KR102203405B1 - 이웃 셀에 의한 간섭을 저감하는 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법 - Google Patents

이웃 셀에 의한 간섭을 저감하는 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이웃 셀에 의한 간섭을 저감하는 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법은 소형 셀에 인접한 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀을 결정하는 단계, 소형 셀에 가입된 하나 이상의 사용자들의 채널 상태에 따라 하나 이상의 사용자들에게 통신 자원을 할당하는 단계 및 이웃 소형 셀에 의한 간섭을 저감하기 위한 하나 이상의 간섭 저감 방법을 적용하여, 통신 자원이 할당된 하나 이상의 사용자들에게 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

이웃 셀에 의한 간섭을 저감하는 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법{WIRELESS COMMUNICATION APPARATUS FOR REDUCING INTERFERENCE WITH NEIGHBORHOOD CELL AND METHOD FOR REDUCING INTERFERENCE THEREOF}
본 발명은 무선 통신 장치 및 그것의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이웃 셀에 의한 간섭을 저감하는 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법에 관한 것이다.
최근 모바일 무선 통신을 통한 다양한 멀티미디어 서비스에 대한 수요가 증가함에 따라, 무선 통신 시스템의 주파수 이용 효율 및 시스템 용량을 개선하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 예를 들어, 주파수 이용 효율을 개선하기 위하여 1차 사용자가 사용하지 않는 대역을 2차 사용자가 사용하도록 하는 인지무선(Cognitive Radio) 통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 다른 한편으로 시스템 용량을 개선하기 위하여, 실내외 환경에서 저렴한 백홀(backhaul) 연결성과 간편한 설치 비용 등의 장점을 갖는 소형 셀 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
소형 셀 기술은 개방형 접속 방식과 폐쇄형 접속 방식이 있다. 개방형 접속 방식은 소형 셀에 가입한 사용자라면 누구라도 가장 효과적인 소형 셀에 접속하게 하는 방식이며, 폐쇄형 접속 방식은 특정 소형 셀에 대해 허가된 사용자만이 접속하게 하는 방식이다. 폐쇄형 접속 방식은 무선 자원과 사용자 보안을 관리하는데 효과적일 수 있지만, 이웃하는 소형 셀들이 동일한 주파수를 사용함으로써 이웃 소형 셀간에 심각한 간섭을 초래할 수 있다는 단점이 있다.
소형 셀간 동일 주파수 사용에 의한 간섭문제를 극복하기 위하여 다양한 간섭 저감 방법이 제안되고 있다. 그러한 방법들 중 하나는 송신단에서 간섭신호를 특정 신호영역에 집중시킴으로써, 나머지 신호영역들의 자유도를 최대화하는 간섭정렬 방법이다. 즉 여러 개의 신호영역 중 하나의 신호영역에 간섭을 집중시키고, 나머지 신호영역들을 통해 실질적인 신호를 전송하는 방법이다. 그러나, 이러한 간섭정렬 방법은 소형 셀간의 모든 채널 정보를 소형 셀들이 공유해야 하기 때문에 백홀 데이터량이 증가하고, 그에 따라 시스템의 연산이 복잡해지는 단점이 있다. 그러한 방법들 중 다른 하나는 소형 셀이 이웃 소형 셀에 가입된 사용자의 간섭을 제거하도록 하는 ZF(Zero Forcing) 전처리 방법이다. ZF 전처리 방법에서, 이웃 소형 셀에 가입된 사용자 중 소형 셀 자신에 의해 간섭을 받는 사용자가 있는 경우, 소형 셀은 ZF 전처리를 하여 이웃 소형 셀에 가입된 사용자의 간섭을 제거한다. 이 경우 간섭을 제거할 사용자의 채널 정보만 필요로 하기 때문에, 간섭정렬 방법보다 백홀 데이터량이 작다는 장점을 가지지만 상대적으로 자유도가 작아 시스템 용량이 간섭정렬의 경우보다 작아진다는 단점이 있다.
따라서, 이웃 셀에 의한 간섭을 감소시키되, 종래의 방법보다 시스템의 연산 복잡도를 감소시키고 시스템 용량을 개선하는 간섭 저감 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 이웃 셀에 의한 간섭을 저감시키고, 필요한 시스템의 연산복잡도 및 시스템 용량을 개선한 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법은, 소형 셀에 인접한 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀을 결정하는 단계; 상기 소형 셀에 가입된 하나 이상의 사용자들의 채널 상태에 따라 상기 하나 이상의 사용자들에게 통신 자원을 할당하는 단계; 및 상기 이웃 소형 셀에 의한 간섭을 저감하기 위한 하나 이상의 간섭 저감 방법을 적용하여, 상기 통신 자원이 할당된 상기 하나 이상의 사용자들에게 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 이웃 소형 셀을 결정하는 단계는 상기 하나 이상의 사용자들의 요구 성능과 현재 성능을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라, 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 적어도 하나의 주변 소형 셀을 상기 이웃 소형 셀로 결정하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 적어도 하나의 주변 소형 셀은 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 상기 소형 셀에 대한 간섭량이 가장 큰 것이다.
실시 예로서, 상기 적어도 하나의 주변 소형 셀은 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 상기 소형 셀과의 거리가 가장 가까운 것이다.
