KR102197469B1 - 하향링크 경로 손실 추정을 기반으로 한 상향링크 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

하향링크 경로 손실 추정을 기반으로 한 상향링크 전력 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

하향링크 경로 손실 추정을 기반으로 한 상향링크 전력 제어 방법 및 장치가 제공된다. 이동 단말로부터 수신되는 정보를 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하고, 추정된 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 기반으로 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정한다. 그리고 차동 TPC(Transmit Power Control) 매퍼(mapper)를 통해서, 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 범위 내에서, 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하고, 결정된 전력 제어값을 이동 단말로 전송한다.

Description

하향링크 경로 손실 추정을 기반으로 한 상향링크 전력 제어 방법 및 장치{Method and apparatus for controlling uplink power based on downlink path loss estimation}
본 발명은 전력 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자며, 이동 통신 시스템에서 하향링크 경로 손실 추정을 기반으로 상향링크 전력 제어를 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 상향링크(Uplink) 전력 제어(Power Control)는 기지국에서 필요로 하는 일정 수순의 수신 품질(Received SINR(Signal-to-interference-plus-noise ratio)) 유지, 이웃 기지국과의 간섭(Interference) 최소화, 이동 단말의 배터리 수명 최대화를 위해 이동 단말의 전송 파워를 최적으로 제어하는 기술로써 무선 자원 관리(RRM; Radio Resource Management)의 주요 요소이다. 이러한 상향링크 전력 제어는 이웃 셀에 간섭을 최소화하면서 경로 손실(path loss), 쉐도잉(shadowing) 등을 포함한 무선 채널 상태를 고려하여 최적화되어야 한다. 이를 위해서 LTE(Long Term Evolution)에서는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)와 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)에 대해, 개루프 전력 제어(Open-Loop Power Control)와 폐루프 전력 제어(Closed-Loop Power Control)를 정의하고 있다.
개루프 전력 제어에서, 이동 단말은 기지국에서 전송되는 참조 신호(Reference Signal)의 수신 파워를 측정한 후에 하향링크 경로 손실(Poth loss)을 계산한다. 그리고 해당 이동 단말에 설정된 개루프 전력 제어값에 따라 전송 파워를 결정하고 이를 토대로 메시지를 전송한다. 이러한 개루프 전력 제어에서, 기지국으로의 어떠한 피드백(Feedback)도 이루어지지 않는다.
한편, 폐루프 전력 제어는, 개루프 전력 제어와는 다르게 기지국에서 메시지를 수신하였을 때, 수신 파워와 요구되는 타겟 파워의 차이를 보정하기 위해서 TPC(Transmit Power Control) 커맨드(Command)을 전송하여 이동 단말에 전송 파워 조정을 지시한다. 이에 따라 이동 단말은 TPC Command를 수신한 경우에는 TPC Command에서 지시하는 파워 오프셋만큼 전송 파워를 보정하고 보정된 전송 파워에 따라 메시지를 기지국으로 전송함으로써, 기지국은 요구하는 수신 타켓 파워(예: Target SINR)를 유지할 수 있다. 폐루프 전력 제어의 경우, 기지국이 TPC Command를 결정하는데 요구되는 이동 단말의 전송 파워와 경로 손실을 알 수 없기 때문에 이를 효율적으로 결정할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동 통신 시스템에서 이동 단말에서 보고되는 정보를 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하고, 이를 기반으로 이동 단말의 상향링크 전력을 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 방법은, 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어를 수행하는 방법으로서, 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어를 수행하는 방법으로서, 상기 이동 단말로부터 수신되는 정보를 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하는 단계; 상기 추정된 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 기반으로 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정하는 단계; 상기 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워를 결정하는 단계; 차동 TPC(Transmit Power Control) 매퍼(mapper)를 통해서, 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 범위내에서, 상기 결정된 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 전력 제어값을 상기 이동 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워를 결정하는 단계는, 상기 이동 단말로부터 수신되는 신호의 개수가 미리 설정된 파워다운 개수 임계값을 초과하는 경우, 상기 수신되는 신호들의 평균을 토대로 상기 수신 파워를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전력 제어값을 결정하는 단계는, 상기 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 결정된 현재 전력 제어값이 파워를 증가시키는 전력 제어값에 해당하는 경우, 상기 이동 단말로부터 수신되는 신호의 개수를 미리 설정된 파워업 개수 임계값과 비교하는 단계; 상기 수신되는 신호의 개수가 상기 파워업 개수 임계값보다 큰 경우, 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을, 상기 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 기반으로 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값과 비교하는 단계; 및 상기 누적 전력 제어값이 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 경우에 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전력 제어값을 결정하는 단계는, 상기 수신되는 신호의 개수가 상기 파워업 개수 임계값보다 크지 않은 경우 또는 상기 누적 전력 제어값이 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작지 않은 경우, 상기 이동 단말의 전송 파워를 유지하기 위한 전력 제어값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 단말의 전송 파워를 유지하기 위한 전력 제어값을 결정하는 단계는, 상기 현재 전력 제어값을 0dB로 설정하고, 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값으로 결정할 수 있다.
