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KR101774323B1 - 전송 전력을 제어하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

전송 전력을 제어하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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KR101774323B1
KR101774323B1 KR1020160116690A KR20160116690A KR101774323B1 KR 101774323 B1 KR101774323 B1 KR 101774323B1 KR 1020160116690 A KR1020160116690 A KR 1020160116690A KR 20160116690 A KR20160116690 A KR 20160116690A KR 101774323 B1 KR101774323 B1 KR 101774323B1
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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서, 제1 채널 및 제2 채널에 대한 각 전송 전력을 독립적으로 결정하는 단계; 상기 제1 채널과 상기 제2 채널의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과한 경우, 채널 우선순위를 고려하여 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널의 전송 전력 중 적어도 하나를 감소시키는 단계; 및 기지국으로 상기 제1 채널과 상기 제2 채널을 통해 동시에 신호를 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법에 관한 것이다.

Description

전송 전력을 제어하는 방법 및 이를 위한 장치{METHOD AND APPARATUS OF CONTROLLING TRANSMISSION POWER}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 상향링크 전송 전력을 제어하는 방법과 이를 위한 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템, MC-FDMA(multi carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 복수의 신호를 전송하는 경우에 전송 전력을 효율적으로 제어하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수의 신호를 전송하는 경우에 신호들의 전송전력의 합이 최대 전송 전력을 초과한 경우에 전송 전력을 효율적으로 제어하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서, 제1 채널 및 제2 채널에 대한 각 전송 전력을 독립적으로 결정하는 단계; 상기 제1 채널과 상기 제2 채널의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과한 경우, 채널 우선순위를 고려하여 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널의 전송 전력 중 적어도 하나를 감소시키는 단계; 및 기지국으로 상기 제1 채널과 상기 제2 채널을 통해 동시에 신호를 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양상으로, 무선 신호를 기지국과 송수신하도록 구성된 RF(Radio Frequency) 유닛; 상기 기지국과 송수신하는 정보 및 상기 단말의 동작에 필요한 파라미터를 저장하기 위한 메모리; 및 상기 RF 유닛과 상기 메모리와 연결되며, 상기 단말의 동작을 위해 상기 RF 유닛과 상기 메모리를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 여기에서, 상기 프로세서는 제1 채널 및 제2 채널에 대한 각 전송 전력을 독립적으로 결정하는 단계; 상기 제1 채널과 상기 제2 채널의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과한 경우, 채널 우선순위를 고려하여 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널의 전송 전력 중 적어도 하나를 감소시키는 단계; 및 기지국으로 상기 제1 채널과 상기 제2 채널을 통해 동시에 신호를 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법을 수행하도록 구성된 단말이 제공된다.
여기에서, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 각각 하나 이상의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 심볼을 포함할 수 있다. 한편, 상기 채널 우선순위는 채널의 타입 또는 채널 상의 정보 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다. 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 각각 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 또는 SRS(Sounding Reference Signal) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널이 모두 PUSCH인 경우, 채널 우선 순위는 전송 포맷, 재전송 여부 또는 재전송 횟수 중 적어도 하나를 고려하여 결정될 수 있다. 또한, PUSCH의 전송 전력이 감소된 경우, 상기 PUSCH에 적용되는 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 감소된 전력량을 고려하여 낮게 조정할 수 있다. 또한, 상기 제1 채널이 ACK을 나르는 PUCCH이고 상기 제2 채널이 PUSCH인 경우, PUSCH의 채널 우선순위가 더 높게 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 복수의 콤포넌트 반송파에 대해 콤포넌트 반송파별 최대 전송 전력(P_CC_MAX) 및 상기 단말의 최대 전송 전력(P_UE_MAX)을 확인하는 단계; 하나 이상의 콤포넌트 반송파를 통해 기지국으로 동시에 전송되도록 예정된 복수의 채널에 대해 각각의 전송 전력을 계산하는 단계; 상기 P_CC_MAX 및 상기 P_UE_MAX를 초과하지 않도록 상기 복수의 채널에 대해 전송 전력을 독립적으로 조정하는 단계; 및 상기 전송 전력이 조정된 복수의 채널을 통해 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 신호를 기지국과 송수신하도록 구성된 RF(Radio Frequency) 유닛; 상기 기지국과 송수신하는 정보 및 상기 단말의 동작에 필요한 파라미터를 저장하기 위한 메모리; 및 상기 RF 유닛과 상기 메모리와 연결되며, 상기 단말의 동작을 위해 상기 RF 유닛과 상기 메모리를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하되, 여기에서, 상기 프로세서는 복수의 콤포넌트 반송파에 대해 콤포넌트 반송파별 최대 전송 전력(P_CC_MAX) 및 상기 단말의 최대 전송 전력(P_UE_MAX)을 확인하는 단계; 하나 이상의 콤포넌트 반송파를 통해 기지국으로 동시에 전송되도록 예정된 복수의 채널에 대해 각각의 전송 전력을 계산하는 단계; 상기 P_CC_MAX 및 상기 P_UE_MAX를 초과하지 않도록 상기 복수의 채널에 대해 전송 전력을 독립적으로 조정하는 단계; 및 상기 전송 전력이 조정된 복수의 채널을 통해 상기 기지국으로 신호를 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법을 수행하도록 구성된 단말이 제공된다.
여기에서, 상기 P_CC_MAX를 설정하기 위한 정보 또는 상기 P_UE_MAX를 설정하기 위한 정보는 방송 메시지 또는 RRC(Radio Resource Control) 메시지를 통해 시그널링 될 수 있다.
여기에서, 상기 복수의 채널에 대해 전송 전력을 조정하는 단계는, 상기 복수의 채널의 전송 전력의 합이 상기 P_UE_MAX를 초과하지 않도록 각 채널의 전송 전력을 독립적으로 줄이는 단계; 및 상기 각 채널의 전송 전력을 줄인 후, 각 콤포넌트 반송파별로 해당 채널의 전송 전력의 합이 대응되는 P_CC_MAX를 초과하지 않도록 상기 해당 채널의 전송 전력을 독립적으로 줄이는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 대응되는 P_CC_MAX를 초과하지 않도록 상기 해당 채널로부터 줄인 전력의 적어도 일부는 다른 콤포넌트 반송파의 전송 전력을 증가시키는데 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 복수의 채널에 대해 전송 전력을 조정하는 단계는, 각 콤포넌트 반송파별로 해당 채널의 전송 전력의 합이 대응되는 P_CC_MAX를 초과하지 않도록 상기 해당 채널의 전송 전력을 독립적으로 줄이는 단계; 및 상기 각 채널의 전송 전력을 줄인 후, 상기 복수의 채널의 전송 전력의 합이 상기 P_UE_MAX를 초과하지 않도록 각 채널의 전송 전력을 독립적으로 줄이는 단계를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 복수의 채널에 대해 전송 전력을 조정하는 단계는 각각의 채널에 대해 독립적으로 감쇄 계수를 적용함으로써 수행될 수 있다.
여기에서, 각각의 채널은 하나 이상의 SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 심볼을 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 채널은 PUSCH(Physical Uplink Shared CHannel), PUCCH(Physical Uplink Control CHannel) 또는 SRS(Sounding Reference Signal) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상으로, 무선 통신 시스템에서 단말이 신호를 전송하는 방법에 있어서, 복수의 안테나에 대해 각각의 전송 전력을 계산하는 단계; 각각의 안테나에 대해 상기 계산된 전송 전력이 해당 안테나의 최대 전송 전력을 초과하는 경우 전송 전력 감쇄 비율을 계산하는 단계; 상기 하나 이상의 전송 전력 감쇄 비율에서 최대 감쇄 비율을 상기 복수의 안테나에 동일하게 적용하는 단계; 및 상기 복수의 안테나를 통해 신호를 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 신호 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 복수의 신호를 전송하는 경우에 전송 전력을 효율적으로 제어할 수 있다. 또한, 신호들의 전송전력의 합이 최대 전송 전력을 초과한 경우에 전송 전력을 효율적으로 제어할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 E-UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)의 네트워크 구조를 나타낸다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격에 기초한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜 구조를 예시한다.
도 3은 OFDMA 및 SC-FDMA를 위한 송신기 및 수신기의 블록도를 예시한다.
도 4는 LTE에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 5는 단일 콤포넌트 반송파 상황 하에서 통신을 수행하는 예를 나타낸다.
도 6a는 LTE에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 6b는 LTE에서 사용되는 상향링크 제어 채널의 구조를 예시한다.
도 7은 다중 콤포넌트 반송파 상황 하에서 통신을 수행하는 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 전송 전력을 조정하는 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 신호를 전송하는 예를 나타낸다.
도 10은 하나 이상의 콤포넌트 반송파 단위로 최대 전송 전력이 제한되는 경우에 본 발명의 실시예에 따라 전송 전력을 조정하는 예를 나타낸다.
도 11은 하나 이상의 콤포넌트 반송파 단위로 최대 전송 전력이 제한되는 경우에 본 발명의 실시예에 따라 전송 전력을 조정하는 다른 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명에 일 실시예에 적용될 수 있는 기지국과 단말을 예시한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예들은 CDMA, FDMA, TDMA, OFDMA, SC-FDMA, MC-FDMA와 같은 다양한 무선 접속 기술에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부이다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
이하의 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 3GPP 시스템에 적용되는 경우를 위주로 설명하지만, 이는 예시로서 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 E-UMTS의 네트워크 구조를 나타낸다. E-UMTS는 LTE 시스템이라 불리기도 한다. UMTS 및 E-UMTS의 기술 규격(technical specification)의 상세한 내용은 각각 "3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network"의 Release 7과 Release 8을 참조할 수 있다.
