KR100819273B1

KR100819273B1 - 통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100819273B1
Application number: KR1020070006136A
Authority: KR
Inventors: 허윤형; 권환준; 이주호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-04-03
Also published as: EP1811686A3; EP1811686B1; CN101371459B; CN101371459A; WO2007083948A1; JP2009523358A; EP1811686A2; KR20070077124A; US20070189234A1; JP4938030B2; US8838113B2

Abstract

본 발명은 패킷 데이터 통신 시스템에서 개루프 전력 제어(open loop power control)를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 개루프 전력 제어를 통해서 전송 파워를 결정할 때 필요한 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 정할 때 주변 셀들에게 미치는 영향을 고려하여 단말이 셀의 가장자리에 존재하여 다른 셀에 주는 간섭의 영향이 큰 경우는 목표 SIR를 낮게 설정하고 그렇지 않은 경우 목표 SIR을 높게 설정한다. 본 발명을 적용하면 단말의 위치와 주변셀과의 관계를 통해서 전송 파워를 조절할 수 있게 되어, 기지국 가까이에 있는 단말은 높은 전송률을 지원할 수 있고 기지국 가장자리에 있는 단말은 간섭을 최소화할 수 있다. 따라서 전제적인 시스템의 용량을 증가시킬 수 있다.

개루프 전력 제어(open loop power control), 목적 SIR 설정

Description

통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방법 및 장치{method and apparatus for open loop power control in communication system}

도 1은 FDMA 기반 시스템의 역방향 송신 장치를 나타낸 도면

도 2는 FDMA 기반 시스템의 역방향 송신 장치를 나타낸 도면

도 3은 FDMA 기반 시스템에서 스케쥴링 절차를 나타낸 도면

도 4는 셀 경계에 있는 단말이 미치는 간섭을 보여주는 도면

도 5는 본 발명의 제1 실시예를 구현하기 위한 단말의 송신 파워를 설정하는 절차를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 제1 실시예를 구현하기 위한 단말의 송신 장치를 나타낸 도면

도 7은 본 발명의 제2 실시예를 구현하기 위한 단말의 송신 파워를 설정하는 절차를 나타낸 도면

도 8은 본 발명의 제2 실시예를 구현하기 위한 단말의 송신 장치를 나타낸 도면

본 발명은 주파수 분할 다중 접속 방식을 사용하는 패킷 데이터 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 개루프 전력 제어(open loop power control)를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 이동 통신 시스템에서 사용되는 역방향 다중 접속 방식은 크게 비직교(Non-orthogonal) 다중 접속 방식과 직교(orthogonal) 다중 접속 방식의 두 가지로 구분된다. 비직교 다중 접속 방식이란 다수의 단말로부터 전송되는 역방향 신호들이 서로 직교하지 않는 다중 접속 방식을 말하며, 상기 비직교 다중 접속 방식의 일례로 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, 이하 CDMA라고 함) 방식이 있다. 직교 다중 접속 방식이란 다수의 단말로부터 역방향 전송들이 서로 직교하는 다중 접속 방식을 말하며, 상기 직교 다중 접속 방식의 예로 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access, 이하 FDMA라고 함) 방식, 시 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access, 이하 TDMA라고 함) 방식 등이 있다. 통상적인 패킷 데이터 이동 통신 시스템에서 직교 다중 접속 방식으로 상기 주파수 분할 다중 접속 방식 및 시 분할 다중 접속 방식의 혼합된 형태가 사용되고 있다. 즉, 여러 사용자들의 전송이 주파수 및 시간상에서 구분되도록 하는 것이다. 이하에서는 주파수 분할 다중 접속 방식이라고 하면, 상기 주파수 분할 다중 접속 방식 및 시 분할 다중 접속 방식의 혼합된 형태를 통칭하는 것으로 한다. 통상의 주파수 분할 다중 접속 방식의 대표적인 예로, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식과 SC-FDMA(Single carrier Frequency Division Multiple Access) 방식이 있다. 상기 FDMA 방식들은 다수의 단말들이 서로 다른 부반송파(sub-carrier)를 통해 신호를 전송함으로써 단말들의 신호 구분이 가능하도록 하는 다중 접속 방식을 말한다.

상기 SC-FDMA 방식중의 하나인 IFDMA(Interleaved Frequency Division Multiple Access) 방식의 송신기에 대해 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 IFDMA 송신기의 구조를 도시한 것이다.

IFDMA 송신기는 상기 도 1에 도시한 것과 같은 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform， 이하 FFT라고 함)과 역고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, 이하 IFFT라고 함)을 이용한 방법 외에도 다른 방법으로 송신기 구현이 가능하다. 도 1에 도시한 바와 같은 FFT와 IFFT를 이용한 구현은 높지 않은 하드웨어 복잡도로 IFDMA 시스템 파라미터의 변경을 용이하게 하는 장점이 있다.

