KR20090105666A - Power control apparatus and method for minimizing uplink interference of indoor base station in wireless communication system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 시스템의 전력제어에 관한 것으로, 특히 옥외 기지국의 서비스 영역 내에 위치한 옥내 초소형 기지국이 상기 옥외 기지국의 상향링크에 주는 간섭을 최소화하도록 하는 상향링크 전력제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to power control of a mobile communication system, and more particularly, to an uplink power control apparatus and method for minimizing interference to an uplink of an outdoor base station by an indoor micro base station located in a service area of an outdoor base station.
통신시장의 경쟁심화와 수익성 저하, 소비자 요구의 다양화와 통신비 부담 증가, 그리고 유무선 통신 기술 발달은 유무선 융합서비스 출현 및 발전을 촉진하고 있으며, 이러한 배경에서 유무선 융합 서비스 제공 기술인 펨토셀 (femtocells)이 새롭게 떠오르고 있다. 상기 펨토셀은 가정이나 사무실 등 실내에서 사용되는 초소형 이동 통신용 기지국(이하 옥내 소형 기지국으로 칭함)의 서비스 영역으로, 이동전화와 인터넷을 연결하여 저렴한 비용으로 유무선 융합 서비스를 제공하며, 실내 커버리지를 확대하고 통화 품질을 향상시키며 다양한 유무선 융합 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 장점을 지닌다.Increasing competition and profitability in the telecommunications market, diversifying consumer demands and increasing the cost of telecommunications, and the development of wired and wireless convergence services are facilitating the emergence and development of wired and wireless convergence services. Is rising. The femtocell is a service area of an ultra-small base station for mobile communication (hereinafter referred to as an indoor small base station) used indoors such as homes or offices. It has the advantage of improving the call quality and efficiently providing various wired / wireless convergence services.
상기 펨토셀과 같은 옥내 소형 기지국의 성공적인 개발 및 운용을 위해서 해결해야 할 기술적인 선결 과제로는, 옥외 기지국과 옥내 소형 기지국 간에 발생하는 동일 채널 간섭을 억제하는 것이다. 사업자에 의해 설치되는 고출력의 옥외 기지국과 달리, 사용자가 직접 설치하는 옥내 소형 기지국의 경우 건물 내 여러 층에 다수가 설치된다. 이 경우 상기 옥내 소형 기지국의 신호는 상기 옥외 기지국으로 추가적인 간섭을 주게 된다. 상기 추가적인 간섭의 영향은 옥내 소형 기지국 인근의 옥외 기지국 사용자 단말들에게 서비스 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 호 절단(call drop) 현상까지 일으킨다. 따라서, 건물 외부에 미치는 간섭 영향을 최소화시키면서 건물 내 사용자(옥내 사용자라 칭함)에게 우수한 품질의 서비스를 제공해야 한다. 여기서, 상기 옥내 사용자는 옥내 소형 기지국의 펨토셀 영역에 위치하여 서비스받는 단말이다.A technical prerequisite to be solved for the successful development and operation of an indoor small base station such as a femtocell is to suppress co-channel interference occurring between an outdoor base station and an indoor small base station. Unlike high-powered outdoor base stations installed by operators, indoor small base stations installed by users are installed in multiple floors in a building. In this case, the signal of the indoor small base station causes additional interference to the outdoor base station. The effect of the additional interference not only degrades the quality of service to the outdoor base station user terminals near the indoor small base station but also causes a call drop phenomenon. Therefore, it is necessary to provide excellent quality services to users in the building (called indoor users) while minimizing the influence of interference on the outside of the building. Here, the indoor user is a terminal located in the femtocell area of the indoor small base station to receive the service.
특히, 동일 주파수 채널을 사용하는 옥외 기지국과 옥내 소형 기지국이 근접하게 위치한 경우에는, 상기 옥내 사용자가 상기 옥내 소형 기지국에 전송하는 상향링크 송신신호가, 옥외 사용자가 옥외 기지국에 전송하는 상향링크 신호에 상당한 간섭으로 작용하게 된다. 이와 같은 환경에서 건물 외부에 미치는 간섭 영향을 최소화하기 위해서는, 상기 옥내 사용자의 최대 송신전력을 상기 옥외 사용자보다 엄격히 제한할 필요가 있다.In particular, when the outdoor base station and the indoor small base station using the same frequency channel are located close to each other, the uplink transmission signal transmitted by the indoor user to the indoor small base station corresponds to the uplink signal transmitted by the outdoor user to the outdoor base station. It will act as a significant interference. In such an environment, in order to minimize the influence of interference on the outside of the building, it is necessary to strictly limit the maximum transmission power of the indoor user than the outdoor user.
기존 상향링크 전력제어를 살펴보면, 각 사용자 단말들은, 인접 기지국에 속한 간섭 사용자 단말들의 간섭량, 상기 각 사용자 단말과 연결된 기지국과의 경로 손실과 섀도잉(shadowing) 손실 및 열 잡음, 그리고 상향링크에서 전송하는 데이터의 MCS(modulation and coding scheme) 레벨에 따라 송신전력(Pt)이 결정된다. 해당 사용자 단말은 데이터 전송 시마다, 상기 결정된 송신전력(Pt)이 최대 송신전력(Pmax)을 초과하지 않도록 한다. 여기서, 최대 송신전력(Pmax)은 스펙트럼 마스크(spectral masks)와 에러벡터크기(Error Vector Magnitude: 이하 " EVM"라 칭함) 요구를 만족하기 위한 사용자 단말의 최대 송신전력이다.Looking at the conventional uplink power control, each user terminal, the amount of interference of interference user terminals belonging to the neighboring base station, the path loss and shadowing (loss) and thermal noise with the base station connected to each user terminal, and transmit in the uplink The transmission power P t is determined according to the modulation and coding scheme (MCS) level of the data. The user terminal ensures that the determined transmit power P t does not exceed the maximum transmit power P max every time data is transmitted. Here, the maximum transmit power P max is the maximum transmit power of the user terminal for satisfying spectral masks and an error vector magnitude (hereinafter, referred to as "EVM") request.
