KR100969732B1 - 이동 통신 시스템에서 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에있을 때의 다운링크 전력 제어 방법 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에있을 때의 다운링크 전력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CDMA 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)에 아웃-오브-씽크(Out-of-Sync)가 발생하여 다운링크(downlink) 전력 제어를 하기 위한 전력 제어 컨트롤 비트의 해독이 어려워졌을 경우에 다운링크 전력 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)가 아웃-오브-씽크 상태(Out-of-Sync)에 있을 때의 다운링크 전력 제어 방법에 있어서, 단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 모두에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에, 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들 중 어느 하나의 기지국에 대한 업링크가 인-씽크(In-Sync) 상태가 될 때까지 다운링크 전력을 점진적으로 증가시키는 단계; 및 업링크가 인-씽크 상태가 되면 단말로부터 전송되는 전력 제어 명령(TPC)에 따라 다운링크 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
CDMA, 다운링크, 업링크, Out of Sync, 전력 제어

Description

이동 통신 시스템에서 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있을 때의 다운링크 전력 제어 방법{Method of power control when uplink is in a state of out of sync in mobile communication system}
도1은 단말이 핸드오버 상태가 아닌 경우의 다운링크 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면임.
도2는 단말이 핸드오버 상태인 경우의 다운링크 전력 제어 방법을 설명하기 위한 도면임.
본 발명은 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)가 아웃-오브-씽크 상태에 있을 때의 다운링크 전력 제어 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, CDMA 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)에 아웃-오브-씽크 상태가 발생하여 다운링크(downlink) 전력 제어를 하기 위한 전력 제어 컨트롤 비트의 해독이 어려워졌을 경우에 다운링크 전력 제어 방법에 관한 것이다.
CDMA 시스템에서는 모든 사용자가 같은 시간과 대역에서 신호를 전송하기 때문에 다른 사용자의 신호는 간섭으로 작용한다. 이로 인해 각 사용자가 필요로 하 는 품질을 만족시키면서 최소의 전력을 사용하도록 조정하여 주어야 한다. 이러한 목적을 수행하는 것이 전력 제어이다.
다운링크 전력 제어의 과정은 다음과 같다. 단말(UE)은 현재 기지국으로부터 전송되는 신호의 신호 대 잡음비를 측정하여 측정된 SIRest를 기설정된 SIRtarget 와 비교하여 SIRest > SIRtarget 인 경우에는 전송 전력을 낮추라는 의미인 '0'의 TPC 명령을 전송하고, SIRest > SIRtarget 인 경우에는 전송 전력을 높이라는 의미인 '1'의 TPC 명령을 전송한다.
기지국은 전송되어지는 TPC를 이용하여 수학식1과 같이 데이터 채널(DCH)의 전력을 조정한다.
P(k) = P(k - 1) + PTPC(k)
여기서,
Figure 112003049479561-pat00001
즉, TPC가 '1'인 경우에는 이전보다 일정 정도 전력을 높이고, TPC가 '0'인 경우에는 이전보다 일정 정도 전력을 낮추라는 의미이다.
아웃-오브-씽크(Out-of-Sync) 상태는 수신 신호가 없는 상태를 가리키는 것으로서, 단말이 음영지역에 들어가거나, 핸드오버(handover)시 현재의 기지국이 포함되어 있는 활동 세트(active set) 중에서 다른 기지국의 업링크 상태에 맞추어 전력 제어가 되고 있을 때 발생한다.
업링크 아웃-오브-씽크 상태의 판단 기준은 시스템에 따라 CRC, BER, 수신 SIR 등으로 다양하다. 그 중에서 CRC를 사용하는 방식은 CRC 확인 결과가 연속적으로 에러가 있는 것으로 발생하는가를 확인하는 것이다. 그 판단 기준은 다양하지만 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 발생하였을 때는 물리채널의 BER이 매우 높아서 다운링크 전력 제어 컨트롤 비트의 신뢰도가 매우 낮아 폐쇄루프 다운링크 전력 제어가 불가능하다. 따라서 이 경우에는 다운링크 전력을 고정시켜야 한다.
업링크 아웃-오브-씽크 상태시에는 신뢰할만한 TPC 신호가 존재하지 않기 때문에 이로 내부 루프(inner loop) 전력 제어 동작을 할 수 없게 된다. 다운링크 전력 설정에 관한 방안은 표준 규격으로 규정되지 않은 사항으로서, 현재 어떠한 논문이나 특허에서도 구체적으로 언급한 바가 없으며, 다만, 현재 구현된 기술로 존재한다.
