KR0143837B1 - 송신 전력 제어 방법 및 그 방법을 이용한 통신 시스템 - Google Patents

송신 전력 제어 방법 및 그 방법을 이용한 통신 시스템

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KR0143837B1
KR0143837B1 KR1019950011473A KR19950011473A KR0143837B1 KR 0143837 B1 KR0143837 B1 KR 0143837B1 KR 1019950011473 A KR1019950011473 A KR 1019950011473A KR 19950011473 A KR19950011473 A KR 19950011473A KR 0143837 B1 KR0143837 B1 KR 0143837B1
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transmission power
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마모루 사와하시
나루미 유메다
도모히로 도히
꼬지 오노
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고지 오보시
엔.티.티 이도오쓰으신모오 가부시끼가이샤
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Abstract

기지국에서 수행되는 희망 신호의 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio, 신호대 간섭비) 계산단계; 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부 결정 단계; 결정 단계의 결과를 기본으로 송신 전력 제어 비트 형성 단계; 및 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 순방향 프레임에 삽입하는 단계를 포함하고, 이동국에서 수행되는 순방향 프레임의 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 역방향 송신 전력을 계산하는 단계; 시험적인 역방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력보다 작을 때 시험적인 역방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고, 반대의 경우에는 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 역방향 송신 전력을 결정하는 단계; 신호를 이동국으로부터 기지국으로 역방향 송신 전력으로 전송하는 단계를 포함하는 CDMA 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법. 이것은 송신 전력이 송신 전력 증폭기의 최대 출력으로 발산하는 것을 막을 수 있게 한다.

Description

송신 전력 제어 방법 및 그 방법을 이용한 통신 시스템
제 1 도는 이동국으로부터 역방향 채널로의 간섭을 설명하는 다이어그램,
제 2 도는 제어가 수행되지 않을때와 비교한 역방향 송신 전력 제어가 수행될 때 기지국에서 수신 신호레벨을 설명하는 다이어그램,
제 3 도는 다른 셀로부터 순방향채널로의 간섭을 설명하는 다이어그램,
제 4 도는 이동국에서 순방향 채널로의 수신 신호 및 간섭 레벨을 설명하는 다이어그램,
제 5 도는 SIR에 따른 제1 종래 송신 전력 제어를 설명하는 다이어그램,
제 6 도는 열잡음 레벨에 의한 제2 종래 송신 전력 제어를 설명하는 다이어그램,
제 7 도는 본 발명에 따른 송신 전력 제어의 원리를 설명하는 다이어그램,
제 8 도는 본 발명에 따른 송신 전력 제어와 연관된 이동국의 부분를 보여주는 블록 다이어그램,
제 9 도는 본 발명에 따른 송신 전력 제어와 연관된 기지국의 부분을 보여주는 블록 다이어그램,
제 10 도는 본 바령에 따른 역방향 송신 전력 제어 방법을 보여주는 흐름도,
제 11 도는 본 발명에 따른 순방향 송신 전력 제어 방법을 보여주는 흐름도,
제 12 도는 본 발명에 따른 폐쇄 루프 송신 전력 제어의 동작을 보여주는 다이어그램.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
BS1-BS3:기지국 MS1-MS3:이동국
1:RF 하향 주파수 변환기 2:AGC 증폭기
3:직교 검출기 4:역확산부
5:레이크 결합기 및 복조기 6:타이밍 발생기
7:희망 신호 전력 검출기 8:간섭 전력 검출기
9:SIR 계산부 10:송신 전력 제어비트 발생기
11:프레임 분리부 12:송신 전력 결정부
13:최대 전력 계산부 14:프레임 발생기
15:확산부 16:확산 코드 발생기
17:직교 변조기 18:RF 상향 주파수 변환기
19:전력 증폭기 20:전력 제어부
본 발명은 송신 전력 제어 방법 및 그 방법을 이용한 통신 시스템에 관련된 것으로, 특히 이동 통신에서 확산 스펙트럼 기술을 이용한 다중 접속을 수행하는 코드 분할 다중 접속(Code Division Mulitiple Access, 이하 CDMA라 칭함) 시스템에서 송신 전력 제어 방법 및 그 방법을 이용한 통신 시스템에 관련된 것이다.
