KR20020012620A - 폐쇄루프 전력 제어 시스템에서 ｓｉｒ 임계치를 조정하는방법 및 장치 - Google Patents

폐쇄루프 전력 제어 시스템에서 ｓｉｒ 임계치를 조정하는방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐쇄 루프 통신 시스템에서 전송 신호 전력을 조정하는데 사용되는 SIR 임계치를 동적으로 조정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 폐쇄 루프 전력 제어는 수신 신호의 SIR을 임계치 SIR과 비교하여 상승/하강 전송 전력 제어 명령을 전송기에 제공하는 내부 루프를 포함한다. 외부 루프는 기록된 내부 루프 전력 제어 정보를 사용하여 임계치 SIR을 동적으로 조정한다. 내부 루프가 전력 제어를 정확히 수행하지 못함이 발견되면, 목표 SIR은 수정되지 않거나 0.5dB 이상 또는 이하로 조정된다

Description

폐쇄루프 전력 제어 시스템에서 ＳＩＲ 임계치를 조정하는 방법 및 장치{SIR THRESHOLD IN A CLOSED LOOP POWER CONTROL SYSTEM}
본 발명은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 통신 시스템과 관련된다. 그러나 당업자는 다양한 타입의 무선 통신 시스템에 본 발명이 적용될 수 있음을 잘 이해할 것이고, 특히 본 발명은 신뢰성 있는 통신을 보장하기 위해 충분한 전송 전력이 부족해지는 고속 시스템에 특히 적용된다.
1. CDMA 변조 기술
코드 분할 다중 접속 변조 기술은 대형 무선 통신 시스템들에서 통신을 용이하게 하는 여러가지 기술들 중 하나이다. 시분할 다중 접속(TDMA) 및 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 와 같은 다른 다중 접속 시스템들이 공지되어 있다. 다중 접속 통신 시스템에서 CDMA 기술의 사용이 USP 4,901,307 제목 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATER" 및 USP 5,103,459 제목 "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 에 제시되어 있고, 이들은 본 출원인에게 귀속되고 본 명세서에서 참조된다.
무선 통신이 보다 일반화됨에 따라, 고속에서 디지탈 정보를 전송할 수 있는 무선 통신 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다. 원격국에서 기지국으로 고속 데이타를 전송하는 하나의 방법은 원격국이 CDMA 확산 스펙트럼 기술을 사용하여 데이타를 전송하도록 하는 것이다. 이러한 방법은 원격국이 직교 채널들을 사용하여 그 정보를 전송하도록 하는 것으로서, 이는 미국 특허출원 번호 08/886,604 제목 "HIGH DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM"에 제시되어 있고, 이는 본 출원인에게 양도되고 본 명세서에서 참조된다.
그러나, 보다 많은 사용자들이 무선 통신 시스템을 사용함에 따라 통신 신호를 전송하는데 사용되는 전력 또는 에너지를 제어하는 것이 보다 중요하게 되고 있다. 통신 신호가 너무 높은 전력레벨에서 전송되면, 이러한 전송은 다른 전송들을 간섭하게 된다. 또한 통신 신호가 너무 낮은 레벨에서 전송되면, 이러한 신호에 포함된 정보가 충분한 신뢰성을 가지고 수신되지 않게 된다. 게다가 이동국에서의 전송기 배터리가 절약될 수 있기 때문에 가능한 한 낮은 전력에서 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
2. 전력 제어
일반적으로 폐쇄 루프 무선 통신 시스템에서 사용되는 "고속" 전력 제어 방식은 내부 루프 및 외부 루프 전력 제어로 구성된다. 이러한 방식으로 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치가 USP 5,056,109 제목 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM"에제시되어 있고 이는 본 출원인에게 양도되고 본 명세서에서 참조된다. 또한 전력 제어 명령의 게이팅, 캐핑, 또는 무시(ignoring)에 의해 최대 전송 전력을 제어하는 방식이 미국 특허 출원 번호 09/239,454 제목 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A POTENTIALLY TRANSMISSION GATED OR CAPPED COMMUNICATION SYSTEM"에 제시되어 있고, 이는 본 출원인에게 양도되고, 본 명세서에서 참조된다.
도1(a)에 제시되듯이, 내부 루프는 요구 또는 목표 신호대잡음비(SIR)를 추적함으로써 전송 전력을 제어한다. 목표 SIR 이 선택되고, 그리고 나서 각각의 스테이션에 의해 수신된 각각의 전송에 대한 측정 SIR이 목표 SIR과 비교된다. 수신된 전송이 목표 SIR 이상 또는 이하인 경우, 그에 따른 상승 또는 하강(up/down) 전력 제어 명령이 전송기로 다시 전달되어 도1(b)에 제시된 바와 같은 전송 전력 조정이 이루어진다. 이러한 전력 증가들은 일반적으로 ±0.5dB의 증분을 가지고 이루어지기 때문에, 도1(c)에 제시된 바와 같이 전력 증가 및 감소는 이상적인 전송 전력에 근사화될 뿐이다.
외부 루프는 내부 루프에 의해 사용되는 목표 SIR을 세팅하는데 사용된다. 일반적으로, 외부 루프는 디코딩된 수신 신호가 수용가능한 레벨(일반적으로 프레임 에러 탐지 또는 프레임 에러율(FER)에 의해 결정됨)이하로 떨어지는 경우에는 목표 SIR을 증가시키는 알고리즘을 사용한다. 그러나, 아래에서 제시되듯이 전송 신호의 선택적인 딥 페이드가 발생하거나, 또는 전송기가 그 전송 전력을 증가시킬 수 없을 때 목표 SIR의 증가는 적절한 응답이 되지 못한다.
