KR101105049B1 - 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 및 수신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 송신단과 복수의 수신단이 존재하는 셀 기반 다중 사용자 무선 통신 환경에서 인접 셀로부터 수신되는 신호를 간섭 신호로 간주하여 송신 기지국들이 인접 셀에 의한 간섭 신호를 선공제하여 신호를 전송하도록 함으로써 수신단에서 인접 셀에 의한 간섭 영향을 최소화할 수 있는 송신 방법 및 이의 수신 방법에 관한 것으로, 본 발명의 송신 방법은, 복수의 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서, (a) 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보를 획득하는 단계; (b) 협력 링크를 통해 적어도 하나 이상의 인접 셀의 기지국들에 의해 상기 수신기에 영향을 미치는 간섭 신호를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 간섭 신호를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 및 수신 방법{Transmission and Receiving Method for Cancellation of Interference by Adjacent Cells in Cell based Wireless Communication System}

본 발명은 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 및 수신 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀로부터 수신되는 신호를 간섭 신호로 간주하여 기지국에서 인접 셀에 의한 간섭 신호를 선공제하여 신호를 전송하도록 함으로써 수신단에서 인접 셀에 의한 간섭 영향을 최소화할 수 있는 방법에 관한 것이다.

최근 정보 통신 서비스가 보편화되고, 다양한 멀티미디어 서비스들이 등장하고 있으며, 고품질 서비스의 출현 등으로 통신 서비스에 대한 새로운 요구가 급속히 증대되고 있다. 이에 따라 무선 통신 시스템의 사용자가 급속히 증가하고 있으며, 각 사용자가 요구하는 데이터 트래픽 또한 급속히 증가하고 있는 추세에 있다. 이러한 사용자의 요구를 충족시키기 위해서는 고속의 데이터 전송률(data rate)이 필요하지만, 무선 통신 환경에서 전력 및 주파수 자원은 한정되어 있고, 이러한 제약조건하에서 기존 기술로는 통신성능에 제약을 받는다. 이때, 중요한 성능저하 요인이 다른 사용자 신호에서 발생하는 간섭현상이므로 간섭 제어 또는 간섭 완화 기술이 필수적으로 요구되고 있다.

일반적으로 간섭 현상은 셀 기반 무선통신 시스템에서 수신기가 셀 경계 부근에 위치할수록 수신신호의 강도가 약해지는데 비해, 인접 셀의 간섭신호는 점점 강해지게 되므로 신호 대 간섭 및 잡음비(SINR: Signal to Interference plus Noise Ratio)가 낮아진다. 이로 인하여 셀 경계 지역에 위치한 수신기의 경우 수신 성능이 저하되는 현상 등이 나타나게 된다. 이러한 문제를 발생시키는 간섭 신호를 제거하기 위해 코드분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access), 직교주파수분할다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 등의 셀 간 통신자원할당을 다르게 하는 직교 전송 방법이 이용되고 있다. 하지만, 자원을 함께 공유하는 방법이 통신 성능 관점에서 유리한 것은 주지의 사실이다. 따라서 무선 자원 공유를 위해서 필수적으로 간접 제거 기술이 요구된다.

한편, 최근에 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 전송 데이터의 고속화 및 대용량화를 위한 방안으로 다중 안테나 시스템(MIMO: Multiple Input Multiple Output)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

다중 안테나 시스템은 안테나별로 서로 독립적인 채널을 이용하여 데이터를 전송하여 추가적인 주파수나 송신 전력 할당 없이도 단일 안테나 시스템에 비해 전송 신뢰도와 전송률을 증가시킬 수 있다. 또한, 다중 안테나 시스템은 다중 사용자를 지원하는 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템으로 확장할 수 있다. 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템은 다중 안테나를 통해 확보한 공간 자원을 동시에 복수 사용자가 공유하여 주파수 효율을 더욱 높일 수 있다. 이와 같은 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 기지국은 하향링크의 경우 사용자들 간 서로 간섭을 일으키지 않도록 신호를 선처리하여 각각의 사용자들로 송신한다.

