KR20010045097A - 통신 시스템의 전력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신에 관한 것으로, 특히 채널 환경의 변화를 고려하여 기지국(BS)과 사용자측(UE)간에 에뮬레이티드 전력 제어(Emulated power control)를 수행하는데 적당하도록 한 통신 시스템의 전력 제어 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 통신 시스템의 전력 제어 방법은 사용자측(UE)이 기지국(BS)으로부터 일정 개수의 전력 제어 명령(TPC)을 수신하는 단계와, 상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC)의 수신 전력과 이미 설정된 임계값과의 크기를 각각 비교하여 상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC)을 정상 수신된 제 1 전력 제어 명령(TPC)과 비정상 수신된 제 2 전력 제어 명령(TPC)으로 각각 구분하여 검출하는 단계와, 상기 사용자측(UE)이 상기 검출된 제 1 전력 제어 명령에 따라 송신 전력을 제어하는 단계로 이루어지므로써 채널 환경의 열화에 의해 수신되는 TPC에 오류가 발생한 경우에도 정확하고 효율적인 전력 제어를 실시할 수 있는 효과가 있다.

Description

통신 시스템의 전력 제어 방법{Power control method for communication system}

본 발명은 이동 통신에 관한 것으로, 특히 채널 환경의 변화를 고려하여 기지국(BS)과 사용자측(UE)간에 에뮬레이티드 전력 제어(Emulated power control)를 수행하는데 적당하도록 한 통신 시스템의 전력 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서는 기지국(BS)과 사용자측(UE)간에 서로 전력 제어 명령(Power Control Command , 이하 TPC로 약칭함)을 전송하므로써 송신 전력을 제어한다.

여기서 기지국(BS)은 하향 링크-전용 물리 제어 채널(DL-DPCCH)을 통해 TPC를 사용자측(UE)으로 전송하며, 사용자측(UE)은 상향 링크-전용 물리 제어 채널(UL-DPCCH)을 통해 TPC를 기지국(BS)으로 전송한다.

지금부터는 종래 기지국(BS)과 사용자측(UE)간의 전력 제어 방법에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 1은 종래 하향 링크-전용 물리 채널(DL-DPCH)의 구조를 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 하향 링크-전용 물리 채널(DL-DPCH)은 전용 물리 제어 채널(DPCCH)과 전용 물리 데이터 채널(DPDCH)로 구성되며, TPC는 전용 물리 제어 채널(DPCCH)을 통해 사용자측(UE)으로 전송된다. 여기서 1 프레임(Frame)은 15 슬럿(Slot)으로 구성되며, 1 슬럿 동안 전용 물리 제어 채널(DPCCH)과 전용 물리 데이터 채널(DPDCH)을 통해 TFCI(Transport Format Combination Indicator), 데이터 1, TPC, 데이터 2, 파일럿(Pilot)이 전송된다.

도 2는 종래 상향 링크-전용 물리 채널(UL-DPCH)의 구조를 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 상향 링크-전용 물리 채널(UL-DPCH)은 전용 물리 제어 채널(DPCCH)과 전용 물리 데이터 채널(DPDCH)로 구성되며, TPC는 전용 물리 제어 채널(DPCCH)을 통해 사용자측(UE)으로 전송된다. 여기서 1 프레임(Frame)은 15 슬럿(Slot)으로 구성되며, 1 슬럿 동안 전용 물리 제어 채널(DPCCH)을 통해 파일럿, TFCI, FBI(Feedback Information), TPC가 전송된다.

이러한 통신 시스템에 있어서, 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 폐쇄 루프 전력 제어(Closed loop power control)를 실시하여 상대방에 대한 전력 제어를 수행한다. 즉, 기지국(BS)은 사용자측(UE)에 대한 수신 전력을 측정하고 그에 따른 TPC를 전송하며, 사용자측(UE)은 기지국(BS)에 대한 수신 전력을 측정하여 그에 따른 TPC를 전송한다.

