KR100560881B1

KR100560881B1 - 무선 링크를 통한 전송 방법

Info

Publication number: KR100560881B1
Application number: KR1020000023674A
Authority: KR
Inventors: 페더페르쯔모쉬스; 혼차렌코월터; 피아찌레오나르드
Original assignee: 루센트 테크놀러지스 인크
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2006-03-13
Also published as: BR0002134A; KR20000077141A; EP1050977A2; JP2001007764A; CA2306178A1; EP1050977B1; EP1050977A3; JP4445490B2; AU3131900A; US7450522B2; US20050239491A1; JP2006254505A

Abstract

무선 통신 시스템의 파워 제어 시스템은 무선 링크를 통한 무선 전송에 대하여 기대되는 다수의 긍정 응답과 관련하여 무선 전송기의 전송 파워를 조정한다. 예컨대, 무선 유닛은 자신이 무선 링크를 통해 전송했던 무선 패킷에 대하여 자신이 수신하는(또는 수신하지 못한) 긍정 응답의 수를 모니터링한다. 무선 유닛은 자신이 수신할 것으로 기대하는 긍정 응답의 수와 관련하여 손실된 긍정 응답의 수를 결정한다. 무선 유닛이 기대하는 긍정 응답의 수는 무선유닛이 전송한 무선 패킷의 수에 기반할 수 있다. 만일 손실 ACK의 수/기대 ACK의 수가 제 1 임계값보다 크면, 무선유닛은 전송 파워 레벨을 증대시킨다. 만일 손실 ACK의 수/기대 ACK의 수가 제 2 임계값보다 작으면, 무선 유닛은 전송 파워 레벨을 감소시킨다.

Description

무선 링크를 통한 전송 방법{POWER CONTROL SYSTEM USING ACKNOWLEDGEMENTS}

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템을 사용할 수 있는 셀룰러 통신 시스템의 블록도,

도 2는 본 발명의 원리를 이용하는 파워 제어 시스템의 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

14 : 인터넷 16 : 인트라넷

30 : 허브 40 : 라우터

50 : 게이트 웨이

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히 긍정 응답(acknowledgment)을 이용하는 셀룰러 시스템을 위한 파워 제어 시스템에 관한 것이다.

통상적인 무선 셀룰러 통신 시스템은 실질적으로 정지 또는 고정될 수 있는 이동 유닛 또는 무선 유닛이라 하는 셀룰러 유닛들간에/로부터의 통신 신호의 전송 및 수신을 지원하도록 지리적으로 분포되는 다수의 셀 사이트 또는 기지국들을 포함한다. 각 셀 사이트는 셀이라고 하는 특정의 지리적 영역에 걸쳐 음성 및/또는 데이터 통신을 처리하며, 이 셀룰러 시스템에 대한 전체 커버리지 영역은 모든 셀 사이트들에 대한 셀 연합(union)으로 정의되는데, 여기서, 서로 인접한 셀 사이트들에 대한 커버리지 영역은 시스템 커버리지 영역의 외곽 경계 내에서 (가능한 경우) 연속적인 통신 커버리지를 보장하기 위해 어느 정도 오버랩(overlap)된다.

무선 셀룰러 통신 시스템에 있어서, 기지국과 무선유닛은 순방향 링크와 역방향 링크를 통해 음성 및/또는 데이터를 통신하는데, 이때, 순방향 링크는 통신 신호를 기지국에서 무선 유닛으로 전송하며, 역방향 링크는 통신 신호를 무선 유닛에서 기지국으로 전송한다. 셀룰러 통신 시스템에서 무선 유닛과 기지국간의 통신 방법을 결정하는 많은 여러 가지 방식들이 있다. 예컨대, 무선유닛과 기지국간의 무선 통신 링크는 TDMA(시분할 다중 액세스), FDMA(주파수 분할 다중 액세스) 및 CDMA(코드 분할 다중 액세스)를 포함하는 서로 다른 무선 프로토콜들에 따라 정의될 수 있다.

전통적인 음성 통신은 무선유닛 전용의 통신 링크에 의존한다. 예컨대, 액티브 무선 유닛은 음성 접속 동안에 전용 순방향 링크 채널 및 전용 역방향 링크 채널을 가질 수 있다. 전통적인 음성 통신 시스템에 기반한 셀룰러 통신 시스템은, 전형적으로 음성 및/또는 데이터 정보를, 임의의 시간 간격, 예컨대 20ms로 정의되는 트래픽 프레임 또는 무선 패킷으로 그룹화하고, 무선유닛과 기지국 사이의 전용 통신 링크를 통해 트래픽 프레임을 전송한다. 어떤 무선 데이터 통신 시스템들은 데이터 통신의 버스트 성질을 이용하며, 무선 패킷이 전송되는 통신 링크를 공유하는 복수의 무선 유닛들을 위한 패킷 데이터 접속을 설정하는데 패킷 교환 링크를 사용한다. 그렇게 함으로서, 무선 통신 링크들은 보다 효과적으로 사용되며, 그럼으로써 용량이 증대된다. 임의의 무선 데이터 응용들에 있어서, 전송 유닛 또는 스테이션은 무선 패킷을 수신 유닛 또는 스테이션에 전송하며, 이 전송 유닛 또는 스테이션은 수신 유닛 또는 스테이션으로부터 수신 유닛이 무선 패킷을 수신하였음을 표시하는 긍정 응답 신호(acknowledgment)의 수신을 기다린다. 소정 주기의 시간이 경과한 후, 무선 패킷에 대한 긍정 응답 신호가 전송 유닛 또는 스테이션에 의해 수신되지 않는 경우, 전송 유닛 또는 스테이션은 무선 패킷을 재전송 한다.