실시 예로서, 상기 요구 성능은 상기 하나 이상의 사용자들의 요구 전송 용량이고, 상기 현재 성능은 상기 하나 이상의 사용자들의 현재 전송 용량이고, 상기 현재 전송 용량은 각 데이터 스트림에 대한 상기 하나 이상의 사용자들의 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio) 및 상기 하나 이상의 사용자들의 최대 전송 스트림 수를 참조하여 산출된다.
실시 예로서, 상기 현재 전송 용량은 수학식
Figure 112014018039808-pat00001
에 따라 산출되고, 상기 u는 1이상 n이하의 자연수이고, 상기 n은 상기 하나 이상의 사용자들의 수이고, 상기 i는 상기 무선 통신 장치가 상기 하나 이상의 사용자들에게 전송할 데이터 스트림의 인덱스이고, 상기 Cu는 상기 하나 이상의 사용자들 중 u번째 사용자의 현재 전송 용량이고, 상기 Su는 상기 u번째 사용자의 최대 전송 스트림 수이고, 상기
Figure 112014018039808-pat00002
는 상기 u번째 사용자의 i번째 스트림에 대한 신호대 잡음 비이다.
실시 예로서, 상기 이웃 소형 셀을 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 주변 소형 셀을 상기 이웃 소형 셀로 결정한 후, 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 상기 적어도 하나의 주변 소형 셀을 제외한 나머지 주변 소형 셀들을 기초로 상기 현재 성능을 다시 계산하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 마크로 셀, 상기 하나 이상의 사용자들, 또는 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 사용자 정보 또는 소형 셀 정보를 수신하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 하나 이상의 사용자들에게 통신 자원을 할당하는 단계는 상기 무선 통신 장치가 전송할 데이터 스트림들 각각에 대한 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio)에 따라, 상기 데이터 스트림들별로 상기 하나 이상의 사용자들 중 어느 하나의 사용자를 선택하는 단계; 상기 데이터 스트림들 중 상기 어느 하나의 사용자를 선택한 데이터 스트림들의 수와 상기 어느 하나의 사용자의 최대 전송 스트림 수를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라, 상기 어느 하나의 사용자를 선택한 데이터 스트림들의 전부 또는 일부를 상기 어느 하나의 사용자에게 할당하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 어느 하나의 사용자를 선택한 데이터 스트림들 중 상기 어느 하나의 사용자에게 할당되지 않은 데이터 스트림을 상기 하나 이상의 사용자들 중 상기 어느 하나의 사용자와는 상이한 다른 사용자에게 할당하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 데이터 스트림들별로 상기 하나 이상의 사용자들 중 어느 하나의 사용자를 선택하는 단계는 상기 데이터 스트림들별로 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio)가 가장 큰 사용자를 상기 어느 하나의 사용자로 선택한다.
실시 예로서, 상기 이웃 소형 셀의 결정에 응답하여, 상기 이웃 소형 셀이 상기 소형 셀을 상기 이웃 소형 셀의 이웃 소형 셀로 등록하도록 요청하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 요청은 마크로 셀을 경유하여 상기 이웃 소형 셀로 전송된다.
실시 예로서, 상기 이웃 소형 셀은 상기 요청에 응답하여, 상기 하나 이상의 사용자들 중 적어도 일부의 요구 성능 및 현재 성능을 기초로 상기 요청을 승인 또는 거절한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 무선 통신 장치는, 소형 셀에 인접한 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀을 결정하는 탐색부; 상기 소형 셀에 가입된 하나 이상의 사용자들의 채널 상태에 따라 상기 하나 이상의 사용자들에게 통신 자원을 할당하는 스케쥴러; 및 상기 통신 자원이 할당된 상기 하나 이상의 사용자들에 대한 데이터 전송을 위해, 상기 이웃 소형 셀에 의한 간섭을 저감시키는 간섭 저감부를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 주변의 소형 셀들을 선택적으로 이웃 소형 셀로 결정하므로, 간섭 저감에 필요한 시스템의 연산복잡도가 감소된다.
또한, 스케쥴링 방법을 통해 채널 상황이 좋은 사용자에게 우선적으로 통신 자원을 할당함으로써 전체적인 시스템 성능 및 시스템 용량을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 간섭 저감 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법을 예시적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이웃 소형 셀 탐색 방법을 예시적으로 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 스케쥴링 방법을 예시적으로 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이웃 소형 셀 등록 방법을 개략적으로 나타내는 상호작용도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 이웃 소형 셀 등록 방법을 개략적으로 나타내는 상호작용도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른, 이웃 소형 셀의 등록 승인 방법을 단계적으로 도시하는 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.
또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 의도된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 원칙적으로 첨부한 청구항들에 정해지고, 청구항들에 기재된 것 및 그와 균등한 범위의 가능한 실시 예들을 포괄한다. 유사한 참조부호가 도면들에서 사용되는 경우, 유사한 참조부호는 여러 실시 예들에 대해서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 첨부한 도면들을 참조하여, 구체적인 실시 예를 통해 본 발명의 내용 및 사상을 설명한다.
본 발명은 예를 들어, 백색 공간(white space) 대역을 사용하는 인지무선 통신 시스템에서, 인접 소형 셀간의 간섭을 극복하기 위해 미리 결정된 방법에 따라 이웃 소형 셀을 탐색하고 사용자들을 스케쥴링하는 방법으로 시스템 용량 및 연산복잡도를 개선한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 간섭 저감 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 1을 참조하면, 간섭 저감 방법은 S110 단계 내지 S130 단계를 포함한다.
