KR101402290B1 - 무선통신시스템에서 인접 셀 간섭을 고려한 하향링크 송신빔포밍 방법 및 장치 - Google Patents

무선통신시스템에서 인접 셀 간섭을 고려한 하향링크 송신빔포밍 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하향링크 송신 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것으로서, 일정 주기마다 인접 기지국들로부터 수신되는 신호를 측정하여 각 기지국으로부터의 평균 채널 정보를 측정하는 과정과, 상기 측정된 각 기지국의 평균 채널 정보를 이용하여 상기 인접 기지국들 중 자신의 평균 신호대 간섭 및 잡음 전력비에 큰 영향을 주는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 후보 기지국 집합을 결정하는 과정과, 상기 후보 기지국 집합과 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국의 평균 채널 정보를 자신의 서빙 기지국으로 전송하는 과정을 포함하여, 각 기지국이 적은 궤환 정보만으로 자신의 사용자에 대한 빔포밍 이득과 인접 기지국의 사용자에 대한 간섭을 고려하여 송신 빔포밍 가중치를 생성함으로써, 셀 가장자리에 위치한 사용자의 수신성능을 향상시킬 수 있으며, 안테나 상관이 크거나 후보 기지국 집합에 포함된 기지국 수가 증가할수록 큰 이득을 얻을 수 있다.
송신빔포빙(Transmit Beamforming), 빔포밍 가중치(Beamforming weight vector), 안테나 상관, 궤환 정보, 후보 기지국 집합

Description

무선통신시스템에서 인접 셀 간섭을 고려한 하향링크 송신 빔포밍 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DOWNLINK TRANSMIT BEAMFORMING CONSIDERING NEIGHBOR CELL INTERFERENCE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 무선통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 고려한 하향링크 송신빔포빙 기법을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 무선통신시스템에서 단말기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 무선통신에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기에서 후보 기지국을 결정하는 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기에서 데이터 수신 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 송신 빔포밍을 결정하여 스케줄링을 수행하는 절차를 도시하는 도면,
도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에서 안테나 상관 정도에 따른 성능 그래프를 도시하는 도면,
도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에서 사용자 수에 따른 성능 그래프를 도시하는 도면, 및
도 9는 본 발명의 후보 기지국 집합을 구하기 위한 거리에 따른 하기 수학식 4의 타당성을 증명하기 위한 그래프를 도시하는 도면.
본 발명은 무선통신시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 다중입력 단일출력 시스템에서 인접 기지국의 간섭과 궤환(feedback) 정보량을 고려한 하향링크 송신 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것이다.
다중입력 단일출력(Multiple Input Single Output; MISO) 시스템은 송신 빔포빙 기법을 이용함으로써, 단일입력 단일출력(Single Input Single Output; SISO) 시스템에 비해 높은 신호대 잡음 전력비와 다이버시티 이득을 얻을 수 있다.
종래에 제공된 상기 송신 빔포밍 기법으로는 정합 빔포밍(Coherent beamforming) 기법, 고유 빔포밍(Eigenbeamforming) 기법, 기회적 빔포밍(Opportunistic beamforming) 기법 등이 있다.
먼저, 상기 정합 빔포밍 기법은 신호대 잡음비 이득과 다이버시티 이득을 동시에 얻을 수 있으나 송신단에서 순시 채널 정보(Instantaneous channel information)가 요구되어 수신단에서의 궤환 정보량이 큰 문제점을 가진다. 이에 반하여, 상기 고유 빔포밍 기법은 안테나 상관이 있는 환경에서 상기 안테나 상관 정보만을 이용하여 빔포밍을 수행하는 기법으로서, 상기 정합 빔포밍 기법에 비하여 성능은 떨어지지만 순시 채널 정보를 이용하지 않기 때문에 궤환 정보량이 작다는 이점을 가지고, 상기 안테나 상관 정도가 클수록 상기 정합 빔포밍에 근접하는 성능을 얻을 수 있다. 또한, 상기 기회적 빔포 기법은 상기 순시 채널 정보를 이용하지 않으면서 상기 정합 빔포밍과 비슷한 성능을 얻을 수 있는 기법으로 랜덤 빔을 발생시킨 후 각 사용자의 신호대 간섭 및 잡음 전력비(Signal to Interference plus Noise power Ratio: SINR) 정보만을 가지고 최적의 사용자를 선택하여 스케줄링함으로써, 다중 사용자 다이버시티(multi-user diversity) 이득을 얻을 수 있는 장점을 가진다.
