KR20060025035A - 상향링크 전용 채널을 통한 재전송 패킷의 전송 전력 제어방법 - Google Patents

상향링크 전용 채널을 통한 재전송 패킷의 전송 전력 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혼합 자동 재전송 요청(HARQ; Hybrid Automatic Repeat Request)이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에, 기지국으로부터 재전송 패킷의 전력 제어를 위한 전송 포맷 조합 세트(TFCS; Transport Format Combination Set)를 수신하는 단계 및 상기 전송 포맷 조합 세트를 이용하여 전송전력을 결정하되, 최초 전송 패킷의 전송 전력에 비해 증가 혹은 감소된 값으로 결정하는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법에 관한 것으로써, HARQ가 적용되는 E-DCH 에 있어서, 재전송 패킷의 송신 전력을 적절히 조절함으로써 상향링크 간섭량을 최적화하고 상향링크 수용용량을 개선할 수 있는 효과가 있다.
강화 전용 채널(E-DCH), 혼합 자동 재전송 요청(HARQ), 전송 전력 제어, 전송 포맷 조합(TFC)

Description

상향링크 전용 채널을 통한 재전송 패킷의 전송 전력 제어 방법{Method for Controlling Transmit Power for Retransmission Packet in Uplink Dedicated Channel}
도 1 은 상향링크 전용 채널(Dedicated Channel; DCH) 데이터의 (Dedicated Physical Data Channel; DPDCH)로의 채널코딩 및 멀티플렉싱 구조를 나타내는 일실시예 흐름도.
도 2 는 본 발명에 따른 상향링크 패킷 전송 전력 제어 과정을 나타내는 일실시예 흐름도.
본 발명은 상향링크 패킷에 대한 전송 전력 제어 방법에 관한 것으로써, 혼합 자동 재전송 요청(Hybrid Automatic Repeat Request; 이하 'HARQ')이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에 적용되는 송신 전력 제어 방법에 관한 것이다.
(1) 상향링크(Uplink) 전용 채널(Dedicated Channel; 이하 'DCH') 전송을 위한 전송 포맷 조합(Transport Format Combination; 이하 'TFC')과 β인자
기존의 3GPP WCDMA 상향링크 DCH 데이터는 물리계층에서의 채널코딩 및 멀티플렉싱을 거쳐서 전용 물리 데이터 채널(Dedicated Physical Data Channel; 이하 'DPDCH')를 통하여 전송된다. DPDCH 프레임 내에는 다수의 DCH들에서 전송요청된 데이터들이 멀티플렉싱되어 전송될 수 있으며, 상기 DPDCH 안의 DCH 데이터들의 멀티플렉싱 형식을 TFC 라고 한다.
도 1 은 상향링크 DCH 데이터의 DPDCH로의 채널코딩 및 멀티플렉싱 구조를 나타내는 일실시예 흐름도이다. 물리계층에서 DPDCH 프레임은 전용 물리 제어 채널(Dedicated Physical Control Channel; 이하 'DPCCH')과 함께 I/Q 멀티플렉싱되어 전송된다. DPCCH는 함께 전송되는 DPDCH의 TFC 정보와, 상향링크 전력제어 및 데이터 복조를 위한 파일럿 신호, 그 외의 제어 신호들을 포함하고 있다.
상향링크 DPDCH의 전송 전력은 함께 전송되는 상향링크 DPCCH 전송 전력에 대한 상대적인 값으로 결정된다. 3GPP WCDMA 표준에서는 DPCCH와 DPDCH의 송신 전력 비율은 β-인자(β-factor)로 정의하고 있다. β-인자는 DPDCH의 송신 진폭 (amplitude)에 대한 명목값인 βd 와, DPCCH의 송신 진폭에 대한 명목값인 βc 로 구분된다. 이 때에 DPDCH 송신 전력의 DPCCH 송신 전력에 대한 비율은 (βd/βc)2 로 결정된다. 현재 표준에서 β-인자값 (βd/βc)은 다음 두가지 방법으로 결정될 수 있다.