상기 전력 제어값을 결정하는 단계는, 상기 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 결정된 현재 전력 제어값이 파워를 다운시키거나 또는 유지하기 위한 전력 제어값에 해당하는 경우, 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 수신 파워를 결정하는 단계는, 기지국이 상기 이동 단말로 마지막으로 전력 제어값을 포함하는 TPC 명령어를 전송한 시점부터 다음 TPC 명령어 전송 시점까지 수신한 신호의 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)의 평균을 토대로, 상기 수신 파워를 결정할 수 있다.
상기 수신한 신호들은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel), 또는 SRS(sounding reference signal) 중 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 장치는, 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어를 수행하는 전력 제어 장치로서, 안테나를 통하여 신호를 송수신하도록 구성되는 송수신부, 그리고 상기 송수신부와 연결되고, 전력 제어를 위한 전력 제어값을 결정하도록 구성되는 차동 TPC(Transmit Power Control) 매퍼를 포함하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 송수신부를 통하여 상기 이동 단말로부터 수신되는 정보를 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하고, 상기 추정된 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 기반으로 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정하고, 상기 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워를 결정하도록 구성되며, 상기 프로세서의 차동 TPC 매퍼는, 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 범위내에서, 상기 결정된 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하도록 구성된다.
상기 차동 TPC 매퍼는 상기 수신 파워가 결정될 때마다 상기 결정되는 수신파워와 상기 타겟 파워의 차이를 기반으로 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하는 과정을 반복적으로 수행하도록 구성될 수 있으며, 상기 송수신부는 상기 결정된 전력 제어값을 포함하는 TPC 명령어를 상기 이동 단말로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 수신 파워는 수신한 신호들의 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)의 평균을 토대로 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, LTE 기반 소형셀 기지국 시스템 등의 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하고, 이를 기반으로 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정하고, 타겟 파워와 수신 파워의 차이를 기반으로 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값이 넘지 않는 범위에서, 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정함으로써, 기지국에서 요구되는 수신 전력을 유지하면서 이동 단말의 배터리 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 폐루프 전력 제어(Closed-Loop Power Control)의 개념을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 방법의 개념을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 방법의 흐름도이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 TPC Command를 결정하는 과정의 구체적인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 장치의 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 이동 단말(mobile terminal, MT), 단말(terminal), 사용자 장비(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 기계형 통신 장비(machine type communication device, MTC device) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, UE, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNB), gNB, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 매크로 기지국(macro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, NB, eNB, gNB, ABS, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 하향링크 경로 손실 추정을 기반으로 한 상향링크 전력 제어 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 폐루프 전력 제어(Closed-Loop Power Control)의 개념을 나타낸 도이다.
폐루프 전력 제어시, 기지국은 메시지를 수신하였을 때, 수신 파워와 요구되는 타겟 파워의 차를 보정하기 위해서 TPC(Transmit Power Control) Command를 보내서 이동 단말에 전송 파워 조정을 지시한다. 이동 단말은 TPC Command를 수신하면, TPC Command에서 지시하는 파워 오프셋(Power Offset) 만큼 전송 파워를 보정하고, 보정된 전송 파워에 따라 메시지를 기지국으로 전송한다. 이에 따라, 기지국은 요구하는 수신 타켓 파워를 유지할 수 있다.
폐루프 전력 제어시, TPC Command를 결정하기 위해서 이동 단말의 전송 파워와 경로 손실(Path loss)을 알아야 한다.
이동 단말의 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) 전송 파워는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00001
여기에서,
Figure 112018102514444-pat00002
는 이동 단말이 전송할 수 있는 최대 전송 파워를 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00003
는 기지국에 의해 설정되는 값이며, 예를 들어, 23±2[dBm]의 값을 가지며, 일반적으로 23[dBm]으로 설정될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00004
는 PUSCH에서 전송되는 PRB(physical resource block)의 개수를 나타낸다.