이상에서 설명한 바와 같은 일대다수 무선 통신 환경에서 간섭 제거 기술로 간섭을 선공제하는 더티 페이퍼 코딩(DPC: Dirty Paper Coding) 기술이 주목받고 있다. 신호 a는 사용자 A에게 전송되는 신호이고 신호 b는 사용자 B에게 전송되는 신호라 하는 경우, 신호 a를 신호 b와 적절한 연관 관계로부터 먼저 처리하여 신호(a')를 만들어서 신호 b와 더해서 무선 채널로 전송한다. 이 신호를 수신한 사용자 B는 원래 신호 b에 채널로부터의 잡음과 처리된 신호 a' 모두를 잡음으로 간주하여 복호 처리를 수행한다. 사용자 A는 가공된 a'로부터 완벽하게 신호 a를 복원해 낼 수 있다. 원래 신호에서 어떠한 처리를 하는 것이 마치 더러운 종이에 글씨를 쓰는 것과 같고 수신단에서는 아무리 더러운 종이라도 상관없이 원래의 글씨를 복원할 수 있다고 하여 이를 더티 페이퍼 코딩(DPC)이라고 한다. 이와 같은 더티 페이퍼 코딩(DPC)의 일예는 "M. Costa, Writing on Dirty Paper, IEEE Transactions on Information Theory vol. IT-239, No.3, May 1983"을 참조할 수 있다. 상기 문헌에서 "Costa"는 DPC를 통해 전송 파워 제한하에서 채널 용량은 간섭이 존재하지 않는 경우와 동일함을 보이고 있다.

DPC는 송신단에서 채널 정보를 알고 있고, 수신단에 작용하는 간섭신호를 알고 있는 경우, 간섭신호를 채널을 고려하여 미리 제거함으로써, 수신단으로 하여금 다른 사용자의 간섭을 느끼지 못하게 하는 송신단에서의 간섭 신호 제거 기법이라 할 수 있다. 특히, 한 쌍의 송수신기만을 고려할 경우, 더티 페이퍼 코딩(DPC) 기법을 사용했을 때 성능이 가장 좋다고 알려져 있다.

하지만, 이러한 더티 페이퍼 코딩(DPC)은 전체 신호 블록을 모두 다 고려하여 신호 심볼을 생성함으로 복잡도가 매우 높다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 최근에는 더티 테이프 코딩(DTC: Dirty Tape Coding) 기술이 제안되었다. 더티 테이프 코딩(DTC)은 전체 신호 블록을 고려하는 것이 아니라 각 심볼마다 선공제를 수행하는 기법이다. 더티 테이프 코딩(DTC)은 더티 페이퍼 코딩(DPC)에 비해 약간의 성능 손실이 발생되나 구현이 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 이와 같은 더티 테이프 코딩(DTC) 기술을 설명하기 위한 도면으로, 도면 부호 11은 송신단의 DTC 인코더, 12는 무선 채널, 13은 수신단의 DTC 디코더를 각각 나타낸다.

DTC 인코더(11)는 송신 데이터에 대해 터보 인코더 또는 LDPC 인코더 등을 통해 채널 부호화된 데이터 Wⁿ을 입력받는다. DTC 인코더(11)는 채널 부호화된 데이터 Wⁿ에 대해 송신단에서 미리 알고 있는 간섭 정보 Sⁿ에 배율(scaling factor) α를 곱한 값과 디더 신호(dithering signal) Uⁿ을 공제한다. 그리고 DTC 인코더(11)는 이렇게 선공제된 신호에 대해 모듈로 연산을 수행하여 전송신호 Xⁿ을 출력한다.

이와 같은 DTC 인코더(11)의 동작을 으로 나타내면 하기의 [수학식 1]과 같다.

여기서, 디더 신호 Uⁿ은 송신단과 수신단에서 모두 알고 있는 기본 보로노이 영역에서 균일한(uniform) 임의의 변수이다. 간섭 S가 충분히 랜덤하지 않고 한 곳으로 집중되는 경우 전송 신호가 기본 보로노이 영역에서 균일하지 않게 된다. 이 경우 사용자가 자신의 신호를 디코딩할 때 잡음으로 간주하는 간섭이 한 곳으로 치우쳐져 있어서 원래 정보를 완벽하게 복원할 수 없다. 따라서 디더 신호 Uⁿ을 통해 전송 신호 X가 기본 보로노이 영역에서 균일하게 될 수 있도록 한다.

