KR20090038654A

KR20090038654A - 무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법

Info

Publication number: KR20090038654A
Application number: KR1020070104063A
Authority: KR
Inventors: 김동철; 박홍원; 조성구; 남기호; 한승희; 곽진삼; 노민석; 권영현; 이현우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-04-21
Also published as: WO2009051412A3; WO2009051412A2; US20100208685A1; KR101424264B1; US8446867B2

Abstract

무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법은 기지국으로부터 사용자 데이터가 실리는 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋을 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 제어정보가 실리는 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋을 수신하는 단계 및 상기 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋 및 상기 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋에 따라 상기 데이터 버스트의 송신전력 및 상기 제어 버스트의 송신전력을 제어하는 단계를 포함한다. 무선자원영역에서 서로 다른 주파수 영역 및/또는 시간 영역을 차지하는 제어 버스트와 데이터 버스트 별로 송신전력을 제어할 수 있으므로 보다 정확한 전력제어를 할 수 있고, 이에 따라 경로손실 및 셀간 간섭 등의 영향을 줄여 무선통신 시스템의 서비스 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법{Method for uplink power control in the wireless communication system}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 적절한 송신전력으로 데이터를 전송할 수 있도록 하는 전력제어 방법에 관한 것이다.

최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 보다 높은 데이터 전송률로 처리할 것을 요구한다.

높은 데이터 전송률을 가질 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 최근 주목받고 있다. OFDM은 주파수 대역을 다수의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 전송하는 다중 반송파 변조 기법으로, 낮은 복잡도로 심벌간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심벌을 N개의 병렬 데이터 심벌로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도 록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심벌의 간격이 길어져 심벌간 간섭이 최소화될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다.

한편, 무선통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 일반적으로 셀의 중심부에 기지국(Base Station; BS)을 설치하여 단말(User Equipment; UE)을 중계하며, 셀은 하나의 기지국이 제공하는 서비스 영역을 말한다.

무선통신 시스템은 기지국과 단말 간의 거리에 따른 경로손실(path-loss) 및 인접 셀로부터의 간섭에 의한 셀간 간섭(inter-cell interference)을 줄이기 위한 하나의 방법으로 전력제어 기법을 사용한다. 전력제어 기법은 무선통신 시스템의 서비스 품질(quality of service; QoS)을 어느 정도 유지하면서 가장 낮은 전력 레벨로 데이터를 전송할 수 있도록 송신전력을 조절하는 기법이다. 특히, 다중 셀 환경에서 셀 경계 부근에 있는 단말들은 경로손실과 셀간 간섭 등에 많은 영향을 받 는다. 단말은 인접 셀에 간섭을 주지 않으면서 경로손실에 따라 서비스 품질이 저하되지 않도록 적절한 송신전력을 결정하여 데이터를 전송하여야 한다.

단말이 기지국으로 전송하는 데이터에는 사용자 데이터 및/또는 제어정보가 포함될 수 있다. 제어정보를 전송하는 채널을 제어채널이라 한다. 제어정보로는 ACK(Acknowledgement)/NACK(Negative-Acknowledgement) 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등 여러 가지 종류가 있을 수 있다. 사용자 데이터는 제어정보가 아닌 데이터로서 데이터채널을 통하여 전송된다. 무선통신 시스템의 전체 자원영역에서 제어채널과 데이터채널은 서로 다른 주파수 영역 또는 서로 다른 시간 영역을 차지할 수 있다. 따라서, 제어채널과 데이터채널은 서로 다른 채널 환경을 겪을 수 있다. 제어채널과 데이터채널을 구분하지 않고 전력제어를 하는 경우, 부정확한 송신전력의 결정으로 인해 전력제어 기법의 효율이 낮아질 수 있다.

제어채널과 데이터채널을 구분하여 정확한 송신전력으로 데이터를 전송할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 경로손실 또는 셀간 간섭 등을 줄일 수 있도록 적절한 송신전력으로 데이터를 전송할 수 있도록 하는 전력제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법은 기지국으로부터 사용자 데이터가 실리는 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋을 수신하는 단계, 상기 기지국으로부터 제어정보가 실리는 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋을 수신하는 단계 및 상기 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋 및 상기 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋에 따라 상기 데이터 버스트의 송신전력 및 상기 제어 버스트의 송신전력을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면 무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법은 단말로부터 사용자 데이터 및/또는 제어정보를 포함하는 데이터를 수신하는 단계, 상기 단말이 차후에 전송할 사용자 데이터의 송신전력에 대한 전력제어 정보를 전송하는 단계 및 상기 단말이 차후에 전송할 제어정보의 송신전력에 대한 전력제어 정보를 전송하는 단계를 포함한다.

