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KR101061654B1 - 멀티－유저 통신 시스템들에서 제어된 중첩 코딩 - Google Patents

멀티－유저 통신 시스템들에서 제어된 중첩 코딩 Download PDF

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KR101061654B1
KR101061654B1 KR1020057015437A KR20057015437A KR101061654B1 KR 101061654 B1 KR101061654 B1 KR 101061654B1 KR 1020057015437 A KR1020057015437 A KR 1020057015437A KR 20057015437 A KR20057015437 A KR 20057015437A KR 101061654 B1 KR101061654 B1 KR 101061654B1
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signal
channel
base station
segment
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KR20060002771A (ko
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라지브 라로이아
준니 리
무라리 스리니바산
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콸콤 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

통신 시스템들, 예를 들어 멀티-유저 통신 시스템에서 중첩 코딩을 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 중첩 코딩은 동일한 전송 자원을 사용하여 전송, 예를 들어, 동일한 주파수들을 동시에 전송하는 여러 무선 단말기들의 전송들에 의한 업링크 경우에서 발생한다. 이 신호들은 통신 채널에서 결합하여 다른 전송 상에 중첩되는 한 전송을 발생시킨다. 중첩 신호들을 수신하는 이 장치, 예를 들어, 기지국은 중첩 디코딩 기술들을 사용하여 두 신호를 복구한다. 중첩의 이점을 얻기 위해, 채널 세그먼트들을 다수의 무선 단말기들에 할당하는 것은 기지국에 의해 제어되며 및/또는 전송 전력 레벨들은 동일한 업링크 통신 자원, 예를 들어, 타임 슬롯을 공유하는 하나 이상의 무선 단말기들에 의해 제어되어, 상이한 장치들로부터 수신된 신호들이 서로 다른 수신 전력 레벨을 갖도록 하여 중첩 디코딩을 행할 수 있도록 한다.
중첩 코딩, 할당 세그먼트, 기지국 수신기, 다운링크 신호, 업링크 신호

Description

멀티－유저 통신 시스템들에서 제어된 중첩 코딩{CONTROLLED SUPERPOSITION CODING IN MULTI-USER COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 개선된 코딩 및 전송 방법들에 관한 것이며, 특히, 예를 들어 멀티-유저 통신 시스템에서 사용하는데 적합한 제어된 중첩 코딩을 사용하는 개선된 방법들에 관한 것이다.
통신 시스템들에서 중첩 코딩이 논의될 것이다. 멀티-유저 통신 시스템들은 서로 통신하는 몇 개의 송신기들 및 수신기들을 포함하며, 하나 이상의 통신 방법들을 사용할 수 있다. 일반적으로, 멀티-유저 통신 방법들은 이하와 같은 두 개의 시나리오들:
(a) 통상적으로 브로드캐스트 통신 방법이라 칭하는 몇 개의 수신기와 통신하는 단일 송신기; 및
(b) 통상적으로 다중-액세스 통신 방법이라 칭하는 공통 수신기와 통신하는 몇 개의 송신기들 중 하나로 분류될 수 있다.
브로드캐스트 통신 방법은 '브로드캐스트 채널'로서 통신들 및 정보 이론 문헌에 통상적으로 공지되어 있다. '브로드캐스트 채널'은 송신기 및 다수의 수신기들 사이의 물리적인 통신 채널들뿐만 아니라, 통신하기 위해 송신기에 의해 사용되는 통신 자원들을 나타낸다. 마찬가지로, 다중-액세스 통신 방법은 '다중-액세스 채널'로서 널리 공지되어 있다. '다중-액세스 채널'은 송신기들에 의해 사용되는 통신 자원들과 함께 다수의 송신기들 및 공통 수신기 사이의 물리적인 통신 채널들을 나타낸다. 브로드캐스트 통신 방법은 전형적인 셀룰러 무선 시스템에서 다운링크 통신 채널을 구현하기 위해 자주 사용되는 반면에, 이와 같은 시스템에서 업링크 채널은 통상적으로 다중-액세스 통신 방법을 사용하여 구현된다.
멀티-유저 시스템에서의 전송 자원은 일반적으로 시간, 주파수 또는 코드 공간으로 표현될 수 있다. 정보 이론은 시스템의 용량을 브로드캐스트 시나리오 및 다중-액세스 시나리오 둘 다에서 다른 통신 기술들을 통해서 증가시키는 것을 제안한다. 특히, 동일한 전송 자원을 통하여, 브로드캐스트 통신 방법의 경우에 다수의 수신기들로 동시에 전송함으로써 또는 다중-액세스 통신 방법의 경우에 다수의 송신기들이 동시에 전송하도록 함으로써, 시스템의 용량은 다른 통신 기술들에 비해서 증가할 수 있다. 브로드캐스트 통신 방법의 경우에, 동일한 전송 자원을 통해서 다수의 사용자에게 동시에 전송하는데 사용되는 기술은 또한 '중첩 코딩'으로서 공지되어 있다.
중첩 코딩의 장점들은 브로드캐스트 통신 방법에 대한 전송 기술들의 다음 논의로 인해 명백해질 것이다. 채널들이 N1<N2인, 즉, 제1 수신기가 제2 수신기보다 더 강한 채널을 통해 동작하는 두 개의 앰비언트(ambient) 가우시안 잡음 레벨 N1 및 N2로 설명될 수 있는 두 개의 수신기들과 통신하는 단일 송신기를 고려하자. 송신기에 이용 가능한 통신 자원들은 총 대역폭 W, 및 총 전력 P라고 가정하자. 송신기는 수신기들과 통신하기 위해 몇 가지 전략들을 사용할 수 있다. 도 1은 세 개의 상이한 전송 방법들 하의 제1 및 제2 사용자용 브로드캐스트 채널에서 얻을 수 있는 레이트들(rates)을 도시한 그래프(100)를 포함한다. 수직축(102)은 더 강한 수신기에 대한 레이트를 나타내는 반면, 수평축(104)은 더 약한 수신기에 대한 레이트를 나타낸다. 라인(106)은 시분할 멀티플렉싱(TDM) 전략에서 얻을 수 있는 레이트들을 도시한다. 라인(108)은 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM) 전략에서 얻을 수 있는 레이트들을 도시한 것이다. 라인(110)은 최대 용량을 얻을 수 있는 레이트들을 도시한 것이다.
우선, 송신기가 두 개의 수신기들 사이에서 적시에 멀티플렉싱되어, 자신의 모든 자원을 동시에 하나의 수신기에 할당하는 방법을 고려하자. 제1(더 강한) 수신기와 통신하는 소비된 시간 프랙션(fraction)이 α로 표시되는 경우, 두 사용자에 대해 얻을 수 있는 레이트는 다음 식을 만족하는 것을 알 수 있다.
Figure 112005045828523-pct00001
제1 사용자를 서비스하는 소비된 시간 프랙션(α)이 변화하기 때문에, 상기 식들에 의해 얻어진 레이트는 도 1에 도시된 바와 같은 "TDM"에 대응하는 직선의 굵은 선(106)으로 표시된다.
지금부터, 송신기가 대역폭의 어떤 프랙션(β), 및 이용 가능한 전력의 프랙션(γ)을 제1 사용자에 할당하는 상이한 전송 전략을 고려하자. 제2 사용자는 대역폭 및 전력의 나머지 프랙션을 얻는다. 할당된 이들 프랙션을 가지면, 송신기는 두 개의 수신기들과 동시에 통신한다. 이러한 전송 전략 하에서, 레이트 영역은 다음 식들에 의해 특성화될 수 있다.
Figure 112005045828523-pct00002
상기 식들에 의해 얻어진 레이트들은 도 1에 도시된 바와 같은 'FDM'에 대응하는 볼록한 곡선으로부터 직관적으로 가시화된다. 두 사용자 사이에서 이용 가능한 전력 및 대역폭을 적절한 방식으로 분할하는 전략이 자원들의 시-분할 부분을 능가한다는 것이 명백하다. 그러나 제2 전략은 여전히 최적의 방법이 아니다.
모든 전송 전략들 하에서 얻을 수 있는 레이트 영역들의 상한은 브로드캐스트 성능 영역이다. 가우시안 경우에 대하여, 이 영역은 다음 식들로 특성화될 수 있고:
Figure 112005045828523-pct00003
용량에 대응하는 도 1의 파선/점선의 곡선(110)으로 표시된다.
중첩 코딩이라 칭하는 통신 기술이 이 용량 영역을 얻을 수 있다는 것이 Thomas Cover in T.M. Cover, Broadcast Channels, IEEE Transactions on Information Theory, IT-18 (1):2 14, 1972에 의해 제시되었다. 이 기술에서, 서로 다른 사용자로의 신호는 동일한 전송 자원에서 서로 다른 전력으로 전송되어 서로 중첩된다. 중첩 코딩을 통하여 얻을 수 있는 이득들은 서로 다른 사용자 중에서 전송 자원의 분할을 필요로 하는 임의의 다른 통신 기술을 능가한다.
중첩 코딩의 기본적인 개념은 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 고 전력 QPSK 신호 및 상기 고 전력 QPSK 신호 상에 중첩되는 저 전력 QPSK 신호를 도시한 그래프(200)이다. 수직축(202)은 Q-성분 신호 강도를 표시하는 반면에, 수평축(204)은 P-성분 신호 강도를 표시한다. 도 2의 예가 QPSK 변조를 가정하지만, 변조 세트들의 선택은 제한되지 않고, 일반적으로 다른 변조 세트들이 대안적으로 사용될 수 있다. 또한, 예시적인 도 2가 두 사용자에 대해 그려지는 반면, 상기 개념은 직접적인 방식으로 다수의 사용자에 대해 일반화 및 적용될 수 있다. 송신기가 총 전송 전력 버짓(budget)(P)을 갖는 것을 가정하자. '더 약한 수신기'라 칭하는 제1 수신기가 더 큰 채널 잡음을 나타내고 '더 강한 수신기'라 칭하는 제2 수신기가 더 적은 채널 잡음을 나타낸다고 가정하자. 패턴(205)으로 채워진 네 개의 원은 고 전력(더 잘 보호됨)((1-α)P)으로 더 약한 수신기에 전송될 QPSK 성상도 지점들(constellation points)을 나타낸다. 한편, 부가적인 정보는 또한 QPSK 성상도를 사용하여 저 전력(덜 보호됨)(αP)으로 더 강한 수신기에 전달된다. 도 2에서, 크기
Figure 112010077680463-pct00004
의 화살표(208)는 고 전송 전력을 표시하는 반면에, 화살표(210)
Figure 112010077680463-pct00005
는 저 전송 전력을 표시한다. 고 전력 신호 및 저 전력 신호 둘 다를 결합하는 실제로 전송된 심벌들은 도면에서 빈 원들(212)로 표시된다. 이 도면이 전달하는 주요 개념은 송신기가 동일한 전송 자원을 사용하여 동시에 두 사용자에 전달하는 것이다.
수신기 전략은 상당히 직접적이다. 더 약한 수신기는 중첩되는 저 전력 신호로 고 전력 QPSK 성상도를 나타낸다. 더 약한 수신기가 겪는 신호대 잡음비(SNR)는 저 전력 신호를 분해(resolve)하는데 불충분할 수 있어서, 저 전력 신호는 잡음으로 나타나고, 더 약한 수신기가 고 전력 신호를 디코딩할 때 SNR을 다소 저하시킨다. 한편, 더 강한 수신기에 의해 겪는 SNR은 고 전력 및 저 전력 QPSK 성상도 지점들을 분해하는데 충분하다. 더 강한 수신기의 전략은 (더 약한 수신기를 위한) 고 전력 지점들을 우선 디코딩하고, 복합 신호로부터 그것들의 기여분(contribution)을 제거하고 나서, 저 전력 신호를 디코딩하는 것이다.
상기 논의를 토대로, 브로드캐스트 및/또는 다중-액세스 통신 시스템들에서 공중 링크 자원들을 더욱 효율적으로 사용하도록 사용될 수 있는 중첩 코딩 개념의 변화들 및/또는 적응성들이 요구된다는 것을 인지해야 한다. 무선 통신 시스템에서, 다수의 사용자와 임의의 소정 시간에 서로 다른 채널 품질이 다양한 사용자들을 위해 존재할 것이다. 서로에 대해서 상대적으로 더 약한/더 강한 서로 다른 수신기들 및 송신기들을 특성화하고 이들 상대적인 분류들이 시간에 걸쳐서 변화하도록 하는 방법들 및 장치들이 또한 유용할 수 있다. 이러한 차이들을 기회적으로 사용하고 중첩 코딩 방법을 적용하는 스케줄링 및 전력 제어 방법들 및 장치들은 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 중첩 코딩 방법들을 사용하는 새로운 구현 방식들은 예를 들어 일시적인 더 약한/더 강한 할당 정보와 같은 중첩 코딩과 관련한 송신기(들) 및 수신기(들) 간에 정보를 전달하는 방법들을 필요로 할 수 있다. 가능한 한 오버헤드를 최소화하며 그리고/또는 다수의 통신 채널 세그먼트들 간의 일시적 할당 지정들을 결합 또는 링크시키는 정보를 전달하는 방법들이 유용하다.
본 발명은 통신 시스템들, 예를 들어 멀티-유저 통신 시스템에서 중첩 코딩을 사용하는 새롭고 신규한 방법들에 관한 것이다. 중첩 코딩은 다운링크 및/또는 업링크에서 발생한다. 본 발명에 따른 중첩 코딩은 다운링크의 경우에 동일한 통신 자원을 사용하여, 예를 들어 동일한 주파수들로 동시에 기지국으로부터 여러 무선 단말기들로 전송함으로써 발생한다. 본 발명에 따른 중첩 코딩은 업링크의 경우에 동일한 통신 자원을 사용하여 여러 무선 단말기들로부터 기지국으로 전송함으로써 발생한다. 업링크의 경우에, 신호들은 통신 채널에서 결합하여 다른 전송 상에 중첩되는 하나의 전송을 발생시킨다. 중첩 신호들을 수신하는 장치, 예를 들어, 기지국은 중첩 디코딩 기술들을 사용하여 두 신호를 복구한다. 중첩의 이점을 얻기 위해, 다수의 무선 단말기에 대한 채널 세그먼트들의 할당들은 기지국에 의해 제어된다. 게다가, 다운링크의 경우에, 수신기 전력 레벨들이 중첩 디코딩을 용이하게 하기 위해 전송 전력 레벨들이 기지국에 의해 매우 상이하게 되도록 제어된다. 업링크 경우에, 전송 전력 레벨들은 동일한 업링크 통신 자원, 예를 들어 타임 슬롯 및 주파수를 공유하는 무선 자원들에 의해 기지국에서 여러 디바이스로부터 수신된 신호들이 서로 다른 수신 전력 레벨들을 갖도록 제어되어 중첩 디코딩을 용이하게 한다.
본 발명의 각종 실시예들에서, 기지국은 개별적인 무선 단말기들 및 기지국 간의 통신 채널들의 품질에 관한 정보를 유지한다. 통신 채널 세그먼트는 다운링크 경우에 기지국으로부터 통신 채널들 또는 업링크 경우에 기지국으로의 통신 채널들의 품질 면에서 적어도 최소 차, 예를 들어 3, 5 또는 10㏈ 차를 갖는 2개 이상의 무선 단말기들에 할당된다. 채널 할당들은 트래픽 채널 세그먼트를 공유하도록 하는 무선 단말기들에 전송된다. 이 할당은 어느 무선 단말기들이 통신 채널 세그먼트를 동시에 사용하는 지를 전달하고, 게다가 할당된 디바이스들 중 어느 디바이스가 강하거나 약한 신호를 전송(업링크 경우) 또는 수신(다운링크 경우)하는 지를 전달한다. 할당 메시지들은 중첩 신호들로서 전송될 수 있다.
이 설명을 간단히 하기 위해, 이 문헌은 2개의 신호가 중첩되어 중첩 코딩 신호를 형성한다고 가정한 것이다. 그러나 2개 이상의 신호들이 중첩될 수 있다. 본 발명은 2개 이상의 신호들이 중첩되어 중첩 코딩 신호를 형성하는 경우들에 적용될 수 있다.
그러므로 중첩 코딩 신호의 2개의 신호 각각을 강한 신호 및 약한 신호라 칭하는데, 여기서 강한 신호는 높은 수신 전력을 갖는 신호이고 약한 신호는 낮은 수신 전력을 갖는 신호이다. 2개의 무선 단말기들이 동일한 통신 자원을 공유할 때, 보다 양호한 채널 상태를 갖는 단말기를 더 강한 사용자라 칭하고 더 열악한 채널 상태를 갖는 단말기를 더 약한 사용자라 칭한다. 일부 실시예들에서, 소정의 무선 단말기는 또 다른 무선 단말기와 자원을 공유할 때 강한 사용자일 수 있고 제3 무선 단말기와 자원을 공유할 때 더 약한 사용자일 수 있다.
