KR100663829B1 - 조정되지 않은 주파수-호핑 무선 시스템에서의 자동 전력제어 - Google Patents

조정되지 않은 주파수-호핑 무선 시스템에서의 자동 전력제어 Download PDF

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Abstract

송신측 무선 유닛 (radio unit)으로부터 수신측 무선 유닛에 패킷 (packet)을 송신하고, 각 패킷이 수신측 무선 유닛을 지정하는 어드레스를 포함하는 주파수-호핑 (frequency-hopping) 무선 시스템의 전송 전력은 각 패킷의 다른 부분이 성공적으로 수신되었는지 여부에 관계없이, 수신측 무선 유닛에서 어드레스가 성공적으로 수신된 패킷의 수신 신호 강도를 측정함으로서 제어된다. 평균화 신호 강도값은 수신 신호 강도 측정으로부터 생성된다. 이어서, 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값과 평균화 신호 강도값 사이의 수학적인 차이가 결정되고, 이는 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하는 근거로 사용된다. 전력 제어 처리에서 히스테리시스 (hysteresis)를 제공하기 위해, 전력 제어 메시지는 수학적 차이가 제1 결정 경계보다 큰 경우, 또는 수학적 차이가 제2 결정 경계보다 작은 경우 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 송신된다. 전력 제어 메시지는 그 자체가 송신측 무선 유닛에 의해 수신될 때 전송 전력 레벨 조절량을 결정하는 근거로 사용되는 수학적 차이를 포함할 수 있다. 평균화 신호 강도값이 비교되는 타켓값은 실시 손실 및 다른 부정확성을 고려하여 조절된 수신기 감도에 근거될 수 있다.
주파수-호핑 무선 시스템, 수신측 무선 유닛, 송신측 무선 유닛, 전력 제어 메시지, 신호 강도 측정.

Description

조정되지 않은 주파수-호핑 무선 시스템에서의 자동 전력 제어{AUTOMATIC POWER CONTROL IN UNCOORDINATED FREQUENCY-HOPPING RADIO SYSTEMS}
본 발명은 주파수 호핑 (frequency hopping, FH) 확산 스펙트럼 기술을 적용하는 무선 시스템 (radio system)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 조정되지 않고 동기화되지 않은 여러개의 FH 시스템이 같은 영역을 커버하는 무선 시스템에서 사용하기 위한 전력 제어 기술에 관한 것이다.
과거 수십년 동안에, 무선 (radio) 및 VLSI (Very Large Scale Integration) 기술의 진보가 소비자 어플리케이션에서의 무선 통신의 광범위한 사용을 촉진시켜왔다. 모바일 라디오와 같은 휴대용 디바이스는 이제 수용가능한 가격, 크기, 및 전력 소모 특성을 갖추어 제작될 수 있다.
비록 오늘날 무선 (wireless) 기술이 주로 (예를 들면, 핸드헬드 라디오를 이용한) 음성 통신에 초점이 맞추어지지만, 이 분야는 확장되어 아마 가까운 미래에, 다른 종류의 이동 디바이스 및 고정 디바이스로 그리고 그로부터 더 많은 정보 흐름을 제공하게 될 것이다. 특히, 기술이 더 진보되면, 많은 디바이스에 쉽게 집적될 수 있는 매우 값싼 무선 장비를 제공할 것이다. 이는 기존에 사용되는 케이블의 수를 감소시킬 것이다. 예를 들면, 무선 통신은 마스터 디바이스를 그들의 각각의 주변기기와 연결시키는데 사용되는 케이블의 수를 줄이거나 제거할 수 있다.
상술된 무선 통신은 고데이터율 전송을 허용하기에 충분한 용량을 갖는 무면허 대역을 요구하게 된다. 적절한 대역은 글로벌하게 이용가능한 2.4 GHz에서의 ISM (Industrial, Scientific and Medical) 대역이다. 그 대역은 83.5 MHz의 무선 스펙트럼을 제공한다.
서로 다른 무선 네트워크들이 조정 없이 동일한 무선 매체를 공유하도록 하기 위해서는, 일반적으로 신호 확산이 적용된다. 사실상, 미국의 FCC는 현재 전송 전력이 약 0 dBm을 초과할 때, 몇몇 형태의 확산을 적용하도록 2.4 GHz 대역에서 동작하는 무선 장비를 요구한다. 확산은 직접-시퀀스 확산 스펙트럼을 적용함으로서 심볼 레벨에, 또는 주파수 호핑 (frequency hopping, FH) 확산 스펙트럼을 적용함으로서 채널 레벨에 있을 수 있다. 후자는 비용면에서 효과적인 라디오의 사용을 보다 용이하게 허용하므로 상술된 무선 어플리케이션에게 매력적이다.
