KR101497929B1 - 멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템 - Google Patents

멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템이 개시된다. 멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템에서, 복수의 중계기들 각각은 사용자 그룹을 가지며, 기지국의 전송 신호를 기초로 사용자 그룹을 위한 중계 신호를 생성한다. 이 때, 기지국은 전체 성능(throughput)이 극대화될 수 있도록 복수의 중계기들 중 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
MIMO, 중계기, 스케쥴, 선택, 다중 입출력, 빔포밍, SDMA, 채널, capacity

Description

멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템{MULTIPLE-RELAY BASED MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 다중 입출력 통신 시스템 전체적인 성능을 극대화하는 기술에 관한 것이다.
공간 영역에서 다수의 채널들을 이용하는 MIMO(multiple input multiple output) 통신 시스템과 관련된 기술이 급속도로 발전하고 있다.
MIMO 통신 시스템에서, 기지국은 공간 분할 다중 접속(Spatial Division Multiplexing Access, SDMA) 방식을 이용하여 복수의 사용자들을 위한 데이터 스트림들을 동시에 전송할 수 있다. 공간 분할 다중 접속 방식은 다수의 안테나들을 이용하여 통하여 하나 이상의 데이터 스트림을 동시에 적어도 하나의 사용자에게 전송하는 방식이다.
또한, 많은 통신 시스템들은 음역 지역으로 인한 문제를 해결하고, 셀 커버리지를 확대하기 위하여 중계기들을 사용한다. 특히, 최근 복수의 중계기들을 포함하는 멀티-중계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템이 주목 받고 있다. 멀티-중 계기 기반의 다중 입출력 통신 시스템에서, 첫 번째 시간 슬롯에서 기지국은 중계기들로 데이터들을 전송하고, 두 번째 시간 슬롯에서 중계기들 각각은 기지국으로부터 전송된 데이터들을 기초로 생성된 중계 신호를 사용자들에게 전송한다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나들이 설치된 기지국은 적어도 하나의 사용자 그룹에 대한 복수의 후보 중계기들-상기 복수의 후보 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 가짐.- 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 복수의 후보 중계기들과 기지국 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 복수의 후보 중계기들 중 적어도 하나의 서빙(serving) 중계기를 선택하는 중계기 스케쥴러 및 상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대응하는 적어도 하나의 사용자 그룹을 위한 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부를 포함한다.
이 때, 상기 중계기 스케쥴러는 상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대한 상기 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각의 전송 용량 중 작은 값을 기초로 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 전체 전송 용량을 예측하고, 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 상기 전체 전송 용량의 합인 시스템 용량(system capacity)이 극대화되도록 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
이 때, 상기 중계기 스케쥴러는 상기 복수의 후보 중계기들로 인하여 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에서 발생하는 중계기 간 간섭(Inter-Relay Interference, IRI)을 고려하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
그리고, 상기 중계기 스케쥴러는 상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 채널들의 상태를 기초로 상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 실효 채널(effective channel)들의 상태를 예측하고, 상기 예측된 실효 채널들의 상태를 고려하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
그리고, 상기 중계기 스케쥴러는 상기 복수의 후보 중계기들로부터 복수의 서브 셋들을 구성하고, 상기 구성된 복수의 서브 셋들 중 어느 하나를 선택하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
또한, 기지국이 적어도 하나의 사용자 그룹에 대한 복수의 후보 중계기들-상기 복수의 후보 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 가짐.- 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 복수의 후보 중계기들과 상기 기지국 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 복수의 후보 중계기들 중 적어도 하나의 서빙(serving) 중계기를 선택한 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기는 복수의 사용자들 중 적어도 하나의 사용자를 선택하는 사용자 선택부, 기지국으로 상기 선택된 적어도 하나의 사용자에 대한 대상 중계기의 달성 가능한 전송 용량과 관련된 정보 및 상기 기지국과 상기 대상 중계기 사이의 채널의 상태 정보를 전송하고, 적어도 하나의 서빙 중계기와 관련된 정보를 수신하는 정보 송/수신부 및 상기 기지국으로부터 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 중 어느 하나로 선택되었는지 여부에 따라 상기 선택된 적어도 하나의 사용자로 중계 신호를 전송하는 중계 신호 전송부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 멀티-중계기 다중 입출력 통신 시스템에서, 제1 시간 슬롯에서 기지국이 중계기들로 전송 신호를 송신하고, 제2 시간 슬롯에서 중계기들 각각은 선택된 사용자들로 중계 신호를 전송함으로써, 셀 커버리지를 확대하고 높은 품질의 통신 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 기지국의 달성 가능한 전송 용량을 모두 고려하여 서빙 중계기를 선택함으로써 시스템 용량을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 후보 중계기들 및 기지국 사이의 실효 채널(effective channel)들을 프리코더에 따라 예측하고, 예측된 실효 채널들의 상태 및 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량을 동시에 고려하여 서빙 중계기를 선택함으로써, 시스템 용량을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 후보 중계기들로부터 구성된 복수의 서브 셋들을 이용하여 서빙 중계기를 선택함으로써, 작은 계산량을 가지고 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력(Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기지국(Base Station, BS, 110)은 제1 시간 슬롯에서 복수의 중계기들(RS1, RS 2, 121, 122)에 대해 전송 신호를 송신한다. 즉, 기지국(110)은 공간 분할 다중 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법을 이용하여 동시에 복수의 중계기들(121, 122)을 지원할 수 있다.
