KR100617895B1 - 가변 레이트 보코드 통신을 위해 전력을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

기지국은 트래픽 채널(traffic channel)을 통한 다운링크 전송에 대해 보코딩 레이트(vocoding rate)의 정보 비트를 포함하는 프레임을 채널 레이트의 채널 비트로 어셈블링(assemble)한다. 기지국은 보코딩 레이트를 나타내도록 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 배치한다. 이동국은 적어도 하나의 레이트 표시 비트로 나타내지는 보코딩 레이트를 고려하여 다운링크 전송을 평가한다. 이동국은 이동국에서의 초기 프레임 수신으로부터 한 프레임 이하의 기간내에 전력 제어를 허용하도록 프레임의 시작부를 복호화함으로서 보코딩 레이트를 결정할 수 있다.

통신 시스템, 보코더, 기지국, 이동국, 다운링크 전송, 채널 레이트, 보코딩 레이트, 레이트 표시 비트

Description

가변 레이트 보코드 통신을 위해 전력을 제어하는 방법 및 장치{Method and apparatus for controlling power for variable-rate vocoded communications}

도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템을 도시하는 블록도.

도 2는 본 발명에 따라 기지국의 시각에서 주로 전송 전력을 제어하는 방법의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따라 이동국의 시각에서 전송 전력을 제어하는 방법의 흐름도.

<도면의 부요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 통신 시스템 12 : 기지국 제어기

14 : 기지국 16 : 이동국

18 : 보코더 20 : 인코더

22 : 심볼 반복기 24 : 인터리버

26 : 레이트 표시자 28 : 변조기

30 : 측정기 32 : 다운링크 전력 제어기

50 : 송수신기 52 : 디코더

54 : 적분기 55 : 프로세서

56 : 수신기

발명의 분야

본 발명은 가변 레이트 보코드 통신을 위한 전자기 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

배경

디지털 통신 시스템은 때로 무선 인터페이스(air interface)를 통해 음성 정보를 부호화하는데 보코더(vocoder)를 사용한다. 다중 레이트 보코더들은 이동국과 기지국 사이에 정보가 운반될 필요가 없을 때 대화 중의 휴식 시간 동안 또는 침묵(silence) 동안 전송되는 정보를 줄임으로서 무선 인터페이스의 효과적인 사용을 허용한다. 특정한 다중 레이트 보코더들은 전송될 언어 정보의 양에 비례하는 레이트를 제공할 수 있다. 또한, 다중 레이트 보코더는 원하는 서비스질을 제공하도록 선택된 레이트를 제공할 수 있다. 일반적으로, 보코더의 전-레이트 또는 최대 레이트는 그 보코더에 대한 최고질의 전송에 대응한다.

이동국은 전송된 정보를 복호화하기 위해 수신된 전송의 보코딩 레이트를 결정할 필요가 있다. 과거에는, 보코딩 레이트를 결정하기 위해 이동국이 전체 프레임(또는 인터리빙(interleave)된 프레임의 순차)을 수신할 때까지 대기하고, 그 후, 각각의 가능한 레이트에 따라 프레임을 복호화하도록 시도하였다. 상기의 반복적인 복호화 접근법은 보코딩 레이트를 결정하기 위해서 시행착오에 의존한다. 이동국에서, 각 레이트는 복호화 레이트가 전송 레이트와 정합될 때까지 순차적으로 시도된다. 예를 들어, 통신 시스템이 4개의 가능한 보코딩 레이트를 가지면, 이동국은 가능한 각 레이트에 대해 한번씩, 똑같은 수신 프레임을 4회까지 복호화할 수 있다.

반복적인 복호화 접근법은 복호화 지연을 유도하여 이동국의 처리 시스템에 부담이 된다. 이동국은 각 다운링크 전송(downlink transmission)에 대한 보코딩 레이트를 결정하기 위해 배터리 충전을 사용하여 상당한 전력을 확장할 수 있다. 비록 이동국에서 더 높은 용량을 갖는 대형 배터리를 사용함으로서 배터리 수명이 연장될 수 있지만, 이러한 배터리 변화는 이동국의 휴대성을 감소시킨다. 따라서, 이동국의 배터리 소모 및 처리 부담을 감소시키는 방식으로 보코딩 레이트를 결정할 필요성이 존재한다.

전력 제어를 목적으로 이동국이 음성 채널의 비트 당 신호 에너지 대 잡음 에너지 밀도(Eb/No)를 측정할 때 보코딩 레이트가 공지되지 않으면, Eb/No 추정은 다운링크 전송 신호에서 전파 변화들을 보상하기 위해 원하는 것 보다 더 느리거나 부정확할 수 있다. 예를 들면, 반복적인 접근법과 연관된 지연은 적어도 1 프레임 기간(예를 들면, 20 ms)으로, 이동국에서 수신된 신호를 복호화하기 위한 기간이다. 따라서, 통신 시스템 용량은 불완전한 전력 제어에 의해 감소될 수 있고, 그 경우 보코딩 레이트는 다운링크 프레임이나 프레임의 순차가 수신된 이후까지 이용가능하지 않다. 따라서, 전력 제어 성능을 증진시키도록 전체적인 다운링크 프레임이나 프레임의 순차를 수신하기 이전에 보코딩 레이트를 결정할 필요성이 존재한다.

