KR20040049589A - Method of analyzing the inner loop power control in a cellular system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for interpreting closed inner-loop power control of a mobile communication system is provided to mathematically model components, and to mathematically obtain a transmission power probability distribution function through different operating methods, then to mathematically obtain a reception power probability distribution function, thereby remarkably improving an operating speed of a simulation. CONSTITUTION: In consideration of a channel gain correlation, a system mathematically calculates a transmission power probability distribution function by using features of a target Doppler frequency and a channel gain. In case of AWGN(Additive White Gaussian Noise) or high-speed fading, the system obtains a transition matrix in different methods, and mathematically calculates a transmission power probability distribution function by using a vector. The system operates the transmission power probability distribution function with differently obtained values, and mathematically calculates a reception power probability distribution function.

Description

이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법{METHOD OF ANALYZING THE INNER LOOP POWER CONTROL IN A CELLULAR SYSTEM}METHOD OF ANALYZING THE INNER LOOP POWER CONTROL IN A CELLULAR SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법에 관한 것으로, 특히 폐쇄 전력 제어 회로 중 내부 전력 제어 회로의 구성원들을 수학적으로 모델링한 후 조건에 따라 상이한 연산 방법으로 송신 전력 확률 분포 함수를 구하고, 이를 통해 수신 전력 확률 분포 함수를 구할 수 있도록 하는 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing an internal closed power control of a mobile communication system. Particularly, after mathematically modeling members of an internal power control circuit among closed power control circuits, a transmission power probability distribution function is obtained by using a different calculation method according to a condition. The present invention relates to a closed internal power control analysis method of a mobile communication system that can obtain a received power probability distribution function.

이동 통신 환경에서, 변화하는 신호 전력과 무관하게 통화를 유지하는 한편, 다른 사용자에 대한 간섭을 줄이기 위해서는 각 사용자의 통화 품질을 일정하게 유지하는 전력 제어가 필요하다.In a mobile communication environment, power control is required to maintain a constant call quality of each user while maintaining a call regardless of changing signal power while reducing interference with other users.

광대역 코드 분할 다중 접속(Wideband-Code Division Multiple Access:W-CDMA) 시스템에서 전력 제어는 크게 개방 전력 제어(open-loop power control)과 폐쇄 전력 제어(closed-loop power control)로 구분할 수 있다. 개방 전력 제어는 수신된 신호 전력으로부터 신호 전달 경로에서의 감쇄를 추정하여 송신 전력을 결정하는 전력 제어 방법으로, 호 설정 등 제한된 경우나, 높은 정확도를 요구하지 않는 경우 사용된다.Power control in a wideband code division multiple access (W-CDMA) system can be largely divided into open-loop power control and closed-loop power control. Open power control is a power control method that determines transmission power by estimating attenuation in the signal transmission path from the received signal power, and is used in limited cases such as call setup or when high accuracy is not required.

그러나, 폐쇄 전력 제어는 수신기가 통화 품질을 측정하여 측정된 품질이 목표 품질보다 낮을 경우 증가("up")명령을, 높을 경우 감소("down")명령을 송신기로 전달하여 일정한 통화 품질을 유지하도록 한다. 따라서 폐쇄 전력 제어 회로는 궤환 회로 (feedback loop)를 갖게 된다.However, closed power control maintains a constant call quality by allowing the receiver to measure the call quality and send an "up" command to the transmitter if the measured quality is lower than the target quality and a "down" command to the transmitter. Do it. Thus, the closed power control circuit has a feedback loop.

폐쇄 전력 제어는 다시 내부 전력 제어(inner-loop power control)와 외부 전력 제어(outer-loop power control)로 나뉘는바, 내부 전력 제어 회로는 SIR(signal-to-interference ratio)을 일정 수준으로 유지하며, 외부 전력 제어 회로는 수신된 심볼의 비트 에러율 (BER)이나, 프레임 에러율 (FER)을 측정하여 목표SIR(target SIR)을 조정함으로써 일정 수준의 BER 혹은 FER을 유지하여 통화 품질을 일정하게 한다.Closed power control is further divided into inner-loop power control and outer-loop power control. The internal power control circuit maintains a certain level of signal-to-interference ratio (SIR). In addition, the external power control circuit adjusts a target SIR by measuring a bit error rate (BER) or a frame error rate (FER) of a received symbol to maintain a certain level of BER or FER to maintain a constant call quality.

본 발명은 내부 전력 제어에 관한 것이므로, 일반적인 내부 전력 제어 회로에 관해 알아보도록 한다. 본예는 WCDMA의 역방향(단말기에서 기지국 방향)을 대상으로 하며, WCDMA의 내부 전력 제어 주기는 슬롯 단위로 1500Hz이다.Since the present invention relates to internal power control, the general internal power control circuit will be described. This example targets the reverse direction of the WCDMA (terminal to base station), and the internal power control cycle of the WCDMA is 1500 Hz in slot units.

도 1은 내부 전력 제어 회로의 구성도로서, 도시한 바와 같이 송신기에서 전력 제어 회로의 의해 제어되는 이득값을 곱하여 신호를 송신하며, 이 신호는 무선 채널에서 채널 이득만큼이 곱해진 후 수신기에 도달한다.1 is a block diagram of an internal power control circuit, in which a transmitter transmits a signal by multiplying a gain value controlled by a power control circuit as shown, and the signal reaches a receiver after multiplying by a channel gain in a wireless channel. do.

도시된 다수의 함수들을 통해 내부 전력 제어 회로가 동작하며, 여기서, 입력되는 전력에 대한 송신 전력 확률 분포 함수()와, 업링크 페이딩 채널을 통과한 전력에 대한 수신 전력 확률 분포 함수()는 내부 전력 제어 회로의 특성을 결정하게 된다.The internal power control circuit operates through a number of functions shown, where a transmit power probability distribution function for the input power ( ) And the received power probability distribution function for power passing through the uplink fading channel ( ) Determines the characteristics of the internal power control circuit.

수신기의 SIR추정기는 수신신호의 SIR을 추정한 후 이 값을 목표SIR과 비교하여 이 결과로 TPC(transmitted power control) 명령 비트를 만들어 송신기로 전송한다. 단, TPC 비트도 무선 채널을 통과하여 송신기에 전달되므로 전송과정에서 비트 에러를 겪게 된다. 따라서, 내부 전력 제어를 수행한 후의 수신 성능을 결정하는 변수들은, SIR 추정기의 정확도, TPC 명령 비트의 비트 에러율(ε), 송신기의 전력 제어 스탭 크기(Δg), 궤환 루프의 지연 시간(ξ) 등이다.The SIR estimator of the receiver estimates the SIR of the received signal, compares this value with the target SIR, and generates a transmitted power control (TPC) command bit as a result. However, since the TPC bit is also transmitted to the transmitter through the radio channel, a bit error occurs during the transmission process. Thus, the variables that determine the reception performance after performing internal power control are the accuracy of the SIR estimator, the bit error rate of the TPC command bits (ε), the power control staff size (Δg) of the transmitter, and the delay time (ξ) of the feedback loop. And so on.

