KR20010043892A - 이동 통신 시스템에 있어서의 송신 전력 제어 - Google Patents

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KR20010043892A
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Abstract

미래의 UMTS(국제 이동 전화통신 시스템)에서는, 2 이상의 기지국이 동일한 이동국과 동시에 통신할 수 있을 것이다("매크로다이버시티 모드(macrodiversity mode)"). 순방향으로의 전력 제어를 위해, 이동국(UE)은 그를 서비스하는 모든 기지국(NB1, NB2)에 송신 전력 제어(TPC) 명령을 송신하며, 기지국들은 그들의 송신 전력을 변경함으로써 TPC 명령에 응답한다.
본 발명은 TPC 명령이 하나 이상의 기지국에 의해 오류로 수신되면, 송신 전력 레벨들이 드리프트하여 멀어지며(랜덤 웍), 이에 의해 기지국이 그의 송신 전력을 부정확하게 변경시킨다는 인식에 기초한 것이다. 각 기지국(NB1)에 대해 개별 목표치(TV1)를 사전 설정하는 것이 제안되는데, 이 때 장기간에 걸친 평균 송신 전력 레벨이 이 목표치로부터 벗어나지 않게 제어된다. 이러한 방식으로, 높은 매크로다이버시티 획득이 수신불량 상태에서도 달성될 수 있다.

Description

이동 통신 시스템에 있어서의 송신 전력 제어{OUTPUT POWER ADJUSTMENT IN A MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEM}
종래의 이동 통신 시스템, 특히 셀룰라 시스템(cellular system)은 이동국(mobile station)들과 통신하는 다수의 기지국을 포함한다. 2 이상의 기지국이 동시에 동일한 이동국과 통신하는 경우, 소위 매크로다이버시티(macrodiversity) 전송이 발생한다. 이 전송 모드는 예컨대 코드 분할 다중 접속(CDMA) 이동 통신 시스템에 사용된다. 계획된 이동 통신 시스템인 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)에서는, 적어도, 하나의 기지국에서 다른 기지국으로의 이동국 핸드오프(handoff) 동안 매크로다이버시티 전송이 사용된다. UMTS에서는 기지국의 송신 전력이 예컨대 페이딩(fading)에 의해 발생하는 채널 특성의 변화에 가능한 한 빠르게 적응해야 한다. 이동국은 그를 서비스하는 모든 기지국에 송신 전력 제어(TPC) 명령을 보내 기지국들이 그 송신 전력을 변경, 즉 1dB 등과 같은 소정의 양만큼 송신 전력을 증가 또는 감소시키도록 지시한다.
본 발명은 TPC 명령이 부정확하게 검출된 경우 다음과 같은 문제가 발생한다는데 기초한다. 기지국중 하나가 TPC 명령을 부정확하게 수신하면, 그 기지국은, TPC 명령을 정확하게 수신한 다른 기지국들에 비해, 부정확하게 그 송신 전력을 변화시킨다. 이는 그 개별 기지국이 다른 기지국들과는 반대 방향으로 송신 전력을 변화시킨다는 것을 의미한다. 따라서, 송신 전력 레벨들이 드리프트(drift)(랜덤 웍(random walk))하여 멀어진다. 이러한 드리프트는 원하는 매크로다이버시티 게인을 감소시킨다. 이러한 드리프트를 방지하기 위해, 본 발명은 각 기지국에 대해 개별적인 목표치를 사전 설정하며, 장시간의 걸친 평균 송신 전력 레벨이 이러한 개별 목표치로부터 벗어나지 않도록 하는 것을 제안한다. 각 기지국은 그에 할당된 목표치를 향해 그 송신 전력을 변화시킨다. 따라서, 공지된 전력 제어 루프외에, 외부적으로 사전 설정된 목표치를 고려해 수행되는 다른 제어 루프가 제안된다. 이러한 방법에 의해, 수신 불량 상태 하에서도 높은 매크로다이버시티 게인이 얻어진다. 이 제2 제어 루프는 명령의 수신과 무관하게 독립적으로 수행된다.
본 발명 및 그 효과는 첨부한 도식적 도면과 함께 실시예에 대한 이하의 기술에 의해 명백해진다.
도 1a는 종래 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 1b는 송신 전력 레벨의 시간에 따른 변이 및 종래에 발생했던 드리프트를 도시하는 도면.
