KR101580155B1 - Apparatus and method for beamforming in multi-cell multi-antena system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 셀 다중 안테나 시스템에서 간섭을 고려한 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것으로서, 기지국이 자신에게 속한 단말의 채널 및 간섭 정보를 획득하는 과정과, 협력 기지국으로부터 상기 협력 기지국에 속한 단말의 채널 및 간섭 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득한 채널 및 간섭 정보들을 바탕으로 정합필터를 기반으로 한 각 단말의 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말의 신호를 최대로 하면서 협력 기지국의 단말에 대한 간섭을 최소화하는 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 과정을 포함하여, 협력 기지국 단말에 간섭을 최소화시키면서 자신에 속한 단말의 빔포밍 이득을 증가시킬 수 있으며, 최적의 방식을 한 번의 시행으로 찾음으로써 반복적 알고리즘 사용으로 인한 시스템의 계산 지연 현상 및 성능 열화 현상을 극복할 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for beamforming considering interference in a multi-cell multi-antenna system, comprising: acquiring channel and interference information of a terminal belonging to a base station; receiving a channel and interference information of a terminal belonging to the cooperative base station, Based on the obtained channel and interference information, a signal of the own terminal in consideration of a reception beamforming vector of each terminal based on the matched filter, The beamforming gain of the UE belonging to itself can be increased while minimizing the interference to the cooperative base station UE and calculating the optimal beamforming scheme using the iterative algorithm. Which can overcome the computational delay and performance degradation of the system.

다중 셀, 간섭 제거, 빔포밍, 송신 벡터, MIMO, 기지국 협력 Multi-cell, interference cancellation, beamforming, transmit vector, MIMO, base station cooperation

Description

다중 셀 다중 안테나 시스템에서 간섭을 고려한 빔포밍 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR BEAMFORMING IN MULTI-CELL MULTI-ANTENA SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for beamforming in a multi-cell multi-antenna system,

본 발명은 다중 셀 다중 안테나 시스템에서 간섭을 고려한 빔포밍 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 다중 사용자 환경의 다중 셀 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통해 송수신 빔포밍 벡터를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a beamforming method and apparatus considering interference in a multi-cell multi-antenna system, and more particularly, to a method and apparatus for determining a transmission / reception beamforming vector through cooperation among base stations in a multi- .

무선 이동통신 시장의 급성장으로 인하여 무선 환경에서 다양한 멀티미디어 서비스가 요구되고 있다. 이에 따라, 최근에는 상기 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해 전송 데이터의 대용량화 및 데이터 전송의 고속화가 진행되면서 한정된 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 다중 안테나 시스템(예 : MIMO(Multiple Input Multiple Output))의 연구가 진행되고 있다. Due to the rapid growth of the wireless mobile communication market, various multimedia services are required in a wireless environment. Accordingly, in recent years, studies have been made on a multiple antenna system (e.g., MIMO (Multiple Input Multiple Output)) capable of efficiently using a limited frequency while increasing the capacity of transmission data and increasing the speed of data transmission in order to provide the multimedia service .

상기 다중 안테나 시스템은 안테나별로 서로 독립적인 채널을 이용하여 데이터를 전송함으로써, 추가적인 주파수나 송신 전력 할당 없이도 단일 안테나 시스템 에 비해 전송 신뢰도와 전송률을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 다중 안테나 시스템은 다중 사용자를 지원하는 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템으로 확장할 수 있다. 즉, 상기 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템은 상기 다중 안테나를 통해 확보한 공간자원을 동시에 여러 명의 사용자가 공유하여 주파수 효율을 더욱 높일 수 있다.The multi-antenna system transmits data using independent channels for each antenna, thereby improving transmission reliability and transmission rate compared to a single antenna system without additional frequency or transmission power allocation. In addition, the multi-antenna system can be extended to a multi-user multi-antenna system supporting multi-user. That is, the multi-antenna system of the multi-user environment can increase the frequency efficiency by sharing the space resources secured through the multiple antennas simultaneously by several users.

상기 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서는 사용자들간 간섭을 제거하기 위해 빔 형성 기법을 사용한다. 예를 들어, 상기 다중 안테나 시스템은 협력적 빔 형성(Coordinated Beamforming) 기법을 이용하여 사용자들 간 간섭을 제거할 수 있다.In the multi-antenna system of the multi-user environment, a beam forming technique is used to eliminate interference between users. For example, the multi-antenna system can remove interference between users using co-ordinated beamforming (Coordinated Beamforming) techniques.

상기 협력적 빔 형성 기법을 사용하는 경우, 기지국 및 다수의 단말들은 송신신호에 대한 전처리(precoding) 및 수신신호에 대한 결합(combining)을 수행함으로써 통해 각 단말의 신호를 구분해 낼 수 있다. 여기서, 전처리는 송신신호에 전처리 벡터 즉, 송신 빔포밍 벡터를 곱하는 것을 의미하며, 결합은 수신신호에 결합 벡터 즉, 수신 빔포밍 벡터를 곱하는 것을 의미한다. 이를 위해, 상기 기지국은 각 단말에 대한 송신 빔포밍 벡터와 수신 빔포밍 벡터를 구해야한다.In the case of using the cooperative beamforming scheme, the base station and the plurality of terminals can precondition the transmission signals and perform combining on the reception signals to distinguish signals of the respective terminals. Here, pre-processing means multiplying a transmission signal by a preprocessing vector, that is, a transmission beamforming vector, and combining means multiplying a reception signal by a coupling vector, that is, a reception beamforming vector. To this end, the BS must obtain a transmission beamforming vector and a reception beamforming vector for each MS.

종래에는 기지국이 자신에 속한 단말의 상기 송신 빔포밍 벡터와 수신 빔포밍 벡터 결정시, 다른 기지국 단말에 간섭을 최소화하도록 상기 기지국 자신의 채널 정보와 간섭 채널의 정보를 획득하여 상기 간섭 채널의 널 스페이스(null space)에 자신의 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 널링(Nulling) BF 기법이 제안되었다. 또한 종래에는 기지국이 자신에 속한 단말의 빔포밍 이득이 최대가 되도록 빔 포밍하고, 각 단말이 자신이 가진 다수의 수신 안테나만을 활용하여 간섭을 줄이는 기법이 제안되었다.In the prior art, when determining a transmission beamforming vector and a reception beamforming vector of a terminal belonging to a base station, the base station acquires channel information of the base station and information on an interference channel to minimize interference to other base station terminals, a nulling BF technique has been proposed for determining a transmission beamforming vector in a null space. Also, conventionally, a technique has been proposed in which a base station performs beamforming such that a beamforming gain of a terminal belonging to the base station is maximized, and each terminal uses only a plurality of reception antennas thereof to reduce interference.

