KR100317263B1

KR100317263B1 - 다중 채널 구조를 갖는 단말에 대한 외부 루프 전력 제어 방법

Info

Publication number: KR100317263B1
Application number: KR1019990027781A
Authority: KR
Inventors: 한종선; 이영조
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2001-12-22
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: KR20010009425A

Abstract

본 발명은 차세대 이동 통신에 있어서, 특히 앞으로 전개될 CDMA 셀룰러 통신 시스템에서 다중 채널 구조를 가진 이동 단말에 대한 외부 루프 전력 제어에 관한 것으로, 이동 단말이 다중 채널을 지원할 경우에 서로 다른 서비스 품질을 갖는 다수 통화 채널에 대한 적절한 외부 루프 전력 제어 방법이다.

이에 대한 본 발명은, 다수의 통화 채널을 지원하는 단말기를 사용하는 이동 통신 시스템에서 각 통화 채널의 목적하는 프레임 에러율에 따라 외부루프 전력제어를 수행하여 해당 가상 전력제어 임계값을 각각 조절하는 단계와, 상기 조절된 가상 전력제어 임계값들을 기준치와 비교한 결과를 이용하여, 상기 통화 채널에 대한 내부루프 전력제어를 수행하기 위한 전력제어 임계값을 결정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

다중 채널 구조를 갖는 단말에 대한 외부 루프 전력 제어 방법{Outer loop power control method in mobile with multi-channel structure}

본 발명은 차세대 이동 통신에 관한 것으로, 특히 앞으로 전개될 CDMA 셀룰러 통신 시스템에서 다중 채널 구조를 가진 이동 단말에 대한 외부 루프 전력 제어에 관한 것이다.

기존의 국제 표준화 규격인 IS-95A에서는 음성 위주의 8Kbps 또는 13Kbps와 같은 저속 서비스만을 지원하였다. 이 때문에 한 개의 통화 채널만을 사용하는 게 일반적이었다.

그러나 차세대 이동 통신 시스템에 대한 표준화 규격인 IMT-2000(IS-95C)에서는 IS-95A에서와 같이 한 개의 통화 채널만을 사용하는 것이 아니라 음성, 영상 및 데이터와 같은 다양한 멀티미디어 서비스를 64Kbps급 이상으로 제공할 수 있도록 동시에 여러 개의 통화 채널을 사용하도록 하였다.

도 1 에는 이러한 여러 통화 채널을 사용하여 정보를 송신하는 다중 채널 구조의 송신 장치를 나타내었다.

도 1의 송신 장치에는 보조 채널(Supplement channel)과 기본 채널(Fundamental channel)이 통화 채널로 사용되며, 그 밖에 '1'의 비트값만을 전송하는 파일럿 채널(Pilot channel)과 전용 채널(Dedicated channel)의 제어를 위한 전용 제어 채널(Dedicated Control Channel)이 사용된다.

이들 각 채널들은 I채널 지류와 Q채널 지류의 심볼들로 맵핑된 후 각각의 연속된 피엔 코드(PN_I또는 PN_Q)에 의해 복소 확산(Complex spreading)된다. 즉 각 채널들은 특정한 복소 스크램블 코드(complex scrambling code)에 의해 일정 칩율(chip rate)로 확산되는데, 이 때 사용되는 복소 스크램블 코드로는 긴 스크램블 코드(long code) 또는 짧은 스크램블 코드(short code)가 사용될 수 있으며, 사용되는 스크램블 코드에 따른 칩율(chip rate)로 확산된 후 각 반송파에 실려 전송된다.

이동 단말에서도 기지국이 통화 채널에 대한 코히어런트 복조를 수행하도록 하기 위해서 도 1에 도시된 바와 같이 파일럿 채널을 여러 통화 채널과 함께 전송한다.

