KR20060115584A - 송신전력 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20060115584A
KR20060115584A KR1020060027364A KR20060027364A KR20060115584A KR 20060115584 A KR20060115584 A KR 20060115584A KR 1020060027364 A KR1020060027364 A KR 1020060027364A KR 20060027364 A KR20060027364 A KR 20060027364A KR 20060115584 A KR20060115584 A KR 20060115584A
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박성수
이후성
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 송신전력 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 수신단에서 수신 신호의 기대 SIR 값을 측정할 때 수신 채널의 상태변화에 따른 SIR 마진값을 차감하여 보정된 기대 SIR 값을 구하고, 상기 보정된 SIR 값과 목표 SIR 값의 차이에 따라 송신 전력 증감을 결정하도록 하여 TPC 비트 결정에 유동적인 임계값을 주어 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화를 미연에 방지함으로써, 기존의 목표 SIR 값의 느린 업데이트로 인한 송수신 전력 소모 효과적으로 줄이고, 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화에 따른 CRC 에러를 미연에 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
WCDMA, 송신전력 제어장치, 이동국, 기지국, SIR, 송신전력 제어정보 부가부

Description

송신전력 제어장치 및 그 방법{Transmission power control device and a method for the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신전력 제어장치를 적용한 무선 통신 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신전력 제어장치의 송신전력 제어정보부가부의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 동작 개념도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
100 : 송신장치, 110 : 프레임 구성부,
120 : 변조부, 130 : 확산부,
140 : 무선 송신부, 200 : 수신장치,
210 : 복조부, 220 : RAKE 합성부,
230 : 역확산부, 240 : 무선 수신부,
300 : 송신전력 제어정보 부가부, 310 : 목표 SIR 설정부,
320 : 기대 SIR 측정부,
330 : SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부,
340 : SIR 마진 설정부, 400 : 송신전력 제어부,
410 : TPC 추출부, 420 : TPC 진폭 설정부
본 발명은 송신전력 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 목표 SIR 값의 느린 업데이트로 인한 송수신 전력 소모 효과적으로 줄일 수 있으며, 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화에 따른 CRC 에러를 미연에 방지할 수 있는 송신전력 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이동 통신 시스템에 있어서 이동국과 기지국 사이에 서로 정보를 주고받을 때, 이동국은 기지국과의 거리나 현재 수신 전파 상태, 자신의 움직임에 따라서 적절하게 기대(estimated) SIR(Signal to Interference Ratio)을 측정한 후, 서비스 QoS를 만족하는 목표(target) SIR 값과 비교하여, 기대 SIR 이 목표 SIR 보다 작으면 기지국에게 전송 전력을 높이라는 전송 전력 제어(TPC: Transmit Power Control) 명령(command)을 전송하고, 이와 반대로 기대 SIR 이 목표 SIR 보다 크면 기지국에게 전송 전력을 낮추라는 전송 전력 제어(TPC) 명령을 전송한다. 그러면, 기지국은 상기 이동국으로부터 수신되는 전송 전력 제어(TPC) 명령에 따라서 이동국이 수신하는 채널 신호의 전송 전력이 일정한 레벨을 가질 수 있도록 순방향 전송 전력을 조절하게 되는데, 이러한 방식이 폐루프 전력제어 방식이다.
상기에서 설명한 폐루프 전력 제어 방식은 목표 신호대 간섭비를 기준으로 전력 제어를 수행하는 방식이다. 그런데, 실제 이동 통신 시스템에서 무선 채널 신호의 품질(quality) 평가의 기준은 상기 신호대 간섭비 보다는 오히려 프레임 에러 율(FER: Frame Error Rate)이라고 할 수 있다. 여기서, 상기 프레임 에러율은 양호한 음성 품질 제공을 위해 요구되는 디지털 신호의 오류율 한계를 나타내는 것으로, 통신을 사용하는 사용자의 통신 만족도와 큰 상관을 가진다. 그래서 상기 무선 채널 신호의 바람직한 품질을 유지할 수 있는 프레임 에러율, 즉, 목표 프레임 에러율(target FER)이 이동 통신 시스템의 특성에 적합하게 설정되어 있다.