하지만, 상기 종래의 기법 중 널링 BF 기법은 기지국이 자신의 채널만을 빔포밍하기 때문에 기지국간 협력으로 인한 빔포밍 이득이 제한되는 단점이 있으며, 단말이 가진 다수개의 수신 안테나의 이득을 활용할 수 없는 단점이 있다. 또한 여기서, 상기 단말이 가진 다수개의 수신 안테나를 활용한다면 반복적인 알고리즘을 사용해야하기 때문에 송신부의 복잡도가 크게 증가되는 문제점이 있다.However, the nulling BF technique of the conventional technique has a disadvantage in that the beamforming gain due to cooperation between the base stations is limited because the base station only performs beamforming on its own channel, and there is a disadvantage that the gain of a plurality of receiving antennas . Also, if a plurality of reception antennas of the UE are utilized, the complexity of the transmission unit is greatly increased because a repetitive algorithm must be used.

또한, 상기 기지국이 자신의 빔포밍 이득을 최대화시키고, 단말이 간섭을 제거하는 기법은 상대적으로 적은 단말의 안테나 수로 간섭 제거 성능이 제한되기 때문에 성능이 감소되는 문제가 있으며, 각 단말의 채널이 유사한 경우에는 간섭으로 인한 성능 열화가 심각해지는 문제점이 있다.Also, since the interference cancellation performance is limited by the relatively small number of antennas of the UE, the technique of maximizing the beamforming gain of the base station and eliminating the interference of the UE has a problem that the performance is reduced. There is a problem that performance deterioration due to interference becomes serious.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중 셀 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 옆 셀의 간섭을 고려한 빔포밍 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a beamforming method and apparatus considering interference of neighboring cells in a multi-antenna system of a multi-cell multi-user environment.

본 발명의 다른 목적은 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통해 송수신 빔포밍 벡터를 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for determining a transmit / receive beamforming vector through cooperation among base stations in a multi-antenna system in a multi-user environment.

본 발명의 또 다른 목적은 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말에 대한 신호를 최대로하는 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method and apparatus for determining a transmit beamforming vector that maximizes a signal for a mobile station in consideration of a receive beamforming vector in a multi-antenna system in a multi-user environment.

본 발명의 다른 목적은 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 유효채널의 정합 정보를 이용해 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for determining a receive beamforming vector using matching information of an effective channel in a multi-antenna system in a multi-user environment.

본 발명의 또 다른 목적은 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 협력 기지국과의 채널 정보를 교환하여 협력 기지국의 단말에 간섭을 최소화하는 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for determining a transmission beamforming vector that minimizes interference to a terminal of a cooperative base station by exchanging channel information with a cooperative base station in a multi-antenna system of a multi-user environment.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통해 빔포밍을 수행하는 기지국의 방법은, 상기 기지 국이 자신에게 속한 단말의 채널 정보와 간섭 정보를 획득하는 과정과, 협력 기지국으로부터 상기 협력 기지국에 속한 단말의 채널 정보와 간섭 정보를 획득하는 과정과, 상기 획득한 채널 정보들을 바탕으로 각 단말의 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말의 신호를 최대로 하면서 협력 기지국의 단말에 대한 간섭을 최소화하는 송수신 빔포밍 벡터를 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of performing beamforming by cooperation between base stations in a multi-antenna system, the method comprising: receiving, by the base station, channel information and interference information of a terminal belonging to the base station; Acquiring channel information and interference information of a terminal belonging to the cooperative base station from the cooperative base station, and calculating a maximum signal of the terminal according to the received beamforming vector of each terminal based on the obtained channel information And calculating a transmit / receive beamforming vector that minimizes interference to a terminal of the cooperative base station.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통해 빔포밍을 수행하는 기지국의 장치는, 상기 기지국이 자신에게 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보와 협력 기지국으로부터 상기 협력 기지국에 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보를 획득하는 수신부와, 상기 획득한 채널 정보들을 바탕으로 각 단말의 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말의 신호를 최대로 하면서 협력 기지국의 단말에 대한 간섭을 최소화하는 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 빔포밍 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for performing beamforming through cooperation between base stations in a multi-antenna system, the base station including: A reception unit for acquiring channel information and interference information of a terminal belonging to the cooperative base station from the base station; and a receiving unit operable to maximize a signal of the own terminal in consideration of a reception beamforming vector of each terminal based on the obtained channel information, And a beamforming control unit for calculating a transmission beamforming vector that minimizes interference with the transmission beamforming vector.

본 발명은 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통하여 협력 기지국의 채널 정보 및 간섭 정보와 자신의 채널 정보 및 간섭 정보를 바탕으로 유효 채널의 정합 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말에 대한 신호를 최대로하는 송신 빔포밍 벡터를 결정함으로써, 협력 기지국 단말에 간섭을 최소화시키면서 자신에 속한 단말의 빔포밍 이득을 증가시킬 수 있으며, 반복적 알고리즘 사용으로 인한 시스템의 계산 지연 현상 및 성능 열화 현상을 극복할 수 있는 효과 가 있다.The present invention relates to a multi-antenna system in a multi-user environment, in which a coherent reception beamforming vector of an effective channel is considered on the basis of channel information and interference information of a cooperative base station, It is possible to increase the beamforming gain of the UE belonging to the cooperative base station terminal while minimizing the interference to the cooperative base station terminal and determine the system delay and performance deterioration due to the use of the iterative algorithm There is an effect that can be overcome.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하 본 발명에서는 다중 사용자 환경의 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통하여 협력 기지국의 채널 정보 및 간섭 정보와 자신의 채널 정보 및 간섭 정보를 바탕으로 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말에 대한 신호를 최대로하는 송수신 빔포밍 벡터를 결정하는 기술에 관해 설명할 것이다.In the present invention, in the multi-user environment of the multi-user environment, based on the channel information and the interference information of the cooperative base station and the channel information and the interference information of the cooperative base station, A description will be given of a technique for determining a transmission / reception beamforming vector to be transmitted / received.