상기 상향링크 전력제어 방식에서 최대 송신전력(Pmax)은, 옥외 기지국과 옥내 소형 기지국의 서비스 영역이 중첩되면서 발생하는 추가적인 간섭을 고려하고 있지 않기 때문에, 옥내 사용자가 상기 옥외 기지국의 상향링크에 주는 간섭으로 인해 성능이 열화된다. 이는 상기 옥외 기지국의 서비스 영역 내에 위치한 상기 옥내 소형 기지국의 사용자 단말은, 상기 옥외 기지국에 대한 간섭을 최소화하기 위해, 최대 송신전력을 옥외 사용자 단말보다 엄격히 제한해야 하기 때문이다. 따라서, 옥외 기지국의 상향링크 간섭 상황을 고려하여, 옥내 사용자의 최대 송신 전력 값을 적응적으로 결정해야 한다. 또한, 옥내 사용자와 옥외 기지국 간의 채널 환경에 따라 옥내 사용자가 옥외 기지국에 미치는 간섭의 양이 매우 상이하기 때문에, 옥내 사용자별 채널 환경을 고려하여, 옥내 사용자 단말별로 최대 송신 전력을 최적화해야 한다.In the uplink power control scheme, the maximum transmit power P max is given to the uplink of the outdoor base station by an indoor user because the maximum transmission power P max is not considered an additional interference generated when the service area of the outdoor base station and the indoor small base station overlaps. Interference degrades performance. This is because the user terminal of the indoor small base station located in the service area of the outdoor base station should restrict the maximum transmission power more strictly than the outdoor user terminal in order to minimize interference with the outdoor base station. Therefore, in consideration of the uplink interference situation of the outdoor base station, it is necessary to adaptively determine the maximum transmit power value of the indoor user. In addition, since the amount of interference the indoor user has on the outdoor base station is very different according to the channel environment between the indoor user and the outdoor base station, the maximum transmission power should be optimized for each indoor user terminal in consideration of the channel environment for each indoor user.
이동통신 시스템에서 옥외 기지국의 서비스 영역에 위치한 옥내 소형 기지국의 상향링크 간섭을 최소화하기 위한 장치 및 방법을 제안하여 상기 문제점을 해결하고자 한다.An apparatus and method for minimizing uplink interference of an indoor small base station located in a service area of an outdoor base station in a mobile communication system are proposed.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 옥외 기지국들의 상향링크 간섭을 최소화하도록 하는 옥내 사용자 단말의 전력제어 방법에 있어서, 복수의 옥외 기지국들로부터 각각의 간섭 및 잡음(Noise & Interference: NI) 레벨 정보를 획득하는 과정과, 상기 간섭 및 잡음 레벨에 따라, 옥내 사용자 단말의 최대 허용 간섭량을 적응적으로 조절하는 과정과, 상기 옥내 사용자 단말의 최대 허용 간섭량을 고려하여, 상기 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, in the power control method of the indoor user terminal to minimize the uplink interference of the outdoor base stations in the mobile communication system, each interference and from a plurality of outdoor base stations Considering a process of acquiring noise & interference (NI) level information, adaptively adjusting a maximum allowable interference amount of an indoor user terminal according to the interference and noise level, and considering a maximum allowable interference amount of the indoor user terminal To calculate the maximum transmission power of the indoor user terminal, characterized in that it comprises a.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 옥외 기지국들의 상향링크 간섭을 최소화하도록 하는 옥내 사용자 단말의 전력제어 방법에 있어서, 상기 옥외 기지국들과의 각각의 무선링크에 대해 경로손실을 계산하는 과정과, 상기 각각의 경로손실 중 최소 경로손실을 갖는 경로를 선택하는 과정과, 상기 최소 경로손실 값을 이용하여 상기 옥내 사용자 단말의 허용 최대 간섭량을 넘지않도록 최대 송신전력을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으 로 한다.According to a second aspect of the present invention for achieving the above object, in the power control method of the indoor user terminal to minimize the uplink interference of the outdoor base stations in the mobile communication system, each radio link with the outdoor base stations Calculating a path loss with respect to the path loss, selecting a path having a minimum path loss among the path losses, and using the minimum path loss value, the maximum transmission power so as not to exceed the maximum allowable interference amount of the indoor user terminal. It characterized in that it comprises a process of calculating.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 옥외 기지국들의 상향링크 간섭을 최소화하도록 하는 옥내 사용자 단말의 전력제어 장치에 있어서, 복수의 옥외 기지국들로부터 각각의 간섭 및 잡음(Noise & Interference: NI) 레벨 정보를 획득하는 간섭 및 잡음 레벨 설정부와, 상기 간섭 및 잡음 레벨에 따라, 옥내 사용자 단말의 최대 허용 간섭량을 적응적으로 조절하고, 상기 옥내 사용자 단말의 최대 허용 간섭량을 고려하여, 상기 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력을 계산하는 전력제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a third aspect of the present invention for achieving the above object, in the power control device of the indoor user terminal to minimize the uplink interference of the outdoor base stations in the mobile communication system, each interference and from a plurality of outdoor base stations An interference and noise level setting unit for acquiring noise & interference (NI) level information, and adaptively adjusting a maximum allowable interference amount of an indoor user terminal according to the interference and noise level, and allowing a maximum allowance of the indoor user terminal. In consideration of the amount of interference, it characterized in that it comprises a power controller for calculating the maximum transmission power of the indoor user terminal.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 옥외 기지국들의 상향링크 간섭을 최소화하도록 하는 옥내 사용자 단말의 전력제어 장치에 있어서, 상기 옥외 기지국들과의 각각의 무선링크에 대해 경로손실을 계산하는 경로 손실 계산기와, 상기 각각의 경로손실 중 최소 경로손실을 갖는 경로를 선택하는 제어부와, 상기 최소 경로손실 값을 이용하여 상기 옥내 사용자 단말의 허용 최대 간섭량을 넘지않도록 최대 송신전력을 계산하는 전력제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention for achieving the above object, in the power control device of the indoor user terminal to minimize the uplink interference of the outdoor base stations in the mobile communication system, each radio link with the outdoor base stations A path loss calculator for calculating a path loss with respect to the path loss calculator, a controller for selecting a path having a minimum path loss among the path losses, and the maximum path loss value so as not to exceed the maximum allowable interference amount of the indoor user terminal using the minimum path loss value. It characterized in that it comprises a power controller for calculating the transmission power.
