)과 같은)을 위해 사용될 수 있다.
제한적인 재사용을 위한 전술된 실시예에서, 각각의 섹터는 하나의 사용가능한 집합 및 하나의 금지 집합과 결합된다. 제한적인 재사용의 몇몇 다른 실시예들은 하기에 설명된다.
제한적인 재사용을 위한 또다른 실시예에서, 각각의 섹터 x에는 제한되지 않는 사용가능한 서브 대역 집합 Ux 및 "제한된 사용"의 서브 대역 집합 Lx가 할당된다. 제한되지 않는 사용가능한 집합은 섹터 내의 임의의 사용자들에게 할당될 수 있는 서브 대역들을 포함한다. 제한된 사용의 집합은 예를 들면, 더 낮은 전송 전력 제한과 같은 특정 사용 제한들을 가지는 서브 대역들을 포함한다. 집합들 Ux 및 Lx은 각각 집합들 Ux 및 Fx에 대하여 전술된 방식으로 형성될 수 있다.
각각의 섹터 x는 사용자들의 채널 환경들을 고려함으로써 집합들 Ux 및 Lx 내의 서브 대역들을 할당하며, 따라서 모든 사용자들에 대하여 양호한 성능이 달성될 수 있다. 집합 Ux 내의 서브 대역들은 섹터 x내의 임의의 사용자에 할당될 수 있다. 섹터 x내의 미약한 사용자들은 (1) 인접하는 섹터 y로부터 높은 간섭이 관측되는 경우에 제한된 집합 Ux -y=Ux∩Ly, (2) 인접하는 섹터 z로부터 높은 간섭이 관측되는 경우에 제한된 집합 Ux -z=Ux∩Lz, 또는 (3)인접하는 섹터들 y 및 z로부터 높은 간섭이 관측되는 경우에 제한된 집합 Ux - yz=Ux∩Ly∩Lz 을 할당받을 수 있다. 섹터 x내의 강한 사용자들에는 Lx내의 서브 대역들이 할당될 수 있다.
섹터 x내의 강한 사용자 v는 서비스중인 섹터 x에 대한 양호한 신호 품질 메트릭을 가지며, 제한된 사용 집합 Lx내의 서브 대역들을 할당받을 수 있다. 순방향 링크에서, 섹터 x는 강한 사용자 v에게 집합 Lx에 대하여 더 낮은 전력 제한 또는 그 미만으로 전송할 수 있다. 역방향 링크에서, 강한 사용자 v는 서비스중인 섹터 x에게 더 낮은 전력 제한 또는 그 미만으로 전송할 수 있다. 양호한 성능은 더 낮은 전송 전력을 가지는 경우에도 순방향 및 역방향 링크들 모두를 위해 강한 사용자 v에 대하여 달성될 수 있으며, 이는 섹터 x에 대한 강한 사용자 v에 의해 달성된 우수한 신호 품질 메트릭 때문이다.
강한 사용자 v는 일반적으로 인접하는 섹터들에 대한 불량한 신호 품질 메트릭들을 갖는다. 순방향 링크에서, 강한 사용자 v에 대한 섹터 x에 의해 사용된 더 낮은 전송 전력은 인접하는 섹터들 내의 사용자들에게 낮은(및 일반적으로 허용가능한) 레벨의 간섭을 발생한다. 역방향 링크에서, 강한 사용자 v에 의해 사용된 더 낮은 전송 전력과 인접하는 섹터들에 대한 더 낮은 채널 이득들은 인접하는 섹터들 내의 사용자들에게 낮은(및 일반적으로 허용가능한) 레벨의 간섭을 발생한다.
제한적인 재사용의 또다른 실시예에서, 각각의 재사용 집합은 상기 재사용 집합을 위해 사용될 수 있는 분류된 서브 대역 리스트와 연관된다. 주파수 계획 제한으로 인해, 몇몇 제한된 집합들의 대역폭은 재사용 집합(1,2,3)에 해당하는 제한된 집합 U1-23과 같이 매우 작을 수 있다. 사용자 u가 섹터들 2 및 3으로부터 높은 간섭을 관측하고 재사용 집합(1,2,3)에 할당된다고 가정하자. 사용자 u는 감소된 간섭으로 인해 더 높은 SINR을 경험하지만, 작은 제한된 집합 U1-23로의 제한으로 인해 발생된 대역폭 손실은 사용자 u의 달성 가능한 스루풋율과 관련하여 불리할 수 있다. 따라서, 재사용 집합(1,2,3) 내의 사용자들에 대하여, 감소하는 간섭을 가지는 서브 대역 집합들의 분류된 리스트는 예를 들면, (U1-23, [U1-2, U1-3], U1)으로 정의될 수 있고, 상기 사각 괄호 서브 대역 집합들은 동일한 성능을 갖는다. 재사용 집합(1,2,3) 내의 사용자들은 필요한 경우에 재사용 집합(1,2,3)과 연관된 분류된 리스트 내의 부가의 서브 대역 집합들을 사용함으로써 더 큰 대역폭을 사용한다. 재사용 집합(1,2) 내의 사용자들에 대하여 분류된 리스트는 (U1-2, U1, U1-3, U1-23)이 될 수 있다. 재사용 집합(1) 내의 사용자들에 대하여, 분류된 리스트는 (U1, [U1-2, U1-3], U1-23)이 될 수 있다. 각각의 재사용집합을 위한 분류된 리스트는 (1) 재사용 집합 내의 사용자들에 의해 관측된 간섭량을 감소시키고 및/또는 (2) 재사용 집합 내의 사용자들에 의해 발생된 간섭 량을 감소시키는 것으로 정의된다.
제한적인 재사용의 또다른 실시예에서 각각의 섹터 x에는 다수(M)의 사용가능한 집합들 및 다수의(예를 들면, M개의) 금지 집합들이 할당된다. 사용가능한 집합들의 개수는 금지 집합들의 수와 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 사용가능한 및 금지 집합들의 다수(M) 쌍들이 형성될 수 있고, 각각의 쌍 내의 사용가능한 집합 Ux 및 금지 집합 Fx는 N개의 전체 서브 대역들의 각각이 예를 들면, Ω=Ux∪Fx인 집합 Ux 또는 집합 Fx에만 포함되도록 형성되며, 상기 "∪"는 합집합 연산을 표시한다. 그러나, 일반적으로, M개의 사용가능한 집합들 및 M개의 금지 집합들이 다양한 방식들로 형성될 수 있다.
