KR101246999B1 - 전송 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에 개시된 방법 및 장치 실시예에 따르면, 참조 채널의 신호 강도 또는 품질 그리고 제어 및 참조 채널 신호에 관한 이득 인자(gain factor)의 추정치에 기초하여, 참조 채널 신호와 함께 수신되는 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백이 발생된다. 광대역 CDMA(WCDMA)와 관련하여 설정된 비제한적인 예로서, 참조 채널 신호는 CPICH(Common Pilot Channel, 공통 파일럿 신호) 신호를 포함하고, 제어 채널 신호는 CPICH 신호에 비해 (알려지지 않은) 전력 이득으로 전송되는 F-DPCH(Fractional Dedicated Physical Channel) 신호를 포함한다.
전송 전력 제어, CPICH, F-DPCH, 제어 채널 신호, 참조 채널 신호
Description
본 발명은 일반적으로 전송 전력 제어에 관한 것으로서, 상세하게는 전송 전력 제어 피드백을 결정하는 것에 관한 것이다.
전송 전력 제어는, CDMA(Code Division Multiple Access) 기술에 기초한 네트워크 등의 간섭-제한 통신 네트워크(interference-limited communication network)에서 중요한 역할을 한다. 신뢰성있는 통신 및 목표한 데이터 처리용량 레벨(level of data throughput)은 적절한 수신 신호 품질을 보장하기에 충분한 전력으로 전송할 것을 필요로 하지만, 간섭을 제한하거나 다른 방식으로 감소시키는 메카니즘으로서 과도한 전력으로 전송하는 것이 회피된다.
전송 전력 제어의 일례로서, 제1 송수신기는 정보 신호를 제2 송수신기로 전송하고, 제2 송수신기는 제2 송수신기에서 정보 신호에 대해 측정된 수신 신호 품질의 함수로서 전력 제어 피드백을 제1 송수신기로 전송한다. 차례로, 제1 송수신기는 전력 제어 피드백에 응답하여 정보 신호에 대한 전송 전력을 증가 또는 감소시킨다. 이와 같이, 변화하는 수신 조건들에 걸쳐 제2 송수신기에서의 수신 신호 품질을 목표한 레벨에 또는 그 근방에 유지하기 위해 필요에 따라, 전송 전력이 종 종 허용 범위(allowable range) 또는 다른 방식으로 제한된 범위(bounded range) 내에서 오르락 내리락 한다.
통상적으로, 전력 제어 피드백은, 측정된 신호 품질이 기준 목표(reference target)보다 높은지 낮은지에 따라, 1 또는 -1로서 전송되는 TPC(Transmit Power Command)를 포함한다. 이러한 제어는 종종 "내부 루프(inner loop)" 전력 제어라고 하며, 그 용어가 암시하듯이, "외부 루프(outer loop)" 전력 제어 메카니즘은 종종 내부 루프 전력 제어와 짝을 이룬다. 외부 루프 전력 제어에서, BER(Bit Error Rate, 비트 에러율) 또는 FER(Frame Error Rate, 프레임 에러율) 또는 BLER(Block Error Rate, 블록 에러율) 등의 하나 이상의 부가의 메트릭은 내부 루프 목표를 조정하기 위한 기초를 제공한다. 즉, 내부 루프 전력 제어는 측정된 신호 품질을 목표값과 비교함으로써 TPC를 발생하고, 외부 루프 전력 제어는 부가의 메트릭(들)을 대응하는 목표값, 예를 들어, 1%의 FER 또는 BLER 목표와 비교함으로써 목표값을 조정한다.
어떤 상황들은 상기의 전송 전력 제어 방법을 복잡하게 만든다. 예를 들어, 광대역 CDMA(WCDMA) 표준은, UE(user equipment, 사용자 장비)가 기지국이 목표한 신호 품질로 어떤 업링크 제어 채널들을 수신하게 되는 전송 전력으로 그 채널들을 전송하도록 보장해주기 위해, TPC를 UE로 전송하는 데 다운링크 ADPCH(associated dedicated physical channel)를 사용하도록 요구한다. 예를 들어, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access, 고속 다운링크 패킷 액세스)로 나타낸 W-CDMA 시스템의 확장에서, HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel, 고속 다운링크 공유 채널)의 H-ARQ(Hybrid automatic repeat request, 하이브리드 자동 반복 요청) 동작에 대한 ACK/NACK(Acknowledgement/Negative acknowledgement, 확인 응답/부정 확인 응답)를 신호하기 위해 UE에 의해 사용되는 HS-DPCCH(High Speed Dedicated Physical Control Channel, 고속 전용 물리 제어 채널)는, 지원하는 네트워크 기지국(들)에 의한 신뢰성있는 수신을 보장하기 위해, 일반적으로 네트워크에 의해 전력 제어된다. 차례로, UE는 다운링크 TPC가 신뢰성있는 수신에 충분한 전력으로 UE로 전송되도록 보장하기 위해 전송측 네트워크로 TPC를 반환한다. 환언하면, UE가 네트워크-전송 TPC를 목표한 신호 품질로 수신하도록 보장해주기 위해, UE는 다운링크 전력 제어 채널에 대한 전송 전력 제어 피드백을 보낸다.
파일럿 정보가 DPCH 전송에 포함되고(예를 들어, 시간 슬롯당 하나의 파일럿 심볼), 수신측 UE는 슬롯당 전력 제어 피드백(per-slot power control feedback)을 발생하기 위해 DPCH 신호 품질을 추정하는 데 수신된 파일럿 정보를 사용할 수 있다. 즉, UE는 다운링크 SINR(signal-to-noise-plus-interference ratio) 측정치를 목표 SINR(외부 루프 전력 제어에 의해 설정됨)과 비교함으로써 수신된 DPCH에 대한 피드백으로서 업링크 TPC 명령을 발생한다.
그렇지만, 각각의 사용자에 대해 부가적인 다운링크 DPCH를 요구하지 않고 더 많은 수의 HS-DSCH 사용자를 지원하기 위해, W-CDMA 표준은 서로 다른 UE에 대한 다수의 DPCH를 하나의 다운링크 채널 상으로 시간 멀티플렉싱하는 "F-DPCH(Fractional Dedicated Physical Channel)"의 사용을 확인한다. 이 방법이 다운링크 상에서 더 적은 확산 코드 자원을 소비하지만, 이는 UE에서의 전송 전력 제 어를 복잡하게 만드는데, 그 이유는 F-DPCH가 슬롯당 파일럿 정보(이에 기초하여 UE는 그의 신호 품질 추정을 할 수 있음)를 포함하지 않기 때문이다. 또한, F-DPCH도 수신된 데이터 심볼로부터의 정확한 신호 품질 추정을 지원하기에 충분한 슬롯당 데이터 심볼을 제공하지 않는다. 따라서, 비제한적인 예로서, F-DPCH는 내부/외부 전력 제어를 복잡하게 만드는 유형의 채널의 예이다.
본 명세서에 개시된 방법 및 장치 실시예에 따르면, 참조 채널의 신호 세기 또는 품질 그리고 제어 및 참조 채널 신호에 관한 이득 인자(gain factor)의 추정치에 기초하여, 참조 채널 신호와 함께 수신되는 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백이 발생된다. 광대역 CDMA(WCDMA)와 관련하여 설정된 비제한적인 예로서, 참조 채널 신호는 CPICH(Common Pilot Channel, 공통 파일럿 신호) 신호를 포함하고, 제어 채널 신호는 CPICH 신호에 대한 (알려지지 않은) 전력 이득으로 전송되는 F-DPCH(Fractional Dedicated Physical Channel) 신호를 포함한다. 그 자체로서, 이득 인자는 알려지지 않은 이득의 계산된 추정치를 나타낸다.
일 실시예에서, 제어 채널 신호에 대해 전력 제어 피드백을 발생하는 방법은, 제어 및 참조 채널 신호에 관한 이득 인자를 계산하는 단계, 참조 채널 신호에 대한 추정된 신호 품질 또는 세기를 결정하는 단계, 및 추정된 신호 품질 또는 세기 및 이득 인자의 함수로서 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생하는 단계를 포함한다. 무선 통신 장치에 포함된 전력 제어 회로가 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합의 대응하는 구성에 기초하여 이 방법을 수행하도록 구성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 비제한적인 예로서, 무선 통신 장치는 셀룰러 무선 전화 등의 이동국을 포함할 수 있거나 무선 페이저, PDA(Portable Digital Assistant), 랩톱 또는 팜톱 컴퓨터, 또는 그 안의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 전력 제어 회로는 주어진 때에 이득 인자를 계산하고, 주어진 때들 사이에서 이득 인자에 대한 갱신된 값을 유지하며, 전력 제어 피드백을 발생하기 위해 갱신된 값을 사용하도록 구성되어 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 이득 인자에 대한 갱신된 값을 유지하는 단계는 주어진 때들 사이에 발생된 전력 제어 피드백에 대응하는 이득 인자의 변화를 추적하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 전력 제어 회로는 주어진 시간 구간에 걸쳐 제어 채널 신호 상으로 수신되는 심볼들에 대한 소프트 값들에 기초하여 또한 주어진 시간 구간에 걸쳐 참조 채널 신호에 대해 얻어진 채널 추정치로부터 계산된 순 응답에 기초하여 이득 인자를 계산하도록 구성되어 있다. 그 계산된 값은 그 다음 구간에서 이득 인자의 시작값으로 사용될 수 있고, 그 다음 구간 동안에, 이득 인자는 그 다음 구간에서 발생되는 전력 제어 피드백에 따라 그 다음 구간에 걸쳐 갱신될 수 있다.
