KR19990047094A - Power Control Method for Code Division Multiple Access System - Google Patents

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이헌
국광호
안지환
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정선종
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Abstract

본 발명은 코드분할 다중 엑세스(CDMA) 시스템을 위한 전력 제어 방법에 관한 것으로, 특히 각 기지국에서 수신되는 이동단말기의 전력을 결정하는 전력 제어 방법에 관한 것이다. 코드분할 다중 엑세스 시스템은 동일한 주파수를 사용하여 서비스를 수행하기 때문에 시스템의 용량은 해당 기지국에 수신되는 간섭의 양에 의해서 결정된다. 이때의 간섭은 기지국에 수신되는 다른 이동단말기의 전력으로 정의된다. 따라서 해당 이동단말기의 통화 품질을 적정하게 유지하면서 다른 이동단말기에 미치는 전력을 최소로 하는 기지국의 수신 전력을 결정하는 것은 코드분할 다중 엑세스 시스템 용량의 결정에 대단히 중요한 요소로 작용한다. 코드분할 다중 엑세스 시스템의 특정 기지국에서 최적의 하나의 이동 단말기의 수신 전력을 산출하기 위하여 특정 기지국 내의 트래픽의 부하 상태와 특정 기지국을 둘러 쌓고 있는 2 단의 인접 셀(18 개 셀)의 실제 트래픽 부하 상태를 고려하여 특정 기지국과 인접 기지국에서 최적의 하나의 이동단말기의 수신 전력을 결정하는 방법이다. 이 방법에 의하여 각 기지국에 수용할 수 있는 이동단말기의 수는 기존의 전력제어에 의하여 수용할 수 있는 이동단말기의 수 보다 약 20% 이상 증가한다.The present invention relates to a power control method for a code division multiple access (CDMA) system, and more particularly to a power control method for determining the power of a mobile terminal received at each base station. Since the code division multiple access system performs the service using the same frequency, the capacity of the system is determined by the amount of interference received by the corresponding base station. The interference at this time is defined as the power of another mobile terminal received at the base station. Therefore, determining the reception power of the base station that minimizes the power applied to other mobile terminals while maintaining the appropriate call quality of the mobile terminal is a very important factor in determining the capacity of the code division multiple access system. In order to calculate the optimal reception power of one mobile terminal in a specific base station of a code division multiple access system, the actual traffic load of traffic in a specific base station and two adjacent cells (18 cells) surrounding the specific base station It is a method of determining the reception power of an optimal mobile terminal in a specific base station and a neighboring base station in consideration of the state. By this method, the number of mobile terminals that can be accommodated in each base station is increased by about 20% or more than the number of mobile terminals that can be accommodated by conventional power control.

Description

코드분할 다중 엑세스 시스템을 위한 전력 제어 방법Power Control Method for Code Division Multiple Access System

본 발명은 코드분할 다중 엑세스(CDMA) 시스템을 위한 전력 제어 방법에 관한 것으로, 특히 각 기지국에서 하나의 이동단말기의 수신 전력을 결정하는 전력 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power control method for a code division multiple access (CDMA) system, and more particularly to a power control method for determining the received power of one mobile terminal at each base station.

일반적으로, 코드분할 다중 엑세스 시스템은 간섭에 의해서 그의 용량이 결정되므로 가능한 한 외부로 부터 필요 이상의 간섭을 억제하는 것이 원하는 통화 품질을 유지하는 중요한 요소이다. 종래 코드분할 다중 엑세스 시스템에서 외부로부터의 간섭을 최소한으로 유지하기 위하여 셀 내의 이동단말기로부터 기지국에 수신되는 전력의 양을 이동단말기의 현재의 위치에 관계없이 동일한 수준으로 수신되도록 개방 루우프 전력 제어, 폐쇄 루우프 전력 제어, 아우터 루우프 전력제어 등의 전력제어 기법으로 이동단말기의 송신 전력을 조절하고 있다.In general, since code division multiple access systems have their capacity determined by interference, suppressing more interference than necessary from the outside is an important factor in maintaining desired call quality. In the conventional code division multiple access system, the open loop power control is closed so that the amount of power received from the mobile terminal in the cell is received at the same level regardless of the current position of the mobile terminal in order to minimize the interference from the outside. Power control techniques such as loop power control and outer loop power control are used to control the transmit power of mobile terminals.

