KR100752557B1 - 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수 개의 기지국의 통화권 영역(coverage area)이 시스템 자원 할당과 관련된 잡음 상승 및 전력에 대해서 평가될 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 후보 기지국을 결정하기 위해서는 경로 손실이 측정되고, 하나 이상의 타임슬롯이 상기 후보 기지국 내에서 선택되어 업링크 및 다운링크의 최적화를 실현한다.

Description

무선 통신 시스템의 자원 할당 방법 및 시스템 {RESOURCE ALLOCATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}

도 1은 무선 통신 시스템의 옴니형 배치(omni deployment)의 도면.

도 2는 무선 통신 시스템의 섹터형 배치(sectored deployment)의 도면.

도 3은 각 타임슬롯이 복수 개의 채널을 갖는 복수 개의 타임슬롯으로 구성된 프레임을 도시하는 도면.

도 4는 시스템 자원을 최적화하기 위해 하나 이상의 셀에 대하여 잡음 상승과 전력이 평가될 수 있는 무선 통신 시스템을 도시하는 도면.

도 5는 시스템 자원 할당에 대한 후보 셀의 평가 방법을 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : 무선 통신 시스템

202 : 무선 네트워크 컨트롤러(RNC)

204 : 기지국

206, 210 : 무선 송수신 유닛(WTRU)

212, 214, 216 : 송수신기

218, 220, 222 : 셀

208, 230, 232, 234 : 프로세서

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 통신 시스템에서 간섭을 최소화하기 위해 자원(resource)을 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

무선 통신 시스템들은 여러 가지 방법으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러형 시스템들은 통상적으로 옴니형 배치(omni deployment)나 또는 섹터형 배치(sectored deployment)를 이용해서 배치되고 있다. 도 1에서는 옴니형 배치(10)를 도시하고 있다. 옴니형 배치는 복수 개의 사이트와 각 사이트 내의 기지국으로 구성되고, 기지국은 수평면에서 모든 방향으로 거의 균등하게 방사 및 수신하는 송수신 안테나(들)을 사용한다. 이 옴니형 배치는 농촌 지역(rural area)이나, 마이크로셀룰러(micro-cellular) 및 실내 공간에서 통상 사용되고 있다.

예를 들어, 인구 밀집 지역에서 시스템 용량을 증가시키기 위해서는 섹터형 배치가 사용될 수 있다. 도 2에는 섹터형 배치(50)의 일례를 도시한다. 또한, 섹터형 배치는 복수 개의 사이트(즉, 사이트 1 및 사이트 2)로 구성되고, 각 사이트는 기지국을 포함한다. 그러나, 이 섹터형 배치에 있어서, 각 사이트는 복수 개의 섹터로 나뉘어 진다. 각 섹터에 대해 통화권을 제공하기 위해서, 기지국에는 이들 각 섹터 내의 안테나(들)이 상이한 원호 내에서 신호를 방사/수신하도록 기지국의 각각의 섹터에 대해 송수신기와 안테나(들)을 포함한다. 예컨대, 기지국(52)은 섹터(56b, 58b, 60b)에 대해 120°의 원호로 각각 방사하는 송수신기(56a, 58a, 60a)를 갖는다. 설명의 편의상, 송수신기에 의해 커버되는 영역을 이하에서는 하나의 셀이 섹터형 배치 내의 섹터이거나 또는 전방향성 배치(omnidirectional deployment) 내의 사이트에 의해 커버되는 영역 중 하나에 대응할 수 있는 것으로 이해되는 셀로서 언급된다.

이하에서 도 3을 참조하면, 일반적으로 시간축을 동등한 지속 기간의 호출 프레임의 지속 간격으로 분할하는 셀룰러 시스템의 예로서 셀룰러형 시스템과의 연속성을 예시하고 있다. 프레임(100)은 동등한 지속 기간의 호출 타임슬롯의 한정된 수(Nt)의 간격으로 분할된다. 특정 셀은 셀의 타임슬롯 할당에 의해 정의되는 바와 같은 업링크 또는 다운링크 전송용 타임슬롯의 일부 또는 전체를 사용하도록 하는 것이 가능하게 된다. 각 타임슬롯 내에서, 확산 스펙트럼 기술을 이용하여 무선 신호의 송수신을 위해 상이한 무선 송수신 유닛(WTRU; wireless transmit/receive unit)에 대해 한정된 수의 코드(Nc)를 할당하는 것은 가능하다. 코드와 타임슬롯의 조합은 채널이 고려되고, WTRU 세트로의 상기 코드의 할당은 채널 할당이라 칭한다. 최적의 할당이 이루어지면, 간섭을 최소화하고 시스템 용량을 증가시키게 된다.