도 1을 참조하면, E-UMTS는 단말(User Equipment; UE)(120)과 기지국(eNode B; eNB)(110a 및 110b), 네트워크(E-UTRAN)의 종단에 위치하여 외부 네트워크와 연결되는 접속 게이트웨이(Access Gateway; AG)를 포함한다. 기지국은 브로드캐스트 서비스, 멀티캐스트 서비스 및/또는 유니캐스트 서비스를 위해 다중 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다. 한 기지국에는 하나 이상의 셀이 존재한다. 셀은 1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20Mhz 등의 대역폭 중 하나로 설정될 수 있다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공할 수 있다. 기지국은 다수의 단말에 대한 데이터 송수신을 제어한다. 하향링크(Downlink; DL) 데이터에 대해 기지국은 하향링크 스케줄링 정보를 전송하여 해당 단말에게 데이터가 전송될 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest) 관련 정보 등을 알려준다. 또한, 상향링크(Uplink; UL) 데이터에 대해 기지국은 상향링크 스케줄링 정보를 해당 단말에게 전송하여 해당 단말이 사용할 수 있는 시간/주파수 영역, 부호화, 데이터 크기, HARQ 관련 정보 등을 알려준다. 핵심망(Core Network; CN)은 AG와 단말의 사용자 등록 등을 위한 네트워크 노드 등으로 구성될 수 있다. AG는 복수의 셀들로 구성되는 TA(Tracking Area) 단위로 단말의 이동성을 관리한다.
도 2는 3GPP 무선 접속망 규격에 기반한 단말과 E-UTRAN 사이의 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocol)의 제어평면(Control Plane) 및 사용자평면(User Plane) 구조를 나타낸다. 제어평면은 단말과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미한다. 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미한다.
제1계층인 물리계층(PHY)은 물리채널(Physical Channel)을 이용해 상위 계층에게 정보 전송 서비스(Information Transfer Service)를 제공한다. 물리계층은 상위의 매체접속제어(Medium Access Control; MAC) 계층과 전송채널(Transport Channel)을 통해 연결된다. 전송채널을 통해 MAC 계층과 PHY 계층 사이에 데이터가 이동한다. 송신측과 수신측의 PHY 계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동한다. 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다. 구체적으로, 물리채널은 하향링크에서 OFDMA 방식으로 변조되고 상향링크에서 SC-FDMA 방식으로 변조된다.
제2계층의 매체접속제어 계층은 논리채널(Logical Channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(Radio Link Control; RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원한다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다.제2계층의 PDCP(Packet Data Convergence Protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4나 IPv6와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(Header Compression) 기능을 수행한다.
제3계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(Radio Resource Control; RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선베어러(Radio Bearer; RB)들의 설정(Configuration), 재설정(Re-configuration) 및 해제(Release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당한다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2계층에 의해 제공되는 서비스를 의미한다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환한다. 단말과 네트워크의 RRC 계층 사이에 RRC 연결(RRC Connected)이 있을 경우, 단말은 RRC 연결 상태(Connected Mode)에 있게 되고, 그렇지 못할 경우 RRC 휴지 상태(Idle Mode)에 있게 된다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(Non-Access Stratum) 계층은 세션 관리(Session Management)와 이동성 관리(Mobility Management) 등의 기능을 수행한다.
네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(Broadcast Channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(Paging Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 DL-SCH(Downlink Shared Channel) 등이 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(Random Access Channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 UL-SCH(Uplink Shared Channel)가 있다.
도 3은 OFDMA 및 SC-FDMA를 위한 송신기 및 수신기의 블록도를 예시한다. 상향링크에서 송신기(402~414)는 단말의 일부이고 수신기(416~430)는 기지국의 일부이다. 하향링크에서 송신기는 기지국의 일부이고 수신기는 단말의 일부이다.
도 3을 참조하면, OFDMA 송신기는 직/병렬 변환기(Serial to Parallel converter, 402), 부반송파 맵핑(sub-carrier mapping) 모듈(406), M-포인트(point) IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 모듈(408), 순한전치(Cyclic prefix; CP) 부가 모듈(410), 병/직렬 변환기(Parallel to Serial converter, 412) 및 RF(Radio Frequency)/DAC(Digital to Analog Converter) 모듈(414)을 포함한다.
OFDMA 송신기에서 신호 처리 과정은 다음과 같다. 먼저, 비트 스트림(bit stream)이 데이터 심볼 시퀀스(data symbol sequence)로 변조된다. 비트 스트림은 MAC 계층으로부터 전달받은 데이터 블록에 채널 부호화(channel encoding), 인터리빙(interleaving), 스크램블링(scrambling) 등과 같은 다양한 신호 처리를 하여 얻어질 수 있다. 비트 스트림은 부호어(codeword)로 지칭되기도 하며 MAC 계층으로부터 받는 데이터 블록과 등가이다. MAC 계층으로부터 받는 데이터 블록은 전송 블록으로 지칭되기도 한다. 변조 방식은 이로 제한되는 것은 아니지만 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), n-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 포함할 수 있다. 그 후, 직렬의 데이터 심볼 시퀀스는 N개씩 병렬로 변환된다(402). N개의 데이터 심볼은 전체 M개의 부반송파 중에서 할당받은 N개의 부반송파에 맵핑(mapping)되고 남은 M-N개의 반송파는 0으로 패딩된다(406). 주파수 영역에 맵핑된 데이터 심볼은 M-포인트 IDFT 처리를 통해 시간 영역 시퀀스로 변환된다(408). 그 후, 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)과 반송파간 간섭(Inter-Carrier Interference; ICI)을 줄이기 위해서, 상기 시간 영역 시퀀스에 순환전치를 더하여 OFDMA 심볼을 생성한다(410). 생성된 OFDMA 심볼은 병렬에서 직렬로 변환된다(412). 그 후, OFDMA 심볼은 디지털-대-아날로그 변환(digital to analog conversion), 주파수 상향변환 등의 과정을 거쳐 수신기로 전송된다(414). 다른 사용자는 남은 M-N개의 부반송파 중에서 가용한 부반송파를 할당받는다. 반면, OFDMA 수신기는 RF/ADC(Analog to Digital Converter) 모듈(416), 직/병렬 변환기(418), 순환전치 제거(Remove CP) 모듈(420), M-포인트 DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈(422), 부반송파 디맵핑(demapping)/등화(equalization) 모듈(424), 병/직렬 변환기(428) 및 검출(detection) 모듈(430)을 포함한다. OFDMA 수신기의 신호 처리 과정은 OFDMA 송신기의 역으로 구성된다.
한편, SC-FDMA 송신기는 OFDMA 송신기와 비교하여 부반송파 맵핑 모듈(406) 이전에 N-포인트 DFT 모듈(404)을 추가로 포함한다. SC-FDMA 송신기는 IDFT 처리 이전에 DFT를 통해 복수의 데이터를 주파수 영역에 확산시켜 송신 신호의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 OFDMA 방식에 비해 크게 줄일 수 있다. SC-FDMA 수신기는 OFDMA 수신기와 비교하여 부반송파 디맵핑 모듈(424) 이후에 N-포인트 IDFT 모듈(426)을 추가로 포함한다. SC-FDMA 수신기의 신호 처리 과정은 SC-FDMA 송신기의 역으로 구성된다.
도 4는 LTE에서 사용되는 무선 프레임의 구조를 예시한다.
도 4를 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10ms(327200·Ts)의 길이를 가지며 10개의 균등한 크기의 서브프레임(subframe)으로 구성되어 있다. 각각의 서브프레임은 1ms의 길이를 가지며 2개의 슬롯(slot)으로 구성되어 있다. 각각의 슬롯은 0.5ms(15360·Ts)의 길이를 가진다. Ts는 샘플링 시간을 나타내고, Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(약 33ns)로 표시된다. 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 복수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. LTE 시스템에서 하나의 자원블록은 12개의 부반송파×7(6)개의 OFDM 심볼을 포함한다. 데이터가 전송되는 단위시간인 전송 시간 간격(Transmission Time Interval; TTI)은 하나 이상의 서브프레임 단위로 정해질 수 있다. 상술한 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수, 슬롯의 수, OFDM 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 5는 단일 콤포넌트 반송파 상황에서 통신을 수행하는 예를 나타낸다. 도 5는 LTE 시스템에서의 통신 예에 대응할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일반적으로 FDD 방식에서는 하나의 하향링크 대역과 이에 대응하는 하나의 상향링크 대역을 통해 통신이 수행된다. 또한, TDD 방식에서는 하향링크 구간과 이에 대응하는 상향링크 구간을 통해 통신이 수행된다. FDD 또는 TDD 방식에서 데이터 및/또는 제어 정보의 송수신은 서브프레임 단위로 수행될 수 있다. 단말은 전력 제어 기법을 통해서 채널 환경이 좋지 않을 경우 전력을 높여서 전송을 하고 채널 환경이 좋을 경우에는 전력을 낮춰서 전송함으로써, 과도한 전송 전력으로 인한 인접 셀로의 간섭을 줄이고 전력 사용량을 최적화한다. 채널 환경이 좋지 않을 경우 기지국은 단말의 전력을 높이라는 명령을 내리게 되는데, 단말의 최대 전송 전력(즉, 전송 전력 제한; PUE Max 또는 PMax)을 초과하게 하는 명령은 무시된다.
도 6a는 LTE에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
도 6a를 참조하면, 상향링크 서브프레임은 복수(예, 2개)의 슬롯을 포함한다. 슬롯은 CP 길이에 따라 서로 다른 수의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 일 예로, 보통(normal) CP의 경우 슬롯은 7개의 SC-FDMA 심볼을 포함할 수 있다. 상향링크 서브프레임은 데이터 영역과 제어 영역으로 구분된다. 데이터 영역은 상향링크 공용 채널(Physical Uplink Shared CHannel; PUSCH)을 포함하고 음성, 영상 등의 데이터 신호를 전송하는데 사용된다. 데이터 신호의 전력은 동일 영역에 포함된 기준 신호의 전력에 기초하여 정해진다. 일 예로, 데이터 신호의 전력은 복조용 기준 신호(DeModulation Reference Signal; DMRS)의 전력에 기초하여 정해질 수 있다.
