KR20050078557A - Power control apparatus and method of communication system - Google Patents

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KR20050078557A KR1020040006725A KR20040006725A KR20050078557A KR 20050078557 A KR20050078557 A KR 20050078557A KR 1020040006725 A KR1020040006725 A KR 1020040006725A KR 20040006725 A KR20040006725 A KR 20040006725A KR 20050078557 A KR20050078557 A KR 20050078557A
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Abstract

본 발명에 따른 통신 시스템의 전력 제어 장치 및 방법에 의하면, 도플러 추정기는 순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 어느 한 방향의 무선 채널을 통한 송신측으로부터의 송신 신호의 도플러를 추정하고, 전력 제어기는 상기 도플러 추정치, 상기 역 방향 또는 순 방향 슬롯 형식, 전파 전달 지연 시간 그리고 하드 웨어 지연 시간을 고려하여 스텝 크기 및 심볼 수를 결정하고, 그리고 신호 대 잡음 비 추정기는 상기 송신 신호의 신호 대 잡음 비 (SIR)을 추정하고 상기 추정된 신호 대 잡음 비, 상기 심볼 수 그리고 목표 신호 대 잡음 비 (SIR)을 고려하여 상기 송신측으로 상기 순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 다른 한 방향의 무선 채널을 통해 송신 전력 제어 (TPC) 명령 신호를 제공한다.According to the power control apparatus and method of the communication system according to the present invention, the Doppler estimator estimates the Doppler of the transmission signal from the transmitting side through the wireless channel in either the forward or reverse wireless channel, and the power controller The step size and number of symbols are determined in consideration of the Doppler estimate, the reverse or forward slot format, propagation delay time, and hardware delay time, and a signal-to-noise ratio estimator calculates the signal-to-noise ratio (SIR) of the transmitted signal. Transmit power control over the radio channel in the other direction of the forward or reverse radio channel to the transmitter in consideration of the estimated signal-to-noise ratio, the number of symbols and the target signal-to-noise ratio (SIR). Provides a (TPC) command signal.

Description

통신 시스템의 전력 제어 장치 및 방법{power control apparatus and method of communication system}Power control apparatus and method of communication system

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템에서의 전력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a communication system, and more particularly, to an apparatus and method for controlling power in a mobile communication system.

이동 통신 환경에서는 변화하는 신호 전력과 무관하게 통화를 유지하는 한편, 다른 사용자에 대한 간섭을 줄이기 위해, 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 in order to maintain a call regardless of changing signal power and to reduce interference with other users.

도 1은 이동 통신 시스템의 종래 전력 제어 회로의 구성을 보여주는 블록 다이어그램이다. 도 1은 일반적으로 사용되는 전력 제어를 역 방향을 중심으로 도시한 것이다. 도 1에서, 1은 곱셈기, 2는 역 방향 송신 증폭기, 3은 역 방향 무선 채널, 4는 신호 대 잡음 비 추정기, 5는 멀티플렉서, 6은 순 방향 무선 채널, 그리고 7은 디멀티플렉서이다.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional power control circuit of a mobile communication system. 1 illustrates a power control generally used in a reverse direction. 1, 1 is a multiplier, 2 is a reverse transmit amplifier, 3 is a reverse wireless channel, 4 is a signal-to-noise ratio estimator, 5 is a multiplexer, 6 is a forward wireless channel, and 7 is a demultiplexer.

전력 제어를 위해 수신기에서는, 일정 주기 (이하에서는 슬롯)을 가지고 신호 대 잡음 비 (이하에서 SIR ; Signal-to-Interference Ratio)을 측정한다. 측정된 신호의 품질이 기준 품질 (i.e. target SIR)보다 높은 경우 송신기로 송신 전력을 줄일 것을 명령 ("down") 하고, 기준 품질보다 낮은 경우는 높일 것을 명령 ("up") 한다. 이 명령은 반대 방향 채널을 통해 송신기로 전달된다. 송신기가 이 명령 (이하에서는 TPC)을 따라 미리 약정된 크기로 (이하에서는 스텝 크기) 송신 전력을 조정함으로써, 무선 채널의 페이딩 (fading)에도 불구하고 통화를 유지할 수 있고, 또 지나치게 많은 전력의 사용을 방지함으로써 시스템의 용량을 늘릴 수 있다. 도 1에서, 상기 역 방향 송신기는 단말기이고, 그리고 순 방향 송신기는 기지국이다.At the receiver for power control, the signal-to-interference ratio (SIR) is measured with a certain period (hereinafter, slot). When the quality of the measured signal is higher than the reference quality (i.e. target SIR), the transmitter is instructed to reduce the transmit power ("down"), and if it is lower than the reference quality, it is commanded ("up"). This command is sent to the transmitter through the reverse channel. The transmitter adjusts the transmit power to a pre-determined magnitude (hereinafter step size) following this command (hereinafter TPC), thereby maintaining the call despite fading of the radio channel and using too much power. This can increase the capacity of the system. In Figure 1, the reverse transmitter is a terminal and the forward transmitter is a base station.

특히 CDMA 시스템의 경우, 동일 대역의 신호를 여러 사용자가 공유함으로서 전력 제어가 용량에 미치는 영향은 매우 크다고 할 수 있다. 전력 제어 회로의 설계가 우수할수록 용량이 증가하게 되며, 용량의 증가는 동일한 SIR에서의 비트 오율 (이하에서 BER ; Bit Error Rate)을 낮춤으로써 이루어진다. 따라서, 전력 제어 회로의 성능은 SIR에 대한 BER곡선, 혹은 특정 BER을 달성하기 위해 필요한 SIR을 비교함으로써 평가할 수 있다.In particular, in the case of a CDMA system, the power control has a large effect on capacity by sharing a signal of the same band among multiple users. The better the design of the power control circuit, the greater the capacity, and the increase in capacity is achieved by lowering the bit error rate (BER) in the same SIR. Thus, the performance of the power control circuit can be evaluated by comparing the BER curve for the SIR, or the SIR required to achieve a particular BER.

