KR100206477B1 - 코드분할 다중접속 시스템의 역방향 링크 송신전력레벨 변화율 조절방법 - Google Patents

Abstract

가변음성부호화기를 사용하는 코드분할 다중접속 시스템의 역방향 링크에서 송신전력레벨의 변화율을 조절하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 송신 단에서, 송신할 음성데이터율을 체크하여 초당 9600, 4800, 2400 혹은 1200비트중 어느 것인지 판단하고, 초당 9600비트이면 그대로, 초당 4800비트이면 심벌반복을 1회 실시한 후 전송파워레벨을 1/2 레벨로, 초당 2400비트이면 심벌반복을 3회 실시한 후 전송파워레벨을 1/4레벨로, 초당 1200비트이면 심벌반복을 7회 실시한 후 전송파워레벨을 1/8레벨로 낮추어 전송하는 과정과, 수신 단에서, 수신한 음성데이터율을 체크하여 초당 9600, 4800, 2400 혹은 1200비트중 어느 것인지 판단하고, 초당 9600비트이면 그대로, 초당 4800비트이면 반복된 2심벌을 결합하며, 초당 2400비트이면 반복된 4심벌을 결합하고, 초당 1200비트이면 반복된 8심벌을 결합하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

코드분할 다중접속 시스템의 역방향 링크 송신전력레벨 변화율 조절방법

본 발명은 무선통신 시스템에 있어서 송신전력 레벨의 변화율을 조절하는 방법에 관한 것으로, 특히 CDMA방식 셀룰라 이동통신 시스템에서 CDMA 단말기의 송신전력 레벨의 변화율을 낮추는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 셀룰라 이동 통신 시스템에서 원근(near-far) 문제나 기타 다른 이유로 인하여 단말기의 송신 전력을 제어하는데 단말기에서 송신전력의 변화는 스위칭잡음의 발생, 전류 방전량의 급격한 변화로 인한 축전지수명의 단축 등 여러 가지 문제를 발생시킨다. 그러므로 단말기의 송신 전력 레벨의 변화율도 시스템 사양을 결정할 때 고려되어야 할 항목중의 하나이다.

이중모드 광대역 스프레드 스펙트럼 셀룰러 시스템의 이동체-기지국간의 호환성 표준인 IS-95 방식을 채택하고 있는 CDMA 디지털 셀룰라시스템의 가장 큰 장점은 기존의 아날로그 셀룰라 시스템이나 다른 방식에 비하여 가입자 용량이 매우 크다는 것이다. 이러한 가입자 용량의 증대에 크게 기여한 요소중의 하나가 음성 활용 요소(voice activity factor)이다. 이 음성 활용 요소에 의한 가입자 용량의 증대는 다음과 같이 설명된다.

우선 사람이 통화를 하는 동안 실제로 말을 하는 시간은 전체 통화시간의 약 40%라는 통계 결과가 있다. 또한 일반적으로 CDMA 시스템에서 가입자 용량은 전체 간섭 레벨(interference level)에 반비례하는 것으로 알려져 있다. 그러므로 통화중인 가입자가 말을 하는 동안만 음성데이터를 전송하고 말을 하지 않는 동안에는 전송을 하지 않으면, 전체 시스템의 입장에서는 간섭 레벨이 낮아지게 되는 것이고 이렇게 되면 가입자 용량은 증대된다.

IS-95 CDMA 시스템의 경우 음성 활성 검출을 위하여 가변 부호화율 음성부호화기를 사용하고 있다. 이 장치는 사람이 말을 하는 동안에는 9,600bps의 음성데이터를 출력하고, 사람이 말을 하지 않는 동안에는 1,200bps의 음성데이터를 출력하며, 둘 사이의 천이 구간에서는 4,800bps 또는 2,400bps의 음성데이터를 출력한다. 이러한 음성데이터는 칸벌루셔널 엔코더(convolutional encoder)에 의하여 채널 부호화된후 심벌반복기에 의하여 소정 횟수 반복된다. 즉 4,800bps 음성데이터의 경우 채널 부호화된 데이터가 20ms 프레임내에서 1번, 2,400bps의 경우 3번, 1,200bps의 경우 7번 반복된다. 그러므로 순방향 링크의 경우에는 전력레벨을 9,600bps 음성데이터의 경우에 비하여 4,800bps 음성데이터의 경우 1/2로, 2,400bps 음성데이터의 경우는 1/4로, 1,200bps 음성데이터의 경우 1/8로 낮추어서 전송한다. 역방향 링크의 경우에는 4,800bps 음성데이터의 경우 20ms 프레임내에서 심벌반복기에 의하여 발생한 2개의 동일한 음성데이터 그룹[IS-95에서는 전력제어그룹(power control group)이라 부름.]중 임의의 하나만 선택하여 전력레벨을 낮추지 않고 전송한다. 또한 2,400bps 음성데이터의 경우에는 4개중에서 하나만을, 1,200bps 음성데이터의 경우 8개중에서 하나만을 전력레벨을 낮추지 않고 전송한다.

