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KR101505687B1 - 무선통신 시스템에서 전력제어 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 전력제어 방법 Download PDF

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KR101505687B1
KR101505687B1 KR1020080100316A KR20080100316A KR101505687B1 KR 101505687 B1 KR101505687 B1 KR 101505687B1 KR 1020080100316 A KR1020080100316 A KR 1020080100316A KR 20080100316 A KR20080100316 A KR 20080100316A KR 101505687 B1 KR101505687 B1 KR 101505687B1
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Abstract

무선통신 시스템에서 하향링크 채널의 전력제어 방법은 단말로 적어도 하나의 데이터를 전송하는 단계, 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계 및 상기 피드백 정보를 이용하여 하향링크 전송전력을 제어하는 단계를 포함한다. 실시간 고정 전송률이 만족되어야하는 VoIP 서비스에서 시간 지연 및 무선자원의 추가적인 사용없이 전력제어를 할 수 있다. 또한, PDCCH 링크 정합을 이루기 위하여 제어채널의 낭비없이 전력제어를 할 수 있다.

Description

무선통신 시스템에서 전력제어 방법{A METHOD OF CONTROLLING POWER IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 하향링크 채널의 전력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 보다 높은 데이터 전송률로 처리할 것을 요구한다.
높은 데이터 전송률을 가질 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 최근 주목받고 있다. OFDM은 주파수 대역을 다수의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 전송하는 다중 반송파 변조 기법으로, 낮은 복잡도로 심벌간 간섭(inter-symbol interference) 효과를 감쇄시킬 수 있다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터 심벌을 N개의 병렬 데이터 심벌로 변환하여, 각각 분리된 N개의 부반송파(subcarrier)에 실어 송신한다. 부반송파는 주파수 차원에서 직교성을 유지하도록 한다. 각각의 직교 채널은 상호 독립적인 주파수 선택적 페이딩(frequency selective fading)을 경험하게 되고, 전송되는 심벌의 간격이 길어져 심벌간 간섭 이 최소화될 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; 이하 OFDMA)은 OFDM을 변조 방식으로 사용하는 시스템에 있어서 이용가능한 부반송파의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공하여 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDMA는 부반송파라는 주파수 자원을 각 사용자에게 제공하며, 각각의 주파수 자원은 다수의 사용자에게 독립적으로 제공되어 서로 중첩되지 않는 것이 일반적이다. 결국 주파수 자원은 사용자마다 상호 배타적으로 할당된다.
한편, 무선통신 시스템은 기지국과 단말 간의 거리에 따른 경로손실(path-loss) 및 인접 셀로부터의 간섭에 의한 셀간 간섭(inter-cell interference)을 줄이기 위한 하나의 방법으로 전력제어 기법을 사용한다. 전력제어 기법은 무선통신 시스템의 서비스 품질(quality of service; QoS)을 어느 정도 유지하면서 가장 낮은 전력 레벨로 데이터를 전송할 수 있도록 송신전력을 조절하는 기법이다.
기지국은 한정된 무선자원을 효율적으로 사용하기 위하여 무선자원을 스케줄링한다. 송수신할 데이터 패킷이 없는 사용자에게는 무선자원을 할당하지 않고, 송수신할 데이터 패킷이 있는 사용자에게는 무선자원을 할당하되, 주파수상 또는 시간상에서 일정한 주기마다 동적으로 무선자원을 할당하는 방식을 동적 스케줄링(dynamic scheduling)이라 하고, 한번 할당된 무선자원을 일정 시간동안 유지하는 할당방식을 지속적 스케줄링(persistent scheduling)이라 한다. 지속적 스케줄링의 대표적인 예는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스로, 사용자에게 할당되는 무선자원으로 VoIP 패킷이 전송되지 않는 경우에도 VoIP 세션이 종료될 때 까지 지속적으로 자원을 할당한다. VoIP 서비스와 같이 실시간 고정 전송률로 다수 채널 전송을 지원하도록 지속적 스케줄링을 하는 경우, 시간 지연을 줄이고 제어채널의 오버헤드를 줄이도록 전력제어를 할 필요하다.
또한, 기지국은 다수의 단말에 대한 사용자 데이터를 스케줄링하고, 상기 사용자 데이터에 대한 스케줄링 정보를 담은 제어정보(Control Information)를 사용자 데이터와 함께 전송한다. 일반적으로 상기 제어정보를 나르는 채널을 제어채널이라 하고, 사용자 데이터를 나르는 채널을 데이터 채널이라 한다. 단말이 자신에게 할당된 사용자 데이터를 수신하기 위해서는 제어채널 상의 사용자 데이터에 대한 제어정보를 반드시 수신해야 한다. 그런데 제어채널이 고정변조를 사용하고 재전송을 받지 않는 경우에 광범위한 수신 신호에 대하여 반정적(Semi-Static)으로 코드율(Code Rate)을 바꾸어야 한다. 이에 따라, 무선채널 환경의 변화에 적응할 수 있도록 링크 정합을 이루기 위하여 전력제어를 할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선자원의 낭비를 줄이는 전력제어 방법을 제공하는 것이다. 특히, 지속적 스케줄링(Persistent Scheduling)을 수신하는 단말 또는 PDCCH 링크 정합(PDCCH Link Adaptation)을 이루는 단말에 대한 전송 전력을 제어하는 방법을 제공한다.
무선통신 시스템에서 하향링크 채널의 전력제어 방법은 단말로 적어도 하나의 데이터를 전송하는 단계, 상기 데이터에 대한 피드백 정보를 상기 단말로부터 수신하는 단계 및 상기 피드백 정보를 이용하여 하향링크 전송전력을 제어하는 단계를 포함한다.
무선통신 시스템에서 하향링크 제어채널 모니터링 방법은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 수신되는 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하는 단계 및 상기 피드백 정보를 이용하여 전력 제어되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 모니터링하는 단계를 포함한다.
무선통신 시스템의 단말은 무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부,상기 RF부와 연결되고, PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 수신되는 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하며, 상기 피드백 정보를 이용하여 전력 제어되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 수신하는 프로세서(Processor)를 포함한다.
실시간 고정 전송률이 만족되어야하는 VoIP 서비스에서 시간 지연 및 무선자원의 추가적인 사용없이 전력제어를 할 수 있다. 또한, PDCCH 링크 정합을 이루기 위하여 제어채널의 낭비없이 전력제어를 할 수 있다. 또한, 분산적 전송모드에서 전체밴드 CQI를 수신하지 못한 경우에도 효율적으로 전력제어를 할 수 있다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다. 이는 E-UMTS(Evolved- Universal Mobile Telecommunications System)의 망 구조일 수 있다. E-UMTS 시스템은 LTE(Long Term Evolution) 시스템이라고 할 수도 있다. 무선 통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.
도 1을 참조하면, E-UTRAN(Evolved-UMTS Terrestrial Radio Access Network)은 제어 평면(control plane)과 사용자 평면(user plane)을 제공하는 기지국(20; Base Station, BS)을 포함한다.