보다 구체적으로, 기지국(110)은 기지국(110)과 복수의 중계기들(121, 122) 사이의 채널들의 상태를 기초로 프리코더(예를 들어, 프리코딩 매트릭스)를 설계하고, 설계된 프리코더를 이용하여 공간 분할 다중 접속 기법에 따라 복수의 중계기들(121, 122)을 위한 데이터 스트림들을 빔 포밍할 수 있다.
또한, 중계기 1(121) 및 중계기 2(122)는 제2 시간 슬롯에서 중계 신호들을 사용자 그룹(131) 및 사용자 그룹(132)으로 전송한다. 중계기 1(121) 및 중계기 2(122)는 제1 시간 슬롯에서 수신된 전송 신호를 기초로 생성된 중계 신호들을 공간 분할 다중 접속 기법을 이용하여 복수의 사용자들로 전송한다. 여기서, 사용자 그룹(131) 및 사용자 그룹(132)에 속하는 사용자들은 그리디 사용자 선택(greedy user selection) 알고리즘 등을 통하여 선택된 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 중계기 1(121) 및 중계기 2(122)는 제1 시간 슬롯에서 수신된 기지국(110)의 전송 신호를 기초로 디코드-앤-포워드(decode-and-forward) 기법 또는 앰플리파이 앤 포워드(amplify-and-forward) 기법을 이용하여 중계 신호들을 생성할 수 있다. 이 때, 중계기 1(121)는 중계기 1(121)과 사용자 그룹(131)의 사용자들(사용자 A1, A2, . . AN) 사이의 채널들의 상태를 고려하여 프리코더를 설계하고, 설계된 프리코더를 이용하여 중계 신호를 생성할 수 있고, 중계기 2(122) 또한 중계기 2(122)과 사용자 그룹(132)의 사용자들(사용자 B1, B2, . . BN) 사이의 채널들의 상태를 고려하여 프리코더를 설계하고, 설계된 프리코더를 이용하여 중계 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 아래에서 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(110)은 복수의 중계기들 중 서빙 중계기들(121, 122)을 선택하는 경우, 기지국(110)과 복수의 중계기들 사이의 채널들의 상태뿐만 아니라 사용자 그룹들(131, 132)에 대한 복수의 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량을 함께 고려할 수 있다. 여기서, 서빙 중계기들(121, 122)이란, 제2 시간 슬롯에서 중계 신호들을 사용자 그룹들(131, 132)로 전송하는 중계기들을 말한다. 본 발명의 일실시예에 따른 기지국(110)은 복수의 중계기들 사이의 채널들의 상태뿐만 아니라 사용자 그룹들(131, 132)에 대한 복수의 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량을 함께 고려하여 서빙 중계기들(121, 122)을 선택함으로써 시스템 용량을 향상시킬 수 있다.
도 2는 중계기 1 및 중계기 2가 서빙 중계기들로 선택된 경우, 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템은 기지국, 복수의 중계기들을 포함한다. 그리고, 복수의 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 갖는다. 즉, 중계기 1은 사용자 1, 2, 3을 포함하는 사용자 그룹 1(210), 중계기 2는 사용자 4, 5를 포함하는 사용자 그룹 2(220), 중계기 3은 사용자 6, 7을 포함하는 사용자 그룹 3(230), 중계기 4는 사용자 8을 포함하는 사용자 그룹 4(240)을 갖는다.
여기서, 기지국이 중계기 1, 2, 3, 4 중 중계기 1 및 중계기 2를 서빙 중계기들로 선택하였다고 가정한다. 이 때, 사용자 3은 사용자 그룹 1(210)에 속하므로, 중계기 1의 중계 신호만을 수신하여야 함에도 불구하고, 중계기 2의 중계 신호도 수신함을 알 수 있다. 그리고, 중계기 2의 중계 신호는 사용자 3에 대하여 간섭으로 작용하며, 이러한 간섭은 통신 시스템 전체에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 참고로, 어느 하나의 사용자 그룹의 사용자가 다른 사용자 그룹들에 대응하는 중계기들의 중계 신호들을 수신함으로써 발생하는 간섭을 중계기 간 간섭(Inter-Relay Interference, IRI)라고 부르기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 통신 시스템 전체의 성능이 극대화될 수 있도록 서빙 중계기들을 적절히 선택함으로써 중계기 간 간섭 등으로 인한 통신 시스템 전체의 성능 저하를 방지할 수 있다. 특히, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 후보 중계기들 사이의 거리를 고려하여 서빙 중계기들을 선택함으로써, 중계기 간 간섭을 줄일 수 있다.
