KR100610145B1 - 통신 시스템에서 3진 전력 제어를 제공하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 통신 시스템용 전력 제어 시스템은 2진 시그널링 계획을 사용한 결과로서 발생되는 리미트 사이클링을 감소시키거나 제거하기 위해 3진 시그널링 방식을 이용한다. 전력 제어값(각각 세개의 가능값 중 하나를 가짐)은 전력 제어 루프의 응답 시간을 개선하고 전송 전력의 다이나믹 조절을 가능하게 하기 위해 인코딩되지 않으며 데이터로 펀처링된다. 파워 업, 파워 다운 및 두 낫싱(do nothing) 명령은 각각 포지티브, 네거티브 및 제로값(예를 들면, +1,-1, 0)이다. 원격국(6)은 임의의 기지국이 파워 다운 명령을 발생시키면 전송 전력을 감소시키고 어떤 기지국(4)도 파워 다운 명령을 발생시키지 않고 적어도 하나의 기지국이 두 낫싱 명령을 발생시킨다면 전송 전력을 유지하며 모든 기지국이 파워 업 명령을 발생시키면 전송 전력을 증가시킨다.

Description

통신 시스템에서 3진 전력 제어를 제공하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING TERNARY POWER CONTROL IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 데이터 통신 특히 통신 시스템에서 전력 제어를 제공하는 새로우며 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
코드 분할 다중 액세스(CDMA) 변조 기술을 사용하는 것은 많은 시스템 사용자가 존재하는 통신을 용이하게 하기 위한 여러 기술중 하나이다. 시분할 다중 액세스(TDMA)와 주파수 분할 다중 액세스(FDMA)와 같은 다른 다중 액세스 통신 시스템 기술은 기술분야에 공지되어 있다. 그러나, CDMA의 스펙트럼 확산 변조 기술은 다중 액세스 통신 시스템에 대한 다른 변조 기술에 비해 중요한 이점을 가진다. 다중 액세스 통신 시스템에서의 CDMA 기술의 사용은 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS"로 표제된 미국 특허 번호 제 4,901,307 호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다. 또한 다중 액세스 통신 시스템에서의 CDMA 기술의 사용은 "SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"란 명칭의 미국 특허 번호 제 5,103,459 호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다. 게다가, CDMA 시스템은 "듀얼-모드 광대역 스펙트럼 확산 셀룰러 시스템용의 TIA/EIA/IS-95 이동국-기지국 호환 표준"을 따르도록 설계될 수 있고, 이후 상기 표준은 IS-95 표준 또는 TIA/EIA/IS-95로서 참조된다.
광대역 신호인 고유 특성에 의해 CDMA는 광대역폭에 신호 에너지를 확산시킴으로서 주파수 다이버시티의 형태를 제공한다. 그러므로, 주파수 선택 페이딩은 CDMA 신호 밴드폭의 적은 부분에만 영향을 미친다. 공간 또는 경로 다이버시티는 두개 이상의 기지국을 통해 이동 사용자 또는 원격국에 동시 링크를 통한 다중 신호 경로를 제공함으로써 이루어진다. 게다가, 경로 다이버시티는 서로 다른 전파 지연으로 도착한 신호가 개별적으로 수신되어 처리되도록 하는 스펙트럼 확산 처리에 의해 다중경로 환경을 이용하여 획득될 수 있다. 경로 다이버시티의 예는 "METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING A SOFT HANDOFF IN COMMUNICATIONS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"이란 명칭의 미국 특허 번호 제 5,101,501 호와 "DIVERSITY RECEIVER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM"이란 명칭의 미국 특허 번호 제 5,109,390 호에서 설명되고, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에서 참조로서 통합된다.
역방향 링크는 원격국으로부터 기지국으로의 전송으로 참조된다. 역방향 링크에서, 각각의 전송 중인 원격국은 네트워크내의 다른 원격국에 대하여 간섭으로서 작용한다. 역방향 링크 용량은 다른 원격국으로부터의 전송에 의한 총 간섭에 의해 제한된다. CDMA 시스템은 사용자가 말하지 않을 때는 적은 수의 비트를 전송하여 역방향 링크 용량을 증가시키며, 이에 따라 적은 전력을 사용하며 간섭을 줄일 수 있다.
간섭을 최소로 하고 역방향 링크 용량을 최대로 하기 위해, 각 원격국의 전송 전력은 세개의 역방향 링크 전력 제어 루프에 의해 제어된다. 제 1 전력 제어 루프는 수신된 순방향 링크 신호의 전력과 반비례하도록 전송 전력을 세팅함으로써 원격국의 전송 전력을 조절한다. IS-95 시스템에서, 원격국의 전송 전력은 Pout = -73 - Pin으로 주어지며, 상기 Pin은 dBm으로 주어지는 원격국의 수신 전력이며, Pout은 dBm으로 주어지는 원격국의 전송 전력이며, -73은 상수이다. 상기 전력 제어 루프는 또한 개루프(open loop)로서 참조된다.
제 2 전력 제어 루프는 기지국에서 수신된 역방향 링크 신호의 비트당 에너지 대 잡음 및 간섭 합의 비인 Eb/Io로 측정된 신호 품질이 미리결정된 레벨로 유지되도록 원격국의 전송 전력을 조절한다. 상기 레벨은 Eb/Io 세트 포인트로서 참조된다. 기지국은 기지국에서 수신된 역방향 링크 신호의 Eb/Io를 측정하며, 측정된 Eb/Io에 응답하여 순방향 트래픽 채널을 통해 역방향 전력 제어 비트를 원격국으로 전송한다. IS-95 통신 시스템의 경우, 역방향 전력 제어 비트는 20msec 프레임마다 16회 전송되거나, 800bps의 실제 속도(an effective rate)의 경우에는 전력 제어 그룹마다 하나의 전력 제어 비트가 전송된다. 순방향 트래픽 채널은 기지국으로부터 원격국으로 데이터와 함께 역방향 전력 제어 비트를 운반한다. 상기 제 2 루프는 또한 폐루프(closed loop)로서 참조된다.
CDMA 통신 시스템은 전형적으로 데이터 패킷을 이산 데이터 프레임으로서 전송한다. 그러므로, 원하는 성능 레벨은 전형적으로 프레임 에러율(FER)에 의해 측정된다. 제 3 전력 제어 루프는, FER에 의해 측정된 것으로서 원하는 성능 레벨이 유지되도록 Eb/Io 세트 포인트를 조절한다. 주어진 FER을 유지하기 위해 필요한 Eb/Io는 신호 전송 상태에 따라 변경된다. 상기 제 3 루프는 또한 외부 루프(outer loop)로서 참조된다. 역방향 링크에 대한 전력 제어 메카니즘은 "METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONE SYSTEM"이란 명칭의 미국 특허 번호 제 5,056,109 호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다.
순방향 링크는 기지국으로부터 원격국으로의 전송으로서 참조된다. 순방향 링크를 통해, 기지국의 전송 전력은 여러가지 이유로 제어된다. 기지국으로부터의 높은 전송 전력은 원격국에서 수신된 다른 신호에 과도한 간섭을 일으킬수 있다. 선택적으로, 기지국의 전송 전력이 매우 낮다면, 원격국은 잘못된 데이터 전송을 수신할 수 있다. 지상 채널 페이딩 및 다른 공지된 요소는 원격국에 의해 수신된 때 순방향 링크 신호의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 결과적으로, 각 기지국은 원격국에서 원하는 성능 레벨을 유지하도록 전송 전력을 조절하려고 한다.
순방향 링크의 전력 제어는 특히 데이터 전송에 중요하다. 데이터 전송은 전형적으로 비대칭적이어서, 순방향 링크를 통해 전송된 데이터량은 역방향 링크에서 전송된 데이터량보다 크다. 전송 전력이 원하는 레벨의 성능이 유지되도록 제어되는 순방향 링크에서의 효과적인 전력 제어 메카니즘을 통해, 전체 순방향 링크 용량은 개선될 수 있다.
