KR100265585B1 - 이동통신시스템에서의 역방향 링크 전력 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신에 있어서 역방향 링크 제어 채널의 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 역방향 링크 제어 채널의 송신시의 초기 전력(11)의 산출시에 있어서 단말기의 총 수신 전력(Rx) 값 뿐만 아니라 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It) 값도 고려하여 계산함을 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 방법에 의하면 필요 이상의 전력으로 액세스 프로브를 송신하는 것을 방지할 수 있고, 액세스 프로브 횟수를 최소로 하게 되며, 그로 인하여 타 채널에 간섭량을 줄이고, 호 셋업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 발신율 및 착신율을 증가시킬 수 있는 혁신적인 효과가 있다.

Description

이동통신시스템에서의 역방향 링크 전력 제어 장치(POWER CONTROLLER OF REVERSE LINK IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM)

본 발명은 이동 통신 시스템에서의 전력 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 통신 시스템에서 역방향 링크의 개방 루프 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코드 분할 다중 접속(CDMA:code division multiple access) 이동통신에서는 AMPS, TDMA, GSM 등의 여타 이동 통신 방식과는 달리 호 채널, 제어 채널 모두 동일한 주파수를 사용하며, 주파수나 시간이 아니 특정한 코드를 사용하여 제어 채널 및 각각의 호 채널을 분리하게 된다. 모든 채널이 동일 주파수를 사용한다는 의미는 가입자나 간섭량이 증가할수록 서비스 품질이 나빠지게 됨을 의미한다. 따라서, CDMA 이동 통신에서는 단말기에서든 기지국에서든 수신 측에서 최소한 요구 품질만을 만족시키는 수준으로 신호를 송신하도록 하는 전력 제어가 중요시 되어 왔다.

전력 제어는 크게 나주어 기지국에서 단말기로 송신하는 신호 전력을 제어하는 순방향 전력 제어와 단말기에서 기지국으로 송신하는 신호 전력을 제어하는 역방향 전력 제어로 나눌 수 있다. 또한 역방향 전력 제어는 다시 개방 루프식 전력 제어, 폐쇄 루프식 전력 제어, 아우터 루프식 전력 제어로 분류될 수 있으며, 이들 세가지 방법을 병합하여 현재 CDMA 셀룰라 이동 통신에서 사용하고 있다. 그런데, 이들 전력 제어는 통화중 상태에서 동작하는 것으로서, 단말기가 통화중 상태가 아닌 유휴 상태에 있을 때, 위치 등록, 호 셋업 등에 필요한 신호를 기지국에 송신하게 될 때는 호 채널이 아닌 역방향 제어 채널을 통하여 신호를 송신하게 되므로, 역방향 제어 채널 상에서는 단말기가 송신하는 신호가 기지국에 수신되는 품질 상태를 나타내는 피드백 정보를 이용할 수 없어서, 상기 전력 제어 중 단말기 수신 전력 레벨 정보만을 가지고 전력 제어를 수행하는 개루프 전력 제어만을 수행하게 된다.

개방 루프 전력 제어의 기본 개념은 단말기가 현재 사용하고 있는 CDMA 주사수 대역 내의 수신 전력 레벨이 크면 클수록 역방향 신호를 약하게 송신하고, 단말기 수신 전력 값이 클수록 단말기와 기지국간 거리가 전파 거리상 가까이 있기 때문에 역방향 신호를 작은 양 만큼 송신해도 기지국에 도달하는 신호 전력은 충분한 세기로 수신될 수 있고, 그의 역도 마찬가지 이유로 성립된다고 가정되기 때문이다.

이하, 상기 송수신 과정을 도 1의 역방향 제어 채널 상에서의 신호 전력 제어 개념도를 참조하여 설명한다.

도 1에서 액세스 시도(1)는 단말기가 하나의 메시지를 보내고 그 메세지에 대한 응답을 받는 전 과정을 말한다. 도면에서 보는 것과 같이 액세스 시도(1)는 하나 이상의 액세스 프로브 시퀀스(2, 3, 4)로 이루어져 있으며, 상기 액세스 프로브 시퀀스(2, 3, 4)는 다시 하나 이상의 액세스 프로브(7, 8, 9)로 구성되어 있다. 여기서, 액세스 프로브 시퀀스의 최대 개수를 의미하는 액세스 프로브 시퀀스 MAX_SEQ(5) 및 액세스 프로브의 최대 개수를 의미하는 액세스 프로브 MAX_PROB(10) 값은 기지국에서 단말기로 주기적으로 송신하는 액세스 파라미터 메시지를 통하여 전달된다. 상기 각각의 액세스 프로브(7, 8, 9)에는 단말기가 기지국에게 전달하고자 하는 동일한 메시지를 담고 있다.

