KR19990031485A - 코드분할 다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어장치 및방법 - Google Patents

Abstract

코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어장치가, 각 셀 기지국들의 신호 크기를 측정하기 위한 임계치들을 구비하며, 각 셀 기지국들에서 전송되는 순방향 링크의 수신 신호 전력을 측정하고, 측정된 신호의 세기를 각각 대응되는 셀 기지국의 임계치들과 비교하여 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령들을 결정하며, 결정된 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령을 대응되는 각 셀 기지국들에 역방향 링크로 출력하는 단말기와, 단말기에서 출력되는 역방향 링크의 전력 제어 명령을 분석하며, 전송 데이터와 함께 전력 제어 비트를 순방향 링크로 전송하여 단말기의 전력을 제어하는 기지국들로 구성된다.

Description

코드분할 다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어장치 및 방법

본 발명은 코드분할다중접속 시스템의 전력제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 순방향 링크의 전력 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

상기 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 칭한다) 시스템은 다른 방식의 통신시스템 보다 높은 용량(capacity)을 가지며, 정보 보안성이 양호하여 최근 널리 사용되는 추세이다. 그러나 상기 CDMA 시스템은 용량을 확장하기 위하여 전력제어(power control)가 필수적이다. 특히 역방향 링크(reverse link)의 경우, 단말기의 위치가 셀(cell) 내에 고루 분포할 수 있으므로, 전력제어가 제대로 이루어지 않는 경우 기지국 가까이에 위치된 단말기의 전력이 기지국(cell site)에 크게 입력되어 전체적인 CDMA 시스템의 성능 악화를 초래할 수 있다.

상기와 같은 문제를 해소하기 위하여, IS-95 시스템은 역방향 전력제어를 개루프 전력제어(open loop power control) 방식과 폐루프 전력제어(close loop power control) 방식을 사용하고 있다. 상기 개루프 전력 제어방법은 순방향 링크(forward link)로 입력되는 신호의 전력을 측정하여 그와 반비례하는 전력으로 역방향 신호를 출력하는 방법이다. 그리고 상기 폐루프 전력 제어방법은 일정한 주파수로 기지국에서 단말기로 전력 제어 명령을 전송하고 단말기는 그 명령에 따라 송신전력을 변경하는 방법이다.

이때 상기 단말기가 핸드오프(hand-off) 영역에 위치되는 경우, 해당 단말기는 여러개의 기지국으로 부터 동시에 신호를 수신하게 된다. 그러면 단말기는 각 셀에서 수신되는 서로 다른 전력 제어 명령을 조합하여 출력 전력을 변경한다. 전력제어시 상기 단말기는 모든 셀로부터 출력전력을 올리라는 명령을 수신한 경우 단말기의 출력 전력을 크게하고, 그렇지 않고 어느 한 셀로부터 받은 전력 제어 명령이 출력 전력을 작게하는 것이면 단말기의 출력을 정해진 만큼 크게 한다.

순방향 링크의 전력 제어는 그 필요성이 상대적으로 떨어져서 전력제어를 하지않거나 간단한 수준의 전력제어만 실시하고 있다. 그러나 상기 순방향 링크의 성능을 보다 향상시키기 위해서는 순방향 링크의 전력을 보다 엄격하게 할 필요성이 대두되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 CDMA 시스템에서 순방향 링크의 전력을 제어할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 CDMA 시스템에서 단말기가 다수의 기지국들로 수신되는 순방향 링크 신호의 세기를 각각 측정한 후 역방향 링크를 통해 해당하는 기지국에 전력 제어 명령을 출력하며, 해당하는 기지국들이 상기 역방향 링크의 전력 제어 명령에 따라 각각 순방향 링크의 전력을 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 CDMA 시스템에서 초기 전력 제어시 단말기가 순방향 링크의 파일럿 신호 세기를 측정한 후 역방향 링크를 통해 전력 제어 명령을 전송하며, 기지국이 상기 전력 제어 명령에 따라 단말기의 초기 전력을 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 CDMA 시스템에서 핸드오프시 단말기가 현재 통신 중인 기지국에 핸드오프 요구 및 파일럿 신호의 세기를 전송하며, 기지국 간 통신에 의해 다른 기지국이 순방향 링크의 전력을 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어장치가, 각 셀 기지국들의 신호 크기를 측정하기 위한 임계치들을 구비하며, 상기 각 셀 기지국들에서 전송되는 순방향 링크의 수신 신호 전력을 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기를 각각 대응되는 셀 기지국의 임계치들과 비교하여 상기 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령들을 결정하며, 상기 결정된 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령을 대응되는 각 셀 기지국들에 역방향 링크로 출력하는 단말기와, 상기 단말기에서 출력되는 역방향 링크의 전력 제어 명령을 분석하며, 전송 데이터와 함께 전력 제어 비트를 순방향 링크로 전송하여 단말기의 전력을 제어하는 기지국들로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 단말기 복수개의 셀들에서 전송되는 순방향 링크의 신호레벨을 측정하여 역방향 링크로 대응되는 전력 제어 명령을 출력하는 상태를 도시하는 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 단말기에서 순방향링크의 신호 레벨을 측정하는 장치의 구성을 도시하는 도면

