KR101401598B1 - 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 채널추정부와, 상기 간섭채널로부터 평균값을 이용한 공분산 행렬을 생성하는 공분산 행렬 생성부와, 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 가중치 계산부와, 상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 빔형성기를 포함하여, 빠른 채널 변화에 간섭제거 성능을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
간섭제거, 사운딩 신호, 평균값, 광선 섭동(Ray perturbation), 빔포밍.

Description

다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE CANCELLATION IN MULTIPLE ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 다중안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 안테나를 이용하여 간섭제거를 위한 빔포밍(beamforming)을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
같은 주파수를 사용하는 다중 셀 환경의 무선통신시스템은 셀 중첩 지역에서 인접 셀 간섭이 발생한다. 이 경우, 상기 간섭 신호는 해당 셀 내의 사용자의 신호에 영향을 주어 상기 사용자 단말들의 복조 성능을 저하시킨다.
따라서, 상기 무선통신시스템은 인접 셀 간섭을 제거하기 위한 크게 두 가지 기법을 사용한다. 먼저 상기 무선통신시스템의 수신 단은 간섭 제거 기법을 통해 수신신호에서 간섭 신호를 제거한 후 복조를 수행한다. 다음으로 상기 무선통신시스템의 송신 단은 전송 빔 형성 기법을 이용하여 간섭 방향으로 형성되는 빔 패턴을 제거하여 인접 셀로 영향을 미치는 간섭 신호의 세기를 줄일 수 있다. 이때, 상기 송신 단에서 빔을 형성하기 위해서는 매 순간 서비스를 제공하는 사용자들과의 채널 정보를 알아야 한다.
만일, 상기 무선통신시스템이 시분할 복신(Time Division Duplex) 방식을 사용하는 경우, 상기 시분할 복신 방식의 시스템은 하향링크 채널과 상향링크 채널이 동일한 특이성(Channel reciprocity)을 갖는다. 따라서, 송신 단은 사용자들로부터 수신되는 사운딩 신호를 통해 추정한 채널 정보를 이용하여 하향링크에 대한 빔 형성을 수행한다.
도 1은 종래기술에 따른 무선통신시스템에서 간섭을 고려하지 않고 빔을 형성하는 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 단말 1(101)은 기지국(100)의 서비스 영역에서 상기 기지국(100)으로부터 서비스를 제공받고 단말 2(111)는 기지국 2(110)의 서비스 영역에서 서비스를 제공받는다.
이때, 상기 기지국 1(100)은 상기 단말 1(101)로 빔을 형성하여 신호를 전송한다(120). 여기서 상기 빔 형성을 위해 상기 기지국 1(100)은 단말 1(101)로부터 제 1 사운딩 신호(121)를 수신하여 상향링크 채널을 추정해야한다. 구현에 따라서 단말 1(101)이 하향링크의 파일럿 혹은 프리앰블을 수신하여 채널을 추정한 후 상기 기지국(100)으로 피드백할 수 있다. 마찬가지로 상기 기지국 2(110)도 단말 2(111)로부터 사운딩 신호(112)를 수신하여 채널추정을 한 후 빔을 형성하여 데이터를 전송한다.
만일, 상기 기지국 1(100)이 간섭을 고려하지 않고 빔을 형성하는 경우, 상기 기지국 1(100)에서 전송하는 신호는 상기 단말 2(111)에 큰 간섭(130)으로 작용 한다.
이처럼, 상기 기지국(100)은 단말 1(101)과 간섭 단말 2(111)로부터 전송된 사운딩 신호(121, 131)를 이용하여 채널추정 후(이때 채널추정 오차가 발생할 수 있음), 간섭 단말 2(110) 방향으로 신호가 최대한 도달 [가지] 않도록 조절하고 단말 1(101)로 신호를 최대한 보낼 수 있는 빔 계수를 계산하여 빔 형성을 한다. 단말 1(101)의 제 1 사운딩 신호(121)는 현재 서비스되고 있는 기지국(100)에서 할당받아 전송되는 것이고, 간섭 단말 2(110)의 제 2 사운딩 신호(131)는 상기 기지국 2(110)으로부터 할당받은 사운딩 신호가 현재 서비스되고 있는 기지국 2(110)에 도달한 신호이다.
