KR100966551B1 - 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 이동통신 시스템에 있어서, 특히 가변 데이터 레이트로 동작하는 이동통신 시스템에서 전력제어를 위한 전력레벨을 보다 효율적으로 설정하도록 해주는 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법에 관한 것으로, 역방향 부가채널(R-SCH)의 가변 데이터 레이트에 따라 서로 다른 전력을 공급하기 위한 역방향 부가파일럿채널(R-SPICH)를 역방향 기본채널(R-FCH)의 전송 전력 레벨만큼만 할당되는 역방향 파일럿채널(R-PICH)과 분리하여 사용하면서, 단말이 역방향 부가채널(R-SCH)의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 그 역방향 부가채널(R-SCH)의 현재 프레임보다 이전에 역방향 레이트지시채널(R-RICH)를 통하여 기지국에 미리 전달하여 전력제어가 실시되도록 한다. 또한 역방향 부가채널(R-SCH)의 이전 프레임에서 전송한 데이터 레이트에 대해 미리 결정된 전력 레벨을 이용하여 현재 프레임에서 전송하게 되는 역방향 부가파일럿채널(R-SPICH)의 전력 레벨을 결정하고, 그에 따라 전력제어가 실시되도록 하는 발명이다

파일럿채널, 트래픽채널, 전력제어, 채널추정, 가변 데이터 레이트

Description

가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법{power control method in variable data rate}

도 1은 일반적인 차세대 이동통신 시스템에서 역방향링크의 멀티채널 구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 가변 데이터 레이트에서의 전력제어를 설명하기 위한 기본 채널 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력제어 절차를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력제어 절차를 설명하기 위한 도면.

본 발명은 차세대 이동통신 시스템에 있어서, 특히 가변 데이터 레이트로 동작하는 이동통신 시스템에서 전력제어를 위한 전력레벨을 보다 효율적으로 설정하도록 해주는 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차세대 이동통신 시스템에서 단말(User terminal)은 음성은 물론 영상 및 데이터를 포함하는 다양한 멀티미디어를 서비스한다.

이러한 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서, 단말은 한 개의 트래 픽채널(traffic channel)만을 사용하는 것이 아니라 도 1에 도시된 바와 같이 동시에 여러 개의 트래픽채널을 전송하는 멀티채널 구조를 사용한다. 여기서 말하는 트래픽채널로는 기본채널(fundamental channel)과 부가채널(supplemental channel) 등이 있다.

도 1은 일반적인 차세대 이동통신 시스템에서 역방향링크의 멀티채널 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 차세대 이동통신 단말에 대해 기지국은 역방향링크(단말에서 기지국으로의 링크)의 통신 성능을 향상시키기 위하여 동기복조(coherent demodulation)를 수행한다.

기지국이 트래픽채널에 대한 동기복조를 수행할 수 있도록, 단말에서는 도 1에서와 같이 파일럿채널(pilot channel)을 다수 개의 트래픽채널(fundamental channel과 supplemental channel)과 함께 전송한다. 여기서 트래픽채널로는 기본채널(fundamental channel)과 부가채널(supplemental channel)과 전용제어채널(dedicated control channel)이 있으나, 이하에서는 트래픽채널이라고 언급된다.

이 때 파일럿채널에 대한 트래픽채널의 상대적인 전력비(power ratio)는 코딩레이트(coding rate), 필수 신호대간섭비(required signal to interference ratio), 전송레이트(transmission rate)에 따라 결정된다. 즉 상기 나열된 요소들에 따라 파일럿채널에 대한 각 트래픽채널의 전력비가 결정된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 파일럿채널과 트래픽채널들은 복소확산(complex spreading) 이후에 기저대역 필터에 의한 필터링을 거쳐 전송된다.

이 때 각각의 트래픽채널들은 파일럿채널의 전송 전력에 대한 상대적인 전력비 G_F, G_C, G_S로 전송된다. 여기서 G_F는 파일럿채널에 대한 기본채널(Fundamental channel)의 상대 전력비를 나타내며, G_C는 파일럿채널에 대한 전용제어채널(Dedicated control channel)의 상대 전력비를 나타내고, 마지막으로 G_S는 파일럿채널에 대한 부가채널(Supplemental channel)의 상대 전력비를 나타낸다. 상기에서 기본채널은 음성 등의 사용자정보를 전송하기 위한 채널이며, 전용제어채널은 전용의 제어정보를 전송하기 위한 채널이며, 부가채널은 데이터를 전송하기 위한 채널이다.

한편, 파일럿채널의 전송 전력은 역방향 폐쇄루프 전력제어(Closed loop power control)에 의해 조절된다.

그 역방향 폐쇄루프 전력제어에 대해 설명하면, 기지국은 수신되는 파일럿채널의 신호대간섭비(signal to interface ratio ; 이하, SIR 이라 약칭함) 값을 미리 정해진 적절한 임계치와 비교한다.

이어서, 그 임계치보다 수신 파일럿채널의 SIR 값이 작으면, 기지국은 전송 전력을 상승시키라는 업 커멘드(Up command)를 생성하여 단말에 지시한다. 그와 반대로 그 임계치보다 수신 파일럿채널의 SIR 값이 크면, 기지국은 전송 전력을 하강시키라는 다운 커멘드(Down command)를 생성하여 단말에 지시한다.