발명의 개요

본 발명에 따라, 기지국은 트래픽 채널을 통한 다운링크 전송에 대해 보코딩 레이트의 정보 비트를 포함하는 프레임을 채널 레이트의 채널 비트로 어셈블링(assemble)한다. 기지국은 보코딩 레이트를 나타내도록 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 배치한다. 이동국은 적어도 하나의 레이트 표시 비트로 나타내지는 보코딩 레이트를 고려하여 다운링크 전송을 평가한다. 이동국은 보코딩 레이트를 결정하기 위해 전력이 소모되는 반복적인 복호화를 사용하는 것과 반대로, 프레임의 시작부를 복호화함으로서 보코딩 레이트를 결정할 수 있다. 또한, 이동국은 전체적인 다운링크 프레임 또는 일련의 인터리빙(interleave)된 프레임을 복호화하기 이전에, 다운링크 프레임 또는 서브-프레임(sub-frame)의 측정된 성능 파라미터에 기초하여 하여 전력 레벨 조절 데이터로 다운링크 전력을 제어할 수 있다. 기지국은 다운링크 신호에 대한 전력 레벨 조절 데이터로 업링크(uplink) 신호를 수신한다.

양호한 실시예의 설명

본 발명에 따라, 도 1은 기지국(14)에 연결된 기지국 제어기(12)를 포함하는 통신 시스템(10)을 도시한다. 기지국(14)은 다운링크 신호(34) 전송을 통해 이동국(16)과 통신한다. 이동국(16)은 업링크 신호(36) 전송을 통해 기지국(14)과 통신한다. 기지국 제어기(12)는 통신 시스템(10)에 관련된 통신 트래픽의 흐름을 제어하도록 이동 스위칭 센터(mobile switching center, MSC)에 연결된다.

기지국(14)은 변조기(28)에 연결된 다중 레이트 보코더(multi-rate vocoder)(18)를 포함한다. 다중 레이트 보코더(18)는 최저 레이트 내지 전-레이트의 범위에 있는 가능한 다른 보코더(18) 레이트를 지원한다. 예를 들면, 코드-분할 다중-억세스(code-division multiple-access, CDMA)에 대한 다중 레이트 보코더(18)는 다른 수의 가능한 보코딩 레이트가 지원될 수 있지만, 4개의 가능한 보코딩 레이트를 지원할 수 있다.

보코딩 레이트는 채널 비트들의 채널 레이트에 대조적으로 정보 비트의 정보 레이트를 참조한다. 채널 레이트는 바람직하게 트래픽 채널을 통해 임의의 가능한 보코딩 레이트에 대해 일정하다. 따라서, 보코딩 레이트에 따라 변하지 않는 채널 데이터 레이트를 제공하도록 필요에 따라 수 비트(bit), 바이트(byte), 또는 워드(word)의 정보 데이터가 반복될 수 있다.

전력 제어 그룹(power control group, PCG)은 전송 전력 조정이 이루어질 수 있는 프레임 기간의 일부를 나타낼 수 있다. CDMA 2000 응용에서, PCG는 한 프레임 기간의 1/16이다. PCG는 제어 그룹 기간(예를 들면, 1.25 msec)을 갖고, 전력 제어 비트는 전송 레이트(예를 들면, 초당 800 비트)로 전달된다.

다중 레이트 보코더(18)는 레이트 표시자(26)와 통신하는 프레임 어셈블러(23)를 포함한다. 프레임 어셈블러(23)는 정보 비트를 반복하기 위한 심볼 반복기(22)와 통신하는 인코더(20) 및 심볼 반복기(22)와 통신하는 인터리버(interleaver)(24)를 포함한다. 레이트 표시자(26)는 인터리버(24)와 통신한다. 보코더(18)내에서는 상술된 구성성분과 다른 방법의 상호관계가 가능하다.

인코더(20)는 음성을 디지털 정보로 부호화한다. 인코더(20)는 정보 비트의 에러 방지 또는 정정을 용이하게 하는데 콘볼루션 처리(convolutional processing)를 사용한다. 인코더(20)는 정보 비트의 전-레이트 보코딩 보다 작은 하위 레이트(underlying rate)에 관계없이, 균일한 비트 레이트로 채널 비트를 형성하도록 필요에 따라 정보 비트를 바람직하게 반복하는 심볼 반복기(22)에 정보를 공급한다. 한 프레임내의 정보 비트가 전-레이트 보코딩 레이트가 아니면, 프레임은 동일하거나 반복된 정보 비트의 반복 그룹을 포함한다.

인터리버(24)는 반복 그룹들을 디졸브(dissolve)하기 보다는 전-레이트 이외의 모든 보코딩 레이트에 대해 반복 그룹을 인터리빙한다. 인터리버(24)는 전-레이트에서 정보 비트에 대한 채널 비트의 일대일 대응성 때문에 전-레이트 보코드에서 채널 비트 또는 정보 비트를 인터리빙한다. 정보 비트들 또는 반복 그룹들의 스크램블링(scramble)은 다운링크 신호(34) 전송과 같은 전송 동안 전파 패이딩(fading)에 대해 더 큰 저항과 함께 인터리빙된 채널 비트에 제공한다.