하지만, 상술한 바와 같은 기법들은 다중 셀 환경에서 셀의 가장자리에 위치한 사용자에 대한 고려가 부족한 문제점을 가진다. 상기 다중 셀 환경에서 셀의 가장자리에 위치한 사용자는 자신의 서빙 기지국으로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 큰 경로 감쇄(path-loss)로 인하여 신호 전력이 크게 떨어지게 되고, 비슷한 거리에 존재하는 인접 셀의 기지국 신호로부터 간섭을 받게 된다. 따라서, 상기 셀의 가장자리에 위치한 사용자의 수신 성능을 향상시키기 위한 방법이 제공될 필요성이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중입력 단일출력 시스템의 기지국에서 자신의 사용자에 대한 빔포밍 이득과 인접 기지국의 사용자에 간섭을 고려하여 하향링크 송신 빔포밍 가중치를 생성하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중입력 단일출력 시스템의 기지국에서 적은 궤환 정보만을 이용하여 빔포밍 가중치를 생성하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중입력 단일출력 시스템의 단말에서 자신의 수신성능에 영향을 미치는 주변 기지국을 결정하고 이에 관한 채널 정보를 궤환하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 단말의 동작 방법은, 일정 주기마다 인접 기지국들로부터 수신되는 신호를 측정하여 각 기지국으로부터의 평균 채널 정보를 측정하는 과정과, 상기 측정된 각 기지국의 평균 채널 정보를 이용하여 상기 인접 기지국들 중 자신의 평균 신호대 간섭 및 잡음 전력비에 큰 영향을 주는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 후보 기지국 집합을 결정하는 과정과, 상기 후보 기지국 집합과 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국의 평균 채널 정보를 자신의 서빙 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2견지에 따르면, 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 기지국의 동작 방법 은, 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말들의 서비스 순서를 결정하는 과정과, 상기 서비스 순서와 상기 단말들로부터 일정 주기마다 수신되는 후보 기지국 집합과 그에 따른 평균 채널 정보를 인접 기지국과 교환하는 과정과, 상기 교환된 정보로부터 자신을 후보 기지국으로 결정한 인접 기지국의 단말들을 확인하는 과정과, 상기 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말과 상기 확인된 인접 기지국 단말들의 평균 채널 정보를 이용하여 빔포밍 가중치를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3견지에 따르면, 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 단말의 장치는, 인접 기지국들로부터 수신된 신호에서 각 기지국의 평균 채널 정보를 측정하는 수신 신호 확인부와, 상기 측정된 각 기지국의 평균 채널 정보를 이용하여 상기 인접 기지국들 중 자신의 평균 신호대 간섭 및 잡음 전력비에 큰 영향을 주는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 후보 기지국 집합을 결정하는 후보 기지국 집합 생성부와, 상기 인접 기지국들로부터의 신호를 수신하고, 상기 결정된 후보 기지국 집합과 해당 평균 채널 정보를 자신의 서빙 기지국으로 송신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4견지에 따르면, 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 기지국 장치는, 단말로부터 수신되는 신호에서 후보 기지국 집합과 그에 따른 평균 채널 정보를 확인하는 수신 신호 확인부와, 상기 기지국 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말의 서비 스 순서를 결정하는 타겟 순서 결정부와, 상기 수신 신호 확인부에서 확인된 정보와 상기 단말의 서비스 순서를 인접 기지국과 교환하는 기지국 정보 교환부와, 상기 교환된 정보로부터 자신을 후보 기지국으로 결정한 인접 기지국의 단말을 확인하고, 상기 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말과 상기 인접 기지국 단말의 평균 채널 정보를 이용하여 빔포밍 가중치를 생성하는 빔포밍 가중치 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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 생략한다.
이하 본 발명에서는 다중Z용자의 수신성능을 향상시키기 위해 각 기지국이 적은 궤환(feedback) 정보만으로 자신의 사용자에 대한 빔포밍 이득과 인접 기지국의 사용자에 간섭을 고려하여 송신 빔포밍 가중치를 생성하는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다. 이하 본 발명에서는 상기 적은 궤환 정보를 위해 순시 채널 정보가 아닌 채널 공분산 행렬(channel covariance matrix), 평균 신호 전력, 및 총 잡음 전력의 평균값 정보를 이용할 것이다.
도 1은 무선통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 고려한 하향링크 송신빔포빙 기법을 도시하고 있다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 각 셀의 가장 자리에 위치하는 사용자(혹은 단말) A, B, C는 각각 자신의 서빙 기지국으로부터 데이터를 수신하고, 상기 각각의 서빙 기지국은 자신으로부터 서비스를 받는 사용자의 수신 성능을 향상시킬 수 있도록 빔포밍 가중치를 설정한다. 이때, 상기 각각의 사용자는 자신의 서빙 기지국과 비슷한 거리만큼 떨어진 인접 기지국들로부터 영향을 받게 된다. 따라서, 상기 각 사용자의 서빙 기지국에서 자신의 사용자에 대한 수신 성능을 향상시키기 위해 설정된 빔포밍 가중치는 인접 기지국의 사용자들에게 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 셀 1(100)의 기지국이 사용자 A(102)의 수신 성능이 최대가 되도록 설정한 빔포밍 가중치는 인접한 셀 2와 셀 3의 가장자리에 위치한 사용자 B, C가 각각 자신의 서빙 기지국으로부터 신호를 수신하는데 받는 간섭양을 결정하게 된다.
이에 따라, 상기 각각의 서빙 기지국은 자신의 사용자에 대한 수신 성능을 향상시키면서, 자신으로부터 영향을 받는 인접 기지국의 사용자들에 대한 간섭을 줄일 수 있는 빔포밍 가중치를 설정해야 할 것이다. 즉, 셀 i의 기지국은 사용자 k를 위한 빔포밍 가중치(Wi ,k)가 상기 사용자 k의 수신 성능을 향상시키면서 다른 셀에 위치한 사용자에게 미치는 간섭의 크기가 작도록 설정해야 할 것이다.
본 발명에서는, 매 데이터 전송 시간마다, 각 셀의 기지국이 자신의 사용자들 중 한 사용자를 위하여 빔포밍 가중치 을 정하게 된다. 본 발명에서는 상기의 정한 사용자를 타겟 사용자(target user)라 정의하며 시간에 따른 상기의 빔포밍 가중치의 집합을 빔 패턴이라 정의한다.
