KR20010074736A - 무선 통신 시스템에서의 폐루프 전력 제어 - Google Patents

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KR20010074736A
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Abstract

하나의 제 1 지국 및 복수의 제 2 지국을 구비하는 무선 통신 시스템에서, 제 1 지국과 제 2 지국 간의 업링크 및 다운링크 채널의 전력은, 전력 제어 명령을 다른 지국으로 송신하는 각 지국에 의해 폐루프 방법으로 제어된다. 이러한 명령에 응답하여, 수신지국은 단계적으로 자신의 출력 전력을 조정한다. 복수의 수신된 전력 제어 명령을 고려함으로써, 수신지국은, 자신이 직접 구현하는 전력 제어 단계 크기가 아닌 전력 제어 단계 크기, 예를 들어 구현된 단계 크기 사이의 최소치 또는 중간치보다 더 적은 단계 크기를 사용할 능력을 에뮬레이팅할 수 있다. 이에 따라 특정 채널 상태 하에서 성능은 향상될 수 있다. 일실시예에서, 필요한 전력 제어 단계 크기가 수신지국의 최소 단계 크기 미만일 때, 상기 수신지국은, 자신의 최소 단계 크기에 의해 자신의 출력 전력을 조정할지를 결정하기 위해 전력 제어 명령의 그룹을 처리한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 폐루프 전력 제어{CLOSED LOOP POWER CONTROL IN A RADIO COMMUNICATION SYSTEM}
무선 통신 시스템에서 기지국(Base Station)(BS)과 이동국(Mobile Station)(MS) 간에 요구되는 2가지 기본 유형의 통신이 있다. 첫 번째는, 예를 들어 음성 또는 패킷 데이터와 같은 사용자 트래픽(user traffic)이다. 두 번째는, BS 및 MS로 하여금 필요한 사용자 트래픽을 교환할 수 있도록 하기 위해 송신 채널의 다양한 파라미터를 설정하고 감시하는데 필요한 제어 정보이다.
많은 통신 시스템에서, 제어 정보의 기능 중 하나는 전력 제어를 인에이블(enable)하는 것이다. MS로부터 BS로 송신된 신호의 전력 제어가 필요한데, 이는, BS가 거의 동일한 전력 레벨로 여러 MS로부터 신호를 수신하는 한편, 각MS에 의해 요구된 송신 전력을 최소화하기 위해서이다. BS에 의해 MS로 송신된 신호의 전력 제어가 필요한데, 이는, 다른 셀 및 무선 시스템과의 간섭을 감소시키기 위해, MS가 낮은 오류율(error rate)로 BS로부터 신호를 수신하는 한편, 송신 전력을 최소화하기 위해서이다. 양방향 무선 통신 시스템에서, 전력 제어는 폐루프(closed loop) 또는 개방 루프(open loop) 방법으로 동작될 수 있다. 폐루프 시스템에서, MS는 BS로부터 송신 전력에서의 필요한 변화를 결정하고, 이러한 변화를 BS로 신호 발신(signals)하며, 그 반대의 경우도 마찬가지다. TDD 시스템에 사용될 수 있는 개방 루프 시스템에서, MS는 BS로부터 수신된 신호를 측정하고, MS 송신 전력에서의 필요한 변화를 결정하는데 이러한 측정을 사용한다.
전력 제어를 사용하는 조합된 시간 및 주파수 분할 다중 액세스 시스템의 일예는 이동 통신 세계화 시스템(GSM: Global System for Mobile communication)인데, 여기서 BS 및 MS 송신기 모두의 송신 전력은 2dB의 단계(steps)로 제어된다. 이와 유사하게, 확산 스펙트럼 코드 분할 다중 액세스(CDMA: Code Division Multiple Access) 기술을 사용하는 시스템에서의 전력 제어 구현은 미국 특허(제 US-A-5 056 109호)에 개시되어 있다.
폐루프 전력 제어를 고려함에 있어서, 임의의 일정한 채널 조건에 대해, 필요한 Eb/NO(비트 당 에너지/잡음 밀도)을 최소화하는 최적의 전력 제어 단계 크기가 존재한다는 것을 알 수 있다. 채널이 매우 느리게 변화할 때, 최적의 단계 크기는 1dB미만일 수 있는데, 그 이유는, 그러한 값이 채널에서의 변화를 추적하는 한편,최소의 추적 오류를 제공하는데 충분하기 때문이다. 도플러(doppler) 주파수가 증가함에 따라, 더 큰 단계는 최적의 값이 2dB 초과에 도달하는 상태에서 더 나은 성능을 제공한다. 그러나, 도플러 주파수가 더욱 더 증가함에 따라, 전력 제어 루프의 대기 시간(latency)(또는 갱신율)이 너무 커서 채널을 적절히 추적할 수 없고, 최적의 단계 크기가 아마도 0.5dB미만으로 다시 감소하는 지점에 이르게 된다. 그 이유가 빠른 채널 변화가 추적될 수 없기 때문이므로, 필요한 것은 새도윙(shadowing)을 따라갈 능력이며, 이것은 일반적으로 느린 처리다.
