KR100260711B1 - 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역방향 통화 채널 프레임에 포함되는 프레임 에러 지시 비트(Erasure Indicator Bit)를 이용하여 순방향 전력을 제어함으로써 전력의 효율을 극대화시키도록 한 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 이동국에서 역방향 통화 채널 프레임의 소정위치에 프레임 에러 유무를 나타내는 프레임 에러 지시 비트를 기록한 후 전송하고, 이를 수신한 기지국은, 상기 이동국에서 송신한 역방향 통화 채널 프레임내의 프레임 에러 지시 비트를 소정 주기로 검색하고, 그 검색한 프레임 에러 지시 비트에 따라 한 프레임의 불량 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 한 프레임 주기로 순방향 전력을 제어함으로써 전력의 증,감폭을 줄여 전력 효율을 높이게 되는 것이다.

Description

개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법{Method for controlling forward power of personal communication system}

본 발명은 CDMA 방식을 적용한 개인 휴대 통신 시스템(PCS)의 순방향(포워드 링크) 전력 제어에 관한 것으로, 특히 역방향 통화 채널 프레임에 포함되는 프레임 에러 지시 비트(Erasure Indicator Bit)를 이용하여 순방향 전력을 제어함으로써 전력의 효율을 극대화시키도록 한 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 큰 통화용량, 양질의 통화품질 및 기타 장점들을 얻기 위하여 CDMA 방식을 채택한 개인 휴대 통신 시스템은 순방향(기지국에서 이동국방향) 및 역방향(이동국에서 기지국 방향) 전력 제어를 수행한다. 이동국 송신전력 제어의 목적은 권역내의 모든 이동국 전송신호가 기지국 수신기에 규준(nominal)강도로 수신되도록 이동국 송신전력을 제어하는 데 있다.

이동국의 위치 및 전파손실에 관계없이 각 이동국 전송신호는 같은 강도로 수신되게 하며, 권역내의 모든 이동국 송신전력이 이와 같이 제어된다면, 기지국 수신기의 총 수신전력은 규준 수신전력을 이동국 수로 곱한 값이 된다.

기지국은 이동국에서 측정된 전력에 상응하게 순방향 전력을 조절함으로써 순방향 전력제어를 지원한다. 순방향 전력제어의 목적은 비통화시나 상대적으로 기지국에 근접해 있거나 또는 다중경로 페이딩 및 전파음영현상의 영향이 작거나 다른 기지국의 간섭이 미미한 이동국의 손실전력을 감소시키는데 있으며, 수신 곤란 지역 또는 먼 거리에 위치하여 오차율이 높은 이동국의 경우에는 추가적인 전력이 제공된다.

종래 개인 휴대 통신 시스템에서 순방향 링크의 전력 제어 방법중 대표적인 방법이 이동국에서 보고된 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 이용한 전력 제어방법이다.

이 방법은 프레임 에러가 발생하지 않는 지역, 즉 수신이 잘되는 지역에 위치한 이동국의 송신 전력을 감소시키고, 프레임 에러가 발생하는 수신 곤란 지역이나, 먼 거리에 위치한 이동국의 경우에는 추가 전력이 제공되도록 하는 방법이다.

이때 이동국은 기지국에서 송신된 시스템 파라메타에서 전력 제어와 관련된 각 종 임계치를 활용하여 순방향 전력 제어를 돕게 된다.

다시 말해, 도 1 에 도시된 바와 같이, 기지국에서 순방향 전력 제어가 시작되면, 이동국은 수신된 프레임을 검사하여, 불량 프레임이 연속해서 3번 발생하는지를 확인한다. 이 확인 결과 불량 프레임이 연속해서 3번 발생하지 않은 경우에는 검사 프레임이 총 56 프레임이 되었는지를 확인하고, 이때 검사한 프레임이 총 56 프레임이 안되는 경우에는 전술한 프레임 검사 단계로 리턴하여 계속해서 수신 프레임의 상태를 검사하게 되며, 이와는 달리 검사한 프레임이 총 56 프레임이 되면 전력 측정보고 메시지를 해당 기지국에 송신한다. 그러면 기지국은 기지국의 현재 전력과 최소 전력 임계치를 비교하여 상기 현재 전력이 최소 전력 임계치보다 작으면 최소 전력을 사용토록 순방향 전력을 제어하며, 이와는 달리 상기 기지국의 현재 젼력이 최소전력 임계치보다 클 경우에는 순방향 전력을 감소시키는 방향으로 순방향 전력을 제어하게 된다.