레이트 표시자(26)는 인터리빙된 채널 비트의 프레임 시작부에 하나 이상의 레이트 표시 비트를 배치하도록 인터리빙된 채널 비트를 처리한다. 레이트 표시 비트들(rate indicating bits)은 프레임에 대한 정보 비트 레이트를 나타낸다. 기지국 제어기(12)는 가정에 위치하는 레지스터(도시되지 않은) 등으로부터의 가입자 데이터에 기초하여 특정한 이동국 및 보코더(18)에 적절한 보코딩 레이트를 선택한다. 다중 레이트 보코더(18)는 보코드 신호를 변조기(28)에 제공한다. 변조기(28)는 보코드 신호를 다운링크 신호(34)로 변조시킨다. 수신기(56)는 다운링크 신호(34)의 전송 전력을 조정하기 위한 전력 조정 데이터를 포함하는 이동국(16)으로부터의 업링크 신호(36)를 수신한다.

이동국(16)은 측정기(30) 및 송수신기(50)에 연결된 다운링크 전력 제어기(32)를 포함한다. 측정기(30)는 신호 성능 파라미터를 측정한다. 예를 들면, 측정기(30)는 바람직하게 기지국(14)에 의해 전송된 다운링크 신호(34)의 오류율을 측정하는 오류율 측정기를 구비한다. 오류율은 비트-오류율, 프레임-오류율, 또는 수퍼-프레임(super frame) 오류율을 의미한다. 측정기(30)는 기지국(14)의 다운링크 전력 제어를 위한 제어 데이터를 제공하여, 다운링크 전송 신호의 측정된 신호 성능 파라미터(예를 들면, 오류율)에 기초하여 다운링크 전력 제어기(32)가 다운링크 전송 신호의 전송 전력을 조정하도록 허용한다. 이동국(16)은 프레임의 시작부에 있는 하나 이상의 레이트 표시 비트를 판독함으로서 전체적인 프레임을 복호화하기 이전에 다운링크 전송 전력을 조정할 수 있다. 따라서, 이동국(16)은 레일리 패이딩(Rayleigh fading)의 효과를 보상하도록 충분히 짧은 기간에 다운링크 전송 전력을 조정할 수 있다.

측정된 오류율은 대응하는 정보 비트 당 에너지 대 잡음 스펙트럼 밀도 레이트(Eb/No)를 추정하는데 사용된다. 측정된 오류율은 정보 비트에 기초하여 Eb/No의 결정을 용이하게 하도록 정보 비트 당 오류율을 나타낸다. 한 예에서, 각각 비트 당 측정된 오류율은 바람직하게 관련 데이터베이스 또는 룩업 테이블(look-up table)에서 대응하는 Eb/No와 연관된다. 다른 예에서, Eb/No는 연속하여 여기서 설명될 바와 같이, 정보 비트에 걸쳐 적분함으로서 결정된다.

폐쇄 루프 전력 제어 접근법은 이동국(16)에서의 신호 파라미터 측정 등에 기초하여 기지국(14)에 의해 전송되는 전력을 변화시킨다. 비록 폐쇄 루프 접근법은 이동국(16)에 다운링크 보코딩 레이트를 제공하는데 더 긴 지연을 허용할 수 있지만, 폐쇄 루프 접근법은 바람직하게 이동국(16)에 이용가능한 다운링크 보코딩 레이트를 레이트 표시 비트에 의해 가능한한 빠르게 만들어, 결정된 Eb/No의 보전성을 향상시킨다. 이동국이 Eb/No를 충분히 신속하게 결정하면, 결정된 Eb/No는 다운링크 전송 신호에서 전파 변화 또는 레일리 패이딩에 대한 보상을 용이하게 할 수 있다.

다중 레이트 보코더(18)는 전-레이트 이외의 보코딩 레이트에 대해, 신호 성능 파라미터로, 정보 비트 당 에너지 대 잡음 스펙트럼 밀도 레이트(Eb/No)의 결정을 복잡하게 할 수 있다. 전-레이트 이하의 보코드에서, 수신된 신호의 하위 보코딩 레이트는 앞서 설명된 바와 같이 채널 레이트에 대한 일대일 관계를 나타내지 않는다. 그래서, 정보 비트, 프레임, 또는 반복 그룹의 진정한 Eb/No 표시는 보코딩 레이트를 알 것을 요구한다. 일단 보코딩 레이트가 알려지면, Eb/No 또는 성능의 또 다른 적절한 표시는 충분한 신호 파라미터 측정이 이용가능해지면 곧 정확하게 결정될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 측정기(30)는 바람직하게 정보 비트 당 수신된 신호의 Eb/No를 직접 측정하는 신호 대 간섭 측정기 또는 신호 대 잡음 측정기를 구비한다. 그래서, 오류율을 측정하고 오류율을 대응하는 Eb/No 값으로 변환하는 대신에, 수신된 다운링크 전송의 Eb/No는 예를 들면, 정보 비트들에 걸친 적분 기술을 사용해 측정된다.

송수신기(50)는 적분기(54)와 통신하도록 적응된 디코더(52) 및 적분기(54)와 통신하도록 적응된 프로세서(55)를 포함한다. 디코더(52)는 정보 비트 및 하나 이상의 레이트 표시 비트를 포함하는 다운링크 신호(34)를 복호화한다. 적분기(54)는 점검 보코딩 레이트를 결정하도록 채널 비트에 걸쳐 비간섭성으로 적분하도록 배열된다. 프로세서(55)는 하나 이상의 레이트 표시 비트로 나타내지는 보코딩 레이트에 대해 체크하는 지시를 실행한다.

