KR20050031550A - 광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프전력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 IMT-2000 비동기 시스템의 역방향 통화 품질 및 통화 용량을 증대하기 위한 광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 수신된 업링크 데이터 프레임의 CRC 검사를 수행하고, 에러 프레임이 발생한 경우에는 역방향 DPCCH(Dedicated Physical Control Channel) 채널을 통해 송신되는 파일롯(Pilot) 필드를 검사하여, 오류 발생 패턴(오류 발생 패턴3, 오류 발생 패턴4)에 대해 서로 다른 값으로 최적의 목표 수신 임계 기준값을 설정함으로써, 최적의 전력 제어가 가능하다.

Description

광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법{Method for power controlling of backward outer-loop in WCDMA mobile communication system}

본 발명은 광대역시디엠에이(WCDMA) 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프(outer-loop) 전력 제어방법에 관한 것으로서, 특히 IMT-2000 비동기 시스템의 역방향 통화 품질 및 통화 용량을 증대하기 위한 광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 큰 통화용량, 양질의 통화품질 및 기타 장점들을 얻기 위하여 CDMA 시스템은 순방향(기지국에서 이동국방향) 및 역방향(이동국에서 기지국방향) 전력제어를 사용한다. 이동국 송신전력제어의 목적은 권역내의 모든 이동국 전송신호가 기지국 수신기에 규준(nominal)강도로 수신되도록 이동국 송신전력을 제어하는 데 있다. 이동국의 위치 및 전파손실에 관계없이 각 이동국 전송신호는 같은 강도로 수신되게 한다. 권역내의 모든 이동국 송신전력이 이와 같이 제어된다면 기지국 수신기의 총 수신전력은 규준 수신전력을 이동국 수로 곱한 값이 된다.

전력 제어의 종류에는 개방 루프(open-loop) 전력 제어, 폐루프(closed-loop, inner-loop, fast) 전력 제어, 외부 루프(outer-loop) 전력 제어가 있다.

그 중 외부 루프 전력제어는 폐루프 전력 제어 수행에 사용되는 수신 임계 기준값( : Signal-to-Interference Ratio)을 목표로 하는 통화 품질의 기준에 맞도록 설정하는 것을 말한다. 즉, 외부 루프 전력 제어는 폐루프 전력 제어의 SIR 기준값을 특정한 값에 고정시키지 않고, 전파 환경에 따라 일정 시간 단위로 실측된 BLER값이 목표 BLER값을 유지하도록 목표 SIR값을 설정하는 과정을 외부 루프 전력 제어라고 한다.

역방향 전력 제어 명령 비트(TPC : Transmit Power Control)를 생성하는 종래의 폐루프 전력 제어는 도1의 노드B(Node-B)에서 수행하고, 외부 루프 전력 제어는 RNC(Radio Network Controller)에서 수행한다.

도 1은 일반적인 WCDMA 이동통신 시스템에서 UTRAN(UMTS Terrestrial Radio Access Network)의 구조를 보인 도면이다.

여기서 참조부호 100은 코어망(Core Network)을 나타내며, 참조부호 200은 UTRAN을 나타내며, 참조부호 210, 220은 상기 UTRAN(200)내의 기지/제어국 역할을 수행하는 RNS를 나타내고, 참조부호 211은 상기 RNS(210)내의 무선망 제어기(RNC)를 나타내며, 참조부호 212 및 213은 상기 무선망 제어기(RNS)와 연결되는 노드-B(Node-B)를 나타내며, 참조부호 300은 사용자 장비(UE : User Equipment)를 나타낸다.

기지국 수신 임계 기준값()을 설정하기 위해 노드-B(212)에서 수신 데이터 프레임에 대해 CRC(Cyclic Redundancy Checksum)를 검사하여 프레임의 오류 유무를 RNC(211)로 알려주어 이에 따라 수신 임계 기준값()을 설정하였다.

