KR101683389B1 - Method and System for Beam Forming in Femto Base Station for Improving Frequency Efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 기지국에서의 포빙 방법과 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매크로 기지국과 펨토 기지국이 공존하는 네트워크에서 펨토 기지국의 빔포빙 방법과 장치에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for forging in a base station, and more particularly, to a method and apparatus for beam fobbling a femto base station in a network in which a macro base station and a femto base station coexist.
스마트폰 대중화가 이루어지면서 기지국이 데이터 수요 급증에 따른 트래픽 과부하 문제가 발생하게 되어 매크로 셀 기지국 위주의 기존의 셀룰러 네트워크에 소형 셀 기지국들이 설치되기 시작하면서 이종 셀룰러 네트워크가 등장하게 되었다. As smart phones become more popular, there is a problem of traffic overload due to the surge of data demand in the base station. As a result, small cell base stations start to be installed in a conventional cellular network centering on a macro cell base station, resulting in a heterogeneous cellular network.
이종 셀룰러 네트워크에는 매크로셀 기지국과 소형셀 기지국이 혼재하며, 매크로셀 기지국은 상대적으로 큰 송신 전력으로 송신하는 것에 비해 소형셀 기지국은 상대적으로 작은 송신 전력으로 송신한다. The macro cell base station and the small cell base station are mixed in the heterogeneous cellular network, while the macro cell base station transmits with a relatively large transmission power, while the small cell base station transmits with a relatively small transmission power.
펨토 기지국의 추가는 사용자와 기지국 간의 평균적인 거리가 작아지는 역할을 하기 때문에 시스템의 주파수 효율을 크게 증가시킬 수 있다. 일반적으로 펨토 기지국은 매크로 기지국과는 달리 사용자가 임의로 설치 가능하고 설치 비용도 작다는 장점이 있다. 하지만 펨토 기지국과 매크로 기지국은 서로 간의 간섭을 줄이기 위한 간섭 조정이 어렵기 때문에, 펨토 기지국의 무작위적인 설치 위치는 매크로 기지국에게 큰 간섭 피해를 줄 수 있다는 단점도 갖는다. The addition of the femto base station can reduce the average distance between the user and the base station, thereby greatly increasing the frequency efficiency of the system. Generally, unlike a macro base station, a femto base station can be arbitrarily installed by a user and has a small installation cost. However, since the femto base station and the macro base station are difficult to adjust the interference to reduce the interference between them, the femto base station has a disadvantage in that the random installation position can cause great interference to the macro base station.
한편, 빔포밍 기법은 신호의 송신단에서 여러 개의 안테나를 이용해서 수신단에서 겪는 신호의 크기를 크게 증가시켜주는 기술이다. 특히 펨토 기지국에서 빔포밍을 사용하게 되는 경우, 펨토 사용자가 겪는 신호의 크기를 증가시켜줄 뿐만 아니라, 매크로 기지국에게 주는 간섭 피해량도 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 매크로 기지국과 펨토 기지국이 공존하는 상황에서 펨토 기지국이 빔포밍을 통해서 매크로 기지국에게 주는 간섭을 제한하면서 시스템의 주파수 효율을 최적화하기 위한 기법이 요구되고 있다.
Meanwhile, the beam-forming technique is a technique for greatly increasing a signal experienced by a receiving end using a plurality of antennas at a transmitting end of a signal. In particular, when the beamforming is used in the femto base station, not only the size of the signal experienced by the femto user but also the amount of interference to the macro base station can be greatly reduced. Therefore, there is a need for a technique for optimizing the frequency efficiency of the system while restricting the interference that the femto base station gives to the macro base station through beamforming in a situation where the macro base station and the femto base station coexist.
본 발명의 일 측면은 매크로 기지국과 펨토 기지국이 공존하는 네트워크에서 펨토 기지구의 주파수 효율성을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. One aspect of the present invention provides a method and apparatus for improving frequency efficiency of a femto base station in a network in which a macro base station and a femto base station coexist.
