KR101599988B1 - 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 공간분할 다중접속(Spatial Division Multiple Access: SDMA) 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치에 있어서, 각각 단말에 대해서 서비스 섹터 및 간섭 섹터를 결정하는 섹터 결정기와, 상기 서비스 섹터와 상기 간섭 섹터가 결정된 단말들에 대해 단말집합을 구성하여, 적어도 하나 이상의 단말집합 별 상향링크 평균간섭전력을 계산하고, 상기 단말집합 별 상향링크 평균간섭전력을 이용하여, 적어도 하나 이상의 단말집합에 대해 스케줄링 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부와, 상기 적어도 하나 이상의 단말 집합 중에서, 스케줄링 우선순위가 가장 높은 제 1 단말집합을 선택하고, 상기 선택된 제 1 단말집합이 포함된 제 1 섹터와 상기 적어도 하나 이상의 제 2 간섭 섹터들이 서로 간섭을 주지 않도록 상기 적어도 하나 이상의 제 2 간섭 섹터에서 제 2 단말집합을 선택하는 섹터 선택부를 포함한다.
상향링크, 공간분할 다중접속, 스케줄링, 전력제어.

Description

상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLING INTER-SECTOR INTERFERENCE IN COMMUNICATION SYSTEM BASED ON SDMA FOR UPLINK}
본 발명은 상향링크에서 공간분할 다중접속 기술을 사용하는 무선통신시스템에서, 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 섹터간 협동 스케줄링과 전력제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신에서 고속, 고품질의 데이터 서비스를 제공하기 위해 송신단과 수신단에 다수의 안테나를 사용하는 다중 입/출력 안테나 시스템(Multiple-Input Multiple-Output: 이하 "MIMO"라 칭함)이 제안되고 있다. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16 표준에서는 상향링크 시스템 용량 증가를 위해 협력적 공간다중화(Collaborative Spatial Multiplexing: 이하 "CSM"라 칭함) 기술이 제안되고 있다. 상기 CSM 기술은, 각각 하나의 송신 안테나를 사용하는 두 개의 단말들이 동시에 동일한 주파수를 사용하여 상향링크 데이터를 전 송하면, 기지국은 동시에 전송되는 상향링크 데이터들을 공간분할 다중접속(Space Division Multiples Access:이하 "SDMA"라 칭함) 기술과 연속간섭제거(Successive Interference Cancellation: 이하 "SIC"라 칭함) 기술을 통해 분리하여 수신하는 기술이다. 상기 SIC 기술을 사용할 경우, 동일 섹터에서 동시에 전송되는 두 개의 데이터 스트림 간의 간섭을 거의 제거할 수 있다. 따라서, 상기 CSM에서 수신기가 수신하는 간섭의 대부분은 타 셀이나 타 섹터로부터 수신되는 간섭이며, 따라서 CSM의 추가적인 성능 개선을 이루기 위해서는 타 셀이나 타 섹터로부터 수신되는 간섭을 효과적으로 억제하는 것이 요구된다.
일반적으로, 이동통신 시스템은 도 1에서처럼 다수의 셀들로 구성되어 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이동통신 시스템을 간략하게 도시하고 있다. 상기 도 1를 참조하면, 기지국은 하나의 셀 영역에서 다수의 단말들(도시하지 않음)과 데이터를 송수신한다. 상기 기지국의 서비스 셀 영역은 3개의 섹터(sector)(a,b,c)로 구분된다. 이하 설명에서 3개의 섹터를 클러스터(cluster)로 칭한다. 또한, 상기 단말이 상기 기지국의 섹터 a에서 통신 서비스를 수행할 시 상기 섹터 a를 서비스 섹터라 칭하고, 나머지 상기 기지국의 섹터 b, 섹터 c를 간섭 섹터라 칭한다. 또한, 인접 기지국의 섹터 a,b,c도 상기 기지국의 섹터 a에 간섭 섹터가 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 기존의 CSM 기술들은 동일 섹터 내에서 동시에 전송되는 상향링크 데이터 스트림들 간의 간섭을 제거하거나 억제하는데 초점을 맞춘 기술로, 상향링크 데이터를 전송할 두 개의 단말을 각 섹터 별로 독립적으로 스케줄링 한다. 각 섹터 별 독립적인 스케줄링에 의해 선택된 단말들이, 인접 섹터들의 서비스 섹터에 가까운 지역에 위치할 경우, 섹터간 간섭이 상당히 증가하여 성능을 저하시킨다.
예를 들어, 섹터 a 내에서 다수의 단말이 CSM 기술에 기반하여 동시에 데이터 스트림을 전송하고, 섹터 b 내에서도 다수의 단말이 CSM 기술에 기반하여 동시에 데이터 스트림을 전송할 경우에, 섹터 a와 섹터 b 내에서 각각 상향링크 데이터 스트림들간의 간섭은 제거되지만, 섹터 a의 단말이 전송하는 상향링크 데이터 스트림이 인접 섹터 b의 단말에 일으키는 간섭을 CSM 기술만으로 제거할 수는 없다.
