KR102186325B1 - Device for allocationg pilot signal and method for allocationg pilot signal using the same - Google Patents

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KR102186325B1
KR102186325B1 KR1020140069633A KR20140069633A KR102186325B1 KR 102186325 B1 KR102186325 B1 KR 102186325B1 KR 1020140069633 A KR1020140069633 A KR 1020140069633A KR 20140069633 A KR20140069633 A KR 20140069633A KR 102186325 B1 KR102186325 B1 KR 102186325B1
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Abstract

본 발명에 따른 파일럿 신호 할당 방법은 이동통신 시스템에서 파일럿 신호를 할당하는 방법에서, 기지국들이 각각의 기지국에 연결된 단말이 전송하는 파일럿 신호를 측정하고, 기지국 별로 간섭정보 및 채널정보를 설정하는 단계, 제1 기지국이 인접한 기지국들로부터 상기 파일럿 신호, 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보를 수신하는 단계, 상기 제1 기지국이 수신된 상기 파일럿 신호, 상기 간섭정보 및 상기 채널정보 중 적어도 하나 이상을 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 단계, 그리고 상기 제1 기지국이 계산된 상기 채널 추정 오류를 이용하여 제1 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계를 포함한다.In the method of allocating a pilot signal in a mobile communication system, the method of allocating a pilot signal according to the present invention comprises the steps of: base stations measuring a pilot signal transmitted by a terminal connected to each base station, and setting interference information and channel information for each base station, Receiving, by a first base station, the pilot signal, the interference information, or the channel information from neighboring base stations, and the first base station estimates a channel using at least one of the received pilot signal, the interference information, and the channel information And calculating an error, and allocating a pilot to a terminal connected to the first base station by the first base station using the calculated channel estimation error.

Description

파일럿 신호 할당 장치 및 이를 이용한 파일럿 신호 할당 방법{DEVICE FOR ALLOCATIONG PILOT SIGNAL AND METHOD FOR ALLOCATIONG PILOT SIGNAL USING THE SAME}Pilot signal allocation device and pilot signal allocation method using the same {DEVICE FOR ALLOCATIONG PILOT SIGNAL AND METHOD FOR ALLOCATIONG PILOT SIGNAL USING THE SAME}

본 발명은 파일럿 신호 할당 장치 및 이를 이용한 파일럿 신호 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pilot signal allocation apparatus and a pilot signal allocation method using the same.

이동통신 시스템에서 무선 구간의 데이터 전송량 또는 채널용량을 증가시키기 위해 Massive MIMO 기술이 도입되고 있다. 이러한 Massive MIMO 기술이 적용된 기지국은 많은 안테나를 사용함으로써 잡음과 간섭의 영향을 안테나의 수에 반비례하도록 줄이고, MU-MIMO, 빔포밍(Beamforming) 등을 적용하여 무선 구간에서의 데이터 전송량을 증가시킬 수 있다.Massive MIMO technology is being introduced to increase the amount of data transmission or channel capacity in a wireless section in a mobile communication system. Base stations to which such Massive MIMO technology is applied can reduce the effects of noise and interference in inverse proportion to the number of antennas by using many antennas, and increase the amount of data transmission in the wireless section by applying MU-MIMO and beamforming. have.

그리고, 다중 셀 환경에서는 한 셀에 속해있는 단말이 기지국에 파일럿 신호를 전송할 때, 그 신호가 인접 셀의 기지국에 간섭으로 작용하게 된다. 그러므로, 파일럿 신호에 의한 간섭을 최소화하기 위해서는 각 셀에 속해 있는 단말들의 수에 인접한 셀의 유저들의 수를 더한 만큼의 직교하는 파일럿 신호가 필요하다.In a multi-cell environment, when a terminal belonging to one cell transmits a pilot signal to a base station, the signal acts as an interference to the base station of an adjacent cell. Therefore, in order to minimize interference due to a pilot signal, a pilot signal that is orthogonal to the number of terminals belonging to each cell plus the number of users of an adjacent cell is required.

그러나, 직교하는 파일럿의 수의 한계로 다른 셀에 속해 있는 단말들까지 직교하도록 파일럿을 할당할 수 없다. 따라서, 셀은 자신의 커버리지 안에 속해있는 단말이 보내는 파일럿 신호뿐만 아니라, 다른 셀 안의 동일한 파일럿 신호를 사용하는 단말이 보낸 신호도 수신하게 되며, 이 신호들을 토대로 채널을 추정하게 된다. 따라서, 이때 추정되는 채널은 다른 셀로부터 오는 간섭에 의해서 기존의 채널과 다르게 되며, 다른 셀의 직교하지 않은 파일럿을 사용한 단말에게 기지국이 송신하는 신호가 간섭으로 작용하는 파일럿 오염(Pilot contamination)이 발생하는 어려움이 있다.However, due to the limit of the number of orthogonal pilots, it is not possible to allocate pilots to be orthogonal to terminals belonging to other cells. Accordingly, the cell receives not only a pilot signal sent by a UE belonging to its coverage, but also a signal sent by a UE using the same pilot signal in another cell, and estimates a channel based on these signals. Therefore, the estimated channel at this time is different from the existing channel due to interference from other cells, and pilot contamination occurs in which the signal transmitted by the base station acts as interference to a terminal using a non-orthogonal pilot of another cell. There is a difficulty.

본 발명은 이동통신 시스템에서 전송 용량을 증대시키기 위해 파일럿을 할당하는 파일럿 신호 할당 장치 및 이를 이용한 파일럿 신호 할당 방법을 제안하고자 한다.The present invention is to propose a pilot signal allocation apparatus for allocating pilots and a pilot signal allocation method using the same in order to increase transmission capacity in a mobile communication system.

본 발명의 파일럿 신호 할당 방법은 이동통신 시스템에서 파일럿 신호를 할당하는 방법에서, 기지국들이 각각의 기지국에 연결된 단말이 전송하는 파일럿 신호를 측정하고, 기지국 별로 간섭정보 및 채널정보를 설정하는 단계, 제1 기지국이 인접한 기지국들로부터 상기 파일럿 신호, 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보를 수신하는 단계, 상기 제1 기지국이 수신된 상기 파일럿 신호, 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보 중 적어도 하나 이상을 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 단계, 그리고 상기 제1 기지국이 계산된 상기 채널 추정 오류를 이용하여 제1 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계를 포함한다.In the method of allocating a pilot signal in a mobile communication system, the method of allocating a pilot signal of the present invention includes the steps of: base stations measuring a pilot signal transmitted by a terminal connected to each base station, and setting interference information and channel information for each base station. 1 A base station receiving the pilot signal, the interference information, or the channel information from neighboring base stations, the first base station using at least one of the received pilot signal, the interference information, or the channel information to estimate a channel error And calculating, by the first base station, allocating a pilot to a terminal connected to the first base station by using the calculated channel estimation error.

상기 간섭정보는, 파일럿을 할당하지 않은 셀이 다른 셀로부터 넘어오는 간섭을 미리 설정한 값을 포함할 수 있다.The interference information may include a preset value for interference from a cell to which a pilot is not allocated from another cell.

