KR100421080B1 - 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의가변 할당 방법 - Google Patents

무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의가변 할당 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 기지국이 인접 기지국의 부하상태 정보를 주기적으로 수집해서 단말기의 송신 제한 임계값을 바꾸도록 함으로써, 단말기의 송신제한 임계값이 채널환경 및 인접셀 등의 부하에 따라 가변적으로 할당되도록 하기 위한 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 있어서, 기지국이 인접 셀들의 부하상태 정보(L(i)) 및 단말기의 위치정보(d(i))를 수집하는 제 1 단계; 상기 수집된 인접 셀들의 부하상태 정보와 단말기의 위치 정보를 이용하여 간섭량을 예측하는 제 2 단계; 상기 예측된 간섭량을 기준으로 송신제한 임계값(TX_Limit_Threshold)을 결정하는 제 3 단계; 및 상기 결정된 송신제한 임계값을 순방향 시그널링을 통해서 단말기로 전송하는 제 4 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신시스템 등에 이용됨.

Description

무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법{Dynamic allocation method of truncated power control decision parameter in wireless communication system}
본 발명은 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 관한 것으로, 특히 단말기가 일정한 임계값만으로 송신을 제한하지 않고, 인접 셀과 서비스받고 있는 셀의 부하 상태와 단말기와 각 셀들간의 거리 정보를 고려하여 전송 중단을 결정하는 임계값을 가변적으로 할당하기 위한 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 관한 것이다.
코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신 시스템에서 전력제어는 시스템의 성능을 보장해주는 필수적인 기법이다. CDMA 이동통신 방식은 같은 주파수 대역을 여러 사용자가 동시에 사용하는 특성을 가지고 있으며, 이러한 이유 때문에 요구되는 품질의 통화를 보장하면서, 한 가입자가 사용하는 전력량을 최소화하는 것이 중요하다.
이와 같이, 한 가입자의 송신량을 최소화하는 것은 상대적으로 다른 가입자에게 영향을 미치는 간섭량이 최소화되기 때문에 용량을 늘일 수 있다. 이러한 최소화를 위해서 CDMA 시스템에서는 전력제어를 수행하게 된다.
특히, 접속된 단말기가 임의로 이동하는 특성을 가지고 있어 이를 제어하는 역방향 전력제어는 시스템에 보다 중요한 요소가 된다. 역방향 전력제어는 단말기에서 송신한 전력을 기지국에서 수신 가능한 최소량으로 유지하기 위한 것으로, 이와 같이 최소량으로 송신할 때 다른 사용자에게 간섭으로 미치는 양을 최소화 함으로 시스템의 용량을 증대시킬 수 있기 때문이다.
이동통신 시스템에서 단말기가 이동하게 되면 기지국과 단말기간의 거리, 장애물 등에 따라서 전파 경로가 달라지게 되고, 이 경로를 포함하여 여러 가지의 요인에 의해서 무선채널이 변화하게 되는데, 시간적으로 볼 때 이동통신 채널 환경은 동적으로 변화하게 된다. 특히, 건물 등에 가려지는 음영지역을 지나가게 되는 경우에는 채널이 깊은 페이딩에 빠지게 된다. 이러한 경우 기존의 전력제어 방법에 의하면 단말기에서 수신되는 전력이 작아지게 되고 그에 따른 수신특성이 나빠지므로 단말기는 "near-far" 문제를 해결하기 위해 높은 전력으로 신호를 전송하게 되는데, 이렇게 되면 인접한 셀들에 큰 간섭 신호로 작용하게 되어서 통화 품질 및 용량에 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 특히, 단말기가 셀의 경계지역에 있을 때는 더 심각하게 인접 기지국에 영향을 미치게 된다. 이러한 단점을 해결하기 위해 무선채널 특성 즉 단말기에서 수신하는 신호의 세기가 임의의 임계값 이하이면 전송을 잠시 제한하여 인접 셀에 간섭을 줄이고, 임계값 이상으로 회복되었을 때 전송속도를 높여서 데이터를 전송하게 되는데, 이러한 방법은 깊은 페이딩 동안 전송을 정지하고, 후에 전력을 높여서 보내게 되므로 종합적으로는 데이터 전송 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 현재의 기술분야에서는 이러한 전송 효율의 저하를 줄이기 위해서, 단순히 단말기가 일정한 임계값만으로 송신을 제한하는 것이 아니라, 인접 셀과 서비스받고 있는 셀의 부하 상태 및 단말기의 위치정보를 고려하여, 전송 중단을 결정하는 임계값을 가변적으로 할당하기 위한 방안이 요구되고 있다. 즉, 인접셀의 부하를 고려하기 위해서, 만약 단말기가 음영지역 등의 이유로 깊은 페이딩에 빠지게 되었을 때 인접 셀의 로드 정보를 획득하여, 만약 로드가 적다면 높은 전력으로 전송하더라도 인접 셀의 통화 품질이나 용량에 영향이 적기 때문에 단말기는 높은 전력으로 데이터를 전송함으로써 데이터 전송 효율을 높일 수 있기 때문이다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기지국이 인접 기지국의 부하상태 및 단말기의 위치 정보를 주기적으로 수집해서 단말기의 송신 제한 임계값을 바꾸도록 함으로써, 단말기의 송신제한 임계값이 채널환경 및 인접셀 등의 부하에 따라 가변적으로 할당되도록 하기 위한 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 CDMA 방식의 이동통신 시스템의 구성예시도.