이와 같이 순방향 링크와 역방향 링크가 서로 다른 방법으로 전송을 하지만 전체 간섭(interference) 레벨은 동일하게 낮아지므로 음성 활성 요소만큼 가입자 용량의 증대를 가져온다. 또한 순방향 링크에서는 수신기가 동기 복조를 하므로 반복 전송으로 인한 시간 다이버시티 효과때문에 수신 성능이 향상된다. 그러나 역방향 링크에서는 수신기가 비동기 복조를 하므로 반복 전송으로 인한 시간 다이버시티 측면에서는 효과가 미미하다는 이유로 채택을 하지 않고 있는 실정이다.

IS-95 CDMA 시스템의 역방향 링크에서는 간섭 레벨을 낮추기 위하여 가입자가 통화중 말을 하지 않는 시간 동안에는 20ms 음성프레임내에서 일부의 전력제어그룹만을 전송한다. 전송할 때는 '게이트-온(gate-on)'이라 하고, 전송하지 않을 때에는 '게이트-오프(gate-off)'라 한다. 게이트-오프는 전력제어그룹 단위로 하므로 이에 따른 송신전력 변화율은 800Hz이며, 게이트-오프시에는 전력 레벨을 20dB 낮추어서 전송하므로 송신전력 레벨의 변화량은 20dB이다. 이러한 송신전력 레벨의 변화는 단말기 내에서 800Hz의 스위칭 잡음을 발생시킨다. 또한 송신전력 레벨의 급격한 변화는 축전지의 전류 방전량의 급격한 변화를 야기시키며, 이로 인하여 일부 축전지는 수명이 단축되고 축전지의 안전성에도 심각한 문제가 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 게이트 온/오프로 인한 단말기 송신전력의 급격한 변화때문에 발생하는 여러 가지 문제를 해결하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 가입자 용량의 증대 및 단말기내의 스위칭 잡음의 주파수 감소, 축전지의 수명 연장 및 안전성을 향상시키는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 역방향 링크도 순방향 링크와 동일한 전송방법을 채택함으로써 게이트 온/오프로 인한 단말기 송신전력의 급격한 변화 때문에 발생하는 여러 가지 문제를 해결함을 특징으로 한다. 즉 송신 단에서는, 송신할 음성데이터율을 체크하여 9600, 4800, 2400 혹은 1200비트중 어느 것인지 판단하고, 9600bps이면 그대로, 4800bps이면 심벌반복을 1회 실시한 후 전송파워레벨을 1/2 레벨로, 2400bps이면 심벌반복을 3회 실시한 후 전송파워레벨을 1/4레벨로, 1200bps이면 심벌반복을 7회 실시한 후 전송파워레벨을 1/8레벨로 낮추어 전송하며, 수신 단에서는, 수신한 음성데이터율을 체크하여 9600, 4800, 2400 혹은 1200비트중 어느 것인지 판단하고, 9600bps이면 그대로, 4800bps이면 반복된 2심벌을 결합하며, 2400bps이면 반복된 4심벌을 결합하고, 1200bps이면 반복된 8심벌을 결합함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 역방향 CDMA 채널 변조 과정을 개략적으로 나타낸 블록도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 역방향 링크 송신 단에서 음성데이터율에 따라 심벌반복 횟수 및 송신전력 레벨을 결정하는 과정을 나타낸 흐름도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 역방향 링크 수신 단에서 음성데이터율에 따라 수신 심벌을 결합하는 과정을 나타낸 흐름도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 두 가지 부분으로 구성된다. 첫 번째는 역방향링크 송신 단에서 음성데이터율에 따라 심벌반복 횟수 및 송신전력 레벨을 결정하는 부분이다. 두 번째는 역방향링크 수신 단에서 수신 심벌들을 어떻게 결합할 것인지 음성데이터율에 따라 결정하는 부분이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 역방향 CDMA 채널 변조 과정을 개략적으로 나타낸 블록도로서, 아나로그에서 디지털화로 전환하기 위한 셀룰러 이동통신 방식 설계(