무선 통신 시스템은 시스템 성능을 향상시키기 위해 파워 제어(power control)를 이용하며, 무선 유닛 및/또는 기지국에 의해 전송되는 파워 레벨을 제어함으로써 시스템 용량을 증대시킨다. 파워 제어는 일반적으로 전송 스테이션 또는 전송 유닛으로부터의 신호세기를 측정하는 수신 유닛 또는 스테이션에 의해 수행된다. 수신 유닛 또는 스테이션은 수신된 신호 세기에 근거하여 그의 전송 파워를 조정할 수 있으며 및/또는 파워 제어 정보를 전송 유닛에 중계할 수 있는데, 이 전송 유닛은 파워 제어 정보에 응답하여 그의 전송 파워 레벨을 조정한다. 모든 무선 유닛이 전송한 파워 레벨은 전형적으로 서버 기지국의 제어하에 있으며, 기지국은 각 무선 유닛이 전송중인 파워 레벨을 감소시키되 양질의 역방향 링크를 유지하도록 파워 제어를 수행한다. 각 무선 유닛이 전송하고 있는 파워 레벨을 감소시킴으로써, 무선 유닛의 전송에 의해 생성되는 시스템-와이드 간섭(system-wide interference)이 감소된다. 그러한 방식에 의해 무선 셀룰러 통신 시스템에 대한 용량이 증대되는데, 이는 무선 셀룰러 통신 시스템에 있어서 모든 무선 유닛의 전체적인 신호 대 간섭 비가 증가하기 때문이다.

파워 제어는, 무선 유닛이 동일 주파수 채널을 공유하는 CDMA 시스템에서 특히 중요하다. 각 무선 유닛의 파워가 제어되지 않는 경우, 강한 수신 신호가 기지국에서 수신한 동일한 주파수 채널상의 약한 신호와 간섭할 수 있으며, 그에 따라 약한 신호가 수신될 가능성이 감소된다. 기지국은, 무선 유닛으로부터의 신호를 기지국이 동일 레벨로 수신하도록 기지국 커버리지 영역내의 각 무선 유닛에 무선 제어를 제공한다. 그에 따라, 근거리 무선 유닛이 원거리 무선 유닛을 압도하지 못한다. 공지된 IS-95 표준에 기초한 CDMA 무선 통신 시스템에 여러가지의 파워 제어 기법이 이용된다. CDMA 시스템에 액세스하고자 할 경우, 무선 유닛은 액세스 채널을 통해 랜덤 액세스 절차를 이용한다. 파워제어 시스템은 액세스 채널을 통한 전송 시에 무선 유닛이 사용할 파워 레벨을 결정한다. 액세스 파워를 결정하기 위해, 무선 유닛은 액세스 채널을 통해 액세스 메시지를 전송하며, 그 액세스 메시지에 대한 긍정 응답 신호를 수신한다(또는 수신하지 못한다). 특정 파워레벨로 액세스 신호를 전송한 후, 무선 유닛은 기지국으로부터의 긍정 응답 신호를 기다린다. 긍정 응답 신호가 수신되면, 액세스 메시지의 전송을 종료하고 긍정 응답된 액세스 메시지의 파워 레벨을 이용하여 액세스 채널을 통한 무선 유닛의 전송 파워를 설정한다. 액세스 메시지에 대한 긍정 응답이 수신되지 않으면, 무선 유닛은 긍정 응답 신호가 수신될 때까지 증대된 파워 레벨로 액세스 메시지를 전송한다.

역방향 링크에서는, 역방향 링크를 설정하고 역방향 링크상의 큰 경로 손실 변동에 반응하도록 자율적 파워 제어가 사용된다. 각 무선 유닛은 기지국으로부터의 파일롯 신호(pilot signal)의 파워 레벨 및 무선 유닛이 수신한 모든 기지국 신호들의 합에 근거하여 신호세기 측정을 수행한다. 무선 유닛은 이 신호 세기 측정치를 이용하여 무선 유닛의 전송기 파워를 조정한다. 수신된 신호가 강할수록, 무선 유닛은 그의 전송기 파워를 낮게 설정하는데, 그 이유는 기지국으로부터 강한 신호를 수신한다는 것은 무선 유닛이 기지국과 가까이 있거나 또는 기지국과 양호한 경로를 가지고 있음을 나타내기 때문이다. 따라서, 무선 유닛은 보다 낮은 전송기 파워를 이용할 수 있으며, 그럼으로써 다른 무선 유닛들에 대해 생성하는 간섭을 줄일 수 있다.

