KR20090061082A - 직교 멀티플렉싱을 사용하는 무선 통신 시스템의 전력 제어 - Google Patents

직교 멀티플렉싱을 사용하는 무선 통신 시스템의 전력 제어 Download PDF

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KR20090061082A
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Abstract

본 발명은 서비스 기지국에 대한 섹터 내(intra-sector) 간섭과 인접 기지국들에 대한 섹터 간(inter-sector) 간섭 모두를 감소시키기 위해 송신 전력을 조절하는 기술들에 관한 것이다. 단말기가 야기할 수 있는 섹터 간 간섭의 양은 각각의 인접 기지국에 의해 관찰되는 전체 간섭, 서비스 기지국과 인접 기지국들에 대한 채널 이득들 및 현재 송신 전력 레벨에 기초하여 대략적으로 추정될 수 있다. 송신 전력은 인접 기지국에 의해 높은 간섭이 관찰되는 경우에 감소되고, 그 밖의 경우에 증가될 수 있다. 송신 전력은 단말기가 높은 간섭을 관찰하는 인접 기지국에 더 인접하여 위치된 경우 및/또는 현재 송신 전력 레벨이 더 높은 경우와 그 반대의 경우에 더 많은 양만큼 및/또는 더 자주 조절될 수 있다. 섹터 내 간섭은 단말기에 대한 수신된 SNR이 허용가능한 SNR들의 범위 내의 값이 되도록 한정함으로써 수용가능한 레벨 내에서 유지된다.

Description

직교 멀티플렉싱을 사용하는 무선 통신 시스템의 전력 제어{POWER CONTROL FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM UTILIZING ORTHOGONAL MULTIPLEXING}
본 발명은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 특히 무선 통신 시스템의 전력 제어를 위한 것이다.
35 U.S.C.§119에서 우선권의 청구
본 특허 출원은 2004년 6월 18일에 제출된 "역방향 링크 전력 제어 알고리즘"이란 명칭의 임시 출원 번호 60/580,819의 우선권을 청구하며, 본 출원의 양수인에게 양수되고, 본 명세서에서 참조로서 통합된다.
공동 계류중인 특허 출원의 참조
본 특허 출원은 하기의 공동 계류중인 미국 특허 출원들과 관련된다:
본 출원의 양수인에게 양수되고, 본 명세서에서 참조로서 통합되는 2004년 7월 13일에 제출된 문서 번호 040404U1이며 Arak Sutivong 등에 의한 "견고한 소거 검출 및 소거 레이트 기반의 폐루프 전력 제어"
무선 다중 액세스 통신 시스템은 다수의 무선 단말기들에 대한 통신을 동시에 지원할 수 있다. 각각의 단말기는 순방향 및 역방향 링크들을 통한 전송들에 의해 하나 또는 그 이상의 기지국들과 통신한다. 순방향 링크(또는 다운 링크)는 기지국들로부터 단말기들로의 통신 링크를 지칭하고, 역방향 링크(또는 업 링크)는 단말기들로부터 기지국들로의 통신 링크를 지칭한다.
다수의 단말기들은 그들의 전송들을 서로 직교가 되도록 멀티플렉싱함으로써 역방향 링크를 통해 동시에 전송할 수 있다. 멀티플렉싱은 시간, 주파수 및/또는 코드 영역에서 다수의 역방향 링크 전송들 사이에서 직교성을 달성할 것을 시도한다. 만약 달성된다면, 완전한 직교성으로 인해 각각의 단말기로부터의 전송은 수신중인 기지국에서의 다른 단말기들로부터의 전송들에 간섭하지 않는다. 그러나, 서로다른 단말기들로부터의 전송들 사이에서 완전한 직교성은 종종 채널 환경들, 수신기 결함들 등등으로 인해 실현되지 않는다. 직교성의 결함으로 인해 각각의 단말기는 동일한 기지국과 통신하는 다른 단말기들에 대하여 약간의 간섭을 발생한다. 또한, 서로다른 기지국들과 통신하는 단말기들로부터의 전송들은 일반적으로 서로 직교하지 않는다. 따라서 각각의 단말기는 인접한 기지국들과 통신하는 단말기들에 간섭을 유발할 수 있다. 각각의 단말기의 성능은 시스템 내의 모든 다른 단말기들로부터의 간섭에 의해 감소된다.
따라서 간섭의 영향들을 감소시켜서 개선된 성능이 달성되도록 하는 기술들이 요구된다.
본 명세서에서 "섹터 내(intra-sector)" 간섭 및 "섹터 간(inter-sector)" 간섭 모두를 감소시키는 방식으로 무선 단말기로부터의 데이터 전송을 위해 송신 전력을 제어하는 기술들이 개시된다. 송신 전력은 단말기가 "서비스(serving)"에 대하여 야기할 수 있는 섹터 내 간섭의 양과 단말기가 "인접(neighbor)" 기지국들에 대하여 야기할 수 있는 섹터 간 간섭의 양이 모두 수용가능한 레벨들 내에서 유지되도록 조절된다. (인용된 용어들은 하기에서 설명된다.) 단말기가 발생할 수 있는 섹터 간 간섭의 양은 (1) 각각의 인접 기지국에 의해 관찰된 전체 간섭, (2) 서비스 기지국들 및 인접 기지국들에 대한 채널 이득, (3) 단말기에 의해 사용되는 현재 송신 전력 레벨, 및 (4) 가능하면 다른 파라미터들에 기초하여 대략적으로 추정될 수 있다. 각각의 기지국은 그 기지국에 의해 관찰된 전체 간섭을 표시(indication)하는 보고(예컨데, 단일 비트)를 방송할 수 있다. 각각의 기지국에 대한 채널 이득은 기지국으로부터 수신된 파일럿에 기초하여 추정될 수 있다. 송신 전력은 확률적인 방식, 결정적인 방식, 또는 상기 다른 파라미터들에 기초한 몇몇 다른 방식에서 조절될 수 있다.
일반적으로, 송신 전력은 인접 기지국들에 의해 높은 간섭이 관찰되는 경우에 감소되고 낮은 간섭이 관찰되는 경우에 증가될 수 있다. 송신 전력은 또한 (1) 단말기가 높은 간섭을 관찰하는 인접 기지국에 인접하여 위치된 경우 및/또는 (2) 현재 송신 전력 레벨이 더 높은 경우에 더 큰 양만큼 및/또는 더 자주 조절될 수 있다. 송신 전력은 (1) 단말기가 서비스 기지국에 더 인접하여 위치된 경우 및/ 또는 현재 송신 전력 레벨이 더 낮은 경우에 더 작은 양만큼 및/또는 덜 자주 조절될 수 있다. 단말기에 의해 발생된 섹터 내 간섭은 데이터 전송을 위해 수신된 신호 품질(SNR)이 허용가능한 SNR들의 범위 내의 값이 되도록 한정함으로써 수용가능한 레벨 내에서 유지된다.
본 발명의 다양한 양상들 및 실시예들은 하기에서 더 상세히 설명된다.
본 발명의 특징들 및 특성은 하기의 도면을 참조로 하여 설명된다.
용어 "예시적인"은 본 명세서에서 "일 예, 경우, 또는 설명으로 제공되는"을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에 "예시적인" 것으로 개시된 임의의 실시예 또는 설계는 다른 실시예 또는 설계들에서 유리하거나 바람직한 것으로 간주되어야 할 필요는 없다.
도 1는 무선 다중 액세스 통신 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 다수의 무선 단말기들(120)에 대한 통신을 지원하는 다수의 기지국들(110)을 포함한다. 단말기들(120)은 일반적으로 시스템 전체에 분포되며, 각 단말기는 고정되거나 이동할 수 있다. 단말기는 또한 이동국, 사용자 장비(UE), 무선 통신 디바이스, 또는 몇몇 다른 기술용어들로 지칭될 수 있다. 기지국은 단말기들과 통신하기 위해 사용되는 고정국이고, 액세스 포인트, 노드 B, 또는 몇몇 다른 기술용어들로 지칭될 수 있다. 시스템 제어기(130)는 기지국(110)과 접속되며, 상기 기지국들에 대한 조절 및 제어를 제공하고, 추가로 상기 기지국들에 의해 서비스되는 단말기들에 대한 데이터의 라우팅을 제어한다.
각각의 기지국(110)은 개별 지리적인 영역(102)에 대한 통신 커버리지를 제공한다. 기지국 및/또는 그 커버리지 영역은 그 용어가 사용되는 문맥에 따라 "셀"이라 지칭될 수 있다. 성능을 증가시키기 위해, 각각의 기지국의 커버리지 영역은 다수의(예컨대, 3개의) 섹터들(104)로 분할될 수 있다. 각각의 섹터는 기지국 트랜시버 서브 시스템(BTS)에 의해 서비스된다. 용어 "섹터"는 그 용어가 사용되는 문맥에 따라 BTS 및/또는 그 커버리지 영역을 지칭할 수 있다. 섹터화된 셀에 대하여, 상기 셀을 위한 기지국은 일반적으로 그 셀의 모든 섹터들에 대한 BTS들을 포함한다. 간단함을 위해, 하기의 설명에서 용어 "기지국"은 셀을 서비스하는 고정국 및 섹터를 서비스하는 고정국 모두를 위해 사용된다. "서비스" 기지국 또는 "서비스" 섹터는 단말기가 통신하는 기지국 또는 섹터이다. "인접" 기지국 또는 "인접" 섹터는 단말기가 통신하지 않는 기지국 또는 섹터이다. 간단함을 위해, 하기의 설명에서 각각의 단말기는 하나의 서비스 기지국과 통신 하지만, 이는 본 명세서에 설명되는 기술들에 제한될 필요는 없다.
본 명세서에 개시된 전력 제어 기술들은 다양한 무선 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 기술들은 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 시스템, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 시스템, 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 시스템 등등을 위해 사용될 수 있다. TDMA 시스템은 시간 분할 멀티플렉싱(TDM)을 사용하며, 서로 다른 단말기들에 대한 전송들은 서로 다른 시간 간격들에서 전송함으로써 직교화될 수 있다. FDMA 시스템은 주파수 분할 멀티플렉싱(FDM)을 사용하며, 서로 다른 단말기들에 대한 전송들은 서로 다른 주파수 서브 대역들에서 전송 함으로써 직교화될 수 있다. TDMA 및 FDMA 시스템들은 코드 분할 멀티플렉싱(CDM)을 사용한다. 상기 경우에, 다수의 단말기들에 대한 전송들은 서로다른 직교(예를 들면, 월시) 코드들을 사용하여 직교화되는 반면, 동일한 시간 간격 또는 주파수 서브대역에서 전송된다. OFDM 시스템은 전체 시스템 대역폭을 다수의(N) 직교 주파수 서브 대역들로 효율적으로 분할하는 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용한다. 상기 서브 대역들은 톤들, 서브-캐리어들, 빈들 주파수 채널들 등등으로 지칭된다. 각각의 서브 대역은 데이터와 함께 변조될 수 있는 개별 서브-캐리어와 연관된다. OFDMA 시스템은 시간, 주파수 및/또는 코드 분할 멀티플렉싱의 임의의 결합을 사용한다. 명확함을 위해, 전력 제어 기술들은 OFDMA 시스템에 대하여 하기에서 설명된다.
