KR20020061529A - 협대역 시분할 듀플렉싱 부호분할다중접속 통신시스템의전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시분할 다중 부호분할다중접속 통신시스템에 관한 것으로서, 패킷 데이터 전송 시에 발생하는 데이터 전송구간과 상기 데이터 전송이 없는 데이터 전송 휴지 기간에 있어서 상기 데이터 전송구간에서는 폐루프 전력제어 방식으로 전력 제어를 수행하고, 상기 데이터 전송 휴지 기간에서는 변형된 개루프 전력제어와, 상기 개루프 전력 제어 및 폐루프 전력 제어를 혼용한 방식으로 전력제어를 수행하여, 상기 데이터 전송 휴지 기간이 끝나고 다시 데이터를 전송을 시작할 경우 초기 전송전력을 적절하게 설정한다.

Description

협대역 시분할 듀플렉싱 부호분할다중접속 통신시스템의 전력 제어 방법 및 장치{A POWER CONTROL METHOD IN NARROW BAND TIME DIVISION DUPLEXING CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 협대역 시분할 다중/부호 분할 다중 접속 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 전송 휴지 기간 발생에 따른 전송 전력을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제 3 세대(3G: 3rd generation) 이동통신 시스템은 주파수로 상향(uplink) 및 하향(downlink) 전송을 구별하는 주파수분할 다중(FDD: Frequency Division Duplexing, 이하 "FDD"라 칭하기로 한다)방식 통신 시스템, 시간으로 상향 및 하향 전송을 구별하는 광대역 시분할 다중 (WB-TDD: Wide Band Time Division Duplexing, 이하 "WB-TDD"라 칭하기로 한다) 및 협대역 시분할 다중(NB-TDD: Narrow Band Time Division Duplexing, 이하 "NB-TDD"라 칭하기로 한다) 방식 통신 시스템등이 있으며, 상기 WB-TDD 통신 방식과 FDD 통신 방식은 칩레이트(chip rate) 3.84 MHz를 사용하며, 상기 NB-TDD 통신 방식은 칩레이트 1.28MHz를 사용한다.
그런데, 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 사용자 단말기(UE: User Equipment :이하 "UE"라 칭하기로 한다)와 기지국(Node B)간의 통신은 상기 UE와 기지국간에 할당된 채널을 통해서 이루어지고, 상기 채널을 통해 데이터가 상기 시분할 방식에 의해 불연속적으로 전송됨으로 인해 전송 휴지(Transmission Pause) 기간이 상당한 시간동안 발생할 수 있게 된다. 그래서, 상기 전송 휴지 기간이 종료된 후 상향 혹은 하향 채널 신호를 전송할 때 초기 전송 전력이 상기 전송 휴지 기간으로 인해적절하지 않은 경우가 발생한다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 3 세대 비동기 이동통신 시스템에서 시분할 방식을 사용하는 통신 시스템은 WB-TDD와 NB-TDD가 있다. 상기 WB-TDD 방식과 NB-TDD 방식의 차이점은 칩레이트, 즉 WB-TDD에서는 칩레이트로 3.84 MHz를 사용하고, NB-TDD에서는 칩레이트로 1.28MHz를 사용한다는 것이다. 그리고 상기 WB-TDD 방식과 상기 NB-TDD 방식은 기지국 내의 UE간의 간섭(Interference) 및 타 기지국으로의 간섭양을 최대한 제어하기 위한 상하향 전송 전력 제어 방법을 각각 사용하는데, 상기 WB-TDD 방식을 사용하는 통신 시스템과 NB-TDD 방식을 사용하는 통신 시스템간의 전송 전력 제어 방식의 차이점을 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 상기 WB-TDD 방식을 사용하는 통신 시스템의 전송 전력 제어 방식에 대해서 설명하기로 한다.
상기 WB-TDD 통신 시스템은 상향(uplink) 전송 전력의 제어에는 개루프 전력 제어 (Open loop power control) 방식을 사용하고, 하향(downlink) 전송 전력의 제어에는 폐루프 전력 제어 (Closed loop power control)방식을 사용한다. 상기 WB-TDD 통신 시스템에서 UE의 상향 전송 전력 제어에 사용하는 개루프 전력 제어 방식은 상기 UE가 기지국으로부터 전송되는 제1 공통 제어 물리 채널(P-CCPCH: Primary Common Control Physical CHannel: 이하 "P-CCPCH"라 칭하기로 한다)의 경로 손실(Propagation loss)을 측정하고, 상기 측정된 경로 손실에 대하여 UE의 상향 전송 전력을 적절하게 조절함으로 기지국이 상기 UE가 상향 전송하는 채널 신호를 올바르게 수신할 수 있도록 하는 방식이다. 여기서, 상기 P-CCPCH는 기지국의 정보및 시스템의 정보(SI: System Information)를 기지국 내의 UE들에게 전송하는 채널이며, 상기 P-CCPCH는 항상 일정한 전송 전력으로 전송되고, 상기 P-CCPCH의 전송 전력의 크기는 기지국 내의 UE들에게 브로드케스팅(broadcasting)된다. 상기 브로드케스팅 된 P-CCPCH의 전송 전력을 사용하여 UE는 기지국으로부터 UE까지의 전송 경로 손실을 측정할 수 있게 된다. 그리고, 상기 WB-TDD 통신 시스템에서 기지국의 하향 전송 전력의 제어에 사용하는 폐루프 전력 제어 방식은 상기 UE가 상기 UE 자신에게 수신되는 기지국의 신호를 수신한 후, 신호의 크기(신호대 간섭비)를 측정하여 상기 기지국으로부터 수신한 신호의 크기가 미리 설정한 설정 기준 미만인 경우는 상기 기지국에게 전송 전력을 높이라는 전송 전력 제어(TPC: Transmission Power Control, 이하 "TPC"라 칭하기로 한다) 명령(command)을 전송한다. 이와는 반대로 상기 기지국으로부터 수신한 신호의 크기가 상기 설정 기준 이상인 경우는 상기 기지국에게 전송 전력을 낮추라는 TPC 명령을 전송한다. 그러면, 상기 기지국은 상기 UE로부터 수신되는 TPC 명령에 따라서 상기 UE가 수신하는 전송 전력이 일정한 레벨을 가질수 있도록 하향 전송 전력을 조절하게 되는데 이러한 방식이 폐루프 전력제어 방식이다. 상기에서 설명한 WB-TDD 통신 시스템의 상하향 전송 전력 제어 방식은 한마디로 하향 전송 전력의 제어에는 폐루프 전력 제어 방식을 사용하고, 상향 전송 전력의 제어에는 개루프 전력 제어 방식을 사용하는 방식이다.
그러나 상기 WB-TDD 통신 시스템과는 달리 상기 NB-TDD 통신 시스템은 상향 전송 전력의 제어와 하향 전송 전력의 제어에 모두 폐루프 전력 제어 방식을 사용하도록 3GPP TSG(Technical Special Group) RAN(Radio Access Network)TR(Technical Report)에 규정되어 있다. 상기 설명된 개루프 전력 제어 방식과 폐루프 전력 제어 방식의 가장 큰 차이는 TPC 명령의 전송 유무이다. 상기 WB-TDD 통신 시스템에서는 하향 전송만을 폐루프 전송 전력 제어를 사용하기 때문에 상향 링크로만 TPC 명령이 전송되면 되지만, 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 상하향 전송 모두에서 폐루프 전송 전력 제어 방식을 사용하기 때문에 상하향 링크 모두로 TPC 명령이 전송된다.
그러면, 상기 NB-TDD 시스템의 상하향 전송 전력 제어 방식을 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 1은 NB-TDD 통신 시스템의 부프레임(Sub Frame)의 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 1에 도시되어 있듯이 하나의 부프레임은 5ms의 길이를 가지며, 상기 부프레임 2개가 하나의 프레임(frame)을 구성한다. 상기 프레임은 10ms의 길이를 가지고, 상기 프레임이 상기 3세대 비동기 이동 통신 시스템에서 무선 전송의 기본 단위인 라디오(radio) 프레임이 되며, 상기 10ms길이의 라디오 프레임은 FDD, WB-TDD, NB-TDD에서 공통으로 사용하는 무선 전송의 기본 단위가 된다.
그리고 상기 부프레임은 7개의 타임 슬럿(time slot)들, 즉 타임 슬럿들(TS0~TS6)과 하향 파일럿 타임 슬럿 (DwPTS: Downlink Pilot Time Slot: 이하 "DwPTS" 혹은 DwPCH(Downlink Pilot CHannel)라 칭하기로 한다)(102)과, 상향 파일럿 타임 슬럿(UpPTS: Uplink Pilot Time Slot : 이하 "UpPTS" 혹은 UpPCH(Uplink Pilot CHannel)라 칭하기로 한다)(104)과, 보호 구간(GP: Guard Period, 이하 "GP"라 칭하기로 한다)(103)으로 구성된다. 상기 타임슬럿들(TS0~TS6)중 아래로 화살표가 표시되어 있는 타임슬롯, 즉 타임슬럿 TS0 및 TS4, TS5, TS6은 기지국에서 UE로 신호를 전송하는, 즉 하향 구간의 타임 슬럿들이고, 위로 화살표가 표시되어 있는 타임슬롯들, 즉 TS1, TS2, TS3은 UE에서 기지국으로 신호를 전송하는, 즉 상향 구간의 타임슬럿들이다. 상기 NB-TDD 통신 시스템은 타임 슬럿 단위로 상하향 전송이 이루어짐으로써 하기와 같은 몇 가지 규칙을 적용하여 부프레임의 타임 슬럿들을 상하향 전송에 할당한다.
먼저, 상기 부프레임 구조에서 첫 번째 타임 슬럿 TS0(101)은 반드시 하향 전송에만 사용되어야 하며, 상기 DwPTS(102)는 UE가 동기를 맞출수 있도록 기지국에서 사전에 약속된 특정 부호 시퀀스(sequence)를 UE로 전송하는 구간이며, 상기 UpPTS(104)는 역방향 동기를 위해 상기 UE가 기지국으로 사전에 약속된 특정 부호 시퀀스를 전송하는 구간이다. 또한 스위칭 포인트(SP: Switching Point)(110)는 상하향 전송이 바뀌는 시점을 나타낸다. 상기 GP(103)은 상기 DwPTS(102)와 UpPTS(104)가 겹쳐져 서로 상대방에게 간섭을 주는 것을 방지하기 위해 신호를 전송하지 않도록 설정해 놓은 구간이다. 스위칭 포인트(111)는 상기 NB-TDD 부프레임의 첫 번째 타임 슬럿 TS0(101)을 제외한 다른 타임 슬럿들의 상하향 전송을 구별하는 시점이다. 여기서, 상기 스위칭 포인트(111)는 상향으로 전송할 데이터가 많은 경우에는 상향 슬럿의 수가 많게 설정되며, 하향으로 전송할 데이터가 많은 경우에는 하향 슬럿의 수가 많게 유동적으로 설정된다.
