KR101284988B1 - 간섭 정렬 기법을 이용한 통신 시스템 - Google Patents

간섭 정렬 기법을 이용한 통신 시스템 Download PDF

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KR101284988B1 KR1020090106007A KR20090106007A KR101284988B1 KR 101284988 B1 KR101284988 B1 KR 101284988B1 KR 1020090106007 A KR1020090106007 A KR 1020090106007A KR 20090106007 A KR20090106007 A KR 20090106007A KR 101284988 B1 KR101284988 B1 KR 101284988B1
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Abstract

본 발명의 목적은 복수의 단말기들 중에서 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송할 단말기를 선택하는 것이다.
기지국은 데이터를 수신하기 위한 신호 벡터의 정보 또는 간섭 신호를 수신하기 위한 간섭 벡터의 정보를 포함하는 프리코딩 벡터에 대한 정보를 단말기로 전송하고, 단말기는 상기 단말기에 대한 채널과 프리코딩 벡터의 상관도를 계산한다.
기지국은 각 단말기의 상관도에 기반하여 데이터 전송 단말기를 선택하고, 선택된 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신한다.
본 발명에 따르면 단말기들 중에서 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송할 단말기를 선택할 수 있다.
Figure R1020090106007
간섭 정렬, interference alignment, 상관도

Description

간섭 정렬 기법을 이용한 통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEM FOR USING INTERFERENCE ALIGNMENT SCHEME}
본 발명은 무선 통신 환경에서 간섭의 영향을 최소화하여 신호를 전송하는 기술과 관련된 것이다.
무선 통신망을 이용하여 전송되는 신호의 양은 시간이 지남에 따라서 점차 증가하고 있다. 가까운 미래에는 현재 전송되는 신호의 수배에 이르는 용량의 신호가 무선 통신망을 이용하여 전송될 것으로 예상된다.
무선 통신망은 복수의 기지국 및 단말을 포함할 수 있다. 단말이 원하는 신호를 전송하는 기지국 이외에 인접한 기지국으로부터 간섭 신호를 수신할 수 있다. 이러한 간섭 신호는 무선 통신망의 전송 효율을 떨어뜨리는 원인 중의 하나로, 이를 줄이거나 최소화 할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 목적은 복수의 단말기들 중에서 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송할 단말기를 선택하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기지국이 코드북에 포함된 프리코딩 벡터에 기반하여 프리코딩 벡터에 대한 정보를 생성하는 단계, 상기 기지국이 상기 생성된 프리코딩 벡터에 대한 정보를 상기 단말기들로 전송하는 단계, 상기 기지국이 상기 단말기들과 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터의 상관도를 상기 단말기들로부터 수신하는 단계, 상기 기지국이 상기 상관도에 기반하여 상기 단말기들 중에서 간섭 정렬 기법을 적용할 데이터 전송 단말기를 선택하는 단계 및 상기 기지국이 상기 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 기지국의 데이터 수신 방법을 제공한다.
본 발명의 일측에 따르면 단말기가 기지국으로부터 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신하는 단계, 상기 단말기와 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보의 상관도를 계산하는 단계, 상기 계산된 상관도를 상기 기지국으로 전송하는 단계 및 상기 상관도에 기반하여 상기 단말기가 간섭 정렬 기법을 이용하여 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 기지국에 있어서, 코드북에 포함된 프리코딩 벡터에 기반하여 프리코딩 벡터에 대한 정보를 생성하는 프리코딩 벡터에 대한 정보 생성부, 상기 생성된 프리코딩 벡터에 대한 정보를 상기 단말기들로 전송하는 전송부, 상기 단말기들과 상기 서빙 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터의 상관도를 상기 단말기들로부터 수신하는 수신부 및 상기 서빙 기지국이 상기 상관도에 기반하여 상기 단말기들 중에서 간섭 정렬 기법을 적용할 데이터 전송 단말기를 선택하는 단말기 선택부를 포함하고, 상기 수신부는 상기 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 기지국이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 단말기에 있어서, 기지국으로부터 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신하는 수신부, 상기 단말기와 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보의 상관도를 계산하는 상관도 계산부 및 상기 계산된 상관도를 상기 기지국으로 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 전송부는 상기 상관도에 기반하여 상기 단말기가 간섭 정렬 기법을 이용하여 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단말기가 제공된다.
