KR100914603B1

KR100914603B1 - 기지국과, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화시스템 및 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법

Info

Publication number: KR100914603B1
Application number: KR1020070108527A
Authority: KR
Inventors: 김승회; 김정철; 오성근; 김재우; 김기태
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사; 아주대학교산학협력단
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-08-31
Also published as: KR20090042655A

Abstract

기지국과, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법이 개시되어 있다. 본 발명은, 각각의 통신 채널을 할당 받은 복수 개의 단말기; 및 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함한다.

Description

기지국과, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법 {A BASE STATION AND COLLABORATION MULTIPLEXING SYSTEM THROUGH MULTI-USER RESOURCE SHARING AND COLLABORATION MULTIPLEXING METHOD THROUGH MULTI-USER RESOURCE SHARING}

본 발명은 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상향링크 신호의 신호품질을 개선하기 위한 기지국과, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법 에 관한 것이다.

현재, 이동 통신시스템(Mobile Telecommunication System)이 급속히 발전해 나가고, 또한 상기 이동 통신시스템에 기반하는 서비스를 위한 데이터량이 급속하게 증가함에 따라 보다 고속으로 데이터를 전송하기 위한 3세대 이동 통신 시스템이 개발되었다. 이런 3세대 이동 통신 시스템은 기지국간 비동기방식인 W-CDMA(광대역 코드분할 다중접속)를 북미는 기지국간 동기방식인 CDMA-2000(다중반송파 코드분할 다중접속) 방식을 무선 접속 규격으로 표준화하고 있으며, 상기의 이동 통신시스템은 통상적으로 한 기지국을 통해 여러 개의 단말기(MS: Mobile Station)가 교신하는 형태로 구성된다. 이러한 이동 통신시스템에서 송신신호의 효율을 증대시키기 위해 여러 가지 방법의 멀티플렉싱(Multiplexing)기법이 사용된다.

종래에는 이러한 멀티플렉싱 기법 중, 일반적으로 공간적 상관성이 낮은 다수 사용자간 협력을 통해 시스템 용량을 증대시킬 수 있는 CSM(Collaborative Spatial Multiplexing)방식을 채택하고 있다. CSM방식에서는 송신 측에 해당하는 단말기들의 협력을 통하여 가상의 멀티 안테나 송신 단을 형성하고, 여러 단말기들이 동일한 자원을 이용함으로써 다중화 이득을 얻을 수 있었다. 하지만, 이러한 CSM방식에서는 단말기가 단일 안테나를 사용하는 것이 일반적이고, 기지국은 협력 단말기 수 이상의 수신 안테나 수를 확보해야 하는 단점이 있다. 또한, 상향 링크에서는, 기지국과는 달리 단말기 자체의 이용 가능한 송신 전력의 크기가 제한되어 있기 때문에, 단순히 송신 신호의 전력을 증가시켜 신호 품질을 개선하는 것에 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 각 단말기에 할당된 각각의 채널을 공유 채널로 이용하여 각 단말기가 소정의 제1송신전력을 갖는 동일한 송신 신호를 공유 채널 전체를 통해 송신하도록 함으로써, 각 단말기 수와 비례하는 다중 경로를 통해 채널 다이버시티 이득을 극대화 하고 신호 품질을 향상시킬 수 있는 기지국과, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명은 각각의 통신 채널을 할당 받은 복수 개의 단말기와, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명은 적어도 하나의 안테나와, 외부의 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하고, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명은 기지국이 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하는 단계와, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 단계와, 상기 각 단말기가 상기 복수 개의 통신 채널 각각으로 상기 제1송신전력을 갖는 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템은, 각각의 통신 채널을 할당 받은 복수 개의 단말기와, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 기지국은, 적어도 하나의 안테나와, 외부의 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하고, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 제어모듈을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법은, 기지국이 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하는 단계와, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 단계와, 상기 각 단말기가 상기 복수 개의 통신 채널 각각으로 상기 제1송신전력을 갖는 신호를 송신하는 단계를 포함한다.

