KR101958075B1 - 신호 간섭을 제거하는 방법, 기지국 및 사용자 단말 - Google Patents

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Abstract

신호 간섭을 제거하는 방법, 기지국 및 사용자 단말이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭을 제거하기 위한 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국은 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드를 생성하는 직교 코드 생성부, 상향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 제1 코드를 할당하고, 상기 하향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 상기 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 할당하는 코드 할당부 및 상기 상향 링크 단말 또는 하향 링크 단말로 동작하는 사용자 단말에게 스케줄링 시 상기 직교 코드를 제공하는 직교 코드 제공부를 포함하되, 상기 상향 링크 단말은 상기 제1 코드를 이용하여 송신 신호를 생성 후 전송하고, 상기 하향 링크 단말은 상기 기지국으로부터 신호를 수신 시 간섭 신호로 수신되는 상기 상향 링크 단말의 송신 신호 - 상기 제1 코드를 포함함 - 를 상기 제2 코드를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

신호 간섭을 제거하는 방법, 기지국 및 사용자 단말{METHOD, BASE STATION AND USER DEVICE FOR REMOVING SIGNAL INTERFERENCE}
본 발명은 신호 간섭을 제거하는 방법, 기지국 및 사용자 단말에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국과 통신하는 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크(up-link) 단말과 하향 링크(down-link) 단말간 간섭을 제거하는 기술에 관한 것이다.
최근 모바일 트래픽의 폭발적인 증가로 인해 이동 통신망의 무선 전송 용량을 증대시키기 위한 노력이 요구되고 있다.
그 중에 단일 채널 풀 듀플렉스 방식(Single-Channel Full-Duplex, FD)은 무선 전송 용량을 대폭 향상시킬 수 있는 획기적인 통신 방식으로 주목을 받고 있다.
현재의 무선 통신 시스템은 특정 시간-주파수에서 한 노드가 전송 또는 수신 중 하나의 동작만을 수행하는 하프 듀플렉스 방식(Half-Duplex, HD)을 가정하고 있으며, 상향 링크 전송과 하향 링크 전송은 각각 별도의 무선 자원을 사용한다.
반면, 풀 듀플렉스 방식은 노드가 무선 신호를 전송하면서 동시에 동일한 주파수에서 다른 신호를 수신할 수 있으며, 동일 무선 자원을 사용해 상·하향 링크 전송을 모두 수행하므로, 현재의 하프 듀플렉스 방식 대비 무선 링크의 전송 용량을 최대 2배까지 향상시킬 수 있다.
기존의 무선망에서 동일한 셀에 연결된 사용자 단말들은 서로 다른 주파수와 타임 슬롯 등 직교하는(orthogonal) 무선 자원을 사용하게 되므로, 이들 간의 간섭은 없다고 할 수 있다.
하지만, 풀 듀플렉스 방식 기반의 무선망 - 사용자 단말(상향 링크 단말 및 하향 링크 단말)은 하프 듀플렉스 방식임 - 에서는 셀 내에서도 사용자 단말 간에 간섭이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
도 1은 일반적인 풀 듀플렉스 방식 기반 무선망에서 통신 시 단말간 간섭이 발생하는 경우를 나타낸 개략적인 구성도로서, 복수의 사용자 단말들 및 기지국(BS)을 포함할 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 기지국(BS)이 상향 링크 단말 및 하향 링크 단말과 통신을 할 경우, 동일 주파수에서 상향 링크의 전송과 하향 링크의 수신이 이루어지므로 상향 링크 단말이 전송한 신호가 하향 링크 단말에게 간섭으로 작용할 수 있다.
만일 상향 링크 단말과 하향 링크 단말이 서로 가까운 거리에 있을 경우 이러한 간섭은 무선 데이터를 송수신하는 무선 통신 성능에 큰 영향을 미칠 수가 있다.
