KR100401217B1

KR100401217B1 - 시간 분할 듀플렉스 통신 시스템에서 외부 루프/가중개루프 전력 제어

Info

Publication number: KR100401217B1
Application number: KR10-2001-7011974A
Authority: KR
Inventors: 아리엘라 제이라; 성혁 신; 스티븐지. 딕
Original assignee: 인터디지탈 테크날러지 코포레이션
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2003-10-10
Also published as: TW490940B; NO20014538L; CN1529423A; ATE412279T1; DE60041011D1; CA2700656A1; DE60002688D1; KR100401219B1; DK1163735T3; MY128631A; ID30470A; EP1313233A3; HK1106346A1; CA2367353C; DE60040624D1; HK1042790B; IL177241A0; EP1578029A3; NO324439B1; EP1367740B1

Abstract

외부 루프/가중 개루프 전력 제어는 스프레드 스펙트럼 시간 분할 듀플렉스 통신국에서의 송신 전력 레벨을 제어한다. 제 1 통신국은 제 2 통신국으로 통신을 송신한다. 제 2 통신국은 상기 통신을 수신하고 수신한 전력 레벨을 측정한다. 수신한 통신의 전력 레벨과 통신의 송신 전력 레벨을 바탕으로, 경로 손실 추정치가 결정된다. 경로 손실 추정치의 품질이 또한 결정된다. 제 2 통신국으로부터 제 1 통신국으로의 통신에 대한 송신 전력 레벨은 경로 손실 추정치의 품질에 따라 경로 손실 추정치를 가중함에 바탕한다.

Description

시간 분할 듀플렉스 통신 시스템에서 외부 루프/가중 개루프 전력 제어{OUTER LOOP/WEIGHTED OPEN LOOP POWER CONTROL IN A TIME DIVISION DUPLEX COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 무선 스프레드 스펙트럼 시간 분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템을 도시한다. 상기 시스템은 다수의 기지국(30₁-30₇)을 가진다. 각각의 기지국(30₁)은 자기만의 동작 영역에서 사용자 장비(UE)(32₁-32₃)와 통신한다. 기지국(30₁)으로부터 UE(32₁)까지 송신되는 통신은 다운링크 통신이라 불리고, UE(32₁)로부터 기지국(30₁)까지 송신되는 통신은 업링크 통신으로 불린다.

서로 다른 주파수 스펙트럼 상에서의 통신에 추가하여, 스프레드 스펙트럼 TDD 시스템은 동일 스펙트럼 상에서 다중 통신을 이행한다. 다중 신호가 각각의 칩 코드 순서(코드)에 의해 구별된다. 또한, 스프레드 스펙트럼을 보다 효율적으로 이용하기 위해, 도 2에 도시되는 바의 TDD 시스템은 15개의 시간 슬롯처럼 다수의 시간 슬롯(36₁-36_n)으로 나누어지는 반복 프레임(34)을 이용한다. 이러한 시스템에서, 선택된 코드를 이용하여 선택된 시간 슬롯(36₁-36_n)으로 통신이 송신된다. 따라서, 한 개의 프레임(34)이 시간 슬롯(36₁-36_n)과 코드에 의해 구별되는 다중 통신을 이행할 수 있다. 단일 시간 슬롯에서 단일 코드의 이용은 자원 유닛(resource unit)이라 불린다. 통신 지원을 위해 필요한 대역폭에 바탕하여, 한 개 이상의 자원 유닛이 상기 통신에 할당된다.

대부분의 TDD 시스템은 송신 전력 레벨을 적응성으로 제어한다. TDD 시스템에서, 여러 통신이 동일 시간 슬롯 및 스펙트럼을 공유할 수 있다. UE(32₁)나 기지국(30₁)이 특정 통신을 수신하는 중일 때, 동일 시간 슬롯 및 스펙트럼을 이용하는 모든 나머지 통신은 특정 통신에 간섭을 유발한다. 한가지 통신의 송신 전력 레벨을 증가시키면, 상기 시간 슬롯 및 스펙트럼 내에서의 모든 다른 통신의 신호 품질이 저하된다. 그러나, 송신 전력 레벨을 너무 낮추면, 수신기에서 바람직하지 못한 신호잡음비(SNR)와 비트 오류율(BER)을 얻게 된다. 통신의 신호 품질을 유지하면서 송신 전력 레벨을 낮게 유지하기 위해, 송신 전력 제어가 사용된다.

코드 분할 다중 접근(CDMA) 통신 시스템에서 송신 전력 제어를 이용하는 한가지 접근법이 미국특허 5,056,109 호(Gilhousen 외 다수)에 기술된다. 송신기는 특정 수신기로 통신을 송신한다. 수신시에, 수신 신호 전력이 측정된다. 수신 신호 전력은 원하는 수신 신호 전력과 비교된다. 이 비교에 따라, 정해진 양만큼 송신전력을 증가시키거나 감소시키는 제어 비트가 송신기에 송신된다. 수신기가 송신기의 전력 레벨 제어를 위해 송신기에 제어 신호를 보내기 때문에, 이러한 전력 제어 기술은 폐루프(closed loop)로 불린다.