상술한 바와 같이, 이동통신 시스템에서 옥내 사용자의 옥외 사용자에 대한 상향링크 간섭이 허용되는 범위 내에서, 옥내 사용자는 최대 송신전력으로 데이터를 전송함으로써, 옥내 사용자는 옥외 사용자에 대한 간섭을 최소화하면서, 우수한 품질의 상향링크 데이터 전송을 할 수 있는 이점이 있다.As described above, within the range in which uplink interference for the outdoor user of the indoor user is allowed in the mobile communication system, the indoor user transmits data at the maximum transmission power, thereby minimizing the interference for the outdoor user. There is an advantage in that uplink data transmission of good quality can be performed.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
이하, 본 발명은 이동통신 시스템에서 옥외 기지국의 서비스 영역 내에 위치한 옥내 소형 기지국이, 상기 옥외 기지국의 상향링크에 미치는 간섭을 최소화하는 옥내 사용자의 상향링크 전력 제어를 위한 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described an apparatus and method for indoor power uplink power control of the indoor user to minimize the interference of the indoor base station in the service area of the outdoor base station in the mobile communication system to the uplink of the outdoor base station; do.
특히, 본 발명에서 제안하는 옥내 사용자 단말 전력제어 기법은, 통신 시스템별로 기존에 사용되던 상향링크 전력제어 방식을 그대로 사용하면서, 기존 상향링크 전력제어 방식에서 결정된 송신전력이, 본 발명에서 제안하는 방식에 의해 사용자별로 결정된 최대 송신전력 값을 초과하지 않도록 하는 기법이다. 후술함에 있어서, 광대역 무선통신 시스템(IEEE 802.16)을 예를 들어 설명하지만 다른 이동통신 시스템에도 응용가능하다.Particularly, in the indoor user terminal power control scheme proposed by the present invention, the transmission power determined by the conventional uplink power control scheme is proposed by the present invention while using the uplink power control scheme that has been conventionally used for each communication system. It is a technique to avoid exceeding the maximum transmit power value determined for each user. In the following description, a broadband wireless communication system (IEEE 802.16) is described as an example, but it is also applicable to other mobile communication systems.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력 결정을 위한 예를 도시하고 있다.1 illustrates an example for determining a maximum transmit power of an indoor user terminal in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1을 참조하면, 옥외 기지국(100)은 매크로 셀(102) 영역 내에 있는 단말들(옥외 사용자 단말이라 칭함)과 통신하여 서비스를 제공한다. 옥내 소형 기지국(120)은 빌딩 내부에 위치하여 펨토셀 영역(112) 내에 상기 빌딩 내부에 있는 단말(110)(이하 옥내 사용자 단말이라 칭함)과 통신하여 서비스를 제공한다. 상기 옥내 소형 기지국(120)은 상기 옥외 기지국(100)의 서비스 셀(102) 영역 내에 위치하여, 가정이나 사무실 등 실내에서 이동전화와 인터넷을 연결하여 저렴한 비용으로 유무선 융합 서비스를 옥내 사용자 단말(110)에 제공한다.Referring to FIG. 1, the
동일 주파수 채널을 사용하는 옥외 기지국(100)과 옥내 소형 기지국(120)이 근접하게 위치한 경우에는, 상기 옥내 사용자 단말(110)이 상기 옥내 소형 기지국(120)에 전송하는 상향링크 송신신호가, 옥외 사용자(도시 하지 않음)가 옥외 기지국(100)에 전송하는 상향링크 신호에 상당한 간섭으로 작용하게 된다. 이와 같은 환경에서 건물 외부에 미치는 간섭 영향을 최소화하기 위해서는, 상기 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력을 상기 옥외 사용자 단말(도시 하지 않음)보다 엄격히 제한할 필요가 있다.When the
이를 위해, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 옥외 기지국(100)의 상향링크 간섭 상황 및 옥외 기지국(100)과 옥내 사용자(110) 간의 채널환경을 고려하여, 옥내 사용자별로 최대 송신전력 값을 적응적으로 결정해야한다. 상기 최대 송신전력 값 은 개방루프 결정 방법과 폐루프 결정방법으로 결정될 수 있다.To this end, the
상기 개방루프 결정 방법의 경우, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 상기 옥외 기지국(100)으로부터 수신전력을 측정하고(105), 상기 옥외 기지국(100)으로부터 상기 옥내 소형 기지국(120)을 통해 상기 옥외 기지국(100)의 실효등방향 방사전력(Effective Isotropically Radiated Power:EIRP)인 EIRPout 정보를 전달받는다(125). 여기서, 상기 옥외 기지국(100)은 자신의 EIRPout 정보를 백본망(130)을 통해 상기 옥내 소형 기지국(120)으로 전송한다(125). 상기 옥내 사용자 단말(110)은 상기 수신전력(105)과 상기 EIRPout 정보(125)를 이용하여, 상기 옥내 사용자 단말(110)과 상기 옥외 기지국(100) 사이의 평균 경로손실을 계산하고, 상기 옥외 기지국(100)을 위한 옥내 사용자 단말(110)의 최대 허용 간섭량을 초과하지 않도록 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력을 결정한다. 상기 최대 허용 간섭량은 옥내 사용자 단말(110)이 상기 옥내 소형 기지국(120)으로 상향링크 데이터를 전송할 시, 상기 옥외 기지국(100)으로 미치는 간섭을 최대로 허용할 수 있는 값을 의미한다. 상기 개방루프 결정 절차는 하기 도 2에서 상세히 설명하기로 한다.In the case of the open loop determination method, the
상기 폐루프 결정 방법의 경우, 개방루프 결정 방법에 추가로 상기 옥외 기지국(100)의 간섭 및 잡음 레벨 정보인 NIout를 전달받아, 상기 옥외 기지국(100)의 현재 간섭 및 잡음 레벨에 따라 상기 옥내 사용자(110)의 최대 송신 전력을 결정하는 방법이다. 상기 폐루프 결정 절차는 하기 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.In the closed loop determination method, in addition to the open loop determination method, NI out , which is interference and noise level information of the