그런데, 상기 폐루프 전력 제어 방식으로 전력 제어를 수행할 경우, 동일한 신호대 간섭비를 가진다 할지라도 채널 환경에 따라 실제로 측정되는 프레임 에러율이 변동되기 때문에 목표 프레임 에러율 보다 높거나 혹은 낮은 프레임 에러율을 얻게 되어, 결과적으로 상기 이동 통신 시스템 전체의 용량을 비효율적으로 사용하게 된다는 문제점이 발생한다. 즉, 상기 신호대 간섭비와 프레임 에러율의 대응관계가 채널 환경이나 이동국의 이동 속도 등과 같은 외부 요인에 따라 불규칙하게 변동되는 것이다.
그러므로, 상기 폐루프 전력 제어 방식에 사용할 목표 신호대 간섭비 값을 특정한 값으로 고정시키기 않고 채널 상황에 적응적으로 변동하게 하여, 결과적으로 상기 목표 프레임 에러율을 유지할 수 있도록 하는 전력 제어가 필요하게 되는데, 이러한 전력 제어 방식이 외부 루프 전력 제어 방식이다.
상기 외부 루프 전력 제어 방식은, 원하는 특정 성능 지표, 일예로 상기 목표 프레임 에러율을 일정하게 유지하기 위하여 상기 폐루프 전력 제어 방식에 사용되는 목표 신호대 간섭비 값을 채널 상황에 따라 적응적으로 변동시키는 방식이다.
즉, 상기 외부 루프 전력 제어 방식에서는 수신 프레임에 대한 CRC 검사를 수행하고, 상기 CRC 검사 수행 결과 상기 수신 프레임에 에러가 발생하지 않았을 경우, 목표 SIR 값을 비교적 작은 전력 레벨의 감소 단위 레벨로 감소시키고, 상기 CRC 검사 수행 결과 상기 수신 프레임에 에러가 발생하였을 경우, 상기 목표 SIR 값을 비교적 큰 전력 레벨의 증가 단위 레벨로 상대적으로 크게 증가시킨다. 다시 말해서, 목표 SIR 값을 증가시키는 증가 단위 레벨의 크기를 기준으로 하여 상기 목표 SIR 값을 감소시키는 감소 단위 레벨의 크기를 조정함으로써 실제 채널 상황에서의 프레임 에러율을 목표 프레임 에러율로 수렴하게 한다.
그러나, 상기 외부 루프 전력 제어 방식은 열악한 채널 환경하에서 수신 채널 신호의 품질을 안정적으로 일정하게 유지시켜 줄 수 있다는 장점은 갖고 있지만, 채널 상황이 양호할 때에는 작은 값으로 여러번 전력 감소를 하고 역으로 채널 상황이 나쁠때에는 그 전력증가 폭을 감소시보다 상대적으로 크게 증가를 시키는 방식을 취하고 있기 때문에, 수신 채널 상태가 급작스럽게 변하는 경우, 목표 SIR값이 이에 대응하여 빠르게 변화되어야 함에도 불구하고 상기와 같은 전력 제어 과정들에 의해 목표 SIR 값이 느리게 변화되므로(대략 10ms 소요), 결국 필요 이상의 전력 소모를 초래하게 된다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 다양한 컨텐츠 사용으로 전송채널의 수가 동적으로 변할 때, 여러 전송채널(TrCH)의 다중화(multipexing) 과정에서 DPDCH(Dedicated Physical Data Channel)의 비트율(bit rate)의 동적 변화는 각 전송 채널의 최소 프레임(frame) 단위로 변화하기 때문에 각각 다른 목표 SIR 값을 요구하게 되는데, 이와 같이 요구되는 목표 SIR 값들의 편차가 크게 되면 전력 조절이 적절하게 수행되지 못해 상당한 전력 소모를 야기하게 된다.