예를 들면, M개의 사용가능한 집합들은 연속하여 더 큰 사용가능한 집합의 더 작은 서브 집합들이 되도록 형성될 수 있다. 각각의 섹터는 그후에 그 로딩에 기초하여 최소의 가능한 사용가능한 집합을 사용할 수 있다. 이는 섹터가 부분적으로 로딩될 때 인접하는 섹터들로의 전체 간섭을 감소할 수 있다. 이는 또한 인접하는 섹터들에 의해 관측된 간섭에서의 변화를 증가시킬 수 있고, 전체 시스템 성능을 개선하도록 사용될 수 있다.
M개의 금지 집합들은 겹쳐지지 않도록 형성될 수 있다. 각각의 섹터 내의 미약한 사용자들의 수 및 그들의 데이터 요구 조건들은 선험적으로 공지되지 않는다. 각각의 섹터는 미약한 사용자들을 지원하도록 요구되는 것 보다 많은 인접한 섹터들에 대한 금지 집합들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 섹터 x는 섹터 y로부터 높은 간섭을 관측하는 섹터 x내의 하나 또는 그 이상의 미약한 사용자들에게 더 높은 데이터 레이트를 제공하거나 더 많은 상기 미약한 사용자들을 지원하기 위해 섹터 y에 대한 더 많은 금지 집합들 내의 서브 대역들을 사용할 수 있다. 섹터들은 금지 집합들의 사용을 조정할 수 있다.
일반적으로, 각각의 섹터는 임의의 개수의 제한되지 않는 사용가능한 서브 대역 집합들 및 임의의 개수의 "제한된" 서브 대역 집합들이 할당받을 수 있다. 제한된 서브 대역 집합은 금지된 서브 대역 집합 또는 제한된 사용의 서브 대역 집합이 될 수 있다. 일 예로서, 섹터는 다수의 제한된 서브 대역 집합들이 할당받을 수 있다. 하나의 제한된 서브 대역 집합은 금지된 서브 대역 집합이 될 수 있고, 남아있는 제한된 서브 대역 집합(들)은 서로 다른 송신 전력 제한들을 가질 수 있고, 강한 사용자들의 서로 다른 층들에 할당될 수 있다. 또다른 예로서, 섹터에는 다수의 제한된 서브 대역 집합들이 할당될 수 있고, 상기 각각의 제한된 서브 대역 집합은 서로 다른 송신 전력 제한(즉, 금지되지 않은 집합)을 가질 수 있다. 각각의 섹터에 대하여 다수의 사용가능한 및/또는 제한된 집합들의 사용은 서로 다른 섹터들 내의 미약한 사용자들에게 서브 대역들의 양호한 매치를 허용할 수 있다.
명확함을 위해, 제한적인 재사용은 특히 3-섹터 셀들을 구비한 시스템을 위해 설명된다. 일반적으로, 제한적인 재사용은 임의의 재사용 패턴과 함께 사용될 수 있다. K-섹터/셀 재사용 패턴을 위해, 각각의 섹터/셀을 위한 금지 집합은 다른 K-1 섹터들/셀들의 각각에 대한 금지 집합과 겹쳐지도록 정의될 수 있고, 다른 금지 집합들의 서로 다른 조합들과 겹쳐질 수 있다. 각각의 섹터/셀은 사용가능한 집합 및 인접하는 섹터들에 대한 금지 집합들에 기초하여 서로 다른 인접하는 섹터들에 대한 서로 다른 제한된 집합들을 형성할 수 있다. 각각의 섹터/셀은 그후에 전술된 것과 같이 사용가능한 및 제한된 집합들을 사용할 수 있다.
제한적인 재사용은 OFDMA 시스템에 대하여 설명된다. 제한적인 재사용은 TDMA 시스템, 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템, CDMA 시스템, 다중-캐리어 CDMA 시스템, 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA) 시스템 등을 위해 사용될 수 있다. TDMA 시스템은 시간 분할 멀티플렉싱(TDM)을 사용하며, 서로 다른 사용자들에 대한 전송들은 서로 다른 시간 간격들에서 전송함으로써 직교화된다. FDMA 시스템은 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)을 사용하며, 서로 다른 사용자들에 대한 전송들은 서로 다른 주파수 채널들 또는 서브 대역들에서 전송함으로써 직교화된다. 일반적으로, 재사용될 시스템 자원들(예를 들면, 주파수 서브 대역들/채널들, 시간 슬롯들 등)은 사용가능한 및 금지 집합들로 분할될 수 있다. 인접하는 섹터들/셀들에 대한 금지 집합들은 전술된 것과 같이 서로 겹쳐진다. 각각의 섹터는 전술된 것과 같이 사용가능한 집합 및 인접하는 섹터들/셀들에 대한 금지 집합들에 기초하여 제한된 집합들을 형성할 수 있다.
제한적인 재사용은 범유럽 이동 통신(GSM) 시스템을 위해 사용될 수 있다. GSM 시스템은 하나 또는 그 이상의 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. 각각의 주파수 대역은 주파수들의 특정 범위를 커버하며, 다수의 200kHz 무선 주파수(RF) 채널들로 분할된다. 각각의 RF 채널은 특정 ARFCN(절대 무선 주파수 채널 번호)에 의해 식별된다. 예를 들어, GSM 900 주파수 대역은 ARFCN 1 내지 24를 커버하며, GSM 1800 주파수 대역은 ARFCN 512 내지 885를 커버하며, GSM 1900 주파수 대역은 ARFCN 512 내지 810을 커버한다. 종래에, 각각의 GSM 셀에는 RF 채널들의 집합이 할당되며, 할당된 RF 채널들을 통해서만 전송한다. 셀간 간섭을 감소시키기 위해, 서로 인접하여 위치된 GSM 셀들은 일반적으로 RF 채널들의 서로 다른 집합들이 할당되며, 따라서 인접하는 셀들을 위한 전송들은 서로 간섭하지 않는다. GSM 은 일반적으로 1 이상의 재사용 인자(예를 들면, K=7)을 사용한다.