잘 알려진 것처럼, CDMA 시스템은 2종류로 나눈다. : 전형적으로 변조된 신호를 고속의 확산 코드를 이용하여 확산시키는 직접 확산 (DS) 시스템; 및 한 심볼을 칩(chip)이라고 불리는 요소로 분해하고, 각 칩을 고속에서 다른 중심 주파수의 신호로 변환하는 주파수 도약 (FH) 시스템. FH 시스템은 현재 기술에서는 구현되기가 어려우므로, DS 시스템이 일반적으로 사용된다. 확산 스펙트럼 무선 시스템은 SCPC/FDMA (Signal Channel Per Carrier/Frequency Division Multiple Access, 반송과 단일 채널/주파수 분할 다중 접속)나 TDMA(Time Division Multiple Access, 시간 분할 다중 접속) 시스템과 같은 위성 데이터 네트워크를 위한 종래의 통신 시스템과 송신측에서 확산 스펙트럼 무선 시스템이 일반 변조에 의해 변조된 후에, 신호의 대역폭을 넓히는 확산 코드를 이용한 2차 변조된 신호를 전송한다는 것이 다르다. 한편, 수신측에서는, 광대역 수신 신호는 협대역 신호를 복원하기 위해 역확산된 후에, 종래의 변조 처리된다. 역확산은 수신신호의 확산 스펙트럼 시퀀스와 수신국에서 발생되는 확산 코드 시퀀스 사이의 상관 및 채널 특성을 검출함으로써 수행된다. CDMA 시스템은 여러가입자가 같은 주파수 대역을 사용하므로 한 셀에서 가입자 수에 의한 용량은 요구되는 에러율을 얻기위해 필요한 SIR(Signal-to-Interference Ratio, 신호대 간섭비)에 의해 결정된다.
CDMA 시스템을 이동통신에 적용하면 기지국에서 각 이동국으로부터의 수신 신호 레벨이 이동국의 위치에 따라 크게 변하는 문제가 나타나며, 이것은 원근거리 문제를 일으키는데, 이것은 큰 전력 신호를 작은 전력 신호로 만들어 동시에 통신할 수 있는 이동국의 수를 감소시킨다. 즉, 같은 주파수 대역이 다수의 통신자에게 공유되고 다른 통신자로부터의 신호가 간섭이 되므로 채널의 통신 품질은 다른 통신자의 신호에 의해 저하된다.
제1도는 다른 이동국으로 인한 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 채널의 간섭을 설명한다. 도면부호 BS1- BS3은 기지국을, MS1 - MS3은 기지국 BS1에 연관된 셀안의 이동국을 가리킨다. 기지국(BS1)에서 이동국(MS2)보다 가까운 이동국(MS1)이 이동국(MS2)와 동시에 기지국(BS1)과 통신하고 있을 때, 이동국(MS1)으로부터 기지국(BS1)으로의 수신 전력은 멀리 있는 이동국(MS2)로부터 기지국(BS1)으로의 수신 전력보다 커진다. 결과적으로, 멀리 있는 이동국(MS2)과 기지국(BS1)간의 통신은 가까운 이동국(MS1)으로부터의 간섭 때문에 질이 저하된다.
이 원근거리 문제를 극복하기 위해, 송신 전력 제어가 도입된다. 송신 전력 제어는 수신 전력 또는 SIR이 이동국의 위치와 관계없이 일정하게 되어 서비스 영역에서 일정한 통신 품질을 얻을 수 있도록, 수신단에서, 수신 신호 또는 수신 전력에 의해 결정되는 SIR을 조정한다.