이 때 전송되는 파일럿 채널에 대한 통화 채널의 상대적인 전송 전력비(Transmission power ratio)는 각 통화 채널에 대한 부호화 율(codingrate), 요구되는 신호 대 간섭비(SIR : Signal to Interference Ratio) 및 전송율(transmission rate)에 따라 결정되며, 도 1에서 파일럿 채널과 통화 채널들의 전송 전력은 상기 설명한 복소 확산(complex spreading)과 여파(filtering)를 거친 후 역방향 폐쇄 루프 전력 제어(Closed loop power control)에 의한 이득값(G_P)에 따라 조절된다.

폐쇄 루프 전력 제어는 일반적으로 내부 루프 전력 제어(inner loop power control)와 외부 루프 전력 제어(outer loop power control)로 나눌 수 있다.

내부 루프 전력 제어는 기지국에서 역방향 링크의 파일럿 채널을 관찰하여 수신된 신호에 대한 신호 대 간섭비(SIR)를 측정한 후 이 측정된 신호 대 간섭비에 상응하는 전력을 예측한다. 이후 상기 예측 전력값과 사전에 이미 지정된 전력 제어 임계값을 비교하여 요구되는 전력 제어를 위한 명령 비트를 순방향 링크로 전송한다.

외부 루프 전력 제어는 무선 채널에 대해 목적하는 프레임 에러율(target FER)을 유지할 수 있도록, 복호(decoding)된 수신 신호의 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 근거로 하여 내부 루프 전력 제어에 사용되는 전력 제어 임계값을 주기적으로 조절한다.

이와 같은 외부 루프 전력 제어는 기지국을 제어하는 기지국 제어기(BSC : Base-station Controller)에 구비된 셀렉터(selector)에 의해 독립적으로 수행되는데, 이에 대한 동작 절차를 설명하면 다음과 같다.

우선 기지국은 이동 단말로부터 신호를 수신하여, 수신된 프레임에 대한 순환 중복 검사(Cyclic Redundancy Check ; 이하, CRC 라 약칭함)를 실시한다.

이후 기지국은 CRC 결과를 셀렉터에 보고하며, 셀렉터는 이전에 수신된 프레임에 대한 CRC 결과의 이력(history)에 따른 프레임 에러율, 즉 이전 CRC 결과에 따른 프레임 에러율과 현재 기지국이 보고한 수신 프레임에 대한 CRC 결과를 근거로 하여, 목적하는 프레임 에러율이 유지되도록 내부 루프 전력 제어에 사용되는 전력 제어 임계값을 주기적으로 조절한다.

이 때 전력 제어 임계값은 일정 스텝 크기 비율로 상승 또는 하강되는데, 전력 제어 임계값의 상승 또는 하강 스텝 크기 비율(K)은 목적하는 프레임 에러율(F)에 따라 결정된다.

예를 들자면, 셀렉터에서 목적하는 프레임 에러율(F)이 1%가 유지되도록 하기 위해서는 크기 비율이 ' K =(1/F) - 1 '로 결정되므로, 'K=(1/0.01)-1=99'이다.

따라서, 하강 스텝 크기가 Δ라 한다면, 상승 스텝 크기는 99*Δ가 된다. 역으로 상승 스텝 크기가 Δ일 경우에는 하강 스텝 크기는 Δ/99가 된다.

지금까지 설명한 기존 외부 루프 전력 제어는 이동 단말기 1개의 통화 채널만을 사용하여 신호를 전송할 경우에는 별 문제가 없었다.

그러나, 여러 통화 채널을 사용하여 신호를 전송하는 다중 채널 구조에서는 각 통화 채널의 서비스 품질(Quality of Service : QoS)이 서로 다르고, 이에 따라 각 통화 채널의 목적 프레임 에러율이 서로 다르기 때문에 각 통화 채널에 대한 전력 제어 임계값을 올리는 상승 스텝 크기는 같다 할지라도 하강 스텝 크기가 목적프레임 에러율에 따라 각각 다르게 된다.

