KR20080061538A - 통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템의 상향링크(uplink)에서 전력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 통신 시스템에서 전력 제어 방법에 있어서, 기지국이 이동 단말기로부터 피드백 정보를 수신하면, 상기 피드백 정보에 상응하여 전력 제어값을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값을 포함하는 전력 제어 정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 과정과, 상기 이동 단말기로부터 상기 전송한 전력 제어 정보에 상응한 송신 전력으로 신호를 수신하면, 상기 수신 신호의 세기를 측정하고, 상기 수신 신호의 세기와 상기 전력 제어값을 이용하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 상응하여 상기 이동 단말기를 스케쥴링하는 과정을 포함한다.
Figure P1020060136390
전력 제어, 상향링크, 전력 경쟁, 경쟁 메트릭, 스케쥴링

Description

통신 시스템에서 전력 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING POWER IN A COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS의 동작 과정을 도시한 도면.
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 통신 시스템의 상향링크(uplink)에서 전력 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차세대 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 차세대 통신 시스템에서는 무선 근거 리 통신 네트워크(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(WMAN: Wireless Metropolitan Area Network, 이하 'WMAN'이라 칭하기로 함) 시스템과 같은 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 그 대표적인 통신 시스템이 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템이다.
상기 BWA 통신 시스템인 IEEE 802.16a/d 통신 시스템 및 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 WMAN 시스템의 물리 채널(physical channel)에 광대역(broadband) 전송 네트워크를 지원하기 위해 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템이다. 상기 IEEE 802.16a/d 통신 시스템은 현재 가입자 단말기(SS: Subscriber Station, 이하 'SS'라 칭하기로 함)가 고정된 상태, 즉 SS의 이동성을 전혀 고려하지 않은 상태 및 단일 셀 구조만을 고려하고 있는 시스템이다. 이와는 달리 IEEE 802.16e 통신 시스템은 상기 IEEE 802.16a 통신 시스템에 SS의 이동성을 고려하는 시스템이며, 상기 이동성을 가지는 SS를 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함)라고 칭하기로 한다.
한편, 통신 시스템은 데이터 전송 용량의 증대 및 QoS를 향상시키기 위해 하향링크 및 상향링크에서 송신 전력을 제어하여 최소한의 신호의 세기로 BS 또는 MS가 데이터 수신을 위해 필요한 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 함)를 갖도록 한다. 이렇게 송신 전력을 제어함으로써 낮은 SINR을 갖는 MS가 BS로부터 통신 서비스를 받을 수 있는 서비스 영역에서 보다 높은 송신 전력을 갖도록 하여 상기 BS와 안정적으로 데이터를 송수신하여 QoS를 향상시키고, 필요 이상의 높은 전력으로 신호를 송신하지 못하도록 하여 동일한 주파수 대역을 사용하며 인접 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 MS의 QoS 저하를 감소시킬 수 있다.
이러한 전력 제어 방식은 BS 또는 MS가 전송한 송신 신호를 해당 수신기가 수신할 경우 상기 수신기가 필요한 만큼의 SINR을 유지할 수 있도록 송신기의 송신 전력을 제어하는 것이다. 특히, 상기 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 인접한 BS들 간의 간섭이 발생하지 않는 범위, 예컨대 인접한 BS들과 상기 인접한 BS들로부터 통신 서비스를 제공받는 MS들 간의 데이터 송수신시에 간섭신호로 작용하지 않은 범위 내에서 신호의 송신 전력을 크게 하여 수신 신호의 품질, 즉 QoS를 개선시킨다. 그러므로, 상기 통신 시스템은, 소정의 셀을 관장하는 BS의 중심 영역에 존재하여 채널 상태가 우수한 MS와 상기 BS의 가장자리 영역에 존재하여 채널 상태가 열악한 MS 간의 전력 제어는 상이한 조건으로 전력을 제어할 필요가 있다.