많은 업링크 경우들에, 더 강한 사용자는 강한 신호로서 기지국에 의해 수신될 신호를 전송 동작하도록 할당되고 더 약한 사용자는 통상적으로 약한 신호로서 기지국에 의해 수신될 신호를 전송 동작하도록 할당된다. 이는 다른 기지국들과의 과도한 간섭이 발생하는 것을 피하게 하거나 무선 단말기로부터 과도한 피크 전송 전력을 요구하는 것을 피하게 한다. 이들 경우에, 더 강한 사용자를 또한 더 강한 송신기라 칭하고 더 약한 사용자를 또한 더 약한 송신기라 칭한다.
많은 다운링크 경우들에, 더 강한 사용자는 약한 신호를 수신 동작하도록 할당되고 더 약한 사용자는 통상적으로 강한 신호를 수신 동작하도록 할당된다. 이는 더 강한 사용자로의 전력이 낭비되지 않도록 하면서 더 약한 사용자의 링크 신뢰성을 개선한다. 이들 경우에, 더 강한 사용자를 또한 더 강한 수신기라 칭하고 더 약한 사용자를 또한 더 약한 수신기라 칭한다.
트래픽 채널 세그먼트를 공유하도록 하는 무선 단말기들에 전송되는 채널 할당들은 또한 중첩 코딩을 사용하여 행해질 수 있다. 채널 할당들은 일반적으로 기지국에 의해 행해지고 다운링크에서 전송된다는 점에 유의하라. 따라서 더 강한 사용자로 전송되는 할당은 약한 신호로 전송되고 더 약한 사용자로 전송되는 할당은 강한 신호로 전송된다. 그러므로 무선 단말기가 이를 위한 할당이 강한 신호로부터 나온다는 것을 인지하면, 예를 들어 단말 식별자가 강한 신호에 의해 전송되면, 무선 단말기는 더 약한 사용자, 즉 무선 단말기가 업링크 트래픽 채널을 할당받는 경우에 더 약한 송신기 또는 무선 단말기가 다운링크 트래픽 채널을 할당받는 경우에 더 약한 수신기로서 기지국에 의해 간주된다는 것을 인지한다. 유사하게, 무선 단말기가 이를 위한 할당이 약한 신호로부터 나온다는 것을 인지하면, 무선 단말기는 더 강한 사용자, 즉 무선 단말기가 업링크 트래픽 채널을 할당받는 경우에 더 강한 송신기 또는 무선 단말기가 다운링크 트래픽 채널을 할당받는 경우에 더 강한 수신기로서 기지국에 의해 간주된다는 것을 인지한다.
본 발명에 따르면, 중첩 코딩은 기회적인 방식으로 사용될 수 있다. 즉, 중첩 코딩은 충분히 서로 다른 채널 상태를 지닌 무선 단말기들이 통신 채널 세그먼트를 공유하도록 쌍을 이루어서 이용될 수 있을 때 사용될 수 있다. 예를 들어 디바이스들 간의 채널 상태들의 불충분한 차이 또는 불충분한 전송 전력 성능들로 인해 수신 전력 레벨들에 충분한 차이가 성취될 수 없는 경우에, 무선 단말기들은 전송 세그먼트를 공유하도록 스케줄링될 수 없다. 따라서 중첩은 신뢰할 수 없을 것 같은 경우가 아니라 충분히 수신 전력 레벨 차이들로 인해 신뢰할 수 있는 결과들을 발생시킬 것 같은 전송 슬롯들에서 사용된다.
본 발명의 많은 부가적인 특징들, 이점들 및 장점들은 이하의 상세한 설명의 관점에서 명백하게 될 것이다.
도 1은 3개의 서로 다른 전송 전략 하에서 더 강한 수신기를 지닌 제1 사용자 및 더 약한 수신기를 지닌 제2 사용자를 위한 브로드캐스트 채널에서 얻을 수 있는 레이트들을 도시한 그래프.
도 2는 QPSK 변조와 함께 중첩 코딩의 예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 장치 및 방법들을 구현하는 예시적인 통신 시스템들을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따라서 구현된 예시적인 기지국을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따라서 구현되는 예시적인 무선 단말기를 도시한 도면.
도 6은 예시적인 트래픽 채널 할당들을 도시한 도면.
도 7은 예시적인 할당 및 트래픽 세그먼트들을 도시한 도면.
도 8은 예시적인 다운링크 트래픽 세그먼트들 및 예시적인 업링크 확인응답(acknowledgment) 세그먼트들을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따라서 구현된 예시적인 통신 시스템을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따라서 다중-액세스 채널에서 중첩 코딩을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따라서 브로드캐스트 할당 및 브로드캐스트 트래픽 채널들에 사용되는 중첩 코딩을 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따라서 브로드캐스트 할당 및 다중-액세스 트래픽 채널들에 사용되는 중첩 코딩을 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따라서 브로드캐스트 트래픽 및 다중-액세스 확인응답 채널들에 사용되는 중첩 코딩을 도시한 도면.
도 14는 본 발명에 따라서 다중-액세스 트래픽 및 브로드캐스트 확인응답 채널들에 사용되는 중첩 코딩을 도시한 도면.
도 15는 공통 제어 채널 상에 중첩 코딩을 사용하여 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 도면.
도 16은 본 발명에 따라서 동일한 채널 세그먼트 상의 예시적인 업링크 신호들을 도시하며 높은 수신 전력 타겟들의 예시적인 실시예를 도시하기 위해 사용되는 도면.
도 17은 하나의 예시적인 실시예에서 기지국에 의해 구현되는 예시적인 방법의 단계들을 도시한 순서도.
도 18은 하나의 예시적인 실시예에서 무선 단말기에 의해 구현되는 예시적인 방법의 단계들을 도시한 순서도.
상술한 바와 같이, 본 발명은 통신 시스템들, 예를 들어 멀티-유저 통신 시스템에서 중첩 코딩을 사용하는 새롭고 신규한 방법들에 관한 것이다. 중첩 코딩은 다운링크 및/또는 업링크에서 발생한다. 본 발명에 따른 중첩 코딩은 다운링크의 경우에 동일한 통신 자원을 사용하여, 예를 들어 동일한 주파수들로 동시에 기지국으로부터 여러 무선 단말기들로 전송함으로써 발생한다. 본 발명에 따른 중첩 코딩은 업링크의 경우에 동일한 통신 자원을 사용하여 여러 무선 단말기들로부터 기지국으로 전송함으로써 발생한다. 업링크의 경우에, 신호들은 통신 채널에서 결합되어 다른 전송 상에 중첩되는 하나의 전송을 발생시킨다. 중첩 신호들을 수신하는 디바이스, 예를 들어, 기지국은 중첩 디코딩 기술들을 사용하여 두 신호를 복구한다. 중첩의 이점을 얻기 위해, 다수의 무선 단말기들로의 채널 세그먼트들의 할당들이 기지국에 의해 제어된다. 게다가, 다운링크의 경우에, 전송 전력 레벨들은 수신기 전력 레벨들이 중첩 디코딩을 용이하게 하기 위해 매우 상이하게 되도록 기지국에 의해 제어된다. 업링크 경우에, 전송 전력 레벨들은 기지국에서 여러 디바이스로부터 수신된 신호들이 서로 다른 수신 전력 레벨을 갖도록 동일한 업링크 통신 자원, 예를 들어 타임 슬롯을 공유하는 무선 자원들에 의해 제어되어 중첩 디코딩을 용이하게 한다.
도 3은 본 발명의 방법들에 따라서 그리고 이 방법을 사용하여 구현되는 예시적인 무선 통신 시스템(300)을 도시한다. 예시적인 무선 통신 시스템(300)은 본 발명에 따라서 업링크 채널들 및 다운링크 채널들 상에서 제어된 중첩 코딩 방법들을 기회적으로 사용한다. 예시적인 무선 통신 시스템(300)은 확산 스펙트럼 OFDM(직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 다중-액세스 시스템이다. 예시적인 OFDM 무선 통신 시스템이 본 발명을 설명하기 위해 이 애플리케이션에 사용되지만, 본 발명은 이 예보다 범위가 넓게 되고, 본 발명은 또한 제어된 중첩 코딩이 사용되는 경우 많은 다른 통신 시스템들, 예를 들어 CDMA 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.
시스템(300)은 다수의 셀: 셀 1(302), 셀 M(304)을 포함한다. 각 셀(셀 1(302), 셀M(304))은 각각의 기지국(BS)(BS 1(306), BS M(308))을 포함하고 기지국의 무선 커버리지 영역을 표시한다. BS 1(306)은 각각의 무선 링크(314, 316)를 통해서 다수의 종단 노드들(EN(10) (310), EN(X)(312))에 연결된다. BS M(308)은 각각의 무선 링크(322, 324)를 통해서 다수의 종단 노드들(EN(1')(318), EN(X')(320))에 연결된다. 종단 노드들(310, 312, 318, 320)은 이동국 및/또는 고정 무선 통신 디바이스들일 수 있고 무선 단말기들(WT들)이라 칭한다. 이동국(WT들)은 때때로 이동국 노드들(MN들)이라 칭한다. MN들은 시스템(300) 전역으로 이동할 수 있다. BS 1(306) 및 BS M(308)은 각각의 무선 링크(328, 330)를 통해서 네트워크 노드(326)에 연결된다. 네트워크 노드(326)는 네트워크 링크(332)를 통해서 다른 네트워크 노드들 및 인터넷에 연결된다. 네트워크 링크들(328, 330, 332)은 예를 들어 광섬유 케이블들일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라서 구현되는 예시적인 기지국(400)을 도시한 것이다. 예시적인 기지국(400)은 도 3의 임의의 기지국들(306, 308)을 더욱 상세하게 도시한 것이다. 기지국(400)은 각종 엘리먼트들이 데이터 및 정보를 상호 교환할 수 있는 버스(416)를 통해서 모두 연결되는 수신기(402), 송신기(406), 프로세서(410), I/O 인터페이스(412) 및 메모리(414)를 포함한다.
수신기(402)는 안테나(404)에 연결되는데, 이 안테나를 통해서 기지국(400)은 다수의 무선 단말기들(WT들)(500)(도 5 참조)로부터 업링크 신호들을 수신할 수 있다. 이와 같은 업링크 신호들은 본 발명에 따라서 공중에서 중첩될 수 있는 동일한 확인응답 세그먼트 상의 여러 무선 단말기들에 의해 전송되는 공중 및/또는 확인응답 신호들에서 중첩할 수 있는 동일한 트래픽 세그먼트 상에서 여러 무선 단말기들(500)에 의해 전송되는 업링크 트래픽 신호들을 포함할 수 있다. 수신기(402)는 다수의 복조 모듈들, 즉 복조 모듈 1(418), 복조 모듈 N(420)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복조 모듈들(418, 420)은 디코더 모듈의 부분일 수 있다. 복조 모듈들(418, 420)은 모두 연결된다. 복조 모듈 1(418)은 수신된 중첩 신호에 대해 제1 복조를 수행하여 고 전력 또는 매우 보호되는 신호를 복구할 수 있다. 복조된 정보는 복조 모듈 1(418)로부터 복조 모듈 N(420)으로 전달될 수 있다. 복조 모듈 N(420)은 수신된 중첩 신호로부터 고 전력 또는 매우 보호된 신호를 제거하여 저 전력 또는 덜 보호된 신호를 복조할 수 있다. 일부 실시예들에서, 분리된 수신기들(402) 및/또는 분리된 안테나들(404)은 예를 들어 고(수신된) 전력 또는 매우 보호되는 업링크 신호들을 위한 제1 수신기 및 저(수신된) 전력 또는 저 보호 업링크 신호들을 위한 제2 수신기에 사용될 수 있다.
송신기(406)는 안테나(408)에 연결되는데, 이 안테나를 통해서 기지국(400)은 다운링크 신호들을 다수의 무선 단말기들(500)에 전송할 수 있다. 이와 같은 다운링크 신호들은 중첩 신호들, 예를 들어, 동일한 채널 세그먼트 상의 2개 이상의 복합 신호들, 즉 상이한 전송 전력 레벨에서 각 복합 신호 및 서로 다른 무선 단말기를 위한 각 신호를 포함한다. 중첩된 다운링크 신호들은 본 발명에 따라서 할당 세그먼트들 상에서, 다운링크 트래픽 신호들 상에서, 그리고/또는 확인응답 세그먼트 상에 기회적으로 전송될 수 있다. 송신기(406)는 다수의 변조 모듈들, 즉 변조 모듈 1(422), 변조 모듈 N(424) 및 중첩 모듈(426)을 포함한다. 변조 모듈 1(422)은 제1 세트의 정보를 예를 들어 고 전력 또는 매우 보호되는 신호로 변조할 수 있고, 변조 모듈 N(424)은 제2 세트의 정보를 저 전력 또는 전 보호 신호로 변조시킬 수 있다. 중첩 모듈(426)이 고 전력 또는 매우 보호된 신호를 저 전력 또는 저 보호 신호와 결합하여, 복합 신호가 동일한 다운링크 세그먼트 상에서 발생하여 전송될 수 있도록 한다. 일부 실시예들에서, 다수의 송신기(406) 및/또는 다수의 안테나(408)는 예를 들어 고 전력 또는 매우 보호된 다운링크 신호들을 위한 제1 송신기 및 저 전력 또는 저 보호 다운링크 신호들을 위한 제2 송신기에 사용될 수 있다.
I/O 인터페이스(412)는 기지국(400) 또는 다른 네트워크 노드들, 예를 들어 다른 기지국들, AAA 서버 노드들 등에 접속시키는 인터페이스이다. 메모리(414)는 루틴들(428) 및 데이터/정보(430)를 포함한다. 프로세서(410), 예를 들어, CPU는 루틴들(428)을 실행하고 메모리(414)에서 데이터/정보(430)를 사용하여 본 발명의 방법들에 따라서 기지국(400)을 동작시킨다.
루틴들(428)은 통신 루틴들(432) 및 기지국 제어 루틴들(434)을 포함한다. 기지국 제어 루틴들(434)은 스케줄러 모듈(436), 무선 단말기 전력 제어 루틴들(438), 전송 전력 제어 루틴들(440), 및 시그널링 루틴들(442)을 포함한다. 스케줄러(436)는 다운링크 스케줄링 모듈(446), 업링크 스케줄링 모듈(448), 및 상대적인 사용자 강도 정합 모듈(450)을 포함한다. WT 전송 전력 제어 루틴(438)은 수신 전력 타겟 모듈(452)을 포함한다.
데이터/정보(430)는 데이터(454), 무선 단말기 데이터/정보(456), 시스템 정보(458), 다운링크 할당 메시지들(460), 다운링크 트래픽 채널 메시지들(462), 수신된 확인응답 메시지들(464), 업링크 할당 메시지들(466), 업링크 트래픽 채널 메시지들(468) 및 업링크 트래픽에 대한 확인응답 메시지들(470)을 포함한다.
데이터(454)는 사용자 데이터, 예를 들어 무선 링크들을 통해서 WT들로부터 수신된 데이터, 다른 네트워크 노드들로부터 수신된 데이터, WT들에 전송될 데이터, 및 다른 네트워크 노드들에 전송될 데이터를 포함한다. 무선 단말기 데이터/정보(456)는 다수의 WT 정보, 즉 WT 1 정보(472), WT N 정보(474)를 포함한다. WT 1 정보(472)는 데이터(476), 단말기 식별(ID) 정보(478), 수신된 채널 품질 보고 정보(480), 세그먼트 정보(482) 및 모드 정보(483)를 포함한다. 데이터(476)는 WT 1로부터 WT 1의 피어 노드, 예를 들어 WT N으로의 BS(400)에 의해 수신된 사용자 데이터 및 BS(400)로부터 WT 1로 전송될 사용자 데이터를 포함한다. 단말기 ID 정보(478)는 BS(400)와 통신 및 동작시에 WT 1을 식별하도록 사용되는 기지국 할당된 ID를 포함한다. 수신된 채널 품질 보고 정보(480)는 예를 들어 SNR(신호대 잡음비), SIR(신호대 간섭비)와 같은 다운링크 채널 품질 피드백 정보를 포함한다. 모드 정보(483)는 WT 1의 현재 모드를 표시하는 정보, 예를 들어 온 상태, 슬립 상태 등을 포함한다.
세그먼트 정보(482)는 WT 1에 할당되는 채널 세그먼트들에 대응하는 다수의 세그먼트 정보 세트들, 즉 세그먼트 1 정보(484), 세그먼트 N 정보(486)를 포함한다. 세그먼트 1 정보(484)는 세그먼트 유형 정보(488), 세그먼트 ID 정보(490), 코딩 정보(492) 및 상대 강도 지정 정보(494)를 포함한다. 세그먼트 유형 정보(488)는 세그먼트의 유형, 예를 들어 업링크 트래픽에 대한 할당 세그먼트, 다운링크 트래픽에 대한 할당 세그먼트, 업링크 채널 세그먼트, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트, 업링크 트랙 채널 세그먼트에 대응하는 확인응답 채널 세그먼트, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트에 대응하는 확인응답 채널 세그먼트를 식별하는 정보를 포함한다. 세그먼트 식별(ID) 정보(490)는 세그먼트를 식별하는데 사용되는 정보, 예를 들어 세그먼트와 관련된 주파수들, 시간, 지속기간, 및/또는 크기를 식별하는데 사용되는 정보를 포함한다. 코딩 정보(492)는 세그먼트를 위해 사용되는 코딩 및/또는 변조 유형을 식별하는 정보를 포함한다. 상대 강도 지정 정보(494)는 이 세그먼트 상에서 통신을 위해 지정된 WT 상대 강도를 나타내는 정보를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상대 강도 지정 정보(494)는 이 세그먼트 상에서 통신들을 위해 약하거나 강한 WT 중 어느 하나로서 WT를 식별하는 정보를 포함한다.