어떤 상황하에서, 폐루프 시스템의 성능이 저하된다. 가령, UE(32₁)와 기지국(30₁)간의 통신이 고도로 동적인 환경에 있을 경우, 예를 들어 UE(32₁)이 움직이는 경우, 이러한 시스템은 상기 변화를 보상할만큼 충분히 고속으로 적응하지 못할 수 있다. 전형적인 TDD 시스템에서 폐루프 전력 제어의 업데이트 속도는 초당 100 사이클로서, 이는 고속 페이딩 채널에 충분하지 못하다.WO 98 45962 A는 위성 통신 시스템에서 이동 단자의 송신 전력 레벨 제어 방법을 공개한다. 상기 전력 제어 방법은 폐루프 및 개루프 요소를 모두 가진다. 폐루프 요소의 경우에, 기지국은 이동 단자로부터 수신되는 신호의 강도를 바탕으로 이동 단자의 전력 설정을 계산한다. 기지국은 전력 설정 결정에서 위성 시스템의 전파 지연을 고려한다. 개루프 요소의 경우에, 각 프레임에서 기지국으로부터 수신되는 신호의 강도는 이전 프레임에서 수신된 신호의 강도와 비교된다. 이동 단자의 송신 전력은 관측된 신호 강도의 변화에 역으로 조절된다.미국특허 5,542,111 호는 장기 및 단기 송신 전력 제어를 이용하여 이동 통신국의 송신 전력 제어를 조절하는 방법을 공개한다. 장기 전력 제어는 제어 폐루프를 형성하는 상부 레벨의 기지국에서 발생한다. 기지국으로부터 이동 통신국까지 결정 승인서가 통신된다. 단기 송신 전력 레벨은 장기 전력 및 결정 승인의 식별자를 이용하여 하부 루프에서 결정된다.따라서, 신호 품질을 유지하면서 송신 전력 레벨을 낮게 유지하기 위한 대안의 접근법이 필요하다.

본 발명은 스프레드 스펙트럼 시간 분할 듀플렉스(TDD) 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 TDD 통신 시스템 내에서 송신 전력을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 기존 TDD 시스템의 도면.

도 2는 TDD 시스템의 반복 프레임에서 시간 슬롯의 도면.

도 3은 외부 루프/가중 개루프 전력 제어의 순서도.

도 4는 외부 루프/가중 개루프 전력 제어를 이용한 두 통신국의 성분의 다이어그램.

도 5는 외부 루프/가중 개루프, 가중 개루프, 그리고 폐루프 전력 제어 시스템의 성능 그래프.

도 6은 블록 오류율(BLER) 측면에서 세가지 시스템 성능의 그래프.

외부 루프/가중 개루프 전력 제어는 스프레드 스펙트럼 시간 분할 듀플렉스 통신 시스템에서 송신 전력 레벨을 제어한다. 제 1 통신국에서, 제 2 통신국으로부터 수신되는 통신에 오류가 측정된다. 측정된 오류를 바탕으로, 목표 레벨의 조절이 결정된다. 제 1 통신국은 통신과 목표 조절을 제 2 통신국으로 송신한다. 제 2 통신국은 제 1 통신국 통신의 수신 전력 레벨을 측정한다. 수신한 전력 레벨을 바탕으로, 경로 손실이 결정된다. 목표 조절을 수신함에 따라 목표 레벨이 조절된다. 경로 손실의 품질이 제 2 통신국으로부터 송신될 차후 통신에 대해 결정된다. 차후 통신에 대한 제 2 통신국의 송신 전력 레벨은 결정된 경로 손실, 결정된 품질, 그리고 조절된 목표 레벨을 바탕으로 조절된다.

선호되는 실시예는 도면을 참고하여 설명될 것이다. 외부 루프/가중 개루프 전력 제어는 도 3의 순서도와 도 4에 도시되는 두 개의 단순화된 통신국(110, 112)의 성분을 이용하여 설명될 것이다. 다음 설명을 위해, 송신기의 제어 전력을 가지는 통신국은 송신국(112)으로 불리고, 전력 제어된 통신을 수신하는 통신국은 수신국(110)으로 불린다. 외부 루프/가중 개루프 전력 제어가 업링크나 다운링크, 또는 둘 모두에 사용될 수 있기 때문에, 제어 전력을 가지는 송신기는 기지국(30₁), UE(32₁), 또는 둘 모두에 위치할 수 있다. 따라서, 업링크 및 다운링크 전력 제어 둘 모두가 이용될 경우에, 수신국 및 송신국의 성분이 기지국(30₁)과 UE(32₁) 모두에 관련된다.