본 발명의 다른 측면은 매크로 기지국과 펨토 기지국이 공존하는 네트워크에서 인지 무선 통신의 기술을 적용하여 간섭을 최소화하면서 주파수 효율성을 향상시키는 방법 및 장치를 제공한다.
Another aspect of the present invention provides a method and apparatus for improving frequency efficiency while minimizing interference by applying a technique of cognitive radio communication in a network in which a macro base station and a femto base station coexist.
본 발명의 일 측면에 따르면, 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 일부 구간인 제1 구간에 상기 매크로 기지국 사용자로부터의 신호를 감지하고 이에 대한 연파정을 수행하는 신호 감지부; 상기 신호 감지부에서의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 신호 처리부; 및 상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 송수신 안테나부를 포함하되, 상기 송수신 안테나부는 상기 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 상기 제1 구간을 제외한 제2 구간에 상기 빔 포밍 벡터가 적용된 신호를 송신하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a macro base station including: a signal sensing unit for sensing a signal from a user of the macro base station in a first section, which is a section of a signal transmission interval of a macro base station user; A signal processing unit for generating a beamforming vector based on a soft decision result in the signal sensing unit; And a transmission / reception antenna unit for transmitting a signal by applying the generated beamforming vector, wherein the transmission / reception antenna unit is configured to transmit a signal having a beamforming vector applied to a second section of the signal transmission interval of the macro base station user except for the first section, A beamforming apparatus of a femto base station for improving the frequency efficiency of transmitting a beam.
상기 연파정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가가운 방향의 선형 결합에 의해 설정된다. The beamforming vector based on the softband is set by a linear combination of the channel h between the femto users in the direction perpendicular to the g and g interference channels of the macro base station.
상기 빔 포밍 벡터는 다음의 수학식과 같은 형태를 가진다. The beamforming vector has the form of the following equation.
위 수학식에서, v는 연판정 값이고, 로 정의되며, a(v)와 b(v)는와 에 할당할 최적의 송신 전력 파워이다. In the above equation, v is a soft decision value, , And a (v) and b (v) are defined as Wow Is the optimum transmission power to be allocated to the base station.
상기 a(v) 및 b(v)는 송신 전력이 미리 설정된 임계치보다 작고 상기 매크로 기지국에게 미치는 간섭이 미리 설정된 임계 간섭보다 작게 하면서 상기 펨토 사용자에게 보내는 최대 전송률의 평균이 최대화되도록 결정된다. The a (v) and b (v) are determined such that the average of the maximum transmission rate to the femto user is maximized while the transmission power is smaller than a predetermined threshold and the interference to the macro base station is smaller than the predetermined threshold interference.
상기 a(v) 및 b(v)는 반복 연산에 의해 결정된다. The a (v) and b (v) are determined by an iterative operation.