도 3은 도 2의 탐색기 구성을 도시하는 도면

도 4는 도 2의 핑거 구성을 도시하는 도면

도 5는 도 2의 결합기 구성을 도시하는 도면

도 6은 도 5의 전력제어비트 결합기 구성을 도시하는 도면

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 코드분할다중접속 시스템의 초기 순방향링크 전력 제어 과정을 도시하는 흐름도

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 코드분할다중접속 시스템의 순방향 전력 제어 과정을 도시하는 흐름도

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 코드분할다중접속 시스템의 순방향링크 전력 제어방법에서 핸드오프시 전력 제어과정을 도시하는 흐름도

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 역방향 링크로 전력 제어 명령을 전송하는 동작을 설명하기 위한 도면

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 전력 제어 명령을 전송하는 역방향링크의 구성을 도시하는 도면

본 발명의 실시예에 따른 순방향 링크 전력 제어는 도 1에 도시된 바와 같이 각각 다른 셀로 부터 수신되는 순방향 링크 신호의 레벨을 측정하고, 측정 결과에 따라 해당하는 순방향 링크의 전력을 제어하기 위한 전력 제어 명령을 각각 대응되는 셀의 역방향 링크로 전송한다. 이때 한 셀 내에 여러개의 섹터(sector)가 존재하는 경우, 셀로 부터 수신 레벨을 측정하기 위해 같은 셀의 신호를 결합(combine)한 후 신호 레벨을 계산한다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 CDMA 시스템에서 순방향 링크의 전력 제어동작을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다.

먼저 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CDMA 시스템에서 단말기가 순방향 링크의 신호 레벨을 측정하는 복조기(demodulator)20의 구성을 도시하고 있다. 상기 복조기20의 구성에서 포착기21 및 핑거221-22M의 신호는 모두 복소수 형태(complex form)이다.

포착기(searcher)21은 A/D변환기(Analog to Digital converter)에서 출력되는 파일럿 채널의 신호 레벨을 측정하여 순방향 링크의 파일럿 신호 세기를 검출하여 도시하지 않은 제어부에 전송한다. 상기 포착기21은 도 3과 같이 구성할 수 있다. 혼합기(mixer)31은 상기 A/D변환기에서 출력되는 파일럿신호와 PN시퀀스 발생기(Psuedo Random Noise sequence generator)34에서 출력되는 PN시퀀스를 혼합하여 출력한다. 인테그레이터(integrater)32는 상기 혼합기31의 출력에서 파일럿 인테그레이션 여파(pilot integration filter)하여 출력한다. 상기 혼합기31 및 인테그레이터32는 역확산(despread)하는 기능을 수행한다. 에너지계산기(energy calculator)33은 상기 파일럿 신호의 에너지를 계산한다. 상기 포착기21은 주변의 기지국에서 출력되는 파일럿 채널을 포착하여 파일럿 신호의 에너지를 발생한다. 그러면 뒷단에서는 포착된 파일럿 신호의 크기 또는 파일럿 신호의 Ec/Io를 측정하여 도시하지 않은 단말기 제어부에 출력한다.

상기 포착기21의 구성에서 상기 PN시퀀스발생기34의 출력을 쉬프트 출력하면 다른 멀티패스 콤포넌트(multi-path component)의 에너지들을 구할 수 있다.

핑거221-22M은 각 채널의 수에 대응되는 수로 구성되며, 각각의 핑거221-22M은 해당하는 채널의 신호를 역확산하여 결합기23에 출력한다. 도 4는 상기 핑거221-22M의 구조를 도시하고 있다. 혼합기41은 상기 A/D변환기에서 출력되는 신호와 상기 PN시퀀스발생기46의 출력을 혼합하여 출력한다. 인테그레이터42는 상기 혼합기42의 출력을 인테그레이션 여파하여 출력한다. 상기 인테그레이터42는 파일럿 인테그레이션 여파 기능을 수행한다. 혼합기43은 상기 혼합기41의 출력과 월시코드발생기(Walsh code generator)47의 출력을 혼합하여 출력한다. 인테그레이터44는 상기 혼합기43의 출력을 인테그레이션 여파하여 출력한다. 상기 인테그레이터44는 데이터 인테그레이션 기능을 수행한다. 혼합기45는 상기 인테그레이터42 및 44의 출력을 혼합하여 출력한다. 상기 핑거221-22M은 수신되는 신호를 역확산하여 복조하는 기능을 수행한다.