도시된 다수의 함수들과 해당하는 변수들을 정리하면, g(t)는 시간 t에 대한 송신 전력함수, ω(t)는 시간 t에서의 채널 전력 이득, TPCT는 수신기에서 송신되는 TPC 명령 비트, TPCR은 송신기에서 수신되는 TPC 명령 비트, β(ω)는 SIR 추정기 특성 함수, α(ω)는 SIR 추정기와 TPC 명령 비트 비트 에러율의 특성함수, 그리고 δo는 목표 SIR을 의미한다.Summarizing the multiple functions and corresponding variables shown, g (t) is the transmit power function for time t, ω (t) is the channel power gain at time t, and TPC T is the TPC command bit transmitted at the receiver. Where TPC R is the TPC command bit received at the transmitter, β (ω) is the SIR estimator characteristic function, α (ω) is the characteristic function of the SIR estimator and TPC command bit bit error rate, and δ o is the target SIR.

실질적으로, SIR추정기 등의 전력 제어 관련 구성 요소를 설계하고, 관련 변수들을 최적으로 조절하기 위해서는, 변수들의 변화에 따른 전력 제어 회로의 특성을 명확히 알아야 한다. 통신 시스템의 관점에서, 전력 제어 회로의 특성으로 중요한 것은 전력 제어 후 송신단의 전력 확률 분포 함수(Tx power probability density function ; Tx power PDF)과 수신단의 전력 확률 분포 함수(Rx power probability density function ; Rx power PDF)이다. 전자로부터 송신기의 소요 전력을 계산할 수 있으며, 후자로부터 수신 비트 에러율과, 시스템의 용량을 계산할 수 있다.In practice, in order to design power control-related components such as SIR estimators and to optimally adjust the related variables, it is necessary to clearly know the characteristics of the power control circuit as the variables change. From the point of view of the communication system, what is important as a characteristic of the power control circuit is the Tx power probability density function (Tx power PDF) of the transmitting end and the Rx power probability density function (Rx power) of the receiving end after power control. PDF). From the former, the power consumption of the transmitter can be calculated, and from the latter, the received bit error rate and the capacity of the system can be calculated.

따라서, 상기 내부 전력 제어 후의 송신의 전력 확률 분포 함수와 수신 전력 확률 분포 함수를 구하기 위해서는 실질적으로 전력 제어 회로를 하드웨어로 구성하고 다양한 변수 값들을 변경하면서 구하는 경험적인 방법을 이용하거나 소프트웨어를 이용하여 시뮬레이션하는 방법을 이용한다.Therefore, in order to obtain the power probability distribution function and the received power probability distribution function of the transmission after the internal power control, an empirical method or a software simulation using the power control circuit in hardware and changing various variable values is used. How to do it.

즉, 도 1과 같은 전력 제어 회로를 실질적으로 혹은 소프트웨어적으로 구현한 후 많은 수의 신호 샘플들을 발생시켜 직접 또는 소프트웨어적으로 전력 제어를 수행한 후 기록된 송수신 전력 샘플들로부터 송신 전력 확률 분포 함수와 수신 전력 확률 분포 함수를 구하게 된다.That is, after implementing the power control circuit as shown in FIG. 1 substantially or in software, a large number of signal samples are generated to perform power control directly or software, and then the transmit power probability distribution function is recorded from the recorded transmit / receive power samples. And the received power probability distribution function.

상기한 바와 같이 종래 내부 전력 제어 해석을 위한 송수신 전력 확률 분포 함수를 구하기 위해서 실제 하드웨어를 구현하여 많은 수의 샘플 신호들로 실험한 결과를 이용하는 경우 구현에 비용과 시간이 소모되며 구현 후에도 많은 유지 보수가 필요하고 최적 조건으로의 수정이 곤란한 문제점이 있으며, 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션 방법을 이용하는 경우 많은 변수들의 조합을 고려해야 하므로 많은 연산 시간이 요구되며, 신뢰성과 정확도가 낮은 문제점이 있었다.As described above, in order to obtain the transmit / receive power probability distribution function for the conventional internal power control analysis, if the actual hardware is implemented and the results of experiments with a large number of sample signals are used, the implementation is costly and time consuming, and a large amount of maintenance is performed after the implementation. Is difficult to modify to the optimum condition, and when using a simulation method using software, many combinations of variables are required, and a lot of computation time is required, and reliability and accuracy are low.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 내부 전력 제어를 구성하는 구성요소들을 수학적으로 모델링한 후 송신 전력 확률 분포 함수를 다양한 경우에 따라 상이한 연산 방법을 통해 수학적으로 획득하고, 이를 통해 수신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 획득할 수 있도록 한 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention mathematically models the components constituting the internal power control, and mathematically obtains a transmission power probability distribution function through a different calculation method according to various cases, and thus, the received power probability distribution function. It is an object of the present invention to provide a method for analyzing the closed internal power control of a mobile communication system that can be obtained mathematically.

도1은 내부 전력 제어 구성도.1 is an internal power control configuration diagram.

도2는 본 발명 송신 전력 확률 분포 함수 계산 흐름도.2 is a flow chart of calculating the transmit power probability distribution function of the present invention.

도3은 본 발명 수신 전력 확률 분포 함수 계산 흐름도.3 is a flowchart illustrating a calculation of a reception power probability distribution function of the present invention.

도4는 SIR 추정기 모델.4 is an SIR estimator model.

도5는 TPC 명령 비트의 비트 에러율 모델.5 is a bit error rate model of TPC command bits.

도6a와 도6b는 송신 전력 확률 분포의 전이도.6A and 6B are transition diagrams of the transmission power probability distributions.

도7은 부분 상수 근사 방법의 개념도.7 is a conceptual diagram of a partial constant approximation method.

도8은 {π(ωn)}D의 구조.8 is a structure of {π (ω n )} D ;

도9는 AWGN시, 송신 전력 확률 분포 함수의 해석방법과 시뮬레이션 실험 결과의 비교도.Fig. 9 is a comparison diagram between the analysis method of the transmission power probability distribution function and the simulation test result in AWGN.

도10은 고속 페이딩 시, 송신 전력 확률 분포 함수의 해석방법과 시뮬레이션 실험 결과의 비교도.10 is a comparison diagram of a method of analyzing a transmission power probability distribution function and a simulation experiment result at high speed fading;

도11은 상관도 고려시, 송신 전력 확률 분포 함수의 해석방법과 시뮬레이션 실험 결과의 비교도.Fig. 11 is a comparison diagram of a method of analyzing a transmission power probability distribution function and simulation results when considering correlation.

