KR20070033051A - 무선 통신 디바이스의 송신 파워를 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 디바이스의 송신 파워를 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 통신을 위한 시스템 및 기술이 개시된다. 시스템 및 기술은 신호의 생성, 대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 신호 송신의 평균 송신 파워를 설정, 피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 신호를 클리핑, 및 무선 매체를 통하여 신호를 송신함을 포함한다.
파워, 신호 송신, 무선 통신

Description

무선 통신 디바이스의 송신 파워를 제어하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMIT POWER IN A WIRELESS COMMUNICATIONS DEVICE}
35 U.S.C 119 조에 의한 우선권 주장
본 특허 출원은 2004 년 8월 6 일에 출원되고 본 출원의 양수인에게 양도되어, 본 출원에 참조로 명백히 포함되는 "무선 통신 시스템에서 대역외 송출을 제한하면서 피크 송신 파워를 클리핑하는 방법 (Method for Clipping peak Transmit Power while Limiting Out-of-Band Emissions in a Wireless Communications System)" 이라는 명칭의 가출원 제 60/599,390 호에 대한 우선권을 주장한다.
배경기술
기술분야
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 무선 통신 디바이스의 송신 파워를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 다중 사용자들이 공통 통신 매체를 공유하도록 설계된다. 다수의 다른 유사한 다중 액세스 기술뿐만 아니라, 코드 분할 다중 액세스 (CDMA), 시 분할 다중 액세스, 주파수 분할 다중 액세스와 같은 다수의 다중 액세스 기술들이 당 업계에 공지되어 있다. 다중 액세스의 개념은 다중 사용자들 사이에서 통신을 분리하는 채널 할당에 기초한다. 예시적으로, CDMA 통신 시스템에서, 캐리어를 변조하고, 그것에 의해, 전체 주파수 스펙트럼을 통하여 신호를 확산시키는 상이한 코드로 각각의 신호를 송신함으로써 채널 분리가 이루어질 수도 있다. 송신된 신호는 원하는 신호를 역확산시키기 위해 대응하는 코드를 사용하는 복조기에 의해 수신기 내에서 분리될 수 있다. 코드가 매치되지 않는, 원하지 않는 신호는 노이즈에 기여할 뿐이다.
노이즈로부터 송신 신호를 분리하는 수신기의 능력은 신호-대-노이즈 비 (SNR) 에 의해 측정될 수도 있다. 평균 신호 송신 파워는 서비스 품질 요건과 일치하여 수신기에서의 특정 SNR 을 달성하기 위하여 송신기에서 제어될 수도 있다. 통상적으로, 더 높은 SNR 이 비디오 또는 다른 높은 대역폭 송신을 위해 요구되는 더 높은 데이터 레이트를 달성하기 위하여 요구된다. 또한 송신기가 수신기로부터 더 멀리 있다면 더 높은 SNR 이 요구된다. 어느 경우든, SNR 의 향상은 송신기에서의 평균 신호 송신 파워를 증가시킴으로써 달성될 수도 있다. 불행히도, 이러한 증가는 미국 내의 연방 통신 위원회에 의해 부과된 제한과 같은, 규제 제한을 초과하는 신호 파워 피크를 야기할 수도 있다. 이것은 각각의 사용자가 동시에 동일한 주파수 스펙트럼을 통하여 송신하는 CDMA 통신 시스템에서 일어날 수도 있다. 다중레벨 변조 및 송신 펄스 형상 필터링은 피크 송신 파워가 규제 제한을 초과할 수도 있는 가능성을 더욱 증가시킨다.
규제 제한 내에서 피크 송신을 유지하면서 평균 송신 파워를 증가시키는 한 가지 방법은 순간 송신 파워가 특정 임계값을 초과한 경우 신호를 클리핑하는 것이다. 그러나, 신호를 클리핑하는 것은 신호에 왜곡을 줄 뿐만 아니라, 대역외 송출 (out-of-band emission) 을 상당히 증가시킬 수 있다. 대역외 송출은 또 한 규제되고, 따라서, 신호 파워의 피크를 감소시키기 위한 클리핑의 사용을 상당히 제한할 수도 있다.
따라서, 당업계에는, 원하는 서비스의 품질은 유지하고, 또한 피크 송신 파워 및 대역외 송출 모두에 대한 규제 제한을 만족시키기 위해 평균 송신 파워를 최적화할 필요가 있다.
요약
본 발명의 일 양태에서, 무선 통신 방법은 신호를 발생시키는 단계, 대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 신호 송신의 평균 송신 파워를 설정하는 단계, 피크 송신 파워에 관한 제 1 임계값의 함수로서 신호를 클리핑하는 단계, 및 무선 매체를 통하여 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에서, 무선 통신 디바이스는 신호를 발생시키도록 구성된 사용자 인터페이스, 대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 송신기의 평균 송신 파워를 설정하도록 구성된 파워 제어 모듈, 피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 신호를 클리핑하도록 구성된 피크 진폭 제한기, 및 무선 매체를 통하여 신호를 송신하도록 구성된 송신기를 구비한다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 무선 통신 디바이스는 신호를 발생시키는 수단, 신호의 클리핑으로부터 야기되는 대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 신호 송신의 평균 송신 파워를 설정하는 수단, 피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 신호를 클리핑하는 수단, 및 무선 매체를 통하여 신호를 송신하는 수단을 구비한다.
본 발명의 다른 실시형태는 본 발명의 다양한 실시형태가 예시적으로 도시되고 설명되는 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해 질 것이라는 점을 알 수 있다. 이해하게 될 바와 같이, 본 발명은 다른 실시형태 및 상이한 실시형태가 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않더라도, 몇몇 세부사항은 다양한 다른 측면으로 변형될 수 있다. 따라서 도면 및 상세한 설명은 사실상 예시적으로 간주되며, 제한적으로 간주되지 않는다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 가변 데이터 레이트 CDMA 통신 시스템의 일 예를 설명하는 개념 블럭도이다.
도 2 는 가변 데이터 레이트 CDMA 통신 시스템에서의 사용을 위한 가입자국의 일 예를 설명하는 기능 블럭도이다.
도 3 은 가변 데이터 레이트 CDMA 통신 시스템에서 작동하는 가입자국에서 사용하기 위한 파워 제어 모듈의 일 예를 설명하는 기능 블럭도이다.
도 4 는 가변 데이터 레이트 CDMA 통신 시스템에서 작동하는 가입자국에서 사용하기 위한 피크 진폭 제한기의 일 실시형태를 설명하는 기능 블럭도이다.
도 5 는 가변 데이터 레이트 CDMA 통신 시스템에서 작동하는 가입자국에서 사용하기 위한 피크 진폭 제한기의 다른 실시형태를 설명하는 기능 블럭도이다.
상세한 설명
첨부되는 도면과 관련하여 이하 설명되는 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시형태를 설명하기 위해 의도되고 본 발명이 실시될 수도 있는 유일한 실시형태 를 나타내기 위하여 의도된 것이 아니다. 상세한 설명은 본 발명의 명확한 이해를 제공할 목적으로 특정 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수도 있다는 점이 당업자에게 명백해 질 것이다. 어떠한 예에서는, 공지된 구조 및 컴포넌트가 본 발명의 개념을 흐리지 않게 하기 위해 블럭도의 형태로 도시된다.
다음의 상세한 설명에서, 다양한 파워 제어 기술들이 CDMA 무선 통신 디바이스의 문맥으로 설명될 수도 있다. 이러한 파워 제어 기술들은 본 어플리케이션 내에서 사용하기 적절하나, 당업자는 본 발명의 양태가 다양한 다른 통신 및/또는 전자 디바이스에서도 마찬가지로 적용된다는 점을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, CDMA 무선 통신 디바이스에 대한 임의의 참조는, 발명의 양태들이 다양한 어플리케이션을 가짐을 이해함과 함께, 발명의 양태들을 설명하기 위해 의도될 뿐이다.
도 1 은 가변 데이터 레이트 요청 방식을 채택한 CDMA 통신 시스템의 일 예를 설명하는 개념 블럭도이다. CDMA 통신 시스템은 기지국 제어기 (BSC ; 104) 를 갖는 무선 네트워크 (102) 를 포함할 수도 있다. BSC (104) 는 통신 네트워크 (105) 에 무선 네트워크 (102) 를 인터페이스 하도록 사용될 수도 있다. 통신 네트워크 (105) 는 인터넷, 사내 인트라넷 등등과 같은 패킷 기반 네트워크일 수도 있다. 다른 방법으로, 통신 네트워크 (105) 는 일반 전화 교환망 (PSTN) 과 같은 써킷 교환 네트워크일 수도 있다. 무선 네트워크 (102) 는 지리적 영역 도처에 흩어진 임의의 개수의 기지국으로 구현될 수도 있다. 지리적 영역은 각각의 셀을 서비스하는 기지국과 함께 셀이라고 알려진 더 작은 영역으로 분할될 수 있다. 간략화를 위해, 하나의 기지국 (106) 이 BSC (104) 의 제어하에 전체 섹터를 차지하도록 도시된다. 세 개의 가입자국 (108a 내지 108c) 이 기지국 (106) 과 통신하도록 도시된다. 각각의 가입자국 (108a 내지 108c) 은 하나 이상의 기지국을 통하여 다른 가입자국과 통신하거나, 통신 네트워크 (105) 에 액세스할 수도 있다.
도시된 CDMA 통신 시스템에서, 순방향 및 역방향 링크 데이터 레이트는 당업계에 공지된 수단에 의해 시스템 용량을 최적화하도록 제어될 수도 있다. "순방향 링크" 는 기지국 (106) 으로부터 가입자국 (108) 으로의 송신을 나타내고, "역방향 링크" 는 가입자국 (108) 으로부터 기지국 (106) 으로의 송신을 나탄낸다. 설명하기 위한 목적으로, 다양한 발명의 개념이, 그와 같은 발명의 개념이 순방향 링크에도 또한 동등하게 적용가능하다는 점에 대한 이해와 함께, 역방향 링크에 대한 참조로써 설명될 것이다.
역방향 링크에서, 기지국 (106) 은 셀 내의 각 가입자국과의 역방향 링크 통신에 대한 데이터 레이트를 판정할 수도 있다. 기지국 (106) 에 의해 선택되는 데이터 레이트는 지원되는 통신 유형 또는 임의의 다른 기준에 기초할 수도 있다. 예시적으로, 기지국은 더 높은 데이터 레이트가 비디오 어플리케이션을 포함하는 통신에 필요하다고 판정할 수도 있다. 반대로, 기지국 (106) 은 음성 통신에 대하여 더 낮은 데이터 레이트를 선택할 수도 있다. 또한 다른 인자들이 가 입자국 (108) 에 특정 데이터 레이트를 할당하기 위해 기지국에 의한 판정에 가중될 수도 있다. 예시적으로, 가입자국 (108) 에 의해 송신되는 정보의 양을 고려하는 공평성 기준 및 가입자국 (108) 의해 이미 경험된 지연이 고려될 수도 있다. 어떤 경우에서든, 기지국 (106) 에 의해 선택된 데이터 레이트는 가입자국 (108) 으로의 순방향 링크 송신에 사용될 수도 있다.