시스템 정보(458)는 톤 정보(495), 변조 정보(496), 타이밍 정보(497), 전송 전력 모델 정보(498), 및 수신 전력 타겟 모델 정보(499)를 포함한다. 톤 정보(495)는 호핑 시퀀스들, 채널들 및/또는 세그먼트들에 사용되는 톤들을 식별하는 정보를 포함한다. 변조 정보(496)는 BS(400)에 의해 사용되는 정보를 포함하여 각종 변조 및/또는 코딩 방식들, 예를 들어 코딩 레이트 정보, 변조 유형 정보, 에러 수정 코드 정보 등을 구현한다. 타이밍 정보(497)는 호핑 시퀀스들, 수퍼슬롯들, 드웰들(dwells), 채널 세그먼트들의 지속기간들 및 서로 다른 유형의 채널 세그먼트들의 타이밍 관계들, 예를 들어 할당 세그먼트, 트래픽 채널 세그먼트 및 확인응답 채널 세그먼트 간의 타이밍 관계를 위해 사용되는 타이밍 정보를 포함할 수 있다. 전송 전력 모델 정보(498)는 본 발명에 따라서 강한 신호의 전송 전력 레벨들 및 약한 신호의 전송 전력 레벨을 구별하는 모델들을 한정하는 정보를 포함할 수 있는데, 여기서 2개의 신호가 결합되어 중첩 신호로서 동일한 채널 세그먼트 상에 전송된다.
수신 전력 모델 타겟 정보(499)는 WT 전송 전력을 제어하는 모델들을 규정하여 적절한 전력 레벨로 전송하도록 사용되어, BS(400)에서 업링크 채널 세그먼트 신호용 수신 전력 타겟을 성취한다. 일부 실시예들에서, 무선 단말기용 수신 전력 모델 타겟은 코팅 레이트의 함수 및 강하거나 약한 사용자(무선 단말기)의 분류이다. 이와 같은 실시예에서, 동일한 코딩 레이트에 대해서, 수신 전력 타겟들은 강하고 약한 분류 간에서 매우 상이하게 될 수 있는데, 예를 들어 값>3㏈, 가령 10㏈가 될 수 있다.
다운링크 할당 메시지들(460)은 WT 단말기에 다운링크 트래픽 채널 세그먼트를 할당받았다는 것을 통지하는데 사용되는 할당 메시지를 포함한다. 다운링크 할당 메시지들(460)은 BS에 의해 다운링크 할당 채널 세그먼트들 상의 WT들에 전송된다. 본 발명에 따르면, 다수의 다운링크 할당 메시지들은 제어된 중첩 코딩을 사용하여 동일한 할당 세그먼트 상의 다수의 WT에 전송될 수 있다. 다운링크 트래픽 메시지들(462)은 BS(400)로부터 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들 상의 WT들로 전송되는 데이터 및 정보, 예를 들어, 사용자 데이터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 다운링크 트래픽 채널 메시지들(462)은 제어된 중첩 코딩을 사용하여 동일한 할당 세그먼트 상에서 다수의 WT로 전송될 수 있다. 수신된 확인응답 메시지들(464)은 WT들로부터 BS로의 확인응답 신호들을 포함하여 WT가 할당된 다운링크 트래픽 채널 세그먼트 상에서 데이터/정보를 성공적으로 수신하는지 여부를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 확인응답 메시지들(464)은 다수의 WT에 의해, 예를 들어 매우 상이한 수신 타겟 전력 레벨들에 의해 동일한 할당 세그먼트 상에서 BS(400)로 전송될 수 있고, 이 신호들은 공중 링크에서 중첩될 수 있다.
업링크 할당 메시지들(466)은 업링크 트래픽 세그먼트가 할당되었다는 것을 WT 단말기에 통지하는데 사용되는 할당 메시지들을 포함한다. 업링크 할당 메시지들(466)은 BS(400)에 의해 업링크 채널 세그먼트들을 할당하기 위해 사용되는 다운링크 할당 채널 세그먼트들 상에서 WT들로 전송된다. 본 발명에 따르면, 다수의 업링크 할당 메시지들은 제어된 중첩 코딩을 사용하여 동일한 할당 세그먼트 상의 다수의 WT에 전송될 수 있다. 업링크 트래픽 채널 메시지들(468)은 WT들로부터 업링크 트래픽 채널 세그먼트들 상에서 BS(400)로 전송되는 데이터 및 정보, 예를 들어 사용자 데이터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 업링크 트래픽 채널 메시지들(468)은 다수의 WT에 의해, 예를 들어 매우 상이한 수신 타겟 전력 레벨들에 의해 동일한 할당 세그먼트 상에서 BS(400)로 전송될 수 있고, 신호들은 공중 링크 상에서 중첩될 수 있다. 업링크 트래픽(470)에 대한 확인응답 메시지들은 BS(400)로부터 WT들로 전송될 확인응답 신호들을 포함하여 BS(400)가 할당된 업링크 트래픽 채널 세그먼트 상에서 성공적으로 데이터/정보를 수신하였는지를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 업링크 트래픽(470)을 위한 다수의 확인응답 메시지들은 제어된 중첩 코딩을 사용하여 동일한 확인응답 세그먼트 상의 다수의 WT에 전송될 수 있다.
통신 루틴들(432)은 기지국(400)을 제어하여 각종 통신 동작들을 수행하고 각종 통신 프로토콜들을 구현하도록 사용된다. 기지국 제어 루틴(434)은 기지국(400) 동작들을 제어, 예를 들어 I/O 인터페이스 제어, 수신기(402) 제어, 송신기(406) 제어하는데 사용되고 본 발명의 방법의 단계들을 수행하는데 사용된다. 스케줄러 모듈(436)은 전송 스케줄링 및/또는 통신 자원 할당을 제어하는데 사용된다. 스케줄러 모듈(436)은 스케줄러로서 작용할 수 있다. 다운링크 스케줄링 모듈(446)은 다운링크 채널 세그먼트들, 예를 들어 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들에 대해서 WT들을 스케줄링한다. 다운링크 스케줄링 모듈(446)은 동일한 다운링크 세그먼트, 예를 들어 동일한 다운링크 트래픽 채널 세그먼트에 대해서 WT들을 기회적으로 스케줄링한다. 업링크 스케줄링 모듈(448)은 동일한 업링크 세그먼트, 예를 들어 동일한 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대해서 다수의 WT를 기회적으로 스케줄링할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일부 대응하는 다운링크 및 업링크 세그먼트들에 대한 더 약한/더 강한 것으로서 기회적인 스케줄링 및 다수의 사용자의 분류는 상관될 수 있고 두 기지국(400) 및 WT들(500)에 공지된 소정의 방법들을 따른다.
상대적인 사용자 강도 정합 모듈(450)은 다수의 WT로부터 수신된 채널 품질 보고 정보(480)를 사용하여 상대적으로 더 약한/더 강한 것을 토대로 서로에 대해서 사용자들을 분류하고 사용자들을 정합, 예를 들어 하나의 상대적으로 더 약한 것을 하나의 상대적으로 더 강한 것과 정합하여 소정 채널 세그먼트에 대한 동시 스케줄링을 한다. 일부 실시예들에서, 상대 강도 정합 루틴(450)은 채널 품질 보고 정보(480) 이외에 또는 이 대신에 다른 기준을 사용하여 WT 정합을 결정한다. 예를 들어, 무선 단말기들에서 보급된 일부 WT들, 예를 들어 저비용 디바이스들은 강한 신호와 중첩되는 약한 신호를 디코딩하는 적절한 복조 및/또는 디코딩 성능을 가질 수 없으므로, 강한 수신기로서 스케줄링되지 않아야 한다. 보급된 다른 WT들, 덜 엄격한 크기 및 전력 제한들을 지닌, 예를 들어 고정식 무선 디바이스들은 강한 신호들 상에 중첩되는 약한 신호들을 디코딩하는 양호한 후보가 될 수 있으므로, 강한 수신기로서 스케줄링하는데 좋은 선택일 수 있다.
WT 전력 제어 루틴(438)은 BS(400)의 셀 내에서 동작하는 WT들의 전송 전력 레벨들을 제어한다. 수신 전력 타겟 모듈(452)은 수신 전력 타겟 모델 정보(499), 코딩 정보(492) 및 상대 강도 지정 정보(494)를 포함한 데이터/정보(430)를 사용하여 업링크 세그먼트들 상의 업링크 신호를 위한 수신 전력 타겟을 결정한다. 전송 전력 제어 루틴(440)은 전송 전력 모델 정보(498), 코딩 정보(492), 및 상대 강도 지정 정보(494)를 포함하는 데이터/정보(430)를 사용하여, 주어진 세그먼트 동안 적절히 할당된 강도로 다운링크 신호들을 전송하도록 송신기(406)를 제어한다. 시그널링 루틴들(442)은 수신기(402), 송신기(406), 및 I/O 인터페이스(412)에 의해 사용되어 전달되는 신호들의 발생, 변조, 코딩, 전송, 수신, 복조 및/또는 디코딩을 제어한다.
도 5는 본 발명에 따라서 구현되는 예시적인 무선 단말기(500)를 도시한 것이다. 예시적인 무선 단말기(500)는 도 3의 임의의 종단 노드들(310, 312, 318, 320)을 더욱 상세하게 도시한 것이다. 이동 무선 단말기들은 때때로 이동국 노드들이라 칭하고 시스템 전역으로 이동할 수 있다. 무선 단말기(500)는 각종 엘리먼트들이 데이터 및 정보를 상호 교환할 수 있는 버스(416)를 통해서 모두 연결되는 수신기(502), 송신기(504), 프로세서(506), 메모리(508)를 포함한다.
수신기(502)는 안테나(511)에 연결되는데, 이 안테나를 통해서 무선 단말기(500)는 기지국(400)으로부터 다운링크 신호들을 수신할 수 있다. 이와 같은 다운링크 신호들은 본 발명에 따라 기지국(400)에 의해 전송되는 제어된 중첩 확인응답 신호들, 제어된 중첩 다운링크 트래픽 신호들 및/또는 제어된 중첩 할당 신호들을 포함할 수 있다. 수신기(502)는 다수의 복조 모듈들, 즉 복조 모듈 1(512), 복조 모듈 N(514)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복조 모듈들(512, 514)은 디코더 모듈(들)의 부분일 수 있다. 복조 모듈들(512, 514)은 모두 연결된다. 복조 모듈 1(512)은 고 전력 또는 매우 보호되는 신호를 복구하는 수신된 중첩 신호에 대해 제1 복조를 수행할 수 있다. 복조된 정보는 복조 모듈 1(512)로부터 복조 모듈 N(514)으로 전달될 수 있다. 복조 모듈 N(514)은 고 전력 또는 매우 보호된 신호를 수신된 중첩 신호로부터 제거한 뒤 저 전력 또는 덜 보호된 신호를 복조할 수 있다. 일부 실시예들에서, 분리된 수신기들(502) 및/또는 분리된 안테나들(511)은 예를 들어 고 전력 또는 매우 보호되는 다운링크 신호 복구를 위한 제1 수신기 및 저 전력 또는 저 보호 다운링크 신호 복구를 위한 제2 수신기에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 먼저 더 강하거나 보다 양호하게 보호된 신호 성분의 기여를 제거하지 않고 직접적으로 중첩된 다운링크 신호의 더 약하거나 덜 보호된 신호 성분을 디코딩할 수 있다.
송신기(504)는 안테나(408)에 결합되는데, 이 안테나를 통해서 무선 단말기(500)는 업링크 신호들을 기지국(400)에 전송할 수 있다. 이와 같은 업링크 신호들은 업링크 트래픽 채널 신호들 및 확인응답 신호들을 포함할 수 있다. 송신기(505)는 변조 모듈(516)을 포함한다. 변조 모듈(506)은 데이터/정보를 업링크 신호들로 변조할 수 있다. 일부 실시예들에서, 변조 모듈(506)은 인코더 모듈의 일부일 수 있다. 송신기(504)는 본 발명에 따라서 상이한 레벨들의 타겟 수신 전력 및/또는 서로 다른 상대적인 보호 레벨들, 예를 들어 서로 다른 업링크 채널 세그먼트들에 대해서 높은 타겟 수신 전력 신호들(또는 매우 높게 보호된 신호들) 및 낮은 타겟 수신 전력 신호들(또는 덜 보호된 신호들)로 출력 전력 및/또는 변조와 관련하여 제어될 수 있다.
메모리(508)는 루틴들(518) 및 데이터/정보(520)를 포함한다. 루틴들(518)은 통신 루틴(522) 및 무선 단말기 제어 루틴들(5240을 포함한다. 무선 단말기 제어 루틴들(524)은 시그널링 루틴들(526) 및 채널 품질 측정 모듈(528)을 포함한다. 시그널링 루틴들(526)은 수신기 제어 모듈(530) 및 송신기 제어 모듈(532)을 포함한다. 수신기 제어 모듈(530)은 다수의 신호 검출 모듈들, 제1 신호 검출 모듈(534), N번째 신호 검출 모듈(536)을 포함한다. 송신기 제어 모듈(532)은 신호 발생 모듈(538) 및 송신기 전력 제어 모듈(539)을 포함한다.
데이터/정보(520)는 데이터(540), 단말기 식별(ID) 정보(542), 세그먼트 정보(544), 모드 정보(546), 채널 품질 정보(548), 톤 정보(550), 변조 정보(552), 타이밍 정보(554), 전송 전력 모델 정보(556), 수신 전력 타겟 모델 정보, 수신된 다운링크 할당 메시지들(560), 수신된 다운링크 트래픽 채널 메시지들(562), 다운링크 트래픽에 대한 확인응답 메시지들(564), 업링크 확인응답 메시지들(566), 업링크 트래픽 채널 메시지들(568), 및 업링크 트래픽에 대한 수신된 확인응답 메시지들(570)을 포함한다.
데이터(540)는 사용자 데이터, 예를 들어, BS(400)를 통해서 라우팅되고 BS(400)로부터 다운링크 신호들에서 수신되는 WT(500)의 통신 피어로부터의 데이터를 포함한다. 데이터(540)는 또한 WT(500)의 피어 노드들, 예를 들어 WT(500)를 지닌 통신 세션에서 또 다른 WT를 위한 BS(400)으로 업링크 신호들에서 전송될 사용자 데이터를 포함한다.
세그먼트 정보(544)는 WT(500)에 할당되는 채널 세그먼트들에 대응하는 다수의 통신 채널 세그먼트 정보 세트들, 즉 세그먼트 1 정보(574), 세그먼트 N 정보(576)를 포함한다. 세그먼트 1 정보(574)는 세그먼트 유형 정보(578), 세그먼트 식별(ID) 정보(580), 코딩 정보(582), 및 상대적인 강도 지정 정보(584)를 포함한다. 세그먼트 1 정보(574)는 세그먼트 유형 정보(578), 세그먼트 ID 정보(580), 코딩 정보(582), 및 상대 강도 지정 정보(584)를 포함한다. 세그먼트 유형 정보(578)는 세그먼트의 유형, 예를 들어 업링크 트래픽에 대한 할당 세그먼트, 다운링크 트래픽에 대한 할당 세그먼트, 업링크 트래픽 채널 세그먼트, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트, 업링크 트래픽 채널 세그먼트에 대응하는 확인응답 채널 세그먼트, 다운링크 트래픽 채널 세그먼트에 대응하는 확인응답 세그먼트를 식별하는 정보를 포함한다. 세그먼트 식별 정보(580)는 세그먼트를 식별하는데 사용되는 정보, 예를 들어, 세그먼트와 관련된 주파수들, 시간, 지속기간 및/또는 크기를 식별하는데 사용되는 정보를 포함할 수 있다. 코딩 정보(582)는 세그먼트에 사용되는 코딩 및/또는 변조 유형을 식별하는 정보를 포함한다. 상대 강도 지정 정보(584)는 이 세그먼트 상에서 통신을 위해 지정된 WT 상대 강도를 표시하는 정보를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상대 강도 지정 정보(584)는 이 세그먼트 상에서 통신을 위해 약하거나 강한 WT 중 어느 하나로서 WT를 식별하는 정보를 포함한다.