도 2는 NB-TDD 통신 시스템에서 기지국이 UE들에게 상하향채널을 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2에서 설명의 편의를 위하여 기지국과 하나의 UE사이의 상하향 채널을 할당하는 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 상기 도 2에는 다수의 라디오 프레임들, 즉 1번째 라디오 프레임(201)과, 2번째 라디오 프레임(202)과, K-1번째 라디오 프레임(203)과, K번째 라디오 프레임(204)이 도시되어 있다. 그리고, 라디오 프레임 하나는 2개의 서브 프레임으로 구성되기 때문에, 상기 각각의 라디오 프레임들은 각각 2개의 서브프레임으로 구성된다. 그래서, 상기 1번째 라디오 프레임(201)는 1#1 부프레임(211)과, 1#2부프레임(212)로 구성되며, 상기 2번째 라디오 프레임(202)는 2#1 부프레임(221)과, 2#2부프레임(222)로 구성되며, 상기 K-1번째 라디오 프레임(203)는 3#1부프레임(231)과, 3#2부프레임(232)로 구성되며, 상기 K번째 라디오 프레임(204)는 4#1부프레임(241)과,4#2부프레임(242)로 구성된다.
상기 도 2에서 UE가 기지국에게 채널의 할당을 요구하거나 혹은 기지국이 UE에게 채널을 할당해야 하는 상황이 발생할 경우, 상기 기지국은 상향(uplink) 전송에 사용할 라디오 프레임, 부 프레임, 타임 슬럿, 채널 부호(channel code) 등의 자원(resource) 및 하향(downlink) 전송에 사용할 라디오 프레임, 부 프레임, 타임 슬럿, 채널 부호 등의 자원을 UE에게 알려 주게 된다. 상기 채널 할당에 사용되는 자원들 중에 채널 부호는 직교 부호(orthogonal code)로서, 하향 전송일 경우 동일한 타임 슬럿을 사용하는 다른 UE들에게 할당된 하향 전송 채널들과 서로 다른 직교부호를 사용함으로써 상기 해당 UE에 할당된 하향 전송 채널과 구별해 주는 역할을 하며, 상향 전송일 경우 기지국에서 동일한 타임 슬럿을 사용하는 서로 다른 UE들을 구별해 주는 역할을 한다. 물론, 상기 직교부호를 통한 상하향 전송에서 동일한 UE에게 한 개 이상의 서로 다른 채널 부호가 할당되어 상기 UE로의 하향 전송 및 상기 UE에서의 상향 전송 데이터 전송률을 높이는 방법을 사용할 수도 있다. 그리고 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 사용하는 채널 부호는 3세대 비동기 이동통신 시스템에서 사용하는 직교 가변 확산율(OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor: 이하 "OVSF"라 칭하기로 한다) 부호를 사용한다. 여기서, 상기 OVSF 부호의 특성은 데이터를 대역확산 시키는 확산율(SF: spreading factor)에 따라 그 길이와 수가 변하는 것이다. 일 예로 확산율이 4(SF=4)이면 데이터는 대역이 4배로 확장되며, 이 경우 사용되는 채널 부호의 길이는 4가 되며, 사용할 수 있는 확산율 4인 채널 부호는 4개가 발생하게 된다. 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 사용하는 데이터의 확산율은 1,2,4,8,16이며, 확산율이 증가함에 따라 전송되는 데이터의 전송속도는 낮아지게 된다.
상기 도 2에서 기지국과 UE간의 상하향 채널을 결정하는 방법은 부프레임(211)의 타임 슬럿들 중에서 하향 전송에 쓰이는 타임 슬럿내의 일부 타임 슬롯과 특정 채널 부호로 하향 채널을 설정하며, 상기 부프레임(211)의 타임 슬럿 들중에서 상향 전송에 쓰이는 타임 슬럿 내의 일부 타임 슬롯과 특정 채널 부호로 상향 채널을 설정하는 것이다. 상기 UE와 기지국간에 설정된 상하향 채널(타임 슬롯 및 채널 부호)들은 매 라디오 프레임 단위로 반복되어 사용되며, 필요하면 임의의 라디오 프레임 후에 상기 UE와 기지국 간의 상하향 채널(타임 슬롯 및 채널 부호)이 다시 설정될 수도 있다. 상기 UE와 기지국간의 상하향 채널이 얼마만한 주기로 반복될 것인지, 몇 개의 라디오 프레임 뒤에 재설정될 것인지는 상기 UE와 기지국간에 전송되는 데이터의 종류 및 양에 의존할 수 있다. 또한 상향 전송할 데이터가 많고, 하향 전송할 데이터가 적은 경우에는 상향 전송 채널을 하향 전송 채널에 비해 자주 반복할 수도 있다. 상기 도 2에서 K번째 프레임(204)은 상기 UE와 기지국 사이의 데이터의 전송이 종료되는 프레임을 의미한다.
여기서, 상기 부프레임내 타임 슬럿의 구조를 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 3은 일반적인 부프레임내 타임 슬럿의 구조를 도시한 도면이다. 상기 도 3에 도시되어 있는 타임 슬럿 구조는 상향 전송 및 하향 전송에 동일하게 사용된다. 데이터 심벌(Data Symbols)(311),(317)은 상향 혹은 하향으로 전송할 데이터의 전송에 사용되며, 전송포맷조합표시(TFCI: Transport Format Combination Indicator, 이하 "TFCI"라 칭하기로 한다)(312), (316)는 기지국으로부터 UE로 전송되는 하향 채널의 데이터 전송율(data rate) 혹은 여러 개의 채널 부호로 전송되는 하향 채널이 있을 경우 각 채널 부호들의 전송율 및 데이터의 종류를 알려주는 역할을 하며, 상향 채널의 경우도 상기 하향 채널의 경우와 동일한 역할을 한다. 미드엠블(Midamble)(313)은 3세대 비동기 이동통신 표준중 WB-TDD와 NB-TDD에서 상향 전송에 있어서는 동일한 타임 슬럿을 사용하는 UE의 구별 혹은 동일한 타임 슬럿을 사용하는 하향 채널들의 구별에 사용되며, 또한 상하향 전송에 있어서 채널 추정에 사용되고, 하향 전송에 있어서 기지국에서 UE로의 채널 경로에 따른 손실이 얼마인지를 측정하거나 혹은 각 기지국이 서로 다른 미드엠블을 사용함으로 인해서 기지국의 구별에도 사용된다. 상기 미드엠블(313)에는 특정 시퀀스(sequence)가 사용되며, 상기 미드엠블에 사용되는 특정 시퀀스의 종류는 128개가 있다. 상기 도 2에서 설명한 채널 부호와 상기 미드엠블 시퀀스는 그 특성 및 종류가 다른데 이를 상향전송을 일 예로 하여 상기 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 상기 상향 전송에 있어서 상기 채널 부호는 상기 데이터 심벌들(311), (317)에 사용되는 직교 부호로서 상기 데이터 심벌들(311), (317)로 전송되는 UE들의 데이터를 구별하는 역할을 하며, 미드엠블(313) 시퀀스는 어떤 UE가 전송을 하고 있는지에 대한 구별을 하는 역할을 하고, 상기 미드엠블(313)은 채널부호를 사용하여 대역 확산되지 않는다.
그리고, SS(Synchronization Shift:이하 "SS"라 칭하기로 한다)(314)는 신호 전송 도중에 UE와 기지국 사이의 거리의 변화 혹은 기타의 이유로 상기 UE와 기지국간 동기가 어긋났을 경우 동기를 조절하는 명령어를 전송하는데 사용된다. 상기 SS(314)로 전송되는 명령어에 의해 UE는 1/4칩(chip) 단위로 전송 시점를 조절하는 것이 가능하다. 그리고 GP(318)는 현재 전송되고 있는 타임 슬럿과 그 다음에 전송되는 타임 슬럿 사이를 구별해 주기 위한 구간이며, 상기 GP(318)는 상향 전송 슬럿 구간 내에 하향 전송 슬롯 신호가 수신되거나, 하향 전송 슬럿 구간 내에 상향 전송 슬롯 신호가 수신되는 경우 상하향 신호 서로간에 간섭신호가 되기 않도록 방지하는 가드(Guard) 역할을 한다. 전송 전력 제어(TPC: Transmit Power Control, 이하 "TPC"라 칭하기로 한다)(315) 명령(command)은 상기 TPC(315) 명령이 상향으로 전송되는 경우에는 기지국의 하향 전송 전력의 제어를 위해 사용되며, 하향으로 전송되는 경우에는 UE의 상향 전송 전력의 제어를 위해 사용된다. 여기서, 상기TPC(315) 명령이 결정되고 전송되는 과정을 상향 전송 전력 제어와 하향 전송 전력 제어로 나누어서 설명하기로 한다.
첫 번째로, 상기 상향 전송 전력 제어에 대해서 설명하기로 한다.
상기 상향 전송 전력 제어는 기지국이 UE가 전송하는 상향 전송 전력의 크기를 제어함으로써 상기 상향 전송되는 UE의 데이터를 올바르게 수신하고, 또한 상기 UE의 전송 전력이 너무 커서 다른 UE가 기지국으로 전송하는 신호에 잡음으로 작용하지 않도록 조절하는 기능을 하는 것을 말한다. NB-TDD 통신 시스템에서는 상향 전송 전력 제어를 위해 기지국이 UE가 전송하는 전용 물리 채널(DPCH: Dedicated Physical Channel, 이하 "DPCH"라 칭하기로 한다)로 전송되는 신호의 신호 대 간섭잡음비(SIR: Signal to Interference Ration, 이하 "SIR"이라 칭하기로 한다)를 측정하고, 상기 측정된 SIR값을 사전에 설정되어 있는 목표(target) SIR 값인 SIR_target값과 비교한다. 그래서, UE의 상향 전용 물리 채널로 전송되는 데이터의 올바른 수신을 위하여 상기 측정된 SIR값이 목표 SIR값 이상인 경우에는 상향 전송 전력 감소 명령어를 UE에게 전송하고, 상기 측정된 SIR값이 목표 SIR값 미만인 경우에는 상향 전송 전력 증가 명령어를 UE에게 전송한다. 그리고, 상기 DPCH는 사용자 데이터(user datd), 상위 계층의 시그널링(signalling) 정보를 전송하는 물리 채널(physical channel)을 말하며, 상기 DPCH는 기지국에서 할당한 UE만이 사용할 수 있으며 다른 UE들은 특정 UE에게 할당된 DPCH를 공유하지 않는다.
두 번째로, 상기 하향 전송 전력 제어에 대해 설명하기로 한다.
상기 하향 전송 전력 제어는 상기 UE가 기지국의 하향 신호를 오류 없이 올바르게 수신할 수 있도록 UE가 상기 기지국의 하향 신호의 전송 전력을 제어하는 것을 말한다. 상기 하향 전송 전력 제어를 수행하는 과정도 상기 상향 전송 전력 제어의 수행과정과 동일하다. 즉 상기 UE가 기지국으로부터의 하향 DPCH 신호의 SIR을 측정하고, 상기 측정된 SIR값을 미리 설정되어 있는 목표 SIR 값과 비교한다. 상기 비교결과 상기 측정한 SIR 값이 상기 목표 SIR 값 미만이면 상향 전송 전력 증가 명령어를 상기 기지국으로 전송하고, 상기 측정한 SIR 값이 상기 목표 SIR 값 이상이면 상기 기지국으로 상향 전송 전력 감소 명령어를 전송하여 기지국이 상기 UE로 전송하는 신호의 전송 전력을 조절하도록 하는 것이다.