제한적인 재사용은 효율을 개선하고, GSM 시스템을 위한 섹터간 간섭을 감소시키기 위해 사용된다. GSM 시스템을 위해 사용가능한 RF 채널들은 사용가능한 및 금지된 집합들의 K개 쌍들(예를 들면, K=7)을 형성하기 위해 사용될 수 있고, 각각의 GSM 셀에는 K개 집합 쌍들 중 하나가 할당될 수 있다. 각각의 GSM 셀은 그 사용가능한 집합 내의 RF 채널들을 셀 내의 사용자들, 및 제한된 집합들 내의 RF 채널들을 미약한 사용자들에게 할당할 수 있다. 제한적인 재사용은 각각의 GSM 셀이 더 많은 퍼센트율의 사용가능한 RF 채널들을 사용하도록 하며, 1에 가까운 재사용 인자가 달성될 수 있다.
제한적인 재사용은 또한 데이터 전송을 위해 다수의 "캐리어들"을 사용하는 다중-캐리어 통신 시스템을 위해 사용될 수 있다. 각각의 캐리어는 데이터와 독립적으로 변조될 수 있고 특정 대역폭과 연관되는 사인파 신호이다. 상기 시스템은 다수의 1.23MHz 캐리어들을 가지는 다중-캐리어 IS-856 시스템(이른바 3x-DO(데이터용))이다. 시스템 내의 각각의 섹터/셀은 모든 캐리어들 또는 캐리어들의 서브 집합만을 사용하도록 허용될 수 있다. 섹터/셀은 캐리어에 간섭을 발생하는 것을 방지하기 위해 주어진 캐리어를 사용하는 것이 금지될 수 있고, 이는 상기 캐리어를 사용하는 다른 섹터들/셀들이 더 적은(존재하지 않는) 간섭을 관측하고, 더 높은 SINR을 달성하며, 더 양호한 성능을 달성하도록 한다. 선택적으로, 섹터/셀은 캐리어 상의 간섭을 감소시키기 위해 주어진 캐리어에서 더 낮은 전송 전력 제한을 사용하도록 제한될 수 있다. 각각의 섹터에 대하여, 제한된(사용이 금지되거나 제한된) 캐리어(들)은 정적으로 또는 동적으로 할당될 수 있다.
각각의 섹터는 그 사용자들을 그 사용가능한 캐리어(들)에 할당할 수 있다. 각각의 섹터는 또한 각각의 사용자를 상기 사용자에 대한 강한 간섭/피간섭원들을 방지하는 방식으로 할당할 수 있다. 예를 들어, 만약 다수의 사용가능한 캐리어들이 가능하면, 사용자에게는 상기 사용자들에 대하여 더 적은 간섭을 가지는 캐리어들 중 하나(예를 들면, 사용자로의 강한 간섭원에 의해 사용되지 않는 캐리어)가 할당될 수 있다.
제한적인 재사용을 사용하는 데이터 전송 및 수신에 대한 프로세싱은 시스템 설계에 따라 결정된다. 명확함을 위해, 각각의 섹터에 대하여 사용가능한 및 금지된 서브 대역 집합들의 쌍을 가지는 제한적인 재사용 실시예를 위해, 주파수 호핑 OFDMA 시스템에서의 예시적인 송신 및 수신 엔티티들이 하기에 설명된다.
도 9는 기지국 또는 단말기의 송신 부분이 될 수 있는 송신측 엔티티(110x)의 일 실시예의 블럭 다이어그램을 도시한다. 송신측 엔티티(110x)내에서, 인코더/변조기(914)는 주어진 사용자 u에 대한 데이터 소스(912)로부터 트래픽/패킷 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 사용자 u를 위해 선택된 코딩 및 변조 방식에 기초하여 처리(예를 들면, 인코딩, 인터리빙, 변조)하며, 상기 데이터에 대한 변조 심볼들인 데이터 심볼들을 제공한다. 각각의 변조 심볼은 선택된 변조 방식을 위한 신호 접합에서 하나의 포인트에 대한 복소 값이다. 심볼대 서브 대역 맵핑 유니트(916)는 FH 제어에 의해 결정된 적절한 서브 대역들에 사용자 u에 대한 데이터 심볼들을 제공하며, FH 제어는 사용자 u에 할당된 트래픽 채널에 기초하여 FH 발생기(940)에 의해 발생된다. FH 발생기(940)는 검색 테이블들, 의사-난수(PN) 발생기들 등으로 구현될 수 있다. 맵핑 유니트(916)는 파일럿 전송을 위해 사용되는 서브 대역들에 파일럿 심볼들을 제공하고, 파일럿 또는 데이터 전송을 위해 사용되지 않은 서브 대역들을 위해 0의 신호값을 제공한다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, 맵핑 유니트(916)는 N개의 전체 서브 대역들에 대하여 N개의 전송 심볼들을 제공하며, 상기 경우에 각각의 전송 심볼은 데이터 심볼, 파일럿 심볼, 또는 제로-신호 값이 될 수 있다.
OFDM 변조기(920)는 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 심볼들을 전송하고, 상응하는 OFDM 심볼을 발생한다. OFDM 변조기(920)는 일반적으로 고속 푸리에 역변환(IFFT) 유니트 및 순환 전치 발생기를 포함한다. 각각의 OFDM 심볼 주기 동안, IFFT 유니트는 N개 시간 영역 칩들을 포함하는 "변환된" 심볼을 획득하기 위해 N-포인트 역 FFT를 사용하여 N개의 전송 심볼들을 시간 영역으로 변환한다. 각각의 칩은 하나의 칩 주기 내에 전송될 복소 값이다. 순환 프리픽스(prefix) 발생기는 그후에 N+C 칩들을 포함하는 OFDM 심볼을 형성하기 위해 각각의 변환된 심볼의 일부분을 반복하며, 상기 C는 반복되는 칩들의 개수이다. 반복되는 부분은 순환 프리픽스라 불리며, 주파수 선택성 페이딩에 의해 발생되는 심볼간 간섭(ISI)을 제거하기 위해 사용된다. OFDM 심볼 주기는 하나의 OFDM 심볼의 지속 기간에 해당하며, 이는 N+C 칩 주기이다. OFDM 변조기(920)는 OFDM 심볼들의 스트림을 제공한다. 송신기 유니트(TMTR;922)은 안테나(924)로부터 전송된 변조된 신호를 발생하기 위해 OFDM 심볼 스트림을 처리(예를 들면, 아날로그로 변환, 필터링, 증폭 및 주파수 상향 변환)한다.
