KR20030020749A - 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 패킷 시스템의 기지국에서 단말기의 전력을 감지하여 데이터 복조가 비정상적으로 이루어지는 경우에도 전력제어를 수행할 수 있는 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법을 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은, 기지국이 단말기로부터 수신되는 신호의 전력을 검출하여 설정된 기준값의 공차 범위내에서 단말기에 대한 전력제어를 수행하는 단계와; 상기 전력제어를 수행하는 동안에 상기 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 기준값의 상한 임계치를 초과하는 경우에는 트래픽 채널의 수신 데이터에 대한 복조가 정상적으로 이루어지는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 수신 데이터의 복조가 정상적으로 이루어지지 않는 경우에는 상기 단말기로부터 수신되는 신호의 전력과 상기 기준값간의 차이가 설정된 상한 임계치의 범위내에 속하도록 단말기의 전력을 제어하는 단계를 포함하여 이루어져, 기지국에서 이상 전력이 감지되는 신호에 대해서 감시를 하다가 특정 레벨 이상이 되면 모든 단말기로 송신 전력을 낮추라는 전력제어 정보를 브로드캐스팅함으로써 기지국의 수신레벨을 낮추고, 개개 단말기의 데이터 전송을 원할히 할수 있다.

Description

무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법 {Power controlling method for terminal in wireless packet data system}

본 발명은 무선 패킷 시스템의 전력제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 패킷 시스템의 기지국에서 단말기의 전력을 감지하여 데이터 복조가 비정상적으로 이루어지는 경우에도 전력제어를 수행하기 위한 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 데이터 통신망은 통신 사업자들이 교환 기능을 중심으로 구축한 통신망으로 데이터 전용 교환기를 중심으로 교환 서비스를 제공함으로써 컴퓨터와 단말기들 사이에 접속 경로를 제공하는 역할을 담당한다. 이러한 데이터 통신망의 하나로 무선 패킷 데이터망이 구성되며, 이 데이터망을 통한 정보 전송을 위해 무선 패킷 시스템이 운용된다.

패킷 교환이란 전송 대상 정보를 일정 크기로 분할하고 각각에 송수신 주소를 부가하여 만든 데이터 블록으로 패킷을 구성하여 이 패킷 단위로 전송하는 방식이다.

무선 패킷 시스템에서는 기지국과 단말기간에 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신을 통한 패킷 교환 방식이 적용될 수 있다. CDMA 방식에 따른 패킷 교환은 기지국에서 단말기에 대한 전력제어를 수행한다.

전력제어의 기본구조는 기지국에서 단말기(110)의 전력을 감지하여 데이터가 제대로 복조될 때 기지국이 전력제어 기준값에 근거하여 다음 번에 단말기가 송출할 전력의 세기를 조절하는 것이다.

도1은 일반적인 무선 패킷 시스템의 기지국과 단말기의 블록도이다.

도1에 따르면, 단말기(110)는 무선으로 기지국과의 패킷 데이터 교환을 수행한다. 기지국에서 단말기(110)와의 패킷 데이터 교환은 패킷보드의 수신부에서 수행되는데, 이 패킷보드의 수신부는 파일럿 채널의 전력을 검출하는 정합 필터부(Matched Filter)(121), 단말기(110)에서 전송되는 트래픽 채널을 수신하여 복조하고 오류발생 여부를 판정하여 기지국 제어기로 접속시키는 FPGA부(Field Programmable Gate Array)(122), 정합 필터부(121)와 FPGA부(122)의 기능을 제어하는 마이크로프로세서부(123)를 포함하여 이루어진다.

단말기(110)의 송신부는 송신전력을 제어하는 부분과 트래픽 채널에 데이터를 실어 주는 고수준데이터전송제어부(High-level Data Link Control, 또는 HDLC)가 있다.

이러한 패킷보드는 단말기(110)의 송신 데이터(Tx_Data)를 두 개의 채널로 나누어 수신한다. 즉, 기지국으로의 수신 데이터(Rx_Data)는 파일럿 채널과 트래픽 채널로 구분 수신되는 것이다.