단말(10; User Equipment, UE)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국(20)은 일반적으로 단말(10)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, eNB(evolved-NodeB), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 하나의 기지국(20)은 적어도 하나의 셀에 대해 서비스를 제공할 수 있다. 셀은 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 기지국(20) 간에는 사용자 트래픽 혹은 제어 트래픽 전송을 위한 인터페이스가 사용될 수도 있다. 이하에서 하향링크(downlink)는 기지국(20)에서 단말(10)로의 통신을 의미하며, 상향링크(uplink)는 단말(10)에서 기지국(20)으로의 통신을 의미한다.
기지국(20)들은 X2 인터페이스를 통하여 서로 연결될 수 있다. 기지국(20)은 S1 인터페이스를 통해 EPC(Evolved Packet Core), 보다 상세하게는 MME(Mobility Management Entity)/S-GW(Serving Gateway, 30)와 연결된다. S1 인터페이스는 기지국(20)과 MME/S-GW(30) 간에 다수-대-다수 관계(many-to-many-relation)를 지원한다.
도 2는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다. 빗금친 박스는 무선 프로토콜 계층(radio protocol layer)을 나타내고, 흰 박스는 제어 평면의 기능적 개체(functional entity)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 기지국은 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 무선 베어러 제어(Radio Bearer Control), 무선 허락 제어(Radio Admission Control), 연결 이동성 제어(Connection Mobility Control), 단말로의 동적 자원 할당(Dynamic Resource Allocation)과 같은 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM) 기능, (2) IP(Internet Protocol) 헤더 압축 및 사용자 데이터 스트림의 해독(encryption), (3) S-GW로의 사용자 평면 데이터의 라우팅(routing), (4) 페이징(paging) 메시지의 스케줄링 및 전송, (5) 브로드캐스트(broadcast) 정보의 스케줄링 및 전송, (6) 이동성과 스케줄링을 위한 측정과 측정 보고 설정.
MME는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) NAS(Non-Access Stratum) 시그널 링, (2) NAS 시그널링 보안(security), (3) 아이들 모드 UE 도달성(Idle mode UE Reachability), (4) 트랙킹 영역 리스트 관리(Tracking Area list management), (5) 로밍(Roaming), (6) 인증(Authentication).
S-GW는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 이동성 앵커링(mobiltiy anchoring), (2) 합법적 감청(lawful interception). P-GW(PDN-Gateway)는 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 단말 IP(internet protocol) 할당(allocation), (2) 패킷 필터링.
도 3은 단말의 요소를 나타낸 블록도이다. 단말(50)은 프로세서(processor, 51), 메모리(memory, 52), RF부(RF unit, 53), 디스플레이부(display unit, 54), 사용자 인터페이스부(user interface unit, 55)을 포함한다. 프로세서(51)는 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들이 구현되어, 제어 평면과 사용자 평면을 제공한다. 각 계층들의 기능은 프로세서(51)를 통해 구현될 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)을 송신 및/또는 수신한다.
단말과 네트워크 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층들은 통신시스템에서 널리 알려진 개방형 시스템간 상호접속 (Open System Interconnection; OSI) 모델의 하위 3개 계층을 바탕으로 제1 계층(L1), 제2 계층(L2), 제3 계층(L3)으로 구분될 수 있다. 이 중에서 제1 계층에 속하는 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용한 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공하며, 제3 계층에 위치하는 무선 자원 제어(radio resource control; 이하 RRC라 함) 계층은 단말과 네트워크 간에 무선 자원을 제어하는 역할을 수행한다. 이를 위해 RRC 계층은 단말과 네트워크 간에 RRC 메시지를 서로 교환한다.
도 4는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다. 도 5는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다. 이는 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜의 구조를 나타낸다. 사용자 평면은 사용자 데이터 전송을 위한 프로토콜 스택(protocol stack)이고, 제어 평면은 제어신호 전송을 위한 프로토콜 스택이다.
도 4 및 5를 참조하면, 제1 계층인 물리계층(PHY(physical) layer)은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공한다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널(transport channel)을 통해 연결되어 있으며, 이 전송채널을 통해 MAC 계층과 물리계층 사이의 데이터가 이동한다. 그리고 서로 다른 물리계층 사이, 즉 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다.
제2 계층의 MAC 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위 계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에게 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC계층은 신뢰성 있는 데이터의 전송을 지원한다. RLC 계층에는 데이터의 전송방법에 따라 투명모드(Transparent Mode, TM), 비확인 모드(Unacknowledged Mode, UM) 및 확인모드(Acknowledged Mode, AM)의 세 가지의 동작모드가 존재한다. AM RLC는 양방향 데이터 전송 서비스를 제공하고, RLC PDU(Protocol Data Unit)의 전송 실패시 재전송을 지원한다.
제2 계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 IP 패킷 헤더 사이즈를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행한다.
제3 계층의 무선자원제어(Radio Resource Control; 이하 RRC) 계층은 제어 평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(Radio Bearer; 이하 RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 E-UTRAN 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 단말의 RRC와 네트워크의 RRC 사이에 RRC 연결(RRC Connection)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 모드(RRC Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 아이들 모드(RRC Idle Mode)에 있게 된다.
RRC 계층 상위에 위치하는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 연결 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
도 6은 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브 프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 OFDM 심벌의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 7은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 7을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함한다. 여기서, 하나의 하향링크 슬롯은 7 OFDM 심벌을 포함하고, 하나의 자원블록(resource block)은 주파수 영역에서 12 부반송파를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(Resource Element, RE)라 하며, 하나의 자원블록은 12×7 자원요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 NDL은 셀에서 설정되는 하향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다.
도 8은 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 서브 프레임은 2개의 연속적인(consecutive) 슬롯을 포함한다. 서브 프레임 내의 첫 번째 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 PDCCH가 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH가 할당되는 데이터영역(data region)이 된다. 제어영역에는 PDCCH 이외에도 PCFICH, PHICH 등의 제어채널이 할당될 수 있다. 단말은 PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 디코딩하여 PDSCH를 통해 전송되는 데이터정보를 읽을 수 있다. 여기서, 제어영역이 3 OFDM 심벌을 포함하는 것은 예시에 불과하다. 서브프레임 내 제어영역이 포함하는 OFDM 심벌의 수는 PCFICH를 통해 알 수 있다.
제어영역은 복수의 CCE(control channel elements)인 CCE 집합으로 구성된다. 이하, CCE 집합은 하나의 서브프레임 내에서 제어영역을 구성하는 전체 CCE들의 집합이다. CCE는 복수의 자원요소 그룹(resource element group)에 대응된다. 예를 들어, CCE는 9 자원요소 그룹에 대응될 수 있다. 자원요소 그룹은 자원요소로 제어채널을 맵핑하는 것을 정의하기 위해 사용된다. 예를 들어, 하나의 자원요소 그룹은 4개의 자원요소로 구성될 수 있다.