한편, 실제의 전력 제어 회로 구현에서는 다음과 같은 변수들이 성능에 영향을 미치게 된다. On the other hand, in the actual power control circuit implementation, the following variables affect the performance.

먼저, 변수로서 TPC 비트 오율이 있다. 수신기에서 발생한 상기 TPC는 반대 방향 채널을 통해 송신기로 전달되며, 이 과정에서 채널 왜곡과 잡음 등으로 인해 송신기에서 그 명령이 반대로 해석될 수 있다. 다음 변수로서, SIR 추정기의 성능이 있다. 오차가 적은 SIR 추정기는 전력 제어 회로의 성능을 증가시킨다. 다음 변수로서, 스텝 크기가 있다. 송신기가 전력을 조절하는 크기도 전력 제어 회로의 성능에 영향을 미치나 후에 서술하는 바와 같이 채널 환경에 따라 적절한 크기는 변화한다. 다음 변수로서, 상기 TPC 전달 지연 시간이 있다. 수신기에서 생성된 명령이 송신기에 전달되기까지의 시간은 수신기의 설계 방법, 무선 채널의 전달 지연 시간, 신호 형식 등에 따라 결정된다. 상기 TPC 전달 지연 시간이 작으면 작을수록 성능이 향상된다.First, there is a TPC bit error rate as a variable. The TPC generated at the receiver is transmitted to the transmitter through the opposite channel, and in this process, the command may be interpreted in the transmitter due to channel distortion and noise. The next variable is the performance of the SIR estimator. The low error SIR estimator increases the performance of the power control circuit. The next variable is the step size. The size at which the transmitter adjusts power also affects the performance of the power control circuit, but as will be described later, the appropriate size varies depending on the channel environment. The next variable is the TPC propagation delay time. The time until the command generated by the receiver is transmitted to the transmitter is determined by the design method of the receiver, the propagation delay time of the wireless channel, the signal format, and the like. The smaller the TPC propagation delay time, the better the performance.

여기서, 위의 변수들 중 TPC 비트 오율은 전력 제어 회로의 설계와 관계없이 시스템의 동작 영역과 관련된 변수이므로 고려하지 않기로 한다.Here, the TPC bit error rate among the above variables is a variable related to the operating area of the system regardless of the design of the power control circuit, so it will not be considered.

상기 SIR추정기는 주로 파일럿 신호를 대상으로 이루어진다. WCDMA 이동 통신 시스템의 경우 파일럿 채널(DPCCH)은 슬롯 당 10개의 심볼로 이루어져 있으며, 슬롯 형식에 따라 3~8개의 심볼 값은 미리 알려져 있다. 미리 알려져 있는 심볼의 개수와 관계없이 그 값이 알려져 있지 않은 심볼 값도 추정할 수 있으므로, SIR추정을 위해서는 1~10개의 심볼을 사용할 수 있다. The SIR estimator mainly consists of pilot signals. In the case of a WCDMA mobile communication system, a pilot channel (DPCCH) consists of 10 symbols per slot, and 3 to 8 symbol values are known in advance depending on the slot type. Regardless of the number of symbols known in advance, a symbol value whose value is not known can be estimated. Therefore, 1 to 10 symbols can be used for SIR estimation.

도 2는 파일럿 채널의 예로서 WCDMA 역 방향의 채널 구성을 도시한 다이어그램이다. 일반적인 추정 이론에 따라, 추정에 사용하는 심볼 수 (이하에서 추정 심볼 수)가 많으면 많을수록 SIR 추정기의 정확도는 향상된다. 도 2에서, DPDCH는 데이터 채널을 DPCCH는 파일롯 채널이다.2 is a diagram showing a channel configuration in the WCDMA reverse direction as an example of a pilot channel. According to the general estimation theory, the larger the number of symbols used for estimation (hereinafter, referred to as the estimated symbol number), the better the accuracy of the SIR estimator. In FIG. 2, DPDCH is a data channel and DPCCH is a pilot channel.

도 3은 WCDMA에서의 전력 제어 타이밍 도를 도시한 것이다. 도 3에서 나타낸 바와 같이, TPC 명령 전달 지연 시간은 전파 전달 지연 시간, 하드웨어 지연 시간, 슬롯 형식과 함께 SIR 추정기의 추정 구간에 따라 좌우된다. 즉, 추정 구간이 길면 길수록 그리고 추정 심볼 수가 많으면 많을수록 상기 SIR 추정 결과는 정확해지지만 TPC 전달 지연 시간이 길어지게 된다. 반면에, 추정 구간이 짧으면 TPC 전달 지연 시간은 짧아지지만 SIR 추정 결과는 부정확해지는 트레이드 오프 (trade-off)가 존재하게 된다. 이 트레이드 오프는 상기 SIR 이외에, 도플러 주파수에 따라서 달라진다. 또한, 스텝 크기가 전력 제어의 성능에 미치는 영향도 도플러 주파수에 따라 달라진다. 도 3에서, UTRAN은 WCDMA 규격에서의 기지국, UE (User Equipment)는: WCDMA 규격에서의 단말기, DL (Downlink)은 순 방향, 그리고 UL (Uplink)은 역 방향을 지시한다.3 shows a power control timing diagram in WCDMA. As shown in FIG. 3, the TPC command propagation delay time depends on the propagation propagation delay time, the hardware delay time, and the slot type along with the estimation interval of the SIR estimator. That is, the longer the estimation interval and the larger the number of estimated symbols, the more accurate the SIR estimation result is, but the longer the TPC propagation delay time is. On the other hand, if the estimation interval is short, the TPC propagation delay time is short, but there is a trade-off in which the SIR estimation result is inaccurate. This trade off depends on the Doppler frequency, in addition to the SIR. In addition, the effect of the step size on the performance of the power control also depends on the Doppler frequency. In FIG. 3, UTRAN indicates a base station in the WCDMA standard, UE (User Equipment): a terminal in the WCDMA standard, DL (Downlink) indicates a forward direction, and UL (Uplink) indicates a reverse direction.