본 발명에 따라, 통신 시스템(10)에서 신호 전력을 제어하는 방법은 먼저 도 2의 기지국(14) 시각으로부터 고려된다. 단계(S10)에서 시작하여, 기지국(14)은 트래픽 채널을 통한 다운링크 전송에 대해 보코딩 레이트의 정보 비트를 포함하는 프레임을 채널 레이트의 채널 비트로 어셈블링한다. 실제로, 단계(S10)는 패이딩 문제점에 대한 저항 및 다운링크 전송의 확실성을 증가시키도록 프레임에 정보 비트를 인터리빙하는 것을 더 포함한다.

단계(S12)를 준비하기 위해, 단계(S10)는 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 위해 프레임의 시작부에 확보된 공간을 확보하는 것을 포함한다. 확보된 공간은 정보 비트를 수신하거나 포함하지 않도록 제한된다. 단계(S12)는 단계(S10) 동안 또는 단계(S10)에 이어서 실행된다.

단계(S12)에서, 기지국(14)은 정보 비트의 보코딩 레이트를 나타내도록 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 배치한다. 프레임의 시작부에 하나 이상의 레이트 표시 비트를 배치하는데는 몇가지 가능한 기술이 사용될 수 있다:(1) 하나 이상의 레이트 표시 비트를 찔러넣는(puncture) 기술, 및(2) 프레임이나 블록내의 확보 공간을 하나 이상의 레이트 표시 비트로 채우는 기술. 한 비트나 다수의 비트를 찔러넣는 것은 프레임의 시작부에 있는 인터리빙된 정보 비트 중 적어도 하나를 레이트 표시 비트로 대치하는 것을 말한다.

한 예에서, 하나의 레이트 표시 비트는 프레임의 시작부에서 그 프레임에 후미하는(trailing) 후미 프레임 그룹의 정보 레이트를 나타내도록 선행하는 프레임으로 찔러놓여진다. 여기서, 레이트 표시 비트는 바람직하게 프레임에서 처음 부분이지만, 다른 방법의 실시예에서는 비트가 프레임내의 다른 곳에 위치할 수 있다. 프레임 당 하나의 비트만을 취하면, 프레임 당 두 비트를 찔러넣는 것 만큼 인터리빙의 복호화 이득을 저하시키지 않는다. 따라서, 3/4 레이트 코더(coder) 및 하이어(higher)는 찔러넣는 것으로 가능한 최대 복호화 이득을 남기도록 프레임 당 하나의 파괴 비트만을 사용한다.

CDMA 2000의 9.6 kbps 속도로 사용되는 것과 같이 1/4 레이트 코드에서 프레임 당 한 비트를 찔러넣으면(예를 들어, 프레임 당 24 비트), 매우 작은 Eb/No 손실(1 dB의 몇 분의 일)이 생기고, 사실상 요구시 보코딩 레이트를 알면, 일부 경우에서는 쉽게 2 dB가 될 수 있다. 레이트 표시 비트는 프레임 당 한번 전송되고, 이는 CDMA 2000에서 전체 프레임의 기간 중 1/24를 나타낸다.

다른 실시예에서는 프레임 당 2개 이상의 레이트 표시 비트가 찔러놓여진다. 그러나, 신호 대 잡음비가 수용가능하지 않게 낮아지면, 기지국(14)은 다운링크 전송에서 원하는 레벨의 확실성 및 인터리브 이득을 유지하도록 더 작은 레이트 표시 비트를 찔러넣음으로서 보상될 수 있다.

프레임내의 확보 공간을 레이트 표시 비트로 채우는 것은 찔러넣는 과정과 똑같은 결과를 달성한다. 그러나, 공간이 하나 이상의 레이트 표시 비트로 프레임에서 지정되면, 하나 이상의 레이트 표시 비트가 인터리빙 이전에 또는 인터리빙 이후에 프레임으로 배치될 수 있다. 지정 공간을 채우는 것은 보코더(18)의 설계나 보코드 알고리즘에서 다른 변화 및 탄력성을 허용한다. 대조적으로, 찔러넣는 것은 레이트 표시 비트가 프레임의 인터리빙 이후에 프레임에서 하나 이상의 비트를 대치하는 처리를 말한다. 찔러넣는 비트의 삽입은 변조기(28)에 의한 변조 이전이지만, 인터리버(24)에 의한 인터리빙 이후에 일어난다.

레이트를 추정하는데 반복적인 복호화 과정이 사용되면, 프레임내의 레이트 표시 비트들은 Eb/No를 추정하는데 필요한 최소 한 프레임의 지연을 제거한다. 선행하는 프레임의 레이트 표시 비트는 프레임의 제 1 전력 제어 그룹(power control group, PCG)이 이동국(16)에 주어지자마자 보코딩 레이트가 공지되도록 보코딩 레이트(즉, 정보 레이트)를 나타낸다. 레이트 표시 비트들은 이동국(16)에 전 프레임을 제공하여 후미하는 또는 다가오는 프레임의 보코딩 레이트에 대해 미리 경고하도록 변조기(28) 인터페이스에서 선행하는 프레임으로 찔러놓여질 수 있다.

레이트 표시 비트들의 존재 및 처리는 이동국(16)과 기지국(14) 사이의 링크에 추가 잠재 기간(extra latency)를 부가하지 않는다. 비트들이 보코더(18)로부터 이동국(16)에 순차적으로 도착하기 때문에, 이동국(16)은 그렇지 않은 경우 인터리빙된 정보를 복호화하기 이전에, 모든 비트가 수신될 때까지 전 프레임 기간을 대기하게 된다.

