KR19990031209A

KR19990031209A - 이동통신에서 역방향 링크제어 채널의 전력 제어방법

Info

Publication number: KR19990031209A
Application number: KR1019970051836A
Authority: KR
Inventors: 김규남; 조영호; 정동근; 김동우; 허훈
Original assignee: 정태기; 주식회사 신세기통신
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-05-06
Also published as: KR100265585B1

Abstract

본 발명은 이동통신에 있어서 역방향 링크 제어 채널의 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 역방향 링크 제어 채널의 송신시의 초기 전력(11)의 산출시에 있어서 단말기의 총 수신 전력(Rx) 값 뿐만 아니라 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It) 값도 고려하여 계산함을 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 방법에 의하면 필요 이상의 전력으로 액세스 프로브를 송신하는 것을 방지할 수 있고, 액세스 프로브 횟수를 최소로 하게 되며, 그로 인하여 타 채널에 간섭량을 줄이고, 호 셋업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 발신율 및 착신율을 증가시킬 수 있는 혁신적인 효과가 있다.

Description

이동통신에서 역방향 링크 제어 채널의 전력 제어 방법

일반적으로 CDMA 이동통신에서는 AMPS, TDMA, GSM 등의 여타 이동통신 방식과는 달리 호 채널, 제어 채널 모두 동일한 주파수를 사용하며, 주파수나 시간이 아닌 특정한 코드를 사용하여 제어 채널 및 각각의 호 채널을 분리하게 된다. 모든 채널이 동일 주파수를 사용한다는 의미는 가입자나 간섭량이 증가할수록 서비스 품질이 나빠지게 됨을 의미한다. 따라서 CDMA 이동통신에서는 단말기에서든 기지국에서든 수신측에서 최소한의 요구 품질만을 만족시키는 수준으로 신호를 송신하도록 하는 전력 제어가 중요시 되어 왔다.

전력 제어는 크게 나누어 기지국에서 단말기로 송신하는 신호 전력을 제어하는 순방향 전력 제어와 단말기에서 기지국으로 송신하는 신호 전력을 제어하는 역방향 전력 제어로 나눌 수 있다. 또한 역방향 전력 제어는 다시 개루프(Open Loop) 전력 제어, 폐루프(Closed Loop) 전력 제어, 외곽루프(Outer Loop) 전력 제어로 분류될 수 있으며, 이들 세 가지 방법을 병합하여 현재 CDMA 셀룰러 이동통신에서 사용하고 있다. 그런데, 이들 전력 제어는 통화중 상태에서 동작하는 것으로서, 단말기가 통화중 상태가 아닌 유휴 상태(Idle State)에 있을 때, 위치 등록, 호 셋업 등에 필요한 신호를 기지국에 송신하게 될 때는 호 채널이 아닌 역방향 제어 채널을 통하여 신호를 송신하게 되므로, 역방향 제어 채널 상에서는 단말기가 송신하는 신호가 기지국에 수신되는 품질 상태를 나타내는 피드백 정보를 이용할 수 없어서, 상기의 전력 제어 중 단말기 수신 전력 레벨 정보만을 가지고 전력 제어를 수행하는 개루프 전력 제어만을 수행하게 된다.

개루프 전력 제어의 기본 개념은 단말기가 현재 사용하고 있는 CDMA 주파수 대역 내의 수신 전력 레벨이 크면 클수록 역방향 신호를 약하게 송신하고, 단말기 수신 전력 레벨이 작으면 작을수록 역방향 신호를 세게 송신하는 것이다. 이는 수신 전력 값이 클수록 단말기와 기지국간 거리가 전파 거리상 가까이 있기 때문에 역방향 신호를 작은 양만큼 송신해도 기지국에 도달하는 신호 전력은 충분한 세기로 수신될 수 있고, 그의 역도 마찬가지 이유로 성립된다고 가정되기 때문이다.

이하, 상기의 송수신 과정을 도 1의 역방향 제어 채널 상에서의 신호 전력 제어 개념도를 참고하여 설명한다.