선택적 딥 페이드는 짧은 듀레이션 동안의 딥 페이드 조건이다. 도2(a)를 보면, 라인(202)은 이상적인 수신 신호 강도를 나타내고 t는 시간을 나타낸다. 수신 신호 강도(204)가 갑자기 감소하여 수신 신호 품질이 수용가능 범위(206)를 벗어나는 경우에, 선택적 딥 페이드 상태가 발생한다. 현재 전력 제어 시스템에서, 이러한 선택적인 딥 페이드 상태가 발생하면, 목표 SIR이 증가하게 될 것이다. 그러나 감소된 신호 신뢰성의 원인이 부적절한 목표 SIR 설정에 기인한 것이 아니기 때문에 이러한 일시적인 선택적인 딥 페이드 상태로 인해 목표 SIR을 증가시키는 것은 적절한 전력 제어 명령 응답이 아니다.
현재 전력 제어 기술의 또 다른 단점은 전송 신호 전파 경로에서의 갑작스런 변화들을 추적하지 못하기 때문에 신뢰성 있게 신호를 수신하기 위해 신호 전송 전력을 크게 증가시키는 것이 필요하다는 것이다. 슬로프 오버헤드 문제로 언급되는 이러한 문제는 도2(b)에 제시되어 있다. 제시되듯이, 추적되는 신호의 전력 변화 요구가 갱신 주파수 및 실제 전력 변화의 눈금폭에 비해 클때, 이를 따라가지 못하게 된다. 비록 목표 SIR이 요구에 따라 눈금폭 만큼 증가 또는 감소하지만, 이는 정확한 응답이 되지 않을 수도 있고, 비록 정확한 응답이라 할지라도 전송 전력의 뒤이은 변화가 항상 충분한 것은 아니다. 현재 시스템들은 일반적으로 전력 조정을 대략 ±0.5dB로 제한한다(전파경로 악화 정도와는 무관하게). 도2(b)에 제시된 슬로프 오버헤드 상태는 이상적인 전력 요구(P)가 갑자기 상승할 때, 현 시스템의 전력 증가량(Pt)가 이를 따라가지 못하는 것을 보여준다.
그러나 현재 알려진 시스템들의 또 다른 단점은 통신 시스템이 전력 증가 요청을 수행할 수 없을 때에도 전력 증가 명령을 계속한다는 것이다. 이러한 전력-한계 문제는 전송기가 전송 전력 증가를 수행할 수 없는 경우에 일어난다. 예를 들어, 전송기 배터리가 낮거나, 또는 보다 많은 전력이 사용되면 전송기의 증폭기가 포화되는 경우이다. 이러한 경우에 계속된 전력 상승 요청들이 수행될 수 없는 내부 루프 전력 제어에 의해 이루어진다. 전송 에너지가 캐핑되는 이러한 기간동안, 신호가 불충분한 신뢰성을 가지고 수신되기 때문에 외부 루프에 의해 목표 SIR이 불필요하게 증가될 수 있다.
필요한 것은 보다 스마트한 외부 루프 전력 제어를 사용하는 전력 제어 기술이다. 외부 루프 전력 제어는 전송 신호 전력이 증가 또는 감소되어서는 안되는 사건들을 탐지할 수 있어야 한다. 또한 외부 루프는 선택적인 딥 페이딩, 슬로프 오버헤드 상태, 또는 폐쇄 루프 전력 제어가 신호 품질에 정확하게 응답하지 않는다는 것을 표시하는 시스템 현상들을 탐지할 수 있어야 한다. 또한 이상적으로, 외부 루프는 탐지된 문제에 따라 전력을 증가 또는 감소시켜야 한다.
본 발명은 무선 통신 시스템과 관련된다. 특히, 본 발명은 폐쇄 루프 전력 제어 시스템에 관한 것이다.
도1(a)는 수신 SIR에 대한 목표 SIR의 비교를 제공하는 도이다.
도1(b)는 내부 루프 전력 제어에 의해 이루어지는 일련의 상승/하강 명령들을 보여주는 도이다.
도1(c)는 시간에 대한 함수로서 실제 전송 전력(Pt)을 이상적인 전송 전력(P)와 비교하는 도이다.
도2(a)는 무선 통신 시스템에서 발생할 수 있는 선택적인 딥 페이딩을 보여주는 도이다.
도2(b)는 무선 통신 시스템에서 발생할 수 있는 슬로프 오버헤드 문제를 보여주는 도이다.
도3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 기본적인 성분들을 보여주는 블록다이아그램이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따라 외부 루프 전력 제어 방법에 관한 흐름도이다.
도5는 도3에 제시된 기지국의 일 실시예에 대한 블록 다이아그램이다.
도6은 도3에 제시된 이동국의 일 실시예에 대한 블록 다이아그램이다.
본 발명은 무선 통신 시스템용 폐쇄 루프 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 선택적인 딥 페이딩 상태 또는 수신 신호 품질 손실에 충분히 응답하는 것을 방지하는 상태들을 탐지할 수 있는 폐쇄 루프 전력 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 전송 전력 제어 성능 정보에 따라 목표 SIR을 동적으로 조정하는 장치로서 구현될 수 있다. 이러한 목표 SIR은 무선 통시 네트워크의 폐쇄 루프 전력 제어 시스템에서 구현된다. 폐쇄 루프 전력 제어 시스템은 내부 루프 및 외부 루프를 가지고 있고, 불량한 폐쇄 루프 전력 제어 응답이 발생함을 표시하는 전형적인 내부 루프 전력 제어 명령 패턴들을 식별하는 탐지 수단을 포함한다. 이러한 명령 패턴들은 내부 루프가 전송 전력 증가 및 감소를 정확하게 조정하지 못함을 표시한다. 상기 장치는 폐쇄 루프의 과거 전력 제어 성능에 관련된 수신 정보에 따라 목표 SIR을 조정하는 외부 루프 전력 제어 수단을 포함한다.