무선 링크 (radio link)의 범위는 일반적으로 수신처의 수신기 감도와 연관되어 송신자(sender)의 전송 전력에 의해 결정되고, 여기서 수신기 감도는 수용가능한 수신이 정확히 가능한 수신 신호 레벨을 나타낸다. 수신기 감도는 보통 대역폭 및 허용가능한 공급 전류에 의존하는 수신기의 잡음 특성에 의해 결정된다. 일반적으로, 라디오의 수신기 감도는 제조시 고정된다. 반대로, 전송(TX) 전력은 통상적으로 가변적이다. 하드웨어 및 전력 공급 제한과 별도로, 최대 TX 전력은 정부 규제에 의해 제한된다. 2.4 GHz ISM 대역과 같은 무면허 대역에서도, 최대 TX 전력은 1 W로 제한된다. 그러나, 상술된 어플리케이션의 종류에서는 TX 전력을 최대로 고정시킬 필요가 없다. 그보다, TX 전력은 수신자가 수용가능한 링크질(link quality)에 대해 충분한 신호 전력량을 수신하도록 하향 조절된다. TX 전력을 정확히 필요한 레벨로 감소시키는 것은 전력 소모를 줄이므로, 그에 의해 배터리 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 간섭도 줄인다. 간섭의 감소는 조정되지 않은 다수의 무선 네트워크가 같은 매체를 공유하는 경우 특히 중요하다.
TX 전력은 항상 수용가능한 링크질을 유지하기 위해 수용가능한 최소치로 제어되어야 한다. 상술된 어플리케이션의 종류에서, 통신 무선 유닛은 피어 유닛 (peer unit)이고, 각각은 TX 전력을 가능한한 많이 줄이도록 시도한다. 이는 결과적으로 수신자가 수신 조건에 의존하여 TX 전력을 증가 또는 감소시키도록 송신자에게 알리는 폐쇄-루프 (closed-loop) 전력 제어 알고리즘을 제공하게 된다. 이러한 자동 전력 제어 구조는 1995년 11월 7일에 발행된 G.H. Flammer의 미국 특허 No. 5,465,398 ("패킷 통신 링크의 자동 전력 레벨 제어 (Automatic Power Level Control of a Packet Comminication Link)")에 의해 설명된다. 이 특허는 송신자의 TX 전력이 수신자의 수신 신호 강도 표시 (Received Signal Strength Indication, RSSI)를 근거로 조절되는 과정을 설명한다. 기술된 종래의 기술에 따라, 성공적으로 수신된 패킷의 최저 RSSI 값이 기준값으로 사용된다는 점에서, 전력 제어는 상대적이다. 본 내용에서 "성공적"이란 말은 패이로드 (payload) 데이터를 포함는 전체 패킷이 에러 없이 수신되었음을 의미한다. 더 높은 RSSI 레벨로 (성공적으로) 수신된 패킷에 대해, 기준값과 더 높은 RSSI 레벨 사이의 차이가 결정되고 송신자에게 통신되어, TX 전력을 감소시킬 수 있다. 성공적으로 수신되지 않은 패킷은 더 높은 TX 전력으로 재전송된다.
이 구조의 문제점은 범위와 간섭 사이가 구별되지 않는다는 것이다. 성공적으로 패킷을 수신하지 못하는 것은 신호 레벨이 너무 낮거나, 간섭 레벨이 너무 높기 때문이다. 이는 조정되지 않은 다수의 무선 시스템이 같은 영역을 커버하는 상황에서 특히 그러하다: 이러한 시스템은 서로 간섭하고, 패킷은 다른 무선 전송의 충돌로 인하여 손실된다. 이러한 조건하에서 Flammer에 의해 설명된 것과 같은 자동 전력 제어 전략이 사용되면, 모든 무선 유닛은 그들의 전력을 증가시키게 되고, 커버리지 (coverage) 영역 및 상호 간섭자의 수가 증가되기 때문에 상황을 더 악화시키게 된다. 사실상, 시스템은 불안전해질 수 있다. 무선 유닛의 동작이 조정되지 않고 무선 유닛이 서로 독립적으로 동작하는 ISM 대역과 같은 무허가 대역에서, 간섭을 근거로 하는 전력 제어 전략은 불공평하게 가장 큰 TX 전력을 갖는 시스템이 지배적으로 된다.
추가 문제점은 FH 시스템 내의 버스티 간섭 (bursty interference) 조건에 관련된다: 다른 시스템이 스펙트럼을 통해 조정되지 않고 호핑 (hopping)하기 때문에, 간섭은 우연히 동시에 같은 호핑 주파수를 사용하는 경우에만 일어난다. 호핑으로 인해, 간섭 조건은 매 호핑 때마다 변한다. 시스템이 패킷율로 호핑하면, 패킷의 성공적인 수신을 근거로 전력을 조절하는 것은 매우 안정되지 못하다.