첫번째 방법은, 상위 계층에서 가능한 각 TFC 마다 β-인자값들을 정해 주는 방식이다. 한편, 두번째 방법은, 상위 계층에서 기준 TFC에 대한 β-인자값만을 정 해 주고, 그 외의 TFC들에 대해서는, 물리 계층에서 상기 β-인자값과 그 외의 정보들을 조합 계산하여 β-인자값을 결정하는 방식이다. 이 두 방식 모두에서 각 TFC에 따라서 β-인자값이 준-정적(semi-static)으로 정해지게 된다. 따라서, TFC에 따라서 DPCCH에 대한 DPDCH의 상대적인 송신 전력이 결정된다. 상기 β-인자 및 상기 TFC로부터 β-인자값을 산출하는 방법은 3GPP 표준에 상세히 기재되어 있다.
(2) 상향링크 DCH 전송을 위한 TFCS 관리
상향링크 DCH에 대하여 전송이 허용되는 TFC는 기본적으로 상위 계층에서 정해주게 된다. TFC들의 집합을 TFCS(TFC Set)라고 할 때에, 상위 계층이 정해준 TFCS를 TFCSRNC 라고 하면, 이동국(User Equipment; 이하 'UE')의 물리 계층은 TFCSRNC 에 속하는 각 TFC들에 대하여 해당되는 β-인자값과 UE의 최대 송신 전력등을 고려하여 그 TFC가 실제로 전송 가능한 TFC인지 여부를 지속적으로 갱신하게 된다. 이렇게 하여 전송이 가능한 것으로 판정된 TFC의 집합을 TFCSUE 라고 하면, UE는 TFCSRNC 와 TFCSUE 에 모두 속하는 TFC로만 상향링크 DCH 전송이 가능하게 된다.
(3) 상향링크 E-DCH에서의 Node B 스케줄링
현재 3GPP WCDMA 시스템 표준에서는 기존의 상향링크 DCH와 유사하지만 상향링크 패킷 전송 효율을 향상시키기 위한 기술들이 추가되는 상향링크 E-DCH가 논의되고 있다. 상향링크 전송에 대한 기지국(Node B) 스케줄링은 E-DCH 에 적용이 고려되고 있다.
현재 논의되는 Node B 스케줄링 기술에 있어서, Node B는 상향링크 간섭량이 적절한 수준으로 유지되도록 각 UE들에 대하여 상향링크 E-DCH로 전송 가능한 TFCS를 지속적으로 제어한다. 예를 들어서, 현재 상향링크 간섭량이 상대적으로 작을 경우에는 큰 송신 전력을 필요로 하는 TFC들의 전송을 허용하고, 상향링크 간섭량이 상대적으로 클 경우에는 큰 송신 전력을 필요로 하는 TFC들의 전송을 금지함으로써 상향링크 간섭량을 적절한 수준으로 유지할 수 있다.
한편, 특정 시점에서 특정 UE들에게는 큰 송신 전력을 필요로하는 TFC들의 전송을 허용하고, 다른 UE들에게는 큰 송신 전력을 필요로하는 TFC들의 전송을 금지함으로써, 상향링크 간섭량이 순간적으로 크게 증가하는 상황을 줄일 수 있다.
또한, 기지국(Node B)은 각 UE의 전송 가능한 TFCS를 제어하는 대신, 각 UE의 허용 송신 전력을 직접적으로 제어할 수도 있다. 즉, 기지국은 임의의 시점에서 각 UE가 상향링크로 송신하는 E-DPDCH 송신 전력, 또는 총 송신 전력의 DPCCH 송신 전력에 대한 비율이 특정 값을 넘지 못하도록 각 UE에 대한 스케줄링을 수행할 수 있다. 이 경우에, UE는 각 상향링크 E-DCH 전송 시점에서 Node B가 허용한 송신 전력 내에서 전송할 수 있는 TFCS를 β-인자를 이용하여 도출할 수 있다.
