KR20110137234A - 이동통신 시스템 및 그에 대한 상향 링크 전력제어 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신 시스템 및 그에 대한 상향 링크 전력제어 방법 및 장치 Download PDF

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KR20110137234A
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Abstract

본 발명의 목적은 LTE―Advanced 시스템에서 PUSCH 전송을 위하여 MIMO 전송이 사용될 때 단말의 전송 전력을 제어 하기 위함이다. 본 발명에서는 각각의 레이어에 대하여 전력제어를 하는 방법들과 각각의 안테나에 대하여 전력제어를 하는 방법들을 제안한다. 또한 MIMO 수신기의 특성을 반영하는 전력 조정 옵셋 파라미터의 사용을 제안하여 MIMO 전송 시 보다 효율적으로 전송 전력을 제어할 수 있도록 한다.

Description

이동통신 시스템 및 그에 대한 상향 링크 전력제어 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING UPLINK POWER IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에서 상향 링크 전력제어 방법에 관한 것으로, 특히 LTE―Advanced 시스템에서 다중 입출력 안테나(MIMO) 전송에서 임의의 단말에 각 레이어 별로 전력제어를 하는 방법과 각 안테나 별로 전력제어를 하는 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신 시스템에서는 무선 채널을 이용한 고속데이터 전송에 유용한 방식으로 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식, 혹은 이와 비슷한 방식으로 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(SC―FDMA: Single Carrier ― Frequency division Multiple Access)이 활발하게 연구되고 있다. 차세대 이동통신 시스템인 LTE(Long Term Evolution)에서 상기 OFDM 시스템은 하향 링크에 적용되고, 상기 SC―FDMA 시스템은 상향 링크에 적용된다.
OFDMA 방식은 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 크기 때문에 신호의 비선형 왜곡을 방지하기 위해서 전력 증폭기 입력신호의 back―off 값을 크게 한다. 따라서 그만큼 최대 송신 전력이 제한되며, 전력 효율이 낮은 단점이 있다. 여기서 back―off는 송신 신호의 선형성을 보장하기 위하여 송신 전력의 최대값을 전력 증폭기의 최대값보다 작은 값으로 제한하는 것이다. 예를 들어 전력 증폭기의 최대값이 23dBm이고 back―off가 3dB이면 송신 전력의 최대값은 20dBm으로 제한된다.
하향 링크의 다중화 기술로서 OFDMA 방식을 채택할 경우 송신기는 전력의 제한이 없는 기지국에 존재하므로 큰 문제가 되지 않는다. 하지만 상향 링크의 다중화 기술로서 OFDMA 방식을 채택할 경우 송신기는 전력의 제한이 큰 사용자 단말기에 존재하게 된다. 이러한 경우 단말의 최대 전력이 제한되므로, 기지국 커버리지가 작아지는 문제가 발생한다. 따라서 3GPP 표준의 4세대 이동통신기술인 LTE에서는 대안으로 상향 링크의 다중화 기술로서 SC―FDMA가 결정되었다.
최근의 무선 통신 환경에서는 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 무선 통신 기술이 개발되고 있으며, 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 고속의 데이터 전송이 요구된다. 따라서, 최근 고속의 데이터 전송을 지원하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있으며, 대표적으로 MIMO 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
MIMO 기술은 다수의 안테나들을 사용함으로써 한정된 주파수 자원 내에서 채널 용량을 증가시킨다. MIMO 기술은 산란 환경에서 다수의 안테나들을 사용함으로써 이론적으로는 안테나들의 수에 비례하는 채널 용량을 제공한다. MIMO 기술에서 데이터를 효율적으로 송신하기 위해서는 미리 데이터를 코딩하는 작업이 필요한데, 이러한 작업을 프리코딩(precoding)이라 한다. 또한, 데이터를 프리코딩하는 규칙을 행렬로 표현한 것을 프리코딩 매트릭스(precoding matrix)라 하며, 프리코딩 매트릭스들의 집합을 코드북이라 한다. LTE―A(LTE―Advanced)에서, 프리코딩 매트릭스를 이용한 다중 안테나 기술(MIMO)은 단일 사용자 및 다중 사용자에 대한 성능향상을 제공할 수 있는 상향 링크의 주요 기술이다.
LTE 상향링크 PUSCH 채널을 위해 이벤트 기반의 전력제어가 이용된다. 말하자면, PUSCH 채널에서는 주기적으로 TPC(transmit power control) 가 전송될 필요가 없다. 서브프레임 i에서 계산된 PUSCH 전송 전력
Figure pat00001
는 <수학식 1>과 같이 표현된다.
Figure pat00002
여기서
Figure pat00003
는 단말의 power class에 따른 최대 전송 전력을 나타낸다.
Figure pat00004
는 서브프레임 i에서 할당된 PUSCH 자원으로써, RB(resource block)의 개수로 표현된다. 그리고 단말의 전송 전력은
Figure pat00005
에 비례하여 증가한다.
Figure pat00006
은 단말에서 측정된 하향링크 path―loss를 나타낸다. 스케일링 인자
Figure pat00007
는 셀 형상에 의한 상향 채널과 하향 채널간의 path―loss 불일치를 고려하여 상위 레이어에서 결정한다.
Figure pat00008
는 <수학식 2>와 같이 나누어 표현할 수 있다.
Figure pat00009
여기서
Figure pat00010
는 셀마다 다르게 결정되는(cell―specific) 파라미터이며 상위 레이어에서 시그날링된다.
Figure pat00011
는 단말마다 다르게 결정되는(UE―specific) 파라미터이며 RRC(Radio Resource Control) 시그날링으로 전달된다. MCS(modulation and coding scheme) 또는 TF(transport format) 보상 파라미터인
Figure pat00012
Figure pat00013
는 <수학식 3>과 같이 정의된다.
<수학식 3>에서
Figure pat00014
는 cell―specific 파라미터이며 RRC 시그널링에 의해 주어진다. 즉
Figure pat00015
는 주파수 효율에 따른 전력 보상 값을 결정하기 위한 지시자로 정의될 수 있다.
Figure pat00016
Figure pat00017
는 <수학식 4>를 통해 산출된다.
Figure pat00018
Figure pat00019
는 서브프레임 i 에서 transport block 크기를 나타낸다. <수학식 4>에서 분모 부분
Figure pat00020
은 서브프레임에서 RE(resource element) 개수를 나타낸다. 즉 <수학식 4>를 통해 산출되는
Figure pat00021
은 RE 당 전송되는 정보량(information bits)을 나타낸다. 또한
Figure pat00022
일 때,
Figure pat00023
Figure pat00024
이며, MCS 보상은 고려되지 않는다. 그리고
Figure pat00025
일 때, 상향 채널의
Figure pat00026
만이 MCS 에 관한 보상을 받는다. PUSCH 전력제어 순시 적응은 <수학식 5>에서
Figure pat00027
로 표현된다.
Figure pat00028
Figure pat00029
여기서
Figure pat00030
는 UE―specific 파라미터이며, 기지국으로부터 단말에 전달되는 PDCCH에 포함되며, TPC 값이라고도 알려져 있다.
Figure pat00031
에서
Figure pat00032
는 실제
Figure pat00033
값을 수신하여 단말의 전송 서브프레임 에 적용하는데 걸리는 시간차를 나타낸다. PDCCH로 전달되는 DCI format 0에서
Figure pat00034
누적값(accumulated values)은 [―1, 0, 1, 3]이다. 그리고 PDCCH로 전달되는 DCI format 3/3A에서
Figure pat00035
누적값들은 [―1,1] 또는 [―1, 0, 1, 3] 이다.