정합 필터부(121)는 요구되는 신호 성분에 상가성 잡음이 중첩된 입력에 대하여 출력의 어느 시점에서의 신호 성분의 자승 평균값과 잡음 성분의 해당 연산값과의 비가 최대가 되는 선형성을 갖는다.

정합 필터부(121)는 파일럿 채널로 인가되는 신호를 수신하여 그 에너지의 세기를 감지한다. 그래서 충분히 유효한 데이터인지 여부를 판단한다. 이를 위하여 정합 필터부(121)는 요구되는 신호 성분에 상가성 잡음이 중첩된 입력에 대하여 출력의 어느 시점에서의 신호 성분의 자승 평균값과 잡음 성분의 해당 연산값과의 비가 최대가 되는 선형성을 갖는다.

그리고 FPGA부(122)는 트래픽 채널로 인가되는 신호를 수신하여 단말기(110)가 실제적으로 송신하는 데이터를 복조하여 CRC(Cyclic Redundancy Code) 검사를 통해서 유효한 데이터인지 여부를 판단한다. 단말기(110)의 송신 전력이 충분하지 않은 것으로 판단되면, 송신 데이터(Tx_Data)에 전력제어 정보를 부가하여 전송함으로써 전력제어를 수행한다.

이처럼 종래에는 시스템이 정상 상태일 때 단말기의 전력을 제어하는 방법은 구현되어 있지만, 시스템의 비정상 상태에서는 단말기의 전력을 제어를 수행하지 못하게 되는 단점이 있다.

여기서 시스템의 비정상 상태란 기지국은 모든 기능이 정상이나 단말기의 송신부에 이상이 있는 경우를 지시한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 패킷 시스템의 기지국에서 단말기의 전력을 감지하여 데이터 복조가 비정상적으로 이루어지는 경우에도 전력제어를 수행할 수 있는 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법을 제공하는 것이다.

도1은 일반적인 무선 패킷 시스템의 기지국과 단말기의 블록도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법의 순서도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법은, 기지국이 단말기로부터 수신되는 신호의 전력을 검출하여 설정된 기준값의 공차 범위내에서 단말기에 대한 전력제어를 수행하는 단계와; 상기 전력제어를 수행하는 동안에 상기 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 기준값의 상한 임계치를 초과하는 경우에는 트래픽 채널의 수신 데이터에 대한 복조가 정상적으로 이루어지는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 수신 데이터의 복조가 정상적으로 이루어지지 않는 경우에는 상기 단말기로부터 수신되는 신호의 전력과 상기 기준값간의 차이가 설정된 상한 임계치의 범위내에 속하도록 단말기의 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이러한 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법은 시스템의 안정성을 증대시킨다. 여기서 비정상 상태는 기지국의 모든 기능은 정상적이나 단말기의 송신부에 이상이 있는 경우에 해당한다. 예를 들어 단말기의 송신부중에서 트래픽 채널에 데이터를 실어주는 역할을 담당하는 HDLC부가 제대로 동작하지 않는 경우가 비정상상태에 해당한다.

CDMA 방식을 이용한 무선 패킷 데이터의 전송시 기지국 패킷보드의 정합 필터부에서 단말기의 송신 전력이 아주 높게 감지되더라도 FPGA부에서 단말기의 송신 데이터를 제대로 복조하지 못하면 기지국의 단말기에 대한 정상적인 전력제어가 이루어지지 않는다. 이는 기지국이 수신된 데이터중에서 제대로 복조된 패킷 데이터에 대해서만 신호 채널을 통해서 단말기쪽으로 제어정보를 보내기 때문이다.

단말기는 전송한 패킷 데이터에 대한 응답을 받지 못하면 패킷 데이터의 전송이 실패했다고 인지하고 기존보다 한 단계만큼 증가된 송신 전력으로 패킷 데이터의 재전송을 시도한다. 여기서 송신 전력을 증가시키는 단위는 단말기의 전력 증감에서 동등하게 적용되며, 시스템의 운용환경에 따라 가변될 수 있는 값이다. 예를 들어 CDMA 방식의 경우에는 이 증감의 단위로 0.2dB를 적용한다.