복수의 단말에 대한 다중화된 복수의 PDCCH가 제어영역 내에서 전송될 수 있다. PDCCH는 스케줄링 할당 등과 같은 제어정보(control information)를 나른다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE(control channel elements)의 집단(aggregation) 상으로 전송된다. 이하, PDCCH 전송을 위해 사용되는 CCE의 수(Number of CCEs)를 CCE 집단 레벨(aggregation level)이라 한다. 예를 들어, CCE 집단 레벨은 {1, 2, 4, 8}의 원소일 수 있다. CCE 집단 레벨은 PDCCH 전송을 위해 사용되는 CCE의 수이고, PDCCH를 검색하기 위한 CCE 단위이다. CCE 집단 레벨의 크기는 인접하는 CCE들의 수로 정의된다. 단말마다 CCE 집단 레벨이 다를 수 있다. 예를 들어, 도 8에서는 제2, 제4 및 제6 단말(UE 2, UE4, UE6)의 CCE 집단 레벨(L)은 1이다. 제3 및 제5 단말(UE 3, UE 5)의 CCE 집단 레벨(L)은 2이고, 제1 및 제7 단말(UE 1, UE 7)의 CCE 집단 레벨(L)은 4이다.
단말마다 CCE 집단 레벨이 다른 원인은 PDCCH에 실리는 제어정보의 포맷 또는 MCS(Modulation and Coding Scheme) 레벨이 다르기 때문이다.
먼저, 제어정보의 포맷을 설명한다. PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 하향링크 제어정보(downlink control information, 이하 DCI)라고 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보, 상향링크 파워 제어 명령(power control command), 페이징을 위한 제어정보, 랜덤 액세스 응답(RACH response)을 지시하기 위한 제어정보 등을 전송한다. DCI 포맷에 따라 PDCCH 페이로드(payload)에 실리는 정보의 구성이 달라질 수 있다. PDCCH 페이로드는 정보 비트(information bit)이다.
다음, MCS 레벨과 CCE 집단 레벨의 관계를 설명한다.
MCS 레벨은 데이터 코딩에 사용되는 코드 레이트(code rate)와 변조 서열(modulation order)을 의미한다. 적응적인 MCS 레벨은 링크 적응(link adaptation)을 위해 사용된다. 일반적으로 제어정보를 전송하는 제어채널에서는 3~4개 정도의 MCS 레벨을 고려할 수 있다.
각 단말마다 CCE 집단 레벨이 다른 원인은 제어정보의 코드 레이트와 변조 서열이 각각 다르기 때문이다. 예를 들어, 변조 서열이 2인 경우, BPSK(Binary Phase Shift Keying)를 사용하고, 변조 서열이 4인 경우, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 를 사용한다. 변조 서열이 6인 경우에는 16 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 사용한다. 또는, 단말마다 제어정보의 변조 서열은 고정시키고, 코드 레이트만 다르게 하는 경우에도 단말마다 CCE 집단 레벨이 다를 수 있다. 즉, 각 단말마다 CCE 집단 레벨이 다른 원인은 PDCCH에 실리는 MCS 레벨이 다르기 때문이다.
예를 들어, MCS 레벨은 변조 서열로 QPSK하나만을 사용하고, 코드 레이트로 2/3, 1/3, 1/6, 또는 1/12를 사용한다고 가정한다. MCS 레벨이 코드 레이트 2/3를 사용하는 제어정보가 실리는 PDCCH는 기본 길이 단위로 CCE 집단 레벨이 1이다. MCS 레벨이 코드 레이트 1/3을 사용하는 제어정보가 실리는 PDCCH는 기본 길이 단위의 2배 길이이다. 즉, CCE 집단 레벨이 2이다. MCS 레벨이 코드 레이트 1/6을 사용하는 제어정보가 실리는 PDCCH는 기본 길이 단위의 4배 길이이다. 즉, CCE 집단 레벨이 4이다. MCS 레벨이 코드 레이트 1/12을 사용하는 제어정보가 실리는 PDCCH는 기본 길이 단위의 8배 길이이다. 즉, CCE 집단 레벨이 8이다.
일반적으로, PDSCH 상의 데이터 전송전력은 CQI 정보를 이용하여 제어할 수 있다. 그러나, PDCCH 상의 제어신호의 전송전력을 제어하는 방법에 대하여 구체적으로 제시된 바가 없다. 이에 따라, PDCCH 상의 제어신호의 전송전력을 제어하는 방법이 필요하다.
이하, 지속적 스케줄링(Persistent Scheduling)의 대표적인 예인 VoIP 패킷 서비스를 제공하는 방법을 설명한다.
도 9는 VoIP 서비스에서 무선자원 관리 방법의 일 예를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 단말이 기지국으로 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스를 요구하거나, 기지국이 단말로의 VoIP 서비스를 제공하는 경우, 기지국은 VoIP 세션(session)을 초기화한다(S110). VoIP는 음성 데이터를 인터넷 프로토콜 데이터 패킷으로 변환하여 통화를 가능하게 해주는 통신서비스 기술이다. VoIP 패킷은 VoIP를 이용한 음성 패킷을 의미한다.
기지국은 VoIP 패킷의 송수신을 위한 무선자원을 할당한다(S120). VoIP 서비스는 지연없이 데이터를 송수신하여야 하는 실시간(real-time) 서비스로서, VoIP 패킷을 위한 무선자원은 주파수-시간 영역에서 지속적인(persistent) 무선자원이 할당된다. 이때, 기지국은 VoIP 패킷의 송수신에 적용되는 MCS(modulation and coding rate) 등의 정보를 단말에게 알려준다.
기지국은 VoIP 패킷의 송수신을 위해 할당된 지속적 무선자원(이하, VoIP 무선자원이라 한다)을 동적으로 관리한다(S130). 기지국과 단말 간의 VoIP 패킷의 송수신은 지속적으로 이루어지지는 않는다. VoIP 패킷의 송수신이 지속적으로 이루어 지는 VoIP 서비스 구간을 대화 구간(Talk period)이라 하고, VoIP 패킷의 송수신이 일시적으로 중단되는 VoIP 서비스 구간을 침묵 구간(Silence period)이라 한다. 즉, VoIP 서비스는 무선자원의 할당여부에 따라 대화 구간과 침묵 구간으로 구분될 수 있다. VoIP 패킷의 송수신을 위하여 지속적인 무선자원이 할당되었지만, 실제 기지국과 단말 간의 VoIP 서비스에서는 대화 구간과 침묵 구간이 반복되어 나타날 수 있다. 침묵 구간 동안 할당된 무선자원에는 아무런 데이터도 실리지 않는데, 이는 무선자원의 낭비가 된다. 따라서, 기지국은 무선자원의 낭비를 줄이기 위하여 정해진 시간 동안 또는 주어진 조건에 따라 VoIP 패킷의 송수신이 없는 경우 VoIP 무선자원을 해제(persistent resource release)하고 침묵 구간을 선언한다. 이때, 해제된 VoIP 무선자원은 다른 사용자에게 할당되거나 다른 데이터의 전송을 위해 사용된다. 침묵 구간을 선언한 기지국이 단말로부터 VoIP 패킷의 재전송을 요청받거나 기지국이 단말로 전송할 VoIP 패킷이 생기면, 기지국은 VoIP 무선자원을 활성화(persistent resource activation)하고 대화 구간을 선언한다.