제어 영역은 상향링크 제어 채널(PUCCH: Physical Uplink Control CHannel)을 포함하고 다양한 제어 정보를 상향링크로 전송한다. PUCCH는 주파수축에서 데이터 영역의 양끝에 위치하는 RB 쌍(Resource Block pair)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다. 제어 정보의 전송 전력은 PUCCH에 위치한 제어 채널용 기준 신호의 전송 전력에 기초하여 정해진다. PUCCH 구조에 대한 자세한 사항은 도 6b를 참조하여 뒤에서 설명한다. 상향링크 채널 측정을 위한 사운딩 기준 신호(Sounding Reference Signal; SRS)는 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심볼에 위치하며 데이터 영역의 전부 또는 일부 대역을 통해 전송된다.
LTE 시스템에서 상향링크 전송의 특징은 SC-FDMA를 이용한 단일 반송파 특성으로서 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel), PUCCH(Physical Uplink Control Channel), SRS(Sounding Reference Signal)는 동시에 전송이 허용되지 않는다. SC-FDMA는 다중 반송파 시스템(예, OFDM)에 비해 낮은 PAPR을 유지하여 전력 증폭기의 효율적인 이용을 가능하게 한다. 따라서, 데이터와 제어 신호가 동시에 전송돼야 하는 경우에는 PUCCH로 전송돼야 하는 정보가 PUSCH 영역에 피기백(piggyback) 방식으로 데이터와 다중화된다. 또한, SRS가 전송되는 SC-FDMA 심볼에는 PUSCH나 PUCCH가 전송되지 않는다. PUSCH와 PUCCH의 전력 제어는 독립적으로 수행된다.
도 6b는 LTE에서 사용되는 PUCCH 구조를 예시한다.
도 6b를 참조하면, 보통 CP인 경우 슬롯의 중간에 위치한 3개의 연속된 심볼에는 기준 신호(UL RS)가 실리고, 남은 4개의 심볼에는 제어 정보(즉, ACK/NACK)가 실린다. 확장 CP인 경우 슬롯은 6개의 심볼을 포함하고 3번째 및 4번째 심볼에 기준 신호가 실린다. 제어 정보는 CQI(Channel Quality Indicator), SR(Scheduling Request), PMI(Precoding Matrix Index), RI(Rank Indicator) 등을 더 포함한다. 제어 정보의 전송 전력은 기준 신호(UL RS)의 전송 전력에 기초하여 정해진다. PUCCH 구조는 제어 정보의 종류에 따라 UL RS의 개수, 위치 등이 달라진다. 제어 정보를 위한 자원은 CG-CAZAC(Computer Generated Constant Amplitude Zero Auto Correlation) 시퀀스의 서로 다른 순환 쉬프트(Cyclic Shift; CS)(주파수 확산) 및/또는 서로 다른 왈쉬(Walsh)/DFT 직교 코드(시간 확산)를 이용해 구분된다. IFFT 이후에 곱해지는 w0, w1, w2, w3은 IFFT 이전에 곱해져도 결과는 같다. 기준 신호에는 해당 길이의 직교 커버(Orthogonal Cover; OC) 시퀀스가 곱해질 수 있다.
도 7은 다중 콤포넌트 반송파 상황 하에서 통신을 수행하는 예를 나타낸다. 최근 무선 통신 시스템(예, LTE-A 시스템)은 보다 넓은 주파수 대역을 사용하기 위하여 복수의 상/하향링크 주파수 블록을 모다 더 큰 상/하향링크 대역폭을 사용하는 반송파 집성(carrier aggregation 또는 bandwidth aggregation) 기술을 사용한다. 각각의 주파수 블록은 콤포넌트 반송파(Component Carrier; CC)를 이용하여 전송된다. 본 명세서에서, 콤포넌트 반송파는 문맥에 따라 반송파 집성을 위한 주파수 블록 또는 주파수 블록의 중심 반송파를 의미할 수 있고 이들은 서로 혼용된다.
도 7을 참조하면, 상/하향링크에 각각 5개의 20MHz CC들이 모여서 100MHz 대역폭을 지원할 수 있다. 각각의 CC들은 주파수 영역에서 서로 인접하거나 비-인접할 수 있다. 도 7은 편의상 상향링크 콤포넌트 반송파의 대역폭과 하향링크 콤포넌트 반송파의 대역폭이 모두 동일하고 대칭인 경우를 도시하였다. 그러나, 각 콤포넌트 반송파의 대역폭은 독립적으로 정해질 수 있다. 일 예로, 상향링크 콤포넌트 반송파의 대역폭은 5MHz (AUL) + 20MHz (BUL) + 20MHz (CUL) + 20MHz (DUL) + 5MHz (EUL)와 같이 구성될 수 있다. 또한, 상향링크 콤포넌트 반송파의 개수와 하향링크 콤포넌트 반송파의 개수가 다른 비대칭적 반송파 집성도 가능하다. 비대칭적 반송파 집성은 가용한 주파수 대역의 제한으로 인해 발생되거나 네트워크 설정에 의해 인위적으로 조성될 수 있다. 일 예로, 시스템 전체 대역이 N개의 CC로 구성되더라도 특정 단말이 수신할 수 있는 주파수 대역은 M(<N)개의 CC로 한정될 수 있다. 반송파 집성에 대한 다양한 파라미터는 셀 특정(cell-specific), 단말 그룹 특정(UE group-specific) 또는 단말 특정(UE-specific) 방식으로 설정될 수 있다.
LTE-A 시스템에서 송신단은 단일 또는 다중 CC를 통해 동시에 복수의 신호/(물리)채널을 전송할 수 있다. 일 예로, PUSCH, PUCCH 또는 SRS에서 선택된 동일하거나 서로 다른 2 이상의 채널이 동시에 전송될 수 있다. 따라서, 단일 반송파 전송 특성을 유지하지 않고 복수의 (물리)채널들을 전송할 경우, 복수의 (물리)채널들에 대해 계산된 전송 전력의 합이 최대 전송 전력 제한에 도달했을 때의 단말의 동작에 대한 고려가 필요하다. 본 명세서에서 다르게 언급하지 않는 한 복수의 신호/(물리)채널은 전송 전력이 독립적으로 결정되는 신호/(물리)채널을 의미한다. 일 예로, 복수의 신호/(물리)채널은 서로 별개의 기준 신호와 연관된 신호/(물리)채널을 포함한다. 본 명세서에서 (물리)채널을 전송한다는 것은 (물리)채널을 통해 신호를 전송한다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 신호와 (물리)채널은 혼용된다.
이하, 도 8~11을 참조하여 전송 전력을 제어하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 편의상, 도 8~11은 단말 입장에서 기술되었지만 이는 예시로서 기지국이 복수의 신호를 전송하는 경우에도 용이하게 변형되어 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에서 전송 전력은 선형 스케일(linear scale) 또는 dB 스케일로 표현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 동작은 전력 영역(power domain) 또는 세기 영역(amplitude domain)에서 수행될 수 있다.
실시예 1: (채널) 우선순위를 고려한 전력 제어
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 전송 전력을 조정하는 예를 나타낸다. 본 실시예는 복수의 물리채널들의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과한 경우에 (채널) 우선순위를 고려하여 물리채널들의 전송 전력을 조정할 것을 제안한다.
도 8을 참조하면, 단말은 기지국으로부터 하나 이상의 전송 전력 제어(Transmit Power Control; TPC) 명령을 수신할 수 있다(S810). TPC 명령은 랜덤 접속을 위한 프리앰블에 대한 응답 메시지에 포함되거나, PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 통해 전송될 수 있다. PDCCH는 하향링크 제어 정보(Downlink Control Control; DCI)에 따라 다양한 포맷이 존재하고, 포맷에 따라 전송되는 TPC 명령이 다를 수 있다. 일 예로, 단말은 하향링크 스케줄링을 위한 포맷, 상향링크 스케줄링을 위한 포맷, 상향링크 데이터 채널(PUSCH)용 TPC 전용 포맷, 상향링크 제어 채널(PUCCH)용 TPC 전용 포맷 등 다양한 포맷의 PDCCH를 수신할 수 있다. 또한, TPC 명령은 각각의 콤포넌트 반송파에 대한 전송 전력, 콤포넌트 반송파 그룹에 대한 전송 전력 또는 전체 콤포넌트 반송파에 대한 전송 전력을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, TPC 명령은 각각의 신호(예, PUSCH, PUCCH 등)에 대한 전송 전력을 결정하는데 사용될 수 있다. TPC 명령은 하향링크 스케줄링을 위한 포맷, 상향링크 스케줄링을 위한 포맷, 상향링크 데이터 채널(예, PUSCH)용 TPC 전용 포맷, 상향링크 제어 채널(예, PUCCH)용 TPC 전용 포맷 등 다양한 포맷의 PDCCH를 통해 수신될 수 있다.
단말은 기지국으로 동시에 전송되도록 예정된 복수의 물리채널이 있는 경우, 복수의 상향링크 물리채널에 대한 전송 전력(P1, P2, …, PN; N≥2)을 개별적으로 결정한다(S820). 각각의 상향링크 물리채널은 하나 이상의 연속된 OFDMA 심볼 또는 SC-FDMA 심볼을 포함한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 단말이 복수의 신호를 상향링크로 전송하는 예를 도 10에 나타냈다. 도 10을 참조하면, 단일 또는 다중 콤포넌트 반송파를 사용하여 복수의 물리채널이 동시에 전송될 수 있다. 일 예로, 복수의 PUCCH, 복수의 PUSCH 또는 복수의 SRS이 동시에 전송되거나(Case 1~3), PUCCH, PUSCH 및/또는 SRS의 조합이 동시에 전송될 수 있다(Case 4~7). PUCCH의 경우 ACK/NACK, CQI, SR을 전송하는 경우 등으로 세부적인 구분이 가능하다.