상기와 같은 폐쇄루프 전력제어를 통해 단말은 파일럿채널의 전송 전력을 조절한다. 그에 따라 기지국으로 수신되는 파일럿채널의 수신 전력 레벨은 일정하게 유지된다.

한편, 트래픽채널의 전송 전력은 파일럿채널에 대한 트래픽채널의 상대적인 전력비가 일정하게 유지되도록 제어된다. 이를 위해 패쇄루프 전력제어를 이루는 두 종류의 전력제어, 즉 내부루프 전력제어(Inner loop power control)와 외부루프 전력제어(Outer loop power control)를 모두 이용한다.

일반적으로 폐쇄루프 전력제어에는 내부루프 전력제어(Inner loop power control)와 외부루프 전력제어(Outer loop power control)가 있다.

내부루프 전력제어는 기지국에서 수신 파일럿채널의 SIR 값을 측정하고, 그 측정 값을 전력제어를 위해 미리 정해진 임계치와 비교한 결과에 따라 순방향링크(기지국에서 단말로의 링크)로 전력제어비트(power control bits)를 전송하는 전력제어이다.

외부루프 전력제어는 시변(time-varying)하는 무선 채널 환경에서 목표하는 프레임에러레이트(Frame error rate ; 이하, FER 이라 약칭함)를 유지하기 위하여, 내부루프 전력제어에서 사용되는 임계치를 주기적으로 조절하는 전력제어이다.

한편 차세대 이동통신 시스템에서는 가변 데이터 레이트(variable data rate)를 지원한다.

이러한 가변 데이터 레이트로 동작하는 이동통신 시스템에서는 전력제어에 사용되는 임계치를 각각의 데이터 레이트 별로 다르게 정한다. 즉 외부루프 전력제 어를 통해 각 데이터 레이트 별로 서로 다른 임계치를 설정하여 내부루프 전력제어를 실시한다.

그에 따라 수신단의 전력제어를 위한 임계치가 데이터 레이트에 따라 서로 다르게 정의된다. 이를 다시 말하면, 송신단에서 사용되는 파일럿 기준 전력 레벨(pilot reference power level)이 데이터 레이트 별로 서로 다르게 정의된다.

상기와 같이 가변 데이터 레이트를 지원하는 이동통신 시스템에서, 데이터 레이트 별로 파일럿 기준 전력 레벨을 변화시키는 이유는 고속 데이터 레이트로 갈수록 채널추정(channel estimation)에 사용되는 파일럿 전력이 보다 많이 요구되기 때문이다.

따라서 보다 고속의 데이터 레이트로 갈수록 파일럿 기준 전력 레벨을 적절히 상승시키는 것을 파일럿 부스팅(pilot boosting)이라 한다.

또한 각각의 데이터 레이트 별로 파일럿채널에 대한 트래픽채널들의 상대적인 전력비(power ratio) 또한 서로 다르게 정의된다. 이에 대해 역방향링크에서 가변 데이터 레이트로 동작하는 시스템을 한 예로 이하에서 설명한다.

단말과 기지국은 우선적으로 협상(negotiation)을 통해 변경 가능한 데이터 레이트들의 가상 집합을 정의해둔다. 예로써, 정의되는 가상 집합으로 3개의 데이터 레이트를 정한다고 한다.

단말은 정의된 가상 집합의 레이트들 중에서 어느 하나를 사용할 수 있으며, 경우에 따라 현재 레이트를 다른 레이트로 자동 변경할 수 있다. 즉 단말은 자신이 사용할 수 있는 전력의 여분을 체크한다. 그런데 만약 현재의 데이터 레이트를 유 지하기에는 전력의 여분이 부족하다고 판단되면, 단말은 가상 집합에 속하는 데이터 레이트들 중에서 보다 낮은 데이터 레이트로 자동 변경시킨다.

그러면 기지국은 블라인드 레이트 검파(blind rate detection)를 통하여 현재 단말의 변경된 전송 데이터 레이트를 알아낸다.

상기 예시된 상황에서 실시되는 전력제어는 다음과 같다.

우선 전술한 바와 같이, 각각의 서로 다른 데이터 레이트별로 파일럿채널에 대한 트래픽채널들의 상대적인 전력비(power ratio)가 다르게 정의된다. 즉 고속 데이터 레이트에서는 수신 파일럿채널의 전력이 보다 높은 레벨이어야 보다 정확한채널추정이 가능하기 때문이다.

그러나 상기와 같이 각각의 데이터 레이트 별로 수신 파일럿채널의 전력이 서로 다른 레벨이 되도록 관리하면 가변 데이터 레이트의 동작이 불가능해진다. 보다 상세히 설명하면, 기지국은 하나의 프레임을 다 받기 전에는 현재 전송되고 있는 역방향링크의 전송 데이터 레이트를 알 수 없다. 그 때문에 내부루프 전력제어에서 사용할 임계치를 설정할 수 없다.

