KR20160082927A - 이동통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치 Download PDF

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KR20160082927A
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Abstract

다중 빔을 사용하는 이동통신 시스템에서 기지국은 다중 빔 송수신 이득에 따른 제1 전력 제어 값을 획득하고, 상기 단말과 기지국 사이의 채널 경로 감쇠에 따른 제2 전력 제어 값을 획득한 후, 상기 제1 전력 제어 값과 상기 제2 전력 제어 값을 토대로 송신 전력을 결정한다.

Description

이동통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템에서 상향링크 송신 전력 및 하향링크 송신 전력을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동통신 시스템에서 전력 제어는 매우 중요한 문제이다. 이동통신 시스템에서 송신 전력을 높이면 정보 비트당 충분한 에너지가 실려 원하는 성능을 얻을 수 있지만, 인접 셀에는 간섭으로 작용한다. 또한 단말에서의 송신 전력 제어는 제한된 배터리 용량도 고려되어야 한다.
기존 LTE(Long Term Evolution) 시스템에서는 상향링크에서의 송신 전력 제어만 고려하고 있다. 송신 전력은 경로 감쇠(path-loss), 섀도잉(Shadowing), 단기 페이딩(small-scale fading) 등 여러 요소를 고려하여 결정된다. LTE 시스템에서는 단말의 전력 제어를 위해 개루프(open-loop) 전력 제어와 폐루프(closed-loop) 전력 제어 방식 두 가지를 혼합하여 사용한다. 이러한 전력 제어 방식은 개루프 전력 제어를 통해 경로 감쇠를 보상하는 대략적인 동작점을 찾고 폐루프 전력 제어를 통해 채널의 빠른 변화 및 전송 데이터의 변화 등에 능동적으로 대응한다. LTE 시스템에서 단말의 송신 전력 Ptx는 수학식 1과 같이 결정된다.
Figure pat00001
수학식 1에서, P0와
Figure pat00002
은 개루프 전력 제어에 의해 결정되는 값으로, P0는 기본 송신 전력 값을 나타내고,
Figure pat00003
은 채널 경로 감쇠를 보정해 주는 값을 나타낸다.
Figure pat00004
는 채널 경로 감쇠 보정에 대한 가중치를 나타내고,
Figure pat00005
와
Figure pat00006
는 폐루프 전력 제어 값을 나타낸다.
Figure pat00007
는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 변화에 대응하는 값을 나타내고,
Figure pat00008
는 기지국의 명령에 의해 결정되는 값을 나타낸다. 그리고 10log10M은 전송 대역폭에 따른 송신 전력 증가를 나타낸다.
이와 같이 LTE 시스템에서는 단말의 상향링크 전력 제어만을 고려하고 있을 뿐 기지국의 하향링크 전력 제어는 고려하지 않고 있다.
그러나 5세대 이동통신 시스템에서와 같이 셀 내 모든 단말에 주어진 최소 성능 제약이 있는 경우 하향링크 연결에서의 전력 제어도 중요한 이슈로 떠오르게 된다.
특히, 밀리미터 대역을 사용하는 이동통신 시스템에서는 채널에서 신호의 감쇠가 심하여 일정한 거리에 도달하기 위해선 지향성 빔을 송신단과 수신단에서 사용해야 한다. 높은 빔 이득을 갖는 지향성 빔은 빔 폭이 좁아, 하나의 기지국으로 셀을 완전히 커버하고 여러 위치에 있는 다중 사용자를 지원하기 위해서는 기지국에서 여러 개의 빔을 동시에 생성하고 이를 동시에 사용하는 것이 반드시 필요하다. 다중 사용자의 지원뿐 아니라 하나의 단말에 다중 데이터 스트림을 동시에 전송하기 위해서도 기지국에서 여러 개의 빔을 동시에 사용하는 것이 필수이다.