이에 대한 예를 들자면, 상승 스텝 크기를 Δ라 하자. 이 때 1%의 목적 프레임 에러율이 요구되는 통화 채널에 대해서는 하강 스텝 크기가 Δ/99이고, 5%의 목적 프레임 에러율이 요구되는 통화 채널에 대해서는 하강 스텝 크기가 Δ/19(=Δ/[(1/0.05) - 1]가 된다.

결국 역방향 링크의 파일럿 채널을 관찰하여 수신된 신호에 대한 신호 대 간섭비(SIR)를 측정한 후 이 측정된 신호 대 간섭비에 상응하는 예측 전력값과 사전에 이미 지정된 한 개의 전력 제어 임계값을 비교하여 요구되는 전력 제어를 위한 명령 비트를 순방향 링크로 전송하기 때문에, 다중 채널 구조를 사용하는 각 통화 채널의 서비스 품질(QoS)에 따른 각 목적 프레임 에러율을 고려한 외부 루프 전력 제어를 수행하지 못한다. 즉 기존의 외부 루프 전력 제어 절차를 사용할 경우에는 여러 통화 채널에 대한 전력 제어 임계값의 적절한 조절이 불가능하다는 것이다. 이에 따라 전체 통화 채널에 대한 성능 저하를 초래한다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 이동 단말이 다중 채널을 지원할 경우에 서로 다른 서비스 품질을 갖는 다수 통화 채널에 대한 적절한 외부 루프 전력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어 방법의 특징은, 임의의 마스터 채널과 하나 또는 그 이상의 슬레이브 채널을 통화 채널로 사용하는 이동 통신 시스템에서, 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 목적하는 프레임 에러율에 따라 해당 가상 전력 제어 임계값을 각각 조절하는 단계와, 상기 조절된 가상 전력 제어 임계값들의 차이를 산출하여, 그 결과를 사전에 지정된 기준치와 비교하는 단계와, 상기 비교 결과에 따라 결정된 해당 동작 모드의 외부 루프 전력 제어를 수행하는 단계와, 상기 외부 루프 전력 제어 결과에 따라 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하는 단계로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 산출된 가상 전력 제어 임계값들의 차이를 기준치와 비교한 결과, 상기 가상 전력 제어 임계값의 차이가 상기 기준치보다 상대적으로 클 경우에는 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 고정시켜 사용하며, 반대로 상기 가상 전력 제어 임계값의 차이가 상기 기준치보다 상대적으로 작을 경우에는 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 마스터-슬레이브 모드 또는 결합 모드에 따라 조절한다.

이 때, 상기 마스터-슬레이브 모드에서는, 상기 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값이 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값으로 사용되며, 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값의 상승 또는 하강 스텝 크기 비율은 상기 마스터 채널의 목적하는 프레임 에러율에 따라 결정된다.

또한, 상기 결합 모드에서는, 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 가상 전력 제어 임계값을 사용하여 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하는데, 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 가상 전력 제어 임계값이 동일하게 상승 또는 하강할 경우에는 상기 마스터 채널의 상승/하강 스텝크기 비율에 따라 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 상승 또는 하강시키고, 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 가상 전력 제어 임계값의 상승/하강이 서로 반대일 경우에는, 상기 각 통화 채널의 상황에 따라 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절한다.

도 1 은 일반적인 다중 채널 구조의 송신 장치를 나타낸 도면.

도 2 는 본 발명에 따른 역방향 링크 외부 루프 전력 제어 방법을 나타낸 플로우챠트.

이하, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 외부 루프 전력 제어 방법의 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명한다.

본 발명에서는 먼저 다수의 통화 채널 중 가장 높은 전송 속도를 가지는 채널을 마스터 채널(Master channel)이라 하고, 나머지 채널을 슬레이브 채널(Slave channel)이라 정의한다.

또한 본 발명의 외부 루프 전력 제어 절차는 마스터-슬레이브 모드(master-slave mode)와 결합 모드(combined mode)로 동작하여, 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 조절한다.

