KR100566652B1

KR100566652B1 - 패킷 교환 서비스들을 위한 동적 주파수 할당 시스템 및방법

Info

Publication number: KR100566652B1
Application number: KR1020030028953A
Authority: KR
Inventors: 살멘카이타마티; 지메네즈호세; 모레노파블로타피아
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2006-03-31
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: US20080107074A1; CA2427108C; DE60326408D1; CA2427108A1; ATE424708T1; CN1225136C; EP1361769B1; BR0301321A; US20030210665A1; US8005046B2; CN1471329A; EP1361769A1; JP2004007652A; JP3929416B2; KR20030087567A; ES2321388T3

Abstract

패킷 교환 서비스들을 위한 동적 주파수 할당 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 패킷 교환 서비스들을 위해 사용되는 무선 채널들은 동적 주파수 및 채널 할당 시스템을 이용하여 서비스 품질(QoS; quality of service) 요구들을 충족시키기 위해 동적으로 할당될 수 있다. 이용가능한 채널들에서 달성가능한 처리량이 추정된다. 추가로, 사용자 또는 애플리케이션은 희망하는 서비스 레벨을 명시할 수 있고, 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램은 희망하는 서비스 레벨을 충족시키기 위하여 채널 할당을 선택할 것이다. 할당되는 채널들이 선택된 경우, 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램은 신규 채널 할당이 어떤 다른 진행중인 접속에 과도한 간섭을 야기할 것인지를 평가할 것이다. 그러한 경우에 진행중인 접속은 다른 적합한 무선 채널로 재-할당될 것이다.

Description

패킷 교환 서비스들을 위한 동적 주파수 할당 시스템 및 방법{System and method for dynamic frequency allocation for packet switched services}

도 1은 셀룰러 네트워크의 예시적인 구성을 도시한다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에서의 시스템 아키텍처 도면이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에서의 이동국들과 연관된 2개의 상이한 C/I 레벨들을 갖는 셀의 도면이다.

도 4는 송수신기 유닛들내의 공유 및 전용 채널 영역들에 기초하는 무선 자원 관리 방법 도면이다.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 채용된 동적 주파수 관리 시스템의 예시적인 모듈러 구성 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 주파수 할당 모듈(510)에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다.

도 7은 하나의 가능한 주파수 할당 알고리즘, 즉 도 6에 도시된 블록(610)에서 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다.

도 8은 도 5에 도시된 QoS 관리 모듈(540)에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다.

도 9는 도 5에 도시된 처리량 추정 모듈(520)에 의해 수행되는 단계들을 도 시하는 예시적인 흐름도이다.

도 10은 도 9에 도시된 블록(925 및 975)의 C/I 추정 모듈에서 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다.

도 11은 도 5에 도시된 나가는 간섭 평가 모듈(530)에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...셀, 20...송수신기,

210...이동국, 500...동적 주파수 관리 시스템,

510...주파수 할당 모듈, 515...공유 영역 주파수 테이블,

520...처리량 추정 모듈, 530...나가는 간섭 평가 모듈,

540...QoS 관리 모듈, 550...배경 간섭 매트릭스,

560...채널 사용 테이블.

본 발명은 패킷 교환 서비스들을 위한 동적 주파수 할당 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 패킷 교환 서비스들이 동적 주파수 및 채널 할당 시스템을 이용하여 서비스 품질(QoS; quality of service) 요구들을 충족시키기 위해 동적으로 할당될 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

셀룰러 전화들의 유용성 및 전개의 비교적 짧은 역사 동안 서비스 품질에 있 어서의 상당한 개선들뿐만 아니라 사용에 있어서의 급격한 증가가 있었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 셀룰러 전화 서비스 제공자들은 이동국들(MS)(미도시)에 신호들을 전송하고 이동국들로부터 신호들을 수신하는 송수신기(20)를 포함하는 셀들(10)(또한 기지국들(BTS)로 알려진)을 설정한다. 이동국들이 하나의 셀(10)로부터 다른 하나의 셀(10)로 이동하는 경우, 신규 셀(10)이 상기 이동국 및 셀룰러 네트워크 사이의 접속을 끊기지 않고 계속(핸드오버)하기 위하여 상기 셀들(10)은 서로 중첩하는 통신가능구역을 제공하도록 구성된다. 주어진 타임 슬롯내에서 상기 이동국(210; 도 2) 및 송수신기(20)는 전송을 위한 하나의 주파수 및 수신을 위한 다른 하나의 주파수를 이용한다. 타임 슬롯뿐만 아니라 상기 전송 주파수 및 상기 수신 주파수의 결합은 단일 채널로서 고려될 수 있다. 그러나, 동일 또는 인접 주파수들이 각 셀(10)에서의 이동국들에 의해 이용되는 경우 가까운 셀들(10)간의 간섭 문제들이 발생할 것이다.

이러한 간섭은 종종 신호 대 잡음 비로도 또한 지칭될 수 있는 반송파 대 간섭 비(C/I; carrier-to-interference ratio)에 의해 표시된다. C/I가 낮은 경우, 이것은 신호 세기(C)가 낮거나 간섭(I)이 높거나 이 둘의 어떤 조합인 것을 나타낼 것이다. 그러나, 매우 높은 C/I 레벨은 더 적은 이용가능한 채널들로 인하여 셀룰러 네트워크에서 더 작은 용량이 될 것이고 일단 상기 C/I 레벨이 어떤 최소 레벨을 획득한 경우 반드시 QoS를 개선하는 것은 아닐 것이다.

모든 이동국들에 대해 C/I의 균일한 레벨들을 제공하기 위하여, 셀룰러 서비스 제공자들은 각 송수신기(20)에 대해 할당되는 주파수 호핑 방법을 제공하는 고 정 주파수 이용 계획들을 제공한다. 어떤 주어진 타임 슬롯 동안 주파수 및 시분할 다중 액세스(TDMA)를 통해 C/I 레벨은 한 셀(10)내에서 평평하게 될 수 있다. 그러나, 송수신기들(20)은 C/I 레벨들에 기초하는 핸드오버 및 전력 제어 결정들에 기초하지 않는다. 이들 결정들은 종종 필드 세기 및 비트 오류율과 같은 변동들에 기초할 수 있다. 송수신기는 몇몇 C/I 측정들을 수행할 수 있지만, 이들은 수신 또는 업링크 주파수에 제한된다. 가까운 셀들(10)에 대해 단지 방송 제어 채널 주파수의 필드 세기 측정만이 상기 이동국(210; 도 2)에 의해 결정된다. 따라서, 가까운 셀들(10)로부터의 간섭이 서로에 대해 가질 수 있는 영향들은 말할 것도 없고, 하나의 셀이 C/I 레벨들 및 따라서 서비스 품질을 효과적으로 제어하는 것이 가능하지 않았다.

QoS를 개선한 하나의 해결책이 노키아 출원 번호 PCT/FI/99/00876에 개시되었고, 온전히 그대로 본 명세서에 참조로써 통합된다. 상기 노키아 출원은 동적 최적 채널 할당(DOCA; dynamic optimized channel allocation)을 제공했다. DOCA는 각 이동국에 대한 C/I 레벨을 결정하고 계속적으로 감시하며, 셀룰러 네트워크로 하여금 C/I 레벨이 소정의 레벨내에 있는지를 결정하도록 허용한다. 하나의 셀(10)로부터 다른 하나의 셀로의 핸드오버들은 또한 C/I 기준에 기초하고 따라서 서비스 중단의 위험은 상당히 감소된다. 그러나, 방송 제어 채널 주파수를 제외하고, 네트워크내에 실제적인 주파수 계획이 없고, C/I 분석에 의해 결정되는 채널들 및 핸드오버들을 할당하는데 필요한 만큼 주파수들이 보유될 수 있다.

