KR101728732B1

KR101728732B1 - 무선 통신 시스템에서 다중 입출력 신호를 증폭하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101728732B1
Application number: KR1020157001076A
Authority: KR
Inventors: 박성호; 박규진; 장지웅; 조한규; 강지원; 김동철; 임동국
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2017-04-20
Also published as: CN104380811A; JP2015525534A; US20150119097A1; JP6141424B2; CN104380811B; KR20150034726A; WO2013187744A1; US9344968B2

Abstract

무선통신시스템에서 신호 증폭기의 전력 제어 방법에 있어서, 신호 증폭기의 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정하는 단계; 및 초기 전력 제어 시간(t _{initial_period} ) 동안, 상기 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )과 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )의 합에 미리 설정된 시간 간격(t _o )마다 상기 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 적용하는 단계를 포함하는, 전력 제어 방법이다.

Description

무선 통신 시스템에서 다중 입출력 신호를 증폭하는 방법 및 장치{AN APPARATUS FOR BOOSTING MIMO (MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT) SIGNAL IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다중 입출력 신호를 증폭하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

신호 증폭기 또는 중계기는 음영 지역에서의 신호 감쇄를 극복함과 동시에 신호에 대한 커버리지 확대를 위해 개발/설치되었다. 이와 같은 목적의 신호 증폭기는 설치 목적 및 형태에 따라 고정형(Fixed), 유목형(Nomadic), 이동형(Mobile)으로 분류될 수 있다. 또한, 신호 증폭기는 별도의 신호 처리를 추가로 수행하는지 여부에 따라 A＆F (Amplify ＆ Forward) 방식과 D＆F (Decode ＆ Forward), M＆F (Modulation ＆ Forward) 등의 방식으로 구분될 수 있다. 현재는 IEEE802.16m 및 IEEE802.16mmr, 3GPP LTE/LTE-A 등에서 이러한 신호증폭기 또는 중계기를 시스템 자체에서 지원할 수 있도록 하고 있지만, 과거의 통신 시스템에서는 대부분 고정형 A＆F 방식의 신호 증폭기가 그 주를 이루었다. 이는 종래의 통신 시스템은 그 자체로 신호 증폭기를 지원하지 않았고, 음성 등 양방향 실시간 패킷 서비스를 주로 지원해야 하는 셀룰러 시스템에서 증폭기에서의 신호 송수신 및 신호 처리에 따른 지연 시간이 시스템에서 정한 제한 시간을 넘길 가능성이 크기 때문이었다. 다시 말해, 기지국이 신호 증폭기의 설치 및 사용 유무를 모르는 상태에서 가장 합리적으로 사용 가능한 신호 증폭기는 A＆F 방식이기 때문이었다.

신호 증폭기가 음영 지역의 신호 감쇄를 해결하기 위해 고정형 또는 유목형으로 설치된 경우 고정된 상향링크 전송 전력을 유지하여도 상관없으나, 이동형으로 설치되는 경우 이동에 따른 채널 변화 및 이로 인한 신호 감쇄의 변화로 인하여 고정된 출력의 송신 전력은 주변 타 단말들에게 심한 간섭을 야기할 뿐만 아니라 신호 증폭기를 이용하는 단말입장에서도 불필요한 전력 낭비를 야기시킬 수 있다.

본 발명에서는 고정된 송신 전력으로 전송을 수행하는 이동형 신호 증폭기가 사용되는 경우 발생할 수 있는 소비 전력의 비 효율성과 다른 단말들에 미치는 간섭을 줄이기 위한 신호 증폭기의 전력 제어 방법 및 신호 증폭기 장치를 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 신호 증폭기의 전력 제어방법에 있어서, 신호 증폭기의 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정하는 단계; 및 초기 전력 제어 시간(t _{initial_period} ) 동안, 상기 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )과 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )의 합에 미리 설정된 시간 간격 (t _o )마다 상기 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 적용하는 단계를 포함하는, 전력 제어 방법이다.