무선자원영역에서 서로 다른 주파수 영역 및/또는 시간 영역을 차지하는 제어 버스트와 데이터 버스트 별로 송신신호의 송신전력을 제어할 수 있으므로 보다 정확한 전력제어를 할 수 있고, 이에 따라 경로손실 및 셀간 간섭 등의 영향을 줄여 무선통신 시스템의 서비스 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 무선통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.

도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 단말(10; User Equipment, UE) 및 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다. 단말(10)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)에는 하나 이상의 셀이 존재할 수 있다.

이하에서 하향링크(downlink; DL)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink; UL)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다. 하향링크에서, 송신기는 기지국(20)의 일부일 수 있고 수신기는 단말(10)의 일부일 수 있다. 상향링크에서, 송신기는 단말(10)의 일부일 수 있고 수신기는 기지국(20)의 일부일 수 있다.

무선통신 시스템에 적용되는 다중 접속 기법에는 제한이 없다. CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single-Carrier FDMA) 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 같은 다양한 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.

도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다. 프레임은 물리적 사양에 의해 사용되는 고정된 시간 동안의 데이터 시퀀스이다. 이는 IEEE 표준 802.16-2004 "Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems" 의 8.4.4.2절을 참조할 수 있다(참조문헌 1).

도 2를 참조하면, 프레임은 하향링크(DL) 프레임과 상향링크(UL) 프레임을 포함한다. 시간 분할 이중(Time Division Duplex)은 상향링크와 하향링크 전송이 동일 주파수를 공유하지만 서로 다른 시간에 일어나는 방식이다. 하향링크 프레임은 상향링크 프레임보다 시간적으로 앞선다. 하향링크 프레임은 프리앰블(preamble), FCH(Frame Control Header), DL(Downlink)-MAP, UL(Uplink)-MAP, 버스트 영역의 순서로 시작된다. 상향링크 프레임과 하향링크 프레임을 구분하기 위한 보호시간(guard time)이 프레임의 중간 부분(하향링크 프레임과 상향링크 프레임 사이)과 마지막 부분(상향링크 프레임 다음)에 삽입된다. TTG(transmit/receive transition gap)는 다운링크 버스트와 계속되는(subsequent) 상향링크 버스트 사이의 갭이다. RTG(receive/transmit transition gap)는 상향링크 버스트와 계속되는 하향링크 버스트 사이의 갭이다.

프리앰블은 기지국과 단말 간의 초기 동기, 셀 탐색, 주파수 오프셋 및 채널추정에 사용된다. FCH는 DL-MAP 메시지의 길이와 DL-MAP의 코딩 방식(coding scheme) 정보를 포함한다.

DL-MAP은 DL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. DL-MAP 메시지는 하향링크 채널의 접속을 정의한다. DL-MAP 메시지는 DCD(Downlink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트 및 기지국 ID(identifier)를 포함한다. DCD는 현재 맵에 적용되는 하향링크 버스트 프로파일(downlink burst profile)을 기술한다. 하향링크 버스트 프로파일은 하향링크 물리채널의 특성을 말하며, DCD는 DCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.

UL-MAP은 UL-MAP 메시지가 전송되는 영역이다. UL-MAP 메시지는 상향링크 채널의 접속을 정의한다. UL-MAP 메시지는 UCD(Uplink Channel Descriptor)의 구성 변화 카운트, UL-MAP에 의해 정의되는 상향링크 할당의 유효 시작 시각을 포함한다. UCD는 상향링크 버스트 프로파일(uplink burst profile)을 기술한다. 상향링크 버스트 프로파일은 상향링크 물리채널의 특성을 말하며, UCD는 UCD 메시지를 통해 주기적으로 기지국에 의해 전송된다.

패스트 피드백 영역은 OFDM 프레임의 상향링크 버스트(UL burst) 영역에 포함된다. 패스트 피드백 영역은 기지국으로부터 빠른 응답(fast response)이 요구되는 정보의 전송을 위하여 사용된다. 패스트 피드백 영역은 CQI 전송을 위하여 사용될 수 있다. 패스트 피드백 영역의 위치는 UL-MAP에 의해 결정된다. 패스트 피드백 영역의 위치는 OFDM 프레임 내에서 고정된 위치일 수 있고, 변동되는 위치일 수 있 다.

