KR19990088052A - 다중반송파광대역시디엠에이시스템에서의전력제어를제공하는방법및장치 - Google Patents

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KR19990088052A
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칸사코스키안티제이.
트랜쟝-마리
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다니엘 태그리아페리, 라이조 캐르키, 모링 헬레나
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Abstract

무선 원거리 통신 시스템은 최소한 하나의 기지국, 최소한 하나의 이동국, 그리고 기지국과 이동국에 구현된 전력 제어 회로를 포함한다. 이동국에서 기지국으로 전송되는 N/X 개의 전력 제어 표지가 N 개의 부채널에 대한 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 사용되며, 여기서 N은 기지국과 이동국 사이에서 사용되는 부채널의 총 갯수이고, X는 N/X가, 어떤 경우에, 정수가 되도록 하는 1 이상 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수이다. 일 실시예에서, N 개의 부채널의 각각은 분리된 N 개의 조절가능한 이득 단계들 중의 하나를 통하여 전송되고, 이동국에서 생성된 N/X 개의 전력 제어 표지가 N 개의 조절가능한 이득 단계에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용된다. 다른 실시예에서, 복수개의 부채널들과 연관된 복수개의 조절가능한 이득 단계들은 동일한 이득 제어 신호를 사용하여 제어된다. 바람직하나, 제한적이지 않은 본 실시예에서, 시스템은 광대역, 다중 반송파 확장 스펙트럼 시스템이고, N 개의 부채널들은 N 개까지의 다른 반송파에 중첩될 수 있다.

Description

다중 반송파 광대역 시디엠에이 시스템에서의 전력 제어를 제공하는 방법 및 장치 {Method and apparatus for providing power control in a multi-carrier wide band CDMA system}
본 발명은 일반적으로 무선 전화 시스템에 관련된 것으로, 특히 다중 반송파(multi-carrier), 광대역 코드 분할 다중 접근(wideband code division multiple access; WCDMA) 능력을 구비하는 무선 전화 시스템에 관한 것이다.
제안된 IS-95 제 3세대 (3G) 무선 전화 시스템은 CDMA 기술을 사용하는 광대역, 확장 스펙트럼(spread spectrum) 무선 인터페이스를 포함한다. 이 시스템은 현 TIA/EIA-95-B 표준 패밀리(family of standards)의 다음 세대 진화(evolution)를 위한 모든 요구사항들을 만족할 것으로 예상된다. 이것은 다음 사항들의 지원을 제공하는 것을 포함한다: 광범위의 동작 환경(실내, 낮은 이동성, 완전 이동성, 그리고 고정된 무선(fixed wireless)); 넓은 실행 범위(음성과 저속 데이타에서 매우 고속의 패킷과 회선 데이타 서비스); 그리고 광범위의 향상된 서비스(음성 단독, 음성과 데이타 동시, 데이타 단독, 그리고 위치 선정 서비스). 정교한 서비스 품질(QoS) 관리 능력과 더불어 다중 동시 음성, 고속 패킷 데이타, 그리고 고속 회선 테이타 서비스를 지원하는 향상된 멀티미디어 서비스 품질 제어 능력도 또한 지원된다. 광범위한 미래의 제 3세대 상위 계층 신호 프로토콜(Upper Layer Signaling protocols) 뿐만 아니라 기존의 상위 계층 신호 프로토콜을 지원하기 위한 모듈 구조(modular structure)가 제안된다. 제안된 시스템은 또한 끊김없는 상호동작성과 기존 TIA/EIA-95-B 시스템과의 핸드오프(handoff)를 제공할 것으로 예상되며, 그리고 기존 TIA/EIA-95-B에 기초한 시스템(기존 TIA/EIA-95-B 시스템으로서 동일 물리 채널 내에서의 중첩 구성을 위한 지원을 포함)으로부터의 유연한 진화를 제공할 것으로 예상된다. 제안된 시스템은 또한 깨끗한 스펙트럼(clear spectrum) (셀룰러, PCS, IMT-2000 스펙트럼)에서 고도로 최적화되고 효율적인 배치(deployment)를 제공할 것이며, 그리고 음성 코더(speech coders), 패킷 데이타 서비스, 회선 데이타 서비스, 팩스 서비스, 짧은 메시지 서비스(Short Messaging Services; SMS), 그리고 항공상의 활동 및 조달(Over the Air Activation and Provisioning)을 포함하는 기존 TIA/EIA-95-B 서비스를 위한 지원을 제공할 것이다.
N 1.25 MHz에까지의 TIA/EIA-95-B 반송파 위에 중첩적으로 배치될 수 있는 N x 1.25 MHz (N=1, 3, 6, 9, 및 12) 다중 반송파 시스템을 제공하는 능력이 본 발명의 가르침(the teaching of this invention)이 제시하는 것에 대한 특별한 관심 사항이다. 이 구성에서, 도출된 시스템은 동시에 제 2세대(TIA/EIA-95-B) 및 제 3세대(IS-95 3G) 이동국에게 제 2세대 및 제 3세대 서비스를 모두 제공할 수 있다. 중첩된 구성에서 동작했을 때, 제 2세대 및 제 3세대 시스템은 공통 파이럿(common pilot) 채널을 공유하고, 선택적으로 공통 페이징(common paging) 채널을 공유할 수 있다. 제 3세대 확장 스펙트럼 시스템은 또한 동일 주파수 내의 채널들의 다른 집합 또는 상이한 주파수 대역으로 배치될 수 있다.
