KR100595236B1 - 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법에 있어서, 신호대잡음비의 목표값(SIR_target)의 다운 스텝을 채널의 목표 블럭에러율(BLER_target)과 시간에 따라 변화시켜 버스트 에러의 발생확률을 줄이는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법.

OLPC, BLER, 다운 스텝 사이즈

Description

무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법{An outer loop power control method for a wireless telecommunication system}

도 1은 WCDMA(광대역 부호분할다중접속)방식의 외부 루프 전력 제어의 구조를 나타낸 예시도이다.

도 2는 이러한 8개의 전송블럭중에 에러가 난 블럭의 개수의 발생 빈도를 보여주고 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 외부 루프 전력 제어 알고리즘 과정을 나타낸 예시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 외부 루프 전력 제어 알고리즘 과정을 나타낸 예시도이다.

도 5는 본 발명의 실시에 따른 각 구간별 SIR 다운 스텝 사이즈의 예시도이다.

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신호대잡음 비의 목표값(SIR_target)의 다운 스텝을 채널의 목표 블럭에러율(BLER_target)과 시간에 따라 변화시켜 버스트 에러의 발생확률을 줄일 수 있는 외부 루프 전력 제어방법에 관한 것이다.

이동통신시스템은 가입된 휴대단말기를 이용하여 기지국(BS)과 무선 접속하므로써, 이동하면서 언제 어디서나 상대방과 즉시 무선 통신을 하는 것이고, 무선통신 경로로 사용되는 주파수 자원은 제한된 것이다. 다수가 동시에 공동 사용하기 위하여 개발된 것이 코드 분할 다중 접속(CDMA)방식이다.

상기 코드분할다중접속 방식 이동 통신 시스템은 동일한 주파수 채널을 코드로 분할된 다수의 가입된 휴대 단말기가 동시에 점유하여 통신하는 것으로, 인접한 휴대 단말기와의 사이에 서로의 출력 전력 레벨이 동일하게 유지되어야 하며, 특정 휴대 단말기의 출력 전력이 높을 경우, 인접 휴대 단말기에서 간섭(interference)을 일으켜 잡음(noise)으로 인식되고, 신호대 잡음비(SNR 또는 SIR)를 높이기 위하여 출력을 높이며, 이러한 과정이 경쟁적으로 발생하는 경우 채널 용량이 감소하는 문제가 있다. 상기와 같이 이동 통신 시스템의 출력 전력이 집적 제어되도록 하는 것을 인너 루프 전력제어(inner loop power control)라고 한다. 상기 인터 루프 전력 제어의 범위(range)를 설정하는 것을 아우터 루프또는 외부 루프 전력 제어(outer loop power control)라고 하며, 기지국에서 휴대단말기의 출력 전력을 제어하는 경우와 휴대 단말기에서 기지국의 출력 전력을 제어하는 경우 모두에 적용된다.

도 1은 WCDMA(광대역 부호분할다중접속)방식의 외부 루프 전력 제어의 구조를 나타낸 예시도이다. 단말은 수신 신호를 받아서, CRC 에러를 체크하고, CRC 에러발생 여부에 따라 목표값(SIR_target)을 올리거나 내린다. 단말은 설정된 목표값(SIR_target)에 따라 업링크(Uplink)신호의 전송전력제어(Transmit Power Control: TPC) 비트(bit)를 설정하게 된다. 기지국은 단말로부터 수신받은 TPC를 통하여 송신전력(Tx Power)를 조정하게 된다. 이러한 과정을 통해서 단말은 수신신호가 목표블럭에러율(Block Error Rate: BLER_target)에 수렴하게 한다.

보통 WCDMA에서 외부 루프 전력 제어의 경우 목표값(SIR_target)을 조정하기 위한 업/다운(Up/Down) Step은 고정되어 있으며 다음과 같이 설정되어 있다.

