KR101702666B1 - 무선 통신 시스템에서 상향링크 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 상향링크 전력 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 하위 계층 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법에 있어서, 상기 상위 계층 기지국으로부터 수신한 제1 기준 신호의 제1 수신 신호 세기 및 상기 하위 계층 기지국으로부터 수신한 제2 기준 신호의 제2 수신 신호 세기를 측정하는 과정과,상기 상위 계층 기지국의 제1 송신 전력 값과 상기 하위 계층 기지국의 제2 송신 전력 값 간의 송신 전력비를 획득하고, 상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 상향링크 신호를 송신할 제1 서빙 기지국을 선택하고 상향링크 송신 전력 값을 결정하고, 상기 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 상기 상향링크 신호를 상기 제1 서빙 기지국으로 송신한다.

Description

무선 통신 시스템에서 상향링크 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLING UPLINK POWER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에서 상향링크 전력을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신 시스템에서 데이터 통신의 수요 및 다양한 통신 서비스의 증가로 인하여 송신 용량을 증대시키기 위한 필요성이 요구되고 있다. 이를 위한 한 방안으로 이기종 네트워크(Heterogeneous Network)에 대한 기술이 연구되고 있다. 이기종 네트워크란 여러 가지의 위상, 셀 커버리지(Cell Coverage), 특성들을 가지는 셀들이 혼용되어 운영되는 통신 시스템을 의미한다.
이하 종래의 이기종 네트워크의 구성을 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 이기종 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1에서는 기존의 매크로(Macro) 셀의 셀룰러(Celluar) 망(100)에 추가적으로 다수의 피코(Pico) 셀(102~106)이 포함된 형태의 이기종 네트워크를 보이고 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 상기 매크로 셀의 셀룰러 망(100) 내에는 피코 셀 외에 펨토(Femto) 셀이 포함되는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 이기종 네트워크는 시스템의 전체적인 송신 용량뿐만 아니라 피코 또는 펨토 셀과 같은 추가 셀 내에서의 송신 용량을 증가시키고 추가적인 서비스 등을 제공하는 것이 가능하다.
한편, 이기종 네트워크에 포함된 셀들은 각각의 목적과 환경에 따라 셀 커버리지가 다르게 설정된다. 이는 각 셀의 종류에 따라 해당 기지국에서의 송신 전력이 다르기 때문이다. 셀 커버리지가 다른 셀들 간에는 셀 운용 지역이 중첩됨에 따른 셀 간 간섭의 문제가 발생할 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 종래의 이기종 네트워크에서 셀 간 상향링크 간섭에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 종래의 이기종 네트워크에서 피코 셀에 대한 매크로 단말의 상향링크 간섭을 나타낸 도면이다.
도 2에서는 매크로 셀(200) 내에 하나의 피코 셀(240)이 포함된 형태의 이기종 네트워크에서 상기 매크로 셀(200) 내의 매크로 단말(220)이 매크로 기지국(210)과 통신을 수행하며, 상기 피코 셀(240) 내의 피코 단말(250)이 피코 기지국(230)과 통신을 수행하는 경우를 일 예로 설명하기로 한다.
상기 피코 단말(250)은 상기 매크로 기지국(210)보다 상기 피코 기지국(230)과의 거리가 상대적으로 더 가까운 위치에 있는 매크로 단말(220)에 의해서 상향링크 신호 송신시 큰 간섭의 영향을 받는다. 이를 일반적인 전력 제어식을 이용하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
Figure 112010049085898-pat00001
상기 수학식 1은 일반적인 상향링크 전력 제어식을 나타낸다. 상기 수학식 1에서 Ptx는 상향링크 송신 전력을 나타내고, L은 전파 감쇄(Path Loss) 값을 나타내고, NI는 간섭량(Noise and Interference)을 나타내며, SINRtarget은 목표로 하는 수신 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio: SINR)을 나타낸다. 상기기 수학식 1에 나타난 바와 같이, 종래에는 목표로 하는 수신 SINR 이외에 전파 감쇄 및 간섭량이 보상되는 방식으로 상기기 상향링크 송신 전력이 결정된다.
매크로 기지국(210)에서 멀리 떨어져 있는 매크로 단말(220)의 경우 보상해야 할 전파 감쇄값이 큰 값을 갖는다. 이에 따라, 상기 매크로 단말(220)과 상대적으로 가까이 있는 피코 기지국(230)은 피코 단말(250)이 송신하는 상향링크 신호의 전력보다 더 높은 전력으로 송신되는 매크로 단말(220)의 상향링크 신호에 의하여 전파의 간섭을 받게 된다. 따라서, 이기종 네트워크에서 상향링크 신호의 송신 전력에 따른 셀들 상호간의 간섭을 줄이는 효과적인 방법이 고려될 필요가 있다.