도 2 는 상기 도 1에 적용되는 페이징 채널의 예시도.
도 3 은 상기 도 1에 적용되는 기지국과 단말기간의 배치 관계를 나타낸 일예시도.
도 4 는 상기 도 1에 적용되는 기지국과 단말기간의 배치 관계를 나타낸 다른 예시도.
도 5 는 본 발명에 따른 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101, 104 : 변/복조부 102, 103 : RF 송/수신부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 있어서, 기지국이 인접 셀들의 부하상태 정보(L(i)) 및 단말기의 위치정보(d(i))를 수집하는 제 1 단계; 상기 수집된 인접 셀들의 부하상태 정보와 단말기의 위치 정보를 이용하여 간섭량을 예측하는 제 2 단계; 상기 예측된 간섭량을 기준으로 송신제한 임계값(TX_Limit_Threshold)을 결정하는 제 3 단계; 및 상기 결정된 송신제한 임계값을 순방향 시그널링을 통해서 단말기로 전송하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명은, 상기 기지국으로부터 상기 송신제한 임계값을 전달받은 단말기가 역방향 송신전력의 세기를 결정할 수 있도록 무선채널 추정값을 획득하여 송신제한 임계값과 무선채널 추정값을 비교하고, 그 결과에 따라 송신제한 임계값을 가변적으로 할당하도록 하는 제 5 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 있어서, 기지국이 인접 셀들의 부하상태 정보(L(i)) 및 단말기의 위치정보(d(i))를 수집하는 제 1 단계; 상기 수집된 인접 셀들의 부하상태 정보와 단말기의 위치 정보를 이용하여 간섭량을 예측하는 제 2 단계; 상기 예측된 간섭량을 기준으로 송신제한 임계값(TX_Limit_Threshold)을 결정하는 제 3 단계; 상기 결정된 송신제한 임계값을 순방향 시그널링을 통해서 단말기로 전송하는 제 4 단계; 및 상기 기지국으로부터 상기 송신제한 임계값을 전달받은 단말기가 역방향 송신전력의 세기를 결정할 수 있도록 무선채널 추정값을 획득하여 송신제한 임계값과 무선채널 추정값을 비교하고, 그 결과에 따라 송신제한 임계값을 가변적으로 할당하도록 하는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 셀의 경계지역에서 음영 등의 이유로 깊은 페이딩에 빠졌을 경우에 단말기가 높은 전력으로 신호를 전송함으로써 발생되는 간섭에 의한 인접 셀에서의 영향을 고려한다.
즉, 인접 셀에 사용자에 의한 부하가 많지 않으면 어느 정도의 간섭이 들어온다 하더라도 서비스되고 있는 시스템의 신호 대 잡음비가 임계값까지 도달하지 않을 수도 있다. 이러할 경우에는 단말기가 깊은 페이딩에 빠져 있을 때, 이를 보상하는 큰 송신전력으로 출력하더라도 전체 시스템의 성능에 문제가 생기지 않을것이다. 이 때에는 단말기의 출력을 제한하는 임계값을 낮추어서 단말기가 높은 전력으로도 송신할 수 있도록 한다.
반대로, 인접 기지국의 부하가 많아서 신호 대 잡음비가 임계값 이하로 떨어질 것으로 예측될 때에는 단말기의 출력을 제한하는 임계값을 높여서 가능한 한 낮은 전력으로 단말기가 송신하도록 한다.