결합기(combiner)23은 상기 핑거221-22M에서 출력되는 신호를 결합하여 각 셀들의 전력을 제어하기 위한 명령을 발생한다. 상기 결합기23은 도 5와 같이 데이터 결합기51과 전력제어비트 결합기52로 구성된다. 그리고 상기 전력제어비트 결합기52는 도 6과 같이 구성된다.

상기 도 6을 참조하면, 스위치611-61N은 상기 핑거221-22M의 수에 대응되는 스위치S1-SM을 각각 구비하며, 도시하지 않은 제어부에 의해 스위칭제어된다. 상기 스위치611-61N은 상기 단말기 제어부에 의해 특정 셀에 대응되는 핑거 출력을 선택적으로 연결하는 기능을 수행한다. 전력비트 결합기(power bit combiner)621-62N은 상기 611-61N 중 대응되는 스위치에서 선택 연결되는 핑거의 출력에서 전력비트를 검출하여 결합 출력한다. 상기 전력비트 결합기621-62N은 N개로 구성될 수 있으며, 여기서 N은 동시에 통신하며 순방향 링크의 전력을 제어할 수 있는 셀의 수를 의미하며, 여기서 셀이라 함은 각각 다른 전력제어 비트를 발생하는 셀을 의미한다. 따라서 상기 전력비트 결합기621-62N은 각각 다른 N개의 셀들에서 출력되는 전력제어비트를 추출하여 결합하는 기능을 수행한다. 신호레벨 계산기(signal level computation part)631-63N은 각각 대응되는 전력비트 결합기621-62N에서 출력되는 결합된 전력제어 비트 값들을 입력하며, 이들로부터 수신된 신호의 레벨을 계산하여 출력한다. 비교기641-64N은 각각 대응되는 셀의 수신 전력 제어하기 위한 기준 정보인 임계치(threshold value) Thc1-ThcN을 각각 구비하며, 상기 대응되는 신호레벨 계산기631-63N의 출력과 대응되는 임계치 Thc1-ThcN을 각각 비교하여 대응되는 셀의 전력을 제어하기 위한 명령 PCC1(Power Control Command 1)-PCCN을 발생한다. 여기서 상기 임계치Thc1-ThcN은 상기 핑거 할당을 새롭게할 때 마다 변경가능하며, 각 셀 마다 임계치Thc를 다르게 설정할 수 있다. 논리검출기(high-low detector)65는 상기 전력비트 결합기631-63N에서 출력을 입력하며, 하이/로우 논리를 검출하여 역방향 링크의 이득을 제어하기 위한 신호 RGLC(Reverse Link Gain Control)을 발생한다.

본 발명의 실시예에 따른 CDMA의 전력 제어방법은 상기한 바와 같은 수신부 구성을 갖는 단말기가 각 셀에서 전송한 순방향 링크의 수신된 신호 전력을 각각 측정하고, 상기 측정한 신호 크기를 임계치와 비교하여 각 셀에서 전송하는 순방향 링크의 전력을 증가 또는 감소를 판단하며, 판단 결과에 따른 각각 다른 전력 제어 명령을 각 셀들의 역방향 링크를 통해 전송한다. 그러면 기지국은 상기 단말기가 전송한 전력 명령을 수신하며, 수신된 전력 제어 명령에 따라 각 셀에서 단말기로 전송하는 순방향 링크의 전력을 증가시키거나 감소시켜 전력을 제어한다.

이때 각 셀에서는 단말기로 전송하는 전력 제어 명령이 같으므로, 상기 단말기는 각 셀에서 순방향 링크로 전송한 역방향 채널의 전력 제어 명령 신호를 결합하여 신호의 크기를 측정하고, 각 셀로 부터 수신된 전력 명령의 신호 크기가 일정해지도록 역방향 링크로 각 셀에 전력 제어 명령을 전송한다. 또한 교신중인 셀 내에 복수개 섹터가 존재하는 경우, 상기 단말기는 활성 집합(active set) 내에 존재하는 각 섹터로 부터 수신한 파일럿 신호의 크기 또는 파일럿 신호의 칩 에너지와 전체 수신신호의 비(Ec/Io)를 측정하여 역방향 링크를 기지국에 전송한다.

또한 CDMA 시스템에서 초기 액세스 시도시 단말기는 순방향 링크를 통해 수신한 액세스 시도 중인 기지국의 파일럿 신호의 크기 또는 파일럿 신호의 칩 에너지와 전체 수신신호의 비를 역방향 링크의 액세스 채널을 통해 전송하며, 기지국이 순방향 링크 트래픽 채널(traffic channel)의 초기 전력을 전송된 파일럿 신호의 크기에 반비례하게 전송한다.