일반적으로, IS-95 3G 시스템은 동일 주파수 대역에서 TIA/EIA-95-B 시스템들과 공존할 수 있는 능력 뿐만 아니라, 중첩된 구성을 통하여 동일 주파수 채널에서 TIA/EIA-95-B와 공존할 수 있는 능력을 제공한다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 수 있는 바와 같이, 전술한 요구 사항을 만족하기 위해서는, 위에서 논의된 다중 반송파 중첩 구성의 하나와 상호동작할 때, 제 3세대 확장 스펙트럼 CDMA 기지국으로부터 이동국으로의 전방 링크 전송(forward link transmissions)을 적절히 전력 제어하는 것이 중요하다. 예를 들어, 도 3a는 기지국으로부터의 전방 링크로부터 이동국에 수신된 것으로의 전형적이고 이상적인 다중 반송파 스펙트럼을 도시한다. 이 예에서, 각각 주파수,및의 반송파 위에 집중된 1.25 MHz 대역폭을 가지는 세개의 부채널(subchannels)이 수신된다. 이 예에서 세 부채널의 대역폭은 충첩되어 있는 반면, 다른 실시예에서는 부채널 대역폭들 사이에 중첩되지 않을 수 있다.
그러나, 전방 링크에서의 약화 현상(fading)으로 인하여 이동국에서 수신된 실제 스펙트럼은 도 3b에 도시된 것과 유사할 것이며, 여기서에 집중된 부채널의 수신된 전력 스펙트럼의 밀도는 첫째와 셋째 부채널에 비하여 상당히 감소된다.
채널의 일관 대역폭(coherence bandwidth) (즉, 수신된 신호들의 진폭과 위상이 높은 수준의 유사성을 가지는 대역폭)은 1/차수이고, 여기서는 지연 폭(delay spread)이다. 지연폭은 전형적인 시외 및 도심 환경에서 0.5와 3 마이크로초 사이에서 변화하므로, 일관 대역폭 차수는 약 0.3과 2 MHz 사이에서 변화한다. 따라서 도 3b에 도시된 예는 실제 조건을 표시한다.
도 3c는 모든 대역에 걸친 폐회로(closed loop) 전력 제어의 인가로 인한 바람직하지 못한 결과를 보여준다. 이것은 도 4a에 도시된 배치를 사용하여 이루어질 수 있는데, 여기서 기지국 송신기(BTX) (1)는 예에 의하면, 노드(2)에서 통합되고 다양한 이득(gain) 증폭기(3)에 의하여 증폭되는 세 개의 부채널(CH1-CH3)을 제공한다. 증폭기(3)의 출력은 무선 채널(4)로 전송되며, 여기서 선택적인 약화 현상이 도 3b에 도시된 바와 같이 발생할 수 있다. 선택적으로 약화된 부채널 신호는 이동국에 의하여 수신되고, 전력 제어(PC) 회로(5)에 의하여 동작된다. 그러면 이동국은 기지국에게 채널(1-3)이 차지하는 모든 대역에 걸쳐 수신된 신호 대 잡음 비율 또는 신호 전력 또는 강도의 표지를 회신한다. 기지국은 증폭기(3)의 이득을 제어하기 위하여 이들 표지에 따라 동작하며, 따라서 폐회로 전력 제어 기능을 제공한다.
이 경우에, 두번째 부채널에서의 약화 현상을 극복하기 위하여, 모든 부채널들은 기지국 송신기(1)에 의하여 동일하게 고전력으로 전송된다는 것에 유의하여야 한다. 즉, 두번째 부채널의 수신된 신호 강도를 증가시키기 위하여 첫째와 셋째 부채널도 매우 높은 수준으로 전송된다. 불행히도, 이는 간섭(interference)의 증가 뿐만 아니라, 도 3c에 도시된 바와 같이, 이동국에서 불균형한 수신 신호 강도의 보전을 초래한다.
더욱 상세히 말하면, 채널 1과 채널 3의 신호 수준은 요구되는 복조 성능을 위하여 적정 수준 이상의 수준(즉, 너무 높음)까지 상향된다. 그래서, 이 조건은 다른 셀(cells)에 위치하는 이동국 뿐만 아니라, 동일 셀에 있는 다른 이동국과의 추가적인 간섭을 발생시킬 수 있다. 이 추가적인 간섭은 전체 망 용량을 감소시키는 효과를 가져오며, 이것은 분명히 바람직하지 못하다.
게다가, 도 3b와 3c에 도시된 바와 같이 큰 전력 불균형이 존재할 때, 인접 채널 1과 3의 에너지는 채널 2 대역으로 누출될 것이기 때문에, 반송파에서 추가적인 성능의 저하를 경험하게 될 것이다.
도 3d를 참조하여, 두번째 채널과 같은 제 3세대 부채널의 단 하나만을 중첩시키는 것이 요구될 때, 관련 문제가 발생할 것이다. 이 경우에, 중첩된 제 2세대 대역에 의해 야기되는 추가적인 간섭을 완화하기 위하여 더욱 높은 전력 수준에서 두번째 대역을 전송하는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 종래의(conventional) 현실에서, 이것은 더 높은 전력 수준(대역 1과 3에서 사선으로 표시됨)에서 모든 대역들을 전송하는 결과를 초래하게 될 것이다. 이것은 그 에너지가 대역에서 대역으로 누출될 수 있고, 모든 세 대역에서 사용자들과의 증가된 간섭 현상을 초래할 것이기에 바람직하지 못하다.
