KR20070020032A - Power control method and apparatus with inter-link interference prediction for use in cdma wireless communication networks - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크에서 사용을 위한 전력 제어 방법 및 장치에 관련되며, 특히 CDMA 무선통신 네트워크에서 사용을 위한 전력 제어 방법 및 장치에 관련된다. The present invention relates generally to a power control method and apparatus for use in a wireless communication network, and more particularly to a power control method and apparatus for use in a CDMA wireless communication network.
현대 사회에서, 무선 통신 네트워크는 증가하는 풍부하고 빠른 정보 서비스를 제공함으로써 우리의 일상 생활에서 점점더 중요한 역할을 하고 있다.In modern society, wireless communication networks are playing an increasingly important role in our daily lives by providing an increasing number of rich and fast information services.
현재, 두 종류의 무선 통신 네트워크가 있다: 하나는 휴대폰 네트워크와 같은 고정된 인프라(infrastructure)에 기초하며; 다른 하나는 Ad hoc 네트워크와 같은 고정되지 않은 인프라를 가진다.Currently, there are two kinds of wireless communication networks: one based on a fixed infrastructure such as a cellular network; The other has a fixed infrastructure, such as an ad hoc network.
인프라-기반 네트워크에서, 셀의 크기는 BS(기지국) 또는 AP(엑세스 지점)의 송수신 영역(transmission range)에 의해서 결정될 것이며, 셀에서의 휴대용 단말기(mobille terminals)는 BS 또는 AP와 직접적으로 통신할 수 있다. 하지만 Ad hoc 네트워크에서, 휴대용 단말기는 자기-조직(self-organizing)적이어서, 두 개의 휴 대용 단말기는 그들 사이에서 직접 통신을 수립할 수 있거나, 또는 그들 사이에서 다른 휴대용 단말기의 포워딩{멀티-홉(multi-hop)}을 통해서 상호 통신을 수립할 수 있다. 이러한 특성을 가지고, Ad hoc 네트워크는 PAN(Personal Area Network), 군대의 환경 및 수색과 구조 작전과 같은 많은 분야에서 응용되고 있다. In an infrastructure-based network, the size of the cell will be determined by the transmission range of the BS (base station) or AP (access point), and the mobile terminals in the cell will communicate directly with the BS or AP. Can be. However, in an ad hoc network, portable terminals are self-organizing so that two portable terminals can establish communication directly between them, or forwarding of other portable terminals between them (multi-hop). (multi-hop)} to establish mutual communication. With these characteristics, ad hoc networks are applied in many areas such as personal area networks (PANs), military environments, and search and rescue operations.
지난 수년 동안, 전 세계의 연구원들이 유럽에서 "Fleetnet-Internet on the Road"와 중국의 863 하이-테크 프로젝트 "Self-organizing wireless network based on 3G techniques"를 포함하는 CDMA 기반의 Ad hoc 무선 통신 네트워크에 대한 다양한 연구를 실행해 왔다. 연구가 보다 심화되면서, CDMA-기반의 Ad hoc 무선 통신 네트워크는 시스템 아키텍쳐, 정보 라우팅, 전력 제어, 시스템 동기화, 엑세스 제어, 무선 자원 할당(radio resource allocation) 등과 같은 더욱 도전적인 문제들에 직면해 왔다. Over the years, researchers around the world have been working on CDMA-based Ad hoc wireless communications networks in Europe, including "Fleetnet-Internet on the Road" and China's 863 high-tech project "Self-organizing wireless network based on 3G techniques." Various studies have been carried out. As research deepens, CDMA-based ad hoc wireless communication networks have faced more challenging problems such as system architecture, information routing, power control, system synchronization, access control, radio resource allocation, and so on. .
원근 효과(near-far effect) 때문에, CDMA 시스템은 자기-간섭(self-interfering) 및 간섭-제한(interference-limited)적이다. 그러므로, 상기 문제들 중에서도 전력 제어는 CDMA-기반의 Ad-hoc 무선 통신 네트워크의 성능에 영향을 주는 주요 요소가 되어 왔다.Because of the near-far effect, CDMA systems are self-interfering and interference-limited. Therefore, among the above problems, power control has been a major factor affecting the performance of CDMA-based Ad-hoc wireless communication networks.