그리고 CDMA 시스템에서 핸드오프 기능 수행시 단말기는 주변 섹터들의 파일럿 세기를 검사하여 핸드오프하는데, 충분히 큰 신호가 검색되면 검색된 신호의 PN 시퀀스의 우상 정보와 함께 수신된 파일럿의 크기 또는 수신된 파일럿의 칩에너지와 전체 수신 전력의 비를 전력 크기 측정 메세지(power strengtth measurement message)에 전송한다. 상기 충분히 큰 신호라 함은 IS-95에서 T_ADD 이상의 신호를 새로 수신하거나 기존의 후보집합(candidate set)의 신호가 활성집합(active set)의 신호 보다 0.5*T_COMP 이상 커지는 신호가 될 수 있다. 그러면 기지국은 상기 단말기에서 출력되는 파일럿의 수신 레벨을 근거로 핸드 오프 여부를 결정하고, 새로운 섹터가 활성 집합에 추가되면 해당하는 섹터의 기지국에서 단말기로 전송하는 순방향 링크 트래픽 채널의 초기 전력을 전송된 파일럿 신호의 크기에 반비례하게 전송한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 CDMA 시스템의 단말기에서 역방향 링크의 한 프레임에 전체 N개의 심볼 만큼의 전력 제어 명령을 전송하는 경우, 만일 활성화된 셀이 1개이면 전체 N개의 심볼을 같은 전력 제어 명령으로 사용하고, 활성화된 셀이 2개인 경우에는 N개의 심볼 중 N/2 개의 심볼이 각각 셀의 전력 제어 명령으로 사용하며, 활성화된 셀의 수가 N개이면 상기 N 셀의 전력 제어 명령을 각각 하나의 심볼에 할당하여 사용한다.

먼저 단말기의 초기 전력 제어 동작을 살펴본다. 도 7은 순방향 링크의 전력 제어를 위해 순방향 링크의 초기 전력 제어 값을 설정하는 과정을 도시하는 흐름도이다. 상기 순방향 링크의 초기 전력 제어값은 포착기21이나 핑거221-22M을 이용하여 설정할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 포착기21에서 설정하는 경우를 가정하여 설명한다. 상기 순방향 링크의 초기 전력값 제어는 하나의 셀에서 출력되는 파일럿 신호의 세기를 측정하여 결정한다.

상기 도 7을 참조하면, 먼저 기지국은 파일럿 채널을 통해 파일럿신호를 송출하고 있다. 이때 단말기는 초기에 전원이 공급되면 포착기21은 711단계에서 파일럿 채널을 포착하게 된다. 그러면 상기 단말기는 포착한 파일럿 신호의 크기 또는 파일럿 신호의 Ec/Io를 측정하여 715단계에서 기지국에 보고한다. 즉, 상기 단말기는 초기화 포착(initial acquisition) 및 파일럿신호의 세기(pilot signal strength)를 측정한 후, 파일럿 신호의 세기 정보(pilot strength information)를 포함하는 정보를 역방향 링크의 억세스 채널(access channel)을 통해 기지국에 전송한다. 그러면 상기 기지국은 상기 단말기의 파일럿 세기 정보에 따라 초기 순방향 링크 전력 제어 값을 계산한 후, 719단계에서 계산된 초기 전력제어 값을 단말기에 전송한다. 이때 상기 기지국이 보고된 단말기의 파일럿 측정 값을 토대로 순방향 링크의 초기 전력을 설정하는 경우, 설정되는 초기 순방향 데이터 링크의 초기 전력은 다음과 같은 식에 의해 결정된다. 이때 기지국은 단말기가 순방향 링크의 초기 복조를 쉽게 하기 위해서는 충분히 큰 신호를 전송하는 것이 필요하다.

순방향링크의 초기전력(dB) = 상수1-단말기가 측정한 파일럿의 크기(dB)

그러면 상기 기지국에서 순방향 링크의 초기 전력 제어값을 수신하면, 721단계-725단계를 수행하면서 수신된 전력 레벨을 측정하고 수신전력레벨과 대응되는 임계치를 비교하여 전력 제어 명령을 결정한 후, 727단계에서 역방향 링크를 통해 결정된 전력 제어 명령을 전송한다. 그러면 상기 기지국은 입력되는 상기 전력 제어 명령에 따라 해당 단말기의 순방향 링크 전력 제어값을 결정한 후 상기 719단계로 되돌아가 전송한다.

상기한 바와 같이 초기 순방향 링크의 전력 제어시 단말기는 임의의 기지국에서 전송되는 순방향 링크의 파일럿 신호 세기를 측정하고 측정 결과에 따른 전력 제어 명령을 해당하는 기지국에 전송하며, 기지국은 수신되는 전력 제어 명령에 따라 순방향 링크의 초기전력을 계산하여 해당하는 단말기의 순방향 링크 전력을 제어한다.

