KR101124867B1 - 무선 통신 시스템에서 업링크/다운링크 통신의 송신 전력레벨을 제어하기 위한 방법, 액세스 포인트, 및 ｗｔｒｕ - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 업링크/다운링크 통신의 송신 전력 레벨이 제어된다. 수신국은, 송신국으로부터 수신된 신호에 기초하여 전력 제어 정보를 생성하여 송신국에게 제공한다. 최종 N개 수신된 데이터 블럭들의 슬라이딩 윈도우 내의 에러 블럭들의 갯수로부터 측정된 블럭 에러 레이트(BLER_msr)이 얻어지고 SIR 조절은 BLER_msr과 타겟 BLER_target에 기초하여 설정된다. 수신된 신호의 타겟 SIR은 SIR 조절에 따라 조절된다.

Description

무선 통신 시스템에서 업링크/다운링크 통신의 송신 전력 레벨을 제어하기 위한 방법, 액세스 포인트, 및 ＷＴＲＵ{METHOD, ACCESS POINT, AND WTRU FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER LEVELS OF UPLINK/DOWNLINK COMMUNICATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 OLPC를 수행하도록 구성된 통신국의 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 OLPC를 수행하기 위한 방법의 흐름도이다.

본 발명은 외부 루프 전력 제어를 채용한 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 수정된 점프 알고리즘을 갖는 향상된 외부 루프 전력 제어 시스템에 관한 것이다.

사용자들이 데이터의 송수신을 위해 주파수를 공유하는 무선 통신 시스템에서 불필요한 간섭을 감소시키는 것이 필수적이다. 효과적인 전력 제어는, 주어진 무선 링크 접속에 대한 만족스런 신호 품질을 유지하는 한편, 간섭을 적당한 레벨까지 감소시킨다.

전력 제어는 전형적으로 2개의 단계로 구성된다: 외부 루프 전력 제어(Outer Loop Power Control; OLPC), 및 내부 루프 전력 제어(Inner Loop Power Control; ILPC). OLPC는, 수신된 품질을 타겟 품질에 가능한한 근접하게 유지하기 위해 타겟 신호 대 간섭비(SIR)를 제어한다. ILPC는 각 전용 채널의 수신된 SIR을 가능한한 타겟 SIR에 근접하게 유지하기 위해 송신 전력을 제어한다.

전형적인 OLPC는 수신된 신호의 품질의 표시로서 블럭 에러 레이트(BLER)를 측정한다. BLER은, 전송된 트랜스포트 블럭들의 전체 갯수에 대한 에러 트랜스포트 블럭의 갯수의 비율이다. 전송된 데이터에 대한 품질 타겟은, 예를 들어 1%의 타겟 BLER와 같이, BLER에 기초하여 결정된다. OLPC는 BLER와 같이, 주어진 서비스에 대한 필요한 품질에 따라 타겟 SIR을 설정한다. CRC(Cyclic Redundancy Check)는 특정의 전송에서 에러 유무를 판정하기 위해 사용된다. 기본적으로, 사용자 데이터는 전송을 위한 트랜스포트 블럭들에서 세그먼트화되며 각각의 트랜스포트 블럭에는 CRC 비트들이 추가된다. 이러한 데이터 방식은 에러 발생 여부를 판정하기 위해 수신기에서 사용된다.

공지된 OLPC 프로세스, 점프 알고리즘은 BLER에 기초하여 타겟 SIR을 조절함으로써 전력을 제어한다. 그러나, 점프 알고리즘은, 품질 요건이 높은 콜은 희망하는 BLER보다 상당히 높은 BELR를 겪는다는 점에서 여전히 문제점이 있다. 게다가, 이 문제는 짧은 콜이 비교적 작은 갯수의 트랜스포트 블럭들을 전송할 때는 더 자주 발생한다.

업링크/다운링크 통신의 송신 전력 레벨이 본 발명에 따른 무선 통신 시스템 에서 제어된다. 수신국은, 송신국으로부터 수신된 신호에 기초한 전력 제어 정보를 생성하여 송신국에게 제공한다. 데이터 블럭들이 수신됨에 따라, 측정된 블럭 에러 레이트(BLER_msr)는, 최종의 N개 수신된 블럭들 내의 에러 블럭들의 갯수로부터 얻어지고, 타겟 SIR이 BLER_msr 및 타겟 BLER_target에 기초하여 조절된다. 이 때문에 본 발명이 타겟 SIR에 더 잘 적응할 수 있어, 콜이 그 지정된 BLER 요건을 만족시킬 확률이 증가한다.