따라서, 이동단말기의 통화품질을 적정한 수준(Bit Error Rate < 10-3)으로 유지하기 위하여 해당 기지국에서의 비트에너지 대 잡음밀도의 비가 5 보다 크거나 같아야 된다. 그러나, 해당 셀 내의 다른 이동단말기와 인접 셀 내의 이동단말기로부터 수신되는 전력은 해당 이동단말기에 있어서는 간섭으로 작용하기 때문에 이들 이동단말기가 적정한 통화품질을 유지하면서 이들로부터 기지국에 수신되는 전력은 가능한 한 최소로 유지토록 하여야 한다.Therefore, in order to maintain the call quality of the mobile terminal at an appropriate level (Bit Error Rate <10 -3 ), the ratio of bit energy to noise density at the corresponding base station must be greater than or equal to five. However, since the power received from other mobile terminals in the cell and the mobile terminals in the adjacent cell acts as interference in the mobile terminal, the power received from these mobile terminals to the base station while maintaining proper call quality is minimized as much as possible. Should be maintained.

따라서, 본 발명은 해당 기지국과 인접 기지국에 부과된 실제 트래픽 상태하에서 이동단말기로부터 기지국에 수신되는 최적의 전력값을 구할 수 있도록 하는 코드분할 다중 엑세스(CDMA) 시스템을 위한 전력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a power control method for a code division multiple access (CDMA) system for obtaining an optimal power value received by a mobile station from a mobile station under actual traffic conditions imposed on the base station and a neighboring base station. There is a purpose.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 새로운 호 요구를 통보 받은 제어국은 해당 기지국을 중앙 셀로 하여 선형 계획법에 의거하여 다수 개의 최적 수신 전력을 결정하는 단계와, 상기 결정된 다수개의 최적 수신 전력 중에서 첫번째 최적의 수신 전력을 선택하여 해당 기지국의 최적의 수신 전력으로 결정하는 단계와, 다수의 인접 기지국 중에서 순서적으로 하나의 기지국을 선택하여 중앙셀로 결정한 후 상기 중앙 셀을 중심으로 선형계획법으로 기지국들의 최적의 수신 전력을 구하여 그중 첫 번째 최적의 수신전력을 해당 중앙 셀의 최적 수신 전력으로 결정하는 단계와, 상기에서 구한 기지국들의 최적의 수신 전력을 기준으로 하여 기지국에 도달하는 이동단말기의 전력을 동일하게 유지하게 하는 전력제어 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a control station notified of a new call request determines a plurality of optimal reception powers based on a linear programming method using the base station as a central cell, and among the determined plurality of optimal reception powers. Selecting an optimal reception power to determine an optimal reception power of a corresponding base station; selecting one base station among a plurality of neighboring base stations in order, determining the center cell, and then performing a linear programming method around the center cell. Obtaining an optimal reception power and determining the first optimal reception power as the optimal reception power of the corresponding center cell; and equalizing the power of the mobile terminal reaching the base station based on the optimal reception power of the base stations obtained above. Including the step of performing power control to maintain And that is characterized.

도 1는 본 발명에 따른 새로운 이동단말기로부터 새로운 호 요구가 올 때 해당 기지국을 관장하는 제어국에서 호를 요구한 기지국과 인접 18개 기지국의 수신 전력을 결정하는 순서도.1 is a flow chart for determining the reception power of a base station that requested a call and 18 neighboring base stations when a new call request is received from a new mobile terminal according to the present invention.

다중 셀 코드분할 다중 엑세스 환경에서 특정 이동단말기의 기지국 i에서의 비트 에너지 대 잡음밀도의 비(Eb/N0) 는 아래 [수학식 1]과 같다.In the multi-cell code division multiple access environment, the ratio of bit energy to noise density (E b / N 0 ) at the base station i of a specific mobile terminal is expressed by Equation 1 below.