제어기(930)는 송신측 엔티티(110x)에서의 동작을 지시한다. 메모리 유니트(932)는 제어기(930)에 의해 사용된 프로그램 코드들 및 데이터에 대한 저장을 제공한다.
도 10은 기지국 또는 단말기의 수신 부분이 될 수 있는 수신측 엔티티(120x)의 일 실시예의 블럭 다이어그램을 도시한다. 하나 또는 그 이상의 송신측 엔티티들에 의해 전송된 하나 또는 그 이상의 변조된 신호들은 안테나(1012)에 의해 수신되고, 수신된 신호는 수신기 유니트(RCVR; 1014)에 제공되고 처리되어 샘플들을 획득한다. 하나의 OFDM 심볼 주기 동안의 샘플들의 집합은 하나의 수신된 OFDM 심볼을 제공한다. OFDM 복조기(Demod; 1016)는 샘플들을 처리하고, 송신측 엔티티들에 의해 전송된 전송 심볼들의 잡음 추정치들인 수신된 심볼들을 제공한다. OFDM 복조기(1016)는 일반적으로 순환 프리픽스 제거 유니트 및 FFT 유니트를 포함한다. 순환 프리픽스 제거 유니트는 각각의 수신된 OFDM 심볼에서 순환 프리픽스를 제거하여 수신된 변환된 심볼을 획득한다. FFT 유니트는 각각의 수신된 변환된 심볼을 N-포인트 FFT를 사용하여 주파수 영역으로 변환하며, N개 서브 대역들에 대한 N개의 수신된 심볼들을 획득한다. 서브 대역 대 심볼 디맵핑 유니트(1018)는 각각의 OFDM 심볼 주기 동안 N개의 수신된 심볼들을 획득하여 수신된 심볼들을 사용자 u에 할당된 서브 대역들에 제공한다 상기 서브 대역들은 사용자 u에 할당된 트래픽 채널에 기초하여 FH 발생기(1040)에 의해 발생된 FH 제어에 의해 결정된다. 복조기/디코더(102)는 사용자 u에 대하여 수신된 심볼들을 처리(예를 들면, 복조, 디인터리빙 및 디코딩)하며, 저장을 위한 데이터 싱크(1022)에 디코딩된 데이터를 제공한다.
제어기(1030)는 수신측 엔티티(120x)에 동작을 지시한다. 메모리 유니트(1032)는 제어기(1030)에 의해 사용된 프로그램 코드들 및 데이터에 대한 저장을 제공한다.
제한적인 재사용을 위해, 각각의 섹터(또는 시스템 내의 스케줄러)는 데이터 전송을 위한 사용자들을 선택하고, 선택된 사용자들에 대한 강한 간섭/피간섭원들을 식별하며, 각각의 선택된 사용자들에 대하여 그들의 강한 간섭/피간섭원들에 기초하여 사용가능한 또는 제한된 집합을 결정하며(임의의 경우에) 적절한 집합들로부터 선택된 사용자들로 서브 대역들(또는 트래픽 채널들)을 할당한다. 각각의 섹터는 그후에 할당된 트래픽 채널을 각각의 사용자에게 예컨대 무선 시그널링을 통해 제공한다 각각의 사용자에 대한 송신측 및 수신측 엔티티들은 할당된 트래픽 채널에 의해 표시되는 서브 대역들에서 데이터를 전송 및 수신하기 위해 적절한 처리를 수행한다.
본 명세서에 설명된 제한적인 재사용 기술들은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 하드웨어 구현을 위해, 강한 간섭/피간섭원들을 식별하고, 제한된 집합들을 결정하고, 서브 대역들을 할당하며, 전송 또는 수신을 위한 데이터를 처리하고, 제한적인 재사용과 관련된 다른 기능들을 수행하도록 사용되는 처리 유니트들은 하나 또는 그 이상의 애플리케이션용 집적 회로(ASIC)들, 디지털 신호 처리기(DSP)들, 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD)들, 프로그램가능한 로직 디바이스(PLD)들, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유니트들 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 제한적인 재사용 기술들은 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들면, 절차들, 기능들 등등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트(예를 들면 도 9의 메모리 유니트(932) 또는 도 10의 메모리 유니트(1032))에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들면, 도 9의 제어기(930) 또는 도 10의 (1030))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 내부 또는 외부에서 구현될 수 있다.
피드백
일 실시예에서, 기지국 내의 스케줄러는 어떤 재사용 집합을 통해 주어진 단말기를 스케줄링할지를 결정하기 위해 모든 재사용 집합들에 대하여 대략적으로 5msec마다 단말기로부터 CQI 정보를 요구한다. 이는 다수의 피드백을 발생한다. 상기 피드백을 최소화하기 위해, 현재 설계에서, 단말기는 수백msec 마다 모든 재사용 집합들에 대한 VCQI(평균 CQI)를 표시하는 (느린) 접속 계층 메시지를 기지국으로 피드백한다. 기지국은 패킷 단위로 모든 재사용 집합들에 대한 CQI를 계산하며, 적절한 재사용 집합 내에서 단말기를 동적으로 스케줄링한다.
다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템은 송신 및 수신 모두를 위한 다수의 안테나들을 사용한다. MIMO 시스템의 단일-입력 단일-출력(SISO) 시스템에 대한 장점은 MIMO 시스템이 송신기에서 M개의 안테나들을 가지고 수신기에서 M개의 안테나들을 가지기 때문에 "더 많은" 다중 경로를 발생하는 것이다.
MIMO 사용자들에 대하여, 문제는 CQI가 현재 설계를 사용하여 모든 재사용 집합들에 대하여 재구성될 수 없다는 것이다. 해결책은: (1) 다중 코드 워드 MIMO 사용자들에 대하여, 기지국이 패킷 단위로 모든 재사용집합들에 대한 MIMO-CQI를 재구성하도록 할 수 있는 MIMO VCQI 접속 계층 메시지를 제안한다. 상기 해결책은 동적 스케줄링(RESTRICTIVE REUSE) 이득들을 가능하게 한다. (2) 단일 코드 워드 사용자들에 대하여, 동적인 RESTRICTIVE REUSE은 CQI 보고 포맷을 변경하고, MIMO-VCQI 접속 계층 메시지를 전송함으로써 획득될 수 있다. (3) 단일 코드 워드 설계를 위해, 유사-정적(quasi-static) 스케줄링 이득들은 MIMO-VCQI 접속 계층 메시지 2를 전송함으로써 획득될 수 있다.