기지국과 단말 간의 VoIP 세션이 끝나면, 기지국은 할당된 무선자원을 해제하고 VoIP 서비스를 종료한다(S140).
도 10은 VoIP 패킷의 송수신을 위해 할당된 지속적 무선자원의 일 예를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, VoIP 무선자원은 주파수-시간 영역에서 지속적인 자원영역을 점유한다. 일반적으로 VoIP 무선자원의 영역은 VoIP 세션이 끝날 때까지 일정한 주파수-시간 영역을 점유한다. VoIP 패킷의 생성 간격에 따라 주기적으로 동일한 주파수 영역의 상향링크 및 하향링크 무선자원이 VoIP 무선자원으로 할당된다.
도 11은 VoIP에서의 트래픽 모델을 나타낸 예시도이다.
도 11을 참고하면, VoIP에서 발생하는 음성 패킷의 종류는 대화구간 (Talkspurt)에서 발생하는 패킷과 침묵구간(Silence Period)에서 발생하는 패킷으로 나눌 수 있다. 예를 들어, 12.2 kbps AMR(Adaptive Multi-Rate)을 가정한다면, 대화구간에서는 RTP 패킷이 20ms의 주기로 발생하고, 35 ~ 49 바이트의 크기를 갖는다. 그리고 침묵구간에서 RTP 패킷이 160ms 주기로 발생하고, 10 ~ 24 바이트의 크기를 갖는다.
VoIP와 같은 음성 서비스에서는 일정한 주기로 패킷이 생성되면, 생성되는 패킷의 크기가 비교적 작고 일정하다. 따라서, VoIP은 일반적으로 지속적 스케줄링 방식을 사용한다. 지속적 스케줄링 방식의 경우, 무선 베어러(Radio Bearer) 설정 과정에서 이를 미리 예측하여 무선자원을 지속적으로 할당하고, 이에 따라 스케줄링 정보를 포함하는 제어신호 없이도 패킷을 송신 또는 수신한다.
대화구간의 시작 지점에서 기지국은 단말로 PDCCH 상으로 활성화(Activation)를 지시하는 제어정보를 전송한다. 대화구간 동안, 단말은 기지국으로부터 PDSCH 상의 VoIP 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 침묵구간의 시작 지점에서 기지국은 단말로 PDCCH 상으로 불활성화(Deactivation)을 지시하는 제어정보를 전송한다. 여기서, 기지국이 단말에 전송하는 데이터의 전력제어 방법이 필요하다.
이하, 전력제어 방법을 살펴본다. 여기서, 상기 전력제어 방법은 PDCCH 링크 정합을 하는 시스템 또는 지속적 스케줄링을 하는 시스템에 효율적으로 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 기지국은 단말로부터 피드백 정보를 수신한다(S200). 여기서, 피드백 정보는 기지국의 데이터 전송에 대한 단말의 응답인 ACK/NACK 정보, 하향링크 채널 품질을 나타내는 CQI 정보 등이 있다. CQI 정보는 국부적(localized) 전송모드에서 서브밴드에 대한 CQI 정보, 분산적(distributed) 전송모드에서 서브밴드들의 평균 CQI(Average CQI), 광대역 CQI(Wideband CQI) 및 전체밴드 CQI(Wholeband CQI) 등을 포함할 수 있다. 이와 별도로, 기지국은 인접 셀로부터 X2 인터페이스를 통하여 셀의 과부하 인식자(Overload Indicator)를 수신할 수도 있다.
기지국은 수신한 상기 피드백 정보를 이용하여 전력을 제어한다(S210). 또한, 기지국은 전력을 제어하기 위하여 인접 셀로부터 수신한 셀의 과부하 인식자를 더 이용할 수도 있다.
기지국은 전력제어를 위하여 단말로부터 수신한 ACK/NACK 정보, CQI 정보 및 인접 셀로부터 수신한 과부하 인식자만을 이용하므로, 제어채널의 추가적인 사용이 불필요하고, 무선자원을 절약할 수 있다.
기지국의 전력제어에 대하여 단말은 하향링크 제어채널을 모니터링 할 수 있다. 즉, 단말은 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 수신되는 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하고, 상기 피드백 정보를 이용하여 전력 제어되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 모니터링한다. 여기서, 피드백 정보는 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보 및/또는 CQI 정보일 수 있다.
하향링크 제어채널을 모니터링하는 단말은 무선 신호를 송수신하는 RF(Radio Frequency)부, 상기 RF부와 연결되고, PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) 상으로 수신되는 데이터에 대한 피드백 정보를 전송하며, 상기 피드백 정보를 이용하여 전력 제어되는 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)를 수신하는 프로세서(Processor)를 포함한다.
이하, 수신한 피드백 정보의 종류에 따라 구체적으로 전력을 제어하는 방법을 살펴본다.
<ACK/NACK을 이용한 전력제어>
하향링크로 지속적 스케줄링을 하는 경우 또는 PDCCH 링크 정합을 하는 경우, 단말이 기지국으로 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)의 ACK/NACK 정보만을 전송할 때 기지국은 단말로부터 수신한 상기 ACK/NACK 정보를 이용하여 해당 단말에 대한 전송 전력을 제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 기지국은 단말로부터 데이터 전송에 대한 ACK/NACK정보를 수신한다(S300). 여기서, ACK/NACK 정보는 기지국이 이전에 단말로 전송한 데이터 패킷에 대한 ACK/NACK 정보를 의미한다. 기지국은 단말로부터 ACK/NACK 정보만을 수신하며, 이를 제외한 다른 피드백 정보는 수신하지 않는 것으로 가정한다.
다음으로, 기지국은 시간 윈도우(Time Window, NWin) 상의 ACK/NACK 횟수에 대한 정보를 수집한다(S310). 여기서, 상기 ACK/NACK 횟수는 시간 윈도우 NWin 상의 초기 전송에 대한 ACK/NACK 횟수, 재전송에 대한 ACK/NACK 횟수 및 초기 전송과 재전송을 포함한 모든 전송에 대한 ACK/NACK 횟수 가운데 어느 하나를 의미할 수 있다. 시간 윈도우 NWin는 임의로 설정할 수 있다.
다음으로, 기지국은 상기 ACK/NACK 횟수에 대한 정보를 기초로 NACK 발생률(RNACK)을 계산한다(S320). 여기서, NACK 발생률은 NACK 횟수/(ACK 횟수+NACK 횟수)일 수 있다.