<발명의 요약>
상기 목적 및 다른 목적은 송신측 무선 유닛 (radio unit)으로부터 수신측 무선 유닛에 패킷 (packet)을 전송하는 주파수-호핑 (frequency-hopping) 무선 시스템에서 사용되는 전송 전력 제어 방법 및 장치로 이루어지고, 여기서 각 패킷은 수신측 무선 유닛을 지정하는 어드레스를 포함한다. 본 발명의 한 특성에 따라, 수신측 무선 유닛 내에 어드레스가 성공적으로 수신된 패킷의 수신 신호 강도는 수신 패킷의 다른 부분이 성공적으로 수신되었는지 여부에 관계없이 측정된다; 그리고 평균적인 신호 강도값은 수신된 신호 강도 측정으로부터 생성된다. 이어서, 평균적인 신호 강도값과 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값 사이의 수학적인 차이는 결정된 후, 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하기 위한 근거로 사용된다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하는 근거로 수학적인 차이를 사용하는 단계는 그 수학적인 차이가 제1 결정 경계보다 크거나 제2 결정 경계보다 작으면 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 전력 제어 메시지는 수학적인 차이를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 전력 제어 메시지는 송신측 무선 유닛에서 수신되고, 이어서 수학적인 차이에 근거한 양으로 그것의 전송 전력 레벨 유닛을 조절한다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수학적 차이에 근거한 양으로 송신측 무선 유닛에서 전송 전력 레벨을 조절하는 단계는 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최대 전송 전력 레벨을 넘게 되는가 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최대 전송 전력 레벨을 넘게 되면, 송신측 무선 유닛의 전송 전력 레벨은 소정의 최대 전송 전력 레벨 이하가 되도록 조절된다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 송신측 무선 유닛이 소정의 최대 TX 전력 레벨에 있을 때, 최대 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 제어 메시지는 송신측 무선 유닛으로부터 수신측 무선 유닛으로 송신된다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수신측 무선 유닛은 송신측 무선 유닛이 그것의 전송 전력 레벨을 더 증가시키도록 지시하는 전력 제어 메시지를 더 이상 송신측 무선 유닛에 송신하지 않음으로서, 최대 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 송신측 무선 유닛으로부터의 제어 메시지에 응답한다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수학적 차이에 근거한 양으로 송신측 무선 유닛 내의 전송 전력 레벨을 조절하는 단계는 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최소 전송 전력 레벨 이하로 떨어지는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최소 전송 전력 레벨 이하로 떨어지면, 송신측 무선 유닛의 전송 전력 레벨은 소정의 최소 전송 전력 레벨 이상이 되도록 조절된다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 송신측 무선 유닛이 소정의 최소 TX 전력 레벨에 있을 때, 최소 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 제어 메시지는 송신측 무선 유닛으로부터 수신측 무선 유닛으로 송신된다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수신측 무선 유닛은 송신측 무선 유닛이 그것의 전송 전력 레벨을 더 감소시키도록 지시하는 전력 제어 메시지를 더 이상 송신측 무선 유닛에 송신하지 않음으로서, 최소 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 송신측 무선 유닛으로부터의 제어 메시지에 응답한다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값은 수신기 감도만을 근거로 하거나, 실시 손실 및 다른 부정확성을 고려하여 조절된다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 수신된 신호 강도 측정으로부터 평균적인 신호 강도값을 생성하는 단계는 적어도 2회의 주파수 호핑을 통해 연장된 시간 주기에 걸쳐 수신된 신호 강도 측정으로부터 신호 강도값을 평균화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 전력 제어 메시지는 수신측 무선 유닛과 송신측 무선 유닛 사이에 구축된 제어 채널로 전송된다. 다른 방법으로, 이는 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전송되는 복귀 패킷에 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 최고 허용가능한 전송 전력 레벨은 항상 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는데 사용된다. 다른 방법으로, 제1 전송 전력 레벨은 초기에 수신측 무선 유닛으로부터 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는데 사용된다. 전력 제어 메시지 전송 전력 레벨은 이어서 수신측 무선 유닛에서의 수신 신호 강도 레벨이 소정의 수용가능한 레벨에 이를 때까지 제1 전송 전력 레벨에서부터 연속하여 더 높은 레벨로 점차 증가된다.
본 발명의 목적 및 잇점을 도면들에 대한 다음의 상세한 설명을 읽음으로서 이해될 것이다.
도 1은 고전송 전력 레벨을 사용하는 4개의 무선 유닛 (radio unit)을 포함한 간섭 시나리오를 도시하는 도면.
도 2는 저전송 전력 레벨을 사용하는 4개의 무선 유닛을 포함한 간섭 시나리오를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 한 특성에 따라 전력 제어 루프를 유지하는 송신자 및 수신자 무선 유닛에서의 회로를 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 한 특성에 따라 수신자 무선 유닛에서 실행되는 전력 제어 과정의 흐름도.
도 5는 본 발명의 한 특성에 따라 송신측 무선 유닛에서 실행되는 전력 제어 과정의 흐름도.
본 발명의 다양한 특성은 이제 유사한 부분이 같은 참고 문자로 식별되는 도면에 대해 설명된다.
도 1은 서로 부근에서 동작하는 2개의 독립적인 주파수 호핑 (frequency hopping, FH) 무선 링크 (radio link)(101, 103)를 도시한다. 이러한 링크를 사용하는 예시적인 시스템은 여기서 전체적으로 참고로 포함되는 1997년 9월 17일 출원된 미국 특허 출원 No. 08/932,911 (Haartsen); 및 1997년 9월 17일 출원된 미국 특허 출원 No. 08/932,244 (Haartsen)에서 설명된다. 각 무선 유닛 (radio unit)의 커버리지 범위는 점선 원으로 표시된다. 유닛 A 및 B는 하나의 FH 구조에 따라 통신하는 반면, 유닛 C 및 D는 또 다른 FH 구조에 따라 통신한다. 2개의 무선 링크(101, 103)는 조정되지 않고, 때때로 같은 호핑 채널을 사용한다. 다양한 유닛 A, B, C, D 사이의 상대적인 거리에 의존하여, 그 경우에 하나 또는 둘 모두의 전송은 실패될 수 있다. 도 1에 도시된 경우에, 커버리지 영역에서는 반드시 충돌이 일어난다. 유닛 C 및 D는 유닛 A 및 B의 커버리지 범위내에 있으므로, A 및 B는 C 및 D를 간섭하며, 그 반대도 그렇다.