한편,
Figure 112018102514444-pat00005
이 만족된다.
Figure 112018102514444-pat00006
는 기지국에서 요구되는 수신 PSD(power spectrum density)를 나타내는 파라미터이다.
Figure 112018102514444-pat00007
는 셀특정(cell specific)하게 셀 내의 모든 이동 단말이 동일한 PSD로 수신되게 하는 파라미터이며,
Figure 112018102514444-pat00008
는 이동 단말마다 전송 파워 설정과 경로 손실 추정시 발생하는 오차를 보상하기 위한 파라미터이다.
Figure 112018102514444-pat00009
는 예를 들어, [-126, 24] dBm 값을 가지며,
Figure 112018102514444-pat00010
는 예를 들어, [-8, 7] dB 값을 가진다.
Figure 112018102514444-pat00011
는 다음 수학식 2를 토대로 계산될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00012
한편, 수학식 1에서, PL은 이동 단말에서 추정된 하향링크 경로 손실을 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00013
는 경로 손실을 모두 보상해서 전송할 것이지, 일부만 보상해서 전송할 것인지를 나타내는 값으로, 기지국에 의해 설정된다. 예를 들어, {0, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1} 중에 하나의 값이
Figure 112018102514444-pat00014
로 설정될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00015
는 할당된 MCS(modulation coding scheme)에 따라서 전송 파워를 추가적으로 더하여 전송할지의 여부를 나타내는 파라미터이며, MCS가 바뀔 때마다 송신 PSD를 변경하여 패스트 패딩(fast fading)에 대응할 수 있도록 한다.
Figure 112018102514444-pat00016
는 {disable, enable} 중 하나로 설정될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00017
는 이동 단말의 PUSCH 전송 파워를 조정하기 위한 PUSCH TPC Command의 누적 전력 제어값으로,
Figure 112018102514444-pat00018
로 정의될 수 있으며, PUSCH TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00019
)에서 지시되는 파워 오프셋에 의해 지속적으로 누적되어 보정된다.
PUSCH TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00020
)는 이전에 수신된 PUSCH의 수신 파워와 기지국에서 요구되는 타겟 파워의 차이를 토대로 전송되는 값으로, 수신 PSD를 일정하게 하기 위한 목적으로 사용되며 다음 표 1과 표 2를 따른다.
Figure 112018102514444-pat00021
Figure 112018102514444-pat00022
한편, 이동 단말의 PUCCH의 전송 파워는 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00023
Figure 112018102514444-pat00024
는 PUCCH로 CQI(channel quality indicator)와 HARQ(hybrid automatic repeat request)를 전송할 때 소요되는 전송 파워를 나타낸다.
여기서,
Figure 112018102514444-pat00025
가 만족된다.
Figure 112018102514444-pat00026
는 예를 들어, [-126, 24] dBm 값을 가질 수 있으며,
Figure 112018102514444-pat00027
는 예를 들어, [-8, 7] dB 값을 가질 수 있다.
여기서, 기지국에서 요구되는 수신 PSD를 나타내는 파라미터인
Figure 112018102514444-pat00028
는 다음 수학식 4를 토대로 계산될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00029
한편, 수학식 3에서,
Figure 112018102514444-pat00030
는 PUCCH 포맷에 따라 전송 파워를 추가적으로 조정해야 하는 값을 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00031
는 이동 단말의 PUCCH 전송 파워를 조정하기 위한 PUCCH TPC Command의 누적 전력 제어값으로,
Figure 112018102514444-pat00032
로 정의될 수 있으며, PUCCH TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00033
)에서 지시되는 파워 오프셋에 의해 지속적으로 누적되어 보정된다.
PUCCH TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00034
)는 이전에 수신된 PUCCH의 수신 파워와 기지국에서 요구되는 수신 타겟 파워의 차이를 토대로 전송되는 값으로, 수신 PSD를 일정하게 하기 위한 목적으로 사용되며 다음의 표 3과 표 4를 따른다.
Figure 112018102514444-pat00035
Figure 112018102514444-pat00036
이동 단말의 PUSCH/PUCCH의 전송 파워를 나타내는 수학식 1 및 수학식 3에서, 이동 단말의 현재 위치에서 경로 손실을 모르는 상태에서 기지국에서 요구되는 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)를 맞추기 위해 TPC Command를 효율적으로 결정하는 방법이 필요하며, 단말의 배터리 소모를 줄이기 위해, 전송 파워가 이동 단말의 최대 전송 파워
Figure 112018102514444-pat00037
를 넘지 않게 해야 한다. 만약, 전송 파워가
Figure 112018102514444-pat00038
를 넘게 되면 기지국에서의 PUSCH/PUCCH 수신 성능이 떨어지게 되어, 결국에는 상향링크 성능의 저하와 함께 이동 단말의 배터리 소모가 극심해진다.