보다 상세하게는 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 상대방으로부터 전송되는 신호의 전력을 측정하고, 측정된 전력에 대한 신호 대 잡음비(SIR)와 이미 설정된 목표 신호 대 잡음비(SIR)간의 비교 결과에 따라 TPC를 전송한다. 이때 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 측정된 신호 대 잡음비(SIR)가 목표 신호 대 잡음비(SIR)보다 커서 상대방의 송신 전력을 감소시켜야 하는 경우에는 TPC = 0 을 전송하고, 반면에 측정된 신호 대 잡음비(SIR)가 목표 신호 대 잡음비(SIR)보다 작아서 상대방의 송신 전력을 증가시켜야 하는 경우에는 TPC = 1을 전송한다.

그러면, 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 상대방으로부터 전용 물리 제어 채널(DPCCH)을 통해 각 슬럿마다 전송된 TPC에 따라 고정된 크기를 갖는 △dB(△=1,2)의 전력 제어 스텝 사이즈(Step Size)로서 자신의 송신 전력을 조정한다.

그러나 채널 환경에 따라 전력 제어 스텝 사이즈는 조정되어야 한다. 이는 예를 들어 사용자(UE)가 3km/h의 속도로 이동 중일 경우에는 0.5 dB를 갖는 전력 제어 스텝 사이즈가 최적의 성능을 나타내며, 사용자(UE)가 20km/h의 속도로 이동 중일 경우에는 1.5 dB, 사용자(UE)가 이동하지 않거나 또는 100km/h 이상의 속도로 이동 중일 경우에는 0 dB에 근접한 전력 제어 스텝 사이즈를 사용할수록 보다 효율적인 전력 제어를 실시할 수 있기 때문이다.

따라서 차세대 이동 통신에 대한 규격을 결정하는 3GPP에서는 보다 효율적인 전력 제어를 위해서 에뮬레이티드(Emulated) 전력 제어 방법을 제안하였다(3GPP, TS 25.211 V2.3.1 참조).

지금부터는 3GPP에서 제안한 에뮬레이티드 전력 제어 방법을 설명한다.

도 3은 종래 에뮬레이티드 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 에뮬레이티드 전력 제어 방법은 기지국(BS)과 사용자측(UE)이 매 슬럿마다 전력 제어를 실시하지 않고 N 개의 슬럿마다 △dB의 전력 스텝 사이즈를 갖는 전력 제어를 실시한다.

즉, 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 상대방으로부터 N 개의 슬럿을 수신하고(S300), 수신된 N 개의 슬럿에 삽입되어 있는 TPC가 모두 동일한 가를 체크한다(S301).

체크 결과에 따라, 수신된 N 개의 TPC가 모두 동일할 경우에는 송신 전력을 증감한다(S302). 그러나, 수신된 N 개의 슬럿에 삽입되어 있는 TPC 가 모두 동일하지 않은 경우에는 송신 전력을 증감하지 않는다(S303).

이러한 에뮬레이티드 전력 제어 방법은 기지국(BS)과 사용자측(UE)이 N-1 개의 TPC를 수신할 때까지는 송신 전력을 조정하지 않고 N 번째 TPC를 모두 수신한 이후에 송신 전력을 조정함을 의미한다. 이때 전력 제어 스텝 사이즈는 △dB 의 크기를 갖지만 N 개의 슬럿에 포함되어 있는 TPC에 따라 전력을 조정하므로 실제적인 전력 제어 스텝 사이즈는로 구현할 수 있게 된다.

도 4는 종래 에뮬레이티드 전력 제어의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 1 프레임(Frame)은 15 슬럿(Slot)으로 구성되며, 각 슬럿마다 TPC가 전송된다. 이때, 에뮬레이티드 전력 제어에 따르면 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 N개의 슬럿에 포함되어 있는 TPC에 따라 송신 전력을 조정한다.