결론적으로, 수신 채널 상태가 다변하고 다양한 컨텐츠 사용으로 전송채널을 수가 동적으로 변할 때, 상기와 같은 외부 루프 전력 제어 방식에 의하면 수신 채널 상태의 변화에 비해 목표 SIR값이 상대적으로 느리게 변화되므로, 프레임의 재전송이 요구되거나 수신 품질이 떨어지게 되며, 불필요한 송신 전력 소모가 야기되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수신단에서 수신신호의 기대 SIR 값을 측정할 때 수신 채널의 상태변화에 따른 SIR 마진값을 차감하여 보정된 기대 SIR 값을 구하고, 상기 보정된 SIR 값과 목표 SIR 값의 차이에 따라 송신 전력 증감을 결정하도록 하여 TPC 비트 결정에 유동적인 임계값을 주어 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화를 미연에 방지함으로써, 기존의 목표 SIR 값의 느린 업데이트로 인한 송수신 전력 소모 효과적으로 줄이고, 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화에 따른 CRC 에러를 미연에 방지할 수 있는 송신전력 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 송신전력 제어장치는, 평균화 처리를 이용하여 수신신호의 전력 대 간섭 전력비인 기대 SIR(Signal to Interference Ratio) 값을 측정하고 수신 채널 상태에 따라 상기 측정된 기대 SIR 값을 보정하여 출력하기 위한 SIR 측정수단; 상기 수신신호를 이용하여 목표 SIR 값을 설정하기 위한 SIR 목표값 설정수단; 상기 측정된 기대 SIR 값을 제공받아 수신 채널 상태를 파악한 후 SIR 마진값을 설정하여 상기 설정된 SIR 마진값을 상기 SIR 측정수단으로 출력하기 위한 SIR 마진값 설정수단; 상기 보정된 기대 SIR 값과 상기 목표 SIR 값을 비교한 후, 상기 목표 SIR 값 대비 상기 보정된 기대 SIR 값의 SIR 에러값에 따라 TPC 명령정보를 생성하여 출력하기 위한 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성수단; 및 상기 SIR 마진값 설정수단으로부터 출력된 SIR 마진값을 이용하여 송신 전력 레벨을 조절하기 위한 송신전력 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 송신전력 제어방법은, (a) 평균화 처리를 이용하여 수신신호의 전력 대 간섭 전력비인 기대 SIR 값을 측정하는 단계; (b) 수신 채널 상태를 파악하기 위해 상기 측정된 기대 SIR 값의 변동 정도를 연산하여 상기 연산된 변동 정도에 따라 SIR 마진값을 설정하는 단계; (c) 상기 설정된 SIR 마진값에 따라 상기 측정된 기대 SIR 값을 보정하는 단계; (d) 상기 보정된 기대 SIR 값과 목표 SIR 값을 비교한 후 상기 목표 SIR 값 대비 상기 보정된 기대 SIR 값의 SIR 에러값에 따라 TPC 명령정보를 생성하여 출력하는 단계; 및 (e) 상기 설정된 SIR 마진값을 이용하여 송신 전력 레벨을 조절하기 위해 TPC 진폭값의 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신전력 제어장치를 적용한 무선 통신 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신전력 제어장치를 적용한 무선 통신 장치는 송신모듈(100), 수신모듈(200), 송신전력 제어정보 부가부(300) 및 송신전력 제어부(400)를 포함하여 이루어진다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 송신전력 제어장치는 이동 통신 무선 송수신 시스템에서 이동성이나 일시적인 수신 상태 저하로 인한 송신 전력 소모를 줄이기 위하여 휴대 전화기, 휴대 전화 기능과 컴퓨터 기능을 겸비한 이동 단말 장치, 이동국 장치 또는 무선 통신을 하는 기지국 장치 등에 적용될 수 있다.
여기서, 상기 송신모듈(100)은 외부로부터 입력받은 송신데이터를 변조 및 확산 과정 등을 거쳐 소정의 송신신호로 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 송신모듈(100)은 프레임 구성부(110), 변조부(120), 확산부(130) 및 무선 송신부(140)로 구성되어 있다.
상기 프레임 구성부(110)는 외부의 송신데이터 및 후술하는 송신전력 제어정보 부가부(300)의 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부(330)로부터 출력된 송신 전력 제어(Transmit Power Control, 이하, ‘TPC’라 칭함) 명령(command)정보, 즉, TPC 비트(bit) 정보를 제공받아 소정의 송신 프레임으로 출력하는 기능을 수행한다.
상기 변조부(120)는 상기 프레임 구성부(110)로부터 출력된 송신 프레임을 예컨대, CDMA 방식으로 변조(modulation)하여 상기 확산부(130)로 출력하는 기능을 수행한다.