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 일부 구간인 제1 구간에 상기 매크로 기지국 사용자로부터의 신호를 감지하고 이에 대한 연파정을 수행하는 신호 감지부; 상기 신호 감지부에서의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 신호 처리부; 및 상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 송수신 안테나부를 포함하되, 상기 연파정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가가운 방향의 선형 결합에 의해 설정되는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a macro base station including: a signal sensing unit for sensing a signal from a user of the macro base station in a first section, which is a section of a signal transmission interval of a macro base station user; A signal processing unit for generating a beamforming vector based on a soft decision result in the signal sensing unit; And a transmission / reception antenna unit for transmitting a signal by applying the generated beamforming vector, wherein the beamforming vector based on the softband definition is a channel between the femto users in a direction perpendicular to g and g, there is provided a beamforming apparatus of a femto base station for improving the frequency efficiency set by a linear combination of h and fading directions.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 일부 구간인 제1 구간에 상기 매크로 기지국 사용자로부터의 신호를 감지하고 이에 대한 연파정을 수행하는 단계(a); 상기 단계(a)에서의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 단계(b); 및 상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 단계(c)를 포함하되, 상기 단계(c)는 상기 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 상기 제1 구간을 제외한 제2 구간에 상기 빔 포밍 벡터가 적용된 신호를 송신하는주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a macro base station, the method comprising the steps of: (a) detecting a signal from a user of the macro base station during a first section of a signal transmission interval of a macro base station user; (B) generating a beamforming vector based on the soft decision result in the step (a); And a step (c) of transmitting a signal by applying the generated beamforming vector, wherein the step (c) includes the step of, during a signal transmission period of the macro base station user, There is provided a beamforming method of a femto base station for improving frequency efficiency of transmitting a vector-applied signal.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 일부 구간인 제1 구간에 상기 매크로 기지국 사용자로부터의 신호를 감지하고 이에 대한 연파정을 수행하는 단계(a); 상기 단계(a)의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 단계(b); 및 상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 단계(c)를 포함하되, 상기 연파정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가가운 방향의 선형 결합에 의해 설정되는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a macro base station, the method comprising the steps of: (a) detecting a signal from a user of the macro base station during a first section of a signal transmission interval of a macro base station user; (B) generating a beamforming vector based on the soft decision result of step (a); And a step (c) of transmitting a signal by applying the generated beamforming vector, wherein the beamforming vector based on the softband definition is used as an interference channel between the femto users A beamforming method of the femto base station is provided for improving the frequency efficiency set by the linear combination of the channel h of the femto base station and the direction of the fading.
본 발명의 실시예들에 따르면, 매크로 기지국과 펨토 기지국이 공존하는 네트워크에서 인지 무선 통신의 기술을 적용하여 간섭을 최소화하면서 주파수 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
