KR20090092599A - 통신 시스템에서 송신 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 송신 전력 제어 방법 및 장치

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KR20090092599A
KR20090092599A KR1020080017931A KR20080017931A KR20090092599A KR 20090092599 A KR20090092599 A KR 20090092599A KR 1020080017931 A KR1020080017931 A KR 1020080017931A KR 20080017931 A KR20080017931 A KR 20080017931A KR 20090092599 A KR20090092599 A KR 20090092599A
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Abstract

본 발명은 통신시스템에서, 이동 단말기가 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우 오름 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하고, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우 내림 Normalized C/N 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정한다.

Description

통신 시스템에서 송신 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO CONTROL A TRANSMISSION POWER IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템의 송신 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 시스템에서 송신 전력 제어는 신호 송수신 성능을 향상시키기 위한 매우 중요한 요인이다. 상향링크(uplink)의 경우, 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)이 상기 MS의 신호를 정상적으로 수신할 수 있는 범위 내에서 전력 소모를 최소화시켜 신호를 송신해야 한다. 이하, 상기 통신 시스템이 일 예로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다한다) 방식을 사용한다고 가정하기로 한다. 또한, 상기 OFDMA 방식을 사용하는 통신 시스템을 'OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다.
상기 OFDMA 통신 시스템에서 MS는 미리 설정된 전력 제어 알고리즘을 사용하여 결정한 송신 전력을 사용하여 상향링크 신호를 BS로 송신한다. 그러면 상기 BS는 상기 상향링크 신호를 수신하여 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)를 추정한다. 상기 BS는 추정된 CINR과 미리 설정되어 있는 기준 CINR을 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하게 상기 MS의 송신 전력 조정을 위한 제어 메시지를 상기 MS로 송신한다. 여기서, 상기 제어 메시지는 상기 MS의 송신 전력 조정을 위한 송신 전력 조정 정보를 포함한다. 상기 MS는 상기 기지국에서 송신한 상기 제어 메시지를 수신하고, 상기 수신한 제어 메시지에 포함되어 있는 송신 전력 조정 정보를 사용하여 송신 전력을 결정하고, 그 결정한 송신 전력을 사용하여 이후의 상향링크 신호를 송신한다.
한편, 상기 MS는 송신 전력을 결정함에 있어 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 노말라이즈된(Normalized, 이하 'Normalized'라 칭하기로 한다) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio, 이하 'C/N'이라 칭하기로 한다)를 사용한다.
상기 표 1에는 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate)에 상응하는 Normalized C/N이 나타나있다. 그리고, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 변조/FEC 레이트의 레벨이 높아질수록 그 Normalized C/N이 증가됨을 알 수 있다. 즉, 상기 표 1에 나타낸 변조/FEC 레이트의 레벨들 중 ACK 영역(ACK region)에 해당하는 변조/FEC 레이트의 레벨이 가장 낮으며, 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 5/6에 해당하는 변조/FEC 레이트의 레벨이 가장 높다.
또한, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 일 예로 MS는 ACK 영역(ACK region) 신호를 송신할 경우, -3.0[dB]의 송신 전력을 디폴트로 사용하고, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 1/2 신호를 송신할 경우 6[dB]의 송신 전력을 디폴트로 사용한다. 여기서, QPSK는 변조 방식이며, 1/2은 부호율(code rate)을 의미한다. 그러면, 상기 표 1을 참조하여 MS의 송신 전력 결정에 따른 신호 송수신 과정에 대해 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 OFDMA 통신 시스템에서 Normalized C/N 표를 사용하여 신호를 송수신하는 과정의 일 예를 도시한 신호 흐름도이다.
도 1을 설명하기에 앞서, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 변조/FEC 레이트에 대응하는 Normalized C/N을 디폴트 값으로 사용할 경우, BS와 MS간의 채널 상태에 따라 상기 변조/ FEC 레이트 별 수신 성능이 다르게 나타날 수 있다. 따라서, MS들 각각의 채널 상태에 따라 상기 MS들 각각의 요구(Required) CINR은 상이하게 설정될 수 있다. 여기서, 상기 요구CINR은 기지국이 정상적으로 MS의 신호를 수신하기 위해 요구되는 CINR을 의미한다.
하기 표 2는 채널 상태에 따라 상이한 값을 가지는 대역폭 요청 CDMA 코드의 요구CINR(BR(Bandwidth Request) CDMA(Code Division Multiple Access) code required CINR) 및 QPSK 1/2의 요구 CINR을 나타낸 표이다.