또 다른 형태로, 본 발명은 무선 통신 네트워크용 폐쇄 루프 전력 제어 시스템의 목표 SIR을 조정하는 방법으로서 구현될 수 있다. 내부 루프 및 외부 루프는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템을 구현한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 측정 SIR 및 목표 SIR 사이에서의 비교에 따라 내부 루프 전력 제어 명령을 발생시키는 단계 및 상기 측정 SIR에 따라 목표 SIR을 조정하는 단계를 포함한다. 제2 품질 메트릭이 내부 루프 전력 명령들이 당면한 상황에 대해 충분하지 않다는 것을 표시하지 않으면 이러한 방법이 뒤따른다. 내부 루프 전력 명령들이 충분하지 않으면, 상기 방법은 목표 SIR 조정을 일시중지 하거나, 또는 제1 품질 메트릭에 따라 조정되는 조정 양보다 작은 양으로 목표 SIR을 조정한다. 다른 실시예에서, 제2 품질 메트릭은 실패된 순환 중복 검사(CRC) 비트와 같이 수신 정보의 최종 프레임에 대한 검증이 실패하는 경우에만 사용된다.
본 발명은 그 사용자들에게 많은 장점들을 제공한다. 이러한 장점들은 폐쇄 루프 전력 제어의 외부 루프가 스마트한 외부 루프이기 때문에 실현된다. 이러한 외부 루프는 전송 신호 전력의 증가 및 감소를 금하는 사건들을 탐지하여 그에 따라 목표 SIR을 조정할 수 있다. 또 다른 장점은 외부 루프가 선택적인 딥 페이딩 상태 ,슬로프 오버헤드, 또는 내부 루프 전력 제어 명령 응답이 일시적으로 전파경로에서의 갑작스런 변화를 추적하지 못하는 시스템 현상들에 응답할 수 있다는 것이다. 또한 본 발명의 외부 루프는 탐지된 문제에 직접적으로 비례하는 전력 증가 및 감소가 개시될 수 있도록 하여 준다.
당업자에게 자명하듯이, 본 발명은 또한 하기의 도면 및 실시예를 통해 다양한 장점 및 이점들을 제공한다.
동작 방법
도3은 기지국(300)이 무선 통신 신호(302)를 이동국(306)으로 전송하는 무선 통신 시스템을 보여주는 도이다. 기지국(300)에서 이동국(306)으로의 전송은 순방향링크 전송으로 언급되고, 이동국(306)에서 기지국(300)으로의 전송은 역방향 링크 전송으로 언급된다. 실시예에서, 무선 통신 신호들은 코드 분할 다중 접속(CDMA) 변조를 사용하여 전송되고, 이는 USP 4,901,307 및 5,103,459에 상세히 제시되어 있고, 전기통신 산업협회 잠정 표준 TIA/EIA/IS-95-A 제목 "MOBILE STATION-BASE STATION COMPATIBILITY STANDARD FOR DUAL-MODE WIDEBAND SPREAD SPECTRUM CELLULAR SYSTEM"에서 표준화되었다. 그러나, 본 발명은 폐쇄 루프 전력 제어 시스템을 사용하는 다른 무선 통신 시스템에 동일하게 적용될 수 있다.
"THE cdma2000 ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION" 이라는 제목하에 국제 전기통신 협회(ITU)로의 제출에서 전기통신 산업협회(TIA)는 고속 데이타 전송을 제공하기 위해 상기 IS-95 표준을 제안하였다. 유사하게, 유럽 전기통신 표준 산업(ETSI)은 "THE ETSI UMTS TERRESTRIAL ACCESS(UTRA) ITU-R RTT CANDIDATE SUBMISSION"이라는 제목으로 ITU에 대안적 제안을 제출하였다. 본 발명은 고속 데이타 전송에서 신뢰성 있는 데이타 전송을 보장하기 위해서는 충분한 전송 전력이빈번하게 부족하게 되는 상기 cdma2000 또는 UTRA 후보자 제출에 기반한 시스템들에 잘 적용될 수 있다. 따라서, 실시예에서 순방향 링크 신호(302)는 선행기술에서 잘 알려진 CDMA 고속 데이타 신호들이 될 수 있고, 이는 cdma2000 또는 UTRA 제안들에 기술되어 있다.
일실시예에서, 순방향 링크 신호(302)는 다양한 형태의 신호들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 신호들은 이동국(306)에 의해 코히어런트한 복조를 가능케하는 파일럿 신호들, 음성 데이타와 같은 제1 트래픽 데이타 신호들, 팩시밀리 전송과 같은 보조 고속 데이타 신호들, 및 전력 제어 신호들을 포함할 수 있다. 당업자는 이러한 정보 타입들로 제한되지 않음을 잘 이해할 것이다. 이러한 정보 및 신호들은 본 발명의 다양한 실시예들에서 변할 수 있다. 예를 들어, 순방향 링크는 제1 트래픽 데이타를 포함하지 않을 수도 있다. 게다가, 본 발명은 역방향 링크 신호의 전력 제어에도 동일하게 적용될 수 있다.