If crc_err〉0→SIR_target↑(SIR_Up_Step)(dB)

If crc_err=0→SIR_target↓(SIR_Down_Step=SIR_Up_Step＊BLER_target)(dB)

따라서, 목표 블럭에러율(BLER_target)이 클수록 다운 스텝 사이즈(SIR Down Step Size)가 커지게 된다. 다운 스텝 사이즈가 커지면, 한번의 설정으로 목표값(SIR_target)이 버스트 에러(Burst Error)를 유발할 수 있는 낮은 신호대잡음비(SIR)로 설정될 수 있다.

신호대잡음비(SIR)의 다운 스텝 사이즈(Down Step Size)가 크면 버스트 에러(Burst Error)를 유발할 수 있다. 이는 실험을 통해서 살펴볼 수 있다. 현재 개발되고 있는 WCDMA의 경우 도 2에서와 같은 CRC 에러분포를 얻을 수 있다. 이 분 포는 BLER_target = 0.01(20dB)인 PS128Kbps의 경우, 단일 셀 정지환경에서 3번 측정하여 평균한 값을 종합한 것이다. 이때의 SIR_Up_Step=0.5dB이다.

PS 128의 경우, 각 전송시간간격(Transmission Timing Interval: TTI)에 8개의 전송블럭을 수신하게 된다. 각 전송블럭은 CRC를 포함하고 있어 CRC를 체크할 수 있다. 도 2는 이러한 8개의 전송블럭중에 에러가 난 블럭의 개수의 발생 빈도를 보여주고 있다. 즉, 총 1195번의 TTI 수신중에 495번은 8개의 블록중 1개의 블록에서만 CRC Error가 발생했으며, 8개의 블록중 8개 모두 CRC 에러가 발생한 경우도 360 번이나 된다. 수신된 8개의 블록중 8개의 블록이 모두 CRC 에러인 경우는 버스트 에러의 가능성이 크므로, 채널의 성능을 악화시킬 수 있다. 이처럼 버스트 에러의 발생 빈도가 높으면, 코딩 게인을 극대화할 수 없으며, 채널의 성능을 열화시킬 수 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 외부 루프 전력 제어 알고리즘 과정을 나타낸 예시도이다. 이때의 SIR_Up_Step=0.5dB 로 가정한다. 이와 같이 WCDMA에서 사용되는 목표값(SIR_target)을 설정하는데 있어 업/다운 스텝 사이즈(Up/Down Step Size)가 고정되어 있어, 목표 블럭에러율(BLER_target)이 높은 채널의 경우, 큰 다운 스텝 사이즈(Down Step SIze)의 신호대잡음비값(SIR)을 지니게 된다. 이와 같이 큰 다운 스텝 사이즈는 소수의 에러를 유발하는 신호대잡음비(SIR)보다 훨씬 낮은 목표값(SIR_target) 값을 설정할 가능성이 있다. 결국, 버스트 에러(Burst error)를 초래하게 된다. 버스트 에러가 발생하면 통신채널의 성능이 감소되고, 특히 화상전화기 (Video Telephony)와 같이 버스트 에러에 취약한 채널의 성능에 큰 영향을 미치게 된다.

본 발명은 통신 채널에 미치는 버스트 에러의 영향을 최소화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 버스트 에러에 취약한 채널의 성능을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 균등한 분포의 에러 패턴을 갖는 통신 채널 환경을 이룰 수 있는 외부 루프 전력 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 외부 루프 전력제어방법은 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법에 있어서, 신호대잡음비의 목표값(SIR_target)의 다운 스텝을 채널의 목표 블럭에러율(BLER_target)과 시간에 따라 변화시켜 버스트 에러의 발생확률을 줄이는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 외부 루프 전력제어방법의 세부적 특징은 에러 영역에 가까운 SIR에 목표값(SIR_target)값이 접근할수록 신호대잡음비의 다운스텝사이즈를 작게 설정하는 점이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 외부 루프 전력 제어 알고리즘 과정을 나타낸 예시도이다. 목표값(SIR_target)값이 낮을수록 신호대잡음비(SIR)의 다운 스텝 사이즈(Down Step Size)를 작게 설정한다. 따라서, 큰 다운 스텝 사이즈(Down Step Size)로 인해 과도하게 낮은 목표값(SIR_target)의 설정 확률을 줄이게 되고, 이는 결국 버스트 에러의 발생확률을 줄이게 되는 것이다.