최적의 전력 제어 단계 크기가 동적으로 변화할 수 있기 때문에, BS가, MS로부터 BS로의 업링크 송신, 및 BS로부터 MS로의 다운링크 송신에서 사용하기 위한 적절한 전력 제어 단계 크기를 결정하여, MS에게 적절히 통보하는 경우에 성능을 향상시킬 수 있다. 그러한 방법을 사용할 수 있는 시스템의 일예는 UMTS 주파수 분할 이중화(FDD: Frequency Division Duplex) 표준인데, 여기서 전력 제어는 CDMA 기술의 사용 때문에 중요하다. 향상된 성능이, 작은 최소 단계 크기, 예를 들어 0.25dB을 가짐으로써 달성될 수 있을지라도, 이것은 지국(station)의 비용을 상당히 증가시킬 것이다. 그러나, 지국이 최소 단계 크기를 구현할 필요가 없다면, 요청된 단계 크기를 구현할 수 없을 지도 모른다.
지국에 의한 몇몇 전력 제어 단계 크기의 구현이 선택적인(optional) 시스템에서는 추가 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, UMTS 규격(specification)에 따라 동작하는 시스템에서, BS는, 다운링크 송신 전력을 변화시킬 때 복수의 상이한 전력 제어 단계 크기, 예를 들어 4가지 단계 크기 0.5dB, 1dB, 1.5dB 및 2dB를 사용할 수 있다. 그러나, 1dB 단계 크기만 강제로 구현되는 경우가 있을 수 있다. 몇몇 환경에서, 여러 BS가 유사한 방법으로 동작하는 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 원활한 핸드오버(soft handover) 동안, MS는, 전환할지라도 어떤 BS로 전환(transfer)해야 하는지를 결정하기 위해 복수의 BS{BS의 "활성 세트(active set)"로 알려진}와 통신하기 시작한다. 그러므로, 활성 세트에서의 BS의 송신 전력이 상당히 발산하는 것을 피할 필요가 있다. 이것은, 활성 세트에서의 BS가 유사한 방법, 예를 들어 수신된 전력 제어 명령에 응답하여 유사한 전력 단계 크기를 사용함으로써 송신 전력을 변화시키는 경우에 최상으로 달성된다.
2개의 BS가, 1.5dB 단계 크기가 최적으로 되는 속도로 이동 중인 MS와 함께 원활한 핸드오버 상태에 있지만, BS 중 하나만이 1.5dB 단계를 지원하면, 2개의 BS의 최적의 전력 제어는 가능하지 않다. 그 네트워크는, 최적의 단계 크기가 다른 단계 크기를 지원하는 BS(2개의 BS의 송신 전력이 상당히 발산할 위험을 가지면서)에 의해 사용될 수 있도록, 여러 단계 크기를 사용하도록 BS에게 지시(instructing)하거나, 송신 전력의 과도한 발산을 피하기 위해 최적화되지 않은(non-optimal) 동일한 단계 크기(예를 들어, 1dB 또는 2dB)를 사용하도록 2개의 BS에게 지시하는 것을 선택해야 한다. 분명히, 어떠한 선택도 최적으로 되지 않는다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 추가로 그러한 시스템에서 사용하기 위한 제 1 지국(primary station) 및 제 2 지국(secondary station), 및 그 시스템을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 본 명세서가 최근의 범용 이동 통신 시스템(UMTS: Universal Mobile Telecommunication System)과 특정한 관련이 있는 시스템을 설명할 지라도, 그러한 기술이 다른 이동 무선 시스템에 사용하는데 동일하게 응용가능하다는 것을 알 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 제 2 지국에서 전력 제어를 수행하기 위해 본 발명에 따른 방법을 도시한 흐름도.
도 3은 시속 300km로 이동하는 MS에 대해 dB 단위로 사용된 전력 제어 단계 크기 대 0.01의 비트 오류율에 요구된 dB 단위의 수신된 Eb/No의 그래프.
