KR102272860B1 - Method and terminal for cooperation multi-input-multi-output transmit/receive - Google Patents

Method and terminal for cooperation multi-input-multi-output transmit/receive Download PDF

Info

Publication number
KR102272860B1
KR102272860B1 KR1020140092150A KR20140092150A KR102272860B1 KR 102272860 B1 KR102272860 B1 KR 102272860B1 KR 1020140092150 A KR1020140092150 A KR 1020140092150A KR 20140092150 A KR20140092150 A KR 20140092150A KR 102272860 B1 KR102272860 B1 KR 102272860B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terminal
cluster
data
symbol
resource
Prior art date
Application number
KR1020140092150A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150018380A (en
Inventor
김석기
장성철
조승권
정수정
김형진
이현
권동승
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to US14/452,579 priority Critical patent/US9525467B2/en
Publication of KR20150018380A publication Critical patent/KR20150018380A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102272860B1 publication Critical patent/KR102272860B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0404Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas the mobile station comprising multiple antennas, e.g. to provide uplink diversity

Abstract

협력 MIMO 송수신 방법 및 이를 지원하는 단말이 개시된다. 마스터 단말은 협력 통신을 수행한 슬래이브 단말과 클러스터를 형성한다. 마스터 단말은 송신할 데이터 중 일부의 데이터를 슬래이브로 전송하여 공유하며, 슬래이브 단말은 마스터 단말로부터 전송된 데이터를 투과적으로 목적지 노드로 송신한다. A cooperative MIMO transmission/reception method and a terminal supporting the same are disclosed. The master terminal forms a cluster with the slave terminal performing cooperative communication. The master terminal transmits and shares some of the data to be transmitted to the slave, and the slave terminal transparently transmits the data transmitted from the master terminal to the destination node.

Description

협력 다중입력다중출력 송수신 방법 및 이를 지원하는 단말{METHOD AND TERMINAL FOR COOPERATION MULTI-INPUT-MULTI-OUTPUT TRANSMIT/RECEIVE}Cooperative multi-input multi-output transmission/reception method and terminal supporting the same {METHOD AND TERMINAL FOR COOPERATION MULTI-INPUT-MULTI-OUTPUT TRANSMIT/RECEIVE}

본 발명은 협력 MIMO 송수신 방법 및 이를 지원하는 단말에 관한 것이다. The present invention relates to a cooperative MIMO transmission/reception method and a terminal supporting the same.

스마트 모바일 기기의 급격한 보급으로 인해 무선 데이터 트래픽이 폭증하고 있다. 이로 인해 무선 통신망에서 전송 용량을 증대시키기 위한 다양한 방법이 제안되었다. Wireless data traffic is exploding due to the rapid spread of smart mobile devices. For this reason, various methods for increasing the transmission capacity in a wireless communication network have been proposed.

1948년 Shannon에 의해 정립된 정보 이론에 의하면, 무선 채널의 전송 요량 C는 다음의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다. According to the information theory established by Shannon in 1948, the transmission rate C of the radio channel can be defined as in Equation 1 below.

Figure 112014068495089-pat00001
Figure 112014068495089-pat00001

수학식 1에서, W는 대역폭(Bandwidth), SNR은 신호 대 잡음의 전력 비(Signal to Noise power Ratio)를 나타낸다. In Equation 1, W represents a bandwidth, and SNR represents a signal-to-noise power ratio.

전송 용량을 증대 시키기 위한 다양한 방법 중에 하나로서, 다중안테나를 이용한 MIMO(Multi Input Multi Output) 송수신 기법이 있다. MIMO 송수신 기법은 무선 이동통신 환경에서 추가적인 주파수 자원의 사용 없이도 송수신기의 안테나 개수에 비례하여 전송 용량을 증대시킬 수 있다. As one of various methods for increasing the transmission capacity, there is a MIMO (Multi Input Multi Output) transmission/reception technique using multiple antennas. The MIMO transmission/reception technique can increase the transmission capacity in proportion to the number of antennas of the transceiver without using additional frequency resources in a wireless mobile communication environment.

MIMO 송수신 기법은 사용하는 경우, 무선 채널의 용량은 다음의 수학식 2와 같다. When the MIMO transmission/reception technique is used, the capacity of a radio channel is expressed by Equation 2 below.

Figure 112014068495089-pat00002
Figure 112014068495089-pat00002

수학식 2에서 Q는 송신기 안테나 개수와 수신기 안테나 개수 중 작은 값이다. In Equation 2, Q is the smaller of the number of transmitter antennas and the number of receiver antennas.

그러나 MIMO 송수신 기법은 이용하여 무선 채널의 용량을 증대시키기 위해서는 각각의 송수신 안테나의 채널 간에 상관(Correlation)이 작아야 한다. 이를 위해서는 안테나 간의 간격이 멀어져야 하지만, 스마트 기기의 소형화로 인해 안테나 간의 간격을 늘리는데 한계가 있다. 또한 사용되는 안테나 개수를 많이 늘리기 위해서는 많은 제약 사항이 발생하게 된다. However, in order to increase the capacity of a radio channel by using the MIMO transmit/receive technique, correlation between channels of each transmit/receive antenna should be small. For this, the distance between the antennas must be increased, but there is a limit to increasing the distance between the antennas due to the miniaturization of smart devices. In addition, in order to greatly increase the number of antennas used, many restrictions occur.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전송 용량을 늘릴 수 있는 협력 MIMO 송수신 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a cooperative MIMO transmission/reception method capable of increasing transmission capacity.

본 발명의 실시예에 따르면 제1 단말이 제1 데이터를 송신하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 제1 단말과 협력 통신을 수행할 적어도 하나의 제2 단말과 클러스터를 형성하는 단계, 상기 제1 데이터 중 적어도 일부인 제2 데이터를 상기 제2 단말로 전송하는 단계, 그리고 상기 제1 데이터를 수신할 목적 노드로, 상기 제2 단말과 협력하여 상기 제1 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method for a first terminal to transmit first data is provided. The method includes the steps of: forming a cluster with at least one second terminal to perform cooperative communication with the first terminal; transmitting second data that is at least a part of the first data to the second terminal; It may include transmitting the first data in cooperation with the second terminal to a target node for receiving the first data.

상기 제1 데이터를 전송하는 단계는, 상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 투과적으로 상기 목적지로 전송하는 단계, 그리고 상기 제1 단말이 상기 제1 데이터 중 상기 제2 데이터를 제외한 나머지 데이터를 상기 목적지로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. The transmitting of the first data includes: the second terminal transparently transmitting the second data to the destination; and the first terminal transmitting the remaining data except for the second data among the first data. It may include the step of transmitting to the destination.

상기 제2 단말은 AF(Amplifiy Forward) 중계기와 동일한 역할을 수행할 수 있다. The second terminal may perform the same role as an Amplifiy Forward (AF) repeater.

상기 클러스터링을 형성하는 단계는, 상기 제2 단말을 상기 제1 단말과 동기화시키는 단계, 그리고 상기 제2 단말을 탐색하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the clustering may include synchronizing the second terminal with the first terminal, and searching for the second terminal.

상기 제2 데이터는 상기 제1 단말과 상기 제2 단말간에 형성된 직접 통신을 통해 상기 제2 단말로 전송할 수 있다. The second data may be transmitted to the second terminal through direct communication formed between the first terminal and the second terminal.

상기 방법은, 상기 제1 및 제2 단말을 포함하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계, 제1 기간에서, 상기 제1 클러스터는 제1 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계, 그리고 상기 제1 기간에서, 상기 제4 단말이 상기 협력 통신을 위해, 상기 제1 자원을 이용하여 상기 제3 단말과 데이터를 공유하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 제2 기간에서, 상기 제2 클러스터는 제2 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계, 그리고 상기 제2 기간에서, 상기 제1 단말이 상기 협력 통신을 위해 상기 제2 자원을 이용하여 상기 제2 단말과 데이터를 공유하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method includes providing a first cluster including the first and second terminals, and a second cluster including a third terminal and a fourth terminal, in a first period, the first cluster is a first resource Transmitting data to the target node using a, and in the first period, the fourth terminal shares data with the third terminal using the first resource for the cooperative communication. may include The method includes: in a second period, the second cluster transmits data to the destination node by using a second resource, and in the second period, the first terminal sends the second terminal for the cooperative communication. The method may further include sharing data with the second terminal by using a resource.

상기 방법은, 상기 제1 및 제2 단말이 속하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계, 제1 기간에서, 상기 제1 클러스터가 제1 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계, 제2 기간에서, 상기 제2 클러스터가 제2 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계, 제3 기간에서, 상기 제1 단말이 상기 협력 통신을 위해 제3 자원을 이용하여 상기 제2 단말과 데이터를 공유하는 단계, 그리고 상기 제3 기간에서, 상기 제3 단말이 상기 협력 통신을 위해 상기 제3 자원을 이용하여 상기 제4 단말과 데이터를 공유하는 단계를 포함할 수 있다. The method includes: providing a first cluster to which the first and second terminals belong, and a second cluster including a third terminal and a fourth terminal; in a first period, the first cluster uses a first resource transmitting data to the target node by using, in a second period, the second cluster using a second resource to transmit data to the destination node, in a third period, the first terminal performs the cooperation sharing data with the second terminal by using a third resource for communication, and in the third period, the third terminal uses the third resource for the cooperative communication to perform data with the fourth terminal may include the step of sharing

상기 목적 노드는 기지국 또는 상기 제1 및 제2 단말이 속한 클러스터와 다른 클러스터일 수 있다. The target node may be a cluster different from the cluster to which the base station or the first and second terminals belong.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1 단말이 제1 심볼을 수신하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 제1 단말과 협력 통신을 수행할 적어도 하나의 제2 단말과 클러스터를 형성하는 단계, 상기 제1 심볼 중 적어도 일부인 제2 심볼을, 상기 제1 심볼을 송신하는 송신 노드로부터 수신하는 단계, 그리고 상기 제1 심볼 중 적어도 일부인 제3 심볼을, 상기 제2 단말로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for a first terminal to receive a first symbol. The method includes the steps of: forming a cluster with at least one second terminal to perform cooperative communication with the first terminal; receiving a second symbol that is at least a part of the first symbol from a transmitting node that transmits the first symbol and receiving, from the second terminal, a third symbol that is at least a part of the first symbol.

상기 제2 단말은 상기 제3 심볼을 투과적으로 상기 제1 단말로 전송할 수 있다. The second terminal may transmit the third symbol transparently to the first terminal.

상기 방법은, 상기 제1 및 제2 단말이 포함하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계, 제1 기간에서, 상기 제1 클러스터는 제1 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계, 상기 제1 기간에서, 상기 제4 단말이 상기 협력 통신을 위해, 상기 제1 자원을 통해 상기 제3 단말과 심볼을 공유하는 단계, 제2 기간에서, 상기 제2 클러스터는 제2 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계, 그리고 상기 제2 기간에서, 상기 제2 단말이 상기 협력 통신을 위해, 상기 제2 자원을 통해 상기 제1 단말과 심볼을 공유하는 단계를 포함할 수 있다. The method includes providing a first cluster including the first and second terminals, and a second cluster including the third terminal and the fourth terminal, in a first period, the first cluster includes a first resource performing macro communication with the transmitting node through, in the first period, the fourth terminal sharing a symbol with the third terminal through the first resource for the cooperative communication, a second period In, the second cluster performing macro communication with the transmitting node through a second resource, and in the second period, the second terminal for the cooperative communication, the first through the second resource It may include sharing a symbol with the terminal.