According to embodiments of the present invention, there is an advantage that frequency efficiency can be improved while minimizing interference by applying a technique of cognitive radio communication in a network in which a macro base station and a femto base station coexist.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 네트워크의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매크로 기지국과 펨토 기지국의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 구조를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 포밍 벡터를 결정하는 방법에 대한 순서도.1 illustrates a structure of a mobile communication network to which the present invention is applied.
2 illustrates a frame structure of a macro base station and a femto base station according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a structure of a femto base station according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart of a method for determining a beamforming vector in accordance with an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 이동통신 네트워크의 구조를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a structure of a mobile communication network to which the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 이동통신 네트워크는 매크로 기지국(220), 매크로 사용자(210), 펨토 기지국(230) 및 펨토 사용자(240)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a mobile communication network to which the present invention is applied includes a
매크로 기지국(220)는 비교적 넓은 커버리지를 가지는 기지국이며 커버리지내의 매크로 사용자(210)들과 통신한다. 펨토 기지국(230)은 매크로 기지국(220)에 비해 작은 커버리지를 가지며 커버리지 내에 있는 펨토 사용자(240)들과 통신한다. 도 1에는 설명의 편의를 위해 하나의 매크로 사용자(210), 펨토 기지국(230) 및 펨토 사용자(240)가 도시되어 있으나 실제 네트워크에는 복수의 사용자(210,240) 및 펨토 기지국(230)이 존재할 수 있을 것이다. The
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 이동통신 네트워크는 매크로 기지국(220) 및 다수의 펨토 기지국(230)이 공존하게 되며 매크로 기지국(220)과 펨토 기지국(230) 사이에는 필연적으로 간섭이 발생할 수 밖에 없으며, 본 발명은 펨토 기지국에서의 송신 전력 및 빔 포밍을 적절하게 결정하여 그 간섭을 최소화하면서 주파수 효율을 극대화시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 1, a
펨토 기지국에 대한 구성을 살펴보기에 앞서 매크로 기지국과 펨토 기지국의 프레임 구조를 살펴보기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매크로 기지국과 펨토 기지국의 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다. Before examining the configuration of the femto base station, the frame structure of the macro base station and the femto base station will be described. 2 is a diagram for explaining a frame structure of a macro base station and a femto base station according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 매크로 사용자(210)는 T의 주기를 갖는 신호 전송 구간 동안 매크로 기지국(220)에게 전송할 데이터를 전송한다. 매크로 기지국(220)에 전송할 데이터가 있는 경우 T의 전송 구간 동안 매크로 사용자(210)의 데이터 전송은 활성화된다. 그러나, 사용자에게 전송할 데이터가 없는 경우 T의 전송 구간 동안 데이터 전송은 비활성화된다. Referring to FIG. 2, the
이에 비해, 펨토 기지국(230)은 의 구간 동안을 신호 감지 구간으로 이용하고 의 구간을 신호 전송 구간으로 이용한다. 의 구간 동안 펨토 기지국(230)은 매크로 사용자(210)가 데이터를 전송하는지 여부를 감지한다. 또한, 펨토 기지국(230)은 의 구간에는 펨토 사용자에게 데이터를 전송한다. In contrast, the
펨토 기지국(230)은 신호 감지 구간에 펨토 사용자(240)에게 데이터를 전송할지 여부 및 데이터를 전송할 경우 어떠한 송신 전력과 빔포밍 벡터로 데이터를 전송할지 여부를 결정한다. The femto
본 발명의 실시예에서 펨토 기지국(230)은 매크로 사용자의 채널 사용 여부를 감지하여 동작하는 인지 무선 통신과 유사하게 동작한다. In the embodiment of the present invention, the
구체적으로, 펨토 기지국(230)은 매크로 사용자(210)가 데이터를 전송할 경우 수신되는 신호를 이용하여 매크로 사용자의 상태를 연판정(Sofe Decision)에 기초하여 판단한다. 즉, 펨토 기지국(230)이 수신하게 되는 신호 레벨을 다수로 구분하여 매크로 사용자의 상태를 판단하는 것이다. Specifically, when the
펨토 기지국(230)은 연판정 상태에 기초하여 펨토 사용자에게 송신할 신호의 송신 전력 및 빔 포밍 벡터를 결정한다. The femto