통상적으로, WTRU가 무선 시스템으로부터 자원들(즉, 채널 세트)을 요청하면, WTRU는 이 WTRU가 최소량의 경로 손실이 측정되는 기지국을 먼저 선택한다. 일반적으로, 경로 손실을 측정하기 위해서 WTRU는 측정된 전력을 차감하고, 비이컨 신호가 이들 신호의 공지된 송신 전력으로부터 수신된다. 비이컨 신호의 송신 전력은 통상적으로 시스템 정보의 일부로서 비이컨 신호 내에 신호 전달된다. 최소량의 경로 손실이 측정되는 기지국은 WTRU에 가장 근접한 기지국이라 칭한다. 그러나, 이 기지국은 지리적인 감각에 있어서 항상 가장 근접하지 않을 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 가장 근접한 기지국이 선택되면, WTRU에는 자원이 할당된다. 통상적으로, 채널은 WTRU가 최소량의 간섭을 경험할 수 있는 타임슬롯 내에 할당된다.

간섭은 2 개의 소스, 즉 셀내(intra-cell) 간섭 및 셀간(inter-cell) 간섭에서 발생할 수 있다. 셀내 간섭은 동일한 셀 내에서 상기 WTRU와 다른 WTRU로 인하여 WTRU에 의해 나타낸 간섭이다. 셀간 간섭은 다른 셀 내의 WTRU로부터 WTRU에 의해 나타낸 간섭이다. 몇 몇 무선 통신 시스템은 상기 WTRU에 의해 나타낸 가장 큰 셀내 간섭을 상쇄시키는 다중 사용자 검출(MUD)의 몇가지 유형을 사용한다. UTRA의 TDD 모드(3.84 Mcps 및 1.28 Mcps)는 상기 시스템의 예이다. 이들 시스템에 있어서, 채널 할당은 상기 WTRU에 의해 나타낸 셀간 간섭을 최소화하는 것과 주로 관련되고 있다.

셀간 간섭과 관련해서, 인접한 셀들은 통상적으로 이 인접한 셀들이 업링크 송신 및 다운링크 송신용의 동일한 타임슬롯을 사용하도록 동기화된 타임슬롯이다. 하나의 셀 내의 WTRU에 대한 자원의 할당은 인접한 셀들에 대한 셀간 간섭 내에서 현저하게 증가시킬 수 있다. 예를 들어, WTRU가 타임슬롯에 할당되어, 비록 최소량의 간섭을 갖는 타임슬롯일지라도 WTRU의 부가로 인해 인접한 셀들 내의 동일한 타임슬롯 내에서 동작하는 WTRU[즉, 이 WTRU는 만족할만한 간섭 신호 및 잡음 대 신호비(SINR)를 유지하기 위해 충분한 전력으로 송신할 수 없는 타임슬롯으로부터 자원들이 할당된다] 에 의해 보상될 수 없는 간섭에 있어서의 급격한 증가가 초래될 수 있다. 이와 같은 기계의 운전 정지는 WTRU와 동일한 타임슬롯 내에 할당된 자원이 되는 인접한 셀들로부터의 WTRU들 사이에 잘 알려진 전력 평형 효과에 의해 발생할 수 있다.

전력 평형은 예컨대 CDMA 방식의 시스템과 같은 각종 무선 통신 시스템에서 발생하는 현상이다. CDMA 방식의 시스템에 있어서, 이 시스템 내의 모든 WTRU가 주파수 스펙트럼을 공유하기 때문에, 각각의 WTRU는 다른 WTRU 잡음/간섭이 발생한다. 신뢰할만한 통신을 실현하기 위해서, SINR비는 특정 비율 이상이 되어야만 한다. 새로운 WTRU가 시스템에 부가되면, 시스템 내의 간섭은 증가한다. 이것은 상기 시스템 내의 기존의 WTRU로 하여금 특정 비율을 초과하는 SINR이 유지되도록 그들 전력을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 기존의 WTRU로부터의 전력 증가는 새로운 WTRU에 대한 간섭을 증가시킨다. 이어서, 새로운 WTRU는 SINR을 유지시키기 위해 그들의 전력을 다시 증가시킨다. SINR이 안정화될 때까지 이와 같은 패턴은 지속된다. SINR이 안정화되지 않는 경우에, 하나 이상의 WTRU는 기계의 운전 정지를 경험하게 될 것이다. 종래 기술에 있어서, 현재의 간섭 레벨과 시스템에 대한 새로운 WTRU의 상대 경로 손실에 기초하여 간섭의 증가를 예측하기 위한 메카니즘이 존재하고 있다. 이 메카니즘은 예측된 최소의 간섭 증가에 의해 상기 타임슬롯을 선택하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 셀의 타임슬롯 내의 자원 및 인접한 셀들이 완전히 사용될 수 없을지라도[즉, 다중 사용자 검출(MUD)의 이점이 완전히 실현될 수 없는 경우], 이 셀 내의 새로운 WTRU에 대해서 이 셀 내에 적합한 타임슬롯이 존재하지 않는 경우가 있을 수 있다. 이것은 차단된 WTRU 승인으로 유도될 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같이 제한됨이 없이 무선 통신 시스템 내에서 자원을 할당하기 위한 방법 및 시스템을 구비하도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 복수 개의 기지국의 통화권 영역(coverage area)이 시스템 자원 할당과 관련된 잡음 상승 및 전력에 대해서 평가될 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 후보 기지국을 결정하기 위해서는 경로 손실이 측정되고, 하나 이상의 타임슬롯이 상기 후보 기지국 내에서 선택되어 업링크 및 다운링크의 최적화를 실현한다.

