KR100285310B1 - Cdma통신시스템의삭제지시비트를이용한순방향전력제어파라미터제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDMA통신시스템에 있어서 전력제어방법에 관한 것으로, 특히 삭제 지시 비트를 이용한 순방향 전력 제어 파라미터제어방법에 관한것이다. 이는 이동 통신 서비스를 제공하는 시스템의 기지국에 있어서, 초기 트래픽 채널의 이득 초기값을 단말기의 통화중 신호대 잡음비가 5dB 이상 되도록 상향 조절하고, 트래픽 채널의 이득값 조정 범위를 최대 이득값을 127로 높게 설정하여 셀 가장자리의 품질을 확보하고, 최소 이득값은 35로 낮게 설정하여 셀 중심에서의 용량을 증가시키고, 빠른 전력 제어를 위해 순방향 링크에 있어서 프레임 에러가 발생하지 않을 때에 트래픽 채널의 신호세기를 감소시키는 주기를 짧게 하도록 한다.

Description

CDMA통신시스템의 삭제지시비트를 이용한 순방향전력제어 파라미터 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING FORWARD POWER CONTROL PARAMETER USING ERASURE INDICATOR BIT IN CDMA COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 CDMA통신시스템에 있어서 전력제어방법에 관한 것으로, 특히 삭제 지시 비트(Erasure Indicator Bit : EIB)를 이용한 순방향 전력 제어 파라미터 제어 에 의하여 종래의 이득 증감 단계의 크기와 증감 주기를 재설정하여 통화품질 위주의 파라미터 설정에서 용량과 통화품질을 모두 고려한 파라미터 설정을 한 이동통신스스템의 삭제 지시 비트를 이용한 순방향전력제어 파라미터제어방법에 관한 것이다.

순방향 링크상의 전력 제어는 통화중의 이동국이 다중 경로 페이딩(Multipath Fading)과 같은 페이딩의 영향을 받거나, 잡음이나 간섭이 심한 셀(Cell) 경계 지역에 위치할 때는 모든 채널이 양호한 통화품질을 유지하기 위하여 기지국의 송신 전력 수준을 증감시키는 것이다.

이는 각각의 트래픽 채널에 대해 기지국의 송신전력을 조절하는 것이다. 이동국이 양호한 전파(Propagation) 및 간섭(Interference) 상태에 놓여 있다면 평균적으로 낮은 기지국 송신 전력을 필요로 하고, 그렇지 않을 경우에는 높은 기지국 송신 전력을 필요로 한다. 이러한 순방향 링크상의 전력제어는 이동국에서 수신된 신호가 요구되는 프레임 에러율(Frame Error Rate : FER)을 만족시키도록 하기 위한 방법이다.

전력 제어를 하지 않는 경우, 기지국간 인접 지역에 위치한 이동국은 해당 기지국으로부터 매우 먼거리에 있기 때문에 기지국으로부터 오는 송신 출력이 약하므로 호 설정율이 낮으며, 호 설정에 성공하더라도 주위 기지국의 영향으로 간섭이 심하여 그다지 음질이 양호하지 않다.

전력 제어를 하면, 이동국은 수신하는 순방향 링크의 FER을 20㎳ 단위로 측정 후 기지국으로 보고한다. 기지국은 계산된 FER 임계값과 비교하여 순방향 링크 이득의 증감을 통해 트래픽(Traffic) 채널의 할당 전력을 조정해서 송신 전력을 변화시켜 최소 신호대 잡음비를 유지하여 보다 많은 가입자를 수용할 수 있다.

이때 사용되는 순방향 전력 제어 신호는 DCS(Digital Cellular System)에서 사용하는 PMRM(Power Measurement Report Message)과 PCS(Personal Communication System)에서 쓰이는 EIB가 있다. 이처럼 PCS 시스템에서는 순방향 링크의 상태를 역방향 트래픽 채널의 앞부분에 1 비트의 EIB(Erasure Indicator Bit)를 추가하여 순방향 링크의 상태를 프레임마다 보고할 수 있도록 한다. 즉, 순방향 링크의 프레임 상태가 나쁠 경우에는 EIB를 `1'로 설정하고 상태가 양호하면 `0'으로 설정한다. 이렇게 전력제어를 수행하여 DCS의 PMRM 방법보다 좀더 신속하게 채널의 변화를 추적할 수 있다.

