KR101963158B1 - 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은
송신 노드의 동작 방법은, 인접 송신 노드의 송신 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 고유(private) 메시지를 수신하는 과정과, 목적된(intended) 수신 노드로 수신되는 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 상쇄시키기 위한 가중치를 결정하는 과정과, 상기 가중치를 곱한 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지, 상기 목적된 수신 노드로 송신될 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 공통(common) 메시지 및 나머지를 인코딩한 고유 메시지를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE MITIGATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에서 셀 간(inter cell) 간섭을 완화하기 위한 기술에 관한 것이다.
무선통신 시스템에서, 기지국은 일정한 물리적 영역 내에 위치한 단말들에게 무선 접속(wireless access)을 제공하며, 각 기지국이 가지는 영역은 셀(cell)이라 지칭된다. 일반적으로, 하나의 단말은 하나의 기지국과 무선 신호를 수신하며, 이에 따라, 다른 기지국으로부터의 신호는 간섭(interference)으로 작용한다. 이러한 문제는, 보다 향상된 성능 및 용량을 제공하기 위하여 최근 제안되고 있는 마이크로 셀, 펨토셀(femtocell), 피코셀(picocell) 등의 좁은 반경의 셀들에서 더 심각한 성능 저하의 원인이 될 수 있다.
셀 간 간섭을 완화하기 위한 기술로서, 간섭 정렬 기법, 레이트(rate) 분할 기법, 간섭 중립화(interference neutralization) 기법 등이 제안된 바 있다. 상기 간섭 정렬 기법은 송신단에서 절반의 차원을 이용하여 정보를 전송함으로써 목표한(intended) 수신단이 아닌 다른 수신단에게는 간섭 정렬 차원에서 신호가 수신되도록 하고, 상기 목표한 수신단에게는 간섭 정렬 차원이 아닌 나머지 절반의 차원으로 신호가 수신되도록 하는 기법이다. 상기 레이트 분할 기법은 메시지를 2 가지 종류의 부분 메시지들로 나누어 전송하는 방식을 의미한다. 상기 간섭 중립화 기법은 송신단에서 송신하는 신호에 간섭으로 작용하는 신호를 제거할 수 있는 신호를 추가하여 간섭 신호를 상쇄시키는 기법이다.
상기 간섭 정렬 기법의 경우, 자신의 신호를 절반의 차원에 대하여 간섭의 영향 없이 온전히 얻을 수 있다는 장점이 있으나, 나머지 절반의 차원은 활용되지 못하기 때문에 주어진 차원의 손실이 발생한다. 또한, 간섭 정보를 모두 버리기 때문에 간섭채널의 크기에 따른 특성을 활용할 수 없다는 단점도 존재한다. 이로 인해, 신호의 세기가 작은 경우 큰 성능 저하가 야기될 수 있다. 이에 더하여, 상기 간섭 정렬 기법을 수행하기 위해서는, 모든 송신단들은 다른 송신단들과 관련된 간섭 채널 정보를 모두 알아야 하는 한계도 있다. 상기 레이트 분할 기법의 경우, 간섭의 일부를 디코딩(decoding)할 수 있기 때문에 제한적인 전력 상황에서 기존보다 더 높은 성능이 얻어질 수 있다. 단, 송신단 간 정보 교환이 있는 협력 모델의 경우 성능을 향상시키기 위한 추가적 보완이 요구된다. 상기 간섭 중립화 기법의 경우, 절반의 차원을 활용하지 못하는 상기 간섭 정렬 방식에 비해 주어진 전체 차원을 모두 활용할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 상기 간섭 중립화를 하기 위한 전력 손실의 문제가 존재한다.
따라서, 상술한 기법들을 보완하여, 장점을 유지하되 단점을 개선하기 위한 대안이 요구된다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예는 무선통신 시스템에서 셀 간 간섭을 완화하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 셀 간 간섭 완화 시 불필요한 전력 소모를 최소화하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 인접 송신 노드로 인한 간섭을 상쇄시키기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 무선통신 시스템에서 인접 송신 노드로 인한 간섭을 상쇄시키기 위한 가중치를 결정하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 송신 노드의 동작 방법은, 인접 송신 노드의 송신 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 고유(private) 메시지를 수신하는 과정과, 목적된(intended) 수신 노드로 수신되는 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 상쇄시키기 위한 가중치를 결정하는 과정과, 상기 가중치를 곱한 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지, 상기 목적된 수신 노드로 송신될 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 공통(common) 메시지 및 나머지를 인코딩한 고유 메시지를 송신하는 과정을 포함하며, 상기 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지임을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 수신 노드의 동작 방법은, 서빙 송신 노드 및 인접 송신 노드로부터 신호를 수신하는 과정과, 상기 서빙 송신 노드의 공통(common) 메시지를 디코딩하는 과정과, 상기 서빙 송신 노드의 고유(private) 메시지를 디코딩하는 과정을 포함하며, 상기 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지이고, 상기 서빙 송신 노드로부터 수신되는 신호는, 상기 서빙 송신 노드의 공통 메시지, 상기 서빙 송신 노드의 고유 메시지, 상기 인접 송신 노드로부터 수신되는 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 상쇄시키기 위한 가중치와 곱해진 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 송신 노드 장치는, 인접 송신 노드의 송신 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 고유(private) 메시지를 수신하는 백홀(backhaul) 통신부와, 목적된(intended) 수신 노드로 수신되는 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 상쇄시키기 위한 가중치를 결정하는 제어부와, 상기 가중치를 곱한 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지, 상기 목적된 수신 노드로 송신될 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 공통(common) 메시지 및 나머지를 인코딩한 고유 메시지를 송신하는 모뎀을 포함하며, 상기 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지임을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 수신 노드 장치는, 서빙 송신 노드 및 인접 송신 노드로부터 신호를 수신하는 모뎀과, 상기 서빙 송신 노드의 공통(common) 메시지를 디코딩하고, 상기 서빙 송신 노드의 고유(private) 메시지를 디코딩하는 제어부를 포함하며, 상기 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지이고, 상기 서빙 송신 노드로부터 수신되는 신호는, 상기 서빙 송신 노드의 공통 메시지, 상기 서빙 송신 노드의 고유 메시지, 상기 인접 송신 노드로부터 수신되는 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 상쇄시키기 위한 가중치와 곱해진 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기지국들 간 상호 협력이 가능한 시스템에서, 간섭 중립화된 수신 노드들이 기존의 레이트 분할 방식과 달리 고유 메시지로 인한 간섭을 받지 않고 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 공통 메시지로 인한 간섭은 SIC(successive interference cancelation) 또는 협력 디코딩(joint decoding)을 통하여 제거할 수 있기 때문에, 간섭의 영향을 줄일 수 있고, 이에 따라 자유도(DoF : degrees of freedom) 측면에서 더 유리하다. 또한, 레이트 분할을 이용함으로써, 본 발명은 간섭 중립화를 사용할 경우 발생하는 전력 손실을 최소화한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국들 및 단말들을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 간섭 완화를 위한 송신 데이터들을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국들 및 단말들 간 일반화된 간섭 관계를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 송신 노드의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 수신 노드의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 송신 노드의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 수신 노드의 블록 구성을 도시하는 도면.