상기 확산부(130)는 상기 변조부(120)의 출력 신호에 대해 확산(spreading) 을 수행한다.
상기 무선 송신부(140)는 상기 확산부(130)의 출력 신호에 대해 소정의 무선 처리를 행하여 송신신호를 출력하는 기능을 수행한다. 이후에, 도면에 도시하지 않았지만, 상기 무선 송신부(140)로부터 출력된 송신신호는 소정의 송수신 신호분리부를 거쳐 안테나로 출력된다.
이때, 상기 무선 송신부(140)는 후술하는 송신전력 제어부(400)의 TPC 진폭 설정부(420)로부터 출력된 TPC 진폭값의 크기를 제공받아 송신 전력 레벨을 조절하여 송신신호를 출력한다.
한편, 상기 수신모듈(200)은 외부로부터 입력받은 수신신호를 역확산, RAKE 합성 및 복조 과정 등을 거쳐 소정의 수신데이터로 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 수신모듈(200)은 복조부(210), RAKE 합성부(220), 역확산부(230) 및 무선 수신부(240)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 무선 수신부(240)는 안테나(미도시) 및 송수신 신호분리부(미도시)를 거쳐 입력받은 수신신호를 제공받아 소정의 무선 처리를 수행한다.
상기 역확산부(230)는 상기 무선 수신부(240)의 출력 신호에 대해 역확산(dispreading)을 수행한다.
상기 RAKE 합성부(220)는 상기 역확산부(230)의 출력 신호에 대해 RAKE 합성을 수행하며, 상기 복조부(210)는 상기 RAKE 합성부(220)의 출력 신호에 대해 복조를 수행하여 소정의 수신데이터를 출력한다.
한편, 상기 송신전력 제어정보 부가부(300)는 목표 SIR 설정부(310), 기대 SIR 측정부(320), SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부(330), 및 SIR 마진(margin) 설정부(340)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 목표 SIR 설정부(310)는 상기 수신모듈(200)의 복조부(210)로부터 출력된 신호와 상기 SIR 마진 설정부(340)로부터의 SIR 마진값 설정 유무에 따라 목표 SIR 값을 설정하여 상기 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부(330)로 출력하는 기능을 수행한다.
상기 기대 SIR 측정부(320)는 상기 수신모듈(200)의 RAKE 합성부(220)로부터 출력된 합성 신호를 제공받아 후술하는 평균화 처리를 통해 기대 SIR 값을 측정하여 이를 상기 SIR 마진 설정부(340)로 출력하고, 상기 SIR 마진 설정부(340)로부터 SIR 마진값을 제공받아 상기 측정된 기대 SIR 값을 보정하는 기능을 수행한다.
상기 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부(330)는 상기 기대 SIR 측정부(320)를 통해 보정된 기대 SIR 값과 상기 목표 SIR 설정부(310)를 통해 설정된 목표 SIR 값을 비교한 후, 소정의 TPC 명령정보를 생성하여 상기 송신모듈(100)의 프레임 구성부(110)로 출력하는 기능을 수행한다.
상기 SIR 마진 설정부(340)는 기대 SIR 측정부(320)로부터 출력되는 상기 측정된 기대 SIR값을 제공받아, 수신 채널의 상태 변화를 파악하기 위해 기대 SIR 값의 변동정도를 계산하여, 기설정된 임계값과 비교하여 SIR 마진값을 설정한 후, 설정된 SIR 마진값을 상기 기대 SIR 측정부(320) 및 후술하는 송신전력 제어부(400)의 TPC 진폭 설정부(420)로 출력한다.
상기 SIR 마진 설정부(340)에서 SIR 마진값이 설정되는 경우, 상기 목표 SIR 설정부(310)에서는 CRC 체크섬을 통한 블록 에러 레이트(BLER)에 기준하여 목표 SIR값을 전력 레벨의 감소 단위 레벨로 감소시키거나 증가 단위 레벨로 증가시키지 않고 목표 SIR값을 고정시킨다.