단말기는 호 셋업, 위치 등록 등 기지국에게 전달할 메시지가 있는 경우, 액세스 채널을 통하여 IP, 즉 초기 전력(11)의 크기로 액세스 프로브(7)를 송신하게 되며, 일정 시간내에 기지국으로부터 단말기가 송신한 메시지를 받았다는 응답을 수신하면 액세스 시도의 과정은 끝나게 된다. 그런데, 그 시간내에 응답 메시지를 받지 못하게 되면 초기 전력(11) IP의 크기에 미리 기지국에서 단말기에 전달하는 메시지내에 포함되어 있는 PI, 즉 전력 증가분(12)의 전력 만큼 증가시켜 동일한 메시지를 담은 액세스 프로브(8)를 다시 송신하게 된다. 이때, API, 즉 액세스 프로브 인터벌(14)은 단말기에서 기지국 까지 신호가 왕복할 수 있는 시간과 기지국에서 신호를 받고 응답 메시지를 만들 수 있는 시간을 고려하여 충분한 시간 동안 간격을 띄어야 하며, 보통 1∼2 초 가량의 시간이 걸리게 된다. 두 번째 액세스 프로브(8)를 송신하고도 기지국으로부터 응답 메시지가 없을 경우에는 다시 또 전력 증가분(13) 만큼 신호 전력을 증가시켜 액세스 프로브(9)를 송신하게 되며, 계속해서 기지국으로부터 응답 메시지를 받지 못하게 되면 이 과정을 액세스 프로브 MAX_PROB(10) 만큼 수행하게 된다. 예를 들면, MAX_PROB 값이 7이라고 하면, 하나의 액세스 프로브 시퀀스를 수행하는 시간은 총 10 초 가량이 필요하게 될 것이다. 하나의 시퀀스가 끝나면 다시 동일한 시퀀스 과정을 밟게 되며, 최대 MAX_SEQ의 수만큼 액세스 프로브 시퀀스를 송신하게 된다.

상기 종래의 방법에 있어서, CDMA 관련 표준에서 제시하고 있는 IP, 즉 초기 전력(11)을 추정하는 식은 다음과 같다.

IP(dBm) = - 단말기 입력 전력(dBm) - 73 + NOW_PWR + INIT_PWR

상기 식에서 보는 바와 같이 IP, 즉 단말기 초기 출력 전력은 단말기 입력 전력과 반비례 관계를 가지며, 단말기 입력 전력에 73(dB)을 뺀 값이 대략적으로 단말기 초기 출력 값이 된다. 그러나 기지국에 도달한 신호가 필요 이상으로 크거나 작을 경우, 단말기 출력 전력을 적절히 조정하는 것이 필요하므로, 이를 위하여 NOW_PWR, INIT_PWR라는 파라미터를 사용하여 기지국 별로 조정을 하게 된다.

하지만, NOW_PWR, INIT_PWR의 두 파라미터를 사용하여 단말기 출력 전력을 조정한다고 해서 모든 문제가 해결되는 것은 아니다.

첫째, NOW_PWR, INIT_PWR를 기지국 별로 적절한 값을 선정하기 위해서는 모든 기지국에 세밀한 최적화 작업을 수행하여야 하며, 가입자 수나 분포의 변화, 주변 기지국의 추가 등을 고려한 주기적인 최적화 과정이 계속 필요하게 되므로, 이동 전화 사업자에게는 그 만큼 많은 운용 비용의 부담을 요구하게 된다.

둘째, CDMA 이동 통신의 경우는 자기 기지국 뿐만 아니라 타 기지국들도 모두 동일 주파수를 사용하고 있으므로, 단말기가 현재 통신하는 기지국의 필요 채널만 수신하는 것이 아니라, 단말기 입력 전력에는 단말기가 현재 통신하고 있는 기지국 외에 주변 기지국 모든 채널의 수신 전력을 포함하게 된다. 따라서, NOW_PWR, INIT_PWR를 적절히 선정했다고 하더라도 단말기가 현재 통신하고 있는 기지국과 가까이 있는 지 혹은 셀 경계선 상에 있는 지에 따라 단말기 입력 전력에 포함되어 있는 자기 채널과 타 채널과의 수신 전력비가 상당히 차이나므로, 보다 정확한 단말기 초기 출력 전력 값을 추정하기 위해서는 상기 종래 방법으로는 한계가 있다.