도 1에서, 간섭 저감 방법은 소형 셀에 간섭의 영향을 주는 이웃 소형 셀을 탐색한 후, 채널 상황이 좋은 순서대로 사용자들을 스케쥴링 하고, 그리고 소형 셀간의 간섭을 제거하는 간섭 저감 기술을 적용하여 데이터 스트림을 전송한다. 도 1의 간섭 저감 방법을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
S110 단계에서, 무선 통신 장치는 주변의 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀을 탐색한다. 이때, 무선 통신 장치는 자신이 속한 소형 셀과의 물리적 거리, 통신 상태 또는 신호 세기 등을 기초로 대상 소형 셀을 설정한 후, 대상 소형 셀들 중 미리 결정된 조건을 충족하는 적어도 일부의 소형 셀을 이웃 소형 셀로 결정할 수 있다.
예를 들어, 이웃 소형 셀의 수가 너무 많은 경우, 간섭 저감 기법을 적용하기 위해 수행하여야 하는 연산이 너무 많아지고 복잡해진다. 반면에, 이웃 소형 셀의 수를 너무 적게 설정하는 경우, 간섭 저감 기법 적용시 고려되어야 할 몇몇 소형 셀이 간과됨으로써 간섭 저감의 효과가 너무 낮아지게 된다.
따라서, S110 단계에서 무선 통신 장치는 통신 서비스를 제공할 소형 셀들 및 사용자들의 성능 정보를 참조하여, 각 사용자들의 요구 성능을 충족하는 한도 내에서 최소한의 소형 셀들을 이웃 소형 셀들로 결정한다. 무선 통신 장치가 이웃 소형 셀들을 결정하는 방법은 도 3에서 더욱 구체적으로 설명된다.
S120 단계에서, 무선 통신 장치는 데이터 스트림을 전송할 사용자들을 스케쥴링한다. 무선 통신 장치는 각 사용자들의 성능 정보를 참조하여, 채널 상황이 좋은 사용자 순으로 우선적으로 통신 자원(또는, 데이터 스트림)을 할당한다.
예를 들어, 무선 통신 장치는 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio, 이하 SINR)에 따라 각 데이터 스트림별로 SINR이 가장 큰 사용자에게 우선적으로 데이터 스트림을 할당하되, 할당할 수 없거나 할당이 적절하지 않은(예를 들어, 할당되는 데이터 스트림의 수가 사용자의 최대 전송 스트림의 수를 초과하는 경우) 데이터 스트림은 SINR이 다음으로 큰 사용자에게 순차적으로 할당하는 방법으로, 각 사용자들에 대해 통신 자원을 할당한다.
무선 통신 장치가 통신 자원(또는, 데이터 스트림)을 할당하는 방법은 도 4에서 더욱 구체적으로 설명된다.
S130 단계에서, 무선 통신 장치는 S110 단계에서 결정된 이웃 소형 셀들과의 사이에서 간섭 저감 기법을 적용하여, S120 단계에서 통신 자원(또는, 데이터 스트림)이 할당된 각 사용자들에게 데이터를 전송한다. S130 단계에서 사용되는 간섭 저감 기법으로서는 당해 기술 분야에 잘 알려진 간섭 저감 기법(예를 들어, 간섭 정렬 방법, ZF 전처리 방법 또는 그 외의 일반적인 간섭 저감 기법 등)이 사용될 수 있다. 그러한 간섭 저감 기법에 대한 구체적인 내용은 당해 기술 분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 설명을 생략한다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 사용자들의 요구 성능을 충족하는 한도 내에서 최소한의 소형 셀들을 이웃 소형 셀들로 결정하므로, 간섭 저감 기법 적용시 필요한 연산의 수 및 복잡도가 최소화된다. 또한, 채널 상황이 좋은 사용자 순으로 우선적으로 통신 자원(또는, 데이터 스트림)을 할당하여 데이터를 전송하므로 시스템의 성능이 최적화되고 시스템의 용량을 최대한으로 이용할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 1에서 설명된 무선 통신 장치 또는 그것의 간섭 저감 방법에 대해 더욱 구체적인 예들을 통해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선 통신 장치 및 그것의 간섭 저감 방법을 예시적으로 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 소형 셀 시스템(1000)은 무선 통신 장치(100) 및 복수의 사용자들(10)을 포함한다. 여기서 복수의 사용자들(10)은 각각이 독립적으로 무선 통신 장치(100)와 데이터 통신을 수행할 수 있는 복수의 사용자 단말기들을(10_1, 10_2, … , 10_n) 포함한다. 그리고, 무선 통신 장치(100)는 탐색부(110), 스케쥴러(120) 및 간섭 저감부(130)를 포함한다.