BR CDMA code Required CINR QPSK 1/2 Required CINR
Channel A 2dB 4dB
Channel B 2.5dB 5dB
Channel C 3dB 6dB
표 2를 참조하면, 채널(Channel) A를 사용하는 MS A가 존재하고, 채널 B를 사용하는 MS B가 존재하고, 채널 C를 사용하는 MS C가 존재하고, 상기 MS A와 BS간의 채널을 '채널 A'라 칭하기로 하고, 상기 MS B와 BS간의 채널을 '채널 B'라 칭하기로 하고, 상기 MS C와 BS간의 채널을 '채널 C'라 칭하기로 한다. 그리고, 채널 상태는 채널 A가 가장 양호하고, 그 다음으로 채널 B가 양호하고, 마지막으로 채널 C가 양호하다고 가정하기로 한다. 이때, BR CDMA 코드의 요구 CINR 및QPSK 1/2의 요구 CINR은 MS A가 가장 낮게 설정되고, MS C가 가장 높게 설정된다. 따라서 BS는 채널 상태가 열악한 채널, 즉 채널 C를 기준으로 Normalized C/N값을 설정해야 한다. 즉, 표 1에 나타낸 바와 같은 Normalized C/N은 채널 상태가 가장 열악한 MS의 요구 CINR을 반영하여 결정된 것이다.
도 1을 참조하면, 먼저 MS(100)와 BS(150)간의 채널 상태는 채널 A라고 가정하기로 한다. 111단계에서 상기 MS(100)는QPSK 1/2 데이터를 송신해야할 경우, 송신 전력의 디폴트 값을 표 1에 나타낸 바와 같이 Normalized C/N 6[dB]로 결정한다. 상기 MS(100)는 상기 결정한 Normalized C/N 6[dB]를 사용하여 QPSK 1/2 데이터를 상기 BS(150)로 송신한다. 상기 BS(150)는 상기 MS(100)로부터 QPSK 1/2 데이터를 수신함에 따라, 전력제어 알고리즘에 따라 QPSK 1/2의 요구 CINR은 4dB로 결정되고 상기 MS(100)에 대한 요구 CINR을 4[dB]로 결정한다. 따라서, 상기 BS(150)는 도 1에 별도로 도시하지는 않았지만 상기 요구 CINR이 4[dB]임을 상기 MS(100)에게 알려준다. 이렇게, 상기 MS(100)로 요구 CINR이 4[dB]임을 알려주면, 상기 MS(100)는 자신의 셋 포인트(set point)를 4[dB]로 설정한다. 상기 BS(150)는 이에 따른 송신전력 보정정보가 포함된 전력제어 메시지를 상기 MS(100)에 송신한다. 이를 수신한 상기 MS(100)는 상기 송신전력 보정정보를 통해 요구 CINR 4[dB]을 맞출수 있는 송신전력을 결정한다. 이때 상기 MS가 113단계에서 BR CDMA 코드를 송신해야 하면, 상기 MS (100)는 표 1을 참조하여 BR CDMA 코드의 변조/FEC 레이트 레벨이 QPSK 1/2의 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮음을 검출한다. 그리고, 상기 MS (100)는 표 1을 참조하여 BR CDMA 코드의 Normalized C/N 이 3[dB]임을 검출하고, 이전에 송신한 신호, 즉 QPSK 1/2 데이터에 적용한 Normalized C/N 과의 차이 3[dB]를 검출한다. 그리고, 상기 MS (100)는 현재 송신할 BR CDMA 코드의 변조/FEC 레이트 레벨이 이전에 송신한 QPSK 1/2의 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮으므로, 이전에 송신한 전력값 즉, QPSK 1/2 데이터를 송신한 전력 6dB에 상기 BR CDMA 코드의 Normalized C/N 차이 값인 3dB를 반영하여 송신전력을 결정한후 BR CDMA 코드를 상기BS(150)으로 송신한다.
상기 BS(150)는 상기 BR CDMA 코드의 수신 CINR 1[dB]가 상기 표 2에 나타낸 요구 CINR 2[dB] 미만이기 때문에 상기 MS(100)의 BR CDMA 코드를 수신하지 못할 확률이 크게 높아지게 된다.
상기 도 1에서 BR CDMA 코드를 수신하지 못하게 되는 경우는, Normalized C/N 값간의 차이, 즉 표 1에서 CDMA 코드의 Normalized C/N 3[dB]와 QPSK 1/2의Normalized C/N 6[dB]만을 고려하여 MS(100)가 BR CDMA 코드의 송신 전력을 결정하였기 때문이다. 즉, 상기 MS(100)의 셋 포인트가 이미 BS(150)로부터 수신한 요구 CINR을 고려하여 설정된 상태임에도 불구하고 무조건 표 1에서의 Normalized C/N 차만을 고려하여 BR CDMA 코드의 송신 전력을 결정하였기 때문이다.