본 발명의 실시예는 무선 통신 시스템에서 상향링크 전력을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 다른 실시예는 이기종 네트워크가 포함된 무선 통신 시스템에서 상향링크 및 하향링크 각각에 대한 서빙 기지국을 결정할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 다른 실시예는 이기종 네트워크가 포함된 무선 통신 시스템에서 셀 간 상향 링크 간섭을 최소화하기 위한 전력 제어 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은; 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 하위 계층 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법에 있어서, 상기 상위 계층 기지국으로부터 수신한 제1 기준 신호의 제1 수신 신호 세기 및 상기 하위 계층 기지국으로부터 수신한 제2 기준 신호의 제2 수신 신호 세기를 측정하는 과정과, 상기 상위 계층 기지국의 제1 송신 전력 값과 상기 하위 계층 기지국의 제2 송신 전력 값 간의 송신 전력비를 획득하는 과정과, 상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 상향링크 신호를 송신할 제1 서빙 기지국을 선택하고 상향링크 송신 전력 값을 결정하는 과정과, 상기 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 상기 상향링크 신호를 상기 제1 서빙 기지국으로 송신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은; 무선 통신 시스템에서 기지국의 상향링크 전력 제어 방법에 있어서, 이동 단말로 기준 신호를 송신하는 과정과, 상기 기지국의 송신 전력 값 및, 상위 계층 기지국의 송신 전력 값과 하위 계층 기지국의 송신 전력 값 간의 송신 전력비 중 하나를 상기 이동 단말로 송신하는 과정과, 상기 이동 단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 과정을 포함하며, 상기 기지국은 상기 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 상기 하위 계층 기지국 중 하나이며, 상기 상향링크 신호의 송신 전력 값은 상기 기준 신호의 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 결정됨을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는; 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 하위 계층 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치에 있어서, 상기 상위 계층 기지국으로부터 제1 기준 신호를 수신하고, 상기 하위 계층 기지국으로부터 제2 기준 신호를 수신하는 수신부와, 상기 제1 기준 신호의 제1수신 신호 세기, 상기 제2 기준 신호의 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 저장하는 메모리와, 상기 제1 수신 신호 세기 및 상기 제2 수신 신호 세기를 측정하고, 상기 상위 계층 기지국의 제1송 신 전력 값과 상기 하위 계층 기지국의 제2 송신 전력 값 간의 송신 전력비를 획득하고, 상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 상향링크 신호를 송신할 제1 서빙 기지국을 선택하고 상향링크 송신 전력 값을 결정하는 제어부와, 상기 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 상기 상향링크 신호를 상기 제1 서빙 기지국으로 송신하는 송신부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 장치는; 무선 통신 시스템에서 기지국의 상향링크 전력 제어 장치에 있어서, 이동 단말로 기준 신호를 송신하고, 상기 기지국의 송신 전력 값 및, 상위 계층 기지국의 송신 전력 값과 하위 계층 기지국의 송신 전력 값 간의 송신 전력비를 상기 이동 단말로 송신하는 송신부와, 상기 송신 전력 값 및 상기 송신 전력비를 저장하는 메모리와, 상기 이동 단말로부터 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 송신된 상향링크 신호를 수신하는 수신부를 포함하며, 상기 기지국은 상기 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 상기 하위 계층 기지국 중 하나이며, 상기 상향링크 신호의 송신 전력 값은 상기 기준 신호의 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 결정됨을 특징으로 한다.
본 발명은 이기종 네트워크를 포함하는 무선 통신 시스템에서, 피코 셀 또는 펨토 셀에 인접한 매크로 단말의 상향링크 간섭으로 인한 피코 셀 또는 펨토 셀의 송신 성능의 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다. 아울러, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 이기종 기지국간 간섭량을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 이기종 네트워크의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 종래의 이기종 네트워크에서 피코 셀에 대한 매크로 단말의 상향링크 간섭을 나타낸 도면,
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호에 따른 피코 셀의 셀 커버리지를 나타낸 도면,
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 신호에 따른 피코 셀의 셀 커버리지를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이기종 네트워크에서 상향링크 전력 제어를 위한 기지국의 동작 과정을 보인 순서도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이기종 네트워크에서 상향링크 전력 제어를 위한 이동 단말의 동작 과정을 보인 순서도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말의 블록 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 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 이기종 네트워크를 포함하는 무선 통신 시스템에서 상향링크 전력 제어 장치 및 방법을 제안한다. 구체적으로, 본 발명에서는 피코 셀, 펨토 셀 및 매크로 셀 등이 공존하는 무선 셀룰러 환경에서 각 셀에 대한 상호 간의 간섭을 제어하기 위한 상향링크 전력 제어 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명에서는 매크로 셀과 같이 기존 광역 지역에 대한 셀룰러 망을 매크로 셀로 칭하고, 피코 셀 및 펨토 셀과 같이 기존 광역 지역 셀룰러 망에 비해 상대적으로 협소한 지역에 대한 셀을 피코 셀로 칭하기로 한다. 본 발명에서는 매크로 셀과 피코 셀을 일 예로 하여 설명하지만, 상기 매크로 셀과 피코 셀은 각각 이기종 네트워크에서 상대적으로 상위 계층(광역 지역)의 셀과 하위 계층(협소 지역)의 셀의 의미를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명을 설명함에 있어서 "셀" 및 "기지국"의 용어를 혼용하여 사용함에 유의하여야만 한다.
무선 통신 시스템에서 송신 용량을 증대하기 위한 방법으로 이기종 네트워크가 사용될 수 있다. 하지만, 매크로 셀보다 피코 셀에 상대적으로 가까이 위치한 매크로 단말에 의해서, 피코 셀에서의 상향링크 신호에 대한 간섭이 증가될 수 있다. 이에 따라, 피코 셀 내의 상향링크 신호의 송신 성능은 심각하게 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 이기종 네트워크에서의 문제점을 해결하기 위하여, 피코 셀이 상향링크 및 하향링크 신호에 대하여 동일한 셀 커버리지를 가지는 종래 기술과 달리, 피코 셀이 상향링크 및 하향링크 신호에 대하여 서로 다른 셀 커버리지를 가질 수 있도록 하는 방안을 제안한다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 신호에 따른 피코 셀의 셀 커버리지를 나타낸 도면이다.
도 3a에서는 무선 통신 시스템이 매크로 셀(330) 내에 하나의 피코 셀(310)이 포함된 형태의 이기종 네트워크를 포함하는 것을 일 예로 도시하고 있다. 이 경우, 상기 매크로 셀(330) 내의 매크로 단말(350)은 매크로 기지국(320)과 통신을 수행하며, 상기 피코 셀(310) 내의 피코 단말(340)은 피코 기지국(300)과 통신을 수행한다.