도12는 상관도 고려시, 수신 전력 확률 분포 함수의 해석방법과 시뮬레이션 실험 결과의 비교도.12 is a comparison diagram of a method of analyzing a received power probability distribution function and simulation results when considering correlation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 채널 이득 상관도를 고려하는 경우는 목표 도플러 주파수와 채널 이득의 특성을 이용하여 송신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 연산하고, 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN) 또는 고속 페이딩의 경우 각각 상이한 방법으로 전이 행렬을 구하고 고유백터를 이용하여 송신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 산출하는 단계와; 상기 연산된 송신 전력 확률 분포함수를 상기 각 경우에 따라 상이하게 구해진 값과 연산하여 수신 전력 확률 분포함수를 수학적으로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention for achieving the above object, when considering the channel gain correlation, the transmission power probability distribution function is mathematically calculated using the characteristics of the target Doppler frequency and the channel gain, and the channel gain correlation is not considered. Obtaining a transition matrix in a different method for additive white Gaussian noise (AWGN) or fast fading, and mathematically calculating a transmit power probability distribution function using an eigenvector; And calculating the received power probability distribution function mathematically by calculating the calculated transmission power probability distribution function with a value obtained differently according to each case.

상기 송신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 산출하는 단계는, 채널이득 상관도를 고려하는 경우 목표 환경의 도플러 주파수로부터 깊이(D)를 정하고, 채널이득의 특성으로부터 깊이에 따른 평균 전이 행렬()을 구한 후, 상기 구한의 고유값이 1인 경우 고유벡터를 수치적으로 구하여 송신 전력 확률 분포 함수를 산출하는 단계와; 채널이득 상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우 SIR 추정기와 TPC 비트 에러율의 특성함수로부터 전이 행렬을 구한 후, 고유벡터의 해석적인 해로부터 송신 전력 확률 분포 함수를 산출하는 단계와; 채널이득 상관도를 고려하지 않는 고속 페이딩의 경우 SIR 추정기와 TPC 비트 에러율의 특성함수 및 페이딩 채널의 특성을 고려한 평균 전이 행렬을 구한 후, 고유벡터의 해석적인 해로부터 송신 전력 확률 분포 함수를 산출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The mathematically calculating the transmission power probability distribution function may include determining a depth D from a Doppler frequency of a target environment in consideration of channel gain correlation, and calculating an average transition matrix according to depth from a characteristic of channel gain. ), Then Calculating a transmission power probability distribution function by numerically obtaining an eigenvector when eigenvalue of 1 is 1; Calculating a transmission power probability distribution function from an analytic solution of an eigenvector after obtaining a transition matrix from an SIR estimator and a characteristic function of a TPC bit error rate in an AWGN without considering channel gain correlation; In the case of fast fading without considering channel gain correlation, after calculating the SIR estimator and TPC bit error rate characteristic and the average transition matrix considering the fading channel characteristics, the transmission power probability distribution function is calculated from the analytic solution of the eigenvectors. It is characterized by consisting of steps.

상기 수신 전력 확률 분포함수를 수학적으로 산출하는 단계는, 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우 상기 송신 전력 확률 분포 함수가 그대로 수신 전력 확률 분포 함수가 되는 단계와; 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 고속 페이딩의 경우 채널 전력 특성에 따른 평균 교대(shifting) 행렬()을 구하고, 수신 전력 삽입(interpolation) 행렬(IE) 및 상기 송신 전력 확률 분포 함수(P)에 곱하는 것()으로 수신 전력 확률 분포 함수를 구하는 단계와; 상관도를 고려하는 경우 목표환경의 도플러 주파수로 부터 깊이(D)를 구하고 채널 전력 특성에 따른 평균 행렬()을 구해 상기 송신 전력 확률 분포 함수(P)에 곱하여 수신 전력 확률 분포 함수를 구하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The mathematically calculating the received power probability distribution function may include: in the case of AWGN not considering channel gain correlation, the transmit power probability distribution function becomes a received power probability distribution function as it is; For fast fading without considering channel gain correlation, the average shifting matrix according to the channel power characteristics ( ) And multiply the received power interpolation matrix I E and the transmit power probability distribution function P by Obtaining a received power probability distribution function; When considering the correlation, obtain the depth (D) from the Doppler frequency of the target environment and use the average matrix ( ), And multiplying the transmission power probability distribution function P to obtain a reception power probability distribution function.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.An embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명은 송신 전력 확률 분포 함수를 계산하고, 이를 이용하여 수신 전력 확률 분포 함수를 계산하는 방법을 특징으로 하며, 그 순서를 도 2와 도 3에 나타내었다.First, the present invention is characterized by a method for calculating the transmission power probability distribution function and calculating the received power probability distribution function using the same, and the order thereof is shown in FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명 송신 전력 확률 분포 함수 계산 과정을 나타내는 흐름도로서, 도시한 바와 같이 송신 전력 확률 분포 함수를 구하기위해서는 슬롯간 채널 이득의 상관도(correlation)가 있는 경우와 없는 경우로 나누어 진다.2 is a flowchart illustrating a process of calculating a transmission power probability distribution function according to the present invention. As shown in the drawing, a transmission power probability distribution function is divided into a case in which there is a correlation between channel gains between slots and a case in which there is no correlation.

만일 상관도가 없는 경우, 다시 AWGN(Additive White Gaussian Noise:가산성 백색 가우시안 잡음)과 고속 페이딩의 경우로 나뉘어진다.If there is no correlation, it is divided into AWGN (Additive White Gaussian Noise) and fast fading.

AWGN은 채널의 이득이 시간에 따라 변화하지 않는 경우이고, 고속 페이딩의경우는 전력 제어 주기 사이에 채널 이득이 독립인 경우를 가정한다. 상관도가 있는 경우는 채널의 변화가 없는 경우와 급격히 빠른 경우의 중간 단계로, 채널 변화의 정도는 도플러 주파수(Doppler frequency)로 표시한다. 내부 전력 제어 주기는 슬롯단위로 이루어지며, 일반적인 경우 1500Hz이다.AWGN assumes that the gain of the channel does not change over time, and fast fading assumes that the channel gain is independent between power control cycles. In the case where there is a correlation, it is an intermediate step between no change of the channel and the rapid change, and the degree of change of the channel is represented by the Doppler frequency. The internal power control cycle is in slots, which is 1500 Hz in typical cases.

따라서, 상기 경우들의 특징에 따라 해당 특성을 반영할 수 있는 내부 전력 제어 구성원의 특성값들을 적용해야 하므로 연산 방법이 틀려지게 된다.Therefore, the calculation method is incorrect because the characteristic values of the internal power control member that can reflect the corresponding characteristics are applied according to the characteristics of the above cases.

구체적인 해석 방법은 이후 내부 전력 제어 구성원들을 수학적으로 모델링한 후 이들을 이용하여 각 경우에 대한 연산 식을 유도하면서 더욱 상세히 설명하도록 한다.The detailed analysis method will then be described in more detail by mathematically modeling the internal power control members and using them to derive the calculation formula for each case.

