KR101484495B1 - 다중―섹터 협력 통신의 협력 유형 전환 기술 - Google Patents

Abstract

모바일 단말들에 고정된 유형의 협력적 통신을 변함없이 제공함으로써 기지국들 간에 많은 수의 상호작용 데이터, 증가된 지연, 또는 얻어질 수 없는 최적 이득이 야기되는 현 다중-섹터 기지국 협력 통신 기술에서 문제를 해결하기 위해서, 다중-섹터 협력 통신의 협력 유형 변환 기술이 제공된다. 섹터들이 속한 기지국 장치는 모바일 단말들의 하나 또는 몇개의 협력 섹터들을 결정하고, 협력 섹터 정보 및 기설정된 규칙들에 따라서, 섹터들과 협력적으로, 기지국에 의해 모바일 단말들에 제공될 다중-섹터 협력 통신의 유형을 선택한다. 섹터들과 협력적으로 기지국은 모바일 단말들에 선택된 유형의 연관된 다중-섹터 협력 통신을 제공한다. 본 발명은 협력 정보의 리턴 지연을 감소시키고 섹터-에지에 이용자 처리량 및 시스템 성능을 개선하기 위해서 서로 다른 셀들 내 섹터들 간에 수행되지 않거나 거의 수행도지 않게 협력 이득 및 데이터 리턴을 증가시키기 위해서 한 셀 내 섹터들 간에 완전한 채널 상태 정보 및 데이터가 고속으로 교환될 수 있게 한다.

Description

다중―섹터 협력 통신의 협력 유형 전환 기술{COOPERATIVE TYPE CONVERSION TECHNIQUE OF MULTI-SECTOR COOPERATIVE COMMUNICATION}

본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 특히 다중-섹터 협력 통신 기술에 관한 것이다.

표준들, 예를 들면, IEEE 802.16e 및 3GPP LTE가 IMT-어드밴스드, IEEE 802.16m 및 3GPP LTE+로 발전됨에 따라, 시스템은 훨씬 더 높은 평균 섹터 처리량과 셀 에지 이용자 처리량을 목표로 한다. 현재 무선 통신 네트워크에서 저 주파수 재이용에 기인하여 섹터 및 셀의 에지에서 어떤 셀간 간섭(ICI)이 존재하는데, 이에 따라 시스템 성능이 증가하기가 어렵게 된다. 이를 해결하기 위해서, ICI-인식 파워 제어, 유연한 주파수 재이용, 매크로 다이버시티, 수신기에서 간섭 상쇄에 따른 ICI 랜덤화, 등과 같은 ICI 문제들을 해결하는 많은 기술들이 예를 들면, IEEE 802.16e 및 3GPP LTE에 출현하였다. 이들 기술들 대부분은 셀 에지 이용자 처리량을 효과적으로 개선할 수 있으나, 모두가 어떤 결함들을 갖고 있는데, 예를 들면, 일부는 너무 많은 시스템 스펙트럼 효율을 요하고 일부는 상당한 수신기 복잡성이 수반된다.

다중-셀 다중 입력 다중 출력(MIMO)과 같은 다중-셀(다중-섹터) 협력 통신은 다중 셀들에 걸쳐 송신되는 신호들을 공동으로 프리코딩하여 효과적으로 ICI를 감소시키는 유망한 다중-안테나 기술이며, 이에 따라 평균 섹터 처리량 및 셀 에지 이용자 처리량 양쪽 모두가 현저하게 개선될 수 있다. 현재, 다중-셀 MIMO는 IEEE 802.16m 시스템 디스크립션 문서(IEEE 802.16m 명세 개발을 위한 기준 개념/기능 디스크립션 문서)에 채택되어 연구분야에서만이 아니라 산업에서도 화제가 되면서도 실제적인 관심사가 되고 있다. 이것은 알카뗄-루슨트에 의해 주도되었으며 IEEE 802.16m 및 3GPP LTE+ 양쪽 모두에서 중요한 표준화 요소가 되었다.

두 가지 전형적인 다중-셀 협력 통신 기술들, 예를 들면, 네트워크 MIMO와 같은 네트워크 기반의 다중-셀 협력 통신과 공동(collaborative) MIMO(Co-MIMO)와 같은 공동 기반의 다중-셀 협력 MIMO가 존재한다. 이둘 양쪽 모두는 다중 협력 기지국들 또는 기지국 기기들 사이의 조정에 관계되어 있다. 네트워크 MIMO에서, 모든 기지국들로부터 MIMO에 관여된 모든 모바일 단말들에의 채널 정보에 기초하여, 각각의 관여된 기지국은 다중-이용자 채널 용량을 최대화하는 프리코딩 방안을 결정하기 위해서 제로-포싱(ZF), 블록 대각화(BD), 최대 아이젠-모드 송신(MET) 등과 같은 알고리즘들에 기초하여 공동 다중-이용자 프리코딩을 수행하고; 각각의 기지국은 MIMO에 관여된 지배하는 모바일 단말의 트래픽 데이터를 다른 기지국들과 교환하고, 프리코딩 규칙들에 따라 모든 트래픽 데이터 심볼들을 가중하고, 이들을 각각의 모바일 단말에 보내며; 모바일 단말 수신기에 의해 조합된 수신된 신호들은 직교하고, 이에 따라 ICI가 완전히 방지되고 시스템 성능이 현저히 개선된다. 도 1은 네트워크 MIMO의 네트워크 아키텍처를 도시한 것이다. MIMO에 관여된 각각의 기지국 기기는 자신의 채널 상태 정보(CSI)를 MIMO에 관여된 모든 모바일 단말과 서로 교환하고, 또는 상당한 송신 대역폭을 필요로 하고 네트워크 레이턴시가 있는 MIMO에 관여된 지배하는 모바일 단말들에의 트래픽 데이터도 교환됨을 알 수 있다. 대역폭 자원이 부족한 기지국간 네트워크, 예를 들면, 백본 네트워크가 이러한 정보를 교환하기 위해 이용되는 경우에, 증가된 레이턴시 및 악화된 수행이 초래될 수도 있을 것이다.

네트워크 MIMO와는 다른 Co-MIMO에서, 각각의 기지국은 다른 기지국들과 모바일 단말들 사이의 채널 상태 정보를 더 이상 필요로 하지 않지만, 자신과 MIMO에 관여된 각각의 모바일 단말 사이의 채널 상태 정보에 기초해서만 프리코딩 규칙을 결정한다. 또한, 각각의 기지국은 트래픽 데이터를 교환하는 것을 필요로 하지 않는다. 비교적 작은 데이터량으로 프리코딩 규칙들을 다른 기지국들과 교환한 후에, 기지국은 지배하는 셀의 트래픽 데이터 심볼들을 프리코딩 규칙들에 따라 가중하여 지배하는 모바일 단말에 보낸다. ICI는 어느 정도 방지되며 시스템 성능은 Co-MIMO에 의해 개선된다. 도 2는 Co-MIMO의 네트워크 아키텍처를 도시한 것이다. 트래픽 데이터 및 채널 상태 정보는 각각의 관여된 기지국들 사이에 통신될 필요가 없고 이에 따라 상당량의 송신 대역폭이 절약되지만, MIMO 이득은 프리코딩이 현 섹터에서 채널 상태 정보에만 기초하기 때문에 제한됨을 알 수 있다.

네트워크-기반 다중-셀 협력 통신 및 공동-기반 다중-셀 협력 통신은 이들 각자가 잇점들 및 결점들이 있음을 알 수 있다. 그러나, 현 기지국 또는 기지국 기기는 셀 내 또는 섹터의 에지에 모바일 단말을 위해 고정적 네트워크 MIMO와 같은 네트워크-기반 다중-셀(다중-섹터) 협력 통신 또는 고정적 Co-MIMO와 같은 공동-기반 다중-셀(다중-섹터) 협력 통신을 제공하는 것으로 제약된다.

본 발명에서 일부 개념 및 용어들은 다음과 같이 규정된다.

셀: 일반적으로 셀룰러 네트워크 아키텍처에서 육각형 셀을 나타낸다.

섹터: 일반적으로 안테나 피딩 시스템의 신호가 적용되는, 셀 내에, 서비스되는 섹터 영역을 나타낸다. 섹터는 독립적인 논리적 네트워크 영역이다. MIMO 기술에서, 방향성 안테나들이 이용되는 경우, 셀은 복수의 섹터들을 포함한다. 예를 들면, 셀룰러 셀은 동일 크기의 3개의 섹터들로 구성될 수 있고, 각 섹터의 각은 120도이다.

기지국 기기: 각 섹터를 위해 구성되고 이에 대응하는 물리적 네트워크 엔티티로서, 인코더, 변조기와 같은 물리 계층 디바이스들 및 스케줄링 수단 및 측정 수단과 같은 MAC 계층 디바이스들을 포함하는 기저대 보드이다. 기지국 기기는 섹터에 대응하는 안테나 피딩 시스템에 직접 연결되고, 섹터 내에 제어 및 데이터 통신을 지배한다. 동일 셀 내 한 섹터를 지배하는 각각의 기지국 기기는 셀을 위한 기지국의 동일 랙(rack)에 위치될 수 있고, 고속으로 정보를 교환하기 위해서, 기지국 기기들 사이의 고속 상호연결, 예를 들면, 고속 데이터 케이블들을 통해 서로 연결되고, 한편으로 각각의 기지국 기기는 다른 기지국들 및 및 자신 내에 다른 내부 기지국 기기와 교환하기 위해서 백본 네트워크와 같은 기지국들 간 인터네트워크(internetwork)에 연결된다.

위에 규정에 따라서, 다중-기지국 협력 통신은 본 설명에서 다중-섹터 협력 통신 기술로서 기술될 수 있다.

