고속 다운링크 패킷 액세스 시스템을 위한 가변 전송 전력제어 전략 document_id A220623068542

디지털 통신 시스템은 GSM 원격통신 표준 및 GSM/EDGE와 같은 그 개선안을 따르는 셀룰러 무선 전화 시스템과 같은 시분할 다중 액세스(TDMA), 및 IS-95, cdma2000, 광대역 CDMA(WCDMA) 원격통신 표준을 따르는 셀룰러 무선 전화 시스템과 같은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 시스템을 포함한다. 또한, 디지털 통신 시스템은 ITU(International Telecommunication Union)의 IMT-2000 프레임워크 내에서 ETSI(European Telecommunications Standards Institute)에 의해 개발되고 있는 3세대(3G) 모바일 시스템을 규정하는 유니버설 모바일 원격통신 시스템(UMTS)를 따르는 셀룰러 무선 전화 시스템과 같은 "혼합된" TDMA 및 CDMA 시스템도 포함한다. 3GPP(Third Generation Partnership Project)는 UMTS 및 WCDMA 표준을 공표하였다. 본 출원은 단순화를 위해 WCDMA 시스템에 초점을 맞추지만, 본 출원에서 설명된 원리가 다른 디지털 통신 시스템에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. WCDMA는 다운링크 방향에서(기지국에서 단말기로) 의사 잡음 스크램블링 코드 및 직교 채널화 코드가 기지국과 물리적 채널(단말기들 또는 사용자들)을 각각 구분하는 다이렉트-시퀀스 확산 스펙트럼 기술에 기초한다. 모든 사용자가 CDMA 시스템에서 동일한 무선 자원을 공유하므로, 각각의 물리적 채널이 필요 이상의 전력을 사용하지 않는 것이 중요하다. 이는 특히 다운링크(DL) 방향에서 기지국이 사용자들에게 TPC 명령들을 전송하고 사용자들은 반대로 업링크(UL) 방향에서 명령들을 실행하는 전송 전력 제어(TPC) 메커니즘에 의해 달성된다. TPC 명령들은 사용자가 자신의 전송 전력 레벨을 증분값만큼 증가시키거나 감소시키게 하여, 기지국과 사용자들 사이의 전용 물리적 채널(DPCH)에 대한 타겟 신호 대 간섭비(SIR)를 유지한다. 본 명세서에서는 WCDMA 기술이 사용되었지만, 다른 시스템이 대응 기술을 가진다는 것이 이해될 것이다. 스크램블링 및 채널화 코드 및 전송 전력 제어는 본 기술분야에서 공지된 것이다. 도 1은 예를 들어 WCDMA 통신 시스템일 수 있는 모바일 무선 셀룰러 원격통신 시스템(10)을 도시한다. 무선 네트워크 컨트롤러(RNC)(12, 14)는 예를 들어 무선 액세스 베어러(bearer) 설정, 다이버시티 핸드오버 등을 포함하는 각종 무선 네트워크 기능들을 제어한다. 보다 일반적으로, 각각의 RNC는 이동국(MS) 또는 사용자 장치(UE)에게 적절한 기지국(BS)(들)을 통해 호출을 지시하며, 기지국은 DL, 즉 순방향 채널, 그리고 UL(즉, 이동국에서 기지국으로, 또는 역방향) 채널을 통해 각각의 UE와 통신한다. RNC(12)는 BS(16, 18, 20)에 연결되는 것으로 도시되고, RNC(14)는 BS(22, 24, 26)에 연결되는 것으로 도시된다. 3GPP 용어로 노드 B로 칭해지는 각각의 BS는 하나 이상의 셀(들)로 분할될 수 있는 지리적 영역을 담당한다. BS(26)는 BS(26)의 셀을 구성한다고 일컬어질 수 있는 5개의 안테나 섹터들(S1-S5)을 갖는 것으로 도시된다. BS들은 전용 전화선, 광섬유 링크, 마이크로웨이브 링크 등에 의해 그들의 대응 RNC들에 연결된다. RNC들(12, 14) 모두는 이동 교환국(도시 생략) 및/또는 패킷 무선 서비스 노드(도시 생략)와 같은 하나 이상의 코어 네트워크 노드들을 통해 공중 교환 전화망(PSTN), 인터넷 등과 같은 외부 네트워크에 접속된다. 