상향링크 전송 전력이 결정되면, 단말은 상향링크 물리채널의 전송 전력의 총합(∑Pn; 1≤n≤N)이 최대 전력 값(PMax)보다 큰지 확인한다(S830). 최대 전력 값은 CC, CC 그룹 또는 전체 CC 단위로 주어질 수 있다. 최대 전력 값은 기본적으로 단말의 물리적 능력에 의해 좌우되지만 통신 시스템별로 미리 결정될 수 있다. 또한, 최대 전력 값은 셀 내 허용 전력, 부하 밸런싱 등을 고려하여 변경될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 최대 전력 값은 최대 가용 전력 값과 혼용되고 서로 대체될 수 있다. 최대 전력 값에 관한 정보는 방송 메시지(예, 시스템 정보)를 통해 셀 내에 방송되거나 RRC 메시지를 통해 시그널링될 수 있다. 또한, 최대 전력 값에 관한 정보는 하향링크 제어 채널(예, PDCCH)을 통해 단말에게 전달될 수 있다. 최대 전력 값은 채널 환경에 따라 영구적, 반-영구적 또는 동적으로 설정될 수 있다. 최대 전력 값이 기지국의 시그널링에 의해 제한되는 경우, 최대 전력 값은 셀 내 허용 전력 값과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일 예로, 최대 전력 값은 미리 정해지거나, 셀-특정(cell-specific) 방식, 단말 그룹-특정(UE group-specific) 방식, 단말-특정(UE-specific) 방식, CC 그룹-특정(component carrier group-specific) 방식, CC-특정(component carrier-specific) 방식으로 지정될 수 있다.
상향링크 물리채널의 전송 전력의 총합(∑Pn; 1≤n≤N)이 최대 전력 값(PMax) 이하이면 해당 상향링크 물리채널의 대한 전송 전력은 그대로 유지된다. 반면, 상향링크 물리채널의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력 값보다 크면, 우선순위를 고려하여 상향링크 물리채널의 전송 전력의 총합이 최대 전력 값을 초과하지 않도록 하나 이상의 상향링크 물리채널의 전송 전력을 조정한다(S840). 우선순위는 상향링크 물리채널의 타입 및 상향링크 물리채널 상의 정보를 고려하여 결정될 수 있다. 우선순위에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다. 전송 전력의 조정은 전 대역을 대상으로 수행되거나, CC 그룹 단위 또는 CC 단위로 수행될 수 있다.
상향링크 물리채널에 대한 전송 전력이 조정되면, 단말은 해당 전송 전력을 갖는 복수의 상향링크 물리채널을 생성한다(S850). 이로 제한되는 것은 아니지만, 상향링크 물리채널에 대한 전송 전력의 제어는 IFFT(도 3의 408) 이전에 주파수 영역에서 수행될 수 있다. 이 경우, 전송 전력의 제어는 부반송파 단위로 이뤄질 수 있으며, 일 예로 부반송파에 매핑되는 변조 값에 가중치를 곱함으로써 수행될 수 있다. 가중치는 각 원소가 전송 전력과 관련된 값을 나타내는 대각 행렬(전력 대각 행렬)을 이용하여 곱해질 수 있다. MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템인 경우, 전송 전력은 가중치가 반영된 프리코딩 행렬을 이용해 제어되거나, 프리코딩된 변조 값에 전력 대각 행렬을 곱함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 동일한 IFFT가 적용되는 주파수 대역 내에 복수의 물리채널이 포함된 경우에도 각 물리채널의 전송 전력을 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 주파수 영역에서의 전력 제어와 함께/별도로, 상향링크 물리채널에 대한 전송 전력의 제어는 IFFT 이후에 시간 영역에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 시간 영역에서의 전송 전력 제어는 다양한 기능 블록에서 이뤄질 수 있다. 일 예로, 전송 전력 제어는 DAC 블록 및/또는 RF 블록(도 3의 414)에서 수행될 수 있다. 그 후, 단말은 생성된 복수의 상향링크 물리채널을 하나 이상의 CC를 통해 기지국으로 전송한다(S860). 본 명세서에서 동시 또는 동일한 시구간은 동일한 TTI 또는 서브프레임을 포함한다.
도 8의 단계 S840에서, 우선순위를 고려해 상향링크 채널의 전송 전력을 조정하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다. 편의상 두개의 채널만이 존재하는 경우의 동등한 순위 또는 우선순위에 따른 예시를 한다. 그러나, 본 발명은 셋 이상의 동종, 이종, 또는 동종과 이종의 채널 조합에도 적용 가능하다.
설명의 편의를 위해 다음과 같이 기호를 정의한다.
PPUSCH: PUSCH에 할당되도록 계산되는 전력을 나타낸다. 전력 제한에 의해서 실제 할당되는 전력은 이보다 작을 수 있다. dB 표시가 없는 경우 선형 스케일(Linear scale)을 의미한다.
PPUCCH: PUCCH에 할당되도록 계산되는 전력을 나타낸다. 전력 제한에 의해서 실제 할당되는 전력은 이보다 작을 수 있다. dB 표시가 없는 경우 선형 스케일(Linear scale)을 의미한다.
PSRS: SRS에 할당되도록 계산되는 전력을 나타낸다. 전력 제한에 의해서 실제 할당되는 전력은 이보다 작을 수 있다. dB 표시가 없는 경우 선형 스케일(Linear scale)을 의미한다.
케이스 1-1: P PUSCH + P PUSCH > P Max
케이스 1-1은 서로 다른 다수의 CC에서 다수의 PUSCH가 동시에 전송되는 경우에 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 각 PUSCH의 전송 전력을 줄이거나 드롭(drop)할 수 있다. 구체적으로 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: PUSCH들간에 동일한 우선순위를 둘 수 있다. 우선순위가 동일할 경우, 전체 PUSCH의 전력을 동일한 비율로 줄이거나 동일한 양을 줄일 수 있다. 즉, 동일한 감쇄 비율을 적용하거나 동일한 값을 뺄 수 있다.
옵션 2: PUSCH 상의 전송 포맷을 고려하여 PUSCH들간에 우선순위를 둘 수 있다. 일 예로, 전송 블록 사이즈(Transport Block Size; TBS)나 변조/코딩 기법(Modulation and Coding Scheme; MCS)에 따라서 우선순위를 정하고 우선순위가 낮은 PUSCH의 전송 전력을 순차적으로 줄이거나 드롭한다. 바람직하게 작은 TBS(데이터 양) 또는 낮은 MCS(작은 부호화율(code rate), 낮은 변조율(modulation order))의 PUSCH의 경우 우선순위를 낮게 설정한다. 이 경우, 우선순위가 낮은 PUSCH에 대해 더 높은 감쇄 비율을 적용할 수 있다. 단, PUCCH 드롭으로 인해 PUSCH가 하나만 남았음에도 불구하고 전송 전력이 초과되는 경우는 해당 PUSCH의 전력을 PMax로 줄여서 전송한다.
케이스 1-2: P PUCCH ( ACK / NACK ) + P PUSCH > P Max
케이스 1-2는 서로 다른 CC 또는 하나의 CC에서 ACK/NACK을 전송하는 PUCCH와 PUSCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: ACK/NACK에 우선순위를 둘 수 있다. UL ACK/NACK은 DL 데이터 수신의 성공여부를 보고하는 것으로서 이에 대한 보고가 부실할 경우 DL 자원의 낭비가 발생한다. 따라서, ACK/NACK의 전송에 높은 우선순위를 두고 PUSCH의 전송 전력을 줄여서 전송하거나 드롭한다. PUSCH의 전송 전력을 줄이는 경우, 먼저 PUCCH에 전송 전력을 할당하고 남는 전력을 PUSCH에 할당할 수 있다. 다음의 수식으로 표현이 가능하다. PPUSCH=Pmax-PPUCCH(ACK/NACK). 이 경우 다음의 방법을 추가로 적용할 수 있다.
옵션 1.1: PUCCH에 할당하고 남는 전력만을 PUSCH에 사용하므로 PUSCH의 오류율이 증가하게 된다. 따라서, PUSCH가 전력을 줄이기 전과 동일한 오류율로 수신될 수 있도록 PUSCH에 전송되는 데이터의 MCS를 줄여서 전송한다. 이를 위해서는 줄어든 MCS의 정보를 기지국에게 시그널링할 수 있다.
옵션 2: PUSCH에 우선순위를 둘 수 있다. ACK/NACK을 전송하는 PUCCH의 전력을 줄일 경우 UL ACK/NACK의 수신 오류로 인해서 DL 자원 낭비가 발생한다. 특히, NACK을 ACK으로 인식하게 될 경우 상위계층의 재전송을 유발하게 되어 DL 데이터의 전송 지연이 심해지게 된다. 한편, ACK을 NACK으로 인식하게 되는 경우에는 물리계층에서 재전송을 하는 낭비만이 존재하게 된다. 따라서, 시급한 데이터를 전송하는 경우에 지속적인 낮은 전력의 PUSCH 전송으로 인해 데이터 지연이 생기는 경우 등에 대비하여, PUSCH에 전력을 먼저 할당하고 남은 전력을 PUCCH의 전송에 할당(전력 감소)하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우, PUCCH의 전력 감소는 ACK일 경우로 한정하는 것이 바람직하다.
케이스 1-3: P SRS + P PUSCH > P Max
케이스 1-3은 서로 다른 CC 또는 하나의 CC에서 SRS와 PUSCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: SRS 전송에 우선순위를 둘 수 있다. SRS는 기지국이 UL 채널 상태를 측정하여 최적의 UL 스케줄링을 수행하는 데에 사용된다. 차후의 스케줄링의 효율성을 중요시하여 SRS에 높은 우선순위를 두고 PUSCH의 전송 전력을 줄여서 전송하거나 드롭한다. PUSCH의 전송 전력을 줄이는 경우, 먼저 SRS에 전송 전력을 할당하고 남는 전력을 PUSCH에 할당할 수 있다. 다음 수식으로 표현이 가능하다: PPUSCH=P Max -PSRS. 이 경우, 다음과 같은 방법을 추가적으로 적용할 수 있다.