도 4는 종래 WCDMA 이동통신 시스템에서 외부 루프 전력 제어방법을 보인 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 파라미터를 초기화하는 단계(S11)와; 목표 수신 임계 기준값() 및 목표 BLER(Block Error Rate)를 설정하는 단계(S12)와; 수신 임계 기준값(SIR)을 추정하는 단계(S13)와; 추정한 수신 임계 기준값(Estimation SIR)과 목표로한 수신 임계 기준값(Target SIR)을 비교하는 단계(S14)와; 상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 클 경우에는 사용자 장비(UE)로 전력 다운(Down) 명령을 전송하는 단계(S15)와; 사용자 장비에서 송신 전력을 다운시키는 단계(S16)와; 상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 크지 않을 경우에는 사용자 장비(UE)로 전력 업(Up) 명령을 전송하는 단계(S17)와; 사용자 장비에서 송신 전력을 업시키는 단계(S18)와; 상기 단계후 업링크(Uplink) 프레임이 수신되는지를 체크하는 단계(S19)와; 상기 체크결과 업링크 프레임이 수신되는 경우 전송된 데이터의 CRC를 검사하여 프레임 오류 여부를 체크하는 단계(S20)와; 상기 체크결과 프레임 에러가 발생되지 않은 경우에는 상기 목표 수신 임계 기준값을 다운시키는 단계(S21)와; 상기 체크결과 프레임 에러가 발생된 경우에는 상기 목표 수신 임계 기준값을 업시키는 단계(S22)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 종래 WCDMA 이동통신 시스템에서 폐루프 전력 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 단계 S11에서 파라미터를 초기화하게 되고, 단계 S12에서 목표 수신 임계 기준값() 및 목표 BLER(Block Error Rate)를 설정하게 된다.

이 후 단계 S13에서는 수신 임계 기준값(SIR)을 추정하게 되고, 단계 S14에서 상기 추정한 수신 임계 기준값(Estimation SIR)과 목표로한 수신 임계 기준값(Target SIR)을 비교하게 된다.

상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 클 경우에는 단계 S15로 이동하여 사용자 장비(UE)로 전력다운(Down) 명령을 전송하게 되고, 이를 수신한 사용자 장비(UE)는 단계 S16에서 송신 전력을 다운시키게 된다.

또한, 상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 크지 않을 경우에는 단계 S17에서 사용자 장비(UE)로 전력 업(Up) 명령을 전송하게 되고, 이를 수신한 사용자 장비(UE)는 단계 S18에서 송신 전력을 업시키게 된다.

이 후 단계 S19에서 업링크(Uplink) 프레임이 수신되는지를 체크하게 되고, 상기 체크결과 업링크 프레임이 수신되는 경우에는 단계 S20에서 전송된 데이터(역방향 DPDCH(Dedicated Physical Data Channel로 전송된 데이터)의 CRC를 검사하여 프레임 오류 여부를 체크하게 된다.

상기 체크결과 프레임 에러가 발생되지 않은 경우에는 단계 S21로 이동하여 상기 목표 수신 임계 기준값을 다운시키게 되고, 이와는 달리 프레임 에러가 발생된 경우에는 단계 S22로 이동하여 상기 목표 수신 임계 기준값을 업시키게 된다.

즉, 상기와 같은 종래의 폐루프 전력 제어방법은, 기지국 수신 임계 기준값()을 설정하기 위해 노드-B에서 역방향 DPDCH 채널을 통해 전송하는 데이터의 CRC를 검사하여 프레임의 오류 유무를 RNC로 알려주어 목표 BLER값에 따라 수신 임계 기준값()을 설정하였다.

그러나 CDMA 이동 통신에서는 같은 주파수 채널을 다수의 가입자와 기지국이 동시에 함께 사용하게 된다. 같은 주파수 채널을 사용하고 있는 다른 이동국들에 대한 간섭이 증가하며, 그 간섭을 줄이지 않는 한 통화 품질이 나빠지게 된다. 모든 이동국에 대한 송신 전력 제어를 통하여 이동국 발신 신호가 최소 요구 수준의 SIS(Signal-to-Interference Ratio)값을 기지국에 수신된다면 시스템 용량을 최대화할 수 있다.