제2도는 역방향에서 송신 전력 제어가 실행될 때 기지국에서 수신 전력 레벨을, 전력 제어가 실행될지 않을때 수신 전력 레벨과 비교하여 보여준다. 이웃한 셀과의 경계에 가까운 이동국은 이웃한 셀로부터의 간섭을 받으므로, 원근거리 문제로 인한 통신 품질의 저하가 역방향 및 순방향(기지국으로부터 이동국으로) 통신 모두에서 발생한다.
제3도는 다른 셀의 기지국(BS2, BS3)에 기인한 기지국(BS1)으로부터 이동국(MS3)으로의 순방향 채널의 간섭상태를 설명한다. 이 도면에서 보듯이, 다른 통신자의 신호 젼력은 간섭이 되는 한편, 송신 전력 제어는 다른 통신자의 신호 전력이 원하는 채널의 송신 전력보다 훨씬 더 증가하는 것을 막는다.
특히, 역방향 채널을 고려하여, 각 이동국은 기지국에서의 수신 전력이 일정해지도록 송신 전력을 제어한다. CDMA 시스템에서 간섭은 백색 잡음으로 간주되므로, 송신 전력에서 에러는 셀내의 가입자 수에 의한 용량을 결정하는데 매우 중요한 요소이다. 예를 들어, 송신 전력에서 1dB의 에러는 가입자 수에 의한 용량을 약 30%정도 감소시킨다.
한편, 순방향 채널을 고려하면, 원하는 채널 및 셀내의 다른 사용자를 위한 신호에 의해 야기되는 간섭의 신호는 같은 경로를 통하여 전파되므로, 그 SIR이 동일하게 유지되도록 같은 장기 변동(fluctuation), 같은 단기 변동, 같은 순시 변동이 필요하다. 그러므로, 간섭이 셀내에서만 야기되면 송신 전력 제어는 필요없다. 그러나, 실제로 다른 셀로부터의 간섭이 고려되야만 한다. 이것은 비록 다른 셀로부터의 간섭 전력이 그 셀내의 간섭전력과 같이 레일리(Rayleigh) 페이딩으로 인한 순시 변동을 일으키므로, 그것의 변동은 원하는 신호의 변동과 다르다.
제4도는 이동국에서 수신 신호의 움직임을 설명한다. 미국 TIA에 의해 표준화된 CDMA 시스템에서, 송신 전력 제어는 기본적으로 순방향 채널에서는 수행되지 않는다. 대신에, 기지국은 수신 신호의 프레임 에러율을 검출하여 프레임 에러율이 소정의 값을 초과할 경우에 이동국으로의 송신 전력을 증가시킨다. 이것은 송신 전력의 큰 증가는 다른 셀로의 간섭을 증가시키기 때문이다. 다른 셀의 기지국으로부터의 송신 전력은 순시적으로 변동하는 간섭을 만든다.
제5도는 수신 SIR에 따라 수행되는 종래의 폐쇄 루프 송신 전력 제어의 동작 원리를 보여준다. 제5도(및 제6도)에서 도면부호 S는 희망 신호의 수신 전력을 나타내고, I는 간섭의 수신 전력, pg는 처리 이득을 나타낸다. CDMA 시스템에서 제1 종래 송신 전력 제어는 수신 SIR과 요구되는 통신품질을 제공하기 위해 미리 결정되는 참조 SIR이 같아지도록 수행된다. 여기서, SIR은 원하는 신호의 수신 전력 대 터미널 잡음 및 원하는 사용자보다 다른 사용자로부터의 간섭의 총합인 간섭 전력의 비로 정의된다. 이 제 1 종래 방법에서, 참조 SIR을 얻기 위한 사용자의 수신 신호 전력의 증가는 다른 사용자에게 간섭 전력의 증가를 일으킨다. 이것은 각 이동국의 송신 전력의 연속적인 증가를 야기시키는 악순환을 만들어, 각 이동국은 자신의 최대 송신 전력으로 전송하게 된다.