이러한 EIB를 이용한 순방향 전력제어에 있어서 관련 파라미터는 다음과 같다. `step_til_down'은 현재 트래픽 채널의 이득이 'slow_down_level' 이상이면 설정된 값만큼의 프레임마다 디지탈 이득을 1 감소시키고, `slow_down_level' 이하이면 설정값 프레임의 2배수마다 디지탈 이득을 1 감소시키는 파라미터이다. 'down_delta'는 디지탈 이득을 감소시키는 값이다. `nominal_gain'은 초기 트래픽 채널 이득의 초기치 값이다. 'max_tx_gain'은 트래픽 채널 이득의 최대값이고, `min_tx_gain'은 트래픽 채널 이득의 최소값이다. 'big_up_delta'는 디지탈 이득을 크게 올리는 값이고, `small_up_delta'는 디지탈 이득을 작게 올리는 값이다. 'slow_down_level'은 `max_tx_gain'과 'min_tx_gain'의 1/3 지점값이다.

상기 파라미터를 이용한 순방향 전력 제어의 동작을 도 1 의 트래픽 채널의 디지탈 이득 증가도를 참고로 설명하면, PCS시스템에서 삭제 지시 비트(Erasure Indicator Bit)가 1일 경우 트래픽 채널 디지털 이득을 높인다. 이 방법은 삭제 지시 비트가 1인 프레임을 수신할 때마다 그 수신 순서에 따라 'small_up_delta'와 'big_up_delta'를 수행한다. 예를 들어 도 1 과 같이 12개의 연속적인 삭제 지시 비트가 1인 프레임을 수신하면 도 2 의 삭제 지시 비트에 의한 트래픽 채널 이득의 증가표에 나타난 바와 같이 삭제 지시 비트가 1인 프레임이 수신되면 처음엔 이득이 5가 증가하고, 이후 2씩 증가하다가 연속적으로 삭제 지시 비트가 계속 1인 프레임이 수신되면 이후는 계속 2씩 증가한다.

이후 도 3 의 종래 방법에 의한 트래픽 채널의 디지탈 이득 감소도를 참고로 트래픽 채널 디지털 이득의 감소 경우를 설명하면, 순방향 전력 제어에서 트래픽 채널 이득의 감소는 'step_til_down' 파라미터의 영향을 받는다. 트래픽 채널이 'slow_down_level'이상일 때 'step_til_down'이 60프레임 즉 연속적으로 삭제 지시 비트가 0인 프레임이 60개가 수신되어야 트래픽 채널 이득을 1 감소시킨다. 만약 'slow_down_level'이하일 때는 삭제 지시 비트가 0인 프레임이 120개가 연속적으로 수신되어야 1을 감소시킨다.

이와 같이 수행되어지는 삭제 지시 비트를 이용한 순방향 전력제어는 설정되어지는 파라미터에 의해 통화품질에 영향을 미친다. 어떤 지역에서 순방향 링크가 매우 불량한 경우 기지국의 송신 출력을 증가시키지 않으면 이 경로에 의한 통화는 품질 기준 이하로 떨어진다. 종래의 순방향 전력제어의 파라미터 설정은 서비스 초기인 만큼 가입자의 용량보다는 통화품질에 비중을 두어서 그 값이 설정되어 있다고 볼 수 있다. 하지만, 가입자의 증가에 따라 용량과 통화품질 둘 다 비중을 두는 파라미터의 설정이 필요하게 되었다. 즉 트래픽 채널 이득의 제어 단위 크기 및 주기에 대한 고려가 필요하다.