또한, 기지국이 무선 유닛에 대해 파워 제어 비트들을 전송하는 역방향 링크상에서는 지향성 파워 제어(directed power control)가 사용된다. 지향성 파워 제어를 수행하는데 있어서, 기지국은 신호 대 잡음비와 같은 신호 세기 측정을 20ms 트래픽 프레임당 16회 수행한다. 트래픽 프레임은 공중에 무선 주파수(RF) 신호를 전송하는 기본 타이밍 간격이다. 기지국은 파워를 목표 신호 세기 측정에 가깝도록 증가시키거나 감소시키도록 무선 유닛에게 지시하는 파워제어 비트들을 무선 유닛에 전송한다. 파워 제어 비트들은 20ms 프레임당 16번 전송되며, 각 비트는 무선 유닛 파워에 1 dB 변화를 발생한다. 각각의 연속적인 프레임의 경우, 프레임 에러가 발생할 때까지, 소량, 예를 들어 목표 신호 세기 측정을 35프레임 후 1dB 만큼 감소시킬 수 있는 값으로 목표 신호 세기 측정이 감소된다. 프레임(예컨대, "불량 프레임(bad frame))"이 에러 비트를 포함하고 있을 때 프레임 에러가 발생한다. 그러나, 에러 비트의 수 및 그 구현(implementation)에 따라, 에러 비트는 정정될 수 있다. 프레임 에러가 발생하면, 목표 신호 세기 측정은 비교적 큰 양으로 예컨대, 약 3dB 증대되며, 기지국은 파워 제어 비트로 무선 유닛에게 지시하여 목표 신호 세기 측정치에 근접시킨다.

순 방향 링크에 있어서, 기지국의 파워 레벨을 낮추면 시스템-와이드 간섭이 감소되며, 그에 따라 다른 기지국에 의해 제공되는 무선 유닛의 신호 대 잡음비가 향상된다. 순방향 링크 파워 제어 방안은 기설정된 수의 프레임에 걸쳐 순방향 링크 프레임 에러 비율(FER)을 결정하고, 프레임 에러 비율 측정을 다시 기지국에 보고하는 무선 유닛을 포함한다. 일반적으로, 프레임 에러 비율(FER)은 무선 통신 시스템과 관련이 있는데, 여기서 FER은 전형적으로 기지국과 무선 유닛 사이의 통신 링크를 통해 전송되는 총 프레임수 대 불량 프레임 수의 비율로 정의된다. 순방향 링크에 대한 FER 측정에 근거하여, 기지국은 순방향 링크 파워를 조정한다. 예컨대, 기지국이 순방향 트래픽 프레임을 전송하면, 무선 유닛은, 예컨대, 순환 중복 체크(CRC: cyclic redundancy check)를 이용하여 에러 검출을 수행함으로써 수신된 순방향 트래픽 프레임의 불량 여부를 판정한다. 무선 유닛은 무선 유닛에서 기지국으로의 다음 역방향 트래픽 프레임내의 에러 표시기 비트(EIB: error indicator bit)를 이용하여 그러한 판정을 기지국에 알린다. 무선 유닛으로부터 역방향 트래픽 프레임을 수신하면, 기지국은 그 에러 표시기 비트를 검사한다. 만일 EIB가 프레임 에러가 없다고 알리면, 파워는 매 80 프레임마다 d(예컨대, 1/4dB)만큼 감소되며, EIB가 프레임 에러가 있음을 알리면, 파워는 프레임 에러가 없음을 EIB에 알릴때까지 u(예컨대, 1dB)만큼 증대된다. 다른 실시예에서, 무선 유닛은 수신된 에러 프레임의 수 및 리포트에 의해 커버되는 간격동안 수신된 전체 프레임의 수를 포함하는 파워 메시지 리포트(report)를 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 만일 프레임 에러가 없다고 수신되면 파워 레벨은 매 56프레임마다 d 만큼 감소되며, 리포트 간격동안 수용 불가능한 수의 에러 프레임이 발생하면 파워는 u 만큼 증대된다.

본 발명은 무선 링크를 통해 전송된 무선 통신에 대해 기대되는 다수의 긍정 응답들과 관련하여 무선 전송기의 전송 파워를 조정하는 무선 통신 시스템을 위한 파워 제어 시스템을 포함한다. 예컨대, 무선 유닛은 자신이 무선 링크를 통해 전송했던 무선 패킷에 대하여 자신이 수신한 (또는 수신하지 못한) 긍정 응답의 수를 모니터링한다. 무선 유닛은 자신이 수신할 것으로 기대되는 긍정 응답의 수와 관련하여 손실된 긍정 응답의 수를 결정한다. 무선 유닛이 기대하는 긍정 응답의 수는, 무선 유닛이 전송한 무선 패킷의 수에 기초하여 결정된다. 만일, 긍정 응답(ACK) 손실 수/기대되는 긍정 응답(ACK)의 수가 제 1 임계값(threshold)보다 크면, 무선 유닛은 전송 파워 레벨을 증대시킨다. 만일 ACK 손실 수/기대되는 긍정 응답의 수가 제2의 임계값보다 작으면 무선 유닛은 전송 파워 레벨을 감소시킨다.

본 발명의 기타 목적 및 장점들은 첨부한 도면을 참조로 한 다음의 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다.

