KR20050048357A - 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서선택적 전력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서선택적 전력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 기지국에서 단말기로 전송하는 순방향 전력을 제어 방법에 있어서, 상기 각 단말기들로부터 상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 정보들에 따라 각 서브 채널별 송신 전력을 산출하는 과정과, 상기 각 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 상기 산출된 송신 전력에 따라 상기 서브 채널을 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서 선택적 전력 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER SELECTIVELY IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM USING ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 이동통신 시스템에서 순방향 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
1970년대 말 미국에서 셀룰라(cellular) 방식의 무선 이동 통신 시스템(Mobile Telecommunication System)이 개발된 이래 국내에서는 아날로그 방식의 1세대(1G; 1st Generation) 이동 통신 시스템이라고 할 수 있는 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 방식으로 음성 통신 서비스를 제공하기 시작하였다. 이후, 1990년대 중반에 2세대(2G; 2nd Generation) 이동 통신 시스템이 시작되어 상용화 되었으며 1990년대 말에 향상된 무선 멀티미디어, 고속 데이터 서비스를 목표로 시작된 3세대(3G; 3rd Generation) 이동 통신 시스템인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)이 일부 상용화되어 서비스 운영되고 있다.
한편, 현재는 3세대 이동 통신 시스템에서 4세대(4G: 4th Generation) 이동 통신 시스템으로 발전해나가고 있는 상태이다. 상기 4세대 이동 통신 시스템은 이전 세대의 이동 통신 시스템들과 같이 단순한 무선 통신 서비스에 그치지 않고 유선 통신 네트워크와 무선 통신 네트워크와의 효율적 연동 및 통합 서비스를 목표로 하며 상기 3세대 이동 통신 시스템에서보다 고속의 데이터 전송 서비스를 제공하기 위한 기술들이 표준화되고 있다.
상기 이동 통신 시스템들에서 무선 채널로 신호를 전송하는 경우 전송된 신호는 송신기와 수신기 사이에 존재하는 다양한 장애물들에 의해 다중경로 간섭을 받는다. 상기 다중경로가 존재하는 무선 채널은 채널의 최대 지연 확산과 신호의 전송 주기로 특성을 규정짓는다. 상기 최대 지연 확산보다 신호의 전송 주기가 긴 경우에는 연속된 신호 사이에 간섭이 발생하지 않으며, 채널의 주파수 특성은 비선택적 페이딩(frequency nonselective fading)으로 주어진다.
그러나, 심벌(symbol) 주기가 짧은 고속 데이터 전송시에 단일 반송파(single carrier)방식을 사용하게 되면, 심벌간 간섭(intersymbol interference)이 심해지기 때문에 왜곡이 증가하게 된다. 따라서 수신단의 등화기(equalizer)의 복잡도도 함께 증가된다.
따라서, 상기 단일 반송파 전송방식에서 등화 문제를 해결하기 위한 대안으로 OFDM 방식을 사용하는 시스템이 제안되었다.
상기 OFDM 방식은 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로서, 직렬로 입력되는 심벌(Symbol)열을 병렬 변환하여 이들 각각을 상호 직교성을 갖는 다수의 서브 캐리어(sub-carrier)들, 즉 다수의 서브 캐리어 채널(sub-carrier channel)들로 변조하여 전송하는 멀티캐리어 변조(MCM : Multi Carrier Modulation) 방식의 일종이다.
이와 같은 멀티캐리어 변조 방식을 적용하는 시스템은 1950년대 후반 군용 HF radio에 처음 적용되었으며, 다수의 직교하는 서브 캐리어를 중첩시키는 OFDM 방식은 1970년대부터 발전하기 시작하였으나, 멀티 캐리어들간의 직교 변조의 구현이 난이한 문제였었기 때문에 실제 시스템 적용에 한계가 있었다. 그러나 1971년 Weinstein 등이 상기 OFDM 방식을 사용하는 변복조는 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 효율적으로 처리가 가능함을 발표하면서 OFDM 방식에 대한 기술 개발이 급속히 발전했다. 또한 보호 구간(guard interval)의 사용과 시클릭 프레픽스(cyclic prefix; 이하, 'CP'라 한다) 보호구간 삽입 방식이 알려지면서 다중경로 및 지연 확산(delay spread)에 대한 시스템의 부정적 영향을 더욱 감소시키게 되었다.
따라서, 상기 OFDM 방식은 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting: DAB)과 디지털 텔레비젼, 무선 근거리 통신망(WLAN; Wireless Local Area Network) 그리고 무선 비동기 전송 모드(WATM; Wireless Asynchronous Transfer Mode) 등의 디지털 전송 기술에 광범위하게 적용되어지고 있다. 또한, 상기 OFDM 방식은 하드웨어적인 복잡도(Complexity)로 인하여 널리 사용되지 못하다가 최근 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; 이하 'FFT'로 칭하기로 한다)과 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform; 이하 'IFFT'로 칭하기로 한다)을 포함한 각종 디지털 신호 처리 기술이 발전함으로써 실현 가능해졌다.
상기 OFDM 방식은 종래의 주파수 분할 다중(FDM; Frequency Division Multiplexing) 방식과 유사하나 무엇보다도 다수개의 서브 캐리어들간의 직교성(Orthogonality)을 유지하여 전송함으로써 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을 수 있는 특징을 가지며, 또한 주파수 사용 효율이 좋고 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에 강한 특성이 있어 고속 데이터 전송시 최적의 전송 효율을 얻을수 있다는 특징을 가진다.
또한, 주파수 스펙트럼을 중첩하여 사용하므로 주파수 사용이 효율적이고, 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 강하고, 다중경로 페이딩에 강하고, 보호구간을 이용하여 심벌간 간섭(ISI: Inter Symbol Interference) 영향을 줄일 수 있으며, 하드웨어적으로 등화기 구조를 간단하게 설계하는 것이 가능하며, 임펄스(impulse)성 잡음에 강하다는 장점을 가지고 있어서 통신시스템 구조에 적극 활용되고 있는 추세에 있다.
그러면, 여기서 도 1을 참조하여 종래의 OFDM 방식을 사용하는 통신 시스템의 구조를 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 OFDM 이동 통신 시스템의 송신기의 구성을 도시한 도면이다. OFDM 통신 시스템은 송신기(100) 및 수신기(150)로 구성된다.
상기 송신기(100)는 부호화기(104), 심벌 매핑기(106), 직/병렬 변환기(serial to parallel converter; 108), IFFT기(110), 병/직렬 변환기(parallel to serial converter; 112), 보호 구간 삽입기(guard interval inserter; 114), 디지털/아날로그 변환기(digital to analog converter; 116) 및 무선 주파수(Radio Frequency; 이하 'RF'라 한다) 처리기(processor; 118)로 구성된다.
상기 송신기(100)상에서, 정보 데이터 비트(102)는 부호화기(104)로 전송하고자 하는 사용자 데이터 비트(user data bits) 및 제어 데이터 비트(control data bits)를 발생시켜 출력시킨다. 부호화기(104)에서는 상기 데이터 송신기(102)에서 출력한 신호를 입력하여 해당 코딩(coding) 방식으로 코딩한 후 상기 심벌 매핑기(106)로 출력한다. 여기서, 상기 부호화기(104)는 해당 코딩 방식은 소정의 코딩 레이트(coding rate)를 가지는 터보 코딩(turbo coding) 방식 혹은 컨벌루셔널 코딩(convolutional coding) 방식 등으로 코딩한다. 상기 심벌 매핑기(106)는 상기 부호화기(104)에서 출력한 코딩된 비트(coded bits)를 해당 변조 방식으로 변조하여 변조 심벌을 생성하여 직/병렬 변환기(108)로 출력한다. 여기서, 상기 변조 방식으로는 일 예로, BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 방식, 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 혹은 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식 등이 사용될 수 있다.
상기 직/병렬 변환기(108)는 상기 심벌 매핑기(106)에서 출력하는 직렬 변조 심벌들을 입력하여 병렬 변환한 후 IFFT기(110)로 출력한다. 상기 IFFT기(110)는 상기 직/병렬 변환기(108)에서 출력한 신호를 입력하여 N-포인트(N-point) IFFT를 수행한 후 상기 병/직렬 변환기(112)로 출력한다.
상기 병/직렬 변환기(112)는 상기 IFFT기(110)에서 출력한 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 보호 구간 삽입기(114)로 출력한다. 상기 보호 구간 삽입기(114)는 상기 병/직렬 변환기(112)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 삽입한 후 상기 디지털/아날로그 변환기(116)로 출력한다. 여기서, 상기 보호 구간은 상기 OFDM 통신시스템에서 OFDM 심벌을 송신할 때 이전 OFDM 심벌 시간에 송신한 OFDM 심벌과 현재 OFDM 심벌 시간에 송신할 현재 OFDM 심벌간에 간섭(interference)을 간섭을 제거하기 위해서 삽입된다.