여기서, 상기 셀 i가 상기 사용자 k를 위하여 정한 빔포밍 가중치 Wi ,k에 의해 동일한 시간에 다른 셀의 기지국으로부터 서비스를 제공받는 타겟 사용자들이 느끼는 총 평균 간섭 전력량을 평균 재밍 전력(Average jamming power) Ji ,k라 정의하면, 상기 평균 재밍 전력을 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007023394800-pat00001
상기 수학식 1에서 상기 E{x}는 랜덤 변수 x의 기대값을 나타내고, 상기 hi,j는 셀 i의 기지국과 다른 셀의 사용자 j사이의 채널 값을 나타내며, 상기 Ri ,j는 상기 채널의 공분산 행렬을 나타낸다. 그리고, 상기 Pi ,j는 셀 i의 기지국에서 상기 사용자 j에게 전달되는 평균 신호의 전력을 나타내며, 윗첨자 *는 Hermitian 연산자를 나타낸다. 여기서, 상기 다른 셀의 사용자 j는 상기 셀 i가 사용자 k를 위해 빔포밍 가중치를 정하는 시간과 동일한 시간에 다른 셀의 기지국이 고려하는 타겟 사용자를 의미한다.
상기 수학식 1에서와 같이 상기 셀 i가 사용자 k를 위하여 정한 빔포밍 가중치 Wi ,k가 다른 셀에 있는 사용자들에게 영향을 미치지만, 상기 셀 i로부터 멀리 떨어져 있는 다른 셀의 사용자들은 셀 i의 기지국으로부터 전달되는 수신 신호의 평 균 전력이 매우 작거나 채널의 안테나 상관이 거의 없어 상기 Wi ,k에 의해 크게 영향을 받지 않게 된다. 따라서 이하 본 발명에서는 전체 시스템의 복잡도를 감소시키기 위하여 각각의 사용자가 자신에게 큰 평균 전력을 제공하면서 안테나 상관이 큰 기지국들만을 후보 기지국으로 결정하고, 각 기지국은 자신을 후보 기지국으로 결정한 다른 셀의 사용자들만을 고려하여 상기 빔포밍 가중치를 결정할 것이다. 즉, 상기 각각의 사용자는 인접 기지국들 중 빔포밍 가중치가 자신의 평균 신호대 간섭 및 잡음 전력비에 큰 영향을 주는 기지국들을 후보 기지국으로 결정한다.
따라서, 상기 수학식 1에서 나타낸 평균 재밍 전력 Ji ,k는 하기 수학식 2와 같이 재 정의할 수 있다.
Figure 112007023394800-pat00002
여기서, 상기 Ψi는 재밍 사용자 집합으로서, 셀 i의 기지국을 자신의 후보 기지국 집합으로 포함하는 사용자 집합을 의미한다.
그러면, 이하에서 상기 사용자가 자신의 후보 기지국을 결정하고, 각 기지국이 자신으로부터 서비스를 제공받는 사용자의 평균 빔포밍 이득과 자신을 후보 기지국으로 결정한 다른 기지국의 사용자에 대한 간섭, 즉, 평균 재밍 전력을 고려하여 빔포밍 가중치를 설정하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선통신시스템에서 단말기의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 상기 단말기는 수신부(200), 수신 신호 확인부(202), 후보 기지국 집합 생성부(204), 송신부(210)를 포함하여 구성되며, 상기 후보 기지국 집합 생성부(204)는 후보 기지국 집합 구성부(206)와 채널 용량 산출부(208)를 포함한다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 상기 수신부(200)는 안테나를 통해 수신되는 주변 기지국들로부터의 신호를 기저대역 신호로 변환한 후, 미리 정해진 변조 방식과 부호율에 따라 복조 및 복호를 수행하여 상기 수신 신호 확인부(202)로 출력한다.
상기 수신 신호 확인부(202)는 상기 수신부(200)로부터 입력되는 수신 신호에 대한 정보를 바탕으로 각 기지국들의 신호를 구분하고, 상기 구분된 기지국 각각의 신호로부터 채널 공분산 행렬과 그에 따른 최대 및 최소 고유값, 신호의 평균 전력과 총 잡음 전력의 평균값을 획득한 후, 이를 상기 후보 기지국 집합 생성부(204)와 상기 송신부(210)로 출력한다.
상기 후보 기지국 집합 생성부(204)는 상기 후보 기지국 집합 구성부(206)와 상기 채널 용량 산출부(208)를 포함함으로써, 상기 수신 신호 확인부(202)로부터 입력되는 데이터를 이용하여 상기 신호가 수신된 기지국들 중 후보 기지국 집합을 결정한다.
즉, 상기 채널 용량 산출부(208)는 하기 수학식 3을 이용하여 상기 신호가 수신된 기지국들 중 특정 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시켰을 경우에 얻을 수 있는 최대 채널 용량을 산출하고, 상기 산출된 최대 채널 용량을 상기 후보 기지국 집합 구성부(206)로 출력한다. 여기서, 상기 채널 용량 산출부(208)는 상기 신호가 수신된 기지국들 중 평균 수신 전력이 가장 큰 기지국 순서대로 상기 최대 채널 용량을 산출할 것이다.
하기 수학식 3은 후보 기지국 집합의 최대 채널 용량을 산출하는 식을 나타낸다.