따라서, E-DCH에 대해서는 상기한 바와 같이 상위 계층에서 전송을 허용한 TFCSRNC 와 물리 계층에서 관리하는 전송가능한 TFCSUE , 그리고 Node B에서 제어하는 전송 허용된 TFCSNodeB 가 존재한다. UE는 임의의 시점에서 이상의 세 가지 TFCS에 모두 포함되는 TFC 형식으로만 E-DCH 를 통해 데이터를 전송하도록 할 수 있다.
(4) 상향링크 E-DCH에서의 혼합 자동 재전송 요청(Hybrid Automatic Repeat Request; 이하 'HARQ')
물리 계층에서의 HARQ는 E-DCH에 적용이 고려되고 있다. HARQ 기술에서 상향링크 E-DCH로 전송된 패킷에 대하여 디코딩 성공 여부를 기지국(Node B)의 물리계층이 ACK/NACK 피드백을 통하여 UE에게 알려준다. 일반적인 자동 재전송 요청(Atuomatic Repeat Request; 이하 'ARQ') 기술을 적용할 경우, 기지국은 이전에 디코딩에 실패한 패킷을 버리고, 재전송된 패킷에 대하여 새로 디코딩을 수행한다. 그러나, HARQ 기술을 적용할 경우, Node B는 이전에 디코딩에 실패한 패킷을 수신 버퍼에 저장하고 있으며 재전송 패킷을 수신하면 이를 이전에 저장해 둔 디코딩에 실패한 패킷과 여러가지 방식으로 결합한 뒤 디코딩을 수행하여 재전송시의 패킷에 대한 디코딩 성능을 향상시키게 된다. 상기 H-ARQ 방식은 3GPP 표준에 상세히 기재되어 있다.
상기와 같이, 종래 기술에 따른 상향링크 DPDCH의 송신 전력은 DCH 데이터들이 DPDCH에 멀티플렉싱되어 송신되는 TFC에 따라서 DPCCH에 상대적인 값으로 준-지속적으로 고정되게 된다. E-DCH 패킷을 재전송할 때에도 TFC는 최초 전송시의 TFC와 동일하므로 재전송을 위한 β-인자값 또한 바뀌지 않게 되므로, 이 방식을 E-DCH 전송에 그대로 적용하게 되면, E-DCH 패킷이 전송되는 상향링크 물리 채널인 E-DPDCH의 DPCCH에 대한 송신 전력비는 패킷 재전송시에도 최초 전송시와 같은 값으로 고정되게 된다.
그러나, HARQ가 적용되는 상향링크 E-DCH 패킷 전송을 고려할 때에 Node B에서 디코딩에 실패하여 재전송된 E-DCH 패킷은 이전에 디코딩에 실패한 패킷과 결합 되어 디코딩되므로 이전 패킷이 어떤 신호 대 잡음비로 수신되었는가 여부에 따라서 재전송 패킷의 송신에 필요한 전력은 다를 수 있다. 예를 들어, 이전에 디코딩에 실패한 패킷이 6dB의 신호대잡음비로 수신되었으며, 최종적으로 디코딩이 성공하기 위한 신호대잡음비가 7dB 라면 그 패킷의 재전송은 7-6=1dB의 수신 신호대잡음비만 보장할 수 있도록 송신 전력을 낮춰서 전송할 수 있을 것이다.
또한, 반대의 경우로 송신 전력을 높여야 하는 예도 가능하다. 하지만 패킷을 수신하는 측은 Node B이므로 UE는 재전송 전력을 어느 수준으로 설정하는 것이 최적인지 알 수 없다. 또, 상향링크로 급격하게 많은 패킷들이 전송되어 많은 재전송들이 동시에 일어나 시스템이 불안해지는 경우에, 기지국이 재전송을 금지시키거나 재전송 패킷의 전력을 낮추어 시스템을 안정화시켜야 하는 경우도 발생할 수 있다.