순방향 링크 전송 전력을 제어하는 방법 및 장치는 1995년 3월 31일에 "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING FAST FORWARD POWER CONTROL IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM"으로 출원되어 현재 포기된 미국 특허 출원 번호 제 08/414,633 호의 연속 출원인 미국 특허 번호 제 6,035,209호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다. 미국 특허 번호 제 6,035,209 호에 개시된 방법에서, 원격국은 전송된 데이터 프레임이 에러를 포함하여 수신되었을 때 기지국으로 에러 표시자 비트(EIB) 메세지를 전송한다. EIB는 역방향 트래픽 채널 프레임에 포함된 비트 또는 역방향 트래픽 채널에서 전송되는 개별 메시지일 수 있다. EIB 메세지에 응답하여, 기지국은 원격국으로의 전송 전력을 증가 또는 감소시킨다.
상기 방법의 단점 중 하나는 긴 응답 시간이다. 처리 지연은 기지국이 부적당한 전력으로 프레임을 전송하는 시간으로부터 기지국이 원격국으로부터의 EIB 메세지에 응답하여 전송 전력을 조절하는 시간까지의 간격을 포함한다. 상기 처리 지연은 (1)기지국이 부적당한 전력으로 데이터 프레임을 전송하며, (2)원격국이 데이터 프레임을 수신하고, (3)원격국이 프레임 에러(예를 들면, 프레임 삭제부분)를 검출하며, (4)원격국이 기지국으로 EIB 메세지를 전송하고, (5)기지국이 EIB 메세지를 수신하여 전송 전력을 적당히 조절하는 데 걸리는 시간을 포함한다. 순방향 트래픽 채널 프레임은 EIB 메세지가 발생되기 전에 수신되고, 복조되며 디코딩되어야 한다. 다음으로 EIB 메세지를 운반하는 역방향 트래픽 채널 프레임은 상기 비트가 순방향 트래픽 채널의 전송 전력을 조절하는데 사용되기 전에 발생하며, 인코딩되고, 전송되며, 디코딩되고 처리되어야 한다.
전형적으로, 원하는 성능 레벨은 1 퍼센트 FER이다. 그러므로, 평균적으로 원격국은 매 100 프레임마다 하나의 프레임 에러를 나타내는 하나의 EIB 메세지를 전송한다. IS-95 표준에 따라, 각 프레임의 길이는 20msec이다. 전력 제어에 기초를 둔 상기 타입의 EIB는 음영 상태(shadowing conditions)를 처리하도록 순방향 링크 전송 전력을 알맞게 조절하지만, 낮은 스피드로 인해 최저속 페이딩 상태를 제외한 페이딩에서는 효율적이지 않다.
순방향 링크 전송 전력을 조절하는 제 2 방법은 원격국에서 수신된 신호의 Eb/Io를 이용한다. FER은 수신된 신호의 Eb/Io에 종속되기 때문에, 전력 제어 메카니즘은 원하는 레벨로 Eb/Io를 유지하도록 설계될 수 있다. 상기 설계는 데이터가 가변 속도로 순방향 링크를 통해 전송되는 경우 문제가 발생할 수 있다. 순방향 링크를 통해, 전송 전력은 데이터 프레임의 데이터 속도에 따라 조절된다. 낮은 데이터 속도에서, 각 데이터 비트는 TIA/EIA/IS-95에 기술된 바와 같이 변조 심볼을 반복함으로써 긴 시간동안 전송된다. 비트 당 에너지 Eb는 1 비트 시간 주기 동안 수신된 전력의 누산값이며 각 변조 심볼에서 에너지를 누산하여 획득된다. 동일한 크기의 Eb를 위해, 각 데이터 비트는 느린 데이터 속도와 이에 비례하여 더 적은 전송 전력으로 전송될 수 있다. 전형적으로, 원격국은 전체 데이터 프레임이 복조되고, 디코딩되며 데이터 프레임의 데이터율이 결정될 때까지 이전의 전송 속도를 알지 못하고 수신된 비트당 에너지 Eb를 계산할 수 없다. 그러므로, 상기 방법의 지연은 전술된 미국 특허 번호 제 6,035,209 호에 개시되어 있으며, 그 속도는 프레임 당 하나의 전력 제어 메세지이다. 이는 전술한 역방향 전력 제어 메카니즘과 현저히 다른데, 상기 메카니즘에서는 하나의 전력 제어 메세지(bit)는 TIA/EIA/IS-95에 지정된 바와 같이 프레임 당 16번 보내진다.
고속 순방향 링크 전력 제어를 실행하는 다른 방법 및 장치는 상술한 미국 특허 번호 제 6,035,209 호, 1995년 11월 15일에 "METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING FAST FORWARD POWER CONTROL IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM"으로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 08/559,386 호, 1996년 9월 27일에 "METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINK QUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM"으로 출원된 미국 특허 번호 제 5,903,554 호, 1996년 9월 16일에 "MEHTOD AND APPARATUS FOR PERFORMING DISTRIBUTED FORWARD POWER CONTROL"로 출원된 미국 특허 번호 제 5,893,035 호, 및 1996년 11월 20일에 "ADJUSTMENT OF POWER CONTROL THRESHOLD/MEASUREMENTS BY ANTICIPATING POWER CONTROL COMMANDS THAT HAVE NOT BEEN EXECUTED"로 출원된 미국 특허 번호 제 6,075,974 호에 개시되어 있으며, 이 모두는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다.
IS-95 시스템의 경우, 순방향 링크와 역방향 링크 사이의 기본적인 차이는 전송 속도가 역방향 링크를 통해서는 알려질 필요가 없다는 것이다. 미국 특허 번호 제 5,506,109 호에 개시된 바와 같이, 원격국은 더 낮은 속도로 계속해서 전송하지 않는다. 원격국이 전송중일 때, 원격국은 전송 속도와 상관없이 동일 파형 구조를 사용하여 동일 전력 레벨로 전송한다. 기지국은 수신된 역방향 링크 신호의 Eb/Io 측정값을 기초로 전력 제어 비트값을 결정하며 상기 전력 제어 비트를 프레임 당 16번 원격국에 전송한다. 기지국은 원격국이 전송중이 아닌 시간에 대응하는 전력 제어 비트를 무시할 수 있다. 이는 고속 역방향 링크 전력 제어를 허용한다. 그러나, 효과적인 전력 제어 속도는 전송 속도에 따라 가변된다. TIA/EIA/IS-95의 경우, 속도는 최대 속도 프레임에서 800bps이며 1/8속도 프레임에서 100bps이다.
다른 역방향 링크 구조는 1996년 5월 28일에 "HIGH DATA RATE CDMA WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM"으로 출원된 미국 특허 번호 제 5,930,230 호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다. 미국 특허 번호 제 5,930,230 호에 따르면, 보조 파일롯은 역방향 링크에서 도입된다. 파일롯 레벨은 역방향 링크의 전송 속도와는 무관하다. 이는 기지국이 파일롯 레벨을 측정하게 하며 일정한 속도로 역방향 전력 제어 비트를 원격국으로 전송하게 한다.
종래 기술의 순방향 및 역방향 링크의 전력 제어를 제공하는 상기 다수의 방법은 수신중인 유니트(기지국 또는 원격국)에서 수신된 신호의 측정된 Eb/Io에 따라 전송 전력을 증가 또는 감소시키도록 소스 유니트(원격국 또는 기지국)에 지시하기 위해서 1-비트 전력 제어 명령을 이용한다. 1-비트 명령은 전력 제어 기능을 위해 전송된 비트수를 최소로 하며, 따라서 시스템에 필요한 오버헤드를 최소로 하며 데이터 전송 자원을 더 많이 예비해 둔다. 그러나, 1-비트 명령은 본래, 전송 전력이 전력 제어 비트의 수신값에 따라 각 전력 제어 그룹에서 증가 또는 감소하기 때문에, 전력 제어의 토글링(또는 리미트 사이클링;limit cycling)을 일으킨다. 게다가, 처리 지연으로 인해, 전송 전력은 보정이 이루어지기 전에 여러 전력 제어 그룹에 대해 잘못된 지시대로 조절될 수 있어서, 리미트 사이클링의 영향을 증대시킬 수 있다. 리미트 사이클링은 통신 시스템의 효율과 성능을 줄일 수 있다. 1-비트 전력 제어 메카니즘에 고유한 전송 전력의 리미트 사이클링을 줄이거나 제거하는 동시에 최소 비트수를 사용하여 소스 유니트의 전송 전력을 제어하는 방법이 필요하다.