Figure 112007023394800-pat00003
여기서, 상기 Cupper(Ω)는 후보 기지국 집합이 Ω일 때의 최대 채널 용량을 나타내며, 상기 γi,k는 상기 사용자 k의 서빙 기지국 i로부터의 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비를 의미하며, 상기 E{γi,k}는 상기 γi,k의 기대값으로써, 하기 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112007023394800-pat00004
Figure 112007023394800-pat00005
여기서, 상기 NΩ는 상기 후보 기지국 Ω에 포함된 기지국의 수를 나타내며, 상기 λi, k max와 λi, k min은 각각 셀 i의 기지국과 사용자 k사이의 채널 공분산 행렬의 최대 및 최소 고유값을 나타내고, 상기α와 β는 서빙 기지국 이외에 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국의 셀 인덱스를 나타낸다. 일반적으로 셀룰러 시스템의 구조상 큰 간섭을 주는 셀은 1개 혹은 2개이므로, 본 발명에서는 후보 기지국 집합이 2개 혹은 3개 셀의 기지국으로 구성된 경우만을 고려하기로 한다.
상기 후보 기지국 집합 구성부(206)는 상기 채널 용량 산출부(208)로부터 입력된 최대 채널 용량을 바탕으로 해당 기지국이 후보 기지국 집합에 포함되었을 경우의 성능 이득을 산출한다. 여기서, 상기 성능 이득은 하기 수학식 5를 이용하여 산출할 수 있다.
하기 수학식 5는 특정 기지국이 후보 기지국에 포함되었을 경우의 성능 이득을 나타낸다.
Figure 112007023394800-pat00006
여기서, 상기 C(Ω')는 상기 특정 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량을 의미하고, 상기 C(Ω)는 상기 특정 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키지 않을 경우의 채널 용량을 의미한다.
상기 후보 기지국 집합 구성부(206)는 상기 수학식 5를 이용하여 산출된 성능 이득 ζ를 미리 정해진 기준값 ζ0와 비교하여 상기 산출된 성능 이득 ζ가 상기 기준값 ζ0보다 클 경우, 상기 특정 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키고, 그렇지 않을 경우 상기 특정 기지국을 상기 후보 기지국에 포함시키지 않는다. 여기서, 상기 특정 기지국을 포함하지 않은 후보 기지국 집합 Ω가 공집합인 경우, 상기 C(Ω)의 값은 0이 되므로, 상기 성능 이득 ζ가 ∞가 된다. 이때, 상기 특정 기지국은 항상 상기 후보 기지국에 포함되며, 상기 특정 기지국은 상기 사용자의 서빙 기지국이 된다. 여기서, 상기 기준값 ζ0는 상기 특정 기지국이 후보 기지국 집합에 포함되었을 경우의 성능 이득과 전체 시스템의 복잡도를 고려하여 정할 수 있다.
상기 후보 기지국 집합 구성부(206)는 신호가 수신된 모든 기지국에 대한 후보 기지국 집합이 생성되었을 경우, 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국들의 정보를 상기 송신부(210)로 출력한다.
상기 송신부(210)는 매 데이터 전송 주기마다 상기 수신 신호 확인부(202)로부터 입력되는 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비 정보를 서빙 기지국으로 전송한다. 또한, 본 발명에 따라 상기 후보 기지국 집합 생성부(206)로부터 후보 기지국 집합에 포함된 기지국의 정보를 입력받고, 상기 수신 신호 확인부(202)로부터 입력되는 데이터 중 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국에 대한 채널 공분산 행렬과 평균 신호 전력을 곱한 값과 총 잡음 전력의 평균값을 확인하여 일정 주기마다 상기 서빙 기지국으로 전송한다.
도 3은 본 발명에 따른 무선통신에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 상기 기지국은 수신부(300), 수신 신호 확인부(302), 빔 패턴 결정부(304), 스케줄링부(312), 송신부(314)를 포함하여 구성되며, 상기 빔 패턴 결정부(304)는 타겟 사용자 순서 결정부(306), 기지국 정보 교환부(308), 빔포밍 가중치 생성부(310)를 포함한다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 상기 수신부(300)는 안테나를 통해 수신된 무선 주파수 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환한 후, 미리 정해진 변조 방식과 부호율에 따라 복조 및 복호를 수행하여 상기 수신 신호 확인부(302)로 출력한다.
상기 수신 신호 확인부(302)는 상기 수신부(300)로부터 입력되는 신호를 구분하여 상기 빔 패턴 결정부(304)와 상기 스케줄링부(312)로 출력한다. 예를 들어, 사용자 단말로부터 수신되는 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비 정보를 포함하는 신호, 후보 기지국 집합 정보를 포함하는 신호, 상기 후.보 기지국 집합에 따른 채널 공분산 행렬과 평균 신호 전력을 곱한 값과 총 잡음 전력의 평균값 정보를 포함하는 신호를 구분한다.
상기 빔 패턴 결정부(304)는 상기 타겟 사용자 순서 결정부(306)와 기지국 정보 교환부(308), 및 빔포밍 가중치 백터 생성부(31)를 포함함으로써 자신으로부터 서비스를 받는 사용자 단말을 위한 송신 빔 패턴을 결정한다.
상기 타겟 사용자 순서 결정부(306)는 상기 기지국 자신으로부터 서비스를 제공받는 사용자 단말의 서비스 순서, 즉, 타겟 사용자의 순서를 정하며, 주기적으로 상기 순서가 반복되도록 한다. 상기 타겟 사용자 순서 결정부(306)는 상기 타겟 사용자의 순서와 상기 수신 신호 확인부(302)로부터 입력된 정보를 상기 기지국 정보 교환부(308)로 출력한다.
