KR102110493B1 - Method and apparatuses for communication in wireless network based on millmeter wave - Google Patents

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KR102110493B1
KR102110493B1 KR1020180020046A KR20180020046A KR102110493B1 KR 102110493 B1 KR102110493 B1 KR 102110493B1 KR 1020180020046 A KR1020180020046 A KR 1020180020046A KR 20180020046 A KR20180020046 A KR 20180020046A KR 102110493 B1 KR102110493 B1 KR 102110493B1
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Abstract

무선 네트워크에서 밀리미터파 기반 통신 방법 및 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 무선 링크들을 통해 데이터를 중계하는 무선 네트워크에서의 통신 방법은 자기 간섭에 기초하여 상기 무선 네트워크의 처리율을 최대화하기 위한 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 단계와, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터와 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 송수신 빔포밍을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 자기 간섭은 상기 무선 링크들 중에서 어느 하나를 통해 신호를 수신하는 과정에서 상기 무선 링크들 중에서 다른 하나를 통해 사용자에게 송신하는 신호에 의해 발생한다.Methods and apparatuses for millimeter wave based communication in a wireless network are disclosed. A communication method in a wireless network relaying data through wireless links according to an embodiment includes determining an optimal transmission beamforming vector and an optimal reception beamforming vector for maximizing the throughput of the wireless network based on magnetic interference. And performing transmission and reception beamforming using the optimal transmission beamforming vector and the optimal reception beamforming vector, wherein the magnetic interference is the wireless link in the process of receiving a signal through any one of the wireless links. It is caused by a signal that is transmitted to the user through the other one of them.

Description

무선 네트워크에서 밀리미터파 기반 통신 방법 및 장치들{METHOD AND APPARATUSES FOR COMMUNICATION IN WIRELESS NETWORK BASED ON MILLMETER WAVE}METHOD AND APPARATUSES FOR COMMUNICATION IN WIRELESS NETWORK BASED ON MILLMETER WAVE}

아래 실시예들은 이동 엑스홀 네트워크를 포함한 계층적 무선 네트워크에서 밀리미터파 기반 자기 간섭을 고려한 효과적인 통신 방법 및 장치들에 관한 것이다.The following embodiments relate to effective communication methods and apparatuses considering millimeter wave-based magnetic interference in a hierarchical wireless network including a mobile X-hole network.

5G에서는 다양한 형태의 핵심 성능 파라미터를 만족시키기 위해서 단일 네트워크가 아닌 이기종 네트워크(Heterogeneous Network(HetNet))의 도입을 개발하고 있으며, 특히 높은 이동 환경에서 높은 스루풋(throughput)을 내기 위해 스몰 셀(Small cell) 기반 HetNet 연구가 활발히 진행 중이다.5G is developing the introduction of a heterogeneous network (HetNet) rather than a single network in order to satisfy various types of core performance parameters. In particular, it is a small cell (Small cell) for high throughput in a high mobile environment. ) Based HetNet research is actively underway.

최근에, 네트워크 가상화 및 통합 최적화를 위해 이동 엑스홀 네트워크(Mobile X-haul Network(MXN)) 개념이 5G 표준에서 논의되고 있다. MXN에서는 기본적으로 이종 네트워크들이 통합되고, 고집적 스몰 셀들이 높은 트래픽을 효율적으로 처리하는 것이 우선적으로 해결되어야 한다.Recently, the concept of Mobile X-haul Network (MXN) has been discussed in 5G standard for network virtualization and integration optimization. In MXN, heterogeneous networks are basically integrated, and high-density small cells must efficiently deal with high traffic.

MXN의 구조는 Cloud RAN의 형태의 Core Network(예를 들어, Xhaul Central Unit(XCU))에 매크로 기지국 또는 XDU(Xhaul Distributed Unit)들이 연결되어 있으며, 이러한 XDU에 연결된 (Xhaul link) RRH(Remote Radio Head)를 통해 고집적 스몰 셀들이 형성되어 단말기들에 무선 접속 링크(Access Link)를 통해 서비스를 제공하게 된다. 이때, 엑스홀 링크(Xhaul link)를 유선으로 구현할 경우, 고집적의 스몰 셀을 형성하기 위해서는 높은 설치 비용 및 관리 비용이 야기된다.The structure of the MXN is a macro base station or XDU (Xhaul Distributed Unit) connected to a Core Network (for example, Xhaul Central Unit (XCU)) in the form of Cloud RAN, and (Xhaul link) RRH (Remote Radio) connected to these XDUs. Head) to form high-density small cells to provide services to the terminals through a wireless access link (Access Link). At this time, when the X-haul link is implemented by wire, a high installation cost and management cost are incurred in order to form a highly integrated small cell.

무선으로 엑스홀 링크(Xhaul link)를 설치하는 것이 바람직한데, 이로 인해 높은 데이터 전송 속도를 가지는 트래픽을 고집적 스몰 셀에서 XCU로 전달하기 위해서는 엑스홀 링크(Xhaul link)의 처리량이 네트워크의 Bottleneck이 된다.It is desirable to install the Xhaul link wirelessly, which is why the throughput of the Xhaul link becomes the bottleneck of the network in order to deliver the traffic with high data transmission rate from the highly integrated small cell to the XCU. .

이에, MXN에서의 시스템 성능 최적화를 위해서 엑스홀 링크(Xhaul link)에서의 효과적인 전송 방식을 개발할 필요가 있다. 또한, 기존 무선 백홀(backhaul)과 달리 엑스홀(Xhaul)의 XDU들이 이동 환경을 고려하여야 하기 때문에 신뢰도가 높은 엑스홀 링크(Xhaul link)를 구성하여야 한다.Accordingly, in order to optimize system performance in MXN, it is necessary to develop an effective transmission scheme in an Xhaul link. In addition, unlike the existing wireless backhaul (backhaul), XDUs of the Xhaul (Xhaul) have to consider the mobile environment, it is necessary to configure a highly reliable Xhaul link (Xhaul link).

실시예들은 두 무선 링크가 동일한 스펙트럼을 쓰는 in-band 통신에서 두 무선 링크를 동시에 고려하여 빔포밍을 수행하는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a technique for performing beamforming by simultaneously considering two radio links in an in-band communication in which the two radio links use the same spectrum.

이에, 실시예들은 전체적인 시스템 용량 증대 효과를 얻을 수 있으며, 빔포밍을 통해 자기 간섭을 효과적으로 완화시킬 수 있다.Accordingly, the embodiments can obtain an effect of increasing the overall system capacity, and can effectively mitigate magnetic interference through beamforming.

일 실시예에 따른 무선 링크들을 통해 데이터를 중계하는 무선 네트워크에서의 통신 방법은 자기 간섭에 기초하여 상기 무선 네트워크의 처리율을 최대화하기 위한 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 단계와, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터와 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 송수신 빔포밍을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 자기 간섭은 상기 무선 링크들 중에서 어느 하나를 통해 신호를 수신하는 과정에서 상기 무선 링크들 중에서 다른 하나를 통해 사용자에게 송신하는 신호에 의해 발생한다.A communication method in a wireless network relaying data through wireless links according to an embodiment includes determining an optimal transmission beamforming vector and an optimal reception beamforming vector for maximizing the throughput of the wireless network based on magnetic interference. And performing transmission and reception beamforming using the optimal transmission beamforming vector and the optimal reception beamforming vector, wherein the magnetic interference is the wireless link in the process of receiving a signal through any one of the wireless links. It is caused by a signal that is transmitted to the user through the other one of them.

상기 어느 하나는 엑스홀 링크(X-haul link) 또는 백홀 링크(Backhaul link)이고, 상기 다른 하나는 접속 링크(Access link)일 수 있다.One of the above may be an X-haul link or a Backhaul link, and the other may be an Access link.

상기 무선 네트워크는 이동 엑스홀 네트워크(Mobile X-haul Network(MXN))을 포함하는 계층적 무선 네트워크일 수 있다.The wireless network may be a hierarchical wireless network including a mobile X-haul network (MXN).

상기 무선 링크들은 동일한 대역을 이용하는 독립적인 무선 링크들일 수 있다.The radio links may be independent radio links using the same band.

상기 동일한 대역은 밀리미터파 대역일 수 있다.The same band may be a millimeter wave band.

상기 결정하는 단계는 상기 접속 링크에서 최대 SNR을 갖도록 초기 송신 빔포밍 벡터를 설정하는 단계와, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계와, 상기 엑스홀 링크로의 간섭에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include setting an initial transmission beamforming vector to have a maximum SNR on the access link, calculating the optimal received beamforming vector using the initial transmission beamforming vector, and using the X-hole link. And calculating the optimal transmission beamforming vector based on the interference of.

상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계와 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 상기 초기 송신 빔포밍 벡터로 업데이트하여 반복적으로 수행될 수 있다.The step of calculating the optimal reception beamforming vector and the step of calculating the optimal transmission beamforming vector may be repeatedly performed by updating the optimal transmission beamforming vector with the initial transmission beamforming vector.

상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는 상기 엑스홀 링크의 SINR과 상기 접속 링크의 SNR을 비교하는 단계와, 상기 SINR이 상기 SNR보다 크거나 같은 경우, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 상기 최적 송신 빔포밍 벡터로 계산하는 단계와, 상기 SINR이 상기 SNR보다 작은 경우, 상기 엑스홀 링크로의 허용 간섭 레벨에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the optimal transmission beamforming vector includes comparing SINR of the X-hole link and SNR of the access link, and when the SINR is greater than or equal to the SNR, the optimal transmission beamforming vector is the optimal transmission. Computing with a beamforming vector, and if the SINR is less than the SNR, may include calculating the optimal transmission beamforming vector based on the allowable interference level to the X-hole link.