파워 제어 시스템은 동일 셀 내에서 동작하는 다중의 가입자국 사이의 상호 간섭을 줄이기 위해 채택될 수도 있다. 통상적으로 평균 역방향 링크 송신 파워는 두 개의 파워 제어 루프에 의해 제어된다. 제 1 파워 제어 루프는 개방 루프 제어이다. 개방 루프 제어는 경로 손실, 기지국 로딩의 효과, 및 고속 패이딩 및 섀도잉과 같이 환경적으로 유도된 현상들의 함수로서 평균 역방향 링크 송신 파워를 제어하도록 설계된다. 제 2 파워 제어 루프는 폐쇄 루프 제어이다. 폐쇄 루프 제어는 기지국에서 원하는 SNR 및 프레임 에러율 (frame error rate ; FER) 을 달성하기 위해 개방 루프 제어를 정정하는 함수를 갖는다. 이것은, 기지국 (106) 에서 역방향 링크 송신의 평균 파워를 측정하고 역방향 링크의 평균 송신 파워를 조절하기 위해 가입자국 (108) 에 피드백을 제공함으로써 달성될 수도 있다. 개방 및 폐쇄 루프 제어 모두는 CDMA 통신 시스템에서 널리 공지되어 있다.
지금까지 설명된 CDMA 통신 시스템의 예시적인 실시형태에서, 일정 시간 주기 동안 측정된 역방향 링크 피크 송신 파워는 긴 시간 주기 동안 측정된 평균 파워보다 상당히 클 수도 있다. 양자 사이의 관계는 피크-대-평균 비 (PAR) 에 의해 정의될 수도 있다. 파워 제어 시스템이 규제 제한, 또는 임의의 다른 시스템 요건에 따라 피크 송신 파워를 제한하는데 사용된다면, 대역외 송출의 요건을 만족시키기 위해 최대 평균 송신 파워를 정의하는 임계 PAR 이 판정될 수도 있다. 예시적으로, 시스템 요건이 20 와트 (W) 의 피크 송신 파워를 부과하고, 가입자국에 대한 임계 PAR 이 평균 송신 파워의 10 배가 되도록 판정된다면, 평균 송신 파워는 대역외 송출 요구를 만족하기 위해 2 W 로 제한될 필요가 있다. 평균 송신 파워가 2 W 를 초과한다면, 대역외 송출 요건은 만족되지 않을 수도 있다.
임계 PAR 은 피크 송신 파워 및 대역외 송출에 대한 시스템 요건, 및 신호 처리에 관한 하나 이상의 파라미터에 기초하여 판정될 수도 있다. 하나 이상의 파라미터는 송신 필터 특성, 신호 데이터 레이트, 및/또는 변조 방식을 포함할 수도 있다. 임계 PAR 은 오프라인 교정 (calibration) 절차를 통하여 판정될 수도 있다. 교정 절차는 다양한 방법으로 수행될 수도 있다. 예시적으로, 평균 송신 파워가 최소값으로부터 최대값으로 천천히 증가하는 경우 신호가 피크 파워를 초과하면 제한기가 신호를 클립하도록 사용될 수도 있다. 평균 송신 파워는 파워 제어 루프에 대하여 기지국으로부터의 피드백을 자극함으로써 제어될 수도 있다. 교정 절차 동안, 대역외 송출은 임의의 표준 테스트 장치에 의해 모니터 링될 수도 있다. 시스템 요건에 의해 부과되는 제한에 도달하는 대역외 송출을 야기하는 평균 송신 파워는 기록된다. 그 후 임계 PAR 은, 피크 송신 파워에 대한 시스템 요건 및 교정 절차 동안 기록되는 평균 송신 파워에 대한 시스템의 요건으로부터 계산될 수도 있다. 이하 더 자세히 설명될 방법에서, 임계 PAR 은 가입자국 내에 저장될 수도 있고 평균 송신 파워를 제한하는 작동 중에 사용될 수도 있다.
다양한 송신 포맷의 CDMA 통신 시스템에서, 임계 PAR 은 교정 절차 동안 각각의 송신 포맷에 대하여 계산될 수도 있다. 각각의 송신 포맷은 데이터 레이트, 변조 방식, 인코딩 방식 및 페이로드 (payload) 사이즈를 포함할 수도 있다. CDMA 통신 시스템의 일 실시형태에서, 각각의 송신 포맷은 그 데이터 레이트에 의해 식별될 수 있으며, 각각의 데이터 레이트는 고정된 페이로드 사이즈 뿐만 아니라 고정된 인코딩 및 변조 방식을 갖는다. 이 실시형태에서, 교정 절차의 결과는 이하의 테이블 1 에 도시된 바와 같이 기록될 수 있다.
테이블 1
데이터 레이트 ( kbps ) 임계 PAR ( dB )
0 8.55
19.2 6.88
38.4 6.03
76.8 5.17
115.2 4.81
153.6 4.55
230.4 4.43
307.2 4.34
460.8 5.63
614.4 5.48
921.6 6.53
1228.8 6.36
테이블 1 은 각각의 데이터 레이트에서의 임계 PAR 을 나타낸다. 이 테이블은 가입자국 (108) 내에 저장될 수도 있고 가입자국의 평균 송신 파워를 제한하기 위한 작동 중 사용될 수도 있다. 이것은, 가능한 최고의 평균 송신 파워가 항상 사용될 수 있도록 각각의 데이터 레이트에 대해 상이한 평균 송신 파워 레 벨을 허용한다.