따라서 비정상 상태가 발생된 단말기가 존재하고 그 상태가 계속 유지된다면 해당 단말기의 송신 전력은 0.2dB씩 계속해서 증가된다. 이렇게 증가되는 단말기의 정상적인 송신 전력은 다른 단말기들에게는 노이즈로 작용한다. 단말기의 경우 노이즈가 심해지면 패킷 데이터를 전송할 때 실패할 확률이 높아진다.

만약 이러한 과정이 계속 반복된다면 단말기는 자기가 송출할 수 있는 최대 전력까지 데이터의 송출 전력을 높일 것이다. 기지국에 접속된 단말기가 자신뿐이라면 크게 문제될 것이 없지만 기지국에 접속된 단말기가 많으면 문제가 될 수 있다. 단말기의 송출 전력은 다른 단말기에는 노이즈로 작용하기 때문에 다른 단말의 데이터 전송 품질을 떨어뜨리고 송출 전력도 높이는 결과를 초래할 수도 있다.

이에 따라 패킷 데이터 전송시 실패할 확률을 줄이기 위해서 정상상태에 있는 단말기들도 송신 전력을 높이게 된다. 만약 비정상 상태의 단말기에 대한 별도의 전력제어가 없다면 해당 단말기는 최대 송신 전력까지 0.2dB씩 계속해서 송신 전력을 높일 것이고, 다른 정상적인 단말기들도 제대로 패킷 데이터를 전송하기 위해서 계속해서 송신 전력을 높일 것이다. 그러면 기지국의 수신쪽 전력이 포화되어 모든 단말기의 패킷 데이터 전송에 문제가 발생될 수 있다.

따라서 시스템의 안정적인 운용을 위해 비정상 상태에서 단말기의 송신 전력을 제어한다. 즉, 기지국에서 단말기의 전력이 감지되고 데이터 제대로 복조되지 않는 상태가 특정 레벨까지 계속되면 단말기 쪽으로 전력을 감소시키라는 신호를 보내어 단말기의 전력을 제어할 필요가 있다.

비정상 상태에 있는 단말기는 계속해서 송신 전력을 높일 것이므로, 비정상 상태에서의 전력제어를 위해서는 단말기의 송신 전력이 기준값에 비해 얼마나 높은지를 항상 점검하여야 한다.

그리고 상한 임계치를 설정하고, 증가된 단말기의 송신 전력이 기준값 대비 상한 임계치를 상회하는 경우에는 기지국의 FPGA부를 통해 강제적으로 송신 전력을 설정된 강제 감소치 만큼 감소시키라는 지령을 포함하는 전력제어 정보를 단말기로 전송한다. 여기서 강제 감소치는 단말기가 한 번에 송신 전력을 높이거나 내릴 수 있는 최대 폭으로 설정한다. 예를 들어 6dB로 설정할 수 있다.

이러한 전력제어 정보는 비정상 상태에 있는 특정한 단말기에만 전달되는 것이 아니라, 브로드캐스팅을 통해 모든 단말기로 전송된다. 브로드캐스팅이 이루어지는 이유는 단말기의 송신 전력이 정합 필터부에서 감지되더라도 FPGA부에서 데이터가 제대로 복조되지 않으면 기지국에서는 어떤 단말기가 데이터를 송신했는지를 판단할 수 없기 때문이다. 예를 들어 모든 단말기로 6dB만큼의 전력감소를 지령하는 전력제어 정보가 전송되는 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다. 본 실시예는 도1에 도시된 일반적인 패킷 전송 블록에 적용될 수 있으므로, 이하에서는 그 참조번호를 인용한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법의 순서도이다.