또한, 상기 보호 구간은 일정 구간의 널(null) 데이터를 삽입하는 형태로 제안되었으나, 상기 보호 구간에 널 데이터를 전송하는 형태는 수신기에서 OFDM 심벌의 시작점을 잘못 추정하는 경우 서브 캐리어들간에 간섭이 발생하여 수신 OFDM 심벌의 오판정 확률이 높아지는 단점이 존재하여 시간 영역의 OFDM 심벌의 마지막 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 형태의 'Cyclic Prefix' 방식이나 혹은 시간 영역의 OFDM 심벌의 처음 일정 비트들을 복사하여 유효 OFDM 심벌에 삽입하는 'Cyclic Postfix' 방식으로 사용하고 있다.
상기 디지털/아날로그 변환기(116)는 상기 보호 구간 삽입기(114)에서 출력한 신호를 입력하여 아날로그 변환한 후 상기 RF 처리기(118)로 출력한다. 여기서, 상기 RF 처리기(118)는 필터(filter)와 전처리기(front end unit) 등의 구성들을 포함하며, 상기 디지털/아날로그 변환기(116)에서 출력한 신호를 실제 에어(air)상에서 전송 가능하도록 RF 처리한 후 송신 안테나(Tx antenna)를 통해 에어(air)상으로 전송한다.
상기에서는 송신기(100)에 대해서 설명하였으며, 다음으로 수신기(150)에 대해서 설명한다. 수신기(150)는 상기 송신기(100)의 역방향 구조를 가지게 된다.
상기 수신기(150)는 RF 처리기(152), 아날로그/디지털 변환기(analog to digital converter; 154), 보호구간 제거기(156), 직/병렬 변환기(serial to parallel converter; 158), FFT기(160), 채널 추정기(162), 등화기(equalizer; 164), 병/직렬 변환기(parallel to serial converter; 166), 심벌 디매핑기(168) 및 복호화기(170)로 구성된다.
상기 수신기(150)상에서, 먼저 상기 송신기(100)에서 송신된 신호는 다중 경로 채널(multipath channel)을 겪고 잡음이 가산된 형태로 상기 단말기 수신기(150)의 수신 안테나(Rx antenna)를 통해서 수신된다. 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호는 상기 RF 처리기(152)로 입력되고, 상기 RF 처리기(152)는 상기 수신 안테나를 통해 수신된 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 대역으로 다운 컨버팅(down converting)한 후 상기 아날로그/디지털 변환기(154)로 출력한다. 상기 아날로그/디지털 변환기(154)는 상기 RF 처리기(152)에서 출력한 아날로그 신호를 디지털 변환한 후 상기 보호 구간 제거기(156)로 출력한다.
상기 보호 구간 제거기(156)는 상기 아날로그/디지털 변환기(154)에서 출력한 신호를 입력하여 보호 구간 신호를 제거한 후 상기 직렬/병렬 변환기(158)로 출력한다. 상기 직렬/병렬 변환기(158)는 상기 보호 구간 제거기(156)에서 출력한 직렬 신호를 입력하여 병렬 변환한 후 상기 FFT기(160)로 출력한다. 상기 FFT기(160)는 상기 직렬/병렬 변환기(158)에서 출력한 신호를 N-포인트 FFT를 수행한 후 상기 등화기(164) 채널 추정기(162)로 출력한다. 상기 등화기(164)는 상기 FFT기(160)에서 출력한 신호를 입력하고, 상기 채널 추정기(162)로부터 추정된 채널 정보에 의해 채널 등화(channel equalization)한 후 상기 병/직렬 변환기(166)로 출력한다. 상기 병/직렬 변환기(166)는 상기 등화기(164)에서 출력한 병렬 신호를 입력하여 직렬 변환한 후 상기 심벌 디매핑기(168)로 출력한다.
한편, 상기 FFT기(160)에서 출력한 신호는 상기 채널 추정기(162)로 입력되고, 상기 채널 추정기(162)에서는 상기 FFT기(160)로부터 입력된 신호에서 파일럿 심벌 또는 프리앰블 신호들을 검출하고, 상기 검출한 파일럿 심벌 또는 프리앰블 신호들을 이용하여 채널 추정을 수행한다. 이때, 상기 채널 추정된 결과는 상기 등화기(164)로 출력한다. 그리고, 상기 단말기 수신기(150)는 상기 채널 추정기(162)의 채널 추정 결과에 상응하는 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator; 이하, 'CQI'라 한다)를 생성하고, 상기 생성된 CQI를 채널 품질 정보 송신기(미도시)를 통해 상기 송신기(100)로 송신한다.
상기 심벌 디매핑기(168)는 상기 병/직렬 변환기(166)에서 출력한 신호를 해당하는 복조 방식으로 복조한 후 상기 복호화기(170)로 출력한다. 상기 복호화기(170)는 상기 심벌 디매핑기(168)에서 출력한 신호를 해당하는 디코딩(decoding) 방식으로 디코딩(decoding)한 후 최종적으로 정보 데이터 비트(172)를 출력한다. 여기서, 상기 복조 방식 및 복호 방식은 상기 송신기(100)가 적용한 변조 방식 및 코딩 방식과 대응되는 복조 방식 및 복호 방식이다.
한편, 상술한 OFDM/OFDMA 방식을 기반으로 하는 이동통신 시스템에서는 순방향 전력 제어를 위하여 수신기로부터 CQI 정보를 피드백하는 절차가 반드시 필요하게 된다. 또한, 상기 전력 제어를 위하여 기지국은 단말기에게 서로 알고 있는 데이터를 전송함으로써, 채널 추정을 용이하게 수행할 수 있다. 즉, 상기 채널 추정을 위하여 송신측 및 수신측에서 서로 알고 있는 신호(예컨대, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호)를 전송한다.
상기 채널 추정을 위한 신호로는 하나의 심벌 구간에서의 전체 서브 캐리어들로 구성된 프리앰블(Preamble) 신호가 사용될 수 있으며, 다른 방법으로 소정의 심벌을 구성하는 하나 이상의 서브캐리어들을 통해 상대적으로 높은 전력을 송신하여 전송하는 파일럿(pilot) 신호가 사용될 수도 있다.
이하, 일반적인 OFDM 통신 시스템에서 파일럿 신호를 이용하여 전력 제어를 위한 CQI 정보를 피드백하는 과정을 설명한다.
도 2는 일반적인 OFDM 통신 시스템의 주파수 영역에서의 파일럿 신호들이 전송되는 위치를 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 OFDM 통신 시스템에서 하나의 OFDM 심벌(symbol)은 다수의 서브 캐리어들로 구성되며, 상기 OFDM 심벌을 구성하는 서브 캐리어들 각각을 통해 파일럿 신호(201) 또는 데이터 신호(203)가 송신된다. 한편, 상술한 프리앰블 신호의 경우는 하나의 OFDM 심벌을 구성하는 모든 서브 캐리어들을 통해서 파일럿 신호가 송신된다. 이하의 설명에서는 상기 CQI 정보를 각 심벌의 일부 서브 캐리어들만 사용하는 파일럿 신호를 이용하여 획득하는 것을 기준으로 하여 설명한다. 그러나, 상기 피드백되는 CQI 정보는 전체 서브 캐리어들을 사용한 프리 앰블 신호를 통해서 동일한 방식으로 얻을 수 있다.
여기서, 상기 OFDM 심벌을 구성하는 서브 캐리어들의 개수는 시스템의 상황에 따라 가변적으로 설정 가능함은 물론이다. 상기 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 OFDM 심벌을 구성하는 서브 캐리어들 중 미리 설정한 위치의 서브 캐리어들을 통해서는 파일럿 신호가 송신된다. 예컨대, 상기 도 2에서 검은색으로 도시되어 있는 서브 캐리어들이 파일럿 신호가 송신되는 서브 캐리어들이며, 흰색으로 도시되어 있는 서브 캐리어들이 데이터 신호가 송신되는 서브 캐리어들이다. 이하, 상기 파일럿 신호가 송신되는 서브 캐리어들을 '파일럿 서브 캐리어'라고 칭하기로 하며, 상기 데이터 신호가 송신되는 서브 캐리어들을 '데이터 서브 캐리어'라고 칭하기로 한다.
