KR100407940B1 - 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법 - Google Patents

공통 패킷 채널의 전력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차세대 이동 통신에 관한 것으로, 특히 상향 링크-공통 패킷 채널에 대한 효율적인 전력 제어를 수행하는 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법에 관한 것이다. 기지국(BS)이 단말기로부터의 상향 링크 신호대 잡음비(SIR)를 측정하는 단계와, 상기 기지국(BS)이 상기 측정된 신호대 잡음비(SIR)에 따라 생성된 전력제어 명령(TPC)을 하향링크 제어 채널의 전력제어 명령필드, 데이터필드와 파일럿 필드의 순서로 구성된 슬럿을 통하여 상기 단말기로 전송하는 단계와, 상기 단말기가 상기 전송된 전력 제어 명령(TPC)의 전송완료 시점으로부터 일정 시점후에 상향 링크 공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 슬롯에 대한 전송전력을 조절하는 단계로 이루어지므로써 시스템이 요구하는 전력 제어를 실시할 수 있어 시스템 성능을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

Description

공통 패킷 채널의 전력 제어 방법{Power control method for common packet channel}
본 발명은 차세대 이동 통신에 관한 것으로, 특히 상향 링크-공통 패킷 채널에 대한 효율적인 전력 제어를 수행하는 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법에 관한 것이다.
최근 일본의 ARIB 및 TTC, 유럽의 ETSI, 미국의 T1, 한국의 TTA에서는 차세대 이동 통신 시스템에 대한 기술적인 표준을 제정하기 위해 제 3 세대 공동 프로젝트(Third Generation Partnership Project, 이하 3GPP로 약칭함)를 구성하였다.
이러한 3GPP의 연구 부분 중에서 범지구 무선 접속 네트워크(UTRAN)에 대한 연구 부분에서는 전송 채널(Transport channel)과 물리 채널(Physical channel)에 대한 정의 및 설명을 기술하고 있다.
여기서 전송 채널 중 하나인 공통 패킷 채널(Common Packet Channel, CPCH)은 사용자측(UE)이 기지국(BS)으로 비교적 긴 패킷 데이터를 전송하고자 할 경우에 상향 링크(Uplink, UL)에 할당되는 채널이다. 이러한 공통 패킷 채널(CPCH)은 여러 사용자측(UE)이 필요한 시기마다 할당을 요구하여 사용하는 시분할 채널이며, 사용자측(UE)에서 기지국(BS)으로 고속의 데이터를 보내고 기지국(BS)은 단순히 공통 패킷 채널(CPCH)에 대한 제어 정보만을 보내는 비대칭 서비스를 위한 채널이다.
일반적인 공통 패킷 채널(CPCH)의 구조를 보면 사용자측(UE)에서 기지국(BS)으로 보내는 상향 링크(UL)에서는 고속의 데이터와 제어 정보가 전송되는 전용 물리 채널로 이루어지고, 기지국(BS)에서 사용자측(UE)으로 보내는 하향 링크(Downlink, DL)에서는 저속 데이터인 제어 정보를 전송하는 전용 물리 채널로 이루어진다. 일반적으로 상향 링크(UL)에서 고속의 데이터를 전송할 경우에 전체 시스템의 용량을 증가시키기 위해서 전력 제어를 하게 된다.
지금부터는 3GPP에서 제안한 바에 따른 일반적인 채널 구조와 전력제어 방법을 설명한다.
도 1은 종래 상향 링크-전송 채널의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자측(UE)에서 기지국(BS)으로 설정되는 상향 링크-전송 채널(UL-DCH)은 I 채널인 데이터 채널(Data Channel)과 Q 채널인 제어 채널(Control Channel)로 구성된다. 이때 제어 채널의 1 슬럿은 파일럿 필드(Pilot field)와 전력 제어 커맨드 필드(Transmit Power Control field)로 구성된다.
그러면, 사용자측(UE)은 제어 채널을 통해 기지국(BS)으로 파일럿(Pilot) 정보와 전력 제어 커맨드(Transmit Power Control, 이하 TPC로 약칭함)를 전송하고, 데이터 채널을 통해 패킷 데이터를 전송한다.
한편, 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)은 도 1 과 동일한 구조를 갖는다.
이때 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)은 일반적으로 고속의 데이터를 전송하므로 한 슬럿에 많은 양의 데이터를 전송하기 위해서 확산률(Spreading Factor, SF)을 낮은 값으로 사용한다.
도 2는 도 1에 보인 상향 링크-전송 채널(UL-DCH)에 상응하는 하향 링크 제어 채널의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 기지국(BS)에서 사용자측(UE)으로 설정되는 하향 링크-제어 채널(DL Control channel)은 제 1 데이터 필드(200)와, 전력 제어 커맨드 필드(201)와, 제 2 데이터 필드(202)와, 파일럿 필드(203)로 구성된다.