도 2에서 소형 셀 시스템(1000)은 해당 셀(1000)에 등록된 복수의 사용자들(10)과 그들에게 통신 서비스를 제공하는 무선 통신 장치(100)를 포함한다. 무선 통신 장치(100)가 복수의 사용자들(10)과 데이터 통신을 수행할 때, 인접한 주변 소형 셀들로부터의 간섭에 의해 데이터 통신은 장애를 겪을 수 있다. 따라서, 무선 통신 장치(100)는 주변 소형 셀들로부터 간섭을 저감하기 위한 간섭 저감 기법을 적용하되, 소형 셀 정보 및 사용자 정보를 참조하여 간섭 저감 기법 적용시 고려할 이웃 소형 셀들의 수를 최소화하고 그에 따른 필요 연산의 수 및 복잡도도 줄일 수 있다. 또한, 무선 통신 장치(100)는 사용자들의 채널 상태 또는 최대 전송 스트림의 수를 참조하여 각 사용자들에게 통신 자원을 할당함으로써 시스템의 성능을 최적화시키고 시스템의 용량을 최대한으로 이용할 수 있다.
무선 통신 장치(100)의 구체적인 구성은 다음과 같다.
탐색부(110)는 주변의 소형 셀들 중에서 간섭 저감 기법을 적용할 이웃 소형 셀을 결정한다. 이때, 탐색부(110)는 소형 셀 정보 및 사용자 정보를 참조하여, 각 사용자들(10)의 요구 성능을 충족하는 한도 내에서 최소한의 소형 셀들만을 이웃 소형 셀로 결정한다.
구체적으로, 탐색부(110)는 마크로 셀(미도시) 또는 사용자들(10)로부터 사용자들(10)의 요구 전송 용량 및 현재의 각 스트림별 신호대 잡음 비(SINR) 등을 나타내는 사용자 정보를 수신한다. 여기서 마크로 셀(marco cell)은 비교적 큰 범위의 영역을 담당하는 높은 전력과 넓은 커버리지를 갖는 셀로서, 소형 셀 시스템(1000)에 주변의 소형 셀 정보를 제공하거나, 소형 셀 시스템(1000)과 주변의 소형 셀간의 상호작용을 중계할 수 있다. 또한, 탐색부(110)는 마크로 셀이나 백색 공간 데이터베이스(white space database)로부터 소형 셀 시스템(1000)에 간섭을 미치는 소형 셀(주변 소형 셀)들 및 그것들의 위치 정보를 나타내는 소형 셀 정보를 수신한다.
그리고, 탐색부(110)는 각 사용자들(10)의 최대 전송 스트림 수 및 각 사용자들의 각 스트림별 SINR을 참조하여, 각 사용자들의 현재 전송 용량을 계산한다. 이때 각 스트림별 SINR은 주변 소형 셀들로부터의 간섭 전력을 고려하여 결정된다. 탐색부(110)가 현재 전송 용량을 계산하는 구체적인 방법은 도 3에서 후술된다.
그리고, 탐색부(110)는 각 사용자들(10)의 요구 전송 용량 및 현재 전송 용량을 비교하여, 현재 전송 용량이 요구 전송 용량 미만인 경우 주변 소형 셀들 중 간섭량이 가장 큰 소형 셀을 이웃 소형 셀로 결정한다. 그리고, 주변 소형 셀들 중 결정된 이웃 소형 셀을 제외한 나머지 소형 셀들을 기반으로, 각 사용자의 각 스트림별 SINR 및 현재 전송 용량을 다시 계산하고, 계산된 결과에 따라 각 사용자들(10)의 요구 전송 용량 및 현재 전송 용량을 다시 비교한다. 이와 같은 방법을 반복적으로 수행하여, 탐색부(110)는 각 사용자들(10)의 현재 전송 용량이 요구 전송 용량을 초과할 때까지 간섭량이 큰 순서대로 순차적으로 이웃 소형 셀을 결정한다.
이때, 주변 소형 셀들이 각 사용자들(10)에 미치는 간섭량은 탐색부(110)에 의해 추정 또는 계산된 값일 수 있으며, 주변 소형 셀들이 미치는 간섭량을 추정 또는 계산하는 구체적인 방법은 당해 기술 분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 설명을 생략한다.
스케쥴러(120)는 마크로 셀 또는 복수의 사용자들(10)로부터 각 사용자들(10)의 현재 채널 정보를 나타내는 사용자 정보를 수신한 후, 데이터 스트림별로 SINR이 큰 순서대로 사용자들(10)에게 통신 자원(또는, 데이터 스트림)을 할당한다.
구체적으로, 스케쥴러(120)는 마크로 셀 또는 사용자들(10)로부터 각 사용자들(10)의 현재 채널 매트릭스 및 현재의 각 스트림별 SINR을 수신하고, 마크로 셀 또는 이웃 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀에 가입된 사용자들의 현재 채널 매트릭스를 수신한다.
그리고, 스케쥴러(120)는, 예를 들어 각 데이터 스트림을 사용자들(10)의 SINR이 큰 순서대로 정렬한 후, 각 데이터 스트림별로 SINR이 가장 큰 사용자를 선택하고(또는, 대응시키고), 각 사용자별로 최대 전송 스트림의 수와 선택된 데이터 스트림의 수를 비교한다. 비교 결과, 사용자별로 선택된 데이터 스트림의 수가 각각의 최대 전송 스트림을 초과하지 않으면, 각 사용자별로 선택된 데이트 스트림들이 그대로 각 사용자들에게 할당된다. 반면에, 어느 사용자에 대해 선택된 데이터 스트림의 수가 그 사용자의 최대 전송 스트림을 초과하면, 사용자의 최대 전송 스트림을 초과하지 않도록 사용자의 선택된 데이터 스트림의 수가 조정된다. 선택된 데이터 스트림의 수를 조정하는 구체적인 방법은 도 4에서 후술된다.