본 발명에 따르면 단말기들 중에서 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송할 단말기를 선택할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 간섭 정렬 기법의 일예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1은 다수의 기지국(110, 120, 130)과 다수의 단말(160, 170, 180)을 포함하는 통신 네트워크 또는 통신 시스템을 보여준다. 기지국(110)은 단말(160)로 신호를 전송하는 쌍을 이루며, 마찬가지로 기지국(120) 및 기지국(130)은 각각 단말(170) 및 단말(180)로 신호를 전송하는 쌍을 이룬다.
각 기지국에서 전송된 신호는 목적한 단말 이외에 다른 단말로도 전송될 수 있고, 도 1은 이러한 상황의 일예를 보여주고 있다. 기지국(110)을 예로 들면, 전송된 신호는 목적한(designated) 단말(160)이 수신할 뿐만 아니라, 목적하지 않은(undesignated) 단말(170, 180)이 수신할 수 있다. 단말(160)의 입장에서 보면, 기지국(110)에서 전송된 원하는(desired) 신호와 함께, 기지국(120) 및 기지국(130)으로부터 전송된 원하지 않는(undesired) 신호를 수신한다. 이와 같이, 각 단말이 수신하는 신호 중에서 원하는 신호를 데이터 신호라고 하고, 원하지 않는 신호를 간섭 신호라고 할 수 있다. 또한 단말(160, 170, 180) 각각에 대해 데이터 신호를 전송하는 기지국을 전송 기지국, 간섭 신호를 전송하는 기지국을 간섭 기지국이라고 할 수 있다. 도 1의 단말(160)을 예로 들면, 기지국(110)이 전송 기지국이며, 기지국(120, 130)이 간섭 기지국이 된다.
각 기지국은 전송하는 신호를 제어하여 각 단말에서 간섭 신호의 영향을 감소시킬 수 있다. 각 기지국과 각 단말 간의 채널의 상태에 기반하여, 전송하는 신호를 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에 따르면, 기지국(110)이 전송한 신호
Figure 112009067844248-pat00001
(111)의 위상은 기지국(110)과 단말(160) 간의 채널(131)을 경유하면서 변한다. 단말(160)은 신호
Figure 112009067844248-pat00002
가 채널(131)을 거치며 위상 변경된 주 신호
Figure 112009067844248-pat00003
Figure 112009067844248-pat00004
(161)를 수신한다. 이와 더불어, 단말(160)은 기지국(120)이 전송한 신호
Figure 112009067844248-pat00005
가 채널(141)을 거치며 위상 변 경된 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00006
Figure 112009067844248-pat00007
(162) 및 기지국(130)이 전송한 신호
Figure 112009067844248-pat00008
가 채널(151)에 의하여 위상 변경된 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00009
Figure 112009067844248-pat00010
(163)를 수신한다. 이 경우, 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00011
Figure 112009067844248-pat00012
(162) 및 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00013
Figure 112009067844248-pat00014
(163)로 인해 단말(160)에서의 주 신호
Figure 112009067844248-pat00015
Figure 112009067844248-pat00016
(161) 수신 효율이 열화될 수 있다. 마찬가지로, 단말(170)에서는 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00017
Figure 112009067844248-pat00018
(171) 및 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00019
Figure 112009067844248-pat00020
(173)로 인해 주 신호
Figure 112009067844248-pat00021
Figure 112009067844248-pat00022
(172)의 수신이 열화될 수 있으며, 단말(180)에서는 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00023
Figure 112009067844248-pat00024
(181) 및
Figure 112009067844248-pat00025
Figure 112009067844248-pat00026
(182)로 인해 주 신호
Figure 112009067844248-pat00027
Figure 112009067844248-pat00028
(183)의 수신이 열화될 수 있다. 이러한 수신 효율 열화를 감소 또는 제거하기 위하여, 각 기지국은 전송하는 신호를 제어할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 각 단말(160, 170, 180)은 각 기지국(110, 120, 130)과의 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널 상태를 기지국으로 보고할 수 있다. 즉, 단말(160)은 기지국(110)과의 채널 상태(131), 기지국(120)과의 채널 상태(141), 및 기지국(130)과의 채널 상태(151)를 추정하고, 추정된 채널 상태(131, 141, 151)를 각 기지국(110, 120, 130)으로 보고할 수 있다. 유사한 방법으로 단말(170)은 채널 상태(132, 142, 152)를 추정하여 각 기지국(110, 120, 130)으로 보고할 수 있으며, 단말(180)은 채널 상태(133, 143, 153)를 추정하여 각 기지국(110, 120, 130)으로 보고할 수 있다. 따라서 각 기지국(110, 120, 130)은 모든 채널 상 태(131, 141, 151, 132, 142, 152, 133, 143, 153)의 정보를 고려하여 전송하는 신호를 제어할 수 있다. 전송 신호 제어의 일예로서, 채널을 거쳐 단말에 수신되는 신호가 특정한 위상을 가지도록 전송 신호를 프리코딩(precoding)할 수 있다.