첨부된 도면들과 연계하여 예로서 주어지는 이하의 설명들로부터 본 발명에 대한 더 상세한 이해가 가능할 것이다.

이하에서, 용어 "국(station)"은 사용자 장비, 무선 송/수신 유닛(WTRU), 액세스 포인트(AP), 이동국, 기지국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 수신국, 송신국, 통신국, 페이저, 또는 무선 환경에서 동작가능한 기타의 장치를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들 각각의 용어는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 OLPC를 수행하도록 구성된 통신국(100)이 도시되어 있다. 본 발명은 업링크 및/또는 다운링크에서 구현될 수 있다는 점에 유의한다. 통신국(100)은 (도 1에 도시되지 않은) 송신국으로부터의 통신을 포함한 다양한 무선 주파수 신호들을 수신한다. 수신된 신호는 격리기(110)를 통해 복조기(120)에 전달된다. 복조기(120)는 수신된 신호로부터 기저대역 신호를 생성한 다.

데이터 추정 장치(130)는 기저대역 신호로부터 데이터를 복구한다. 에러 검출 장치(140)는 복구된 데이터로부터 에러를 검출한다. 프로세서(150)는 검출된 에러를 분석하고, 수신된 통신의 BLER와 같은, 에러 레이트를 판정한다. 에러 레이트는 타겟 SIR 발생기(160)에 입력되고, 타겟 SIR 발생기(160)는 프로세서(150)에 의해 제공된 에러 레이트에 기초하여 타겟 SIR을 발생한다. 그 다음, 타겟 SIR은 전력 제어 정보 발생기(170)에 입력된다. 전력 제어 정보 발생기(170)는, 부분적으로, 통신 시스템(100)이 동작하고 있는 시스템에 의해 어떤 유형의 ILPC가 이용되고 있는지에 따라, 적절한 전력 제어 정보를 발생한다. 예를 들어, UMTS TDD는 다운링크에서 개방 루프 ILPC를 사용하는 반면 다른 유형의 무선 시스템들은 폐쇄 루프 ILPC를 사용한다.

폐쇄 루프 ILPC가 사용될 때, 전력 제어 정보 발생기(170)는 수신된 프레임들/블럭들의 측정된 SIR을, 타겟 SIR 발생기(160)에 의해 발생된 SIR 타겟과 비교하고, 타겟 전력 제어(TPC) 명령을 발생한다. TPC 명령은, 통신국(100)과 통신하고 있는 송신기가 그 전력을 증가시켜야 하는지 또는 감소시켜야 하는지에 대한 표시를 제공한다. 예를 들어, 측정된 SIR이 타겟 SIR보다 작은 경우, TPC 명령은 송신기가 그 전력을 증가시켜야 한다는 것을 표시하고, 측정된 SIR이 타겟 SIR보다 큰 경우, TPC 명령은 송신기가 그 전력을 감소시켜야 한다는 것을 표시한다.

개방 루프 ILPC가 사용될 때, 전력 제어 정보 발생기(170)는, 단순하게 타겟 SIR 발생기(160)로부터 제공된 타겟 SIR을 출력한다. 이 경우, 통신국(100)과 통 신하는 송신기는, 타겟 SIR을 달성하기 위해 그 전력 설정을 어떻게 수정해야 하는지를 결정하는데 책임이 있다.

전력 제어 정보 발생기(170)에 의해 발생된 전력 제어 정보(즉, SIR 타겟 또는 TPC 명령)는 변조기(180)에 입력된다. 변조기(180)는 (도시되지 않은) 송신국으로의 전송을 위한 정보를 변조한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 OLPC 프로세스(200)가 도시되어 있다. 일단 수신국(100)이 통신 신호를 수신하면(단계 210), 수신된 통신 신호는 처리되고 데이터 블럭 시퀀스의 BLER이 측정된다(단계 220).

측정된 BLER(BLER_msr)은 최종 N개의 수신된 블럭들에 기초하며, 수신된 블럭들의 총 갯수(N)에 대한 에러를 갖는 수신 블럭들의 갯수(Ne)의 비율(즉, Ne/N)이다. N은 BLER이 측정되고 있는 동안의 슬라이딩 윈도우의 폭이다. 예를 들어, N은 최근의 데이터 블럭들을 추적하기 위해 다음과 같이 결정된다.