이하에서, 슬롯(slot)은 최소한의 가능한 데이터 할당 유닛으로, 시간과 서브채널(subchannel)로 정의된다. 서브채널의 수는 FFT 크기와 시간-주파수 맵핑에 종속한다. 서브채널은 복수의 부반송파를 포함하고, 서브채널 당 부반송파의 수는 순열(permutation) 방식에 따라 따르다. 순열은 논리적인 서브채널을 물리적인 부반송파로의 맵핑을 의미한다. FUSC(Full Usage of Subchannels)에서 서브채널은 48개의 부반송파를 포함하고, PUSC(Partial Usage of Subchannels)에서 서브채널은 24개 또는 16개의 부반송파를 포함한다. 세그먼트(segment)는 적어도 하나의 서브채널 집합을 말한다.

물리계층에서 데이터를 물리적인 부반송파로 맵핑하기 위해 일반적으로 2단계를 거친다. 첫번째 단계에서, 데이터가 적어도 하나의 논리적인 서브채널 상에서 적어도 하나의 데이터 슬롯으로 맵핑된다. 두번째 단계에서, 각 논리적인 서브채널은 물리적인 부반송파로 맵핑된다. 이를 순열이라 한다. 참조문헌 1은 FUSC, PUSC, O-FUSC(Optinal-FUSC), O-PUSC(Optional-PUSC), AMC(Adaptive modulation and Coding) 등의 순열 방식을 개시한다. 동일한 순열 방식이 사용되는 OFDM 심벌의 집합을 순열 영역(permutation zone)이라고 하고, 하나의 프레임은 적어도 하나의 순열 영역을 포함한다.

FUSC와 O-FUSC는 하향링크 전송에만 사용된다. FUSC는 모든 서브채널 그룹을 포함하는 하나의 세그먼트로 구성된다. 각 서브채널은 전체 물리채널을 통해 분포되는 물리적인 부반송파로 맵핑된다. 이 맵핑은 각 OFDM 심벌마다 바뀐다. 슬롯은 하나의 OFDM 심벌상에서 하나의 서브채널로 구성된다. O-FUSC는 FUSC와 파일럿이 할당되는 방식이 다르다.

PUSC는 하향링크 전송과 상향링크 전송 모두에 사용된다. 하향링크에서, 각 물리적인 채널은 2개의 OFDM 심벌 상에서 14개의 인접하는(contiguous) 부반송파로 구성되는 클러스터(cluster)로 나누어진다. 물리채널은 6개의 그룹으로 맵핑된다. 각 그룹 내에서, 파일럿은 고정된 위치로 각 클러스터에 할당된다. 상향링크에서, 부반송파들은 3 OFDM 심벌상에서 4 인접하는 물리적 부반송파로 구성된 타일(tile)로 나누어진다. 서브채널은 6 타일을 포함한다. 각 타일의 모서리에 파일럿이 할당된다. O-PUSC는 상향링크 전송에만 사용되고, 타일은 3 OFDM 심벌 상에서 3 인접하는 물리적 부반송파로 구성된다. 파일럿은 타일의 중심에 할당된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 단말은 기지국으로 데이터를 전송한다(S110). 데이터는 사용자 데이터 및/또는 제어정보를 포함할 수 있다. 제어정보로는 ACK/NACK 신호, CQI, PMI, RI 등 여러 가지 종류가 있을 수 있다. ACK/NACK 신호는 하향링크 데이터 전송에 대한 응답이다. CQI는 하향링크 채널 품질을 나타내는 것으로, SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio), MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨, 송신률 정보(data rate indicator), 수신 신호 강도 정보(received signal strength indicator) 등의 다양한 형태가 될 수 있다. PMI와 RI는 복수의 송수신 안테나를 이용하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템의 프리코딩 정보 및 랭크 정보를 나타낸다.

전체 무선자원은 데이터 영역(data region) 및 제어 영역(control region)으로 나뉠 수 있다. 데이터 영역에는 사용자 데이터 및/또는 제어정보가 실릴 수 있고, 제어 영역에는 제어정보가 실릴 수 있다. 동일한 순열(permutation)이 적용되는 데이터 영역을 데이터 버스트(data burst)라 하고, 동일한 순열이 적용되는 제어 영역을 제어 버스트(control burst)라 한다. 하나의 데이터 버스트에는 한 사용자의 사용자 데이터 또는 다중사용자의 사용자 데이터가 실릴 수 있다. 하나의 제어 버스트에는 한 사용자에 대한 제어정보 또는 다중사용자에 대한 제어정보가 실릴 수 있다. 데이터 버스트와 제어 버스트는 서로 다른 주파수 영역 및/또는 서로 다른 시간 영역을 차지할 수 있다.