이하에서, 무선 송수신 유닛(WTRU; wireless transmit/receive unit)는 사용자 장치, 이동국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 페이저, 또는 무선 환경에서 동작 가능한 임의의 다른 유형의 장치를 포함하지만, 이들 장치로 한정되는 것은 아니다. 이하에서 언급될 때, 기지국은 노드 B(Node-B), 사이트 컨트롤러, 액세스 포인트(AP; access point) 또는 무선 환경에서 동작 가능한 임의의 다른 유형의 인터페이싱 장치를 포함하지만, 이들 장치로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 설명의 편의상, 셀(cell)과 기지국(base station)에 대한 용어들을 이하에서는 구분없이 사용할 것이다.

이하, 도 4를 참조하면, 시스템 자원을 최적화하기 위해서 하나 이상의 기지국의 통화권 영역에 대하여 잡음 상승 및 전력이 평가될 수 있는 무선 통신 시스템(200)을 도시하고 있다. 편의상, 통화권 영역은 셀로서 언급될 수 있지만, 물론 통화권 영역에 대한 참조는 시스템의 유형에 따라 변화될 수 있고, 본 발명은 사용중인 인터페이스 장치 내에서 구현되고 있다.

무선 통신 시스템(200)은 하나 이상의 무선 네트워크 컨트롤러(RNC; Radio Network Controller)(202)와, 하나 이상의 기지국(204) 및 복수 개의 무선 송수신 유닛(WTRU)(206, 210)를 포함한다. 이 무선 통신 시스템(200)은 섹터형 배치 형태로 배치되는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 기지국(204)은 셀(218, 220, 222)에 각각 대응하는 송수신기(212, 214, 216)를 포함한다. 배치 과정은 운영자의 선호도에 따라 변화될 수 있다. 또한, 배치 및 무선 통신 시스템(200)의 구성 소자들은 본 발명이 예를 들어 셀내 간섭을 처리하기 위한 다중 사용자 검출(MUD)과 같은 몇 가지 유형의 조합 검출을 이용하는 임의의 유형의 무선 시스템 내에서 구현됨에 따라 본 발명이 구현되고 있는 특정 유형의 무선 시스템에 따라 변화될 수도 있다.

제1 WTRU(206)가 셀(220) 내에서 동작하는 것으로 가정하면, 제2 WTRU(210)는 예를 들어 상기 무선 통신 시스템(200)과의 핸드오버 또는 초기 조합의 결과로서 시스템 자원을 요청한다. 제2 WTRU(210)는 자기 자신과 일부 셀들 사이의 경로 손실을 측정할 것이다. 이 기술 분야에 공지된 바와 같이, 제2 WTRU(210)는 경로 손실을 측정하기 위한 프로세서(208)를 포함한다. 이 예에서는, 제2 WTRU(210)가 자기 자신과 셀들(218, 220, 222) 사이의 경로 손실을 측정하는 것을 가정한다. 최소 경로 손실이 있는 셀 뿐만 아니라 이 최소 경로 손실이 있는 셀의 사전 결정된 마진 이내의 경로 손실을 갖는 셀들은 WTRU가 자원을 요청할 수 있는 셀들인 후보 셀들이 고려된다. 이것에 의해 WTRU의 할당을 위해 평가될 수 있는 사용가능한 타임슬롯을 효율적으로 증가시킨다. 즉, 이 기술 분야에 있어서, 평가될 수 있는 다수의 타임슬롯은 최소 경로 손실을 갖는 셀의 타임슬롯이다. 본 발명의 기술에 따르면, 추가적인 셀들이 고려(즉, 상기 셀들은 최소 경로 손실을 갖는 셀의 사전 결정된 범위 내에 있는 경로 손실을 가짐)될 수 있기 때문에, WTRU로의 시스템 자원의 할당을 위해 평가될 수 있는 추가적인 타임슬롯이 존재한다. 상기 사전 결정된 마진은 원하는 만큼의 임의의 마진이 될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에 있어서는, 약 5 ㏈의 사전 결정된 마진이 바람직하다.