또한, 도 2와 같이 간섭제거 빔포밍을 수행하기 위해서는 빔계수 계산을 해서 각 안테나에 적용해야 하는데, 시간 지연이 발생하게 된다.
도 2는 기지국이 빔계수 계산과정 및 적용시점까지의 지연을 나타낸다.
상기 도 2를 참조하면, n 프레임 동안에 하향링크 프레임 영역을 통해 기지국은 사운딩 신호를 해당 단말에 할당하고(200), n+1 프레임 동안에 상향링크 프레임 영역을 통해 단말이 사운딩 신호를 기지국으로 전송하고(210), n+2 프레임 동안에 빔계수를 계산하고(220), n+3 프레임부터 빔계수를 적용하여 빔을 형성할 수 있다(230). 따라서 약 2 프레임 정도의 지연이 발생한다.
이때 상기 시간지연은 사운딩 신호를 이용한 채널추정 오차와 더해져 널링(Nulling)이 간섭의 방향이 아닌 다른 방향 향하거나, 널 너비(Nulling Width)이 충분히 크지 못해 간섭제거가 되지 않는 경우가 발생하게 된다. 이로써, 단말과 기 지국 간의 채널이 빨리 변할 경우 기존의 방법은 간접제거 효과가 떨어지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 다중안테나 시스템에서 시간지연과 채널추정 오차에 따른 간섭제거 성능을 향상시키는 장치 및 방법을 제안하여 상기 문제점을 해결하고자 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭를 제거하기 위한 장치에 있어서, 다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 채널추정부와, 상기 간섭채널로부터 평균값을 이용한 공분산 행렬을 생성하는 공분산 행렬 생성부와, 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 가중치 계산부와, 상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 빔형성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭를 제거하기 위한 장치에 있어서, 다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 채널추정부와, 상기 각 안테나별로 간섭채널로부터 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 공분산 행렬을 생성하는 공분산 행렬 생성부와, 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 가중치 계산부와, 상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 빔형성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭를 제거하기 위한 방법에 있어서, 다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 과정과, 상기 간섭채널로부터 평균값을 이용한 공분산 행렬을 생성하는 과정과, 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 과정과, 상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭를 제거하기 위한 방법에 있어서, 다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 과정과, 상기 각 안테나별로 간섭채널로부터 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 공분산 행렬을 생성하는 과정과, 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 과정과, 상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 다중안테나 시스템에서 평균값을 이용한 톤 혹은 밴드별 공분산(covariance) 행렬을 구하거나, 톤 별 간섭행렬 값에 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 톤 혹은 밴드별 공분산 행렬을 함으로써, 빠른 채 널 변화에 간섭제거 성능을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 다중안테나 시스템에서 인접 셀로부터의 간섭을 고려하여 빔포밍을 형성하는 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 특히 상기 다중안테나 시스템에서 평균값을 이용한 톤 혹은 밴드별 공분산 행렬을 구하거나(도 3), 톤 별 간섭행렬 값에 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 공분산 행렬을 구하여(도 4) 간섭제거 빔포밍을 형성하는 장치 및 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국은 301 단계에서 서비스 셀 영역에 있는 단말 들에 사운딩 코드를 위한 자원을 할당하고, 303 단계에서 해당 단말들로부터 사운딩 코드를 수신한다. 상기 기지국은 다른 기지국들의 서비스 셀 영역에 있는 인접 단말들로부터 간섭이 되는 사운딩 코드를 수신할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 305 단계에서 사운딩 코드를 이용하여 상향링크 채널을 추정하고, 307 단계에서 상기 추정한 채널행렬로부터 평균값을 이용한 공분산(covariance) 행렬(R)을 계산한다.