이동국(306)에서, 순방향 링크 신호들(302)은 기지국(300)으로부터 수신되고 복조된다. 이동국(306)은 아래에서 상세히 제시되듯이 순방향 링크 신호들(302)의 수신 신호 전력이 충분한 지를 결정한다. 각 수신 프레임의 전력이 신호에 포함된 정보의 신뢰성 있는 복조 및 디코딩을 가능케하기에 충분한 경우에는 수신 신호 전력은 적당하다. 순방향 링크 신호들(302)의 수신 신호 에너지가 충분한지의 여부에 따라, 이동국(306)은 일련의 전력 제어 명령들을 발생시킨다. 일실시예에서, 전력 제어 명령들은 일련의 1비트(상승/하강) 전력 제어 명령들로 구성되고, 이에 따라 기지국(300)은 순방향 링크 신호들(302)의 전송 에너지를 증가 또는 감소시킨다.
이동국(306)은 순방향 링크 신호(302)에 대한 신호대 간섭비-또는 그와 관련된 표현적인 메트릭-를 측정하여 측정된 신호대 간섭비를 목표 SIR과 비교한다. 측정된 SIR이 목표 SIR보다 작으면, "상승" 전력 제어 명령이 기지국(300)으로 전송되어 기지국이 순방향 링크 신호(302)의 전송 전력을 증가시키도록 한다. 측정된 SIR이 목표 SIR 보다 크면, "하강" 전력 제어 명령이 기지국(300)으로 전송되어 기지국이 순방향 링크 신호(302)의 전송 전력을 감소시키도록 한다.
목표 SIR은 요구되는 프레임 에러율, 요구되는 심벌 에러율 또는 비트와 같은 요구되는 신호 품질을 제공하도록 설정된다. 이러한 요구되는 신호 품질은 순방향 링크 신호(302)에서 제공되는 서비스 형태에 다라 변할 수 있다. 수신 신호가 너무 "고 품질" 이다라고 말하는 것이 이상하게 보일지라도, 이러한 과도한 품질은 이동국(306)으로의 순방향 링크 신호들(302) 전송에서 불필요한 에너지가 사용되는 것을 의미함을 기억하여야 한다. 불필요한 에너지의 사용은 기지국(300)에 의해 서비스되는 다른 모든 이동국들에게 서비스의 질적 하락을 초래하여 기지국(300)에 의해 서비스되는 이동국들(306)의 수가 감소하게 된다. 따라서, 수신되는 순방향 링크 신호들(302)의 실제 품질 레벨은 요구되는 품질 레벨에 따라 변하고, 순방향 링크 신호들(302)이 요구되는 품질 레벨에서 수신되도록 목표 SIR이 변화된다. 이 후에 목표 SIR 조정은 외부 루프 전력 제어로 언급된다.
내부 루프 전력 제어
본 발명의 일 실시예에서, 이동국(306)은 전력 제어 명령들을 발생시켜 이를트래픽 데이타 및 파일럿 심벌 데이타와 함께 역방향 링크 신호들(304)에서 기지국(300)으로 전송한다. 실시예들에서, 역방향 링크 신호들(304)은 ETSI UTRA, TIA cdma2000, ARIB's W-CDMA, 또는 T1P1's WIMS 후보 제출들에 따라 전송되는 CDMA 신호들이다. 위에서 강조되듯이, 본 발명은 다른 형태의 CDMA 신호들 및 폐쇄 루프 전력 제어 시스템을 사용하는 TDMA 또는 GSM 과 같은 다른 변조 방식들에도 동일하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 기지국(300)은 이동국(306)으로부터 전력 제어 명령들을 수신하여 이러한 명령들에 따라 순방향 링크 신호들(302)의 전송 에너지를 증가 또는 감소시킨다. 그러나, 내부 루프 저력 제어 명령들이 다양한 이유로 추종될 수 없는 경우가 존재할 수 있다. 예를 들어, 순방향 링크 신호들(302)에 대한 추가적인 에너지 할당이 기지국(300)에 의해 서비스되는 다른 이동국들에 대해 수용할 수 없는 성능 저하를 초래한다고 기지국(300)이 결정하는 경우에 전력 제어 명령들에 응답하여 기지국이 순방향 링크 신호(302) 에너지를 증가시키지 못 할 수도 있다. 역방향 링크 전력이 제어되면, 이동국(306)의 낮은 배터리가 임의의 전송 전력 증가를 금지할 수도 있다.
기지국(300)이 전송 전력 제어 명령들에 응답할 수 있었는지 여부를 결정하기 위해, 폐쇄 루프 시스템의 전송기들에 전송된 연속적인 "상승" 명령들의 수가 본 발명의 일 실시예에서 모니터링된다. 과도한 수의 연속적인 "상승" 명령들은 슬로프 오버헤드 상태 또는 전송기가 전력을 증가시킬 수 없음을 나타낸다. 이러한 패턴이 탐지되면, 목표 SIR 조정은 금지된다. 다른 실시예에서, 소정의 이전내부 루프 전력 제어 명령들에서 발생한 "상승" 명령들의 수(Nup)가 외부 루프 응답을 제어하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 순방향 링크 신호(302)의 측정 SIR이 목표 SIR과 비교된다. 이들 둘 사이의 차이가 임계치를 초과하면, 목표 SIR 조정이 금지된다.