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA)는 WCDMA 통신 시스템이 더욱 진화된 것이며, 예를 들어 16진 직교 진폭 변조(16-QAM)인 보다 높은 차수의 변조와, 예를 들어 16의 확산 계수를 갖는 15개까지의 코드인 복수의 확산 코드와, DL 채널 피드백 정보를 이용함으로써, 예를 들어 초당 10 메가비트(Mb/s) 이상까지인 보다 높은 비트 레이트를 제공한다. HSDPA는 3GPP에 의해 공표된 시스템 사양의 릴리즈 5 버전에 설명되어 있다. DL 채널 피드백 정보는 UL 채널을 통해 UE에 의해 BS에 전송되는 DL 채널 품질에 관한 정보이다. BS는 이 정보를 이용하여 최적화된 쓰루풋을 위해 DL 변조 및 코딩을 최적화한다. 또한, HSDPA는 잘못 수신된 패킷의 라운드-트립 지연을 감소시키기 위하여 물리적 레이어 상에서 하이브리드 자동 반복 요청(ARQ) 스킴을 사용한다. 하이브리드 ARQ 스킴은 HSDPA 서비스를 제공하는 BS에 UE가 긍정응답(ACK) 및 부정응답(NACK) 메시지를 전송하는 것과 관련된다. 이러한 BS는 "서빙" BS 또는 셀로 칭해질 수 있다. DL로의 HS 채널은 HSDPA 서빙 셀로부터만 전송되고, (ACK/NACK 및 DL 채널 품질 보고서를 포함하는) HSDPA UL 제어 시그널링은 HSDPA 서빙 셀에 의해서만 검출된다. 사용자가 기지국에 대하여 이동할 때, 그리고 아마도 그 역일 때, 계속되는 접속은 핸드오프 또는 핸드오버 프로세스를 통해 유지된다. 예를 들어 셀룰러 전화 시스템에서, 사용자가 하나의 셀에서 다른 셀로 이동할 때, 사용자의 접속은 하나의 기지국에서 다른 기지국으로 전달된다. 초기 셀룰러 시스템은 (사용자가 출발하고 있는 셀을 담당하는) 첫번째 셀의 기지국이 (사용자가 진입하고 있는 셀을 담당하는) 두번째 기지국이 통신을 시작하자마자 사용자와의 통신을 중단하는 하드 핸드오버(HHO)를 사용하였다. 현재의 셀룰러 시스템은 사용자가 2개 이상의 기지국에 동시에 접속되는 다이버시티 또는 소프트 핸드오버(SHO)를 통상적으로 사용한다. 도 1에서, MS(28, 30)는 다이버시티 핸드오버 상황에서 복수의 기지국과 통신하는 것으로 도시된다. MS(28)는 BS들(16, 18, 20)과 통신하고, MS(30)는 BS들(20, 22)과 통신한다. RNC들(12, 14) 사이의 제어 통신 링크는 BS들(20, 22)을 통해 MS(30)로/로부터의 다이버시티 통신을 허용한다. SHO 동안에, 단말기는 하나 이상의 기지국으로부터 TPC 명령들을 수신하고, 상이한 기지국들로부터의 TPC 명령들 사이의 충돌을 다루기 위한 방법이 개발되었다. UE가 하나의 셀을 떠날 때, 이러한 셀의 기지국은 점점 더 약해지는 신호를 수신하고, 이에 따라 기지국의 TPC 명령들은 보다 많은 전력을 필요로 하며, 이와 동시에 UE가 새로운 셀에 진입하고, 새로운 셀의 기지국은 점점 더 강해지는 신호를 수신하며 이에 따라 새로운 기지국은 보다 적은 전력을 필요로 하기 때문에 이러한 충돌이 예측된다. 3GPP를 따르는 시스템에서, UE는 신뢰성있는 다운링크로부터의 TPC 명령들을 논리적 OR 함수와 결합하고, 이에 따라 신뢰성있는 명령들 중 임의의 명령이 "DOWN"이라고 한다면 UE 전송 전력을 감소시키게 된다. 이는 3GPP Technical Specification(TS)25.214(V6.2.0)Rel.6(2004), Physical layer procedures(FDD)에 설명되어 있다. HSDPA는 예를 들어 UE 및 BS(들)가 서로에 대해 이동하는 이동 상황에서 사용될 수 있지만, 소프트 핸드오버는 HSDPA 채널에 대해서는 규정되지 않는다. HSDPA 채널은 하드 핸드오버만 지원한다. 