도 4는 시속 1km로 이동하는 MS에 대해 dB 단위로 사용된 전력 제어 단계 크기 대 0.01의 비트 오류율에 요구된 dB 단위의 수신된 Eb/No의 그래프.
본 발명의 목적은, 동일한 단계 크기의 세트를 구현하기 위해 모든 지국을 필요로 하지 않고도 최적의 전력 제어 단계 크기를 선택할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 제 1 양상에 따라, 제 1 지국과 제 2 지국 간의 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템이 제공되는데, 제 1 지국과 제 2 지국(송신지국) 중의 하나는, 다른 지국에게 자신의 출력 송신 전력을 조정하도록 지시하기 위해 전력 제어 명령을 다른 지국(수신지국)으로 송신하는 수단을 구비하며, 수신지국은, 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않는 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하는 에뮬레이션 수단(emulation means)을 구비한다.
본 발명의 제 2 양상에 따라, 제 1 지국과 제 2 지국 간의 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 1 지국이 제공되는데, 상기 제 1 지국은, 제 2 지국에 의해 송신된 전력 제어 명령에 응답하여 출력 송신 전력을 단계적으로 조정하는 수단을 구비하며, 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하기 위한 에뮬레이션 수단이 제공된다.
본 발명의 제 3 양상에 따라, 제 2 지국과 제 1 지국 간의 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템에 사용하기 위해 제 2 지국이 제공되는데, 상기 제 2 지국은, 제 1 지국에 의해 송신된 전력 제어 명령에 응답하여 자신의 출력 송신 전력을 단계적으로 조정하는 수단을 구비하며, 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하기 위한 에뮬레이션 수단이 제공된다.
본 발명의 제 4 양상에 따라, 제 1 지국과 제 2 지국 간의 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법이 제공되는데, 상기 시스템은 제 1 지국과 제 2 지국간의 통신 채널을 구비하고, 상기 방법은, 제 1 지국 및 제 2 지국(송신지국) 중 하나가 자신의 전력을 단계적으로 조정하도록 지시하기 위해 전력 제어 명령을 다른 지국(수신지국)으로 송신하는 단계를 포함하며, 수신지국은, 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅한다.
본 발명은, 종래 기술에서 제공되지 않고, MS에 의해 작은 전력 제어 단계 크기의 에뮬레이션이 뛰어난 성능을 제공할 수 있다는 인식에 기초한다.
본 발명의 실시예는, 첨부 도면에 관해 예로써 이제 설명할 것이다.
도 1을 참조하면, 주파수 분할 이중 모드 또는 시간 분할 이중 모드에서 동작할 수 있는 무선 통신 시스템은 하나의 제 1 지국(BS)(100) 및 복수의 제 2지국(MS)(110)을 포함한다. BS(100)는, 마이크로제어기(μC)(102), 무선 송신 수단(106)에 연결된 트랜시버 수단(Tx/Rx)(104), 송신되는 전력 레벨을 변경시키는 전력 제어 수단(PC)(107), 및 PSTN 또는 다른 적합한 네트워크에 연결하기 위한 연결 수단(108)을 포함한다. 각 MS(110)는, 마이크로제어기(μC)(112), 무선 송신 수단(116)에 연결된 트랜시버 수단(Tx/Rx)(114), 및 송신되는 전력 레벨을 변경시키기 위한 전력 제어 수단(PC)(118)을 포함한다. BS(100)로부터 MS(110)로의 통신이 다운링크 채널(122) 상에서 발생하는 반면, MS(110)로부터 BS(100)로의 통신은 업링크 채널(124) 상에서 발생한다.
UMTS FDD 시스템에서, 데이터는 각각 15개의 시간 슬롯(time slot)을 구비하는 10ms 프레임으로 송신된다. BS(100)는 슬롯 당 하나의 전력 제어 명령(2 비트로 구성됨)을 송신하는데, 여기서 비트 11(간단함을 위해 이후로는 1의 값으로 언급됨)은 MS(110)에게 전력을 증가시키라고 요청하고, 비트 00(이후로는 0으로 언급됨)은 MS(110)에게 전력을 감소시키라고 요청한다. 필요한 전력 제어 단계 크기의 변화는 제어 채널을 통해 개별적으로 통보된다.
본 발명에 따른 시스템에서, 이러한 동작(behaviour)은, MS(110)가 할 수 있는 최소의 크기보다 더 작은 전력 제어 단계 크기를 구현하도록 요청될 때 변경된다. 이러한 상황에서, MS(110)는 일련의 동일한 전력 제어 명령을 수신하지 않는 한 어떠한 조치도 취하지 않음에 따라, 더 정밀한 전력 제어를 하는 MS(110)의 성능을 에뮬레이팅할 수 있다.