한편, 일반적인 종래의 OFDM 통신 시스템은 단말기들이 특정 위치에 고정적으로 존재하는 고정 무선 통신 시스템으로서, 상기 고정 무선 통신 시스템 형태의 OFDM 통신 시스템에서에서 단말기들은 기지국으로부터 수신되는 모든 서브 캐리어들에 대해서 각각 CQI 정보를 결정하여 상기 기지국으로 피드백한다. 여기서, 상기 CQI 정보로는 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; 이하, 'SNR'이라 한다) 또는 신호대 간섭잡음비(Signal to Interference and Noise Ratio; 이하, 'SINR'이라 한다) 등의 정보가 사용될 수도 있으며, 여기서는 설명의 편의상 상기 CQI 정보로서 상기 SNR 또는 SINR을 사용한다고 가정하기로 한다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 OFDM 시스템에서는 미리 설정한 위치의 파일럿 서브 캐리어들을 통해서만 파일럿 신호가 송신된다. 이때, 수신기는 상기 송신기로부터 송신되는 상기 파일럿 서브 캐리어들의 위치를 미리 알고 있어야 하며, 상기 파일럿 서브 캐리어들을 통해 송신되는 파일럿 신호 역시 알고 있어야 한다. 여기서, 상기 파일럿 신호는 미리 설정되어 있는 시퀀스(sequence)를 가지며, 상기 송신기와 수신기간에 상기 파일럿 신호를 구성하는 시퀀스, 즉 파일럿 시퀀스가 규약되어 있다.
상기 수신기는 상기 파일럿 서브 캐리어를 통해 수신된 신호로부터 상기 해당 서브 캐리어에서의 채널 이득을 구하고, 이러한 방법으로 구하여진 각 파일럿 서브 캐리어들에서의 채널 이득을 보간(interpolation)하여, 상기 파일럿 서브 캐리어들을 제외한 서브 캐리어들, 즉 데이터 서브 캐리어들의 채널 이득의 추정치를 구한다. 그리고, 상기 서브 캐리어들의 채널 이득의 추정값들 각각을 잡음 에너지(noise energy)로 나누어 상기 파일럿 서브 캐리어들의 SNR을 구한다. 상기와 같이 구해진 모든 서브 캐리어들의 SNR들, 즉 CQI들은 송신기, 즉 기지국으로 피드백되고, 상기 기지국은 상기 수신기, 즉 단말기로부터 피드백된 서브 캐리어들의 CQI들을 가지고 해당 서브 캐리어들에 대한 전송 전력을 제어한다.
이때, 상기 단말기로 서브 캐리어들이 일단 할당되면 상기 할당된 서브 캐리어들의 채널 상태는 불변한다고 가정하였는데, 이는 일반적인 OFDM 통신 시스템이 고정 무선 통신 시스템이기 때문이다. 한편, 현재 진행중인 3.5세대 이동 통신 시스템에서는 상기 OFDM/TDMA 방식 대신 OFDMA 방식을 이용한 셀룰러 시스템으로 진화되고 있다. 따라서, 상기 OFDMA의 경우 각 단말기에게 할당되는 서브 채널, 즉 특정 서브 캐리어들의 집합은 다음 신호 전송 시간 구간에서는 다른 서브 채널을 사용할 수 있다. 이것은 다중셀 셀룰러 시스템에서 운용하기 위하여 인접 셀들로부터의 간섭(interference)이 평균화 되도록 하기 위한 목적으로 실시된다.
한편, 이동성을 고려한 무선 통신 시스템에서는 무선 채널 상태가 불변한다는 상기와 같은 가정이 적합하지 않게 된다. 즉, 단말기에 서브 캐리어들을 할당하면 지속적으로 채널 상태와 인접셀로부터 간섭이 변한다고 보는 것이 타당하다. 따라서, 단말기는 상기 서브 캐리어들 각각에 대해 변화하는 CQI를 매번 피드백시켜야만 기존 전력 제어 방식을 정상적으로 사용할 수 있다. 그러나, 상기 모든 서브 캐리어들에 대해서 CQI를 빈번하게 피드백하는 동작은 시그널링 오버헤드(signaling overhead)를 가져오고, 상기 서브 캐리어들에 대한 CQI를 피드백하는 시그널링은 역방향 간섭(uplink interference)으로 작용하게 된다는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 오버헤드를 줄이기 위하여 서브 채널별 평균 SNR만을 피드백하는 방법이 제안되었다. 한편, 상기 서브 채널별 평균 SNR을 피드백하는 경우에는 다중 경로 페이딩 채널(multi-path fading channel)로 인한 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)에 능동적으로 대처할 수 없고, 다만 수동적으로 낮은 채널 부호율을 사용하여 데이터 에러 발생을 줄일 수밖에 없는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 낮은 채널 부호율 사용에 따른 전송 속도 저하가 불가피하다. 따라서, 상기 OFDMA 방식을 이동통신 시스템에서 사용함에 있어 상기 전력 제어 방식을 효율적으로 사용하기 위한 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.
그러면, 이하 도 3을 참조하여 상기 서브 캐리어들 각각에 대한 CQI를 기지국으로 피드백 함으로써 순방향 전력을 제어하는 과정을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 일반적인 이동통신 시스템에서의 순방향 전력 제어 흐름을 나타낸 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국은 단말기로 상술한 바와 같이 상기 기지국 및 단말기간의 서로 알고 있는 신호(training signal), 예컨대 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호 등을 전송(301 단계)한다. 상기 파일럿 신호를 수신한 상기 단말기는 상기 파일럿 신호들로부터 SINR을 측정(303 단계)한다. 이때, 상술한 바와 같이 상기 단말기는 상기 SINR의 측정을 모든 서브 캐리어에 대해 하지 않고, 파일럿 신호가 전송된 서브 캐리어에 대해서만 수행한다. 또한, 상기 파일럿 신호가 전송되지 않은 서브 캐리어, 즉 데이터 서브 캐리어에 대해서는 상기 측정된 파일럿 서브 캐리어에 대한 SINR 값을 보간(interpolation)하여 추정하게 된다.
상기 단말기로부터 측정된 SINR 값, 즉 CQI 정보는 기지국으로 피드백(feedback)되어 전송(305 단계)되며, 상기 피드백된 각 서브 캐리어별 CQI 정보를 통해 상기 각 서브 캐리어들에 대한 송신 전력을 조정(307 단계)하게 된다. 따라서, 상기 기지국이 상기 단말기로 데이터 신호(data signal)를 전송할 때, 상기 조정된 송신 전력에 의해 상기 데이터 신호를 전송(309 단계)한다.
한편, OFDMA 시스템에서는 다수의 서브 캐리어들로 하나의 서브 채널을 구성하고, 상기 각 서브 채널을 단말기들에게 할당하여 데이터를 전송한다. 따라서, 상술한 바와 같은 전력 제어를 위해서는 상기 각 단말기들에 대한 서브 채널의 채널 품질 정보, 즉 CQI 정보를 피드백하여야 한다.
도 4는 동일시간에서 서로 다른 단말기들에서 해당 서브채널에서 각 서브캐리어들의 SINR를 나타낸 그래프이다.
상기 도 4의 (a)는 단말기 A에게 서브 채널 A를 할당하였을 경우, 상기 서브 채널 A를 구성하는 6개의 서브 캐리어들에 대한 SINR 값을 나타낸 그래프이며, 상기 도 4의 (b)는 단말기 B에게 서브 채널 B를 할당하였을 경우, 상기 서브 채널 B를 구성하는 6개의 서브 캐리어들에 대한 SINR 값을 나타낸 그래프이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 서브 채널 A, B를 구성하는 각 서브 캐리어들의 SINR은 모두 다르게 나타남을 알 수 있다. 한편, 상기 각 단말기에게 할당된 서브 캐리어들 각각에 대한 전력 제어를 수행하는 데는 상당히 많은 양의 CQI 정보가 필요하게 된다. 따라서, 일반적으로는 상기 서브 채널별로 상기 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들의 평균 SINR을 피드백함으로써 전력 제어를 수행한다. 예컨대, 상기 도 4에서는 6개의 서브 캐리어들에 대한 SINR 값을 평균한 값을 상기 해당 서브 채널의 CQI 정보로 피드백함으로써 전력 제어를 수행한다.
그러나, 상기 도 4에서도 알 수 있듯이, 상기 단말기 A의 경우(즉, 서브 채널 A)에는 3번 서브 캐리어, 상기 단말기 B의 경우(즉, 서브 채널 B)에는 4번 및 5번 서브 캐리어의 SINR 값이 다른 서브 캐리어들의 SINR 값보다 상대적으로 훨씬 낮음을 알 수 있다. 따라서, 상기 서브 채널의 평균 값을 전송한다는 것은 실제적으로 상당히 비효율적이라는 문제점이 있다.
