KR102425534B1

KR102425534B1 - 다중 안테나 시스템에서의 메모리 저장 정보 기반 복수의 기지국 제어 방법 및 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버

Info

Publication number: KR102425534B1
Application number: KR1020200104204A
Authority: KR
Inventors: 최완; 강효승
Original assignee: 서울대학교산학협력단; 한국과학기술원
Priority date: 2020-08-19
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-07-26
Also published as: KR20220022808A; WO2022039346A1

Abstract

복수의 기지국 제어 방법 및 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버가 개시된다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국 제어 방법은, 복수의 기지국과 통신하는 복수의 단말로부터 콘텐츠 송신을 요청 받는 단계와, 복수의 기지국과 복수의 단말에 저장된 콘텐츠에 기초하여, 각각의 기지국에서 복수의 멀티캐스트 메시지를 생성하는 단계와, 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한 a 개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당하는 단계와, 복수의 기지국이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 복수의 기지국 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계와, 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 복수의 기지국이 협력하여 송신하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

다중 안테나 시스템에서의 메모리 저장 정보 기반 복수의 기지국 제어 방법 및 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버{METHOD FOR CONTROLLING A PLURALITY OF BASE STATIONS BASED ON MEMORY CACHED INFORMATION IN MULTI-ANTENNA SYSTEM AND CENTRAL CONTROL SERVER CONTROLLING A PLURALITY OF BASE STATIONS}

본 개시는 다중 안테나 시스템에서 기지국 및 사용자 단말의 메모리 저장 정보를 바탕으로 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 멀티캐스트 전송을 수행하는 복수의 기지국 제어 방법 및 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버에 관한 것이다.

최근 고화질 비디오 스트리밍, 가상 현실 및 증강 현실 등 새로운 서비스들로 인해 급증하는 무선 데이터 전송량을 처리하기 위하여 일부 데이터를 에지 노드(edge node) 혹은 엔드 유저(end user)에 미리 저장하는 캐싱(caching)이 하나의 방법으로 각광을 받고 있다. 즉 캐싱이란 사용자의 요청이 많은 콘텐츠를 별도 서버나 에지 노드, 엔드 유저 등에 저장해 데이터를 전송하는 방식으로 빠른 데이터 전송을 가능케 하는 기술이다.

특히 무선 캐싱은 무선 통신 시스템의 네트워크 트래픽을 효과적으로 줄이는 기술로, 상대적으로 낮은 가격의 메모리를 통신의 자원으로 활용하여 무선 통신 기지국이나 사용자 단말에 일부 데이터를 미리 저장함으로써 전송 효율을 높일 수 있다.

한편, 기존 사용자의 메모리를 활용한 캐싱 이득에 관한 연구는 공유된 채널(유선 채널), 무선 브로드캐스트 채널(broadcast channel) 등의 환경에서 많이 진행되어 왔다. 이런 모든 사용자들의 요청을 따로 처리하는 기존의 데이터 처리 방식과 달리 최근에는 사용자의 메모리에 미리 저장된 정보를 활용하여 여러 사용자를 위한 멀티캐스트(multicast) 메시지 전송을 통해 여러 사용자의 요청을 한 번에 처리함으로써 전송 효율을 높일 수 있다.

또한 이러한 사용자 메모리 저장 정보 관련 연구는 하나의 기지국이 존재하는 브로드캐스트 채널 환경에서 다중 기지국을 고려한 간섭 네트워크(interference network) 환경으로 확장되었다. 이때 기지국에 저장된 정보 및 사용자에 저장된 정보에 따라 다중 기지국이 사용자에게 주는 간섭의 영향이 달라지기 때문에 전송 기법이 달라질 수 있다. 여러 기지국이 동일 정보를 가지고 있으면, 협력 전송을 통해 전송 효율을 높여 전송 시간을 줄일 수 있다.

간섭 네트워크와 관련된 기술로서 zero forcing 등의 time extension이 필요 없는 간섭 제어를 활용한 기술, 무한한(infinite) time extension을 활용 asymptotic 간섭 제어를 고려한 기술 등이 존재한다. 그러나 상기 기술들, 특히 asymptotic 간섭 제어를 고려한 기술은 무한한 time extension이 필요하여 전송 시간을 줄이는 관점에서 실제로 적용되기 어렵다는 문제가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 다중 안테나 시스템에서 복수의 기지국과 복수의 단말의 메모리 저장 정보를 바탕으로 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 멀티캐스트 전송을 수행하여, 효율적인 데이터 전송을 하고자 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 다중 안테나 시스템에서 기지국 및 사용자 단말에 구비된 캐시 메모리의 메모리 저장 정보에 기초하여 사용자 단말이 요청한 원하는 파일을 기지국에서 전송하는데 발생할 수 있는 네트워크 트래픽을 감소시키고자 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 다중 안테나를 활용하여, 간섭 제어를 위한 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 여러 데이터를 동시에 전송하여 전체 전송 시간을 감소시키고자 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 복수의 사용자 단말들에서 복수의 기지국으로 요청한 파일(예컨대, 멀티미디어 데이터)을 부호화를 통해 동시에 전송하여 한 번의 전송으로 여러 개의 요청을 처리하고자 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 간섭 신호의 수를 줄이기 위해 한 번 전송을 위한 다중 사용자를 선택하고, 간섭 정렬 사용자와 간섭 제어 사용자를 결정하여 전체 전송 시간을 감소시키는 등의 효율적인 데이터 전송을 할 수 있도록 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 사용자 단말에서 요청한 파일과 관련하여, 사용자 단말의 캐시 메모리에 저장된 서브파일(즉, 특정 파일의 일부에 해당하는 파일)을 제외하고, 나머지 서브파일을 사용자 단말에 전송하여 네트워크 트래픽을 감소시키고자 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 네트워크 환경에 따라 기지국에 자주 요청되는 콘텐츠를 캐시하여 모바일 사용자가 백홀 링크를 거치지 않고 기지국 에지로부터 원하는 콘텐츠를 바로 받아올 수 있도록 하여, 백홀의 부담을 덜 뿐만 아니라, 콘텐츠 요청 지연시간 또한 줄일 수 있도록 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 기지국 에지 캐싱 기법을 통신, 캐싱, 컴퓨팅（3C-communications, caching, and computing) 결합 기술과 적극 융합하고, 노드 간 정보를 공유하는 기법을 분산 컴퓨팅 분야에 적용하여, 제품 경쟁력을 향상시키고자 하는데 있다.

본 개시의 실시 예의 일 과제는, 무선 AP(access point)에 메모리를 설치하여 미리 저장된 콘텐츠를 사용자들에게 서비스하는 기술에서, 기지국에서 무선 AP에서 요청하는 정보를 전송하거나, 무선 AP 혹은 기지국에서 메모리를 갖는 무선 통신 단말이 요청하는 정보를 전송하는데 본 실시 예를 적용하여 전송 효율을 높이고자 하는데 있다.