상기 피코 기지국(300)은 상기 매크로 기지국(320)보다 상대적으로 낮은 송신 전력을 사용하므로 상기 피코 셀(310)은 상기 매크로 셀(330)보다 작은 셀 커버리지를 갖는다. 따라서, 상기 피코 기지국(300)에서의 하향링크 신호의 송신 거리는 상기 매크로 기지국(320)에서의 하향링크 신호의 송신 거리보다 작다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 상향링크 신호에 따른 피코 셀의 셀 커버리지를 나타낸 도면이다. 도 3b에서는 도 3a의 무선 통신 시스템과 동일하게 구성된 무선 통신 시스템을 일 예로 도시하고 있다.
도 3b를 참조하면, 피코 단말(340)은 매크로 단말(350)과 동일한 송신 전력을 사용하여 피코 기지국(300)으로 상향링크 신호를 송신한다. 따라서, 상기 피코 단말(340)에서의 상향링크 신호의 송신 거리는 상기 매크로 단말(350)에서의 상향링크 신호의 송신 거리와 동일하다.
이하에서 제시될 본 발명의 실시 예에서는 상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상향링크 및 하향링크에 따른 피코 셀의 셀 커버리지가 상이한 경우(즉, 피코 셀 내에서 상향링크 신호 및 하향링크 신호의 송신 거리가 상이한 경우)를 가정하여, 이기종 네트워크를 포함하는 무선 통신 시스템(이하'이기종 네트워크'라 칭함)에서 셀들 상호간 간섭을 억제하는 전력 제어 방법 및 장치에 대하여 설명하기로 한다.
이하 본 발명에서 제안하는 이기종 네트워크에서의 전력 제어 방법을 차례대로 설명하기로 한다.
먼저 매크로 기지국과 피코 기지국 각각은, 각각의 셀 선택(Cell selection)과 동기화를 위한 프리앰블(Preamble) 신호 및 제어 정보를 포함하는 슈퍼 프레임 헤더(Super Frame Header) 또는 프레임 헤더(Frame Header)를 하향링크를 통해 이동 단말로 송신한다. 이때, 상기 매크로 기지국, 피코 기지국 각각의 프리앰블 신호는 주파수 공간 또는 시간 공간 상으로 서로 분리되어 송신된다. 즉, 상기 매크로 기지국, 피코 기지국 각각의 프리앰블 신호는 서로 상이한 주파수 대역을 사용하여 송신되거나, 서로 상이한 시간에 송신된다.
따라서, 상기 이동 단말은 상기 매크로 기지국, 피코 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 세기, 즉 신호대 간섭비(Signal to Interference Ratio: SIR) 또는 신호대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio: SINR) 등을 측정할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 이동 단말이 SIR을 측정하는 경우를 일 예로 설명하기로 한다.
한편, 상기 이동 단말에서 프리앰블 신호를 이용한 SIR의 측정이 불가능한 경우, 상기 매크로 기지국 및 피코 기지국은 상기 프리앰블 신호를 대신하여, 프레임 내에 존재하는 미드앰블(Midamble) 신호 또는 파일럿 신호를 송신할 수 있다. 이 경우에도 상기 매크로 기지국, 피코 기지국 각각의 미드앰블 신호 또는 파일럿 신호는 주파수 공간 또는 시간 공간 상으로 서로 분리되어 송신된다. 따라서, 상기 이동 단말은 상기 매크로 기지국, 피코 기지국으로부터의 SIR을 각각 측정할 수 있다.
이처럼, 이동 단말은 동일 셀 내에 포함된 매크로 셀 및 피코 셀에 대한 SIR을 상호 배타적으로 주파수 또는 시간 상으로 분리하여 측정한다. 따라서, 상기 이동 단말이 매크로 셀에 대한 SIR 측정시 동일 셀 내 피코 셀로부터의 간섭이 존재하지 않고, 피코 셀에 대한 SIR 측정시 동일 셀 내 매크로 셀로부터의 간섭이 존재하지 않는다.
그러므로, 상기 이동 단말에서는 매크로 셀 및 피코 셀에 대한 SIR 측정시 동일 셀 내 간섭이 아닌 외부 셀(Outer Cell)의 간섭만을 고려할 수 있다. 따라서, 상기 이동 단말에서 측정되는 매크로 셀, 피코 셀에 대한 SIR은 각각 하기의 수학식 2 및 수학식 3과 같이 나타날 수 있다.
Figure 112015072655757-pat00002
상기 수학식 2에서
Figure 112015072655757-pat00074
은 이동 단말에서 측정한 매크로 셀로부터의 신호대 외부 셀로부터의 간섭비를 나타낸다. 상기 수학식 2에서 PTX_Macro는 매크로 셀의 송신 전력값을 나타내고, PLoss_Macro는 매크로 셀로부터 이동 단말까지의 전파 감쇄값을 나타낸다. 아울러, PTX_outerell은 외부 셀들 각각으로부터의 송신 전력값을 나타내고, PLoss_outercell은 외부 셀들 각각으로부터 이동 단말까지의 전파 감쇄값을 나타낸다.
Figure 112010049085898-pat00003
삭제
상기 수학식 3에서
Figure 112010049085898-pat00005
은 이동 단말에서 측정한 피코 셀로부터의 신호대 외부 셀로부터의 간섭비를 나타낸다. 상기 수학식 3에서 PTX _ Pico는 피코 셀의 송신 전력값을 나타내고, PLoss_Pico는 피코 셀로부터 이동 단말까지의 전파 감쇄값을 나타낸다.
상기 이동 단말은 상기 수학식 2 및 3에 따라 결정된 매크로 셀 및 피코 셀에 대한 SIR을 근거로 하향링크 신호를 수신하기 위한 서빙 기지국을 먼저 선택한다. 구체적으로, 상기 이동 단말은 하기와 같은 수학식 4를 사용하여 하향링크 서빙 기지국을 결정한다.
Figure 112010049085898-pat00006
===> 매크로 셀 서빙
Figure 112010049085898-pat00007
====> 피코 셀 서빙
한편, 상기 이동 단말은 SIR 대신 매크로 셀, 피코 셀 각각으로부터 하향링크를 통해 수신한 신호의 세기를 근거로 상기 하향링크 서빙 기지국을 결정하는 것도 가능하다.
상기 매크로 기지국 및 피코 기지국은 각각 하향링크 방송 채널(Broadcast Channel)을 통해 상기 매크로 기지국 및 피코 기지국간 송신 전력의 차이값 즉, 송신 전력비를 이동 단말로 송신한다. 이와 달리, 상기 매크로 기지국 및 피코 기지국은 각각의 송신 전력값을 상기 이동 단말로 송신할 수도 있다. 이 경우, 상기 이동 단말은 하기 수학식 5를 이용하여 매크로 기지국 및 피코 기지국간 송신 전력비를 산출할 수 있다.
Figure 112010049085898-pat00008
상기 수학식 5에서 PGap은 매크로 기지국 및 피코 기지국간 송신 전력비을 나타내며, PTX _ Macro는 매크로 기지국에서의 송신 전력값을 나타내며, PTX _ Pico는 피코 기지국에서의 송신 전력값을 나타낸다.
이후 상기 이동 단말은 상향링크 신호를 송신할 서빙 기지국을 다음 수학식 6을 사용하여 선택한다.
Figure 112010049085898-pat00009
===> 매크로 셀 서빙
Figure 112010049085898-pat00010
===> 피코 셀 서빙
앞서 설명한 수학식 4에서와 같이, 하향링크 서빙 기지국을 선택하기 위해서는 이동 단말에서의 하향링크 수신 신호의 세기가 기준으로 사용된다. 따라서, 상기 하향링크 서빙 기지국을 선택할 때에는 매크로 셀과 피코 셀 각각의 송신 전력에 상관없이 SIR을 사용함이 가능하다.
하지만, 상향링크 서빙 기지국을 선택하기 위해서는 매크로 셀 및 피코 셀에서의 수신 신호 세기가 기준으로 사용되어야 하므로, 이동 단말에서는 상기 수학식 6과 같이 SIR에 매크로 셀 및 피코 셀간 송신 전력비가 고려되어야 한다.
이처럼, 이동 단말에서는 상기 수학식 4 및 수학식 6을 근거로 하향링크 서빙 기지국 및 상향링크 서빙 기지국을 선택할 수 있다. 구체적으로, 상기 이동 단말은 상기 수학식 4 및 6에 의해 결정된 하기 표 1을 사용하여 하향링크 서빙 기지국 및 상향링크 서빙 기지국을 선택할 수 있다.
조건 하향링크
서빙 기지국		 상향링크
서빙 기지국
Figure 112010049085898-pat00011
 피코 셀 피코 셀
Figure 112010049085898-pat00012
 매크로 셀 피코 셀
Figure 112010049085898-pat00013
 매크로 셀 매크로 셀
상기 이동 단말은 하향링크 서빙 기지국 및 상향링크 서빙 기지국이 선택되면, 상향링크 신호의 송신을 위한 송신 전력값을 결정한다. 본 발명의 실시 예에 따른 이기종 네트워크를 위한 송신 전력값의 결정 방법은 다음과 같다.
종래의 개선된 상향링크 전력 제어 방식에서는 상향링크 전력 제어를 위하여, 수학식 1의 전력 제어식에서 사용된 SINRtarget을 대신하여 하향링크의 SINR(SINR DL ) 또는 하향링크의 SIR(SIR DL ) 등을 사용한 전력 제어식이 이용되고 있다. 일례로, 현재 IEEE 802.16 WiMAX 표준에서 사용하고 있는 전력 제어식은 다음 수학식 7과 같다.
Figure 112010049085898-pat00014
상기 수학식 7에서 P(dBm)는 상향링크 송신 전력을 나타내고, L은 전파 감쇄값을 나타내고, NI는 간섭량을 나타내며, SINRtarget은 목표로 하는 수신 SINR을 나타낸다. 그리고, 상기 수학식 7에서 Offset은 이동 단말의 송신 전력에 대한 추가적인 전력 보정을 위한 값으로서 기지국에서 제어채널을 통해 상기 이동 단말로 전달되는 값을 나타내며, SINRMIN은 최소 SINR값으로서 이동 단말에서 최소 기대 SINR값이 결정될 수 있도록 기지국에서 방송 채널을 통해 이동 단말로 전달되는 값을 나타내며, γIoT 는 기지국에서 전체 상향 링크 간섭량 및 셀 내에서 단말들간 형평성(fairness)를 조절할 수 있도록 하는 제어값으로서 기지국에서 방송 채널을 통해 이동 단말로 전달되는 값을 나타내며, α 는 수신 안테나 개수에 따라 기지국에서 결정되는 값을 나타내며, β 는 송신 신호의 스트림(stream)수에 따라 기지국에서 결정되는 값을 나타낸다. 이처럼 Offset, SINRMIN, γIoT, α, β 등은 기지국에서 결정되거나 이동 단말의 특성에 따라 기지국에서 지정하여 이동 단말에게 알려주는 값으로 이동 단말이 결정하는 값은 아니다.