위에서 기술된 2가지 방법들에서, 내부 루프 전력 제어로부터 획득된 정보는 목표 SIR을 결정하는데 사용된다. 내부 루프 정보는 외부 루프와 연속적으로 통신된다. 내부 루프 방법들 각각이 비록 상승/하강 명령들을 사용하는 다양한 실시예들에서 기술되었지만, 이러한 방법들은 전송기로의 고속 피드백을 사용하는 시스템에 적용되어 하나 또는 수개의 안테나들, 캐리어들, 또는 지향성 안테나 어레이들에 전송 전력을 조정할 수도 있다.
외부 루프 전력 제어
위에서 기술된 내부 루프 전력 제어 정보를 사용하여, 외부 루프 전력 제어 성능이 개선될 수 있다. IS-95 시스템들에서, 프레임 에러 검출시에 0.5dB 만큼 목표 SIR이 증가되고, 프레임이 신뢰성 있게 수신되는 경우에 0.5dB 만큼 목표 SIR이 감소된다. 정적인 채널 상태하에서, 이러한 목표 SIR 조정은 1%의 프레임 에러율을 초래한다. IS-95 시스템들에서, 프레임 에러들은 CRC 검사 수단에 의해 탐지되고, 이러한 구현은 공지되어 있다. 도4의 블록(410)에서, 목표 SIR은 블록(402)에서 신뢰성있게 수신된 프레임을 검출할 시에 소정양만큼 감소된다. 블록(412)에서, 프레임 에러 검출시 목표 SIR은 증가된다. 이는 내부 루프 전력 제어가 목표 SIR을 추적하고 있었고 가장 최근에 수신된 정보 프레임이 미리-선택된 품질 레벨을 만족하지 못하는 경우, 목표 SIR이 너무 낮게 설정되었다는 가정에 기반한다. 그러나 이러한 가정이 항상 참인 것은 아니다. 예를 들어, 전력 정전, 중단된 전력 제어 정보 피드백, 슬로프 오버헤드, 선택적인 딥 페이딩, 또는 다른 유사한 이유로 인해 내부 루프 전력 제어가 목표 SIR 부근에서 수신 SIR을 유지할 수 없을 수도 있다. 이러한 경우에, 목표 SIR의 증가는 부정확한 응답이 되어 뒤이은 프레임들에서 과도한 전력을 초래하여 전력을 낭비하고 위에서 언급된 문제들을 발생시킬 수 있게된다.
따라서, 블록(402)에서 프레임에 대한 CRC 검사가 실패하는 경우, 본 발명은 블록(404)에서 제시되고 내부 루프 전력 제어 세션에서 기술된 대로 내부 루프 전력 제어 정보를 사용하여 블록(406)에서 목표 SIR을 변화시킬 것인지를 결정한다. 이러한 정보에 기초하여 내부 루프 전력 제어가 전파 경로의 변화를 추적하지 못하는 경우에는 목표 SIR에 대한 변화는 블록(408)에서 금지된다. 예를 들어, 전송 스테이션으로 전송된 연속적인 "상승" 명령들의 수가 슬로프 오버헤드를 나타내는 패턴을 제시하는 경우에는, 목표 SIR 조정은 금지된다.
위에서 기술된 다양한 방법들뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 양상들은 도3,5 및 6에 제시된 하드웨어 성분들 및 상호접속들과 관련된다.
하드웨어 성분들 및 상호접속
도5는 도3에서 제시된 기지국(300)의 간략화된 블록 다이아그램이다. 순방향 링크 신호(302)에서의 전송 정보가 인코더/인터리버(502)로 제공되고, 인코더/인터리버는 데이타에 대한 순방향 에러 정정을 제공하고 소정 인터리버 포맷에 따라 심벌들을 재배열하여 전송 신호에서 시간 다이버시티를 제공한다. 인터리빙 및 인코딩된 심벌들은 변조기(504)로 제공된다. 실시예에서, 변조기(504)는 CDMA 변조기이고, 그 디자인 및 구현은 상기에서 언급된 USP 4,901,307 및 5,103,459 에 기재되어 있다. 실시예에서, 변조기(504)는 상기에서 기술된 UTRA 및 cdma2000과 같은 고속 데이타 전송을 수행할 수 있는 CDMA 변조기이다.
변조된 신호는 전송기(TMTR)(506)로 제공되고, 전송기는 전송 신호를 컨버팅, 증폭 및 필터링한다. 실시예에서, 전송기(506)는 직교위상 편이방식(QPSK)을 사용하여 전송신호를 변조한다. 그러나, 본 발명에 BPSK,QAM 또는 FSK와 같은 다른 형태의 변조 방식에도 적용될 수 있다. 변조된 신호는 전력 제어 처리기(510)로부터의 전력 제어 신호에 따라 전송 에너지 레벨로 증폭된다. QPSK 신호는 전송기(506)로부터 제공되어 순방향 신호(302)로서 안테나(508)를 통해 전송된다.
도6을 살펴보면, 이동국(306)에 의해 순방향 링크 신호(302)가 안테나(602)에서 수신되어 듀플렉서(D)(604)를 통해 수신기(RCVR)(606)로 제공된다. 수신기(606)는 수신된 순방향 링크 신호를 다운 컨버트, 필터링 및 증폭하여 복조기(608)로 제공한다. 또한, 수신기(606)는 인-밴드 신호 에너지 표시를 SIR 계산기(612) 및 임계치 발생기(618)와 통신하고, 그 동작은 아래에서 제시된다.