그에 따라 가상 집합의 데이터 레이트들 중에서 최대 속도의 데이터 레이트에 대한 파일럿 기준 전력 레벨을 가상 집합에 속하는 다른 데이터 레이트에도 사용한다. 다시 말해서, 현재 데이터 레이트가 최대 속도가 아닌 데이터 레이트로 변경된다면 당연히 파일럿채널에 대한 트래픽채널들의 상대적인 전력비(power ratio)도 달라져야 함에도 불구하고, 최대 속도의 데이터 레이트일 때의 파일럿채널에 대한 트래픽채널들의 상대적인 전력비(power ratio)가 그대로 유지된다는 것이다.

그러면 당연히 데이터 레이트의 변경에 따라 변경되어야 할 파일럿 기준 전력 레벨도 변경되지 않는다는 것이고, 기지국이 내부루프 전력제어를 수행할 때도 최대 속도의 데이터 레이트일 때 사용하는 임계치를 다른 데이터 레이트에서도 사용하게 된다는 것이다.

이하에서는 전술된 종래 기술을 포함하여, 전력제어 및 채널추정을 위한 종래의 제어 과정을 예를 들어 더 설명한다.

먼저 단말과 기지국이 협상을 통해 변경 가능한 데이터 레이트들의 가상 집합을 {9.6kbps, 19.2kbps, 38.4kbps}으로 정의한다고 가정한다.

이 때 각각의 데이터 레이트 별로 최적의 파일럿채널에 대한 트래픽채널들의 상대적인 전력비(Pilot channal power to Traffic channel power Ratio ; 이하, "파일럿대트래픽 전력비" 라 약칭함)는 다음과 같다.

(파일럿 : 트래픽) = (1 : 2.37) ; 9.6kbps에서,

(파일럿 : 트래픽) = (1.02 : 4.3) ; 19.2kbps에서,

(파일럿 : 트래픽) = (1.37 : 7.7) ; 38.4kbps에서,

그러나 종래 기술에서는 최대 속도의 데이터 레이트일 때의 파일럿대트래픽 전력비가 다른 데이터 레이트에도 사용되기 때문에, 실제 각 데이터 레이트 별로 사용되는 파일럿대트래픽 전력비는 9.6kbps, 19.2kbps 그리고 38.4kbps에 대해 모두 (1.37 : 7.7)가 사용된다.

한편, 1xEV-DO 시스템을 또한 예를 들어 설명한다.

우선적으로 단말은 {9.6kbps, 19.2kbps, 38.4kbps, 76.8kbps, 153.6kbps}의 5개의 전송 데이터 레이트 집합을 가진다.

단말은 9.6kbps의 최저 데이터 레이트로 송신을 시작한다.

그리고 매 프레임 전송시점마다 피-퍼시스턴트 테스트(p-persistent test)를 수행한다.

그 이 테스트를 피-퍼시스턴트 테스트(p-persistent test)를 통과한 경우에만 데이터 레이트를 한 단계 증가시킨다. 이 때 상기한 전송 데이터 레이트 집합 내에서, 높은 데이터 레이트로 갈수록 천이할 수 있는 확률이 작은 값을 사용한다. 즉 보다 높은 데이터 레이트에서는 다른 데이터 레이트로의 천이가 보다 적은 회수로 일어난다는 것이다.

그리고 기지국에서는 수신신호에 대해 SIR 값을 측정하고, 그 SIR 값의 레벨이 미리 정해진 임계치보다 높으면 공통한 리버스 액티비티(reverse activity ; 이하, RA 라 약칭함) 비트를 보낸다. 그 RA 비트를 수신한 단말들은 피-퍼시스턴트 테스트(p-persistent test)를 수행하여. 그 테스트를 통과한 단말들만 데이터 레이트를 낮춘다.

단말들은 상기 피-퍼시스턴트 테스트(p-persistent test)를 통해 선택된 데이터 레이트를 기지국에 명확하게 전달한다. 여기서, 단말이 선택된 데이터 레이트를 기지국으로 전달할 때 사용하는 채널이 역방향 레이트 지시채널(Reverse-Rate Indicator Channel ; 이하, R-RICH 이라 약칭함)이다.

그러나 상기한 가변 데이터 레이트를 지원하는 1xEV-DO 시스템에서도, 5개의 전송 데이터 레이트들 중에서 가장 높은 데이터 레이트에 대한 파일럿 기준 전력 레벨이 다른 모든 데이터 레이트에 대한 임계치로 사용되는 내부루프 전력제어가 수행된다.

그런데 1xEV-DV 시스템에서는 역방향 데이터 레이트로써 기존보다 훨씬 높은 최대 데이터 레이트를 고려한다. 또한 1xEV-DV 시스템에서는 하나의 무선 구조에서 사용할 수 있는 데이터 레이트 개수도 기존에 비해 훨씬 많은 개수를 고려한다.

이러한 1xEV-DV 시스템에서 단말은 기지국이 생성한 전용 타입의 레이트 제어비트를 수신한 후에, 단말 자신의 전력 상태 및/또는 전송버퍼의 상태를 고려하여, 그에 따라 전송 데이터 레이트를 증가, 유지 혹은 감소시킨다.

