KR20020058018A - 랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 대한신속한 전력 제어 - Google Patents

Abstract

통신 시스템에서, 랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 대한 신속한 전력 제어를 기지국에 제공하기 위한 방법이 개시된다. 그 이동국은 억세스 메시지의 헤더/메시지부를 전송하고 연관된 F-PCCH 서브-채널 상의 전력 제어 비트들에 응답하기에 앞서, 성공적인 검출의 확인응답을 위해 대기하지 않는다. 그러나, 그 이동국은 어떠한 검출 확인응답도 소정의 타임아웃 내에 전송하는 통상의 채널 상으로 수신되지 않을 경우, 전송을 중단할 것이다. 그 기지국이 임의의 R-RACH 슬롯에서 억세스 프리앰블(access preamble)을 검출한 경우, 연관된 F-PCCH 서브-채널 상에 전력 제어 비트 스트림을 개시한다.

Description

랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 대한 신속한 전력 제어{Fast power control to mobile stations simultaneously initiating a random access transmission}

셀룰러 통신 시스템들과 같은 다중 억세스 시스템들에서, 몇몇 전송기들이 동시에 전송하려고 시도하는 경우, 그 메시지들은 또 다른 메시지들과 간섭하거나 충돌할 수 있다. 수신기는 그 충돌에 포함된 메시지들 중에서 구별할 수 없을 수 있다. 통상적으로 "Aloha" 및 "Slotted Aloha" 프로토콜들로 불려지는 그러한 두 개의 다중 억세스 프로토콜들은 1987년 Bertsekas 등에 의해 Englewood Cliffs의 Prentice-Hall, 4장의 데이터 네트워크(Data Networks)에 개시되어 있다. Aloha 프로토콜에서, 각각의 전송기는 언제라도 메시지를 전송할 수 있다. Slotted Aloha에서, 모든 메시지들은 소정의 길이의 시간 슬롯에 적합하다. 그 전송된 메시지가 충돌되었음을 발견시, 그 전송기는 랜덤한 수의 슬롯들을 지연시키고, 이어서 그 메시지를 재전송한다. 둘 모두의 방법에서, 랜덤 지연은 전송기들이 동시에 재전송하는 것을 방지하기 위해 도입된다.

본 발명은 셀룰러 통신 시스템들에 관한 것이며, 특히, 기지국에 동시에 억세스하려고 시도하는 대다수의 이동 전화 유닛들을 갖는 상황에서 그 셀룰러 통신 시스템의 신뢰성을 증가시키기 위한 시스템에 관한 것이다.

도 1은 두개의 이동국들에 대한 억세스 채널 및 신속한 전력 제어 채널을 설명하는 타이밍도.

도 2는 본 발명의 방법 및 시스템에 따른 기지국으로의 랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 신속한 전력 제어를 제공하는 처리를 묘사하는 기능적인 흐름도.

CDMA(code division multiple access) 스프레드 스펙트럼 기술들의 사용은 그 기지국과 동시에 통신할 수 있는 이동국들의 수를 최대화한다. 각 이동국은 이동국이 그 전송된 신호들을 스프레드하는데 사용하는 특이하게 연관된, 통상적으로 긴(long) PN 코드로서 언급되는, 의사 잡음(PN: pseudo noise) 코드를 갖는다. 일단, 그 콜(call)이 개시되면, 즉, 그 기지국이 전송 이동국(transmitting mobile station)에 대응하는 긴 PN 코드(long PN code)를 선택하면, 그 기지국은 이동국에 의해 전송된 신호를 수신하고 디스프레드(despread) 할 수 있다. 유사하게, 그 이동국은 기지국에 의해 전송된 신호를 수신하고 디스프레드할 수 있다. 몇몇 시스템들에서, 그 신호들은 또한 파일롯 PN 코드(pilot PN code)로 변조될 수 있다.