상기 허용 간섭 레벨에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는 상기 자기 간섭의 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 작거나 같은 경우, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 송신 조향 벡터로 결정하는 단계와, 상기 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 큰 경우, 상기 허용 간섭 레벨을 자기 간섭 방향으로 허용치만큼 줄여서 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the optimal transmission beamforming vector based on the allowable interference level may include determining the optimal transmission beamforming vector as a transmission steering vector when the self-interference level of the self-interference is less than or equal to the allowable interference level. And, if the self-interference level is greater than the allowable interference level, may include the step of calculating the optimal transmission beamforming vector by reducing the allowable interference level by the allowable value in the direction of self-interference.

상기 송신 조향 벡터는

Figure 112018017929135-pat00001
이고,
Figure 112018017929135-pat00002
은 1번째 경로의 AoA(Angle of arrival)일 수 있다.The transmission steering vector
Figure 112018017929135-pat00001
ego,
Figure 112018017929135-pat00002
May be the first route AoA (Angle of arrival).

상기 허용치는

Figure 112018017929135-pat00003
이고,
Figure 112018017929135-pat00004
은 상기 최적 수신 빔포밍 벡터이고,
Figure 112018017929135-pat00005
은 상기 허용 간섭 레벨이고,
Figure 112018017929135-pat00006
은 간섭 신호에 대한 채널 행렬일 수 있다.The allowable value
Figure 112018017929135-pat00003
ego,
Figure 112018017929135-pat00004
Is the optimal received beamforming vector,
Figure 112018017929135-pat00005
Is the permissible interference level,
Figure 112018017929135-pat00006
May be a channel matrix for an interference signal.

일 실시예에 따른 무선 링크들을 통해 데이터를 중계하는 무선 네트워크에서의 통신 방법을 수행하는 통신 장치는 매시브 안테나와, 자기 간섭에 기초하여 상기 무선 네트워크의 처리율을 최대화하기 위한 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 컨트롤러와, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터와 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 매시브 안테나를 통해 송수신 빔포밍을 수행하는 빔포머를 포함하고, 상기 자기 간섭은 상기 무선 링크들 중에서 어느 하나를 통해 신호를 수신하는 과정에서 상기 무선 링크들 중에서 다른 하나를 통해 사용자에게 송신하는 신호에 의해 발생한다.A communication device performing a communication method in a wireless network relaying data through wireless links according to an embodiment is a mass transmitting antenna and an optimal transmission beamforming vector for maximizing the throughput of the wireless network based on magnetic interference. A controller for determining a reception beamforming vector, and a beamformer for transmitting and receiving beamforming through the massive antenna using the optimal transmission beamforming vector and the optimal reception beamforming vector, wherein the magnetic interference is the wireless link In the process of receiving a signal through any one of them, it is generated by a signal transmitted to a user through the other of the wireless links.

상기 어느 하나는 엑스홀 링크(X-haul link) 또는 백홀 링크(Backhaul link)이고, 상기 다른 하나는 접속 링크(Access link)일 수 있다.One of the above may be an X-haul link or a Backhaul link, and the other may be an Access link.

상기 무선 네트워크는 이동 엑스홀 네트워크(Mobile X-haul Network(MXN))을 포함하는 계층적 무선 네트워크일 수 있다.The wireless network may be a hierarchical wireless network including a mobile X-haul network (MXN).

상기 무선 링크들은 동일한 대역을 이용하는 독립적인 무선 링크들일 수 있다.The radio links may be independent radio links using the same band.

상기 동일한 대역은 밀리미터파 대역일 수 있다.The same band may be a millimeter wave band.

상기 컨트롤러는 상기 접속 링크에서 최대 SNR을 갖도록 초기 송신 빔포밍 벡터를 설정하고, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하고, 상기 엑스홀 링크로의 간섭에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산할 수 있다.The controller sets an initial transmission beamforming vector to have a maximum SNR in the access link, calculates the optimal received beamforming vector using the initial transmission beamforming vector, and based on the interference to the X-hole link. The optimal transmission beamforming vector can be calculated.

상기 컨트롤러는 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 상기 초기 송신 빔포밍 벡터로 업데이트하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터와 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 반복적으로 계산할 수 있다.The controller may iteratively calculate the optimal receive beamforming vector and the optimal transmit beamforming vector by updating the optimal transmit beamforming vector with the initial transmit beamforming vector.

상기 컨트롤러는 상기 엑스홀 링크의 SINR과 상기 접속 링크의 SNR을 비교하고, 상기 SINR이 상기 SNR보다 크거나 같은 경우, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 상기 최적 송신 빔포밍 벡터로 계산하고, 상기 SINR이 상기 SNR보다 작은 경우, 상기 엑스홀 링크로의 허용 간섭 레벨에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산할 수 있다.The controller compares the SINR of the X-hole link and the SNR of the access link, and when the SINR is greater than or equal to the SNR, calculates the initial transmission beamforming vector as the optimal transmission beamforming vector, and the SINR is If it is smaller than the SNR, the optimal transmission beamforming vector may be calculated based on the allowable interference level to the X-hole link.

상기 컨트롤러는 상기 자기 간섭의 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 작거나 같은 경우, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 송신 조향 벡터로 결정하고, 상기 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 큰 경우, 상기 허용 간섭 레벨을 자기 간섭 방향으로 허용치만큼 줄여서 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산할 수 있다.When the self-interference level of the self-interference is less than or equal to the allowable interference level, the controller determines the optimal transmission beamforming vector as a transmission steering vector, and when the self-interference level is greater than the allowable interference level, the allowance The optimal transmission beamforming vector can be calculated by reducing the interference level by an allowable value in the direction of self-interference.

상기 송신 조향 벡터는

Figure 112018017929135-pat00007
이고,
Figure 112018017929135-pat00008
은 1번째 경로의 AoA(Angle of arrival)일 수 있다.The transmission steering vector
Figure 112018017929135-pat00007
ego,
Figure 112018017929135-pat00008
May be the first route AoA (Angle of arrival).

상기 허용치는

Figure 112018017929135-pat00009
이고,
Figure 112018017929135-pat00010
은 상기 최적 수신 빔포밍 벡터이고,
Figure 112018017929135-pat00011
은 상기 허용 간섭 레벨이고,
Figure 112018017929135-pat00012
은 간섭 신호에 대한 채널 행렬일 수 있다.The allowable value
Figure 112018017929135-pat00009
ego,
Figure 112018017929135-pat00010
Is the optimal received beamforming vector,
Figure 112018017929135-pat00011
Is the permissible interference level,
Figure 112018017929135-pat00012
May be a channel matrix for an interference signal.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 네트워크 환경에서의 통신 시스템의 통신 방법을 설명하기 위한 개략적인 데이터 전송 환경을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 중계 통신 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 자기 간섭을 고려한 빔포밍 방법의 기하학적 해석을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 자기 간섭을 고려한 최적 송신 빔포밍 벡터 및 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 알고리즘의 일 예를 나타낸다.
도 5는 도 2 내지 도 4에서 설명한 빔포밍 전송 전략을 확장하기 위한 채널 정보 피드백 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 빔포밍 방법에 대한 시뮬레이션을 통한 성능을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a schematic data transmission environment for describing a communication method of a communication system in a wireless network environment according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic block diagram of the relay communication device shown in FIG. 1.
3 is a view for explaining a geometric analysis of a beamforming method considering magnetic interference.
4 shows an example of an algorithm for determining an optimal transmission beamforming vector and an optimal reception beamforming vector in consideration of magnetic interference.
5 is a view for explaining an example of a channel information feedback method for extending the beamforming transmission strategy described in FIGS. 2 to 4.
6 and 7 are graphs for explaining performance through simulation of a beamforming method according to an embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments, and the scope of the patent application right is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the embodiment, the first component may be referred to as the second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.

도 1은 일 실시예에 따른 무선 네트워크 환경에서의 통신 시스템의 통신 방법을 설명하기 위한 개략적인 데이터 전송 환경을 나타낸다.1 is a schematic data transmission environment for describing a communication method of a communication system in a wireless network environment according to an embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 통신 시스템(10)은 XCU(100), XDU(200), 중계 통신 장치(300), 및 하나 이상의 단말기(400)를 포함한다.1 and 2, the communication system 10 includes an XCU 100, an XDU 200, a relay communication device 300, and one or more terminals 400.

통신 시스템(10)은 무선 링크들을 통해 데이터를 중계하는 무선 네트워크에서 통신을 수행한다. 예를 들어, 무선 네트워크는 이동 엑스홀 네트워크(Mobile X-haul Network(MXN))을 포함하는 계층적 무선 네트워크일 수 있다. MXN은 XDU(200) 사이의 링크들로 구성되고, XDU(200) 링크들의 연결로 이루어지는 MXN 토폴로지(topology)는 스타(star) 및 부분적 메쉬(partial mesh) 구조를 가질 수 있다.The communication system 10 communicates in a wireless network that relays data over wireless links. For example, the wireless network may be a hierarchical wireless network including a Mobile X-haul Network (MXN). The MXN is composed of links between the XDU 200, and the MXN topology composed of the connections of the XDU 200 links may have a star and a partial mesh structure.