상기 채널정보는, 파일럿이 할당되지 않은 셀에서 설정한 채널 추정 오류 값을 포함할 수 있다.The channel information may include a channel estimation error value set in a cell to which pilots are not assigned.

상기 채널정보는, 특정 셀의 기지국과 상기 특정 셀에 연결된 단말들과의 채널의 공분산(covariance) 값들의 평균을 포함할 수 있다.The channel information may include an average of covariance values of a channel between a base station of a specific cell and terminals connected to the specific cell.

상기 제1 기지국이 상기 제1 기지국과 연결된 단말에 할당한 파일럿 할당 정보를 제2 기지국으로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.The first base station may further include transmitting pilot allocation information allocated to a terminal connected to the first base station to a second base station.

상기 제2 기지국이 상기 제1 기지국의 상기 파일럿 할당 정보, 상기 제1 기지국을 제외한 나머지 기지국들의 간섭정보 또는 채널정보를 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 단계, 그리고 상기 제2 기지국이 상기 채널 추정 오류를 이용하여 상기 제2 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second base station calculating a channel estimation error using the pilot allocation information of the first base station, interference information or channel information of base stations other than the first base station, and the second base station calculates the channel estimation error. It may further include the step of allocating a pilot to the terminal connected to the second base station by using.

상기 제2 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계는, 상기 제2 기지국이, 상기 제1 기지국에서 파일럿 신호가 할당된 단말과 같은 파일럿 신호를 사용할 단말을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.Allocating a pilot to a terminal connected to the second base station may include selecting, by the second base station, a terminal to use the same pilot signal as the terminal to which the pilot signal is assigned in the first base station.

복수개의 기지국이 인접한 경우, 상기 복수개의 기지국들이 순차적으로 단말을 선택하고, 상기 제1 기지국과 연결된 단말에 할당된 파일럿과 동일한 파일럿을 상기 선택한 단말에 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.When a plurality of base stations are adjacent, the plurality of base stations sequentially select a terminal, and the step of allocating the same pilot as the pilot allocated to the terminal connected to the first base station to the selected terminal.

본 발명의 파일럿 신호 할당 장치는 기지국들로부터 파일럿 할당 정보를 수신하거나, 간섭정보 및 채널정보를 수신하는 송수신부, 상기 파일럿 할당 정보, 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보 중 적어도 하나 이상을 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 계산부, 그리고 계산된 상기 채널 추정 오류를 이용해 특정 셀의 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 파일럿 할당부를 포함한다.The pilot signal allocation apparatus of the present invention uses at least one of a transmission/reception unit for receiving pilot allocation information from base stations, interference information and channel information, the pilot allocation information, the interference information, or the channel information. And a pilot allocation unit for allocating a pilot to a terminal connected to a base station of a specific cell by using the calculated channel estimation error.

상기 송수신부는, 파일럿이 할당된 기지국으로부터 상기 파일럿 할당 정보를 수신하거나, 파일럿이 할당되지 않은 기지국으로부터 상기 간섭정보 및 상기 채널정보를 수신할 수 있다.The transceiver may receive the pilot allocation information from a base station to which a pilot is allocated, or may receive the interference information and the channel information from a base station to which a pilot is not allocated.

상기 파일럿 할당부는, 상기 파일럿이 할당된 기지국에서 할당한 파일럿과 동일한 파일럿 신호를 사용할 단말을 선택할 수 있다.The pilot allocator may select a terminal to use the same pilot signal as the pilot allocated by the base station to which the pilot is allocated.

상기 파일럿 할당부는, 특정 셀의 기지국과 연결된 단말들 중에, 계산된 상기 채널 추정 오류의 값이 가장 작은 값을 가지는 단말을 특정 파일럿을 사용할 단말로 선택할 수 있다.The pilot allocator may select a terminal having the smallest value of the calculated channel estimation error among terminals connected to a base station of a specific cell as a terminal to use a specific pilot.

상기 간섭정보는, 파일럿이 할당되지 않은 기지국이 다른 기지국들로부터 넘어오는 간섭을 미리 설정한 값을 포함할 수 있다.The interference information may include a preset value for interference from other base stations to a base station to which a pilot is not assigned.

상기 채널정보는, 파일럿이 할당되지 않은 기지국에서 설정한 채널 추정 오류 값 또는 특정 셀의 기지국과 상기 특정 셀에 연결된 단말들과의 채널의 공분산(covariance) 값들의 평균을 포함할 수 있다.The channel information may include a channel estimation error value set by a base station to which a pilot is not assigned, or an average of covariance values of a channel between a base station of a specific cell and terminals connected to the specific cell.

본 발명에 따르면, Massive MIMO를 사용하는 이동통신 시스템에서 파일럿을 할당할 때 발생하는 파일럿 오염(Pilot contamination)현상을 완화하고 전송 용량을 증대시킬 수 있는 환경을 제공한다.According to the present invention, an environment in which pilot contamination that occurs when pilots are allocated in a mobile communication system using Massive MIMO can be mitigated and transmission capacity can be increased.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국들에 배치된 파일럿 신호 할당 장치가 파일럿 신호를 할당하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 제1 기지국에서 파일럿 신호를 할당하는 예를 나타난 도면이다.
도 4은 본 발명의 한 실시예에 따라 제2 기지국에서 파일럿 신호를 할당하는 예를 나타난 도면이다.
도 5은 본 발명의 한 실시예에 따라 제3 기지국에서 파일럿 신호를 할당하는 예를 나타난 도면이다.
도 6은 종래 기술과 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 방법의 시험 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a schematic diagram of a pilot signal allocation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a process of allocating pilot signals by a pilot signal allocation apparatus arranged in base stations according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of allocating a pilot signal in a first base station according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of allocating a pilot signal in a second base station according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of allocating a pilot signal in a third base station according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a test result of a pilot signal allocation method according to the prior art and an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the embodiments of the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장치(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, a terminal is a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), and an access terminal. terminal, AT), user equipment (UE), and the like, and may include all or part of the functions of a terminal, MT, SS, PSS, AT, UE, and the like.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In addition, the base station (BS) is a node B (node B), an advanced node B (evolved node B, eNodeB), an access point (AP), a radio access station (RAS), a transceiver base station It may refer to (base transceiver station, BTS), mobile multihop relay (MMR)-BS, and the like, and may include all or part of functions such as NodeB, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS.

이제 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치 및 이를 이용한 파일럿 신호 할당 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Now, a pilot signal allocation apparatus according to an embodiment of the present invention and a pilot signal allocation method using the same will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치를 간략히 도시한 도면이다. 이때, 파일럿 신호 할당 장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.1 is a schematic diagram of a pilot signal allocation apparatus according to an embodiment of the present invention. In this case, the apparatus for allocating a pilot signal only shows a schematic configuration necessary for description according to an embodiment of the present invention, but is not limited thereto.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치(100)는 매시브 다중입출력(이하 Massive MIMO, multiple-input and multiple-output)을 사용하는 이동통신 시스템에서 발생하는 파일럿 오염(Pilot contamination)현상을 완화하고 전송 용량을 증대시키기 위해 파일럿(Pilot)을 할당하는 장치이다. 여기서, 파일럿은 단말과 기지국사이의 채널 정보(CSI, Channel State Information)를 얻기 위해서 기지국에서 단말 사이에 약속한 기준 신호이며, 파일럿 신호(Pilot signal), 파일럿 시퀀스(Pilot sequence) 또는 레퍼런스 신호(Reference signal)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a pilot signal allocation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes pilot contamination occurring in a mobile communication system using massive multiple input/output (hereinafter, Massive MIMO, multiple-input and multiple-output). It is a device that allocates a pilot to alleviate the phenomenon of pilot contamination and increase the transmission capacity. Here, the pilot is a reference signal promised between the base station and the terminal in order to obtain channel state information (CSI) between the terminal and the base station, and a pilot signal, a pilot sequence, or a reference signal signal).