따라서, 다중 반송파가 선택적 약화 효과와 대항하기 위하여 다중 반송파를 전력 제어하는 기술을 구비하는 것과 제 2세대 확장 스펙트럼 반송파와 같은 다른 반송파와의 중첩됨으로 인한 간섭 효과와 대항하기 위하여 다중 반송파를 전력 제어하는 기술을 또한 구비하는 것이 바람직하다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 첫째 목적이며 장점은 이동국으로 전송되는 복수의 반송파에서의 독립된 전력 제어를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적이며 장점은 향상된 무선 원거리 통신 시스템을 제공하는 것이며, 여기서 이동국에 전송되는 복수의 반송파들은 하나 또는 그 이상의 다중 반송파에서 발생하는 약화 현상 및 다른 신호 손상(impairments)을 선택적으로 보상하기 위하여 따로따로 전력 제어된다.
본 발명의 또다른 목적이며 장점은 향상된 무선 원거리 통신 시스템을 제공하는 것이며, 여기서 이동국에 전송되는 부채널들은 최소한 하나의 부채널이 중첩된, 하나 또는 그 이상의 부채널들에서 발생하는 약화 현상 및 다른 신호 손상을 선택적으로 보상하기 위하여 따로따로 전력 제어된다.
본 발명의 또다른 목적이며 장점은 향상된 무선 원거리 통신 시스템을 제공하는 것이며, 여기서 하나 또는 그 이상의 중첩된 부채널을 포함하는 부채널들은 증가된 동일 채널 간섭 효과를 완화하기 위하여 중첩된 하나의 부채널 또는 부채널들이 더욱 높은 전력으로 선택적으로 전송될 수 있도록 하기 위하여 선택적으로 전력 제어된다.
본 발명의 또다른 목적이며 장점은 향상된 제 3세대 확장 스펙트럼 무선 원거리 통신 시스템을 제공하는 것이며, 여기서 이동국과 기지국 사이에서 전송되는 전력 제어 명령 또는 표지(commands or indications)가 N 개의 부채널들에 걸쳐 따로따로 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 사용된다.
본 발명의 또다른 목적이며 장점은 향상된 제 3세대 확장 스펙트럼 무선 원거리 통신 시스템을 제공하는 것이며, 여기서 이동국으로부터 기지국에 전송된 N/X 전력 제어 명령 또는 표지는 N 개의 부채널을 위한 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 사용되며, 여기서 N은 사용되는 부채널의 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되도록 하는 1 이상 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수이다.
본 발명의 또다른 목적이며 장점은 이동국에 전송되는 다중 반송파에 대한 독립적인 전력 제어를 할 수 있는 능력을 제공하는 것으로, 이에 의하여 향상된 무선 원거리 통신 시스템이 제공되며, 여기서 IS-95B 채널과 같은 다른 채널과 중첩된 제 3세대 다중 반송파 채널은 IS-95B 셀 선적(loading)에 의존하는 추가적인 전력을 요구할 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구축되고 동작하는 CDMA 이동국의 블록도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 이동국의 입면도(elevational view)이며, 이동국이 RF 채널을 통하여 양방향으로 결합된(bidirectionally coupled) CDMA 통신 시스템을 도시한 것이다.
도 3a는 이상적인 경우를 도시한 것으로, 여기서 세 개의 분리된 부채널 신호들은 이동국에서 동일한 전력 스펙트럼의 밀도로 수신된다.
도 3b는 좀 더 현실적인 경우를 도시한 것으로, 여기서 최소한 하나의 부채널은 다른 부채널들에 비하여 감소된 전력 스펙트럼의 밀도로 수신된다.
도 3c는 약화된 부채널의 사용자당 전력 스펙트럼의 밀도를 증가시키기 위하여, 부채널들이 사용하는 모든 대역을 전력 제어하는 바람직하지 못한 결과를 도시한 것이다.
도 3d는 단지 하나의 부채널만을 중첩하는 것이 바람직할 경우에 발생하는 관련 문제점을 도시한 것으로, 여기서 모든 부채널들은 중첩된 부채널에서의 증가된 동일 채널 간섭을 보상하기 위하여 더욱 높은 전력 수준에서 전송되어야만 한다.
도 3e는 단지 중첩된 부채널만을 더욱 높은 전력 수준에서 전송하기 위하여, 본 발명에 따라, 도 3d의 경우에 선택적인 부채널 전력 제어를 인가함에 의한 유익한 효과를 도시한 것이다.
도 4a는 도 3c에 도시된 바람직하지 못한 상황을 초래하는 종래 기술에서의 기지국과 이동국 배치(arrangement)의 간이화한 블록도이다.
도 4b, 4c, 4d, 그리고 4e 각각은 종래의 접근 방식에서의 문제점들을 극복하기 위하여 부채널 조절가능한 이득 단계(adjustable gain stages)를 사용하는, 본 발명에 따른 기지국과 이동국 배치의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 대체(alternate) 실시예를 도시한 것이며, 여기서 복수개의 부채널 조절가능한 감쇠 단계(adjustable attenuator stages)가 다른 부채널들의 전송 전력을 변화시키기 위하여 사용된다.
본 발명의 실시예에 따른 방법 및 장치에 의하여 전술한 문제점과 다른 문제점들이 극복되고 본 발명의 목적과 장점은 구현된다.