각 사용자에 대한 데이터 스트림의 할당 또는 데이터 스트림의 조정이 완료되면, 간섭 저감부(130)에 의한 간섭 저감 동작이 수행된다.
간섭 저감부(130)는 간섭 저감 기법을 적용하여 데이터 스트림을 사용자들(10)에게 전송한다. 간섭 저감부(130)는 간섭 저감 기법을 적용하기 위해 필요한 연산 또는 알고리즘을 수행하며, 컴퓨팅 연산을 위한 별도의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 간섭 저감부(130)는 탐색부(110)가 결정한 이웃 소형 셀들의 채널 매트릭스를 참조하여, 데이터 스트림들에 이웃 소형 셀들로부터의 간섭을 저감하는 기법을 적용한 후, 각 사용자들(10)에게 대응하는 데이터 스트림을 전송한다. 이때, 이웃 소형 셀들로부터의 간섭을 저감하는 기법에는 당해 기술분야에 널리 알려진 간섭 저감 기법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 간섭 저감 기법들은 간섭 정렬 방법, ZF 전처리 방법 또는 그 외의 일반적인 간섭 저감 기법을 포함할 수 있다. 본 발명의 간섭 저감부(130)에 적용 가능한 간섭 저감 기법의 종류는 매우 다양할 수 있고, 또 그 구체적인 내용들은 당해 기술분야에 널리 알려져 있으므로 여기서는 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신 장치(100)는 각 사용자들의 요구 성능을 충족하기 위해 필요한 소형 셀들만을 이웃 소형 셀들로 결정하므로, 간섭 저감 기법 적용시 고려되는 이웃 소형 셀들의 수가 최소화된다. 따라서, 무선 통신 장치(100)가 수행할 연산의 수 및 복잡도가 최소화된다. 또한, 채널 상황이 좋은 사용자 순으로 우선적으로 통신 자원(또는, 데이터 스트림)을 할당하여 데이터를 전송하므로 소형 셀 시스템(1000)의 성능이 최적화되고 소형 셀 시스템(1000)의 용량을 최대한으로 이용할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이웃 소형 셀 탐색 방법을 예시적으로 나타내는 순서도이다. 도 3의 이웃 소형 셀 탐색 방법은 예를 들어, 도 1의 S110 단계를 구체화한 것일 수 있다. 도 3을 참조하면, 이웃 소형 셀 탐색 방법은 S210 단계 내지 S270 단계를 포함한다.
S210 단계에서, 무선 통신 장치(100, 도 2 참조)는 외부로부터 이웃 소형 셀 탐색에 필요한 정보를 수집한다. 이때, 수집되는 정보는 마크로 셀 또는 사용자들(10, 도 2 참조)로부터 수집되는 사용자 정보 또는 마크로 셀 또는 주변의 소형 셀들로부터 수집되는 소형 셀 정보를 포함할 수 있다. 사용자 정보 또는 소형 셀 정보에 대한 구체적인 내용은 도 2에서 설명한 바와 동일하다.
S220 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 수집된 정보로부터 각 사용자들(10)의 요구 성능을 검토한다. 이때, 각 사용자들(10)의 요구 성능은 예를 들어, 각 사용자들(10)의 요구 전송 용량으로서 사용자별로 상이할 수 있다.
S230 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 수집된 정보를 참조하여, 각 사용자들(10)의 현재 성능을 계산 또는 검토한다. 각 사용자들(10)의 현재 성능은 각 사용자들(10)의 현재 전송 용량으로서, 각 사용자들의 최대 전송 스트림 수 및 각 사용자의 각 스트림에 대한 SINR을 참조하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 각 사용자들(10)의 현재 전송 용량은 수학식 1에 따라 각각 산출될 수 있다.
Figure 112014018039808-pat00003
여기서, Cu는 u번째 사용자의 현재 전송 용량이고(단, 1≤u≤n), Su는 u번째 사용자의 최대 전송 스트림 수이고,
Figure 112014018039808-pat00004
는 u번째 사용자의 i번째 스트림에 대한 SINR이다. 이때,
Figure 112014018039808-pat00005
은 주변 소형 셀들에 의한 간섭 전력 또는 간섭 효과를 포함하도록 설계 또는 산출된 값이다.
S240 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 각 사용자별로 요구 성능을 계산된 현재 성능과 비교한다. 계산된 현재 성능이 요구 성능을 충족하면, 즉 현재 전송 용량이 요구 전송 용량 이상이면, 이웃 소형 셀 탐색 방법은 종료한다. 그렇지 않으면, 이웃 소형 셀 탐색 방법은 S250 단계로 진행한다.
S250 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 소형 셀 정보에 따라 추정 또는 산출된 각 소형 셀의 간섭량을 참조하여, 주변의 소형 셀들을 간섭량 또는 거리에 따라 분류한다.
S260 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 분류된 소형 셀들 중 간섭량이 가장 큰 소형 셀 또는 거리가 가장 가까운 소형 셀을 이웃 소형 셀로 결정한다.