따라서, 각 이동 단말의 상향링크 송신 전력을 제어하기 위한 식은 수학식 8과 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00015
상기 수학식 8에서 SIRDL 은 각 이동 단말별로 상이하게 결정되는 파라미터이므로
Figure 112015072655757-pat00016
형태를 사용하여 표시하였다. 그리고, 상기 수학식 8에서 SIRDL 은 SINRDL, CINRDL 등으로 대체될 수 있다.
한편, 동일기종 네트워크(Homogeneous Network)에서의 SIRDL 은 다음 수학식 9와 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00017
상기 수학식 9에서 P TX _ serving 은 서빙 기지국의 송신 전력값을 나타내고, P Loss_serving 은 서빙 기지국으로부터 이동 단말까지의 전파감쇄를 나타낸다. 아울러 P TX_outerell 은 외부의 기지국들 각각으로부터의 송신 전력값을 나타내며, P Loss_outercell 은 외부 기지국들 각각으로부터 이동 단말까지의 전파 감쇄값을 나타낸다.
그러나, 상기 수학식 9에서는 셀 내에 존재하는 이기종 셀이 고려되지 않았으며, 상기 이기종 셀의 신호는 셀 내 해당 신호에 대해 간섭으로 존재한다. 따라서, 이기종 셀을 고려한 식을 정리하면 하기 수학식 10과 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00018
상기 수학식 10에서 P TX _ innercell 은 셀 내 이기종 기지국의 송신 전력값을 나타내며, P Loss _ innercell 은 셀내 이기종 기지국으로부터 이동 단말까지의 전파감쇄를 나타낸다.
상기 수학식 10을 다시 상위 셀인 매크로 셀과 하위 셀인 피코 셀을 기준으로 정리하면 다음 수학식 11 및 수학식 12와 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00019
Figure 112010049085898-pat00020
상기 수학식 12에서 P TX _ Macro 는 매크로 기지국에서의 송신 전력값을 나타내고, P Loss _ Macro 는 매크로 기지국으로부터 이동 단말까지의 전파감쇄값을 나타내고, P TX_Pico 는 피코 기지국에서의 송신 전력값을 나타내며, P Loss_Pico 는 피코 기지국으로부터 이동 단말까지의 전파 감쇄값을 나타낸다.
그러나, 상기 수학식 11과 수학식 12에서의 하향링크 SIR 은 매크로 기지국 및 피코 기지국으로부터 수신되는 SIR로서, 이기종 네트워크 상에서 각 이기종 기지국간의 전력차가 반영이 되지 않은 값이다. 따라서, 상향링크 전력 제어를 위해서는 매크로 기지국 및 피코 기지국 간 송신 전력비가 상기 매크로 기지국 및 피코 기지국에 대한 SIR에 각각 반영되어야 한다. 따라서 상기 매크로 기지국 및 피코 기지국 간 송신 전력비를 반영하여 상기 수학식 11 및 12에서의 SIR을 수정하면 다음 수학식 13 및 14와 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00021
Figure 112010049085898-pat00022
상기 수학식 13 및 14는 상기 매크로 기지국과 피코 기지국 간의 전력차를 보상한 SIR을 나타낸다. 하지만, 상기 수학식 13 및 14에 기재된 SIR을 산출하기 위한 파라미터들은 실제 시스템 상에서 모두 파악되는 것이 불가능하다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 앞서 설명한 수학식 2 및 3에서 산출된 값들을 사용하여 해당 파라미터들의 값을 획득한다. 구체적으로, 수학식 2 및 3을 사용하여 상기 수학식 13 및 14에서 사용되는
Figure 112015072655757-pat00023
및
Figure 112015072655757-pat00024
는 다음 수학식 15와 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00025
그리고, 상기 수학식 15를 이용하여 상기 수학식 13 및 14를 다시 변형하여 정리하면 하기 수학식 16 및 17과 같이 나타난다.
Figure 112010049085898-pat00026
Figure 112010049085898-pat00027
따라서, 본 발명에서 제안하는 상향링크 송신 전력 제어식은 다음의 수학식 18 및 19와 같이 정의될 수 있다. 하기 수학식 18 및 19는 각각 매크로 셀로의 상향링크 신호 송신시 사용되는 상향링크 송신 전력 제어식 및 피코 셀로의 상향링크 신호 송신시 사용되는 상향링크 송신 전력 제어식을 나타낸다.
Figure 112010049085898-pat00028
Figure 112010049085898-pat00029
상기 수학식 18 및 19는 상향링크 송신 전력 제어식에 대한 구체적인 예시로서 IEEE 802.16m 표준에 적용시킨 것이다. 상기 수학식 18 및 19를 사용하여 이기종 네트워크에서 전력 제어를 수행할 경우, 상향링크 간섭량을 최소화하면서 송신 성공율을 높일 수 있게 된다.
이하 이기종 네트워크에서 상향링크 전력 제어를 위한 기지국과 이동 단말의 동작을 차례대로 설명하기로 한다.
먼저, 기지국의 동작 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이기종 네트워크에서 상향링크 전력 제어를 위한 기지국의 동작 과정을 보인 순서도이다. 도 4에서는 일 예로 매크로 기지국의 동작 과정을 설명하기로 한다. 하지만, 도 4의 과정은 상기 매크로 기지국 대신 피코 기지국이 수행할 수도 있음은 물론이다.
도 4를 참조하면, 401 단계에서 상기 매크로 기지국은 프리앰블 신호를 하향링크를 통해 송신한다. 이때, 상기 매크로 기지국으로부터 송신되는 프리앰블 신호는 피코 기지국으로부터 송신되는 프리앰블 신호와 다른 주파수 대역을 통해 송신되거나, 다른 시간에 송신된다. 그리고, 상기 매크로 기지국은 상기 프리앰블 신호 대신 미드앰블 신호 또는 파일럿 신호 등을 송신할 수도 있다.