이때 제 1 데이터 필드(200)와 제 2 데이터 필드(202)에는 더미 데이터(Dummy data)가 삽입되어 전송되고, 전력 제어 커맨드 필드(201)에는 상향 링크-전송 채널(UL-DCH)의 전력 제어를 위한 TPC가 삽입되어 전송된다. 그리고 상향 링크 -공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 상응하는 하향 링크 제어 채널은 일반적으로 제어 정보만을 전송하므로 확산률(SF)을 큰 값으로 사용하여 하향 링크(DL)의 코드유용성(code utilization)을 증가시켜 준다.
도 3은 도 1에 보인 상향 링크-전송 채널(UL-DCH)에 대한 전력 제어의 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 사용자측(UE)은 기지국(BS)이 하향 링크-제어 채널을 통해 전송한 파일럿 정보(300)를 수신하여 하향 링크 채널의 신호대 잡음비(SIR)를 측정하고, 측정된 신호대 잡음비(SIR)에 따라 상향 링크-전송 채널(UL-DCH)의 제어 채널(UL-DPCCH)을 통해 TPC(303)를 전송한다. 그러면 기지국(BS)은 사용자측(UE)이 전송한 TPC(303)에 따라 자신의 전력을 조절한다.
이어 기지국(BS)은 상향 링크 채널의 신호대 잡음비(SIR)를 측정하고, 측정된 상향 링크 채널의 신호대 잡음비(SIR)를 고려하여 사용자측(UE)으로 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 전력 제어를 위한 TPC(302)를 전송한다. 그러면, 사용자측(UE)은 기지국(BS)이 전송한 TPC(302)에 따라 자신의 전력을 조절한다.
이때, 상향 링크-전송 채널(UL-DCH)에 대한 종래의 전력제어 방법은 상향-링크 전력 제어와 하향-링크 전력 제어를 동시에 수행하며 전력 제어에 걸리는 시간을 줄이기 위해서 다음과 같이 두 가지 방법을 사용한다.
첫 번째는 기지국(BS)이 전송하는 하향 링크-제어 채널과 사용자측(UE)이 전송하는 상향 링크-전송 채널의 슬럿 시작 시점을 일치시키지 않고 시간 옵셋(timing offset)을 가지게 하여 양측에서 수신 전력의 세기를 측정하는 시간을 다르게 하고 또한 TPC 전송을 서로간에 일정 옵셋을 가지게 한다. 3GPP에서는 일반적으로 1024 칩(Chips) 만큼의 시간 옵셋을 둔다.
두 번째는 기지국(BS)에서 전송하는 하향 링크 제어 채널에 전력 제어 비트를 일정 데이터(즉, 제 1 데이터 필드(301))를 전송하고 난 다음에 전송한다.
이러한 두 가지 방식을 사용함으로 인해 3GPP에서는 상향 및 하향 링크의 전력 제어에 걸리는 시간을 1 슬럿(Slot)으로 줄일 수 있다.
그러나, 이와 같은 대칭적인 서비스에 주로 사용되던 종래의 전력 제어 방법을 상향 링크(UL)를 통해 고속의 데이터를 전송하는 비대칭 서비스인 공통 패킷 채널(CPCH)에 적용할 경우에는 전력 제어에 걸리는 시간이 길어지는 문제가 발생한다.
예를 들면 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 전력 제어를 위해 기지국(BS)이 전송한 TPC를 사용자측(UE)이 모두 수신한 시점부터 전력 제어를 적용하기까지 필수적으로 요구되는 시간이 있는데 이를 충족시키지 못하는 경우가 발생하여 시스템에 최적화된 1 슬럿의 전력 제어를 실시할 수 없어 시스템 성능이 떨어지는 문제점이 발생하는 것이다. 이때 3GPP에서는 시스템의 안정성을 생각하여 전력 제어를 적용하기까지 필요한 시간을 512 칩으로 잡아 놓았다.
도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 사용자측(UE)이 기지국(BS)으로부터 전송된 TPC(402)에 따라 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 대한 전력 제어를 수행하기 위해서는 TPC(402)를 모두 수신한 시점부터 새로 시작되는 슬럿의 시작 시점까지 TPC에 따른 전력을 변화시키는데 걸리는 처리 시간이 필요하다. 이러한 지연 시간은 사용자측(UE)이 수신된 TPC(402)를 실질적인 RF 단에 적용하기 위해서 필수적으로 요구되는 시간이다.
따라서, 사용자측(UE)이 기지국(BS)으로부터 전송된 TPC(402)의 수신이후 새로 시작되는 슬럿의 파일럿 정보(405)의 시작 시점까지 전력을 변화시키기 위해 처리하는 시간을 확보하지 못할 경우에는 그 다음 슬럿의 파일럿 정보의 시작 시점에 가서야 전력 제어를 적용할 수 있으므로 시스템이 요구하는 1 슬럿 길이의 전력 제어를 충족시킬 수 없게 된다.