상술한 바와 같이, 제안하는 개방루프 결정 방법을 수행하기 위해서는 상기 옥내 사용자 단말(110)이 옥외 기지국(100)의 EIRPout를 상기 옥내 소형 기지국(120)을 통해 전달받을 수 있어야 한다. 또한 제안하는 폐루프 결정 방법을 수행하기 위해서는, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 EIRPout 정보 뿐만 아니라 추가로 상기 옥외 기지국(100)의 NIout를 옥내 소형 기지국(120)을 통해 전달받을 수 있어야한다.As described above, in order to perform the proposed open loop determination method, the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 개방루프 전력제어 흐름도를 도시하고 있다.2 is a flowchart illustrating an open loop power control for determining a maximum transmit power of an
상기 도 2를 참조하면, 옥내 사용자 단말(110)은 200 단계에서 적어도 하나 이상의 옥외 기지국(100)들로부터 수신되는 신호의 수신전력(Rout ,k)을 측정한다. 여기서, k는 옥외 기지국의 인덱스이다.Referring to FIG. 2, the
다시 말해, 옥내 사용자 단말(110)은 Nout개의 주변 옥외 기지국들로부터 수신되는 신호의 수신 전력을 지속적으로 관찰하고, 소규모 페이딩 효과에 의한 수신 전력의 순시적인 변화를 없애기 위해, 적당한 시간 구간 동안 시간 평균을 취하여, k 번째 옥외 기지국으로부터의 평균 수신 전력 {Rout ,k}k=1,...,Nout(dBm)를 구한다. 여기서, 옥내 사용자가 수신 전력을 관찰할 수 있는 옥외 기지국의 수 Nout은 옥내 기지국의 위치와 채널 환경에 따라 달라진다.In other words, the
이후, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 202 단계에서 다수의 옥외 기지국들의 송신전력 정보(예: EIRP)(Tout ,k)를 옥내 소형 기지국(120)으로부터 수신한다. 즉, 주변의 옥외 기지국들의 송신전력 정보 {Tout ,k}k=1,...,Nout(dBm)는 백본망을 통해 상기 옥내 사용자 단말이 속한 상기 옥내 소형 기지국에 전달되고, 상기 옥내 소형 기지국은 {Tout ,k}k=1,...,Nout 정보를 하향링크 시그널링 채널을 통해 옥내 사용자 단말들에게 전달한다. In
이후, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 204 단계에서 {Rout ,k}k=1,...,Nout 과 {Tout,k}k=1,...,Nout 정보를 이용하여, 옥내 사용자 단말(110)과 옥외 기지국(100) 사이의 평균 경로손실을 계산한다. 옥내 사용자 단말별로, 주변 k 번째 옥외 기지국으로부터 해당 옥내 사용자 단말까지의 평균 경로손실 Lk(dB)을 하기 <수학식 1>과 같이 계산한다.Thereafter, the
여기서, Lk는 옥내 사용자 단말과 옥외 기지국 사이의 경로손실, Rout ,k은 옥내 사용자 단말이 측정한 k 번째 옥외 기지국으로부터의 수신전력이고, Tout ,k은 k 번째 옥외 기지국의 송신전력이고, Fin은 옥내 사용자 단말의 수신안테나 이득[dB], Fout은 옥외 기지국 안테나의 송신 안테나 이득으로 단위는 dB이다. Where L k is the path loss between the indoor user terminal and the outdoor base station, R out , k is the received power from the k-th outdoor base station measured by the indoor user terminal, and T out , k is the transmit power of the k-th outdoor base station. , F in is the reception antenna gain [dB] of the indoor user terminal, F out is the transmission antenna gain of the outdoor base station antenna, the unit is dB.
이후, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 206 단계에서 Nout개의 옥외 기지국들에 대한 평균 경로손실 값들 중, 가장 작은 평균 경로손실 값을 선택한다. 상기 평균 경로손실이 적을수록 해당 옥내 사용자 단말이 옥외 기지국에 대해 큰 간섭을 주기 때문에, Nout개의 옥외 기지국들에 대한 경로 손실 중에 최소 경로 손실 Lmin = min(L1, L2,..., Nout)을 사용하여, 옥내 사용자의 최대 송신전력을 선택한다.In
이후, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 208 단계에서 옥외 기지국에 대한 최대 간섭전력(Imax), 시스템에서 미리 정하는 허용 최대 간섭량 Ith(dBm)을 초과하지 않도록, 옥내 사용자의 송신전력 Pin (dBm)을 하기 <수학식 2>와 같이 제한한다.In
여기서, Pin은 옥내 사용자 단말의 송신전력, Lmin은 최소 경로손실이고, Gin 과 Gout은 각각 옥내 사용자의 송신 안테나 이득과 옥외 기지국 안테나의 수신 안테나 이득으로 단위는 dB이다.Here, P in is the transmission power of the indoor user terminal, L min is the minimum path loss, G in and G out are the transmission antenna gain of the indoor user and the receiving antenna gain of the outdoor base station antenna, respectively, in dB.
결론적으로, 옥내 사용자 단말이 사용할 수 있는 최대 송신전력(Pin , max ) (dBm)은 하기 <수학식 3>과 같이 결정된다.In conclusion, the maximum transmit power (P in , max that the indoor user terminal can use) (dBm) is determined as in Equation 3 below.
여기서, 시스템에서 미리 정하는 허용 최대간섭량 Ith은 시스템별로 상이할 수 있으며, 대표적인 예로서, Ith=α×NFout×N0×W와 같이 옥외 기지국의 잡음 전력의 α배로 결정할 수 있다. 여기서, 옥외 기지국의 잡음전력을 결정하는 NFout, N0, 그리고 W는 각각 외부 기지국의 잡음지수(noise figure), 잡음전력 스펙트럴 밀도(noise spectral density), 그리고 사용 대역폭이다. 상술된 최대 송신 전력 결정 과정은 옥내 사용자 단말별로 수행되어, 옥내 사용자 단말별로 최대 송신전력을 결정한다.Here, the maximum allowable interference I th predetermined in the system may be different for each system, and as a representative example, may be determined as α times the noise power of the outdoor base station, such as I th = α × NF out × N 0 × W. Here, NF out , N 0 , and W, which determine the noise power of the outdoor base station, are noise figure, noise spectral density, and bandwidth used of the external base station, respectively. The above-described maximum transmission power determination process is performed for each indoor user terminal to determine the maximum transmission power for each indoor user terminal.
이후, 상기 옥내 사용자 단말(110)은 210 단계에서 계산된 최대 송신전력에 따라 데이터를 전송한다.Thereafter, the
이후, 이후, 상기 옥내 사용자 단말은 전력제어 절차를 종료한다.Thereafter, the indoor user terminal ends the power control procedure.