도 2는 무선 유닛의 TX 전력이 감소되어, 도면에서 점선으로 도시된 커버리지 영역이 더 작아지는 경우를 설명한다. 이 경우에, 두 시스템의 신호 강도는 서로 의도되는 수신 신호를 방해하기에 불충분하여, 두 링크가 동시에 같은 호핑 채널을 사용하더라도 충돌이 일어나지 않는다. 이 개념은 일반적으로 상호 간섭이 너무 약해서 의도되는 신호를 방해하지 못하도록 충분히 떨어져 공간을 둔 지형적인 위치에서 채널을 재사용하는 셀룰러 시스템 (cellular system)에 사용된다.
도 1 및 도 2로부터, TX 전력은 이것이 전체적인 용량 (재사용 이득)을 증가시키게 되므로 항상 가능한한 낮게 설정되어야 함이 명백하다. 부가적으로, 이는 전력 소모를 감소시켜 배터리 수명을 연장하게 된다. 그러나, 전력 레벨 제어를 결정하는 전략은 이러한 전력이 두 송수신기 쌍의 전력을 증가시키게 될 수 있으므로 경험하게 되는 간섭 레벨을 근거로 하지 말아야 한다. 이러한 경우가 생성될 때, 간섭은 감소되지 않고, 전력 소모는 증가된다.
본 발명의 한 특성에 따라, 전력 제어는 각 수신자에서 수신된 절대적인 신호 레벨을 근거로 한다. 송신측 유닛의 TX 전력은 수신된 신호 레벨이 수신기 (수신기 감도) + 일부 마진 (margin)에서 생성된 잡음을 극복할 수 있기에 충분히 큰 레벨로 조절된다.
도 3은 본 발명의 한 특성에 따라 전력 제어 루프를 유지하는 송신측 및 수신측 무선 유닛의 회로를 도시하는 블록도이다. 폐쇄-루프 전력 제어 전략이 사용되고, 여기서 한 특성으로, 유닛 A는 유닛 B에게 유닛 A에서 취해진 신호 강도 측정을 근거로 사용되는 TX 전력을 말하고; 반대로, 유닛 B는 유닛 A에게 유닛 B에서 취해진 신호 강도 측정을 근거로 사용되는 TX 전력을 말한다. 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 3은 유닛 A의 TX 전력을 제어하는 과정에 포함된 구성성분만을 도시한다. 유닛 B의 TX 전력을 제어하기 위해, 같은 구성성분 및 전략이 사용되지만, 유닛 A와 유닛 B의 역할이 반대이다.
이제 도 3을 보면, 유닛 B는 유닛 A로부터 수신된 패킷에 근거한 RSSI 값을 생성하는 RSSI 측정 유닛(301)을 포함한다. 각 전송 패킷은 본 예에서 유닛 B인 의도되는 수신자를 지정하는 어드레스 부분 (예를 들면, 패킷의 헤더 (header) 부분)을 포함한다. 바람직하게, RSSI 측정이 이루어진 패킷만이 각 패킷의 다른 부분이 성공적으로 수신되었는지 여부에 관계없이 어드레스가 성공적으로 수신된 패킷이다. 이는 유닛 B가 제3 유닛 (예를 들면, 가까이 있는 유닛 C)으로부터 에러를 포함하여 수신된 패킷을 사용하여 유닛 A의 전력을 조정하는 것을 방지하기 위해 행해진다. 패킷의 어드레스가 정확하게 수신되었는지 여부의 결정을 용이하게 하기 위해, 헤더 용장도 점검 (header redundancy check, HEC, 주기적 리던던시 점검 (cyclic redundance check, CRC)과 같은)과 같은 포워드 (forward) 에러 정정 코드가 (전형적으로) 패킷에 부가될 수 있다.
패킷의 어드레스 부분이 성공적으로 수신되는 것만을 요구하고, 패킷의 다른 부분이 성공적으로 수신되는 것은 요구하지 않음으로서, 본 발명의 이러한 특성은 패킷 패이로드 (예를들면, 데이터)가 아닌 어드레스가 성공적으로 수신되는 상황에서 이점을 갖는다. (패킷 헤더가 전형적으로 패이로드 부분 보다 더 짧으므로, 이는 쉽게 일어날 수 있고, 더 많은 포워드 에러 정정 코드화를 포함할 수 있다.) 적어도 패킷이 특정한 수신측 무선 유닛에 의해 수신되도록 의도되었음을 인식함으로서, 그 유닛이 계속 패킷 상의 RSSI 측정을 취할 수 있고, 그로 인해 전력 제어 메카니즘이 기능을 계속하게 할 수 있기 때문에 (이어지는 패킷 패이로드가 더 적은 에러로 수신되도록 전송 전력 레벨을 증가시킬 수 있기 때문에), 이점이 생성된다. 대조적으로, 전체가 성공적으로 수신된 패킷에만 측정이 이루어지는 종래 기술은 송신측 및 수신측 무선 유닛 사이에서 전송 링크의 침식으로 패킷이 성공적으로 수신되지 못하게 될 때 붕괴될 수 있다. 이 경우, 신호 강도 측정은 전혀 이루어지지 않으므로, 전력 제어가 생성되지 않고, 폐쇄-루프 전력 제어가 종래 시스템에서 유지될 수 없다.