그리고, 파일럿 신호 할당 장치(100)는 본 발명의 한 실시예에 따라 송수신(110), 계산부(120), 파일럿 할당부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.In addition, the pilot signal allocation apparatus 100 includes a transmission/reception 110, a calculation unit 120, a pilot allocation unit 130, and a control unit 140 according to an embodiment of the present invention.

송수신(110)는 기지국들로부터 파일럿 할당 정보를 수신하거나, 간섭정보 및 채널정보를 수신한다. 여기서, 파일럿 할당 정보는 특정 기지국에서 특정한 단말에 특정한 파일럿을 할당한 정보를 포함한다.The transmission/reception 110 receives pilot allocation information from base stations or receives interference information and channel information. Here, the pilot allocation information includes information on which a specific base station has allocated a specific pilot to a specific terminal.

그리고, 간섭정보는 기설정된 간섭인 PDI(pre-determined interference)을 포함하며, 이는 파일럿이 할당되지 않은 기지국으로부터 현재 파일럿을 할당하는 기지국의 셀로 넘어오는 간섭을 미리 설정한 값을 포함한다.In addition, the interference information includes pre-determined interference (PDI), which is a preset interference, which includes a preset value of interference transmitted from a base station to which a pilot is not assigned to a cell of a base station to which a current pilot is assigned.

또한, 채널정보는 각 단말이 전송하는 파일럿 신호를 해당 단말이 속한 셀과 인접셀에 해당하는 각각의 기지국에서 측정하여 구한 채널의 공분산(covariance) 값, 파일럿이 할당되지 않은 기지국에서 설정한 채널 추정 오류값을 포함한다. 그리고, 채널정보는 PDD(pre-detemined desired-term)을 포함한다. 여기서 PDD는 기지국에서 측정한 자신의 셀에 연결된 단말들의 채널의 공분산 값들의 평균이다. In addition, the channel information is a covariance value of a channel obtained by measuring a pilot signal transmitted by each terminal at each base station corresponding to a cell to which the terminal belongs and an adjacent cell, and channel estimation set by a base station to which no pilot is assigned. Contains the error value. And, the channel information includes a PDD (pre-detemined desired-term). Here, the PDD is an average of the covariance values of the channels of terminals connected to the own cell measured by the base station.

그리고, 송수신(110)는 파일럿이 할당된 기지국으로부터 파일럿 할당 정보를 수신하거나, 파일럿이 할당되지 않은 기지국으로부터 상기 간섭정보 및 상기 채널정보를 수신한다. 또한, 송수신(110)는 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치(100)가 배치된 기지국에서, 해당 기지국에 연결된 단말이 전송하는 파일럿 신호를 측정할 수 있다.Further, the transmission/reception 110 receives pilot allocation information from a base station to which a pilot is allocated, or receives the interference information and the channel information from a base station to which a pilot is not allocated. In addition, the transmission/reception 110 may measure a pilot signal transmitted by a terminal connected to a corresponding base station in a base station in which the pilot signal allocation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is disposed.

계산부(120)는 송수신(110)에서 수신된 파일럿 할당 정보, 간섭정보 또는 채널정보 중 적어도 하나 이상을 이용해 채널 추정 오류를 계산한다. 계산부(120)는 송수신(110)에서 측정한 파일럿 신호를 이용해 PDI 값 또는 PDD 값을 계산하고, 계산된 PDI 값 및 PDD 값을 해당 기지국에 대한 간섭정보 또는 채널정보로 설정할 수도 있다.The calculation unit 120 calculates a channel estimation error using at least one of pilot allocation information, interference information, or channel information received by the transmission/reception 110. The calculation unit 120 may calculate a PDI value or a PDD value using a pilot signal measured by the transmission/reception 110 and may set the calculated PDI value and PDD value as interference information or channel information for a corresponding base station.

파일럿 할당부(130)는 계산부(120)에서 계산된 상기 채널 추정 오류를 이용해 특정 셀의 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당한다. The pilot allocator 130 allocates a pilot to a terminal connected to a base station of a specific cell by using the channel estimation error calculated by the calculator 120.

이때, 파일럿 할당부(130)는 이미 특정한 파일럿이 할당된 기지국이 존재하는 경우, 해당 기지국에서 선택한 단말과 동일한 파일럿 신호를 사용할 단말을 선택할 수 있다.At this time, the pilot allocator 130 may select a terminal to use the same pilot signal as the terminal selected by the corresponding base station when there is already a base station to which a specific pilot is assigned.

그리고, 파일럿 할당부(130)는 특정 셀의 기지국과 연결된 단말들 중에, 계산된 채널 추정 오류의 값이 가장 작은 값을 가지는 단말을 특정 파일럿을 사용할 단말로 선택할 수 있다.In addition, the pilot allocator 130 may select a terminal having the smallest value of the calculated channel estimation error among terminals connected to a base station of a specific cell as a terminal to use a specific pilot.

또한, 제어부(140)는 송수신(110), 계산부(120) 및 파일럿 할당부(130) 각부의 동작이 원활하도록 제어한다. 그리고, 제어부(140)는 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치(100)가 배치된 기지국들이 파일럿 할당 정보, 간섭정보 또는 채널정보 등을 순차적으로 전송하고, 순차적으로 파일럿 신호를 할당하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit 140 controls the transmission/reception 110, the calculation unit 120, and the pilot assignment unit 130 to smoothly operate. In addition, the control unit 140 allows the base stations to which the pilot signal allocation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is disposed to sequentially transmit pilot allocation information, interference information, or channel information, and sequentially allocate pilot signals. Can be controlled.

이하에서는, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치(100)가 이동통신 시스템에서 채널 추정 오류를 계산하고 파일럿 신호를 할당하는 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of calculating a channel estimation error and allocating a pilot signal in a mobile communication system by the pilot signal allocation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 한실시예에서는 L개의 셀이 있고 각 셀마다 1개의 기지국과 K개의 단말로 구성되어 있는 네트워크 시스템을 고려한다. 그리고, 각 셀에서는 한 단말씩, 총 L개의 단말을 선택하여 하나의 그룹을 만들 수 있으며, 이 그룹에 속하는 단말들은 같은 파일럿을 사용하게 된다. In one embodiment of the present invention, a network system in which there are L cells and each cell consists of 1 base station and K terminals is considered. In each cell, a group can be created by selecting one terminal at a time, a total of L terminals, and terminals belonging to this group use the same pilot.