현재, CDMA-기반의 Ad hoc 무선 통신 네트워크에 대해서 행해진 진행중인 연구에서, 셀룰러 무선 통신 네트워크에서 사용되는 개방-루프 전력 제어 또는 폐쇄-루프 전력 제어 메커니즘과 유사한 방법이 사용되며, 즉 송신 노드의 송신 전력은 히스토리 정보(history information)(예컨대 몇몇 이전 무선 프레임들의 BER)를 참조하여 조정된다. R. Ramanathan과 R. Rosales-Hain에 의해 IEEE INFOCOM, Volume 2에 출판된, "Topology control of multi-hop wireless networks using transmit power adjustment", 2002년 9월 정은순(Eun-Sun Jung)과 Nitin H. Vaidya에 의해 ACM international Conference on Mobile Computing and Networking(MobiCom)에서 출판된, "A Power Control MAC Protocol for Ad Hoc Networks", 그리고 T. J. Kwon 및 M. Gerla에 의해 IEEE MILCOM, vol. 2에 출판된 "Clustering with power control"에서 세부적으로 설명된다. Currently, in an ongoing study done on CDMA-based Ad hoc wireless communication networks, a method similar to the open-loop power control or closed-loop power control mechanism used in cellular wireless communication networks is used, i.e. the transmit power of the transmitting node. Is adjusted with reference to history information (e.g., BER of some previous radio frames). "Topology control of multi-hop wireless networks using transmit power adjustment", published in IEEE INFOCOM, Volume 2, by R. Ramanathan and R. Rosales-Hain, September 2002, Eun-Sun Jung and Nitin H. "A Power Control MAC Protocol for Ad Hoc Networks" published by Vaidya at the ACM international Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom), and by IEEE MILCOM, vol. This is described in detail in "Clustering with power control" published in Section 2.
하지만, Ad hoc 네트워크의 동적인 토폴로지(dynamic topology)와 Ad hoc 무선 통신 네트워크에서 노드들의 이동성 때문에, 다른 통신 링크에 의해서 야기되는 주어진 수신 노드에서 인터-링크(inter-link) 간섭은 극적으로 변동될 수 있다. 만일 SIR에 대한 측정 및 간섭이 수신 노드에서 히스토리(history) 정보에 기초하고, 유도된 전력 제어 메시지(message)가 대응하는 송신 노드에 피드백된다면, 전력 제어 정보는 현재의 네트워크에서 잠재적 간섭(potential interference)의 영향을 정확하게 반영할 수 없다. 결과적으로, 만일 송신 노드가 수신 노드로부터 피드백되는 전력 제어 메세지에 기초하여 주기적으로 그것의 송신 전력을 조정한다면, 전력 제어 방법의 수렴률(convergence rate)은 매우 느려, 에너지 효율을 저하시키고, 네트워크 간섭을 증가시키며, Ad hoc 무선 통신 네트워크의 성능을 악화시킨다.However, due to the dynamic topology of the ad hoc network and the mobility of the nodes in the ad hoc wireless communication network, the inter-link interference at a given receiving node caused by another communication link can vary dramatically. have. If the measurement and interference for the SIR is based on history information at the receiving node, and the derived power control message is fed back to the corresponding transmitting node, then the power control information is potentially interference in the current network. Cannot accurately reflect the effect of As a result, if the transmitting node periodically adjusts its transmit power based on the power control message fed back from the receiving node, the convergence rate of the power control method is very slow, reducing energy efficiency, and causing network interference Increase the performance of the ad hoc wireless communication network.
시스템 성능 저하의 상기 문제를 해결하기 위해서, 새로운 전력 제어 방법이 요구된다. In order to solve the above problem of system performance degradation, a new power control method is required.
본 발명의 목적은 새로운 전력 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 그들과 함께 Ad hoc 무선 통신 네트워크에서의 모든 노드들은 네트워크 자원을 동등하게 공유하며, 에너지 효율을 효과적으로 향상시키고, 네트워크 간섭을 감소시키고, 네트워크 성능을 최적화한다. It is an object of the present invention to provide a new power control method and apparatus, with which all nodes in an ad hoc wireless communication network share network resources equally, effectively improve energy efficiency, reduce network interference, Optimize network performance.