예를 들어, 요청된 단계 크기가 0.5dB이고, MS(110)에 의해 구현된 최소 단계 크기가 1dB인 경우를 고려해보자. MS(110)는 전력 제어 명령을 쌍으로 처리하고, 명령이 둘 다 동일한 경우 출력 전력만을 변화시킨다. 따라서, 수신된 명령이 11이면, 전력은 증가하고, 그 명령이 00이면, 전력은 감소하며, 그 명령이 10 또는 01이면, 전력은 아무런 변화가 없다. 상기 비교치(comparison)를 프레임의 송신과 정렬시켜, 특정 프레임의 슬롯 1 및 슬롯 2로 송신된 전력 제어 명령을 조합하고, 그 다음에 슬롯 3 및 슬롯 4로 송신된 명령을 조합하고, 계속해서 이러한 방식으로 조합하는 것이 유리할 수 있다.
마찬가지로, 요청된 단계 크기는 0.25dB이고, 최소 단계 크기가 1dB이면, MS(110)는 동시에 4개의 전력 제어 명령을 처리하고, 4개의 명령 모두가 동일한 경우 출력 전력만을 변화시킨다. 따라서, 수신된 명령이 1111이면 전력은 증가하고, 수신된 명령이 0000이면 전력은 감소하며, 그렇지 않은 경우 변하지 않는다. 또한, 상기 비교치를 프레임 송신과 정렬시켜, 특정 프레임의 슬롯 1 내지 슬롯 4로 송신된 명령을 조합하고, 그 다음에 슬롯 5 내지 슬롯 8로 송신된 명령을 조합하고, 계속해서 이러한 방식으로 조합하는 것이 유리할 수 있다.
3개 또는 5개의 슬롯으로 수신된 명령을 조합하는 것은, 15개의 슬롯으로 이루어진 한 프레임과의 정렬을 유지시키기 때문에 고려 중인 UMTS 실시예에 특히 유리하다. 그러나, 이 방법은 그러한 시스템에 한정되지 않는다. MS(110)에 의해 구현된 최소 단계 크기가 S이고, BS(100)에 의해 요청된 단계 크기가 R인 일반적인 경우를 고려해보자. 이 경우에, 전력 제어 명령은 G의 그룹으로 조합될 수 있는데, 여기서 G=S/R이다.
도 2는 MS(110)의 최소치보다 더 적은 전력 제어 단계를 에뮬레이팅하는 방법을 도시한다. 이 방법은, 단계(202)에서 MS(110)가 조합되어 그룹으로 될 명령의 수(G)를 결정하고, 수신된 전력 제어 명령 계수값(counter)을 i에서 0으로 설정하면서 시작한다. 단계(204)에서, MS(110)는 전력 제어 명령을 수신하고, 계수값 i를 증가시킨다. 그 다음에, 단계(206)에서, i의 값을 G와 비교한다. i가 G미만이면, 수신된 명령이 저장되고, MS(110)는 다음 명령을 수신하려고 대기한다. i가 G이상이면, 필요한 수의 전력 제어 명령이 수신된 것이고, MS(110)는 수신된 전력 제어 명령에 기초하여 자신의 전력을 조정해야 하는지를 단계(208)에서 결정한다. 일단 이것이 행하여지면, 계수기 i는 0으로 재설정되거나(i가 G와 동일한 경우), 1로 재설정되고(i가 G를 초과하는 경우인데, 이것은 G가 정수가 아닌 경우에 일어날 것이다), MS(110)는 그 다음 전력 제어 명령을 수신하려고 대기한다.
대안적인 실시예에서, G의 그룹으로 전력 제어 명령을 조합하는 대신, MS(110)는 요청된 전력 변화의 러닝 합계(running total)를 유지시키고, 일단 총 요청된 전력 변화가 최소 단계 크기에 도달하면 변화된다. 예를 들어, 요청된 단계 크기가 0.25dB이고, 최소 단계 크기가 1dB이면, 수신된 명령의 시퀀스 11010111은 전력이 1dB만큼 증가되는 결과를 야기시킨다. 그 후에 MS(110)는 요청된 전력 변화의 러닝 합계로부터 실제로 구현되는 단계를 감산한다. 그러나, 그러한 구성(scheme)은 구현하는데 더 복잡해져서(이 구성은 요청된 전력 변화의 러닝 합계를 유지시키는 것을 필요로 하기 때문에), 단지 최소한의 개선점만을 상기 방법의 수행에 제공하는 것처럼 보인다.