셀룰러 산업이 진보함에 따라 더 이상 아날로그 음성 신호들에만 제한된 셀 룰러 통신이 아니다. 오늘날 이동국들은 회선 교환 음성을 운반하는 것으로 예상될 수 있지만 또한 인터넷 프로토콜 상의 음성(VoIP; voice over Internet protocol), 전자 우편 메시징 및 전면적인 인터넷 액세스와 같은 디지털 정보를 운반하는 것으로 예상될 수 있다. 셀룰러 네트워크가 처리할 수 있어야 하는 이러한 변하는 유형의 정보를 가지고, 요구되는 통신 유형에 따라 C/I 레벨을 조정하기 위한 능력이 필요하게 되었다. 예를 들어, 전자 우편 메시징에 있어서 메시지들이 보통 짧고 통신 속도가 전혀 중요하지 않기 때문에 하위 레벨 C/I 레벨이 허용될 수 있다. 추가로, 어떤 IP 통신들에 있어서와 같이, 오류 정정은 패킷내에서 일어나고 패킷이 수신되지 않은 경우 재전송될 수 있다. 그러나, 음성과 같은 어떤 다른 형태의 통신들, 또는 대량의 데이터가 정확하게 전송되고 수신될 필요가 있는 경우, 상위 레벨의 C/I가 요구된다. 동적 주파수 및 채널 할당(DFCA; dynamic frequency and channel allocation)을 다루는 노키아 출원 번호 PCT/FI/01114는 본 명세서에 참조로써 통합되고, 적합한 C/I 레벨을 갖는 채널들을 선택함으로써 상이한 사용자들의 필요를 충족시킨다. DFCA는 할당될 수 있는 모든 가능한 채널들의 접속 품질(C/I 레벨)의 매트릭스를 동적으로 유지한다. 이 매트릭스는 사용자 요구를 가장 적합하게 할 수 있는 C/I 레벨을 구비하는 채널의 선택을 가능하게 한다. 추가로, 다른 이동국들이 가까운 셀들(10)에서 채널들을 할당한 경우, 그러한 할당은 이미 설정된 통신 채널들에 대한 큰 영향이 된다.

그러나, 비록 DFCA가 좋은 QoS를 제공하고 셀(10)내에서 채널들의 가능한 수를 최대화할 수 있다 하더라도, 많은 대역폭이 여전히 회선 교환 시스템에서 이용 된다. IP 네트워크에서와 같은 패킷 전송을 포함하는 많은 예들에 있어서, 전송되는 패킷들의 수 및 그 크기는 비교적 작다. 이것은 특히 셀룰러 전화로의 전자 우편 전송에서 분명하고 VoIP 통신들에서의 경우일 수 있다. 추가로, VoIP 통신들에 있어서 아무도 말하고 있지 않기 때문에 어떠한 패킷들도 전송되지 않는 기간들이 있을 수 있다. 따라서, 비교적 작고 드문 수의 패킷들의 전송을 위해 채널을 전용하는 것은 공용 통신들을 통한 IP 네트워크에서 보여지는 장점들을 패배시킬 것이다. IP 네트워크에 있어서, 상이한 소스들 및 사용자들로부터의 패킷들이 동일한 채널 또는 통신 라인 상에서 메시지를 형성하기 위하여 적합한 패킷들을 다시 모으는 수신지로 전송된다. 따라서, 통신 라인 또는 채널은 공유 메커니즘을 통해 보다 충분히 이용된다. 그러나, 대량의 데이터가 가장 빠른 가능한 수단에서 전송되어져야 하는 경우에 있어서 최대 처리량을 위한 높은 C/I 값들을 갖는 전용 채널 또는 채널들을 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기와 같은 단점들을 해결하기 위하여, 이동국에 의해 요구되는 QoS를 결정하고 다른 이동국들과 채널을 공유하는 것이 요구되는 QoS를 충족시키는지를 결정할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.

추가로, 이동국이 매우 높은 처리량을 요구하는 경우, 이 시스템 및 방법은 처리량을 최대화하기 위하여 높은 C/I 값을 갖는 채널을 전용해야 한다. 따라서, 셀룰러 네트워크의 자원들은 가장 큰 수의 이동국들을 처리하고 동시에 어떤 주어 진 이동국의 QoS 요구들을 충족시키기 위해 최대화되어야 한다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 패킷 교환 서비스들을 위한 동적 채널 할당 시스템 및 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 상기 시스템 및 컴퓨터 프로그램은 이동국으로부터 채널 할당을 위한 요청들을 감시하고 처리량 추정 모듈 및 나가는 간섭 평가 모듈을 이용하여 채널 할당 과정을 제어하기 위한 서비스 품질 관리 모듈을 구비한다. 상기 서비스 품질 관리 모듈은 트래픽 클래스 유형 및 처리량 추정들에 기초하여 접속이 공유 영역내에서 공유 무선 채널들을 사용하여 설정될 수 있는지 또는 접속이 전용 영역내에 제공되는 전용 채널들을 사용하여 설정되어야 하는지를 결정한다. 상기 처리량 추정 모듈은 사용자가 상이한 무선 채널들에서 경험하는 추정된 C/I 비 및 동일한 무선 채널들에서의 현존 자원 사용에 기초하여 이용가능한 무선 채널들에서 이용가능한 사용자 처리량을 결정하는데 사용된다. 상기 나가는 간섭 평가 모듈은 C/I 비에 기초하여 인접 셀들내에 이미 할당된 다른 전용 채널들 상에서의 채널 할당의 영향을 결정하는데 사용된다. 필요한 경우, 상기 나가는 간섭 평가 모듈은 신규 채널에 의해 역으로 영향받을 수 있는 전용 채널들에 대한 위험한 접속들을 다른 전용 또는 공유 채널들에 이동시키기 위하여 핸드오버들을 트리거한다.

추가로, 본 발명의 실시예는 패킷 교환 서비스들을 위한 동적 채널 할당 방법이다. 상기 방법은 각 주파수에 추가하여 셀에 대한 C/I 비를 계산하는 것에 기초하여 셀들내의 복수의 송수신기 유닛들에 주파수들을 할당하는 단계에 의하여 또 는 네트워크에서의 간섭을 최소화하기 위한 어떤 다른 채널 할당 방법에 의하여 시작한다. 이들 할당된 주파수들은 상기 송신기 유닛이 공유 영역 타임 슬롯들을 운반할 때마다 공유 영역 타임 슬롯들에서 사용되어진다. 상기 방법은 상기 주파수들을 상기 복수의 송수신기 유닛들 각각에 전송하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 이동국으로부터 채널 할당을 위한 요청을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 채널 할당에 대한 트래픽 클래스 유형을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 트래픽 클래스 유형은 베스트 에포트(best effort) 또는 보증된(guaranteed) 처리량이다. 상기 방법은 이용가능한 공유 영역 무선 채널들에서 채널 할당에 대한 C/I 비에 기초하여 이용가능한 사용자 처리량을 추정하는 단계 및 상기 트래픽 클래스가 베스트 에포트인 경우 최선의 처리량을 갖는 공유 무선 채널에 접속을 할당하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 공유 채널 할당이 상기 이동국에 대한 불충분한 처리량을 생성하고 상기 트래픽 클래스 유형이 보증된 처리량인 경우 상기 채널 할당을 전용 채널에 할당하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 트래픽 클래스 유형이 보증된 처리량인 경우 요구되는 처리율이 이용가능한 공유 또는 전용 채널들에서 달성될 수 없는 경우 상기 채널 할당을 거절하고 서비스 품질 매개변수들의 재-조정을 트리거하는 단계를 포함한다. 모든 경우들에 있어서, 상기 방법은 가까운 셀들에서의 영향받은 전용 영역 접속들이 채널 할당의 결과로서 받을 것으로 추정되는 C/I 비에 기초하여 공유 또는 전용 영역에서의 채널 할당으로부터 기인할 수 있는 나가는 간섭을 평가하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 추정된 결과 C/I 비가 각 영향받은 접속의 서비스 품질 요구들에 의존할 수 있는 소정의 값을 초과하지 않는 경우 상기 채널 할당을 거절하거나 핸드오버들에 의하여 영향받은 접속들을 다른 채널들로 재배치하는 단계를 포함한다.