상기한 바와 같이 도1에서 BR CDMA 코드를 수신하지 못하는 문제가 발생하는 이유는 무선 채널 상황이 고려되지 않은 하나의 Normalized C/N table만을 적용하기 때문이다.
도 2는 일반적인 OFDMA 통신 시스템에서 Normalized C/N 표를 사용하여 신호를 송수신하는 과정의 다른 예를 도시한 신호 흐름도이다.
도 2를 설명하기에 앞서, 도 2에서는 표 1과는 달리 QPSK 1/2 에 사용되는 Normalized C/N이 5[dB]라고 가정하기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저 MS(200)와 BS(250)간의 채널 상태는 채널 C라고 가정하기로 한다. 211단계에서 상기 MS(200)는BR CDMA 코드를 송신해야할 경우, 송신 전력의 디폴트 값을 표 1에 나타낸 바와 같이 Normalized C/N 3[dB]의 송신 전력을 사용하여 BS(250)로 송신한다.
전력 제어 알고리즘에 따라 상기 BR CDMA의 요구 CINR은 3[dB]로 결정되고, 도2에 별도로 도시하지는 않았지만 상기 BS(250)는 이에 따른 송신전력 보정정보가 포함된 전력 메시지를 상기 MS(200)로 송신한다. 이를 수신한 상기 MS(200)는 상기 송신 전력 보정 정보를 반영하여 요구 CINR 3[dB]를 맞출 수 있는 송신 전력을 결정한다.
한편, 213단계에서 상기 BS(250)은 MS (200)의 대역폭 할당 요청에 따른 대역폭 할당 정보가 포함된 CDMA 할당 정보 엘리먼트(CDMA Alloc IE(Information Element))를 상기 MS(200)로 송신한다.
이렇게, CDMA 할당 정보 엘리먼트를 수신한 MS(200)는 215단계에서 BR 헤더(header)를 송신해야함을 검출한다. 여기서, 상기 BR 헤더는 QPSK 1/2 데이터이므로, 상기 MS (200)는 표 1을 참조하여 QPSK 1/2 의 변조/FEC 레이트 레벨이 CDMA 코드의 변조/FEC 레이트 레벨보다 높음을 검출한다. 또한, 상기 MS(200)는 상기에서 설명한 바와 같이QPSK 1/2의 Normalized C/N 이 5[dB]임을 검출하고, 이전에 송신한 신호, 즉 BR CDMA 코드에 사용한 Normalized C/N 과의 차이 2[dB]를 검출한다. 그리고, 상기 MS (200)는 현재 송신할 BR 헤더의 변조/FEC 레이트 레벨이 이전에 송신한 BR CDMA 코드의 변조/FEC 레이트 레벨보다 높으므로, 상기 QPSK 1/2의 Normalized C/N 이 5[dB]과 이전에 송신한 전력값 즉, BR CDMA 코드를 송신한 전력 3[dB]와의 차이값인 2[dB]를 반영하여 송신 전력을 결정한 후, 215단계에서 상기 MS(200)은 상기 결정된 송신 전력으로 BR 헤더를 상기 BS(250)로 송신한다. 하지만, 상기 BR 헤더의 수신 CINR 5[dB]가 상기 표2에 나타낸 요구 CINR 6[dB] 미만인 값이기 때문에 상기 BS(250)는 상기 BR 헤더를 수신하지 못할 확률이 크게 높아지게 된다.