본 발명에 따른 수신 노드에서 실행되는 무선 통신 네트워크에서의 사용을 위한 전력 제어 방법은 송신 노드로부터 무선 신호를 수신하는 단계; 수신된 무선 신호에 따라 수신 노드 상에서의 인터-링크 간섭 전력을 예측하는(predicting) 단계; 송신 노드가 전력 제어 메시지에 포함된 예측된 인터-링크 간섭 전력에 따라 그것의 송신 전력을 조정할 수 있도록 전력 제어 메시지를 송신 노드로 보내는 단계를 포함한다. A power control method for use in a wireless communication network implemented in a receiving node in accordance with the invention comprises the steps of receiving a radio signal from a transmitting node; Predicting inter-link interference power on a receiving node according to the received wireless signal; Sending a power control message to the transmitting node such that the transmitting node can adjust its transmit power according to the predicted inter-link interference power included in the power control message.
본 발명에 따른 송신 노드에 의해서 실행되는 무선 통신 네트워크에서의 사용을 위한 전력 제어 방법은 수신 노드로부터 전력 제어 메시지를 수신하는 단계; 전력제어 메시지로부터 수신 노드 상에서의 예측된 인터-링크 간섭 전력을 추출하는 단계; 예측된 인터-링크 간섭 전력에 따라 송신 노드의 송신 전력을 조정하는 단계를 포함한다. A power control method for use in a wireless communication network executed by a transmitting node in accordance with the present invention comprises the steps of: receiving a power control message from a receiving node; Extracting the predicted inter-link interference power on the receiving node from the power control message; Adjusting the transmit power of the transmitting node according to the predicted inter-link interference power.
본 발명의 완전한 이해와 함께 다른 목적들과 달성은 첨부 도면에 따라 취해지는 다음 설명과 청구항들을 참조하여 분명해지고 이해될 것이다.Other objects and achievements, along with a full understanding of the invention, will be apparent and understood by reference to the following description and claims taken in accordance with the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명을 위해서, 이제 도면에 대한 참조가 이루어질 것이다. For a detailed description of the preferred embodiment of the present invention, reference will now be made to the drawings.
도 1은 전형적인 Ad hoc 무선 통신 네트워크를 예시하는 개략도.1 is a schematic diagram illustrating an exemplary Ad hoc wireless communication network.
도 2는 본 발명에서 전력 제어 방법의 플로차트.2 is a flowchart of a power control method in the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 제어 방법을 실행하기 위한 휴대 단말(mobile terminal)의 아키텍처(architecture)를 예시하는 도면. 3 is a diagram illustrating an architecture of a mobile terminal for executing a power control method according to an embodiment of the present invention.
동일한 참조 번호는 모든 첨부도면에서 동일하거나 대응하는 특징과 기능(feature and function)을 지시한다. Like reference numerals designate the same or corresponding features and functions in all the accompanying drawings.
본 발명에서 제공되는 전력 제어 방법에 따라: 무선 통신 네트워크에서 주어진 수신 노드에서, 음성, 이미지, IP 데이터 등과 같은 트래픽(traffic)의 특정 버스트(burst) 및 자기-유사도(self-similarity)에 기초하여 다른 통신 링크에 의해서 야기되는 수신 노드 상에서의 인터-링크 간섭(inter-link interference) 전력을 예측한다; 송신 노드가 피드백 정보에 기초하여 무선 신호를 송신하기 위한 자신의 전력을 조정할 수 있도록 송신 노드로 예측된 간섭 전력을 다시 공급한다.According to the power control method provided in the present invention: at a given receiving node in a wireless communication network, based on a particular burst and self-similarity of traffic such as voice, image, IP data, etc. Predict the power of inter-link interference on a receiving node caused by another communication link; The transmitting node supplies the predicted interference power back to the transmitting node so that the transmitting node can adjust its power for transmitting the radio signal based on the feedback information.
도 1에서 도시된 바와 같은 TDD에서의 Ad hoc 무선 통신 네트워크를 예시함으로써, 본 발명의 전력 제어 방법에 대해서 상세한 설명이 아래에서 주어질 것이다. By illustrating an ad hoc wireless communication network in TDD as shown in FIG. 1, a detailed description will be given below for the power control method of the present invention.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 복수의 이동 단말기{mobile terminals (node)}에 의해서 구성되는 Ad hoc 네트워크에서, 하나의 노드가 이웃 노드와 함께 통신할 때, 그들 사이의 링크 연결이 지속 될 것이다. 다른 타임슬롯(timeslots)에서 할당되는 노드에 대해서, 그들 사이의 통신 링크들은 신호 간섭을 생성하지 않는다; 동일한 타임슬롯에서 할당되지만 무선 신호 송신 및 수신에 대한 다른 확산 코드(spreading code)를 사용하는 한 쌍의 송신 모드 및 수신 노드에 대해서 인터-링크 간섭이 발생할 것이다. As shown in FIG. 1, in an ad hoc network constituted by a plurality of mobile terminals (mobile terminals), when one node communicates with a neighbor node, a link connection between them will continue. For nodes allocated in different timeslots, the communication links between them do not produce signal interference; Inter-link interference will occur for a pair of transmission modes and receiving nodes assigned in the same timeslot but using different spreading codes for radio signal transmission and reception.