도2에 따르면, 기지국이 단말기(110)로부터 수신되는 신호의 전력을 검출하여 해당 단말기(110)의 송신 전력을 판단하고 이에 따른 전력 제어를 수행하기 위해서는 단말기(110)의 송신 전력의 비교 기준이 설정되어야 한다. 그래서 단말기로부터 수신되는 신호의 전력과 비교되어질 기준값을 설정한다(S210).

이 기준값은 각 시스템의 무선 환경에 따라 적정하게 설정될 수 있으며, 정합 필터부로 감지되는 신호 전력의 크기와 비교된다.

단말기는 패킷 데이터를 송신한 뒤에 설정된 대기시간 동안 자신에 보낸 패킷 데이터에 대한 응답이 기지국으로부터 수신되기를 기다린다. 이 대기시간은 80ms 정도로 설정된다. 만약 이 80ms 시간내에 기지국으로부터의 응답이 신호 채널을 통해 수신되지 않으면, 단말기는 패킷 데이터의 전송이 실패한 것으로 판정하여 해당 패킷 데이터를 재전송한다. 기지국에서 전송되는 신호 채널내에 전력제어 정보도 적재된다.

이처럼 신호채널에 전력제어 정보가 적재된다.

그러면 설정된 기준값에 대해 공차 범위와 상한 임계치를 설정하고, 이 공차 범위내에서 단말기에 대한 전력제어를 수행한다.

단말기에 대한 전력제어는 송신 전력의 레벨을 조정하는 것으로, 기지국의 패킷보드에서 검출되는 신호 전력이 기준값의 공차 범위내에 속하도록 전력제어가 수행된다. 이 공차 범위는 보통의 단말기에서 10.0dB 정도가 된다. 이러한 전력제어는 단말기의 송신부가 정상적으로 기능하는 정상상태에서 이루어진다.

이와 같은 정상상태의 일차적인 판정은 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 기지국의 상한 임계치를 초과하는가에 달려 있다(S220).

단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 공차범위내에 있고 상한 임계치보다 작으면 정상상태의 전력제어를 수행한다(S230).

여기서 단말기로부터 수신되는 신호의 전력은 기지국에서 검출되는 단말기의 송신전력에 해당하고, 상한 임계치는 보통의 무선환경에서 기지국의 수신측 채널자원을 고려하여 설정될 수 있으며, 예를 들어 10dB 정도로 설정될 수 있다.

정상상태의 전력제어란, 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 기준값보다 작으면 기지국의 FPGA부(122)가 단말기의 송신전력이 증가되도록 신호채널에 전력제어 정보를 적재하고 반대로 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 기준값보다 크면 기지국의 FPGA부(122)가 단말기의 송신전력이 감소되도록 신호채널에 전력제어 정보를 적재하여 전송함으로써 이를 수신하는 단말기에서 설정된 증감의 단위만큼씩 송신전력을 조정하도록 하는 것이다.

이때 단말기에서 송신 전력을 증감시키는 단위는 0.2dB가 되도록 설정한다. 따라서 정상상태의 전력 제어시 허용되는 공차범위가 10.0dB이므로, 송신 전력을 증가시키는 제어 동작은 수회 정도 연속적으로 수행될 수 있다.

단계 S220에서 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 상한 임계치를 초과하는 경우에는 트래픽 채널의 수신 데이터에 대한 복조가 FPGA부(122)에서 정상적으로 이루어지는지 여부를 판단한다(S240).

그래서 트래픽 채널의 수신 데이터에 대한 복조가 정상적으로 이루어지면 기지국의 단말기에 대한 전력 제어가 성공적으로 수행된 것으로 평가하여 정상상태의 전력 제어를 수행한다(S250).

단계 S240에서 트래픽 채널의 수신 데이터에 대한 복조가 정상적으로 이루어지지 않은 것으로 판단되면 단말기의 송신부가 비정상 상태에 있는 것으로 판정한다. 단말기의 송신부가 비정상 상태에 있는 경우에는 더 이상 기지국에서 단말기의 송신 전력을 증가시키도록 제어할 수 없다. 기지국 수신 채널의 포화를 방지하여야 하기 때문이다.