본 발명의 제2 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 신호 증폭기 장치에 있어서, 송수신 모듈; 및 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 신호 증폭기의 초기 송신 전력 값을 결정하고, 초기 전력 제어 시간 동안 상기 초기 송신 전력 값과 초기 송신 전력 증감 값의 합에 미리 설정된 시간 간격마다 상기 초기 송신 전력 증감 값을 적용하는, 신호 증폭기 장치이다.

상기 제1 내지 제2 기술적인 측면은 다음 사항들을 포함할 수 있다.

상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기의 최대 송신 전력에 오프셋 값을 적용한 것일 수 있다.

상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기의 최대 송신 전력에서 신호 감쇠치를 뺀 값일 수 있다.

상기 신호 감쇠치는, 상기 신호 증폭기에 미리 저장된 통계적 신호 감쇠 데이터에서 결정된 것일 수 있다.

상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기가 인지한 값일 수 있다.

상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기가 증폭할 신호를 전송하는 단말의 송신 전력 값일 수 있다.

상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기가 추정한 값일 수 있다.

상기 초기 전력 제어 시간은, 상기 초기 송신 전력 증감 값을 적용한 값과 상기 신호 증폭기가 증폭할 신호를 전송하는 단말의 송신 전력 값의 차이가 미리 설정된 값 이하일 때까지의 시간일 수 있다.

상기 초기 송신 전력 증감 값은, 상기 미리 설정된 시간 간격 마다 가변될 수 있다.

상기 미리 설정된 시간 간격은, 상기 신호 증폭기가 포함된 통신 시스템의 심볼, 서브프레임 또는 프레임 또는 라디오프레임중 하나의 정수배일 수 있다.

상기 전력 제어 방법은 다음 수학식으로 표현되며,

P _{signalbooster} (0) = P _{init_signalbooster} +ΔP _init if, t = 0

P _{signalbooster} (t) = P _{signalbooster} (t- to)+ΔP _init if, t ≤ t _{initial_period}

상기 P _{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, 상기 P _{init_signalbooster} 는 상기 초기 송신 전력 값, ΔP _init 는 상기 초기 송신 전력 증감 값, 상기 to 는 상기 미리 설정된 시간 간격일 수 있다.

상기 초기 전력 제어 시간 후 상기 신호 증폭기의 전력 제어 방법은 다음 수학식으로 표현되며,

P _{signalbooster} (t) = P _{signalbooster} (t- to)+ ΔP

상기 P _{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, 상기 ΔP 는 송신 전력 증감 값, 상기 t ₀ 는 상기 미리 설정된 시간 간격일 수 있다.

상기 신호 증폭기가 증폭할 신호를 전송하는 단말은, 신호 증폭기를 통해 신호를 전송하는지 여부, 신호 증폭기의 현재 송신 전력, 신호 증폭기의 최대 전송 전력 중 하나 이상을 기지국으로 전송할 수 있다.

본 발명에 의하면, 이동형 신호 증폭기를 운용함에 있어, 단말의 소비 전력에 대한 효율성을 증대시키며 주변 단말에 대한 간섭을 효율적으로 감소시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 신호 증폭기가 적용될 수 있는 시스템을 나타낸다.
도 2 내지 도 3은 전력 제어 기법이 적용되지 않은 신호 증폭기가 적용되는 경우를 살펴보기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 신호 증폭기에서의 초기 송신 전력 제어를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 신호 증폭기 장치의 예시이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 의한 신호 증폭기가 적용될 수 있는 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 신호 증폭기가 적용될 수 있는 시스템은 RF 신호를 전송하는 소스 장치, 이 RF 신호를 수신하여 증폭한 후 목적 장치로 전송하는 신호 증폭기, 최종적으로 신호를 수신하는 목적 장치를 포함할 수 있다. 이는 상향링크 관점에서의 설명이며, 하향링크 관점에서는 목적 장치는 소스 장치에게 RF 신호를 전송하고, 신호 증폭기는 목적 장치로부터의 RF 신호를 증폭하여 소스 장치로 전송한다. 이와 같은 시스템에서, 목적 장치/소스 장치는 기지국, AP, 단말 등일 수 있으며, 목적 장치와 소스 장치는 동일한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 것이거나 또는 서로 상이한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 것일 수도 있다.