수신국(110)은 안테나(78)나 안테나 어레이를 이용하여 송신국(112)으로부터 통신을 포함한 여러 무선 주파수 신호를 수신한다(단계38). 수신된 신호는 기지대역 신호를 생성하기 위해 아이솔레이터(66)를 통해 복조기(68)까지 전달된다. 송신국의 통신에 할당된 적절한 코드와 시간 슬롯으로 채널 추정 장치(70)와 데이터 추정 장치(72) 등에 의해 기지대역 신호가 처리된다. 채널 추정 장치(70)는 채널 임펄스 응답과 같이 채널 정보를 제공하기 위해 기지대역 신호의 트레이닝 순서 성분을 이용하는 것이 일반적이다. 채널 정보는 데이터 추정 장치(72), 간섭 측정 장치(74), 송신 전력 계산 장치(76)에 의해 사용된다. 데이터 추정 장치(72)는 채널 정보를 이용하여 소프트 심볼을 추정함으로서 채널로부터 데이터를 복구한다.

송신국(112)으로부터 통신의 송신 이전에, 통신의 데이터 신호는 오류 감지/교정 인코더(110)를 이용하여 오류 암호화된다. 오류 암호화 기법은 CRC이고, 이어서 순방향 오류 교정 암호화가 이어진다. 물론 다른 종류의 오류 암호화 기법이 사용될 수도 있다.

데이터 추정 장치(72)에 의해 생성되는 소프트 심볼을 이용하여, 오류 감지 장치(112)는 소프트 심볼에서 오류를 감지한다. 감지된 오류를 프로세서(111)가 분석하고, 수신한 통신에 대한 오류비를 프로세서가 결정한다(단계39). 오류비를 바탕으로, 프로세서(111)는 목표 신호 대 간섭비(SIR_TARGET)와 같이 송신국(112)에서 목표 레벨이 변경될 필요가 있는 양을 결정한다(단계40). 결정된 양에 따라, 목표 조절 신호가 목표 조절 발생기(114)에 의해 발생된다. 목표 조절은 이어서 송신국으로 전송된다(단계 41). 목표 조절은 전용 채널이나 기준 채널을 이용하여 송신국(112)에 신호로 전달된다.

목표 레벨의 조절 양을 결정하는 한가지 기술은 하한 및 상한을 이용하는 것이다. 결정된 오류비가 상한을 넘을 경우, 목표 레벨은 수용할 수 없을 정도로 낮은 레벨로 설정되고, 증가될 필요가 있다. 목표 레벨 조절 신호가 전송되어 목표 레벨의 증가를 나타낸다. 결정된 오류비가 제 2 한계값보다 작을 경우, 목표 레벨은 불필요하게 높은 레벨로 설정되고, 목표 레벨이 감소될 수 있다. 목표 레벨을 감소시킴으로서, 송신국의 전력 레벨이 감소되어, 동일 시간 슬롯 및 스펙트럼을 이용하는 다른 통신에 대한 간섭을 줄인다. 성능 개선을 위해, 오류비가 상한을 넘자마자, 목표 조절이 전송된다. 그 결과, 높은 오류비가 급격하게 개선되고, 낮은 오류비는 10초당 한번 같이 천천히 조절된다. 오류비가 한계값 사이에 있을 경우, 목표 조절은 전송되지 않으며, 동일 목표 레벨을 유지한다.

CRC 및 FEC 암호화를 이용하는 시스템에 앞서 기술을 적용하는 것은 다음과 같다. 각각의 CRC 블록에서 오류가 검사된다. 프레임이 오류를 가진다고 결정될 때마다, 카운터가 증가한다. 카운터가 상한을 넘자마자(가령, 바람직한 블록 오류비(BLER)의 1.5 내지 2배), 목표 조절이 전송되어 목표 레벨을 증가시킨다. 송신국(112)에서 SIR_TARGET을 조절하기 위해, SIR_TARGET의 증가가 전송되고(SIR_INC), 이는 통상적으로 0.25-4.00dB의 범위에 있다. 나타나는 CRC 프레임의 수가 1000 블록처럼 지정 한계를 넘을 경우, 카운터 값은 하한과 비교된다(가령, 바람직한 BLER의0.2-0.6배). 카운팅된 블록 오류의 수가 하한보다 작을 경우, 목표 조절 신호가 전송되어, 목표 레벨을 감소시킨다(SIR_DEC). SIR_DEC의 전형적인 범위는 0.25-4.00 dB이다. SIR_DEC의 값은 SIR_INC와 목표 블록 오류비 BLER_TARGET을 바탕으로 할 수 있다. BLER_TARGET은 서비스 종류를 바탕으로 한다. BLER_TARGET의 전형적 범위는 0.1-10%이다. 방정식 1은 SIR_DEC결정을 위한 한가지 이러한 접근법을 설명한다.