<수학식 5>에서와 같이
Figure pat00036
값을 누적하는 방법 이외에도, <수학식 6>과 같이
Figure pat00037
절대값이 사용되기도 한다. 이러한 경우, PDCCH로 전달되는 DCI format 0에서
Figure pat00038
절대값(absolute values)은 [―4, ―1, 1, 4]이다.
Figure pat00039
상술한 바와 같이 한 개의 부호어를 한 개의 안테나를 통해 전송하던 LTE 단말의 전력제어 방법을 LTE―A 시스템에서 다중 송신 안테나, 다중 레이어, 다중 부호어를 사용하는 MIMO 전송 단말에 그대로 적용하기 어렵다. 따라서 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 MIMO 전송의 특징을 고려하여 셀 간섭의 억제와 단말의 상향링크 품질 향상을 동시에 달성할 수 있는 LTE―A 시스템의 단말 전력을 제어하는 방법을 제안함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 단말에서 상향 링크 전력제어 방법은, 하향 링크를 통해 전력제어 파라미터가 수신되면, 상기 전력제어 파라미터로 다수개의 전송 안테나들에 대응하여 전송 전력을 산출하여 설정하는 과정과, 상기 전송 안테나들에 대응하여 상기 전송 전력에 따라 데이터를 제어하여 상향 링크를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 단말에서 상향 링크 전력제어 장치에 있어서, 상향 링크를 통해 데이터를 송신하기 위한 다수개의 전송 안테나들과, 하향 링크를 통해 전력제어 파라미터가 수신되면, 상기 전력제어 파라미터로 상기 전송 안테나들에 대응하여 전송 전력을 산출하여 설정하기 위한 전력제어부와, 상기 전송 안테나들에 각각 대응하여 상기 전송 전력에 따라 상기 데이터를 제어하여 상기 상향 링크를 통해 송신하기 위한 다수개의 전력 증폭기들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 기지국에서 단말의 상향 링크 전력제어 방법은, 다수개의 전송 안테나들을 이용하는 단말을 위한 전력제어 파라미터를 구성하는 과정과, 상기 전력제어 파라미터를 하향 링크를 통해 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하며, 상기 전력제어 파라미터는 상기 전송 안테나들에 대응하여 상기 단말에서 전송하기 위한 데이터를 제어하기 위한 전송 전력의 최대 임계치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
게다가, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 시스템의 기지국에서 상향 링크 전력제어 장치는, 다수개의 전송 안테나들을 이용하는 단말을 위한 전력제어 파라미터를 구성하기 위한 구성부와, 상기 전력제어 파라미터를 하향 링크를 통해 상기 단말로 전송하기 위한 송신부를 포함하며, 상기 전력제어 파라미터는 상기 전송 안테나들에 대응하여 상기 단말에서 전송하기 위한 데이터를 제어하기 위한 전송 전력의 최대 임계치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 LTE―A 시스템에서 다중 송신 안테나를 사용하는 단말에 대한 새로운 전력제어 방법을 제안함으로써, MIMO 전송 시에도 셀 간섭과 단말의 상향링크 품질을 동시에 달성할 수 있다.
도 1은 일반적인 LTE 및 LTE―A 시스템에서 단말의 전력제어를 위한 기지국의 전력제어 파라미터 전달 절차를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 단말 송신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에 따른 단말 송신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 단말의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 수식 그리고 도면과 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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.
또한, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, OFDM 기반의 무선통신 시스템, 특히 3GPP EUTRA(혹은 LTE 라고 칭함) 혹은 Advanced E―UTRA(혹은 LTE―A 라고 칭함) 표준을 주된 대상으로 할 것이지만, 본 발명의 주요한 요지는 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
도 1은 일반적인 LTE 및 LTE―A 시스템에서 단말의 전력제어를 위한 기지국의 전력제어 파라미터 전달 절차를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 110 단계에서 기지국은 단말에 PDCCH를 통하여 PUSCH 자원을 할당하고, PDCCH 또는 RRC signaling을 통하여 전력제어에 필요한 파라미터들을 전달한다. 즉 기지국은 전력제어 파라미터 별로 PDSCH 채널을 이용한 RRC 시그널링으로 단말에 전달할지 또는 PDCCH 채널을 이용하여 단말에 전달할지를 결정한다. 이 때
만약 PDCCH 채널을 이용하도록 결정되면(예를 들면
Figure pat00040
), 기지국은 전력제어 파라미터를 PDCCH 채널을 이용하여 단말로 전달한다. 반면에 RRC 시그널링을 이용하도록 결정되면(예를 들면
Figure pat00041
), 기지국은 전력제어 파라미터를 RRC 시그널링을 이용하여 단말로 전달한다.
다음으로, 120 단계에서 기지국은 단말로부터 전송된 SRS(sounding reference signal)을 이용하여 단말의 SINR을 측정한다. 이 후 130 단계에서 기지국은 단말로부터 전송된 신호의 수신 크기와 단말의 신호가 인접 셀에 미치는 간섭의 양을 고려하여 전력제어 파라미터를 업데이트한 다음, 전력제어 파라미터 전달 절차를 종료한다. 이 때 업데이트된 파라미터들은 다음의 전력제어 파라미터 전달 절차를 통해 어떤 채널로 전달될 지가 결정되어 단말로 전송된다.
이 때 LTE―A 시스템에서 PUSCH 채널전송에 MIMO의 도입으로, 최대 2개의 부호어, 최대 4개의 전송 레이어, 그리고 최대 4개의 송신 안테나가 사용될 수 있다. 따라서 LTE 시스템에서 한 개의 부호어, 한 개의 전송 레이어, 그리고 한 개의 안테나만을 사용하던 LTE 상향링크에서의 전력제어 방법을 그대로 LTE―A 시스템에 도입할 수 없으며 MIMO를 적용하는 경우로 확장하여 전력을 제어하는 새로운 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명은 LTE―A 시스템에서 다중 안테나를 사용하는 단말이 PUSCH 채널의 전송을 위한 상향 링크 전력제어 수식을 유도하고 각 전송 레이어 별로 또는 각 전송 안테나 별로 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
기지국에서 단말로 상향링크의 전력제어에 관한 파라미터들과 TBS(Transport Block Size) 정보를 내려줄 때, 단말의 송신기에서 각 전송 레이어 별로 전력을 제어하는 방법을 제 1 및 제 2 실시예를 통해 상세히 설명한다.
기지국으로부터 송신된 전력제어 파라미터들을 이용하여 각 전송 레이어들에 대한 전송 전력제어를 수행하는 단말 송신기의 구조에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 단말 송신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 단말(20)은 제 1 부호어 생성부(200), 제 2 부호어 생성부(210), 레이어 맵핑부(CW to Layer Mapper; 201), 안테나 맵핑부(Layer to Antenna Mapper; 202), DFT 수행기(Discrete Fourier Transform performer; 203) 및 IDFT 수행기(Inverse DFT performer; 204), 다수개의 전력증폭기(PA; Power Amplifier; 205, 215, 225, 235) 및 레이어 별 전력제어부(Per―Layer Power Controller; 211)를 포함한다.