상기 기지국의 서비스 셀 영역에 있는 제 1 단말과 다른 기지국의 서비스 셀 영역에 있는 제 2 단말로부터 수신한 신호는 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112008020510954-pat00001
여기서, r(m)은 기지국 수신신호, hd(m)은 제 1 채널행렬, hi(m)은 제 2 채널행렬, cd(m)는 제 1 사운딩 코드, ci(m)는 제 2 사운딩 코드, n(m)은 잡음, m은 톤 인덱스임. 상기 제 1 채널행렬은 상기 기지국과 상기 제 1 단말 사이의 채널 행렬(이하 "바라는 채널(desired channel)"이라 칭함)이고, 상기 제 2 채널행렬 상기 기지국과 상기 제 2 단말 사이의 채널 행렬(이하 "간섭 채널(interference channel)"이라 칭함)이다. 그리고, 상기 제 1 사운딩 코드는 제 1 단말이 전송하는 사운딩 코드이고, 상기 제 2 사운딩 코드는 제 2 단말이 전송하는 사운딩 코드이다.
여기서, 제 1 채널에 대한 추정은 하기 <수학식 2>와 같고, 제 2 채널에 대 한 추정은 하기 <수학식 3>과 같다.
Figure 112008020510954-pat00002
여기서,
Figure 112008020510954-pat00003
은 추정된 제 1 채널이고, r(m)은 수신신호, cd(m)는 제 1 사운딩 코드, *은 컨주게이트 연산을 나타냄. 즉, 제 1 채널은 알고 있는(기지국에서 사운딩 코드를 할당하기 때문에 단말들에 대한 사운딩 코드 정보를 알 수 있음) 제 1 사운딩 코드의 컨주게이트와 수신신호를 곱하여 추정할 수 있고, 18개의 톤 별로 계산된 제 1 채널행렬에 대해 평균값을 계산한다. 18개 톤은 하나의 일 예이고 구현에 따라 N개 톤에 대해서 혹은 밴드별로 제 1 채널행렬의 평균값을 계산할 수 있다.
Figure 112008020510954-pat00004
여기서,
Figure 112008020510954-pat00005
은 추정된 제 2 채널이고, r(m)은 수신신호,
Figure 112008020510954-pat00006
은 추정된 제 1 채널, cd(m)는 제 1 사운딩 코드임. 다시 말해 제 2 채널은 기지국에서 수신한 신호(r(m))에서 자신에 대한 신호
Figure 112008020510954-pat00007
만을 제거하여 얻을 수 있다.
여기서, 상기 <수학식 3>에서 추정된 제 2 채널로부터 공분산 (covariance) 행렬(R)을 산출한다. 상기 공분산 행렬(R)은 하기 <수학식 4>와 같다. 설명의 편의를 위해 본 발명에서는 4개의 안테나를 기준으로 구한 공분산 행렬을 구한다.
Figure 112008020510954-pat00008
상기 기지국에서 4개의 안테나를 사용할 경우, 공분산 행렬은 <수학식 5>와 같다.
Figure 112008020510954-pat00009
Figure 112008020510954-pat00010
여기서, m은 톤 인덱스, 상기 R(m,t)은 시간 t에서 톤 인덱스 m일 때의 공분산 행렬임. 따라서 R(m)은 주기 T동안의 톤 별 평균값에 의한 공분산 행렬을 구한다. 상기 공분산 행렬을 통해 독립채널이 종속채널에 미치는 영향을 알 수 있다.
이처럼 공분산 행렬을 통계적으로 즉 소정의 톤별에 대한 평균값으로 계산함으로써, 시간지연과 채널추정 오차에 따른 간섭제거 성능을 높일 수 있다.
도 6은 OFDM 프레임 구조에서 사운딩 코드 적용 예를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, OFDM 프레임은 시간축과 주파수 축에 의해, 하향링크 프레임(610)과 상향링크 프레임(620)으로 구분된다. 상기 하향링크 프레임 일부 영역(610)을 통해 사운딩 코드를 할당하면, 상향링크 프레임의 일부 영역(600)을 통해 할당받은 사운딩 코드를 전송한다. 여기서는 18 톤 혹은 18개의 부반송파를 통해 사운딩 코드가 전송되는 경우를 보여주고 있다.