이득 인자가 이용가능하지 않은 경우, 전력 제어 회로는 일 실시예에서 미리 정해진 전력 제어 명령 시퀀스 - 예를 들어, 교대로 있는 상향/하향 명령 - 에 따라 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생한다. 전력 제어 회로는 제어 채널 신호의 임의의 주어진 현재 시간 창 또는 프레임에서의 그의 진행 중인 전력 제어 피드백 발생을, 이전 프레임에서 이득 인자에 대해 계산된 값에 의존하는 이득 인자의 갱신된 값 및 현재 프레임에서 발생되는 전력 제어 피드백에 기초하도록 구성될 수 있다.
이득 인자의 새로운 시작값은 현재 프레임에 걸쳐 측정치들을 수집함으로써 각각의 그 다음 프레임을 위해 각각의 현재 프레임에서 계산될 수 있다. 예를 들어, 전력 제어 회로는 프레임에 걸쳐 제어 채널 신호 상으로 수신되는 심볼들에 대한 소프트 값들 및 프레임에 걸쳐 참조 채널 신호에 대해 얻어진 채널 추정치로부터 결정되는 순 응답에 기초하여 현재 프레임에서 이득 인자에 대한 값을 계산하도록 구성될 수 있다. 보다 일반적으로, 이득 인자의 재계산은 제어 채널 신호의 임의의 원하는 구간에 걸쳐 임의의 주어진 때에 수행될 수 있고, 이득 인자의 갱신된 값은 진행 중인 전력 제어 피드백 발생을 추적하는 것에 기초하여 재계산들 사이에서 유지될 수 있다.
일 실시예에서, 전력 제어 회로는 제어 채널 신호에 대해 슬롯별로 발생되는 업링크 전력 제어 명령 등의 전력 제어 명령으로서 전력 제어 피드백을 발생하도록 구성되어 있다. 조정된 신호 품질을 목표 신호 품질과 비교함으로써 각각의 업링크 전력 제어 명령 - 예를 들어, 상향, 하향, 홀드 - 이 발생된다. 예를 들어, 조정된 신호 품질이 목표보다 높은 경우, 하향 명령이 발생된다. 반대로, 조정된 신호 품질이 목표 신호 품질보다 낮은 경우, 상향 명령이 발생된다. 조정된 신호 품질은 이득 인자의 갱신된 값의 함수로서 참조 채널 신호로부터 결정되는 추정된 신호 품질, 예를 들어, 슬롯별 추정치를 조정함으로써 얻어진다.
다른 실시예에서, 업링크 전력 제어 명령도 유사한 방식으로 발생되지만, 오정렬 목표 임계값과 비교되는 오정렬 값을 사용한다. 오정렬 값은, 일 실시예에서, 이득 인자의 시작값 및 참조 채널 신호 품질의 대응하는 추정치로부터 결정되는 초기 오정렬과, 참조 채널 신호 품질의 차후의 변화 및 업링크 전력 제어 명령 발생에 대응하는 이득 인자의 변화를 추적하는 진행 중인 오정렬 갱신에 기초한 갱신된 오정렬 값이다.
이러한 실시예 모두에서, 업링크 전송 전력 제어 명령의 발생은 "내부" 루프 전력 제어로 생각될 수 있고, 전력 제어 회로는, 하나 이상의 실시예에서, 진행 중인 내부 루프 전력 제어의 성능을 반영하는 하나 이상의 성능 메트릭의 함수로서 내부 루프에 의해 사용되는 값들 중 하나 이상을 조정하는 "외부 루프" 전력 제어 메카니즘을 실행하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 조정될 수 있는 값들은 이득 인자, 추정된 신호 품질, 목표 신호 품질, 오정렬 값, 및 오정렬 목표 임계값 중 하나 이상을 포함한다. 한가지 이러한 성능 메트릭은 전력 제어 회로에 의해 계산될 수 있는 CER(Command Error Rate, 명령 에러율) 추정치이다.
물론, 본 발명은 상기한 특징 및 이점으로 한정되지 않는다. 당업자라면 이하의 상세한 설명을 읽어보고 첨부 도면을 살펴보면 부가의 특징 및 이점을 잘 알 것이다.
도 1은 본 발명에 개시된 방법 및 장치에 따른 전력 제어 회로의 일 실시예를 포함하는 무선 통신 장치의 일 실시예의 블록도.
도 2는 도 1의 무선 통신 장치에 의해 구현될 수 있는 프로세싱 논리의 일 실시예의 논리 흐름도.
도 3은 도 1에 나타낸 전력 제어 회로의 일 실시예의 블록도.
도 4는 도 1의 무선 통신 장치에 의해 수신될 수 있는 제어 채널 신호의 한 프레임의 블록도.
도 5는, 예를 들어, 도 3의 전력 제어 회로에 의해 구현될 수 있는 프로세싱 논리의 일 실시예의 논리 흐름도.
도 6은 도 1에 나타낸 전력 제어 회로의 일 실시예의 블록도.
도 7은, 예를 들어, 도 6의 전력 제어 회로에 의해 구현될 수 있는 프로세싱 논리의 일 실시예의 논리 흐름도.
도 8은 도 5 또는 도 7의 프로세싱 논리에 대한 예시적인 값을 나타낸 도면.
도 1은 수신된 참조 채널 신호에 기초하여 수신된 제어(또는 데이터) 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생하도록 구성되어 있는 전력 제어 회로(12)를 포함하는 무선 통신 장치(10)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 그의 구현이 그의 의도한 용도에 따라 다르게 되지만, 무선 통신 장치(10)의 예시된 실시예는 하나 이상의 기저대역 처리 회로(14), 스위치/듀플렉서(22)를 통해 하나 이상의 안테나(20)에 연결되어 있는 수신기 회로(16) 및 송신기 회로(18), 하나 이상의 시스템 제어 회로(24) 및 하나 이상의 입/출력(I/O) 및 사용자 인터페이스(UI) 회로(26)를 더 포함한다.
보다 상세하게는, 제어 채널 신호가 제어 채널 정보의 신뢰성있는 수신을 보장해주기에 충분한 신호 품질로 무선 통신 장치(10)에 의해 수신되는 것으로 가정 될 수 있고, 또한 제어 채널 신호가 관심의 시간 프레임에 걸쳐 직접적이고 신뢰성있는 신호 품질 추정을 즉각 지원하지 않는 것으로 가정된다. 예를 들어, 제어 채널 신호는 참조 채널 신호에 대해 알려지지 않은 전송 전력 이득으로 전송될 수 있고, 사전에 알려진 파일럿 또는 참조 정보(신호 품질 추정이 이에 기초할 수 있음)를 전달하지 않을 수 있거나 관심의 시간 프레임들에 걸쳐 신뢰성있는 데이터-기반 신호 품질 추정을 지원하기에 충분히 높은 데이터 레이트를 가지지 않을 수 있다. 그렇지만, 참조 채널 신호가 신호 품질 추정을 즉각 지원하는 것으로 가정된다. 예를 들어, 참조 채널 신호는 관심의 시간 프레임들에 걸친 신뢰성있는 신호 품질 추정에 충분한 파일럿 심볼 레이트(pilot symbol rate)를 갖는 파일럿 신호를 포함할 수 있다.
W-CDMA-기반 통신 네트워크와 관련하여 설정된 비제한적인 예로서, 참조 채널 신호는 CPICH(Common Pilot Channel) 신호일 수 있으며, 제어 채널 신호는 CPICH에 대해 주어진 전송 전력 이득으로 전송되는 F-DPCH(Fractional Dedicated Physical Channel) 신호일 수 있으며, 이 이득 오프셋(gain offset)은 일반적으로 수신측 모바일 장치에게는 알려져 있지 않다. F-DPCH는, 복수의 이동국의 업링크 전송 전력을 제어하기 위해, 전력 제어 명령을 그 이동국들 중의 개개의 이동국으로 전송(다운링크)하는 데 사용된다. 그 자체로서, 이동국이 들어오는 다운링크 전력 제어 명령을, 각각의 이동국으로 가는 명령값의 신뢰성있는 수신을 보장하기에 충분한 신호 품질로 수신하는 것이 중요하다. 이를 위해, F-DPCH를 통해 전력 제어 명령을 수신하는 이동국은, F-DPCH를 통해 이동국으로 전송되는 다운링크 전 력 제어 명령이 목표한 신호 품질로 수신되도록 보장하기 위해, 전력 제어 피드백 - 업링크 전송 전력 제어(TPC) 명령 - 을 발생해야만 한다. 이와 관련하여, 본 명세서에 개시된 전력 제어 피드백 방법은 CPICH 신호 및 CPICH 신호에 대한 F-DPCH의 전송 전력 이득을 나타내는 추정된 이득 인자에 기초하여 F-DPCH 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생한다.
