KR100417113B1

KR100417113B1 - 송신 전력 제어 방법 및 이동 통신 시스템

Info

Publication number: KR100417113B1
Application number: KR10-2001-0038385A
Authority: KR
Inventors: 히구치겐이치; 모리모토아키히토; 사와하시마모루
Original assignee: 가부시키가이샤 엔.티.티.도코모
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2004-02-05
Also published as: JP2002016545A; SG129213A1; EP1168657A2; CN1332543A; DE60142727D1; US6967987B2; EP1168657B1; CN1196291C; KR20020006581A; EP1168657A3; US20020012383A1; JP3723417B2

Abstract

수신된 신호의 수신 에러율을 검출하고, 검출된 수신 에러율을 소정의 목표 수신 에러율과 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여 SIR(목표 수신 신호 전력과 간섭 전력 간의 비율) 또는 목표 수신 전력을 보정하고, SIR 또는 목표 수신 전력 값에 근거하여 송신 전력이 소정의 목표 값으로 제어되도록 송신을 위한 제어 신호(TPC 제어 비트)를 설정하는 송신 전력 제어 방법 및 장치가 기재되어 있다.

Description

송신 전력 제어 방법 및 이동 통신 시스템{TRANSMISSION POWER CONTROL METHOD AND MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동 통신에 확산 스펙트럼을 이용함으로써 다중 액세스가 수행될 수 있는 CDMA 시스템(특히, DS-CDMA 전송 시스템)에 적용될 수 있는 송신 전력 제어 방법 및 이동 통신 시스템에 관한 것이다.

DS-CDMA 전송 시스템과 같은 종래의 CDMA 전송 시스템은 변조된 정보 데이터 신호를 확산 코드에 의해 고속으로 확산시키기 위한 2차 변조가 수행되어, 복수의 통신자(communicators)가 공통 주파수 대역을 이용하여 서로 통신할 수 있고 각각의 통신자가 확산 코드에 근거하여 식별되도록 하는 방법이다.

그러므로, 수신기에서는 수신된 광대역 입력 신호가 종래의 복조 세스를 수행하기 이전에 역확산 프로세스를 통해 협대역 신호로 변환될 필요가 있다. 수신기의 역확산 프로세스에서, 수신 신호의 확산 코드 위상과 동기된 확산 코드 리플리카(replica)와 수신 신호의 상관성(correlation)이 검출된다. DS-CDMA 전송 시스템에서는, 모든 통신자가 공통 주파수 대역을 이용하기 때문에, 가입자(subscribers)를 위한 용량은 SIR(희망파에 대한 수신 신호 전력과 소정의 수신 에러율(error rate)을 얻기 위해 필요로 되는 간섭 전력 사이의 비율)에 의존한다.

DS-CDMA 전송 시스템이 이동 통신에 적용될 때의 문제는 소위 "원근 문제(perspective problem)"이며, 이것은 기지국에 의해 수신되는 신호의 레벨이 각각의 이동국에 따라 크게 달라지고(즉, 기지국에 근접한 이동국의 신호가 더 높은 전력으로 수신됨), 이동국에서 높은 레벨로 수신된 신호가 다른 이동국으로부터의 수신 신호와 간섭하여, 수신 품질의 저하를 초래하는 특징이 있다.

전술한 원근 문제에 관한 해결책으로 송신 전력 제어가 제안되었다. 일반적으로, 송신 전력 제어 방법에서 각 이동국의 송신 전력은 각 이동국으로부터 기지국에 의해 수신되는 수신 신호 전력 또는 SIR(수신 신호 전력과 간섭 전력 사이의 비율)이 각 이동국의 위치에 관계없이 주어지도록 제어되며, 그것에 의해 서비스 영역 내에서 균일한 통신 품질을 얻을 수 있다.

상업 서비스가 개시되고 최근 수년간 발표된 DS-CDMA를 이용하는 이동 통신 셀룰러 서비스는 다음과 같다. 즉, IS-95(TIA/EIA/IS-95, "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wide band Spread Spectrum Cellular System", "Telecommunication Industry Association, 1993년 7월)와 W-CDMA(F. Adachi, M. Sawahashi, H. Suda의 "Wideband DS-CDMA for Next Generation Mobile Communication System", IEEE Commun. Mag. Vol. 36, 56-69 페이지, 1998년 9월) 등이 있다.

이들 시스템에서는, 각 시스템의 성능을 향상시키기 위해 전술한 송신 전력제어 뿐만 아니라 채널 코딩(에러 정정 코드), 레이크 다이버시티 수신(Rake diversity reception) 방법 또는 파일럿 신호를 이용한 코히어런트(coherent) 복조 방법이 이용될 수 있다.

채널 코딩, 레이크 다이버시티 수신 및 파일럿 신호를 이용한 코히어런트 복조의 성능은 실제 전파 경로에서의 멀티패스(multipath)의 수와 이동국의 속도(페이징 변동 속도(phasing variation velocity)) 등에 따라 변화된다. 예를 들어, 일반적으로 채널 코딩의 효과는 이동국의 속도 증가와 관련하여 증가된다. 이와 달리, 파일럿 신호를 이용한 코히어런트 복조의 경우에, 이동국의 속도 증가는 파일럿 신호를 이용한 수신 신호의 진폭 및 위상의 정확도의 저하를 유발하여, 복조 이후의 수신 에러율(error rate)의 악화를 초래한다.