기지국은 전력제어 정보를 생성한다(S120). 기지국은 단말이 전송한 데이터에서 특정 구간의 데이터 버스트 또는 제어 버스트에 대하여 전력제어 정보를 생성할 수 있다. 기지국은 단말로부터 수신한 신호의 정확한 전력값을 측정할 수 있고, 수신신호의 전력값을 기준 레벨(reference level)과 비교하여 전력제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 단말로부터 수신한 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)이 목표 SINR(target SINR)보다 높으면 단말의 송신전력을 낮추도록 전력제어 정보를 생성하고, 수신 SINR이 목표 SINR보다 낮으면 단말의 송신전력을 높이도록 전력제어 정보를 생성할 수 있다.

기지국은 단말로 전력제어 정보를 전송한다(S130). 전력제어 정보는 데이터 버스트 및 제어 버스트 각각에 대한 전력 보정값(power correction term)을 포함할 수 있다. 표 1은 전력제어 정보의 일례를 나타낸다.

Syntax	Note
Power_Control_IE{
Extended UIUC
Length
Power Control__Data	데이터 버스트에 대한 전력 보정값
Power Control__Control	제어 버스트에 대한 전력 보정값
Power measurement frame	전력제어를 위해 전력 측정한 프레임
}

'Power Control__Data'는 데이터 버스트에 대한 전력 보정값(또는 전력 보정 레벨)을 나타내고, 'Power Control__Control'은 제어 버스트에 대한 전력 보정값(또는 전력 보정 레벨)을 나타낸다. 데이터 버스트에 대한 전력 보정값은 상향링크 데이터 버스트의 송신전력을 일정한 단위로 증가 또는 감소시키도록 지시하는 오프셋 정보일 수 있다. 예를 들어, 데이터 버스트에 대한 전력 보정값은 0.25dB 단위로 데이터 버스트의 송신전력을 몇 단위 증가 또는 감소시키도록 지시할 수 있다. 제어 버스트에 대한 전력 보정값은 상향링크 제어 버스트의 송신전력을 일정한 단위로 증가 또는 감소시키도록 지시하는 오프셋 정보일 수 있다. 제어 버스트에 대한 전력 보정값은 데이터 버스트에 대한 전력 보정값에 대한 차이값(differential value)으로 나타낼 수 있다. 또는 제어 버스트에 대한 전력 보정값은 일정한 단위로 송신전력을 증가 또는 감소시키도록 지시하고, 데이터 버스트에 대한 전력 보정값을 제어 버스트에 대한 전력 보정값에 대한 차이값으로 나타낼 수도 있다.

단말로부터 전송되는 데이터가 사용자 데이터와 제어정보를 포함하는 경우에는 특정 구간 동안 데이터 버스트 및 제어 버스트의 전력을 측정하여 데이터 버스트에 대한 전력 보정값 및 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 구할 수 있다. 그러나, 단말로부터 전송되는 데이터가 사용자 데이터만을 포함하거나 제어정보만을 포함하는 경우에는 데이터 버스트에 대한 전력 보정값 및 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 구하기 위해서는 여러 프레임 구간 동안 전력값을 측정할 필요가 있다. 표 2는 데이터 버스트에 대한 전력 보정값과 제어 버스트에 대한 전력 보정값이 서로 다른 프레임에서 구해지는 경우의 전력제어 정보의 일예를 나타낸다.

Syntax	Note
Power_Control_IE{
Extended UIUC
Length
Power Control__Data	데이터 버스트에 대한 전력 보정값
Power Control__Control	제어 버스트에 대한 전력 보정값
Power measurement frame_ _Data	데이터 버스트의 전력제어를 위해 전력 측정한 프레임
Power measurement frame__Control	제어 버스트의 전력제어를 위해 전력 측정한 프레임
}

'Power measurement frame__Data'는 데이터 버스트에 대한 전력 보정값을 구하기 위해 전력 측정을 한 프레임을 나타내고, 'Power measurement frame__Control'은 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 구하기 위해 전력 측정을 한 프레임을 나타낸다.

단말은 기지국으로부터 수신한 전력제어 정보를 바탕으로 송신신호의 전력을 제어한다(S140). 단말은 전력제어 정보에 포함된 전력 보정값을 적용하여 차후에 전송할 데이터의 송신전력을 결정할 수 있다. 수학식 1은 단말이 차후의 데이터 전송에 적용할 송신전력의 일예를 나타낸다.

수학식 2는 단말이 차후의 데이터 전송에 적용할 송신전력의 다른 예를 나타낸다.

수학식 3은 단말이 차후의 데이터 전송에 적용할 송신전력의 또 다른 예를 나타낸다.

