KR20080094003A - 스케줄링가능한 무선 통신 단말의 전력 제어 - Google Patents

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KR20080094003A
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에드가 피. 퍼낸데즈
아민 더블유. 클롬스도프
비재이 난기아
라비키란 노리
데일 지. 슈웬트
케네쓰 에이. 스튜워트
데이비드 알. 윌슨
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Abstract

무선 통신 네트워크 내에서 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티는 전력 증폭기(608)에 전송가능하게 결합된 제어기(603)를 포함하고, 제어기는 무선 수신기에 의한 무선 자원 할당 정보 수신기를 기반으로 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 변화시킨다.
스케줄링, 무선 통신 네트워크, 전력 증폭기, 통신 엔티티, 자원 할당

Description

스케줄링가능한 무선 통신 단말의 전력 제어{POWER CONTROL IN SCHEDULABLE WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL}
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 특히, 무선 통신 네트워크에서의 무선 자원 스케줄링(scheduling), 그 대응 장치 및 방법에 관한 것이다.
이동 단말 또는 유저 장비(UE)에서의 전력 증폭기(PA)의 성능 및 효율을 개선하기 위해 진화된 UMTS Terrestrial Radio Access 즉, E-UTRA라고도 하는 3GPP 롱텀 진화(Long Term Evolution) 프로젝트 등의 당시의 광대역 무선 통신 표준의 규격 단계(specification phase)에서 몇 가지 노력이 있었다. 이러한 목적을 지향하는데 다수의 주요한(key) 성능 메트릭(performance metric)이 있지만, 최우선의 목표는 소정의 특정 수행 전력 레벨, 예를 들어 +21dBm 또는 +24dBm을 UE 안테나에 전달하는데 필요한 PA 전력 소모(또는 피크 및/또는 평균 전류 드레인), 비용 및 복잡성을 최소화하는 것이다.
일반적으로, 필요한 수행 전력 레벨은 대역내 신호 품질상의 특정 하한 또는 소정 파형의 에러 벡터 크기(EVM) 및 소정 신호 대역폭으로부터의 그리고 인접 또는 다른 반송파 수신기들의 수신 신호 대역 내로의 신호 전력 누설의 상한 내에서 수행되어야 한다. 이러한 효과는 광의의 용어 "파형 품질" 내에 포함될 수 있다.
이러한 문제는 전통적인 PA 설계에 도전이 되지만, 3GPP LTE 등의 신생의 광대역 무선 네트워크는 시스템 동작의 새로운 모드와 관련하여 이러한 문제를 해결해야 한다. 예를 들어, 전력 증폭기(PA) 동작은 최적화되어야 하는 한편, 멀티 톤 파형 및 가변 신호 대역폭(때로 채널 또는 반송파 대역폭이라고도 하는 공칭 대역폭 내의)을 점유하는 주파수 가변(frequency-agile) 파형을 포함하는 새로운 파형 타입을 전송해야 한다. 또한, 이제 PA 성능이 이제 기지국 등의 네트워크 엔티티가 동시 전송을 위해 다수의 무선 통신 엔티티 또는 단말들을 스케줄링하는 패킷 교환(PS) 네트워크에서 주로 최적화되어야 한다. PA 성능은 다수의 다른 주파수, 또는 다른 무선 기술 중에서 또한 GSM, UMTS, WCDMA, 무면허의 송신기 및 수신기를 포함하는 공간적으로 인접한 무선 기술에서 최적화되어야 한다.
이 기술의 당업자라면, 본 발명의 여러 특징, 피처 및 장점들은 이하의 첨부 도면을 참조한 상세한 설명을 숙지하면 보다 완전하게 이해할 것이다. 도면은 명확화를 위해 간략화될 수 있고 불필요하게 스케일로 되지 않을 수 있다.
도 1은 일례의 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 무선 통신 엔티티를 도시한다.
도 3은 인접 통신 네트워크들을 도시한다.
도 4는 점유 대역폭 전력 디레이팅(de-rating) 값들을 도시한다.
도 5는 다수의 엔티티들에 할당된 무선 자원 할당을 도시한다.
도 6은 최대 전력 레벨을 변경하는 제어기의 제어하에 있는 전력 증폭기를 도시한다.
도 7은 무선 송신기 전력 증폭기의 최대 전력에서 조정된 무선 통신 수신기에서 수신된 신호를 나타낸다.
도 1에 있어서, 일례의 무선 통신 시스템은 지리적 영역에 분포된 기지국(110)을 담당하는 다수의 셀을 포함하는 셀룰러 네트워크를 포함한다. 기지국(BS) 또는 기지국 트랜시버(110)를 담당하는 셀을 또한 일반적으로 노드 B 또는 셀 사이트라고 하고 각각의 셀 사이트는 하나 이상의 셀들로 이루어지는데, 이 셀들을 또한 섹터라고 한다. 기지국들은 게이트웨이를 통해 공중 전화망(PSTN)(130) 및 패킷 데이터 망(PDN)(140)에 결합된 제어기(120)에 의해 전송가능하게 상호접속되어 있다. 기지국들은 또한 일반적으로 유저 장비(UE) 또는 무선 단말이라고도 하는 이동 단말(102)과 통신하여 이동 단말 스케줄링 등의 기능을 수행함으로써 이용가능한 무선 자원들을 이용하여 데이터를 수신 또는 송신한다. 네트워크는 또한 이 기술의 당업자에게 일반적으로 알려진 바와 같이, 다른 네트워크 엔티티들에 의해 제어될 수 있는 데이터 라우팅, 허가 제어, 가입자 빌링, 단말 인증 등을 포함하는 관리 기능을 포함한다.