임의의 전송 형태들에 대해, 각각의 이동국에 대한 특이한 긴 코드보다는 통상의 PN 긴 코드를 사용하는 것이 유리하다. 콜들을 개시하려고 시도하는 이동국에 의해 전송되는 메시지는 그러한 전송의 일례이다. 콜들을 개시하길 바라는 이동국이 대응하는 통상의 PN 코드를 사용하여 통상의 억세스 채널에 그러한 요청들을 전송할 수 있다. 그 기지국은 이러한 PN 코드를 사용하여 신호를 디스프레딩함으로써 억세스 채널을 모니터링할 수 있다. 그 억세스 채널은, 콜을 개시하는 메시지들과 같은 메시지들이 음성 전송(voice transmission)과 비교해 볼 때, 상대적으로 짧고, 수신기가 이동국들이 특이한(unique) PN 긴 코드들에 연관된 대다수의 특이 트래픽 채널들보다는 상대적으로 적은 억세스 채널들을 더 쉽게 모니터링 할 수 있기때문에, 사용된다.

두개의 이동국들이 동시에 전송하고, 어떠한 다중 경로도 없는 경우에, 그 전송들은 지연만큼 시간적으로 분리되어 기지국에 도달한다. 최상의 동작 조건 하에서, 대다수의 이동국들은 그 기지국들로부터 동일한 거리에 있지 않을 것이다. 그러나, 동시에 전송된 메시지들은 둘 이상이 동일한 범위 내에 있는 경우, 충돌할 것이다. 최상의 조건 하에서, 그 기지국은 기지국으로의 전송들의 도달들 간의 시간이 하나의 PN 칩을 초과하기 때문에, 그 전송들 사이에서 구별할 수 있다.

억세스 채널 충돌들의 가능성은 이동국들의 수의 증가 및 다중 경로 반사들의 증가로 증가한다. 두 전송들의 주요 신호들이 하나의 칩보다 크게 시간적으로 분리될 수 있는 반면, 전송들의 다중 경로 구성 요소들은 분리되지 않을 수 있기 때문에, 다중 경로는 그 문제를 더 악화시킨다(compound).

2G 시스템들(즉, IS95B)에서, 리버스 억세스 채널은 억세스 프로토콜로서 slotted Aloha를 사용한다. 3G 시스템들(즉, CDMA 2000)에서, 현존하는 억세스 절차에 대한 가능한 향상들은 IS 95B 오픈 루프 전력 제어에 대해 5dB Eb/No까지의 감소를 제공하는 신속한 클로즈드 루브 전력 제어를 포함한다. 포워드 링크에서의 전력 제어 비트들은 통상의 전력 제어 채널(F-PCCH)로 전송된다. 억세스 전송들이 통상적으로 약 100ms로 짧기 때문에, 효과적인 전력 제어를 위해 빠른 응답이 요구된다.

IS 95 A/B에서의 의사 잡음(PN) 랜더마이제이션(randomization) 절차는 이동국이 0과 511 사이의 칩 지속기간의 랜덤 수만큼 그것의 긴 코드 타이밍을 지연시키도록 한다. 두 이동국들이 동일한 리버스 억세스 채널(RACH)의 동일한 슬롯에서 그러나, PN 랜더마이제이션에 기인한 그들 간의 충분한 칩 분리로 억세스 시도들을 개시할 경우, 둘 모두의 전송들은 그 기지국에 의해 성공적으로 디코딩될 수 있다. 그러나, 둘 모두의 이동국들은 이후 이동국 프리앰블들이 검출되는 특정 RACH에 연관된 F-PCCH으로 단일 전력 제어 비트 스트림에 의해 전력 제어될 것이다. 기지국이 하나 이상의 전송을 식별할 수 있다면, 가장 강한 이동국을 따르도록 선택할 수 있고, 토글 전력 제어 비트들이 랜덤하게 오르내리고, 효과적으로 전력 제어를 하지 못한다. 만약 기지국이 다수의 동시 전송들을 신뢰적으로 검출할 수 없는 경우, 동일한 전력 제어 비트 스트림에 귀를 기울이는 억세스하는 이동국들의 전송 전력들은 1dB 단위를 갖는 랜덤 워크(random walk)이다. 점검되지 않은 경우, 이러한 랜덤 워크는 그 시스템 내의 심각한 간섭을 도입할 수 있으며, 랜덤 워크가 로드 및 슬롯 기간들(load and slot durations)과 상관한다. 어느 한 쪽의 경우, F-PCCH 상의 전력 제어 비트 스트림들을 특정 RACH와 연관시키는 것은 명백한 전력 제어를 보증하지 않는다.

그러므로, 통신 시스템에서, 기지국에 대해 랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 대해 신속한 전력 제어를 제공하기 위한 개선된 방법에 대해 필요성이 존재한다.