배율 α 또한 송신단과 수신단에서 모두 알고 있는 값으로, 유효 잡음(effective noise)을 최소화하도록 설정된다.

mod Λ는 격자 Λ에 의해 만들어지는 격자 점들 중에 가장 가까운 점을 선택하여 입력으로 들어온 값과의 차이를 출력으로 보낸다.

DTC 인코더(11)로부터 출력된 전송 신호 Xⁿ은 무선 채널(12)을 통과하면서 잡음 Zⁿ과 간섭 Sⁿ이 더해져 수신단의 수신 신호 Yⁿ이 된다. 즉, 수신 신호 Yⁿ = (Xⁿ + Sⁿ + Zⁿ)이다. 수신단의 DTC 디코더(13)는 수신 신호 Yⁿ에 배율 α를 곱한 후, 디더 신호 Uⁿ을 더한다. DTC 디코더(13)는 이렇게 디더 신호가 더해진 출력에 대해 모듈로 연산을 수행하여 DTC 디코딩 신호 Vⁿ을 출력한다. 여기서, Vⁿ은 송신단의 채널 부호화된 신호 Wⁿ과 동일할 것이다. 이와 같은 DTC 디코더(13)의 동작을 수학식으로 나타내면 하기의 [수학식 2]와 같다.

하지만, 앞서 설명한 더티 페이퍼 코딩(DPC) 또는 더티 테이프 코딩(DTC)은 일대일 무선 환경에 적용되는 방법으로, 셀 기반의 무선통신 환경에서는 셀 경계에 위치한 수신단이 인접 셀의 기지국에 의한 간섭 영향을 많이 받기 때문에 복수의 송신단과 복수의 수신단이 존재하는 다중 사용자 무선통신 환경에서 인접 셀에 의한 간섭 영향을 감소시키기 위한 개선된 기술이 요구된다.

따라서 본 발명은 복수의 송신단과 복수의 수신단이 존재하는 셀 기반 다중 사용자 무선 통신 환경에서 인접 셀로부터 수신되는 신호를 간섭 신호로 간주하여 송신 기지국들이 인접 셀에 의한 간섭 신호를 선공제하여 신호를 전송하도록 함으로써 수신단에서 인접 셀에 의한 간섭 영향을 최소화할 수 있는 송신 방법 및 이의 수신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제1 송신 방법은, 복수의 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서, (a) 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보를 획득하는 단계; (b) 협력 링크를 통해 적어도 하나 이상의 인접 셀의 기지국들에 의해 상기 수신기에 영향을 미치는 간섭 신호를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 간섭 신호를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제2 송신 방법은, 서로 인접한 제1 내지 제3 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서, (a) 각 기지국들이 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보를 획득하는 단계; (b) 상기 제1 및 제2 기지국이 협력 링크를 통해 인접한 상기 제3 기지국의 송신 신호를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 기지국이 각각 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 제3 기지국의 송신 신호를 간섭 신호로 간주하여 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제3 송신 방법은, 복수의 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서, (a) 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보 및 가장 큰 간섭을 일으키는 제4 기지국 정보를 획득하는 단계; (b) 협력 링크를 통해 가장 큰 간섭을 일으키는 상기 제4 기지국에 의한 간섭 신호 및 적어도 하나 이상의 인접 셀의 제5 기지국의 간섭 신호를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 제4 기지국의 간섭 신호와 상기 제5 기지국의 간섭 신호를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수신 방법은, 하나의 수신기에서 인접한 복수의 기지국들에 의해 각각 선공제 코딩된 송신 신호를 수신 처리하는 방법에 있어서, (a) '인접 셀 기지국으로부터 수신된 제2 수신 신호'를 노이즈로 취급하여 제1 수신 신호에 대해 선공제에 따른 디코딩을 통해 자신의 기지국의 송신 데이터를 추출하는 단계; (b) 상기 제1 수신 신호에서 자신의 기지국의 송신 데이터를 제거하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계 수행 후, 상기 인접 셀 기지국의 송신 데이터를 순차적으로 추출하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 복수의 송신기와 복수의 수신기가 존재하는 셀 기반의 무선통신 환경에서 각 송신기들이 협력 링크를 통해 간섭 정보를 서로 교환하여 송신기에서 인접 셀에 의한 간섭을 선공제하고, 수신기에서는 복수 송신기로부터 수신된 신호를 순차적으로 디코딩하여 각 송신기의 원래 전송 데이터를 복원함으로써, 수신기에서 인접 셀에 의한 간섭 영향을 제거 또는 완화시켜 통신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수의 송신단과 복수의 수신단이 존재하고, 송신단에서 채널 정보를 알고 있으며, 송신단 사이에 단방향 또는 양방향 링크가 존재하는 모든 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 통신 환경에서 협력 기지국과 단말 사이의 하향링크 또는 협력 중계기와 기지국 사이의 상향링크일 수 있다.