본 발명은 4개의 안테나별로 빔포밍 밴드영역에 대해(630) 톤 별로 간섭채널(hi) 혹은 제 2 채널을 추정한다(640). 그리고, 추정한 간섭채널을 통해 공분산 행렬(R)을 산출한다(650).
이후, 상기 기지국은 309 단계에서 상기 평균값에 따른 공분산 행렬(R(m))을 이용하여 빔 계수(w)를 계산한다. 상기 빔 계수는 하기 <수학식 6>과 같다.
Figure 112008020510954-pat00011
여기서, w는 빔 계수들이고,
Figure 112008020510954-pat00012
는 제 1 채널에 대한 허미션 행렬, R은 공분산 행렬,(ㆍ)-1은 역행렬 연산을 의미한다.
이후, 상기 기지국은 311 단계에서 빔 계수(w)를 이용하여 빔을 형성한 후 해당 단말로 전송한다.
이후, 상기 기지국은 간섭제거 절차를 종료한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 기지국은 401 단계에서 서비스 셀 영역에 있는 단말들에 사운딩 코드를 위한 자원을 할당하고, 403 단계에서 해당 단말들로부터 사운딩 코드를 수신한다. 상기 기지국은 다른 기지국들의 서비스 셀 영역에 있는 인접 단말들로부터 사운딩 코드를 수신할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 405 단계에서 사운딩 코드를 이용하여 상향링크 채널을 추정하고(<수학식 3> 참조), 407 단계에서 톤 별 간섭채널 값에 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 톤 별 공분산 행렬을 계산한다.
상기 광선 섭동 방법은 각도 확산(angular sperding)이 추가된 가상의 간섭 광선(ray)을 생성하여 공분산을 계산하는 것이다. 상기 광선 섭동 방법을 통해 널 너비(Null Width) 증대 효과를 얻을 수 있다.
상기 광선 섭동 방법은 하기 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
상기 도 7 (a)을 참조하면, 4개의 안테나 각각에 대해 △만큼씩 빔 방향을 변화하여, 예를 들어, 안테나 1에 대한
Figure 112009029847722-pat00013
의 빔 방향(700)을 제 1 빔방향(701)과 제 2 빔방향(703)으로, 안테나 2에 대한
Figure 112009029847722-pat00014
의 빔 방향(710 [720] )을 제 1 빔 방향(711)과 제 2 빔 방향(713)으로, 안테나 3에 대한
Figure 112009029847722-pat00015
의 빔 방향(720 [730] )을 제 1 빔 방향(721)과 제 2 빔 방향(723)으로, 안테나 4에 대한
Figure 112009029847722-pat00016
의 빔 방향(730 [740] )을 제 1 빔 방향(731)과 제 2 빔 방향(733)으로, 조절하게 되면 도 7 (b)에서처럼 빔에 대한 널 너비(null width) 증대효과를 얻을 수 있다. 상기 도 7(b)는 광선 섭동 방법을 적용했을 때와 하지 않았을 경우를 비교한 것이다. 굵은 선이 광선 섭동 방법이 적용된 경우이다. d1은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이의 거리(750)이고, d2은 제 1 안테나와 제 3 안테나 사이의 거리(760)이고, d3은 제 1 안테나와 제 4 안테나 사이의 거리(770)이다.
예를 들면, 90도와 120도 사이에 타깃 단말(790)로 빔이 형성되고, 약 30도 방향으로 인접 단말에 대해 빔이 작게 형성된다. 인접 단말에 대한 빔을 다시 확대해 보면(730), 인접 단말로의 방향(795)으로 간섭을 주지 않기 위해서 빔 크기가 작을 경우를 볼 수 있을 것이다. 특히, 광선 섭동 방법을 적용했을 때(796)와 광선 섭동 방법을 적용하지 않은 경우(797)의 빔을 보면, 광선 섭동 방법을 적용했을 때(796)가 더 빔 크기가 작아지는 것을 볼 수 있다. 즉 널 너비 증대 효과를 얻을 수 있다. 따라서 인접 단말로 많은 간섭을 주지 않게 된다.
톤 별 간섭 채널 값에 광선 섭동 방법을 적용하면 공분산 행렬(R)은 하기 <수학식 7>과 같다.