상기 방법은, 상기 제1 및 제2 단말이 포함하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계, 제1 기간에서, 상기 제1 클러스터는 제1 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계, 제2 기간에서, 상기 제2 클러스터는 제2 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계, 제3 기간에서, 상기 제2 단말이 상기 협력 통신을 위해 제3 자원을 이용하여 상기 제1 단말과 심볼을 공유하는 단계, 그리고 상기 제3 기간에서, 상기 제4 단말이 상기 협력 통신을 위해 상기 제3 자원을 이용하여 상기 제3 단말과 심볼을 공유하는 단계를 포함할 수 있다. The method includes providing a first cluster including the first and second terminals, and a second cluster including the third terminal and the fourth terminal, in a first period, the first cluster includes a first resource performing macro communication with the transmitting node through, in a second period, the second cluster performing macro communication with the transmitting node through a second resource, in a third period, the second terminal sharing a symbol with the first terminal by using a third resource for cooperative communication, and in the third period, the fourth terminal and the third terminal using the third resource for the cooperative communication It may include sharing symbols.

상기 송신 노드는 기지국 또는 상기 제1 단말과 상기 제2 단말이 속한 클러스터와 다른 클러스터일 수 있다. The transmitting node may be a base station or a cluster different from a cluster to which the first terminal and the second terminal belong.

상기 제1 및 제2 자원은 상기 제3 자원과 TDM 방식으로 분할될 수 있다. The first and second resources may be divided with the third resource in a TDM manner.

상기 클러스터를 형성하는 단계는, 상기 제2 단말을 상기 제1 단말과 동기화시키는 단계, 그리고 상기 제2 단말을 탐색하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the cluster may include synchronizing the second terminal with the first terminal, and searching for the second terminal.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 단말과 클러스터를 구성하며, 상기 제1 단말이 송신 또는 수신할 데이터 중 적어도 일부의 데이터를 상기 제1 단말과 공유하는 단말이 제공된다. 상기 단말은, 상기 일부의 데이터를 디지털 신호로 변환하는 ADC부, 상기 디지털 신호에서 CP(Cyclic Prefix)를 제거하는 CP 제거부, 상기 CP 제거된 신호를 주파수 영역 심볼로 변환하는 FFT부, 상기 주파수 영역 심볼에서, 서브캐리어를 디매핑하는 서브캐리어 디매핑부, 상기 디매핑된 상기 일부의 데이터를 서브캐리어로 매핑하는 서브캐리어 매핑부, 상기 매핑된 상기 일부의 데이터를 시간 영역 심볼로 변환하는 IFFT부, 상기 시간 영역 심볼에 CP(Cyclic Prefix)를 삽입하는 CP 삽입부, 그리고 상기 CP 삽입된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC부를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a terminal that forms a cluster with the first terminal and shares at least a portion of data to be transmitted or received by the first terminal with the first terminal. The terminal includes an ADC unit for converting the partial data into a digital signal, a CP removal unit for removing CP (Cyclic Prefix) from the digital signal, an FFT unit for converting the CP-removed signal into a frequency domain symbol, the frequency In a domain symbol, a subcarrier demapping unit demapping a subcarrier, a subcarrier mapping unit mapping the demapping part of the data to a subcarrier, and IFFT converting the mapped part of the data into a time domain symbol It may include a unit, a CP insertion unit for inserting a CP (Cyclic Prefix) into the time domain symbol, and a DAC unit for converting the CP-inserted digital signal into an analog signal.

상기 일부의 데이터는 상기 ADC부, 상기 CP 제거부, 상기 FFT부, 상기 서브캐리어 디매핑부, 상기 서브캐리어 매핑부, 상기 IFFT부, 상기 CP 삽입부, 상기 DAC부를 통해 그대로 송신될 수 있다. The partial data may be directly transmitted through the ADC unit, the CP removal unit, the FFT unit, the subcarrier demapping unit, the subcarrier mapping unit, the IFFT unit, the CP insertion unit, and the DAC unit.

상기 단말은, 상기 디매핑된 상기 일부의 데이터를 소스 코딩 또는 채널 코딩을 수행하는 코딩부, 그리고 상기 소스 코딩 또는 채널 코딩된 신호를 변조하여 상기 서브캐리어 매핑부로 전송하는 변조부를 더 포함할 수 있다. The terminal may further include a coding unit that performs source coding or channel coding on the demapped part of the data, and a modulator that modulates the source coded or channel coded signal and transmits it to the subcarrier mapping unit. .

본 발명의 실시예에 따르면 협력 MIMO 송수신을 통해 전송 용량을 늘릴 수 있다.According to an embodiment of the present invention, transmission capacity can be increased through cooperative MIMO transmission and reception.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신한 위한 셀룰러 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신을 위한 분산 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신 방법을 단순화시킨 시스템 모델을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신 방법의 시스템 모델을 수정한 것을 나타낸다.
도 5은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 자원의 할당 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 자원의 할당 방법을 나타내느 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 슬래이브 단말을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a cellular network environment for cooperative MIMO transmission and reception according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a distributed network environment for cooperative MIMO transmission and reception according to an embodiment of the present invention.
3 shows a simplified system model of a cooperative MIMO transmission/reception method according to an embodiment of the present invention.
4 shows a modified system model of the cooperative MIMO transmission/reception method according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a radio resource allocation method according to the first embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a radio resource allocation method according to the second embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a slave terminal according to 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, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.Throughout the specification, a terminal is a mobile terminal (MT), a mobile station (MS), an advanced mobile station (AMS), a high reliability mobile station (HR-MS) , a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), an access terminal (AT), user equipment (UE), etc. may refer to, and the like, a terminal, MT, AMS , HR-MS, SS, PSS, AT, UE, etc. may include all or some functions.

또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 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, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS) 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.In addition, the base station (base station, BS) is an advanced base station (advanced base station, ABS), a high reliability base station (high reliability base station, HR-BS), a Node B (node B), an advanced node B (evolved node B, eNodeB), an access point (AP), a radio access station (RAS), a base transceiver station (BTS), a mobile multihop relay (MMR)-BS, a relay serving as a base station station, RS), may refer to a high reliability relay station (HR-RS) that serves as a base station, etc., and may refer to ABS, NodeB, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR It may include all or part of functions such as -RS.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신한 위한 셀룰러 네트워크 환경을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a cellular network environment for cooperative MIMO transmission and reception according to an embodiment of the present invention.

협력 MIMO 송수신을 위해서는 복수의 단말이 모여 클러스터를 구성한다. 클러스터는 송신 클러스터(110)와 수신 클러스터(120)로 분류될 수 있다. 송신 클러스터(110)는 기지국(130)과 상향 통신(140)을 수행하기 위한 클러스터이며, 수신 클러스터(120)는 기지국(130)과 하향 통신(150)을 수행하기 위한 클러스터이다. For cooperative MIMO transmission and reception, a plurality of terminals gather to form a cluster. The cluster may be classified into a transmitting cluster 110 and a receiving cluster 120 . The transmitting cluster 110 is a cluster for performing uplink communication 140 with the base station 130 , and the receiving cluster 120 is a cluster for performing downlink communication 150 with the base station 130 .

클러스터를 구성하는 복수의 단말은 마스터(Master) 단말(111, 121)과 슬래이브(Slave) 단말(112, 122)로 분류할 수 있다. 마스터 단말(111)은 송신할 데이터의 주체가 되는 단말이며, 마스터 단말(121)은 수신할 데이터의 주체가 되는 단말이다. 슬래이브 단말(112)은 데이터 송신을 위해 협력 통신을 하는 단말이며, 슬래이브 단말(122)은 데이터 수신을 위해 협력 통신을 하는 단말이다. 마스터 단말(111)은 기지국(130)으로 송신할 데이터를 슬래이브 단말(112)로 전송하여 공유하며, 슬래이브 단말(122)은 기지국(130)으로부터 수신한 데이터를 마스터 단말(121)로 전송하여 공유한다. A plurality of terminals constituting the cluster may be classified into master terminals 111 and 121 and slave terminals 112 and 122 . The master terminal 111 is a terminal that is the subject of data to be transmitted, and the master terminal 121 is a terminal that is the subject of data to be received. The slave terminal 112 is a terminal for cooperative communication for data transmission, and the slave terminal 122 is a terminal for cooperative communication for data reception. The master terminal 111 transmits and shares data to be transmitted to the base station 130 to the slave terminal 112 , and the slave terminal 122 transmits data received from the base station 130 to the master terminal 121 . to share

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신을 위한 분산 네트워크 환경을 나타내는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a distributed network environment for cooperative MIMO transmission and reception according to an embodiment of the present invention.

분산 네트워크 환경은 단말이 기지국과 통신하는 환경이 아니라 단말이 단말과 통신하는 직접(Direct) 통신 환경을 나타낸다. 송신 클러스터(210)와 수신 클러스터(220)간에 클러스터간 통신(Inter-Cluster Transmission)(230)이 수행된다. 마스터 단말(211)은 수신 클러스터(220)으로 송신할 데이터를 슬래이브 단말(212)로 전송하여 공유하며, 슬래이브 단말(222)은 송신 클러스터(210)으로부터 수신한 데이터를 마스터 단말(221)로 전송하여 공유한다. The distributed network environment represents a direct communication environment in which the terminal communicates with the terminal rather than an environment in which the terminal communicates with the base station. Inter-Cluster Transmission 230 is performed between the transmitting cluster 210 and the receiving cluster 220 . The master terminal 211 transmits and shares data to be transmitted to the reception cluster 220 to the slave terminal 212 , and the slave terminal 222 transmits data received from the transmission cluster 210 to the master terminal 221 . Send and share

도 2에서, 211은 송신 클러스터(210)에 속한 마스터 단말이며 212는 송신 클러스터(212)에 속한 슬래이브 단말이다. 그리고 221은 수신 클러스터(220)에 속한 마스터 단말이며 222는 수신 클러스터(220)에 속한 슬래이브 단말이다. In FIG. 2 , 211 is a master terminal belonging to the transmission cluster 210 , and 212 is a slave terminal belonging to the transmission cluster 212 . Further, 221 is a master terminal belonging to the receiving cluster 220 , and 222 is a slave terminal belonging to the receiving cluster 220 .

도 1 및 도 2에서 설명한 마스터 단말과 슬래이브 단말은 태생적인 특성이 아닌 단말의 역할에 기반하여 구분된다. 마스터 기능과 슬래이브 기능을 모두 가지고 있는 단말은 자신의 데이터를 송수신할 때는 마스터 단말로서 주변 슬래이브 단말과 클러스터를 구성하여 협력 통신을 수행할 수 있다. 그리고 마스터 기능과 슬래이브 기능을 모두 가지고 있는 단말은 주변 마스터 단말과 클러스터를 구성하여 협력 통신을 수행할 수 있다. 단말이 슬래이브 기능만을 가지고 있는 경우에는 주변 마스터 단말과 클러스터를 구성하여 협력 통신만을 수행할 수 있다. The master terminal and the slave terminal described with reference to FIGS. 1 and 2 are distinguished based on the role of the terminal, not the inherent characteristics. A terminal having both a master function and a slave function can perform cooperative communication by forming a cluster with a neighboring slave terminal as a master terminal when transmitting and receiving its own data. In addition, a terminal having both a master function and a slave function may form a cluster with a neighboring master terminal to perform cooperative communication. When a terminal has only a slave function, only cooperative communication can be performed by forming a cluster with a neighboring master terminal.