본 발명의 원리에 따른 파워 제어 시스템의 예시적인 실시예를 도 1에 도시된 무선 통신 시스템과 관련하여 설명한다. 본 실시예에서, 무선통신 시스템(10)은 무선 유닛(12)에 무선 네트워크(18)를 통해 인터넷(14) 또는 사설 인트라넷(16) 및/또는 공중회선교환 전화망(PSTN)(17)과 같은 패킷 데이터 네트워크로의 원격 액세스를 제공해준다. 무선 유닛(12)은 외부 또는 내부 무선 모뎀(WM)(도시않됨)을 이용하여 무선 네트워크(18)와 접속한다. WM들은 무선 유닛(12)이 무선 패킷 또는 프레임, 예컨대 매체 액세스 제어(MAC: medium access control) 프레임을 무선 링크(20)를 통해 기지국(22)에 전송할 수 있게 한다. 기지국(22)은 무선 통신 시스템(10)에 패킷 데이터 네트워크(14 및/또는16) 및/또는 PSTN(17)에 대한 액세스를 제공하는 데이터 교환국(DCS: data switch center) 또는 이동 교환국(MSC: mobile switching center)에 접속되어, 무선 유닛(12)이 PSTN(17) 및/또는 패킷 데이터 네트워크(14 및/또는 16)와의 접속을 설정할 수 있게 해준다. 기지국(22)은 무선 유닛(12)과의 무선 링크(20)를 설정하는데 이용되는 적어도 하나의 액세스 포인트(AP)(24)를 포함한다. AP는, AP에 의해 서비스되는 지리적 영역 또는 섹터에서 무선 유닛(12)과 통신하는데 이용되는 무선 및 안테나 장비를 포함한다.

한 실시예에서, 역방향 링크(무선 유닛(12)에서 AP(24)로)를 위한 파워 제어 시스템은 무선 유닛(12)에 기반을 두고 있으며, AP(24)로부터의 제어 또는 명령을 필요로 하지 않는다. 이 파워 제어 시스템은 무선 유닛(12)에 의해 전송되었던 무선 패킷에 응답하여 무선 유닛(12)이 AP(24)로부터 수신할 기대 ACK의 수에 기초한다. 무선유닛(12)이 전송한 무선 패킷의 수는 기대 ACK의 수에 근거하여 정해질 수 있다. 소정 실시예에서, 무선 유닛(12)은 무선유닛(12)이 AP(24)에 전송하는 각 패킷마다 ACK를 기대한다. 다른 실시예들은, 복수의 프레임, 가변수의 프레임, 또는 AP(24)에 의해 수신되었을 경우의 긍정 응답을 트리거함으로서 무선 통신 시스템(10)에 의해 지정된 무선 유닛(12)으로부터 AP(24)로의 전송에 대하여 하나의 ACK를 전송한다. 무선 유닛(12)에 의해 실제 수신된 ACK의 수에 근거하여, 기대 ACK의 수로부터 수신된 ACK의 수를 감산하거나 또는 손실된 ACK의 수를 추적함으로써, 손실된 긍정 응답의 수를 결정할 수 있다. 손실된 긍정 응답의 수로부터, 무선유닛(12)은 역방향 링크를 통해 전송된 패킷의 패킷 손실 비율(PLR: packet lost rate)을 추정할 수 있다. 패킷 손실 비율은 손실 ACK의 수를 기대 ACK의 수로 나눔으로써 결정될 수 있다. 즉, PLR = 손실 ACK의 수/기대 ACK의 수이다

소정 실시예들에 있어서, 손실된 패킷의 측정치 및/또는 PLR의 측정치를 제공하기 위하여, 파워 제어 시스템은 최종 N 개의 기대 ACK, 예컨대 최종 100개의 기대 ACK의 슬라이딩 원도우(sliding window)를 이용한다. 이 슬라이딩 윈도우는 N단 ACK 레지스터 또는 어레이를 이용하여 구현될 수 있다. N단 ACK 레지스터 또는 어레이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 이 윈도우의 크기는 파워 시스템 응답을 결정할 수 있다. 만일 윈도우 크기가 너무 작으면, 파워 제어 시스템 한계값 역시 낮아지게 되고 파워 제어 시스템이 불안정해져 너무 높은 PLR 또는 너무 높은 파워 레벨을 제공하게 된다. 슬라이딩 윈도우의 길이는 미리 정해지거나, 가변되거나, 주기적으로 결정되거나, 동적으로 결정되거나, MSC(26)로부터 원격으로 구성 가능하거나 및/또는 다른 방식으로 프로그램 될 수 있다. 소정 실시예들에 있어서, WM은 무선 패킷을 전송하며, AP(24)로부터 ACK를 검출하기 위해 소정 시간 주기, 예컨대 20-100ms동안 기다린다. 이 시간주기 동안 만일 ACK가 수신되면, 기대 ACK가 수신되었다는 표시가 ACK 레지스터에 이루어진다. ACK가 수신되지 않았으면, 기대 ACK가 수신되지 않았다는(ACK 손실) 표시가 ACK 레지스터에 이루어진다.