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 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 무선통신 시스템에서 셀 간(inter cell) 간섭을 완화하기 위한 기술에 대해 설명한다.
이하 본 발명은 3개의 기지국들 및 3개의 단말들이 존재하는 상황을 예로 들어 본 발명의 실시 예를 설명한다. 이하 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예로서, 본 발명이 이하 실시 예에 제한되지는 아니한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국들 및 단말들을 도시하고 있다. 상기 도 1을 참고하면, 3개의 기지국들(111, 112, 113)이 인접하여 위치하고, 3개의 단말들(121, 122, 123)이 상기 3개의 기지국들 각각을 서빙(serving) 기지국으로서 서비스를 제공받는다. 상기 기지국들(111, 112, 113)은 매크로(macro) 기지국, 분산 소형 기지국, 펨토(femto) 기지국 등이 될 수 있다.
상기 기지국들(111, 112, 113) 간은 백홀 링크(backhaul link)가 설정되어 있다. 그러나, 일부 기지국들 간에만 상기 백홀 링크를 통한 정보 교환이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 정보 교환이 이루어지는 기지국들의 관계는 미리 정의된 설정에 따르거나, 백홀 링크의 용량에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어, 상기 백홀 링크가 무선(wireless) 링크인 경우, 용량 제한에 의해 상기 정보 교환의 여부가 결정될 수 있다. 또한, 상기 백홀 링크가 유선(wired) 링크라도, 망 부하 집중 정도에 따른 용량 제한에 의해 상기 정보 교환의 여부가 결정될 수 있다. 또는, 용량 제한이 없더라도, 각 셀의 통신 환경에 의해 정보 교환 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 환경은 접속된 단말 수, 접속된 단말에게 미치는 간섭 정도 등을 포함할 수 있다. 상술한 원인들 중 적어도 하나에 따라, 본 발명은 기지국A(111) 및 기지국C(113), 기지국B(112) 및 상기 기지국C(113) 간 백홀 링크를 통해 상호 간 정보 교환이 이루어지고, 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112) 간 정보 교환이 이루어지지 아니하는 상황을 가정한다. 즉, 이하 본 발명은 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112) 간의 협력이 가능하지 아니한 상황을 가정한다.
이에 따라, 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국C(113)는 상호 간 송신할 데이터에 대한 정보를 제공하고, 간섭 완화를 위한 기능을 수행한다. 또한, 상기 기지국B(112) 및 상기 기지국C(113)는 상호 간 송신할 데이터에 대한 정보를 제공하고, 간섭 완화를 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 기지국A(111)는 상기 기지국C(113)의 송신 신호로 인한 간섭을, 상기 기지국B(112)는 상기 기지국C(113)의 송신 신호로 인한 간섭을, 상기 기지국C(113)는 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112) 모두의 송신 신호들에 의한 간섭을 완화할 수 있다. 이하 본 발명은, 이하 도 2를 참고하여, 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112)의 입장에서의 간섭 완화를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 수퍼 노드 및 간섭 중립화를 수행하지 아니하는 노드의 송신 데이터(message)들을 도시하고 있다. 여기서, 상기 메시지는 데이터의 단위를 의미한다. 상기 메시지는 '데이터 블록', '패킷' 등의 용어로 대체될 수 있다.
상기 기지국A(111), 상기 기지국B(112), 상기 기지국C(113)은 자신의 송신 데이터에 대한 레이트 분할(rate division) 기법에 따라 송신 데이터 일부를 공통(common) 메시지로, 나머지를 고유(private) 메시지로 인코딩(encoding)한다. 이에 따라, 상기 기지국A(111)는 공통 메시지 w1c, 고유 메시지 w1p를 생성하고, 상기 기지국B(112)는 공통 메시지 w2c, 고유 메시지 w2p를 생성하고, 상기 기지국C(113)는 공통 메시지 w3c, 고유 메시지 w3p를 생성한다. 그리고, 상기 기지국C(113)는 고유 메시지 w3p를 백홀 링크를 통해 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112)로 제공한다. 발명의 이해를 위해, 상기 레이트 분할 기법에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 레이트 분할 기법은 메시지를 두 가지 종류의 부분 메시지로 나누어 전송하는 방식을 의미한다. 메시지를 분할하여 전송을 함으로써, 하나의 통일된 메시지로만 전송을 할 때의 데이터 레이트가 두 부분 메시지들이 각각 얻는 레이트의 합으로서 얻어진다. 2개의 부분 메시지들 중 하나는 공통 메시지이다. 상기 공통 메시지는 목적한(intended) 수신 노드뿐만 아니라 다른 수신 노드에서도 디코딩이 가능하도록 인코딩된 메시지를 나타낸다. 이를 위해서, 상기 다른 수신 노드들은 상기 공통 메시지를 생성하기 위해 사용된 코드북(codebook), 즉, 공통 코드북 정보를 미리 알고 있어야 한다. 다른 하나의 부분 메시지는 고유 메시지이다. 상기 고유 메시지는 상기 공통 메시지와는 달리 목적한 수신 노드에서만 디코딩 가능한 메시지를 나타낸다. 즉, 다른 수신 노드들은 상기 고유 메시지를 인코딩하기 위해 사용된 코드북을 알지 못하거나, 간섭 정보를 디코딩하기 위해 사용할 수 없다.