이제는 도 3의 논의로 복귀하여, 패킷은 통상적으로 FH 무선 시스템에서와 같이 다른 호핑 채널에서 송신된다고 가정된다. 다른 시스템은 한 패킷을 전송하는데 요구되는 시간량과 주파수 호핑 거주 시간 (frequency hop dwell time) (즉, FH 무선 시스템이 호핑 시퀀스에서 다양한 주파수 중 임의의 하나를 통해 통신하는데 소비하는 시간량) 사이에 다른 관계를 가질 수 있다. 예를 들면, 호핑 거주 시간은 단 하나의 패킷의 전송을 허용하는 길이만큼 길 수 있다. 다른 방법으로, 호핑 거주 시간은 2개 이상의 패킷의 전송을 허용하는 길이만큼 길 수 있다. 바람직한 실시예에서, 유닛 B는 다른 주파수에서 다수의 호핑을 통해 (예를 들면, 적어도 2개, 일부 실시예에서는 호핑 시퀀스의 모든 호핑을 통해) 수신된 패킷의 RSSI를 누적하고 평균 RSSI를 결정하는 평균화 회로(303)를 포함한다. 평균화 회로(303)는 다른 방법으로 하드웨어 구성성분, 프로그래밍된 처리 구성성분, 또는 둘 모두의 조합이 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성으로, 유닛 B는 또한 유닛 B에서 결정된 평균값을 타켓값과 비교하는 비교기(305)를 포함하여, 그로부터 수학적인 차이를 결정한다. 다른 실시예에서, 수학적 차이는 전체적인 시스템의 설계에 의존하여 1 비트 이상의 임의의 해상도의 신호로 나타내질 수 있고, 양수 및 음수의 값을 나타낼 수 있다. 비교시 사용되는 타켓값은 예를 들면, 유닛 B의 수신기 감도가 될 수 있다. 몇몇 실시예에서는 타켓값을 결정하기 위해 수신기 감도에 마진량을 부가하는 것이 유리하다. 수신기 감도는 유닛에 따라 다를 수 있다. 보다 진보된 유닛은 더 낮은 수신기 감도를 가질 수 있으므로, 같은 범위에 대해 더 적은 TX 전력을 요구한다. 다른 방법의 실시예에서, 타켓값은 수신기 감도와 관련되지 않은 매개변수에 근거될 수 있다.
평균 RSSI 값과 타켓값 사이의 수학적인 차이는 송신측 (본 예에서는 유닛 A)에 다시 송신된다. 이는 예를 들면, 유닛 A와 B 사이에 특수 제어 채널을 통해 이루어질 수 있다. 다른 방법으로, 수학적인 차이값은 유닛 B로부터 유닛 A에 송신되는 복귀 패킷에 피기백 (piggy back) (즉, 포함) 될 수 있다. 수학적인 차이가 양수이면, 측정된 RSSI 값은 유닛 A와 B 사이의 현재 거리에 대해 요구되는 것 보다 더 크다. 이 경우에는 유닛 A가 TX 전력을 감소시킬 수 있다. 수학적인 차이가 음수이면, 유닛 A는 TX 전력을 증가시킬 수 있다. 유닛 A는 단지 수신된 수학적인 차이값에 근거한 양으로 그것의 현재 TX 전력 레벨을 조절함을 주목해야한다. 조정량과 수학적인 차이값 사이의 특정한 관계는 시스템에 의존한다. 결과적으로, 수신된 수학적인 차이값에 근거한 조절량을 결정하는 방법에 대한 전체적인 논의는 본 설명의 범위를 넘게 된다. 일반적으로, 유닛 B는 단지 수학적인 차이가 특정한 마진을 넘을 때 TX 전력의 변화를 요구하게 된다. 이 방법으로, 히스테리시스 (hysteresis)는 유닛 B가 연속적으로 소량의 상하 단계를 요구하는 것을 방지한다. 명확한 전력 메시지가 사용되면, 이러한 상황의 결과로 다소 큰 오버헤드가 생기게 된다.
수신측 및 송신측에서 실행되는 전력 제어 과정의 흐름도는 도 4 및 도 5에 각각 도시된다. 먼저 도 4를 참고로, 어드레스가 성공적으로 수신된 패킷의 RSSI가 측정된다 (단계 401). 이어서, 바람직하게 많은 수의 호핑 주파수를 통해 연장되는 시간 주기에 걸쳐 RSSI 값들을 평균화한다 (단계 403). 평균 RSSI 값은 수학적인 차이값을 구하기 위해 타켓값과 비교된다 (예를 들면, 하나를 다른 하나로부터 감산함으로서) (단계 405). 몇몇 실시예에서, 수학적인 차이값은 이때 TX 전력의 조절이 이루어져야 하는지 여부를 직접 결정하는데 사용된다 (즉, 수학적 차이가 0인가 여부를 근거로).