발명자는 기술이 다음의 결점들을 갖고 있음을 았았다: 협력 방식이 고정되어 있기 때문에, 협력하는 기지국 기기의 실제 상황에 따라 최적의 협력 통신을 수행할 수 없다. 예를 들면, 네트워크-MIMO와 같은 네트워크-기반 다중-섹터 협력 통신이 고정되어 행해질 때, 협력하는 기지국 기기가 현 섹터의 것과는 다른 셀에 속하는 경우, 이들 간에 통신은 기지국들 사이의 인터네트워크에 의해서만 수행될 수 있는데, 그러나 네트워크-기반의 다중-섹터 협력 통신에 의해 요구되는 방대한 량의 트래픽 데이터 및 채널 상태 정보의 교환은 기지국들 사이의 인터네트워크의 이미 부족한 대역폭을 소비할 것이며, 이에 따라 레이턴시가 증가되고 성능은 감소된다. Co-MIMO와 같은 공동-기반 다중-섹터 협력 통신이 고정적으로 행해질 때, 협력하는 기지국 기기가 현 섹터의 것과 같은 셀에 속하는 경우, 정보 교환은 최적화된 MIMO 이득을 위해 공동-기반 다중-섹터 협력 통신을 실현하기 위해서 고속 케이블과 같은 고속 상호연결에 의해 수행되는데, 그러나, 공동-기반 다중-섹터 협력 통신이 고정적으로 행해지기 때문에, 이득은 최적화되지 않는다. 그러므로, 다중-섹터 협력 통신 기술이 이들 현존하는 기술적 문제들을 해결하는 것이 중요하다.

이들 문제들을 해결하기 위해서, 본 발명의 일면에 따라서, 무선 통신 네트워크의 기지국 기기에서, 기지국 기기에 의해 지배되는 섹터 내 모바일 단말을 위해 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법에서, 상기 섹터는 셀에 속하는 것으로, 방법은

i. 상기 모바일 단말의 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는 단계;

ii. 미리 규정된 규칙들에 따라, 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보에 기초하여, 상기 모바일 단말을 위해 상기 하나 이상의 협력 섹터들과 협력하여 제공되는 상기 다중-섹터 협력 통신의 유형을 결정하는 단계;

iii. 상기 하나 이상의 협력 섹터와 협력하여 상기 모바일 단말을 위해, 상기 대응하는 결정된 유형의 상기 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 무선 통신 네트워크의 모바일 단말에서, 상기 모바일 단말을 위해 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위해, 상기 모바일 단말이 위치된 섹터의 기지국 기기를 원조하는 방법으로서, 상기 섹터는 셀에 속하는 것으로, 상기 방법은,

I. 상기 모바일 단말과 상기 모바일 단말에 이웃한 하나 이상의 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보를 얻는 단계;

II. 상기 모바일 단말과 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 사이의 상기 채널 품질 정보에 따라서, 상기 모바일 단말의 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는 단계; 및

III. 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보를 상기 기지국 기기에 송신하는 단계를 포함하고,

상기 하나 이상의 협력 섹터들은 동일 셀에 속하는 동일-셀 협력 섹터들, 및/또는 다른 셀에 속하는 다른-셀 협력 섹터들을 포함하고, 상기 단계 II는,

- 상기 모바일 단말과 상기 동일 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 내 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 동일-셀 협력 섹터들로서 결정하는 단계;

- 상기 모바일 단말과 다른 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 내 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 다른-셀 협력 섹터들로서 결정하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 양태에 따라서, 무선 통신 네트워크의 기지국 기기에서, 상기 기지국 기기에 의해 지배되는 섹터 내 모바일 단말을 위해 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위한 디바이스로서, 상기 섹터는 셀에 속하는 것으로, 상기 디바이스는,

- 상기 모바일 단말의 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는, 협력 섹터에 대한 제 1 결정 수단;

- 미리 규정된 규칙들에 따라, 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보에 기초하여, 상기 모바일 단말을 위해 상기 하나 이상의 협력 섹터들과 협력하여 제공되는 상기 다중-섹터 협력 통신의 유형을 결정하는, 협력 유형에 대한 결정 수단; 및

- 상기 하나 이상의 협력 섹터들과 협력하여, 상기 대응하는 결정된 유형의 다중-섹터 협력 통신을 상기 모바일 단말을 위해 제공하는, 통신 수단을 포함하는, 디바이스가 제공된다.

본 발명의 제 4 양태에 따라서, 무선 통신 네트워크의 모바일 단말에서, 상기 모바일 단말을 위해 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위해, 상기 모바일 단말이 위치된 섹터의 기지국 기기를 원조하기 위한 디바이스로서, 상기 섹터는 셀에 속하는 것으로, 상기 디바이스는,

- 상기 모바일 단말과 상기 모바일 단말에 이웃한 하나 이상의 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보를 얻기 위한, 채널 품질에 대한 획득 수단;

- 상기 모바일 단말과 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 사이의 상기 채널 품질 정보에 따라서, 상기 모바일 단말의 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는, 협력 섹터들에 대한 제 2 결정 수단;

- 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보를 상기 기지국 기기에 송신하는 송신기를 포함하고,

상기 하나 이상의 협력 섹터들은 동일 셀에 속하는 동일-셀 협력 섹터들, 및/또는 다른 셀에 속하는 다른-셀 협력 섹터들을 포함하고, 상기 하나 이상의 협력 섹터들은 상기 동일 셀에 속하는 동일-셀 협력 섹터들, 및/또는 다른 셀에 속하는 다른-셀 협력 섹터들을 포함하고, 상기 협력 섹터들에 대한 제 2 결정 수단은,

- 상기 모바일 단말과 상기 동일 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 내 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 동일-셀 협력 섹터들로서 결정하고;

- 상기 모바일 단말과 다른 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 내 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 다른-셀 협력 섹터들로서 결정하기 위해 더욱 이용되는, 디바이스가 제공된다.

본 발명은 협력 섹터의 유형에 따라, 이를테면 네트워크-기반 다중-섹터 협력 통신 또는 공동-기반 다중-섹터 협력 통신과 같은 적합한 유형의 다중-섹터 협력 통신을 선택할 수도 있을, 다중-섹터 협력 통신을 위한 새로운 구현 수법을 제안한다. 이렇게 하여, 완전한 채널 상태 정보 및 데이터는 동일-셀 섹터들 사이에 교환되고, 협력 이득이 얻어지며, 채널 정보 및 트래픽 데이터는 다른-셀 섹터들 사이에 피드백되지 않거나 덜 피드백되며, 셀들 사이에 협력 통신의 레이턴시가 감소되고 섹터 에지에 이용자를 위한 처리량 및 시스템 성능이 증가된다. 또한, 본 발명은 복수의 협력 유형들, 예를 들면, 네트워크-MIMO 및 Co-MIMO 간을 시스템이 전환시킬 수 있게 하는 유일무이한 기술을 제안한다. IEEE 802.16m, LTE+ 및 IMT-어드밴스드에서 다중-셀 MIMO의 장점 및 경쟁력을 개선한다. 또한, 본 발명은 기지국들 사이의 인터네트워크에서 어떤 확고한 송신 레이턴시를 갖는다.

본 발명의 다른 특징들, 목적들 및 잇점은 다음 도면을 참조로 비제한적 실시예들에 대한 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.

도 1은 이 기술에서 네트워크-MIMO의 네트워크 아키텍처를 도시한 도면.
도 2는 기술에서 Co-MIMO의 네트워크 아키텍처를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 무선 네트워크에서 섹터들을 가진 셀들의 토폴로지를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 모바일 단말(B)에 대한 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위해 섹터(11)가 섹터(13 또는 22)와 협력하는 토폴로지를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 지배되는 섹터(11)에서 모바일 단말(B)에 대한 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 기지국 기기(A)에서의 방법을 도시한 도면.
도 6은 한 셀에서 각각의 섹터를 지배하는 기저대 보드들(기지국 기기들)이 기저대 보드간 고속 케이블들을 통해 트래픽 데이터 및 채널 상태 정보를 교환하는 것을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 지배하는 섹터(11) 내 모바일 단말(B)을 위해 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위한 기지국 기기(A) 내 디바이스의 블록도 및 동작 흐름을 도시한 도면.
도면에서, 동일 구성요소들에 동일 참조 부호들을 이용한다.

다음은 도 3 내지 도 6을 참조함으로써, 방법의 관점에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이웃 섹터들로부터 섹터 내 모바일 단말에 영향을 미치는 간섭에 따라, 셀룰러 시스템에서 섹터의 커버리지 영역은 3 부분들로서, 섹터 중앙, 동일-셀 섹터 에지 및 다른-셀 섹터 에지로 분할될 수 있다. 일반적으로 말하여, 라디오 신호의 페이딩(fading)에 기인하여, 섹터 중앙에서 라디오 채널은 이웃 섹터들로부터의 신호에 의해 영향을 받지 않을 것이나, 반면 동일-셀 섹터 에지 또는 다른-셀 섹터 에지에서 라디오 채널들은 이웃 섹터들로부터의 신호에 의해 간섭을 받을 수도 있을 것이다. 그러나, 동일-셀 섹터 에지에서 영향받는 섹터간 간섭은 다른-셀 섹터 에지에서의 간섭과는 다르다. 동일-셀 섹터 에지에서 영향받는 섹터간 간섭은 동일 셀 내 이웃한 섹터로부터 오는 것이지만, 다른-셀 섹터 에지에서 영향받는 섹터간 간섭은 다른 셀 내 이웃 섹터로부터 오는 것이다. 발명에 따라서, 섹터 중앙에 있는 모바일 단말들에 있어서는 이웃 섹터들에 의해 간섭을 받지 않을 것이기 때문에, 이웃 섹터들을 이용하는 다중-섹터 MIMO 대신 단일 섹터 통신이 제공되며, 섹터 에지에 있는 모바일 단말들에 있어서는 서로 다른 유형들의 가용한 이웃 섹터들에 따라 서로 다른 유형들의 다중-섹터 MIMO가 선택될 수 있다. 다음은 섹터(11)을 예로서 취할 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 섹터(11)는 기지국 기기(A)에 의해 지배되며, 모바일 단말(B)는 섹터 에지에 위치하여 있고, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)을 위해 다중-섹터 MIMO 통신을 제공한다. 본 발명은 다중-섹터 협력 통신 기술에서 본 발명의 적용을 설명하기 위해 다중-섹터 MIMO 통신을 예로서 취하지만, 본 발명은 다중-섹터 MIMO 기술로 제한되지 않으며 임의의 다른 다중-섹터 협력 통신에 적용될 수 있음에 유의한다. 또한, 본 발명은 도 3에 도시된 네트워크 토폴로지로 제한되지 않으며 임의의 다른 네트워크 토폴로지에 적용될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 단계(S10)에서, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)의 협력 섹터들을 결정한다.