도 1은 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력 환경을 도시하고 있다.FIG. 1 illustrates a cooperation environment between base stations in a multi-antenna system according to the present invention.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 셀 가장자리에 존재하는 단말의 성능을 개선하기 위하여 두 개의 기지국이 서로 협력을 수행하는 환경을 가정한다. 또한, 이하 본 발명에서는 백홀(Backhaul) 혹은 상위 네트워크 상의 부하를 감소시키기 위하여 각 기지국이 자신에게 속한 단말의 신호만을 알고 있음을 가정한다. 각각의 단말은 자신에게 속한 기지국과 자기 사이의 채널 정보와 협력을 수행하는 이웃 기지국과 자기 사이의 간섭 정보를 측정하여 자기 기지국에서 넘겨줌을 가정한다. 즉, 각각의 기지국은 상향링크 사운딩 채널(uplink sounding channel) 혹은 피드백 채널(feedback channel)을 통해 상기 기지국 자신에게 속한 모든 사용자에 대한 하향링크 채널 정보 및 간섭 정보를 알 수 있으며, 상기 각각의 기지국은 상기 백홀을 통해 협력 기지국에 속한 단말의 하향링크 채널 정보 및 간섭 정보를 획득함을 가정한다. As shown in FIG. 1, in the present invention, it is assumed that two base stations cooperate with each other in order to improve the performance of a terminal existing at a cell edge. Also, in the present invention, it is assumed that each base station knows only the signal of the terminal belonging to itself in order to reduce the load on the backhaul or the upper network. It is assumed that each UE measures interference information between a neighboring base station performing cooperating with channel information between itself and a base station belonging to itself and handover it to the base station. That is, each base station can know downlink channel information and interference information for all users belonging to the base station through an uplink sounding channel or a feedback channel, It is assumed that the downlink channel information and the interference information of the UE belonging to the cooperative base station are acquired through the backhaul.

또한, 본 발명에서는 채널이 천천히 변하는 플랫 페이딩(flat fading) 환경을 가정한다. 이는 향후 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기법을 사용할 경우 각 서브캐리어를 플랫 페이딩으로 가정하는데 무리가 없고, 천천히 움직이는 단말에 대해 채널이 천천히 변한다고 볼 수 있기 때문이다.In addition, the present invention assumes a flat fading environment in which channels are slowly changed. This is because it is reasonable to assume that each subcarrier is assumed to be flat fading when the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (MIMO) scheme is used in the future, and that the channel slowly changes with respect to a terminal that moves slowly.

또한, 본 발명에서는 기지국이 한 번에 송신 가능한 사용자 단말의 수를 2개로 하고, 각 사용자에 하나의 스트림을 사용하며, 하향링크 환경을 고려하고 송신 안테나의 수(Nt)와 수신 안테나의 수(Nr)가 복수개임을 가정한다.In the present invention, the number of user terminals that can transmit data at one time is two, and one stream is used for each user. In consideration of the downlink environment, the number of transmit antennas (Nt) and the number of receive antennas Nr) are plural.

그러면, 수학식을 이용하여 본 발명에 따라 두 개의 기지국이 서로 협력하여 빔포밍 벡터를 결정하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a process of determining a beamforming vector by two base stations in cooperation with each other according to the present invention will be described using an equation.

기지국이 송신 빔포밍 벡터를 사용하여 송신 신호를 빔포밍하고, 단말이 수신 빔포밍 벡터를 사용하여 신호를 수신하는 하향링크 통신을 고려할때, 각 기지국에 속한 단말이 수신한 신호는 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>와 같이 표현할 수 있다.When a base station performs beamforming on a transmission signal using a transmission beamforming vector and the terminal considers downlink communication using a reception beamforming vector, a signal received by a terminal belonging to each base station is expressed by Equation 1 &gt; and Equation (2).

하기 <수학식 1>은 첫 번째 기지국에 속한 단말 1이 수신한 신호를 나타내며, 하기 <수학식 2>는 두 번째 기지국에 속한 단말 2가 수신한 신호를 나타낸다.Equation (1) represents a signal received by a terminal 1 belonging to a first base station, and Equation (2) represents a signal received by a terminal 2 belonging to a second base station.

Figure 112009020480962-pat00001
Figure 112009020480962-pat00001

Figure 112009020480962-pat00002
Figure 112009020480962-pat00002

여기서, 도 2를 참조하여 상기 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 살펴보면, xk는 k번째 기지국에 속한 단말의 송신신호, fk는 k번째 기지국의 송신 빔포밍 벡터, wk는 k번째 기지국에 속한 단말의 수신 빔포밍 벡터를 나타낸다. 또한, 상기 Hk는 k번째 기지국과 상기 k번째 기지국에 속한 단말간의 채널, Gk는 k번째 기지국과 협력 기지국에 속한 단말간의 간섭 채널을 나타낸다. 또한, nk는 k번째 기지국에 속한 단말의 가우시안 잡음 벡터를 나타낸다. 2, x k denotes a transmission signal of a terminal belonging to the k-th base station, f k denotes a transmission beamforming vector of the k-th base station, w k denotes a transmission beamforming vector of the k-th base station, denotes the reception beamforming vector of the UE belonging to the k-th base station. Also, H k denotes a channel between the k th BS and the k th BS, and G k denotes an interference channel between the k th BS and the cooperative BS. Also, n k denotes a Gaussian noise vector of a terminal belonging to the k-th base station.

여기서, 각 기지국은 자신에게 속한 단말기로 수신 빔포밍 벡터(wk)를 전달하기 위하여 파일럿 빔포밍(pilot beamforming) 기법을 이용한다. 상기 파일럿 빔포밍 기법은 기지국이 각 단말에 중복 사용되지 않도록 전용 파일럿(dedicated pilot)을 할당한 후, 각 단말에 해당하는 송신 빔포밍 벡터를 사용하여 파일럿을 빔포밍하고, 단말이 유효채널(effective channel)을 추정한 후 이에 정합필 터(matched filter)를 형성하여 수신 빔포밍 벡터로 사용하는 방식이다. 즉, 상기 수신 빔포밍 벡터(wk)는 하기 <수학식 3>과 같이 송신 빔포밍 벡터에 의해 결정된다.Here, each base station uses a pilot beamforming scheme to transmit a reception beamforming vector w k to a terminal belonging to the base station. The pilot beamforming scheme allocates a dedicated pilot so that the Node B does not use the UE repeatedly, then performs beamforming of the pilot using a transmission beamforming vector corresponding to each UE, channel, and then a matched filter is formed and used as a reception beamforming vector. That is, the reception beamforming vector w k is determined by a transmission beamforming vector as shown in Equation (3).