XCU(100)는 MXN의 토폴로지 및 데이터 경로를 관리하고, 전송 노드인 XDU(200)들을 중앙 집중적으로 제어할 수 있다.The XCU 100 manages the topology and data path of the MXN, and can centrally control the XDUs 200 that are transmission nodes.

XDU(200)는 MXN의 멀티홉 무선 송수신을 수행할 수 있다. 예를 들어, XDU(200)는 MXN에서 프론트홀, 미드홀, 백홀 트래픽의 무선 송수신을 담당할 수 있다.The XDU 200 may perform multi-hop wireless transmission and reception of MXN. For example, the XDU 200 may be responsible for wireless transmission and reception of fronthaul, midhaul, and backhaul traffic in the MXN.

중계 통신 장치(300)는 무선 링크들을 통해 XDU(200)와 단말기(400) 사이에 데이터를 중계할 수 있다. 예를 들어, 중계 통신 장치(300)는 커버리지 내 사용자를 서비스하는 모든 형태의 무선국을 통칭하는 것으로서, 소형 기지국, RRH, f-TRP 등으로 구현될 수 있다.The relay communication device 300 may relay data between the XDU 200 and the terminal 400 through wireless links. For example, the relay communication device 300 is a collective term for all types of radio stations serving users in coverage, and may be implemented as a small base station, RRH, f-TRP, or the like.

무선 링크들은 동일한 대역을 이용하는 독립적인 무선 링크들일 수 있다. 예를 들어, 동일한 대역은 밀리미터파 대역일 수 있다.The radio links can be independent radio links using the same band. For example, the same band may be a millimeter wave band.

무선 링크들은 제1 무선 링크 및 제2 무선 링크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 링크는 엑스홀 링크(X-haul link) 또는 백홀 링크(Backhaul link)이고, 제2 무선 링크는 접속 링크(Access link)일 수 있다.The radio links can include a first radio link and a second radio link. For example, the first radio link may be an X-haul link or a backhaul link, and the second radio link may be an access link.

자기 간섭(Self-interference)은 중계 통신 장치(300)가 제1 무선 링크, 예를 들어 엑스홀 링크를 통해 XDU(200)로부터 신호를 수신하는 과정에서, 제2 무선 링크, 예를 들어 접속 링크를 통해 단말기(400, 예를 들어 사용자)에게 송신하는 신호에 의해 발생할 수 있다.Self-interference is a process in which the relay communication device 300 receives a signal from the XDU 200 through a first radio link, for example, an X-hole link, and a second radio link, for example, an access link. It may be caused by a signal transmitted to the terminal 400, for example, a user.

자기 간섭을 효과적으로 완화시키기 위해, 중계 통신 장치(300)는 두 무선 링크가 동일한 스펙트럼을 쓰는 in-band 통신에서 엑스홀 링크(또는 백홀 링크) 및 접속 링크를 동시에 고려하여 빔포밍을 수행할 수 있다. 자원을 직교해서 나눠 쓰는 것보다 대역 점유 기간이 길어져 전체적인 시스템 용량 증대 효과를 얻을 수 있으며, 자기 간섭은 빔포밍을 통해 효과적으로 완화시킬 수 있다.In order to effectively mitigate magnetic interference, the relay communication device 300 may perform beamforming in consideration of an X-hole link (or a backhaul link) and an access link simultaneously in in-band communication in which two radio links use the same spectrum. . The bandwidth occupancy period is longer than that of orthogonal sharing of resources, so that an overall system capacity increase effect can be obtained, and magnetic interference can be effectively alleviated through beamforming.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 자기 간섭을 완화하기 위한 중계 통신 장치의 통신 방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a communication method of a relay communication device for alleviating magnetic interference will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7.

도 2는 도 1에 도시된 중계 통신 장치의 개략적인 블록도이고, 도 3은 자기 간섭을 고려한 빔포밍 방법의 기하학적 해석을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 자기 간섭을 고려한 최적 송신 빔포밍 벡터 및 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 알고리즘의 일 예를 나타낸다.FIG. 2 is a schematic block diagram of the relay communication device shown in FIG. 1, FIG. 3 is a diagram for explaining a geometric analysis of a beamforming method considering magnetic interference, and FIG. 4 is an optimal transmission beamforming vector considering magnetic interference And an algorithm for determining an optimal received beamforming vector.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 중계 통신 장치(300)는 컨트롤러(310), 빔포머(330), 및 매시브 안테나(ANT)를 포함한다.2 to 4, the relay communication device 300 includes a controller 310, a beamformer 330, and a massive antenna (ANT).

컨트롤러(310)는 자기 간섭에 기초하여 무선 네트워크의 처리율을 최대화하기 위한 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다.The controller 310 may determine an optimal transmit beamforming vector and an optimal receive beamforming vector for maximizing the throughput of the wireless network based on the magnetic interference.

빔포머(330)는 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 매시브 안테나(ANT)를 통해 송수신 빔포밍을 수행할 수 있다.The beamformer 330 may perform transmit / receive beamforming through a massive antenna ANT using an optimal transmit beamforming vector and an optimal receive beamforming vector.

무선 네트워크의 처리율을 최대화하기, 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터는 통신 과정에서 발생하는 자기 간섭을 고려하여 결정될 수 있다.In order to maximize the throughput of a wireless network, an optimal transmission beamforming vector and an optimal reception beamforming vector may be determined in consideration of magnetic interference occurring in a communication process.

이를 설명하기 위해 밀리미터파 대역에서 다중안테나 기술 성능 검증을 위해 널리 이용되고 있는 다음과 같은 간단한 채널 모델을 고려할 수 있다.To explain this, the following simple channel model widely used for multi-antenna technology performance verification in the millimeter wave band can be considered.

Figure 112018017929135-pat00013
Figure 112018017929135-pat00013

여기서,

Figure 112018017929135-pat00014
와
Figure 112018017929135-pat00015
은 송신단과 수신단에서의 안테나 개수를 뜻하며,
Figure 112018017929135-pat00016
은 다중 경로(path)의 개수를 의미한다.
Figure 112018017929135-pat00017
은 수신단에서의 수신 조향 벡터(Rx steering vector)이며,
Figure 112018017929135-pat00018
는
Figure 112018017929135-pat00019
번째 경로의 도래각(Angle of arrival(AoA))을 뜻한다.
Figure 112018017929135-pat00020
는 수식적으로 수학식 2와 같이 정의된다.here,
Figure 112018017929135-pat00014
Wow
Figure 112018017929135-pat00015
Means the number of antennas at the transmitting end and the receiving end,
Figure 112018017929135-pat00016
Means the number of multipaths.
Figure 112018017929135-pat00017
Is the Rx steering vector at the receiving end,
Figure 112018017929135-pat00018
The
Figure 112018017929135-pat00019
It means the angle of arrival (AoA) of the second route.
Figure 112018017929135-pat00020
Is mathematically defined as Equation 2.

Figure 112018017929135-pat00021
Figure 112018017929135-pat00021

여기서,

Figure 112018017929135-pat00022
와
Figure 112018017929135-pat00023
는 각각 안테나 간의 간격 및 반송파의 파장이다.
Figure 112018017929135-pat00024
는 송신 조향 벡터(Tx steering vector)이며,
Figure 112018017929135-pat00025
와 유사하게 정의할 수 있다.here,
Figure 112018017929135-pat00022
Wow
Figure 112018017929135-pat00023
Is the spacing between the antennas and the wavelength of the carrier.
Figure 112018017929135-pat00024
Is a Tx steering vector,
Figure 112018017929135-pat00025
Can be defined similarly to

도 1에 도시된 바와 같이, in-band full-duplex 환경에서 다운링크 데이터 전송 환경이 고려된다. 이때, 중계 통신 장치(300)는 XDU(200)로부터

Figure 112018017929135-pat00026
개 안테나를 이용하여 엑스홀 링크를 통해 다운링크 데이터를 수신하고, 동시에
Figure 112018017929135-pat00027
개 안테나를 이용하여 단말기들(400)에게 접속 링크(Access link)를 통해 다운링크 데이터를 송신한다.1, a downlink data transmission environment is considered in an in-band full-duplex environment. At this time, the relay communication device 300 is from the XDU (200)
Figure 112018017929135-pat00026
Downlink data is received through an X-hole link using dog antennas.
Figure 112018017929135-pat00027
The downlink data is transmitted through the access link to the terminals 400 using the dog antennas.

실시예에 따른 빔포밍 방법의 설명의 편의를 위해, 접속 링크(Access link)의 단말기들(400)은 자원을 시간이나 주파수 관점에서 서로 직교하게 할당 받았다고 가정한다.For convenience of description of the beamforming method according to the embodiment, it is assumed that the terminals 400 of the access link are allocated orthogonally to each other in terms of time or frequency.

단말기(400)는 하나의 안테나를 가지고 있다고 가정한다면, 특정 시간에 활성화된(Active) 단말기(400)가 수신한 신호는 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.If it is assumed that the terminal 400 has one antenna, the signal received by the active terminal 400 at a specific time may be expressed as Equation (3).