이에, 풀 듀플렉스 방식의 무선 통신망에서 서로 간섭이 작은 단말과의 통신뿐 아니라, 단말간 간섭 가능성이 있는 광범위의 단말 간에서도 안정적으로 무선 통신을 할 수 있고, 풀 듀플렉스 무선 통신 시 액세스 포인트 또는 기지국과 복수개의 단말간 통신을 효율적으로 가능하게 할 수 있는 기술의 개발이 절실히 필요한 상황이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풀 듀플렉스 방식의 기지국과 통신하는 하프 듀플렉스 방식의 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 간섭을 제거하는 방안을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭을 제거하기 위한 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국은 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드를 생성하는 직교 코드 생성부, 상향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 제1 코드를 할당하고, 상기 하향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 상기 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 할당하는 코드 할당부 및 상기 상향 링크 단말 또는 하향 링크 단말로 동작하는 사용자 단말에게 스케줄링 시 상기 직교 코드를 제공하는 직교 코드 제공부를 포함하되, 상기 상향 링크 단말은 상기 제1 코드를 이용하여 송신 신호를 생성 후 전송하고, 상기 하향 링크 단말은 상기 기지국으로부터 신호를 수신 시 간섭 신호로 수신되는 상기 상향 링크 단말의 송신 신호 - 상기 제1 코드를 포함함 - 를 상기 제2 코드를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 듀플렉스(half duplex) 방식으로 신호를 전송하는 사용자 단말은 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드 중 할당된 제1 코드를 적용하여 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로 전송할 신호를 생성하는 신호 생성부 및 상기 생성된 신호를 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 또는 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 서브캐리어를 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 신호 전송부를 포함하되, 상기 제1 코드는 상기 직교 코드 중 상기 기지국으로부터 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 수신하는 하향 링크 단말에게 할당된 제2 코드와 직교하여 상기 하향 링크 단말에서 간섭 신호로 수신되는 상기 기지국으로 전송되는 신호의 제거에 이용되며, 상기 신호 전송부는 시간 영역에서는 상기 타임 슬롯에서, 주파수 영역에서는 상기 서브캐리어를 이용하여 상기 생성된 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 듀플렉스(half duplex) 방식으로 신호를 수신하는 사용자 단말은 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로부터 전송되는 신호와 상기 기지국으로 신호를 송신하는 하프 듀플렉스 방식의 사용자 단말(이하 ‘상향 링크 단말’이라 칭함)에 의한 간섭 신호를 수신하는 신호 수신부 및 상기 상향 링크 단말에 신호 간섭 제거를 위해 할당된 직교 코드로서 상기 간섭 신호에 포함된 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 이용하여 상기 간섭 신호를 제거하는 간섭 신호 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국이 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭을 제거하는 방법은 (a) 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드를 생성하는 단계, (b) 상향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 제1 코드를 할당하고, 상기 하향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 상기 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 할당하는 단계 및 (c) 상기 상향 링크 단말 또는 하향 링크 단말로 동작하는 사용자 단말에게 스케줄링 시 상기 직교 코드를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 상향 링크 단말은 상기 제1 코드를 이용하여 송신 신호를 생성 후 전송하고, 상기 하향 링크 단말은 상기 기지국으로부터 신호를 수신 시 간섭 신호로 수신되는 상기 상향 링크 단말의 송신 신호 - 상기 제1 코드를 포함함 - 를 상기 제2 코드를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 하향 링크 단말이 상향 링크 단말과의 신호 간섭을 제거하는 방법은 (a) 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로부터 전송되는 신호와 상기 기지국으로 신호를 송신하는 하프 듀플렉스 방식의 상향 링크 단말에 의한 간섭 신호를 수신하는 단계 및 (b) 상기 상향 링크 단말에 신호 간섭 제거를 위해 할당된 직교 코드로서 상기 간섭 신호에 포함된 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 이용하여 상기 간섭 