도 3은 중계기 1 및 중계기 3이 서빙 중계기들로 선택된 경우, 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 중계기 1, 중계기 2, 중계기 3 및 중계기 4 중 중계기 1 및 중계기 3이 서빙 중계기들로 선택되었음을 알 수 있다. 이 때, 기지국은 제1 시간 슬롯에서 공간 분할 다중 접속 기법에 따라 중계기 1 및 중계기 3을 위한 데이터 스트림들을 빔포밍하여 생성된 전송 신호를 중계기 1 및 중계기 3으로 전송한다.
또한, 제2 시간 슬롯에서, 중계기 1 및 중계기 3은 사용자 그룹 1(310) 및 사용자 그룹 3(330)을 위해 중계 신호들을 전송한다. 즉, 사용자 그룹 1(310)에 속하는 사용자 1, 2, 3은 제2 시간 슬롯에서 중계기 1의 중계 신호를 수신하며, 사용자 그룹 3(330)에 속하는 사용자 6, 7은 제2 시간 슬롯에서 중계기 3의 중계 신호를 수신한다. 반면에, 사용자 그룹 2(320) 및 사용자 그룹 4(340)은 제2 시간 슬롯에서 유효한 신호들을 수신하지 않는다.
이 때, 사용자 그룹 1(310)과 사용자 그룹 3(330)은 멀리 떨어져 있으므로, 중계기 1과 사용자 그룹 3(330) 사이 및 중계기 3과 사용자 그룹 1(310) 사이에서 중계기 간 간섭이 거의 발생하지 않음을 예측할 수 있다.
또한, 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에서, 기지국의 전송 신호, 중계기의 수신 신호 및 중계 신호, 사용자의 수신 신호는 아래와 같이 모델링될 수 있다.
기지국의 전송 신호 x는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00001
여기서, F는 프리코더(프리코딩 매트릭스), s는 데이터 스트림, l은 데이터 스트림들의 인덱스,
Figure 112008076170014-pat00002
,
Figure 112008076170014-pat00003
이다. 그리고, Ps는 기지국의 전송 파워이고, MRS,l은 l 번째 서빙 중계기의 안테나들의 개수이다.
이 때, k 번째 서빙 중계기의 수신 신호 rk는 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00004
여기서, Hk는 기지국과 k 번째 서빙 중계기 사이의 채널 매트릭스이고, nk는 k 번째 서빙 중계기의 잡음 벡터이다.
이 때, 하기 수학식 2는 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00005
기지국이 하기 수학식 4의 조건이 만족되도록 프리코더 F를 설계하는 경우, 다른 서빙 중계기들을 위한 데이터 스트림들로 인한 k 번째 서빙 중계기에서의 간섭
Figure 112008076170014-pat00006
이 제거될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00007
Figure 112008076170014-pat00008
,
여기서,
Figure 112008076170014-pat00009
는 실효(effective) 채널이다. 이 때, 상기 수학식 4는 하기 수학식 5와 같이 간단하게 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00010
이 때, 제1 시간 슬롯에서 기지국의
Figure 112008076170014-pat00011
개의 서빙 중계기들에 대한 전송 용량(transmission capacity)은 하기 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00012
여기서, Qk는 input power loading matrix이고, M은 기지국의 안테나들의 개수, Ps는 기지국의 전송 파워이다.
또한, 복수의 서빙 중계기들 각각은 기지국의 전송 신호를 수신하고, 수신 신호를 디코딩 및 재 인코딩(re-encoding)하여 생성된 중계 신호를 제2 시간 슬롯에서 사용자 그룹으로 전송한다. 이 때, k 번째 RS의 중계 신호에 대한 j 번째 사용자 그룹의 수신 신호는 하기 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00013
여기서, Wjk는 j 번째 사용자 그룹을 위하여 k 번째 서빙 중계기에 의해 사 용된 프리코더이고, Wjk으로 인해 사용자 간 간섭(inter-user interference, IUI)이 제거될 수 있다. 또한, Gjk는 k 번째 서빙 중계기와 j 번째 사용자 그룹 사이의 채널 매트릭스이고, zji는 잡음 벡터이다.
Figure 112008076170014-pat00014
는 k 번째 서빙 중계기가 아닌 서빙 중계기들로 인하여 k 번째 서빙 중계기에 대응하는 j 번째 사용자 그룹에서 발생하는 중계기 간 간섭(inter-relay interference, IRI)을 의미한다.
또한, 제2 시간 슬롯에서 j번째 사용자 그룹에 대한 k 번째 서빙 중계기의 달성 가능한 전송 용량은 하기 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008076170014-pat00015
Figure 112008076170014-pat00016
여기서, MRS,k는 k 번째 서빙 중계기의 안테나들의 개수이고, Pr은 서빙 서빙 중계기의 전송 파워, M은 서빙 중계기의 안테나들의 개수이다.
Figure 112008076170014-pat00017
은 잡음의 분산이다.