따라서, UE가 그 HSDPA 채널(들)에 대한 HHO를 사용하는 것과 동시에 그 DPCH(들)에 대한 SHO를 사용하는 많은 상황들이 있을 수 있다. 도 2는 UE가 논(non) HSDPA 채널에 대한 SHO 상황에 있고, HSDPA 채널을 통해 전송된 서비스를 사용하고 있는 상황들 중 통상적인 하나의 상황을 도시한다. 도 3A는 UL 및 DL에서 전용 물리적 데이터 채널(DPDCH) 및 전용 물리적 제어 채널(DPCCH)을 통해 BS(204) 및 BS(206)와의 복수의 동시 접속을 갖는 UE(202)를 도시하고 있다는 점에서 도2와 유사하다. 즉, UE(202)는 논-HSDPA 채널에 대하여 SHO 상태에 있다. DPDCH는 보다 높은 레이어의 네트워크 시그널링을 운반하고, 또한 아마도 음성 및/또는 비디오 서비스를 운반한다. DPCCH는 물리적 레이어의 제어 시그널링(예를 들어, 파일럿 심벌/신호들, TPC 명령들 등)을 운반한다. RNC(208)(도 3A에는 도시하지 않음)는 BS(204)와 BS(206)를 제어한다. 또한, UE(202)는 HSDPA 채널을 가지지만, 이는 BS(206)의 SIR이 BS(204)의 SIR보다 더 크기 때문에 도 3A에서 BS(206)인 서빙 셀에 의해서만 제공된다. 상술한 바와 같이, SHO는 HSDPA 채널에 대해서는 규정되지 않는다. 다운링크 HSDPA 채널은 HS 데이터 패킷을 운반하는 HS-PDSCH(HS-Packed Data Shared Channel) 및 데이터 패킷에 대한 제어 정보를 운반하는 HS-SCCH(HS-Shared Control Channel)를 포함한다. 업링크 HSDPA는 ACK/NACK 보고서 및 DL-채널 품질 정보를 운반하는 HS-DPCCH(HS-Dedicated Physical Control Channel)를 포함한다. 비록 SHO가 HSDPA 채널에서는 이용가능하지 않지만, UE는 그 활성 세트(Active Set)에 있는 모든 셀로부터 수신한 CPICH(Common Pilot Channel)들의 평균 SIR(예를 들어, EC/IO)을 정기적(통상적으로 초당 5번)으로 측정하고, 이러한 논-HSDPA 채널에 대한 최상의 SIR을 갖는 셀이 HSDPA 서빙 셀로 지정된다. 도 3A에 도시한 바와 같이, UE(202)는 BS(206)에 대해 측정된 SIR보다 큰 BS(204)로부터의 DL의 평균 SIR을 결정한다. 이는 이벤트 1D(최상의 셀의 변경) 및 UL DPDCH를 통한 레이어-3 무선 자원 제어(RRC)의 전송을 트리거링한다. 이벤트 1D가 트리거링된 후의 짧은 시간 동안에, HS 채널은 여전히 BS(206)로부터 전송을 받는다. RNC는 이벤트-1D 메시지를 수신하고 "HS 서빙 셀 변경 메시지"를 DL DPDCH를 통하여 레이어-3 RRC 메시지로서 UE에게 전송한다. "변경" 메시지는 HS 채널이 BS(204)에게 (하드) 핸드오버할 시점에 대한 정보를 포함한다. UE가 "변경" 메시지를 수신한 경우에, UE는 UL DPDCH를 통해 ACK 메시지를 BS(204, 206)들 및 RNC(208)에 전송한다. 도 3B에서, HSDPA HHO가 발생하고, BS(204)가 HS 채널을 송신 및 수신하는 서빙 셀이다. UE의 논-HSDPA 채널의 평균 SIR의 측정은 HSDPA 동작에서의 변칙을 유발할 수 있다. 가끔씩 일시적으로 BS(204)가 BS(206)보다 더 양호한 SIR을 가질 수 있다. 또한, UL 및 DL이 서로 독립적으로 페이딩되어, BS(204)로부터의 DL이 BS(206)로부터의 DL보다 낮은 품질을 갖는 동안에도, 또한 BS(204)로의 UL이 BS(206)로의 UL보다 더 양호한 품질을 가질 수 있다. 