Figure 112009020480962-pat00003
Figure 112009020480962-pat00003

상기 <수학식 3>을 살펴보면, k번째 기지국에 속한 단말 k의 수신 빔포밍 벡터(wk)는 상기 k번째 기지국과 단말 간의 채널(Hk)과 상기 k번째 기지국의 송신 벡터(fk)의 곱으로 결정된다.The <Equation 3> to look at, k receiving beamforming vector (w k) of the terminal k belonging to the second base station is the transmit vector for the k channel between the second BS and the MS (H k) and the k-th base station (f k) .

이때, 최적의 송신 빔포밍 벡터는 상기 수신 빔포밍 벡터가 정합필터라는 가정하에 하기 <수학식 4>와 같이 표현할 수 있다.At this time, the optimal transmission beamforming vector can be expressed as Equation (4) below on the assumption that the reception beamforming vector is a matched filter.

Figure 112009020480962-pat00004
,
Figure 112009020480962-pat00004
,

Figure 112009020480962-pat00005
Figure 112009020480962-pat00005

Figure 112009020480962-pat00006
Figure 112009020480962-pat00006

즉, 각 기지국은 상기 <수학식 4>와 같이 자신에게 속한 단말의 신호 크기가 최대화하면서 간섭이 0이되는 송신 빔포밍 벡터를 결정해야 한다.That is, each base station must determine a transmission beamforming vector with which interference is maximized while the signal size of the terminal belonging to itself is maximized as in Equation (4).

여기서, 상기 수학식 4를 살펴보면,

Figure 112009020480962-pat00007
이 성립하며, 이는 하기 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.Referring to Equation (4)
Figure 112009020480962-pat00007
, Which can be expressed as Equation (5) below.

Figure 112009020480962-pat00008
Figure 112009020480962-pat00008

상기 <수학식 5>에서, 상기 λ는 0이 아닌 상수인 a1 및 b1 으로 표현된다. 즉, λ=a1/b1 이다. 여기서, 상기 송신 빔포밍 벡터인 f1이 영벡터가 아니라고 가정하면, 상기 <수학식 5>는 항상 하기 <수학식 6>을 항상 만족하게 된다.In Equation (5),? Is represented by constants a 1 and b 1 that are not zero. That is,? = A 1 / b 1 . Assuming that the transmission beamforming vector f 1 is not a zero vector, Equation (5) always satisfies Equation (6).

Figure 112009020480962-pat00009
Figure 112009020480962-pat00009

상기 수학식 6을 살펴보면, f2는

Figure 112009020480962-pat00010
의 일반화된 아이겐벡터(generalized eigenvector)들을 구함으로써 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 f2는
Figure 112009020480962-pat00011
의 아이겐 벡터가 된다. 여기서, 상기 (·)# 은 행렬의 pseudo-inverse를 나타낸다.Referring to Equation (6), f2
Figure 112009020480962-pat00010
Of the generalized eigenvectors of the eigenvectors. That is,
Figure 112009020480962-pat00011
Eigenvectors of the &lt; / RTI &gt; Here, the (-) # denotes the pseudo-inverse of the matrix.

상기와 같이 f2를 구하면, 하기 <수학식 7>을 이용하여 f1을 구할 수 있다.If f 2 is obtained as described above, f 1 can be obtained using the following Equation (7).

Figure 112009020480962-pat00012
Figure 112009020480962-pat00012

즉, 상기 <수학식 7>과 같이, 미리 구해진 f2를 이용하여

Figure 112009020480962-pat00013
에 직교(orthogonal)하는 벡터를 구하면, 그 벡터가 바로 f1이 된다. 만일 기지국이 2개의 안테나를 가지고 있다면,
Figure 112009020480962-pat00014
의 아이겐벡터는 2 개가 구해지는데 f2는 이 두 개의 아이겐 벡터 중 하나로 정해지고 f1은 나머지 하나가 된다. 이 경우 하기 <수학식 10>을 이용하여 전송률 합을 최대로 하는 아이겐벡터들의 쌍으로 송신 빔포밍 벡터를 구성한다.That is, as shown in Equation (7), by using the previously obtained f 2
Figure 112009020480962-pat00013
, The vector is immediately f 1 . If the base station has two antennas,
Figure 112009020480962-pat00014
The eigenvectors of the two eigenvectors are obtained, f2 is defined as one of these two eigenvectors, and f1 is the other. In this case, a transmission beamforming vector is constructed with pairs of eigenvectors maximizing the sum of the transmission rates using Equation (10) below.

여기서, 만일 기지국이 2개의 안테나를 가지고 있다면, 상기

Figure 112009020480962-pat00015
와 f1은 하기 <수학식 8>과 같이 정의할 수 있으며, 상기 기지국이 4개의 안테나를 가지고 있다면, 상기
Figure 112009020480962-pat00016
와 f1은 하기 <수학식 9>과 같이 정의할 수 있다.Here, if the base station has two antennas,
Figure 112009020480962-pat00015
And f1 can be defined as Equation (8) below. If the base station has four antennas,
Figure 112009020480962-pat00016
And f1 can be defined as Equation (9) below.