제6도는 수신 열잡음 레벨을 기본으로한 제2 종래 폐쇄 루프 송신 전력 제어의 동작 원리를 설명하고 있다. 제2 송신 전력 제어는 S/(Imax+N)에 따라 수행되며, 여기서 S는 희망파의 수신 신호 레벨이며, Imax는 시스템이 수용할 수 있는 최대 사용자 수에 의해 야기되는 최대 간섭 전력이고, N은 열잡음 전력이다. 즉, 송신 전력 제어는 레벨 Imax에 대한 레벨 S의 비에 따라 수행되는데, 이 레벨들은 열잡음 N으로부터 측정된다. 이런 경우, 셀내의 실제 통신자 수가 최대 수보다 적다하더라고, 이동국은 최대 사용자 수가 동시에 통신을 한다는 가정하에 기지국에서 요구하는 수신 품질을 보장하는 송신 전력을 방사한다(제6도의 SNR은 나중에 설명한다).
결과적으로, 제5도나 제6도의 경우, 이동국은 사용자 수에 의해 최대 용량에 대응되는 최대 송신 전력으로 방사하게 된다. 이것은 이동국이 별도의 전력을 소비하게 만든다. 유사한 문제가 기지국으로부터 이동국으로의 순방향 채널 송신에서도 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 다른 통신자로부터의 전력에 대한 희망파의 수신 신호 레벨의 비에 따른 송신 전력을 제어함으로써 송신 전력이 송신 증폭기의 최대 출력 전력까지 증가하는 것을 막는 송신 전력 제어 방법 및 그와 같은 방법을 사용한 통신 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 제1 실시예에서,
기지국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 기지국이 통신하는 이동국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 제1 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 순방향(기지국으로부터 이동국으로) 프레임에 삽입하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 기지국으로부터 보내진 상기 순방향 프레임에서의 상기 제1 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 역방향(이동국에서 기지국으로) 송신 전력을 계산하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력이하일때 상기 시험적인 역방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 제1 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 역방향 송신 전력을 결정하는 단계; 및
상기 이동국으로부터 상기 기지국으로 상기 역방향 송신 전력으로 신호를 전송하는 단계를 구비하는 CDMA(Code Division Multiple Access, 코드 분할 다중 접속) 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
여기서, 상기 제1 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율(outage probability)울 기본으로 결정된다.
본 발명의 제2 실시예에서,
이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 이동국이 통신하는 기지국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제 1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 삽입하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에서의 상기 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력이하일때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하는 단계; 및
상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하는 단계를 구비하는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
여기서, 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율을 기본으로 결정된다.
상기 송신 전력 제어방법은
상기 이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 이동국이 통신하는 상기 기지국으로부터 보내진 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제2 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 제2 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 제2 소정의 참조 SIR보다 큰가를 결정하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한개 이상의 송신 전력 제어 비트를 형성하는 단계;
상기 이동국에서, 상기 제2 송신 전력 제어 비트를 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 주기적으로 삽입하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 형성하는 단계;
상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 제2 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 상기 제2 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 제2 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신전력을 결정하는 단계; 및
상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 제3 실시예에서,
기지국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 기지국이 통신하는 이동국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 제1 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 순방향(기지국으로부터 이동국으로) 프레임에 삽입하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 기지국으로부터 보내진 상기 순방향 프레임에서의 상기 제1 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 역방향(이동국에서 기지국으로) 송신 전력을 계산하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 역방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 제1 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 역방향 송신 전력을 결정하기 위한 수단; 및
상기 이동국으로부터 상기 기지국으로 상기 역방향 송신 전력으로 신호를 전송하기 위한 수단을 구비하는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
여기서, 상기 제1 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율을 기본으로 결정된다.
본 발명의 제4 실시예에서,
이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 이동국이 통신하는 기지국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 삽입하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에서의 상기 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 제2 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하기 위한 수단; 및
상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하기 위한 수단을 구비하는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법이 제공된다.