도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 일반적인 OFDMA 통신 시스템에서는 MS가 채널 상태에 상관없이 미리 결정되어 있는 Normalized C/N을 사용하여 신호를 송신하여, BS가 MS의 신호를 수신할 수 없게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게, BS가 MS의 신호를 수신할 수 없게 되는 경우가 발생하는 것은 결과적으로 OFDMA 통신 시스템의 성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 통신 시스템에서 송신 전력을 제어하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 통신 시스템에서 채널 상태를 고려하여 송신 전력을 제어하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 장치는 통신시스템에서 송신 전력을 결정하는 방법에 있어서, 이동 단말기를 포함하며, 상기 이동 단말기는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우 오름 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하고, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우 내림 Normalized C/N 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정함을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 다른 장치는 통신 시스템에서 송신 전력을 결정하는 장치에 있어서, 이동 단말기를 포함하며, 상기 이동 단말기는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하게 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2 변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N과 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신전력을 결정함을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 방법은 통신시스템에서 송신 전력을 결정하는 방법에 있어서, 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하는 과정과, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우 오름 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하는 과정과, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우 내림 Normalized C/N 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명에서 제안하는 다른 방법은 통신 시스템에서 송신 전력을 결정하는 방법에 있어서, 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하는 과정과, 상기 비교 결과에 상응하게 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2 변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N과 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신전력을 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명은 통신 시스템에서 채널 상태를 고려하여 송신 전력을 제어하도록 함으로써 MS와 BS간의 채널 상태를 정확하게 고려하여 신호를 송수신하는 것을 가능하게 한다. 이렇게, MS와 BS간의 채널 상태를 정확하게 고려하여 신호를 송수신하는 것을 가능하게 함으로써 BS가 MS에서 송신한 신호를 수신하지 못하는 경우를 방지하게 되며, 이는 결과적으로 OFDMA 통신 시스템의 성능을 향상시킨다는 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 OFDMA 통신 시스템에서 Normalized C/N 표를 사용하여 신호를 송수신하는 과정의 일 예를 도시한 신호 흐름도.
도 2는 일반적인 OFDMA 통신 시스템에서 Normalized C/N 표를 사용하여 신호를 송수신하는 과정의 다른 예를 도시한 신호 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 내림 Normalized C/N 표를 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정을 도시한 신호 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 오름 Normalized C/N 표를 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정을 도시한 신호 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정의 일 예를 도시한 신호 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정의 다른 예를 도시한 신호 흐름도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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, 일 예로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다한다) 방식을 사용하는 통신 시스템(이하, 'OFDMA 통신 시스템'이라 칭하기로 한다)에서 송신 전력을 제어하는 장치 및 방법을 제어한다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어 상기 OFDMA 통신 시스템의 일 예로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16을 가정하기로 하며, 본 발명에서 제안하는 송신 전력 제어 장치 및 방법은 상기 IEEE 802.16 통신 시스템 뿐만 아니라 다른 통신 시스템에도 적용 가능함은 물론이다.
먼저, 본 발명에서 제안하는 노말라이즈된(Normalized, 이하 'Normalized'라 칭하기로 한다) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio, 이하 'C/N'이라 칭하기로 한다) 표에 대해서 설명하기로 한다. 본 발명에서 제안하는 Normalized C/N 표는 크게 2가지 타입(type), 즉 오름(Ascending)Normalized C/N 표와 내림(Descending) Normalized C/N 표이며, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첫 번째로, 상기 오름 Normalized C/N 표는 하기 표 3에 나타낸 바와 같다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같은, 상기 오름 Normalized C/N 표는 이동 단말기(MS: Mobile Station, 이하 'MS'라 칭하기로 한다)가 현재 송신할 데이터에 사용할 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate)의 레벨(level)이 이전에 송신한 데이터에 사용한 변조/FEC 레이트의 레벨보다 높은 레벨로 변경될 경우 사용된다. 상기 표 3에서 ACK 영역(region) 신호에 해당하는 변조/FEC 레이트의 레벨이 가장 낮으며, 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 5/6에 해당하는 변조/FEC 레이트의 레벨이 가장 높다.
두 번째로, 상기 내림 Normalized C/N 표는 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.
상기 표 4에 나타낸 바와 같은, 상기 내림 Normalized C/N 표는 MS가 현재 송신할 데이터에 사용할 변조/FEC 레이트의 레벨이 이전에 송신한 데이터에 사용한 변조/FEC 레이트의 레벨보다 낮은 레벨로 변경될 경우 사용된다. 상기 표 4에서 ACK 영역 신호에 해당하는 변조/FEC 레이트의 레벨이 가장 낮으며, 64QAM 5/6에 해당하는 변조/FEC 레이트의 레벨이 가장 높다.