최종 N개의 기대 ACK에 대하여, 파워 제어 시스템은, WM에 대해 손실 ACK수/기대 ACK수로서 패킷 손실 비율(PLR)을 결정할 수 있다. 만일 손실 ACK수/기대 ACK수가 제 1 임계값보다 (예컨대 5%) 큰 경우, 파워 제어 시스템은 무선 유닛(12)의 전송 파워를 증대시킬 수 있다. 만일 손실 ACK수/기대 ACK수가 제 2 임계값 보다 (예컨대, 1%) 작은 경우, 파워 제어 시스템은 무선 유닛(12)의 전송 파워를 감소시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 임계값은 미리 정해지거나, 가변되거나, 주기적으로 결정되거나 동적으로 결정되거나, MSC(26)로부터 원격으로 구성 가능하거나 및/또는 다른 방식으로 프로그램될 수 있다. 제 1 및 제 2 임계값은 동일한 임계값일 수 있다. 따라서, 파워 제어 시스템은 파워를 증대시킬지 감소시킬지 여부를 결정하는데 있어서 하나의 임계값을 이용할 수 있다. 그러므로, 파워 제어 시스템은 허용 가능한 품질로 무선 링크(20)를 유지시키되, 무선 유닛(12)에 의해 발생되는 다른 무선 유닛(12)에 대한 간섭을 감소시키도록 무선 유닛(10)을 작동시킬 수 있다.

파워 제어 시스템은 무선 유닛에 구현되어 역방향 링크상에서 무선 유닛(12)의 파워 레벨을 제어하는 것으로 설명되었다. 그렇게 하기 위해, 파워 제어 시스템은 무선 유닛(12)의 내부 또는 외부 WM에 구현될 수 있다. 외부 WM은 유선 또는 무선 링크를 통해 무선 유닛(12)에 부착될 수 있으며, 옥상 장착형 지향성 안테나(rooftop mounted directional antenna)와 함께 설치될 수 있다. 내부 모뎀은 퍼스널 컴퓨터 메모리 카드 국제 협회(PCMCIA) 및 일본 전자 산업개발 협회(JEIDA)에 의해 정의된 PC 카드 소켓에 끼워지거나 또는 셀룰러 폰 또는 휴대용 무선 장치와 같은 무선 유닛(12)의 회로에 합체되는 PC(퍼스널 컴퓨터) 카드 형태일 수 있다. 순방향 링크상에서의 전송을 위해 AP(24)에 의해 사용되는 파워레벨을 제어하는데 파워 제어 시스템들의 다른 실시예들이 사용될 수 있다. 그러한 파워 제어 시스템 또는 이 시스템의 일부가 AP(24), 기지국(22) 및/또는 MSC(26)에 구현될 수 있다.

도 1의 실시예에서, 기지국(22)은 5개의 액세스 포인트 AP(24a-e)와 함께 도시된다. 각 AP(24a-e)는 하나의 섹터를 담당하며, 각 AP (24a-e)가 순방향 링크에 대해 1개의 캐리어 및 역방향 링크에 대해 1개의 캐리어를 사용하는 전분할 듀플렉스 방식을 이용하여 섹터내의 무선 유닛들(12a-e)과 통신한다. 추가로, 무선 유닛(12a-e)과 AP(24a-e)간의 통신은 라운드-로빈(round-robin)방식, 선도착-선처리 기반(first come-first served basis) 또는 우선 순위 기반을 이용하여 스케쥴링 될 수 있다. 기지국(22)은 1997년 12월 26일자 출원된 미국 특허 출원번호 제 08/998,505호에 기술된 5채널 재사용 통신 방식을 이용할 수 있는데, 이 특허 출원에 따르면, 기지국은 5개의 섹터로 분할된 지리적 영역을 커버하며, 서로 다른 주파수 캐리어가 각 섹터에 사용된다. 다른 채널 및 다중 액세스 기술들이 이용될 수도 있다.

기지국(22)은 역송(backhaul) 네트워크(27)를 통해 커버 영역으로부터 이동 교환국(MSC)(26)으로의 무선 유닛 트래픽을 멀티플렉싱한다. 이 실시예에서, 기지국(22)은 5개의 AP(24)에게 제공하는 역송 네트워크(27)의 일부로서 액세스 허브(30)를 포함한다. 허브(30)는 IEEE 802.3 근거리통신망(LAN) 또는 로컬 T1 링크와 같은 링크(32)를 통해 AP(24)에 링크된다. 다른 링크들도 가능하며, 허브(30)는 AP(24)와 기지국(22)에 함께 위치될 필요는 없다. 허브(30)는 무선, 유선 또는 광학 링크(38)를 이용하여 MS(26)와 링크될 수 있으며, 예컨대 비동기 전송모드(ATM), 프레임 릴레이 또는 T1 라인을 통한 전송 제어 프로토콜(TCP)/인터넷 프로토콜(IP)을 이용하여 MSC(26)의 라우터(40)에 링크 될 수 있다. 본 실시예에 따르면, MSC(26)의 라우터(40)는 상호 접속 LAN/ATM(42)을 통해 트래픽을 라우팅한다. 상호-동작 기능(IWF: inter-working function)(44)은 무선 네트워크(18)에 대한 무선 프로토콜을 종료시키며, 인터넷(14) 또는 인트라넷(16)과의 인터페이스를 제공한다. 라우터(48)는 MSC(26)를 인터넷(14) 또는 개인 인트라넷(16)에 연결한다. 게이트웨이(50)는 PSTN(17)에 대한 액세스를 제공한다. 순방향 링크를 위한 파워 제어 시스템 및 그의 일부는 무선 네트워크(18)를 통해서 구현될 수 있다.