도 3은 수신 전력 확률 분포 함수의 계산 흐름도로서, 도 2와 마찬가지로 3가지 경우들에 따라 상이한 연산 과정이 나열되어 있다. 하지만 특징적인 것으로 도 2에서 구한 송신 전력 확률 분포 함수(P)에 적절한 특성 행렬들을 구해서 곱한다는 것을 알 수 있을 것이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a calculation of a received power probability distribution function. As in FIG. 2, different calculation processes are listed according to three cases. However, as a characteristic, it can be seen that the appropriate characteristic matrices are obtained and multiplied by the transmission power probability distribution function P obtained in FIG. 2.

내부 전력 제어 회로를 해석하기 위해서는 그 구성 요소들을 수식으로 모델링해야 한다.To interpret the internal power control circuit, its components must be modeled by equations.

SIR추정기 모델링SIR estimator modeling

도 4는 SIR 추정기를 두가지 부분으로 구성된 형태로 모델링한다. SIR추정기를 SIR 추정의 연판정(soft decision) 부분과 경판정(hard decision)부분으로 구분한 것이다.4 models the SIR estimator in the form of two parts. The SIR estimator is divided into the soft decision and hard decision parts of the SIR estimation.

상기 연판정 부분은 입력 신호 중 신호 성분 전력(ω)의 SIR을추정(estimation)하며, 경판정 부분에서는 추정된 SIR값(δ)을 목표 SIR(δo)과 비교하여 TPC(증가/감소 명령)를 발생한다. 상기 기호를 이용하여 SIR 추정기 특성함수를 다음과 같이 정의한다.The soft decision portion estimates the SIR of the signal component power (ω) of the input signal, and the hard decision portion compares the estimated SIR value (δ) with the target SIR (δ o ) to increase / decrease the command. Will occur). Using the symbols, the SIR estimator characteristic function is defined as follows.

예를 들어,의 추정SIR을 생성하는 SIR추정기의 특성함수는 다음과 같이 표현되며, SIR 추정기가 이보다 복잡한 특성을 갖는다면, 수식이 아닌 테이블의 형태로 표현하는 것도 가능하다.E.g, The characteristic function of the SIR estimator that produces the estimated SIR is expressed as follows. If the SIR estimator has more complex characteristics, it can be expressed in the form of a table rather than an equation.

그러나, 분석의 편의를 위해 SIR 추정기 내의 연판정기 특성을 가우시안으로 근사화 한 위와 같은 Q-함수로 계산하는 것이 바람직하다. 여기서 σ2는 가우시안으로 모델링된 SIR 추정기의 분산이다.However, for the convenience of analysis, it is desirable to calculate the soft-determinant characteristics in the SIR estimator with the Q-functions above, approximated by Gaussian. Where σ2 is the variance of the SIR estimator modeled as Gaussian.

TPC 명령 비트 에러율 모델링 및 함께 고려된 SIR 추정기 특성 함수TPC Command Bit Error Rate Modeling and SIR Estimator Characteristic Functions Considered Together

도 5는 TPC 명령 비트 에러율 모델링을 도시한 것으로, 실질적으로는 TPC 비트가 전달되는 수신기로부터 송신기까지의 경로 역시 페이딩 특성을 나타내어야 한다. 그러나, 도시된 바와 같이 고전적인 이진 대칭 채널(binary symmetricchannel)로 모델링 한다. 그러므로 송신기에 적용되는 TPC의 확률은, 다음과 같이 표시될 수 있다.5 illustrates TPC command bit error rate modeling, in which the path from the receiver to the transmitter through which the TPC bits are delivered should also exhibit fading characteristics. However, as shown, it is modeled as a classic binary symmetric channel. Therefore, the probability of the TPC applied to the transmitter can be expressed as follows.

최종적으로 송신기가 적용하는 TPC의 특성함수는 다음과 같이 표현된다.Finally, the characteristic function of the TPC applied by the transmitter is expressed as follows.

이제, SIR 추정기의 수학적 모델링과 함께 TPC 명령 비트 에러율을 고려한 SIR 특성함수까지 모델링 하였다.Now, we have modeled the SIR characteristic function considering the TPC command bit error rate together with the mathematical modeling of the SIR estimator.

다음에는 본 발명의 핵심이 될 수 있는 전이 식을 산출하도록 한다.Next, to calculate the transition equation that can be the core of the present invention.

송신 전력 확률 분포 함수의 전이 식Transition Equation of Transmission Power Probability Distribution Function

송신 전력은 TPC에 따라 전력 제어 스탭 크기(Δg) 만큼을 증가/감소하면서 진행하는 이산 시간-이산 값 랜덤 처리(discrete time-discrete valued random process)로 수식화될 수 있다. 이렇게 TPC 명령 비트에 대한 고려는 전력 제어의 기본이 되며, 이산값으로 처리하여 보다 디지털 적으로 수식화 한다. 이러한 이산 신호는 컴퓨터에 의한 연산이 가능하도록 하기위한 것이며, 이렇게 연산 주체에 대한 고려 역시 본 발명에서는 중요한 부분을 차지한다.The transmit power may be formulated as a discrete time-discrete valued random process that proceeds while increasing / decreasing by the power control step size Δg according to the TPC. This consideration of the TPC command bit is the basis of power control, and it is processed digitally to be processed as discrete values. Such discrete signals are intended to enable computation by a computer. Thus, consideration of the subject of computation is also an important part of the present invention.

먼저, 연속 신호를 위한 식을 구하기위해, 슬롯간 채널 이득이 독립이라고가정하여(슬롯간 상관도를 고려하지 않는 경우) 주어진 채널 이득에 대한 전이 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.First, in order to obtain an equation for a continuous signal, assuming that channel gain between slots is independent (when not considering correlation between slots), a transition equation for a given channel gain can be expressed as follows.

상기 연속 신호로 나타내어진 송신 전력의 분포는 전력 제어 스탭 크기(Δg)의 정수 제곱값만을 가질 수 있으므로, 송신 전력 확률 분포 함수는 다음과 같은 이산 형태로 쉽게 바꿀 수 있다.Since the distribution of the transmission power represented by the continuous signal may have only an integer squared value of the power control step size Δg, the transmission power probability distribution function may be easily changed into the discrete form as follows.

여기서,here,

상기 Pn은 n번째 슬롯에서의 양자화된 송신 전력 확률 분포 함수이다. 상기와 같이 이산 형태로 변환된 식은 컴퓨터를 이용하여 계산될 수 있는바, 그 계산을 위한 범위를 설정해 주어야 한다. 송신 전력 분포는 -L≤l≤L의 범위만을 고려한다. L을 충분히 크게 잡을 경우, 이로 인한 오차는 무시할 수 있다.Pn is a quantized transmit power probability distribution function in the nth slot. The equation converted to the discrete form as described above can be calculated using a computer, it is necessary to set the range for the calculation. The transmit power distribution only considers the range -L≤l≤L. If you make L large enough, you can ignore the error.