상기 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램의 상기 및 다른 특징들은 예시를 위하여 본 발명에 따른 예들을 도시하는 첨부한 도면들과 함께 취해지는 다음 설명들로부터 보다 명백하게 될 것이다.

본 발명의 상기 및 더 좋은 이해는 첨부한 도면들과 결합하여 읽혀지는 경우 예시적인 실시예들의 이하 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백하게 될 것이고, 상기 모두는 본 발명의 개시의 부분을 형성한다. 상기 및 다음의 기록되고 도시된 개시가 본 발명의 예시적인 실시예들을 개시하는 것에 집중하지만, 상기는 단지 예시적인 것이고 본 발명은 그것에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

본 발명의 상세한 설명을 시작하기 전에 다음의 언급이 적절하다. 적합한 경우, 동일한 참조 번호들 및 문자들이 어쩌면 상이한 도면들에서 동일하거나 대응하거나 유사한 구성요소들을 나타내는데 사용된다. 추가로, 다음의 상세한 설명에 있어서, 비록 본 발명이 그것에 제한되지 않지만, 예시적인 크기들/모델들/값들/범위들이 주어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에서의 시스템 아키텍처 도면이다. 상술된 바와 같이, 셀(10)은 송수신기(20)의 범위 내에 있는 이동국(210)과 통신할 수 있는 송수신기(20)를 포함한다. 셀(10)은 기지국 제어기(BSC; base station controller)(230)에 의해 제어되고, 상기 기지국 제어기는 타임 슬롯내에서 모든 전송들을 정렬하기 위해 송수신기 전송들이 얼마나 조정되어야 하는지를 결정한다. 도 1에서 예시되고 도시된 바와 같이, 이것은 전체 셀룰러 네트워크를 동기화할 것이다. 그 다음 하나 이상의 기지국 제어기들(230)이 이동 교환 센터(MSC; mobile switching center)(240)에 접속될 것이고, 상기 이동 교환 센터는 이동국(210)으로 하여금 다른 셀(10)에 있는 다른 이동국(210)과 통신하거나 일반 전화 교환망(PSTN; public switched telephone network)(250) 또는 인터넷에 제한되지 않는 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(260)에 접속된 전화 또는 다른 장치와 통신하게 할 수 있다. 그 다음 상기 IP 네트워크(260)는 내용 제공자(CP; content provider)(270)에 접속될 것이고, 상기 내용 제공자는 상기 이동국(210)의 사용자가 희망하는 내용을 제공할 것이다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 도 2에 도시된 정밀한 구성은 셀룰러 네트워크의 복잡함에 의존하여 변경될 수 있다. 예를 들어, MSC(240)의 수를 제거하거나 줄이고 BSC(230)가 직접 PSTN(250) 또는 IP 네트워크(260)와 통신하게 하는 것이 가능할 수 있다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에서의 이동국들(210)과 연관된 2개의 상이한 C/I 레벨들(300 및 310)을 갖는 셀(10)의 도면이다. 이 도면은 C/I 레벨들이 셀(10)내의 어디든지 물리적으로 위치될 수 있다는 것을 나타내기 위해 제공된다. 특정 C/I 레벨(300 또는 310)이 높은지 낮은지에 대한 결정은 BSC(230)와 결합하는 송수신기(20) 및 가까운 셀들(10)로부터 수신되는 어떤 간섭에 기초한다.

도 4는 다수의 송수신기 유닛들을 포함하는 송수신기(20)의 도면이다. 각 송수신기 유닛은 추가로 모두 함께 TDMA 프레임을 구성하는 몇몇 타임 슬롯들로 분할 되는 셀에서 사용되는 반송파 주파수를 제공한다. 각 송수신기 유닛(410 내지 430)내에서의 각 타임 슬롯은 공유 영역(435 내지 445) 중의 하나 또는 전용 영역(450)에 속할 수 있다. 모든 공유 영역 타임 슬롯들에 대해 각 송수신기 유닛은 미리 할당된 주파수를 사용한다. 상기 미리 할당된 주파수는 도 5에 도시된 주파수 할당 모듈(510)에 의해 할당된다. 전용 영역 타임 슬롯들 각각에 대해 각 송수신기 유닛은 동적으로 할당된 주파수를 사용할 것이다. 상기 동적으로 할당된 주파수는 DFCA 알고리즘에 의해 C/I 추정들에 기초하여 선택된다. 상기 공유 영역 타임 슬롯들은 상기 미리 할당된 주파수와 함께 한 세트의 공유 무선 채널들을 형성하고 상기 공유 무선 채널들은 몇몇 이동국들(210)에 동시에 할당될 수 있다. 전형적으로 상기 공유 무선 채널의 사용은 패킷 스케줄링 기능에 의해 제어되고, 상기 패킷 스케줄링 기능은 어느 사용자 데이터가 어떤 한 타임에 상기 공유 채널 상에서 전송되는지를 결정한다. 몇몇 데이터 스트림들의 멀티플렉싱이 무선 자원의 매우 효율적인 사용을 달성하기 위한 가능성을 제공하는 경우 상기 공유 채널들이 유리하다. 그러나, 공유 채널들은 미리 할당된 주파수를 사용하기 때문에 각 공유된 영역 타임 슬롯에서의 C/I는 고정된다. 이것과 공유 영역에서의 현존 접속들을 제공하는데 사용되는 타임 슬롯 용량은 어떤 경우들에 있어서 요구되는 처리량을 달성하는 것을 불가능하게 할 수 있다. 이러한 종류의 경우에 있어서, 전용 영역이 접속을 위해 이용될 수 있다. 전용 영역 타임 슬롯은 그 시간에 단 하나의 접속을 위해 사용될 수 있고 그것에 연관된 미리 할당된 주파수를 가지지 않는다. 대신에, 전용 영역 타임 슬롯에서 사용되는 주파수는 DFCA 알고리즘에 의해 이용가능한 주파수 대역으로부 터 선택되고 따라서 C/I는 최대화될 수 있다. 이것은 일반적으로 요구되는 처리량을 제공하기 위하여 충분한 C/I를 갖는 무선 채널을 발견하기 위한 더 좋은 가능성으로 인도한다. 이것은 추가로 전용 영역 타임 슬롯들이 단 하나의 접속에만 전용되고, 따라서 전체 타임 슬롯 용량이 사용자에게 이용가능하다는 사실에 의해 도움을 받는다. 선택된 패킷 교환 데이터 접속들에 추가하여, 모든 회선 교환 음성 및 회선 교환 데이터 접속들이 C/I 기준에 기초하여 DFCA 알고리즘에 의해 전용 영역에서의 무선 채널들에 할당된다.