Figure 112018017929135-pat00028
Figure 112018017929135-pat00028

여기서, 는 활성화된 단말기(400)에게 중계 통신 장치(300)가 접속 링크를 통해 송신하는 송신 신호이며,

Figure 112018017929135-pat00029
는 백색 가우시안 잡음(Additive White Gaussian Noise(AWGN))이 된다.
Figure 112018017929135-pat00030
는 접속 링크의 채널 행렬이며, 수학식 1과 유사하게 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.Here, is a transmission signal that the relay communication device 300 transmits to the activated terminal 400 through the access link,
Figure 112018017929135-pat00029
Is the additive white Gaussian noise (AWGN).
Figure 112018017929135-pat00030
Is a channel matrix of the access link, and can be defined as in Equation 4 similar to Equation 1.

Figure 112018017929135-pat00031
Figure 112018017929135-pat00031

여기서,

Figure 112018017929135-pat00032
는 거리
Figure 112018017929135-pat00033
에서 경로 손실(path loss)을 뜻하며,
Figure 112018017929135-pat00034
로 주어진다. 또한 수학식 4에서
Figure 112018017929135-pat00035
은
Figure 112018017929135-pat00036
번째 경로의 스몰-스케일 페이딩(small-scale fading)을 나타낸다. 참고로, 수학식 3에서 단말기들(400)간에 자원을 직교하도록 할당 받았기 때문에, 단말기들(400)간의 간섭없이 신호를 수신할 수 있으며, 또한 XDU(200)로부터 중계 통신 장치(300)로 송신되는 신호는 밀리미터파 빔포밍을 통해 높은 지향성을 가지고 중계 통신 장치(300)로 송신되며, 밀리미터파 대역의 신호가 가지는 높은 경로 손실로 무시할 수 있어, 수학식 3에 표현하지 않을 수 있다.here,
Figure 112018017929135-pat00032
The distance
Figure 112018017929135-pat00033
In the path loss means (path loss),
Figure 112018017929135-pat00034
Is given as Also in Equation 4
Figure 112018017929135-pat00035
silver
Figure 112018017929135-pat00036
It represents the small-scale fading of the second path. For reference, in Equation 3, since resources are allocated to orthogonally between the terminals 400, a signal can be received without interference between the terminals 400, and also transmitted from the XDU 200 to the relay communication device 300. The signal to be transmitted is transmitted to the relay communication device 300 with high directivity through millimeter wave beamforming, and may be neglected due to the high path loss of the signal in the millimeter wave band, and may not be expressed in Equation (3).

중계 통신 장치(300)에서 수신되는 신호는 다음 수학식 5과 같이 표현할 수 있다.The signal received from the relay communication device 300 may be expressed as Equation 5 below.

Figure 112018017929135-pat00037
Figure 112018017929135-pat00037

는 XDU(200)가 중계 통신 장치(300)에게 엑스홀 링크(X-haul link)를 통해 전송하는 송신 신호이며,

Figure 112018017929135-pat00038
는
Figure 112018017929135-pat00039
을 공분산 행렬로 가지는 AWGN이다. 일반적으로 엑스홀-링크의 경우 LoS(Line-of-Sight)를 확보한 상태의 채널을 가지게 되므로, XDU(200)에서 중계 통신 장치(300)까지의 채널 행렬
Figure 112018017929135-pat00040
(즉, 엑스홀 링크의 채널 행렬)은 다음 수학식 6과 같이 모델링할 수 있다.Is a transmission signal that the XDU 200 transmits to the relay communication device 300 through an X-haul link,
Figure 112018017929135-pat00038
The
Figure 112018017929135-pat00039
Is AWGN having a covariance matrix. In general, in the case of the X-hole-link, since it has a channel with a line-of-sight (LoS) secured, a channel matrix from the XDU 200 to the relay communication device 300
Figure 112018017929135-pat00040
(I.e., the channel matrix of the X-hole link) can be modeled as in Equation 6 below.

Figure 112018017929135-pat00041
Figure 112018017929135-pat00041

여기서,

Figure 112018017929135-pat00042
는 거리
Figure 112018017929135-pat00043
에서 경로 손실을 뜻하며,
Figure 112018017929135-pat00044
로 주어진다. 또한,
Figure 112018017929135-pat00045
는 In-band Full duplex 송신에 의해 발생하는 간섭 신호에 대한 채널 행렬이다. 수학식 5를 참고하면, 엑스홀 링크 다운링크 신호를 가 수신하는데 있어서 중계 통신 장치(300)가 접속 링크를 통해 단말기(400)로 송신하는 신호가 간섭 신호로 작용한다. 즉,
Figure 112018017929135-pat00046
는 In-band Full duplex 송신을 통해 스펙트럼을 공유해서 동시에 송수신하기 때문에 생기는 간섭 신호에 대한 채널 행렬이다.here,
Figure 112018017929135-pat00042
The distance
Figure 112018017929135-pat00043
In the path loss,
Figure 112018017929135-pat00044
Is given as In addition,
Figure 112018017929135-pat00045
Is a channel matrix for interference signals generated by in-band full duplex transmission. Referring to Equation 5, when the X-hole link downlink signal is received, the signal transmitted by the relay communication device 300 to the terminal 400 through the access link acts as an interference signal. In other words,
Figure 112018017929135-pat00046
Is a channel matrix for an interference signal that occurs because the spectrum is shared and transmitted and received simultaneously through in-band full duplex transmission.

이때, 엑스홀 링크에 대한 채널에서의 달성 가능한 레이트(Achievable rate)은 다음 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the achievable rate in the channel for the X-hole link can be expressed as Equation (7).

Figure 112018017929135-pat00047
Figure 112018017929135-pat00047

수학식 7에서, 두번째 등호는 XDU(200)에서의 최적 송신 빔포밍 벡터는

Figure 112018017929135-pat00048
으로 주어지므로 유도된다. 또한, 접속 링크에 대한 채널에서의 달성 가능한 레이트(Achievable rate)은 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 7, the second equal sign is the optimal transmission beamforming vector in XDU 200.
Figure 112018017929135-pat00048
As it is given by, it is induced. Further, an achievable rate in a channel for an access link may be expressed as Equation 8.

Figure 112018017929135-pat00049
Figure 112018017929135-pat00049

여기서,

Figure 112018017929135-pat00050
은 중계 통신 장치(300)에서 단말기(400)로 전송하기 위한 신호를 만들 때 필요한 송신 빔포밍 벡터이고,
Figure 112018017929135-pat00051
은 엑스홀 링크를 통해 XDU(200)에서 송신한 신호를 중계 통신 장치(300)에서 수신할 때 필요한 수신 빔포밍 벡터이다.here,
Figure 112018017929135-pat00050
Is a transmission beamforming vector required when making a signal for transmission from the relay communication device 300 to the terminal 400,
Figure 112018017929135-pat00051
Is a reception beamforming vector required when the relay communication device 300 receives the signal transmitted from the XDU 200 through the X-hole link.

이때, 이동 엑스홀 네트워크의 처리율(또는 달성 가능한 레이트)은 엑스홀 링크와 접속 링크의 채널 용량 중에 최소값에 의해 결정되므로, 시스템 처리율을 최대화 하기 위한 최적화 문제는 다음과 같이 세울 수 있다.At this time, since the throughput (or achievable rate) of the mobile X-hole network is determined by the minimum value among the channel capacities of the X-hole link and the access link, an optimization problem for maximizing system throughput can be established as follows.

Figure 112018017929135-pat00052
Figure 112018017929135-pat00052

(P1)의 경우 비-컨벡스(Non-convex)이고,

Figure 112018017929135-pat00053
가
Figure 112018017929135-pat00054
과
Figure 112018017929135-pat00055
모두에 영향을 미치기 때문에, 닫힌 해가 존재하지 않는다. In case of (P1), it is non-convex,
Figure 112018017929135-pat00053
end
Figure 112018017929135-pat00054
and
Figure 112018017929135-pat00055
There is no closed solution because it affects everyone.

최적화된

Figure 112018017929135-pat00056
와
Figure 112018017929135-pat00057
에 대한 통찰력을 얻기 위해, 접속 링크에 해당하는 채널이 Rank-one이라 가정한다. 예를 들어, 접속 링크에 해당하는 채널이 LoS가 확보되어 하나의 경로를 가지는 것으로 모델링된 것일 수 있다.Optimized
Figure 112018017929135-pat00056
Wow
Figure 112018017929135-pat00057
In order to obtain an insight about, it is assumed that the channel corresponding to the access link is Rank-one. For example, the channel corresponding to the access link may be modeled as having one path by securing LoS.

즉,

Figure 112018017929135-pat00058
이라 두면, 수학식 8은 다음 수학식 10과 같은 수식으로 표현할 수 있다.In other words,
Figure 112018017929135-pat00058
Therefore, Equation 8 can be expressed by Equation 10 below.

Figure 112018017929135-pat00059
Figure 112018017929135-pat00059

따라서, 최적화 문제 (P1)은 다음 수학식 11과 같이 변환될 수 있다. Therefore, the optimization problem P1 can be converted as shown in Equation 11 below.