Figure 112009020480962-pat00017
Figure 112009020480962-pat00017

Figure 112009020480962-pat00018
Figure 112009020480962-pat00018

여기서, 상기 일반화된 아이겐 분석(generalized eigen-analysis)을 수행하면 다수개의 아이겐벡터가 구해질 수 있으며, 이때는 하기 <수학식 10>을 이용하여 전송률 합을 최대로하는 아이겐벡터들의 쌍으로 송신 빔포밍 벡터를 구성한다. Here, a plurality of eigenvectors may be obtained by performing the generalized eigen-analysis. In this case, a pair of eigenvectors maximizing the sum of the transmission rates may be calculated using Equation (10) &Lt; / RTI >

Figure 112009020480962-pat00019
Figure 112009020480962-pat00019

Figure 112009020480962-pat00020
Figure 112009020480962-pat00020

상기 <수학식 10>에서 상기

Figure 112009020480962-pat00021
는 첫 번째 기지국에서 자신에게 속한 단말 1로 송신한 신호의 전력을 나타내며, 상기
Figure 112009020480962-pat00022
는 두 번째 기지국이 단말 1에 미치는 간섭 신호의 전력을 나타낸다. 또한,
Figure 112009020480962-pat00023
는 상기 두 번째 기지국에서 자신에게 속한 단말 2로 송신한 신호의 전력을 나타내며, 상기
Figure 112009020480962-pat00024
는 상기 첫 번째 기지국이 상기 단말 2에 미치는 간섭 신호의 전력을 나타낸다. 본 기술은 기지국에서의 전송 전력 최적화 (transmit power optimization) 는 고려하고 있지 않으며 동일 전력 전송 (equal power transmission)을 기반으로 한다.In Equation (10)
Figure 112009020480962-pat00021
Represents the power of a signal transmitted from the first base station to the terminal 1 belonging to the first base station,
Figure 112009020480962-pat00022
Represents the power of the interference signal of the second base station on the terminal 1. Also,
Figure 112009020480962-pat00023
Represents the power of a signal transmitted from the second base station to the terminal 2 belonging to the second base station,
Figure 112009020480962-pat00024
Represents the power of an interference signal of the first base station to the terminal 2. [ The technique does not consider transmit power optimization at the base station and is based on equal power transmission.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 일반화된 아이겐 분석(generalized eigen-analysis)를 통해 간섭이 0(zero-interference)이 되도록 하는 관점에서 송신 빔포밍 벡터를 구할 수 있고 유효 채널의 정합을 사용하는 관점에서 수신 빔포밍 벡터를 구할 수 있다.As described above, according to the present invention, the transmission beamforming vector can be obtained from the viewpoint of making the interference zero (0) through the generalized eigen-analysis, and in view of using the matching of effective channels The reception beamforming vector can be obtained.

이하 본 발명에서는 상술한 바와 같이 빔포밍 벡터를 결정하는 기지국의 구성과 동작에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure and operation of a base station for determining a beamforming vector as described above will be described.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하고 있다.3 illustrates a block diagram of a base station in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국은 다수의 채널 코덱 및 인터리버(300-1 내지 300-N), 다수의 변조부(310-1 내지 310-N), 빔포밍부(beamformer)(320), 다수의 합산기(330-1 내지 330-N), 다수의 안테나(340-1 내지 340-N), MCS(Modulation and Coding Scheme) 제어부(350), 빔포밍 제어부(360), 채널정보 및 제어정보 수신부(370)를 포함하여 구성된다.3, the base station includes a plurality of channel codecs and interleavers 300-1 to 300-N, a plurality of modulators 310-1 to 310-N, a beamformer 320, A plurality of summers 330-1 to 330-N, a plurality of antennas 340-1 to 340-N, a Modulation and Coding Scheme (MCS) controller 350, a beamforming controller 360, And a control information receiving unit 370.

상기 다수의 채널 코덱 및 인터리버(300-1 내지 300-N) 각각은 대응되는 송신 스트림을 통해 송신될 비트열을 채널 부호화 및 인터리빙한다. 상기 다수의 변조부(310-1 내지 310-N)는 자신과 대응되는 채널 코덱 및 인터리버(300)로부터 제공되는 부호화된 비트열을 변조(modulation)함으로써, 부호화된 비트열을 복소 심벌(complex symbol)들로 변환한다.Each of the plurality of channel codecs and interleavers 300-1 to 300-N channel-codes and interleaves a bit stream to be transmitted through a corresponding transmission stream. The plurality of modulators 310-1 to 310-N modulate the coded bit stream provided from the channel codec and the interleaver 300 corresponding to the modulators 310-1 to 310-N to generate a complex symbol ).

상기 빔포밍부(beamformer)(320)는 각각의 송신 스트림을 통해 송신될 심벌에 대한 송신 빔포밍을 수행한다. 여기서, 하나의 스트림은 하나의 단말에게 할당되며, 상기 빔포밍부(320)는 해당 송신 스트림을 할당받은 단말에 대한 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 빔포밍을 수행한 후, 상기 다수의 합산기들(330-1 내지 330-N)로 나누어 출력한다. 여기서, 각 단말에 대한 송신 빔포밍 벡터는 상기 빔포밍 제어부(360)에 의해 결정된다. 상기 빔포밍부(320)는 각 단말의 전용 파일럿 심벌에 대한 송신 빔포밍을 우선적으로 수행하며, 상기 빔포밍된 전용 파일럿 심벌이 송신된 후, 상기 다수의 변조부(310-1 내지 320-N)로부터 제공되는 데이터 심벌들에 대 한 송신 빔포밍을 수행한다.The beamformer 320 performs transmission beamforming on the symbols to be transmitted through each transmission stream. Here, one stream is allocated to one UE, and the beamforming unit 320 performs beamforming using a transmission beamforming vector for the UE to which the corresponding transmission stream is allocated, (330-1 to 330-N). Here, the transmission beamforming vector for each terminal is determined by the beamforming controller 360. [ The beamforming unit 320 preferentially performs transmission beamforming on a dedicated pilot symbol of each terminal, and after the beamformed dedicated pilot symbol is transmitted, the plurality of modulators 310-1 to 320-N And then performs transmission beamforming on the data symbols provided from the transmitter.

상기 다수의 합산기(330-1 내지 330-N) 각각은 상기 빔포밍부(320)로부터 제공되는 심벌들을 합산한 후, 상기 다수의 안테나(340-1 내지 340-N)를 통해 송신한다.Each of the plurality of summers 330-1 to 330-N adds symbols provided from the beamforming unit 320 and transmits the summed symbols through the plurality of antennas 340-1 to 340-N.

상기 MCS 제어부(350)는 상기 채널정보 및 제어정보 수신부(370)로부터 제공되는 하향링크 채널 품질 정보에 따라 상기 다수의 채널 코덱 및 인터리버(300-1 내지 300-N)에서 사용될 부호화 방식 및 상기 다수의 변조부(310-1 내지 310-N)에서 사용될 변조방식을 결정한다. The MCS controller 350 determines a coding scheme to be used in the plurality of channel codecs and interleavers 300-1 to 300-N according to the channel information and downlink channel quality information provided from the control information receiver 370, The modulation methods to be used in the modulation units 310-1 to 310-N of the modulation method.