제 1 부호어 생성부(200)는 부호어 CW #0를 생성하고, 제 2 부호어 생성부(210)는 부호어 CW #1를 생성한다. 레이어 맵핑부(201)는 부호어들, CW #0 및 CW #1 각각을 서로 다른 레이어에 맵핑시킨다. 그리고 안테나 맵핑부(202)는 각각의 레이어에 맵핑된 부호어들, CW #0 및 CW #1을 다시 안테나에 맵핑시킨다. DFT 수행기(203)는 부호어들, CW #0 및 CW #1에 이산 푸리에 변환을 수행하고, IDFT 수행기(204)는 부호어들, CW #0 및 CW #1에 역변환을 수행하여 SC―FDMA 신호로 바꾼다. 각각의 전력 증폭기(205, 215, 225, 235)는 전송 안테나들에 각각 대응하며, 각각의 전력을 설정하여 부호어들, CW #0 또는 CW #1 중 어느 하나를 각각의 송신 안테나를 통해 전송한다. 레이어 별 전력제어부(211)는 레이어 맵핑부(201)에서 생성되는 레이어 별 신호들 각각을 위한 전송 전력이 미리 설정된 값에 상응하도록 전력증폭기(205, 215, 225, 235)에서 설정되는 전력을 설정하도록 제어한다. 이 때 레이어 별 전력제어부(211)는 DFT 수행기(203), IDFT 수행기(204) 또는 전력증폭기(205, 215, 225, 235) 중 어느 하나로 입력되는 레이어 별 신호들 각각에 대하여 전력을 설정할 수 있다.
즉 레이어 별 전력제어부(211)는 하향 링크를 통해 전력제어 파라미터가 수신되면, 전력제어 파라미터로 전송 안테나들에 대응하여 전송 전력을 산출하여 설정한다. 이 때 레이어 별 전력제어부(211)는 전송 레이어들의 개수를 확인한다. 그리고 레이어 별 전력제어부(211)는 전송 레이어들 중 어느 하나에 대응하여 부호어들 중 어느 하나의 인덱스와 전송 레이어들 중 다른 하나와 함께 부호어들 중 어느 하나가 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정한다. 또한 레이어 별 전력제어부(211)는 전송 레이어들 중 어느 하나에 대응하는 전송 전력을 산출하여 설정한다. 다시 말해, 레이어 별 전력제어부(211)는 전송 레이어들 각각에 대응하여 전송 전력을 설정한다. 아울러, 전력증폭기(205, 215, 225, 235)는 각각의 전송 전력에 따라 각각의 부호어를 제어하여 각각의 전송 안테나를 통해 송신한다.
<제 1 실시예>
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 단말(20)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 300 단계에서 단말(20)은 기지국으로부터 단말(20)의 전력제어에 필요한 파라미터들을 수신한다. 여기서 상기 필요한 파라미터들을 정의하기 위해서는 각 레이어 별 전력제어를 위한 전력제어 수식을 유도할 필요가 있다. LTE―A 시스템을 위한 레이어 별 전력제어 식은 레이어 맵핑부(201)의 특성을 잘 반영하면서도 레이어 별 전력제어의 각 부호어에 대한 영향이 LTE 시스템에서의 전력제어의 목적과 어긋나지 않도록 설정되어야 한다. 이를 고려하면 LTE―A를 위한 레이어 별 전력제어 수식을 다음의 <수학식 7>과 같이 유도할 수 있다.
Figure pat00042
여기서
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
그리고
Figure pat00047
는 하나의 레이어만 사용하는 LTE 단말의 전력제어 식인 <수학식 1>에서와 같이 정의되고 기지국으로부터 같은 방법으로 전달받는다. 이 때
Figure pat00048
는 부호어 별로 다르게 결정될 수 있으며, 상기 <수학식 7>에서
Figure pat00049
로 변경될 수 있다. 반면에
Figure pat00050
은 레이어 별 최대 전송 전력을 나타내며
Figure pat00051
와 같은 값일 수도 있고
Figure pat00052
로 설정될 수도 있으며 RRC 시그날링을 통해 특정 값들로 결정될 수도 있다.
모든 레이어에 대한 전력의 합이 최대 전송 전력보다 크게 되는 경우
Figure pat00053
에는
Figure pat00054
와 같이 각 레이어 별 전송 전력을 일괄적으로 줄이도록 함으로써 모든 레이어에 대한 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 넘지 않도록 할 수도 있다. 여기서
Figure pat00055
는 영보다 크거나 같은 값으로 레이어 별 전력을 일괄적으로 줄이는 역할을 한다.
또한
Figure pat00056
는 각 부호어 별로 다르게 설정되는 값으로
Figure pat00057
에 대한 주파수 효율(spectral efficiency)을 사용 전력에 반영할 수 있도록 다음의 <수학식 8>과 같이 설정된다. 여기서
Figure pat00058
는 부호어 별 주파수 효율에 따른 전력 보상 값을 결정하기 위한 지시자로 정의될 수 있다.
Figure pat00059
여기서
Figure pat00060
는 <수학식 9>를 통해 산출된다.
Figure pat00061
또한
Figure pat00062
는
Figure pat00063
의 transport block 크기를 나타낸다. 그리고 <수학식 7>에서
Figure pat00064
는 l번째 레이어로 사상(mapping)되는 부호어의 인덱스를 나타내고
Figure pat00065
은 하나의 부호어가 여러 개의 레이어를 통해 분산되어 전송되는 경우에 전력을 보상하는 값이다. LTE―A 시스템에서 사용할 것으로 예상되는 레이어 맵핑부(201)를 고려하였을 때 레이어 개수 L과 레이어 인덱스 l에 대한
Figure pat00066
과
Figure pat00067
을 <표 1>에 나타내었다.
Figure pat00068
<표 1>의 L=3인 경우를 예로 들어 설명하면 첫 번째 레이어(l=1)는 CW #0으로부터 사상되고, 두 번째와 세 번째 레이어(l=2,3)는 CW #1로부터 사상되므로 CW(1), CW(2), CW(3)은 각각 0, 1, 1로 설정되고 CW #1은 두 번째 레이어와 세 번째 레이어로 나뉘어 전송되므로 각 레이어 별 전력을 반으로 보상하기 위해
Figure pat00069
와
Figure pat00070
은
Figure pat00071
으로 설정하였다. 여기서 하나의 부호어가 여러 개의 레이어로 전송되는 경우에 전력을 보상하기 위해 사용한
Figure pat00072
은 주파수 효율(spectral efficiency) 변화에 대한 전력 변화량이 전력제어식 중에서
Figure pat00073
에만 관련이 있도록 하기 위해 설정한 것이며, 이는 LTE 시스템에서의 전력제어 방식에 어긋나지 않도록 한 것이다.
이제 단말(20)은 300 단계에서 <수학식 7>에 대한 전력제어 파라미터들을 수신한 후에, 310 단계에서 i번째 전송에서 사용할 전송 레이어의 개수 L을 확인한다. 이 때 전송 레이어의 개수 L은 기지국으로부터 단말(20)에 통보될 수 있다. 그리고 단말(20)은 320단계에서 하향링크 path―loss PL을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 동일한 값으로 PL이 설정된다. 이 후에 330 단계에서 <표 1>을 사용하여 각 레이어 별로
Figure pat00074
과
Figure pat00075
값을 결정하고 340 단계에서 <수학식 7>에 따라 각 레이어 별 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
Figure pat00076
제 1 실시예에 따른 LTE―A 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 7>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
<제 2 실시예>
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단말(20)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다. 이 때 전술한 실시예에서 단말(20)은 기지국으로부터 전달받은
Figure pat00077
값과 상관없이
Figure pat00078
값을 설정하는데 반해, 본 실시예에서 단말(20)은 기지국으로부터 전달받은
Figure pat00079
값에 따라 다른
Figure pat00080
값을 설정한다는 점에서 차이가 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예는, 400 단계에서 단말(20)이 RRC 시그날링이나 PDCCH를 통해 전력제어 파라미터들을 전달받는 것으로부터 출발한다. 410 단계에서 단말(20)은
Figure pat00081
값이 1.25인지 0인지를 확인한다.