OFDMA 시스템에 대하여, 다수의 "트래픽" 채널들은 (1) 각각의 서브 대역이 임의의 주어진 시간 간격에서 단 하나의 트래픽 채널을 위해 사용되고, (2) 각각의 트래픽 채널에 각각의 시간 간격에서 0, 1, 또는 다수의 서브 대역들이 할당될 수 있는 것으로 정의될 수 있다. 트래픽 채널들은 트래픽/패킷 데이터를 전송하기 위해 사용되는 "데이터" 채널들 및 오버헤드/제어 데이터를 전송하기 위해 사용되는 "제어" 채널들을 포함할 수 있다. 트래픽 채널들은 물리 채널들, 전송 채널들 또는 임의의 다른 기술용어로서 지칭될 수 있다.
각각의 섹터에 대한 트래픽 채널들은 시간 및 주파수에서 서로 직교하는 것으로 정의될 수 있으며, 따라서 어떤 2개의 트래픽 채널들도 임의의 주어진 시간 간격에서 동일한 서브 대역을 사용하지 않는다. 상기 직교성은 동일한 섹터 내의 다수의 트래픽 채널들에서 동시에 전송된 다수의 전송들 사이에서 섹터 내 간섭을 방지한다. 직교성의 손실은 예를 들면, 캐리어 간 간섭(ICI) 및 심볼 간 간섭(ISI)과 같은 다양한 영향들을 발생할 수 있다. 직교성의 상기 손실로 인해 섹터 내 간섭이 발생한다. 각각의 섹터에 대한 트래픽 채널들은 인접하는 섹터들에 대한 트래픽 채널들과 관련하여 의사-랜덤한 것으로 정의될 수 있다. 이는 하나의 섹터 내의 트래픽 채널들에 의해 인접하는 섹터들 내의 트래픽 채널들로 발생된 섹터 간 간섭 또는 다른 섹터 간섭을 랜덤화한다. 랜덤화된 섹터 내 간섭 및 섹터 간 간섭은 다양한 방식들로 달성될 수 있다. 예를 들어, 주파수 홉핑은 랜덤화된 섹터 내 간섭 및 섹터 간 간섭 뿐만 아니라 유해한 경로 영향들에 대하여 주파수 다이버시티를 제공할 수 있다.
도 2는 OFDMA 시스템에 대한 시간-주파수 평면(200)에서 주파수 홉핑(FH)을 도시한다. 주파수 홉핑에서, 각각의 트래픽 채널은 각각의 시간 간격에서 상기 트래픽 채널을 위해 사용하는 특정 서브 대역(들)을 표시하는 특정 FH 시퀀스와 연관된다. 각각의 섹터 내의 서로 다른 트래픽 채널들에 대한 FH 시퀀스들은 서로 직교하며, 따라서 어떤 2개의 트래픽 채널들도 임의의 시간 간격에서 동일한 서브 대역을 사용하지 않는다. 각각의 섹터에 대한 FH 시퀀스들은 또한 인접하는 섹터들에 대한 FH 시퀀스들과 관련하여 의사 랜덤하다. 2개의 섹터들 내의 2개의 트래픽 채널들 사이의 간섭은 상기 2개의 트래픽 채널들이 동일한 시간 간격내의 동일한 서브 대역을 사용할 때마다 발생한다. 그러나, 섹터 내 간섭은 서로다른 섹터들에 대하여 사용되는 FH 시퀀스들의 의사 랜덤 특성으로 인해 랜덤화된다.
데이터 채널들은 활성 단말기들에 할당되어 각각의 데이터 채널이 임의의 주어진 시간에 단 하나의 단말기에 의해 사용되도록 할 수 있다. 시스템 자원들을 보존하기 위해, 제어 채널들은 예를 들면 코드 분할 멀티플렉싱을 사용하여 다수의 단말기들 사이에서 공유될 수 있다. 만약 데이터 채널들이 주파수 및 시간(코드는 아님)에서만 직교 멀티플렉싱된다면, 데이터 채널들은 제어 채널들보다 채널 환경들 및 수신기 불완전성에 기인한 직교성의 손실에 덜 민감하다.
따라서 데이터 채널들은 전력 제어에 적절한 몇몇 키 특성들을 갖는다. 먼저, 데이터 채널들에서의 셀 내 간섭은 주파수 및 시간에서의 직교 멀티플렉싱으로 인해 최소가 된다. 두번째로, 셀 간 간섭은 인접하는 섹터들이 서로다른 FH 시퀀스들을 사용하기 때문에 랜덤화된다. 주어진 단말기에 의해 발생되는 셀 간 간섭의 양은 (1) 상기 단말기에 의해 사용되는 송신 전력 레벨 및 (2) 인접하는 기지국들과 관련된 단말기의 위치에 의해 결정된다.
데이터 채널들에 대하여, 전력 제어는 각각의 단말기가 셀 내 간섭 및 셀 간 간섭이 수용가능한 레벨들 내에 있도록 유지하면서 가능한 한 높은 전력 레벨로 전송하는 것이 허용되도록 수행될 수 있다. 서비스 기지국에 인접하게 위치된 단말기는 상기 단말기가 인접 기지국들에 더 적은 간섭을 발생할 수 있기 때문에 더 높은 전력 레벨에서 전송하도록 허용될 수 있다. 이와 반대로, 서비스 기지국과 멀리 떨어져서 섹터 에지 쪽으로 위치된 단말기는 상기 단말기가 인접 기지국들에 더 많은 간섭을 발생할 수 있기 때문에 더 낮은 전력 레벨에서 전송하도록 허용될 수 있다. 상기 방식으로 송신 전력을 제어하는 것은 각각의 기지국에 의해 관찰되는 전체 간섭을 일시적으로 감소시키는 동시에 "적절한" 단말기들이 더 높은 SNR들 및 더 높은 데이터 레이트들을 달성하도록 한다.
데이터 채널들을 위한 전력 제어는 전술된 목표들을 달성하기 위해 다양한 방식들로 수행될 수 있다. 명확함을 위해, 전력 제어의 특정 실시예가 하기에 설명된다. 상기 실시예에 대하여, 주어진 단말기에 대한 데이터 채널을 위한 송신 전력은 하기와 같이 표현될 수 있다:
Pdch(n) = Pref(n) + △P(n), 식(1)
상기 Pdch(n)는 업데이트 간격 n 동안의 데이터 채널에 대한 송신 전력이고,
Pref(n)는 업데이트 간격 n 동안의 기준 전력 레벨이고,
△P(n)는 업데이트 간격 n 동안이 송신 전력 델타이다.
전력 레벨들 Pdch(n) 및 Pref(n)과 송신 전력 델타 △P(n)는 데시벨(dB) 단위로 주어진다.
기준 전력 레벨은 지정된 송신(예를 들면, 제어 채널을 통한)을 위한 목표 신호 품질을 달성하는데 요구되는 송신 전력량이다. 신호 품질(SNR로 표시됨)은 신호-대-잡음비, 신호-대-잡음 및 간섭비, 등등에 의해 한정될 수 있다. 기준 전력 레벨 및 목표 SNR은 하기에 설명되는 것과 같이 지정된 전송을 위해 요구되는 성능 레벨을 달성하기 위해 전력 제어 메카니즘에 의해 조절될 수 있다. 만약 기준 전력 레벨이 목표 SNR을 달성할 수 있다면, 데이터 채널에 대한 수신된 SNR은 하기와 같이 계산될 수 있다:
SNRdch(n) = SNRtarget + △P(n). 식(2)
식(2)은 데이터 채널 및 제어 채널이 유사한 간섭 통계를 갖는다고 가정한다. 이는, 예를 들어 만약 서로 다른 섹터들로부터의 제어 및 데이터 채널들이 서로 간섭할 수 있는 경우이다. 기준 전력 레벨이 하기와 같이 결정될 수 있다.
데이터 채널에 대한 송신 전력은 (1) 단말기가 인접 섹터들 내의 다른 단말기들에 발생할 수 있는 섹터 간 간섭량, (2) 단말기가 동일한 섹터 내의 다른 단말기들에 발생할 수 있는 섹터 내 간섭량, (2) 단말기에 대하여 허용되는 최대 전력 레벨 및 (4) 가능하면 다른 인자들과 같은 다양한 인자들에 기초하여 세팅될 수 있다. 상기 인자들의 각각은 하기에 설명된다.
*각각의 단말기가 발생할 수 있는 섹터 간 간섭량은 다양한 방식들로 결정될 수 있다. 예를 들어, 각각의 단말기에 의해 발생된 섹터 간 간섭량은 각각의 인접 기지국에 의해 직접 추정될 수 있거나, 단말기로 전송되어 상응하는 송신 전력을 조절할 수 있다. 상기 개별 간섭 보고는 광범위한 오버헤드 시그널링을 요구할 수 있다. 간략함을 위해, 각각의 단말기가 발생할 수 있는 섹터 간 간섭량은 (1) 각각의 인접 기지국에 의해 관찰되는 전체 간섭, (2) 서비스 기지국과 인접 기지국에 대한 채널 이득들 및 (3) 단말기에 의해 사용되는 송신 전력 레벨에 기초하여 간략하게 추정될 수 있다. 양들 (1) 및 (2)이 하기에서 설명된다.
각각의 기지국은 그 기지국에 의해 관찰된 전체 또는 평균 간섭량을 추정할 수 있다. 이는 각각이 서브 대역에서 간섭 전력을 추정하고, 개별 서브 대역들에 대한 간섭 전력 추정치들에 기초한 평균 간섭 전력을 계산함으로써 달성될 수 있다. 평균 간섭 전력은 예를 들면, 산술 평균, 기하학 평균, SNR-기반 평균 등등과 같은 다양한 평균 기술들을 사용하여 획득될 수 있다.
산술 평균에 대하여, 평균 간섭 전력은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00001
식(3)
상기 Im(k,n)은 시간 간격 n내의 서브 대역 k에서 섹터 m에 대한 간섭 전력 추정치이고,
상기 Imeas ,m(n)은 시간 간격n내의 섹터 m에 대한 평균 간섭 전력이다.
양들 Im(k,n) 및 Imeas ,m(n)은 식(3)에서 선형 단위들이지만, 데시벨(dB)로 주어질 수 있다. 산술 평균을 사용하여, 몇몇 큰 간섭 전력 추정치는 평균 간섭 전력을 왜곡한다.
기하학 평균에 대하여, 평균 간섭 전력은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00002
식(4)
기하학 평균은 몇몇 서브 대역에 대한 큰 간섭 전력 추정치들을 억압하여 평균 간섭 전력이 산술 평균을 사용할 때보다 더 낮도록 한다.