상기와 같이 구한 전이 식을 그림으로 도시한 것이 도 6이며, 도시한 바와 같이, 도 6a는 연속 신호 형태인 경우의 전이 식을 나타낸 것이고, 도 6b는 이산 신호 형태인 경우 전이 식을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 이산 형태로 변환한 후 동작의 변화는 없지만 변수들이 간단해 졌음을 알 수 있을 것이다.6 illustrates a transition equation obtained as described above, and as illustrated, FIG. 6A illustrates a transition equation in the form of a continuous signal, and FIG. 6B illustrates a transition equation in the form of a discrete signal. As shown, after the conversion to the discrete form, there will be no change in operation, but it will be understood that the variables have been simplified.

전이 식의 행렬 표현Matrix representation of the transition expression

송신 전력 확률 분포 함수는 도 6에서 도시한 바와 같이 방향을 가지고 움직이는 벡터로 표현될 수 있으며, 이를 통해 전이 행렬을 구할 수 있다. 따라서, 전이 행렬을 구한 후 상관도의 고려에 따라 간략화된 슬롯간의 전이 행렬식을 얻어내도록 한다.The transmit power probability distribution function may be expressed as a vector moving in a direction as shown in FIG. 6, and thus a transition matrix may be obtained. Therefore, after obtaining the transition matrix, the simplified transition matrix equation between slots is obtained according to the consideration of correlation.

먼저, 송신 전력 확률 분포 함수를 벡터로 표시하면 다음과 같다.First, the transmission power probability distribution function is expressed as a vector as follows.

이제, 채널 전력 이득(ωn)에 대한 전이 행렬을 다음과 같이 정의한다.Now, the transition matrix for channel power gain ω n is defined as follows.

단, 전이 행렬의 정의에 의해 계산 값과 관계없이 다음의 조건을 부가한다.However, the following conditions are added by definition of the transition matrix regardless of the calculated value.

본 발명의 송신 전력 확률 분포 함수 산출 방법에서는 슬롯간 채널 이득 상관도에 따라 연산 방법이 상이하게 된다. 따라서, 상기와 같이 구한 전이 식을 채널 이득 상관도에 따라 간략화 할 필요가 있다. 이를 통해 본 발명의 연산 과정들이 단순화 될 수 있게 된다.In the transmission power probability distribution function calculation method of the present invention, the calculation method is different according to the channel gain correlation between slots. Therefore, it is necessary to simplify the transition equation obtained as described above according to the channel gain correlation. Through this, the calculation process of the present invention can be simplified.

먼저, 상관도를 고려하지 않는 AWGN / 빠른 페이딩의 경우 슬롯간의 전이 식은 다음과 같이 표현된다. 상관도를 고려하지 않기 때문에 채널 변화가 없거나 채널 이득이 독립적이 되어 전이 행렬을 그대로 이용할 수 있다.First, in the case of AWGN / fast fading without considering the correlation, the transition equation between slots is expressed as follows. Since the correlation is not taken into account, there is no channel change or the channel gain is independent so that the transition matrix can be used as it is.

그 다음, 상관도를 고려한 경우는 채널의 변화가 도플러 주파수에 따라 가변적이 되는 경우이므로 도플러 주파수의 깊이(D)에 따른 식을 구해야 한다. 하지만, 채널 전력이 변동한다는 것을 감안하여 이러한 연속 신호를 부분적인 상수로 근사화해야 하며, 이 경우 사용되는 부분 상수 근사화 방법이 도 7에 도시되어 있다.In the case of considering the degree of correlation, since the channel change becomes variable according to the Doppler frequency, the equation according to the depth D of the Doppler frequency should be obtained. However, in view of the fluctuation of the channel power, this continuous signal should be approximated to a partial constant, and the partial constant approximation method used in this case is shown in FIG.

도 7에 도시된 바와 같이 채널 이득을 부분적인 상수로 근사화하여 계산한다. 이 방법은 도플러 주파수에 따라 샘플링 주기를 달리하는 S/H(sample-and-hold)방식으로 채널 이득을 근사화한 후 샘플링 시점에서의 확률 분포 함수만을 관찰하여 과도시간(transient)에서의 오차를 줄여 근사화하는 방법으로, 이 경우 전이 식은 다음과 같이 표현된다. 도플러 주파수의 깊이(D)값을 달리 함으로써 도플러 주파수의 변화를 반영할 수 있다.As shown in FIG. 7, the channel gain is calculated by approximating a partial constant. This method approximates the channel gain by S / H (sample-and-hold) method, which changes the sampling period according to the Doppler frequency, and reduces the error in transient by observing only the probability distribution function at the sampling point. As an approximation, in this case the transition equation is expressed as By varying the depth D of the Doppler frequency, the change in the Doppler frequency can be reflected.

이제, 상기와 같이 상관도를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대한 기본적인 전이 식을 알 수 있게 되었다.Now, the basic transition equations for the case of considering the correlation and the case of not considering the correlation can be seen.

평균 전이 식의 표현Representation of Mean Transfer Expression

본 발명에서는 고속 페이딩을 사용하는 경우 평균 전이 식을 사용하게 된다(도 2참조). 따라서, 평균 전이 식에 관해 정리해둘 필요가 있으므로, 여기서 상관도를 고려하는 경우와 고려하지 않는 경우에 따라 알아도록 한다.In the present invention, when fast fading is used, an average transition equation is used (see FIG. 2). Therefore, it is necessary to summarize the mean transition equation, and therefore, it will be understood depending on whether or not the correlation is considered here.

먼저, 상관도를 고려하지 않는(AWGN / 고속 페이딩) 경우, 슬롯간 전이 식의 양변에 채널 이득에 대한 평균을 취하면 다음과 같다.First, in the case of not considering the correlation (AWGN / fast fading), taking the average of the channel gain on both sides of the inter-slot transition equation is as follows.

여기서,here,

상관도를 고려한 경우라면 도플러 주파수에 대한 고려가 있어야 하므로 다음과 같이 정리할 수 있다.If the correlation is considered, the Doppler frequency needs to be considered.

상기와 같이 전이 행렬들을 상황에 따라 간단히 정리하고, 그 평균들 역시 알아보았다. 그러면, 이제 전이 행렬을 각 경우에 맞추어 연산하는 방법들을 정리해 보도록 한다.As described above, the transition matrices were briefly arranged according to the situation, and their averages were also examined. Now, let's summarize how to compute the transition matrix in each case.

전이 행렬의 계산Calculation of the Transition Matrix

먼저, 상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우 채널 전력이 변화하지 않기 때문에 ωn= 1, ∀n이므로 π(1)=π가 된다.First, in the case of AWGN that does not consider the correlation, ω n = 1 and ∀ n since Channel n does not change, so π (1) = π.

그 다음, 상관도를 고려하지 않는 고속 패이딩의 경우 채널 이득이 독립이 되므로 가우시안으로 근사화된 SIR 추정기라면, 채널 이득 확률 분포 함수가 일려져 있다면 π(ωn)의 평균으로 π를 구할 수 있게 된다.Then, for fast fading without considering correlation, the gain of the channel is independent, so for an SIR estimator approximated by Gaussian, if we have a channel gain probability distribution function, we can calculate π as the average of π (ω n ). do.