그래서 단계 S240에서 단말기 송신부가 비정상 상태로 판정되면 기지국 패킷보드의 FPGA부(122)가 단말기의 송신 전력을 강제적으로 감소시키도록 하는 전력제어 정보를 신호채널에 적재하여 전송한다. 이때 FPGA부(122)는 트래픽 채널의 수신 데이터가 정상적으로 복조되지 않았기 때문에 어떤 단말기의 송신부에 이상이 있는지를 정확히 판정하기 어려운 점에 기하여 모든 단말기에 대해 전력제어 정보를 브로드캐스팅한다. 예를 들면, 전력제어 정보는 모든 단말기에 대해 송신 전력을 6dB 감소시키도록 하는 지령이 된다(S260).

여기서 패킷 시스템에서는 동시에 여러 대의 단말기가 데이터를 송신할 수는 없으므로 특정 시간에는 하나의 단말기만 데이터를 전송하게 된다. 그러므로, 80ms 동안 기지국에서의 응답을 기다리는 단말기도 하나일 수 밖에 없다. 따라서, 6dB 감소를 지시하는 전력제어 정보는 비정상 상태의 단말기에만 수신된다. 그러면 비정상 상태의 단말기의 송신 전력은 다시 낮아져 다른 정상적인 단말기의 송신에 대한 영향이 최소화된다.

이상 설명한 실시예는 본 발명의 다양한 변화, 변경 및 균등물의 범위에 속한다. 따라서 실시예에 대한 기재내용으로 본 발명이 한정되지 않는다.

본 발명의 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법에 따르면, 기지국에서 이상 전력이 감지되는 신호에 대해서 감시를 하다가 특정 레벨 이상이 되면 모든 단말기로 송신 전력을 낮추라는 전력제어 정보를 브로드캐스팅함으로써, 모든 단말기의 송신 전력을 떨어뜨린다. 이렇게 함으로써 전체적으로 증가되는 기지국의 수신레벨을 낮추고, 개개 단말기의 데이터 전송을 원할히 할수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 기지국이 단말기로부터 수신되는 신호의 전력을 검출하여 설정된 기준값의 공차 범위내에서 단말기에 대한 전력제어를 수행하는 (a) 단계와;

   상기 전력제어를 수행하는 동안에 상기 단말기로부터 수신되는 신호의 전력이 기준값의 상한 임계치를 초과하는 경우에는 트래픽 채널의 수신 데이터에 대한 복조가 정상적으로 이루어지는지 여부를 판단하는 (b) 단계와;

   상기 수신 데이터의 복조가 정상적으로 이루어지지 않는 경우에는 상기 단말기로부터 수신되는 신호의 전력과 상기 기준값간의 차이가 설정된 상한 임계치의 범위내에 속하도록 단말기의 전력을 제어하는 (c) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 기준값의 공차 범위내에서 수행되는 전력제어는,

   상기 기지국 패킷 보드의 FPGA부에서 전송되는 전력제어 정보가 상기 단말기에 수신되면, 해당 단말기가 설정된 증감 단위 만큼씩 전력을 증가 또는 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (c)는,

   상기 기지국의 FPGA부에서 상기 수신 데이터의 복조가 정상적으로 이루어지지 않는 것으로 판정되는 경우, 상기 기지국의 정합 필터부로 수신되는 신호의 전력이 상기 기준값 대비 상한 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계와;

   상기 정합 필터부로 수신되는 신호의 전력이 상기 기준값 대비 상한 임계치를 초과하는 것으로 판정되면, 상기 기지국의 FPGA부가 설정된 강제 감소치만큼 송신 전력을 줄이도록 지령하는 전력제어 정보를 신호채널에 적재하여 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 단말기의 송신 전력을 제어하는 경우,

   상기 기지국의 FPGA부는 송신 전력의 감소를 지령하는 전력제어 정보를 해당 기지국에 접속된 모든 단말기에 대해 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 무선 패킷 시스템의 단말기 전력제어 방법.