도 6 내지 도 11에 도시된 흐름도들뿐만 아니라 도 5에 도시된 모듈러 구성 도면들은 예를 들어 플로피디스크, CD롬, EP롬, 램, 하드디스크 등과 같은 저장 매체에 구현되는 컴퓨터 프로그램의 예를 들어 코드, 코드의 부분들, 지시들, 코드 세그먼트들, 명령들, 객체들 또는 그런 종류의 다른 것에 대응하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 프로세스들 또는 동작들을 포함한다. 추가로, 상기 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 C++과 같은 그러나 이것에 제한되지 않는 어떤 언어로 기록될 수 있다.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 채용된 동적 주파수 관리 시스템(500)의 예시적인 모듈러 구성 도면이다. 상기 동적 주파수 관리 시스템(500)은 전용 및 공유 채널들을 사용하여 QoS의 적합한 레벨을 유지하면서 셀룰러 네트워크로의 최대수의 이동국들(210) 액세스를 제공하기 위하여 복수의 셀들(10)에서의 채널 할당을 제어하는데 이용된다. 상기 동적 주파수 관리 시스템(500)은 적어도 4개의 주요 모듈들을 포함하고, 이동국들(210)에 주파수들/채널들을 할당하며 추정된 처리량 이용가능성 및 나가는 간섭을 결정하는데 이용되고, 희망하는 서비스 품질뿐만 아니라 추정된 처리량 및 나가는 간섭이 적합한 채널 접속을 설정한다는 것에 기초한다. 도 6과 관련하여 더 상세하게 설명되는 바와 같은, 주파수 할당 모듈(510)은 이용가능한 주파수 풀(pool)로부터 각각의 셀(10)에서의 각 송수신기 유닛(410 내지 430)에 대한 공유 영역 주파수들을 할당하는데 이용된다. 결과적인 공유 영역 주파수들은 공유 영역 주파수 테이블(515)에 저장된다. 도 9와 관련하여 더 상세하게 설명되는 바와 같은, 처리량 추정 모듈(520)은 이동국(210)에 대한 신규 채널 할당에 영향을 줄 수 있는 처리량 추정들을 유도하기 위하여 어떤 들어오는 간섭 및 현존 타임 슬롯 용량들을 감시할 것이다. 도 11과 관련하여 더 상세하게 설명되는 바와 같은, 나가는 간섭 평가 모듈(530)은 어떤 가까운 셀들(10)에 할당된 어떤 전용 영역 채널들에 영향을 줄 수 있는 나가는 간섭을 평가할 것이다. 도 8과 관련하여 더 상세하게 설명되는 바와 같은, QoS 관리 모듈(540)은 희망하는 QoS를 제공하기 위하여 특정 이동국(210)에 의해 요구되는 서비스의 유형을 결정하고 이용가능한 채널들로부터 선택할 것이다. 상기 동적 주파수 관리 시스템(500)은 배경 간섭 매트릭스(BIM; background interference matrix)(550) 및 채널 사용 테이블(560)과 인터페이스하고 갱신한다. 네트워크 구성 데이터, 주파수 할당들 및 조종(steering) 매개변수들은 다른 하나의 데이터베이스에 포함될 수 있다. 상기 BIM(550)은 네트워크에서의 어떤 2 셀들간의 통계적으로 예상되는 C/I 값들을 나타내는 측정 기반 통계 C/I 값들을 포함한다. 이 통계 C/I 데이터는 주파수 할당 모듈을 위한 입력으로서 사용될 수 있는 셀 의존 매트릭스를 형성한다.

도 6은 도 5에 도시된 주파수 할당 모듈(510)에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 상기 주파수 할당 모듈(510)은 단계(600)에서 실행을 시작하고 단계(605)에 즉시 진행한다. 단계(605)에서, 상기 BIM(550)은 셀 의존 매트릭스를 결정하기 위해 액세스되고 다른 적합한 데이터베이스는 셀(10) 및 송수신기(20) 구성 데이터, 이용가능한 주파수들 및 할당 조종 매개변수들을 결정하기 위해 액세스된다. 단계(610)은 네트워크에서의 간섭을 최소화하기 위한 방식으로 도 4의 송수신기 유닛들(410 내지 430)에 이용가능한 주파수들을 할당하는 주파수 할당 알고리즘의 실행을 포함한다. 이들 할당된 주파수들은 그 다음 각 송수신기 유닛내의 공유 영역 타임 슬롯들에 대해 사용된다. 상기 주파수 할당 알고리즘은 많은 방식들로 구현될 수 있고 몇몇 공지된 해결책들이 존재한다. 일단 주파수 할당 알고리즘(610)이 실행된 경우, 과정은 단계(615)로 진행한다. 단계(615)에서, 주파수 매개변수들은 셀룰러 네트워크내에서의 각 셀(10) 및 송수신기(20)에 전송된다. 그 다음, 처리가 종료하는 단계(620)로 진행한다.

도 7은 도 6의 블록(610)에서 요구되는 단계들을 수행하는데 사용될 수 있는 가능한 주파수 할당 알고리즘의 예시적인 흐름도를 나타낸다. 상기 주파수 할당 알고리즘은 단계(700)에서 실행을 시작한다. 그 다음, 단계(705)에서 송수신기(20)(TRX)가 선택된다. 그 다음, 단계(710)에서 셀(10)이 선택된다. 단계(715)에서 전송 및 수신 주파수를 포함하는 주파수 쌍이 선택된다. 단계(720)에서, 특정 셀(10)내에서의 선택된 주파수에 대한 C/I 비가 계산된다. 그 다음, 단계(725)에서, 이 특정 셀(10)내에서의 주파수의 가능한 할당으로 인하여 가능한 간 섭에 대한 모든 가까운 셀들이 검사된다. 단계(730)는 모든 가능한 주파수들이 평가되었는지에 대한 검토를 포함한다. 그렇지 않은 경우, 상기 실행은 단계(715)로 되돌아간다. 모든 이용가능한 주파수들이 처리된 경우, 실행은 단계(735)로 진행한다. 단계(735)에서, 네트워크에서의 간섭을 최소화하는 주파수 쌍이 선택된다. 처리는 그 다음, 공유 영역 주파수 테이블이 선택된 주파수를 가지고 갱신되는 단계(740)로 진행한다. 처리는 그 다음, 모든 셀들(10)이 처리되었는지가 결정되는 단계(745)로 진행한다. 모든 셀들(10)이 처리되지 않은 경우, 처리는 단계(710)로 루프백한다. 그 다음, 모든 셀들(10)이 처리된 경우, 처리는 모든 송수신기(20) 유닛들이 처리되었는지가 결정되는 단계(750)로 진행한다. 모든 송수신기 유닛들이 처리되지 않은 경우, 처리는 단계(705)로 루프백한다. 그렇지 않으면, 처리는 처리가 종료하는 단계(755)로 진행한다.

도 8은 도 5에 도시된 QoS 관리 모듈(540)에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 상기 QoS 관리 모듈(540)은 단계(800)에서 처리를 시작하고 단계(805)로 즉시 진행한다. 단계(805)에서, 처리량뿐만 아니라 지연 및 트래픽 클래스와 같은 사용자의 QoS 요구들이 액세스된다. 단계(810)에서, 이동국(210) 및 네트워크에 의해 지원되는 모든 이용가능한 공유 타임 슬롯(TSL) 조합들에 대해 이용가능한 처리량이 검사된다. 상기 처리량 추정 단계(810)는 도 9에 더 상세하게 도시된다. 그 다음, 단계(815)에서, 최선의 처리량을 갖는 허용되는 타임 슬롯 조합이 선택된다. 처리는 그 다음, 트래픽 클래스 유형이 결정되는 단계(820)로 진행한다. 이 실시예에 있어서, 2개의 가능한 트래픽 클래스들이 제공된다. 상세하게 는, 베스트 에포트 처리량(best effort throughput) 및 보증된 처리량(guaranteed throughput). 그러나, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 어떤 수의 트래픽 클래스들이 사용자의 요구들 및 셀룰러 네트워크의 능력들에 의존하여 생성될 수 있다.