즉, 전술한 종래 기술에서와 같이 수신 채널 상태가 급작스럽게 변하는 경우 목표 SIR 값을 변화시키기보다는 수신 신호 전력값에서 적절한 SIR 마진값을 차감함으로써, 일시적인 전파 상태의 변화에 대하여 상대적으로 기대 SIR 값을 낮추어 송신 전력을 높이는 것이다.
한편, 상기 송신전력 제어부(400)는 TPC 추출부(410) 및 TPC 진폭 설정부(420)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 TPC 추출부(410)는 상기 수신모듈(200)의 복조부(210)를 통해 변조된 출력 신호에서 TPC 비트를 추출하여 상기 TPC 진폭 설정부(420)로 출력하는 기능을 수행한다.
상기 TPC 진폭 설정부(420)는 상기 SIR 마진 설정부(340)로부터 출력된 SIR 마진값과 상기 TPC 추출부(410)로부터 출력된 TPC 비트를 제공받아 TPC 진폭값(step size)의 크기를 설정하여 상기 송신모듈(100)의 무선 송신부(140)로 출력하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신전력 제어장치의 송신전력 제어정보부가부의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 동작 개념도이다.
도 2를 참조하면, 먼저, 상기 기대 SIR 측정부(320)에서는 평균화 처리를 통 해 수신 신호의 전력 대 간섭 전력비인 기대 SIR 값(Expected SIR)(
Figure 112006021234316-PAT00001
)을 하기의 수학식 1에 의해 측정한다.
Figure 112006021234316-PAT00002
여기서,
Figure 112006021234316-PAT00003
은 수신 신호의 전력값으로,
Figure 112006021234316-PAT00004
이며,
Figure 112006021234316-PAT00005
은 수신 신호의 간섭값으로,
Figure 112006021234316-PAT00006
이다.
상기 수학식 1에 대하여 더 자세히 설명하면, 상기 수신모듈(200)의 RAKE 합성부(220, 도 1 참조)에서 출력된 L 개의 핑거(finger) 출력 중 DPCH PILOT 필드 비트의 샘플링 주기(sampling period)(T) 동안 측정된 k번째 핑거의 임의의 i번째 슬롯(slot)의 수신 신호와 간섭값을 각각
Figure 112006021234316-PAT00007
,
Figure 112006021234316-PAT00008
로 정의할 때, 상기 기대 SIR 측정부(320)에서는 웨이트 파라미터(weight parameter)(
Figure 112006021234316-PAT00009
)의 이동 평균(moving average)을 이용한 상기의 수학식 1에 의해 임의의 n번째 슬롯(slot)에서의 기대 SIR 값(
Figure 112006021234316-PAT00010
)이 계산된다.
그 다음, 상기 SIR 마진 설정부(340)에서는 다음의 수신 전파 안정성 (stability)을 나타내는 지표 (metric) 계산과 관련하여, 다중 경로(multipath) 수신 신호 변화의 평균화를 이용한 하기의 수학식 2에 의해 임의의 n번째 슬롯(slot)에서의 수신 신호 변동정도(fluctuation degree)(
Figure 112006021234316-PAT00011
)가 연산된다.
Figure 112006021234316-PAT00012
여기서,
Figure 112006021234316-PAT00013
이고,
Figure 112006021234316-PAT00014
와
Figure 112006021234316-PAT00015
는 각각 가장 강한 핑거 신호와 두 번째 강한 핑거 신호를 나타낸다.
그 다음, 상기 SIR 마진 설정부(340)에서는 임의의 n번째 슬롯(slot)에서 변동정도값(
Figure 112006021234316-PAT00016
)이 하기의 수학식 3과 같이 임계값(SIR margin threshold)(
Figure 112006021234316-PAT00017
)을 초과하는지를 판단한다.
Figure 112006021234316-PAT00018
상기에서, 임계값(
Figure 112006021234316-PAT00019
)은 사업자가 각 이동국 사용자의 프로파일(profile)에 따라 조절할 수 있는 파라미터로, 상기 임계값(
Figure 112006021234316-PAT00020
)이 낮을수록 SIR 마진값이 적용될 가능성이 높아지고, 반대로 임계값(
Figure 112006021234316-PAT00021
)이 높으면 SIR 마진값이 적용될 가능성이 작아진다.