상기 표 3 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 오름 Normalized C/N 표에 설정되어 있는 변조/FEC 레이트의 레벨간 Normalized C/N 차가 내림 Normalized C/N 표에 설정되어 있는 변조/FEC 레이트의 레벨간 Normalized C/N 차보다 상대적으로 크게 설정되어 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 내림 Normalized C/N 표를 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 MS(300)와 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 한다)(350)간의 채널 상태는 채널 A라고 가정하기로 한다. 여기서, 상기 채널 상태와 채널 상태에 상응하는 요구(Required) 캐리어 대 간섭 잡음비(CINR: Carrier to Interference and Noise Ratio, 이하 'CINR'이라 칭하기로 한다)는 표 2에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 311단계에서 상기 MS(300)는 QPSK 1/2 데이터를 송신해야할 경우, 송신 전력의 디폴트(Default) 값을 결정한다. 여기서, 상기 송신 전력의 디폴트 값은 이전에 사용하고 있던 Normalized C/N 표를 사용하여 결정되며, 도 3에서는 이전에 사용하고 있던 Normalized C/N 표가 표 4에 나타낸 바와 같은 내림 Normalized C/N 표라고 가정하기로 한다. 따라서, 상기 MS(300)는 표 4에 나타낸 바와 같은 내림 Normalized C/N 표를 참조하여 상기 송신 전력의 디폴트 값을 5[dB]로 결정한다. 상기 MS(300)는 상기 결정한 Normalized C/N 5[dB]를 사용하여 상기 QPSK 1/2 데이터를 상기 BS(350)로 송신한다. 전력 제어 알고리즘에 따라 BR CDMA 코드의 요구 CINR은 4[dB]로 결정되고, 도 3에 별도로 도시하지는 않았지만 상기 BS(350)는 이에 따른 송신전력 보정정보가 포함된 전력제어 메시지를 상기 MS(300)에 송신한다. 이를 수신한 상기 MS(300)는 상기 송신전력 보정정보를 반영하여 요구 CINR 4[dB]를 맞출 수 있는 송신 전력을 결정한다. 이때, 상기 MS(300)가 313단계에서 BR CDMA 코드를 송신해야하면, 상기 MS (300)는 이전에 송신한 신호, 즉 QPSK 1/2 데이터와 현재 송신할 신호, 즉 BR CDMA 코드의 변조/FEC 레이트의 레벨을 비교한다. 상기 비교 결과 이전에 송신한 신호의 변조/FEC 레이트의 레벨이 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트의 레벨보다 높으므로 표 4의 내림 Normalized C/N 를 사용하여 송신 전력을 결정해야함을 결정한다.
따라서, 상기 MS (300)는 표 4를 참조하여 상기 QPSK 1/2 데이터를 송신한 전력 5[dB]에 상기 BR CDMA 코드의 Descending Normalized C/N 차이 값인 2[dB]를 반영하여 송신 전력을 결정한 후, 상기 결정된 송신 전력을 사용하여 BR CDMA 코드를 상기 BS(350)로 송신한다.
상기 BS(350)는 따라서, 수신한 BR CDMA 코드의 수신 CINR이 상기 BS(350)의 요구 CINR 2[dB]를 만족하므로, 상기 BS(350)는 상기 BR CDMA 코드를 정상적으로 수신할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 오름 Normalized C/N 표를 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정을 도시한 신호 흐름도이다.
먼저 MS(400)와 BS(450)간의 채널 상태는 채널 C라고 가정하기로 한다. 여기서, 상기 채널 상태와 채널 상태에 상응하는 요구 CINR은 표 2에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다
411단계에서 상기 MS(400)는 BR CDMA 코드를 송신해야할 경우, 송신 전력의 디폴트 값을 결정한다. 여기서, 상기 송신 전력의 디폴트 값은 이전에 사용하고 있던 Normalized C/N 표를 사용하여 결정되며, 도 4에서는 이전에 사용하고 있던 Normalized C/N 표가 표 3에 나타낸 바와 같은 오름 Normalized C/N 표라고 가정하기로 한다. 따라서, 상기 MS(400)는 표 3에 나타낸 바와 같은 오름 Normalized C/N 표를 참조하여 3[dB]로 결정한다. 상기 MS(400)는 상기 결정한 Normalized C/N 3[dB]를 사용하여 상기 BR CDMA 코드를 상기 BS(450)로 송신한다. 413단계에서 전력 제어 알고리즘에 따라, BR CDMA 코드의 요구 CINR은 3[dB]로 결정되고, 도 4에 별도로 도시하지는 않았지만 상기 BS(450)는 이에 따른 송신전력 보정정보가 포함된 전력제어 메시지를 상기 MS(400)로 송신한다. 이를 수신한 상기 MS(400)는 상기 송신전력 보정정보를 통해서 요구 CINR 3[dB]를 맞출 수 있는 송신 전력을 결정한다.
한편, 413단계에서 상기 BS(450)은 MS (400)의 대역폭 할당 요청에 따른 대역폭 할당 정보가 포함된 CDMA 할당 정보 엘리먼트(CDMA Alloc IE(Information Element))를 상기 MS(400)로 송신한다.