신호를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 직교 코드가 2개인 경우, 상기 제1 코드는 모든 상향 링크 단말에서 동일하며, 상기 제2 코드는 모든 하향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말이 하향 링크 단말과의 신호 간섭을 제거하는 방법은 (a) 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드 중 할당된 제1 코드를 적용하여 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로 전송할 신호를 생성하는 단계 및 (b) 상기 생성된 신호를 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 또는 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 서브캐리어를 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계는 시간 영역에서는 상기 타임 슬롯에서, 주파수 영역에서는 상기 서브캐리어를 이용하여 상기 생성된 신호를 전송하고, 상기 제1 코드는 상기 직교 코드 중 상기 기지국으로부터 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 수신하는 하향 링크 단말에게 할당된 제2 코드와 직교하여 상기 하향 링크 단말에서 간섭 신호로 수신되는 상기 기지국으로 전송되는 신호의 제거에 이용되며, 상기 직교 코드가 2개인 경우, 상기 제1 코드는 모든 상향 링크 단말에서 동일하며, 상기 제2 코드는 모든 하향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 풀 듀플렉스 방식의 기지국과 하프 듀플렉스 방식의 사용자 단말을 포함하는 시스템에서, 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 간섭을 효율적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일반적인 풀 듀플렉스 방식 기반 무선망에서 통신 시 단말간 간섭이 발생하는 경우를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 듀플렉스 방식에서 단말간 신호 간섭을 방지하는 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말의 송신 신호 생성 및 전송을 도식화한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말의 간섭 제거 과정을 도식화한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풀 듀플렉스 방식에서 단말간 신호 간섭을 방지하는 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다중 사용자 다중입출력(MIMO) 풀 듀플렉스 방식의 기지국(100)과 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 송신 또는 수신하는 사용자 단말(300, 400)을 포함하는 시스템(이하 ‘풀 듀플렉스 시스템’이라 칭함)에서, 하프 듀플렉스 방식의 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)이 서로 다른 코드(직교 코드)를 사용함으로써 상향 링크 단말(200)의 신호 전송으로 인해 발생하는 하향 링크 단말(300)의 간섭을 감소시키는 발명이다.
이하, 풀 듀플렉스 시스템의 실시예로서 OFDM 방식의 무선 통신 시스템을 설명하나 다른 규격을 따르는 무선 통신 시스템에도 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풀 듀플렉스 시스템의 기지국(100)은 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)간 신호 간섭을 제거하기 위한 직교 코드를 생성할 수 있으며, 직교 코드 중 상향 링크 단말(200)에게 제1 코드를 할당하고, 하향 링크 단말(300)에게 직교 코드 중 제2 코드를 할당할 수 있다.
즉, 제1 코드와 제2 코드는 서로 직교하는 직교 코드이다. 이하에서는 필요에 따라서 제1 코드와 제2 코드를 구분하여 칭하거나, 제1 코드와 제2 코드를 포함하여 직교 코드라 칭하도록 한다.
또한, 기지국(100)은 직교 코드와 제1 코드 및 제2 코드의 할당 정보를 사용자 단말(300, 400)에게 전송할 수 있는데, 이 시점은 사용자 단말(300, 400)에게 자원을 할당 시, 즉 스케줄링 시 전송할 수 있다.
그리고 기지국(100)이 직교 코드를 다시 전송하는 시점은 직교 코드에 변화가 생길 때(예를 들어 직교 코드의 길이가 변화되는 등)일 수 있다.
한편, 상향 링크 단말(200)은 전송하고자 하는 변조된 심볼에 기지국(100)에서 할당된 직교 코드인 제1 코드를 적용하여(곱하여) 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 신호를 기지국(100)으로 전송할 수 있다.
이 때, 상향 링크 단말(200)은 생성된 신호를 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯 또는 서브 캐리어에서 전송할 수 있다.
즉, 시간 영역에서는 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서, 주파수 영역에서는 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 서브캐리어를 이용하여 상기 생성된 신호를 기지국(100)으로 전송할 수 있다.
이하에서는 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 상기 생성된 신호를 기지국(100)으로 전송하는 실시예를 설명하도록 한다.
예를 들어 제1 코드의 길이가 2라면, 상향 링크 단말(200)은 제1 타임 슬롯과 제2 타임 슬롯에서 기지국(100)으로 신호를 전송할 수 있다.