아직 도 8을 참조하면, 트래픽 클래스가 보증된 처리량을 제공하는 경우, 처리는 단계(825)로 진행한다. 단계(825)에서, 처리량 요구가 충족되는지가 결정된다. 처리량 요구가 충족되는 경우, 처리는 단계(835)로 진행한다. 더욱이, 상기 트래픽 클래스가 베스트 에포트 처리량 유형인 경우, 처리는 또한 단계(835)로 진행한다. 단계(835)에서, 접속은 가장 높은 처리량을 제공하는 미리 결정된 공유 영역 허용 타임 슬롯 조합에 할당되고 도 5에서의 채널 사용 테이블(560)이 그에 따라 갱신된다. 그 다음, 처리는 신규 채널 할당에 의해 야기되는 나가는 간섭이 평가되는 단계(840)로 진행한다. 신규 할당이 가까운 셀들에서의 어떤 현존 접속에 과도한 간섭을 야기하는 것으로 알려진 경우, 현존 접속은 핸드오버 절차에 의해 다른 무선 채널로 재배치된다. 나가는 간섭 평가 단계(840)는 도 11에서 더 상세하게 도시된다. 나가는 간섭이 평가된 후에, 패킷 교환 접속에 대한 채널 할당 절차가 종료하는 단계(845)로 실행이 진행한다.

아직 도 8을 참조하면, 단계(825)에서 처리량이 충족되지 않는 경우 처리는 단계(830)로 진행한다. 단계(830)에서, 이용가능한 사용자 처리량이 모든 이용가능한 주파수들에 대해 모든 이용가능한 전용 영역 타임 슬롯들에서 추정된다. 이 단계(830)는 도 9에서 더 상세하게 설명된다. 상기 실행은 그 다음, 타임 슬롯 카운터(n)가 리셋되는 단계(832)로 진행한다. 그 다음, 할당에 대해 고려되는 전용 영 역 타임 슬롯들의 수(n)가 1씩 증가되는 단계(850)가 뒤따른다. 처리는 그 다음, 단계(830)에서 미리 획득된 처리량 추정들에 기초하여 무선 채널에 대해 n 타임 슬롯들의 지원되는 구성을 사용하는 최선의 이용가능한 처리량이 결정되는 단계(855)로 진행한다. 그 다음, 단계(860)에서, 처리량 요구가 충족되는지가 결정된다. 단계(860)에서 처리량 요구가 충족되는 경우, 처리는 채널이 n 타임 슬롯들을 사용하는 전용 영역에 할당되고 도 5의 채널 사용 테이블(560)이 그에 따라 갱신되는 단계(865)로 진행한다. 그 다음, 처리는 상술된 바와 같이 나가는 간섭이 평가되는 단계(840)로 진행한다. 마지막으로 처리가 종료하는 단계(845)로 진행한다.

아직 도 8을 참조하면, 단계(860)에서 처리량이 충족될 수 없다고 결정되는 경우, 처리는 단계(870)로 진행한다. 단계(870)에서, 요구되는 타임 슬롯들의 수가 이동국(210) 또는 셀(10)의 용량/능력들을 초과하는지가 결정된다. 요구되는 타임슬롯들의 수가 그러한 능력들을 초과하지 않는 경우, 처리는 단계(850)로 되돌아간다. 그러나, 요구되는 타임 슬롯들의 수가 그러한 능력들을 초과하는 경우, 처리는 요구되는 서비스 품질 요구들이 재조정되는 단계(880)로 진행한다. 이것은 사용자 또는 정보를 이동국(210)내에 또는 네트워크 측에 전송하도록 요구하는 애플리케이션으로 하여금 적어도 일시적으로 희망하는 서비스 레벨보다 더 낮은 것을 수용하도록 요청하는 것을 수반할 수 있다. 그 다음, 처리는 단계(805)로 되돌아간다.

도 9는 도 5에 도시된 처리량 추정 모듈(520)에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 상기 처리량 추정 모듈(520)은 단계(900)에서 실행을 시작하고 단계(905)로 즉시 진행한다. 단계(905)에서, 처리량 추정이 수행되는 영 역이 검사된다. 평가되는 영역이 공유 영역인 경우, 처리는 단계(910)로 진행한다. 단계(910)에서, 셀(10)내의 어느 타임 슬롯들이 현재 공유 영역에 속하고 있는지를 나타내는 정보 및 상기 타임 슬롯들에서 사용되는 미리 할당된 공유 영역 주파수들이 무엇인지를 검색하기 위해 공유 영역 주파수 테이블(515) 및 채널 사용 테이블(560)이 액세스된다. 처리는 그 다음, 현재 셀(10)의 공유 영역들 중의 하나가 검사를 위해 선택되는 단계(915)로 진행한다. 처리는 그 다음, 선택된 공유 영역내에서의 타임 슬롯들 중의 하나가 검사를 위해 선택되는 단계(920)로 진행한다. 그 다음, 처리는 현재 타임 슬롯에서 사용자가 갖는 C/I가 추정되는 단계(925)로 진행한다. 단계(925)에서의 C/I 추정 절차는 도 10에서 더 상세하게 설명된다. 처리는 그 다음, 상기 추정된 C/I가 이 타임 슬롯에서 달성될 수 있는 최대 이용가능한 처리량의 추정을 유도하는데 사용되는 단계(930)로 진행한다. 이러한 추정은 예를 들어 처리량 매핑 테이블들에서의 C/I를 이용함으로써 달성될 수 있다. 동일한 타임 슬롯을 공유하는 다른 접속들에 의해 얼마나 많은 타임 슬롯 자원이 이미 이용되고 있는지를 결정하기 위하여 상기 채널 사용 테이블(560)이 액세스되는 단계(935)가 뒤따른다. 그 다음, 처리는 상기 추정된 최대 타임 슬롯 처리량이 다른 접속들에 의해 이미 사용되고 있는 타임 슬롯 자원들의 공유를 고려함으로써 조정되는 단계(940)로 진행한다. 그 결과, 현재 타임 슬롯에서의 이용가능한 사용자 처리량의 추정이 유도된다. 실행은 그 다음, 현재 공유 영역내의 모든 타임 슬롯들이 검사되었는지가 결정되는 단계(945)로 진행한다. 현재 공유 영역내의 모든 타임 슬롯들이 처리되지 않은 경우, 상기 처리는 단계(920)로 되돌아가고, 그렇지 않은 경우 처리는 단계(950)로 진행한다. 단계(950)에서, 현재 셀(10)의 모든 공유 영역들이 처리되었는지가 결정된다. 현재 셀(10)내의 모든 공유 영역들이 처리되지 않은 경우, 상기 처리는 단계(915)로 되돌아가고, 그렇지 않은 경우, 실행이 종료하는 단계(955)로 진행한다.