또한, 상대적으로 훨씬 낮은 SINR 값을 가지는 상기 서브 채널 A의 3번 서브 캐리어와 같은 경우에 있어서, 동일한 서브 채널에 속한 모든 서브 캐리어들에 대해 동일한 전력으로 송신하도록 전력 제어하여 다른 서브 캐리어들과 동일한 전력으로 송신하게 된다면, 상기 채널 상태가 나쁜 서브 캐리어에 대한 전송 신호는 정상적으로 복호하지 못하게 되는 심각한 문제를 초래하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서, 효율적인 순방향 전력 제어 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서 서브 채널별 송신 전력을 효율적으로 할당하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서 서브 채널별 송신 전력을 효율적으로 할당하기 위한 피드백 정보를 생성하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순방향 전력 제어 방법은; 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 기지국에서 단말기로 전송하는 순방향 전력을 제어 방법에 있어서, 상기 각 단말기들로부터 상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 수신하는 과정과, 상기 수신된 정보들에 따라 각 서브 채널별 송신 전력을 산출하는 과정과, 상기 각 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 상기 산출된 송신 전력에 따라 상기 서브 채널을 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순방향 전력 제어 장치는; 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 기지국에서 단말기로 전송하는 순방향 전력을 제어 장치에 있어서, 상기 각 단말기들로부터 상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신된 정보들에 따라 각 서브 채널별 송신 전력을 산출하는 서브 채널 제어기와, 상기 서브 채널 제어기로부터 수신된 정보에 의해 상기 각 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 상기 각 단말기들에게 전송할 데이터를 상기 각 서브 채널에 매핑하는 서브 채널 매핑기와, 상기 서브 채널 제어기로부터 수신된 상기 산출된 송신 전력에 따라 상기 서브 채널에 대한 전력 전력을 변환하는 전력 변환기를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순방향 전력 제어 정보 피드백 방법은; 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 순방향 전력 제어를 위한 정보를 피드백하는 방법에 있어서, 기지국으로부터 수신된 각 서브 채널들에 대한 채널 상태를 측정하는 과정과, 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 검색하는 과정과, 상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 피드백하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순방향 전력 제어 정보 피드백 장치는; 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 순방향 전력 제어를 위한 정보를 피드백하는 장치에 있어서, 기지국으로부터 수신된 각 서브 채널들에 대한 채널 상태를 측정하고, 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 검색하는 전력 제어 정보 생성기를 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, 'OFDM'이라 한다) 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하, 'OFDMA'라 한다) 방식의 시스템에 적용되며, 상기 시스템들에서 시분할 이중화(Time Division Duplex; 이하, 'TDD'라 한다) 및 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplex; 이하, 'FDD'라 한다) 방식 모두에 적용 가능하다.
본 발명은 기지국에서 송신한 신호를 단말기가 수신하는 경우, 상기 수신된 신호를 이용하여 서브 채널별로 SINR과 전력 제어되는 서브 캐리어의 인덱스 정보를 상기 단말기에서 측정하고, 상기 측정된 정보에 의해 상기 기지국에서 단말기로의 신호 전송, 즉 순방향(downlink)에서의 전력 제어(Downlink Power Control; 이하, 'DLPC'라 한다)를 수행한다. 이를 위해, 상기 단말기는 상기 측정된 전력 제어 정보를 기지국에 피드백해주며, 상기 기지국은 상기 피드백된 전력 제어 정보를 이하 후술할 본 발명에 따른 전력 제어 알고리즘 사용하여 요구된 서비스 품질(Quality of Service; 이하, 'QoS'라 한다)에 맞게 전력 제어를 수행한다.
한편, 본 발명은 상기 OFDM/OFDMA 시스템의 신호 전송 방식에서 서브 캐리어별 송신 전력 제어의 자유도를 활용함과 동시에 상기 단말기가 기지국에 피드백해야 하는 전력 제어 정보(오버헤드)를 줄임으로써 셀룰러 이동통신 시스템의 구현을 용이하도록 한다.
상기 본 발명에 따른 전력 제어 방법은 상기 전력 제어를 위해 단말기로부터 피드백 되는 정보로서 각 서브 채널별 채널 품질 정보를 사용하며, 상기 해당 서브 채널을 구성하는 다수의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값에 미치지 못하는 서브 캐리어들의 정보를 함께 피드백하여 전력 제어한다.
먼저, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 기지국의 전력 제어 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 각 서브 채널별 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저, 기지국은 단말기로 프리앰블 또는 파일럿 신호를 전송(501 단계)한다. 이하, 설명의 편의상 상기 전력 제어를 위해 사용되는 신호는 파일럿 신호로서 설명한다. 상기 파일럿 신호를 수신한 각 단말기들은 상기 수신된 파일럿 신호로부터 본 발명에 따라 서브 채널별 CQI 정보를 측정하고, 각 서브 채널별로 소정의 임계값 이하의 SINR 값을 가지는 서브 캐리어들의 정보를 전력 제어 정보로서 피드백한다.
상기 전력 제어 정보를 각 단말기들로부터 수신(503 단계)한 상기 기지국은 상기 수신된 전력 제어 정보, 즉 서브 채널별 CQI 정보 및 소정의 임계값 이하의 SINR을 가지는 서브 캐리어들의 정보를 이용하여 후술할 방법에 의해 각 서브 채널별 송신 전력을 산출(505 단계)한다.
마지막으로 상기 기지국은 상기 산출된 각 서브 채널별 송신 전력으로 각 서브 채널별 데이터를 전송(507)하게 된다. 이때, 상기 소정의 임계값 이하의 SINR을 가지는 서브 캐리어는 서브 채널 사용의 효율성을 높이기 위하여 전송하지 않는다.
따라서, 해당 서브 채널별로 전송하지 않는 서브 캐리어들이 발생함으로 인해, 각 서브 채널별 전송하는 서브 캐리어들의 수는 줄어들게 되지만, 이로 인해 동일한 전체 전송 전력으로써 나머지 서브 캐리어들에 할당되는 전송 전력은 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 전송 오류가 날 확률이 높은 상기 소정의 임계값 이하의 SINR을 가지는 서브 캐리어를 전송하지 않음으로써 전송의 효율을 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 상술한 각 서브 채널별 전력 제어 정보 생성 방법 및 그에 따른 송신 전력 산출 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 각 서브 채널에 대한 송신 전력 할당 방법을 나타낸 도면이다.
상기 도 6의 (a)는 소정의 단말기가 측정한 해당 서브 채널에서 각 서브 캐리어별 SINR을 측정한 그래프이며, 상기 도 6의 (b)는 상기 측정된 서브 채널에 대한 SINR값에 의해 송신 전력을 산출하는 개념을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 실시예에서는 OFDMA 시스템의 전체 주파수 대역을 다수의 서브 채널들로 분할하여 사용한다. 상기 서브 채널들 각각은 다수의 서브 캐리어들로 구성되며, 상기 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들 각각을 통하여 데이터 신호 또는 파일럿 신호가 송신된다. 상기 도 6에 표시된 서브 캐리어에는 파일럿 신호가 송신되는 것으로 가정하며, 만약, 상기 표시된 서브 캐리어들이 해당 서브 채널의 모든 서브 캐리어들에 해당된다면, 프리앰블 신호로 전송하는 경우로 볼 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 OFDMA 이동 통신 시스템의 전체 주파수 대역을 구성하는 서브 캐리어들의 개수는 시스템 상황에 따라 가변적으로 설정 가능함은 물론이다. 상기 도 6에서는 설명의 편의상 6개의 서브 캐리어들이 하나의 서브 채널을 구성하며, 상기 각 서브 캐리어의 주파수적 위치는 전체 주파수 대역에 흩어져 있다고 가정한다.
또한, 상기 도 6의 (a) 그래프에서 표시된 각 서브 캐리어별 SINR은 상기 종래 기술에서 상술한 바와 같이 OFDMA 통신 시스템을 고정 무선 통신 시스템이 아닌 이동 무선 통신 시스템으로 가정하였기 때문에, 이동 통신 시스템의 특성상 채널 상태가 가변적이며, 다중 셀 간섭의 세기가 서브 캐리어별로 시변적이기 때문에 단말기에서 측정되는 SINR도 시변적이 된다. 결론적으로 이러한 SINR의 변화를 반영하여 효율적인 통신을 수행하기 위해서는 상기 SINR의 상태를 나타내는 CQI 정보를 빈번하게 보고해야만 한다. 이하 후술하는 상기 CQI 정보로는 설명의 편의상 상술한 바와 같이 SINR을 사용하는 것으로 가정한다.