그리고, 각 셀에는 M개의 안테나를 가진 기지국이 있고, 1개의 안테나를 가진 K개의 단말이 있다. 또한, 채널

Figure 112014053786064-pat00001
에 대한 채널 공분산(covariance)값은
Figure 112014053786064-pat00002
로 나타낼 수 있다. 여기서
Figure 112014053786064-pat00003
는 1번째 셀에 속해있는 k번째 단말이 전송한 파일럿을 i번째 셀에서 수신하여 추정한 채널 벡터이다. In addition, each cell has a base station having M antennas, and there are K terminals having one antenna. Also, the channel
Figure 112014053786064-pat00001
The channel covariance for is
Figure 112014053786064-pat00002
It can be expressed as here
Figure 112014053786064-pat00003
Is a channel vector estimated by receiving the pilot transmitted by the k-th terminal belonging to the first cell in the i-th cell.

그리고,

Figure 112014053786064-pat00004
라고 하면, k번째 파일럿 신호
Figure 112014053786064-pat00005
를 사용하는 l번째 셀 안의 단말의 인덱스
Figure 112014053786064-pat00006
가 된다. 그리고, k번째 파일럿 신호
Figure 112014053786064-pat00007
를 보내는 단말들의 그룹을
Figure 112014053786064-pat00008
라고 정의한다. 그러면 주어진 단말들의 그룹에 대한 정규화(normalize)된 채널 추정 오류는 다음의 수학식 1과 같다.And,
Figure 112014053786064-pat00004
, The k-th pilot signal
Figure 112014053786064-pat00005
The index of the terminal in the l-th cell using
Figure 112014053786064-pat00006
Becomes. And, the k-th pilot signal
Figure 112014053786064-pat00007
Group of terminals sending
Figure 112014053786064-pat00008
Is defined as. Then, the normalized channel estimation error for a given group of terminals is expressed in Equation 1 below.

Figure 112014053786064-pat00009
Figure 112014053786064-pat00009

여기서, j 번째 셀의 기지국에서의 평균 제곱 오차(Mean Square Error, 이하 MSE)는 다음의 수학식 2와 같이 정의된다.Here, the mean square error (MSE) in the base station of the j-th cell is defined as in Equation 2 below.

Figure 112014053786064-pat00010
Figure 112014053786064-pat00010

그리고,

Figure 112014053786064-pat00011
는 j번째 셀의 기지국과 j번째 셀의
Figure 112014053786064-pat00012
단말과의 채널의 공분산(covariance)값이다. And,
Figure 112014053786064-pat00011
Is the base station of the j-th cell and the j-th cell
Figure 112014053786064-pat00012
This is the covariance value of the channel with the terminal.

여기서, 같은 파일럿을 사용할 단말을 할당하는 방법은 과도한 검색(exhaustive search) 방법과 그리디 검색(greedy search) 방법 두 가지가 있다.Here, there are two methods of allocating a terminal to use the same pilot, an exhaustive search method and a greedy search method.

우선, 종래 기술에 따른 과도한 검색 방법은, 가능한 모든 단말의 조합에 대해서 채널 추정 오류를 계산하고 가장 작은 채널 추정 오류를 가지는 조합에 대해서 같은 파일럿을 할당한다. 하지만, 가능한 모든 조합에 대해서 채널 추정 오류를 계산해야 하므로 복잡도가 높다. 즉,

Figure 112014053786064-pat00013
개의 조합에 대해서 계산을 한 후 비교해야 하므로, 비교해야 하는 단말의 수와 협력해야 하는 셀의 수에 따라 복잡도가 지수적으로 증가하는 문제가 있다.First, in the excessive search method according to the prior art, a channel estimation error is calculated for all possible combinations of terminals, and the same pilot is allocated to a combination having the smallest channel estimation error. However, since the channel estimation error must be calculated for all possible combinations, the complexity is high. In other words,
Figure 112014053786064-pat00013
Since a combination of dogs must be compared after calculation, there is a problem that the complexity increases exponentially according to the number of terminals to be compared and the number of cells to be cooperated.

그리고, 그리디 검색 방법은 첫 번째 셀부터 L번째 셀까지 순차적으로 각 셀에서 같은 파일럿을 사용할 단말을 하나씩 선택하는 방법이다. 이때, 각 셀에는 K개의 단말이 있다고 가정한다. 그리고, 과도한 검색 방법과 다르게 그리디 검색 방법의 경우 사용할 단말을 하나씩 추가하는 방법이므로,

Figure 112014053786064-pat00014
의 크기가 L로 일정하지 않다. 그러므로, 그리디 검색 방법에서는 j번째 단계에서의 정규화(normalize)된 다음 수학식 3을 이용하여 계산한다.In addition, the greedy search method is a method of sequentially selecting a terminal to use the same pilot in each cell from the first cell to the L-th cell one by one. At this time, it is assumed that there are K terminals in each cell. And, unlike the excessive search method, the greedy search method is a method of adding terminals to be used one by one.
Figure 112014053786064-pat00014
The size of L is not constant. Therefore, in the greedy search method, it is normalized in the j-th step and then calculated using Equation 3.

Figure 112014053786064-pat00015
Figure 112014053786064-pat00015

여기서, j번째 셀의 기지국에서의 MSE는 다음의 수학식 4와 같이 계산된다.Here, the MSE at the base station of the j-th cell is calculated as shown in Equation 4 below.

Figure 112014053786064-pat00016
Figure 112014053786064-pat00016

따라서, 모든 가능한 단말들의 조합을 고려하는 과도한 검색 방법은 채널 추정 오류를 최소로 만들 수 있다. 그러나, 모든 단말들의 조합을 고려하기 때문에 복잡도가 매우 높다. 과도한 검색 방법은 각 셀의 K명씩 L개의 셀이 있으므로 총

Figure 112014053786064-pat00017
개의 조합을 고려하게 된다. 즉, 과도한 검색 방법은 채널 추정 오류를 최소로 낮출 수 있지만 셀 개수가 증가할수록 복잡도가 지수적으로 증가하는 단점이 있다.Therefore, an excessive search method that considers a combination of all possible terminals can minimize a channel estimation error. However, since the combination of all terminals is considered, the complexity is very high. The excessive search method is that there are L cells with K names in each cell.
Figure 112014053786064-pat00017
The combination of dogs is considered. That is, the excessive search method can reduce the channel estimation error to the minimum, but has a disadvantage in that the complexity increases exponentially as the number of cells increases.

그리고, 그리디 검색 방법은 순차적으로 단말을 선택하므로, 모든 가능한 유저들의 그룹을 고려하는 과도한 검색 방법보다 복잡도가 낮다는 장점이 있다. 하지만 그리디 검색 방법은 이전의 셀에서 선택된 단말로부터 오는 간섭만을 고려하여 현재 셀의 단말을 선택한다. In addition, since the greedy search method sequentially selects terminals, it has an advantage of lower complexity than an excessive search method that considers all possible groups of users. However, the greedy search method selects the terminal of the current cell by considering only interference from the terminal selected in the previous cell.