N = K/BLER_target .......(1)

여기서, K는 상수로서, 예를 들어, 1보다 크거나 같고, BLER_target는 타겟 BLER 값이다. 본 발명은 가장 최근의 N개 데이터 블럭들의 에러 레이트를 이용하기 때문에, 타겟 SIR은 콜이 그 BLER 요건을 만족시킬 확률을 증가시킨다.

수신된 통신 신호에 대한 BLER이 측정된 후에, 그 BLER 값들(즉, BLER_msr 및 BLER_target)에 기초하여 타겟 SIR(SIR_target)이 조정된다(단계 230). 타겟 SIR 조절은, CRC 또는 포워드 에러 정정(FEC)과 같은, 수신된 데이터 블럭들의 에러 검사에 기초한다. 당업자라면 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 다른 에러 검사법이 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

만일 데이터 블럭의 에러 검사 결과가 수용가능하다면, 타겟 SIR(SIR_target)이 양호하게는 수학식 2-4에 의해 결정된다.

SIR_target = SIR_target* - STEP_down .......(2)

STEP_down = (1 + BLER_down) × BLER_target ×STEP_size .......(3)

BLER_down = max(-1, 1-BLER_msr/BLER_target) ........(4)

여기서 SIR_target*는 이전 타겟 SIR이고, STEP_size는 점프 알고리즘의 수렴 속도를 결정하는 파라미터이다.

만일 데이터 블럭의 에러 검사 결과가 수용가능하지 않다면, 타겟 SIR(SIRtarget)는 수학식 5-7에 의해 결정된다.

SIR_target = SIR_target* + STEP_up .......(5)

STEP_up = (1 + BLER_up) × (1 - BLER_target) × STEP_size .......(6)

BLER_up = min(2, BLER_msr/BLER_target - 1) ........(7)

여기서 SIR_target*는 이전 타겟 SIR이고, STEP_size는 점프 알고리즘의 수렴 속도를 결정하는 파라미터이다.

SIR 타겟의 스텝 크기(STEP_size) 조절은 측정된 BLER(BLER_msr)과 타겟 SIR(BLER_target) 간의 차이에 의존한다. 예로서, BLER_target이 1%로 설정되는 것으로 가정하면, 측정된 BLER를 계산하기 위해 100개의 최종 블럭들의 CRC 상태가 메모리에 유지된다(즉, N=100). 1.0dB의 기본 STEP_size를 이용하면, 실제의 스텝 크기 증가(CRC 에러의 경우) STEP_up은 이하의 값들 중 임의의 하나를 취할 것이다.

1. 첫번째 에러가 지난 100개 블럭들 내에서 발생하였다면, 0.99 dB

2. 두번째 에러가 지난 100개 블럭들 내에서 발생하였다면, 1.98 dB

3. 세번째(또는 그 이상의) 에러가 지난 100개 블럭들 내에서 발생하였다면, 2.97 dB.

그 결과, SIR 타겟은, 복수의 에러가 발생하였을 때 더욱 적극적으로 증가하여, 더 빠른 복구 시간을 보장할 것이다.

유사하게, 스텝 크기 감소(CRC 성공의 경우) STEP_down은 이하의 값들 중 임의의 하나를 취할 것이다.

1. 최종 100개 블럭들 내에서 에러가 없었다면, 0.02 dB

2. 최종 100개 블럭들 내에서 한개 에러가 있었다면, 0.01 dB

3, 최종 100개 블럭들 내에서 하나 이상의 에러가 있었다면, 0 dB.

수학식 2-7에 따라, 높은 BLER_msr의 경우, BLER_up은 증가하고, 차례로, STEP_up은 낮은 BLER_msr의 경우보다 더 커진다. 그 결과, SIR_target의 증가는 BLER_msr이 증가 함에 따라 커진다. 반면, BLER_down이 감소할 때, 차례로 STEP_down은 높은 BLER_msr의 경우보다 더 작아진다. 그 결과, SIR_target은 BLER_msr이 증가함에 따라 이전값 SIR_tagrget*로부터 다소 적게 변경된다.