일실시예에서, 모바일 단말(B)의 협력 섹터들은 모바일 단말(B) 자체에 의해 기지국 기기(A)를 위해 결정되어 제공된다. 구체적으로, 단계(S20)에서, 모바일 단말(B)은 모바일 단말과 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보를 얻는다. 예를 들면, 모바일 단말(B)은 이웃 섹터들에 의해 송신되며 섹터들의 특징을 전달하는 수신된 프리앰블 또는 파일럿에 따라 이웃 섹터들로부터 간섭 신호 레벨을 측정한다.

이어서, 단계(S21)에서, 모바일 단말(B)은 모바일 단말(B)과 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보에 따라, 모바일 단말(B)의 협력 섹터들을 결정한다.

구체적으로, 모바일 단말(B)이 섹터(11)와 동일 셀(1)에 있는 동일-셀 섹터 에지 이웃 섹터(13)에 위치된 경우에, 모바일 단말(B)은 모바일 단말(B)과 섹터(13)의 기지국 기기(A') 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 것으로 모바일 단말(B)이 판단한 경우 이웃 섹터(13)를 모바일 단말(B)의 동일-셀 협력 섹터로서 결정한다. 한 경우에, 제 1 조건은 이웃 섹터(13)(이를 지배하는 기지국 기기(A')에서 모바일 단말(B)로 수신 신호 세기 표시(RSSI)와 같은 통신품질이 어떤 량의 dBs와 같이 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(13)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(13)을 이용할 수도 있을 것임을 의미한다. 또 다른 경우에, 제 1 조건은 한편으로 기지국 기기(A')에서 모바일 단말(B)로 신호 세기와 다른 한편으로 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)로 신호 세기 사이의 차이가 어떤 량의 dBs와 같은 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(13)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(13)을 이용할 수도 있을 것임을 의미한다. 후자의 경우에, 모바일 단말(B)은 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)로의 신호 세기를 측정할 필요가 있음을 알아야 한다.

모바일 단말(B)이 섹터(11)가 위치되는 셀(1)과는 다른 셀(2)에 있는 다른-셀 섹터 에지 이웃 섹터(22)에 위치된 경우에, 모바일 단말(B)은 모바일 단말(B)과 섹터(22)의 기지국 기기(A'') 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족한다고 모바일 단말(B)이 판단한 경우에 이웃 섹터(22)를 모바일 단말(B)의 다른-셀 협력 섹터로서 결정한다. 한 경우에, 제 2 조건은 이웃 섹터(22)(이를 지배하는 기지국 기기(A'')에서 모바일 단말(B)로 신호 세기가 어떤 량의 dBs와 같이 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(22)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(22)을 이용할 수도 있을 것임을 의미한다. 또 다른 경우에, 제 2 조건은 한편으로 기지국 기기(A'')에서 모바일 단말(B)로 신호 세기와 다른 한편으로 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)로 신호 세기 사이의 차이가 어떤 량의 dBs와 같은 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(22)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(22)를 이용할 수도 있을 것임을 의미한다.

각각 동일-셀 협력 섹터 및 다른-셀 협력 섹터를 결정하기 위한, 임계값들과 같은 제 1 조건 및 제 2 조건은 서로 같거나 다를 수 있는 것에 유의한다. 또한, 모바일 단말(B)이 동일-셀 섹터(13) 및 이웃한 다른-셀 섹터(22)로부터 강한 간섭에 의해 영향을 받는 경우에, 모바일 단말(B)은 바람직하게는 다중-섹터 MIMO의 이득을 개선하기 위해서 동일-셀 섹터(13)를 이의 협력 섹터로서 선택할 수도 있을 것이다. 물론, 모바일 단말은 선택 규칙들에 따라 다른-셀 섹터를 자신의 협력 섹터로서 선택할 수도 있고 또는 이들 모두를 협력 섹터들로서 선택할 수도 있을 것이다.

이후에, 단계(S22)에서, 모바일 단말(B)은 섹터들의 식별 및 모바일 단말(B)에의 이들의 신호 세기들과 같은 선택된 협력 섹터들의 정보를 기지국 기기(A)에 송신한다.

이렇게 하여, 단계(S10)에서, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)로부터 협력 섹터들의 정보를 수신한다.

또 다른 실시예에서, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)에 의해 보고된 채널 품질 정보 및 현 섹터의 스케쥴 상황에 따라 적합한 협력 섹터를 선택한다. 구체적으로, 위에 단계(S20)과 유사하게, 모바일 단말(B)은 이웃한 하나 이상의 섹터들로부터 모바일 단말(B)로의 채널 품질 정보를 측정한다. 그리고 모바일 단말(B)은 하나 이상의 이웃한 섹터들의 식별 및 이들의 대응하는 채널 품질 정보를 기지국 기기(A)에 송신한다. 이어서 단계(S100)에서, 기지국 기기(A)는 각각의 이웃한 하나 이상의 섹터들로부터 모바일 단말(B)에의 채널 품질 정보를 모바일 단말(B)로부터 수신한다.

이어서, 단계(S101)에서, 기지국(A)은 이웃한 하나 이상의 섹터들로부터 모바일 단말(B)에의 채널 품질 정보에 따라, 하나 이상의 협력 섹터들을 결정한다.

위에 단계(S21)과 유사하게, 동일 셀(1) 내 후보 섹터(13)가 하나 이상의 이웃한 섹터들 내 존재하고, 모바일 단말(B)과 섹터(13) 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 경우에, 기지국 기기(A)는 후보 섹터(13)를 동일-셀 협력 섹터로서 결정한다.

다른 셀 내 후보 섹터(22)가 하나 이상의 이웃 섹터들에 존재하고, 모바일 단말(B)과 섹터(22) 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족하는 경우에, 기지국 기기(A)는 후보 섹터(22)를 다른-셀 협력 섹터로서 결정할 수 있다.

또한, 제 1 조건을 만족하는 동일-셀 이웃 섹터(13)와 제 2 조건을 만족하는 다른-셀 이웃 섹터(22)가 동시에 존재하는 경우에, 기지국 기기(A)는 결정 권한을 갖는데, 이 장비는 다중-섹터 MIMO의 이득을 개선하기 위해 동일-셀 이웃 섹터(13)를 모바일 단말(B)의 협력 섹터로서 선택할 수도 있을 것이다. 물론, 기지국 기기(A)는 이를테면 MIMO 이득을 등화하기 위해서 다중-섹터 MIMO 스케줄링에 기초하여 다른-셀 이웃 섹터를 협력 섹터로서 선택할 수도 있을 것이며, 또는 이들 양쪽 모두를 협력 섹터들로서 선택하거나 어느 것이든 선택함이 없이 모바일 단말(B)을 위한 단일 섹터 통신을 제공할 수도 있을 것이다.

모바일 단말(B)의 협력 섹터를 결정한 후에, 단계(S11)에서, 기지국 기기(A)는 협력 섹터들의 정보에 기초하여, 협력 섹터들과 협력하여 모바일 단말(B)을 위해 제공되는 MIMO 통신의 유형을, 미리 규정된 규칙들에 따라서, 결정한다.

구체적으로, 협력 섹터가 동일-셀 협력 섹터(13)인 경우에, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)을 위한 네트워크-기반 다중-섹터 MIMO 통신을 제공하기 위해 이 섹터와 협력하기로 결정하고, 협력 섹터가 다른-셀 협력 섹터(22)인 경우에, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)를 위한 공동-기반 다중-섹터 MIMO 통신을 제공하기 위해 이 섹터와 협력하기로 결정하다. 그리고 협력 섹터가 동일-셀 협력 섹터들 및 다른-셀 협력 섹터들을 동시에 포함할 때, 기지국 기기(A)는 동일-셀 협력 섹터와 함께 네트워크-기반 다중-섹터 MIMO를 제공하고 다른-셀 협력 섹터와 함께 공동-기반 다중-섹터 MIMO를 제공하기로 결정할 수도 있을 것이다.

협력 통신의 유형을 결정한 후에, 단계(S12)에서, 기지국 기기(A)는 협력 섹터와 협력하고, 모바일 단말(B)에 대해서는 대응하는 판정된 유형의 다중-섹터 MIMO 통신을 제공한다. 본 설명에서는 먼저 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 것을 예로서 취한다.

단계(S120)에서, 기지국 기기(A)는 동일-셀 협력 섹터(13) 내 협력하는 모바일 단말(B')을, 채널용량 최대화, 송신 레이트 최대화 또는 섹터간 간섭 최소화와 같은 기준에 따라, 모바일 단말(B)과 자원을 공유하는 협력하는 모바일 단말로서 결정한다. 기지국 기기(A)는 적합한 모바일 단말(B')을 결정하기 위해서 섹터(13)를 지배하는 기지국 기기(A')와 통신할 것이다. 어떠한 적합한 협력 모바일 단말이 발견될 수 없는 경우에, 섹터(11)는 단일 이용자 프리코딩을 통해 섹터(13)와 함께 모바일 단말(B)에 서비스할 수도 있을 것이다. 네트워크-MIMO에서 협력 모바일 단말을 결정하는 방법은 MIMO 분야에서 당업자들에게 공지되어 있고, 본 설명은 더 상세히 하지 않을 것이다.