본 발명의 특성을 신뢰할 만한 새로운 특징들은 첨부 청구항들에서 설명된다. 그러나, 첨부 도면들에 관련하여 읽으면, 사용의 바람직한 모드, 다른 목적들, 및 그것의 장점들뿐만 아니라 본 발명 자체도 설명적인 실시예의 다음의 상세한 설명을 참조하여 잘 이해될 것이다.

이후, 도면들, 특히 도 1을 참조하면, 두개의 이동국들에 대한 리버스 랜덤 억세스 채널들(R-RACH) 및 포워드 링크 통상 전력 제어 채널(F-PCCH)을 설명하는 타이밍도가 도시된다. 바람직한 실시예에서, R-RACH는 기지국과 통신을 개시하고, 메시지를 지령받은 이동국에 응답하기 위해 이동국에 의해 사용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 R-RACH 메시지가 메시지 또는 데이터부에 선행하는, 헤더부에 선행하는, 프리앰블부를 포함한다. 바람직하게, R-RACH 헤더에 대한 프레임 기간은 5ms이다. 또한, R-RACH 상으로의 전송들은 슬로팅되고, 주어진 R-RACH 상의 슬롯 간격은 시스템 파라미터 RACH_SLOT에 의해 한정된다. 바람직한 실시에에서, 특정 R-RACH와 연관된 512개의 슬롯들이 있으며, 그 이동국은 512개의 슬롯들 각각에 다른 긴 코드 마스크(long code mask)를 사용한다. 바람직하게, 각각의 RACH_SLOT의 기간은 1.25ms이다. 그 이동국들(M1, M2)은 RACH_SLOT 수에 기초하여 전력 제어 비트들에 주의를 기울인다(listen to). 전력 제어 비트가 소정량에 의해그 전송 전력을 증가시키거나 감소시키기 위해 이동국을 시그널링하도록 F-PCCH 상으로 매 1.25ms마다 보내진다. 그 이동국은 매 1.25ms(즉, 모든 전력 제어 그룹)마다 그 전송 전력을 조정한다. F-PCCH의 실제적인 타이밍은 소정수의 전력 제어 그룹들에 대해 지연될 수 있으며, 그리하여, 기지국이 이하에 더 상세히 논의되는 바와 같이 프리앰블을 검출하도록 한다. 단일 전력 제어 그룹에서 F-PCCH 상의 사용가능한 전력 제어 비트들의 수는 24이다. 그러므로, 각각의 F-PCCH는 24개의 동시의 억세스 시도들을 지지할 수 있다. 모든 전력 제어 그룹에 할당된 단일 전력 제어 비트가 초당 800비트의 전력 제어 속도를 산출한다. 모든 전력 제어 그룹의 단일 전력 제어 비트가 초당 400비트 등의 속도를 산출한다.

IS 95B 억세스 절차들은 512개의 칩들에 대해 최대의 PN 랜더마이제이션 오프셋을 제한한다. 그 이동국은 긴 코드 타이밍 및 I 및 Q 파일롯 PN 시퀀스들을 균일하게 지연시킨다. 그처럼, 기지국 검색기는 RACH 긴 코드 상의 프리앰블 및 512개의 칩들까지의 모든 가능한 오프셋들을 검색해야 한다. 반대로, 본 발명은 N개의 칩들에 대한 최대 가능 오프셋을 파라미터화 하도록 제안하고, 허용된 오프셋 슬롯들 또는 서브-채널들을 정의한다 - 다시 말해서, PN 랜더마이제이션 간격을 "서브-채널들"로 슬로팅한다는 개념이다. 각각의 오프셋 슬롯은 긴 M개의 칩들이다. M은 셀반경 및 최악의 경우인 다중 경로를 설명할만큼 충분히 크다. 그러므로, 각각의 억세싱 이동국은 이산(discrete) 단계들에서, 그 전송 타이밍 및 긴 코드 발생기 상태를 지연시킨다. IS 95B 시스템들과 동일한 검색자 버든(searcher burden)을 유지하기 위해, M에 대한 통상의 값은 64이고, N에 대한 통상의 값은 512이며, 그에의해 R-RACH 당 N/M=8의 서브 채널들을 효과적으로 산출한다. 앞서 기재된 바람직한 실시예에서, N/M=512이다. 각각의 F-PCCH의 서브-채널은 비-랜덤(non-random) 해쉬 절차를 통해, 각각의 R-RACH 슬롯과 연관된다. 각각의 R-RACH 슬롯은 앞서 기재된 바와 같이, 다른 긴 코드를 갖는다. 만약, 기지국이 임의의 R-RACH 슬롯에서 억세스 프리앰블을 검출한 경우, 그 연관된 F-PCCH의 서브-채널 상의 전력 제어 비트 스트림을 시작한다.