본 개시의 실시예의 목적은 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국 제어 방법은, 다중 안테나 시스템에서 복수의 기지국과 복수의 단말의 메모리 저장 정보를 바탕으로 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 멀티캐스트 전송을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국 제어 방법은, 복수의 기지국과 통신하는 복수의 단말로부터 콘텐츠 송신을 요청 받는 단계와, 복수의 기지국과 복수의 단말에 저장된 콘텐츠에 기초하여, 각각의 기지국에서 복수의 멀티캐스트 메시지를 생성하는 단계와, 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한 a 개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당하는 단계와, 복수의 기지국이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 복수의 기지국 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계와, 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 복수의 기지국이 협력하여 송신하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국 제어 방법을 통하여, 복수의 기지국에서 복수의 사용자 단말을 위한 멀티캐스트 메시지 전송을 통해 복수의 사용자 단말의 요청을 한 번에 처리함으로써, 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

이 외에도, 본 발명의 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 더 제공될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 개시의 실시 예에 의하면, 다중 안테나 시스템에서 복수의 기지국과 복수의 단말의 메모리 저장 정보를 바탕으로 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 멀티캐스트 전송을 수행함으로써, 데이터 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 다중 안테나를 활용하여, 간섭 제어를 위한 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 여러 데이터를 동시에 전송함으로써, 네트워크 트래픽을 감소시키고, 전체 전송 시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 간섭 신호의 수를 줄이기 위해 한 번 전송을 위한 다중 사용자를 선택하고, 간섭 정렬 사용자와 간섭 제어 사용자를 결정함으로써, 전체 전송 시간을 감소시키는 등의 효율적인 데이터 전송을 할 수 있도록 한다.

또한, 사용자 단말에서 요청한 파일과 관련하여, 사용자 단말의 캐시 메모리에 저장된 서브파일을 제외하고, 나머지 서브파일을 사용자 단말에 전송함으로써, 네트워크 트래픽을 감소시켜 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 네트워크 환경에 따라 기지국에 자주 요청되는 콘텐츠를 캐시하여 모바일 사용자가 백홀 링크를 거치지 않고 기지국 에지로부터 원하는 콘텐츠를 바로 받아올 수 있도록 하여, 백홀의 부담을 덜 뿐만 아니라, 콘텐츠 요청 지연시간 또한 줄일 수 있다.

또한, 기지국 에지 캐싱 기법을 통신, 캐싱, 컴퓨팅（3C- communications, caching, and computing) 결합 기술과 적극 융합하고, 노드 간 정보를 공유하는 기법을 분산 컴퓨팅 분야에 적용함으로써, 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국을 제어하는 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 기지국 및 단말이 메모리를 갖는 간섭 네트워크 모델을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 3×4 간섭 네트워크 환경에서의 메모리 저장 정보를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버와, 기지국, 및 단말 간의 개략적인 관계를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 멀티캐스트 메시지 전송을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 각 단말의 간섭 신호 및 원하는 신호들을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전송 빔포밍 매트릭스 설계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 개시는 다중 안테나 시스템에서 기지국 및 사용자 단말에 구비된 캐시 메모리의 메모리 저장 정보에 기초하여 사용자 단말이 요청한 원하는 파일을 기지국에서 전송하는데 소요되는 전체 전송 시간을 감소시키고, 네트워크 트래픽(traffic)을 감소시키는 기술에 관한 것으로서, 특히, 다중 안테나를 활용하여, 간섭 제어를 위한 기지국 간 협력 빔 설계를 통해 여러 데이터를 동시에 전송하여 전체 전송 시간을 감소시키는 기술에 관한 것이다.

즉, 복수의 사용자 단말들에서 복수의 기지국으로 요청한 파일(예컨대, 멀티미디어 데이터)을 부호화를 통해 동시에 전송하여 한 번의 전송으로 여러 개의 요청을 처리하는 것으로, 간섭 신호의 수를 줄이기 위해 한 번 전송을 위한 다중 사용자를 선택하고, 간섭 정렬 사용자와 간섭 제어 사용자를 결정하여 전체 전송 시간을 감소시키는 등의 효율적인 데이터 전송을 할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

그리고, 사용자 단말에서 요청한 파일과 관련하여, 사용자 단말의 캐시 메모리에 저장된 서브파일(즉, 특정 파일의 일부에 해당하는 파일)을 제외하고, 나머지 서브파일을 사용자 단말에 전송하여 네트워크 트래픽을 감소시키는 기술에 관한 것이다.

본 실시 예에서, 복수의 기지국 및 각 기지국에 속하는 복수의 사용자 단말들(User Equipment)로 구성된 무선 통신 환경에서 멀티미디어 데이터가 기지국에서 사용자 단말로 전송 및 저장될 수 있으며, 기지국에서 저장하고 있는 복수의 파일들 중 적어도 하나의 파일의 서브파일(subfile)이 기지국에 속하는 사용자 단말들 각각의 캐시 메모리에 분산 저장될 수 있다.

본 실시 예에서, '서브파일(subfile)'은 기지국 및 사용자 단말에 저장된 파일들 중 어느 하나의 파일을 대상으로 분할된 파일 조각(또는 패킷)을 나타낼 수 있다.

본 실시 예에서, '중앙 제어 서버'는 복수의 기지국이 서로 협업할 수 있도록 상기 복수의 기지국들을 제어하며, 특정 서비스를 제공하는 서버를 나타낼 수 있고, '기지국(Base Station)'은 무선 통신 기지국으로, 액세스 포인트(Access Point, AP), 또는 중계기 등의 소형 기지국(Small Base Station, SBS)을 나타낼 수 있다.

또한, 본 실시 예에서, 단말은 기지국이 커버하는 영역(예컨대, 셀(cell)) 내에 적어도 하나 이상 포함되는 사용자 단말을 의미할 수 있으며, 사용자 장치(User Equipment), 통신 단말, 사용자 디바이스, 스테이션(station, STA) 또는 터미널을 나타낼 수 있다. 예컨대 단말은 특정 서비스(예컨대, 비디오 스트리밍 서비스 등)에 해당하는 파일을 요청하는 전자 기기로서, 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 노트북, PC 등의 전자기기를 나타낼 수 있으며, 본 실시 예에서는 단말이 스마트폰, 태블릿 등과 같이 사용자가 소지한 전자기기인 경우를 예로 들어 설명하나, 이는 실시 예에 해당되며, 네트워크 환경에 따라 상기 사용자 단말은 캐시 메모리를 구비한 AP 등의 보조 노드를 나타낼 수도 있다.

본 실시 예에서, 멀티미디어 데이터 파일은, 단말에서 요청한 특정 서비스를 제공하기 위해, 해당 서비스 관련 파일로서, 예컨대, 영화, 스포츠 중계, TV, 뮤직비디오 등의 비디오 스트리밍 서비스를 위한 비디오 데이터 파일, 가상/증강 현실 제공을 위한 가상/증강 현실 데이터 파일 등을 나타낼 수 있다.

본 실시 예에서, 무선 통신 시스템은 캐시 메모리를 구비한 개의 기지국들과 캐시 메모리를 구비한 개의 단말들(즉, 명의 사용자들 각각이 소지한 사용자 단말)로 구성될 수 있으며, 기지국이 단말의 채널 및 메모리 저장 정보(즉, 부가 정보)를 이용하여 복수의 단말들 각각의 요구(즉, 다중 사용자의 요구)를 만족하도록 부호화하여 전송하는 통신 환경을 고려할 수 있다.