여기서 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 상응하는 하향 링크 제어 채널은 일반적으로 제어 정보만을 전송하므로 확산률(SF)을 큰 값으로 사용하여 하향 링크(DL)의 코드 유용성(code utilization)을 증가시켜 준다. 이를 위해 3GPP에서는 하향 링크 제어 채널에 대한 확산률(SF)을 제일 큰 값인 512로 고정하여 사용하고 있다.
이러한 상황에서 종래 전력 제어 방법에 따르면 기지국(BS)은 확산률이 512인 경우 1 심볼인 제 1 데이터 필드(401)를 전송한 후에 1 심볼인 TPC(402)를 전송하기 때문에 1 심볼당 512 칩 시간이 적용됨을 고려하면 사용자측(UE)에서는 TPC(402)를 모두 수신한 시점부터 새로 시작되는 슬럿의 파일럿 정보(405)의 시작 시점까지 512 칩의 처리 시간을 확보하지 못한다.
결국 사용자측(UE)은 1 슬럿의 지난 후 다시 새로 시작되는 슬럿의 파일럿 정보의 전송 시점에 가서야 수신된 TPC에 따른 전력 제어를 적용할 수밖에 없어 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 대하여 시스템이 요구하는 1 슬럿 길이가 아닌 2 슬럿 길이의 전력 제어를 수행하게 된다. 이러한 전력 제어의 지연은 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)을 통한 데이터의 요구되는 전력을 증가시키므로 전체 시스템의 용량을 감소시키는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 시스템 성능을 최적화할 수 있도록 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)과 같은 비대칭 서비스에 적합한 전력 제어를 수행하는 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 비동기 방식의 이동통신 시스템에 있어서, 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법은 기지국(BS)이 단말기로부터의 상향 링크 신호대 잡음비(SIR)를 측정하는 단계와, 상기 기지국(BS)이 상기 측정된 신호대 잡음비(SIR)에 따라 생성된 전력제어 명령(TPC)을 하향링크 제어 채널의 전력제어 명령필드, 데이터필드와 파일럿 필드의 순서로 구성된 슬럿을 통하여 상기 단말기로 전송하는 단계와, 상기 단말기가 상기 전송된 전력 제어 명령(TPC)의 전송수신 시점으로부터 일정 시점후에 상향 링크 공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 슬롯에 대한 전송전력을 조절하는 단계로 이루어지는데 있다.이때, 상기 하향 링크 제어 채널의 확산률(SF)이 512일 경우, 상기 전력 제어 명령 필드는 2 비트, 상기 데이터 필드는 4 비트, 상기 파일럿 필드는 4 비트로 구성되는 것이 바람직하다.그리고 상기 일정 시점은 512칩인 것이 바람직하다.
도 1은 종래 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 보인 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 전력 제어를 위한 하향 링크-제어 채널의 구조를 나타낸 도면.
도 3 내지 도 4는 도 1에 보인 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 대한 전력 제어의 타이밍도.
도 5는 본 발명에 따른 하향 링크-제어 채널의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 상향 링크-공통 패킷 채널의 전력 제어 타이밍도.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에서는 고속의 데이터가 전송되는 상향 링크(UL)의 전력 제어 지연을방지하여 시스템 성능을 최적화하는 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 전력 제어 방법을 제안한다.
이를 위해 본 발명에서는 기지국(BS)이 전력 제어 커맨드(TPC)의 전송 위치를 전력 제어 비트를 적용하여 전력을 변화시키는데 걸리는 처리 시간을 확보할 수 있도록 하향 링크-제어 채널의 슬럿 시작 시점에 전송한다.
도 5는 본 발명에 따른 하향 링크-제어 채널의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 하향 링크-제어 채널은 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 전력 제어를 위한 TPC 필드(500)와, 데이터 필드(501)와, 파일럿 필드(502)로 구성된다.
여기서 본 발명에서 주목해야 하는 것은 하향 링크-제어 채널에서 TPC 필드(500), 데이터 필드(501) 및 파일럿 필드(502)로 이루어지는 전송 순서이다. 즉, 본 발명에 따르면 하향 링크-제어 채널의 슬럿 시작 시점에 첫 번째로 TPC 필드(500)를 전송하고 이어 데이터 필드(501)와 파일럿 필드(502)를 전송한다.
이는 종래 3GPP의 경우 하향 링크-제어 채널에서 1 심볼(symbol)인 제 1 데이터 필드를 제 2 데이터 필드에 병합하여 제 2 데이터 필드의 전송시 함께 전송하고 그에 따라 빈부분이 되는 제 1 데이터 필드에 1 심볼인 TPC를 삽입하여 전송하는 것을 의미한다.