실질적으로 통화자가 느끼는 체감 통화 품질의 기준은 SIR이 아니라 BLER이다. 페이딩(Fading)이 심한 구간에서는 SIR이 높아도 BLER이 나쁘기도 하며, 기지국과 가시 거리(Line of sight) 지역에서는 낮은 SIR에서도 매우 좋은 BLER 특성을 나타내기도 한다.

그러나 종래의 전력 제어 방법은, SIR 만으로 폐루프 전력 제어를 하게 되므로, 목표 BLER값에 해당하는 SIR값을 설정할 수 없어 불필요한 이동국의 과다 출력으로 다른 통화자의 통화 품질과 시스템 통화 용량을 저하시키거나 반대의 경우 자신의 통화 품질 유지에 문제가 발생하는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 전력 제어 방법에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, IMT-2000 비동기 시스템의 역방향 통화 품질 및 통화 용량을 증대하기 위한 광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

수신된 업링크 데이터 프레임의 CRC 검사뿐만 아니라 역방향 DPCCH(Dedicated Physical Control Channel) 채널을 통해 송신되는 파일롯(Pilot) 필드를 함께 검사해 최적의 목표 수신 임계 기준값을 설정함으로써, 최적의 전력 제어가 이루어지도록 한다.

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 의한 WCDMA 이동통신 시스템에서 외부 루프 전력 제어방법을 보인 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 파라미터를 초기화하는 단계(S101)와; 목표 수신 임계 기준값()을 설정하는 단계(S102)와; 수신 임계 기준값(SIR)을 추정하는 단계(S103)와; 추정한 수신 임계 기준값(Estimation SIR)과 목표로한 수신 임계 기준값(Target SIR)을 비교하는 단계(S104)와; 상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 클 경우에는 사용자 장비(UE)로 전력 다운(Down) 명령을 전송하는 단계(S105)와; 사용자 장비에서 송신 전력을 다운시키는 단계(S106)와; 상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 크지 않을 경우에는 사용자 장비(UE)로 전력 업(Up) 명령을 전송하는 단계(S107)와; 사용자 장비에서 송신 전력을 업시키는 단계(S108)와; 상기 단계후 업링크(Uplink) 프레임이 수신되는지를 체크하는 단계(S109)와; 상기 체크결과 업링크 프레임이 수신되는 경우 전송된 데이터의 프레임 오류 여부를 체크하는 단계(S110)와; 상기 체크결과 프레임 에러가 발생되지 않은 경우에는 상기 목표 수신 임계 기준값을 다운시키는 단계(S111)와; 상기 체크결과 프레임 에러가 발생된 경우에는 파일롯 에러가 발생했는지를 체크하는 단계(S112)와; 상기 파일롯 에러 체크 결과 파일롯 에러가 발생하지 않는 경우에는 목표 SIR값을 제1설정값("Y"값)만큼 상승시키는 단계(S113)와; 상기 파일롯 에러 체크결과 파일롯 에러가 발생한 경우에는 상기 목표 SIR값을 상기 제1설정값("Y"값)보다 높은 제2설정값("Z"값)만큼 상승시키는 단계(S114)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 WCDMA 이동통신 시스템에서 외부 루프 전력 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 단계 S101에서 파라미터를 초기화하게 되고, 단계 S102에서 목표 수신 임계 기준값()을 설정하게 된다. 여기서 목표 수신 임계 기준값은 이전에 설정한 목표 임계 기준값으로 설정하게 되며, 시스템 초기화시에는 초기 미리 정해진 목표 임계 기준값으로 설정하게 된다.