도 4에 나타낸 A 구간 동안은 5 개 슬럿의 TPC가 모두 동일하지 않으므로 송신 전력을 증감시키지 않지만, B 구간에서는 5 개 슬럿의 TPC가 모두 동일하므로 사용자(UE)는 △dB 만큼 전력을 증가시킨다.

여기서 3GPP에서 제안한 바에 따르면 N은 5 이므로, 5 슬럿당 한번씩 1 dB 만큼 송신 전력을 증감시키게 되어 △dB = 1인 고정된 전력 제어 스텝 사이즈는 슬럿당 0.2 dB가 되는 것을 알 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래 에뮬레이티드 전력 제어 방법은 기지국(BS)과 사용자측(UE)이 채널 환경이 급격히 나빠진 상태에서 TPC를 잘못 수신할 경우에는 정확한 전력 제어를 실시할 수 없다는 문제점이 있다.

즉, 도 5에 나타낸 바와 같이 기지국(BS)이 연속된 N 개 슬럿의 TPC를 모두 1 로서 설정하여 전송한다고 가정할 때, 사용자측(UE)은 N 개의 TPC를 모두 수신한 후 △dB 만큼 송신 전력을 증가시켜야 한다. 그러나 페이딩 등의 영향으로 기지국(BS)과 사용자(UE)간의 채널 환경이 나빠져서 연속된 N 개의 슬럿 중 r 개의 슬럿이 0 으로 잘못 수신될 경우에는 수신된 N 개의 TPC가 모두 동일하지 않아 사용자(UE)는 송신 전력을 증가시키지 않고 유지하게 되므로 정확한 전력 제어를 실시할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기지국(BS)과 사용자측(UE)이 채널 환경의 변화에 따른 전력 제어 명령(TPC)의 정상 수신 여부에 따라 에뮬레이티드 전력 제어를 실시하는 통신 시스템의 전력 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 통신 시스템의 전력 제어 방법은 사용자측(UE)이 기지국(BS)으로부터 일정 개수의 전력 제어 명령(TPC)을 수신하는 단계와, 상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC)의 수신 전력과 이미 설정된 임계값과의 크기를 각각 비교하여 상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC)을 정상 수신된 제 1 전력 제어 명령(TPC)과 비정상 수신된 제 2 전력 제어 명령(TPC)으로 각각 구분하여 검출하는 단계와, 상기 사용자측(UE)이 상기 검출된 제 1 전력 제어 명령에 따라 송신 전력을 제어하는 단계로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 송신 전력의 제어 단계에서, 상기 사용자측(UE)은 상기 검출된 제 2 전력 제어 명령(TPC)의 수가 상기 검출된 제 1 전력 제어 명령(TPC)의 수보다 많을 경우에는 송신 전력을 그대로 유지한다.

도 1은 종래 하향 링크-전용 물리 채널(DL-DPCH)의 구조를 보인 도면.

도 2는 종래 상향 링크-전용 물리 채널(UL-DPCH)의 구조를 보인 도면.

도 3은 종래 에뮬레이티드 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도.

도 4는 종래 에뮬레이티드 전력 제어의 일 실시예를 나타낸 도면.

도 5는 종래 채널 환경에 의해 전송 중 오류가 발생된 전력 제어 명령의 일 실시예를 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따른 에뮬레이티드 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 N 개의 전력 제어 명령(TPC)중 채널 환경의 변화에 의해 오류가 발생된 전력 제어 명령을 검출하고, 상기 검출된 전력 제어 명령을 제외한 나머지 전력 제어 명령에 따른 전력 제어를 실시하는 통신 시스템의 전력 제어 방법을 제안한다.

이를 위해 본 발명에서는 기지국(BS) 또는 사용자측(UE)이 상대방으로부터 전송된 TPC의 신뢰성을 체크할 수 있도록 소정 임계값을 설정하고, 설정된 임계값을 수신된 N 개 슬럿의 각 TPC의 전력과 서로 비교하여 해당 TPC의 정상 수신 여부를 판단한다. 그리고, 판단 결과에 따라 수신된 N 개의 TPC중 채널 환경의 변화에 의해 오류가 발생된 TPC를 제외하고 오류가 발생하지 않고 정상 수신된 TPC에 따라 전력 제어를 실시한다.