SNR-기반 평균에 대하여, 평균 간섭 전력은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00003
식(5)
상기 Pnom은 각각의 서브 대역에 대하여 가정된 공칭 수신 전력을 표시한다. 식(5)은 공칭 수신 전력에 기초하여 각각의 서브 대역의 이론적 성능을 결정하고, 모두 N의 서브대역들에 대한 평균 성능을 계산하며, 평균 성능을 제공하는 평균 간섭 전력을 결정한다. SNR-기반의 평균(이른바 성능-기반 평균이라 불림)은 몇몇 서브대역들에 대한 큰 간섭 전력 추정치들을 억압한다.
평균 기술이 사용되는 것과 관계없이, 각각의 기지국은 간섭 측정의 품질을 개선하기 위해 다수의 시간 간격들에서 전력 추정치들 및/또는 평균 간섭 전력을 필터링할 수 있다. 필터링은 유한 임펄스 응답(FIR) 필터, 무한 임펄스 응답(IIR) 필터 또는 공지된 임의의 다른 종류의 필터를 사용하여 달성될 수 있다. 용어 "간섭"은 본 명세서의 설명에서 필터링 되거나 필터링 되지 않은 간섭을 지칭할 수 있다.
각각의 기지국은 다른 섹터들 내의 단말기들이 사용하기 위한 간섭 측정치들을 방송할 수 있다. 간섭 측정치들은 다양한 방식들로 방송될 수 있다. 일 실시예에서, 평균 간섭 전력(또는 "측정된" 간섭)은 방송 채널을 통해 전송된 미리결정된 수의 비트들로 양자화된다. 또다른 실시예에서, 측정된 간섭은 측정된 간섭이 공칭 간섭 임계치보다 큰지 또는 그 미만인지를 표시하는 단일 비트를 사용하여 방 송된다. 또다른 실시예에서, 측정된 간섭은 2개의 비트들을 사용하여 방송된다. 하나의 비트는 공칭 간섭 임계치와 관련하여 측정된 간섭을 표시한다. 다른 비트는 측정된 간섭이 높은 간섭 임계치를 초과하는지를 표시하는 장애/공황 비트로서 사용될 수 있다. 간섭 측정치들은 또한 다른 방식들로 전송될 수 있다.
간략함을 위해, 하기의 설명은 단일의 다른 센터 간섭(OSI)의 사용이 간섭 정보를 제공하기 위한 것임을 가정한다. 각각의 기지국은 그 OSI 비트(OSIB)를 하기와 같이 세팅할 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00004
식(6)
상기 Itarget은 공칭 간섭 임계치이다.
선택적으로, 각각의 기지국은 기지국에 의해 관찰된 전체 간섭 전력 대 열잡음 전력의 비율인 측정된 간섭 대 열잡음(IOT)을 획득할 수 있다. 전체 간섭 전력은 잔술된 것과 같이 계산될 수 있다. 열잡음 전력은 송신기를 턴 오프하고 수신기에서 잡음을 측정함으로써 계산될 수 있다. 특정 동작 포인트는 시스템에 대하여 선택되며, IOTtarget 으로 표시된다. 더 높은 동작 포인트는 단말기들이 데이터 채널들에 대하여 더 높은 송신 전력들(평균적으로)을 사용하도록 한다. 그러나, 매우 높은 동작 포인트는 시스템이 간섭이 제한되도록 하고, 이와 같은 상황에서 송신 전력의 증가는 수신된 SNR에서의 증가로 변화하지 않기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 매우 높은 동작 포인트는 시스템 비안정성의 가능성을 증가시 킨다. 임의의 경우에, 각각의 기지국은 그 OSI 비트를 하기와 같이 세팅할 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00005
식(7)
상기 IOTmeas ,m(n)은 시간 간격 n내에 섹터 m에 대하여 측정된 IOT이고,
IOTtarget는 섹터에 대하여 요구되는 동작 포인트이다.
상기 두 경우에 대하여, OSI 비트는 하기와 같이 전력 제어를 위해 사용될 수 있다. 각각의 단말기는 상기 단말기로부터의 역방향 링크 전송을 수신할 수 있는 각각의 기지국에 대한 채널 이득(또는 전파 경로 이득)을 추정할 수 있다. 각각의 기지국에 대한 채널 이득은 순방향 링크를 통해 기지국으로부터 수신된 파일럿을 처리하고, 수신된 파일럿 강도/전력을 추정하고, 고속 페이딩의 영향들을 제거하기 위해 시간에 걸쳐(예를 들면, 수백 밀리초의 시간 상수를 가지는 필터를 사용하여) 파일럿 강도 추정치들을 필터링함으로써 추정될 수 있다. 만약 모든 기지국들이 동일한 전력 레벨로 그들의 파일럿들을 전송하면, 각각의 기지국에 대하여 수신된 파일럿 강도는 기지국과 단말기 사이의 채널 이득을 표시한다. 단말기는 하기와 같은 채널 이득 비율 벡터
Figure 112009031915046-PAT00006
를 형성할 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00007
식(8)
상기
Figure 112009031915046-PAT00008
식(9)
상기 gs(n)는 단말기 및 서비스 기지국 사이의 채널 이득이고,
gni(n)은 단말기 및 인접 기지국 i 사이의 채널 이득이고,
ri(n)은 인접 기지국(i)에 대한 채널 이득 비율이다.
거리는 채널 이득과 반비례하기 때문에, 채널 이득 비율 gs(n)/gni(n)은 인접 기지국 i에 대한 거리와 상대적인 서비스 기지국에 대한 거리를 표시하는 "상대 거리"로 관찰된다. 일반적으로, 인접 기지국에 대한 채널 이득 비율 ri(n)은 단말기가 섹터 에지 쪽으로 이동함에 따라 감소하고, 단말기가 서비스 기지국에 인접하여 이동함에 따라 증가한다. 채널 이득 비율 벡터
Figure 112009031915046-PAT00009
는 하기와 같이 전력 제어를 위해 사용될 수 있다.
각각의 섹터에 대한 데이터 채널들은 서로 직교하도록 멀티플렉싱되지만, 직교성의 임의의 손실로 인해 캐리어 간 간섭(ICI), 심볼 간 간섭(ISI) 등등이 발생할 수 있다. 상기 직교성의 손실은 섹터 내 간섭을 발생한다. 섹터 내 간섭을 완화하기 위해, 각각의 단말기의 송신 전력은 상기 단말기가 동일한 섹터 내의 다른 단말기들에게 발생할 수 있는 섹터 내 간섭량이 수용가능한 레벨 내에서 유지되도록 제어될 수 있다. 이는 예를 들어 각각의 단말기의 데이터 채널에 대하여 수신 된 SNR이 하기와 같이 미리결정된 SNR 범위 내에 있도록 요구함으로써 달성될 수 있다:
SNRdch(n)∈[SNRmin, SNRmax] , 식(10)
*상기 SNRmin은 데이터 채널에 대하여 허용가능한 최소 수신 SNR이고,
SNRmax는 데이터 채널에 대해 허용가능한 최대 수신 SNR이다.
최소 수신 SNR은 특히 섹터 에지에 인접하여 위치된 모든 단말기들이 최소 성능 레벨을 달성할 수 있음을 보장한다. 상기와 같은 제약 없이, 섹터 에지에 인접하여 위치된 단말기들은 그들이 종종 상당한 섹터 간 간섭량을 제공하기 때문에 매우 낮은 전력 레벨에서 전송할 수 있다.
만약 모든 단말기들의 데이터 채널들에 대하여 수신된 SNR들이 범위 [SNRmin, SNRmax] 내로 제한되면, 직교성의 손실로 인해 각각의 단말기에 의해 발생된 섹터 내 간섭량은 수용가능한 레벨 내의 값이 되는 것으로 가정된다. 수신된 SNR들을 상기 SNR 범위 내로 한정함으로써, 인접하는 서브 대역들 사이의 수신된 전력 스펙트럼 밀도는 (SNRmax - SNRmin) dB 차이보다 클 수 있다(유사한 섹터 간 간섭량이 서브대역들에서 관찰되며, 이는 예를 들어 제어 및 데이터 채널들이 랜덤하게 홉핑하여 서로다른 섹터들로부터의 제어 및 데이터 채널들이 서로 충돌할 수 있도록 하는 경우에 사실임을 가정할 때). 작은 SNR 범위는 ICI 및 ISI의 존재시 시스템의 견 고성을 개선한다. 10dB의 SNR 범위는 대부분의 동작 시나리오들에서 우수한 성능을 제공하는 것으로 발견된다. 다른 SNR 범위들 또한 사용될 수 있다.
만약 데이터 채널의 송신 전력이 식(1)에 도시된 것과 같이 결정되면, 데이터 채널에 대하여 수신된 SNR은 송신 전력 델타 △P(n)가 하기와 같이 상응하는 범위내의 값이 되도록 제한함으로써 [SNRmin, SNRmax]의 범위 내로 유지될 수 있다:
△P(n)∈[△Pmin, △Pmax], 식(11)
상기 △Pmin는 데이터 채널에 대하여 허용가능한 최소 송신 전력 델타이고, △Pm ax는 데이터 채널에 대하여 허용가능한 최대 송신 전력 델타이다.
특히, △Pmin = SNRmin - SNRtarget 이고, △Pmax = SNRmax - SNRtarget 이다. 또다른 실시예에서, 송신 전력 Pdch(n)은 예를 들면 데이터 채널에 대하여 수신된 신호 전력에 기초하여 결정되는 범위 내에 있도록 제한된다. 상기 실시예는 예를 들어 간섭 전력이 서브 대역들 사이에서 통계적으로 서로 다른 경우에 사용될 수 있다.
각각의 단말기의 데이터 채널에 대한 송신 전력은 하기의 파라미터들에 기초하여 조절될 수 있다:
각각의 기지국에 의해 방송되는 OSI 비트;
단말기에 의해 계산된 채널 이득 비율 벡터
Figure 112009031915046-PAT00010
;
데이터 채널들에 대하여 허용가능한 수신 SNR들의 범위 [SNRmin, SNRmax] 또는 허용가능한 송신 전력 델타들의 범위 [△Pmin, △Pmax]; 및
단말기 내의 전력 증폭기 또는 시스템에 의해 세팅될 수 있고 단말기에 의해 허용되는 최대 전력 레벨 Pmax.
파라미터들 1) 및 2)은 단말기에 의해 발생된 섹터 간 간섭과 관련된다. 파라미터 3)는 단말기에 의해 발생된 섹터 내 간섭과 관련된다.