본 발명의 실시 예에서는, 이동 통신 시스템(예를 들어, LTE 기반 소형셀 기지국 시스템)에서 이동 단말에서 보고되는 PHR(Power Headroom Report)를 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하고, 이를 기반으로 이동 단말의 상향링크 전력 제어를 수행한다.
이를 위해, 추정된 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 기반으로 TPC Command의 최대 누적 전력 제어값
Figure 112018102514444-pat00039
를 결정한 후에, 주기적으로 수행되는 차동 TCP 매퍼(Differential TCP Mapper)를 통해서 타겟 파워(예를 들어, 타겟 SNR(signal-to-noise ratio))와 수신 파워(예를 들어, 수신 SNR)의 차이를 기반으로 최대 누적 전력 제어값을 넘지 않는 범위에서 TCP Command를 할당한다. 이에 따라 기지국에서 요구되는 수신 전력을 유지하면서 이동 단말의 배터리 소모를 최소화할 수 있다. 여기서는 수신 파워로 수신 SNR을 사용하고 타겟 파워로 타겟 SNR을 사용하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 방법의 개념을 나타낸 도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시 예에서는 이동 단말의 상향링크 전송 전력을 제어하기 위해, 첨부한 도 2 및 도 3에서와 같이, 먼저, 하향링크 경로 손실 추정(Estimated Pathloss; 이하 ePL)을 획득한다.
하향링크 경로 손실은 이동 단말에서 측정되며 기지국으로 보고되지 않는다. 따라서, 기지국은 PHR(Power Headroom Report)를 수신할 때마다, 수신된 PHR 값을 통해서 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정한다(S10). 그러나 본 발명에서 이동 단말의 하향링크 경로 손실 추정시 사용되는 정보는 PHR에 한정되지 않는다.
PHR은 PUSCH를 전송하고 남은 파워량을 나타내며, 다음 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00040
Figure 112018102514444-pat00041
는 이동 단말의 최대 전송 파워를 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00042
는 PUSCH 전송시 사용된 전송 파워를 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00043
는 현재
Figure 112018102514444-pat00044
상태에서 최대 경로 손실(
Figure 112018102514444-pat00045
) 상태가 되면 나타나는 값으로, 다음 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00046
위의 수학식 1, 수학식 5, 그리고 수학식 6으로부터 하향링크 경로 손실 추정(ePL)을 다음과 같이 구할 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00047
여기서,
Figure 112018102514444-pat00048
는 셀을 설계할 때 결정되는 값을 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00049
는 일반적으로 셀 엣지에서의 경로 손실을 나타낼 수 있다.
다음, 획득된 하향링크 경로 손실 추정(ePL)을 토대로 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값(
Figure 112018102514444-pat00050
,
Figure 112018102514444-pat00051
)을 결정한다(S20).
먼저, PUSCH 전송 파워를 제어하기 위한
Figure 112018102514444-pat00052
를 결정한다.
Figure 112018102514444-pat00053
은 현재 이동 단말의 경로 손실 상태에서 PUSCH 전송파워가
Figure 112018102514444-pat00054
를 넘지 않게 하는 범위에서 기지국이 최대로 올릴 수 있는 TPC Command의 누적 한계 값을 나타낸다. 즉, 이동 단말이 PUSCH를 최대 전송 파워로 전송하는 것을 막기 위해서 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00055
)의 누적 전력 제어값
Figure 112018102514444-pat00056
는
Figure 112018102514444-pat00057
보다 작은 범위의 값을 가져야 한다. 설명의 편의상,
Figure 112018102514444-pat00058
는 "제1 최대 누적 전력 제어 값"이라고 명명할 수 있다.
수학식 7에 따라 하향링크 경로 손실 추정(ePL)이 획득된 상태에서, 이동 단말의 최대 전송 파워를 나타내는 수학식 6은 다음과 같이 변경될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00059
위의 수학식 1, 수학식 5, 그리고 수학식 8로부터 제1 최대 전력 제어 값인
Figure 112018102514444-pat00060
는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00061
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 수신된 PHR 값을 토대로 하향링크 경로 손실 추정(ePL)을 획득하고, 획득된 하향링크 경로 손실 추정(ePL)을 토대로 이동 단말의 PUSCH 전송 파워를 제어하기 위한 제1 최대 누적 전력 제어 값인
Figure 112018102514444-pat00062
을 결정한다.