이 때 만약에
Figure pat00082
값이 1.25라면 420 단계에서 단말(20)은 PUSCH 전송에 사용할 전송 레이어의 개수 L을 확인한다. 이 때 전송 레이어의 개수 L은 기지국으로부터 단말(20)에 통보될 수 있다. 그리고 430 단계에서 단말(20)은 하향링크 path―loss PL을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 동일한 값으로 PL이 설정된다. 이 후, 단말(20)은 440 단계에서 <표 1>을 사용해 각 레이어 별로
Figure pat00083
과
Figure pat00084
을 결정한다. 마지막으로 단말(20)은 450 단계에서 각 레이어 별로 <수학식 7>에 따라 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
반면에 410 단계에서
Figure pat00085
값이 0임을 확인하면 단말(20)은 421 단계에서 PUSCH 전송에 필요한 전송 레이어의 개수 L을 확인하고, 431 단계에서 PL을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 동일한 값으로 PL이 설정된다. 이 후, 단말(20)은 441 단계에서 <표 2>를 사용해 각 레이어 별로
Figure pat00086
과
Figure pat00087
을 결정한다.
Figure pat00088
<표 2>는 두 개의 부호어를 전송하는 경우에 각 레이어 별 전송 전력을 반으로 줄여 전송 전력의 합이 한 개의 부호어를 전송하는 경우와 일치하도록 설정한 것이다. LTE에서
Figure pat00089
값이 0으로 설정되는 경우는 단말의 전송 전력이 주파수 효율(spectral efficiency)에 따라 자주 변하지 않도록 하기 위함이므로 LTE―A에서도
Figure pat00090
값이 0으로 설정되면 단말(20)이 전송하는 부호어의 개수에 따라 전송 전력이 변하지 않도록 설정할 필요가 있다.
이제 단말(20)은 451 단계에서 각 레이어 별로 <수학식 7>에 따라 전송 전력을 설정하고 PUSCH를 전송한다.
제 2 실시예에 따른 LTE―A 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 7>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
한편, 기지국에서 단말로 상향링크의 전력제어에 관한 파라미터들과 TBS 정보를 내려줄 때, 단말의 송신기에서 각 전송 안테나 별로 전력을 제어하는 방법을 제 3 및 제 4 실시예를 통해 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 실시예에 따른 단말 송신기의 개략적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 및 제 7 실시예에 따른 단말(50)은 제 1 부호어 생성부(500), 제 2 부호어 생성부(510), 레이어 맵핑부(501), 안테나 맵핑부(502), DFT 수행기(503) 및 IDFT 수행기(504), 다수개의 전력증폭기(505, 515, 525, 535) 및 안테나 별 전력제어부(Per―antenna Power Controller; 514)를 포함한다.
제 1 부호어 생성부(500)는 부호어 CW #0를 생성하고, 제 2 부호어 생성부(510)는 부호어 CW #1을 생성한다. 레이어 맵핑부(501)는 부호어들, CW #0 및 CW #1 각각을 서로 다른 레이어에 맵핑시킨다. 그리고 안테나 맵핑부(502)는 각각의 레이어에 맵핑된 부호어들, CW #0 및 CW #1울 다시 안테나에 맵핑시킨다. DFT 수행기(503)는 부호어들, CW #0 및 CW #1에 이산 푸리에 변환을 수행하고, IDFT 수행기(504)는 부호어들, CW #0 및 CW #1에 역변환을 수행하여 SC―FDMA 신호로 바꾼다. 각각의 전력증폭기(505, 515, 525, 535)는 전송 안테나들에 각각 대응하며, 각각의 전력을 설정하여 부호어들, CW #0 또는 CW #1 중 어느 하나를 각각의 송신 안테나를 통해 전송한다. 안테나 별 전력제어부(514)는 안테나 맵핑부(502)에서 생성되는 안테나 별 신호들 각각을 위한 전송 전력이 미리 설정된 값에 상응하도록 전력증폭기(505, 515, 525, 535)에서 설정되는 전력을 설정하도록 제어한다. 이 때 안테나 별 전력제어부(514)는 DFT 수행기(503), IDFT 수행기(504) 또는 전력증폭기(505, 515, 525, 535) 중 어느 하나로 입력되는 안테나 별 신호들 각각에 대하여 전력을 설정할 수 있다.
즉 안테나 별 전력제어부(514)는 하향 링크를 통해 전력제어 파라미터가 수신되면, 전력제어 파라미터로 전송 안테나들에 대응하여 전송 전력을 산출하여 설정한다. 이 때 안테나 별 전력제어부(514)는 전송 안테나들의 개수, 전송 레이어들의 개수 및 전송 안테나들에 대응하는 프리코딩 행렬 인덱스를 확인한다. 그리고 안테나 별 전력제어부(514)는 전송 안테나들 중 어느 하나에 대응하여 부호어들 중 어느 하나의 인덱스와 전송 안테나들 중 다른 하나와 함께 부호어들 중 어느 하나가 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정한다. 또한 안테나 별 전력제어부(514)는 전송 안테나들 중 어느 하나에 대응하는 전송 전력을 산출하여 설정한다. 이 때 하향 링크를 통해 부호어들의 수신기의 특성, 즉 수신기를 식별하기 위한 파라미터가 더 수신되면, 안테나 별 전력제어부(514)는 수신기에 대응하여 부호어들 중 어느 하나를 위한 전송 전력을 변경할 수 있다. 또는 부호어들 중 어느 하나를 적어도 두 개의 전송 레이어들에 분산시켜 전송 시, 안테나 별 전력제어부(514)는 부호어들 중 어느 하나에 대응하여 전송 레이어 별 전송 전력을 산출하여 설정할 수 있다. 또는 안테나 별 전력제어부(514)는 부호어들에 동일하게 적용하기 위한 전력 보상 값을 결정하여, 부호어들 각각에 대응하는 전송 안테나 별 전송 전력을 산출하여 설정할 수 있다. 다시 말해, 안테나 별 전력제어부(514)는 전송 안테나들 각각에 대응하여 전송 전력을 설정한다. 아울러, 전력증폭기(505, 515, 525, 535)는 각각의 전송 전력에 따라 각각의 부호어를 제어하여 각각의 전송 안테나를 통해 송신한다.
<제 3 실시예>
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 단말(50)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 600 단계에서 단말(50)은 기지국으로부터 단말(50)의 전력제어에 필요한 파라미터들을 수신한다. 여기서 상기 필요한 파라미터들을 정의하기 위해서는 각 안테나 별 전력제어를 위한 전력제어 수식을 유도할 필요가 있다. LTE―A 시스템을 위한 안테나 별 전력제어 식은 레이어 맵핑부(501)와 안테나 맵핑부(502)의 특성을 잘 반영하면서도 안테나 별 전력제어의 각 부호어에 대한 영향이 LTE 시스템에서의 전력제어의 목적과 어긋나지 않도록 설정되어야 한다. 이를 고려하면 LTE―A 시스템을 위한 안테나 별 전력제어 수식을 다음의 <수학식 10>과 같이 유도할 수 있다.