따라서, 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 효과적으로 억제하기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 효과적으로 억제하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 섹터간 협동 스케줄링 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 상향링크 전력제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 공간분할 다중접속(Spatial Division Multiple Access: SDMA) 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치에 있어서, 주변 섹터들로부터 하향링크 신호를 수신하여 각각에 섹터별 평균수신전력들을 결정하고, 상기 섹터별 평균수신전력들을 이용하여 각각에 섹터별 평균 하향링크 경로손실들을 계산하는 경로손실 결정부와, 상기 각 섹터별 평균 하향링크 경로손실들 중에서 최소 경로손실을 기준으로 최대 송신전력을 결정하는 송신전력 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 공간분할 다 중접속(Spatial Division Multiple Access: SDMA) 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 장치에 있어서, 각각 단말에 대해서 서비스 섹터 및 간섭 섹터를 결정하는 섹터 결정기와, 상기 서비스 섹터와 상기 간섭 섹터가 결정된 단말들에 대해 단말집합을 구성하여, 적어도 하나 이상의 단말집합 별 상향링크 평균간섭전력을 계산하고, 상기 단말집합 별 상향링크 평균간섭전력을 이용하여, 적어도 하나 이상의 단말집합에 대해 스케줄링 우선순위를 결정하는 우선순위 결정부와, 상기 적어도 하나 이상의 단말 집합 중에서, 스케줄링 우선순위가 가장 높은 제 1 단말집합을 선택하고, 상기 선택된 제 1 단말집합이 포함된 제 1 섹터와 상기 적어도 하나 이상의 제 2 간섭 섹터들이 서로 간섭을 주지 않도록 상기 적어도 하나 이상의 제 2 간섭 섹터에서 제 2 단말집합을 선택하는 섹터 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 공간분할 다중접속(Spatial Division Multiple Access: SDMA) 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 방법에 있어서, 주변 섹터들로부터 하향링크 신호를 수신하여 각각에 섹터별 평균수신전력들을 결정하는 과정과, 상기 섹터별 평균수신전력들을 이용하여 각각에 섹터별 평균 하향링크 경로손실들을 계산하는 과정과, 상기 각 섹터별 평균 하향링크 경로손실들 중에서 최소 경로손실을 기준으로 최대 송신전력을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 공간분할 다중접속(Spatial Division Multiple Access: SDMA) 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 방법에 있어서, 각각 단말에 대해서 서비스 섹터 및 간섭 섹터를 결정하는 과정과, 상기 서비스 섹터와 상기 간섭 섹터가 결정된 단말들에 대해 단말집합을 구성하여, 적어도 하나 이상의 단말집합 별 상향링크 평균간섭전력을 계산하는 과정과, 상기 단말집합 별 상향링크 평균간섭전력을 이용하여, 적어도 하나 이상의 단말집합에 대해 스케줄링 우선순위를 결정하는 과정과, 상기 적어도 하나 이상의 단말 집합 중에서, 스케줄링 우선순위가 가장 높은 제 1 단말집합을 선택하고, 상기 선택된 제 1 단말집합이 포함된 제 1 섹터와 상기 적어도 하나 이상의 제 2 간섭 섹터들이 서로 간섭을 주지 않도록 상기 적어도 하나 이상의 제 2 간섭 섹터에서 제 2 단말집합을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 상향링크 공간분할 다중접속 기반 통신시스템에서 섹터간 협동 스케줄링 및 상향링크 전력제어를 수행함으로써, 인접 섹터간 간섭을 억제할 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세 한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 상향링크에서 공간분할 다중접속(Spatial Division Multiple Access:이하 "SDMA"라 칭함) 기반의 무선통신시스템에서, 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 섹터간 협동 스케줄링 및 전력제어 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
CSM(Collaborative Spatial Multiplexing) 기술에서 섹터간 협동 스케줄링 기술을 사용하더라도, 간섭 섹터에서 상향링크 데이터를 송신하는 단말 송신전력이 클 경우에는, 기지국 수신기에서 수신하는 타 섹터 간섭 전력이 상당히 증가하게 된다. 따라서, 효과적으로 섹터간 간섭을 억제하기 위해서는, 섹터간 협동 스케줄링과 함께 단말의 상향링크 데이터 전송을 위한 송신전력을 효과적으로 제한하는 기술이 필요하다.
기존의 상향링크 전력제어에서 각 단말은 상향링크 데이터 전송 시마다, 각 단말의 송신전력
Figure 112009028442115-pat00001
가 최대 송신전력
Figure 112009028442115-pat00002
를 초과하지 않도록, 하기 <수학식 1>과 같이 송신전력
Figure 112009028442115-pat00003
를 결정한다.
Figure 112009028442115-pat00004
여기서, k는 단말 인덱스이고,
Figure 112009028442115-pat00005
는 EVM(Error Vector Magnitude) requirements와 spectral masks를 만족하기 위한 사용자의 최대 송신전력으로, 타 섹터로부터의 발생하는 추가적인 간섭을 고려하지 못한 값이기 때문에, 타 섹터의 상향링크에 주는 간섭을 최소화하기 위해서, 최대 송신전력
Figure 112009028442115-pat00006
를 보다 엄격히 제한해야 한다. 따라서, 본 발명에서 간섭 섹터로의 상향링크 간섭상황을 고려하여, 간섭 섹터로 일정량 이상의 간섭 전력이 전달되지 않도록, 각 단말의 최대 송신전력을 적응적으로 결정하는 방식을 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크에서 SDMA 기반의 무선통신시스템에서 섹터간 간섭 억제를 위한 단말의 상향링크 최대 송신전력 제한을 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 서비스 섹터의 단말은 200 단계에서 다수의 주변 간섭 섹터들로부터 하향링크 신호를 수신하고, 202 단계에서 각 섹터별로 상기 하향링크 신호의 평균 수신전력을 구한다. 상기 주변 간섭 섹터는 동일한 기지국 내의 인접 섹터들과 인접 기지국 내의 모든 섹터들을 포함한다. 여기서, m번째 간섭 섹터 기지국으로부터 k번째 단말로의 평균 수신전력은
Figure 112009028442115-pat00007
으로 나타내기로 한다.
이후, 상기 단말은 204 단계에서 섹터별로 하향링크 신호의 평균 수신전력을 이용하여, 각 섹터별 평균 경로손실을 계산한다. 예를 들어, m번째 간섭 섹터 기지국의 송신전력
Figure 112009028442115-pat00008
정보를 이용하여, m번째 간섭 섹터 기지국으로부터 k번째 단말까지의 평균 경로 손실
Figure 112009028442115-pat00009
을 계산한다.
이후, 상기 단말은 206 단계에서 계산된 하향링크의 평균 경로손실이 적을수록, k번째 단말이 간섭 섹터의 기지국에 대해 상향링크에서 큰 간섭을 주기 때문에, M개의 간섭 섹터 기지국들에 대한 하향링크 경로손실 중에 최소 경로손실
Figure 112009028442115-pat00010
을 결정한다.
이후, 상기 단말은 208 단계에서 간섭 섹터 기지국들에 대한 최대 평균 간섭전력
Figure 112009028442115-pat00011
이 상향링크의 허용가능한 최대 간섭량
Figure 112009028442115-pat00012
을 초과하지 않도록, 송신전력
Figure 112009028442115-pat00013
을 하기 <수학식 2>와 같이 제한하여 결정한다(m번째 간섭 섹터가 선택되었다고 가정).
Figure 112009028442115-pat00014
여기서, k는 단말 인덱스이고, m은 간섭 섹터 인덱스,
Figure 112009028442115-pat00015
는 허용가능한 최대 간섭량이다.
결론적으로, k번째 단말이 상향링크 데이터 전송 시에 사용할 수 있는 최대 송신전력
Figure 112009028442115-pat00016
은 하기 <수학식 3>과 같이 결정된다.
Figure 112009028442115-pat00017
허용가능한 최대 간섭량
Figure 112009028442115-pat00018
은 섹터별로 상이할 수 있으며, 대표적인 예로서,
Figure 112009028442115-pat00019
와 같이 각 섹터 기지국의 잡음 전력의 α배로 결정할 수 있다. 여기서, 섹터 기지국의 잡음전력을 결정하는 NFout, NO, 그리고 W는 각각 섹터 기지국의 잡음지수(noise figure), 잡음 전력 스펙트럼 밀도(noise spectral density), 그리고 사용 대역폭이다. 상술된 최대 송신전력 결정 과정은 각 단말 별로 수행되어, 단말 별로 상향링크 최대 송신전력을 결정한다.