OFDM과 IFDMA의 차이점을 송신기 구조 측면에서 보면, 도 1에 도시한 바와 같이 IFDMA 송신기는 OFDM 송신기에서 다중 반송파 전송에 이용되는 IFFT(106)에 더하여, FFT(104)가 상기 IFFT(106) 전단에 추가된다. 그리고 송신 변조 심벌(TX Symbols)(100)은 블록단위로 상기 FFT(104)로 입력된다. 상기 FFT(104)에서 출력된 신호는 등간격으로 IFFT(106)으로 입력되어 IFDMA 송신 신호 성분이 주파수 영역에서 등간격의 부반송파를 사용하여 전송되도록 한다. 상기 과정에서 일반적으로 상기IFFT(106)의 입출력 크기 N은 상기 FFT(108)의 입출력 크기 M에 비하여 큰 값을 가진다.

OFDM에서는 송신 변조 심벌이 FFT를 거치지 않고 바로 IFFT로 입력되어 여러 부반송파를 이용하여 전송됨으로써 큰 값의 PAPR(Packet to Average Power Ratio)이 발생한다. 그러나 IFDM에서는 송신 변조 심벌(100)이 상기 IFFT(106)에서 최종 처리되어 다중 반송파로 전송됨에도 불구하고, 그 이전에 상기 송신 변조 심벌(100)을 상기 FFT(104)로 전처리(pre-processing) 함으로써 FFT(104)와 IFFT(106)의 상호 상쇄 작용에 의하여 상기 IFFT(106) 출력 신호가 단일 반송파로 전송된 것과 유사한 효과를 달성함으로써 PAPR을 낮출 수 있다. 그리고 최종적으로 상기 IFFT(106)의 출력을 PSC(Parallel-to-Serial Converter)(102)에서 직렬 스트림으로 변환한 후 OFDM 시스템에서와 마찬가지로 CP(cyclic prefix)를 붙여서(108) 전송함으로써 다중 경로 채널 신호 성분들 간의 간섭을 방지할 수 있다.

도 2는 IFDMA와 유사한 기술로서, 다중 접속 사용자들간의 직교성을 보장해 주고 단일 반송파 전송에 기반하여 OFDM보다 낮은 PAPR을 달성할 수 있는LFDMA(Localized Frequency Division Multiple Access) 기술의 송신기 구조를 도시한 것이다.

도 1과 도 2에서 알 수 있듯이, 송신기 구조 측면에서 LFDMA 기술이 IFDMA 기술과 다른 점은 FFT(204)의 출력이 IFFT(206)의 연속된 인덱스의 입력단으로 인가된다는 것이다. 따라서 LFDMA 송신 신호를 주파수 영역에서 살펴보면, 상기 FFT(204) 출력이 상기 IFFT(206)의 입력으로 맵핑될 때 사용된 인접한 부반송파들로 이루어진 대역을 차지한다. 다시 말하면, 주파수 영역에서 IFDMA 송신 신호는 등간격으로 산재된 부반송파 대역(subband)들을 차지하고 LFDMA 송신 신호는 인접 한 부반송파들로 이루어진 부반송파 대역을 차지한다.

한편, 통상의 역방향 이동 통신 시스템에서는 기지국에서 채널 선택적 스케쥴링(channel selective scheduling)을 통해 한정된 무선 자원을 통해 보다 높은 시스템 용량을 지원할 수 있다. 상기 역방향이란 단말에서 기지국으로의 전송을 가리킨다. 또한 상기 채널 선택적 스케쥴링이란, 시간축 혹은 주파수축에서 변화하는 채널에 대해 보다 우수한 채널 환경을 가지는 시간 구간 혹은 주파수 구간을 할당하여 데이터를 전송하도록 함으로써 시스템 용량 개선 효과를 얻는 기술을 가리킨다.

도 3은 시간 축 상에서의 스케쥴링의 일례를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 단말(Mobile Station)(302)은 데이터 전송을 위한 스케쥴링을 받기 위해서 303 단계에서 파일럿(pilot)을 전송해야 한다. 기지국(Base Station)(301)은 단말(302)로부터 수신한 파일럿을 통해서 단말(302)의 채널 상태를 파악하여 스케쥴링 여부를 결정하고, 스케쥴링 할 경우 적절한 복조 방식과 코딩 레이트를 판단한다. 다음, 304 단계에서 단말(302)은 기지국(301)으로 단말의 상태를 보고한다(Status report). 이때 상태란 단말이 전송하고자 하는 버퍼의 상태 또는 파워의 상태(Buffer, power status)를 말한다. 버퍼의 상태 정보로는 패킷 데이터의 양이나 패킷 데이터의 서비스 우선순위가 사용될 수 있으며, 파워 상태 정보로는 전송 파워의 가능한 양 값이 사용될 수 있다. 기지국(301)은 이들 상태 정보와 파일럿 정보를 바탕으로 305 단계에서 스케쥴링 절차를 수행한다. 스케쥴링 이후 해당 단말이 스케쥴링 된 경우에는 306 단계에서 기지국(301)이 단말(302)에 게 그랜트 정보를 전송한다(Scheduling grant for data transmission). Grant 정보를 수신한 단말(302)은 307 단계에서 기지국(301)으로 패킷 데이터를 전송한다(Packet Data transmission).