상기와 같이 초기 전력을 순방향 데이터 링크를 송신하여 단말기가 수신에 성공하면, 이후 각각 다른 셀로부터 전송되는 신호의 레벨을 측정하고, 이에 맞춰 역방향 링크로 각각 다른 전력 명령을 전송한다.

도 8은 단말기가 멀티 셀과 통신하면서 순방향 링크의 신호 세기를 측정한 후 상기 각각 의 셀 기지국에 측정한 수신신호의 세기에 따른 전력 제어 명령을 역방향 링크를 통해 전송하여 순방향 링크의 전력을 제어하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 상기 도 8에서는 상기 멀티 셀이 셀 A 및 B의 2개 기지국이라고 가정한다.

상기 도 8을 참조하면, 단말기는 821단계 및 823단계에서 셀 A 및 B 기지국들과 순방향 데이터 채널 링크를 통해 데이터를 수신한다. 그러면 상기 단말기는 825단계에서 셀 A 및 B의 기지국들 수신되는 신호의 에너지를 계산한다. 즉, 상기 단말기는 셀 A 기지국의 순방향 링크를 통해 수신되는 신호의 합 에너지EA를 계산하고, 또한 셀 B 기지국의 순방향 링크를 통해 수신되는 신호의 합 에너지 EB를 계산한다. 그리고 827단계에서 각 셀 기지국에서 전송된 신호의 합 에너지들과 해당하는 해당하는 셀 기지국에 대응되는 임계치 Thc를 비교하여 각 셀 기지국의 역방향 링크를 통해 전송할 전력 제어 명령을 결정한다. 즉, 상기 단말기는 신호 합 에너지 EA와 임계치 ThcA를 비교하여 셀 A 기지국의 역방향 링크로 전송할 전력 제어 명령을 결정하고, EB와 임계치 ThcB와 비교하여 셀 B의 기지국의 역방향 링크로 전송할 전력 제어 명령을 결정한다. 이후 상기 단말기는 829단계 및 831단계에서 대응되는 셀 A 및 B 기지국의 역방향 링크를 통해 상기 827단계에서 결정한 대응되는 전력 제어 명령들을 각각 전송한다.

그러면 상기 셀 A의 기지국은 833단계에서 상기 단말기에서 전송되는 전력 제어 명령을 분석하여 순방향 링크 데이터 채널의 전력을 계산한 후 상기 821단계로 되돌아가며, 셀 B의 기지국은 835단계에서 상기 단말기에서 전송되는 전력 제어 명령을 분석하여 순방향 링크 데이터 채널의 전력을 계산한 후 상기 823단계로 되돌아간다. 즉, 상기 멀티 셀 기지국들은 역방향 링크로부터 수신되는 각각 대응되는 전력 제어 명령을 분석하여 순방향 링크 데이터 채널의 전력을 계산한 후, 상기 단말기의 송신 전력을 제어하기 위하여 순방향 링크의 데이터 채널에 전력 제어 비트를 삽입하여 전송한다.

상기 도 7과 같은 과정을 수행하면서 기지국의 초기 전력으로 순방향 데이터 링크를 송신하여 단말기가 수신에 성공하면, 단말기는 역방향 링크를 통해 전력 제어 명령을 전송한다. 이때 상기 전력 제어 명령은 초당 Rpc의 횟수로 전송된다. 이후 상기 단말기는 도 8과 같은 과정을 수행하면서 순방향 링크로부터 수신된 신호의 크기를 바탕으로 역방향 링크로 전송할 전력 제어 명령을 결정한다. 만일 수신된 전력이 임계치 Thpc 보다 작다면 순방향 링크의 전력을 증가시키라는 전력 제어 명령을 전송하고, 수신된 전력이 임계치 Thpc보다 작다면 순방향 링크의 전력을 감소시키라는 전력 제어 명령을 전송한다. 상기 순방향 링크에 필요한 전력은 단말기의 위치에 따라 달라질 수 있다. 이는 셀 내의 기지국 위치에 따라 데이터 링크의 직교 성분과 다른 셀로부터 오는 간섭 성분의 비가 달라질 수 있기 때문이다.

그러므로 순방향 링크의 용량을 보다 효율적으로 하기 위해서는 단말기의 전력 제어 명령 판단에 사용되는 임계치 Thpc를 상황에 따라 변경시킬 필요가 있다. 일정 시간 동안 복호화기에서 복호된 신호를 토대로 복호된 비트 오류 확률(bit error probability)이나 프레임 오류 확률(frame error rate)을 단말기가 원하는 값과 비교한다. 상기 복호된 비트 오류 확률이나 프레임 오류 확률이 원하는 값 보다 높다면 상기 임계치 Thpc의 값을 증가하고 낮다면 상기 임계치 Thpc 값을 감소시킨다.

상기 단말기가 전송한 전력 제어 명령을 수신하는 기지국은 수신된 전력 제어 명령을 분석하여 순방향 링크의 전력을 제어한다. 이때 상기 단말기가 전송한 전력 제어 명령이 증가를 요구하는 명령이면 상기 순방향 링크의 전력을 ΔP₁만큼 증가시키고, 상기 전력 제어 명령이 감소를 요구하는 명령이면 상기 순방향 링크의 전력을 ΔP₂만큼 감소시킨다.

상기와 도 8과 같은 과정을 수행하면서 상기 단말기와 멀티 셀 간의 순방향 링크 전력 제어 동작을 수행하는 상태에서 단말기는 계속 활성 집합(active set) 뿐만 아니라 주위에 있는 기지국들을계속해서 탐색해 나간다. 이때 정해진 임계치를 넘는 기지국의 파일럿 신호가 포착되면, 상기 단말기는 소프트 핸드오프(soft hand-off) 기능을 수행한다.

도 9는 단말기가 소프트 핸드오프 기능을 수행할 시 핸드오프 기능이 수행되는 과정에서 초기 전력을 제어하는 과정을 도시하는 흐름도이다. 여기서 통신 중인 기지국을 제1기지국이라 하고 다른 기지국을 제2기지국이라 가정한다. 먼저 단말기는 911단계에서 제1기지국과 통신 기능을 수행하는 중에 제2기지국으로부터 파일럿 신호가 수신되면, 913단계에서 상기 단말기 수신부의 포착기21은 파일럿 신호를 포착하여 파일럿 신호의 에너지를 계산한 후 단말기의 제어부에 전송한다. 그러면 단말기는 915단계에서 PSMM(Power Strength Measurement message)의 전송 여부를 판단한다. 이때 주변 셀들의 파일럿 세기가 핸드오프하는 충분한 큰 신호를 포착하면, 상기 단말기는 PSMM의 전송이 필요한 경우로 판단하고 917단계에서 해당하는 제2기지국의 파일럿 신호 세기 정보를 포함하는 PSMM 메시지를 현재 통신 중인 제1기지국에 전송한다. 이때 상기 단말기가 PSMM의 전송 여부를 판단하는 예를 살펴보면, IS-95에서 T_ADD 이상의 신호가 새롭게 포착된 경우, 기존의 후보 집합(candidate set)의 신호가 활성 집합의 신호보다 0.5*T_COMP 이상 커지는 경우가 PSMM을 전송하는 경우로 설정할 수 있다. 이런 경우 상기 신호의 PN 시퀀스 위상 정보와 함께 수신된 파일럿의 크기 또는 수신된 파일럿의 칩 에너지와 전체 수신 전력의 비를 PSMM에 전송한다.

그러면 상기 제1기지국은 919단계에서 수신되는 PSMM을 디코딩하고, 921단계에서 그 결과를 MSC(Mobile Switching Center)에 전송한다. 그러면 상기 MSC는 923단계에서 H/O 메시지를 제2기지국에 전송하며, 상기 제2기지국은 925단계에서 상기 단말기의 파일럿 신호 세기 측정 값으로부터 초기 순방향 링크의 전력을 계산하며, 그 결과를 927단계에서 단말기에 전송한다. 그러면 상기 단말기는 929단계에서 제2기지국과 통신 기능을 수행하게 된다.

상기한 바와 같이 단말기는 활성 집합 뿐만 아니라 주위에 있는 다른 기지국들의 파일럿 신호를 탐색한다. 이때 상기한 바와 같인 설정된 임계치를 초과하는 파일럿 신호가 포착되면 상기 PSMM을 기지국에 전송하며, 상기 PSMM에는 단말기가 탐색한 기지국의 파일럿 신호 크기나 파일럿 신호의 Ec/Io를 함께 전송한다. 그러면 상기 파일럿의 Ec/Io를 토대로 핸드오프의 여부가 결정되는데, 만일 핸드오프가 결정되어 새로운 기지국이 활성집합에 들어가게 되면 순방향 링크의 채널을 새로 단말기에 할당하게 된다. 이때 순방향 링크의 초기 전력은 하기의 식과 같이 단말기가 수신하는 파일럿의 크기에 반비례하게된다.

순방향 링크의 초기전력 = 상수2 - 단말기가 측정한 파일럿의 크기

만일 단말기가 소프트 핸드오프를 수행하는 경우, 여러 기지국들로부터 동시에 신호를 수신하여야 한다. 이런 상황에서는 전력 제어가 더욱 어려워지게 된다. 그리고 각 기지국은 PN 시퀀스의 위상으로 구분되는데, 같은 셀에서 섹터의 개념을 사용하여 여러개의 PN 시퀀스의 위상을 가질 수 있다. 만일 여러개 기지국의 순방향 링크의 전력을 같은 전력 제어 명령으로 제어하면 한쪽 역방향 링크에 발생한 에러에 의해 각 기지국에서 단말기로 전달되는 전력의 불균형을 초래할 수 있다. 이로인해 어느 한 셀에서 순방향 링크로 전송하는 역방향 링크의 전력 제어 명령이 제대로 수신되지 않는다면 소프트 핸드오프의 의미는 없어진다. 이런 경우에 서로 다른 셀에서 수신되는 역방향 링크의 전력 정보의 신호가 같은 크기로 단말기에 수신될 수 있도록 순방향 링크의 전력 제어를 하는 것이 필요한다.