그러나, 바람직한 실시예에서, 히스테리시스는 결정 단계에서 결정 경계 △a 및 △b를 사용하여 생성된다 (단계 407). 특히, 수학적인 차이값이 다른 방법으로 경계 △a 보다 크거나 경계 △b 보다 작으면, 수학적인 차이값을 포함하는 전력 메시지는 송신측 유닛에 송신된다 (단계 409). 그러나, 이들 두 테스트 조건이 모두 참이 아니면, 전력 메시지는 전송되지 않는다. 이들 중 한 경우에는 전체적인 처리가 새롭게 성공적으로 수신된 패킷에 대한 RSSI의 측정과 함께 단계(401)에서 다시 시작된다.
이제는 도 5를 참고로, 단계(501)는 무선 유닛에 의해 실행되는 종래의 처리를 나타낸다. 이러한 처리는 물론 라디오 유닛의 성질에 의존하고 (예를 들면, 이것이 무선 처리 장비인가 또는 몇몇 다른 종류의 장비인가 여부), 이 처리의 논의는 본 설명의 범위에서 벗어난다.
몇몇 이점에서, 새로운 전력 메시지가 수신되었는지 여부에 대한 결정이 이루어진다 (단계 503). 그렇지 않으면, 처리는 단계(501)에서 재계된다.
그러나, 새로운 전력 메시지가 수신되면, 기존의 TX 레벨은 새로운 전력 메시지의 내용에 의해 결정된 양으로 조절된다 (단계 507). 몇몇 실시예에서, TX 레벨은 소정의 최대 레벨 이상 및/또는 소정의 최소 레벨 이하로 조절될 수 없다. 이러한 경우에, 조절 단계(507)는 의도되는 조절로 조절된 TX 레벨이 소정의 최대 레벨을 넘거나 소정의 최소 레벨 이하로 떨어지는가를 보는 테스트를 포함한다. 이러한 경우에는 제한을 넘는 조절이 이루어지지 않는다. 이러한 경우에, 송신측 무선 유닛은 최대/최소 TX 전력 레벨에 이루어온 것을 알리는 제어 메시지를 수신측 무선 유닛에 송신하는 것이 바람직하다 (비록 모든 실시예에서 요구되지 않더라도). 응답으로, 수신측 무선 유닛은 송신측 무선 유닛이 소정의 제한 범위를 넘어 TX 전력 레벨을 조절하게 하도록 시도하는 전력 제어 메시지를 더 이상 송신하지 말아야 한다. 특히, 송신측 무선 유닛이 소정의 최대 TX 전력 레벨에 있다는 것을 수신측 무선 유닛이 알 때, 그것은 소정의 최대 TX 전력 레벨의 범위를 넘어서 TX 전력 레벨을 더 증가하도록 시도하는 제어 메시지를 더 이상 송신하지 않는다. 유사하게, 송신측 무선 유닛이 소정의 최소 TX 전력 레벨에 있다는 것을 수신측 무선 유닛이 알 때, 그것은 소정의 최소 TX 전력 레벨 보다 더 낮은 레벨로 TX 전력 레벨을 더 감소시키도록 시도하는 제어 메시지를 더 이상 송신하지 않는다.
조절 단계(507)에 이어서, 처리는 평소처럼 (단계 501) 진행된다.
상술된 과정은 송신측의 TX 전력을 제어하는 송신측과 수신측 사이의 폐쇄 루프를 구축한다. 이 과정은 루프가 "붕괴 (break)"되자 마자 중단된다. 예를 들어, 송신측과 수신측 사이의 물체로 인하여 링크 감쇠가 갑자기 증가하면, 수신자는 송신측에게 그것의 TX 전력을 증가하도록 지시할 능력이 없어진다. 이러한 상황을 고려하여, 두가지 다른 해결법이 적용될 수 있다. 한 실시예에서, 전력 제어 메시지를 운반하는 제어 패킷은 항상 최고 허용가능한 TX 전력으로 송신된다. 다른 실시예에서, 전력 제어 메시지를 운반하는 제어 패킷의 전력은 제1 전력 레벨에서 시작한다. 수신측 무선 유닛의 수신 레벨이 증가되지 않으면, 이는 아마도 송신측 유닛이 전력 제어 메시지를 수신하지 않은 것에 인한다. 그러므로, 제1 전력 레벨에서 시작하여, 전력 제어 메시지를 운반하는 제어 패킷의 전력은 수신측 무선 유닛의 수신 레벨이 만족스러운 레벨에 다시 이를 때까지 점차적으로 증가된다. 이 과정은 전력 제어 메시지를 포함하는 패킷에 대해서만 적용됨에 주목해야한다. 다른 모든 메시지에 대해서는 다른 측이 TX 전력의 증가를 요구하여야 한다.