보다 광의적으로는, 본 명세서에 개시된 전력 제어 피드백 발생에 따르면, 무선 통신 장치(10)의 전력 제어 회로(12)는 참조 채널 신호에 기초하여 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생한다. 즉, 전력 제어 회로(12)는 제어 및 참조 채널 신호에 관한 이득 인자의 추정치 및 참조 채널 신호 품질 또는 세기의 측정치에 기초하여 제어 채널 신호의 전송 전력을 제어하기 위한 전력 제어 명령을 발생한다. (전력 제어 회로(12)가 참조 채널 신호 품질의 명백한 추정치보다는 오히려 참조 채널 신호 세기를 사용하도록 등가적으로 구성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 달리 언급하지 않는 한, 신호 품질 동작이 본 명세서에 언급되어 있는 경우, 신호 세기 동작도 역시 생각된다.)
상기의 동작들은 초기화 단계(initialization phase) 및 안정화 단계(stabilization phase)를 포함하는 것으로 생각될 수 있다. 초기화 단계에서, 이득 인자의 추정치는 이용가능하지 않으며, 전력 제어 회로(12)는 다른 수단에 따라 전력 제어 피드백을 발생한다. 예를 들어, 이는, 일련의 교대로 있는 상향/하향 명령(alternating up/down command) 또는 일련의 홀드 명령(hold command)(홀드 명령이 정의되어 있는 경우) 등의, 미리 정해진 전력 제어 명령 시퀀스에 따라 전 력 제어 피드백을 발생하도록 구성될 수 있다. 다른 대안으로서, 전력 제어 회로(12)는 아마도 대략적인 제어 채널 신호 품질 추정치에 기초하여 전력 제어 피드백을 발생하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 신호 품질 추정치를 획득하기 위해 제어 채널 신호를 통해 수신된 심볼값에 대한 RAKE(또는 G-RAKE) 출력의 절대값 제곱을 구함으로써 잡음 전력 추정치가 획득될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 초기화-단계 전력 제어 피드백 발생이 진행 중인 동안에, 전력 제어 회로(12)는 수신된 제어 채널 심볼 및 (참조) 채널 추정치의 측정치 등의 측정치를 수집하고 이들 측정치를 사용하여 이득 인자를 추정한다.
안정화 단계 동작들에서, 전력 제어 회로(12)는 이득 인자 추정치 및 측정된 참조 신호 세기 또는 품질에 기초하여 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생한다. 게다가, 안정화 단계 동작들 동안에, 전력 제어 회로(12)는 진행 중인 전력 제어 피드백 발생을 추적하도록 이득 인자를 갱신된 상태로 유지한다. 즉, 이득 인자는, 무선 통신 장치(10)에 의해 그 채널에 대해 발생되고 있는 전력 제어 피드백에 대응하는 제어 채널 신호 전송 전력의 변화를 반영하기 위해, 필요에 따라 상향 및 하향 조정된다(adjusted up and down).
적어도 하나의 실시예에서, 제어 채널 신호는 반복하는 프레임들을 포함하며, 각각의 프레임은 복수의 슬롯을 포함하고, 전력 제어 회로는 각각의 슬롯 동안에 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 명령을 발생하도록 구성되어 있다. 이 채널 타이밍 및 구조를 살펴보면, 전력 제어 회로(12)는 미리 정해진 명령 시퀀스를 사용하여 또는 아마도 대략적인 제어 채널 신호 품질 측정치를 사용하여 초기화 단계 동안에 제어 채널 신호 전송 전력을 제어하기 위한 슬롯별 TPC(Transmit Power Control) 명령을 발생한다. 이득 인자 추정치가 이용가능하면, 전력 제어 피드백 발생이 안정화 단계 동작으로 천이될 수 있다.
안정화 단계 동작에서, 전력 제어 회로(12)는 이득 인자 추정치 및 슬롯별 참조 채널 신호 품질 또는 세기 측정치에 기초하여 제어 채널 신호에 대한 슬롯별 전력 제어 피드백을 발생한다. 이 프로세스의 일부로서, 전력 제어 회로(12)는 그의 슬롯별 전력 제어 명령 발생의 함수로서 이득 인자를 갱신한다. 즉, 상향 또는 하향 명령이 슬롯마다 발생됨에 따라, 전력 제어 회로(12)는, 적절한 경우, 제어 채널 신호 전송 전력의 대응하는 변화를 고려하기 위해 이득 인자를 증가 및 감소시킨다.
이러한 조정은 (원격) 송신기가 무선 통신 장치(10)에 의해 반환되는 전력 제어 피드백을 충실하게 따른다는 가정에 기초할 수 있거나, 전력 제어 피드백 프로세스에서의 편차(deviation)를 고려하는 추정 프로세스에 기초할 수 있다. 예를 들어, 전력 제어 회로(12)는 2005년 10월 1일자로 출원된 Bottomley 등의 미국 공개 특허 출원 제2003/0092447호("447")의 개시 내용에 따라 무선 통신 장치에 의해 반환되는 업링크 전력 제어 명령에 응답하여 원격 송신기가 실제로 무엇을 하는지를 추정하도록 구성될 수 있다.
안정화 단계 동작의 적어도 하나의 실시예에서, 그 다음 프레임에서 사용하기 위한 이득 인자의 새로운 추정치, 예를 들어, 그 다음 프레임의 시작에서 사용될 이득 인자의 시작값을 계산하기 위해 제어 채널 신호의 각각의 프레임에서 측정치들이 수집된다. 따라서, 현재의 프레임에서의 슬롯별 전력 제어 발생은 이전의 프레임으로부터의 이득 인자 추정치로 시작하고, 현재의 프레임에서 진행 중인 전력 제어 피드백 발생을 반영하기 위해 현재의 프레임 동안에 그에 따라 조정된다. 물론, 전력 제어 피드백 발생을 위한 기초로서 2개 이상의 후속 프레임에서 나중에 사용되는 이득 인자를 계산하는 데 하나 이상의 프레임이 사용되는 경우 등, 이 실시예의 여러 변형이 생각된다.
이러한 실시예에서, 이득 인자의 원래의 값은 발생되고 있는 전력 제어 명령을 추적하기 위해 연속적인 프레임들에 걸쳐 상향 및 하향 조정된다. 추적이 완벽하지 않을 수 있기 때문에, 재계산들 사이에서 이득 인자 추정 오차가 누적될 수 있으며, 이득 인자의 재계산 사이의 프레임의 수가 그에 따라 설정될 수 있다. 보다 일반적으로, 본 명세서에서 나중에 상세히 설명하는 바와 같이, 본 명세서에 개시된 전력 제어 피드백 발생은, 때때로 초기화 단계로 되돌아가거나 또는 정기적으로, 예를 들어, 프레임마다 이득 인자를 재계산하는 등에 의해, 오차의 누적을 감소 또는 제거하는 하나 이상의 메카니즘을 생각하고 있다.
이러한 슬롯/프레임 및 오차 감소 상세와 관계없이, 본 명세서에 개시된 전력 제어 피드백 발생 방법의 일 실시예는 조정된 신호 품질 또는 세기를 대응하는 목표 임계값과 비교함으로써 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생한다. 예로서 신호 세기를 사용하여, 전력 제어 회로(12)는 참조 채널 신호로부터 추정된 신호 세기를 획득하고 또 이득 인자의 현재값의 함수로서 추정된 신호 세기를 조정함으로써 조정된 신호 세기를 획득하도록 구성되어 있다. 이 조정된 신호 세기는 사실상 제어 채널 신호 세기의 간접적이지만 정확한 측정치를 나타내며, 따라서 전 력 제어 회로(12)는 조정된 신호 세기를 목표 신호 세기(잡음의 측정치와 곱해질 수 있음)와 비교함으로써 제어 채널 신호에 대한 상향/하향(또는 홀드) 전력 제어 명령을 발생한다. 이어서, 이득 인자는 비교에 의해 발생된 전력 제어 명령을 반영하도록 갱신된다.
추정된 및/또는 조정된 신호 품질을 사용하여 동일한 동작들이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 단계(100 - 108)는 신호 품질에 기초한 프로세싱 논리의 일 실시예를 나타낸 것이고, 도 3은 전력 제어 회로(12)를 포함한 하나 이상의 처리 회로에 대한 대응하는 기능 구성을 나타낸 것이다. 예를 들어, 전력 제어 회로(12)가 하드웨어로, 또는 소프트웨어로 또는 이들의 어떤 조합으로 구현되는지에 따라, 이 예시가 물리적 회로 구현을 나타내거나 그렇지 않을 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 소프트웨어-기반 구현에서, 예시된 회로 요소는 저장된 컴퓨터 프로그램 명령어 또는 마이크로코드, 기타에 의해 구현되는 처리 기능을 포함할 수 있다.