이 후 단계 S103에서는 수신 임계 기준값(SIR)을 추정하게 되고, 단계 S104에서 상기 추정한 수신 임계 기준값(Estimation SIR)과 목표로한 수신 임계 기준값(Target SIR)을 비교하게 된다.

상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 클 경우에는 단계 S105로 이동하여 사용자 장비(UE)로 전력다운(Down) 명령을 전송하게 되고, 이를 수신한 사용자 장비(UE)는 단계 S106에서 송신 전력을 다운시키게 된다.

또한, 상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 크지 않을 경우에는 단계 S107에서 사용자 장비(UE)로 전력 업(Up) 명령을 전송하게 되고, 이를 수신한 사용자 장비(UE)는 단계 S108에서 송신 전력을 업시키게 된다.

이 후 단계 S109에서 업링크(Uplink) 프레임이 수신되는지를 체크하게 되고, 상기 체크결과 업링크 프레임이 수신되는 경우에는 단계 S110에서 전송된 데이터(역방향 DPDCH(Dedicated Physical Data Channel로 전송된 데이터)의 CRC를 검사하여 프레임 오류 여부를 체크하게 된다.

상기 체크결과 프레임 에러가 발생되지 않은 경우에는 단계 S111로 이동하여 상기 목표 수신 임계 기준값을 설정값("X"값)만큼 다운시키게 되고, 이와는 달리 프레임 에러가 발생된 경우에는 단계 S112로 이동하여 역방향 DPCCH의 파일롯 필드를 검사한다.

상기 파일롯 필드를 검사한 결과 파일롯 에러가 발생하지 않은 경우에는 상기 목표 SIR값을 제1설정값("Y"값)만큼 상승시키게 되고, 이와는 달리 상기 파일롯 필드를 검사한 결과 파일롯 에러가 발생한 경우에는 상기 목표 SIR값을 상기 제1설정값보다 높은 제2설정값("Z"값)만큼 상승시키게 된다.

즉, 본 발명은 기지국 수신 임계 기준값()을 설정하기 위해 노드-B의 채널 카드에서는 역방향 DPDCH(Dedicated Physical Data Channel) 프레임의 CRC 검사를 통해 수신 프레임에 대한 오류 유무를 판별한다. CRC 검사를 통해 판별된 결과는 규격에 정의되어 있는 프레임 프로토콜의 역방향 데이터 프레임인 도 3에 도시된 "CRCI" 필드를 통해 RNC로 알려준다.

도 3의 "CRCI" 필드를 통해 수신한 프레임 오류 유무에 따라 목표 BLER값을 유지하기 위해 도 5와 같은 외부 루프 전력 제어를 통해 설정되는 수신 임계 기준값()을 프레임 프로토콜의 "UL Outer loop power control" 제어 프레임을 통해 노드-B로 전송한다.

본 발명에서는 상기 DPDCH 프레임에 대한 CRC 검사로 얻은 결과뿐만 아니라 역방향 DPCCH의 파일롯 필드를 검사하여 DPCCH 프레임의 오류 유무 또한 외부 루프 전력 제어를 위해 사용한다. 파일롯 필드의 오류 유무에 대한 정보 전송은 도 3의 "Spare Extension" 필드를 사용해 RNC로 알려주어 수신 임계 기준값() 설정을 위한 값으로 사용한다. 파일롯 필드의 오류 유무 판별은 규격에서 제시하고 있는 도 6의 슬롯 형식에 따라 도 7 및 도 8의 파일롯 패턴을 수신한 파일롯 필드와 서로 대조함으로써 검사가 가능하다.