한 유닛이 다른 유닛(예를 들어, 다수의 슬래이브 유닛 (slave unit)과 통신하는 마스터 유닛 (master unit))에 여러 연결을 가지면, 이는 전력 제어 루프를 각 유닛에 독립적으로 지지하여야 한다. 즉, 패킷 전송의 전력은 각 개별적인 수신자의 타켓 수신값과 거리에 의존한다. 한 유닛이 링크된 모든 유닛에 방송 패킷을 송신하기를 원하면, 방송 메시지는 최대 전력 레벨로 송신되거나, 다른 방법으로 수신 유닛에 의해 요구되는 모든 다양한 전력 레벨 (즉, 방송 유닛과의 사이에 가장 약한 링크를 갖는 그 유닛에 의해 요구되는 전력 레벨) 중 가장 높은 것으로 송신되어야 한다.
본 발명은 특정한 실시예를 참고하여 설명되었다. 그러나, 본 기술에 숙련된 자에게는 상기에 설명된 바람직한 실시예 이외의 특정한 형태로 본 발명을 실현하는 것이 가능함이 용이하게 명백해진다. 이는 본 발명의 취지에서 벗어나지 않고 실행될 수 있다. 바람직한 실시예는 단지 설명을 위한 것으로, 어떠한 방식으로도 제한적인 것이라고 생각되지 말아야 한다. 본 발명의 범위는 선행된 설명 보다는 첨부된 청구항에 의해 주어지고, 청구항의 범위내에 속하는 모든 변형 및 그와 동일한 것은 그에 포함되도록 의도된다.

Claims (34)

  1. 송신측 무선 유닛 (a sending radio unit)으로부터 수신측 무선 유닛(a receiving radio unit)에 패킷을 전송하는 주파수-호핑 (frequency-hopping) 무선 시스템에서 전송 전력을 제어하는 방법 -각 패킷은 상기 수신측 무선 유닛을 지정하는 어드레스를 포함함- 으로서,
    각 패킷의 다른 부분들이 성공적으로 수신되었는지의 여부에 관계없이, 상기 수신측 무선 유닛에서 어드레스가 성공적으로 수신된 패킷의 수신 신호 강도를 측정하는 단계;
    수신 신호 강도 측정으로부터 평균 신호 강도값을 생성하는 단계;
    상기 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값과 상기 평균 신호 강도값 간의 수학적인 차이를 결정하는 단계; 및
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하는 근거로 상기 수학적인 차이를 사용하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하는 근거로 상기 수학적인 차이를 사용하는 상기 단계는,
    상기 수학적인 차이가 제1 결정 경계보다 크면, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는 단계; 및
    상기 수학적인 차이가 제2 결정 경계보다 작으면, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전력 제어 메시지는 상기 수학적 차이를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송신측 무선 유닛에서 상기 전력 제어 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 수학적 차이에 근거한 양만큼 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 조절하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수학적 차이에 근거한 양만큼 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 조절하는 상기 단계는,
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최대 전송 전력 레벨을 넘게 되는가의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최대 전송 전력 레벨을 넘게 되면, 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 상기 소정의 최대 전송 전력 레벨 이하가 되도록 조절하는 단계
    를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    최대 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛으로부터 상기 수신측 무선 유닛에 송신하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛에서, 최대 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 상기 송신측 무선 유닛으로부터의 제어 메시지에 응답하여, 상기 송신측 무선 유닛에게 그것의 전송 전력 레벨을 더 증가시키도록 지시하는 전력 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛에 더 이상 송신하지 않는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 수학적 차이에 근거한 양만큼 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 조절하는 상기 단계는,
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최소 전송 전력 레벨 이하로 떨어지게 되는가의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최소 전송 전력 레벨 이하로 떨어지게 되면, 상기 송신측 무선 유닛에서의 상기 전송 전력 레벨을 상기 소정의 최소 전송 전력 레벨 이상이 되도록 조절하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    최소 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛으로부터 상기 수신측 무선 유닛에 송신하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛에서, 최소 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 상기 송신측 무선 유닛으로부터의 제어 메시지에 응답하여, 상기 송신측 무선 유닛에게 그것의 전송 전력 레벨을 더 감소시키도록 지시하는 전력 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛에 더 이상 송신하지 않는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값은 수신기 감도에 근거하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 수신측 무선 유닛과 연관된 상기 타켓값은 실시 손실 및 다른 부정확성을 고려하도록 조절된 수신기 감도에 근거하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 수신 신호 강도 측정으로부터 평균 신호 강도값을 생성하는 상기 단계는,
    적어도 2개의 주파수 호핑을 통해 연장된 시간 주기에 걸쳐 상기 수신 신호 강도 측정으로부터 신호 강도값을 평균화하는 단계
    를 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는 것이 결정될 때, 상기 수신측 무선 유닛과 상기 송신측 무선 유닛 사이에 구축된 제어 채널 상에서 상기 전력 제어 메시지를 송신하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는 것이 결정될 때, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전송되는 복귀 패킷에 상기 전력 제어 메시지를 포함하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는 것이 결정될 때, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는데 항상 허용가능한 최고 전송 전력 레벨을 사용하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는 것이 결정될 때, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는데 처음에는 제1 전송 전력 레벨을 사용하고, 상기 수신측 무선 유닛에서의 수신 신호 강도 레벨이 소정의 수용가능한 레벨에 이를 때까지 상기 제1 전송 전력 레벨에서 연속적으로 더 높은 레벨로 상기 전력 제어 메시지 전송 전력 레벨을 점차적으로 증가시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  18. 송신측 무선 유닛으로부터 수신측 무선 유닛에 패킷을 전송하는 주파수-호핑 무선 시스템에서 전송 전력을 제어하기 위한 장치 -각 패킷은 상기 수신측 무선 유닛을 지정하는 어드레스를 포함함- 로서,