도 2 는 가변 데이터 레이트 CDMA 통신 시스템에서 사용되는 가입자국의 일 예를 도시한다. 가입자국 (108) 은 안테나 (206) 에 연결된 수신기 (202) 및 송신기 (204) 를 포함할 수도 있다. 파워 제어 모듈 (209) 은 송신기 (204) 의 피크 및 평균 파워 모두를 제어하도록 사용될 수도 있다.
수신기 (202) 는 수신기 아날로그 프론트 엔드 (AFE ; 208) 및 수신기 프로세서 (210) 를 포함할 수도 있다. 수신기 AFE (208) 는 안테나 (206) 로부터 수신된 무선 주파수 (RF) 신호를 디지털 기저대역 신호로 증폭, 필터링, 및 하향 변환하도록 사용될 수도 있다. 또한 수신기 AFE (208) 는, 개방 루프 제어 계산에 관한 기지국과 가입자국 사이의 경로 손실을 계산하기 위해 파워 제어 모듈 (209) 로 수신기 신호 강도 표시 (RSSI) 신호를 제공할 수도 있다.
수신기 AFE (208) 에 의해 생성되는 디지털 기저대역 신호는 수신기 프로세서 (210) 로 제공될 수도 있다. 수신기 프로세서 (210) 는 디지털 기저대역 신호를, 디스플레이, 신호기 (ringer), 진동기, 음성 스피커 등과 같은 다양한 사용자 인터페이스 (211) 를 구동하기 위해 필요한 정보로 변환하도록 사용될 수도 있다. 디지털 기저대역 신호를 이러한 타입의 정보로 변환하는 것은 복조, 순방향 에러 정정 (foward error correction), 및 확산 스펙트럼 처리를 포함하는 다양한 신호 처리 기능들을 포함할 수도 있다.
또한, 디지털 기저대역 신호는 다수의 제어 신호를 포함할 수도 있다. 그와 같은 제어 신호 중 하나는 기지국에서 역방향 링크의 평균 송신 파워를 증가 또는 감소시키는지 여부를 표시하는, 기지국으로부터의 피드백이다. 이러한 피드백은 수신기 프로세서 (210) 에 의해 추출되고 폐쇄 루프 제어 계산을 위한 파워 제어 모듈 (209) 에 제공될 수도 있다. 디지털 기저대역 신호 내에 포함되는 또 다른 제어 신호는 가입자국이 특정 데이터 레이트에서 작동하라는 명령일 수도 있다. 수신기 프로세서 (210) 는 이러한 명령을 추출하여 송신기 (204) 에 제공하도록 사용될 수도 있다.
송신기 (204) 는 송신기 프로세서 (212) 를 포함할 수도 있다. 송신기 프로세서 (212) 는, 키패드, 터치패드, 마우스, 조이스틱, 음성 마이크로폰, 디지털 카메라 등과 같은 다양한 사용자 인터페이스로부터 수신된 정보로부터 생성된 디지털 기저대역 신호의 데이터 레이트를 제어하기 위해 수신기 프로세서 (210) 로부터의 데이터 레이트 명령을 사용할 수도 있다. 또한, 송신기 프로세서 (212) 는 기지국에서의 순방향 에러 정정에 대한 코딩, 변조, 및 확산 스펙트럼 처리와 같은 다양한 신호 처리 기능을 제공할 수도 있다.
피크 진폭 제한기 (214) 는 예시적으로, 규제 제한과 부합하기 위해 필요한 피크 송신 파워를 제한하도록 사용될 수도 있다. 이하 더욱 상세히 설명될 것과 같이, 피크 진폭 제한기 (214) 는, 파워 제어 모듈 (209) 로부터 수신하는 입력에 기초하여 피크 송신 파워를 제한하기 위해 디지털 기저대역 신호에 클리핑 알고리즘을 구현할 수도 있다. 비록 피크 진폭 제한기 (214) 가 송신기 (204) 에서 별도의 엔터티로 도시되어 있으나, 당업자는 피크 진폭 제한기 (214) 가 송신기 프로세서 (212), 또는 가입자국 내의 임의의 다른 엔터티의 일부일 수도 있다는 점을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 피크 진폭 제한기 (214) 는 송신기 AFE (218) 의 일부로서 아날로그 도메인에서 구현될 수도 있다.
도 2 에 도시된 가입자국의 일 실시형태에서, 피크 진폭 제한기 (214) 로부터의 파워 제한 신호는 송신기 AFE (218) 로 제공될 수도 있다. 송신기 AFE (218) 는 필터링 및 증폭을 제공할 뿐만 아니라, RF 신호로 디지털 기저대역 신호를 상향 변환하도록 사용될 수도 있다. 파워 제어 모듈 (209) 에 의해 생성된 이득 제어 신호는 송신기 AFE (218) 내에서 증폭기를 제어하도록 사용될 수도 있다. 이하 더욱 상세하게 설명되는 방식으로, 이득 제어 신호는 개방 및 폐쇄 파워 제어 루프로부터 생성될 수도 있고, 신호를 클리핑함으로부터 야기되는 대역외 송출 및 왜곡이 시스템 요건을 만족시키는 최고 레벨로 제한될 수도 있다.