Figure 112008020510954-pat00017
Figure 112009029847722-pat00044
Figure 112009029847722-pat00045
여기서, n은 빔 방향을 나타내는 인덱스(기준 빔 방향, 제 1 빔 방향, 제 2 빔 방향),
Figure 112009029847722-pat00020
은 추정된 제 2 채널이고, (ㆍ)H는 허미샨 행렬, I는 단위벡터,
Figure 112009029847722-pat00021
는 잡음분산임. R 기준 공분산 행렬, R-은 제 1 빔 방향에 대한 공분산 행렬, R+은 제 2 빔 방향에 대한 공분산 행렬임,
Figure 112009029847722-pat00022
,
Figure 112009029847722-pat00023
,
Figure 112009029847722-pat00024
,
Figure 112009029847722-pat00025
, k는
Figure 112009029847722-pat00026
, △는 확산 각도(spreading angle)이다.
본 발명에 4개의 안테나와 광선 섭동을 제 1 빔 방향과 제 2 빔 방향에 대한 공분산 행렬을 예를 들어 설명하였지만, N개의 안테나와 m개의 빔 방향에 대한 공분산 행렬을 적용할 수도 있다.
이후, 상기 기지국은 409 단계에서 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수(w)를 계산한다(상기 <수학식 6> 참조). 구현에 따라서, 상기 도 3에서처럼,상기 광선 섭동 방법으로 구한 공분산 행렬(R)도 평균값으로 처리할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 411 단계에서 빔 계수(w)를 이용하여 데이터를 전송시 빔을 형성하여 해당 단말로 전송한다.
이후, 상기 기지국은 간섭제거 절차를 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 장치도를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 기지국의 송신부는 부호 및 변조기(500), 역다중화기(502), 빔형성기(504), 가중치 계산부(506), 평균 계산부(508), 공분산 행렬 생성부(510), 채널 추정부(512)를 포함하여 구성된다.
상기 부호 및 변조기(500)는 송신 데이터를 해당 변조 수준(예: MCS(Modulation and Coding Scheme)레벨)에 따라 부호화 및 변조하여 한다. 상기 역다중화기(502)는 상기 부호 및 변조기(500)로부터 제공받은 변조 심볼들을 역다중화하여 출력한다.
상기 채널 추정부(512)는 다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정한다. 상기 채널추정은 도 6에서처럼 각각의 안테나별 소정의 톤 혹은 밴드별에 대해 간섭채널을 추정이 이루어질 수 있다.
상기 공분산 행렬 생성부(510)는 상기 간섭채널로부터 평균값을 이용한 공분산 행렬을 생성하거나, 상기 도 7에서처럼 상기 각 안테나별로 간섭채널로부터 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 공분산 행렬을 생성한다. 상기 공분산 행렬은 상기 다수의 안테나별 채널들 간의 상관 정도를 나타내는 행렬이다.
광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 생성한 공분산 행렬을 바로 빔 계수를 구하는데 이용할 있지만, 구현에 따라서 상기 평균 계산부(508)를 통해 상기 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 생성한 공분산 행렬을 톤별 혹은 밴드별 평균을 구하여 빔 계수를 산출할 수 있다.
상기 가중치 계산부(506)는 상기 <수학식 6>에서처럼 상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산한다. 상기 빔형성기(504)는 상기 역다중화기(502)로부터 출력되는 신호에 상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성한다.
도 8은 종래기술과 본 발명의 빔패턴 비교 그래프를 도시하고 있다.
상기 도 8(a)은 종래 기술에서 순시 채널 변화에 따른 공분산을 이용할 시 빔형성 패턴이고, 상기 도 8(b)은 본 발명에 따른 평균값에 따른 공분산을 이용할 시 빔형성 패턴이고, 상기 도 8(c)은 광선 섭동에 따른 공분산을 이용할 시 빔 형성 패턴을 도시하고 있다.