다음으로, 기지국은 상기 NACK 발생률과 제 1 기준 NACK 발생률(RNACK_Target1)을 비교하고(S330), NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률 이상인 것으로 판단하면 전력을 증가시킨다(S340). 여기서, 제 1 기준 NACK 발생률은 임의로 설정할 수 있고, 전력 증가량은 고정 값 또는 가변 값일 수 있다. NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률 이상이라는 것은 채널상태가 양호하지 못하다는 것을 의미하므로, 채널상태가 양호하지 못하면 전력을 증가시켜 채널상태를 양호하게 할 수 있다.
단계 S330에서 비교한 결과, NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률보다 작으면, 상기 NACK 발생률과 제 2 기준 NACK 발생률을 비교하고(S350), NACK 발생률이 제 2 기준 NACK 발생률 이하이면 전력을 감소시킨다(S360). 여기서, 제 2 기준 NACK 발생률은 기지국이 임의로 설정할 수 있다. 전력 감소량은 고정 값 또는 가변 값일 수 있다. NACK 발생률이 제 2 기준 NACK 발생률 이하라는 것은 채널상태가 충분히 양호하고 일정 수준의 전력이 낭비되고 있다는 것을 의미하므로, 전력을 감소 시켜 전력 낭비를 막을 수 있다.
제 1 기준 NACK 발생률은 제 2 기준 발생률과 서로 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률보다 작고, 제 2 기준 NACK 발생률보다 큰 경우에는 현재 전력을 그대로 유지할 수 있다.
단계 S340과 같이 전력을 증가시키는 상황 또는 단계 S360과 같이 전력을 증가시키는 상황이 연속적으로 임의의 횟수 이상 일어나는 경우, 기지국은 현재 전력을 업데이트할 수 있다. 이와 같은 업데이트는 주기적으로 하거나 비주기적으로(Event Triggering) 할 수 있다. 또한, 도 13에 따른 전력제어 방법을 구동하는 시간 주기는 기지국이 임의로 설정할 수도 있다.
도 13은 NACK 발생률을 기준으로 채널상태를 추정하고 이를 기초로 전력을 제어하는 방법을 예시하고 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기지국은 단말로부터 수신한 시간 윈도우 상의 ACK/NACK 정보를 이용하여 계산한 ACK 발생률을 기준으로 채널상태를 추정하거나, 데이터 재전송률을 기준으로 채널상태를 추정할 수도 있다. ACK 발생률 또는 데이터 재전송률을 기준으로 채널상태를 추정하여 전력을 제어하는 방법은 도 13에 예시된 방법으로부터 당업자가 자명하게 알 수 있다.
하향링크 지속적 스케줄링 또는 PDCCH 링크 정합을 위하여 기지국은 단말로부터 수신한 ACK/NACK 정보만을 이용하여 전력을 제어할 수 있다. 따라서, 추가적인 제어채널을 사용하지 않으므로 무선자원의 낭비를 막을 수 있다.
<ACK/NACK 및 CQI를 이용한 전력제어>
하향링크로 지속적 스케줄링을 하는 경우 또는 PDCCH 링크 정합을 하는 경우 단말이 기지국으로 PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)의 ACK/NACK 정보 및 채널 품질을 나타내는 CQI 정보를 전송할 때 기지국은 단말로부터 수신한 ACK/NACK 정보 및 CQI 정보를 이용하여 해당 단말에 대한 전송 전력을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 CQI 정보는 국부적(Localized) 전송모드에서는 서브밴드에 의한 CQI 정보를 의미하고, 분산적(Distributed) 전송모드에서는 서브밴드들의 평균 CQI(Average CQI), 광대역 CQI(Wideband CQI) 또는 전체밴드 CQI(Wideband/Wholeband CQI)를 의미할 수 있다.
분산적 전송모드에서 기지국이 단말로부터 전체밴드 CQI를 수신하지 못하는 경우, 서브밴드들의 평균 CQI를 구하는 방법이 필요하다. 단말로부터 베스트 M CQI(Best M CQI, CQIBEST_M)와 잔여 서브밴드들의 평균 CQI(CQIAVG)가 동시 또는 각각 수신되는 경우, PDCCH의 전력제어를 위한 서브밴드들의 평균 CQI는 αCQIBEST_M+βCQIAVG로 할 수 있다. 여기서, α, β는 임의로 정할 수 있다. 또한, PDCCH의 전력제어를 위한 서브밴드들의 평균 CQI는 CQIBEST_M에 오프셋을 더한 값과 CQIAVG의 평균으로 할 수도 있다. 여기서, 상기 오프셋은 미리 설정된 값 또는 가변 변수일 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 14에 따르면, 기지국은 단말로부터 ACK/NACK정보를 수신한다(S400). 여기서, ACK/NACK 정보는 기지국이 이전에 단말로 전송한 데이터 패킷에 대한 ACK/NACK 정보를 의미한다.
다음으로, 기지국은 시간 윈도우(Time Window, NWin) 상의 ACK/NACK 횟수에 대한 정보를 수집한다(S410). 여기서, 상기 ACK/NACK 횟수는 시간 윈도우 NWin 상의 초기 전송에 대한 ACK/NACK 횟수, 재전송에 대한 ACK/NACK 횟수 및 초기 전송과 재전송을 포함한 모든 전송에 대한 ACK/NACK 횟수 가운데 어느 하나를 의미할 수 있다. 시간 윈도우 NWin는 임의로 설정할 수 있다.
다음으로, 기지국은 NACK 발생률(RNACK)을 계산한다(S420). 여기서, NACK 발생률은 미리 설정된 개수의 데이터에 대한 NACK 발생률이고, NACK 횟수/(ACK 횟수+NACK 횟수)로 할 수 있다.
이와는 별도로, 기지국은 단말로부터 CQI 정보를 수신하고(S430), 시간 윈도우(Time Window, MWin) 상의 CQI에 대한 정보를 수집한다(S440). 여기서, 시간 윈도우 MWin는 임의로 설정할 수 있다. CQI 정보는 국부적 전송모드에서 서브밴드의 CQI를 의미하고, 분산적 전송모드에서 전체밴드 CQI 또는 평균 CQI를 의미한다. 분산적 전송모드에서 평균 CQI를 구하는 방법은 전술하였다.
다음으로, 기지국은 상기 CQI에 대한 정보를 이용하여 시간 윈도우 MWin 상의 CQI의 평균값을 계산하고, 상기 CQI의 평균값을 이용하여 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계 산한다(S230). 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계산하기 위하여, 기지국은 상기 시간 윈도우 MWin 상의 CQI의 평균값을 이용하여 단말의 SINR(Singnal to Interference and Noise Ratio; 신호대 간섭 잡음 비율)을 계산한다. SINR이 정해지면, 기지국은 특정 MCS(Modulation and Coding Rate)에서의 전송 오류가 소정의 블록 에러율(BLER)보다 낮아지도록 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계산한다. 여기서, 특정 MCS는 지속적 스케줄링의 경우 임의로 고정될 수 있고, PDCCH 링크 정합의 경우 반정적으로 변한다.
다음으로, 상기 설정 전력(PRECAL_CQI)으로 전송 전력을 보정한다(S460).