상기 도 6을 참조하면, 수신기(즉, 단말기)는 송신기(즉, 기지국)에서 송신하는 서브 채널별 파일럿 서브 캐리어들에 전송되는 정보 시퀀스(sequence)를 미리 가지고 있다. 따라서, 상기 수신기는 상기 파일럿 서브 캐리어를 통해 수신된 신호를 상기 서브 캐리어로 송신된 파일럿 신호로 나누어 상기 파일럿 서브 캐리어에서의 채널 이득을 구하고, 이러한 방법으로 구하여진 각 파일럿 서브 캐리어들에서의 채널 이득을 보간(interpolation)하여 전체 서브 캐리어들의 채널 이득의 추정치를 구한다. 그리고, 상기 서브 캐리어들의 채널 이득 추정값들 각각을 잡음 에너지(noise energy)로 나누어 상기 서브 캐리어들의 SINR 들을 구한다. 그런다음, 상기에서 산출된 각 서브 캐리어별 SINR 중에서 해당 서브 채널에 속한 서브 캐리어들의 SINR 평균치를 산출하게 되며, 상기 산출된 서브 채널별 평균 SINR을 기지국에 피드백한다.
또한, 본 발명에 따라 상기 서브 채널별로 각 서브 캐리어들에 대한 SINR을 판단하여 채널 상태가 좋지 않은 서브 캐리어에 대한 정보를 기지국으로 피드백함으로써 보다 효율적인 전력 제어 및 채널 사용이 가능하도록 한다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이 주파수 선택적 페이딩 현상으로 인하여 상기 대역내 서브 캐리어들의 주파수 응답 세기는 큰 차이를 가지게 된다. 따라서, 상기 서브 채널별 평균 SNR 값만을 전력 제어에 사용할 경우 상기 주파수 선택적 페이딩 현상에 따른 주파수 응답 변동은 전혀 고려할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 서브 채널별로 운용되는 몇 개의 사용하지 않는 주파수 위치 가변적 가상 서브 캐리어(Frequency-varying virtual sub-carrier)들을 추출하여 피드백한다. 이하, 상기 채널 상태가 좋지 않아 서브 채널 전송시 전송하는 서브 캐리어로부터 제외시키게 되는 서브 캐리어들을 상기 '주파수 위치 가변적 가상 서브 캐리어' 또는 '가상 서브 캐리어'라고 칭한다.
결국 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 상기 서브 채널의 평균 SINR 뿐만 아니라 상기 서브 채널별로 주파수 위치 가변적 가상 서브 캐리어 정보를 기지국에 피드백함으로써 전력 제어를 효율적으로 수행한다.
예컨대, 상기 도 6의 (a) 그래프에서는 6개의 서브 캐리어 중에서 3번 서브 캐리어(601)의 SINR 값이 소정의 임계값을 넘지 못한 상태이다. 따라서, 상기 서브 채널의 SINR 값(즉, 6개의 서브 캐리어들의 SINR의 평균값)과 함께, 상기 서브 채널에 대한 3번 서브 캐리어에 대한 정보를 포함하여 기지국으로 피드백하게 된다. 이때, 상기 3번 서브 캐리어가 주파수 위치 가변적 가상 서브 캐리어가 된다.
상기 도 6의 (b)의 그래프를 참조하면, 상기 기지국은 단말기로부터 3번 서브 캐리어에 대한 채널 상태가 좋지 않음을 수신하였으므로, 상기 해당 서브 채널의 전송시 3번 서브 캐리어(601)를 제외하여 전송하게 된다.
한편, 상기와 같이 임계값 이하의 서브 캐리어를 제외하지 않고 해당 서브 채널의 모든 서브 캐리어들(예컨대, 6개의 서브 캐리어)에 대해 가능한 전송 전력이 PA일 경우, 상기 임계값 이하의 서브 캐리어를 제외한 해당 서브 채널의 서브 캐리어들(예컨대, 5개의 서브 캐리어)에 대한 가능한 전송 전력은 상기 PA 값보다 큰 PB 값이 된다. 즉, 채널 상태가 좋지 않아 오류 발생이 예상되는 상기 임계값 이하의 서브 캐리어를 전송 서브 캐리어에서 제외시킴으로써 나머지 서브 캐리어들의 송신 전력을 PB-PA 값만큼 증가(603)시킬 수 있게 된다.
이하, 상기 단말기가 기지국으로 순방향 전력 제어를 위해 피드백하는 정보, 즉 서브 채널별 SINR값 및 소정의 서브 채널에서 임계값 이하의 서브 캐리어(즉, 주파수 위치 가변적 가상 서브 캐리어)에 대한 정보를 얻는 방법을 상세히 설명한다. 먼저, 후술되는 수학식들에서 사용되는 파라미터를 정의한다. 단말기 A에 할당된 서브 채널은 SubchA로 나타내며, 상기 서브 채널 A, 즉 SubchA에 속한 서브 캐리어들이 M개라고 가정할 경우, 상기 서브 캐리어들의 집합은 {fA,1, fA,2,..., f A,M} 으로 나타낸다. 또한, 소정의 시구간 [nT, (n+1)T] 동안에 상기 서브 채널 A에서 측정된 순간 SINR은 로 나타낸다.
상술한 바와 같이 단말기가 기지국으로 순방향 전력제어를 위해 피드백하는 정보는 DLPCelement라 할 때, 상기 DLPCelement는 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
상기 <수학식 1>에서 는 상술한 바와 같이 서브 채널 A의 시구간 [nT, (n+1)T] 동안에 측정된 서브 채널 A의 평균 SINR을 의미하며, 이때 T는 OFDMA 심벌 구간을 나타낸다. 또한, 상기 SetA는 피드백되어지는 서브 채널 A의 가상 서브 캐리어들, 즉 소정의 임계값 이하의 서브 캐리어들의 주파수 인덱스들의 집합이다.
이하, 상기 SetA를 결정하는 과정을 상세히 설명한다. 먼저, 상기 SetA를 결정하기 위해 필요한 SINR의 임계값(Threshold)은 하기 <수학식 2>와 같이 정의할 수 있다.
상기 <수학식 2>에서 는 상기 서브 채널 A에서 평균 SINR 값을 나타내며, DLPCthreshold는 동일 셀 내의 모든 서브 채널에 대해 동일한 값을 가지는 허용 가능한 서브 채널 평균 SINR과 임계값간의 차이를 나타내는 값으로서, 셀룰러 시스템의 주변 환경(도심 및 시외 지역), 지원되는 셀룰러 반경 및 단말기의 이동성 등을 고려하여 셀별로 다른 값을 가지게 되는 셀룰러 시스템 디자인 값이다.
한편, 상기 <수학식 2>의 는 하기 <수학식 3>과 같이 계산될 수 있다.
상기 서브 채널 A에 속한 서브 캐리어들의 수가 M개라고 할 경우, 상기 <수학식 3>에서 은 상기 서브 채널 A에 속한 m번째 서브 캐리어의 잡음을 제외한 원하는 신호의 세기를 의미하며, 은 상기 서브 채널 A에 속한 m번째 서브 캐리어의 원하는 신호를 제외한 잡음의 세기를 의미한다.
한편, 상기 서브 채널 A에 속한 M개의 서브 캐리어들 중에서 본 발명의 실시예에 따른 상기 <수학식 2>의 임계값을 만족하지 못하는 서브 캐리어들, 즉 가상 서브 캐리어들의 총 수는 하기 <수학식 4>와 같다.
상기 <수학식 4>에서 JA는 서브 채널 A에서 가상 서브 캐리어들의 총 수이며, M은 서브 채널 A에 속한 서브 캐리어들의 수이다.
상기 <수학식 4>에서 가상 서브 캐리어들의 총수는 서브 채널별로 다른 값을 취할 수 있다. 상기와 같은 이유는 SINR 특성이 좋은 서브 채널에서는 가상 서브 캐리어들의 수를 줄여 전송율을 높이고, SINR 특성이 나쁜 서브 채널에서는 가상 서브 캐리어들의 수를 늘여 SINR 개선 효과를 보기 위함이다. 한편, 상기 <수학식 4>에서 JA의 값이 0인 경우는 가상 서브 캐리어가 하나도 없는 경우로서 선택적 전력 제어를 하지 않는 경우이다. 상술한 상기 도 6에서는 서브 채널에 속한 6개의 서브 캐리어들 중에서 상기 가상 서브 캐리어는 하나인 경우, 즉 J=1인 경우에 해당한다.
상기 가상 서브 캐리어에 대한 정보를 수신한 기지국에서 서브 캐리어별로 할당하는 가용 전송 전력은 하기 <수학식 5>와 같이 표현된다.