상기 도 2와 도 3에서 설명한 바와 같이, 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 기지국과 UE사이의 전용 채널(dedicated channel)이 타임 슬럿과 채널 부호, 라디오 프레임을 통해서 할당되며, 또한 TPC 명령어가 부프레임 단위로 전송이 된다. 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 전력 제어 명령어가 전송될 수 있는 최대 회수는 매 부프레임마다 상기 UE와 기지국사이의 상하향 채널이 설정되어 있는 경우 상하향 TPC 명령의 전송 횟수가 200회가 되며, 매 라디오 프레임마다 UE와 기지국 사이의 상하향 채널이 설정되어 있는 경우 100HZ가 되고, 10개의 라디오 프레임마다 UE와 기지국 사이의 상하향 채널이 설정되어 있는 경우는 10Hz가 된다. 또한 NB-TDD 통신 시스템에서는 UE와 기지국 사이의 상하향 채널이 동일하게 설정되지 않을 수도 있기 때문에, 즉 상향으로 전송할 데이터가 많을 경우에는 상향 전송 타임 슬럿의 설정 빈도수를 높이고, 하향으로 전송할 데이터가 많을 경우에는 하향 전송 타임 슬럿의 설정 빈도수를 높이기 때문에 상향 TPC 명령과 하향 TPC 명령의 전송 회수가 다른경우가 발생할 수 있다.
그래서, NB-TDD 통신 시스템에서 DPCH의 전송 전력 제어를 폐루프 전력 제어 방법만을 사용하는 것은 상기에서 설명한 바와 같은 상황, 즉 UE와 기지국 사이의 상하향전송을 위한 상하향 채널들이 불균형하게 설정되거나 혹은 불연속적으로 설정되어 TPC 명령이 원활히 전송되지 않는 상황에서는 비효율적이서 상하향 전송 전력이 적절히 설정되지 않을 수 있다.
또한 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 사용자 데이터나 상위 계층의 시그널링을 전송하는 채널로 상기 DPCH 외에 공유 채널(Shared Channel)이 있으며, 상기 공유 채널의 물리적 구조 및 전송 전력 제어 방법은 상기 DPCH와 동일하다. 상기 공유 채널은 하향 공유 채널(Downlink shared Channel)과 상향 공유 채널(Uplink shared channel)로 구분된다. 상기 공유 채널은 특히 패킷(packet) 데이터의 서비스에 유용히 사용될 수 있는 채널이다. 상기 공유채널은 전용채널과는 달리 다수의 UE들이 무선 자원(예; 채널 코드, 타임 슬롯 또는 미드앰블)을 공유하여 사용한다. 상기 패킷 데이터는 패킷 데이터의 특성상 데이터가 버스트(Burst)형태로 발생하며, 전송 시간 지연에 민감하지 않기 때문에 상기 공유 채널을 이용하여 불규칙적으로 전송될 수 있다. 따라서 상기 DPCH와 동일하게 폐루프 전력 제어 방법으로 상기 공유 채널의 전송 전력을 제어한다면, 채널상에서 데이터 간의 전송 간격이 길어질수록 전송 전력제어 신호를 전송하는 구간이 장시간 존재하지 않기 때문에 데이터가 정상적으로 전송되지 못하는 경우가 발생하기 쉽다.
따라서 본 발명의 목적은 NB-TDD 통신 시스템에서 전용 물리 채널의 전송 전력 제어를 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 NB-TDD 통신 시스템에서 공유 채널의 전송 전력 제어를 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 데이터가 전송되지 않는 휴지 구간이 발생할 경우 상향 및 하향 전송 전력 제어를 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 NB-TDD 통신 시스템에서 전용 채널과 공유 채널의 전력 제어를 개루프 전력 제어 방식으로 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 NB-TDD 통신 시스템에서 전용 채널과 공유 채널의 전력 제어를 개루프 전력 제어 방식 및 폐루프 전력 제어 방식을 혼용하는 방식으로 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 NB-TDD 통신 시스템에서 빔포밍(Beam Forming)을 사용할 때, 전용 물리 채널과 공유 물리 채널의 전력 제어를 개루프 전력 제어 방식으로 수행하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 NB-TDD 통신 시스템에서 빔포밍(Beam Forming)을 사용할 때, 전용 물리 채널과 공유 물리 채널의 전력 제어를 개루프 전력 제어 방식과 폐루프 전력 제어 방식을 혼용하여 사용하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 기지국으로부터 사용자단말기로 프레임들의 열로 전송하고, 상기 프레임들 각각은 상기 기지국으로부터 전송되는 전력 레벨 정보를 나타내는 필드와, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송 전력 제어 명령과 전송할 데이터를 할당하는 타임 슬럿 필드를 포함하는 시분할 다중 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 상기 프레임들의 열중 일정 기간 동안의 상기 프레임들 내의 상기 타임 슬럿 필드들 내에 전송할 데이터가 존재하지 않는 전송 휴지 기간후 이후 프레임에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 상기 이후 프레임 내의 타임 슬롯 필드에 할당된 데이터를 수신하는 상기 사용자 단말기의 전송 전력 제어 장치에 있어서, 상기 기지국으로부터 수신되는 특정 채널 신호로부터 상기 전송 휴지 기간이 발생함을 감지하면, 상기 전송 휴지 기간내 특정 타임 슬럿에서 수신되는 전력 레벨 정보를 가지고서 상기 기지국과 사용자 단말기간 경로 손실을 측정하고, 상기 특정 채널 신호로부터 상기 기지국의 간섭 잡음을 검출하여, 상기 현재 측정한 경로 손실 및 상기 전송 휴지 기간 동안 상기 기지국과 사용자 단말기간 평균 경로 손실에 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 가중치를 고려한 값들과, 미리 설정되어 있는 목표 신호대 잡음비와, 상기 경로 손실 오차를 보상하기 위한 오프셋 값을 가산하여 상향 전송 전력을 결정하는 상향 전송 전력 제어기와, 상기 상향 전송 전력 제어기에서 결정한 상향 전송 전력을 입력하여 상기 이후의 프레임에서 상기 기지국이 전송할 하향 전송 전력을 제어하는 하향 전송 전력 명령을 생성하는 하향 전송 전력 명령 생성기와, 상기 생성된 하향 전송 전력 명령과, 상기 기지국으로 전송할 사용자 데이터와, 상기 사용자 데이터의 종류 및 데이터 전송율을 나타내는 전송 포맷 조합 표시를 상향 채널 신호로 다중화하는 다중화기와, 상기 상향 채널 신호를 상기 결정된 상향 전송 전력에 상응하게 채널 이득을 곱하는 곱셈기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 기지국으로부터 사용자 단말기로 프레임들의 열로 전송하고, 상기 프레임들 각각은 상기 기지국으로부터 전송되는 전력 레벨 정보를 나타내는 필드와, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송 전력 제어 명령과 전송할 데이터를 할당하는 타임 슬럿 필드를 포함하는 시분할 다중 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 상기 프레임들의 열중 일정 기간 동안의 상기 프레임들 내의 상기 타임 슬럿 필드들 내에 전송할 데이터가 존재하지 않는 전송 휴지 기간후 이후 프레임에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 상기 이후 프레임 내의 타임 슬롯 필드에 할당된 데이터를 수신하는 상기 사용자 단말기의 전송 전력 제어 방법에 있어서, 상기 전송 휴지 기간내 특정 타임 슬럿에서 상기 전력 레벨 정보를 수신하여 상기 기지국과 사용자 단말기간 경로 손실을 측정하는 과정과, 상기 기지국에서 방송하는 특정 채널 신호를 수신하여 상기 기지국의 간섭 잡음을 측정하는 과정과, 상기 현재 측정한 경로 손실 및 상기 전송 휴지 기간 동안 상기 기지국과 사용자 단말기간 평균 경로 손실에 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 가중치를 고려한 값들과, 미리 설정되어 있는 목표 신호대 잡음비와, 상기 경로 손실 오차를 보상하기 위한 오프셋 값을 가산하여 상향 전송 전력을 결정한 후 상기 결정한 상향 전송 전력에 해당하는 전송 전력 제어 명령을 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
도 1은 NB-TDD 통신 시스템의 부프레임 구조를 도시한 도면
도 2는 NB-TDD 통신 시스템에서 기지국이 UE들에게 상하향채널을 할당하는 방법을 개략적으로 도시한 도면
도 3은 일반적인 부프레임내 타임 슬럿의 구조를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하는 사용자 단말기 송수신 장치의 내부 구성을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하는 기지국 송수신 장치의 내부 구성을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기 동작 과정을 도시한 순서도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 동작 과정을 도시한 순서도
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 내용과 직접적인 관련이 없는 부분에 대하여는 설명을 생략하였으나 현재까지 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 채택하였거나 기고된 내용은 본 발명의 상세한 이해를 위하여 참조될 수 있다. 또한 본 발명은 협대역 시분할 다중(NB-TDD: Narrow Band-Time Division Duplexing, 이하 "NB-TDD"라 칭하기로 한다) 통신시스템을 일 예로 하여 설명하고 있으나 본 발명은 NB-TDD 통신 시스템에 국한하지 않고 NB-TDD 통신 시스템과 같이 폐루프 전력 제어 방식만으로는 원활한 전력 제어가 이루어지지 않는 다른 통신 시스템에서도 적용 가능함은 물론이다. 그리고, 본 발명의 실시예들을 세 가지 경우, 즉 상향 전송에 비하여 하향 전송 휴지 기간이 긴 경우, 하향 전송 휴지 기간과 상향 전송의 전송 휴지(Pause) 기간이 긴 경우, 하향 전송에 빔포밍과 같은 송신 기술이 사용되는 경우의 세 가지 경우로 분류하여 설명하기로 한다.
Ⅰ. 상향 전송에 비해 하향 전송의 휴지 기간이 긴 경우
첫 번째, 상향 전송에 비하여 하향 전송의 휴지 기간이 긴 경우 발생되는 문제점은 하기와 같다. 여기서, 상기 휴지(pause) 기간은 실제 데이터가 전송되지 않는 구간을 의미한다. 상기 하향 전송의 휴지 기간이 길기 때문에 하향 물리 채널(doiwnlink physical channel) 혹은 공유 채널(shared channel)로 수신되는 사용자 단말기(UE: user element, 이하 "UE"라 칭하기로 한다)의 상향 전송 전력 제어를 위한 전송 전력 제어(TPC: Transmission Power Control, 이하 "TPC"라 칭하기로 한다)명령어가 기지국으로부터 상기 하향 전송의 휴지 기간 동안 전송되지 않기 때문에, 상기 UE는 TPC 명령을 사용하여 상기 UE의 상향 송신 전력을 결정할 수 없을 뿐만 아니라, 또한 상기 기지국(Node B)에서 UE로 전송되는 전용 물리 채널(DPCH: Dedicated Physical Channel) 혹은 공유 채널이 없기 때문에 상기 기지국이 상기 하향 전송 휴지 기간 이후에 송신하는 하향 전용 채널의 전송 전력을 조절할 수 있는 TPC 명령을 결정할 수 없다는 것이다. 그래서, 상기에서 설명한 상향 전송에 비해 하향 전송의 휴지 기간이 긴 경우의 문제점들을 해결하기 위해서는 하향 전송의 휴지 기간중에 UE가 상향 전송 전력을 스스로 조절하고, 하향 전송 휴지 기간 후에 기지국이 전송할 하향 초기 전송 전력을 조절할 수 있는 방법이 필요로 되고, 이런 방법을 하기 제1실시예 및 제2실시예를 통해 설명하기로 한다.