일례의 셀룰러 통신 네트워크는 현재의 그리고 향후 세대의 셀룰러 네트워크들 중에서 2.5 세대 3GPP GSM 네트워크, 3세대 3GPP WCDMA 네트워크 및 3GPP2 CDMA 통신 네트워크를 포함한다. 향후 세대의 네트워크에는 발전하는 Universal Mobile Telecommunication System(UMTS) 네트워크, 진화된 Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) 네트워크가 있다. 네트워크는 또한 주파수 분할 다중 접속(OFDM), DFT-스프레드-OFDM, IFDMA 등의 향후의 시스템에 장점을 갖는 주파수 영역 지향 다수 반송파 전송 기술을 실시하는 타입일 수 있다. 직교 주파수 분할(SC-FDMA) 특히, 인터리브 주파수 분할 다중 접속(IFDMA) 및 그 주파수 영역 관련 변형(DFT-스프레드-OFDM(DFT-SOFDM)으로 알려짐)을 갖는 단일 반송파 기반 기술은 이들이 피크 대 평균 전력 비(PAPR) 또는 소위 큐빅 메트릭(CM;cubic metric)을 포함할 수 있는 그 시대의 파형 품질 메트릭을 이용하여 액세스될 때 성능을 최적화하는 점에서 바람직하다. 이들 메트릭은 선형 전력 증폭기 동작을 유지하는데 필요한 전력 백오프(backoff) 또는 전력 디레이팅의 양호한 표시기이며, 여기서 '선형'은 일반적으로 보통 소정 파형으로 점유된 신호 대역폭 내에서 그리고 인접 주파수에서 왜곡의 특정 및 제어가능한 레벨을 의미한다.
OFDM 네트워크에서, 시간 분할 다중화(TDM) 및 주파수 분할 다중화 모두가 채널 코드화, 인터리브 및 데이터 변조된 정보를 OFDM 시간/주파수 심볼 위에 매핑하는데 이용된다. OFDM 심볼들은 각 심볼이 또한 가드 인터벌(guard interval) 또는 주기적 프리픽스(cyclic prefix)를 포함할 수 있는 넘버 N 연속 OFDM 심볼에 대해 M 연속 부 반송파들로 이루어진 다수의 자원 블록들로 구성될 수 있다. OFDM 무선 인터페이스는 보통 다른 대역폭 예를 들어, 5MHz, 10MHz 등의 반송파들을 지원하도록 설계된다. 주파수 차원에서의 자원 블록 크기와 이용가능한 자원 블록들의 수는 일반적으로 시스템의 대역폭에 따른다.
도 2에서, 일례의 무선 단말(200)은 예를 들어, RAM, ROM 등의 메모리(220) 에 전송가능하게 결합된 프로세서(210)를 포함한다. 무선 라디오 송수신기(230)는 무선 인터페이스를 통해 전술한 네트워크의 기지국들과 통신한다. 단말은 또한 디스플레이, 마이크로폰 및 다른 입력과 출력들 사이의 오디오 출력을 포함하는 유저 인터페이스(UI)(240)를 포함한다. 프로세서는 메모리 내에 저장된 수행가능한 프로그램들의 제어하에 있는 디지털 제어기 및/또는 디지털 신호 프로세서로서 실시될 수 있는데, 이는 일반적으로 이 기술의 당업자에게 알려져 있다. WCDMA 네트워크에서 유저 장비(UE)라고도 하는 무선 단말은 또한 여기에서 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티들로서 참조하는데 이하에서 보다 상세하게 기술한다.
셀룰러 네트워크에서 동작하는 유저 장비는 다수의 '콜 상태' 또는 '프로토콜 상태'에서 동작하는데, 이 상태들은 일반적으로 각 상태에서 이용가능한 동작에서 조정된다. 예를 들어, 일반적으로 '아이들'모드라고 하는 모드에서, UE는 예를 들어 위치 업데이트를 주기적으로 수행하여 효율적인 네트워크 페이징을 허가하는 것을 제외하고, 업링크 또는 다운링크 트래픽을 개시하거나 요청할 필요가 없이 네트워크를 통해 로밍을 할 수 있다. 다른 이러한 프로토콜 상태에서, UE는 랜덤 액세스 채널 등의 특정 공유 채널을 통해 네트워크 액세스를 개시할 수 있다. 물리 층 자원들을 액세스하기 위한 UE의 능력 또는 필요는 위의 프로토콜 상태에서 조정될 수 있다. 임의의 네트워크에서 예를 들어, UE는 임의의 프로토콜 관련 조건에서만 예를 들면, 최초 네트워크 진입 동안 공유 제어 채널에 액세스가 허용될 수 있다. 또한, UE는 높은 신뢰성을 갖고 핸드오버 요청 또는 애크날리지 메시지 등의 시간 결정적인(time-critical) 트래픽을 전달하기 위한 요건을 가질 수 있다. 이러한 프로토콜 상태에서, UE는 네트워크, 설계 또는 3GPP 규격과 같은 제어 규격 중 어느 하나에 의해 명확하게 그 프로토콜 상태에 따라 그 최대 전력 레벨을 조정할 수 있다.