레이트 표시 비트들은 이동국(16)의 전력 소모를 줄일 수 있다. 보코딩 레이트가 사실상 요구시 결정될 수 있기 때문에, 반복적인 복호화 접근법의 다중 복호화 시도 및 부수적인 전력 소모가 필요하지 않다. 또한, 레이트 표시 비트들의 수신시 에러의 확률을 1 퍼센트 또는 적절한 또 다른 타켓 에러 확률이하로 이루도록 후미될 수 있다. 성능 향상은 때로 반복적인 복호화 접근법에서 복호화에 최저 우성순위를 제공되는 보코더(18)의 더 낮은 또는 최저 보코딩 레이트의 전력 제어로 용이하게 실현된다.

단계(S13)는 단계(S12)에 이어진다. 단계(S13)는 기지국(14)과 반대로, 이동국(16)에서 일어나는 처리를 나타낸다는 점에서 도 2의 다른 단계들과 다르다. 일반적으로, 단계(S13)는 기지국(14)에 의해 전송된 다운링크 신호(34)에 대한 전력 레벨 조정 데이터를 결정하도록 이동국(16)에서 수신된 프레임을 처리하는 것을 포함한다. 예를 들면, 이동국(16)은 다수의 프레임을 포함하는 전송 신호를 수신한다. 선행하는 프레임은 선행하는 프레임 자체의 레이트를 나타내는 레이트 코드를 포함한다. 이동국(16)은 디코더(31)로 레이트 표시 비트를 복호화하고, 충분한 다운링크 전송 성능에 요구되는 전송 전력을 판단하도록 다운링크 전송의 성능 파라미터(예를 들면, 오류율이나 신호 대 잡음비)를 측정한다.

이동국(16)은 레이트 표시 비트 또는 비트들의 복호화 동안 또는 그 이후에 성능 파라미터를 측정하는 측정기(30)를 포함한다. 이동국(16)은 하나 이상의 레이트 표시 비트의 복호화 동안 또는 그 이후이지만, 바람직하게 전체 프레임을 복호화하기 이전에 성능 파라미터를 측정한다. 이동국(16)은 바람직하게 전체 프레임을 수신하기 이전에 및 전체 인터리빙된 프레임을 복호화하기 이전에 선행하는 프레임의 보코딩 레이트를 결정한다. 단계(S13)는 레이트 결정 비트 또는 비트들의 복호화에 기초하여 결정된 반복 그룹 당 오류율을 측정하는 것을 포함한다.

이동국(16)의 처리 부담 및 부수적인 전력 소모는 사실상 요구시 보코딩 레이트를 알아냄으로서 감소된다. 또한, 레이트 표시 비트를 복호화하는 것으로부터 보코딩 레이트를 알아내는 것은 다운링크 신호(34)에서 레일리 패이딩을 보상하기 위해 충분히 신속한 방식으로 전력을 제어하는데 용이하게 사용된다.

단계(S13)에서, 일단 보코딩 레이트가 이동국(16)에 알려지면, 이동국(16)은 보코딩 레이트 및 수신 다운링크 신호(34)의 측정된 신호 성능 파라미터 정보에 기초하여 다운링크 전송 전력을 제어할 수 있다. 측정된 신호 성능 파라미터는 측정된 신호 대 잡음비, 측정된 오류율, 측정된 신호 대 간섭비, 또는 신호질의 적절한 다른 표시를 구비할 수 있다. 측정된 성능 파라미터는 채널 비트 성능과 반대로, 정보 비트 성능(또는 반복 그룹)의 진정한 결정을 허용하도록 보코딩 레이트를 고려해 측정된다. 이동국(16)은 업링크 전송으로서 다운링크 전력 레벨 조정 데이터를 기지국(14)에 전송한다. 다운링크 전력 레벨 조정 데이터는 정보 비트의 전송/수신 성능 및 보코딩 레이트를 충분히 고려하여 반영한다.

단계(S14)에서, 기지국(14)은 다운링크 신호(34)에 대한 전력 레벨 조정 데이터를 갖는 업링크 신호(36)를 수신한다. 전력 레벨 조정 데이터는 기지국(14)에서 이동국(16)으로의 다운링크 전송의 측정된 성능 파라미터(예를 들면, 오류율이나 신호 대 잡음비)에 기초한다.

도 3은 기지국(14)과 반대로, 이동국(16)의 시각으로 통신 시스템(10)에서 신호 전력을 제어하는 방법을 설명한다. 도 2의 단계(S13)는 도 3의 단계(S18, S20, S22, 및 S23)으로 나타내진다. 따라서, 단계(S18)는 단계(S12)에 이어진다. 유사하게, 단계(S14)는 단계(S23)에 이어진다.