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국의 구조를 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram illustrating a structure of a femto base station according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펨토 기지국은 송수신 안테나부(250), 송수신 전환 스위치(260), 신호 감지부(270) 및 신호 처리부(280)를 포함할 수 있다. 3, a femto base station according to an exemplary embodiment of the present invention may include a transmission /
송수신 안테나부(250)는 다수의 안테나를 포함할 수 있으며 신호의 송수신을 수행한다. 송신 모드에서 송수신 안테나부(250)는 펨토 사용자들에게 신호를 송신하며, 수신 모드에서 송수신 안테나부(250)는 펨토 사용자들 또는 다른 기지국 및 사용자가 전송하는 신호를 수신한다. The transmission /
송수신 전환 스위치(260)는 송신 모드 또는 수신 모드의 전환을 제어하는 기능을 한다. The transmission /
신호 감지부(270)는 수신된 신호를 분석하여 매크로 사용자의 상태를 추정하는 기능을 한다. The
구체적으로, 신호 감지부(270)는 송수신 안테나부(260)를 통해 수신 신호를 매초 번의 빈도로 표본 추출한다. 본 명세서에서, i번째로 표본 추출된 신호를 로 정의한다. Specifically, the
매크로 사용자(210)의 신호 전송이 활성화 또는 비활성화됨에 따라 표본 추출되는 신호 는 다음의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다. As the signal transmission of the
위 수학식 1에서, 는 i번째 표본에 대한 잡음 벡터를 의미하고, C는 매크로 사용자(210)와 펨토 기지국(230) 사이의 채널을 의미하며, q는 매크로 사용자가 사용하는 빔 포밍 벡터를 의미하고, 는 매크로 사용자가 송신하고자 하는 심볼의 i번째 표본을 의미한다. In Equation (1) above, C denotes a channel between the
매크로 사용자가 비활성화된 경우, 신호 감지부(270)에서 검출하는 표본 검출 신호는 노이즈 신호만을 포함하게 되나 매크로 사용자가 활성화될 경우 표본 검출 신호는 매크로 사용자가 전송하는 신호와 노이즈를 함께 함께 포함한다. When the macro user is inactivated, the sample detection signal detected by the
일례로, 노이즈 벡터는 평균값이 0이고 파워가 인 AWGN(Additive White Gaussian Noise)일 수 있으며, 는 평균값이 0이고 파워가 일 수 있다. For example, the noise vector has a mean value of zero and power Lt; / RTI > may be AWGN (additive white Gaussian noise) The average value is 0 and the power is Lt; / RTI >
송수신 안테나부(250)에 수신된 개의 표본 벡터들은 송수신 전환 스위치(260)를 통해 신호 감지부(270)로 전달되고, 신호 감지부(270)는 매크로 사용자의 신호 상태에 대해 연판정 v를 구한다. The transmission /
일례로, 신호 감지부에서 수행하는 연판정은 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. For example, the soft decision performed by the signal sensing unit may be expressed as
신호 감지부에서 구한 연판정 값 v는 신호 처리부(280)로 전달된다. 신호 처리부(280)는 연판정 값 v를 이용하여 펨토 기지국(230)이 신호 전송 구간에서 사용할 빔포밍 벡터 p(v)를 결정한다. The soft decision value v obtained by the signal sensing unit is transmitted to the
또한, 신호 처리부(280)는 결정되는 빔포밍 벡터 p(v)와 펨토 기지국(230)이 펨토 사용자(240)에게 송신하고자 하는 심볼 를 곱하여 송신 신호 를 생성한다. In addition, the
신호 처리부(280)에서 생성된 송신 신호 는 송수신 안테나부(250)를 통해 펨토 사용자(240)에게 송신된다. 펨토 사용자(240)가 수신하는 신호는 매크로 사용자(210)의 신호 전송이 활성화 되어있을 경우와 비활성화 되어있을 경우에 따라 각각 상이하다. The transmission signal generated in the
펨토 사용자(240)가 수신하는 수신 신호 r은 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. The received signal r received by the
위 수학식 3에서, w는 펨토 사용자에서의 잡음을 의미하고, 은 매크로 사용자(210)와 펨토 사용자(240) 사이의 채널을 의미하며, h는 펨토 사용자(240)와 펨토 기지국(230) 사이의 채널을 의미하고, 은 매크로 사용자(210)가 매크로 기지국(220)에 전송하는 심볼을 의미한다. In Equation (3), w denotes noise in the femto user, Denotes a channel between the
잡음 w는 평균값이 0이고 파워가 인 AWGN일 수 있으며, 은 평균값이 0이고 파워가 일 수 있다. The noise w has a mean value of 0 and power Can be an AWGN, The average value is 0 and the power is Lt; / RTI >
매크로 사용자의 송신이 비활성화될 경우, 펨토 사용자는 펨토 기지국으로부터의 신호만을 수신하게 되나, 매크로 사용자의 송신이 활성화될 경우 매크로 사용자와 펨토 기지국으로부터 함께 신호를 수신하게 된다.When the transmission of the macro user is deactivated, the femto user receives only the signal from the femto base station, but when the transmission of the macro user is activated, the macro user and the femto base station receive the signal together.