일반적으로, 예를 들어 도 1의 기지국(110) 내에 위치한 엔티티를 스케줄링하는 무선 통신 네트워크 인프라스트럭처 스케줄링 엔티티는 무선 자원들을 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티들 예를 들어, 무선 통신 네트워크 내의 이동 단말들에 할당 또는 배당한다. 도 1에서, 기지국(110) 각각은 자원들을 대응 셀룰러 영역 내의 이동 단말들에 스케줄링 및 할당하기 위한 스케줄러를 포함한다. OFDM 방식, 다수 반송파 액세스, 또는 예를 들어 IEEE-802.16e-2005, 3GPP2의 다수 반송파 HRPD-A 및 3GPP 내의 UTRA/UTRAN 연구 아이템의 롱텀(또한, 진화된 UTRA/UTRAN(EUTRA/EUTRAN)으로 알려짐)를 포함하는 다채널 CDMA 무선 통신 프로토콜에 기반한 것과 같은 다수 액세스 방식에서, 스케줄링은 주파수 선택(FS) 스케줄러를 이용하여 시간 및 주파수 차원에서 수행될 수 있다. 몇몇 실시예들에서 기지국 스케줄러에 의한 FS 스케줄링을 가능하게 하기 위해, 각 이동 단말은 각각 주파수 대역 채널 품질 표시기(CQI)를 스케줄러에 제공한다.
OFDM 시스템에서, 자원 할당은 특정 UE에 대한 정보를 스케줄러에 의해 결정된 자원 블록들에 매핑하는 주파수 및 시간 할당이다. 이러한 할당은 예를 들어, UE에 의해 스케줄러에 보고된 주파수 선택 채널 품질 표시(CQI)에 따른다. 다른 자원 블록마다 다를 수 있는 채널 속도 및 변조 방식은 또한 스케줄러에 의해 결정되며, 또한 보고된 CQI에 따른다. UE는 자원 블록에서 부 반송파마다 할당되지 않 을 수 있다. UE는 예를 들어 주파수 밀도를 개선하도록 자원 블록의 Q번째 부반송파마다 할당될 수 있다. 따라서 자원 할당은 자원 블록 또는 자원 블록의 일부일 수 있다. 보다 일반적으로, 자원 할당은 다수의 자원 블록들의 일부이다. 하위층 제어 시그널링의 다중화는 시간, 주파수 및/또는 코드 다중화를 기반으로 할 수 있다.
네트워크 엔티티 예를 들어, 스케줄링가능한 무선 통신 단말의 희생(victim) 엔티티라고 하는 비조정된 인접 대역 엔티티에의 간섭 영향을 도 3에 도시한다. 희생 엔티티들은 모두 일반적으로 인접 대역이라고 하는 바로 인접 대역 또는 접촉하지 않는 인접 대역 내의 기지국 또는 이동 단말일 수 있다. 희생 수신기는 간섭을 일으키는 네트워크 엔티티와 같거나 다른 기술에서 동작하거나 이 기술에 기반할 수 있다. 희생 수신기는 또한, 같은(조정된) 오퍼레이터 또는 다른(비조정된) 오퍼레이터에 의해 관리된 같거나 다른 네트워크 타입에서 동작하거나 이 타입에 속할 수 있다. 희생 수신기는 또한 간섭을 줄이기 위해 네트워크들 사이에 조정이 없는 다른 기술의 네트워크에서 동작하거나 이 네트워크에 속할 수 있다.
지역 또는 국제 스펙트럼 조정 기관들은 자주 특정 듀플렉싱 모드 예를 들어, 주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 또는 시분할 듀플렉싱, 또는 Group Special Mobile(GSM), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 와이드밴드 CDMA 등의 특정 무선 기술에 사용을 위해 무선 주파수 스펙트럼 또는 무선 대역의 연속 세그먼트를 지정한다. 예를 들어, GSM 네트워크는 주파수 890-915MHz 및 935-960MHz 사이의 주파수 듀플렉스 쌍으로서 특정된 소위 GSM 900MHz(또는 1차 GSM) 대역에 빈번하게 액세스를 허가받는다. 이러한 정보는 PA 출력 전력 백오프(전력 디레이팅이라고도 함)의 최적 선택을 허용하기 위해 또는 보다 일반적으로 공지의 인접 채널 기술에 제공된 그리고 이 기술에 따른 인접 채널 간섭에서 조정된 PA의 최대 전력 레벨을 최적으로 조정하기 위해 UE에 저장되거나 UE를 제어하는 네트워크에 의해 전송될 수 있다.
보다 일반적으로, 이러한 UE에 인접한 주파수 대역은 UE가 동작하는 대역으로부터 간섭의 특정 최대 레벨들에 영향을 받게 되는 '허가' 또는 '무허가' 지정 등의 국가 또는 국제 규정, 또는 일반적인 전개 기준으로부터 공지될 수 있다. 이러한 정보가 UE 내에 저장되거나 또는 네트워크로부터의 시그널링에 의해 이용가능하게 만들어지는 경우, UE는 공지의 인접 대역 간섭 제한에 영향을 받는 방사 전력 레벨을 최적화할 수 있다.