    각 패킷의 다른 부분들이 성공적으로 수신되었는지의 여부에 관계없이, 상기 수신측 무선 유닛에서 어드레스가 성공적으로 수신된 패킷의 수신 신호 강도를 측정하는 수단;
    수신 신호 강도 측정으로부터 평균 신호 강도값을 생성하는 수단;
    상기 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값과 상기 평균 신호 강도값 간의 수학적인 차이를 결정하는 수단; 및
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하는 근거로 상기 수학적인 차이를 사용하는 수단
    을 포함하는 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신할지의 여부를 결정하는 근거로 상기 수학적인 차이를 사용하는 상기 수단은,
    상기 수학적인 차이가 제1 결정 경계보다 크면, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는 수단; 및
    상기 수학적인 차이가 제2 결정 경계보다 작으면, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전력 제어 메시지를 송신하는 수단
    을 포함하는 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 전력 제어 메시지는 상기 수학적 차이를 포함하는 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 송신측 무선 유닛에서 상기 전력 제어 메시지를 수신하는 수단; 및
    상기 수학적 차이에 근거한 양만큼 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 조절하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 수학적 차이에 근거한 양만큼 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 조절하는 상기 수단은,
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최대 전송 전력 레벨을 넘게 되는가의 여부를 결정하는 수단; 및
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최대 전송 전력 레벨을 넘게 된다는 결정에 응답하여, 상기 송신측 무선 유닛에서의 상기 전송 전력 레벨을 상기 소정의 최대 전송 전력 레벨 이하가 되도록 조절하는 수단
    을 포함하는 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    최대 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛으로부터 상기 수신측 무선 유닛에 송신하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛에서, 최대 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 상기 송신측 무선 유닛으로부터의 제어 메시지에 응답하여, 상기 송신측 무선 유닛에게 그것의 전송 전력 레벨을 더 증가시키도록 지시하는 전력 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛에 더 이상 송신하지 않게 하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 수학적 차이에 근거한 양만큼 상기 송신측 무선 유닛에서의 전송 전력 레벨을 조절하는 상기 수단은,
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최소 전송 전력 레벨 이하로 떨어지게 되는가의 여부를 결정하는 수단; 및
    상기 수학적 차이에 근거한 양에 의해 조절된 전송 전력 레벨이 소정의 최소 전송 전력 레벨 이하로 떨어지게 된다는 결정에 응답하여, 상기 송신측 무선 유닛에서의 상기 전송 전력 레벨을 상기 소정의 최소 전송 전력 레벨 이상이 되도록 조절하는 수단
    을 포함하는 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    최소 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛으로부터 상기 수신측 무선 유닛에 송신하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛에서, 최소 전송 전력 레벨에 이르렀음을 알리는 상기 송신측 무선 유닛으로부터의 제어 메시지에 응답하여, 상기 송신측 무선 유닛에게 그것의 전송 전력 레벨을 더 감소시키도록 지시하는 전력 제어 메시지를 상기 송신측 무선 유닛에 더 이상 송신하지 않게 하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  28. 제18항에 있어서, 상기 수신측 무선 유닛과 연관된 타켓값은 수신기 감도에 근거하는 장치.
  29. 제18항에 있어서, 상기 수신측 무선 유닛과 연관된 상기 타켓값은 실시 손실 및 다른 부정확성을 고려하도록 조절된 수신기 감도에 근거하는 장치.
  30. 제18항에 있어서, 상기 수신 신호 강도 측정으로부터 평균 신호 강도값을 생성하는 상기 수단은,
    적어도 2개의 주파수 호핑을 통해 연장된 시간 주기에 걸쳐 상기 수신 신호 강도 측정으로부터 신호 강도값을 평균화하는 수단
    을 포함하는 장치.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신한다는 결정에 응답하여, 상기 수신측 무선 유닛과 상기 송신측 무선 유닛 사이에 구축된 제어 채널 상에서 상기 전력 제어 메시지를 송신하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신한다는 결정에 응답하여, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 전송되는 복귀 패킷에 상기 전력 제어 메시지를 포함하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  33. 제18항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신한다는 결정에 응답하여, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는데 항상 허용가능한 최고 전송 전력 레벨을 사용하는 수단
    을 더 포함하는 장치.
  34. 제18항에 있어서,
    상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신한다는 결정에 응답하여, 상기 수신측 무선 유닛으로부터 상기 송신측 무선 유닛에 상기 전력 제어 메시지를 송신하는데 처음에는 제1 전송 전력 레벨을 사용하고, 상기 수신측 무선 유닛에서의 수신 신호 강도 레벨이 소정의 수용가능한 레벨에 이를 때까지 상기 제1 전송 전력 레벨에서 연속적으로 더 높은 레벨로 상기 전력 제어 메시지 전송 전력 레벨을 점차적으로 증가시키는 수단
    을 더 포함하는 장치.
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