네트워크 내에 수신 노드(i)가 있고, 이 노드(i)가 송신 노드(j)로부터 보내진 무선 신호를 수신한다고 가정한다. 수신 노드(i)에서 SIR(Signal Interference Ratio: 신호 간섭율) 요구를 만족하기 위해서, 송신 노드(j)의 송신 전력은 다음의 수학식 1을 만족해야만 한다:Suppose there is a receiving node i in the network, and this node i receives a radio signal sent from the transmitting node j. In order to satisfy the SIR (Signal Interference Ratio) requirement at the receiving node i, the transmit power of the transmitting node j must satisfy the following equation:
여기서, G는 프로세싱 이득(processing gain); t는 프레임의 시작에서 영(zero)으로 설정되는 타임스롯 번호; Pj(t)는 단위 mW로 표시되는 송신 노드(j)의 송신 전력; rij(t)는 송신 노드(j)로부터 수신 노드(i)로의 채널 이득(channel gain); mW로 표시되는 Iinter(t)는 수신 노드(i) 상에서 상기 송신 노드(j)를 제외한 다른 통신 노드들의 송신 전력에 의해서 생성되는 간섭 전력의 합계, 다시 말해, 수신 노드(i) 상에서 다른 통신 링크에 의해서 생성되는 인터-링크 간섭의 합계이다. 상기 다른 노드들에 의해서 사용되는 전파 채널(propagation channel)은 동일한 타임스롯 내에 있지만 다른 확산 코드를 사용한다.Where G is the processing gain; t is a time slot number set to zero at the beginning of the frame; P j (t) is the transmit power of the transmit node j expressed in units mW; r ij (t) is the channel gain from the transmitting node j to the receiving node i; I inter (t), denoted mW, is the sum of the interference powers generated by the transmission powers of the communication nodes other than the transmitting node j on the receiving node i, that is, the other communication on the receiving node i. It is the sum of the inter-link interferences generated by the links. The propagation channel used by the other nodes is in the same time slot but uses different spreading codes.
Nbk는 단위 mW로 표시되는 배경 잡음(background noise)이다 .N bk is background noise in units of mW.
SIRtarget ij (t)는 전송 노드(j)에 의해서 보내지는 신호를 추출하기 위한 수신 노드(i)에서의 타깃 SIR이다. 일반적으로, SIRtarget ij (t)는 무선 자원 관리층에 의해서 설정되며, 통신 링크의 품질에 따라 조정될어질 숭 lTEk. 예컨대, SIRtarget ij (t)는 계산된 BER(Bit Error Rate)에 따라 조정될 수 있다: BER이 높을때, SIRtarget ij (t)가 증가되어야 한다; BER이 낮을 때, SIRtarget ij (t)는 감소되어야만 한다. SIR target ij (t) is the target SIR at the receiving node i for extracting the signal sent by the transmitting node j. Generally, SIR target ij (t) is set by the radio resource management layer and can be adjusted according to the quality of the communication link. For example, the SIR target ij (t) can be adjusted according to the calculated Bit Error Rate (BER): when the BER is high, the SIR target ij (t) must be increased; When BER is low, SIR target ij (t) must be reduced.
위의 수학식 1은 또한 다음과 같이 쓰여질 수 있다:
여기서, E는 수학식 3과 같다. Here, E is the same as Equation 3.
송신 노드(j)의 송신 전력은 수학식 2와 수학식 3에 따라 계산될 수 있다. The transmit power of the transmit node j may be calculated according to equations (2) and (3).