403 단계에서 상기 매크로 기지국은 자신의 송신 전력값 또는 상기 매크로 기지국 및 피코 셀 간 송신 전력비를 이동 단말로 송신한다. 그리고, 405 단계에서 상기 매크로 기지국은 이동 단말로부터 셀 선택에 따른 상향링크 신호가 송신되면, 상기 상향링크 신호를 수신한다.
다음으로, 이동 단말의 동작 과정을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이기종 네트워크에서 상향링크 전력 제어를 위한 이동 단말의 동작 과정을 보인 순서도이다.
도 5를 참조하면, 501 단계에서 이동 단말은 매크로 셀 및 피코 셀 각각으로부터 서로 다른 주파수 대역 또는 서로 다른 시간에 송신되는 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 하나를 수신한다. 이어, 503 단계에서 상기 이동 단말은 상기 수신된 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 하나를 사용하여 상기 매크로 셀 및 피코 셀 각각의 SIR을 측정한다.
상기 이동 단말은 505 단계에서 매크로 셀 및 피코 셀 각각으로부터 매크로 셀, 피코 셀 각각의 송신 전력값을 수신하거나, 매크로 기지국 및 피코 기지국 중 적어도 하나로부터 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 수신한다. 상기 이동 단말은 매크로 셀, 피코 셀 각각의 송신 전력값을 수신할 경우, 앞서 설명한 수학식 5를 사용하여 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 계산한다.
그리고, 상기 이동 단말은 507 단계에서 상기 매크로 셀, 피코 셀의 SIR 과 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 근거로 상향링크 기지국 및 하향링크 서빙 기지국을 선택한다. 상기 이동 단말은 509 단계에서 상기 매크로 셀, 피코 셀의 SIR 과 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 이용하여 이기종 네트워크에 상응하는 SIRDL 를 결정한다.
그리고, 상기 이동 단말은 511 단계에서 상기 결정된 SIRDL 를 이용하여 상향링크 전력 제어값을 결정한다. 상기 상향링크 전력 제어값을 결정하는 방법은 수학식 7~16과 관련하여 이미 설명하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 이어, 513 단계에서 상기 이동 단말은 상기 결정된 상향링크 전력 제어값을 사용하여 상향링크 신호를 송신함으로써 모든 과정을 종료한다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 구성을 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 블록 구성도이다. 도 6에서는 매크로 기지국의 구성을 일 예로 하여 설명하지만, 피코 기지국도 상기 매크로 기지국과 유사하게 구성될 수 있음은 물론이다.
도 6을 참조하면, 상기 매크로 기지국은 제어부(600), 송신부(610), 수신부(620) 및 메모리(630)를 포함한다.
상기 제어부(600)는 상기 송신부(610), 수신부(620) 및 메모리(630)의 전반적인 동작을 제어한다.
상기 송신부(610)는 프리앰블 신호 또는 미드앰블 신호 또는 파일럿 신호 등을 하향링크를 통해 이동 단말로 송신한다. 그리고, 상기 송신부(610)는 상기 매크로 기지국의 송신 전력값을 상기 단말로 송신하거나, 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 이동 단말로 송신한다.
상기 수신부(620)는 상기 이동 단말로부터 송신되는 상향링크 신호를 수신한다.
그리고, 상기 메모리(630)는 상기 매크로 기지국의 송신 전력값, 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비, 상향링크 신호에 대한 정보 등을 저장한다.
다음으로, 이동 단말의 구성을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말의 블록 구성도이다.
도 7을 참조하면, 상기 이동 단말은 제어부(700), 송신부(710), 수신부(720) 및 메모리(730)를 포함한다.
먼저, 상기 수신부(720)는 매크로 셀 및 피코 셀 각각으로부터 서로 다른 주파수 대역 또는 서로 다른 시간에 송신된 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 하나를 수신한다. 그리고, 상기 수신부(720)는 매크로 셀 및 피코 셀 각각으로부터 매크로 셀, 피코 셀 각각의 송신 전력값을 수신하거나, 매크로 기지국 및 피코 기지국 중 적어도 하나로부터 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 수신한다.
상기 제어부(700)는 상기 송신부(710), 수신부(720) 및 메모리(730)의 전반적인 동작을 제어하며, SIR 분석부(702), 기지국 선택부(704) 및 상향링크 전력 제어부(706)를 포함한다.
상기 SIR 분석부(702)는 상기 이동 단말은 매크로 셀 및 피코 셀 각각의 프리앰블 신호 또는 미드앰블 신호 또는 파일럿 신호를 사용하여 상기 매크로 셀 및 피코 셀 각각의 SIR을 측정한다.
상기 기지국 선택부(704)는 상기 매크로 셀, 피코 셀의 SIR 과 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 근거로 상향링크 기지국 및 하향링크 서빙 기지국을 선택한다.
그리고, 상향링크 전력 제어부(706)는 상기 매크로 셀, 피코 셀의 SIR 과 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비를 이용하여 이기종 네트워크에 상응하는 SIRDL 를 결정하고, 상기 결정된 SIRDL 를 이용하여 상향링크 전력 제어값을 결정한다.
상기 송신부(710)는 상기 상향링크 전력 제어부(706)에서 결정된 상향링크 전력 제어값을 사용하여 상향링크 신호를 송신한다.
그리고, 상기 메모리(730)는 상기 매크로 셀, 피코 셀의 SIR과 상기 매크로 셀 및 피코 셀 간 송신 전력비 등을 저장한다.