Figure 112018017929135-pat00060
Figure 112018017929135-pat00060

여기서,

Figure 112018017929135-pat00061
로 주어진다. 참고로,
Figure 112018017929135-pat00062
은 엑스홀 링크의 SINR(Signal to Interference-plus-Noise Ratio)을 나타내며,
Figure 112018017929135-pat00063
은 접속 링크의 SNR(Signal to Noise Ratio)이다.
Figure 112018017929135-pat00064
는 SINR과 SNR에 모두 영향을 미치므로
Figure 112018017929135-pat00065
역시 닫힌 해가 존재하지 않는다.here,
Figure 112018017929135-pat00061
Is given as Note that,
Figure 112018017929135-pat00062
Indicates the SINR (Signal to Interference-plus-Noise Ratio) of the X-hole link,
Figure 112018017929135-pat00063
Is the SNR (Signal to Noise Ratio) of the access link.
Figure 112018017929135-pat00064
Will affect both SINR and SNR,
Figure 112018017929135-pat00065
There is no closed year either.

따라서

Figure 112018017929135-pat00066
의 최적해를 구하기 위해 문제
Figure 112018017929135-pat00067
을 두 가지 부문제로 나누어서 Iterative방식을 취할 수 있다.therefore
Figure 112018017929135-pat00066
Problem to find the optimal solution of
Figure 112018017929135-pat00067
It can be divided into two divisions, and the Iterative method can be taken.

Figure 112018017929135-pat00068
가 주어졌을 때, 첫번째 부문제는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018017929135-pat00068
Given, the first division system can be expressed as

Figure 112018017929135-pat00069
Figure 112018017929135-pat00069

Figure 112018017929135-pat00070
가 주어졌을 때, 두번째 부문제는 다음과 같다.
Figure 112018017929135-pat00070
When is given, the second division system is as follows.

Figure 112018017929135-pat00071
Figure 112018017929135-pat00071

이때 제약 조건의 부등식은 엑스홀 링크 방향으로 간섭량을 조절하기 위해 도입하였다.At this time, the inequality of the constraint was introduced to control the amount of interference in the direction of the X-hole link.

부문제

Figure 112018017929135-pat00072
의 최적해는 다음과 같이 주어진다. Division system
Figure 112018017929135-pat00072
The optimal solution of is given by

Figure 112018017929135-pat00073
Figure 112018017929135-pat00073

여기서,

Figure 112018017929135-pat00074
로 주어지는 정규화 파라미터이다.
Figure 112018017929135-pat00075
는
Figure 112018017929135-pat00076
의 크기가 1이 되도록 하기 위한 정규화 상수이다.here,
Figure 112018017929135-pat00074
Is the normalization parameter given by.
Figure 112018017929135-pat00075
The
Figure 112018017929135-pat00076
This is a normalization constant to make the size of 1 equal to 1.

또한,

Figure 112018017929135-pat00077
의 최적해는 다음 수학식 15과 같이 유도될 수 있다. In addition,
Figure 112018017929135-pat00077
The optimal solution of can be derived as in Equation 15 below.

Figure 112018017929135-pat00078
Figure 112018017929135-pat00078

여기서,

Figure 112018017929135-pat00079
이고
Figure 112018017929135-pat00080
이다. ,
Figure 112018017929135-pat00081
는 중계 통신 장치(300)에서 XDU(200)로부터 신호를 수신하는데 자기 간섭을 발생시키는 방향을 가리키는 방향 벡터를 의미할 수 있다.
Figure 112018017929135-pat00082
는
Figure 112018017929135-pat00083
를
Figure 112018017929135-pat00084
방향에 직교한 성분으로 표현된 방향 벡터를 의미할 수 있다.here,
Figure 112018017929135-pat00079
ego
Figure 112018017929135-pat00080
to be. ,
Figure 112018017929135-pat00081
May mean a direction vector indicating a direction in which magnetic interference occurs in receiving a signal from the XDU 200 in the relay communication device 300.
Figure 112018017929135-pat00082
The
Figure 112018017929135-pat00083
To
Figure 112018017929135-pat00084
It may mean a direction vector expressed as a component orthogonal to the direction.

즉, 수학식 15의 물리적인 의미를 살펴보면,

Figure 112018017929135-pat00085
를 위한 최적 빔포밍 벡터
Figure 112018017929135-pat00086
는
Figure 112018017929135-pat00087
와
Figure 112018017929135-pat00088
를
Figure 112018017929135-pat00089
의 Null space로 투영시킨 벡터로 이루어진 공간에 존재한다. 수학식 15을 수학식 13
Figure 112018017929135-pat00090
에 대입하면, 문제
Figure 112018017929135-pat00091
는 다음 수학식 16과 같이 변환할 수 있다.That is, looking at the physical meaning of Equation (15),
Figure 112018017929135-pat00085
Optimal beamforming vector for
Figure 112018017929135-pat00086
The
Figure 112018017929135-pat00087
Wow
Figure 112018017929135-pat00088
To
Figure 112018017929135-pat00089
It exists in a space composed of vectors projected into the null space of. Equation 15 to Equation 13
Figure 112018017929135-pat00090
When assigned to, the problem
Figure 112018017929135-pat00091
Can be converted to Equation 16 below.

Figure 112018017929135-pat00092
Figure 112018017929135-pat00092

여기서,

Figure 112018017929135-pat00093
로 표현된다.
Figure 112018017929135-pat00094
는
Figure 112018017929135-pat00095
가
Figure 112018017929135-pat00096
성분을 얼마나 가지고 있는지를 나타내는 값이며,
Figure 112018017929135-pat00097
는
Figure 112018017929135-pat00098
가
Figure 112018017929135-pat00099
성분을 얼마나 가지고 있는 나타내는 값이다.here,
Figure 112018017929135-pat00093
It is expressed as
Figure 112018017929135-pat00094
The
Figure 112018017929135-pat00095
end
Figure 112018017929135-pat00096
It is a value indicating how much the ingredients are,
Figure 112018017929135-pat00097
The
Figure 112018017929135-pat00098
end
Figure 112018017929135-pat00099
It is a value indicating how much the ingredients are.

또한,

Figure 112018017929135-pat00100
의 최적해는 수학식 17과 같이 주어진다.In addition,
Figure 112018017929135-pat00100
The optimal solution of is given by Equation (17).

Figure 112018017929135-pat00101
Figure 112018017929135-pat00101

위에서

Figure 112018017929135-pat00102
인 경우, 최적
Figure 112018017929135-pat00103
는 수학식 18과 같이 주어진다.From above
Figure 112018017929135-pat00102
If is, optimal
Figure 112018017929135-pat00103
Is given by Equation 18.

Figure 112018017929135-pat00104
Figure 112018017929135-pat00104

그렇지 않을 경우, 최적

Figure 112018017929135-pat00105
는 수학식 19과 같다. Otherwise, optimal
Figure 112018017929135-pat00105
Is as shown in Equation 19.

Figure 112018017929135-pat00106
Figure 112018017929135-pat00106

여기서,

Figure 112018017929135-pat00107
는 엑스홀 링크가 허용하는 간섭 레벨, 즉 허용 간섭 레벨을 의미하고,
Figure 112018017929135-pat00108
은 자기 간섭의 자기 간섭 레벨을 의미한다. here,
Figure 112018017929135-pat00107
Means an interference level allowed by the X-Hall link, that is, an allowable interference level,
Figure 112018017929135-pat00108
Means the self-interference level of self-interference.

도 3에 도시된 바와 같이, 자기 간섭 레벨이 허용 간섭 레벨보다 작을 경우(CASE 1), 최적의 빔포밍 전략은

Figure 112018017929135-pat00109
쪽으로 Maximal ratio transmission임을 확인할 수 있다. 또한, 자기 간섭이 허용 간섭 레벨보다 클 경우(CASE 2), 자기 간섭 방향으로의 간섭 레벨을 허용치(
Figure 112018017929135-pat00110
) 만큼 줄여서 빔포밍하는 것이 최적의 전송 전략임을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, when the self-interference level is less than the allowable interference level (CASE 1), the optimal beamforming strategy is
Figure 112018017929135-pat00109
It can be confirmed that the maximum ratio transmission. In addition, when the magnetic interference is greater than the allowable interference level (CASE 2), the interference level in the direction of the magnetic interference is allowed (
Figure 112018017929135-pat00110
It can be confirmed that beamforming by reducing it as much as) is an optimal transmission strategy.

상술한 내용을 바탕으로 최적의

Figure 112018017929135-pat00111
와
Figure 112018017929135-pat00112
를 구하는 Iterative algorithm은 도 4에 도시된 알고리즘과 같이 정리할 수 있다.Optimal based on the above
Figure 112018017929135-pat00111
Wow
Figure 112018017929135-pat00112
The Iterative algorithm for obtaining can be summarized as the algorithm shown in FIG. 4.

먼저, 컨트롤러(310)는

Figure 112018017929135-pat00113
를 접속 링크에서 최대 SNR을 가질 수 있는 MRT기법을 취하도록 초기화한 뒤, Iterative algorithm을 시작할 수 있다. 즉, 컨트롤러(310)는
Figure 112018017929135-pat00114
를 접속 링크에서 최대 SNR을 갖도록 초기 송신 빔포밍 벡터를 설정할 수 있다. 컨트롤러(310)는 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여
Figure 112018017929135-pat00115
을 계산할 수 있다.First, the controller 310
Figure 112018017929135-pat00113
After initializing to take the MRT technique that can have the maximum SNR on the access link, iterative algorithm can be started. That is, the controller 310
Figure 112018017929135-pat00114
The initial transmission beamforming vector may be set to have the maximum SNR in the access link. The controller 310 uses an initial transmission beamforming vector
Figure 112018017929135-pat00115
Can be calculated.