복조기(608)는 수신 신호를 복조하여 복조된 신호를 디인터리버/디코더(610)로 제공한다. 또한 복조기(608)는 복조된 신호 에너지 표시를 SIR 계산기(612) 및 임계치 발생기(618)에 제공한다. 디인터리버/디코더(610)는 복조된 심벌들을 재배열하고 재배열된 심벌들을 컨벌루션 디코딩 또는 터보 디코딩과 같은 소정의 에러 정정 포맷에 따라 디코딩하여 디코딩된 데이타 스트림을 이동국(306) 사용자에게 제공한다. 디코딩된 데이타 스트림은 이동국 사용자에게 제공되기에 앞서 추가로 처리될 수도 있다. 또한 디인터리버/디코더(610)는 프레임이 신뢰성있게 디코딩되었는지 여부를 표시하는 신호 또는 디코딩된 데이타 프레임에서 심벌 에러율을 표시하는 신호를 임계치 발생기(618)에 제공한다.
다른 실시예에서, 수신기(606)로부터의 정보 및 복조기(608)로부터의 정보는 순방향 링크 전력 제어 처리기(620)로 제공된다. 상기 처리기(620)는 적어도 SIR 측정 기능, 목표 SIR(임계치)가 변화되어야 하는지 여부를 결정하는 기능, 측정 SIR을 목표 SIR과 비교하는 기능, 및 전력이 증가 또는 감소되어야 하는지 여부를 표시하는 표시기를 발생시키는 기능을 수행한다.
SIR를 계산하는 간단한 방법은 모든 인-밴드 에너지가 간섭 에너지를 나타낸다고 가정하는 것이다. 수신기(606)는 일반적으로 인-밴드 에너지량에 따라 신호를 정규화하는 자동 이득 제어 요소(제시되지 않음)를 포함하고 있기 때문에, 이러한 값이 수신기(606)로부터 SIR 계산기(612)로 직접 제공될 수 있다. 복조기(608)는 수신 신호를 복조하여 기지국(300)에 의해 서비스되는 다른 이동국들로 전송되는 신호들로 부터 순방향 링크 신호들(302)을 추출한다. 복조된 심벌들의 에너지는 신호 에너지 측정을 위해 합산된다. 이러한 신호 에너지 측정은 대략적인 SIR 측정을 위해 인-밴드 에너지에 의해 나눠진다.
실시예에서, 순방향 링크 신호들(302)은 가변 속도 전송 신호들이고, 그 속도는 이동국(306)에 미리 알려지지 않는다. 예시적인 가변 속도 순방향 링크 신호들(302)에서, 전송된 각 신호는 고정된 길이의 데이타 프레임을 채우기 위해 가능한 한 많이 전송 신호 내에서 반복된다. 본 발명에서 신호 에너지는 순방향 링크 신호(302)에서의 반복 횟수에 반비례하여 변화된다. 이는 일정한 심벌 에너지를 제공하여 모든 속도에 대해 대략 일정한 성능을 제공하여 준다.
심벌 에너지가 시간에 대해 확산되어 있어 신호 에너지 측정을 복잡하게 하기 때문에, 심벌 에너지의 충분성 여부를 결정하기 위해 신호 에너지 측정 알고리즘은 알려지지 않은 정보 레이트에 따라 변하지 않는 고정된 기준을 가지고 있어야만 한다. 실시예에서, 전력 제어 비트 또는 파일럿 심벌들이 순방향 링크 신호(302)에 삽입 또는 펑쳐링되고, 이러한 비트들의 에너지는 최대 속도 정보 신호 전송에서 사용되는 에너지에 대해 고정되어 설정된다. 실시예에서, 전력 제어 신호 및 순방향 링크 신호(302)는 채널에서 멀티플렉싱된다.
이러한 불변 속도 전력 제어 심벌들은 2가지 방법 중 하나로 사용될 수 있다. 이들은 고정 에너지 전력 제어 심벌들 사이에서의 비율을 측정함으로써 정보 신호의 레이트를 사전에 추정하는데 사용될 수 있다. 트래픽 데이타 에너지는 트래픽 데이타가 만들어지는 레이트의 사전 추정으로서, 이는 비불변 SIR 임계치와의 비교를 위해 계산된 트래픽 에너지를 수정하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 사전 레이트 추정이 사용되어 SIR이 일련의 레이트 의존 임계치와 비교되도록 한다.
최대 속도 정보 신호 에너지 전송에 대한 고정된 전송 에너지 관계를 가지는전력 제어 비트를 사용하는 대안적 방법은 신호 에너지를 계산하는데 전력 제어 비트 그 자신을 사용하는 것이다. 이러한 방법 하에서 전력 제어 비트들의 에너지는 신호 에너지를 나타내고 이러한 에너지가 계산되어 SIR 계산에 직접 사용된다.
수신된 CDMA 신호의 SIR을 계산하는데 있어서의 또 다른 어려움은 기지국에서 이동국으로의 단일 경로 신호들의 직교성에 기인한다. 이동국이 기지국(300)과 마주 보는 상황과 같은 강력한 단일 경로 수신 상태에서 인-밴드 에너지는 간섭 에너지를 정확하게 표현할 수 없다. 이러한 인-밴드 에너지는 순방향 링크 신호(302)에 직교하는 에너지를 포함할 것이고 잡음이 복조 처리에서 완전히 제거될 수 있기 때문에 직교 에너지는 간섭에 영향을 미치지 못한다.
실시예에서, 기지국(300)은 직교 채널에 따라 데이타를 확산시키고, 직교 확산된 데이타를 유사잡음(PN) 시퀀스에 따라 확산시킴으로써 신호를 변조한다. PN 시퀀스는 골드 코드 및 M 부호열을 포함하고, 그 발생 방법은 공지되어 있다. 직교 인-밴드 에너지의 추가적인 복잡성을 다루는 하나의 방법은 PN 확산을 제거하고 역확산된 신호 에너지를 계산하는 것이다. 그리고 나서 이러한 에너지는 인-밴드 에너지에서 차감되어 잡음 신호 측정에 사용된다. 간섭을 측정하는 또 다른 방법은 고정 에너지 파일럿 신호와 같은 순방향 링크 신호의 일부인 고정된 에너지 신호에 대한 변화를 계산하는 것이다.