CQI 값은 타겟 섹터에 상응하는 계산된 CQI 값이다. 비트들의 개수는 CQI 보고 모드 및 활성 집합 크기에 기초한다. 만약 활성 집합 크기가 1이고, CQI 보고 모드가 SISO이면, CQI 값은 4비트들이다. 만약 활성 집합 크기가 1 이상이고 CQI 보고 모드가 SISO이면 CQI 값은 3비트들이다. 만약 활성 집합 크기가 1이고 CQI 보고 모드가 MCW-MIMO이면 CQI 값은 8비트들이다. 만약 활성 집합 크기가 1 이상이고 CQI 보고 모드가 MIMO이면 CQI 값은 6비트들이다.
현재 설계에서, SISO 단말기는 매 5msec 마다 비-제한적인 재-사용 집합(111)에 대한 CQI 정보를 피드백한다. 단말기는 또한 매 수백 msec 마다 모든 재사용 집합들에 대한 낮은 대역폭의 VCQI(평균 CQI) 접속 계층 메시지를 전송한다. 기지국은 상기 정보를 사용하여 패킷 단위로 모든 재사용 집합들에 대한 CQI를 계산하며 RESTRICTIVE REUSE 이득을 획득하기 위해 서로 다른 재사용 집합들에서 사용자들을 동적으로 스케줄링한다.
문제는 상기 방식이 MIMO 사용자들을 지원할 수 있을지 여부이다. 만약 지원할 수 없다면, MIMO 사용자들을 위해 동적 스케줄링(재한적인 재사용 이득들)을 수행할 수 있는 것은 무엇인가? MIMO 사용자들에 대하여, 현재 VCQI 피드백 방식은 MIMO 사용자들에 대한 RESTRICTIVE REUSE 이득들을 획득하는데 불충분하다.
MIMO-다중-코드-워드(MIMO-MCW) 사용자들에 대하여, 동적 RESTRICTIVE REUSE 이득들은 모든 계층들 및 재사용 집합들에 대한 VCQI를 포함하는 MIMO-VCQI 접속 계층 메시지가 단말기로부터 기지국으로 전송되는 경우에 유용하다.
MIMO-단일-코드-워드(MIMO-SCW) 사용자들에 대하여, 동적 RESTRICTIVE REUSE 이득들은 (a) CQI 피드백 포맷이 (6 비트 CQI+ 2비트 랭크)로부터 (각각의 가능한 랭크에 대한 4-비트 CQI)로 변화되는 경우 및 (b) 모든 랭크들 및 재사용 집합들에 대한 VCQI를 포함하는 MIMO-VCQI 접속 계층 메시지가 단말기로부터 기지국으로 전송되는 경우에 유용하다. CQI 포맷 변화는 (111) 재사용 집합 사용자들에 대하여 성능 손실을 발생하고, (비-111) 재사용 집합 사용자들에 대하여 RESTRICTIVE REUSE 이득들과 트레이드 오프(trade-off)한다.
MIMO-SCW 사용자들에 대하여, (유사-정적) RESTRICTIVE REUSE는 각각의 재사용 집합에 대한 최적의 VCQI+랭크를 포함하는 MIMO-VCQI 접속 계층 메시지가 단말기로부터 기지국으로 전송되는 경우에 유리하다.
MIMO-CQI 측정
하기와 같이 정의하자:
M: 공간 멀티플렉싱 계층들
H(k): 톤 k에서 MR× MT MIMO 채널 행렬
P(k): 톤 k에서 MT×M 공간 맵핑 행렬
σ2: (111) 재사용 집합을 위한 잡음+간섭 전력
ε2: (비-111) 재사용 집합을 위한 잡음+간섭 전력
Es: 전송 심볼 에너지
(111) 재사용 집합에 대한 CQI는 M-계층 전송이 다음과 같이 계산된다:
Figure 112010048068124-pat00001
(1)
상기 N은 OFDM 톤들의 개수이고, MMSE 수신기를 위해 제 1 층에서 다음과 같다:
Figure 112010048068124-pat00002
(2)
σ2≥ε2에 대하여, 하기의 부등식들을 기록할 수 있다(이후 쓰여질 수 있다)
Figure 112010048068124-pat00003
(3)
Figure 112010048068124-pat00004
(4)
상기 식은 하기의 조건들 중 적어도 하나가 만족되는 경우에 관찰된다: 행렬 H(k)P(k)가 조건 수 κ(H(k)P(k))=1을 갖는다.
σ2=ε2.
부등식은 하기의 조건들에서 손실-부등식이 될 수 있다.
σ2≥1 및 ε2<<σ2 및 큰 조건 수들 κ[H(k)P(k)]에 대하여.
SCW 설계를 위해, 5msec 마다 6-비트
Figure 112010048068124-pat00005
및 2비트 랭크(M)가 (111) 재사용 집합을 위해 피드백된다. MCW 설계를 위해 (111) 재사용 집합에 대하여 최초 5msec 동안 쌍
Figure 112010048068124-pat00006
Figure 112010048068124-pat00007
이 피드백되고 제 2의 5msec 동안 쌍
Figure 112010048068124-pat00008
이 피드백된다. 각각의 CQI는 4-비트 폭이다.
기호 CQIM(σ2)는 "Es" 항에 따라 감소되며, 이는 CQI의 의미가 SCW와 MCW에 대하여 서로 다르기 때문이다.
현재 설계에서, VCQI 보고는 매 수백 msec 마다 전송된 모든 재사용 집합들에 대한 평균 CQI(1 계층 전송을 가정할 때) 포함하는 접속 계층 메시지이다. 우리는 VCQI1(ε2)가 (비-111) 재사용 집합에 대하여 1 계층 평균 CQI이고, VCQI1(σ2)가 (111) 재사용 집합에 대하여 1 계층 평균 CQI으로 표시한다.