본 명세서의 모든 실시예들은 주파수 분할 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access), 시분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access), 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access), 주파수 분할 다중화(FDD: Frequency Division Duplex) 및 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식을 사용하여 신호를 송수신할 수 있다.
시분할 다중화 방식의 경우, 기지국(110, 120, 130)과 단말(160, 170, 180) 간의 업링크 채널의 상태와 다운링크(downlink) 채널의 상태가 동일하다고 가정할 수 있다. 따라서 기지국(110, 120, 130)은 단말(160, 170, 180)로부터 파일럿(pilot) 신호를 수신하고, 파일럿 신호에 기반하여 업링크(uplink) 채널의 상태를 추정할 수 있다. 업링크 채널의 상태는 다운링크 채널의 상태와 동일하므로, 업링크 채널의 상태 정보를 다운링크 채널 상태 정보로 이용할 수 있다.
주파수 분할 다중화 방식이 이용되는 실시예에 대해서는 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 주파수 분할 다중화 방식에서는 기지국(110, 120, 130)과 단말(160, 170, 180) 간의 업링크 채널의 상태와 다운링크 채널의 상태가 동일하지 않다. 따라서 각 단말(160, 170, 180)은 다운링크 채널의 상태를 추정하고, 추정된 다운링크 채널의 상태를 각 기지국(110, 120, 130)으로 전송할 수 있다. 각 기지국(110, 120, 130)은 상기 설명한 바에 따라 다운링크 채널의 상태(131, 141, 151, 132, 142, 152, 133, 143, 153)에 기반하여 전송 신호를 제어할 수 있다.
도 1은 각 단말이 수신하는 간섭 신호들의 위상이 동일하도록 전송 신호가 제어된 간섭 정렬 방식의 일실시예를 보여준다. 단말(160)은 주 신호
Figure 112009067844248-pat00029
Figure 112009067844248-pat00030
(161)이외에 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00031
Figure 112009067844248-pat00032
(162) 및
Figure 112009067844248-pat00033
Figure 112009067844248-pat00034
(163)를 수신한다. 기지국(120)이 전송하는 신호
Figure 112009067844248-pat00035
가 채널(141)을 거쳐 단말(160)에 수신되는 과정에서 위상이 변경된다. 다시 말하면 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00036
Figure 112009067844248-pat00037
(162)의 위상은
Figure 112009067844248-pat00038
의 위상과 다르게 변경된다. 마찬가지로 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00039
Figure 112009067844248-pat00040
(163)의 위상은
Figure 112009067844248-pat00041
의 위상과 다르게 변경된다.
기지국(120) 및 기지국(130)은 단말(160)이 수신하는 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00042
Figure 112009067844248-pat00043
(162) 및
Figure 112009067844248-pat00044
Figure 112009067844248-pat00045
(163)의 위상이 동일하도록 전송 신호
Figure 112009067844248-pat00046
(121) 및
Figure 112009067844248-pat00047
(131)의 위상을 각각 제어할 수 있다. 마찬가지로, 기지국(110) 및 기지국(130)은 단말(170)이 수신하는 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00048
Figure 112009067844248-pat00049
(171) 및
Figure 112009067844248-pat00050
Figure 112009067844248-pat00051
(173)의 위상이 동일하도록 전송 신호
Figure 112009067844248-pat00052
(111) 및
Figure 112009067844248-pat00053
(131)의 위상을 제어할 수 있으며, 기지국(110) 및 기지국(120)은 단말(180)이 수신하는 간섭 신호
Figure 112009067844248-pat00054
Figure 112009067844248-pat00055
(181) 및
Figure 112009067844248-pat00056
Figure 112009067844248-pat00057
(182)의 위상이 동일하도록 전송 신호
Figure 112009067844248-pat00058
(111) 및
Figure 112009067844248-pat00059
(121)의 위상을 제어할 수 있다. 이러한 전송 신호의 위상 제어는 앞서 설명한 바와 같이 전송 신호에 프리코딩(Precoding)을 적 용하는 방식으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 각 단말이 수신하는 복수의 간섭 신호의 위상이 동일하면, 단말은 상대적으로 큰 전력으로 전송된 하나의 간섭 신호를 수신한 것으로 간주할 수 있다. 또한 간섭 신호의 개수가 증가하더라도, 수신된 간섭 신호의 위상이 동일하면 단말은 하나의 간섭 신호만 수신되었다고 간주할 수 있다. 일예로, 도 1에 도시된 각 단말은 위상이 동일한 두 개의 간섭 신호를 하나의 간섭 신호로 취급하여 제거할 수 있다.