도 3에서, 스케줄링가능한 엔티티 A1(306)은 비주기적으로 스케줄링된다. 특히, 엔티티 A1은 반송파 j(310) 상의 대역폭뿐만 아니라 반송파 j 대역 내의 대역폭 위치를 포함하는 무선 자원들을 할당받는다. 엔티티 A1은 또한 그 전송 전력 할당 또는 전력 조정 및 스케줄링 허가를 네트워크 A의 일 부분인 기지국 스케줄링 엔티티 A1(302)에 의해 할당받는다. 스케줄링가능한 엔티티 A1(306)은 BS 스케줄링 엔티티 A1(302)에 의해 스케줄링될 때, 반송파 j(310) 상에 할당된 대역폭을 이용하여 전송하고, 인접 반송파 j+k를 포함하는 다른 반송파들에서 작용하고, 희생 수신기 또는 엔티티인 BS 스케줄링 엔티티 B1(304)에 의해 간섭(312)으로 보여지는 대역외 방사를 생성하여 반송파 j+k(314)에서 스케줄링가능한 엔티티 B1(308)으로 부터 스케줄링된 전송을 수신할 때 SNR을 저감시킨다. 기지국 엔티티 B1(304)가 네트워크 B의 일부이고, 네트워크 A와 네트워크 B 사이에 조정이 없거나 차선의 조정이 있으므로, 306 및 308과 유사하게 스케줄링 엔티티들이 상호 간섭을 방지하는 것이 불가능할 수 있다.
도 3에서, 스케줄링가능한 엔티티 A1(306)이 반송파 j+k(314) 상에서 스케줄링가능한 엔티티 B1(308)과 간섭하는 정도는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티와 다른 무선 통신(희생) 엔티티 사이의 무선 주파수(RF) 간격(경로 손실이라고도 함)에 따른다. 이 간섭은 또한 송신기의 유효 방사 전력 레벨, 엔티티들 사이의 대역폭 할당 분리의 크기 및 량, 그리고 시간적 중첩량에 따른다. 한 송신기의 대역외 방사는 그 송신기와 희생 수신기 사이의 경로 손실이 큰 경우 다른 수신기에 미치는 영향이 작으며, 경로 손실이 작은 경우 그 영향은 커진다. 인접 채널 간섭은 또한 네트워크 A의 BS(302) 및 스케줄링가능한 엔티티(306) 모두가 같은 반송파(310) 상에서 전송하고, 네트워크 B의 BS(304) 및 스케줄링가능한 엔티티(308) 모두가 같은 반송파(314) 상에서 전송함으로써 BS(302) 및 스케줄링가능한 엔티티(306) 모두가 대역외 방사를 일으켜서 인접 반송파(314)에 대한 간섭(312)을 일으키는 TDD 시스템에 존재한다.
일 실시예에서, 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티에 할당된 무선 자원은 할당된 무선 자원에서 동작하는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 간섭 영향을 기초로 한다. 간섭 영향은 다음의 요인들 즉, 다른 요인들 중에서, 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 전송 파형 타입; 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 최대 허 용 및 현재 전력 레벨; 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티에 할당가능한 대역폭; 반송파 대역 내의 할당가능한 대역폭의 위치; 다른 무선 통신 엔티티와 관련한 무선 주파수 간격(경로 손실); 할당된 대역폭에 대한 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력의 변화; 다른 무선 통신 엔티티와 관련한 할당된 대역의 분리; 희생 엔티티의 동작에 필요한 희생 엔티티의 수신 대역폭, 최소 SNR; 및 수신 다중 액세스 처리(예를 들어, CDMA, OFDM 또는 TDMA) 중 하나 이상에 기반할 수 있다. 최대 전송 전력의 변화는 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 디레이팅 또는 리레이팅(re-rating)을 포함하는데 이하 기술하는 바와 같다.
소정의 반송파 대역 및 대역 분리의 경우에, 점유 대역폭(OBW)이 큰 전송이 많은 대역외 방사를 일으켜서 작은 OBW를 갖는 전송보다 큰 인접 또는 이웃 채널 누설 비(ACLR;adjacent channel leakage ratio)를 초래한다. 큰 OBW를 갖는 전송으로부터 대역외 방사의 증가는 3차 및 5차 상호변조(IM;intermodulation) 제품의 인접 채널 점유의 증가에 크게 연유된다. 3차 IM 제품은 주로 인접 대역들 내의 ACLR을 결정한다. 5차 IM 제품 플래토우(plateau)는 주로 많은 원격(비접촉 인접) 대역들에서 ACLR을 결정한다. 그러나 다수 대역폭 타입을 지원하는 IEEE 802.16e-2005 및 3GPP LTE 네트워크 등의 네트워크에서, 인접 대역의 주파수 차원이 또한 이러한 관계를 제어함을 지적한다. 큰 OBW로 인한 ACLR의 상대적인 증가를 방지하기 위해 OBW의 증가에 대한 비율에서(반드시 그렇게 선형적이지 않더라도) 간섭 엔티티에 의해 생성된 전송 전력을 저감 즉, 디레이트하는 것이 일반적으로 필요하 다. 특정 ACLR과 부합하는데 필요한 공지의(예를 들어, 0) 전력 디레이팅(PDREF)을 갖는 기준 OBW(OBWREF)가 주어진 경우, 점유 대역폭 전력 디레이팅(OBPD)이 기준 OBW와 관련하여 임의의 OBW에 대해 정의될 수 있다. OBPD는 경험적으로 얻어질 수 있지만, 또한 다음 식에 의해 수학적으로 근사할 수 있다.
OPED ∝10·log10(OBW / OBW ref )
일반적으로, 이동 단말의 전송 전력은 인접 채널 전력 누설을 유지하여 ACLR을 작은 기준 OBW를 갖는 전송에 비해 큰 OBW를 갖는 전송과 같게 유지하도록 OBPD에 의해 감소되어야 한다. 소정의 ACLR 요건과 부합하도록 점유 대역폭 전력 디레이팅(OBPD) 및 파형 전력 디레이팅(WPD) 모두를 설명하는데 필요한 총 전력 디레이팅(TDP)은 다음과 같이 표현될 수 있다.