이와 같이 다중 빔을 사용하는 이동통신 시스템에서 상향링크 송신 전력 및 하향링크 송신 전력을 제어하기 위한 방안이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템에서 상향링크 송신 전력 및 하향링크 송신 전력을 제어할 수 있는 이동통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 다중 빔을 사용하는 이동통신 시스템의 단말에서 송신 전력을 제어하는 방법이 제공된다. 송신 전력 제어 방법은 다중 빔 송수신 이득에 따른 제1 전력 제어 값을 획득하는 단계, 상기 단말과 기지국 사이의 채널 경로 감쇠에 따른 제2 전력 제어 값을 획득하는 단계, 그리고 상기 제1 전력 제어 값과 상기 제2 전력 제어 값을 토대로 송신 전력을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템에서 상향링크 및 하향링크에서의 송신 전력을 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템에서 기지국 및 단말의 신호 송수신 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 송신 전력 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 송신 전력 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 상향링크 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 하향링크 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템에서의 송신전력 제어 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 이동통신 시스템은 기지국(100) 및 복수의 단말(210, 220)을 포함한다. 도 1에서는 편의상 2개의 단말(210, 220)만을 도시하였다.
기지국(100)과 단말(210, 220)은 30GHz~300GHz의 밀리미터파 대역을 이용하여 통신할 수 있다.
밀리미터파 대역은 기존 이동통신 네트워크에서 사용되던 30GHz 이하 대역에 비해 넓고 연속적인 무선자원을 할당하기에 용이하여 통신 시스템의 용량 증대를 이끌 수 있다. 그러나 밀리미터파 대역은 직진성과 전파손실이 강하므로, 이를 극복하기 위하여 기지국(100)과 단말(210, 220)은 빔형성 기술(beamforming)을 사용한다.
기지국(100)은 밀리미터파 대역에서 다수의 단말(210, 220)과 통신을 위해 빔 형성 기술을 이용하여 다중 빔을 생성하고, 다중 빔을 통해 단말(210, 220)에게 신호를 동시에 전송한다. 빔형성 기술은 고정형과 적응적 빔형성 기술로 분류될 수 있다. 고정형 빔형성 기술에 의해 생성되는 고정형 빔은 각각 정해진 빔 방향과 빔 크기를 가진다. 기지국(100)이 고정형 빔을 운영하는 경우, 셀 전체를 커버할 수 있도록 다중 빔이 생성될 수 있다. 이때 커버리지 홀 방지를 위해 중첩된 빔이 생성될 수 있다. 한편, 적응적 빔형성 기술에 의해 생성되는 적응형 빔은 채널의 변화 및 기지국(100) 또는 단말(210, 220)의 위치에 따라서 상향링크 및 하향링크에서 빔 방향과 빔 크기가 적응적으로 변한다.
단말(210, 220)은 지향성 빔 또는 무지향성 빔을 이용하여 신호를 송수신한다. 단말(210, 220)이 지향성 빔을 이용하여 신호를 송수신할 경우, 사용할 수 있는 여러 지향성 빔 가운데 단말(210, 220)이 사용할 단일 또는 복수의 빔을 선택한다. 이때 단말(210, 220)은 여러 지향성 빔 가운데 기지국(100)이 전송한 신호가 도달하는 방향과 가장 일치하는 적어도 하나의 지향성 빔을 선택하거나, 신호대 간섭 및 잡음비(Singal-to-interference plus noise ratio, SINR)를 가장 좋게 하는 적어도 하나의 지향성 빔을 선택하여 기지국(100)과 통신할 수 있다.
이와 같이, 빔형성 기술을 사용하여 통신을 수행하는 이동통신 시스템에서, 기지국(100)과 단말(210, 220)은 하나 이상의 송신 빔 또는 하나 이상의 수신 빔을 통해 신호를 송신 및 수신할 수 있다.
예를 들어, 빔과 빔 사이 방사 패턴의 중첩이나 건물이나 경로 상의 클러스터(cluster)에 의한 다중 경로에 의해, 단말(210)의 단일 수신 빔에 기지국(100)의 여러 송신 빔에서 전송되는 신호 또는 여러 기지국의 송신 빔에서 전송되는 신호가 수신될 수 있다. 마찬가지로, 기지국(100)에서도 하나의 단말(210)의 송신 빔에서 전송되는 신호가 여러 수신 빔을 통해 수신될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템에서 기지국 및 단말의 신호 송수신 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 기지국(100)과 단말(210)은 다양한 송신 빔 또는 수신 빔 중에서 최적의 채널 환경을 확보할 수 있는 빔 개수를 선택하여 신호를 송수신한다. 예를 들어, 단말(210)은 기지국(100)으로부터 2개의 송신 빔을 통해 전송되는 신호를 하나의 수신 빔을 통해 수신할 수 있고, 기지국(100)은 단말(210)로부터 하나의 송신 빔을 통해 전송되는 신호를 2개의 수신 빔을 통해 수신할 수 있다.