그러므로, 이전 셀에서 어떤 단말이 선택되는지가 채널 추정 오류에 큰 영향을 끼치게 된다. 특히, 각 셀에서 단말을 선택할 때, 이전의 셀에서 오는 간섭만 고려하고 이후의 셀에서 오는 간섭은 고려하지 않기 때문에 채널 추정 오류를 낮추는 데에는 한계가 있다. Therefore, which terminal is selected in the previous cell has a great influence on the channel estimation error. In particular, when selecting a terminal in each cell, there is a limit to lowering the channel estimation error because only interference from a previous cell is considered and interference from a subsequent cell is not considered.

또한, 과도한 검색 방법과 다르게 그리디 검색 방법은 각 셀에서 순차적으로 단말을 K개씩 고려를 하므로 총 KL개의 조합을 고려하게 된다. 즉, 그리디 검색 방법은 셀 개수가 증가할수록 복잡도가 선형적으로 증가하는 장점이 있지만 채널 추정 오류를 낮추는 데는 한계가 있다.In addition, unlike the excessive search method, the greedy search method considers K terminals sequentially in each cell, so a total of KL combinations are considered. That is, although the greedy search method has the advantage of linearly increasing the complexity as the number of cells increases, there is a limit to lowering the channel estimation error.

따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 할당 방법은 그리디 검색 방법과 동일한 복잡도를 가지면서 채널 추정 오류를 더 낮출 수 있는 방법을 제공한다.Accordingly, a pilot allocation method according to an embodiment of the present invention provides a method capable of further reducing a channel estimation error while having the same complexity as a greedy search method.

본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 할당 방법은 다음의 수학식 5에서와 같이 평균 제곱 오차(MSE)의 합을 각 채널의 공분산의 합으로 나누는 방법을 이용한다. A pilot allocation method according to an embodiment of the present invention uses a method of dividing the sum of the mean square errors (MSE) by the sum of the covariances of each channel as shown in Equation 5 below.

Figure 112014053786064-pat00018
Figure 112014053786064-pat00018

여기서 j 번째 셀의 기지국에서의 MSE는 상기 수학식 4와 동일하게 계산된다Here, the MSE at the base station of the j-th cell is calculated in the same manner as in Equation 4 above.

본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 할당 방법은 그리디 검색 방법과 마찬가지로 셀간 협력을 통해 각 셀마다 순차적으로 단말을 선택하지만, 추가로 아직 파일럿이 할당되지 않은 셀에서 오는 간섭(PDI)과 PDD를 미리 설정하여 파일럿이 할당된 유저가 아직 파일럿이 할당되지 않은 셀로 주는 간섭의 영향을 고려한다.In the pilot allocation method according to an embodiment of the present invention, a terminal is sequentially selected for each cell through inter-cell cooperation, as in the greedy search method, but additionally, interference (PDI) and PDD from a cell that has not yet been assigned a pilot are The influence of interference from a user to which a pilot is assigned by setting in advance to a cell to which a pilot is not yet assigned is considered.

그리디 검색 방법에서는 각 셀에서 유저를 선택할 때 이전 셀에서 오는 간섭만 고려하였지만, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 할당 방법은 이후의 셀로부터 오는 간섭과 이후의 셀에게 영향을 주는 간섭을 고려한다. 여기서, 이후의 셀의 각 단말로부터 오는 간섭과 이후의 셀에게 영향을 주는 간섭을 모두 고려하는 것은 과도한 검색 방법과 비슷한 복잡도를 가진다. In the greedy search method, only interference from a previous cell was considered when selecting a user in each cell, but the pilot allocation method according to an embodiment of the present invention considers interference from a subsequent cell and interference affecting a subsequent cell. do. Here, taking into account both interference from each UE of a subsequent cell and interference affecting a subsequent cell has a complexity similar to that of an excessive search method.

그러므로, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 할당 방법은 아직 파일럿이 할당되지 않은 셀에서 오는 간섭과 아직 파일럿이 할당되지 않은 셀에서의 희망 조건(desired-term)을 미리 계산한 일정한 값이나 측정된 값과 같이 미리 설정된 값으로 사용함으로써, 유저가 이후의 셀에게 영향을 주거나 받는 간섭을 고려해준다.Therefore, in the pilot allocation method according to an embodiment of the present invention, interference from a cell to which a pilot is not yet allocated and a desired condition (desired-term) in a cell to which a pilot is not yet allocated are calculated in advance or measured. By using a preset value, such as a value, the user takes into account interference that is affected or received by subsequent cells.

따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 할당 방법은 PDI와 PDD을 이용하고, 아래와 같은 수학식 6을 이용하여 채널 추정 오류를 낮추는 단말을 선택한다. Accordingly, the pilot allocation method according to an embodiment of the present invention uses PDI and PDD, and selects a terminal that reduces a channel estimation error using Equation 6 below.

Figure 112014053786064-pat00019
Figure 112014053786064-pat00019

여기서 j번째 셀의 기지국에서의 MSE는 아래의 수학식 7을 이용해 계산된다.Here, the MSE at the base station of the j-th cell is calculated using Equation 7 below.

Figure 112014053786064-pat00020
Figure 112014053786064-pat00020

여기서

Figure 112014053786064-pat00021
는 j번째 셀의 기지국에 간섭으로 작용하는 번째 l셀의 PDI 값이며,
Figure 112014053786064-pat00022
는 j번째 셀의 PDD 값이다.here
Figure 112014053786064-pat00021
Is the PDI value of the l-th cell acting as interference to the base station of the j-th cell,
Figure 112014053786064-pat00022
Is the PDD value of the j-th cell.

본 발명에서는 MSE 값을

Figure 112014053786064-pat00023
인 경우, 첫 번째 셀부터
Figure 112014053786064-pat00024
번째 셀까지 (예를 들어, 이미 파일럿을 할당한 셀 및 현재 파일럿을 할당하고 있는 셀)와
Figure 112014053786064-pat00025
인 경우,
Figure 112014053786064-pat00026
번째 셀부터 마지막 셀까지(예를 들어, 아직 파일럿을 할당하지 않은 셀)로 두 가지로 나누어서 계산한다. In the present invention, the MSE value
Figure 112014053786064-pat00023
, From the first cell
Figure 112014053786064-pat00024
To the first cell (e.g., a cell that has already assigned a pilot and a cell that is currently assigning a pilot) and
Figure 112014053786064-pat00025
If is,
Figure 112014053786064-pat00026
It is calculated by dividing into two cells from the first cell to the last cell (for example, a cell that has not yet assigned a pilot).

Figure 112014053786064-pat00027
인 경우에는 수학식 4에다가 추가로 PDI값을 고려해준다. 즉, 이미 파일럿이 할당된 셀에서부터 오는 간섭에 아직 파일럿이 할당되지 않은 셀에서부터 오는 간섭
Figure 112014053786064-pat00028
을 추가로 고려하여 MSE 값을 수식학 7과 같이 계산한다.
Figure 112014053786064-pat00027
In the case of, the PDI value is additionally considered in addition to Equation 4. In other words, interference from a cell to which a pilot is already assigned is interference from a cell that has not yet been assigned a pilot.
Figure 112014053786064-pat00028
In consideration of additionally, the MSE value is calculated as in Equation 7.