CRC와 파일롯 필드의 오류 유무에 대한 결과를 이용해 값을 내린 이유는 통화자가 느끼게 되는 통화 품질은 DPDCH 채널을 통해 전송되는 데이터의 CRC 검사에 의한 목표 BLER에 의해 결정이 되기 때문이다. 그리고 도 8의 오류 발생 패턴3과 4에 대해 다른 값으로 값을 올린 이유는 다음과 같다. 역방향 DPCCH 채널은 DPDCH 채널에 대한 제어 정보를 전송하기 때문에 오류를 줄이기 위해 보다 높은 이득값을 적용해 전송을 한다. 따라서 패턴 4의 경우가 3의 경우보다 채널 환경이 열악하다 할 수 있겠다. 이를 보다 빠르게 보상하기 위해 제2설정값("Z"값)을 제1설정값("Y"값)을 보다 크게 설정하여 채널 환경에 따라 값을 변경하도록 한다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 프레임 에러 발생시 오류 발생 패턴 3과 4에 대해 다른 값으로 목표 SIR값을 변경함으로써 열악한 채널 환경에서 보다 빠르게 목표치의 통화 품질로 보상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 WCDMA 이동통신 시스템에서 UTRAN의 구조를 보인 도면이고,

도 2는 일반적인 역방향 DPDCH/DPCCH의 구조도이고,

도 3은 일반적인 프레임 프로토콜에서의 역방향 데이터 프레임 구조도이고,

도 4는 종래 WCDMA 이동통신 시스템에서 외부 루프 전력 제어방법을 보인 흐름도이고,

도 5는 본 발명에 의한 WCDMA 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법을 보인 흐름도이고,

도 6은 역방향 DPCCH 프레임 구조도이고,

도 7은 N_pilot=3, 4, 5와 6에서의 역방향 DPCCH 채널의 파일롯 패턴을 보인 도면이고,

도 8은 N_pilot=7과 8에서의 역방향 DPCCH 채널의 파일롯 패턴을 보인 도면이고,

도 9는 CRC와 파일롯 필드 검사를 통한 오류 발생 패턴을 보인 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 ..... 코어망(Core Network)

200 ..... UTRAN

210, 220 ..... RNS

211 ..... 무선망 제어기

212, 213 ..... 노드-B(Node-B)

300 ..... 사용자 장비(UE : User Equipment)

Claims (2)

1. WCDMA 이동통신 시스템의 전력 제어 방법에 있어서,

   파라미터를 초기화하고, 목표 수신 임계 기준값()을 설정한 후 수신 임계 기준값(SIR)을 추정하는 단계와;

   상기 추정한 수신 임계 기준값(Estimation SIR)과 상기 목표 수신 임계 기준값(Target SIR)을 비교하는 단계와;

   상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 클 경우에는 사용자 장비(UE)로 전력다운(Down) 명령을 전송하여 사용자 장비에서 송신 전력을 다운시키도록 제어하는 단계와;

   상기 비교결과 추정한 수신 임계 기준값이 목표로한 수신 임계 기준값보다 크지 않을 경우에는 사용자 장비(UE)로 전력 업(Up) 명령을 전송하여 사용자 장비에서 송신 전력을 업시키도록 제어하는 단계와;

   상기 단계후 업링크(Uplink) 프레임이 수신되는지를 체크하고, 그 결과 업링크 프레임이 수신되는 경우 전송된 데이터의 프레임 오류 여부를 체크하여 프레임 에러가 발생되지 않은 경우에는 상기 목표 수신 임계 기준값을 설정값만큼 다운시키는 단계와;

   상기 체크결과 프레임 에러가 발생된 경우에는 역방향 DPDCH 채널로 전송되는 파일롯 필드를 검색하여 파일롯 에러가 발생했는지를 체크하여 파일롯 에러가 발생하지 않는 경우에는 목표 SIR값을 제1설정값("Y"값)만큼 상승시키는 단계와;

   상기 파일롯 에러 체크결과 파일롯 에러가 발생한 경우에는 상기 목표 SIR값을 제2설정값("Z"값)만큼 상승시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2설정값은 상기 제1설정값보다 높은 값임을 특징으로 하는 광대역시디엠에이 이동통신 시스템에서 역방향 외부 루프 전력 제어방법.