SIR_DEC= SIR_INCx BLER_TARGET/(1-BLER_TARGET) 방정식 1

카운트가 지정 블록 한계에 대한 한계값 사이에 있을 경우 목표 조절 신호는 전송되지 않는다.

대안으로, 단일 한계가 사용될 수 있다. 오류비가 한계를 넘을 경우, 목표 레벨이 증가한다. 오류비가 한계 아래일 경우, 목표가 감소한다. 추가적으로, 감소된 오류비와 바람직한 오류비 사이의 차를 바탕으로 0에서 ±4dB까지 0.25dB씩의 증감과 같은 여러 조절 레벨을 목표 레벨 조절 신호가 가질 수 있다.

수신국(110)의 간섭 측정 장치(74)는 데이터 추정 장치(72)에 의해 발생되는 소프트 심볼이나 채널 정보를 바탕으로, 또는 둘 모두를 바탕으로 채널 내 간섭 레벨 I_RS(dB)를 결정한다. 소프트 심볼과 채널 정보를 이용하여, 송신 전력 계산 장치(76)는 증폭기(54) 이득 제어에 의해 수신국의 송신 전력 레벨을 제어한다.

수신국(110)과 송신국(112)간의 경로 손실 추정 및 데이터 전송에 사용하기 위해, 수신국(110)은 송신국(112)에 통신을 전송한다(단계 41). 이 통신은 여러 채널 중 어느 하나를 이용하여 전송될 수 있다. 일반적으로 TDD 시스템에서, 경로 손실 추정에 사용되는 채널은 기준 채널이라 불리며, 다른 채널이 사용될 수도 있다. 수신국(110)이 기지국(30₁)일 경우에, 통신은 다운링크 공통 채널이나 공통 제어 물리 채널(CCPCH) 상에서 전달되는 것이 선호된다. 기준 채널 상에서 송신국(112)으로 통신될 데이터는 기준 채널 데이터라고 불린다. 기준 데이터는 송신 전력 레벨 TRS와 같이 다른 기준 데이터와 멀티플렉싱된 간섭 레벨 I_RS를 포함할 수 있다. 간섭 레벨 I_RS와 기준 채널 전력 레벨 I_RS는 신호 발생 채널과 같이 타채널에서 전송될 수 있다.

기준 채널 데이터는 기준 채널 데이터 발생기(56)에 의해 발생될 수 있다. 기준 데이터는 통신의 대역폭 요구사항을 바탕으로 한 개 이상의 자원 유닛을 할당받는다. 스프레딩 및 트레이닝 순서 삽입 장치(58)는 기준 채널 데이터를 스프레딩하고, 할당된 자원 유닛의 코드와 적절한 시간 슬롯으로 트레이닝 순서로 스프레드기준 데이터를 시간-멀티플렉싱하게 한다. 최종 순서는 통신 버스트라 불린다. 통신 버스트는 순차적으로 증폭기(60)에 의해 증폭된다. 증폭된 통신 버스트는 데이터 발생기(50), 스프레딩 및 트레이닝 순서 삽입 장치(52), 증폭기(54) 등과 같은 장치들을 통해 생성된 어떤 다른 통신 버스트와 합계 장치(62)에 의해 합계될 수 있다.

합계된 통신 버스트는 변조기(64)에 의해 변조된다. 변조된 신호는 아이솔레이터(66)를 통과하여 안테나(78)에 의해, 또는 안테나 어레이를 통해 방사된다. 방사된 신호는 무선 라디오 채널(80)을 통해 송신국(112)의 안테나(82)까지 전달된다. 송신된 통신을 위해 사용되는 변조 종류는 당 분야의 공지 기술 어느것도 가능하며, 그 예로는 직접 위상 편이 키잉(DPSK)이나 직각 위상 편이 키잉(QPSK)이 있다.

송신국(112)의 안테나나 안테나 어레이는 목표 조절을 포함한 여러 무선 주파수 신호를 수신한다. 수신된 신호는 아이솔레이터(84)를 통해 복조기(86)로 전달되어 기지대역 신호를 생성한다. 수신국(110)의 통신 버스트에 할당된 적절한 코드로, 그리고 시간 슬롯에서 채널 추정 장치(88)와 데이터 추정 장치(90) 등에 의해 기지대역 신호가 처리된다. 채널 추정 장치(88)는 채널 임펄스 응답과 같은 채널 정보를 제공하기 위해 기지대역 신호의 트레이닝 순서 성분을 공통적으로 이용한다. 채널 정보는 데이터 추정 장치(90)와 전력 측정 장치(92)에 의해 이용된다.