상기 기술한 바와 같은 일반적인 스케쥴링 방식에서 파워 정보의 경우, 전송 파워를 설정하는 알고리즘에 따라서 단말이 기지국에게 전송할 수도 있고 생략할 수 있다. 다시 말해서 폐루프 전력 제어(closed loop power control) 방식을 사용하는 시스템에서는 파워 헤드룸 정보를 단말이 기지국에게 전송해야만 기지국은 단말이 허용 가능한 최대 전송율을 알 수 있지만, 개루프 전력 제어(open loop power control) 방식을 사용하는 경우에는 단말이 파워 정보를 주지 않더라도 기지국은 단말로부터 수신한 파일럿의 SIR(Signal-to-Interference Ratio)만으로 허용 가능한 최대 전송율을 알 수 있다.

본 발명에서 고려하고 있는 직교 다중 접속 방식인 FDMA기반 시스템에서는 셀 내의 단말이 직교 자원을 할당함으로써 셀 내의 단말들이 서로에게 간섭으로서 작용하지 않기 때문에 비직교 다중 접속 방식에서 필수적인 closed loop power control의 필요성이 줄어든다. 게다가 closed loop power control의 경우에는 전력제어를 위한 피드백 정보가 필요하기 때문에, 시그널링 오버헤드를 고려해서 현재 FDMA를 도입하고자 하는 시스템에서는 closed loop power control 방식 대신에 open loop power control을 적용하여 단말의 전송 파워를 조절하는 방법을 선호하고 있다.

다음은 open loop power control을 수행하는 방식에 대해서 설명한다.

종래의 open loop power control을 수행하는 대표적인 방식은 수학식 1과 같다.

상기 식에서, P_TX는 DPCH(Dedicated Physical Channel)의 전송 파워 레벨(dBm)이고, L_pilot은 파일럿 채널의 측정치와 시그널링 된 파일럿 채널의 전송 파워를 이용하여 예측된 경로 손실 값(dB)이고, I_BTS는 기지국(BTS)의 수신단이 겪는 간섭 레벨(dBm)이며, SIR_TARGET은 각 단말의 전송 품질을 유지하기 위한 목표 SIR(dB)을 가리킨다. SIR_TARGET은 각 단말별로 시그널링되거나 공통적으로 시그널링 될 수 있다.

상기와 같은 방법에 의해서 전송 파워가 설정되어 데이터가 전송되는 경우에 기지국 수신단은 목표 레벨의 SIR을 수신하는 것이 가능하다. 물론 상기 수학식 1에서는 페이딩 채널을 고려하지 않고 있기 때문에 페이딩 채널로 인해서 실제 수신 SIR이 목표 SIR과 정확하게 일치하기는 어렵다.

다음은 목표 SIR과 스케쥴링과의 관계에 대해서 설명한다.

패킷 스케쥴링은 단말의 버퍼 상태와 파워 상태를 바탕으로 셀의 무선자원을 효율적으로 할당하고자 하는데, open loop power control을 지원하는 경우에는 단말의 파워 상태가 실제 수신하는 파일럿 채널의 수신 SIR에 의해서 결정된다. 예를 들어서 단말이 전송한 파일럿 채널의 수신 SIR이 3dB라면, 기지국은 단말에게 전송 품질을 만족하기 위한 MCS(Modulation Coding Selection) 레벨을 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 1/3라고 결정하며, 수신 SIR이 0dB일 때에는 이보다 낮은 MCS 레벨인 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 1/3을 할당하게 된다. 결과적으로 목표 SIR이 높게 설정되어 있는 단말은 수신 SIR도 높아서 기지국 스케쥴러가 많은 무선자원을 할당해 줄 확률이 높다. 그러나 모든 단말에 대하여 동일하게 가장 높은 목표 SIR을 설정해주면 전송 파워가 증가하여 역방향(uplink)에서 다른 셀에 미치는 간섭이 증가하는 문제점이 발생하고, 반대로 낮은 목표 SIR을 설정해주면 단말이 보낼 데이터가 많고 전송 파워가 충분한데도 제대로 스케쥴링을 받지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 그래서 패킷 전송시 open loop power control을 적용하는 경우에는 목표 SIR을 모든 단말에 대하여 동일하게 설정하기 보다는 각 단말의 상황을 고려하여 단말별로 각각 다른 목표 SIR을 설정하는 것이 바람직하다. 그러나 단말별로 각각 다른 목표 SIR을 설정하면, 목표 SIR이 각 단말에게 상위 시그널링을 이용하여 시그널링 되는 경우에 시그널링 오버헤드로 인해서 자주 시그널링을 하지 못하므로 목표 SIR 설정이 자주 이루어지지 못하는 단점이 있다. 또한 단말이 이동하면 목표 SIR의 정확한 설정이 어렵게 된다. 그러므로 단말이 처음에 패킷 전송을 할 때, 단말이 기지국 가까이 위치하여 open loop power control에서 목표 SIR을 상위 시그널링 오버헤드 없이 효율적으로 변경하기 위해서는 새로운 open loop power control 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주파수 분할 다중접속 기반 무선 통신 시스템에서 시스템의 전체 용량을 증가시키는 동시에 간섭을 줄이기 위한 open loop power control 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 주파수 분할 다중 접속 기반 무선 통신 시스템의 open loop power control 방법에서 목표 SIR을 설정함에 있어서 단말이 주변 셀에 미치는 간섭을 고려하도록 하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 단말이 역방향 데이터 전송시 전송 파워를 설정하는 방법과 송신 장치를 제공한다.