다음으로, 기지국은 단계 S420에서 계산한 NACK 발생률과 제 1 기준 NACK 발생률(RNACK_Target1)을 비교하고(S470), NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률 이상이면 전송 전력을 증가시킨다(S471). 여기서, 제 1 기준 NACK 발생률은 임의로 설정할 수 있고, 전력 증가량은 고정 값 또는 임의의 값일 수 있다. NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률 이상이라는 것은 채널상태가 양호하지 못하다는 것을 의미하므로, 채널상태가 양호하지 못하면 전력을 증가시켜 채널상태를 양호하게 할 수 있다.
단계 S470에서 비교한 결과, NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률보다 작으면 상기 NACK 발생률과 제 2 기준 NACK 발생률(RNACK_Target2)을 비교하고(S480), NACK 발생률이 제 2 기준 NACK 발생률 이하이면 전송 전력을 감소시킨다(S481). 여기서, 제 2 기준 NACK 발생률은 기지국이 임의로 설정할 수 있고, 전력 감소량은 고정 값 또는 임의의 값일 수 있다. NACK 발생률이 제 2 기준 NACK 발생률 이하라는 것은 채널상태가 충분히 양호하고 전력의 일부가 낭비되고 있다는 것을 의미할 수 있다.
제 1 기준 NACK 발생률은 제 2 기준 발생률과 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. NACK 발생률이 제 1 기준 NACK 발생률보다 작거나, 제 2 기준 NACK 발생률보다 큰 경우 현재 전력을 그대로 유지할 수 있다.
단계 S430 내지 단계 S460에서 CQI 정보를 이용하여 설정전력을 계산하고 전송 전력을 보정하는 것은 주기적 또는 비주기적으로 할 수 있다.
도 14은 NACK 발생률을 기준으로 채널상태를 추정하고 이를 기초로 전력을 제어하는 방법을 예시하고 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기지국은 단말로부터 수신한 시간 윈도우 상의 ACK/NACK 정보를 이용하여 계산한 ACK 발생률을 기준으로 채널 상태를 추정하거나, 데이터 재전송률을 기준으로 채널상태를 추정할 수 있다. ACK 발생률 또는 데이터 재전송률을 기준으로 채널상태를 추정하여 전력을 제어하는 방법은 도 14에 예시된 방법으로부터 당업자가 자명하게 알 수 있다.
하향링크 지속적 스케줄링 또는 PDCCH 링크 정합을 위하여 기지국은 단말로부터 수신한 ACK/NACK 정보 및 CQI 정보를 이용하여 전력을 제어할 수 있다. 따라서, 추가의 제어정보를 필요로 하지 않으므로 무선자원을 절약할 수 있다. 또한, 분산적 전송모드에서 전체밴드 CQI를 수신하지 못한 경우에도 평균 CQI를 이용하여 용이하게 전력을 제어할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15를 참조하면, 기지국은 단말로부터 피드백 정보를 수신한다(S500). 여기서, 상기 피드백 정보는 기지국의 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보 및 CQI 정보일 수 있다.
기지국은 상기 CQI를 이용하여 CQI 변화량(CQIDIFF)을 계산한다(S510). 여기서, 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)은 현재 CQI(CQICURR) 및 이전 CQI(CQIPREV)의 차(CQIDIFF=CQICURR-CQIPREV)를 의미한다.
다음으로, 기지국은 상기 CQI 변화량(CQIDIFF) 및 제 1 기준 CQI 변화량을 비교하고(S520), 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 상기 제 1 기준 CQI 변화량(CQITARGET1) 이상이면 단계 S500에서 수신한 피드백 정보가 ACK을 포함하는지 여부를 판단한다(S530). 상기 제 1 기준 CQI 변화량(CQITARGET1)은 기지국이 임의로 결정할 수 있다. 상기 단계 S530에서 ACK을 포함하는 것으로 판단하면 전력을 감소시킨다(S540). CQI 변화량(CQIDIFF)이 상기 제 1 기준 CQI 변화량(CQITARGET1) 이상이고 이전 데이터 전송에 대한 ACK을 수신한 경우라면 채널상태가 충분히 양호하다는 것을 의미하므로, 전력을 줄일 수 있다.
단계 S520에서 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 상기 제 1 기준 CQI 변화량보다 작은 경우, 기지국은 상기 CQI 변화량(CQIDIFF) 및 제 2 기준 CQI 변화량(CQITARGER2)을 비교한다(S550). 여기서, 상기 제 2 기준 CQI 변화량은 임의로 결정할 수 있다.
단계 S550에서 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 상기 제 2 기준 CQI 변화량 이하라면 단계 S500에서 수신한 피드백 정보가 NACK을 포함하는지 여부를 판단하고(S560), NACK을 포함하는 것으로 판단하면 전력을 증가시킨다(S570).
단계 S530에서 NACK을 포함하거나, 단계 S560에서 ACK을 포함하는 경우 및 CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 1 기준 CQI 변화량보다 작고 제 2 기준 CQI 변화량보다 큰 경우 전력을 그대로 유지할 수 있다.
도 15에서 CQI 정보의 피드백 주기와 ACK/NACK 정보의 피드백 주기는 서로 같거나 다를 수 있다. 만약, CQI 정보의 피드백 주기와 ACK/NACK 정보의 피드백 주기가 서로 다르다면, 단계 S530 및 단계 S560에서 ACK 또는 NACK의 포함 여부는 가장 최근에 수신한 ACK/NACK 정보를 이용하여 판단한다.
또한, 단계 S540에서 감소시키는 전력의 양 및 단계 S570에서 증가시키는 전력의 양은 고정된 값이거나 가변적인 값일 수 있다.
단말로부터 피드백되는 CQI 정보 및 ACK/NACK 정보를 이용하여 전력을 제어한다. 따라서, 전력을 제어하기 위하여 추가적인 무선자원을 필요로하지 않는다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16을 참조하면, 기지국은 단말로부터 피드백 정보를 수신한다(S600). 여기서, 여기서, 상기 피드백 정보는 기지국의 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보 및 CQI 정보일 수 있다.
기지국은 상기 CQI를 이용하여 CQI 변화량(CQIDIFF)을 계산한다(S610). 여기서, 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)은 현재 CQI(CQICURR) 및 이전 CQI(CQIPREV)의 차(CQIDIFF=CQICURR-CQIPREV)를 의미한다.
다음으로, 단계 S410에서 계산한 CQI 변화량(CQIDIFF) 양의 값을 가지는지 여부를 판단하고(S620), 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 양의 값을 가지는 경우, 단계 S600에서 수신한 피드백 정보가 ACK인지 여부를 판단한다(S630).
단계 S620에서 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 양의 값을 가지지 않는 경우, 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 음의 값을 가지는지 여부를 판단한다(S640).
상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 음의 값을 가지는 경우, 단계 S600에서 수신한 피드백 정보가 NACK인지 여부를 판단한다(S650).