단말기는 모든 활성 집합의 신호를 결합하여 최상의 성능을 발휘하여야 한다. 상기 단말기의 수신부가 M개의 핑거를 가지고 있다면, 적어도 1개의 핑거가 각각의 셀에 할당되도록 한다. 할당된 핑거에 수신된 신호를 결합기에 인가하여 결합한다. 각각의 셀로부터 수신된 신호가 같아지도록 순방향 링크의 전력을 제어한다. 각각의 셀에서 전송한 역방향 전력 제어를 위한 전력 제어 명령이 다르므로 같은 셀 내에서 오는 전력 제어 명령은 코히런트(coherent)하게 결합을 한다. 단말기에서 수신되는 각기 다른 셀의 전력 제어 명령의 신호 크기 같아지도록 전력 제어를 한다.

각 셀에서 순방향 링크로 전송하는 전력 제어 명령의 크기를 같게 하기 위해서는 각기 다른 각각의 셀 마다 다른 전력 제어 명령을 역방향 링크로 전송한다. 상기 단말기는 역방향 링크에최대 동시 연결가능한 셀의 수 N 셀 만큼의 독립적인 제어 명령을 전송할 수 있다. 만일 동시에 연결된 셀의 N개라면, 각각에 독립적인 전력 제어 명령을 전송한다. 그러나 동시에 연결된 셀이 N개 보다 작다면, 일부의 전력 제어신호를 반복하여 보내는 대신 반복된 전력 제어 명령의 전력을 반복되지 않았을 때 보다 낮게 보낸다.

도 10은 최대 연결 가능한 셀의 수 N이 3일 때의 구현 예를 도시하고 있다. 상기 도 10의 101과 같이 전력 제어 명령은 전체 6개의 심볼로 이루어져 있다. 이때 동시에 연결된 셀의 수가 3개라면, 도 10의 104와 같이 각각 3개의 셀로 전송되는 전력 제어 명령은 2개의 심볼이 된다. 또한 동시에 연결된 셀의 수가 2개라면, 도 10의 103과 같이 각각 2개의 셀로 전송되는 전력 제어 명령은 3개의 심볼이 된다. 그리고 오직 한 개의 셀에 전력 제어 명령을 전송하는 경우, 도 10의 102와 같이 전체 6개의 심볼이 반복되어 같은 전력 제어 명령이 전송된다. 이때 상기 전력 제어 명령이 반복된다면 반복된 횟수에 반비례하여 전송신호의 전력을 전송한다. 예를들면 반복되지 않았을 때의 전송신호의 전력이 P라고 가정하면, 도 10의 104와 같이 2회 반복시에서는 P/2, 도 10의 103과 같이 3회 반복시에는 P/3, 도 10의 102와 같이 6회 반복시에는 P/6가 각 전력 제어 명령 심볼당 전력이 된다. 결국 송수신하고 있는 셀의 수가 각각 1:2:3이면 각 심볼당 출력 전력은 3:2:1이 된다. 상기와 같이 전력 제어 명령을 전송하면 셀의 수에 관계없이 역방향 링크로 각 셀이 전달되게 되어 출력 전력도 효율적으로 관리할 수 있게된다.

상기 역방향 링크가 각 셀로 전송되면서 격게되는 전력 감쇄가 다르므로, 각 셀에 전달되는 전력 제어 명령의 신호 크기가 다를 수 있다. 이를 효율적으로 해결하기 위하여 각 셀에서 순방향 링크로 전송하는 전력 제어 명령에 따라 역방향 링크에 각 셀로 전송되는 전력 제어 명령의 크기만 별도로 증가 또는 감소시킨다. 즉, 역방향 링크의 전력 제어 명령을 제외한 신호는 모든 셀이 순방향 링크에 전력을 증가시키라는 명령은 상술한 바와 같이 각각의 셀에서 전송한 전력 제어 명령에 따라 독립적으로 전력 제어를 수행한다. 즉, 임의 셀 A에서 순방향 링크로 전송한 전력 제어 명령에 따라 셀 A에 전송하는 전력 제어 명령의 신호 크기를 조절하고, 셀 B에서 순방향 링크로 전송한 전력 제어 명령에 따라 셀 B에서 전송하는 전력 제어 명령의 신호 크기를 조절한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 CDMA 시스템의 순방향 링크 전력 제어 방법에서 역방향 링크의 구성 예를 도시하고 있다. 이때 인터리버111에 입력되는 데이터는 151과 같은 파일럿, 전력 제어 명령 및 제어 메시지를 수신하고 인터리버113은 152와 같은 부호화된 데이터(coded data)를 수신하여 각각 인터리빙 출력하며, 스크램블러(scrambler)115 및 117은 상기 인터리버111 및 113의 출력을 각각 스크램블하여 출력한다. 그러면 혼합기119은 상기 스크램블러115의 출력과 PN시퀀스1을 혼합하여 확산 출력하며, 혼합기121은 상기 스크램블러117의 출력과 PN시퀀스2를 혼합하여 확산 출력한다. 이후 이득제어기123 및 124는 각각 혼합기119 및 121의 이득을 제어하며, 지연기127은 상기 이득제어기125의 출력을 Tc/2 주기 지연하여 출력한다. 이후 혼합기131 및 133은 각각 상기 이득제어기123 및 지연기127의 출력을 변조하며, 가산기135는 상기 혼합기131 및 133의 출력을 가산하여 역방향 링크 출력을 발생한다.