도 3 은 가변 레이트 CDMA 통신 시스템에서 작동하는 가입자국에서 사용되는 파워 제어 모듈의 일 예를 도시하는 기능 블럭도이다. 파워 제어 모듈 (209) 이 가입자국 (108) 내에서 별도의 엔터티로서 도시되었지만, 당업자는 파워 제어 모듈 (209) 이 송신기 (204), 수신기 (202), 또는 가입자국 (108) 내의 다른 임의의 곳에서 구현될 수 있다는 점을 쉽게 이해할 것이다. 파워 제어 모듈 (209) 은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 임의의 그들의 조합으로서 구현될 수도 있다. 예시적으로, 파워 제어 모듈 (204) 은 마이크로프로세서 상에서 작동하는 파워 제어 소프트웨어로서 구현될 수도 있다. 마이크로프로세서는 송신기 (204) 및 수신기 (202) 로부터 분리되어, 파워 제어 소프트웨어를 작동하도록 전용될 수도 있다. 또한, 파워 제어 소프트웨어는 송신기 (204), 수신기 (202), 또 는 가입자국 (108) 내의 다른 임의의 곳에서의 기존의 마이크로프로세서에 의해 작동될 수도 있다.
파워 제어 모듈 (209) 은 2 개의 파워 제어 루프를 포함할 수도 있다. 개방 루프 제어 (302) 는 당업계에 공지된 수단에 의해 수신기 AFE (208) 로부터의 RSSI 신호의 평균값에 기초하여 요구된 평균 송신 파워의 추정치를 생성하도록 사용될 수도 있다. 폐쇄 루프 제어 (304) 는, 역시 당업계에 공지된 수단에 의해 수신기 프로세서 (210) 를 통하여 기지국으로부터 수신하는 피드백으로부터 폐쇄 루프 추정치를 생성하도록 사용될 수도 있다. 폐쇄 루프 추정치는 현재의 개방 루프 추정치를 증가 또는 감소시키도록 사용될 수도 있다. 이것은 합산기 (306) 를 사용하여 폐쇄 루프 추정치를 개방 루프 추정치와 합산함으로써 달성될 수도 있다. 폐쇄 및 개방 루프 추정치의 합은 기지국에 의해 요청된 평균 역방향 링크 파워를 나타내는 이득 제어 신호를 산출한다.
합산기 (306) 에 의해 생성되는 이득 제어 신호는 송신기 AFE (218) 에 적용되기 전에 제한기 (310) 에 제공될 수도 있다. 제한기 (310) 는 평균 송신 파워가 시스템 요건을 초과하는 대역외 송출 및 왜곡을 야기하지 않음을 보장하도록 사용될 수도 있다. 이것은 가입자국에 의해 채택되는 데이터 레이트 및 변조 방식에 대한 임계 PAR 로부터 최대 평균 송신 파워를 판정하는 알고리즘 (312) 에 의해 달성된다. 임계 PAR 은, 각각의 데이터 레이트에 대하여 특정 변조 방식의 가변 데이터 레이트 가입자국에 대해 제공된 테이블 1 과 같이, 임계 PAR 에 데이터 레이트 및 변조 방식을 매핑하는 룩업 테이블 (314) 로부터 얻어질 수도 있 다.
변환기 (316) 는 합산기 (306) 에 의해 생성되는 이득 제어 신호를 dB 단위의 평균 송신 파워 (P_avg) 로 변환하도록 사용될 수도 있다. 평균 송신 파워 P_avg 는 실시된 송신 파워를 나타내고 안테나 이득에 따른 방사된 송신 파워와 관련된다. 변환기 (316) 는 가입자국 교정 (calibration) 동안 생성된 룩업 테이블일 수도 있다.
알고리즘 (312) 은 이득 제어 신호로부터 생성된 평균 송신 파워 P_avg 가, 다음의 수학식을 만족함을 보장하도록 사용될 수도 있다:
P_avg<P_max-Critical PAR (1)
여기서, P_max 는 피크 송신 파워에 대한 시스템 요건을 나타낸다. 예시적으로, 피크 송신 파워 P_max 는 규제 제한값으로 설정될 수도 있다. 피크 송신 파워 P_max 는 가입자국 내의 외부 메모리로부터 제한기 (310) 로 프로그램 되거나, 제공될 수도 있다.
평균 송신 파워 P_avg 가 수학식 (1) 을 만족하지 않는 경우, 알고리즘 (312) 은 평균 송신 파워 P_avg 를, 피크 송신 파워 P_max 에서 임계 PAR 을 감산하여 정의된 제한값으로 감소시킬 수도 있다. 이것은 신호를 클리핑하는 것으로부터 야기되는 대역외 송출 및 왜곡이 시스템 요건을 만족할 최대 평균 송신 파워이다. 알고리즘 (312) 에 의해 설정된 평균 송신 파워 P_avg 는 송신기 AFE (218) 에 제공되기 전에 이득 제어 신호에 매핑하기 위해 변환기 (316) 에 재 라우팅될 수도 있다.
이득 제어 신호로부터 변환기 (316) 에 의해 생성된 평균 송신 파워 P_avg 는 또한 송신기 내의 피크 진폭 제한기 (214) 에 제공될 수도 있다. 피크 진폭 제한기 (214) 는 시간 윈도우 상에서 디지털 기저대역 신호의 평균 RMS (root mean square ) 포락선 파워를 측정하고 그것이 P_max 의 균등값을 초과하면 복소수 포락선 (complex envelope) 을 스케일링하도록 사용될 수도 있다.
도 4 는 가변 데이터 레이트 가입자국에서 작동하는 송신기에서 사용되는 피크 진폭 제한기의 일 실시형태를 도시하는 블럭도이다. 피크 진폭 제한기 (214) 는 송신기 프로세서 (212) 로부터 디지털 기저대역 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다. 디지털 기저대역 신호는, 각각의 샘플이 동위상 콤포넌트 I(n) 와 직교위상 콤포넌트 Q(n) 를 포함하는 일련의 디지털 샘플을 포함한다. 한 쌍의 곱셈기 (402a 및 402b) 는 디지털 샘플의 I 및 Q 컴포넌트를 스케일링하도록 사용될 수도 있다. 스케일링된 디지털 샘플은 피크 진폭 제한기 (214) 로부터의 출력일 수도 있고 디지털화, 필터링, 증폭 및 RF 신호로의 상향 변환을 위해 송신기 AFE (218) 에 제공될 수도 있다.
곱셈기 (402a 및 402b) 로 입력되는 스케일링값은 파워 검출기 (404) 및 스케일링값 생성기 (406) 에 의해 생성될 수도 있다. 파워 검출기 (404) 는 다음의 수학식을 사용하여 시간 윈도우 내의 디지털 기저대역 신호의 평균 포락선 파워를 측정하도록 사용될 수도 있다.
Figure 112007018347835-PCT00001
(2)
여기서, N 은 시간 윈도우 내의 디지털 샘플의 개수이다.
디지털 기저대역 신호의 평균 포락선 파워 (IQ_avg) 는 스케일링값 생성기 (406) 에 제공될 수도 있다. 스케일링값 생성기 (406) 는 디지털 기저대역 신호의 평균 폴락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하는지 여부를 판정하도록 사용될 수도 있다. 디지털 기저대역 신호의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하지 않는 경우, 스케일링값 생성기 (406) 는 곱셈기 (402a 및 402b) 에 "1" 을 제공한다. 반대로, 디지털 기저대역 신호의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하면, 신호를 클리핑하기 위해 스케일링값 생성기 (406) 는 곱셈기 (402a 및 402b) 로 스케일링값을 제공할 수도 있다. 스케일링값 생성기 (406) 는 다음 식으로 구현될 수도 있다.
Figure 112007018347835-PCT00002
(3)
스케일링값 생성기 (406) 로부터 출력되고 곱셈기 (402a 및 402b) 에 제공되는 스케일링값은 다음과 같이 정의될 수도 있다.
1/amp_scale
(4)
도 5 는 가변 데이터 레이트 가입자국에서 작동하는 송신기에 사용되는 피크 진폭 제한기의 또 다른 실시형태를 나타내는 기능 블럭도이다. 도 4 와 관련되어 설명된 실시형태와 유사하게, 피크 진폭 제한기 (214) 는 일련의 디지털 샘플을 포함하는 송신기 프로세서 (212) 로부터의 디지털 기저대역 신호를 수신하도록 구성될 수도 있으며, 각각의 샘플이 동위상 콤포넌트 I(n) 및 직교위상 콤포넌트 Q(n) 를 갖는다. 그러나, 이 경우에서, 디지털 샘플의 I 및 Q 컴포넌트 서로 독립적으로 스케일링될 수도 있다. 동위상 곱셈기 (502a) 는 I 컴포넌트를 스케일링하는데 사용될 수도 있고, 직교 곱셈기 (502b) 는 Q 컴포넌트를 스케일링하는데 사용될 수도 있다. 개별적으로 스케일링된 디지털 샘플은 피크 진폭 제한기 (214) 로부터 출력되고 디지털화, 필터링, 증폭 및 RF 신호로의 상향변환을 위해 송신기 AFE (218) 에 제공될 수도 있다.
동위상 곱셈기 (502a) 에 입력되는 스케일링값은 동위상 파워 검출기 (504a) 및 동위상 스케일링값 생성기 (506a) 에 의해 생성될 수도 있다. 직교 곱셈기 (502b) 로 입력되는 스케일링값은 직교 파워 검출기 (504b) 및 직교 스케일링값 생성기 (506b) 에 의해 생성될 수도 있다. 파워 검출기 (504a 및 504b) 는, 스케일링값 생성기 (506a 및 506b) 가 그러하듯이, 서로 독립적으로 작동한다.
동위상 파워 검출기 (504a) 는 다음 수학식을 사용하여 디지털 기저대역 신호의 I 컴포넌트의 평균 포락선 파워를 측정하도록 사용될 수도 있다.
Figure 112007018347835-PCT00003
(5)
디지털 기저대역 신호 I 컴포넌트의 평균 포락선 파워 (I_avg) 는 동위상 스케일링값 생성기 (506a) 에 제공될 수도 있다. 동위상 스케일링 값 생성기 (506a) 는 디지털 기저대역 신호의 I 컴포넌트의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하는지 여부를 판정하도록 사용될 수도 있다. 디지털 기저대역 신호의 I 컴포넌트의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하지 않는 경우, 동위상 스케일링값 생성기 (506a) 는 동위상 곱셈기 (502a) 에 "1" 을 제공한다. 반대로, 디지털 기저대역의 I 컴포넌트의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과한다면, 동위상 스케일링값 생성기 (506a) 는 신호의 I 컴포넌트를 클리핑하기 위해 동위상 곱셈기 (502a) 에 스케일링값을 제공할 수도 있다. 동위상 스케일일값 생성기 (506a) 는 다음 식으로 구현될 수도 있다.