상술한 바와 같이 DPDCH들/DPCCH들은 전송 전력 제어하에 있고, SHO를 지원하여, SHO동안의 전력 제어는 TPC 명령들의 결합에 기초한다. HS-DPCCH가 전력 제어되지만, 보다 높은 레이어 시그널링에 의해 설정되는 DPCCH UL로의 오프셋을 갖는다. DPCH들이 소프트 핸드오버하고 있고 채널의 독립적인 페이딩을 고려하고 있는 동안, TPC 명령들의 결합이 HSDPA 서빙 셀을 포함하지 않는 기지국에 의해 도출될 수 있으므로, HSDPA 전력 제어가 부적절해질 수 있다. 실제로, SHO 용량 이득을 갖기 위해, 단지 하나의 BS가 충분한 서비스 품질을 획득하기 위하여 UE를 충분히 잘 청취하기만 하면 충분하므로, HSDPA 서빙 셀로의 UL이 가장 약한 신호를 갖는 셀이고, 담당하지 않는 셀로의 또 다른 UL이 HSDPA 채널(들)을 통한 전력 제어를 지시하는 UL일 수 있다. 이러한 동작들은 열등한 HS-DPCCH 수신 성능 및 오류가 있는 ACK/NACK 메시징 및 DL-채널 품질 검출로 귀결되며, 이들 중 모두가 HSDPA 채널(들)의 쓰루풋을 상당히 감소시킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 제거하기 위한 시도가 이루어졌다. 3GPP 표준에 의해 취해지는 하나의 접근법은 DPCH들을 통한 전송 전력보다 큰 HS-DPCCH를 통한 전송 전력을 규정하는 것이다. 그럼에도 불구하고, 모든 UL 동기화(즉, 경로 검색기 및 채널 추정)가 UL DPCCH를 통해 이루어진다. 따라서, DPCCH의 수신이 충분히 열등하게 되면, 동기화 손실이 일어날 수 있고, HS 검출이 HS-DPCCH 전력에 상관없이 이루어질 수 없다. 그 결과는 더 낮은 HS 쓰루풋이다. 또 다른 접근법은 HS 서빙 셀을 통해서만 UL 전력 제어를 행하는 것이지만, 이렇게 함으로써 SHO 이득을 잃게 되며, 시스템의 통신 용량을 크게 감소시킨다. 따라서, 이러한 접근법은 3GPP에 의해 허용되지 않는다. 또 다른 접근법은 채널 품질에 따라 HS 채널들을 통한 데이터 레이트를 변화시키는 것이다. 예를 들어, Hayashi 등에 의한 유럽 특허 출원 EP1363413A1호는 HS-PDSCH의 데이터 레이트를 변화시키기 위한 제어 지표로서 DPCH를 통해 요구되는 전송 전력을 사용하는 모바일 통신 시스템을 개시한다. 이 문헌에서 논의된 것과 같이, HS 무선 링크 상태는 DPCH의 DL 전송 전력이 낮은 레벨이면 양호할 것으로 예측되며, 따라서 데이터 신호들의 빠른 전송이 실현될 수 있고, HS-PDSCH의 전송 레이트가 높게 설정되었다고 하더라도 통신 품질 저하의 위험이 낮다. 역으로, 무선 링크 상태는 DPCH의 DL 전송 전력이 높은 레벨이면 불량할 것으로 예측되며, 따라서 HS-PDSCH에서의 데이터 신호의 전송 레이트가 낮아지지 않는다면 적절한 통신 품질이 유지될 수 없다. 발명자가 Takano 등인 미국 특허 출원 공보 US 2005/0043051호는 셀룰러 시스템, 이동국, 기지국 및 전송 전력 제어 방법을 개시한다. 소프트 핸드오버 상태에서 복수의 기지국에 동시에 링크되어 있고, 패킷 전송 기지국으로부터 패킷을 수신하고 있는 이동국은 기지국의 다운링크 전용 물리적 채널에 포함된 제1 전송 전력 제어 정보에 기초하여 업링크 전용 물리적 채널의 전송 전력을 제어한다. 또 다른 상태에서, 이동국은 패킷 전송 기지국의 다운링크 전용 물리적 채널에 포함된 제2 전송 전력 제어 정보에 기초하여 전송 전력을 제어한다. DPCH의 SHO 동안의 HS 채널의 전력 제어의 양태는 Malladi 등에 의한 미국 특허 출원 공보 US2004/0203985호 및 Whinnet 등에 의한 국제 특허 공보 WO2004/019513A호를 포함하여 많은 문헌에 개시되어 있다. Malladi 등에 의한 문헌은 업링크 전력 제어가 제공되어 UE가 SHO로 가는 때에 업링크 HS-DPCCH의 완전성을 유지하는 것을 개시하고 있다. RNC는 서빙 노드의 파일럿 신호 강도 및/또는 서빙 노드의 업링크 채널 상태에 기초하여 파일럿 신호의 타겟 신호대 잡음비 임계값을 제어한다.