도 1은 일반적인 더티 테이프 코딩(DTC) 기법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 기지국간 협력을 통한 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 성능을 설명하기 위한 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 3개의 기지국간 협력을 통한 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4의 무선통신 환경에서의 성능 비교를 위한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 4개의 기지국간 협력을 통한 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 2개의 기지국과 2개의 수신기가 존재하는 무선통신 환경에서 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 기지국간 협력을 통한 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면으로, 2개의 기지국(21, 22)과 하나의 기지국 제어기(23)가 존재하는 무선통신 환경에서 하나의 수신기(24)가 2개의 기지국 모두로부터 신호를 수신하는 경우를 나타낸 것이다.

도 2와 같은 무선통신 환경에서 송신 신호는 무선채널 상에서 간섭 신호 S와 잡음 N이 가산된다. 여기서, 기지국들이 이 간섭 신호 S를 알고 있는 경우, 기지국1(21)과 기지국2(22)에서 동시에 간섭 신호를 선공제하는 코딩(예를 들어, 더티 페이퍼 코딩(DPC) 또는 더티 테이프 코딩(DTC))을 수행함으로써 최적의 통신 성능 향상을 달성할 수 있다. 이에 대한 전반적인 과정을 설명하면 다음과 같다.

기지국 1(21) 및 기지국 2(22)는 수신기(24)로부터 채널 정보를 피드백 받아 수신기(24)에 대한 모든 채널 정보 알고 있다고 가정한다. 여기서, 채널 정보는 피드백 비트에 포함된 채널 상태 정보(CQI: Channel Quality Indicator)일 수 있으며, 채널 상태 정보(CQI)는 신호대 잡음비(SNR)를 나타내는 채널 품질 정보뿐만 아니라 채널의 상태 정보 및 신호대 잡음비 인덱스, 채널 용량 인덱스, 코드북 인덱스 및 인접 셀 간섭 정보를 포함할 수 있다.

기지국 제어기(23)는 기지국 1 및 기지국 2를 제어하는 역할을 수행하며, 기지국 1의 송신 신호가 기지국 2의 셀 내의 수신기에 영향을 미치는 간섭 신호를 파악하고, 기지국 2의 송신 신호가 기지국 1의 셀 내의 수신기에 영향을 미치는 간섭 신호를 파악하여 기지국 1(21)과 기지국 2(22) 각각에 인접 셀 간섭 신호를 제공한다. 여기서, 기지국 제어기(23)는 코디네이터 기능을 수행하는 것으로, 각각의 기지국은 다른 장치를 통해 인접 셀에 의한 간섭 신호를 전달받을 수도 있을 것이다.

기지국 1(21)은 기지국 제어기(23)로부터 전달받은 간섭 신호 S를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩(DPC 또는 DTC)을 수행한다. 이때, 기지국 1의 선공제 코딩을 위해 배율 α₁은 하기의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 기지국 1의 전송신호는 X₁이고 기지국 2의 전송신호는 X₂이다. 이때, 각 기지국의 전송 전력은 각각 P₁, P₂로 제한된다. N은 잡음의 전력 값을 나타낸다.