도 2는 도 1과 같은 환경에서 전력 제어 기법이 적용되지 않은 신호 증폭기가 적용되는 경우를 살펴보기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 2(a)는 신호 증폭기가 사용되지 않는, 일반적인 기지국과 단말의 통신 상황을 나타내며, 도 2(b)는 전력 제어 기법이 적용되지 않은 신호 증폭기가 적용되는 경우 기지국과 단말의 통신 상황을 나타낸다. 도 2에서, 단말(단말 1 또는 단말 2)는 도 1에 예시된 시스템에서의 소스 장치, 기지국(기지국 A)는 도 1에 예시된 시스템에서의 목적 장치로 전제한다. 또한, 도 2에서, 단말 1은 기지국 A와 기지국 B의 셀 경계에 위치(즉, cell edge user)하고, 단말 2는 기지국 A에 인접하여 위치함을 전제한다. 여기서, 단말 1 및 단말 2의 서빙 기지국은 기지국 A이며, 증폭기는 이동형 신호 증폭기일 수 있다. 또한, 도 2(a-1), 2(a-2)는 거리와 경로 감쇄(path loss)를 고려한 단말 1, 단말 2의 송신 전력에 관계된 그래프이며, 도 2(b-1), 2(b-2)는 거리와 경로 감쇄를 고려한 단말 1, 단말 2, 신호 증폭기의 송신 전력에 관계된 그래프이다. 각 그래프에서 P _max 는 단말의 최대 송신 전력, P _min 은 단말의 최소 송신 전력, P1은 단말 1의 상향링크 송신 전력, P2는 단말 2의 상향링크 송신 전력, P1'는 단말 1에 관련된 신호 증폭기의 송신 전력, P2'는 단말 2에 관련된 신호 증폭기의 송신 전력을 의미한다.

도 2(a)를 참조하면, 일반적인 경우 하향링크 관점에서, 단말 1에서의 기지국 A로부터의 신호와 기지국 B로부터의 신호의 각 수신 감도는 거의 유사할 것이다(이는 상향링크의 경우에도 마찬가지일 것이다). 따라서, 단말 1의 상향링크 송신 전력(P₁)은 단말의 최대 송신 전력(P _max )에 가까울 것이다. 반면, 단말 2의 경우 기지국 A로부터의 신호가 기지국 B로부터의 신호보다 훨씬 더 클 것이고 따라서 단말 2의 기지국으로의 상향링크 송신 전력(P₂)는 단말 1의 상향링크 송신 전력보다 낮은 수준이 될 것이다.

도 2(a)에서 설명된 것과 같은 단말 1 및 단말 2의 상향링크 송신 전력은 신호 증폭기를 사용하는 경우 변경될 수 있다. 이하, 도 2(b) 내지 도 3을 참조하여 이에 대해 설명한다. 여기서, 신호 증폭기가 사용되는 경우는, i) 이전부터 계속 신호 증폭기를 사용해온 경우, ii) 현 시점에서 신호 증폭기에 단말이 접속한 경우, 두 가지로 구분될 수 있다. 이하, 각 경우에 대해 설명한다.