펨토 사용자(240)가 보낼 수 있는 최대 전송률은 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다. 펨토 사용자(240)가 보낼 수 있는 최대 전송률은 매크로 사용자(210)의 신호 전송이 활성화되는 경우와 비활성화되는 경우가 상이하다. The maximum transmission rate that the
위 수학식 4에로부터 펨토 사용자(240)가 보낼 수 있는 최대 전송률의 평균은 다음의 수학식 5와 같다The average of the maximum data rates that the
여기서, 는 전체 프레임 길이 T 중에서 펨토셀의 신호 전송 구간(130)이 차지하는 비율을 의미하고, 는 매크로 사용자의 신호 전송이 비활성화되었을 경우 v의 확률 밀도 함수이며, 는 매크로 사용자의 신호 전송이 비활성화되었을 경우 v의 확률 밀도 함수를 의미한다. here, Denotes a ratio of the
한편, 펨토 기지국(230)의 신호 전송 구간동안, 펨토 기지국(230)이 송신하는 평균 송신 전력과 펨토 기지국(230)이 매크로 기지국(220)에게 미치는 평균 간섭은 다음의 수학식 6 및 다음의 수학식 7과 같이 표현할 수 있다. Meanwhile, during the signal transmission period of the
위 수학식 7에서 g는 펨토 기지국(230)과 매크로 기지국(220) 사이의 채널을 의미한다. In Equation (7), g denotes a channel between the
신호 처리부(280)는 빔 포밍 벡터 p(v)를 결정할 때 수학식 6의 평균 송신 전력이 미리 설정된 임계 송신 전력인 보다 작아지도록 빔 포밍 벡터를 결정한다. 또한, 수학식 7에 표현된 펨토 기지국(230)이 매크로 기지국(220)에게 미치는 평균 간섭이 미리 설정된 임게 간섭치인 보다 작아지도록 신호 처리부(280)는 빔 포밍 벡터 p(v)를 결정한다. 또한, 빔 포밍 벡터는 수학식 5의 펨토 사용자의 최대 전송률의 평균이 최대화되도록 결정될 수 있다. When the
빔포밍 벡터 p(v)는 매크로 기지국에게 미치는 간섭 채널인 g와 g와 수직한 방향 중 펨토 기지국(230)과 펨토 사용자(240) 사이의 채널 h와 가장 가까운 방향의 선형 결합으로 설정하는 것이 바람직하다. 이때, 빔포밍 벡터 p(v)는 다음의 수학식 8과 같이 표현될 수 있다. It is preferable to set the beamforming vector p (v) to a linear combination in the direction closest to the channel h between the
위 수학식 8에서, 로 정의된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 빔 포밍 벡터를 결정하는 과정은 벡터 와 에 할당할 최적의 송신 전력 파워인 a(v)와 b(v)를 얻는 과정으로 정의할 수 있다. In Equation (8) above, . According to a preferred embodiment of the present invention, the process of determining the beamforming vector comprises the steps of: Wow (V) and b (v), which are optimal transmission power powers to be allocated to the transmission power of the mobile station.
이하에서는 신호 처리부(280)에서 빔 포밍 벡터를 결정하는 과정을 상세히 설명한다. Hereinafter, a process of determining the beamforming vector in the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 포밍 벡터를 결정하는 방법에 대한 순서도이다. 4 is a flowchart of a method for determining a beamforming vector according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, a(v) 및 b(v) 연산을 위해 사용되는 변수이며 라그랑제 멀티플라이어에 해당되는 및 를 모두 로 설정한다(단계 400). 위 첨자는 루프 반복수를 의미한다. l번째 루프에서의 , , , 를 구한다(단계 402). Referring to FIG. 4, the variables used for the a (v) and b (v) operations and corresponding to the Lagrangian multipliers And All (Step 400). Superscripts indicate the number of loop iterations. In the lth loop , , , (Step 402).
위 수학식 9 및 10에서 는 max(0,x)를 의미하고, 수학식 9와 10에서 사용된 변수들은 다음의 수학식 11을 통해 계산한다. In the above equations (9) and (10) Means max (0, x), and the variables used in Equations (9) and (10) are calculated by the following Equation (11).
수학식 9와 수학식 10에서 계산한 ,와 , 및 다음의 수학식 12를 이용하여 과 를 계산한다(단계 404). Calculated from Equations (9) and (10) , Wow , And using the following equation (12) and (Step 404).