<제1실시예>
우선, UE는 직접 수신되는 하향 전용 채널(Downlink Dedicated Channel) 혹은 하향 공유 채널(Downlink Shared Channel)이 존재하지 않기 때문에, 기지국에서 매 부프레임(subframe) 혹은 라디오 프레임(radio frame)마다 첫 번째 타임 슬럿(상기 도 1에서 설명한 첫 번째 타임 슬럿(TS0)(101))으로 전송되는 제1 공통 제어물리 채널 (PCCPCH: Primary Common Control Physical CHannel, 이하 "P-CCPCH"라 칭하기로 한다)를 수신해서 기지국과 UE간의 경로 손실을 측정한다. 그래서 상기 측정된 경로 손실로 개루프(open loop) 전송 전력 제어를 하여, 상기 UE의 전송 전력을 결정하고, 또한 상기 경로 손실값을 사용하여 하향 전송의 전송 전력 제어에 사용할 TPC 명령을 결정한 후 상기 기지국으로 전송한다. 그래서 상기 기지국이 상기 UE로부터의 TPC 명령을 수신하여 하향 전송 휴지 기간 이후에 전송할 하향 채널의 초기 전송 전력의 설정에 사용할 수 있도록 한다. 상기 P-CCPCH의 경로 손실을 측정하여 개루프 전력 제어를 할 수 있는 방법은 하기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
상기 수학식 1에서, PUP는 특정 타임 슬럿에서 상기 UE에서 기지국으로 전송되는 상향 채널 전송 전력이고, L0는 상기 UE가 측정한 P-CCPCH 경로 손실에 대한 평균값이고, LP-CCPCH는 현재 측정한 P-CCPCH 경로 손실 값이며, α는 경로 손실 평균값과 현재 측정한 경로 손실값에 대한 가중치이다. 여기서, 상기 α의 값이 크면 클수록 경로 손실의 평균값보다 현재 측정한 경로 손실 값에 의해 UE의 전송 전력이 결정된다. 상기 α는 하향 전송 휴지 기간의 길이 및 측정단위에 연관된 값으로서, 상기 전송 휴지 기간의 측정 단위가 타임 슬럿일 경우, 전송 휴지 기간이 1 타임 슬럿이면, 현재 측정된 P-CCPCH의 경로 손실값만을 사용하여 UE의 송신 전력을결정하고, 전송 휴지 기간이 길어지면 길어질수록 P-CCPCH의 평균 경로 손실값에 가중치를 두어 UE의 전송 전력을 결정하게 된다. 또한 상기 전송 휴지 기간의 측정 단위가 프레임일 경우는, 전송 휴지 기간이 1프레임일 경우, 현재 측정된 P-CCPCH의 경로 손실만 사용하여 UE의 전송 전력을 결정할 수 있다. 또한 전송 휴지 기간이 프레임 단위로 길어질수록 P-CCPCH의 경로 손실의 평균 값을 사용하여 UE의 전송 전력을 결정할 수 있다.
그리고, 상기 L0와 LP-CCPCH는 dB(데시빌)단위로 측정되며, 상기 P-CCPCH의 기지국 전송 전력의 크기는 상기 P-CCPCH를 통해 전송되는 브로드 케스팅(BROADCASTING) 채널의 시스템 정보(SI: System Information)에 포함되어 기지국 내의 UE들에게 방송된다. IBTS는 매 타임 슬럿마다 기지국에서 측정되는 그 시점의 기지국 간섭잡음이며, IBTS또한 상기 브로드케스팅 채널을 통하여 UE에게 전송된다.은 미리 설정되어 있는 목표(target) 신호대 간섭 잡음비 값으로 전용 채널로 전송되는 데이터의 전송율 및 종류에 따라 결정되는 값이다. C는 상수로서, 기지국에서 UE에게 알려주는 전송 전력 옵셋(offset) 값으로서 개루프 송신 전력 제어를 하는 경우, 일정량 정도의 전송 전력의 여유분을 부가하여, UE가 상기 P-CCPCH의 경로 손실 측정시의 오차를 보정해 주는 역할을 한다.
여기서, 상기 수학식 1의 α를 결정하는 과정은 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
상기 수학식 2에서, D는 전송 휴지 기간으로서, 측정 단위에 따라 그 표현값이 달라진다. 즉 D= 5라고 하는 경우, 측정 단위가 타임 슬럿일 경우 D는 전송 휴지 기간이 5 타임 슬럿임을 의미하며, 측정단위가 부프레임일 경우 D는 전송 휴지 기간이 5 부프레임을 의미하며, 측정단위가 프레임일 경우 D는 전송 휴지 기간이 5 프레임을 의미한다. 그리고 상기 수학식 2에서 k는 최대 전송 휴지 기간 혹은 α가 수학식으로 결정될 수 있는 최대 전송 휴지 기간을 나타내는 값으로서, 임의의 값이 사용될 수 있으며, 상기 D와 그 단위가 동일하다. 즉, 상기 D가 타임 슬럿 단위일 경우에는 상기 k 역시 타임 슬럿 단위이며, 상기 D가 부프레임 단위일 경우에는 상기 k 역시 부프레임 단위이며, 상기 D가 프레임 단위일 경우에는 상기 k 역시 프레임 단위가 되는 것이다.
상기 제1실시예에서 기지국이 UE로부터 전송되는 TPC 명령을 이용하여 하향 전송 휴지 기간이 종료된 후 전송할 하향 DPCH 혹은 상향 DPCH의 초기 전송 전력을 결정하는 방법은 하기와 같다.
상기 기지국은 상기 하향 전송 휴지 기간전에 마지막으로 전송한 하향 전송 채널의 전송 전력을 기준으로, UE로부터 수신되는 TPC 명령에 따라 일정 전력을 가산하거나 혹은 감산하는 방법을 사용하여 하향 전송 채널의 전송 전력을 재설정함으로써 가능하다. 상기와 하향 전송 채널의 전송 전력 재설정 과정은 하기 수학식3으로 표현 가능하다.
상기 수학식 3을 설명함에 앞서, 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 매 타임 슬럿마다 전송 전력 제어를 위한 전송 전력 제어 스텝(step)을 조정할 수 있으며 그 값은 1,2,3dB 가 가능하며, 상기 수학식 3에서의 값은 해당 타임 슬럿에서 기지국 수신기(receiver)에서 측정된 간섭신호의 양에 따라서 결정될 수 있다 . 즉, 상기는 k번째 타임 슬럿에 적용될 전력 제어 스텝이며, TPC는 UE로부터 전송된 하향 전송 전력 제어 명령어이다. 상기 기지국은 상기 UE로부터 전송되는 TPC 명령과 상기 수학식 3을 이용하여, 상기 TPC 명령을 전송한 UE로의 하향 채널을 상기 UE로부터 TPC 명령어가 수신될 때마다 재설정할 수 있으며, 하향 전송할 데이터가 발생될 경우, 상기 재설정된 전송 전력을 사용하여 상기 하향 전송 데이터를 전송할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 제1실시예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 본 발명의 제2실시예를 설명하기로 한다.
<제2 실시예>
상기 제1실시예에서는 상향 전송에 비해 하향 전송 휴지 기간이 길어지는 경우의 전송 전력 제어 방법을 설명하였으며, 상기 상향 전송에 비해 하향 전송 휴지 기간이 길어지는 경우의 또 다른 상향 전송 전력을 제어하는 방법은 다음과 같다.
상기 수학식 4에서 PUP은 하향 전송 휴지 기간이 시작되기 바로 직전에 UE가 상향 전송 전력으로 사용했던 UE의 상향 전송 전력이며, L1은 UE의 상향 전송이 시작되는 타임 슬럿 바로 직전에 UE가 측정한 기지국에서 UE까지의 경로손실이고, L0는 기지국의 하향 전송 휴지 기간이 시작되기 직전에 UE가 측정한 기지국에서 UE까지의 경로 손실이다. 그리고 상기 TPCOFFSET값은 하향 전송 휴지 기간이 시작되기 직전에 상기 UE가 수신한 TPC 명령어와, 상기 UE와 기지국 사이의 채널 환경의 변화값을 고려해서 결정할 수 있는 값이며, 결과적으로 상기 TPCOFFSET은 상수로 나타난다. 여기서, 상기 채널 환경이라 함은 상기 UE가 측정한 상기 기지국에서 UE까지의 경로 손실의 변화가 될 수 있다. 상기 L1과 L0외에 경로 손실에 대한 값을 보상해 주는 이유는 상기 경로 손실의 변화량이 급격하다면, L1- L0의 차만을 보정해 주어서는 UE의 전송 전력이 부족할 경우가 발생하기 때문이다.
상기 본 발명의 다른 상향 전송 전력 제어 방법은 다음과 같다.
상기에서 설명한 수학식 4와 상기 수학식 5의 차이는 기지국 수신기에서 측정한 기지국 수신기 잡음을 하향 전송 휴지 기간이 끝난 후에 UE의 상향 전송에 사용될 UE의 전송 전력을 결정할 때 사용한다는 것이다. 상기 수학식 5에서 IBTS1은 UE가 상향 전송할 시점 직전에 기지국에서 측정된 기지국 수신기 신호 잡음이며, P-CCPCH를 통해 전송되는 브로드케스팅 채널을 통해 UE에게 방송되는 값이며, IBTS0은 상향 휴지 기간이 시작되기 직전의 타임 슬럿의 기지국 수신기 신호의 신호 잡음이다.
상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예는 상향 전송에 비해 하향 전송의 휴지 기간이 긴 경우에 대한 전송 전력 제어 방법이며, 다음으로 상향 전송 및 하향 전송의 휴지 기간이 둘 다 긴 경우를 설명하기로 한다.
Ⅱ. 하향 전송 휴지 기간과 상향 전송의 전송 휴지 기간이 긴 경우
하향 전송 휴지 기간도 길고, 또한 상향 전송 휴지 기간도 긴 경우 에는 기지국과 UE사이에 상향 및 하향 모두에서 TPC 명령이 전송되지 않기 때문에 폐루프 전송 제어에 난이함이 있다. 특히, 상기와 같이 상향 전송 및 하향 전송 휴지 기간이 모두 긴 경우, 상기 기지국은 하향 전송 휴지 기간이 끝난 후 하향 초기 전송 전력을 결정하는 것과 UE가 상향 전송 휴지 기간이 끝난 후 상향 초기 전송 전력을 결정하는 것에 오류가 발생할 가능성이 높아진다. 그래서, 이런 문제점을 해결하기 위해서 상향 전송 휴지 기간이 끝난 후, UE의 상향 초기 전송 전력을 설정하는 방식을 하기와 같은 3가지 방법으로 제안한다.
첫 번째 방법은, 상기 본 발명의 제 1실시예에서 설명한 바와 같은 상향 전송 전력 설정 방법을 사용하는 것이고, 두 번째 방법은 상기 본 발명의 제 2실시예에서 설명한 바와 같은 상향 전송 전력 설정 방법을 사용하는 것이다. 그리고 세 번째 방법은 상기 첫 번째 방법 및 두 번째 방법을 혼합하여 사용하는 것이다. 상기 첫 번째 방법, 즉 본 발명의 제1실시예는 UE의 상향 전송 전력을 개루프 전력 제어 방법을 사용하여 결정한 것이고, 상기 두 번째 방법, 즉 본 발명의 제2실시예는 UE의 상향 전송 전력을 변형된 폐루프 전력 제어 방법을 사용하여 결정한 것이다. 상기 세 번째 방법은 첫 번째 방법과 두 번째 방법에서 발생할 수 있는 오류, 즉 폐루프 전력 제어 방법과 개루프 전력 제어 방법을 보강하는 방법으로서 하기 수학식 6으로 표현할 수 있다.