TPD = f(OBPD , WPD)
함수 f(.)는 예를 들어 OBPD와 WPD의 간단한 가산일 수 있음을 지적한다. WPD는 주파수 또는 코드 채널의 변조 및 수 등과 같은 파형 속성을 설명하며, 전력 증폭기 측정을 통해 경험적으로 결정되거나 또는 큐빅 메트릭(CM) 등의 파형 메트릭으로 나타낼 수 있다. OBPD(WPD 단독을 넘어서는)로부터의 추가 전력 디레이팅은 일반적으로 완화되지 않는 한 무선 단말에 대한 열악한 셀 에지 커버리지를 나타낸다. 예를 들어, 고정 5 MHz 반송파 분리를 갖는 5 MHz E-UTRA 반송파 위에 4.5 MHz 점유 대역폭을 갖는 전송은 3.84 MHz 점유 대역폭만을 갖는 전송보다 인접 5 MHz 반송파와 관련하여 큰 측정 ACLR(예를 들어, -33 dBc 대신 대략 -30 dBc)을 갖는다. ACLR을 다시 -33 dBc로 감소시키기 위해서는 4.5 MHz의 OBW 및 OBWREF=3.84 MHz를 기반으로 위의 소정 식 (1)이 주어질 때, 0.70 dB에 가까운 대략 0.77 dB(실험 측정치를 기초로 할 때)의 OBPD를 필요로 한다.
큐빅 메트릭(CM)은 PA 정격출력에서 참조 파형으로 얻어진 것과 같은 ACLR을 얻는데 필요한 전력 디레이팅에 의해 참조 파형과 관련한 대상 파형에서 전력 증폭기의 3차(큐빅) 비선형성 효과의 특성을 기술한다. 예를 들어, 24 dBm의 전력 등급을 갖는 UE는 공칭적으로 24 dBm의 정격 최대 전력 레벨(PMAX)을 지원할 수 있다. 실제적으로, UE의 현재 또는 순시 또는 국부적 최대 전력 레벨은 PMAX - f(OBPD, WPD)로 주어진 동작 최대 전력 레벨로 제한되는데, 여기서 f(.)는 예를 들어, OBPD와 WPD의 간단한 가산일 수 있어서 동작 최대 전력 레벨은 PMAX - (OBPD + WPD)가 된다. 전력 제어 후 또는 PMAX 이하의 임의 전력 레벨의 할당 후의 PMAX와 UE의 현재 전력 레벨 사이의 차이를 UE의 전력 마진 또는 전력 헤드룸이라 한다. 스케줄링은 OBPD를 감소 또는 방지하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 스케줄러는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 전력 헤드룸을 기반으로 대역폭을 할당함으로써 간섭 영향에 기초하여 무선 자원을 할당한다. 특히, 스케줄러는 동작 최대 전력(PMAX-OBPD-WPD)이 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 현재 전력을 제한하지 않도록 OBPD를 충분히 감소하는 대역폭 크기를 구한 다.
스케줄러는 전 반송파 대역을 점유하는 대역폭 할당 또는 반송파 대역(예를 들어, 5 MHz UTRA 또는 LTE 반송파)의 에지에 있는 자원 블록들(RB)을 포함하는 대역폭 할당을 갖는 경로 손실에 의해 서빙 셀에 "가까운" 이동 단말을 스케줄링함으로써 인접 및 비접촉 인접 대역들로의 누설을 제어할 수 있는데, 이는 전력 제어로 인해, 위의 단말이 PMAX에서 또는 그 가까이에서 동작할 가능성이 극히 작으므로 그 현재 전력 레벨은 동작 최대 전력에 의해 제한될 가능성이 극히 작기 때문이다. 스케줄러는 반송파 대역 에지에서 자원 블록들을 제외한 대역폭 할당으로 전력 마진이 작거나 전력 마진이 없는 단말을 스케줄링할 수 있으므로, OBPD를 저감하고 동작 최대 전력에 의해 단말이 전력 제한될 가능성을 저감한다. 작은 전송 대역폭에 할당된 단말이 몇 개의 프레임들로 구성된 긴 스케줄링 시간 간격에 걸쳐 RB 호핑(hopping)을 이용하여 OBPD를 최소화하도록 주파수 다이버시티를 유지하는 것이 가능하다. 시그널링 오버헤드는 사전 결정된 호핑 패턴 또는 사전 정의된 논리적 물리적 변경을 이용하여 감소될 수 있다. UE는 그 스케줄링된 또는 할당된 대역폭 크기 및 반송파 대역의 위의 할당된 대역폭의 위치에 대응하는 OBPD를 결정한다. 따라서 UE는 현재 전력 레벨이 제한되는 경우를 결정하도록 모든 스케줄링된 전송 마다 동작 최대 전력을 연산한다.
몇몇 실시예들에서, 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티는 이동 단말 상에 저장된 참조 정보로부터의 무선 자원 할당을 기반으로 최대 송신기 전력 정보를 획득한다. 예를 들어, 최대 전송 전력 정보는 무선 단말 상에 저장된 룩업 테이블로부 터 획득될 수 있다. 또한, 최대 전송 전력 정보는 무선 메시지에서 얻을 수 있다. 무선 자원 할당과 최대 전송 전력 조정 사이의 관계의 몇 가지 예를 이하 보다 상세히 설명한다. 도 4는 일례의 OBPD 디레이팅 값들을 도시한다.
BS는 UE에 의해 주파수 인접 BS들에 제공된 간섭을 고려하여 단순하지 않게 이러한 스케줄링 결정을 수행할 수 있지만, 또한 할당된 자원들이 공통 세트의 반송파 주파수 자원들(아마 하나 이상의 반송파 주파수에 걸쳐 연장)로부터 유도된 다수의 UE의 성능을 동시에 최적화할 수 있다. 즉, BS는 다수의 UE들 사이에 제공된 상호 간섭을 고려하여 그 스케줄링 할당을 최적화할 수 있다.
BS에 의해 할당된 시간 주파수 자원들 세트 내에서 UE에 의해 인접 주파수 대역 내에 방사된 전력 및 UE에 의해 BS 수신기(또는 TDD 시스템의 경우 다른 UE 수신기)로 제공된 왜곡은 발진기 위상 노이즈, 디지털 아날로그 변환기 노이즈, 전력 증폭기(PA) 선형성(전력 증폭기 모드, 비용, 전력 소모 등에 의해 차례로 제어됨)을 포함한 이동 단말 송신기들의 실시와 관련된 몇 가지 실제적인 설계 기준에 의해 제어된다.
그러나 일반적으로 그리고 다항 멱급수에 의해 확장가능한 최 비선형 변환과 공통으로, UE 전력 증폭기는 소정의 PA 설계의 경우 PA 입력에 제공된 평균 전력에 넓은 비율로 바람직하지 못한 인접 대역 간섭을 일으킨다. 3차 또는 5차 다항식 항의 결과, 간섭이 발생하는 주파수는 입력 신호 성분 또는 그 고조파 주파수의 3 또는 5배에 있다. 또한, 이러한 대역외 성분의 전력은 일반적으로 입력 전력 레벨 증가율의 3배 또는 5배로 증가한다.
따라서, 이동 단말은 PA에 대한 전력을 제한함으로써 그 대역외 방사 레벨을 제어할 수 있다. 인접 주파수 대역 내에 소정 레벨의 간섭 또는 대역내 왜곡 레벨을 얻도록 설계된 특정 정격 최대 출력(또는 입력) 전력 레벨이 주어진 경우, 이동 단말은 조정, 예를 들어 그 출력 레벨을 감소를 선택하여 이러한 원치않는 효과를 감소할 수 있다. 이 명세서의 여러 곳에서 기술한 바와 같이, PA 전력의 입력 또는 출력의 증가 또는 감소에 대한 결정은 다른 것들 중에서 파형 대역폭, 주파수 대역 내의 위치, 파형 품질 메트릭을 포함한 다른 기준에 따를 수 있다.
일반적으로, 네트워크의 속성 또는 UE 동작 파라미터(소정 레벨의 대역외 방사, 대역내 왜곡 또는 여기에서 기술한 다른 기준 등)와 함께 전력 증폭기로 들어가는 파형의 속성은 사전 정의된 전력 조정 기능 또는 디레이팅 기능 f(x1,x2,x3,...,xN)를 수행하는 제어기에 입력되는데, 위의 기능은 속성 x1 등을 최대 전력 레벨(여기서, 디레이팅은 공칭 또는 정격 최대 전력 레벨 이상 또는 그 이하를 참조하는 것으로 이해됨)에 관련시킨다.
도 6에서, 변조 및 코딩 기능(600)은 상위층 프로토콜 데이터 단위 등의 정보 비트 스트림을 수용해서 주파수 변환(607) 및 PA(608)에 대한 입력 이전에 순방향 에러 정정(601), 변조(609) 및 선형과 비선형 스펙트럼 정형화(605) 방법 등의 기술을 적용한다. 제어기(603)는 주파수 변환(607) 바로 이전에 변조 및 코딩 기능(600)의 구성 또는 신호의 직접 관찰에 의해 파형 속성을 유도할 수 있다. 제어기(603)는 또한 저장된 파라미터 또는 네트워크에 의해 신호된 파라미터로부터 동작 속성을 유도할 수 있다. 이어서 제어기(603)는 다른 것들 중에서 신호 대역폭, 주파수 위치를 포함하고 다른 것들 중에서 동작 대역, 인접한 기술 등의 동작 속성을 플러스한 파형 속성을 이용하여 제어 메트릭으로서 PA(608)에 제공된 허용된 최대 PA 전력 값(605)을 조정한다.
일 실시예에서, 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티에 할당된 무선 자원은 다른 요인, 예를 들어 간섭 영향과 함께 즉, 이와 결합하여 할당된 무선 자원에 대한 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티에 이용가능한 최대 전력을 기반으로 한다. 특정 무선 자원 할당의 경우에, 스케줄러는 대응 스케줄링가능한 무선 통신 장치의 최대 전송 전력을 알고 있다. 따라서 스케줄러는 이 정보를 이용하여 무선 통신 엔티티들의 스케줄링을 관리 예를 들어, 간섭을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스케줄러는 무선 자원의 대역폭 크기를 결정하여 결정된 대역폭을 스케줄링가능한 무선 통신에 할당한다. 스케줄러는 또한 반송파 대역 내에서 할당된 무선 자원이 위치하는 곳을 결정할 수 있다. 일 특정 실시예에 있어서, 스케줄러는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티가 전송 전력을 덜 필요로 할 때, 반송파 대역의 에지에 가까운 대역폭을 할당하고, 또한 스케줄러는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티가 많은 전송 전력을 필요로 할 때 반송파 대역의 에지로부터 먼 대역폭을 할당한다. 이러한 과정의 할당은 간섭 영향, 예를 들어 여기에서 기술한 다른 요인 중에서 인접 반송파 대역의 근접성에 따를 수 있다. 다른 실시예에서, 스케줄러는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티와 다른 무선 통신 엔티티 사이의 무선 주파수 간격이 커질 때 반송파 대역의 에지에 가까운 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티에 무선 자원을 할당하고, 또한 스케줄러는 스케줄링가능한 무선 통신 엔티 티와 다른 무선 통신 엔티티 사이의 무선 주파수 간격이 작아질 때 반송파 대역의 에지로부터 먼 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티에 무선 자원을 할당한다.