본 발명은 3진 시그널링 방식을 이용하는 통신 시스템에서 전력 제어를 제공하는 새로우며 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 2진 시그널링 방식 고유의 리미트 사이클링을 줄이거나 제거하여 통신 시스템의 성능을 향상시킨다. 일 실시예에서, 전력 제어값(각각 세개의 가능한 값 중 하나를 가짐)은 전력 제어 루프의 응답 시간을 개선하고 전송 전력의 다이나믹 조절을 가능하게 하기 위해 데이터에 펀처링된다. 본 발명의 전력 제어 메카니즘은 순방향 링크 및/또는 역방향 링크에서 이용할 수 있다. 그러나, 간략성을 위해, 본 발명은 역방향 링크 전력 제어 환경과 관련해서 기술된다.
본 발명의 목적은 3진 전력 제어 시그널링 방식을 제공하는 것이다. 예시적인 3진 시그널링 방식에 있어서, 파워 업 명령은 포지티브값(예를 들면 +1)으로 나타내며, 파워 다운 명령은 네거티브값(예를 들면 -1)으로 나타내고 두 낫싱(do nothing) 명령은 제로로 나타낸다. 3진 시그널링 방식은 전력 제어 기능에 할당된 비트수를 최소로 하며, 따라서 데이터 전송을 위한 더 많은 자원을 예비해 둔다.
본 발명의 다른 목적은 전력 제어 루프의 리미트 사이클링을 줄이거나 제거함으로써 통신 시스템의 성능을 개선하는 것이다. 일 실시예에서, 전력 제어값은 파워 업, 파워 다운, 또는 두 낫싱 명령을 포함한다. 일 실시예에서, 만일 수신된 신호의 품질(예를 들면, 비트당 에너지 대 잡음 및 간섭 합의 비 Eb/Io에 의해 측정된)이 미리결정된 범위내에 있다면, 기지국은 두 낫싱 명령을 전송한다. 두 낫싱 명령은 2진 시그널링 방식 고유의 리미트 사이클링을 최소로 한다. 두 낫싱 명령은 또한 기지국에서 수신된 신호의 Eb/Io 측정값의 불확실성으로 인한 원격국의 전송 전력의 변화를 최소로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 전력 제어 루프의 응답 시간을 향상시키는 것이다. 일 실시예에서, 전력 제어값은 인코딩없이 원격국에 전송된다. 게다가, 전력 제어값은 인코딩된 데이터에 펀처링된다. 원격국에서, 전력 제어값은 복조되며 긴 디코딩 처리없이 빠르게 검출된다. 빠른 응답 시간은 전력 제어 루프의 성능을 개선하며 통신 시스템의 성능 향상과 용량의 증가를 가져온다.
본 발명의 또 다른 목적은 핸드오프를 지원하는 전력 제어 메카니즘을 제공하는 것이다. 원격국은 여러 기지국과 소프트 핸드오프 될 수 있으며 기지국으로부터의 동일하거나 동일하지 않은 전력 제어값을 수신한다. 원격국에서, 전송된 전력 제어값이 수신, 복조 및 필터링된다. 여러 기지국 또는 여러 신호 경로의 동일한 전력 제어값은 전력 제어값의 향상된 측정값을 생성하기 위해 결합된다. 각각의 독립적인 전력 제어값은 대응하는 수신 전력 제어값을 생성하기 위해 일 세트의 임계값과 비교된다. 원격국과 통신하는 모든 기지국으로부터의 수신되는 전력 제어값은, 임의의 기지국이 파워 다운 명령을 전송한 경우 전송 전력을 감소시키며, 어떤 기지국도 파워 다운 명령을 전송하지 않고 적어도 하나의 기지국이 두 낫싱 명령을 전송한 경우 아무 일도 하지 않으며, 모든 기지국이 파워 업 명령을 전송한 경우 전송 전력을 증가시키도록 논리적으로 결합된다.
본 발명의 또 다른 목적은 신뢰할 수 있는 전력 제어 메카니즘을 제공하는 것이다. 신뢰할 수 없는 역방향 전력 제어 비트는 예를 들면 전송 전력을 유지함으로써 전력 제어 루프에서 사용시 생략될 수 있다.
본 발명은 역방향 링크 전력 제어에 대해 기술되었지만, 그 개념은 순방향 링크 전력 제어에서도 충분히 사용될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조로 이하에서 상세히 설명된다.
도 1은 원격국과 통신하는 다수의 기지국을 도시한 본 발명의 통신 시스템의 도면이다.
도 2는 기지국과 원격국의 일 예의 블록도이다.
도 3은 순방향 트래픽 채널의 일 예의 블록도이다
도 4는 원격국내의 복조기의 일 예의 블록도이다
도 5는 원격국내의 전력 제어 프로세서의 일 예의 블록도이다
도 6은 기지국내의 전력 검출기의 일 예의 블록도이다.
도 7은 역방향 링크 전력 제어 신호의 타이밍도이다.
본 발명에서, 기지국은 순방향 트래픽 채널을 통해서 데이터와 함께 역방향 전력 제어값을 전송한다. 역방향 전력 제어값은 기지국에서의 원하는 성능 레벨(예를 들면, 미리결정된 프레임 에러율;FER)을 유지하기 위해 전송 전력을 제어하도록 원격국에 의해 이용되며, 네트워크에서 다른 원격국에 대한 간섭을 최소로 한다. 일 실시예에서, 각각의 전력 제어값은 파워 업 명령(예를 들면, +1), 파워 다운 명령(예를 들면, -1) 또는 두 낫싱 명령(예를 들면, 0)을 포함한다. 일 실시예에서, 처리 지연을 최소로 하기 위해, 전력 제어값은 인코딩되지 않으며 데이터에 펀처링된다(punctured)(도 3 참조). 이러한 점에서 펀처링은 하나 이상의 코드 심볼이 전력 제어값에 의해 대체되는 처리 과정이다.
일 실시예에서, 기지국은 상술한 미국 특허 번호 제 5,506,109 호에 개시된 방법에 따라 수신된 역방향 링크 신호의 품질을 측정한다. 일 실시예에서, 수신된 역방향 링크 신호의 품질은 측정된 Eb/Io로 나타난다. 선택적인 실시예에서, 기지국에서 수신된 바와 같이, 역방향 링크 신호의 품질은 역방향 링크 파일롯 신호 또는 원격국에 의해 전송된 순방향 전력 제어 비트(만일 1이 이용된다면)의 크기를 측정하여 결정될 수 있다. 상기 선택적인 실시예에서, 데이터 비트의 품질은 바로 측정되지 않지만, 역방향 링크 파일럿 신호 또는 순방향 전력 제어 비트의 측정된 크기로부터 유도될 수 있다. 이는 순방향 전력 제어 비트와 역방향 링크 신호가 전파 환경에서의 변화에 의해 동일하게 영향을 받기 때문에 합당하다. 선택적인 실시예는 데이터 비트의 크기가 파일롯 신호의 크기 또는 순방향 전력 제어 비트에 대한 공지된 비율로 유지된다면 만족스럽게 동작한다. 기지국에서 역방향 링크 신호의 품질을 측정하는 다른 방법은 본 발명의 범위 내에 있다.
일 실시예에서, 기지국은 제 1 및 제 2 세트 포인트를 포함하는 세트 포인트 세트 대 측정된 Eb/Io를 비교한다. 측정된 Eb/Io가 제 1 세트 포인트 이상이면 기지국은 전력 다운 명령을 보낸다. 측정된 Eb/Io가 제 2 세트 포인트 미만이면 기지국은 파워 업 명령을 보낸다. 끝으로, 측정된 Eb/Io가 제 1 및 제 2 세트 포인트 사이면 기지국은 두 낫싱(do nothing) 명령을 보낸다. 세트 포인트는 시스템의 성능 요구 조건과 수신된 역방향 링크 신호의 측정값의 불확실성을 포함하는 파라미터 세트에 기초하여 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 하나의 전력 제어값은 각 전력 제어 그룹에 대한 개별적인 원격국에 전송된다. IS-95 통신 시스템에서, 각 전력 제어 그룹의 지속시간은 1.25msec이다. 균일한 간격으로 전력 제어값을 전송하는 것은 기지국에서 동일 시간에 여러 원격국으로 전력 제어값을 전송할 수 있게 한다. 이는 용량을 줄일 수 있는 전송 전력의 피크를 유도할 수 있다. 이를 피하기 위해, 전력 제어값은 전력 제어 그룹내에서 유사 랜덤하게(pseudo-randomly) 위치할 수 있다. 이는 미리결정된 수의 위치(예를 들면 IS-95 시스템의 경우, 24)로 전력 제어 그룹을 분할하고 전력 제어값에서 펀처링하는 위치를 유사 랜덤하게 선택하여(예컨대, 긴 PN 시퀀스로) 달성할 수 있다. IS-95 시스템의 경우, 전력 제어 그룹내에서 제 1의 16 위치 중 하나만이 전력 제어값의 시작 위치로서 선택되며 마지막 8 위치는 선택되지 않는다.