예를 들어, 상기 BS의 가장자리 영역에 존재하는 MS가 MS 자신이 존재하는 셀을 관장하는 BS와 데이터 송수신을 위해 신호의 송신 전력을 크게 하여 송신할 경우, 현재 자신이 존재하는 셀과 인접한 셀을 관장하는 BS로 상기 송신 전력만큼 더 높은 간섭 신호를 유발시키므로 수신기가 데이터 송수신을 위해 요구되는 SIR을 갖는데 필요한 최소한의 송신 전력으로 신호를 송신하도록 한다. 또한, 상기 BS의 중심 영역에 존재하는 MS의 송신 전력을 크게 하여 송신할 경우, 상기 현재 자신이 존재하는 셀과 인접한 셀을 관장하는 BS에게 간섭 신호로 작용하는 신호가 작으므로 송수신 신호의 수신 품질, 즉 QoS를 향상시키기 위해 보다 큰 송신 전력으로 신호를 송신하도록 한다. 따라서, 전술한 바와 같이 통신 시스템에서 데이터 송수신을 위한 송신 전력을 제어하는 방안이 필요하다.
차세대 통신 시스템에서는 보다 높은 대역 효율성을 갖기 위해 주파수 재사용 거리가 점차 줄어들고 있는 실정이며, 이와 같은 상황에서 BS 설치 비용의 절약과 함께 사용자 통화 품질 개선을 위해 효율적인 전력 제어 방안이 필요하다. 그러나 일반적으로 상향링크 전력 제어 기법은 인접한 다른 기지국의 상황을 고려하지 않고 독립적으로 동작하므로 인접한 서로 다른 BS에 속한 두개의 MS가 불필요한 전력 경쟁을 수행할 가능성이 있으므로 상향링크 전력 제어 기법과 자원 할당 방안을 함께 고려해야 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 시스템에서 상향링크의 전력 제어 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 전력 제어 방법에 있어서, 기지국이 이동 단말기로부터 피드백 정보를 수신하면, 상기 피드백 정보에 상응하여 전력 제어값을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값을 포함하는 전력 제어 정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 과정과, 상기 이동 단말기로부터 상기 전송한 전력 제어 정보에 상응한 송신 전력으로 신호를 수신하면, 상기 수신 신호의 세기를 측정하고, 상기 수신 신호의 세기와 상기 전력 제어값을 이용하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 상응하여 상기 이동 단말기를 스케쥴링하는 과정을 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 통신 시스템에서 전력 제어 시스템에 있어서, 이동 단말기로부터 피드백 정보를 수신하면, 상기 피드백 정보에 상응하여 전력 제어값을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값을 포함하는 전력 제어 정보를 상기 이동 단말기로 전송하고, 상기 이동 단말기로부터 상기 전송한 전력 제어 정보에 상응한 송신 전력으로 신호를 수신하면, 상기 수신 신호의 세기를 측정하고, 상기 수신 신호의 세기와 상기 전력 제어값을 이용하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단한 후, 상기 판단 결과에 상응하여 상기 이동 단말기의 스케쥴링하는 기지국을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 통신 시스템, 일예로 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access, 이하 'BWA'라 칭하기로 함) 통신 시스템인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 통신 시스템에서 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 설명의 편의상 상기 통신 시스템을 IEEE 802.16e 통신 시스템에서 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 함)/직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 통신 시스템을 일예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 제어 방법 및 시스템은 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 통신 시스템에서 소정의 셀을 관장하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)과, 상기 소정의 셀 내에 존재하며 상기 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 함) 간의 데이터를 송수신할 경우의 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시예에서는 상기 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 통신 시스템에서 상향링크(uplink), 즉 상기 소정의 셀을 관장하는 BS로부터 통신 서비스를 제공받는 MS가 상기 BS로 데이터를 송신할 경우의 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다.