기지국 2(22)에서도 동시에 전달받은 간섭 신호 S를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩(DPC 또는 DTC)을 수행하는데, 이때 선공제 코딩 과정에서 동등 간섭 신호

를 간섭으로 취급하여 하기의 [수학식 4]와 같은 배율 α₂를 이용해 선공제 코딩을 수행한다.

기지국 1(21)의 송신 신호 X₁과 기지국 2(22)의 송신 신호 X₂는 무선 채널 상에서 잡음 N과 간섭 신호 S가 더해져 수신기(24)에 전달된다. 수신기(24)에 수신되는 수신 신호 Y를 수학식으로 표현하면 하기의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, h₁, h₂는 각각 채널 이득을 의미한다.

수신기(24)는 두 개의 선공제 디코더로 구성될 수 있는데, 먼저 제1 디코더에서는 수신 신호에 대한 디코딩을 통해 기지국 1의 신호를 복원하고, 이후 수신 신호에서 제1 디코더에 의해 디코딩된 기지국 1의 신호를 제거한 후, 기지국 1의 신호가 제거된 신호에 대해 제2 디코더를 통해 디코딩을 수행하여 기지국 2의 신호를 복원한다.

도 3은 본 발명의 성능을 나타내기 위한 그래프로, R은 레이트(rate)를 나타낸다.

기지국 1이

의 레이트로 송신 신호를 전송하고, 기지국 2가

의 레이트로 송신 신호를 전송하는 경우 A 점의 성능을 얻을 수 있다. 반대로 B 점은 기지국 1이

의 레이트로 송신 신호를 전송하고, 기지국 2가

의 레이트로 송신 신호를 전송하는 경우를 의미한다.

따라서 전술한 바와 같이 수신기(24)가 수신 신호에 대한 DTC 또는 DPC 디코딩을 통해 기지국 1의 신호를 복원한 후, 수신 신호에서 기지국 1의 신호를 제거하고, 기지국 1의 신호가 제거된 신호에 대해 DTC 또는 DPC 디코딩을 수행하여 기지국 2의 신호를 복원하는 경우, 도 3의 A점의 성능을 달성할 수 있다.

반대로, 수신기(24)가 수신 신호에 대한 DTC 또는 DPC 디코딩을 통해 기지국 2의 신호를 복원한 후, 수신 신호에서 기지국 2의 신호를 제거하고, 기지국 2의 신호가 제거된 신호에 대해 DTC 또는 DPC 디코딩을 수행하여 기지국 1의 신호를 복원하는 경우 도 3의 B점의 성능을 달성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 3개의 기지국간 협력을 통한 간섭 제거 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도면에서는 3개의 기지국을 제어하면서 코디네이터 역할을 수행하는 기지국 제어기가 생략된 것이다. 하지만, 기지국 3의 간섭 신호는 기지국 제어기를 통해 기지국 1 및 기지국 2로 전달될 수 있다.

도 4에서 기지국 1(41)과 기지국 2(42) 및 기지국 3(43)은 수신기의 피드백 채널을 통해 모든 채널 정보를 파악하고 있다고 가정한다.

기지국 3(43)은 송신 신호 X₃을 전력제한 P₃로 인코딩한 후, 기지국 제어기를 이용한 협력 경로를 통해 간섭 신호를 기지국 1(41)과 기지국 2(42)에 알려준다. 그리고 기지국 1(41)과 기지국 2(42)에서는 각각 협력 경로를 통해 전달받은 신호를 간섭 신호 S로 처리하여 선공제 코딩(DPC 또는 DTC)을 수행하여 각각 송신 신호 X₁과 송신 신호 X₂를 출력한다.

수신기(44)에서는 전술한 바와 같이 순차적으로 기지국 1, 기지국 2, 기지국 3의 신호를 디코딩한다. 즉, 수신기(44)는 수신 신호에 대한 DTC 또는 DPC 디코딩을 통해 기지국 1의 신호를 복원한 후, 수신 신호에서 기지국 1의 신호를 제거하고, 기지국 1의 신호가 제거된 신호에 대해 DTC 또는 DPC 디코딩을 수행하여 기지국 2의 신호를 복원하며, 다시 기지국 2의 신호를 제거한 후 기지국 2의 신호가 제거된 신호에 대해 DTC 또는 DPC 디코딩을 수행하여 기지국 3의 신호를 복원한다.