본 발명은 통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방법에 있어서, 단말 주변에 위치한 주변 셀들의 파일럿의 전력을 측정하여 경로 손실값이 일정 문턱값 이하인 주변 셀들의 개수를 구하는 과정과, 상기 주변 셀들의 개수를 이용하여 상기 단말의 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 과정과, 상기 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀의 경로손실 값을 측정하고, 상기 측정한 스케쥴링 셀의 경로손실 값과 상기 계산한 목표 SIR 값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 과정과, 상기 계산한 전송 파워에 따라 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방식으로 전력을 제어하는 단말에 있어서, 상기 단말의 주변에 위치한 주변 셀들의 파일럿을 수신하여 수신 파워를 측정하는 주변셀 파일럿 채널 수신부와, 상기 주변셀 파일럿 채널 수신 부에서 측정된 수신 파워로부터 상기 주변 셀들의 경로 손실값을 구하고, 상기 경로 손실값이 일정 문턱값 이하인 주변 셀들의 개수를 구하는 주변셀 제어기와, 상기 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀의 파일럿을 수신하여 경로 손실값을 측정하는 스케쥴링 셀의 파일럿 채널 수신부와, 상기 주변셀 제어기로부터 입력된 상기 주변 셀들의 개수를 이용하여 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하고, 상기 목표 SIR과 상기 파일럿 채널 수신부로부터 입력된 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 역방향 전송 파워 제어기와, 상기 역방향 전송 파워 제어기에서 계산된 상기 역방향 전송 파워에 따라 데이터를 송신하는 데이터 채널 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방법에 있어서, 단말 주변에 위치한 소정 개수의 주변 셀들의 파일럿의 전력을 측정하여 경로 손실값을 구하는 과정과, 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀의 파일럿의 전력을 측정하여 경로 손실값을 구하는 과정과, 상기 소정 개수의 주변 셀들의 경로 손실값들과, 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 상기 단말의 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 과정과, 상기 측정한 스케쥴링 셀의 경로손실 값과 상기 계산한 목표 SIR 값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 과정과, 상기 계산한 전송 파워에 따라 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방식으로 전력을 제어하는 단말에 있어서, 상기 단말의 주변에 위치한 주변 셀들의 파일럿을 수신하여 수 신 파워를 측정하는 주변셀 파일럿 채널 수신부와, 상기 주변셀 파일럿 채널 수신부에서 측정된 수신 파워로부터 상기 주변 셀들의 경로 손실값을 구하는 주변셀 제어기와, 상기 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀의 파일럿을 수신하여 경로 손실값을 측정하는 스케쥴링 셀의 파일럿 채널 수신부와, 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값과 상기 주변셀 제어기로부터 입력된 상기 주변 셀들의 경로 손실값을 이용하여 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하고, 상기 목표 SIR과 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 역방향 전송 파워 제어기와, 상기 역방향 전송 파워 제어기에서 계산된 상기 역방향 전송 파워에 따라 데이터를 송신하는 데이터 채널 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 FDMA기반 역방향 시스템에서 단말이 open loop power control을 이용하여 전송 파워를 결정하는 경우에 효율적으로 목표 SIR을 설정하는 방법을 제 안한다. 상기 목표 SIR이란 단말이 전송 파워 결정할 때 측정한 경로 손실 이외에 사용되는 설정 파라미터 중 하나를 의미한다.

본 발명의 가장 큰 특징은 단말이 네트워크에서 설정해주는 SIR 값과 주위 셀의 인접성을 고려하여 목표 SIR을 설정한다는 것이다. 다시 말해서 일반적으로 단말의 목표 SIR은 시그널링 된 값을 그대로 사용하였는데, 본 발명에서는 시그널링 된 값이 단말의 내부적인 알고리즘에 의해서 적절한 목표 SIR로 계산된다.

종래 기술에서 설명한 바와 같이 open loop power control을 지원하는 시스템에서는, 기지국 스케쥴러는 단말의 파일럿 수신 SIR을 통해서 단말의 파워 상태를 파악할 수 있으므로 높은 전송율을 할당받기 위해서는 수신 SIR을 높일 수밖에 없다. 또한 수신 SIR을 높이기 위해서는 단말의 목표 SIR을 높여야 한다. 그러나 목표 SIR을 크게 설정하여서 단말의 전송파워를 증가시키면 주위 셀로 미치는 간섭도 증가한다. 그러므로 셀 내의 모든 단말의 목표 SIR을 높이는 방법은 적절하지 않다. 따라서 본 발명에서는 단말이 주위 셀의 인접성을 고려하여 목표 SIR을 설정한다. 즉, 본 발명은 셀 가장 자리에 위치하여 다른 셀에게 미치는 영향이 큰 단말에 대해서 목표 SIR을 줄이는 방법을 제안한다.