기준 채널 R_TS에 상응하는 처리 통신의 전력 레벨은 전력 측정 장치(92)에 의해 측정되고, 경로 손실 추정 장치(94)로 전달된다(단계 42). 채널 추정 장치(88)와 데이터 추정 장치(90)는 모든 다른 채널로부터 기준 채널을 분리할 수 있다. 자동 이득 제어 장치나 증폭기가 수신 신호 처리에 사용될 경우에, 측정된 전력 레벨은 전력 측정 장치(92)나 경로 손실 추정 장치(94)에서 상기 장치나 증폭기의 이득을 보상하도록 조절된다. 전력 측정 장치는 외부 루프/가중 개루프 제어기(100)의 한 성분이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 외부 루프/가중 개루프 제어기(100)는 전력 측정 장치(92), 경로 손실 추정 장치(94), 품질 측정 장치(96), 목표 갱신 장치(101), 송신 전력 계산 장치(98)를 포함한다.

경로 손실 L을 결정하기 위해, 송신국(112)은 통신의 송신 전력 레벨 T_RS을 또한 필요로한다. 송신 전력 레벨, T_RS는 신호 채널에서, 또는 통신 데이터와 함께 전달될 수 있다. 전력 레벨 T_RS가 통신 데이터와 함께 전달될 경우에, 데이터 추정 장치(90)는 전력 레벨을 해역하고, 해역된 전력 레벨을 경로 손실 추정 장치(94)로 전송한다. 수신국(110)이 기지국(30₁)일 경우, 송신 전력 레벨 T_RS는 기지국(30₁)으로부터 방송 채널(BCH)을 통해 전달된다. 전송된 통신의 송신 전력 레벨 T_RS(dB)로부터 수신된 통신 전력 레벨 R_TS(dB)를 뺌으로서, 경로 손실 추정 장치(94)는 두 통신국(110, 112)간의 경로 손실 L을 추정한다(단계 43). 추가적으로, 경로손실의 장기 추정치(L₀)가 갱신된다(단계 44). 경로 손실의 장기 추정치의 한 예가 장기 평균이다. 경로 손실의 장기 평균 L₀는 경로 손실 추정치의 평균이다. 일부 상황에서, 송신 전력 레벨 T_RS를 송신하는 대신에, 수신국(110)이 송신 전력 레벨에 대한 기준을 송신할 수 있다. 이 경우에, 경로손실 추정 장치(94)는 경로 손실에 대한 기준 레벨 L을 제공한다.

TDD 시스템이 동일한 주파수 스펙트럼에서 다운링크 및 업링크 통신을 송신하기 때문에, 이 통신들이 경험하는 조건들은 유사하다. 이 현상은 상호적(reciprocity)이라고 불린다. 상호적 관계로 인해, 다운링크시에 경험한 경로 손실이 업링크 시에도 나타날 것이고, 그 역도 마찬가지다. 추정된 경로 손실을 목표 레벨에 더함으로서, 송신국(112)으로부터 수신국(110)까지 통신을 위한 송신전력 레벨이 결정된다.

추정된 경로 손실과 송신된 통신 사이에 시간 지연이 존재할 경우에, 송신된 통신에 의해 경험되는 경로 손실은 계산된 손실과 틀릴 수 있다. 서로 다른 시간 슬롯(36₁-36_n)에서 통신이 전송되는 TDD에서, 수신된 통신과 송신된 통신간 시간 슬롯 지연은 개루프 전력 제어 시스템의 성능을 저하시킬 수 있다. 이 결함들을 극복하기 위해, 가중 개루프 전력 제어는 품질 측정 장치(96)를 이용하여 추정 경로 손실의 품질을 결정하고(단계 45), 추정 경로 손실 L과 경로 손실의 장기 평균 L₀를 가중한다.

외부 루프/가중 개루프에서 추가적 성능 개선을 위해, 목표 레벨이 조절된다. 프로세서(103)가 데이터 추정 장치(90)에 의해 생성되는 소프트 심볼을 비트로 변환하고, SIR_TARGET조절과 같이 목표 조절 정보를 추출한다. 목표 갱신 장치(101)는 목표 조절을 이용하여 목표 레벨을 조정한다(단계46). 목표 레벨은 SIR_TARGET일 수 있고, 수신국(110)에서 목표 수신한 전력 레벨일 수 있다.

송신 전력 계산 장치(98)는 조절된 목표 레벨을 가중 경로 손실 추정치 L 및 경로 손실 추정치의 장기 평균 L₀와 조합하여, 송신국의 송신 전력 레벨을 결정한다(단계47).