첫 번째로, 이전부터 신호 증폭기를 계속 사용해온 경우, 각 단말의 송신 전력은 도 2(b-1), 2(b-2)에서 표시된 것처럼, 최저 송신 전력(P _min )에 근사할 것이다. 이는, 단말 1 및 단말 2는 각각 인접해 있는 신호 증폭기에 전달될 수 있을 정도의 송신 전력으로 RF 신호의 전송을 수행하면 되기 때문이다. 이러한 경우, 단말 1에 관련된 신호 증폭기, 즉 단말 1의 상향링크 신호를 증폭하여 기지국으로 전송하는 신호 증폭기의 송신 전력(P_signalbooster1)은 신호증폭기를 사용하지 않았을 경우의 단말 1의 송신 전력 값 (P₁)과 유사할 것이다. 다만, 특수한 경우, 예를 들어, 단말이 더욱 심한 신호 감쇄를 겪을 경우를 고려한 신호 증폭기라면 이보다 훨씬 큰 송신 전력으로 신호를 전송할 수도 있다. 반면, 단말 2에 관련된 신호증폭기의 송신 전력 (P_ _{signalbooster2} )은 신호증폭기의 최대 송신 전력(즉, 고정된 송신 전력 값)이 될 것이고, 이는 단말 2의 최대 송신 전력 대비 크거나 같은 값(P_ _{signalbooster2} ≥ P _max )이 되어, 기지국 및 타 단말에 대하여 혼란을 가중시키거나 간섭을 강하게 미치는 영향으로 나타날 것이다.

두 번째로, 단말이 현 위치에서 신호 증폭기에 처음 접속한 경우, 앞서 첫 번째 경우와 비교해 단말과 신호 증폭기와의 관계가 추가적으로 고려될 수 있다.

다시 도 2(b)를 참조하면, 단말 1의 경우 신호 증폭기 사용 직전 단말의 최대 송신 전력(P _max )에 가까운 송신 전력(P₁)으로써 상향링크 전송을 수행하고 있을 것이다. 여기서, 단말이 상향링크 신호 전송에 신호 증폭기를 사용하게 되면 기지국이 알고 있는, 단말의 상향링크 송신 전력에 큰 변동이 있을 수 있다. 이는, 일반적으로 3GPP LTE등 셀룰러 통신에서 가정하는 단말의 최대 송신 전력은 200mW(23dBm) 또는 251mW(24dBm) 정도이나, 신호증폭기 또는 중계기(Relay) 등에서 가정하는 최대 송신 전력은 1W(30dBm) 또는 5W (37dBm) 정도로 단말의 최대 송신 전력보다 훨씬 큰 값이기 때문이다. 만약 기지국이 신호 증폭기 사용에 의한 급작스런 송신 전력 변동을 받아들일 수 있는 능력(capability)가 있다면, 기지국은 셀룰러 통신시스템에서 제공하는 상향링크 송신 전력 제어 기법을 통해 일정 시간의 전력 조절 기간을 거쳐 단말 1에게 적절한 송신 전력을 요구할 것이다. 하지만, 이 기간 동안 단말 1은 불필요하게 큰 전력을 소모하게 될 뿐만 아니라 주변 단말들에게 큰 간섭 영향을 주게 된다. 뿐만 아니라 전력 증폭기의 입력 전력 측면에서도 큰 운용 범위가 필요할 수 밖에 없어 기기 가격의 상승을 야기시키게 된다.

계속해서, 단말 2의 경우, 단말 1의 경우와 비교해 상대적으로 신호 증폭기로의 입력 전력은 낮지만, 신호 증폭기를 사용하는 경우 적절한 송신 전력 값(P _min )보다는 높다. 또한, 기지국이 알고 있는 단말 2의 상향링크 신호 송신 전력과 단말 2의 실제 전송 전력, 신호 증폭기의 송신 전력의 차이가 작지 않기 때문에 역시 불필요한 전력 낭비와 함께 인접 단말로의 강한 간섭을 야기할 수 있다.

따라서, 이하 본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같은 고정된 송신 전력의 신호 증폭기를 사용하는 경우 소비 전력의 비효율성 등을 해결할 수 있는 신호 증폭기에서의 송신 전력 제어 방법에 대해 개시한다.

첫 번째로, 단말이 신호 증폭기에 처음 접속한 경우, 즉 초기 접속시의 전력 제어에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 신호 증폭기에서의 초기 송신 전력 제어를 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 단계 S401 내지 단계 S402에서 신호증폭기는 단말이 처음 접속한 경우 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정하고, 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )과 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )의 합에 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 더한다. 그리고 미리 설정된 시간(t _o ) 이후, 단계 S403에서 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 더한다.

