KR101531172B1 - Efficient Shared Relay Beamforming Method for Multi-Cell Multi-User LTE-A Cooperative Networks and Communication System using the same - Google Patents

Efficient Shared Relay Beamforming Method for Multi-Cell Multi-User LTE-A Cooperative Networks and Communication System using the same Download PDF

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KR101531172B1
KR101531172B1 KR1020130095831A KR20130095831A KR101531172B1 KR 101531172 B1 KR101531172 B1 KR 101531172B1 KR 1020130095831 A KR1020130095831 A KR 1020130095831A KR 20130095831 A KR20130095831 A KR 20130095831A KR 101531172 B1 KR101531172 B1 KR 101531172B1
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이문호
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Abstract

작은 셀에 대한 관심의 최근 증가는 주로 높은 네트워크 용량에 대한 시장 수요에 의해 주도되고 있다. 셀 커버리지는 높은 전송 주파수에서 제한된 실내 전파로 인해 문제되고 있다. 이 경우, 작은 셀은 실내 커버리지와 용량을 제공하는 중요한 역할을 할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 다중-사용자 다중-셀(multi-user multi-cell : MCMU) 협력 네트워크(cooperative network) 공유 릴레이 빔포밍(shared relay beamforming) 방법을 제안한다. 여기서는, 다중-셀이 협력을 위해 릴레이 셀을 공유한다. 이렇게 하면, 평균 처리량이 증가한다.The recent increase in interest in small cells is mainly driven by market demand for high network capacity. Cell coverage is problematic due to limited indoor propagation at high transmission frequencies. In this case, small cells can play an important role in providing indoor coverage and capacity. In an embodiment of the present invention, a multi-user multi-cell (MCMU) cooperative network shared relay beamforming method is proposed. Here, multi-cells share relay cells for cooperation. This increases the average throughput.

Description

다중-셀 다중-사용자 LTE-A 협력 네트워크에서의 효율적인 공유 릴레이 빔포밍 방법 및 이를 적용한 통신 시스템{Efficient Shared Relay Beamforming Method for Multi-Cell Multi-User LTE-A Cooperative Networks and Communication System using the same}[0001] The present invention relates to an efficient shared relay beamforming method in a multi-cell multi-user LTE-A cooperative network and a communication system employing the same.

본 발명은 빔포밍 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중-셀 다중-사용자 네트워크에서의 효율적인 빔포밍 방법 및 이를 적용한 통신 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a beamforming method, and more particularly, to an efficient beamforming method in a multi-cell multi-user network and a communication system using the same.

지난 10년간 무선 통신 서비스의 엄청난 성장으로 인해, 새로운 자원의 수요 증가가 발생하였다. 다중-안테나 통신 시스템들은 무선 링크의 용량을 상당히 증가시킬 수 있기 때문에, 이들이 매우 큰 관심을 일으켰다. 최근, 협력 다중 포인트는 셀 간 간섭을 제거하기 위한 효율적인 기술로 평가되어 왔다. 다중-셀 협력 전송의 핵심은 협력 셀 클러스터링과 다중-셀 빔포밍 설계이다.Over the last decade, the tremendous growth of wireless communications has resulted in increased demand for new resources. Because multi-antenna communication systems can significantly increase the capacity of the wireless link, they have generated a great deal of interest. Recently, collaborative multipoint has been evaluated as an efficient technique for eliminating inter-cell interference. The core of multi - cell cooperative transmission is cooperative cell clustering and multi - cell beamforming design.

그러나, LTE(Long Term Evolution) 및 모바일 WiMAX는 MIMO(multiple-input multiple-output)-OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)을 사용하여 단일 셀 내에서 향상된 스펙트럼 성능을 이루었다. 업 링크(uplink : UL) COMP는 특히 셀 가장자리에서 처리량이 두드러지게 증가할 가능성이 있음은 이론적으로 밝혀진 바 있다.However, Long Term Evolution (LTE) and Mobile WiMAX have achieved improved spectral performance within a single cell using multiple-input multiple-output (MIMO) -orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM). It has been theoretically proven that the uplink (UL) COMP may have a significant increase in throughput especially at the cell edge.