그리고, j가

Figure 112014053786064-pat00029
보다 큰 경우에 기존의 방법에서는 j번째 셀에서의 희망 조건(desired-term)이 정의되지 있지 않으므로 j셀에서의 MSE 값을 정의할 수 없었다. And, j is
Figure 112014053786064-pat00029
In the larger case, since the desired-term in the j-th cell is not defined in the existing method, the MSE value in the j-th cell cannot be defined.

하지만, 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법에서는 j번째 셀에서의 희망 조건(desired-term)을 미리 계산한 일정한 값이나 측정된 값으로 고려를 해주며 그 값은

Figure 112014053786064-pat00030
로 정의한다. 그러므로, 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법에서는
Figure 112014053786064-pat00031
경우에 MSE 값을 수학식 7과 같이 정의한다. 이때, 파일럿을 할당할 때 계산하여 비교하는 채널 추정 오류는 총 L개의 MSE 값을 모두 고려한 수학식 6을 통해 도출할 수 있다.However, in the pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention, a desired condition in the j-th cell is considered as a predetermined value or a measured value calculated in advance, and the value is
Figure 112014053786064-pat00030
Is defined as Therefore, in the pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention
Figure 112014053786064-pat00031
In this case, the MSE value is defined as in Equation 7. In this case, the channel estimation error calculated and compared when allocating pilots may be derived through Equation 6 in which all L MSE values are considered.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 기지국들에 배치된 파일럿 신호 할당 장치가 파일럿 신호를 할당하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a process of allocating pilot signals by a pilot signal allocation apparatus arranged in base stations according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법에서는 각 단말이 전송하는 파일럿 신호를 각 셀에서 측정하여 단말의 각 안테나에 대한 채널의 공분산(covariance) 값(또는 그에 상응하는 채널 정보)을 구한다. 그리고, 이는 데이터 전송을 위해 매번 수행되는 채널 추정보다는 훨씬 긴 주기를 가지고 수행할 수 있다. 그리고, PDI 값과 PDD 값은 파일럿 신호를 측정할 때 함께 측정되어 설정하거나 망운용자에 의해 미리 설정될 수 있다.In the pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention, a pilot signal transmitted by each terminal is measured in each cell to obtain a channel covariance value (or channel information corresponding thereto) for each antenna of the terminal. In addition, this can be performed with a much longer period than channel estimation performed every time for data transmission. In addition, the PDI value and the PDD value may be measured and set together when measuring the pilot signal or may be preset by the network operator.

여기서, PDI 값을 기지국에서 측정을 통해 설정되는 방법은 다음과 같다. 기지국에서 별도로 리소스 블록(Resource block)을 할당하여 기지국의 여러 안테나 중 하나의 안테나를 이용하여 단말의 송신전력과 동일한 송신전력으로 파일럿 신호를 전송한다. 이때, 송신하는 파일럿은 다른 파일럿과 직교해야 한다. 이 전송한 파일럿을 다른 기지국이 측정하여 공분산 값을 구하거나, 채널을 추정하여 PDI 값으로 설정한다. 이 값은 단말이 파일럿을 전송하여 채널의 공분산 값을 구할 때와 같은 방법으로 구한다.Here, a method of setting the PDI value through measurement at the base station is as follows. The base station separately allocates a resource block and transmits a pilot signal at the same transmission power as that of the terminal using one of the antennas of the base station. At this time, the transmitted pilot should be orthogonal to other pilots. The transmitted pilot is measured by another base station to obtain a covariance value, or a channel is estimated and set as a PDI value. This value is obtained in the same way as when the terminal transmits a pilot to obtain a channel covariance value.

그리고, PDD 값을 설정하는 방법은 다음과 같다. 해당 셀의 기지국과 해당 셀에 속해 있는 유저와의 채널의 공분산 값들의 평균을 해당 셀에서의 PDD 값으로 설정한다. PDI 값과 PDD 값 망운용자에 의해 미리 설정되는 경우, 망운용자는 따로 측정을 하거나 별도의 정책에 따라 설정 될 수 있다.And, the method of setting the PDD value is as follows. The average of the channel covariance values between the base station of the cell and the user belonging to the cell is set as the PDD value in the cell. When the PDI value and PDD value are set in advance by the network operator, the network operator may measure separately or set according to a separate policy.

도 2를 참조하면, 각각의 기지국들(제1 기지국 내지 제L 기지국)은 파일럿 신호를 측정하고, PDI 값 및 PDD 값을 설정한다(S100).Referring to FIG. 2, each of the base stations (first base station to Lth base station) measures a pilot signal and sets a PDI value and a PDD value (S100).

그리고, 제2 기지국 내지 제L 기지국이 제1 기지국에 PDI 값 및 PDD 값을 각각 전달하고, 이를 수신한 제1 기지국은 채널 추정 오류를 계산하고 해당 셀의 단말에 파일럿을 할당한다(S102, S104).Then, the second base station to the Lth base station respectively transmit the PDI value and the PDD value to the first base station, and the first base station receiving the same calculates a channel estimation error and allocates a pilot to the terminal of the corresponding cell (S102, S104. ).

그리고 나서, 제1 기지국은 파일럿 할당 정보 및 파일럿 측정값을 제2 기지국에 전달한다(S106).Then, the first base station delivers the pilot allocation information and the pilot measurement value to the second base station (S106).

또한, 제2 기지국은 위와 마찬가지로 제3 기지국 내지 제L 기지국으로부터 PDI 값 및 PDD 값을 각각 전달받고, 해당 셀의 채널 추정 오류를 계산하고 해당 셀의 단말에 파일럿을 할당한다(S108, S110).Also, as above, the second base station receives the PDI value and the PDD value from the third base station to the Lth base station, respectively, calculates a channel estimation error of the corresponding cell, and allocates a pilot to the terminal of the corresponding cell (S108, S110).

그리고, 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법에서는 가지국3에서 제L 기지국까지 순차적으로 위와 같은 절차를 반복하며, 해당 셀의 단말에 파일럿을 할당하고, 해당 셀의 파일럿 할당 정보를 다음 셀로 전달한다(S112 내지 S118).In addition, in the pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention, the above procedure is sequentially repeated from branch station 3 to the L-th base station, allocating a pilot to the terminal of the corresponding cell, and transferring the pilot allocation information of the corresponding cell to the next cell. It transmits (S112 to S118).

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따라 제1 기지국에서 파일럿 신호를 할당하는 예를 나타난 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of allocating a pilot signal in a first base station according to an embodiment of the present invention.

우선, 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법은 첫 번째 셀에서 단말에 파일럿을 할당하는 경우, 첫 번째 셀을 제외한 나머지 셀로부터 간섭이 발생한다고 가정하고 그 값은 위에서 설명한 PDI 값을 이용하여 수학식 7의 위에 식으로부터 MSE를 구한다. First, in the pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention, when a pilot is allocated to a terminal in a first cell, it is assumed that interference occurs from cells other than the first cell, and the value is determined by using the PDI value described above. MSE is obtained from the equation above Equation 7.