그러므로, 실제 전파 경로에서, 비록 수신 신호 전력 또는 SIR이 송신 전력 제어에 의해 일정한 값으로 제어된다 할지라도, 채널 코딩의 효과, 레이크 다이버시티 수신의 효과 및 파일럿 신호를 이용한 수신 신호의 진폭 및 위상의 추정의 정확도는 멀티패스의 수 및 이동국의 속도(페이징 변동 속도) 등과 같은 시간 변동에 따라 변화되며, 따라서 일정한 수신 품질(수신 비트 에러율 및 수신 프레임 에러율)을 유지하는 것이 불가능하게 된다.

또한, 전술한 문헌(IS-95, W-CDMA, 등) 중 하나인 DS-CDMA를 이용한 이동 통신 셀룰러 서비스의 경우에, 순간적인 끊어짐이 없는(hit-free) 고품질 수신이 실현될 수 있는 소프트 핸드오버(soft handover)(사이트(site) 다이버시티)가 이용된다.

이 경우에, 업링크(up-link)(송신측으로서 이동국과 수신측으로서 기지국을 포함하는 링크)에서 각 기지국의 수신 신호는 그 상위국에 있는 RNC(radio network controller)에 의해 합성되며, 따라서 수신 품질이 개선된다. 그러므로, 각 기지국에 의한 송신 전력 제어에 근거한 수신 신호 전력의 목표 또는 SIR이 일정한 경우에, 사이트 다이버시티를 행하지 않은 경우의 수신 품질이 사이트 다이버시티를 행한 경우보다 나빠지게 된다.

본 발명의 목적은 CDMA 전송 시스템(특히 DS-CDMA)을 이용한 셀룰러 통신에서 멀티패스의 수나 이동국의 속도 등의 변화와 같은 전파(propagation) 환경에서의 변화에 관계없이 일정한 수신 품질(통신 품질)을 실현할 수 있는 송신 전력 제어가 수행될 수 있는 송신 전력 제어 방법 및 이동 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 CDMA 통신 시스템(특히, DS-CDMA)을 이용한 셀룰러 통신에서 사이트 다이버시티 수신의 유무와 같은 송수신 상태의 변화에 관계없이 일정한 수신 품질(통신 품질)을 실현할 수 있는 송신 전력 제어가 수행될 수 있는 송신 전력 제어 방법 및 이동 통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 효과, 특징 및 장점은 첨부도면과 함께하는 실시예에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도1은 도1a와 도1b의 관계를 도시한 도면.

도1a 및 도1b는 본 발명의 제1 실시예의 송신 전력 제어를 위한 데이터 처리의 예를 도시한 블록 흐름도.

도2a 내지 도2c는 송신 전력 제어에서 목표 SIR 값을 보정하기 위한 예(예1)를 도시한 설명도.

도3a 및 도3b는 송신 전력 제어에서 목표 SIR 값을 보정하기 위한 예(예2)를 도시한 설명도.

도4a 및 도4b는 송신 전력 제어에서 목표 SIR 값을 보정하기 위한 예(예3)를 도시한 설명도.

도5는 신호 프레임의 구성을 도시한 설명도.

도6은 본 발명의 제2 실시예의 송신 전력 제어를 위한 데이터 처리의 예를 도시한 블록 흐름도.

도7a 내지 도7c는 송신 전력 제어에서 기지국의 목표 프레임 에러율을 보정하기 위한 예(예1)를 도시한 설명도.

도8a 및 도8b는 송신 전력 제어에서 기지국의 목표 프레임 에러율을 보정하기 위한 예(예2)를 도시한 설명도.

도9a 및 도9b는 송신 전력 제어에서 기지국의 목표 프레임 에러율을 보정하기 위한 예(예3)를 도시한 설명도.

이제, 본 발명은 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.

[제1 실시예]

본 발명의 제1 실시 형태는 도1 내지 도5를 참조하여 설명된다.

(개요)

먼저, 본 발명의 개요에 관해 설명한다.

CDMA 통신 시스템(특히, DS-CDMA)을 이용한 셀룰러 통신에서, 모든 통신자는 공통 주파수 대역을 이용하며, 이것은 각 통신자의 수신 신호가 서로 간섭하게 만든다. 그러므로, 가입자 용량(또는 동시에 서로 통신하도록 허용되는 통신자의 수)을 증가시키기 위해서는, 각 통신자가 소정의 수신 에러율을 얻기 위해 필요한 최소의 송신 전력을 이용하여 각 신호를 송신하는 것이 중요하다.

각 통신자(이동국)의 전파 환경에 따라 소정의 수신 에러율을 얻기 위해 필요한, 송신 전력 제어의 목표 수신 전력 또는 목표 수신 SIR(즉, 간섭 전력에 대한 수신 신호 전력의 비율)이 변화될 수 있는 경우에, 각 이동국의 송신 전력이 최소로 제어될 수 있으며, 따라서 목표 수신 전력 또는 목표 수신 SIR이 일정하게 유지되는 경우에 비해 가입자 용량이 증가될 수 있다.

이제, 본 발명에 관련된 시스템을 설명한다.

본 발명은 정보 전송 속도 보다 높은 속도의 확산 코드를 이용하여 광대역을 가진 확산 신호를 생성함으로써 다중 액세스 전송이 수행되는 CDMA 전송 시스템,예를 들어, 직접 확산 CDMA(DS-CDMA) 전송 시스템에서 동작하는 이동 통신 시스템에 관한 것이다.