단계(S18)에서 시작하여, 이동국(16)은 보코딩 레이트를 나타내도록 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트 및 보코딩 레이트를 갖는 정보 비트를 포함하는 프레임을 수신한다. 레이트 표시 비트를 사용하면, 성가신 반복적인 레이트 결정 과정을 제거함으로서 이동국(16)에 대한 복잡성, 전력 소모, 및 제작 비용이 감소된다. 이동국(16)은 제 1 프레임을 복호화하기 이전에 또는 한 프레임 기간하에 용이하게 보코딩 레이트를 얻는다. 더욱이, 이동국(16)은 바람직하게 전력 제어 그룹(PCG)이라 칭하여지는, 프레임의 일부 증가분내에 보코딩 레이트를 결정한다. 예를 들면, CDMA 2000에서 전력 제어가 순방향 링크에서 프레임의 1/16 마다 전력 제어를 조정할 수 있어야하기 때문에, 이동국(16)은 한 프레임의 첫번째 16 내에 보코딩 레이트를 결정할 수 있다.

단계(S18)에 이어서, 단계(S20)에서는 이동국(16)이 프레임의 채널 레이트 및 보코딩 레이트 사이의 비를 결정한다. 이동국(16)은 프레임의 시작부에서 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 판독한다. 레이트의 결정은 일반적으로 모든 채널 비트와 반대로, 성능이 정보 비트(또는 반복 그룹)에 대해 참고되도록 허용한다. 성능 파라미터가 채널 비트에 기초하는 경우, 성능 파라미터는 업링크 전력 제어에 대해 잘못된 기준(misleading basis)을 형성한다. 전-레이트 모드로 동작하는 보코더(18)에서는 정보 비트와 채널 비트 사이에 일대일의 맵핑(mapping)이 있다. 그러나, 더 낮은 레이트 및 최저 레이트에서는 각 반복 그룹이 n x m 채널 비트를 제공하도록 m회 반복되는 n개의 정보 비트를 포함한다. 프레임은 프레임 당 채널 그룹의 수 C가 n 및 m에 의해 곱해지는 P와 같도록(즉, C = P * n * m) P개의 반복 그룹들을 포함한다. 트래픽 채널이 성능 파라미터로 비트 당 신호 에너지 대 비트 기간 당 잡음 에너지(Eb/No)를 측정하는데 사용되면, 그 레이트는 정확한 측정에 사용된다.

보코딩 레이트는 채널 비트의 비간섭성 적분(noncoherent integration)의 값을 체크함으로서 확인될 수 있다. 채널 비트들의 비간섭성 적분은, 보코딩 레이트 결정에 용장도(redundancy) 또는 에러 체크 기능을 부가하여, 프레임내의 레이트 표시 비트가 손상되는 경우 증가된 확실성을 제공하게 된다. 한 프레임내에서 8개의 인접한, 비인터리브 채널 비트의 비간섭성 적분 결과가 작거나 0에 접근하면, 보코딩 레이트는 전 보코딩 레이트가 된다고 가정될 수 있다. 한편, 프레임내에서 비간섭성 적분의 결과가 한계값 허용(threshold tolerance)로 0을 넘으면, 보코딩 레이트는 다중 레이트 보코더(18)의 전 보코딩 레이트 보다 작다. 한계값 허용이 전형적인 또는 기대되는 프레임 내용의 확률 밀도 함수 또는 통계적인 분석에 기초하여 결정된다. 하나 이상의 레이트 표시 비트로 나타내지는 보코딩 레이트는 에러 체크를 달성하기 위해 상기 비간섭성 적분 기술로 나타내지는 보코딩 레이트와 비교되.

단계(S22)에서, 이동국(16)은 측정 주기에 기초하여 정보 비트들 또는 반복 그룹들과 연관된 신호 성능 파라미터(예를 들면, 오류율이나 신호 대 잡음비)를 측정한다. 단계(S22)는 하나 이상의 레이트 표시 비트들을 복호화한 이후에 성능 파라미터를 측정함으로서 이루어진다. 단계(S22)는 하나 이상의 레이트 표시 비트를 복호화하는 동안 또는 이후이지만 전체 프레임을 복호화하기 이전에, 성능 파라미터(예를 들면, 오류율)를 측정하는 것을 포함할 수 있다.

프레임 아래에 있는 전자기 신호에 대한 신호 성능 파라미터로서 신호 대 잡음비 측정할 때, 신호 대 잡음비는 보코딩 레이트에 대응하는 적분 주기에 걸쳐 정보 비트 당 신호 전력을 비간섭성으로 적분함으로서 결정될 수 있다. 특별히, 보코딩 레이트가 전-레이트가면, 신호 대 잡음비는 채널 비트 또는 정보 비트를 비간섭성으로 적분함으로서 추정될 수 있다. 전-레이트 보코드에 대해, 채널 비트 대 정보 비트가 일대일로 맵핑되기 때문에, 비간섭성 적분이 충분한 결과들을 만든다. 대조적으로, 최저 레이트(예를 들면 1/8 레이트)에서는 채널 비트의 비간섭성 적분이 신호 대 잡음비의 정확한 추정을 만들지 못한다. 최저 보코딩 레이트에서의 비간섭성 적분은 채널 비트 레벨 보다는 정보 비트 레벨로, 또는 반복 그룹 레벨로 이루어져야 한다.

신호 대 잡음비를 측정하기 위해, 적분 주기는 전-레이트의 보코딩 레이트 보다 더 낮은 보코딩 레이트에 대해 증가된다. 적분 주기는 전-레이트에 관한 보코딩 레이트의 감소에 대한 반응에 의해 증가된다. 예를 들면, 1/8 레이트의 보코딩 레이트에 대한 적분 주기는 전-레이트의 보코딩 레이트에 대한 적분 주기의 8배이다.

