KR20040024945A - 코드분할다중접속시스템에서 도플러주파수 추정을 이용한 폐루프전력제어방법 - Google Patents

코드분할다중접속시스템에서 도플러주파수 추정을 이용한 폐루프전력제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코드분할다중접속 (CDMA: code division multiple access) 시스템에서 순방향 및 역방향 링크상의 폐루프 전력제어 방법에 관한 것으로써 이동국 혹은 기지국 수신기가 수신신호를 이용하여 도플러주파수를 추정한 후 폐루프 전력제어에서 추정된 도플러주파수에 의해 송신전력의 스텝크기를 조정하여 이동국 및 기지국의 송신전력제어의 성능을 향상시키기 위한 방법이다.
본 발명에 따르면, 수신신호의 포락선에 대한 변화가 빠르고 느림에 따라서 송신전력조정의 스텝크기를 다르게 하여야만 성능이 우수한 전력제어를 실현할 수 있는데, 본 발명에서는 이동국의 속도에 의해 야기되는 도플러주파수가 순방향링크와 역방향링크에서 동일한다는 현상하에, 순방향 폐루프 전력제어의 경우에는 기지국 수신기에서 추정한 도플러주파수에 의해 기지국 송신전력조정의 스텝크기를 선정하고 역방향 폐루프 전력제어의 경우에는 이동국 수신기에서 추정한 도플러주파수에 의해 이동국 송신전력조정의 스텝크기를 선정하는 방법이다.