일 실시예에서, 전력 제어값은 상술한 예시적인 값(예를 들면, +1,0,-1)을 가진 3진 시그널링 방식을 사용하여 전송된다. 3진 시그널링 방식을 사용한 경우, 전력 제어값의 위치를 랜덤화 할 필요는 없다. 바람직하게, 전력 제어 그룹의 앞부분에 전력 제어값을 위치시킴으로써 전력 제어 루프의 처리 지연을 감소시킬 수 있으며 이에 따라 성능이 개선된다. 그러나, 전력 제어값은 다른 시스템의 고려 사항을 만족시키기 위해 전력 제어 그룹의 여러 위치에 위치할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있다.
원격국에서, 전송된 전력 제어값은 수신되어 복조 및 처리된다. 특히, 복조된 전력 제어 심볼은 전력 제어값의 지속시간 동안 누산된다. 다음으로, 여러 기지국 또는 다중 경로의 동일한 전력 제어값이 누산된다. 그 결과, 각각의 독립적인 전력 제어값은 +1,-1,0 중 하나의 값을 가지는 해당 수신 전력 제어값을 제공하기 위해 임계값 세트와 비교된다. 각각의 독립적인 전력 제어값에 대해 하나씩의 수신된 전력 제어값들은, 임의의 기지국이 파워 다운 명령을 보내면 전송 전력을 감소시키고, 어떤 기지국도 파워 다운 명령을 보내지 않고 적어도 한 기지국이 두 낫싱 명령을 보내면 아무 일도 하지 않으며, 모든 기지국이 파워 업 명령을 보내면 전송 전력을 증가시키도록 원격국에 지시하는 단일 전력 제어 명령을 공급하기 위해 논리적으로 결합된다.
전형적으로 역방향 전력 제어값은 낮은 전송 전력 레벨로 원격국에 전송된다. 게다가, 전력 제어값은 통신 시스템내에서 여러 기지국으로부터 전송될 수 있다. 전력 제어값의 크기에 대한 더욱 정확한 측정값은 동일 기지국의 다중 경로 또는 여러 기지국으로부터 전력 제어값을 수신하여, 개별 기지국 또는 다중 경로의 파일롯 신호의 크기와 위상에 따라 전력 제어값의 위상 및 크기를 조절하고, 전력 제어값의 조절된 크기를 필터링하여 획득될 수 있다. 전력 제어값의 필터링된 크기는 적절하게 결합될 수 있으며, 기지국에서 수신된 역방향 링크 신호의 품질이 원하는 레벨로 유지되도록 원격국의 전송 전력을 제어하는데 사용된다.
예를 들면 채널에서의 느린 페이딩을 제거하기 위한 것과 같이 전력 제어 메카니즘의 효과를 개선하기 위해, 전력 제어 루프는 고속에서 동작하도록 설계된다. 예시적인 IS-95 시스템에서, 전력 제어값은 800bps로 전송된다. 그러므로, 원격국의 전송 전력은 초당 최대 800회에 이르는 속도로 조절될 수 있다. 그러나, 전력 제어값이 코딩이 되지 않은채 최소 에너지로 전송되기 때문에, 일부 전력 제어값은 원격국에서 만족스럽게 수신되지 않을 수도 있다. 원격국은 충분히 신뢰하지 못할만한 임의의 전력 제어값을 무시하도록 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 처리 지연을 최소로 하기 위해, 전력 제어값은 코딩없이 전송되며 데이터에 펀처링된다. 그러나, 높은 수준의 신뢰도를 요구하는 통신 시스템의 경우, 전력 제어값은 데이터와 함께 인코딩될 수 있거나 전력 제어값을 위해서만 제공된 별도의 코드와 인코딩될 수 있다. 수신된 전력 제어값의 신뢰도를 개선하기 위한 코딩의 사용은 본 발명의 범위 내에 있다.
간략성을 위해, 본 발명은 역방향 링크 전력 제어에 관련해서 기술되며, 여기서, 기지국은 개별 전송 전력을 조절할 것을 원격국에 명령한다. 본 발명은 순방향 링크 전력 제어에 적용될 수 있다는 사실이 당업자에게는 쉽게 자명해진다. 그러므로, 기술된 본 발명의 개념을 이용하는 순방향 링크 전력 제어는 본 발명의 범위내에 있다.
Ⅰ. 회로 설명
도면을 참조하면, 도 1에는, 여러 원격국(6;간략성을 위해 단지 하나의 원격국(6)을 도시함)과 통신하는 여러 기지국(4)을 포함하는 본 발명의 예시적인 통신 시스템이 도시되어 있다. 시스템 제어기(2)는 통신 시스템의 모든 기지국(4)과 PSTN(public switched telephone network)(8)에 접속된다. 시스템 제어기(2)는 PSTN(8)에 접속된 사용자와 원격국(6)의 사용자 사이의 통신을 조절한다. 기지국(4)으로부터 원격국(6)으로의 데이터 전송은 신호 경로(10)를 통한 순방향 링크에서 발생되며, 원격국(6)으로부터 기지국(4)으로의 전송은 신호 경로(12)를 통한 역방향 링크에서 발생된다. 신호 경로는 신호 경로(10a)와 같은 직진 경로 또는 신호 경로(14)와 같은 반사 경로일 수 있다. 반사 경로(14)는 기지국(4a)으로부터 전송된 신호가 반사 소스(16)로부터 반사되며 가시 경로 라인(10a)과는 다른 경로를 통해 원격국(6)에 도착하였을 때 발생된다. 도 1에 블록으로 도시되었지만, 반사 소스(16)는 원격국(6)이 동작하는 환경의 예를 들면 빌딩 또는 다른 구조물과 같은 인공물이다.
본 발명의 기지국(4)과 원격국(6)의 일 예의 블록도는 도 2에 도시되어 있다. 순방향 링크의 데이터 전송은 인코더(22)에 데이터를 공급하는 데이터 소스(20)로부터 생성된다. 인코더(22)의 일 예의 블록도는 도 3에 도시되어 있다. 인코더(22)내에서, 채널 인코더(212)는 시스템의 인코딩 포맷을 따라 데이터를 인코딩한다. IS-95 시스템의 일 예에서, 채널 인코더(212)는 미국 특허 번호 제 5,103,359 호에 기술된 CRC 인코딩, 코드 테일 비트 삽입, 콘볼루션 인코딩 및 심볼 반복을 수행한다. 최종 심볼은 심볼을 재정렬하는 블록 인터리버(214)에 공급되며 변조기(MOD;24)에 인터리빙된 데이터를 공급한다.
IS-95 표준을 수행하는 변조기(24)의 블록도의 일 예는 도 3에 도시되어 있다. 변조기(24)내에서, 인터리빙된 데이터는 데이터가 예정된 원격국(6)에 의해 단지 수신 가능하도록 긴 PN 코드로 곱셈기(222)에 의해 스크램블링된다. 긴 PN 확산 데이터는 멀티플렉서(MUX;226)을 통해 멀티플렉싱되며 목적 원격국(6)에 할당된 트래픽 채널과 일치하는 월시 코드로 데이터를 커버하는 곱셈기(228)에 공급된다. 월시 커버링된 데이터는 곱셈기(230a,230b)에 공급되며 각각 짧은 PNI와 PNQ 코드로 확산된다. 곱셈기(230a,230b)의 짧은 PN 확산 데이터는 각각 필터(232a,232b)에 공급되며, 상기 필터들은 데이터의 저역통과 필터링을 공급한다. 필터(232a,232b)의 I 채널 데이터와 Q 채널 데이터 각각은 신호를 필터링하고 변조하며 상향변환하고 증폭하는 송신기(TMTR;26)에 공급된다(도 2 참조). 변조된 신호는 듀플렉서(28)를 통해 라우팅되며 신호 경로(10)를 통해 순방향 링크에서 안테나(30)로부터 전송된다. 듀플렉서(28)는 일부 기지국 설계에서 사용되지 않을 수도 있다.