이때, 레이트 제어를 위한 명령인 레이트 제어비트에 따라 최종적으로 데이터 레이트를 변경시키는 것은 단말의 선택이다. 즉 기지국에서 수신한 레이트 제어비트가 보다 높은 데이터 레이트로의 변경 명령이라 할지라도 단말은 현재 데이터 레이트를 높일 수도 있고 낮출 수고 그대로 유지할 수도 있다는 것이다.

따라서 기지국은 현재 변경된 단말의 데이터 레이트를 명확히 알 수 없다. 이를 위해 단말은 현재 역방향 부가채널(Reverse-Supplemental Channel ; 이하, R-SCH 라 약칭함)의 전송 데이터 레이트를 R-RICH를 통하여 기지국에 명확히 전달한다.

이와 같이 동작하는 1xEV-DV 시스템의 역방향 링크에서 파일럿채널에 대한 전력제어를 수행할 경우에는 전력 효율이 좋지 못하다는 단점이 있다. 즉 R-SCH의 데이터 레이트는 9.6kbps에서 1Mbps 이상의 데이터 레이트로 동작할 수 있다. 따라서 최대 데이터 레이트가 아닌 보다 낮은 다른 데이터 레이트로 동작할 경우에도 파일럿채널의 전력이 필요없이 너무 높은 레벨을 가지게 된다. 이와 같이 필요없이 과다한 파일럿채널의 전력 레벨이 사용되면, 그 과다한 전력이 동일한 시스템을 이용하는 다른 사용자들에게 간섭으로써 작용하며, 그로 인하여 전체 시스템 용량이 저하되는 문제가 생긴다.

정리하면, 종래에 가변 데이터 레이트로 동작하는 이동통신 시스템에서는 최대 데이터 레이트에 대한 파일럿 기준 전력 레벨을 변경 가능한 다른 데이터 레이트에 대한 파일럿 기준 전력 레벨로 사용하는 경우가 발생되기 때문에, 최대 데이터 레이트가 아닌 레이트에 대해 너무 과다한 파일럿채널 전력이 사용되었다. 그에 따라 시스템 전체 용량을 저하시키는 문제가 있었다.

한편 가변 데이터 레이트를 지원하는 이동통신 시스템에서 파일럿 전력이 보다 많이 요구되는 채널추정(channel estimation)까지 고려하자면, 변경 가능한 데이터 레이트 별로 보다 정확한 파일럿 기준 전력 레벨이 사용되도록 하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 가변 데이터 레이트로 동작하는 이동통신 시스템에서 파일럿채널 및 트래픽채널을 수신하는 수신단이 보다 정확한 전력레벨을 전력제어에 사용할 수 있도록 해주는 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법은, 수신단에서 송신단이 전송한 상기 부가채널에 대한 부가파일럿채널의 전력 레벨을 결정하는 단계와 상기 수신단에서 상기 부가파일럿채널의 전력 레벨을 상기 부가채널의 전력제어를 위한 임계치와 비교하는 단계와 상기 수신단에서 상기 임계치와의 비교 결과에 따라 상기 송신단에게 상기 부가채널을 위한 전력제어 정보를 송신하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 수신단에서는 상기 송신단이 전송한 상기 기본 채널을 수신하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 기본채널은 고정 데이터 레이트를 사용하고, 상기 부가 채널은 가변 데이터 레이트를 사용한다.
바람직하게는, 상기 기본 채널은 상기 기본 채널의 데이터 레이트에 따른 전력 레벨이 할당되는 파일럿채널과 함께 전송된다.
바람직하게는 상기 수신단에서 상기 부가파일럿채널의 전력 레벨을 결정하는 단계는 미리 전송된 부가채널의 현재 처리단위에서의 데이터 레이트를 이용하여 결정한다.
바람직하게는, 상기 수신단에서 상기 부가파일럿채널의 전력 레벨을 결정하는 단계는 이전 처리단위에서의 부가채널의 데이터 레이트에 대해 설정된 파일럿채널의 전력 레벨을 이용하여 결정한다.
바람직하게는,상기 파일럿채널의 전력 레벨과 상기 부가파일럿 채널의 전력 레벨의 합은 상기 부가채널을 통해 전송되는 각 데이터 레이트에 해당되는 전력 레벨과 동일하다.
바람직하게는, 상기 수신단이 상기 송신단으로부터 적어도 하나의 기본채널 및 적어도 하나의 부가채널에 대한 현재 또는 이전 처리단위에서의 데이터 레이트를 지시하는 지시채널을 수신하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 수신단에서 상기 임계치를 상기 부가채널의 적어도 하나의 처리단위마다 변동하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 임계치를 상기 부가채널의 적어도 하나의 처리단위마다 변동하는 단계는 상기 부가채널의 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트를 사용하여 현재 처리단위의 전력제어의 임계치를 결정하는 단계와 상기 부가채널의 현재 처리단위의 전송 데이터 레이트를 상기 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트와 비교하는 단계와 상기 현재 처리단위의 전송 데이터 레이트가 상기 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트보다 높은 값이면 상기 결정된 임계치를 소정단위로 증가시키고, 상기 현재 프레임의 전송 데이터 레이트가 상기 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트보다 낮은 값이면 상기 결정된 임계치를 소정단위로 감소시키는 3단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 송신단이 상기 수신단으로부터 수신한 전력제어 정보에 따라 상기 부가파일럿 채널의 전력 레벨을 가변시키는 단계를 더 포함한다.