채널 품질 보고 정보(548)는 예를 들어 SNR(신호대 잡음비), SIR(신호 대 간섭비)와 같은 다운링크 채널 품질 정보를 포함한다. 채널 품질 보고 정보(548)는 BS(400)로부터 수신된 다운링크 신호들의 측정들, 예를 들어 파일럿 신호들 및/또는 비컨 신호들로부터 얻어질 수 있다. 채널 품질 보고 정보(548)는 BS(400)로 피드백되고 본 발명에 따라서 동일한 세그먼트 상에서 상대적으로 더 약한/더 강한 WT들로서 기회적으로 정합하고 스케줄링하는 사용자들에 관한 판정들을 행할 때 BS(400)에 의해 사용된다.
모드 정보(546)는 예를 들어 온 상태, 슬립 상태 등의 WT 1의 현재 모드를 나타내는 정보를 포함한다. 톤 정보(550)는 호핑 시퀀스들, 채널들 및/또는 세그먼트들에 사용되는 톤들을 식별하는 정보를 포함한다. 변조 정보(552)는 WT(500)에 의해 사용되는 정보를 포함하여 각종 변조 및/또는 코딩 방식들, 예를 들어 코딩 레이트 정보, 변조 유형 정보, 에러 수정 코드 정보 등을 구현한다. 타이밍 정보(554)는 호핑 시퀀스들, 수퍼슬롯들, 드웰들, 채널 세그먼트들의 지속기간들 및 서로 다른 유형의 채널 세그먼트들 간의 타이밍 관계들, 예를 들어 할당 세그먼트, 대응하는 트래픽 채널 세그먼트 및 대응하는 확인응답 채널 세그먼트 간의 타이밍 관계를 위해 사용되는 타이밍 정보를 포함할 수 있다. 수신 전력 모델 타겟 정보(558)는 업링크 채널 세그먼트 신호를 위한 BS(400)에서 수신 전력 타겟을 성취하기 위해 적절한 전력 레벨에서 전송하도록 WT 전송 전력을 제어하는 모델들을 규정하는데 사용되는 룩업 테이블들과 같은 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 단말기(500)를 위한 수신된 전력 모델 타켓은 강하거나 약한 사용자(무선 단말기)로서 사용자(무선 단말기)의 분류 및 코딩 레이트의 함수가 된다. 이와 같은 실시예에서, 동일한 코딩 레이트에 대해서, 수신 전력 타겟들은 강하고 약한 분류 간에서 매우 상이하게 될 수 있는데, 예를 들어 값>3㏈, 가령 10㏈이 될 수 있다.
수신된 다운링크 할당 메시지들(560)은 다운링크 트래픽 세그먼트가 할당되었다는 것을 WT 단말기(500)에 통지하는데 사용되는 BS(400)로부터 수신된 할당 메시지들을 포함한다. 다운링크 할당 메시지들은 BS(400)에 의해 다운링크 할당 채널 세그먼트들 상의 WT들(500)에 전송된다. 본 발명에 따르면, 수신된 다운링크 할당 메시지(560)는 제어된 중첩 코딩을 사용하여 동일한 할당 세그먼트 상의 다수의 WT에 전송될 수 있는 다수의 다운링크 할당 메시지들 중 임의의 한 메시지일 수 있다. 수신된 다운링크 트래픽 메시지들(562)은 BS(400)로부터 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들 상의 WT들로 전송되는 데이터 및 정보, 예를 들어, 사용자 데이터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 수신된 다운링크 트래픽 채널 메시지(562)는 제어된 중첩 코딩을 사용하여 동일한 할당 세그먼트 상의 다수의 WT로 전송되는 다수의 다운링크 트래픽 메시지들 중 한 메시지일 수 있다. 다운링크 트래픽(564)에 대한 확인응답 메시지들은 WT(500)에 의해 BS(400)로 전송될 확인응답 메시지들을 포함하여 WT(500)가 할당된 다운링크 트래픽 채널 세그먼트 상에서 데이터/정보를 성공적으로 수신하는지 여부를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 확인응답 메시지들(564)은 제어된 수신 전력 타겟으로 WT(500)에 의해 다른 WT들에 의해 사용되는 동일한 할당 세그먼트상의 BS(400)로 전송될 수 있다.
수신된 업링크 할당 메시지들(566)은 업링크 트래픽 세그먼트가 할당되었다는 것을 WT(500)에 통지하는데 사용되는 할당 메시지들을 포함한다. 수신된 업링크 할당 메시지들(566)은 업링크 채널 세그먼트들을 할당하기 위해 사용되는 다운링크 할당 채널 세그먼트들 상에서 WT들로의 BS(400) 전송들의 수신된 신호들로부터 얻어진다. 본 발명에 따르면, 수신된 업링크 할당 메시지(566)는 본 발명에 따라서 제어된 중첩 신호의 부분과 동일한 할당 세그먼트 상에서 BS(400)에 의해 다수의 WT에 전송되는 다수의 업링크 할당 메시지들 중 한 메시지일 수 있다. 업링크 트래픽 채널 메시지들(568)은 WT(500)로부터 업링크 트래픽 채널 세그먼트들 상의 BS(400)로 전송되는 데이터 및 정보, 예를 들어 사용자 데이터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 업링크 트래픽 채널 메시지들(568)은 WT(500)에 의해, 제어된 수신 전력 타겟과 함께 다른 WT들이 업링크 트래픽 채널 메시지들을 전송하는 것과 동일한 할당 세그먼트 상에서 BS(400)로 전송될 수 있고, 다수의 WT로부터의 신호들은 공중 링크 상에서 중첩될 수 있다. 업링크 트래픽(570)에 대한 확인응답 메시지들은 BS(400)로부터 WT들로의 확인응답 신호들을 포함하여 BS(400)가 할당된 업링크 트래픽 채널 세그먼트 상에서 성공적으로 데이터/정보를 수신하였는지를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 기지국(400)은 확인응답 세그먼트 상에서 결합하여 제어된 중첩 신호로 다수의 확인응답 메시지들을 다수의 WT에 전송할 수 있다.
통신 루틴(522)은 각종 통신 동작들을 수행하고 각종 통신 프로토콜들을 구현하도록 무선 단말기(500)를 제어하는데 사용된다. 무선 단말기 제어 루틴들(524)은 무선 단말기(500) 동작들 제어, 예를 들어, 수신기(502) 제어, 송신기(506) 제어하는데 사용되고 본 발명의 방법의 단계들을 수행하는데 사용된다. 시그널링 루틴들(526)은 다운링크 시그널링에 관계된 제어를 위해 사용되는 수신기 제어 모듈(532) 및 업링크 시그널링과 관계된 제어를 위해 사용되는 송신기 제어 모듈(532)을 포함한다. 수신기 제어 모듈(530)은 수신기(502)의 동작을 수신기로 지향시키며, 복조하며, 및/또는 중첩 신호들을 포함한 기지국(400)으로부터 다운링크 신호들을 디코딩한다. 제1 신호 검출 모듈(534)은 변조 정보(552) 및 세그먼트 정보(544)를 포함한 데이터/정보(520)를 사용하여 복조 모듈 1(512)을 제어하여 신호들을 수신 및 처리, 예를 들어 고 전력 또는 고 보호 신호를 중첩된 다운링크 신호로부터 복구한다. N번째 신호 검출 모듈(536)은 변조 정보(552) 및 세그먼트 정보(544)를 포함한 데이터/정보(520)를 사용하여 신호들을 수신 및 처리하여, 예를 들어, 저 전력 또는 저 보호 신호를 중첩된 다운링크 신호로부터 복구한다. 송신기 제어 모듈(532)은 신호 발생 및 전력 제어와 같은 업링크 시그널링과 관계된 동작들을 위해 송신기(504) 및 이의 변조 모듈(516)의 동작을 지향시킨다. 신호 발생 모듈(538)은 변조 정보(552) 및 세그먼트 정보(544)를 포함한 데이터/정보(520)를 사용하여 가령 업링크 트래픽 채널 메시지들(568)과 같은 전달될 업링크 정보로부터 업링크 신호들을 발생시킨다. 송신기 전력 제어 모듈(539)은 코딩 정보(582) 및 상대 강도 지정 정보(584)와 같은 세그먼트 정보(544) 및 수신 전력 타겟 모델 정보(558)를 포함하는 데이터/정보(520)를 사용하여 업링크 세그먼트들, 예를 들어, 개별적인 업링크 세그먼트들에 대한 업링크 신호 강도를 조절하도록 송신기를 제어한다. 송신기 전력 제어 모듈(539)은 본 발명에 따라서 개별적인 세그먼트들을 위한 전송 전력 레벨을 조정하여 기지국(400)에서 수신 타겟 전력 레벨에 도달하도록 시도한다. 기지국에서 예측된 수신 전력에 대해서 무선 단말기 전송 전력의 이러한 제어는 기지국(400)이 서로 다른 수신 전력 타겟들을 지닌 동일한 업링크 세그먼트 상에서 다수의 무선 단말기들을 기회적으로 스케줄링하도록 하여, 다수의 무선 단말기들로부터 중첩 신호들을 포함하는 업링크 신호를 수신하고 각 무선 단말기로부터 개별적인 신호들을 추출하도록 한다.
채널 품질 측정 모듈(528)은 수신된 신호들, 예를 들어, 파일럿 신호들 및/또는 비컨 신호들의 측정들을 수행하여 채널 품질 정보(548)를 얻는다.
본 발명의 전형적인 실시예는 셀룰러 무선 데이터 통신 시스템의 내용에서 후술된다. 이 예시적인 시스템은 본원에 참조된 미국 특허 출원 09/706,377 및 09/706,132에 서술된 시스템들과 유사하지만 본 발명을 구현하는데 사용되는 수정들을 포함한다. 예시적인 무선 시스템이 본 발명을 설명하기 위해 사용되지만, 본 발명은 상기 예보다 범위가 넓고 일반적으로 많은 다른 통신 시스템들에 또한 적용될 수 있다.
무선 데이터 통신 시스템에서, 공중 링크 자원은 일반적으로 대역폭, 시간 및/또는 코드를 포함한다. 데이터 및/또는 음성 트래픽을 운반하는 공중 링크 자원을 트래픽 채널이라 칭한다. 데이터는 트래픽 채널 세그먼트들(단거리용 트래픽 세그먼트들)에서 트래픽 채널을 통해서 전달된다. 트래픽 세그먼트들은 이용 가능한 트래픽 채널 자원들의 기본 또는 최소 유닛들로서 서빙할 수 있다. 다운링크 트래픽 세그먼트들은 기지국으로부터 무선 단말기들로 데이터 트래픽을 전송하는 반면, 업링크 트래픽 세그먼트들은 무선 단말로부터 기지국으로 데이터 트래픽을 전송한다. 본 발명이 사용되는 하나의 예시적인 시스템은 트래픽 세그먼트가 유한 시간 간격에 걸쳐서 다수의 주파수 톤들을 포함하는 확산 스펙트럼 OFDM(직교 주파수 분할 멀티플렉싱) 다중-액세스 시스템이다.
본 발명을 설명하기 위해 사용되는 예시적인 시스템들에서, 트래픽 세그먼트들은 기지국과 통신하는 무선 단말기들 사이에 동적으로 공유된다. 스케줄링 기능, 예를 들어 기지국에서 모듈은 각 업링크 및 다운링크 세그먼트를 하나 이상의 무선 단말기들, 예를 들어, 이동 단말기들을 다수의 기준을 토대로 할당할 수 있다.
트래픽 세그먼트들이 세그먼트들 간에 다른 사용자들에 할당될 수 있다. 도 6은 수직축(602) 상의 주파수대 수평축(604) 상의 시간의 다이어그램(600)이고 예시적인 트래픽 세그먼트들을 도시한다. 트래픽 세그먼트 A(606)는 수직선 셰이딩을 지닌 직사각형으로 표시되는 반면, 트래픽 세그먼트 B(608)는 수평선 셰이딩을 지닌 직사각형으로 표시된다. 도 6의 예에서, 트래픽 세그먼트들 A(606) 및 B(608)은 동일한 주파수들을 차지하지만 상이한 시간 간격들을 차지한다. 도 6에서, 세그먼트 A(606)가 기지국의 스케줄러에 의해 사용자 #1에 할당되고 세그먼트 B(608)는 사용자 #2에 할당된다. 기지국의 스케줄러는 일반적으로 시변할 수 있는 트래픽 요건들 및 채널 상태들에 따라서 서로 다른 사용자에게 트래픽 채널 세그먼트들을 신속하게 할당할 수 있다. 따라서 트래픽 채널은 세그먼트당 여러 사용자 사이에 효율적으로 공유되고 동적으로 할당된다.
예시적인 시스템에서, 트래픽 채널 세그먼트들의 할당 정보는 할당 채널에서 운반되는데, 이는 일련의 할당 세그먼트들을 포함한다. 셀룰러 무선 시스템에서, 할당 세그먼트들은 일반적으로 다운링크에서 전송된다. 다운링크 트래픽 세그먼트들에 대한 할당 세그먼트 및 업링크 트래픽 세그먼트들에 대한 개별 할당 세그먼트들이 존재한다. 각 트래픽 세그먼트는 특정 할당 세그먼트와 관계될 수 있고, 일반적으로는 이와 관계된다. 관계된 할당 세그먼트는 대응하는 트래픽 세그먼트의 할당 정보를 전달한다. 이 할당 정보는 사용자 단말기(들)의 식별자를 포함할 수 있는데, 이는 트래픽 세그먼트를 사용하도록 할당되며, 코딩 및/또는 변조 방식이 트래픽 세그먼트로 사용된다. 예를 들어, 도 7은 예시적인 할당 및 트래픽 세그먼트들을 도시한 다이어그램(700)이다. 도 7은 수직축(702) 상의 주파수대 수평축(704) 상의 시간을 도시한 것이다. 도 7은 2개의 할당 세그먼트들, A'(706) 및 B'(708)과 3개의 트래픽 세그먼트들, 즉 트래픽 세그먼트 A(710) 및 트래픽 세그먼트 B(712)를 포함한다. 예시적인 할당 세그먼트들(706, 708)은 동일한 주파수들을 차지하지만 상이한 시간 간격들을 차지한다. 예시적인 트래픽 세그먼트들(710, 712)은 동일한 주파수들을 차지하지만 상이한 시간 간격들을 차지한다. 할당 세그먼트들(706, 708)은 트래픽 세그먼트들(710, 712)과 상이한 주파수들을 차지한다. 할당 세그먼트 A'(706)는 화살표(714)로 표시된 바와 같이 트래픽 세그먼트 A(710)의 할당 정보를 전달한다. 각 할당 정보(706, 708)는 각 트래픽 세그먼트(710, 712)보다 앞서 있다. 할당 채널은 공유된 채널 자원이다. 사용자들은 할당 채널에서 전달되는 할당 정보를 수신하고 나서 할당 정보에 따라서 트래픽 채널 세그먼트들을 사용한다.
다운링크 트래픽 세그먼트 상에 기지국에 의해 전송되는 데이터는 의도된 무선 단말기 내의 수신기에 의해 디코딩되는 반면에, 업링크 세그먼트 상의 할당된 무선 단말기에 의해 전송되는 데이터는 기지국 내의 수신기에 의해 디코딩된다. 통상적으로, 전송된 세그먼트는 데이터가 정확하게 디코딩되었는지를 수신기가 결정하도록 하는 리던던트(redundant) 비트들을 포함한다. 이는 무선 채널이 신뢰성이 없을 수 있고 유용하게 될 데이터 트래픽이 통상적으로 높은 무결성 요건들을 갖기 때문에 행해진다.
무선 시스템에서 간섭, 잡음 및/또는 채널 페이딩 때문에, 트래픽 세그먼트의 전송은 성공할 수도 있고 실패할 수도 있다. 예시적인 시스템에서, 트래픽 세그먼트의 수신기는 확인응답을 전송하여 세그먼트가 정확하게 수신되었는지를 나타낸다. 트래픽 채널 세그먼트들에 대응하는 확인응답 정보는 확인응답 채널에서 운반되며, 이는 일련의 확인응답 세그먼트들을 포함한다. 각 트래픽 세그먼트는 특정 확인응답 세그먼트와 관계된다. 다운링크 트래픽 세그먼트에 대해서, 확인응답 세그먼트는 업링크에 있다. 업링크 트래픽 세그먼트에 대해서, 확인응답 세그먼트는 다운링크에 있다. 최소한, 확인응답 세그먼트는 1비트 정보를 전달할 수 있는데, 예를 들어 관련된 트래픽 세그먼트가 정확하게 수신되었는지를 나타내는 비트를 전달할 수 있다. 업링크 트래픽 세그먼트들 및 확인응답 세그먼트들 간의 소정의 관계 때문에, 확인응답 세그먼트로 사용자 식별자 또는 세그먼트 인덱스와 같은 다른 정보를 전달할 필요가 없을 수 있다. 확인응답 세그먼트는 통상적으로, 다른 사용자 단말기들이 아니라 관련된 트래픽 세그먼트를 사용하는 사용자 단말기에 의해 사용된다. 따라서 업링크 및 다운링크 둘 다에서, 확인응답 채널은 다수의 사용자에 의해 사용될 수 있는 것과 같은 공유된 자원이다. 그러나 일반적으로 어느 사용자 단말기가 특정 확인응답 세그먼트를 사용하는지에 모호함(ambiguity)이 없기 때문에, 공유된 확인응답 채널의 사용으로부터 발생하는 경합 문제는 없다. 도 8은 전형적인 다운링크 트래픽 채널 세그먼트들을 도시한 다이어그램(800) 및 전형적인 업링크 확인응답 세그먼트들을 도시한 그래프(850)를 포함한다. 다이어그램(800)은 수직축(802) 상의 주파수대 수평축(804) 상의 시간을 도시한다. 다이어그램(800)은 수직 라인 셰이딩으로 다운링크 트래픽 세그먼트 A(806) 및 수평 라인 셰이딩에 의해 도시된 다운링크 트래픽 세그먼트 B를 포함한다. 각 트래픽 세그먼트(806, 808)는 동일한 주파수들을 차지하지만 상이한 시간 슬롯을 차지한다. 그래프(850)는 수직축(852) 상의 주파수대 수평축(854) 상의 시간을 도시한다. 그래프(850)는 업링크 확인응답 세그먼트 A"(856) 및 업링크 확인응답 세그먼트 B"(858) 를 포함한다. 각 확인응답 세그먼트(856, 858)는 동일한 주파수들을 차지하지만 상이한 시간 슬롯을 차지한다. 2개의 업링크 확인응답 세그먼트들 A"(856) 및 B"(858)은 다운링크 트래픽 세그먼트들 A(806) 및 B(808) 각각의 확인응답 정보를 전달한다. 트래픽 세그먼트들 A(806)과 확인응답 세그먼트 A"(856)의 링크는 화살표(860)로 표시된다. 트래픽 세그먼트 B(808) 및 확인응답 세그먼트 B"(858) 간의 링크는 화살표(862)로 표시된다.
본 발명은 브로드캐스트 채널 및 다중-액세스 채널 둘 다에서 간단한 수신기 설계를 사용하면서 멀티-유저 통신 시스템에서 중첩 코딩의 이점들을 실현한다. 중첩 코딩을 사용하는 이점들은 서로 다른 사용자에 의해 경험한 채널 품질에서 큰 동적 범위가 존재하는 시스템들에서 더욱 크게 된다. 무선 통신 시스템들에서, 다양한 사용자들 간에 30㏈ 또는 이보다 더 크게(30배) 변화하는 채널 품질을 발견하는 것은 흔한 일이다. 본 발명에 의해 제공되는 장점들은 이와 같은 시스템들의 시스템 용량을 크게 향상시킨다는 것이다.
지금부터 본 발명에 따른 중첩 코딩이 다운링크(브로드캐스트) 채널 내용에서 설명될 것이다. 막 설명된 바와 같은 멀티-유저 무선 통신 시스템으로서 다운링크(브로드캐스트) 채널을 고려하자. 이 다운링크(브로드캐스트) 채널의 송신기는 기지국이고 수신기들은 예를 들어 기지국에 의해 서비스되는 종종 이동국 사용자들 또는 사용자들이라 칭하는 이동 또는 고정된 무선 사용자 단말기들이다. 이와 같은 시스템의 예는 기지국(902)이 무선 링크들(912, 914, 916, 918) 각각을 통해서 4개의 이동국 사용자들, 이동국 사용자 1(904), 이동국 사용자 2(906), 이동국 사용자 3(908), 이동국 사용자 4(910)과 업링크뿐만 아니라 다운링크 상에서 통신하고 있는 도 9의 예시적인 시스템(900)으로 설명된다. 이동국 사용자들(904, 906, 908, 910)은 기지국(902)로부터 서로 다른 거리를 두고 있고, 결국 서로 다른 채널 상태를 겪을 수 있다. 사용자들(904, 906, 908, 910)은 자신들이 겪는 다운링크 채널 품질 및 간섭 상태의 측정으로 기지국(902)을 빈번하게 갱신한다. 기지국(902)은 통상적으로 이 정보를 사용하여 사용자들이 전송을 스케줄링하고 다운링크 채널 자원들을 이들에게 할당한다. 예를 들어, 기지국(902)은 채널 품질 및 간섭 상태 보고를 사용하여 브로드캐스트 채널 상의 서로 다른 사용자(904, 906, 908, 910)에 전송 전력을 할당한다. 사용자들, 예를 들어, 기지국(902)에 더욱 인접한 이동국 사용자 2(906), 및 이동국 사용자 4(910)는 일반적으로 더 작은 전력량들을 할당받는 반면에, 사용자들, 예를 들어 기지국(902)으로부터 멀리 떨어져 위치한 이동국 사용자 1(904) 및 이동국 사용자 3(908)은 큰 전력량을 할당받는다. 대역폭은 채널 상태들을 토대로 적절하게 여러 사용자(904, 906, 908, 910)에 할당될 수 있다. 채널 품질의 가장 보편적으로 사용되는 장점은 수신 신호대 잡음비(SNR)인 반면에, 다른 유사하거나 등가의 장점들이 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기지국 스케줄러는 동일한 트래픽 세그먼트 상에서 스케줄링될 2개 이상의 사용자 단말기들을 선택할 수 있다. 선택된 단말기들은 넓은 동적 범위에 걸친(span) SNR들을 갖는 것이 바람직하다. 그 후, 중첩 코딩은 데이터를 동일한 트래픽 세그먼트 상에서 선택된 단말기로 전송하는데 사용된다. 본원에서 실제로, 중첩 코딩을 사용하는 장점들은 주어진 트래픽 세그먼트 상에서 2명의 적절하게 선택된 사용자들을 스케줄링함으로써 실현될 수 있다는 것을 가리키지만, 일부 실시예들에서는, 많은 수의 사용자들이 스케줄링될 수 있다. 적은 수의 사용자들, 예를 들어, 2를 스케줄링하는 것은 많은 수의 사용자들(>2)이 동일한 트래픽 세그먼트 상에서 스케줄링될 때의 경우와 비교하여 사용자 단말기들에서 상당히 덜 디코딩을 수행하게 한다.
본 발명에 따르면, 기지국은 항상 중첩 코딩을 사용할 것이 요구되지는 않지만 적절한 방식으로 이와 같이 행할 수 있다. 서로 다른 채널들을 겪는 사용자들을 스케줄링하는 것이 실행 불가능할 때 또는 비실용적일 때, 기지국은 단일 사용자로 전송하는 간단한 상태로 디폴트 할 수 있다.
이 내용의 배경이 되는 중요한 양상은 사용자들이 사전-할당된 '강한' 및 '약한' 라벨들을 필요로 하지 않고 통상적으로 그렇지 않다는 것이다. 사용자들을 '더 약한' 및 ' 더 강한' 서브셋들로의 분리는 정적 구분이 아니라, 오히려 잠재적으로 동일한 브로드캐스트 채널에서 동시에 스케줄링될 수 있는 사용자들에 대한 상대적인 정의이다. 예를 들어, 자시들의 채널 품질의 내림차순 순서로 라벨된 3 사용자들(A', 'B', 'C')을 고려하자, 즉 사용자 'A'는 최적의 채널 품질을 갖고, 사용자 'C'는 최악의 채널 품질을 갖고 사용자 'B'는 중간 채널 품질을 갖는다. 브로드캐스트 채널 시나리오에서, 송신기는 중첩 코딩을 사용하여 모두 이들 두 사용자에게 전송할 때 'B'가 '더 강한 사용자'이라고 간주하고 'C'가 '더 약한 사용자'라고 간주할 것이다. 다른 한편으로, 사용자 'A' 및 'B'를 동시에 전송할 때, 사용자 'A'는 강한 사용자로 간주하는데, 사용자 B는 약한 사용자로 간주한다. 브로드캐스트 채널 시나리오에서, 사용자들은 사용자들이 고 또는 저 전력 신호들로 현재 스케줄링되는 할당 정보를 전송하는 제어 채널로부터 자신들의 현재 상태를 도출할 수 있다. 일반적으로, 더 약한 사용자들에 대한 신호는 예를 들어, 덜 보호되는 더 강한 사용자들에 대한 신호보다 더 양호한 코딩 또는 더 높은 전력에 의해 더욱 보호된다.
지금부터 본 발명에 따른 중첩 코딩이 업링크(다중-액세스)의 내용에서 설명될 것이다. 본 발명의 중요한 양상은 다중-액세스 내용에서 두 가지 면에서 적용될 수 있다는 것이다. 업링크(다중-액세스) 채널의 수신기는 기지국이고 송신기들은 기지국에 의해 서비스되는 사용자 단말기들이다. 통상적으로, 다중-액세스 채널은 시간 또는 코드 공간 또는 주파수에서 사용자들 간에서 분할된다. 대안적으로, 채널은 다수의 사용자 간에서 공유될 수 있는데, 이들의 신호들은 기지국 수신기에서 서로 간섭한다. CDMA 시스템은 채널이 다수의 사용자 간에 공유될 수 있는 시스템의 예이다. 사용자 신호들은 조인트 검출(또한 다수 사용자 검출로 공지됨) 기술들을 사용하여 분리될 수 있다. 그러나 실제로, 이는 대단히 복잡하다. 본 발명에 따르면, 기지국 스케줄러는 동일한 트래픽 세그먼트 자원 상에서 업링크 데이터를 전송하도록 2개 이상의 사용자 단말기들을 선택할 수 있다. 선택된 단말기들로부터의 신호들은 전송 매체에서 중첩된다. 도 10은 본 발명에 따른 다중-액세스 채널에서 중첩 코딩을 도시하는데 사용되는 다이어그램(1000)이다. 도 10은 2개의 중첩 신호들의 상이한 수신 전력 타겟들을 도시한다. 도 10은 4개의 셰이딩된 원들(1002)로 도시된 예시적인 고 전력 QPSK 신호 및 4개의 셰이딩되지 않은 원들로 도시된 예시적인 저 전력 QPSK 신호(1004)를 포함한다. 고 전력 신호의 강도는 원점(1008)으로부터 크기
Figure 112010077680463-pct00006
를 지닌 지점(1002)으로의 긴 화살표(1006)로 표시되는 반면에, 저 전력 신호의 강도는 기원(1008)으로부터 크기
Figure 112010077680463-pct00007
를 지닌 지점(1004)으로의 짧은 화살표(1010)로 표시될 수 있다. 기지국 스케줄러는 선택된 사용자 단말기 업링크 신호들이 상이한 전력 레벨들에서 수신되도록 동작들을 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 보다 작은 경로 손실을 갖는 무선 단말기들은 자신들의 업링크 신호들이 상대적으로 보다 높은 전력으로 기지국에 의해 수신될 수 있도록 동작할 수 있는 반면에, 큰 경로 손실을 갖는 무선 단말기들은 업링크 신호들이 상대적인 저 전력에서 스테이션에 의해 수신되도록 동작할 수 있다. 이 경우에, 스케줄러가 동일한 트래픽 세그먼트에 대한 큰 경로 손실들의 범위를 스팬하는 사용자 단말기들을 선택하는 것이 유용할 수 있다. 셀룰러 시스템들에 적용될 수 있는 또 다른 실시예에서, 셀을 벗어나서 간섭이 덜 초래되는 사용자 단말기들은 자신들의 신호들이 상대적으로 높은 전력에서 기지국에 의해 수신되도록 동작할 수 있는 반면에, 셀을 벗어나서 더 큰 간섭을 초래하는 사용자 단말기들은 자신들의 신호들이 상대적으로 낮은 전력에서 기지국에 의해 수신되도록 동작할 수 있다. 이 경우에, 스케줄러는 셀을 벗어난 큰 범위의 간섭을 스팬하는 단말기들을 선택하여, 이들이 동일한 트래픽 세그먼트에 대해서 생성되도록 한다.
실제 시스템들에서, 중첩 코딩을 사용하는 이득 대부분은 동일한 트래픽 세그먼트 상에서 전송하도록 2개의 사용자 단말기들을 선택하도록 스케줄러를 동작함으로써 이용 가능하게 되는 것임을 들 수 있다. 동일한 트래픽 세그먼트 상의 3명 이상의 사용자들을 스케줄링하는 것과 반대로, 동일한 트래픽 세그먼트 상의 2명의 사용자를 스케줄링하는 중첩 코딩의 구현 방식은 기지국 수신기를 간단하게 유지시키는 이점이 있다.
사용자들은 '강한' 및 '약한' 라벨들을 사전에 할당받지 않는다. 본 발명에 따라서 '더 강한' 또는 ' 더 약한' 과 같은 사용자들의 라벨링은 상대적인 내용에 있다. 이 경우에 '강한' 사용자는 동일한 트래픽 세그먼트 상에서 전송하는 또 다른 '더 약한' 사용자와 비교하여 더 높은 전력에서 수신되도록 동작되는 사용자 단말기라 한다. 사용자는 기지국이 트래픽 채널의 할당 정보에 관해서 사용자들에게 지시할 수 있는, 그리고 다양한 실시예들에서 그러한, 예를 들어 제어 채널로부터 높거나 낮은 수신 전력 레벨을 목표로 하는지를 알 수 있다.
기지국이 제약되는 경우에, 기지국은 한 트래픽 세그먼트 상에서 하나 이상의 사용자 단말기를 스케줄링하지 않도록 선택할 수 있다. 이 선택은 사용자들에게 완전히 투명하며, 이는 실질적으로 중첩이 사용되는지 여부와는 다른 어떤 것도 할 필요가 없다.
지금부터 본 발명에 따른 할당 채널 상에서 중첩 코딩의 사용이 설명될 것이다. 지금부터 할당 채널에 대한 본 발명의 예시적인 적용이 예시적인 OFDM-기반으로 한 셀룰러 무선 시스템의 내용을 사용하여 본 섹션에서 상세하게 설명될 것이다.
예시적인 시스템에서, 다운링크 트래픽 채널은 브로드캐스트 통신 방법 체제 내에서 맞는 반면에, 업링크 트래픽 채널은 다중-액세스 통신 방법의 전형적인 예이다. 다운링크 및 업링크 트래픽 세그먼트들 둘 다 기지국 스케줄러에 의해 행해진 스케줄러 판정들에 따라서 사용자들에 동적으로 할당된다. 게다가, 기지국 스케줄러는 또한 트래픽 세그먼트에서 사용되는 코딩 및 변조 레이트를 결정한다. 할당 채널은 무선 단말기들, 예를 들어 이동국 사용자 단말기들에 할당 정보를 전달하는 제어 채널이다. 본 발명의 이 실시예는 2개의 서브시스템들을 사용하여 설명되는데, 하나는 다운링크 브로드캐스트 채널용이고 다른 하나는 업링크 다중-액세스 채널용이다.
다운링크 브로드캐스트 채널의 서브시스템이 우선 설명될 것이다. 시스템 내의 각 이동국 사용자는 예를 들어 채널 품질에서 그리고 간섭 상태 피드백 보고에서 다운링크 채널 상태의 기지국을 빈번하게 갱신한다. 이 보고는 신호대 잡음비, 채널 간섭 프로파일, 페이딩 파라미터들 등과 같은 각종 파라미터들을 포함할 수 있다. 기지국은 2명 이상의 사용자들을 스케줄링하고 사용자 신호들을 각 다운링크 트래픽 세그먼트 상에 중첩시킨다. 기지국은 또한 중첩 신호들을 위한 코드 레이트들 및 전송 전력과 같은 파라미터들을 선택한다. 트래픽 세그먼트에 대응하는 스케줄러 판정들은 대응하는 할당 세그먼트 상에서 전달되는데, 이는 사용자들, 예를 들어 무선 단말기들에 의해 감시된다. 다수의 사용자가 본 발명의 실시예 내용에서 동일한 데이터 세그먼트 상에서 스케줄링될 때, 할당 정보는 또한 할당 세그먼트 상에서 중첩 코딩될 수 있다.
본 발명의 이 양상을 강조하기 위해, 2명의 사용자가 도 11의 도면(1100)에 도시된 바와 같이 동일한 트래픽 세그먼트(1108)를 할당받는 한 가지 예를 고려하자. 도 11은 2개의 전형적인 수신기들, 더 약한 수신기(1102) 및 더 강한 수신기(1104)를 포함한다. 도 11은 또한 할당 세그먼트(1106) 및 트래픽 세그먼트(1108)를 포함한다. 기지국은 중첩 코딩(1110)을 이용한 복합 할당 신호를 두 개의 수신기(1102, 1104)에 전송한다. 다음에, 기지국은 중첩 코딩(1112)을 지닌 복합 트래픽 신호를 두 개의 수신기(1102, 1104)로 전송한다. 더 약한 수신기(1102)에 대한 할당 정보는 할당 채널 상에 중첩 코드들의 고 전력 신호로서 전송되는 반면에, 더 강한 수신기(1104)에 대한 할당 정보는 할당 채널 상에 중첩 코드의 저 전력 신호로서 전송된다. 사용자(1102, 1104)는 우선 할당 세그먼트(1106)의 고 전력 신호 성분을 디코딩한다. 사용자(1102)가 그러하듯이, 사용자가 할당 세그먼트(1106)의 고 전력 신호에 의해 할당받으면, 사용자(1102)는 '더 약한 수신기'로서 스케줄링된다는 것을 인지하고 또한 대응하는 트래픽 채널 세그먼트(1108)의 복합 신호(1112)의 고 전력 신호를 디코딩할 것이다. 그렇지 않다면, 사용자는 할당 세그먼트(1106)의 저 전력 신호를 디코딩하도록 진행할 것인데, 그 이유는 이는 더 강한 신호로 간주될 수 있기 때문이다. 또다시, 사용자가 할당 세그먼트의 저 전력 신호에 의해 할당되면, 수신기(1104)가 있을 때, 사용자는 '더 강한' 수신기로서 스케줄링되고 대응하는 트래픽 채널 세그먼트(1108)의 저 전력 신호를 디코딩하도록 진행할 것이라는 것을 인지할 것이다. 사용자가 할당 세그먼트(1106)의 저 전력 신호에 의해 할당받지 않거나 심지어 복합 할당 신호(1110)의 저 전력 신호를 디코딩할 수 없게 되면, 사용자는 트래픽 세그먼트(1108)의 복합 트래픽 신호(1112)의 저 전력 신호를 디코딩하는 위치에 있을 수 없고 이를 디코딩하도록 시도하지 않도록 선택될 수 있다. 더욱 일반적인 경우에, 고 전력 신호라 칭하는 것은 보다 양호한 보호 신호일 수 있고 저 전력 신호라 칭하는 것은 덜 보호된 신호일 수 있다.
다운링크 서브시스템의 체제에서 서술된 제어된 중첩 코딩 프로그램은 또한 업링크 다중-액세스 채널의 서브시스템에 적용될 수 있다. 도 12는 브로드캐스트 할당 및 다중-액세스 트래픽 채널들에 사용되는 중첩 코딩을 도시한 도면(200)이다. 도 12는 굵은 실선의 화살표들은 다운링크 신호들을 표시하는 것을 도시한 키(1201)를 포함하는 반면에, 굵은 점선의 화살표들은 업링크 신호들을 표시한다. 도 12는 기지국 수신기(1202), 제1 사용자, 더 약한 송신기(1204)로 지정된 예를 들어 무선 단말기 및 제2 사용자, 더 강한 송신기(1206)로 지정된 예를 들어 무선 단말기를 포함한다. 도 12는 또한 할당 세그먼트(1208)를 도시한다. 중첩 코딩을 포함한 다운링크 복합 할당 신호(1210)는 기지국 스테이션으로부터 할당 세그먼트(1208) 상의 2개의 무선 단말기들(1204, 1206)로 전송된다. 무선 단말기(1204)는 더 약한 사용자 데이터(12112)를 포함한 신호(1214)를 기지국 수신기(1202)로 전송하는 반면에, 무선 단말기(1206)는 더 강한 사용자 데이터(1218)를 포함한 신호(1216)를 기지국 수신기(1202)로 전송한다. 신호들(1212 및 1216)은 동일한 업링크 트래픽 세그먼트 상에서 전송되고 상기 신호들은 공중에서 중첩된다.
특히, 도 12에 도시된 바와 같이, 기지국은 하나 이상의 사용자들(1204, 1206)을 스케줄링하는데, 이들 사용자들은 자신들의 신호들(1212, 1216)을 공중에서 단일 업링크 트래픽 세그먼트 상에 중첩시킨다. 기지국은 또한 중첩 신호들(1212, 1216)을 위한 코드 레이트들 및 전송 전력과 같은 파라미터들을 선택할 수 있다. 기지국은 사용자들이 기지국에서 서로 다른 전력을 수신받는 방식으로 전력 제어될 수 있는 사용자들로의 바이어스로써 스케줄링 판정을 행한다. 예를 들어, 본 발명에 따르면, 중첩되는 사용자들은 일 실시예에서, 업링크에서 서로 다른 경로 손실들을 겪는 사용자들 또는 또 다른 실시예에서 꽤 상이한 업링크 셀-외 간섭 영향을 갖는 사용자들 일 수 있다. 그 후, 기지국은 다운링크 복합 할당 신호(1210)에서 할당 채널 상에서 중첩 코딩을 사용하여 이 판정을 통신한다. 사용자, 예를 들어, 이동 무선 단말기는 먼저 할당 세그먼트(1208)의 고 전력(보다 양호하게 보호되는) 신호를 디코딩한다. 일 실시예에서, 사용자가 할당 세그먼트(1208)의 고 전력 신호에 의해 할당받으면, 사용자는 '더 약한 송신기'로서 기지국에 의해 스케줄링되고 저 전력에서 수신될 대응하는 업링크 트래픽 세그먼트 상에서 전송할 것이다라고 추론한다. 도 12에서, 사용자(1204)는 더 약한 송신기로서 기지국에 의해 스케줄링되고 낮은 타겟 수신 전력 레벨로 업링크 트래픽 신호(1212)를 전송된다고 추론한다. 유사하게, 사용자가 할당 채널(1208) 상에서 복합 신호(1212)에 포함되는 저 전력(덜 보호된) 신호를 디코딩하도록 하는 위치에 있고 스케줄링되었다는 것을 발견하면, 이의 현재 상태를 '더 강한 송신기'라고 추론한다. 그리고 나서, 더 높은 전력에서 수신되도록 적절한 전송 전력으로 대응하는 업링크 트래픽 세그먼트 상에서 전송하도록 진행한다. 도 12에서, 사용자(1206)는 우선 더 약한 사용자 할당을 디코딩하고 제거하고 나서, 더 강한 사용자 할당을 디코딩하며, 스케줄링되는 것을 발견하며, 더 강한 송신기라고 추론하고, 높은 타겟 수신 전력 레벨에서 업링크 전력 신호를 전송한다. 사용자가 할당 세그먼트의 저 전력 레벨에 의해 할당되지 않거나 심지어 신호를 디코딩할 수 없다면, 사용자는 '강한 송신기'로서 대응하는 업링크 트래픽 세그먼트를 사용한다. 다른 실시예들에서, 더 강하고 더 약한 송신기들의 개념이 업링크 간섭 비용 또는 디바이스-관련된 제약들과 같은 다른 기준들을 토대로 규정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 중첩 코딩은 기회적인 방식으로 실행될 수도 있고 그리고 그렇게 실행되며, 각 트래픽 세그먼트들에 대해서 실행될 필요가 없다. 이는 기지국 스케줄러의 유연성을 상당히 크게 한다. 다운링크 및 업링크 서브시스템 둘 다의 경우에, 일부 실시예들에서, 저 전력 신호는 다른 채널 상태들을 지닌 사용자들이 발견될 때 할당 채널 상에서 전송되고 저 전력 신호는 다른 시간에서 할당 채널 상에서 전송되지 않는다. 그렇지 않다면, 고 및 저 전력 신호들 둘 다는 다른 채널 상태가 존재하지 않을 때 동일한 채널 세그먼트 상에 전송된다. 사용자들은 할당 채널 상에서 고 전력 신호를 검출할 수 있지만, 이들이 잠재적인 중첩 저 전력 신호의 디코딩을 시도할 때 잡음을 디코딩할 수 있다.
확인응답 채널 상에서의 중첩 코딩의 사용이 지금부터 설명될 것이다. 예시적인 OFDM-기반 시스템에서, 트래픽 세그먼트가 수신된 후, 수신기는 일반적으로 확인응답 채널에서 확인응답을 전송하여 송신기에 트래픽 세그먼트가 정확하게 수신되었는지를 통보한다. 특히, 일부 실시예들에서, 각 다운링크 트래픽 세그먼트에 대해서, 대응하는 업링크 확인응답 세그먼트는 존재하지 않고 각 업링크 트래픽 세그먼트에 대해서, 대응하는 다운링크 확인응답 세그먼트가 존재한다.
다운링크 트래픽 세그먼트가 중첩 코딩을 사용하여 하나 이상의 사용자에게 할당되면, 이들 할당된 사용자들 각각은 확인응답을 전송해야 한다. 본 발명의 실시예에 따라서 업링크 확인응답 채널은 다중 액세스 통신 방법들을 사용하여 다중-액세스 채널로서 구현된다. 다중-액세스 통신 방법이 사용되는 경우에 제어된 중첩 코딩의 상기 구성으로부터, 사용자들은 동일한 확인응답 세그먼트에 대해 자신들의 확인응답들을 중첩시킨다. 도 13의 도면(1300)은 브로드캐스트 트래픽에 사용되는 중첩 코딩 및 다중-액세스 확인응답 채널들에 사용되는 중첩 코딩을 도시하기 위해 사용된다. 도 13은 굵은 실선의 화살표들이 다운링크 신호들을 표시하는 반면에 점선의 굵은 화살표들이 업링크 신호들을 표시하는 것을 도시한 키(1301)를 포함한다. 도 13은 기지국 수신기(1302), 제1 사용자(1304), 예를 들어 더 약한 수신기/송신기로서 지정된 무선 단말기, 제2 사용자(1306), 예를 들어 더 강한 수신기/송신기로서 지정된 무선 단말기를 포함한다. 도 13은 또한 다운링크 트래픽 세그먼트(1308) 및 중첩 코딩을 이용한 복합 다운링크 신호(1310)를 도시한다. 다운링크 복합 트래픽 신호(1310)는 기지국으로부터 동일한 다운링크 트래픽 세그먼트(1308) 상의 두 사용자(1304, 1306)로 전송된다. 도 13은 또한 사용자(1306)로부터 기지국 수신기(1302)로의 업링크 확인응답 신호(1312) 및 사용자(1306)로부터 기지국 수신기(1302)로의 업링크 확인응답 신호(1314)를 포함한다. 신호(1312)는 낮은 타겟 수신 전력으로 전송되는 반면에, 신호(1314)는 높은 타겟 수신 전력에서 전송된다. 업링크 확인응답 신호들(1312 및 1314)은 동일한 확인응답 세그먼트(1316) 상에서 전송되고 공중에서 중첩된다.
도 13은 두 사용자(1304, 1306)가 중첩 코딩을 지닌 자신들의 다운링크 트래픽 세그먼트(1308)를 수신한다는 것을 도시한다. 그 후, 두 사용자(1304, 1306)는 자신들의 확인응답들(1312, 1314)을 상이한 타겟 수신 전력 레벨들을 지닌 동일한 확인응답 세그먼트(1316) 상에 전송한다. 본 발명의 일 실시예에서, 트래픽 세그먼트(덜 보호된 정보를 수신)의 더 강한 수신기로서 식별되는 사용자는 확인응답 세그먼트의 더 강한 송신기로 자동으로 간주함으로써, 더 높은 수신 전력을 타겟화하는 자신의 확인응답을 전송한다. 도 13에서, 사용자(1306)는 트래픽 세그먼트(1308)의 더 강한 수신기로서 식별되고 더 강한 송신기로 간주된다. 사용자(1306)는 우선 더 약한 사용자(1304)에 대한 보다 양호하게 보호된 신호를 우선 디코딩하여 제거하고 나서 사용자(1306)에 대한 데이터를 디코딩한다. 한편, 트래픽 세그먼트의 더 약한 수신기로서 식별되는 사용자는 확인응답 신호의 더 약한 송신기로 자동으로 간주함으로써, 더 낮은 수신 전력을 타겟화하는 확인응답을 전송한다. 도 13에서, 사용자(1304)는 트래픽 세그먼트(1308)의 더 약한 수신기로서 식별되고 더 약한 송신기로 간주된다.
업링크 트래픽 세그먼트가 중첩 코딩을 사용하는 하나 이상의 사용자에 할당되면, 기지국은 확인응답들을 다수의 사용자에 전송할 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 다운링크 확인응답 채널은 브로드캐스트 채널로서 취급된다. 브로드캐스트 채널에서 제어된 중첩 코딩의 상기 프레임워크로부터, 기지국은 동일한 확인응답 세그먼트 상에 확인응답들을 중첩시킨다. 도 14는 다중-액세스 트래픽 채널들에 사용되는 예시적인 중첩 코딩 및 브로드캐스트 확인응답 채널들에 사용되는 예시적인 중첩 코딩을 도시한 것이다. 도 14는 굵은 실선의 화살표들이 다운링크 신호들을 표시하는 반면에 점선의 굵은 화살표들이 업링크 신호들을 표시하는 것을 도시한 키(1401)를 포함한다. 도 14의 도면(1400)은 기지국 수신기/송신기(1402), 제1 사용자(1404), 예를 들어 더 약한 송신기/수신기로서 지정된 무선 단말기, 제2 사용자(1406), 예를 들어 더 강한 송신기/수신기로서 지정된 무선 단말기를 포함한다. 사용자(1404)는 타겟화된 높은 수신 전력으로 업링크 트래픽 신호(1408)를 전송하는 반면에, 사용자(1406)는 높은 타겟 수신 전력으로 업링크 트래픽 신호(1410)를 전송한다. 도 14는 두 사용자(1404, 1406)가 동일한 트래픽 세그먼트(1412) 상에서 자신들의 업링크 트래픽 신호들(1408, 14100을 전송하고 2개의 신호는 공중에서 중첩된다. 그 후, 기지국(1402)은 각 확인응답을 위해 상이한 전송 전력 레벨들을 지닌 동일한 확인응답 세그먼트(1414) 상에서 복합 다운링크 확인응답 신호(1416)에서 2개의 확인응답을 전송한다. 본 발명의 일 실시예에서, 트래픽 세그먼트(1412)의 더 강한 송신기로서 식별되는 사용자는 확인응답 세그먼트(1414)의 더 강한 수신기로 자동으로 간주되므로, 기지국은 저 전송 전력(덜 보호됨)으로 자신의 확인응답을 전송한다. 도 14에서, 사용자(1406)는 더 강한 송신기로서 식별되므로, 기지국(1402)은 저 전송 전력으로 사용자(1406)를 위한 확인응답 신호를 전송한다. 사용자(1406)는 신호(1416)를 수신하고 더 약한 사용자(1404)를 위해 더욱 양호하게 보호된 신호를 우선 디코딩하고 제거하고 나서 자신의 확인응답 신호를 디코딩한다. 한편, 트래픽 세그먼트(1408)의 더 약한 송신기로서 식별되는 사용자는 확인응답 세그먼트(1414)의 더 약한 수신기로 자동으로 간주되므로, 기지국(1402)은 고 전송 전력(더욱 보호됨)으로 자신의 확인응답을 전송한다. 도 14에서, 사용자(1404)는 더 약한 전송기로서 식별되므로, 기지국(1402)은 사용자(1404)에 대한 확인응답 신호를 고 전송 전력으로 전송한다.
중첩된 공통 제어 채널을 사용하는 본 발명의 실시예가 지금부터 설명될 것이다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 제어된 중첩 코딩은 멀티-유저 통신 시스템에서 사용되는 공통 제어 채널 상에서 전송 전력 레벨을 감소시킨다. 공통 제어 채널들은 종종 시스템 내의 모든 사용자에게 제어 정보를 전송하는데 사용된다. 따라서 이들은 통상적으로 고 전송 전력으로 전송되어 최악의 경우의 사용자에게 도달한다. 이 실시예는 셀룰러 무선 통신 시스템의 내용에서 설명되지만 더욱 보편적으로 적용될 수 있다. 이 예시적인 실시예는 다운링크 상의 기지국에 의해 전송되고 단말기 사용자들, 예를 들어 셀 내의 각 이동국 사용자들에 의해 모니터링되는 공통 제어 채널을 가정한다. 본 발명에 따르면, 제어 정보는 2개의 그룹으로 분할된다. 제1 그룹은 주류(mainstream) 사용자들에 대한 '레귤러 정보'라 칭한다. 주류 사용자들의 세트는 적절한 다운링크 채널 상태들, 예를 들어, 적절한 다운링크 SNR을 지닌 이동국 사용자들이다. 제2 그룹은 '보호된 정보'라 칭하는데, 이는 시스템 내의 이동국 사용자들 대부분 또는 전부에 의해 수신되는데, 즉 주류 사용자들뿐만 아니라 열악한 다운링크 SNR을 갖는 더 약한 사용자들에 의해 수신된다. 본 발명에 따르면, 보호된 제어 정보는 비트당 고 전력으로 전송되며, 이는 시스템 내 일부 또는 모든 약한 사용자들에 의해 확실하게 수신되도록 한다. 그 후, 레귤러 정보는 비트당 공칭 전력으로 보호된 정보에 중첩된다. 약한 사용자들은 모든 정보를 디코딩할 수 있는 것이 아니라 중첩 신호로부터 보호된 정보를 디코딩해야만 하는 반면에, 주류 사용자들은 보호되고 레귤러 정보 둘 다른 디코딩할 것이다.
이 실시예의 애플리케이션이 도 15에 도시되어 있다. 도 15는 공통 제어 채널에 중첩 코딩의 적용을 도시한 도면(1500)이다. 도 15는 제1 사용자(1502), 예를 들어 더 약한 수신기로 지정된 무선 단말기 및 제2 사용자(1504), 예를 들어 더 강한 수신기로 지정된 무선 단말기를 포함한다. 도 15는 또한 할당 세그먼트(1506), 중첩 코딩(1512)을 지닌 복합 할당 신호, 다운링크 트래픽 세그먼트 "A"(1508) 및 다운링크 트래픽 세그먼트 "B"(1510)을 포함한다. 다운링크 트래픽 세그먼트 "A"은 더 약한 수신기(1502)를 위한 것인 반면에, 다운링크 트래픽 세그먼트 "B"는 더 강한 수신기(1504)를 위한 것이다.
상술한 바와 같이, 2개의 트래픽 세그먼트들, A(1508) 및 B(1510)이 존재한다. 이들 2개의 트래픽 세그먼트들의 할당 정보는 중첩 코딩을 지닌 단일 할당 세그먼트(1506)로 전송된다. 특히, 세그먼트(A)를 위한 할당 정보는 보호된 정보로서 취급되고 세그먼트(B)를 위한 할당 정보는 레귤러 정보로서 취급된다. 주류 사용자들, 예를 들어, 사용자(1504)는 두 할당들을 디코딩함으로써, 임의의 트래픽 세그먼트들(1508, 1510)에서 스케줄링될 수 있다. 이 예에서, 더 강한 수신기(1504)는 우선 더 약한 수신기(1502)를 위해 더욱 양호하게 보호된 신호를 우선 디코딩하고 제거하고 나서 자신의 할당을 디코딩한다. 다른 한편으로, 약한 사용자들, 예를 들어 수신기(1502)는 세그먼트 A(1508)을 위한 할당을 디코딩함으로써 세그먼트 A(1508)에서만 스케줄링되어야 한다. 할당 채널 상의 중첩 코딩이 이 예에서 대응하는 트래픽 세그먼트들 상의 중첩 코딩과 반드시 연결될 필요가 없다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 트래픽 세그먼트 "A" 및 트래픽 세그먼트 "B"는 별개의 트래픽 세그먼트들이고 신호들(1514 및 1516)은 별개의 신호들이고 중첩되지 않는다. 공통 제어 채널 상의 중첩 코딩은 권리 면에서 상당히 실용적인 기술이고 전력 절약할 뿐만 아니라 견고성을 증가시킨다.
도 16은 동일한 업링크 채널 세그먼트 상의 예시적인 업링크 신호들을 포함하는 도면(1600)이고 본 발명의 실시예에 따라서 타겟 수신 전력의 개념을 도시하기 위해 사용된다. 도 16은 본 발명에 따라서 구현되는 2개의 예시적인 무선 단말기들 WT 1(1602), WT 2(1604) 및 본 발명에 따라서 구현되는 예시적인 기지국(1606)을 포함한다. WT 1(1602) 및 BS(1606) 간의 채널 이득은 G1(1610)이고 예를 들어 파일럿 신호들의 측정들 및 피드백 채널 품질 보고에 의해 WT 1(1602) 및 BS(1606)에 알려져 있다. WT 1(1604) 및 BS(1606) 간의 채널 이득은 G2(1612)이고 예를 들어 파일럿 신호들의 측정들 및 피드백 채널 품질 보고에 의해 WT 2(1604) 및 BS(1606)에 알려져 있다. WT 1(1602) 및 WT 2(1604) 둘 다가 동일한 데이터 레이트, 변조, 코딩 방식 및 코딩 레이트를 사용하여 전송된다고 가정하자. WT 1(1602)은 업링크 채널 세그먼트(1608)에서 기지국(1606)에 의해 더 강한 송신기로 지정되는 반면에, WT 2(1604)는 업링크 채널 세그먼트(1608)에서 기지국(1606)에 의해 더 약한 송신기로 지정된다.
WT 1(1602)은 업링크 신호(1614)를 BS(1606)에 전송한다. 업링크 신호(1614)는 WT 1 업링크 정보를 포함한 공칭 전력 신호(S1)를 포함하고 전송 이득값(a1)에 의해 스케일링된다. 신호(1614)는 WT 1(1602)로부터 a1S1으로서 전송되지만, 채널 손실들로 인해 이 신호는 기지국의 수신기에 의해 a1G1S1(감소한 레벨)로서 수신된다. 상술한 바와 같이, WT 1(1602)은 G1의 채널값을 인지한다. WT 1(1602)은 a1의 값을 사전-조정하여 a1G1으로 표현된 높은 수신 전력 타겟을 성취한다.
WT 2(1604) 및 BS(1606) 간의 채널 이득은 예를 들어 파일럿 신호들의 측정들 및 피드백 채널 품질 보고에 의해 BS(1606) 및 WT 2(1604)에 알려진다. WT 2(1604)는 업링크 신호(1616)를 BS(1606)에 전송한다. 업링크 신호(1606)는 WT 2 업링크 정보를 포함한 공칭 전력 신호(S2)를 포함하고 전송 이득값(a2)만큼 스케일링된다. 신호(1616)는 WT를 a2S2으로서 남겨두지만, 채널 손실들로 인해, 이 신호는 기지국의 수신기에 의해 a2G2S2(감소한 레벨)로서 수신된다. 상술한 바와 같이, WT 2(1604)는 G2의 채널값을 인지한다. WT 2는 a2의 값을 사전-조정하여 a2G2로 표현된 낮은 수신 전력 타겟을 성취한다. 2개의 신호(1614 및 1616)는 동일한 업링크 채널 세그먼트(1608) 상에서 전송되기 때문에, 이 신호들은 공중에서 중첩되고 기지국(1606)에 의해 결합된 신호(a1G1)S1+(a2G2)S2(1618)로서 수신된다.
2개의 수신 전력 타겟들은 a1G1으로 표현된 고 전력 타겟은 예를 들어 a2G2로 표현된 저 전력 타겟보다 크거나, 예를 들어 훨씬 크게 된다. BS(1606)에서 상이한 타겟 전력 레벨들을 성취함으로써, BS는 2개의 독립적인 디바이스(WT 1(1602), WT 2(1604))로부터 2개의 신호를 구별할 수 있고 신호들 S1 및 S2로부터 정보를 추출한다. a1이 채널 이득들에 따라서 a2보다 작게 될 수 있다는 점에 유의하라.
도 17은 본 발명에 따른 기지국(BS)을 동작시키는 예시적인 방법의 순서도(1700)이다. 순서도(1700)의 예시적인 방법은 본 발명에 따라서 제어된 중첩을 사용한다. 단계(1702)에서, 기지국 동작이 시작되는데, 예를 들어, 기지국은 파워 온되고 초기화된다. 동작은 단계(1702)로부터 단계(1704)로 진행한다. 단계(1704)에서, BS는 신호들, 예를 들어 WT들로부터의 업링크 신호들을 수신하도록 감시한다. 동작은 단계(1704)로부터 단계들(1706 및 1722)로 진행한다.
단계(1706)에서, BS는 다수의 WT로부터 채널 품질 보고를 수신한다. 단계(1708)에서, BS는 다수의 WT 각각의 채널 품질을 표시하는 한 세트의 채널 상태 정보를 유지한다. 유지된 한 세트의 채널 상태 정보는 예를 들어 다수의 WT 각각에 대한 개별 채널 신호대 잡음비 정보를 포함한다. 동작은 단계(1708)로부터 단계(1710)로 진행한다. 단계(1710)에서, BS는 적어도 사전 선택된 최소량, 예를 들어 3㏈, 또는 5㏈ 또는 10㏈만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 WT들을 식별하기 위한 한 세트의 채널 상태 정보를 검사한다. 그 후, 단계(1712)에서, BS는 적어도 사전-선택된 최소량만큼 다른 채널 상태들을 갖는 것으로서 식별된 적어도 2개의 WT들이 존재한다고 결정하면, 할당될 이용 가능한 통신 채널 세그먼트로 전송될 신호들을 갖는다.
적어도 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 적어도 2개의 식별된 WT들이 이용 가능한 채널 세그먼트에서 전송되도록 신호를 갖는다고 결정하면, 동작은 단계(1712)에서 단계(1714)로 진행한다. 단계(1714)에서, BS는 적어도 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태를 갖는 것으로서 식별된 적어도 2개의 서로 다른 WT, 예를 들어 제2 WT보다 더 양호한(적어도 사전-선택된 최소량만큼) 채널 품질을 갖는 제1 WT에 대응하는 중첩 신호들을 전달하도록 사용될 통신 채널 세그먼트를 할당한다. 할당된 통신 채널 세그먼트는 WT들에 대한 예를 들어 업링크 통신 채널 세그먼트 할당들, 예를 들어 업링크 트래픽 채널 세그먼트 할당들을 전달하는데 사용되는 할당 채널 세그먼트인 다운링크 채널 세그먼트일 수 있다.
동작은 단계(1714)로부터 단계(1716)로 진행한다. 단계(1716)에서, 기지국은 중첩 신호를 식별된 2개의 서로 다른 WT, 즉 제1 WT 및 제2 WT로 전송하는데, 예를 들어 통신 채널 할당에 대응하는 할당 채널 세그먼트가 할당되며, 상기 중첩 신호는 상기 제1 WT에 대한 저 전력 신호 부분 및 상기 제2 무선 단말기에 대한 고 전력 신호 부분을 포함하며, 상기 더 낮은 전력 신호 부분은 상기 고 전력 신호 부분보다 낮은 전력으로 상기 BS에 의해 전송된다. 동작은 단계(1716)로부터 단계(1704)로 진행하는데, 여기서 기지국은 부가적인 신호들을 감시한다.
할당될 이용 가능한 통신 채널 세그먼트로 전송될 신호들을 갖는 적어도 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태를 갖는 식별된 적어도 2개의 WT들이 존재하지 않는다고 단계(1712)에서 결정하면, 동작은 단계(1718)로 진행한다. 단계(1718)에서, BS는 상기 다수의 WT 중 단 하나의 WT에 이용 가능한 통신 채널 세그먼트를 할당한다. 동작은 단계(1718)에서 단계(1720)로 진행한다. 단계(1720)에서 기지국은 할당 신호를 상기 단 하나의 WT에 전송한다. 동작은 단계(1720)로부터 단계(1704)로 진행하고, 여기서 BS는 계속해서 신호들에 대해 감시한다.
단계(1704)로부터, 동작은 단계(1722)로 진행한다. 단계(1722)에서, 기지국은 상기 제1 및 제2 WT들로부터 중첩 신호를 수신하며, 상기 중첩 신호는 상기 제1 및 제2 WT 각각에 의해 전송되는 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분을 포함하며, 상기 제1 신호 부분은 상기 제2 신호 부분보다 높은 전력 레벨로 상기 BS에 의해 수신된다. 동작은 단계(1722)로부터 단계(1724)로 진행한다. 단계(1724)에서, BS는 제1 신호 부분을 디코딩하며, 상기 중첩 신호로부터 상기 제1 신호 부분을 차감(subtract)하고 나서 상기 제2 신호 부분을 디코딩한다. 동작은 단계(1724)로부터 단계(1704)로 진행하며, 여기서 상기 기지국은 신호들의 수신을 계속해서 감시한다.
도 18은 중첩된 업링크 채널 할당 메시지들이 업링크 트래픽 채널 세그먼트들을 WT들에 할당하는데 사용되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 WT에 의해 수행되는 단계들을 도시한 것이다. 특정 WT를 위한 할당 메시지는 WT의 특정 단말기 식별자를 포함한다. 할당 메시지(예를 들어, 단말기 ID)를 보다 양호한 채널 상태를 지닌 WT에 전송하는 것은 중첩된 할당 메시지 신호의 저 전력 부분에서 행해지며, 더욱 열악한 채널 상태를 지닌 WT로의 할당은 중첩된 할당 메시지 신호의 고 전력 부분에서 행해진다.
이 방법(1800)은 시작 단계(1802)에서 시작한다. 다음에, 단계(1804)에서, WT가 예를 들어 동작시 전력의 부분으로서 초기화된다. 활성 상태에서 있다면,단계(1806)에서, WT는 채널 상태들을 주기적으로 측정하고 상호 작용하는 BS에 채널 상태들을 보고한다. WT는 주기적으로 단계(1808)에서 BS로부터 전송 전력 제어 조정 정보를 수신한다. 이 정보를 토대로, WT는 수신된 전력이 특정 전송 전력 레벨에 대해 BS에서 무엇일지를 예측할 수 있다. 따라서 BS 전력 제어 정보는 WT가 타겟 수신 전력 레벨에 부합하도록 하는데 필요한 전송 전력 레벨을 결정하도록 한다. WT는 정보, 예를 들어 서로 다른 수신 전력 레벨을 성취하는데 사용될 수 있는 상이한 이득 계수들을 포함하는 테이블을 저장하는데, 이는 특정 기준 레벨을 성취하는데 필요한 전송 전력을 표시하는 WT 피드백 정보와 함께 사용될 수 있다. 이득 계수들은 특정 기준 레벨을 성취하도록 하는데 필요한 이득으로부터의 오프셋들로서 사용되어 수신된 전력 제어 피드백 정보와 함께 전송 전력 레벨을 조정하는데 사용될 때 상기 이득 계수와 관계된 수신 전력 레벨을 가져온다.
단계(1810)에서 채널 할당 메시지들에 대한 모니터링이 발생한다. 단계(1806, 1808 및 1810)는 WT가 활성 상태에서 동작하는 동안 계속 수행된다. 단계(810)에서 수신되는 각 할당 메시지는 단계(1812)로 진행한다. 단계(1812)에서, 중첩 디코딩 동작은 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분이 상이한 전력 레벨에서 전송되는 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분을 포함하는 중첩 신호인 수신된 할당 메시지에 대해서 수행되는데, 상기 제1 신호 부분은 더 높은 전력 부분이다. 디코딩 단계(1812)는 제1 신호 부분, 예를 들어 고 전력 부분이 디코딩되는 서브단계(1814)를 포함한다. 그 후, 단계(1816)에서, 제1 신호 부분은 수신된 할당 메시지로부터 차감되어 서브단계(1818)에서 디코딩되는 제2 (저 전력) 신호 부분을 발생시킨다. WT가 열악한 채널 상태들을 갖는다면, BS가 보다 열악한 통신 채널을 갖는 WT에 할당 정보를 전달하기 위해 고 전력 신호 부분을 사용하기 때문에 단지 제1 고 전력 신호 부분을 디코딩할 수 있다.
중첩 디코딩이 완료된 후, 동작은 디코딩 결과가 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분 중 어느 한 부분이 WT를 위한 것인지를 결정하기 위해 검사되는 단계(1820)로 진행하는데, 예를 들어 WT는 어느 부분이 특정 WT 식별자를 포함하는지를 결정하기 위해 검사한다. 세그먼트가 할당되는 WT들의 더욱 양호한 채널 상태들을 WT가 갖는다고 가정하면, WT는 전송된 신호의 저 전력 신호 부분에서 이의 ID를 검출할 것이다.
동작은 연결 노드 A(1822)를 통해서 단계(1820)로부터 단계(1824)로 진행한다. 단계(1824)에서, WT는 WT에 대한 할당 메시지의 부분이 수신된 할당 메시지의 저 전력 부분인지 또는 고 전력 부분인지를 결정한다. 다음에, 단계(1826)에서, WT는 다수의 수신 타겟 전력 레벨들 중 어느 한 레벨이 수신된 할당 메시지에 대응하는 할당된 세그먼트로 BS에 정보를 전송하는데 사용하는지를 단계(1824)에서 결정된 전력 레벨 정보로부터 결정한다. 결정된 수신 타겟 전력 레벨, 상기 결정된 수신 타겟 전력 레벨에 대응하는 저장된 이득 계수 정보 및 전력 제어 피드백 정보로부터, WT는 BS에서 상기 결정된 수신 타겟 전력 레벨을 성취하는데 필요한 전송 전력 레벨을 단계(1828)에서 결정한다. 다음에, 단계(1830)에서, WT는 할당된 업링크 채널 세그먼트로 상기 결정된 전송 전력 레벨을 사용하는 BS에 신호를 전송한다. 전송된 신호는 공중에서 또 다른 WT로부터의 신호의 일부와 결합하여 BS에 의해 수신될 중첩 신호의 일부를 형성한다. WT에 대한 할당 메시지 할당 메시지가 할당 메시지의 저 전력 부분이라고 결정되는 경우에, 전송된 신호는 상기 결정된 전송 전력 레벨에 따라서 BS에 의해 수신된 중첩 신호의 고 전력 신호 부분일 것이다. WT를 위한 할당 메시지가 할당 메시지의 고 전력 부분이라고 결정하는 경우에, 전송된 신호는 결정된 전송 전력 레벨에 따라서 BS에 의해 수신되는 중첩 신호의 저 전력 신호 부분이 될 것이다. 할당된 업링크 채널 세그먼트에서 BS로의 정보의 전송이 완료되면, 수신된 업링크 할당 메시지의 처리는 이들이 수신될 때 발생하는 다른 할당 메시지들의 처리로 인해 중지된다.
다운링크 채널 할당 메시지들의 처리가 특별히 도 18에 도시되지는 않지만, 이와 같은 할당 메시지들은 본 발명에 따라서 중첩 코딩을 사용하여 전송될 수 있다.
OFDM 시스템의 내용에서 서술되었지만, 본 발명의 방법들 및 디바이스들은 많은 비-OFDM 및/또는 비셀룰러 시스템들을 포함한 광범위의 통신 시스템들에 적용될 수 있다.
각종 실시예들에서, 본원에 서술된 노드들은 본 발명의 하나 이상의 방법들에 대응하는 단계들, 예를 들어, 신호 처리, 메시지 발생 및/또는 전송 단계들을 수행하도록 하는 하나 이상의 모듈들을 사용하여 구현된다. 따라서 일부 실시예들에서, 본 발명의 각종 특징들은 모듈들을 사용하여 구현된다. 이와 같은 모듈들은 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 많은 상술한 방법들 또는 방법 단계들은 상술한 방법들, 예를 들어 하나 이의 노드들의 전체 또는 일부들을 구현하기 위해 메모리 장치, 예를 들어, RAM, 플로피 디스크, 등과 같은 기계 판독가능한 매체에 포함되는 소프트웨어와 같은 기계 실행가능한 명령들을 사용하여 구현될 수 있다. 따라서 특히, 본 발명은 기계, 예를 들어, 프로세서 및 관련된 하드웨어가 상술한 방법(들)의 하나 이상의 단계들을 수행하도록 하는 기계 실행가능한 명령들을 포함한 기계-판독가능한 매체에 관한 것이다.
상술한 본 발명의 방법들 및 장치들에 대한 많은 부가적인 변형들이 본 발명의 상기 설명에 의해서 당업자에게 명백할 것이다. 이와 같은 변형들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 본 발명의 방법들 및 장치들은 각종 실시예에서 CDMA, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 및/또는 액세스 노드들 및 이동 노드들 간의 무선 통신 링크들을 제공하기 위해 사용될 수 있는 각종 다른 유형들의 통신 기술들에 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 액세스 노드들은 OFDM 및/또는 CDMA를 사용하여 이동 노드들과 통실 링크를 설정하는 기지국들로서 구현된다. 각종 실시예들에서, 이동 노드들은 노트북 컴퓨터들, 휴대용 개인 정보 단말기들(PDAs), 또는 수신기/송신기 회로들과 논리 및/또는 루틴들을 포함하는 다른 휴대용 장치들로서 구현되어 본 발명의 방법들을 구현한다.

Claims (30)

  1. 기지국 및 다수의 무선 단말기들을 포함하는 통신 시스템― 상기 다수의 무선 단말기들의 각 무선 단말기와 상기 기지국 간에 서로 다른 통신 채널이 존재하고, 각각의 특정한 무선 단말기와 상기 기지국 간에 존재하는 통신 채널이 상기 특정한 무선 단말기에 대한 채널 품질을 가짐 ―에서 사용하기 위한 통신 방법으로서,
    ⅰ) 상기 다수의 무선 단말기들 각각의 채널 품질을 나타내는 한 세트의 채널 상태 정보를 유지하고;
    ⅱ) 적어도 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 무선 단말기들을 식별하기 위해 상기 한 세트의 채널 상태 정보를 검사하고; 그리고
    ⅲ) 적어도 상기 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 것으로서 식별되는 적어도 2개의 서로 다른 무선 단말기들에 대응하는 중첩(superimposed) 신호들을 전달하는데 사용될 통신 채널 세그먼트를 할당하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유지되는 한 세트의 채널 상태 정보는 채널 신호대 잡음비 정보를 포함하며,
    상기 적어도 2개의 서로 다른 무선 단말기들은 제1 무선 단말기 및 제2 무선 단말기를 포함하고,
    상기 제1 무선 단말기와 상기 제2 무선 단말기의 채널 상태들을 서로 달라지게 하는 상기 사전-선택된 최소량은 3㏈인, 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유지하고, 검사하고, 할당하는 동작들을 반복하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유지하고 검사하는 동작들을 반복하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계; 및
    상기 검사하는 동작에서, 할당되도록 이용 가능한 통신 채널 세그먼트에서 전송될 신호들을 갖고 있는, 상기 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 적어도 2개의 무선 단말기들의 식별에 실패할 때, 상기 이용 가능한 통신 채널 세그먼트를 상기 다수의 무선 단말기들 중 단 하나에 할당하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서로 다른 무선 단말기들은 제1 무선 단말기 및 제2 무선 단말기를 포함하며,
    상기 할당되는 통신 채널 세그먼트는 다운링크 채널의 세그먼트이며,
    상기 제1 무선 단말기는 상기 제2 무선 단말기보다 양호한 채널 품질을 가지며,
    상기 방법은:
    상기 할당되는 통신 채널 세그먼트에서 제1 중첩 신호를 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기에 전송하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 중첩 신호는 상기 제1 무선 단말기에 의도된 저 전력 신호 부분 및 상기 제2 무선 단말기에 의도된 고 전력 신호 부분을 포함하고, 상기 저 전력 신호 부분은 상기 고 전력 신호 부분보다 낮은 전력으로 상기 기지국에 의해 전송되거나 상기 고 전력 신호 부분보다 낮은 코딩 보호(protection)를 갖는, 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 할당되는 통신 채널 세그먼트는 무선 단말기들에 통신 채널 세그먼트 할당들을 전달하는데 사용되는 할당 채널의 세그먼트인, 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기로부터 제2 중첩 신호를 수신하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 더 포함하며, 상기 수신되는 제2 중첩 신호는 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기에 의해 각각 전송된 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분을 포함하고, 상기 제1 신호 부분은 상기 제2 신호 부분보다 높은 전력 레벨로 상기 기지국에 의해 수신되는, 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 신호 부분을 디코딩하고,
    상기 제2 중첩 신호로부터 상기 제1 신호 부분을 차감(subtract)하고, 그리고
    상기 제2 신호 부분을 디코딩하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 할당 채널의 세그먼트로 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기에 전송된 상기 제1 중첩 신호로부터 상기 제1 신호 부분을 전송하는데 사용할 전송 전력의 결정시에 다수의 수신 타겟 전력 레벨들 중 어느 것을 사용할 것인지를 결정하도록 상기 제1 무선 단말기를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    다수의 수신 타겟 전력 레벨들 중 어느 것을 사용할 것인지를 결정하도록 상기 제1 무선 단말기를 동작시키는 단계는:
    상기 제1 무선 단말기에 업링크 채널 할당 정보를 전달하는데 사용되는 상기 제1 중첩 신호의 부분이 저 전력 신호 부분으로서 전송되었는지 또는 고 전력 신호 부분으로서 전송되었는지를 결정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  11. 다수의 무선 단말기들을 포함하는 통신 시스템― 상기 다수의 무선 단말기들의 각 무선 단말기와 기지국 간에 서로 다른 통신 채널이 존재하고, 각각의 특정한 무선 단말기와 상기 기지국 간에 존재하는 통신 채널이 상기 특정한 무선 단말기에 대한 채널 품질을 가짐 ―에서 사용하기 위한 기지국으로서,
    상기 다수의 무선 단말기들 각각의 채널 품질을 나타내는 한 세트의 채널 상태 정보;
    사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 무선 단말기들을 식별하기 위해 상기 한 세트의 채널 상태 정보를 검사하기 위한 수단; 및
    적어도 상기 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 것으로서 식별되는 적어도 2개의 서로 다른 무선 단말기들에 대응하는 중첩 신호들을 전달하는데 사용될 통신 채널 세그먼트를 할당하기 위한 수단을 포함하는, 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 서로 다른 무선 단말기들은 제1 무선 단말기 및 제2 무선 단말기를 포함하며,
    상기 한 세트의 채널 상태 정보는 채널 신호대 잡음비 정보를 포함하고,
    상기 제1 무선 단말기와 상기 제2 무선 단말기의 채널 상태들을 서로 달라지게 하는 상기 사전-선택된 최소량은 3㏈인, 기지국.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 검사하기 위한 수단이, 할당되도록 이용 가능한 통신 채널 세그먼트에서 전송될 신호들을 갖고 있는, 상기 사전-선택된 최소량만큼 서로 다른 채널 상태들을 갖는 적어도 2개의 무선 단말기들의 식별에 실패할 때, 상기 이용 가능한 통신 채널 세그먼트를 상기 다수의 무선 단말기들 중 단 하나에 할당하기 위한 수단을 더 포함하는, 기지국.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기로부터 중첩 신호를 수신하기 위한 수신기를 더 포함하며, 상기 수신되는 중첩 신호는 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기에 의해 각각 전송된 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분을 포함하고, 상기 제1 신호 부분은 상기 제2 신호 부분보다 높은 전력 레벨로 상기 기지국에 의해 수신되고, 상기 제1 무선 단말기는 상기 제2 무선 단말기보다 양호한 채널 상태를 갖는, 기지국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수신되는 중첩 신호의 상기 제1 신호 부분 및 상기 제2 신호 부분을 디코딩하기 위한 중첩 디코더를 더 포함하는, 기지국.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 중첩 디코더는:
    상기 제1 신호 부분을 디코딩하는 디코더 디바이스;
    상기 제2 신호 부분을 발생시키기 위해 상기 중첩 신호로부터 상기 제1 신호 부분을 차감하기 위한 차감기; 및
    상기 제2 신호 부분을 디코딩하기 위한 제2 디코더 디바이스를 포함하는, 기지국.
  17. 기지국 및 다수의 무선 단말기들을 포함하는 통신 시스템― 상기 다수의 무선 단말기들의 각 무선 단말기와 상기 기지국 간에 서로 다른 통신 채널이 존재하고, 각각의 특정한 무선 단말기와 상기 기지국 간에 존재하는 통신 채널이 상기 특정한 무선 단말기에 대한 채널 품질을 가짐 ―에서 사용하기 위한 통신 방법으로서,
    중첩 통신 신호(superimposed communications signal)의 제1 부분을 상기 기지국에 전송하도록 제1 채널 품질을 갖는 제1 무선 단말기를 동작시키는 단계; 및
    상기 중첩 통신 신호의 제2 부분을 상기 기지국에 전송하도록 제2 채널 품질을 갖는 제2 무선 단말기를 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 채널 품질과 상기 제2 채널 품질은 적어도 사전-선택된 최소량만큼 서로 다르며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상기 기지국으로의 전송 도중 공중에서(in the air) 결합하여 상기 중첩 통신 신호를 형성하는, 통신 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 무선 단말기와 상기 제2 무선 단말기의 채널 품질을 서로 달라지게 하는 상기 사전-선택된 최소량은 3㏈인, 통신 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 중첩 통신 신호의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 전송에 앞서, 상기 제1 무선 단말기에 의도된 저 전력 신호 부분 및 상기 제2 무선 단말기에 의도된 고 전력 신호 부분을 포함하는 중첩 할당 신호를 수신하도록 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기를 동작시키는 단계를 더 포함하며, 상기 저 전력 신호 부분은 상기 고 전력 신호 부분보다 낮은 전력으로 상기 기지국에 의해 전송되고, 상기 제1 무선 단말기는 상기 제2 무선 단말기보다 양호한 채널 품질을 가지며, 상기 중첩 할당 신호는 업링크 통신 채널 세그먼트를 할당하는, 상기 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기에 의해 각각 전송되는 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 상기 제1 부분이 상기 제2 부분보다 높은 전력 레벨로 상기 기지국에 의해 수신되도록 하는 전력 레벨들로 전송되는, 통신 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 중첩 할당 신호로부터 상기 제1 부분을 전송하는데 사용할 전송 전력의 결정시에 다수의 수신 타겟 전력 레벨들 중 어느 것을 사용할 것인지를 결정하도록 상기 제1 무선 단말기를 동작시키는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 다수의 수신 타겟 전력 레벨들 중 어느 것을 사용할 것인지를 결정하도록 상기 제1 무선 단말기를 동작시키는 단계는:
    상기 제1 무선 단말기에 업링크 채널 할당 정보를 전달하는데 사용되는 상기 중첩 할당 신호의 부분이 저 전력 신호 부분으로서 전송되었는지 또는 고 전력 신호 부분으로서 전송되었는지를 결정하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  23. 무선 단말기로서,
    제1 신호 부분 및 제2 신호 부분을 포함하는 중첩 할당 신호(superimposed assignment signal)를 수신하기 위한 수신기 ― 상기 신호 부분들 중 한 부분은 상기 무선 단말기에 의도된 것이고, 상기 신호 부분들 중 다른 한 부분은 다른 무선 단말기에 의도된 것이며, 상기 제1 신호 부분은 상기 제2 신호 부분보다 낮은 전력 레벨로 수신됨 ―;
    상기 제1 신호 부분 및 상기 제2 신호 부분을 디코딩하기 위한 중첩 디코더;
    상기 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분 중 한 부분에 포함된 정보로부터 어느 부분이 상기 무선 단말기에 의도된 것인지를 결정하기 위한 수단; 및
    상기 무선 단말기에 의도된 수신되는 중첩 할당 신호들에 대응하는 업링크 통신 채널 세그먼트들에서 신호들을 전송하기 위한 송신기를 포함하는, 무선 단말기.
  24. 제23항에 있어서,
    다수의 서로 다른 수신 타겟 전력 레벨들에 대해 저장된 수신 타겟 레벨 전력 정보; 및
    특정 업링크 통신 채널 세그먼트에 대응하는 수신된 중첩 할당 신호로부터 상기 특정 업링크 통신 채널 세그먼트에서 신호 전송시 상기 다수의 수신 타겟 전력 레벨들 중 어느 것을 사용할 것인지를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 단말기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 결정하기 위한 수단은:
    상기 무선 단말기에 업링크 채널 할당 정보를 전달하는데 사용되는 중첩 신호의 부분이 저 전력 신호 부분으로서 전송되었는지 또는 고 전력 신호 부분으로서 전송되었는지를 결정하는, 무선 단말기.
  26. 기지국 및 다수의 무선 단말기들을 포함하는 통신 시스템― 상기 다수의 무선 단말기들의 각 무선 단말기와 상기 기지국 간에 서로 다른 통신 채널이 존재하고, 각각의 특정한 무선 단말기와 상기 기지국 간에 존재하는 통신 채널이 상기 특정한 무선 단말기에 대한 통신 채널 품질을 가짐 ―에서 사용하기 위한 통신 방법으로서,
    제1 무선 단말기 및 제2 무선 단말기에 의해 동시에 사용될 업링크 통신 채널 세그먼트를 할당하고;
    상기 업링크 통신 채널 세그먼트로부터 복합(composite) 신호를 수신하고 ― 상기 복합 신호는 상기 제1 무선 단말기에 의해 전송되는 제1 신호 및 상기 제2 무선 단말기에 의해 전송되는 제2 신호를 포함함 ―; 그리고
    상기 복합 신호에 포함된 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 디코딩하기 위해 상기 수신되는 복합 신호에 대해 중첩 디코딩 동작을 수행하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 업링크 통신 채널 세그먼트를 할당하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계는,
    통신 채널 품질 정보에 기초하여, 업링크 트래픽 세그먼트를 공유하도록 서로 다른 무선 단말기 통신 채널 품질들을 갖는 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기를 선택하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 포함하고;
    상기 방법은:
    할당된 트래픽 채널 세그먼트 및 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기 중 어느 단말기가 더 높은 전력 레벨로 상기 기지국에 의해 수신될 신호들을 전송해야 하는지를 표시하는 정보를 상기 선택된 제1 무선 단말기 및 제2 무선 단말기에 전송하도록 상기 기지국을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기 중 더 양호한 채널 상태들을 갖는 무선 단말기가 상기 더 높은 전력 레벨로 상기 기지국에서 수신되어야 하며,
    상기 방법은:
    상기 할당된 트래픽 채널 세그먼트로 상기 기지국에 제1 신호 부분을 전송하도록 상기 제1 무선 단말기를 동작시키는 단계; 및
    상기 할당된 트래픽 채널 세그먼트로 상기 기지국에 제2 신호 부분을 전송하도록 상기 제2 무선 단말기를 동작시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 신호 부분 및 제2 신호 부분은 상기 기지국으로의 전송 동안 중첩하는, 통신 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 무선 단말기는 상기 제2 신호 부분을 전송하기 위해 상기 제2 무선 단말기에 의해 사용되는 전력보다 적은 전력을 사용하여 상기 제1 신호 부분을 전송하지만, 상기 제1 신호 부분은 상기 기지국에 의해 수신되는 상기 제2 신호 부분의 전력 레벨보다 높은 전력 레벨로 상기 기지국에 의해 수신되는, 통신 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    할당될 상기 통신 채널 세그먼트는 다운링크 채널의 세그먼트이며,
    상기 제1 무선 단말기는 상기 제2 무선 단말기보다 양호한 채널 품질을 갖고,
    상기 기지국은:
    상기 할당되는 통신 채널 세그먼트로 상기 제1 무선 단말기 및 상기 제2 무선 단말기에 중첩 신호를 전송하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 중첩 신호는 상기 제1 무선 단말기에 의도된 저 전력 신호 부분 및 상기 제2 무선 단말기에 의도된 고 전력 신호 부분을 포함하고, 상기 저 전력 신호 부분이 상기 고 전력 신호 부분보다 낮은 전력으로 상기 기지국에 의해 전송되는, 통신 방법.
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