도 3에 도시된 일 실시예에서, 전력 제어값은 전력 제어 비트와 전력 제어 인에이블을 포함한다. 일 실시예에서, 전력 제어 비트는 원격국(6)에 전송 전력을 증가시킬 것을 원격국(6)에 명령하는 하이(예를 들면, 1)의 1-비트 명령 및 전송 전력을 감소시킬 것을 원격국(6)에 명령하는 로우(예를 들면, 0)의 1-비트 명령이다. 일 실시예에서, 전력 제어 인에이블은 전력 제어 비트가 처리되어 필터(232)의 출력에 제공되게 하는 하이(예를 들면, 1) 및 두 낫싱(do nothing) 명령에 대한 중간값(0)으로 필터(232)의 출력을 리셋하는 로우(예를 들면,0)의 1-비트 명령이다. 이는 도 7에 도시되어 있으며, 도 7에서는 로우 전력 제어 인에이블이 점선으로 표시되며 하이 전력 제어 인에이블이 실선으로 표시된다. 도 7에서 전송된 시퀀스(예를 들면, I 채널 데이터 및 Q 채널 데이터)는 전력 제어 인에이블이 점선으로 표시된 것처럼 로우일 때 중간값이 되는 것을 알 수 있다.
일 실시예에서, I 채널 데이터와 Q 채널 데이터는 각각 동상 및 직교 사인파에 의해 변조된다. 두 낫싱 명령이 제로의 값을 갖도록 함으로써, 변조된 I 및 Q 신호는 전력 제어 값의 지속시간 동안 제로이다. 따라서, 기지국(4)은 두 낫싱 명령을 전송할 때 전력 제어 값의 지속시간 동안 원격국(6)에 에너지를 보내지 않는다.
예시적인 실시예에서, 하나의 역방향 전력 제어 값은 각각의 전력 제어 그룹에 대한 데이터 스트림에 펀처링된다. 각 전력 제어값의 지속시간은 미리 결정되며 트래픽 채널의 데이터 속도에 따라 생성될 수 있다. 또한 역방향 링크 전력 제어값이 펀처링된 위치는 고정될 수 있으며 도 3에 도시된 긴 PN 발생기(224)의 긴 PN 시퀀스로 유사 랜덤하게 선택될 수 있다. MUX(226)는 역방향 전력 제어 비트를 데이터 스트림에 펀처링하는데 사용된다. MUX(226)의 출력은 인코딩된 데이터 비트와 역방향 전력 제어 비트를 모두 포함한다. 전력 제어 비트와 전력 제어 인에이블의 정의가 테이블 1에 리스트되어 있다.
테이블 Ⅰ
전력 제어 비트 전력 제어 인에이블 전력 제어값 원격국 동작
1 1 +1 파워 업
0 1 -1 파워 다운
× 0 0 두 낫싱
선택적으로, 전력 제어값(예를 들면, +1,0,-1)은 믹서(230)와 필터(232) 사이에 삽입된 한 쌍의 MUX를 통해 필터(232)로 공급되는 데이터에 직접 펀처링될 수 있다(도 3에 도시되지 않음). 상기 실시예에서, 짧은 PN 확산 데이터는 전력 제어값의 신호 공간에 상응하는 새로운 신호 공간에 맵핑된다. 예를 들면, 짧은 PN 확산 데이터의 하이는 +1로 맵핑될 수 있고 PN 확산 데이터의 로우는 -1로 맵핑되 수 있다.
도 2를 참조하면, 원격국(6)에서, 순방향 링크 신호는 안테나(102)에 의해 수신되어 듀플렉서(104)를 통해 라우팅되고 수신기(RCVR;106)로 공급된다. 수신기(106)는 디지털화된 I 및 Q 베이스밴드 신호를 획득하기 위해 신호를 필터링, 증폭, 복조 및 양자화한다. 베이스밴드 신호는 복조기(DEMOD;108)에 공급된다. 복조기(108)는 짧은 PNI와 PNQ 코드로 베이스밴드 신호를 역확산하며, 기지국(4)에 사용된 월시 코드와 동일한 월시 코드로 역확산 데이터를 디커버하며, 긴 PN 코드로 월시 디커버링된 데이터를 역확산하며, 디코더(11)에 복조된 데이터를 공급한다.
디코더(110)내에서, 블록 디-인터리버는 복조된 데이터의 심볼을 재정렬하며 채널 인코더(212)에서 사용된 인코딩 포맷에 따라 데이터를 디코딩하는 채널 디코더에 디-인터리빙된 데이터를 공급한다. 디코딩된 데이터는 데이터 싱크(112)에 공급된다.
Ⅱ. 전력 제어값의 검출
수신된 역방향 링크 전력 제어값을 검출하는 복조기(108)의 일 예의 블록도가 도 4에 도시되어 있다. 수신기(106)의 디지털화된 I 및 Q 베이스밴드 신호는 상관기(310)의 뱅크에 공급된다. 각각의 상관기(310)는 동일 기지국(4)의 서로 다른 신호 경로 또는 서로 다른 기지국(4)의 서로 다른 전송에 할당된다. 각각 할당된 상관기(310)내에서, 기지국 신호는 각각 곱셈기(312a,312b)에 의해 짧은 PNI 및 PNQ 코드로 역확산된다. 각각의 상관기(310)내의 짧은 PNI 및 PNQ 코드는 신호가 전송되는 기지국(4)과 관련된 특정 오프셋과 매칭되며, 또한 상기 상관기(310)에 의해 복조된 신호에 의해 발생되는 전파 지연에 상응하는 고유 오프셋을 가질 수 있다. 짧은 PN 역확산 데이터는 상관기(310)에 의해 수신된 트래픽 채널에 할당된 월시 코드로 곱셈기(314)에 의해 디커버링된다. 디커버링된 데이터는 심볼 시간 동안 디커버링된 데이터의 에너지를 누산하는 필터(318)에 공급된다.
IS-95 시스템의 경우, 파일롯 신호는 트래픽 채널에 중첩된 별도 파일롯 채널을 통해 전송되며, 곱셈기(312)의 짧은 PN 역확산 데이터는 파일롯 신호를 또한 포함한다. IS-95 시스템의 경우, 파일롯 신호는 월시 코드 0과 일치하는 모든 제로 시퀀스로 커버링된다. 그러므로, 어떤 월시 디커버링도 파일롯 신호를 획득하는데 필요하지 않다. 짧은 PN 역확산 데이터는 수신 신호로부터 파일롯 신호를 추출하기 위해 저역통과 필터링 및/또는 수신 신호로부터 파일롯 신호를 추출하기 위해 역확산 데이터의 심볼 누산을 실행하는 파일롯 상관기(316)에 공급된다.
파일롯 상관기(316)의 필터링된 파일롯 신호 및 필터(318)의 필터링된 데이터에 상응하는 두 개의 복소 신호(또는 벡터)는 기술분야에 공지된 방식으로 두 개의 벡터의 도트 프로덕트(dot product)를 계산하는 도트 프로덕트 회로(320)에 공급된다. 도트 프로덕트 회로(310)의 일 예는 "PILOT CARRIER DOT PRODUCT CIRCUIT"이란 명칭의 미국 특허 번호 제 5,506,865 호에 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다. 도트 프로덕트 회로(320)는 필터링된 파일롯 신호에 상응하는 벡터에 상기 필터링된 데이터에 상응하는 벡터를 투사(project)하며 벡터의 크기를 곱하고 부호화된 스칼라 출력(Sm(j))을 디멀티플렉서(DEMUX;322)에 공급한다. 부호 Sm(j)는 j번째 심볼 기간동안 m번째 상관기(320m)의 출력을 나타내는데 사용된다. 원격국(6)은 현재 프레임의 j번째 심볼 기간이 데이터 비트 또는 역방향 전력 제어값에 상응하는가의 여부를 알게된다. 따라서, DEMUX(322)는 상관기 출력의 벡터인
Figure 112006005665877-pct00002
를 데이터 결합기(324) 또는 제어 프로세서(120)로 라우팅한다. 데이터 결합기(324)는 그 벡터 입력을 합산하고, 긴 PN 코드를 사용하여 데이터를 역확산하며 복조된 데이터를 디코더(110)로 공급한다.