무선 원거리 통신 시스템은 최소한 하나의 기지국(base station), 최소한 하나의 이동국(mobile station), 그리고 기지국과 이동국에 구현된 전력 제어 회로를 포함한다. 이동국에서 기지국으로 전송되는 N/X 개의 전력 제어 표지가 N 개의 부채널에 대한 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 사용되며, 여기서 N은 기지국과 이동국 사이에서 사용되는 부채널의 총 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되도록 하는 1 이상 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수이다. 일 실시예에서, N 개의 부채널 각각은 분리된 N 개의 조절가능한 이득 단계들 중의 하나를 통하여 전송되고, 이동국에서 생성된 N/X 개의 전력 제어 표지가 N 개의 조절가능한 이득 단계에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용된다. 다른 실시예에서, 복수개의 인접한 부채널들과 연관된 복수개의 조절가능한 이득 단계들은 동일한 이득 제어 신호를 사용하여 제어된다. 또다른 실시예에서, N 개의 부채널들의 X 개의 그룹들은 통합되어 N/X 개의 전력 제어 표지에 의하여 제어되는 N/X 개의 조절가능한 이득 단계에 의하여 증폭된다. 바람직한, 그러나 제한적인 것이 아닌 본 실시예에서, 시스템은 광대역, 다중 반송파 확장 스펙트럼 시스템이고, N 개의 부채널들은 N 개까지의 다른 반송파에 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 원거리 통신 시스템은 적어도 하나의 기지국; 적어도 하나의 이동국; 그리고 기지국과 이동국에 구현된 전력 제어 회로를 포함한다. 이동국에서 기지국으로 전송되는 복수의 전력 제어 표지가 복수의 부채널 집합에 대한 분리된 전력 제어를 제공하기 위하여 사용된다. 어떤 경우에 각 부채널 집합은 동일한 부채널 갯수를 포함하나, 반면 다른 경우에는 최소한 하나의 부채널 집합은 다른 복수개의 부채널들의 집합들의 하나에 포함되어 있는 많은 부채널들과는 상이한 갯수의 부채널들을 포함한다.
본 발명의 위에서 설명된 특징 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 함께 참조하여, 계속되는 본 발명의 상세한 설명에서 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 실시에 적합한, 그것에 제한되지는 않지만, 셀룰러 무선 전화 또는 개인용 통신기와 같은 무선 사용자 터미날 또는 이동국(10)을 설명하기 위하여 도 1과 2에 대한 참조가 이루어진다. 이동국(10)은 RF 채널(29)을 통하여 베이스 장소 또는 기지국(30)으로 신호를 전송하고, 이로부터 신호를 수신하기 위한 안테나(12)를 포함한다. 기지국(30)은 셀룰러 회로망의 일부이며, 셀룰러 회로망은 이동 스위칭 센터(Mobile Switching Center; MSC)를 포함하는 기지국(Base Station)/이동 스위칭 센터/상호작용 기능(Interworking function) (BMI; 32)을 포함한다. MSC(34)는 이동국(10)이 통화에 수반되었을 때에 육상통신 간선(landline trunks)에의 접속을 제공한다. 기지국(30)은 기지국 전송기(BTX; 30a)를 포함하며, 여기에 도 4b-4e 중의 하나에 도시된 회로의 실시예가 존재한다.
이동국은 변조기(MOD; 14A), 전송기(14), 수신기(16), 복조기(DEMOD; 16A), 그리고 전송기(14)로 신호를 제공하고 수신기(16)로부터의 신호를 각각 수신하는 제어기(18)라고 참조되는 제어 및 처리 유니트를 포함한다. 이 신호들은 응용 셀룰러 시스템(applicable cellular system)의 항공 인터페이서 표준(the air interface standard)에 따른 신호 정보, 그리고 또한 사용자 음성(user speech) 및/또는 사용자 생성 데이타(user generated data)를 포함한다. 본 발명을 위하여 항공 인터페이스 표준은 확장 스펙트럼, 앞에서 논의된 제안된 제 3세대 확장 스펙트럼 시스템과 동일 또는 유사한 코드 분할 다중 접근(CDMA) 항공 인터페이스를 포함하는 것으로 가정되지만, 본 발명의 가르침은 단지 이 특별한 시스템 유형, 또는 단지 IS-95 유형의 이동국과 함께 사용하기 위하여, 또는 단지 확장 스펙트럼 시스템에서의 사용을 위한 것으로 제한되는 것으로 의도된 것이 아니다.
본 발명의 가르침을 구현하기 위한 기지국 전송기(BTX; 30a)와 상호동작하여 사용되는 폐회로 전력 제어 블록(18a)과 대응하는 폐회로 전력 제어기가 본 발명의 특별한 관심 사항이다. 종래의 개방 회로(open loop) 전력 제어 기능(미도시)은 또한 전형적으로 제공될 수 있지만, 여기서는 논의되지 않는다.
또한 본 발명의 목적을 위하여, 기지국(30)은 N 개의 부채널을 이동국(10)에게 전송할 수 있고, 이동국 전력 제어 회로(18a)는 각 수신된 부채널과 전력 제어 표지를 기지국(30)에 회신하기 위한 전력 제어 정보를 각각 도출할 수 있다고 가정한다. 복조기(16A)는 부채널 의사잡음(pseudonoise; PN) 확장 코드(spreading code)를 사용하는 각 부채널을 따로따로 디스프레드하기(despreading) 위한 복수개의 손가락 디코리레이터(finger decorrelators)를 포함하는 갈퀴(rake) 수신기이다. 전력 제어 표지는 갈퀴 수신기의 출력에서의 신호 대 잡음 비율(SNR) 또는 갈퀴 수신기로부터의 신호의 진폭 혹은 전력에 의존할 수 있다. 전력 제어 표지는 또한 각 부채널의 하나 또는 그 이상의 전력 수준, 각 부채널에 포함되어 있는 데이타의 심벌 오류율(symbol error rates), 및/또는 복호화(decoding) 후에 결정되는 비트 또는 프레임(frame) 오류율에 기초할 수 있다. 다양한 디코리레이터, 디코더, 그리고 폐회로 전력 제어 회로는 공지되어 있으며, 여기서는 자세히 논의되지 않을 것이다.