이처럼 기존의 순방향 전력제어에 있어서 그 파라미터의 설정은 통화품질에 두었다. 따라서 트래픽 채널 이득의 증가와 감소에 있어서 증가에 비해 감소는 빠른 제어가 이루어지지 않은 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 종래의 이득 증감 단계의 크기와 증감 주기를 재설정하여 통화품질 위주의 파라미터 설정에서 용량과 통화품질을 모두 고려한 파라미터 설정을 한 삭제 지시 비트를 이용한 순방향 전력 제어 파라미터 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적과 장점은 아래의 발명의 상세한 설명을 읽고 아래의 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

도 1 은 트래픽 채널의 디지탈 이득 증가도

도 2 는 삭제 지시 비트에 의한 트래픽 채널 이득의 증가표

도 3 은 종래 방법에 의한 트래픽 채널의 디지탈 이득 감소도

도 4 는 본 발명의 실시예에 의한 파라미터 변경도

도 5 는 종래 방법에 의한 트래픽 채널 이득의 감소 비율도

도 6 은 본 발명의 실시예에 의한 트래픽 채널 이득의 감소 비율도

도 7 은 본 발명의 실시예에 의한 파라미터 변경후의 시험 결과도

도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오프 지역의 감소도

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른, 삭제 지시 비트를 이용한 순방향 전력 제어 파라미터 제어 방법의 바람직한 실시예는, 이동 통신 서비스를 제공하는 시스템의 기지국에 있어서, 초기 트래픽 채널의 이득 초기값을 단말기의 통화중 신호대 잡음비가 5dB 이상 되도록 상향 조절한다.

본 실시예에 있어서, 상기 초기 트래픽 채널의 이득 초기값은,

트래픽 채널의 신호세기가, 파일럿 신호의 세기가, 전력 이득이 P.G, 파일럿 신호의 이득이 G_P, 트래픽 신호의 이득이 G_T인 경우,를 만족하도록 설정하는 것이 바람직하며,

상기 초기 트래픽 채널의 이득 초기값은 100인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예는, 이동 통신 서비스를 제공하는 시스템의 기지국에 있어서, 트래픽 채널의 이득값 조정 범위를 최대 이득값을 높게 설정하여 셀 가장자리의 품질을 확보하고, 최소 이득값은 낮게 설정하여 셀 중심에서의 용량을 증가시킨다.

본 실시예에 있어서, 상기 최대 이득값을 127로, 최소 이득값은 35로 설정하는 것이 바람직하며,

상기 트래픽 채널의 최대 이득값이 증가되어 가입자 용량이 감소되는 것에 따른 빠른 전력 제어를 위해 순방향 링크에 있어서 프레임 에러가 발생하지 않을 때에 트래픽 채널의 신호세기를 감소시키는 주기를 짧게하는 것이 바람직하며,

상기 주기는, 역방향 트래픽 채널의 앞부분에 추가된 `삭제 지시 비트'가 연속해서 20번 수신될 때인 것이 바람직하다.

하기 설명에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삭제 지시 비트를 이용한 순방향 전력 제어 파라미터 제어 방법이 첨부된 도면을 참조로, 파라미터 설정 방법 등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 그러나, 당해 기술분야에 숙련된 자들에게 있어서는 본 발명이 이러한 상세한 항목들이 없이도 상기한 본 발명의 기술적 사상에 의해 충분히 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다.

또한, 잘 알려진 트래픽 채널의 특징 및 기능들은 본 발명을 모호하지 않게 하기 위해 상세히 설명하지 않으며, 동일 용어에 대해서는 설명 및 이해의 편의상 영문 이니셜 또는 국어 해석용어를 병용한다.

도 4 는 본 발명에 의한 파라미터 변경도이다. 도시된 바와 같이 기존의 순방향 전력제어에 있어서 트래픽 채널의 이득(gain)의 조절에 있어서 이득의 폭과 제어의 속도를 빨리 하여 용량 및 통화품질의 향상이 가능하다. 도 4 를 참고로 본 발명의 동작을 설명하면, 최대 송신 이득과 최소 송신 이득의 조정 범위를 확대시켜 셀 가장자리에서의 품질을 확보하고 그 하한값인 최소 송신 이득을 낮추어 셀 중심에서의 송신 전력을 더 낮추어 용량 증대의 효과를 얻을 수 있다.