여기서, 상기 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율을 기본으로 결정된다.
송신 전력 제어 장치는,
상기 이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 이동국이 통신하는 기지국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제2 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 제2 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 제2 소정의 참조 SIR보다 큰가를 결정하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 송신 전력 제어 비트를 형성하기 위한 수단;
상기 이동국에서, 상기 제2 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 주기적으로 삽입하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에서의 상기 제2 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하기 위한 수단;
상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 제2 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 상기 제2 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 제2 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하기 위한 수단; 및
상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하기 위한 수단을 더 구비한다.
본 발명에 따르면, 이동국의 최대 송신 전력의 상한값은 시스템의 최대 가입자 수를 위해 기지국에서 요구 품질이 만족되는 값으로 설정되므로, 이동국의 송신 증폭기는 송신 전력 제어중에 발산하지 않는다. 다른 셀로부터의 간섭 전력으로 발생하는 유사한 송신 전력 제어도 순방향 채널을 위해 구현될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 효과, 특성, 장점은 첨부된 도면을 참조한 실시예의 다음 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제7도는 본 발명에 따른 송신 전력 제어 방법의 동작 원리를 설명한다. 기지국의 무선 장비는 원하는 이동국으로부터의 희망 신호의 수신 신호 전력 S대 기지국에서 원하는 수신 품질을 만족하는 이동국의 열잡음 N 및 간섭 전력 I의 비 S/(N+I)와 같은 이동국의 송신 전력을 제어한다. 전력 제어의 주기는 도플러(Doppler) 주파수에 대응되는 순시 변동뒤에 올 수 있는 주기와 같거나 작게 설정된다. 이동국의 송신 전력 PT가 간섭의 증가로 인해 최대 송신 전력 Pmax까지 증가할때, 이동국의 송신 전력은 가입자 수, 셀의 반경, 및 정전율에 따른 최대 용량으로 결정되는 Pmax로 고정된다. 정전율은 서비스 영역에서 요구되는 채널 품질을 만족시킬 수 없는 영역의 퍼센티지(percentage)를 나타낸다. 따라서, 이동국의 송신 전력은 기지국에서 최대 신호 레벨 Smax에 대응되는 최대 송신 전력 Pmax를 초과할 수 없다. 폐쇄 푸프 전력 제어는 다른 셀로부터의 순시 변동에 뒤따를 수 있는 송신 전력과 같이 셀의 경계 지역에서 순방향 채널에 수행될수도 있다. 기지국은 또한 역방향 채널에서 송신 전력이 최대 송신 전력 P'max로 고정되어, 기지국의 송신 전력을 P'max이상으로 증가하는 것을 막는 것처럼 이동국의 수신 SIR에 따른 순방향 채널의 송신 전력 제어를 수행한다.
제8도는 이동국에서 송신 전력 제어와 연관된 부분을 보여주는 블록 다이어그램이다.
이 도면에서, 도면부호 1은 RF(Raio Frequency, 무선 주파수) 수신 신호를 IF(Intermediate Frequency, 중간 주파수) 신호로 변환하기 위한 RF 하향 주파수 변환기를 가리킨다. RF 하향 주파수 변환기(1)의 출력 신호는 출력 신호로부터 고정 레벨 신호를 형성하는 AGC (Automatic Gain Control, 자동 이득 제어) 증폭기에 공급된다. AGC 증폭기(2)의 출력은 직교 검출기(3)에 의해 직교 검출된다. 직교 검출기(3)의 출력은 정합 필터나 슬라이딩 상관기로 구성된 역확산부(4)에 의해 역확산된다. 역확산부(4)의 출력은 레이크 결합기 및 복조기(5), 타이밍 발생기(6), 희망 신호 전력 검출기(7) 및 간섭 전력 검출기(8)로 입력된다.