이치럼, 본 발명의 실시 예에서는 이기종 네트워크에서, 피코 셀에 인접한 매크로 단말의 상향링크 간섭으로 인한 피코 셀의 송신 성능의 저하를 방지할 수 있음과 아울러, 이기종 기지국간 간섭량을 최소화하는 효과가 있다
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (26)

  1. 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 하위 계층 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 상위 계층 기지국으로부터 수신한 제1 기준 신호의 제1 수신 신호 세기 및 상기 하위 계층 기지국으로부터 수신한 제2 기준 신호의 제2 수신 신호 세기를 측정하는 과정과,
    상기 상위 계층 기지국의 제1 송신 전력 값과 상기 하위 계층 기지국의 제2 송신 전력 값 간의 송신 전력비를 획득하는 과정과,
    상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 상향링크 신호를 송신할 제1 서빙 기지국을 선택하고 상향링크 송신 전력 값을 결정하는 과정과,
    상기 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 상기 상향링크 신호를 상기 제1 서빙 기지국으로 송신하는 과정을 포함하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호 각각은 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호는 서로 다른 주파수 대역에서 수신되거나 서로 다른 시간에 수신됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 신호 세기 및 상기 제2 수신 신호 세기를 측정하는 과정은;
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호 각각에 대한 신호 대 간섭 비(signal to interference ratio: SIR) 및 신호 대 간섭 및 잡음 비(signal to interference and noise ratio: SINR) 중 적어도 하나를 측정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 송신 전력비를 획득하는 과정은;
    상기 상위 계층 기지국으로부터 상기 제1 송신 전력 값을 수신하고, 상기 하위 계층 기지국으로부터 상기 제2 송신 전력 값을 수신하는 과정과,
    상기 제1송신 전력 값 및 상기 제2 송신 전력 값을 기반으로 상기 송신 전력비를 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신 전력비는;
    상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 적어도 하나로부터 수신됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신 신호 세기 및 상기 제2 수신 신호 세기를 기반으로, 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 하향링크 신호를 수신하기 위한 제2 서빙 기지국을 선택하는 과정을 더 포함하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 송신 전력 값을 결정하는 과정은;
    상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로, 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 간의 송신 전력 차이를 고려한 상기 상위 계층 기지국의 제3수신 신호 세기 및 상기 하위 계층 기지국 의 제4수신 신호 세기를 계산하는 과정과,
    상기 제3 수신 신호 세기 및 상기 제 4수신 신호 세기를 기반으로 상기 상향링크 송신 전력 값을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 서빙 기지국이 상기 상위 계층 기지국일 경우, 상기 상향링크 송신 전력 값은 하기 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
    Figure 112015072655757-pat00030

    상기
    Figure 112015072655757-pat00031
    는 상기 제1서빙 기지국이 상기 상위 계층 기지국일 경우의 상향링크 송신 전력값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00032
    은 전파 감쇄(Path Loss)값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00033
    는 간섭량(Noise and Interference)을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00034
    은 상기 상위 계층 기지국의 상기 제3 수신 신호 세기를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00035
    은 상기 상위 계층 기지국으로부터의 신호대 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00036
    은 상기 하위 계층 기지국으로부터의 신호대 상기 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00037
    은 상기 송신 전력비를 나타내며, 상기
    Figure 112015072655757-pat00038
    는 이동 단말 별로 상이하게 결정되는 값임을 나타냄,
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 서빙 기지국이 상기 하위 계층 기지국일 경우 상기 상향링크 송신 전력 값은 하기 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 방법.
    Figure 112015072655757-pat00075

    상기
    Figure 112015072655757-pat00040
    는 상기 제1서빙 기지국이 상기 하위 계층 기지국일 경우의 상향링크 송신 전력값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00041
    은 전파 감쇄(Path Loss)값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00042
    는 간섭량(Noise and Interference)을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00043
    은 상기 하위 계층 기지국의 상기 제4 수신 신호 세기를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00044
    은 상기 상위 계층 기지국으로부터의 신호대 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00045
    은 상기 하위 계층 기지국으로부터의 신호대 상기 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00046
    은 상기 송신 전력비를 나타내며, 상기
    Figure 112015072655757-pat00047
    는 이동 단말 별로 상이하게 결정되는 값임을 나타냄,
  11. 무선 통신 시스템에서 기지국의 상향링크 전력 제어 방법에 있어서,
    이동 단말로 기준 신호를 송신하는 과정과,
    상기 기지국의 송신 전력 값 및, 상위 계층 기지국의 송신 전력 값과 하위 계층 기지국의 송신 전력 값 간의 송신 전력비 중 하나를 상기 이동 단말로 송신하는 과정과,
    상기 이동 단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 기지국은 상기 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 상기 하위 계층 기지국 중 하나이며,
    상기 상향링크 신호의 송신 전력 값은 상기 기준 신호의 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 결정됨을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 전력 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준 신호는 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 전력 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 이동 단말로 기준 신호를 송신하는 과정은;
    상기 기지국이 상기 상위 계층 기지국인 경우, 상기 기준 신호를 상기 하위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서 상기 이동 단말로 송신하거나, 상기 기준 신호를 상기 하위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 시간과 다른 시간에 송신하는 과정과,
    상기 기지국이 상기 하위 계층 기지국인 경우, 상기 기준 신호를 상기 상위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서 상기 이동 단말로 송신하거나, 상기 기준 신호를 상기 상위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 시간과 다른 시간에 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 전력 제어 방법.