셋째, 상기에서 본 바와 같이 단말기 수신 전력 레벨이 크다고 해서 반드시 현재 단말기가 속하고 있는 기지국과의 전파 거리가 가깝다고는 할 수 없으므로, 부정확한 초기 전력(11) 값의 추정 가능성이 커지고, 따라서, 예를 들면, 수신 전력 레벨 값이 크지만 수신 전력 중 대부분의 신호가 타 기지국 신호라면 단말기는 작은 양의 신호 전력 만을 송신하게 되고, 자기 기지국은 해당 단말기로부터 불충분한 세기의 신호 전력을 수신하게 되므로, 기지국과 단말기간 통신 링크를 설정하는 것이 어려워진다. 따라서, 단말기는 액세스 프로브를 송신하는 횟수가 많아지게 될 것이며, 그로 인해 불필요한 간섭 발생, 호 셋업 시간 지연, 일정 시간 내에 착신에 필요한 신호를 기지국에 송신하지 못하므로 인한 착신율 저하, 극단적인 경우에 최대 액세스 프로브를 송신해도 호 셋업이 불가능하게 된다면 발신율 저하를 야기하게 된다. 반면에 수신 전력 레벨 값이 작지만 수신 전력 중 대부분 신호가 자기 기지국 신호라면 단말기는 신호 전력 값을 높여 커다란 세기로 송신하게 되므로, 기지국은 필요 이상의 세기로 신호를 송신하게 되므로 용량 감소 및 타 채널에 간섭을 일으켜 서비스 품질을 저하시키게 된다.

이에 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단말기가 역방향 제어 채널 상에서 신호를 송신할 때에 적정한 액세스 프로브 전력을 송신하여 착신율, 발신율을 제공하고, 호 셋업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 타 채널에 간섭을 방지할 수 있는 개방 루프 전력 제어 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명을 제공한다.

제 1 도는 역방향 링크 제어 채널을 통한 액세스 시도의 개략도이다.

제 2 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 시스템에서 역방향 링크의 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 액세스 시도 2, 3, 4 : 액세스 프로브 시퀀스

5 : 액세스 프로브 시퀀스 MAX_SEQ 6 : 시퀀스 인터벌

7, 8, 9 : 액세스 프로브 10 : 액세스 프로브 MAX_PROB

11 : 초기 전력(IP: initial power)

12, 13 : 전력 증가분(PI: power increment)

14 : 액세스 프로브 인터벌(API: access probe interval)

15 : 수신 전력 추정부 16 : 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)추정부

17 : 함수부 18 : 데이터 저장부

19 : 프로세서부

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 시스템에서의 역방향 링크의 전력 제어 장치는 초기 전력(11)의 추정에 있어서 다음 식을 사용한다.

IP(dBm) = f(Rx, 파일롯 Ec/It) - 73 + NOW_PWR + INIT_PWR

상기 식에서 f(Rx, 파일롯 Ec/It)는 단말기가 수신한 CDMA 대역 내의 총 수신 전력(Rx)과 파일롯 채널의 칩 에너지 내 총 수신 전력의 비(Ec/It)를 입력 값으로 사용하는 함수를 나타낸다. 우측 식의 -73 + NOW_PWR, INIT_PWR는 기지국 별로 동일한 값을 갖는 상수이며, 총 수신 전력(Rx)과 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 변화에 따라 단말기 초기 출력 전력은 변화하게 된다. 따라서, 단말기 초기 출력을 추정하는데 있어서, 종래의 방법과 다른 점은 단말기 수신 전력만을 이용하는 것이 아니라 단말기 수신 전력과 함께 파일롯 채널 Ec/It 값을 동시에 이용하여 단말기 출력을 추정하는 것이다.