도 2는 본 발명에 따른 기지국에 대해 랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 신속한 전력 제어를 제공하기 위한 방법을 묘사하는 흐름도이다. 그 처리는 이동국(도시되지 않음)이 통상의 억세스 채널 상으로 기지국에 대한 정보를 전송해야할 때마다, 개시될 수 있다. 예를 들어, 유저가 전화 콜을 개시할 수 있고, 기지국으로 라우팅되어야 한다. 그 흐름은 참조 번호(202)에서 개시하고, 전송을 개시하기에 앞서 이동국은 사용가능한 R_RACH들 중 하나를 랜덤하게 선택한다. 또한, 이동국은 기지국으로부터의 방송 메시지 내의 연관된 F-CACH, F-PCCH, F-CCCH의 ID를 수신한다. 그 후, 참조 번호(204)에서, PN 랜더마이제이션의 단계가 수행되고, 이동국 시간은 본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 하나의 칩보다 크거나 동일하지만 메시지 자체의 길이보다는 훨씬 적은 작은 양만큼 그것의 억세스 채널 전송들을 지연한다. 그 후, 참조 번호(206)에서, 인덱스(i)를 갖는 다음 R-RACH 슬롯 내의 프리앰블, 헤더, 및 메시지 또는 데이터부를 포함하는 메시지를 전송하는 단계가 수행된다. 그 후, 참조 번호(208)에서, 소정의 전력 제어 그룹 지연 후에, 연관된 F-PCCH에 의해 제공되는 전력 제어 비트에 대한 응답이 제공된다.그 관련 F-PCCH 상의 전력 제어 서브-채널들은 R-RACH 슬롯 인덱스(i)에 의해 결정된다.

그 후에, 참조 번호(210)에서, 관련 F-CACH 상의 검출 확인응답이 다음과 같은 검출 타임아웃 이전에 이동국에 의해 수신되는지의 여부를 결정하고: 기지국이 프리앰블을 검출하자마자, 그것은 포워드 통상 할당 채널(F-CACH) 상으로 그 억세싱 이동국에 확인응답(즉, 검출 확인응답)을 보내고, 전력 제어 비트를 보내기 시작한다. 만약 기지국이 그 프리앰블을 검출하는 것을 실패한 경우, 어떤 검출 확인응답 또는 전력 제어 비트도 보내지지 않는다. 통상적으로, 그 검출 확인응답은 지연을 감소시키기 위해 5ms 프레임으로 전송된다. 이동국이 검출 확인응답을 수신한 경우, 그것은 참조 번호(214)에 도시된 바와 같이, 전송을 게속한다. 만약, 이동국이 타임아웃 주기 내에 검출 확인응답을 수신하는 것을 실패한 경우, 참조 번호(212)에 도시되고, 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 공지되어 있는 바와 같이, 전송을 중단하고, 랜덤 백오프 및 전력 조정을 수행할 것이다. 참조 번호(212)에 기재된 전력 조정이 신속한 전력 제어와 혼동되어서는 안됨을 명심해야 한다. 그 후, 플로우는 시작으로 다시 되돌아간다. 검출되지 않은 프리앰블을 포함하는 검출 확인응답의 비-수신(non-receipt) 또는 검출 확인응답 메시지 자체에서의 에러를 야기할 가능성이 있다. 그러나, 이동국이 헤더/메시지부를 전송하기 위해 검출 확인응답 메시지를 기다리지 않으며, 연관된 F-PCCH 서브-채널 상의 전력 제어 비트들에 응답하지 않음을 명심해야 한다. 또한, 검출 확인응답 메시지가 서브-채널 상의 성공적인 프리앰블 검출과 관련되고, 억세스 메시지의 성공적인 디코딩과는 관련되지 않음을 명심해야 한다.