간섭 중화 방식은 단말이 수신한 복수의 간섭 신호의 위상이 반대가 되도록 복수의 간섭 기지국이 전송 신호의 위상을 제어하여 전송하는 방식을 의미한다. 간섭 정렬 방식과 마찬가지로, 단말은 간섭 중화 방식이 적용된 간섭 신호들을 수신하면 이들을 하나의 간섭 신호로 간주할 수 있다. 일예로, 두 간섭 신호의 위상이 180도 차이가 있어 반대가 되면, 그 합은 상대적으로 크기(magnitude)가 작은 하나의 간섭 신호로 간주할 수 있다.
도 2는 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송하는 통신 시스템의 개념을 도시한 도면이다.
단말기들(230, 240, 250)은 복수의 기지국(210, 220)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 역으로, 기지국들(210, 220)은 각 단말기들(230, 240, 250)이 전송한 신호를 모두 수신할 수 있다.
제1 단말기(230)가 제1 기지국(210)으로 데이터를 전송하는 경우에도, 제1 단말기(230)가 전송한 데이터는 제2 기지국(220)으로 전송된다. 제1 단말기(230)가 전송한 데이터는 제2 기지국(220)에 간섭으로 작용한다. 본 발명의 일실시예에 따르면 제3 단말기(250)가 전송한 데이터도 제2 기지국(220)에 간섭으로 작용한다.
제2 기지국(220)에 작용하는 간섭의 양을 감소시키기 위하여 제1 단말기(230)가 전송한 데이터와 제3 단말기(250)가 전송한 데이터는 제2 단말기(240)에서 동일한 위상으로 수신될 수 있다.
제2 기지국(220)은 프리코딩 벡터를 이용하여 제2 단말기(240)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 제2 기지국(220)은 데이터를 수신하기 위하여 사용하는 프리코딩 벡터에 대한 정보를 각 단말기(230, 240, 250)로 전송하거나, 간섭 신호를 수신하기 위하여 사용하는 프리코딩 벡터에 대한 정보를 각 단말기(230, 240, 250)로 전송한다.
각 단말기(230, 240, 250)는 제2 기지국(220)으로부터 수신한 프리코딩 벡터에 대한 정보에 기반하여 제2 기지국(220)이 사용하는 프리코딩 벡터를 식별한다. 각 단말기(230, 240, 250)는 각 단말기(230, 240, 250)와 제2 기지국(220)간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도를 계산한다. 만약 상관도가 높다면, 각 단말기(230, 240, 250)와 제2 기지국(220)간의 채널이 프리코딩 벡터와 유사하다고 생각할 수 있다.
만약 각 단말기(230, 240, 250)와 제2 기지국(220)간의 채널의 상관도가 높다면, 각 단말기(230, 240, 250)가 전송한 데이터가 거의 감쇄되지 않고 대부분 제2 기지국(220)으로 전송된다.
각 단말기(230, 240, 250)는 계산된 상관도를 제2 기지국(220)으로 전송한 다. 제2 기지국(220)은 각 단말기(230, 240, 250)로부터 수신한 상관도에 기반하여 단말기(230, 240, 250)들 중에서 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신할 단말기를 수신할 수 있다.
일예로서, 제2 기지국(220)이 데이터를 수신하기 위한 프리코딩 벡터를 각 단말기(230, 240, 250)로 전송한 경우에, 제2 기지국(220)은 상관도가 작은 단말기들을 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신할 단말기로 선택할 수 있다.
제1 단말기(230)의 상관도는 상대적으로 크고, 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)의 상관도는 상대적으로 작다고 가정하자. 제2 기지국(220)은 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)를 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신할 단말기로 선택할 수 있다.
제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)는 제2 기지국(220)으로 간섭 신호를 전송한다. 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)의 상관도가 작으므로, 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)가 전송한 간섭 신호는 많이 감쇄되어 제2 기지국(220)으로 전송된다. 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)가 전송한 간섭 신호의 크기는 매우 작으므로 제2 기지국(220)은 제1 단말기(230)로부터 데이터를 효율적으로 수신할 수 있다.