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상기 수학식 6에서, PUL1은 상기에서 설명한 수학식 1에서 구해진 값, 즉 상기 수학식 1의 PUP와 동일하며, PUL2는 상기에서 설명한 수학식3에서 구해진 값, 즉 PDL[k]와 동일하다. 그리고, 상기 f(n)은 전송 휴지 기간 길이 n에 대한 함수이며, 단위는 라디오 프레임 혹은 부프레임이 될 수 있고, 전송 휴지 기간이 길수록, 개루프 전력 제어 방법에서 결정된 상향 초기 전송 전력의 가중치를 높이는 특성을 가지며, 상기 f(n)은 일 예로와 같은 함수로 표현된다.
Ⅲ. 하향 전송에 빔포밍과 같은 송신 기술이 사용되는 경우
NB-TDD 통신 시스템에서 빔포밍(Beam Forming)과 같은 특수한 기술이 사용되는 조건 하에서 상하향 전송에 전송 휴지 기간이 발생한다면, 통상적인 개루프 전력 제어 방법은 사용하기가 난이하기 때문에, 통상적으로 폐루프 전력 제어 방법을 사용하게 된다. 상기와 같이 개루프 전력 제어 방법이 아닌 폐루프 전력 제어 방법을 사용하는 이유는 기지국에서 UE로 전송되는 DPCH 혹은 공유 채널은 빔포밍 기술이 사용되어 전송되지만, 개루프 전력 제어 방법에서 경로 손실의 측정에 이용되는 P-CCPCH는 상기 빔포밍 기술이 적용되지 않고 전송되기 때문에, 상기 DPCH와 공유 물리 채널이 겪는 경로 손실과, P-CCPCH가 겪는 경로 손실이 다르게 되기 때문이다.
상기 빔포밍은 기지국이 기지국내의 UE의 위치를 파악한 후, 상기 UE가 기지국에서 전송되는 전용 채널 신호를 더 효율적으로 수신할 수 있도록 혹은 UE가 전송하는 신호가 기지국에서 더 효율적으로 수신될 수 있도록, 기지국에서 전송되는 빔(beam)의 전송 방향 및 기지국에서 수신하는 안테나의 방향을 조정하는 기술을 말한다. 통상적으로 경로 손실은 기지국과 UE사이간 거리의 4제곱에 반비례하지만, 상기 빔포밍 기술을 사용하는 경우는 경로 손실이 기지국과 UE 사이간 거리의 2 제곱에 반비례하게 된다.
그래서, 본 발명의 실시예에서는 NB-TDD 통신 시스템에서 빔포밍 기술이 사용될 경우, UE의 상향 전송 전력 설정에 적용할 수 있는 전송 전력 제어 알고리즘을 제안한다. 상기 빔포밍 기술이 사용될 경우 적용할 수 있는 UE의 전송 전력 결정은 하기 수학식 7 및 수학식 8로 표현할 수 있다.
상기 수학식 7 및 수학식 8은 상기에서 설명한 수학식 4, 수학식 5와 유사한 형태를 가지며, 단지 그 차이는 파라미터 β에 있다. 상기 수학식 7 및 수학식 8에서의 β는 동일한 파라미터(parameter)이며, 상기 β는 빔포밍이 적용된 DPCH 혹은 공유 물리 채널과 빔포밍이 적용되지 않은 P_CCPCH의 경로 손실의 차이를 보정하기 위한 값이다. 상기 β가 필요한 이유는 하향 전송 휴지 기간이 발생하기 전에 UE는 하향 전용 채널 혹은 하향 공유 물리 채널을 통해 전송되는 TPC 명령을 수신하여 전송 전력을 조절해 왔으나, 하향 휴지 기간이 발생하면 UE는 하향 TPC 명령을 수신하지 못하기 때문에 전송 전력을 다른 방법으로 설정해야만 하기 때문이다. 상기 전송 전력을 설정하는 방법으로 P-CCPCH의 경로 손실을 측정해서 상기 수학식 4와 수학식 5와 같이 사용할 수 있으나 상기에서 설명한 바와 같이 DPCH 혹은 공유 채널들은 빔포밍에 의해 경로 손실이 P-CCPCH의 경로 손실과 다르기 때문에 β를 사용하여 측정 채널과 실제 전송 채널의 경로 손실의 차를 보정해 주는 것이다. 상기 β는 하기의 수학식 9와 같이 표현된다.
상기 수학식 9는 UE와 기지국 사이의 거리에 따라 P-CCPCH의 경로 손실과 DPCH 혹은 공유 채널의 경로 손실의 비를 계산해 주는 것이며, 상기 계산된 비에 의해 β값이 결정된다. 상기 수학식 4에서 상기 r은 상기 기지국과 UE간 거리를 나타내며, 상기 DPCH 혹은 공유 채널은 빔포밍이 적용되기 때문에 상기 기지국과 UE간 거리 r의 2제곱에 반비례하며, 상기 P-CCPCH은 빔포밍이 적용되지 않기 때문에 상기 기지국과 UE간 거리 r의 4제곱에 반비례한다.
이제, I번째 UE와 기지국이 신호를 송수신하는 경우를 가정하여 상기 UE 및 기지국의 송수신 장치 내부 구성을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 4는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하는 사용자 단말기 송수신 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, NB-TDD 통신 시스템에서는 상하향전송에 있어서 동일한 주파수 대역을 시간을 달리하여 사용하므로, 송신기(transmitter) 및 수신기(receiver)가 스위치(Switch)(420)를 통해 스위칭(switching)되어 사용된다. 먼저, 상기 UE를 통해서 기지국으로 전송될 i번째 사용자 데이터(user data)(401)는 부호기(encoder)(402)로 입력된다. 상기 부호기(402)는 상기 I번째 사용자 데이터)(401)를 입력하여 길쌈부호(Convolutional code) 혹은 다른 채널 부호로 채널부호화(Channel Coding)한 후 인터리버(interleaver)(403)로 출력한다. 상기 인터리버(403)는 상기 부호기(402)에서 출력한 데이터를 미리 설정된 규칙에 따라 인터리빙(interleaving)한 후 다중화기(MUX)(406)로 출력한다. 여기서, 상기 인터리빙은 상기 부호기(402)에서 출력한 i번째 사용자 데이터를 미리 정해진 규칙에 따라 재배치함으로서 협대역 잡음이 발생하더라도, 역인터리빙(de-interleaving) 이후에는 상기 협대역 잡음을 넓게 퍼지게 하여 협대역 잡음의 영향을 최소화하도록 한다.
상기 다중화기(406)는 상기 인터리버(403)에서 출력한 I번째 사용자 데이터와, TPC(405)와, TFCI(404)와, SS(460)를 다중화하여 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 사용하는 하나의 타임 슬롯(slot) 구조(하기 설명에서 설명의 편의상 "i번째 사용자 데이터부"라 칭하기로 한다)로 생성한 후 확산기(spreader)(407)로 출력한다. 여기서, 상기 TPC(405)는 기지국에서 상기 UE로의 전송 전력 제어를 위해 UE가 기지국으로 전송하는 전송 전력 제어 명령이며, 하향 전송전력명령 생성기(490)에서 생성된다. 상기 하향 전송 전력 명령 생성기(490)는 하향 전송 휴지 기간이 존재하지 않을 경우에는 역확산기(de-spreader)(436)에서 출력되는 i번째 사용자 전용 채널 혹은 공유 물리 채널을 통해 측정되는 신호 대 잡음 간섭비(SIR)와 목표 신호 대 잡음 간섭비(SIR_target)를 비교하여, 상기 측정된 신호 대 잡음 간섭비가 상기 목표 신호대 잡음 간섭비 이상인 경우에는 하향 전송 전력 감소 명령어를 생성하고, 상기 측정된 신호 대 잡음 간섭비가 상기 목표 신호대 잡음 간섭비 미만일 경우에는 하향 전송 전력 증가 명령어를 생성한다.
또한 하향 전송 휴지가 발생할 경우에는 본 발명의 실시예들에서는 상기 역확산기(436)에서 출력되는 하향 공유 채널(437)중에 P-CCPCH의 경로 손실을 측정하여 TPC 명령을 생성한다. 상기 TPC 명령은 기지국으로 전송되어 상기 기지국이 하향 전송 휴지 기간중에도 상기 하향 전송 휴지 기간 종료후에 사용할 하향 전송 전력을 재설정하는데 이용된다. 그리고 상기 TFCI(404)는 상기 UE로부터 전송되는 i번째 사용자 데이터에 여러 종류의 데이터들이 혼합되어 전송되는 경우 상기 혼합된 각각의 데이터의 전송율 들을 알려주는데 사용되는 부호어(codeword)이다. 상기 SS(460)은 하향 신호의 동기의 조절을 위해 사용되는 명령어이다.
상기 다중화기(406)에서 생성된 i번째 사용자 데이터부는 확산기(spreader)(407)로 입력되고, 상기 확산기(407)는 상기 i번째 사용자 데이터부를 채널부호(Channelization code)와 곱해 확산한 후 승산기(408)로 출력한다. 여기서, 상기 NB-TDD 통신시스템에서 사용하는 채널 부호로는 직교 가변 확산율(OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor, 이하 "OVSF"라 칭하기로 한다)부호를 사용하며, 상기 OVSF 부호는 데이터의 전송율에 따라 길이가 결정되는 직교부호이다. 상기 채널부호는 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 한 타임 슬럿에서 여러 명의 UE들이 동시에 데이터를 전송하는 경우 각 UE의 상향 채널을 구별하는 역할을 하며, 그 길이에 따라 사용자의 데이터가 전송되는 대역을 확산시키는 역할도 한다.
상기 승산기(408)는 상기 확산기(407)에서 출력한 신호를 입력하여 채널 이득 파라미터(channel gain parameter)와 곱한 후 승산기(409)로 출력한다. 여기서, 상기 채널 이득 파라미터는 상기 확산기(407)에서 출력한 i번째 사용자 상향 채널의 전송 전력을 결정하는 것으로서, 상기 채널 이득 파라미터는 상향 전송 전력 제어기(480)에서 생성되며, 상기 채널 이득 파라미터는 하향 전송 휴지 기간이 없는 경우에는 확산기(407)에서 출력한 i번째 사용자 데이터부를 통해서 전송되는 데이터의 종류와 기지국에서 전송되어 역다중화기(438)에서 출력되는 TPC 명령(439)에의해 결정되나 하향 전송 휴지 기간이 있는 경우에는 상기에서 설명한 본 발명의 실시예들, 즉 수학식 1, 수학식 4, 수학식 5에 의해 결정될 수 있다. 상기 상향 전송 전력 제어기(480)는 하향 전송 휴지 기간이 없는 경우에는 역다중화기(DEMUX)(438)의 출력인 상향 TPC(439) 명령에 의해 상기 채널 이득 파라미터를 생성하며, 하향 전송 휴지 기간이 있는 경우에는 역확산기(436)에서 출력되는 하향 공통 채널(437) 중 P-CCPCH의 경로 손실 측정치를 이용하여 상기 채널 이득 파라미터를 생성한다.