그 다음, 상기 SIR 마진 설정부(340)에서는 상기 임의의 n번째 슬롯(slot)에서의 변동정도값(
Figure 112006021234316-PAT00022
)이 임계값(SIR margin threshold)(
Figure 112006021234316-PAT00023
)을 초과하는 경우, n번째 SIR 마진값(
Figure 112006021234316-PAT00024
)을 설정하여 이를 상기 기대 SIR 측정부(320) 및 상기 TPC 진폭 설정부(420)로 출력한다.
상기 SIR 마진 설정부(340)에서 설정된 SIR 마진값(
Figure 112006021234316-PAT00025
)은 기대 SIR 측정부(320)에서 측정되는 기대 SIR값(dB)을 보정하기 위한 값으로, 상기 SIR 마진값(
Figure 112006021234316-PAT00026
)은 0 dB 에서 1 dB 사이의 값을 가지며, CRC 체크 에러율 증가에 비례해서 재설정될 수 있다.
상기 SIR 마진 설정부(340)에서 설정된 SIR 마진값(
Figure 112006021234316-PAT00027
)은 기대 SIR 측정부(320)으로 출력되며, 이에 따라 상기 기대 SIR 측정부(320)에서는 하기의 수학식 4에 따라 기대 SIR값을 보정한다.
Figure 112006021234316-PAT00028
즉, 보정된 기대 SIR 값(
Figure 112006021234316-PAT00029
)은 상기 기대 SIR 측정부(320)에서 측정된 기대 SIR 값(
Figure 112006021234316-PAT00030
)에서 상기 SIR 마진 설정부(340)에서 설정된 SIR 마진값(
Figure 112006021234316-PAT00031
)을 차감한 값이다.
한편, 상기와 같이 SIR 마진값에 의해 기대 SIR 값이 보정되는 경우, 상기 목표 SIR 설정부(310)에서는 CRC 체크섬을 통한 블록 에러 레이트(BLER)에 기준하여 목표 SIR 값을 전력 레벨의 감소 단위 레벨로 감소시키거나 증가 단위 레벨로 증가시키지 않고 목표 SIR값을 고정시키는 것이 바람직하다.
그 다음, 상기 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부(330)에서는 상기 기대 SIR 측정부(320)로부터 보정된 기대 SIR 값(
Figure 112006021234316-PAT00032
)과 상기 목표 SIR 설정부(310)로부터 출력된 임의의 n번째 슬롯에서의 목표 SIR 값(
Figure 112006021234316-PAT00033
)과의 SIR 에러값(
Figure 112006021234316-PAT00034
)을 하기의 수학식 5에 의해 계산한다.
Figure 112006021234316-PAT00035
상기 SIR 에러(error)값(
Figure 112006021234316-PAT00036
)이 0보다 클 경우, 상기 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성부(330)에서는 TPC 비트를 ‘0’으로 셋팅하고, 그렇지 않으면 TPC 비트를 ‘1’로 셋팅한다.
한편, 상기 TPC 진폭 설정부(420)에서는 상기 SIR 마진 설정부(340)로부터 출력된 SIR 마진값(
Figure 112006021234316-PAT00037
)을 이용하여 송신 전력 레벨을 조절하기 위해 TPC 진폭값의 크기를 설정하는데, TPC 진폭값의 크기를 가변할 경우, TPC 진폭값(
Figure 112006021234316-PAT00038
)의 크기는 하기의 수학식 6에 의해 연산된다.
Figure 112006021234316-PAT00039
여기서,
Figure 112006021234316-PAT00040
는 회복 주기(recovery period)의 TPC 진폭값의 크기이며, 최대 3dB를 넘지 않는다. η는 업/다운 방향(Uplink/Downlink) 채널 특성의 차이로 인한 스케일링 요소(scaling factor)이다.