본 발명의 방법으로 빔계수 계산시, 간섭방향으로 널 너비(Nulling Width)가 커지는 것을 알 수 있다. 상기 도 8(a) 대비 상기 도 8(b)/상기 도 8(c)의 간섭1 방향 널 너비가 커져 있음 을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 성능 그래프를 도시하고 있다.
상기 도 9를 참조하면, 가로는 CIR 값이고 세로는 널 이득(nulling gain)(dB)이다. 널 이득은 타깃 단말에 대한 전력/간섭 단말에 대한 전력비이고, CIR은 타깃 단말과 간섭 단말의 신호 크기 비교한 것으로 CIR=0[dB] 이라는 의미는 타깃 단말과 간섭 단말이 신호 크기가 똑같은 경우고, CIR 값이 양수이면 타깃 단말의 신호가 큰 경우이고, CIR 값이 음수이면 간섭 단말의 신호가 더 큰 경우를 의미한다. 여기서 방법 1은 도 3에서처럼 평균값에 따른 공분산 구하여 빔을 형성하 는 것이고, 방법 2는 도 4에서처럼 광선 섭동을 적용하여 빔을 형성하는 경우이고, 방법 3은 방법 2에 대해 광선 섭동으로 산출된 공분산을 평균을 구하여 빔을 형성하는 경우이다.
상기 도 8(a,b,c)과 같은 빔패턴 적용시의 널 이득을 나타낸다. 작동범위 내에서 기존 방법대비 최대 7dB이상 성능이득이 있음을 알 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 무선통신시스템에서 간섭을 고려하지 않고 빔을 형성하는 구성도,
도 2는 빔 계수 적용 지연 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 흐름도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭제거를 위한 장치도,
도 6은 본 발명에 따른 OFDM 프레임 구조에서 사운딩 코드 적용 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 광선 섭동(ray perturbation) 예시도,
도 8은 종래기술과 본 발명의 빔패턴 비교 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 성능 그래프.

Claims (22)

  1. 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭을 제거하기 위한 장치에 있어서,
    다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 채널추정부와,
    상기 간섭채널로부터 평균값을 이용한 공분산 행렬을 생성하는 공분산 행렬 생성부와,
    상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 가중치 계산부와,
    상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 빔형성기를 포함하고,
    상기 채널 추정부는 서빙 기지국의 수신신호 중에서 상기 서빙 기지국 내의 단말이 전송하는 제1 채널을 추정하고, 상기 수신신호에서 상기 추정된 제1 채널을 제거함으로써, 인접한 상기 다른 기지국 내의 단말이 전송하는 상기 간섭 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공분산 행렬은 상기 다수의 안테나별 채널들 간의 상관 정도를 나타내는 행렬임을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 사운딩 신호에는 서비스 영역에 있는 해당 단말로부터의 제 1 사운딩 코드와 다른 기지국의 서비스 영역에 있는 인접 단말로부터의 제 2 사운딩 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 채널추정은 각각의 안테나별 소정의 톤 혹은 밴드별에 대해 간섭채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 빔 계수는 하기 <수학식 8>로 산출되는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
    Figure 112009029847722-pat00027
    여기서, w는 빔 계수들이고,
    Figure 112009029847722-pat00028
    는 서비스 셀에 대한 채널에 대한 허미션 행렬, R은 공분산 행렬,(ㆍ)-1은 역행렬 연산임.
  6. 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭을 제거하기 위한 장치에 있어서,
    다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 채널추정부와,
    상기 각 안테나별로 간섭채널로부터 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 공분산 행렬을 생성하는 공분산 행렬 생성부와,
    상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 가중치 계산부와,
    상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 빔형성기를 포함하고,
    상기 채널 추정부는 서빙 기지국의 수신신호 중에서 상기 서빙 기지국 내의 단말이 전송하는 제1 채널을 추정하고, 상기 수신신호에서 상기 추정된 제1 채널을 제거함으로써, 인접한 상기 다른 기지국 내의 단말이 전송하는 상기 간섭 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광선 섭동(ray perturbation) 방법은 각 안테나별 추정된 기준 간섭채널에 대한 제 1 공분산 행렬(R)과, 상기 기준 간섭채널에 대한 빔 방향으로부터 좌우로 소정의 각도만큼을 틀어 적어도 하나 이상의 제 2 공분산 행렬(R+, R-)을 생성하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 광선 섭동 방법을 적용하여 산출한 공분산 행렬에 대해 소정의 톤 별 혹은 밴드별 평균을 구하여 빔 계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 빔 계수는 하기 <수학식 9>로 산출되는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
    Figure 112009029847722-pat00029
    여기서, w는 빔 계수들이고,
    Figure 112009029847722-pat00030
    는 서비스 셀에 대한 채널에 대한 허미션 행렬, R은 공분산 행렬,(ㆍ)-1은 역행렬 연산임.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 채널추정은 각각의 안테나별 소정의 톤 혹은 밴드별에 대해 간섭채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 장치.