아직 도 9를 참조하면, 단계(905)에서 처리량 추정이 전용 영역으로 수행되는 경우, 처리는 단계(960)로 진행한다. 단계(960)에서, 셀(10)내의 어느 타임 슬롯들이 현재 전용 영역에 속하는지를 나타내는 정보 및 현재 셀(10)내의 전용 영역 접속들에 대해 사용되도록 허용되는 주파수들이 무엇인지를 검색하기 위해 채널 사용 테이블(560)이 액세스된다. 처리는 그 다음, 전용 영역에서의 사용을 위해 이용가능한 주파수들 중 하나가 평가를 위해 선택되는 단계(965)로 진행한다. 그 다음 처리는 이용가능한 전용 영역 타임 슬롯들 중의 하나가 평가를 위해 선택되는 단계(970)로 진행한다. 처리는 그 다음, 현재 타임 슬롯에서 사용자가 갖는 C/I가 추정되는 단계(975)로 진행한다. 단계(975)에서의 C/I 추정 절차는 도 10에서 더 상세하게 설명된다. 그 다음, 처리는 이전에 추정된 C/I 비에 기초하여 사용자 처리량이 추정되는 단계(980)로 진행한다. 이것은 예를 들어 처리량 매핑 테이블들에서의 C/I를 이용함으로써 수행될 수 있다. 상기 처리는 그 다음, 현재 셀에서의 모든 전용 영역 타임 슬롯들이 처리되었는지가 결정되는 단계(985)로 진행한다. 현재 셀에서의 모든 전용 영역 타임 슬롯들이 처리되지 않은 경우, 상기 처리는 단계(970)로 되돌아간다. 현재 셀에서의 모든 전용 영역 타임 슬롯들이 처리된 경우, 실행은 단계(990)로 진행한다. 단계(990)에서, 현재 셀(10))에서의 전용 영역 에 대해 이용가능한 모든 주파수들이 처리되었는지가 결정된다. 모든 그러한 주파수들이 처리되지 않은 경우 처리는 단계(965)로 되돌아가고, 그렇지 않은 경우 상기 처리가 종료되는 단계(995)로 진행한다.

도 10은 도 9에 도시된 단계들(925 및 975)에 표시된 C/I 추정 모듈에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 상기 C/I 추정 모듈은 단계(1000)에서 실행을 시작하고 단계(1005)로 즉시 진행한다. 단계(1005)에서, 평가되는 현재 타임 슬롯 및 현재 주파수의 정보가 액세스된다. 처리는 그 다음, 잠재적으로 간섭하는 가까운 셀들(10)이 BIM(550)으로부터 선택되는 단계(1010)로 진행한다. 그 다음, 처리는 단계(1015)로 진행한다. 단계(1015)에서, 잠재적으로 간섭하는 셀이 현재 타임 슬롯 및 현재 주파수 또는 현재 주파수에 인접한 주파수를 사용하는 진행중인 접속들을 갖는지가 채널 사용 테이블(560)을 액세스함으로써 결정된다. 그러한 진행중인 접속들이 존재하지 않는 경우, 처리는 단계(1055)로 진행한다. 그렇지 않은 경우, 처리는 단계(1020)로 진행한다. 단계(1020)에서, 선택된 간섭하는 셀(10)의 신호 레벨이 서비스중인 셀(10)의 수신된 신호 레벨을 또한 포함하는 이동국(210)으로부터 수신되는 최근 측정 보고에 보고되는지가 검사된다. 이러한 다운링크 측정 보고는 채널 사용 테이블(560) 또는 다른 적합한 데이터베이스에 포함될 수 있다. 간섭하는 셀(10)이 측정 보고(MR; measurement report)에 보고된 것으로 결정된 경우, 처리는 C/I 비가 측정 보고에 포함된 것과 동일하게 설정되는 단계(1030)로 진행한다.

아직 도 10을 참조하면, 단계(1020)에서 간섭하는 셀 신호 레벨이 측정 보고 에서 보고되지 않은 것으로 결정된 경우, 처리는 C/I 비가 BIM(550)에서 발견되는 것과 동일하게 설정되는 단계(1025)로 진행한다. 단계(1025) 또는 단계(1030)로부터 처리는 그 다음, 도입되는 간섭의 유형이 결정되는 단계(1035)로 진행한다. 간섭이 인접 주파수에서 기인하는 것인 경우, 처리는 C/I 비가 소정의 값인 인접 채널 보호 마진만큼 증가되는 단계(1040)로 진행한다. 이 인접 채널 보호 마진은 간섭이 동일 채널 간섭으로 여겨지는 경우 인접 채널 간섭의 불리한 영향에 대응하는 레벨로 C/I 비를 감소시키도록 선택된다. 그러나, 단계(1035)에서 간섭의 유형이 동일 채널 간섭인 것으로 결정되는 경우, 처리는 단계(1035) 또는 단계(1040)로부터 단계(1045)로 진행한다. 단계(1045)에서, 전력 제어 기능이 사용되는 경우 상기 전력 제어 기능에 의한 간섭하는 접속에서 구현되는 현재 전송 전력 감소에 대응하는 전송 전력 레벨 감소 값만큼 C/I 비가 감소된다. 이 전력 감소 값은 전력 제어 기능에 의해 갱신되는 채널 사용 테이블(560)에서 이용가능할 수 있다. C/I 비의 이러한 조정은 가능한 전력 제어 기능의 영향이 상기 C/I 추정 절차에서 고려되는 것을 보장한다. 그 다음, 처리는 현재 검사된 간섭하는 접속의 간섭 기여가 현재 평가되고 있는 주파수 및 타임 슬롯들에 영향을 주는 전반적인 간섭 레벨에 더해지는 단계(1050)로 진행한다. 처리는 그 다음, 모든 잠재적으로 간섭하는 셀들이 처리되었는지가 결정되는 단계(1055)로 진행한다. 모든 잠재적으로 간섭하는 셀들이 처리되지 않은 경우, 처리는 단계(1010)로 루프백한다. 그러나, 모든 셀들(10)이 처리된 경우 처리가 종료하는 단계(1060)로 진행한다.

도 11은 도 5에 도시된 나가는 간섭 평가 모듈(530)에 의해 수행되는 단계들 을 도시하는 예시적인 흐름도이다. 상기 나가는 간섭 평가 모듈(530)은 단계(1100)에서 실행을 시작하고 단계(1105)로 즉시 진행한다. 단계(1105)에서, 신규 채널 할당에 사용되는 주파수, 타임 슬롯들 및 셀(10)의 정보가 액세스된다. 처리는 신규 접속을 위해 사용되는 타임 슬롯들 중의 하나가 선택되는 단계(1110)로 진행한다. 그 다음, 처리는 잠재적으로 간섭되는 가까운 셀들 중의 하나가 검사를 위해 선택되는 단계(1115)로 진행한다. 상기 잠재적으로 간섭되는 가까운 셀들에 대한 정보는 BIM(550)에서 이용가능하다. 단계(1120)에서, 상기 잠재적으로 간섭되는 셀이 현재 타임 슬롯 및 신규 접속에 의해 사용되는 주파수 또는 신규 접속에 의해 사용되는 주파수에 인접한 주파수를 사용하는 진행중인 접속들을 갖는지가 채널 사용 테이블(560)을 액세스함으로써 결정된다. 그러한 진행중인 접속들이 존재하지 않는 경우 처리는 단계(1170)로 진행한다. 그렇지 않은 경우, 단계(1125)로 진행한다. 단계(1125)에서, 신규 채널 할당이 수행되고 있는 셀(10)이 신규 접속에 의해 간섭되는 접속의 다운링크 측정 보고(MR; measurement report)에서 보고되었는지가 결정된다. 이러한 다운링크 측정 보고는 주파수 사용 테이블(560) 또는 다른 적합한 데이터베이스에 포함될 수 있다. 신규 채널 할당이 수행되고 있는 셀(10)이 측정 보고에서 보고된 것으로 결정된 경우, 처리는 C/I 비가 간섭된 접속의 측정 보고에 포함되는 것과 동일하게 설정되는 단계(1135)로 진행한다.

아직 도 11을 참조하면, 단계(1125)에서 신규 채널 할당이 수행되고 있는 셀(10)이 측정 보고(MR)에서 보고되지 않은 것으로 결정되는 경우, 처리는 C/I 비가 BIM(550)에서 발견되는 것과 동일하게 설정되는 단계(1130)로 진행한다. 단계(1130) 또는 단계(1135)로부터 처리는 그 다음, 현재 접속에서 야기되는 간섭이 동일 채널 간섭인지 인접 채널 간섭인지가 식별되는 단계(1140)로 진행한다. 간섭이 인접 채널에서 기인하는 경우, 처리는 C/I 비가 소정의 값인 인접 채널 보호 마진만큼 증가되는 단계(1150)로 진행한다. 이 인접 채널 보호 마진은 간섭이 동일 채널 간섭으로 여겨지는 경우 인접 채널 간섭의 불리한 영향에 대응하는 레벨로 C/I 비를 감소시키도록 선택된다. 그러나, 단계(1140)에서 간섭의 유형이 동일 채널 간섭인 것으로 결정되는 경우, 처리는 단계(1140) 또는 단계(1150)로부터 단계(1155)로 진행한다. 단계(1155)에서, 전력 제어 기능이 사용되는 경우 상기 전력 제어 기능에 의한 간섭하는 접속에서 구현되는 현재 전송 전력 감소에 대응하는 전송 전력 레벨 감소 값만큼 C/I 비가 감소된다. 이 전력 감소 값은 전력 제어 기능에 의해 갱신되는 채널 사용 테이블(560)에서 이용가능할 수 있다. C/I 비의 이러한 조정은 가능한 전력 제어 기능의 영향이 상기 C/I 추정 절차에서 고려되는 것을 보장한다. 처리는 그 다음, 전체 C/I 비가 간섭되는 접속에 대해 허용가능한 QoS에 요구되는 최소 C/I 비인 허용되는 C/I 비 한계를 초과하거나 동일한지가 결정되는 단계(1160)로 진행한다. 상기 C/I 비가 C/I 비 한계보다 크지 않거나 동일하지 않은 경우, 처리는 간섭되는 접속을 다른 채널로 이동시키기 위하여 핸드오버가 트리거되는 단계(1165)로 진행한다. 단계(1160) 또는 단계(1165)로부터 상기 처리는 그 다음, 단계(1170)로 진행한다. 단계(1170)에서, 모든 잠재적인 간섭되는 셀들(10)이 처리되었는지가 결정된다. 모든 잠재적인 간섭되는 셀들(10)이 처리되지 않은 경우, 처리는 단계(1115)로 루프백한다. 그러나, 모든 잠재적인 간섭되는 셀들(10)이 처리된 경우, 처리는 단계(1175)로 진행한다. 단계(1175)에서, 신규 채널에 대해 사용되는 모든 타임 슬롯들이 처리되었는지가 결정된다. 모든 그러한 타임 슬롯들이 처리되지 않은 경우, 처리는 단계(1110)로 루프백한다. 그렇지 않은 경우, 처리가 종료하는 단계(1180)로 진행한다.

우리는 본 명세서에 극히 소수의 예들을 도시하고 설명했지만, 당업자에게 알려지는 바와 같이 다수의 변형들 및 수정들이 본 발명에 수행될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 동적 주파수 관리 시스템(500)은 셀룰러 네트워크내에서의 어디에도 배치될 수 있다. 또는 이동국(210), 송수신기(20), 셀(10), BSC(230) 또는 MSC(240)내에 포함될 수 있다. 추가로, 노키아 출원 번호 PCT/FI/01114의 DFCA에서 상술된 바와 같이, 주기적 주파수 호핑 능력(cyclical frequency hopping capability)이 본 발명에서 이용될 수 있다. 간략함을 위해 본 발명은 주기적 주파수 호핑을 이용하지 않고 설명되었다. 그러나, 주기적 주파수 호핑은 이동국에서 사용자가 알아채는 수신 서비스 품질을 개선한다. 따라서, 본 발명에 주기적 주파수 호핑을 추가하는 것은 또한 본 발명에서 서비스 품질을 개선할 것이다. 상술된 바와 같이, 주기적 주파수 호핑없이, 무선 채널은 타임 슬롯들 및 주파수에 의해 정의된다. 그러나, 주기적 주파수 호핑을 가지고, 주파수는 호핑 시퀀스에서의 위상 및 주파수 리스트에 의해 대체된다. 명세서에서 용어 "주파수"를 "주파수 리스트" 및 "호핑 시퀀스 쌍에서의 위상"으로 단순히 대체함으로써 주기적 주파수 호핑의 구현이 수행될 수 있다. 따라서, 우리는 본 명세서에 도시되고 설명된 상세들에 제한되는 것을 원하지 않고, 첨부된 청구범위에 의해 포함되는 것과 같은 변경들 및 수정들 모두를 포함하도록 의도한다.

본 발명의 상기 실시예들을 이용하여, 서비스 제공자의 이동국은 고객들에게 셀룰러 네트워크에서 광범위한 서비스들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 많은 고객들은 자신의 이동국들상에 단순히 음성 능력 및 전자 우편 능력을 구비하기를 원할 수 있다. 서비스 제공자는 전용 채널들이 음성 전송을 위해 할당되고 공유 채널들이 전자 우편을 위해 이용되도록 패키지를 맞출 수 있다. 다른 고객들은 예를 들어 스트리밍 비디오 또는 오디오가 요구되고 따라서 어떤 최소 달성가능한 처리량을 보장하는 더 높은 처리량이 필요한 고성능 서비스를 명시할 수 있다. 이 경우에 있어서, 서비스 제공자는 제한된 수의 사용자들 및 명시된 높은 C/I 레벨을 가지고 전용 채널 또는 공유 채널을 제공할 수 있다. 추가로, 채널 유형들의 할당은 트래픽 상태들 및 사용자 요구에 기초하여 동적일 수 있다. 따라서, 셀룰러 네트워크 서비스 제공자는 어떤 주어진 셀에 대해 현재 이용가능한 동일한 대역폭을 이용하는 광범위한 개선된 서비스들을 제공할 수 있다.

Claims

패킷 교환 서비스들을 위한 동적 채널 할당 시스템에 있어서,

다른 할당된 채널들과의 가능한 들어오는 간섭이 언제 발생할 수 있는지를 결정하고 타임 슬롯 처리량 추정들을 유도하기 위한 처리량 추정 모듈(throughput estimation module);

반송파 대 간섭 비(C/I; carrier-to-interference ratio)에 기초하여 셀내에 그리고 가까운 셀들내에 이미 할당된 다른 채널들에 대한 상기 채널 할당의 영향을 결정하기 위한 나가는 간섭 평가 모듈(outgoing interference evaluation module); 및

상기 채널 할당의 정보 전송 및 처리량 요구들을 요구하는 애플리케이션 또는 서비스 또는 이동국과 연관된 트래픽 클래스 유형에 기초하여 접속을 위한 공유 또는 전용 채널을 선택하기 위한 QoS 관리 모듈(QoS management module)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제1항에 있어서, 상기 트래픽 클래스 유형은:

상기 채널 할당이 공유 채널에 수행되도록 야기하는 베스트 에포트 트래픽 클래스 유형(best effort traffic class type); 및