각 모드에서는 먼저 각 채널에 대한 외부 루프 전력 제어를 수행하여, 이에 따른 각 채널에 대한 가상 전력 제어 임계값(Virtual Power Control Threshold)을 조절하고, 이 조절된 가상 전력 제어 임계값을 이용하여 실제 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 조절한다.

이 때 조절되는 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)의 상승/하강 스텝 크기 비율(K)은 마스터 채널의 목적 프레임 에러율에 따라 결정되며, 이 결정된 상승/하강 스텝 크기 비율(K)에 따라 전력 제어를 위한 명령 비트를 생성하여 순방향 링크로 전송한다.

도 2 는 본 발명에 따른 외부 전력 제어 절차를 나타낸 플로우차트이다.

도 2에 나타낸 마스터-슬레이브 모드에서는 마스터 채널에 대한 외부 루프 전력 제어 결과가 실제 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH) 조절에 사용되며, 결합 모드에서는 마스터 채널과 슬레이브 채널의 외부 루프 전력 제어 결과를 함께 사용하여 실제 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH) 조절한다.

도 2를 참조하여 외부 루프 전력 제어 절차를 보다 상세히 설명한다.

먼저 기지국 제어기는 모든 수신 통화 채널(마스터 채널과 슬레이브 채널)에 대해 각 채널의 목적 프레임 에러율(target FER)에 따른 외부 루프 전력 제어를 수행하여 가상 전력 제어 임계값들을 조절한다(S10).

이후 외부 루프 전력 제어의 동작 모드에 따라 상기에서 조절된 해당 가상 전력 제어 임계값을 사용하여 실제 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 조절한다(도 2b).

이 때 마스터-슬레이브 모드와 결합 모드는 또한 고정된 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 내부 루프 전력 제어에 사용하는 고정 모드(Fixed mode)와 이후에 설명할 일반 모드(Normal mode)의 두 동작 모드로 나뉘는데, 이는 각 채널의 외부 루프 전력 제어에 의해 조절된 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)과 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)의 차이에 따라서 그 동작 모드가 결정된다.

이를 위해 기지국 제어기는 각 채널의 외부 루프 전력 제어에 의해 조절된 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)과 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)의 차이를 모니터하여 사전에 지정된 기준치 δ와 비교한다(S11). 만약 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)과 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)의 차이가 δ를 초과할 경우에는 고정 모드(Fixed mode)로 동작하고(S12), 그렇지 않을 경우에는 다음에 설명할 일반 모드(Normal mode)로 동작한다(S13).

일반 모드의 마스터-슬레이브 모드에서는 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THESH)이 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)으로 사용되며, 상승/하강 스텝 크기 비율(K)은 마스터 채널의 목적 프레임 에러율에 따라 결정된다.

도 2b를 참조하면, 일반 모드의 결합 모드에서는 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)과 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)을 함께 사용하여 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 조절한다.

즉 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)과 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)이 동일하게 상승하거나 또는 하강할 경우에는 마스터 채널의 상승/하강 스텝 크기 비율(K_m)에 따라 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 상승 또는 하강시킨다(S21).

그러나 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)이 상승할 때 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)이 하강하는 경우나, 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)이 하강할 때 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)이 상승할 경우에는, 통화 채널의 상황에 따라 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 조절한다(S22). 이는 시스템을 어떻게 구현하느냐에 따라 달라질 수 있는데, 이렇게 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_MASTER_THRESH)과 슬레이브 채널의 가상 전력 제어 임계값(VIRTUAL_SLAVE_THRESH)의 상승/하강이 서로 반대일 경우에는 무선 채널에서의 간섭을 줄이기 위해, 마스터 채널의 상승/하강 스텝 크기 비율(K_m)에 따라 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 낮출 수 있으며, 경우에 따라 슬레이브 채널의 상승/하강 스텝 크기 비율(K_s)에 따라 전력 제어 임계값(PRI_THRESH)을 낮출 수도 있다는 것이다.