Figure pat00091
Figure pat00092
Figure pat00093
여기서,
Figure pat00094
,
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
그리고
Figure pat00099
는 <수학식 7>에서와 같이 정의된다. 이 때
Figure pat00100
는 부호어 별로 다르게 결정될 수 있으며, 상기 <수학식 10>에서
Figure pat00101
로 변경될 수 있다. 반면에
Figure pat00102
은 각 안테나 별 최대 전송 전력을 나타내며
Figure pat00103
와 같은 값일 수도 있고
Figure pat00104
으로 설정될 수도 있으며 RRC 시그날링을 통해 특정 값들로 결정될 수도 있다. 만약에 모든 안테나에 대한 전력의 합이 최대 전송 전력보다 크게 되는
Figure pat00105
를 만족하는 경우에는
Figure pat00106
와 같이 각 안테나 별 전송 전력을 일괄적으로 줄이도록 함으로써 모든 안테나에 대한 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 넘지 않도록 할 수도 있다. 여기서
Figure pat00107
는 영보다 크거나 같은 값으로 안테나 별 전력을 일괄적으로 줄이는 역할을 한다. 또한
Figure pat00108
은 단말(50)에서 측정된 하향링크 path―loss로서 각 송신 안테나 별로 다르게 설정될 수 있다. 그리고
Figure pat00109
은 주어진 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)에 대해 n번째 안테나로 사상되는 부호어 인덱스를 나타내고
Figure pat00110
는 하나의 부호어가 여러 개의 안테나를 통해 분산되어 전송되는 경우에 전력을 보상하는 값이다. LTE―A 시스템에서 사용할 것으로 예상되는 상향링크 MIMO 전송을 위한 프리코딩 행렬들을 <표 3>에 나타내었다.
Figure pat00111
Figure pat00112
LTE―A 시스템에서 사용할 것으로 예상되는 레이어 맵핑부(501)와 <표 3>의 프리코딩 행렬들을 고려하였을 때 안테나 개수 N과 레이어 개수 L에 대한 CWI(PMI, n)과
Figure pat00113
을 각각 <표 4>와 <표 5>에 나타내었다.
Figure pat00114
Figure pat00115
<표 4>와 <표 5>의 N=4이고 L=3인 경우를 예로 들어 설명하면 PMI가 4일 때 첫 번째와 네 번째 안테나는 CW #0으로부터, 두 번째와 세 번째 안테나는 CW #1로부터 사상되므로, CWI(1)과 CWI(4)는 0으로 CW(2)와 CW(3)은 1로 설정된다. 그리고 N=4이고 L=3인 경우에 두 개의 부호어는 모두 레이어 맵핑부(501)와 안테나 맵핑부(502)를 통과한 후 두 개의 안테나로 나뉘어 전송되므로 각 안테나 별 전력을 반으로 보상하기 위해
Figure pat00116
은
Figure pat00117
으로 설정하였다.
이제 단말(50)은 600 단계에서 <수학식 10>에 대한 전력제어 파라미터들을 수신한 후에 610 단계에서 i번째 전송에서 사용할 전송 레이어의 개수 L, 안테나 개수 N과 PMI를 확인한다. 그리고 단말(50)은 620 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path―loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후에 단말(50)은 630 단계에서 <표 4>와 <표 5>를 사용하여 각 안테나 별로 사용할 CWI(PMI, n)과
Figure pat00118
값을 결정하고, 640 단계에서 <수학식 10>에 따라 각 안테나 별 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
제 3 실시예에 따른 LTE―A 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 10>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
<제 4 실시예>
도 7은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 단말(50)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다. 이 때 전술한 실시예에서 단말(50)은 기지국으로부터 전달받은
Figure pat00119
값과 상관없이
Figure pat00120
값을 설정하여 전력 제어 값을 결정하는데 반해, 본 실시예에서 단말(50)은 기지국으로부터 전달받은
Figure pat00121
값에 따라 다른
Figure pat00122
값을 설정하여 전력 제어 값을 결정한다는 점에서 차이가 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예는, 700 단계에서 단말(50)이 RRC 시그날링이나 PDCCH를 통해 전력제어 파라미터들을 전달받는 것으로부터 출발한다. 710 단계에서 단말(50)은
Figure pat00123
값이 1.25인지 0인지를 확인한다.
이 때 만약에
Figure pat00124
값이 1.25라면 720 단계에서 단말(50)은 PUSCH 전송에 사용할 전송 레이어의 개수 L, 전송 안테나의 개수 N, 그리고 PMI를 확인하고, 730 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path―loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후, 단말(50)은 740 단계에서 <표 4>와 <표 5>를 사용해 각 안테나 별로 CWI(PMI, n)과
Figure pat00125
을 결정한다. 마지막으로 단말(50)은 750 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 10>에 따라 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
반면에 710 단계에서
Figure pat00126
값이 0임을 확인하면 단말(50)은 721 단계에서 PUSCH 전송에 필요한 전송 레이어의 개수 L, 전송 안테나의 개수 N, 그리고 PMI를 확인하고, 731 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path―loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후, 단말(50)은 741 단계에서 <표 4>와 <표 6>을 사용해 각 레이어 별로 CWI(PMI, n)과
Figure pat00127
을 결정한다.
Figure pat00128
<표 6>은 두 개의 부호어를 전송하는 경우에 각 레이어 별 전송 전력을 반으로 줄여 전송 전력의 합이 한 개의 부호어를 전송하는 경우와 일치하도록 설정한 것이다. LTE에서
Figure pat00129
값이 0으로 설정되는 경우는 단말의 전송 전력이 주파수효율(spectral efficiency)에 따라 수시로 변하지 않도록 하기 위함이므로 LTE―A에서도
Figure pat00130
값이 0으로 설정되면 단말(50)이 전송하는 부호어의 개수에 따라 전송 전력이 변하지 않도록 설정할 필요가 있다.
이제 단말(50)은 751 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 10>에 따라 전송 전력을 설정하고 PUSCH를 전송한다.
제 4 실시예에 따른 LTE―A 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 10>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
<제 5 실시예>
도 8은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 단말(50)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서 단말(50)은 기지국으로부터 전달받은 기지국 MIMO 수신기의 특성을 반영하는 파라미터를 더 고려하여 전력을 제어한다는 점에서 상기 실시예들과 차이가 있다.
도 8을 참조하면, 본 실시예는, 800 단계에서 단말(50)이 RRC 시그날링이나 PDCCH를 통해 전력제어 파라미터들을 전달받는 것으로부터 출발한다. 본 실시예에서는 기지국 MIMO 수신기의 특성을 반영하는 파라미터를 포함하는 다음의 <수학식 11>과 같은 안테나 별 전력제어 수식을 사용한다.
Figure pat00131
Figure pat00132
Figure pat00133
여기서
Figure pat00134
외의 파라미터들은 모두 <수학식 10>에서와 같이 정의된다. <수학식 11>에서
Figure pat00135
는 기지국 MIMO 수신기의 특성을 반영하는 값으로 기지국으로부터 전달되는 RRC 시그날링으로 결정될 수도 있고 PDCCH의 제어 신호를 통해 결정될 수도 있다.
일반적으로 잘 알려진 MIMO 수신기 중에서는 연속 간섭 제거(successive interference cancellation, SIC) 방식을 사용하는 수신기가 있고 이는 주로 SIC 수신기라고 불린다. 두 개의 부호어를 복호하는 경우에 SIC 수신기는 미리 정해진 하나의 부호어를 먼저 복호하고 복호한 결과를 사용하여 간섭을 제거한 후 두 번째 부호어를 복호한다. 이러한 수신기의 경우에는 일반적으로 두 번째로 복호한 부호어는 먼저 복호한 부호어 보다 좋은 SINR을 가지게 되므로 두 개의 부호어에 대한 전력 값을 같은 수준으로 제어하는 것보다 한 쪽에 오프셋 값을 두어 서로 다른 수준으로 전력을 제어하는 것이 더 효율적일 수 있다. 특히 SIC 수신기를 사용하고 두 개의 부호어에 대한 MCS를 자유롭게 조절하지 못하는 경우에는 두 개의 부호에에 대한 전력이 서로 다른 수준으로 조절될 필요가 있다. 따라서 본 실시예에서는 기지국의 판단에 따라 전력을 다른 수준으로 제어하고 싶은 경우에
Figure pat00136
값을 설정할 수 있도록 한다. 예를 들어 만약에 상기 기지국 MIMO 수신기의 특성을 반영하는 파라미터를 RRC 시그날링 또는 PDCCH를 통해 두 비트로 제어한다고 하면 한 비트는 오프셋을 설정할 부호어를 선택하도록 하고 나머지 한 비트는 미리 결정해 둔 두 개의 오프셋 값 중에서 하나를 선택된 부호어에 대한 전력제어값
Figure pat00137
에 반영하면 된다.