이어서, 단계(S121)에서, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B')에 제 1 채널 상태 정보를 결정하고, 모바일 단말(B)에 동일-셀 협력 섹터(13)의 기지국 기기(A')와 협력 모바일 단말(B') 사이의 제 2 채널 상태 정보를 얻는다. 구체적으로, 기지국 기기(A, A')는 각각 사운딩 신호들을 기지국 기기들(A, A')에 송신하기 위해서 모바일 단말(B)과 협력 모바일 단말(B')을 위한 직교 업링크 통신 자원들을 할당하고, 기지국 기기들(A, A')는 사운딩 신호에 따라, 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B')에 대한 각각의 채널 행렬들을 추정한다. 편리를 위해, 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H11 및 H12를 이용하고, 기지국 기기(A')에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H21 및 H22를 이용한다. 각각의 기지국 기기가 4개의 송신 안테나들을 갖고 있고 각각의 모바일 단말이 2개의 수신 안테나들을 갖고 있는 경우에, H11, H12, H21, H22 모두는 2 x 4 행렬들이다. 채널 행렬을 결정한 후에, 기지국 기기(A) 및 기지국 기기(A')는 채널 행렬들을 교환하기 위해 서로 통신한다.

또한, 단계(S122)에서, 기지국 기기(A)는 동일-셀 협력 기지국 기기(A')에서 지배하는 협력 모바일 단말(B')로 협력 트래픽 데이터(S21, S22)를 얻고, 동일-셀 협력 기지국 기기(A')에 대해서는 현 섹터 내 트래픽 데이터(S11, S12)를 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)에 제공한다. 단계(S121) 및 단계(S122)는 순차적 관계를 가질 필요는 없는 것에 유의한다.

바람직하게, 위에 단계(S121) 및 단계(S122)에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 기지국 기기(A)는 채널 행렬 및 트래픽 데이터를 교환하기 위해서, 협력 기지국 기기(A')와 통신하기 위해 기지국 기기들 사이의 상호연결, 이를테면 기저대 보드간 고속 케이블들을 이용한다. 백본 네트워크와 같은 기지국들 간 인터네트워크과 비교해서, 기지국 기기들 사이의 상호연결은 일반적으로 레이턴시가 적게 모든 트래픽 데이터 및 채널 행렬의 고속 통신을 실현할 수 있는 고속 송신 레이트를 가지며, 이에 따라 기지국 기기들(A, A')은 모바일 단말들(B, B')을 위한 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 것이 보증된다.

이어서, 단계(S123)에서, 기지국 기기(A, A')는 채널 행렬들(H11, H12), 및 채널 행렬들(H21, H22)에 기초하여, 미리 규정된 방법에 따라 네트워크-MIMO 통신의 프리코딩 규칙을 결정한다. 구체적으로, ZF, BD 및 MMSE와 같은 알고리즘들을 이용함으로써 프리코딩 행렬 H을 결정할 수 있다. 본 설명은 ZE 알고리즘을 예로서 이용한다. 행렬 H는 다음 식에 따라 구성된다.

이때, 가중 행렬 W는 다음과 같다.

이는 2개의 기지국 기기들이 네트워크-MIMO 통신을 수행하고 실시예를 설명하기 위해서 프로코딩을 위해 ZF 알고리즘을 이용하는 예를 취한 것이다. 본 발명은 복수의 기지국 기기들이 네트워크-MIMO 통신을 수행하고 다른 프리코딩 알고리즘들을 이용하는데에도 적용될 수 있음을 알 것이며, 본 설명은 더 이상 상세히 하지 않을 것이다.

마지막으로, 단계(S124)에서, 기지국 기기(A)는 결정된 프리코딩 규칙에 따라 협력 트래픽 데이터(S21, S22) 뿐만 아니라 현 섹터의 트래픽 데이터(S11, S12)를 가중하고, 이들을 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B')에 송신한다. 구체적으로, 송신된 신호(X)는 다음 식에 의해 규정된다.

여기에서 섹터(11)의 기지국 기기(A)는 이의 4개의 송신 안테나들을 이용함으로써,

을 송신하고, 협력 섹터(13)의 기지국 기기(A')는 이의 4개의 송신 안테나를 이용함으로써,

을 송신한다. 모바일 단말(B, B')에서, 기지국 기기들은 다중-이용자 프리코딩을 수행하였기 때문에, 몇몇 이용자들의 데이터 흐름은 직교하여, 이에 따라 현존의 수신기들은 특정한 검출 수단의 부가없이 재이용될 수 있다.

전술한 바는 발명을 기술하기 위해 기지국 기기(A)와 협력 기지국 기기(A')가 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 예를 이용하였다. 본 발명은 네트워크-MIMO의 예로 제한되지 않으며, 완전한 채널 상태 정보 또는 완전한 트래픽 데이터에 기초한 다중-섹터 협력 수법들은 본 발명의 보호 범위 내에 속함에 유의한다. 다음은 기지국 기기(A) 및 협력 기지국 기기(A'')가 모바일 단말(B)을 위해 Co-MIMO 통신을 제공하는 예를 기술할 것이다.

단계(S120')에서, 위에서 단계(S120)와 유사하게, 기지국 기기(A)는 채널용량 최대화, 송신 레이트 최대화 또는 섹터간 간섭 최소화와 같은 기준에 따라, 다른-셀 협력 섹터(22)에서 협력 모바일 단말(B'')을 결정한다. 어떠한 적합한 협력 모바일 단말도 발견될 수 없는 경우에, 섹터(11)는 단일 이용자 프리코딩을 통해 섹터(22)와 함께 모바일 단말(B)에 서비스할 수 있을 것이다. Co-MIMO에서 협력 모바일 단말을 결정하기 위한 방법은 MIMO 분야에서 당업자들에게 공지되어 있고, 본 설명은 더 상세히 하지 않을 것이다.

이어서, 위에 단계(S121)와 유사하게, 단계(S121')에서, 기지국 기기(A)는 현 기지국 기기에서 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B'')로의 제 3 채널 상태를 결정한다. 구체적으로, 기지국 기기들(A, A'')은 각각 사운딩 신호를 기지국 기기들(A', A'')에 송신하기 위해서 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B'')을 위해 직교 업링크 통신 자원들을 할당한다. 기지국 기기들(A, A'')은 사운딩 신호들에 따라, 기지국 기기에서 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B'')로의 각각의 채널 행렬들을 추정한다. 편리를 위해, 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B'')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H11 및 H12를 이용하고, 기지국 기기(A'')에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B'')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H21 및 H22를 이용한다. 각각의 기지국 기기가 4개의 송신 안테나들을 갖고 있고 각각의 모바일 단말이 2개의 수신 안테나들을 갖고 있는 경우에, H11, H12, H21, H22 모두는 2 x 4 행렬들이다.

바람직하게, 기지국 기기(A) 및 기지국 기기(A'')는 이들과 모바일 단말(B) 및 모바일 단말(B'') 사이의 채널 품질에 관계된 정보, 예를 들면, 어느 정도의 이용자 스케줄링을 수행하기 위해서, SINR(신호 대 간섭 플러스 잡음 비) 및 RSSI(수신신호 세기 표시)와 같은 기지국의 스케줄링을 돕기 위한 장기간 채널 품질 정보를 교환한다.

이어서, 단계(S122')에서, 기지국 기기는 결정된 채널 행렬들에 기초하여, 미리 규정된 방법에 따라, Co-MIMO 통신을 위한 제 2 프리코딩 규칙을 결정한다. 모바일 단말들(B, B'')에 대해서, 각각의 모바일 단말은 2개의 데이터 흐름들을 수신할 수 있고, 2개의 데이터 흐름들 각각은 섹터(11)나 섹터(22)로부터 온다. 기지국 기기(A)는 ZF, BD, 및 MMSE와 같은 다중-이용자 프리코딩 알고리즘들에 따라, 채널 행렬들(H11, H12)에 기초하여 트래픽 데이터(S11, S12)를 가중하기 위한 가중 행렬을 얻는다. ZF 알고리즘을 예로서 취하면, 행렬 H는 다음 식에 따라 구성된다.

이때, 기지국 기기(A)에 의해 이용되는 가중 행렬 W1은 다음과 같다.

유사하게, 기지국 기기(A'')에 대해서, 다음 식이 존재한다.

이어서 가중 행렬이 얻어진다.

이후에, 기지국 기기(A)는 다른-셀 협력 섹터의 기지국 기기(A'')의 가중 행렬 W2의 제 1 열 W2(:,1)에 대해 가중 행렬 W1의 제 3 열 W1(:, 3)을 교환한다.

바람직하게, 위에 단계(S121') 및 단계(S122')에서, 기지국 기기(A)는 채널 품질에 관계된 정보 및/또는 프리코딩 규칙들을 협력 기지국 기기(A'')와 교환하기 위해서, 백본 네트워크와 같은 기지국들 간 인터네트워크를 이용한다. 채널 품질에 관계된 정보 및/또는 프리코딩 규칙들에 관계된 정보의 교환의 데이터량은 비교적 작기 때문에, 이에 따라 백본 네트워크를 위한 더 적은 대역폭 요건을 가지며 더 적은 송신 레이턴시를 가지며, 이에 의해서 Co-MIMO 통신의 성능은 백본 네트워크를 교란(jamming)함이 없이 보증된다.

마지막으로, 단계(S123')에서, 기지국 기기(A)는 가중 행렬들(W1, W2)에 기초하여 현 섹터의 트래픽 데이터(S11, S12)를 가중하고, 가중된 신호를 모바일 단말(B)에 송신한다. 구체적으로, 송신된 신호(X)는 다음 식에 의해 규정된다.

섹터(11)의 기지국 기기(A)는 이의 4개의 송신 안테나들을 이용하여 X1을 모바일 단말(B)에 송신한다. 유사하게, 섹터(22)의 기지국 기기(A'')는 모바일 단말(B'')에

을 송신한다. 모바일 단말들(B, B'')에서, 기지국 기기들은 다중-이용자 프리코딩을 수행하였기 때문에, 다수의 이용자들의 데이터 흐름들은 직교하고, 현존의 수신기들은 특정 검출 수단의 추가 없이 재이용될 수 있다.

본 발명의 성능 이득을 분석하기 위해서, 발명자는 WiMAX 다중-섹터 시스템의 시뮬레이션 도구들을 이용함으로써 발명에 대해 시스템 레벨 시뮬레이션을 수행하였다. 시스템 시뮬레이션을 위한 파라미터들을 다음 표에 열거하였다.