기존 통신 시스템에서도 단말에서 전송한 신호가 여러 기지국에서 동시에 수신되거나 여러 기지국에서 전송한 신호가 하나의 단말에서 수신되는 현상이 발생한다. 이와 같은 수신 특성을 이용한 기술이 LTE 시스템의 CoMP(Coordinated Multi-Point) 송수신 기술이다. CoMP 송수신은 여러 기지국이 협력해야 하기 때문에 구현상 제약이 많다. 그러나 하나의 기지국(100)에서 다중 빔을 사용하는 경우, 여러 빔에서 수신되는 신호는 기지국(100)에서 처리하면 되므로, CoMP 송수신 기술에 비해 구현이 용이하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 송신 전력 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 송신 전력 제어 장치(300)는 프로세서(310), 송수신기(320) 및 메모리(330)를 포함한다. 송신 전력 제어 장치(300)는 단말(210, 220)에 구현될 수 있다.
프로세서(310)는 상향링크 송신 전력을 제어한다.
기지국(100)의 수신 전력 세기는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00009
수학식 2에서 Ptx는 단말의 송신 전력을 나타내고, PL은 채널의 경로 감쇠를 나타낸다. f(Beam Processing Gain)은 다중 빔 처리에 의한 빔 형성 이득을 나타낸다.
단말에게 특정한 수준의 성능을 보장하기 위해 필요한 수신 전력이
Figure pat00010
라고 가정했을 때, 송수신 빔이 없다면 LTE 시스템에서의 송신 전력 방식을 이용하여 송신 전력을 제어할 수 있다.
즉 단말(210, 220)은 채널의 경로 손실 PL이 커지면, 송신 전력 Ptx를 높이고, PL이 작아지면 송신 전력 Ptx를 낮춤으로써 수신 전력의 세기를 일정하게 하여, 최소의 전력으로 원하는 성능 수준을 맞출 수 있다. 이때 단말(210, 220)의 송신 전력은 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00011
수학식 3에서
Figure pat00012
는 단말(210, 220)이 다음 순간 기지국(100)에게 데이터를 전송할 때 사용하는 송신 전력이고,
Figure pat00013
는 단말(210, 220)이 현재 기지국(100)에게 사용하는 송신 전력이다. 초기 송신 전력 값은 미리 정해져 있을 수 있다.
수학식 3을 참고하면, 단말(210, 220)이 다음에 사용할 송신 전력
Figure pat00014
는 현재 송신 전력
Figure pat00015
에 전력 제어 값
Figure pat00016
가 더해진 값과 최대 송신 전력
Figure pat00017
중에 작은 값으로 결정된다. 여기서
Figure pat00018
는 주변 기지국의 정보, 채널 상태, 경로 감쇠 등 다양한 요소를 바탕으로 기지국(100)이 계산해서 단말(210, 220)에게 알려주거나 단말이 스스로 판단해서 결정될 수 있다.
LTE 시스템에서는 송신단과 수신단에 빔 형성 이득[f(Beam Processing Gain)]이 없거나 변하지 않는다고 가정하고 있기 때문에 빔 형성 이득[f(Beam Processing Gain)]을 고려하지 않는다. 하지만 빔 형성 기술을 이용하는 이동통신 시스템에서 다중 빔을 사용한 송수신 방식을 이용하면 다중 빔 처리에 의한 빔 형성 이득[f(Beam Processing Gain)]이 발생한다. 따라서 송신 전력 Ptx를 결정할 때 기지국(100)과 단말(210, 220)의 빔 형성 이득[f(Beam Processing Gain)]을 고려해야 한다.
프로세서(310)는 빔 형성 이득[f(Beam Processing Gain)]을 고려하여 송신 전력을 제어한다. 빔 형성 이득[f(Beam Processing Gain)]을 고려한 송신 전력 제어는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00019
수학식 4에서
Figure pat00020
는 다중 빔 송수신 이득에 따른 전력 제어 값을 나타낸다.
Figure pat00021
는 0 또는 그보다 작은 값을 갖는 함수로 구성되고,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
및
Figure pat00025
에 따라 결정된다.