수신측 장치에 있어서, 원하는 통신자(송신자)로부터의 수신 신호에서의 간섭 전력에 대한 수신 신호 전력의 비율(SIR), 또는 목표 수신 SIR 또는 목표 수신 전력 값이 주어지도록 송신 전력이 주기적으로 제어되는 경우에, 원하는 통신자로부터의 수신 신호의 수신 에러율(즉, 수신 비트 에러율 또는 수신 프레임 에러율)이 검출되고, 검출된 수신 에러율은 소정의 목표 수신 에러율과 비교가 이루어지고, 송신 전력 제어를 위한 목표 수신 SIR 값 또는 목표 수신 전력 값은 비교 결과에 근거하여 보정되고 제어된다.

또한, 송신 전력 제어 방법에 있어서, 목표 수신 에러율과 검출된 수신 에러율의 비교 결과에 근거한 송신 전력 제어를 위해 목표 수신 SIR 값 또는 목표 수신 전력 값을 보정 제어하는데 있어, 목표 수신 SIR 값 또는 목표 수신 전력 값의 보정량은 변동될 수 있다.이러한, 광대역 확산 전송 방식을 이용하여 신호를 전송하는 송신 전력 제어 방법은, 이동국으로부터 송신되는 신호를 기지국에서 수신하고, 상기 수신된 신호의 수신 에러율을 검출하는 검출 단계; 상기 검출된 수신 에러율을, 수신 전파 환경의 급격한 변화의 허용 한계치를 나타내는 상한 목표 수신 에러율 및 하한 목표 수신 에러율과 비교하는 비교 단계; 상기 각각의 비교 결과에 근거하여, 목표하는 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 목표하는 수신 전력 값을 보정하는 보정 단계; 및 상기 보정된 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 상기 목표 수신 전력 값에 근거하여, 상기 이동국의 송신 전력이 소정의 목표 값이 되고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 및 목표 수신 전력 값과 소정의 관계를 충족하도록 전송용 제어 신호를 설정하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 보정 단계는, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 상한 목표 수신 에러율과 하한 목표 수신 에러율의 범위 내에 존재한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 변경하지 않고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 상한 목표 수신 에러율을 초과한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 다른 이동국에 대한 간섭량이 허용할 수 있는 최저한의 범위에서 증가시키고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 하한 목표 수신 에러율을 초과한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 다른 이동국에 대한 간섭량이 허용할 수 있는 최저한의 범위에서 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이제, 본 발명의 실시예에 관해 설명한다.

(신호의 구성)

도5는 본 발명에 따른 이동 무선통신 시스템에 사용되는 신호 프레임 구성의 일례를 도시하고 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 신호의 1 프레임(10)은 15개의 슬롯(20)을 포함하고 있다. 각각의 슬롯(20)은 동기 검출 또는 SIR의 측정에 사용되는 4개의 파일럿 신호(그 변조 성분이 알려진 신호)를 포함하는 파일럿 유닛(30),송신 전력 제어(TPC)를 위한 TPC 제어 비트(40) 및 36개의 데이터 신호로 구성된 데이터 유닛(50)을 포함하고 있으며, 이들은 모두 시간적으로 다중화된다.

수신 에러율:프레임 에러율/비트 에러율

다음에는 도5에 도시된 신호의 수신 에러율에 관해 설명한다.

수신 에러율은 프레임 에러율과 비트 에러율로 나누어질 수 있다.

(프레임 에러율)

프레임 에러율은 다음과 같이 표현될 수 있다.

프레임 에러율 = (에러 프레임의 수)/(총 프레임수)........(1)

예를 들어, 만일 일정한 시간 주기 동안에 수신될 프레임(10)의 수가 100이고, 그 중에서 5개가 에러 프레임이라고 가정하면, 프레임 에러율은 총 프레임수=100과 에러 프레임의 수=5에 근거하여 결정될 수 있다.

프레임이 잘못된 것인지 또는 올바른 것인지에 관한 판단은 예를 들어, 프레임(10) 내의 16개의 슬롯(20)으로 구성된 데이터 유닛(50)에 대하여 일반적으로 알려진 "순환 중복 검사"(CRC:Cyclic Redundancy Check)에 따라 코딩된 신호를 전송하고, 전송 결과가 OK인지 또는 NG인지 식별하기 위해 수신기측에서 CRC 코드를 디코딩함으로써 행해질 수 있다.

만일 CRC 코드의 디코딩 결과가 NG이면, 프레임(10) 내의 16개 슬롯(20)의 데이터 유닛(50)의 데이터 신호들 중에서 적어도 하나의 신호가 잘못된 것으로 판단이 이루어지며, 프레임(10)은 잘못된 프레임으로서 카운트된다.

(비트 에러율)

비트 에러율은 다음과 같이 표현될 수 있다.

비트 에러율 = (비트 에러의 수)/(총 비트수).......(2)

예를 들어, 만일 일정한 시간 주기 동안에 수신될 비트의 수가 100이고, 그 중에서 5개의 비트가 잘못된 것이라고 가정하면, 비트 에러율 = 5/100이다.