복조된 전력 제어 심볼을 포함하는 전력 제어 데이터는 도 5에 도시된 전력 제어 프로세서(410)에 공급된다. 전력 제어 프로세서(410)는 도 2에 도시된 제어 프로세서(120)에 통합될 수 있다. 전력 제어 프로세서(410)에서, 복조된 전력 제어 심볼은 복조된 전력 제어값(bm(i))을 생성하기 위해 전력 제어값의 지속시간동안 복조된 전력 제어 심볼(sm(j))을 누산하는 심볼 어큐뮬레이터(412)에 공급된다. 예를 들면, IS-95 시스템의 경우, 각 전력 제어값은 두 변조 심볼 또는 128 PN 칩의 지속시간을 가진다. 이 경우, 심볼 어큐뮬레이터(412)는 복조된 전력 제어값(bm(i))을 생성하기 위해 128 개의 PN 칩 동안에 복조된 전력 제어 심볼을 누산한다. 기호 bm(i)는 i번째 전력 제어 그룹에 대해 m 번째 상관기(310m)에 상응하는 역방향 전력 제어값을 나타내는데 사용된다. 복조된 전력 제어값의 벡터인
Figure 112006005665877-pct00003
는 동일한 비트 어큐뮬레이터(414)에 공급된다.
IS-95 표준에 따라, 하나 이상의 기지국(4)은 동일 원격국(6)과 통신하며 기지국(4)은 동일하거나 동일하지 않은 역방향 링크 전력 제어값 중 하나를 전송하도록 구성될 수 있다. 기지국(4)은 전형적으로 셀내의 다른 섹터에 있을때처럼 물리적으로 동일 위치에 위치할 때에도 동일한 전력 제어값을 전송하도록 구성된다. 동일 전력 제어값을 전송하지 않는 기지국(4)은 통상 물리적으로 서로 다른 위치에 물리적으로 위치한다. IS-95 표준은 동일 전력 제어값을 전송하도록 구성된 기지국(4)이 원격국(6)과 동일하게 되도록 하는 메카니즘을 명시한다. 게다가, 원격국(6)이 다중 전파 경로를 통해 단일 기지국(4)의 전송을 수신하는 중일 때, 상기 경로에서 수신된 역방향 전력 제어값은 원래부터 동일하다. 동일한 비트 어큐뮬레이터(414)는 동일한 것으로 알려진 역방향 전력 제어값(bm(i))을 결합한다. 동일한 비트 어큐뮬레이터(414)의 출력은 독립적인 역방향 전력 제어값의 벡터인
Figure 112006005665877-pct00004
이며, 이는 N 독립 역방향 전력 제어 스트림에 상응한다. 각각의 독립적인 전력 제어 스트림(b'n(i))은 상기 스트림(예를 들면, 원격국(6)과 통신하는 서로 다른 섹터 또는 서로 다른 다중 경로로부터의)에 상응하는 동일한 전력 제어값의 합계를 포함한다. 독립 전력 제어값은 다음 방정식에 따라 계산될 수 있다:
Figure 112000011340250-pct00005
(1)
여기에서 K는 n 번째 독립 역방향 전력 제어 스트림(예를 들면, 서로 다른 기지국(4) 또는 서로 다른 다중 경로로부터의)에 대한 동일한 전력 제어값을 수신하는 상관기(310)의 개수이다.
본 발명의 3진 채널은 또한 통상적으로 소거 채널로서 참조된다. 하나의 임계값(전형적으로 이진 +1/-1 통신 채널의 경우 제로)을 사용하는 대신, 두개의 임계값이 본 발명의 3진 채널에 사용된다. 제 1 임계값은 제로 이상으로 세팅되며 제 2 임계값은 제로 이하로 세팅된다. 만일 수신 신호의 크기가 제 1 임계값 이상이면, +1이 통지되고, 크기가 제 2 임계값 이하이면, -1이 통지되며, 크기가 제 1 및 제 2 임계값 사이이면, 소거가 통지된다.
독립 전력 제어값의 벡터(
Figure 112006005665877-pct00006
)는 미리결정된 임계값의 대응 세트와 각각의 독립 전력 제어값(b'n(i))을 비교하는 임계값 비교 회로(416)에 공급된다. 만일 b'n(i)가 제 1 임계값(제 1n) 이상이라면, b'n(i)에 해당하는 수신된 전력 제어값(b"n(i))이 +1로 세팅되며, b'n(i)가 제 2 임계값(제 2n) 이하라면, 수신된 전력 제어값(b"n(i))은 -1로 세팅되고, b'n(i)가 제 1 및 제 2 임계값 사이라면, 수신된 전력 제어값(b"n(i))은 제로로 세팅된다.
각각의 독립적인 전력 제어값에 상응하는 제 1 및 제 2 임계값은 파라미터 세트에 따라 세팅될 수 있으며, 상기 파라미터로는 독립 전력 제어값과 수신 신호의 측정된 크기의 변화를 생성하도록 결합되는 동일한 전력 제어값의 개수가 있다. 예를 들면, 제 1 임계값은 공칭 최대 크기값인 0.5로 세팅되며 제 2 임계값은 공칭 최대 크기값인 -0.5로 세팅되며, 이러한 임계값은 상술한 파라미터에 따라 조절될 수 있다. 임계값 비교기 회로(416)의 출력은 수신된 전력 제어값의 벡터인
Figure 112006005665877-pct00007
을 포함하며, 각 수신된 전력 제어값(b"n(i))은 +1,0,-1중 하나의 값을 가진다. 수신된 전력 제어값의 벡터(
Figure 112006005665877-pct00008
)는 전력 제어 로직(418)에 공급된다.
IS-95 표준에 따라, 원격국(6)은 임의의 기지국(4)이 파워 다운 명령을 보냈을 때 전송 전력을 감소시킨다. 상기 메커니즘은 간섭을 최소로 하며 시스템 용량을 개선하는 동시에, 역방향 링크 신호가 적어도 하나의 기지국(4)에 의해 적절하게 수신되는 것을 보장한다. 일 실시예에서, 동일 전력 제어 메카니즘은 본 발명의 3진 전력 제어 시그널링 방식과 관련하여 이용된다. 일 실시예에서, 만일 임의의 수신된 전력 제어값(b"n(i))이 네거티브라면, 원격국(6)은 전송 전력을 감소시킨다. 게다가, 만일 어떤 수신 전력 제어값(b"n(i))도 네거티브가 아니고 적어도 하나의 수신 전력 제어값(b"n(i))이 제로라면, 원격국(6)은 전송 전력을 조절하지 않는다. 끝으로, 만일 모든 수신 전력 제어값(b"n(i))이 포지티브라면, 원격국(6)은 전송 전력을 증가시킨다. 전력 제어 로직(418)은 상술한 논리적인 방식을 사용하여 수신된 전력 제어값의 벡터(
Figure 112006005665877-pct00009
)를 처리한다. 전력 제어 로직(418)의 출력은 전송 전력을 증가, 감소 또는 유지하도록 원격국(6)에 지시하는 단일 전력 제어값(또는 전력 제어 명령)이다. 상기 전력 제어값은 원격국(6)의 전송 전력을 조절하는 송신기(136;도 2 참조)에 공급된다.
일 실시예에서, 역방향 전력 제어값은 인코딩되지 않으며, 따라서 간섭에 의해 발생된 에러에 특히 취약하다. 폐루프 역방향 링크 전력 제어의 고속 응답 시간은 원격국(6)의 전송 전력의 잘못된 조절 또는 비조절이 후속하는 전력 제어 그룹을 위해 보상될 수 있기 때문에 역방향 링크 전력 제어 성능에 대한 상기 에러의 효과를 최소로 한다.