송신국(112)으로부터의 통신에 송신될 데이터는 데이터 발생기(102)에 의해 생성된다. 데이터는 오류 감지/교정 인코더(110)에 의해 오류 감지/교정 암호화된다. 오류 암호화된 데이터는 할당된 자원 유닛의 코드와 적절한 시간 슬롯에서 트레이닝 순서 삽입 장치(104)에 의한 트레이닝 순서로 스프레딩되고 시간-멀티플렉싱된다. 그래서 통신 버스트를 생성한다. 스프레드 신호는 증폭기(106)에 의해 증폭되고 변조기(108)에 의해 무선 주파수로 변조된다. 증폭기의 이득은 결정된 송신 전력 레벨을 얻기 위해 송신 전력 계산 장치(98)에 의해 제어된다. 전력 제어 통신 버스트는 아이솔레이터(84)를 통해 안테나(82)에 의해 방사된다.

다음은 외부 루프/가중 개루프 전력 제어 알고리즘 중 하나이다. 송신국의 송신 전력 레벨 PTS(dB)은 방정식 2를 이용하여 결정된다.

P_TS= SIR_TARGET+ I_RS+ α(L-L₀) + L₀+ 상수값 방정식 2

SIR_TARGET은 수신한 목표 조절 신호를 바탕으로 조절값을 가진다. 다운링크의 경우에, SIR_TARGET의 초기값은 송신국(112)에서 공지된다. 업링크 전력 제어의 경우에, SIR_TARGET은 수신국(110)으로부터 송신국(112)까지 신호로 전달된다. 추가적으로, 조절된 SIR_TARGET의 최대 및 최소값 역시 신호로 전달될 수 있다. 조절된 SIR_TARGET은 최대값 및 최소값으로 제한된다. I_RS는 수신국(110)에서 간섭 전력 레벨의 측정값이다.

L은 경로 손실이 추정된 가장 최근의 시간 슬롯(36₁-36_n)에 대한 데시벨로 나타낸 경로 손실 추정치 T_RS-R_TS이다. 경로 손실의 장기 평균 L₀는 경로 손실 추정치 L의 유동 평균이다. 상수값은 교정 항이다. 상수값은 업링크 및 다운링크 이득의차의 보상 등을 위해 업링크 및 다운링크 채널의 차이를 교정한다. 추가적으로, 실제 송신 전력 T_RS대신에 수신국의 송신 전력 기준 레벨이 송신되는 경우에 상수값이 교정을 제공할 수 있다. 수신국(110)이 기지국일 경우에, 상수값은 층 3 메시지를 통해 전송되는 것이 선호된다.

가중 값 α는 추정 경로 손실의 품질의 측정값이고, 송신국(112)에 의해 송신되는 통신의 제 1 시간 슬롯과 최종 경로 손실 추정치의 시간 슬롯 n 사이 시간 슬롯(36₁-36_n)의 수를 바탕으로 한다. α의 값은 0에서 1 사이다. 일반적으로, 시간 슬롯간의 시간 차이가 작을 경우, 최근의 경로 손실 추정치는 대략 정확할 것이고, α는 1에 가까운 값으로 설정된다. 이와는 대조적으로, 시간 차이가 클 경우, 경로 손실 추정치는 정확하지 않을 수 있고, 장기 평균 경로 손실 측정값은 경로 손실에 대한 더 나은 추정치이기 쉽다. 따라서, α는 0에 가까운 값으로 설정된다.

방정식 3과 4는 α를 결정하기 위한 방정식들이다.

α = 1 - (D-1)/(D_max-1) 방정식 3

α = max{1-(D-1)/(D_max-allowed-1),0} 방정식 4

D는 송신된 통신의 제 1 시간 슬롯과 최종 경로 손실 추정치의 시간 슬롯간 시간 슬롯(36₁-36_n)의 수로서, 시간 슬롯 지연으로 불린다. 상기 지연이 한 개의 시간 슬롯일 경우, α는 1이다. Dmax는 최대 가능한 지연이다. 15개의 시간 슬롯을 가지는 프레임에 대한 전형적인 값은 7이다. 지연이 Dmax일 경우, α는 0이고 D_max-allowed는 개루프 전력 제어를 이용하기 위한 최대가능한 시간 슬롯 지연이다. 상기 지연이 D_max-allowed를 넘을 경우, 개루프 전력 제어는 α=0을 설정함으로서 효과적으로 턴오프된다. 송신 전력 계산 장치(98)에 의해 결정되는 송신 전력 레벨 P_TS를 이용하여, 송신된 통신의 송신 전력이 설정된다.