즉, 상기 TPC 진폭 설정부(420)는 송수신 신호의 상호 간섭 영향을 고려하여 상기 SIR 마진 설정부(340)로부터 SIR 마진값을 받아 TPC 진폭값의 크기를 일시적으로 증감함으로써, 일시적인 수신 상태 저하시 목표 SIR 값을 불필요하게 변화시키지 않고도 송신 전력을 증감시켜 수신 품질이 유지될 수 있도록 하며, 목표 SIR 값에 수렴하는 지연시간을 줄일 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이, 이동국의 갑작스런 이동에 따른 딥 페이딩(deep fading), 쉐도잉(shadowing)으로 인해 수신 품질이 급격하게 변화될 때, 전세계적인 통신 서비스를 제공하는 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 서비스의 경우, 다양한 서비스 품질과 VBR 서비스의 영향으로 확산 이득(spreading gain)이 동적으로 변화되어 기대 SIR값에서 상당한 변동(fluctuation)이 생기게 될 수 있는데, 이러한 상황에서 종래의 기술과 같이 슬롯(slot)별로 기대 SIR 값과 목표 SIR 값을 비교하여 목표 SIR 값을 채널 상황에 따라 적응적으로 변동시켜 전력을 제어하면 필요 이상의 전력 소모를 야기하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 불필요한 전력 소모를 방지하기 위해 수 신 채널 상태가 다변하고 다양한 컨텐츠 사용으로 전송채널의 수가 동적으로 변할 때, 수신단에서 수신 채널의 상태변화를 감지하여 수신 채널 상태 변화에 따라 SIR 마진값을 다르게 설정하여 상기 설정된 SIR 마진값을 기대 SIR 값에서 차감함으로써, 수신 신호 품질에 따라 수신국에서 최대한 올바른 TPC 결정(decision)을 할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명은 수신 채널 상태 변화에 따라 SIR 마진값을 기대 SIR 값에서 차감함으로써 기대 SIR 값과 목표 SIR 값의 차이에 따라 송신 전력 증감을 결정할 때 TPC 비트 결정에 유동적인 임계값을 주는 역할을 하며, 이에 따라 목표 SIR 값의 느린 업데이트로 인한 송수신 전력 소모를 효과적으로 줄일 수 있고, 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화에 따른 CRC 에러를 미연에 방지하여 수신 품질의 저하를 미연에 적극적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 TPC 업데이트 주기, 목표 SIR 동적 조절 및 TPC 결정(decision) 임계범위, 그리고 동적 TPC 진폭값(step size) 크기를 변화시키는 것과 결부될 수 있으며, 수신국에서의 TPC 결정(decision)에 따른 송신국의 가변 TPC 진폭값(variable TPC step size) 크기를 위한 수정이 필요하지만, 본 발명은 기존의 표준에서 정의하는 송신국과 호환성을 유지할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관 점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 송신전력 제어장치 및 그 방법에 따르면, 수신단에서 수신 신호의 기대 SIR 값을 측정할 때 수신 채널의 상태변화에 따른 SIR 마진값을 차감하여 보정된 기대 SIR 값을 구하고, 상기 보정된 SIR 값과 목표 SIR 값의 차이에 따라 송신 전력 증감을 결정하도록 하여 TPC 비트 결정에 유동적인 임계값을 주어 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화를 미연에 방지함으로써, 기존의 목표 SIR 값의 느린 업데이트로 인한 송수신 전력 소모 효과적으로 줄일 수 있으며, 일시적인 목표 SIR 값의 동적 변화에 따른 CRC 에러를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 평균화 처리를 이용하여 수신신호의 전력 대 간섭 전력비인 기대 SIR(Signal to Interference Ratio) 값을 측정하고 수신 채널 상태에 따라 상기 측정된 기대 SIR 값을 보정하여 출력하기 위한 SIR 측정수단;
    상기 수신신호를 이용하여 목표 SIR 값을 설정하기 위한 SIR 목표값 설정수단;
    상기 측정된 기대 SIR 값을 제공받아 수신 채널 상태를 파악한 후 SIR 마진값을 설정하여 상기 설정된 SIR 마진값을 상기 SIR 측정수단으로 출력하기 위한 SIR 마진값 설정수단;
    상기 보정된 기대 SIR 값과 상기 목표 SIR 값을 비교한 후, 상기 목표 SIR 값 대비 상기 보정된 기대 SIR 값의 SIR 에러값에 따라 TPC 명령정보를 생성하여 출력하기 위한 SIR 비교 및 TPC 명령정보 생성수단; 및
    상기 SIR 마진값 설정수단으로부터 출력된 SIR 마진값을 이용하여 송신 전력 레벨을 조절하기 위한 송신전력 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 SIR 측정수단은,
    상기 측정된 기대 SIR 값에서 상기 SIR 마진값 설정수단으로부터 출력된 SIR 마진값을 차감하여 상기 측정된 기대 SIR 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 송신전력 제어수단은,
    상기 수신 신호 중 TPC 비트를 추출하기 위한 TPC 추출수단; 및
    상기 설정된 SIR 마진값 및 상기 추출된 TPC 비트를 제공받아 송신 전력 레벨을 조절하기 위해 TPC 진폭값의 크기를 설정하는 TPC 진폭값 설정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어장치.