기지국은 서로 협력하고 조정 방식으로 자신의 전송 빔포밍기를 설계한다. 이기종 네트워크에 대한 MCMU 적용을 위한 많은 시도가 있었다. 1) 셀-간 간섭(ICI) : 이 유형의 간섭은 이기종 네트워크(HetNet)의 셀들 간에 발생한다. 2) 사용자-간 간섭(IUI) 및 3) 스트림 간 간섭(ISI): 조인트 전송(Joint Transmission : JT)은 CoMP 전송기술들 중 하나인데, 클러스터의 기지국이 각각 동일한 신호를 동시에 전송할 수 있도록 하고 주파수 자원들이 ICI를 원하는 신호들로 변환하도록 한다. 여러 서비스 사용자 단말이 있으면, IUI가 발생할 것이다.
The base stations cooperate with each other and design their transmission beamformer in a coordinated manner. There have been many attempts to apply MCMUs to heterogeneous networks. 1) Inter-cell interference (ICI): This type of interference occurs between cells in a heterogeneous network (HetNet). 2) Inter-User Interference (IUI) and 3) Inter-Stream Interference (ISI): Joint Transmission (JT) is one of the CoMP transmission technologies that allows base stations in a cluster to simultaneously transmit the same signal, Let resources translate the ICI into the desired signals. If there are multiple service user terminals, an IUI will occur.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 다중-셀 다중-사용자 LTE-A 협력 네트워크에서의 효율적인 공유 릴레이 빔포밍 방법 및 협력 다중-셀 네트워크를 위한 빔포밍 릴레이를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an efficient shared relay beamforming method in a multi-cell multi-user LTE-A collaborative network and beamforming Relay. ≪ / RTI >

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 공유 릴레이 빔포밍 방법은, 릴레이 스테이션이, 베이스 스테이션으로부터 신호를 수신하는 단계; 상기 릴레이 스테이션이, 상기 수신 단계에서 수신된 신호를 빔포밍하는 단계; 및 상기 릴레이 스테이션이, 상기 빔포밍 단계에서 빔포밍된 신호를 브로드캐스트하는 단계;를 포함하고, 상기 릴레이 스테이션은, 다수의 베이스 스테이션들이 공유한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a shared relay beamforming method including: receiving a signal from a base station by a relay station; The relay station performing beamforming on a signal received in the receiving step; And the relay station broadcasting the beamformed signal in the beam forming step, wherein the relay station is shared by a plurality of base stations.

그리고, 상기 다수의 베이스 스테이션들은 다수의 안테나를 보유하고, 상기 릴레이 스테이션은 하나의 안테나를 보유할 수 있다.The plurality of base stations may have a plurality of antennas, and the relay station may have one antenna.

또한, 상기 신 단계에서 수신된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.Further, the signal received in the new step may be expressed as follows.

Figure 112013073275653-pat00001
Figure 112013073275653-pat00001

여기서,

Figure 112013073275653-pat00002
이며,
Figure 112013073275653-pat00003
는 i 번째 베이스 스테이션에서 송신 신호이고,
Figure 112013073275653-pat00004
Figure 112013073275653-pat00005
는 각각 i 번째 베이스 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션의 채널 계수와 j 번째 베이스 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션의 채널 계수이며,
Figure 112013073275653-pat00006
는 i 번째 베이스 스테이션에서 송신 파워를 나타내고,
Figure 112013073275653-pat00007
는 i 번째 모바일 스테이션에 부가되는 평균이 제로이고 분산이 N0, 즉,
Figure 112013073275653-pat00008
인 백색 가우시안 잡음이다.here,
Figure 112013073275653-pat00002
Lt;
Figure 112013073275653-pat00003
Is the transmit signal at the i < th > base station,
Figure 112013073275653-pat00004
Wow
Figure 112013073275653-pat00005
Is the channel coefficient of the i-th mobile station in the i-th base station and the channel coefficient of the i-th mobile station in the j-th base station,
Figure 112013073275653-pat00006
Represents the transmit power at the i < th > base station,
Figure 112013073275653-pat00007
Lt; RTI ID = 0.0 > N0, < / RTI >
Figure 112013073275653-pat00008
Is white Gaussian noise.