옵션 1.1: SRS에 할당하고 남는 전력만을 PUSCH에 사용하므로 PUSCH의 오류율이 증가하게 된다. 따라서, PUSCH가 전력을 줄이기 전과 동일한 오류율로 수신될 수 있도록 PUSCH에 전송되는 데이터의 MCS를 줄여서 전송한다. 이를 위해 줄어든 MCS의 정보를 기지국에게 시그널링할 수 있다.
옵션 2: PUSCH 전송에 우선순위를 둘 수 있다. SRS의 전송 전력을 줄여서 전송할 경우 기지국이 UL 무선 채널 환경상태가 나빠서 수신 전력이 떨어진 것인지 단말이 전력을 줄여서 전송한 것인지 알 수 없기 때문에 채널 정보를 오판할 수 있다. 따라서, 전송 전력이 부족할 경우 SRS를 드롭할 수 있다.
케이스 1-4: P PUCCH ( ACK / NACK ) + P PUCCH ( ACK / NACK ) > P Max
케이스 1-4는 ACK/NACK을 전송하는 다수의 PUCCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 각 PUCCH의 전송 전력을 줄이거나 드롭한다. 구체적으로 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: ACK/NACK을 전송하는 PUCCH들간에 동일한 우선순위를 둘 수 있다. 우선순위가 동일할 경우, 전체 PUCCH의 전력을 동일한 비율로 줄이거나 동일한 양을 줄일 수 있다. 즉, 동일한 감쇄 비율을 적용하거나 동일한 값을 뺄 수 있다.
옵션 2: 우선순위를 두고 일부 PUCCH의 전력을 줄이거나 드롭한다.
옵션 2.1: NACK을 ACK으로 오판하게 될 경우 ACK을 NACK으로 인식하게 되는 경우에 비해서 자원낭비와 지연이 심하게 된다. 따라서, ACK을 전송하는 PUCCH의 전송 전력을 우선적으로 줄이거나 드롭한다. 특정 문턱값을 설정하고 문턱값까지 줄이는 것도 고려할 수 있다.
옵션 2.2: PUCCH의 ACK/NACK에 대응되는 PDSCH의 TBS나 MCS에 따라서 PUCCH의 우선순위를 정하고 우선순위가 낮은 PUCCH의 전송 전력을 우선적으로 줄이거나 드롭한다. 바람직하게 작은 TBS 또는 낮은 MCS의 PDSCH의 경우 우선순위를 낮게 설정한다. 단, PUCCH를 드롭할 경우 PUCCH가 하나 남았을 때에도 전송 전력이 초과되는 경우는 해당 PUCCH의 전력을 Pmax로 줄여서 전송한다.
케이스 1-5: P PUCCH ( CQI ) + P PUCCH ( CQI ) > P Max
케이스 1-5는 서로 다른 CC에서 CQI를 전송하는 다수의 PUCCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. CQI값은 DL무선 채널의 상태를 파악하여 효율적인 DL 스케줄링을 할 수 있도록 한다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: CQI를 전송하는 PUCCH들간에 동일한 우선순위를 둘 수 있다. 우선순위가 동일할 경우, 전체 PUCCH의 전력을 동일한 비율로 줄이거나 동일한 양을 줄일 수 있다. 즉, 동일한 감쇄 비율을 적용하거나 동일한 값을 뺄 수 있다.
옵션 2: 우선순위를 두고 일부 PUCCH의 전력을 줄이거나 드롭한다. 기지국은 CQI가 높은 무선 채널을 선택하여 단말에게 스케줄링을 하게 된다. CQI가 낮은 경우에는 선택의 가능성이 작으므로 정확한 수신이 덜 중요하다. 따라서, 나쁜 CQI값을 전송하는 PUCCH의 경우 전송 전력을 우선적으로 줄여서 전송하거나 드롭한다. 특정 문턱값을 설정하고 문턱값까지 줄이는 것도 고려할 수 있다.
케이스 1-6: P PUCCH ( ACK / NACK ) + P PUCCH ( CQI ) > P Max
케이스 1-6은 CQI와 ACK/NACK을 전송하는 다수의 PUCCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 앞서 설명한 바와 같이 ACK/NACK의 경우 우선순위가 높다. 반면에 CQI의 경우는 DL 채널의 상태를 기지국에 전달하는 정보로서 효과적인 DL 스케줄링을 위해서 사용된다. 보다 좋은 채널을 단말에게 할당하더라도 데이터의 정상 수신을 정확히 확인하지 못하면 필요없는 재전송을 유발하게 되므로 CQI의 우선순위는 떨어진다. 따라서, ACK/NACK을 전송하는 PUCCH에 우선적으로 전력을 할당하고, 남은 전력을 CQI를 전송하는 PUCCH에 할당하거나 CQI를 전송하는 PUCCH를 드롭한다. 한편, CQI와 ACK/NACK을 함께 전송하는 PUSCH는 ACK/NACK을 전송하는 PUCCH와 동일하게 취급된다.
케이스 1-7: P PUCCH ( SR ) + P PUCCH ( ACK / NACK ) > P Max
케이스 1-7은 SR과 ACK/NACK을 전송하는 다수의 PUCCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: ACK/NACK 전송에 높은 우선순위를 둘 수 있다. 따라서, ACK/NACK이 전송되는 PUCCH에 먼저 전력을 할당하고, 나머지 전력을 SR이 전송되는 PUCCH에 할당하거나 SR이 전송되는 PUCCH를 드롭한다. 한편, 오랜 시간 동안 ACK/NACK이 지속적으로 존재하여 SR이 드롭될 경우 UL 스케줄링을 받을 수 없게 된다. 이를 보완하기 위해 특정 시간 동안 SR이 지연될 경우 ACK/NACK을 드롭할 수 있다.
옵션 2: SR 전송에 높은 우선순위를 둘 수 있다. ACK/NACK 오류는 재전송에 의해 해소되므로 스케줄링을 중요시하여 SR에 높은 우선순위를 두고 ACK/NACK이 전송되는 PUCCH의 전송 전력을 줄여서 전송하거나 드롭한다. PUCCH의 전송 전력을 줄이는 경우, 먼저 SR에 전송 전력을 할당하고 남는 전력을 PUCCH에 할당할 수 있다. 다음 수식으로 표현이 가능하다: PPUCCH ( ACK / NACK )=P Max -PSR.
옵션 3: 단말은 ACK/NACK을 SR이 전송되는 PUCCH로 전송한다. 이 경우, 기지국은 PUCCH에서 온/오프 키잉(On/Off Keying)된 SR을 에너지 디텍션(detection)을 통해 검출하고 ACK/NACK을 심볼 복호를 통해 판단할 수 있다. 이때, ACK/NACK을 전송하는 PUCCH가 다수일 경우에는 ACK/NACK 번들링(bundling) 또는 PUCCH 선택(selection) 전송을 사용할 수 있다. ACK/NACK 번들링은 복수의 DL PDSCH 전체를 오류없이 수신하여 모두 ACK을 보내야 할 경우에는 하나의 ACK을 보내고, 어느 하나에라도 오류가 있을 경우에는 하나의 NACK을 보낸다. PUCCH 선택 전송은 복수의 DL PDSCH를 수신한 경우에 복수의 점유된 PUCCH 자원에서 선택된 하나의 PUCCH 자원을 통해 변조 값을 전송함으로써 복수의 ACK/NACK 결과를 나타낸다.
케이스 1-8: P PUSCH ( UCI ) + P PUSCH > P Max
케이스 1-8은 서로 다른 CC에서 상향링크 제어 정보(Uplink Control Information; UCI)를 전송하는 PUSCH와 데이터만을 전송하는 PUCCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: UCI를 고려하지 않고 케이스 1-1에서 예시한 우선순위 결정 방법을 따른다. 일 예로, PUSCH들간에 동일한 우선순위를 둘 수 있다. 이 경우, 전체 PUSCH의 전력을 동일한 비율로 줄일 수 있다. 또한, PUSCH 상의 전송 포맷을 고려하여 PUSCH들간의 우선순위를 서로 다르게 할 수 있다.
옵션 2: UCI가 피기백된 PUSCH에 제어 정보가 들어있으므로 UCI가 피기백된 채널의 우선순위를 높게 둘 수 있다. 따라서, 데이터만을 나르는 PUSCH의 전송 전력을 줄여서 전송하거나 드롭한다. 데이터만을 나르는 PUSCH의 전송 전력을 줄이는 경우, 먼저 UCI가 피기백된 PUSCH에 전송 전력을 할당하고 남는 전력을 데이터만을 나르는 PUSCH에 할당할 수 있다. 다음과 같은 수식으로 표현이 가능하다: PPUSCH=P Max -PPUCCH ( UCI ). 또한, 데이터만을 나르는 PUSCH의 전송 전력을 줄이는 경우, 데이터만을 나르는 PUSCH에 더 큰 감쇄 비율을 적용할 수 있다. 단, PUCCH 드롭으로 인해 PUSCH가 하나 남았음에도 불구하고 전송 전력이 초과되는 경우는 해당 PUSCH의 전력을 PMax로 줄여서 전송한다.
케이스 1-9: P PUSCH ( Retransmission ) + P PUSCH > P Max
케이스 1-9는 재전송 데이터를 나르는 PUSCH와 새로운 데이터를 나르는 PUSCH의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다.
옵션 1: 재전송을 고려하지 않고 케이스 1-1에서 예시한 우선순위 결정 방법을 따른다. 일 예로, PUSCH들간에 동일한 우선순위를 둘 수 있다. 이 경우, 전체 PUSCH의 전력을 동일한 비율로 줄일 수 있다. 또한, PUSCH 상의 전송 포맷을 고려하여 PUSCH들간의 우선순위를 서로 다르게 할 수 있다.