상술한 일 실시예에서, 역방향 링크 전력 제어는 IS-95 표준과 호환되는 방식으로 기술되었다. 본 발명의 실시는 임의의 특정 통신 시스템 또는 실행에 달려있지 않다. 기술된 전력 제어 프로세싱을 처리하는 다른 실시예가 고려될 수 있으며 또한 이는 본 발명의 사상 내에 있다는 것은 당업자에게 자명한 일이다.
Ⅲ. 전력 제어값의 생성
도 2를 참조하면, 기지국(4)에서, 역방향 링크 신호는 안테나(30)에 의해 수신되어 듀플렉스(28)를 따라 라우팅되고 수신기(RCVR;50)에 공급된다. 수신기(50)는 디지털화된 I 및 Q 베이스밴드 신호를 획득하기 위해 신호를 필터링, 증폭, 복조 및 양자화한다. 베이스밴드 신호는 짧은 PNI 및 PNQ 코드로 베이스밴드 신호를 역확산하는 복조기(DEMOD)에 공급된다. IS-95 시스템의 경우, 복조기(52) 신호는 대응하는 월시 코드에 상기 수신된 월시 시퀀스를 맵핑한다. 특히, 역확산 데이터는 64칩의 블록으로 그룹화되며 역확산 데이터의 블록과 가장 가까운 월시 시퀀스를 가진 월시 코드가 할당된다. 신호 맵핑은 고속 하다마드(Hadamard) 변환 필터에 의해 실행되며, 상기 필터는 상술한 미국 특허 번호 제 5,103,459 호에 개시되어 있다. 월시 코드는 디코더(54)에 공급된 복조된 데이터를 포함한다.
디코더(54)내에서, 블록 디-인터리버는 복조된 데이터의 심볼을 재정렬하며, 인코더(132)에서 사용된 인코딩 포맷에 따라 데이터를 디코딩하는 채널 디코더에 디-인터리빙된 데이터를 공급한다. IS-95 시스템의 경우, 디코더(54)는 비터비 디코딩 및 디코딩된 데이터의 CRC 검사를 수행한다. CRC 검사된 데이터는 데이터 싱크(56)에 공급된다. IS-95 시스템에 대한 수신기(50)와 복조기(52)의 기능은 미국 특허 번호 제 5,103,459 호에 개시되어 있다.
IS-95 시스템의 일 예에서, 원격국(6)의 전송 전력은 필수 역방향 링크 신호 품질(예를 들면, 기지국(4)에서 수신된 역방향 링크 신호의 비트 당 에너지 대 잡음 및 간섭 합의 비인 Eb/Io에 의해 측정된)을 유지하도록 조절된다. 일 실시예에서, 측정된 Eb/Io는 Eb/Io 세트 포인트와 비교되며 그에 대한 응답으로 전력 제어값이 생성된다. 다음으로, Eb/Io 세트 포인트는 원하는 프레임 에러율(FER)을 유지하기 위해 조절된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복조된 데이터는 제어기(40)내의 전력 검출기(430)에 공급된다. 전력 검출기(430)내에서, 복조된 데이터는 수신된 역방향 트래픽 채널의 전력과 총 수신 전력을 계산하는 전력 측정 회로(432)에 공급된다. 수신 신호의 품질을 측정하는 방법 및 장치는 미국 특허 번호 제 5,506,109 호에서 자세히 설명되어 있다. 요약하면, 수신된 역방향 트래픽 채널의 전력은 복조된 데이터로부터 계산될 수 있으며 총 수신 전력은 역확산 데이터로부터 계산될 수 있다. 상기 두 측정값의 비는 필터(436)에 공급되는 측정된 Eb/Io를 계산한다. 필터(436)는 미리결정된 간격 동안 측정된 Eb/Io를 평균하며 비교 회로(438)에 평균 Eb/Io를 공급한다. 필터(436)는 기술분야에 공지된 유한-임펄스 응답(FIR) 필터 또는 다른 필터 설계로서 실행될 수 있다. 게다가 필터(436)는 신뢰할만한 측정값과 최소 응답 시간 사이의 절충이 특정 시스템 요구조건에 대해 획득될 수 있도록 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 수신된 역방향 링크 신호의 품질 표시자(FER과 같은)는 그에 응답하여 두개의 Eb/Io 세트 포인트(제 1 및 제 2 세트 포인트를 포함)를 세팅하는 임계값 조절 회로(434)에 공급된다. 일 실시예에서, 만일 평균된 Eb/Io가 제 1 세트 포인트 이상이라면, 수신된 Eb/Io는 필요 이상으로 양호하며, 원격국(6)의 전송 전력은 -1의 전력 제어값을 보냄으로써 하향 조절된다. 선택적으로, 만일 평균된 Eb/Io가 제 2 세트 포인트 이하라면, 수신된 Eb/Io는 필요 이하로 불량하며, 원격국(6)의 전송 전력은 +1의 전력 제어값을 보냄으로써 상향 조절된다. 끝으로, 만일 평균된 Eb/Io가 제 1 및 제 2 세트 포인트 사이이면, 수신된 Eb/Io는 거의 요구되는 정도이며, 원격국(6)의 전송 전력은 제로의 전력 제어값을 갖는 두 낫싱 명령을 보냄으로써 유지된다. 제 1 및 제 2 세트 포인트의 차이는 수신된 Eb/Io의 원하는 동작 범위를 포함하며 특정 애플리케이션에 맞출 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 임계값 사이의 차이는 수신된 Eb/Io의 측정값의 불확실성을 계산하기 위해 세팅될 수 있다. 예를 들면, 수신 Eb/Io는 단지 ±0.5db의 확실성으로 측정될 수 있으며, 제 1 및 제 2 세트 포인트의 차이는 적어도 1.0db차이로 세팅될 수 있다.
제 1 및 제 2 임계값은 수신된 역방향 링크 신호의 FER에 의해 결정된 바와 같은 시스템의 성능 요구조건을 기초로 조절될 수 있다. 만일 수신된 FER이 요구 조건보다 높다면, 세트 포인트는 증가될 수 있고 이에 따라 전력 제어 루프에 의해 원격국(6)의 전송 전력을 상향 조절하도록 하며, 수신된 Eb/Io를 향상시킨다. 선택적으로, 만일 수신된 FER이 필요 조건보다 낮다면, 세트 포인트는 감소될 수 있고 이에 따라 전력 제어 루프가 용량을 개선하기 위해 원격국(6)의 전송 전력을 하향 조절하게 한다.
상술한 미국 특허 번호 제 5,109,390 호에 개시된 바와 같이, 원격국(6)은 여러 기지국(4)과 소프트 핸드오프 또는 여러 기지국(4;또는 섹터)과 소프터 핸드오프될 수 있다. 핸드 오프동안, 기지국(4)은 원격국(6)에 동일한 또는 비동일한 전력 제어값을 전송할 수 있다. 만일 비동일 전력 제어값이 전송된다면, 각 기지국(4)은 다른 기지국(4)과 독립적으로 동작한다. 그러나, 동일한 전력 제어값이 전송된다면, 상기 전력 제어값은 시스템 제어기(2)와 같은 중앙 프로세서로 전송되고, 모든 기지국(4)의 전력 제어값을 평가한다. 일 실시예에서, 시스템 제어기(2)는, 임의의 기지국(4)이 파워 다운 명령을 보내는 경우에는 원격국(6)에게 전력 전송을 감소시키라고 지시하고, 어떤 기지국(4)도 파워 다운 명령을 보내지 않고 적어도 하나의 기지국(4)이 두 낫싱 명령을 보내는 경우에는 원격국(6)에게 전송 전력을 유지하라고 지시하며, 모든 기지국(4)이 파워 업 명령을 보내는 경우에는 원격국(6)에 전송 전력을 증가시키라고 지시한다. 동일한 전력 제어값은 순방향 링크를 통한 전송을 위해 원격국(6)과 통신하는 모든 기지국(4)으로 시스템 제어기(2)에 의해 전송된다.