클러스터를 구성하여 협력 통신을 수행하는 슬래이브 단말은 사용자 설치한 이동형 또는 고정형 장치일 수 있으며 망 사업자가 설치한 이동형 또는 고정형 장치일 수 있다. A slave terminal that configures a cluster to perform cooperative communication may be a mobile or fixed device installed by a user, or a mobile or fixed device installed by a network operator.

이하의 설명에서, 클러스터를 구성하여 데이터를 송신하는 클러스터를 송신 클러스터(Tx Cluster), 데이터를 수신하는 클러스터를 수신 클러스터(Rx Cluster)로 정의한다. 셀룰러 네트워크 환경에서, 하향링크(Downlink)의 경우에는 송신 클러스터는 기지국으로 대체되며, 상향링크(Uplink)의 경우에는 수신 클러스터가 기지국으로 대체된다. In the following description, a cluster constituting a cluster and transmitting data is defined as a transmitting cluster (Tx Cluster), and a cluster receiving data is defined as a receiving cluster (Rx Cluster). In a cellular network environment, in the case of downlink, a transmission cluster is replaced by a base station, and in case of uplink, a reception cluster is replaced by a base station.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신 방법을 단순화시킨 시스템 모델을 나타낸다. 3 shows a simplified system model of a cooperative MIMO transmission/reception method according to an embodiment of the present invention.

송신 클러스터의 송신 심볼 행령을 X, 수신 심볼 행렬을 Y, 클러스터 사이의 채널 행렬을 H, 수신 심볼의 노이즈 행렬을 W라고 할 때, 수신 심볼 행렬을 아래의 수학식 3과 같다. Assuming that the transmission symbol command of the transmission cluster is X, the reception symbol matrix is Y, the channel matrix between clusters is H, and the noise matrix of the reception symbol is W, the reception symbol matrix is expressed as Equation 3 below.

Figure 112014068495089-pat00003
Figure 112014068495089-pat00003

수학식 3에서, y, h, x, w를 각각 원소로 갖는 행렬 Y, H, X, W는 다음의 수학식 4와 같다. In Equation 3, the matrices Y, H, X, and W each having y, h, x, and w as elements are expressed in Equation 4 below.

Figure 112014068495089-pat00004
Figure 112014068495089-pat00004

수학식 4에서, W의 원소

Figure 112014068495089-pat00005
는 평균 0, 분산
Figure 112014068495089-pat00006
의 통계적 특성을 갖는 AWGN(Additive Circular Symmetric White Gaussian Noise) 이고,
Figure 112014068495089-pat00007
는 열잡음(Thermal noise)의 파워스펙트럼밀도(Power spectral density)이다. In Equation 4, the element of W
Figure 112014068495089-pat00005
is mean 0, variance
Figure 112014068495089-pat00006
AWGN (Additive Circular Symmetric White Gaussian Noise) with statistical characteristics of
Figure 112014068495089-pat00007
is the power spectral density of thermal noise.

송신 클러스터(Tx Cluster)는 1개의 마스터 단말과

Figure 112014068495089-pat00008
개의 슬래이브 단말로 구성될 수 있으며, 수신 클러스(Rx Cluster)는 1개의 마스터 단말과
Figure 112014068495089-pat00009
개의 슬래이브 단말로 구성될 수 있다. 그리고 마스터 단말과 슬래이브 단말은 1개 또는 2개 이상의 안테나를 가질 수 있다. Transmission cluster (Tx Cluster) consists of one master terminal and
Figure 112014068495089-pat00008
It can be composed of two slave terminals, and the receiving cluster (Rx Cluster) consists of one master terminal and
Figure 112014068495089-pat00009
It may be composed of two slave terminals. And the master terminal and the slave terminal may have one or two or more antennas.

송신 클러스터를 구성하는 1개의 마스터 단말과

Figure 112014068495089-pat00010
개의 슬래이브 단말의 총 안테나 개수, 또는 기지국의 송신 안테나 개수를,
Figure 112014068495089-pat00011
라고 가정한다. 그리고 수신 클러스터를 구성하는 1개의 마스터 단말과
Figure 112014068495089-pat00012
개의 슬래이브 단말의 총 안테나 개수, 또는 기지국의 수신 안테나 개수를
Figure 112014068495089-pat00013
라고 가정한다. 이와 같은 경우, 송수신 클러스터 사이 또는 클러스터와 기기국 사이에서, 기존의 MIMO 송수신 방법과 같이, 본 발며의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신 방법도 최대
Figure 112014068495089-pat00014
(
Figure 112014068495089-pat00015
Figure 112014068495089-pat00016
중 작은 값)의 공간 다중화 이득(Spatical Multiplexig) 또는 최대
Figure 112014068495089-pat00017
의 공간 다이버시티 이득(Spatial diversity)을 얻을 수 있다.
One master terminal constituting the transmission cluster and
Figure 112014068495089-pat00010
The total number of antennas of the slave terminals, or the number of transmit antennas of the base station,
Figure 112014068495089-pat00011
Assume that And one master terminal constituting the receiving cluster and
Figure 112014068495089-pat00012
The total number of antennas of the slave terminals, or the number of receive antennas of the base station
Figure 112014068495089-pat00013
Assume that In this case, the cooperative MIMO transmission/reception method according to the embodiment of the present invention is also maximally similar to the existing MIMO transmission/reception method between the transmission/reception cluster or between the cluster and the base station.
Figure 112014068495089-pat00014
(
Figure 112014068495089-pat00015
Wow
Figure 112014068495089-pat00016
spatial multiplexing gain (whichever is smaller) or maximum
Figure 112014068495089-pat00017
It is possible to obtain a spatial diversity gain of .

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신에 대한 동작 절차에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신의 동작 절차는 크게, 초기화, 클러스터 내 통신, 매크로(기지국) 또는 클러스터간 통신, 종료의 4 단계로 구분될 수 있다. 이러한 4 단계의 동작 절차는 협력 MIMO 송수신을 위한 절차이며, 무선 이동통신 환경에서 데이터 송수신을 위한 기본적인 절차와 과정이 추가될 수 있다.
Next, an operation procedure for cooperative MIMO transmission and reception according to an embodiment of the present invention will be described. The operation procedure of cooperative MIMO transmission and reception according to an embodiment of the present invention can be largely divided into four stages: initialization, intra-cluster communication, macro (base station) or inter-cluster communication, and termination. The operation procedure of these four steps is a procedure for cooperative MIMO transmission and reception, and basic procedures and procedures for data transmission and reception in a wireless mobile communication environment may be added.

<초기화(Initiation) 단계><Initiation step>

초기화 단계에서, 슬래이브 단말은 초기 동기화 절차(예를 들면, 프레임 동기화, 심볼 동기화, 주파수 동기화)를 수행한다. 마스터 단말은 슬래이브 단말의 동기화를 위해, 동기 신호를 주기적으로 전송할 수 있다. 셀룰러 네트워크 환경에서, 슬래이브 단말은 동기화를 위해 기지국 신호, 마스터 단말의 신호 또는 GPS 신호를 이용할 수 있다. 분산 네트워크 환경에서는, 슬래이브 단말은 동기화를 위해 마스 단말의 신호 또는 GPS 신호를 이용할 수 있다. In the initialization step, the slave terminal performs an initial synchronization procedure (eg, frame synchronization, symbol synchronization, frequency synchronization). The master terminal may periodically transmit a synchronization signal for synchronization of the slave terminal. In a cellular network environment, a slave terminal may use a base station signal, a signal of a master terminal, or a GPS signal for synchronization. In a distributed network environment, a slave terminal may use a signal of a MA terminal or a GPS signal for synchronization.

그리고 초기화 단계에서, 마스터 단말과 슬래이브 단말은 상호 탐색 및 발견(Discovery)을 시도하고 클러스터링(clustering) 절차를 수행한다. 상호 탐색 및 발견은 단말간 직접통신 기술을 기반으로 수행될 수 있다. 상호 탐색 및 발견을 위해서, 직접 통신 무선 인터페이스 기술인 IEEE 802.16n, TETRA DMO, IEEE 802.15 등이 사용될 수 있다. 그리고 클러스터링 절차(즉, 클러스터의 구성)는 마스터 단말과 슬래이브 단말간의 고유한 식별자(ID, 예를 들면 MAC Address 등) 또는 임시적인 식별자(예를 들면, Station ID 등)의 교환을 통해 수행될 수 있다. 또한 마스터 단말과 슬래이브 단말간에는 협력 MIMO 송수신을 위한 추가적인 제어 정보가 교환될 수 있다. In the initialization step, the master terminal and the slave terminal attempt mutual discovery and discovery, and perform a clustering procedure. Mutual discovery and discovery may be performed based on a direct communication technology between terminals. For mutual discovery and discovery, IEEE 802.16n, TETRA DMO, IEEE 802.15, etc. which are direct communication air interface technologies may be used. And the clustering procedure (ie, cluster configuration) is to be performed through the exchange of a unique identifier (ID, for example, MAC Address, etc.) or a temporary identifier (for example, Station ID, etc.) between the master terminal and the slave terminal. can In addition, additional control information for cooperative MIMO transmission and reception may be exchanged between the master terminal and the slave terminal.

마스터 단말과 슬래이브 단말은 클러스터 주변 환경(예를 들면, 간섭신호의 세기 등)에 따라 클러스터를 구성하고 협력 MIMO 송수신을 수행할 것인지를 선택할 수 있다. 또한, 셀룰러 네트워크 환경에서는 마스터 단말과 슬래이브 단말은 클러스터를 구성하고 협력 MIMO 송수신을 수행할 것인지를 기지국의 지시에 따라 결정할 수 있다. 여기서, 기지국은 전송 용량, 간섭 상황, QoS(Quality of Service) 등을 고려하여 마스터 단말과 슬래이브 단말의 클러스터 구성 및 협력 MIMO 송신 여부를 지시할 수 있다. 이를 위해, 슬래이브 단말은 기지국이 방송하는 제어 정보(예를 제어 채널, 메시지 등)와 클러스터를 구성하는 마스터 단말이 슬래이브 단말의 제어 목적으로 송신하는 제어 정보를 수신할 수 있다.
The master terminal and the slave terminal may configure a cluster according to the cluster environment (eg, the strength of an interference signal, etc.) and select whether to perform cooperative MIMO transmission/reception. In addition, in a cellular network environment, the master terminal and the slave terminal may configure a cluster and determine whether to perform cooperative MIMO transmission/reception according to the instruction of the base station. Here, the base station may indicate whether the cluster configuration and cooperative MIMO transmission of the master terminal and the slave terminal in consideration of transmission capacity, interference situation, quality of service (QoS), and the like. To this end, the slave terminal may receive control information (eg, control channel, message, etc.) broadcast by the base station and control information transmitted by the master terminal constituting the cluster for the purpose of controlling the slave terminal.

