ＯＦＤＭ／ＳＣ－ＦＤＭ을 사용하는 시스템에서 상향링크 전력 제어 방법 document_id A220623105928

3세대 무선 이동 통신 시스템 이후에서 고려되는 있는 시스템 중 하나는, 낮은 복잡도를 가지고 심벌간 간섭(Inter-Symbol Interference) 효과를 감쇄시킬 수 있는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 시스템이다. OFDM은 직렬로 입력되는 데이터를 N개의 병렬 데이터로 변환하여, N개의 직교 서브캐리어(Subcarrier)에 실어 전송한다. 서브캐리어는 주파수 차원에서 직교성을 유지한다. 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access; OFDMA)은, 변조 방식으로서 OFDM을 사용하는 시스템에 있어서, 이용 가능한 서브캐리어의 일부를 각 사용자에게 독립적으로 제공함으로써 다중 접속을 실현하는 다중 접속 방법을 말한다. OFDM/OFDMA 시스템의 주된 문제점 중 하나는 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)이 매우 클 수 있다는 것이다. PAPR이 크다는 것은, 전송 신호의 최대 진폭(Peak Amplitude)이 전송 신호의 평균 진폭보다 크다는 것을 의미한다. 이러한 현상은, OFDM 심벌이 N개의 서로 다른 서브캐리어가 중첩된다는 사실, 즉 N개의 정현파 신호(Sinusoidal Signal)가 중첩된다는 사실에 기인한다. PAPR은 특히 배터리를 사용하기 때문에 전력 소모에 민감한 단말에서 중요하게 취급된다. 전력 소모를 줄이기 위해서는 PAPR을 낮추는 것이 필요하다. PAPR을 낮추기 위해 제안되고 있는 시스템 중 하나가 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access; SC-FDMA)이다. SC-FDMA는 SC-FDE(Single Carrier-Frequency Division Equalization) 방식에 FDMA(Frequency Division Multiple Access)를 결합한 형태이다. SC-FDMA는 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)을 이용하여 데이터를 시간 영역 및 주파수 영역에서 변조 및 복조 한다는 점에서 OFDMA와 유사한 특성을 갖지만, 전송 신호의 PAPR이 낮아 전송 전력 절감에 유리하다. 특히 배터리 사용과 관련하여 전송 전력에 민감한 단말에서 기지국으로 통신하는 상향링크에 유리하다고 할 수 있다. 단말이 기지국으로 데이터를 전송할 때, 넓은 커버리지(Coverage)를 확보하는 것이 중요하다. SC-FDMA 시스템에 의해 신호의 진폭 변화량이 작아지게 되므로, SC-FDMA 시스템은 동일한 전력 증폭기(Power Amplifier)를 사용했을 때 다른 시스템보다 더 넓은 커버리지를 가진다. SC-FDMA에서는 데이터 심볼(s)을 전송하기에 앞서 DFT 행렬을 이용해서 분산시키며, 이렇게 분산된 벡터(x)에 대하여 일정한 부 반송파 할당 기법에 의해 부 반송파 매핑(Subcarrier Mapping)이 수행되고, IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 모듈에 의해 시간영역으로 변환되어 수신 측으로 전송하고자 하는 신호가 얻어진다. 상술한 방법에 의해 전송 신호를 생성하여 수신 측으로 전송하는 방법을 SC-FDMA 방법이라 한다. LTE 시스템에서 상향 링크 신호는, UE (User Equipment)가 보내고자 하는 데이터 신호(Data Signal), 제어 신호(Control Signal), 및 파일럿 신호(Pilot Signal)로 나눌 수 있다. 상향링크 전송을 위한 자원의 스케줄링(Scheduling)에 있어서, 데이터 신호의 전송을 위한 자원, 제어 신호의 전송을 위한 자원, 및 SRS(Sounding Reference Signal) 신호의 전송은 원칙적으로 구분되어 있고, 각 신호에 대한 자원할당방식도 서로 다르다. 즉, 데이터 신호를 위한 주파수 또는 시간 자원, 제어 신호를 위한 주파수 또는 시간 자원은 서로 다를 수 있으며, SRS 신호는 각 UE 별로 미리 할당된 자원을 이용하여 주기적으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 데이터 신호는 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)를 통해 전송되며, 제어 신호는 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)를 통해 전송되며, SRS 신호는 SRS 채널을 통해 전송될 수 있다. 이와 같이 서로 다른 채널을 통해 전송되는 신호들은 서로 다른 시간에 전송되며, 또한 서로 독립적인 전력을 갖도록 스케쥴링된다. 이 경우, 각 채널은 최대 수십 dB의 전력 차이값을 갖도록 설계되어 있다. 이 때문에, 채널이 바뀌는 구간에서 수십us(micro sec)의 천이 구간이 필요하게 되며, 이 천이 구간에 존재하는 신호의 정확도(accuracy)가 감소되는 단점이 존재한다. 즉 한 채널에서 다른 채널로 바뀌는 천이 구간의 앞에 있는 또는 뒤에 있는 신호가 RF(Radio Frequency) 증폭기의 선형성이 보장되지 않는 구간에서 증폭되는 경우에는, 왜곡(distortion)이 발생하게 되며, 이에 따라 원하는 신호를 정확히 복호(decoding)할 수 없게 된다. 따라서, 채널 왜곡을 효율적으로 줄이기 위한 기술 및 천이 구간을 감소시키거나 정확도를 향상시킬 필요가 있다.