예시된 실시예에서, 전력 제어 회로(12)는 업링크 TPC 명령 발생 회로(30), 조정된 신호 품질 추정 회로(32), 참조 채널 신호 품질 추정 회로(34), 이득 인자 추정 회로(36), 및 이득 인자 추정 회로(36) 내에 포함될 수 있는 이득 추적 회로(38)를 포함한다.
제어 채널 신호의 현재의 슬롯 등에 대해 원하는 시간에 업링크 TPC 명령을 발생하는 것과 관련하여, 업링크 TPC 명령 발생 회로(30)는 조정된 신호 품질을 목표 신호 품질과 비교한다. SINR(signal-to-interference-plus-noise ratio)가 이 비교에서 사용될 수 있다. 간섭과 잡음은, 셀간 간섭(inter cell interference), 셀내 간섭(intra cell interference) 및 열 잡음(thermal noise) 등의 시스템에서의 모든 장애를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 조정된 신호 품질이 목표 신호 품질보다 낮은 경우, 업링크 TPC 명령 발생 회로(30)는 상향 명령(예를 들어, "1")을 출력한다. 조정된 신호 품질이 목표 신호 품질보다 높은 경우, 업링크 TPC 명령 발생 회로(30)는 하향 명령(예를 들어, "-1")을 발생한다. 몇몇 실시예들에서, 홀드 명령도 역시 발생된다.
조정된 신호 품질은, 이득 추적 회로(38)에 의해 출력된 이득 인자 α'에 의해 조정되는, 참조 채널 신호 품질 추정 회로(34)에 의해 출력되는 참조 채널 신호 품질 추정치를 나타낸다. 예를 들어, α'는 상향 전력 제어 명령의 발생에 응답하여 값 G만큼 위쪽으로 증분될 수 있거나 하향 전력 제어 명령의 발생에 응답하여 아래쪽으로 G만큼 감분될 수 있다. 또한, 유의할 점은 이득 추적 증분이 값 G up 을 사용할 수 있고 이득 추적 감분은 값 G down 을 사용할 수 있다. 일반적으로, 이득 추적 조정은 제어 채널 신호에 대해 원격 송신기에 의해 행해지는 전송 전력의 대응하는 증분적 변경을 추적해야만 한다.
어쨋든, 이득 인자 α'는 이득 인자 추정 회로(36)에 의해 발생되는 이득 인자 추정치 α의 동적으로 갱신된 버전이다. α의 값은 제어 채널 신호에 대해 시간창(window of time)에 걸쳐 행해진 측정에 기초하여 계산될 수 있다. 이어서, α'는 그 다음 창의 시작에서 α로 설정되고, 진행 중인 업링크 TPC 명령 발생에 응답하여 그 다음 창에 걸쳐 동적으로 조정된다. 이러한 논리를 일반화하면, 임의의 현재 창에서, 현재 창 동안에 측정치들이 수집될 수 있으며, 따라서 그 다음 창에서 사용하기 위해 α에 대한 새로운 값이 계산될 수 있다.
또한, 유의할 점은, 본 명세서에서 앞서 언급한 바와 같이, α 및/또는 α'의 값이 재설정될 수 있거나 때때로 다른 방식으로 재계산될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 도 4는 제어 채널 신호가 반복하는 프레임들(각각의 프레임은 다수의 슬롯을 포함함)을 갖는 F-DPCH 신호를 포함하는 실시예를 나타낸 것이다. 제어 채널 신호의 프레임/슬롯 구조는 이득 인자 α의 재계산을 작동시키는 데 사용될 수 있다.
도 5는 도 4에 나타낸 제어 채널 신호의 프레임/슬롯 구조를 보완하는 전력 제어 피드백 발생 논리의 일 실시예를 나타낸 것이다.
처리는 F-DPCH 신호의 최초 프레임에서 시작하며, 여기서 전력 제어 회로(12)는, 이득 인자의 추정치 없이, 대략적인 신호 품질 추정치를 사용하여 또는 미리 정해진 전력 제어 명령 시퀀스를 사용하여 전송 전력 제어 명령을 발생한다. 또한, 이 초기 단계 동안에, 전력 제어 회로(12)는 이득 인자의 초기 추정치를 발생하며, 이 초기 추정치는 안정화 단계의 첫번째 프레임에서 이득 인자에 대한 시작값으로서 사용될 수 있다. 프로세싱은 계속하여 전력 제어 회로(12)가 안정화 단계로 전환되고 단계(122 내지 130)가 안정화 단계 프로세싱 동안에 F-DPCH의 임의의 i번째 프레임에 대한 프레임별/슬롯별 프로세싱을 나타내는 것으로 가정한다. 따라서, i번째 프레임의 시작에 대해, 프레임 슬롯 인덱스 k는 0으로 설정된다(단 계 122).
i번째 프레임에서의 각각의 슬롯 k(단, k = {0,...,M-1}이고, M은 프레임 내의 슬롯의 수임)에 대해, 전력 제어 회로(12)는 CPICH 신호 품질(예를 들어, CPICH SINR)의 추정치를 계산하고, 슬롯 k에서의 이득 인자의 동적으로 갱신된 버전을 나타내는 에 기초하여 CPICH 신호 품질을 조정하며, 조정된 신호 품질을 목표 신호 품질과 비교함으로써 슬롯에 대한 업링크 TPC 명령을 발생하고, 그 다음 슬롯에서 사용하기 위해 를 갱신하며, 프레임의 끝에서 이득 인자의 재계산을 위해 슬롯-관련 측정치를 수집/저장한다(단계 124).
현재 프레임의 끝이 아닌(k ≠ M -1) 경우(단계 126), 슬롯 인덱스 k는 증분되고(단계 128), 단계(124)의 동작들이 그 다음 슬롯에 대해 반복된다. 현재의 프레임의 끝인(k = M -1) 경우, 그 다음 프레임에서 사용하기 위해 이득 인자가 재계산된다(단계 130). 그렇게 함으로써 프레임들에 걸친 이득 추적 오차의 이월(carryover)을 방지한다. 물론, 어떤 환경에서는, 이러한 오차가 아주 작을 수 있으며, 이득 인자가 각 프레임의 끝에서 재계산되지 않는다.
도 6은 전력 제어 회로(12)의 다른 기능 회로 실시예를 나타낸 것이고, 도 7은 대응하는 프로세싱 논리의 실시예를 나타낸 것이다. 도 3의 회로 및 도 5의 연관된 프로세싱에서와 같이, 도 6의 회로 및 도 7의 프로세싱은 수신된 제어 채널 신호의 프레임 내에서 슬롯별로, 보다 광의적으로는, 수신된 제어 채널 신호에서 임의의 주어진 관심 구간에 대해 전력 제어 피드백을 발생하는 데 사용될 수 있다.
업링크 TPC 명령 발생에 대한 기초로서 조정된 신호 품질을 사용하기보다는 오히려, 도 6의 전력 제어 회로(12)는 목표 신호 품질과 추정된 신호 품질 간의 델타를 반영하는 오정렬 값(misalignment value)을 계산 및 유지하는 오정렬 값 계산 회로(misalignment value calculation circuit)(40)를 포함하고, 또한 오정렬 값을 오정렬 목표 임계값과 비교함으로써 업링크 TPC 명령을 발생하도록 구성되어 있는 업링크 TPC 명령 발생 회로(42)를 포함한다.
이들 회로를 살펴보면, 프로세싱은 도 7에서 초기화 단계(단계 140)에서 시작하며, 여기서 전력 제어 회로는 초기 이득 인자 및 오정렬 값 추정치를 결정하고, 이들 추정치는 안정화 단계로 전환한 이후 적어도 첫번째 프레임에서 사용될 수 있다. 동작이 안정화 단계로 전환된 것으로 가정하면, i번째 프레임의 시작에 대해, 프레임 슬롯 인덱스 k는 0으로 설정된다(단계 142).
i번째 프레임에서의 각각의 슬롯 k에 대해, 전력 제어 회로(12)는 CPICH 신호 품질(예를 들어, CPICH SINR)의 추정치를 계산하고, 측정된 CPICH 신호 품질의 변화를 고려하기 위해 오정렬 값 을 조정하고, 조정된 오정렬 값을 오정렬 목표 임계값과 비교함으로써 슬롯에 대한 업링크 TPC 명령을 발생하며, 그 다음 프레임에서 사용하기 위해 오정렬 값 을 갱신하고, 프레임의 끝에서 이득 인자의 재계산을 위해 슬롯-관련 측정치를 수집/저장한다(단계 144). 현재 프레임의 끝이 아닌(k ≠ M -1) 경우(단계 146), 슬롯 인덱스 k는 증분되고(단계 148), 단계(144)의 동작들이 그 다음 슬롯에 대해 반복된다. 현재의 프레임의 끝인(k = M -1) 경 우, 그 다음 프레임에서 사용하기 위해 이득 인자가 재계산된다(단계 150). 선택에 따라서는, 이득 인자가 매 프레임마다 재계산되지 않으며, 프레임들에 걸쳐 이득 추적이 전달된다.