상기 빔포밍 제어부(360)는 상기 채널정보 및 제어정보 수신부(370)로부터 제공되는 채널 정보들을 이용하여 각 단말들에 대한 송신 빔포밍 벡터를 결정한다. 즉, 상기 빔포밍 제어부(360)는 상술한 <수학식 1> 내지 <수학식 9>와 같이, 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자신에 속한 단말의 신호가 최대로 하면서 협력 기지국에 속한 단말에 대한 간섭을 최소화하는 자신의 송신 빔포밍 벡터와 협력 기지국의 송신 빔포밍 벡터 즉, 송신 빔포밍 벡터 쌍을 계산한다. 여기서, 상기 송신 빔포밍 벡터 쌍이 다수개 얻어지면, 상기 빔포밍 제어부(360)는 상기 <수학식 10>에 나타낸 바와 같이, 전송률 합을 최대로하는 송신 빔포밍 벡터 쌍을 선택한다. 이때, 상기 빔포밍 제어부(360)는 상기 선택된 빔포밍 벡터 쌍에 대한 정보를 해당 협력 기지국으로 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.The beamforming controller 360 determines transmission beamforming vectors for the UEs using the channel information and the channel information provided from the control information receiver 370. [ That is, as shown in Equations (1) to (9), the beamforming controller 360 calculates the maximum beamwidth of the terminal belonging to the cooperative base station while maximizing the signal of the terminal belonging to itself, And calculates a transmission beamforming vector of the cooperative base station, that is, a transmission beamforming vector pair, which minimizes interference. Here, if a plurality of transmission beamforming vector pairs are obtained, the beamforming controller 360 selects a transmission beamforming vector pair that maximizes a transmission rate sum as shown in Equation (10). At this time, the beamforming controller 360 controls and processes a function for transmitting information on the selected beamforming vector pair to the corresponding cooperative base station.

상기 채널정보 및 제어정보 수신부(370) 자신에 속한 단말들의 상량링크 사운딩 채널 혹은 피드백 채널을 통해 수신되는 제어 정보를 해석한다. 예를 들어, 상기 채널정보 및 제어정보 수신부(370)는 상기 상향링크 사운딩 채널 혹은 피드백 채널을 통해 하향링크 채널 품질 정보 및 간섭 정보를 확인하여 상기 MCS 제어부(350)로 제공하고, 상기 단말들로부터 피드백되는 하향링크 채널 정보 및 간섭 정보를 확인하여 상기 빔포밍 제어부(360)로 제공한다. 여기서, 각 단말들의 하향링크 채널 정보는 상기 기지국 자신과 상기 단말들 각각의 채널 정보를 포함하고, 협력 기지국들이 상기 단말들 각각에 미치는 간섭 채널의 정보를 포함한다.And analyzes the channel information and the control information received through the normal link sounding channel or the feedback channel of the terminals belonging to the control information receiver 370 itself. For example, the channel information and control information receiver 370 may receive the downlink channel quality information and the interference information through the uplink sounding channel or the feedback channel and provide the downlink channel quality information and the interference information to the MCS controller 350, And provides the downlink channel information and the interference information to the beamforming controller 360. [ Herein, the downlink channel information of each UE includes channel information of the Node B itself and each of the UEs, and includes information on interference channels of the UEs.

또한, 상기 채널정보 및 제어정보 수신부(370)는 백홀을 통해 협력 기지국과의 정보 교환을 수행함으로써, 상기 협력 기지국에 속한 단말의 하향링크 채널 정보를 획득하고, 이를 상기 빔포밍 제어부(360)로 제공한다.In addition, the channel information and control information receiver 370 acquires downlink channel information of a terminal belonging to the cooperative base station by performing information exchange with a cooperative base station through a backhaul, and transmits the downlink channel information to the beamforming controller 360 to provide.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 여기서는 상기 기지국을 기지국 i라고 하고, 상기 기지국i의 협력 기지국을 기지국 j라고 하며, 상기 기지국 i에 속한 단말을 단말 i라하고, 상기 기지국 j에 속한 단말을 단말 j라 칭하기로 한다. FIG. 4 illustrates an operation procedure of a base station for determining a transmission beamforming vector in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention. Herein, the base station is referred to as a base station i, the cooperative base station of the base station i is referred to as a base station j, the terminal belonging to the base station i is referred to as a terminal i, and the terminal belonging to the base station j is referred to as a terminal j.

상기 도 4를 참조하면, 기지국 i는 401단계에서 자신에 속한 단말 i로부터 채널정보 즉, 상기 기지국 i와 단말 i간의 채널 정보(Hi)와 협력 기지국 j가 상기 단말 i에 미치는 간섭 채널의 정보(Gi)를 수신한다. 예를 들어, 상기 기지국 i는 상기 단말 i의 상향링크 사운딩 채널 혹은 피드백 채널을 통해 상기 채널 정보(Hi, Gi)를 획득한다.Referring to FIG. 4, in step 401, the base station i obtains channel information (i.e., channel information between the base station i and the terminal i) and interference channel information of the base station j on the terminal i Gi. For example, the base station i acquires the channel information (Hi, Gi) through an uplink sounding channel or a feedback channel of the terminal i.

이후, 상기 기지국 i는 403단계에서 백홀을 통해 협력 기지국 j와 단말의 채 널 정보를 교환한다. 즉, 상기 기지국 i는 상기 401단계에서 획득한 채널정보(Hi, Gi)를 상기 협력 기지국 j로 전송하고, 상기 기지국 j로부터 상기 기지국 j와 단말 j간의 채널정보(Hj)와 상기 기지국 i가 단말 j에 미치는 간섭 채널의 정보(Gj)를 수신한다.In step 403, the BS exchanges channel information of the MS with the cooperative BS through the backhaul. That is, the base station i transmits the channel information (Hi, Gi) acquired in step 401 to the cooperative base station j, and acquires channel information (Hj) between the base station j and the terminal j from the base station j, j of the interference channel.