도 2는 파워 제어 시스템의 흐름도를 보인 것이다. 단계(60)에서, 파워 제어 시스템은 개방 루프 수신 신호를 이용하여 초기 전송기 파워레벨을 계산한다. 일 실시예에서, 무선 유닛이 파워 업되면, WM은 AP(24)에 의해 전송된 비콘 신호(beacon signal)에 대한 결합 또는 동기화를 시도한다. AP(24)는 비콘 신호내에 그의 전송된 파워 레벨을 통지할 수 있다. WM은, P_TX(전송기 파워) = AP(통지된 파워) - SNR _Rx - P_TX 마진에 따라 비콘 신호내에 통지된 파워 레벨에 근거하여 전송기 파워 P_TX를 계산한다. 여기서, AP(통지된 파워)는 AP의 전송 파워이고, SNR_Rx는 AP(24)에 의해 전송되어 WM에서 수신한 비콘 신호의 신호 대 잡음비(SNR)이며, P_TX 마진은 AP(통지된 파워)-SNR_Rx 보다 낮은 파워 레벨로 전송하기 위한 프로그램 가능 마진이다.

AP(24)와 결합하기 위해 WM은 AP(24)가 결합 및 시간 동기화의 ACK를 전송할때까지 P_TX로 결합 요청을 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 만일 결합 요청이 AP(24)에 의해 긍정 응답되지 않으면, WM은 각 시도마다, 예컨대 2dB 만큼 전송 파워를 증대시키는데, 이러한 증대는 ACK의 수신없이 최대 허용 가능 결합 요청을 나타내는 구성 가능 파라메터 Max_Assoc_Req에 도달할 때까지 계속된다.

택일적으로, WM은 AP(24)가 결합 및 시간 동기화의 ACK를 전송할 때 까지 최대 파워로 결합 요청을 전송할 수 있다. 무선 유닛(12)이 AP(24)로부터 결합 ACK를 수신한 후 또는 비콘 신호로부터 파워 정보가 얻어질 때까지, WM은 P_TX = Max TX 파워 - SNR_Rx - P_TX 마진으로서 전송기 파워를 설정할 수 있다. 여기서, Max TX 파워는 셀 크기 정의(definition) 및 셀 설계(planning)에 근거하여 WM의 최대 전송 파워 또는 최대 링크 예산(budget), 예컨대 100-140dBm이고, SNR_Rx는 예컨대 AP(24)로부터의 수신 ACK의 신호 대 잡음비이며, P_TX 마진은 Max TX 파워-SNR_Rx 보다 낮은 파워 레벨로 전송하기 위한 프로그램 가능 마진이다. 상이한 신호 세기 측정, 파라메터, 신호 및/또는 프로세스들이 이용되는 AP(24)로의 전송에 있어서 초기 전송 파워를 설정하는 것과 관련하여 다른 실시예들도 가능하다.

일단 AP(24)와 결합되면, WM은 전송된 무선 패킷의 수, 및 AP(24)에 의해 수신되었을 경우 긍정 응답을 트리거함으로써 무선 통신 시스템(10)에 의해 지정된 무선 유닛(12)으로부터 AP(24)로의 다른 전송에 근거한 AP(24)로부터의 기대 ACK의 수와 관련하여 AP(24)로부터 수신되거나 또는 손실된 ACK의 수를 모니터할 수 있다. 미 수신된 ACK(기대되었지만 수신되지 않은 ACK)의 수/기대 ACK의 수가 제1 임계값 보다 크면, WM은 전송 파워를 증대시킨다. 손실 또는 미 수신 ACK 수/기대 ACK의 수가 제 2 임계값 보다 작으면, WM은 전송 파워를 감소시킬 수 있다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 임계값은 동일값일 수 있으며, 그럼으로써 파워 제어 시스템은 단일 임계값 또는 두 개 이상의 임계값을 이용하며, 이들 두 임계값 사이에서, 파워의 증대 또는 감소가 변화한다. 추가로, 미 수신 ACK의 수/기대 ACK의 수의 비율은 수신 ACK의 수/기대 ACK의 수로 정의될 수 있다. 따라서, 이들 임계값들은 긍정 응답된 패킷 퍼센트(%)로 정의된다. 그러한 경우에, 수신 ACK의 수/기대 ACK의 수가 제1 임계값 보다 크면, WM은 전송 파워를 감소시킨다. 만일 수신 ACK의 수/기대 ACK의 수가 제2 임계값 보다 작으면, WM은 전송 파워를 증대시킬 수 있다.