종래 이동 통신 시스템의 전력 제어는, 상기 TPC 발생시 상기 SIR 만을 고려한다. 또, 상기 SIR 추정에 사용되는 심볼 수는 미리 약정된 개수를 채널 환경에 관계없이 사용하는 것이 일반적이다. 스텝 크기도 역시 미리 약정된 값을 고정적으로 사용한다.Power control of a conventional mobile communication system considers only the SIR when generating the TPC. In addition, as the number of symbols used for the SIR estimation, it is common to use a predetermined number regardless of the channel environment. The step size also uses a fixed value.

기존의 이동 통신 시스템의 전력 제어 장치에 관련된 공개된 특허 출원들은 특허 공개 번호 (2002-0055791, 선형 예측 계수를 이용한 전력 제어 방법 ), 특허 공개 번호 (2001-0108214, 씨디 엠 에이 이동 통신 시스템에서 전력 제어), 특허 공개 번호 (2001-0103314, 이동 통신 시스템에서 역 방향 링크의 폐쇄 루프 전력제어 장치 및 그 제어 방법) 그리고 특허 공개 번호 (2001-0002805, 이동 통신 시스템에서 전력 제어 장치 및 방법)를 포함한다.Published patent applications related to power control devices of existing mobile communication systems are disclosed in Patent Publication No. (2002-0055791, Power Control Method using Linear Prediction Coefficient), Patent Publication No. (2001-0108214, Power in CD M Mobile Communication System) Control), Patent Publication No. (2001-0103314, closed loop power control device of reverse link in mobile communication system and its control method) and Patent Publication No. (2001-0002805, Power control device and method in mobile communication system) do.

도 4는 1개의 경로를 갖는 무선 채널에서 1500 Hz로 전력 제어를 수행했을 때, 채널 코딩되지 않은 (uncoded) 비트 오율 10-3을 만족하기 위해 필요한 SIR을 도플러 주파수에 따라, TPC 전달 지연 시간과 SIR 추정에 사용된 심볼 개수에 따라 도시한 그래프이다.Figure 4 shows the TPC propagation delay time and the SIR required to satisfy the channel uncoded bit error rate 10 -3 when power control is performed at 1500 Hz in a radio channel with one path. It is a graph shown according to the number of symbols used for SIR estimation.

도 4에서 나타낸 바와 같이, 상기 심볼 수와 상기 TPC 전달 지연 시간에 따른 성능은 도플러 주파수에 따라 그 경향이 다르게 나타난다. 즉, 55Hz 이하의 낮은 도플러 주파수 영역에서는 상기 TPC 전달 지연 시간이 길더라도 심볼 수를 많이 사용하는 것이 유리하나, 높은 도플러 주파수 영역에서는 상기 TPC 전달 지연 시간을 줄이는 것이 성능을 향상시킨다. 따라서, 기존의 방법에서와 같이 모든 도플러 주파수 영역에 대해 동일한 변수를 적용하는 것은 통신 시스템의 성능을 감소시키게 된다. As shown in FIG. 4, the performance according to the number of symbols and the TPC propagation delay time varies according to the Doppler frequency. That is, although the TPC propagation delay time is long, it is advantageous to use a large number of symbols in the low Doppler frequency region of 55 Hz or less, but in the high Doppler frequency domain, reducing the TPC propagation delay time improves performance. Thus, applying the same parameters for all Doppler frequency domains, as in the conventional method, reduces the performance of the communication system.

특히 종래에는 슬롯 형식에 따라 미리 약정된 심볼 수를 사용하거나 경험적으로 상기 TPC 전달 지연 시간을 최소로 유지하는 심볼 수를 사용했다. 전자의 경우는 채널 환경과 관계 없이 성능 감소를 나타내며, 후자의 경우는 대부분의 사용자 환경인 낮은 도플러 주파수 영역에서 큰 손실이 일어난다.In particular, conventionally, a predetermined number of symbols is used according to a slot format, or a number of symbols empirically keeping the TPC transmission delay time to a minimum. The former shows reduced performance irrespective of the channel environment, while the latter results in large losses in the low Doppler frequency region, which is the most user environment.