따라서, 본 발명에서는 단말기가 건물이나 장애물 등에 가리는 영향 등으로 깊은 페이딩에 빠졌을 때, 인접 셀, 통화하고 있는 셀들의 로드를 계산하여 로드가 작을 때는 높은 전력으로 전송함으로써 데이터 전송 효율을 높이는 방법을 제안한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 CDMA 방식의 이동통신 시스템의 구성예시도로서, CDMA 방식의 이동통신 시스템에서 전력제어 관점에서의 구성도를 도 1과 같이 표현할 수 있다. 특히, 역방향 폐루프 전력제어의 경우, 기지국의 RF 송/수신부(103)를 통해서 역방향으로 들어오는 신호를 변/복조부(104)로 전달하게 되고, 변/복조부(104)에서는 역방향으로 들어온 단말기 신호에 대한 품질을 측정하여 폐루프 전력제어를 위한 파라메터를 결정하게 된다. 이렇게 결정된 파라메터들은 기지국 RF 송/수신부(103)를 통해서 단말기에 전달된다.
한편, 단말기에서는 기지국으로부터 송신된 신호를 단말기 RF송/수신부(102)를 통해서 수신하고, 단말기 변/복조부(101)로 전달한다. 단말기 변/복조부(101)에서는 폐루프 전력제어 파라메터를 추출하여 단말기 RF 송/수신부(102)에 전달하여 단말기의 출력전력을 조절하는 구조로 되어 있다.
본 발명에서 제안하고자 하는 기술은 기지국 변/복조부(104)와 기지국 RF 송/수신부(103)에서 수행된다.
기존에 시스템에서 제안되어 수행되는 전력제어 알고리즘은 도 3 및 도 4에서와 같이 단말기(M)가 셀의 경계지역에 있을 때, 음영 지역 등의 이유로 도 2와 같이 깊은 페이딩에 빠지게 되면 단말기에서는 기지국으로부터 수신되는 신호가 작게 측정되고, 경로손실이 많은 것으로 판단하여, 단말기는 높은 전력으로 신호를 송신하게 되는데, 이 때 단말기가 셀의 경계지역에 있으므로 인접한 셀들(B1부터 B6까지)에 큰 간섭으로 작용한다.
이러한 단점을 해결하기 위해서 무선채널 추정값이 임의의 임계값 이하의 깊은 페이딩에 빠지게 되면 단말기의 송신을 제한하는 방법을 사용하고 있다. 하지만 이렇게 할 경우, 인접한 셀의 부하에 상관없이 채널 환경이 깊은 페이딩에 빠지게 되면 무조건적으로 데이터 전송을 제한하고, 채널이 정상상태로 회복된 후 전송률을 높여서 보내게 되는데, 이는 시스템 전체적으로 데이터 전송 효율이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하게 위해서 인접한 셀들의 부하(L1부터 L6까지) 정보와 인접 셀들과 단말기와의 거리(d1부터 d6) 정보를 수집하여, 해당 단말기의 간섭량이 인접 셀에 미칠 영향을 고려하여 영향이 적으면 데이터를 높은 전력으로라도 전송하여서 데이터 전송 효율을 높이게 할 수 있다. 물론, 인접 셀의 부하가 많아 해당 단말기가 높은 전력으로 전송할 경우 상대적으로 큰 영향을 줄 경우에는 기존의 전송을 제한하는 방법을 사용한다. 이러한 인접셀들의 부하를 고려할 때 각 기지국과 단말기와의 거리 정보가 사용되어지는데, 단말기와 기지국간의 거리가 멀면 전파 신호의 감쇄가 크기 때문에 그 기지국의 부하에는 적은 가중치를 주고, 가까운 기지국에는 큰 가중치를 준다. 즉, 거리의 역수에 비례하게 가중치를 주게 된다(도 4 참조).
이제, 상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법의 동작 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5 는 본 발명에 따른 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기지국이 유휴 상태(501)에서 송신제한 임계값 재설정 주기 타이머가 완료되면(506), 기지국은 인접 셀의 부하 상태 정보(L(i))와 단말기와 인접한 기지국간의 거리정보(d(i))를 획득한다(502).
이어서, 인접 기지국의 부하 정보(L(i))와 단말기와 인접한 기지국간의 거리정보(d(i))를 이용하여 각각의 인접 셀에 대한 간섭량을 계산하여 획득한다(503).
그리고 나서, 결정된 간섭량에 따라서 최적의 송신제한 임계값(TX_Limit_Threshold)을 결정하면(504), 결정된 송신제한 임계값은 순방향 시그널링을 통해서 단말기로 전송된다(505).