셀 및 섹터 분할	WiMAX DL, 7 셀, 셀당 3 섹터	모바일 단말의 안테나 이득	4.1 dBi
페이딩 채널	SCM 도시 마이크로	커버리지 확률	SISO(단일입력 단일출력) 링크 버짓에 기초한 90%
중심 주파수	2.35G	FFT(고속 프리에 변환) 크기/능동 서브-캐리어	1024/840
서브-캐리어 순열	IEEE16e에 규정된 PUSC, 최대 부하 이웃 셀	모바일 단말 구현 손실	5dB
안테나 방위각	3GPP에 규정된 3 섹터 안테나	모바일 단말 잡음지수	5dB
셀 반경	350m	기지국 높이	30m
경로 손실 모델	하타 모델(Kc=-2)	벽 침투 손실	10dB
주파수 재이용	1	기준 모바일 단말 안테나 #	2
섹터당 이용자	10	셰도우잉 유형	상관됨
이용자당 서브-채널	3	셰도우잉 편차	8.0dB
기지국 케이블 손실	0 dB	잡음의 PSD(파워 스펙트럼 밀도)	-174.3 dBm/Hz
RF 필터 손실	0.5 dB	모바일 단말의 높이	1.5m
스케줄링	랜덤 스케줄링	유효 SINR	용량 기반
채널 코덱	CTC(순환 터보 코드)	트래픽 모델	최선의 노력
STC(공간-시간 부호화)/SM(공간 다중화)	할당된 시간-주파수에 대한 최대 평균 용량 기준	HARQ(하이브리드 자동 요청) 메커니즘	최대3회 재송신 #의 동기형 HARQ, 체이스 결합
전환 기준	자원
안테나 구성	안테나 요소 간격 0.5λ인 통합 안테나 분극	MCS(변조 및 부호화 방법)	Max Rep. # of 3, QPSK 1/2, 3/4, 16QAM 1/2, 3/4 64QAM 2/3, 3/4
기지국의 Tx 파워	PA(파워 증폭기)당 35dBm	기지국의 안테나 이득	17dBi
채널 추정	실제 채널 추정기에 기초한 채널 추정	MIMO 검출기	MMSE(최소평균제 오차)
PHY 오버헤드	37%	기지국 CSI 획득	이상적 사운딩

시뮬레이션에서 이용되는 본 발명의 시스템에서, 섹터 중앙에 단일 이용자 송신을 위해 4 x 2 MIMO + BF(빔포밍) 통신이 제공되며; 동일-셀 섹터 에지에 모바일 단말들을 위해 4 x 2 네트워크-MIMO 통신이 제공되며; 다른-셀 섹터 에지에 모바일 단말들에 대해 4 x 2 Co-MIMO 통신이 제공되며, 시스템은 이들 2가지 유형들의 MIMO 간에 이상적으로 전환할 수 있는 것으로 가정된다. 또한, 발명자는 참조를 위해 Co-MIMO 시스템을 시뮬레이트하는데, 여기에서 4 x 2 MIMO + BF는 단일 이용자 송신을 위해 이용되며, 4 x 2 Co-MIMO는 동일-셀 섹터 에지 및 다른-셀 섹터 에지에 모바일 단말들을 위해 이용된다. 표2에 시뮬레이션 결과들은 협력 섹터를 결정하기 위해 서로 다른 간섭 임계값들(간섭 섹터에서 모바일 단말로의 신호 세기와 이용 섹터에서 모바일 단말로의 신호 세기 사이의 차이에 대한 임계값들)에 대한 섹터 평균 스펙트럼 효율(SE) 및 섹터-에지 스펙트럼 효율을 보인 것이다.

Bps/Hz/섹터	간섭 임계값 = 2 dB		간섭 임계값 = 4 dB
	평균 SE	섹터-에지 SE	평균 SE	섹터-에지 SE
Co-MIMO	1.27	0.06	1.39	0.062
발명	1.57	0.22	1.84	0.23

시뮬레이션 결과로부터, 본 발명은 Co-MIMO에 비해서, 평균 섹터 스펙트럼 효율 및 섹터-에지 스펙트럼 효율을 현저하게 개선함을 알 수 있다. 본 발명에서, 간섭 임계값을 증가시키는 것은 기지국 기기들 사이의 상호연결의 대역폭을 더 서비하는 대가로, 성능 이득, 특히 섹터 평균 스펙트럼 효율을 개선시킬 수 있다.

발명이 가져오는 스펙트럼 효율에 개선을 분석한 후에, 발명자는 발명에 의해 절약되는 백본 네트워크의 대역폭을 분석할 것이다. 협력 기지국 기기들의 량을 M이라 하고, 기지국 기기 내 송신 안테나들의 량을 Nt하고 하고, 모바일 단말에서 수신 안테나들의 량을 Nr이라 하고, 각각의 기지국 기기에 대한 이용자들의 수를 K로 놓는다. 그러면 네트워크-MIMO에서 트래픽 데이터 및 채널 상태 정보(CSI)의 교환을 위한 오버헤드들을 표 3에 열거하였다.

데이터	M x (M-1) x K
CSI	Nr x Nt 크기의 M x K 채널 행렬들
CQI	M x K
합	M x M x K + M x K x Nr x Nt

Gbps 레벨의 송신 시스템에서, 다른-셀 섹터 에지에서 처리량은 일반적으로 30Mbps(평균 섹터 처리량의 23%)이다. M = K = Nr = 2 및 Nt = 4일 때, 각각의 심볼이 16비트 길이로 양자화되어 백본 네트워크를 통해 송신된다면, 백본 네트워크의 대역폭은 12.8 Gbps까지 될 필요가 있다. 본 발명에서 이러한 방대한 량의 데이터는 셀 내에 기지국 기기들 사이의 고속 상호연결을 통해 송신되게 전환되고, 이에 따라 시스템의 코스트는 현저하게 감소된다.

요약하여, 본 발명은 MIMO 통신과 같은 다중-셀/다중-섹터 협력 통신을 위한 효율적 해결책을 제공한다. 이것은 비교적 더 큰 스펙트럼 효율을 가지며 기지국들 사이의 백본 네트워크를 위한 상당량의 백홀 대역폭을 절약한다.

다른 실시예에서, 기지국 기기는, 단일 기지국 통신이든 다중-섹터 협력 통신이든, 모바일 단말을 위해, 이웃 섹터에서 모바일 단말로 간섭 상태에 따라, 제공하기로 결정할 수 있음이 이해될 수 있다. 구체적으로, 모바일 단말이 섹터 중앙에 위치되고, 이웃 섹터에 의해 간섭받지 않거나 수신된 간섭이 어떤 임계값 미만인 경우에, 기지국 기기는 모바일 단말을 위해 통상의 MIMO 통신과 같은 단일 기지국 통신을 제공하기로, 구체적으로 말하면, 서로 다른 최적화 규칙들에 따라, 단일-이용자 MIMO, 또는 다중-이용자 MIMO, 또는 MISO(다중 입력 단일 출력) 또는 SISO(단일 입력 단일 출력)을 선택하기로 결정할 수 있다. 그리고 섹터의 에지에 모바일 단말이 이웃 섹터로부터 강한 간섭을 받는 경우에, 기지국 기기는 모바일 단말을 위해 다중-섹터 협력 통신을 제공하기로 결정할 수 있고, 전술한 단계들을 수행한다.

전술한 바는 모바일 단말이 셀의 중앙, 동일-셀 섹터 에지 또는 다른-셀 섹터 에지에 각각 위치하였을 때 모바일 단말을 위해 기지국이 대응하는 바람직한 통신을 제공하는 실시예들을 설명한다. 모바일 단말이 동일-셀 섹터 에지와 같은 위치들에서 다른-셀 섹터 에지와 같은 다른 위치들로 이동할 때 기지국 기기가 동적으로 다중-섹터 협력 통신의 유형을 전환할 것임이 이해될 것이다.

이상은 방법의 면으로부터 본 발명의 실시예를 설명한다. 다음은 도 7을 참조함으로써 디바이스의 면으로부터 본 발명의 실시예를 설명할 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 기지국 기기(A)는 자신의 지배하는 섹터 내 모바일 단말을 위한 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위한 디바이스(10)를 포함한다. 디바이스(10)는 협력 섹터에 대한 제 1 결정 수단(100), 협력 유형을 위한 결정 수단(101) 및 통신 수단(102)을 포함한다. 통신 수단(102)은 협력 모바일 단말들에 대한 제 1 결정 수단(1020), 채널 상태 정보를 위한 제 1 처리 수단(1021), 데이터 트래픽을 위한 처리 수단(1022), 프리코딩 규칙들에 대한 결정 수단(1023), 및 네트워크-기반 MIMO 통신을 제공하기 위한 제 1 송신기(1024)를 더 포함할 수 있고; 더 포함할 수 있다(도면에 도시되지 않음). 모바일 단말(B)은 모바일 단말을 위한 다중-섹터 협력 통신을 제공하기 위해서, 모바일 단말이 위치된 섹터의 기지국 기기를 원조하기 위한 원조 디바이스(20)를 포함한다. 디바이스(20)은 채널 품질에 대한 획득 수단(200), 협력 섹터들에 대한 제 2 결정 수단(201) 및 송신기(202)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같은 무선 네트워크 토폴로지, 및 도 4에 도시된 바와 같이 섹터 에지에 모바일 단말(B)을 위해 기지국 기기(A)가 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 시나리오를 실시예를 설명하기 위해 다시 예로서 취한다. 본 발명은 이것으로 제한되는 것은 아니며, 다른 무선 네트워크 토폴로지들 및 다중-섹터 협력 시나리오들에 적용될 수 있음에 유의한다.

먼저, 기지국 기기(A)의 협력 섹터에 대한 제 1 결정 수단(100)은 모바일 단말(B)의 협력 섹터들을 결정한다.

일실시예에서, 모바일 단말(B)의 협력 섹터들이 결정되고 모바일 단말(B) 자체에 의해 기지국 기기(A)를 위해 제공된다. 구체적으로, 모바일 단말(B)의 채널 품질에 대한 획득 수단(200)은 모바일 단말과 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보를 얻는다. 예를 들면, 모바일 단말(B)은 수신된 프리앰블 또는 이웃 섹터들에 의해 송신되고 섹터들을 특징들을 실은 파일럿에 따라, 이웃 섹터들로부터 간섭 신호의 레벨을 측정한다.