보다 상세히 설명하면, 하향 링크 채널의 확산률(SF)이 512일 경우 종래 하향 링크-제어 채널의 구조는 다음 표 1과 같다.
확산률(SF) 제 1 데이터 필드 TPC 제 2 데이터 필드 파일럿
512 칩 2 비트 2 비트 2 비트 4 비트
이때, 본 발명에 따른 하향 링크-제어 채널의 구조는 다음 표 2와 같다.
확산률(SF) TPC 제 1 데이터 필드 제 2 데이터 필드 파일럿
512 칩 2 비트 0 비트 4 비트 4 비트
표 1과 표 2를 참조하면, 종래 2 비트로 구성되는 제 1 데이터 필드가 제 2 데이터 필드에 병합되어 제 2 데이터 필드가 4 비트가 되는 것을 알 수 있다. 그러면 2 비트의 TPC를 전력 제어 비트를 적용하여 전력을 변화시키는데 걸리는 처리 시간을 확보할 수 있도록 슬럿시작 시점까지 앞으로 당겨 기존에 빈부분인 제 1 데이터 필드에 삽입하여 전송할 수 있다. 이때 제 1 데이터 필드의 데이터는 제 2 데이터 필드의 전송시 함께 전송되므로 데이터 전송 손실은 발생하지 않는다.
도 6은 본 발명에 따른 상향 링크-공통 패킷 채널의 전력 제어 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 우선 사용자측(UE)은 하향 링크-제어 채널을 통해 기지국(BS)이 전송한 파일럿 정보(600)를 수신하여 하향 링크 채널에 대한 신호대 잡음비(SIR)를 측정하고, 측정된 신호대 잡음비(SIR)에 따라 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 제어 채널을 통해 기지국(BS)으로 TPC(603)를 전송한다. 그러면 기지국(BS)은 사용자측(UE)이 전송한 TPC(603)에 따라 자신의 전력을 조절한다.
이어 기지국(BS)은 상향 링크 채널의 신호대 잡음비(SIR)를 측정하고, 측정된 상향 링크 채널의 신호대 잡음비(SIR)를 고려하여 상향 링크-공통 패킷채널(UL-CPCH)의 전력 제어를 위해 사용자측(UE)으로 하향 링크-제어 채널의 시작 시점에 1 심볼(symbol)의 TPC(601)를 전송한다.
여기서 하향 링크-제어 채널과 상향 링크-공통 패킷 채널간에는 1024 칩의 시간 옵셋이 존재하는 것을 고려해볼 때 사용자측(UE)은 기지국(BS)으로부터 1 심볼의 TPC(601)를 모두 수신한 시점부터 새로 시작되는 슬럿의 파일럿 정보의 시작 시점까지 전력 제어 비트를 적용하여 전력을 변화시키는데 걸리는 처리 시간을 확보할 수 있다.
따라서, 사용자측(UE)은 기지국(BS)이 전송한 TPC(601)를 모두 수신하고 512 칩의 지연 시간이 지난 후에 새로 시작되는 슬럿의 파일럿 정보(604)의 시작 시점에 수신된 TPC(601)에 따라 전력을 조절한다. 결국 사용자측(UE)은 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 대하여 시스템이 요구하는 최적의 1 슬럿 길이의 전력 제어를 실시할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법에 의하면 기지국(BS)이 상향 링크-공통 패킷 채널(UL-CPCH)에 대한 전력 제어 커맨드(TPC)를 하향 링크-제어 채널의 슬럿 시작 시점에 전송하므로써 시스템이 요구하는 1 슬럿 길이의 전력 제어를 실시할 수 있으므로 시스템 성능을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 비동기 방식의 이동통신 시스템에 있어서,
    기지국(BS)이 단말기로부터의 상향 링크 신호대 잡음비(SIR)를 측정하는 단계와,
    상기 기지국(BS)이 상기 측정된 신호대 잡음비(SIR)에 따라 생성된 전력제어 명령(TPC)을 하향링크 제어 채널의 전력제어 명령필드, 데이터필드와 파일럿 필드의 순서로 구성된 슬럿을 통하여 상기 단말기로 전송하는 단계와,
    상기 단말기가 상기 전송된 전력 제어 명령(TPC)의 전송수신 시점으로부터 일정 시점후에 상향 링크 공통 패킷 채널(UL-CPCH)의 슬롯에 대한 전송전력을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공통 패킷 채널(CPCH)의 전력 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제 2항에 있어서, 상기 하향 링크 제어 채널의 확산률(SF)이 512일 경우, 상기 전력 제어 명령 필드는 2 비트, 상기 데이터 필드는 4 비트, 상기 파일럿 필드는 4 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 일정 시점은 512칩인 것을 특징으로 하는 공통 패킷 채널의 전력 제어 방법.
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