상기 기지국 정보 교환부(308)는 상기 타겟 사용자 순서 결정부(306)로부터 입력되는 타겟 사용자의 순서와 상기 수신 신호 확인부(302)로부터의 정보 중 후보 기지국 집합, 그리고 후보 채널 공분산 행렬과 평균 신호 전력을 곱한 값을 인접 기지국으로 전달하고, 상기 인접 기지국으로부터 빔포밍 가중치를 생성에 필요한 정보들을 전달받는다. 이후, 상기 기지국 정보 교환부(308)는 상기 기지국 자신을 후보 기지국 집합으로 정한 사용자 집합, 즉, 재밍 사용자 집합을 구성하고, 상기 재밍 사용자 집합에 포함된 사용자의 평균 신호 전력과 안테나 상관에 의한 채널 공분산 행렬이 곱해진 값을 상기 빔포밍 가중치 생성부(310)로 출력한다.
상기 빔포밍 가중치 생성부(310)는 상기 기지국 정보 교환부(308)로부터 입력되는 정보를 바탕으로 빔포밍 가중치를 생성하여 상기 스케줄링부(312)로 출력한다. 여기서, 상기 빔포밍 가중치는 하기 수학식 6을 이용하여 산출할 수 있다.
하기 수학식 6은 평균 빔포밍 이득과 평균 재밍 전력을 고려한 최적의 빔포밍 가중치를 나타낸다.
Figure 112007023394800-pat00007
여기서,
Figure 112007023394800-pat00008
는 셀 i의 기지국에서 단말 k를 위해 생성하는 빔포밍 가중 치를 나타내고, 상기 Ri ,j는 상기 셀 i의 기지국과 단말 j사이 채널의 공분산 행렬을 나타낸다. 그리고, 여기서, N0 k는 사용자 k의 후보 기지국 집합에 속하지 않는 기지국들로부터의 간섭 신호 및 총 잡음 전력의 평균값을 나타내며, IM은 (M×M)단위행렬(Identity matrix)을 나타내고, ζmax(X)는 S의 최대 고유값에 대응하는 고유벡터를 나타낸다.
상기 스케줄링부(312)는 상기 빔 패턴 결정부(304)의 빔포밍 가중치 생성부(310)로부터 빔포밍 가중치를 입력받고, 상기 수신 신호 확인부(302)로부터 입력되는 채널 상태 정보를 바탕으로 현재 각 기지국이 만든 빔포밍 가중치에 따라 성능이 가장 좋은 사용자를 선택하여 스케줄링을 수행한다. 여기서, 상기 수신 신호 확인부(302)로부터 입력되는 채널 상태 정보는 사용자로부터 매 전송 데이터 주기마다 수신되는 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비를 의미한다.
상기 송신부(314)는 상기 스케줄링부(312)의 스케줄링 결과에 따라 스케줄링된 사용자의 데이터를 전송한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기에서 후보 기지국을 결정하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 먼저 상기 단말은 401단계에서 기 설정된 주기가 되면, 403단계로 진행하여 후보 기지국 집합(Ω)을 공집합으로 초기화하고 주변 셀에 존재하는 기지국의 신호 동기를 획득한다.
이후, 상기 단말은 405단계에서 상기 신호 동기를 획득한 기지국들로부터 수신되는 신호를 이용하여 각 기지국의 평균 수신 전력과 채널 공분산 행렬 및 그에 따른 최대 및 최소 고유값을 측정한다. 이후, 상기 단말은 407단계에서 상기 신호 동기가 획득된 기지국들 중 후보 기지국 집합에 포함되지 않으면서 상기 평균 수신 전력이 가장 큰 기지국을 선택하고, 409단계로 진행하여 상기 후보 기지국 집합이 공집합인지 여부를 확인한다.
만일, 상기 후보 기지국 집합이 공집합일 경우, 상기 단말은 423단계로 진행하여 상기 선택된 기지국을 자신의 서빙 기지국으로 결정한 후, 하기 419단계로 진행한다. 이때, 상기 단말은 상기 선택된 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시키고, 상기 수학식 3을 이용하여 상기 선택된 기지국을 포함하는 후보 기지국 집합의 최대 채널 용량을 산출하여 저장한다.
반면, 상기 후보 기지국 집합이 공집합이 아닐 경우, 상기 단말은 411단계에서 상기 수학식 3을 이용하여 상기 선택된 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시킬 경우에 상기 후보 기지국 집합이 가지는 최대 채널 용량을 산출한다. 이후, 상기 단말은 413단계에서 상기 수학식 5와 같이, 상기 후보 기지국 집합이 상기 선택된 기지국을 포함할 경우에 갖는 최대 채널 용량과 상기 선택된 기지국을 포함하지 않을 경우에 갖는 최대 채널 용량을 이용하여 상기 후보 기지국 집합이 상기 선택된 기지국 집합을 포함할 경우의 성능 이득을 측정한다.
이후, 상기 단말은 415단계에서 상기 측정된 성능 이득과 기 설정된 기준 값 을 비교한다. 만일, 상기 측정된 성능 이득이 상기 기준 값보다 클 경우, 상기 단말은 417단계로 진행하여 상기 선택된 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시키고 상기 411단계에서 산출된 최대 채널 용량을 현재 후보 기지국 집합의 최대 채널 용량으로 저장한후, 하기 419단계로 진행한다. 반면, 상기 측정된 성능 이득이 상기 기준 값보다 작거나 같을 경우, 상기 단말은 425단계로 진행하여 상기 선택된 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키지 않고 하기 419단계로 진행한다.