타이밍 발생기(6)는 입력 신호로부터 동기 신호를 검출하고, 희망 신호 전력 검출기(7) 및 간섭 전력 검출기(8)에 검출된 동기 신호를 기본으로 타이밍 클럭 신호를 제공한다. 희망 신호 전력 검출기(7)는 타이밍 클럭 신호를 기본으로 입력 신호로부터 희망 수신 신호 전력을 검출한다. 간섭 전력 검출기(8)는 타이밍 클럭 신호를 기본으로 입력 신호로부터 간섭 전력을 검출한다. SIR 계산부(9)는 검출된 출력으로부터 수신 SIR을 계산하고, 결과 수신 SIR을 송신 전력 제어 비트 발생기(10)에 공급된다. 발생기(10)은 수신 SIR과 소정의 수신 품질을 만족하도록 소정의 참조 SIR을 비교하고, 송신 전력 제어 비트가 기지국에 보내지도록 결정한다.
레이크 결합기 및 복조기(5)는 레이크 결합된 입력 신호를 복조하고, 이것을 프레임 분리부(11)에 제공한다. 프레임 분리부(11)는 프레임에서 송신 전력 제어 비트를 추출하고, 그것을 송신 전력 결정부(12)에 제공한다. 송신 전력 결정부(12)는 송신 전력 제어 비트에 따라 송신 전력 PT를 결정하고, 송신 전력 PT를 최대 전력 게산부(13)에 의해 계산되는 최대 전력 Pmax를 비교하고, PT가 Pmax보다 작을 때 PT에 대응되는 값을 출력하고, PT가 Pmax보다 클때는 Pmax에 대응되는 값을 출력한다.
최대 전력 게산부(13)는 다음과 같이 최대 전력 Pmax를 계산하다. : 우선, 기지국에서의 수신 전력 S는 다음 등식으로 표현된다.
여기서, SNR은 소정의 품질(에러율)을 만족하기 위한 간섭 전력을 포함하는 잡음 전력에 대한 희망 수신 전력의 잡음대 신호비이고, N0는 열잡음의 전력밀도, TS는 정보 데이터의 심볼 간격, pg는 처리 이득, C는 각 셀당 가입자 수에 따른 용량, α는 대상 셀의 간섭 전력에 대한 다른 셀로부터의 간섭 전력의 비이다. 기지국에서의 수신 전력 S는 식(1)에서 유도되는 다음 등식에 의해 얻어질 수 있다.
전파 손실 PLOSS를 고려하여, 이동국에서의 최대 송신 전력 Pmax는 다음과 같이 표현된다.
기지국에서의 최대 송신 전력은 유사한 방식으로 얻어질 수 있다.
프레임 발생기(14)는 송신 전력 제어 비트 발생기(10)으로부터의 송신 전력 제어 비트, 음성 정보와 같은 정보 데이터, 및 통신 제어를 위한 파일롯 데이터를 포함하는 프레임(역방향 프레임)을 형성하여, 프레임을 확산부(15)에 제공한다. 확산부(15)는 프레임 발생기(14)로부터의 신호를 확산 코드 발생기(16)로부터 공급되는 확산 코드를 이용하여 스펙트럼 확산하고, 그것을 직교 변조기(17)에 제공한다. 직교 변조기(17)는 확산부(15)로부터의 신호를 직교 변조 수행하고, 변조된 신호를 RF 상향 주파수 변환기(18)에 제공한다. RF 상향 주파수 변환기(18)는 직교 변조기(17)로부터의 신호를 RF 신호로 변환하고, 이것을 전력 증폭기(19)에 제공한다. 전력 증폭기(19)는 신호의 송신 전력이 송신 전력 결정부(12)에 의해 소정의 송신 전력이 되도록 하는 RF 상향 주파수 변환기로부터의 신호를 증폭한다. 전력 증폭기(19)의 출력은 안테나로 급전되고, 기지국으로 방사된다. 전력 증폭기(19)에서의 송신 전력 제어 주기는 송신 전력 제어가 도플러 주파수에 대응되는 순시 변동에 뒤따르도록 하는 값으로 결정된다.