한편, 상기 불량 프레임 검색 결과 수신된 프레임이 연속해서 3번 불량 프레임으로 판정되면, 전력 측정보고 메시지를 상기 기지국에 전송하게 되며, 이를 수신한 기지국은 기지국의 현재 전력과 최대전력 임계치를 비교한다. 이 비교 결과 기지국의 현재 전력이 상기 최대전력 임계치보다 클 경우에는 최대 전력을 사용토록 순방향 전력을 제어하며, 이와는 달리 상기 기지국의 현재 전력이 상기 최대전력 임계치보다 작을 경우에는 순방향 전력을 증가시키는 방향으로 순방향 전력을 제어하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 순방향 전력 제어방법은 역방향 링크에서는 이동국이 1.25ms마다 전력 제어를 함에 비해 순방향 링크에서는 일정 개수, 즉 2^{(전력 제어 보고 프레임 개수/2)}* 5 프레임 개수만큼의 전송 시간을 주기로 전력 제어를 하게 된다. 이때 전력 제어보고 프레임 개수가 "7"(현재 사용중인 임계치)이라 가정하면 약 57개의 프레임이 되며, 이를 시간으로 환산하면 1.14sec를 주기로 전력 제어를 하게되어 슬로우 컨트롤을 하게 된다. 이는 시간상으로 큰 주기를 갖는 전력 제어가 이루어지므로 도 6에 도시된 바와 같이 기지국이 요구하는 적정 전력에서 큰 폭으로 전력 증감이 일어나게 된다. 이러한 이유에 의해 전력의 낭비를 초래하고, 시스템 용량이 감소되는 제반 문제점을 발생한다.

이에 본 발명은 전술한 바와 같은 종래 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로,

본 발명은 역방향 통화 채널 프레임에 포함되는 프레임 에러 지시 비트(Erasure Indicator Bit)를 이용하여 순방향 전력을 제어함으로써 전력의 효율을 극대화시키도록 한 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명(방법)은,

기지국에서 이동국으로 송신된 메시지를 수신하여 소정주기로 검사하고, 상기 수신한 프레임이 에러 프레임으로 판단되면 프레임 에러 지시 비트를 "1"로 세팅하고, 정상프레임으로 판단되면 상기 프레임 에러 지시 비트를 "0"으로 세팅하여 기지국에 전송하는 단계와;

상기 프레임 에러지시비트가 "1"로 세팅된 경우 기지국의 현재 전력과 미리 설정된 최대 전력 임계치를 비교하여 그 대소 결과에 따라 순방향 전력을 제어하는 제 1 순방향 전력 제어 단계와;

상기 프레임 에러지시비트가 "0"으로 세팅된 경우 기지국의 현재전력과 미리 설정된 최소 전력 임계치를 비교하여 그 대소 결과에 따라 순방향 전력을 제어하는 제 2 순방향 전력 제어 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어 과정을 보인 흐름도,

도 2 는 본 발명이 적용되는 개인 휴대 통신 시스템의 전력 제어장치 블록 구성도,

도 3 은 일반적인 개인 휴대 통신 시스템의 역방향 통화 채널 프레임 구조도,

도 4 는 도 2의 프레임 에러 지시자 타이밍도,

도 5 는 본 발명에 의한 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법을 보인 제어 흐름도,

도 6 은 종래의 순방향 전력 제어와 본 발명에 의한 순방향 전력 제어시 상호 전력 효율 비교도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:기지국 처리부 200:단말기 처리부

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명이 적용되는 개인 휴대 통신 시스템의 전력 제어장치 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 크게 기지국 처리부(100)와 단말기 처리부(200)로 대별되며, 상기 기지국 처리부(100)는 순방향 전력을 제어하는 전송전력 제어부(101)와, 증폭기(102)와, 그 증폭기(102)를 통한 신호를 복조하는 복조기(103)와, 상기 복조기(103)를 통한 신호를 역 인터리빙 및 복호하는 역 인터리빙 및 복호기(104)와, 상기 역 인터리빙 및 복호기(104)의 출력 신호로부터 오차율을 결정하는 오차율 결정부(105)와, 상기 오차율 결정부(105) 및 복조기(103)의 출력 신호로부터 신호 대 잡음 비를 검출하는 신호대잡음비 센서(106)와, 상기 신호대잡음비 센서(106)의 출력 신호와 전송 데이터중 하나를 선택하는 선택기(107)와, 상기 전송전력 제어부(101)의 제어에 따라 상기 선택기(107)의 출력신호의 전송율을 변화시키는 가변 전송율 고출력 증폭기(108)로 구성된다.