신호 대 잡음비(S/N)는 우선 신호 강도(signal strength)에 잡음 레벨을 더한 것(S + N)을 결정함으로서 근사될 수 있다. 정보 비트들이나 트래픽 비트들의 S + N은 정보 비트에 걸친 비간섭성으로 적분으로 된다. 두번째로, 잡음 레벨(N) 또는 밀도가 측정되거나 다른 방법으로 결정된다. 잡음 레벨은 신호와 연관된 간섭을 포함한다. S/N을 구하기 위해, 잡음 레벨(N)은 S + N으로부터 감산된다. 감산 결과는 신호 강도(S)를 나타내고, 이를 N으로 나누어 신호 대 잡음비를 구한다.

상기 내용에 불구하고, 신호와 잡음을 더한 추정(S + N)는, 잡음 레벨 N이 신호 전력 S과 비교해 낮은 경우 신호 전력 S의 정확한 표시를 제공한다. 그러나, 신호 S가 약하면, 신호 대 잡음비(S/N)는 진정한 값 보다는, 1의 값에 접근하게 된다. 신호 대 잡음비를 결정하는데는 신호 + 잡음 추정 기술 이외의 다른 기술이 사용될 수 있다.

이동국(16)은 신호 대 잡음비를 결정하도록 잡음 레벨을 추정한다. 잡음 레벨은 다운링크 파일럿 채널(downlink pilot channel)의 수신으로부터 유도될 수 있다. 다운링크 파일럿 순차는 통상적으로 일련의 균일한 극성 심볼(예를 들면, 1)이다. 분산(variance)으로 나뉜 다운링크 파일러 순차의 평균 제곱은 잡음 레벨을 제공한다.

이동국(16)은 다음의 방식으로 수신된 다운링크 신호(34)의 신호 전력을 근사화시킨다. 비트 당 측정된 신호 강도의 절대값은 합산되어 신호 + 잡음 추정을 표현하는 절대값을 구한다. 보코딩 레이트가 전-레이트의 보코딩 레이트 보다 낮으면, 적절하게 신호 대 잡음비를 추정하기 위해 반복된 트래픽 비트를 통한 다운링크 신호(34) 전력의 간섭성 적분이 요구될 수 있다. 이전의 간섭성 적분 과정으로부터 구해진 레이트 정보와 함께 사용되면, 다른 트래픽 비트을 통한 비간섭성 적분이 충분한 정확도를 산출할 수 있다.

단계(S22)에 이어서 단계(S23)에서는 이동국(16)이 측정된 신호 성능 파라미터 및 보코딩 레이트와 수신 프레임의 채널 레이트 사이의 비에 기초하여 다운링크 신호(34)에 대한 전력 조정 데이터를 결정한다. 이동국(16)은 측정된 신호 성능 파라미터 및 보코딩 레이트에 기초하여 기지국(14)의 다운링크 전송 전력을 제어한다.

이동국(16)은 이동국(16)에 저장된 타켓 신호 성능 파라미터를 유지하도록 측정된 신호 성능 파라미터에 기초하여 기지국(14)의 다운링크 전송 전력을 제어한다. 예를 들면, 이동국(16)은 타켓 성능 파라미터값을 유지하도록 측정된 오류율에 기초하여 기지국(14)의 다운링크 전송 전력을 제어할 수 있다. 다른 방법으로, 이동국(16)은 측정된 신호 성능 파라미터로서 측정된 신호 대 잡음비에 기초하여 기지국(14)의 다운링크 전송 전력을 제어할 수 있다.

기지국(14)의 다운링크 전송 전력은 이동국(16)에서 전체 프레임을 수신 및 복호화하기 이전에 다운링크 전력 레벨 데이터로 조정된다. 따라서, 보코딩 레이트가 제 1 전력 제어 그룹 또는 프레임의 일부 간격 만큼 일찍 알려질 수 있기 때문에, 다운링크 전송 전력은 레일리 패이딩을 보상하도록 프레임 당 여러번 변화될 수 있다. 본 발명에 따라, 보코딩 레이트를 구하는 것, 보코딩 레이트에 기초하여 신호 성능 파라미터를 측정하는 것, 및 측정된 신호 성능 파라미터 및 보코딩 레이트에 기초하여 다운링크 전력을 제어하는 것은 이동국에서 프레임의 초기 수신으로부터 한 프레임 이내의 기간내에 완료될 수 있고, 이는 레일리 패이딩과 같은 고속 또는 중간 패이딩에 대한 보상 및/또는 실시간 전력 제어를 허용한다.

본 발명의 전력 제어 방법은 이동국(16)의 배터리 수명을 연장하고 전력 소모를 줄이는데 적절하다. 전력 제어 방법은 다수의 상업적으로 이용가능한 이동국(16)을 위해 소프트웨어 + ASIC(application specific integrated circuit)에 의해 구현될 수 있다. 전력 제어 방법은, 음성 통신이 오랜 지연을 용납하지 못하므로 음성 통신에 적절하다. 시스템은 주로 업링크 신호(36)를 사용해 다운링크 신호(34) 전력의 전력 제어를 전하도록 설치된다. 대조적으로, 역방향 링크에서는 각 이동국(16)이 보코딩 레이트와 무관하게 전송 전력을 갖는 하나의 대응하는 파일럿 채널을 갖는다. 그러므로, 기지국(14)은, 파일럿 채널의 측정에 기초하여 보코딩 레이트를 복호화하지 않고 이동국(16)의 업링크 전력을 용이하게 결정할 수 있다.