이와 같이 전송 중 오류가 발생된 TPC를 검출할 수 있는 이유는 페이딩(Fading) 또는 잡음 등에 의해 오류가 발생된 TPC의 수신 전력은 정상 수신된 TPC의 수신 전력에 비하여 상대적으로 낮은 수신 전력을 나타내기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 기지국(BS)과 사용자측(UE)에서 TPC의 정상 수신 여부를 판단할 수 있도록 TPC의 수신 전력에 대한 임계값(Threshold)을 미리 설정하므로써 수신된 TPC의 전송 중 오류 발생 여부를 검출하도록 한다.

따라서, 본 발명에 따른 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 오류가 발생된 TPC를 제외하고 오류가 발생하지 않은 TPC 만으로 전력 제어를 수행하므로서 정확한 에뮬레이티드 전력 제어를 실시할 수 있다.

이때 오류가 발생된 TPC를 제외하고 나머지 정상 수신된 TPC들에 의한 에뮬레이티드 전력 제어는 종래와 동일하다.

즉, 기지국(BS)과 사용자측(UE)은 오류가 발생하지 않고 정상 수신된 TPC들이 모두 동일한 값을 가지면 사용자(UE)는 TPC에 따라 송신 전력을 증감하고, 정상 수신된 TPC들이 동일한 값을 갖지 않으면 송신 전력을 증감하지 않고 그대로 유지한다.

도 6은 본 발명에 따른 에뮬레이티드 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 에뮬레이티드 전력 제어는 폐쇄 루프 전력 제어를 실시하는 기지국(BS)과 사용자측(UE)에서 동일하게 적용할 수 있으나 도 6에서는 일 실시예로서 사용자측(UE)이 실시하는 것으로 가정한다.

우선 사용자측(UE)은 기지국(BS)에서 전송하는 TPC를 수신한다(S600).

이어, 사용자측(UE)은 수신된 TPC의 전력과 이미 설정된 임계값과의 크기를 서로 비교한다(S601). 비교 결과에 따라, 수신된 TPC의 전력이 이미 설정된 임계값보다 클 경우 사용자측(UE)은 수신된 TPC가 오류없이 정상 수신된 것으로 판단하고, 반면에 수신된 TPC의 전력이 이미 설정된 임계값보다 작을 경우 사용자측(UE)은 수신된 TPC에 오류가 발생한 것으로 판단하여 에러 변수값을 하나 증가시킨다(S602). 여기서 에러 변수값은 오류가 발생된 TPC의 전체 수를 체크하기 위함이다.

이어, 사용자측(UE)은 수신된 TPC의 수가 N 개 인가를 체크한다(S603). 이는 에뮬레이티드 전력 제어가 N 개의 슬럿을 하나의 단위로 하여 실시되기 때문이다. 바람직하게는 본 발명에서 N은 5로 정한다.

그리고, 상기 단계(S603)의 체크 결과에 따라 수신된 TPC의 수가 N 개보다 적을 경우 사용자측(UE)은 기지국(BS)으로부터 TPC를 계속 수신하여 상기 단계(S600 ∼ S603)를 반복한다. 이때 수신된 TPC의 수가 N 개가되면 N 개까지 TPC가 수신될 동안에 오류가 발생한 TPC의 수가보다 큰지를 체크한다(S604). 여기서 [x]는 x를 넘지 않는 최대 정수를 의미한다.

상기 단계(S404)에서 오류가 발생된 TPC의 수를 체크하는 이유는 만약 N 개의 TPC 중에서 오류가 발생된 TPC의 수가 오류가 발생하지 않은 TPC의 수 보다 많아지면 사용자측(UE)은 정상적인 에뮬레이티드 전력 제어를 실시할 수 없기 때문이다.