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이하 본 발명에 따른 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법의 일 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

이하의 본 발명에서는 역방향링크에서 가변 데이터 레이트로 동작하는 시스템을 한 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 역방향링크로만 한정되지는 않고 순방향링크에서도 적절히 수정되어 적용될 수 있다.

본 발명에서는 전력제어루프와 R-SCH의 가변 데이터 레이트 동작을 분리시키기 위해 역방향 부가 파일럿채널(Reverse-Supplemental Pilot channel ; 이하, R-SPICH 라 약칭함)이 사용된다.

이를 위하여 역방향 파일럿채널(Reverse-Pilot Channel ; 이하, R-PICH 라 약칭함)에는 항상 역방향 기본채널(Reverse-Fundamental Channel ; 이하, R-FCH 라 약칭함)을 운영하는데 필요한 전력 레벨만 할당한다.

즉 R-PICH의 전력 레벨은 R-SCH의 데이터 레이트와 무관하게 서로 독립되도록 한다.

그리고 R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 서로 다른 전력을 공급하기 위하여 R-SPICH를 사용한다. 즉 데이터 레이트의 증가에 따라 추가로 필요한 전력을 공급하기 위하여 하나의 새로운 물리채널인 R-SPICH이 사용된다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 데이터 레이트에서의 전력제어를 설명하기 위한 기본 채널 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 기지국은 역방향 기본/전용제어채널 (fundamental and Dedicated Control Channel)이 동작되는데 요구되는 전력제어 임계치를 설정한다.

기지국은 역방향 전력제어비트를 생성하기 위하여, R-PICH의 수신 전력 레벨을 미리 설정된 전력제어 임계치와 비교한다.

반면 단말에서는 역방향 기본/전용제어채널의 파일럿대트래픽 전력비를 마치 다른 R-SCH이 없는 것으로 가정하여 설정한다. 즉, 다중채널 조절 이득(Multiple Channel Adjustment Gain)이나 가변채널 조절 이득(Variable channel Adjustment Gain)을 "0"으로 설정한다.

그리고 단말이 전송하는 R-SPICH의 전력 레벨은 다음과 같은 식 1을 통하여 결정한다.

위의 1식에서 P_R-SPICH는 R-SPICH의 전력 레벨(가변되는 레벨)을 나타내고, P_R-PICH는 R-PICH의 전력 레벨(일정한 레벨)을 나타낸다. "Pilot_Reference_Level(Rate)"는 다음의 표 1에서 데이터 레이트가 괄호 속의 'Rate'인 역방향 패킷 데이터채널(reverse packet data channel)을 위하여 정의된 파일럿 기준 전력 레벨을 나타낸다.

참고로 표 1은 역방향 링크에서 정의되는 파일럿 기준 전력 레벨과 기준특성이득(Norminal attribute gain) 값 등을 예로 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, R-SPICH에 할당되는 전력 레벨은 R-SCH의 데이터 레이트에 따라 변한다. 이 때, R-SPICH의 전력 레벨과 R-PICH의 전력 레벨의 합은 R-SCH의 임의의 데이터 레이트에 대하여 정의된 최적의 파일럿 기준 전력 레벨과 동일한 값이다.

R-SPICH를 구현하기 위하여 단말 내부의 I채널과 Q채널로 분기되는 송신기에서 I채널에 새로운 코드채널을 더하는 방법을 사용한다. 그리고 그 추가된 코드채널에 왈쉬부호를 할당한다.

본 발명에서는 상기와 같이 R-SPICH를 사용하여 기대되는 전력 레벨에 대한 정보를 얻고, 또한 R-SCH의 현재 데이터 레이트에 대한 정보를 얻기 위하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되는 다음의 두 가지 방법을 사용한다.

도 3을 통해 설명되는 첫 번째 방법은, R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 서로 다른 전력을 공급하기 위한 R-SPICH를 R-FCH의 전송 전력 레벨만큼만 할당되는 R-PICH와 분리하여 사용하면서, 단말이 R-SCH의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 그 R-SCH의 현재 프레임보다 이전에 R-RICH를 통하여 기지국에 미리 전달한다. 즉 R-SCH의 현재 n번째 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 R-RICH의 이전 (n-1)번째 프레임을 통해 기지국에 미리 전달한다. 여기서 프레임이란 이동 통신 시스템의 물리계층을 통해 실제로 데이터를 전송하기 위한 처리단위의 일례이다. 이와 동일한 역할을 하는 것으로서 다른 용어나 표현으로 된 것에도 마찬가지로 본 발명이 적용됨은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

도 4를 통해 설명되는 두 번째 방법은, R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 서로 다른 전력을 공급하기 위한 R-SPICH를 R-FCH의 전송 전력 레벨만큼만 할당되는 R-PICH와 분리하여 사용하면서, R-SCH의 이전 프레임에서 전송한 데이터 레이트에 대해 미리 결정된 전력 레벨을 이용하여 현재 프레임에서 전송하게 되는 R-SPICH의 전력 레벨을 결정한다. 또한 단말이 R-SCH의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 그 R-SCH의 현재 프레임과 동일한 타이밍에 R-RICH를 통하여 기지국에 미리 전달한다. 즉 R-SCH의 현재 n번째 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 R-RICH의 n번째 프레임을 통해 기지국에 전달한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력제어 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 단말이 R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 서로 다른 전력을 공급하기 위한 R-SPICH를 R-FCH의 전송 전력을 공급하기 하기 위한 R-PICH와 분리하여 전송한다.