이렇게, CDMA 할당 정보 엘리먼트를 수신한 MS(400)는 415단계에서 BR 헤더(header)를 송신해야함을 검출한다. 그러면, 상기 MS(400)는 이전에 송신한 신호, 즉 BR CDMA 코드와 현재 송신할 신호, 즉 BR 헤더의 변조/FEC 레이트의 레벨을 비교한다. 상기 비교 결과 이전에 송신한 신호의 변조/FEC 레이트의 레벨이 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트의 레벨보다 낮으므로 표 3의 오름 Normalized C/N 를 사용하여 송신 전력을 결정해야함을 결정한다.
따라서, 상기 MS (400)는 표 3로부터 검출한 Ascending Normalized C/N 이 7[dB]와 BR CDMA 코드에 적용한 Ascending Normalized C/N 과의 차이 4[dB]를 반영하여 송신 전력을 결정한 후, 상기 결정된 송신 전력으로 BR 헤더를 상기 BS(450)로 송신한다.
따라서, 수신한 BR 헤더의 수신 CINR이 상기 BS(450)의 요구 CINR 6[dB]를 만족하므로, 상기 BS(450)는 상기 BR 헤더를 정상적으로 수신할 수 있게 된다.
도 3 및 도 4에서는 내림 Normalized C/N 표와 오름 Normalized C/N 표를 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정에 대해서 설명하였다. 즉, 도 3 및 도 4에서는 종래의 Normalized C/N과는 전혀 상이한, 새로운 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정에 대해서 설명하였다.
다음으로 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 Normalized C/N 오프셋(offset)을 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정에 대해서 설명하기로 한다. 여기서, 상기 Normalized C/N 오프셋은IEEE 802.16 통신 시스템에서 미리 설정한 값이며, 일 예로 2[dB]로 설정되었다고 가정하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정의 일 예를 도시한 신호 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 MS(500)와 BS(550)간의 채널 상태는 채널 A라고 가정하기로 한다. 511단계에서 상기 MS(500)는QPSK 1/2 데이터를 송신해야할 경우, 송신 전력의 디폴트 값을 표 1에 나타낸 바와 같이 Normalized C/N 6[dB]로 결정한다. 상기 MS(500)는 상기 결정한 Normalized C/N 6[dB]를 사용하여 QPSK 1/2 데이터를 상기 BS(550)로 송신한다. 도 5에 별도로 도시하지는 않았으나, 전력제어 알고리즘에 따라 QPSK 1/2 데이터의 요구 CINR은 4[dB]로 결정되고, 상기 BS(550)는 이에 따른 송신전력 보정정보가 포함된 전력 제어 메시지를 상기 MS(550)에게 송신한다. 이를 수신한 상기 MS(500)는 상기 송신전력 보정정보를 통해서 요구 CINR 4[dB]를 맞출 수 있는 송신 전력을 결정한다. 513단계에서 BR CDMA 코드를 송신해야하면, 상기 MS (500)는 표 1을 참조하여 Normalized C/N 이 3[dB]임을 검출하고, 이전에 송신한 신호, 즉 QPSK 1/2 데이터에 적용한 Normalized C/N 과의 차이 3[dB]를 검출한다. 또한, 상기 MS (500)는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조/FEC 레이트의 레벨이 현재 송신할 신호에 사용할 변조/FEC 레이트의 레벨보다 높으므로 현재의 셋 포인트인 4[dB]에서 현재의 Normalized C/N 3[dB]에서 Normalized C/N 오프셋 2[dB]을 감산한 값(1[dB])을 감한 송신 전력, 즉 3[dB]의 송신 전력을 사용하여 BR CDMA 코드를 상기 BS(550)로 송신한다. 여기서, 이전에 송신한 신호에 사용한 변조/FEC 레이트의 레벨이 현재 송신할 신호에 사용할 변조/FEC 레이트의 레벨보다 높을 경우, 상기 MS(500)는 하기 수학식 1 혹은 수학식 2를 사용하여 현재 송신할 신호에 사용할 송신 전력을 결정하는 것이다. 여기서, 상기 수학식 1이 사용되는 경우는 상기 MS(500)가 폐루프(closed loop) 전력 제어 방식을 사용하는 경우이며, 상기 수학식 2가 사용되는 경우는 상기 MS(500)가 개루프(open loop) 전력 제어 방식을 사용하는 경우이다.
Pnew=Plast+( C/ Nnew -C/ Noffset -C/Nlast)-(10log10(Rnew)-10log10(Rlast))+Offset
상기 수학식 1에서, Pnew 는 현재 송신할 신호에 사용할 송신 전력, Plast 는 이전에 송신한 신호에 사용한 송신 전력을 나타내며, C/Nnew 는 현재 송신할 신호에 사용할 Normalized C/N을 나타내며, C/Noffset 는 Normalized C/N 오프셋을 나타내며, C/Nlast 는 이전에 송신한 신호에 사용한 Normalized C/N을 나타내며, Rnew는 현재 송신할 신호에 사용될 변조/FEC 레이트의 반복 횟수(number of repetition)를 나타내며, Rlast는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조/FEC 레이트의 반복 횟수를 나타내며, Offset은 이전의 송신 때 BS가 송신한 전력 정정 텀(term)들의 누적을 나타낸다.