이와 별도로, 기지국은 단계 S600에서 수신한 CQI 정보를 이용하여 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계산한다(S660). 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계산하기 위하여, 기지국은 상기 CQI의 평균값을 이용하여 단말의 SINR(Singnal to Interference and Noise Ratio; 신호대 간섭 잡음 비율)을 계산한다. SINR이 정해지면, 기지국은 특정 MCS(Modulation and Coding Rate)에서의 전송 오류가 소정의 블록 에러율(BLER)보다 낮아지도록 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계산한다. 여기서, 특정 MCS는 지속적 스케줄링의 경우 임의로 고정될 수 있고, PDCCH 링크 정합의 경우 반정적으로 변한다.
단계 S630에서 피드백 정보가 ACK인 것으로 판단하거나, 단계 S650에서 피드백 정보가 NACK인 것으로 판단하면, 전송 전력을 단계 S660에서 계산한 설정 전력(PRECAL_CQI)으로 보정한다(S670).
단계 S630에서 피드백 정보가 NACK인 경우, 단계 S650에서 피드백 정보가 ACK인 경우 및 CQI 변화량이 없는 경우에는 전력을 그대로 유지할 수 있다.
도 16에서 CQI 정보의 피드백 주기와 ACK/NACK 정보의 피드백 주기는 서로 같거나 다를 수 있다. 만약, CQI 정보의 피드백 주기와 ACK/NACK 정보의 피드백 주기가 서로 다르다면, 단계 S630 및 단계 S650에서 ACK 또는 NACK인지 여부는 가장 최근에 수신한 ACK/NACK 정보를 이용하여 판단한다.
단말로부터 피드백되는 CQI 정보 및 ACK/NACK 정보를 이용하여 전력을 제어한다. 따라서, 전력을 제어하기 위하여 추가적인 무선자원을 필요로하지 않는다.
부가적으로, NACK이 기준 횟수 이상 연속적으로 발생하는 경우에는 도 14 내지 도 16의 방법과 별개로 일정 수준만큼 전력을 증가시킬 수 있다. 또한, 도 14 내지 도 16 가운데 하나의 방법에 따라 전력제어를 하고 있는 경우, 일정 시간동안 NACK이 기준 횟수 이상으로 발생하거나 기타 현재의 전력제어 방법이 적절하지 않다고 판단되면, 상기 도 14 내지 도 16 가운데 다른 방법들을 순서적(Sequential) 으로 또는 무작위적(Random)으로 적용할 수 있다.
또한, 기지국이 특정 단말에 대하여 신호를 전송하였으나 상기 특정 단말로부터 어떠한 피드백 정보도 수신하지 못한 경우에는, 채널상태가 양호하지 못한 것으로 판단하고 일정 수준이상으로 전력을 증가시킬 수도 있다.
<CQI를 이용한 전력제어>
하향링크로 지속적 스케줄링을 하는 경우 또는 PDCCH 링크 정합을 하는 경우 단말이 기지국으로 채널 품질을 나타내는 CQI 정보를 전송할 때 기지국은 단말로부터 수신한 CQI 정보를 이용하여 해당 단말에 대한 전송 전력을 제어할 수 있다. 여기서, 상기 CQI 정보는 국부적(Localized) 전송모드에서는 서브밴드에 의한 CQI 정보를 의미하고, 분산적(Distributed) 전송모드에서는 서브밴드들의 평균 CQI(Average CQI), 광대역 CQI(Wideband CQI) 또는 전체밴드 CQI(Wideband/Wholeband CQI)를 의미할 수 있다.
분산적 전송모드에서 기지국이 단말로부터 전체밴드 CQI를 수신하지 못하는 경우, 서브밴드들의 평균 CQI를 구하는 방법이 필요하다. 단말로부터 베스트 M CQI(Best M CQI, CQIBEST_M)와 잔여 서브밴드들의 평균 CQI(CQIAVG)가 동시 또는 각각 수신되는 경우, PDCCH의 전력제어를 위한 서브밴드들의 평균 CQI는 αCQIBEST_M+βCQIAVG로 할 수 있다. 여기서, α, β는 임의로 정할 수 있다. 또한, PDCCH의 전력제어를 위한 서브밴드들의 평균 CQI는 CQIBEST_M에 오프셋을 더한 값과 CQIAVG의 평균 으로 할 수도 있다. 여기서, 상기 오프셋은 미리 설정된 값 또는 가변 변수일 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 17을 참조하면, 기지국은 단말로부터 피드백 정보를 수신한다(S700). 여기서, 상기 피드백 정보는 CQI 정보를 의미한다.
기지국은 상기 CQI를 이용하여 CQI 변화량(CQIDIFF)을 계산한다(S710). 여기서, 상기 CQI 변화량(CQIDIFF)은 현재 CQI(CQICURR) 및 이전 CQI(CQIPREV)의 차(CQIDIFF=CQICURR-CQIPREV)를 의미한다.
다음으로, 기지국은 상기 CQI 변화량(CQIDIFF) 및 제 1 기준 CQI 변화량(CQITARGET1)을 비교한다(S720). 상기 제 1 기준 CQI 변화량(CQITARGET1)은 기지국이 임의로 결정할 수 있다.
상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 1 기준 CQI 변화량 이상이면 전력을 감소시킨다(S730). CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 1 기준 CQI 변화량 이상이면 채널상태가 충분히 양호하다는 것을 의미할 수 있으므로, 전력 소모를 막을 수 있다.
단계 S720에서 CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 1 기준 CQI 변화량보다 작다고 판단하면, 상기 상기 CQI 변화량(CQIDIFF) 및 제 2 기준 CQI 변화량(CQITARGET2)을 비교한 다(S740). 상기 제 2 기준 CQI 변화량은 기지국이 임의로 결정할 수 있다.
상기 CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 2 기준 CQI 변화량 이하이면 전력을 증가시킨다(S750). CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 2 기준 CQI 변화량 이하이면 채널상태가 양호하지 못하다는 것을 의미할 수 있으므로, 전력을 증가시킬 필요가 있다.
CQI 변화량(CQIDIFF)이 제 1 기준 CQI 변화량보다 작고 제 2 기준 CQI 변화량보다 크면 현재 전력을 그대로 유지할 수 있다.
도 17에서, CQI 변화량을 제 1 기준 CQI 변화량 및 제 2 기준 CQI 변화량과 비교하여 전력을 증가 또는 감소시키는 방법을 예시하고 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, CQI 변화량을 제 1 기준 CQI 변화량 및 제 2 기준 CQI 변화량과 비교하여 단계 S700에서 수신한 CQI 정보를 이용하여 계산한 설정 전력(PRECAL_CQI)으로 전송 전력을 보정할 수도 있다. 설정 전력(PRECAL_CQI)을 계산하는 방법은 본 명세서 내에 전술된 바와 같다.
기지국이 단말로부터 채널 품질에 대한 정보인 CQI 정보를 수신한 경우, 상기 CQI 정보만을 이용하여 전력을 제어할 수 있으므로 무선자원 이용의 효율을 높일 수 있다.