도 5는 상기 도플러 주파수에 따라, 비트 오율 10-3을 유지하기 위해 필요한 SIR을 스텝 크기에 따라 도시한 그래프이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 낮은 도플러 주파수 영역에서는 2.0 dB의 스텝 크기가 우수한 성능을 나타내지만, 높은 도플러 주파수 영역에서는 1.0 dB의 스텝 크기가 더 우수하다. 따라서, 모든 도플러 주파수에 대해 스텝 크기를 고정하면 채널 환경에 따라 성능의 감소가 발생하게 된다. 종래의 방법에서는 일률적으로 상위 계층의 명령으로 할당된 스텝 크기를 사용했다. 한편, 일부에서는 가변적인 스텝 크기 결정 방법이 제안되기는 했으나, 채널 환경에 적응적인 것은 아니므로, 1.0 dB의 경우는 낮은 주파수 영역에서, 2.0 dB의 경우는 높은 주파수 영역에서 성능의 감소가 초래된다.FIG. 5 is a graph showing, according to the Doppler frequency, the SIR required to maintain the bit error rate 10-3 according to the step size. As shown in Fig. 5, a step size of 2.0 dB shows good performance in the low Doppler frequency region, while a step size of 1.0 dB is better in the high Doppler frequency region. Therefore, fixing the step size for all Doppler frequencies results in a decrease in performance depending on the channel environment. In the conventional method, a step size uniformly used as a command of a higher layer is used. On the other hand, although a variable step size determination method has been proposed in some cases, it is not adaptive to the channel environment, resulting in a decrease in performance in the low frequency region at 1.0 dB and in the high frequency region at 2.0 dB.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 채널 환경에 적응적으로 전력 제어 변수들을 조절하여 통신 성능을 향상시키는 이동 통신 시스템의 전력 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling power in a mobile communication system to improve communication performance by adjusting power control variables adaptively to a channel environment.

본 발명에서는 스텝 크기와 SIR 추정구간이 전력 제어의 성능에 미치는 영향이 도플러 주파수에 따라 달라지는 것을 고려하여, 도플러 주파수 그리고 채널 전달 지연 시간과 같은 SIR 이외의 채널 환경에 의해, 추정 심볼 수 및 스텝 크기 등을 결정하여 전력 제어 회로의 성능을 향상시킨다.In the present invention, considering the influence of the step size and the SIR estimation interval on the performance of the power control depending on the Doppler frequency, the estimated symbol number and the step size are determined by the channel environment other than the SIR such as the Doppler frequency and the channel propagation delay time. And the like to improve the performance of the power control circuit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 통신 시스템의 전력 제어 장치 및 방법에 의하면, 도플러 추정기는 순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 어느 한 방향의 무선 채널을 통한 송신측으로부터의 송신 신호의 도플러를 추정하고, 전력 제어기는 상기 도플러 추정치, 상기 역 방향 또는 순 방향 슬롯 형식, 전파 전달 지연 시간 그리고 하드웨어 지연 시간을 고려하여 스텝 크기 및 심볼 수를 결정하고, 그리고 신호 대 잡음 비 추정기는 상기 송신 신호의 신호 대 잡음 비 (SIR)을 추정하고 상기 추정된 신호 대 잡음 비, 상기 심볼 수 그리고 목표 신호 대 잡음 비 (SIR)을 고려하여 상기 송신측으로 상기 순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 다른 한 방향의 무선 채널을 통해 송신 전력 제어 (TPC) 명령 신호를 제공한다. According to an apparatus and method for controlling power of a communication system according to the present invention for achieving the above object, a Doppler estimator is a Doppler of a transmission signal from a transmitting side through a wireless channel in either a forward or reverse wireless channel. And a power controller determines the step size and the number of symbols in consideration of the Doppler estimate, the reverse or forward slot format, propagation delay time and hardware delay time, and a signal-to-noise ratio estimator Estimate the signal-to-noise ratio (SIR) of the receiver and take into account the estimated signal-to-noise ratio, the number of symbols and the target signal-to-noise ratio (SIR), Provides a transmit power control (TPC) command signal over a wireless channel.

바람직하게, 상기 심볼 수는 상기 도플러 추정기로부터 추정 결과를 받기 이전까지 상기 송신 전력 제어 (TPC) 전달 지연 시간을 1 슬롯 내로 유지할 수 있는 최대의 심볼 수로 결정된다.Advantageously, the number of symbols is determined to be the maximum number of symbols that can maintain the transmit power control (TPC) propagation delay time within one slot before receiving an estimation result from the Doppler estimator.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described as at least one embodiment, By the technical spirit of the present invention described above and its core configuration and operation is not limited.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 전력 제어 장치의 구성을 보여주는 블록 다이어그램이다. 도 6에서, 11은 곱셈기, 12은 역 방향 송신 증폭기, 13은 역 방향 무선 채널, 14는 도플러 추정기, 15는 전력 제어 제어기, 16은 신호 대 잡음 비 추정기, 17은 멀티플렉서, 18은 순 방향 무선 채널, 그리고 19는 디멀티플렉서이다. 도 6에서, 상기 역 방향 송신기는 단말기이고, 그리고 순 방향 송신기는 기지국이다.6 is a block diagram illustrating a configuration of a power control apparatus of a mobile communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. In Fig. 6, 11 is a multiplier, 12 is a reverse transmit amplifier, 13 is a reverse wireless channel, 14 is a Doppler estimator, 15 is a power control controller, 16 is a signal-to-noise ratio estimator, 17 is a multiplexer, 18 is a forward radio Channel 19 is a demultiplexer. In Figure 6, the reverse transmitter is a terminal and the forward transmitter is a base station.

도 6에서, 종래와 동일하게 전력 제어를 위해 수신기에서는, 일정 주기 (이하에서는 슬롯)을 가지고 신호 대 잡음 비 (이하에서 SIR ; Signal-to-Interference Ratio)을 측정한다. 측정된 신호의 품질이 기준 품질 (i.e. target SIR)보다 높은 경우 송신기로 송신 전력을 줄일 것을 명령 ("down")하고, 기준 품질보다 낮은 경우는 높일 것을 명령 ("up")한다. 이 명령은 반대 방향 채널을 통해 송신기로 전달된다. 송신기가 이 명령 (이하에서는 TPC)을 따라 미리 약정된 크기로 (이하에서는 스텝 크기) 송신 전력을 조정함으로써, 무선 채널의 페이딩 (fading)에도 불구하고 통화를 유지할 수 있고, 또 지나치게 많은 전력의 사용을 방지함으로써 시스템의 용량을 늘릴 수 있다. In FIG. 6, the receiver measures signal-to-interference ratio (SIR) with a certain period (hereinafter, slot) for power control as in the prior art. If the quality of the measured signal is higher than the reference quality (i.e. target SIR), the transmitter instructs the transmitter to reduce the transmission power ("down"), and if it is lower than the reference quality, the instruction ("up"). This command is sent to the transmitter through the reverse channel. The transmitter adjusts the transmit power to a pre-determined magnitude (hereinafter step size) following this command (hereinafter TPC), thereby maintaining the call despite fading of the radio channel and using too much power. This can increase the capacity of the system.