일반적으로, 높은 간섭을 보고하는 인접 섹터에 인접하여 위치된 단말기는 더 낮은 송신 전력 델타를 사용하여 전송하며, 따라서 수신된 SNR은 SNRmin에 인접한 값이 된다. 이와 반대로, 서비스 기지국에 인접하여 배치된 단말기는 높은 송신 전력 델타로 전송할 수 있고, 따라서 그 수신된 SNR은 SNRmax에 인접한 값이 된다. 수신된 SNR들의 감소는 시스템내의 단말기들에 대하여 서비스 기지국들에 대한 그들의 근접함에 기초하여 관찰될 수 있다. 각각의 기지국에서의 스케줄러는 단말기에 대한 공평성을 보장하는 동시에 높은 스루풋율을 달성하기 위해 수신된 SNR들을 분포시킬 수 있다.
데이터 채널에 대한 송신 전력은 전술된 4개의 파라미터들에 기초하여 다양한 방식들로 조절될 수 있다. 전력 제어 메카니즘은 특히 OFDMA 시스템과 유사한 직교 시스템에서의 모든 단말기들에 대하여 동일한 SNR을 유지할 필요가 없고, 기지국에 인접한 단말기들은 다른 단말기들에 큰 문제를 발생하지 않고 더 높은 송신 전력으로 전송할 수 있다. 명확함을 위해, 송신 전력을 조절하기 위한 특정 실시예가 하기에 설명된다. 상기 실시예에 대하여, 각각이 단말기는 인접하는 기지국 들에 의해 방송되는 OSI 비트들을 모니터링하여, 벡터
Figure 112009031915046-PAT00011
내에서 최소 채널 이득비를 가지는 가장 강한 인접 기지국의 OSI에 응답한다. 만약 주어진 기지국의 OSI 비트가 '1'로 세팅되면(공칭 섹터 간 간섭보다 높은 것으로 관찰되는 기지국으로 인해), 상기 기지국을 가장 강한 인접 기지국으로 가지는 단말기들의 송신 전력은 하향 조절될 수 있다. 이와 반대로, OSI 비트가 '0'으로 세팅되면, 상기 기지국을 가장 강한 인접 기지국으로 가지는 단말기들이 송신 전력은 상향 조절될 수 있다. 다른 실시예들에 대하여, 각각의 단말기는 하나 또는 그 이상의 기지국들(예를 들어, 서비스 및/또는 인접 기지국들)에 대하여 획득된 하나 또는 그이상의 OSI 비트들에 기초하여 송신 전력을 조절할 수 있다.
따라서, OSI 비트는 송신 전력을 조절할 방향을 결정한다. 각각의 단말기에 대한 송신 전력 조절량은 (1) 단말기의 현재 송신 전력 레벨(또는 현재 송신 전력 델타) 및 (2) 가장 강한 인접 기지국에 대한 채널 이득 비에 따라 결정될 수 있다. 테이블 1은 가장 강한 기지국에 대한 송신 전력 델타 및 채널 이득 비에 기초하여 송신 전력을 조절하기 위한 몇가지 규칙들을 열거한다.
테이블 1
OSI 비트 송신 전력 조절
'1' (높은 간섭 레벨) OSI 비트를 전송하는 기지국에 대하여 더 작은 채널 이득 비율을 가지는(및 따라서 인접하는) 단말기는 일반적으로 상기 기지국에 대하여 더 큰 채널 이득 비율을 가지는(및 따라서 멀리 떨어진) 단말기와 비교하여 그 송신 전력 델타를 더 큰 양만큼 감소시킨다.
더 큰 송신 전력 델타를 가지는 단말기는 일반적으로 상기 기지국에 대하여 유사한 채널 이득이나 더 작은 송신 전력 델타를 가지는 단말기와 비교하여 그 송신 전력 델타를 더 큰 양만큼 감소시킨다.
'0' (낮은 간섭 레벨) OSI 비트를 전송하는 기지국에 대하여 더 큰 채널 이득 비율을 가지는(및 따라서 멀리 떨어진) 단말기는 일반적으로 상기 기지국에 대하여 더 작은 채널 이득 비율을 가지는(및 따라서 인접하는) 단말기와 비교하여 그 송신 전력 델타를 더 큰 양만큼 증가시킨다.
더 작은 송신 전력 델타를 가지는 단말기는 일반적으로 상기 기지국에 대하여 유사한 채널 이득이나 더 큰 송신 전력 델타를 가지는 단말기와 비교하여 그 송신 전력 델타를 더 큰 양만큼 증가시킨다.
송신 전력은 결정적 방식, 확률적 방식 또는 임의의 다른 방식으로 조절될 수 있다. 결정적 조절에 대하여, 송신 전력은 적절한 파라미터들에 기초하여 미리 정의된 방식으로 조절된다. 확률적 조절에 대하여, 송신 전력은 조절되는 특정한 확률을 가지며, 상기 확률은 적절한 파라미터들에 의해 결정된다. 예시적인 결정적 및 확률적 조절 방식들이 하기에서 설명된다.
도 3은 확률적 방식으로 송신 전력을 조절하기 위한 프로세스(300)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(300)는 OSI 비트가 송신되는 각각의 시간 간격 동안 각각의 단말기에 의해 수행될 수 있다. 먼저, 단말기는 가장 강한 인접 기지국의 OSI 비트를 처리한다(블럭 312). 단말기는 그후에 OSI 비트가 '1'인지 또는 '0'인지를 결정한다(블럭 314).
만약 OSI 비트가 공칭 간섭 레벨보다 높음을 표시하는 '1'이면, 단말기는 송신 전력을 감소시키기 위한 확률 Prdr(n)을 결정한다(블럭 322). Prdr(n)은 현재의 송신 전력 델타 △P(n) 및 가장 강한 인접 기지국에 대한 채널 이득 비율 rosib(n)에 기초하여 하기와 같이 계산될 수 있다. 단말기는 그후에 0.0 및 1.0 사이의 값 x를 랜덤하게 선택한다(블럭 324). 특히, x는 0.0 및 1.0 사이에 균일하게 분포된 k랜덤 변수이다. 만약 랜덤하게 선택된 값 x이 블럭 326에서 결정된 것과 같이 확율 Prdr(n)과 동일하거나 그 미만이라면, 단말기는 하기와 같이 그 송신 전력을 △Pdn 다운 단계만큼 감소시킨다(블럭 328):
△P(n+1) = △P(n) - △Pdn. 식(12)
그렇지 않으면, 만약 x가 Prdr(n) 보다 크다면, 단말기는 송신 전력 델타를 현재 레벨에서 유지한다(블럭 330). 블럭들(328 및 330) 로부터, 프로세스는 블럭 342으로 진행한다.
블럭 314에서 만약 OSI 비트가 공칭 간섭 레벨 미만임을 표시하는 '0'이면, 단말기는 예를 들면 하기에서 설명되는 것과 같은 △P(n) 및 rosib(n)에 기초하여 송신 전력을 증가시키기 위한 확률 Prup(n)을 결정한다(블럭 332). 단말기는 그후에 0.0 및 1.0 사이에서 값 x을 랜덤하게 선택한다(블럭 334). 만약 랜덤하게 선택된 값 x가 블럭 336에서 결정된 것과 같이 확률 Prup(n)과 동일하거나 그 미만이면, 단말기는 그 송신 전력 델타를 하기와 같이 △Pup 업 단계만큼 증가시킨다(블럭 338):
△P(n+1) = △P(n) - △Pup. 식(12)
△Pup 및 △Pdn에 대한 단계 크기들은 모두 동일한 적절한 값(예를 들면, 0.25dB, 0.5dB, 1.0dB 등등)으로 세팅될 수 있다. 만약 x가 블럭 336의 Prup(n) 보다 크면, 단말기는 송신 전력 델타를 동일한 레벨로 유지한다(블럭 330). 블럭들 330 및 338로부터, 프로세스는 블럭 342로 진행한다.
블럭 342에서, 단말기는 송신 전력 델타 △P(n+1)이 허용가능한 범위 [△Pmin,, △Pmax]내의 값이 되도록 한정한다. 단말기는 그후에 식(1)에 도시된 것과 같이 송신 전력 델타 △P(n+1)에 기초한 다음 시간 간격에 대한 송신 전력 Pdch(n+1) 및 다음 시간 간격에 대한 기준 전력 레벨 Pref(n+1)을 계산한다(블럭 344). 단말기는 그후에 송신 전력 Pdch(n+1)이 하기와 같이 최대 전력 레벨(블럭 346) 내의 값이 되도록 한정한다.
Figure 112009031915046-PAT00012
식(14)
단말기는 다음 시간 간격에 대한 송신 전력 Pdch(n+1)을 사용한다.
확률들 Prdn(n) 및 Prup(n)은 송신 전력 델타 △P(n) 및 가장 강한 기지국에 대한 채널 이득 비율 rosib(n)의 함수가 될 수 있다. 다양한 함수들은 Prdn(n) 및 Prup(n)을 위해 사용될 수 있다. 각각의 함수는 (1) 송신 전력 조절의 수렴 비율 및 (2) 시스템 내의 단말기들에 대한 송신 전력 델타들의 분포와 같은 다양한 전력 제어 특성들에 서로다른 영향을 미칠 수 있다.
일 실시예에서, 확률들 Prdn(n) 및 Prup(n)은 하기와 같이 정의될 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00013
식(15a)
Figure 112009031915046-PAT00014
식(15b)
상기
Figure 112009031915046-PAT00015
식(15c)
Figure 112009031915046-PAT00016
식(15d)
상기 Pr△P(n)은 송신 전력 레벨과 관련된 확률이고,
Prgain(n)은 가장 강한 인접 기지국에 대한 채널 이득 비율과 관련된 확률이며,
Figure 112009031915046-PAT00017
rmax 및 rmin은 요구되는 전력 제어 특성들을 달성하기 위해 선택된 상수들을 정규화하고,
Prup ,min은 송신 전력의 상향 조절을 위한 최소 확율이고,
Prdn ,min은 송신 전력의 하향 조절을 위한 최소 확률이다.
식 세트(15)에 의해 도시된 실시예에 대하여, Prdn(n) 및 Prup(n)은 가장 강한 인접 기지국에 대한 송신 전력 레벨 및 채널 이득 비율에 의해 결정되는 공동 확률들이다. 최소 확률들 Prup ,min 및 Prdn ,min 은 안정 상태 특성들을 개선하고, 포인트들에 대한 몇몇 이동을 극단으로(예를 들면, 매우 높거나 매우 낮은 채널 이득 값들로) 촉진한다. 식 세트(15)에 도시된 것과 같이 유도된 확률들 Prdn(n) 및 Prup(n)은 테이블 1에 주어진 일반적인 송신 전력 조절 규칙들을 따른다. 확률들 Prdn(n) 및 Prup(n)은 임의의 다른 함수들을 사용하여 유도될 수 있고, 이는 본 발명의 사상 내에 있다.