이와 같이, 본 발명에 따르는 기지국과, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법에 의하면, 사용자 간에 할당 받은 자원 즉, 단말기 간에 할당 받은 통신 채널의 공유를 통한 협력을 기반으로 여러 개의 통신 채널을 공유하여 송신 신호를 송신함으로써, 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있다. 또한, 협력 단말기들의 수와 비례하는 다중 경로를 확보할 수 있으므로, 기지국에서 각 단말기의 수신 신호에 대한 충분한 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르는 기지국, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 방법에 의하면, 다중 경로를 통한 다이버시티 이득을 기반으로 단말기의 수신 신호를 결합하여 송신 신호를 검출함으로써, 상향 링크의 신호 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 기지국과 복수개의 단말기를 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 기지국과 복수개의 단말기 간에 신호 흐름을 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템의 제1실시예에 따라서 M개의 단말기가 송신하는 신호를 송신전력 및 공유채널 별로 보여주는 그래프이다.

도 4a은 본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 2×2 MIMO를 보이기 위한 채널환경 예시도이다.

도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따라서 2개의 단말기가 송신하는 신호를 송신전력 및 공유채널(F1,F2) 별로 보여주는 그래프이다.

도 5a은 본 발명의 본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 4×2 MIMO를 보이기 위한 채널환경 예시도이다.

도 5b는 본 발명의 제3실시예에 따라서 4개의 단말기가 송신하는 신호를 송신전력 및 공유채널(F1,F2,F3,F4) 별로 보여주는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 4×1 MIMO를 보이기 위한 채널환경 예시도이다.

도 7은 본 발명의 본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 4×4 MIMO를 보이기 위한 채널환경 예시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 통한 협력 다중화 방법의 제어 흐름을 보여주는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

U1, U2 …UN : 단말기 그룹

10 : 기지국 안테나

20 : 기지국

22 : 스케쥴러

24 : 제어모듈

M : 공유채널 수, 그룹 내의 단말기 수

F1, F2 … FM : 각각의 공유채널

S1, S2 … SM : 각 단말기가 송신하는 신호

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템은 도1에 도시된 바와 같이, 기지국(20)과, 기지국(20)과 신호를 송/수신하는 복수 개의 단말기(U)를 포함한다. 여기서, 복수 개의 단말기(U)는 일반적으로 각각의 다른 주파수를 갖는 통신 채널을 할당 받는다.

기지국(20)은, 복수 개의 단말기(U)에 할당된 각각의 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해, 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 동일한 소정의 제1송신전력으로 신호를 송신하도록 복수 개의 단말기(U)를 제어한다.

이하에서는, 도2를 참조하여 본 발명에 따른 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 기지국(20)의 구성 및 기지국(20)과 복수 개의 단말기(U) 간에 신호 흐름을 설명하도록 한다.

도2에 도시된 바와 같이, 기지국(20)은, 적어도 하나의 안테나(10)와, 복수 개의 공유 채널 각각을 통해 동일한 소정의 제1송신전력으로 신호를 송신하도록 복수 개의 단말기를 제어하는 제어모듈(24)을 포함한다.

그리고, 기지국(20)은 기지국(20)과 통신할 수 있는 셀 영역 내에 위치하는 복수 개의 단말기들을 그룹화하기 위한 스케쥴러(22)를 포함한다. 여기서, 스케쥴러(22)는, 종래에 이용되고 있는 다이버시티(Diversity)방식 또는 멀티플렉싱(Multiplexing)방식에서 단말기를 그룹화하는 일반적인 방법들 중 어느 하나를 채택하여, 단말기(U)들 중 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)를 하나의 그룹으로 그룹핑할 수 있다.

제어모듈(24)은 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)에 각각 상이한 주파수를 갖는 통신 채널을 할당한다. 그리고 제어모듈(24)은 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)에 각각에 할당된 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해, 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 동일한 소정의 제1송신전력으로 신호를 송신하도록 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)를 제어한다. 이에, 이하에서는 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)에 각각에 할당된 각 통신 채널은 본 발명의 공유 채널과 같은 것이므로, 설명의 편의를 위해 그 명칭을 병행하여 사용하도록 한다.

이때, 제1송신전력은, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM) 개수(M)에 기초하는 송신전력이다. 즉, 제어모듈(24)은 복수 개의 공유 채널 각각을 통해 동일한 소정의 송신 전력으로 신호를 송신하도록 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)를 제어한다.

이에, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)는 각 공유 채널(F1,F2…FM) 전체를 통해 동일한 송신 전력의 크기를 갖는 송신 신호를 송신하게 된다. 이때 신호 크기의 제곱값이 신호의 전력 크기에 해당하므로, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)는 송신하는 송신 신호(S)에 을 곱한 신호(S)을 송신하게 된다.