수학식 9, 수학식 10, 수학식 12 및 다음의 수학식 13을 이용하여 와를 계산한다(단계 406). Using Equations (9), (10), (12) and (13) Wow (Step 406).
여기서, 는 를 의미하고, 1 또는 2의 값을 가진다. 는 를 의미한다.here, The And has a value of 1 or 2. The .
다음의 수학식 14를 이용하여 다음 (l+1)번째 루프의 을 계산하기 위한 방향 벡터를 계산한다(단계 408). (L + 1) < th > loop using the following equation (14) (Step 408). ≪ / RTI >
위 수학식 14에서 구한 방향 벡터와 다음의 수학식 15를 이용하여 를 갱신한다(단계 410). Using the direction vector obtained from the above equation (14) and the following equation (15) (Step 410).
여기서, 은 l번째 루프에서의 스텝 사이즈로 을 이용한다. 위의 과정을 가 정해진 임계치보다 작아질 때까지 반복한다(단계 412). 일례로, 임계치는 10-8일 수 있다. here, Is the step size in the lth loop . The above process Lt; / RTI > is smaller than a predetermined threshold (step 412). For example, the threshold may be 10 -8 .
루프의 반복이 끝났을 경우의 루프 수를 라 할 경우 최적의 a(v) 및 b(v)는 다음의 수학식 16을 통해 계산된다(단계 414). The number of loops when the loop is finished The optimal a (v) and b (v) are calculated through the following equation (16) (step 414).
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
Claims (12)
상기 신호 감지부에서의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 신호 처리부; 및
상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 송수신 안테나부를 포함하되,
상기 송수신 안테나부는 상기 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 상기 제1 구간을 제외한 제2 구간에 상기 빔 포밍 벡터가 적용된 신호를 송신하며,
상기 연판정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가까운 방향의 선형 결합에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치.
A signal sensing unit for sensing a signal from the macro base station user during a first section of the signal transmission interval of the macro base station user and performing a soft decision on the signal;
A signal processing unit for generating a beamforming vector based on a soft decision result in the signal sensing unit; And
And a transmitting / receiving antenna unit for transmitting a signal by applying the generated beamforming vector,
Wherein the transmission / reception antenna unit transmits a signal to which the beamforming vector is applied in a second interval excluding the first interval in a signal transmission interval of the macro base station user,
Wherein the soft-decision-based beamforming vector is set by a linear combination of a direction perpendicular to the interference channels g and g to the macro base station and a direction closest to the channel h between the femto users. The femto base station comprising:
상기 빔 포밍 벡터는 다음의 수학식과 같은 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치.
위 수학식에서, v는 연판정 값이고, 로 정의되며, a(v)와 b(v)는 와 에 할당할 최적의 송신 전력 파워임. The method according to claim 1,
Wherein the beamforming vector has the form of the following equation: < EMI ID = 1.0 >
In the above equation, v is a soft decision value, , And a (v) and b (v) are defined as Wow Is the optimal transmission power to be allocated to the base station.
상기 a(v) 및 b(v)는 송신 전력이 미리 설정된 임계치보다 작고 상기 매크로 기지국에게 미치는 간섭이 미리 설정된 임계 간섭보다 작게 하면서 상기 펨토 사용자에게 보내는 최대 전송률의 평균이 최대화되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치.The method of claim 3,
The a (v) and b (v) are determined so as to maximize an average of a maximum transmission rate to the femto user while a transmission power is smaller than a predetermined threshold and an interference to the macro base station is smaller than a preset threshold interference Wherein the femto base station includes a beamforming unit for modulating a frequency of the femto base station.
상기 a(v) 및 b(v)는 반복 연산에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the a (v) and the b (v) are determined by an iterative operation.