상기 수학식 8을 참조하면, 사용자 간 간섭(IUI)은 적절한 W를 디자인함으로써 제거될 수 있으나, 중계기 간 간섭(IRI)은 복수의 후보 중계기들로부터 서빙 중계기들을 적절히 선택해야 제거될 수 있다. 이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 중계기 간 간섭을 고려할 뿐만 아니라, 통신 시스템의 전체 성능(throughput)이 향상될 수 있도록 서빙 중계기들을 선택할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 제1 시간 슬롯에서 기지국의 전송 용량 및 제2 시간 슬롯에서 중계기들의 전송 용량을 개별적으로 고려하여 서빙 중계기들을 선택하는 것이 아니라, 제1 시간 슬롯 및 제2 시간 슬롯에서 통신 시스템의 전체적인 성능이 극대화될 수 있도록 서빙 중계기들을 선택할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
후보 기지국들 및 기지국의 동작
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후보 중계기들 및 기지국의 동작을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 각각은 사용자들로부터 사용자들과 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 사이의 채널 상태 정보를 수신한다(410). 이 때, 채널 상태 정보는 채널 방향 정보(Channel Direction Information, CDI) 및 채널 품질 정보(Channel Quality Information, CQI)를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 각각은 미리 정해진 사용자 선택 알고리즘(예를 들어, 그리디 사용자 선택 알고리즘 등)을 이용하여 적어도 하나의 사용자를 선택하여 사용자 그룹을 형성한다(420).
또한, 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 각각은 사용자 그룹에 속하는 선택된 적어도 하나의 사용자에 대해 빔포밍을 수행함으로써 달성할 수 있는 전송 용량을 계산한다(430).
또한, 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 각각은 대응하는 사용자 그룹에 대해 계산된 전송 용량을 기지국(BS)으로 제공한다(440). 그리고, 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 각각은 미리 측정된 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 각각과 기지국 사이의 채널 상태 정보를 기지국(BS)으로 피드백한다(450).
기지국(BS)은 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 중계기 선택 알고리즘을 통하여 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4) 중 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택한다(460).
그리고, 기지국(BS)은 선택된 적어도 하나의 서빙 중계기와 관련된 정보를 복수의 후보 중계기들(RS 1, 2, 3, 4)로 제공한다(470). 이후, 기지국(BS)은 선택된 적어도 하나의 서빙 중계기를 위해 생성된 전송 신호를 제1 시간 슬롯에서 전송한다(480).
이 때, 도 4에 도시되지 아니하였으나, 적어도 하나의 서빙 중계기 각각은 기지국의 전송 신호를 기초로 생성된 중계 신호를 제2 시간 슬롯에서 사용자 그룹으로 전송한다.
서빙 중계기 선택 알고리즘
본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 시스템 용량이 극대화될 수 있도록 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하기 위한 복잡도를 효율적으로 줄일 수 있다. 여기서, 시스템 용량은 복수의 서빙 중계기들 각각에 대응하는 전체 전송 용량의 합이다. 예를 들어, 서빙 중계기 1 및 서빙 중계기 2가 존재하는 경우, 시스템 용량은 기지국-서빙 중계기 1-사용자 그룹의 경로에 대한 서빙 중계기 1에 대응하는 전체 전송 용량과 기지국-서빙 중계기 2-사용자 그룹의 경로에 대한 서빙 중계기 2에 대응하는 전체 전송 용량의 합으로 나타낼 수 있다.
1) STEP 1: K개의 후보 중계기들의 인덱스들에 대한 초기 집합을
Figure 112008076170014-pat00018
라고 가정한다. 이 때, k가
Figure 112008076170014-pat00019
의 원소인 경우, 기지국은 기지국으로부터 후보 중계기를 거쳐 사용자 그룹까지의 경로에 대한 전체 전송 용량을 하기 수학식 9를 이용하여 계산한다. 즉, 기지국으로부터 후보 중계기를 거쳐 사용자 그룹까지의 경로에 대한 전체 전송 용량은 후보 중계기에 대한 기지국의 전송 용량 및 사용자 그룹에 대한 후보 중계기의 전송 용량 중 작은 값에 의해 제한된다.
Figure 112008076170014-pat00020
여기서,
Figure 112008076170014-pat00021
이다.
2) STEP 2: 기지국은 STEP 1에서 계산된 전체 전송 용량이 최대가 되는 후보 중계기의 인덱스(
Figure 112008076170014-pat00022
)를 선택한다. 이 때, 선택된 후보 중계기의 인덱스는 중계기 집합 R1에 할당된다. 따라서, R1={r1}이다.
3) STEP 3: STEP 2에서 선택된 후보 중계기에 대하여 중계기 간 간섭이 발생하지 않도록 후보 중계기들의 인덱스들에 대한 집합이 업데이트된다. 즉,
Figure 112008076170014-pat00023
은
Figure 112008076170014-pat00024
으로 업데이트된다. 여기서,
Figure 112008076170014-pat00025
은 STEP 2에서 선택된 후보 중계기(인덱스 r1)에 중계기 간 간섭을 발생시키는 후보 중계기들의 인덱스들의 집합이다.
4) STEP 4: 기지국이 서비스할 수 있는 후보 중계기들의 개수를
Figure 112008076170014-pat00026
으로 설정한다. 여기서, MBS는 기지국의 안테나들의 개수이고, MRS,k는 k번째 후보 중계기의 안테나들의 개수이다.