이러한 대안적인 실시예의 변형에서, MS(110)는, 각 개별적인 전력 제어 명령을 통해 힘든 결정을 하기보다는, 요청된 전력 변화의 러닝 합계를 유지시키는 데 있어서 수월한 결정 방법을 사용한다. 각 전력 제어 명령은, 러닝 섬(running sum)에 추가되기 전에, MS(110)가 그 명령을 정확히 해석하는 가능성(likelihood)의 측정치에 따라, 그 명령에 대해 수신된 신호의 진폭의 함수에 의해 가중된다. 예를 들어, 시퀀스 11010111011은 일단 가중되면, 요청된 전력 변화의 시퀀스 0.8 0.3 -0.3 0.4 -0.1 0.5 0.9 0.8 -0.4 0.7 0.5(0.25dB의 단위로)에 대응한다. 이러한 시퀀스는 4.1의 러닝 섬을 갖는데, 상기 러닝 섬은 1dB의 상향 단계(upwards step)를 수행하고, 러닝 섬을 0.1로 감소시키도록 MS(110)를 트리거한다. 이러한 변형은 상기 방법을 수행하는데 있어서 근소한 개선점을 제공할 것이다.
본 발명에 따른 방법의 유효성을 설명하기 위해 2가지 시뮬레이션이 수행되어 왔다. 상기 시뮬레이션은, 0.25dB의 최소 단계 크기를 갖는 MS(110)의 성능과 비교해서 1dB의 최소 단계 크기를 갖는 MS(110)의 성능을 검사한다. 시뮬레이션은 다수의 이상적인 가정을 한다:
- 전력 제어 루프에는 1개의 슬롯 지연이 있다;
- 어떠한 채널 코딩도 없다;
- 수신기에 의한 완벽한 채널 추정이 있다;
- 수신기에서의 균등화(equalisation)는 완벽한 RAKE 수신기에 의해 수행된다;
- 어떠한 제어 채널 오버헤드(overhead)도 Eb/NO수(figures) 내에 포함되지 않는다;
- 전력 제어 명령의 송신에 고정 오류율이 존재하고,
- 채널은 간단한 N-경로 레일리(Rayleigh) 채널로 모델링된다.
제 1 시뮬레이션은, 0.01의 전력 제어 명령에 대한 오류율을 갖는 단일 경로 레일리 채널에서 MS(110)가 시속 300km로 이동함에 따라, 빠르게 변화하는 채널에 관한 것이다. 도 3은, dB 단위로 사용된 전력 제어 단계 크기 대 0.01의 업링크 비트 오류율에 요구된 dB 단위의 수신된 Eb/NO의 그래프이다. 실선이 0.25dB 이하의 최소 전력 제어 단계 크기를 갖는 MS(110)에 대한 결과인 반면, 점선은, 각각 0.5dB 및 0.25 dB 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하기 위해 2개 또는 4개의 그룹으로 전력 제어 비트를 조합하는 1dB의 최소 단계 크기를 갖는 MS(110)에 대한 결과를 나타낸다.
이러한 상황에서, 최상의 성능은 1dB 미만의 작은 단계 크기에서 달성된다. 0.25dB 및 0.5dB 단계의 에뮬레이션으로 인해, 어떠한 에뮬레이션도 수행되지 않는 경우의 약 0.6dB에 비해 거의 약 0.05dB의 적은 구현 손실을 야기시키는데, 이는 에뮬레이션 방법의 유효성을 증명한다. 전력 제어 명령의 오류율을 0.1로 증가시킴으로써, 수신된 Eb/NO에서 약 0.2dB의 일반적인 감소가 발생하지만, 에뮬레이팅된 작은 단계를 갖는 MS(110)의 성능은 작은 단계에 대해 직접 구현하는 MS(110)의 성능과 흡사하다.
제 2 시뮬레이션은, 전력 제어 명령에 대한 0.01의 오류율을 갖는 6개의 경로 레일리 채널에서 MS(110)가 시속 1km로 이동함에 따라, 천천히 변화하는 채널에 관한 것이다. 도 4는, dB 단위로 사용된 전력 제어 단계 크기 대 0.01의 업링크 비트 오류율에 요구된 dB 단위의 수신된 Eb/NO의 그래프이다. 그래프의 선은 도 3과 동일한 방법으로 식별된다.
이러한 상황에서, 1dB 미만의 전력 제어 단계를 사용하는 것에는 약간의 장점이 존재한다. 제 1 시뮬레이션을 사용함에 따라, 에뮬레이팅된 작은 단계를 사용하여 얻어진 결과는 작은 단계의 직접적인 구현을 사용한 결과와 매우 유사하다.