이후, 상기 단말은 210 단계에서 결정한 최대 송신전력
Figure 112009028442115-pat00020
를 서비스 섹터 기지국으로 보고한다.
단말 입장에서, 인접 섹터에 미칠 간섭 전력을 고려하여 최대 송신전력을 결정함으로써, 상기 단말이 상향링크 데이터 스트림을 전송할 시 인접 섹터로의 간섭을 최소화한다.
한편, 기지국 입장에서, 타 섹터로부터의 상향링크 간섭을 제거하기 위해, 상향링크의 간섭 채널벡터를 추정해야 하며, 이를 위해서 간섭 섹터들에서 어떤 단말들이 상향링크 데이터를 전송하는지 알아야 한다. 또한, 더 나아가 간섭 섹터에 서 상향링크 데이터를 전송하는 단말들이 서비스 섹터의 상향링크에 최대한 간섭을 주지 않도록 스케줄링 되어야 한다. 따라서, 서비스 섹터와 간섭 섹터가 각각의 상향링크 채널 정보를 공유하고, 섹터간 간섭을 최소화하도록 서비스 섹터와 간섭 섹터에서 데이터를 전송하는 단말들을 동시에 스케줄링할 수 있는, 상향링크에서의 섹터 간 협동(collaborative) 스케줄링이 필요하다.
본 발명에서는 섹터간 상향링크 간섭을 억제하기 위한 섹터 간 협동 스케줄링 기술을 제안한다. 그러나 제안하는 기술은 고속 통신망을 통해 셀간 협동 시스템을 구현하는 차세대 무선 통신 시스템에서, 셀간 상향링크 간섭 억제를 위해서도 적용될 수 있다.
세 개의 섹터 (a, b, c)는 각 섹터에서 상향링크 데이터를 전송하는 단말들로부터 간섭 섹터들 간의 채널 정보를 공유할 수 있고, 각 섹터에서 상향링크 데이터를 동시에 전송할 단말들을 결정할 수 있다. 따라서, 상기 <도 1>에서처럼 상향링크 채널 정보를 공유하고 상향링크 데이터를 동시에 전송할 단말을 스케줄링할 세 개의 섹터 (a, b, c)를 하나의 클러스터로 정의한다. 한 클러스터에 속하는 세 개의 섹터들은, 속한 단말들의 상향링크 채널 정보 및 상향링크 데이터 전송 요구를 공유하고 세 개의 섹터에서 상향링크 데이터를 동시에 전송할 단말들을 결정하는 하나의 스케줄러가 존재한다. 즉, 상기 스케줄러는 단말의 최대 송신전력과 섹터 간 협동 시스템을 기반으로 하여 세 개의 섹터에서 상향링크 데이터를 전송할 단말들을 결정한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 SDMA 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 섹터간 협동 스케줄링 절차를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 기지국은 300 단계에서 클러스터 내에 위치하는 각 단말이 상향링크 데이터를 전송할 서비스 섹터를 결정한다. 이를 위해 상기 기지국은 클러스터에 속하는 각 단말에 대해서 각 섹터별로 상향링크 평균 수신 SNR
Figure 112009028442115-pat00021
을 추정한다. 여기서
Figure 112009028442115-pat00022
는 k번째 단말로부터 i번째 섹터로의 평균 수신 SNR을 의미한다. 추정된 상향링크 평균 수신 SNR
Figure 112009028442115-pat00023
을 이용하여 하기 <수학식 4>와 같이 각 섹터별 평균 수신 SNR중 가장 높은 평균 수신 SNR을 제공하는 섹터를 각 단말의 상향링크 서비스 섹터로 결정한다.
Figure 112009028442115-pat00024
여기서, i는 섹터 인덱스이고, k는 단말 인덱스이고,
Figure 112009028442115-pat00025
는 i번째 섹터에 대한 k번째 단말의 평균 수신 SNR이다.
이후, 상기 기지국은 302 단계에서 결정된 각 단말의 서비스 섹터를 제외한 섹터들 중에서, 각 단말이 상당한 상향링크 간섭을 주는 주 간섭 섹터들을 결정한다. 이를 위해, i번째 간섭 섹터에서 수신되는 k번째 단말의 상향링크 순시 SNR
Figure 112009028442115-pat00026
이 서비스 섹터
Figure 112009028442115-pat00027
에서 수신되는 k번째 단말의 상향링크 순시 SNR
Figure 112009028442115-pat00028
의 일정 부분 이상일 경우에는 상당한 간섭을 주는 주 간섭 섹터로 하기 <수학식 5>와 같이 결정한다.
Figure 112009028442115-pat00029
여기서, i는 섹터 인덱스이고, k는 단말 인덱스이고,
Figure 112009028442115-pat00030
는 i번째 섹터에 대한 k번째 단말의 평균 수신 SNR이고,
Figure 112009028442115-pat00031
는 임계치이다.
예를 들어,
Figure 112009028442115-pat00032
일 경우, 한 단말로부터 간섭 섹터에서 수신되는 상향링크 수신 SNR이 서비스 섹터에서 수신되는 상향링크 SNR의 0.1배 이상일 경우에는, 해당 단말이 데이터를 전송할 경우, 해당 간섭 섹터의 역방향 링크에 상당한 간섭을 주는 것을 의미한다. 위와 같은 과정을 거쳐 클러스터 내의 모든 단말들은 서비스 섹터와 주 간섭 섹터를 결정한다.
상기 단말에 대해 서비스 섹터 및 간섭 섹터가 결정되면 단말 (서비스 섹터, 주 간섭 섹터 1, 주 간섭 섹터 2)로 표기하기로 한다. 예를 들어, 한 단말이 (서비스 섹터, 주 간섭 섹터 1, 주 간섭 섹터 2) = (a, b, 0)라고 하면, 한 단말의 역방향 링크 서비스 섹터는 a 섹터이고, 한 단말이 상향링크에서 상당한 간섭을 주는 주 섹터는 b 섹터가 된다. 다른 예로서 (b, a, c)를 가지는 단말의 역방향 링크 서비스 섹터는 b이고, 상향링크에서 상당한 간섭을 주는 주 간섭 섹터는 a와 c 가 된 다. 주로 섹터간 간섭은 불완전한 섹터화(sectorizing)에 의해 발생하기 때문에, 단말이 a와 b 섹터 중간에 위치하는 경우에는 (a, b, 0)와 같은 상향링크 서비스 섹터와 주 간섭 섹터를 가지게 된다.