상술한 바와 같이, 상기 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 개방루프 결정 방법은, 옥내 사용자 단말이 옥외 기지국에 미칠 수 있는 간섭량을 단독으로 계산하고, 미리 정해진 최대 허용 간섭량을 초과하지 않도록, 옥내 사용자의 송신 전력을 제한하는기법이다. 미리 시스템에서 정하는 최대 허용 간섭량은, 옥외 기지국의 순시적인 간섭 및 잡음레벨을 고려하지 못하기 때문에, 상황에 따라 옥내 기지국의 송신 전력을 필요 이상으로 제한할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 옥외 기지국이 현재 겪는 간섭 및 잡음 레벨이 낮다면, 옥내 사용자에 대한 최대 허용 간섭량을 늘려줌으로써, 옥내 사용자가 좀 더 높은 송신 전력을 사용하 여 더 우수한 품질의 서비스를 제공하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 외부 기지국이 현재 겪는 간섭 및 잡음레벨에 대한 정보를 추가로 이용하여, 옥내 사용자에 대한 최대 허용 간섭량을 적응적으로 조절하여, 옥내 사용자가 송신 전력을 적극적으로 사용하도록 하는 폐루프 방법을 하기 <도 3>에서 설명한다.As described above, the open loop determination method for determining the maximum transmission power of the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 폐루프 전력제어 흐름도를 도시하고 있다.3 is a flowchart of a closed loop power control for determining a maximum transmit power of an
상기 도 3을 참조하면, 상기 옥내 사용자 단말은 300 단계에서 폐루프 방법에서 상기 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력이 순시적으로 조절하기 위해서, n을 "0"으로 초기화한다. 상기 n은 상기 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력을 갱신하기 위한 인덱스로, 최대 송신전력 갱신을 카운트한다.Referring to FIG. 3, the indoor user terminal initializes n to “0” in order to temporarily adjust the maximum transmit power of the indoor user terminal in the closed loop method in step 300. N is an index for updating the maximum transmission power of the indoor user terminal and counts the maximum transmission power update.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 302 단계에서 해당 옥외 기지국들로부터 백본망을 통해 EIRPout, NIout 정보를 획득한다. 다시 말해, 상기 옥내 사용자 단말이 간섭을 미칠 수 있는 Nout개의 옥내 기지국들이, 현재의 간섭 및 잡음 레벨 NIout,k(0)을 추정하여 백본망을 통해 상기 옥내 사용자 단말로 전송한다. In step 302, the indoor user terminal transmits EIRP out and NI out through the backbone network from the corresponding outdoor base stations. Obtain information. In other words, N out indoor base stations to which the indoor user terminal may interfere, estimate the current interference and noise level NI out, k (0) and transmit the same to the indoor user terminal through the backbone network.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 304 단계에서 옥외 기지국의 EIRPout 정보를 이용하여 평균 경로손실(Lk)(dB)을 계산한다. 상기 도 2에서 상술된 개방루프와 동일한 방식으로, 측정된 k 번째 옥외 기지국으로부터의 평균 수신전력 {Rout ,k}k=1,...,Nout과 전달된 옥외 기지국들의 송신전력 정보 {Tout ,k}k=1,...,Nout 을 이용하여, 상기 <수학식 1>과 같이 옥내 사용자 단말별로 주변 k 번째 옥외 기지국으로부터 해당 옥내 사용자까지의 평균 경로 손실 Lk(dB)을 계산한다.Then, the indoor user terminal is the EIRP out of the outdoor base station in step 304 Using the information, calculate the average path loss (L k ) (dB). In the same manner as the open loop described above with reference to FIG. 2, the average received power {R out , k } k = 1, ..., N out from the measured kth outdoor base station and transmit power information of the transmitted outdoor base stations { T out , k } k = 1, ..., N out , the average path loss L k (dB) from the surrounding kth outdoor base station to the corresponding indoor user for each indoor user terminal as shown in
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 306 단계에서 n=0일 때, 308 단계로 진행하여 각 옥외 기지국에서 추정된 간섭 및 잡음 레벨 NIout ,k(0)을 NItarget ,k으로 설정한다. 상기 NIout ,k(0)는 옥내 사용자가 데이터를 송신하기 전의 k 번째 옥외 기지국이 겪는 간섭 및 잡음 레벨이고, 상기 NItarget ,k는 k 번째 옥외 기지국의 목표로 하는 간섭 및 잡음 레벨이다. n=0이라는 것은 옥외 기지국의 최대 송신전력 갱신이 초기 상태라는 것을 의미한다.Then, when the indoor user terminal is n = 0 in step 306, the indoor user terminal proceeds to step 308 to set the interference and noise level NI out , k (0) estimated by each outdoor base station to NI target , k . The NI out , k (0) is the interference and noise level experienced by the k-th outdoor base station before the indoor user transmits data, and the NI target , k is the interference and noise level targeted by the k-th outdoor base station. n = 0 means that the maximum transmission power update of the outdoor base station is in an initial state.
다시 말해, 상기 NItarget ,k 값을 상기 NIout ,k(0)으로 설정하게 되면, k번째 옥외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨을, 옥내 사용자 단말에 의한 간섭이 없는 현재의 옥외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨 NIout ,k(0)로 유지시킨다.In other words, when the NI target , k value is set to the NI out , k (0), the interference and noise level of the k-th outdoor base station is set to the interference and noise of the current outdoor base station without interference by the indoor user terminal. Keep level NI out , k (0).
만약, 상기 306 단계에서 n≠0일 때, 즉 옥외 기지국의 최대 송신전력이 적어도 한번 이상 갱신됐을 때, 310 단계로 진행하여 현재 NIout ,k(n)과 NIout ,k(0)값과 비교한다. 만약, NIout ,k(n)≥NIout ,k(0)이면, 상기 308 단계로 진행하여 NItarget,k값을 NIout ,k(0)로 다시 설정한다. 이는 해당 옥외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨이, 새로 추가된 옥내 사용자 단말의 간섭 때문에, 옥내 사용자 단말에 의한 간섭이 없는 옥 외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨 NIout ,k(0)보다 커지게 된다는 것을 의미한다.If n ≠ 0 in step 306, that is, when the maximum transmit power of the outdoor base station is updated at least once, the process proceeds to step 310 and the current values of NI out , k (n) and NI out , k (0) Compare. If NI out , k (n) ≥NI out , k (0), go to step 308 to reset the NI target, k value to NI out , k (0). This means that the interference and noise level of the corresponding outdoor base station will be greater than the interference and noise level NI out , k (0) of the outdoor base station without interference by the indoor user terminal due to the interference of the newly added indoor user terminal. do.
만약 상기 310 단계에서, NIout ,k(n) < NIout ,k(0)면, NItarget ,k값을 NIout ,k(n)로 설정한다. 이는 새로운 옥내 사용자 단말의 간섭이 추가되더라도, 해당 옥외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨이, 옥내 사용자에 의한 간섭이 없는 옥외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨 NIout ,k(0)보다 낮게 유지된다는 것을 의미한다. If NI out , k (n) <NI out , k (0) , in step 310, the NI target , k value is set to NI out , k (n). This means that even if the interference of the new indoor user terminal is added, the interference and noise level of the corresponding outdoor base station is kept lower than the interference and noise level NI out , k (0) of the outdoor base station without interference by the indoor user.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 314 단계에서 k 번째 옥외 기지국에 대한 최대 허용 간섭량 Ith ,k(n)을 해당 옥외 기지국의 NItarget ,k의 β배로 설정한다.In step 314, the indoor user terminal sets the maximum allowable interference amount I th , k (n) for the k- th outdoor base station to be β times the NI target , k of the corresponding outdoor base station.