도 4는 결정적 방식으로 송신 전력을 조절하기 위한 프로세스(400)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(400)는 또한 OSI 비트가 전송되는 각각의 시간 간격에 대하여 각각의 단말기에 의해 수행될 수 있다. 단말기는 가장 강한 인접 기지국의 OSI 비트를 처리하고(블럭 412) OSI 비트가 '1'인지 또는 '0'인지를 결정한다(블럭 414). 만약 OSI 비트가 '1'이면, 단말기는 다음 시간 간격에 대한 송신 전력의 감소량 △Pdn(n+1)을 결정한다(블럭 422). 가변 다운 단계 크기는 현재의 송신 전력 델타 △P(n) 및 가장 강한 기지국에 대한 채널 이득 비율 rosib(n)에 기초하여 결정될 수 있다. 단말기는 그후에 송신 전력 델타를 △Pdn(n+1) 만큼 감소시킨다(블각 424). 그렇지 않다면, 만약 OSI 비트가 '0'이면, 단말기는 예를 들면, △P(n) 및 rosib(n)에 기초하여 다음 시간 간격에 대한 송신 전력 증가량 △Pup(n+1)을 결정한다(블럭 432). 단말기는 그후에 송신 전력 델타를 △Pup(n+1) 만큼 증가시킨다(블럭 434). 블럭들 424 및 434 이후에, 단말기는 다음 시간 간격에 대한 송신 전력 델타 △P(n+1)를 허용가능한 범위 [△Pmin, △Pmax]내의 값이 되도록 한정하고(블럭 442) 다음 시간 간격에 대한 송신 전력을 계산하여 최대 전력 레벨 내의 값이 되도록 한정한다(블럭 444 및 446).
가변 단계 크기들 △Pdn(n+1) 및 △Pup(n+1)은 △P(n) 및 rosib(n)의 미리 결정된 함수에 기초하여 식 세트(15)에 의해 표현된 함수와 유사하게 결정될 수 있다. 가변 단계 크기들은 △P(n)과 비례하고,rosib(n)와 반비례하는 것으로 정의될 수 있다. 조절 확률들 및 가변 단계 크기들은 서로 다른 △P(n) 및 rosib(n) 값들에 대한 서로다른 확률들 및 가변 크기 값들의 룩-업 테이블에 기초하거나 임의의 다른 수단들에 의해 결정될 수 있다.
도 3 및 4는 각각 확률적인 방식 및 결정적인 방식으로 송신 전력을 조절하기 위한 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 3에 도시된 확률적인 실시예에 대하여, 조절 확률은 파라미터들 △P(n) 및 rosib(n)에 기초하여 결정되며, 고정-크기의 증가 및 다운 단계들은 송신 전력 조절을 위해 사용된다. 도 4에 도시된 결정적 실시에에 대하여, 조절 확률은 1.0으로 고정되고, 증가 및 다운 단계 크기들은 파라미터들 △P(n) 및 rosib(n)에 기초하여 결정된다. 다양한 수정들이 상기 실시예들 에 수행될 수 있다. 예를 들어, 가변 증가 및 다운 단계 크기들이 확률적 실시예를 위해 사용될 수 있다. 또다른 예로서, 고정-크기 증가 및 다운 단계들이 결정적 실시예를 위해 사용될 수 있다.
데이터 채널에 대한 전력 델타 △P(n)는 전술된 것과 같이, OSI 비트, 채널 이득, 이전 전력 델타 △P(n-1), 허용가능한 전력 델타 범위 및 단말기에 대한 최대 전력 레벨에 기초하여 조절될 수 있다. 일반적으로, 전력 델타 △P(n)는 임의의 파라미터 또는 임의의 파라미터들의 조합에 기초하여 조절될 수 있다. △P(n)을 조절하기 위해 사용될 수 있는 다른 파라미터들은 현재 송신 전력 Pdch (n), 피크대 평균 백오프 인자 △Pbo, 단말기로부터 높은 간섭을 일시적으로 관찰할 수 있는 "지정된" 기지국 세트 등등을 포함한다. 피크대 평균 백오프 인자는 송신을 위해 단말기에 의해 사용되는 서브대역들의 수에 의해 결정될 수 있고, 더 많은 서브대역들이 전송을 위해 사용되는 경우에 더 높은 값이 △Pbo를 위해 사용될 수 있다. 데이터 채널을 위한 송신 전력은 Pmax에서 상기 백오프 인자를 뺀 값 미만이 될 수 있거나, Pdch(n)≤(Pmax - △Pbo)일 수 있다.
단말기에 대한 송신 전력은 다수의 기지국들(예를 들면, 서비스 및/또는 인접 기지국들)에 의해 전송된 OSI 비트들에 기초하여 조절될 수 있다. 송신 전력은 서비스 기지국 및 인접 기지국에 대하여 동일한 방식 또는 서로다른 방식들로 조절될 수 있다. 단말기는 서비스 기지국과 통신하는 다른 단말기들과 직교할 수 있지 만, 완전한 직교성이 달성되지 않는 경우에 상기 다른 단말기들에 몇몇 간섭을 발생할 수 있다. 단말기에 대한 송신 전력은 서비스 기지국을 위한 OSI 비트가 '1'로 세팅되는 경우에 더 낮게 조절될 수 있다. 서비스 기지국으로부터 OSI 비트로 인한 송신 전력 조절량은 우수한 성능을 달성하기 위해 계산 시뮬레이션, 경험적인 측정치 등등에 기초하여 결정될 수 있다.
단말기에 대한 송신 전력은 다른 파라미터들, 기준 및 정보에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 단말기는 지정된 세트 내의 기지국들로부터의 OSI 비트들만을 고려할 수 있다. 단말기는 주어진 기지국을 상기 기지국에 대한 채널 이득 및/또는 다른 파라미터들에 기초하여 송신 전력 조절을 위해 고려한다. 단말기는 송신 전력 조절을 위해 고려될 기지국(들)에 사용가능한 모든 정보에 기초하여 서로다른 양들 만큼 및/또는 서로다른 방식들로 송신 전력을 조절할 수 있다.
도 5는 시스템(100)내의 단말기(120x)에 대한 송신 전력을 조절하기 위해 사용될 수 있는 전력 제어 메카니즘(500)을 도시한다. 단말기(120x)는 서비스 기지국(110x)과 통신하며, 인접 기지국들(110a 내지 110m)에 간섭을 발생할 수 있다(그러나 서로다른 양만큼). 전력 제어 메카니즘(500)은 기준 루프(510) 및 제 2 루프(520)를 포함한다. 기준 루프(510)는 단말기(120x) 및 서비스 기지국(110x) 사이에서 동작한다. 제 2 루프(520)는 단말기(120x) 및 인접 기지국들(110a 내지 110m) 및 가능하면 서비스 기지국(110x) 사이에서 동작한다. 간략함을 위해, 도 5는 단말기(120x)에 상주하는 루프들(510 및 520)의 일부만을 도시한다.
기준 루프(510)는 제어 채널(또는 임의의 다른 트래픽 채널)에 대한 송신 전 력을 조절하고, 서비스 기지국(110x)에서 측정된 것과 같이 상기 제어 채널에 대하여 수신된 SNR을 가능하면 목표 SNR에 인접하게 유지할 것을 시도한다. 기준 루프(510)에 대하여, 서비스 기지국(110x)은 제어 채널에 대하여 수신된 SNR을 추정하여 수신된 SNR을 목표 SNR과 비교하고, 하기에서 설명되는 것과 같이 비교 결과들에 기초하여 송신 전력 제어(TPC) 명령들을 발생한다. 각각의 TPC 명령은 (1) 제어 채널에 대한 송신 전력을 증가시키는 UP 명령 또는 (2) 송신 전력을 감소시키는 DOWN 명령이 될 수 있다. 서비스 기지국(110x)은 순방향 링크(구름 형태 570)를 통해 단말기(120x)에 TPC 명령을 전송한다.
단말기(120x)는 서비스 기지국(110x)으로부터 순방향 링크 전송을 수신하여 처리하고, "수신된" TPC 명령들을 TPC 명령 프로세서(542)로 제공한다. 각각의 수신된 TPC 명령은 서비스 기지국(110x)에 의해 전송된 TPC 명령의 다른 버전이다. 프로세서(542)는 각각의 수신된 TPC 명령을 검출하여 (1) 수신된 TPC 명령이 UP 명령인 것으로 간주되는 경우의 UP 결정 또는 (2) 수신된 TPC 명령이 DOWN 명령인 것으로 간주되는 DOWN 결정이 될 수 있는"TPC 결정"을 획득한다. 제어 채널 송신(TX) 전력 조절 유니트(544)는 제어 채널에 대한 송신 전력 Pcch(n)을 TPC 명령 프로세서(542)로부터의 TPC 결정들에 기초하여 조절한다. 예를 들어, 유니트(544)는 각각의 UP 결정을 위해 Pcch(n)를 △Pcch ,up 만큼 증가시키고, 각각의 DOWN 결정을 위해 Pcch(n)를 △Pcch , dn 만큼 감소시킨다. TX 데이터 프로세서/변조기(560)는 제어 채널에 대한 송신 전력을 유니트(544)에 의해 표시되는 Pcch(n)으로 세팅한다. 제 어 채널을 통한 전송은 서비스 기지국(110x)으로 전송된다.
경로 손실, 페이딩 및 이동 단말기에 대하여 시간에 따라 변화하는 역방향 링크(구를 형태 540)에 대한 다중 경로 영향들로 인해, 제어 채널에 대하여 수신된 SNR은 계속하여 변동한다. 기준 루프(510)는 역방향 링크 채널 환경이 변화하면 수신된 SNR을 목표 SNR로 또는 그 근처로 유지할 것을 시도한다.
제 2 루프(520)는 데이터 채널(또는 임의의 다른 트래픽 채널)에 대한 송신 전력을 조절하며, 따라서 가능한 한 높은 전력 레벨은 섹터 간 및 섹터 내 간섭이 수용가능한 레벨들 내에서 유지되면서 데이터 채널을 위해 사용되도록 한다. 제 2 루프(520)에 대하여, OSI 비트 프로세서(552)는 인접 기지국들(110a 내지 110m) 및 가능하면 서비스 기지국(110x)에 의해 발송된 OSI 비트들을 수신하여 처리한다. OSI 비트 프로세서(552)는 기지국들로부터 검출된 OSI 비트들을 송신 전력 델타 조절 유니트(556)로 제공한다. 채널 추정기(554)는 서비스 및 인접 기지국들로부터 파일럿들을 수신하여, 각각의 기지국에 대한 채널 이득을 계산하여 모든 기지국들에 대하여 계산된 채널 이득들을 유니트(556)에 제공한다. 유니트(556)는 인접 기지국들에 대한 채널 이득 비율들을 결정하여 가장 강한 인접 기지국을 식별한다. 유니트(556)는 또한 전술된 것과 같이 가장 강한 인접 기지국에 대하여 검출된 OSI 비트 및 채널 이득 비율에 기초하여 데이터 채널에 대한 송신 전력 델타 △P(n)를 조절한다. 유니트(556)는 프로세스(300 또는 400)를 실행하고, △P(n)을 확률적 또는 결정적 방식으로 조절한다. 일반적으로, 유니트(556)는 검출된 OSI 비트들 및/또는 서비스 및/또는 인접 기지국들을 포함할 수 있는 임의의 개수의 기지국들 에 대한 다른 적절한 정보에 기초하여 송신 전력 델타 △P(n)를 조절할 수 있다.