[수학식 1]에서 Ni는 i셀 내의 이동단말기의 수, W는 확산 대역폭, R은 전송 속도, Pi는 기지국 i의 수신 전력, η0는 배경잡음, fij는 j 셀 내의 이동단말기에 의해서 i 셀에 미치는 간섭의 비를 나타낸다.In Equation 1, N i is the number of mobile terminals in the i cell, W is the spreading bandwidth, R is the transmission speed, P i is the reception power of the base station i, η 0 is the background noise, and f ij is the mobile terminal in the j cell. Denotes the ratio of interference to the i cell.

하나의 셀의 역방향 링크가 요구되는 성능(Bit Error Rate < 10-3)을 99% 이상 만족시키기 위하여 [수학식 1]이 5(7dB)되어야 한다. 즉, [수학식 1]을 다시 쓰면 아래 [수학식 2]와 같다.Equation 1 should be 5 (7dB) to satisfy 99% or more of the performance required for the reverse link of one cell (Bit Error Rate <10 −3 ). In other words, if you write Equation 1 again, Equation 2 below.

위 식에서 γ= 5 이다. 이 값은 역방향 링크의 모뎀이 적절한 성능으로 동작하기 위한 상한값이다.Γ = 5 in the above equation. This value is the upper limit for the modem on the reverse link to operate with adequate performance.

특정 셀의 최적의 전력을 결정하기 위하여, 특정 셀을 중심 셀로 하고 2 단의 인접 셀 내에 수용되는 이동단말기의 수를 각각 N1, N2, N3, , N19라 할 때, 해당 이동단말기의 음성 품질을 보장하면서, 특정 기지국과 인접 18개의 기지국에 수신되는 전력은 아래 [수학식 3]을 이용하여 구할 수 있다.In order to determine the optimal power of a specific cell, when the number of mobile terminals accommodated in a neighbor cell of two stages as a center cell and N 1 , N 2 , N 3 , and N 19 , respectively, the corresponding mobile terminal While guaranteeing the voice quality of the power, the power received by a particular base station and 18 adjacent base stations can be obtained using Equation 3 below.

[수학식 3]을 선형계획법(LP)을 사용하여 풀면 19개의 ( P1 *,P2 *,...P19 * )를 구할 수 있다. 이때 결정된 19개의 전력 중에서 셀 i의 최적 전력은 로 결정된다. 즉, 하나의 [수학식 3]을 선형계획법에 의해 풀면 19개의 수신전력을 구할 수 있는데 이중 첫번째 수신전력이 해당 셀의 최적의 수신 전력이 된다. 그러나 특정 기지국의 시스템 용량은 해당 기지국의 수신 전력과 인접 기지국으로부터 간섭되는 전력에 의해서 결정되므로 인접 기지국으로 부터의 간섭의 양을 최소화하기 위해서 해당 셀의 수신 전력 뿐만 아니라 인접 기지국의 수신전력을 결정할 필요가 있다. 따라서, 18개의 인접 셀의 최적의 수신전력을 구하기 위해서는 다음과 같은 절차를 사용한다. 즉, 18개의 인접 기지국 중의 하나를 중앙 셀로 지정한 후 그 셀을 중심으로 하여 중심 셀과 18 개의 인접 셀의 트래픽을 고려한 [수학식 3]을 다시 정의한 후 선형계획법에 의거하여 풀면 해당 중심 셀의 최적의 전력치를 구할 수 있다. 상술한 방법으로 인접하는 18개의 기지국 각각의 최적 수신전력( )을 구할 수 있다. 또한 특정 기지국 내에 이동단말기의 수를 하나씩 증가하면서 구한 최적의 수신 전력을 구한 후 [수학식 3]의 조건을 만족하는지를 검토하여 해당 기지국의 최대 용량을 산출할 수 있다.Equation (3) is solved using linear programming (LP). P 1 * , P 2 * , ... P 19 * ) Can be obtained. Of the 19 powers determined, the optimal power of cell i is Is determined. That is, if one equation (3) is solved by the linear programming method, 19 reception powers can be obtained. The first reception power becomes the optimal reception power of the corresponding cell. However, since the system capacity of a particular base station is determined by the reception power of the base station and the power that interferes with the neighboring base station, it is necessary to determine the reception power of the neighboring base station as well as the reception power of the corresponding base station to minimize the amount of interference from the neighboring base station. There is. Therefore, the following procedure is used to find the optimal reception power of 18 adjacent cells. That is, if one of the 18 neighboring base stations is designated as the center cell, the equation (3) is redefined by considering the traffic of the center cell and 18 neighboring cells with respect to the cell, and solved according to the linear programming method. The power value of can be found. With the above-described method, the optimal reception power of each of 18 adjacent base stations ) Can be obtained. In addition, after obtaining the optimal reception power obtained by increasing the number of mobile terminals within a specific base station, the maximum capacity of the base station can be calculated by examining whether the condition of Equation 3 is satisfied.