확장 스펙트럼 회로와 방법의 다양한 측면을 제시하기 위하여 다음의 공통으로 양도된 미국 특허들에 대한 참조가 이루어 질 수 있다: 발명의 명칭이 "Double Dwell Maximum Likelihood Acquistion System With Continuous Decision Making For CDMA And Direct Spread Spectrum System"인 S. Chung 등에 의하여 95년 8월 8일 등록된 미국 특허 번호 5,440,597; 발명의 명칭이 "Digital AGC For A CDMA Radiotelephone"인 K. Ostman에 의하여 96년 10월 15일에 등록된 미국 특허 번호 5,566,201; 발명의 명칭이 "Spread Spectrum Radiotelephone Having Adaptive Transmitter Gain Control"인 L. Mucke 등에 의하여 96년 8월 20일에 등록된 미국 특허 번호 5,548,616; 그리고 발명의 명칭이 "CDMA Radiotelephone Having Optimized Slotted Mode And Long Code Operation"인 A. Gould 등에 의하여 96년 2월 13일에 등록된 미국 특허 번호 5,491,718. 이들 미국 특허는 그 전체 내용이 본 발명의 가르침과의 충돌이 발생하지 않는 범위에서 참조에 의하여 본 문서에 통합되어 개시된다.
제어기(18)는 또한 이동국의 음성(audio)과 논리(logic) 기능을 구현하기 위하여 요구되는 회로를 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 제어기(18)는 디지탈 신호 처리기(DSP) 장치, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터 유니트(MCU), 디지탈 아날로그 변환기, 그리고 다른 지원 회로로 구성될 수 있다. 이동국의 제어 및 신호 처리 기능은 이 장치들 사이에 그들의 개별적인 능력에 따라서 배치된다. 어떤 실시예에서는, 변조기(14A)와 복조기(16A)의 모든 또는 약간의 기능들이 또한 제어기(18), 특히 그중에서 DSP 부분에 포함될 수 있다.
사용자 인터페이스는 종래의 이어폰 또는 스피커(17), 종래의 마이크로폰(19), 화면(20), 그리고 전형적으로 키패드(22)인 사용자 입력 장치를 포함하며, 이들 모두는 제어기(18)에 결합된다. 키패드(22)는 통상적으로 숫자(0-9)와 관련 키들(#,*)(22a), 그리고 이동국(10)을 동작시키기 위하여 사용되는 다른 키들(22b)을 포함한다. 이동국은 또한 이동국을 동작시키기 위하여 필요한 다양한 회로에 전력을 공급하기 위한 건전지(battery; 26)를 포함한다.
이동국(10)은 또한 집합적으로 메모리(24)라고 도시된 다양한 메모리를 포함하며, 여기에는 동작 프로그램(operating programs) 뿐만 아니라, 이동국의 동작 동안에 제어기(18)에 의하여 사용되는 복수개의 상수와 변수들이 저장된다.
이동국(10)은 자동차에 설치되거나 손으로 쥘 수 있는(vehicle mounted or handheld) 장치가 될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가 이동국(10)은 하나 이상의 항공 인터페이스 표준, 변조 유형, 또는 접근 유형과 함께 작동할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
우선 도 4b를 참조하면, 위에서 논의된 종래의 전력 제어 기술에 고유한 문제점들은 세개의 부채널(세개의 1.25 MHz에까지의 2G 확장 스펙트럼 채널에 중첩될 수 있는 세개의 1.25 MHz 3G 부채널과 같은 것)의 경우를 위하여, BTX(30a)에서 세개의 분리된 조절가능한 이득 단계(31a, 31b, 31c) (세개의 다양한 이득 증폭기와 같은 것)를 제공함에 의하여, 그리고 이동국(10) 전력 제어 회로(18a)로부터, 각각 수신된 각 부채널을 위한, 세개의 분리된 전력 제어 표지를 전송함에 의하여, 본 발명의 첫번째 실시예에서 극복된다. 그리고 나서 각 전력 제어 표지는 각 부채널의 약화와 다른 RF 채널(29)의 손상을 선택적으로 보상하기 위하여 연관된 조절가능한 이득 단계(31a-31c)의 이득을 따로따로 제어하기 위하여 사용되고, 그것에 의하여 다중 반송파 또는 다중 채널 폐회로 전력 제어를 제공한다. 최종 결과는 이동국(10)에서 수신된 스펙트럼이 도 3c에서 도시된 바람직하지 못한 경우가 아닌, 도 3a에서 도시된 이상적인 경우와 더욱 유사하다는 것이다.
도 4c의 실시예에서, BTX(30a)는 이득 분할기(33)에 인가된 단일 이득 신호를 생성한다. 이득 분할기(33)는 또한 이동국 전력 제어 블록(18a)으로부터 세개의 부채널 전력 제어 표지를 수신하고, 증폭된 부채널 신호의 진폭을 대략적으로 동일하게 하기 위하여 대응하는 조절가능한 이득 부채널 단계(31a-31c)의 이득을 적절히 조절하기 위하여 각 분할 이득 신호를 가중하거나 또는 달리 수정한다(weights or otherwise modifies). 그리고 나서, 단계들(31a-31c)들의 출력은 노드(2)에서 통합되어, 통합 신호는 BTX(30a)로부터 분리되지 않고 수정되지 않은 이득 신호로 제어될 수도 있는, 분리된, 공통의, 조절가능한 이득 단계(31)에게 제공된다.
이제까지 본 발명은 세개의 대역 다중 반송파 광역 스펙트럼 시스템의 입장에서 설명되었다. 그러나, 부채널 전력을 제어하는 발명의 개념은 일반적으로 N-대역 다중 반송파 시스템에 적용됨을 인식하여야 하며, 여기서 N은 예를 들어, 2, 3, 4 등과 같다. 본 발명의 주된 관심인 전형적인 다중 반송파 확장 스펙트럼의 경우에, N은 3, 6, 9, 12, 16 등과 같을 것이다. 예를 들어, 3보다 큰 부대역(sub-bands)의 경우에, X 개의 인접 부대역을 그룹화하고, 각 그룹은 단일 개체로 전력 제어하는 것이 바람직할 것이다. 이것은 한 그룹에서 이동국(10)에서 BTX(30a)로의 역링크(reverse link)를 통하여 전송되는 전력 제어 표지의 수를 감소시킬 것이다.
도 4d를 참조하여, N=6인 예에서, 6개의 부대역 각각은 세개 또는 여섯개의 전력 제어 표지로 여섯개의 조절가능한 이득 단계(31a-31f)를 사용하여 전력 제어될 수 있다. 만일 3개의 전력 제어 표지를 사용할 경우에, 그러면 MS PC(18a)는 증폭기 31a와 31b를 제어하기 위한 CH1과 CH2, 증폭기 31c와 31d를 제어하기 위한 CH3과 CH4, 증폭기 31e와 31f를 제어하기 위한 CH5와 CH6의 결합에 대응하는 3개의 표지를 역채널을 통하여 전송한다. 만일 여섯개의 전력 제어 표지가 사용될 경우에는, 그러면 MS PC(18a)는 CH1-CH6의 한 채널에 각각 대응하는 6개의 표지를 역채널을 통하여 전송한다. 이 경우에 전력 제어 표지는 분할기(splitter; 33a)에서 증폭기 31a와 31b를 통하여 CH1과 CH2, 증폭기 31c와 31d를 통하여 CH3과 CH4, 증폭기 31e와 31f를 통하여 CH5와 CH6를 제어하기 위한 3개의 전력 제어 표지로 결합된다.
도 4e는 X=2인 대역들이 함께 그룹화되어(결합기(summers; 2a-2c)를 통해 결합됨), N/X 개의 대역을 위하여 도출된(derived) 분리된 전력 제어 표지를 통하여 제어되는 경우를 보여준다. 좀 더 상세히 설명하면, N=6인 부대역들은 우선 세개의 결합된 부대역으로 결합되며, MS PC(18a)(로부터 수신된 3개의 전력 제어 표지에 따라 전력 제어 된다(즉, X=2).
개개의 대역 전력 제어를 위하여, X 개의 대역 세그멘트(segments)를 위한 전력 제어 표지는 SNR, 또는 X 개의 대역들에 걸쳐 평균화된 신호 수준, 또는 X 개의 전력 제어 표지의 평균에 기초할 수 있다. 대체 실시예에서는, 전력 제어 표지의 결합이 기지국(30)에서, N 개의 분리된 이동국 전력 제어 표지에 기초하여 이루어 질 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 전력 제어 표지가 이동국(10)에서 결합되어, 단지 X 개의 (결합된) 전력 제어 표지만이 회신된다. N=16인 경우를 좀더 예를 들면, X는 4와 같고, 4개의 부대역의 4개의 그룹들이 함께 전력 제어될 것이다.
도 3e는 본 발명에 따라, 단지 중첩된 부채널만을 더욱 높은 전력 수준에서 전송하기 위하여, 앞에서 논의된 도 3d의 경우에 대한 선택적인 부채널 전력 제어를 인가함에 의한 유익한 효과를 보여준다. 즉, 단지에 집중된 부채널의 전송 전력만이 증가된 전력으로 전송되고, 그것에 의하여 도 3d에 도시된 경우에 비하여, 부채널 2의 사용자를 위한 인접 채널 간섭 뿐만 아니라 양 부채널 1과 3의 사용자들을 위한 동일 채널 간섭도 감소시킨다.
도 3e의 실시예에서, 기지국(30)이 폐회로 전력 제어를 수정하여(modify), 예를 들어, 중첩된 부채널의 전력을 최적값으로 설정하기 위하여 해당 채널의 실제 사용자 수를 반영하는(reflect) 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 더 많은 동일 채널 간섭이 존재할 수 있는, 두번째 부채널이 과부하된 경우와는 반대로, 두번재 부채널에 부하가 낮은 경우에는 전력을 더 적게 전송하는 것이 바람직할 것이다. 기지국(30)은 얼마나 많은 사용자(그리고 사용자의 유형)가 각 채널에 할당되어 있는 지를 알고 있으므로, 기지국(30)은 BTX(30a)로부터 출력되는 이득 제어 신호에서 조절을 수행할 수 있을 것이다. 따라서 이 실시예에서 BTX(30a)는 다중 부채널 증폭기(예, 도 4d에서의 31a-31f)를 따로따로 제어하기 위한 다중 이득 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 가르침은 다중 반송파 W-CDMA와 같은 특정 변조 기술에 제한되는 것이 아니라는 것을 주의해야 한다. 즉, 본 발명의 가르침은 단지 이 유형의 변조 기술과 함께 사용되는 것으로 제한되는 것이 아니며, 더욱 넓은 해석과 범위가 주어져야 한다.