도 2의 (a)는 본 발명에 의한 이동 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 2의 (b)는 본 발명에 의한 방법에 의해 발생되는 송신 전력 레벨의 시간에 따른 변이를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 방법의 단계들을 도시하는 흐름도.
도 1a는 제어 네트워크를 통해 서로 접속되며 이동국(UE)과 통신하는 2 이상의 기지국(NBa 및 NBb)을 가진 종래의 이동 통신 시스템을 도시한다. 제어 네트워크는 무선 네트워크 제어기 (RNC)를 포함하는데, 기지국들은 이 무선 네트워크 제어기를 통해 서로 접속되며 PSTN(Public Switched Telephone Network)과 같은 통신 네트워크와 접속된다. 도 1a는 2개의 기지국(NBa 및 NBb)이 이동국(UE)과 동시에 통신하는 매크로다이버시티 상황을 도시한다. 개별 기지국에서의 송신 전력을 제어하기 위해, 이동국(UE)은 일정한 간격으로 2개의 기지국(NBa 및 NBb)에 균일한 명령인 TPC 명령을 송신한다. 2개의 기지국은 수신된 TPC 명령을 평가하여 그들의 송신 전력을 변화시킨다. TPC 명령은 송신 전력을 증가 또는 감소시켜야할 지를 지시한다. 양 기지국이 TPC 명령을 정확하게 수신하는 경우에만 동일한 방향으로 그들의 송신 전력을 변화시킨다.
도 1b는, TPC 명령의 부정확한 수신이 때때로 발생하는 경우, 2개의 기지국(NBa 및 NBb)에서의 송신 전력 레벨의 시간에 따른 변이를 도시한다. 송신 전력이 동일한 방향으로 변화하지 않기 때문에, 2개의 송신 전력 레벨이 점진적으로 드리프트 되어 멀어진다.
도 2의 (a)는 상기 문제가 발생하지 않는 본 발명에 의한 이동 통신 시스템의 구조를 도시한다. 이동 통신 시스템은 다수의 기지국을 포함하는데, 이중 2개(NB1 및 NB2)만이 도시된다. 이들 2개의 기지국(NB1 및 NB2)은 제어 네트워크를 통해 서로 접속되며, 적어도 일시적으로는 이동국(UE)과 동시에 통신한다. 이것은, 적어도 일시적으로는 매크로다이버시티 전송이 발생하는 것을 의미한다. 제어 네트워크는 기지국(NB1 및 NB2)들을 접속시키는 2개의 무선 네트워크 제어기(RNC1 및 RNC2)를 포함하며, 이들 중 하나(RNC1)는 통신 네트워크(도시되지 않음)에 접속을 개설한다. 이들 무선 네트워크 제어기(RNC1 및 RNC2) 각각은 2개의 기능부로 분할될 수 있다. 제1 무선 네트워크 제어기(RNC1)는 제1 기지국 제어기(SRNC)를 포함하는데, 이는 상기 매크로다이버시티 전송을 제어한다. 제2 무선 네트워크 제어기(RNC2)는 제2 기지국 제어기(DRNC)를 포함하는데, 이는 제1 기지국 제어기(SRNC)를 지지한다. 따라서, 이들 기지국 제어기(SRNC 및 DRNC)들은 이동국(UE)을 위한 매크로다이버시티에 연관된 기능들을 제어한다.
또한, 2개의 무선 네트워크 제어기(RNC1 및 RNC2)들은 다른 기지국 제어기(CRNC1 및 CRNC2)를 각각 더 포함하는데, 이들은 기본적으로, 예컨대 매크로다이버시티 제어 기능을 제공하지 않고 무선 자원 조절 기능을 제공하기 위해, 이들에 접속된 기지국으로부터의 무선 전송을 모니터링 하도록 설계된다.
2개의 무선 네트워크 제어기(RNC1 및 RNC2)사이의 신호전달은 제1 인터페이스(Iur)을 통해 이루어진다. 무선 네트워크 제어기(RNC1)와 기지국(NB1)사이 및 무선 네트워크 제어기(RNC2)와 기지국(NB2)사이의 신호 전달은 각각의 제2 인터페이스들(Iub)을 통해 이루어진다. 인터페이스(Iur 및 Iub)는 이하에서 더 상세히 기술된다.
2개의 기지국(NB1 및 NB2) 각각은 각 기지국(NB1 및 NB2)에 대한 목표치(TV1 및 TV2)가 제1 기지국 제어기(SRNC)에 의해 사전 설정되는 본 발명에 의한 방법을 사용하여 그 송신 전력을 변화시킨다. 이 방법은 그 실행을 예시하는 도 3 및 도 2의 (b)를 참조하여 더욱 자세히 설명된다.
도 2의 (b)는 송신 전력 레벨의 시간에 따른 변이를 도시하는데, 본 발명에 의한 방법의 결과, 송신 전력 레벨은 드리프트 되어 멀어지지 않고 각 기지국(NB1 및 NB2)에 할당된 목표치(TV1 및 TV2)에 근접한 상태를 유지한다. 도 2의 (b)에 나타낸 것은 도 1b의 경우와 동일한 TPC 명령 수신에 있어서의 에러 패턴에 기초한 것이다. 두 도면을 비교해 보면, 목표치를 사전 설정함으로써 얻어지는 개선점을 알 수 있다.
도 3은 기지국의 송신 전력을 변화시키기 위한 방법(100)의 단계들을 도시하는 흐름도이다. 여기서 사용되는 "송신 전력"이라는 용어는 매크로다이버시티 채널상에 무선 서비스를 제공하기 위해 순방향으로 요구되는 전력을 의미한다. 여기서는 단일 이동국에 의해 사용되는 무선 서비스들이 고려되는데, 송신 전력은 기지국중 하나에 의해 서비스되는 셀과 관련된다.
방법(100)은 도 2의 (a)의 기지국(NB1)에 의해 송신되는 전력의 변화와 연관되며, 단계(110) 내지 단계(150)을 포함한다. 전송은 시분할 다중 방식이고, 방법(100)은 2개의 시각(k 및 k+1) 사이에서 실행되는 것으로 간주된다.
제1 단계(110)에서, 기지국 제어기(SRNC)는 기지국(NB1)에 대한 목표치(TV1)를 사전 설정한다. 목표치(TV1)는 상수이거나 변수일 수 있으며 송신 전력 제어기(PCR) (도 2의 (a) 참조)에 의해 액세스되는 메모리(MEM)내에 저장된다.
시각(k)에서, 두 기지국(NB1 및 NB2)은 이동국(UE)에 사용자 데이터 신호를 동시에 송신한다. 기지국(NB1)은 이 신호를 예컨대 20dBm의 전력으로 송신하며, 기지국(NB2)은 예컨대 18dBm의 전력으로 송신한다.
단계(120)에서, 기지국(NB1 및 NB2)이 송신하는 전력이 변화되어야 한다는 것을 기지국들에 지시하기 위해, 이동국(UE)에서부터 두 기지국(NB1 및 NB2)으로 명령(TPC)이 송신된다. 이 예에서, 이동국은 다음 시각(k+1)에 있어서의 송신 전력을 증가시키도록 요구한다.
단계(130)에서, 송신 전력의 변경은 종래의 방식에 의해 수행되는데, 이를 기지국(NB1)의 예를 통해 기술한다. 부스텝(131)에서, 기지국(NB1)은 수신된 명령(TPC')을 평가한다. 기지국(NB1)이 명령을 정확하게 수신한 경우, 즉, 수신된 명령(TPC')이 전송된 명령(TPC)과 동일한 경우, 기지국(NB1)은 송신 전력이 증가 되어야 한다고 결정하며, 부스텝(132)으로 진행한다. 여기서, 기지국(NB1)은 송신 전력을 고정량인 1dB만큼 증가시킨다. 명령이 부정확하게 수신된 경우(TPC'가 TPC와 동일하지 않은 경우), 단계(133)에서 송신 전력은, 이동국의 요구와는 반대로, 감소된다. 이 감소는 -1dB가 된다.
따라서, 단계(130)에서, 송신 전력은 수신된 명령(TPC')만을 고려하여 변경된다.
이어서 단계(140)가 수행되는데, 여기서는 기지국(NB1)은 그에 할당된 목표치(TV1)를 고려하여 그 송신 전력을 추가적으로 변경시킨다. 이를 위해, 기지국(NB1)은 단계(141)에서 시각(k)에서 마지막으로 사용된 20dBm의 송신 전력 레벨이 목표치(TV1)보다 큰지 작은지를 확인한다. 여기서, 목표치(TV1)는 17dBm이다. 목표치에 근접하도록 송신 전력이 부단계(142)에서는 약간 증가되고 부단계(143)에서는 약간 감소된다. 본 예에서, 송신 전력 레벨이 목표치(TV1)보다 크므로, 부단계(143)가 수행된다.
단계(130)에 의한 송신 전력의 상기 변화에 비해, 단계(140)에 의한 추가적인 변화는 작으며 ±0.2dB 정도이다. 이러한 변화량은 변수이며, 사전 설정된 목표치로부터의 송신 전력 레벨의 편차가 클 경우, 특히 이러한 변화량이 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 송신 전력 레벨이 목표치로부터 7dB 이상 벗어나면, 변화량은 ±0.5dB가 된다. 변화량은 기지국에 의해 결정된다. 목표치는 제1 기지국 제어기(SRNC)에 의해 사전 설정된다.
도 2의 (a)에 도시된 기지국 제어기(SRNC)는 예컨대 기지국(NB2)에 대한 목표치(TV2)를 계산한다. 계산은 여러 다른 기준들에 기초할 수 있다.
- 순방향으로의 경로 손실
- 기지국(NB2)의 셀내의 순방향으로의 통신량. 이것은 기지국(NB2)에 의해 또는 이에 접속된 기지국 제어기(CRNC2)에 의해 결정되며 기지국 제어기(SRNC)에 통지된다.
- 장시간에 걸친 평균 송신 전력(도 2의 (b)의 실선 참조). 이 평균 송신 전력(APL)은 기지국(NB2)에 의해 제1 기지국 제어기(SRNC)로 통지된다.
목표치(TV2)는 기지국 제어기(SRNC)에 의해 다음과 같은 형태로 기지국(NB2)에 통지될 수 있다.
- dBm 또는 와트 단위의 절대값, 또는
- dB 단위의 상대값
상대값은 기지국(NB2)에 의해 송신되는 총전력와 연관될 수 있다. 상대값은 셀 내의 모든 사용자 데이터 채널에 대해 기지국이 송신하는 전력에서 방송 신호 채널 또는 페이징 방송 채널과 같은 공통 채널에 대한 송신 전력을 감산함으로써 결정되는 기준치에 연관될 수도 있다. 두 후자의 경우에, 기지국(NB2)이 충분한 시간 간격에 걸쳐 시간의 함수인 기준치의 평균을 구하여 이 평균 기준치를 기지국 제어기(SRNC)에 규칙적으로 통지하는 것이 필요하다.
바람직하게는, 이동국(UE)과 기지국(NB2) 사이의 통신이 개시된 직후에, 기지국(NB2)이 그 기지국(NB2)에 할당된 목표치(TV2)에 상당하는 초기 전력으로 사용자 데이터 무선 신호를 송신한다.
또한, 각 기지국은 통지된 목표치에 기초하여 허용 가능한 송신 레벨 범위를 결정한다. 목표치는 송신 레벨 범위의 중앙에 위치하는 것이 바람직하다. 이 범위의 진폭 스팬은 15dB의 소정치를 가진다.
제1 기지국 제어기는 허용 가능한 송신 레벨 범위를 각 기지국에 통지하며, 각 기지국은 통지된 값에 기초하여 그 목표치를 결정한다.
상기 방법은 소위 SSDT(Site Selection Diversity Transmit power control) 모드에서의 전송을 위해 효과적으로 사용될 수 있는데, 이는 그 자체가 UMTS 표준으로부터 공지되어 있다.