이어서, 협력 섹터에 대한 제 2 결정 수단(201)은 모바일 단말(B)과 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보에 따라, 모바일 단말(B)의 협력 섹터들을 결정한다.

구체적으로, 모바일 단말(B)이 섹터(11)와 동일 셀(1)에 있는 동일-셀 섹터 에지 이웃 섹터(13)에 위치된 경우에, 협력 섹터에 대한 제 2 결정 수단(201)은 모바일 단말(B)과 섹터(13)의 기지국 기기(A') 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 것으로 협력 섹터에 대한 제 2 결정 수단(201)이 판단한 경우에 이웃 섹터(13)를 모바일 단말(B)의 동일-셀 협력 섹터로서 결정한다. 한 경우에, 제 1 조건은 이웃 섹터(13)(이를 지배하는 기지국 기기(A')에서 모바일 단말(B)로 수신 신호 세기 표시(RSSI)와 같은 통신품질이 어떤 량의 dBs와 같이 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(13)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(13)을 이용할 수도 있을 것임을 의미한다. 또 다른 경우에, 제 1 조건은 한편으로 기지국 기기(A')에서 모바일 단말(B)로 신호 세기와 다른 한편으로 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)로 신호 세기 사이의 차이가 어떤 량의 dBs와 같은 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(13)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(13)을 이용할 수도 있을 것임을 의미한다. 후자의 경우에, 모바일 단말(B)은 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)로의 신호 세기를 측정할 필요가 있음을 알아야 한다.

모바일 단말(B)이 섹터(11)가 위치되는 셀(1)과는 다른 셀(2)에 있는 다른-셀 섹터 에지 이웃 섹터(22)에 위치된 경우에, 협력 섹터에 대한 제 2 결정 수단(201)은 모바일 단말(B)과 섹터(22)의 기지국 기기(A'') 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족한다고 협력 섹터에 대한 제 2 결정 수단(201)이 판단한 경우에 이웃 섹터(22)를 모바일 단말(B)의 다른-셀 협력 섹터로서 결정한다. 한 경우에, 제 2 조건은 이웃 섹터(22)(이를 지배하는 기지국 기기(A'')에서 모바일 단말(B)로 신호 세기가 어떤 량의 dBs와 같이 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(22)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(22)을 이용할 수도 있을 것임을 의미한다. 또 다른 경우에, 제 2 조건은 한편으로 기지국 기기(A'')에서 모바일 단말(B)로 신호 세기와 다른 한편으로 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)로 신호 세기 사이의 차이가 어떤 량의 dBs와 같은 미리 규정된 임계값보다 큰 것일 수도 있을 것이며, 이것은 섹터(22)로부터 간섭 신호가 비교적 강하고 현 섹터(11)는 다중-섹터 MIMO 통신을 수행하기 위해 섹터(22)를 이용할 수도 있을 것임을 의미한다.

각각 동일-셀 협력 섹터 및 다른-셀 협력 섹터를 결정하기 위한, 임계값들과 같은 제 1 조건 및 제 2 조건은 서로 같거나 다를 수 있는 것에 유의한다. 또한, 모바일 단말(B)이 동일-셀 섹터(13) 및 이웃한 다른-셀 섹터(22)로부터 강한 간섭에 의해 영향을 받는 경우에, 모바일 단말(B)은 바람직하게는 다중-섹터 MIMO의 이득을 개선하기 위해서 동일-셀 섹터(13)를 이의 협력 섹터로서 선택할 수도 있을 것이다. 물론, 모바일 단말은 선택 규칙들에 따라 다른-셀 섹터를 자신의 협력 섹터로서 선택할 수도 있고 또는 이들 모두를 협력 섹터들로서 선택할 수도 있을 것이다.

이후에, 송신기(201)는 섹터들의 식별 및 모바일 단말(B)에의 이들의 신호 세기들과 같은 선택된 협력 섹터들의 정보를 기지국 기기(A)에 송신한다.

이렇게 하여, 기지국 기기(A)의 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 모바일 단말(B)로부터 협력 섹터들의 정보를 수신한다.

또 다른 실시예에서, 기지국 기기(A)는 모바일 단말(B)에 의해 보고된 채널 품질 정보 및 현 섹터의 스케쥴 상황에 따라 적합한 협력 섹터를 선택한다. 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 채널 품질에 대한 수신기(1000)를 더 포함한다. 구체적으로, 모바일 단말(B)은 이웃한 하나 이상의 섹터들로부터 모바일 단말(B)로의 채널 품질 정보를 측정한다. 그리고 모바일 단말(B)은 하나 이상의 이웃한 섹터들의 식별 및 이들의 대응하는 채널 품질 정보를 기지국 기기(A)에 송신한다. 이어서 기지국 기기(A)의 채널 품질에 대한 수신기(1000)는 이웃한 하나 이상의 섹터들로부터 모바일 단말(B)에의 채널 품질 정보를 모바일 단말(B)로부터 수신한다.

이어서, 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 이웃한 하나 이상의 섹터들로부터 모바일 단말(B)에의 채널 품질 정보에 따라, 하나 이상의 협력 섹터들을 결정한다.

협력 섹터들에 대한 상기한 제 2 결정 수단(201)과 유사하게, 동일 셀(1) 내 후보 섹터(13)가 하나 이상의 이웃한 섹터들 내 존재하고, 모바일 단말(B)과 섹터(13) 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 경우에, 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 후보 섹터(13)를 동일-셀 협력 섹터로서 결정한다.

다른 셀 내 후보 섹터(22)가 하나 이상의 이웃 섹터들에 존재하고, 모바일 단말(B)과 섹터(22) 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족하는 경우에, 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 후보 섹터(22)를 다른-셀 협력 섹터로서 결정할 수 있다.

또한, 제 1 조건을 만족하는 동일-셀 이웃 섹터(13)와 제 2 조건을 만족하는 다른-셀 이웃 섹터(22)가 동시에 존재하는 경우에, 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 결정 권한을 갖는데, 이 수단은 다중-섹터 MIMO의 이득을 개선하기 위해 동일-셀 이웃 섹터(13)를 모바일 단말(B)의 협력 섹터로서 선택할 수도 있을 것이다. 물론, 협력 섹터들에 대한 제 1 결정 수단(100)은 이를테면 MIMO 이득을 등화하기 위해서 다중-섹터 MIMO 스케줄링에 기초하여 다른-셀 이웃 섹터를 협력 섹터로서 선택할 수도 있을 것이며, 또는 이들 양쪽 모두를 협력 섹터들로서 선택하거나 어느 것이든 선택함이 없이 모바일 단말(B)을 위한 단일 섹터 통신을 제공할 수도 있을 것이다.

모바일 단말(B)의 협력 섹터가 결정된 후에, 협력 유형에 대한 결정 수단(101)은 협력 섹터들의 정보에 기초하여, 협력 섹터들과 협력하여 모바일 단말(B)을 위해 제공되는 MIMO 통신의 유형을, 미리 규정된 규칙들에 따라서, 결정한다.

구체적으로, 협력 섹터가 동일-셀 협력 섹터(13)인 경우에, 협력 유형에 대한 결정 수단(101)은 모바일 단말(B)을 위한 네트워크-기반 다중-섹터 MIMO 통신을 제공하기 위해 이 섹터와 협력하기로 결정하고, 협력 섹터가 다른-셀 협력 섹터(22)인 경우에, 협력 유형에 대한 결정 수단(101)은 모바일 단말(B)를 위한 공동-기반 다중-섹터 MIMO 통신을 제공하기 위해 이 섹터와 협력하기로 결정하다. 그리고 협력 섹터가 동일-셀 협력 섹터들 및 다른-셀 협력 섹터들을 동시에 포함할 때, 협력 유형에 대한 결정 수단(101)은 동일-셀 협력 섹터와 함께 네트워크-기반 다중-섹터 MIMO를 제공하고 다른-셀 협력 섹터와 함께 공동-기반 다중-섹터 MIMO를 제공하기로 결정할 수도 있을 것이다.

협력 통신의 유형이 결정된 후에, 디바이스(10)은 협력 섹터와 협력하고, 모바일 단말(B)에 대해서는 대응하는 판정된 유형의 다중-섹터 협력 통신을 제공한다. 본 설명에서는 먼저 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 것을 예로서 취한다.

협력 모바일 단말에 대한 제 1 결정 수단(1020)은 동일-셀 협력 섹터(13) 내 협력하는 모바일 단말(B)을, 채널용량 최대화, 송신 레이트 최대화 또는 섹터간 간섭 최소화와 같은 기준에 따라, 모바일 단말(B)과 자원을 공유하는 협력하는 모바일 단말로서 결정한다. 협력 모바일 단말에 대한 제 1 결정 수단(1020)은 적합한 모바일 단말(B')을 결정하기 위해서 섹터(13)를 지배하는 기지국 기기(A')과 통신할 것이다. 어떠한 적합한 협력 모바일 단말이 발견될 수 없는 경우에, 섹터(11)는 단일 이용자 프리코딩을 통해 섹터(13)와 함께 모바일 단말(B)에 서비스할 수도 있을 것이다. 네트워크-MIMO에서 협력 모바일 단말을 결정하는 방법은 MIMO 분야에서 당업자들에게 공지되어 있고, 본 설명은 더 상세히 하지 않을 것이다.

이어서, 채널 상태 정보에 대한 제 1 처리 수단(1021)은 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B')에 제 1 채널 상태 정보를 결정하고, 모바일 단말(B)에 동일-셀 협력 섹터(13)의 기지국 기기(A')와 협력 모바일 단말(B') 사이의 제 2 채널 상태 정보를 얻는다. 구체적으로, 기지국 기기(A, A')는 각각 사운딩 신호들을 기지국 기기들(A, A')에 송신하기 위해서 모바일 단말(B)과 협력 모바일 단말(B')를 위한 직교 업링크 통신 자원들을 할당하고, 기지국 기기들(A, A')은 사운딩 신호에 따라, 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B')에 대한 각각의 채널 행렬들을 추정한다. 편리를 위해, 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H11 및 H12를 이용하고, 기지국 기기(A')에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H21 및 H22를 이용한다. 각각의 기지국 기기가 4개의 송신 안테나들을 갖고 있고 각각의 모바일 단말이 2개의 수신 안테나들을 갖고 있는 경우에, H11, H12, H21, H22 모두는 2 x 4 행렬들이다. 채널 행렬을 결정한 후에, 기지국 기기(A) 및 기지국 기기(A')는 채널 행렬들을 교환하기 위해 서로 통신한다.