그리고, 상기 빔포밍 단계에서 빔포밍된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.The beamformed signal in the beamforming step may be expressed as follows.

Figure 112013073275653-pat00009
Figure 112013073275653-pat00009

여기서,

Figure 112013073275653-pat00010
는 빔포밍 행렬이고,
Figure 112013073275653-pat00011
이다.here,
Figure 112013073275653-pat00010
Is a beamforming matrix,
Figure 112013073275653-pat00011
to be.

또한, 상기 브로드캐스트 단계에서 브로드캐스트되어 i 번째 모바일 스테이션에 수신된 신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.Also, the signal broadcasted at the broadcasting step and received at the i < th > mobile station may be expressed as follows.

Figure 112013073275653-pat00012
Figure 112013073275653-pat00012

여기서,

Figure 112013073275653-pat00013
는 상기 릴레이 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션까지의 채널 계수이다.here,
Figure 112013073275653-pat00013
Is the channel coefficient from the relay station to the i < th > mobile station.

그리고, 상기 i 번째 모바일 스테이션에서 수신 SINR은 다음과 같이 표현될 수 있다.The received SINR at the i < th > mobile station may be expressed as follows.

Figure 112013073275653-pat00014
Figure 112013073275653-pat00014

또한, 상기 빔포밍 단계는, 상기 빔포밍 행렬을 조정하여 수신 성능을 최적화할 수 있다.In addition, the beam forming step may optimize the reception performance by adjusting the beamforming matrix.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 이동통신 시스템은, 신호를 전송하는 다수의 베이스 스테이션들; 및 상기 다수의 베이스 스테이션들로부터 수신된 신호를 빔포밍하여 브로드캐스트하는 릴레이 스테이션;를 포함하고, 상기 릴레이 스테이션은, 상기 다수의 베이스 스테이션들이 공유한다.According to another aspect of the present invention, a mobile communication system includes: a plurality of base stations for transmitting signals; And a relay station for beamforming and broadcasting a signal received from the plurality of base stations, wherein the relay station is shared by the plurality of base stations.

그리고, 상기 다수의 베이스 스테이션들은 다수의 안테나를 보유하고, 상기 릴레이 스테이션은 하나의 안테나를 보유The plurality of base stations have a plurality of antennas, and the relay station has one antenna

또한, 상기 릴레이 스테이션은는, 빔포밍 행렬을 조정하여 수신 성능을 최적화
Also, the relay station may optimize reception performance by adjusting the beamforming matrix

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다중-셀 다중-사용자 LTE-A 협력 네트워크에서의 효율적인 공유 릴레이 빔포밍이 가능해진다. 이에 의해, 처리량을 직접 링크의 처리량 보다 증가시킬 수 있고, 적은 전력으로 최대-최소 SINR 문제를 해소시킬 수 있게 된다.
As described above, according to embodiments of the present invention, efficient shared relay beamforming in a multi-cell multi-user LTE-A cooperative network is enabled. Thereby, the throughput can be increased directly over the throughput of the link, and the maximum-minimum SINR problem can be solved with less power.