도 5와 6은 가중 외부 루프/개루프, 개루프, 그리고 폐루프 시스템의 성능을 비교한다. 도 5와 6의 시뮬레이션은 외부 루프/가중 개루프 알고리즘의 약간 다른 버전으로 실행되었다. 이 버전에서, 목표 SIR은 매 블록에서 갱신된다. SIR_TARGET은 블록 오류가 감지될 때 증가하고 블록 오류가 감지되지 않았을 때 감소한다. 외부 루프/가중 개루프 시스템은 방정식 2를 이용하였다. 방정식 3은 α 계산에 사용되었다. 이 시뮬레이션들은 UE(32₁)의 송신 전력 레벨을 제어하는 시스템의 성능을 비교하였다. 시뮬레이션을 위해, 매 블록에 16 CRC 비트가 패딩되었다. 시뮬레이션에서, 각각의 블록은 4프레임이다. 두 개 이상의 순수 비트 오류가 한 블록에서 발생할 때 블록 오류가 선언된다. 업링크 통신 채널은 프레임 당 한 개의 시간 슬롯을 할당받는다. 블록 오류비에 대한 목표는 10%이다. SIR_TARGET은 매 4 프레임마다 갱신된다. 시뮬레이션은 시속 30km로 이동하는 UE(32₁)에 대한 이 시스템들의 성능을 취급한다. 시뮬레이팅된 기지국은 두 개의 수신용 안테나 다이버시티를 이용하였고, 각각의 안테나는 3-핑거 RAKE 수신기를 가진다. 시뮬레이션은 부가적 백색 가우시안 잡음(AWGN)의 존재 하에서 버스트 타입 1 필드의 미드앰블 순서(midamblesequence)를 바탕으로 실제 채널과 SIR 추정에 근사한다. 이 시뮬레이션은 국제 통신 연맹(ITU) 보행자 B 형 채널과 QPSK 변조를 이용하였다. 간섭 레벨은 불확실성이 없다고 가정하였다. 채널 코딩 기법은 고려되지 않았다. L₀는 0 dB에서 설정되었다.

도 5의 그래프(120)는 업링크 시간 슬롯과 가장 최근의 다운링크 시간 슬롯 사이의 시간 지연의 함수로 10^-1의 BLER에 대해 요구되는 E_S/N_O의 항목으로 기대되는 성능을 도시한다. 상기 지연은 시간 슬롯의 수로 표현된다. Es는 복합 심볼의 에너지다. 도 5는, 이득/간섭 불확실성이 무시도리 때 조합 시스템의 성능이 가중 개루프 시스템의 성능과 거의 동일하다는 것을 보여준다. 조합된 시스템은 모든 지연에 대해 폐루프 시스템보다 월등한 성능을 보인다.

이득 및 간섭 불확실성의 존재 하에서, 개루프 시스템의 송신 전력 레벨은 정상값보다 너무 높거나 너무 낮다. 도 6의 그래프(122)에서, -2dB의 이득 불확실성이 사용되었다. 도 6은 지연의 함수로 BLER을 보여준다. 각 시스템에 대한 초기 간섭 SIR_TARGET은 10^-1의 BLER을 얻기 위해 도 5로부터 얻은 상응하는 값으로 설정되었다. 도 6은 이득 불확실성의 존재하에서, 조합된 시스템과 폐루프 시스템이 바람직한 BLER을 얻는다는 것을 보여준다. 가중 개루프 시스템의 성능은 크게 저하된다.

Claims

통신용 시간 슬롯을 갖춘 프레임을 가지는 스프레드 스펙트럼 시간 분할 듀플렉스 통신 시스템에서 송신 전력 레벨을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은 제 2 통신국으로부터 통신을 제 1 통신국에서 수신하고 수신한 통신의 오류비를 결정하며(단계 38, 39), 상기 오류비를 바탕으로 필요한 목표 조절을 생성하며(단계 40), 제 1 통신국으로부터 제 1 시간 슬롯의 송신 전력 레벨을 가지는 제 1 통신과 목표 조절을 송신하고(단계41), 제 2 통신국에서 상기 목표 조절과 제 1 통신을 수신하고, 수신한 제 1 통신의 전력 레벨을 측정하며(단계 42, 46), 측정한 수신 제 1 통신 전력 레벨을 바탕으로 경로 손실 추정치 경로 손실 추정치를 결정하고(단계 43), 상기 방법은,

- 제 1 인자만큼 가중되는 경로 손실 추정치, 제 2 인자만큼 가중되는 장기 경로 손실 추정치, 그리고 목표 조절에 의해 조절되는 목표 레벨을 바탕으로, 제 2 통신국으로부터 제 1 통신국까지 제 2 시간 슬롯의 제 2 통신에 대한 송신 전력 레벨을 설정하고, 이때 상기 제 1, 2 인자는 제 1, 2 시간 슬롯의 시간 분리의 함수인, 위 단계(47)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 목표 레벨은 목표 신호대간섭 비인 것을 특징으로 하는방법.
제 2 항에 있어서, 목표 신호대간섭비에 대한 조절은 최대 및 최소값으로 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 각각의 목표 조절은 0.25dB-4dB의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