여기서, 도3을 참조하여, 본 발명의 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 복수 개의 단말기 M개(U1,U2…UM)가 송신하는 송신 신호의 송신 전력을 설명하도록 한다.

기지국(20)의 제어모듈(24)은, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)에 할당된 각각의 통신 채널 즉, 복수 개의 공유 채널(F1,F2…FM) 각각을 통해 동일한 송신전력으로 신호(S1…SM)를 송신하도록 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)를 각각 제어한다. 이에, 도 3에서 보이는 바와 같이, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN) 각각은 복수 개의 공유 채널(F1,F2…FM) 각각을 통해 동일한 송신전력을 갖는 송신신호(S1…SM)를 기지국(20)으로 송신한다. 이에, 각 단말기(U1,U2…,UN)는 다양한 전송 경로를 통해 동일한 송신신호를 기지국(20)으로 제공할 수 있다.

그리고, 제어모듈(24)은, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)의 개수(M) 및 안테나(10)의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 각 안테나(10) 별로 각 공유채널(F1,F2…FM)에 대응하는 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)의 채널이득(h)을 획득한다.

여기서, M×N MIMO에 의한 채널이득행렬(H)은 다음과 같다.

H =

여기서, h는 채널이득을 의미하며, 예를 들어 를 설명하면 (1)은 신호를 송신하는 공유채널(F1)을 의미하고 12에서 2는 그룹 내에서 신호를 송신하는 단말기(U2), 1은 신호를 수신하는 기지국(20)의 안테나(A1)를 의미한다. 즉 는, 제1공유채널(F1)을 통한 단말기(U2) 및 기지국(20) 제1안테나(A1)간의 채널이득이다.

이하에서는, 도4a, 도4b를 참조하여 본 발명에서 기지국(20)이 2개의 안테나(A1,A2)를 갖고 2개의 단말기(U1,U2)를 제어하는 것을 실시예로 하여, 설명하도록 한다.

도4a는 2×2 MIMO를 보이기 위한 채널환경을 보여주고 있다. 여기서 (a)는 공유채널(F1)에서의 채널환경을 보여주고, (b)는 공유채널(F2)에서의 채널환경을 보여준다. (a)에서 알 수 있듯이, 단말기(U1)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A1)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U1)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U2)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A1)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U2)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 을 기지국(20)의 제어모듈(24)이 알 수 있다. 이와 같이 제어모듈(24)은 (b)의 도 알 수 있다. 이에, 제어모듈(24)은 아래와 같은 채널이득행렬(H)을 얻을 수 있다.

H =

그리고, 제어모듈(24)은, 2개의 단말기(U1,U2)에 할당된 각각의 통신 채널 즉, 2개의 공유 채널(F1,F2) 각각을 통해 동일한 송신전력 즉, 1/2송신전력으로 신호(S1,S2)를 송신하도록 단말기(U1,U2)를 각각 제어한다. 이에, 도4b에서 보이는 바와 같이, 2개의 단말기(U1,U2) 각각은 공유 채널(F1,F2) 각각을 통해 동일한 1/2송신전력을 갖는 송신신호(S1,S2)를 기지국(20)으로 송신한다.

이하에서는, 도5a 및 도5b를 참조하여 기지국(20)이 2개의 안테나(A1,A2)를 갖고 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4)를 제어하는 것을 실시예로 하여, 본 발명을 설명하도록 한다.

도5a은 4×2 MIMO를 보이기 위한 채널환경을 보여주고 있다. 여기서 도5a은 공유채널(F1)에서의 채널환경을 보여주고 있으며, 타 공유채널(F2,F3,F4)에서의 채널환경은 생략하였다. 단말기(U1)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A1)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U1)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U2)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A1)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U2)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A2)로 송신하는 채널이득 등을 제어모듈(24)이 알 수 있으므로, 제어모듈(24)은 다음과 같은 채널이득행렬(H)을 얻는다.

H =

그리고, 제어모듈(24)은, 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4)에 할당된 각각의 통신 채널 즉, 4개의 공유 채널(F1,F2,F3,F4) 각각을 통해 동일한 송신전력 즉, 1/4송신전력으로 신호(S1,S2,S3,S4)를 송신하도록 단말기(U1,U2,U3,U4)를 각각 제어한다. 이에, 도5b에서 보이는 바와 같이, 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4) 각각은 공유 채널(F1,F2,F3,F4) 각각을 통해 동일한 1/4송신전력을 갖는 송신신호(S1,S2,S3,S4)를 기지국(20)으로 송신한다.