한편, 도 6에 따르면, 본 발명의 전력 제어 장치는 기존의 전력 제어 장치의 구성에 도플러 추정기와 전력 제어 제어기를 추가하였다. 상기 전력 제어 제어기는 추정된 도플러 주파수와 순 방향 슬롯 형식, 전파 전달 지연 시간, 하드웨어 지연 시간 등을 입력으로 받아 상기 SIR 추정에 사용될 파일럿 개수, 즉 심볼 수와 스텝 크기를 결정한다. Meanwhile, according to FIG. 6, the power control apparatus of the present invention adds a Doppler estimator and a power control controller to the configuration of the existing power control apparatus. The power control controller receives an estimated Doppler frequency, a forward slot type, a propagation propagation delay time, a hardware delay time, and the like, and determines the number of pilots, that is, the number of symbols and the step size, to be used for the SIR estimation.

여기서, 상기 도플러 추정기의 구조에 관해서는 상세히 설명하지 않기로 한다. 왜냐하면, 도플러 추정도 역시 파일럿 채널로부터 이루어지는 것이 일반적이며, 그 방법에 관해서는 많은 문헌들이 이미 다루고 있고, 많은 방법들이 소개되어 있기 때문이다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 도플러 추정이 정확하게 이루어졌다고 가정한다.Here, the structure of the Doppler estimator will not be described in detail. This is because the Doppler estimation is also made from the pilot channel, because many documents have already dealt with the method and many methods have been introduced. In an embodiment of the present invention, it is assumed that the Doppler estimation is made correctly.

먼저, SIR 추정에 사용되는 심볼 수의 결정 과정에 대하여 설명한다.First, a process of determining the number of symbols used for SIR estimation will be described.

도플러 추정기로부터 추정 결과를 받기 이전까지 TPC 전달 지연 시간을 1 슬롯 내로 유지할 수 있는 최대의 심볼 수를 사용하는 것이 안전하다. 도 3으로 부터 TPC 전달 지연 시간을 2 슬롯으로 늘리지 않고도, 추정에 사용할 수 있는 칩 수는 다음과 같이 계산된다. (1심볼 = 256 칩 : WCDMA 역 방향)It is safe to use the maximum number of symbols that can maintain the TPC propagation delay time in one slot before receiving the estimation result from the Doppler estimator. From FIG. 3, without increasing the TPC propagation delay time to 2 slots, the number of chips that can be used for estimation is calculated as follows. (1 symbol = 256 chips: WCDMA reverse direction)

[ 2560 (2 * (전파 전달 지연 시간) + 1024) + Tx_Data1 + HW_delay ]>= 추정 사용 가능 칩 수[2560 (2 * (propagation propagation delay) + 1024) + Tx_Data1 + HW_delay]> = estimated number of chips available

HW_delay (하드웨어 지연 시간)는 SIR 추정으로부터 TPC 명령을 송신기에 첨가 하기까지 걸리는 시간으로, 수신기 설계에 따라 달라지는 값이다. Tx_Data1은 순 방향 채널의 슬롯 내에서의 첫 번째 데이터 크기로, 슬롯 형식에 따라 달라지게 된다. 전파 전달 지연 시간은 최초의 호 설정 과정 등을 통해 모뎀 제어기에 이미 알려져 있다.HW_delay (Hardware Delay Time) is the time taken from SIR estimation to add a TPC command to the transmitter, which depends on the receiver design. Tx_Data1 is the size of the first data in the slot of the forward channel, which depends on the slot type. Propagation propagation delay time is already known to the modem controller through initial call setup procedures and the like.

도플러 추정 결과가 문턱 값보다 낮은 경우 추정 심볼 수를 최대로 가능한 10 심볼로 늘린다. 이 경우 여러 슬롯에 걸친 추정으로 SIR 추정 성능을 향상시킬 수도 있으나, 여러 개의 슬롯을 이용하는 것은 일반적으로 성능 향상에 기여하지 않는다는 것이 알려져 있다. 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 큰 경우 기존의 심볼 수를 그대로 유지한다. 단, 성능의 교차가 일어나는 문턱 값의 도플러 주파수는 다중 경로 특성 등에 따라 다르게 나타난다.If the Doppler estimation result is lower than the threshold, increase the estimated symbol number to the maximum possible 10 symbols. In this case, the estimation over multiple slots may improve the SIR estimation performance, but it is known that using multiple slots generally does not contribute to performance improvement. If the Doppler estimation result is larger than the threshold value, the existing number of symbols is maintained. However, the Doppler frequency of the threshold at which the performance intersection occurs is different depending on the multipath characteristics.

그러나, 위의 경향은 어느 경우에나 동일하며, 적절한 문턱 값은 모의 실험 등을 통해 결정할 수 있다.However, the above trend is the same in either case, and the appropriate threshold value can be determined through simulation or the like.

이어서, 본 발명에 따른 스텝 크기의 결정 과정에 대하여 설명한다.Next, the process of determining the step size according to the present invention will be described.