이후, 상기 기지국은 304 단계에서 각 단말들의 상향링크 신호의 수신 SINR을 계산하고, 다수의 단말로부터 최대 송신전력을 보고받고, 상향링크 데이터를 전송할 단말의 상향링크에 주 간섭을 일으키지 않는 간섭 단말들의 상향링크들로부터 수신되는 평균 간섭 전력
Figure 112009028442115-pat00033
을 결정한다. 단, 수신 SINR 계산 시에 충돌 회피(collision avoidance) 스케줄링을 통해 a, b, c 섹터에서 역방향 링크 데이터 전송을 위해 선택되는 단말들은 서로 서비스 섹터와 주 간섭 섹터가 충돌하지 않을 것으로 가정한다.
여기서, 상기 평균 간섭 전력
Figure 112009028442115-pat00034
은 KCnR개의 가능 단말 집합(set)에 대해서 결정된다. m은 단말 집합 인덱스이다.
이후, 상기 기지국은 306 단계에서 각 상향링크의 평균 간섭 전력
Figure 112009028442115-pat00035
를 이용하여, 각 섹터 a, b, c는 상향링크 데이터를 전송할 KCnR개의 가능 단말 집합(set)
Figure 112009028442115-pat00036
에 대해 스케줄링 우선순위(priority)를 구한다. K는 섹터 내의 총 단말 개수이고 nR은 기지국의 수신안테나 개수이다. 예를 들어, 섹터 a에 기지국의 안테나 수가 2개이고 3개의 단말이 있을 경우, 기지국은 3개의 단말 중 2개 단말을 선택하여 상기 2개 단말부터 상향링크 데이터 스트림을 동시에 수신한다. 따라서, 기지국은 3C2=3 개의 단말집합 중 하나를 선택할 수 있다.
먼저, 스케줄링 우선순위를 결정하기 위해, 단말 집합 Sm에서
Figure 112009028442115-pat00037
번째로 디코딩(decoding)되는 신호의 SINR
Figure 112009028442115-pat00038
을 하기 <수학식 6>과 같이 구한다.
Figure 112009028442115-pat00039
여기서,
Figure 112009028442115-pat00040
는 각각 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00041
에서
Figure 112009028442115-pat00042
번째로 디코딩되는 신호를 전송하는 단말의 상향링크 송신전력, 평균 수신 SNR, MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신 가중치이고,
Figure 112009028442115-pat00043
는 상향링크 채널벡터,
Figure 112009028442115-pat00044
는 잡음벡터이다. 특히, 상향링크 전력
Figure 112009028442115-pat00045
을 결정할 때, 상기 <수학식 3>에 의해 결정되는 각 단말 별 최대 전송전력을 초과하지 않도록 한다.
상기 <수학식 6>에서 구한 상향링크 신호의 수신 SINR
Figure 112009028442115-pat00046
을 이용하여, 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00047
에서
Figure 112009028442115-pat00048
번째로 디코딩되는 단말의 전송 가능 데이터 용량
Figure 112009028442115-pat00049
을 구 한다. Proportional Fairness (PF) 스케줄링을 사용할 경우, 하기 <수학식 7>과 같이 각 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00050
에 대한 PF 스케줄링 우선순위를 구한다.
Figure 112009028442115-pat00051
여기서,
Figure 112009028442115-pat00052
는 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00053
에서
Figure 112009028442115-pat00054
번째로 디코딩되는 단말의 평균 전송 데이터 용량을 나타낸다.
이후, 상기 기지국은 308 단계에서 a, b, c 섹터에서 상향링크 데이터 전송을 위해 선택되는 단말들이 서로 서비스 섹터와 주 간섭 섹터가 충돌하지 않도록 충돌 회피 스케줄링을 수행한다. 상기 충돌 회피 스케줄링에 대한 상세한 설명은 하기 도 4에서 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 충돌 회피 스케줄링에 대한 흐름도를 도시하고 있다. 각 섹터 a, b, c를 서비스 섹터로 하는 단말 집합을 각각 S1 ,m, S2,m, S3 ,m로 표기한다.
상기 도 4를 참조하면, 스케줄러는 400 단계에서 총
Figure 112009028442115-pat00055
개의 S1 ,m, S2 ,m, S3,m의 단말 집합들 중에서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 제 1 단말 집합을 하기 <수학식 8>과 같이 선택한다.
Figure 112009028442115-pat00056
여기서, m은 단말 집합의 인덱스이고, Sm은 m번째 단말 집합이고, K는 섹터에 있는 총 단말 개수이고, nR은 기지국의 수신안테나 개수이고, j는 섹터 인덱스이고,
Figure 112009028442115-pat00057
는 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 j번째 섹터에서 m번째 단말집합을 나타낸다.
이후, 상기 스케줄러는 402 단계에서 선택된 최대 우선순위를 갖는 제 1 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00058
에 대한 두 개의 간섭 섹터 중에서 높은 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합을 포함하는 간섭 섹터
Figure 112009028442115-pat00059
를 선택한다.
이후, 상기 스케줄러는 404 단계에서 선택된 간섭 섹터
Figure 112009028442115-pat00060
의 KCnR개의 단말 집합 중 이미
Figure 112009028442115-pat00061
섹터에서 선택된 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00062
과 충돌이 발생하지 않으면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 제 2 단말 집합을 선택한다.
예를 들면,
Figure 112009028442115-pat00063
섹터에서 이미 선택된 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00064
의 주 간섭 섹터 가 섹터
Figure 112009028442115-pat00065
일 경우, 섹터
Figure 112009028442115-pat00066
의 단말 집합 중에서 주 간섭 섹터가
Figure 112009028442115-pat00067
가 아니면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00068
을 선택한다. 만약,
Figure 112009028442115-pat00069
섹터에서 이미 선택된 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00070
의 주 간섭 섹터가 섹터
Figure 112009028442115-pat00071
가 아닌 경우, 섹터
Figure 112009028442115-pat00072
의 모든 KCnR개의 단말 집합들 중 최대 스케줄링 우선순위를 갖는
Figure 112009028442115-pat00073
을 선택한다.
이후, 상기 스케줄러는 406 단계에서 단말 집합이 선택되지 않은 섹터
Figure 112009028442115-pat00074
의 KCnR개의 단말 집합 중에서, 이미
Figure 112009028442115-pat00075
섹터에서 선택된
Figure 112009028442115-pat00076
과 섹터
Figure 112009028442115-pat00077
에서 선택된
Figure 112009028442115-pat00078
과 충돌이 발생하지 않으면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 제 3 단말 집합을 선택한다.