단계 S404에서, 단계 S403까지의 결과 값(단말의 유효 송신 전력값 또는 신호 증폭기의 전송 전력 값)과 기지국이 알고 있는 단말의 송신 전력과의 차이가 (미리 설정된) 허용 오차보다 작거나 같은지를 판단한다. 만약 허용오차 이내이면, 단말은 그 결과 값을 신호 증폭기의 송신 전력(P _{signalbooster} )으로 결정하고, 이에 근거하여 단말로부터 전송 받은 상향링크 신호를 기지국으로 전송할 수 있다. 만약 허용 오차보다 크다면, 미리 설정된 시간(t _o ) 후 다시 단계 S403로 돌아가 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 더한다. 즉, 미리 설정된 시간 간격마다 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 더하는 것이다.

상기 단계 S405에서 최종적으로 초기의 신호 증폭기의 송신 전력(P _{signalbooster} )으로 결정할 때까지의 시간을 초기 전력 제어 시간이라 할 수 있다. 이 초기 전력 제어 시간은, 상기 단계에서 이미 설명된 것과 같이, 기지국이 알고 있는 단말의 송신 전력 값과 단말의 유효 송신 전력값(즉, 단말이 이용하고 있는 신호 증폭기의 송신 전력)의 차이가 일정 범위(미리 설정된 값) 내에 도달하는데 걸리는 시간이다.

상술한 신호 증폭기의 송신 전력(P _{signalbooster} )은 다음 수학식 1로 표현될 수 있다.

상기 수학식 1에서, P _{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, 상기 P _{init_signalbooster} 는 상기 초기 송신 전력 값, ΔP _init 는 상기 초기 송신 전력 증감 값, 상기 t _o 는 상기 미리 설정된 시간 간격을 의미한다.

상술한 내용을 도 5를 참조하여 다시 살펴본다. 도 5에서 P는 신호 증폭기를 사용하기 전 단말이 기지국으로 상향링크 전송을 수행할 때의 송신 전력이다. 단말이 신호 증폭기에 접속한 시점(t=0)에서 신호 증폭기는 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정하고, 여기에 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 더한다. 도시된 바와 같이, 이 값은 단말의 송신 전력 값과 신호 증폭기의 송신 전력의 차이가 일정 범위 이내가 아니므로, 이 범위에 도달할 때까지 미리 설정된 시간(t _o ) 간격으로 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )를 더하는 과정을 반복하여, 신호 증폭기의 송신 전력(P _{signalbooster} ) 값을 결정한다.

다만, 도 5에서 알 수 있듯, 단말의 송신 전력 값과 신호 증폭기가 최초에 설정하는 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )의 차이가 크다면, 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )을 더하는 과정을 수회 반복하여야만 할 것이다. 이는 도 6에 도시된 바와 같이, 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 적절히 설정함으로써 초기 전력 제어 시간을 줄일 수 있는데, 다음과 같은 방법으로 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 설정할 수 있다.

초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 설정하는 방법으로써, 미리 정의된 신호 증폭기의 송신 전력 범위 내 임의의 값으로 설정할 수 있다(수동적 설정).

예를 들어, 신호 증폭기의 최대 송신 전력에서 사용자 입력에 따른 오프셋 값을 뺀 값을 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )으로 설정할 수 있다. 보다 상세히, 신호 증폭기는 각 장소 및 상황에 따른 통계적 신호 감쇠 모델(또는 값)을 저장하고 있고, 사용자의 직/간접 입력을 통해 이를 인지하여 신호 증폭기의 최대 송신 전력에서 해당 상황에서의 신호 감쇠치를 뺀 값으로 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정할 수 있다.

또는, 신호 증폭기의 최저 송신 전력에서 사용자 입력에 따른 오프셋 값을 더한 값. 예를 들어, 신호 증폭기는 각 장소 및 상황에 따른 통계적 신호 감쇠 모델(또는 값)을 저장하고 있고, 사용자의 직/간접 입력을 통해 이를 인지하여 신호 증폭기의 최저 송신 전력에서 해당 상황에서의 신호 감쇠치를 더한 값으로 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정할 수 있다.