RL 메시지에 대한 최소 패킷 크기는 168 비트들이다. 이는 VCQI 메시지의 크기를 제한한다. VCQI 보고를 위해 재사용 집합마다 허용되는 비트들의 최대 개수는 17 비트들인 것으로 계산될 수 있고, RESTRICTIVE REUSE-3(예를 들면, ASBR-3)에 대하여, VCQI 보고를 위해 재사용 집합마다 허용되는 비트들의 최대 개수는 9 비트들인 것으로 계산될 수 있다. 이는 RESTRICTIVE REUSE-3에 대하여 VCQI 보고는 5개의 재사용 집합들에 관한 정보를 포함하는 반면, RESTRICTIVE REUSE-2(예를 들면, ASBR-2)에 대하여 VCQI는 단지 4개의 재사용 집합에 관한 정보를 포함하기 때문이다.
매우 낮은 기하학 사용자들 및 매우 높은 기하학 사용자들은 열 제한(thermal limited)되며, 따라서 낮은 RESTRICTIVE REUSE 이득을 달성한다.
Figure 112010048068124-pat00009
인 범위 사이의 기하학을 가지는 사용자들에 대하여, 사용자들의 50%는
Figure 112010048068124-pat00010
인 이득을 관측하고, 사용자들의 30%는
Figure 112010048068124-pat00011
이득을 관측하며, 사용자들의 10% 는
Figure 112010048068124-pat00012
이득을 관측한다.
SISO-VCQI 보고
도 11은 RESTRICTIVE REUSE-2에 대한 SISO-CSQI 보고를 도시한다.
(비-111) 재사용 집합에 대한 CQI는 다음과 같이 추정할 수 있다.
Figure 112010048068124-pat00013
(5)
제 2 근사화
Figure 112010048068124-pat00014
는
Figure 112010048068124-pat00015
이고, 상기 g2은 모든 수신 안테나들에서 평균 채널 전력인 사실로부터 기인한다. 이는 4-안테나 수신 다이버시티에서 채널이 주파수 영역에서 편평하게 존재하기 때문에 양호한 근사화이다. 결과적으로,
Figure 112010048068124-pat00016
추정 에러는 다음과 같이 기록될 수 있다.
Figure 112010048068124-pat00017
(6)
상기 최종 부등식은 부등식(4)로부터 산출된다.
MCW 설계를 위해, 우리는 △M≤2dB를 요구하며, 이는 7PF를 가지는 MCW 설계를 위해 요구되는 CQI 입도(granularity)가 2dB이기 때문이다.
플랫-패이딩(flat-fading) 채널 및 σ2=1, Es=1/4를 가정할 때 VCQI1(σ2)=0dB인 △4의 CDF를 도시한다. △4의 분포는 4-계층 전송을 가정할 때
Figure 112010048068124-pat00018
에 대하여 계산된다.
도 14는 RESTRICTIVE REUSE-2에 대한 MIMO-VCQI 보고를 도시한다.
(비-111) 재사용 집합들에 대한 CQIM(ε2 ) 추정치들은 MIMO-VCQI 보고를 사용함으로써 개선된다.
도 12는
Figure 112010048068124-pat00019
및
Figure 112010048068124-pat00020
에 기초하여 △4의 CDF를 도시한다.
우리는
Figure 112010048068124-pat00021
일 때 사용자들의 90%에 대하여 △≤2dB임을 알 수 있다. 그러나,
Figure 112010048068124-pat00022
일 때 사용자들의 상당한 퍼센트율에 대하여 △>2dB를 갖는다. 이는
Figure 112010048068124-pat00023
에 대한 (비-111) 재사용 집합들의 CQI 추정이 신뢰성 없고 매우 집중적일 수 있음을 시사한다. 상기 레이트 예측을 위한 CQI 추정을 사용하는 것은 집중적인 PF 예측을 발생하며, 지난 디코더 중단 통계들 또는 패킷 에러들을 발생할 수 있다. MCW 설계는 대부분 4개 계층들을 전송하기 때문에, 계층 1에 집중적인 PF 예측은 다른 계층들에 대하여 높은 레이턴시의 디코딩을 발생할 것이다.
△M>2dB의 사용자들은 채널 조건 수와
Figure 112010048068124-pat00024
및
Figure 112010048068124-pat00025
에 대한 △M 사이의 관계식을 도시하는 분포도에서 보여지는 것과 같이 높은 조건 수들(조절되지 않은 행렬들)을 가지는 채널을 갖는다. 결과들은 광대역 5MHz 채널들에 대하여 채널 행렬들의 조건 수들이 다중 경로로 인해 상당히 개선될 수 있기 때문에 비관적이다. 이는 CQI 추정 성능을 개선할 수 있다.
도 13은 플랫-패딩 채널을 가정할 때 조건 수 대 CQI 추정 에러(
Figure 112010048068124-pat00026
및
Figure 112010048068124-pat00027
에 대하여)를 도시한다.
채널 조건 수들은 추가 도면들에 도시된 것과 같이 3 계층들, 2 계층들, 1 계층 전송에 대하여 점진적으로 개선하며, 상기 계층들에 대하여 점진적으로 개선된 성능을 발생한다. 다시 말해서, △1≤△2≤△3≤△4.
*△4는
Figure 112010048068124-pat00028
에 대하여 신뢰할 수 없고 매우 집중적일 수 있다.
Figure 112010048068124-pat00029
에 대해 사용자들의 90%에 대하여 △3≤2dB
만약
Figure 112010048068124-pat00030
인 경우에 사용자들의 90%에 대하여 △2≤2dB
△≥0dB 이고 △는 등가 채널의 고유값 확산에서의 증가량 및
Figure 112010048068124-pat00031
갭에 따라 증가하기 때문에, CQI 추정치들에 백오프 δ(λ,σ2,ε2) 를 적용할 수 있다.
Figure 112010048068124-pat00032
고유값 확산의 조밀한 측정은 계층들 1,2,3,4에 대한 고속 CQI 보고로부터 획득될 수 있다. 백오프 값들 δ(λ,σ2,ε2)을 판독하기 위해 시뮬레이션을 통해 획득된 테이블 검색을 수행할 수 있다. 또한, 만약 사용자가 다수의 패킷들에 대하여 주어진 재사용 집합에서 스케줄링되면, 백오프는 제 1의 몇몇 패킷들의 디코더 중단 통계들(decoder termination statics)에 기초하여 조절될 수 있다.
도 12는 계층들 1, 2, 3, 4에 대한 모드 포트-집합들의 평균 CQI를 포함하는 RESTRICTIVE REUSE-2에 대한 MIMO-VCQI 보고를 도시한다. 그러나 전술된 것과 같이, CQI 보고는 재사용 집합(111)에서만 발생한다.