또한, 상기 단말기 처리부(200)는 기지국에서 전송된 신호의 이득을 제어하는 자동이득제어 앰프(201)와, 상기 자동이득제어 앰프(201)를 통한 신호를 복조하는 복조기(202)와, 상기 복조기(202)의 출력신호와 상기 자동이득제어 앰프(201)의 출력신호를 가산하는 가산기(203)와, 상기 복조기(202)를 통한 신호를 역 인터리빙 및 복호하는 역 인터리빙 및 복호기(204)와, 상기 역 인터리빙 및 복호기(204)의 출력 신호로부터 오차율을 결정하는 오차율 결정부(205)와, 상기 오차율 결정부(205)의 출력신호에 따라 전송할 데이터를 처리하는 전송 데이터 처리부(206)와, 상기 가산기(203)의 출력신호에 따라 상기 전송 데이터 처리부(206)에서 출력되는 전송 데이터의 전력을 가변시켜 출력하는 가변 전송율 고출력 증폭기(207)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명이 적용되는 CDMA방식을 적용한 개인 휴대 통신 시스템의 전력 제어장치를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예인 순방향 전력 제어방법을 첨부한 도면 도 2 내지 도 6에 의거 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주지한 바와 같은 기존의 순방향 전력 제어를 다시 한번 살펴보면, 이동국이 기지국에 보고하는 프레임 에러율에 따른 전력 임계치를 변환시키는 방법이 사용되었는데, 이때 이동국이 보고하는 주기적 시간은 프레임의 일정 개수, 즉, 2^{(전력 제어 보고 프레임 개수/2)}* 5 프레임 전송 시간만큼 이었다.

그러나 본 발명에서는 이 전력 제어 주기를 좀 더 빠르게 변화시켜 통화 채널 프레임 자체에 프레임 에러를 통보하는 방안을 제시한다.

즉, 개인 휴대 통신 시스템에서 사용되는 역방향 통화 채널 프레임 구조는 첨부한 도면 도 3과 같은데, 이는 13Kbps 보코더를 사용함으로써 이동국과 기지국간에 14.4Kbps - 1.8Kbps의 속도를 가진 통화 채널 프레임을 사용할 수 있다. 이 프레임 구조를 살펴보면 프레임 에러 지시 비트(E)가 따로 존재하여 두 단계 전에 수신한 프레임 상태를 기지국에 보고하게 된다.

도 3에서 E는 프레임 에러 지시 비트(Erasure Indicator Bit)이고, F는 프레임 품질 지시자(Frame Quality Indicator)이며, T는 부호기 꼬리 비트(Encoder Tail Bit)이다.

한편, 상기 프레임 에러 지시 비트의 전송 타이밍은 도 4와 같다.

이 프레임 에러 지시 비트는 수신한 프레임이 에러라 판정되면 "1"로 세팅하고, 정상으로 판정되면 "0"으로 세팅하여 기지국에 송신한다.

이 프레임을 수신한 기지국은 채널 엘리먼트부에서 프레임 에러 지시 비트에 따라 전력 제어를 하게 된다. 즉, 기존의 1.14sec(현재 사용 중인 값)에 한 번씩 전력 제어를 실시하던 것을 한 프레임당 한 번, 즉 20msec당 한 번씩 전력 제어를 실시하게 된다.

도 4의 (a)는 이동국 수신 프레임 타이밍도이고, (b)는 이동국 송신 프레임 타이밍도이다.

상기와 같은 원리를 적용하여, 실제 본 발명에서의 순방향 전력 제어 과정을 좀 더 구체적으로 살펴보면 첨부한 도면 도 5와 같다.