옵션 2: 재전송은 이전 전송시의 전송 전력의 감쇄로 일어날 수 있으므로 재전송되는 PUSCH의 우선순위를 높게 하여 PUSCH의 수신률을 향상시킬 수 있다.
케이스 1-10: P PUSCH ( Retransmission ) + P PUSCH ( Retransmission ) > P Max
케이스 1-10은 재전송 데이터를 나르는 PUSCH들의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: 재전송을 고려하지 않고 케이스 1-1에서 예시한 우선순위 결정 방법을 따른다. 일 예로, PUSCH들간에 동일한 우선순위를 둘 수 있다. 이 경우, 전체 PUSCH의 전력을 동일한 비율로 줄일 수 있다. 또한, PUSCH 상의 전송 포맷을 고려하여 PUSCH들간의 우선순위를 서로 다르게 할 수 있다.
옵션 2: 재전송은 이전 전송시의 전송 전력의 감쇄로 일어날 수 있으므로 재전송 횟수가 더 큰 PUSCH에 더 높은 우선순위를 할당하여 많이 재전송된 PUSCH의 수신률을 더 좋게 한다.
케이스 1-11: P PUSCH ( Retransmission ) + P PUCCH / P SRS > P Max
케이스 1-11은 재전송 데이터를 나르는 PUSCH와 PUCCH/SRS의 전송 전력의 합이 최대 전력 한계에 도달하는 경우이다. 다음의 옵션을 고려할 수 있다.
옵션 1: 재전송을 고려하지 않고 케이스 1-2와 1-3에서 예시한 우선순위 결정 방법을 따를 수 있다.
옵션 2: 재전송은 이전 전송시의 전송 전력의 감쇄로 일어날 수 있으므로 재전송되는 PUSCH에 높은 우선순위를 할당하여 PUSCH의 수신률을 향상시킬 수 있다.
실시예 2: CC (그룹)별 전력 제어
지금까지 언급한 단말의 송신 전력 제어 방식들은 단말이 하나의 전력 증폭기를 가지는 경우의 전력 제어 방식에 적합하다. 하지만, LTE-A에서는 단말이 다수의 CC를 할당받을 수 있고, 할당받은 CC들은 주파수 축 상에서 연속되거나 이격된 밴드일 수 있다. 할당받은 CC들이 이격된 밴드로 존재한다면 단말은 하나의 전력 증폭기 만으로 넓은 주파수 영역의 전력 증폭을 하기 힘들기 때문에 다수의 전력 증폭기가 필요할 수 있다. 이 경우, 각 전력 증폭기는 하나의 CC 또는 일부의 CC로 구성된 CC 그룹만의 전력 증폭을 담당할 수 있다. 따라서, 앞서 제안한 방식을 CC별 또는 CC 그룹별 전력 제어 방식으로 확장함으로써 단말이 다수의 전력 증폭기를 가지는 상황에도 자연스럽게 적용할 수 있다.
이하에서는 CC (그룹)별 전송 전력 제한과 단말의 총 전송 전력 제한이 같이 있는 환경에서 단말이 특정 CC (그룹)의 전송 전력 제한에 도달하거나, 단말 총 전송 전력 제한에 도달했을 때, 또는 두 개의 전력 제한에 동시에 도달하였을 경우에 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 동작을 기술한다.
일반적으로 단말의 상향링크 전송 전력은 수학식 1과 같이 제한될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00001
단말의 전송 증폭기의 양자화 레벨(Quantization level)이 충분히 높다면 위의 부등식에서 등호를 수학식 2와 같이 성립시킬 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00002
위의 수학식에서 사용된 기호는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016088476352-pat00003
: 단말의 상향링크 전송 전력을 나타낸다.
Figure 112016088476352-pat00004
(PMax): 단말의 최대 전송 전력 값(또는 전송 전력 제한 값)을 나타낸다. 다른 말로, 전체 CC에 대한 단말의 최대 전송 전력(또는 전송 전력 제한 값)을 나타낸다. 단말의 최대 전송 전력 값은 단말의 총 전송 가능 전력으로 결정되거나 네트워크(예, 기지국)에서 설정한 값과의 조합으로 결정될 수 있다. 또한, 단말의 최대 전송 전력 값에 관한 정보는 상위 계층 시그널링을 통해 지시될 수 있다. 일 예로, 단말의 최대 전송 전력 값에 관한 정보는 방송(broadcasting) 메시지를 통해 셀-특정(cell-specific) 방식으로 시그널링 되거나, RRC 메시지를 통해 단말-특정(UE-specific) , 단말 그룹-특정(UE group-specific) 방식으로 시그널링 될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00005
: i-번째 CC (그룹)에서의 최대 전송 전력 값(또는 전송 전력 제한 값)을 나타낸다. CC (그룹)별 최대 전송 전력 값은 단말의 총 전송 가능 전력 또는 각 CC (그룹)별 전송 가능 전력으로 결정되거나 네트워크(예, 기지국)에서 CC (그룹)별로 설정한 값과의 조합으로 결정될 수 있다. 또한, CC (그룹)별 최대 전송 전력 값에 관한 정보는 상위 계층 시그널링을 통해 지시될 수 있다. 일 예로, CC (그룹)별 최대 전송 전력 값에 관한 정보는 방송 메시지를 통해 셀-특정(cell-specific) 방식으로 시그널링 되거나, RRC 메시지를 통해 단말-특정(UE-specific), 단말 그룹-특정(UE group-specific) 방식으로 시그널링 될 수 있다. 한편, CC (그룹)별 최대 전송 전력 값은 다른 단말(또는 CC (그룹))와의 간섭 정보(또는 커버리지)를 고려하여 시그널링 될 수 있다. 이 경우, CC (그룹)별 최대 전송 전력 값에 관한 정보는 다른 단말(또는 CC (그룹))와의 간섭(또는 커버리지)에 관한 정보를 포함할 수 있다. CC (그룹)별 최대 전송 전력은 모든 CC (그룹)에서 동일한 값을 가질 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00006
: i-번째 CC (그룹)의 j-번째 채널의 전송 전력을 나타낸다.
케이스 2-1:
Figure 112016088476352-pat00007
케이스 2-1은 모든 CC (그룹)에서 CC (그룹)의 최대 전송 전력의 합이 단말의 최대 전송 전력보다 작고, 동시에 모든 CC (그룹)의 채널들의 전송 전력의 합이 단말의 최대 전송 전력보다 작은 경우이다. 단말의 전송 전력은 총 전송 전력 값에 제한되지 않으므로 수학식 3과 같이 간략화될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00008
단말의 전송 증폭기의 양자화 레벨(Quantization level)이 충분히 높다면 위의 부등식에서 등호를 수학식 4와 같이 성립시킬 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00009
수학식 3 및 4에서, 집합 S는 CC (그룹) 내에서 채널의 전송 전력의 합이 CC (그룹)의 최대 전송 전력 값을 넘는(
Figure 112016088476352-pat00010
) CC (그룹) 집합을 의미한다. 이 경우, 집합 S 내에서만 채널 전송 전력의 합이 CC (그룹) 최대 전송 전력 값을 넘지 않도록 조절해 주면 된다. 전력 제어는 감쇄 계수를 도입함으로써 수행될 수 있다. 일 예로, 전력 제어는 수학식 5와 같이 각 채널의 전송 전력에 대한 감쇄 계수
Figure 112016088476352-pat00011
(
Figure 112016088476352-pat00012
)를 찾는 방안으로 간략화될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00013
케이스 2-2:
Figure 112016088476352-pat00014
케이스 2-2는 단말의 최대 전송 전력이 CC (그룹)의 최대 전송 전력의 합보다 작고, 동시에 모든 채널의 전송 전력의 합보다 작은 경우이다. 단말의 전송 전력은 최대 전송 전력 값에 제한되므로 수학식 6과 같이 표현된다.
Figure 112016088476352-pat00015
단말의 전송 증폭기의 양자화 레벨(Quantization level)이 충분히 높다면 위의 부등식에서 등호를 수학식 7과 같이 성립시킬 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00016
이 경우, 케이스 2-1과 마찬가지로 단말의 전송 전력을 단말의 최대 전송 전력 값까지 줄일 수 있다. 이 경우, 각각의 CC (그룹) 내에서 각 채널의 전송 전력의 합이 CC (그룹)의 최대 전송 전력 값보다 작아야 하고, 모든 CC (그룹)의 전송 전력의 합이 단말의 최대 전송 전력 값보다 작아야 한다. 전력 제어는 수학식 8과 같이 각 채널의 전송 전력에 대한 감쇄 계수
Figure 112016088476352-pat00017
(
Figure 112016088476352-pat00018
)를 찾는 방안으로 간략화될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00019
케이스 2-1 및 2-2에서 예시한 방법은 두 가지 제한(총 전송 전력 제한, CC (그룹) 전송 전력 제한)에 대한 최적화를 통해서 감쇄 계수를 구하므로 다소 복잡하게 최적화를 수행해야 하는 문제가 생길 수 있다. 따라서, 감쇄 계수를 효율적으로 계산하기 위한 방법을 도 10 및 11을 참조하여 예시한다.