본 발명은 이동통신에 있어서, 상향링크(Uplink) 강화 전용 채널(Enhanced-Dedicated CHannel; 이하 'E-DCH')를 통해 패킷을 전송하는 경우, 기지국(Node B) 스케줄링과 HARQ 기술을 보다 효율적으로 적용하기 위한 재전송 패킷에 대한 송신 전력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 혼합 자동 재전송 요청(HARQ; Hybrid Automatic Repeat Request)이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에 적용되는 송신 전력 제어 방법에 있어서, 기지 국으로부터 재전송 패킷의 전력 제어를 위한 전송 포맷 조합 세트(TFCS; Transport Format Combination Set)를 수신하는 단계 및 상기 전송 포맷 조합 세트를 이용하여 전송전력을 결정하되, 최초 전송 패킷의 전송 전력에 비해 증가 혹은 감소된 값으로 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 혼합 자동 재전송 요청(HARQ; Hybrid Automatic Repeat Request)이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에 적용되는 송신 전력 제어 방법에 있어서, 기지국으로부터 최초 전송된 패킷에 대한 재전송 요청을 수신하는 단계와, 상기 재전송 요청에 상응하는 전송 포맷 조합 세트(TFCS; Transport Format Combination Set)를 수신한 경우에는, 상기 전송 포맷 조합 세트를 이용하여 재전송 패킷의 송신 전력을 결정하고, 상기 재전송 요청에 상응하는 전송 포맷 조합 세트를 수신하지 않은 경우에는, 최초 패킷 전송시와 동일한 전력을 재전송 패킷의 송신 전력으로 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
1. 상향링크 E-DCH 재전송 패킷에 대한 송신 전력 설정
(1) Node B가 E-DCH 전송을 위한 TFCS를 스케줄링하는 경우
본 실시예에서는 각 UE의 상향링크 E-DCH 패킷 전송은 기지국(Node B)이 각 UE에게 전송하는 TFCSNodeB 에 의해 제어된다고 가정한다. 이 때에 재전송되는 E-DCH 패킷의 TFC는 이전에 전송된 E-DCH 패킷의 TFC와 동일하므로, 기지국은 재전송 타이밍의 UE에게 TFCSNodeB 를 알려줄 필요가 없다. 그러나, 본 발명에서는 기지국이 재전송 타이밍의 UE에게도 TFCSNodeB 를 알려주고, UE는 이 명령을 재전송 패킷의 송신 전력 설정에 사용하도록 한다.
상기와 같은 방법에 있어서, 재전송이 아닌 E-DCH 패킷 전송시에 UE는 기존 기술에서 기술한 바와 마찬가지로 기지국이 허용한 TFCSNodeB 범위 내에서 적절한 E-DCH TFC를 선택하고, 해당 TFC에 상응하는 (βd(E-DPDCH), βc) 값을 이용하여 DPDCH 송신 전력을 결정하고 상향링크 전송을 행한다. 상기 βd(E-DPDCH), βc 는 각각 E-DPDCH와 DPCCH에 대한 β-인자를 의미한다.
E-DCH 패킷 재전송시에 재전송 패킷의 TFC는 처음 전송한 패킷의 TFC와 같게 되며, UE는 이 TFC가 재전송 시점에서 TFCSNodeB 에 포함되지 않더라도 재전송을 할 수 있다. 이 때에 본 발명에서 제안하는 방식에서는 UE의 E-DCH 재전송 패킷의 송신 전력 결정에 사용할 (βd(E-DPDCH), βc) 값은 TFC에 따라 정하는 것이 아니라 다음과 같은 방식으로 정할 수 있다.