S270 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 결정된 이웃 소형 셀을 주변 소형 셀에서 제외시킨다. S270 단계가 종료하면, 이웃 소형 셀 탐색 방법은 S230 단계로 복귀하여 각 사용자들(10)의 현재 전송 용량(또는, 현재 성능)을 다시 계산 또는 검토하게 된다. 이때, 이웃 소형 셀이 제외된 주변 소형 셀들을 기반으로 현재 전송 용량을 다시 계산 또는 검토하므로, 상대적으로 각 사용자들(10)의 SINR 값(수학식 1의
Figure 112014018039808-pat00006
)이 커지고, 따라서 계산되는 현재 전송 용량 값도 증가한다.
위와 같은 방법으로, 각 사용자들(10)의 현재 성능이 요구 성능을 충족할 때까지, S230 내지 S270 단계가 반복적으로 수행되며 그 과정에서 간섭량 또는 거리에 따라 이웃 소형 셀이 순차적으로 결정된다(S250).
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 사용자의 요구 성능을 충족하는 한도 내에서 최소한의 이웃 소형 셀들만을 선택할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 스케쥴링 방법을 예시적으로 나타내는 순서도이다. 도 4의 스케쥴링 방법은 예를 들어, 도 1의 S120 단계를 구체화한 것일 수 있다. 도 4를 참조하면, 스케쥴링 방법은 S310 단계 내지 S370 단계를 포함한다.
S310 단계에서, 무선 통신 장치(100, 도 2 참조)는 외부로부터 이웃 소형 셀 탐색에 필요한 정보를 수집한다. 이때, 수집되는 정보는 마크로 셀 또는 사용자들(10, 도 2 참조)로부터 수집되는 사용자 정보 또는 마크로 셀 또는 주변의 소형 셀들로부터 수집되는 소형 셀 정보를 포함할 수 있다. 사용자 정보 또는 소형 셀 정보에 대한 구체적인 내용은 도 2에서 설명한 바와 동일하다.
S320 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 각 데이터 스트림을 사용자들(10)에 대한 SINR이 큰 순서대로 정렬한다.
S330 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 각 데이터 스트림별로 SINR(수학식 1의
Figure 112014018039808-pat00007
)이 가장 큰 사용자를 선택한다. 이때, 각 데이터 스트림별로 사용자를 선택하는 방법은 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014018039808-pat00008
여기서, S는 무선 통신 장치(100)가 전송할 수 있는 최대 스트림 수이고, i는 무선 통신 장치(100)의 데이터 스트림 인덱스이고(즉, i는 i번째 데이터 스트림에 대한 값임을 의미),
Figure 112014018039808-pat00009
는 i번째 데이터 스트림에 대해 u번째 사용자가 선택되었음을 나타내는 사용자 인덱스이다.
모든 데이터 스트림에 대해 사용자가 선택되었으면, 스케쥴링 방법은 S340 단계로 진행한다.
S340 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 각 사용자들(10)에 대해, 해당 사용자가 선택된 데이터 스트림의 수와 그 사용자의 최대 전송 스트림의 수(수학식 1의 Su)를 비교한다. 예를 들어, 제 1, 3, 5, 11 번째 스트림이 n번째 사용자를 선택하였으면, n번째 사용자에 대해 선택된 데이터 스트림의 수는 4가 된다. 이때, n번째 사용자의 최대 전송 스트림의 수가 2이면, n번째 사용자에 대해 선택된 데이터 스트림의 수는 최대 전송 스트림의 수를 초과하게 된다. 반면에, n번째 사용자의 최대 전송 스트림의 수가 5이면, n번째 사용자에 대해 선택된 데이터 스트림의 수는 최대 전송 스트림의 수보다 작게 된다.
모든 사용자에 대해 선택된 스트림의 수가 최대 전송 스트림의 수 이하이면, 각 사용자들(10)에게 선택된 스트림들을 할당하고, 스케쥴링 방법은 S370 단계로 진행한다. 반면에, 어느 하나의 사용자에 대해 선택된 스트림의 수가 최대 전송 스트림의 수를 초과하면, 스케쥴링 방법은 S350 단계로 진행한다.
S350 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 선택된 스트림의 수가 최대 전송 스트림의 수를 초과하는 사용자에 대해, 최대 전송 스트림 수의 범위 내에서 해당 사용자에 대한 SINR이 큰 순서대로 데이터 스트림들을 할당한다.
S360 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 할당되지 않은 나머지 데이터 스트림들을 해당 데이터 스트림에 대한 SINR이 큰 순서대로 다른 사용자에게 할당하되, 다른 사용자에 대해 이미 선택 또는 할당된 데이터 스트림의 수가 그 사용자의 최대 전송 스트림 수 이상인 경우 해당 데이터 스트림은 차순위의 다른 사용자에게 할당된다. 이때, 나머지 데이터 스트림을 다른 사용자에게 할당하는 방법은 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014018039808-pat00010
여기서, i´는 무선 통신 장치(100)의 나머지 데이트 스트림을 나타내는 인덱스이다.
모든 나머지 데이터 스트림의 할당이 완료되면, 스케쥴링 방법은 S370 단계로 진행한다.