비-111에 대한 M-계층 CQI는 다음과 같이 추정될 수 있다:
Figure 112010048068124-pat00033
추정 에러는 다음과 같이 기록될 수 있다:
Figure 112010048068124-pat00034
상기 식은 SISO-VCQI 메시지를 사용하여 획득된 CQI 추정 에러와 관련한 개선안이다. 우리는
Figure 112010048068124-pat00035
및
Figure 112010048068124-pat00036
인 플랫-패이딩 채널을 가정할 때
Figure 112010048068124-pat00037
의 CDF를 도시한다.
도 15는 플랫-패이딩 채널을 가정할 때
Figure 112010048068124-pat00038
및
Figure 112010048068124-pat00039
인 플랫-패이딩 채널에 대한
Figure 112010048068124-pat00040
의 CDF를 도시한다.
Figure 112010048068124-pat00041
에 대하여, 사용자들의 90%에 대하여
Figure 112010048068124-pat00042
이고, SISO-VCQI 메시지들을 사용하는 경우에서 큰 개선점을 발견하였다. 채널 조건 수들이 3 계층들, 2 계층들 및 1 계층 전송을 위해 점진적으로 개선되며, 상기 계층들에 대하여 점진적으로 개선되는 성능을 발견할 수 있다. 다시 말해서,
Figure 112010048068124-pat00043
이다. M=3 계층 전송에 대하여, 시뮬레이션은 심지어
Figure 112010048068124-pat00044
에 대하여 사용자들의 90%에 대하여
Figure 112010048068124-pat00045
임을 보여준다.
도 16은 RESTRICTIVE REUSE-3에 대한 MIMO-VCQI 보고를 도시한다.
전술된 것과 같이, RESTRICTIVE REUSE-3에 대하여, VCQI 보고를 위해 재사용 집합마다 허용되는 비트들의 최대 개수는 9비트들이다. 이는 RESTRICTIVE REUSE-3에 대하여 VCQI 보고가 5개의 재사용 집합에 관한 정보를 포함하는 반면, RESTRICTIVE REUSE-2에 대하여 4개의 재사용 집합들에 관한 정보를 포함하기 때문이다. 결과적으로, RESTRICTIVE REUSE-3에서, VCQI 메시지는 VCQI 메시지에서의 공간의 부족으로 인해 계층들 1 및 4에 대한 VCQI 정보만을 포함할 수 있다.
SCW-MIMO를 위한 동적 RESTRICTIVE REUSE
전술된 것과 같이, SCW 설계에서, CQI 보고는 (111) 재사용 집합을 위해 2비트 랭크(M) 및 6비트, CQIM(σ2)를 포함한다. CQIR(σ2)에서 R≠M이기 때문에, 우리는 CQIR(ε2), R≠M을 추정할 수 없다. 다시 말해서, 단점은 (비-111) 재사용 집합에 대한 CQI가 다른 랭크들에 대하여 추정될 수 없다는 것이다. 또한, 요구되는 CQI 양자화는 SCW에 대하여 0.5dB이며 이는 32개 PF들을 가지기 때문이다. 따라서, 비-111 재사용 집합을 위한 CQI 추정 에러들은 비-111 재사용 집합에서 집중적인 레이트 예측으로 인한 성능 손실을 최소화하도록 개선하여야 한다.
전술된 관측들에 기초하고, 섹션 2에서 얻어진 통찰들로부터, 우리는 다음과 같이 정의할 수 있다:
SCW를 위한 동적 RESTRICTIVE REUSE은 도 4에 도시된 것과 같은 MIMO-VCQI 보고를 사용할 수 있는 경우에 유용하다. VCQIM(σ2)의 의미는 MCW 경우에 따라 달라진다. SCW에서, VCQIM(σ2)는 (111) 재사용 집합을 위한 평균 CQI 또는 랭크 M 전송에 해당한다.
(111) 재사용 집합에 대한 CQI 보고는 2 비트 랭크(M) 및 6 비트 (111) 재사용 집합에 대한 CQIM(σ2) 대신에 4개의 랭크들의 각각에 대한 4-비트 CQI 정보, 즉, CQIM(σ2), M={1,2,3,4} 로 변화한다. 우리는 4-비트 CQI 만을 가지고 6-비트 CQI를 가지지 않기 때문에, (a) 조밀한 CQI 피드백(6비트들 대신 4비트들)으로 인한 (111) 재사용 집합내에 남아있는 사용자들에 대한 잠정적인 1.5dB 성능 패널티, 및 (b) CQI 피드백이 5msec 대신에 10msec 걸리기 때문에 낮은 도플러 허용치와 같은 단점이 발생한다.
플립측(flip-side)에서, 장점은 랭크 및 레이트 예측이 현재 송신기에서 동작할 수 있고, 임의의 전력 제어 변경들을 통합할 수 있다는 것이다.
결론 #2: SCW를 위한 동적 RESTRICTIVE REUSE은 모든 랭크들에 대하여 보고하는 MIMO-VCQI 및 4-비트 CQI에서 가능하다. 단점은 4-비트 CQI 보고로 인한 간격이 넓은(coarse) 양자화가 (111) 재사용 집합 사용자들에 대한 성능 손실을 발생하는 것이다. 따라서, 동적 RESTRICTIVE REUSE 이득들은 SCW를 위한 동적 RESTRICTIVE REUSE 이 바람직한지 결정하기 위해 전술된 성능 손실들과 트레이드-오프되어야 한다.
도 17은 정적 RESTRICTIVE REUSE-2에 대한 MISO-VCQI(고정) 보고 및 SCQ 설계를 위한 고속 CQI 보고를 도시한다. MCW를 위한 유사-정적 RESTRICTIVE REUSE는 다음과 같이 동작한다.
AT로부터 AP로의 MIMO-VCQI 보고는 모든 재사용 집합들에 대하여 6-비트 CQI+2비트 랭크 정보를 포함한다.
MIMO-VCQI (고정) 보고에 기초하여, AP에서의 스케줄러는 재사용 세트들 중 하나에서 MIMO SCW를 스케줄링한다. MIMO SCW 사용자에 특정 재사용 집합이 할당된 이후에, 6비트의 고속 CQI+2 비트 랭크 보고는 상기 특정 재사용집합을 위해 발생한다.