다른 실시예로서, 제2 기지국(220)이 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터를 각 단말기(230, 240, 250)로 전송한 경우에, 제2 기지국(220)은 상관도가 큰 단말기들을 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신할 단말기로 선택할 수 있다.
제1 단말기(230)의 상관도는 상대적으로 작고, 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)의 상관도는 상대적으로 크다고 가정하자. 제2 기지국(220)은 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)를 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신할 단말기로 선택할 수 있다.
제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)는 제2 기지국(220)으로 간섭 신호를 전송한다. 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)의 상관도가 상대적으로 크기 때문에, 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)가 전송한 간섭 신호는 적게 감쇄되어 제2 기지국(220)으로 전송된다. 제2 단말기(240) 및 제3 단말기(250)가 전송한 간섭 신호의 크기는 매우 크지만, 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터에 의하여 널링(Nulling)된다. 널링된 간섭 신호의 크기는 '0'에 가깝게 감소한다. 따라서 정렬 기법 제2 기지국(220)은 제1 단말기(230)로부터 데이터를 효율적으로 수신할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 시스템의 동작을 단계별로 도시한 순서도이다.
단계(S310)에서 기지국(303)은 제1 단말기(301) 및 제2 단말기(302)로 파일럿 신호를 전송한다.
단계(S320)에서 각 단말기(301, 302)는 파일럿 신호에 기반하여 각 단말기(301, 302)와 기지국(303)간의 채널을 추정한다.
단계(S330)에서 기지국(303)은 각 단말기(301, 302)로 프리코딩 벡터에 대한 정보를 전송한다. 프리코딩 벡터에 대한 정보는 프리코딩 행렬에 포함된 프리코딩 벡터의 인덱스일 수 있다. 단계(S330)에서 기지국(303)은 간섭 신호를 수신하기 위 한 프리코딩 벡터의 인덱스 또는 데이터를 수신하기 위한 프리코딩 벡터의 인덱스를 각 단말기(301, 302)로 전송할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 기지국(303)은 복수의 프리코딩 벡터에 대한 정보를 각 단말기(301, 302)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 기지국(303)은 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터의 인덱스와 데이터를 수신하기 위한 프리코딩 벡터의 인덱스를 함께 각 단말기(301, 302)로 전송할 수 있다.
단계(S340)에서 각 단말기(301, 302)는 프리코딩 벡터에 대한 정보에 기반하여 기지국(303)이 전송한 프리코딩 벡터를 식별한다. 일실시예에 따르면 각 단말기(301, 302)는 기지국(303)과 동일한 프리코딩 행렬을 구비할 수 있다. 프리코딩 벡터에 대한 정보는 단말기(301, 302)가 구비한 프리코딩 행렬 중에서, 기지국(303)이 전송한 프리코딩 벡터의 인덱스일 수 있다.
각 단말기(301, 302)는 기지국(303)과 각 단말기(301, 302)간의 채널과 프리코딩 벡터간의 상관도를 계산한다.
단계(S350)에서 각 단말기(301, 302)는 계산된 상관도를 기지국(303)으로 전송한다.
단계(S360)에서 기지국(303)은 복수의 단말기들(301, 302) 중에서 수신된 상관도에 기반하여 데이터 전송 단말기를 선택한다. 일실시예에 따르면 단계(S330)에서 기지국(303)이 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터를 각 단말기(301, 302)로 전송한 경우에, 기지국(303)은 상관도가 큰 단말기를 데이터 전송 단말기로 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 단계(S330)에서 기지국(303)이 데이터 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터를 각 단말기(301, 302)로 전송한 경우에, 기지국(303)은 상관도가 작은 단말기를 데이터 전송 단말기로 선택할 수 있다.
단계(S370)에서 기지국(303)은 데이터 전송 단말기로 선택되었는지 여부를 각 단말기(301, 302)로 전송한다.
단계(S380)에서 기지국(303)은 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신한다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터 수신 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
단계(S410)에서 기지국은 단말기로 파일럿 신호를 전송한다.
단계(S420)에서 기지국은 코드북에 포함된 프리코딩 벡터에 기반하여 프리코딩 벡터에 대한 정보를 생성한다. 코드북은 프리코딩 행렬의 집합으로서 하나 이상의 프리코딩 행렬을 포함할 수 있다. 프리코딩 행렬의 각 열(column)들은 프리코딩 벡터로서 사용될 수 있다.