데이터 채널 송신 전력 계산 유니트(558)는 기준 전력 레벨 Pref(n)로 사용되는 제어 채널 송신 전력 Pcch(n) 및 송신 전력 델타 △P(n)를 수신한다. 유니트(558)는 Pcch(n) 및 △P(n)에 기초하여 데이터 채널에 대한 송신 전력 Pdch(n)을 계산한다. 유니트(560)는 데이터채널을 위한 송신 전력을 유니트(558)에 의해 표시되는 Pdch(n)로 세팅한다. 데이터 채널을 위한 전송은 서비스 기지국(110x)으로 전송된다. 데이터 및 제어 채널들을 통한 전송들은 인접하는 기지국들(110a 내지 110m)에 간섭을 발생할 수 있다.
각각의 기지국(110)은 역방향 링크를 통해 단말기들로부터의 전송들을 수신하고, 기지국에 의해 관찰되는 간섭을 계산하며, 측정된 간섭을 공칭 간섭 임계치와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 OSI 비트를 세팅하며, 순방향 링크를 통해 OSI 비트를 방송한다.
기준 루프(510) 및 제 2 루프(520)는 동시에 동작할 수 있지만 루프(520)보다 빠른 루프인 루프(510)를 사용하여 서로다른 레이트들로 업데이트될 수 있다. 2개의 루프들에 대한 업데이트 레이트들은 원하는 전력 제어 성능을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 기준 루프(510)는 초당 150회의 레이트로 업데이트될 수 있고, 제 2 루프는 초당 10 내지 20회의 레이트로 업데이트될 수 있다. 기준 루프(510) 및 제 2 루프(520)는 각각 제어 채널 및 데이터 채널을 통해 전송된 전송들에서 동작할 수 있다. 제어 및 데이터 채널들에는 도 2에 도시된 것과 같이 각각의 홉 주기들에서 서로다른 서브대역들이 할당된다. 상기 경우에, 기준 루프(510) 및 제 2 루프(520)는 서로다른 서브대역들을 통해 전송된 전송들에서 동시에 동작할 수 있다. 제어 채널은 또한 데이터 채널들을 사용하여 (예를 들면, TDM 및/또는 CDM을 사용하여) 멀티플렉싱될 수 있고, 동일한 서브대역들을 통해 전송될 수 있다.
도 6는 제어 채널을 위해 사용될 수 있는 전력 제어 메카니즘(600)을 도시한다. 전력 제어 메카니즘(600; 도 5의 기준 루프(510)를 위해 사용될 수 있는)은 내부 루프(610), 외부 루프(620) 및 제 3 루프(630)를 포함한다. 내부 루프(610)는 제어 채널에 대한 수신 SNR을 목표 SNR에 가능하면 인접하게 유지할 것을 시도한다. 내부 루프(610)에 대하여, SNR 추정기(642)는 서비스 기지국(110x)에서 제어 채널에 대한 수신 SNR을 추정하고, 수신된 SNR을 TPC 명령 발생기(644)에 제공한다. 발생기(644)는 수신된 SNR을 목표 SNR과 비교하고, 상기 비교 결과들에 기초하여 TPC 명령들을 발생한다. 서비스 기지국(110x)은 순방향 링크(구름 형태 570)를 통해 단말기(120x)에 TPC 명령들을 전송한다. 단말기(120x)는 서비스 기지국(110x)으로부터 TPC 명령들을 수신하여 처리하고, 도 5에 대하여 전술된 것과 같이 제어 채널에 대한 송신 전력을 조절한다.
데이터는 제어 채널을 통해 블럭들로 전송될 수 있고, 각각의 데이터 블럭은 상응하는 코드 워드(또는 코딩된 데이터 블럭)을 획득하기 위해 블럭 코드를 사용하여 코딩될 수 있다. 에러 검출 코드는 제어 채널을 위해 사용될 수 있다. 상기 경우에, 서비스 기지국은 코드워드가 소거되는지 또는 비소거되는지의 여부를 결정 하기 위해 각각의 수신된 코드워드에 대한 소거 검출을 수행할 수 있다. 소거된 코드워드는 신뢰할 수 없는 것으로 간주되고, 따라서 처리된다(예를 들면, 삭제된다). 소거 검출은 각각의 수신된 코드워드에 대한 메트릭을 계산하고, 계산된 메트릭을 소거 임계치와 비교하고, 비교 결과에 기초하여 수신된 코드워드가 소거되거나 소거되지 않은 것을 선언함으로써 수행될 수 있다.
외부 루프(620)는 목표 SNR을 조절하여 목표 소거 레이트 Prerasure가 제어 채널에 대하여 달성되도록 한다. 목표 소거 레이트는 수신된 코드워드가 소거된 것으로 선언하는데 요구되는 확률(예를 들면, 10%)을 표시한다. 메트릭 계산 유니트(652)는 각각의 수신된 코드워드에 대한 메트릭을 계산한다. 소거 검출기(654)는 계산된 메트릭 및 소거 임계치에 기초하여 각각의 수신된 코드워드에 대한 소거 검출을 수행하며, 수신된 코드 워드의 상태(소거됨 또는 소거되지 않음)를 목표 SNR 조절 유니트(656)로 제공한다. 유니트(656)는 그후에 하기와 같이 제어 채널에 대한 목표 SNR을 조절한다:
Figure 112009031915046-PAT00018
식(16)
상기 SNRtarget(k)는 외부 루프 업데이트 간격 k에 대한 목표 ANR이고,
△SNRup는 목표 SNR에 대한 업 단계 크기이고,
△SNRdn는 목표 SNR에 대한 다운 단계 크기이다.
△SNRup 및 △SNRdn 단계 크기들은 하기와 같은 식에 기초하여 세팅될 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00019
식(17)
제 3 루프(630)는 소거 임계치를 조절하여 목표 조건 에러 레이트 Prerror가 제어 채널에 대하여 달성되도록 한다. 목표 조건 에러 레이트는 수신된 코드워드가 비-소거되는 것으로 간주될 때 에러로 디코딩되는 요구되는 확률을 표시한다. 작은 Prerror(예컨데, 1%)는 비-소거된 코드워드들에 대한 디코딩 결과들에서 높은 신뢰도에 상응한다. 단말기(110x) 및/또는 서비스 기지국(110x)과 통신하는 다른 단말기들은 제어 채널을 통해 공지된 코드워드들을 주기적으로 또는 트리거될 때 전송할 수 있다. 유니트들(652 및 654)은 수신된 코드워드들에 대해서와 동일한 방식으로 각각의 수신된 공지된 코드워드에 대하여 소거 검출을 수행한다. 비-소거된 것으로 간주되는 각각의 수신된 공지된 코드워드에 대하여, 디코더(662)는 각각의 수신된 공지된 코드워드를 디코딩하여 디코딩된 데이터 블럭이 정확하거나 에러인지를 결정한다. 디코더(662)는 소거되거나, "우수"하거나, "불량"할 수 있는 각각의 수신된 공지된 코드워드의 상태를 제공한다. 우수한 코드워드는 비소거되거나 정확히 디코딩된것으로 간주되는 수신된 공지된 코드워드이다. 불량한 코드워드는 비소거되지만 에러인 것으로 간주되는 수신된 공지된 코드워드이다. 소거 임계치 조절 유니트(664)는 하기와 같이 각각이 수신된 공지된 코드워드의 상태에 기초하여 에러 임계치를 조절한다:
Figure 112009031915046-PAT00020
식(18)
상기 THerasure(l)는 제 3 루프 업데이트 간격 l에 대한 소거 임계치이고,
△THup는 소거 임계치에 대한 업 단계 크기이고,
△THdn는 소거 임계치에 대한 다운 단계 크기이다.
식(18)은 더 낮은 소거 임계치가 수신된 코드워드가 소거된 것으로 선언될 가능성을 증가시킨다고 가정한다.
△THup 및 △THdn 단계 크기들은 하기의식에 기초하여 세팅될 수 있다:
Figure 112009031915046-PAT00021
식(19)
내부 루프(610), 외부 루프(620) 및 제 3 루프(630)는 일반적으로 서로다른 레이트들로 업데이트된다. 내부 루프(610)는 3개의 루프들 중 가장 빠른 루프이고, 제어 채널에 대한 송신 전력은 특정 레이트(예를 들면, 초당 150회)로 업데이트될 수 있다. 외부 루프(620)는 그 다음의 빠른 루프이고, 목표 SNR은 코드워드가 제어 채널을 통해 수신될 때마다 업데이트될 수 있다. 제 3 루프(630)는 가장 느린 루프이고, 에러 임계치는 공지된 코드워드가 제어 채널을 통해 수신될 때마다 업데이트될 수 있다. 3개의 루프들에 대한 업데이트 레이트들은 소거 검출에 대하여 요구되는 성능 및 제어 채널에 대한 전력 제어를 달성하도록 선택될 수 있다. 전력 제어 메카니즘(600)은 도한 2004년 7월 13일에 제출된 "견고한 에러 검출 및 에러 레이트 기반의 폐루프 전력 제어"라는 명칭의 공동 양수된 미국 특허 출원 번호 [문서 번호 040404 U1]에 개시되어 있다. 제어 채널에 대한 송신 전력은 특정 레이트(예를 들면, 초당 150회)로 업데이트될 수 있다.
명확함을 위해, 특정 실시예들이 전력 제어의 다양한 양상들을 위해 전술되었다. 다양한 다른 실시예들 또한 본 명세서에 제공된 설명에 기초하여 유도될 수 있다. 몇몇 예들은 하기와 같이 주어진다.
허용가능한 송신 전력 델타들 [△Pmin, △Pmax]의 동일한 범위는 시스템 내의 모든 단말기들을 위해 사용될 수 있다. [△Pmin, △Pmax]의 서로다른 범위들은 서로다른 단말기들을 위해 예를들면, 그들의 위치들에 기초하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 가장 강한 인접 기지국들에 대하여 더 작은 채널 이득 비율을 가지는 단말기들은 서비스 기지국들에 인접하여 위치된 단말기들 보다 더 작은 범위의 송신 전력 델타들(예를 들면, 동일한 △Pmin이나, 더 작은 △Pmax)를 사용한다.
