다중셀 협력 무선통신시스템에서의 상향링크 전력의 제어 방법 및 이를 지원하는 단말 document_id A220623104985

최근 정보통신 서비스의 보편화와 다양한 멀티미디어 서비스들의 등장, 그리고 고품질 서비스의 출현 등으로 인해 무선통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 다양한 무선 통신 기술들이 여러 분야에서 연구되고 있는데, 다양한 다이버시티(Diversity) 기법과 이웃 기지국(Base Station) 등을 이용한 협력 전송 기법 등이 그것들 중의 일례이다. 다이버시티 기법은 통신의 신뢰성을 확보하기 위하여 동일한 데이터를 반복하거나 및/또는 중복해서 전송하는 것을 말한다. 동일한 데이터가 서로 독립적인 다수의 경로, 즉 다이버시티 브랜치(Diversity Branch)를 통해 전송된다면, 일부 경로의 데이터에서 오류가 발생하더라도 나머지 다른 경로의 데이터로부터 원래 데이터를 복원할 수 있다. 따라서 서로 독립적인 다중 경로를 통해 안정적인 데이터의 송신 및/또는 수신을 이루기 위하여 제안된 방법이 바로 다이버시티 기법이다. 다이버시티 기법의 종류로는 서로 다른 주파수로 신호를 전송하는 주파수 다이버시티(Frequency Diversity) 기법, 서로 다른 시점에서 신호를 전송하는 시간 다이버시티(Time Diversity), 다수의 전송 안테나를 사용하는 공간 다이버시티(Spatial Diversity) 등이 있다. 최근에는 복수의 기지국의 협력 통신을 이용하여 다이버시티 이득(Diversity Gain)을 얻을 수 있는 다중셀 협력 무선통신 시스템(Multi-cell Cooperative Radio Communication Network)에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다. 다중셀 협력 통신은 셀 커버리지의 확장(Cell Coverage Extension), 데이터처리율 향상(Throughput Enhancement), 셀 경계 지역에서의 성능 향상 등을 제공하기 위하여 도입되었다. 이러한 '다중셀 협력 무선통신 시스템'은 다수의 중계국을 이용하여 다이버시티 전송을 수행하는 무선통신시스템이라고 할 수 있다. 한편, GSM(Global System for Mobile Communications)/GPRS(General packet radio Service)/EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution) 통신 시스템이나 3세대 및 차세대 무선 통신 시스템에서, 단말은 자신이 속한 셀(Serving Cell)의 신호 세기(Rx Signal Level)와 신호 품질(Signal quality)를 주기적으로 측정한다. 측정된 신호 세기 및/또는 신호 품질에 관한 정보는 다양한 용도로 이용되며, 특히 단말에서 상향링크를 위해 출력되는 전력(이하, '상향링크 전력(Uplink Power)'이라 한다)을 결정하는데 이용될 수 있다. 상향링크 전력을 제어하는 것은 무선통신 시스템의 기본적인 요소이다. 상향링크 전력을 제어하는 목적은 기지국에서의 수신 신호의 크기를 적절한 수준으로 조절하는데 있다. 수신 신호의 크기를 적정한 수준으로 유지함으로써, 단말에서의 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송률 등을 적응적으로 결정함으로써 전송 효율을 향상시키는데 유용하다. 일반적으로 상향링크 전력을 제어하는 것은 크게 두 가지 요소로 구성되는데, 개방 루프 전력 제어(Open Loop Power Control)와 폐쇄 루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)이 그것이다. 전자는 먼저 하향링크의 신호 감쇄를 측정 또는 추정하여 상향링크의 신호 감쇄를 예측하여 상향링크 전송 전력을 보상하는 부분과 함께 해당 단말에게 할당된 무선 자원의 양이나 전송하는 데이터의 속성을 고려하여 상향링크 전력을 결정하는 부분을 포함한다. 그리고 후자는 기지국으로부터 전달받은 페쇄 루프 전력 제어 메시지 등에 포함된 정보를 이용하여 상향링크 전력을 조절하는 부분이다. 수학식 1은 이러한 방식에 따라서 상향링크의 전송 전력을 결정하는 방법을 보여 주는 식이다. 여기서, P(i)는 i번째 시점의 샹향링크 전송 전력, PMAX는 단말의 최대 전송 전력을 나타낸다. 그리고 PL은 하향링크 신호의 감쇄(pathloss) 추정치를 나타내고, α와 A(i)는 i번째 시점에서의 상위 계층 신호 및 전송하는 데이터의 속성, 할당된 자원의 양 등에 의해 주어지는 파라미터(Parameter)를 나타내는데, 이 두 부분은 개방 루프 전력 제어에 해당된다. 또한, f(i)는 기지국으로부터의 폐쇄 루프 전력 제어 메시지에 포함된 정보에 의해 결정된 i번째 시점의 전력 제어값을 나타내며, 폐쇄 루프 전력 제어에 해당된다. 이러한 수학식 1에서, 개방 루프 전력 제어의 가장 큰 목적은 상향링크의 신호 감쇄 정도가 하향링크의 신호 감쇄 정도와 일치한다는 가정하에서, 추정되거나 계산된 하향링크의 신호 감쇄 정도를 반영하여 단말에서의 전송 신호의 크기, 즉 상향링크 전력을 적절한 수준으로 맞추기 위한 것이다. 여기서, 적절한 전송 신호의 크기는 파라미터 A(i)에 의해 결정된다. 그리고 수학식 1의 f(i)에 해당하는 폐쇄 루프 전력 제어는 상향링크와 하향링크에서의 신호 감쇄의 비일치성과 평균적인 신호 감쇄보다 빠른 시간 스케일로 변화하는 채널 페이딩(Channel Fading)을 보상하는데 그 목적이 있다.