TFCSNodeB 가 포함하는 TFC들의 (βd(E-DPDCH), βc)값 중 βd(E-DPDCH) /βc 가 최대가 되는 값을 (βd(E-DPDCH),MAX, βc,MAX) 라고 할 때에 (βd(E-DPDCH),MAX, βc,MAX)를 적용하여 송 신 전력을 결정한다. 즉, TFCSNodeB 가 포함하는 TFC들 중 최대 송신 전력을 가지는 TFC의 송신 전력으로 송신전력을 결정한다. 따라서 재전송 패킷의 βd(E-DPDCH)/βc 비율은 이전 전송에 비하여 작거나 클 수 있게 된다.
(2) 기지국이 E-DCH 전송을 위한 (E)DPDCH 송신 전력을 스케줄링하는 경우
본 실시예에서는 각 UE의 상향링크 E-DCH 패킷 전송은 기지국이 각 UE에게 전송하는 허용 송신 전력에 의해 제어된다고 가정한다. 이 때에 재전송되는 E-DCH 패킷의 TFC는 이전에 전송된 E-DCH 패킷의 TFC와 동일하므로 기지국은 재전송 타이밍의 UE에게 허용 송신 전력을 알려줄 필요가 없다. 그러나, 본 발명에서는 재전송 타이밍의 UE에게도 기지국이 TFCSNodeB 를 알려주고, UE는 이 명령을 재전송 패킷의 송신 전력 설정에 사용하도록 한다.
이 방식에서 재전송이 아닌 E-DCH 패킷 전송시에 UE는 기존 기술에서 기술한 바와 마찬가지로, 사용 가능한 각 E-DCH TFC의 송신에 필요한 송신 전력을 (βd(E-DPDCH), βc) 값을 이용하여 구하고, 그 중 기지국이 허용한 송신 전력 범위 내에서 송신이 가능한 TFC를 선택하여 그 TFC에 해당하는 (βd(E-DPDCH), βc)를 이용하여 송신 전력을 결정하고 상향링크 전송을 행한다.
E-DCH 패킷 재전송시에 UE는 기지국이 허용한 송신 전력을 넘지 않으면서 (βd(E-DPDCH), βc)가 최대가 되는 (βd(E-DPDCH), βc)값을 선택하여 이용한다. 따라서, 재전송 패킷의 βd(E-DPDCH)/βc 값은 이전 전송에 비하여 작거나 클 수 있게 된다.
2. 재전송 패킷의 송신 전력에 대한 Node B 스케줄링
상기 방법을 적용하여 기지국은 각 UE의 패킷 재전송 타이밍에 TFCSNodeB 나 최대 허용 송신 전력을 전달함으로써 재전송 패킷의 송신 전력을 조정할 수 있다. 그러나, 이 경우에 기지국은 각 UE의 최초 전송 때 뿐만 아니라 재전송 때에도 스케줄링 명령을 전송해야 하므로 스케줄링 명령 전송 횟수가 늘어나는 부담이 생긴다. 따라서, 스케줄링 명령 전송 횟수를 줄이기 위하여 다음과 같은 방식으로 전송 패킷에 대한 Node B 스케줄링을 운영할 수 있다.
먼저, UE는 E-DCH 패킷의 재전송 타이밍에 있어서, 기지국으로부터 스케줄링 명령을 수신하지 않은 경우는, 그 패킷의 이전 전송 전력과 동일한 전력, 혹은 이전 전송 전력에 비하여 상위 계층에서 미리 정해준 고정 오프셋(Offset) 만큼 조정된 전력으로 재전송 패킷을 송신한다.
UE가 E-DCH 패킷의 재전송 타이밍에 있어서, Node B로부터 스케줄링 명령을 수신한 경우에는, 그 명령을 따라서 재전송 패킷의 송신 전력을 설정하여 송신한다.
이 경우에 Node B는 UE의 재전송 패킷의 송신 전력을 어느 수준 이상 변경할 필요가 있을 때에만 그 재전송 패킷의 송신 타이밍에 대하여 스케줄링 명령을 전송함으로써, 모든 패킷 재전송 타이밍마다 불필요하게 스케줄링 명령을 전송하는 것을 막아준다.