주어진 비트가 잘못된 것인지 여부는 다음의 단계들을 통해 판단될 수 있다. 먼저, 수신 비트 계열(series)이 정정되고 디코딩된 비트 계열(series)을 얻기 위해 에러-정정 디코더로 입력된다. 다음에, 정정되고 디코딩된 비트 계열은 코딩된 비트 계열을 얻기 위해 송신기에 사용되는 것과 유사한 에러-정정 인코더로 입력된다. 전술한 단계를 통해 얻어진 코딩된 비트 계열은 에러 정정 프로세스에 의해 모든 에러가 정정된 것으로 가정하면 원래의 수신된 비트 계열과 동일해야 한다.

그러므로, 디코딩된 이후의 코딩된 비트 계열을 원래의 수신 비트 계열과 비교하여, 상이한 비트가 발생하는 확률을 구함으로써, 신호의 비트 에러율을 근사적으로 판단할 수 있다.

여기에 사용된 "근사적"이란 용어는 에러 정정에 의해 수신 에러가 0이 된다는 가정에 근거한 것이다. 그러나, 실제적으로는 수신 비트 에러율이 정정 이후에 10^-3의 레벨로서 정의된 경우에, 수신 비트 에러율은 정정 이전에 약 10^-1~10^-2의 레벨로 유지되며, 그러면 정정 이후의 비트에 포함된 에러의 영향은 무시될 수 있다.

(송신 제어)

다음으로, 도1a 및 도1b는 본 발명에 따른 송신 전력 제어 시스템을 위한 데이터 처리의 예를 도시한 흐름도이다.

업-링크(송신측인 이동국으로부터 수신측인 기지국으로)에서의 프로세스와 다운-링크(송신측인 기지국으로부터 수신측인 이동국으로)에서의 프로세스가 기본적으로는 서로 동일하기 때문에, 다음의 설명은 업-링크의 송신 전력 제어의 예를 참조하여 이루어진다. 또한, 도1a 및 도1b에서, 본 실시예는 단계 S11 내지 S14를 특징으로 한다.

도1a 및 도1b에서, 먼저 기지국에서는 단계 S1에서 각 이동국(통신자)으로부터의 수신 스펙트럼 확산 신호에 근거하여, 순간적인 수신 신호 전력 대 간섭 전력의 비율(SIR)이 측정된다. 이 경우에, SIR 측정 방법은 문헌 등에 발표된 공지의 기술을 이용하여 수행될 수 있다.

다음에, 단계 S2에서, 순간적인 SIR의 측정값이 이동국에 대해 설정된 목표 SIR과 비교가 이루어진다.

또한, 단계 S3에서는 비교 결과에 근거하여 이동국의 송신 전력을 제어하기 위한 송신 전력 제어(TPC) 비트가 송신된다.

단계 S4 및 S5에서는, 이동국에서 송신 전력이 수신된 송신 전력 제어 비트에 근거하여 변화된다.

일반적인 2치(2値) 제어(binary control)의 경우에, 제어는 다음과 같이 수행되며, 여기서,

1) 측정된 SIR 값 > 목표 SIR : 기지국은 송신 전력을 낮추기 위한 명령을 송신하고, 이동국은 송신 전력을 1dB 만큼 낮춘다.

2) 다른 상황이 주어지면: 기지국은 송신 전력을 높이기 위한 명령을 송신하고, 이동국은 송신 전력을 1dB 만큼 상승시킨다.

이러한 제어에 의해, 기지국에서의 수신 SIR은 항상 목표 SIR에 근접하는 SIR 값을 갖게 된다. DS-CDMA 전송 시스템을 이용한 이동 통신 셀룰러 서비스의 경우에, 송신 전력 제어의 주기는 약 1000 회/초로 설정되며, 따라서 이동 통신 환경의 상황에 특유한 페이징(phasing)에 의해 야기되는 수신 레벨의 변동을 보상하고, 또한 수신 품질의 저하를 억제한다.

단계 S11에서는, 기지국에서, 각 이동국(통신자)으로부터의 수신 스펙트럼 확산 신호(수신 신호)가 복조된다.

다음에 단계 S12에서는, 수신 품질의 지표로서 복조된 신호의 프레임 에러율이 측정된다.

이제, 프레임 에러율을 측정하기 위한 예에 관해 설명한다.

이동국에서, 일반적으로 알려진 CRC를 이용하여 송신 신호가 인코딩된다. 기지국에서는, CRC에 의해 코딩된 신호가 각 프레임마다 디코딩된다. 만일, 그 결과가 OK라면, 프레임의 에러가 없다고 판단된다. NG인 경우에는, 수신된 프레임의 에러가 발생한 것으로 판단된다.

기지국에서는, 각 이동국의 임의의 프레임 수 N_frame의 경우에, CRC의 결과가NG가 되게 하는 프레임 수 N_error가 프레임 에러율을 측정하기 위해 카운트된다.

단계 S13에서는, 기지국에서, 측정된 프레임 에러율이 소정의 목표 프레임 에러율과 비교된다.

단계 S14에서, 각 이동국에서 설정된 종래 송신 전력 제어에 의한 목표 SIR 값이 이 비교 결과에 근거하여 보정된다. 이 보정은 각 이동국의 전파 환경에서의 변화에 의존하기 때문에, 목표 SIR 값의 보정은 0.1초- 수 초의 간격으로 수행될 수 있다.