예를 들면,
Figure 112009028442115-pat00079
과
Figure 112009028442115-pat00080
의 주 간섭 섹터가 섹터
Figure 112009028442115-pat00081
일 경우, 섹터
Figure 112009028442115-pat00082
의 단말 집합 중 주 간섭 섹터가
Figure 112009028442115-pat00083
와
Figure 112009028442115-pat00084
모두 아니면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00085
을 선택한다. 만약,
Figure 112009028442115-pat00086
의 주 간섭 섹터만 섹터
Figure 112009028442115-pat00087
일 경우, 섹터
Figure 112009028442115-pat00088
의 단말 집합 중 주 간섭 섹터가
Figure 112009028442115-pat00089
가 아니면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00090
을 선택한다. 또한,
Figure 112009028442115-pat00091
의 주 간섭 섹터만 섹터
Figure 112009028442115-pat00092
일 경우, 섹터
Figure 112009028442115-pat00093
의 단말 집합 중 간섭 섹터가
Figure 112009028442115-pat00094
가 아니면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00095
을 선택한다.
따라서, 위와 같이 각 섹터 별로 단말 집합을 선택한 후 상기 스케줄러는 최종적으로
Figure 112009028442115-pat00096
,
Figure 112009028442115-pat00097
,
Figure 112009028442115-pat00098
에 상향링크 자원을 할당한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크의 평균간섭전력을 결정하는 예를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 섹터 a에서 단말 1의 간섭 섹터는 b이고(a,b,0) 단말 2의 간섭 섹터는 없고(a,0,0), 단말 3의 간섭 섹터는 c이다(a,c,0). 섹터 b에서 단말 1의 간섭 섹터는 a이고(b,a,0) 단말 2의 간섭 섹터는 없고(b,0,0), 단말 3의 간섭 섹터는 c이다(b,c,0). 섹터 c에서 단말 1의 간섭 섹터는 b이고(c,b,0) 단말 2의 간섭 섹터는 없고(c,0,0), 단말 3의 간섭 섹터는 a이다(c,a,0).
서비스 섹터가 a인 단말 1과 단말 2로 구성되는 단말 집합에 대해 간섭 섹터의 상향링크들로부터 수신하는 평균 간섭 전력을 구하기 위해, 우선 단말 1과 단말 2의 주 간섭 섹터를 파악한다. 예시에서 단말1 (a, b, 0)와 단말 2 (a, 0, 0)에 대 한 주 간섭 섹터는 b이므로, b가 서비스 섹터이며 주 간섭 섹터가 a인 (b, a, 0)의 단말들을 제외한 나머지 단말들로부터의 상향링크 평균 간섭 전력을 계산한다. 즉 섹터 b에 위치한 단말 2(b,0,0)와 단말 3(b,c,0)으로부터의 상향링크 평균 간섭 전력을 계산하고, 섹터 c에 위치한 단말 1(c,b,0), 단말 2(c,a,0), 단말 3(c,0,0)으로부터의 상향링크 평균 간섭 전력을 계산한 뒤, 이 두 평균 간섭 전력을 더하여 최종 평균 간섭 전력을 예측한다. 이처럼, 모든 단말 집합(
Figure 112009028442115-pat00099
)에 대한 평균 간섭전력을 예측한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄러에서 단말 집합이 선택되는 예를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 <수학식 8>에 의해 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합이
Figure 112009028442115-pat00100
으로 결정될 시(600), 섹터 a의 단말 1과 단말 2의 주 간섭 섹터는 b이므로, 상향링크 간섭을 줄이기 위해 섹터 b에서 선택 가능한 단말 집합은 {2,3}(610)과 {2,4}(615)이다. 이 두 단말 집합들 중 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합을 {2,3}(610)으로 가정할 경우 (즉,
Figure 112009028442115-pat00101
)섹터 c에서 선택 가능한 단말 집합은 {1,3}(625)과 {1,4}(620)이 된다. 즉, 섹터 a에서 선택된 단말 1과 단말 2의 주 간섭 섹터는 b이므로 섹터 c의 어떤 단말도 선택될 수 있다. 그러나 섹터 b에서 선택된 단말 2와 단말 3의 주 간섭 섹터는 c이므로 섹터 c의 단말 중 주 간섭 섹터가 b인 단말은 선택될 수 없으며, 주 간섭 섹터가 a 또는 0인 단말만 선택 가능하다. 따라서 섹터 c에서 선택 가능한 단말 집합은 {1,3}(625)과 {1,4}(620)이며, 이 두 단말 집합 중 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합을 {1,4}(620)로 가정할 경우
Figure 112009028442115-pat00102
이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SDMA 기반의 무선통신시스템에서, 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 단말 구성도를 도시하고 있다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 단말은 송수신부(700), 변복조기(710), 부호기/복호기(720), 제어부(730)를 포함하여 구성된다.
송수신부(700)는 수신모드에서 RF 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 신호로 변환하거나, 상기 기저대역 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다. 그리고 샘플데이터에서 보호구간(예 : Cyclic Prefix)을 제거하고, 상기 보호구간 제거된 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 주파수영역의 데이터를 생성한다.
또한, 상기 송수신부(700)는 송신모드에서 상기 변복조기(710)로부터의 변조 심벌에 대해 부반송파에 매핑하고, 부반송파에 매핑된 변조 심볼들 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 시간영역의 데이터를 생성하고, 상기 시간영역의 데이터에 보호구간을 삽입하여 OFDM심볼을 발생한다. 그리고 OFDM심볼들을 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF신호로 변환하여 해당 안테나를 통해 송신한다.
변복조기(710)는 송신모드에서 부호기/복호기(720)로부터의 데이터를 변조하여 변조 심볼들을 발생하여 상기 송수신부(700)로 출력한다. 예를 들어, 상기 변복조기(710)는 QPSK, 16QAM, 64QAM 등을 사용할 수 있다. 여기서, 복수의 스트림들이 서비스될 경우, 복수의 스트림들은 동일한 MCS레벨로 변조되거나 혹은 서로 다른 MCS레벨을 변조될 수 있다. 또한, 변복조기(710)는 수신모드에서 송수신부(700)로부터의 데이터를 복조하여 상기 부호기/복호기(720)로 출력한다.
상기 부호기/복호기(720)는 송신모드에서 송신데이터를 채널 부호화하여 출력한다. 여기서,상기 부호기/복호기(720)는 CC(Convolutional Code), TC(Turbo Code), CTC(Convolutional Turbo Code), LDPC(Low Density Parity Check)부호 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 부호기/복호기(720)는 수신모드에서 수신데이터를 채널 복호화하여 상기 제어부(730)로 출력한다.