현재 구현된 방식은 업링크 아웃-오브-씽크 시에는 다운링크 DPCH(Dedicated Physical CHannel)의 내부 루프 전력 제어 TPC가 존재하지 않기 때문에 아웃-오브-씽크 판단 시작 시점부터 다운링크 전력을 아웃-오브-씽크 판단 시점 직전의 전력으로 고정시키는 방식을 취하고 있다.
상기의 아웃-오브-씽크 판단 시작 시점부터 다운링크 전력을 아웃-오브-씽크 판단 시점 직전의 전력으로 고정시키는 방식은 업링크 아웃-오브-씽크의 상태가 인-씽크 상태(In-Sync)로 전환되기를 수동적으로 기다리는 방식이기 때문에 효율적인 다운링크 전력 제어 방식으로서는 한계를 갖고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 CDMA 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)에 아웃-오브-씽크 상태가 발생하여 다운링크(downlink) 전력 제어를 하기 위한 전력 제어 컨트롤 비트의 해독이 어려워졌을 경우에 상황에 따라 보다 능동적, 적응적으로 다운링크 전력을 제어하여 업링크 아웃-오브-씽크 상태를 벗어날 수 있도록 할 수 있는 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)가 아웃-오브-씽크 상태에 있을 때의 다운링크 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
발명의 개요
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)가 아웃-오브-씽크 상태(Out-of-Sync)에 있을 때의 다운링크 전력 제어 방법에 있어서, 단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 모두에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에, 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들 중 어느 하나의 기지국에 대한 업링크가 인-씽크(In-Sync) 상태가 될 때까지 다운링크 전력을 점진적으로 증가시키는 단계; 및 업링크가 인-씽크 상태가 되면 단말로부터 전송되는 전력 제어 명령(TPC)에 따라 다운링크 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고, 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 모두에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에는, 상기 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들 중 어느 하나의 기지국에 대한 업링크가 인-씽크 상태가 될 때까지 다운링크 전력을 점진적으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고, 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 중 일부에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에는, 상기 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들에 대한 다운링크 전력을 인-씽크 상태에 있는 다른 기지국들의 평균 다운링크 전력으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
실시예
이하에서 설명되는 바람직한 일 실시예에 의해 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법의 구성, 작용, 효과 및 다른 특징들이 명확해질 것이다.
본 발명은 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 발생했을 때의 다운링크 전력 제어 방법에 관한 것이다. 구체저인 방법은 단말이 핸드오버 중인가 그렇지 않은가에 따라 다르다.
일반적으로 CDMA 이동 통신 시스템에 있어서는 소프트 핸드오버(soft handover)중에 업링크에서는 기지국 제어기(RNC)에서 선택적 컴바이닝(selection combining)을 하고 소프터 핸드오버(softer handover)시에는 기지국에서 최대비 컴바이닝(maximal ratio combining)을 하기 때문에 단말은 역방향을 기준으로 상태가 좋은 링크에 맞추어 업링크 전력 제어를 하는 전력 제어 알고리즘을 갖는다. 따라서, 상대적으로 업링크 상태가 안 좋은 기지국은 업링크 전력 제어가 제대로 이루어지지 않아 업링크 아웃-오브-씽크 상태에 빠질 확률이 높다.
소프터 핸드오버의 경우에는 각각의 링크가 각각의 경로로 인식되기 때문에 커바이닝에 포함시키지 않고 아웃-오브-씽크 상태에 있는 링크의 TPC신호를 이용하여 다운링크 전력 제어를 행한다.
하지만 소프트 핸드오버의 경우에는 기지국 제어기에서 컴바이닝을 하기 때문에 아웃-오브-씽크 상태가 발생한 기지국에서 다운링크 전력 제어를 위한 TPC가 존재하지 않게 된다. 그러나 단말의 입장에서는 활동 세트(active set) 내에 존재하는 모든 기지국의 다운링크 신호를 컴바이닝하기 때문에 핸드오버 상태가 아닌(Non-Handover) 환경에 비해 고려해야 할 사항들이 더 존재한다.
다운링크 전력을 적절한 값으로 고정시킬 경우를 고려하자. 그 때 고려되어야 할 것들은 다운링크 다이버시티 게인(Downlink Diversity Gain), 아웃-오브-씽크 상태의 기지국에 과도한 전력을 할당할 때 발생할 수 있는 전력낭비에 따른 다운링크 용량, 다운링크 간섭(Downlink Interference) 증가 등이다.