도플러 추정기로부터 추정 결과를 받기 이전까지는 상위 계층으로부터 명령 받은 스텝 크기를 그대로 사용한다. 도플러 주파수의 추정 후 추정 결과가 문턱 값보다 낮은 경우 (이 경우의 문턱 값은 추정에 사용되는 심볼 수를 결정하는 문턱 값과는 상이할 수 있다), 2.0 dB의 (WCDMA의 경우) 스텝 크기를 사용한다. 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 큰 경우는 1.0 dB의 스텝 크기를 사용한다. Until the estimation result is received from the Doppler estimator, the step size commanded from the upper layer is used as it is. If the estimation result after the estimation of the Doppler frequency is lower than the threshold value (the threshold value in this case may be different from the threshold value that determines the number of symbols used for estimation), a step size of 2.0 dB (for WCDMA) may be used. use. If the Doppler estimate is larger than the threshold, a step size of 1.0 dB is used.

본 발명은 TPC 명령의 발생을 신호 대 잡음 비에 의하지 않고, 신호 전력에 의해서 행하는 전력 제어 회로에도 적용할 수 있다. 본 발명은 송신 전력 조절 스텝 크기가 1.0 dB와 2.0 dB이외에 여러 단계로 조절할 수 있는 전력 제어 회로에도 적용할 수 있다. 본 발명은 무선 채널이 아닌, 전력선과 같이 시간에 따라 변화하는 채널을 이용한 통신 장치에도 적용할 수 있다. 본 발명의 SIR 추정은 파일럿 채널 뿐만 아니라 데이터 채널을 이용해서도 이루어질 수 있다. 본 발명은 또한 기지국에서 구현되는 역 방향 전력 제어 뿐 아니라, 단말에서 구현되는 순 방향 전력 제어에도 적용할 수 있다.The present invention can also be applied to a power control circuit in which generation of a TPC command is performed by signal power instead of the signal-to-noise ratio. The present invention can be applied to a power control circuit that can adjust the transmit power adjustment step size in various steps other than 1.0 dB and 2.0 dB. The present invention can also be applied to a communication device using a channel that changes over time, such as a power line, rather than a wireless channel. SIR estimation of the present invention can be made using a data channel as well as a pilot channel. The present invention can also be applied to forward power control implemented in a terminal as well as reverse power control implemented in a base station.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 에 의하면, 첫째, 도 4는 추정 심볼 수 조절에 따른 성능 이득을 보여주는 그림으로도 해석 될 수 있다. 즉, 기존의 방법은 선택에 따라 두 개의 곡선들 중 하나의 성능을 보이게 되므로, 많은 심볼 수를 선택할 경우에는 높은 도플러 주파수 영역에서, 적은 심볼 수를 선택할 경우에는 낮은 도플러 주파수 영역에서 최고 2~3 dB의 성능 열화가 나타난다. 그러나, 본 발명의 방법을 적용할 경우, 모든 영역에 걸쳐서 최대의 성능을 얻을 수 있으므로, 가입자 용량을 증가시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, first, FIG. 4 may also be interpreted as a figure showing the performance gain according to the estimated number of symbols. That is, the conventional method shows the performance of one of the two curves depending on the selection. Therefore, when a large number of symbols is selected, a high Doppler frequency region is selected, and when a small number of symbols is selected, a maximum of 2 to 3 is selected. Performance degradation of dB appears. However, when the method of the present invention is applied, maximum performance can be obtained over all areas, thereby increasing subscriber capacity.

둘째, 도 5는 역시 스텝 크기의 조절에 따른 이득을 보여주는 그림으로 해석될 수 있다. 추정 심볼 수의 조절과 마찬가지로 도플러 주파수의 모든 영역에 걸쳐 최선의 성능을 얻을 수 있으며, 기존 방법에 비해 약 1.0 dB정도의 SIR 이득을 얻을 수 있다. Second, FIG. 5 can also be interpreted as a figure showing the gain of adjusting the step size. As with the adjustment of the estimated number of symbols, the best performance is achieved over all regions of the Doppler frequency, and the SIR gain of about 1.0 dB is obtained compared to the conventional method.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

도 1은 이동 통신 시스템의 종래 전력 제어 회로의 구성을 보여주는 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional power control circuit of a mobile communication system.

도 2는 파일럿 채널의 예로서 WCDMA 역 방향의 채널 구성을 도시한 다이어그램이다.2 is a diagram showing a channel configuration in the WCDMA reverse direction as an example of a pilot channel.

도 3은 WCDMA에서의 전력 제어 타이밍 도이다.3 is a power control timing diagram in WCDMA.

도 4는 1개의 경로를 갖는 무선 채널에서 1500 Hz로 전력 제어를 수행했을 때, 채널 코딩 되지 않은 (uncoded) 비트 오율 10^-3을 만족하기 위해 필요한 SIR을 도플러 주파수에 따라, TPC 전달 지연 시간과 SIR 추정에 사용된 심볼 개수에 따라 도시한 그래프이다. Figure 4 shows the TPC propagation delay time, according to the Doppler frequency, for the SIR required to satisfy the channel uncoded bit error rate 10 ^ -3 when power control is performed at 1500 Hz in a radio channel with one path. And a graph showing the number of symbols used for SIR estimation.