810 단계에서 단말(50)은 K s 값이 1.25인지 0인지를 확인한다. 만약에
Figure pat00138
값이 1.25라면 820 단계에서 단말(50)은 PUSCH 전송에 사용할 전송 레이어의 개수 L, 전송 안테나의 개수 N, 그리고 PMI를 확인하고, 단말(50)은 830 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path―loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후, 단말(50)은 840 단계에서 <표 4>와 <표 5>를 사용해 각 안테나 별로 CWI(PMI, n)과
Figure pat00139
을 결정한다. 마지막으로 단말(50)은 850 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 11>에 따라 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
반면에 810 단계에서
Figure pat00140
값이 0임을 확인하면 단말(50)은 821 단계에서 PUSCH 전송에 필요한 레이어 개수, 안테나 개수, 그리고 PMI를 확인하고, 831 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path―loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후, 단말(50)은 841 단계에서 <표 4>와 <표 6>을 사용해 각 레이어 별로 CWI(PMI, n)과
Figure pat00141
을 결정한다. 마지막으로 단말(50)은 851 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 11>에 따라 전송 전력을 설정하고 PUSCH를 전송한다.
본 제 5 실시예를
Figure pat00142
값에 따라 다르게 안테나 별 전력제어를 하는 경우인 제 4 실시예에 대하여
Figure pat00143
를 더 고려하도록 확장하여 설명 하였지만 제 1 및 제 2 실시예에 대하여 확장을 하여 레이어 별 전력제어를 하는 경우에도 자연스럽게 적용 할 수 있다. 또한
Figure pat00144
값에 상관없이 공통으로 안테나 별 전력제어를 하는 제 3 실시예에 대해서도 쉽게 확장이 가능하다.
제 5 실시예에 따른 LTE―A 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 11>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
<제 6 실시예>
도 9는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 단말(50)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다. 이 때 전술한 실시예에서 단말(50)은 하나의 부호어가 전송되는 전송 레이어의 개수와 상관없이
Figure pat00145
값을 설정하는데 반해, 본 실시예에서 단말(50)은 하나의 부호어를 분산시켜 전송하기 위한 전송 레이어의 개수에 따라 전력 제어 값을 결정한다는 점에서 차이가 있다.
도 9를 참조하면, 본 실시예는, 900 단계에서 단말(50)이 RRC 시그날링이나 PDCCH를 통해 전력제어 파라미터들을 전달받는 것으로부터 출발한다. 본 실시예에서는 부호어 별로 매핑되는 전송 레이어의 개수를 반영하는 파라미터를 포함하는 다음의 <수학식 12>와 같은 안테나 별 전력제어 수식을 사용한다.
Figure pat00146
여기서
Figure pat00147
와
Figure pat00148
외의 파라미터들은 모두 <수학식 10>에서와 같이 정의된다. <수학식 12>에서
Figure pat00149
는
Figure pat00150
번째 부호어인
Figure pat00151
가 전송되기 위해 사용되는 전송 레이어의 개수를 나타내며,
Figure pat00152
는 <수학식 10>에서
Figure pat00153
와 달리 다음의 <수학식 13>과 같이 정의된다. 여기서
Figure pat00154
는 부호어 별 주파수 효율에 따른 전력 보상 값을 결정하기 위한 지시자로 정의될 수 있다.
Figure pat00155
여기서
Figure pat00156
는 <수학식 14>를 통해 산출된다.
Figure pat00157
여기서 <수학식 14>의
Figure pat00158
는 <수학식 9>의
Figure pat00159
와 상이한 분모로 이루어지며,
Figure pat00160
은 서브프레임에서
Figure pat00161
를 전송하기 위해 사용하는 전송 레이어의 개수와 RE 개수의 곱을 나타낸다. 그리고 안테나 별 전력 제어 수식을 <수학식 12>와 같이 정의하는 본 실시예에서는, 전술한 실시예들과 달리, 하나의 부호어가 두 개의 레이어로 분산되어 전송되는 경우를
Figure pat00162
를 통해 전력 값으로 보상 하는 것이 아니라
Figure pat00163
를 통해 보상하도록 설정한다. 즉
Figure pat00164
은 주어진 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)에 대해 n번째 안테나로 사상되는 부호어 인덱스를 나타내고,
Figure pat00165
는 하나의 부호어가 여러 개의 전송 레이어를 통해 분산되어 전송되는 경우에 전력을 보상하는 값이다.
910 단계에서 단말(50)은
Figure pat00166
값이 1.25인지 0인지를 확인한다. 만약에 값이 1.25라면 920 단계에서 단말(50)은 PUSCH 전송에 사용할 전송 레이어의 개수 L, 전송 안테나의 개수 N, 그리고 PMI를 확인하고, 단말(50)은 930 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path-loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후, 단말(50)은 940 단계에서 <표 4>와 <표 5>를 사용해 각 안테나 별로
Figure pat00168
과
Figure pat00169
을 결정한다. 또한 단말(50)은 950 단계에서
Figure pat00170
를 <수학식 13>에 따라 계산한다. 즉 하나의 부호어가 여러 개의 전송 레이어를 통해 분산되어 전송됨에 따라, 단말(50)은 전송 레이어 별로 전력을 보상하기 위한 값으로
Figure pat00171
를 계산한다. 마지막으로 단말(50)은 960 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 12>에 따라 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
반면에 910 단계에서
Figure pat00172
값이 0임을 확인하면 단말(50)은 921 단계에서 PUSCH 전송에 필요한 레이어 개수, 안테나 개수, 그리고 PMI를 확인하고, 931 단계에서 각 안테나 별로 하향링크 path-loss PL(n)을 계산한다. 이 때 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정될 수 있으며, 동일한 값으로 PL(n)이 설정될 수도 있다. 여기서, 전송 안테나 별로 상이한 값으로 PL(n)이 설정된 경우, 단말(50)은 전송 안테나들에 공통으로 적용하도록 PL을 계산할 수 있다. 이 후, 단말(50)은 941 단계에서 <표 4>와 <표 6>을 사용해 각 레이어 별로
Figure pat00173
과
Figure pat00174
을 결정한다. 또한 단말(50)은 951 단계에서
Figure pat00175
를 <수학식 13>에 따라 계산한다. 즉 하나의 부호어가 여러 개의 전송 레이어를 통해 분산되어 전송됨에 따라, 단말(50)은 전송 레이어 별로 전력을 보상하기 위한 값으로
Figure pat00176
를 계산한다. 마지막으로 단말(50)은 961 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 12>에 따라 전송 전력을 설정하고 PUSCH를 전송한다.
제 6 실시예에 따른 LTE-A 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 12>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
본 제 6 실시예를
Figure pat00177
값에 따라 다르게 안테나 별 전력제어를 하는 경우인 제 4 실시예에 대하여 다른
Figure pat00178
를 고려하도록 확장하여 설명하였지만 제 1 및 제 2 실시예에 대하여 확장을 하여 레이어 별 전력제어를 하는 경우에도 자연스럽게 적용 할 수 있다. 또한
Figure pat00179
값에 상관없이 공통으로 안테나 별 전력제어를 하는 제 3 실시예와 MIMO 수신기의 특성을 고려하는 제 5 실시예에 대해서도 쉽게 확장이 가능하다.
