포인트 투 멀티포인트 물리 채널의 전력 제어 장치{POWER CONTROL OF POINT TO MULTIPOINT PHYSICAL CHANNELS}

본 발명은 무선 통신에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스의 전력 제어에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서 포인트 투 멀티포인트 서비스의 이용 욕구는 날로 증가하고 있다. 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스에서, 하나의 서비스는 기지국과 같은 단일 포인트로부터 복수의 무선 송수신기(WTRU)과 같은 멀티포인트로 전송된다. 포인트 투 멀티포인트 서비스의 예에는 멀티미디어 방송 및 멀티캐스트 서비스가 있다.

종래의 포인트 투 포인트(PtP) 서비스의 경우, 전력 제어에 의해서 무선 자원을 효율적으로 이용할 수 있다. 전력 제어에 의해서, 특정의 무선 송수신기 (WTRU)는 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스를 바람직한 서비스 품질(QoS)로 수신하고 다른 무선 송수신기(WTRU)에의 간섭을 최소화할 수 있다.

제3 세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP)에 대해서와 같은 포인트 투 포인트(PtP) 서비스의 경우에는, 무선 송수신기(WTRU)의 전용 하향 링크 물리 채널이 전력 제어될 때, 그 무선 송수신기(WTRU)는 통상, 전용 물리 채널의 수신 블럭 오류율(BLER)에 기초하여 목표 SIR(신호 대 간섭 비)을 판정한다. 무선 송수신기(WTRU)은 전용 물리 채널의 신호 대 간섭 비(SIR)를 추정한다. 신호 대 간섭 비(SIR)를 판정하는 한 가지 방법은 간섭 신호 코드 전력(ISCP) 분의 수신 신호 코드 전력(RSCP)의 비로서 판정하는 것이다.

무선 송수신기(WTRU)에 의해서 신호 대 간섭 비(SIR) 목표값이 수신 신호 대 간섭 비(SIR)의 계산 추정값보다 크다고 판정되는 경우에, 무선 송수신기(WTRU)는 전송 전력 제어(TPC) 명령을 통해서 기지국에 신호를 전송하여 다운링크 전용 채널의 전송 전력을 증대시킨다. 신호 대 간섭 비(SIR) 목표값이 수신 신호 대 간섭 비(SIR) 계산 추정값보다 작은 경우에, 전송 전력 제어(TPC) 명령은 다운링크(DL) 전송 전력을 감소시키도록 생성된다.

포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스를 잠정적으로 지원하기 위해서 현재 제안되고 있는 한 채널은 FACH(Forward Access CHannel)이다. FACH는 셀 전반에 걸친 채널 방송이고, FACH는 소정의 전력 레벨로 유지되어, 셀 안의 모든 사용자가 그 FACH를 수신할 수 있다. 그 결과, FACH에는 적응형 전력 제어 메카니즘을 사용하지 않는다. FACH 전력 제어를 행하지 않을 때 생기는 한 가지 문제는 FACH를 통해서 전송된 고속 데이터 서비스가 상당한 간섭을 발생할 것이라는 점이다. FACH 전송 전력 레벨은 셀 주변의 무선 송수신기(WTRU)이 고속 데이터 서비스를 수용 가능한 품질로 수신할 수 있도록 소정의 전력 레벨로 설정되어야 한다.

따라서, 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스를 위한 적응형 전력 제어가 있는 것이 바람직하다.

데이터는 특정한 채널을 통해서 송신기로부터 복수의 수신기로 전송된다. 특정 채널은 복수의 수신기에서 수신된다. 각 수신기는 전력 제어 정보를 각 수신기의 수신 품질 요건 및 측정된 수신 품질에 기초하여 송신기에 전송한다. 송신기는 각 수신기로부터의 전력 제어 정보를 이용하여, 어떤 송신기가 그 송신기 품질 요건을 충족시키기 위해서 전송 전력 레벨의 증대를 요구한 경우에는 전송 전력 레벨이 증대되고, 모든 수신기가 그들의 품질 요건을 초과한 경우에는 전송 전력 레벨이 감소되도록 특정 채널의 전송 전력 레벨을 조정한다.

본 발명은 PtM 서비스 구역을 입력하고 그 서비스에 대해 등록되는 각각의 무선 송수신기(WTRU)의 경우, 업링크 및 다운링크 전용 물리 채널을 구축한다. 각 WTRU는 수신된 신호 간섭비(SIR; Signal to Interference Ratio)와 같은 상기 DL 전용 채널의 수신 품질값을 추정한다. 상기 추정된 수신 품질은 목표 SIR과 같은 목표 수신 품질과 비교된다. 이와 같은 비교에 기초해서, 전송 전력 제어(TPC) 명령은 TPC 명령 발생기에 의해 생성된다. 각 WTRU의 경우, PtM 물리 채널이나 또는 이 물리 채널 세트의 전송 전력은 PtM-G 내의 결합된 DL 전용 채널의 현재의 전송 전력으로부터 유도된다. 그룹 내의 임의의 WTRU에 의해 요구되는 최대 PtM 전송 전력 레벨을 사용함으로써, 적은 PtM 전송 전력이 요구되는 그룹 내의 다른 모든 WTRU가 그 PtM 신호를 수신할 수 있음을 보장한다.

또한, 본 발명에서 TPC 명령 생성기는 TPC 명령을 PtM을 위한 기지국으로 보낸다. TPC 명령어는 PtM 채널이 수신한 SIR에 기초하거나, 또는 WTRU이 수신한 다른 채널, 예컨대 상기 그룹 내의 WTRU중 복수 개가 수신한 채널에 기초한 것일 수 있다. 기지국의 TPC 수신기는 TPC 명령을 수신한다. 상기 그룹의 모든 WTRU로부터의 TPC 명령을 처리하여 전력 조정을 결정한다. 본질적으로, PtM의 전송 전력을 증가시키는 데에는 단일 WTRU이 전송 전력 증가를 요청하는 것이 필요할 뿐이다. 전송 전력을 감소시키기 위해서는, 그룹 내의 모든 WTRU이 전력 감소 요청을 할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 포인트 투 멀티포인트를 위한 적응형 전력 제어가 가능하게된다.

도 1은 관련 전용 채널을 이용한 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스의 전력 제어를 위한 흐름도이다.
도 2는 관련 전용 채널을 이용한 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스의 전력 제어를 위한 기지국 및 무선 송수신기(WTRU)의 개략도이다.
도 3은 관련 전용 채널을 이용한 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스의 전력 제어를 위한 흐름도이다.
도 4는 관련 전용 채널을 이용하지 않는 포인트 투 멀티포인트(PtM) 서비스의 전력 제어를 위한 기지국 및 무선 송수신기(WTRU)의 개략도이다.

PtM 서비스 구역을 입력하고 그 서비스에 대해 등록되는 각각의 무선 송수신기(WTRU)(56)의 경우, 업링크 및 다운링크 전용 물리 채널을 구축한다(단계 20). 이 전용 물리 채널은 제어 및 데이터에 대한 분리 전용 물리 채널이나, 또는 단지 물리 제어 채널들과 독립적이거나 또는 전술한 채널들로 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, PtM 채널과 결합된 다운링크(DL) 전용 채널의 경우, DL 전용 채널 송신기(30)는 채널을 생성한다. 증폭기는 상기 DL 전용 채널의 전송 전력 레벨을 조정하고, 안테나(42) 또는 이 안테나 어레이는 무선 인터페이스(44)를 통해 상기 DL 전용 채널을 방사한다. WTRU(56)에서, DL 전용 채널 수신기(50)는 채널을 수신하는 WTRU 안테나(46)에 연결된다.

각 WTRU(56)는 수신된 신호 간섭비(SIR; Signal to Interference Ratio)와 같은 상기 DL 전용 채널의 수신 품질값을 추정한다(단계 22). 이 신호 간섭비(SIR)는 수신 신호 코드 전력(RSCP) 및 상기 DL 전용 물리 채널과 결합된 간섭 신호 코드 전력(ISCP)을 사용해서 측정될 수 있다. 상기 추정된 수신 품질은 목표 SIR과 같은 목표 수신 품질과 비교된다. 이와 같은 비교에 기초해서, 전송 전력 제어(TPC) 명령은 TPC 명령 발생기(52)에 의해 생성된다. 상기 TPC 명령은 업링크 전용 채널을 사용하거나 또는 공통 업링크 채널 상의 계층 3 메세지로서 기지국(54)으로 전송된다.

상기 기지국(54)에서 TPC 수신기(40)는 명령을 수신한다. TPC 명령은 요구된 서비스 품질(QoS)에 대해 목표 SIR과 블록 오류율(BLER) 요구 조건과 같은 목표 수신 레벨을 달성하기 위해서 DL 전용 채널의 전송 전력을 조정하는 데 사용된다. 그에 따라 상기 DL 전용 채널의 전력 증폭기(34)는 변경된다.

각각의 전력 제어된 PtM 물리 채널이나 이 물리 채널 세트의 경우, 기지국 설비는 특정 PtM 채널을 수신하는 특정 WTRU(56)의 데이터베이스를 유지한다. 각 PtM 채널과 결합된 WTRU(56) 그룹은 PtM 그룹(PtM-G)으로 칭한다. WTRU(56)는 하나 이상의 수의 PtM-G일 수 있다.

각 WTRU의 DL 전용 채널 또는 전용 채널 세트의 전송 전력은 그 WTRU(56)에 대해 각각의 서비스 품질(QoS) 요구 조건을 실현하는 데 필요한 최소 요구 전력으로 조정된다. 바람직하게, 각 WTRU(56)의 경우, PtM 물리 채널이나 또는 이 물리 채널 세트의 전송 전력은 PtM-G 내의 결합된 DL 전용 채널의 현재의 전송 전력으로부터 유도된다(단계 26). 상기 PtM-G의 WTRU(56)에 대해 요구된 PtM 채널 전력을 결정하는 한가지 방법은 이하의 수학식 1 또는 수학식 2에 따라 결정된다.

PtM_TxPwr은 그 WTRU(56)에 대한 PtM 채널의 요구된 전송 전력이다. DL_DchPwr은 TPC 명령 및 구성된 TPC 스텝 크기에 따라 조정된 WTRU의 DL 전용 채널 또는 이 채널들의 전송 전력이다. PtM_Power_Offset은 부호화 비율, 서비스 품질(QoS) 등과 같은 DL 전용 채널과 PtM 채널 간의 차이를 보정하기 위한 조정이다. PtM_Power_Ratio는 DL 전용 채널과 PtM 채널 간의 차이에 대한 보정 비율이다.

PtM 전력 오프셋 및 PtM 전력 비율은 바람직하게 PtM 전력 오프셋에 대한 수학식 3과 PtM 전력 비율에 대한 수학식 4에 예시된 바와 같이 다중 인자들을 사용해서 유도된다.

RelDch는 DL 전용 채널과 PtM 채널 간의 전력 오프셋 사이에서 보정하기 위해 오퍼레이터에 의해 구성된 계수이다. RelTF는 DL 전용 채널과 PtM 채널 간의 전송 데이터 블록 세트 크기 및 부호화 비율의 차이를 보상하기 위한 인자이다. RelQoS는 DL 전용 채널과 PtM 채널 간의 BLER 요구 조건 사이에서 보상하기 위한 인자이다. X는 적용될 수 있는 다른 임의의 상대 전송 전력 오프셋/비율에 대한 일반 계수이다.

상기 PtM 전송 전력(PtM_Tx_Pwr_PtM-G)은 이하의 수학식 5에 대해 PtM-G 내의 최대 WTRU PtM 전송 전력 요구 조건을 결정하는 것에 의해 계산된다.

PtM_TxPwr(WTRU)은 각 그룹의 사용자(그룹 G)에 대해서 결정된 PtM 전송 전력 레벨의 세트(PtM_TxPwr)이다. MAX(PtM_TxPwr(WTRU))는 그룹 내의 최대 PtM 전송 전력 레벨이다. 그룹 내의 임의의 WTRU(56)에 의해 요구되는 최대 PtM 전송 전력 레벨을 사용함으로써, 적은 PtM 전송 전력이 요구되는 그룹 내의 다른 모든 WTRU(56)가 그 PtM 신호를 수신할 수 있음을 보장한다(단계 28). 상기 PtM 전송 전력은 최적의 성능을 위해 다른 시간 기간 사이에서 슬롯, 무선 프레임 또는 전송 시간 간격(TTI) 기준에 따라 재계산 및 조정될 수 있다.

PtM 송신기(Xmitter)(32)는 PtM 채널을 생성한다. 전송 전력 계산 장치(38)는 원하는 전송 전력 레벨에 대해 전력 증폭기(36)의 이득을 변경하는 것과 같은 PtM 채널의 전송 전력을 조정한다. 기지국의 전송 전력 레벨은 최대의 WTRU 전송 전력 요구 조건에 따라서 조정된다. 그룹 내의 모든 WTRU(56)로부터 TPC 명령은 전력 조정을 결정하기 위해 처리된다. 기본적으로는 PtM의 전송 전력을 증가시키기 위해서는 전송 전력의 증가를 요청하기 위해 단지 하나의 WTRU(56)만이 필요하다. PtM의 전송 전력을 감소시키기 위해서, 그룹 내의 모든 WTRU(56)는 전송 전력을 감소시키기 위한 요청이 필요하다.

수학식 6은 PtM 전송에 대한 전력 조절을 결정하기 위한 한 가지 가능한 방정식이다.

Current_PtM-Power_PtM-G는 현재의 PtM 전송 전력이다. Ptpc는 스텝 크기만큼의 증가 또는 감소분이다. Ptpc 조절은 구성된 전력 제어 스텝 크기(0.5, 1, 1.5 또는 2dB)인 것이 바람직한 바, 이는 수신된 TPC 명령에 기초하여 전송 전력 레벨을 증가 또는 감소시킨다. Pbal은 공통 기준 전력으로의 평형을 위한 선택적인 수정분이다.

도 3은 전용 채널을 이용할 수 없거나 또는 PtM 서비스를 지원하는 데 쓰지 않는 경우 PtM 서비스를 위한 적응형 전력 제어에 관한 흐름도이다. 도 4는 이러한 서비스를 송수신하기 위한 기지국(54) 및 WTRU(56)에 관한 간략화된 블록도이다.

PtN 송신기는 PtM 채널을 생성시킨다. PtM 채널의 전송 전력 레벨은 예컨대 증폭기(36)에 의해 제어된다. 최초의 PtM 전송 전력 레벨은 전체 셀 범위를 감안하도록 조작자에 의해 미리 구성된 전력 레벨이거나, 또는 PtM 그룹에 있는 WTRU(56)의 RSCP 및 ISCP 측정값에 기초한 것일 수 있다. PtM 채널은 기지국(54)의 안테나(42) 또는 안테나 어레이에 의해 무선 인터페이스(44)를 통해 방사된다. PtM 채널은 PtM 서비스와 연관된 각 WTRU(56)의 안테나(46)에 의해 수신된다. PtM 수신기는 PtM 채널로부터의 데이터를 복구시킨다.

TPC 명령 생성기는 TPC 명령을 PtM을 위한 기지국(54)으로 보낸다. TPC 명령어는 PtM 채널이 수신한 SIR에 기초하거나, 또는 WTRU(56)이 수신한 다른 채널, 예컨대 상기 그룹 내의 WTRU(56)중 복수 개가 수신한 채널에 기초한 것일 수 있다(단계 58, 60). SIR은 측정된 채널의 RSCP 및 ISCP 값, 경로 손실(pathloss) 및/또는 BLER을 사용하여 유도될 수 있다.

이러한 측정값을 얻는 한 가지 기법은 물리 제어 신호 전달(physical control signaling)을 사용하는 것이다. RSCP, ISCP 및/또는 경로 손실과 같은 측정값들은, 물리 제어 신호 전달 또는 업링크 공통 채널 전송의 L2 헤더 정보 내에서 직접 신호 전달이 된다. 이러한 과정은 PtM 채널의 최초 전력 설정 과정과 유사하다. 측정값 갱신치는 "최선형(best-effort)" 기준에 의해 업링크 채널의 가용 여부에 따라 WTRU에 제공된다. 예컨대 전송에 관한 "지속성" 표시 및 업링크 공통 채널을 분할시키는 "액세스 서비스 클래스"가 사용될 수 있다.

수학식 7은 이러한 공통 채널에 대하여 PtM 전송 전력, 즉 PtM_TxPwr을 계산하기 위한 한 가지 가능한 방정식이다.

DL_PtM_Pwr는 이전의 PtM 전송 전력 설정이다. "a"는 RSCP/ISCP 비율에 영향을 미치는 조작자 제어 인자이다. 대신 경로 손실이 수학식 7에 있어서의 RSCP/ISCP 비율을 대체할 수도 있다.

기지국(54)의 TPC 수신기는 TPC 명령을 수신한다(단계 62). 수신된 TPC 명령을 사용하여 전송 전력 계산 장치가 기지국(54)의 전송 전력 레벨을 조정한다. 기지국의 전송 전력 레벨은 최고 WTRU 전송 전력 필요에 따라 조정된다. 상기 그룹의 모든 WTRU(56)로부터의 TPC 명령을 처리하여 전력 조정을 결정한다. 본질적으로, PtM의 전송 전력을 증가시키는 데에는 단일 WTRU(56)이 전송 전력 증가를 요청하는 것이 필요할 뿐이다. 전송 전력을 감소시키기 위해서는, 그룹 내의 모든 WTRU(56)이 전력 감소 요청을 할 필요가 있다(단계 64).

또 다른 구현예에 있어서, WTRU(56) 중 일부는 PtM 채널의 전력 제어를 위한 전용 채널을 구비하고 있으나, 다른 것들은 그렇지 않을 수 있다. 이러한 구현예에 있어서 전력 제어는 도 3 및 도 4의 경우처럼 전용 채널을 사용하지 않고 수행될 수도 있다. 그러나 전용 채널을 갖는 WTRU(56)은 그러한 채널을 사용하여 TPC 명령을 생성시키고, 전용 채널을 갖지 않는 WTRU(56)은 그 밖의 채널, 예컨대 PtM 채널 또는 그룹 내의 복수의 WTRU(56)에 공통된 채널을 사용하여 TPC 명령을 생성시키는 것이 바람직하다. 기지국(54)은 자신의 전송 전력 레벨을 특정 PtM 그룹 내의 모든 WTRU로부터의 명령에 기초하여 설정한다. 본질적으로, PtM의 전송 전력을 증가시키는 데에는 단일 WTRU(56)이 전송 전력 증가를 요청하는 것이 필요할 뿐이다. 전송 전력을 감소시키기 위해서는, 그룹 내의 모든 WTRU(56)이 전력 감소 요청을 할 필요가 있다.

54: 기지국
56: 무선 송수신기(WTRU)