상기 실시예들을 더 잘 이해하기 위해, 프레임 i의 슬롯 k=0에서의 이득 인자는 로서 주어지고, 여기서 는 이전의 프레임 i-1에서 계산된 이득 인자 의 추정치를 나타낸다. 이어서, 프레임 i의 임의의 후속 슬롯 k에서, 선형 단위의 의 값은 수학식 1과 같이 주어진다.
여기서, G는 슬롯 k에서 발생된 업링크 TPC 명령과 연관된 전송 전력의 증분적 감소 또는 증가를 나타낸다. G는 일반적으로 전력 제어 스텝 크기(power control step size)라고 한다. 로그 단위(dB)로, 상기 값은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
따라서, 현재 프레임의 임의의 주어진 슬롯에서, 의 값은 의 값 ± 현재 프레임의 이전의 슬롯들에서 발생된 TPC 명령의 누적된 효과와 같다. 현 재 프레임에서의 슬롯들에 걸쳐 을 유지하는 한가지 수학적으로 편리한 방법은 이전의 슬롯에서 발생된 TPC 명령의 함수로서 각각의 슬롯에서 단순히 그것을 증가 또는 감소시키는 것이다. 예를 들어, 현재 슬롯에서의 TPC 명령의 발생 후에, 슬롯 k에서의 이득 인자는 슬롯 k+1에서 사용하기 위해 또는 로 갱신될 수 있으며, 이는 +/- G dB를 사용하여 로그 단위로 증분 또는 감분을 제공한다.
현재 프레임에 걸쳐 이득 인자를 유지하기 위해 선택된 특정의 방법과 상관없이, 그 다음 프레임에서 사용하기 위해 이득 인자를 재계산하는 것을 지원하기 위해 프레임에 걸쳐 측정치들을 수집하는 일 실시예를 기술하는 것이 유용하다. 비제한적인 예로서, 수신기 회로(16) 및/또는 기저대역 처리 회로(14)의 수신기 프로세싱 부분은 RAKE 수신기 및 RAKE 출력으로서 동작한다, 즉 제어 채널 신호의 i번째 프레임의 k번째 슬롯에서 수신된 제어 채널 심볼의 소프트 값(soft value)이 수학식 3으로 표현될 수 있다.
여기서, 는 참조 채널 및 결합 가중치(combining weight)로부터 결정되는 순 응답(net response)에 기초하고, 는 수신된 심볼에 대한 하드 결정 심볼값(hard decision symbol value)이며, 는 잡음 샘플이다. 유의할 점은 순 응답이 송신기 펄스 파형, 무선 채널, 및 수신기 필터 응답을 참작한다는 것이다. 또한, 유의할 점은 이득 인자 가 2 부분, 즉 이전의 프레임으로부터의 추정치 등의 전체 이득 인자의 베이스라인 추정치(baseline estimate) 및 프레임 i 내에서 슬롯마다 진행 중인 전력 제어 명령 발생을 추적하는 이득 조정값(gain adjustment value) 에 유지될 수 있다는 것이다. 예를 들어,
여기서, G는 다운링크 전력 제어 스텝 크기이고, 는 i번째 프레임의 j번째 슬롯 동안에 무선 통신 장치(10)에 의해 발생되는 업링크 TPC 명령이다. G의 값은 공칭값(nominal value)으로 설정될 수 있다. 예를 들어, G는 값 1.122(1 dB 스텝에 대응함)를 가질 수 있다. 다른 대안으로서, G의 값은 연속적인 슬롯 사이에서 RAKE 수신기 출력을 관찰함으로써 추정될 수 있다.
수학식 4를 고려하면, 수학식 3은 수학식 6으로 표현될 수 있다.
수신된 제어 채널 심볼은 먼저 프레임 i+1에서 사용하기 위한 베이스라인 전체 이득 인자 를 발생하는 데 사용하기 위해 복조 및 수집된다. 이득 조정값 이 무선 통신 장치(10)에 의해 발생 및 전송되는 업링크 TPC 명령을 따르는 것으로 가정하면, 수학식 7로 표현되는 및 의 곱,
을 알게 된다. 업링크 TPC 명령 수신 오차 또는 송신측 기지국이 그렇지 않고 무선 통신 장치(10)에 의해 발생되는 업링크 TPC 명령을 따르지 않음으로 인한 오차 전파(error propagation)를 방지하기 위해, 이득 조정값 은 모든 프레임의 마지막 슬롯 동안에 1로 재설정될 수 있다, 즉 (단, M은 프레임별 슬롯의 수임)이다.
수학식 9에서의 추정기가 또한 최소 평균-제곱 오차(minimum mean-square error, MMSE) 추정기임을 알 수 있다. 어쨋든, 프레임 i에서의 시작 이득 인자값 은 프레임 i-1에서 수학식 9로부터 획득한 값으로 설정될 수 있고, 이어서 는 연속적인 슬롯들에 걸쳐 갱신된다. 다른 대안으로서, 수학식 4와 관련하여, 프레임 i의 임의의 슬롯 k에서의 이득 인자의 실행값(running value)은 수학식 10으로 주어진다.
그럼에도 불구하고, 프레임 i-1로부터의 이득 인자 은 프레임 i에서의 SINR 추정을 위한 기초를 제공한다. 예를 들어, RAKE 또는 G-RAKE(Generalized RAKE) 결합이 사용되는 경우, 제어 채널 신호의 프레임 i의 슬롯 k에서 수신된 다운링크 TPC 심볼에 대한 심볼 SINR은 다음과 같이 된다.
또는
여기서, 는 결합 가중치이고, 는 순 응답이며, 은 RAKE 또는 G-RAKE 결합기의 서로 다른 핑거(finger)로부터의 장애에 대한 공분산 행렬(covariance matrix)이다. 및 의 추정치는 수신된 참조 채널 신호에 대해 행해진 측정으로부터 획득될 수 있다. CPICH 및 F-DPCH 신호의 경우, 이전의 프레임의 마지막 슬롯 동안에 이들 간의 전력 오프셋은 값 에 들어간다. 또한, 유의할 점은 이 CPICH 심볼 SINR에 대응한다는 것이다. G-RAKE 결합이 사용되는 경우, 그 항은 다음과 같이 간단화된다.
또는
상기 실시예들의 구체적인 예로서, 도 8을 참조할 수 있으며, 여기서 F-DPCH 신호에 대한 목표 신호 품질이 3dB에 설정되어 있다. 프레임 i의 마지막 슬롯 M-1에 대해, 이전의 프레임에서 계산된 이득 인자 는 -2.5dB이고, 이득 조정값 은 0dB로 리셋된다. 따라서, 업링크 TPC 명령 발생을 위한 조정된 신호 품질은 프레임 i의 슬롯 M-1에 대해 측정된 CPICH 신호 품질에 및 을 가산(5dB + (-2.5)dB + 0dB)함으로써 결정된다. 그 자체로서, 실제의 F-DPCH 신호 품질의 근사치를 나타내는 조정된 신호 품질은 2.5dB이다. 그 값을 3dB의 목표 신호 품질과 비교하는 것은, 네트워크 송신기가 F-DPCH의 전송 전력을 증가시켜야만 한다는 것을 나타내기 위해 업링크 TPC 명령이 (+)로서 발생된다는 것을 의미한다.
그 다음 프레임으로 가서, 프로세싱은 이제 막 발생된 (+) TPC 명령값을 반영하기 위해 프레임 i+1의 슬롯 0에 대해 이득 조정값 을 1dB의 값으로 갱신하는 것으로 시작한다. 프레임 i+1의 슬롯 0에서 CPICH에 대한 측정된 신호 품질이 여전히 5dB인 것으로 가정하면, 조정된 신호 품질 = 5dB + (-)2.5 + 1dB = 3.5dB이다. 이 값을 3dB의 목표 신호 품질값과 비교하면, 0번째 슬롯에 대해 발생된 업링크 TPC 명령은, F-DPCH 신호의 전송 전력이 감소되어야만 함을 나타내는 (-) 값이다. 이 프로세스는 프레임 i+1의 후속하는 슬롯들에 대해 반복된다.
도 8은 또한 신호 품질 오정렬 값을 사용하는 것에 기초한 실시예들에서 전력 제어 명령 발생을 나타낸 것으로 이해될 수 있다. 프레임 i+1의 시작에서, 오정렬 값은 이전의 프레임의 마지막 슬롯으로부터 CPICH SINR(5dB) + 이득 인자(- 2.5dB) - 목표 F-DPCH SINR(3dB)로 초기화되어, -0.5dB의 초기 신호 품질 오정렬 값을 제공한다. 슬롯 0 동안에, 이 값은 CPICH SINR(0dB)의 변화 및 이전의 TPC 명령의 효과(+1dB)에 의해 증분되어, 0.5dB의 신호 품질 오정렬 값을 제공한다. 이 값이 플러스이기 때문에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 슬롯 0와 1 사이에서 하향 명령이 발생된다. 이와 유사하게, 슬롯 1에서, 오정렬 값은 -0.5dB로 갱신되고, 상향 명령이 발생된다. 슬롯 2에서, 오정렬 값은 0.5dB이고, 하향 명령이 발생된다. 슬롯 3에서, 오정렬 값은 CPICH SINR(+1dB)의 변화 및 이전의 TPC(-1dB)에 의해 조정되어 0.5dB를 제공하여 한번더 하향 명령을 야기한다. 슬롯 4에서는, 슬롯 3에서와 똑같은 일이 일어난다.