이동국은 위에서 설명한 것과 같은 배치를 갖고 있다. 기지국은 제9도에 나타낸 부분을 제외하고는 유사한 배치를 갖는다. 제9도에서 전력 제어부(20)는 RF 상향 주파수 변환기(18')의 입력과 연결되어 있다. 전력 제어부(20)는 송신 전력 결정부(12')로부터 공급된 송신 전력값의 응답으로 직교 변조기(17')로부터 출력된 신호(베이스밴드 신호)의 전력을 제어한다(비트 편이하다). 이것은 베이스밴드에서의 다수의 채널 결합 및 그들 모두의 증폭을 촉진하는데, 이것은 기지국에서 수행된다.
제10도는 이동국의 송신 전력 제어를 보여주는 흐름도이다. 송신 전력 PT는 SP1단계에서 기지국으로부터 보내진 송신 전력 비트를 기본으로 계산된다. 그후에, 계산된 전력 PT는 SP2단계에서 최대 전력 Pmax와 비교된다. 계산된 전력 PT가 Pmax이하이면, SP3단계에서 송신 전력은 PT로 설정되는 반면, 계산된 전력 PT가 Pmax보다 크면, SP4단계에서 송신 전력은 Pmax로 설정된다.
제11도는 기지국의 송신 전력 제어를 보여주는 흐름도이다. 송신전력 PT는 SP11단계에서 이동국으로부터 보내진 송신 전력 비트를 기본으로 계산된다. 그후에, 계산된 전력 PT는 SP12단계에서 최대 전력 Pmax와 비교된다. 계산된 전력 PT가 Pmax이하이면, SP13단계에서 송신 전력은 PT로 설정되는 반면, 계산된 전력 PT가 Pmax보다 크면, SP14단계에서 송신 전력은 Pmax로 설정된다.
제12도는 본 발명에 따른 폐쇄 루프 송신 전력 제어 방법의 일예를 보여준다. 송신 전력 제어는 다음과 같이 수행된다.(제12도의 괄호안의 수와 일치).
[1] 기지국은 희망 수신 전력 레벨을 측정하고, SIR을 계산한다.
[2] 기지국은 최근 두 송신 전력 제어 주기에서 측정된 SIR을 소정의 SIR과 비교함으로써 송신 전력을 예측한다.
[3] 기지국은 이동국의 송신 전력의 증가 및 감소를 제어하는 송신 전력 제어 비트를 발생하고, 그것을 순방향 프레임에 주기적으로 삽입한다. 삽입주기는 전력 제어가 도플러 주파수에 따른 순시 변동에 뒤따를 수 있도록 삽입된다.
[4] 이동국은 기지국으로부터 보내진 순방향 프레임에 포함된 역방향 송신 전력 제어비트를 복호한다.
[5] 이동국은 순방향 프레임에 포함된 역방향 송신 전력 제어 비트에 의해 제어되는 송신 전력으로 신호를 전송한다.
역방향 통신에서, 70dB이상의 동작범위가 이동국의 송신기 증폭기가 반경이 수 킬로미터인 셀내에서 송신을 하기 위해서 필요하다. 이와 반대로, 이동국이 셀의 가장자리에서 다른 셀로부터 간섭을 수신할 때 기지국의 송신 전력 증가가 셀내의 다른 통신자에게 간섭을 야기시키므로, 순방향 통신에서는 기지국의 송신 전력의 변화량은 정상 최대 전력 P'max으로부터 10dB이하로 제한된다.
본 발명은 실시예를 고려하여 상세히 설명되었으며, 그리고 넓은 관점에서는 본 발명에서 벗어나지 않고 변화와 수정이 이루어질 수 있다는 것을 상기로부터 통상의 지식을 가진자에게 명백히 할 것이며, 그리고 그러한 모든 수정과 변환을 첨부된 청구항에 포함하고자 한다.