수학식 4는 단말이 차후의 데이터 전송에 적용할 송신전력의 또 다른 예를 나타낸다.

여기서, (.)_last는 이전의 데이터 전송에서 적용한 요소이고, (.)_new는 차후의 데이터 전송에서 적용할 요소이다. P_(Control)는 제어 버스트에 대한 송신전력, P_(Data)는 데이터 버스트에 대한 송신전력, C/N_new는 정해지는 변조 방식에 대한 부반송파 대 잡음비(Carrier-to-noise ratio), C/N_last는 이전에 사용한 변조 방식에 대한 부반송파 대 잡음비, R_new는 정해지는 변조 방식에 대한 반복 횟수, R_last는 이전에 사용한 변조 방식에 대한 반복 횟수, Offset_control은 제어 버스트에 대한 전력 보정값의 누적(an accumulation of power correction term for control burst), Offset_Data는 데이터 버스트에 대한 전력 보정값의 누적(an accumulation of power correction term for data burst)이다. 차후의 데이터 전송에 적용할 송신전력을 결정하는 수식은 예시에 불과하며 제한이 아니다. 무선통신 시스템 또는 채널 특성 등에 따라 다른 수식을 적용할 수 있다. 송신전력을 결정하는 수식은 시스템에 따라 미리 정해질 수 있다. 또는 기지국이 필요에 따라 적용할 수식을 지정하여 단말에게 알려줄 수 있다.

단말은 제어된 송신전력으로 데이터를 전송한다(S150). 사용자 데이터는 상향링크 데이터 버스트에 실려서 전송되고, 제어정보는 상향링크 제어 버스트에 실려서 전송될 수 있다. 이때, 데이터 버스트와 제어 버스트는 서로 다른 송신전력을 적용할 수 있다. 즉, 사용자 데이터와 제어정보는 기지국이 전송한 전력제어 정보를 바탕으로 서로 다른 송신전력으로 전송될 수 있다. 따라서, 서로 다른 채널환경을 겪을 수 있는 데이터 버스트와 제어 버스트를 각 채널환경에 적합한 송신전력으 로 전송함으로써 보다 정확한 전력제어를 할 수 있다. 보다 정확한 전력제어를 통하여 경로손실 및 셀간 간섭 등의 영향을 줄여 무선통신 시스템의 서비스 품질을 향상시킬 수 있다.

만일, 단말이 기지국으로 전송하는 데이터가 데이터 버스트만으로 전송되는 경우, 기지국은 제어 버스트에 대한 전력값을 측정할 수 없어서 전력제어 정보를 결정하는데 어려움이 있을 수 있다. 또한, 단말이 기지국으로 제어 버스트만을 전송하는 경우, 기지국은 데이터 버스트에 대한 전력값을 측정할 수 없어서 전력제어 정보를 결정하는데 어려움이 있을 수 있다. 이하, 이러한 경우에 있어서, 데이터 버스트 및 제어 버스트에 대한 송신전력을 결정하는 방법에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 버스트로부터 제어 버스트에 대한 송신전력을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 상향링크로 데이터 버스트만 전송될 때, 기지국은 데이터 버스트에 대한 수신 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 값을 이용하여 제어 버스트에 대한 송신전력을 결정할 수 있다.

예를 들어, 단말이 n-3번째 프레임, n-2번째 프레임 및 n-1번째 프레임에서 데이터 버스트만을 전송한 후 n번째 프레임에서 제어 버스트를 전송한다고 하자. 기지국은 n번째 프레임 이전에 제어 버스트를 수신하지 못하였으므로, 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 직접적으로 구하여 단말에게 알려줄 수 없다. 이러한 경우 기지국은 데이터 버스트에 대한 수신 SINR 값을 이용하여 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 간접적으로 구할 수 있다.

기지국은 수신되는 데이터 버스트로부터 수신 SINR을 구할 수 있다. 기지국은 수신 SINR 값을 이용하여 제어 버스트의 목표 프레임 오류율(target frame error rate; target FER)의 만족 여부를 판단할 수 있다. 즉, 기지국은 수신되는 데이터 버스트에 대한 수신 SINR 값과 미리 설정한 제어 버스트의 목표 FER에 대한 SINR 값을 비교하여 제어 버스트의 송신전력을 높이거나 낮추도록 전력 보정값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신되는 데이터 버스트에 대한 수신 SINR 값이 미리 설정한 제어 버스트의 목표 FER에 대한 SINR 값보다 큰 경우 제어 버스트의 송신전력을 낮추도록 전력 보정값을 결정하고, 수신되는 데이터 버스트에 대한 수신 SINR 값이 미리 설정한 제어 버스트의 목표 FER에 대한 SINR 값보다 작은 경우 제어 버스트의 송신전력을 높이도록 전력 보정값을 결정할 수 있다. 기지국이 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 단말에게 알려주면, 단말은 이를 바탕으로 이전의 송신전력(P_last), MCS(Modulation and Coding Scheme)의 변화 등을 고려하여 제어 버스트의 송신전력을 제어할 수 있다.