Description

코드분할다중접속시스템에서 도플러주파수 추정을 이용한 폐루프 전력제어 방법 {Closed-Loop-Power-Control Method Using Doppler Frequency Estimation in CDMA System}
본 발명은 코드분할다중접속 시스템에서의 폐루프 전력제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 이동국이나 기지국에서 도플러주파수를 추정하여 송신전력의 크기를 결정할 때 차량의 속도변화에 적응적으로 전력조정스텝크기를 선정하는 방법에 관한 것이다.
기존의 일반적인 순방향 및 역방향 폐루프 전력제어는 도1에서 보는 바와 같이 수신 Eb/N0 추정(1), 수신 Eb/N0와 기준 Eb/N0와의 비교(2), 전력제어명령비트 결정(3), 전력제어명령비트 수신(4), 송신전력의 증감여부 결정(5), 그리고 이동국 혹은 기지국의 송신전력 조정(8)의 과정을 수행하게 된다. 이러한 종래의 폐루프 전력제어 기술에서는 통화초기에 시스템에서 설정한 송신전력조정스텝크기로 이동국의 속도변화에 관계없이 동일한 스텝크기로 전력제어를 수행하고 있다.
그렇지만, IMT-2000 시스템 환경에서는 이동국 속도와 관련된 도플러주파수에 범위가 최대 1kHz까지 허용하고 있다. 이러한 이동통신환경에서는 이동국 속도에 따른 송신전력의 스텝크기를 적응적으로 조정하는 것이 가입자용량을 극대화할 수 있다. 특히, 이동국속도가 3km 정도로 저속인 경우와 200km 이상의 고속인 경우에 이동국 속도에 따라 적응적으로 송신전력의 스텝크기를 조정하는 것이, 10-3 비트오율을 유지함에 있어 크게는 신호대잡음비 측면에서 2dB내지 3dB 정도의 성능의 차이를 보이고 있다.
또한, 이동국 및 기지국에서의 송신전력스텝크기의 조정에 관한 종래의 폐루프 전력제어 기술은 기지국이나 이동국의 수신기에서 수신 Eb/N0을 측정하여, 측정된 수신 Eb/N0을 다수의 레벨로 양자화한 후 다수의 전력제어명령비트로 전송하는 펄스부호변조 (PCM: pulse coded modulation) 형태의 기술들은 소개되고 있으나, IS-95, cdma2000, WCDMA와 같은 2세대 및 3세대 이동통신에서는 이의 기술을 다수의 전력제어명령비트들을 전송하는 관계로 표준으로 채택하고 있지 않다.
상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전력제어명령비트를 송신한는 송신기에서 다수의 전력제어명령비트를 전송하는 것이 아니라, IS-95, cdma2000, WCDMA의 표준규격과 동일하게 한 비트의 전력제어명령을 전송하고, 단지 한 개의 전력제어명령비트를 수신한 이동국 및 기지국 수신기에서 도플러주파수를 추정하여 이에 적합한 전력조정스텝크기를 선정하여 송신전력을 결정하는 것이다.
따라서, 본 발명은 이미 표준규격으로 채택된 IS-95, cdma2000, WCDMA의 규격에 대한 수정없이 한 개의 전력제어명령비트의 전송으로 이동국 및 기지국의 송신전력을 이동국의 속도에 따라 적응적으로 다수의 전력레벨로 조정하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도플러주파수 추정을 이용한 순방향 및 역방향 폐루프 전력제어 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 번호의 설명 *
1: 수신 Eb/N0추정
2: 수신 Eb/N0와 기준 Eb/N0와의 비교
3: 전력제어명령비트 결정
4: 전력제어명령비트 수신
5: 송신전력 증감여부 결정
6: 기지국(혹은 이동국) 수신기에 의한 도플러주파수 추정
7: 송신전력조정스텝크기 선정
8: 기지국(혹은 이동국) 송신전력 조정
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 종래의 폐루프 전력제어 기술에 본 발명에서 제시하는 도풀러주파수 추정에 의한 전력조정스텝크기의 선정에 관한 기술을 추가하는 것을 특징으로 한다.
그래서, 도1에서 보는 바와 같이 본 발명의 구성에서 수신 Eb/N0 추정(1), 수신 Eb/N0와 기준 Eb/N0와의 비교(2), 전력제어명령비트 결정(3), 전력제어명령비트 수신(4), 송신전력의 증감여부 결정(5), 그리고 기지국 (혹은 이동국) 송신전력 조정(8) 등의 과정은 기존의 폐루프 전력제어 기술과 동일하게 수행된다.
따라서, 본 발명에서 기존의 폐루프 전력제어 기술의 성능개선을 위해 추가적으로 도입된 과정은 기지국 (혹은 이동국) 수신기에 의한 도플러주파수 추정(6), 추정된 도플러주파수에 일치하는 송신전력조정 스텝크기 선정(7), 그리고 선정된 송신전력조정스텝크기에 의해 기지국 (혹은 이동국)의 송신전력 조정(6) 과정 등을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래의 기술은 시스템에서 통화 초기에 설정한 송신전력조정 스텝크기를 통화가 종료할 때까지 동일한 스텝크기로 이동국 및 기지국의 송신전력을 조정한다.
우선, 본 발명에서 역방향 폐루프 전력제어 과정은 이동국 수신기에서 수신신호의 포락선을 이용하여 도플러주파수를 추정한다. 도플러주파수 추정에 대한 방법은 이미 선행특허 및 선행논문으로 제시되어 있는데, 일반적으로 수신신호의 포락선이 일정한 레벨을 교차하는 레벨교차율 (LCR: level crossing rate)을 측정하는 방법과 영점교차율 (ZCR: zero crossing rate)을 측정하는 방법 등이 있다. 이동국 수신기에의한 도플러주파수 추정(6) 과정에서 추정된 도플러주파수에 일치하는 이동국 송신전력조정 스텝크기 선정(7) 과정을 수행한다. 본 발명에서는 IS-95, cdma2000, WCDMA (wideband code division multiple access) 등의 표준규격에서 제시하는 전력조정스텝크기를 사용할 수도 있고, 역방향 폐루프 전력제어에 관한 성능 시뮬레이션를 통하여 얻어진 최적의 전력조정스텝크기를 사용할 수도 있다. 다음은 송신전력의 증감여부 결정(5) 과정에서 복원된 전력제어명령비트의 부호에 따라 송신전력의 증감을 결정하고 선정된 전력조정스텝크기 만큼 이동국 송신전력 조정(8) 과정을 수행하게 된다.
두번째로, 본 발명에서 순방향 폐루프 전력제어 과정은 기지국 수신기에서 수신신호의 포락선을 이용하여 도플러주파수를 추정한다. 그리고 기지국수신기에 의한 도플러주파수 추정(6) 과정에서 추정된 도플러주파수에 일치하는 기지국 송신전력조정 스텝크기 선정(7) 과정을 수행한다. 순방향 폐루프 전력제어에 대한 마지막 과정으로 송신전력 증감여부 결정(5) 과정에서 복원된 전력제어명령비트의 부호에 의해 송신전력의 증감을 결정하고 선정된 전력조정스텝크기 만큼 기지국 송신전력 조정(8) 과정을 수행하게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 코드분할다중접속 시스템의 순방향 및 역방향 폐루프 전력제어 과정에서 이동국 속도에 따른 최적의 송신전력조정 스텝크기를 선정할 수 있는데, 이의 효과는 동일한 통신품질, 즉 음성서비스의 경우 10-3비트오율 그리고 영상서비스의 경우 10-6비트오율을 유지하기 위한 신호대 잡음비 측면에서 보다 낮은 신호대 잡음비에서 통신이 가능하기 때문에 순방향 및 역방향 링크상에 가입자 용량을 증가시키는 효과가 있을 뿐만아니라, 역방향 전력제어의 경우 동일한 통신품질을 유지하기 위해 종래의 기술보다 낮은 신호대 잡음비로 통신이 가능하기 때문에 이동국의 밧데리 수명을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 코드분할다중접속 시스템에서 역방향 폐루프 전력제어의 경우 이동국수신기에서 도플러주파수를 추정하여, 추정된 도플러주파수 정보에 의해 이동국 송신전력의 스텝크기를 선정하여 이동국의 송신전력을 조정하는 방법
  2. 코드분할다중접속 시스템에서 순방향 폐루프 전력제어의 경우 기지국수신기에서 도플러주파수를 추정하여, 추정된 도플러주파수 정보에 의해 기지국 송신전력의 스텝크기를 선정하여 기지국 통화채널에 대한 송신전력을 조정하는 방법
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