아래 [표 1]은 각 셀에 통화중인 이동 단말기의 수를 나타낸다.[Table 1] below shows the number of mobile terminals in a call in each cell.

셀의 모형이 육각형인 60개의 각 셀 내에 [표 1]과 같은 개수의 이동 단말기가 수용되어 있을 경우 각 기지국 최적의 수신 전력을 상기 선형계획법으로 구하면 아래 [표 2]와 같다.When the number of mobile terminals as shown in [Table 1] is accommodated in each of sixty cells having a hexagonal cell model, the optimal reception power of each base station is obtained by the linear programming method as shown in Table 2 below.

[표 2]에서 구한 최적 전력을 사용하여 최대로 수용할 수 있는 이동 단말기의 수는 아래 [표 3]과 같다.The maximum number of mobile terminals that can be accommodated using the optimal power obtained in [Table 2] is shown in [Table 3] below.

[표 3]으로부터 특정 기지국과 인접 18개의 기지국에 수신되는 전력을 선형계획법으로 구한 최적 수신 전력을 사용할 경우 전체 기지국을 동일한 수신 전력으로 할당할 경우에 비해 약 20%의 이동단말기를 더 수용할 수 있음을 알수 있다.When using the optimal reception power obtained by linear programming from the specific base station and 18 neighboring base stations from Table 3, it can accommodate about 20% more mobile terminals than when all the base stations are allocated to the same reception power. You can see that.

첨부도면 도 1는 본 발명에 따른 새로운 이동단말기로부터 새로운 호 요구가 올 때 해당 기지국을 관장하는 제어국에서 호를 요구한 기지국과 인접 18개 기지국의 수신 전력을 결정하는 순서도이다. 특정 기지국에 새로운 호 요구가 오면 해당 제어국에서 [수학식3]의 선형계획법에 의거하여 최적의 기지국 수신 전력을 결정한다.1 is a flow chart for determining the reception power of a base station that has requested a call and 18 neighboring base stations when a new call request is received from a new mobile terminal according to the present invention. When a new call request is made to a specific base station, the control station determines the optimal base station reception power based on the linear programming method of Equation (3).

도 1에 도시된 바와같이 기지국 내의 이동단말기가 새로운 호를 요구(1)할 경우 해당 기지국을 관장하는 제어국에 통보한다(2). 새로운 호 요구(1)를 통보 받은 제어국은 해당 기지국을 중앙 셀로 하여 [수학식 3]의 선형 계획법에 의거하여 19개의 최적의 수신 전력을 결정한다(3). 결정된 19개의 최적의 수신 전력 중에서 첫번째 최적의 수신 전력을 선택하여 해당 기지국의 최적의 수신 전력으로 한다(4). 18개의 인접 기지국 중에서 마지막 기지국인가를 결정한(5) 후 마지막 기지국이 아니면 인접한 기지국 중에서 임의의 기지국을 하나 선택(6)한다.As shown in FIG. 1, when a mobile terminal in a base station requests a new call (1), it notifies the control station managing the base station (2). The control station notified of the new call request (1) determines the 19 optimal reception powers based on the linear programming method of Equation 3 using the base station as the central cell (3). The first optimal reception power is selected from the determined 19 optimal reception powers to be the optimal reception power of the base station (4). After determining whether or not it is the last base station among the 18 neighbor base stations (5), if it is not the last base station, one of the base stations is selected (6).