본 발명은 IS-95 통신 시스템의 역방향 링크 전력 제어에 대해 자세히 설명되었다. 본 발명의 3진 시그널링 방식이 다른 통신 시스템의 역방향 링크 전력 제어에 대해 이용될 수 있다는 것이 당업자에게는 자명하다. 상기 다른 통신 시스템은 1997년 11월 3일에 "METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION"으로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 08/963,386 호에 개시된 고속 패킷 데이터 통신 시스템이며, 상기 미국 특허 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었고 여기에서 참조로서 통합된다. 상기 패킷 데이터 통신 시스템에서, 전력 제어 하위 채널은 전송 중인 기지국과 통신하는 각각의 원격국에 할당된다. 각각의 전력 제어 하위 채널은 전송 전력을 파워 업, 파워 다운, 또는 유지하라고 원격국에 지시하기 위해서 각각의 시간 슬롯에 원격국으로 전력 제어값을 전송하는데 이용된다. 상기 패킷 데이터 통신 시스템에서, 여러 원격국에 대한 전력 제어값은 각각의 전송 시간 슬롯내의 고정된 위치에서 트래픽 채널에 다중화되는 전력 제어 버스트동안 전송된다.
본 발명은 통신 시스템의 역방향 링크 전력 제어를 자세히 설명하였다. 본 발명의 3진 시그널링 방식이 순방향 링크 전력 제어로 확장될 수 있고 이는 본 발명의 범위 내에 있다는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 3진 시그널링 방식은 두개 이상의 상태를 요구하는 다른 제어 신호의 전송을 제공하는 것으로 확장될 수 있다. 예를 들면, 여러 데이터 속도 중 하나로 전송이 가능한 통신 시스템에서, 기지국은 곧 이루어질 데이터 전송에 대한 속도 증가 또는 속도 감소 또는 변화 없음 중 하나를 원격국에 알려주기 위해서 속도 제어 값을 상기 원격국에 전송할 수 있다. 3진 시그널링 방식의 사용은 2진 제어값을 전송하는 것으로부터 발생된 리미트 사이클링을 방지하거나 제거하는 동시에 제어 신호를 전송하기 위해 필요한 비트수를 최소로 한다.
바람직한 실시예의 상기 설명은 당업자가 본 발명을 제작하거나 사용할 수 있도록 제공된다. 그러한 실시예의 여러 변경은 당업자에게 쉽게 자명해 질것이고, 여기서 정의된 일반적인 원리는 신규한 기능을 사용하지 않고도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기서 도시된 실시예로 제한되도록 의도되지 않고 여기서 개시된 원리 및 신규한 특징에 일치하는 가장 넓은 범위를 제공할 것이다.

Claims (35)

  1. 통신 시스템에서 전송 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    수신된 신호의 품질을 측정하는 단계;
    제 1 세트 포인트 및 제 2 세트 포인트를 포함하는 세트 포인트들의 세트(a set of set points)를 상기 수신된 신호의 품질과 비교하는 단계;
    상기 비교 단계에 응답하여 전력 제어값을 생성하는 단계 - 상기 전력 제어 값은 3개의 값들 중 하나를 포함하는데, 상기 3개의 값들은 파워 업 명령, 파워 다운 명령 및 두 낫싱(do nothing) 명령에 해당하며, 상기 전력 제어 값은, 상기 수신된 신호의 품질이 상기 제 1 세트 포인트 이상이면 상기 파워 다운 명령에 해당하고, 상기 수신된 신호의 품질이 상기 제 2 세트 포인트 미만이면 상기 파워 업 명령에 해당하고, 상기 수신된 신호의 품질이 상기 제 1 세트 포인트와 상기 제 2 세트 포인트 사이이면 상기 두 낫싱 명령에 해당함 - ;
    수신국(destination station)으로 상기 전력 제어값을 전송하는 단계 - 상기 수신국의 상기 전송 전력은 수신된 전력 제어값에 따라 조절됨 - ; 및
    상기 수신된 전력 제어값을 획득하기 위해 상기 수신국에서 상기 전송된 전력 제어값을 처리하는 단계를 포함하고, 상기 처리 단계는,
    상기 전송된 전력 제어값에 상응하는 적어도 하나의 신호 경로를 수신하는 단계,
    파일롯 신호와 필터링된 데이터를 획득하기 위해 상기 적어도 하나의 신호 경로 각각을 복조하는 단계,
    복조된 전력 제어 심볼들을 획득하기 위해 상기 파일롯 신호와 상기 필터링된 데이터의 도트 프로덕트(dot product)를 계산하는 단계, 및
    상기 수신된 전력 제어값을 획득하기 위해 상기 전력 제어값의 기간(period)에 걸쳐서 상기 복조된 전력 제어 심볼들을 누산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수신된 신호의 품질은 상기 수신된 신호의 측정된 비트 당 에너지 대 잡음 및 간섭 합의 비(Eb/Io)에 기초하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 세트 포인트들의 세트는 상기 통신 시스템의 성능 요구 조건에 기초하여 조절되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 성능 요구 조건은 상기 수신된 신호의 프레임-에러율에 기초하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 세트 포인트는 상기 프레임-에러율이 필요 이상으로 높을 경우 증가되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 세트 포인트는 상기 프레임-에러율이 필요 이하로 낮을 경우 감소되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 세트 포인트들은 상기 수신된 신호의 품질에 대한 측정값의 불확실성(measurement uncertainty)에 기초하여 세팅되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 세트 포인트와 상기 제 2 세트 포인트 사이의 차이는 상기 수신된 신호의 품질에 대한 상기 측정값의 불확실성과 같거나 그 이상으로 세팅되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 단계는, 상기 수신된 전력 제어값을 획득하기 위해 상기 누산 단계로부터의 출력과 임계값 세트를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 제어값은 인코딩되지 않은 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 제어값은 데이터 전송에 펀처링(punctured)되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 제어값은 전력 제어 그룹내에서 유사 랜덤하게(pseudo-randomly) 위치되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 제어 방법.
  13. 통신 시스템에서 전송 전력을 조절하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 전송된 전력 제어값을 수신하는 단계;
    전력 제어 명령을 획득하기 위해 상기 적어도 하나의 전송된 전력 제어값을 처리하는 단계;
    상기 전력 제어 명령에 따라 상기 전송 전력을 조절하는 단계 - 상기 전력 제어 명령은 3개의 값들 중 하나를 포함하는데, 상기 3개의 값들은 파워 업 명령, 파워 다운 명령 및 두 낫싱 명령에 해당하며, 상기 전력 제어 값은, 상기 전력 제어값을 전송하는 기지국에서 수신된 신호의 품질이 제 1 세트 포인트 이상이면 상기 파워 다운 명령에 해당하고, 상기 전력 제어값을 전송하는 상기 기지국에서 상기 수신된 신호의 품질이 제 2 세트 포인트 미만이면 상기 파워 업 명령에 해당하고, 상기 전력 제어값을 전송하는 상기 기지국에서 상기 수신된 신호의 품질이 상기 제 1 세트 세트 포인트와 상기 제 2 세트 포인트 사이이면 상기 두 낫싱 명령에 해당함 - ;
    상기 적어도 하나의 전송된 전력 제어값에 상응하는 적어도 하나의 신호 경로를 수신하는 단계;
    복조된 전력 제어 심볼을 획득하기 위해 상기 적어도 하나의 신호 경로 각각을 복조하는 단계;
    상기 전송된 전력 제어값의 기간에 걸쳐서 상기 복조된 전력 제어 심볼을 누산하는 단계;
    독립 전력 제어값을 획득하기 위해 상기 누산 단계로부터의 동일한 전력 제어값들을 결합하는 단계; 및
    상기 전력 제어 명령을 획득하기 위해 상기 독립 전력 제어값들을 논리적으로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 전력 조절 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 단계는, 수신된 전력 제어값들을 획득하기 위해 독립 전력 제어값들과 그에 상응하는 임계값 세트를 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 논리적으로 결합하는 단계는 상기 전력 제어 명령을 획득하기 위해 상기 수신된 전력 제어값들에 대해 실행되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 조절 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 전송 전력은 적어도 하나의 독립 전력 제어값이 파워 다운 명령일 경우 감소되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 조절 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 전송 전력은 어떤 독립 전력 제어값도 파워 다운 명령이 아니고, 적어도 하나의 독립 전력 제어값이 두 낫싱 명령인 경우 유지되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 조절 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 전송 전력은 모든 독립 전력 제어값이 파워 업 명령인 경우 증가되는 것을 특징으로 하는 전송 전력 조절 방법.
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