또는, 신호 증폭기의 최대 송신 전력 대비 X％에 해당하는 값으로 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 결정할 수 있다. 여기서, X는 0∼100사이의 정수이다.

상술한 수동적 설정 방법 이외에, 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )을 능동적으로 설정하는 방법으로써, 신호 증폭기가 직/간접적으로 인지한 단말의 송신 전력값을 기준으로 일정 오프셋을 더하거나 뺀 값을 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )으로 결정할 수 있다.

예를 들어, 신호증폭기에서 추정하거나 단말로부터 수신한 단말의 송신전력을 신호증폭기에서의 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )으로 결정할 수 있다.

또 다른 예를 들어, 신호 증폭기는 각 장소 및 상황에 따른 통계적 신호 감쇠 모델(또는 값)을 저장하고 있고, 사용자의 직/간접 입력을 통해 이를 인지할 수 있다. 신호증폭기에서 추정하거나 단말로부터 수신한 단말의 송신전력에 대하여 해당 상황에서의 신호 감쇠치를 더한 값을 신호증폭기에서의 초기 송신 전력 값(P _{init_signalbooster} )으로 결정할 수 있다.

상술한, 신호증폭기에서 적용하는 초기 전력제어를 위한 오프셋 값, 즉 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )은 하나 이상의 값으로 구성될 수 있다. 예를 들어,ΔP _init =2dB (단, 최초의 값은 0일 수 있다.) 과 같은 식으로 하나의 값일 수도 있지만, ΔP _init = {-1, 0, 1, 3} [dB] 또는, ΔP _init = {-10, -3, -1, 0, 1, 3, 10} [dB] 과 같이 여러개의 값일 수도 있다. 만약, 이와 같이 오프셋 값이 여러 개인 경우 소정 시간 간격마다 가변될 수도 있다.

또한, 초기 송신 전력 증감 값(ΔP _init )은, 통신 시스템의 심볼 또는 서브프레임, 또는 프레임 또는 라디오프레임의 정수 배에 해당하는 시간 간격에서 적용될 수 있다.

또한, 상기 미리 설정된 시간(t0)은 통신 시스템의 심볼 또는 서브프레임, 또는 프레임의 정수 배에 해당하는 것일 수 있다.

상술한 바와 같은 방법을 사용하여, 본 발명의 신호 증폭기는 초기 송신 전력 제어를 수행한 후 단말로부터의 신호를 증폭하여 전송할 수 있다. 이하에서는, 위 설명에 의한 초기 송신 전력 제어를 거친 이후 또는 독립적인 과정으로써, 본 발명의 신호 증폭기에서 수행될 수 있는 일반적인 전력 제어에 대해 설명한다.

일반적인 전력 제어의 경우, 일반 전력 제어 전 수렴 단계를 거칠 수 있다. 보다 상세히, 신호 증폭기는 초기 전송 전력을 기준으로 최대 전송 전력까지 송신 전력을 끌어올리고, 기지국은 이 송신 전력에 기초하여 단말의 송신 전력을 제어하는 TPC (transmit power control) 메시지를 전송하여 단말이 전송 전력을 낮추도록 유도할 수 있다. 신호 증폭기의 송신 전력이 단말의 송신 전력에 수렴하게 되면, 신호 증폭기는 기지국의 단말에 대한 전송 전력 상승에 대한 TPC가 수신될 때까지 송신 전력을 낮출 수 있다. 이러한 과정을 통해, 신호 증폭기의 전송 전력이 일정 수준으로 수렴하게 되면 이하와 같은 일반적인 전력 제어 과정을 수행하게 된다.

상기 신호 증폭기에서의 일반적인 전력 제어는 다음 수학식 2로 표현될 수 있다.