이하에서는, 도6을 참조하여 기지국(20)이 1개의 안테나(A)를 갖고 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4)를 제어하는 것을 실시예로 하여, 본 발명을 설명하도록 한다.

도6은 4×1 MIMO를 보이기 위한 채널환경을 보여주고 있다. 여기서 도6은 공유채널(F1)에서의 채널환경을 보여주고 있으며, 타 공유채널(F2,F3,F4)에서의 채널환경은 생략하였다. 단말기(U1)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U2)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U3)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U4)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A)로 송신하는 채널이득 등을 제어모듈(24)이 알 수 있으므로, 제어모듈(24)은 다음과 같은 채널이득행렬(H)을 얻는다.

H =

그리고, 제어모듈(24)은, 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4)에 할당된 각각의 통신 채널 즉, 4개의 공유 채널(F1,F2,F3,F4) 각각을 통해 동일한 송신전력 즉, 1/4송신전력으로 신호(S1,S2,S3,S4)를 송신하도록 단말기(U1,U2,U3,U4)를 각각 제어한다. 이에, 전술한 도5b에서 보이는 바와 같이, 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4) 각각은 공유 채널(F1,F2,F3,F4) 각각을 통해 동일한 1/4송신전력을 갖는 송신신호(S1,S2,S3,S4)를 기지국(20)으로 송신한다.

이하에서는, 도7을 참조하여 기지국(20)이 4개의 안테나(A1,A2,A3,A4))를 갖고 4개의 단말기(U1,U2,U3,U4)를 제어하는 것을 실시예로 하여, 본 발명을 설명하도록 한다.

그리고, 도7은 4×4 MIMO를 보이기 위한 채널환경을 보여주고 있다. 여기서 도7은 공유채널(F1)에서의 채널환경을 보여주고 있으며, 타 공유채널(F2,F3,F4)에서의 채널환경은 생략하였다. 도7에서 알 수 있듯이, 단말기(U1)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A1)로 송신하는 채널이득 , 단말기(U4)가 공유채널(F1)을 통해 안테나(A4)로 송신하는 채널이득 등을 제어모듈(24)이 알 수 있으므로, 제어모듈(24)은 4×4 MIMO 채널환경의 채널이득행렬(H)을 얻는다.

여기서, 기지국(20)은 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)로부터 수신되는 신호에 기초하여 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM) 각각이 송신한 송신 신호를 검출하여 그 송신 신호를 해당 목적지(타 단말기 또는 타 기지국)로 전달해야 한다. 그러기 위해서 기지국(20)은 복수 개의 단말기가 송신하는 송신 신호를 수신된 수신 신호로부터 각각 검출해야 한다.

이에, 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 통한 협력 다중화 시스템에서 기지국(20)의 제어모듈(24)은, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)로부터 수신되는 수신신호(r)와 획득한 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)의 채널이득(h)을 알고 있기 때문에, 수신신호(r)와 채널이득(h)에 기초하여 아래의 수식(1)과 같은 매트릭스모델을 통해 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)가 송신한 송신 신호(s)를 검출할 수 있다.

수식(1)

이러한 매트릭스모델은, 일반적으로 단말기의 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식인, 기지국 측 수신신호(r)=채널이득(h) ×단말기측 송신신호(s)+노이즈(n)에 기초한 것이다.

여기서, 제어모듈(24)은 단말기송신신호행렬(S)에서 각 단말기가 송신하는 신호(s)에 을 곱하도록 설정하는 단말기송신신호행렬(S)을 얻는다. 이에, 제어모듈(24)은 수식(1)에 아래의 단말기송신신호행렬(S)을 적용하여 송신 신호(s)를 검출한다.

이에, 제어모듈(24)은 수식(2)에 기초하여 송신 신호(S1…SM)를 차례로 검출한다. 이때, 본 발명의 수식(2)에 기초하여 제어모듈(24)이 각 송신 신호를 검출하는 것은, 종래의 다양한 검출 방식 중 하나를 채택할 수 있으며, 일반적으로 Optimal odering을 이용하는 V-BLAST기법을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도4b의 실시를 예로 하여 기지국(20)의 제어모듈(24)이 송신 신호(S1,S2)를 검출하기 위한 매트릭스모델을 설명하도록 한다.