또한 본 실시 예에서, 빔포밍(beam forming)은 둘 이상의 안테나(antenna)를 활용하여 전파의 도달 영역을 특정한 방향으로 집중시켜 전송 거리를 늘리면서 동시에 해당 집중된 방향 이외의 방향에서 수신되는 신호의 크기는 줄어들어 불필요한 신호 간섭을 줄이는 효과를 기대할 수 있는 기술을 의미할 수 있다. 특히, 본 실시 예에서, 간섭 제거 빔포밍은 빔포밍용 가중치 벡터(Weight Vector)를 채널 정보 행렬의 역행렬으로 생성하는 기법으로, 선택된 이용자 그룹에 따라 형성되는 채널이 달라지며, 선택된 이용자 그룹에 따라 가능한 총 데이터 전송률(sum rate) 또한 다르므로, 성능을 극대화하는 이용자 그룹을 적절히 선택하는 것이 중요하다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국을 제어하는 네트워크 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 네트워크(1)는 하나의 중앙 제어 서버(100), 복수의 기지국(200), 복수의 단말(300)을 포함할 수 있다.

본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)는 비디오 스트리밍 등의 특정 서비스를 제공하기 위해, 해당 서비스와 관련된 모든 파일들을 저장 및 제어하는 서버를 의미할 수 있으며, 중앙 제어 서버(100)는 해당 서비스를 제공하기 위해 복수의 기지국(200)과 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 그리고 중앙 제어 서버(100)는 복수의 단말(300) 각각의 캐시 메모리에 미리 저장된 파일들의 식별자 정보와 복수의 단말(300)의 식별자 정보를 매칭하여 저장 및 유지하고 있을 수 있으며, 또한 복수의 기지국(200) 각각의 캐시 메모리에 미리 저장된 파일들의 식별자 정보와 복수의 기지국(200)의 식별자 정보를 매칭하여 저장 및 유지하고 있을 수 있다. 또한, 중앙 제어 서버(100)는 복수의 단말(300)과도 연결될 수 있다.

복수의 기지국(200) 각각은 자신이 커버하는 영역에 속하는 하나 이상의 단말들로, 해당 단말이 요청한 서비스에 해당하는 파일을 제공할 수 있다.

또한 본 실시 예에서는, 중앙 제어 서버(100)에 3 개의 기지국(210, 220, 230)이 포함될 수 있으며, 제 1 기지국(210)에 제 1 기지국 캐시메모리(210-1), 제 2 기지국(220)에 제 2 기지국 캐시메모리(220-1), 제 3 기지국(230)에 제 3 기지국 캐시메모리(230-1)가 포함될 수 있다. 그리고 본 실시 예에는, 복수의 기지국(200)에서 기지국 간 협력을 통해 복수의 단말(300)을 위한 멀티캐스트 메시지를 생성하여 전송하는 것에 관한 것으로, 각각의 기지국들에 제 1 단말(310), 제 2 단말(320), 제 3 단말(330) 및 제 4 단말(340)이 포함될 수 있으며, 복수의 단말(300)은 복수의 기지국(200)의 영역 내에 모두 포함되어 있을 수 있다. 또한 제 1 단말(310)에는 제 1 단말 캐시메모리(310-1), 제 2 단말(320)에는 제 2 단말 캐시메모리(320-1), 제 3 단말(330)에는 제 3 단말 캐시메모리(330-1), 제 4 단말(340)에는 제 3 단말 캐시메모리(340-1)이 포함될 수 있다. 다만, 이는 실시 예에 해당하며, 네트워크(1)는 3 개 이외의 기지국을 포함할 수 있으며, 각각의 기지국들에는 서로 상이한 개수의 단말이 포함될 수 있다.

한편, 본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)는 복수의 기지국(200)이 서로 협업하여 멀티캐스트 메시지를 생성할 수 있도록 기지국(200)을 제어하는 것으로, 본 실시 예에서 수행되는 일련의 과정을 전반적으로 관리 및 제어할 수 있다. 예컨대, 기지국(200) 및 단말(300)의 메모리에 어떠한 파일이 저장되어 있는 지 알 수 있으며, 단말(300)이 기지국(200)에 요청한 콘텐츠의 요청 신호 및 요청 콘텐츠에 대해서도 알 수 있다. 즉, 본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)는 기지국(200)에서 수행되어야 할 프로세스들이 기지국(200)에서 수행되도록 명령 및 제어할 수 있으며, 실시 예에 따라 기지국(200)에서 수행되어야 할 프로세스가 중앙 제어 서버(100)에서 처리될 수 있고, 중앙 제어 서버(100)에서 수행되어야 할 프로세스가 기지국(200)에서 처리될 수도 있다.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 기지국 및 단말이 메모리를 갖는 간섭 네트워크 모델을 나타낸 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는, 다중 안테나를 갖는

개의 기지국(

, 200) 및

개의 단말(

, 300)이 간섭 네트워크 (interference network) 환경을 형성할 수 있다.

본 실시 예에서, 각 기지국(200)은 기준 개수의 파일들을 복수의 단말(300)로 동시에 멀티캐스팅 할 수 있다. 예컨대, 기준 개수가 B 개인 경우, 기지국(200)은 동시에 최대 B 개의 파일들을

개의 단말(300)로 멀티캐스팅 할 수 있다.

또한 본 실시 예에서, 각 기지국(200)과 단말(300)은 L 개의 안테나를 구비할 수 있으며, 기지국(200)은

개의 파일을 저장할 수 있는 기지국 캐시메모리(200-1)을 구비하고, 단말(300)은

개의 파일을 저장할 수 있는 단말 캐시메모리(300-1)을 구비할 수 있다. 본 실시 예에서는, 기지국(200) 및 단말(300)의 메모리 저장 정보(부가 정보)를 기반으로 다중 기지국이 다중 사용자의 요구를 모두 만족하도록 부호화하여 전송하는 환경을 고려할 수 있다.

또한, 중앙 제어 서버(100)에 저장된 전체 파일의 수는 N(≥

)개 이고, 각 파일의 크기는

bits이다. 본 실시 예에서, 단말(300)의 기지국(200)로의 각 파일의 요청 확률은 유니폼(uniform) 하다고 가정할 수 있으며, 전체 파일

, …,

중 하나의 파일을 요청할 수 있다. 이때, 각 기지국(200)의 메모리 크기는

bits이고, 각 단말(300)의 메모리 크기는

bits이다.

본 실시 예에서는, 보편성을 잃지 않고, 임의의 단말

는 기지국에

를 요청할 수 있다. 본 실시 예의 간섭 네트워크 모델에서 시간(time)

에서 단말

(

∈{1, …,

})의 수신 신호 L×1 vector

는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

여기서,

는 기지국

와 단말

사이의 L×L 채널(channel gain) 매트릭스(matrix)이고, 전체 전송이 끝날 때까지 채널 크기는 유지되고, 기지국 간 협력을 위해 채널 정보는 공유될 수 있다. 또한

는 기지국

의 전송 신호 벡터(transmit signal vector)이고,

는

를 위한 프리코딩(precoding) 매트릭스, 또는 빔포밍(beamforming) 매트릭스를 의미하고,

는 노이즈 벡터(noise vector)를 의미할 수 있다. 그리고 전송 신호의 power는

로 나타낼 수 있다.

한편, 본 실시 예에서는 가우시안 채널(Gaussian channel) 모델을 가정할 수 있다. 그러면 수학식 1에서,

의 각 요소(element)는 평균이 0 이고, 분산이 1 인 i.i.d. circular symmetric complex 가우시안 확률 변수(random variable)이고, 노이즈 벡터

의 각 요소는 평균이 0 이고 분산이

인 i.i.d. circular symmetric complex 가우시안 확률 변수일 수 있다.