하지만, Iinter(t)는 실시간 확률 프로세스(real-time stochastic process)인 수신 노드(i)에서의 인터-링크 간섭이고, 인터-링크 간섭 Iinter(t)은 Ad hoc 네트워크의 변이성(variability) 때문에 때때로 극적으로 변동하므로, Iinter(t)의 정확한 정보를 예측하기가 쉽지 않다.However, I inter (t) is inter-link interference at the receiving node i, which is a real-time stochastic process, and inter-link interference I inter (t) is the variability of the ad hoc network. Because of the dramatic change from time to time, it is not easy to predict the exact information of I inter (t).
위의 수학식 2 및 수학식 3으로부터, 시기적절하게 자신의 송신 전력을 조정하기 위한 전송 노드(j)에 대한 주요 요소는 Iinter(t)의 현재의 정보를 획득하는 것 처럼 보일 수 있다.From Equations 2 and 3 above, the main element for the transmitting node j to adjust its transmit power in a timely manner may seem to obtain the current information of I inter (t).
현재 및 미래의 무선 통신 네트워크에서, 음성, 이미지 및 IP 데이터는 네트워크에서 배달되는 주요 트래픽(traffics)이다. 이러한 트래픽에 대해서, 버스트 및 자기-유사성은 가장 중요한 통계적 특성이 되며, 이는 수신 노드(i)에서 인터-링크 간섭이 하나의 타임슬롯에서 다음의 타임슬롯으로 상관관계가 된다는 것을 의미한다. Iinter(t)의 시간 상관관계에 따라, 칼만 필터(Kalman filter)가 수신 노드(i)에서 수신된 무선 신호를 검출하기 위해서 사용되므로, Iinter(t)의 값을 예측하는 것이 가능할 수 있다. 예측된 Iinter(t)가 획득될 때, 상기 수학식 3은 다음과 같이 변경될 수 있다:In current and future wireless communication networks, voice, image and IP data are the main traffic delivered on the network. For such traffic, burst and self-similarity are the most important statistical properties, meaning that inter-link interference at the receiving node i is correlated from one time slot to the next. According to the time correlation of the I inter (t), since the Kalman filter (Kalman filter) is used to detect a radio signal received from the receiving node (i), it may be possible to predict the value of I inter (t) . When the predicted I inter (t) is obtained, Equation 3 may be changed as follows:
여기서 는 Iinter(t)의 예측된 값이다. here Is the predicted value of I inter (t).
만일 Iinter(t)가 다음과 같이 정의되면:If I inter (t) is defined as:
, ,
인터-링크 간섭 전력(dBm으로 표시되는)의 동적인 프로세스는 제1차 마르코프 프로세스(Markov process)에 의해 다음과 같이 표현될 수 있다:The dynamic process of inter-link interference power (in dBm) can be expressed by the first Markov process as follows:
여기서 α는 가중 요소(weighting factor)이며, 0 < α< 1, 그리고 α는 다음과 같이 정의된다:Where α is the weighting factor, 0 <α <1, and α is defined as:
여기서, ν는 수신 노드(i)의 속도이며, η는 전력 제어율이며, c and Δ는 상수 계수(constant coefficient)이며 각각 높은 층(high layer)에 의해서 한정된다. Where ν is the speed of the receiving node i, η is the power control rate, c and Δ are constant coefficients, each defined by a high layer.
수학식 5에서의 W(t)는 제로 평균 가우스 백색 잡음 시퀀스(zero mean Gaussian white noise sequence)이며, σ2 W(t)의 분산(variance)을 가진다.W (t) in Equation 5 is a zero mean Gaussian white noise sequence, and has a variance of σ 2 W (t).
iinter(t)의 분산은 다음과 같이 쓰여질 수 있을 것이다:The variance of i inter (t) can be written as:
Y(t)가 타임슬롯 t에서 측정된 간섭 전력이라고 하자:Let Y (t) be the interference power measured in timeslot t:
여기서, U(t)는 측정 잡음이고, 분산 σ2u의 분산을 가지는 제로 평균 가우스 백색 잡음인 측정 잡음이다. Where U (t) is measurement noise and measurement noise which is zero mean Gaussian white noise with a dispersion of variance σ 2 u.
iinter(t)가 U(t)와는 독립적이기 때문에, Y(t)의 분산은 다음과 같다:Since i inter (t) is independent of U (t), the variance of Y (t) is:
칼만 필터가 수신 노드(i) 상에서 간섭 신호를 처리하기 위해서 채택될 때, 칼만 필터 수학식은 다음과 같이 표현될 수 있다:When the Kalman filter is employed to process the interfering signal on the receiving node i, the Kalman filter equation can be expressed as follows:
여기서 및 는 iinter(t)의 후순위우선(posteriori) 및 선 순위우선(priori) 추정치를 각각 나타낸다. 즉, iinter(t)의 검출 및 예측된 값; K(t)는 칼만 이득; 및는 선순위우선 및 후순위우선 추정된 에러 분산이다. here And Denotes the posteriori and priori estimates of i inter (t), respectively. That is, the detected and predicted value of i inter (t); K (t) is Kalman gain; And Is the first and second priority estimated error variances.