최대 송신 이득의 값을 90에서 127로 상향 조정함에 따라 순방향 링크상의 공중 환경의 열화시 기존보다는 더 효과적으로 이득의 제어를 이득의 제어를 향상된 통화품질을 유지할 수 있다. 그러나, 높은 트래픽 체널 이득은 용량의 감소를 초래할 수 있는 만큼 이득의 감소에 대한 빠른 제어가 필요하다. 이러한 빠른 이득의 감소에 영향을 주는 것이 'step_til_down' 파라미터이다.

이 파라미터는 현재 순방향 링크에 있어 FER이 발생하지 않을 때에 트래픽 채널 이득을 감소시켜주는 주기를 나타낸다. 즉 기존의 60프레임 설정값의 의미는 다음과 같다. 단말기가 기지국으로 전송하는 역방향 링크상의 프레임 중의 전력제어 정보인 삭제 지시 비트가 0인 프레임이 60번 기지국으로 수신되면 기지국은 현재 해당 트래픽 채널의 이득을 파라미터 'down_delta' 만큼 감소시킨다.

'down_delta'는 1로 설정되어 있으므로 기지국은 역방향 링크로부터 삭제 지시 비트가 0인 프레임을 60번 수신하면 트래픽 채널 이득을 1 감소시킨다. 또한 파라미터 'slow_down_level'의 설정값에 의해 현재 트래픽 채널 이득이 이 설정값 이하일 때는 60프레임이 아닌 120 프레임으로 동작되어진다. 즉 해당 트래픽 채널의 트래픽 채널 이득이 'slow_down_level' 이하에 위치하고 있을 때 기지국은 120개의 삭제 지시 비트가 0인 프레임을 수신해야 트래픽 채널 이득을 1 낮춘다.

따라서 이 설정값 60 프레임을 20프레임으로 낮추면, 조정 범위의 증가에 따른 빠른 이득의 제어를 통해 효과적인 트래픽 채널 이득의 관리 및 그에 따른 케퍼시티의 증가를 얻을 수 있다.

기존의 60에서 20으로 변경하여 역방향으로부터 삭제 지시 비트가 0인 프레임을 기지국이 20번 수신하게 되면 해당 채널의 이득을 1 낮추게 된다.

상기 방법에 의한 트래픽 채널 이득의 변경은 도 5 의 종래 방법에 의한 트래픽 채널 이득의 감소 비율도와 도 6 의 본 발명에 의한 트래픽 채널 이득의 감소 비율도에 도시되어 있다.

이후 트래픽 채널 이득의 초기값에 관한 파라미터를 도 4를 참고로 설명한다.

호 설정시 TSB(Transceiver and Selector Bank)까지 접속후 FPC(Forward Power Control)의 초기에 TCE(Traffic Channel Element)를 통해서 송출되는 순방향 트래픽 전력은, FPC 트래픽 채널 이득의 초기값으로 결정된다. 파일럿 채널의 신호대 잡음비가 -14dB인 지점에서 단말기가 트래픽 상태에서 신호대 잡음비를 5dB이상 확보하기 위해서는 현재 설정된 트래픽 채널 이득의 초기값을 상향 조절할 필요가 있다.

따라서, 트래픽 채널의 신호세기를라고 하고, 파일럿 신호의 세기를라고 하고, 전력 이득을 P.G라고 하고, 파일럿 신호의 이득을 G_P라고 하고, 트래픽 신호의 이득을 G_T라고 할 때, 수학식 1을 만족하도록 트래픽 신호 초기 이득값을 100으로 설정한다.

이상과 같은 파라미터의 재설정으로 인한 시험 결과가 도 7 의 본 발명에 의한 파라미터 변경후의 시험 결과도에 도시되어 있다.

도시한 바와 같이 최대 송신 이득의 값을 기존의 90에서 127로 변경하면 순방향 프레임 에러율(FER)의 발생에 대해 더 높은 출력을 해당 트래픽 채널에 할당 할 수 있으므로 셀 가장자리 또는 파일럿 신호의 신호대 잡음비가 -12dB 이하인 지점에서 FER은 상당히 개선된다. 이러한 최대 송신 이득의 상향 조정에 따른 용량의 감소문제는 'step_til_down'을 기존의 60프레임에서 20프레임으로 변경하여 더 빠른 이득의 감소를 통해 전체적인 용량을 유지 할 수 있다.