전술된 프로세서는 새로운 VCQI 보고가 AT로부터 AP로 도달할 때 반복될 수 있다.
CQI와 다른 품질 표시자가 사용될 수 있고, 벡터화된 품질 표시자 VCQI가 사용될 수 있음이 당업자에게 인식될 것이다.
개시된 실시예의 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하기에 용이하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 자명하며, 여기서 한정된 포괄적인 원리는 본 발명의 사용 없이도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 나타낸 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (24)

  1. 단일-입력 단일-출력(SISO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법으로서,
    와이드밴드(wideband) 채널 품질 표시자를 기지국에 전송하는 단계 ? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드(subband)들을 포함하는 비-제한(non-restrictive) 재사용 집합에 대한 것이며, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치(direct measurement)에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 및
    서브밴드 채널 품질 표시자를 상기 기지국에 전송하는 단계 ? 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 상기 비제한 재사용 집합 이외의 재사용 집합들에 대한것이며, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ? 를 포함하는, 피드백 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 벡터화된 채널 품질 표시자인, 피드백 제공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비-제한 재사용 집합으로부터의 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 제 1 시간 기간 이후에 전송되고, 상기 서브밴드 품질 표시자는 제 2 시간 기간 이후에 전송되며, 상기 제 2 시간 기간은 상기 제 1 시간 기간보다 긴, 피드백 제공 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 다중 코드 워드(MCW) 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법으로서,
    와이드밴드 채널 품질 표시자를 기지국에 전송하는 단계? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드들을 포함하는 비-제한 재사용 집합에 대한 것이고, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 및
    서브밴드 채널 품질 표시자를 상기 기지국으로 전송하는 단계 ? 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 모든 계층들에 대하여 상기 비-제한 재사용 집합 이외의 적어도 2개의 재사용 집합들에 대한 것이며, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ? 를 포함하는, 피드백 제공 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 벡터화된 채널 품질 표시자(CQI)인, 피드백 제공 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 비-제한 재사용 집합으로부터의 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 제 1 시간 기간 이후에 전송되고, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 제 2 시간 기간 이후에 전송되며, 상기 제 2 시간 기간은 상기 제 1 시간 기간보다 긴, 피드백 제공 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 단일 코드 워드(SCW) 다중-입력 다중-출력(MIMO) 시스템에서 제한적인 재사용을 지원하기 위해 피드백을 제공하는 방법으로서,
    와이드밴드 채널 품질 표시자를 기지국에 전송하는 단계? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드들을 포함하는 비-제한 재사용 집합에 대한 것이며, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 및
    서브밴드 채널 품질 표시자를 상기 기지국에 전송하는 단계? 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 모든 계층들에 대하여 상기 비-제한 재사용 집합 이외의 모든 재사용 집합들에 대한 것이며, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?를 포함하는, 피드백 제공 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자에 대한 포맷은 랭크(rank)를 위해 2개의 비트들 및 상기 비-제한 재사용 집합에 대한 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자를 위해 6개의 비트들을 포함하는, 피드백 제공 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 비-제한 재사용 집합으로부터의 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 제 1 시간 기간 이후에 전송되고, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 제 2 시간 기간 이후에 전송되며, 상기 제 2 시간 기간은 상기 제 1 시간 기간보다 긴, 피드백 제공 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자에 대한 포맷은 상기 비-제한 재사용 집합에 대한 각각의 랭크를 위해 4개의 비트들을 포함하는, 피드백 제공 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 무선 통신을 위한 장치로서,
    와이드밴드 채널 품질 표시자를 기지국에 전송하기 위한 수단? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드들을 포함하는 비-제한 재사용 집합에 대한 것이며 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 및
    서브밴드 채널 품질 표시자를 상기 기지국에 전송하기 위한 수단? 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 상기 비-제한 재사용 집합 이외의 재사용 집합들에 대한 것이며, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?을 포함하는, 무선 통신 장치.
  20. 제어기를 포함하는 무선 통신을 위한 장치로서, 상기 제어기는,
    기지국에서 와이드밴드 채널 품질 표시자를 수신하고? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드들을 포함하는 비-제한 재사용 집합에 대한 것이며, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 그리고
    상기 기지국에서 서브밴드 채널 품질 표시자를 수신하도록 동작하고, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 상기 비-제한 재사용 집합 이외의 재사용 집합들에 대한 것이며, 여기서 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반하는, 무선 통신 장치.
  21. 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체로서, 상기 코드는,
    적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 와이드밴드 채널 품질 표시자를 기지국으로 전송하도록 하기 위한 코드? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드들을 포함하는 비-제한 재사용 집합에 대한 것이며, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 및
    상기 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 서브밴드 채널 품질 표시자를 상기 기지국으로 전송하도록 하기 위한 코드? 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 상기 비제한 재사용 집합 이외의 재사용 집합들에 대한 것이며, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?를 포함하는, 컴퓨터-판독가능 매체.
  22. 무선 통신 시스템에서 제한적 재사용을 지원하기 위해 피드백을 수신하는 방법으로서,
    기지국에서 와이드밴드(wideband) 채널 품질 표시자를 수신하는 단계 ? 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 사용자에게 할당가능한 다수의 서브밴드(subband)들을 포함하는 비-제한 재사용 집합에 대한 것이며, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ?; 및
    상기 기지국에서 서브밴드 채널 품질 표시자를 수신하는 단계 ? 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 상기 비제한 재사용 집합 이외의 재사용 집합들에 대한 것이며, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자는 직접 측정치에 적어도 부분적으로 기반함 ? 를 포함하는, 무선 통신 시스템에서 제한적 재사용을 지원하기 위해 피드백을 수신하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 비-제한 재사용 집합에 대한 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자 및 상기 서브밴드 채널 품질 표시자에 기초하여 모든 재사용 집합들에 대한 품질 표시자를 계산하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서 제한적 재사용을 지원하기 위해 피드백을 수신하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 와이드밴드 채널 품질 표시자, 상기 서브밴드 채널 품질 표시자, 및 상기 모든 재사용 집합들에 대한 상기 품질 표시자에 기초하여 재사용 집합 내의 단말기를 스케줄링하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 시스템에서 제한적 재사용을 지원하기 위해 피드백을 수신하는 방법.
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