아울러, 본 발명은 통신 시스템에서 상향링크의 전력 제어 방법 및 시스템을 제안한다. 여기서, 후술할 본 발명의 실시예에서는, 상기 OFDM/OFDMA 방식을 적용한 통신 시스템에서 소정의 셀을 관장하는 BS(이하 '서빙(serving) BS'라 칭하기로 함)가 자신으로부터 통신 서비스를 제공받는 MS(이하 '서빙 MS'라 칭하기로 함)의 송신 전력을 제어하는 방법 및 시스템을 제안한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 서빙 BS는, 자신이 관장하는 셀(이하 '서빙 셀'이라 칭하기로 함) 내에 존재하는 임의의 서빙 MS가 상향링크에서 서빙 BS로 신호를 송신할 경우의 전력, 예컨대 전력 제어값(ΔP)을 산출한 후, 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)이 포함된 전력 제어 정보를 상기 MS로 전송한다. 그러면, 상기 서빙 MS는 상기 전력 제어 정보에 포함된 전력 제어값(ΔP)에 상응하는 전력으로 상기 서빙 BS로 신호를 송신하고, 상기 서빙 BS는 상기 서빙 MS가 송신한 신호를 수신한다. 이때, 상기 서빙 BS는 상기 서빙 MS로부터 수신되는 신호의 세기, 예컨대 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio, 이하 'SINR'이라 칭하기로 함)를 측정하고, 상기 측정한 SINR에 상응하여 상향링크의 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한다. 그런 다음, 상기 서빙 BS는 상기 산출한 SINR 변동값(ΔSINR)과 상기 전력 제어값(ΔP)을 이용하여 서빙 MS의 경쟁 상태, 다시 말해 상기 서빙 MS가 상기 서빙 셀과 인접한 셀(이하 '인접(neighbor) 셀'이라 칭하기로 함)들을 관장하는 BS(이하 '인접 BS')로부터 통신 서비스를 제공받는 MS(이하 '인접 MS'라 칭하기로 함)와 상향링크 전력 경쟁 상태인지를 판단한다. 다음으로, 상기 서빙 BS는 상기 서빙 MS의 경쟁 상태에 상응하여 스케쥴링을 수행하여 상기 서빙 MS의 송신 전력을 제어한다. 그러 면 여기서 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 전력 제어를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 통신 시스템은, 다중 셀 구조를 가지며, 즉 셀1(110)과 셀2(120)를 가지며, 상기 각 셀들(110,120)을 관장하는 BS1(112), BS2(122), 및 상기 셀1(110) 내에 존재하여 상기 BS1(112)로부터 통신 서비스를 제공받는 MS1(114)과, 상기 셀2(120) 내에 존재하여 상기 BS2(122)로부터 통신 서비스를 제공받는 MS2(124)를 포함한다. 여기서, 상기 MS들, 즉 MS1(114), MS2(124)는 이동성 및 고정성을 모두 가지며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 MS1(114), MS2(124)는 자신을 관장하는 BS, 즉 BS1(112), BS2(122)와 원거리에 존재, 즉 셀1(110), 셀2(122)의 가장자리 영역에 존재하는 것으로 가정하고, 상기 셀1(110)을 서빙 셀, BS1(112)을 서빙 BS, MS1(114)을 서빙 MS로 가정하고, 상기 셀2(120)를 인접 셀, BS2(122)를 인접 BS, MS2(124)를 인접 MS로 가정하여 설명하기로 한다. 그리고, 상기 BS들(112,122)과 상기 각 셀들(110,120) 내에 존재하는 MS들(114,124) 간의 신호 송수신은 상기 OFDM/OFDMA 방식을 사용하여 이루어짐으로 가정하여 설명하기로 한다.
상기 MS1(114), MS2(124)는 앞서 설명한 바와 같이 셀1(110), 셀2(120)의 가장자리 영역에 존재하므로 해당 BS들로 신호를 송신할 경우, 다른 MS들, 예컨대 상기 각 셀들(110,120)의 중심 영역에 존재하는 MS들과 비교하여 큰 송신 전력으로 신호를 송신하고, 상기 MS들(114,124)로부터 신호를 수신하는 BS들(112,122)은, 자신으로부터 통신 서비스를 제공받는 해당 MS들, 다시 말해 BS1(112)은 MS1(114)로부터 수신되는 신호의 SINR을 측정하고, BS2(122)는 MS2(124)로부터 수신되는 신호의 SINR을 측정한다. 여기서, 상기 MS들(114,124)은 자신이 해당 BS로 신호를 송신할 경우의 송신 전력 정보가 포함된 전력 제어 정보를 상기 해당 BS로부터 수신하고, 상기 수신한 전력 제어 정보에 상응하는 전력으로 상기 해당 BS들, 다시 말해 MS1(114)은 BS1(112)로부터 전력 제어 정보를 수신하고 상기 수신한 전력 제어 정보에 상응하는 전력으로 BS1(112)로 신호를 송신하고, MS2(124)는 BS2(122)로부터 전력 제어 정보를 수신하고 상기 수신한 전력 제어 정보에 상응하는 전력으로 BS2(122)로 신호를 송신한다.