적합한 처리량이 상기 공유 채널에 존재하는 경우 상기 채널 할당을 공유 채널에 수행되도록 야기하고 적합한 처리량이 상기 공유 채널에 존재하지 않는 경우 상기 채널 할당을 전용 채널에 수행되도록 야기하는 보증된 트래픽 클래스 유형(guaranteed traffic class type)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제2항에 있어서, 각 셀내의 각 할당된 주파수에 대한 C/I 비를 최대화하는 것에 기초하여 복수의 송수신기 유닛들 각각에 대한 상기 공유 채널에 사용되는 주파수들을 할당하기 위한 주파수 할당 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제3항에 있어서, 상기 주파수 할당 모듈은 발견적(heuristic) 알고리즘에 기초하여 채널들을 할당하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제2항에 있어서, 상기 QoS 관리 모듈은 상기 요구된 처리량이 어떤 공유 채널들의 능력들을 초과하는 경우 상기 접속 처리량 요구를 충족시키기 위해 필요한 최소 수의 전용 채널들을 보증된 처리량 요구를 갖는 각 접속에 대해 할당하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제5항에 있어서, 요구되는 수의 전용 채널들의 할당이 상기 셀의 용량 또는 상기 이동국의 능력을 초과하는 경우 서비스 품질 요구들이 상기 접속에 대해 재조정되는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제2항에 있어서, 상기 처리량 추정 모듈은 결정들의 채널 할당에 대한 서비스 품질 모듈에 사용되는 이용가능한 채널 용량 및 추정된 C/I에 기초하여 이용가능한 무선 채널들에 대한 처리량 추정들을 생성하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제2항에 있어서, 상기 나가는 간섭 평가 모듈은 신규 채널 할당이 서빙 셀 및 인접 셀들에서의 접속들에 이미 할당된 다른 채널들 상에서 야기할 것으로 예상되는 간섭의 레벨을 평가하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
제8항에 있어서, 상기 나가는 간섭 평가 모듈은 상기 신규 채널 할당으로부터 기인하는 간섭에 의한 C/I 기준에 기초하여 역으로 영향받을 것으로 예상되는 전용 영역에서의 진행중인 접속들에 대한 무선 채널 재-할당을 트리거할 수 있는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 시스템.
패킷 교환 서비스들을 위한 동적 채널 할당 방법에 있어서,

셀내의 송수신기 유닛 자원들을 공유 영역을 형성하는 공유 채널 자원들 및 전용 영역을 형성하는 전용 채널 자원들로 분할하는 단계;

복수의 셀들 중의 공유 영역들 사이의 간섭을 최소화하는 것에 기초하여 상기 공유 영역들에 대한 주파수들을 복수의 셀들에 할당하는 단계;

상기 주파수들을 상기 복수의 셀들 각각에 전송하는 단계;

이동국 또는 핵심 네트워크로부터 채널 할당에 대한 요청을 수신하는 단계로서, 상기 채널 할당은 상기 주파수들 중 2개를 포함하는 단계;

다른 접속들에 의해 이미 사용된 채널 용량 및 추정된 C/I에 기초하여 가능한 무선 채널들 각각에서의 달성가능한 처리량들을 추정하는 단계;

상기 채널 할당에 대한 트래픽 클래스 유형을 결정하는 단계로서, 상기 트래픽 클래스 유형은 베스트 에포트(best effort) 또는 보증된(guaranteed) 것인 단계;

상기 트래픽 클래스 유형이 베스트 에포트인 경우 가장 높은 추정된 처리량을 제공하는 공유 채널을 할당하는 단계;

공유 채널 할당이 상기 이동국에 대한 불충분한 처리량을 생성하고 상기 트래픽 클래스 유형이 보증된 것인 경우 요구된 처리량을 제공할 수 있는 전용 채널을 할당하는 단계;

각각의 현존 접속에 대해 추정된 후-할당 C/I 비에 기초하여 서빙 셀 또는 가까운 셀들에서의 어떤 현존 접속들에 강한 영향을 주는 채널의 할당으로부터 기인할 수 있는 나가는 간섭을 평가하는 단계; 및

상기 C/I 비가 소정의 값을 초과하지 않는 것으로 추정되는 현존 접속들에 대해 채널 재-할당을 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
제10항에 있어서, 상기 셀 및 상기 이동국의 능력들내에 있는 모든 이용가능한 공유 및 전용 채널 조합들에서의 이용가능한 추정된 처리량이 요구되는 처리량을 충족시키기에 불충분한 경우 상기 접속에 대한 서비스 품질을 재조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
제10항에 있어서, 들어오는 간섭을 식별하는 단계는:

상기 들어오는 간섭이 인접 채널 또는 동일 채널(cochannel) 중 어느 것에 기인하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
제11항에 있어서, 상기 이동국에 대한 모든 서비스 품질을 재조정하는 상기 단계는 상기 이동국에 하위 서비스 품질을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
패킷 교환 서비스들을 위한 동적 채널 할당 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 있어서,

상기 방법은,

다른 할당된 채널들과의 가능한 간섭이 언제 발생할 수 있는지를 결정하고 전체 C/I 비에 기초하여 모든 이용가능한 무선 채널들에 대한 처리량 추정을 유도하기 위한 처리량 추정 단계;

C/I 비에 기초하여 셀내에 그리고 가까운 셀들내에 이미 할당된 다른 채널들에 대한 상기 채널 할당의 영향을 결정하기 위한 나가는 간섭 평가 단계; 및

이동국 또는 핵심 네트워크로부터 채널 할당을 위한 요청들을 감시하고, 상기 이동국과 연관된 트래픽 클래스 유형, 상기 채널 할당의 처리량 요구들 및 이용가능한 공유 및 전용 채널들에 대한 추정된 이용가능한 처리량에 기초하여 전용 채널 또는 공유 채널 중 어느 하나에 상기 채널 할당을 할당하기 위한 QoS 관리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
제14항에 있어서, 상기 트래픽 클래스 유형은:

상기 채널 할당이 공유 채널에 수행되도록 야기하는 베스트 에포트 트래픽 클래스 유형(best effort traffic class type); 및

적합한 처리량이 상기 공유 채널에 존재하는 경우 상기 채널 할당을 공유 채널에 수행되도록 야기하고 적합한 처리량이 상기 공유 채널에 존재하지 않는 경우 상기 채널 할당을 전용 채널에 수행되도록 야기하는 보증된 트래픽 클래스 유형(guaranteed traffic class type)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
제15항에 있어서, 상기 방법은,

각 셀에 대한 C/I 비를 계산하는 것에 기초하여 복수의 셀들에서 공유 영역들 각각에 대한 채널들을 할당하기 위한 주파수 할당 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
제16항에 있어서, 상기 주파수 할당 단계는 발견적(heuristic) 알고리즘에 기초하여 채널들을 할당하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
제15항에 있어서, 상기 QoS 관리 단계는 상기 채널 할당을 위해 요구되는 처리량이 어떤 공유 채널들의 능력들을 초과하는 경우, 할당된 전용 채널들의 수를 상기 요청된 처리량을 제공하는데 필요한 최소량으로 최소화하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
제18항에 있어서, 상기 이동국 및 셀에 의해 지원되는 이용가능한 전용 채널들 중 어떤 것에서 이용가능한 추정된 처리량이 요청된 서비스 품질 요구들을 충족시키기에 충분하지 않은 경우, 접속에 대한 상기 서비스 품질 요구들의 재조정이 시작되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
제14항에 있어서, 상기 나가는 간섭 평가 단계는 상기 추정된 C/I 비가 현존 접속에 대한 요청된 처리량을 유지하기에 불충분한 경우 채널의 재-할당을 트리거하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.