또한 단말은 R-SCH의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 그 R-SCH의 현재 프레임보다 이전에 R-RICH를 통하여 기지국에 미리 전달한다. 즉 R-RICH의 현재 프레임에는 R-SCH의 다음 프레임을 전송하는 데이터 레이트에 대한 정보가 포함된다.

결국 기지국은 R-SCH의 데이터 레이트에 대한 정보를 한 프레임 이전에 알 수 있다. 결국 현재 변경된 데이터 레이트를 미리 알 수 있고, 기지국은 그 변경된 데이터 레이트에 해당되는 R-SPICH의 파일럿 기준 전력 레벨을 임계치로 사용하여 전력제어를 실시한다.

또한 기지국은 R-SPICH의 파일럿 기준 전력 레벨을 알 수 있으므로, 채널추정을 실시할 때 수신된 데이터를 R-RICH의 프레임 길이만큼 버퍼에 저장하지 않고도 R-SPICH와 R-PICH의 최대비 결합(maximal ratio combining)이 가능해진다.

기지국은 R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 전력제어에 사용될 임계치를 프레임별로 변화시켜 설정한다.

보다 상세하게, 기지국은 R-SPICH의 전력 레벨과 R-PICH의 전력 레벨을 측정하고, 그 측정된 두 채널의 전력 레벨의 최대비 결합이 된 측정 전력 레벨 값을 각 데이터 레이트 별 전력제어 임계치와 비교하여 전력제어 명령을 발생시킨다.

이하에서는 기지국이 가변 데이터 레이트에 따라 전력제어에 사용될 임계치를 프레임별로 변화시키는 절차에 대해 설명한다.

먼저 기지국은 매 프레임의 시작 시점에서 이전 프레임에서 전송된 R-RICH를 통해 현재의 프레임의 R-SCH의 데이터 레이트를 알게된다.

기지국은 그 알게된 R-SCH의 데이터 레이트 정보를 이용하여 전력제어의 임계치를 식 2에 나타낸 양만큼 변화시킨다.

상기한 식 2에서 △_{target_TH}(n)은 n번째 프레임의 시작 시점에서 변화되는 전력제어 임계치의 절대 값을 나타낸다. 그리고 P_ref(R_assigned(n)) 값은 n번째 프레임에 단말이 갱신한 R-SCH에 대한 할당 데이터 레이트인 R_assigned(n)에 대하여 정의된 파일럿 기준 전력 레벨 (Pilot reference power level)의 linear 값을 나타낸다.

n번째 프레임과 (n-1)번째 프레임의 데이터 레이트를 비교하여, n번째 프레임의 데이터 레이트가 더 높은 값이면 △_{target_TH}(n)만큼 전력제어 임계치를 증가시키고, 반대의 경우에는 △_{target_TH}(n)만큼 전력제어 임계치를 감소시킨다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력제어 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 단말이 R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 서로 다른 전력을 공급하기 위한 R-SPICH를 R-FCH의 전 송 전력을 공급하기 하기 위한 R-PICH와 분리하여 전송한다.

또한 단말은 R-SCH의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 그 R-SCH의 현재 프레임에 R-RICH를 통하여 기지국에 전달한다. 즉 R-RICH의 현재 프레임에는 R-SCH의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트에 대한 정보가 포함된다.

한편, 제2 실시 예에서는 현재 프레임에서 전송되는 R-SPICH의 전력 레벨을 결정할 때, 현재 프레임에서 전송한 R-SCH의 데이터 레이트에 대해 결정된 전력 레벨을 사용하지 않고, R-SCH의 이전 프레임에서 전송한 데이터 레이트에 대해 미리 결정된 전력 레벨을 이용하여 현재 프레임에서 전송하게 되는 R-SPICH의 전력 레벨을 결정한다.

즉, 다음의 식 3을 통하여 R-SPICH의 전력 레벨이 결정된다.

위의 식 3에서 알 수 있듯이, n번째 프레임에서 사용될 R-SPICH의 전력 레벨 P_R-SPICH(n)은 (n-1)번 프레임에서 기지국에 전송된 데이터 레이트인 R_assigned(n-1)에 대하여 미리 할당되어 있는 최적 파일럿 기준 전력 레벨 "Pilot_Reference_Level(R_assigned(n-1))"에 의하여 정의되는 전력 레벨에서 R-PICH의 전력 레벨을 감한 값이다. 이는 표 1에 예시된 것처럼, 미리 정의되는 최적의 파일럿 기준 전력 레벨이 R-SPICH의 전력 레벨과 R-PICH의 전력 레벨의 합산 값이기 때 문이다.