  11. 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭을 제거하기 위한 방법에 있어서,
    다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 과정과,
    상기 간섭채널로부터 평균값을 이용한 공분산 행렬을 생성하는 과정과,
    상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 과정과,
    상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하고,
    상기 간섭 채널을 추정하는 과정은, 서빙 기지국의 수신신호 중에서 상기 서빙 기지국 내의 단말이 전송하는 제1 채널을 추정하고, 상기 수신신호에서 상기 추정된 제1 채널을 제거함으로써, 인접한 상기 다른 기지국 내의 단말이 전송하는 상기 간섭 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공분산 행렬은 상기 다수의 안테나별 채널들 간의 상관 정도를 나타내는 행렬임을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 사운딩 신호에는 서비스 영역에 있는 해당 단말로부터의 제 1 사운딩 코드와 다른 기지국의 서비스 영역에 있는 인접 단말로부터의 제 2 사운딩 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 채널추정은 각각의 안테나별 소정의 톤 혹은 밴드별에 대해 간섭채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 빔 계수는 하기 <수학식 10>로 산출되는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
    Figure 112009029847722-pat00031
    여기서, w는 빔 계수들이고,
    Figure 112009029847722-pat00032
    는 서비스 셀에 대한 채널에 대한 허미션 행렬, R은 공분산 행렬,(ㆍ)-1은 역행렬 연산임.
  16. 다중안테나 시스템에서 빔형성시 다른 기지국으로부터 서비스받는 단말에 간섭을 제거하기 위한 방법에 있어서,
    다수의 안테나를 통한 사운딩 신호를 이용하여 서비스 셀에 대한 채널과 인접 셀에 대한 간섭채널을 추정하는 과정과,
    상기 각 안테나별로 간섭채널로부터 광선 섭동(ray perturbation) 방법을 적용하여 공분산 행렬을 생성하는 과정과,
    상기 공분산 행렬을 이용하여 빔 계수를 계산하는 과정과,
    상기 빔 계수를 이용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하고,
    상기 간섭 채널을 추정하는 과정은, 서빙 기지국의 수신신호 중에서 상기 서빙 기지국 내의 단말이 전송하는 제1 채널을 추정하고, 상기 수신신호에서 상기 추정된 제1 채널을 제거함으로써, 인접한 상기 다른 기지국 내의 단말이 전송하는 상기 간섭 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 광선 섭동(ray perturbation) 방법은 각 안테나별 추정된 기준 간섭채널에 대한 제 1 공분산 행렬(R)과, 상기 기준 간섭채널에 대한 빔 방향으로부터 좌우로 소정의 각도만큼을 틀어 적어도 하나 이상의 제 2 공분산 행렬(R+, R-)을 생성하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 광선 섭동 방법을 적용하여 산출한 공분산 행렬에 대해 소정의 톤 별 혹은 밴드별 평균을 구하여 빔 계수를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 빔 계수는 하기 <수학식 11>로 산출되는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
    Figure 112009029847722-pat00033
    여기서, w는 빔 계수들이고,
    Figure 112009029847722-pat00034
    는 서비스 셀에 대한 채널에 대한 허미션 행렬, R은 공분산 행렬,(ㆍ)-1은 역행렬 연산임.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 채널추정은 각각의 안테나별 소정의 톤 혹은 밴드별에 대해 간섭채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 간섭제거 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
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