5) STEP 5: 기지국은 후보 중계기들의 인덱스들의 집합에 속하는 모든 원소들(
Figure 112008076170014-pat00027
)에 대해
Figure 112008076170014-pat00028
를 생성한다. 여기서,
Figure 112008076170014-pat00029
은 서빙 중계기들을 선택하기 위하여 사용되는 후보 중계기들의 집합이다.
6) STEP 6:
Figure 112008076170014-pat00030
인 경우, 기지국은
Figure 112008076170014-pat00031
의 원소들인 인덱스들에 대응 하는 후보 중계기들 사이에 간섭이 발생하지 않도록 프리코더 Fl을 설계한다. 이 때, 기지국은 후보 중계기들 각각에 대한 실효 채널
Figure 112008076170014-pat00032
을 계산할 수 있다.
7) STEP 7: 기지국은 특이값 분해(Singular Value Decomposition)을 이용하여 후보 중계기들 각각에 대한 실효 채널
Figure 112008076170014-pat00033
의 water-filling solution을 계산한다.
8) STEP 8: 기지국은 모든
Figure 112008076170014-pat00034
에 대해 시스템 용량(
Figure 112008076170014-pat00035
)들을 계산한다. 여기서, 시스템 용량은 후보 중계기들 각각에 대응하는 전체 전송 용량들의 합이다.
9) STEP 9: 기지국은 모든
Figure 112008076170014-pat00036
에 대해 계산된 시스템 용량들 중 최대값을 찾고, 찾아진 최대값에 대응하는 후보 중계기들의 인덱스들을
Figure 112008076170014-pat00037
을 이용하여 검색한다.
10) STEP 10: 기지국은 검색된 후보 중계기들의 인덱스들을 이용하여 Rm-1을
Figure 112008076170014-pat00038
과 같이 업데이트하고,
Figure 112008076170014-pat00039
을
Figure 112008076170014-pat00040
으로 업데이트한다. 그리고, 기지국은 m이
Figure 112008076170014-pat00041
이면, 알고리즘을 종료하고, 그렇지 않으면 STEP 5로 돌아간다. 만약, m이
Figure 112008076170014-pat00042
이면, Rm에 속하는 원소들에 대응하는 후보 중계기들이 서빙 중계기들로 최종적으로 결정된다.
도 5는 실효 채널을 고려한 경우 및 실효 채널을 고려하지 않은 경우 각각에 대하여 기지국 및 중계기들의 달성 가능한 전송 용량을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 도표 510은 기지국에 의해 사용되는 프리코더를 고려하지 않은 경우, 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 후보 중계기들의 달성 가능한 전송 용량을 나타낸 것이다.
도표 510을 참조하면, 기지국은 기지국 및 후보 중계기 1 사이의 채널을 기초로 후보 중계기 1에 대한 전송 용량을 10으로 계산할 수 있다. 또한, 기지국은 기지국 및 후보 중계기 2 사이의 채널을 기초로 후보 중계기 2에 대한 전송 용량을 13으로 계산할 수 있다. 위에 유사하게, 기지국은 후보 중계기 3 및 4에 대한 전송 용량을 9 및 5로 계산할 수 있다. 또한, 후보 중계기들 각각은 사용자 그룹에 대한 전송 용량을 계산할 수 있다. 즉, 후보 중계기 1, 2, 3, 4의 사용자 그룹에 대한 전송 용량은 8, 7, 10, 6으로 계산된다.
기지국으로부터 후보 중계기를 거쳐 사용자 그룹으로의 전체 전송 용량은 기지국의 전송 용량 및 후보 중계기의 달성 가능한 전송 용량 중 작은 값에 의해 제한된다. 예를 들어, 후보 중계기 1에 대한 기지국의 달성 가능한 전송 용량이 '10'이고, 후보 중계기 1의 사용자 그룹에 대한 달성 가능한 전송 용량이 '8'인 경우, 전체 전송 용량은 후보 중계기 1의 사용자 그룹에 대한 달성 가능한 전송 용량인 '8'에 의해 제한된다. 상기와 같은 이유로, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 후보 중계기들 각각에 대한 기지국의 전송 용량 및 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량으로부터 후보 중계기들 각각에 대응하는 전체 전송 용량을 계산할 수 있고, 가장 높은 전체 전송 용량에 대응하는 임시적인 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
즉, 도표 1에서, 기지국은 네 개의 컬럼들에 대하여 두 개의 숫자들 중 작은 값들을 선택한다. 즉, RS 1, RS 2, RS 3, RS 4의 컬럼들에서 8(=min(10, 8)), 7(=min(13, 7)), 9(=min(9, 10)), 5(=min(5, 6))가 선택된다. 이 때, 기지국은 선택된 네 개의 값들 중 최대값에 대응하는 후보 중계기 3을 임시적인 서빙 중계기로 선택한다.
도표 520은 기지국이 후보 중계기들 및 기지국 사이의 채널들을 기초로 적절한 프리코더를 설계한 경우, 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 후보 중계기들의 달성 가능한 전송 용량을 나타낸 것이다. 여기서, 최종적으로 선택되는 서빙 중계기들의 개수는 2라고 가정한다.
기지국은 임시적인 서빙 중계기인 후보 중계기 3이 포함되도록 복수의 서브 셋들을 구성한다. 따라서, 서브 셋들 (RS 3, RS 1), (RS 3, RS 2), (RS 3, RS 4)이 구성된다. 그리고, 기지국은 기지국과 후보 중계기들 사이의 채널들을 기초로 서브 셋들 (RS 3, RS 1), (RS 3, RS 2), (RS 3, RS 4) 각각을 위한 프리코더를 설계할 수 있다.
또한, 서브 셋들 (RS 3, RS 1), (RS 3, RS 2), (RS 3, RS 4) 각각을 위한 프리코더가 설계된 경우, 기지국과 서브 셋들 (RS 3, RS 1), (RS 3, RS 2), (RS 3, RS 4) 사이의 실효 채널들이 계산된다. 그리고, 기지국은 실효 채널들을 고려하여 서브 셋들 (RS 3, RS 1), (RS 3, RS 2), (RS 3, RS 4) 각각에 대한 기지국의 달성 가능한 전송 용량을 새롭게 계산할 수 있다.
즉, 서브 셋 (RS 3, RS 1)을 위해 설계된 프리코더가 적용되는 경우, RS 3 및 RS 1에 대한 기지국의 달성 가능한 전송 용량은 6, 7로 계산된다. 마찬가지로, 서브 셋 (RS 3, RS 2)과 관련하여 RS 3 및 RS 2에 대한 기지국의 달성 가능한 전송 용량은 8, 9로 계산되며, 서브 셋 (RS 3, RS 4)과 관련하여 RS 3 및 RS 4에 대한 기지국의 달성 가능한 전송 용량은 3, 2로 계산된다.
기지국으로부터 후보 중계기들을 거쳐 사용자 그룹들로의 전체 전송 용량은 기지국의 전송 용량 및 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량 중 작은 값에 의해 제한된다. 따라서, 서브 셋 (RS 3, RS 1)을 위해 프리코더가 적용되는 경우, 기지국-RS 3-사용자 그룹의 경로에 대한 RS 3에 대응하는 전체 전송 용량은 6으로 제한되며, 기지국-RS 1-사용자 그룹의 경로에 대한 RS 1에 대응하는 전체 전송 용량은 7로 제한된다. 따라서, RS 3, RS 1가 서빙 중계기들로 선택되고, RS 3, RS 1 에 프리코더가 적용되는 경우, 시스템 용량은 6+7=13으로 예측된다.
또한, 서브 셋 (RS 3, RS 2)와 관련하여 기지국-RS 3-사용자 그룹의 경로에 대한 RS 3에 대응하는 전체 전송 용량은 8로 제한되며, 기지국-RS 2-사용자 그룹의 경로에 대한 RS 2에 대응하는 전체 전송 용량은 7로 제한된다. 이 때, RS 3, RS 2가 서빙 중계기들로 선택되고, RS 3, RS 2을 위해 프리코더가 적용되는 경우, 시스템 용량은 8+7=15로 예측된다.
또한, 서브 셋 (RS 3, RS 4)과 관련하여 기지국-RS 3-사용자 그룹의 경로에 대한 전체 전송 용량은 3으로 제한되며, 기지국-RS 4-사용자 그룹의 경로에 대한 전체 전송 용량은 2로 제한된다. 이 때, RS 3, RS 4가 서빙 중계기들로 선택되고, RS 3, RS 4을 위해 프리코더가 적용되는 경우, 시스템 용량은 3+2=5로 예측된다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 시스템 용량이 극대화되도록 서브 셋들 중 어느 하나를 선택한다. 따라서, RS 3, RS 2가 서빙 중계기들로 선택되고, RS 3, RS 2을 위해 프리코더가 적용되는 경우, 시스템 용량은 8+7=15로 최대이므로, 서브 셋 (RS 3, RS 2)에 속하는 중계기 2, 3이 서빙 중계기들로 선택된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나들이 설치된 기지국을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 정보 수신부(610), 중계기 스케쥴러(620) 및 전송 신호 생성부(630)를 포함한다.
정보 수신부(610)는 후보 중계기들(641, 642, 643) 각각의 달성 가능한 전송 용량과 관련된 제1 정보 및 후보 중계기들(641, 642, 643)과 기지국 사이의 채널들 의 상태와 관련된 제2 정보를 수신한다. 여기서, 제2 정보는 채널 상태 정보로서, 채널 품질 정보 및 채널 방향 정보를 포함할 수 있다.
또한, 중계기 스케쥴러(620)는 후보 중계기들(641, 642, 643) 중 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택한다. 이 때, 중계기 스케쥴러(620)는 후보 중계기들(641, 642, 643) 사이의 거리를 고려하여 중계기 간 간섭이 발생하지 않도록 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
또한, 중계기 스케쥴러(620)는 적용 가능한 프리코더를 고려하여 후보 중계기들(641, 642, 643) 및 기지국 사이의 실효 채널(effective channel)들의 상태를 예측하고, 예측된 실효 채널들의 상태를 기초로 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다. 이 때, 중계기 스케쥴러(620)는 상기 실효 채널들의 상태를 고려하여 시스템 용량이 극대화될 수 있도록 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다.