조정된 신호 품질 또는 오정렬이 전력 제어 피드백 발생에서 사용되는지에 상관없이, 제어 채널 신호 상으로 수신된 다운링크 심볼의 추정치는 이득 인자의 추정 동안에 사용된다. 예를 들어, F-DPCH 심볼을 검출하기 위해 ML(maximum likelihood) 기반 검출을 사용하는 것이 통상적이다. 더 작은 크기를 갖는 잡음 실현(noise realization)이 더 큰 크기를 갖는 잡음 실현보다 일어날 가능성이 더 많은 것으로 가정된다. SINR 추정에서 ML 검출된 심볼을 사용하면 잡음 분산(noise variance)을 과소 평가하는 편중(bias)이 일어날 수 있다. 이 편중은 본 명세서에 개시된 방법에서 참작될 수 있다. 예를 들어, 추정된 F-DPCH SINR에 일정한 편중(constant bias)이 적용될 수 있다. 다른 대안으로서, 추가적인 평균화(averaging) 또는 평활화(smoothing) 이전에 RAKE 결합기 출력에서 크기 제곱(magnitude square)을 취함으로써 이 편중을 회피할 수 있다. 예를 들어, 수학 식 6으로부터, i번째 프레임에서의 k번째 슬롯의 RAKE 결합기 출력의 크기 제곱은 다음과 같다.
프레임 슬롯들에 걸쳐 평균화하면, 프레임 i에서의 이득 인자의 추정치는 다음과 같이 구해질 수 있다.
도 8의 예에서, F-DPCH의 내부 루프 전력 제어는 프레임 i의 M-1 슬롯 동안에 안정화되며, 따라서 F-DPCH SINR은 목표 SINR까지 한 스텝 크기 내에 있다. 유의할 점은 꼭 이러하지는 않다는 것이다. 계속하여 이 예에서, 프레임 i+1의 슬롯 4 동안에 업링크 TPC 명령을 결정하기 위해, 무선 통신 장치(10)는 CPICH 심볼 SINR을 7dB로 추정한다. 이 최신의 CPICH SINR을 이전 프레임 i에서의 슬롯 M-1(안정화 단계에 도달함)의 것과 비교하면, +2dB 증가가 있다. 이어서, 프레임 i에서의 슬롯 M-1과 현재 프레임에서의 이전의 슬롯(즉, 프레임 i+1의 슬롯 3) 사이에서 무선 통신 장치(10)에 의해 발생된 "상향" 명령 및 "하향" 업링크 TPC 명령을 카운트하면, 2개의 "상향" 명령 및 3개의 "하향" 명령이 있으며, 이는 F-DPCH의 전송 전력이 1dB만큼 감소되었음을 나타낸다. (이 표시는 무선 통신 장치(10)에 F-DPCH 신호를 전송하는 일을 맡고 있는 네트워크 송신기에 의해 업링크 TPC 명령이 적절히 수신 및 작동되었다는 가정에 기초한다.)
CPICH SINR에서의 이득이 F-DPCH 전송 전력의 가정된 감소보다 더 많기 때문에, 프레임 i+1의 슬롯 4에서 발생될 업링크 TPC 명령은 "하향" 값이어야만 한다. 주목할 만한 것은, 업링크 TPC 명령 발생을 결정하는 데 사용되는 조정된 신호 품질이 실제의 F-DPCH 신호 품질의 추정치를 나타내지만, 이 전송 전력 제어 방법은 F-DPCH 심볼 SINR의 명확한 추정치를 필요로 하지 않는다. 즉, 조정된 신호 품질은 F-DPCH 목표 신호 품질과 비교될 수 있는 F-DPCH 신호 품질의 간접적이지만 정확한 추정치를 나타낸다. (이와 동등하게, 오정렬 값이 대응하는 오정렬 목표 임계값과 비교될 수 있다.)
조정된 신호 품질 또는 오정렬 값이 사용되는지에 상관없이, 계산된 품질 또는 오정렬을 목표와 슬롯별로 비교하는 것은 "내부 루프" 전력 제어 메카니즘을 나타내고, 여기서 무선 통신 장치(10)는 조정된 신호 품질이나 세기 또는 오정렬 값을 대응하는 임계값과 비교함으로써 일련의 상향 또는 하향(또는 홀드) 명령을 발생한다. 무선 통신 장치(10)는 또한 "외부 루프" 전력 제어를 수행하도록 구성될 수 있으며, 외부 루프 전력 제어는 어떤 성능 메트릭에 따라 목표 임계값을 조정한다.
예를 들어, 제어 채널 신호를 통해 수신된 다운링크 명령은, 무선 통신 장 치(10)에 의해 목표 임계값의 외부 루프 전력 제어 조정을 위한 기초로서 사용될 수 있는 CER(Command Error Rate, 명령 에러율)을 추정하는 데 사용될 수 있다. 다른 대안으로서 또는 그에 부가하여, 이득 인자, 오정렬 값 추정치 또는 참조 채널 신호 품질 추정치 중 임의의 하나 이상을 조정하는 데 CER 또는 다른 성능 메트릭이 사용될 수 있다.
예를 들어, 추정된 CER이 목표 CER보다 높은 경우, 수신된 F-DPCH 신호의 유효 신호 품질이 진행 중인 조정된 신호 품질 결정에 의해 나타내어지는 것보다 낮다는 사실을 반영하기 위해, 이득 인자 가 아래쪽으로 조정될 수 있다. 이득 인자 의 CER-기반 조정은, 예를 들어, 1dB 스텝 크기에 기초할 수 있다. 이득 인자 는 재계산될 때까지 또는 새로운 CER이 추정될 때까지 동일하게 유지된다.
다른 예로서, 목표 신호 품질(조정된 신호 품질이 이것과 비교됨)은 CER 추정의 함수로서 조정될 수 있다. 즉, 추정된 CER이 목표 CER 값을 초과하는 경우, 목표 신호 품질이, 예를 들어, 1dB만큼 위쪽으로 조정될 수 있다. 반대로, 추정된 CER이 목표 CER 값보다 낮은 경우, 목표 신호 품질은 1dB만큼 아래쪽으로 조정될 수 있다. 또다른 대안으로서, 추정된 CER이 너무 클 경우, 목표 신호 품질이 위쪽으로 "A" dB 조정될 수 있으며, 여기서 A는 어떤 숫자값이다. 이어서, 종종(꼭 CER을 측정하는 것은 아님), 목표 신호 품질이 "B" dB 떨어지며, 여기서 B는 통상 A보다 크기가 더 작은 숫자값이다. 어떤 시점에서, CER이 다시 추정되고 목표 CER과 비교된다. 추정된 CER이 목표 CER을 초과하면, 목표 신호 품질을 위해 또한번 의 상향 점프(jump up)가 행해진다. 역으로, 추정된 CER이 목표 CER보다 낮으면, 목표 신호 품질이 B dB만큼 떨어진다. 이들 동일한 점프 "기반" 방법은, 다른 대안에서, 오정렬 값 추정치 및/또는 이득 인자 에 적용될 수 있다.
F-DPCH 신호(이를 통해 다운링크 TPC 명령이 수신됨)와 관련하여 CER 추정을 살펴볼 때, 관련 표준은 TPC 심볼이 동일값 비트 쌍(same-valued bit pair)으로 전송되도록 규정하고 있다. 따라서, 각각의 다운링크 TPC 심볼로 수신되는 2 비트는 동일해야만 하고, 비트 값이 동일하지 않은 경우, 주어진 TPC 심볼에 대한 수신 에러가 가정될 수 있다.
따라서, F-DPCH에 대한 CER 결정의 분석에서의 시작점은 2개의 서로 다른 TPC 명령 심볼이 가능하지만 기본적인 심볼 변조가 양 명령 심볼에 대해 동일하다는 것에 유의하는 것으로 시작한다. 따라서, TPC 명령 심볼은 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 는 TPC 명령(단, -1은 논리적 하향을 나타내고, 그 역도 마찬가지임)이고, 베이스 (무부호(unsigned)) 변조 심볼(base modulation symbol)은 다음과 같다.
수신된 TPC 명령(즉, 수신된 TPC 심볼)은 다음과 같이 MRC(maximum ratio combining)을 사용하여 추정될 수 있다.
게다가, 각각의 TPC 심볼에서의 양 전송 비트는, 정의에 따라, 동일하다. 따라서, 각각의 추정된 TPC 심볼은 다음과 같이 표현될 수 있다.