상기 단말은 419단계에서 상기 신호 동기가 획득된 모든 기지국들에 대해 후보 기지국 집합 포함 여부가 결정되었는지 확인하여 모든 기지국들에 대해 후보 기지국 집합 포함 여부가 결정되지 않았을 시, 상기 407단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.
반면, 상기 모든 기지국들에 대해 후보 기지국 집합 포함 여부가 결정되었을 시, 상기 단말은 421단계로 진행하여 상기 후보 기지국 집합과 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국에 대한 채널 상태 정보, 즉, 채널 공분산 행렬과 평균 신호 전력을 곱한 값, 총 잡음 전력의 평균값을 상기 서빙 기지국으로 전송한 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단말기에서 데이터 수신 절차를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 단말은 501단계에서 기 설정된 후보 기지국 집합에 포함된 모든 기지국들로부터 수신되는 신호를 매 순간 측정하여 상기 기 지국들로부터의 채널 상태 및 빔포밍 가중치를 확인하고, 503단계에서 상기 기지국들로부터의 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비를 산출하여 이를 자신의 서빙 기지국으로 전송한다.
이후, 상기 단말은 505단계로 진행하여 상기 서빙 기지국의 제어 채널을 수신하여 자신의 데이터가 스케줄링 되었는지 확인한다. 여기서, 상기 제어 채널은 기지국의 스케줄링 결과를 알려주는 모든 종류의 기지국 신호를 의미한다.
상기 자신의 데이터가 스케줄링 되지 않았을 시, 상기 단말은 상기 501단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행하고, 상기 자신의 데이터가 스케줄링 되었을 시, 상기 단말은 507단계로 진행하여 상기 스케줄링된 데이터를 수신한 후, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국에서 송신 빔포밍을 결정하여 스케줄링을 수행하는 절차를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 먼저 기지국은 601단계에서 자신으로부터 서비스를 제공받는 사용자들에 대한 서비스 순서, 즉, 타겟 사용자 순서를 결정한다. 여기서, 상기 타겟 사용자 순서는 일정 주기마다 상기 기지국으로부터 서비스를 제공받는 사용자들에 따라 갱신된다.
이후, 상기 기지국은 603단계에서 빔포밍 가중치를 생성하기 위해 필요한 정보들을 인접 기지국과 교환한다. 여기서, 상기 인접 기지국과 교환되는 정보는 상기 기지국이 결정한 타겟 사용자의 순서와 각 사용자의 후보 기지국 집합 및 평균 신호 전력과 안테나 상관에 의한 채널 공분산 행렬의 곱을 포함한 것이다.
상기 인접 기지국과 정보를 교환한 기지국은 605단계에서 상기 교환된 정보를 이용하여 상기 기지국 자신을 후보 기지국 집합에 포함하는 사용자의 집합인 재밍 사용자 집합을 구성한 후, 607단계에서 상기 수학식 6을 바탕으로 빔포밍 가중치를 생성하여 빔 패턴을 결정한다.
이후, 상기 기지국은 609단계에서 사용자들로부터 수신된 채널 상태 정보를 이용하여 각 사용자의 스케줄링을 수행한 후, 611단계로 진행하여 상기 빔포밍 가중치를 이용하여 상기 스케줄링된 사용자의 데이터를 전송한다. 여기서, 상기 채널 상태 정보로 각 사용자로부터 매 데이터 전송 주기마다 수신되는 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비를 사용할 수 있다.
이후, 상기 기지국은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에서 안테나 상관 정도에 따른 성능 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 두 안테나 상관의 절대값을 나타내며, 세로축은 주파수 효율(spectral efficiency)을 나타낸다. 여기서, 두 안테나 상관의 절대값이 0에 가까울수록 상기 두 안테나 사이의 상관이 적고, 1에 가까울수록 상기 두 안테나 사이의 상관이 큰 환경을 의미한다.
상기 도 7은 종래의 기술에 따른 기회적 빔포밍 기법과 고유 빔포밍 기법을 적용한 경우의 성능 그래프와, 본 발명에 따라 각 사용자의 후보 기지국 집합이 2개 혹은 3개일 경우에 빔포밍 기법을 적용한 경우의 성능 그래프를 나타낸다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 안테나 상관 정도가 커질수록 랜덤 빔을 이용하는 기회적 빔포밍 기법에 비해 안테나 상관 정보를 이용하는 고유 빔포밍 기법과 본 발명에 따른 빔포밍 기법으로 얻을 수 있는 주파수 효율이 더 높은 것을 알 수 있다. 또한, 상기 안테나 상관 정도가 커질수록 인접 셀에서의 간섭 완화 작용이 커지기 때문에 상기 고유 빔포밍 기법에 비해 상기 본 발명에 따른 빔포밍 기법이 얻을 수 있는 주파수 효율이 더 높은 것을 알 수 있다.
도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에서 사용자 수에 따른 성능 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 두 사용자 수를 나타내며, 세로축은 주파수 효율을 나타낸다.