다음,
Figure 112018102514444-pat00063
를 결정한다.
Figure 112018102514444-pat00064
은 현재 이동 단말의 경로 손실 상태에서 PUCCH 전송 파워가
Figure 112018102514444-pat00065
를 넘지 않게 하는 범위에서의 기지국이 최대로 올릴 수 있는 TPC Command의 누적 한계 값을 나타낸다. 즉, 이동 단말이 PUCCH를 최대 전송 파워로 전송하는 것을 막기 위해서 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00066
)의 누적 전력 제어값
Figure 112018102514444-pat00067
는
Figure 112018102514444-pat00068
보다 작은 범위의 값을 가져야 한다. 설명의 편의상,
Figure 112018102514444-pat00069
는 "제2 최대 누적 전력 제어 값"이라고 명명할 수 있다.
수학식 7에 따라 하향링크 경로 손실 추정(ePL)이 획득된 상태에서, 이동 단말의 최대 전송 파워를 나타내는 수학식 3은 다음과 같이 변경될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00070
위의 수학식 10으로부터 제2 최대 누적 전력 제어 값인
Figure 112018102514444-pat00071
는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00072
여기서,
Figure 112018102514444-pat00073
는 이동 단말이 최대로 전송할 수 있는 PUCCH 데이터에 대한 전송 파워를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 수신된 PHR 값을 토대로 하향링크 경로 손실 추정(ePL)을 획득하고, 획득된 하향링크 경로 손실 추정(ePL)을 토대로 이동 단말의 PUCCH 전송 파워를 제어하기 위한 제2 최대 누적 전력 제어 값인
Figure 112018102514444-pat00074
을 결정한다.
다음, PUSCH/PUCCH에 대한 수신 파워를 결정한다(S30).
구체적으로, PUSCH Received SNR(
Figure 112018102514444-pat00075
)를 결정한다.
PUSCH rSNR(
Figure 112018102514444-pat00076
)은 PUSCH에 대한 수신 파워를 나타내며, PUSCH에 대해 기지국이 이동 단말로 마지막으로 전송한 PUSCH TPC Command 시점부터 다음 TPC Command 전송 시점까지 수신한 PUSCH 또는 SRS(sounding reference signal)의 수신 SNR들의 평균을 토대로 획득될 수 있다.
또한, PUCCH Received SNR(
Figure 112018102514444-pat00077
)를 결정한다.
PUCCH rSNR(
Figure 112018102514444-pat00078
)은 PUCCH에 대한 수신 파워를 나타내며, PUCCH에 대해 기지국이 이동 단말로 마지막으로 전송한 PUCCH TPC Command 시점부터 다음 TPC Command 전송 시점까지 수신한 PUCCH(CQI, HARQ)의 수신 SNR들의 평균을 토대로 획득될 수 있다.
이와 같이, 이동 단말로부터 PUSCH/PUCCH를 임계수만큼 수신하여 수신 SNR을 평균화하여 PUSCH/PUCCH에 대한 수신 파워인 수신 SNR을 각각 결정한다.
다음, 도 2에서와 같이, 차동 TCP 매퍼(Differential TPC Mapper)를 통해서 TPC Command를 결정한다. 즉, 도 3에서와 같이, 타겟 파워(예를 들어, 타겟 SNR)와 수신 파워(예를 들어, 수신 SNR)의 차이를 획득하고(S40), 획득된 차이를 토대로 전력 제어값인 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00079
,
Figure 112018102514444-pat00080
)를 결정하며, 특히, 위의 단계(S20)에서 추정된 하향링크 경로 손실을 토대로 결정된 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값(제1 최대 누적 전력 제어값, 제2 최대 누적 전력 제어값)보다 작은 누적 전력 제어값(
Figure 112018102514444-pat00081
,
Figure 112018102514444-pat00082
)을 가지도록, TPC Command를 결정한다(S50). 이와 같이 결정된 TPC Command는 이동 단말로 전송된다(S60).