상기 <수학식 5>에서 PA,k는 서브 채널 A에 속한 서브 캐리어 k의 전송 전력이며, PA는 서브 채널 A에 할당된 총 전송 전력이다. 또한, SetA,used는 서브 채널 A에 속한 가상 서브 캐리어들을 제외한 가용 서브 캐리어 인덱스의 집합이다. 이때, 상기 k는 서브 채널 A에 속한 서브 캐리어 인덱스이며, JA는 서브 채널 A에서 가상 서브 캐리어들의 총 수이며, M은 서브 채널 A에 속한 서브 캐리어들의 수이다.
다음으로, 기지국이 사용 가능한 전체 전송 전력 중 본 발명의 실시예에 따른 서브 채널별 전송 전력은 하기 <수학식 6>과 같이 주어진다.
상기 <수학식 6>에서 PDL,subch_k는 서브 채널 k에 할당된 출력 전력 레벨을 의미하며, PDL,common은 셀별 모든 서브 채널에 대해 공통으로 할당된 출력 전력 레벨을 의미한다. 또한, SINRTarget은 서브 채널 k에서 요구되는 변조 및 코딩(Modulation and Coding; 이하, 'MCS'라 한다) 레벨을 만족하는 출력 SINR 및 PDL,common의 차이 값이며, SINRsubch_k,reported는 단말기가 피드백한 서브 채널 A의 단말기 수신 SINR이다.
한편, 상기 <수학식 6>에서 각 단말기에서 측정하여 피드백하는 SINR의 측정 오차를 완화시키기 위하여 상기 <수학식 6>을 다시 정의하면 하기 <수학식 7>과 같다.
상기 <수학식 7>에서 PDL,subch_k(n)은 전송구간 [nT, (n+1)T]에서 서브 채널 k에 할당된 출력 전력 레벨을 의미하며, PDL,common은 상기에서 상술한 바와 같이 셀별 모든 서브 채널에 대해 공통으로 할당된 출력 전력 레벨을 의미한다. 또한, 상기 SINRsubch_k,est(n-1)은 단말기 수신구간 [(n-1)T, nT]에서 단말기가 측정하여 피드백하는 서브 채널 A의 단말기 수신 SINR을 의미하며, λ는 SINR 추적(tracking)을 위해 사용되는 추적 팩터(forgetting factor)로서 0과 1사이의 값을 가진다.
한편, 상기 <수학식 7>에서의 값은 하기 <수학식 8>과 같이 표현된다.
그러면, 여기서 상기 OFDMA 통신 시스템에서 효율적인 전력 제어를 수행하기 위하여 상술한 바와 같이 본 발명에 따라 각 서브 채널별 평균 SINR 뿐만 아니라 상기 가상 서브 캐리어 정보를 피드백하여야 하는 이유를 보다 구체적으로 설명한다.
전술한 바와 같이 최적 전력 제어 방식은 워터 필링(Water-Filling) 효과를 얻기 위하여 서브 캐리어별로의 SINR 정보를 피드백하는 방법이다. 그러나 상기 방법은 상술한 바와 같이 피드백 정보가 자주 전송되어야 할 경우에 역방향 오버헤드가 과도하게 발생한다. 이러한 오버 헤드의 문제점을 해결하기 위하여 신호의 평균 SINR 값만을 피드백하게 되는데, 이때에는 각 서브 캐리어별로 경험하게 되는 주파수 선택적 채널 특성에 대해 효과적으로 대처할 수 없게 된다.
한편, 제한된 수의 서브 캐리어별 SINR 값을 전송하게 되는 경우에는 다음과 같은 또다른 문제점이 발생한다. 기지국에서 전송 전력을 할당할 때에는 MCS 레벨에 맞추어 서브 채널별로 전송 전력을 결정하게 되는데, 부분적 워터 필링, 즉 상기 특정 서브 캐리어들에 대해 워터 필링 방식을 적용할 경우 상기 특정 서브 캐리어들에 할당되는 여분의 전송 전력은 해당 서브 채널에 속한 상기 특정 서브 캐리어들을 제외한 서브 캐리어들의 전송 전력을 동일한 양만큼 줄임으로써 얻어지게 된다. 그러나, 전송 전력이 감소된 이러한 서브 캐리어들의 실제 SINR은 동일하지 않기 때문에 단말기에서 신호를 수신하였을 경우 전송 전력이 감소된 서브 캐리어들 중의 일부 서브 캐리어들의 SINR 값은 다시 나빠지는 악순환을 반복하게 된다.
그러나, 상술한 본 발명의 전력 제어 방식에 따르면 피드백 되어지는 가상 서브 캐리어들은 기지국에서 사용하지 않고(Disabled), 대신 가상 서브 캐리어들에 할당된 전송 전력을 실제로 데이터 전송에 사용되는 서브 채널 내의 다른 서브 캐리어들에게 재분배 함으로써 데이터 전송에 사용되는 서브 캐리어들의 SINR을 향상시키게 된다.
한편, 상기 전력 제어된(배분 전력이 0인) 가상 서브 캐리어에는 나쁜 SINR 특성으로 인하여 데이터가 상기 서브 캐리어로 수신될 경우 에러의 발생 확률이 높게 된다. 그러나, 상술한 본 발명의 실시예에 따르면 상기 해당 가상 서브 캐리어를 사용하지 않음으로써 상기 서브 채널을 통한 데이터 전송 시 데이터의 에러 발생 확률이 낮아지게 된다. 즉, 본 발명의 가상 서브 캐리어 운용 방법은 채널 품질 정보에 따라 적응적 변조 및 코딩(Adaptive Modulation and Coding; 이하, 'AMC'라 한다) 방식을 적용할 때에 얻는 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따라 단말기가 순방향 전력 제어 정보를 피드백하는 주기를 제어하는 방법을 도 7을 참조하여 설명한다. 상기 본 발명에 따른 피드백 주기 제어 방법은 단말기가 피드백하는 CQI 정보에 변화가 천천히 발생하거나 없을 경우에 상기 단말기가 상기 CQI 정보 피드백에 소비되는 오버 헤드를 줄이는 것을 목적으로 하며, 본 발명의 실시예에서는 지수적 CQI 피드백 사이클 제어 알고리즘(Exponential CQI feedback cycle control algorithm)을 적용한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말기에서 전력 제어 정보를 피드백하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
상기 도 7을 참조하면, 먼저, 701 단계에서 t=0, T=1로 설정한다. 다음으로 상기 단말기에서는 수신된 파일럿 신호 또는 프리앰블 신호에 의해 전력 제어 정보를 측정(703 단계)하게 된다. 이때, 상술한 바와 같이 본 발명에 따라 임계값 이하의 SINR을 가지는 J개의 최악의 서브 캐리어들을 선택하고 나머지 서브 캐리어들의 평균 SINR을 산출한다.
그런다음, 상기 측정된 전력 제어 정보와 이전 정보와의 차이가 발생하였는지 여부를 판단(705 단계)한다. 즉, 상술한 바와 같이 전력 제어 정보의 차이가 자주 발생할 경우에는 상기 전력 제어 정보의 피드백 주기를 짧게 함으로써 자주 피드백해주어야 하며, 반면 전력 제어 정보의 차이가 심하지 않을 경우에는 상기 전력 제어 정보의 피드백 주기를 길게 함으로써 오버 헤드를 줄이는 것이 효과적이다.
한편, 상기 시스템이 TDD 시스템으로 동작될 경우에는 현재 측정된 정보와 T 프레임 이전 측정된 정보와의 차이 발생 여부를 판단(705 단계)하게 된다. 이때, 상기 CQI 정보의 차이 발생 여부 판단은 하기 <수학식 9> 또는 <수학식 10>에 의해 수행될 수 있다.
즉, 상기 <수학식 9> 또는 <수학식 10>을 만족할 경우, 이전 측정 정보와 다음 측정 정보들간의 차이가 발생한 것으로 판단하게 된다. 상기 <수학식 9>는 가상 서브 캐리어들의 주파수 인덱스 정보가 바뀌었을 경우를 판단하게 되는 것이며, 상기 <수학식 10>은 피드백하지 않고 허용 가능한 SINR의 변화량 내에서 변화되었는 지를 판단하는 것이다.
여기서, 상기 SetA(n)는 상술한 바와 같이 시구간 [nT, (n+1)T]에서 피드백되는 서브 채널 A의 가상 서브 캐리어들의 주파수 인덱스들의 집합을 의미하며, 상기 는 서브 채널 A의 시구간 [nT, (n+1)T] 동안에 측정된 서브 채널 A의 평균 SINR을 의미한다. 이때, 상기 T는 OFDMA 심벌 구간이다.