이어서, 기지국은 송신제한 임계값 재설정 주기 타이머가 완료되었는지 확인하여(506) 완료되지 않았으면 (506)과정을 반복 수행하고, 완료되었으면 인접 셀의 부하상태 정보를 획득하는 과정(502)으로 진행한다.
한편, 단말기가 통화 상태(507)에 들어가면 전력제어를 수행하게 된다.
즉, 단말기는 기지국으로부터 수신되는 송신제한 임계값을 수신하여(508) 역방향 송신 전력의 세기를 결정할 것을 목적으로 무선채널 추정값을 획득한다(509).
이어서, 단말기가 깊은 페이딩에 빠졌는지를 판단하기 위해서 무선채널 추정값과 송신제한 임계값을 비교한다(510).
비교결과(510), 무선채널 추정값이 송신제한 임계값보다 크면 단말기는 무선채널 추정값에 따른 송신전력을 결정하여 데이터를 전송한 후(511), 기지국으로부터 송신제한 임계값을 수신하는 과정(508)부터 반복 수행하고, 무선채널 추정값이 송신제한 임계값보다 작으면 단말기는 데이터 송신을 중단하고(512) 계속적으로 기지국으로부터 수신되는 송신제한 임계값을 수신하는 과정(508)으로 진행해서 송신제한 임계값을 재설정한다.
즉, 본 발명에서는 각 기지국 간에 망이 형성되어 있어서 각 기지국에 대한 정보를 서로 주고 받을 수 있고, 따라서 인접 기지국들의 로드 정보를 알 수 있다는 점에 착안하여서 채널 추정값이 어떤 임계값 이하이더라도 인접한 셀들의 로드를 계산하여서 로드가 적다면 높은 신호로 전송하여도 큰 영향을 주지 않고 통신이 가능하기 때문에 높은 전력으로 데이터를 송신함으로써 데이터 전송 품질을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 단말기가 셀의 경계지역에서 음영 등의 영향으로 깊은 페이딩에 빠졌을 때 단말기의 데이터 전송을 무조건 제한함으로써 발생되는 시스템 전송 효율 저하 문제가 발생하던 것을 인접한 셀들의 부하상태를 고려하여 단말기의 전송을 제한하는 임계값을 순시적으로 조정함으로써, 전체 시스템 전송 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법에 있어서,
    기지국이 인접 셀들의 부하상태 정보(L(i)) 및 단말기의 위치정보(d(i))를 수집하는 제 1 단계;
    상기 수집된 인접 셀들의 부하상태 정보와 단말기의 위치 정보를 이용하여 간섭량을 예측하는 제 2 단계;
    상기 예측된 간섭량을 기준으로 송신제한 임계값(TX_Limit_Threshold)을 결정하는 제 3 단계;
    상기 결정된 송신제한 임계값을 순방향 시그널링을 통해서 단말기로 전송하는 제 4 단계; 및
    기지국이 송신제한 임계값 재설정 주기 타이머가 완료되었는지 확인하여, 완료되었으면 상기 제 1 단계로 궤환하는 제 5 단계;
    를 포함하는 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 송신제한 임계값을 전달받은 단말기가 역방향 송신전력의 세기를 결정할 수 있도록 무선채널 추정값을 획득하여 송신제한 임계값과 무선채널 추정값을 비교하고, 그 결과에 따라 송신제한 임계값을 가변적으로 할당하도록 하는 제 6 단계;
    를 더 포함하는 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 6 단계는,
    상기 기지국을 통해 송신제한 임계값을 수신하여 무선채널 추정값을 획득하도록 하는 제 7 단계;
    상기 단말기가 깊은 페이딩에 빠져있는지를 판단하기 위하여, 무선채널 추정값과 송신제한 임계값을 비교하는 제 8 단계; 및
    상기 제 8 단계의 비교결과, 무선채널 추정값이 송신제한 임계값보다 크면 상기 단말기를 통해 무선채널 추정값에 따른 송신전력을 결정하여 데이터를 전송하고, 무선채널 추정값이 송신제한 임계값보다 작으면 상기 단말기를 통해 데이터 송신을 중단하고 계속적으로 상기 기지국으로부터 수신되는 송신제한 임계값을 재설정하도록 하는 제 9 단계;
    를 포함하는 무선통신시스템에서 선택적 전력제어 결정 파라메터의 가변 할당 방법.
  4. 삭제
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