예컨대, WTRU(210)가 그들의 경로 손실 측정을 실시하면, 셀(222)은 X ㏈의 경로 손실을 가지며, 셀들(220, 218)은 X+1 ㏈ 및 X+3 ㏈의 경로 손실을 각각 갖는 것을 가정한다. 이 기술 분야에 있어서, 셀(222)이 최소량의 경로 손실(즉, 가장 근접한 셀)을 갖기 때문에, WTRU(210)는 셀(222) 내의 타임슬롯으로 통상 할당될 수 있다. 그러나, 배경 기술에서 설명한 바와 같이, WTRU를 인접한 셀(즉, WTRU와 셀 사이의 경로 손실이 반드시 최소 경로 손실이 아닌 셀이지만, 시스템이 다중 사용자 검출(MUD)의 이점을 얻을 수 있으며 전력 평형 효과를 피할 수 있는 셀임)에 할당하는 것은 장점이 될 수 있다. 즉, 상기 MUD 이점의 장점을 취하기 위해서, 셀들 사이의 경로 손실 차이가 사전 결정된 마진 내에 있는 가장 근접한 셀 이외의 셀로 WTRU를 할당하기 위한 감각을 종종 구성한다. 시스템을 통해 전송하는데 보다 많은 경로 손실에 따른 단점은 시스템에 필요한 전력의 증가 및 그 시스템에 발생된 간섭의 증가가 분명하다는 점이다. 그러나, 경로 손실 차이가 작은(예컨대, < 3 ㏈) 경우, 셀내 간섭을 제거하기 위해 MUD를 충분히 이용하는 이점은 전술한 단점보다 더 크게 된다. 경로 손실 차이가 작은(예컨대, < 3 ㏈) 경우, 비어 있거나 또는 그렇지 않으면 사용가능한 인접한 셀의 대응하는 타임슬롯 이외의 기존의 사용자와 병행해서 타임슬롯 내에 새로운 WTRU를 배치하는 데에 보다 큰 이점이 있다. MUD가 셀내 간섭을 상쇄시킬 수 있는 주된 이유는 이러한 새로운 WTRU가 기존의 WTRU에 대해 원인이 될 수 있고, 상기 WTRU가 인접한 셀(셀간 간섭이 상기 MUD에 의해 상쇄될 수 없게 되어, 지능적으로 관리될 필요가 있는 셀) 내에 배치되는 경우라면 전력 평형의 잠재적인 위험 요소를 추가적으로 방지할 수 있을 것이다. 따라서, 셀들(220, 218)이 최소 경로 손실이 있는 셀(222)의 3 ㏈ 이내의 경로 손실을 갖기 때문에, 3개의 셀들(222, 220, 218) 모두는 셀의 기능을 수행하는 WTRU(210)의 동작을 개시하기 위한 잠재적인 후보들이다.

셀의 기능을 수행하는 WTRU(210)로서 궁극적으로 선택되는 셀은, 상기 WTRU(210)의 할당이 선택된 셀에 대해서 뿐만 아니라 다른 후보 셀들에 대해서도 시스템 자원들을 최적화하는 셀이다. 시스템 자원을 최적화함에 따라 확인되는 셀은 잡음 상승 및 송신 전력에 기초해서 바람직하게 평가된다. 물론, 상기 평가는 잡음 상승 및 송신 전력을 사용해서 수행될 수도 있다.

잡음 상승에 관하여, 바람직한 측정 기준은 잡음 상승의 증가이다. 즉, 업링크 접속의 경우, WTRU의 추가로 인해 기지국이 추가적으로 경험하는 간섭의 양이 측정된다. 마찬가지로, 다운링크 접속의 경우, WTRU가 시스템에 추가됨으로써 WTRU가 추가적으로 경험하는 간섭의 양이 측정된다. 최소량의 추가적인 간섭이 발생하는 타임슬롯/셀 조합은 자원 할당에 대한 바람직한 타임슬롯/셀 조합이다. 비록 잡음 상승의 증가가 잡음 상승을 평가할 때 바람직한 기준이 될지라도, 그 잡음 상승의 절대값이 사용될 수도 있는 점에 주목할 필요가 있다.

송신 전력에 관하여, 바람직한 측정 기준은 전체 송신 전력의 증가이다. (특정한 접속에 필요한 송신 전력이 아니다.) 즉, 다운링크 접속의 경우, WTRU의 추가로 인하여 기지국이 추가로 필요로 하는 송신 전력 량이 측정된다. 마찬가지로 업링크 접속의 경우, WTRU가 시스템에 추가됨으로써 WTRU이 추가적으로 필요로 하는 송신 전력 량이 측정된다. 최소량의 추가로 필요한 송신 전력이 발생하는 타임슬롯/셀 조합은 자원의 할당에 대한 바람직한 타임슬롯/셀 조합이다. 비록 필요한 송신 전력의 증가가 송신 전력을 평가할 때 바람직한 기준이 될지라도, 송신 전력의 절대값이 사용될 수도 있는 점에 주목할 필요가 있다.