측정된 iinter(t)에 대한 측정 정확도 ±4dB가 정상적인 조건에서 요구되는 것으로 추정된다. 만일 수학식 7 및 수학식 9에 따라 σU=3dB, 즉 σ2 U=9 라 추정하면 다음 수학식을 얻을 수 있다. It is estimated that ± 4dB of measurement accuracy for the measured i inter (t) is required under normal conditions. If we estimate σ U = 3dB, σ 2 U = 9 according to equations (7) and (9), the following equations can be obtained.
마지막 L 시간슬롯의 간섭 측정치에 기초하여, 수식 16 및 수식 18에 따른 의 추정치 을 얻을 수 있다. Based on the interference measurements of the last L timeslots, according to equations 16 and 18 Estimate of Can be obtained.
수신노드(i)는 각각의 타임슬롯에 대한 간섭을 측정해서, 그리고 이러한 간섭 측정치는 추정치 을 위한 수학식 16 및 수학식 18의 입력으로서 사용된다. 추정치 및 현재의 간섭 측정치는 간섭 전력 을 예측하기 위해 칼만 필터 수학식 10 및 수학식 14의 입력으로서 사용된다. Receiving node (i) measures the interference for each timeslot, and these interference measurements are estimated It is used as the input of equations (16) and (18) for Estimate And current interference measurements are interference power Are used as inputs to the Kalman filter equations (10) and (14).
사실, 수학식 11은 을 dBm로 산출한다. 는 mW 단위로 다음식으로서 얻을 수 있다. In fact, Equation 11 is Is calculated in dBm. Can be obtained in the following units in mW.
는 계산된 후, 송신 노드(j)의 송신 전력 Pj을 계산하기 위해서 수학식 4 및 수학식 2에서 예측된 간섭 전력으로서 사용될 수 있을 것이다. May be used as the predicted interference power in equations (4) and (2) to calculate the transmit power P j of transmit node j.
위의 설명으로부터, 데이터 트래픽의 버스트 및 자기-유사성은 수신 노드가 인터-링크 간섭 전력, 즉 위의 수학식 4의 을 예측하는데 도움을 줄 수 있는 것처럼 보일 수 있다. 수신 노드가 네트워크에서 예측된 인터-링크 간섭 전력을 송신 노드로 다시 보낸 후에, 전송 노드는 피드백 정보에 따라 자신의 송신 전력을 조정할 수 있다. From the above description, the burst and self-similarity of the data traffic is determined by the receiving node as inter-link interference power, i.e. It may seem to be able to help predict this. After the receiving node sends back the inter-link interference power predicted in the network to the transmitting node, the transmitting node can adjust its transmit power according to the feedback information.
다음의 설명은 도 2에 따른 Ad hoc 네트워크에서 송신 노드(j) 및 대응 수신 노드(i) 사이에서 실행될 송신 전력 제어 방법에 대해 주어질 것이다.The following description will be given to the transmission power control method to be executed between the transmitting node j and the corresponding receiving node i in the Ad hoc network according to FIG. 2.
첫째, 도 2가 예시하는 바와 같이, 송신 노드(j)로부터 무선 신호를 수신한 후에, 수신 노드(i)는 무선 신호의 배경 잡음을 검출하며, 인터-링크 간섭 전력 를 예측하기 위해서 여기서 칼만 필터를 사용한다(단계 S10).First, as FIG. 2 illustrates, after receiving a wireless signal from transmitting node j, receiving node i detects background noise of the wireless signal, and inter-link interference power. The Kalman filter is used here to predict (step S10).