상기 P _{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, ΔP 는 송신 전력 증감 값, 상기 t _o 는 미리 설정된 시간 간격으로써 앞서 설명된 초기 송신 전력 제어에서의 미리 설정된 시간 간격 t₀ 와 같은 것일 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

신호증폭기는 초기 전력 제어 시간(t _{initial_period} ) 이후 초기 전력 제어와 같거나 또는 별도의 전력 오프셋 (ΔP) 값을 이용하여 전력제어를 수행할 수 있다. 이때, 현재 시간 t에서의 송신 전력은 다음 중 하나일 수 있다.

i) 이전 시간 t-1에서의 송신 전력, ii) 이전 시간 t-1까지의 누적 평균 송신 전력 또는 누적 송신 전력, iii) 특정 시간 t-a에서 이전 시간 t-1까지의 누적 평균 송신 전력 또는 누적 송신 전력일 수 있다. 여기서, a는 신호 증폭기의 송신 전력 제어를 위한 모니터링 구간 길이와 동일한 값이고, 미리 설정된 값으로 적용하는 통신 시스템의 심볼 또는 서브프레임, 또는 프레임의 정수 배에 해당하는 값일 수 있다.

신호증폭기의 일반적인 전력제어의 업데이트는 지원하는 통신 시스템에 따라 다를 수 있으며, 이는 해당 통신 시스템의 심볼 또는 서브프레임, 또는 프레임의 정수 배에 해당하는 값일 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같은, 송신 전력 제어가 수행되는 신호 증폭기를 사용하는 단말은, 기지국에게 자신이 신호증폭기를 통해 신호를 전송하고 있음을 알려 줄 수 있다.

즉, 단말은 다음의 방법 중 적어도 하나를 이용하여 신호증폭기의 도움을 받는지 여부 및/또는 전송 상태에 대한 추가적인 정보를 기지국으로 알려 줄 수 있다.

단말은 신호 전송 모드 즉, 자체적으로 신호를 전송하는지, 신호증폭기를 통해 신호를 전송하고 있는지 여부를 기지국에게 알릴 수 있다.

또한, 단말은 신호증폭기로부터 현재 송신 전력 정보를 수신하여 이를 기지국으로 전송할 수 있다.

또한, 단말은 현재 이용하고 있는 신호증폭기의 최대 전송 전력값을 기지국으로 전송한다. 신호 증폭기의 최대 전송 전력값에 MPR(A-MPR/MPR 여러 개 있음)을 적용하게 되면 프레임 단위로 그 값이 바뀔 수 있음. 혹은 PHR전송시 이 값을 포함하여 전송할 수도 있다.

또한, 단말은 자신이 추정한 하향링크 수신 전력 정보 (예 - RSSI) 대신 신호증폭기로부터 전달받은 수신 전력 정보를 사용할 수 있다.

즉, 단말은 상위 메시지를 통해 기지국에게 자신이 신호증폭기를 사용하고 있는지, 또는 자체적으로 신호를 전송하고 있는지 여부를 알림으로써 기지국으로 하여금 단말의 상향링크 전송 전력의 수렴 기간을 단축하고, 이를 통해 인접 단말로의 간섭 및 자체 소비 전력을 현저히 낮출 수 있도록 한다. 또한, 기지국이 인식할 수 있는 실제적인 단말의 송신 전력 즉, 신호증폭기의 송신 전력 값을 기지국으로 하여금 알게 함으로써 기지국에서 신호증폭기를 사용하는 단말에 대한 통제가 가능하도록 한다. 이와 같은 방법을 통해 기지국은 신호증폭기 사용을 통해 발생할 수 있는 위치기반서비스의 오차 역시 현저히 줄일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 증폭기 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

신호 증폭기 장치(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. 송수신기(13)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 프로세서(11)는 송수신기(13)와 연결되어 다양한 통신 시스템 중 적어도 하나 이상의 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리(12)는 프로세서(11)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11)의 외부에 설치되어 프로세서(11)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

위와 같은 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 신호 증폭기 장치
11: 프로세서
12: 메모리
13: 송수신기