즉, n=0 일 경우, k 번째 옥외 기지국에 대한 최대 허용 간섭량 Ith ,k(n)는, 옥내 사용자에 의한 간섭이 없는 현재 옥외 기지국의 간섭 및 잡음 레벨 NIout,k(0)의 β배가 된다. 여기서, β 는 시스템별로 결정할 수 있다.That is, when n = 0, the maximum allowable interference amount I th , k (n) for the k- th outdoor base station is β of the interference and noise level NI out, k (0) of the current outdoor base station without interference by the indoor user. It is doubled. Here, β may be determined for each system.
한편, NIout ,k(n)≥NIout ,k(0)에 의해 설정된 최대 허용 간섭량 NItarget ,k값이 실질적으로 β×NIout ,k(0)로 감소되어, k 번째 옥외 기지국에 대한 옥내 사용자의 최대 허용 송신전력 또한 감소된다.On the other hand, the maximum allowable interference amount NI target , k set by NI out , k (n) ≥NI out , k (0) is substantially reduced to β × NI out , k (0), resulting in k-th outdoor base station. The maximum allowable transmit power of indoor users is also reduced.
NIout ,k(n)≥NIout ,k(0) 경우는 해당 옥외 기지국의 기존 간섭량(새로운 옥내 사용자에 의한 간섭 이외의 간섭량)이 감소할 경우에 발생하게 된다, 따라서, 이러한 경우에는, NItarget ,k(n) 값을 NIout ,k(n)으로 설정하여, 최대 허용 간섭량 NItarget,k(n) 값에 옥내 사용자에 대한 새로운 간섭량이 포함되도록 함으로써, 실질적으로 k 번째 옥외 기지국에 대한 옥내 사용자의 최대 허용 송신전력을 증가시킨다.NI out , k (n) ≥NI out , k (0) occurs when the existing amount of interference (interference other than interference by a new indoor user) of the outdoor base station decreases, so in this case, NI Set the target , k (n) value to NI out , k (n) so that the maximum permissible interference NI target, k (n) value includes the new interference for indoor users, thus substantially eliminating the k-th outdoor base station. Increase the maximum allowable transmit power of indoor users.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 316 단계에서 k 번째 옥외 기지국에게 허용되는 옥내 사용자의 허용 최대 송신전력 Pin , max ,k을 하기 <수학식 4>와 같이 결정한다.In step 316, the indoor user terminal determines the maximum allowable transmit power P in , max , and k of the indoor user allowed to the k-th outdoor base station as shown in Equation 4 below.
여기서, Pin , max ,k는 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력, Ith,k는 k번째 옥외 기지국에 대한 최대 허용 간섭량이고, Gin 과 Gout은 각각 옥내 사용자의 송신 안테나 이득과 옥외 기지국 안테나의 수신 안테나 이득으로 단위는 dB이다. Lk는 해당 옥내 사용자 단말과 k 번째 옥외 기지국 사이의 경로손실이다.Where P in , max , k are the maximum transmit power of the indoor user terminal, Ith, k is the maximum allowable interference amount for the k-th outdoor base station, G in and G out are the transmission antenna gain of the indoor user and the Receive antenna gain, in dB. L k is a path loss between the indoor user terminal and the k-th outdoor base station.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 318 단계에서 상기 <수학식 4>에서처럼 k 번째 옥외 기지국에 대한 최대 간섭 전력이, 현재 최대 허용 간섭량 Ith ,k(n)을 초과하지 않도록, k 번째 옥외 기지국에 대한 옥내 사용자의 최대 허용 송신 전력 Pin , max ,k 을 선택한다. 하기 <수학식 5>와 같이, 옥내 사용자는 계산된 Nout개의 옥외 기지국들에 대한 최대 허용 송신전력{Pin , max ,k}k=1,...,Nout 중에서 최솟값을, 옥내 사용자의 최대 송신 전력 값으로 선택한다.In step 318, the indoor user terminal determines that the maximum interference power for the k-th outdoor base station does not exceed the maximum allowable interference amount I th , k (n) , as shown in Equation 4, in step 318. The maximum allowable transmit power P in , max , k for indoor users is selected. As shown in
이는 옥내 사용자 단말이 가장 간섭을 많이 주는 옥외 기지국에 대해, 옥내 사용자의 최대 송신전력 값으로 결정한다는 의미이다.This means that the indoor user terminal determines the maximum transmit power value of the indoor user with respect to the outdoor base station that has the most interference.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 320 단계에서 n +1로 증가시키고, 상기 302 내지 318 단계를 반복수행한다.Thereafter, the indoor user terminal increases to n + 1 in step 320 and repeats steps 302 to 318.
이후, 상기 옥내 사용자 단말은 전력제어 절차를 종료한다.Thereafter, the indoor user terminal ends the power control procedure.