SSDT 모드에서, 매크로다이버시티 전송에 관여하는 기지국은 신호중의 제어부를 제1 전력 레벨(p1)로 송신한다. 데이터부는, 기지국이 소위 프라이머리 셀(primary cell)을 서비스하고 있는 경우에만, 이 전력 레벨(p1)로 송신된다. 상태가 변하여 소위 논-프라이머리 셀(non-primary cell)이 서비스되는 경우, 데이터부는 더 낮은 제2 전력 레벨(p2<p1)로 송신되며, 이는 0일 수 있다(p2=0). SSDT 모드에서, 임의의 기지국에 통지된 목표치를 제1 송신 전력 레벨(p1)에 대한 사전 설정치로 간주함으로써, 본 발명은 임의의 기지국에 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 이동 통신 시스템(MTS)에서 적어도 일시적으로는 이동국(UE)과 동시에 통신하는 2 이상의 기지국들(NB1, NB2)의 송신 전력을 변경시키는 방법(100)에 있어서,
    상기 기지국들의 송신 전력을 변경하도록 상기 기지국들(NB1, NB2)에 지시하는 명령(TPC)을 상기 이동국(UE)으로부터 상기 기지국들(NB1, NB2)로 전송하는 단계(120);
    상기 명령(TPC)에 응답하여 상기 기지국들 각각(NB1)에서 송신 전력을 변경하는 단계(130); 및
    사전 설정 가능한 목표치(TV1)를 향해 지속적으로 상기 기지국들 각각(NB1)에서 송신 전력을 추가적으로 변경시키는 단계(140)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기지국 제어기(SRNC)에서 상기 목표치들(TV1, TV2)을 결정하여 이들을 상기 기지국들(NB1, NB2)에 통지하는 단계(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기지국(NB1)에서 일정한 시간 동안의 상기 송신 전력의 평균치를 계산하고, 상기 평균 송신 전력(APL)을 상기 기지국 제어기(SRNC)에 지속적으로 통지하여 이로부터 상기 목표치를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동국(UE)과 상기 기지국들 중 하나(NB2) 사이에 통신이 개설된 직후에, 상기 하나의 기지국(NB2)에 대한 목표치(TV1)에 상당하는 초기 전력으로 상기 하나의 기지국(NB2)으로부터 무선 신호들을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 각 기지국(NB1)에 통지된 상기 목표치(TV1)에 기초하여 상기 기지국들 각각(NB1)에서 허용 가능한 송신 레벨 범위를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  6. 제1항에 있어서, 기지국 제어기가 허용 가능한 송신 레벨 범위에 대한 값을 상기 각 기지국에 통지하고, 상기 각 기지국에 통지된 상기 값들에 기초하여 상기 각 기지국들에서 상기 각 목표치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  7. 제2항에 있어서, 순방향으로 상기 기지국(NB1)에 의해 전송되는 통신량을 특정하는 값에 기초하여 상기 기지국 제어기(SRNC)에서 상기 기지국들 각각(NB1)에 대한 상기 목표치(TV1)를 계산하며, 상기 값은 상기 기지국(NB1)에 의해 결정되어 상기 기지국 제어기(SRNC)에 통지되는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1 기지국 제어기(SRNC)에서 상기 목표치들(TV1, TV2)을 결정하여 상기 기지국들(NB1, NB2)에 통지하는 단계(110)를 더 포함하며,
    상기 기지국들 각각(NB2)에 대한 상기 목표치가 순방향으로 상기 기지국(NB2)에 의해 전송되는 통신량을 특정하는 값에 기초하여 제1 기지국 제어기(SRNC)에서 계산되며, 상기 값은 상기 기지국(NB2)에 직접 접속되어 있는 제2 기지국 제어기(CRNC2)에 의해 결정되어 상기 제1 기지국 제어기(SRNC)에 통지되는 것을 특징으로 하는 송신 전력 변경 방법.
  9. 이동 통신 시스템(MTS)용 기지국(NB1)에 있어서,
    상기 기지국(NB1)이 송신 전력을 변경시킬 것을 지시하는 명령(TPC)을 이동국(UE)으로부터 수신하며;
    상기 송신 전력에 대한 사전 설정 가능한 목표치를 포함하는 메모리(MEM), 및 상기 명령에 응답하여 상기 기지국(NB1)의 상기 송신 전력을 변경하고, 상기 사전 설정 가능한 목표치(TV1)를 향해 지속적으로 상기 송신 전력을 추가적으로 변경시키기 위해 상기 메모리(MEM)에 접속된 송신 전력 제어기(PCR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 이동 통신 시스템(MTS)에 있어서,
    적어도 일시적으로 이동국(UE)과 동시에 통신하는 2 이상의 기지국들(NB1, NB2)을 구비하며,
    상기 이동국(UE)이 상기 기지국들(NB1, NB2)의 송신 전력을 변경하도록 지시하는 명령(TPC)을 상기 기지국들(NB1, NB2)에 송신하며,
    상기 기지국들 각각(NB1)은 상기 송신 전력에 대한 사전 설정 가능한 목표치를 포함하는 메모리(MEM), 및 상기 명령(TPC)에 응답하여 상기 송신 전력을 변경시키고 상기 사전 설정 가능한 목표치(TV1)를 향해 지속적으로 상기 송신 전력을 추가적으로 변경시키기 위하여 상기 메모리(MEM)에 접속된 송신 전력 제어기(PCR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템.
KR1020007013390A 1999-03-29 2000-03-28 이동 통신 시스템에 있어서의 송신 전력 제어 KR100676363B1 (ko)

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