이후, 상기 기지국 i는 405단계에서 상기 획득된 채널 정보들을 바탕으로 각 단말의 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 각 단말의 신호를 최대로하는 상기 기지국 i 자신의 송신 빔포밍 벡터(fi)와 상기 협력 기지국 j의 송신 빔포밍 벡터(fj) 즉, 송신 빔포밍 벡터 쌍(fi, fj)을 계산한다. 즉, 상기 기지국 i는 상기 <수학식 4>와 같이, 각 단말의 수신 빔포밍 벡터를 고려하여 자기 단말 i의 신호를 최대로하면서 협력 기지국에 속한 단말 j에 대한 간섭을 최소화하는 관계식을 세우고, 일반화된 아이겐벡터 분석 기법에 따라 상기 기지국 i 자신과 협력 기지국 j의 송신 빔포밍 벡터를 계산한다. 여기서, 상기 일반화된 아이겐벡터 분석 기법에 따라 송신 빔포밍 벡터 계산하는 과정은 상기 <수학식 4> 내지 <수학식 9>에 나타낸 바와 같다.Then, in step 405, the BS i calculates, based on the obtained channel information, the transmission beamforming vector fi of the BS i, which maximizes the signal of each MS, considering the reception beamforming vector of each MS, The transmission beamforming vector fj of the base station j, that is, the transmission beamforming vector pair fi, fj is calculated. That is, as shown in Equation (4), the base station i establishes a relational expression for minimizing the interference to the terminal j belonging to the cooperative base station while maximizing the signal of the terminal i in consideration of the reception beamforming vector of each terminal, And calculates a transmission beamforming vector of the base station i itself and the cooperative base station j according to a generalized eigenvector analysis technique. Here, the process of calculating the transmission beamforming vector according to the generalized eigenvector analysis technique is as shown in Equation (4) to Equation (9).

이후, 상기 기지국 i는 407단계에서 상기 송신 빔포밍 벡터 쌍(fi, fj)이 복수개 획득되는지 검사하고, 하나의 송신 빔포밍 벡터 쌍만이 획득될 시, 하기 411단계로 바로 진행하고, 복수개의 송신 빔포밍 벡터 쌍이 획득될 시, 409단계로 진행하여 상기 <수학식 10>과 같이 전송률 합이 최대가 되는 하나의 송신 빔포밍 벡터 쌍을 선택한다. Then, the base station i checks whether a plurality of transmission beamforming vector pairs (fi, fj) are obtained in step 407. If only one transmission beamforming vector pair is acquired, the base station i goes directly to step 411, When the beamforming vector pair is obtained, in step 409, one transmission beamforming vector pair having the maximum transmission rate sum is selected as shown in Equation (10).

이후, 상기 기지국 i는 411단계에서 상기 송신 빔포밍 벡터 쌍을 바탕으로 각 단말에서 사용할 수신 빔포밍 벡터 쌍(wi, wj)을 계산하고, 413단계로 진행하여 상기 협력 기지국 j로 상기 협력 기지국 j의 송신 빔포밍 벡터(fj)와 상기 협력 기지국 j에 속한 단말 j의 수신 빔포밍 벡터(wj)의 정보를 전송한다. 또한, 상기 기지국 i는 413단계에서 자신에게 속한 단말 i로 상기 단말 i의 수신 빔포밍 벡터(wi) 정보를 전송한다. In step 413, the base station i calculates a reception beamforming vector pair (wi, wj) to be used in each terminal based on the transmission beamforming vector pair in step 411. In step 413, And the reception beamforming vector wj of the terminal j belonging to the cooperative base station j. In step 413, the base station i transmits the reception beamforming vector (wi) information of the terminal i to the terminal i belonging to the base station i.

이후, 상기 기지국 i는 417단계에서 단말 i에 대한 자신의 송신 빔포밍 벡터(fi)를 이용하여 상기 단말 i에 빔포밍된 신호를 전송하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.In step 417, the BS i transmits a beamformed signal to the terminal i using its own transmission beamforming vector fi for the terminal i, and ends the algorithm according to the present invention.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

도 1은 본 발명에 따른 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력 환경을 도시하는 도면,1 illustrates a cooperative environment between base stations in a multi-antenna system according to the present invention;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 기지국간 협력을 수행하는 다중 안테나 시스템 모델을 도시하는 도면,2 is a diagram illustrating a multi-antenna system model for performing cooperation between base stations according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 기지국의 블록 구성을 도시하는 도면, 및3 is a block diagram of a base station in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention, and Fig.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating an operation procedure of a base station for determining a transmission beamforming vector in a multi-antenna system according to an embodiment of the present invention.

Claims (8)