이후에, 컨트롤러(310)는 엑스홀 링크로의 간섭에 기초하여

Figure 112018017929135-pat00116
을 계산할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(310)는 엑스홀 링크의 SINR과 상기 접속 링크의 SNR을 비교하여
Figure 112018017929135-pat00117
을 계산할 수 있다.Thereafter, the controller 310 is based on the interference to the X-hole link
Figure 112018017929135-pat00116
Can be calculated. For example, the controller 310 compares the SINR of the X-hole link and the SNR of the access link,
Figure 112018017929135-pat00117
Can be calculated.

SINR이 SNR보다 크거나 같은 경우, 컨트롤러(310)는 초기 송신 빔포밍 벡터를

Figure 112018017929135-pat00118
로 계산하고, 알고리즘을 종료할 수 있다.If the SINR is greater than or equal to the SNR, the controller 310 uses an initial transmission beamforming vector.
Figure 112018017929135-pat00118
You can calculate and terminate the algorithm.

SINR이 상기 SNR보다 작은 경우, 컨트롤러(310)는 알고리즘을 종료하지 않고

Figure 112018017929135-pat00119
를 계산할 수 있다. 이때, 컨트롤러(310)는
Figure 112018017929135-pat00120
을 계산하기 위해 엑스홀 링크로의 허용 간섭 레벨을 고려할 수 있다.If SINR is smaller than the SNR, the controller 310 does not terminate the algorithm
Figure 112018017929135-pat00119
Can be calculated. At this time, the controller 310
Figure 112018017929135-pat00120
The allowable level of interference to the X-hole link can be considered to calculate.

자기 간섭의 자기 간섭 레벨이 허용 간섭 레벨보다 작거나 같은 경우, 컨트롤러(310)는

Figure 112018017929135-pat00121
를
Figure 112018017929135-pat00122
(송신 조향 벡터)로 결정할 수 있다.If the self-interference level of the self-interference is less than or equal to the allowable interference level, the controller 310
Figure 112018017929135-pat00121
To
Figure 112018017929135-pat00122
(Transmission steering vector).

자기 간섭 레벨이 허용 간섭 레벨보다 큰 경우, 컨트롤러(310)는 허용 간섭 레벨을 자기 간섭 방향으로 허용치(

Figure 112018017929135-pat00123
)만큼 줄여서
Figure 112018017929135-pat00124
를 계산할 수 있다.When the self-interference level is greater than the allowable interference level, the controller 310 sets the allowable interference level in the direction of self-interference (
Figure 112018017929135-pat00123
As short as)
Figure 112018017929135-pat00124
Can be calculated.

송신 빔포밍 벡터와 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 과정에서 서로 영향을 주기 때문에, 컨트롤러(310)는 iteration 동작을 통해 반복적인 업데이트 과정을 수행하여 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산할 수 있다. 도 4에 도시된 알고리즘과 같이, 컨트롤러(310)는 step 4에서 계산된 최적 송신 빔포밍 벡터를 초기 송신 빔포밍 벡터로 업데이트하여 step 2 내지 step 4를 반복적으로 수행할 수 있다. Since the transmit beamforming vector and the receive beamforming vector are influenced by each other, the controller 310 can perform an iterative update process through an iteration operation to calculate an optimal transmit beamforming vector and an optimal receive beamforming vector. have. As in the algorithm shown in FIG. 4, the controller 310 may repeatedly perform steps 2 to 4 by updating the optimal transmission beamforming vector calculated in step 4 to the initial transmission beamforming vector.

즉, 컨트롤러(310)는 엑스홀 링크의 간섭을 허용하고도 엑스홀 링크의 채널 용량이 크다면, 최적의 해를 찾았다 판단하고 알고리즘을 종료하는 반면, 그렇지 않으면 최적의 해를 찾을 때까지 반복적으로 위 과정을 수행한다. That is, the controller 310 determines that the optimal solution has been found and terminates the algorithm if the channel capacity of the X-hole link is large even though interference of the X-hole link is allowed, but repeatedly until an optimal solution is found. Perform the above procedure.

도 5는 도 2 내지 도 4에서 설명한 빔포밍 전송 전략을 확장하기 위한 채널 정보 피드백 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining an example of a channel information feedback method for extending the beamforming transmission strategy described in FIGS. 2 to 4.

도 2 내지 도 4에서는 접속 링크에 해당하는 채널이 Rank-one (

Figure 112018017929135-pat00125
)이라 가정하고 중계 통신 장치(300)의 빔포밍 전송 전송 전략을 설명하였다.2 to 4, the channel corresponding to the access link is Rank-one (
Figure 112018017929135-pat00125
) And the beamforming transmission transmission strategy of the relay communication device 300 has been described.

실시예에 따른 빔포밍 전송 전략은 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적인 Rank-deficient channel()에 대해서도 확장이 가능할 수 있다.The beamforming transmission strategy according to the embodiment is not limited thereto, and may be extended for a general Rank-deficient channel ().

이를 위해, 단말기(400)는 CDI(

Figure 112018017929135-pat00126
) 및 CQI(
Figure 112018017929135-pat00127
, 또는
Figure 112018017929135-pat00128
의 추정치)를 중계 통신 장치(300)로 피드백할 수 있다.To this end, the terminal 400 is a CDI (
Figure 112018017929135-pat00126
) And CQI (
Figure 112018017929135-pat00127
, or
Figure 112018017929135-pat00128
The estimated value of) may be fed back to the relay communication device 300.

도 5에 도시된 바와 같이, 단말기(400)에서 CDI(Channel Direction Indicator) 정보를 추정하기 위해, 단말기(400)는 수학식 20와 같이

Figure 112018017929135-pat00129
(CDI)를 추정하여 feedback한다.As shown in FIG. 5, in order to estimate CDI (Channel Direction Indicator) information in the terminal 400, the terminal 400 is represented by Equation 20.
Figure 112018017929135-pat00129
(CDI) is estimated and fed back.

Figure 112018017929135-pat00130
Figure 112018017929135-pat00130

또한, CQI(Channel Quality Indicator)의 경우 Analog feedback방식 등으로 중계 통신 장치(400)에서

Figure 112018017929135-pat00131
를 쉽게 추정할 수 있으며, 중계 통신 장치(400)에서는
Figure 112018017929135-pat00132
이라 가정하고, 최적의
Figure 112018017929135-pat00133
와
Figure 112018017929135-pat00134
를 구하는 Iterative algorithm을 적용할 수 있다.In addition, in the case of a channel quality indicator (CQI), the relay communication device 400 uses an analog feedback method or the like.
Figure 112018017929135-pat00131
Can be easily estimated, the relay communication device 400
Figure 112018017929135-pat00132
Assuming this, optimal
Figure 112018017929135-pat00133
Wow
Figure 112018017929135-pat00134
Iterative algorithm can be applied.

도 5에서, 필요한 피드백 비트의 수는 송신 안테나 개수에 비례해서 수학식 21과 같이 설정한다.In FIG. 5, the number of required feedback bits is set as shown in Equation 21 in proportion to the number of transmit antennas.

Figure 112018017929135-pat00135
Figure 112018017929135-pat00135

즉, 안테나의 개수(

Figure 112018017929135-pat00136
)가 증가함에 따라 log
Figure 112018017929135-pat00137
에 비례해서 피드백 비트 수를 증가시키면 채널을 완벽하게 알 때에 비해 성능 저하가 없게 된다. 이때,
Figure 112018017929135-pat00138
는 채널 정보가 완벽할 때 대비 성능 간격(gap)에 따라 결정되는 상수이다.That is, the number of antennas (
Figure 112018017929135-pat00136
) As log increases
Figure 112018017929135-pat00137
Increasing the number of feedback bits in proportion to, there is no performance degradation compared to knowing the channel perfectly. At this time,
Figure 112018017929135-pat00138
Is a constant determined according to the performance gap (gap) when the channel information is perfect.

도 6 및 도 7은 실시예에 따른 빔포밍 방법에 대한 시뮬레이션을 통한 성능을 설명하기 위한 그래프이다.6 and 7 are graphs for explaining performance through simulation of a beamforming method according to an embodiment.

실시예에 따른 빔포밍 방법에 대한 성능을 검증하기 위해 Matlab을 통해 모의 실험을 수행하였다. XDU(200)의 Tx안테나 개수는

Figure 112018017929135-pat00139
으로 가정하였고, 중계 통신 장치(300)의 송수신 안테나 개수는 각각
Figure 112018017929135-pat00140
으로 정의하였다.In order to verify the performance of the beamforming method according to the embodiment, a simulation was performed through Matlab. The number of Tx antennas of the XDU 200 is
Figure 112018017929135-pat00139
It is assumed that the number of transmit and receive antennas of the relay communication device 300 is each
Figure 112018017929135-pat00140
It was defined as

Figure 112018017929135-pat00141
이며, 중계 통신 장치(300)에서의 수신 SNR은
Figure 112018017929135-pat00142
로 정의된다. 그리고 X-haul link의 경우 LoS 채널 환경을 확보하였다는 가정을 하고 송수신기 간 거리를 350m로 정의하였다. 이에 따른 path loss는
Figure 112018017929135-pat00143
으로 주어진다.
Figure 112018017929135-pat00144
이면서 Rank-deficient channel에서의 성능을 비교하였다.
Figure 112018017929135-pat00141
Is, the received SNR at the relay communication device 300 is
Figure 112018017929135-pat00142
Is defined as In the case of X-haul link, it was assumed that the LoS channel environment was secured, and the distance between the transceivers was defined as 350m. The resulting path loss is
Figure 112018017929135-pat00143
Is given as
Figure 112018017929135-pat00144
At the same time, performance in Rank-deficient channels was compared.