즉, 기지국은 순방향 전력 제어가 시작되면, 이동국으로부터 수신된 메시지(역방향 통화 채널 프레임)를 프레임 단위(20msec) 단위로 검사를 하며, 프레임 검사시에는 상기 프레임내의 프레임 에러 지시 비트(E)를 검사하여 "1"인지 "0"인지를 확인한다.

이 확인 결과 상기 프레임 에러 지시 비트(E)가 "1"이면 불량 프레임으로 판단을 하고, 기지국의 현재 전력과 미리 설정한 최대전력 임계치를 비교한다.

이 비교 결과 상기 기지국의 현재 전력이 상기 미리 설정한 최대전력 임계치보다 클 경우에는 최대 전력을 사용토록 순방향 전력을 제어하며, 이와는 달리 상기 기지국의 현재 전력이 상기 미리 설정한 최대전력 임계치보다 작을 경우에는 전력을 증가시켜 순방향 전력을 제어하게 된다.

한편, 상기 확인한 프레임 에러 지시 비트(E)가 "0"이면 정상 프레임으로 판단을 하고, 기지국의 현재 전력과 미리 설정한 최소전력 임계치를 비교한다.

이 비교 결과 상기 기지국의 현재 전력이 상기 미리 설정한 최소전력 임계치보다 작을 경우에는 최소 전력을 사용토록 순방향 전력을 제어하며, 이와는 달리 상기 기지국의 현재 전력이 상기 미리 설정한 최소전력 임계치보다 클 경우에는 전력을 감소시켜 순방향 전력을 제어하게 된다.

상기와 같은 방법으로 순방향 전력을 제어하면, 첨부한 도면 도 6에 도시된 바와 같이, 잦은 전력 제어로 기지국에서 요구하는 적정 전력에 작은 폭으로 전력 증, 감이 일어나므로 전력의 낭비를 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 이동국에서 전송되는 역방향 통화 채널 프레임에 포함되는 프레임 에러 지시 비트를 참조로 이동국의 전력을 제어함으로써 순방향 전력 제어주기를 단축시킬 수 있어 전력의 효율적 사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 한 프레임을 20msec를 주기로 검사하여 순방향 전력을 제어함으로써 전체적인 전력 증, 감의 폭이 낮아져 기존과 같이 전력의 증,감폭이 커져 발생하는 전력 낭비를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 개인 휴대 통신 시스템의 이동국에서 송신되는 통화 채널 프레임에 포함되는 에러 지시 비트를 이용하여 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력을 제어하는 방법에 있어서,

   기지국에서 이동국으로 송신된 메시지를 수신하여 소정주기로 검사하고, 상기 수신한 프레임이 에러 프레임으로 판단되면 프레임 에러 지시 비트를 "1"로 세팅하고, 정상프레임으로 판단되면 상기 프레임 에러 지시 비트를 "0"으로 세팅하여 기지국에 전송하는 단계와;

   상기 프레임 에러지시비트가 "1"로 세팅된 경우 기지국의 현재 전력과 미리 설정된 최대 전력 임계치를 비교하여 그 대소 결과에 따라 순방향 전력을 제어하는 제 1 순방향 전력 제어 단계와;

   상기 프레임 에러지시비트가 "0"으로 세팅된 경우 기지국의 현재전력과 미리 설정된 최소 전력 임계치를 비교하여 그 대소 결과에 따라 순방향 전력을 제어하는 제 2 순방향 전력 제어 단계를 순차 실행시켜 순방향 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정 주기는 프레임 단위(20msec)인 것을 특징으로 하는 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 순방향 전력 제어 단계는 상기 기지국의 현재 전력이 상기 최대전력 임계치보다 클 경우 최대 전력을 사용토록 순방향 전력을 제어하며, 상기 기지국의 현재전력이 상기 최대 전력 임계치보다 작을 경우에는 전력을 증가시키는 방향으로 순방향 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 순방향 전력 제어 단계는 상기 기지국의 현재 전력이 상기 최소전력 임계치보다 작을 경우 최소전력을 사용토록 순방향 전력을 제어하며, 상기 기지국의 현재 전력이 상기 최소전력 임계치보다 클 경우에는 전력을 감소시키는 방향으로 순방향 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 이동국은 두 단계전에 수신한 에러 프레임을 나타내는 PMRM을 기지국에 보고하는 것을 특징으로 하는 개인 휴대 통신 시스템의 순방향 전력 제어방법.

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