간섭 채널 환경에서 모든 메시지들이 고유 메시지인 경우, 수신 노드는 다른 수신 노드로의 고유 메시지를 처리할 수 없기 때문에 상기 고유 메시지로 인한 간섭을 잡음(noise)로 취급하여 자신으로의 신호를 디코딩한다. 이때, i번째 수신 노드에서 얻을 수 있는 데이터 레이트는 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112012068620223-pat00001
상기 <수학식 1>에서, Ri는 i번째 수신 노드에서 얻을 수 있는 데이터 레이트, S는 신호 세기, I는 간섭 세기, σ2는 잡음의 분산을 의미한다.
이때, 간섭 세기 I가 신호 세기 S에 비해 상대적으로 크게 작은 경우, 원하는 레이트가 달성될 수 있다. 일반적으로, 간섭을 잡음으로 처리하여 디코딩하는 경우, 최대의 성능은 I≒σ2, 즉, 간섭 세기가 잡음 세기와 비슷한 크기를 갖는 경우에 달성될 수 있다.
하지만, 간섭 세기 I가 신호 세기 S와 비슷하거나 더 큰 경우, 상기 간섭을 잡음으로 처리하는 방식은 레이트의 큰 손실을 야기한다. 이와 같이, 간섭이 신호 세기보다 강한 경우, 송신 노드는 상기 공유 메시지를 활용함으로써 데이터 손실을 효과적으로 줄일 수 있다. 만일 간섭 세기가 신호 세기에 비해 매우 큰 환경이라면, 각 송신 노드는 전송하고자 하는 메시지를 모두 공통 메시지로만 구성한다. 상기 공통 메시지를 사용하는 경우, 각 수신 노드는 다른 송신 노드로부터 들어오는 간섭 신호들을 디코딩할 수 있기 때문에, 자신으로의 신호를 디코딩하기 앞서 우선 세기가 강한 간섭 신호부터 먼저 디코딩한다. 이 경우, 간섭은 log(1+I/(S+σ2))의 레이트로 디코딩 된다. 성공적으로 간섭이 디코딩되면, 각 수신 노드는 자신으로의 메시지를 간섭의 영향 없이 디코딩할 수 있다. 이와 같이 간섭을 제거하고 디코딩하는 방식은 SIC(successive interference cancelation)라 지칭된다. 예를 들어, 2명의 사용자가 존재하는 간섭 채널 환경의 경우, 신호 세기에 비해 간섭 세기가 매우 약하다면, 다른 수신 노드로의 메시지로 인한 간섭을 잡음으로 취급하여 디코딩하는 것이 최적의 성능을 제공하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 이 경우, 고유 메시지만을 활용하여 메시지를 전송하는 것이 유리하다. 반대로, 신호 세기에 비해 간섭 세기가 큰 경우, SIC를 이용하여 최적의 성능이 얻어진다. 따라서, 이 경우, 공통 메시지만을 활용하여 메시지를 전송하는 것이 유리하다.
그러나, 간섭 세기가 상술한 두 가지 경우의 사이에 존재하게 되면, 예를 들어, I2+I<S<I이면, S/I 또는 I/S 모두 큰 값을 가지지 못하기 때문에 간섭을 잡음으로 여기고 디코딩하는 방식이나 또는 간섭을 먼저 디코딩하여 제거하는 SIC 방식은 원하는 성능을 제공하기 어렵다. 이 경우, 고유 메시지와 공통 메시지를 상황에 따라 적절히 같이 사용하는 레이트 분할 방식이 최적의 성능을 제공할 수 있다. 왜냐하면, 송신 노드에서 메시지를 2개 부분들로 나누어 전송하고, 수신 노드에서 공통 메시지 부분을 디코딩하면, S/I에서 I가 고유 메시지에 의한 간섭 세기로 감소하여 전체 S/I값이 커지기 때문이다. 따라서, 고유 메시지에 의한 간섭의 세기를 잡음의 크기와 비슷하게 만들어주면, 상술한 바와 같이 간섭을 잡음으로 여기고 디코딩하는 경우, 각 수신 노드는 최대의 성능을 얻을 수 있다.
한편, 공통 메시지를 활용하여 디코딩하는 방식은 SIC 이외에도 협력 디코딩 (joint decoding) 방식이 있다. 상기 협력 디코딩 방식은 간섭을 디코딩할 수 있는 경우 자신으로의 신호와 간섭을 동시에 디코딩하는 방식이다. 상술한 SIC에 따르면, I/S 값이 충분히 커서 간섭을 완전히 디코딩할 수 있는 경우에 최적의 성능이 얻어진다. 그러나, I/S 값이 그리 크지 않은 경우, 간섭이 완벽히 디코딩 되지 아니하므로, 자신으로의 메시지에 대한 데이터 손실이 발생할 수 있기 때문에, 수신 노드는 간섭과 자기 메시지를 함께 디코딩함으로써 손실을 피할 수 있다. 즉, 상기 협력 디코딩의 경우, i번째 수신 노드에서 i번째 송신 노드의 메시지와 j번째 송신 노드로부터의 간섭이 하기 <수학식 2>와 같은 레이트를 함께 얻을 수 있다.
Figure 112012068620223-pat00002
상기 <수학식 2>에서, Ri는 i번째 수신 노드에서 얻을 수 있는 데이터 레이트, Rj는 j번째 수신 노드에서 얻을 수 있는 데이터 레이트, S는 신호 세기, I는 간섭 세기, σ2는 잡음의 분산을 의미한다.
즉, 상기 <수학식 2>에 나타난 바와 같이, 상기 협력 디코딩을 활용하는 경우, 각각을 따로 나누어 디코딩하는 상기 SIC의 경우와 비교하여 i번째 수신 노드에서 더 큰 Ri를 얻을 수 있다. 상기 협력 디코딩은, I>S2+S로 간섭이 매우 강한 경우를 제외하고는, 상기 SIC와 비교하여 더 큰 성능을 제공할 수 있다.