직교 확산을 사용하는 가변 속도 CDMA 신호에서 SIR 계산의 복잡성은 미국 특허 출원번호 08/722,763 제목 "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM" 및 미국 특허 출원번호09/239,451 제목 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM"에서 언급되어 있고, 이들은 본 출원인에게 양도되고 본 명세서에서 참조된다. 당업자는 임계치값에 대한 비교를 위해 사용되는 신호 품질 메트릭을 계산하는 다른 방법들에도 본 발명이 적용될 수 있음을 잘 이해할 것이다.
도6을 참조하면, SIR 계산기(612)는 비교기(614) 및 임계치 발생기(618)에 SIR 측정치를 제공한다. 비교기(614)에서, SIR 측정치는 목표 SIR과 비교된다. 실시예에서, 하나의 임계치가 사용되고, SIR 측정치가 목표 SIR보다 큰지 또는 작은지를 나타내는 하나의 비트가 비교기(614)로부터 제공된다. 이러한 하나의 전력 제어 비트는 전력 제어 비트 발생기(616)로 제공된다. 전력 제어 비트 발생기(616)는 비교기(614)에 의한 비교결과에 따라 전력 제어 명령을 발생시킨다. 이러한 전력 제어 명령은 이동국의 전송 서브시스템(622)으로 전송되어 역방향 링크 신호상에서 전송된다.
위에서 언급되었듯이, 디인터리버/디코더(610)는 프레임이 정확하게 디코딩되었는지 또는 프레임 말소가 선언되었는지 여부를 표시하는 신호를 제공한다. 임계치 발생기(618)는 프레임 에러율, 심벌 에러율, 및 내부 루프 전력 제어에 의해 발생된 이전 전력 제어 명령들 기록에 대한 통계를 컴파일한다. 다른 일반적으로 알려진 메트릭 데이타가 다양한 실시예들에서 또한 계산 및 유지된다. 정상적인 동작하에서, 이러한 내부 루프 기록 정보가 전력 제어 시스템이 상기 섹션 방법에서 논의된 것처럼 정확하게 또는 충분히 신속하게 반응하지 않음을 표시한다면, 인계치 발생기(618)는 목표 SIR을 증가시키지 않을 것이다. 대안적으로, 임계치 발생기(618)는 목표 SIR을 0 에서 0.5dB 사이 또는 그 이상으로 증가시킬 수도 있다. 내부 루프가 시스템 변화에 따라 정확하게 응답하고 있음을 내부 루프 데이타가 표시하면, 임계치 발생기(618)는 비교기(614)에 새로운 보다 높은 목표 SIR을 제공할 것이다. 또한 정상적인 동작에서 프레임 에러율이 요구되는 프레임 에러율 임계치 이하로 떨어지면, 임계치 발생기(618)는 목표 SIR을 낮추어 새로운 낮은 목표 SIR을 비교기(614)로 제공할 것이다.
역방향 링크 전송 서브 시스템(622)의 동작에 대해 살펴보면, 역방향 링크 신호(304)상에서의 전송 정보는 인코더/인터리버(624)로 제공되고, 인코더/인터리버는 데이타에 대한 순방향 에러 정정을 제공하고 소정의 인터리버 포맷에 따라 심벌들을 재배열하여 전송되는 신호에 대해 시간 다이버시티를 제공한다. 인터리빙 및 인코딩된 심벌들은 전력 제어 펑쳐링 엘리먼트(626)으로 제공되고, 전력 제어 펑쳐링 엘리먼트는 전력 제어 심벌들을 펑쳐링 또는 멀티플렉싱한다. 그리고 나서 신호는 변조기(628)로 제공된다. 실시예에서, 변조기(628)는 CDMA 변조기이고, 그 디자인 및 구현은 공지되어 있고 앞서 언급된 USP 4,901,307 및 5,103,459에 상세히 제시되어 있다. 실시예에서 특히 변조기(628)는 고속 데이타 전송을 수행할 수 있는 CDMA 변조기이고, 앞서 언급된 미국 특허 출원번호 08/886,604에 상세히 기재되어 있다.
변조된 신호는 전송기(630)로 제공되고, 전송기는 전송할 신호를 업-컨버트, 증폭 및 필터링한다. 실시예에서, 전송기(630)는 직교 위상 편이 방식(QPSK) 변조포맷을 사용하여 전송 신호를 변조한다. 대안적 실시예에서, 본 발명은 BPSK,QAM 또는 FSK 변조 방식과 같은 다른 변조들에도 적용될 수 있다. QPSK 신호는 듀플렉서(604) 및 안테나(602)를 통해 역방향 링크 신호에서 전송된다.
도5를 살펴보면, 역방향 링크 신호들(304)은 기지국 안테나(520)에서 수신되어 수신기(518)로 제공된다. 수신기는 수신된 신호를 다운-컨버트, 필터링 및 증폭하여 신호를 복조기(516)로 제공한다. 복조기는 수신 신호를 복조하여 복조된 신호를 디멀티플렉서(514)로 제공한다. 디멀티플렉서(514)는 신호로부터 전력 제어 명령들을 분리하여 분리된 전력 제어 명령들을 전력 제어 처리기(510)로 제공한다. 트래픽 데이타는 디인터리버/디코더(512)로 제공된다. 디인터리버/디코더는 복조된 심벌들을 재배열하고 재배열된 심벌들을 컨벌루션 디코딩 또는 터보 디코딩과 같은 소정의 에러 정정 포맷에 따라 디코딩하여 디코딩된 데이타 스트림을 기지국 제어기(제시되지 않음)에 제공한다.