<ACK/NACK 정보, CQI 정보 및 인접 셀의 과부하 인식자를 이용한 전력제어>
기지국은 단말로부터 수신한 ACK/NACK 정보 및 CQI 정보뿐만 아니라, 인접 셀로부터 수신한 과부하 인식자(Overload Indicator)를 이용하여 전력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 특정 셀에서 과부하가 발생하는 경우, X2 인터페이스를 통하여 인접 셀로 과부하 인식자를 전송한다. 과부하 인식자를 수신한 셀은 상기 셀 내의 지속적 스케줄링을 받고 있는 단말, 순방향 링크로 브로드캐스팅 전송만을 받는 단말 또는 PDCCH 링크 정합을 하는 단말에 대한 전력을 제어한다. 이에 따라, 과부하가 발생한 셀의 과부하를 줄일 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 무선 통신 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 E-UTRAN과 EPC 간의 기능 분할(functional split)을 나타낸 블록도이다.
도 3은 단말의 요소를 나타낸 블록도이다.
도 4는 사용자 평면(user plane)에 대한 무선 프로토콜 구조(radio protocol architecture)를 나타낸 블록도이다.
도 5는 제어 평면(control plane)에 대한 무선 프로토콜 구조를 나타낸 블록도이다.
도 6은 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 7은 하나의 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 8은 서브프레임의 구조를 나타낸다.
도 9는 VoIP 서비스에서 무선자원 관리 방법의 일 예를 도시한 것이다.
도 10은 VoIP 패킷의 송수신을 위해 할당된 지속적 무선자원의 일 예를 나타낸 것이다.
도 11은 VoIP에서의 트래픽 모델을 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력제어 방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (13)

  1. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송 파워를 제어하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    상기 하향링크 전송 파워를 사용하여 단말에 적어도 하나의 데이터를 전송하고;
    상기 단말로부터 상기 적어도 하나의 데이터에 대한 피드백 정보를 수신하고; 및
    상기 피드백 정보를 사용하여 하향링크 전송 파워를 제어하는 것;을 포함하되,
    상기 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK 정보 및 CQI(Channel Quality Indicator) 정보를 포함하고, 상기 CQI 정보는 CQIBEST M및 CQIavg를 포함하고,
    상기 하향링크 전송 파워를 제어하는 것은,
    평균 CQI 값을 계산하고,
    상기 평균 CQI 값을 기반으로 상기 단말의 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)를 계산하고,
    상기 단말의 상기 SINR을 기반으로 타겟 파워 값을 계산하고,
    상기 타겟 파워 값으로 상기 하향링크 전송 파워를 보상하고(compensating), 및
    상기 보상된 하향링크 전송 파워를 상기 피드백 정보를 기반으로 제어하는 것을 포함하고, 및
    상기 평균 CQI 값은 하기 수학식을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
    평균 CQI 값 = α*CQIBEST M + β*CQIavg
    여기서, 상기 CQIBEST M은 서브밴드 전체 집합 중 최상의 CQI 값을 가진 M개 서브 밴드에 대한 CQI 값이고, CQIavg는 상기 서브밴드 전체 집합 중 나머지 서브 밴드에 대한 CQI 값이고, 상기 α및 β는 임의의 값으로 설정된 계수임.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 제어하는 것은,
    현재 CQI 및 이전 CQI간 차이인 CQI 변화량이 제1 기준 CQI 변화량과 같거나 보다 크고 및 상기 ACK/NACK 정보가 ACK을 포함하면, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 감소시키고, 및
    상기 CQI 변화량이 제2 기준 CQI 변화량과 같거나 보다 작고 및 상기 ACK/NACK 정보가 NACK을 포함하면, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 증가시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 현재 CQI 및 이전 CQI간 차이인 CQI 변화량이 양의 값이고 상기 ACK/NACK 정보가 ACK을 포함하거나, 또는 상기 CQI 변화량이 음의 값이고 및 상기 ACK/NACK 정보가 NACK을 포함하면, 상기 하향링크 전송 파워는 상기 타겟 파워 값으로 보상되고, 및
    상기 하향링크 전송 파워가 보상되지 않으면, 상기 보상된 전송 파워 제어 단계에서의 상기 보상된 전송 파워의 값은 상기 하향링크 전송 파워의 값으로 설정됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 제어하는 것은,
    현재 CQI 및 이전 CQI간 차이인 CQI 변화량이 제1 기준 CQI 변화량과 같거나 보다 크면, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 감소시키고, 및
    상기 CQI 변화량이 제2 기준 CQI 변화량과 같거나 보다 작으면 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 증가시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 하향링크 전송 파워는 이웃셀로부터 수신되는 과부화 지시자(overload indicator)를 더 고려하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 타겟 파워 값은 특정 값으로 설정되어 특정 MCS(Modulation and Coding Scheme) 내 전송 에러가 특정 BLER(Block Error Rate)보다 낮도록 함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 제어하는 것은,
    NACK 발생률이 제1 기준 NACK 발생률과 같거나 보다 높으면, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 증가시키고, 및,
    상기 NACK 발생률이 제2 기준 NACK 발생률과 같거나 보다 낮으면, 상기 보상된 하향링크 전송 파워를 감소시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(Radio Frequency) 부; 및
    상기 RF부와 연결된 프로세서를 포함하는 무선 장치에 있어서, 상기 프로세서는,
    하향링크 전송 파워를 사용하여 단말에 적어도 하나의 데이터를 전송하고,
    상기 단말로부터 상기 적어도 하나의 데이터에 대한 피드백 정보를 수신하고, 및
    상기 피드백 정보를 사용하여 하향링크 전송 파워를 제어하도록 설정되되,
    상기 피드백 정보는 상기 적어도 하나의 전송된 데이터에 대한 ACK/NACK 정보 및 CQI(Channel Quality Indicator) 정보를 포함하고, 상기 CQI 정보는 CQIBESTM및 CQIavg를 포함하고,
    상기 하향링크 전송 파워를 제어하는 것은,
    평균 CQI 값을 계산하고,
    상기 평균 CQI 값을 기반으로 상기 단말의 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)를 계산하고,
    상기 단말의 상기 SINR을 기반으로 타겟 파워 값을 계산하고,
    상기 타겟 파워 값으로 상기 하향링크 전송 파워를 보상하고(compensating), 및
    상기 보상된 하향링크 전송 파워를 상기 피드백 정보를 기반으로 제어하는 것을 포함하고, 및
    상기 평균 CQI 값은 하기 수학식을 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
    평균 CQI 값 = α*CQIBESTM + β*CQIavg
    여기서, 상기 CQIBESTM은 서브밴드 전체 집합 중 최상의 CQI 값을 가진 M개 서브 밴드에 대한 CQI 값이고, CQIavg는 상기 서브밴드 전체 집합 중 나머지 서브 밴드에 대한 CQI 값이고, 상기 α및 β는 임의의 값으로 설정된 계수임.
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