P(dBm)=L+ C/N-C/Noffset +NI-10log10(R)+Offset_SSperSS+Offset_BSperSS
상기 수학식 2에서, P는 현재 송신할 신호에 대한 서브 캐리어당 송신 전력 레벨을 나타내며, MS 송신 안테나 이득을 포함한다. 상기 수학식 8에서 L은 추정된 평균 업링크 전파 손실을 나타내며, MS 송신 안테나 이득과 경로 손실을 포함하고, BS 수신 안테나 이득은 제외한다. 상기 수학식 8에서 NI는 BS에서의 서브 캐리어당 간섭 및 잡음의 추정된 평균 전력 레벨을 나타내며, BS 수신 안테나 이득을 포함하지 않는다. 상기 수학식 8에서 Offset_SSperSS는 MS 고유의 전력 오프셋을 위한 정정 텀을 나타내며, MS에 의해 제어되는 값이며, Offset_BSperSS는 MS 고유의 전력 오프셋을 위한 정정 텀을 나타내며, BS에 의해 제어되는 값이다.
한편, 상기 BS(550)는 상기 BR CDMA 코드의 수신 CINR 3[dB]가 요구 CINR 2[dB] 이상이기 때문에 상기 MS(500)의 BR CDMA 코드를 정상적으로 수신하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.16 통신 시스템에서 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신 전력을 제어함으로써 신호를 송수신하는 과정의 다른 예를 도시한 신호 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 MS(600)와 BS(650)간의 채널 상태는 채널 C라고 가정하기로 한다. 611단계에서 상기 MS(600)는BR CDMA 코드를 송신해야할 경우, 송신 전력의 디폴트 값을 표 1에 나타낸 바와 같이 Normalized C/N 3[dB]의 송신 전력을 사용하여 BS(650)로 송신한다. 전력 제어 알고리즘에 따라, BR CDMA 코드의 요구 CINR은 3[dB]로 결정되고, 도 6에 별도로 도시하지는 않았지만 상기 BS(650)는 이에 따른 송신전력 보정정보가 포함된 전력제어 메시지를 상기 MS(600)로 송신한다. 이를 수신한 상기 MS(600)는 상기 송신전력 보정정보를 통해 요구 CINR이 3[dB]을 맞출 수 있는 송신 전력을 결정한다.
한편, 613단계에서 상기 BS(650)은 MS (600)의 대역폭 할당 요청에 따른 대역폭 할당 정보가 포함된 CDMA 할당 정보 엘리먼트를 상기 MS(600)로 송신한다. 이렇게, CDMA 할당 정보 엘리먼트를 수신한 MS(600)는 615단계에서 BR 헤더를 송신해야함을 검출한다. 여기서, 상기 BR 헤더는 QPSK 1/2 데이터이므로, 상기 MS (600)는 표 1을 참조하여 QPSK 1/2 의 변조/FEC 레이트 레벨이 CDMA 코드의 변조/FEC 레이트 레벨보다 높음을 검출한다.
또한, 상기 MS (600)는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조/FEC 레이트의 레벨이 현재 송신할 신호에 사용할 변조/FEC 레이트의 레벨보다 낮으므로 현재의 셋 포인트인 3[dB]에 현재의 Normalized C/N 6[dB]에 Normalized C/N 오프셋 2[dB]을 가산한 값에서 이전의 Normalized C/N 3[dB]를 감산한 값을 가산한 송신 전력, 즉 8[dB]의 송신 전력을 사용하여 BR CDMA 코드를 상기 BS(650)로 송신한다. 여기서, 이전에 송신한 신호에 사용한 변조/FEC 레이트의 레벨이 현재 송신할 신호에 사용할 변조/FEC 레이트의 레벨보다 낮을 경우, 상기 MS(600)는 하기 수학식 3 혹은 수학식 4를 사용하여 현재 송신할 신호에 사용할 송신 전력을 결정하는 것이다. 여기서, 상기 수학식 3이 사용되는 경우는 상기 MS(600)가 폐루프 전력 제어 방식을 사용하는 경우이며, 상기 수학식 4가 사용되는 경우는 상기 MS(600)가 개루프 전력 제어 방식을 사용하는 경우이다.