상술한 바와 같이, 폐루프 방식은, 옥외 기지국이 수신하는 간섭 및 잡음의 총량을 일정한 수준으로 유지시키면서, 해당 옥외 기지국의 기존 간섭량(옥내 사용자에 의한 새로운 간섭 이외의 간섭)이 감소할 경우, 옥내 사용자의 최대 송신 전력을 증가시켜, 옥내 사용자가 좀 더 높은 송신 전력을 사용하여 더 우수한 품질의 서비스를 제공받도록 한다.As described above, the closed loop method keeps the total amount of interference and noise received by the outdoor base station at a constant level, and when the existing amount of interference (interference other than new interference by the indoor user) of the outdoor base station decreases, indoors. Increasing the maximum transmit power of the user allows the indoor user to be provided with higher quality service using higher transmit power.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 전력제어 장치를 도시하고 있다.4 illustrates a power control apparatus for determining a maximum transmit power of an
상기 도 4를 참조하면, 옥내 사용자 단말장치는 기지국 RF 처리기(401), ADC(403), OFDM 복조기(405), 복호화기(407), 제어부(409), 경로손실 계산기(411), 전력제어기(411), 간섭 및 잡음 레벨 설정부(415), 부호화기(319), OFDM 변조기(419), DAC(421), RF 처리기(423)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 4, the indoor user terminal device includes a base
먼저 시간제어기(427)는 시간 동기에 근거해서 스위치(425)의 스위칭 동작을 제어한다. 예를 들어, 신호를 수신하는 구간이면, 상기 시간제어기(427)는 안테나와 수신단의 RF처리기(401)가 연결되도록 상기 스위치(425)를 제어하고, 신호를 송신하는 구간이면 상기 안테나와 송신단의 RF처리기(325)가 연결되도록 상기 스위치(427)를 제어한다.First, the
수신 구간동안, 상기 RF처리기(401)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. ADC(403)은 상기 RF처리기(401)로부터의 아날로그 신호를 샘플데이터로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(405)는 상기 ADC(403)에서 출력되는 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터로 변환하고, 상기 주파수 영역의 데이터에서 실제 수신하고자 하는 부반송파들의 데이터를 선택하여 출력한다. 복호화기(407)는 상기 OFDM복조기(405)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 출력한다.During the reception period, the
상기 제어부(407)는 단말의 전반적인 동작을 제어하고, 또한 상기 제어부(407)는 펨토셀 환경에서 옥외 기지국의 상향링크에 간섭을 주지 않도록 제어정 보들에 대한 해당 처리를 수행하고, 또한 전송할 정보를 생성한다. 또한, 상기 제어부(409)로부터 제공받은 각종 정보들을 가지고 메시지를 생성하여 물리계층의 부호화기(417)로 출력한다.The
상기 간섭 및 잡음 레벨 설정부(415)는 복수의 옥외 기지국들로부터 각각의 간섭 및 잡음(Noise & Interference: NI) 레벨 정보를 획득하여, 상기 전력제어기(413)로 제공한다. 상기 경로손실 계산기(411)는 옥외 기지국들과의 각각의 무선링크에 대해 경로손실을 계산하여, 상기 전력제어기(413)로 제공한다.The interference and noise
상기 전력제어기(413)는 상기 간섭 및 잡음 레벨에 따라, 옥내 사용자 단말의 최대 허용 간섭량을 적응적으로 조절하고, 상기 옥내 사용자 단말의 최대 허용 간섭량을 고려하여, 상기 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력을 계산한다. 또한, 상기 최소 경로손실 값을 이용하여 상기 옥내 사용자 단말의 허용 최대 간섭량을 넘지않도록 최대 송신전력을 계산한다.The
상기 전력제어기(413)는 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력을 갱신하는 초기에(n=0), k 번째 옥외 기지국의 목표로 하는 간섭 및 잡음 레벨(NItarget ,k)을 옥내 사용자가 데이터를 송신하기 전의 k 번째 옥외 기지국이 겪는 간섭 및 잡음 레벨(NIout ,k(0))로 설정한다. 그리고, 상기 전력제어기(413)는 n 번째 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력을 갱신시, NIout ,k(n)≥NIout ,k(0)일 경우에 NItarget ,k값을 NIout ,k(0)로 다시 설정하고, NIout ,k(n) < NIout ,k(0)일 경우에 NItarget ,k값을 NIout,k(n)로 설정한 다. 여기서, 상기 NIout ,k(0)는 옥내 사용자가 데이터를 송신하기 전의 k 번째 옥외 기지국이 겪는 간섭 및 잡음 레벨이고, 상기 NItarget ,k는 k 번째 옥외 기지국의 목표로 하는 간섭 및 잡음 레벨이다.The
상기 부호화기(417)는 상기 제어부(409)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다. OFDM변조기(419)는 상기 부호화기(417)로부터의 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력한다. DAC(421)는 상기 샘플데이터를 아날로그 신로 변환하여 출력한다. RF처리기(423)는 상기 DAC(421)로부터의 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.The
상술한 구성에서, 상기 제어부(411)는 프로토콜 제어부로서, 경로손실 계산기(409), 전력제어기(413), 간섭 및 잡음 레벨 설정부(415)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(409)는 경로손실 계산기(409), 전력제어기(413), 간섭 및 잡음 레벨 설정부(415)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 구현하는 경우 이들 모두를 제어부(411)에서 처리하도록 구성할 수 있으며, 이들 중 일부만 상기 제어부(409)에서 처리하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 제어부(311)는 프로토콜 처리 수행 중 필요한 정보를 물리계층의 해당 구성부로 제공받거나, 물리계층의 해당 구성부로 제어신호를 발생한다.In the above-described configuration, the
본 발명에서는 옥외 기지국의 상향링크 간섭 상황 및 옥외 기지국과 옥내 사용자 단말 간의 채널환경을 고려하여, 옥내 사용자별로 최대 송신 전력 값을 적응적으로 결정하는 개방루프와 폐루프 방법을 제안하였다. 제안하는 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력 결정을 위한 개방루프와 폐루프 방법의 성능을 분석하기 위해, 옥내 사용자의 최대 송신 전력이 23dBm으로 고정된 방식과의 성능을 시스템 레벨 시뮬레이션을 통해 비교 분석한다. 시스템 레벨 시뮬레이션을 위해 3 섹터로 형성된 19개의 옥외 기지국들로 구성된 2 tier 무선 통신 네트워크를 고려한다. 총 57개 섹터의 옥외 기지국들은 주파수 재사용 인자(frequency reuse factor) 3을 사용한다. 각 섹터에서 옥내 기지국은 옥외 기지국의 측면 방향으로 100 m 떨어진 곳에 위치하며, 옥외 기지국과 동일한 주파수 대역을 사용한다. 사용 주파수 대역은 10MHz이고 건물 투과손실은 10dB로 가정한다. 각 섹터 당 10명의 옥외 사용자와 4명의 옥내 사용자가 균일하게 분포한다.In the present invention, in consideration of the uplink interference situation of the outdoor base station and the channel environment between the outdoor base station and the indoor user terminal, an open loop and closed loop method for adaptively determining the maximum transmission power value for each indoor user is proposed. In order to analyze the performance of the open and closed loop method for determining the maximum transmit power of the proposed indoor user terminal, we compare and analyze the performance of the indoor user terminal with the fixed method of 23dBm through system level simulation. Consider a two-tier wireless communication network consisting of 19 outdoor base stations formed of three sectors for system level simulation. A total of 57 sectors of outdoor base stations use frequency reuse factor 3. In each sector, the indoor base station is located 100 m away from the side of the outdoor base station and uses the same frequency band as the outdoor base station. It is assumed that the frequency band used is 10 MHz and the building transmission loss is 10 dB. Ten outdoor users and four indoor users are uniformly distributed in each sector.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 성능 그래프를 도시하고 있다.5 shows a performance graph according to an embodiment of the present invention.