도 1에서 액세스 시도(1)는 단말기가 하나의 메시지를 보내고 그 메시지에 대한 응답을 받는 전 과정을 말한다. 도면에서 보는 것과 같이 액세스 시도(1)는 하나 이상의 액세스 프로브 시퀀스(2, 3, 4)로 이루어져 있으며, 상기 액세스 프로브 시퀀스(2, 3, 4)는 다시 하나 이상의 액세스 프로브(7, 8, 9)로 구성되어 있다. 여기서 액세스 프로브 시퀀스의 최대 갯수를 의미하는 액세스 프로브 시퀀스 MAX_SEQ(5) 및 액세스 프로브의 최대 갯수를 의미하는 액세스 프로브 MAX_PROB(10) 값은 기지국에서 단말기로 주기적으로 송신하는 액세스 파라미터 메시지를 통하여 전달된다. 상기 각각의 액세스 프로브(7, 8, 9)에는 단말기가 기지국에게 전달하고자 하는 동일한 메시지를 담고 있다.

단말기는 호 셋업, 위치 등록 등 기지국에게 전달할 메시지가 있는 경우, 액세스 채널을 통하여 IP, 즉 초기 전력(11)의 크기로 액세스 프로브(7)를 송신하게 되며, 일정 시간 내에 기지국으로부터 단말기가 송신한 메시지를 받았다는 응답을 수신하면 액세스 시도의 과정은 끝나게 된다. 그런데, 그 시간 내에 응답 메시지를 받지 못하게 되면 초기 전력(11) IP의 크기에 미리 기지국에서 단말기에 전달하는 메시지 내에 포함되어 있는 PI, 즉 전력 증가분(12)의 전력만큼 증가시켜 동일한 메시지를 담은 액세스 프로브(8)를 다시 송신하게 된다. 이때 API, 즉 액세스 프로브 인터벌(14)은 단말기에서 기지국까지 신호가 왕복할 수 있는 시간과 기지국에서 신호를 받고 응답 메시지를 만들 수 있는 시간을 고려해 충분한 시간 동안 간격을 띄어야 하며, 보통 1∼2초 가량의 시간이 걸리게 된다. 두번째 액세스 프로브(8)를 송신하고도 기지국으로부터 응답 메시지가 없을 경우에는 다시 또 전력 증가분(13)만큼 신호 전력을 증가시켜 액세스 프로브(9)를 송신하게 되며, 계속해서 기지국으로부터 응답 메시지를 받지 못하게 되면 이 과정을 액세스 프로브 MAX_PROB(10)만큼 수행하게 된다. 예를 들어 MAX_PROB 값이 7이라고 하면, 하나의 액세스 프로브 시퀀스를 수행하는 시간은 총 10초 가량이 필요하게 될 것이다. 하나의 시퀀스가 끝나면 다시 동일한 시퀀스 과정을 밟게 되며, 최대 MAX_SEQ의 수만큼 액세스 프로브 시퀀스를 송신하게 된다.

상기 종래의 방법에 있어서 CDMA 관련 표준에서 제시하고 있는 IP, 즉 초기 전력(11)을 추정하는 식은 다음과 같다.

IP(dBm) = - 단말기 입력 전력(dBm) - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR

상기 식에서 보는 바와 같이 IP, 즉 단말기 초기 출력 전력은 단말기 입력 전력과 반비례 관계를 가지며, 단말기 입력 전력에 73(dB)을 뺀 값이 대략적으로 단말기 초기 출력 전력 값이 된다. 그러나 기지국에 도달한 신호가 필요 이상으로 크거나 작을 경우, 단말기 출력 전력을 적절히 조정하는 것이 필요하므로, 이를 위하여 NOM_PWR, INIT_PWR라는 파라미터를 사용하여 기지국별로 조정을 하게 된다.

하지만, NOM_PWR, INIT_PWR의 두 파라미터를 사용하여 단말기 출력 전력을 조정한다고 해서 모든 문제가 해결되는 것은 아니다.