도 3에서 보는 바와 같이 종래 기술에서는 다운 스텝 사이즈가 고정되어 있으므로 목표값이 작은 경우에는 버스트 에러의 발생확률이 높았다. 그러나, 본 발명에서는 도 4에서 보는 바와 같이, 목표값이 작아질 수록 다운 스텝 사이즈를 줄이게 되므로 가변적인 것을 알 수 있다.

이에 대한 설명을 뒷받침하기 위해 도 5와 같은 다운 스텝 사이즈를 예시하였다. 기본 원칙은 균등하게 다운 스텝 사이즈를 줄이는 것인데, 도 5와 같이 신호대잡음비(SIR)의 다운 스텝 사이즈(Down Step Size)를 기본적으로 10단계에 걸쳐 변화시키고자 하였다. 따라서 다음과 같은 수식에 의해 다운 스텝 사이즈(Down Step Size)가 결정된다.

SIR_Up_Step = A ×(1×stepX + 2×stepX +…+ 10×stepX),

예를 들어, SIR_Up_Step = 0.5dB이고, BLER_target = 0.01인 경우,

A = 10, StepX = 0.5/550 = 0.0009.09 로 계산된다. 따라서 각 구간별 SIR 다운 스텝 사이즈는 도 5와 같이 나타난다. (5/550, 4.5/550, 4.0/550, 3.5/550 …0.5/550) 결국, 에러가 발생할 가능성이 큰 낮은 SIR에서 다운스텝 사이즈가 0.5/550(dB)을 갖게 되므로 종래 기술에서의 다운 스텝 사이즈인 0.5/100 보다 약 5.5배 작게 설정될 수 있다. 따라서 갑자기 목표값(SIR_target)이 낮게 설정되는 것을 막을 수 있으며, 이는 결국 버스트 에러의 발생 가능성을 줄일 수 있게 되는 것이다.

버스트 에러의 발생 빈도가 높으면, 코딩 이득값을 극대화 할 수 없으며, 채널의 성능을 열화시킬 수 있다. 따라서 신호대잡음비 목표값의 다운 스텝 사이즈를 가변함으로써 버스트 에러의 영향을 최소화할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용을 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 외부 루프 전력 제어방법은 신 호대 잡음비(SIR)의 다운 스텝 사이즈를 고정하지 않고 목표블럭에러율(BLER_target)과 시간에 따라 가변함으로서, 버스트 에러를 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 버스트 에러(burst error)에 취약한 영상전화(video telephony)와 같은 채널의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법에 있어서, 신호대 잡음비의 목표값(SIR_target)의 다운 스텝을 채널의 목표블럭에러율(BLER_target)과 시간에 따라 변화시켜 버스트 에러의 발생확률을 줄이는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 에러 영역에 가까운 SIR에 목표값(SIR_target)값이 접근할수록 신호대 잡음비의 다운스텝사이즈를 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법.
3. 수신된 데이터 신호에 기초하여 계산된 목표 측정 기준의 함수로서 채널 전력을 제어하는 외부 루프 전력 제어방법에 있어서,

   시간적으로 이격된 일련의 데이터 신호의 블록 할당을 수신하는 단계와;

   수신 신호의 미리 정해진 에러 조건(CRC)의 검출에 기초하여 전력조정을 위한 목표 측정 기준을 계산하는 단계와;

   상기 목표 측정 기준에 대하여 다운 스텝 사이즈를 적용하여 최종 목표측정 기준 값을 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 목표측정 기준 값은 목표 신호대 잡음비(SIR_target)인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은 광대역부호분할방식(WCDMA) 방식 시스템인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어방법.

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