  4. (a) 평균화 처리를 이용하여 수신신호의 전력 대 간섭 전력비인 기대 SIR 값을 측정하는 단계;
    (b) 수신 채널 상태를 파악하기 위해 상기 측정된 기대 SIR 값의 변동 정도를 연산하여 상기 연산된 변동 정도에 따라 SIR 마진값을 설정하는 단계;
    (c) 상기 설정된 SIR 마진값에 따라 상기 측정된 기대 SIR 값을 보정하는 단계;
    (d) 상기 보정된 기대 SIR 값과 목표 SIR 값을 비교한 후 상기 목표 SIR 값 대비 상기 보정된 기대 SIR 값의 SIR 에러값에 따라 TPC 명령정보를 생성하여 출력하는 단계; 및
    (e) 상기 설정된 SIR 마진값을 이용하여 송신 전력 레벨을 조절하기 위해 TPC 진폭값의 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 수신신호의 전력값을
    Figure 112006021234316-PAT00041
    , 상기 수신신호의 간섭값을
    Figure 112006021234316-PAT00042
    라 할 때,
    상기 기대 SIR 값(
    Figure 112006021234316-PAT00043
    )은,
    Figure 112006021234316-PAT00044
    에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    상기 수신신호의 샘플링 주기 동안 측정된 핑거 중에서 가장 강한 핑거 신호를
    Figure 112006021234316-PAT00045
    , 두 번째 강한 핑거 신호를
    Figure 112006021234316-PAT00046
    라 할 때,
    상기 측정된 기대 SIR 값의 변동 정도(
    Figure 112006021234316-PAT00047
    )는,
    Figure 112006021234316-PAT00048
    (
    Figure 112006021234316-PAT00049
    )
    에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    상기 측정된 기대 SIR 값의 변동 정도값이 기 설정된 임계값을 초과할 경우, 0 dB 에서 1 dB 사이의 값으로 상기 SIR 마진값을 설정하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 설정된 SIR 마진값을
    Figure 112006021234316-PAT00050
    , 상기 측정된 기대 SIR 값을
    Figure 112006021234316-PAT00051
    이라 할 때,
    상기 보정된 기대 SIR 값(
    Figure 112006021234316-PAT00052
    )은,
    Figure 112006021234316-PAT00053
    에 의해 보정된 값인 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    상기 측정된 기대 SIR 값이 보정되는 경우 상기 목표 SIR 값을 고정시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
    상기 목표 SIR 값을
    Figure 112006021234316-PAT00054
    , 상기 보정된 기대 SIR 값을
    Figure 112006021234316-PAT00055
    이라 할 때,
    상기 목표 SIR 값 대비 상기 보정된 기대 SIR 값의 SIR 에러값(
    Figure 112006021234316-PAT00056
    )은,
    Figure 112006021234316-PAT00057
    에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  11. 제 4 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
    상기 SIR 에러값이 0보다 클 경우 TPC 비트를 ‘0’으로 셋팅하고, 상기 SIR 에러값이 0보다 작을 경우 TPC 비트를 ‘1’로 셋팅하는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
  12. 제 4 항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,
    상기 설정된 SIR 마진값을
    Figure 112006021234316-PAT00058
    , 업/다운 방향(Uplink/Downlink) 채널 특성의 차이로 인한 스케일링 요소(scaling factor)를 η라 할 때,
    상기 TPC 진폭값의 크기(
    Figure 112006021234316-PAT00059
    )는,
    Figure 112006021234316-PAT00060
    에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 송신전력 제어방법.
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KR101507086B1 (ko) * 2008-08-12 2015-03-30 삼성전자주식회사 이동통신 시스템의 전력 제어 장치 및 방법

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