송신할 메시지 전체를 고유 메시지 또는 공유 메시지 중 하나로만 구성하는 것은 2개의 부분 메시지들을 사용하는 레이트 분할 기법의 특수한 경우로 볼 수 있다. 따라서, 상술한 내용들은 다음과 같이 정리될 수 있다.
첫째, 간섭 채널 환경에서, 송신 노드는 고유 메시지에 의한 간섭 세기가 잡음의 크기와 동일하도록 상기 고유 메시지를 인코딩하고, 수신 노드는 고유 메시지들을 잡음으로 취급하여 자신으로의 메시지를 디코딩을 한다.
둘째, 간섭 채널 환경에서, 송신 노드는 채널 환경에 따라 SIC 또는 협력 디코딩을 통해 최대의 성능을 얻을 수 있도록 공통 메시지를 인코딩하고, 수신 노드는 공통 메시지의 디코딩에 의해 감소한 간섭 하에서 자신의 메시지를 디코딩한다.
2명의 사용자가 존재하는 간섭 채널 환경의 경우, 레이트 분할 기법을 통해 얻을 수 있는 데이터 레이트는 하기 <수학식 3> 또는 하기 <수학식 4>와 같다.
Figure 112012068620223-pat00003
상기 <수학식 3>에서, Ri는 i번째 수신 노드에서 얻을 수 있는 데이터 레이트, hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값, Pi는 기존의 송신 전력, Pic는 (1-k)Pi로서 공통 메시지의 송신 전력, Pip는 kPi로서 고유 메시지의 송신 전력을 의미한다.
Figure 112012068620223-pat00004
상기 <수학식 4>에서, Ri는 i번째 수신 노드에서 얻을 수 있는 데이터 레이트, hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값, Pi는 기존의 송신 전력, Pic는 (1-k)Pi로서 공통 메시지의 송신 전력, Pip는 kPi로서 고유 메시지의 송신 전력을 의미한다.
수신 노드는 공통 메시지를 우선 디코딩하고 고유 메시지를 디코딩한다. 상기 <수학식 3>은 공통 메시지에 대하여 SIC를 통해 디코딩하여 다른 수신 노드로의 공통 메시지의 영향을 제거하고, 다른 수신 노드로의 고유 메시지들을 잡음으로 여기고 디코딩하는 경우를 나타낸다. 상기 <수학식 4>는 각 수신 노드가 협력 디코딩을 통해 공통 메시지를 디코딩하여 다른 수신 노드로의 공통 메시지에 의한 영향을 제거하고, 다른 수신 노드들로의 고유 메시지들을 잡음으로 여기고 디코딩하는 경우를 나타낸다. 이때, 최소화(minimum) 함수의 첫 번째 부분은 각 수신 노드에서 간섭으로 들어오는 다른 송신 노드로의 공통 메시지를 먼저 디코딩하고 자신으로의 공통 메시지를 디코딩할 때 얻을 수 있는 레이트이고, 최소화 함수의 두 번째 부분은 다른 수신 노드가 자신으로의 공통 메시지를 먼저 디코딩하고 간섭으로 수신되는 공통 메시지를 디코딩하는 경우에 간섭으로 수신되는 공통 메시지에 대해 얻을 수 있는 레이트이다. 모든 경우, 공통 메시지를 고유 메시지보다 우선하여 디코딩하기 때문에, 고유 메시지들은 공통 메시지가 디코딩될 때 잡음으로서 작용한다.
h2 ij=h2 ji, pi=pj인 대칭적 구조에서, 공통 메시지와 고유 메시지의 비율 k (0≤k≤1)의 최적값은 하기 <수학식 5>와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112012068620223-pat00005
상기 <수학식 5>에서, 상기 k는 공통 메시지와 고유 메시지의 비율, 상기 kep 및 상기 kcrs는 미리 정의된 비율 값들, S는 신호 세기, I는 간섭 세기를 의미한다. 여기서, 상기 신호 세기 S는 h2 iiPi, 상기 간섭 세기 I는 h2 ijPj, 상기 kep는 1-(S-I/(S+I)I), 상기 kcrs는 1-((I2+I-S)/S2)이다.
최적의 데이터 레이트를 얻고자 하는 경우, 상기 <수학식 5>와 같은 최적의 비율값을 사용함이 바람직하다. 하지만, 상술한 바와 같이, 고유 메시지에 의한 간섭이 잡음 크기와 비슷한 정도이면 최적의 레이트에 근접하기 때문에, 연산량 감소를 위해 하기 <수학식 6>과 같은 조건을 충족하도록 메시지를 분할할 수 있다.
Figure 112012068620223-pat00006
상기 <수학식 6>에서, hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값, 상기 pjp는 j번째 송신 노드의 고유 메시지의 송신 전력, σ2는 잡음의 분산을 의미한다.
상기 <수학식 6>을 사용하는 경우, 상기 <수학식 5>를 사용하는 경우에 비하여 데이터 레이터의 차이가 발생하지만, 송신 전력이 커질수록 그 차이는 무시할 수 있는 수준으로 작아진다.
상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112)는 상기 기지국C(113)로부터 제공받은 상기 w3p를 간섭 중립화(interference neutralization) 설계함으로써, 상기 기지국C(113)에 의해 송신되는 w3p에 의해 상기 단말A(121)와 상기 단말B(122)가 받는 간섭을 완화한다. 다시 말해, 상기 기지국A(111)는 상기 단말A(121)의 입장에서 상기 기지국C(113)에 의해 송신되는 w3p가 상쇄되도록 상기 w3p에 적절한 가중치를 곱하여 송신한다. 또한, 상기 기지국B(112)는 상기 단말B(122)의 입장에서 상기 기지국C(113)에 의해 송신되는 w3p가 상쇄되도록 상기 w3p에 적절한 가중치를 곱하여 송신한다. 이때, 상기 기지국A(111) 및 상기 기지국B(112)에서 가중치와 곱해진 w3p는 간섭 중립화 설계된 메시지라 지칭된다.