도 5는 연속 전송 시간 간격 즉, TTI(프레임)(508)의 경우에, DC에 관해 할당가능한 대역에 중심을 둔 UE1(502)에 자원 할당 및 각 대역 에지에 위치한 UE(504) 및 UE3(506)에 대한 할당을 도시한다. 도 5는 12 RB가 전체 4.5MHz를 스팬하도록 375kHz 자원 블록(RB) 단위의 4.5MHz의 할당가능한 대역폭을 갖는 5MHz의 반송파 대역을 도시한다. 인접 반송파들은 5MHz 반송파의 어느 한쪽에 있으며, 일반적으로 보호주파수대에 의해 분리된다. 대역외 방사는 밴드 에지 점유가 감소 또는 방지되는 경우에 보다 급속하게 감소한다. 따라서 UE1(502)로 도시한 대역 중심 할당의 크기 감소는 OBPD가 또한 보다 급속하게 감소(510)하는 것을 의미한다. 예를 들어, 대역 에지에서 2 이상의 RB가 할당되지 않으면, OBPD는 0 이하로 될 수 있다. UE4(512) 및 UE5(514)에 대해 도시한 바와 같은 대역 에지 RB를 포함하는 할당에 대한 대역외 방사(및 OBPD(516))는 이 할당이 대역 중심 할당에 비해 감소할 때 보다 느리게 감소한다. 도시한 특정 실시예에서, 대역 에지 RB(512)를 갖는 자원 할당의 점유가 있기까지, UE4는 총 할당가능 대역의 1/3 이하로 강하하는데, 이 총 할당 대역에서 제로 이하로 OBPD 강하(518)가 발생한다.
BS는 UE 중에서 송신기 파형 품질 감소로 발생하는 BS 수신기 노이즈 전력 기여를 때때로 측정함으로써 BS의 제어하에 UE의 최대 허용 전력 레벨을 최적으로 조정하는 능력을 향상시킬 수 있다. 도 7a는 OFD 전송 또는 보다 일반적으로, 다수의 부 반송파를 포함하는 전송과 관련하여 이 방법을 보다 상세히 도시한다. 특 히, UE는 부 반송파 Es1(700) 마다 특정 에너지를 갖고 BS 수신기 열적 노이즈 전력 밀도 Nt(702)에 대해 관련 신호 잡음 비 Es1/Nt를 갖는 BS 수신기에서 수신된 한 세트의 액티브 주파수 부 반송파(701)에서 전송하고 있는 것으로 도시되어 있다.
도 7a에서, UE에 의해 전송된 파형 및 주파수 부 반송파는 또한 UE 송신기의 실제 제한에 기여할 수 있는 장해에 영향을 받는다. 이러한 장해는 일반적으로 주파수 종속성을 갖지만, 이 장해는 제1 근사치에 대해 BS 수신기에 의한 수신시 노이즈 전력 밀도 Ne(703)로서 도시한 주파수 불변 추가 노이즈 전력 스펙트럼 밀도로 볼수 있다. 일반적으로, UE 송신기 성능은 송신기 장해로 인해 위의 수신된 노이즈 밀도 Ne가 BS 수신기 열적 노이즈 밀도 Nt 훨씬 이하 레벨에서 수신되어 유효 총 수신기 노이즈 밀도 즉, Nt + Ne
Figure 112008052509474-PCT00001
Nt에서 무시할만한 증가를 도입하도록 되어 있다.
도 7b에서, 특정 조건 이하에서 동작하는 경우 예를 들어, 업링크 셀 커버리지의 에지에 위치한 경우, UE가 그 최대 송신기 전력 레벨을 조정하여 부 반송파 Es2(704) 마다 유효 수신 에너지를 증가시키는 것이 유익할 수 있다. 전력 증폭기의 비선형 특성으로 인해, 이는 송신기 장해 때문에 수신된 노이즈 밀도 Ne(705)에서 비례적으로 큰(dB에서) 증가를 일으킬 수 있지만, Ne가 Nt 보다 작은 레벨에서 유지된다면, 부 반송파 신호 잡음 비의 순이익이 증가할 수 있다.