<클러스터 내 통신 (Intra-cluster transmission) 단계><Intra-cluster transmission phase>

클러스터를 구성한 마스터 단말과 슬래이브 단말은 협력 MIMO 송수신을 위해 송신 데이터 또는 수신 신호를 공유한다. The master terminal and the slave terminal constituting the cluster share transmit data or receive signals for cooperative MIMO transmission and reception.

송신 클러스터에서, 마스터 단말은 자신이 송신할 데이터를 슬래이브 단말로 전송하여 공유한다. 이때, 전송 포맷은 MAC 계층의 PDU(Protocol Data Unit) 또는 물리계층의 심볼 형태일 수 있다. In the transmission cluster, the master terminal transmits the data to be transmitted to the slave terminal and shares it. In this case, the transmission format may be in the form of a PDU (Protocol Data Unit) of the MAC layer or a symbol of the physical layer.

한편, 수신 클러스터에서는, 슬래이브 단말은 마스터 단말이 수신할 신호를 마스터 단말로 전송하여 공유한다. 이때, 전송 포맷은 물리계층의 심볼 형태일 수 있다. 그리고, 슬래이브 단말이 수신 신호의 가공(예를 들면, Quantization, Compression, Source Coding 등)을 통해 MAC 계층의 PDU 포맷을 생성하여, 마스터 단말로 수신 신호를 전송할 수 있다. 이때, 신호 전송의 신뢰성 증대를 위해, FEC(Forward Error Correction) 기법이 적용될 수 있다. On the other hand, in the receiving cluster, the slave terminal transmits and shares the signal to be received by the master terminal to the master terminal. In this case, the transmission format may be in the form of a symbol of the physical layer. In addition, the slave terminal may generate a PDU format of the MAC layer through processing (eg, quantization, compression, source coding, etc.) of the received signal, and transmit the received signal to the master terminal. In this case, in order to increase the reliability of signal transmission, a Forward Error Correction (FEC) technique may be applied.

송신 클러스터를 구성하는 1개의 마스터 단말이 가지고 있는 안테나 개수가

Figure 112014068495089-pat00018
이고
Figure 112014068495089-pat00019
개의 슬레이브 단말이 가지고 있는 각각의 안테나 개수가
Figure 112014068495089-pat00020
인 경우, 송신 클러스터 내의 총 안테나 개수
Figure 112014068495089-pat00021
Figure 112014068495089-pat00022
이다. 마스터 단말은 송신해야할 심볼을
Figure 112014068495089-pat00023
개로 나누고 각각의 슬래이브 단말로
Figure 112014068495089-pat00024
개씩 전송한다. 이때, 마스터 단말이 슬래이브 단말로 전송하는 심볼은 전송 전에 프리코딩 행렬이 곱해질 수 있다. The number of antennas of one master terminal constituting the transmission cluster is
Figure 112014068495089-pat00018
ego
Figure 112014068495089-pat00019
The number of antennas each slave terminal has is
Figure 112014068495089-pat00020
If , the total number of antennas in the transmit cluster
Figure 112014068495089-pat00021
is
Figure 112014068495089-pat00022
to be. The master terminal sends the symbol to be transmitted.
Figure 112014068495089-pat00023
divided into two and each slave terminal
Figure 112014068495089-pat00024
send one by one In this case, the symbol transmitted by the master terminal to the slave terminal may be multiplied by a precoding matrix before transmission.

클러스터 내 통신을 위해 사용되는 무선 자원은 클러스터 간 통신을 위한 무선 자원 또는 매크로 통신을 위한 무선 자원이 재 사용될 수 있다. 그리고, 클러스터가 통신 또는 매크로 통신 신호와의 간섭 감소를 위해, 클러스터 내 통신을 위한 전용 무선 자원이 사용될 수 있다. 이러한 클러스터 내 통신을 위한 전용 무선 자원을 위해, 클러스터 간 통신 또는 매크로 통신을 위한 대역 내의 일부 무선 자원이 할당되거나(In-band 방식), 클러스터 간 통신 또는 매크로 통신을 위한 대역 외의 무선 자원이 할당(Out-band 방식)될 수 있다. Out-bound 방식을 위해, 면허 대역, 준면허 대역 또는 비면허 대역이 사용될 수 있다. 한편, 슬래이브 단말은 FDM(Frequency Division Multiplexing), TDM(Time Division Multiplexing) 또는 CDM(Code Division Multiplexing) 방식으로 클러스터 내 통신을 위한 무선 자원을 분할하여 사용할 수 있다. A radio resource used for intra-cluster communication may be reused as a radio resource for inter-cluster communication or a radio resource for macro communication. In addition, for the cluster to reduce interference with communication or macro communication signals, a dedicated radio resource for intra-cluster communication may be used. For this dedicated radio resource for intra-cluster communication, some radio resources within a band for inter-cluster communication or macro communication are allocated (in-band method), or an out-of-band radio resource for inter-cluster communication or macro communication is allocated ( out-band method). For the out-bound scheme, a licensed band, a quasi-licensed band, or an unlicensed band may be used. Meanwhile, the slave terminal may divide and use radio resources for intra-cluster communication in a frequency division multiplexing (FDM), time division multiplexing (TDM), or code division multiplexing (CDM) scheme.

클러스터 내 통신은 단말간 직접통신 기술을 기반으로 한다. 여기서, 클러스터 내의 통신을 위한 특화된 무선 인터페이스, 매크로(기지국) 통신과 동일한 무선 인터페이스(예를 들면, 802.16, LTE 등), 또는 직접통신 무선 인터페이스(예를 들면, IEEE 802.16n, WiFi direct, IEEE 802.15 등)가 사용될 수 있다.
In-cluster communication is based on direct communication technology between terminals. Here, a specialized air interface for communication within the cluster, the same air interface as the macro (base station) communication (eg, 802.16, LTE, etc.), or a direct communication air interface (eg, IEEE 802.16n, WiFi direct, IEEE 802.15) etc.) can be used.

<매크로 통신 또는 클러스터간 통신(Macro Transmission / Inter-cluster transmission)><Macro Transmission / Inter-cluster transmission>

셀룰러 네트워크 환경에서, 하향링크의 경우 기지국이 신호를 송신하고 수신 클러스터가 신호를 수신한다. 상향링크의 경우, 송신 클러스터가 신호를 송신하고 기지국이 신호를 수신한다. 한편, 분산 네트워크 환경에서는, 송신 클러스터가 신호를 송신하고 수신 클러스터가 신호를 수신한다. 마스터 단말 및 슬래이브 단말은 데이터 복조(Demodulation), 프리코딩(Precoding), 빔포밍(Beamforming), 링크 적응(Link Adaptation), 전력 제어(Power control), 간섭 제어(Interference control) 등을 위해, 무선 채널의 측정 및 추정을 수행한다. 무선 채널의 측정 및 추정을 위해, 프리앰블(Preamble), 미드앰블(Midamble), 파일럿(Pilot) 심볼, 기준신호(Reference Signal) 등이 사용될 수 있다. 측정 및 추정된 무선 채널의 정보는 필요한 경우 송신단으로 피드백될 수 있다. 무선 채널 정보는 제어 채널이나 메시지 형태로 피드백 될 수 있지만, 많은 오버헤드가 발생된다. 본 발명의 실시예는 이러한 오버헤드를 감소를 위해 수정된 시스템 모델을 적용할 수 있다. In a cellular network environment, in the case of downlink, a base station transmits a signal and a receiving cluster receives the signal. In the uplink, the transmitting cluster transmits a signal and the base station receives the signal. On the other hand, in a distributed network environment, a transmitting cluster transmits a signal and a receiving cluster receives the signal. Master terminal and slave terminal for data demodulation (Demodulation), precoding (Precoding), beamforming (Beamforming), link adaptation (Link Adaptation), power control (Power control), interference control (Interference control), etc. Measurement and estimation of channels are performed. For measurement and estimation of a radio channel, a preamble, a midamble, a pilot symbol, a reference signal, and the like may be used. Information of the measured and estimated radio channel may be fed back to the transmitter if necessary. Although the radio channel information can be fed back in the form of a control channel or a message, a lot of overhead is generated. An embodiment of the present invention may apply a modified system model to reduce such overhead.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 협력 MIMO 송수신 방법의 시스템 모델을 수정한 것을 나타낸다. 4 shows a modified system model of the cooperative MIMO transmission/reception method according to an embodiment of the present invention.

도 4의 시스템 모델에서, 슬래이브 단말은 AF(Amplify & Forward) 중계기와 같이 수신한 신호를 투과적(Transparently)으로 전송하는 것을 가정한다. 이 경우, 송신 클러스터 및 수신 클러스터 내의 송수신 과정은 전처리 과정(Pre-processing)과 후처리 과정(Post-processing) 과정으로 변환될 수 있다. 송신 클러스터 내의 채널 행렬을

Figure 112014068495089-pat00025
, 마스터 단말의 송신 심볼을
Figure 112014068495089-pat00026
, 송신 클러스터 내의 잡음 행렬을
Figure 112014068495089-pat00027
로 정의하면, 송신 클러스의 송신 심볼 X는 다음의 수학식 5와 같이 된다. In the system model of FIG. 4 , it is assumed that the slave terminal transparently transmits a received signal such as an AF (Amplify & Forward) repeater. In this case, transmission/reception processes in the transmitting cluster and the receiving cluster may be converted into a pre-processing process and a post-processing process. Channel matrix within the transmit cluster
Figure 112014068495089-pat00025
, the transmission symbol of the master terminal
Figure 112014068495089-pat00026
, the noise matrix within the transmit cluster
Figure 112014068495089-pat00027
If defined as , the transmission symbol X of the transmission cluster becomes as in Equation 5 below.

Figure 112014068495089-pat00028
Figure 112014068495089-pat00028

따라서, 도 4의 전처리 과정(Pre-processing) 동안, 마스터 단말의 송신 심볼

Figure 112014068495089-pat00029
는 송신 클러스터의 송신 심볼 X로 변환된다. Therefore, during the pre-processing of FIG. 4, the transmission symbol of the master terminal
Figure 112014068495089-pat00029
is transformed into the transmit symbol X of the transmit cluster.

수신 클러스터 내의 채널 행렬을

Figure 112014068495089-pat00030
, 마스터 단말의 수신 심볼을
Figure 112014068495089-pat00031
, 수신 클러스터 내의 잡음 행렬을
Figure 112014068495089-pat00032
로 정의하면, 마스터 단말의 수신 심볼
Figure 112014068495089-pat00033
는 다음의 수학식 6과 같이 된다. Channel matrix within the receive cluster
Figure 112014068495089-pat00030
, the received symbol of the master terminal
Figure 112014068495089-pat00031
, the noise matrix within the receive cluster
Figure 112014068495089-pat00032
If defined as, the reception symbol of the master terminal
Figure 112014068495089-pat00033
is the following Equation (6).