상술한 바와 같이 CDMA 시스템에서 전력 제어시 멀티 셀 구조에서 각기 다른 셀들로부터 전송되는 신호의 레벨을 측정하고, 각각 대응되는 셀들의 역방향 링크에 각각 대응되는 다른 전력 제어 명령을 전송한다. 이로인해 CDMA 시스템의 순방향 링크의 전력 제어를 효율적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어장치에 있어서,

   각 셀 기지국들의 신호 크기를 측정하기 위한 임계치들을 구비하며, 상기 각 셀 기지국들에서 전송되는 순방향 링크의 수신 신호 전력을 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기를 각각 대응되는 셀 기지국의 임계치들과 비교하여 상기 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령들을 결정하며, 상기 결정된 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령을 대응되는 각 셀 기지국들에 역방향 링크로 출력하는 단말기와,

   상기 단말기에서 출력되는 역방향 링크의 전력 제어 명령을 분석하며, 전송 데이터와 함께 전력 제어 비트를 순방향 링크로 전송하여 단말기의 전력을 제어하는 기지국들로 구성되는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어장치.
2. 단말기가 각 셀 기지국들의 신호 크기를 측정하기 위한 임계치들을 구비하는 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어방법에 있어서,

   상기 단말기가 상기 각 셀 기지국들에서 전송되는 순방향 링크의 수신 신호 전력을 측정하고, 상기 측정된 신호의 세기를 각각 대응되는 셀 기지국의 임계치들과 비교하여 상기 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령들을 결정하며, 상기 결정된 각 셀 기지국들의 전력 제어 명령을 대응되는 각 셀 기지국들에 역방향 링크로 출력하는 과정과,

   상기 기지국이 상기 단말기에서 출력되는 역방향 링크의 전력 제어 명령을 분석하며, 전송 데이터와 함께 전력 제어 비트를 순방향 링크로 전송하여 단말기의 전력을 제어하는 과정과,

   상기 단말기가 상기 순방향 링크의 전력제어비트에 따라 송신 전력을 결정한 후, 상기 측정과정으로 되돌아가는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어 방법.
3. 단말기가 각 셀 기지국들의 신호 크기를 측정하기 위한 임계치들을 구비하는 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어방법에 있어서,

   초기 동작시 상기 각 셀 기지국들에서 전송되는 순방향 링크의 파일럿 신호 전력을 측정하는 과정과,

   상기 측정된 신호의 세기를 대응되는 셀 기지국의 임계치와 비교한 후, 상기 셀 기지국의 전력 제어 명령들을 결정하는 과정과,

   상기 결정된 전력 제어 명령을 대응되는 셀 기지국에 역방향 링크로 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 코드분할다중접속 시스템의 초기 순방향 링크 전력 제어 방법.
4. 단말기가 각 셀 기지국들의 신호 크기를 측정하기 위한 임계치들을 구비하는 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어방법에 있어서,

   단말기가 멀티 셀과 순방향 링크 전력 제어 기능을 수행하는 상태에서 주변 셀의 파일럿신호 세기를 검사하며, 핸드오프에 필요한 크기의 파일럿 신호 수신시 해당 신호의 피엔 시퀀스의 위상 정보와 함께 수신된 파일럿에 대한 전력 크기 측정 메시지를 역방향 링크로 전송하는 과정과,

   상기 기지국이 상기 단말기의 파일럿 수신 레벨을 근거로 핸드오프 여부를 결정하며, 새로운 기지국이 활성 집합에 추가될 시 해당 셀 기지국의에서 상기 단말기에 전송하는 순방향 링크의 초기 전력을 전송된 파일럿 신호의 크기에 반비례하게 전송하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 코드분할다중접속 시스템의 순방향 링크 전력 제어 방법.