또한, 위에서 설명한 PDD 값을 이용하여 첫 번째 셀 외에 나머지 셀의 MSE도 수학식 7의 아래 식으로부터 계산한다. 이때, PDD값은 각 셀에 분포된 단말의 공분산 값의 평균으로 지정한다. 이렇게 구한 MSE를 수학식 6에 대입하면 채널 추정 오류를 구할 수 있다. In addition, the MSE of the remaining cells other than the first cell is also calculated from the following equation of Equation 7 using the PDD value described above. At this time, the PDD value is designated as the average of the covariance values of the terminals distributed in each cell. Substituting the obtained MSE into Equation 6, the channel estimation error can be obtained.

도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법은 제1 기지국의 첫 번째 셀 내에 단말들로부터 오는 신호와 첫 번째 셀을 제외한 나머지 셀들로부터 오는 PDI 값과 PDD 값을 고려하여 특정 파일럿을 사용할 단말을 선택한다. 이때, 제1 기지국은 수학식 6을 이용해 구한 값이 가장 작은 값을 가지는 단말을 첫 번째 셀에서의 특정 파일럿을 사용할 단말로 선택한다. Referring to FIG. 3, a pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention is specified in consideration of a signal from terminals in a first cell of a first base station and a PDI value and a PDD value from cells other than the first cell. Select a terminal to use the pilot. In this case, the first base station selects the terminal having the smallest value obtained using Equation 6 as the terminal to use a specific pilot in the first cell.

도 4은 본 발명의 한 실시예에 따라 제2 기지국에서 파일럿 신호를 할당하는 예를 나타난 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of allocating a pilot signal in a second base station according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 첫 번째 셀에서 선택된 단말로부터 오는 간섭과 첫 번째 셀과 두 번째 셀을 제외한 나머지 셀에서 오는 PDI 값과 PDD 값 그리고 두 번째 셀 내에 단말들로부터 오는 신호를 모두 고려하여 첫 번째 셀에서 선택된 단말과 같은 파일럿을 사용할 단말을 선택한다.4, interference from a UE selected in a first cell, a PDI value and a PDD value coming from a cell other than the first cell and a second cell, and signals from the UEs in the second cell are all considered. A terminal to use the same pilot as the terminal selected in the cell is selected.

두 번째 셀에서는 첫 번째 셀에서 선택된 단말로부터 오는 간섭과 첫 번째 셀과 두 번째 셀을 제외한 나머지 셀로부터의 PDI 값을 이용하여 수학식 7의 위의 식으로부터 첫 번째 셀과 두 번째 셀의 MSE를 구한다. In the second cell, the MSE of the first cell and the second cell is determined from the above equation of Equation 7 using interference from the UE selected in the first cell and PDI values from the remaining cells excluding the first cell and the second cell. Seek.

또한, 첫 번째 셀에서 선택된 단말로부터 오는 간섭과 첫 번째 셀과 두 번째 셀을 제외한 셀들의 PDD 값을 고려하여, 첫 번째 셀 외에 나머지 셀의 MSE도 수학식 7의 아래 식으로부터 계산한다. 그리고, 제2 기지국은 이를 수학식 6에 대입하여 채널 추정 오류를 구하고, 이 값이 가장 작은 값을 가지는 단말을 첫 번째 셀에서 선택된 단말과 같은 파일럿을 사용할 단말로 선택한다. In addition, in consideration of interference from the UE selected in the first cell and PDD values of cells excluding the first cell and the second cell, the MSE of the remaining cells other than the first cell is also calculated from the following equation of Equation 7. Then, the second base station substitutes this for Equation 6 to obtain a channel estimation error, and selects a terminal having the smallest value as a terminal to use the same pilot as the terminal selected in the first cell.

도 5은 본 발명의 한 실시예에 따라 제3 기지국에서 파일럿 신호를 할당하는 예를 나타난 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of allocating a pilot signal in a third base station according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법은 첫 번째 셀과 두 번째 셀에서 선택된 단말들로부터 오는 간섭과 첫 번째, 두 번째 그리고 세 번째 셀을 제외한 나머지 셀들로부터 오는 PDI값과 PDD 값, 그리고 세 번째 셀 내에 단말들로부터 오는 신호를 모두 고려하여 같은 제1 기지국 및 제2 기지국의 파일럿을 사용할 단말을 선택한다. 본 발명의 한 실시예 따른 파일럿 신호 할당 방법은 이러한 과정을 L번째 셀까지 수행하여 파일럿을 할당한다.5, a pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention includes interference from terminals selected in a first cell and a second cell, and PDI values from other cells except for the first, second, and third cells. And PDD values, and signals coming from terminals in the third cell are all considered to select a terminal to use the pilots of the same first base station and the second base station. In the pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention, the pilot is allocated by performing this process up to the L-th cell.

도 6은 종래 기술과 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 방법의 시험 결과를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing a test result of a pilot signal allocation method according to the prior art and an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 기존의 과도한 검색 방법 및 그리디 검색 방법을 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 방법과 비교한 채널 추정 오류(Channel estimation error)의 시험 결과를 나타낸 그래프이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 방법 기존의 그리디 검색 방법과 동일한 복잡도를 가지면서 채널 추정 오류를 줄여 성능 향상을 보임을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, a graph showing a test result of a channel estimation error comparing a conventional excessive search method and a greedy search method with a pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention. It can be seen that a pilot signal allocation method according to an embodiment of the present invention has the same complexity as a conventional greedy search method, and improves performance by reducing a channel estimation error.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 파일럿 신호 할당 장치 및 이를 이용한 파일럿 신호 할당 방법은 Massive MIMO를 사용하는 이동통신 시스템에서 파일럿을 할당할 때 발생하는 파일럿 오염(Pilot contamination)현상을 완화하고 전송 용량을 증대시킬 수 있는 환경을 제공한다.As described above, the pilot signal allocation apparatus and the pilot signal allocation method using the same according to an embodiment of the present invention alleviate and transmit a pilot contamination phenomenon that occurs when pilot is allocated in a mobile communication system using Massive MIMO. It provides an environment in which capacity can be increased.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다. 이러한 기록 매체는 서버뿐만 아니라 사용자 단말에서도 실행될 수 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through an apparatus and a method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Such a recording medium can be executed not only in the server but also in the user terminal.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (14)