상기 도 8은 두 안테나 사이의 상관이 거의 없는 환경(|ρ|=0.01)에서와 두 안테나 사이의 상관이 큰 환경(|ρ|=0.99)에서 종래의 기술에 따른 기회적 빔포밍 기법과 고유 빔포밍 기법을 적용한 경우의 성능 그래프와, 본 발명에 따라 각 사용자의 후보 기지국 집합이 2개 혹은 3개일 경우에 빔포밍 기법을 적용한 경우의 성능 그래프를 나타낸다.
상기 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 상관이 거의 없는 환경에서는 상기 종래 기술인 기회적 빔포밍 기법, 고유 빔포밍 기법 및 본 발명에 따른 빔포밍 기법 모두 사용자 수에 따라 비슷한 주파수 효율을 얻을 수 있으나, 상기 안테나 상관이 큰 환경에서는 본 발명에 따른 빔포밍 기법이 사용자 수가 적은 경우에도 종래 기술에 비해 주파수 효율이 높은 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 후보 기지국 집합을 구하기 위한 거리에 따른 하기 수학식 4의 타당성을 증명하기 위한 그래프를 도시하고 있다. 이하 설명에서 가로축은 셀의 중심으로부터 사용자 단말까지의 거리를 나타내며, 세로축은 주파수 효율을 나타낸다.
상기 도 9는 후보 기지국 집합으로 두 개 혹은 세 개의 기지국을 포함할 경우, 안테나 상관 정도에 따라 본 발명에 따른 실제 최대 채널 용량의 실험 결과와 단말이 상기 수학식 4를 바탕으로 특정 채널 정보만을 이용해 획득할 수 있는 최대 채널 용량의 비교 결과를 나타낸다.
상기 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 수학식 4를 바탕으로 획득한 최대 채널 용량은 본 발명에 따른 실제 최대 채널 용량의 실험 결과와 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 수학식 4를 바탕으로 획득한 채널 용량 값을 이용하여 후보 기지국 집합을 결정할 수 있을 것이다.
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.
상술한 바와 같이 본 발명은 다중입력 단일출력 시스템에서 각 기지국이 자신의 사용자에 대한 빔포밍 이득과 인접 기지국의 사용자에 대한 간섭을 고려하여 송신 빔포밍 가중치를 생성함으로써, 셀 가장자리에 위치한 사용자의 수신성능을 향상시킬 수 있으며, 안테나 상관이 크거나 후보 기지국 집합에 포함된 기지국 수가 증가할수록 큰 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다. 또한, 순시적인 채널 정보의 궤환없이 채널 공분산 행렬, 평균 신호 전력 및 총 잡음 전력의 평균값과 같이 평균값에 관계된 적은량의 정보만을 궤환하여 상기 빔포밍 가중치를 생성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (21)

  1. 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 단말의 동작 방법에 있어서,
    일정 주기마다 인접 기지국들로부터 수신되는 신호를 측정하여 각 기지국으로부터의 평균 신호 전력과, 채널 공분산 행렬 및 총 잡음 전력의 평균값 중 적어도 하나를 포함하는 평균 채널 정보를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 각 기지국의 평균 채널 정보를 이용하여 상기 인접 기지국들 중 자신의 평균 신호대 간섭 및 잡음 전력비에 큰 영향을 주는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 후보 기지국 집합을 결정하는 과정과,
    상기 후보 기지국 집합과 상기 후보 기지국 집합에 포함된 기지국의 평균 채널 정보를 자신의 서빙 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 후보 기지국 집합을 결정하는 과정은,
    상기 후보 기지국 집합에 포함되지 않은 인접 기지국들 중 특정 기지국을 선택하는 과정과,
    상기 선택된 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시켰을 경우의 채널 용량을 산출하여 성능 이득을 측정하는 과정과,
    상기 측정된 성능 이득과 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 선택된 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시킬지 여부를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 후보 기지국 집합을 결정하는 과정은,
    상기 인접 기지국들 중 평균 수신 전력이 가장 큰 기지국 순으로 선택하여 해당 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시킬지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 선택된 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시킬지 여부를 결정하는 과정은,
    상기 측정된 성능 이득이 기 설정된 기준 값보다 클 시, 상기 선택된 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시킴을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 측정된 성능 이득이 기 설정된 기준값보다 작거나 같을 시, 상기 선택된 기지국을 상기 후보 기지국에 포함시키지 않음을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 채널 용량은, 하기 수학식 7을 이용하여 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007023394800-pat00009
    여기서, 상기 Cupper(Ω)는 후보 기지국 집합이 Ω일 때의 최대 채널 용량을 나타내며, 상기 γi,k는 사용자 단말 k의 서빙 기지국 i로부터의 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비를 의미하며, 상기 E{γi,k}는 상기 γi,k의 기대값을 나타냄.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 성능 이득은, 하기 수학식 8을 이용하여 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007023394800-pat00010
    여기서, 상기 C(Ω')는 상기 특정 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량을 의미하고, 상기 C(Ω)는 상기 특정 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키지 않을 경우의 채널 용량을 나타냄.