Pnew=Plast+( C/ Nnew +C/ Noffset -C/Nlast)-(10log10(Rnew)-10log10(Rlast))+Offset
P(dBm)=L+ C/N + C/ Noffset +NI-10log10(R)+Offset_SSperSS+Offset_BSperSS
한편, 상기 BS(650)는 상기 BR 헤더의 수신 CINR 8[dB]가 요구 CINR 6[dB] 이상이기 때문에 상기 MS(600)의 BR 헤더를 정상적으로 수신하게 된다.
또한, 본 발명에서는 별도로 도시하여 설명하지는 않았으나 상기 내림 Normalized C/N 표와, 오름 Normalized C/N 표 및 Normalized C/N 오프셋은 MS가 미리 저장하고 있을 수도 있고, 기지국에서 UCD(Uplink Channel Descriptor) 메시지 등과 같은 별도의 메시지를 통해서 상기 MS로 알려줄 수도 있음은 물론이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 통신시스템에서 송신 전력을 결정하는 방법에 있어서,
    이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하는 과정과,
    상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우 오름 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하는 과정과,
    상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우 내림 Normalized C/N 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 송신 전력 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오름 Normalized C/N 표는 상기 오름 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값 간의 차가 상기 내림 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차보다 크게 설정되어 있는 Normalized C/N 표임을 특징으로 하는 송신 전력 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내림 Normalized C/N 표는 상기 내림 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차가 상기 오름Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차보다 작게 설정되어 있는 Normalized C/N 표임을 특징으로 하는 송신 전력 결정 방법.
  4. 통신시스템에서 송신 전력을 결정하는 방법에 있어서,
    이동 단말기를 포함하며,
    상기 이동 단말기는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하고,
    상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우 오름 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정하고,
    상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우 내림 Normalized C/N 표 상의 상기 제2변조/FEC 레이트 레벨에 상응하는 Normalized C/N을 사용하여 송신 전력을 결정함을 특징으로 하는 송신 전력 결정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오름 Normalized C/N 표는 상기 오름 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차가 상기 내림 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차보다 크게 설정되어 있는 Normalized C/N 표임을 특징으로 하는 송신 전력 결정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 내림 Normalized C/N 표는 상기 내림 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차가 상기 오름 Normalized C/N 표가 포함하는 변조/FEC 레이트 레벨들 각각에 대응하게 설정되어 있는 Normalized C/N의 값간의 차보다 작게 설정되어 있는 Normalized C/N 표임을 특징으로 하는 송신 전력 결정 장치.
  7. 통신 시스템에서 송신 전력을 결정하는 방법에 있어서,
    이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하는 과정과,
    상기 비교 결과에 상응하게 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2 변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N과 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신전력을 결정하는 과정을 포함하는 송신 전력 결정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우. 상기 제2변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N에 상기 Normalized C/N 오프셋을 가산한 값을 사용하여 상기 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 송신 전력 결정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 결정하는 과정은, 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우. 상기 제2 변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N에 상기 Normalized C/N 오프셋을 감산한 값을 사용하여 상기 송신 전력을 결정하는 과정을 포함하는 송신 전력 결정 방법.
  10. 통신 시스템에서 송신 전력을 결정하는 장치에 있어서,
    이동 단말기를 포함하며,
    상기 이동 단말기는 이전에 송신한 신호에 사용한 변조(Modulation)/FEC(Forward Error Correction) 레이트(rate) 레벨인 제1변조/FEC 레이트 레벨을 현재 송신할 신호의 변조/FEC 레이트 레벨인 제2변조/FEC 레이트 레벨과 비교하고,
    상기 비교 결과에 상응하게 노말라이즈된(Normalized) 캐리어 대 잡음비(C/N: Carrier to Noise Ratio) 표 상의 상기 제2 변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N과 Normalized C/N 오프셋을 사용하여 송신전력을 결정함을 특징으로 하는 송신 전력 결정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동 단말기는 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 높을 경우. 상기 제2변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N에 상기 Normalized C/N 오프셋을 가산한 값을 사용하여 상기 송신 전력을 결정함을 특징으로 하는 송신 전력 결정 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이동 단말기는 상기 비교 결과, 상기 제2 변조/FEC 레이트 레벨이 상기 제1 변조/FEC 레이트 레벨보다 낮을 경우. 상기 제2 변조/FEC 레벨에 상응하는 Normalized C/N에 상기 Normalized C/N 오프셋을 감산한 값을 사용하여 상기 송신 전력을 결정함을 특징으로 하는 송신 전력 결정 장치.
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