이때, 기지국 1(41) 및 기지국 2(42)의 성능은 도 3과 같은 성능을 달성하며, 기지국 3(43)은 일부 성능 훼손이 있으나 그 훼손 정도는 미미하다. 이와 유사하게 여러 개의 기지국이 동시에 협력을 통해 DPC를 하는 경우도 동일하게 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명을 수행했을 때의 성능과 본 발명을 수행하지 않고 순차적으로 디코딩만 했을 때의 성능을 비교하기 위한 그래프이다.

도면에서 51은 본 발명을 수행했을 때의 성능 그래프를 나타내며, 52는 본 발명을 비롯하여 어떤 간섭 제어 방법도 수행하지 않았을 때의 성능 그래프를 나타낸다. 여기서, 기지국 1과 기지국 2의 신호대 잡음비(SNR)는 10dB로 가정한다. 본 발명을 수행하는 경우, 각 기지국의 입장에서 최대 1.7[bits/sec/Hz]의 성능 개선이 있음을 확인할 수 있었다.

도 6은 4개의 기지국이 존재하는 경우의 본 발명에 따른 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 66은 수신기의 피드백 채널을 의미하고, 67은 기지국간 협력 링크를 의미한다. 도 6의 실시 예에서는 두 가지로 동작하는 하는 것이 가능하다.

첫 번째는, 기지국 1(61)과 기지국 2(62)는 피드백 채널(66)을 통해 수신기(65)로부터 채널 정보를 전달받아 채널 품질 상태를 파악하고 있으며, 협력 링크(67)를 통해 기지국 3(63)과 기지국 4(64)에 의한 송신 신호를 알고 있다. 따라서 기지국 1(61)과 기지국 2(62)는 기지국 3(63)과 기지국 4(64)의 송신 신호를 간섭 신호 S로 간주하여 선공제 코딩(DTC 또는 DPC)을 수행한다. 기지국 3(63)과 기지국 4(64)는 일반 코딩을 통해 송신 신호를 출력한다.

수신기(65)에서는 기지국 1(61)과 기지국 2(62)의 신호를 먼저 디코딩한 후, 기지국 3(63)과 기지국 4(64)의 신호를 디코딩한다.

이상에서는 기지국 3(63)과 기지국 4(64)의 2개의 신호를 하나의 간섭신호로 간주하는 경우를 설명하고 있지만, 이외에도 3개 이상의 신호를 하나의 간섭신호(S)로 간주하는 경우 역시 포함된다.

두 번째는, 테스트 시그널 전송 또는 이전의 통신 정보를 바탕으로 수신기(65)에서 가장 간섭 강도가 높은 기지국이 무엇인지 측정하여 채널 정보를 알려주는 피드백 시그널에 간섭 강도가 높은 기지국 정보를 포함시켜 알려준다. 예를 들어, 기지국 3(63)이 가장 간섭 강도가 높은 기지국이라고 가정한다. 이때, 간섭이 강한 신호를 DPC 코딩하는 것이 유리하므로, 협력 링크(67)를 통해 기지국 1(61) 및 기지국 2(62)로 기지국 3의 송신 신호를 알려주어, 기지국 1(61)과 기지국 2(62) 및 기지국 3(63)에서 선공제 코딩(DPC 또는 DTC)을 수행한다. 이때, 기지국 4(64)는 일반 코딩 과정을 수행한다.

수신기(65)에서는 순차적으로 기지국 1(61), 기지국 2(62), 기지국 3(63)의 신호를 디코딩하며, 디코딩을 마친 후 기지국 4(64)의 신호를 디코딩한다.

도 7은 복수 기지국과 복수 수신기가 존재하는 경우 기지국 2의 신호가 수신기 1에 간섭으로 작용하는 예를 설명하기 위한 것이다.