  9. 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 기지국의 동작 방법에 있어서,
    자신으로부터 서비스를 제공받는 단말들의 서비스 순서를 결정하는 과정과,
    상기 서비스 순서와 상기 단말들로부터 일정 주기마다 수신되는 후보 기지국 집합과 그에 따른 평균 채널 정보를 인접 기지국과 교환하는 과정과,
    상기 교환된 정보로부터 자신을 후보 기지국으로 결정한 인접 기지국의 단말들을 확인하는 과정과,
    상기 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말과 상기 확인된 인접 기지국 단말들의 평균 채널 정보를 이용하여 빔포밍 가중치를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 평균 채널 정보는, 평균 신호 전력, 채널 공분산 행렬, 및 총 잡음 전력의 평균값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 빔포밍 가중치는, 하기 수학식 9를 이용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007023394800-pat00011
    여기서,
    Figure 112007023394800-pat00012
    는 셀 i의 기지국에서 단말 k를 위해 생성하는 빔포밍 가중 치, 상기 Ri ,j는 상기 셀 i의 기지국과 단말 j사이 채널의 공분산 행렬, 상기 Pi ,j는 상기 셀 i의 기지국에서 상기 단말 j에게 전달되는 평균 신호의 전력, 상기 N0 k는 상기 단말 k의 후보 기지국 집합에 속하지 않는 기지국들로부터의 간섭 신호 및 총 잡음 전력의 평균값, 상기 IM은 (M×M)단위행렬(Identity matrix), ζmax(X)는 S의 최대 고유값에 대응하는 고유벡터를 나타냄.
  12. 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 단말의 장치에 있어서,
    인접 기지국들로부터 수신된 신호에서 각 기지국의 평균 신호 전력과, 채널 공분산 행렬 및 총 잡음 전력의 평균값 중 적어도 하나를 포함하는 평균 채널 정보를 측정하는 수신 신호 확인부와,
    상기 측정된 각 기지국의 평균 채널 정보를 이용하여 상기 인접 기지국들 중 자신의 평균 신호대 간섭 및 잡음 전력비에 큰 영향을 주는 적어도 하나의 기지국을 포함하는 후보 기지국 집합을 결정하는 후보 기지국 집합 생성부와,
    상기 인접 기지국들로부터의 신호를 수신하고, 상기 결정된 후보 기지국 집합과 해당 평균 채널 정보를 자신의 서빙 기지국으로 송신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 후보 기지국 집합 생성부는,
    상기 후보 기지국 집합에 포함되지 않은 인접 기지국들 중 특정 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시켰을 경우의 채널 용량을 산출하는 채널 용량 산출부와,
    상기 산출된 채널 용량을 이용하여 성능 이득을 산출하고, 상기 산출된 성능 이득과 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시킬지 여부를 결정하는 후보 기지국 집합 구성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 채널 용량 산출부는,
    상기 인접 기지국들 중 평균 수신 전력이 가장 큰 기지국 순으로 선택하여 해당 채널 용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 후보 기지국 집합 구성부는,
    상기 측정된 성능 이득이 기 설정된 기준 값보다 클 시, 상기 채널 용량 산출부에서 선택된 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키고, 상기 측정된 성능 이득이 기 설정된 기준 값보다 작거나 같을 시, 상기 선택된 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 채널 용량은, 하기 수학식 10을 이용하여 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007023394800-pat00013
    여기서, 상기 Cupper(Ω)는 후보 기지국 집합이 Ω일 때의 최대 채널 용량을 나타내며, 상기 γi,k는 단말 k의 서빙 기지국 i로부터의 순시 신호대 간섭 및 잡음 전력비를 의미하며, 상기 E{γi,k}는 상기 γi,k의 기대값을 나타냄.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 성능 이득은, 하기 수학식 11을 이용하여 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007023394800-pat00014
    여기서, 상기 C(Ω')는 상기 특정 기지국을 후보 기지국 집합에 포함시킬 경우의 채널 용량을 의미하고, 상기 C(Ω)는 상기 특정 기지국을 상기 후보 기지국 집합에 포함시키지 않을 경우의 채널 용량을 나타냄.
  19. 다중입력 단일출력 시스템에서 하향링크 송신 빔포밍 가중치 생성을 위한 기지국 장치에 있어서,
    단말로부터 수신되는 신호에서 후보 기지국 집합과 그에 따른 평균 채널 정보를 확인하는 수신 신호 확인부와,
    상기 기지국 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말의 서비스 순서를 결정하는 타겟 순서 결정부와,
    상기 수신 신호 확인부에서 확인된 정보와 상기 단말의 서비스 순서를 인접 기지국과 교환하는 기지국 정보 교환부와,
    상기 교환된 정보로부터 자신을 후보 기지국으로 결정한 인접 기지국의 단말을 확인하고, 상기 자신으로부터 서비스를 제공받는 단말과 상기 인접 기지국 단말의 평균 채널 정보를 이용하여 빔포밍 가중치를 생성하는 빔포밍 가중치 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 평균 채널 정보는, 평균 신호 전력, 채널 공분산 행렬, 및 총 잡음 전력의 평균값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 빔포밍 가중치는, 하기 수학식 12를 이용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112007023394800-pat00015
    여기서,
    Figure 112007023394800-pat00016
    는 셀 i의 기지국에서 단말 k를 위해 생성하는 빔포밍 가중 치, 상기 Ri ,j는 상기 셀 i의 기지국과 단말 j사이 채널의 공분산 행렬, 상기 Pi ,j는 상기 셀 i의 기지국에서 상기 단말 j에게 전달되는 평균 신호의 전력, 상기 N0 k는 상기 단말 k의 후보 기지국 집합에 속하지 않는 기지국들로부터의 간섭 신호 및 총 잡음 전력의 평균값, 상기 IM은 (M×M)단위행렬(Identity matrix), ζmax(X)는 S의 최대 고유값에 대응하는 고유벡터를 나타냄.
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