Figure 112014068495089-pat00034
Figure 112014068495089-pat00034

따라서, 도 4의 후처리 과정(Post-processing) 동안, 수신 클러스터의 수신 심볼

Figure 112014068495089-pat00035
는 마스터 단말의 수신 심볼
Figure 112014068495089-pat00036
로 변환된다. Accordingly, during the post-processing of FIG. 4, the received symbol of the receiving cluster
Figure 112014068495089-pat00035
is the received symbol of the master terminal
Figure 112014068495089-pat00036
is converted to

여기서,

Figure 112014068495089-pat00037
Figure 112014068495089-pat00038
는 다음의 수학식 7과 같다. here,
Figure 112014068495089-pat00037
Wow
Figure 112014068495089-pat00038
is the following equation (7).

Figure 112014068495089-pat00039
Figure 112014068495089-pat00039

그리고 송신 클러스터의 마스터 단말이 송신한 심볼

Figure 112014068495089-pat00040
와 수신 클러스터의 마스터 단말이 수신한 심볼
Figure 112014068495089-pat00041
는 다음의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다. And the symbol transmitted by the master terminal of the transmitting cluster
Figure 112014068495089-pat00040
and the symbol received by the master terminal of the receiving cluster
Figure 112014068495089-pat00041
can be expressed as in Equation 8 below.

Figure 112014068495089-pat00042
Figure 112014068495089-pat00042

상기 수학식 8에서,

Figure 112014068495089-pat00043
,
Figure 112014068495089-pat00044
는 다음의 수학식 9와 같다. In Equation 8 above,
Figure 112014068495089-pat00043
,
Figure 112014068495089-pat00044
is the following Equation 9.

Figure 112014068495089-pat00045
Figure 112014068495089-pat00045

셀룰러 네트워크 환경에서, 하향 링크의 경우,

Figure 112014068495089-pat00046
는 다음의 수학식 10과 같다. In a cellular network environment, in the case of downlink,
Figure 112014068495089-pat00046
is the following Equation 10.

Figure 112014068495089-pat00047
Figure 112014068495089-pat00047

셀룰러 네트워크 환경에서, 상향 링크의 경우,

Figure 112014068495089-pat00048
는 다음의 수학식 11과 같다. In a cellular network environment, in the case of uplink,
Figure 112014068495089-pat00048
is the following Equation 11.

Figure 112014068495089-pat00049
Figure 112014068495089-pat00049

분산 네트워크 환경에서,

Figure 112014068495089-pat00050
는 다음의 수학식 12와 같다. In a distributed network environment,
Figure 112014068495089-pat00050
is the following Equation 12.

Figure 112014068495089-pat00051
Figure 112014068495089-pat00051

이와 같이 슬래이브 단말을 AF 중계기와 같은 개념을 사용하여, 시스템 모델을 적용하는 경우, 수신 클러스터의 마스터 단말은 각 채널의 곱으로 표현되는 종합적인(overall) 채널

Figure 112014068495089-pat00052
만을 측정 및 추정하고 피드백함으로써 채널 정보 공유에 다른 오버헤드를 줄일 수 있다. 즉, 수신 클러스터의 마스터 단말은 송신클러스 내 채널(
Figure 112014068495089-pat00053
), 클러스터 간 채널(
Figure 112014068495089-pat00054
), 수신 클러스터 내 채널(
Figure 112014068495089-pat00055
)과 같은 채널 정보 대신, 종합적인 채널
Figure 112014068495089-pat00056
만을 측정 및 추정하고 피드함으로써, 채널 정보 공유에 다른 오버헤드를 줄일 수 있다.
In this way, when the system model is applied by using the same concept as the AF repeater for the slave terminal, the master terminal of the receiving cluster is an overall channel expressed by the product of each channel.
Figure 112014068495089-pat00052
By measuring, estimating, and feeding back only the channel information, other overheads for channel information sharing can be reduced. That is, the master terminal of the receiving cluster uses the channel (
Figure 112014068495089-pat00053
), the inter-cluster channel (
Figure 112014068495089-pat00054
), the channel within the receiving cluster (
Figure 112014068495089-pat00055
) instead of channel information such as
Figure 112014068495089-pat00056
By measuring, estimating, and feeding only the channel information, it is possible to reduce other overheads in channel information sharing.

<종료(Termination) 단계><Termination step>

협력 MIMO 송수신이 끝난 클러스터는 마스터 단말과 슬래이브 단말간의 클러스터 구성을 해제한다. 이러한 종료 절차는 마스터 단말, 슬래이브 단말 또는 기지국의 지시에 의해 시작될 수 있다. 종료 과정을 완료한 단말은 협력 MIMO 송수신이 필요한 경우 다시 초기화 단계로 진입할 수 있다. 그리고, 주변 환경의 변화(예를 들면, 단말의 이동, 무선 채널의 패이딩, 간섭 등)에 따라 종료 절차 완료 전에 협력 MIMO 송수신이 중단될 수 있다. 이런 경우, 마스터 단말과 슬래이브 단말은 클러스터 해제를 인지하고 초기화 단계로 진입한다.
After the cooperative MIMO transmission/reception is completed, the cluster configuration between the master terminal and the slave terminal is canceled. This termination procedure may be initiated by an instruction from a master terminal, a slave terminal, or a base station. Upon completion of the termination process, the terminal may enter the initialization phase again when cooperative MIMO transmission/reception is required. In addition, the cooperative MIMO transmission/reception may be stopped before the termination procedure is completed according to a change in the surrounding environment (eg, movement of a terminal, fading of a radio channel, interference, etc.). In this case, the master terminal and the slave terminal recognize the cluster release and enter the initialization phase.

다음으로, 클러스터 내 통신, 매크로 통신 또는 클러스터 간 통신을 위한 무선 자원의 활용에 대해서 알아본다.
Next, the utilization of radio resources for intra-cluster communication, macro communication, or inter-cluster communication will be described.

먼저, 도 5을 참조하여, 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원이 없는 경우, 무선 자원을 활용하는 방법에 대해서 설명한다. First, with reference to FIG. 5 , a method of utilizing radio resources when there is no dedicated resource for intra-cluster communication will be described.

도 5은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 자원의 할당 방법을 나타내는 도면이다. 즉, 도 5은 셀룰러 네트워크 환경에서 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원이 없는 경우, 무선 자원을 활용하는 방법을 나타내는 도면이다. 좀더 상세히 설명하면, 도 5의 (a)는 셀 내의 복수의 단말을 4개의 클러스터로 구분되는 경우를 예시적으로 나타내며, 도 5의 (b)의 도 5의 (a)와 같은 클러스터 구성시의 무선 자원의 할당을 나타낸다. 도 5에서 나타낸 무선 자원은 시간 자원 또는 주파수 자원일 수 있다. 5 is a diagram illustrating a radio resource allocation method according to the first embodiment of the present invention. That is, FIG. 5 is a diagram illustrating a method of utilizing radio resources when there is no dedicated resource for intra-cluster communication in a cellular network environment. More specifically, (a) of FIG. 5 exemplarily shows a case in which a plurality of terminals in a cell are divided into four clusters, and when the cluster is configured as in FIG. 5(a) of FIG. 5(b) Indicates allocation of radio resources. The radio resource shown in FIG. 5 may be a time resource or a frequency resource.

클러스터 내 통신(Intra-Cluster Transmission)을 위한 전용 자원이 없는 경우, 클러스터 내 통신을 위해 매크로 통신 또는 클러스터간 통신을 위한 무선 자원을 재사용한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원이 없는 경우, 매크로 통신을 위한 무선자원을 재사용하여 송수신 클러스터가 송신 데이터 또는 수신 심볼을 공유한다. 도 5에서는, 각 클러스터(송신 클러스터 또는 수신 클러스터)가 1개의 마스터 단말과 3개의 슬래이브 단말로 구성되고, 각 단말의 안테나는 1개, 기지국의 안테나는 4개인 경우를 가정한다. When there is no dedicated resource for intra-cluster communication, radio resources for macro communication or inter-cluster communication are reused for intra-cluster communication. As shown in FIG. 5 , when there is no dedicated resource for intra-cluster communication, the transmission/reception cluster shares transmission data or reception symbols by reusing radio resources for macro communication. In FIG. 5 , it is assumed that each cluster (transmission cluster or reception cluster) consists of one master terminal and three slave terminals, each terminal has one antenna and the base station has four antennas.

하향 링크에서, 기지국(500)은 매크로 통신을 위한 무선 자원(510b ~ 540b)을 각각 이용하여 제1 내지 제4 클러스터(510a ~ 540a)로 매크로 전송을 수행한다. In the downlink, the base station 500 performs macro transmission to the first to fourth clusters 510a to 540a using radio resources 510b to 540b for macro communication, respectively.

기지국이 무선 자원(510b)를 이용하여 제1 클러스터(510a)로 데이터를 전송함과 동시에, 제2 클러스터 내지 제4 클러스터(520a ~ 540a)의 슬래이브 단말 중 1개씩의 슬래이브 단말은 각각 무선 자원(510b)을 사용하여, 수신한 심볼(무선 자원(520b~540b)를 통해서 이전에 수신한 심볼임)을 마스터 단말로 전송한다. 다시 말하면, 무선 자원(510b)를 통한 매크로 통신시에, 제2 클러스터(520a)에 속한 한 개의 슬래이브 단말은 무선 자원(510b)를 사용하여 수신한 심볼을 단말로 전송하고, 제3 클러스터(530a)에 속한 한 개의 슬래이브 단말은 무선 자원(510b)를 사용하여 수신한 심볼을 단말로 전송하고, 제4 클러스터(540a)에 속한 한 개의 슬래이브 단말은 무선 자원(510b)를 사용하여 수신한 심볼을 단말로 전송한다. The base station transmits data to the first cluster 510a using the radio resource 510b, and at the same time, one slave terminal among the slave terminals of the second to fourth clusters 520a to 540a transmits radio data, respectively. Using the resource 510b, the received symbol (which is a symbol previously received through the radio resources 520b to 540b) is transmitted to the master terminal. In other words, during macro communication through the radio resource 510b, one slave terminal belonging to the second cluster 520a transmits a received symbol to the terminal using the radio resource 510b, and the third cluster ( One slave terminal belonging to 530a) transmits a received symbol to the terminal using the radio resource 510b, and one slave terminal belonging to the fourth cluster 540a receives it using the radio resource 510b. One symbol is transmitted to the terminal.

기지국(500)이 무선 자원(520b)를 이용하여 제2 클러스터(520a)로 데이터 전송함과 동시에, 제1 클러스터(510a), 제3클러스터(530a) 및 제4 클러스터(540a)의 슬래이브 단말 중 다른 슬래이브 단말은 각각 무선 자원(520b)을 사용하여, 수신한 심볼을 마스터 단말로 전송한다. The base station 500 transmits data to the second cluster 520a using the radio resource 520b, and at the same time, the slave terminals of the first cluster 510a, the third cluster 530a, and the fourth cluster 540a. Each of the other slave terminals transmits the received symbol to the master terminal by using the radio resource 520b.

기지국(500)이 무선 자원(530b)을 이용하여 제3 클러스터(530a)로 매크로 전송하는 경우, 그리고 기지국(500)이 무선 자원(540b)을 이용하여 제4 클러스터(540a)로 매크로 전송하는 경우에도 상기와 동일하게 클러스터 내의 슬래이브 단말은 무선 자원(530b, 540b)를 각각 재활용하여 클러스터 내 통신을 수행한다. When the base station 500 transmits the macro to the third cluster 530a using the radio resource 530b, and when the base station 500 transmits the macro to the fourth cluster 540a using the radio resource 540b In the same manner as above, the slave terminals in the cluster perform intra-cluster communication by recycling radio resources 530b and 540b, respectively.