도 4는 셀 경계에 있는 단말이 주위 셀에 미치는 간섭을 보여주는 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 단말이 위치 1(403)에 있는 경우에는 기지국 1로부터 무선 자원(grant)을 할당받고 다시 기지국 1로 패킷 데이터(data)를 전송한다. 이 경우 단말은 기지국 1과는 가까운 거리에 위치하고 기지국 2와는 멀리 떨어져 있기 때문에 기지국 2에 미치는 간섭(407)이 작다. 따라서 단말의 목표 SIR을 높게 설정하여 셀 A(401)가 단말에게 높은 전송율을 할당할 수 있도록 함으로써 무선 자원을 효율적으로 이용할 수 있도록 한다.

상기 단말이 이동하여 위치 2(404)에 있는 경우에도 여전히 셀 A(401)의 기지국 1로부터 스케쥴링을 받고 패킷 데이터도 기지국 1로 전송하지만, 도 4에서 보는 바와 같이 단말은 기지국 1 뿐만 아니라 기지국 2와도 가까이 위치하고 있기 때문에 위치 1(403)에 있을 때에 비해 기지국 2로 미치는 간섭(408)의 양이 증가한다. 이러한 간섭의 증가는 셀 B(402)의 용량을 감소시키게 되므로 이 경우 셀 B(402)로 미치는 간섭(408)의 양을 줄이기 위해서 단말의 목표 SIR을 감소시킨다.

단말이 위치 3(405)으로 이동하면, 단말은 이제 핸드오프(handoff)나 빠른 셀 선택(fast cell selection)과 같은 절차를 통해서 스케쥴링 기지국을 기지국 1에서 기지국 2로 변경하게 된다. 즉, 단말은 기지국 2에서 무선 자원을 할당받아서 기지국 2로 패킷 데이터를 전송하게 된다. 이 경우 기지국 1과 단말의 거리가 멀기 때문에 단말이 기지국 1에 미치는 간섭(406)의 양이 적어진다. 따라서 단말은 무선 자원의 사용 효율성을 높이기 위해서 목표 SIR을 높게 설정하게 된다.

종래 기술에서 언급한 바와 같이 이러한 목표 SIR 설정을 매 상위 시그널링을 통해서 할 수도 있지만 그런 경우 시그널링 오버헤드가 발생하며, 특히 셀의 변경이 빠른 셀 선택과 같은 물리 계층 시그널링에 의해서만 발생하는 경우 목표 SIR을 시그널링 할 방법이 없다.

그러므로 본 발명에서는 기지국 스케쥴링 효율성을 최대화하면서 인접 기지국에 미치는 간섭을 최소화하기 위한 값으로 목표 SIR이 설정될 수 있도록, 단말이 주변 셀의 존재 및 주변 셀의 파일럿 파워를 측정하여 목표 SIR을 설정하도록 하는 방법을 제안한다.

본 발명의 제1 실시예에서는 다음 수학식 2와 같이 주변 셀의 개수를 이용하여 목표 SIR(SIR_target)을 설정한다.

위의 식에서

은 기준이 되는 목표 SIR 값으로서 주변에 가까운 셀이 존재하지 않으면 이 값이 목표 SIR이 된다. 이 값은 네트워크에서 단말별로 시그널링 하거나 셀 전체에 공통적으로 시그널링 되거나 미리 정의될 수 있는 값이다. N_nc는 주변 셀의 개수를 나타내는 인자로서, 네트워크에서 해당 단말에게 시그널링을 통해서 주변 셀 정보를 알려주거나 단말이 직접 측정을 통해서 결정한다.

단말이 직접 측정을 통해서 N_nc를 구하는 방법은 다음과 같다. 먼저 단말은 네트워크에서 시그널링하는 주변 셀 리스트 정보에 속해 있는 주변 셀의 파일럿을 측정한다. 다음으로 단말은 파일럿의 수신 SNR(Signal to Noise Ratio) 또는 파일럿 전송 파워 정보를 이용하여 경로손실을 구한다. 그리고 단말은 경로 손실이 이미 설정된 문턱값(threshold) 이하인 셀의 개수를 세어서 N_nc를 결정한다. 상기에서 문턱값은 네트워크에서 각 단말로 시그널링하여 설정하거나 공통적으로 시그널링해서 설정하거나 미리 스펙 상에서 정의된 값을 사용할 수 있다. 상기에서 경로 손실 이 문턱값보다 작다는 것은 단말이 그 주변 셀에 가까이 존재하여 간섭을 크게 할 수 있는 위치에 있다는 의미이므로, 본 발명의 제1 실시예에서는 이런 단말들의 전송 전력을 감소시키기 위해서 목표 SIR을 낮춘다.

는 기준 SIR로부터 어느 정도의 양만큼 줄일 것인지를 결정하는 값이며,

와 N_nc 만큼 목표 SIR의 값이 줄어든다.