<제 7 실시예>
도 10은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 단말(50)의 전력제어 절차를 나타낸 도면이다. 이 때, 전술한 제 4 실시예에서 단말(50)은 <수학식 8>과 <수학식 9>에서와 같이 부호어 별로 각각의 주파수 효율을 사용전력에 반영하기 위한 별도의 MPR(i,q) 값을 설정하여 부호어 별로 ΔTF(i,q) 값이 설정되도록 하는데 반해, 본 실시예에서 단말(50)은 전송되는 모든 부호어에 공통으로 같은 ΔTF(i,q) 값이 설정되도록 전력 제어 값을 결정한다는 점에서 차이가 있다. 본 실시예에서 제안하는 전력 제어 방법을 사용하면, 특정 안테나를 사용하지 않는 경우를 제외하고는 단말(50)의 안테나 별로 모두 같은 전력이 할당됨에 따라, 단말(50)에서 안테나 별로 서로 다른 전력 앰프를 사용해야 한다는 제약으로부터 자유로울 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예는, 1000 단계에서 단말(50)이 RRC 시그날링이나 PDCCH를 통해 전력제어 파라미터들을 전달받는 것으로부터 출발한다. 본 실시예에서는 모든 부호어에 공통으로 같은 ΔTF(i,q) 값이 설정되도록 하기 위해, 다음의 <수학식 15>와 같은 안테나 별 전력제어 수식을 사용한다.
Figure pat00180
여기서 PL과 ΔTF(i)를 제외한 모든 파라미터들은 모두 <수학식 10>에서와 같이 정의된다. PL은 하향링크 pathloss를 나타내며, 모든 안테나 별로 같은 값이 설정된다. ΔTF(i) 역시 모든 부호어에 공통으로 적용되도록 모든 안테나 별로 같은 값이 설정된다. ΔTF(i)를 모든 부호어에 공통으로 적용되도록 하기 위해서는 서브프레임에서 한 RE당 전송되는 정보어 비트수를 반영하는 값인 MPR(i)을 모든 부호어에 대해 공통으로 정의해야 하는데, 이러한 MPR(i)은 <수학식 9>의 각 부호어 별 MPR(i,q)들의 합, 평균, 최대값, 또는 최소값으로 설정될 수 있다.
이 때 MPR(i)을 MPR(i,q)들의 평균, 최대값, 또는 최소값으로 설정하는 경우에, ΔTF(i)는 다음의 <수학식 16>과 같이 정의된다. 이는 모든 부호어에 대한 주파수 효율의 평균, 최대값, 또는 최소값을 고려하여 공통의 전력 보상값을 결정한 후에, 각 부호어 별로 동일하게 전력을 할당하는 방식이다. 여기서 KS는 부호어 별 주파수 효율에 따른 전력 보상 값을 결정하기 위한 지시자로 정의될 수 있으며, 0이 아닌 경우는 다중 안테나 시스템의 특성을 반영하도록 특정한 값으로 결정될 수 있다. 특히 다수의 부호어가 전송되는 경우와 하나의 부호어만 전송되는 경우에
Figure pat00181
는 다르게 설정될 수 있다. 즉, LTE-A 시스템에서 하나의 부호어만 전송되는 경우에 LTE 시스템에서와 같이
Figure pat00182
로 사용하고, 두 개의 부호어가 전송되는 경우
Figure pat00183
는 1.25가 아닌 다른 값으로 설정될 수 있다. 또는 다수의 안테나 포트를 사용하는 경우와 한 개의 안테나 포트를 사용하는 경우에 서로 다른
Figure pat00184
를 설정하는 것도 고려할 수 있다.
Figure pat00185
또는 MPR(i)을 MPR(i,q)들의 합으로 설정하는 경우, ΔTF(i)는 다음의 <수학식 17>과 같이 정의된다. 이는 모든 부호어에 대한 주파수 효율의 합을 고려하여 공통의 전력 보상값을 결정한 후에, 각 부호어 별로 균등하게 나누어 전력을 할당하는 방식이다.
Figure pat00186
여기서, <수학식 17>에서 Q는 상향링크로 전송되는 부호어의 개수를 나타낸다. 즉 <수학식 15>와 같이 전력을 설정하면, 특정 안테나를 사용하지 않는 프리코더를 선택하는 경우를 제외하고는 단말(50)의 안테나 별로 모두 같은 전력이 할당되어, 단말(50)에서 안테나 별로 서로 다른 전력 앰프를 사용해야 한다는 제약으로부터 자유로울 수 있다.
이 때 <수학식 17>의 ΔTF(i)와 <수학식 15>의 전력 제어 식을 사용하여 각 안테나 별로 전력제어를 수행한 경우, 각 부호어에 할당되는 전력은 하기 <수학식 18>과 같다.
Figure pat00187
여기서, <수학식 18>에서 ΔTF(i)는 상기 <수학식 17>과 같이 정의되고, 이 때의 MPR(i)는 하기 <수학식 19>와 같이 정의된다.
Figure pat00188
여기서, <수학식 19>에서 MPR(i,q)는 상기 <수학식 9>와 같이 정의되며, 각 부호어 별 주파수 효율을 반영한다.
1010 단계에서 단말(50)은 KS 값이 0인지를 확인한다. 만약에 KS 값이 0이 아니라면 1020 단계에서 단말(50)은 PUSCH 전송에 사용할 전송 레이어의 개수 L, 전송 안테나의 개수 N, 그리고 PMI를 확인하고, 단말(50)은 1030 단계에서 안테나 공통의 하향링크 pathloss PL을 계산한다. 이 후, 단말(50)은 1040 단계에서 <표 5>를 사용해 각 안테나 별로 ΔC- to -A(PMI,n)을 결정한다. 또한 단말(50)은 1050 단계에서 ΔTF(i)를 <수학식 16> 또는 <수학식 17>에 따라 계산한다. 즉 단말(50)은 모든 부호어에 공통으로 동일하게 전력을 보상하기 위한 값이 적용되도록 ΔTF(i)를 계산한다. 마지막으로 단말(50)은 1060 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 15>에 따라 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
반면에 1010 단계에서 KS 값이 0임을 확인하면 1021 단계에서 단말(50)은 PUSCH 전송에 사용할 전송 레이어의 개수 L, 전송 안테나의 개수 N, 그리고 PMI를 확인하고, 단말(50)은 1031 단계에서 안테나 공통의 하향링크 pathloss PL을 계산한다. 이 후, 단말(50)은 1041 단계에서 <표 6>을 사용해 각 안테나 별로 ΔC- to -A(PMI,n)을 결정한다. 또한 단말(50)은 1051 단계에서 ΔTF(i)를 <수학식 16> 또는 <수학식 17>에 따라 계산한다. 즉, 단말(50)은 모든 부호어에 공통으로 동일하게 전력을 보상하기 위한 값이 적용되도록 ΔTF(i)를 계산한다. 마지막으로 단말(50)은 1061 단계에서 각 안테나 별로 <수학식 15> 또는 <수학식 18>에 따라 전송 전력을 설정한 후 PUSCH를 전송한다.
제 7 실시예에 따른 LTEA 시스템에서의 기지국은 도 1의 과정을 따르고 이에 필요한 전력제어 파라미터들은 <수학식 15> 또는 <수학식 18>의 전력제어 식을 계산하기 위해 필요한 파라미터들이다.