그 후, 참조 번호(216)에서, 이동국이 디코딩 타임아웃 전에 기지국으로부터 디코드 확인응답을 수신하는 지의 여부가 결정된다. 만약 기지국이 그 메시지를 성공적으로 디코딩하지 못한다면, 어떠한 디코딩 확인응답 또는 전력 제어 비트도 보내지지 않는다. 만약 기지국이 그 메시지를 성공적으로 디코딩한다면, 이동국으로 그 F-CCCH 상의 디코드 확인응답을 보낸다. 만약 그 이동국이 디코드 확인응답을 수신하면, 플로우는 종료로 진행할 것이다. 만약 그 이동국이 디코드 확인응답을 수신하지 못한다면, 그 이동국은 참조 번호(218)에 도시되고, 본 기술분야의 숙련자들에게 잘 공지되어 있는 바와 같이, 랜덤 백오프(random backoff) 및 전력 조정(power adjustment)을 수행할 것이다. 참조 번호(218)에 기재된 전력 조정이 신속한 전력 제어와 혼동되어서는 안됨을 명심해야 한다. 그 후, 플로우는 시작으로 다시 되돌아간다.

만약 다수의 전송들이 동일한 R-RACH 슬롯에서 발생하는 경우, 충돌이 발생하고, 기지국이 프리앰블을 검출한 경우, 억세스가 검출된 R-RACH 슬롯에 대응하는 전력 제어 비트 스트림을 개시할 것이고, 검색 윈도우 내의 에너지들의 합을 전력 제어할 것이다. 만약 기지국이 임의의 프리앰블을 검출하기를 실패한 경우, 그것은 검출 확인응답을 보내지 않고, 충돌하는 이동국들은 소정의 타임아웃 후에 전송을 중단한다.

시스템 파라미터들이 그렇게 명령한 경우, 기지국이 F-CACH 상으로 중단 메시지를 전송하고, 임의의 억세싱 이동국에 F-PCCH 서브-채널을 전송하는 것을 중지하도록 선택할 수 있음을 본 발명 분야의 숙련자들은 이해할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예의 앞서 말한 기재는 설명 및 기재의 목적을 위해 제시된다. 기재된 정확한 형태로만 본 발명을 다하거나 제한하도록 의도된 것이 아니다. 변경들 및 변화들이 상기 교시(teachings)의 견지에서 가능하다. 발명 원리들의 최상의 설명 및 그 실용적인 응용을 제공하고, 본 기술 분야의 숙련자가 예상되는 특정 사용에 적절한 바와 같이 여러가지 실시예들에 그리고, 여러가지 변경들로 본 발명을 이용할 수 있도록 하기 위해, 본 실시예가 선택되어 기재되었다. 그러한 모든 변경들 및 변화들은 명료하게, 합법적으로, 그리고, 공정하게 자격이 부여되는 범위에 따라서 해석될 때, 첨부 청구항들에 의해 결정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (7)

1. 통신 시스템에서, 기지국에 랜덤 억세스 전송을 동시에 개시하는 이동국들에 신속한 전력 제어를 제공하기 위한 방법에 있어서,

   메시지를 발생하는 단계와,

   억세스 슬롯들의 랜덤 수에 대응하는 지연 시간만큼 상기 메시지를 지연시키는 단계와,

   그 식별(identification)이 지연된 억세스 슬롯들의 수의 함수인 채널로 상기 메시지를 전송하는 단계와,

   그 식별이 지연된 억세스 슬롯들의 수의 함수인 연관된 방송 채널로 전력 제어 비트들을 수신하는 단계, 및

   확인응답을 위해 상기 기지국으로부터 제 2 연관된 방송 채널을 모니터링하는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지연시키는 단계는 PN 랜더마이제이션(PN randomization)을 슬로팅하는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신하는 단계는 억세스 시도를 개시한 후, 소정의 수의 전력 제어 비트들을 버리는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 모니터링 단계는 검출 확인응답을 위해 상기 기지국으로부터의 상기 제 2 연관된 방송 채널을 모니터링하는 단계와, 상기 검출 확인응답이 수신되지 않은 경우, 상기 전송을 중단하는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 모니터링 단계는 디코딩 확인응답을 위해 상기 기지국으로부터의 상기 제 2 연관된 방송 채널을 모니터링하는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   랜덤 백오프(random backoff)를 수행하는 단계 및 전력 조정(power adjustment)을 수행하는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   랜덤 백오프를 수행하는 단계, 및 전력 조정을 수행하는 단계를 포함하는, 신속한 전력 제어 제공 방법.