이 방법의 추가 응용에서, 송신된 전력 제어 명령의 해석에서 오류의 영향을 감소시키는(예를 들어 더 긴 시간 기간에 걸쳐 평균화함으로써) 것과 같은 이유 때문에 유리하다고 고려되는 경우, G의 값은 S/R이외의 값으로 설정될 수 있다. 그러므로, 몇몇 환경에서, MS(110)는 구현할 수 있는 최소 단계 크기보다 더 큰 단계 크기를 사용하도록 선택할 수 있다.
전술한 방법의 변형은, 지국에 의해 구현된 최소 단계 크기보다 큰 지원되지 않은 전력 제어 단계 크기의 에뮬레이션을 위해 사용될 수 있다. UMTS 규격에 따라 동작하는 시스템에서 BS(100)의 경우를 고려해보자. 그러한 시스템의 일예에서, BS(100)는, 다운링크 송신(122)의 전력을 조정할 때 4개의 단계 크기, 즉 0.5dB, 1dB, 1.5dB 및 2dB 중 하나를 사용할 수 있는데, 그 중에 1dB만이 강제로 사용된다.
BS(100)가, 1.5dB 단계를 사용하도록 네트워크 하부구조를 통해 지시받지만, 1dB와 2dB 단계만을 구현하는 상황을 고려해보자. 본 발명에 따른 방법에서, BS(100)는 수신된 전력 제어 명령을 쌍으로 고려한다. 원활한 핸드오버 동안 사용하기 위해, 이들 그룹들이, 홀수 또는 짝수의 번호로 매겨진(numbered) 프레임 경계로 정렬되는 것이 유리한데, 그 이유는 프레임이 홀수 번호(15)의 시간 슬롯을 포함하기 때문이다. 짝수 또는 홀수 프레임의 정의는 연결 프레임 번호 또는 시스템 프레임 번호로 결정될 수 있다. 그러한 정렬은, 본 발명에 따른 에뮬레이션 알고리즘을 수행하고 있는 상이한 BS(100)가 활성 세트에서 유사한 방식으로 동작한다는 것을 보장한다.
각 쌍 중 제 1 시간 슬롯에서, BS(100)는, 수신된 전력 제어 명령의 부호로 주어진 방향으로 1dB의 전력 단계를 항상 구현하는데, 여기서 부호는 수신된 명령이 0인 경우에 음(-)이고, 수신된 명령이 1인 경우에 양(+)으로 고려된다. 제 2 시간 슬롯에서, BS(100)는, 수신된 전력 제어 명령이 제 1 슬롯에서 수신된 것과 동일한 부호인 경우 2dB의 전력 단계를 구현하거나, 또는 그 부호가 반대인 경우에는 크기가 1dB인 전력 단계를 구현한다. BS(100)가 1dB 단계만을 구현하면, 하나 초과하는 1dB 단계는, 더 큰 단계 크기가 에뮬레이션 알고리즘에 의해 요구되는 경우 단일 시간 슬롯으로 수행될 수 있다. 그 결과적인 전력 변화는 다음과 같다.
명령 전력 변화
제 1 슬롯 제 2 슬롯 제 1 슬롯 제 2 슬롯
0 0 -1dB -2dB
0 1 -1dB +1dB
1 0 +1dB -1dB
1 1 +1dB +2dB
전술한 방법은, (x+0.5)dB와 동일한 단계 크기를 에뮬레이팅하는 경우를 처리하도록 일반화될 수 있는데, 여기서 BS(100)는, 적절하게, 제 1 시간 슬롯에의 xdB의 전력 단계를 구비하고, 및 제 2 시간 슬롯에의 xdB 또는 (x+1)dB의 전력 단계를 구비함으로써 xdB와 (x+1)dB의 단계를 구현할 수 있다.
다른 일반화도 또한 가능하다. (x+a)ΔdB와 동일한 단계 크기를 에뮬레이팅하는 경우를 고려해보는데, 여기서, Δ는 BS(100)에 의해 지원된 가장 작은 단계 크기이고, x는 정수이고, 0<a<1이다. BS(100)는 전력 제어 명령을 수신할 때마다, 다음 계산을 수행한다.
Si=Si-1+Pa
여기서 P는, 수신된 명령이 0의 값을 가질 때는 -1이고, 수신된 명령이 1의 값을 가질 때는 +1이다. Si-1은 제 1 시간 슬롯에서 0으로 초기화되고, 그 후에 이전 시간 슬롯에서의 Si의 값이 된다.