제어모듈(24)은 단말기 2개(U1,U2)로부터 수신한 각 공유채널(F1,F2)별 수신 신호()을 알고 채널이득행렬(H)을 알고 있다. 이에, 제어모듈(24)은 다음의 수식(2)과 같은 매트릭스모델을 얻는다.

수식(2)

이에, 제어모듈(24)은 수식(2)에 기초하여 송신 신호(S1,S2)를 검출한다.

이에, 본 발명에 따른 다중 사용자 자원공유를 통한 협력 다중화 시스템에서는, 각 단말기(U1,U2…,UM)에 할당된 각각의 채널을 공유 채널(F1,F2…FM)로 이용하여 각 단말기가 송신전력을 갖는 송신 신호를 공유 채널 전체를 통해 반복/송신하도록 함으로써, 각 단말기 수와 비례하는 다중 경로를 얻어 이를 통해 채널 다이버시티 이득을 극대화하고 신호 품질을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 도8을 참조하여, 전술한 바와 같은 본 발명의 다중 사용자 자원공유를 통한 협력 다중화 시스템에서의 협력 다중화 방법을 단계별로 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 기지국(20)은 우선 복수 개의 단말기 각각에게 상이한 주파수를 갖는 통신 채널을 각각 할당한다(S10). 기지국(20)의 제어모듈(24)은, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UM)에 할당된 각각의 통신 채널 즉, 복수 개의 공유 채널(F1,F2…FM) 각각을 통해 동일한 송신전력으로 신호(S1…SM)를 송신하도록 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)를 각각 제어한다(S20). 이에, 도 3에서 보이는 바와 같이, 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN) 각각은 복수 개의 공유 채널(F1,F2…FM) 각각을 통해 동일한 송신전력을 갖는 송신신호(S1…SM)를 기지국(20)으로 반복/송신한다(S30).

그리고, 제어모듈(24)은 복수 개의 단말기(U1,U2…,UN)로부터 수신되는 수신신호(r)에 기초하여 수신신호행렬(R), 단말기 개수(M) 및 기지국(20)에 구비된 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여 채널이득행렬(H)을 획득한다(S40). 그리고, 제어모듈(24)은 수식(1)의 단말기송신신호행렬(S)의 각 단말기가 송신하는 신호(s)에 을 곱하도록 설정하는 다음과 같은 송신신호행렬(S)을 적용하여 본 발명의 매트릭스모델을 얻는다(S50).

이에, 제어모듈(24)은 전술항 송신신호행렬(S)을 적용한 매트릭스모델을 통해 송신 신호(S1,S2, …,SM)를 검출한다(S60).

이에, 본 발명에 따르는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법은, 각 단말기(U1,U2…,UM)에 할당된 각각의 채널을 공유 채널(F1,F2…FM)로 이용하여 각 단말기가 송신전력을 갖는 송신 신호를 공유 채널 전체를 통해 반복/송신하도록 함으로써, 각 단말기 수와 비례하는 다중 경로를 얻어 이를 통해 채널 다이버시티 이득을 극대화하고 상향링크의 신호 품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르는 기지국, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 방법은, 사용자 간에 할당 받은 자원 즉, 단말기 간에 할당 받은 통신 채널의 공유를 통한 협력을 기반으로 여러 개의 통신채널을 공유하여 송신 신호를 송신함으로써, 다이버시티 이득을 극대화 할 수 있다. 또한, 협력 단말기들의 수와 비례하는 다중 경로를 확보할 수 있으므로, 기지국에서 각 단말기의 수신신호에 대한 충분한 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르는 기지국, 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 방법은, 다중 경로를 통한 다이버시티 이득을 기반으로 단말기의 수신신호를 결합하여 송신신호를 검출함으로써, 상향링크의 신호 품질을 향상시킬 수 있다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

사용자 간에 할당 받은 자원 즉, 단말기 간에 할당 받은 통신 채널의 공유를 통한 협력을 기반으로 여러 개의 통신채널을 공유하여 송신 신호를 송신하여 다이버시티 이득을 극대화하고 상향링크의 신호 품질을 향상시킬 수 있는 본 발명에 따른 기지국과, 다중 사용자 자원공유를 통한 협력 다중화 시스템 및 방법을 적용할 경우, 상향링크 신호품질, 기지국의 설치, 엔지니어링 및 운용에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims

각각의 통신 채널을 할당 받은 복수 개의 단말기; 및

상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해, 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제1송신전력은,

상기 복수 개의 단말기 개수(M)에 기초하는 송신전력인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 기지국은,

적어도 하나의 안테나를 구비하고, 상기 단말기의 개수(M) 및 상기 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 상기 안테나 별로 각 공유 채널에 대응하는 상기 각 단말기의 채널이득(h)을 획득하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 기지국은,

상기 복수 개의 단말기로부터 수신되는 수신신호(r)와 상기 복수 개의 채널이득(h)에 기초하여 상기 각 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식에서, 단말기송신신호행렬(S)의 상기 각 단말기가 송신하는 송신신호(s)에 을 곱하도록 설정하여, 상기 복수 개의 단말기 각각의 송신 신호(s)를 검출하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.

수식

여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)으로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈임.
적어도 하나의 안테나와;

외부의 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하고, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제 5 항에 있어서, 상기 제1송신전력은,

상기 복수 개의 단말기 개수(M)에 기초하는 송신전력인 것을 특징으로 하는 기지국.
제 5 항에 있어서, 상기 제어모듈은,

상기 단말기의 개수(M) 및 상기 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 상기 안테나 별로 각 공유채널에 대응하는 상기 각 단말기의 채널이득(h)을 획득하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제 7 항에 있어서, 상기 제어모듈은,

상기 복수 개의 단말기로부터 수신되는 수신신호(r)와 상기 복수 개의 의 채널이득(h)에 기초하여 상기 각 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식에서, 단말기송신신호행렬(S)의 상기 각 단말기가 송신하는 송신신호(s)에 을 곱하도록 설정하여, 상기 복수 개의 단말기 각각의 송신 신호(s)를 검출하는 것을 특징으로 하는 기지국.

수식

여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)으로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈임.
기지국이 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하는 단계;

상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 단계; 및

상기 각 단말기가 상기 복수 개의 통신 채널 각각으로 상기 제1송신전력을 갖는 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 제1송신전력은,

상기 복수 개의 단말기 개수(M)에 기초하는 송신전력인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 단말기의 개수(M) 및 상기 기지국에 마련된 안테나의 개수(N)에 따라 형성되는 M×N MIMO(Multiple Input Multiple Output)에 기초하여, 상기 안테나 별로 각 공유채널에 대응하는 상기 각 단말기의 채널이득(h)을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 복수 개의 단말기로부터 수신되는 수신신호(r)와 상기 복수 개의 채널이득(h)에 기초하여 상기 각 단말기가 송신한 송신신호(s)를 검출하기 위한 수식에서, 단말기송신신호행렬(S)의 상기 각 단말기가 송신하는 송신신호(s)에 을 곱하도록 설정하는 단계; 및

상기 설정된 수식에 기초하여 상기 복수 개의 단말기 각각의 송신 신호(s)를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 방법.

수식

여기서, 은, 공유채널(FM)을 통해 단말기(UM)으로부터 수신한 수신신호, 는, 공유채널(FM)을 통한 단말기(UM) 및 기지국 안테나(AN)간의 채널이득, 는, 단말기(UM)가 송신하는 송신신호, 은, 공유채널(FM)을 통한 안테나(AN)로의 신호 수신 시 노이즈임.
각각의 통신 채널을 할당 받은 복수 개의 단말기; 및

상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해, 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신 신호를 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 기지국은,

동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 송신 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 반복 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.
제 14 항에 있어서, 상기 제1송신전력은,

상기 복수 개의 단말기 개수(M)에 기초하는 송신전력인 것을 특징으로 하는 다중 사용자 자원 공유를 통한 협력 다중화 시스템.
적어도 하나의 안테나와;

외부의 복수 개의 단말기에 각각의 통신 채널을 할당하고, 상기 각 통신 채널을 공유 채널로 사용하기 위해 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 송신 신호를 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제 16 항에 있어서, 상기 제어모듈은,

동일한 크기의 제1송신전력을 갖는 송신 신호를 상기 복수 개의 통신 채널 각각을 통해 반복 송신하도록 상기 복수 개의 단말기를 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 기지국.
제 17 항에 있어서, 상기 제1송신전력은,

상기 복수 개의 단말기 개수(M)에 기초하는 송신전력인 것을 특징으로 하는 기지국.