여기서, 함수 f(Rx, 파일롯 Ec/It)는 연속적이든 이산적이든 상관없이 총 수신 전력(Rx), 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 값이 작으면 작을수록 커지고, 총 수신 전력(Rx), 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 값이 크면 클수록 작아지는 특징을 가져야만 한다. 단말기의 총 수신 전력(Rx) 레벨이 동일한 위치라도 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)가 작을수록 현재 통신하고 있는 활성 기지국과 단말기간 전파 손실이 큰 것을 의미하므로 단말기는 보다 더 큰 전력으로 송신하여야 하고, 역으로 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)가 클수록 화성 기지국과 단말기간 전파 손실이 작은 것을 의미하므로, 필요 이상의 전력을 송신할 필요가 없을 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 시스템에서의 역방향 링크의 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 상기 역방향 링크의 전력 제어 장치는 수신 전력 추정부(15), 파일롯 칩 수신 전력비 추정부(16), 함수부(17), 데이터 저장부(18), 및 프로세서부(19)를 포함한다.

수신 전력 추정부(15)는 단말기가 다수의 기지국으로부터 수신한 코드 분할 다중 접속 대역 내의 총 수신 전력 Rx을 추정한다.

파일롯 칩 수신 전력비 추정부(16)는 단말기가 상기 다수의 기지국중 활성 기지국으로부터의 파일롯 칩 수신 전력비 Ec/It를 추정한다.

함수부(17)는 상기 수신 전력 추정부(15) 및 파일롯 칩 수신 전력비 추정부(16)로부터의 상기 총 수신 전력 Rx 및 파일롯 칩 수신 전력비 Ec/It를 기초로 한 소정 함수 f(Rx, 파일롯 Ec/It)를 얻는다.

상기 함수부(17)를 구현하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 다음의 식은 함수 값이 단말기 수신 입력과 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 일차 함수 형태로 표현된 간단한 실시예가 될 수 있다.

f(Rx, 파일롯 Ec/It) = k₁× {-Rx(dBm)} + k₂×m {-파일롯 Ec/It(dB)}

상기 식에서 k₁= 1, k₂= 0이라면, 종래 방법에 있어서의 초기 전력(11) 추정식과 동일하게 될 것이다. 따라서, 종래의 방법에 커다란 변화를 주지 않으려면 k₁= 1로 설정한 후 k₂를 적당히 조정하는 한 가지 방법이 있을 수 있다. 상기 식에서 k₂가 k₁보다 크면 클수록 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It) 보다는 단말기 총 수신 전력(Rx) 값이 단말기 출력 전력에 더욱 영향을 미치게 되며, 이 점을 고려하여 여러 환경에서의 시뮬레이션 및 시험을 거친 후 k₁및 k₂를 적절히 선정할 수 있다.

데이터 저장부(18)는 상기 활성 기지국으로부터 호출 채널을 통하여 수신된 액세스 파라미터 메시지에 포함된 공칭 전송 전력 오프셋 및 접속용 초기 전력 오프셋을 저장한다.

프로세서부(19)는 상기 함수부(17)로부터의 상기 소정 함수 및 상기 데이터 저장부(18)에 저장된 공칭 전송 전력 오프셋 NOW_PWR 및 접속용 초기 전력 오프셋 INIT_PWR를 기초로 하여 역방향 출력 전력 IP을 얻는다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 필요 이상의 전력으로 액세스 프로브를 송신하는 것을 방지할 수 있고, 액세스 프로브 횟수를 최소로 하게 되며, 그로인하여 타 채널에 간섭량을 줄이고, 호 셋업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 발신율 및 착신율을 증가시킬 수 있는 혁신적인 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 단말기가 수신한 코드 분할 다중 접속 대역 내의 다수의 기지국으로부터의 총 수신 전력을 추정하는 수신 전력 추정부;

   상기 다수의 기지국 중 활성 기지국으로부터의 파일롯 칩 수신 전력비를 추정하는 파일롯 칩 수신 전력비 추정부;

   상기 수신 전력 추정부 및 파일롯 칩 수신 전력비 추정부로부터의 상기 총 수신 전력 및 파일롯 칩 수신 전력비를 기초로 한 소정 함수를 얻는 함수부; 및

   상기 활성 기지국으로부터 호출 채널을 통하여 수신된 액세스 파라미터 메시지에 포함된 공칭 전송 전력 오프셋 및 접속용 초기 전력 오프셋을 저장하는 데이터 저장부;

   상기 함수부로부터의 상기 소정 함수 및 상기 데이터 저장부에 저장된 공칭 전송 전력 오프셋 및 접속용 초기 전력 오프셋을 기초로 하여 역방향 출력 전력을 얻는 프로세서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서의 역방향 링크의 전력 제어 장치.

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