따라서, 상기 단계(S404)에서의 체크 결과에 따라 오류가 발생된 TPC의 수가보다 클 경우, 사용자측(UE)은 전력 제어를 실시하지 않고 송신 전력을 그대로 유지한다(S607).

그러나, 상기 단계(S604)에서의 체크 결과에 따라 오류가 발생된 TPC의 수가보다 적을 경우, 사용자측(UE)은 오류가 발생된 TPC들을 제외하고 정상 수신된 TPC들이 모두 동일한 값을 갖는지를 체크한다(S605).

그리고, 체크 결과에 따라 정상 수신된 TPC 들이 모두 동일한 값을 갖는다면 사용자측(UE)은 TPC에 따라 송신 전력을 증감하는 전력 제어를 실시하고(S606), 정상 수신된 TPC 들이 모두 동일한 값을 갖지 않는다면 사용자측(UE)은 전력 제어를 실시하지 않고 송신 전력을 그대로 유지한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 통신 시스템의 전력 제어 방법에 의하면 수신된 TPC의 정상 수신 여부를 체크하여 그에 따른 전력 제어를 실시하므로써 페이딩 및 잡음 등에 따른 채널 환경의 열화로 인해 기지국(BS) 또는 사용자측(UE)이 전송한 TPC에 오류가 발생할 경우에도 정확하고 효율적인 전력 제어를 실시할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 사용자측(UE)이 기지국(BS)으로부터 일정 개수의 전력 제어 명령(TPC)을 수신하는 단계와,

   상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC)의 수신 전력과 이미 설정된 임계값과의 크기를 각각 비교하여 상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC)을 정상 수신된 제 1 전력 제어 명령(TPC)과 비정상 수신된 제 2 전력 제어 명령(TPC)으로 각각 구분하여 검출하는 단계와,

   상기 사용자측(UE)이 상기 검출된 제 1 전력 제어 명령에 따라 송신 전력을 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 검출 단계에서,

   상기 사용자측(UE)은 상기 수신된 각 전력 제어 명령(TPC) 중에서 이미 설정된 임계값보다 적은 수신 전력을 갖는 전력 제어 명령(TPC)을 비정상 수신된 상기 제 2 전력 제어 명령(TPC)으로 검출하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 송신 전력의 제어 단계에서,

   상기 사용자측(UE)은 상기 검출된 제 2 전력 제어 명령(TPC)의 수가 상기 검출된 제 1 전력 제어 명령(TPC)의 수보다 많을 경우에는 송신 전력을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.
4. (a) 사용자측(UE)이 기지국으로부터 전력 제어 명령(TPC)을 수신하는 단계와,

   (b) 상기 수신된 전력 제어 명령(TPC)의 수신 전력과 이미 설정된 임계값간의 크기를 비교하는 단계와,

   (c) 상기 비교 결과에 따라 상기 수신 전력이 적을 경우에는 에러 변수값을 하나 증가시키고 상기 수신된 전력 제어 명령이 N개 인지를 체크하는 단계와,

   (d) 상기 체크 결과에 따라 상기 수신된 전력 제어 명령의 개수가 N 개일 경우에는 상기 증가된 에러 변수값이보다 적은지를 체크하는 단계와,

   (e) 상기 (d) 단계의 체크 결과에 따라 상기 증가된 에러 변수 값이 상기보다 적을 경우에는 상기 수신된 N개의 전력 제어 명령들이 모두 동일한 수신 전력을 갖는지를 체크하는 단계와,

   (f) 상기 체크 결과에 따라 상기 N 개의 전력 제어 명령들이 모두 동일한 수신 전력을 갖는 경우에는 상기 사용자측(UE)이 상기 수신된 N개의 전력 제어 명령에 따라 송신 전력을 증감하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,

   상기 수신된 전력 제어 명령의 개수가 상기 N 개보다 적을 경우에는 상기 (a)단계, (b)단계 및 (c) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,

   상기 증가된 에러 변수값이 상기보다 클 경우에는 상기 사용자측(UE)이 송신 전력을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.