Claims

무선통신시스템에서 신호 증폭기의 전력 제어 방법에 있어서,
신호 증폭기의 초기 송신 전력 값(P_{init_signalbooster} )을 결정하는 단계; 및
초기 전력 제어 시간(t_{initial_period} ) 동안, 상기 초기 송신 전력 값(P_{init_signalbooster} )과 초기 송신 전력 증감 값(ΔP_init )의 합에 미리 설정된 시간 간격(t_o )마다 상기 초기 송신 전력 증감 값(ΔP_init )을 적용하는 단계;
를 포함하고,
상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기의 최대 송신 전력에서 신호 감쇠치를 뺀 값이고,
상기 신호 감쇠치는, 각 장소 및 상기 신호 증폭기의 상황에 따라 상기 신호 증폭기에 미리 저장된 통계적 신호 감쇠 데이터에서 결정된 것이고,
상기 미리 설정된 시간 간격은, 상기 신호 증폭기가 포함된 통신 시스템의 서브프레임의 정수배이고,
상기 전력 제어 방법은 다음 수학식으로 표현되며,
P_{signalbooster} (0) = P_{init_signalbooster} +ΔP_init if, t = 0
P_{signalbooster} (t) = P_{signalbooster} (t- to)+ΔP_init if, t ≤ t_{initial_period}
상기 P_{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, 상기 P_{init_signalbooster} 는 상기 초기 송신 전력 값, ΔP_init 는 상기 초기 송신 전력 증감 값, 상기 t_o 는 상기 미리 설정된 시간 간격인, 전력 제어 방법.
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제1항에 있어서,
상기 초기 전력 제어 시간은, 상기 초기 송신 전력 증감 값을 적용한 값과 상기 신호 증폭기가 증폭할 신호를 전송하는 단말의 송신 전력 값의 차이가 미리 설정된 값 이하일 때까지의 시간인, 전력 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 초기 송신 전력 증감 값은, 상기 미리 설정된 시간 간격 마다 가변되는, 전력 제어 방법.
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제1항에 있어서,
상기 초기 전력 제어 시간 후 상기 신호 증폭기의 전력 제어 방법은 다음 수학식으로 표현되며,
P _{signalbooster} (t) = P _{signalbooster} (t- to)+ ΔP
상기 P _{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, 상기 ΔP 는 송신 전력 증감 값, 상기 t _o 는 상기 미리 설정된 시간 간격인, 전력 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 신호 증폭기가 증폭할 신호를 전송하는 단말은, 신호 증폭기를 통해 신호를 전송하는지 여부, 신호 증폭기의 현재 송신 전력, 신호 증폭기의 최대 전송 전력 중 하나 이상을 기지국으로 전송하는, 전력 제어 방법.
무선통신시스템에서 신호 증폭기 장치에 있어서,
송수신 모듈; 및
프로세서;
를 포함하며,
상기 프로세서는 신호 증폭기의 초기 송신 전력 값을 결정하고, 초기 전력 제어 시간 동안 상기 초기 송신 전력 값과 초기 송신 전력 증감 값의 합에 미리 설정된 시간 간격마다 상기 초기 송신 전력 증감 값을 적용하고,
상기 초기 송신 전력 값은, 상기 신호 증폭기의 최대 송신 전력에서 신호 감쇠치를 뺀 값이고,
상기 신호 감쇠치는, 각 장소 및 상기 신호 증폭기의 상황에 따라 상기 신호 증폭기에 미리 저장된 통계적 신호 감쇠 데이터에서 결정된 것이고,
상기 미리 설정된 시간 간격은, 상기 신호 증폭기가 포함된 통신 시스템의 서브프레임의 정수배이고,
상기 전력 제어 방법은 다음 수학식으로 표현되며,
P_{signalbooster} (0) = P_{init_signalbooster} +ΔP_init if, t = 0
P_{signalbooster} (t) = P_{signalbooster} (t- to)+ΔP_init if, t ≤ t_{initial_period}
상기 P_{signalbooster} (t) 는 시간 t 에서의 송신 전력 값, 상기 P_{init_signalbooster} 는 상기 초기 송신 전력 값, ΔP_init 는 상기 초기 송신 전력 증감 값, 상기 t_o 는 상기 미리 설정된 시간 간격인, 신호 증폭기 장치.