Claims (10)

  1. CDMA(Code Division Multiple Access, 코드 분할 다중 접속) 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법은, 기지국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 기지국이 통신하는 이동국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio, 신호대 간섭비)을 계산하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 제1 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 순방향(기지국으로부터 이동국으로) 프레임에 삽입하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 기지국으로부터 보내진 상기 순방향 프레임에서의 상기 제1 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 역방향(이동국에서 기지국으로) 송신 전력을 계산하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 역방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 제1 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 역방향 송신 전력을 결정하는 단계; 및 상기 이동국으로부터 상기 기지국으로 상기 역방향 송신 전력으로 신호를 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율(outage probability)을 기본으로 결정되는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  3. CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템을 위한 송신 전력 제어 방법은, 이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 이동국이 통신하는 기지국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 삽입하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에서의 상기 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율을 기본으로 결정되는 송신 전력 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 이동국이 통신하는 기지국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제2 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 제2 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 제2 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 송신 전력 제어 비트를 형성하는 단계; 상기 이동국에서, 상기 제2 송신 전력 제어 비트를 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 주기적으로 삽입하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하는 단계; 상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 제2 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 상기 제2 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 제2 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하는 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  6. CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템을 위한 송신 전력 제어 장치는, 기지국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 상기 기지국이 통신하는 이동국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 제1 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 순방향(기지국으로부터 이동국으로) 프레임에 삽입하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 기지국으로부터 보내진 상기 순방향 프레임에서의 상기 제1 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 역방향(이동국에서 기지국으로) 송신 전력을 계산하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 역방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 역방향 송신 전력이 제1 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 제1 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 역방향 송신 전력을 결정하기 위한 수단; 및 상기 이동국으로부터 상기 기지국으로 상기 역방향 송신 전력으로 신호를 전송하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율을 기본으로 결정되는 송신 전력 제어 장치.
  8. CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템을 위한 송신 전력 제어 장치는, 이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 이동국이 통신하는 기지국으로부터의 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제1 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 제1 송신 전력 제어 비트를 형성하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 제1 송신 전력 제어 비트를 주기적으로 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 삽입하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에서의 상기 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 제2 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하기 위한 수단; 및 상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 소정의 최대 송신 전력은 셀내의 가입자 수에 따른 최대 용량, 셀의 반경, 셀의 정전율을 기본으로 결정되는 송신 전력 제어 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 송신 전력 제어 장치는, 상기 이동국에서, 다른 국으로부터의 열잡음 전력 및 간섭 전력의 합에 대해 이동국이 통신하는 기지국으로부터 보내진 희망 신호의 수신 전력의 비로 정의되는 제2 실제 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 제2 실제 SIR이 소정의 통신 품질을 만족하는 제2 소정의 참조 SIR보다 큰가의 여부를 결정하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 결정 단계의 결과를 기본으로 한 개 이상의 송신 전력 제어 비트를 형성하기 위한 수단; 상기 이동국에서, 상기 제2 송신 전력 제어 비트를 역방향(이동국으로부터 기지국으로) 프레임에 주기적으로 삽입하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 이동국으로부터 보내진 상기 역방향 프레임에서의 상기 제2 송신 전력 제어 비트에 따라 시험적인 순방향(기지국에서 이동국으로) 송신 전력을 계산하기 위한 수단; 상기 기지국에서, 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 제2 소정의 최대 송신 전력이하일 때 상기 시험적인 순방향 송신 전력과 동일하게 만들어지고 상기 시험적인 순방향 송신 전력이 상기 제2 소정의 최대 송신 전력보다 클 때 상기 제2 소정의 최대 송신 전력과 동일하게 만들어지도록 순방향 송신 전력을 결정하기 위한 수단; 및 상기 기지국으로부터 상기 이동국으로 상기 순방향 송신 전력으로 신호를 전송하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 장치.
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