도 1은 협력 다중-셀 릴레이 빔포밍 시스템 모델(단일 사용자의 경우)을 도시한 도면,
도 2는 협력 멀티-셀 릴레이 빔포밍 시스템 모델(다중-사용자의 경우)을 도시한 도면,
도 3은 2-사용자의 경우 달성 지역을 도식화한 도면,
도 4는 3-사용자의 경우 달성 지역을 도식화한 도면,
도 5는 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면, 그리고,
도 6은 공유 셀 릴레이 빔포밍 방법을 위한 인트라셀-사용자 채널 상관의 효과를 나타낸 도면이다.
Figure 1 illustrates a cooperative multi-cell relay beamforming system model (for a single user)
2 is a diagram illustrating a cooperative multi-cell relay beamforming system model (for a multi-user case)
FIG. 3 is a schematic diagram of an area to be achieved in the case of a 2-user,
FIG. 4 is a schematic diagram of an area to be achieved in case of a 3-
5 is a view showing a result of a Monte Carlo simulation,
6 is a diagram illustrating the effect of intra-cell-user channel correlation for a shared cell relay beamforming method.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 실시예에서는 공유 릴레이 협력 네트워크의 시스템을 제시한다. 다수의 기지국(eNB)들과 협력 다중-셀 하향 링크 시스템을 상정한다. 기지국들은 동일한 릴레이 스테이션(eRS)를 공유한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, N개의 셀과 K개의 모바일 사용자(MS)를 포함하는 다중-셀 네트워크를 상정한다. 단일-사용자 시스템은 도 1에 도시되어 있고, 3-사용자 다중-셀 시스템은 도 2에 예시되어 있다. 도면에서, 실선은 원하는 신호를 나타내고 점선은 간섭 신호를 나타낸다. 또한, 채널들은 주파수 플랫 페이딩 채널로 가정한다. eNB는 Nt개의 송신 안테나가 장착되고, eRS와 모든 MS는 하나의 안테나를 가지고 있다. 본 발명의 실시예에 따른 시스템에는 두가지 단계가 있다: (1) 다중 접속(Multiple Access : MAC) 단계와 (2) 브로드캐스트(Broadcast : BC) 단계. MAC 단계에서 MS와 eRS 모두 i 번째 eNB로부터의 신호를 받는다. 따라서, 사용자 i(즉, i 번째 MS)에 수신된 신호는 아래와 같다.In the embodiment of the present invention, a shared relay cooperative network system is presented. And a cooperative multi-cell downlink system is assumed with a plurality of base stations (eNBs). The base stations share the same relay station (eRS). Further, as shown in FIG. 2, a multi-cell network including N cells and K mobile users (MS) is assumed. A single-user system is shown in FIG. 1, and a 3-user multi-cell system is illustrated in FIG. In the figure, a solid line represents a desired signal and a dotted line represents an interference signal. In addition, the channels are assumed to be frequency flat fading channels. eNB is equipped with N t transmit antennas, and all eRS MS has a single antenna. There are two steps in a system according to an embodiment of the present invention: (1) Multiple Access (MAC) step and (2) Broadcast (BC) step. In the MAC step, both the MS and the eRS receive a signal from the i-th eNB. Therefore, the signal received at user i (i.e., the i < th > MS) is as follows.

Figure 112013073275653-pat00015
Figure 112013073275653-pat00015

여기서,

Figure 112013073275653-pat00016
는 단계 1(즉, MAC 단계)에서 i 번째 MS에 수신된 신호이고,
Figure 112013073275653-pat00017
이며,
Figure 112013073275653-pat00018
는 i 번째 eNB에서 송신 신호이고,
Figure 112013073275653-pat00019
Figure 112013073275653-pat00020
는 각각 i 번째 eNB에서 i 번째 사용자의 채널 계수와 j 번째 eNB에서 i 번째 사용자의 채널 계수이며,
Figure 112013073275653-pat00021
는 i 번째 eNB에서 송신 파워를 나타내고,
Figure 112013073275653-pat00022
는 i 번째 사용자에 부가되는 평균이 제로이고 분산이 N0, 즉,
Figure 112013073275653-pat00023
인 백색 가우시안 잡음이다. 목적지에서 수신 SINR(signal-to-interference-noise ratio)은 다음과 같이 주어진다.here,
Figure 112013073275653-pat00016
Is the signal received at the i < th > MS in step 1 (i.e., the MAC step)
Figure 112013073275653-pat00017
Lt;
Figure 112013073275653-pat00018
Is the transmission signal in the i < th > eNB,
Figure 112013073275653-pat00019
Wow
Figure 112013073275653-pat00020
Is the channel coefficient of the i-th user in the i-th eNB and the channel coefficient of the i-th user in the j-th eNB,
Figure 112013073275653-pat00021
Represents the transmission power in the i < th > eNB,
Figure 112013073275653-pat00022
The average added to the i-th user is zero and the variance is N 0 ,
Figure 112013073275653-pat00023
Is white Gaussian noise. The received signal-to-interference-noise ratio (SINR) at the destination is given by

Figure 112013073275653-pat00024
Figure 112013073275653-pat00024

비슷한 방식으로, RS에 수신된 신호는 다음과 같다.In a similar way, the signal received at the RS is:

Figure 112013073275653-pat00025
Figure 112013073275653-pat00025

여기서,

Figure 112013073275653-pat00026
는 수신 신호 RS이고,
Figure 112013073275653-pat00027
는 i 번째 eNB에서 송신 파워를 나타낸다. 따라서, RS는 RS에 수신된 신호에 선형 빔포밍 기법을 사용한다. 빔포밍된 신호는 다음과 같이 쓸 수 있다.here,
Figure 112013073275653-pat00026
Is the received signal RS,
Figure 112013073275653-pat00027
Represents the transmission power in the i-th eNB. Thus, the RS uses a linear beamforming scheme for the signal received at the RS. The beamformed signal can be written as

Figure 112013073275653-pat00028
Figure 112013073275653-pat00028

여기서,

Figure 112013073275653-pat00029
는 빔포밍 행렬이고,
Figure 112013073275653-pat00030
이다. 단계 2에서, RS는 MS에 빔포밍된 신호를 브로드캐스트한다. 수신기인 K 번째 MS에 수신된 신호는 다음과 같다.here,
Figure 112013073275653-pat00029
Is a beamforming matrix,
Figure 112013073275653-pat00030
to be. In step 2, the RS broadcasts the beamformed signal to the MS. The signal received at the Kth MS, which is the receiver, is as follows.

Figure 112013073275653-pat00031
Figure 112013073275653-pat00031

여기서,

Figure 112013073275653-pat00032
는 RS에서 i 번째 MS까지의 채널 계수이다. 따라서, i 번째 MS에서 수신 SINR은 다음과 같다.here,
Figure 112013073275653-pat00032
Is the channel coefficient from RS to the ith MS. Therefore, the reception SINR at the i-th MS is as follows.

Figure 112013073275653-pat00033
Figure 112013073275653-pat00033

빔포밍기의 설계 목표는 사용자의 공정성을 보장하기 위해 두 목적지들의 최소 최악-케이스의 SINR을 극대화하는 것이다. 릴레이에서 각 안테나는 개별적인 전원 제약

Figure 112013073275653-pat00034
을 가지고 있다고 가정한다. (1)에서 최대 수신 SNR은 빔포밍 행렬 W를 최적화하여 이룰 수 있다. 이 문제는 다음과 같은 최적화에 의해 공식화 될 수 있다. (3)과 (4)에 기반하여, 최대-최소의 최적화에 기반한 최악-케이스는 다음과 같이 공식화될 수 있다.The design goal of the beamformer is to maximize the SINR of the minimum worst case of both destinations to ensure user fairness. In a relay, each antenna has a separate power constraint
Figure 112013073275653-pat00034
. (1), the maximum received SNR can be obtained by optimizing the beamforming matrix W. [ This problem can be formulated by the following optimization. Based on (3) and (4), the worst-case based on maximum-minimum optimization can be formulated as

Figure 112013073275653-pat00035
Figure 112013073275653-pat00035

Figure 112013073275653-pat00036
Figure 112013073275653-pat00036

여기서,

Figure 112013073275653-pat00037
Figure 112013073275653-pat00038
의 공객 전치(conjugate transpose)로 정의한다.
here,
Figure 112013073275653-pat00037
The
Figure 112013073275653-pat00038
Is defined as a conjugate transpose.

1) 제안된 방법의 달성 지역 분석1) Achieved area analysis of the proposed method

랜덤 빔포밍은 가장 높은 SINR을 달성할 수 있는 사용자에 각 빔을 할당한다. 달성 처리량은 다음과 같이 공식화 될 수 있다.Random beamforming assigns each beam to a user capable of achieving the highest SINR. Achieved throughput can be formulated as:

Figure 112013073275653-pat00039
Figure 112013073275653-pat00039

Figure 112013073275653-pat00040
Figure 112013073275653-pat00040

이들의 합은 다음과 같이 쓸 수 있다.The sum of these can be written as

Figure 112013073275653-pat00041
Figure 112013073275653-pat00041

여기서,

Figure 112013073275653-pat00042
는 공분산 행렬이고:
Figure 112013073275653-pat00043
(P는 총 전력)이다.here,
Figure 112013073275653-pat00042
Is a covariance matrix:
Figure 112013073275653-pat00043
(P is the total power).