이때, 상기 BS들(112,122)은 해당 MS들로부터 수신한 피드백 정보, 예컨대 BS 자신과 해당 MS간의 채널 품질 정보(CQI: Channel Quality Information, 이하 'CQI'라 칭하기로 함)에 상응하여 상기 해당 MS가 상향링크에서 신호를 송신할 경우의 전력 제어값(ΔP)을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)이 포함된 전력 제어 정보를 해당 MS로 전송한다. 또한, 상기 BS들(112,122)은 이전 프레임에서 해당 MS로부터 수신한 신호의 SINR(SINRo)과 현재 프레임에서 해당 MS로부터 수신한 신호의 SINR(SINRn) 간의 차이를 통해 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한다. 그런 다음, 상기 BS들(112,122)은 자신이 관장하는 셀내에 존재하는 MS가 인접 셀 내에 존재하는 MS와 상향링크 전력 경쟁 상태인지를 판단한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 BS1(112)은 MS1(114)로부터 피드백 정보를 수신하여 전력 제어값(ΔP)을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)이 포함된 전력 제어 정보를 MS1(114)로 전송한다. 그러면, 상기 MS1(114)은 수신한 전력 제어 정보에 포함된 전력 제어값(ΔP)에 상응하여 상향링크에서의 송신 전력을 제어한 후, 제어된 전력으로 신호를 상기 BS1(112)로 송신한다. 상기 MS1(114)로부터 신호를 수신한 BS1(112)은 수신 신호의 SINR을 측정하여 전술한 바와 같이 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한다. 이렇게 산출한 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한 BS1(112)은 상기 MS1(114)이 인접 셀, 즉 셀2(120) 내에 존재하는 MS2(124)와 상향링크 전력 경쟁 상태인지를 판단한다.
여기서, 상기 상향링크 전력 경쟁 상태는, 각 MS들, 특히 각 셀의 가장자리 영역에 존재하는 MS들이 해당 BS의 수신 성능을 향상시키기 위해 경쟁적으로 상향링크에서의 송신 전력을 증가시키는 상태이다. 즉, 각 셀의 가장자리 영역에 존재하는 MS1(114)과 MS2(124)가 상향링크에서 신호를 해당 BS로 송신할 경우, 상기 해당 BS의 수신 성능을 향상시키기 위해 상기 각 MS들이 상향링크에서의 송신 전력을 증가시키는 상태이다. 다시 말해, MS1(114)이 BS1(112)로 신호를 송신할 경우, 상기 MS1(114)은 상기 BS1(112)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서의 송신 전력을 증가시킨다. 또한, MS2(124)가 BS2(122)로 신호를 송신할 경우, 상기 MS2(124)는 상기 BS2(122)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서의 송신 전력을 증가시킨다.
이렇게 각 셀의 가장자리 영역에 존재하는 MS1(114)과 MS2(124)이 상향링크 에서의 송신 전력을 증가시킴에 따라 해당 BS들, 즉 BS1(112)이 MS1(114)로부터 신호 수신할 경우, MS2(124)가 BS2(122)로 송신한 신호는 간섭 신호로 작용하며, 상기 MS2(124)가 상향링크에서 증가시킨 송신 전력에 상응하여 간섭 신호의 세기가 증가한다. 그에 따라, 상기 MS1(114)이 BS1(112)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서 송신 전력을 증가시킬지라도 MS2(124)이 BS2(122)로 송신한 신호에 의한 간섭 신호의 세기가 증가하므로 BS1(112)의 수신 성능은 향상되지 않는다. 그러면, 상기 MS1(114)은 상기 BS1(112)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서의 송신 전력을 다시 증가시킨다.
또한, MS2(124)는 상기 MS1(114)과 같이 BS2(122)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서 송신 전력을 증가시키며, MS1(114)이 BS1(112)로 송신한 신호에 의한 간섭 신호의 세기가 증가함에 따라 BS2(122)의 수신 성능은 향상되지 않는다. 그러면, 상기 MS2(124)는 상기 BS2(122)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서의 송신 전력을 다시 증가시킨다. 이렇게 MS1(114)과 MS2(124)이 해당 BS, 즉 BS1(112)과 BS2(122)의 수신 성능을 향상시키기 위해 상향링크에서의 송신 전력을 경쟁적으로 증가시키는 상태가 상향링크 전력 경쟁 상태이다.