상향 링크에서도, 송신 클러스터(510a ~ 540a)는 매크로 통신을 위한 무선 자원(510b ~ 540b)를 이용하여 기지국(500)으로 매크로 전송을 수행한다. 제1 클러스터(510a)가 무선 자원(510b)를 이용하여 기지국으로 데이터를 전송함과 동시에, 제2 내지 제4 클러스터(520a ~ 540a)의 각각의 마스터 단말은 무선 자원(510b)를 각각 이용하여 송신 심볼을 1개의 슬래이브 단말로 전송한다. 제2 클러스터(520a)가 무선 자원(520b)를 이용하여 기지국으로 데이터를 전송함과 동시에, 제1, 제3, 및 제4 클러스터(510a, 530a, 540a)의 각각의 마스터 단말은 무선 자원(520b)를 각각 이용하여 송신 심볼을 1개의 슬래이브 단말로 전송한다. 그리고 제3 송신 클러스터(530a) 및 제4 송신 클러스터(540a)를 이용하여 기지국으로 데이터를 전송할 시에도 상기와 동일한 방법으로 나머지 클러스터 내의 마스터 단말은 무선 자원을 재활용하여 클러스터 내 통신을 수행한다.Even in the uplink, the transmission clusters 510a to 540a perform macro transmission to the base station 500 using radio resources 510b to 540b for macro communication. While the first cluster 510a transmits data to the base station using the radio resource 510b, each master terminal of the second to fourth clusters 520a to 540a uses the radio resource 510b, respectively. A transmission symbol is transmitted to one slave terminal. At the same time that the second cluster 520a transmits data to the base station using the radio resource 520b, each master terminal of the first, third, and fourth clusters 510a, 530a, 540a transmits the radio resource ( 520b) to transmit a transmission symbol to one slave terminal. In addition, even when data is transmitted to the base station using the third transmission cluster 530a and the fourth transmission cluster 540a, the master terminal in the remaining cluster performs intra-cluster communication by recycling radio resources in the same manner as above.

이와 같이 자원을 활용하여 협력 MIMO 송수신을 하는 경우, 협력 MIMO 송수신을 하지 않는 경우에 비해 최대

Figure 112014068495089-pat00057
배의 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 여기서,
Figure 112014068495089-pat00058
배는 다음의 수학식 13과 같다. In the case of cooperative MIMO transmission and reception using resources as described above, the maximum
Figure 112014068495089-pat00057
It is possible to increase the system capacity of the ship. here,
Figure 112014068495089-pat00058
The ship is expressed by the following Equation 13.

Figure 112014068495089-pat00059
Figure 112014068495089-pat00059

하향 링크에서는 매크로 통신 후에 클러스터 내 통신이 이루어지고, 상향링크에서는 클러스터 내 통신 후에 매크로 통신이 이루어진다. 따라서 매크로 통신을 무선 자원과 클러스터 통신을 위한 무선 자원을 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 분할할 수 있다. 도 5에서 나타낸 프레임 구조는 논리적인 표현이나, 실제의 경우 매크로 통신을 위한 프레임과 클러스터 내 통신을 위한 프레임은 물리적으로 일정 시간 옵셋을 갖도로 설계될 수 있다. In the downlink, intra-cluster communication is performed after macro communication, and in the uplink, macro communication is performed after intra-cluster communication. Accordingly, the radio resource for macro communication and the radio resource for cluster communication may be divided in a time division multiplexing (TDM) scheme. Although the frame structure shown in FIG. 5 is a logical representation, in reality, a frame for macro communication and a frame for intra-cluster communication may be physically designed to have a predetermined time offset.

한편, 도 5는 셀룰라 통신 환경에 대해서만 나타내었지만, 분산 네트워크 환경에서는 기지국이 송수신 클러스터로 대체된 것을 제외하고 동일하다. 분산 네트워크 환경에서도, 협력 MIMO 송수신을 하는 경우는 그렇치 않은 경우보다 최대

Figure 112014068495089-pat00060
배의 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. Meanwhile, although FIG. 5 shows only the cellular communication environment, the distributed network environment is the same except that the base station is replaced with a transmission/reception cluster. Even in a distributed network environment, cooperative MIMO transmission and reception is more
Figure 112014068495089-pat00060
It is possible to increase the system capacity of the ship.

다음으로, 도 6을 참조하여, 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원이 있는 경우, 무선 자원을 활용하는 방법에 대해서 설명한다. Next, with reference to FIG. 6 , a method of utilizing radio resources when there is a dedicated resource for intra-cluster communication will be described.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 자원의 할당 방법을 나타내느 도면이다. 즉, 도 6은 셀룰러 네트워크 환경에서, 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원이 있는 경우, 무선 자원을 활용하는 방법을 나타내는 도면이다. 좀더 상세히 설명하면, 도 6의 (a)는 셀 내의 복수의 단말을 4개의 클러스터로 구분되는 경우를 예시적으로 나타내며, 도 6의 (b)의 도 6의 (a)와 같은 클러스터 구성시의 무선 자원의 할당을 나타낸다. 도 6에서 나타낸 무선 자원은 시간 자원 또는 주파수 자원일 수 있다.6 is a diagram illustrating a radio resource allocation method according to the second embodiment of the present invention. That is, FIG. 6 is a diagram illustrating a method of utilizing radio resources when there is a dedicated resource for intra-cluster communication in a cellular network environment. In more detail, (a) of FIG. 6 exemplarily shows a case in which a plurality of terminals in a cell are divided into four clusters, and in the cluster configuration as shown in FIG. 6(a) of FIG. 6(b) Indicates allocation of radio resources. The radio resource shown in FIG. 6 may be a time resource or a frequency resource.

도 6에 나타낸 바와 같이, 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원이 있는 경우, 전용 자원을 이용하여 송수신 클러스터가 송신 데이터 또는 수신 심볼을 공유한다. 도 6에서, 각 클러스터(송신 클러스터 또는 수신 클러스터)가 1개의 마스터 단말과 3개의 슬래이브 단말로 구성되고, 각 단말의 안테나는 1개, 기지국의 안테나는 4개인 경우를 가정한다. As shown in FIG. 6 , when there is a dedicated resource for intra-cluster communication, the transmit/receive cluster shares transmit data or receive symbols using the dedicated resource. In FIG. 6 , it is assumed that each cluster (transmission cluster or reception cluster) consists of one master terminal and three slave terminals, each terminal has one antenna and a base station has four antennas.

하향링크에서, 기지국(600)은 매크로 통신을 위한 무선 자원(610b ~ 640b)을 각각 이용해서 제1 내지 제4 클러스터(610a ~ 640a)로 매크로 전송을 수행한다. In the downlink, the base station 600 performs macro transmission to the first to fourth clusters 610a to 640a by using the radio resources 610b to 640b for macro communication, respectively.

제1 내지 제4 클러스터(610a ~ 640a)의 슬래이브 단말 중 각 1개씩의 슬래이브 단말은 클러스터 내 통신을 위한 전용 무선 자원((610bI)를 이용하여, 매크로 통신 자원(610b ~ 640b)를 통해 수신한 심볼을 마스터 단말에게 각각 송신한다. 즉, 제1 클러스터(610a)의 슬래이브 단말 중 하나의 슬래이브 단말은 무선 자원(610bI)를 이용하여, 매크로 통신 자원(610b)를 통해 수신한 심볼을 마스터 단말에게 송신한다. 이때, 제2 클러스터(620a)의 슬래이브 단말 중 하나의 슬래이브 단말도 무선 자원(610bI)를 이용하여, 매크로 통신 자원(620b)를 통해 수신한 심볼을 마스터 단말에게 송신하다. 제3 클러스터(630a)의 슬래이브 단말과 제4 클러스터(640a)의 슬래이브 단말도 동일하게 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원을 사용하여 클러스터 내 통신을 수행한다. Each one of the slave terminals of the first to fourth clusters 610a to 640a uses a dedicated radio resource 610bI for intra-cluster communication, and through macro communication resources 610b to 640b. Each received symbol is transmitted to the master terminal, that is, one of the slave terminals of the first cluster 610a uses the radio resource 610bI, and the symbol received through the macro communication resource 610b. At this time, one of the slave terminals of the second cluster 620a also uses the radio resource 610bI to transmit the symbol received through the macro communication resource 620b to the master terminal. The slave terminal of the third cluster 630a and the slave terminal of the fourth cluster 640a also perform intra-cluster communication using dedicated resources for intra-cluster communication.

그리고 무선 자원(610bII, 610bIII)도 무선 자원(610bI)과 동일한 방법으로 클러스터 내 전송을 위해 사용된다. 즉, 무선 자원(610bII)은 제1 내지 제4 클러스터(610a ~ 640a)의 다른 슬래이브 단말을 위해 사용되며, 무선 자원(610bIII)은 제1 내지 제4 클러스터(610a ~ 640a)의 또 다른 나머지 슬래이브 단말을 위해 사용된다. Also, the radio resources 610bII and 610bIII are used for intra-cluster transmission in the same manner as the radio resource 610bI. That is, the radio resource 610bII is used for other slave terminals of the first to fourth clusters 610a to 640a, and the radio resource 610bIII is used for the other remaining of the first to fourth clusters 610a to 640a. Used for slave terminals.

상향링크에서, 제1 내지 제4 클러스터(610a ~ 640a)는 무선 자원(610b ~ 640b)를 각각 사용하여 기지국(600)으로 매크로 전송을 수행한다. 제1 내지 제4 클러스터(610a ~ 640a)의 마스터 단말은 전용 무선 자원(610bI)을 이용하여, 각 클러스터의 슬래이브 단말 중 1개의 슬래이브 단말로 송신 데이터를 송신한다. 그리고 무선 자원(610bII, 610bIII)도 무선 자원(610bI)과 동일한 방법으로 클러스터 내 전송을 위해 사용된다. In the uplink, the first to fourth clusters 610a to 640a perform macro transmission to the base station 600 using radio resources 610b to 640b, respectively. The master terminals of the first to fourth clusters 610a to 640a transmit transmission data to one slave terminal among the slave terminals of each cluster by using the dedicated radio resource 610bI. Also, the radio resources 610bII and 610bIII are used for intra-cluster transmission in the same manner as the radio resource 610bI.

제2 실시예와 같이 자원을 활용하여 협력 MIMO 송수신을 하는 경우, 협력 MIMO 송수신을 하지 않는 경우에 비해 최대

Figure 112014068495089-pat00061
배의 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 여기서,
Figure 112014068495089-pat00062
배는 다음의 수학식 14와 같다. As in the second embodiment, when cooperative MIMO transmission/reception is performed using resources, the maximum
Figure 112014068495089-pat00061
It is possible to increase the system capacity of the ship. here,
Figure 112014068495089-pat00062
The ship is expressed in Equation 14 below.

Figure 112014068495089-pat00063
Figure 112014068495089-pat00063

수학식 14에서

Figure 112014068495089-pat00064
가 아주 큰 경우,
Figure 112014068495089-pat00065
는 다음의 수학식 15와 같이 근사화할 수 있다. in Equation 14
Figure 112014068495089-pat00064
If is very large,
Figure 112014068495089-pat00065
can be approximated as in Equation 15 below.