또한, 데이터 트래픽에 대한 처리 수단(1022)은 동일-셀 협력 기지국 기기(A')로부터 지배하는 협력 모바일 단말(B')로 협력 트래픽 데이터(S21, S22)를 얻고, 동일-셀 협력 기지국 기기(A')에 대해서는 현 섹터 내 트래픽 데이터(S11, S12)를 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)에 제공한다. 채널 상태 정보에 대한 제 1 처리 수단(1021) 및 데이터 프래픽에 대한 처리 수단(1022)은 이들의 동작들에 있어 순차적 관계를 가질 필요가 없는 것에 유의한다.

바람직하게, 도 6에 도시된 바와 같이, 채널 상태 정보에 대한 제 1 처리 수단(1021) 및 데이터 프래픽에 대한 처리 수단(1022)은 채널 행렬 및 트래픽 데이터를 교환하기 위해서, 협력 기지국 기기(A')와 통신하기 위해 기지국 기기들 사이의 상호연결, 이를테면 기저대 보드간 고속 케이블들을 이용한다. 백본 네트워크와 같은 기지국들 간 인터네트워크과 비교해서, 기지국 기기들 사이의 상호연결은 일반적으로 레이턴시가 적게 모든 트래픽 데이터 및 채널 행렬의 고속 통신을 실현할 수 있는 고속 송신 레이트를 가지며, 이에 따라 기지국 기기들(A, A')은 모바일 단말들(B, B')을 위해 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 것이 보증된다.

이어서, 프리코딩 규칙들에 대한 결정 수단(1023)은 채널 행렬들(H11, H12), 및 채널 행렬들(H21, H22)에 기초하여, 미리 규정된 방법에 따라 네트워크-MIMO 통신의 프리코딩 규칙을 결정한다. 구체적으로, ZF, BD 및 MMSE와 같은 알고리즘들을 이용함으로써 프리코딩 행렬 H을 결정할 수 있다. 본 설명은 ZE 알고리즘을 예로서 이용한다. 행렬 H는 다음 식에 따라 구성된다.

이때, 가중 행렬 W는 다음과 같다.

이는 2개의 기지국 기기들이 네트워크-MIMO 통신을 수행하고 실시예를 설명하기 위해서 프로코딩을 위해 ZF 알고리즘을 이용하는 예를 취한 것이다. 본 발명은 복수의 기지국 기기들이 네트워크-MIMO 통신을 수행하고 다른 프리코딩 알고리즘들을 이용하는 데에도 적용될 수 있음을 알 것이며, 본 설명은 더 이상 상세히 하지 않을 것이다.

마지막으로, 제 1 송신기(1024)는 결정된 프리코딩 규칙에 따라 협력 트래픽 데이터(S21, S22) 뿐만 아니라 현 섹터의 트래픽 데이터(S11, S12)를 가중하고, 이들을 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B')에 송신한다. 구체적으로, 송신된 신호(X)는 다음 식에 의해 규정된다.

여기에서 섹터(11)의 기지국 기기(A)는 이의 4개의 송신 안테나들을 이용함으로써,

을 송신하고, 협력 섹터(13)의 기지국 기기(A')는 이의 4개의 송신 안테나를 이용함으로써,

을 송신한다. 모바일 단말들(B, B')에서, 기지국 기기들은 다중-이용자 프리코딩을 수행하였기 때문에, 몇몇 이용자들의 데이터 흐름은 직교하여, 이에 따라 현존의 수신기들은 특정한 검출 수단의 부가없이 재이용될 수 있다.

전술한 바는 발명을 기술하기 위해 기지국 기기(A)와 협력 기지국 기기(A')가 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 예를 이용하였다. 본 발명은 네트워크-MIMO의 예로 제한되지 않으며, 완전한 채널 상태 정보 또는 완전한 트래픽 데이터에 기초한 임의의 네트워크 기반 MIMO 수법들은 본 발명의 보호 범위 내에 속함에 유의한다. 다음은 기지국 기기(A) 및 협력 기지국 기기(A'')가 모바일 단말(B)을 위해 Co-MIMO 통신을 제공하는 예를 기술할 것이다. 이 예에서, 기지국(A)의 디바이스(10)의 통신 수단(102)은 협력 모바일 단말들에 대한 제 2 결정 수단(1021'), 채널 상태 정보를 위한 제 2 처리 수단(1022'), 프리코딩 규칙들에 대한 처리 수단(1023'), 및 제 2 송신기(1024')를 포함한다.

위에 협력 모바일 단말들에 대한 제 1 결정 수단(1021)과 유사하게, 협력 모바일 단말들에 대한 제 2 결정 수단(1021')은 채널용량 최대화, 송신 레이트 최대화 또는 섹터간 간섭 최소화와 같은 기준에 따라, 다른-셀 협력 섹터(22)에서 협력 모바일 단말(B'')을 결정한다. 어떠한 적합한 협력 모바일 단말도 발견될 수 없는 경우에, 섹터(11)는 단일 이용자 프리코딩을 통해 섹터(22)와 함께 모바일 단말(B)에 서비스할 수 있을 것이다. Co-MIMO에서 협력 모바일 단말을 결정하기 위한 방법은 MIMO 분야에서 당업자들에게 공지되어 있고, 본 설명은 더 상세히 하지 않을 것이다.

이어서, 채널 상태 정보를 위한 제 2 처리 수단(1022')은 현 기지국 기기에서 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B'')로의 제 3 채널 상태를 결정한다. 구체적으로, 기지국 기기들(A, A'')은 각각 사운딩 신호들을 기지국 기기(A)에 송신하기 위해서 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B'')을 위해 직교 업링크 통신 자원들을 할당한다. 기지국 기기(A)는 사운딩 신호들에 따라, 기지국 기기에서 모바일 단말(B) 및 협력 모바일 단말(B'')로의 각각의 채널 행렬들을 추정한다. 편리를 위해, 기지국 기기(A)에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B'')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H11 및 H12를 이용하고, 기지국 기기(A'')에서 모바일 단말(B)에 그리고 협력 모바일 단말(B'')로의 채널 행렬들을 표기하기 위해서 H21 및 H22를 이용한다. 각각의 기지국 기기가 4개의 송신 안테나들을 갖고 있고 각각의 모바일 단말이 2개의 수신 안테나들을 갖고 있는 경우에, H11, H12, H21, H22 모두는 2 x 4 행렬들이다.

바람직하게, 채널 상태 정보에 대한 제 2 처리 수단(1022') 및 기지국 기기(A'')는 이들과 모바일 단말(B) 및 모바일 단말(B'') 사이의 채널 품질에 관계된 정보, 예를 들면, 어느 정도의 이용자 스케줄링을 수행하기 위해서, SINR(신호 대 간섭 플러스 잡음 비) 및 RSSI(수신신호 세기 표시)와 같은 기지국의 스케줄링을 돕기 위한 장기간 채널 품질 정보를 교환한다.

이어서, 프리코딩 규칙들을 대한 처리 수단(1023')은 결정된 채널 행렬들에 기초하여, 미리 규정된 방법에 따라, Co-MIMO 통신을 위한 제 2 프리코딩 규칙을 결정한다. 모바일 단말들(B, B'')에 대해서, 각각의 모바일 단말은 2개의 데이터 흐름들을 수신할 수 있고, 2개의 데이터 흐름들 각각은 섹터(11)나 섹터(22)로부터 온다. 기지국 기기(A)는 ZF, BD, 및 MMSE와 같은 다중-이용자 프리코딩 알고리즘들에 따라, 채널 행렬들(H11, H12)에 기초하여 트래픽 데이터(S11, S12)를 가중하기 위한 가중 행렬을 얻는다. ZF 알고리즘을 예로서 취하면, 행렬 H는 다음 식에 따라 구성된다.

이어서, 기지국 기기(A)에 의해 이용되는 가중 행렬 W1은 다음과 같다.

유사하게, 기지국 기기(A'')에 대해서, 다음 식이 존재한다.

그러면 가중 행렬이 얻어진다.

이후에, 기지국 기기(A)는 다른-셀 협력 섹터의 기지국 기기(A'')의 가중 행렬 W2의 제 1 열 W2(:,1)에 대해 가중 행렬 W1의 제 3 열 W1(:, 3)을 교환한다.

바람직하게, 채널 상태 정보에 대한 제 2 처리 수단(1022') 및 프리코딩 규칙들에대한 처리 수단(1023')은 채널 품질에 관계된 정보 및/또는 프리코딩 규칙들을 협력 기지국 기기(A'')와 교환하기 위해서, 백본 네트워크와 같은 기지국들 간 인터네트워크를 이용한다. 채널 품질에 관계된 정보 및/또는 프리코딩 규칙들에 관계된 정보의 교환의 데이터량은 비교적 작기 때문에, 이에 따라 백본 네트워크를 위한 더 적은 대역폭 요건을 가지며 더 적은 송신 레이턴시를 가지며, 이에 의해서 Co-MIMO 통신의 성능은 백본 네트워크를 교란없이 보증된다.

마지막으로, 제 2 송신기(1024')는 가중 행렬들(W1, W2)에 기초하여 현 섹터의 트래픽 데이터(S11, S12)를 가중하고, 가중된 신호를 모바일 단말(B)에 송신한다. 구체적으로, 송신된 신호(X)는 다음 식에 의해 규정된다.