상기 제어부(730)는 전반적인 단말의 동작을 제어한다. 특히 본 발명에서 상기 제어부(730)는 간섭 섹터로의 상향링크 간섭상황을 고려하여, 간섭 섹터로 일정량 이상의 간섭 전력이 전달되지 않도록, 최대 송신전력을 적응적으로 결정한다. 이를 위해, 상기 제어부(730)는 경로손실 계산부(732), 상향링크 최대 송신전력 결정부(734)를 포함한다.
상기 경로손실 계산부(732)는 하향링크 신호의 수신전력에 대해 일정 시간구간 동안 평균을 구하여 섹터별로 하향링크 신호의 평균 수신전력을 이용하여, 각 섹터별 평균 경로손실을 계산한다. 상기 인접 간섭 섹터는 동일한 기지국 내의 인접 섹터들과 인접한 기지국 내의 모든 섹터들을 포함한다.
상기 상향링크 최대 송신전력 결정부(734)는 계산된 하향링크의 평균 경로손실이 적을수록, 단말이 간섭 섹터의 기지국에 대해 상향링크에서 큰 간섭을 주기 때문에, 복수의 간섭 섹터 기지국들에 대한 하향링크 경로손실 중에 최소 경로손실을 결정한다. 그리고, 간섭 섹터 기지국들에 대한 최대 평균 간섭전력이 상향링크의 허용가능한 최대 간섭량을 초과하지 않도록, 송신전력을 제한하여 결정한다.
상기 제어부(730)는 결정된 최대 송신전력을 서비스 섹터 기지국으로 보고한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 SDMA 기반의 무선통신시스템에서, 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 기지국 구성도를 도시하고 있다.
상기 도 8을 참조하면, 상기 기지국은 MIMO 수신부(800), 복조 및 복호기(802), 섹터 결정기(804), 스케줄러(806), 부호 및 변조기(808), MIMO 송신부(810)를 포함하여 구성된다.
MIMO 수신부(800)는 복수의 안테나를 통해 수신되는 RF신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역 아날로그 신호를 디지털 샘플데이터로 변환하여 출력한다. 그리고 각 안테나별로부터의 샘플데이터에서 보호구간을 제거하고, 상기 보호구간 제거된 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)연산하여 주파수영역의 데이터를 생성하여, 복조 및 복호기(802)로 출력한다. 상기 수신되는 RF신호는 각각 하나의 송신 안테나를 사용하는 다수의 단말로부터 동시에 동일한 자원을 사용하여 전송하는 상향링크 데이터를 포함한다. 또한, MIMO 수신부(800)는 동시에 전 송되는 상향링크 데이터들을 SDMA 기술과 SIC 기술을 통해 단말들의 상향링크 데이터들을 분리하여 상기 복조 및 복호기(802)로 출력한다.
상기 복조 및 복호기(802)는 각 상향링크 데이터별로 데이터를 복조하고 복조된 데이터를 복호화한다.
부호 및 변조기(808)는 송신데이터를 채널 부호화하여 출력하고, 부화비트를 변조하여 변조 심볼들을 발생한다. 여기서, 상기 부호 및 변조기(808)는 CC(Convolutional Code), TC(Turbo Code), CTC(Convolutional Turbo Code), LDPC(Low Density Parity Check)부호 등을 사용하고, 변조방식으로 QPSK, 16QAM, 64QAM 등을 사용할 수 있다.
이후, MIMO 송신부(810)는 복수의 데이터 스트림에 대해서 시공간 부호화하고, 시공간 부호화된 복수의 데이터 스트림에 대해서 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)연산하여 시간영역의 데이터를 생성하고, 상기 시간영역의 데이터에 보호구간을 삽입하여 OFDM심볼을 발생한다. 각각은 대응되는 OFDM심볼들 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 RF신호로 변환하여 다수의 송신안테나를 통해 송신한다.
상기 섹터 결정기(804)는 각각의 단말에 대해 섹터별 상향링크 평균 수신 SNR를 계산하여, 다수의 섹터별 상향링크 평균 수신 SNR 중 가장 높은 평균 수신 SNR를 선택하여, 이에 대응하는 섹터를 서비스 섹터로 결정한다. 이후, 선택된 서비스 섹터에서 대해서 기정의된 임계치 이상으로 간섭을 주는 섹터를 간섭 섹터로 결정한다.
상기 스케줄러(806)는 섹터별로 상향링크 데이터를 전송할 모든 경우의 단말 집합에 대해 우선순위를 결정하고, 상기 섹터 결정기(804)에서 결정된 단말에 대한 서비스 섹터 및 간섭 섹터 정보를 이용하여, 서비스 섹터와 주 간섭 섹터가 충돌하지 않도록 스케줄링을 수행한다.
도 9는 본 발명에 따른 스케줄러 구성도를 도시하고 있다.
상기 9를 참조하면, 스케줄러는 우선순위 결정부(900), 서비스 섹터 선택부(902), 제 1 간섭섹터 선택부(904), 제 2 간섭섹터 선택부(906)로 구성된다.
상기 우선순위 결정부(900)는 각 상향링크의 평균 간섭 전력
Figure 112009028442115-pat00103
를 이용하여, 각 섹터 a, b, c는 상향링크 데이터를 전송할 KCnR개의 가능 단말 집합(set)
Figure 112009028442115-pat00104
에 대해 스케줄링 우선순위(priority)를 구한다. K는 섹터 내의 총 단말 개수이고 nR은 기지국의 수신안테나 개수이고, m은 단말 집합 인덱스이다.
먼저, 스케줄링 우선순위를 결정하기 위해, 단말 집합 Sm에서
Figure 112009028442115-pat00105
번째로 디코딩(decoding)되는 신호의 SINR
Figure 112009028442115-pat00106
을 이용하여, 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00107
에서
Figure 112009028442115-pat00108
번째로 디코딩되는 단말의 전송 가능 데이터 용량
Figure 112009028442115-pat00109
을 구한다(상기 <수학식 6>, <수학식 7> 참조).
상기 서비스 섹터 선택부(902)는 총
Figure 112009028442115-pat00110
개의 S1 ,m, S2,m, S3 ,m의 단말 집합 들 중에서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 제 1 단말 집합을 선택한다(상기 <수학식 8> 참조).
상기 제 1 간섭섹터 선택부(904)는 선택된 최대 우선순위를 갖는 제 1 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00111
에 대한 두 개의 간섭 섹터 중에서 높은 스케줄링 우선순위를 갖는 단말 집합을 포함하는 간섭 섹터
Figure 112009028442115-pat00112
를 결정하고, 간섭 섹터
Figure 112009028442115-pat00113
의 KCnR개의 단말 집합 중 이미
Figure 112009028442115-pat00114
섹터에서 선택된 단말 집합
Figure 112009028442115-pat00115
과 충돌이 발생하지 않으면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 제 2 단말 집합을 선택한다.