본 실시 예에서 고려하는 무선 통신 시스템 환경은 기지국(200)에서 단말(300)의 캐시 메모리에 파일을 저장하는 저장 단계 및 기지국(200)이 전체 단말(300)들의 요구를 만족시키기 위해 멀티캐스트 메시지를 전송하는 전송 단계를 포함할 수 있는데, 저장 단계 및 전송 단계에서의 기지국-단말 간의 채널(channel)이 유사함을 가정할 수 있다. 예를 들어, 서브파일 저장을 위해 기지국(200)과 단말(300) 간에 형성된 채널 정보(channel gain)와 단말(300)의 요청에 응답하여 전체 파일 또는 일부에 해당하는 적어도 하나의 서브파일을 전송하기 위해 기지국(200)과 단말(300) 간에 형성된 채널 정보(channel gain) 간의 차이 값이 미리 지정된 기준 차이 값 이하에 해당할 수 있다. 즉, 상기 두 채널 정보가 거의 같거나 유사할 수 있다. 이처럼, 채널 정보가 유사한 것은 단말들이 고정되어 있거나, 단말의 우세한(dominant) 채널 정보를 미리 예측할 수 있는 경우를 나타낼 수 있다.

또한 본 실시 예에서는, signal-to-noise ratio(SNR, P/

) 값이 큰 상황(high SNR)을 가정할 수 있다.

본 실시 예는, 단말(300) 및 기지국(200)의 메모리 저장 정보를 기반으로 전체 단말(300)들의 요구를 만족시키기 위해 기지국(200)이 다중 안테나 활용 빔포밍을 통해 메시지를 전송하고, 효율적인 전송을 위해 기지국(200) 및 단말(300)의 메모리 저장 정보 기반 기지국 간 협력 빔 설계 및 멀티캐스트 메시지 전송을 수행할 수 있다.

본 실시 예에서, 특정 단말(300) 및 기지국(200)의 메모리 저장 정보에 대해서 고려하였지만 이에 한정되지 않으며, 하나의 서브파일이 저장된 단말(300) 및 기지국(200)의 수에 대해서 일반적인 상황을 고려했기 때문에 일반적인 메모리 저장 정보에도 활용 가능할 수 있고, 주어진 단말(300) 및 기지국(200)의 메모리 크기에 대해 전송 시간을 줄이는 최적의 단말(300) 및 기지국(200)의 메모리 저장 정보를 얻을 수 있다.

또한 본 실시 예에서는, 간단한 분석을 위해 high SNR 환경을 고려하지만, 일반적인 SNR 상황에서도 DoF(Degree of Freedom, 자유도) 대신 제안된 기지국 간 협력 기반 간섭 제거 및 정렬 기법이 적용 가능하며 전송률 및 대응되는 전송 시간을 얻을 수 있다.

한편, 본 실시 예에서, 기지국(200) 및 단말(300)의 메모리 저장 정보에 대해 기지국(200)에서는 집중화(centralize) 된 캐싱 기법을 가정하고, 단말(300)에서는 비집중화(decentralize) 된 캐싱 기법을 가정할 수 있다.

단말(300)은 모든 파일에 대해, 각 파일의

bits만큼의 양을 랜덤하게(randomly and uniformly) 선택해서 저장할 수 있다(random caching).

본 실시 예에서, 파일

은 수학식 2와 같이 서브파일들의 세트(set)로 표현될 수 있다.

여기서,

은 세트 R 안의 모든 단말에 저장되어 있는 서브파일을 나타낸다. 따라서, 단말

의 캐시 콘텐츠(cache contents)

는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

본 실시 예에서, 파일의 크기 F의 값이 충분히 클 때, 큰 수의 법칙(law of large number, LLN)에 의해 서브파일

의 크기는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

본 실시 예에서는, 기지국 단에서의 저장의 경우, 각 기지국이 메모리 크기에 따라 최대한 다른 부분을 저장할 수 있도록 할 수 있다(uniform caching). 서브파일

는 저장되어 있는 기지국 세트

에 따라 동일 크기의 서브파일

,

⊂{1, …,

},

로 나누어질 수 있다. 이때,

번째 파일

는 수학식 5와 같이 서브파일

의 세트로 표현될 수 있다.

이때,

는 세트

안의 단말들과 세트

안의 기지국들의 메모리에 저장되어 있는 서브파일이고,

의 크기는

로 표현될 수 있으며,

이다. 따라서, 기지국

의 캐시 콘텐츠는 수학식 6과 같다.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 3×4 간섭 네트워크 환경에서의 메모리 저장 정보를 설명하기 위한 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는 각 노드가 2 개의 안테나를 갖는 3×4 간섭 네트워크 환경을 고려할 수 있다. 또한, 본 시시 예에서는 도 3을 참조하여, 간단한 설명을 위해 서브파일을 저장하고 있는 단말의 수 r=1 인 서브파일들에 대해 설명하도록 한다. 즉 도 3은 이러한 환경에서 r=1 과 관련된 기지국 및 단말의 메모리 저장 정보를 보여줄 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 총 4 개의 파일(

,

)이 존재하고,

일 수 있다. 또한, 본 실시 예에서, 상기 수학식 1 내지 수학식 6을 참조하여,

임에 따라, N=4,

=3이므로

= 8/3을 산출할 수 있다. 즉 각 기지국의 메모리는

bits를 저장할 수 있는 용량을 가질 수 있다. 그리고 세트

안의 단말의 메모리에 저장되어 있는 서브파일

의 용량은

bits이고, 단말의 메모리가 저장할 수 있는 파일의 수

은 4 개로 산출될 수 있다. 또한 세트 set

안의 단말들과 세트

안의 기지국들의 메모리에 저장되어 있는 서브파일

의 용량이

bits로 산출됨에 따라, 각 기지국의 저장 공간에

가 32 개씩 포함될 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 실시 예에서는, 기지국이 자신의 메모리 저장 정보 및 단말의 메모리 저장 정보를 바탕으로 멀티캐스트 메시지를 생성하고 다중 안테나를 활용해 메시지를 전송할 수 있다.

예컨대, 본 실시 예에서는, 제 1 단말이 파일 A를 캐시 메모리에 저장하고 있고, 파일 B를 요청하는 경우를 가정하고, 제 2 단말이 파일 B를 캐시 메모리에 저장하고 있고, 파일 A를 요청하는 경우를 가정하면, 기지국은 파일 A와 파일 B를 XOR 연산하여 하나의 빔(beam)을 통해 동시에 제 1 단말 및 제 2 단말로 보낼 수 있다. 그러면, 제 1 단말 및 제 2 단말은 각각 자신이 요청한 파일 B와 파일 A를 수신할 수 있다. 기존에는 제 1 단말은 빔포밍 벡터 v1에 기초한 빔포밍을 통해 파일 B를 수신하고, 제 2 단말은 빔포밍 벡터 v2에 기초한 빔포밍을 통해 파일 A를 각각 수신하나, 본 실시 예에서는, 제 1 단말과 제 2 단말의 캐시 메모리에 저장된 파일을 이용하여 새로운 빔포밍 벡터v12를 생성하고, 새로운 빔포밍 벡터 v12를 이용하여 파일 A와 파일 B를 XOR 연산하여 제 1 단말 및 제 2 단말로 전송함으로써, 제 1 단말 및 제 2 단말이 하나의 빔을 통해 자신이 요청한 파일을 동시에 제공받도록 할 수 있다.