S370 단계에서, 무선 통신 장치(100)는 각 사용자별로 할당된 데이터 스트림(또는, 데이트 스트림의 수)에 기반하여, 이웃 소형 셀(예를 들어, 도 3의 방법을 통해 결정된 이웃 소형 셀)과의 사이에서 간섭 저감 기법이 적용된 데이터를 사용자들(10)에게 전송한다. 적용되는 간섭 저감 기법에 대한 구체적인 내용은 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 동일하다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 채널 상황이 좋은(즉, 데이터 스트림에 대한 SINR이 큰) 사용자 순으로 우선적으로 통신 자원을 할당하므로, 시스템의 성능 및 용량이 개선될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 이웃 소형 셀 등록 방법을 개략적으로 나타내는 상호작용도이다. 도 5에서, 소형 셀(1000)은 이웃 소형 셀(2000)과 직접 상호작용하여, 이웃 소형 셀 등록을 수행한다.
먼저, 소형 셀(1000)은 결정된 이웃 소형 셀(2000)에 이웃 소형 셀 등록을 요청한다. 이웃 소형 셀 등록 요청은 소형 셀(1000)의 무선 통신 장치(100, 도 2 참조)로부터 이웃 소형 셀(2000)의 다른 무선 통신 장치로 전송될 수 있다.
다음으로, 이웃 소형 셀(2000)은 미리 결정된 방법에 따라 소형 셀(1000)을 자신의 이웃 소형 셀로 등록한다. 실시 예로서, 이웃 소형 셀(2000)은 선택된 사용자(u＊)의 요구 성능 및 현재 성능에 따라, 이웃 소형 셀 등록을 선택적으로 승인 또는 거절할 수 있다.
그리고, 이웃 소형 셀(2000)은 이웃 소형 셀 등록 여부를 소형 셀(1000)에 회신한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 이웃 소형 셀 등록 방법을 개략적으로 나타내는 상호작용도이다. 도 6에서, 소형 셀(1000)은 이웃 소형 셀 등록을 위해 마크로 셀(3000)을 경유하여 이웃 소형 셀(2000)과 상호작용한다.
먼저, 소형 셀(1000)은 이웃 소형 셀 등록 요청을 마크로 셀(3000)에 전송한다. 마크로 셀은 수신한 이웃 소형 셀 등록 요청을 결정된 이웃 소형 셀(2000)에 전달한다.
다음으로, 이웃 소형 셀(2000)은 미리 결정된 방법에 따라 소형 셀(1000)을 자신의 이웃 소형 셀로 등록한다. 실시 예로서, 이웃 소형 셀(2000)은 선택된 사용자(u＊)의 요구 성능 및 현재 성능에 따라, 이웃 소형 셀 등록을 선택적으로 승인 또는 거절할 수 있다.
그리고, 이웃 소형 셀(2000)은 이웃 소형 셀 등록 여부를 마크로 셀(3000)에 회신한다.
그리고, 마크로 셀(3000)은 회신된 등록 여부를 참조하여, 소형 셀(1000)과 이웃 소형 셀(2000) 간의 이웃 소형 셀 등록 관계를 내부에 저장 또는 등록한다.
마지막을, 마크로 셀(3000)은 소형 셀(1000)에게 이웃 소형 셀 등록 여부를 회신한다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른, 이웃 소형 셀의 등록 승인 방법을 단계적으로 도시하는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 이웃 소형 셀의 등록 승인 방법은 S410 단계 내지 S450 단계를 포함한다.
S410 단계에서, 이웃 소형 셀(2000, 도 5 참조)이 이웃 소형 셀 등록 요청을 수신하면, 이웃 소형 셀(2000)은 선택된 사용자들의 요구 성능을 검토한다. 이때, 요구 성능은 선택된 사용자들의 요구 전송 용량일 수 있다.
S420 단계에서, 이웃 소형 셀(2000)은 선택된 사용자들의 현재 성능을 검토한다. 이때, 현재 성능은 선택된 사용자들의 현재 전송 용량일 수 있다. 선택된 사용자들의 현재 전송 용량을 구하는 방법은 수학식 1과 유사하게, 수학식 4로서 표현될 수 있다.
Figure 112014018039808-pat00011
여기서, u＊는 선택된 사용자의 인덱스를 나타낸다.
S430 단계에서, 이웃 소형 셀(2000)은 선택된 사용자들의 현재 성능이 요구 성능을 충족하는지 판단한다. 요구 전송 용량을 충족하면, 이웃 소형 셀의 등록 승인 방법은 S440 단계로 진행한다. 그렇지 않으면, 이웃 소형 셀의 등록 승인 방법은 S450 단계로 진행한다.
S440 단계에서, 이웃 소형 셀(2000)은 소형 셀(1000)을 자신의 이웃 소형 셀로 등록하는 것을 승인한다.
S450 단계에서, 이웃 소형 셀(2000)은 소형 셀(1000)을 자신의 이웃 소형 셀로 등록하는 것을 거절한다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 선택된 사용자의 요구 성능 및 현재 성능을 참조하여, 이웃 소형 셀이 소형 셀을 자신의 이웃 소형 셀로 등록할지 여부를 결정할 수 있다.
본 명세서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 명세서의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.
또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 명세서의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 명세서의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.