한편, 상기 BS1(112)과 BS2(122)는, 산출한 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR)을 이용하여 경쟁 메트릭(racing metric)값(R)을 산출하고, 상기 산출한 경쟁 메트릭값(R)과 상기 전력 제어값(ΔP)에 상응하여 상기 MS1(114)과 MS2(124)이 상향링크 전력 경쟁 상태인지 판단한다. 여기서, 상기 경쟁 메트릭값(R)은 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112006097636483-PAT00001
이때, 상기 BS1(112)과 BS2(122)는 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR), 및 경쟁 메트릭값(R)을 통신 환경 및 통신 시스템에 상응하여 설정된 소정 시점 동안, 예컨대 소정 개수의 프레임 동안 반복적으로 산출하여 누적한 후, 상기 누적된 누적값과 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 MS1(114)과 MS2(124)이 상향링크 전력 경쟁 상태일 경우, 상기 상향링크 전력 경쟁 상태를 회피하는 방식으로 스케쥴링을 수행한다. 반면, 상기 비교 결과, 상기 MS1(114)과 MS2(124)이 상향링크 전력 경쟁 상태가 아닐 경우, 상기 BS1(112)과 BS2(122)는 기존 방식으로 스케쥴링을 수행한다.
여기서, 상기 MS1(114)과 MS2(124)가 페이징 동작을 수행할 경우 상기 BS1(112)과 BS2(122)는, 상기 MS1(114)과 MS2(124)를 일시적으로 상향링크 전력 경쟁 상태로 판단할 수 있으므로, 전술한 바와 같이 상기 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR), 및 경쟁 메트릭값(R)을 소정 개수의 프레임 동안 산출하여 누적한 후, 상기 누적된 누적값이 임계값보다 클 경우 상기 MS1(114)과 MS2(124)이 상향링크 전력 경쟁 상태로 판단한다.
또한, 상기 상향링크 전력 경쟁을 회피하는 방식의 스케쥴링은, 상기 MS1(114)과 MS2(124)이 해당 BS로 신호를 송신할 경우 서로 직교(orthgonal)한 무선 자원을 이용, 즉 서로 다른 서브채널을 이용, 다시 말해 서로 다른 주파수 대역 에서 신호를 송신하도록 스케쥴링, 이진 지수 백오프(binary exponential backoff)와 같은 랜덤 백오프(random backoff) 알고리즘을 이용하여 각 MS에게 할당된 자원의 충돌 확률을 시간 측면에서 감소, 즉 각 MS들에게 자원 할당시 시간 차, 다시 말해 서로 다른 시간 대역에서 신호를 송신하도록 스케쥴링, 각 MS에게 할당된 자원의 충돌 확률을 자원 측면에서 감소, 즉 각 MS들에게 할당된 서브채널의 수를 감소시키는 스케쥴링, 각 MS들의 상향링크에서 송신 전력을 감소시키기 위해 상기 각 MS들의 변조 및 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하 'MCS'라 칭하기로 함)의 레벨을 변화시키는 스케쥴링 등을 수행한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS는 전술한 바와 같이 해당 MS에 대한 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한 후, 상기 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR)을 이용하여 경쟁 메트릭값(R)을 산출한다. 그런 다음, 상기 BS는, 전력 제어값(ΔP)이 '0'보다 클 경우, 즉 상기 해당 MS가 상향링크에서의 송신 전력을 증가시킬 경우, 상기 경쟁 메트릭값(R)을 통신 환경 및 통신 시스템에 상응하여 설정된 경쟁 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과 상기 경쟁 메트릭값(R)이 경쟁 임계값보다 작을 경우, 즉 인접 셀 내에 존재하는 MS의 송신 신호에 의한 간섭 신호가 증가하여 상기 BS의 수신 SINR이 향상되지 않아 SINR 변동값(ΔSINR)이 증가하지 않을 경우, 상기 해당 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태인 것으로 판단한다. 이렇게 해당 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태이면, 상기 BS는 상향링크 전력 경쟁 회피 방식으로 스케쥴링을 수행하여 상기 MS의 송신 전력을 제어하여 MS의 전력 및 자원의 사용 효율을 향상시킨다. 