Figure pat00026
는 현재 단말의 신호를 수신하고 있는 기지국(100)의 수신 빔 개수를 나타내고,
Figure pat00027
는 단말(210, 220)의 송신 빔 개수를 나타낸다.
Figure pat00028
는 송신 빔의 운영 방식을 나타내고,
Figure pat00029
는 수신 빔의 운영 방식을 나타낸다. 그리고
Figure pat00030
는 주변 기지국의 정보, 채널 상태, 경로 감쇠 등 다양한 요소를 바탕으로 다양한 함수를 이용하여 결정되는 전력 제어 값을 나타낸다.
Figure pat00031
=
Figure pat00032
=1은 단일 빔 송수신의 경우에 해당하고, 이 경우 다중 빔 송수신 이득을 얻을 수 없으므로,
Figure pat00033
이 된다.
한편,
Figure pat00034
또는
Figure pat00035
이고, 적절한 다중 빔 운영 방식이 사용되면,
Figure pat00036
이 된다.
Figure pat00037
는 송수신 빔의 수 및 다중 빔 운영 방식에 따라 매 순간 기지국(100)에 의해 최적의 값으로 도출되어, 단말(210, 220)에게 전송될 수 있다. 이 경우, 단말(210, 220)이 송신 빔 개수와 송신 빔의 운영 방식에 대한 정보를 기지국(100)에게 알려주고, 기지국(100)은 단말(210, 220)로부터 수신한 정보를 바탕으로
Figure pat00038
을 계산할 수 있다.
이와 달리, 다양한
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
및
Figure pat00042
에 따라 미리
Figure pat00043
의 값을 결정해서 메모리에 저장하고, 현재
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
및
Figure pat00047
에 따라
Figure pat00048
의 값이 결정될 수 있다. 이와 같이, 다양한
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
및
Figure pat00052
에 따라 미리 결정된
Figure pat00053
의 값을 이용하는 경우, 기지국(100)은 현재
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
및
Figure pat00057
에 따른
Figure pat00058
의 값을 매 순간 단말(210, 220)에게 전송하지 않고,
Figure pat00059
및
Figure pat00060
의 정보만 단말(210, 220)에게 알려준다. 그러면 단말(210, 220)에서 현재
Figure pat00061
,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
및
Figure pat00064
에 따른
Figure pat00065
의 값을 결정한다. 이렇게 하면, 기지국(100)에서 단말(210, 220)로 전송되는 피드백 양을 줄일 수 있다.
또한 빔 형성 기술을 이용하는 이동통신 시스템에서 다중 빔을 사용한 송수신 방식을 이용하는 경우, 단말(210)에서 경로 감쇠를 측정하고 측정된 경로 감쇠를 이용할 때에도 변화가 필요하다.
기존 LTE 시스템에서는 셀 특정(Cell-specific) 파일럿의 RSRP(Reference Signal Received Power)를 통해 경로 감쇠 값을 측정한다. 다중 빔을 운영하는 이동통신 시스템에서 빔을 운영할 수 있는 여러 가지 방안이 있을 수 있다. 예를 들어, 기지국은 제어 신호의 복호를 위해 셀 특정 파일럿 신호를 모든 송신 빔에서 동시에 전송하고, 단말이 속한 빔만을 이용하여 단말과 데이터를 송수신할 수 있다. 이와 같은 운영 방식은 시스템의 안정성을 유지하면서 동시에 지원하는 사용자 수를 최대로 할 수 있는 장점이 있다. 만약 단말이 기존 LTE 시스템에서와 같이 셀 특정 파일럿 신호를 이용하여 RSRP를 측정하게 되면, 단말이 측정한 RSRP는 단말이 현재 사용하고 있는 수신 빔이 수신할 수 있는 모든 송신 빔에서 전송된 셀 특정 파일럿 신호를 이용하여 측정된 값이다. 기지국이 셀 특정 파일럿 신호를 전송하는 빔의 개수와 데이터를 수신할 때 사용하는 빔의 개수가 동일하다면, 경로 감쇠는 상향링크와 하향링크에 대해 동일할 것이다. 하지만 기지국이 셀 특정 파일럿 신호를 전송하는 빔의 개수와 단말의 데이터를 수신할 때 사용하는 빔의 개수가 다르기 때문에 경로 감쇠에 차이가 발생될 수 있다.