도 10 및 도 11에서, 가로축은 CC (그룹)을 나타내고 세로축은 전력 세기를 나타낸다. 각각의 CC (그룹)에서 해칭된 박스는 해당 CC (그룹) 내에서의 채널을 나타낸다. 해칭은 채널을 나타내기 위해 편의상 도시된 것으로서, 각각의 해칭은 서로 다른 채널을 의미할 수도 있고 동일한 채널을 의미할 수도 있다. 또한, 도 10 및 도 11은 CC (그룹)들의 전송 전력의 합이 단말의 최대 전송 전력 값(P_UE_MAX)보다 크고, CC (그룹) 1 및 3 내에서의 채널의 전송 전력의 합이 CC (그룹)의 최대 전송 전력(P_CC1_MAX 및 P_CC3_MAX)을 초과하는 경우를 가정한다(도 10의 (a) 및 도 11의 (a)). CC (그룹) 1 및 3은 수학식 3 및 4에서 설명한 집합 S를 구성한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 제어를 위한 감쇄 계수를 구하는 방법을 예시한다. 도 10을 참조하면, 전력 제어를 위한 감쇄 계수는 2 단계로 구해진다. 1 단계는 CC (그룹)의 전송 전력 제한 기준을 맞추기 위해 집합 S 내에 있는 채널들의 전송 전력을 감쇄시킬 수 있다. 1 단계에서 감쇄 계수
Figure 112016088476352-pat00020
는 수학식 9의 조건에 맞춰 독립적으로 결정될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00021
도 10의 (b)를 보면, CC (그룹) 1 및 3 내에서의 채널의 전송 전력의 합이 해당 CC (그룹)의 최대 전송 전력 값으로 감소된 것을 알 수 있다.
그러나, 도 10의 (b)에서 CC (그룹)들의 전송 전력의 합은 여전히 단말의 최대 전송 전력 값(P_UE_MAX)보다 크다. 이와 같이, 집합 S에 속하는 채널의 전송 전력을 감쇄시켰지만 여전히 단말의 총 전송 전력 제한을 만족시키지 못한다면, 2 단계로서 전체 CC (그룹)의 모든 채널의 전송 전력을 감쇄시켜 단말의 총 전송 전력 제한을 맞출 수 있다. 2 단계에서 감쇄 계수
Figure 112016088476352-pat00022
는 수학식 10의 조건에 맞춰 독립적으로 결정될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00023
도 10의 (c)를 보면, 모든 채널의 전송 전력의 합이 단말의 총 전송 전력 제한 값(P_UE_MAX)으로 감소된 것을 알 수 있다. 간략화를 위해 집합 S에 있는 채널의
Figure 112016088476352-pat00024
를 1로 설정하고 S의 여집합에 대해서만
Figure 112016088476352-pat00025
를 결정하거나, S의 여집합에 있는 채널의
Figure 112016088476352-pat00026
를 1로 설정하고 S 대해서만
Figure 112016088476352-pat00027
를 결정하는 방법도 고려할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 감쇄 계수를 구하는 방법을 예시한다. 도 11을 참조하면, 전력 제어를 위한 감쇄 계수는 기본적으로 2 단계로 구해지고, 전력 보상을 위해 추가로 1 단계를 더 포함할 수 있다. 1 단계는 단말의 총 전송 전력 제한 기준을 맞추기 위해 모든 CC (그룹)의 채널들의 전송 전력을 감쇄시킬 수 있다. 감쇄 계수
Figure 112016088476352-pat00028
는 수학식 11의 조건에 맞춰 독립적으로 결정될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00029
도 11의 (b)를 보면, 모든 채널의 전송 전력의 합이 단말의 총 전송 전력 제한 값(P_UE_MAX)에 맞추도록 모든 CC (그룹)에서 채널의 전송 전력이 감소된 것을 알 수 있다.
그러나, 도 11의 (b)에서 CC (그룹) 3의 채널의 전송 전력의 합은 여전히 CC (그룹) 3의 전력 제한 값(P_CC3_MAX)보다 크다. 이와 같이, 모든 CC (그룹)에서 채널의 전송 전력을 감소시켰지만 여전히 CC (그룹)의 전송 전력 제한을 만족시키지 못하는 CC (그룹)(즉, 집합 S)이 있다면, 2 단계로서 집합 S 내의 모든 CC (그룹) 채널의 전송 전력을 감쇄시킬 수 있다. 감쇄 계수
Figure 112016088476352-pat00030
는 수학식 12의 조건에 맞춰 독립적으로 결정될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00031
도 11의 (c)를 보면, CC (그룹) 3 (즉, 집합 S)의 채널의 전송 전력의 합이 해당 CC (그룹)의 최대 전송 전력 값(P_CC3_MAX)에 맞춰 감소된 것을 알 수 있다.
그 후, 3 단계로서 집합 S의 채널들로부터 줄인 전력량(
Figure 112016088476352-pat00032
)을 S의 여집합에 있는 채널들에 보상시킬 수 있다. 여기에서 각 채널들의 보상 후의 전력은 해당 CC (그룹)의 최대 전송 전력 값을 넘지 않도록 한다. 도 11의 (d)를 보면, 2 단계에서 CC (그룹) 3으로부터 감소된 전력이 CC (그룹) 2에 보상된 것을 알 수 있다. 도시된 바와 달리, 2 단계에서 CC (그룹) 3으로부터 감소된 전력은 CC (그룹) 1에도 보상될 수 있다. 전력 보상 방법은 다음을 고려할 수 있다.
① 우선순위 기준: 채널들(PUCCH, PUSCH, SRS)에서의 메시지의 긴급한 정도 또는 중요한 정도에 따라서 각 채널에 우선순위를 할당하고, 우선순위가 높은 채널일수록 많은 전력을 보상한다.
② 동일 보상량: S의 여집합의 모든 채널에 동일한 전력으로 보상한다.
③ 동일 보상률: S의 여집합의 모든 채널에 동일한 비율로 보상한다.
④ ①, ② 및 ③의 가능한 조합을 이용하여 전력을 보상한다.
도 10 및 11에서 설명한 감쇄 계수(
Figure 112016088476352-pat00033
,
Figure 112016088476352-pat00034
)는 다양한 방법으로 결정될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 감쇄 계수(
Figure 112016088476352-pat00035
,
Figure 112016088476352-pat00036
)를 결정하기 위한 기준으로 우선순위, 동일 감쇄량, 동일 감쇄율 또는 이들의 조합을 고려할 수 있다.
우선순위 기준 방식은 채널(예, PUCCH, PUSCH, SRS)에서의 메시지의 긴급한 정도 또는 중요한 정도에 따라 각 채널에 우선순위를 할당하고, 우선순위가 높은 채널일수록 감쇄 계수에 큰 값을 할당한다. 즉, 우선순위가 높은 채널일수록 수신률이 더 좋아지게 하고, 우선순위가 낮은 채널일수록 확률적으로 좀 더 낮은 수신률을 보장하는 방안이다. 따라서, 우선순위가 낮은 채널부터 전력을 줄여나가게 된다. 채널의 우선순위는 케이스 1-1 내지 1-11의 설명에 따라 결정될 수 있고, 콤포넌트 반송파 간의 우선순위를 추가로 고려할 수 있다. 일 예로, 단말이 다중 콤포넌트 반송파를 사용하여 상향링크 전송을 시도할 경우, 특정 콤포넌트 반송파에 상향 전송 메시지 중 일부의 중요 제어 정보 또는 메시지를 집중하여 전송할 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 중요 제어 정보가 전송되는 특정 반송파 자체에 우선순위를 높게 할당해줄 수 있다.
우선순위 기준 방식은 감쇄 계수를 0 또는 1로 제한하여(
Figure 112016088476352-pat00037
), 조금 더 간단한 방식으로 변형될 수 있다. 즉, CC (그룹) 내의 우선순위가 낮은 채널부터 순차적으로 전송 전력을 0으로 만들어 채널의 전송 전력의 합이 CC (그룹)의 전송 전력 제한 값(
Figure 112016088476352-pat00038
)보다 작아지게 만들 수 있다. 결국, 우선순위가 낮은 채널은 전송되지 않고 우선순위가 높은 채널은 본래의 전송 전력 그대로 전송된다.
동일 감쇄량 기준 방식은 CC (그룹)의 전송 전력 제한을 넘은 각 CC (그룹) 내의 모든 채널의 전력에서 동일한 양을 줄인다. 즉, CC (그룹) 내의 모든 채널이 동등한 전력 감쇄 페널티(penalty)를 받는다. 이 방식은 CC (그룹) 내의 채널의 전송 전력의 합과 CC (그룹)의 최대 전송 전력 값의 차이가 작을 경우에 유용하게 사용될 수 있다. 동일 감쇄 비율 기준 방식은 CC (그룹)의 전송 전력 제한을 넘은 각 CC (그룹) 내의 모든 채널에 동일한 감쇄 계수를 적용할 수 있다. 동일 감쇄량 기준 방식이 선형 스케일(linear scale)에서 동일한 양만큼 줄이는 방안이라면, 동일 감쇄 비율 기준 방식은 dB 스케일(scale)에서 동일한 양만큼 줄이는 방안이다.
실시예 3: MIMO 에서 안테나별 전력 제어
앞에서 예시한 전력 제어 방식들은 MIMO를 사용하여 전송 다이버시티(Tx Diversity) 또는 공간 다중화(Spatial Multiplexing)를 이용할 때도 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우, 앞에서 예시한 방식은 각각의 레이어(Layer), 스트림(Stream) 또는 안테나에서의 동작이 된다. 단말에 복수의 송신 안테나가 있을 경우 각 안테나의 전력 증폭기에서 최대 전송 전력은
Figure 112016088476352-pat00039
로 제한될 수 있다(n: 안테나 인덱스). 각 안테나의 최대 전송 전력은 전력 증폭기 자체의 특성(예, 클래스)에 의해 제한되거나, 방송 또는 RRC 시그널링을 통해 (부가적으로) 제한될 수 있다. 단말이 사용할 수 있는 전송 전력의 상한은 수학식 13과 같이 각 안테나의 최대 전송 전력의 합과 단말의 최대 전송 전력 중 최소값에 의해 제한된다.
Figure 112016088476352-pat00040
CC (그룹)별로 전송 전력의 제한이 있는 경우 단말이 사용할 수 있는 전송 전력의 상한은 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016088476352-pat00041
이하, 각 안테나 별로 전력 제어가 독립적으로 수행되는 경우의 단말 동작을 다음과 같이 제안한다. 편의상 두 개의 안테나만이 존재하는 경우를 예시하였으나, 셋 이상의 안테나를 사용의 경우에도 적용 가능하다. 다음의 기호를 정의한다.