다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통해 빔포밍을 수행하는 기지국의 동작 방법에 있어서,A method of operating a base station for performing beamforming through cooperation between base stations in a multi-antenna system, 상기 기지국에 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보를 수신하는 과정과,Receiving channel information and interference information of a terminal belonging to the base station; 협력 기지국으로부터 상기 협력 기지국에 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보를 수신하는 과정과,Receiving channel information and interference information of a terminal belonging to the cooperative base station from a cooperative base station; 상기 채널 정보들 및 상기 간섭 정보들을 기초하여 수신 빔포밍 벡터들을 결정하는 과정과,Determining reception beamforming vectors based on the channel information and the interference information; 상기 기지국에 속한 단말들에게 중복 사용되지 않도록 전용 파일럿(dedicated pilot)을 통하여 상기 수신 빔포밍 벡터들을 송신하는 과정과,Transmitting the reception beamforming vectors through a dedicated pilot so as not to be used redundantly by the terminals belonging to the base station; 상기 채널 정보들, 상기 간섭 정보들 및 상기 단말들의 수신 빔포밍 벡터들을 고려하여 상기 기지국의 단말의 신호를 최대로 하면서 상기 협력 기지국의 단말에 대한 간섭을 최소화하는 상기 기지국의 제1 송신 빔포밍 벡터 및 상기 협력 기지국의 제2 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The first transmission beamforming vector of the base station minimizing the interference to the terminal of the cooperative base station while maximizing the signal of the terminal of the base station in consideration of the channel information, the interference information and the reception beamforming vectors of the terminals And determining a second transmit beamforming vector of the cooperative base station. 다중 안테나 시스템에서 기지국간 협력을 통해 빔포밍을 수행하는 기지국 장치에 있어서,A base station apparatus for performing beamforming through cooperation between base stations in a multi-antenna system, 상기 기지국에 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보와 협력 기지국으로부터 상기 협력 기지국에 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보를 수신하는 수신부와,A receiver for receiving channel information and interference information of a terminal belonging to the base station and channel information and interference information of a terminal belonging to the cooperative base station from a cooperative base station; 상기 기지국에 속한 단말들에게 중복 사용되지 않도록 전용 파일럿(dedicated pilot)을 통하여 수신 빔포밍 벡터들을 송신하는 송신부와,A transmission unit for transmitting the reception beamforming vectors through a dedicated pilot so as not to be used redundantly by the terminals belonging to the base station; 상기 채널 정보들 및 상기 간섭 정보들에 기초하여 상기 수신 빔포밍 벡터들을 계산하고, 상기 채널 정보들, 상기 간섭 정보들 및 상기 단말들의 수신 빔포밍 벡터들을 고려하여 상기 기지국의 단말의 신호를 최대로 하면서 상기 협력 기지국의 단말에 대한 간섭을 최소화하는 상기 기지국의 제1 송신 빔포밍 벡터 및 상기 협력 기지국의 제2 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 빔포밍 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Calculates the reception beamforming vectors based on the channel information and the interference information, and maximizes the signal of the terminal of the base station in consideration of the channel information, the interference information, and the reception beamforming vectors of the terminals And a beamforming controller for determining a first transmission beamforming vector of the base station and a second transmission beamforming vector of the cooperative base station that minimizes interference to a terminal of the cooperative base station. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 기지국의 제1 송신 빔포밍 벡터 및 상기 협력 기지국의 제2 송신 빔포밍 벡터를 결정하는 과정은,Wherein the determining of the first transmission beamforming vector of the base station and the second transmission beamforming vector of the cooperative base station comprises: 상기 제1 송신 빔포밍 벡터와 상기 제2 송신 빔포밍 벡터의 전송률의 합이 최대가 되는 벡터들의 쌍을 결정하는 과정을 포함하는 방법.Determining a pair of vectors having a maximum of a sum of a transmission rate of the first transmission beamforming vector and a transmission rate of the second transmission beamforming vector. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 벡터들의 쌍과 상기 수신 빔포밍 벡터는, 정합필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.Wherein the pair of vectors and the receive beamforming vector are formed of matched filters. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 기지국에 속한 단말의 채널 정보 및 간섭 정보를 수신하는 과정은,Receiving channel information and interference information of a terminal belonging to the base station, 상기 기지국과 상기 단말 사이의 하향링크 채널 정보와 상기 협력 기지국에서 상기 단말로 오는 간섭 정보를 상향링크 사운딩 채널 또는 피드백 채널을 통해 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Receiving downlink channel information between the base station and the terminal and interference information from the cooperative base station to the terminal through an uplink sounding channel or a feedback channel. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2, 상기 빔포밍 제어부는, 상기 제1 송신 빔포밍 벡터와 상기 제2 송신 빔포밍 벡터의 전송률의 합이 최대가 되는 벡터들의 쌍을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the beamforming control unit determines a pair of vectors in which the sum of the transmission rates of the first transmission beamforming vector and the second transmission beamforming vector is the maximum. 청구항 6에 있어서,The method of claim 6, 상기 벡터들의 쌍과 상기 수신 빔포밍 벡터는, 정합필터로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the pair of vectors and the receive beamforming vector are formed of matched filters. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2, 상기 수신부는, 상향링크 사운딩 채널 또는 피드백 채널을 통해 상기 기지국과 상기 단말 사이의 하향링크 채널 정보와 상기 협력 기지국에서 상기 단말로 오는 간섭 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.Wherein the receiving unit receives the downlink channel information between the base station and the terminal and the interference information from the cooperative base station to the terminal through an uplink sounding channel or a feedback channel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019098398A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 엘지전자 주식회사 Method for distributed antenna-based communication device to perform communication based on inter-panel interference

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101160424B1 (en) * 2010-11-09 2012-06-28 서울대학교산학협력단 Apparatus and method of cooperative transmission in multi-antenna wireless systems
KR101279868B1 (en) * 2011-11-25 2013-06-28 국방과학연구소 Sequential distributed cooperation beamforming method of adaptive bang-bang control type
US9510339B2 (en) 2012-06-19 2016-11-29 Lg Electronics Inc. Method for transceiving signal via interference measurement in wireless communication system with cooperative base stations, and apparatus therefor
US9161247B2 (en) * 2012-10-19 2015-10-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for using channel output feedback in multi user wireless systems and hybrid-ARQ
KR101389393B1 (en) * 2013-04-09 2014-04-29 국방과학연구소 System and method for resource allocation of common feedback channels for cooperative beam-forming based interference coordination in wireless communication system
KR101992593B1 (en) 2013-04-10 2019-06-25 삼성전자주식회사 Method of relaying stbc based data using a plurality of relay nodes and system thereof
KR102186325B1 (en) * 2014-06-09 2020-12-03 주식회사 케이티 Device for allocationg pilot signal and method for allocationg pilot signal using the same
KR101682290B1 (en) * 2014-06-20 2016-12-12 한국전자통신연구원 Systtem and method of interference alignment and controlling in multiple cell random access network
US9843949B2 (en) 2014-06-20 2017-12-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Frame transmission system and method of interference alignment and controlling in multi-cell random access network
KR101897112B1 (en) * 2017-07-19 2018-09-10 충남대학교 산학협력단 In-band full-duplex basestation for determing beamforming order of half-duplex terminals

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100741414B1 (en) * 2005-12-08 2007-07-20 한국전자통신연구원 Apparatus for Forming of Dual Virtual Cell in Distributed Radio System and It's Operation Method
KR101402290B1 (en) * 2007-03-26 2014-06-02 재단법인서울대학교산학협력재단 Apparatus and method for downlink transmit beamforming considering neighbor cell interference in wireless communication system
KR101415200B1 (en) * 2007-05-15 2014-07-07 한국과학기술원 Method and apparatus for predicting radio channel in wireless communication system
KR101386188B1 (en) * 2007-09-21 2014-04-18 삼성전자주식회사 Method of communicating with user cooperation and terminal device of enabling the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019098398A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 엘지전자 주식회사 Method for distributed antenna-based communication device to perform communication based on inter-panel interference
US11115087B2 (en) 2017-11-15 2021-09-07 Lg Electronics Inc. Method for distributed antenna-based communication device to perform communication based on inter-panel interference

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