(보정 예)

다음으로, 도2a 내지 도2c로부터 도4a 및 도4b를 통해 송신 전력 제어에서 목표 SIR 값을 보정하기 위한 예를 보여주고 있다.

(예1)

도2a 내지 도2c는 예1을 보여준다.

예1에서, 목표 SIR 값은 측정된 프레임 에러율 = N_error/N_frame을 목표 프레임 에러율 = T_error/N_frame과 비교한 결과에 근거하여 보정된다.

즉, 여기서

1) 측정된 프레임 에러율 ≥ 목표 프레임 에러율인 경우,

즉, N_error≥ T_error-> 목표 SIR이 △_updB 만큼 증가된다.

2) 측정된 프레임 에러율 < 목표 프레임 에러율인 경우,

즉, N_error< T_error-> 목표 SIR이 △_downdB 만큼 감소된다.

다시 말해, 측정된 프레임 에러율이 목표 프레임 에러율보다 나쁜(큰) 경우, 목표 SIR은 증가된다. 그러나, 측정된 프레임 에러율이 목표 프레임 에러율보다 좋은(작은) 경우에는 목표 SIR은 감소된다.

일반적으로, 목표 SIR이 클수록 실제 수신 SIR이 커지게 되어, 수신 품질이 향상된다. 반대로, 목표 SIR이 작을수록 실제 수신 SIR이 작아지게 되어, 수신 품질의 저하를 초래한다.

따라서, 본 제어 방법에 따르면, 목표 SIR값은 목표 프레임 에러율이 달성되도록 적합하게 제어될 수 있다. 또한, 이 제어 방법은 각 이동국(통신자)에 대해 독립적으로 수행되기 때문에, 각 통신자의 전파 경로에서의 멀티패스, 이동국 속도(페이징 변동 속도) 등에 의존하여 적합하게 변화된다.

(예2)

도3a 및 도3b는 예2를 보여준다.

예2에서는, 2개의 목표 프레임이 제공된다. 즉, 상한 목표 프레임 에러율 = T_error.u/N_frame및 하한 목표 프레임 에러율 = T_error.d/N_frame이 제공된다(하한 목표 프레임 에러율 ≤ 상한 목표 프레임 에러율, 즉, T_error.d≤ T_error.u.)

이 제어 방법에 있어서,

1) 측정된 프레임 에러율 > 상한 목표 프레임 에러율인 경우,

즉, N_errorT_error.u-> 목표 SIR이 △_updB 만큼 증가된다.

2) 하한 목표 프레임 에러율 ≤ 측정된 프레임 에러율 ≤ 상한 목표 프레임 에러율인 경우,

즉, T_error.d≤ N_error≤ T_error.u-> 목표 SIR은 변하지 않는다.

3) 측정된 프레임 에러율 < 하한 목표 프레임 에러율, 즉,

N_error< T_error.d-> 목표 SIR이 △_downdB 만큼 감소된다.

이 예2는 예1과는 달리 측정된 프레임 에러율이 상한 목표 프레임 에러율과 하한 목표 프레임 에러율 사이에 있는 경우에는 목표 SIR이 변하지 않는다. 이 방식에서, 목표 SIR 제어의 안정성이 증가될 수 있다.

(예3)

도4a 및 도4b는 예3을 도시하고 있다.

상한 목표 프레임 에러율 = T_error.u(1)/N_frame및 하한 목표 프레임 에러율 = T_error.d(1)/N_frame(T_error.d(1)≤ T_error.u(1))에 추가로,

임계값 = T_error.u(n)(2 ≤ n ≤ N) 및 T_error.d(m)(2 ≤ m ≤ M) (T_error.d(M)≤ T_error.d(M-1)≤... ≤ T_error.d(1)≤ T_error.u(1)≤ T_error.u(2)≤ ... ≤ T_error.u(N)) 이 제공된다.

목표 SIR은 아래에 주어진 바와 같이 측정된 N_error에 따라 갱신된다.

1) N_errorT_error.u(N)-> 목표 SIR이 △_up(N)dB 만큼 증가된다.

2) T_error.u(n+1)≥ N_errorT_error.u(n)-> 목표 SIR이 △_up(n)dB 만큼 증가된다(n = 1 ~ N-1).

3) T_error.d(1)≤ N_error≤ T_error.u(1)-> 목표 SIR은 변하지 않는다.

4) T_error.d(m+1)≤ N_error≤ T_error.d(m)-> 목표 SIR이 △_down(m)dB 만큼 감소된다(m = 1 ~ M-1).

5) N_error< T_error.d(M)-> 목표 SIR이 △_down(M)dB 만큼 감소된다.

예2의 경우와 같이 이 제어 방법에 따르면, 목표 SIR은 프레임 에러율이 상한 목표 프레임 에러율과 하한 목표 프레임 에러율 사이의 값 또는 이와 동등한 값이 되도록 적합하게 보정된다.

또한, 예를 들어, 동작 상황이 △_up(n)< △_up(n+1), △_down(m)< △_down(m+1)로 설정되었을 때, 전파 환경이 급격히 변화되고, 프레임 에러율이 급격하게 악화되는 경우(N_error의 급격한 증가), 이러한 변화는 목표 SIR의 증가량이 커짐으로써 빠르게 제어될 수 있으며, 이에 따라 수신 품질의 저하 시간을 단시간으로 억제할 수 있다.