제 2 송신기(1024')는 이의 4개의 송신 안테나들을 이용하여 X1을 모바일 단말(B)에 송신한다. 유사하게, 섹터(22)의 기지국 기기(A'')는 모바일 단말(B'')에

을 송신한다. 모바일 단말들(B, B'')에서, 기지국 기기들은 다중-이용자 프리코딩을 수행하였기 때문에, 다수의 이용자들의 데이터 흐름들은 직교하고, 현존의 수신기들은 특정 검출 수단의 추가 없이 재이용될 수 있다.

위에 시뮬레이션 및 분석에 따라서, 본 발명은 MIMO 통신과 같은 다중-셀/다중-섹터 협력 통신을 위한 매우 효율적인 해결책을 제안함을 알 수 있다. 이것은 고 주파수 스펙트럼 효율을 가지며 기지국들 사이에 백본 네트워크를 위한 상당한 백홀 대역폭을 절약한다.

전술한 바는 본 발명의 실시예들을 기술한 것이다. 본 발명은 전술한 특정 실시예들로 제한되는 것은 아니며 당업자들은 첨부된 청구항들의 보호범위 내에서 다수의 변형들 및 수정을 행할 수 있음에 유의한다.

100: 제 1 결정 수단 102: 통신 수단
201: 제 2 결정 수단 202: 송신기
1000: 수신기 1020: 제 1 결정 수단
1021: 제 1 처리 수단 1024: 제 1 송신기

Claims (26)

1. 무선 통신 네트워크의 기지국 기기에서, 상기 기지국 기기에 의해 지배되는 섹터 내의 모바일 단말에 대해 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법으로서, 상기 다중-섹터 협력 통신의 유형들은 네트워크 MIMO 통신 및 Co-MIMO 통신을 포함하고, 상기 섹터는 셀에 속하는, 상기 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법에 있어서:
   i. 상기 모바일 단말의 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는 단계;
   ii. 미리 규정된 규칙들에 따라, 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보에 기초하여, 상기 모바일 단말에 대해 상기 하나 이상의 협력 섹터들과 협력하여 제공되는 상기 다중-섹터 협력 통신의 유형을 결정하는 단계; 및
   iii. 상기 하나 이상의 협력 섹터와 협력하여 상기 모바일 단말을 위해, 대응하는 결정된 유형의 상기 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 협력 섹터들은 동일 셀에 속하는 동일-셀 협력 섹터들, 및/또는 다른 셀에 속하는 다른-셀 협력 섹터들을 포함하고, 상기 단계(i)는:
   - 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보를 상기 모바일 단말로부터 수신하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 협력 섹터들은 동일 셀에 속하는 동일-셀 협력 섹터들, 및/또는 다른 셀에 속하는 다른-셀 협력 섹터들을 포함하고, 상기 단계(i)는:
   i1. 상기 모바일 단말과 상기 모바일 단말에 이웃한 상기 하나 이상의 섹터들 각각 사이의 채널 품질 정보를 상기 모바일 단말로부터 수신하는 단계;
   i2. 상기 모바일 단말과 상기 하나 이상의 이웃한 섹터들 각각 사이의 상기 채널 품질 정보에 따라 상기 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 단계(i2)는:
   - 상기 모바일 단말과 상기 동일 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃한 섹터들 내의 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 동일-셀 협력 섹터들로서 결정하는 단계; 및
   - 상기 모바일 단말과 다른 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃한 섹터들 내의 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 다른-셀 협력 섹터들로서 결정하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미리 규정된 규칙들은:
   - 상기 기지국 기기가 상기 하나 이상의 동일-셀 협력 섹터들과 협력하기로 결정하여, 상기 하나 이상의 협력 섹터들이 하나 이상의 동일-셀 협력 섹터들을 포함하는 경우에, 상기 모바일 단말에 대해 네트워크-기반 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 단계; 및
   - 상기 기지국 기기가 상기 하나 이상의 다른-셀 협력 섹터들과 협력하기로 결정하여, 상기 하나 이상의 협력 섹터들이 하나 이상의 다른-셀 협력 섹터들을 포함하는 경우에, 상기 모바일 단말에 대해 공동-기반 다중-섹터 협력 통신을 제공하기로 결정하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 네트워크-기반 다중-섹터 협력 통신은 네트워크-MIMO 통신이며, 상기 기지국 기기가 상기 하나 이상의 동일-셀 협력 섹터들과 협력하여 상기 모바일 단말에 대해 네트워크-MIMO 통신을 제공하는 경우에, 상기 단계(iii)는:
   iii1. 상기 하나 이상의 동일-셀 협력 섹터들에 각각 위치된 하나 이상의 협력 모바일 단말들을 결정하는 단계;
   iii2. 상기 기지국 기기와 상기 하나 이상의 협력 모바일 단말들 뿐만 아니라 상기 모바일 단말 사이의 제 1 채널 상태 정보를 결정하고, 상기 하나 이상의 동일-셀 협력 섹터들의 상기 기지국 기기들과 상기 하나 이상의 협력 모바일 단말들 뿐만 아니라 상기 모바일 단말 사이의 제 2 채널 상태 정보를 상기 기지국 기기들과 교환하는 단계;
   iii3. 상기 하나 이상의 동일-셀 협력 섹터들의 상기 기지국 기기들로부터 상기 지배되는 모바일 단말 또는 상기 협력 모바일 단말들에의 트래픽 데이터를 상기 기지국 기기들과 교환하는 단계;
   iii4. 상기 제 1 채널 상태 정보와 상기 제 2 채널 상태 정보에 따라, 미리 규정된 방법들에 기초하여, 상기 네트워크-MIMO 통신의 제 1 프리코딩 규칙을 결정하는 단계; 및
   iii5. 현재 섹터의 트래픽 데이터와 상기 협력 트래픽 데이터를 상기 제 1 프리코딩 규칙에 기초하여 가중하고, 상기 가중된 현재 섹터의 트래픽 데이터 및 상기 협력 트래픽 데이터를 상기 하나 이상의 협력 모바일 단말들 뿐만 아니라 상기 모바일 단말에 송신하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 단계(iii2 및/또는 iii3)에서, 상기 현재 기지국 기기는 상기 채널 상태 정보를 교환하기 위해 및/또는 트래픽 데이터를 교환하기 위해 상기 기지국 기기들 사이의 상호연결을 이용하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 공동-기반 다중-섹터 협력 통신은 Co-MIMO 통신이며, 상기 기지국 기기가 상기 하나 이상의 다른-셀 협력 섹터들과 협력하여 상기 모바일 단말에 대해 Co-MIMO 통신을 제공하는 경우, 상기 단계(iii)는:
   iii1'. 상기 하나 이상의 다른-셀 협력 섹터들에 각각 위치된 하나 이상의 협력 모바일 단말들을 결정하는 단계;
   iii2'. 상기 기지국 기기와 상기 하나 이상의 협력 모바일 단말들 뿐만 아니라 상기 모바일 단말 사이의 제 3 채널 상태 정보를 결정하는 단계;
   iii3'. 상기 제 3 채널 상태 정보에 따라, 상기 Co-MIMO 통신의 제 2 프리코딩 규칙을 미리 규정된 방법들에 기초하여 결정하고, 상기 제 3 프리코딩 규칙들을 상기 하나 이상의 다른-셀 협력 섹터들의 상기 기지국 기기들과 교환하는 단계; 및
   iii4'. 현재 섹터의 트래픽 데이터를 상기 제 2 프리코딩 규칙 및 상기 제 3 프리코딩 규칙들에 기초하여 가중하고, 상기 가중된 현재 섹터의 트래픽 데이터를 상기 모바일 단말에 송신하는 단계를 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 단계(iii2')는:
   - 상기 기지국 기기들과 상기 하나 이상의 협력 모바일 단말들 뿐만 아니라 상기 모바일 단말 사이의 채널 품질에 관계된 정보를, 상기 하나 이상의 다른-셀 협력 섹터들의 기지국 기기들과 교환하는 단계를 더 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단계(iii2' 및/또는 iii3')에서, 현재의 기지국 기기는 채널 품질에 관계된 상기 정보 및/또는 상기 프리코딩 규칙들을 교환하기 위해서 기지국들 사이의 인터네트워크(internetwork)를 이용하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(i) 전에:
    - 이웃 섹터에서 상기 모바일 단말로의 간섭 상태에 따라, 상기 모바일 단말에 대해, 단일 기지국 통신 또는 상기 다중-섹터 협력 통신을 제공하기로 결정하는 단계; 및
    - 상기 모바일 단말에 대해, 상기 다중-섹터 협력 통신을 제공하기로 결정할 때, 상기 단계(i) 내지 단계(iii)를 실행하는 단계를 더 포함하는, 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 방법.
12. 무선 통신 네트워크의 모바일 단말에서, 상기 모바일 단말이 위치된 섹터의 기지국 기기가, 상기 모바일 단말에 대해 다중-섹터 협력 통신을 제공하는 것을 원조하는 원조 방법으로서, 상기 다중-섹터 협력 통신의 유형들은 네트워크 MIMO 통신 및 Co-MIMO 통신을 포함하고, 상기 섹터는 셀에 속하는, 상기 원조 방법에 있어서:
    I. 상기 모바일 단말과 상기 모바일 단말에 이웃한 하나 이상의 이웃 섹터들 사이의 채널 품질 정보를 얻는 단계;
    II. 상기 모바일 단말과 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 사이의 상기 채널 품질 정보에 따라서, 상기 모바일 단말의 하나 이상의 협력 섹터들을 결정하는 단계; 및
    III. 상기 하나 이상의 협력 섹터들의 정보를 상기 기지국 기기에 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 협력 섹터들은 동일 셀에 속하는 동일-셀 협력 섹터들, 및/또는 다른 셀에 속하는 다른-셀 협력 섹터들을 포함하고, 상기 단계 II는:
    - 상기 모바일 단말과 상기 동일 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 내의 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 1 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 동일-셀 협력 섹터들로서 결정하는 단계; 및
    - 상기 모바일 단말과 다른 셀에 속하는 상기 하나 이상의 이웃 섹터들 내의 하나 이상의 후보 섹터들 사이의 채널 품질이 제 2 조건을 만족하는 경우에, 상기 하나 이상의 후보 섹터들을 상기 다른-셀 협력 섹터들로서 결정하는 단계를 포함하는, 원조 방법.
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