상기 승산기(409)는 상기 승산기(408)에서 출력한 신호를 입력하여 스크램블링(Scrambling)부호 CSCRAMBLE와 곱해 스크램블링한 후 다중화기(411)로 출력한다. 여기서, 상기 스크램블링 부호 CSCRAMBLE는 기지국의 구별과 UE의 구별 및 동일 신호의 다중경로(multi-path)에 대한 상호 상관도(Cross Correlation)를 낮추기 위하여 사용되는 부호이며, 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 기지국 및 UE의 구별과 상호 상관도를 낮추기 위해서 사용된다. 상기 NB-TDD 통신 시스템에서는 각 기지국마다 하나의 스크램블링 부호를 사용하며, 상기 스크램블링 부호는 상하향전송에 모두 이용된다. 상기 다중화기(411)는 상기 승산기(409)에서 출력한 신호와, 미드엠블(410)을 다중화하여 i번째 사용자 상향 채널을 생성하며, 상기 i번째 사용자 상향 채널의 기본 전송 단위는 한 타임 슬럿(time slot)이 된다. 상기 i번째 사용자 상향 채널은 사용자 데이터(401), TPC(405), TFCI(404)와 미드엠블(410), 보호구간(GP: Guard Period, 이하 "GP"라 칭하기로 한다)으로 구성된다. 상기 미드엠블(410)은 채널 추정 및 NB-TDD 통신 시스템에서 지원하는 다중 사용자 검출(Multi-user detection)에 이용되고, 상기 보호 구간은 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 상향 전송 타임 슬럿과 하향 전송 타임 슬럿이 겹쳐서 상하향전송 사이에 간섭잡음(Interference noise)이 발생하지 않도록 하기 위해서 생성한 구간이며, 실질적으로 상기 보호구간에서는 어떤 데이터도 전송되지 않는다.
상기 다중화기(411)에서 출력된 i번째 사용자 상향 채널은 변조기(412)로 출력되고, 상기 변조기(412)는 상기 다중화기(411)에서 출력한 i번째 사용자 상향 채널을 미리 설정되어 있는 변조방식으로 변조한 후 상기 스위치(420)로 출력한다. 여기서, 상기 변조방식에는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 혹은 8PSK( 8 Phase shift keying) 방식 등이 사용되며, 그 외의 QAM(Quadrature Amplifier Modulation)등도 사용될 수 있다. 상기 스위치(420)는 상기 변조기(412)에서 출력한 신호를 입력하여 i번째 사용자 상향 채널이 전송될 타임 슬럿에서 스위칭 온(switching on)하여 상기 I번째 사용자 상향 채널을 기지국으로 전송한다. 상기 스위치(420)는 제어기(421)에 의해 제어를 받으며, 상기 제어기(421)는 상향 채널이 전송될 시점을 조절하고, 상기 NB-TDD 통신 시스템의 부프레임 구조에 따라, 상향 파일럿 타임 슬럿(UpPTS: Uplink Pilot Time Slot : 이하 "UpPTS" 혹은 UpPCH(Uplink Pilot CHannel)라 칭하기로 한다)의 전송 시점과, 하향 파일럿 타임 슬럿 (DwPTS: Downlink Pilot Time Slot: 이하 "DwPTS" 혹은 DwPCH(Downlink Pilot CHannel)라 칭하기로 한다)의 전송 시점, 기지국으로부터 UE로의 하향 채널 수신 시점을 조절하게 된다. 여기서, 상기 UpPTS는 UpPTS 생성기(413)를 통해서 생성된다. 상기 UpPTS는 UE가 기지국으로부터 채널을 할당받을 필요가 있을 경우, 혹은 핸드오버(handover) 상황에서 전송되며, 기지국이 UE의 상향 전송 전력 판단의 근거 혹은 상향 전송 동기를 조절하기 위해서 사용된다. 상기 DwPTS는 UE가 기지국을 찾는 초기의 경우에 수신하며 시스템 정보가 담긴 브로드케스팅 채널이 전송되는 P-CCPCH의 위치와 상기 UE가 다중프레임(multi-frame) 구조에서 현재 어느 위치에 있는 하향 프레임을 수신하고 있는지를 알려주는 역할을 한다. 상기 NB-TDD 통신 시스템에서 기지국이 데이터를 송수신하는 경우, 일정수의 라디오 프레임(10ms 단위)들을 같이 스케쥴링(scheduling)하여 사용하는 데 통상적으로 64개의 라디오 프레임 혹은 72개의 라디오 프레임이 하나의 다중프레임 구조를 이루게 된다. 상기 스위치(420)에서 출력한 상향 채널은 상기 RF처리기(422)를 통해서 반송파(Carrier Frequency)대역으로 무선 주파수 처리된 후 안테나(423)를 통해 기지국으로 전송된다.
상기에서는 상기 UE에서 기지국으로 상향 채널을 송신하는 과정을 설명하였으며 다음으로 상기 기지국으로부터 하향 채널을 수신하는 과정을 설명하기로 한다.
상기 안테나(423)를 통해 수신된 하향 채널 신호는 RF처리기(422)를 통해서 반송파 대역에서 기저대역(Baseband Frequency)으로 무선 주파수 처리되어 상기 스위치(420)로 출력된다. 상기 스위치(420)는 상기 제어기(421)에 의해 하향 채널 신호를 수신할 시점이 되면 상기 RF 처리기(422)에서 출력되는 신호를 스위칭 온하여 복조기(432)로 출력한다. 상기 기지국으로부터 상기 I번째 UE가 수신한 신호에는DwPTS가 있을 수 있으며, 상기 스위치(420)는 DwPTS의 수신 시점에는 DwPTS 해석기(431)로 연결되어, 수신된 DwPTS를 DwPTS 해석기(431)로 출력하고, 상기 DwPTS 해석기(431)는 상기 수신한 DwPTS를 해석하여, 브로드케스팅 채널의 위치 및 다중 프레임구조에서 현재 UE가 수신하고 있는 하향 프레임의 위치를 알 수 있도록 해준다. 상기 복조기(432)는 상기 수신한 하향 채널 신호를 기지국에서 사용한 변조방식에 따라 복조하여 역다중화기(433)로 출력한다. 상기 역다중화기(433)는 상기 하향 채널 신호를 미드엠블(434)과 하향 사용자 데이터부로 역다중화한다. 상기 역다중화기(433)에서 출력한 미드엠블(434)은 상기 기지국에서 전송한 하향 채널 신호의 수신 전력의 크기를 측정할 수 있도록 해주며, 기지국에서 전송한 하향 채널이 어떤 것이 있는지를 알 수 있게 해주기 때문에, 상기 미드엠블(434)의 해석으로도 상기 UE에게 전송되는 데이터가 있는지 없는지에 대한 판단 여부를 가능하게 해준다.
한편, 상기 역다중화기(433)에서 출력된 하향 사용자 데이터부는 승산기(435)로 입력되고, 상기 승산기(435)는 상기 역다중화기(433)에서 출력한 하향 사용자 데이터부에 상기 기지국에서 사용한 스크램블링 부호와 동일한 스크램블링 부호 CSCRAMBLE를 다시 곱해 디스크램블링(Descrambling)한 후 역확산기(436)으로 출력한다. 상기 역확산기(436)는 상기 승산기(435)에서 출력한 신호를 입력하여 상기 기지국에서 사용한 채널 부호, 일 예로 OVSF 부호를 곱해 하향 사용자 데이터와 기지국 시스템 정보 혹은 UE 제어 정보가 전송되는 하향 공유 채널(437)을 구별해내고, 확산된 사용자 데이터와 하향 공유 채널에 대한 역확산을 수행한다. 상기 하향 공유 채널(437)중에 P-CCPCH는 하향 전송 휴지 기간이 있을 경우, 상향 전송 전력의 설정에 사용된다.
상기 역확산기(436)에서 출력된 i번째 사용자 데이터는 역다중화기(438)로 입력되어, TPC(439), TFCI(440), SS(460), 순수 사용자 데이터(user data)로 분리된다. 상기 TPC(439) 명령은 i번째 사용자의 UE가 전송할 상향 채널의 전송 전력 제어에 사용되며, TFCI(440)은 기지국으로부터 i번째 사용자에게 전송된 데이터의 종류를 구별해서 해석하는데 사용되게 되며, 상기 SS(460)은 기지국이 UE가 전송하는 상향 채널의 동기의 조정을 요구하는 명령어로 사용된다. 상기 역다중화기(438)에서 출력된 순수 i번째 사용자 데이터는 역인터리버(Deinterleaver)(441)에서 역인터리빙된후 복호기(442)에서 복호된 후 i번째 사용자 데이터(443)로 최종 출력된다.
도 5는 본 발명의 실시예에서의 기능을 수행하는 기지국 송수신 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 상기 도 5에서기지국이 상기 기지국내의 UE들에게 하향 채널을 전송하는 과정을 설명하면 다음과 같다. i번째 사용자에게 전송될 하향 데이터인 i번째 사용자 하향 데이터(501)는 부호기(502)를 거쳐 채널 부호화된 후, 인터리버(503)로 출력된다. 상기 인터리버(503)는 상기 부호기(502)에서 출력한 신호를 미리 설정된 규칙에 따라 인터리빙한 후 다중화기(506)로 출력한다. 상기 다중화기(506)는 상기 I번째 UE의 상향 전송 전력 제어를 위한 TPC(505)명령과, i번째 사용자 데이터에 사용된 전송 형식(Transport Format)이 어떤 것인지를 알려주는 TFCI(504)와, UE로부터의 상향 전송 채널의 동기의 조정을 요구하는 SS(560)와, 상기 인터리버(503)에서 출력한 i 번째 사용자 데이터를 다중화하여 i번째 사용자 데이터부로 생성한 후 확산기(507)로 출력한다. 여기서, 상기 TPC(505)는 상향 전송 전력 제어 명령 생성기(590)를 통해 생성되며 상기 상향 전송 전력 제어 명령 생성기(590)는 역확산기(535)에서 출력된 i번째 사용자의 상향 전송 채널의 신호대 잡음 간섭비를 측정하여 TPC(505) 명령을 생성한다.
상기 i번째 사용자 데이터부는 확산기(507)로 입력되고, 상기 확산기(507)는 상기 i번째 사용자 데이터부를 i번째 사용자의 하향 채널에 사용되는 OVSF부호로 채널확산한 후 승산기(508)로 출력한다. 상기 승산기(508)는 상기 확산기(507)에서 출력한 신호를 입력하여 I번째 UE에게 전송할 하향 채널 전송 전력에 대한 채널 이득을 곱한 후 합산기(511)로 출력한다. 여기서, 상기 채널 이득은 하향 전송 전력 제어기(580)에서 생성되며, 상기 하향 전송 전력 제어기(580)는 역다중화기(536)에서 출력된 하향 TPC(537) 명령을 사용하여 상기 채널 이득 파라미터를 생성한다. 상기 하향 전송 전력 제어기(580)는 하향 전송 휴지 기간이 있을 경우에는 상기에서 설명한 수학식 3을 이용하여 하향 전송 휴지가 종료되는 시점에 사용할 하향 송신 전력을 재설정한다.
상기 합산기(511)는 하향 공유 채널(510)과 타 사용자 하향 채널(509)과 i번째 사용자 채널을 입력하여 합산하는데, 상기 채널들은 각각 서로 다른 OVSF부호로 채널 확산되어 있어 같이 합산되는 타 채널들에 영향을 미치지 않는다. 상기 합산기(511)에서 출력된 하향 채널 신호들은 승산기(512)로 입력되고, 상기 승산기(512)는 기지국에서 사용하는 스크램블링 부호로 스크램블링된 후 다중화기(514)로 출력된다. 상기 다중화기(514)는 하향 채널 신호들과, 입력된 미드엠블(513)을 다중화시켜 하향 채널 타임 슬럿을 생성한다. 상기 미드엠블(513)은 상기 미드앰블(513)을 수신한 UE가 기지국 전송 전력의 크기를 추정할 경우 사용될 수 있고, 상기 다중화기(514)에서 다중화된 하향 채널 타임 슬럿으로 어떤 채널들이 전송되는지의 여부를 알 수 있는데 사용된다.