이상의 분석 체계 내에서, SINR과 CER 간의 AWGN(additive white Gaussian noise, 가산성 백색 가우시안 잡음) 맵이 비교적 채널 독립적이고, CER 목표를 SINR 목표로 직접 매핑하는 것이 가능하게 된다는 것을 알 수 있다. (또한, 유의할 점은 AWGN 맵이 분명하게도 AWGN 채널에 유효하지만, 다른 유형의 채널에도 양호한 근사라는 것이다.) 보다 상세하게는, 및 가 및 의 양호한 근사라고 가정하면, 다음과 같다는 것을 잘 알 수 있다.
여기서,
이다. 따라서, TPC CER(command error rate, 명령 에러율)은 다음과 같이 표현될 수 있고,
n의 분산(비상관된 핑거 잡음(uncorrelated finger noise)을 가정함)이 다음과 같이 주어진다.
따라서, 수학식 26에서, CER은 SINR로서 주어지고, 이 함수 매핑이 원하는 (목표) CER에 대응하는 내부 루프 전력 제어의 목표 SINR을 식별하는 데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, F-DPCH 신호를 통해 수신되는 각각의 전력 제어 명령의 2 비트가, 정의에 따라, 동일하다는 것을 알고 있는 경우, 동일하지 않은 비트를 갖는 명령이 수신될 확률은 확률-CER 함수에 따라 CER 추정치로 변환될 수 있다. 이 방법은 동일하지 않은 명령 비트를 수신할 확률과 CER 간의 관계가 비교적 채널 독립적이라는 것을 아는 것에 기초한다.
주어진 수신된 전력 제어 명령에서의 2개의 추정된 소프트 TPC 비트 상의 잡음이 상관되지 않는 것으로 가정하면, 2개의 추정된 하드 비트가 같지 않을 확률 은 다음과 같이 주어진다.
확률-CER 매핑 함수의 적당한 다항식 근사는 다음과 같이 주어진다.
여기서, 같지 않은 TPC 비트에 대한 명령 수신 에러 확률은 다음과 같이 추정될 수 있다.
여기서, 은 (지수 가중 필터(exponential weighting filter)에 대한) 필터 상수이다. W-CDMA 응용의 경우, 적합한 값은 100 슬롯의 시간 상수에 대 응하는 이며, 이는 이 시간 상수 동안에 예상되는 10개 내지 30개의 수신 에러(같지 않은 TPC 명령 비트) 발생을 보완해준다. 이 수신 에러 발생 빈도수는 일반적으로 양호한 CER 추정 성능에 충분해야만 한다.
2005년 12월 7일자로 출원되고 발명의 명칭이 "통신 채널 에러율 추정 방법 및 장치(Method and Apparatus for Communication Channel Error Rate Estimation)"인 동시 계류 중이고 공동 양도된 미국 특허 출원 제11/296,560호(대리인 문서 번호 제4015-5333/P20843-US2). 관심있는 사람은 CER 추정 및 관련 매핑 상세에 관한 추가 상세를 얻기 위해 위 특허 출원을 참조할 수 있다.
더욱 주목할 것은, F-DPCH에 대한, 보다 일반적으로 임의의 수신된 관심의 제어 또는 데이터 채널에 대한 업링크 TPC 명령을 결정하는 제안된 방법은 또한 관심의 채널에 대한 평균 BER(bit-error-rate, 비트 에러율)을 추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, F-DPCH 전력 제어의 시작 단계 동안에, 추정된 F-DPCH SINR 이 이용가능할 수 있으며, 따라서 수신된 F-DPCH 신호의 평균 BER을 추정하는 데 사용될 수 있다. 이어서, 안정화 단계 동안에, 무선 통신 장치(10)는 F-DPCH 심볼 SINR을 결정하기 위해 현재의 CPICH SINR 및 참조 슬롯으로부터의 누적된 업링크 TPC 명령을 사용할 수 있다.
예로서, 도 8에서 프레임 i+1의 슬롯 4에 대한 F-DPCH 심볼 SINR은 프레임 i의 슬롯 M-1(참조 슬롯)의 F-DPCH SINR보다 1dB 더 높은 것으로 추론될 수 있는데, 그 이유는 CPICH SINR에서의 이득이 프레임 i의 슬롯 M-1 이후의 F-DPCH 전송 전력 의 감소보다 1dB 더 많기 때문이다. F-DPCH 심볼 SINR이 프레임 i의 슬롯 M-1에서 2.5dB이기 때문에, F-DPCH 심볼 SINR은 프레임 i+1의 슬롯 4에 대해 3.5dB로 추정된다.
이고, 여기서 erfc는 상보적 에러 함수(complementary error function)이고, SINR 은 선형 단위로 되어 있다. SINR-BER 매핑은 또한 무선 통신 장치의 구현 여유(implementation margin), 예를 들어, (단, L은 구현 손실(implementation loss)임)를 참작할 수 있다. 그럼에도 불구하고, i번째 F-DPCH 프레임에 대한 평균 BER은 수학식 32에 의해 구해질 수 있다.
이상의 범위의 응용 및 실시예를 살펴보면, 본 발명이 상기 설명에 의해 제한되지 않고 또 첨부 도면에 의해서도 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다. 그 대신에, 본 발명은 이하의 청구항들 및 그의 법적 등가물에 의해서만 제한된다.
Claims (40)
- 참조 채널 신호 및 제어 채널 신호를 수신하도록 구성된 무선 통신 장치(10)에서 사용하는 전력 제어 회로(12)로서,상기 참조 채널 신호의 신호 품질 또는 세기를 추정하는 것 및 상기 제어 채널 신호 및 상기 참조 채널 신호에 관한 이득 인자를 추정하는 것에 기초하여 상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키도록 구성되어 있는 하나 이상의 처리 회로(30, 32, 34, 36, 38; 40, 42)를 포함하는 전력 제어 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는,상기 참조 채널 신호에 대한 추정된 신호 품질을 발생시키는 신호 품질 추정 회로(34),상기 이득 인자를 계산하는 이득 인자 추정 회로(36), 및진행 중인 상기 전력 제어 피드백의 발생으로부터 일어나는 이득 인자 변화를 추적하는 이득 추적 회로(38)를 포함하는 전력 제어 회로.
- 제2항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는,상기 이득 인자 및 상기 이득 인자 변화의 함수로서 상기 추정된 신호 품질을 조정함으로써 조정된 신호 품질을 유지하는 신호 품질 조정 회로(32), 및상기 조정된 신호 품질을 목표 신호 품질과 비교하는 것에 기초하여 업링크 전력 제어 명령을 발생시키는 업링크 전력 제어 명령 발생 회로(30)를 더 포함하는 전력 제어 회로.
- 제3항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는 진행 중인 전력 제어 피드백 발생에 대한 성능 메트릭으로서 상기 제어 채널 신호 상에 수신되는 명령들에 대한 CER(Command Error Rate)을 추정하도록 구성되어 있고, 상기 CER을 목표 CER과 비교하고 상기 비교에 기초하여 상기 목표 신호 품질, 상기 이득 인자 및 상기 추정된 신호 품질 중 하나 이상을 조정하도록 더 구성되어 있는 전력 제어 회로.
- 제2항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는,상기 추정된 신호 품질 및 상기 이득 인자의 함수로서 초기 오정렬 값을 계산하고 상기 추정된 신호 품질 변화 및 상기 이득 인자 변화의 함수로서 갱신된 오정렬 값을 유지하는 오정렬 값 회로(40), 및상기 갱신된 오정렬 값을 오정렬 목표 임계값과 비교한 것에 기초하여 업링크 전력 제어 명령들을 발생시키는 업링크 전력 제어 명령 발생 회로(42)를 더 포함하는 전력 제어 회로.
- 제5항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는 진행 중인 전력 제어 피드백 발생에 대한 성능 메트릭으로서 상기 제어 채널 신호 상에 수신되는 명령들에 대한 CER(Command Error Rate)을 추정하도록 구성되어 있고, 상기 CER을 목표 CER과 비교하고 상기 비교에 기초하여 상기 오정렬 목표 임계값, 상기 초기 또는 갱신된 오정렬 값, 상기 이득 인자 및 상기 추정된 신호 품질 중 하나 이상을 조정하도록 더 구성되어 있는 전력 제어 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는 주어진 시간들에 상기 이득 인자를 재계산하고 그 주어진 시간들 사이에 일어나는 상기 전력 제어 피드백 발생을 추적함으로써 그 주어진 시간들 사이에 상기 이득 인자에 대한 갱신된 값을 유지하도록 구성되어 있는 전력 제어 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 제어 채널 신호는 반복하는 프레임들로 구성되어 있고, 각각의 프레임은 복수의 슬롯을 가지며,상기 전력 제어 회로는, 상기 이득 인자의 갱신된 값 및 참조 채널 신호 품질 또는 세기의 슬롯별 추정치의 함수로서 상기 제어 채널 신호의 현재 프레임의 각각의 슬롯에서 업링크 전력 제어 명령을 발생시킴으로써, 상기 현재 프레임에서 상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키도록 구성되어 있는 전력 제어 회로.