그리고 핸드오버 중에는 업링크로 아웃-오브-씽크 상태가 발생해도 연결된 어느 한 기지국에서 업링크로 아웃-오브-씽크 상태일 경우에는 아웃-오브-씽크 상태가 오랫동안 유지될 수 있다.
핸드오버 상태가 아닌 경우와 핸드오버 상태인 경우의 가장 큰 차이점은 핸드오버 상태가 아닌 경우에는 업링크로 컴바이닝되지 않기 때문에 업링크로 데이터가 전송 불능 상태가 된다는 것이다. 따라서, 업링크 아웃-오브-씽크 상태에서 빨리 벗어나서 상위로 데이터가 전송될 기지국에서 인-씽크 상태로 되돌아와야 한다.
이하에서는 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있을 경우에 기지국에서의 다운링크 전력 제어 동작을 핸드오버 상태가 아닌 경우와 핸드오버 상태인 경우로 나누 어서 설명하기로 한다.
1) 단말이 핸드오버 상태가 아닌 경우
단말이 핸드오버 상태가 아닌 경우는, 도1에 도시된 바와 같이, 기지국과 단일 링크(single link)로 연결된 경우이다. 단말이 기지국과 단일 링크로 연결된 상태에서 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 발생하는 경우는 크게 두 가지로 나뉠 수 있다. 첫 번째 경우는, 원래 단일 링크로 연결된 상태에서 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 발생한 경우이고, 두 번째 경우는 핸드오버 상태에서 단일 링크로 전환이 되었는데 새로운 링크의 역방향이 처음부터 아웃-오브-씽크 상태인 경우이다.
두 번째 경우에 있어서, WCDMA 이동 통신 시스템에서 핸드오버 상태의 변환은 단말이 측정하는 다운링크 CPICH(Common Pilot CHannel) 전력을 기준으로 이루어진다. 즉, 업링크의 아웃-오브-씽크 상태에 관계없이 다운링크의 CPICH 전력에 따라 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 난 기지국으로 연결될 수 있다. 이 경우에 다운링크의 전력 설정은 매우 중요해진다. 이 때 다운링크 순방향 전력이 너무 낮게 설정되면 전력 제어 비트를 통해 업링크 전력을 높이지 못하고 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 유지가 되면서 무선 링크 실패(RL Failure)가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 이러한 상황을 방지하기 위하여 본 발명에서는 업링크(uplink)가 아웃-오브-씽크 상태(Out-of-Sync)에 있을 때 단말이 핸드오버 상태가 아닌 경우 다운링크 전력을 업링크가 인-씽크 상태로 전환될 때까지 점진적으로 증가시키는 방식을 채택하였다.
점진적으로 증가시키는 방법으로는 기지국 모뎀에서 일정 시간 간격으로 Tx 전력을 점진적으로 증가시켜 설정하는 방식과, 다른 방법으로는 기지국이 수신하는 TPC를 기 설정된 패턴을 받았다고 가정하고 동작하는 것이다. 즉, N개 '01'쌍 후에 하나의 '1'이 도착하도록 하는 패턴을 설정한다. 여기서 N 값을 조절함으로써 전력의 증가량을 제어할 수 있다.
2) 단말이 핸드오버 상태인 경우
a) 모든 기지국에서 아웃-오브-씽크 상태가 발생하였을 경우
이 경우는 단말이 핸드오버 상태가 아닌 경우와 마찬가지로 역방향 상위로 데이터가 올라가지 못하기 때문에 가능하면 빨리 인-씽크 상태로 되돌아가야 한다. 이는 기지국 제어기에서 모든 링크에서 아웃-오브-씽크 상태가 발생함을 알 수 있으므로 기지국 제어기에서 제어 가능하다. 따라서, 이 경우에도 모든 기지국에서 어느 한 기지국이라도 아웃-오브-씽크 상태에서 인-씽크 상태로 전환될 때까지 다운링크 전력을 일정 점진적으로 계속해서 증가시킨다.
업링크 아웃-오브-씽크 상태일 때에는 다운링크도 아웃-오브-씽크 상태일 가능성이 높다. 이 경우에 단말은 업링크 전력을 오프(off)한다. 그리고, 다운링크가 다시 인-씽크 상태가 되었을 때, 업링크로 다시 신호를 전송한다. 급격한 전력 변화에 의해 아웃-오브-씽크 상태가 되었을 때, 기지국이 아웃-오브-씽크 상태를 판단할 때까지는 일정한 시간이 걸린다. 아웃-오브-씽크 상태에 들어갈 때부터 아웃-오브-씽크 상태를 판단하기까지의 구간에서는 임의의 TPC 신호가 들어오게 된다. 이 경우 적정 수준보다 낮은 상태의 전력으로 유지할 수도 있다. 이러한 문제를 해 결하기 위하여 일정 수준까지 전력을 올려줌으로써 좀더 빨리 단말이 아웃-오브-씽크 상태에서 인-씽크 상태로 돌아오게 만들 수 있다.
b) 어느 한 기지국이라도 상위로 연결된 경우
핸드오버 상태에서는 RNC에서 컴바이닝하기 때문에 이런 경우의 발생 빈도가 높다. 단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고, 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 중 일부에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에는, 상기 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들에 대한 다운링크 전력을 인-씽크 상태에 있는 다른 기지국들의 평균 다운링크 전력에 일정 옵셋(Poffset)을 적용한 값으로 설정하고, 인-씽크 상태로 되돌아오면 다운링크 전력 제어를 재개하는 것이 바람직하다. 이를 식으로 표현하면 수학식2와 같다.
Figure 112003049479561-pat00002
여기서 N_in-sync는 활동 세트 내에서 인-씽크 상태에 있는 기지국의 수이다.
Poffset을 결정하기 위한 요소들은 다음과 같다. 첫째로 기지국 간에 다운링크 송신 전력이 단말에서 다이버시티 게인(diversity gain)을 최대가 되도록 Poffset을 설정한다. 둘째는, 아웃-오브-씽크 상태의 기지국에서의 다운링크 전력이 고정값인 것을 감안하여야 한다. 모든 기지국이 고정된 전력으로 전송하고 있다면 동일한 전 력을 할당하는 것이 다이버시티 게인 관점에서는 최적이다. 하지만, 현재의 상태는 다른 기지국들은 전력 제어를 행하고 있지만 아웃-오브-씽크 상태의 기지국은 고정된 전력으로 전송하고 있다. 세 번째는 다운링크 간섭을 최소화하는 관점에서 Poffset을 설정하는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 따르면, 일반적인 CDMA 시스템에서 업링크 아웃-오브-씽크 상태가 발생하였을 때 기지국에서 다운링크 전력 제어를 못하지만 상황에 따라 보다 능동적으로 다운링크 전력을 결정할 수 있게 되어 핸드오버에서 단일 링크로 전환할 때 호 단절(call drop)률, 다운링크 용량, 인-씽크 상태로 빠르게 전환할 수 있는 효과가 있다. 또한, 음영지역에서 들어갔다가 나오는 단말에 대해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 이동 통신 시스템에서 업링크(uplink)가 아웃-오브-씽크 상태(Out-of-Sync)에 있을 때의 다운링크 전력 제어 방법에 있어서,
    단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 모두에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에, 상기 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들 중 어느 하나의 기지국에 대한 업링크가 인-씽크(In-Sync) 상태가 될 때까지 다운링크 전력을 점진적으로 증가시키는 단계; 및
    업링크가 인-씽크 상태가 되면 단말로부터 전송되는 전력 제어 명령(TPC)에 따라 다운링크 전력을 제어하는 단계를 포함하는 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    단말이 핸드오버(handover) 상태에 있고, 활동 세트(active set) 내에 있는 기지국들 중 일부에 대한 업링크가 아웃-오브-씽크 상태에 있는 경우에는, 상기 아 웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들에 대한 다운링크 전력을 인-씽크 상태에 있는 다른 기지국들의 평균 다운링크 전력으로 설정하는 것을 특징으로 하는 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아웃-오브-씽크 상태에 있는 기지국들에 대한 다운링크 전력을 상기 인-씽크 상태에 있는 기지국들에 대한 평균 다운링크 전력에 일정 정도의 옵셋(Poffset)을 더 적용하여 설정하는 것을 특징으로 하는 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 옵셋은 단말의 수신 다이버시티 게인(diversity gain)이 최대가 될 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 옵셋은 전력 제어 이득의 감쇄에 해당하는 전력만큼 설정되는 것을 특징으로 하는 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    다운링크 전력을 점진적으로 증가시키는 경우에 역방향 전력 제어 비트의 전력만을 증가시키는 것을 특징으로 하는 업링크 아웃-오브-씽크 상태시의 다운링크 전력 제어 방법.
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"CR 25.214-091: Clarification of TX diversity power setting", TSG-RAN Working Group 1 meeting #12, TSGR1#12(00)523, Seoul, Korea, 10 April 2000*

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