이 경우 1개 경로 페이딩에 대한 전이 행렬 요소와 다중 경로 페이딩에 대한 전이 행렬 요소를 구하는 방법을 알아보도록 한다. 이 경우 전이 행렬 요소는 폐쇄형(close-form)으로 구해질 수 있다.In this case, a method of obtaining a transition matrix element for one path fading and a transition matrix element for multipath fading will be described. In this case, the transition matrix element may be obtained in a close-form.

1개 경로 페이딩에 대한 전이 행렬 요소는 다음과 같이 계산된다.The transition matrix element for one path fading is calculated as follows.

M개의 서로 다른 크기의 다중 경로에 대해서는 다음과 같이 계산될 수 있다. 각 경로에 대한 이득을 각각 τk라고 하면, 채널 이득의 확률 분포 함수는 다음과 같이 주어지고,For M different paths of different sizes, it can be calculated as follows. If the gain for each path is τ k , then the probability distribution function of the channel gain is given by

여기서, here,

이를 이용하면 다음과 같이 다중 경로 페이딩에 대한 전이 행렬 요소를 구할 수 있다.Using this, the transition matrix element for multipath fading can be obtained as follows.

이제, 상관도를 고려한 경우를 알아보면, 이 경우 전이 도플러 주파수 깊이가 D인 평균 전이 행렬는 폐쇄형(close-form)으로 구해지지는 않으나, 채널 이득 분포 함수가 주어질 경우 쉽게 계산할 수 있다.는 도 8에 도시한 구조와 같이 고유 영역이 중심에 위치한 행렬이므로역시 큰 계산량없이 산출할 수 있다.Now, considering the correlation, in this case, the average transition matrix with a transition Doppler frequency depth of D Is not obtained in close-form form, but can be easily calculated given the channel gain distribution function. Since is a matrix in which the unique region is at the center as shown in FIG. Again, it can be calculated without large calculations.

전술한 바와 같이 다양한 경우에 대한 전이 행렬을 구할 수 있었다. 그러면,본격적으로 본 발명에서 사용되는 송신 전력 확률 분포 함수를 구하도록 한다.As described above, transition matrices for various cases can be obtained. Then, the transmission power probability distribution function used in the present invention will be calculated in earnest.

송신 전력 확률 분포 함수의 계산Calculation of the transmit power probability distribution function

P=AㆍP형태의 행렬식에서 P는 A의 고유치=1에 해당하는 고유벡터이다. 그러므로 송신 전력 확률 분포 함수는 π 또는의 고유벡터를 평균화(normalize)함으로써 얻을 수 있다(정의에 의해 확률 분포 함수의 합은 1이다).In the determinant of the form P = A · P, P is the eigenvector corresponding to the eigenvalue of A = 1. Therefore, the transmit power probability distribution function is π or This can be obtained by normalizing the eigenvectors of (by definition, the sum of the probability distribution functions is 1).

도 2를 참조하여 그 순서대로 이미 연산된 각종 수치 값들을 적용하여 송신 전력 확률 분포 함수를 계산하도록 한다.Referring to FIG. 2, the transmission power probability distribution function is calculated by applying various numerical values already calculated in that order.

먼저, 상관도를 고려하지 않는 경우를 보도록 한다.First, let's look at the case of not considering the correlation.

전술한 다양한 수식들을 복잡하게 나열해야 하므로 여기서는 식을 간략히 하기위해 다음과 같은 정의를 이용하도록 한다.Since the above-mentioned various equations should be listed in a complicated manner, the following definition is used to simplify the expression.

이 행렬식을 앞서 π의 정의에 따라 연립 방정식으로 전개하면, 다음과 같다.If this determinant is previously developed into a system of equations according to the definition of π, it is as follows.

Lo는 사소한 식(trivial equation)을 제외하기 위해 정의된 것으로,인 최대의 l값을 나타낸다.로 놓은 후 순차대로 풀어나가면 다음의 해을 얻는다.L o is defined to exclude the trivial equation, Indicates the maximum value of l. If you release it and solve it in order, you get the next solution.

확률 분포 함수의 물리적 의미를 만족하기 위해 평균화 하면 다음과 같이 송신 전력 확률 분포 함수를 얻을 수 있다.By averaging to satisfy the physical meaning of the probability distribution function, the transmission power probability distribution function can be obtained as follows.

그러면, 상관도를 고려하는 경우를 알아보도록 한다.Then, the case of considering the degree of correlation will be described.

의 고유치=1에 해당하는 고유벡터는 폐쇄형(closed-form)으로는 구해지지 않으나, 수치적으로 구할 수 있다. 수치적으로 구한 고유벡터를 평균화하여 역시 송신 전력 확률 분포 함수를 얻는다. The eigenvectors corresponding to eigenvalues of 1 are not obtained in closed-form form, but can be obtained numerically. The eigenvectors obtained numerically are averaged to obtain the transmission power probability distribution function.

수신 전력 확률 분포 함수의 계산Calculation of the reception power probability distribution function

수신 전력의 분포는, 불연속적인(discrete) 송신 전력에 연속적인(continuous) 채널 이득값이 곱해져 연속적인 값을 갖게 된다. 컴퓨터를 이용한 수신 전력 분포 계산을 위해, 수신 전력을, (-R≤l≤R)로 양자화(quantization)한다.The distribution of received power is such that discrete channel power is multiplied by a continuous channel gain value to have a continuous value. To calculate the received power distribution using a computer, And quantize with (-R ≦ l ≦ R).

수신 전력은 송신 전력에 채널 이득값으로 곱함으로써 얻는다. 상관도를 고려하지 않는 경우는 채널 이득과 송신 전력이 독립이므로, 각각의 평균값을 구한 후 곱해서 수신 전력 분포를 얻는다. 상관도를 고려한 경우는 깊이 슬롯만큼의 송신 전력 진행 후 값에 채널 이득값을 곱함으로써 수신 전력 분포를 얻는다.Receive power is obtained by multiplying the transmit power by the channel gain value. If the correlation is not taken into account, the channel gain and the transmission power are independent, so that each average value is obtained and multiplied to obtain a reception power distribution. In the case of considering the correlation, the reception power distribution is obtained by multiplying the channel gain by the value after the transmission power progresses by the depth slot.

행렬을 이용한 수식 표현을 위해 다음의 행렬들을 정의한다. 먼저, 다른 행렬들을 손쉽게 표현하기 위한 단위 행렬을 다음과 같이 정의한다.The following matrices are defined for expressions using matrices. First, the unit matrix for easily representing other matrices is defined as follows.