상기 다중화기(514)의 출력은 변조기(515)로 입력된다. 상기 변조기(515)는 입력된 하향 채널 신호들을 변조하며, 변조 방식으로는 BPSK, QPSK, 8PSK, QAM등이 사용될 수 있다. 상기 변조기(515)에서 출력한 변조된 하향 채널 신호들은 스위치(520)로 입력되는데, 상기 스위치(520)는 제어기(521)의 제어에 따라 하향 채널 슬럿의 전송 시점에 상기 변조기(515)로 연결된다. 상기 스위치(522)에서 출력되는 신호는 RF 처리기(522)로 출력된다. 또한, 상기 스위치(520)는 상기 제어기(521)의 제어에 따라 DwPTS생성기(516)로 연결되어, DwPTS가 전송될 시점에 DwPTS를 전송하는데, 상기 DwPTS는 상기 DwPTS를 수신한 UE가 초기 기지국 검색과정에서 기지국의 정보를 담고 있는 브로드케스팅 채널의 위치와, 기지국 신호의 크기, 그리고 다중 프레임내에서 현재 수신하고 있는 프레임의 위치 등을 추정하는데 사용된다. 상기 RF 처리기(522)는 상기 하향 채널 타임 슬럿을 반송파대역으로 변환시킨 후 상기 안테나(523)로 출력하고, 상기 안테나(523)는 상기 RF 처리기(522)에서 출력한 신호를 기지국내의 UE들에게 전송한다.
다음으로 기지국내의 UE들로부터의 상향 신호를 수신하는 과정을 상기 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 안테나(523)를 통해서 수신된 상향 신호들은 RF 처리기(522)를 통해서 반송파대역에서 기저대역으로 변환된 후 스위치(520)로 입력된다. 상기 스위치(520)는 상기 제어기(521)에 따라 상기 UE로부터 수신된 상향 신호들이 일정 시점에서 복조기(531)로 입력되도록 스위칭한다. 상기 제어기(521)는 기지국 내의 UE들이 상향 채널 신호를 전송하는 시점을 파악하여 상기 스위치(520)를 제어하며, 또한 UpPTS의 수신 시점에 따라 상기 스위치(520)를 UpPTS 해석기(530)로 연결하여, 각 UE로부터 전송된 UpPTS를 해석할 수 있도록 해주는 기능도 구비하고 있다. 상기 복조기(531)는 입력된 상향 신호를 복조한 후 역다중화기(532)로 출력한다. 상기 역다중화기(532)는 상기 복조기(531)에서 출력한 수신된 상향 신호를 역다중화하여 미드엠블(533)과 상향 신호 데이터부를 분리해 주는 역할을 하며, 상기 미드엠블(533)은 사용자 합동 검출, UE와 기지국 사이의 채널 환경 추정 및 UE의 송신 신호의 크기등을 추정하는데 사용된다. 상기 다중화기(532)에서 출력된 상향 신호 데이터부는 승산기(534)로 입력되어 상기 도 4에서 설명한 UE 송수신기에서 사용한 스크램블링 부호와 동일한 스크램블링 부호로 곱해져 디스클램블링된다. 상기 디스크램블링된 상향 신호 데이터부는 역확산기(535)로 입력되어 각각의 사용자별로 상향 신호 데이터부가 분리되며 i번째 사용자의 상향 신호 데이터부는 역다중화기(536)로 입력된다. 상기 역다중화기(536)는 i번째 사용자의 상향 신호 데이터부를 역다중화하여 TPC(537), TFCI(538), SS(570)과 i번째 사용자의 데이터로 분리하여 출력한다. 상기 TPC(537)은 하향 송신 전력 제어기(580)로 입력되어 i번째 사용자의 하향 송신 신호 전력 제어에 사용되고, TFCI(538)은 i번째 사용자의 데이터부에 사용된 전송 형식의 해석에 사용되며, 상기 SS(570)은 상기 UE로의 하향 채널의 전송 시점 조절에 사용된다. 상기 역다중화기(536)에서 출력된 i번째 사용자의 데이터는 역인터리버(539)로 입력되어 역인터리빙된 후 복호기(540)로 입력되어 복호되어 i번째 사용자의 데이터(541)로 최종 출력된다. 상기 역확산기(535)에서 출력된 타사용자 상향 채널(550)도 상기 i번째 사용자 데이터와 동일한 과정을 거쳐 상기 기지국에서 수신하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기 동작 과정을 도시한 순서도이다.
먼저, 601 단계는 UE가 정상적인 상하향 전송 전력제어를 하고 있는 단계로서 NB-TDD 통신 시스템에서는 통상적으로 폐루프 전력 제어 방법을 사용한다. 이렇게, 폐루프 전력제어를 수행하는 중에 상기 UE가 602단계에서 하향 전송 휴지 기간이 발생함을 감지하면 603 단계로 진행한다. 여기서, 상기 하향 전송 휴지 기간의 발생 여부는 기지국이 상기 UE로 상위 계층 시그널링으로 알려 줄 수도 있으며, 상기 UE가 기지국으로부터 전송되는 하향 채널의 미드엠블부에서 상기 UE에게 할당된 미드엠블이 전송되지 않을 경우에 스스로 하향 전송 휴지 기간이 발생하였음을 감지한다.
이렇게, 하향 전송 휴지 기간이 발생하였음을 감지한 UE는 상기 603단계에서 상기 기지국에서 전송되는 P-CCPCH의 경로 손실을 측정한 후 604단계로 진행한다.물론, 상기 P-CCPCH의 경로 손실 측정은 상기 601단계에서도 측정 가능하다. 이렇게 상기 P-CCPCH의 경로 손실을 측정한 UE는 상향 데이터 전송 유무에 따라 2가지 동작으로 각각 다르게 동작하므로 상기 604단계에서 상향 전송 휴지 기간 발생 여부를 검사하여야만 한다. 상기 604단계에서 상기 검사 결과 상기 상향 전송 휴지 기간이 발생하였을 경우 상기 UE는 611단계로 진행한다. 상기 611단계에서 상기 UE는 해당 시점에서 기지국의 경로 손실,IBTS, 하향 전송 휴지 기간 직전의 상향 전송 타임 슬럿 전송 전력을 이용하여 상향 전송 전력을 재설정한 후 612단계로 진행한다. 여기서, 상기 상향 전송 전력 재설정 과정은 상기에서 설명한 본 발명의 실시예들에서 설명한 바와 같은 방식으로 수행되는 것이다. 상기 612단계에서 상기 UE는 상향 전송할 데이터가 발생하는지를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 상향 전송할 데이터가 발생하지 않는다면 상기 UE는 상기 611단계로 되돌아가고, 만약 상향 전송할 데이터가 발생한다면 606단계로 진행한다.
한편, 상기 604단계에서 상기 UE가 상행 전송할 데이터가 존재한다면 605단계로 진행한다. 상기 605단계에서 상기 UE는 상기 611단계와 마찬가지로 상향 전송 전력을 재설정하고, 하향 전송 전력 제어 명령어를 생성한 후 606단계로 진행한다. 여기서, 상기 하향 전송 전력 제어 명령어는 상기 UE에서 기지국으로 전송되어, 상기 기지국이 하향 전송 휴지 기간의 종료 시점에 사용할 하향 채널의 전송 전력, 즉 하향 채널 초기 전송 전력의 설정에 사용된다. 상기 606단계에서 상기 UE는 상기 605단계 혹은 611단계에서 결정된 하향 전송 전력 제어 명령어 및 사용자 데이터를 상기 결정된 상향 전송 전력으로 기지국으로 송신하고 607단계로 진행한다. 상기 607단계에서 상기 UE는 기지국으로부터의 하향 전용 채널 혹은 공유 채널 신호가 수신되??지를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 하향 전용 채널 혹은 공유 채널이 수신되지 않을 경우 상기 UE는 상기 603단계로 되돌아간다. 한편, 상기 기지국으로부터 하향 전용 채널 혹은 공유 채널 수신이 되었다면 상기 UE는 정상적인 전송 전력 제어 모드(Normal Power Control mode), 즉 폐루프 전력 제어 방식으로 상하향 전송 전력을 제어한후 종료한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 동작 과정을 도시한 순서도이다.
먼저, 701단계에서 기지국은 정상적인 상하향 전력 제어 모드(Normal Power Control mode), 즉 NB-TDD 방식의 통상적인 전력제어 방식인 폐루프 전력 제어 방법을 사용하여 상하향 전송 전력 제어를 수행한다. 이렇게 정상적인 상하향 전송 전력 제어를 수행중에 상기 기지국은 하향 전송 휴지 기간의 발생 여부에 따라 두 가지 동작으로 각각 다르게 동작하기 때문에, 상기 기지국은 702단계에서 하향 전송 휴지 기간의 발생 여부를 검사한다. 상기 검사 결과 상기 하향 전송 휴지 기간이 발생하면 상기 기지국은 703단계로 진행한다. 상기 703단계에서 상기 기지국은 UE로부터 물리 공유채널의 P-CCPCH를 이용하여 생성된 하향 전송 전력 제어 명령어를 수신하여 하향 전송 전력을 재설정하고 704단계로 진행한다. 한편, 상기 702단계에서 상기 검사 결과 하향 전송 휴지 기간이 발생하지 않을 경우 상기 기지국은 상기 701단계로 되돌아간다. 상기 704단계에서 상기 기지국은 하향 전송할 데이터가 발생하는지 검사한다. 상기 검사 결과 상기 하향 전송 데이터가 발생하지 않는다면 상기 기지국은 상기 703단계로 되돌아가고, 상기 하향 전송 데이터가 발생한다면 상기 기지국은 705단계로 진행한다. 상기 705단계에서 상기 기지국은 상기 UE로부터 수신되는 신호를 측정하여 상향 전송 전력 제어 명령어를 생성하고, 상기 703단계에서 결정된 전송 전력으로 상기 UE의 데이터 및 TPC 명령을 하향 전송하고 706단계로 진행한다. 상기 706단계에서 상기 기지국은 다시 정상적인 전송 전력 제어 방식으로 상하향 송수신 전송 전력을 제어하게 되는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, NB-TDD 통신 시스템에서 상향 전송 휴지 기간 및 하향 전송 휴지 기간 발생에 따른 상하향 송수신 전송 전력 제어를 폐루프 방식 전력 제어 방법과 개루프 방식 전력 제어 방법을 혼합하여 사용함으로서 효율적인 전력제어를 가능하게 한다는 이점을 가진다. 그리고, NB-TDD 통신 시스템에 빔포밍과 같은 특수한 송수신 기술이 적용될 경우 상기 빔포밍 기술이 적용되는 채널과 적용되지 않는 채널들간의 특성차를 고려하여 상하향 송수신 전송 전력 제어를 효율적으로 수행할 수 있다는 이점을 가진다. 따라서, 전송 휴지 기간이 종료된 시점에서 기지국 및 UE 모두가 적절한 초기 전송 전력을 설정하는 것이 가능하게 한다는 이점을 가진다.