3. UE에서의 TFCS 관리
E-DCH 재전송 패킷에 대해서는 UE가 관리하는 전송 가능 TFC 집합인 TFCSUE를 송신 전력 결정에 고려하지 않는다. 즉, 재전송할 패킷의 TFC가 TFCSUE에 포함되지 않더라도 UE는 그 패킷을 전송할 수 있다. 그 대신, UE는 재전송 패킷에 대해서는 송신 전력이 UE의 최대 송신 전력을 넘지 않는 범위내에서 송신 전력을 결정한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 HARQ가 적용되는 E-DCH 에 있어서, 재전송 패킷의 송신 전력을 적절히 조절함으로써 상향링크 간섭량을 최적화하고 상향링크 수용용량을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 혼합 자동 재전송 요청(HARQ; Hybrid Automatic Repeat Request)이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에 적용되는 송신 전력 제어 방법에 있어서,
    기지국으로부터 재전송 패킷의 전력 제어를 위한 전송 포맷 조합 세트(TFCS; Transport Format Combination Set)를 수신하는 단계; 및
    상기 전송 포맷 조합 세트를 이용하여 전송전력을 결정하되, 최초 전송 패킷의 전송 전력에 비해 증가 혹은 감소된 값으로 결정하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 송신 전력 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력을 결정하는 단계는,
    상기 전송 포맷 조합 세트로부터 송신 전력 결정에 필요한 파라미터를 산출하되, 전송 포맷 조합 각각에 상응하는 파라미터를 산출하는 단계; 및
    상기 파라미터를 이용하여 송신 전력을 결정하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 송신 전력 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 각 전송 포맷 식별자들에 대한 βd(E-DCH) / βc 이고, 상기 파라미터 값이 최대가 되는 값을 송신 전력으로 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.( βd(E-DCH) 는 E-DCH 에 있어서, 전용 물리 데이터 채널(DPDCH; Dedicated Physical Data Channel)의 송신 진폭에 대한 명목값, βc 는 전용 물리 제어 채널(DPCCH; Dedicated Physical Control Channel)의 송신 진폭에 대한 명목값)
  4. 제 1 항에 있어서,
    최초 전송 패킷의 전송 포맷 조합 정보를 기초로 재전송 패킷을 송신하되, 상기 결정된 송신 전력으로 재전송 패킷을 전송하는 단계를 더 포함는 송신 전력 제어 방법.
  5. 혼합 자동 재전송 요청(HARQ; Hybrid Automatic Repeat Request)이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에 적용되는 송신 전력 제어 방법에 있어서,
    기지국으로부터 최초 전송된 패킷에 대한 재전송 요청을 수신하는 단계;
    상기 재전송 요청에 상응하는 전송 포맷 조합 세트(TFCS; Transport Format Combination Set)를 수신한 경우에는, 상기 전송 포맷 조합 세트를 이용하여 재전송 패킷의 송신 전력을 결정하고,
    상기 재전송 요청에 상응하는 전송 포맷 조합 세트를 수신하지 않은 경우에는, 최초 패킷 전송시와 동일한 전력을 재전송 패킷의 송신 전력으로 결정하는 단계
    를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  6. 혼합 자동 재전송 요청(HARQ; Hybrid Automatic Repeat Request)이 적용되는 상향링크 전용 채널을 통한 패킷 전송시에, 패킷을 재전송 하는 경우에 적용되는 송신 전력 제어 방법에 있어서,
    기지국으로부터 재전송 패킷의 전력 제어를 위한 최대 허용 전력값 정보 수신하는 단계; 및
    상기 최대 허용 전력값 정보를 이용하여 전송전력을 결정하되, 최초 전송 패킷의 전송 전력에 비해 증가 혹은 감소된 값으로 결정하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 송신 전력 제어 방법.
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