이 실시예 있어서, 단계(62)에서는 시프트 레지스터와 같은 길이 N의 ACK 레지스터가 제공 또는 설정되고, 1로 채워진다. 단계(64)에서 WM은 초기 전송 파워로 무선 패킷을 전송한다. 단계(66)에서, WM은 AP(24)로부터 ACK를 검출하기 위해 예컨대 20ms-100ms로부터 구성될 수 있는 시간주기를 기다린다. 이 시간주기동안 단계(68)에서 결정된 바와 같이 ACK가 수신되면, 단계(69)에서 ACK 레지스터에 1이 배치되어 수신 ACK를 표시한다. 그렇지 않은 경우에는 단계(70)에서 ACK 레지스터내로 0 이 이동되어 미 수신 ACK를 표시한다. 단계(72)에서, 파워 제어 시스템은 ACK 레지스터내의 0의 갯수/N로써 WM에 대해 패킷 손실 비율(PLR)을 표시한다.

단계(74)에서, 파워 제어 시스템은 PLR이 상위 임계값, 예컨대 5%보다 큰지 여부를 판정한다. 만일 크면, 단계(76)에서 파워 제어 시스템은 전송 파워를 P_updB 만큼, 예컨대 2dB 증대시킨다. 이어서, 단계(78)에서, 파워 제어 시스템은 ACK 레지스터내의 가장 오래된 0을 1로 변경한다. 가장 오래된 0을 1로 변경하는 것은, 비록 후속 ACK 가 수신될 지라도 TX 파워를 계속해서 램핑 업(ramping up)시키는 여분의 제로(0)들을 ACK 레지스터가 유지하지 않음을 보장하기 위한 것이다. 그후, WM은 단계(80)에서 다음 무선 패킷을 전송하며, 파워 제어 시스템은 다시 단계(66)로 진행되어 전술한 바와같이 ACK를 기다린다.

단계(74)에서 파워 제어 시스템이 PLR이 상위 임계값 보다 작은 것으로 판정하면, 단계(82)에서 파워 제어 시스템은 PLR이 하위 임계값, 예컨대 1%보다 작은지 여부를 결정한다. 만일 작으면, 파워 제어 시스템은 단계(84)에서 파워를 P_down 만큼, 예컨대 2dB 감소시킨다. WM은 단계(80)에서 다음 무선 패킷을 전송하며, 단계(66)로 되돌아가 전술한 바와같이 ACK를 기다린다. 단계(82)에서 만일 파워 제어 시스템이 PLR이 하위 임계값 보다 크다고(이는 하위 임계값 < PLR < 상위 임계값을 의미함) 판정하면, WM은 단계(80)에서 다음 패킷을 전송하며, 단계(66)로 되돌아가 대응 ACK를 기다린다. 단계(66)에서, 만일 ACK가 적정한 시간 주기 후에도 수신되지 않으면, WM은 무선 패킷을 재전송할 수 있다. 응용에 따라, WM은 이전 무선 패킷의 ACK를 수신하기 전, 후속 무선 패킷을 전송할 수 있다. 여하튼, PLR을 상위 임계값과 하위 임계값 사이에 유지시킴으로써, PLR은 낮게 유지될 수 있으나, 이 PLR은 전송 유닛 또는 스테이션의 파워 레벨이 그 시스템 내로 허용할 수 없는 레벨의 간섭을 유입시킬 정도로 낮게 유지되지는 않는다.

전술한 실시예들에 추가하여, 본 발명의 원리에 따른 파워 제어 시스템을 특정 시스템과 관련하여 설명하였지만, 파워 제어 시스템은 시스템의 부품을 생략 및/또는 추가하고 및/또는 그 시스템의 부분들의 변형 또는 그의 일부를 이용하는 구성 및 다른 셀룰러 시스템과 함께 이용될 수 있다. 예를들어, 파워 제어 시스템은 특정 기지국 구성 및 무선 아키텍처를 이용하여 기지국과의 역방향 링크를 설정한 무선유닛과 특히 관련하여 설명 되었지만, CDMA, 시분할 다중 액세스(TDMA)와 같은 다른 다중 액세스 기술을 이용하는 다른 무선 시스템들 및 데이터 및/또는 음성을 전송하는 다른 시스템이 이용될 수 도 있다. 또한, 전송기, 송수신기 및/또는 수신기라는 용어 및 관련 용어들은 무선 네트워크의 무선 유닛 또는 기지국측 및/또는 무선 통신 시스템의 일 부분을 지칭하는 것으로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 파워 제어 시스템은 무선 유닛(12)과의 순방향 링크상의 기지국의 전송파워를 제어하기 위해 무선 통신 시스템의 기지국측상에 구현되거나 역방향 링크상의 전송 파워를 제어하기 위해 무선 유닛(12)에 구현될 수 있다.