종래에는 하나의 타임 슬롯에서 하나의 신호를 전송하였지만, 본 발명은 직교 코드의 길이에 따라서 시간 축을 늘려 신호를 전송하므로, 시간 축을 늘린 만큼 사용자 수를 배로 증가시킬 수 있다.
한편, 하향 링크 단말(300)은 기지국(100)으로부터 전송되는 신호와 기지국(100)으로 신호를 송신하는 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 수신한다.
이 때, 상향 링크 단말(200)의 간섭 신호에는 직교 코드인 제1 코드가 포함되어 있으므로, 하향 링크 단말(300)은 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 이용하여 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 제거할 수 있다.
참고로, 상향 링크 단말(200)에서 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 신호를 전송하므로, 하향 링크 단말(300)이 수신하는 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호 또한 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 수신될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(100)은 직교 코드 생성부(110), 코드 할당부(120), 직교 코드 제공부(130), 제어부(140) 및 저장부(150)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 직교 코드 생성부(110)는 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)간 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드를 생성할 수 있다.
이 때, 직교 코드 생성부(110)는 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)의 수를 반영하여 직교 코드의 길이를 결정할 수 있다.
만일, 직교 코드의 길이가 2인 경우, 직교 코드는 상향 링크 단말(200)에 할당되는 제1 코드 1개와, 하향 링크 단말(300)에 할당되는 제2 코드(제1 코드에 직교함) 1개를 포함할 수 있다.
이 경우, 모든 상향 링크 단말(200)은 동일한 제1 코드를 사용하고, 모든 하향 링크 단말(300) 동일한 제2 코드를 사용할 수 있다.
한편, 코드 할당부(120)는 상향 링크 단말(200)에게 직교 코드 중 제1 코드를 할당하고, 하향 링크 단말(300)에게 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 할당할 수 있다.
일 실시예로서, 직교 코드의 길이가 2인 경우 코드 할당부(120)는 1개의 제1 코드와 1개의 제2 코드를 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)에게 각각 할당할 수 있다.
다른 실시예로서, 상향 링크 단말(200)이 A, B 및 C와 같이 3개의 그룹으로 분류되고 직교 코드의 길이가 4인 경우, 코드 할당부(120)는 서로 다른 3개의 각 직교 코드를 제1 코드로서 A, B 및 C 그룹에 각각 할당할 수 있으며, 나머지 1개의 직교 코드를 제2 코드로서 하향 링크 단말(300)에게 할당할 수 있다.
이는 상향 링크 단말(200)의 수와 상기 하향 링크 단말의 수(400)에 비대칭이 발생하는 경우, 코드 할당부(120)는 상향 링크 단말(200)의 수와 상기 하향 링크 단말의 수(400)에 따라서 적응적으로 조절될 수 있다.
한편, 직교 코드 제공부(130)는 제1 코드와 제2 코드를 포함하는 직교 코드를 사용자 단말(300, 400)에게 제공할 수 있으며, 제공 시점은 자원을 할당 시, 즉 스케줄링 시 전송할 수 있다.
참고로, 직교 코드와 함께 제1 코드와 제2 코드의 할당 정보를 더 포함하여 전송할 수도 있다.
또한, 직교 코드 제공부(130)는 코드의 길이가 변화되는 등의 직교 코드에 변화가 생길 때 직교 코드와 할당 정보를 사용자 단말(300, 400)에게 재전송 할 수 있다.
이 때 직교 코드 제공부(130)는 기존 서브 프레임의 앞 단에 새롭게 추가된 필드에 직교 코드와 할당 정보를 추가하여 전송할 수 있다.
한편, 제어부(140)는 기지국(100)의 구성 요소들, 예를 들어 직교 코드 생성부(110), 코드 할당부(120) 및 직교 코드 제공부(130)가 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
한편, 저장부(150)는 제어부(140)가 상기 기지국(100)의 구성 요소들을 제어하도록 하는 알고리즘 및 그 제어 과정에서 필요하거나 파생되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말의 구성을 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말의 송신 신호 생성 및 전송을 도식화한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말(200)은 송신 신호 생성부(210), 신호 전송부(220), 제어부(230) 및 메모리(240)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 송신 신호 생성부(210)는 하향 링크 단말(300)이 자신(300)의 송신 신호로 인한 간섭을 제거하도록 하기 위한 제1 코드(C1)를 이용하여 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, j번째 상향 링크 단말(200)의 송신 신호를 xuj(t), j번째 상향 링크 단말(200)이 기지국(100)에 전송하고자 하는 정보가 담긴 변조된 심볼을 suj라 할 때, 송신 신호 생성부(210)가 제1 코드(C1)를 적용하여 L 심볼 동안 생성하는 송신 신호는 아래의 [수학식1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017011603711-pat00001
이와 같이 상향 링크 단말(200)이 송신 신호 생성하여 전송하는 과정을 도 5에 도식화하였다.
한편, 신호 전송부(220)는 송신 신호 생성부(210)에서 생성된 송신 신호를 기지국(100)으로 전송할 수 있다.
이 때, 신호 전송부(220)는 생성된 신호를 제1 코드(C1)의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 전송할 수 있다.
예를 들어 심볼이 2일 때(L=2), 제1 코드를
Figure 112017011603711-pat00002
이라고 하면, 상기 [수학식 1]에 의해 송신 신호는 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017011603711-pat00003
여기서, Ku는 상향 링크 사용자의 수이며, 좌측의 (1), (2)는 신호를 전송하는 서브 캐리어 또는 시간을 의미할 수 있다.
따라서, 제1 타임 슬롯 xuj(1)에서 c11·suj를 전송하고, 제2 타임 슬롯 xuj(2)에서 c21·suj를 전송할 수 있다.
종래에는 하나의 타임 슬롯에서 하나의 신호를 전송하였지만, 본 발명은 코드의 길이에 따라서 시간 축을 늘려 신호를 전송하므로, 시간 축을 늘린 만큼 사용자 수를 배로 증가시킬 수 있다.
한편, 제어부(230)는 상향 링크 단말(200)이 직교 코드인 제1 코드(C1)를 이용하여 신호를 생성하고 기지국(100)으로 신호를 전송 시, 제1 코드의 길이에 상응하는 타임 슬롯에서 신호를 전송하도록 상향 링크 단말(200)의 구성 요소들, 예를 들어 송신 신호 생성부(210)와 신호 전송부(220)가 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 메모리(240) 또한 제어할 수 있다.
한편, 메모리(240)는 제어부(230)가 상향 링크 단말(200)의 구성 요소들을 제어하도록 하는 알고리즘 및 그 제어 과정에서 필요하거나 파생되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말의 구성을 도시한 블록도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말의 간섭 제거 과정을 도식화한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말(300)은 신호 수신부(310), 간섭 신호 제거부(320), 제어부(330) 및 메모리(340)를 포함할 수 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 신호 수신부(310)는 기지국(100)으로부터 신호를 수신할 수 있으며, 이 때, 상향 링크 단말(200)이 기지국(100)으로 송신하는 신호 중 일부를 수신할 수 있다.
이는 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)은 하프 듀플렉스(half duplex)로 신호를 송신하거나 수신하는 반면, 기지국(100)은 풀 듀플렉스(full duplex)로 동작하기 때문이다.
신호 수신부(310)에서 수신되는 신호를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 3]과 같다.
Figure 112017011603711-pat00004
여기서, u(t)는 시간 t에서 하향 링크 단말(300)이 수신하는 신호이고, h는 기지국(100) 송신부(110)와 하향 링크 단말(300) 사이의 채널 계수, Wd는 빔포밍을 위한 기지국(100)의 아날로그 프리코딩 행렬, Kd는 하향 링크 단말(300)의 수, Sd는 기지국(100)에서 하향 링크 단말(300)로 전송하고자 하는 정보가 담긴 변조된 심볼, P는 빔포밍을 위한 기지국(100)의 상기 Sd에 대한 디지털 프리코딩 행렬, Ku는 상향 링크 단말(200)의 수, gji는 j번째 상향 링크 단말(200)과 i번째 하향 링크 단말(300) 사이의 채널 계수, xu는 상향 링크 단말(200)의 송신 신호, n(t)는 하향 링크 단말(300)의 노이즈이다.
L 심볼 동안 하향 링크 단말(300)의 신호 수신부(310)에서 수신되는 신호는 아래의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017011603711-pat00005
상기 [수학식 4]에 상기 [수학식 1]을 적용하면 아래의 [수학식 5]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017011603711-pat00006
여기서, 상향 링크 단말(200)이 기지국(100)으로 송신하는 신호 중 하향 링크 단말(300)로 수신되는 신호에 ‘제1 코드 C1’이 반영되어 있는 것을 확인할 수 있다.
한편, 간섭 신호 제거부(320)는 신호 수신부(310)가 수신하는 신호에서 상향 링크 단말(200)의 신호인 간섭 신호, 즉, 상향 링크 단말(200)이 기지국(100)으로 송신하는 신호 중 하향 링크 단말(300)로 수신되는 신호를 제거할 수 있다.
이를 위해 간섭 신호 제거부(320)는 상향 링크 단말(200)의 코드(C1)에 직교하는 코드인 제2 코드(이하 ‘직교 코드’라 칭함)(C2)를 이용(내적)하여 수신 신호에 포함되는 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 제거할 수 있으며, 이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 6]와 같다.
Figure 112017011603711-pat00007
상기 [수학식 6]에서 직교 코드 C2를 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호에 내적함으로써 해당 간섭 신호가 제거되었음을 확인할 수 있다.
참고로, 상향 링크 단말(200)을 설명하면서 언급한 실시예, 즉, 제1 코드(C1)의 길이가 2일 때
Figure 112017011603711-pat00008
이라고 하면, 제1 코드에 직교하는 제2 코드(C2)는
Figure 112017011603711-pat00009
와 같이 나타낼 수 있다.
이와 같이 하향 링크 단말(300)이 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 제거하는 과정을 도 7에 도식화하였다.
한편, 제어부(330)는 하향 링크 단말(300)이 직교 코드(C2)를 이용하여 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 제거하도록 하향 링크 단말(300)의 구성 요소들, 예를 들어 신호 수신부(310), 간섭 신호 제거부(320) 및 메모리(340)를 제어할 수 있다.
한편, 메모리(340)는 제어부(330)가 하향 링크 단말(300)의 구성 요소들을 제어하도록 하는 알고리즘 및 제어 과정에서 필요하거나 파생되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국(100)의 동작을 도시한 흐름도이다.
기지국(100)은 상향 링크 단말(200)과 하향 링크 단말(300)의 수를 반영하여 특정 길이의 직교 코드를 생성한다(S801).
S801 후, 기지국(100)은 직교 코드 중 제1 코드를 상향 링크 단말(200)에 할당하고, 직교 코드 중 제2 코드를 하향 링크 단말(300)에 할당한다(S802).
S802 후, 기지국(100)은 상향 링크 단말 또는 하향 링크 단말로 동작하는 사용자 단말에게 자원 할당 시, 즉, 스케줄링 시 직교 코드를 제공한다(S803).
이 때, 제1 코드와 제2코드의 할당 정보가 더 포함되어 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 링크 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
상향 링크 단말(200)은 기지국(100)으로 전송할 신호를 L 심볼 동안 생성한다. 이 때, 하향 링크 단말(300)이 자신(300)의 전송 신호에 의한 간섭을 제거하도록 하기 위한 제1 코드(C1)를 이용하여 신호를 생성한다(S901).
참고로, 상기 제1 코드(C1)는 하향 링크 단말(300)에 할당된 직교 코드인 제2 코드(C2)와 직교된다.
S901 후, 상향 링크 단말(200)은 생성된 신호를 직교 코드의 길이에 상응하는 타임 슬롯에서 기지국(100)으로 전송한다(S902).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 링크 단말의 동작을 도시한 흐름도이다.
하향 링크 단말(300)은 기지국(100)으로부터 전송되는 신호와 기지국(100)으로 신호를 송신하는 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 수신한다(S1001).
S1001 후, 하향 링크 단말(300)은 간섭 신호에 포함된 제1 코드(C1)에 직교하는 직교 코드인 제2 코드(C2)를 이용하여 상향 링크 단말(200)에 의한 간섭 신호를 제거한다(S1002).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 기지국
110 : 직교 코드 생성부, 120 : 코드 할당부, 130 : 직교 코드 제공부
140 : 제어부, 150 : 저장부
200 : 상향 링크 단말
210 : 송신 신호 생성부, 220 : 신호 전송부
230 : 제어부, 240 : 메모리
300 : 하향 링크 단말
310 : 신호 수신부, 320 : 간섭 신호 제거부
330 : 제어부, 340 : 메모리

Claims (13)

  1. 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭을 제거하기 위한 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국에 있어서,
    상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드를 생성하는 직교 코드 생성부;
    상향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 제1 코드를 할당하고, 상기 하향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 상기 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 할당하는 코드 할당부; 및
    상기 상향 링크 단말 또는 하향 링크 단말로 동작하는 사용자 단말에게 스케줄링 시 상기 직교 코드를 제공하는 직교 코드 제공부
    를 포함하되,
    상기 상향 링크 단말은
    상기 제1 코드를 이용하여 송신 신호를 생성 후 전송하고,
    상기 하향 링크 단말은
    상기 기지국으로부터 신호를 수신 시 간섭 신호로 수신되는 상기 상향 링크 단말의 송신 신호 - 상기 제1 코드를 포함함 - 를 상기 제2 코드를 이용하여 제거하고,
    상기 직교 코드 생성부는
    상기 상향 링크 단말과 하향 링크 단말의 수를 반영하여 상기 직교 코드의 길이를 결정하며,
    상기 코드 할당부는
    상기 결정된 길이에 상응하는 직교 코드의 수에서 상기 상향 링크 단말과 하향 링크 단말의 수에 따라서 상기 제1 코드와 제2 코드를 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 직교 코드 생성부에서 생성된 직교 코드가 2개인 경우,
    상기 코드 할당부는
    모든 상향 링크 단말에게 하나의 동일한 제1 코드를 할당하고,
    모든 하향 링크 단말에게 하나의 동일한 제2 코드를 할당하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 상향 링크 단말이 복수의 그룹으로 분류되고, 상기 복수의 그룹에 서로 다른 제1 코드가 할당되는 경우,
    상기 하향 링크 단말에 할당되는 제2 코드는 상기 복수의 그룹에 할당된 모든 제1 코드에 직교하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 직교 코드 제공부는
    상기 직교 코드에 변화가 발생하여 업데이트 되면 상기 직교 코드 및 할당 정보를 상기 사용자 단말에게 재전송하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 하프 듀플렉스(half duplex) 방식으로 신호를 전송하는 사용자 단말에 있어서,
    신호 간섭 제거를 위한 직교 코드 중 할당된 제1 코드를 적용하여 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로 전송할 신호를 생성하는 신호 생성부; 및
    상기 생성된 신호를 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 또는 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 서브캐리어를 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 신호 전송부
    를 포함하되,
    상기 제1 코드는
    상기 직교 코드 중 상기 기지국으로부터 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 수신하는 하향 링크 단말에게 할당된 제2 코드와 직교하여 상기 하향 링크 단말에서 간섭 신호로 수신되는 상기 기지국으로 전송되는 신호의 제거에 이용되며,
    상기 신호 전송부는
    시간 영역에서는 상기 타임 슬롯에서, 주파수 영역에서는 상기 서브캐리어를 이용하여 상기 생성된 신호를 전송하고,
    상기 직교 코드가 2개인 경우,
    상기 제1 코드는 상기 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 전송하는 모든 사용자 단말에서 동일하며,
    상기 제2 코드는 모든 하향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  7. 삭제
  8. 하프 듀플렉스(half duplex) 방식으로 신호를 수신하는 사용자 단말에 있어서,
    풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로부터 전송되는 신호와 상기 기지국으로 신호를 송신하는 하프 듀플렉스 방식의 사용자 단말(이하 ‘상향 링크 단말’이라 칭함)에 의한 간섭 신호를 수신하는 신호 수신부; 및
    상기 상향 링크 단말에 신호 간섭 제거를 위해 할당된 직교 코드로서 상기 간섭 신호에 포함된 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 이용하여 상기 간섭 신호를 제거하는 간섭 신호 제거부
    를 포함하되,
    상기 직교 코드가 2개인 경우,
    상기 제2 코드는 상기 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 수신하는 모든 사용자 단말에서 동일하며,
    상기 제1 코드는 모든 상향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  9. 삭제
  10. 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국이 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 상향 링크 단말과 하향 링크 단말간 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드를 생성하는 단계;
    (b) 상향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 제1 코드를 할당하고, 상기 하향 링크 단말에게 상기 직교 코드 중 상기 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 할당하는 단계; 및
    (c) 상기 상향 링크 단말 또는 하향 링크 단말로 동작하는 사용자 단말에게 스케줄링 시 상기 직교 코드를 제공하는 단계
    를 포함하되,
    상기 상향 링크 단말은
    상기 제1 코드를 이용하여 송신 신호를 생성 후 전송하고,
    상기 하향 링크 단말은
    상기 기지국으로부터 신호를 수신 시 간섭 신호로 수신되는 상기 상향 링크 단말의 송신 신호 - 상기 제1 코드를 포함함 - 를 상기 제2 코드를 이용하여 제거하고,
    상기 직교 코드가 2개인 경우,
    상기 제2 코드는 상기 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 수신하는 모든 사용자 단말에서 동일하며,
    상기 제1 코드는 모든 상향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 하는 신호 간섭 제거 방법.
  11. 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 하향 링크 단말이 상향 링크 단말과의 신호 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로부터 전송되는 신호와 상기 기지국으로 신호를 송신하는 하프 듀플렉스 방식의 상향 링크 단말에 의한 간섭 신호를 수신하는 단계; 및
    (b) 상기 상향 링크 단말에 신호 간섭 제거를 위해 할당된 직교 코드로서 상기 간섭 신호에 포함된 제1 코드에 직교하는 제2 코드를 이용하여 상기 간섭 신호를 제거하는 단계
    를 포함하되,
    상기 직교 코드가 2개인 경우,
    상기 제1 코드는 모든 상향 링크 단말에서 동일하며,
    상기 제2 코드는 모든 하향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 하는 신호 간섭 제거 방법.
  12. 하프 듀플렉스(half duplex) 방식의 상향 링크 단말이 하향 링크 단말과의 신호 간섭을 제거하는 방법에 있어서,
    (a) 신호 간섭 제거를 위한 직교 코드 중 할당된 제1 코드를 적용하여 풀 듀플렉스(full duplex) 방식의 기지국으로 전송할 신호를 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 생성된 신호를 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 타임 슬롯에서 또는 상기 제1 코드의 길이에 상응하는 수의 서브캐리어를 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 단계
    를 포함하되,
    상기 (b) 단계는
    시간 영역에서는 상기 타임 슬롯에서, 주파수 영역에서는 상기 서브캐리어를 이용하여 상기 생성된 신호를 전송하고,
    상기 제1 코드는
    상기 직교 코드 중 상기 기지국으로부터 하프 듀플렉스 방식으로 신호를 수신하는 하향 링크 단말에게 할당된 제2 코드와 직교하여 상기 하향 링크 단말에서 간섭 신호로 수신되는 상기 기지국으로 전송되는 신호의 제거에 이용되며,
    상기 직교 코드가 2개인 경우,
    상기 제1 코드는 모든 상향 링크 단말에서 동일하며,
    상기 제2 코드는 모든 하향 링크 단말에서 동일한 것을 특징으로 하는 신호 간섭 제거 방법.
  13. 제10 항 내지 제12 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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