다시 말하자면, R-SPICH의 전력 레벨은 R-PICH의 전력 레벨에 추가로 전송되는 전력 레벨 값이며, 그 R-SPICH의 전력 레벨 값은 이전 프레임의 데이터 레이트인 R_assigned(n-1) 에 의하여 결정된다.

그리고 본 발명의 제2 실시 예에서는 단말이 R-SCH의 현재 프레임을 전송하는 데이터 레이트를 그 R-SCH의 현재 프레임에 R-RICH를 통하여 기지국에 전달한다.

이 때 단말은 전송할 R-SPICH의 전력 레벨을 결정할 때, 이전에 전송했던 데이터 레이트에 대하여 정의되어 있는 파일럿 기준 전력 레벨을 사용한다.

그에 따라 기지국은 이전 프레임에서 전송되었던 R-SCH의 데이터 레이트를 현재 프레임의 시작 시점에서 미리 알 수 있다. 결국 기지국은 현재 데이터 레이트에 해당되는 R-SPICH의 파일럿 기준 전력 레벨을 임계치로 사용하여 전력제어를 실시한다.

또한 기지국은 R-SPICH의 파일럿 기준 전력 레벨을 알 수 있으므로, 채널추정을 실시할 때 수신된 데이터를 R-RICH의 프레임 길이만큼 버퍼에 저장하지 않고도 R-SPICH와 R-PICH의 최대비 결합(maximal ratio combining)이 가능해진다.

기지국은 R-SCH의 가변 데이터 레이트에 따라 전력제어에 사용될 임계치를 프레임별로 변화시켜 설정한다.

본 발명의 제1 실시 예와 제2 실시 예의 차이점은, 제2 실시 예에서 기지국 이 전력제어 임계치를 설정할 때는 R-RICH를 통해 현재 프레임에서 전송되고 있는 데이터 레이트 정보를 그대로 이용한다. 반면 제1 실시 예에서 기지국은 R-RICH를 통해 이전 프레임에서 전송되었던 데이터 레이트 정보를 바탕으로 현재 프레임에서의 전력제어 임계치를 결정한다.

이하에서는 기지국이 가변 데이터 레이트에 따라 전력제어에 사용될 임계치를 프레임별로 조절하는 절차에 대해 설명한다.

먼저 기지국은 매 프레임의 시작 시점에서 이전 프레임에서 전송된 R-RICH를 통해 이전 프레임의 R-SCH의 데이터 레이트를 알게된다.

이어 기지국은 그 알게된 이전 프레임의 R-SCH의 데이터 레이트 정보를 이용하여 전력제어의 임계치를 식 4에 나타낸 양만큼 변화시킨다.

상기한 식 4에서 △_{target_TH}(n)은 n번째 프레임의 시작 시점에서 변화되는 전력제어 임계치의 절대 값을 나타낸다. 그리고 P_ref(R_assigned(n-1)) 값은 (n-1)번째 프레임에 단말이 갱신한 역방향 패킷 데이터채널(ex.R-SCH)에 대한 할당 데이터 레이트인 R_assigned(n-1)에 대하여 정의된 파일럿 기준 전력 레벨 (Pilot reference power level)의 linear 값을 나타낸다.

(n-1)번째 프레임과 (n-2)번째 프레임의 데이터 레이트를 비교하여, (n-1)번 째 프레임의 데이터 레이트가 더 높은 값이면 △_{target_TH}(n)만큼 전력제어 임계치를 증가시키고, 반대의 경우에는 △_{target_TH}(n)만큼 전력제어 임계치를 감소시킨다.

상기한 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에서는 전력제어 임계치가 한 프레임의 시간 지연을 가지고 설정된다.

즉, 본 발명의 제2 실시 예에서의 최적의 전력제어 임계치의 변화는 제1 실시 예에서의 최적의 전력제어 임계치의 변화에 대해 한 프레임만큼 지연된다.

한편, 본 발명의 제1 실시 예에서는 이전 프레임의 R-RICH가 소실될 경우에 R-PICH만을 이용하여 전력제어를 실시한다. 즉 기지국은 역방향 기본/전용제어채널 (fundamental and Dedicated Control Channel)이 동작되는데 요구되는 전력제어 임계치를 설정하여 전력제어를 실시한다. 또한 기지국은 역방향 전력제어비트를 생성하기 위하여, R-PICH의 수신 전력 레벨을 미리 설정된 전력제어 임계치와 비교한다. 특히 단말이 R-SPICH의 전송 전력 레벨을 결정할 때, 현재의 R-SCH의 전송 데이터 레이트를 지원하는 최적의 전력만을 할당하고, 또한 기지국에서 설정되는 전력제어 임계치도 각 데이터 레이트별로 최적이다.