Si≤0.5이면, BS(100)에 의해 구현된 전력 단계의 크기는 xΔdB이다. Si>0.5이면, BS(100)에 의해 구현된 전력 단계의 크기는 (x+1)ΔdB이고, BS(100)는 Si에서 P를 감산한다.
이제 (x+a/b)ΔdB인 단계 크기를 에뮬레이팅하는 경우를 고려해보는데, 여기서 x, a 및 b는 정수이고, a<b이다. BS(100)는 b의 그룹으로 수신된 전력 제어 명령을 고려한다. 원활한 핸드오버의 경우에 대해, 기본 에뮬레이션 알고리즘에 대해전술한 것과 동일한 이유 때문에, 그 그룹이 홀수 또는 짝수의 번호로 매겨진 프레임 경계로 정렬되는 것이 바람직하다.
BS(100)는 b 시간 슬롯의 그룹을 하부-그룹(sub-group)으로 분할함으로써, 각 하부-그룹에서의 시간 슬롯의 번호 차이는 기껏해야 1이다. 각 하부-그룹 중 마지각 시간 슬롯을 제외한 모든 시간 슬롯에서, BS(100)는, 그 슬롯으로 수신된 전력 제어 명령의 부호로 주어진 방향으로 크기가 xΔ인 전력 단계를 항상 구현한다. 각 하부-그룹의 마지막 슬롯에서, BS(100)는, 그 하부-그룹의 모든 슬롯으로의 수신된 전력 제어 명령이 동일한 부호인 경우, 크기가 (x+1)ΔdB인 전력 단계를 구현하고, 동일한 부호가 아니면, 크기가 xΔdB인 전력 단계를 구현한다. 이 방법은, 전력 레벨에서의 오류가 a/bdB와 (1-a/b)dB 중에 더 큰 것보다 결코 더 크지 않다는 것을 보장한다.
전술한 방법은, BS(100) 또는 MS(110)에 의해 지원된 2가지 단계 크기의 중간인 임의의 단계 크기의 에뮬레이팅을 포함하도록 또한 추가로 일반화될 수 있다.
전술한 설명에서, 업링크 송신(124)의 전력을 제어하기 위해 MS(110)에 의해 단계 크기를 에뮬레이팅하는 임의의 기준은, 다운링크 송신(122)의 전력을 제어하기 위해 BS(100)에 의해 동일하게 널리 사용될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지다.
더욱이, 전술한 상세한 설명은, 전력 제어 명령이 지국의 전력 제어 단계 크기를 설정하기 위해 지시부(instructions)와는 별도로 지국으로 송신되는 시스템에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 다른 시스템의 범위 내에서 사용하는데 적합하다.특히, 본 발명은 가변 전력 제어 단계 크기가 존재하고, 지국이 이 단계에 대한 특정 값을 사용하도록 지시받는 임의의 시스템에 사용될 수 있다. 전력 제어 단계 크기가 고정되거나, 또는 전력 제어 단계 크기 에뮬레이션 방법이 사용되는 동안에 거의 고정되는 시스템에 또한 사용될 수 있다. 지국에 의해 사용될 특정 단계 크기는 네트워크 하부구조, BS(100), 또는 MS(110)에 의해 결정될 수 있다. 상기 특정 단계 크기는 임의의 이들 개체간의 절충(negotiation)에 의해 또한 결정될 수 있다.
본 명세서를 읽음으로써, 다른 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 변형은, 무선 통신 시스템에서 이미 알려지고, 본 명세서에서 이미 설명한 특징 대신 또는 특징 외에도 사용될 수 있는 다른 특징을 포함할 수 있다.
본 명세서 및 청구항에서, 단일한 요소로 지칭된 표현이 사용되었을지라도 이는 복수의 그러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 더욱이, 단어 "포함하는"은 설명한 요소 외의 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
본 발명은 무선 통신 시스템, 예를 들어 UMTS의 범위에 응용가능하다.

Claims (13)

  1. 제 1 지국(primary station)과 제 2 지국(secondary station) 간에 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템으로서, 상기 제 1 지국 및 제 2 지국(송신지국) 중 하나는, 다른 지국에 자신의 출력 송신 전력을 조정하도록 지시하기 위해 전력 제어 명령을 상기 다른 지국(station)(수신지국)으로 송신하는 수단을 구비하며, 상기 수신지국은 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅(emulating)하는 에뮬레이션 수단을 구비하는, 무선 통신 시스템.