UE가 송신기에서 Es/Ne의 비율을 최적화하도록 하기 위해, BS는 a)BS 수신기 열적 노이즈 밀도 Nt, b) UE 송신기 장해로 인한 수신 노이즈 성분 Ne, 또는 c) 이 들 측정치의 조합, 합 또는 일부 함수의 표시를 브로드캐스트할 수 있다. 이어서 UE는 그 최대 송신기 전력 레벨을 최적화하여 부 반송파 신호 잡음 비를 최적화할 수 있다. 예를 들어, UE가 다운링크 전력 측정치로부터 예를 들어, BS와 UE 사이의 경로 손실 추정을 이용가능한 경우, UE는 송신기 장해로 인해 부 반송파마다 수신된 에너지 및 관련 수신기 노이즈 전력 밀도 Ne가 최적화되도록 최대 방사 전력 레벨을 선택할 수 있다. 이를 지원함에 있어서, BS는 특정 시간 주파수 예 또는 측정 기회를 선택할 수 있는데, 여기서 공지 세트의 부 반송파(706) 또는 다른 시간 주파수 자원은 없는 것으로 알려져 있다. 따라서 BS 수신기는 도 7b에 도시한 바와 같은 소정 노이즈 전력 통계치(예를 들면, Nt + Ne)를 측정할 수 있다.
BS는 또한 특정 UE에 전송(유니캐스트) 또는 특정 셀 또는 셀들 또는 전체 네트워크를 통해 UE PA 출력에서 측정된 액티브 부 반송파 Es 마다의 에너지와 인액티브 부 반송파의 등가 노이즈 전력 밀도 사이의 비율의 특정 특정치를 브로드캐스트할 수 있다. 그러면 일반 또는 전용 제어 채널을 통해 이러한 표시를 수신하는 UE는 a) 비율 Es/Ne가 특정 브로드캐스트 또는 유니캐스트 값과 정렬되도록 그 최대 전력 레벨을 조정한다. 또한, BS는 이 비율의 상한과 하한도 전송할 수 있다. 일반적으로, 위와 같은 측정치의 제어 채널 상의 전송은 특정 값, 또는 넘버 N 비트의 정수 워드에 대한 경계값의 양자화를 필요로 한다.
본 발명 및 그 최적 모드들을 소유권을 설정하고, 당업자로 하여금 그 소유권을 형성하고 사용하게 하는 방식으로 기술하였지만, 여기에 개시된 예시의 실시예들에 대한 등가물이 있으며, 실시예에 대한 변형 및 변경이 예시의 실시예들이 아니라 부속 청구범위로 제한되는 본 발명의 영역 및 사상을 벗어나지 않고 수행될 수 있음은 물론이다.

Claims (17)

  1. 무선 통신 네트워크에서 통신하는 스케줄링가능한(schedulable) 무선 통신 엔티티에서의 방법으로서,
    무선 자원 할당을 수신하는 단계와,
    상기 무선 자원 할당을 기반으로 상기 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 엔티티 상에 저장된 참조 정보로부터의 무선 자원 할당을 기반으로 최대 전력 조정 정보를 획득하는 단계와,
    획득한 상기 최대 전력 조정 정보를 기반으로 상기 무선 통신 엔티티의 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송 전력을 변화시키는 단계는,
    상기 무선 통신 엔티티에 할당된 대역폭이 증가할 때 상기 최대 전송 전력을 감소시키는 단계와,
    상기 무선 통신 엔티티에 할당된 대역폭이 감소할 때 상기 최대 전송 전력을 증가시키는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송 전력을 변화시키는 단계는,
    상기 할당된 무선 자원들이 무선 자원이 할당된 반송파 대역의 에지에 가까운 주파수 내에 위치할 때 상기 최대 전송 전력을 감소시키는 단계; 및
    상기 할당된 무선 자원들이 무선 자원이 할당된 반송파 대역의 에지로부터 먼 주파수 내에 위치할 때 최대 전송 전력을 증가시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 최대 전송 전력을 변화시키는 단계는 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 디레이팅(de-rating)하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최대 전송 전력을 변화시키는 단계는 상기 무선 통신 엔티티의 전송 전력을 리레이팅(re-rating) 단계를 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무선 자원 할당은 시간 주파수 자원을 포함하고;
    상기 할당된 시간 주파수 자원으로부터 유도된 파형 메트릭(metric)을 기반으로 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    인접 반송파 주파수에 대한 거리를 기반으로 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 엔티티에 할당된 주파수 대역을 기반으로 상기 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    인접 주파수 대역들에 따라 전력 디레이팅을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 엔티티에 할당된 무선 자원을 포함하는 주파수 대역에 인접한 주파수 대역에서 전개된 무선 통신 기술에 따라 상기 무선 통신 엔티티의 최대 전송 출력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티를 제어하는(governing) 프로토콜 상 태에 따라 상기 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티의 전력 헤드룸(power headroom)에 따라 상기 무선 통신 엔티티의 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크에 의해, 나타난 노이즈 메트릭 브로드캐스트에 따라 상기 무선 통신 엔티티의 최대 전송 출력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    비점유 부 반송파들의 평균 전력 레벨에 대한 점유 부 반송파들의 평균 전력 레벨의 경계 비율을 기술하는 네트워크에 의한 메트릭 브로드캐스트에 따라 최대 전송 전력을 변화시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 무선 통신 네트워크에서의 스케줄링가능한 무선 통신 엔티티로서,
    무선 자원 할당 정보를 수신하는 무선 수신기와,
    전력 증폭기와,
    상기 전력 증폭기에 통신가능하게 결합된 제어기
    를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 무선 수신기에 의한 무선 자원 할당 정보 수신기를 기반으로 무선 통신 엔티티의 최대 전송 출력을 변화시키는 무선 통신 엔티티.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 무선 자원 할당은 시간 주파수 자원을 포함하고, 상기 제어기는 할당된 시간 주파수 자원으로부터 유도된 파형 메트릭을 기반으로 최대 전송 전력을 변화시키는 무선 통신 엔티티.
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