일반적으로 FER은 전체 전송 프레임의 수에 대한 오류가 발생한 프레임의 비율을 의미하고, 목표 FER은 시스템의 성능을 유지하기 위한 특정값으로 정해진다. 제어 버스트에 대한 목표 FER은 하나의 값으로 정해질 수 있다. 제어 버스트에 대한 목표 FER이 하나인 경우, 기지국은 제어 버스트에 실리는 제어신호의 종류에 상관없이 하나의 목표 FER에 대한 SINR 값을 기준으로 전력 보정값을 결정할 수 있다. 그러나, 제어 버스트에 대한 목표 FER은 제어 버스트에 실리는 제어신호의 종 류에 따라 다양한 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 버스트에는 상향링크의 빠른 응답을 위한 패스트 피드백 채널(fast feedback channel), HARQ(hybrid automatic request) ACK/NACK, 무선자원 할당요청(bandwidth request), PAPR(Peak to Average Power Ratio) 감소 기법을 적용하는 무선자원 할당 정보, CDMA 적용 무선자원 할당 정보 등 여러 가지 제어신호가 실릴 수 있다. 이와 같이, 제어신호의 종류에 따라 제어 버스트에 대한 목표 FER은 서로 다른 값을 가질 수 있다.

제어 버스트에 대한 목표 FER이 다양한 값으로 정해지는 경우, 기지국은 다양한 목표 FER에 대한 SINR들 중에서 데이터 버스트에 대한 수신 SINR이 만족하는 범위가 가장 큰 목표 FER을 기준으로 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 결정할 수 있다. 기지국이 결정된 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 단말에게 알려주면, 단말은 이를 바탕으로 제어 버스트의 송신전력을 제어할 수 있다.

한편, 기지국이 단말이 전송한 데이터 버스트의 송신전력 값을 아는 경우, 데이터 버스트의 송신전력 값과 수신 SINR 값의 차이로 전력손실 값을 구할 수 있다. 제어 버스트의 MCS 레벨이 수신 SINR을 기준으로 결정되는 경우 기지국은 전력손실 값을 제어 버스트에 대한 전력 보정값으로서 단말에게 알려줄 수 있다. 단말은 전력손실 값을 바탕으로 제어 버스트의 송신전력을 제어할 수 있다. 또는 제어버스트의 경우, 각 제어 버스트를 지정하는 코드에 따라 변조 유형(modulation type), 반복 인자(repetiton factor) 등이 일대일로 정해져 있을 수 있다. 즉, 기지국은 각 제어 버스트마다 정해진 변조 유형, 반복 인자 등을 나타내는 코드를 단말에게 알려줄 수 있다. 데이터 버스트에 대해서는 AMC 순열이 적용될 수 있는데, 이를 위해 수신 SINR에 따라 MCS 레벨을 적응적으로 바꿔가며 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 버스트로부터 데이터 버스트에 대한 송신전력을 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 상향링크로 제어 버스트만 전송될 때, 기지국은 제어 버스트에 대한 수신 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio) 값을 이용하여 데이터 버스트에 대한 송신전력을 결정할 수 있다. 이는 도 4에서 상향링크로 데이터 버스트만 전송되는 경우에 제어 버스트에 대한 송신전력을 결정하는 방법과 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 기지국은 수신되는 제어 버스트에 대한 수신 SINR 값과 데이터 버스트의 목표 FER에 대한 SINR 값을 비교하여 데이터 버스트의 송신전력을 높이거나 낮추도록 전력 보정값을 결정하여 단말에게 알려줄 수 있다. 또는, 기지국은 단말이 전송한 제어 버스트의 송신전력 값과 수신 SINR 값의 차이로 전력손실 값을 구하고, 전력손실 값을 데이터 버스트에 대한 전력 보정값으로서 단말에게 알려줄 수 있다. 단말은 수신한 전력 보정값을 바탕으로 데이터 버스트에 대한 송신전력을 제어할 수 있다.