첫째, NOM_PWR, INIT_PWR를 기지국별로 적절한 값을 선정하기 위해서는 모든 기지국에 세밀한 최적화 작업을 수행하여야 하며, 가입자 수나 분포의 변화, 주변 기지국의 추가 등을 고려한 주기적인 최적화 과정이 계속 필요하게 되므로, 이동 전화 사업자에게는 그만큼 많은 운용 비용의 부담을 요구하게 된다.

둘째, CDMA 이동통신의 경우는 자기 기지국 뿐만 아니라 타 기지국들도 모두 동일 주파수를 사용하고 있으므로, 단말기가 현재 통신하는 기지국의 필요 채널만 수신하는 것이 아니라, 단말기 입력 전력에는 단말기가 현재 통신하고 있는 기지국 외에 주변 기지국 모든 채널의 수신 전력을 포함하게 된다. 따라서 NOM_PWR, INIT_PWR를 적절히 선정했다고 하더라도 단말기가 현재 통신하고 있는 기지국과 가까이 있는지 혹은 셀 경계선상에 있는지에 따라 단말기 입력 전력에 포함되어 있는 자기 채널과 타 채널과의 수신 전력 비가 상당히 차이나므로, 보다 정확한 단말기 초기 출력 전력 값을 추정하기 위해서는 상기 종래의 방법으로는 한계가 있다.

셋째, 상기에서 본 바와 같이 단말기 수신 전력 레벨이 크다고 해서 반드시 현재 단말기가 속하고 있는 기지국과의 전파 거리가 가깝다고는 할 수 없으므로, 부정확한 초기 전력(11)값의 추정 가능성이 커지고, 따라서, 예를 들어 수신 전력 레벨 값이 크지만 수신 전력 중 대부분의 신호가 타 기지국 신호라면 단말기는 작은 양의 신호 전력만을 송신하게 되고, 자기 기지국은 해당 단말기로부터 불충분한 세기의 신호 전력을 수신하게 되므로, 기지국과 단말기 간 통신 링크를 설정하는 것이 어려워진다. 따라서 단말기는 액세스 프로브를 송신하는 횟수가 많아지게 될 것이며, 그로 인해 불필요한 간섭 발생, 호 셋업 시간 지연, 일정 시간 내에 착신에 필요한 신호를 기지국에 송신하지 못함으로 인한 착신율 저하, 극단적인 경우에 최대 액세스 프로브를 송신해도 호 셋업이 불가능하게 된다면 발신율 저하를 야기하게 된다. 반면에 수신 전력 레벨 값이 작지만 수신 전력 중 대부분 신호가 자기 기지국 신호라면 단말기는 신호 전력 값을 높여 커다란 세기로 송신하게 되므로, 기지국은 필요 이상의 세기로 신호를 송신하게 되므로 용량 감소 및 타 채널에 간섭을 일으켜 서비스 품질을 저하시키게 된다.

따라서 본 발명에서는 상기 종래의 방식의 문제점을 해결하기 위하여 단말기가 역방향 제어 채널 상에서 신호를 송신할 때에 적정한 액세스 프로브 전력을 송신하여 착신율, 발신율을 제고하고, 호 셋업 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 타 채널에 간섭을 방지할 수 있는 개루프 전력 제어 방법을 제안하고자 하는 것이다.

도 1은 역방향 링크 제어 채널을 통한 액세스 시도의 개략도

도 2는 본 발명의 개선된 단말기 초기 출력 전력 추정 방법의 실시예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액세스 시도(Access Attempt)

2, 3, 4 : 액세스 프로브 시퀀스(Access Probe Sequence) 1, 2, 3

5 : 액세스 프로브 시퀀스(Access Probe Sequence) MAX_SEQ

6 : 시퀀스 인터벌(SI : Sequence Interval)

7, 8, 9 : 액세스 프로브(Access Probe) 1, 2, 3

10 : 액세스 프로브(Access Probe) MAX_PROB

11 : 초기 전력(IP : Initial Power)

12, 13 : 전력 증가분(PI : Power Increment)

14 : 액세스 프로브 인터벌(API : Access Probe Interval)

15 : 수신 전력 추정부

16 : 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It) 추정부

17 : 함수부

18 : 데이터 저장부 19 : 프로세서부

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 초기 전력(11)의 추정에 있어서 다음 식을 사용한다.