이와 관련한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버와, 기지국, 및 단말 간의 개략적인 관계를 도시한 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 네트워크(1)는 중앙 제어 서버(100), 기지국(200) 및 단말(300)을 포함할 수 있으며, 구체적으로 중앙 제어 서버(100)는 멀티캐스트부(101), 빔포밍부(102)를 포함하고, 기지국(200)은 요청 수신부(201), 메시지 생성부(202) 및 메시지 송신부(203)를 포함하며, 단말(300)은 파일 요청부(301) 및 메시지 수신부(302)를 포함할 수 있다.

이때, 본 실시 예의 도면에는 도시되지 않았으나, 기지국(200) 및 단말(300), 그리고 중앙 제어 서버(100)는 각각 프로세서(미도시), 통신부(미도시) 및 메모리(미도시)를 포함할 수 있다.

기지국(200)의 통신부는 외부 통신 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부는 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈 또는 유선 통신을 위한 유선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 무선 통신 모듈 및 상기 유선 통신 모듈을 통해 유선 및 무선 방식에 따른 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 통신부는 무선랜(Wireless LAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC(near-field communication) 등의 다양한 근거리 무선 통신 방식뿐만 아니라, LTE(long term evolution) 등의 무선 데이터 통신 방식을 통해 무선 데이터를 송수신할 수 있으나, 통신부의 무선 통신 방식은 이에 한정되지 않는다.

기지국(200)의 프로세서는 기지국(200)의 작동을 제어할 수 있다. 프로세서는 상기 기지국의 통신부 등 기지국(200)의 각 부의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 프로세서는 반도체 칩 또는 전자 회로 형태의 하드웨어로 구현되거나 상기 하드웨어를 제어하는 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 상기 하드웨어와 상기 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수도 있다.

기지국(200)의 메모리는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리는 하드디스크, 플래시 메모리 또는 RAM/ROM 등의 하드웨어 또는 값/수치/데이터를 저장하는 프로그램의 변수 등을 통해 구현될 수 있다. 또한 메모리는 본 실시 예에서의 캐시 메모리를 의미할 수 있다.

또한, 단말(300) 및 중앙 제어 서버(100)의 통신부, 프로세서 및 메모리는 상기 기지국(200)의 통신부, 프로세서 및 메모리의 설명에 대응되며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 예는, 복수의 기지국(200)과 복수의 단말(300)이 통신하는 네트워크(1)에서 복수의 기지국(200)을 제어하는 중앙 제어 서버(100)에 관한 것이다.

이때, 중앙 제어 서버(100)는 복수의 기지국(200)과 통신하는 복수의 단말(300)로부터 콘텐츠 송신을 요청 받을 수 있다. 즉, 본 실시 예에서는, 복수의 단말(300)의 파일 요청부(301)가 복수의 기지국(200)에 원하는 콘텐츠에 대한 콘텐츠 송신을 요청하면, 복수의 기지국(200)의 요청 수신부(201)에서 요청을 수신함과 함께, 중앙 제어 서버(100)가 복수의 단말(300)이 요청한 콘텐츠의 송신 요청에 대한 요청 신호 및 요청 콘텐츠 등에 대한 정보를 파악할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 기지국(200)은 제 1 기지국(210), 제 2 기지국(220) 및 제 3 기지국(230)을 포함하고, 복수의 단말(300)은 제 1 단말(310), 제 2 단말(320) 및 제 3 단말(330)을 포함할 수 있다. 이때 본 실시 예에서는, 제 1 기지국(210), 제 2 기지국(220) 및 제 3 기지국(230) 중 적어도 하나에서 제 1 단말(310)로부터 제 1 콘텐츠에 대한 요청을 수신하고, 제 2 단말(320)로부터 제 2 콘텐츠에 대한 요청을 수신할 수 있다.

그리고 중앙 제어 서버(100)는 복수의 기지국(200)과 복수의 단말(400)에 저장된 콘텐츠에 기초하여, 각각의 기지국(200)에서 복수의 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 할 수 있다. 즉 본 실시 예에서는, 복수의 기지국(200)의 메시지 생성부(202)에서 복수의 멀티캐스트 메시지를 생성할 수 있으며, 이는 실시 예에 따라 멀티캐스트부(101)에서 수행될 수도 있다.

예컨대, 본 실시 예에서는, 제 1 기지국(210), 제 2 기지국(220) 및 제 3 기지국(230) 중 적어도 하나에서, 제 1 단말(310)에는 저장되었지만 제 2 단말(320)에는 저장되지 않은 서브파일의 일부와 제 1 단말(310)에는 저장되지 않았지만 제 2 단말(320)에는 저장된 서브파일의 일부를 조합하여, 제 1 단말(310) 및 제 2 단말(320)로 전송할 멀티캐스트 메시지를 생성할 수 있다.

또한 본 실시 예에서, 메시지 생성부(202)는 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 1 부분과 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 1 부분 사이의 XOR 연산을 수행하고, 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 2 부분과 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 2 부분 사이의 XOR 연산을 수행하며, 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 3 부분과 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 3 부분 사이의 XOR 연산을 수행할 수 있다.

본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)의 멀티캐스트부(101)는 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한 개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당할 수 있다. 이는 실시 예에 따라 기지국(200)에서 수행될 수도 있다.

이때, 단말의 세트를 이루는 단말의 개수 는 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일을 공유하는 단말의 개수 r 및 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서, 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 는

에 의해 결정될 수 있다. 여기서,

는 상기 네트워크에 있는 각각의 기지국의 메모리 크기이고, NF 는 상기 네트워크에서 통신되는 콘텐츠의 전체 크기이며,

는 상기 네트워크 내의 기지국의 수를 의미할 수 있다.

그리고 본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)의 빔포밍부(102)는 복수의 기지국(200)이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 복수의 기지국(200) 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성할 수 있다. 이는 실시 예에 따라 각각의 기지국(200)에서 수행될 수도 있다.

예컨대, 본 실시 예에서, 빔포밍부(102)는 제 1 기지국(210)과 제 1 단말(310) 사이의 채널 환경 매트릭스 및 제 2 기지국(220)과 제 1 단말(310) 사이의 채널 환경 매트릭스에 기초하여, 제 1 기지국(210) 및 제 2 기지국(220)에서 제 1 단말(310), 제 2 단말(320) 및 제 3 단말(330)로 전송되는 신호를 변조할 때 제 2 단말(320) 및 제 3 단말(330)로 전송하는 신호 성분이 0 이 되도록 하는 변조 매트릭스를 연산할 수 있다.

그리고 빔포밍부(102)는 각각의 단말의 세트에서 간섭 제거 단말 및 간섭 정렬 단말을 결정할 수 있다. 이때 빔포밍부(102)는 간섭 제거 단말로 전송되는 신호의 성분은 0 이 되고, 간섭 정렬 단말로 전송되는 신호는 간섭 정렬 단말의 수신 평면에 정렬되도록 변조 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한, 빔포밍부(102)는 네트워크에 속한 단말의 수

이 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일을 공유하는 단말의 수 r 에 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 를 더한 수(r+t)보다 큰 경우에는, t-1 개의 단말을 간섭 제거 단말로 결정하고, 1 개의 단말을 간섭 정렬 단말로 결정할 수 있다.