목표 신호대간섭비를 증가시키는 목표 조절이 SIR_INC이고,

목표 신호대간섭비를 감소시키는 목표 조절이 SIR_DEC이며,

목표 블록 오류비가 BLER_TARGET이고,

SIR_DEC= SIR_INCx BLER_TARGET/(1-BLER_TARGET)에 의해 SIR_DEC가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, BLER_TARGET은 1-10% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

오류비가 상한을 넘거나 하한 아래인 경우, 목표 조절이 송신되고,

오류비가 상한과 하한 사이에 있을 경우, 목표 조절이 송신되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 오류 카운트가 상한을 넘자마자, 목표 레벨을 증가시키는 목표 조절이 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은,

- 제 1, 2 시간 슬롯 사이에서 시간 슬롯의 수 D를 바탕으로 경로 손실 추정치의 품질 α를 결정하는, 단계(45)를 추가로 포함하고,

이때 상기 제 1 인자는 α이고, 제 2 인자는 1-α인 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 최대 시간 슬롯 지연은 D_max이고,

α = 1 - (D-1)/(D_max-1)에 의해 품질 α가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 최대 허용 시간 슬롯 지연이 D_max-allowed이고,

α = max{1-(D-1)/(D_max-allowed-1),0} 에 의해 품질 α가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 설정된 송신 전력 레벨이 업링크 및 다운링크 이득의 차이를 보상하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 통신국이 기지국이고 제 2 통신국은 사용자 장비인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 통신국은 사용자 장비이고, 제 2 통신국은 기지국인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1, 2 통신국(110, 112)을 가지는 스프레드 스펙트럼 시간 분할 듀플렉스 통신 시스템으로서, 상기 시스템은 통신용 시간 슬롯을 갖춘 프레임을 이용하고, 상기 제 1 통신국(110)은 제 2 통신국(112)으로부터 통신을 수신하고 수신한 통신의 오류비를 결정하며, 상기 제 1 통신국(110)은 상기 오류비를 바탕으로 필요한 목표 조절을 생성하고, 상기 제 1 통신국(110)은 제 1 시간 슬롯의 송신 전력 레벨을 가지는 제 1 통신과 목표 조절을 송신하며, 상기 제 2 통신국(112)은 목표 조절과 제 1 통신을 수신하고 수신한 제 1 통신의 전력 레벨을 측정하며, 상기 제 2 통신국(112)은 측정된 수신 제 1 통신 전력 레벨을 바탕으로 경로 손실 추정치를 결정하고,

상기 제 2 통신국(112)은 설정 수단(110)을 포함하고,

상기 설정 수단(110)은 제 1 인자만큼 가중된 경로 손실 추정치, 제 2 인자만큼 가중된 장기 경로 손실 추정치, 그리고 목표 조절에 의해 조절되는 목표 레벨의 세가지 조합을 바탕으로 하여, 제 2 통신국으로부터 제 1 통신국까지 제 2 시간 슬롯의 제 2 통신에 대한 송신 전력 레벨을 설정하고, 이때 상기 제 1, 2 인자는 제 1, 2 시간 슬롯의 시간 분리의 함수인, 위 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 상기 목표 레벨은 목표 신호대간섭비인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 16 항에 있어서,

목표 신호대간섭비에 대한 조절이 최대 및 최소값으로 제한되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 각각의 목표 조절이 0.25 dB - 4 dB 의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서,

오류비가 상한을 넘거나 하한 아래인 경우, 목표 조절이 송신되고,

오류비가 상한과 하한 사이에 있을 경우, 목표 조절이 송신되지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 19 항에 있어서, 오류 카운트가 상한을 넘자마자, 목표 레벨을 증가시키는 목표 조절이 송신되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 제 2 통신국(112)은 제 1, 2 시간 슬롯 사이에 시간 슬롯의 수 D를 바탕으로 경로 손실 추정치의 품질 α를 결정하기 위한 수단을 추가로 포함하고, 이때 제 1 인자는 α, 제 2 인자는 1-α인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 21 항에 있어서, 최대 시간 슬롯 지연은 D_max이고,

α = 1 - (D-1)/(D_max-1)에 의해 품질 α가 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 21 항에 있어서, 최대 허용 시간 슬롯 지연이 D_max-allowed이고,

α = max{1-(D-1)/(D_max-allowed-1),0} 에 의해 품질 α가 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 설정된 송신 전력 레벨이 업링크 및 다운링크 이득의 차이를 보상하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 제 1 통신국(110)은 기지국(30)이고 제 2 통신국(112)은 사용자 장비(32)인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 15 항에 있어서, 제 1 통신국(110)은 사용자 장비(32)이고 제 2 통신국(112)은 기지국(30)인 것을 특징으로 하는 시스템.