기지국은 코드북에 포함된 프리코딩 벡터들 중에서 간섭 신호를 수신하기 위한 간섭 벡터 또는 데이터를 수신하기 위한 신호 벡터를 선택하고, 선택된 프리코딩 벡터의 인덱스를 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성할 수 있다.
단계(S430)에서 기지국은 프리코딩 벡터에 대한 정보를 단말기들로 전송한다.
단계(S440)에서 기지국은 단말기들로부터 상관도를 수신한다. 상관도는 기지국과 각 단말기간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도이다.
일실시예에 따르면 각 단말기는 하기 수학식 1에 따라서 상관도를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112009067844248-pat00060
Figure 112009067844248-pat00061
는 i 번째 셀에 위치한 j 번째 단말기와 l 번째 기지국간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도임을 의미한다. M은 기지국의 수신 안테나의 개수이고, S는 기지국이 수신하려는 신호의 개수이다.
Figure 112009067844248-pat00062
은 l 번째 기지국이 전송한 프리코딩 벡터에 대한 정보에 상응하는 프리코딩 벡터이고,
Figure 112009067844248-pat00063
는 i 번째 셀에 위치한 j 번째 단말기와 l 번째 기지국간의 채널이다.
단계(S450)에서 기지국은 단말기들로부터 수신한 상관도에 기반하여 단말기들 중에서 데이터 전송 단말기를 선택한다.
일실시예에 따르면 단계(S420)에서 기지국이 신호 벡터의 인덱스를 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성한 경우에, 기지국은 상관도가 큰 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면 단계(S420)에서 기지국이 간섭 벡터의 인덱스를 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성한 경우에, 기지국은 상관도가 작은 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
단계(S460)에서 기지국은 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신한다. 간섭 정렬 기법에 대해서는 도 1에서 상세히 설명한 바 있다.
도 5는 본 발명에 따른 데이터 전송 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
단계(S510)에서 단말기는 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신한다.
단계(S520)에서 단말기는 파일럿 신호에 기반하여 단말기와 기지국간의 채널을 추정한다.
단계(S530)에서 단말기는 기지국으로부터 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신한다. 일실시예에 따르면 프리코딩 벡터에 대한 정보는 기지국이 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터의 인덱스일 수 있다.
단계(S540)에서 단말기는 단말기와 기지국간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도를 계산한다. 일실시예에 따르면 단말기는 상기 수학식 1에 따라서 상관도를 계산할 수 있다.
단계(S550)에서 단말기는 계산된 상관도를 기지국으로 전송한다. 기지국은 복수의 단말기로부터 상관도를 각각 수신한다. 기지국은 상관도에 기반하여 복수의 단말기 중에서 데이터 전송 단말기를 선택한다. 기지국은 단말기가 데이터 전송 단말기로 선택되었는지 여부를 통지할 수 있다.
단말기가 데이터 전송 단말기로 선택된 경우에, 단계(S560)에서 단말기는 간섭 정렬 기법을 이용하여 기지국으로 데이터를 전송한다. 간섭 정렬 기법에 대해서는 도 1에서 상세히 설명한 바 있다.
단말기가 데이터 전송 단말기로 선택되지 않은 경우에, 단말기는 간섭 정렬 기법이 아닌 다른 기법을 이용하여 기지국으로 데이터를 전송하거나, 기지국으로 데이터를 전송하지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다. 본 발명에 따른 기지국(600)은 프리코딩 벡터 선택부(610), 프리코딩 벡터 정보 생성부(620), 전송부(630), 수신부(640) 및 단말기 선택부(650)를 포함한다.
프리코딩 벡터 선택부(610)는 코드북에 포함된 프리코딩 벡터들 중에서, 기지국에 데이터를 수신하기 위하여 사용하는 신호 벡터 또는 기지국이 간섭 신호를 수신하기 위하여 사용하는 간섭 벡터를 선택한다.
프리코딩 벡터 정보 생성부(620)는 선택된 프리코딩 벡터에 대한 정보를 생성한다. 일실시예에 따르면 프리코딩 벡터 정보 생성부(620)는 프리코딩 벡터의 인덱스를 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성할 수 있다.
전송부(630)는 생성된 프리코딩 벡터 정보를 단말기들(660, 670)로 전송한다.
수신부(640)는 단말기들(660, 670)로부터 상관도를 수신한다. 상관도는 각 단말기들(660, 670)과 기지국(600)간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도를 의미한다.