위에서는 다양한 이득 증폭기와 같은 다중 조절가능한 이득 단계와 관련하여 논의 되었지만, 도 5에서 일반적으로 지적된 바와 같이 각각이 각 부채널을 위한 복수의 조절가능한 감쇠 단계(35a, 35b, 그리고 35c)에 뒤따르는 단일 조절가능한 이득 단계(31)을 사용하는 것도 본 발명이 제시하는 것의 범위에 속한다. 이 경우에, 제어 신호는 BTX(30a)로부터 제공되어 분할기(33a)에 인가되고, 여기서 MS PC(18a)로부터의 전력 제어 표지가 또한 인가된다. 감쇠기(35a-35c)는 다양한 이득 단계(31)의 이득인 분할기의 출력에 의하여 제어된다.
본 발명의 목적을 위하여 최종 결과는, RF 채널(29)에서 개별 부채널들이나 부채널의 그룹들의 전송된 전력이 따로따로 선택적으로 제어될 수 있는 것과 동일하다. 그래서, 본 발명의 목적으로 위하여, 도 4b 내지 4e와 도 5에 도시된 접근 방법은 복수개의 '조절가능한 이득 단계'를 제공하는 것으로 일반적으로 고찰될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자에게, 각각의 부채널 또는 부채널의 그룹의 전송되는 전력을 개별적으로 제어하기 위한 다른 적절한 설계 방법이 생각날 수 있을 것이다.
게다가, 이제까지 본 발명은, 각 집합이 동일 갯수의 부채널 또는 반송파를 포함하는(예, N=6인 경우에는 두개의 부채널의 세개의 집합, 또는 각각 하나의 부채널을 포함하는 여섯개의 집합) 부채널 또는 반송파의 집합을 선택적으로 전력 제어하는 것과 관련하여 기술되었다. 그러나, 최소한 하나의 집합이 최소한 하나의 다른 집합에 비하여 상이한 갯수의 부채널 또는 반송파를 포함하는 부채널 또는 반송파의 집합을 선택적으로 제어하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들어, N=6인 경우에, 이동국은 두개의 부채널 집합을 분리하여 전력 제어하는데 사용하기 위하여 기지국에게, 한 집합은 4개의 부채널을 포함하고, 다른 집합은 2개의 부채널을 포함하거나, 또는 하나의 집합은 5개의 부채널을 포함하고, 다른 집합은 단지 한개의 부채널만을 포함하는, 2개의 전력 제어 표지를 회신할 수 있다. 이 경우에 N/X는 여전히 정수이지만, 부채널의 집합들은 동일한 부채널 멤버(members)들을 포함하지는 않는다. 또다른 경우에, N=9이고, 2개의 전력 제어 표지가 첫번째 5개의 부채널 집합과 두번째 4개의 부채널 집합을 분리하여 전력 제어하는데 사용되는 예의 경우처럼, N/X는 정수가 아니다(즉, N/X=4.5).
전술한 어떠한 실시예에서도, 요구되는 신호 처리는 아날로그 형태, 디지탈 형태, 또는 아날로그와 디지탈처리의 결합 형태로 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자는 유형이나 세부 사항에서의 변형이 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고도 이루어 질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 이동국으로 전송되는 복수의 반송파에서 독립된 전력 제어를 제공하는 효과가 있다. 그리고 최소한 하나의 부채널이 중첩된, 하나 또는 그 이상의 부채널들에서 발생하는 약화 현상 및 다른 신호 손상을 선택적으로 보상하기 위하여 이동국에 전송되는 부채널들을 따로따로 전력 제어함으로써, 또는 증가된 동일 채널 간섭 효과를 완화하기 위하여 중첩된 하나의 부채널 또는 부채널들이 더욱 높은 전력으로 선택적으로 전송될 수 있도록 하기 위하여 하나 또는 그 이상의 중첩된 부채널을 포함하는 부채널들을 선택적으로 전력 제어함으로써 향상된 무선 원거리 통신 시스템을 제공하는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 최소한 하나의 기지국(base station);
    최소한 하나의 이동국(mobile station); 그리고
    상기 기지국과 상기 이동국에 구현된 전력 제어 회로(power control circuitry)를 포함하고, 상기 이동국에서 상기 기지국으로 전송되는 N/X 개의 전력 제어 표지들(power control indications)이 개개의 부채널들(subchannels) 또는 부채널들의 그룹들에 대한 폐회로(closed loop) 전력 제어를 제공하기 위하여 사용되며, 여기서 N은 상기 기지국과 상기 이동국 사이에서 사용되는 부채널들의 총 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되게 하는 1 이상이고 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수임을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    N 개의 부채널들의 각각은 분리된 N 개의 조절가능한 이득 단계들(adjustable gain stages) 중의 하나를 통하여 전송되고, 상기 이동국에서 생성된 N/X 개의 전력 제어 표지들이 N 개의 조절가능한 이득 단계들에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용됨을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    복수개의 인접 부채널들과 연관된 복수개의 조절가능한 이득 단계들은 하나의 이득 제어 신호를 사용하여 전력 제어됨을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 시스템은 광대역, 다중 반송파 확장 스펙트럼 시스템(a wideband, multi-carrier spread spectrum system)임을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    N 개의 부채널들 중의 최소한 하나는 다른 반송파에 중첩됨을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템.