도 3에는 2-사용자의 경우 달성 지역을, 도 4에는 3-사용자의 경우 달성 지역을, 각각 도식화하였다.
FIG. 3 schematically shows the attainment region for the 2-user, and FIG. 4 illustrates the attainment region for the 3-user.

2) 장애 확률 분석: 그러나, 현저하게, 정보 이론은 조건이 충족되는 경우라면 안정적인 통신을 달성하는 채널-상태 독립적 코딩 방식의 존재를 보장한다. MIMO 채널이 그 조건을 만족하지 않을 때, 우리는 장애라 부른다. 장애 발생 확률을 최소화하기 위해 (공분산에 의해 매개 변수화된) 전송 전략을 선택할 수 있다:2) Failure probability analysis: However, remarkably, information theory guarantees the existence of a channel-state independent coding scheme which achieves stable communication if the condition is satisfied. When a MIMO channel does not satisfy the condition, we call it a fault. You can choose a transmission strategy (parameterized by covariance) to minimize the probability of failure:

Figure 112013073275653-pat00044

Figure 112013073275653-pat00044

이하에서, 본 발명의 실시예에서 제안하는 방법의 성능을 확인하기 위한 몬테 카를로 시뮬레이션(monte carlo simulation) 결과를 제시한다.Hereinafter, a monte carlo simulation result for confirming the performance of the method proposed by the embodiment of the present invention is presented.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공유 릴레이 빔포밍 방법은 기존의 방법 보다 우수한 성능을 보인다. 또한, 공유 릴레이 빔포밍 방법의 총 처리량은 직접 링크의 총 처리량 보다 증가되었음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, the shared relay beamforming method according to the embodiment of the present invention shows superior performance over the conventional method. Also, it can be seen that the total throughput of the shared relay beamforming method is higher than the total throughput of the direct link.

도 6은 공유 셀 릴레이 빔포밍 방법을 위한 인트라셀-사용자 채널 상관의 효과를 보여준다. 상관 비율

Figure 112013073275653-pat00045
은 0.0, 0.5, 0.7 및 0.9로 설정된다. 이 결과에서, 인트라-사용자 채널들이 상관적일 때, 시스템에 도움이 된다는 것을 알 수 있다. 더 구체적으로, 전력이 적게 된다.
6 shows the effect of intra-cell-user channel correlation for a shared cell relay beamforming method. Correlation ratio
Figure 112013073275653-pat00045
0.0 > 0.5, < / RTI > 0.7 and 0.9. From this result, it can be seen that the system is helpful when the intra-user channels are correlated. More specifically, the power is reduced.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

NB : 베이스 스테이션
RS : 릴레이 스테이션
MS : 모바일 스테이션
NB: Base Station
RS: Relay station
MS: Mobile station

Claims (10)

릴레이 스테이션이, 베이스 스테이션으로부터 신호를 수신하는 단계;
상기 릴레이 스테이션이, 상기 수신 단계에서 수신된 신호를 빔포밍하는 단계; 및
상기 릴레이 스테이션이, 상기 빔포밍 단계에서 빔포밍된 신호를 브로드캐스트하는 단계;를 포함하고,
상기 릴레이 스테이션은, 다수의 베이스 스테이션들이 공유하고,
상기 빔포밍 단계는,
전원 제약 하에 최대 수신 SINR이 극대화되도록, 빔포밍에 이용되는 빔포밍 행렬을 조정하여 수신 성능을 최적화하고,
아래의 식을 이용하여 모바일 스테이션에서의 최소 SINR을 극대화하며,
Figure 112015043427224-pat00066