비록 상술된 레이트 표시 비트들은 레이트 표시 비트가 배치되는 프레임에 대한 정보 레이트를 나타내는데 사용되지만, 다른 구성에서, 레이트 표시 비트는 선두 프레임에 이어지는 하나 이상의 후미하는 프레임들에 대한 정보 비트 레이트를 나타내도록 선두 프레임(leading frame)에 배치될 수 있다. 따라서, 레이트 표시 비트는 그렇지 않은 경우 각각 및 모든 프레임을 각각 레이트 표시 비트로 찔러넣음으로서 가능한 인터리빙 기능을 더 용이하게 하도록 정보 비트가 변화되는 경우에만 선두 프레임으로 배치된다(예를 들면, 찔러놓여진다).

본 명세서는 본 발명의 방법 및 구조의 다양한 실시예를 설명한다. 청구항 의 범위는 본 명세서에서 설명된 실시예의 다양한 수정 및 동일한 배열을 포함하도록 의도된다. 그러므로, 다음의 청구항은 여기서 설명된 본 발명의 의도 및 범위에 따르는 수정, 동일 구조, 및 특성을 포함하도록 합리적으로 가장 광범위한 해석으로 허용되어야 한다.

Claims (35)

1. 통신 시스템에서 이동국의 에너지 소비를 줄이는 방법에 있어서,

   트래픽 채널을 통한 다운링크 신호 전송을 위해 보코딩 레이트(vocoding rate)의 정보 비트들을 포함하는 프레임을 채널 레이트의 채널 비트들로서 어셈블링(assemble)하는 단계와,

   상기 보코딩 레이트를 나타내도록 상기 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트(rate-indicating bit)를 배치하는 단계와,

   이전에 보내진 프레임의 정보 레이트와 전송 레이트의 비(ratio)에 기초하여 전력 레벨 조정 데이터를 갖는 업링크 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서 이동국의 에너지 소비를 줄이는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 어셈블링 단계는 상기 정보 비트들을 상기 프레임으로 인터리빙(interleave)하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서 이동국의 에너지 소비를 줄이는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 배치 단계는 상기 프레임의 시작부에 있는 상기 인터리빙된 정보 비트들 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 대응하는 레이트 표시 비트로 대체하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서 이동국의 에너지 소비를 줄이는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 어셈블링 단계는, 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 위해 상기 프레임의 시작부에 공간을 확보하는 단계를 더 포함하고, 상기 확보된 공간은 상기 정보 비트들의 존재에 대해 제한되는, 통신 시스템에서 이동국의 에너지 소비를 줄이는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 배치 단계는, 상기 프레임에 트레일링(trailing)하는 트레일링 프레임 그룹의 정보 비트를 나타내도록 상기 프레임의 시작부에 2개의 레이트 표시 비트들을 찔러넣는(puncture) 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서 이동국의 에너지 소비를 줄이는 방법.
6. 통신 시스템에서 신호 전력을 제어하는 방법에 있어서,

   정보 레이트를 갖는 정보 비트를 포함하고, 상기 정보 레이트를 나타내도록 상기 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 포함하는 프레임을 수신하는 단계와,

   상기 프레임의 전송 레이트와 상기 정보 레이트 사이의 비를 결정하는 단계와,

   상기 결정된 비를 고려하여, 상기 정보 비트들과 연관된 신호 성능 파라미터(signal performance parameter)를 측정하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서 신호 전력 제어 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 측정 단계는 상기 신호 성능 파라미터로서 오류율을 측정하는 단계를 포함하는, 통신 시스템에서 신호 전력 제어 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 측정된 오류율에 기초하여 다운링크 전송 전력을 제어하는 단계를 더 포함하는, 통신 시스템에서 신호 전력 제어 방법.
9. 보코더(vocoder) 있어서,

   트래픽 채널을 통한 다운링크 신호 전송을 위해 보코딩 레이트(vocoding rate)의 정보 비트들을 포함하는 프레임을 채널 레이트의 채널 비트들로서 어셈블링하는 프레임 어셈블러와,

   상기 보코딩 레이트를 나타내도록 상기 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 배치하는 레이트 표시기와,

   상기 적어도 하나의 레이트 표시 비트에 의해 나타내어지는 상기 보코딩 레이트 및 상기 다운링크 신호 전송의 신호 성능 파라미터에 기초하여 결정된 상기 다운링크 신호에 대해 전력 레벨 조정 데이터를 갖는 업링크 신호를 수신하는 수신기로서, 상기 전력 레벨 조정 데이터는 이전에 보내진 프레임의 전송 레이트와 정보 레이트의 비에 기초한, 상기 수신기를 포함하는, 보코더.
10. 이동국에 있어서,

    정보 레이트를 갖는 정보 비트들을 포함하고, 상기 정보 레이트를 나타내도록 상기 프레임의 시작부에 적어도 하나의 레이트 표시 비트를 포함하는 프레임을 수신하는 송수신기와,

    상기 프레임의 전송 레이트와 상기 정보 레이트 사이의 비를 결정하는 프로세서와,

    상기 결정된 비를 고려하여, 상기 정보 비트들과 연관된 신호 성능 파라미터를 측정하는 측정기를 구비하는 이동국.
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