또한, 상기 ΔSINRallowed는 서브 채널 A의 피드백하지 않고 허용 가능한 SINR의 변화량이다. 따라서, 상기 이전 시구간에서의 평균 SINR 값과 현재 측정된 SINR 값의 차이가 ΔSINRallowed 값의 범위 이내일 경우에는 서브 채널 정보들 중 SINR의 변화가 없는 것으로 판단한다.
만약, 상기 판단 결과 현재 측정된 정보와 이전 측정된 정보들간의 차이가 발생(즉, 가상 서브 캐리어들의 주파수 인덱스가 변하였거나, 서브 채널의 평균 SINR의 변화량이 허용치를 넘어 섰을 경우)하여 피드백할 정보가 있다고 판단될 경우, t=0, T=1로 측정 주기를 리셋(707 단계)하게 된다. 반면, 상기 판단 결과 현재 측정된 정보와 이전 측정된 정보들간의 차이가 발생하여 피드백할 정보가 없다고 판단될 경우에는 상기 t값을 증가시키고 상기 T 값을 하기 <수학식 11>과 같이 산출(709 단계)한다.
상기 <수학식 11>에서 α는 지수적(exponential) CQI 피드백 주기의 기울기(slope)를 결정하는 양의 실수 값이며, Tframe은 프레임 주기로서 단위는 초(second)가 된다. 상기 <수학식 11>에 따르면, 채널 상황이 안정되어 이전 측정된 채널 정보들과 현재 측정된 채널 정보들간의 차이가 계속하여 발생하지 않게 되면, 상기 t값이 증가하므로 결국 상기 전력 제어 정보 피드백 주기가 길어지게 된다. 따라서, 상대적으로 상기 전력 제어 정보를 자주 피드백하지 않게 된다.
한편, 상기 707 단계 또는 709 단계에서 결정된 피드백 주기 T 값에 따라 전력 제어 정보를 주기적으로 피드백(711 단계)하여 주게 되며, 713 단계에서는 계속해서 수신할 하향 데이터가 있는지 판단하게 된다. 상기 판단 결과 계속하여 수신할 하향 데이터가 없을 경우, 전력 제어 정보를 피드백할 필요가 없으므로 종료하게 되며, 반면 계속하여 수신할 하향 데이터가 존재할 경우, 상술한 전력 제어 정보 피드백 절차를 반복하여 수행한다.
이때, 715 단계에서는 상기 산출된 피드백 주기 T가 최대 허용 가능한 주기 Tmax 값을 초과하였는지를 판단한다. 상기 판단 결과, 피드백 주기 T가 최대 혀용 가능한 피드백 주기 Tmax 값을 초과하게 되면, 상기 t는 0으로 T는 1로 리셋하게 되며, 반면 상기 판단 결과, 피드백 주기 T가 최대 혀용 가능한 피드백 주기 Tmax 값을 초과하지 않을 경우 상술한 전력 제어 정보 피드백 절차를 반복하게 된다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 OFDMA 시스템에서의 전력 제어 장치를 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 전력 제어를 수행하는 직교 분할 다중 접속 시스템의 송신기 구조를 나타낸 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 기지국 송신기는 부호화기(coder; 801), 심벌 매핑기(symbol mapper; 803), 서브 채널 제어기(805), 서브 채널 매핑기(807), 전력 변환기(809), 역고속 푸리에 변환기(IFFT기; 811), 병/직렬 변환기(parallel to serial converter; 813), 보호 구간 삽입기(guard interval inserter; 815), D/A 컨버터(817) 및 RF 처리기(819)로 구성된다.
먼저, 각 블록별 기능은 상기 종래기술에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 여기서는 생략하기로 한다. 단, 본 발명의 실시 예에 따라 종래 기술과 다른 서브 채널 제어기(805), 서브 채널 매핑기(807) 및 전력 변환기(809에 국한하여 설명하기로 한다.
우선, 본 발명에 따른 상기 서브 채널 매핑기(807)는 상기 심벌 매핑기(803)로부터 출력되는 심벌을 상기 서브 채널 제어기(805)의 제어 신호에 의해 각각의 서브채널들로 매핑한다. 상기 서브 채널 제어기(805)는 각 단말기들로부터 상술한 바와 같은 서브 채널 정보, 즉 서브 채널별 SINR 정보 및 전력 제어될 서브 캐리어들의 인덱스(가상 서브 캐리어들의 인덱스) 정보를 수신하고, 상기 수신된 서브 채널 정보에 따라 상기 서브 채널 매핑기(807) 및 전력 변환기(809)를 제어한다.
한편, 상기 서브 채널 매핑기(807)는 상기 심벌 매핑기(803)로부터 수신된 심벌을 CQI 피드백된 가상 서브 캐리어 인덱스를 제외한 해당 서브 채널의 서브 캐리어들에게 매핑시키는 기능을 수행한다. 그런다음, 상기 전력 변환기(809)는 상기 서브 채널 매핑기(807)에서 매핑된 각 서브 채널들에 대해 일정한 디지털 심벌 세기를 조정하는 기능을 수행한다.
이때, 새로이 조정되는 심벌 세기는 상기 서브 채널 제어기(805)에 의해 서브 채널별로 디지털 전력 할당을 수행하여 입력된 전체 서브 채널별 전력에 해당 서브 채널별 실제 사용 서브 캐리어들의 수(서브 채널별 전체 서브 캐리어들 수 - 서브 채널별 가상 서브 캐리어들 수)를 나눈 값으로 주어진다. 즉, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의해라 산출된 각 서브 채널들의 전송 전력에 따라 전력 제어되며, 이때, 상기 서브 채널을 구성하는 각 서브 캐리어들의 전송 전력은 상기 서브 채널의 전송 전력을 실제 사용되는 서브 캐리어들의 수(즉, 서브 채널별 가상 서브 캐리어들의 수가 제외된 서브 캐리어들의 수)로 나눈 값이 된다.
따라서, 상기 서브 채널 제어기(805)에서의 서브 채널별 전력 할당은 상기 피드백된 CQI 정보 중에서 서브 채널별 평균 SINR을 이용하여 해당 서브 채널별 전력을 할당하게 된다. 이때, 할당되는 전력 세기는 본 발명의 실시예에 따라 <수학식 6> 및 <수학식 7>에서 상술한 방법에 의해 산출된다.
상기 도 8에서는 기지국 송신기에 대해서 설명하였으며, 이하 도 9를 참조하여 단말기 수신기에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 전력 제어 정보를 피드백하는 직교 분할 다중 접속 시스템의 수신기 구조를 나타낸 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 단말기 수신기는 RF 처리기(901), A/D 컨버터(903), 보호 구간 제거기(guard interval remover; 905), 직/병렬 변환기(907), 고속 푸리에 변환기(FFT기; 909), 등화기(equalizer; 911), 서브 채널 선택기(917), 채널 추정기(channel estimator; 915), 전력 제어 정보 생성기(913), 심벌 디매핑기(symbol demapper; 919) 및 복호화기(decoder; 921)로 구성된다.
먼저, 각 블록별 기능은 상기 종래기술에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 여기서는 생략하기로 한다. 단, 본 발명의 실시 예에 따른 종래 기술과 다른 기능을 가진 서브 채널 선택기(917) 및 전력 제어 정보 생성기(913)에 국한하여 설명하기로 한다.
상기 본 발명에 따른 서브 채널 선택기(917)에서는 상기 등화기(911)로부터 입력되는 주파수 영역 샘플을 해당 서브 채널별로 상기 입력 샘플을 선택하는 기능을 가진다. 즉, 상기 수신기에 할당된 서브 채널에 대한 정보에 의해 전체 서브 채널들 중에서 자신에게 할당된 서브 채널을 선택하게 된다. 이때, 입력되는 상기 샘플들의 총 수는 상기 FFT기(909)에서 사용하는 고속 푸리에 변환기의 사이즈와 동일하다.
한편, 종래의 OFDMA 서브 채널 선택기와의 차이는 본 발명의 상기 서브 채널 선택기(917)는 현재 CQI 피드백된 가상 서브 캐리어들의 인덱스 정보를 버퍼링하고 있다가 다음 입력 샘플을 선택할 때 상기 해당 가상 서브 캐리어들의 인덱스를 제외한 입력 샘플을 선택한다는 점이다.
상기 전력 제어 정보 생성기(913)는 상술한 <수학식 1> 내지 <수학식 8>에 의한 방법으로 파일럿 신호 또는 프리앰블 신호를 통해 해당 서브 채널에 대한 SINR의 평균값 및 가상 서브 캐리어들의 인덱스들의 정보를 생성한다.
상기 생성된 전력 제어 정보는 기지국으로 피드백되며, 피드백된 상기 전력 제어 정보에 따라 각 서브 채널별 송신 전력이 제어된다.