차동 TCP 매퍼를 통해서 TPC Command를 결정하는 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
차동 TPC 매퍼는 주기적으로 동작될 수 있으며, 이동 단말로부터 수신한 PUSCH/PUCCH의 수신 SNR과 기지국에서 요구되는 타겟 SNR(
Figure 112018102514444-pat00083
의 차이를 보정하는 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00084
)를 결정한다. 여기서,
Figure 112018102514444-pat00085
는 PUSCH 의 타겟 SNR을 나타내며,
Figure 112018102514444-pat00086
는 PUCCH의 수신 SNR을 나타낸다.
Figure 112018102514444-pat00087
는 PUSCH 에 대한 TPC Command이며, 설명의 편의상 "제1 전력 제어값"이라고 명명될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00088
는 PUCCH에 대한 TPC Command이며, 설명의 편의상 "제2 전력 제어값"이라고 명명될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00089
와
Figure 112018102514444-pat00090
는 위의 표 1 내지 표 4를 따를 수 있다.
TPC Command를 이동 단말로 전송하여 이동 단말의 전송 파워를 보정하기 위해서는 수시로 변동하는 무선 채널에 대한 신뢰도를 높이기 위해 일정 임계값 이상의 수신 개수가 필요하다. 수신 파워(수신 SNR)가 높게 나타나는 경우에는 채널의 안정화를 위해 빠르게 전송 파워를 낮추고, 수신 파워가 낮게 나타나는 경우에는 무선 채널이 일시적으로 나빠지는 경우를 배제하기 위해서 느리게 전송 파워를 올리는 것이 전체 수신 파워를 제어하는데 이득이 있다. 본 발명의 실시 예에서, TPC Command로 전송 파워를 낮추는 경우의 수신 개수의 임계값을
Figure 112018102514444-pat00091
,
Figure 112018102514444-pat00092
라고 하며,
Figure 112018102514444-pat00093
는 PUSCH에 대한 전송 파워 다운을 위한 수신 개수의 임계값으로, 설명의 편의상 "제1 파워다운 개수 임계값"이라고 명명될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00094
는 PUCCH에 대한 전송 파워 다운을 위한 수신 개수의 임계값으로, 설명의 편의상 "제2 파워다운 개수 임계값"이라고 명명될 수 있다.
또한, 전송 파워를 높이는 경우의 수신 개수의 임계값을
Figure 112018102514444-pat00095
,
Figure 112018102514444-pat00096
라고 하며,
Figure 112018102514444-pat00097
는 PUSCH 에 대한 전송 파워 업을 위한 수신 개수의 임계값으로, 설명의 편의상 "제1 파워업 개수 임계값"이라고 명명될 수 있다.
Figure 112018102514444-pat00098
는 PUCCH에 대한 전송 파워 업을 위한 수신 개수의 임계값으로, 설명의 편의상 "제2 파워업 개수 임계값"이라고 명명될 수 있다.
여기서,
Figure 112018102514444-pat00099
이고,
Figure 112018102514444-pat00100
를 만족할 수 있다. 이와 같이, 파워 다운과 파워 업을 차등적으로 결정하여 수시로 변하는 무선채널 환경에 유연하게 대처할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 TPC Command를 결정하는 과정의 구체적인 흐름도이다.
여기서는 PUSCH에 대한 차동 TCP 매퍼의 동작을 예로 하여 TPC Command를 결정하는 과정을 설명한다. 이하에서 설명되는 과정은 PUCCH에 대한 차동 TPC 매퍼의 동작에도 동일하게 적용될 수 있다.
첨부한 도 4에서와 같이, PUSCH 전력 제어를 위한 차동 PC 매퍼는, 이동 단말로부터 PUSCH/SRS를 수신하면, PUSCH_RX_COUNT를 증가시키고 수신된 SNR 값을 저장한다(S100, S110). 여기서 PUSCH_RX_COUNT는 PUSCH의 수신 개수를 카운트하기 위한 카운터를 나타낸다.
현재 카운터의 값 즉, PUSCH_RX_COUNT의 값과 전송 파워 다운을 위한 수신 임계값인
Figure 112018102514444-pat00101
를 비교한다(S120). PUSCH_RX_COUNT의 값이
Figure 112018102514444-pat00102
보다 작거나 같으면 계속하여 PUSCH/SRS를 수신하고, PUSCH_RX_COUNT를 증가시키고 수신된 SNR 값을 저장한다.
한편, PUSCH_RX_COUNT의 값이
Figure 112018102514444-pat00103
보다 크면, 수신 파워 즉, 수신된 PUSCH들에 대한 SNR의 평균값을 구한다(S130). 그리고 SNR의 평균값을 토대로, 이동 단말의 PUSCH의 전송 파워를 업시킬지 또는 다운시킬지를 나타내는 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00104
)를 결정한다(S140). 구체적으로, 수신된 PUSCH들에 대한 SNR의 평균값인
Figure 112018102514444-pat00105
과, 타겟 SNR인
Figure 112018102514444-pat00106
의 차이를 토대로 PUSCH에 대한 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00107
)를 결정한다.