그러면 여거서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS의 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 BS는, MS로부터 데이터를 수신하면 상기 데이터에 포함된 순한 접두어(Cyclic Prefix, 이하 'CP'라 칭하기로 함)를 제거하는 CP 제거기(201)와, 상기 CP 제거기(201)로부터 출력되는 직렬 형태의 데이터를 병렬 형태의 데이터로 변환하는 직렬/병렬(S/P: Serial-to-Parallel, 이하 'S/P'라 칭하기로 함) 변환기(203)와, 상기 S/P 변환기(203)로부터 출력되는 데이터를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform, 이하 'FFT'라 칭하기로 함)하는 FFT기(207)와, 상기 FFT된 데이터를 비트열로 변환하여 출력하는 디매핑기(207)과, 상기 디매핑기(207)로부터 출력되는 데이터를 복조하는 복조기(209)와, 상기 복조된 데이터를 디인터리빙하는 디인터리버(211)와, 상기 디인터리빙된 데이터를 복호하는 복호기(213)와, MS로부터 수신하여 상기 복호기(213)를 통해 복호된 피드백 정보에 상응하여 전력 제어값(ΔP)과 경쟁 메트릭값(R)을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)과 경쟁 메트릭값(R)을 통해 MS의 상향링크 전력 경쟁 여부를 소정 개수의 프레임 동안 반복적으로 검출하는 검출기(215)와, 상기 검출기(215)의 검출값을 전술한 바와 같이 소정 개수의 프레임 동안 반복적으로 누적한 후, 상기 누적된 누적값과 임계값을 비교하여 상기 MS의 상향링크 전력 경쟁 여부를 판단하는 버퍼(217), 및 상기 버퍼(217)의 판단 결과에 상응하여 스케쥴링을 수행하는 스케쥴 러(219)를 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 검출기(215)는 MS들로부터 수신한 피드백 정보, 예컨대 BS 자신과 MS간의 CQI에 상응하여 상기 MS가 상향링크에서 신호를 송신할 경우의 전력 제어값(ΔP)을 산출하고, MS로부터 수신되는 신호의 SINR을 측정한 후, 이전 프레임에서 수신한 신호의 SINR(SINRo)과 현재 프레임에서 수신한 신호의 SINR(SINRn) 간의 차이를 통해 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한다. 그런 다음, 상기 검출기(215)는 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR)을 이용하여 상기 수학식 1에서 설명한 바와 같이 경쟁 메트릭값(R)을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)과 경쟁 메트릭값(R)을 통해 상기 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태인지를 검출한다. 이때, 상기 검출기(215)는 소정 개수의 프레임 동안 반복적으로 전력 제어값(ΔP)과 경쟁 메트릭값(R)을 산출하여 상기 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태인지를 검출한다.
그리고, 상기 버퍼(217)은 전술한 바와 같이 상기 검출기(215)가 반복적으로 검출하여 출력하는 검출값을 누적한 후, 상기 누적된 누적값과 임계값을 비교하여 상기 MS의 상향링크 전력 경쟁 여부를 판단한다. 그런 다음, 상기 버퍼(217)는 상기 판단 결과에 상응하는 스케쥴링 정보를 스케쥴러(219)로 전송하고, 상기 스케쥴러(219)는 스케쥴링 정보에 상응하여 스케쥴링을 수행한다. 이때, 상기 버퍼(217)의 판단 결과 상기 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태일 경우 상기 버퍼(217)는 상향링크 전력 경쟁 회피 방식으로의 스케쥴링 수행 정보가 포함된 스케쥴링 정보를 스케 쥴러(219)로 전송한다. 반면, 상기 버퍼(217)의 판단 결과 상기 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태가 아닐 경우 상기 버퍼(217)는 기존 스케쥴링 방식으로의 스케쥴링 수행 정보가 포함된 스케쥴링 정보를 스케쥴러(219)로 전송한다. 상기 스케쥴러(219)는 수신한 스케쥴링 정보에 상응하여 스케쥴링을 수행한다. 여기서, 상기 상향링크 전력 경쟁을 회피하는 방식의 스케쥴링은 앞서 구체적으로 설명하였으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS의 동작 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템에서 BS의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 301단계에서 상기 BS는 MS들로부터 수신한 피드백 정보, 예컨대 BS 자신과 MS간의 CQI에 상응하여 상기 MS가 상향링크에서 신호를 송신할 경우의 전력 제어값(ΔP)을 산출한다. 그런 다음, 303단계에서 상기 BS는 상기 산출한 전력 제어값(ΔP)이 포함된 전력 제어 정보를 MS로 전송한다. 그러면, 305단계에서 상기 BS는 상기 전력 제어 정보에 상응한 송신 전력으로 MS로부터 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호의 SINR을 산출하여 이전 프레임에서 MS로부터 수신한 신호의 SINR(SINRo)과 현재 프레임에서 MS로부터 수신한 신호의 SINR(SINRn) 간의 차이를 통해 SINR 변동값(ΔSINR)을 산출한다.