상기 선택된 임의의 기지국을 중앙 셀로 결정하여 [수학식 3]의 선형계획법을 사용하여 19개의 기지국의 최적의 수신 전력을 결정한다(7). 19개의 최적의 수신 전력 중에서 첫번째 최적의 수신전력을 선택하여 해당 중앙 셀의 최적의 수신전력으로 결정한다(8).The selected arbitrary base station is determined as the center cell, and the optimal reception power of 19 base stations is determined using the linear programming method of Equation 3 (7). The first optimal reception power is selected from the 19 optimal reception powers to determine the optimal reception power of the corresponding center cell (8).

상술한 과정을 18개의 인접 기지국 전체에 적용하여 최초호 요구를 한 해당 기지국과 인접 18개 기지국의 최적 수신 전력을 구한다. 상기 최적의 수신 전력을 기준으로 하여 기지국에 도달하는 이동단말기의 전력을 동일하게 유지하게 하는 전력제어 즉 폐쇄회로 전력 제어를 수행한다(9).The above-described process is applied to all 18 neighboring base stations to find the optimal reception power of the base station and the 18 neighboring base stations that make the initial call request. A power control, that is, a closed circuit power control, is performed to keep the power of the mobile station reaching the base station the same based on the optimal received power (9).

상술한 바와같이 특정 기지국과 인접 18개의 기지국에 수신되는 전력을 선형계획법에 의거하여 구한 최적 수신 전력을 사용할 경우 전체 기지국을 동일한 수신 전력으로 할당 경우에 비해 약 20 %의 이동단말기를 더 수용할 수 있는 효과가 있다.As described above, when the optimal reception power obtained by the linear base method is calculated using the power received by a specific base station and 18 adjacent base stations, it is possible to accommodate about 20% more mobile terminals than when all the base stations are allocated to the same reception power. It has an effect.

Claims (1)

새로운 호 요구를 통보 받은 제어국은 해당 기지국을 중앙 셀로 하여 선형 계획법에 의거하여 다수 개의 최적 수신 전력을 결정하는 단계와,The control station notified of the new call request determines a plurality of optimal received powers based on the linear programming method using the base station as the central cell; 상기 결정된 다수개의 최적 수신 전력 중에서 첫번째 최적의 수신 전력을 선택하여 해당 기지국의 최적의 수신 전력으로 결정하는 단계와,Selecting a first optimal reception power among the determined plurality of optimal reception powers to determine an optimal reception power of a corresponding base station; 다수의 인접 기지국 중에서 순서적으로 하나의 기지국을 선택하여 중앙셀로 결정한 후 상기 중앙 셀을 중심으로 선형계획법으로 기지국들의 최적의 수신 전력을 구하여 그중 첫 번째 최적의 수신전력을 해당 중앙 셀의 최적 수신 전력으로 결정하는 단계와,After selecting one base station among a plurality of neighboring base stations in order and determining the center cell, the optimal reception power of the base stations is obtained by linear programming based on the center cell, and the first optimal reception power is optimally received from the center cell. Determining the power, 상기에서 구한 기지국들의 최적의 수신 전력을 기준으로 하여 기지국에 도달하는 이동단말기의 전력을 동일하게 유지하게 하는 전력제어 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코드분할 다중 엑세스 시스템을 위한 전력 제어 방법And performing power control to maintain the same power of the mobile station reaching the base station on the basis of the optimal reception power of the base stations obtained as described above.
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KR100701765B1 (en) * 1999-12-31 2007-03-29 주식회사 케이티 Method of open loop power control of B-WLL repeater

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