이상, 기지국이 데이터 버스트에 대한 전력 보정값과 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 같이 전송하는 것으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 데이터 버스트에 대한 전력 보정값과 제어 버스트에 대한 전력 보정값을 항상 같이 보낼 필요는 없다. 예를 들어, 하나의 전력제어 정보를 수신한 후 단말은 여러 번 상향링크로 데이터를 전송할 수 있는데, 이때 단말은 이전에 수신한 전력제어 정보에 따라 송신전력을 제어한다. 그러나, 기지국이 매 프레임마다 전력제어 정보를 결정 하여 알려주는 경우, 기지국은 단말이 다음에 전송할 데이터가 데이터 버스트로 전송될 것인지 제어 버스트로 전송될 것인지를 알 수 있기 때문에, 데이터 버스트에 대한 전력 보정값과 제어 버스트에 대한 전력 보정값 중 하나만을 전력제어 정보에 포함시켜 전송할 수 있다.

한편, 전력제어 기법은 개방루프 전력제어(open loop power control)와 폐루프 전력제어(closed loop power control)로 나눌 수 있다. 폐루프 전력제어는 기지국으로부터 전송되어진 전력제어 메시지를 가지고 전력을 올리거나 내리는 방법이다. 개방루프 전력제어는 기지국으로부터 직접적인 증감 명령(UP/DOWN command)을 받지 않고 여러 요소들을 기반으로 단말이 직접 송신전력을 결정하게 된다. 물론 단말은 기지국으로부터 필요한 정보를 수신한다. 예를 들어, 단말은 기지국으로부터 상향링크의 간섭량 수준 혹은 특별한 오프셋에 대한 정보를 수신한다. 또는 단말은 필요에 따라 기지국으로부터 더 많은 정보를 수신하는 경우도 있다. 이러한 것을 바탕으로 단말은 다음 송신전력을 결정하게 된다. 앞서 설명한 전력제어 방법은 폐루프 전력제어에 해당한다.

고속으로 이동하는 단말의 채널 환경은 매우 빠르게 변화되므로, 단말이 전송한 피드백 정보를 이용한 전력제어는 오히려 부정확한 결과를 만들 수 있다. 따라서 폐루프 전력제어 방식에서 필요에 따라 개방루프 전력제어 방식으로 모드를 변경하여 단말의 송신전력을 제어할 필요가 있으며, 개방루프 전력제어 방식에서 폐루프 전력제어 방식으로 모드를 변경하여 단말의 송신전력을 제어할 필요가 있다.

이하, 전력제어 모드가 변경되는 경우의 전력제어 방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 전력제어 모드가 변경되는 경우 기지국은 단말로 PMC(Power control Mode Change) 메시지를 전송한다(S210). PMC 메지시는 전력제어 모드가 폐루프 전력제어 방식에서 개방루프 전력제어 방식으로 변경되거나, 개방루프 전력제어 방식에서 폐루프 전력제어 방식으로 변경됨을 나타낼 수 있다. 표 3은 PMC 메지시의 일예를 나타낸다.

Syntax	Note
PMC message format{
Management Message Type=64
Power control mode change	0b00: Closed-loop power control mode 0b01; Reserved 0b10: Open-loop power control passive mode 0b11; Open-loop power control active mode
Start frame	6LSBs of frame number when the indicated power control mode is activated. When it is same with the current frame number, the mode change shall be applied from the current frame.
If(Power control mode change==0){
Power adjust__Data	데이터 버스트에 대한 전력 보정값
Power adjust__Control	제어 버스트에 대한 전력 보정값
}else{
Offset_BS _perMS	Singed integer, which expresses the change in power level(in multiples of 0.25dB) that the MS shall apply to the open-loop power control formula
}
}

'Power adjust__Data'는 데이터 버스트에 대한 전력 보정값(또는 전력 보정 레벨)을 나타내고, 'Power adjust__Control'은 제어 버스트에 대한 전력 보정값(또는 전력 보정 레벨)을 나타낸다. 데이터 버스트에 대한 전력 보정값은 상향링크 데이터 버스트의 송신전력을 일정한 단위로 증가 또는 감소시키도록 지시하는 오프셋 정보일 수 있다. 제어 버스트에 대한 전력 보정값은 상향링크 제어 버스트의 송신전력을 일정한 단위로 증가 또는 감소시키도록 지시하는 오프셋 정보일 수 있다. 제어 버스트에 대한 전력 보정값은 데이터 버스트에 대한 전력 보정값에 대한 차이값(differential value)으로 나타낼 수 있다. 또는 제어 버스트에 대한 전력 보정값은 일정한 단위로 송신전력을 증가 또는 감소시키도록 지시하고, 데이터 버스트에 대한 전력 보정값을 제어 버스트에 대한 전력 보정값에 대한 차이값으로 나타낼 수도 있다.