이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전력 제어 방법을 종래 기술과 비교하여 설명한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, OFDMA 이동통신 시스템에서 서브 채널별 CQI 보고를 수행함으로써, 시그널링 오버헤드를 최소화하면서도 채널 상태와 간섭에 따라 적응적으로 송신 전력을 제어할 수 있다는 이점을 가진다. 또한, 본 발명은 OFDMA TDD 셀룰러 순방향 전력 제어에 적용할 경우, 전체 수신 성능(throughput) 열화에 결정적인 악영향을 미치는 열악한 SINR 분포를 가진 서브 채널의 일부 서브 캐리어에 선별적 전력 제어를 가함으로써 제한된 송신 전력을 효율적으로 사용할 수 있게 되고, 가상 서브 캐리어들로 인해 전체 셀룰러 네트워크에서 발생되는 신호 간섭의 양을 자동적으로 줄일 수 있다. 결과적으로 상기한 이유들로 인해 본 발명은 데이터 전송 성능을 높일 수 있게 된다.
예컨대, 선택적 주파수 특성을 나타내는 채널에서 채널 코딩을 하는 경우에 있어서, 코딩으로 인해 증가한 해밍 거리(Hamming distance)(또는, Euclidean distance)를 이용하여 채널 주파수 특성이 열악한 서브 캐리어에 대응하듯이, 본 발명에 따라 각 서브 캐리어별 SINR 특성에 따라 제한된 선별적 전력 제어를 통하여 증가한 전송 전력에 기인한 유클리디언 거리 (Euclidean distance)로 인해 전송율을 높일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전력 제어 방법과 종래 기술에 따른 전력 제어 방법의 성능을 비교하는 그래프이다.
한편, 상기 도 10의 그래프에서의 시뮬레이션 조건은 변조 방식으로 QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying) 방식을 사용하며, 채널 부호화는 컨벌루셔널 코드(convolutional code)의 1/2 부호율을 가지는 채널 부호화 방법을 사용하였다. 또한, 서브 채널별 전체 서브 캐리어 수를 17개로 설정하고, 본 발명에 따른 그래프에서 서브 채널별 가상 서브 캐리어 수를 1개로 설정하였다. 마름모로 표시된 그래프는 단말기의 이동속도가 3km/h일 때를 가정한 것이며, 십자 표시된 그래프는 단말기의 이동속도가 60km/h일 때를 가정한 것이다.
상기 도 10을 참조하면, 상기 단말기의 이동 속도에 관계없이 점선으로 표시된 본 발명의 실시예에 따른 방법이 실선으로 표시된 종래 기술에 비해 동일한 신호대 잡음비에서 훨씬 적은 비트 오류율(Bit Error Rate; BER)을 가짐을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, OFDMA 이동통신 시스템에서 서브 채널별 CQI 보고를 수행함으로써, 시그널링 오버 헤드를 최소화면서도 채널 상태와 간섭에 따라 적응적으로 송신 전력을 제어할 수 있다는 이점을 가진다. 또한, 본 발명에 따르면 전체 수신 성능 열화에 결정적인 악영향을 미치는 열악한 채널 상태를 가진 상기 서브 채널의 일부 서브 캐리어에 대해 선별적으로 전력 제어를 가함으로써 제한된 송신 전력을 효율적으로 사용할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 직교 주파수 분할 다중 방식 시스템의 송수신기 구조를 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 직교 주파수 분할 다중 방식 시스템의 주파수 영역에서 파일럿 신호들이 전송되는 위치를 도시한 도면.
도 3은 일반적인 이동통신 시스템에서의 순방향 전력 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 4는 동일시간 서로 다른 단말기들의 해당 서브채널에서 각 서브캐리어들의 SINR을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각 서브 채널별 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 각 서브 채널에 대한 송신 전력 할당 방법을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단말기에서 전력 제어 정보를 피드백하는 과정을 나타낸 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 직교 분할 다중 접속 시스템의 송신기 구조를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 직교 분할 다중 접속 시스템의 수신기 구조를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전력 제어 방법과 종래 기술에 따른 전력 제어 방법의 성능을 비교하는 그래프.

Claims (23)

  1. 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 기지국에서 단말기로 전송하는 순방향 전력을 제어 방법에 있어서,
    상기 각 단말기들로부터 상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 정보들에 따라 각 서브 채널별 송신 전력을 산출하는 과정과,
    상기 각 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 상기 산출된 송신 전력에 따라 상기 서브 채널을 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 각 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들에 대한 채널 상태 정보들을 평균한 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 신호대 잡음비 및 신호대 간섭잡음비 중에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 서브 채널별 송신 전력 산출은,
    상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 송신하는 것을 고려하여 산출함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 서브 채널을 구성하는 파일럿 신호 및 프리앰블 신호 중에서 선택된 어느 하나에 의해 획득함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 기지국에서 단말기로 전송하는 순방향 전력을 제어 장치에 있어서,
    상기 각 단말기들로부터 상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 수신하고, 상기 수신된 정보들에 따라 각 서브 채널별 송신 전력을 산출하는 서브 채널 제어기와,
    상기 서브 채널 제어기로부터 수신된 정보에 의해 상기 각 서브 채널을 구성하는 서브 캐리어들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 상기 각 단말기들에게 전송할 데이터를 상기 각 서브 채널에 매핑하는 서브 채널 매핑기와,
    상기 서브 채널 제어기로부터 수신된 상기 산출된 송신 전력에 따라 상기 서브 채널에 대한 전력 전력을 변환하는 전력 변환기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 각 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들에 대한 채널 상태 정보들을 평균한 값임을 특징으로 하는 상기 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 신호대 잡음비 및 신호대 간섭잡음비 중에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 상기 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 각 서브 채널별 송신 전력 산출은,
    상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 송신하는 것을 고려하여 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 서브 채널을 구성하는 파일럿 신호 및 프리앰블 신호 중에서 선택된 어느 하나에 의해 획득함을 특징으로 하는 상기 장치.
  11. 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 순방향 전력 제어를 위한 정보를 피드백하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 수신된 각 서브 채널들에 대한 채널 상태를 측정하는 과정과,
    상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 검색하는 과정과,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보를 피드백하여 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 각 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들에 대한 채널 상태 정보들을 평균한 값임을 특징으로 하는 상기 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 신호대 잡음비 및 신호대 간섭잡음비 중에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보는 임시 저장되며, 수신된 서브 채널에 대한 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 상기 저장된 서브 캐리어 정보에 따라 선택하여 복조함을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 서브 채널을 구성하는 파일럿 신호 및 프리앰블 신호 중에서 선택된 어느 하나에 의해 획득함을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 순방향 전력 제어를 위한 정보를 피드백하는 주기는,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보 중에서 선택된 어느 하나 이상의 변화 여부에 따라 결정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 측정된 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보 및 임계값 이하인 서브 캐리어에 대한 정보와 이전 측정된 정보에 차이가 발생할 경우, 상기 전력 제어 정보의 피드백 주기가 현재 설정된 피드백 주기보다 더 길게 설정됨을 특징으로 하는 상기 방법.
  18. 복수의 서브 캐리어들을 하나의 서브 채널로 할당하고, 상기 할당된 각각의 서브 채널들을 통해 각 사용자 단말기로 데이터를 전송하는 직교 주파수 다중 접속 방식의 이동 통신 시스템에서, 순방향 전력 제어를 위한 정보를 피드백하는 장치에 있어서,
    기지국으로부터 수신된 각 서브 채널들에 대한 채널 상태를 측정하고, 상기 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 검색하는 전력 제어 정보 생성기를 포함함을 특징으로 하는 상기 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 각 서브 채널을 구성하는 하나 이상의 서브 캐리어들에 대한 채널 상태 정보들을 평균한 값임을 특징으로 하는 상기 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 채널 상태 정보는 신호대 잡음비 및 신호대 간섭잡음비 중에서 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 상기 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 각 서브 채널별 송신 전력 산출은,
    상기 채널 상태가 소정의 임계값 이하인 서브 캐리어를 제외하고 송신하는 것을 고려하여 산출함을 특징으로 하는 상기 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 각 서브 채널들에 대한 채널 상태 정보는 상기 서브 채널을 구성하는 파일럿 신호 및 프리앰블 신호 중에서 선택된 어느 하나에 의해 획득함을 특징으로 하는 상기 장치.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 서브 채널에 대한 채널 상태 정보는 상기 채널 상태 정보의 변화에 따라 주기를 다르게 하여 피드백함을 특징으로 하는 상기 장치.
KR1020030082265A 2003-11-19 2003-11-19 직교 주파수 분할 다중 방식의 이동통신 시스템에서선택적 전력 제어 장치 및 방법 KR101015736B1 (ko)

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