다음으로 본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)는 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 복수의 기지국(200)이 협력하여 송신하도록 할 수 있다. 이에 복수의 기지국(200)의 메시지 송신부(203)에서는 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 기지국들 간 협력을 통해 단말(300)로 송신할 수 있으며, 단말(300)의 메시지 수신부(302)에서 멀티캐스트 메시지를 수신할 수 있다.

본 실시 예에서는, 후술하는 수학식 및 실시 예들을 통해 상술한 내용을 설명하도록 한다.

1)기지국 및 단말 메모리 저장 정보 기반 멀티캐스트 메시지 생성

기지국은 각 서브파일을 저장하고 있는 단말의 수 r∈{0, …,

-1}에 따라 r+1 개의 단말을 위한 멀티캐스트 메시지를 전송할 수 있다. 즉, 1 개, …,

개 단말을 위한 멀티캐스트 메시지가 생성될 수 있다.

본 실시 예에서는, 단말 및 기지국의 저장 정보에 따라 bitwise XOR operation(

), 즉 XOR 연산을 통해 수학식 7과 같은 멀티캐스트 메시지를 생성할 수 있다.

단말 set

안의 단말

는 기지국으로부터 멀티캐스트 메시지

를 전송 받으면 모든

에 대해 서브파일

를 이미 메모리에 가지고 있기 때문에 원하는 메시지

를 얻어낼 수 있다. 이때, 멀티캐스트 메시지

는 기지국 세트

안의 기지국들에 의해 전송 신호 벡터

로 전송될 수 있다.

본 실시 예에서, 각 멀티캐스트 메시지는 단말의 수 (r+1)에 따라 시분할 다중화(time division multiplexing, TDM) 방식으로 처리(전송)될 수 있다. 즉 기지국에서는 1 개 단말을 위한 메시지들을 전송한 후, 2개 단말을 위한 메시지를 전송하는 식으로 순차적으로 전송할 수 있다.

2)전송을 위한 단말 세트 구성 및 멀티캐스트 메시지 할당

본 실시 예에서는, 간섭 신호를 줄이기 위해 전송을 위한 전체 단말 세트를

개 단말 대신

개 단말을 선택해서 TDM 방식으로 모든 가능한 경우에 대해 고려할 수 있다. 여기서 모든 가능한 경우는

개의 케이스를 나타낼 수 있다. 따라서, 각 (r+1) 개 단말을 위한 멀티캐스트 메시지는 동일 크기의 겹치지 않는

개의 메시지로 나누어지고, 전송 단말 세트 당 하나씩 할당될 수 있다.

3)간섭 제거 및 간섭 정렬 단말 결정 및 기지국 간 협력 기반 간섭 제어 빔포밍 설계

본 실시 예에서는, 일반성을 잃지 않고, 전송 단말 세트를 처음

개 단말(단말 1, … , 단말

)로 하여 본 실시 예에 대해 설명하고, 모든 전송 단말 세트의 경우(

개의 케이스)에 대해 반복할 수 있다.

본 실시 예에서, time extension parameter

는

(s: 최소 자연수)을 만족하도록 결정될 수 있다. 그리고 본 실시 예에서는 유한한 값의

time extension을 통해 간섭 제어를 위한 신호 공간(signal space)을 확보할 수 있다. 따라서,

시간 동안 기지국

와 단말

사이의 채널 및 기지국

∈

에서 전송 신호 벡터

를 위한 빔포밍 매트릭스는 각각

,

로 표현될 수 있다.

본 실시 예에서, 기지국

와 단말

사이의 채널 환경 매트릭스

는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다(

: L×L zero matrix).

한편, 본 실시 예에서, 단말 세트

을 위한 멀티캐스트 메시지들에 대해 기지국에서는 후술하는 조건을 만족시키도록 기지국 간 협력 빔포밍 매트릭스

를 설계할 수 있다.

본 실시 예에서는, 기지국 협력을 통해 각 멀티캐스트 메시지는 간섭이 되는 t 개의 단말 중

개 단말에게 제거되고,

개의 단말에게만 간섭이 되도록 할 수 있다.

그리고 본 실시 예에서, 기지국 협력을 통해 주어진 단말 세트

을 위한

개의 멀티캐스트 메시지들

은 간섭이 되는

개의 단말에 대해 같은 공간으로 정렬(align)될 수 있도록 할 수 있다. 즉,

인 경우에는 각 메시지가 간섭이 되는 모든

개 단말에게 제거되고,

인 경우에는 t-1 개 단말에게 제거되며, 1 개 단말에 간섭으로 남도록 빔포밍 매트릭스가 설계될 수 있다.

또한 본 실시 예에서,

가

를 위한 기지국

의 빔포밍 매트릭스일 때, 상기 협력 빔포밍 매트릭스 조건을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

이때, 본 실시 예에서,

의 경우에는 모든

와

에 대해 수학식 9의 조건을 만족해야 한다. 즉, 빔포밍 매트릭스의 형성을 위해 수학식 9와 같이 변조 매트릭스를 연산할 수 있다.

이때,

이고, 본 실시 예에서는, full rank s를 갖도록 랜덤하게 선택된 κL×s 매트릭스 S를 활용하여 수학식 10과 같이 빔포밍 매트릭스를 설계할 수 있다.

한편, 본 실시 예에서,

의 경우에는, 모든

와

에 대해 수학식 11과 같이 빔포밍 매트릭스를 설계할 수 있다.

이때,

는 세트

을 순서화(ordering) 함으로써 얻어질 수 있다.

즉,

와 같이 산출될 수 있으며,

와 같이 산출될 수 있다.

한편, 본 실시 예에서, 전송 신호 벡터

는 단말

에서는 제거되고, 단말

에서는 같은 공간

로 정렬될 수 있다. 또한 본 실시 예에서, 모든

에 대해

는 full rank s를 갖도록 랜덤하고 독립적(independent)으로 선택될 수 있다.

본 실시 예에서, 간섭 정렬의 단말을 나타내는

의 경우 상기 조건을 만족시키기 위해 선택될 수 있다. 그리고

는 모든

에 대해 동일하게 선택될 수 있다. 또한 본 실시 예에서, r 과 t 의 값에 대해서, 한 단말에서 제거된 간섭의 수는 다른 단말에서 제거된 간섭의 수와 다를 수 있다. 각각의 간섭 메시지는 기지국 협력에 의해 t-1 단말에서 제거될 수 있으므로,

개 메시지가 각 단말에서 평균적으로 제거될 수 있다. 이때,

값이 정수가 아닌 경우도 있기 때문에, 두 종류의 단말을 고려할 수 있다.

본 실시 예에서,

개 단말에서는

개 간섭 메시지가 제거될 수 있으며, 나머지 단말에서는

개 간섭 메시지가 제거될 수 있다. 즉, 본 실시 예에서, 모든

에 대해

는 상기 조건을 만족하도록 선택될 수 있다. 그리고 단말

에서 정렬된 멀티캐스트 메시지에 해당하는 인덱스 집합은

로 표시될 수 있다.

4)멀티캐스트 메시지 전송

본 실시 예에서는, 상기에서 설계된 기지국 간 협력 빔포밍을 통해

개 단말을 위한

개 멀티캐스트 메시지가 한 번에 전송될 수 있다. 그리고 본 실시 예에서는, 전송이 완료되면 모든 전송 단말 세트의 경우에 대해 전송을 반복할 수 있다.