다양한 아키텍처 블록의 상이한 표시, 참조 및 특징들이 사용될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 예컨대, 무선 시스템은 네트워크를 통해 라우터 및/또는 게이트 웨이를 포함하는 MSC 에 연결된 AP를 갖는 기지국을 이용하는 것으로 설명하였지만, 이 파워 제어 시스템은 상이한 표시 및/또는 상이한 기능블록을 이용하는 상이한 아키텍처를 갖는 무선 음성 및/또는 데이터 시스템에서도 활용될 수 있다. 또한, 긍정 응답을 이용하는 파워 제어 시스템은 큰 파워 제어 시스템의 일부로서 합체될 수 있다. 예컨대, 파워 제어 시스템의 구현은 무선 전송기의 전송파워를 조정하는데 이용되는 신호세기 측정, 프레임 에러 비율, 또는 다른 수신신호 측정과 같은 목표 임계값을 설정하는 데에 이용될 수 있다. 파워 제어 시스템은 제 1 및 제 2 임계값을 이용하는 것으로 설명 되었지만, 예컨대 전체 시스템 간섭, 신호세기 측정, BER, FER 또는 다른 측정에 근거한 추가 임계치 및/또는 예컨대 손실되거나 수신된 ACK의 수 또는 퍼센트에 근거한 다른 임계값들이 전송유닛의 전송 파워를 제어 또는 제한하는데 이용될 수 있다. 또한, 파워 제어 시스템은, 전용 무선 링크 또는 공유 무선링크를 통해 전송될 수 있는 무선 패킷 또는 트래픽 프레임을 이용하여 음성 및/또는 데이터를 전송하는 무선 통신 시스템과 함께 사용될 수 있다.

또한, 파워 제어 시스템에 대한 특정의 구현이 시스템의 손실 긍정 응답 수를 모니터링하기 위해 레지스터 또는 어레이를 이용하는 것으로 설명 되었지만, 다른 구현들이 가능하며, 손실되거나 또는 수신된 긍정 응답의 수 또는 퍼센트에 근거하여 파워 제어를 수행하는 데에도 사용될 수 있다. 파워 제어 시스템에 사용된 다양한 파라메터 및/또는 변수들은 미리 정해지거나, 변경되거나, 주기적으로 판정되거나 동적으로 결정되거나, MSC(26)로부터 원격으로 구성되거나 및/또는 다른 방식으로 프로그램 될 수 있다. 파워 제어 시스템, 상술한 아키텍처 및/또는 그의 일부분들은 서로 다른 위치 또는 응용 지정적 집적회로, 소프트웨어 구동 처리 회로, 펌웨어 또는 다른 구성 부품에 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 개시한 것에 대한 장점에 대해 당업자라면 잘 이해할 수 있을 것이다. 지금까지 설명한 것은 단지 본 발명의 원리들의 응용에 대한 예시이다. 당업자이면 상기한 예시적인 응용들에 제한됨이 없이 본 발명의 사상 및 범주내에서 본 발명에 대한 다양한 변형, 구성, 방법을 생각할 수 있을 것이다.

무선 링크를 통해 무선 전송을 위해 기대되는 다수의 긍정 응답에 관하여 무선 전송기의 전송 파워를 조정할 수 있다.

Claims

무선 링크(20)를 통한 전송 방법으로서,

상기 무선 링크를 통한 무선 전송에 대해 다수의 기대 ACK의 수와, 손실 ACK의 수와 수신 ACK의 수 중의 하나와 관련하여, 무선 전송기(12, 24)의 전송 파워를 조정하는 단계를 포함하되, 상기 다수의 기대 ACK의 수는 N개인

무선 링크를 통한 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조정은 상기 무선 전송기(12, 24)에 의해 수행되며,

상기 전송 방법은,

전송된 무선 패킷에 대한 손실 ACK의 수를 모니터링하는 단계와,

상기 손실된 ACK 수/기대 ACK 수가 제1 임계값보다 크면 상기 전송 파워를 증대시키는 단계와,

상기 손실된 ACK 수/기대 ACK 수가 제2 임계값 보다 작으면 상기 전송 파워를 감소시키는 단계를 더 포함하는 무선 링크를 통한 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 무선 링크(20)를 통해 수신된 신호의 측정치에 근거하여 상기 무선 전송기(12, 24)에 대한 초기 전송 파워를 결정하는 단계를 포함하는 무선 링크를 통한 전송 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 무선 링크(20)를 통해 상기 무선 전송기(12)가 기지국(22)에 전송한 상기 무선 패킷의 긍정 응답을 전송하는 상기 기지국(22)을 제공하는 단계를 포함하는 무선 링크를 통한 전송 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 무선 링크(20)를 통해 상기 무선 전송기(24)가 상기 무선 전송기(12)에 전송한 무선 패킷의 긍정 응답을 전송하는 무선 전송기(12)를 제공하는 단계를 포함하는 무선 링크를 통한 전송 방법.
제 1 항에 있어서,

길이 N의 레지스터를 제공하는 단계와,

상기 레지스터를 수신 ACK 비트로 채우는 단계와,

무선 패킷을 전송하는 단계와,

만일 ACK가 소정 주기의 시간 내에 수신되었으면, 수신 ACK 비트를 상기 레지스터에 삽입하는 단계와,

만일 ACK가 상기 소정 주기의 시간 내에 수신되지 않았으면, 무 ACK 비트(no ACK BIT)를 상기 레지스터에 삽입하는 단계를 더 포함하는 무선 링크를 통한 전송 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 조정 단계는,

만일 무 ACK 비트 수/N이 제1 임계값보다 작으면 상기 전송 파워를 감소시키는 단계와,

만일 무 ACK 비트 수/N이 제2 임계값보다 크면 상기 전송 파워를 증대시키는 단계를 포함하는 무선 링크를 통한 전송 방법.