도 6은 실실예에 따른 빔포밍 방법과 기존의 Access link만 고려한 mmWave기반 beamspace MIMO기술의 Achievable rate 성능을 SNR에 따라 비교한 것이다.6 is a comparison of the beamforming method according to a practical example and the Achievable rate performance of mmWave-based beamspace MIMO technology considering only the existing access link according to SNR.

도 6에서에서 실시예에 따른 빔포밍 방법이 기존의 기술에 비해 1bps/Hz 정도 더 우수함을 확인할 수 있다. 즉, 접속 링크의 채널 상태가 엑스홀 링크에 비해 좋을 경우, 전체 시스템의 전송 속도에 엑스홀 링크에서 Bottleneck이 걸리기 때문에 접속 링크의 자기 간섭을 통제하여 엑스홀 링크의 성능을 개선 시키는 것이 전체 시스템 개선에 중요한 영향을 미치게 된다.In FIG. 6, it can be seen that the beamforming method according to the embodiment is about 1 bps / Hz better than the existing technology. That is, if the channel status of the access link is better than that of the X-Hall link, improving the performance of the X-Hall link by controlling the self-interference of the access link to improve the performance of the X-Hall link by controlling the bottleneck in the X-Hall link at the transmission speed of the entire system Will have an important effect on

도 7은 안테나 개수에 따른 달성 가능한 레이트 성능을 비교한 그래프이다. 참고로 중계 통신 장치(300)의 송신단에서 완벽하게 채널을 알 때와, 피드백 비트수를 수학식 20와 같이

Figure 112018017929135-pat00145
로 두었을 때의 성능을 비교하였다. 여기서
Figure 112018017929135-pat00146
으로 설정하였으며 도 7에서
Figure 112018017929135-pat00147
로 정의한다.7 is a graph comparing the achievable rate performance according to the number of antennas. For reference, when the transmitting end of the relay communication device 300 knows the channel perfectly, and the number of feedback bits is expressed by Equation 20.
Figure 112018017929135-pat00145
Performance was compared when placed as. here
Figure 112018017929135-pat00146
In Figure 7
Figure 112018017929135-pat00147
Is defined as

또한 성능 비교를 위해

Figure 112018017929135-pat00148
로 설정하였을 때와
Figure 112018017929135-pat00149
로 안테나 개수와 상관없이 설정하였을 때의 성능을 비교하였다. 도 7에서 확인할 수 있듯이 중계 통신 장치(300)가 채널을 완벽하게 알 때에는 안테나의 개수가 증가함에 따라 전송 속도가 증가함을 확인할 수 있다. 참고로 안테나 개수가 증가함에 따라 전송 속도 증가폭은 줄어들게 된다. 그리고 수학식 20와 같이 Feedback비트수를 결정할 때에는 채널을 완벽하게 알 때와 거의 비슷한 성능을 내는 것을 확인할 수 있다.Also for performance comparison
Figure 112018017929135-pat00148
When set to
Figure 112018017929135-pat00149
Performance was compared when set regardless of the number of low antennas. As can be seen in FIG. 7, when the relay communication device 300 completely knows the channel, it can be confirmed that the transmission speed increases as the number of antennas increases. For reference, as the number of antennas increases, the increase rate of transmission speed decreases. In addition, when determining the number of feedback bits, as shown in Equation 20, it can be seen that the performance is almost the same as when the channel is perfectly known.

반면,

Figure 112018017929135-pat00150
로 설정하였을 때에는 안테나 개수가 증가함에 따라 어느 정도 성능은 개선되나 안테나 개수가 40개보다 많아질 때, 성능이 오히려 감소함을 알 수 있다. 이는 안테나 개수가 증가함에 따라 보다 Sharp한 형태의 빔을 형성할 수 있어 자기 간섭을 줄일 수 있으나, Sharpness가 증가할수록, 바라보는 각도가 일치하지 않게 되면 그만큼 큰 beamforming gain loss가 생기게 되므로 이에 비례해서 AoD의 quantization error를 줄여야 성능 loss가 줄어들게 된다. 따라서
Figure 112018017929135-pat00151
로 설정하였을 경우, 안테나의 개수가 증가함에 따라 Rate loss가 커지게 되어 도 7과 같은 그래프를 얻을 수 있게 된다.On the other hand,
Figure 112018017929135-pat00150
When set to, it can be seen that the performance improves to some extent as the number of antennas increases, but when the number of antennas exceeds 40, the performance decreases. This can form a sharper beam as the number of antennas increases, which can reduce magnetic interference, but as the sharpness increases, if the viewing angle does not match, a larger beamforming gain loss occurs, so AoD is proportional to this. Reducing the quantization error of reduces the performance loss. therefore
Figure 112018017929135-pat00151
When set to, the rate loss increases as the number of antennas increases, and a graph as shown in FIG. 7 can be obtained.

이 출원은 2017년도 정보(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기술진흥센터의 지원을 받아 수행된 연구 결과이다(No.2014-0-00282,　초연결 스마트 서비스를 위한　5G　이동통신 핵심기술 개발).This application is the result of research conducted in 2017 with the support of the Information and Communication Technology Promotion Center as the source of information (Ministry of Science and ICT) (No. 2014-0-00282, “5G” mobile communication core technology development for ultra-connected smart service) ).

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (22)