식 1에서은 마스터 채널의 목적 프레임 에러율이며,는 슬레이브 채널의 목적 프레임 에러율이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명의 외부 루프 전력 제어 방법은 여러 통화 채널을 사용하여 신호를 전송하는 다중 채널 구조에서 각 통화 채널에 대한 외부 루프 전력 제어를 수행하여 해당 채널에 대한 가상 전력 제어 임계값을 우선적으로 조절한 후 이들 가상 전력 제어 임계값으로 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하기 때문에, 서로 다른 서비스 품질(QoS)에 따른 각 통화 채널의 목적 프레임 에러율을 만족시킬 수 있는 외부 루프 전력 제어가 가능하다.

또한, 본 발명의 외부 루프 전력 제어 방법은 다수 통화 채널에 대한 각 가상 전력 제어 임계값을 이용하여 실제 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하기 때문에, 특정 통화 채널의 성능 저하를 방지할 수 있다.

결과적으로, 역방향 링크 통화 채널에 대한 성능 향상 효과가 있다.

Claims

다수의 통화 채널을 지원하는 단말기를 사용하는 이동 통신 시스템에서,

각 통화 채널의 목적하는 프레임 에러율에 따라 외부루프 전력제어를 수행하여 해당 가상 전력 제어 임계값을 각각 조절하는 단계와;

상기 조절된 가상 전력 제어 임계값들을 기준치와 비교한 결과를 이용하여, 상기 통화 채널들에 대한 내부루프 전력제어를 수행하기 위한 전력제어 임계값을 결정하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 외부 루프 전력 제어 방법.
임의의 마스터 채널과 하나 또는 그 이상의 슬레이브 채널을 통화 채널로 사용하는 이동 통신 시스템에서,

상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 목적하는 프레임 에러율에 따라 해당 가상 전력 제어 임계값을 각각 조절하는 단계와;

상기 조절된 가상 전력 제어 임계값들의 차이를 산출하여, 그 결과를 사전에 지정된 기준치와 비교하는 단계와;

상기 비교 결과에 따라 결정된 해당 동작 모드의 외부 루프 전력 제어를 수행하는 단계와;

상기 외부 루프 전력 제어 결과에 따라 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역방향 링크의 외부 루프 전력 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 산출된 가상 전력 제어 임계값들의 차이를 기준치와 비교한 결과, 상기 가상 전력 제어 임계값의 차이가 상기 기준치보다 상대적으로 클 경우에는 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 고정시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 역방향 링크의 외부 루프 전력 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 산출된 가상 전력 제어 임계값들의 차이를 기준치와 비교한 결과, 상기 가상 전력 제어 임계값의 차이가 상기 기준치보다 상대적으로 작을 경우에는 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 마스터-슬레이브 모드 또는 결합 모드에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 역방향 링크의 외부 루프 전력 제어 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 마스터-슬레이브 모드에서는 상기 마스터 채널의 가상 전력 제어 임계값이 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값으로 사용되며, 상기 결합 모드에서는 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 가상 전력 제어 임계값을 사용하여 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하는 것을 특징으로 하는 역방향 링크의 외부 루프 전력 제어 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값의 상승 또는 하강 스텝 크기 비율은 상기 마스터 채널의 목적하는 프레임 에러율에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 역방향 링크의 외부 루프 전력 제어 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 가상 전력 제어 임계값이 동일하게 상승 또는 하강할 경우에는 상기 마스터 채널의 상승/하강 스텝 크기 비율에 따라 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 상승 또는 하강시키며, 상기 마스터 채널과 상기 슬레이브 채널의 각 가상 전력 제어 임계값의 상승/하강이 서로 반대일 경우에는, 상기 각 통화 채널의 상황에 따라 상기 내부 루프 전력 제어를 위한 전력 제어 임계값을 조절하는 것을 특징으로 하는 역방향 링크의 외부 루프 전력 제어 방법.