결정된 PUSCH에 대한 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00108
)가 설정값인 0dB 이하이면(S150), 이는 전송 파워를 다운하거나 전송 파워를 유지하는 경우이며,
Figure 112018102514444-pat00109
의 누적 값을 계산한다. 즉, 이전
Figure 112018102514444-pat00110
에 현재 결정된
Figure 112018102514444-pat00111
를 합산하여 PUSCH에 대한 현재까지 누적된 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00112
)를 획득한다(
Figure 112018102514444-pat00113
=
Figure 112018102514444-pat00114
+
Figure 112018102514444-pat00115
)(S160).
다음에, PUSCH_RX_COUNT를 초기화한 후에 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00116
)를 이동 단말로 전송한다(S170, S180).
한편, 현재 결정된 PUSCH에 대한 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00117
)가 설정값인 0dB를 초과하면, 무선채널이 일시적으로 나빠지는 상황을 극복하기 위해 PUSCH_RX_COUNT가 전송 파워 업을 위한 수신 임계값인
Figure 112018102514444-pat00118
를 넘는지를 결정한다(S190).
PUSCH_RX_COUNT가
Figure 112018102514444-pat00119
를 초과하지 않으면, 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00120
)를 0dB로 하여 이동 단말로 전송한다(S200). 이때, 지속적으로 채널이 안 좋은지를 확인하기 위해서 PUSCH_RX_COUNT를 초기화하지 않고 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00121
)(0dB)를 이동 단말로 전송한다.
한편, PUSCH_RX_COUNT가
Figure 112018102514444-pat00122
를 초과하면, 즉,
Figure 112018102514444-pat00123
는 넘을 때까지도 수신 파워가 낮게 나오는 경우에는, 무선 채널 상태가 안 좋은 것으로 판단하여 전송 파워 업을 위한 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00124
)를 전송해야 하지만, 먼저, 해당 전송 파워 업에 의해 누적 전력 제어값(
Figure 112018102514444-pat00125
)이 단말의 현재 위치에서의 경로 손실 상태에서 최대로 올릴 수 있는 누적 최대값
Figure 112018102514444-pat00126
을 넘지 않는지를 확인한다.
즉,
Figure 112018102514444-pat00127
의 누적 값(
Figure 112018102514444-pat00128
+
Figure 112018102514444-pat00129
)과 최대값
Figure 112018102514444-pat00130
을 비교하고(S210),
Figure 112018102514444-pat00131
의 누적 값(
Figure 112018102514444-pat00132
+
Figure 112018102514444-pat00133
)이 최대값
Figure 112018102514444-pat00134
보다 크거나 같으면, PUSCH에 대한 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00135
)를 0dB로 하고(S220), PUSCH_RX_COUNT를 초기화한 후에 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00136
)(0dB)를 이동 단말로 전송한다(S170, S180).
Figure 112018102514444-pat00137
의 누적 값(
Figure 112018102514444-pat00138
+
Figure 112018102514444-pat00139
)이 최대값
Figure 112018102514444-pat00140
보다 작으면, PUSCH에 대한 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00141
)(
Figure 112018102514444-pat00142
+
Figure 112018102514444-pat00143
)를 획득하고(S160), PUSCH_RX_COUNT를 초기화한 후에 최종 TPC Command(
Figure 112018102514444-pat00144
)를 이동 단말로 전송한다(S170, S180).
위에 기술된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하여 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정하고, 타겟 파워와 수신 파워의 차이를 기반으로 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값이 넘지 않는 범위에서, 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 TPC Command를 결정함으로써, 기지국에서 요구되는 수신 전력을 유지하면서 이동 단말의 배터리 소모를 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 장치의 구조도이다.
첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 전력 제어 장치(1)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 송수신부(130)를 포함한다. 프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 4를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 도 4와 같이 동작하는 차동 TPC 매퍼를 포함하도록 구성될 수 있다.
메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다.