상기 제 2 간섭섹터 선택부(906)는 단말 집합이 선택되지 않은 섹터
Figure 112009028442115-pat00116
의 KCnR개의 단말 집합 중에서, 이미
Figure 112009028442115-pat00117
섹터에서 선택된
Figure 112009028442115-pat00118
과 섹터
Figure 112009028442115-pat00119
에서 선택된
Figure 112009028442115-pat00120
과 충돌이 발생하지 않으면서 최대 스케줄링 우선순위를 갖는 제 3 단말 집합을 선택한다.
본 발명에서는 섹터 간 상향링크 간섭이 최소화되도록 인접한 섹터들의 상향링크 데이터 전송 단말들을 동시에 스케줄링하는 섹터간 협동 스케줄링 기술과 각 단말들의 상향링크 송신전력을 효과적으로 제한하는 기술을 제안하였다. 제안하는 기술들의 성능을 분석하기 위해, 다음에 제시한 3가지 알고리즘에 대해 모의실험을 수행하였다. AL2와 AL3은 본 발명에서 새롭게 제안한 기술이다.
AL1: 기존 최대 전송 전력 결정 알고리즘 + 섹터 별 독립적인 스케줄링
모든 단말들이 상기 <수학식 1>과 같이 기존의 최대 상향링크 전송전력을 결정하는 알고리즘을 사용하고, 상향링크에서 데이터를 전송할 단말들을 섹터 별로 독립적인 스케줄링하는 기존 시스템
AL2: 본 발명에서 제안하는 최대 전송 전력 결정 알고리즘 + 기존의 섹터 별 독립적인 스케줄링
상기 <수학식 3>과 같이 본 발명에서 제안하는 최대 상향링크 전송전력을 단말별로 결정하는 새로운 알고리즘을 사용하고, 상향링크에서 데이터를 전송할 단말들을 섹터 별로 독립적인 스케줄링하는 시스템
AL3: 본 발명에서 제안하는 최대 전송 전력 결정 알고리즘 + 본 발명에서 제안하는 섹터 간 협동 스케줄링
상기 <수학식 3>과 같이 본 발명에서 제안하는 최대 상향링크 전송전력을 단말별로 결정하는 새로운 알고리즘을 사용하고, 상향링크에서 데이터를 전송할 단말들을 본 발명에서 제안하는 섹터 간 협동 스케줄링을 통해 결정하는 시스템
도 10과 도 11은 각각 상향링크의 평균 섹터 용량과 단말들의 상향링크전송 용량의 누적분포함수(Cumulative Distribution Function: CDF)를 나타낸다. 상기 도 10에서 AL2와 AL3은 AL1보다 각각 13 %와 19 %의 평균 섹터 용량을 향상시키는 결과를 보인다. 또한, 상기 도 6은 AL2와 AL3가 평균 섹터 용량뿐만 아니라 섹터 경계에 위치하여 전송 용량이 낮은 단말의 전송용량 또한 개선 시킴을 보여준다. 결론적으로 제안한 상향링크에서의 섹터간 협동 스케줄링과 전력제어 기술은, 상대적으로 낮은 상향링크 전송 전력을 이용하면서도 섹터간 협동 스케줄링을 통해 평균 섹터 용량을 개선할 뿐 아니라 전송 용량이 낮은 단말들의 전송 용량을 동시에 개선한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 이동통신 시스템의 셀 영역 예시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크에서 SDMA 기반의 무선통신시스템에서 섹터간 간섭 억제를 위한 단말의 상향링크 최대 송신전력 제한을 위한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크 SDMA 기반의 무선통신시스템에서 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 섹터간 협동 스케줄링 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 충돌 회피 스케줄링에 대한 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상향링크의 평균간섭전력을 결정하는 예시도,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스케줄러에서 단말 집합이 선택되는 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 SDMA 기반의 무선통신시스템에서, 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 단말 구성도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 SDMA 기반의 무선통신시스템에서, 인접 섹터간 간섭을 억제하기 위한 기지국 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 스케줄러 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 실험결과 그래프 및,
도 11은 본 발명에 따른 실험결과 그래프.

Claims (20)

  1. 무선통신시스템에서 단말 장치에 있어서,
    주변 섹터들로부터 하향링크 신호들을 수신하여 섹터 별 평균수신전력들을 결정하고, 상기 섹터 별 평균수신전력들과 상기 하향링크 신호들의 비율에 따라 섹터 별 평균 하향링크 경로손실들을 계산하고, 상기 경로손실들 중 최소 경로손실을 결정하는 경로손실 결정부와,
    상기 최소 경로손실을 기준으로 최대 송신전력을 결정하는 송신전력 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    기지국으로 상기 최대 송신전력을 전송하는 송수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 최대 송신전력은, 상향링크의 허용 가능한 최대 간섭량을 초과하지 않도록 제한되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    단말들에 대해서 서비스 섹터 및 간섭 섹터들을 결정하는 섹터 결정기와,
    상기 단말들에 대해 단말집합들을 구성하여, 상기 단말집합들 별 상향링크 평균간섭전력들을 계산하고, 상기 상향링크 평균간섭전력들을 이용하여, 상기 단말집합들에 대해 스케줄링 우선순위를 결정하고, 상기 단말집합들 중에서, 스케줄링 우선순위가 가장 높은 제1 단말집합을 선택하고, 상기 제1 단말집합과 간섭이 가장 작은 간섭 섹터에서 제2 단말집합을 선택하고, 상기 제1 단말집합과 상기 제2 단말집합에 상향링크 자원을 할당하는 스케줄러를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 서비스 섹터는, 단말들에 대해 섹터 별 상향링크 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)중 가장 높은 SNR에 대응하는 섹터인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 간섭 섹터들은, 상기 서비스 섹터를 제외한 다수 섹터들의 SNR(Signal to Noise Ratio)들 중에서 상기 서비스 섹터의 SNR보다 기 정의된 임계치 이상인 섹터들로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 단말집합들의 구성은 기지국의 수신안테나 개수와 섹터 별 단말 개수에 의해 결정되며, 총 가능한 단말집합 수는, 상기 수신안테나 개수, 총 섹터 개수 및 상기 섹터 별 단말 개수의 조합
    상기 총 섹터 개수는, 서비스 섹터 및 다수의 간섭 섹터들의 총합 인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 상기 제1 단말집합의 서비스 섹터에 대한 간섭 섹터에서 상기 제1 단말집합에 간섭을 주는 상기 제2 단말집합을 제외한 나머지 제3 단말집합에 대해 제1 상향링크 평균간섭전력을 구하고, 나머지 간섭 섹터에서 상기 제1 단말집합에 간섭을 주는 상기 제3 단말집합을 제외한 나머지 제4 단말집합에 대해 제2 상향링크 평균간섭전력을 구하여, 상기 제1 상향링크 평균간섭전력과 상기 제2 상향링크 평균간섭전력의 합으로, 상향링크 평균간섭전력을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 단말집합 별 스케줄링 우선순위는, 하기 수학식을 이용하여 결정하며,
    Figure 112015070259520-pat00121
    상기
    Figure 112015070259520-pat00122
    은, 단말 집합
    Figure 112015070259520-pat00123
    에서