여기서, 채널 정보는 모든 기지국에 알려져 있고, 기지국 2(72)에서 기지국 1(71)로 협력 링크(75)가 존재해서, 기지국 2(72)는 기지국 1(71)로 간섭을 일으키는 송신 신호를 미리 알려준다. 기지국 1(71)에서는 이 협력 링크(75)를 통해 기지국 2가 수신기 1에 영향을 미치는 간섭 신호(S)를 사전에 알고 있으므로 선공제 코딩(DPC 또는 DTC)을 수행하여 송신 신호를 출력한다. 수신기 1(73)은 DPC 디코딩 과정을 수행하며, 수신기 2(74)는 일반 디코딩 과정을 수행한다. 본 실시 예를 수행했을 때 기지국 1(71)과 수신기 1(73)의 성능은 간섭 신호가 없을 때와 동일하다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

21: 기지국 1 22: 기지국 2
23: 기지국 제어기 24: 수신기

Claims (10)

1. 복수의 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서,
   (a) 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보를 획득하는 단계;
   (b) 협력 링크를 통해 적어도 하나 이상의 인접 셀의 기지국들에 의해 상기 수신기에 영향을 미치는 간섭 신호를 획득하는 단계; 및
   (c) 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 간섭 신호를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계
   를 포함하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서 상기 인접 셀의 기지국들은 서로의 송신 신호를 상기 협력 링크를 통해 주고받아 간섭 신호를 획득하며, 상기 인접 셀 기지국 모두는 상기 (c) 단계와 같은 선공제 코딩을 수행하는, 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 인접 셀의 기지국들 중 적어도 하나의 기지국은 선공제 코딩이 아닌 일반 코딩을 통해 송신 신호를 출력하는 단계
   를 더 포함하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
4. 서로 인접한 제1 내지 제3 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서,
   (a) 각 기지국들이 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보를 획득하는 단계;
   (b) 상기 제1 및 제2 기지국이 협력 링크를 통해 인접한 상기 제3 기지국의 송신 신호를 획득하는 단계; 및
   (c) 상기 제1 및 제2 기지국이 각각 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 제3 기지국의 송신 신호를 간섭 신호로 간주하여 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계
   를 포함하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 선공제 코딩은,
   더티 페이퍼 코딩(DPC)과 더티 테이프 코딩(DTC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
6. 복수의 기지국을 포함하는 셀 기반의 무선통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 최소화하기 위한 송신 방법에 있어서,
   (a) 피드백 채널을 통해 수신기로부터 채널 정보 및 가장 큰 간섭을 일으키는 제4 기지국 정보를 획득하는 단계;
   (b) 협력 링크를 통해 가장 큰 간섭을 일으키는 상기 제4 기지국에 의한 간섭 신호 및 적어도 하나 이상의 인접 셀의 제5 기지국의 간섭 신호를 획득하는 단계; 및
   (c) 상기 협력 링크를 통해 획득된 상기 제4 기지국의 간섭 신호와 상기 제5 기지국의 간섭 신호를 이용해 간섭을 선공제하기 위한 선공제 코딩을 수행하여 송신 신호를 출력하는 단계
   를 포함하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 (b) 단계에서 적어도 두 개의 제1 및 제2 기지국이 상기 제4 및 상기 제5 기지국으로부터 협력 링크를 통해 간섭 신호를 전달받는, 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 기지국은 상기 선공제 코딩을 수행하고, 상기 제4 및 상기 제5 기지국은 일반 코딩을 수행하여 송신 신호를 각각 출력하는, 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 송신 방법.
   
9. 하나의 수신기에서 인접한 복수의 기지국들에 의해 각각 선공제 코딩된 송신 신호를 수신 처리하는 방법에 있어서,
   (a) '인접 셀 기지국으로부터 수신된 제2 수신 신호'를 노이즈로 취급하여 제1 수신 신호에 대해 선공제에 따른 디코딩을 통해 자신의 기지국의 송신 데이터를 추출하는 단계;
   (b) 상기 제1 수신 신호에서 자신의 기지국의 송신 데이터를 제거하는 단계; 및
   (c) 상기 (b) 단계 수행 후, 상기 인접 셀 기지국의 송신 데이터를 순차적으로 추출하는 단계
   를 포함하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 수신 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 선공제 코딩은,
    더티 페이퍼 코딩(DPC)과 더티 테이프 코딩(DTC) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 셀 기반 무선 통신 시스템에서 인접 셀에 의한 간섭을 제거하기 위한 수신 방법.

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