성능 분석 척도로 옥내 사용자의 상향링크 간섭에 의해 감소하는 옥외 기지국의 상향링크 용량을 나타내는, 옥외 상향링크 용량 손실율(TL)을 하기 <수학식 6>과 같이 정의한다.The outdoor uplink capacity loss rate (TL), which represents the uplink capacity of the outdoor base station reduced by the uplink interference of the indoor user, is defined as Equation 6 as a performance analysis measure.
여기서, T w /o indoor BS는 옥내 기지국이 없을 경우 옥외 기지국의 상향링크 용량을 나타내며, T w indoor BS는 옥내 사용자 단말의 상향링크 간섭을 고려한 옥외 기지국의 상향링크 용량을 나타낸다.Where T w / o indoor BS indicates uplink capacity of the outdoor base station when there is no indoor base station, and T w indoor BS represents uplink capacity of an outdoor base station considering uplink interference of an indoor user terminal.
상기 도 5를 참조하면, 옥내 사용자의 최대 송신 전력을 결정하는 개방루프(open-loop) 방법, 폐루프 (closed-loop) 방법, 그리고 최대 송신 전력이 23dBm으로 고정된 방식의 옥외 상향링크 용량 손실율 TL을 비교하였다. 개방루프 방법에서 I=th αㆍNFoutㆍNㆍW와 같이 결정되며, α는 1/4로 가정한다. 폐루프 방법에서 최대 허용 간섭량 NItarget ,k(n) 값을 결정하기 위한 β도 1/4로 가정한다. 결과를 보면, 제안하는 개방루프 방법과 폐루프 방법에 의한 최대 송신 전력 결정 방법이 옥외 기지국의 상향링크 용량 손실을 10MHz 시스템에서도 4% 이하로 억제함을 알 수 있다. 옥내 사용자가 항상 23dBm의 최대 송신 전력을 사용하는 방식에 비해 상향링크 용량 손실율이 상당히 낮음을 확인할 수 있다. 개방루프 방법에 비해 폐루프 방법에 의한 TL이 약간 높음을 알 수 있다. 이는 폐루프 방법이 개방루프 방법에 비해 옥내 사용자의 최대 송신 전력값이 높아지기 때문이다. 이에 따른 영향은 하기 <도 6>의 옥내 기지국의 상향링크 용량 달성률 TA 를 통해 알 수 있는데, 폐루프 방법에 비해 개방루프 방법에 의한 TA가 약간 높음을 알 수 있다. 옥내 기지국의 상향링크 용량 달성률 TA는 하기 <수학식 7>과 같이 정의된다.Referring to FIG. 5, an open-loop method for determining a maximum transmit power of an indoor user, a closed-loop method, and an outdoor uplink capacity loss rate in which the maximum transmit power is fixed at 23 dBm. TL was compared. In the open loop method, it is determined as I = th α NF out N W and α is assumed to be 1/4. In the closed loop method, β is also assumed to be 1/4 to determine the maximum allowable interference amount NI target , k (n). As a result, it can be seen that the proposed method of determining the maximum transmission power by the open loop method and the closed loop method suppresses the uplink capacity loss of the outdoor base station to less than 4% even in the 10MHz system. It can be seen that the uplink capacity loss rate is considerably lower than the indoor user always uses the maximum transmit power of 23dBm. It can be seen that the TL by the closed loop method is slightly higher than the open loop method. This is because the closed loop method has a higher maximum transmit power value for indoor users than the open loop method. The effect of this can be seen through the uplink capacity attainment rate TA of the indoor base station shown in FIG. 6, which shows that the TA by the open loop method is slightly higher than the closed loop method. The uplink capacity achievement rate TA of the indoor base station is defined as in Equation 7 below.
여기서, Cclosed / open - loop는 제안하는 폐루프나 개방루프 방법에 의한 옥내 기지국의 상향링크 용량을 나타내며, Cfixed는 옥내 사용자가 항상 23dBm의 최대 송신 전력을 사용할 때의 옥내 기지국의 상향링크 용량이다.Here, C closed / open - loop represents the uplink capacity of the indoor base station by the proposed closed loop or open loop method, and C fixed indicates the uplink capacity of the indoor base station when the indoor user always uses the maximum transmit power of 23 dBm. to be.
상기 도 6을 참조하면, 폐루프 방법에 비해 개방루프 방법에 의한 TA가 약간 높다는 것은 폐루프 방법이 높은 옥내 기지국의 상향링크 용량을 제공한다는 의미이다. 그리고 두 방식 모두 10MHz 경우에, 약 85% 이상의 TA를 이룸을 알 수 있다. 따라서, 제안하는 옥내 사용자의 최대 송신 전력을 결정하는 개방루프 방법과 폐루프 방법들은, 옥내 사용자에 의한 옥외 기지국 상향링크 간섭을 최소화하면서, 옥내 기지국 상향링크의 용량을 증가시킴을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the TA of the open loop method is slightly higher than that of the closed loop method, which means that the closed loop method provides uplink capacity of a high indoor base station. In both cases, a 10MHz or more TA can be seen. Therefore, it can be seen that the proposed open loop and closed loop methods for determining the maximum transmission power of the indoor user increase the capacity of the indoor base station uplink while minimizing the outdoor base station uplink interference by the indoor user.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described. However, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말의 최대 송신전력 결정을 위한 예시도,1 is an exemplary diagram for determining a maximum transmission power of an indoor user terminal in a broadband wireless communication system according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 개방루프 전력제어 흐름도,2 is an open loop power control flowchart for determining a maximum transmit power of an
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 폐루프 전력제어 흐름도,3 is a closed loop power control flowchart for determining a maximum transmit power of an
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 무선통신 시스템에서 옥내 사용자 단말(110)의 최대 송신전력 결정을 위한 장치도,4 is an apparatus diagram for determining a maximum transmit power of an
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 성능 그래프 및,5 is a first performance graph according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 성능 그래프6 is a second performance graph according to an embodiment of the present invention;
Claims (22)
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KR1020080031256A KR20090105666A (en) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Power control apparatus and method for minimizing uplink interference of indoor base station in wireless communication system |
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KR20120011467A (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-08 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for controling uplink power in wireless communication system |
US9197988B2 (en) | 2012-03-28 | 2015-11-24 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method and apparatus for controlling femtocell base station |
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