은 네트워크에서 주변 셀들이 미치는 간섭과 로딩정도를 고려하여 시그널링하거나 미리 스펙상에서 상수값으로 정의할 수 있다. 또한

에 따라 목표 SIR이 너무 많이 감소하여 단말의 전송 파워가 작아짐으로써 지원 가능한 전송율이 너무 줄어드는 것을 방지하기 위해서,

을 이용하여 목표 SIR의 최소값을 제한할 수도 있다. 즉, 상기 수학식 2에 따르면 N_nc가 커서

인 경우 목표 SIR값을

으로 설정하여 목표 SIR이 과도하게 작은 값으로 설정되는 것을 방지한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 목표 SIR을 설정하기 위한 단말의 동작 절차를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 단말은 스케쥴링 셀과 주변 셀들로부터 파일럿 신호를 수신하고, 501 단계에서 주변 셀의 파일럿을 측정하여 경로손실이 문턱값 이하인 셀의 개수(N_nc)를 결정한다. 다음으로 502 단계에서 상기 수학식 2를 이용하여 목표 SIR을 계산한다. 그리고 503 단계에서 스케쥴링 셀로부터 경로 손실값을 측정하고, 이 값과 상기 계산한 목표 SIR값을 수학식 1에 대입하여 역방향 전송 파워를 계산 한 후, 504 단계에서 해당 데이터를 전송한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 목표 SIR을 설정하기 위한 단말의 구조를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 주변셀 파일럿 채널 수신부(604)에서는 주변 셀들 각각의 파일럿을 수신하여 수신 파워를 측정한다. 또한 수신 파워 자체나 해당 셀의 파일럿 채널의 전송 파워를 안다면 경로 손실을 알 수 있기 때문에, 주변셀 제어기(601)는 이를 이용하여 경로손실이 문턱값 이하인 주변 셀의 개수(N_nc)를 구한다. 주변셀 제어기(601)는 주변 셀의 개수를 구하여 역방향 전송 파워 제어기(602)에게 전달하며, 역방향 전송 파워 제어기(602)는 수학식 2와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법으로 역방향 전송 파워(P_tx)를 계산한다. 이때, 역방향 전송 파워 제어기(602)는 open loop power control 방식으로 역방향 전송 파워를 계산하므로 스케쥴링 셀의 경로 손실 정보가 필요하며, 따라서 스케쥴링 셀의 파일럿 채널 수신부(603)가 스케쥴링 받는 스케쥴링 셀의 파일럿 채널을 수신하여 역방향 전송 파워 제어기(602)에게 경로 손실을 알려준다. 데이터 채널 송신부(605)는 역방향 전송 파워 제어기(602)에서 계산된 전송 파워에 맞춰서 데이터를 전송한다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 주변 셀들 및 단말의 위치와, 스케쥴링을 받는 셀 및 단말의 위치의 상대적인 차이를 고려하여 목표 SIR을 설정한다. 이를 위해서 단말은 주변 셀과 스케쥴링 받는 셀의 파일럿을 측정하여 각 셀로부터의 경로손실 또는 수신 파워레벨을 계산하고, 주변 셀과 스케쥴링 받는 셀의 파워레벨의 상대적인 비율을 계산하여 목표 SIR을 설정한다.

본 발명의 제1 실시예와 같이 경로손실이 문턱값 이하인 주변 셀의 개수만큼 목표 SIR을 감소시키는 경우에는, 경로 손실이 문턱값에 조금 못미쳐서 스케쥴링 되는 셀과의 경로손실 차이가 많이 나는 경우와 경로 손실이 문턱값에 많이 못미쳐서 스케쥴링 되는 셀과 경로 손실 차이가 적게 나는 셀이 존재하는 경우를 구별할 수 없으므로 정교하게 목표 SIR을 조절하는 것이 어렵다. 그러므로 이러한 경우에 본 발명의 제2 실시예에 따라 더욱 정교하게 목표 SIR을 설정한다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면 다음 수학식 3과 같이 목표 SIR을 결정한다.

상기 수학식 3에서 PL_sch은 스케쥴링 셀의 경로 손실 값이며 PL_i은 i번째 주변 셀의 경로 손실 값이다. PL_i은 단말이 네트워크로부터 전달되는 주변 셀 정보를 이용하여 측정한다. 단말이 네트워크로부터 전달받은 주변 셀 리스트의 모든 셀의 경로 손실값을 이용할 수도 있지만, 본 발명의 제1 실시예와 같이 문턱값을 이용하여 경로 손실이 적은 일부 N_nc개의 셀의 경로 손실값들만을 이용할 수도 있다.

또한 수학식 3에 따르면, 스케쥴링 셀의 경로 손실과, 주변 셀들의 경로 손 실 값의 합의 비율만큼 SIR_max를 감소시킨다. 이를 위해서 전체 경로 손실 중에서 주변 셀의 경로 손실의 합이 차지하는 비중이 크면 Δ_off를 많이 적용하고 그렇지 않으면 작은 Δ_off를 적용한다. 또한 수학식 3 에서도 목표 SIR을 과도하게 줄이는 것을 막기 위해서 SIR_min 값을 적용하여 계산 결과가 너무 작으면 SIR_min을 선택하도록 한다. 수학식 4는 본 발명의 제2 실시예에 따라 단말이 주변 셀의 경로 손실값과 스케쥴링 셀의 경로 손실값의 비율을 적용하는 또 다른 예이다.

수학식 4에서 PL_diff는 주변 셀들과 스케쥴링 셀의 경로 손실의 차이값들(

)을 나타내며,

은 PL_diff값들 중 최소값을 나타낸다.