  2. 제 1 지국과 제 2 지국 간에 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 1 지국으로서, 상기 제 1 지국은, 상기 제 2 지국에 의해 송신된 전력 제어 명령에 응답하여 단계적으로 자신의 출력 송신 전력을 조정하는 수단을 구비하며, 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계를 에뮬레이팅하기 위한 에뮬레이션 수단이 제공되는, 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 1 지국.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 에뮬레이션 수단은, (x+0.5)ΔdB의 단계 크기를 에뮬레이팅하는데, 여기서 x는 정수이고, Δ는 상기 국에 의해 구현된 상기 최소 단계 크기이며, 상기 에뮬레이션 수단은, 수신된 전력 제어 명령을 쌍으로 고려하고, 상기 제 2 전력 제어 명령이 상기 제 1 전력 제어 명령과 동일한 부호를 가지는 경우에는 (x+1)ΔdB의 단계 크기, 및 상기 전력 제어 명령이 반대 부호인 경우에는 xΔdB의 단계가 수반되는 상기 제 1 전력 제어 명령에 응답하여, xΔdB의 단계 크기를 구현하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 1 지국.
  4. 제 2 지국과 제 1 지국 간에 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 2 지국으로서, 상기 제 2 지국은, 상기 제 1 지국에 의해 송신된 전력 제어 명령에 응답하여 자신의 출력 송신 전력을 단계적으로 조정하는 수단을 구비하며, 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하기 위한 에뮬레이션 수단이 제공되는, 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 2 지국.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 에뮬레이션 수단은, 자신의 출력 전력을 조정할지를 결정하기 위해 복수의 전력 제어 명령을 그룹으로 처리하여, 상기 최소 단계 크기보다 더 작은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템에 사용하기 위한 제 2 지국.
  6. 제 1 지국과 제 2 지국 간에 통신 채널을 구비하는 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법에 있어서, 상기 방법은, 제 1 지국과 제 2 지국(송신지국) 중 하나가 다른 지국에 전력을 단계적으로 조정하도록 지시하기 위해 전력 제어 명령을 상기다른 지국(수신지국)으로 송신하는 단계를 포함하며, 상기 수신지국은 적어도 하나의 지원된 크기의 전력 제어 단계 크기를 조합함으로써 지원되지 않은 전력 제어 단계를 에뮬레이팅하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, (x+0.5)ΔdB의 단계 크기의 에뮬레이션으로서, 여기서 x는 정수이고, Δ는 상기 수신지국에 의해 구현된 상기 최소 단계 크기이며, 상기 에뮬레이션은, 수신된 전력 제어 명령을 쌍으로 고려하고, 상기 제 2 전력 제어 명령이 상기 제 1 전력 제어 명령과 동일한 부호를 가지는 경우에는 (x+1)ΔdB의 단계 크기를 구비하고, 상기 전력 제어 명령이 반대 부호인 경우에는 xΔdB의 단계가 수반되는 상기 제 1 전력 제어 명령에 응답하여 xΔdB의 단계 크기를 구현하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 채널 송신이 프레임으로 발생하고, 상기 전력 제어 명령의 쌍이 짝수의 번호가 매겨진(even-numbered) 프레임의 시작에 관해 정렬되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 채널 송신이 프레임으로 발생하고, 상기 전력 제어 명령의 쌍이 홀수의 번호가 매겨진 프레임의 시작에 관해 정렬되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  10. 제 6항에 있어서, (x+a)ΔdB인 단계 크기의 에뮬레이션으로서, 여기서 x는 정수이고, a는 0과 1 사이에 있고, Δ는 상기 수신지국에 의해 구현된 상기 최소 단계 크기이며, 상기 에뮬레이션은, 상기 요청된 전력 제어 단계의 섬(sum)과 상기 구현된 전력 제어 단계의 섬간의 차이의 러닝 섬(running sum)을 유지시키고, 상기 섬간의 차이가 0.5Δ보다 큰 경우에는 (x+1)ΔdB의 단계 크기를 구현하고, 그렇지 않은 경우에는 xΔdB의 단계 크기를 구현함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 수신지국은, 자신의 출력 전력을 조정할지를 결정하기 위해 복수의 전력 제어 명령을 그룹으로 처리함으로써, 그것의 최소 단계 크기보다 더 작은 전력 제어 단계 크기를 에뮬레이팅하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 채널 상의 송신은 프레임으로 발생하고, 상기 전력 제어 명령의 그룹은 각 프레임의 시작에 관해 미리 결정된 위치를 갖는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 그룹의 크기는 프레임으로 송신된 상기 전력 제어 명령의 수로 정확히 분할되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템을 동작시키는 방법.
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