반대로, 전파 환경에서의 변화로 인해 프레임 에러율이 급격하게 증가하면, 이에 따라 목표 SIR이 급격히 감소하여 각 이동국의 송신 전력을 최소화한다.

한편, N_error와 T_error,u(1)또는 T_error.d(1)사이의 차가 작은 경우, 목표 SIR의 보정량이 보다 작아지게 되어, 이에 따라 안정적인 수신 품질을 얻을 수 있게된다.

[제2 실시예]

다음으로, 본 발명의 제2 실시예는 도6 내지 도9a 및 도9b를 참조하여 설명된다.

(개요)

먼저, 본 시스템의 개요가 설명된다.

이 시스템은 통신자로부터 송신된 신호가 다수(=M)의 국에 의해 수신되어 보다 상위의 국에 의해 합성되는 사이트 다이버시티 수신에 관한 것이다. 수신국 #m(1 ≤ m ≤ M)에서는, 수신된 신호의 SIR(수신 전력과 간섭 전력 사이의 비율(#m)) 또는 목표 수신 SIR 값 #m 또는 수신 전력 #m을 갖는 목표 수신 전력 #m이 되도록 송신 전력이 송신기측에서 주기적으로 제어된다. 각 수신국 #m에서, 각 통신자에서의 수신 비트 에러율 #m 또는 수신 프레임 에러율 #m과 같은 수신 에러율 #m이 검출된다.

검출된 수신 에러율 #m와, 각 수신국 #m에 의해 사전에 설정된 목표 수신 에러율 #m와의 비교 결과에 근거하여, 수신국에서의 송신 전력 제어를 위한 목표 수신 SIR 값 #m 또는 목표 수신 전력 #m이 보정 제어된다.

또한, 상위국에서, 합성 수신 비트 에러율 또는 합성 수신 프레임 에러율과 같은 합성 수신 에러율을 검출하기 위한 상기의 보정 제어 시스템이 검출된다. 각 수신국의 통신자로부터 수신된 신호는 사이트 다이버시티에 의해 합성된다. 검출된합성 신호 수신 에러율과 소정의 목표 합성 수신 에러율 사이의 비교 결과에 근거하여, 각 수신국에서의 목표 수신 에러율 #m가 보정 제어된다.

또한, 목표 수신 에러율 #m의 보정 제어가 수행될 때, 비교의 결과에 근거하여, 각 수신국에서의 목표 수신 에러율 #m의 보정량은 목표 합성 수신 에러율과 측정된 합성 수신 에러율 간의 차의 크기에 따라 변화될 수 있다.

다음에서 보정 제어 방법이 상세하게 설명된다.

(송신 제어)

도6은 이 시스템에서 송신 전력 제어를 위한 데이터 처리를 보여주는 흐름도이다.

업-링크(이동국의 송신측 -> 기지국의 수신측)의 송신 전력 제어의 예가 이하에서 설명된다.

도6에서는, 기지국 측에서의 제어시에, 단계 S21 내지 S24는 송신 전력 제어를 위한 데이터 처리를 보여준다. 또한, 단계 S1 내지 단계 S5는 주지된 송신 전력 제어 프로세스를 보여주고, 단계 S11 내지 S14는 예1의 경우에 언급된 송신 전력 제어 프로세스를 보여주고 있으며, 여기서 그 설명은 생략될 것이다.

도6에서, 단계 S21에서는, 다수의 기지국에 의해 수신된 이동국으로부터의 각 신호가 각 기지국에서 복조되어, 기지국들 중 상위국에서 다이버시티 합성을 처리하도록 수행된다. 선택적인 합성(selective synthesis) 및 최대비 합성(maximum ratio synthesis)과 같이 일반적으로 알려진 기술이 다이버시티 합성 방법으로 사용된다.

단계 S22에서, 기지국 중 상위의 기지국에서, 다이버시티-합성 신호로부터 복조된 신호의 프레임 에러율이 측정된다. 프레임 에러율의 측정 방법은 제1 실시예와 관련한 도1a 및 도1b의 설명이 사용된 것과 동일하다.

다음으로, 단계 S23에서, 측정된 합성 프레임 에러율과 소정의 목표 합성 프레임 에러율이 비교된다.

그리고 나서, 단계 S24에서, 각 이동국에 대해 설정된 목표 프레임 에러율이 각 기지국에서의 비교 결과에 근거하여 보정된다.

특히, 합성 프레임 에러율이 목표 합성 프레임 에러율보다 작은 경우, 이것은 관련된 이동국(통신자)의 수신 품질이 과도하다는 것을 의미하며, 이후에 각 기지국의 목표 프레임 에러율이 증가된다. 따라서, 이동국에서의 송신 전력 제어에 기반한 (이전의) 목표 SIR이 보다 작은 값으로 제어되고, 이에 따라 이동국의 송신 전력의 감소가 훨씬 더 작아질 수 있다.

(보정의 예)

다음으로, 도7a 내지 도7c로부터 도9a 및 도9b는 송신 전력 제어시의 기지국의 목표 프레임 에러율을 보정하기 위한 예를 보여주고 있다.

(예1)

도7a 내지 도7c는 예1을 보여준다. T_BS는 도2a 내지 도2c부터 도4a 및 도4b에도시된 프레임 에러율의 총 임계값을 나타낸다. 도2a 내지 도2c부터 도4a 및 도4b에서 설명된 바와 같이, 사이트 다이버시티를 위해 합성된 후에, 프레임 에러율의 측정 프레임 수 N_frame중의 프레임 에러 수 N_error가 측정되고, 이 측정된 값은 소정의 임계값과 비교된다.