무선 링크들을 통해 데이터를 중계하는 무선 네트워크에서의 통신 방법에 있어서,
송신 빔포밍을 위한 송신 안테나의 개수에 기초하여 사용자로부터 수신하는 CQI(Channel Quality Indicator) 정보 및 CDI(Channel Direction Indicator) 정보에 대한 피드백 비트의 수를 계산하는 단계;
상기 피드백 비트의 수를 설정하여 상기 사용자로부터 상기 CQI 정보 및 상기 CDI 정보를 수신하는 단계;
자기 간섭, 상기 CQI 정보 및 상기 CDI 정보에 기초하여 상기 무선 네트워크의 처리율을 최대화하기 위한 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계; 및
상기 최적 송신 빔포밍 벡터와 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 송수신 빔포밍을 수행하는 단계
를 포함하고,
상기 자기 간섭은 상기 무선 링크들 중에서 어느 하나를 통해 신호를 수신하는 과정에서 상기 무선 링크들 중에서 다른 하나를 통해 사용자에게 송신하는 신호에 의해 발생하는 통신 방법.
A method of communication in a wireless network that relays data over wireless links, the method comprising:
Calculating the number of feedback bits for channel quality indicator (CQI) information and channel direction indicator (CDI) information received from a user based on the number of transmit antennas for transmission beamforming;
Setting the number of feedback bits to receive the CQI information and the CDI information from the user;
Calculating an optimal transmission beamforming vector and an optimal reception beamforming vector for maximizing the throughput of the wireless network based on self-interference, the CQI information and the CDI information; And
Transmitting and receiving beamforming using the optimal transmission beamforming vector and the optimal reception beamforming vector
Including,
The magnetic interference is a communication method generated by a signal transmitted to a user through another one of the wireless links in the process of receiving a signal through any one of the wireless links.
제1항에 있어서,
상기 어느 하나는 엑스홀 링크(X-haul link) 또는 백홀 링크(Backhaul link)이고, 상기 다른 하나는 접속 링크(Access link)인 통신 방법.
According to claim 1,
The one of the X-haul link (X-haul link) or a backhaul link (Backhaul link), the other is an access link (Access link) communication method.
제1항에 있어서,
상기 무선 네트워크는 이동 엑스홀 네트워크(Mobile X-haul Network(MXN))을 포함하는 계층적 무선 네트워크인 통신 방법.
According to claim 1,
The wireless network is a hierarchical wireless network including a Mobile X-haul Network (MXN).
제1항에 있어서,
상기 무선 링크들은 동일한 대역을 이용하는 독립적인 무선 링크들인 통신 방법.
According to claim 1,
The wireless links are independent wireless links using the same band.
제4항에 있어서,
상기 동일한 대역은 밀리미터파 대역인 통신 방법.
The method of claim 4,
The same band is a millimeter wave band communication method.
제2항에 있어서,
상기 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는,
상기 접속 링크에서 최대 SNR을 갖도록 초기 송신 빔포밍 벡터를 설정하는 단계;
상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계; 및
상기 엑스홀 링크로의 간섭에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계
를 포함하는 통신 방법.
According to claim 2,
The step of calculating the optimal transmission beamforming vector and the optimal reception beamforming vector is:
Setting an initial transmission beamforming vector to have a maximum SNR on the access link;
Calculating the optimal reception beamforming vector using the initial transmission beamforming vector; And
Calculating the optimal transmission beamforming vector based on interference to the X-hole link
Communication method comprising a.
제6항에 있어서,
상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계와 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 상기 초기 송신 빔포밍 벡터로 업데이트하여 반복적으로 수행되는 통신 방법.
The method of claim 6,
The step of calculating the optimal received beamforming vector using the initial transmitted beamforming vector and the step of calculating the optimal transmitted beamforming vector using the initial transmitted beamforming vector are the steps of calculating the optimal transmitted beamforming vector. Communication method repeatedly performed by updating to a beamforming vector.
제6항에 있어서,
상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는,
상기 엑스홀 링크의 SINR과 상기 접속 링크의 SNR을 비교하는 단계;
상기 SINR이 상기 SNR보다 크거나 같은 경우, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 상기 최적 송신 빔포밍 벡터로 계산하는 단계; 및
상기 SINR이 상기 SNR보다 작은 경우, 상기 엑스홀 링크로의 허용 간섭 레벨에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계
를 포함하는 통신 방법.
The method of claim 6,
The step of calculating the optimal transmission beamforming vector using the initial transmission beamforming vector may include:
Comparing the SINR of the X-hole link and the SNR of the access link;
If the SINR is greater than or equal to the SNR, calculating the initial transmission beamforming vector as the optimal transmission beamforming vector; And
If the SINR is smaller than the SNR, calculating the optimal transmission beamforming vector based on the allowable interference level to the X-hole link.
Communication method comprising a.
제8항에 있어서,
상기 허용 간섭 레벨에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계는,
상기 자기 간섭의 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 작거나 같은 경우, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 송신 조향 벡터로 결정하는 단계; 및
상기 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 큰 경우, 상기 허용 간섭 레벨을 자기 간섭 방향으로 허용치만큼 줄여서 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 단계
를 포함하는 통신 방법.
The method of claim 8,
Calculating the optimal transmission beamforming vector based on the allowable interference level,
When the self-interference level of the self-interference is less than or equal to the allowable interference level, determining the optimal transmission beamforming vector as a transmission steering vector; And
If the self-interference level is greater than the allowable interference level, calculating the optimal transmission beamforming vector by reducing the allowable interference level by an allowable value in the self-interference direction.
Communication method comprising a.
제9항에 있어서,
상기 송신 조향 벡터는
Figure 112018017929135-pat00152
이고,
Figure 112018017929135-pat00153
은 1번째 경로의 AoA(Angle of arrival)인 통신 방법.
The method of claim 9,
The transmission steering vector
Figure 112018017929135-pat00152
ego,
Figure 112018017929135-pat00153
Is the first route AoA (Angle of arrival) communication method.
제9항에 있어서,
상기 허용치는
Figure 112018017929135-pat00154
이고,
Figure 112018017929135-pat00155
은 상기 최적 수신 빔포밍 벡터이고,
Figure 112018017929135-pat00156
은 상기 허용 간섭 레벨이고,
Figure 112018017929135-pat00157
은 간섭 신호에 대한 채널 행렬인 통신 방법.
The method of claim 9,
The allowable value
Figure 112018017929135-pat00154
ego,
Figure 112018017929135-pat00155
Is the optimal received beamforming vector,
Figure 112018017929135-pat00156
Is the permissible interference level,
Figure 112018017929135-pat00157
Is a channel matrix for interference signals.
무선 링크들을 통해 데이터를 중계하는 무선 네트워크에서의 통신 방법을 수행하는 통신 장치에 있어서,
매시브 안테나;
송신 빔포밍을 위한 송신 안테나의 개수에 기초하여 사용자로부터 수신하는 CQI(Channel Quality Indicator) 정보 및 CDI(Channel Direction Indicator) 정보에 대한 피드백 비트의 수를 계산하고, 상기 피드백 비트의 수를 설정하여 상기 사용자로부터 상기 CQI 정보 및 상기 CDI 정보를 수신하고, 자기 간섭, 상기 CQI 정보 및 상기 CDI 정보에 기초하여 상기 무선 네트워크의 처리율을 최대화하기 위한 최적 송신 빔포밍 벡터와 최적 수신 빔포밍 벡터를 결정하는 컨트롤러; 및
상기 최적 송신 빔포밍 벡터와 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 매시브 안테나를 통해 송수신 빔포밍을 수행하는 빔포머
를 포함하고,
상기 자기 간섭은 상기 무선 링크들 중에서 어느 하나를 통해 신호를 수신하는 과정에서 상기 무선 링크들 중에서 다른 하나를 통해 사용자에게 송신하는 신호에 의해 발생하는 통신 장치.
A communication device for performing a communication method in a wireless network relaying data over wireless links, comprising:
Massive antenna;
The number of feedback bits for channel quality indicator (CQI) information and channel direction indicator (CDI) information received from a user is calculated based on the number of transmit antennas for transmission beamforming, and the number of feedback bits is set to A controller for receiving the CQI information and the CDI information from a user, and determining an optimal transmission beamforming vector and an optimal reception beamforming vector for maximizing the throughput of the wireless network based on self-interference, the CQI information and the CDI information ; And
A beamformer that performs transmission and reception beamforming through the massive antenna using the optimal transmission beamforming vector and the optimal reception beamforming vector.
Including,
The magnetic interference is caused by a signal transmitted to a user through another one of the wireless links in the process of receiving a signal through one of the wireless links.
제12항에 있어서,
상기 어느 하나는 엑스홀 링크(X-haul link) 또는 백홀 링크(Backhaul link)이고, 상기 다른 하나는 접속 링크(Access link)인 통신 장치.
The method of claim 12,
The one of the X-haul link (X-haul link) or backhaul link (Backhaul link), the other is an access link (Access link) communication device.
제12항에 있어서,
상기 무선 네트워크는 이동 엑스홀 네트워크(Mobile X-haul Network(MXN))을 포함하는 계층적 무선 네트워크인 통신 장치.
The method of claim 12,
The wireless network is a communication device that is a hierarchical wireless network including a Mobile X-haul Network (MXN).
제12항에 있어서,
상기 무선 링크들은 동일한 대역을 이용하는 독립적인 무선 링크들인 통신 장치.
The method of claim 12,
The wireless links are independent wireless links using the same band.
제15항에 있어서,
상기 동일한 대역은 밀리미터파 대역인 통신 장치.
The method of claim 15,
The same band is a millimeter wave band communication device.
제13항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 접속 링크에서 최대 SNR을 갖도록 초기 송신 빔포밍 벡터를 설정하고, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터를 계산하고, 상기 엑스홀 링크로의 간섭에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 통신 장치.
The method of claim 13,
The controller,
An initial transmission beamforming vector is set to have a maximum SNR in the access link, the optimal reception beamforming vector is calculated using the initial transmission beamforming vector, and the optimal transmission beam is based on interference to the X-hole link. Communication device for calculating the forming vector.
제17항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 상기 초기 송신 빔포밍 벡터로 업데이트하여 상기 최적 수신 빔포밍 벡터와 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 반복적으로 계산하는 통신 장치.
The method of claim 17,
The controller,
A communication apparatus for repeatedly calculating the optimal received beamforming vector and the optimal transmitted beamforming vector by updating the optimal transmitted beamforming vector with the initial transmitted beamforming vector.
제17항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 엑스홀 링크의 SINR과 상기 접속 링크의 SNR을 비교하고,
상기 SINR이 상기 SNR보다 크거나 같은 경우, 상기 초기 송신 빔포밍 벡터를 상기 최적 송신 빔포밍 벡터로 계산하고,
상기 SINR이 상기 SNR보다 작은 경우, 상기 엑스홀 링크로의 허용 간섭 레벨에 기초하여 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 통신 장치.
The method of claim 17,
The controller,
Compare the SINR of the X-hole link and the SNR of the access link,
If the SINR is greater than or equal to the SNR, the initial transmission beamforming vector is calculated as the optimal transmission beamforming vector,
If the SINR is smaller than the SNR, the communication device calculates the optimal transmission beamforming vector based on the allowable interference level to the X-hole link.
제19항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 자기 간섭의 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 작거나 같은 경우, 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 송신 조향 벡터로 결정하고,
상기 자기 간섭 레벨이 상기 허용 간섭 레벨보다 큰 경우, 상기 허용 간섭 레벨을 자기 간섭 방향으로 허용치만큼 줄여서 상기 최적 송신 빔포밍 벡터를 계산하는 통신 장치.
The method of claim 19,
The controller
If the self-interference level of the self-interference is less than or equal to the allowable interference level, the optimal transmission beamforming vector is determined as a transmission steering vector,
If the self-interference level is greater than the allowable interference level, the communication device calculates the optimal transmission beamforming vector by reducing the allowable interference level by an allowable value in the direction of self-interference.
제20항에 있어서,
상기 송신 조향 벡터는
Figure 112018017929135-pat00158
이고,
Figure 112018017929135-pat00159
은 1번째 경로의 AoA(Angle of arrival)인 통신 장치.
The method of claim 20,
The transmission steering vector
Figure 112018017929135-pat00158
ego,
Figure 112018017929135-pat00159
Is a communication device that is the first route of AoA (Angle of Arrival).
제20항에 있어서,
상기 허용치는
Figure 112019122920640-pat00160
이고,
Figure 112019122920640-pat00161
은 상기 최적 수신 빔포밍 벡터이고,
Figure 112019122920640-pat00162
은 상기 허용 간섭 레벨이고,
Figure 112019122920640-pat00163
은 간섭 신호에 대한 채널 행렬인 통신 장치.The method of claim 20,
The allowable value
Figure 112019122920640-pat00160
ego,
Figure 112019122920640-pat00161
Is the optimal reception beamforming vector,
Figure 112019122920640-pat00162
Is the allowable interference level,
Figure 112019122920640-pat00163
Is a channel matrix for interference signals.
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