특히, 중계기 스케쥴러(620)는 복잡도를 줄이기 위하여 후보 중계기들(641, 642, 643)로부터 복수의 서브 셋들을 구성하고, 구성된 복수의 서브 셋들 중 어느 하나를 선택하여 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 이론적으로, K 개의 후보 중계기들 중 M 개의 서빙 중계기들을 선택하기 위해서는 KCM 개의 조합들의 시스템 용량들이 계산되어야 한다. 다만, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 계산량을 줄이기 위하여 복수의 서브 셋들을 구성하고, 구성된 복수의 서브 셋들에 대해서 시스템 용량들을 계산하여 복수의 서브 셋들 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
결국, K 개의 후보 중계기들 중 M 개의 서빙 중계기들에 대응하는 데이터 스트림들이 전송 신호 생성부(630)로 제공된다.
또한, 전송 신호 생성부(630)는 적어도 하나의 서빙 중계기에 대응하는 적어도 하나의 사용자 그룹을 위하여 전송 신호를 생성한다. 즉, 전송 신호 생성부(630)는 적어도 하나의 서빙 중계기에 대하여 공간 분할 다중 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법을 이용하여 전송 신호를 생성한다. 이 때, 제로 포싱(zero forcing) 빔포밍 기법이 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중계기를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기(700)는 사용자 선택부(710), 중계 신호 전송부(720) 및 정보 송/수신부(730)를 포함한다.
기지국(740)은 적어도 하나의 사용자 그룹에 대한 복수의 후보 중계기들-상기 복수의 후보 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 가짐.- 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 복수의 후보 중계기들과 상기 기지국 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 복수의 후보 중계기들 중 상기 적어도 하나의 서빙(serving) 중계기를 선택한다. 여기서, 중계기(700)가 서빙 중계기로 선택되었다고 가정한다.
이 때, 중계기(700)가 서빙 중계기로 선택되었다는 정보는 정보 송/수신부(740)를 통해 중계기(700)로 제공되며, 선택된 적어도 하나의 사용자에 대한 대상 중계기의 달성 가능한 전송 용량과 관련된 정보는 정보 송/수신부(740)를 통해 기지국(740)으로 제공된다.
사용자 선택부(710)는 그리디 사용자 선택 알고리즘 등을 이용하여 복수의 사용자들 중 적어도 하나의 사용자를 선택한다.
또한, 중계 신호 전송부(720)는 선택된 적어도 하나의 사용자로 중계 신호를 전송한다. 만약, 중계기(700)가 서빙 중계기로 선택되지 않았다면, 중계 신호는 생성되지 않는다.
이 때, 중계 신호 전송부(720)는 기지국(740)의 전송 신호를 기초로 디코드-앤-포워드(decode-and-forward) 기법 또는 앰플리파이 앤 포워드(amplify-and-forward) 기법을 이용하여 중계 신호를 생성할 수 있다. 물론, 중계 신호 전송부(720)는 공간 분할 다중 접속 기법을 사용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 후보 중계기들의 달성 가능한 전송 용량을 수신한다(S810).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 기지국과 후보 중계기들 사이의 채널들의 상태 정보(채널 상태 정보)를 수신한다(S820).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 후보 중계기들로부터 복수의 서브 셋들을 구성한다(S830).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 복수의 서브 셋들 각각에 대응하는 프리코더를 생성한다(S840). 이 때, 생성된 프리코더를 기초로 복수의 서브 셋들 각각에 속하는 후보 중계기들의 실효 채널들이 계산될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 후보 중계기들 각각에 대하여 기지국으로부터 후보 중계기를 거쳐 사용자 그룹까지의 전체 전송 용량을 예측한다(S850).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국은 전체 전송 용량의 합인 시스템 용량이 극대화될 수 있도록 복수의 서브 셋들 중 어느 하나를 선택함으로써, 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택한다(S860).
본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 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 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 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. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구 성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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 본 발명의 일실시예에 따른 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력(Multiple User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 중계기 1 및 중계기 2가 서빙 중계기들로 선택된 경우, 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 중계기 1 및 중계기 3이 서빙 중계기들로 선택된 경우, 멀티-중계기 기반의 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 후보 중계기들 및 기지국의 동작을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 실효 채널을 고려한 경우 및 실효 채널을 고려하지 않은 경우 각각에 대하여 기지국 및 중계기들의 달성 가능한 전송 용량을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나들이 설치된 기지국을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중계기를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 복수의 후보 중계기들-상기 복수의 후보 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 가짐.- 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 복수의 후보 중계기들과 기지국 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 복수의 후보 중계기들 중 적어도 하나의 서빙(serving) 중계기를 선택하는 중계기 스케쥴러; 및
    상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대응하는 적어도 하나의 사용자 그룹을 위한 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부를 포함하고,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대한 상기 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각의 전송 용량 중 작은 값을 기초로 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 전체 전송 용량을 예측하고, 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 상기 전체 전송 용량의 합인 시스템 용량(system capacity)이 극대화되도록 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 복수의 후보 중계기들로 인하여 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에서 발생하는 중계기 간 간섭(Inter-Relay Interference, IRI)을 고려하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 채널들의 상태를 기초로 상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 실효 채널(effective channel)들의 상태를 예측하고, 상기 예측된 실효 채널들의 상태를 고려하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 실효 채널들의 상태에 따라 예측되는 상기 복수의 후보 중계기들에 대한 상기 기지국의 달성 가능한 전송 용량을 고려하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 채널들의 상태 및 상기 기지국에 의해 사용되는 프리코더를 기초로 상기 실효 채널들의 상태를 예측하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 복수의 후보 중계기들로부터 복수의 서브 셋들을 구성하고, 상기 구성된 복수의 서브 셋들 중 어느 하나를 선택하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 서브 셋들 각각은 동일한 하나의 중계기를 포함하고, 상기 복수의 서브 셋들은 상기 복수의 후보 중계기들의 위치들을 고려하여 그룹핑되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 중계기 스케쥴러는
    상기 복수의 서브 셋들에 속하는 후보 중계기들에 대한 상기 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 상기 복수의 서브 셋들에 속하는 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량을 기초로 상기 복수의 서브 셋들 중 어느 하나를 선택하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호는 제1 시간 슬롯에서 상기 적어도 하나의 서빙 중계기로 전송되고, 상기 적어도 하나의 서빙 중계기는 상기 제1 시간 슬롯과 구별되는 제2 시간 슬롯에서 상기 적어도 하나의 사용자 그룹으로 상기 전송 신호와 관련된 중계 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 후보 중계기들 각각은 상기 복수의 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량들을 고려하여 상기 적어도 하나의 사용자를 선택하여 상기 사용자 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호 생성부는
    상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대하여 공간 분할 다중 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법에 따라 상기 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호 생성부는
    제로 포싱(zero forcing) 빔포밍 기법을 이용하여 상기 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 후보 중계기들 각각의 달성 가능한 전송 용량과 관련된 제1 정보 및 상기 복수의 후보 중계기들과 기지국 사이의 채널들의 상태와 관련된 제2 정보를 수신하는 정보 수신부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국.
  15. 복수의 사용자들 중 적어도 하나의 사용자를 선택하는 사용자 선택부;
    기지국으로 상기 선택된 적어도 하나의 사용자에 대한 대상 중계기의 달성 가능한 전송 용량과 관련된 정보 및 상기 기지국과 상기 대상 중계기 사이의 채널의 상태 정보를 전송하고, 적어도 하나의 서빙 중계기와 관련된 정보를 수신하는 정보 송/수신부; 및
    상기 기지국에 의해 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 중 어느 하나로 선택되었는지 여부에 따라 상기 선택된 적어도 하나의 사용자로 중계 신호를 전송하는 중계 신호 전송부
    를 포함하고,
    상기 기지국은 적어도 하나의 사용자 그룹에 대한 복수의 후보 중계기들-상기 복수의 후보 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 가짐.- 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 복수의 후보 중계기들과 상기 기지국 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대한 상기 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각의 전송 용량 중 작은 값을 기초로 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 전체 전송 용량을 예측하고, 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 상기 전체 전송 용량의 합인 시스템 용량(system capacity)이 극대화되도록 상기 복수의 후보 중계기들 중 상기 적어도 하나의 서빙(serving) 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 사용자 선택부는
    상기 대상 중계기 및 상기 복수의 사용자들 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 적어도 하나의 사용자를 선택하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 중계 신호 전송부는
    공간 분할 다중 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법에 따라 생성된 상기 중계 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 채널들의 상태를 기초로 상기 복수의 후보 중계기들 및 상기 기지국 사이의 실효 채널(effective channel)들의 상태를 예측하고, 상기 실효 채널들의 상태를 기초로 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  19. 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 복수의 후보 중계기들-상기 복수의 후보 중계기들 각각은 적어도 하나의 사용자를 포함하는 사용자 그룹을 가짐.- 각각의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 복수의 후보 중계기들과 기지국 사이의 채널들의 상태를 고려하여 상기 복수의 후보 중계기들 중 적어도 하나의 서빙(serving) 중계기를 선택하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대응하는 적어도 하나의 사용자 그룹을 위한 전송 신호를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 서빙 중계기를 선택하는 단계는
    상기 적어도 하나의 서빙 중계기에 대한 상기 기지국의 달성 가능한 전송 용량 및 상기 적어도 하나의 사용자 그룹 각각에 대한 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각의 전송 용량 중 작은 값을 기초로 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 전체 전송 용량을 예측하고, 상기 적어도 하나의 서빙 중계기 각각에 대응하는 상기 전체 전송 용량의 합인 시스템 용량(system capacity)이 극대화되도록 상기 적어도 하나의 서빙 중계기를 선택하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나들이 설치된 기지국의 동작 방법.
  20. 제19항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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