프로세서(230, 232, 234)는 WTRU[WTRU(210) 참조], 하나 이상의 기지국(204) 및 하나 이상의 RNC(202)에 설치될 수 있는데, 이들은 각각 후보 셀에 대한 각 타임슬롯 내의 잡음 상승 및/또는 필요한 송신 전력의 증가를 추정하고 평가되고 있는 접속에 대해 잡음 상승 및/또는 필요한 송신 전력의 최저 증가를 갖는 셀 및 타임슬롯 조합을 선택하게 된다. 각 시스템 구성 소자에 상기한 프로세서를 구비함으로써, 원하는 바와 같은 임의의 시스템 구성 소자로 수행될 적절한 셀/타임슬롯 조합의 추정 및 선택이 가능하게 된다.

이 기술 분야에 숙련된 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 잡음 상승의 증가와 관련된 예측에는 MUD을 고려하는 점에 주목하는 것이 중요하다. 예컨대, 도 4에 있어서, 셀(222)은 최소량의 경로 손실을 갖는 셀이다. 그러나, 최소량의 잡음 상승의 증가가 WTRU(210)를 셀(220)(즉, 최소 경로 손실을 갖는 하나 이외의 셀)에 대해 할당함으로써 유도되는 경우가 종종 있다. 이는 예컨대 WTRU(206)가 WTRU(210, 206) 사이에서 발생되는 추가적인 셀내 간섭의 가능성을 제거함에 따라 WTRU(210)를 동일한 셀에 할당하기 때문에 발생할 수 있고, 상기 MUD에 의한 임의의 추가적인 셀내 간섭이 발생하지 않을 것이다.

채널의 할당으로부터 가능한 타임슬롯(즉, 다수의 후보 셀들에 의해 곱해진 사용가능한 타임슬롯/셀)의 보다 큰 풀을 구비함으로써 셀간 간섭이 인접한 셀들 사이에서 최소화되는 것도 가능하고, 그에 따라 시스템 자원의 이용을 추가로 최적화할 수 있다. 즉, 하나 이상의 셀이 선택되고 있는 상황의 경우(즉, 최소 경로 손실이 있는 셀의 사전 결정된 범위 내의 경로 손실을 갖는 적어도 하나의 셀이 존재하는 경우), 상이한 셀의 WTRU가 상이한 타임슬롯으로 할당하는 것은 바람직할 수 있다. 따라서, 상기한 상황에 있어서, WTRU(210, 206)는 셀(218, 222) 내의 WTRU가 상이한 타임슬롯으로 할당될 수 있도록 셀(220) 내에 동일한 타임슬롯으로 할당될 수 있다. 예컨대, 또 다른 WTRU가 시스템 자원을 요청하는 경우를 가정하면, 셀(218)은 업링크 내의 잡음 상승 및/또는 다운링크 내의 필요한 전력의 최소한의 증가가 발생할 수 있는 셀로서 확인된다. 새로운 WTRU용으로서 인접한 셀(220) 내에서 동일한 목적(즉, 업링크 또는 다운링크)으로 사용되는 타임슬롯과는 상이한 셀(218) 내의 타임슬롯으로 할당되는 것은 바람직하다.

또한, WTRU가 업링크 및 다운링크에서 상이한 셀에 대해 할당될 수 있는 점에도 주목할 필요가 있는데, 이는 본 발명이 구현될 수 있는 시스템 내에서 허용되고 있다. 즉, 다운링크를 최적화하는 것에 대하여 하나의 셀 내의 타임슬롯이 최상인 반면에, 업링크를 최적화하는 것에 대하여 상이한 셀 내의 타임슬롯이 최상이거나 또는 그 반대인 경우가 될 수 있다. 분리된 업링크 및 다운링크 셀이 허용되지 않는 시스템에 있어서는, 시스템에 대해 가장 큰 이득을 제공하는 동작 셀을 선택하는데 장점이 될 수 있다. 이것은 업링크 및 다운링크에서 상대 이득의 통상의 비용/가중 함수로서 구현될 수 있다. 또한, 혼잡(congestion), 교통 비대칭(traffic asymmetry) 등의 요인들이 또한 고려될 수도 있다(예컨대, 고도로 비대칭적인 교통에 대해서만 다운링크용으로 최적화한다).

이하, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 시스템 자원의 할당을 위한 후보 셀의 평가 방법(400)을 도시하고 있다. 본 발명에 따른 후보 셀의 평가 방법은 WTRU와 몇 개의 셀들 사이의 경로 손실을 측정하는 단계 402에서 개시한다. 경로 손실 측정은 WTRU나 기지국 중 어느 하나에 의해 실행될 수 있다. 다음에, 단계 404에서 후보 셀들이 확인된다. 위에서 설명한 바와 같이, 후보 셀들은 WTRU가 할당된 자원일 수 있는 셀들이다. 상기 후보 셀들은 최소 경로 손실을 갖는 셀의 사전 결정된 마진 내에 있는 WTRU에 대한 경로 손실을 갖는 셀들이 바람직하다.