예1에서, N_error와 T_error를 비교하여, 여기서

1) 측정된 합성 프레임 에러율 ≥ 목표 합성 프레임 에러율인 경우,

즉, N_error≥ T_error; -> 각 기지국에서의 프레임 에러율의 임계값 T_BS가 △_down만큼 감소된다.

2) 측정된 합성 프레임 에러율 < 목표 합성 프레임 에러율인 경우,

즉, N_error< T_error; -> 각 기지국에서의 프레임 에러율의 임계값 T_BS가 △_up만큼 증가됨.

특히, 측정된 합성 프레임 에러율이 목표 합성 프레임 에러율보다 나쁜(큰) 경우, 각 기지국에서의 프레임 에러율의 임계값 T_BS가 감소되어, 이에 따라, 각 기지국에서의 목표 프레임 에러율이 감소되어 수신 품질이 향상된다.

또한, 반대로, 측정된 합성 프레임 에러율이 목표 합성 프레임 에러율보다 좋은(작은) 경우, 각 기지국에서의 프레임 에러율의 임계값 T_BS가 증가되어, 이에 따라, 각 기지국에서의 목표 프레임 에러율이 증가되어 수신 품질이 저하된다.

(예2)

예2는 제1 실시예의 예2(도3a 및 도3b)와 유사할 수 있다.

(예3)

도3은 제1 실시예의 예3(도4a 및 도4b)과 역시 유사할 수 있다.

전술된 예에서, 각 임계값 및 측정 프레임 수는 각 기지국에서 제어를 위한 심볼과 동일하지만, 이 값들은 서로 독립적으로 설정될 수 있다. 또한, 스텝 사이즈 △~ 는 각 기지국에서의 모든 T_BS에 대해 상이한 값으로 사용될 수 있다.

목표 수신 SIR 값 대신에 수신 전력으로서 목표 수신 전력(S)이 적용되는 것이 가능하다.

또한, 프레임 에러율 대신에 수신 에러율로서 비트 에러율이 적용되는 것이 가능하다.

비트 에러율에서, 이 방법은 송신 패턴이 수신기에 이미 알려진 신호 , 예로, 동기 검출을 위한 파일럿 신호가 사용될 수 있다. 동일하게, 에러 보정을 인코딩하는 경우에, 이 방법은 에러 보정 코드의 수신측에서의 디코딩 결과가 다시 인코딩되어, 이 인코딩 값이 기준 신호로서 사용될 수 있고, 이에 따라, 수신 복족 계열의 에러율(에러 보정을 위한 디코딩 전의)이 측정되도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 송신 전력 제어 방법에서, 업-링크 대신에 다운-링크가 사용된 경우라도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광대역 확산 송신 시스템을 이용하여 신호를 송신하는 시스템에서, 수신기는, 수신된 신호의 수신 에러율을 검출하고, 검출된 수신 에러율을 소정의 목표 수신 에러율과 비교하고, 그 비교 결과에 근거하여, SIR(목표 수신 신호 전력과 간섭 전력 사이의 비율) 또는 목표 수신 전력을 보정하고, SIR 또는 목표 수신 전력 값에 근거하여, 송신 전력이 소정의 목표 값으로 제어되도록 송신 제어 신호(TPC 제어 비트)를 설정하도록 특징된다.

예를 들어, DS-CDMA 송신 시스템을 이용하는 셀룰라 통신의 경우에, 고-정밀도 송신 전력 제어 시스템은, 이동국의 속도 및 멀티패스의 수와 같은 전파 환경에서의 변화, 및 사이트 다이버시티 수신의 유무와 같은 송수신 상황에서의 변화에 관계없이, 일정한 수신 품질(통신 품질)이 보장될 수 있도록 제공되어, 이에 따라, 각 통신자(이동국)가 임의의 전파 환경에 따라 소정의 수신 에러율을 획득하기 위한 최소 필요 송신 전력으로 통신이 가능하도록 함으로써, 가입자 용량을 더욱 증가시킬 수 있게 된다.

본 발명이 특정한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에서 이러한 모든 수정 및 변형이 본 발명의 진정한 사상 안에 포함되도록 한다.

Claims

광대역 확산 전송 방식을 이용하여 신호를 전송하는 송신 전력 제어 방법에 있어서,

이동국으로부터 송신되는 신호를 기지국에서 수신하고, 상기 수신된 신호의 수신 에러율을 검출하는 검출 단계;

상기 검출된 수신 에러율을, 수신 전파 환경의 급격한 변화의 허용 한계치를 나타내는 상한 목표 수신 에러율 및 하한 목표 수신 에러율과 비교하는 비교 단계;

상기 각각의 비교 결과에 근거하여, 목표하는 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 목표하는 수신 전력 값을 보정하는 보정 단계; 및

상기 보정된 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 상기 목표 수신 전력 값에 근거하여, 상기 이동국의 송신 전력이 소정의 목표 값이 되고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 및 목표 수신 전력 값과 소정의 관계를 충족하도록 전송용 제어 신호를 설정하는 제어 단계