예를 들어, 기지국이 전체 셀 영역을 커버하기 위해 10개의 빔을 운영하는 경우, 기지국은 모든 빔에서 동시에 특정 셀 특정 파일럿 신호를 전송할 수 있다. 이런 경우 단말에서는 10개 빔에서 전송되는 셀 특정 파일럿 신호를 수신하고 이를 바탕으로 RSRP를 측정하게 된다. 실제 단말은 10개의 빔에서 전송되는 모든 파일럿 신호를 수신하지 못하고, 1개 이상의 빔으로부터 전송되는 셀 특정 파일럿 신호를 수신할 수 있다. 하지만 데이터를 주고받을 때는 기지국에서 여러 단말을 동시에 지원해야 하므로 단말에게 최적인 1개 내지 2개 정도의 빔만 사용하고 나머지 빔을 사용하여 다른 단말에게 데이터를 전송한다. 이처럼 기지국이 데이터를 전송할 때 사용하는 빔의 개수(1~2개)와 파일럿 신호를 전송할 때 사용하는 빔의 개수(10개)가 다르기 때문에 셀 특정 파일럿 신호로 측정한 기지국과 단말 사이의 경로 감쇠와 데이터를 전송할 때 측정한 기지국과 단말 사이의 경로 감쇠가 다를 수 있다.
일반적으로 적은 수의 빔을 사용하면 다중 빔 이득이 감소하게 된다. 따라서 기지국이 데이터를 전송할 때 사용하는 빔의 개수와 파일럿 신호를 전송할 때 사용하는 빔의 개수가 다르면, 다중 빔 이득에서 차이가 생기게 된다. 즉, 기지국의 모든 빔에서 전송된 셀 특정 파일럿을 이용하여 측정한 경로 감쇠 값보다 1~2개의 빔을 이용하여 데이터를 송수할 때 측정한 경로 감쇠 값이 더 클 수 있다. 따라서 단말이 셀 특정 파일럿 신호를 이용하여 경로 감쇠를 측정하고 이를 보상하기 위한 전력 제어를 한 경우, 실제 데이터를 전송할 때는 경로 감쇠가 더 커질 수 있으므로 전력 값을 좀 더 높게 제어할 수 있다. 송수신기(320)는 지향성 빔 또는 무지향성 빔을 이용하여 기지국(100)과 데이터 또는 신호를 송수신한다.
메모리(330)는 프로세서(310)에서 송신 전력 제어를 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(310)는 메모리(330)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.
프로세서(310)와 메모리(330)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(320)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 송신 전력 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 송신 전력 제어 장치(400)는 프로세서(410), 송수신기(420) 및 메모리(430)를 포함한다. 송신 전력 제어 장치(400)는 기지국(100)에 구현될 수 있다.
프로세서(410)는 하향링크 송신 전력을 제어한다. 프로세서(410)는 기지국(100)에서 다수의 송신 빔을 이용할 때 얻어지는 빔 형성 이득을 고려하여 하향링크 송신 전력을 제어한다. 특히, 프로세서(410)는 셀 내에 있는 모든 단말의 데이터율을 비슷하게 하는 공정(fairness) 관점에서 송신 전력을 제어한다.
기본적으로 기지국(100)에서의 송신 전력 제어는 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00066
수학식 5에서
Figure pat00067
는 기지국(100)이 다음 순간 특정 단말에게 사용하는 송신 전력이고,
Figure pat00068
는 기지국(100)이 현재 특정 단말에게 사용하는 송신 전력이다.
Figure pat00069
은 기지국(100)이 전력 제어 값을 생성하기 위해 사용하는 함수로서,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
및 PL에 따라 결정된다. PL은 채널의 경로 감쇠를 나타낸다.
Figure pat00074
는 기지국(100)의 송신 빔 개수를 나타내고,
Figure pat00075
는 기지국(100)의 신호를 수신하고 있는 단말(210, 220)의 수신 빔 개수를 나타내고,
Figure pat00076
는 송신 빔의 운영 방식을 나타내고,
Figure pat00077
는 수신 빔의 운영 방식을 나타낸다. 이때 단말(210, 220)은 각각 단말(210, 220)의 수신 빔 개수와 수신 빔의 운영 방식에 대한 정보를 기지국(100)에 알려 줄 수 있다.