정상 동작하에서, 전력 제어 처리기(510)는 수신된 전력 제어 명령에 따라 순방향 링크 신호(302) 전송을 위한 새로운 전송 전력을 발생시킨다. 그러나, 전력 제어 명령 처리기(510)는 전송 제어 데이타에 따라 순방향 링크 신호들(302)의 전송 에너지를 결정한다. 일 예로, 전송 제어 데이타는 순방향 링크 신호들(302) 전송을 위해 최대 전송 에너지를 제공한다. 수신 전력 제어 명령에 응답하여, 전송 에너지는 순방향 링크 신호의 최대 전송을 초과하는 경우, 순방향 링크 신호의 전송 에너지는 증가되지 않는다.
이상에서 본 발명은 선호되는 실시예를 통해 기술되었지만, 본 발명은 상기실시예들로 제한되지 않으며 다양한 변형이 가능함을 당업자는 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 네트워크의 폐쇄 루프 전력 제어 시스템에서 사용되는 신호대 잡음비(SIR) 임계치를 조정하는 장치로서, 상기 폐쇄 루프 전력 제어 시스템은 내부 루프 및 외부 루프를 가지고 있고,
    상기 장치는
    전형적인 내부 루프 전력 제어 명령 패턴들을 식별하는 탐지수단으로서, 상기 전형적인 내부 루프 전력 제어 명령 패턴들은 상기 내부 루프가 정확하지 않은 전송 전력 변화를 명령하는 것을 나타내는 탐지 수단; 및
    상기 탐지 수단과 통신적으로 결합되어 상기 내부 루프 전력 제어 패턴들에 따라 상기 SIR 임계치를 조정하는 외부 루프 전력 제어 수단을 포함하는 SIR 임계치 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 루프가 정확하지 않은 전송 전력 변화를 명령하는 것을 나타내는 상기 내부 루프 전력 제어 명령 패턴은 N개 이상의 연속적인 전력 증가 명령들이 상기 내부 루프에 의해 전송기에 전송되는 경우에 발생하는 SIR 임계치 조정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 루프가 정확하지 않은 전송 전력 변화를 명령하는 것을 나타내는상기 내부 루프 전력 제어 명령 패턴은 최종 수신 정보 프레임에 대한 측정된 SIR이 실질적으로 SIR 임계치보다 낮은 경우에 발생하는 SIR 임계치 조정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    최종 수신 정보 프레임에 대한 검사가 실패하는 경우, 상기 외부 루프 제어 수단은 상기 내부 루프가 정확하지 않은 전송 전력 변화를 명령하는 것을 나타내는 상기 전형적인 내부 루프 전력 제어 명령 패턴들을 수신하는 SIR 임계치 조정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검사는 순환 중복 검사(CRC)인 SIR 임계치 조정 장치
  6. 제3항에 있어서,
    상기 외부 루프는 상기 내부 루프 전력 제어 패턴들 및 최종 K개의 명령기간 동안 상기 내부 루프에 의해 이루어진 연속 또는 비연속적인 전력 상승 명령들의 수에 따라 상기 SIR 임계치를 조정하는 SIR 임계치 조정 장치.
  7. 무선 통신 네트워크에서 사용되는 폐쇄 루프 전력 제어 시스템의 SIR 임계치를 조정하는 방법으로서, 상기 폐쇄 루프 전력 제어 시스템은 내부 루프 및 외부 루프를 가지고 있고,
    상기 방법은
    제1 품질 메트릭 및 가변 임계치 사이의 비교에 따라 내부 루프 전력 제어 명령들을 발생시키는 단계;
    제2 품질 메트릭이 상기 내부 루프 전력 제어 명령들이 적절하지 않음을 표시하지 않는 경우에는 상기 제1 품질 메트릭에 따라 상기 가변 임계치를 조정하고, 상기 내부 루프 전력 명령들이 적절하지 않다면,
    (a) 상기 가변 임계치의 조정을 일시 보류하거나 또는
    (b) 상기 제1 품질 메트릭에 의해서만 조정이 이루어지는 경우의 양보다 적은 양으로 상기 가변 임계치를 조정하는 단계를 포함하는 SIR 임계치 조정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    N개의 연속적인 전송 증가 명령들이 상기 내부 루프에 의해 전송기로 전달되는 경우 상기 내부 루프 전력 제어 명령들은 적절하지 않은 것으로 간주하는 SIR 임계치 조정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가변 임계치에 대한 상기 조정은 상기 제2 품질 메트릭 및 최종 K개의 명령기간 동안 상기 내부 루프에 의해 이루어진 연속 또는 비연속적인 전력 상승 제어 명령들의 수에 따라 이루어지는 SIR 임계치 조정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    최종 수신 정보 프레임에 대한 측정 SIR이 실질적으로 가변 임계치보다 낮은 경우 상기 내부 루프전력 제어 명령들은 적절하지 않은 것으로 간주되는 SIR 임계치 조정 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    최종 정보 프레임의 검사가 실패하는 경우 상기 제2 품질 메트릭이 사용되는 SIR 임계치 조정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 검사는 순환 중복 검사(CRC)인 SIR 임계치 조정 방법.
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