Figure 112014068495089-pat00066
Figure 112014068495089-pat00066

도 6에서, 하향 링크에서는 매크로 통신 후에 클러스터 내 통신이 이루어지고, 상향링크에서는 클러스터 내 통신 후에 매크로 통신이 이루어진다. 따라서 매크로 통신을 무선 자원과 클러스내 통신을 위한 무선 자원을 TDM 방식으로 분할할 수 있다. 도 6에서 나타낸 프레임 구조는 논리적인 표현이나, 실제의 경우 매크로 통신을 위한 프레임과 클러스터 내 통신을 위한 프레임은 물리적으로 일정 시간 옵셋을 갖도로 설계될 수 있다. 그리고 클러스터 내 통신을 위한 전용 자원은 TDM, FDM, CDM 방식으로 구성될 수 있다. In FIG. 6 , intra-cluster communication is performed after macro communication in downlink, and macro communication is performed after intra-cluster communication in uplink. Therefore, it is possible to divide the radio resource for macro communication and the radio resource for intra-clus communication in the TDM method. Although the frame structure shown in FIG. 6 is a logical representation, in reality, a frame for macro communication and a frame for intra-cluster communication may be physically designed to have a predetermined time offset. In addition, dedicated resources for intra-cluster communication may be configured in TDM, FDM, or CDM schemes.

한편, 도 5 및 도 6에서, 매크로 전송을 위한 무선 자원을 프레임 내에 존재하는 여러 개의 스케줄링 자원 중 한 개의 스케줄링 자원에 해당될 수 있다. 한편, OFDM 프레임 구조에서 프레임을 S 개의 스케줄링 블록으로 나눌 수 있으며, 이 중 하나의 스케줄링 블록을 클러스터 내 통신을 위한 전용 무선 자원으로 사용할 수 있다. 이와 같이 자원을 활용하여 협력 MIMO 송수신을 하는 경우, 협력 MIMO 송수신을 하지 않는 경우에 비해 최대

Figure 112014068495089-pat00067
배의 시스템 용량을 증가시킬 수 있다. 여기서,
Figure 112014068495089-pat00068
배는 다음의 수학식 16과 같다. Meanwhile, in FIGS. 5 and 6 , a radio resource for macro transmission may correspond to one scheduling resource among several scheduling resources existing in a frame. Meanwhile, in the OFDM frame structure, a frame may be divided into S scheduling blocks, and one scheduling block may be used as a dedicated radio resource for intra-cluster communication. In the case of cooperative MIMO transmission and reception using resources as described above, the maximum
Figure 112014068495089-pat00067
It is possible to increase the system capacity of the ship. here,
Figure 112014068495089-pat00068
The ship is expressed by the following Equation 16.

Figure 112014068495089-pat00069
Figure 112014068495089-pat00069

수학식 16에서

Figure 112014068495089-pat00070
및 S가 아주 큰 경우,
Figure 112014068495089-pat00071
는 다음의 수학식 17와 같이 근사화할 수 있다. in Equation 16
Figure 112014068495089-pat00070
and if S is very large,
Figure 112014068495089-pat00071
can be approximated as in Equation 17 below.

Figure 112014068495089-pat00072
Figure 112014068495089-pat00072

한편, 상기 도 4에서, 슬래이브 단말이 AF 중계기와 같이 수신한 신호를 투과적으로 전송한다고 설명하였다. AF 중계기와 같은 역할을 수행하는 슬래이브 단말에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. Meanwhile, in FIG. 4 , it has been described that the slave terminal transmits the received signal like an AF repeater transparently. A slave terminal performing the same role as an AF repeater will be described with reference to FIG. 7 .

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 슬래이브 단말을 나타내는 도면이다. 7 is a diagram illustrating a slave terminal according to an embodiment of the present invention.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 슬래이브 단말(700)은 ADC부(701), CP(Cyclic Prefix) 제거부(702), FFT(Fast Fourier Tranform)부(703), 서브캐리어 디매핑(Subcarrier DeMapping)부(704), 버퍼부(705), 코딩부(706), 변조부(707), 서브캐리어매핑(Subcarrier Mapping)부(708), IFFT부(709), CP 삽입부(710) 및 DAC부(711)를 포함한다. 여기서, ADC부(701), CP(Cyclic Prefix)부(702), FFT(Fast Fourier Tranform)부(703), 서브캐리어 디매핑(Subcarrier DeMapping)부(704), 서브캐리어매핑(Subcarrier Mapping)부(708), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)부(709), CP 삽입부(710) 및 DAC부(711)의 구체적인 구성 및 동작은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 알 수 있으므로, 이하 구체적인 설명은 생략한다. 7, the slave terminal 700 according to an embodiment of the present invention includes an ADC unit 701, a CP (Cyclic Prefix) removing unit 702, a Fast Fourier Transform (FFT) unit 703, a sub Carrier Demapping (Subcarrier DeMapping) unit 704, buffer 705, coding unit 706, modulator 707, subcarrier mapping unit 708, IFFT unit 709, CP insertion It includes a unit 710 and a DAC unit 711 . Here, the ADC unit 701, CP (Cyclic Prefix) unit 702, FFT (Fast Fourier Tranform) unit 703, Subcarrier DeMapping unit 704, Subcarrier Mapping unit 708, the specific configuration and operation of the Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) unit 709, the CP insertion unit 710, and the DAC unit 711 are easily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Therefore, a detailed description below will be omitted.

슬래이브 단말은 협력 MIMO 수신을 위해, 기지국 또는 다른 클러스터로부터 수신된 데이터를 마스터 단말로 그대로 전송한다. 그리고 슬래이브 단말은 협력 MIMO 송신을 위해, 슬래이브 단말로부터 수신한 데이터를 기지국 또는 다른 클러스터로 그대로 송신한다. 이와 같은 슬래이브 단말이 수신 신호를 그대로 송신하는 동작에 대해서 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. The slave terminal transmits data received from the base station or another cluster to the master terminal as it is for cooperative MIMO reception. In addition, the slave terminal transmits the data received from the slave terminal to the base station or another cluster as it is for cooperative MIMO transmission. An operation in which the slave terminal transmits the received signal as it is will be described in detail with reference to FIG. 7 .

ADC부(701)는 수신 안테나를 통해 수신한 신호를 디지털 신호로 변환하며, CP 제거부(702)는 디지털 신호에서 CP(Cyclic Prefix)를 제거한다. FFT부(703)는 FFT를 수행하여 수신 신호를 주파수 영역 심볼로 변환하며, 서브캐리어 디매핑부(704)는 주파수 영역 심볼에서 서브캐리어를 디매핑한다. The ADC unit 701 converts a signal received through a reception antenna into a digital signal, and the CP remover 702 removes a cyclic prefix (CP) from the digital signal. The FFT unit 703 converts the received signal into a frequency domain symbol by performing FFT, and the subcarrier demapping unit 704 demaps the subcarrier in the frequency domain symbol.

그리고 버퍼부(705)는 수신 신호를 다시 재전송하기 위해 일정시간 버퍼링한다. 코딩부(706)는 소스 코딩 또는 채널 코딩을 수행하며, 변조부(707)는 소스 코딩 또는 채널 코딩된 신호를 변조한다. Then, the buffer unit 705 buffers the received signal for a predetermined time to retransmit it again. The coding unit 706 performs source coding or channel coding, and the modulator 707 modulates the source coded or channel coded signal.

서브캘리어 매핑부(708)는 변조된 신호를 송신하기 위해 서브캐리어로 매핑하며, IFFF부(709)는 IFFT를 수행하여 송신 신호를 시간 영역 심볼로 변환한다. CP 삽입부(710)는 CP(Cyclic Prefix)를 삽입하며, DAC(711)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 송신한다. The subcarrier mapping unit 708 maps the modulated signal to subcarriers for transmission, and the IFFF unit 709 performs IFFT to convert the transmission signal into a time domain symbol. The CP insertion unit 710 inserts a cyclic prefix (CP), and the DAC 711 converts a digital signal into an analog signal and transmits the converted signal.

상기 버퍼부(705), 코딩부(706) 및 변조부(707)는 송신 신호의 신뢰성을 높이기 위한 것인데, 이는 생략될 수 있다. The buffer unit 705 , the coding unit 706 , and the modulator 707 are to increase the reliability of the transmission signal, and this may be omitted.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 슬래이브 단말(700)은 수신 신호를 디지털 신호를 변환하여 다시 송신하는데, 디지털 신호를 처리하므로 필요한 데이터만을 보낼 수 있는 장점이 있다. As described above, the slave terminal 700 according to the embodiment of the present invention converts the received signal into a digital signal and transmits it again. Since the digital signal is processed, only necessary data can be transmitted.

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 improved forms of the present invention are also provided by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. is within the scope of the right.

Claims (19)