수학식 4에서는 각 셀별로 목표 SIR을 감소시키는 Δ_off을 적용하여 주변 셀들과 스케쥴링 셀의 경로 손실의 차이값 중 최소값만큼 목표 SIR을 줄인다. 이 경우에도 단말이 네트워크로부터 전달받은 주변 셀 리스트의 모든 셀의 경로 손실값을 이용할 수도 있지만, 본 발명의 제1 실시예와 같이 문턱값을 이용하여 경로 손 실이 적은 일부 N_nc개의 셀의 경로 손실값들만을 이용할 수도 있다. 또한 수학식 4 에서도 목표 SIR을 과도하게 줄이는 것을 막기 위해서 SIR_min 값을 적용하여 계산 결과가 너무 작으면 SIR_min을 선택하도록 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따라 목표 SIR 설정하기 위한 단말의 동작 절차를 나타낸 것이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 단말은 스케쥴링 셀과 주변 셀들로부터 파일럿 신호를 수신하고, 701 단계에서 주변 셀의 파일럿을 측정하여 경로 손실이 문턱값 이하인 셀의 개수(N_nc)를 구한다. 다음으로 702 단계에서 상기 문턱값을 넘는 경로 손실값을 가지는 주변 셀의 경로 손실값들과 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 수학식 3 또는 수학식 4와 같이 목표 SIR을 계산한다. 다음 703 단계에서 상기 스케쥴링 셀의 파일럿 경로 손실 값과 상기 계산된 목표 SIR을 이용하여 수학식 1에 따라 역방향 전송 파워를 계산한 후 704 단계에서 해당 데이터를 전송한다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 목표 SIR 설정 방법이 적용되는 단말의 구성도이다.

도 8을 참조하면, 주변셀 파일럿 채널 수신부(802)는 주변 셀들 각각의 파일럿을 수신하여 수신 파워를 측정한다. 수신 파워 자체나 해당 셀의 파일럿 채널의 전송 파워를 안다면 경로 손실을 알 수 있기 때문에, 주변셀 제어기(801)는 이를 이용하여 주변 셀의 경로 손실을 바탕으로 경로 손실이 문턱값 이하인 셀을 선택한 다. 즉, 주변셀 제어기(801)는 N_nc개수만큼의 주변 셀을 선정하여 각각의 주변 셀에 대한 경로 손실값(PL_1,…, PL_N_nc)을 구한 후 역방향 전송 파워 제어기(803)에 전달한다.

또한 본 발명의 제2 실시예에서는 open loop power control 방식으로 역방향 전송 파워를 계산하므로 스케쥴링 셀의 경로 손실 값도 필요하다. 따라서 스케쥴링 셀의 파일럿 채널 수신부(805)는 스케쥴링 받는 셀의 파일럿 채널을 수신하여 역방향 전송 파워 제어기(803)에게 경로 손실값을 알려준다. 역방향 전송 파워 제어기(803)는 주변 셀에 대한 경로 손실값(PL_1,…, PL_N_nc)과 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 수학식 3 또는 수학식 3에 따라 목표 SIR 값을 계산한다. 그리고 상기 계산된 목표 SIR을 이용하여 수학식 1에 따라 역방향 전송 파워(P_tx)를 계산한다. 그리고 데이터 채널 송신부(804)는 상기 계산된 전송 파워에 맞춰서 데이터를 전송한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발 명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 단말의 위치와 주변 셀과의 관계에 따라 전송 파워를 조절함으로써 기지국 가까이에 있는 단말에게 높은 전송률을 지원하고 기지국 가장자리에 있는 단말과의 간섭을 최소화할 수 있다. 따라서 전제적인 시스템의 용량을 증가시킬 수 있다.

Claims

통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방법에 있어서,

단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀과 상기 단말 주변에 위치한 주변 셀들로부터 파일럿 신호를 수신하는 과정과,

상기 주변 셀들의 경로 손실값이 일정 문턱값 이하인 주변 셀들의 개수를 구하는 과정과,

상기 문턱값 이하인 주변 셀들의 개수를 이용하여 상기 단말의 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 과정과,

상기 스케쥴링 셀의 경로손실 값을 측정하고, 상기 측정한 스케쥴링 셀의 경로손실 값과 상기 계산한 목표 SIR 값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 과정과,

상기 계산한 전송 파워에 따라 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 목표 SIR을 계산하는 과정은,

기준이 되는 목표 SIR값으로부터 어느 정도의 양만큼 SIR을 줄일것인가를 결정하는 파라미터와 상기 주변 셀들의 개수의 곱만큼 상기 기준이 되는 목표 SIR값 을 줄인 값을 상기 목표 SIR로 설정하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 목표 SIR을 계산하는 과정은,

상기 계산된 목표 SIR값이 미리 설정된 최소 SIR값보다 작은 경우에는 상기 최소 SIR값을 상기 목표 SIR값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방식으로 전력을 제어하는 단말 장치에 있어서,

상기 단말의 주변에 위치한 주변 셀들의 파일럿을 수신하여 수신 파워를 측정하는 주변셀 파일럿 채널 수신부와,

상기 주변셀 파일럿 채널 수신부에서 측정된 수신 파워로부터 상기 주변 셀들의 경로 손실값을 구하고, 상기 경로 손실값이 일정 문턱값 이하인 주변 셀들의 개수를 구하는 주변셀 제어기와,

