Power management, such as power allocation and control in DS-CDMA communication systems is a significant factor for the effective and reliable communications on the radio channels between mobile users and fixed stations. The capacity of radio communication is greatly affected by the performance of power allocation and control mechanism. Link throughput and quality can be improved by an elaborate power allocation and control mechanism.
This study is mainly concerned with power allocation and control in CDMA wireless mobile communication networks. First, we propose a hybrid channel assignment scheme using CDMA technique as a reference multiple access scheme and suggest a power level determination mechanism which enables each call to maintain the required link quality. In the proposed scheme, delay-sensitive voice traffic is accommodated in circuit mode and delay-nonsensitive data traffic is accommodated in packet mode. Power allocation mechanism employing voice activity detections is presented and this mechanism allocates power levels to the mobile users according to the traffic and varying inter-cell interference. The proposed scheme can achieve a high link efficiency with the reduced control and request access overheads in exploiting the statistical multiplexing of voice and data traffic.
Second, we propose and evaluate a single-bit adaptive step-size closed-loop power control scheme which is adaptable to a dynamically changing radio channel. We also consider the effect of the power control constant of the AS-CLPC scheme on the power control performance. The proper power control constant of the AS-CLPC scheme is obtained by solving a polynomial equation. Compared with the IS-95 single-bit fixed step-size CLPC scheme, the proposed single-bit AS-CLPC scheme can reduce power increment level (PIL) by approximately 3 dB when the outage probability is below 0.03 and a single fading path reception in the base station is assumed. System performance, such as link availability and throughput can be improved by utilizing this CLPC scheme in the outdoor radio propagation channel where time-selective fading occurs.
Finally, we propose and evaluate a power control structure for accommodating various service applications, such as speech, video, and file transfer. The required minimum power levels are derived as power control thresholds and the effect of power control errors on the channel quality and capacity is investigated. The results show that services with higher bit rates and lower bit error rates can cause a significant effect on the qualities of other types of traffic. Therefore, more strict power control should be performed to adjust the transmit power levels of mobile stations. In the proposed structure, an adaptive step-size power control scheme is employed and its performance is evaluated through simulation.
전력 배분과 전력제어등의 전력관리는 이동가입자와 고정 기지국간의 무선 링크 채널을 효율적이고 신뢰성있게 운용하는데 있어서 중요한 요소이다. 무선통신의 용량은 전력 배분과 제어의 메카니즘에 의해 지대한 영향을 받으며, 링크의 수율은 개선된 전력 배분 및 제어 방법에 의해 향상될 수 있다. 또한 링크 용량은 적절한 전력제어 메카니즘에 의해 보장될 수 있다.
본 연구는 주로 CDMA 무선 이동통신망에서 전력 배분 및 제어에 관하여 다룬다. 첫번째로, 본 논문에서는 CDMA기법을 이용한 하이브리드 채널 배정 방법을 제안하고, 각 호(Call)가 요구되는 링크 품질을 만족할 수 있도록 하는 전력레벨 결정 메카니즘을 제안한다. 제안된 방법에서는, 지연에 민감한 음성 트래픽은 회선모드로 수용하고, 지연에 민감하지 않은 데이타 트래픽은 패켓 모드로 수용한다. 제안된 방법은 음성과 데이타 트래픽의 통계적 다중화 방법을 적용하는데 있어서 감소된 제어 오버헤드로 인하여 높은 링크 효율을 얻을 수 있다.
두번째로, 동적으로 변화하는 무선 링크 채널에 적응적으로 동작하는 단일 비트 적응 스텝사이즈 폐루프 전력제어 방법(AS-CLPC)을 제안하고 평가한다. 또한 적응적 스텝 사이즈 전력제어 방법의 전력제어 상수의 전력제어 상수의 전력제어 성능에 미치는 영향을 고려한다. 적응적 스텝 사이즈 전력제어 방법의 적절한 전력제어 상수는 다항식의 방정식을 풀어서 얻을 수 있다. IS-95의 단일 비트 고정 스텝 사이즈 방법과 비교하여 제안된 방법은 수신불능 확률(Outage Probability)이 0.03이하이고 기지국에서 단일 페이딩 경로 수신을 가정할 때 전력 증가 레벨 (Power Increment Level)을 약 3 dB 정도 줄일 수 있다. 제안된 방법을 시간 선택적 페이딩이 발생하는 옥외 무선 전파 환경에서 적용하였을 때 링크 가용도와 수율 등과 같은 시스템 성능은 개선될 수 있다.
마지막으로, 미래의 다양한 응용서비스들을 수용하기 위한 전력제어 구조를 제안하고 평가한다. 전력제어 문턱값으로 요구되는 최저의 전력 레벨을 유도하고, 전력제어 오류가 채널의 품질과 용량에 미치는 영향을 조사한다. 결과적으로, 보다 높은 비트율과 보다 낮은 비트 오류율을 갖는 서비스가 다른 서비스의 트래픽에 상당한 영향을 미침을 알 수 있다. 그러므로, 좀 더 엄격한 전력제어가 수행되어서 이동단말의 전송 전력 레벨을 조정하여야 한다. 이를 위해, 최소의 지연을 갖는 전력제어 채널 구조를 제안하고 각 미디어별로 전력제어 성능을 평가하였으며 미디어간 전력제어 오류로 인한 영향을 분석하였다.