단계 406에서, 기지국(업링크에서)이나 WTRU(다운링크에서)에서 잡음 상승 증가의 추정 및/또는 기지국(다운링크에서)이나 WTRU(업링크에서)에서 필요한 송신 전력의 추정은 각 후보 셀에 대한 각 타임슬롯용으로 계산된다. 잡음 상승 증가에 대한 예측은 셀 내부에 WTRU가 배치되는 것을 가정해서 셀의 잡음 상승의 정확한 추정을 제공하기 위해서 MUD의 효과가 고려된다. 그 추정이 완료되면, 시스템 자원을 최적화하는 셀/타임슬롯 할당이 선택(단계 408)되고, 그로부터 자원이 요청된다. 즉, 최소량의 잡음 상승 증가 및/또는 최소량의 송신 전력 증가가 평가되고 있는 방향(즉, 업링크 또는 다운링크)으로 발생되는 셀 및 타임슬롯 조합이 선택되고, 상기 선택된 셀 및 타임슬롯 조합을 이용해서 자원들이 할당된다. 최적의 셀 및 타임슬롯의 선택은 동일하거나 상이한 셀로부터 상이한 방향(즉, 업링크 또는 다운링크)으로 할당된 자원인 WTRU 내에서 나타날 수 있다.

이하에서 논의되는 설명은 본 발명의 교시를 이용해서 실시되는 모의실험의 결과이다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 시스템 용량을 증대시키기 위해 조합 채널/셀 할당을 이용한다. 본 발명에 따르면, WTRU는 가장 근접한 셀이거나 또는 그 가장 근접한 셀의 경로 손실 마진(예컨대, 3 ㏈) 이내의 경로 손실을 갖는 임의의 셀 중 어느 하나로 할당될 수 있다. 일부의 경우, 증가된 타임슬롯 패킹은 증가된 경로 손실의 비용보다 가치가 있다. 예측된 잡음 상승은 각 WTRU를 최상의 셀 및 타임슬롯으로 할당하는 데 사용된다. 코드들은 모의실험에서 고려되지는 않는다. 비록 본 발명이 대규모 통계 수준과 관련해서 연구되어 시스템 용량의 증대에 기초를 두고 있기는 하지만, 편의상 여기에서는 소규모 모의실험의 결과만을 설명한다.

모의실험을 실시하기 위해 다음과 같은 방법이 구현되어 모의실험되고 있다:

1) WTRU와 그 동작 셀 사이의 경로 손실 뿐만 아니라 WTRU와 그 인접한 셀 사이의 경로 손실을 측정한다. 업링크 및 다운링크 내에서 전력, 간섭 및 SIR 측정값 모두를 사용해서 그 측정이 이루어질 수 있다. 경로 손실은 이하의 수학식 1을 사용해서 계산되는데, 이 수학식 1에서 Tx 전력은 송신 전력이고, SINR은 간섭 신호 및 잡음 대 신호비이다.

경로 손실(㏈) = Tx 전력(㏈) - SINR(㏈) - (간섭 및 잡음)(㏈m)

2) WTRU로부터 후보 셀(PLc)로의 경로 손실이 동작 셀(Plc)에 대한 경로 손실의 마진(예컨대, 3 ㏈) 이내에 있는 후보 동작 셀의 리스트를 작성한다. 상기 동작 셀은 WTRU와 시스템 내의 모든 셀들 사이의 최소 경로 손실로서 정의되고 있다.

3) 후보 셀을 선택하고, 후보 셀이 시스템 내에 허용되면 WTRU와 기지국을 인식할 수 있는 잡음 상승을 추정한다. 그 추정은 후보 셀 내에서 모든 사용가능한 타임슬롯에 대해서 실시된다.

4) 다운링크에 있어서, WTRU와 후보 기지국 및 인접한 기지국 사이의 잡음 상승 추정 및 경로 손실을 사용해서, 후보 기지국 및 인접한 기지국에 필요한 전력의 증가를 추정한다. 상기 후보 셀의 선택은 후보 기지국 및 인접한 기지국에 필요한 최소 평균 전력을 제공한다.

5) 업링크에 있어서, WTRU와 각 후보 기지국, 및 WTRU와 각 인접한 기지국 사이의 경로 손실을 사용해서, 후보 기지국 및 인접한 기지국에 의해 경험하게 되는 잡음 상승을 추정한다. 상기 후보 셀의 선택은 후보 기지국 및 인접한 기지국에 의해 경험하게 되는 최소 평균 간섭을 제공한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 잡음 상승 추정은 MUD가 고려된다.