Figure 112007018347835-PCT00004
(6)
동위상 스케일링값 생성기 (506a) 로부터 출력되고 동위상 곱셈기 (502a) 에 제공되는 스케일링값은 다음과 같이 정의될 수도 있다.
1/I_amp_scale
(7)
직교 파워 검출기 (504b) 는 다음 수학식을 이용하여 디지털 기저대역 신호의 Q 컴포넌트의 평균 포락선 파워를 측정하도록 사용될 수도 있다.
Figure 112007018347835-PCT00005
(8)
디지털 기저대역 신호의 Q 컴포넌의 평균 포락선 파워트 (Q_avg) 는 직교 스케일링값 생성기 (506b) 에 제공될 수도 있다. 직교 스케일링값 생성기 (506b) 는 디지털 기저대역 신호의 Q 컴포넌트의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하는지 여부를 판정하도록 사용될 수도 있다. 디지털 기저대역 신호의 Q 컴포넌트의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하지 않는 경우, 직교 스케일링값 생성기 (506b) 는 직교 곱셈기 (502b) 에 "1" 을 제공할 수도 있다. 반대로, 디지털 기저대역 신호의 Q 컴포넌트의 평균 포락선 파워가 P_max 의 균등값을 초과하는 경우, 직교 스케일링값 생성기 (506b) 는 신호의 Q 컴포넌트를 클리핑하기 위해 직교 위상 곱셈기 (502b) 에 스케일링값을 제공할 수도 있다. 직교 스케일링값 생성기 (506b) 는 다음 식으로 구현될 수도 있다.
Figure 112007018347835-PCT00006
(9)
직교 스케일링값 생성기 (506b) 로부터 출력되고 직교 곱셈기 (502b) 로 제 공되는 스케일링값은 다음과 같이 정의될 수도 있다.
1/Q_amp_scale
(10)
여기에서 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 엘리먼트들, 및/또는 컴퍼넌트들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 또는 기타 프로그래머블 로직 컴퍼넌트, 별도의 게이트 또는 트랜지스터 로직, 별도의 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기서 설명된 기능을 수행하도록 설계되는 이들의 임의의 결합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다른 방법으로, 그 프로세서는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 또는 상태 기계일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 컴퍼넌트들의 결합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 임의의 기타 다른 구성물로 구현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2개의 조합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래쉬 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정 보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다.
상기의 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 당업자는 이들 실시형태에 대한 다양한 변형들을 명백히 알 수 있으며, 여기에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에서 설명된 실시형태들에 제한되는 것이 아니라, 여기에서 개시된 원리 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것으로서, 단수의 구성요소에 대한 참조는 구체적으로 진술되지 않았다면 "하나 그리고 오직 하나"를 의미하도록 의도하지 않고, "하나 이상의" 를 의미한다. 공지 또는 나중에 당업자에게 공지될 본 개시에 설명된 다양한 실시형태의 구성요소에 대한 구조적이고 기능적인 균등물들은 여기에 참조로써 명백하게 병합되고 청구항에 의해 포함되도록 의도된다. 더욱이, 여기에 개시된 어떠한 것도 그러한 개시가 청구항 내에서 직접 언급되는지 여부에 상관없이 공중에 제공되지 않는다. 어떠한 청구범위 구성요소도, 구성요소가 "를 위한 수단" 이라는 어구를 사용하여 명확하게 언급되지 않거나, 방법 청구항의 경우에, 구성요소가 "를 위한 단계" 라는 어구를 사용하여 언급되지 않았다면, 법 35 U.S.C 112 조, 6 번째 단락으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (25)

  1. 신호를 생성시키는 단계;
    대역외 (out-of-band) 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 상기 신호의 평균 송신 파워를 설정하는 단계;
    피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 상기 신호를 클리핑하는 단계; 및
    무선 매체를 통하여 상기 신호를 송신하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 송신의 상기 평균 송신 파워는 상기 대역외 송출이 상기 제 1 임계값을 초과하지 않는 최고 레벨로 설정되는, 무선 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 송신의 상기 평균 송신 파워는 상기 신호에 관한 파라미터에 기초하여 설정되는, 무선 통신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 파라미터는 신호 데이터 레이트, 신호 변조 방식, 신호 인코딩 방식 및 신호 페이로드 사이즈 중 하나 이상을 포함하는, 무선 통신 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 파라미터를 피크-대-평균 파워비로 매핑하는 룩업 테이블 (look up table) 을 참조하는 단계를 더 포함하고,
    상기 신호 송신의 상기 평균 송신 파워는 상기 피크-대-평균 파워비 및 상기 제 2 임계값의 함수로서 설정되는, 무선 통신 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호 송신의 상기 평균 송신 파워는 상기 파라미터에 독립적으로 이득 제어 신호를 생성시키고, 상기 피크-대-평균 파워비 및 상기 제 2 임계값의 함수로서 상기 이득 제어 신호를 제한함으로써 설정되고,
    상기 신호는 상기 제한된 이득 제어 신호를 송신기에 인가함으로써 송신되는, 무선 통신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파라미터에 독립적으로 생성된 상기 이득 제어 신호는 원격 소스로부터의, 상기 무선 매체의 품질을 표시하는 피드백의 함수인, 무선 통신 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 파라미터에 독립적으로 생성된 상기 이득 제어 신호는 상기 무선 매체를 통하여 원격 소스로부터 수신된 신호의 파워의 함수인, 무선 통신 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호는, 상기 신호의 평균 포락선 파워가 상기 제 2 임계값을 초과하는지를 판정하고 상기 판정에 응답하여 상기 신호를 스케일링함으로써 클리핑되는, 무선 통신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호는 동위상 (I) 컴포넌트 및 직교 위상 (Q) 컴포넌트를 포함하고, 상기 신호의 상기 평균 포락선 파워는 상기 신호의 상기 I 및 상기 Q 컴포넌트의 크기로부터 판정되는, 무선 통신 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호는 동위상 (I) 컴포넌트 및 직교 위상 (Q) 컴포넌트를 포함하고, 상기 신호의 상기 평균 포락선 파워는 상기 I 및 상기 Q 컴포넌트 각각에 대하여 독립적으로 판정되고, 상기 I 및 상기 Q 컴포넌트는 독립적으로 스케일링되는, 무선 통신 방법.