제1 단말이 제1 데이터를 송신하는 방법으로서,
상기 제1 단말과 협력 통신을 수행할 적어도 하나의 제2 단말과 클러스터를 형성하는 단계,
상기 제1 데이터 중 적어도 일부인 제2 데이터를 상기 제2 단말로 전송하는 단계,
상기 제1 데이터를 수신할 목적 노드로, 상기 제2 단말과 협력하여 상기 제1 데이터를 전송하는 단계,
상기 제1 및 제2 단말을 포함하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계,
제1 기간에서, 상기 제1 클러스터는 제1 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계, 그리고
상기 제1 기간에서, 상기 제4 단말이 상기 협력 통신을 위해, 상기 제1 자원을 이용하여 상기 제3 단말과 데이터를 공유하는 단계를 포함하는 방법.
A method for a first terminal to transmit first data, comprising:
forming a cluster with at least one second terminal to perform cooperative communication with the first terminal;
transmitting second data, which is at least a part of the first data, to the second terminal;
transmitting the first data to a destination node for receiving the first data in cooperation with the second terminal;
providing a first cluster including the first and second terminals and a second cluster including a third terminal and a fourth terminal;
In a first period, the first cluster transmits data to the destination node by using a first resource, and
In the first period, the fourth terminal sharing data with the third terminal using the first resource for the cooperative communication.
제1항에 있어서,
상기 제1 데이터를 전송하는 단계는,
상기 제2 단말이 상기 제2 데이터를 투과적으로 상기 목적 노드로 전송하는 단계, 그리고
상기 제1 단말이 상기 제1 데이터 중 상기 제2 데이터를 제외한 나머지 데이터를 상기 목적 노드로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
According to claim 1,
Transmitting the first data comprises:
transmitting, by the second terminal, the second data transparently to the destination node; and
and transmitting, by the first terminal, data other than the second data among the first data to the destination node.
제2항에 있어서,
상기 제2 단말은 AF(Amplifiy Forward) 중계기와 동일한 역할을 수행하는 방법.
3. The method of claim 2,
The second terminal performs the same role as an AF (Amplifiy Forward) repeater.
제1항에 있어서,
상기 클러스터를 형성하는 단계는,
상기 제2 단말을 상기 제1 단말과 동기화시키는 단계, 그리고
상기 제2 단말을 탐색하는 단계를 포함하는 방법.
According to claim 1,
Forming the cluster comprises:
synchronizing the second terminal with the first terminal; and
and discovering the second terminal.
제1항에 있어서,
상기 제2 데이터는 상기 제1 단말과 상기 제2 단말간에 형성된 직접 통신을 통해 상기 제2 단말로 전송되는 방법.
According to claim 1,
The second data is transmitted to the second terminal through direct communication formed between the first terminal and the second terminal.
삭제delete 제1항에 있어서,
제2 기간에서, 상기 제2 클러스터는 제2 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계, 그리고
상기 제2 기간에서, 상기 제1 단말이 상기 협력 통신을 위해 상기 제2 자원을 이용하여 상기 제2 단말과 데이터를 공유하는 단계를 더 포함하는 방법.
According to claim 1,
In a second period, the second cluster transmits data to the destination node using a second resource, and
In the second period, the method further comprising the step of the first terminal sharing data with the second terminal using the second resource for the cooperative communication.
제1 단말이 제1 데이터를 송신하는 방법으로서,
상기 제1 단말과 협력 통신을 수행할 적어도 하나의 제2 단말과 클러스터를 형성하는 단계,
상기 제1 데이터 중 적어도 일부인 제2 데이터를 상기 제2 단말로 전송하는 단계,
상기 제1 데이터를 수신할 목적 노드로, 상기 제2 단말과 협력하여 상기 제1 데이터를 전송하는 단계,
상기 제1 및 제2 단말이 속하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계,
제1 기간에서, 상기 제1 클러스터가 제1 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계,
제2 기간에서, 상기 제2 클러스터가 제2 자원을 이용하여 상기 목적 노드로 데이터를 전송하는 단계,
제3 기간에서, 상기 제1 단말이 상기 협력 통신을 위해 제3 자원을 이용하여 상기 제2 단말과 데이터를 공유하는 단계, 그리고
상기 제3 기간에서, 상기 제3 단말이 상기 협력 통신을 위해 상기 제3 자원을 이용하여 상기 제4 단말과 데이터를 공유하는 단계를 포함하는 방법.
A method for a first terminal to transmit first data, comprising:
forming a cluster with at least one second terminal to perform cooperative communication with the first terminal;
transmitting second data, which is at least a part of the first data, to the second terminal;
transmitting the first data to a destination node for receiving the first data in cooperation with the second terminal;
providing a first cluster to which the first and second terminals belong, and a second cluster including a third terminal and a fourth terminal;
In a first period, the first cluster transmitting data to the destination node using a first resource;
in a second period, the second cluster transmitting data to the destination node using a second resource;
In a third period, the first terminal sharing data with the second terminal using a third resource for the cooperative communication, and
In the third period, the third terminal sharing data with the fourth terminal using the third resource for the cooperative communication.
제1항에 있어서,
상기 목적 노드는 기지국 또는 상기 제1 및 제2 단말이 속한 클러스터와 다른 클러스터인 방법.
According to claim 1,
The target node is a cluster different from the cluster to which the base station or the first and second terminals belong.
제1 단말이 제1 심볼을 수신하는 방법으로서,
상기 제1 단말과 협력 통신을 수행할 적어도 하나의 제2 단말과 클러스터를 형성하는 단계,
상기 제1 심볼 중 적어도 일부인 제2 심볼을, 상기 제1 심볼을 송신하는 송신 노드로부터 수신하는 단계,
상기 제1 심볼 중 적어도 일부인 제3 심볼을, 상기 제2 단말로부터 수신하는 단계,
상기 제1 및 제2 단말이 포함하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계,
제1 기간에서, 상기 제1 클러스터는 제1 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계,
상기 제1 기간에서, 상기 제4 단말이 상기 협력 통신을 위해, 상기 제1 자원을 통해 상기 제3 단말과 심볼을 공유하는 단계,
제2 기간에서, 상기 제2 클러스터는 제2 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계, 그리고
상기 제2 기간에서, 상기 제2 단말이 상기 협력 통신을 위해, 상기 제2 자원을 통해 상기 제1 단말과 심볼을 공유하는 단계를 포함하는 방법.
A method for a first terminal to receive a first symbol, comprising:
forming a cluster with at least one second terminal to perform cooperative communication with the first terminal;
Receiving a second symbol that is at least a part of the first symbol from a transmitting node that transmits the first symbol;
Receiving a third symbol, which is at least a part of the first symbol, from the second terminal;
providing a first cluster including the first and second terminals, and a second cluster including a third terminal and a fourth terminal;
in a first period, the first cluster performing macro communication with the transmitting node through a first resource;
In the first period, the fourth terminal sharing a symbol with the third terminal through the first resource for the cooperative communication;
in a second period, the second cluster performing macro communication with the transmitting node through a second resource; and
In the second period, the second terminal shares a symbol with the first terminal through the second resource for the cooperative communication.
제10항에 있어서,
상기 제2 단말은 상기 제3 심볼을 투과적으로 상기 제1 단말로 전송하는 방법.
11. The method of claim 10,
The second terminal transmits the third symbol transparently to the first terminal.
삭제delete 제1 단말이 제1 심볼을 수신하는 방법으로서,
상기 제1 단말과 협력 통신을 수행할 적어도 하나의 제2 단말과 클러스터를 형성하는 단계,
상기 제1 심볼 중 적어도 일부인 제2 심볼을, 상기 제1 심볼을 송신하는 송신 노드로부터 수신하는 단계,
상기 제1 심볼 중 적어도 일부인 제3 심볼을, 상기 제2 단말로부터 수신하는 단계,
상기 제1 및 제2 단말이 포함하는 제1 클러스터, 그리고 제3 단말 및 제4 단말을 포함하는 제2 클러스터를 제공하는 단계,
제1 기간에서, 상기 제1 클러스터는 제1 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계,
제2 기간에서, 상기 제2 클러스터는 제2 자원을 통해 상기 송신 노드와 매크로 통신을 수행하는 단계,
제3 기간에서, 상기 제2 단말이 상기 협력 통신을 위해 제3 자원을 이용하여 상기 제1 단말과 심볼을 공유하는 단계, 그리고
상기 제3 기간에서, 상기 제4 단말이 상기 협력 통신을 위해 상기 제3 자원을 이용하여 상기 제3 단말과 심볼을 공유하는 단계를 포함하는 방법.
A method for a first terminal to receive a first symbol, comprising:
forming a cluster with at least one second terminal to perform cooperative communication with the first terminal;
Receiving a second symbol that is at least a part of the first symbol from a transmitting node that transmits the first symbol;
Receiving a third symbol, which is at least a part of the first symbol, from the second terminal;
providing a first cluster including the first and second terminals, and a second cluster including a third terminal and a fourth terminal;
in a first period, the first cluster performing macro communication with the transmitting node through a first resource;
in a second period, the second cluster performing macro communication with the transmitting node through a second resource;
In a third period, the second terminal shares a symbol with the first terminal using a third resource for the cooperative communication, and
and in the third period, the fourth terminal sharing a symbol with the third terminal using the third resource for the cooperative communication.
제10항에 있어서,
상기 송신 노드는 기지국 또는 상기 제1 단말과 상기 제2 단말이 속한 클러스터와 다른 클러스터인 방법.
11. The method of claim 10,
The transmitting node is a cluster different from a base station or a cluster to which the first terminal and the second terminal belong.
제13항에 있어서,
상기 제1 및 제2 자원은 상기 제3 자원과 TDM 방식으로 분할되는 방법.
14. The method of claim 13,
The first and second resources are divided with the third resource in a TDM manner.
제10항에 있어서,
상기 클러스터를 형성하는 단계는,
상기 제2 단말을 상기 제1 단말과 동기화시키는 단계, 그리고
상기 제2 단말을 탐색하는 단계를 포함하는 방법.
11. The method of claim 10,
Forming the cluster comprises:
synchronizing the second terminal with the first terminal; and
and discovering the second terminal.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020140092150A 2013-08-08 2014-07-21 Method and terminal for cooperation multi-input-multi-output transmit/receive KR102272860B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/452,579 US9525467B2 (en) 2013-08-08 2014-08-06 Cooperation multi-input multi-output transmitting/receiving method and terminal for supporting the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094357 2013-08-08
KR20130094357 2013-08-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150018380A KR20150018380A (en) 2015-02-23
KR102272860B1 true KR102272860B1 (en) 2021-07-06

Family

ID=53046828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140092150A KR102272860B1 (en) 2013-08-08 2014-07-21 Method and terminal for cooperation multi-input-multi-output transmit/receive

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102272860B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112017007368T5 (en) * 2017-03-29 2019-12-19 Intel Corporation COOPERATIVE V2X COMMUNICATION

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011132908A2 (en) * 2010-04-19 2011-10-27 엘지전자 주식회사 Method for cooperative data transmission among terminals, and method for clustering cooperative terminals for same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101293360B1 (en) * 2006-09-11 2013-08-05 연세대학교 산학협력단 Cooperative transmission method for OFDMA mobile communication system and user equipment
KR20120118846A (en) * 2009-11-23 2012-10-29 알까뗄 루슨트 Cooperative communications in cellular networks

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011132908A2 (en) * 2010-04-19 2011-10-27 엘지전자 주식회사 Method for cooperative data transmission among terminals, and method for clustering cooperative terminals for same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150018380A (en) 2015-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3225064B1 (en) Method and device for transmission and reception of time-frequency resources
US20140185529A1 (en) Method for supporting device-to-device communication in a cellular network, and apparatus for same
CN110999529A (en) Techniques and apparatus for forwarding in multi-hop wireless networks via multi-layer tunneling and centralized control
US11064460B2 (en) Method and device in UE and base station for wireless communication
US11844008B2 (en) Method and device in UE and base station for beam recovery in wireless communication
KR20140141443A (en) Method and apparatus for TTI (Transmission Time Interval) bundling for small cell enhancements in a wireless communication system
WO2021106837A1 (en) Terminal device, base station device, and communication method
JP2022553031A (en) Apparatus and method for managing base station radio unit resources in a wireless communication system
KR20220037305A (en) Apparatus and method for front haul transmission in wireless communication system
US20220045742A1 (en) Techniques for forwarding a wireless signal using a digital repeater
US20230412350A1 (en) Method and device used in wireless communication node
KR20220037306A (en) Apparatus and method for front haul transmission in wireless communication system
EP3678299A1 (en) User equipment used for wireless communications, and method and apparatus in base station
CN111264074B (en) Method and device used in user equipment and base station for wireless communication
US9525467B2 (en) Cooperation multi-input multi-output transmitting/receiving method and terminal for supporting the same
US20160014811A1 (en) Methods for Providing Concurrent Communications among Multiple Wireless Communications Devices
WO2017126517A1 (en) Radio base station and communication control method
KR102272860B1 (en) Method and terminal for cooperation multi-input-multi-output transmit/receive
CN113133124B (en) Method and device used in node of wireless communication
WO2017163784A1 (en) Wireless base station and communication control method
WO2023173297A1 (en) System and method for joint sensing of interference in a wireless network
US20220393842A1 (en) Scheduling and signalling communication resources
CN117501791A (en) Method and apparatus in a node for wireless communication
CN116848789A (en) Method and apparatus for wireless communication
CN117413603A (en) Method and apparatus in a node for wireless communication

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant