이동통신시스템의 전력제어(Power Control)

1. Near/Far Problem(근거리/원거리 문제)

2. 전력제어

3. 전력제어의 목적

4. 링그 방향에 따른 전력제어 구분

  4.1 순방향(하향 링크) 전력제어

  4.2 역방향(상향 링크) 전력제어 

5. 전력제어방식에 따른 분류

  5.1 개방루프 전력제어(Open Loop Power Control)

 5.2 폐루프 전력제어(Closed Loop Power Control)

 5.3 외부루프 전력제어(Outer-Loop Power Control)

6. 비교

 

 

 

1. Near/Far Problem(근거리/원거리 문제)

  - 무선구간에서 발생하는 경로손실로 인해 거리에 따라 전자파의 크기는 일정한 비율로 줄어듬

  - CDMA의 경우 멀리 있는 이동국으로부터 받은 신호는 가까이 있는 이동국으로부터 받은 신호보다 훨씬 작아 기지국에서 아무리 역확산을 해도 간섭신호가 더 크기 때문에 복조가 불가능, 이를 근거리/원거리 문제(Near/Far Problem)라고 한다

  - CDMA 방식이 기본적으로 간섭에 의해서 채널용량이 결정되는 시스템이기 때문에 발생하는 것으로, 전자파의 전파특성이 CDMA 방식의 채널용량에 영향을 주게되어 나타나는 CDMA 방식의 고유한 문제

  

2. 전력제어

  - 근거리/원거리 문제를 극복하기 위해서는 기지국에서 수신되는 각각의 이동국의 수신전력이 일정하도록 이동국의 송신 전력을 조정하여야 한다

  - 즉, 기지국에 가까이 있는 이동국은 낮은 송신출력으로, 먼 곳에 있는 이동국은 큰 전력으로 송신하도록 하여 기지국에서 수신전력이 일정하도록 하는 것을 '전력제어'라고 한다.

  - 다수의 사용자가 이용하는 이동통신시스템에서 사용자간 간섭의 영향을 줄여서 보다 나은 서비스를 제공하기 위한 기술임

3. 전력제어의 목적

  - 기지국 통화 용량의 최대화

  - 이동국 배터리 수명 연장

  - 각 사용자간 통신 품질의 공평성 보장

  - 양호한 통화 품질 유지

4. 링그 방향에 따른 전력제어 구분

  4.1 순방향(하향 링크) 전력제어

      - 기지국으로부터 순방향으로 수신된 신호를 이용하여 수신상태가 어떠하더라는 정보를 단말기가 기지국에게 피드백시켜 전달하고 기지국은 단말기가 보내온 피드백 정보를 이용하여 순방향 송신전력을 변경시킴

      - 즉, 단말기가 보내온 피드백 정보에 따라서 기지국이 송신전력을 변경함

  4.2 역방향(상향 링크) 전력제어 

      - 기지국에서 수신된 신호를 기초로 하여 기지국이 단말기에게 신호가 작으니 혹은 크니 신호를 올려라 내려라 지시하여 전력제어를 수행하는 방식임

      - 수신된 신호의 Eb/No를 구해서 먼저 설정한 Eb/No 임계값과 비교해서 크면 단말기에게 송신 전력을 내리라고 '1'을 보내고, 작으면 송신전력을 올리라고 '0'을 보냄

      - 기지국에서 보내온 전력제어 비트를 통해 단말기가 송신전력 변경  

5. 전력제어방식에 따른 분류

 - 구현 방식에는 개방루프 전력제어와 폐루프 전력제어 그리고 외부루프 전력제어가 있음

  5.1 개방루프 전력제어(Open Loop Power Control)

     - 순방향 및 역방향 경로 손실이 같다는 가정하에 전력제어 수행하는 방식

     - 이동국이 기지국에서 오는 신호세기에 따라 이동국 자체적으로 전력제어 수행

     - Pilot 신호 세기를 가지고 이동국은 신호세기가 임계값보다 작으면 출력을 높이고, 임계값보다 크면 출력을 낮춘다

     - 개방루프 전력제어는 호가 처음 시작될 때 단말기가 역방향으로 송출할 신호전력을 정할 때 사용하는 기술

     - 페이징 채널

 5.2 폐루프 전력제어(Closed Loop Power Control)

     - 개방루프 전력제어방식에서 오는 전력제어 오차를 수정하기 위하여 기지국이 일정 주기마다(1.25ms) 수신 Eb/No와 요구 Eb/No를 비교하여 전력제어 비트를 보내주면 이동국이 전력제어를 수행

     - 통화채널이 형성된 후 사용하는 방식으로 음영지역 및 페이딩 보상이 주목적임

    - 역방향 트래픽 채널, 액세스 채널

 5.3 외부루프 전력제어(Outer-Loop Power Control)

     - 폐루프 전력제어 시 기지국이 전력제어 여부 결정에 이용하는 Eb/No의 임계치를 무선링크의 링(FER:Frame Error Rate)에 따라 변화시켜 전력을 제어하는 방식

     - 채널의 특성 변화에 따라서 Eb/No 임계값을 조정할 필요가 있을 경우에 이용하는 방식으로 외부루프란 기지국과 기지국을 제어하는 BSC사이에서 전력제어를 위해 생긴 루프를 말함

     

6. 비교

종류	역방향 전력제어		순방향 전력제어
목적	셀 내의 간섭 감소		셀 외부 간섭 감소
방법	개방루프제어	이동국이 기지국의 수신 전력을 추정하여 독자적으로 전력 조정	폐루프 제어  - 각 이동국으로부터 FER 측정치를 보고 받아 기지국 송신 전력 제어
	페루프제어	기지국 송신 명령에 따라 이동국이 조절
	외부루프제어	폐루프 전력제어 시 기지국이 Eb/No 임계치를 무선링크 상태(FER)에 따라 변화
관련 채널	개방 루프 제어	페이징 채널	순방향 트래픽
	폐루프 제어	역방향 트래픽  Access Traffic
전력제어주기	개방 루프 제어	20ms	전력 측정 보고 주기
	폐루프 제어	1.25ms
보정대상	개방 루프 제어	경로 손실 및 지형 변화	셀 외부 간섭
	폐루프 제어	레일리 페이딩
측정 파라미터	개방 루프 제어	이동국 Eb/No	수신 FER에 따른 기준 Eb/No의 변화
	폐루프 제어	기지국 Eb/No

http://icawww1.epfl.ch/uwb/interference.html