상기 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀의 파일럿을 수신하여 경로 손실값을 측정하는 스케쥴링 셀의 파일럿 채널 수신부와,

상기 주변셀 제어기로부터 입력된 상기 주변 셀들의 개수를 이용하여 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하고, 상기 목표 SIR과 상기 파일럿 채널 수신부로부터 입력된 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 역방향 전송 파워 제어기와,

상기 역방향 전송 파워 제어기에서 계산된 상기 역방향 전송 파워에 따라 데이터를 송신하는 데이터 채널 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제4항에 있어서,

상기 역방향 전송 파워 제어기는,

기준이 되는 목표 SIR값으로부터 어느 정도의 양만큼 SIR을 줄일것인가를 결정하는 파라미터와 상기 주변 셀들의 개수의 곱만큼 상기 기준이 되는 목표 SIR값을 줄인 값을 상기 목표 SIR로 설정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제4항에 있어서,

상기 역방향 전송 파워 제어기는,

상기 계산된 목표 SIR값이 미리 설정된 최소 SIR값보다 작은 경우에는 상기 최소 SIR값을 상기 목표 SIR값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방법에 있어서,

단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀과 상기 단말 주변에 위치한 주변 셀들로부터 파일럿 신호를 수신하는 과정과,

상기 주변 셀들의 파일럿의 전력을 측정하여 경로 손실값을 구하는 과정과,

상기 스케쥴링 셀의 파일럿의 전력을 측정하여 경로 손실값을 구하는 과정과,

상기 주변 셀들의 경로 손실값들과, 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 상기 단말의 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하는 과정과,

상기 측정한 스케쥴링 셀의 경로손실 값과 상기 계산한 목표 SIR 값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 과정과,

상기 계산한 전송 파워에 따라 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
제7항에 있어서,

상기 목표 SIR을 계산하는 과정은,

상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값과, 상기 주변 셀들의 경로 손실 값의 합의 비율만큼 기준이 되는 SIR값을 감소시킨 값을 상기 목표 SIR값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
제7항에 있어서,

상기 목표 SIR을 계산하는 과정은,

상기 주변 셀들과 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실의 차이값 중 최소값만큼 기준이 되는 SIR값을 감소시킨 값을 상기 목표 SIR로 결정하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
제7항에 있어서,

상기 목표 SIR을 계산하는 과정은,

상기 주변 셀의 경로 손실값들 중 일정 문턱값 이하인 경로 손실값만을 이용하여 상기 목표 SIR을 계산하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
제7항에 있어서,

상기 목표 SIR을 계산하는 과정은,

상기 계산된 목표 SIR값이 미리 설정된 최소 SIR값보다 작은 경우에는 상기 최소 SIR값을 상기 목표 SIR값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 개루프 전력 제어 방법.
통신 시스템에서 개루프 전력 제어 방식으로 전력을 제어하는 단말 장치에 있어서,

상기 단말의 주변에 위치한 주변 셀들의 파일럿을 수신하여 수신 파워를 측정하는 주변셀 파일럿 채널 수신부와,

상기 주변셀 파일럿 채널 수신부에서 측정된 수신 파워로부터 상기 주변 셀들의 경로 손실값을 구하는 주변셀 제어기와,

상기 단말을 스케쥴링하는 스케쥴링 셀의 파일럿을 수신하여 경로 손실값을 측정하는 스케쥴링 셀의 파일럿 채널 수신부와,

상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값과 상기 주변셀 제어기로부터 입력된 상기 주변 셀들의 경로 손실값을 이용하여 목표 SIR(Signal-to-Interference Ratio)을 계산하고, 상기 목표 SIR과 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값을 이용하여 역방향 전송 파워를 계산하는 역방향 전송 파워 제어기와,

상기 역방향 전송 파워 제어기에서 계산된 상기 역방향 전송 파워에 따라 데이터를 송신하는 데이터 채널 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제12항에 있어서,

상기 역방향 전송 파워 제어기는,

상기 스케쥴링 셀의 경로 손실값과, 상기 주변 셀들의 경로 손실 값의 합의 비율만큼 기준이 되는 SIR값을 감소시킨 값을 상기 목표 SIR값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제12항에 있어서,

상기 역방향 전송 파워 제어기는,

상기 주변 셀들과 상기 스케쥴링 셀의 경로 손실의 차이값 중 최소값만큼 기준이 되는 SIR값을 감소시킨 값을 상기 목표 SIR로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제12항에 있어서,

상기 주변셀 제어기는,

상기 경로 손실값이 일정 문턱값 이하인 주변 셀들의 개수를 구하며,

상기 역방향 전송 파워 제어기는,

상기 주변셀 제어기로부터 수신된 상기 주변 셀들의 개수를 이용하여 상기 목표 SIR을 계산하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
제14항에 있어서,

상기 역방향 전송 파워 제어기는,

상기 계산된 목표 SIR값이 미리 설정된 최소 SIR값보다 작은 경우에는 상기 최소 SIR값을 상기 목표 SIR값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.