둘째, 수신 노드(i)는 수신 신호에 따른 통상적인 방법으로 수신 채널의 비트 에러율을 추정하며, 그리고 다음 수학식에 따라 SIRtarget ij를 조정한다(단계 S20):Second, a receiving node (i) is the estimated bit error rate of the received channel in a conventional manner according to the received signal, and the target SIR according to the following equation: Adjust ij (step S20):
여기서 Δ는 고정된 전력 제어 단계이고, BERreq는 QoS를 만족시키기 위해 요 구되는 BER이다. Where Δ is a fixed power control step and BER req is the BER required to satisfy QoS.
그런 후, 수신 노드(i)는 통상적인 방법으로 TSC(Target SIR Control)을 생성하고, 다음 수학식에 따라 대응하는 전송 노드(j)로 그것을 전송한다(단계 S30):The receiving node i then generates a Target SIR Control (TSC) in the usual way and transmits it to the corresponding transmitting node j according to the following equation (step S30):
다음으로, 수신 노드(i)는 수학식 4에 따라 E를 계산한다(단계 S40). Next, the receiving node i calculates E according to equation (4) (step S40).
나중에, 수신 노드(i)는 제어 채널을 통해서 자신의 이웃하는 노드에 대하여 계산된 E값을 포함하는 전력 제어 메시지를 방송한다(단계 S50). 대응하는 송신 노드(j)는 전력 제어 메시지에 따른 자신의 송신 전력을 조정할 수 있고, 다른 이웃노드들 또한 엑세스 정보 및 라우팅(route) 정보를 얻기 위해서 채널 추정을 위한 이러한 방송 메시지를 또한 사용할 수 있다. Later, the receiving node i broadcasts a power control message containing the calculated E value for its neighboring node via the control channel (step S50). The corresponding transmitting node j may adjust its transmit power according to the power control message, and other neighbors may also use this broadcast message for channel estimation to obtain access information and route information. .
수신 노드(i)로부터 전력 제어 메시지를 수신한 후에, 송신 노드(j)는 전력 제어 메시지로부터 E의 정보를 추출한다(단계 S60).After receiving the power control message from the receiving node i, the transmitting node j extracts the information of E from the power control message (step S60).
그 다음, 송신 노드(j)는 수신 노드(i)로부터의 TSC 명령에 따라, 그리고 다음 규칙에 따라서 SIRtarget ij(t)를 조정한다(단계 S70):The transmitting node j then receives the SIR target according to the TSC command from the receiving node i and according to the following rules. Adjust ij (t) (step S70):
다음으로, 송신 노드(j)는 통상적인 방법으로 채널 이득 rij을 예측한다(단계 S80). Next, the transmitting node j predicts the channel gain r ij in a conventional manner (step S80).
송신 노드(j)는 조정된 SIRtarget ij (t) 및 예측되는 채널 이득 rij 을 추출된 E에 따라 수학식 2로 송신 전력 Pj를 계산하고, 이후 자신의 송신 전력을 조정한다(단계 S90). The transmitting node j is the adjusted SIR target ij (t) and predicted channel gain r ij Calculate the transmit power P j according to Equation 2 according to the extracted E, and then adjust its transmit power (step S90).
도 2와 함께 위에서의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 수신 노드(i)가 수학식 2를 통해서 E를 계산할 때, 인터-링크 간섭 전력 은 칼만 필터를 사용해서 예측된다. 그러므로, 송신 노드(j)가 수신된 전력 제어 메시지로부터 E를 추출하고, E를 가지고 수학식 2로부터 계산된 전력 Pj에 따라 송신 전력을 조정할 때, 송신 노드(j)는 통상적인 모드에서 히스토리 정보에 기초하여 송신전력을 조정하기보다는 수신 모드에서 간섭 전력의 현재 예측 정보를 사용한다.As can be seen from the description above with FIG. 2, when the receiving node i calculates E through Equation 2, inter-link interference power Is predicted using the Kalman filter. Therefore, when the transmitting node j extracts E from the received power control message and adjusts the transmit power according to the power P j calculated from Equation 2 with E, the transmitting node j has a history in the normal mode. Rather than adjusting the transmit power based on the information, it uses the current prediction information of the interference power in the receive mode.