Claims (13)

  1. 기지국으로부터 사용자 단말기로 프레임들의 열로 전송하고, 상기 프레임들 각각은 상기 기지국으로부터 전송되는 전력 레벨 정보를 나타내는 필드와, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송 전력 제어 명령과 전송할 데이터를 할당하는 타임 슬럿 필드를 포함하는 시분할 다중 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 상기 프레임들의 열중 일정 기간 동안의 상기 프레임들 내의 상기 타임 슬럿 필드들 내에 전송할 데이터가 존재하지 않는 전송 휴지 기간후 이후 프레임에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 상기 이후 프레임 내의 타임 슬롯 필드에 할당된 데이터를 수신하는 상기 사용자 단말기의 전송 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 전송 휴지 기간내 특정 타임 슬럿에서 상기 전력 레벨 정보를 수신하여 상기 기지국과 사용자 단말기간 경로 손실을 측정하는 과정과,
    상기 기지국에서 방송하는 특정 채널 신호를 수신하여 상기 기지국에서의 간섭 잡음을 측정하는 과정과,
    상기 현재 측정한 간섭 잡음, 경로 손실 및 상기 전송 휴지 기간 동안 상기 기지국과 사용자 단말기간 평균 경로 손실에 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 가중치를 고려한 값들과, 미리 설정되어 있는 목표 신호대 잡음비와, 상기 경로 손실 오차를 보상하기 위한 오프셋 값을 가산하여 상향 전송 전력을 결정한 후 상기 결정한 상향 전송 전력에 해당하는 전송 전력 제어 명령을 상기 기지국으로 전송하는과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송 전력 제어 명령을 수신한 기지국은 상기 이후 프레임에서 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 전송한 하향 전송 전력과 상기 수신한 전송 전력 제어 명령과, 상기 이후 프레임의 해당 타임 슬럿에 적용할 전력 제어 스텝을 고려하여 하향 전송 전력을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 특정 채널은 방송 채널임을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 기지국으로부터 사용자 단말기로 프레임들의 열로 전송하고, 상기 프레임들 각각은 상기 기지국으로부터 전송되는 전력 레벨 정보를 나타내는 필드와, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송 전력 제어 명령과 전송할 데이터를 할당하는 타임 슬럿 필드를 포함하는 시분할 다중 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 상기 프레임들의 열중 일정 기간 동안의 상기 프레임들 내의 상기 타임 슬럿 필드들 내에 전송할 데이터가 존재하지 않는 전송 휴지 기간후 이후 프레임에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 상기 이후 프레임 내의 타임 슬롯 필드에 할당된 데이터를 수신하는 상기 사용자 단말기의 전송 전력 제어 방법에 있어서,
    상기 전송 휴지 기간내 특정 타임 슬럿에서 상기 전력 레벨 정보를 수신하여 상기 기지국과 사용자 단말기간 제1경로 손실을 측정하는 과정과,
    상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 사용한 상향 전송 전력과, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 상기 기지국과 상기 사용자 단말기간 제2경로 손실과, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 상기 기지국으로부터 수신한 전송 전력 제어 명령과 상기 기지국과 사용자 단말기간 채널 환경 변화값을 고려한 오프셋 값을 검출하는 과정과,
    상기 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 사용한 상향 전송 전력과, 상기 제1경로 손실에서 상기 제2경로 손실을 감산한 값과, 상기 오프셋 값을 가산하여 제1상향 전송 전력을 결정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1경로 손실을 측정함과 동시에 상기 특정 타임 슬럿에서 상기 기지국에서 방송하는 특정 채널 신호를 수신하여 상기 기지국의 제1간섭 잡음을 측정하는 과정과,
    상기 제1간섭잡음을 측정한 이후 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 상기 기지국의 제2간섭 잡음을 측정하는 과정과,
    상기 상향 전송 전력과, 상기 제1경로 손실에서 상기 제2경로 손실을 감산한 값과, 상기 오프셋 값과, 상기 제1간섭 잡음에서 상기 제2간섭 잡음을 감산한 값을 가산하여 제2상향 전송 전력을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 특정 타임 슬럿에서 상기 기지국에서 방송하는 특정 채널 신호를 수신하여 상기 기지국의 간섭 잡음을 측정하는 과정과,
    상기 현재 측정한 제1경로 손실 및 상기 전송 휴지 기간 동안 상기 기지국과 사용자 단말기간 평균 경로 손실에 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 가중치를 고려한 값들과, 미리 설정되어 있는 목표 신호대 잡음비와, 상기 경로 손실 오차를 보상하기 위한 오프셋 값을 가산한 값과, 상기 제1상향 전송 전력을 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 또 다른 가중치를 고려하여 제3상향 전송 전력을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 데이터를 전송하는 타임 슬럿 필드에만 빔포밍이 사용되어 상기 데이터가 전송될 경우, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 전송한 상향 전송 전력과, 상기 제1경로 손실에서 상기 제2경로 손실을 감산한 값에 상기 빔포밍이 사용된 타임 슬럿 필드와 상기 빔포밍이 사용되지 않은 타임 슬럿 필드간의 경로 손실의 차의 보정을 고려한 값과, 상기 오프셋 값을 가산하여 제4상향 전송 전력을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 특정 타임 슬럿에서 상기 기지국에서 방송하는 특정 채널 신호를 수신하여 상기 기지국의 간섭 잡음을 측정하는 과정과,
    상기 현재 측정한 제1경로 손실 및 상기 전송 휴지 기간 동안 상기 기지국과 사용자 단말기간 평균 경로 손실에 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 가중치를 고려한 값들과, 미리 설정되어 있는 목표 신호대 잡음비와, 상기 경로 손실 오차를 보상하기 위한 오프셋 값을 가산한 값과, 상기 제2상향 전송 전력을 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 또 다른 가중치를 고려하여 제5상향 전송 전력을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 데이터를 전송하는 타임 슬럿 필드에만 빔포밍이 사용되어 상기 데이터가 전송될 경우, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 전송한 상향 전송 전력과, 상기 제1경로 손실에서 상기 제2경로 손실을 감산한 값에 상기 빔포밍이 사용된 타임 슬럿 필드와 상기 빔포밍이 사용되지 않은 타임 슬럿 필드간의 경로 손실의 차의 보정을 고려한 값과, 상기 오프셋 값과, 상기 제1간섭 잡음에서 상기 제2간섭 잡음을 감산한 값을 가산하여 제6상향 전송 전력을 결정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 특정 채널은 방송 채널임을 특징으로 하는 상기 방법.
  11. 기지국으로부터 사용자 단말기로 프레임들의 열로 전송하고, 상기 프레임들 각각은 상기 기지국으로부터 전송되는 전력 레벨 정보를 나타내는 필드와, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송 전력 제어 명령과 전송할 데이터를 할당하는 타임 슬럿 필드를 포함하는 시분할 다중 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 상기 프레임들의 열중 일정 기간 동안의 상기 프레임들 내의 상기 타임 슬럿 필드들 내에 전송할 데이터가 존재하지 않는 전송 휴지 기간후 이후 프레임에서 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 상기 이후 프레임 내의 타임 슬롯 필드에 할당된 데이터를 수신하는 상기 사용자 단말기의 전송 전력 제어 장치에 있어서,
    상기 기지국으로부터 수신되는 특정 채널 신호로부터 상기 전송 휴지 기간이 발생함을 감지하면, 상기 전송 휴지 기간내 특정 타임 슬럿에서 수신되는 전력 레벨 정보를 가지고서 상기 기지국과 사용자 단말기간 경로 손실을 측정하고, 상기 특정 채널 신호로부터 상기 기지국의 간섭 잡음을 검출하여, 상기 현재 측정한 경로 손실 및 상기 전송 휴지 기간 동안 상기 기지국과 사용자 단말기간 평균 경로 손실에 상기 전송 휴지 기간 길이에 따른 가중치를 고려한 값들과, 미리 설정되어 있는 목표 신호대 잡음비와, 상기 경로 손실 오차를 보상하기 위한 오프셋 값을 가산하여 상향 전송 전력을 결정하는 상향 전송 전력 제어기와,
    상기 상향 전송 전력 제어기에서 결정한 상향 전송 전력을 입력하여 상기 이후의 프레임에서 상기 기지국이 전송할 하향 전송 전력을 제어하는 하향 전송 전력 명령을 생성하는 하향 전송 전력 명령 생성기와,
    상기 생성된 하향 전송 전력 명령과, 상기 기지국으로 전송할 사용자 데이터와, 상기 사용자 데이터의 종류 및 데이터 전송율을 나타내는 전송 포맷 조합 표시를 상향 채널 신호로 다중화하는 다중화기와,
    상기 상향 채널 신호를 상기 결정된 상향 전송 전력에 상응하게 채널 이득을 곱하는 곱셈기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상향 전송 전력 제어기는 상기 전송 휴지 기간내 특정 타임 슬럿에서 수신되는 전력 레벨 정보를 수신하여 상기 기지국과 사용자 단말기간 제1경로 손실을 측정하고, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 사용한 상향 전송 전력과, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 상기 기지국과 상기 사용자 단말기간 제2경로 손실과, 상기 전송 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 상기 기지국으로부터 수신한 전송 전력 제어 명령과 상기 기지국과 사용자 단말기간 채널 환경 변화값을 고려한 오프셋 값을 검출한 후, 상기 휴지 기간 바로 이전의 타임 슬럿에서 사용한 상향 전송 전력과, 상기 제1경로 손실에서 상기 제2경로 손실을 감산한 값과, 상기 오프셋 값을 가산하여 상향 전송 전력을 결정함을 특징으로 하는 상기 장치.
  13. 기지국으로부터 사용자 단말기로 프레임들의 열로 전송하고, 상기 프레임들 각각은 상기 기지국으로부터 전송되는 전력 레벨 정보를 나타내는 필드와, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송 전력 제어 명령과 전송할 데이터를 할당하는 타임 슬럿 필드를 포함하는 시분할 다중 부호 분할 다중 접속 통신 시스템에서, 상기 기지국으로부터 상기 사용자 단말기로 전송되는 상기 프레임들의 열중 일정 기간 동안의 상기 프레임들 내의 상기 타임 슬럿 필드들 내에 전송할 데이터가 존재하지 않는 전송 휴지 기간후 이후 프레임에서 상기 사용자 단말기로 데이터를송신하는 상기 기지국의 전송 전력 제어 장치에 있어서,
    상기 사용자 단말기로부터 수신되는 상향 채널 신호를 하향 전송 전력 명령과, 상기 사용자 단말기의 사용자 데이터와, 상기 사용자 데이터의 종류 및 데이터 전송율을 나타내는 전송 포맷 조합 표시로 역다중화하는 역다중화기와,
    상기 전송 휴지 기간이 발생함 감지하면, 상기 하향 전송 전력 명령을 가지고서 상기 사용자 단말기에 대한 하향 전송 전력을 결정하는 하향 전송 전력 제어기와,
    상기 하향 전송 전력 제어기에서 결정한 상향 전송 전력을 입력하여 상기 이후의 프레임에서 상기 사용자 단말기로 전송할 상향 전송 전력을 제어하는 상향 전송 전력 명령을 생성하는 상향 전송 전력 명령 생성기와,
    상기 생성된 상향 전송 전력 명령과, 상기 사용자 단말기로 전송할 사용자 데이터와, 상기 사용자 데이터의 종류 및 데이터 전송율을 나타내는 전송 포맷 조합 표시를 하향 채널 신호로 다중화하는 다중화기와,
    상기 하향 채널 신호를 상기 결정된 하향 전송 전력에 상응하게 채널 이득을 곱하는 곱셈기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
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