다음으로, 307단계에서 상기 BS는 상시 산출한 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변 동값(ΔSINR)을 이용하여 상기 수학식 1에서 설명한 바와 같이 경쟁 메트릭값(R)을 산출한 후, 309단계로 진행한다. 상기 309단계에서 BS는 전력 제어값(ΔP)이 '0'보다 클 경우, 즉 MS가 상향링크에서의 송신 전력을 증가시킬 경우, 상기 경쟁 메트릭값(R)을 경쟁 임계값과 비교한다. 상기 309단계에서의 비교 결과, 상기 경쟁 메트릭값(R)이 경쟁 임계값보다 작을 경우, 즉 인접 셀 내에 존재하는 MS의 송신 신호에 의한 간섭 신호가 증가하여 상기 BS의 수신 SINR이 향상되지 않아 SINR 변동값(ΔSINR)이 증가하지 않을 경우, 상기 BS는 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태인 것으로 판단하고, 311단계로 진행한다. 상기 311단계에서 BS는 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태이므로 상향링크 전력 경쟁 회피 방식으로 스케쥴링을 수행하여 상기 MS의 송신 전력을 제어하여 MS의 전력 및 자원의 사용 효율을 향상시킨다. 여기서, 상기 상향링크 전력 경쟁 회피 방식의 스케쥴링은 앞서 구체적으로 설명하였으므로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
반면, 상기 309단계에서의 비교 결과, 상기 경쟁 메트릭값(R)이 경쟁 임계값보다 클 경우, 상기 BS는 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태가 아닌 것으로 판단하고, 313단계로 진행한다. 상기 313단계에서 BS는 MS가 상향링크 전력 경쟁 상태가 아니므로 기존 방식으로 스케쥴링을 수행한다. 여기서, BS는 상기 309단계에서 MS가 페이징 동작을 수행할 경우 MS를 일시적으로 상향링크 전력 경쟁 상태로 판단할 수 있으므로, 전술한 바와 같이 상기 전력 제어값(ΔP)과 SINR 변동값(ΔSINR), 및 경쟁 메트릭값(R)을 소정 개수의 프레임 동안 산출하여 누적한 후, 상기 누적된 누적값이 임계값보다 클 경우 311단계로 진행하고, 상기 누적된 누적값이 임계값보다 작을 경우 313단계로 진행한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 기지국이 관장하는 셀 내에 존재하는 이동 단말기로부터 수신한 피드백 정보에 상응하여 전력 제어 정보를 생성하고, 상기 이동 단말기로부터 수신한 신호의 세기를 측정하고, 상기 전력 제어 정보와 신호의 세기에 상응하여 상기 이동 단말기의 전력 경쟁 상태를 판단하여 스케쥴링을 수행함으로써 이동 단말기의 전력 및 자원을 최적화할 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 전력 및 자원의 사용 효율과 데이터 송수신율 증가시켜 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 통신 시스템에서 전력 제어 방법에 있어서,
    기지국이 이동 단말기로부터 피드백 정보를 수신하면, 상기 피드백 정보에 상응하여 전력 제어값을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값을 포함하는 전력 제어 정보를 상기 이동 단말기로 전송하는 과정과,
    상기 이동 단말기로부터 상기 전송한 전력 제어 정보에 상응한 송신 전력으로 신호를 수신하면, 상기 수신 신호의 세기를 측정하고, 상기 수신 신호의 세기와 상기 전력 제어값을 이용하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과에 상응하여 상기 이동 단말기를 스케쥴링하는 과정을 포함하는 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신 신호의 세기를 측정하는 과정은, 이전 프레임에서 상기 이동 단말기로부터 수신한 신호의 세기와 현재 프레임에서 상기 이동 단말기로부터 수신한 신호의 세기를 측정하여 수신 신호의 세기 변동값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신 신호의 세기를 측정하는 과정은, 상기 이동 단말기로부터 수신되는 신호의 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)를 측정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 과정은, 상기 산출한 수신 신호의 세기 변동값과 상기 전력 제어값을 이용하여 경쟁 메트릭(racing metric)값을 산출하고, 상기 산출한 경쟁 메트릭값과 경쟁 임계값을 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 과정은, 소정 개수의 프레임 동안 반복적으로 상기 경쟁 메트릭값을 산출하여 상기 경쟁 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과값이 상기 소정 개수의 프레임 동안 누적된 누적값과 임계값을 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 과정은, 상기 이동 단말기의 상향링크 전력 경쟁 