시험 결과 중 중부 미원 나대지 기지국에서의 시험결과 파일럿 신호의 신호대 잡음비가 향상되었다. 이는 비록 그 시험 위치가 셀의 가장자리라도 나대지라는 지형 특성상 페이딩의 영향이 적기 때문에 연속적인 삭제 지시 비트가 0인 프레임의 발생에 대해 'down_step_cycle'이 작으므로, 트래픽 채널 이득의 감소가 기존의 동일 발생수에 대해 3배의 감소가 수행되어 전체적인 평균 트래픽 채널 이득은 줄어들기 때문이다.

파라미터 변경을 통해 빌딩지역이나 다중 셀 환경의 경우 파일럿 신호의 신호대 잡음비가 -12dB 이하인 지역에서 평균 파일럿 신호의 신호대 잡음비가 약 0.5dB 열화되었다.

그러나, 프레임 에러율이 기존의 2.5% 대에서 1% 미만으로 향상되었으므로 핸드오프 발생시 통화품질의 향상의 기대 및 평균 파일럿 신호의 신호대 잡음비의 감소는 오히려 핸드오프 지역을 감소시키는 효과를 가져온다. 이는 도 8 의 본 발명에 따른 핸드오프(Hand-Off) 지역의 감소도에 도시되어 있다. 소프트 핸드오프시 양쪽 기지국의 채널 엘리먼트를 점유하게 되므로 이러한 핸드오프 지역의 감소는 용량에 있어서 증가의 효과를 가져온다. 전체 네트워크 상으로 볼 때, 이러한 파일럿 신호의 신호대 잡음비의 변화에 따른 핸드오프 지역의 감소에 따라 용량이 증가하게 된다.

상기의 설명에서 본 발명을 도면을 중심으로 예를 들어 설명하고 한정하였지만, 본 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변화와 변경이 가능함이 명백할 것이다.

따라서, 본 발명은 명세서에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의된, 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에 있는 모든 변형물, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 삭제 지시 비트와 관련된 파라미터의 변경을 통해 프레임 에러율이 향상되고, 용량이 증가되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. CDMA시스템의 13k 삭제지시비트를 이용한 순방향 전력제어방법에 있어서,

   초기 트래픽 채널의 이득 초기값을 하기 수학식 1에 만족토록 설정하고 하기수학식 1의 파일럿 신호의 세기를 -14dB인 상태에서 트래픽 채널의 신호의 세기를 5dB가 되도록 상향조정하는 제1과정과,

   트래픽 채널의 신호세기가, 파일럿 신호의 세기가, 전력 이득이 P.G, 파일럿 신호의 이득이 G_P, 트래픽 신호의 이득이 G_T인 경우,

   초기 트래픽 채널의 이득 초기값을 하기 수학식 1에 만족토록 설정하고 하기수학식 1의 파일럿 신호의 세기를 -14dB인 상태에서 트래픽 채널의 신호의 세기를 5dB가 되도록 상향조정하는 제1과정과,

   트래픽 채널의 신호세기가, 파일럿 신호의 세기가, 전력 이득이 P.G, 파일럿 신호의 이득이 G_P, 트래픽 신호의 이득이 G_T인 경우,

   상기 제1과정의 트래픽 채널의 이득 초기치 기준값으로 부터 100으로 상향조정하는 제2과정과,

   상기 트래픽 채널의 최대 이득치를 기준값으로부터 127로 상향 조정하는 제3과정과,

   상기 트래픽 채널의 최소 이득치를 기준값으로부터 35로 하향 조정하는 제4과정과,

   상기 제3,4과정의 트래픽 채널의 최대 및 최소 이득치의 1/3이상의 값이 거나 이하의 값일 때 프레임 에러율이 없는 프레임의 60횟수 수신시 이득을 1로 감소시키던 것을 상기 프레임의 20횟수 수신시 이득을 1로 감소시키도록 조정하는 제5과정으로 구성됨을 특징으로 하는 CDMA통신시스템의 삭제지시비트를 이용한 순방향전력제어 파라미터제어방법.