데이터 채널 송신 전력 Pdch(n)을 유도하기 위해 사용된 기준 전력 레벨 Pref(n)은 전술된 것과 같이 또다른 전력 제어 채널에 대한 송신 전력으로 세팅될 수 있다. 기준 전력 레벨은 예를 들면, 서비스 기지국에 대한 채널 이득에 기초하여 추정되는 것과 같이 다른 방식들로 획득될 수 있다. 데이터 채널 송신 전력은 송신 전력 델타를 통하는 대신에 직접 조절될 수 있다. 서비스 기지국은 데이터 채널 송신 전력이 허용가능한 범위 내에 있는지를 단말기에 알리기 위한 피드백을 제공할 수 있다.
단말기는 전술된 것과 같이 가장 강한 인접 기지국의 OSI 비트에만 응답할 수 있다. 단말기는 다수의 인접 기지국들의 OSI 비트들에 기초하여 송신 전력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 단말기는 S개의 가장 강한 인접 기지국들에 대하여 한번에 하나의 기지국에 프로세스(300 또는 400)를 수행하고, 상기 S>1이다. 각각의 인접 기지국에 대한 채널 이득 비율은 조절 확률(프로세스(300)에 대한) 또는 가변 단계 크기들(프로세스(400)에 대한)을 고려할 수 있다.
단일 OSI 비트는 전술된 것과 같이 각각의 기지국에 의해 관찰된 간섭을 표시하도록 사용될 수 있다. 다수의 비트들은 또한 간섭을 보고하기 위해 사용될 수 있다. 이는 단말기들이 그들의 송신 전력들을 더 빨리 및/또는 더 효율적으로 조절하도록 할 수 있다. 차례로, 이는 전체 시스템 안정성 및 성능을 개선한다. 예를 들어, 각각의 기지국은 측정된 간섭이 공칭 간섭 임계치로부터 "얼마나 차이 나는지"에 대한 정보를 보고할 수 있다. 또다른 예로서, 각각의 기지국은 간섭 레벨이 높은 간섭 임계치를 초과할 때 '1'로 세팅될 수 있는 추가 비트(장애/공황 비트)를 방송할 수 있다. 상기 높은 임계치는 공칭 임계치 보다 상당히 높은 (예를 들면, 2 내지 3의 표준 편차 더 높은) 값을 가질 수 있다. 신속하게 상승하거나 유별나게 높은 간섭 레벨은 종종 불안정한 시스템의 표시가 된다. 공황 비트 세트를 관찰할 때, 각각의 단말기는 송신 전력 델타를 최소값 △Pmin 으로 세팅하고, 공황 비트가 '0'로 리셋될 때까지 송신 전력 레벨을 유지한다.제어 채널의 전력 제어와 관련하여, 상기 메카니즘은 시스템 안정성을 보정할 때 효율적일 수 있다.
각각의 기지국은 만약 기지국에 의해 관찰된 간섭이 예를 들면 주파수 홉핑을 사용하여 랜덤화되는 경우에 모든 단말기들에 간섭 정보를 방송할 수 있다. 만약 기지국들이 더 많은 특정 간섭 정보를 갖는다면, 단말기들의 송신 전력들은 상기 정보를 사용하는 방식으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 각각의 단말기에는 데이터 전송을 위해(주파수 홉핑 없이) 하나 또는 그이상의 특정 서브대역들이 할당될 수 있다. 기지국은 그후에 서로다른 서브 대역들을 통해 서로다른 간섭량들을 관찰할 수 있다. 많은 간섭량을 발생하는 단말기들은 특히 그들의 할당된 서브대역들에 기초하여 확인될 수 있고, 상기 단말기들의 송신 전력들은 이에 상응하여 감소될 수 있다.
각각의 단말기에 대하여 지원되는 데이터 레이트는 데이터 채널에 대하여 수신되는 SNR에 의해 결정된다. 전술된 실시예들에 대하여 상기 수신된 SNR은 (1) 기준 전력 레벨과 연관된 목표 SNR 및 (2) 단말기에 의해 사용된 송신 전력 델타 △P(n)에 따라 결정된다. 송신 전력 델타는 전술된 것과 같이 서비스 기지국으로부터의 임의의 입력 없이 단말기에 의해 독립적으로 조절될 수 있다. 단말기는 송신 전력 델타, 데이터 채널에 대하여 수신된 SNR, 데이터 채널에 대하여 지원된 데 이터 레이트, 또는 서비스 기지국에 대한 등가 정보를 전송할 수 있다. 단말기는 또한 단말기가 현재 송신 전력 델타, 요구되는 서비스 품질(QoS), 버퍼 크기 등등을 지원할 수 있는 최대 개수의 서브대역들 Nsb ,max(n)을 전송할 수 있다. 시그널링 양을 감소시키기 위해, 단말기는 데이터 채널을 통한 대역내 시그널링을 통해 몇몇 업데이트 간격들마다 △P(n) 및 Nsb ,max(n)을 전송할 수 있다.
서비스 기지국에서/을 위한 스케줄러는 역방향 링크를 통한 데이터 전송을 위해 단말기를 스케줄링하고 자원들을 단말기에 할당하기 위해 단말기에 의해 보고된 모든 정보를 사용할 수 있다. 스케줄러는 Nsb ,max(n) 서브대역들 미만이거나 Nsb,max(n) 서브대역들 이상의 Nsb ,max(n) 서브대역들을 단말기에 할당할 수 있다. 만약 스케줄러가 Nsb ,max(n) 이상의 서브대역들을 할당하면, 단말기는 이에 상응하여 송신 전력 델타를 하향 조절할 수 있다. 만약 2Nsb ,max(n) 서브대역들이 할당되면, △P(n)는 2의 인자에 의해 하향 조절될 수 있다.
전력 제어는 전술된 것과 같이 서비스 기지국 및 인접 기지국들로부터 단말기가 획득하는 정보의 다양한 부분들에 기초하여 각각의 단말기에 의해 수행될 수 있다. 전력 제어는 또한 기지국과 통신하는 모든 단말기들에 대하여 각각의 기지국에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 각각의 기지국은 각각의 인접 기지국에 대한 간섭 보고(예를 들면, OSI 비트)를 예를 들면 기지국들 사이의 시그널링 및 단말기들로부터이 전송들을 통해 획득할 수 있다. 각각의 기지국은 서비스 및 인접 기지국들에 대하여 각각의 단말기에 의해 결정된 채널 이득들을 획득할 수 있다. 각각의 기지국은 그후에 각각의 단말기에 대한 송신 전력 델타를 간섭 보고들 및 상기 단말기에 대하여 적용가능한 채널 이득들에 기초하여 계산하며, 송신 전력 델타를 단말기로 전송할 수 있다. 각각의 단말기는 송신 전력을 서비스 기지국으로부터 수신된 송신 전력 델타를 사용하여 조절할 수 있다. 선택적으로, 각각의 기지국은 각각의 단말기에 대한 송신 전력을 계산하여 전송할 수 있다. 각각의 기지국과 통신하는 모든 단말기들에 대한 송신 전력 델타들의 사용가능성은 단말기들을 스케줄링하는 것을 촉진할 수 있다.
본 명세서에 개시된 전력 제어 기술들은 다양한 종류의 무선 통신 시스템들을 위해 사용될 수 있다. 상기 기술들은 특히, 예를 들면 OFDMA, TDMA 및 FDMA 시스템들과 같은 작은 섹터 내 간섭을 가지는 시스템들에 적합하다.
본 명세서에 개시된 기술들은 다양한 종류의 트래픽 채널들(예를 들면, 데이터 및 제어 채널들)의 전력 제어를 위해 사용될 수 있다. 상기 기술들은 또한 하이브리드 자동 재전송(H-ARQ) 방식에 적합하다. H-ARQ를 사용하여, 각각의 코딩된 패킷은 다수의(Nbl) 서브블럭들로 분할되고, 하나의 서브 블럭은 코딩된 패킷에 대하여 한번에 전송된다. 주어진 코딩된 패킷에 대한 각각의 서브 블럭이 역방향 링크를 통해 수신됨에 따라, 서비스 기지국은 수신된 모든 서브 블럭들에 기초하여 패킷을 디코딩 및 복원하고, 따라서 상기 패킷에 대하여 멀어진다. 서비스 기지국은 서브블럭들이 수신된 SNR이 낮은 경우에 디코딩하는데 사용하는 잔여 정보를 포함하지만, 수신된 SNR이 높은 경우에 요구되지 않을 수 있기 때문에 부분 전송에 기초하여 패킷을 복원할 수 있다. 서비스 기지국은 패킷이 정확하게 디코딩되는 경우에 확인응답(ACK)을 전송하며, 단말기는 ACK를 수신하기 전에 패킷의 전송을 종료할 수 있다.
H-ARQ를 사용하여, 각각이 코딩된 패킷은 정확히 디코딩될 때까지 가변 시간량에서 전송될 수 있다. 종래의 전력 제어 메카니즘은 패킷 에러 레이트(PER)에 기초하여 데이터 채널에 대하여 수신된 SNR을 조절하며, 데이터 채널에 대한 송신 전력을 낮을 레벨로 감소시켜 목표 PER이 각각의 코딩된 패킷에 대하여 전송된 모두 Nbl 서브블럭들을 사용하여 달성된다. 이는 시스템 스루풋율을 거의 감소시키지 않는다. 본 명세서에 개시된 기술들은 높은 송신 전력 레벨이 H-ARQ에 의해 지원되는 가변 기간의 전송과 함께 사용되도록 한다.
도 7은 단말기(120x), 서비스 기지국(110x) 및 인접 기지국(110A)의 일 실시예의 블럭 다이어그램을 도시한다. 역방향 링크를 통해, 단말기(120x)에서, TX 데이터 프로세서(710)는 역방향 링크(RL) 트래픽 데이터를 처리(예를 들면, 코딩, 인터리빙, 및 변조)하여 트래픽 데이터에 대한 변조 심볼들을 제공한다. TX 데이터 프로세서(710)는 제어기(720)로부터의 제어 데이터(예를 들면, 채널 품질 표시자)를 처리하여 제어 데이터에 대한 변조 심볼들을 제공한다. 변조기(MOD;712)는 트래픽 및 제어 데이터에 대한 변조 심볼들 및 파일럿 심볼들을 처리하여 복소값의 칩들의 시퀀스를 제공한다. TX 데이터 프로세서(710) 및 변조기(712)에 의한 처리는 시스템에 따라 결정된다. 변조기(712)는 시스템이 OFDM을 사용하는 경우에 OFDM 변조를 수행한다. 송신기 유니트(TMTR;714)는 칩들의 시퀀스를 처리(예를 들 면, 아날로그로 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향 변환)하여 역방향 링크 신호를 발생하며, 상기 신호는 듀플렉서(D;716)를 통해 라우팅되고 안테나(718)를 통해 전송된다.