단말기 선택부(650)는 단말기들(660, 670)중에서 데이터 전송 단말기를 선택한다. 일실시예에 따르면 프리코딩 벡터 선택부(610)는 신호 벡터를 선택하고, 프리코딩 벡터 정보 생성부(620)는 신호 벡터의 인덱스를 프리코딩 벡터 정보로서 생성할 수 있다. 이 경우에, 단말기 선택부(650)는 상관도가 작은 단말기를 데이터 전송 단말기로 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프리코딩 벡터 선택부(610)는 간섭 벡터를 선택하고, 프리코딩 벡터 정보 생성부(620)는 간섭 벡터의 인덱스를 프리코딩 벡터 정보로서 생성할 수 있다. 이 경우에, 단말기 선택부(650)는 상관도가 큰 단말기를 데이터 전송 단말기로 선택할 수 있다.
일실시예에 따르면 단말기(660, 670)는 복수의 기지국으로부터 각각 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 단말기(660, 670)는 각 기지국에 대한 상관도를 기지국(600)으로 전송할 수 있다.
단말기 선택부(650)는 복수의 기지국에 대한 상관도를 모두 수신할 수 있다. 프리코딩 벡터 선택부(610)가 간섭 벡터를 선택한 경우에, 단말기 선택부(650)는 복수의 단말기(660, 670)들 중에서 가장 큰 상관도를 가진 단말기를 데이터 전송 단말기로 선택할 수 있다. 즉, 단말기 선택부(650)는 하기 수학식 2에 따라서 데이터 전송 단말기를 선택할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112009067844248-pat00064
Figure 112009067844248-pat00065
는 i 번째 셀에 위치한 j 번째 단말기와 l 번째 기지국간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도임을 의미한다.
다른 실시예에 따르면, 단말기(660, 670)는 복수의 기지국에 대한 상관도의 합을 기지국(600)으로 전송할 수 있다. 단말기 선택부(650)는 상관도의 합에 기반하여 데이터 전송 단말기를 선택할 수 있다.
프리코딩 벡터 선택부(610)가 간섭 벡터를 선택한 경우에, 단말기 선택부(650)는 복수의 단말기(660, 670)들 중에서 상관도의 합이 가장 큰 단말기를 데이터 전송 단말기로 선택할 수 있다. 즉, 단말기 선택부(650)는 하기 수학식 3에 따라서 데이터 전송 단말기를 선택할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112009067844248-pat00066
수신부(640)는 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다. 본 발명에 따른 단말기(700)는 수신부(710), 채널 추정부(720), 상관도 계산부(730) 및 전송부(740)를 포함한다.
수신부(710)는 기지국(760, 770)으로부터 파일럿 신호를 수신한다.
채널 추정부(720)는 기지국으로부터 수신한 파일럿 신호에 기반하여 기지국(760, 770)으로부터 단말기(700)간의 채널을 추정한다.
수신부(710)는 기지국으로부터 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신한다. 일실시예에 따르면 프리코딩 벡터에 대한 정보는 코드북에서 프리코딩 벡터의 인덱스일 수 있다.
상관도 계산부(730)는 단말기와 기지국간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도를 계산한다. 상관도 계산부(730)는 채널 추정부(720)가 추정한 채널을 이용할 수 있다. 일실시예에 따르면 상관도 계산부(720)는 하기 수학식 4에 따라서 상관도를 계산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112009067844248-pat00067
Figure 112009067844248-pat00068
는 i 번째 셀에 위치한 j 번째 단말기와 l 번째 기지국간의 채널과 프리코딩 벡터의 상관도임을 의미한다. M은 기지국의 수신 안테나의 개수이고, S는 기지국이 수신하려는 신호의 개수이다.
Figure 112009067844248-pat00069
은 l 번째 기지국이 전송한 프리코딩 벡터에 대한 정보에 상응하는 프리코딩 벡터이고,
Figure 112009067844248-pat00070
는 i 번째 셀에 위치한 j 번째 단말기와 l 번째 기지국간의 채널이다.
전송부(740)는 계산된 상관도를 기지국으로 전송한다.
기지국은 복수의 단말기들(700, 750)로부터 상관도를 각각 수신한다. 기지국은 상관도에 기반하여 복수의 단말기들(700, 750)중에서 데이터 전송 단말기를 선택한다.
단말기(700)가 데이터 전송 단말기로 선택된 경우에, 전송부(740)는 간섭 정렬 기법을 이용하여 기지국(760)으로 데이터를 전송한다.