본 실시 예에서,

의 경우, 모든 간섭이 제거되므로,

시간 동안 각 단말이 원하는 멀티캐스트 메시지를 복호화 할 수 있다.

그리고 본 실시 예에서,

의 경우, 시간 동안

번째 단말의 수신 신호

는 noise term을 생략하여 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.

이때, 본 실시 예에서, 상기 수학식 12에 의하면,

와 수학식 13이 산출될 수 있다.

본 실시 예에서는,

가 full rank s를 갖도록 랜덤하고 독립적으로 선택되었기 때문에, 상기 모든 신호 공간은 거의 분명하게 선형적으로 독립적일 수 있다(almost surely linearly independent). 또한 수학식 14에 보여지는 바와 같이, 각 단말에서 원하는 신호와 간섭 신호가 차지하는 공간의 차원(dimension)이 전체 수신 신호 공간의 차원(kL)보다 작거나 같기 때문에,

시간 동안 각 단말은 원하는 신호와 간섭 신호를 모두 복호화 할 수 있다.

따라서, TDM 방식 기반 주어진 r 값에 대한 본 실시 예의 성능(degrees of freedom, DoF)은 수학식 15와 같다.

본 실시 예에서, DoF는 high SNR에서 얻을 수 있는 전송률(rate)을 간섭 없는 point-to-point 환경에서 얻을 수 있는 전송률로 나눈 값으로, 한 타임당 간섭 없이 복호화 가능한 원하는 신호의 수를 의미할 수 있다.

즉, 본 실시 예에서,

의 경우, 단말당 DoF는 L이 되고,

의 경우에는,

이 될 수 있다.

또한 본 실시 예에서, 한 타임에 보낼 수 있는 한 단말 및 신호당 symmetric 전송률을 R 이라고 했을 때, 단말당 전송률은

이고, 주어진 r에 대해 각 단말당 받아야 할 멀티캐스트 메시지 수는

, 각 메시지 크기는

로 산출될 수 있다. 따라서, 전체 전송 시간은 수학식 16과 같이 얻어질 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 멀티캐스트 메시지 전송을 설명하기 위한 예시도이다.

본 실시 예에서, 도 3에 도시된 환경(각 노드가 2 개의 안테나를 갖는 3×4 간섭 네트워크 환경)에서 단말

가

를 요청했을 때, 단말 및 기지국의 메모리 저장 정보에 따라 기지국 세트

안의 기지국에서는 단말 세트 (

), 즉, 2 개 단말들을 위한 멀티캐스트 메시지를

와 같이 생성할 수 있고, 기지국 협력을 통해 2×1 signal vector

로 전송될 수 있다.

본 실시 예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 단말 및 제 2 단말을 위한 멀티캐스트 메시지

이 제 1 기지국과 제 2 기지국에서 전송 signal vector

로 전송되면, 제 1 단말에서는 메모리 저장 정보

를 이용하여

를 얻을 수 있다. 마찬가지로 제 2 단말에서도

를 이용하여

를 얻을 수 있다.

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 각 단말의 간섭 신호 및 원하는 신호들을 나타낸 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는, 각 단말에 대해 9 개의 원하는 신호 및 9 개의 간섭이 되는 신호를 보여준다. 본 실시 예에서, 단말

에 대해 원하는 신호 세트가

로 표현될 수 있고, 간섭이 되는 신호 세트는

로 표현될 수 있다.

본 실시 예에서는,

이므로, t-1 개 단말에게 제거되고, 1 개 단말에 간섭으로 남도록 빔포밍 매트릭스가 설계될 수 있다. 단말에서 간섭을 정렬하기 위한 공간을 충분히 확보하기 위해 11 time extension을 고려할 수 있다.

각 기지국에서 전송되는 빔포밍 매트릭스(transmit beamforming matrix)

는 후술하는 조건을 만족하도록 생성될 수 있다.

- 제 1 단말에서는

이 제거되고,

이 각각

,

에 정렬된다.

- 제 2 단말에서는

이 제거되고,

이 각각

,

에 정렬된다.

- 제 3 단말에서는

이 제거되고,

이

에 정렬된다.

- 제 4 단말에서는

이 제거되고,

이

에 정렬된다.

이때,

는

정렬되는 신호 공간을 나타내고,

를 의미할 수 있다. 본 실시 예에서,

는 full rank 2 를 갖도록 랜덤하고, 독립적으로 선택된 22×2 매트릭스를 나타낼 수 있다. 한편, 본 실시 예의 도면에 제 4 단말은 도시되지 않았으나, 복수의 단말의 수는 제한이 없으므로 제 4 단말로 표현 할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전송 빔포밍 매트릭스 설계를 설명하기 위한 예시도이다.

도 7을 참조하면, 전송 신호

가 제 1 단말에서는 제거되고, 제 4 단말에서는 같은 공간

에 정렬되도록

를 수학식 17과 같이 생성할 수 있다.

이때,

는 랜덤하게 선택된 22×2 매트릭스이고,

는 수학식 18과 같이,

의 11 times extension version이다.

즉 본 실시 예에서는, 11 time 동안 제 1 단말에서의 수신 신호

는 수학식 19와 같이 표현될 수 있다.

이때, 본 실시 예에서,

가 full rank를 갖도록 랜덤하고 독립적으로 선택되었기 때문에, 상기 모든 신호 공간은 선형적(linearly)으로 독립적일 수 있다. 따라서, 제 1 단말은 9 개의 원하는 신호와 2 개의 간섭 신호(

와

)를 복호화 할 수 있다. 이와 같이, 다른 단말에서도 11 time 동안 9 개의 원하는 신호를 복호화 할 수 있다.

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 기지국을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, S10단계에서, 중앙 제어 서버(100)는 복수의 기지국(200)과 통신하는 복수의 단말(300)로부터 콘텐츠 송신을 요청 받는다. 본 실시 예에서는, 복수의 단말(300)이 복수의 기지국(200)에 원하는 콘텐츠에 대한 콘텐츠 송신을 요청하면, 복수의 기지국(200)에서 요청을 수신함과 함께, 중앙 제어 서버(100)가 복수의 단말(300)이 요청한 콘텐츠의 송신 요청에 대한 요청 신호 및 요청 콘텐츠 등에 대한 정보를 파악할 수 있다. 예컨대, 복수의 기지국(200) 중 적어도 하나에서 제 1 단말로부터 제 1 콘텐츠에 대한 요청을 수신하고, 제 2 단말로부터 제 2 콘텐츠에 대한 요청을 수신할 수 있다.

그리고 S20단계에서, 중앙 제어 서버(100)는 복수의 기지국(200)과 복수의 단말(400)에 저장된 콘텐츠에 기초하여, 각각의 기지국(200)에서 복수의 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 한다. 즉 본 실시 예에서는, 복수의 기지국(200) 중 적어도 하나에서, 제 1 단말에는 저장되었지만 제 2 단말에는 저장되지 않은 서브파일의 일부와 제 1 단말에는 저장되지 않았지만 제 2 단말에는 저장된 서브파일의 일부를 조합하여, 제 1 단말 및 제 2 단말로 전송할 멀티캐스트 메시지를 생성할 수 있다. 예컨대, 본 실시 예에서는 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 1 부분과 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 1 부분 사이의 XOR 연산을 수행하고, 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 2 부분과 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 2 부분 사이의 XOR 연산을 수행하며, 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 3 부분과 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 3 부분 사이의 XOR 연산을 수행할 수 있다.