Figure 112015043427224-pat00067

여기서, i=,1,2, ... , k이며, hi,i와 hi,j는 각각 i 번째 베이스 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션의 채널 계수와 j 번째 베이스 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션의 채널 계수이며, pi와 pj는 i 번째 베이스 스테이션과 j 번째 베이스 스테이션에서 송신 파워를 나타내고, N0는 잡음이며, w는 빔포밍 행렬이며, PR은 릴레이에서의 전원 제약이고,
Figure 112015043427224-pat00068
Figure 112015043427224-pat00069
의 공액 전치(conjugate transpose)인 것을 특징으로 하는 공유 릴레이 빔포밍 방법.
The relay station receiving a signal from the base station;
The relay station performing beamforming on a signal received in the receiving step; And
Wherein the relay station broadcasts a beamformed signal in the beamforming step,
The relay station is shared by a plurality of base stations,
The beam forming step includes:
The reception performance is optimized by adjusting the beamforming matrix used for beamforming so that the maximum reception SINR is maximized under the power constraint,
The following formula maximizes the minimum SINR at the mobile station,
Figure 112015043427224-pat00066

Figure 112015043427224-pat00067

Where h i, i and h i, j are the channel coefficients of the i th mobile station in the i th base station and the channel coefficients of the i th mobile station in the j th base station, respectively, Where p i and p j are the transmit power at the i-th base station and the j-th base station, N 0 is the noise, w is the beamforming matrix, P R is the power constraint at the relay,
Figure 112015043427224-pat00068
The
Figure 112015043427224-pat00069
Wherein the shared relay beamforming is a conjugate transpose of the shared relay beamforming.
제 1항에 있어서,
상기 다수의 베이스 스테이션들은 다수의 안테나를 보유하고,
상기 릴레이 스테이션은 하나의 안테나를 보유하는 것을 특징으로 하는 공유 릴레이 빔포밍 방법.
The method according to claim 1,
The plurality of base stations having a plurality of antennas,
Wherein the relay station has one antenna. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 신호를 전송하는 다수의 베이스 스테이션들; 및
상기 다수의 베이스 스테이션들로부터 수신된 신호를 빔포밍하여 브로드캐스트하는 릴레이 스테이션;를 포함하고,
상기 릴레이 스테이션은, 상기 다수의 베이스 스테이션들이 공유하고,
상기 릴레이 스테이션은,
전원 제약 하에 최대 수신 SINR이 극대화되도록, 빔포밍에 이용되는 빔포밍 행렬을 조정하여 수신 성능을 최적화하고,
아래의 식을 이용하여 모바일 스테이션에서의 최소 SINR을 극대화하며,
Figure 112015043427224-pat00070

Figure 112015043427224-pat00071

여기서, i=,1,2, ... , k이며, hi,i와 hi,j는 각각 i 번째 베이스 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션의 채널 계수와 j 번째 베이스 스테이션에서 i 번째 모바일 스테이션의 채널 계수이며, pi와 pj는 i 번째 베이스 스테이션과 j 번째 베이스 스테이션에서 송신 파워를 나타내고, N0는 잡음이며, w는 빔포밍 행렬이며, PR은 릴레이에서의 전원 제약이고,
Figure 112015043427224-pat00072
Figure 112015043427224-pat00073
의 공액 전치(conjugate transpose)인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
A plurality of base stations for transmitting signals; And
And a relay station for beamforming and broadcasting signals received from the plurality of base stations,
The relay station is shared by the plurality of base stations,
The relay station includes:
The reception performance is optimized by adjusting the beamforming matrix used for beamforming so that the maximum reception SINR is maximized under the power constraint,
The following formula maximizes the minimum SINR at the mobile station,
Figure 112015043427224-pat00070

Figure 112015043427224-pat00071

Where h i, i and h i, j are the channel coefficients of the i th mobile station in the i th base station and the channel coefficients of the i th mobile station in the j th base station, respectively, Where p i and p j are the transmit power at the i-th base station and the j-th base station, N 0 is the noise, w is the beamforming matrix, P R is the power constraint at the relay,
Figure 112015043427224-pat00072
The
Figure 112015043427224-pat00073
Wherein the mobile station is a conjugate transpose of the mobile station.
제 8항에 있어서,
상기 다수의 베이스 스테이션들은 다수의 안테나를 보유하고,
상기 릴레이 스테이션은 하나의 안테나를 보유하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템.
9. The method of claim 8,
The plurality of base stations having a plurality of antennas,
And the relay station has one antenna.
삭제delete
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Yi Zheng. "MULTI-USER MULTI-ANTENNA COOPERATIVE CELLULAR SYSTEMS." 2013.03. *
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