를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 보정 단계는, 상기 검출된 수신 에러율과 상기 상한 목표 수신 에러율 간의 차이, 또는 상기 검출된 수신 에러율과 상기 하한 목표 수신 에러율 간의 차에 따라, 상기 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 상기 목표 수신 전력 값의 보정량을 변화시키는 단계를 포함하는

송신 전력 제어 방법.
다수의 국에서 송신 신호를 수신한 후, 상위국에서 상기 수신된 신호를 합성하기 위해 사이트 다이버시티 수신을 수행하는 경우에 있어서의 송신 제어 방법에 있어서,

상기 상위국에서 수신한 신호를 상기 사이트 다이버시티에 의해 합성하여 합성 신호를 생성하는 생성 단계;

상기 합성 신호의 수신 에러율을 검출하는 검출 단계;

상기 검출된 합성 수신 에러율과 미리 설정된 소정의 목표 합성 수신 에러율을 비교하는 비교 단계;

상기 비교 결과에 근거하여, 상기 각 국에서의 상기 목표 수신 에러율을 보정하는 보정 단계;

상기 각 국에서 보정된 목표 수신 에러율에 근거하여, 송신 전력이 소정의 목표 값이 되도록 전송용 제어 신호를 설정하는 제어 단계

를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
제3항에 있어서,

상기 보정 단계는, 상기 검출된 합성 수신 에러율과 상기 목표 합성 수신 에러율 간의 차에 따라, 해당 각 국에서의 상기 목표 수신 에러율의 보정량을 변화시키는 단계를 포함하는

송신 전력 제어 방법.
기지국과 이동국 사이에서, 광대역 확산 전송 방식을 이용하여 신호를 전송할 때에 송신 전력 제어를 수행하는 이동 통신 시스템에 있어서,

상기 이동국으로부터 송신되는 신호를 기지국에서 수신하고, 상기 수신 신호의 수신 에러율을 검출하기 위한 검출 수단;

상기 검출된 수신 에러율을, 수신 전파 환경의 급격한 변화의 허용 한계치를 나타내는 상한 목표 수신 에러율 및 하한 목표 수신 에러율과 비교하기 위한 비교 수단;

상기 각각의 비교 결과에 근거하여, 목표하는 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 목표하는 수신 전력 값을 보정하기 위한 보정 수단; 및

상기 보정된 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 상기 목표 수신 전력 값에 근거하여, 상기 이동국의 송신 전력이 소정의 목표 값이 되고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 및 목표 수신 전력 값과 소정의 관계를 충족하도록 전송용 제어 신호를 설정하기 위한 제어 수단

을 포함하는 이동 통신 시스템.
제5항에 있어서,

상기 보정 수단은, 상기 검출된 수신 에러율과 상기 상한 목표 수신 에러율 간의 차이, 또는 상기 검출된 수신 에러율과 상기 하한 목표 수신 에러율 간의 차에 따라, 상기 목표 수신 신호 전력대 간섭 전력비 값 또는 상기 목표 수신 전력 값의 보정량을 변화시키는

이동 통신 시스템.
다수의 국에서 송신 신호를 수신한 후, 상위국에서 상기 수신된 신호를 합성하기 위해 사이트 다이버시티 수신을 수행하는 경우에 있어서의 이동 통신 시스템에 있어서,

상기 상위국에서 수신한 신호를 상기 사이트 다이버시티에 의해 합성하여 합성 신호를 생성하기 위한 생성 수단;

상기 합성 신호의 수신 에러율을 검출하기 위한 검출 수단;

상기 검출된 합성 수신 에러율과 미리 설정된 소정의 목표 합성 수신 에러율을 비교하기 위한 비교 수단;

상기 비교 결과에 근거하여, 상기 각 국에서의 상기 목표 수신 에러율을 보정하기 위한 보정 수단;

상기 각 국에서의 보정된 목표 수신 에러율에 근거하여, 송신 전력이 소정의 목표 값이 되도록 전송용 제어 신호를 설정하기 위한 제어 수단

을 포함하는 이동 통신 시스템.
제7항에 있어서,

상기 보정 수단은, 상기 검출된 합성 수신 에러율과 상기 목표 합성 수신 에러율 간의 차에 따라, 해당 각 국에서의 상기 목표 수신 에러율의 보정량을 변화시키는

이동 통신 시스템.
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제2항에 있어서,

상기 보정 단계는, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 상한 목표 수신 에러율과 하한 목표 수신 에러율의 범위 내에 존재한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 변경하지 않고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 상한 목표 수신 에러율을 초과한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 다른 이동국에 대한 간섭량이 허용할 수 있는 최저한의 범위에서 증가시키고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 하한 목표 수신 에러율을 초과한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 다른 이동국에 대한 간섭량이 허용할 수 있는 최저한의 범위에서 감소시키는 단계를 포함하는

송신 전력 제어 방법.
제6항에 있어서,

상기 보정 수단은, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 상한 목표 수신 에러율과 하한 목표 수신 에러율의 범위 내에 존재한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 변경하지 않고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 상한 목표 수신 에러율을 초과한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 다른 이동국에 대한 간섭량이 허용할 수 있는 최저한의 범위에서 증가시키고, 상기 검출된 수신 에러율이 상기 하한 목표 수신 에러율을 초과한다고 판단된 경우에는 상기 목표 수신 에러율을 다른 이동국에 대한 간섭량이 허용할 수 있는 최저한의 범위에서 감소시키는

이동 통신 시스템.