  6. 최소한 하나의 기지국과 최소한 하나의 이동국을 구비하는 단계;
    기지국에서 이동국으로 N 개의 부채널들을 전송하는 단계;
    이동국에서, N은 기지국에서 이동국으로 전송되는 부채널들의 총 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되게 하는 1 이상이고 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수인, N 개의 부채널들을 위한 N/X 개의 전력 제어 표지들을 도출하는 단계;
    N/X 개의 전력 제어 표지들을 기지국으로 회신하는 단계;
    기지국에서, N/X 개의 전력 제어 표지들에 따라 개개의 N 개의 부채널들 또는 N 개의 부채널들의 그룹들을 위한 폐회로 전력 제어를 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    N 개의 부채널들의 각각은 분리된 N 개의 조절가능한 이득 단계들 중의 하나를 통하여 전송되고, 이동국에서 도출된 N/X 개의 전력 제어 표지들이 N 개의 조절가능한 이득 단계들에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용됨을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    복수개의 인접 부채널들과 연관된 복수개의 조절가능한 이득 단계들은 동일한 이득 제어 신호를 사용하여 제어됨을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 시스템은 광대역, 다중 반송파 확장 스펙트럼 시스템임을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    N 개의 부채널들은 N 개까지의 다른 반송파들에 중첩됨을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  11. 다중 반송파 광대역 확장 스펙트럼 무선 원거리 통신 시스템에서 사용하기 위한 기지국에 있어서,
    상기 기지국은 이동국으로 전송되는 N 개의 부채널들을 위한 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 이동국에서 상기 기지국으로 전송되는 N/X 개의 전력 제어 표지들에 반응하는(responsive) 송신기 전력 제어 회로를 포함하고, 여기서 N은 상기 기지국과 이동국 사이에서 사용되는 부채널들의 총 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되게 하는 1 이상이고 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수임을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제 11항에 있어서,
    N 개의 부채널들의 각각은 분리된 N 개의 조절가능한 이득 단계들 중의 하나를 통하여 전송되고, N/X 개의 전력 제어 표지들은 이동국에서 생성되어 N 개의 조절가능한 이득 단계들에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용됨을 특징으로 하는 기지국.
  13. 제 12항에 있어서,
    복수개의 인접 부채널들과 연관된 복수개의 조절가능한 이득 단계들은 동일한 이득 제어 신호를 사용하여 전력 제어됨을 특징으로 하는 기지국.
  14. 다중 반송파 광대역 확장 스펙트럼 무선 원거리 통신 시스템에서 사용하기 위한 기지국에 있어서,
    상기 기지국은 N 개의 부채널들을 위한 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 이동국에서 상기 기지국으로 전송되는 N/X 개의 전력 제어 표지들에 반응하는 송신기 전력 제어 회로를 포함하며, 여기서 N 개의 부채널들은 X 개의 통합된 부채널들로 통합되고, X 개의 통합된 부채널들은 분리된 X 개의 조절가능한 이득 단계들 중의 하나를 통하여 전송되고, 이동국에서 생성된 N/X 개의 전력 제어 표지들이 X 개의 조절가능한 이득 단계들에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용되며, 여기서 N은 상기 기지국에서 이동국으로 전송되는 부채널들의 총 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되게 하는 1 이상이고 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수임을 특징으로 하는 기지국.
  15. 다중 반송파 광대역 확장 스펙트럼 무선 원거리 통신 시스템에서 사용하기 위한 기지국에 있어서,
    상기 기지국은 상기 기지국에서 이동국으로 전송되는 N 개의 부채널들을 위한 폐회로 전력 제어를 제공하기 위하여 이동국에서 상기 기지국으로 전송되는 N 개의 전력 제어 표지들에 반응하는 송신기 전력 제어 회로를 포함하고, N 개의 부채널들은 X 개의 통합된 부채널들로 통합되며, X 개의 통합된 부채널들은 분리된 X 개의 조절가능한 이득 단계들의 하나를 통하여 전송되고, 이동국에서 생성된 N 개의 전력 제어 표지들은 상기 기지국에서 X 개의 통합된 전력 제어 표지들로 통합되어 N 개의 조절가능한 이득 단계들에서의 이득을 변화시키기 위하여 사용되며, 여기서 N은 상기 기지국에서 이동국으로 전송되는 부채널의 총 갯수이고, X는 N/X가 정수가 되게 하는 1 이상이고 N 미만의 범위 내의 값을 가지는 양의 정수임을 특징으로 하는 기지국.
  16. 최소한 하나의 기지국;
    최소한 하나의 이동국; 그리고
    상기 기지국과 상기 이동국에 구현된 전력 제어 회로를 포함하고, 상기 이동국에서 상기 기지국으로 전송되는 복수개의 전력 제어 표지들이 복수개의 부채널들의 집합들에 개별적으로 전력 제어를 제공하기 위하여 사용되며, 여기서 각 부채널들의 집합은 동일한 갯수의 부채널들을 포함함을 특징으로 하는 무선 원거리 통신 시스템.
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