서비스 기지국(110x)에서, 단말기(120x)로부터의 역방향 링크 신호는 안테나(752x)에 의해 수신되고, 듀플렉서(754x)를 통해 라우팅되어 수신기 유니트(RCVR;756x)에 제공된다. 수신기 유니트(756x)는 수신된 신호를 처리(예를 들면, 필터링, 증폭 및 주파수 하향 변환)하고, 처리된 신호를 추가로 디지털화하여 데이터 샘플들의 스트림을 획득한다. 복조기(DEMOD;758x)는 심볼 추정치들을 획득하기 위해 데이터 샘플들을 처리한다. 수신(RX) 데이터 프로세서(760x)는 심볼 추정치들을 처리(예를 들면, 디인터리빙 및 디코딩)하여 단말기(120x)에 대하여 디코딩된 데이터를 획득한다. RX 데이터 프로세서(760x)는 또한 소거 검출을 수행하여 제어기(770x)에 전력 제어를 위해 사용되는 각각의 수신된 코드워드의 상태를 제공한다. 복조기(758x) 및 RX 데이터 프로세서(760x)에 의한 처리는 각각 변조기(712) 및 TX 데이터 프로세서(710)에 의해 수행되는 처리와 상호보완된다.
순방향 링크 전송을 위한 처리는 역방향 링크에 대하여 전술된 것과 유사하게 수행될 수 있다. 순방향 및 역방향 링크들을 통한 전송을 위한 프로세싱은 시스템에 의해 규정된다.
역방향 링크 전력 제어를 위해, 서비스 기지국(110x)에서, SNR 추정기(774x)는 단말기(120x)에 대하여 수신된 SNR을 추정하여 수신된 SNR을 SNR 명령(cmd) 발생기(776x)에 제공한다. 발생기(776x)는 또한 목표 SNR을 수신하여 단말기(120x) 에 대한 TPC 명령들을 발생한다. TPC 명령들은 TX 데이터 프로세서(782x) 및 변조기(784x)에 의해 처리되고, 송신기 유니트(786x)에 의해 처리되고, 듀플렉서(754x)를 통해 라우팅되어 안테나(752x)를 통해 단말기(120x)로 전송된다. 인접 기지국(110a)에서, 간섭 추정기(774a)는 기지국에 의해 관찰된 간섭을 추정하고, 측정된 간섭을 OSI 비트 발생기(776a)로 제공한다. 발생기(776a)는 또한 공칭 간섭 임계치를 수신하여 기지국(110A)에 대한 OSI 비트를 발생한다. OSI 비트는 처리되어 시스템 내의 단말기들로 방송된다. 발생기(776a)는 공황 비트 또는 임의의 다른 형태의 간섭 보고를 발생한다.
단말기(120x)에서, 서비스 및 인접 기지국들로부터의 순방향 링크 신호들은 안테나(718)에 의해 수신된다. 수신된 신호는 듀플렉서(716)를 통해 라우팅되고, 수신기 유니트(740)에 의해 디지털화되고, 복조기(742) 및 RX 데이터 프로세서(744)에 의해 처리되어 수신된 TPC 명령들 및 수신된 OSI 비트들을 획득한다. 복조기(742) 내의 채널 추정기는 각각의 기지국에 대한 채널 이득을 추정한다. TPC 프로세서(742)는 수신된 TPC 명령들을 검출하여 제어 채널을 위해 송신 전력을 업데이트하는데 사용되는 TPC 결정들을 획득한다. TPC 프로세서(724)는 또한 인접 기지국들에 대하여 수신된 OSI 비트들, 서비스 및 인접 기지국들에 대한 채널 이득들, 및 데이터 및 제어 채널들에 대한 송신 전력들에 기초하여 데이터 채널에 대한 송신 전력을 조절한다. TPC 프로세서(724; 또는 제어기(720))는 도 3의 프로세스(300) 또는 도 4의 프로세스(400)를 실행할 수 있다. 프로세서(724)는 제어 및 데이터 채널들에 대한 송신 전력 조절 제어들을 제공한다. 프로세서(710) 및/또는 변조기(712)는 TPC 프로세서(724)로부터 제어들을 수신하여 제어 및 데이터 채널들에 대한 송신 전력들을 조절한다.
제어기들(720, 770x 및 770a)은 각각 단말기(120x) 및 기지국(110x 및 110a)내의 다양한 처리 유니트들의 동작을 감독한다. 상기 제어기들은 역방향 링크에 대한 전력 제어를 위한 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어기들(720 및 770x)은 도 5 및 6에 각각 단말기(120x) 및 기지국(110x)에 대하여 도시된 처리 유니트들을 실행할 수 있다. 메모리 유니트들(722, 722x, 722a)은 각각 제어기들(720, 770x 및 770a)에 대한 데이터 및 프로그램 코드들을 저장한다. 스케줄러(780x)는 서비스 기지국(110x)으로/부터의 데이터 전송을 위해 단말기들을 스케줄링한다.
본 명세서에 개시된 전력 제어 기술들은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 기술들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다. 하드웨어 구현을 위해, 전력 제어를 수행하기 위해 사용되는 처리 유니튿르은 하나 또는 그이상의 애플리케이션용 집적 회로들(ASICs), 디지털 신호 프로세서들(DSPs), 디지털 신호 처리 디바이스들(DSPDs), 프로그램가능한 로직 디바이스들(PLDs), 현장 프로그램가능한 게이트 어레이들(FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로 프로세서들, 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유니트들 또는 이들의 조합에서 구현될 수 있다.
소프트웨어 구현을 위해, 전력 제어 기술들은 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들면, 절차들, 기능들 등등)을 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트(예를 들면, 도 7의 메모리 유니트(722))에 저장될 수 있고, 프로세서(예를 들면, 제어기(720))에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유니트는 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에서 구현될 수 있고, 상기 경우에 공지된 것과 같은 다양한 수단들을 통해 프로세스에 통신 가능하게 접속된다.
개시된 실시예의 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하기에 용이하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 자명하며, 여기서 한정된 포괄적인 원리는 본 발명의 사용 없이도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 나타낸 가장 넓은 범위에 따른다.
도 1은 무선 다중 액세스 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 시간-주파수 평면에서 주파수 홉핑을 도시한다.
도 3은 송신 전력을 확률적인 방식으로 조절하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 4는 송신 전력을 결정적인 방식으로 조절하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 5는 데이터 채널에 대한 전력 제어 메카니즘을 도시한다.
도 6은 제어 채널에 대한 전력 제어 메카니즘을 도시한다.
도 7은 단말기, 서비스 기지국, 및 인접 기지국을 도시한다.

Claims (9)

  1. 무선 통신 시스템에서 무선 단말기에 대한 전력 제어를 수행하는 방법으로서,
    적어도 하나의 기지국의 각각 - 상기 적어도 하나의 기지국의 각각은 상기 무선 단말기에 의해 전송된 데이터 전송을 수신하도록 지정되지 않은 인접 기지국 또는 상기 무선 단말기에 의해 전송된 상기 데이터 전송을 수신하도록 지정된 서비스 기지국임 - 에 대하여, 상기 기지국에 의해 관찰된 간섭의 표시(indication)를 획득하는 단계; 및
    상기 간섭의 표시에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 섹터 간(inter-sector) 간섭의 양, 섹터 내(intra-sector) 간섭의 수용가능한 양을 유지하기 위해 미리 결정된 송신 전력 범위 및 상기 무선 단말기에 대한 최대 송신 전력에 적어도 기초하여 상기 데이터 전송을 위한 송신 전력을 조절하는 단계를 포함하는, 전력 제어 수행 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섹터 간 간섭의 양은 적어도 상기 간섭의 표시, 상기 기지국에 대한 채널 이득 및 상기 무선 단말기에 의해 사용되는 현재 송신 전력에 기초하여 추정되는, 전력 제어 수행 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 섹터 내 간섭의 수용가능한 양은 상기 데이터 전송에 대한 수신된 신호 품질(SNR)이 미리 결정된 SNR 범위 내에 있도록 한정함으로써 상기 미리 결정된 송신 전력 범위 내에서 유지되는, 전력 제어 수행 방법.
  4. 무선 통신 시스템에서 무선 단말기를 위한 전력 제어를 수행하도록 동작가능한 장치로서,
    적어도 하나의 기지국의 각각 - 상기 적어도 하나의 기지국의 각각은 상기 무선 단말기로부터 전송된 데이터 전송을 수신하도록 지정되지 않은 인접 기지국 또는 상기 무선 단말기로부터 전송된 상기 데이터 전송을 수신하도록 지정된 서비스 기지국임 - 에 대하여, 상기 기지국에 의해 관찰된 간섭의 표시를 획득하도록 동작하는 프로세서 ; 및
    상기 간섭의 표시에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 섹터 간 간섭의 양, 섹터 내 간섭의 수용가능한 양을 유지하기 위해 미리 결정된 송신 전력 범위 및 상기 무선 단말기에 대한 최대 송신 전력에 적어도 기초하여 상기 데이터 전송을 위한 송신 전력을 조절하도록 동작하는 조절 유니트를 포함하는, 전력 제어 수행 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 섹터 간 간섭의 양은 적어도 상기 간섭의 표시, 상기 기지국에 대한 채 널 이득 및 상기 무선 단말기에 의해 사용되는 현재 송신 전력에 기초하여 추정되는, 전력 제어 수행 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 섹터 내 간섭의 수용가능한 양은 상기 데이터 전송에 대한 수신된 신호 품질(SNR)이 미리 결정된 SNR 범위 내에 있도록 한정함으로써 상기 미리 결정된 송신 전력 범위 내에서 유지되는, 전력 제어 수행 장치.
  7. 무선 통신 시스템에서 무선 단말기를 위한 전력 제어를 수행하도록 동작가능한 장치로서,
    적어도 하나의 기지국의 각각 - 상기 적어도 하나의 기지국의 각각은 상기 무선 단말기에 의해 전송된 데이터 전송을 수신하도록 지정되지 않은 인접 기지국 또는 상기 무선 단말기에 의해 전송된 상기 데이터 전송을 수신하도록 지정된 서비스 기지국임 - 에 대하여, 상기 기지국에 의해 관찰된 간섭의 표시를 획득하기 위한 수단; 및
    상기 간섭의 표시에 적어도 부분적으로 기초하여 추정된 섹터 간 간섭의 양, 섹터 내 간섭의 수용가능한 양을 유지하기 위해 미리 결정된 송신 전력 범위 및 상기 무선 단말기에 대한 최대 송신 전력에 적어도 기초하여 상기 데이터 전송을 위한 송신 전력을 조절하기 위한 수단을 포함하는, 전력 제어 수행 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 섹터 간 간섭의 양은 적어도 상기 간섭의 표시, 상기 기지국에 대한 채널 이득 및 상기 무선 단말기에 의해 사용되는 현재 송신 전력에 기초하여 추정되는, 전력 제어 수행 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 섹터 내 간섭의 수용가능한 양은 상기 데이터 전송에 대한 수신된 신호 품질(SNR)이 미리 결정된 SNR 범위 내에 있도록 한정함으로써 상기 미리 결정된 송신 전력 범위 내에서 유지되는, 전력 제어 수행 장치.
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