본 발명의 CDMA 무선 통신 시스템에서의 사용을 위한 상기 전력 제어 방법은 컴퓨터 소프트웨어 또는 컴퓨터 하드웨어, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. The power control method for use in the CDMA wireless communication system of the present invention may be implemented in computer software or computer hardware, or a combination of both.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 CDMA 무선 통신 시스템에서 전력 제어를 구현하기 위한 이동 단말기의 하드웨어 아키텍처를 예시하며, 기존의 이동 단말기에서의 소자들과 동일한 소자들은 여기에 미도시 되어 있다.3 illustrates a hardware architecture of a mobile terminal for implementing power control in a CDMA wireless communication system according to an embodiment of the present invention, and the same elements as those in the existing mobile terminal are not shown here.
도 3에 도시된 바와 같이, 위에서의 송신 노드(j)로서, 이동 단말기(10)에서의 송신 유닛(40)은 위에서의 수신 노드(i)로서 작동하는 상기 또 다른 이동 단말기(10)에 무선 신호를 전송하면, 무선 신호를 수신한 후에, 또 다른 이동 단말기(10)의 수신 유닛(20)이 수신 노드(i)로서 무선 신호를 수신하는 경우, 예측 유닛(30)은 여기서 수신 노드(i)에서 인터-링크 간섭 전력을 예측하기 위해서 위에서의 칼만 필터를 사용하여 무선 신호를 처리한다. 이후, 수신 노드(i)에서 송신 유닛(40)은 전력제어 메시지를 송신 노드(j)에 보내서, 송신 노드(j)가 전력 제어 메시지에 포함된 예측된 인터-링크 간섭 전력에 따라 자신의 송신전력을 조정할 수 있다. As shown in FIG. 3, as the transmitting node j in the above, the transmitting
송신 노드(j)에서 수신 유닛(20)이 수신 노드(i)로부터의 전력 제어 메시지를 수신할 때, 추출 유닛(50)은 수신노드(i) 상에서 예측되는 인터-링크 간섭 전력을 추출하고, 전력 제어 메세지에 포함된 배경 잡음을 조정 유닛(60)으로 제공함으로써, 조정 유닛(60)은 예측된 인터-링크 전력 및 배경 잡음에 따라 위의 수학식 2로 송신 노드(j)에서의 송신 유닛(40)의 송신 전력을 조정할 수 있다.When the receiving
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에서 제공되는 전력 제어 방법 및 장치에 대해서, 수신 노드는 데이터 트래픽의 고유의 버스트 및 자기-유사성에 따라 인터-링크 간섭 전력을 예측하고 계산하기 위해서 칼만 필터를 사용할 수 있고, 예측된 값들을 다시 송신 노드로 보내게 되므로, CDMA-기반의 Ad hoc 네트워크에서 모든 노드들은 네트워크 자원을 공평하게 공유할 수 있다. 따라서, 대응하는 송신 노드는 통상적인 방식으로 히스토리 정보에 기초하기보다는 수신 노드에서 간섭 전력의 현재 예측 정보를 사용해서 자신의 송신 전력을 조정한다. 그러므로 본 발명에서의 전력 제어 방법은 종래의 방법과 비교하여 더 높은 에너지 효율, 더 낮은 간섭 및 더 좋은 시스템 성능을 가능하게 한다. As mentioned above, for the power control method and apparatus provided herein, the receiving node may use a Kalman filter to predict and calculate inter-link interference power according to the inherent burst and self-similarity of the data traffic. In this case, all nodes in a CDMA-based Ad hoc network can share network resources fairly. Thus, the corresponding transmitting node adjusts its transmit power using current prediction information of the interference power at the receiving node rather than based on historical information in a conventional manner. Therefore, the power control method in the present invention enables higher energy efficiency, lower interference and better system performance compared to the conventional method.
비록 본 발명이 예시적인 실시 예에 대해서 도시되고 설명되었다 할지라도, 본 발명에서 개시된 CDMA 무선 통신 네트워크에서의 사용을 위한 전력 제어 방법과 장치는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변이가 행해질 수 있다는 것은 당업자에 의해서 이해되어야 한다. Although the present invention has been illustrated and described with respect to exemplary embodiments, power control methods and apparatus for use in the CDMA wireless communication network disclosed herein may be variously modified without departing from the spirit and scope of the present invention. It should be understood by those skilled in the art.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크에서 사용을 위한 전력 제어 방법 및 장치에 관련되며, 특히 CDMA 무선통신 네트워크에서 사용을 위한 전력 제어 방법 및 장치에 이용가능하다. The present invention relates generally to a power control method and apparatus for use in a wireless communication network, and is particularly applicable to a power control method and apparatus for use in a CDMA wireless communication network.
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