도 5는 상기 도플러 주파수에 따라, 비트 오율 10^-3을 유지하기 위해 필요한 SIR을 스텝 크기에 따라 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the SIR according to the step size required to maintain a bit error rate of 10 ^ -3 according to the Doppler frequency.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 시스템의 전력 제어 장치의 구성을 보여주는 블록 다이어그램이다. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a power control apparatus of a mobile communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11: 곱셈기, 12: 역 방향 송신 증폭기, 11: multiplier, 12: reverse transmit amplifier,

13: 역 방향 무선 채널, 14: 도플러 추정기, 13: reverse wireless channel, 14: Doppler estimator,

15: 전력 제어 제어기, 16: 신호 대 잡음 비 추정기,15: power control controller, 16: signal to noise ratio estimator,

17: 멀티플렉서, 18: 순 방향 무선 채널, 19: 디멀티플렉서17: multiplexer, 18: forward wireless channel, 19: demultiplexer

Claims (13)

순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 어느 한 방향의 무선 채널을 통한 송신측으로부터의 송신 신호의 도플러를 추정하는 도플러 추정기; 상기 도플러 추정치, 상기 역 방향 또는 순 방향 슬롯 형식, 전파 전달 지연 시간 그리고 하드웨어 지연 시간을 고려하여 스텝 크기 및 심볼 수를 결정하는 전력 제어기; 그리고 상기 송신 신호의 신호 대 잡음 비 (SIR)을 추정하고 상기 추정된 신호 대 잡음 비, 상기 심볼 수 그리고 목표 신호 대 잡음 비 (SIR)을 고려하여 상기 송신측으로 상기 순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 다른 한 방향의 무선 채널을 통해 송신 전력 제어 (TPC) 명령 신호를 제공하는 신호 대 잡음 비 추정기를 구비함을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 장치.A Doppler estimator for estimating Doppler of a transmission signal from a transmitting side over a wireless channel in either a forward or reverse wireless channel; A power controller that determines step size and number of symbols in consideration of the Doppler estimate, the backward or forward slot format, propagation propagation delay time, and hardware delay time; And estimating a signal-to-noise ratio (SIR) of the transmission signal and considering the estimated signal-to-noise ratio, the number of symbols, and a target signal-to-noise ratio (SIR) of the forward or reverse wireless channel to the transmitter. And a signal-to-noise ratio estimator for providing a transmit power control (TPC) command signal over a wireless channel in the other direction. 제 1 항에 있어서, 상기 심볼 수는 상기 도플러 추정기로부터 추정 결과를 받기 이전까지 상기 송신 전력 제어 (TPC) 전달 지연 시간을 1 슬롯 내로 유지할 수 있는 최대의 심볼 수임을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 장치.2. The power control of a communication system according to claim 1, wherein the number of symbols is a maximum number of symbols that can maintain the transmission power control (TPC) transmission delay time within one slot until the estimation result is received from the Doppler estimator. Device. 제 2 항에 있어서, 상기 송신 신호가 WCDMA 역 방향 채널 신호이고 1 심볼이 256 칩들로 구성된 경우, 상기 심볼 수는 [ 2560 (2 * (전파 전달 지연 시간) + 1024) + Tx_Data1 + HW_delay ]>= 추정 사용 가능 칩 수에 의해 결정되고, 여기서 상기 HW_delay는 하드웨어 지연 시간으로 상기 SIR 추정기로부터 상기 송신 전력 제어 (TPC) 명령 신호를 상기 송신측에 첨가하기까지 걸리는 시간이며, 수신기 설계에 따라 달라지는 값이고, 상기 Tx_Data1은 순 방향 채널의 슬롯 내에서의 첫 번째 데이터 크기로, 슬롯 형식에 따라 달라지는 값이고, 그리고 상기 전파 전달 지연 시간은 최초의 호 설정 과정 등을 통해 모뎀 제어기에 이미 알려져 있는 값임을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 장치.3. The method of claim 2, wherein if the transmission signal is a WCDMA reverse channel signal and one symbol consists of 256 chips, the number of symbols is [2560 (2 * (propagation propagation delay time) + 1024) + Tx_Data1 + HW_delay]> = Determined by an estimated number of available chips, where the HW_delay is a hardware delay time taken from the SIR estimator to add the transmit power control (TPC) command signal to the sender and is dependent on the receiver design The Tx_Data1 is the first data size in a slot of a forward channel, and varies depending on the slot type, and the propagation delay time is a value already known to the modem controller through an initial call setup process. A power control device for a communication system. 제 2 항에 있어서, 상기 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 낮은 경우 추정 심볼 수를 최대로 가능한 10심볼까지 늘리고, 그리고 상기 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 큰 경우 기존의 심볼 수를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 장치.The method of claim 2, wherein when the Doppler estimation result is lower than the threshold value, the estimated symbol number is increased to the maximum possible 10 symbols, and when the Doppler estimation result is larger than the threshold value, the existing symbol number is maintained as it is. Power control device of a communication system. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 통신 시스템이 WCDMA의 경우 상기 도플러 추정기로부터 추정 결과를 받기 이전까지는 상기 전력 제어 장치는 상위 계층으로부터 명령 받은 스텝 크기를 그대로 사용하고, 상기 도플러 주파수의 추정 후 추정 결과가 문턱 값보다 낮은 경우에는 2.0 dB의 스텝 크기를 사용하고, 그리고 상기 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 큰 경우는 1.0 dB의 스텝 크기를 사용함을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 장치.The method of claim 1, wherein the WCDMA uses the step size commanded from a higher layer until the mobile communication system receives the estimation result from the Doppler estimator. And a step size of 2.0 dB when the threshold value is lower than the threshold value, and a step size of 1.0 dB when the Doppler estimation result is larger than the threshold value. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 대 간섭 비의 추정은 파일럿 채널을 이용하여 수행됨을 통신 시스템의 전력 제어 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the estimation of the signal to interference ratio is performed using a pilot channel. 순 방향 또는 역 방향 무선 채널 중 어느 한 방향의 채널을 통하여 송신측으로부터의 송신 신호의 도플러를 추정하는 스텝; 상기 도플러 추정치, 상기 역 방향 또는 순 방향 슬롯 형식, 전파 전달 지연 시간 그리고 하드웨어 지연 시간을 고려하여 송신 전력 제어용 스텝 크기 및 심볼 수를 결정하는 스텝; 그리고 상기 송신 신호의 신호 대 잡음 비 (SIR)을 추정하고 상기 추정된 신호 대 잡음 비, 상기 심볼 수 그리고 목표 신호 대 잡음 비 (SIR)을 고려하여 상기 송신측으로 상기 순 방향 또는 역 방향 채널 중 다른 한 방향의 채널을 통해 송신 전력 제어 (TPC) 명령 신호를 제공하는 스텝을 구비함을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.Estimating the Doppler of the transmission signal from the transmission side over a channel in either the forward or reverse wireless channel; Determining a step size and number of symbols for transmission power control in consideration of the Doppler estimate, the backward or forward slot format, propagation propagation delay time, and hardware delay time; And estimating a signal-to-noise ratio (SIR) of the transmission signal and taking the other of the forward or reverse channels to the transmitter in consideration of the estimated signal-to-noise ratio, the number of symbols, and a target signal-to-noise ratio (SIR). Providing a transmit power control (TPC) command signal through a channel in one direction. 제 7 항에 있어서, 상기 채널은 무선 채널 또는 상기 무선 채널이 아닌 전력선(power line)과 같이 시간에 따라 변화하는 채널임을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.8. The method of claim 7, wherein the channel is a channel that changes over time, such as a wireless channel or a power line rather than the wireless channel. 제 7 항에 있어서, 상기 신호 대 잡음 비 (SIR) 추정은 상기 순 방향 또는 역 방향 채널 중 어느 한 방향의 파일럿 채널 또는 데이터 채널임을 이용해서도 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.8. The method of claim 7, wherein the signal-to-noise ratio (SIR) estimation is also performed using a pilot channel or a data channel in either the forward or reverse channel. 제 7 항에 있어서, 상기 심볼 수는 상기 수신측이 도플러 추정 결과를 받기 이전까지 상기 송신 전력 제어 (TPC) 전달 지연 시간을 1 슬롯 내로 유지할 수 있는 최대의 심볼 수임을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.8. The power of a communication system according to claim 7, wherein the number of symbols is a maximum number of symbols capable of maintaining the transmission power control (TPC) transmission delay time within one slot until the receiving side receives a Doppler estimation result. Control method. 제 10 항에 있어서, 상기 송신 신호가 WCDMA 역 방향 채널 신호이고 1 심볼이 256 칩들로 구성된 경우, 상기 심볼 수는 [ 2560 (2 * (전파 전달 지연 시간) + 1024) + Tx_Data1 + HW_delay ]>= 추정 사용 가능 칩 수에 의해 결정되고, 여기서 상기 HW_delay는 하드웨어 지연 시간으로 상기 SIR 추정기로부터 상기 송신 전력 제어 (TPC) 명령 신호를 상기 송신측에 첨가하기까지 걸리는 시간이며, 수신기 설계에 따라 달라지는 값이고, 상기 Tx_Data1은 순 방향 채널의 슬롯 내에서의 첫 번째 데이터 크기로, 슬롯 형식에 따라 달라지는 값이고, 그리고 상기 전파 전달 지연 시간은 최초의 호 설정 과정 등을 통해 모뎀 제어기에 이미 알려져 있는 값임을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.11. The method of claim 10, wherein when the transmission signal is a WCDMA reverse channel signal and one symbol consists of 256 chips, the number of symbols is [2560 (2 * (propagation propagation delay time) + 1024) + Tx_Data1 + HW_delay]> = Determined by an estimated number of available chips, where the HW_delay is a hardware delay time taken from the SIR estimator to add the transmit power control (TPC) command signal to the sender and is dependent on the receiver design The Tx_Data1 is the first data size in a slot of a forward channel, and varies depending on the slot type, and the propagation delay time is a value already known to the modem controller through an initial call setup process. The power control method of the communication system. 제 10 항에 있어서, 상기 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 낮은 경우 추정 심볼 수를 최대로 가능한 10심볼까지 늘리고, 그리고 상기 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 큰 경우 기존의 심볼 수를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.The method of claim 10, wherein when the Doppler estimation result is lower than the threshold value, the estimated symbol number is increased to the maximum possible 10 symbols, and when the Doppler estimation result is larger than the threshold value, the existing symbol number is maintained as it is. Power control method of a communication system. 제 7 항에 있어서, 상기 통신 시스템이 WCDMA의 경우 상기 도플러 추정기로부터 추정 결과를 받기 이전까지는 상위 계층으로부터 명령 받은 스텝 크기를 그대로 사용하고, 상기 도플러 주파수의 추정 후 추정 결과가 문턱 값보다 낮은 경우에는 2.0 dB의 스텝 크기를 사용하고, 그리고 상기 도플러 추정 결과가 문턱 값보다 큰 경우는 1.0 dB의 스텝 크기를 사용함을 특징으로 하는 통신 시스템의 전력 제어 방법.8. The method of claim 7, wherein the communication system uses the step size commanded from a higher layer until the communication system receives the estimation result from the Doppler estimator, and when the estimation result after the estimation of the Doppler frequency is lower than the threshold value. And using a step size of 2.0 dB, and using a step size of 1.0 dB if the Doppler estimation result is larger than a threshold value.
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KR101360350B1 (en) * 2007-08-21 2014-02-10 재단법인서울대학교산학협력재단 Link adaptation system using doppler frequency and method using the same

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