PMC 메시지에 데이터 버스트에 대한 전력 보정값(Power adjust__Data) 및 제어 버스트에 대한 전력 보정값(Power adjust__Control)이 포함되어, 전력제어 모드가 변경되는 상황에서도 데이터 버스트와 제어 버스트를 구분하여 송신전력을 제어할 수 있다.

단말은 PMC 메시지에 따라 전력제어 모드를 변경한다(S220).

단말은 PMC 메시지에 포함된 데이터 버스트에 대한 전력 보정값(Power adjust__Data) 및 제어 버스트에 대한 전력 보정값(Power adjust__Control)을 이용하여 데이터 버스트 및 제어 버스트의 송신전력을 제어한다(S230). 개방루프 전력제어 방식에서 폐루프 전력제어 방식으로 전력제어 방식이 변경되는 경우, 단말은 수학식 1 내지 4 중 어느 하나를 이용하여 데이터 버스트 및 제어 버스트의 송신전력을 제어할 수 있다.

단말은 제어된 송신전력으로 데이터를 전송한다(S240). 사용자 데이터는 상향링크 데이터 버스트에 실려서 전송되고, 제어정보는 상향링크 제어 버스트에 실려서 전송될 수 있다. 이때, 데이터 버스트와 제어 버스트는 서로 다른 송신전력으로 전송될 수 있다.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 무선통신 시스템을 나타낸 블록도이다.

도 2는 프레임 구조의 일예를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 버스트로부터 제어 버스트에 대한 송신전력을 결정하는 방법의 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims

무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법에 있어서,

기지국으로부터 사용자 데이터가 실리는 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋을 수신하는 단계;

상기 기지국으로부터 제어정보가 실리는 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋을 수신하는 단계; 및

상기 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋 및 상기 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋에 따라 상기 데이터 버스트의 송신전력 및 상기 제어 버스트의 송신전력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 데이터 버스트의 송신전력(P_new(Data))은

으로 제어되되, P_last는 이전에 전송한 데이터 버스트의 송신전력, Offset_Data은 상기 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋인 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 데이터 버스트의 송신전력(P_new(Data))은

으로 제어되되, P_last는 이전에 전송한 데이터 버스트의 송신전력, C/N_new는 정해지는 변조 방식에 대한 부반송파 대 잡음비, C/N_last는 이전에 사용한 변조 방식에 대한 부반송파 대 잡음비, R_new는 정해지는 변조 방식에 대한 반복 횟수, R_last는 이전에 사용한 변조 방식에 대한 반복 횟수, Offset_Data은 상기 데이터 버스트에 대한 전력제어 오프셋의 누적인 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제어 버스트의 송신전력(P_new(Control))은

으로 제어되되, P_last는 이전에 전송한 제어 버스트의 송신전력, Offset_Control은 상기 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋인 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제어 버스트의 송신전력(P_new(Data))은

으로 제어되되, P_last는 이전에 전송한 제어 버스트의 송신전력, C/N_new는 정해지는 변조 방식에 대한 부반송파 대 잡음비, C/N_last는 이전에 사용한 변조 방식에 대한 부반송파 대 잡음비, R_new는 정해지는 변조 방식에 대한 반복 횟수, R_last는 이전에 사용한 변조 방식에 대한 반복 횟수, Offset_Data은 상기 제어 버스트에 대한 전력제어 오프셋의 누적인 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
무선통신 시스템에서 상향링크 전력제어 방법에 있어서,

단말로부터 사용자 데이터 및/또는 제어정보를 포함하는 데이터를 수신하는 단계;

상기 단말이 차후에 전송할 사용자 데이터의 송신전력에 대한 전력제어 정보를 전송하는 단계; 및

상기 단말이 차후에 전송할 제어정보의 송신전력에 대한 전력제어 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
제6 항에 있어서, 상기 단말로부터 사용자 데이터만이 수신되는 경우, 상기 단말로부터 수신한 사용자 데이터에 대한 SINR 값과 미리 설정한 제어정보의 목표 SINR 값을 비교하여 상기 제어정보의 송신전력에 대한 전력제어 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.
제6 항에 있어서, 상기 단말로부터 제어정보만이 수신되는 경우, 상기 단말로부터 수신한 제어정보에 대한 SINR 값과 미리 설정한 사용자 데이터의 목표 SINR 값을 비교하여 상기 사용자 데이터의 송신전력에 대한 전력제어 정보를 구하는 것을 특징으로 하는 상향링크 전력제어 방법.