  14. 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 하위 계층 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치에 있어서,
    상기 상위 계층 기지국으로부터 제1 기준 신호를 수신하고, 상기 하위 계층 기지국으로부터 제2 기준 신호를 수신하는 수신부와,
    상기 제1 기준 신호의 제1수신 신호 세기, 상기 제2 기준 신호의 제2 수신 신호 세기 및 송신 전력비를 저장하는 메모리와,
    상기 제1 수신 신호 세기 및 상기 제2 수신 신호 세기를 측정하고, 상기 상위 계층 기지국의 제1 송신 전력 값과 상기 하위 계층 기지국의 제2 송신 전력 값 간의 상기 송신 전력비를 획득하고, 상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 상향링크 신호를 송신할 제1 서빙 기지국을 선택하고 상향링크 송신 전력 값을 결정하는 제어부와,
    상기 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 상기 상향링크 신호를 상기 제1 서빙 기지국으로 송신하는 송신부를 포함하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호 각각은 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 기준 신호와 상기 제2 기준 신호는 서로 다른 주파수 대역에서 수신되거나 서로 다른 시간에 수신됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는;
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호에 대한 신호 대 간섭 비(signal to interference ratio: SIR) 및 신호 대 간섭 및 잡음 비(signal to interference and noise ratio: SINR) 중 적어도 하나를 측정함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 상위 계층 기지국으로부터 상기 제1 송신 전력 값을 수신하고, 상기 하위 계층 기지국으로부터 상기 제2 송신 전력 값을 수신하고, 상기 제어부는 상기 제1 송신 전력 값 및 상기 제2 송신 전력 값을 기반으로 상기 송신 전력비를 계산함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 송신 전력비는;
    상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 적어도 하나로부터 수신됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는;
    상기 제1 수신 신호 세기 및 상기 제2 수신 신호 세기를 기반으로, 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 중 하향링크 신호를 수신하기 위한 제2 서빙 기지국을 선택함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는;
    상기 제1 수신 신호 세기, 상기 제2 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 상기 상위 계층 기지국 및 상기 하위 계층 기지국 간의 송신 전력 차이를 고려한 상기 상위 계층 기지국의 제3수신 신호 세기 및 상기 하위 계층 기지국의 제4수신 신호 세기를 계산하고, 상기 제3 수신 신호 세기 및 상기 제4 수신 신호 세기를 기반으로 상기 상향링크 송신 전력 값을 결정함을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 서빙 기지국이 상기 상위 계층 기지국일 경우, 상기 상향링크 송신 전력 값은 하기 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
    Figure 112015072655757-pat00076

    상기
    Figure 112015072655757-pat00049
    는 상기 제1서빙 기지국이 상기 상위 계층 기지국일 경우의 상향링크 송신 전력값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00050
    은 전파 감쇄(Path Loss)값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00051
    는 간섭량(Noise and Interference)을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00052
    은 상기 상위 계층 기지국의 상기 제3수신 신호 세기를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00053
    은 상기 상위 계층 기지국으로부터의 신호대 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00054
    은 상기 하위 계층 기지국으로부터의 신호대 상기 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00055
    은 상기 송신 전력비를 나타내며, 상기
    Figure 112015072655757-pat00056
    는 이동 단말 별로 상이하게 결정되는 값임을 나타냄,
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 서빙 기지국이 상기 하위 계층 기지국일 경우 상기 상향링크 송신 전력 값은 하기 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 전력 제어 장치.
    Figure 112015072655757-pat00057

    상기
    Figure 112015072655757-pat00058
    는 상기 제1서빙 기지국이 상기 하위 계층 기지국일 경우의 상향링크 송신 전력값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00059
    은 전파 감쇄(Path Loss)값을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00060
    는 간섭량(Noise and Interference)을 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00061
    은 상기 하위 계층 기지국의 제2수신 신호 세기를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00062
    은 상기 상위 계층 기지국으로부터의 신호대 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00063
    은 상기 하위 계층 기지국으로부터의 신호대 상기 외부 셀의 기지국으로부터의 간섭비를 나타내고, 상기
    Figure 112015072655757-pat00064
    은 상기 송신 전력비를 나타내며, 상기
    Figure 112015072655757-pat00065
    는 이동 단말 별로 상이하게 결정되는 값임을 나타냄,
  24. 무선 통신 시스템에서 기지국의 상향링크 전력 제어 장치에 있어서,
    이동 단말로 기준 신호를 송신하고, 상기 기지국의 송신 전력 값 및, 상위 계층 기지국의 송신 전력 값과 하위 계층 기지국의 송신 전력 값 간의 송신 전력비를 상기 이동 단말로 송신하는 송신부와,
    상기 송신 전력 값 및 상기 송신 전력비를 저장하는 메모리와,
    상기 이동 단말로부터 상향링크 송신 전력 값을 기반으로 송신된 상향링크 신호를 수신하는 수신부를 포함하며,
    상기 기지국은 상기 상위 계층 기지국과 상기 상위 계층 기지국보다 셀 커버리지(coverage)가 상대적으로 협소한 상기 하위 계층 기지국 중 하나이며,
    상기 상향링크 신호의 송신 전력 값은 상기 기준 신호의 수신 신호 세기 및 상기 송신 전력비를 기반으로 결정됨을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 전력 제어 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 기준 신호는 프리앰블 신호, 미드앰블 신호 및 파일럿 신호 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 전력 제어 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 송신부는;
    상기 기지국이 상기 상위 계층 기지국인 경우, 상기 기준 신호를 상기 상기 하위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서 상기 이동 단말로 송신하거나, 상기 기준 신호를 상기 하위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 시간과 다른 시간에 송신하며,
    상기 기지국이 상기 하위 계층 기지국인 경우, 상기 기준 신호를 상기 상위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서 상기 이동 단말로 송신하거나, 상기 기준 신호를 상기 상위 계층 기지국의 기준 신호가 송신되는 시간과 다른 시간에 송신함을 특징으로 하는 기지국의 상향링크 전력 제어 장치.
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