그리고, (Δg)의 거듭 제곱으로 표현된 송신 전력을 ()의 수신 전력 단위로 변환하는 행렬을 정의한다. 일반적으로 ()이 (Δg)보다 작으므로 이 변환은 디지털 시스템에서의 삽입(interpolation)혹은 확장(expansion)연산과 유사하므로, 이 행렬을 확장(expansion)행렬이라고 부르기로 한다. m은 (Δg)와 ()의 비율이다.Then, the transmission power expressed by the power of (Δg) is ( Defines a matrix to be converted into a unit of received power. Generally ( Since this is less than (Δg), this transformation is similar to the interpolation or expansion operation in digital systems, so we call this matrix an expansion matrix. m is (Δg) and ( ) Ratio.

채널 이득값을 곱하는 연산은 다음과 같은 교대(shifting) 행렬을 곱하는 것으로 표현한다. s는 채널 이득값을 ()의 거듭 제곱으로 양자화한 값이다.The operation of multiplying the channel gain value is expressed by multiplying the shifting matrix as follows. s is the channel gain Quantized by the power of).

먼저, 상관도를 고려하지 않는 경우를 구해보면 다음과 같다.First, the case of not considering the correlation is as follows.

는 채널 이득 확률 분포 함수를 역시 양자화함으로써 쉽게 얻어짐으로, 앞서 구한 송신 전력 확률 분포 함수로부터 수신 전력 확률 분포 함수를 쉽게 구할 수 있다. Since is easily obtained by quantizing the channel gain probability distribution function, the received power probability distribution function can be easily obtained from the above-described transmission power probability distribution function.

그 다음, 상관도를 고려하는 경우를 구해보면 다음과 같다.Next, the case of considering the correlation is as follows.

따라서,를 계산함으로써, 수신 전력 확률 분포 함수를 얻는다.therefore, By calculating the received power probability distribution function.

본 발명의 실제 적용Practical application of the present invention

이제, 전술한 각종 수식들을 실질적으로 본 발명의 흐름도에 대입하여 실제 연산 과정을 설명하는 것으로 이전에 나열했던 각종 연산들을 정리해 보도록 한다.Now, the above-described various equations will be substituted into the flowchart of the present invention to explain the actual operation process.

송신 전력 확률 분포 함수를 구하는 과정은 도 2에 도시한 바와 같이, 채널 이득의 상관도를 고려할 것인지를 판단한다.In the process of calculating the transmission power probability distribution function, as shown in FIG. 2, it is determined whether to consider the correlation of channel gain.

만일 채널 이득 상관도를 고려한다면, 목표 환경의 도플러 주파수로부터 D 를 정하고, 채널 이득의 특성으로부터를 구한다.의 고유치=1에서의 고유벡터를 수치적으로 구함으로써 송신 전력 확률 분포 함수를 얻는다.If we consider the channel gain correlation, we determine D from the Doppler frequency of the target environment and Obtain The transmission power probability distribution function is obtained by numerically obtaining the eigenvectors at.

만일 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 경우라면 이를 다음의 2가지 경우로 나누어 연산한다.If the channel gain correlation is not considered, the calculation is divided into two cases.

채널 이득의 상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우라면 SIR 추정기와 TPC 비트 에러율로부터 전이 행렬을 구한 후, 고유벡터의 해석적인 해로부터 바로 송신 전력 확률 분포 함수를 얻는다.In the case of AWGN which does not consider the correlation of channel gain, the transition matrix is obtained from the SIR estimator and the TPC bit error rate, and then the transmission power probability distribution function is obtained directly from the analytic solution of the eigenvectors.

채널 이득의 상관도를 고려하지 않는 고속 페이딩의 경우라면 SIR 추정기와 TPC 비트 에러율의 특성 함수 외에도 페이딩 채널의 특성을 고려하여 평균 전이 행렬을 구한 후, 역시 고유벡터의 해석적인 해로부터 송신 전력 확률 분포 함수를 얻는다.In the case of fast fading without considering the correlation of channel gains, in addition to the SIR estimator and the TPC bit error rate characteristic function, after calculating the average transition matrix considering the characteristics of the fading channel, the transmission power probability distribution is also obtained from the analytic solution of the eigenvector. Get the function

수신 전력 확률 분포 함수를 구하는 과정은 도 3에 도시한 바와 같이, 채널 이득의 상관도를 고려할 것인지를 먼저 판단한다.In the process of obtaining the reception power probability distribution function, as shown in FIG. 3, it is first determined whether to consider a correlation of channel gains.

만일 상관도를 고려하는 경우라면 우선 목표 환경의 도플러 주파수로부터 깊이(D)를 정한다. 그 다음, 채널 전력 특성에 따른 평균를 구하고,에 구해진 송신 전력 확률 분포 함수(P)를 곱해 수신 전력 확률 분포 함수를 얻는다.If the correlation is considered, the depth D is first determined from the Doppler frequency of the target environment. Next, the average according to the channel power characteristics Obtaining The received power probability distribution function is obtained by multiplying the transmission power probability distribution function (P).

만일 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 경우라면 이를 다음의 2가지 경우로 나누어 연산한다.If the channel gain correlation is not considered, the calculation is divided into two cases.

상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우는 송신 전력 확률 분포 함수(P)가 바로수신 전력 확률 분포 함수가 된다.In the case of AWGN which does not consider the correlation, the transmit power probability distribution function P becomes the received power probability distribution function.

상관도를 고려하지 않는 고속 페이딩의 경우는 채널 전력 특성에 따른 평균 교대 행렬()을 구하고,를 구함으로써 수신 전력 확률 분포 함수를 얻는다.In the case of fast fading without considering the correlation, the average shift matrix according to the channel power characteristics ( ), Obtain the received power probability distribution function by

수신 비트 에러율(Pe)은 수신 전력 확률 분포 함수로부터 Q-함수를 이용하여 다음의 계산으로 행함으로써 얻는다.The received bit error rate P e is obtained by performing the following calculation using the Q-function from the received power probability distribution function.

본 발명과 시뮬레이션을 통해 얻은 결과의 비교Comparison of the results obtained with the present invention and simulation

이제, 본 발명의 해석 방법을 통해 얻은 결과의 효과를 입증하기위해서 SIR 추정기가 분산 1인 가우시안 추정기(σ2=1.0)라 가정했을 경우, 본 발명의 해석 방법과 시뮬레이션 결과를 비교하도록 한다.Now, assuming that the SIR estimator is a Gaussian estimator with variance 1 (σ 2 = 1.0) in order to prove the effect of the results obtained through the analysis method of the present invention, the analysis method of the present invention is compared with the simulation result.

도 9는 상관도를 고려하지 않은 AWGN에서의 송신 전력 확률 분포 함수를 해석 방법(analy)과 시뮬레이션(simu)으로 산출하여 비교한 것이다. 각 실험의 변수(var)는 가우시안으로 모델링된 SIR 추정기의 분산이다.FIG. 9 is a comparison between the calculated transmission power probability distribution function in AWGN without considering the correlation by analyzing and simu. The variable var in each experiment is the variance of the SIR estimator modeled as Gaussian.