송수신부(130)는 신호를 송수신하도록 구성되며, 예를 들어, 이동 단말로부터의 PUSCH/PUCCH/SRS 등을 수신하고, 이동 단말로 TPC Command를 송신하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어를 수행하는 방법으로서,
    상기 이동 단말로부터 수신되는 정보와 미리 설정된 셀 엣지에서의 경로 손실을 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하는 단계;
    상기 추정된 이동 단말의 하향링크 경로 손실과 기지국에서 설정 가능한 최대 누적 한계값을 기반으로, 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정하는 단계;
    상기 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워를 결정하는 단계;
    차동 TPC(Transmit Power Control) 매퍼(mapper)를 통해서, 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 범위내에서, 상기 결정된 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 전력 제어값을 상기 이동 단말로 전송하는 단계
    를 포함하는 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워를 결정하는 단계는,
    상기 이동 단말로부터 수신되는 신호의 개수가 미리 설정된 파워다운 개수 임계값을 초과하는 경우, 상기 수신되는 신호들의 평균을 토대로 상기 수신 파워를 결정하는 단계를 포함하는, 전력 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어값을 결정하는 단계는,
    상기 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 결정된 현재 전력 제어값이 파워를 증가시키기 위한 전력 제어값에 해당하는 경우, 상기 이동 단말로부터 수신되는 신호의 개수를 미리 설정된 파워업 개수 임계값과 비교하는 단계;
    상기 수신되는 신호의 개수가 상기 파워업 개수 임계값보다 큰 경우, 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을, 상기 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 기반으로 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값과 비교하는 단계; 및
    상기 누적 전력 제어값이 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 경우에 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값으로 결정하는 단계
    를 포함하는, 전력 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전력 제어값을 결정하는 단계는,
    상기 수신되는 신호의 개수가 상기 파워업 개수 임계값보다 크지 않은 경우 또는 상기 누적 전력 제어값이 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작지 않은 경우, 상기 이동 단말의 전송 파워를 유지하기 위한 전력 제어값을 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 전력 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동 단말의 전송 파워를 유지하기 위한 전력 제어값을 결정하는 단계는,
    상기 현재 전력 제어값을 0dB로 설정하고, 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값으로 결정하는, 전력 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어값을 결정하는 단계는,
    상기 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 결정된 현재 전력 제어값이 파워를 다운시키거나 또는 유지하기 위한 전력 제어값에 해당하는 경우, 상기 현재 전력 제어값을 포함하는 누적 전력 제어값을 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값으로 결정하는 단계를 포함하는, 전력 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신 파워를 결정하는 단계는, 기지국이 상기 이동 단말로 마지막으로 전력 제어값을 포함하는 TPC 명령어를 전송한 시점부터 다음 TPC 명령어 전송 시점까지 수신한 신호의 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)의 평균을 토대로, 상기 수신 파워를 결정하는, 전력 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수신한 신호들은 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel), 또는 SRS(sounding reference signal) 중 하나인, 전력 제어 방법.
  9. 이동 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력 제어를 수행하는 전력 제어 장치로서,
    안테나를 통하여 신호를 송수신하도록 구성되는 송수신부, 그리고
    상기 송수신부와 연결되고, 전력 제어를 위한 전력 제어값을 결정하도록 구성되는 차동 TPC(Transmit Power Control) 매퍼를 포함하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는, 상기 송수신부를 통하여 상기 이동 단말로부터 수신되는 정보와 미리 설정된 셀 엣지에서의 경로 손실을 기반으로 이동 단말의 하향링크 경로 손실을 추정하고, 상기 추정된 이동 단말의 하향링크 경로 손실과 기지국에서 설정 가능한 최대 누적 한계값을 기반으로 상기 이동 단말에 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값을 결정하고, 상기 이동 단말로부터 수신되는 신호에 대한 수신 파워를 결정하도록 구성되며,
    상기 프로세서의 차동 TPC 매퍼는, 상기 최대로 할당 가능한 누적 전력 제어값보다 작은 범위내에서, 상기 결정된 수신 파워와 타겟 파워의 차이를 기반으로 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하도록 구성되는, 전력 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차동 TPC 매퍼는 상기 수신 파워가 결정될 때마다 상기 결정되는 수신파워와 상기 타겟 파워의 차이를 기반으로 상기 이동 단말의 상향링크 전송 파워를 제어하기 위한 전력 제어값을 결정하는 과정을 반복적으로 수행하도록 구성되며,
    상기 송수신부는 상기 결정된 전력 제어값을 포함하는 TPC 명령어를 상기 이동 단말로 전송하도록 구성되는, 전력 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 수신 파워는 수신한 신호들의 수신 SNR(Signal to Noise Ratio)의 평균을 토대로 결정되는, 전력 제어 장치.
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