본 발명의 다양한 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 단말기의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우, 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 간섭 정렬 기법의 일예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송하는 통신 시스템의 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 시스템의 동작을 단계별로 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터 수신 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 데이터 전송 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.

Claims (17)

  1. 기지국이 코드북에 포함된 프리코딩 벡터에 기반하여 프리코딩 벡터에 대한 정보를 생성하는 단계;
    상기 기지국이 상기 생성된 프리코딩 벡터에 대한 정보를 단말기들로 전송하는 단계;
    상기 기지국이 상기 단말기들과 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터의 상관도를 상기 단말기들로부터 수신하는 단계
    상기 기지국이 상기 상관도에 기반하여 상기 단말기들 중에서 데이터 전송 단말기를 선택하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 기지국의 데이터 수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 코드북에 포함된 프리코딩 벡터들 중에서, 간섭 신호를 수신하기 위한 간섭 벡터를 선택하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 생성하는 단계는 상기 간섭 벡터의 인덱스를 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성하는 데이터 수신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 전송 단말기를 선택하는 단계는 상기 상관도가 큰 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택하는 데이터 수신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 코드북에 포함된 프리코딩 벡터들 중에서, 데이터를 수신하기 위한 신호 벡터를 선택하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 생성하는 단계는 상기 신호 벡터의 인덱스를 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성하는 데이터 수신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 전송 단말기를 선택하는 단계는 상기 상관도가 작은 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택하는 데이터 수신 방법.
  6. 단말기가 기지국으로부터 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 단말기와 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보의 상관도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 상관도를 상기 기지국으로 전송하는 단계; 및
    상기 상관도에 기반하여 상기 단말기가 간섭 정렬 기법을 이용하여 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 채널의 상태를 추정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 계산하는 단계는 상기 추정된 채널의 상태를 이용하여 상기 상관도를 계산하는 데이터 전송 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프리코딩 벡터에 대한 정보는 상기 기지국이 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터의 인덱스인 데이터 전송 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중에서 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  10. 기지국에 있어서,
    코드북에 포함된 프리코딩 벡터에 기반하여 프리코딩 벡터에 대한 정보를 생 성하는 프리코딩 벡터에 대한 정보 생성부;
    상기 생성된 프리코딩 벡터에 대한 정보를 단말기들로 전송하는 전송부;
    상기 단말기들과 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터의 상관도를 상기 단말기들로부터 수신하는 수신부; 및
    상기 기지국이 상기 상관도에 기반하여 상기 단말기들 중에서 데이터 전송 단말기를 선택하는 단말기 선택부
    를 포함하고,
    상기 수신부는 상기 데이터 전송 단말기로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코드북에 포함된 프리코딩 벡터들 중에서, 간섭 신호를 수신하기 위한 간섭 벡터를 선택하는 프리코딩 벡터 선택부
    를 더 포함하고,
    상기 프리코딩 벡터에 대한 정보 생성부는 상기 간섭 벡터의 인덱스를 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성하는 기지국.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단말기 선택부는 상기 상관도가 큰 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택하는 기지국.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 코드북에 포함된 프리코딩 벡터들 중에서, 데이터를 수신하기 위한 신호 벡터를 선택하는 프리코딩 벡터 선택부
    를 더 포함하고,
    상기 프리코딩 벡터에 대한 정보 생성부는 상기 신호 벡터의 인덱스를 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보로서 생성하는 기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단말기 선택부는 상기 상관도가 작은 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택하는 기지국.
  15. 단말기에 있어서,
    기지국으로부터 프리코딩 벡터에 대한 정보를 수신하는 수신부;
    상기 단말기와 상기 기지국간의 채널과 상기 프리코딩 벡터에 대한 정보의 상관도를 계산하는 상관도 계산부; 및
    상기 계산된 상관도를 상기 기지국으로 전송하는 전송부
    를 포함하고
    상기 전송부는 상기 상관도에 기반하여 간섭 정렬 기법을 이용하여 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 단말기.
  16. 제15항에 있어서,
    채널 추정부
    를 더 포함하고,
    상기 수신부는 상기 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하고,
    상기 채널 추정부는 상기 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 채널의 상태를 추정하고,
    상기 상관도 계산부는 상기 추정된 채널의 상태를 이용하여 상기 상관도를 계산하는 단말기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프리코딩 벡터에 대한 정보는 상기 기지국이 간섭 신호를 수신하기 위한 프리코딩 벡터의 인덱스인 단말기.
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