- 제8항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는, 상기 이득 인자를 상기 제어 채널 신호의 이전 프레임에서 계산된 시작값으로 설정함으로써, 그리고 추가로 상기 현재 프레임에서의 연속적인 슬롯들에 걸쳐 발생되는 상기 업링크 전력 제어 명령들에 대응하는 상기 시작값에 대한 슬롯별 변화를 추적함으로써, 상기 현재 프레임 내의 복수의 슬롯에 걸쳐 상기 이득 인자에 대한 상기 갱신된 값을 유지하도록 구성되어 있는 전력 제어 회로.
- 제9항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는, 임의의 주어진 현재 프레임에 대해, 상기 현재 프레임에 걸쳐 상기 제어 채널 신호 상에 수신된 소프트 값들 및 상기 현재 프레임에 걸쳐 상기 참조 채널 신호에 대해 얻어진 채널 추정치로부터 발생된 순 응답(net response)에 기초하여, 다음 프레임에서 상기 이득 인자에 대한 시작값을 계산하도록 구성되어 있고,상기 순 응답은 송신기 펄스 파형, 무선 채널, 및 수신기 필터 응답을 고려하는 채널 응답인, 전력 제어 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 제어 회로(12)는 주어진 시간 구간에 걸쳐 얻어진 측정치의 함수로서 상기 이득 인자를 추정하여 상기 전력 제어 회로가 적어도 첫번째 시간 구간이 완료되기 이전에 초기화 단계에서 동작하도록, 구성되어 있으며,상기 전력 제어 회로는 미리 정해진 전력 제어 명령 시퀀스에 따라 상기 초기화 단계 동안에 상기 전력 제어 채널에 대한 상기 전력 제어 피드백을 발생시키는 전력 제어 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 무선 통신 장치는 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 표준에 따라 구성되어 있으며,상기 참조 채널 신호는 CPICH(Common Pilot Channel) 신호를 포함하고,상기 제어 채널 신호는 F-DPCH(Fractional Dedicated Physical Channel) 신호를 포함하는 전력 제어 회로.
- 참조 채널 신호와 함께 수신된 제어 채널 신호에 대해 전력 제어 피드백을 발생시키는 방법으로서,상기 제어 채널 신호 및 상기 참조 채널 신호에 관한 이득 인자를 계산하는 단계(108; 120, 124, 130; 140, 150),상기 참조 채널 신호에 대한 추정된 신호 품질 또는 세기를 결정하는 단계(100; 124; 144), 및상기 추정된 신호 품질 또는 세기 및 상기 이득 인자의 함수로서 상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키는 단계(106; 124; 144)를 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 이득 인자가 이용가능하지 않은 경우 전력 제어 명령의 미리 정해진 시퀀스에 따라 상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키는 단계(120; 140)를 더 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 제어 채널 신호 및 상기 참조 채널 신호에 관한 이득 인자를 계산하는 단계(108; 120, 124, 130; 140, 150)는,주어진 시간들에 이득 인자를 계산하는 단계,상기 주어진 시간들 사이에 상기 이득 인자에 대한 갱신된 값을 유지하는 단계(124; 144), 및상기 전력 제어 피드백을 발생시키는 데 상기 갱신된 값을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 제어 채널 신호 및 상기 참조 채널 신호에 관한 이득 인자를 계산하는 단계(108; 120, 124, 130; 140, 150)는 주어진 시간 구간에 걸쳐 상기 제어 채널 신호 상에 수신되는 심볼들에 대한 소프트 값들에 기초하여, 그리고 상기 주어진 시간 구간에 걸쳐 상기 참조 채널 신호에 대해 얻어진 채널 추정치로부터 계산된 순 응답에 기초하여 상기 이득 인자를 계산하는 단계를 포함하고,상기 순 응답은 송신기 펄스 파형, 무선 채널, 및 수신기 필터 응답을 고려하는 채널 응답인, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 추정된 신호 품질 또는 세기 및 상기 이득 인자의 함수로서 상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키는 단계는,상기 참조 채널 신호에 대한 추정된 신호 품질을 발생시키는 단계(100; 124),상기 이득 인자에 기초하여 상기 추정된 신호 품질을 조정함으로써 조정된 신호 품질을 획득하는 단계(102; 124), 및상기 조정된 신호 품질을 목표 신호 품질과 비교함으로써(104; 124) 업링크 전력 제어 명령을 발생시키는 단계(106; 124)를 포함하는 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 이득 인자가 전력 제어 회로에 의해 발생되는 상기 업링크 전력 제어 명령에 대응하는 상기 제어 채널 신호의 이득의 변화를 추적하도록, 상기 비교에 의해 발생된 상기 업링크 전력 제어 명령의 함수로서 상기 이득 인자를 갱신하는 단계(108; 124)를 더 포함하는 방법.
- 제17항에 있어서, 진행 중인 전력 제어 피드백 발생에 대한 성능 메트릭으로서 상기 제어 채널 신호 상에 수신된 명령들에 대한 CER(Command Error Rate)을 추정하는 단계,상기 CER을 목표 CER과 비교하는 단계, 및상기 비교에 기초하여 상기 목표 신호 품질, 상기 이득 인자 및 상기 추정된 신호 품질 중 하나 이상을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 추정된 신호 품질 또는 세기 및 상기 이득 인자의 함수로서 상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키는 단계는,상기 참조 채널 신호에 대한 추정된 신호 품질을 발생시키는 단계(144),상기 추정된 신호 품질, 상기 이득 인자, 및 목표 신호 품질의 함수로서 초기 오정렬 값을 계산하는 단계(140),상기 이득 인자 및 상기 추정된 신호 품질의 변화를 추적함으로써 갱신된 오정렬 값을 유지하는 단계(144), 및상기 갱신된 오정렬 값을 오정렬 목표 임계값과 비교함으로써 업링크 전력 제어 명령들을 발생시키는 단계(144)를 포함하는 방법.
- 제20항에 있어서, 진행 중인 전력 제어 피드백 발생에 대한 성능 메트릭으로서 상기 제어 채널 신호 상에 수신된 명령들에 대한 CER(Command Error Rate)을 추정하는 단계,상기 CER을 목표 CER과 비교하는 단계, 및상기 비교에 기초하여 상기 오정렬 목표 임계값, 상기 초기 또는 갱신된 오정렬 값, 상기 이득 인자 및 상기 추정된 신호 품질 중 하나 이상을 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 주어진 시간들에 상기 이득 인자를 재계산하는 단계(130; 150),그 주어진 시간들 사이에 일어나는 상기 전력 제어 피드백 발생을 추적함으로써 그 주어진 시간들 사이에 상기 이득 인자에 대한 갱신된 값을 유지하는 단계(124; 144)를 더 포함하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 제어 채널 신호는 반복하는 프레임들로 구성되어 있고, 각각의 프레임은 복수의 슬롯을 가지며,상기 제어 채널 신호에 대한 전력 제어 피드백을 발생시키는 단계는, 상기 이득 인자의 갱신된 값 및 참조 채널 신호 품질 또는 세기의 슬롯별 추정치의 함수로서 현재 프레임의 각각의 슬롯에서 업링크 전력 제어 명령을 발생시키는 단계(124; 144)를 포함하는 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 참조 채널 신호에 대한 추정된 신호 품질 또는 세기를 결정하는 단계(100; 124; 144)는 슬롯별 추정된 신호 품질을 결정하는 단계를 포함하고,상기 제어 채널 신호 및 상기 참조 채널 신호에 관한 이득 인자를 계산하는 단계는 상기 현재 프레임의 연속적인 슬롯들에서 발생되는 상기 업링크 전력 제어 명령들의 함수로서 그 연속적인 슬롯들에 걸쳐 상기 이득 인자에 대한 상기 갱신된 값을 유지하는 단계를 포함하는 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 이득 인자를 상기 제어 채널 신호의 이전 프레임에서 계산된 시작값으로 설정하여, 상기 이득 인자에 대한 상기 갱신된 값을 유지하는 단계가 상기 현재 프레임에서 연속적인 슬롯들에 걸쳐 발생되는 상기 업링크 전력 제어 명령들에 대응하는 상기 시작값에 대한 슬롯별 변화를 추적하는 것을 포함하도록 하는 단계; 및상기 현재 프레임에 걸쳐 상기 제어 채널 신호 상에 수신된 심볼들의 소프트 값(soft value)들 및 상기 현재 프레임에 걸쳐 상기 참조 채널 신호에 대해 얻어진 채널 추정치들로부터 발생된 순 응답(net response)들에 기초하여, 다음 프레임에 대한 상기 이득 인자의 시작값을 계산하는 단계(130; 150)를 더 포함하고,상기 순 응답은 송신기 펄스 파형, 무선 채널, 및 수신기 필터 응답을 고려하는 채널 응답인, 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 참조 채널 신호는 CPICH(Common Pilot Channel) 신호를 포함하고,상기 제어 채널 신호는 F-DPCH(Fractional Dedicated Physical Channel) 신호를 포함하는 방법.
- 참조 채널 신호 및 제어 채널 신호를 수신하도록 구성된 무선 통신 장치(10)로서,상기 무선 통신 장치는 제1항에 따른 전력 제어 회로(12)를 포함하는 무선 통신 장치.
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