이상에서는 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기서 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (22)

  1. 이동통신 시스템의 단말에서 상향 링크 전력제어 방법에 있어서,
    하향 링크를 통해 전력제어 파라미터가 수신되면, 상기 전력제어 파라미터로 다수개의 전송 안테나들 각각에 대응하여 전송 전력을 산출하여 설정하는 과정과,
    상기 전송 안테나들에 대응하여 상기 전송 전력에 따라 데이터를 제어하여 상향 링크를 통해 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 과정은,
    적어도 두 개의 부호어들을 생성하는 과정과,
    상기 부호어들 각각을 서로 다른 적어도 하나의 전송 레이어에 맵핑시키고, 상기 전송 안테나들에 분산시켜 맵핑시키는 과정과,
    상기 전송 안테나들에 대응하여 상기 전송 전력에 따라 상기 부호어들을 제어하여 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 산출 및 설정 과정은,
    상기 전송 안테나들의 개수, 상기 전송 레이어들의 개수, 상기 전송 안테나들에 대응하는 프리코딩 행렬 인덱스를 확인하는 과정과,
    상기 전송 안테나들 중 어느 하나에 대응하여 상기 부호어들 중 어느 하나의 인덱스와 상기 전송 안테나들 중 다른 하나와 함께 상기 부호어들 중 어느 하나가 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정하는 과정과,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 전송 안테나들 중 어느 하나에 대응하는 전송 전력을 산출하여 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 산출 및 설정 과정은,
    상기 전송 레이어들의 개수를 확인하는 과정과, 상기 전송 레이어들 중 어느 하나에 대응하여 상기 부호어들 중 어느 하나의 인덱스와 상기 전송 레이어들 중 다른 하나와 함께 상기 부호어들 중 어느 하나가 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정하는 과정과,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 전송 레이어들 중 어느 하나에 대응하는 전송 전력을 산출하여 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 산출 및 설정 과정은,
    상기 하향 링크를 통해 상기 부호어들의 수신기를 식별하기 위한 파라미터가 더 수신되면, 상기 수신기에 대응하여 상기 부호어들 중 어느 하나를 위한 상기 전송 전력을 변경하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 산출 및 설정 과정은,
    상기 부호어들 중 어느 하나가 적어도 두 개의 전송 레이어들에 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정하는 과정과,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 부호어들 중 어느 하나에 대응하여 상기 전송 레이어 별 전송 전력을 산출하여 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 산출 및 설정 과정은,
    상기 부호어들에 동일하게 적용하기 위한 전력 보상 값을 결정하는 과정과,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 부호어들 각각에 대응하는 상기 전송 안테나 별 전송 전력을 산출하여 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  8. 이동통신 시스템의 단말에서 상향 링크 전력제어 장치에 있어서,
    상향 링크를 통해 데이터를 송신하기 위한 다수개의 전송 안테나들과,
    하향 링크를 통해 전력제어 파라미터가 수신되면, 상기 전력제어 파라미터로 상기 전송 안테나들 각각에 대응하여 전송 전력을 산출하여 설정하기 위한 전력제어부와,
    상기 전송 안테나들에 각각 대응하여 상기 전송 전력에 따라 상기 데이터를 제어하여 상기 상향 링크를 통해 송신하기 위한 다수개의 전력 증폭기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    적어도 두 개의 부호어들을 생성하기 위한 다수개의 부호어 생성부들과,
    상기 부호어들 각각을 서로 다른 적어도 하나의 전송 레이어에 맵핑시키기 위한 레이어 맵핑부와,
    상기 전송 레이어에 대응하여 상기 부호어들 각각을 상기 전송 안테나들에 분산시켜 맵핑시키기 위한 안테나 맵핑부를 더 포함하며,
    상기 전력증폭기들은,
    상기 전송 안테나들에 대응하여 상기 전송 전력에 따라 상기 부호어들을 제어하여 송신하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전력제어부는,
    상기 전송 안테나들의 개수, 상기 전송 레이어들의 개수, 상기 전송 안테나들에 대응하는 프리코딩 행렬 인덱스를 확인하고,
    상기 전송 안테나들 중 어느 하나에 대응하여 상기 부호어들 중 어느 하나의 인덱스와 상기 전송 안테나들 중 다른 하나와 함께 상기 부호어들 중 어느 하나가 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정하고,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 전송 안테나들 중 어느 하나에 대응하는 전송 전력을 산출하여 설정하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 전력제어부는,
    상기 전송 레이어들의 개수를 확인하고,
    상기 전송 레이어들 중 어느 하나에 대응하여 상기 부호어들 중 어느 하나의 인덱스와 상기 전송 레이어들 중 다른 하나와 함께 상기 부호어들 중 어느 하나가 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정하고,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 전송 레이어들 중 어느 하나에 대응하는 전송 전력을 산출하여 설정하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 전력제어부는,
    상기 하향 링크를 통해 상기 부호어들의 수신기를 식별하기 위한 파라미터가 더 수신되면, 상기 수신기에 대응하여 상기 부호어들 중 어느 하나를 위한 상기 전송 전력을 변경하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 전력제어부는,
    상기 부호어들 중 어느 하나가 적어도 두 개의 전송 레이어들에 분산되어 전송됨에 따른 전력 보상 값을 결정하고,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 부호어들 중 어느 하나에 대응하여 상기 전송 레이어 별 전송 전력을 산출하여 설정하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 전력제어부는,
    상기 부호어들에 동일하게 적용하기 위한 전력 보상 값을 결정하고,
    상기 전력 보상 값에 따라 상기 부호어들 각각에 대응하는 상기 전송 안테나 별 전송 전력을 산출하여 설정하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  15. 이동통신 시스템의 기지국에서 단말의 상향 링크 전력제어 방법에 있어서,
    다수개의 전송 안테나들을 이용하는 단말을 위한 전력제어 파라미터를 구성하는 과정과,
    상기 전력제어 파라미터를 하향 링크를 통해 상기 단말로 전송하는 과정을 포함하며,
    상기 전력제어 파라미터는 상기 전송 안테나들 각각에 대응하여 상기 단말에서 전송하기 위한 데이터를 제어하기 위한 전송 전력의 최대 임계치를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전송 전력의 최대 임계치는 상기 전송 안테나들 각각에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 단말은 상향 링크를 통해 적어도 두 개의 부호어들을 이용하여 상기 데이터를 전송하며,
    상기 전력제어 파라미터는 상기 단말에서 상기 부호어 별 주파수 효율에 따른 전력 보상 값을 결정하기 위한 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 단말은 상향 링크를 통해 다수개의 전송 레이어들을 이용하여 상기 데이터를 전송하며,
    상기 전송 전력의 최대 임계치는 상기 전송 레이어들 각각에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 방법.
  19. 이동통신 시스템의 기지국에서 상향 링크 전력제어 장치에 있어서,
    다수개의 전송 안테나들을 이용하는 단말을 위한 전력제어 파라미터를 구성하기 위한 구성부와,
    상기 전력제어 파라미터를 하향 링크를 통해 상기 단말로 전송하기 위한 송신부를 포함하며,
    상기 전력제어 파라미터는 상기 전송 안테나들 각각에 대응하여 상기 단말에서 전송하기 위한 데이터를 제어하기 위한 전송 전력의 최대 임계치를 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전송 전력의 최대 임계치는 상기 전송 안테나들 각각에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 단말은 상향 링크를 통해 적어도 두 개의 부호어들을 이용하여 상기 데이터를 전송하며,
    상기 전력제어 파라미터는 상기 단말에서 상기 부호어 별 주파수 효율에 따른 전력 보상 값을 결정하기 위한 지시자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 단말은 상향 링크를 통해 다수개의 전송 레이어들을 이용하여 상기 데이터를 전송하며,
    상기 전송 전력의 최대 임계치는 상기 전송 레이어들 각각에 대응하여 설정되는 것을 특징으로 하는 상향 링크 전력제어 장치.
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