STEP_up은, 최근의 히스토리에서 복수의 SIR_target 증가가 발생한 경우에 증가되고, STEP_down은, 최근의 히스토리에서 어떤한 SIR_target 증가도 없을 때 증가된다. 추가적으로, 각각의 데이터 블럭의 BLER 변경에 대한 SIR 조절의 양이 더 커지기 때문에, OLPC는, 작은 갯수의 트랜스포트 블럭들을 즉각적으로 전송하는 짧은 콜에 응답할 수 있다.

대안적 실시예에서, BLER_target으로의 수렴은 수학식 8-9에서와 같이 SIR_target의 STEP_down의 공식을 변경함으로써 개선된다.

STEP_down = (2×BLER_target - BLER_msr) × STEP_size ......(8)

STEP_up = STEP_size - STEP_down .....(9)

이 접근법에서, 측정된 BLER이 타겟 BLER을 초과할 때, SIR은 임계 영역에 떨어진다. 이 영역에서는, 시간이 길어질수록 블럭 에러들이 발생할 가능성이 더 높다. 이것은 과거에 발생한 낮은 BLER을 보상한다.

도 2를 다시 참조하면, 새로운 타겟 SIR이 결정된 후에, 개방 루프 ILPC가 이용되고 있는지 또는 폐쇄 루프 ILPC가 이용되고 있는지에 따라, 타겟 SIR이 송신 국에 보내지거나 또는 TPC 명령이 계산되어 송신국에 보내진다(단계 240). 상기 설명한 바와 같이, 타겟 SIR 및 TPC 명령은 집합적으로 전력 제어 정보라 일컬어진다. 그 다음, 단계 250에서, 송신국은, 송신국에 제공된 전력 제어 정보에 기초하여 전송 통신 신호의 전력을 제어한다.

본 발명의 특징들 및 요소들이 특정한 조합의 양호한 실시예들로 기술되었지만, 각각의 특징 및 요소는 (양호한 실시예들의 다른 특징들 및 요소들 없이) 단독으로 사용되거나, 본 발명의 다른 특징 및 요소들과 함께, 또는 이들없이, 다양한 조합으로 사용될 수 있다.

업링크/다운링크 통신의 송신 전력 레벨이 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 제어된다. 수신국은, 송신국으로부터 수신된 신호에 기초한 전력 제어 정보를 생성하여 송신국에게 제공한다. 데이터 블럭들이 수신됨에 따라, 측정된 블럭 에러 레이트(BLER_msr)는, 최종의 N개 수신된 블럭들 내의 에러 블럭들의 갯수로부터 얻어지고, 타겟 SIR이 BLER_msr 및 타겟 BLER_target에 기초하여 조절된다. 이 때문에 본 발명이 타겟 SIR에 더 잘 적응할 수 있어, 콜이 그 지정된 BLER 요건을 만족시킬 확률이 증가한다.

Claims (21)

1. 무선 송수신 유닛(WTRU; wireless transmit receive unit)에서 사용하기 위한 송신 전력 제어 장치에 있어서,

   복조기;

   상기 복조기에 연결된 데이터 추정 장치;

   상기 데이터 추정 장치에 연결된 에러 검출 장치;

   상기 에러 검출 장치에 연결된 프로세서;

   상기 프로세서에 연결된 타겟 SIR(signal to noise; 신호 대 잡음) 발생기; 및

   상기 타겟 SIR 발생기에 연결된 변조기

   를 포함하는 송신 전력 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 타겟 SIR 발생기와 상기 변조기 사이에 연결된 전력 제어 정보 발생기를 더 포함하는 송신 전력 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 데이터 추정 장치는 상기 복조기에 의해 생성된 기저대역 신호로부터 데이터를 복원시키는 것인 송신 전력 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 에러 검출 장치는 상기 데이터 추정 장치에 의해 복원된 데이터에 있는 에러를 검출하는 것인 송신 전력 제어 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 에러 검출 장치에 의해 검출된 에러들을 분석하고 에러율을 판정하는 것인 송신 전력 제어 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 타겟 SIR 발생기는 상기 프로세서에 의해 제공되는 에러율에 기초하여 SIR을 발생하는 것인 송신 전력 제어 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 전력 제어 정보 발생기는 타겟 SIR에 기초하여 타겟 전력 제어(TPC; target power control) 명령을 산출하는 것인 송신 전력 제어 장치.
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