수학식 5를 참조하면, 전력 제어 값은 송수신 빔의 수, 송수신 빔의 운영 방식 및 채널의 경로 감쇠에 따라서 결정된다.
특히 전파의 직진성이 강한 밀리미터파 대역의 경우 경로 감쇠 값은 기지국(100)과 단말(210, 220) 사이의 방위 도메인에서의 발사각(Angle-of-departure in azimuth domain)과 고도 도메인에서의 발사각(angle-of-departure in elevation domain)을 통해서 유추할 수 있다. 따라서 프로세서(410)는 기지국(100)의 하향링크 전력 제어를 수학식 6과 같은 방식으로 수행할 수도 있다.
Figure pat00078
여기서,
Figure pat00079
는 고도 도메인에서의 발사각,
Figure pat00080
는 방위 도메인에서의 발사각이고을 나타낸다.
즉 프로세서(410)는 특정 방향(
Figure pat00081
,
Figure pat00082
)에 단말(210, 220)이 존재할 경우 단말(210, 220)까지의 거리가 가깝고 멀다는 것을 역산할 수 있고, 단말(210, 220)까지의 거리를 토대로 경로 감쇠 값 PL을 유추하고 이를 이용하여 하향링크 전력 제어를 수행할 수 있다.
프로세서(410)는 수학식 5 또는 수학식 6을 통해 기지국(100)의 하향링크 전체 송신 전력을 산출하고, 하향링크 전체 전력을 각 빔에서 나누어 할당한다. 빔 별로 전력을 나누어 할당하는 방법은 송신 빔 운영 방안
Figure pat00083
에 따라 결정될 수 있다.
송수신기(420)는 다중 빔을 이용하여 단말(210, 220)과 데이터 또는 신호를 송수신한다.
메모리(430)는 프로세서(410)에서 송신 전력 제어를 수행하기 위한 명령어(instructions)을 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장하며, 프로세서(410)는 메모리(430)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행한다.
프로세서(410)와 메모리(430)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 이때 입출력 인터페이스에 송수신기(420)가 연결되며, 입력 장치, 디스플레이, 스피커, 저장 장치 등의 주변 장치가 연결되어 있을 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 상향링크 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 단말(210, 220)의 송신 전력 제어 장치(300)는 다중 빔 송수신 이득에 따른 전력 제어 값을 계산한다(S510). 이와 달리 송신 전력 제어 장치(300)는 다중 빔 송수신 이득에 따른 전력 제어 값을 기지국(100)으로부터 수신할 수도 있다.
송신 전력 제어 장치(300)는 채널의 경로 감쇠에 따른 전력 제어 값을 계산한다(S520). 이와 달리, 송신 전력 제어 장치(300)는 채널의 경로 감쇠에 따른 전력 제어 값을 기지국(100)으로부터 수신할 수도 있다.
송신 전력 제어 장치(300)는 다중 빔 송수신 이득에 따른 전력 제어 값과 채널의 경로 감쇠에 따른 전력 제어 값을 이용하여 수학식 4와 같이 송신 전력을 결정한다(S530).
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국의 하향링크 전력 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참고하면, 기지국(100)의 송신 전력 제어 장치(400)는 다중 빔 송수신 이득과 채널의 경로 감쇠에 따른 전력 제어 값을 수학식 5 또는 수학식 6에 도시한 바와 같이 계산한다(S610). 채널의 경로 감쇠는 단말까지의 거리로부터 추정될 수 있다.
송신 전력 제어 장치(400)는 다중 빔 송수신 이득과 채널의 경로 감쇠에 따른 전력 제어 값을 이용하여 수학식 5 또는 수학식 6와 같이 송신 전력을 결정한다(S620).
발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

  1. 다중 빔을 사용하는 이동통신 시스템의 단말에서 송신 전력을 제어하는 방법으로서,
    다중 빔 송수신 이득에 따른 제1 전력 제어 값을 획득하는 단계,
    상기 단말과 기지국 사이의 채널 경로 감쇠에 따른 제2 전력 제어 값을 획득하는 단계, 그리고
    상기 제1 전력 제어 값과 상기 제2 전력 제어 값을 토대로 송신 전력을 결정하는 단계
    를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
KR1020150185737A 2014-12-29 2015-12-24 이동통신 시스템에서의 송신 전력 제어 방법 및 장치 KR20160082927A (ko)

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