  12. 신호를 생성시키도록 구성되는 사용자 인터페이스;
    무선 매체를 통하여 상기 신호를 송신하도록 구성되는 송신기;
    대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 상기 송신기의 평균 송신 파워를 설정하도록 구성되는 파워 제어 모듈; 및
    피크 송신 파워에 관한 제 1 임계값의 함수로서 상기 신호를 클리핑하도록 구성되는 피크 진폭 제한기를 구비하는, 무선 통신 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 파워 제어 모듈은, 상기 대역외 송출이 상기 제 1 임계값을 초과하지 않는 최고 레벨로 상기 송신기의 상기 평균 송신 파워를 설정하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 파워 제어 모듈은, 상기 신호에 관한 파라미터에 기초하여 상기 송신기의 상기 평균 송신 파워를 설정하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 파라미터는 신호 데이터 레이트, 신호 변조 방식, 신호 인코딩 방식, 및 신호 페이로드 사이즈 중 하나 이상을 포함하는, 무선 통신 디바이스.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 파라미터를 피크-대-평균 파워비로 매핑하는 룩업 테이블을 더 구비하고,
    상기 파워 제어 모듈은, 상기 파라미터에 대한 상기 피크-대-평균 파워비를 액세스하기 위해 상기 룩업 테이블을 참조하고, 상기 피크-대-평균 파워비 및 상기 제 2 임계값의 함수로서 상기 송신기의 상기 평균 송신 파워를 설정하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 파워 제어 모듈은, 상기 파라미터에 독립적으로 이득 제어 신호를 생성시키고, 상기 피크-대-평균 파워비 및 상기 제 2 임계값의 함수로서 상기 이득 제어 신호를 제한하고, 상기 평균 송신 파워를 설정하기 위해 상기 제한된 이득 제어 신호를 상기 송신기에 인가하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    원격 소스로부터 수신된 신호로부터의, 상기 무선 매체의 품질을 표시하는 피드백을 추출하도록 구성되는 수신기를 더 구비하고,
    상기 파워 제어 모듈은 상기 피드백의 함수로서 상기 이득 제어 신호를 생성시키도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  19. 제 17 항에 있어서,
    원격 소스로부터 신호를 수신하고 상기 수신된 신호의 파워를 측정하도록 구성된 수신기를 더 구비하고,
    상기 파워 제어 모듈은, 상기 수신된 신호의 상기 측정된 파워의 함수로서 상기 이득 제어 신호를 생성시키도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 피크 진폭 제한기는, 상기 신호의 평균 포락선 파워를 계산하고, 상기 신호의 상기 평균 포락선 파워가 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우 상기 신호를 스케일링함으로써 상기 신호를 클리핑하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 신호는 동위상 (I) 컴포넌트 및 직교 위상 (Q) 컴포넌트를 포함하고,
    상기 피크 진폭 제한기는 상기 신호의 상기 I 및 상기 Q 컴포넌트의 크기로부터 상기 신호의 상기 평균 포락선 파워를 계산하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 신호는 동위상 (I) 컴포넌트 및 직교 위상 (Q) 컴포넌트를 포함하고,
    상기 피크 진폭 제한기는, 상기 I 및 상기 Q 컴포넌트 각각에 대하여 독립적으로 상기 신호의 상기 평균 포락선 파워를 계산하고, 상기 각각의 평균 포락선 파 워 계산값이 상기 제 2 임계값을 초과하는 경우 상기 I 및 상기 Q 컴포넌트 각각을 독립적으로 스케일링하도록 더 구성되는, 무선 통신 디바이스.
  23. 신호를 생성시키는 수단;
    무선 매체를 통하여 상기 신호를 송신하는 수단;
    대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 상기 신호 송신의 평균 송신 파워를 설정하는 수단; 및
    피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 상기 신호를 클리핑하는 수단을 구비하는, 무선 통신 디바이스.
  24. 신호를 생성시키는 단계;
    대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 상기 신호의 평균 송신 파워를 설정하는 단계; 및
    피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 상기 신호를 클리핑하는 단계를 제어하도록 구성되는, 무선 통신용 프로세서.
  25. 신호를 생성시키는 단계;
    대역외 송출에 관한 제 1 임계값의 함수로서 상기 신호의 평균 송신 파워를 설정하는 단계; 및
    피크 송신 파워에 관한 제 2 임계값의 함수로서 상기 신호를 클리핑하는 단 계를 제어하도록 구성되는 소프트웨어를 구비하는, 무선 통신용 저장 매체.
KR1020077005301A 2004-08-06 2005-08-03 무선 통신 디바이스의 송신 파워를 제어하는 방법 및 장치 KR20070033051A (ko)

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US59939004P 2004-08-06 2004-08-06
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US10/942,590 US7428426B2 (en) 2004-08-06 2004-09-15 Method and apparatus for controlling transmit power in a wireless communications device
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