다운링크 내에서의 모의실험은 다음과 같은 가정하에서 실시된다:

1) 523 미터(m)의 사이트간 거리;

2) 11 ㏈i의 기지국 안테나 이득;

3) 전파 음영 손실(Log-normal shadowing), 셀들 사이에 상관성이 없는 10 ㏈의 표준 편차가 사용됨;

4) 경로 손실 모델: 하타 모델 어번(Hata Model Urban) 중소 도시[라파포트(Rappaport)]로의 PCS 확장;

5) 최소 조합 손실: 65 ㏈; 및

6) SIR 목표: 0.7 ㏈(12.2 kbps 사용자의 하나의 코드를 모의실험).

본 발명의 이점을 설명하기 위해서 소수의 스냅샷(snapshot)을 사용해서 나타내고 있다. 본 발명은 다수의 차단 및 단전된 호출을 상당히 개선하고, 특정 예의 경우 일부 또는 모든 셀 내에서 단전된 호출은 완전히 제거된다. 증가된 용량을 설명하는 타임슬롯 패킹은 증가시키기 위해 도시될 수 있다. 개선점은 셀을 통해 고르게 분포되고 있지는 않고, 일부의 경우 특정 셀들은 다른 것보다 더 큰 개선점을 나타낸다.

2000 WTRU의 섀도우잉(shadowing) 및 정규화한 부하(offered load)가 없는 모의실험의 실제 결과를 이하에 도시한다. 물론, 본 발명은 섀도우잉으로 구현될 수도 있다. 섀도우잉이 없이 대부분의 셀들은 하나 또는 2개의 타임슬롯만을 사용 하고, 다수의 타임슬롯의 큰 증가가 존재하는 것에 기초해서 섀도우잉이 전환되어 사용되면 용량은 크게 감소된다. 이하에 나타낸 결과에 있어서, 타임슬롯 패킹은 셀을 통해서 증가되고, 단전 및 차단된 호출은 거의 완전하게 제거된다. 7개의 옴니 셀 및 5개의 타임슬롯에 대한 결과를 이하에 나타낸다.

본 발명을 구비하지 않은 경우:

정규화한 부하(offered load) : 2000 WTRU

단절율(Drop rate) : 7.4468 %

절대 단절율 : 7 %

블록율 : 6 %

만족스러운 사용자 : 92.5532 %

동작된 사용자 : 87 %

WTRU 스위칭 셀의 # : 0 %

본 발명을 구비한 경우:

정규화한 부하 : 2000 WTRU

단절율 : 0 %

절대 단절율 : 0 %

블록율 : 0.05 %

만족스러운 사용자 : 100 %

동작된 사용자 : 99.95 %

WTRU 스위칭 셀의 # : 4.25 %

본 발명이 원하는 대로 MUD를 사용하는 무선 통신 시스템의 임의의 유형으로 구현될 수 있는 점에 주목하는 것이 중요하다. 예를 들자면, 본 발명은 UMTS-TDD 및 TDSCDMA 또는 그와 유사한 무선 통신 시스템의 임의의 다른 유형으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명이 여러 가지 실시예와 관련하여 설명되고 있지만, 당업자라면 첨부된 특허 청구의 범위에 나타낸 바와 같은 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 여러 가지의 변형 및 수정이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 후보 기지국을 결정하기 위해 경로 손실이 측정되고 하나 이상의 타임슬롯이 후보 기지국 내에서 선택되어 업링크 및 다운링크의 최적화를 실현할 수 있다.

Claims (23)

1. 무선 통신 시스템에 자원을 할당하는 방법으로서,

   무선 송수신 유닛(wireless transmit/receive unit, WTRU)과 복수 개의 기지국 사이의 경로 손실을 측정하는 단계와;

   상기 경로 손실 측정에 기초해서 후보 기지국들을 확인하는 단계와;

   업링크 및 다운링크의 잡음 상승의 증가를 추정하는 단계와;

   업링크 및 다운링크의 필요한 송신 전력의 증가를 추정하는 단계와;

   최소량의 잡음 상승의 증가를 갖는 업링크 및 다운링크 타임슬롯을 선택하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 선택된 업링크 및 다운링크 타임슬롯은 상기 무선 송수신 유닛(WTRU)에 대하여 최소량의 경로 손실을 갖지 않는 셀 내의 타임슬롯인 것인 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 선택된 업링크 및 다운링크 타임슬롯은 절대값과 관련하여 최소량의 잡음 상승을 갖는 것인 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 선택된 업링크 및 다운링크 타임슬롯은 잡음 상승 및 필요한 송신 전력의 최소량의 증가를 갖는 것인 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 선택된 업링크 및 다운링크 타임슬롯은 절대값과 관련하여 최소량의 잡음 상승 및 필요한 송신 전력을 갖는 것인 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 후보 기지국들은 상기 무선 송수신 유닛(WTRU)에 대하여 사전 결정된 양보다 작은 경로 손실을 갖는 기지국들인 것인 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 사전 결정된 양은 3 ㏈인 것인 무선 통신 시스템의 자원 할당 방법.
8. 시스템 자원을 할당하기 위해 복수 개의 셀이 평가될 수 있는 무선 통신 시스템에 있어서,