즉, 상기 기지국A(111)는 레이트 분할 기법을 통하여 전송할 메시지 w1을 공통 메시지 w1c 및 고유 메시지 w1p로 인코딩하고, 상기 w1c, 상기 w1p, 간섭 중립화 설계된 w3p를 송신한다. 그리고, 상기 기지국B(112)는 레이트 분할 기법을 통하여 전송할 메시지 w2를 공통 메시지 w2c 및 고유 메시지 w2p로 인코딩하고, 상기 w2c, 상기 w2p, 간섭 중립화 설계된 w3p를 송신한다. 그리고, 상기 기지국C(113)는 레이트 분할 기법을 통하여 전송할 메시지 w3을 공통 메시지 w3c 및 고유 메시지 w3p로 인코딩하고, 상기 w3c, 상기 w3p를 송신한다.
상기 단말A(121)의 입장에서, 간섭 중립화로 인해 w1p는 상쇄된다. 이에 따라, 상기 단말A(121)는 w1p, w1c, w2p, w2c, w3c를 수신하고, 이 가운데 자신으로의 메시지 w1p, w1c와 다른 단말로의 공통 메시지 w2c, w3c를 디코딩하여 자신의 메시지를 복원한다. 이때, 상기 다른 단말로의 공통 메시지 w2c, w3c는 SIC를 통하여 제거될 수 있다. 또한, 상기 단말B(122)의 입장에서, 간섭이 중립화로 인해 w1p는 상쇄된다. 이에 따라, 상기 단말B(122)는 w2p, w2c, w1p, w1c, w3c를 수신하고, 이 가운데 자신으로의 메시지 w2p, w2c와 다른 단말로의 공통 메시지 w1c, w3c를 디코딩하여 자신의 메시지를 복원한다. 이때, 상기 다른 단말로의 공통 메시지 w1c, w3c는 SIC를 통하여 제거될 수 있다. 상기 단말C(123)의 경우 간섭 중립화가 수행되지 아니하므로, 상기 단말C(123)는 메시지 w3p, w3c, w1p, w1c, w2p, w2c를 수신하고, 이 가운데 자신으로의 메시지 w3p, w3c와 다른 단말로의 공통 메시지 w1c, w3c를 디코딩하여 자신의 메시지를 복원한다. 이때, 다른 단말로의 공통 메시지 w1c, w2c는 SIC를 통하여 제거될 수 있다.
상술한 간섭 완화 절차에서, 상기 간섭 중립화는 다른 기지국이 송신하는 고유 메시지에 채널을 고려한 가중치를 곱하는 과정을 포함한다. 이때, 상기 단말A(121)를 위한 상기 w3p에 대한 가중치는 하기 <수학식 1>과 같다.
Figure 112012068620223-pat00007
상기 <수학식 7>에서, 상기 d13은 1번째 단말, 즉, 상기 단말A(121)를 위한 3번째 기지국의 고유 메시지, 즉, 상기 w3p에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 기지국에서 i번째 단말로의 채널 값을 의미한다.
또한, 상기 단말B(122)를 위한 상기 w3p에 대한 가중치는 하기 <수학식 8>과 같다.
Figure 112012068620223-pat00008
상기 <수학식 8>에서, 상기 d23은 2번째 단말, 즉, 상기 단말B(122)를 위한 3번째 기지국의 고유 메시지, 즉, 상기 w3p에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 기지국에서 i번째 단말로의 채널 값을 의미한다.
상기 <수학식 7> 및 상기 <수학식 8>의 가중치들은 동시에 설계되어야 하므로, 수학적으로는 연립방정식의 해로서 얻어진다. 이때, 각 단말에 수신되는 신호는 하기 <수학식 9>과 같다.
Figure 112012068620223-pat00009
상기 <수학식 9>에서, 상기 yi는 i번째 단말로의 수신 신호, 상기 hij는 j번째 기지국에서 i번째 단말로의 채널 값, Xjc는 j번째 기지국의 공통 메시지의 송신 신호, Xjp는 j번째 기지국의 고유 메시지의 송신 신호, ni는 i번째 단말로 수신되는 잡음을 의미한다.
상기 <수학식 9>을 참고하면, 상기 단말A(121) 및 상기 단말B(122)의 수신 신호에서 상기 기지국C(113)에서 송신된 고유 메시지 w3p에 해당하는 신호가 제외된 것이 확인된다. 반면, 상기 단말C(123)의 수신 신호의 경우, 간섭이 중립화되지 아니함이 확인된다.
상술한 실시 예에 따른 간섭 완화 절차에서 간섭 중립화를 위한 가중치 산출을 일반화하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 기지국들 및 단말들 간 일반화된 간섭 관계를 도시하고 있다. 상기 도 3에 도시된 바와 같이, N개의 간섭 중립화를 수행하는 노드(node)와 K개의 간섭 중립화를 수행하지 아니하는 노드 등 총 N+K개의 기지국들이 존재하는 경우, 각 기지국들은 레이트 분할 기법에 기초하여 공통 메시지와 고유 메시지를 구성한다. 이때, 간섭 중립화를 위한 가중치는 하기 <수학식 10>과 같이 결정된다.
Figure 112012068620223-pat00010
상기 <수학식 10>에서, 상기 dij은 i번째 수신 노드를 위한 j번째 송신 노드의 고유 메시지에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값을 의미한다.
상기 <수학식 10>을 참고하면, 간섭 중립화를 수행하지 아니하는 j번째 노드의 고유 메시지에 의한 간섭을 제거하기 위하여, 간섭 중립화를 수행하는 각 노드에서 사용할 가중치들은 협력 설계를 통해 결정될 수 있다.
이하 본 발명은 상술한 바와 같이 간섭을 완화하는 송신 노드 및 수신 노드의 동작 및 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 이하 설명에서, 송신 노드는 상술한 설명에서의 기지국에 대응되며, 수신 노드는 상술한 설명에서의 단말에 대응된다. 본 발명에서, 상기 송신 노드는 중계국, 소형 기지국, 매크로 기지국 등 무선 채널을 통해 신호를 송신하는 장치를 의미하며, 상기 수신 노드는 중계국, 단말 등 무선 채널을 통해 신호를 수신하는 장치를 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 송신 노드의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참고하면, 상기 송신 노드는 401단계에서 레이트 분할을 위한 메시지의 분할 비율을 결정한다. 다시 말해, 상기 송신 노드는 전체 송신 데이터 중 공통 메시지로 인코딩될 부분 및 고유 메시지로 인코딩될 부분의 분할 비율을 결정한다. 예를 들어, 상기 송신 노드는 신호 세기, 간섭 세기, 잡음 크기 중 적어도 하나에 기초하여 상기 분할 비율을 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 송신 노드는 상기 <수학식 5>에 따라, 또는, 상기 <수학식 6>의 조건을 만족하도록 상기 분할 비율을 결정한다. 예를 들어, 상기 송신 노드는 고유 메시지에 의한 간섭이 잡음 크기와 동일하도록, 상기 분할 비율을 결정할 수 있다.
상기 레이트 분할 비율을 결정한 후, 상기 송신 노드는 403단계로 진행하여 결정된 비율에 따라 송신 데이터를 2개 부분들로 분할하고, 공통 메시지 및 고유 메시지를 생성한다. 다시 말해, 상기 송신 노드는 하나의 부분을 다수의 수신 노드들이 사용 가능한 공통의 코드북에 기초하여 인코딩함으로써 공통 메시지를 생성하고, 나머지 부분을 상기 송신 데이터를 수신할 수신 노드만 사용 가능한 코드북에 기초하여 인코딩함으로써 고유 메시지를 생성한다.
이후, 상기 송신 노드는 405단계로 진행하여 인접 송신 노드의 고유 메시지 정보를 획득한다. 즉, 상기 송신 노드는 송신 노드들 간 통신 가능한 백홀 망을 통해 적어도 하나의 인접 송신 노드로부터 상기 인접 송신 노드가 송신할 고유 메시지 정보를 수신한다. 추가적으로, 상기 송신 노드는 상기 인접 송신 노드의 간섭 중립화를 위해 상기 인접 송신 노드로 자신의 고유 메시지, 즉, 상기 403단계에서 생성한 고유 메시지를 제공할 수 있다.
상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 획득한 후, 상기 송신 노드는 407단계로 진행하여 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지에 대한 가중치를 결정한다. 다시 말해, 상기 송신 노드는 간섭 중립화를 위한 가중치를 결정한다. 이를 위해, 상기 송신 노드는 자신을 포함한 다수의 송신 노드들과 수신 노드들 간 채널 값들을 이용한다. 이를 위해, 상기 송신 노드는 수신 노드로부터 채널 값을 피드백받고, 백홀 망을 통해 다른 송신 노드와 수신 노드들 간 채널 값을 제공받을 수 있다. 또는, 상기 송신 노드가 직접 채널 값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 상기 가중치는, 타 송신 노드의 고유 메시지를 송신하는 송신 노드들의 채널 값들로 구성되는 행렬의 역행렬 및 고유 메시지를 다 송신 노드로 제공하는 송신 노드의 채널 값들로 구성되는 행렬의 곱으로 결정된다. 구체적으로, 상기 송신 노드는 상기 <수학식 10>과 같은 행렬식을 풀이함으로써 상기 가중치를 결정한다.
이후, 상기 송신 노드는 409단계로 진행하여 상기 403단계에서 생성된 공통 메시지, 상기 403단계에서 생성된 고유 메시지, 상기 가중치와 곱해진 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지, 즉, 간섭 중립화 설계된 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 송신한다. 이때, 상기 3개의 메시지들은 동시에 송신된다. 다시 말해, 상기 3개의 메시지들에 대한 물리적 신호들은 동시에 송신된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 수신 노드의 동작 절차를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참고하면, 상기 수신 노드는 501단계에서 서빙 송신 노드 및 인접 송신 노드로부터 신호를 수신한다. 다시 말해, 상기 수신 노드는 서빙 송신 노드로부터 희망하는(desired) 신호를 수신함과 동시에, 인접 송신 노드로부터 간섭 신호를 수신한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 서빙 송신 노드로부터의 신호는 상기 서빙 송신 노드의 공통 메시지, 상기 서빙 송신 노드의 고유 메시지, 간섭 중립화 설계된 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 포함한다. 상기 간섭 중립화 설계된 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지로 인해, 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지에 대응하는 신호는 상쇄된다. 여기서, 상기 간섭 중립화 설계된 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지는 가중치가 곱해진 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 의미한다. 상기 가중치는 상기 <수학식 10>과 같은 행렬식을 풀이함으로써 결정될 수 있다.
상기 신호를 수신한 후, 상기 수신 노드는 503단계로 진행하여 협력 디코딩 또는 SIC를 통해 공통 메시지를 디코딩한다. 상기 협력 디코딩에 의하는 경우, 상기 수신 노드는 상기 서빙 송신 노드의 공통 메시지 및 상기 인접 송신 노드의 공통 메시지를 동시에 디코딩한다. 상기 SIC에 의하는 경우, 상기 수신 노드는 상기 인접 송신 노드의 공통 메시지 외의 다른 신호들을 잡음으로 취급한 채 상기 인접 송신 노드의 공통 메시지를 먼저 디코딩하고. 디코딩된 상기 인접 송신 노드의 공통 메시지로 인한 간섭을 수신 신호에서 제거한 후, 간섭 제거된 신호로부터 상기 서빙 송신 노드의 공통 메시지를 디코딩한다. 상기 SIC는 간섭의 크기가 목적하는 신호 크기보다 큰 경우에 효과적이며, 상기 협력 디코딩은 간섭 크기가 충분히 크지 아니한 경우에 효과적이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 수신 노드는 간섭 세기 및 원하는 신호 세기의 비율에 따라 SIC 또는 협력 디코딩 중 하나를 선택할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 수신 노드는 미리 정해진 기법에 따라 상기 공통 메시지를 디코딩할 수 있다.
이어, 상기 수신 노드는 505단계로 진행하여 고유 메시지를 디코딩한다. 상기 고유 메시지를 디코딩함에 있어서, 상기 서빙 송신 노드의 고유 메시지 외 다른 신호들은 잡음으로 취급된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 송신 노드의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 송신 노드는 RF(Radio Frequency)처리부(610), 모뎀(620), 백홀(backhaul)통신부(630), 저장부(640), 제어부(650)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(610)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(610)는 상기 모뎀(620)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(610)는 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
상기 모뎀(620)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(620)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(620)은 상기 RF처리부(610)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다.
상기 백홀통신부(630)는 시스템 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 즉, 상기 백홀통신부(630)는 상기 송신 노드에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 송신 노드 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 상기 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 예를 들어, 상기 백홀통신부(630)는 유선 또는 무선 인터페이스를 지원한다. 상기 저장부(640)는 상기 송신 노드의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 예를 들어, 상기 저장부(640)는 메시지 인코딩을 위한 코드북을 저장한다. 그리고, 상기 저장부(640)는 상기 제어부(650)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(650)는 상기 송신 노드의 전반적인 동작들을 제어한다. 상기 제어부(650)는 메시지인코더(encoder)(652)를 포함하며, 상기 메시지인코더(652)는 상기 저장부(640)에 저장된 코드북을 이용하여 공통 메시지 및 고유 메시지를 인코딩한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(650)는 가중치결정부(654)를 포함하며, 상기 가중치결정부(654)는 간섭 중립화를 위한 가중치를 결정한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(650)의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 제어부(650)는 레이트 분할을 위한 메시지의 분할 비율을 결정한다. 예를 들어, 상기 제어부(650)는 고유 메시지에 의한 간섭이 잡음 크기와 동일하도록, 상기 분할 비율을 결정할 수 있다. 이후, 상기 제어부(650)는 결정된 비율에 따라 송신 데이터를 2개 부분들로 분할하고, 공통 메시지 및 고유 메시지를 생성한다. 이후, 상기 제어부(650)는 상기 백홀통신부(630)를 통해 인접 송신 노드의 고유 메시지 정보를 획득한다. 추가적으로, 상기 인접 송신 노드의 간섭 중립화를 위해, 상기 제어부(650)는 상기 인접 송신 노드로 자신의 고유 메시지를 제공할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(650)는 간섭 중립화를 위한 가중치를 결정한다. 이를 위해, 상기 제어부(650)는 자신을 포함한 다수의 송신 노드들과 수신 노드들 간 채널 값들을 이용한다. 예를 들어, 상기 제어부(650)는 상기 <수학식 10>과 같은 행렬식을 풀이함으로써 상기 가중치를 결정한다. 이후, 상기 제어부(650)는 상기 공통 메시지, 상기 고유 메시지, 상기 가중치와 곱해진 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 송신한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 수신 노드의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 수신 노드는 RF처리부(710), 모뎀(720), 저장부(730), 제어부(740)를 포함하여 구성된다.
상기 RF처리부(710)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(710)는 상기 모뎀(720)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(710)는 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
상기 모뎀(720)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(720)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(720)은 상기 RF처리부(710)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 상기 저장부(730)는 상기 수신 노드의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 예를 들어, 상기 저장부(730)는 메시지 디코딩을 위한 코드북을 저장한다. 그리고, 상기 저장부(730)는 상기 제어부(740)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(740)는 상기 수신 노드의 전반적인 동작들을 제어한다. 상기 제어부(740)는 메시지디코더(decoder)(742)를 포함하며, 상기 메시지디코더(742)는 상기 저장부(730)에 저장된 코드북을 이용하여 공통 메시지 및 고유 메시지를 디코딩한다. 이때, 상기 메시지디코더(742)는 공통 메시지에 대하여 SIC 또는 협력 디코딩을 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(740)의 동작을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 제어부(740)는 상기 RF처리부(710) 및 상기 모뎀(720)을 통해 서빙 송신 노드 및 인접 송신 노드로부터 신호를 수신한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 서빙 송신 노드로부터의 신호는 상기 서빙 송신 노드의 공통 메시지, 상기 서빙 송신 노드의 고유 메시지, 간섭 중립화 설계된 상기 인접 송신 노드의 고유 메시지를 포함한다. 이후, 상기 제어부(740)는 협력 디코딩 또는 SIC를 통해 공통 메시지를 디코딩한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(740)는 간섭 세기 및 원하는 신호 세기의 비율에 따라 SIC 및 협력 디코딩 중 하나를 선택하거나, 또는, 미리 정해진 기법에 따라 상기 공통 메시지를 디코딩한다. 이어, 상기 제어부(740)는 고유 메시지를 디코딩한다.
본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 발명의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
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.

Claims (20)

  1. 무선통신 시스템에서 송신 노드의 동작 방법에 있어서,
    목적된(intended) 수신 노드로 전송할 데이터의 일부를 제1 공통(common) 메시지로 인코딩(encoding)하는 과정과,
    상기 목적된 수신 노드로 전송할 데이터의 나머지를 제1 고유(private) 메시지로 인코딩하는 과정과,
    인접 송신 노드의 송신 데이터의 일부를 인코딩한 제2 공통 메시지 및 상기 인접 송신 노드의 송신 데이터의 나머지를 인코딩한 제2 고유 메시지 중 상기 제2 고유 메시지를 상기 인접 송신 노드로부터 수신하는 과정과,
    상기 목적된 수신 노드에서 수신되는 상기 인접 송신 노드의 상기 제2 고유 메시지에 의한 간섭을 상쇄시키기 위한 가중치를 결정하는 과정과,
    상기 가중치를 곱한 상기 제2 고유 메시지, 상기 제1 공통 메시지 및 상기 제1 고유 메시지를 송신하는 과정을 포함하며,
    상기 제1 공통 메시지 및 상기 제2 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 제1 고유 메시지 및 상기 제2 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지임을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가중치는, 송신 노드들 및 수신 노드들 간 채널 값들을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가중치는, 타 송신 노드의 고유 메시지를 송신하는 송신 노드들의 채널 값들로 구성되는 행렬의 역행렬 및 고유 메시지를 상기 타 송신 노드로 제공하는 송신 노드의 채널 값들로 구성되는 행렬의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가중치는, 하기 수식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112012068620223-pat00011

    상기 수식에서, 상기 dij은 i번째 수신 노드를 위한 j번째 송신 노드의 고유 메시지에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값을 의미함.
  5. 제1항에 있어서,
    신호 세기, 간섭 세기, 잡음 크기 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공통 메시지 및 상기 고유 메시지의 분할 비율을 결정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분할 비율은, 고유 메시지에 의한 간섭이 잡음 크기와 동일하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 무선통신 시스템에서 수신 노드의 동작 방법에 있어서,
    인접 송신 노드로부터 타 수신 노드를 목적된 수신 노드로 하는 제2 데이터의 일부를 인코딩한 제2 공통(common) 메시지 및 상기 제2 데이터의 나머지를 인코딩한 제2 고유(private) 메시지를 포함하는 신호와 서빙 송신 노드로부터 상기 수신 노드를 목적된(intended) 수신 노드로 하는 제1 데이터의 일부를 인코딩한 제1 공통 메시지, 상기 제1 데이터의 나머지를 인코딩한 제1 고유 메시지 및 상기 인접 송신 노드로부터 수신하는 상기 제2 고유 메시지에 의한 간섭을 상쇄시키기 위한 가중치와 곱해진 상기 제2 고유 메시지를 포함하는 신호를 수신하는 과정과,
    상기 서빙 송신 노드의 제1 공통 메시지를 디코딩하는 과정과,
    상기 서빙 송신 노드의 제1 고유 메시지를 디코딩하는 과정을 포함하며,
    상기 제1 공통 메시지 및 상기 제2 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 제1 고유 메시지 및 상기 제2 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가중치는, 송신 노드들 및 수신 노드들 간 채널 값들을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가중치는, 타 송신 노드의 고유 메시지를 송신하는 송신 노드들의 채널 값들로 구성되는 행렬의 역행렬 및 고유 메시지를 상기 타 송신 노드로 제공하는 송신 노드의 채널 값들로 구성되는 행렬의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가중치는, 하기 수식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112012068620223-pat00012

    상기 수식에서, 상기 dij은 i번째 수신 노드를 위한 j번째 송신 노드의 고유 메시지에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값을 의미함.
  11. 무선통신 시스템에서 송신 노드 장치에 있어서,
    인접 송신 노드의 송신 데이터의 일부를 인코딩(encoding)한 제2 공통(common) 메시지 및 상기 인접 송신 노드의 송신 데이터의 나머지를 인코딩한 제2 고유(private) 메시지 중 상기 제2 고유 메시지를 상기 인접 송신 노드로부터 수신하는 백홀(backhaul) 통신부와,
    목적된(intended) 수신 노드로 전송할 데이터의 일부를 제1 공통(common) 메시지로 인코딩하고,
    상기 목적된 수신 노드로 전송할 데이터의 나머지를 제1 고유(private) 메시지로 인코딩하고,
    상기 목적된(intended) 수신 노드에서 수신되는 상기 인접 송신 노드의 상기 제2 고유 메시지에 의한 간섭을 상쇄시키기 위한 가중치를 결정하는 제어부와,
    상기 가중치를 곱한 상기 제2 고유 메시지, 상기 제1 공통 메시지 및 상기 제1 고유 메시지를 송신하는 모뎀을 포함하며,
    상기 제1 공통 메시지 및 상기 제2 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 제1 고유 메시지 및 상기 제2 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지임을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가중치는, 송신 노드들 및 수신 노드들 간 채널 값들을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가중치는, 타 송신 노드의 고유 메시지를 송신하는 송신 노드들의 채널 값들로 구성되는 행렬의 역행렬 및 고유 메시지를 상기 타 송신 노드로 제공하는 송신 노드의 채널 값들로 구성되는 행렬의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가중치는, 하기 수식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112012068620223-pat00013

    상기 수식에서, 상기 dij은 i번째 수신 노드를 위한 j번째 송신 노드의 고유 메시지에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값을 의미함.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는, 신호 세기, 간섭 세기, 잡음 크기 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공통 메시지 및 상기 고유 메시지의 분할 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 분할 비율은, 고유 메시지에 의한 간섭이 잡음 크기와 동일하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 무선통신 시스템에서 수신 노드 장치에 있어서,
    인접 송신 노드로부터 타 수신 노드를 목적된 수신 노드로 하는 제2 데이터의 일부를 인코딩한 제2 공통(common) 메시지 및 상기 제2 데이터의 나머지를 인코딩한 제2 고유(private) 메시지를 포함하는 신호와 서빙 송신 노드로부터 상기 수신 노드를 목적된(intended) 수신 노드로 하는 제1 데이터의 일부를 인코딩한 제1 공통 메시지, 상기 제1 데이터의 나머지를 인코딩한 제1 고유 메시지 및 상기 인접 송신 노드로부터 수신하는 상기 제2 고유 메시지에 의한 간섭을 상쇄시키기 위한 가중치와 곱해진 상기 제2 고유 메시지를 포함하는 신호를 수신하는 모뎀과,
    상기 서빙 송신 노드의 제1 공통 메시지를 디코딩하고, 상기 서빙 송신 노드의 제1 고유 메시지를 디코딩하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1 공통 메시지 및 상기 제2 공통 메시지는 목적된 수신 노드 외 다른 수신 노드도 디코딩(decoding) 가능한 메시지이고, 상기 제1 고유 메시지 및 상기 제2 고유 메시지는 목적된 수신 노드만 디코딩 가능한 메시지인 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가중치는, 송신 노드들 및 수신 노드들 간 채널 값들을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가중치는, 타 송신 노드의 고유 메시지를 송신하는 송신 노드들의 채널 값들로 구성되는 행렬의 역행렬 및 고유 메시지를 상기 타 송신 노드로 제공하는 송신 노드의 채널 값들로 구성되는 행렬의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 가중치는, 하기 수식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 방법,
    Figure 112012068620223-pat00014

    상기 수식에서, 상기 dij은 i번째 수신 노드를 위한 j번째 송신 노드의 고유 메시지에 대한 가중치, 상기 hij는 j번째 송신 노드에서 i번째 수신 노드로의 채널 값을 의미함.
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