Figure 112016088476352-pat00042
: n번째 안테나에 할당되도록 계산되는 전력을 나타낸다. 전력 제한에 의해서 실제 할당되는 전력은 이보다 작을 수 있다. dB 표시가 없는 경우 선형 스케일(Linear scale)을 의미한다. X-CH는 안테나 n으로 전송되는 모든 물리채널(예, PUSCH, PUCCH, SRS 또는 이들의 조합)을 나타낸다.
Figure 112016088476352-pat00043
인 경우는 한쪽의 안테나는 최대 전력 한계에 도달하고 다른 쪽의 안테나는 최대 전력 한계에 도달하지 않은 경우이다. 이 경우, 다음과 같이 안테나별 전력 제어를 수행할 수 있다.
단계 1: CC (그룹)별로 최대 전송 전력 제한(
Figure 112016088476352-pat00044
)에 맞춰서 각 CC (그룹)에 대한 전송 전력을 실시예 2에서와 같이 조정할 수 있다. 즉, 각 CC (그룹) 별로 모든 안테나들의 채널들의 전송 전력의 합이
Figure 112016088476352-pat00045
을 초과할 경우 전송 전력을 조정한다. 단계 1은 CC (그룹)별로 전력 제어가 수행되는 경우에만 포함된다.
단계 2: 안테나의 최대 전송 전력을 고려하여 각 안테나의 전송 전력을 다음 옵션과 같이 조정할 수 있다. 안테나의 전송 전력을 조정하는 것은 실시예 1 및 실시예 2에 예시한 다양한 방법(예, 우선순위)을 적용하여 수행될 수 있다.
옵션 1: 다수의 전송 안테나를 사용할 경우에는 전부호화(Precoding)를 하여 전송하는 경우가 있다. 수신단에서 전부화된 신호를 복호하기 위해서는 송신단에서 사용한 전부호화 행렬을 알고 이를 송신단의 역순으로 풀어서 복호해야 한다. 그러나, 각 안테나의 전력비가 안테나의 전력 제한으로 유지되지 못할 경우 송신단에서 인가되는 전부호화 행렬에 왜곡이 생기게 되어 수신 오율이 높아지게 된다. 따라서, 전송 전력 제한에 걸린 안테나에 맞춰서 전송 전력 제한에 걸리지 않은 안테나의 전력을 동일한 비율로 조절함으로써 전부호화 행렬의 왜곡을 막을 수 있다. 즉, 전송 전력 비율이 동일하게 유지되도록 최대 전력 한계에 도달하지 않은 쪽 안테나의 전송 전력을 전력 한계를 초과한 안테나의 전송 전력과 함께 줄인다. 안테나가 셋 이상인 경우, 가장 큰 비율로 줄인 안테나 전송 전력에 맞춰서 나머지 안테나들의 전송 전력을 동일한 비율로 조정할 수 있다. 옵션 1에서 실제 전송에 사용하는 전력(
Figure 112016088476352-pat00046
)은 다음과 같다.
Figure 112016088476352-pat00047
수학식 15는 전력 제한이 없을 경우의 실제 전송 전력을 나타낸다.
Figure 112016088476352-pat00048
수학식 16은 전력 제한이 있는 경우의 실제 전송 전력을 나타낸다. 수학식 16을 보면, 안테나 n은 채널들의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과하므로, 안테나 n의 실제 전송 전력은 최대 전송 전력으로 제한된다. 한편, 안테나 m은 채널들의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과하지는 않지만, 안테나 n과의 전송 전력의 비율을 유지하도록
Figure 112016088476352-pat00049
비율로 전송 전력이 감소된다.
옵션 2: 전력 제어 신호에 의해서 지시되는 각 안테나의 전력비가 한쪽의 전력 제한으로 유지되지 못할 경우 송신단에서 인가되는 전부호화 행렬에 왜곡이 생기게 되고 왜곡의 정도를 수신단에서 인지하지 못할 경우에는 수신 오율이 높아지게 된다. 하지만, 송신단에서 사용한 전부호화 행렬을 DRS(Dedicated Reference Signal)을 통해 간접적으로 추정할 경우, 안테나의 전송 전력 비율의 변화에 따른 전부호화 행렬의 왜곡도 같이 추정될 수 있다. 이 경우, 옵션 1과 같이 전송 전력 비율을 맞추기 위해서 전력 제한이 걸리지 않은 안테나의 전송 전력을 낮추지 않아도 된다. 따라서, 최대 전력 한계에 도달한 안테나의 전송 전력만을 해당 안테나의 최대 전송 전력을 낮추어(클리핑; clipping) 전송할 수 있다. 옵션 2에서 실제 전송에 사용하는 전력은 다음과 같다.
Figure 112016088476352-pat00050
수학식 17은 전력 제한이 없을 경우의 실제 전송 전력을 나타낸다.
Figure 112016088476352-pat00051
수학식 18은 전력 제한이 있는 경우의 실제 전송 전력을 나타낸다. 수학식 18을 보면, 안테나 n은 채널들의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과하므로, 안테나 n의 실제 전송 전력은 최대 전송 전력으로 제한된다. 한편, 안테나 m은 채널들의 전송 전력의 합이 최대 전송 전력을 초과하지 않으므로 전력 조정 없이 그대로 전송된다.
도 12는 본 발명에 실시예에 적용될 수 있는 기지국과 단말을 예시한다.
도 12를 참조하면, 무선 통신 시스템은 기지국(BS, 110) 및 단말(UE, 120)을 포함한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(110)의 일부이고 수신기는 단말(120)의 일부이다. 상향링크에서 송신기는 단말(120)의 일부이고 수신기는 기지국(110)의 일부이다. 기지국(110)은 프로세서(112), 메모리(114) 및 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 유닛(116)을 포함한다. 프로세서(112)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(114)는 프로세서(112)와 연결되고 프로세서(112)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(116)은 프로세서(112)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 단말(120)은 프로세서(122), 메모리(124) 및 RF 유닛(126)을 포함한다. 프로세서(122)는 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 메모리(124)는 프로세서(122)와 연결되고 프로세서(122)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. RF 유닛(126)은 프로세서(122)와 연결되고 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다. 기지국(110) 및/또는 단말(120)은 단일 안테나 또는 다중 안테나를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 상향링크 전송 전력을 제어하는 방법과 이를 위한 장치에 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 무선 통신 시스템에서 단말이 상향링크 채널의 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    해당 콤퍼넌트 캐리어 (Component Carrier, CC)에서 전송할 적어도 하나의 상향링크 채널의 총 전송 전력이 상기 해당 CC에 설정된 최대 전송 전력을 초과하지 않도록 하는 방법으로 CC 별로 전송할 적어도 하나의 상향링크 채널의 총 전송 전력을 상기 CC 별로 조정하는 단계; 및
    복수의 CC 상에서의 전송할 복수의 상향링크 채널의 총 전송 전력이 상기 단말에 설정된 최대 전송 전력을 초과하는 경우에는, 상기 복수의 상향링크 채널 중 우선 순위가 가장 낮은 하나의 상향링크 채널의 전송 전력을 조정하는 단계를 포함하는, 단말의 상향링크 채널 전력 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 상향링크 채널은 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)를 포함하는, 단말의 상향링크 채널 전력 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 상향링크 채널은 복수의 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)를 포함하는, 단말의 상향링크 채널 전력 제어 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 PUCCH와 상기 PUSCH 중에서 상기 PUSCH가 우선 순위가 가장 낮음에 따라 상기 PUSCH의 전송 전력을 조정하는, 단말의 상향링크 채널 전력 제어 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 PUSCH 중에서 가장 작은 데이터 양, 가장 낮은 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme, MCS) 레벨, 또는 가장 낮은 변조율(modulation order)을 가지는 PUSCH의 전송 전력을 조정하는, 단말의 상향링크 채널 전력 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 상향링크 채널은 복수의 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)과 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함하고,
    상기 전송 전력 조정 단계는 상기 PUSCH와 상기 SRS 중 우선순위가 낮은 상기 SRS의 전송을 드롭(drop)하는 방식으로 조정하는, 단말의 상향링크 채널 전력 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 무선 통신 시스템에서 상향링크 채널의 전력을 제어하기 위한 단말에 있어서,
    해당 콤퍼넌트 캐리어 (Component Carrier, CC)에서 전송할 적어도 하나의 상향링크 채널의 총 전송 전력이 상기 해당 CC에 설정된 최대 전송 전력을 초과하지 않도록 하는 방법으로 CC 별로 전송할 적어도 하나의 상향링크 채널의 총 전송 전력을 상기 CC 별로 조정하고,
    복수의 CC 상에서의 전송할 복수의 상향링크 채널의 총 전송 전력이 상기 단말에 설정된 최대 전송 전력을 초과하는 경우에는, 상기 복수의 상향링크 채널 중 우선 순위가 가장 낮은 하나의 상향링크 채널의 전송 전력을 조정하는 프로세서를 포함하는, 단말.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 상향링크 채널은 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)를 포함하는, 단말.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 상향링크 채널은 복수의 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)를 포함하는, 단말.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 PUCCH와 상기 PUSCH 중에서 상기 PUSCH가 우선 순위가 가장 낮음에 따라 상기 PUSCH의 전송 전력을 조정하는, 단말.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 복수의 PUSCH 중에서 가장 작은 데이터 양, 가장 낮은 변조 및 코딩 방식(modulation and coding scheme, MCS) 레벨, 또는 가장 낮은 변조율(modulation order)을 가지는 PUSCH의 전송 전력을 조정하는, 단말.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 상향링크 채널은 복수의 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH)과 사운딩 참조 신호(sounding reference signal, SRS)를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 PUSCH와 상기 SRS 중 우선순위가 낮은 상기 SRS의 전송을 드롭(drop)하는 방식으로 전송 전력을 조정하는, 단말.
  15. 삭제
  16. 삭제
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