   적어도 하나의 무선 네트워크 컨트롤러(RNC)와,

   적어도 하나의 기지국과 관련되어 있는 복수 개의 셀과,

   각 무선 송수신 유닛(wireless transmit/receive unit, WTRU)과 특정한 기지국간의 경로 손실을 측정하도록 구성된 프로세서를 각각 갖는 복수 개의 무선 송수신 유닛(WTRU)을 포함하고,

   상기 복수 개의 무선 송수신 유닛(WTRU)은, 잡음 상승 및 필요한 송신 전력의 증가를 추정하고, 자원을 요청하는 무선 송수신 유닛(WTRU)에 대하여 사전 결정된 값보다 작은 경로 손실을 갖는 복수 개의 셀들 중 적어도 하나의 셀의 타임 슬롯에서 자원을 요청하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
9. 제8항에 있어서, 자원이 요청되는 타임슬롯 및 셀 조합은 잡음 상승의 최소량의 증가와 필요한 송신 전력의 최소량의 증가를 갖는 타임슬롯 및 셀 조합인 것인 무선 통신 시스템.
10. 제9항에 있어서, 선택된 타임슬롯 및 셀 조합의 셀은 시스템 자원을 요청하는 WTRU에 대하여 최소량의 경로 손실을 갖는 셀이 아닌 것인 무선 통신 시스템.
11. 제8항에 있어서, 상기 사전 결정된 값은 3 ㏈인 것인 무선 통신 시스템.
12. 다중 셀 무선 통신 시스템 내의 기지국에 있어서,

    복수 개의 셀에 각각 대응하는 복수 개의 송수신기와;

    복수 개의 후보 셀에 대한 각 타임슬롯 내의 잡음 상승의 증가를 추정하고, 평가되고 있는 접속에 대한 잡음 상승의 최소 증가를 갖는 후보 셀 및 타임슬롯 조합을 선택하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
13. 제12항에 있어서, 상기 선택된 후보 셀은 무선 송수신 유닛(WTRU)에게 서비스를 제공하는 것(serve a WTRU)인 기지국.
14. 제12항에 있어서, 상기 잡음 상승 증가의 추정은 업링크 접속으로 수행되는 것인 기지국.
15. 다중 셀 무선 통신 시스템 내의 기지국에 있어서,

    복수 개의 셀에 각각 대응하는 복수 개의 송수신기와;

    복수 개의 후보 셀에 대한 각 타임슬롯 내의 필요한 송신 전력의 증가를 추정하고, 평가되고 있는 접속에 대한 필요한 송신 전력의 최소 증가를 갖는 후보 셀 및 타임슬롯 조합을 선택하는 프로세서

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
16. 제15항에 있어서, 상기 선택된 후보 셀은 무선 송수신 유닛(WTRU)에게 서비스를 제공하는 것인 기지국.
17. 제15항에 있어서, 상기 필요한 송신 전력 증가의 추정은 다운링크 접속으로 수행되는 것인 기지국.
18. 다중 셀 무선 통신 시스템 내의 기지국에 있어서,

    복수 개의 셀에 각각 대응하는 복수 개의 송수신기와;

    ⅰ) 무선 송수신 유닛(WTRU)과 몇 개의 셀들 사이의 경로 손실을 추정하고, ⅱ) 후보 셀들을 확인하며, ⅲ) 각 후보 셀에 대한 각 타임슬롯 내의 잡음 상승의 증가를 추정하고, ⅳ) 평가되고 있는 접속에 대한 잡음 상승의 최소 증가를 갖는 후보 셀 및 타임슬롯 조합을 선택하는 프로세서

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
19. 제18항에 있어서, 상기 선택된 후보 셀은 무선 송수신 유닛(WTRU)에게 서비스를 제공하는 것인 기지국.
20. 제18항에 있어서, 상기 잡음 상승 증가의 추정은 업링크 접속으로 수행되는 것인 기지국.
21. 다중 셀 무선 통신 시스템 내의 기지국에 있어서,

    복수 개의 셀에 각각 대응하는 복수 개의 송수신기와;

    ⅰ)무선 송수신 유닛(WTRU)과 몇 개의 셀들 사이의 경로 손실을 추정하고, ⅱ) 후보 셀을 확인하며, ⅲ) 복수 개의 후보 셀의 각 타임슬롯 내의 필요한 송신 전력 상승의 증가를 추정하고, ⅳ) 평가되고 있는 접속에 대한 송신 전력 상승의 최소 증가를 갖는 후보 셀 및 타임슬롯 조합을 선택하는 프로세서

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
22. 제21항에 있어서, 상기 선택된 후보 셀은 무선 송수신 유닛(WTRU)에게 서비스를 제공하는 것인 기지국.
23. 제21항에 있어서, 상기 필요한 송신 전력 증가의 추정은 다운링크 접속으로 수행되는 것인 기지국.

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