IP(dBm) = f(Rx, 파일롯 Ec/It) - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR

상기 식에서 f(Rx, 파일롯 Ec/It)는 단말기가 수신한 CDMA 대역 내의 총 수신 전력(Rx)과 파일롯 채널의 칩 에너지 내 총 수신 전력의 비(Ec/It)를 입력값으로 사용하는 함수를 나타낸다. 우측 식의 - 73 + NOM_PWR + INIT_PWR는 기지국별로 동일한 값을 갖는 상수이며, 총 수신 전력(Rx)과 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 변화에 따라 단말기 초기 출력 전력은 변화하게 된다. 따라서 단말기 초기 출력을 추정하는데 있어서 종래의 방법과 다른 점은 단말기 수신 전력만을 이용하는 것이 아니라, 단말기 수신 전력과 함께 파일롯 채널의 Ec/It 값을 동시에 이용하여 단말기 출력을 추정하는 것이다.

여기서 함수 f(Rx, 파일롯 Ec/It)는 연속적이든 이산적(Discrete)이든 상관없이 총 수신 전력(Rx), 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 값이 작으면 작을수록 커지고, 총 수신 전력(Rx), 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 값이 크면 클수록 작아지는 성질을 가져야만 한다. 단말기의 총 수신 전력(Rx) 레벨이 동일한 위치라도 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)가 작을수록 현재 통신하고 있는 활성 기지국과 단말기 간 전파 손실이 큰 것을 의미하므로 단말기는 보다 더 큰 전력으로 송신하여야 하고, 역으로 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)가 클수록 활성 기지국과 단말기 간 전파 손실이 작은 것을 의미하므로, 필요 이상의 전력을 송신할 필요가 없을 것이다.

상기 식을 단말기에 구현하는 실시예는 도 2에 도시되어 있는데, 수신 전력 추정부(15)에서 추정한 총 수신 전력(Rx)값, 파일롯 Ec/It 추정부(16)에서 추정한 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 데이터가 함수부(17)에 전달되고, 상기 함수 값은 프로세서부(19)에 전달된다. 한편, 데이터 저장부(18)에는 NOM_PWR, INIT_PWR의 값들이 저장되어 있으며, 이들 데이터도 마찬가지로 프로세서부(19)에 전달된다. 상기 프로세서부(19)에서는 이들 추정된 값 및 저장된 데이터를 사용하여 단말기 초기 출력 전력 값을 계산해 낸다.

상기 함수부(17)를 구현하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 다음의 식은 함수 값이 단말기 수신 입력과 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)의 일차 함수 형태로 표현된 간단한 실시예가 될 수 있다.

f(Rx, 파일롯 Ec/It) = k₁× {-Rx(dBm)} + k₂× {-파일롯 Ec/It(dB)}

상기 식에서 상수 k₁= 1, k₂= 0이라면 종래의 방법에 있어서의 초기 전력(11) 추정식과 동일하게 될 것이다. 따라서 종래의 방법에 커다란 변화를 주지 않으려면 k₁= 1로 세팅한 후 k₂를 적당히 조정하는 한 가지 방법이 있을 수 있다. 상기 식에서 k₂가 k₁보다 크면 클수록 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)에 의한 영향이 커지게 되고, k₂가 k₁보다 작으면 작을수록 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It)보다는 단말기 수신 총 수신 전력(Rx) 값이 단말기 출력 전력에 더욱 영향을 미치게 되며, 이 점을 고려하여 여러 환경에서의 시뮬레이션 및 테스트를 거친 후 k₁, k₂를 적절히 선정할 수 있다.

Claims

이동통신의 역방향 링크 제어 채널의 전력을 제어하는 방법에 있어서, 초기 전력(11)의 산출시 단말기의 총 수신 전력(Rx) 값 뿐만 아니라 파일롯 칩 수신 전력비(Ec/It) 값도 고려하여 계산함을 특징으로 하는 이동통신에서 역방향 링크 제어 채널의 전력 제어 방법