시그마프레스)에 상세히 개시되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른, 역방향 링크 송신 단에서 음성데이터율에 따라 심벌반복 횟수 및 송신전력 레벨을 결정하는 과정을 나타낸 흐름도 이다. 구체적으로, 송신단 즉 이동국에서는 2a단계에서 음성데이터율이 9,600bps인지 여부를 체크한다. 상기 체크결과 음성데이터율이 9,600bps일 때에는 2k단계로 진행하여 그대로 전송한다. 반면에 상기 2a단계에서 음성데이터율이 9,600bps가 아니라고 판단되면 2b단계로 진행하여 음성데이터율이 4,800bps인지 체크한다. 상기 체크결과 음성데이터율이 4,800bps일 때에는 2e단계로 진행하여 20ms 음성프레임내에서 심벌반복을 1번 하고, 2h단계에서 송신 전력 레벨을 1/2로 낮춘다 그리고 2k단계로 진행하여 상기 1/2로 낮춘 송신 전력 레벨을 전송한다. 상기 2b단계에서 음성데이터율이 4,800cps가 아니라고 판단되면 2c단계로 진행하여 음성데이터율이 2,400bps인지 체크한다. 상기 체크결과 음성데이터율이 2,400bps일 때에는 2f단계에서 20ms 음성프레임내에서 심벌 반복을 3번 하고, 2i단계에서 송신 전력 레벨을 1/4로 낮춘다. 그리고 2k단계로 진행하여 상기 1/4로 낮춘 송신 전력 레벨을 전송한다. 반면에 상기 2c단계에서 음성데이터율이 2,400bps가 아니라고 판단되면 2d단계로 진행하여 음성데이터율이 1,200bps인지 체크한다. 음성데이터율이 1,200bps일 때에는 2g단계로 진행하여 20ms 음성프레임내에서 심벌반복을 7번하고, 2j단계에서 송신 전력 레벨을 1/8로 낮춘다. 그리고 2k단계로 진행하여 상기 1/8로 낮춘 송신 전력 레벨을 전송한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 역방향 링크 수신 단에서 음성데이터율에 따라 수신 심벌을 결합하는 과정을 나타낸 흐름도 이다. 구체적으로, 수신단 즉 기지국은 3a단계에서 음성부호화율이 9,600bps인지 여부를 체크한다. 상기 체크결과 음성부호화율이 9,600bps 일 때에는 심벌반복을 하지 않았으므로 심벌결합을 하지 않는다. 상기 3a단계에서 음성부호화율이 9,600bps가 아니면 3b단계로 진행하여 음성부호화율이 4,800bps인지 여부를 체크한다. 상기 체크결과 음성부호화율이 4,800bps 일 때에는 20ms 음성프레임 내에서 1번의 심벌반복이 수행되었으므로 인접하는 두 개의 전력제어그룹들은 동일하다. 그러므로 3e단계로 진행하여 인접한 두 개의 전력제어그룹내의 심벌들을 결합한다. 상기 3b단계에서 음성부호화율이 4,800bps가 아니면 3c단계로 진행하여 음성부호화율이 2,400bps인지 여부를 체크한다. 상기 체크결과 음성데이터율이 2,400bps일 때에는 20ms 음성프레임내에서 3번의 심벌반복이 수행되었으므로 인접하는 네 개의 전력제어그룹들은 동일하다. 그러므로 3f단계로 진행하여 인접한 네 개의 전력제어그룹내의 심벌들을 결합한다. 상기 3c단계에서 음성부호화율이 2,400bps가 아니면 3d단계로 진행하여 음성부호화율이 2,400bps인지 여부를 체크한다. 상기 체크결과 음성부호화율이 1,200bps일 때에는 20ms 음성프레임 내에서 7번의 심벌반복이 수행되었으므로, 인접하는 여덟 개의 전력제어그룹들은 동일하다. 그러므로 3g단계로 진행하여 인접한 여덟 개의 전력제어그룹내의 심벌들을 결합한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 역방향링크에서 음성데이터율이 낮을 경우에 송신 전력 레벨을 낮추는 대신 반복 전송을 하게 되면 20ms 음성프레임 단위로 송신 전력 레벨이 변하므로 송신 전력 레벨의 변화율이 50Hz로 낮아진다. 또한 음성데이터율은 9,600bps→4,800bps→2,400bps→1,200bps 순으로 또는 1,200bps→2,400bps→4,800bps→9600bps 순으로 점차적으로 변하므로 송신 전력 레벨의 변화량은 3dB가 된다. 이렇게 송신전력 레벨의 변화율 및 변화량이 낮아지므로 스위칭 잡음의 주파수가 낮아지고 축전지의 수명이 길어지며 축전지의 안전성도 향상된다.

Claims (1)

1. 가변음성부호화기를 사용하는 코드분할 다중접속 시스템의 역방향 링크에서 송신전력레벨의 변화율을 조절하는 방법에 있어서,

   송신 단에서, 송신할 음성데이터율을 체크하여 초당 9600, 4800, 2400 혹은 1200비트중 어느 것인지 판단하고, 초당 9600비트이면 그대로, 초당 4800비트이면 심벌반복을 1회 실시한 후 전송파워레벨을 1/2 레벨로, 초당 2400비트이면 심벌반복을 3회 실시한 후 전송파워레벨을 1/4레벨로, 초당 1200비트이면 심벌반복을 7회 실시한 후 전송파워레벨을 1/8레벨로 낮추어 전송하는 과정과,

   수신 단에서, 수신한 음성데이터율을 체크하여 초당 9600, 4800, 2400 혹은 1200비트중 어느 것인지 판단하고, 초당 9600비트이면 그대로, 초당 4800비트이면 반복된 2심벌을 결합하며, 초당 2400비트이면 반복된 4심벌을 결합하고, 초당 1200비트이면 반복된 8심벌을 결합하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.

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