이동통신 시스템에서 파일럿 신호를 할당하는 방법에서,
복수의 기지국들 각각이 해당 기지국에 연결된 단말이 전송하는 파일럿 신호를 측정하고, 기지국 별로 간섭정보 및 채널정보를 설정하는 단계,
상기 복수의 기지국들 중 제1 기지국이, 상기 복수의 기지국들 중 해당 셀의 단말에 파일럿을 할당한 기지국으로부터 파일럿 할당 정보를 수신하고, 상기 복수의 기지국들 중 해당 셀의 단말에 파일럿을 할당하지 않은 기지국으로부터 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보를 수신하는 단계,
상기 제1 기지국이, 수신한 상기 파일럿 할당 정보, 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보 중 적어도 하나 이상을 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 단계, 그리고
상기 제1 기지국이, 계산된 상기 채널 추정 오류를 이용하 상기 제1 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계를 포함하며,
상기 간섭정보는,
파일럿을 할당하지 않은 기지국이 파일럿을 할당하는 기지국에 미치는 간섭으로 미리 설정된 값을 가지는, 파일럿 신호 할당 방법.
In a method of allocating a pilot signal in a mobile communication system,
Each of a plurality of base stations measuring a pilot signal transmitted by a terminal connected to the corresponding base station, and setting interference information and channel information for each base station,
The first base station of the plurality of base stations receives pilot allocation information from a base station that has assigned a pilot to a terminal of a corresponding cell among the plurality of base stations, and does not allocate a pilot to a terminal of the corresponding cell among the plurality of base stations. Receiving the interference information or the channel information from a non-existent base station,
Calculating, by the first base station, a channel estimation error using at least one of the received pilot allocation information, the interference information, or the channel information, and
And allocating, by the first base station, a pilot to a terminal connected to the first base station using the calculated channel estimation error,
The interference information,
A method of allocating a pilot signal having a preset value due to interference from a base station to which a pilot has not been assigned to a base station to which a pilot is assigned.
삭제delete 제1항에서,
상기 채널정보는,
파일럿이 할당되지 않은 셀에서 설정한 채널 추정 오류 값을 포함하는 파일럿 신호 할당 방법.
In claim 1,
The channel information,
A pilot signal allocation method including a channel estimation error value set in a cell to which pilots are not allocated.
제1항에서,
상기 채널정보는,
특정 셀의 기지국과 상기 특정 셀에 연결된 단말들과의 채널의 공분산(covariance) 값들의 평균을 포함하는 파일럿 신호 할당 방법.
In claim 1,
The channel information,
A pilot signal allocation method including an average of channel covariance values between a base station of a specific cell and terminals connected to the specific cell.
제3항 또는 제4항에서,
상기 제1 기지국이 상기 제1 기지국과 연결된 단말에 할당한 파일럿 할당 정보를 제2 기지국으로 전달하는 단계
를 더 포함하는 파일럿 신호 할당 방법.
In claim 3 or 4,
Transmitting, by the first base station, pilot allocation information allocated to a terminal connected to the first base station to a second base station
Pilot signal allocation method further comprising.
제5항에서,
상기 제2 기지국이 상기 제1 기지국의 상기 파일럿 할당 정보, 상기 제1 기지국을 제외한 나머지 기지국들의 간섭정보 또는 채널정보를 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 단계, 그리고
상기 제2 기지국이 상기 채널 추정 오류를 이용하여 상기 제2 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계
를 더 포함하는 파일럿 신호 할당 방법.
In clause 5,
The second base station calculating a channel estimation error using the pilot allocation information of the first base station, interference information or channel information of base stations other than the first base station, and
Allocating, by the second base station, a pilot to a terminal connected to the second base station using the channel estimation error
Pilot signal allocation method further comprising.
제6항에서,
상기 제2 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 단계는,
상기 제2 기지국이, 상기 제1 기지국에서 파일럿 신호가 할당된 단말과 같은 파일럿 신호를 사용할 단말을 선택하는 단계
를 포함하는 파일럿 신호 할당 방법.
In paragraph 6,
Allocating a pilot to a terminal connected to the second base station,
Selecting, by the second base station, a terminal to use the same pilot signal as the terminal to which the pilot signal is allocated from the first base station
Pilot signal allocation method comprising a.
제1항에서,
복수개의 기지국이 인접한 경우, 상기 복수개의 기지국들이 순차적으로 단말을 선택하고, 상기 제1 기지국과 연결된 단말에 할당된 파일럿과 동일한 파일럿을 상기 선택한 단말에 할당하는 단계
를 더 포함하는 파일럿 신호 할당 방법.
In claim 1,
When a plurality of base stations are adjacent, the plurality of base stations sequentially select a terminal, and allocating a pilot identical to a pilot allocated to a terminal connected to the first base station to the selected terminal
Pilot signal allocation method further comprising.
기지국들로부터 파일럿 할당 정보를 수신하거나, 간섭정보 및 채널정보를 수신하는 송수신부,
상기 파일럿 할당 정보, 상기 간섭정보 또는 상기 채널정보 중 적어도 하나 이상을 이용해 채널 추정 오류를 계산하는 계산부, 그리고
계산된 상기 채널 추정 오류를 이용해 특정 셀의 기지국과 연결된 단말에 파일럿을 할당하는 파일럿 할당부를 포함하며,
상기 송수신부는,
파일럿이 할당된 기지국으로부터 상기 파일럿 할당 정보를 수신하거나, 파일럿이 할당되지 않은 기지국으로부터 상기 간섭정보 및 상기 채널정보를 수신하는, 는 파일럿 신호 할당 장치.
Transmitting/receiving unit for receiving pilot assignment information from base stations or receiving interference information and channel information,
A calculation unit that calculates a channel estimation error using at least one of the pilot allocation information, the interference information, and the channel information, and
A pilot allocator for allocating a pilot to a terminal connected to a base station of a specific cell by using the calculated channel estimation error,
The transceiver unit,
A pilot signal allocation apparatus for receiving the pilot allocation information from a base station to which a pilot is allocated, or receiving the interference information and the channel information from a base station to which a pilot is not allocated.
삭제delete 제9항에서,
상기 파일럿 할당부는,
상기 파일럿이 할당된 기지국에서 할당한 파일럿과 동일한 파일럿 신호를 사용할 단말을 선택하는 파일럿 신호 할당 장치.
In claim 9,
The pilot assignment unit,
A pilot signal allocation apparatus for selecting a terminal to use the same pilot signal as the pilot allocated by the base station to which the pilot is allocated.
제9항에서,
상기 파일럿 할당부는,
특정 셀의 기지국과 연결된 단말들 중에, 계산된 상기 채널 추정 오류의 값이 가장 작은 값을 가지는 단말을 특정 파일럿을 사용할 단말로 선택하는 파일럿 신호 할당 장치.
In claim 9,
The pilot assignment unit,
A pilot signal allocation apparatus for selecting a terminal having the smallest value of the calculated channel estimation error among terminals connected to a base station of a specific cell as a terminal to use a specific pilot.
제9항에서,
상기 간섭정보는,
파일럿이 할당되지 않은 기지국이 다른 기지국들로부터 넘어오는 간섭을 미리 설정한 값을 포함하는 파일럿 신호 할당 장치.
In claim 9,
The interference information,
A pilot signal allocation apparatus including a preset value for interference from other base stations by a base station to which a pilot is not assigned.
제9항에서,
상기 채널정보는,
파일럿이 할당되지 않은 기지국에서 설정한 채널 추정 오류 값 또는 특정 셀의 기지국과 상기 특정 셀에 연결된 단말들과의 채널의 공분산(covariance) 값들의 평균을 포함하는 파일럿 신호 할당 장치.
In claim 9,
The channel information,
A pilot signal allocation apparatus including an average of a channel estimation error value set by a base station to which pilots are not assigned or covariance values of a channel between a base station of a specific cell and terminals connected to the specific cell.
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