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동 단말기를 스케쥴링하는 과정은, 상기 이동 단말기가 상향링크 전력 경쟁 상태일 경우, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기 간의 상향링크 전력 경쟁 상태 회피 방식으로 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 상향링크 전력 경쟁 상태 회피 방식으로 스케쥴링하는 과정은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기가 서로 다른 주파수 대역에서 신호를 송신하도록 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 상향링크 전력 경쟁 상태 회피 방식으로 스케쥴링하는 과정은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기가 서로 다른 시간 대역에서 신호를 송신하도록 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 상향링크 전력 경쟁 상태 회피 방식으로 스케쥴링하는 과정은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기에 할당된 서브채널을 감소시켜 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 상향링크 전력 경쟁 상태 회피 방식으로 스케쥴링하는 과정은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기의 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme)의 레벨을 변화시켜 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  12. 통신 시스템에서 전력 제어 시스템에 있어서,
    이동 단말기로부터 피드백 정보를 수신하면, 상기 피드백 정보에 상응하여 전력 제어값을 산출하고, 상기 산출한 전력 제어값을 포함하는 전력 제어 정보를 상기 이동 단말기로 전송하고, 상기 이동 단말기로부터 상기 전송한 전력 제어 정보에 상응한 송신 전력으로 신호를 수신하면, 상기 수신 신호의 세기를 측정하고, 상기 수신 신호의 세기와 상기 전력 제어값을 이용하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단한 후, 상기 판단 결과에 상응하여 상기 이동 단말기의 스케쥴링하는 기지국을 포함하는 전력 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기지국은, 이전 프레임에서 상기 이동 단말기로부터 수신한 신호의 세기와 현재 프레임에서 상기 이동 단말기로부터 수신한 신호의 세기를 측정하여 수신 신호의 세기 변동값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기로부터 수신되는 신호의 신호대 간섭 잡음비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)를 측정하여 상기 수신 신호의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 산출한 수신 신호의 세기 변동값과 상기 전력 제어값을 이용하여 경쟁 메트릭(racing metric)값을 산출하고, 상기 산출한 경쟁 메트릭값과 경쟁 임계값을 비교하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기지국은, 소정 개수의 프레임 동안 반복적으로 상기 경쟁 메트릭값을 산출하여 상기 경쟁 임계값을 비교하고, 상기 비교 결과값이 상기 소정 개수의 프레임 동안 누적된 누적값과 임계값을 비교하여 상기 이동 단말기의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  17. 제12항 또는 제16항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기의 상향링크 전력 경쟁 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기가 상향링크 전력 경쟁 상태일 경우, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기 간의 상향링크 전력 경쟁 상태 회피 방식으로 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기가 서로 다른 주파수 대역에서 신호를 송신하도록 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기가 서로 다른 시간 대역에서 신호를 송신하도록 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기에 할당된 서브채널을 감소시켜 스케쥴링 하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 기지국은, 상기 이동 단말기와 상기 기지국이 관장하는 셀과 인접한 셀 내에 존재하는 이동 단말기의 코딩 방식(MCS: Modulation and Coding Scheme)의 레벨을 변화시켜 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 시스템.
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