상기 신호 감지부에서의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 신호 처리부; 및
상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 송수신 안테나부를 포함하되,
상기 연판정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가까운 방향의 선형 결합에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 장치.A signal sensing unit for sensing a signal from the macro base station user during a first section of the signal transmission interval of the macro base station user and performing a soft decision on the signal;
A signal processing unit for generating a beamforming vector based on a soft decision result in the signal sensing unit; And
And a transmitting / receiving antenna unit for transmitting a signal by applying the generated beamforming vector,
Wherein the soft-decision-based beamforming vector is set by a linear combination of a direction perpendicular to the interference channels g and g to the macro base station and a direction closest to the channel h between the femto users. The femto base station comprising:
상기 단계(a)에서의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 단계(b); 및
상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 단계(c)를 포함하되,
상기 단계(c)는 상기 매크로 기지국 사용자의 신호 전송 구간 중 상기 제1 구간을 제외한 제2 구간에 상기 빔 포밍 벡터가 적용된 신호를 송신하며,
상기 연판정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가까운 방향의 선형 결합에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법.
(A) detecting a signal from the macro base station user in a first section, which is a section of a signal transmission interval of a macro base station user, and performing a soft decision on the signal;
(B) generating a beamforming vector based on the soft decision result in the step (a); And
And (c) transmitting a signal by applying the generated beamforming vector,
Wherein the step (c) transmits a signal to which the beamforming vector is applied in a second period excluding the first period of the signal transmission period of the macro base station user,
Wherein the soft-decision-based beamforming vector is set by a linear combination of a direction perpendicular to the interference channels g and g to the macro base station and a direction closest to the channel h between the femto users. Wherein the femto base station includes a femto base station.
상기 빔 포밍 벡터는 다음의 수학식과 같은 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법.
위 수학식에서, v는 연판정 값이고, 로 정의되며, a(v)와 b(v)는 와 에에 할당할 최적의 송신 전력 파워임. 8. The method of claim 7,
Wherein the beamforming vector has the form of the following equation: < EMI ID = 17.0 >
In the above equation, v is a soft decision value, , And a (v) and b (v) are defined as Wow Is the optimal transmission power to be allocated to Eq.
상기 a(v) 및 b(v)는 송신 전력이 미리 설정된 임계치보다 작고 상기 매크로 기지국에게 미치는 간섭이 미리 설정된 임계 간섭보다 작게 하면서 상기 펨토 사용자에게 보내는 최대 전송률의 평균이 최대화되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법.10. The method of claim 9,
The a (v) and b (v) are determined so as to maximize an average of a maximum transmission rate to the femto user while a transmission power is smaller than a predetermined threshold and an interference to the macro base station is smaller than a preset threshold interference A method of beamforming a femto base station to improve frequency efficiency.
상기 a(v) 및 b(v)는 반복 연산에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the a (v) and the b (v) are determined by an iterative operation.
상기 단계(a)의 연판정 결과에 기초하여 빔 포밍 벡터를 생성하는 단계(b); 및
상기 생성된 빔 포밍 벡터를 적용하여 신호를 송신하는 단계(c)를 포함하되,
상기 연판정에 기초하는 빔 포밍 벡터는 매크로 기지국에 미치는 간섭 채널인 g와 g에 수직한 방향 중 펨토 사용자 사이의 채널 h와 가장 가까운 방향의 선형 결합에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 주파수 효율을 개선하기 위한 펨토 기지국의 빔포밍 방법.
(A) detecting a signal from the macro base station user in a first section, which is a section of a signal transmission interval of a macro base station user, and performing a soft decision on the signal;
(B) generating a beamforming vector based on the soft decision result of step (a); And
And (c) transmitting a signal by applying the generated beamforming vector,
Wherein the soft-decision-based beamforming vector is set by a linear combination of a direction perpendicular to the interference channels g and g to the macro base station and a direction closest to the channel h between the femto users. Wherein the femto base station includes a femto base station.
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US20030076900A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-04-24 | Magee David Patrick | Decimated noise estimation and/or beamforming for wireless communications |
KR20130102757A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-23 | 경희대학교 산학협력단 | Method for downlink beamforming in two tier network using interference alignment |
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