본 발명의 제2 실시 예에서는 단말이 이전 프레임의 데이터 레이트 정보를 통하여 R-SPICH의 전력 레벨을 결정한다. 따라서 데이터 레이트가 급변하는 상황에서는 기지국에서 설정되는 전력제어 임계치가 한 프레임 지연되기 때문에 최적 임계치일 가능성이 제1 실시 예에 비해 낮다. 그러나 대부분 데이터 레이트의 변화는 그리 빈번하게 일어나지 않기 때문에, 전력제어 임계치가 최적성을 거의 잃지 않는 다.

이상에서 설명된 본 발명에 따르면, 가변 데이터 레이트이면서 기존보다 훨씬 높은 최대 데이터 레이트가 고려되는 이동통신 시스템에서, 기지국은 현재 R-RICH을 복호하기 전에 현재의 데이터 레이트에 대한 정보를 알 수 있다. 따라서 기지국은 R-SPICH로 수신될 기대 전력 레벨에 대한 정보를 미리 알 수 있으므로, 그 R-SPICH를 사용하여 보다 정확한 전력제어를 실시할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예를 통하여, 기지국은 R-RICH를 통하여 수신된 현재의 R-SCH의 데이터 레이트에 대한 정보를 미리 알 수 있다. 그에 따라 R-SPICH를 복조할 때 실시간으로 데이터를 수신하면서 채널추정을 실시할 수 있다. 이는 기지국이 R-RICH를 통하여 수신된 현재의 R-SCH의 데이터 레이트에 대한 정보를 미리 알 수 있기 때문에 그 정보를 통하여 채널추정 과정에서도 R-SPICH의 파일럿 기준 전력 레벨을 알게 되고, 그에 따라 수신된 데이터를 R-RICH의 프레임 길이만큼 버퍼에 저장하지 않고도 R-SPICH와 R-PICH의 최대비 결합(maximal ratio combining)이 가능해진다.

또한 본 발명에 따르면, 고속의 데이터 레이트로 데이터를 전송할 때, 기존의 파일럿채널의 전력 레벨에 비하여 추가적으로 필요한 만큼의 전력 레벨을 R-SPICH에 할당할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 R-SPICH에 할당되는 전력 레벨을 기지국에서 전력제어에 효과적으로 사용할 수 있으므로, 보다 향상된 전력제어 성능을 제공한다.

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 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (16)

1. 트래픽채널이 적어도 하나의 기본채널(fundamental channel)과 적어도 하나의 부가채널(supplemental channel)을 포함하는 가변 데이터 레이트를 지원하는 이동통신 시스템에서,

   수신단에서 송신단이 전송한 상기 부가채널에 대한 부가파일럿채널의 전력 레벨을 결정하는 단계;

   상기 수신단에서 상기 부가파일럿채널의 전력 레벨을 상기 부가채널의 전력제어를 위한 임계치와 비교하는 단계;및

   상기 수신단에서 상기 임계치와의 비교 결과에 따라 상기 송신단에게 상기 부가채널을 위한 전력제어 정보를 송신하는 단계를 포함하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신단에서 상기 송신단이 전송한 상기 기본 채널을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기본채널은 고정 데이터 레이트를 사용하고, 상기 부가 채널은 가변 데이터 레이트를 사용하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 기본 채널은 상기 기본 채널의 데이터 레이트에 따른 전력 레벨이 할당되는 파일럿채널과 함께 전송되는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 수신단에서 상기 부가파일럿채널의 전력 레벨을 결정하는 단계는 미리 전송된 부가채널의 현재 처리단위에서의 데이터 레이트를 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 수신단에서 상기 부가파일럿채널의 전력 레벨을 결정하는 단계는 이전 처리단위에서의 부가채널의 데이터 레이트에 대해 설정된 파일럿채널의 전력 레벨을 이용하여 결정하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 파일럿채널의 전력 레벨과 상기 부가파일럿 채널의 전력 레벨의 합은 상기 부가채널을 통해 전송되는 각 데이터 레이트에 해당되는 전력 레벨과 동일한 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 수신단이 상기 송신단으로부터 적어도 하나의 기본채널 및 적어도 하나의 부가채널에 대한 현재 또는 이전 처리단위에서의 데이터 레이트를 지시하는 지시채널을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 수신단에서 상기 임계치를 상기 부가채널의 적어도 하나의 처리단위마다 변동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 임계치를 상기 부가채널의 적어도 하나의 처리단위마다 변동하는 단계는

    상기 부가채널의 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트를 사용하여 현재 처리단위의 전력제어의 임계치를 결정하는 단계;

    상기 부가채널의 현재 처리단위의 전송 데이터 레이트를 상기 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트와 비교하는 단계; 및

    상기 현재 처리단위의 전송 데이터 레이트가 상기 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트보다 높은 값이면 상기 결정된 임계치를 소정단위로 증가시키고, 상기 현재 프레임의 전송 데이터 레이트가 상기 이전 처리단위의 전송 데이터 레이트보다 낮은 값이면 상기 결정된 임계치를 소정단위로 감소시키는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력 제어 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 송신단이 상기 수신단으로부터 수신한 전력제어 정보에 따라 상기 부가파일럿 채널의 전력 레벨을 가변시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 데이터 레이트에서의 전력제어방법.
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