1000: 소형 셀 시스템 10: 사용자 장치
100: 무선 통신 장치 2000: 이웃 소형 셀
3000: 마크로셀

Claims (15)

  1. 소형 셀에 인접한 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀을 결정하는 단계;
    상기 소형 셀에 가입된 하나 이상의 사용자 장치의 채널 상태에 따라 상기 하나 이상의 사용자 장치에게 통신 자원을 할당하는 단계;
    상기 이웃 소형 셀에 의한 간섭을 저감하기 위한 하나 이상의 간섭 저감 방법을 적용하여, 상기 통신 자원이 할당된 상기 하나 이상의 사용자 장치에게 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 결정된 이웃 소형셀에, 상기 소형 셀을 상기 결정된 이웃 소형 셀의 이웃 소형 셀로 등록하도록 요청하는 단계를 포함하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이웃 소형 셀을 결정하는 단계는,
    상기 하나 이상의 사용자 장치의 요구 성능과 현재 성능을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라, 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 적어도 하나의 주변 소형 셀을 상기 이웃 소형 셀로 결정하는 단계를 포함하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 주변 소형 셀은 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 상기 소형 셀에 대한 간섭량이 가장 큰 것인, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 주변 소형 셀은 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 상기 소형 셀과의 거리가 가장 가까운 것인, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 요구 성능은 상기 하나 이상의 사용자 장치의 요구 전송 용량이고,
    상기 현재 성능은 상기 하나 이상의 사용자 장치의 현재 전송 용량이고,
    상기 현재 전송 용량은 각 데이터 스트림에 대한 상기 하나 이상의 사용자 장치의 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio) 및 상기 하나 이상의 사용자 장치의 최대 전송 스트림 수를 참조하여 산출되는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 현재 전송 용량은 수학식
    Figure 112020018325836-pat00021
    에 따라 산출되고,
    상기 u는 1이상 n이하의 자연수이고,
    상기 n은 상기 하나 이상의 사용자 장치의 수이고,
    상기 i는 상기 무선 통신 장치가 상기 하나 이상의 사용자 장치에게 전송할 데이터 스트림의 인덱스이고,
    상기
    Figure 112020018325836-pat00022
    는 상기 하나 이상의 사용자 장치 중 u번째 사용자 장치의 현재 전송 용량이고,
    상기
    Figure 112020018325836-pat00023
    는 상기 u번째 사용자 장치의 최대 전송 스트림 수이고,
    상기
    Figure 112020018325836-pat00024
    는 상기 u번째 사용자 장치의 i번째 스트림에 대한 신호대 잡음 비인, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 이웃 소형 셀을 결정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 주변 소형 셀을 상기 이웃 소형 셀로 결정한 후, 하나 이상의 주변 소형 셀들 중 상기 적어도 하나의 주변 소형 셀을 제외한 나머지 주변 소형 셀들을 기초로 상기 현재 성능을 다시 계산하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    마크로 셀, 상기 하나 이상의 사용자 장치, 또는 상기 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 사용자 장치 정보 또는 소형 셀 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 사용자 장치에게 통신 자원을 할당하는 단계는,
    상기 무선 통신 장치가 전송할 데이터 스트림들 각각에 대한 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio)에 따라, 상기 데이터 스트림들별로 상기 하나 이상의 사용자 장치 중 어느 하나의 사용자 장치를 선택하는 단계;
    상기 데이터 스트림들 중 상기 어느 하나의 사용자 장치를 선택한 데이터 스트림들의 수와 상기 어느 하나의 사용자 장치의 최대 전송 스트림 수를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라, 상기 어느 하나의 사용자 장치를 선택한 데이터 스트림들의 전부 또는 일부를 상기 어느 하나의 사용자 장치에게 할당하는 단계를 포함하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 사용자 장치를 선택한 데이터 스트림들 중 상기 어느 하나의 사용자 장치에게 할당되지 않은 데이터 스트림을 상기 하나 이상의 사용자 장치 중 상기 어느 하나의 사용자 장치와는 상이한 다른 사용자 장치에게 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림들별로 상기 하나 이상의 사용자 장치 중 어느 하나의 사용자 장치를 선택하는 단계는,
    상기 데이터 스트림들별로 신호대 잡음 비(Signal to Noise Ratio)가 가장 큰 사용자 장치를 상기 어느 하나의 사용자 장치로 선택하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청은 마크로 셀을 경유하여 상기 이웃 소형 셀로 전송되는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 이웃 소형 셀은 상기 요청에 응답하여, 상기 하나 이상의 사용자 장치 중 적어도 일부의 요구 성능 및 현재 성능을 기초로 상기 요청을 승인 또는 거절하는, 무선 통신 장치의 간섭 저감 방법.
  15. 소형 셀에 인접한 하나 이상의 주변 소형 셀들로부터 이웃 소형 셀을 결정하는 탐색부;
    상기 소형 셀에 가입된 하나 이상의 사용자 장치의 채널 상태에 따라 상기 하나 이상의 사용자 장치에게 통신 자원을 할당하는 스케쥴러; 및
    상기 통신 자원이 할당된 상기 하나 이상의 사용자 장치에 대한 데이터 전송을 위해, 상기 이웃 소형 셀에 의한 간섭을 저감시키는 간섭 저감부를 포함하되,
    상기 이웃 소형 셀이 결정되면, 상기 소형 셀을 상기 결정된 이웃 소형 셀의 이웃 소형 셀로 등록하도록 요청하는 무선 통신 장치.


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