도 10은 상관도를 고려하지 않은 고속 페이딩에서의 송신 전력 확률 분포 함수를 해석 방법과 시뮬레이션으로 산출하여 비교한 것이다.FIG. 10 is a comparison between calculation and simulation of a transmission power probability distribution function in fast fading without considering correlation.

도 11은 상관도 고려시 송신 전력 확률 분포 함수를 해석 방법과 시뮬레이션으로 산출하여 비교한 것이다. 해석적 방법에서는 변수로 도플러 주파수의 깊이(D)를 이용하며 시뮬레이션에서는 도플러 주파수를 이용한다.11 is a comparison between the transmission power probability distribution function calculated by an analysis method and a simulation in consideration of correlation. The analytical method uses the depth of the Doppler frequency (D) as a variable and the Doppler frequency in the simulation.

도 12는 상관도를 고려한 경우 수신 전력 확률 분포 함수를 동일한 방법으로 구한 것이다.12 illustrates a method of calculating the received power probability distribution function in the same manner when considering the correlation.

도시한 바와 같이 거의 동일한 결과를 보이는 것을 알 수 있다. 따라서, 기존의 시뮬레이션과 유사한 결과를 보이면서도 연산 속도는 획기적으로 빠르고, 시스템의 성능 분석 및 설계에 사용될 수 있는 것은 물론이고 성능 최적화에도 적용할 수 있다.It can be seen that the results are almost the same as shown. Therefore, while showing similar results to the existing simulation, the computational speed is dramatically faster, can be used for performance analysis and design of the system, as well as can be applied to performance optimization.

상기한 바와 같이 본 발명 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법은 내부 전력 제어를 구성하는 구성요소들을 수학적으로 모델링한 후 송신 전력 확률 분포 함수를 다양한 경우에 따라 상이한 연산 방법을 통해 수학적으로 획득하고, 이를 통해 수신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 획득할 수 있도록 함으로써, 시뮬레이션의 연산속도를 획기적으로 개선하는 것은 물론이고 통신 시스템의 분석, 설계 및 최적화에 사용할 수 있으며, 다수의 사용자가 존재하는 경우의 시스템 분석을 위해서도 유용한 효과가 있다.As described above, the closed internal power control analysis method of the present invention provides a mathematical model of the components constituting the internal power control, and then mathematically obtains a transmission power probability distribution function through different calculation methods according to various cases. By using this method, the received power probability distribution function can be mathematically obtained, which can greatly improve the computational speed of the simulation and can be used for analysis, design and optimization of communication systems. It is also useful for system analysis.

Claims (3)

채널 이득 상관도를 고려하는 경우 목표 도플러 주파수와 채널 이득의 특성을 이용하여 송신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 산출하고, 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN) 또는 고속 페이딩의 경우 각각 상이한 방법으로 전이 행렬을 구하고 고유백터를 이용하여 송신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 산출하는 단계와; 상기 연산된 송신 전력 확률 분포함수를 상기 각 경우에 따라 상이하게 구해진 값과 연산하여 수신 전력 확률 분포함수를 수학적으로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법.When considering the channel gain correlation, the transmission power probability distribution function is mathematically calculated using the characteristics of the target Doppler frequency and the channel gain, and the additive white Gaussian noise (AWGN) or fast fading of the channel gain correlation is not considered. Each case obtaining a transition matrix in a different manner and mathematically calculating a transmission power probability distribution function using an eigenvector; And calculating the received power probability distribution function mathematically by calculating the calculated transmission power probability distribution function with a value obtained differently according to each case. 제 1항에 있어서, 상기 송신 전력 확률 분포 함수를 수학적으로 산출하는 단계는, 채널이득 상관도를 고려하는 경우 목표 환경의 도플러 주파수로부터 깊이(D)를 정하고, 채널이득의 특성으로부터 깊이에 따른 평균 전이 행렬()을 구한 후, 상기 구한의 고유값이 1인 경우의 고유벡터를 수치적으로 구하여 송신 전력 확률 분포 함수를 산출하는 단계와; 채널이득 상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우 SIR 추정기와 TPC 비트 에러율의 특성함수로부터 전이 행렬을 구한 후, 고유벡터의 해석적인 해로부터 송신 전력 확률 분포 함수를 산출하는 단계와; 채널이득 상관도를 고려하지 않는 고속 페이딩의 경우 SIR 추정기와 TPC 비트 에러율의 특성함수및 페이딩 채널의 특성을 고려한 평균 전이 행렬을 구한 후, 고유벡터의 해석적인 해로부터 송신 전력 확률 분포 함수를 산출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법.The method of claim 1, wherein mathematically calculating the transmission power probability distribution function comprises determining a depth D from a Doppler frequency of a target environment in consideration of channel gain correlation, and averaging according to depth from a characteristic of channel gain. Transition matrix ( ), Then Calculating a transmission power probability distribution function by numerically obtaining an eigenvector when eigenvalue is 1; Calculating a transmission power probability distribution function from an analytic solution of an eigenvector after obtaining a transition matrix from an SIR estimator and a characteristic function of a TPC bit error rate in an AWGN without considering channel gain correlation; In the case of fast fading without considering channel gain correlation, the average transition matrix considering the characteristics of the SIR estimator and TPC bit error rate and the characteristics of the fading channel is obtained, and then the transmission power probability distribution function is calculated from the analytic solution of the eigenvectors. Closed internal power control analysis method of a mobile communication system, characterized in that consisting of a step. 제 1항에 있어서, 상기 수신 전력 확률 분포함수를 수학적으로 산출하는 단계는, 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 AWGN의 경우 상기 송신 전력 확률 분포 함수가 그대로 수신 전력 확률 분포 함수가 되는 단계와; 채널 이득 상관도를 고려하지 않는 고속 페이딩의 경우 채널 전력 특성에 따른 평균 교대(shifting) 행렬()을 구하고, 수신 전력 삽입(interpolation) 행렬(IE) 및 상기 송신 전력 확률 분포 함수(P)에 곱하는 것()으로 수신 전력 확률 분포 함수를 구하는 단계와; 상관도를 고려하는 경우 목표환경의 도플러 주파수로 부터 깊이(D)를 구하고 채널 전력 특성에 따른 평균 행렬()을 구해 상기 송신 전력 확률 분포 함수(P)에 곱하여 수신 전력 확률 분포 함수를 구하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 폐쇄 내부 전력 제어 해석 방법.The method of claim 1, wherein mathematically calculating the received power probability distribution function comprises: in the case of AWGN not considering channel gain correlation, the transmit power probability distribution function becomes a received power probability distribution function as it is; For fast fading without considering channel gain correlation, the average shifting matrix according to the channel power characteristics ( ) And multiply the received power interpolation matrix I E and the transmit power probability distribution function P by Obtaining a received power probability distribution function; When considering the correlation, obtain the depth (D) from the Doppler frequency of the target environment and use the average matrix ( Obtaining a received power probability distribution function by multiplying the transmit power probability distribution function (P).
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