    Figure 112015070259520-pat00124
    번째로 디코딩되는 단말의 전송 가능 데이터 용량이고,
    사이
    Figure 112015070259520-pat00125
    는, 상기 단말집합
    Figure 112015070259520-pat00126
    에서
    Figure 112015070259520-pat00127
    번째로 디코딩되는 단말의 평균 전송 데이터 용량을 나타내고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00128
    은, 상기 단말 집합 Sm에서
    Figure 112015070259520-pat00129
    번째로 디코딩(decoding)되는 신호의 SINR 값으로써, 하기 수학식을 이용하여 결정되고,
    Figure 112015070259520-pat00130
    상기
    Figure 112015070259520-pat00131
    는, 상기 단말집합
    Figure 112015070259520-pat00132
    에서
    Figure 112015070259520-pat00133
    번째로 디코딩되는 신호를 전송하는 단말의 상향링크 송신전력, 평균 수신 SNR, MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신 가중치이고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00134
    는, 상향링크 채널벡터이고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00135
    은, m 번째 단말집합의 평균간섭전력이고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00136
    는 잡음벡터인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 스케줄러는, 상기 제2 단말 조합이 선택된 간섭 섹터의 모든 단말집합들 중에서 상기 제1 단말집합에 간섭을 주지 않는 단말집합들을 결정하고, 상기 단말집합들 중에서 스케줄링 우선순위가 가장 높은 단말집합을 상기 제2 단말집합으로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 무선통신시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    주변 섹터들로부터 하향링크 신호들을 수신하여 섹터 별 평균수신전력들을 결정하는 과정과,
    상기 평균수신전력들과 상기 하향링크 신호들의 비율에 따라 섹터 별 평균 하향링크 경로손실들을 계산하고, 상기 경로손실들 중 최소 경로손실을 결정하는 과정과,
    상기 최소 경로손실을 기준으로 최대 송신전력을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    기지국으로 상기 최대 송신전력을 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 결정된 최대 송신전력은 상향링크의 허용가능한 최대 간섭량을 초과하지 않도록 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 무선통신시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    단말들에 대해서 서비스 섹터 및 간섭 섹터들을 결정하는 과정과,
    상기 단말들에 대해 단말집합들을 구성하여, 상기 단말집합들 별 상향링크 평균간섭전력들을 계산하는 과정과,
    상기 상향링크 평균간섭전력들을 이용하여, 상기 단말집합들에 대해 스케줄링 우선순위를 결정하는 과정과,
    상기 단말집합들 중에서, 스케줄링 우선순위가 가장 높은 제1 단말집합을 선택하고, 상기 제1 단말집합과 간섭이 가장 작은 간섭 섹터에서 제2 단말집합을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 서비스 섹터는, 단말들에 대해 섹터 별 상향링크 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)중 가장 높은 SNR에 대응하는 섹터인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 간섭 섹터들은, 상기 서비스 섹터를 제외한 다수 섹터들의 SNR(Signal to Noise Ratio)들 중에서 상기 서비스 섹터의 SNR보다 기정의된 임계치 이상인 섹터들로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 단말집합들의 구성은, 기지국의 수신안테나 개수와 섹터 별 단말 개수에 의해 결정되고, 총 가능한 단말집합 수는, 상기 수신안테나 개수, 총 섹터 개수 및 상기 섹터 별 단말 개수의 조합이고,
    상기 총 섹터 개수는, 서비스 섹터 및 다수의 간섭 섹터들의 총합인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 상향링크 평균간섭전력은, 상기 제1 단말집합의 서비스 섹터에 대한 간섭 섹터에서 상기 제1 단말집합에 간섭을 주는 상기 제2 단말집합을 제외한 나머지 제3 단말집합에 대해 제1 상향링크 평균간섭전력을 구하고, 나머지 간섭 섹터에서 상기 제1 단말집합에 간섭을 주는 상기 제3 단말집합을 제외한 나머지 제4 단말집합에 대해 제2 상향링크 평균간섭전력을 구하여, 상기 제 1 상향링크 평균간섭전력과 상기 제2 상향링크 평균간섭전력의 합으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 단말집합 별 스케줄링 우선순위는, 하기 수학식을 이용하여 결정하며,
    Figure 112015070259520-pat00164
    상기
    Figure 112015070259520-pat00165
    은, 단말 집합
    Figure 112015070259520-pat00166
    에서
    Figure 112015070259520-pat00167
    번째로 디코딩되는 단말의 전송 가능 데이터 용량이고,
    사이
    Figure 112015070259520-pat00168
    는, 상기 단말집합
    Figure 112015070259520-pat00169
    에서
    Figure 112015070259520-pat00170
    번째로 디코딩되는 단말의 평균 전송 데이터 용량을 나타내고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00171
    은, 상기 단말 집합 Sm에서
    Figure 112015070259520-pat00172
    번째로 디코딩(decoding)되는 신호의 SINR 값으로써, 하기 수학식을 이용하여 결정되고,
    Figure 112015070259520-pat00173
    상기
    Figure 112015070259520-pat00174
    는, 상기 단말집합
    Figure 112015070259520-pat00175
    에서
    Figure 112015070259520-pat00176
    번째로 디코딩되는 신호를 전송하는 단말의 상향링크 송신전력, 평균 수신 SNR, MMSE(Minimum Mean Square Error) 수신 가중치이고,
    상기 는, 상향링크 채널벡터이고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00178
    은, m 번째 단말집합의 평균간섭전력이고,
    상기
    Figure 112015070259520-pat00179
    는 잡음벡터인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 단말집합을 선택하는 과정은,
    상기 간섭 섹터의 모든 단말집합들 중에서 상기 서비스 섹터의 상기 제1 단말집합에 간섭을 주지 않는 단말집합들을 결정하고, 상기 서비스 섹터의 상기 단말집합들 중에서 스케줄링 우선순위가 가장 높은 단말집합을 상기 제2 단말집합으로 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
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