S30단계에서, 중앙 제어 서버(100)는 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한

개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당한다. 이때, 단말의 세트를 이루는 단말의 개수

는 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일을 공유하는 단말의 개수 r 및 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 에 기초하여 결정될 수 있다.

그리고 S40단계에서, 중앙 제어 서버(100)는 복수의 기지국(200)이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 복수의 기지국(200) 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성한다. 예컨대, 본 실시 예에서, 중앙 제어 서버(100)는 제 1 기지국과 제 1 단말 사이의 채널 환경 매트릭스 및 제 2 기지국과 제 1 단말 사이의 채널 환경 매트릭스에 기초하여, 제 1 기지국 및 제 2 기지국에서 제 1 단말, 제 2 단말 및 제 3 단말로 전송되는 신호를 변조할 때 제 2 단말 및 제 3 단말로 전송하는 신호 성분이 0 이 되도록 하는 변조 매트릭스를 연산할 수 있다. 또한, 중앙 제어 서버(100)는 각각의 단말의 세트에서 간섭 제거 단말 및 간섭 정렬 단말을 결정할 수 있다. 이때 중앙 제어 서버(100)는 간섭 제거 단말로 전송되는 신호의 성분은 0 이 되고, 간섭 정렬 단말로 전송되는 신호는 간섭 정렬 단말의 수신 평면에 정렬되도록 변조 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한, 중앙 제어 서버(100)는 네트워크에 속한 단말의 수

다음으로 S50단계에서, 중앙 제어 서버(100)는 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 복수의 기지국(200)이 협력하여 송신하도록 한다. 이에 복수의 기지국(200)에서는 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 기지국들 간 협력을 통해 단말(300)로 송신할 수 있으며, 단말(300)에서 멀티캐스트 메시지를 수신할 수 있다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.

본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 네트워크
100 : 중앙 제어 서버
101 : 멀티캐스트부
102 : 빔포밍부
200 : 기지국
200-1 : 기지국 캐시 메모리
210, 220, 230 : 제 1, 2, 3 기지국
210-1, 220-1, 230-1 : 제 1, 2, 3 기지국 캐시 메모리
201 : 요청 수신부
202 : 메시지 생성부
203 : 메시지 송신부
300 : 단말
300-1 : 단말 캐시 메모리
310, 320, 330 : 제 1, 2, 3 단말
310-1, 320-1, 330-1 : 제 1, 2, 3 단말 캐시 메모리
301 : 파일 요청부
302 : 메시지 수신부

Claims

복수의 기지국과 복수의 단말이 통신하는 네트워크에서 복수의 기지국을 제어하는 방법으로서,
상기 복수의 기지국과 통신하는 상기 복수의 단말로부터 콘텐츠 송신을 요청 받는 단계;
상기 복수의 기지국과 상기 복수의 단말에 저장된 콘텐츠에 기초하여 복수의 멀티캐스트 메시지들을 각각의 기지국에서 생성하도록 하는 단계;
상기 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 상기 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한 a 개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 상기 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당하는 단계;
상기 복수의 기지국이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 상기 복수의 기지국 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계; 및
상기 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 상기 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 상기 복수의 기지국이 협력하여 송신하도록 하는 단계를 포함하되,
상기 단말의 세트를 이루는 단말의 개수 a 는 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일을 공유하는 단말의 개수 r 및 상기 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 에 기초하여 결정되는,
복수의 기지국 제어 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 기지국은 제 1 기지국, 제 2 기지국 및 제 3 기지국을 포함하고, 상기 복수의 단말은 제 1 단말, 제 2 단말 및 제 3 단말을 포함하며,
상기 콘텐츠 송신을 요청 받는 단계는,
상기 제 1 기지국, 상기 제 2 기지국 및 상기 제 3 기지국 중 적어도 하나에서 상기 제 1 단말로부터 제 1 콘텐츠에 대한 요청을 수신하고, 상기 제 2 단말로부터 제 2 콘텐츠에 대한 요청을 수신하는 단계를 포함하고,
상기 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 하는 단계는,
상기 제 1 기지국, 제 2 기지국 및 제 3 기지국 중 적어도 하나에서, 상기 제 1 단말에는 저장되었지만 상기 제 2 단말에는 저장되지 않은 서브파일의 일부와 상기 제 1 단말에는 저장되지 않았지만 상기 제 2 단말에는 저장된 서브파일의 일부를 조합하여, 상기 제 1 단말 및 상기 제 2 단말로 전송할 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 하는 단계를 포함하는,
복수의 기지국 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 멀티캐스트 메시지를 생성하는 단계는,
상기 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 1 부분과 상기 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 1 부분 사이의 XOR 연산을 수행하는 단계;
상기 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 2 부분과 상기 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 2 부분 사이의 XOR 연산을 수행하는 단계; 및
상기 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 3 부분과 상기 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 3 부분 사이의 XOR 연산을 수행하는 단계를 포함하는,
복수의 기지국 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계는,
상기 제 1 기지국과 상기 제 1 단말 사이의 채널 환경 매트릭스 및 상기 제 2 기지국과 상기 제 1 단말 사이의 채널 환경 매트릭스에 기초하여, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국에서 상기 제 1 단말 내지 상기 제 3 단말로 전송되는 신호를 변조할 때 상기 제 2 단말 및 상기 제 3 단말로 전송하는 신호 성분이 0 이 되도록 하는 변조 매트릭스를 연산하는 단계를 포함하는,
복수의 기지국 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계는,
각각의 단말의 세트에서 간섭 제거 단말 및 간섭 정렬 단말을 결정하는 단계; 및
상기 간섭 제거 단말로 전송되는 신호의 성분은 0 이 되고, 상기 간섭 정렬 단말로 전송되는 신호는 상기 간섭 정렬 단말의 수신 평면에 정렬되도록 변조 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하는,
복수의 기지국 제어 방법.
복수의 기지국과 복수의 단말이 통신하는 네트워크에서 복수의 기지국을 제어하는 방법으로서,
상기 복수의 기지국과 통신하는 상기 복수의 단말로부터 콘텐츠 송신을 요청 받는 단계;
상기 복수의 기지국과 상기 복수의 단말에 저장된 콘텐츠에 기초하여 복수의 멀티캐스트 메시지들을 각각의 기지국에서 생성하도록 하는 단계;
상기 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 상기 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한 a 개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 상기 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당하는 단계;
상기 복수의 기지국이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 상기 복수의 기지국 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계; 및
상기 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 상기 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 상기 복수의 기지국이 협력하여 송신하도록 하는 단계를 포함하되,
상기 빔포밍 매트릭스를 형성하는 단계는,
각각의 단말의 세트에서 간섭 제거 단말 및 간섭 정렬 단말을 결정하는 단계; 및
상기 간섭 제거 단말로 전송되는 신호의 성분은 0 이 되고, 상기 간섭 정렬 단말로 전송되는 신호는 상기 간섭 정렬 단말의 수신 평면에 정렬되도록 변조 매트릭스를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 간섭 제거 단말 및 간섭 정렬 단말을 결정하는 단계는,
상기 네트워크에 속한 단말의 수
이 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일을 공유하는 단말의 수 r 에 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 를 더한 수(r+t)보다 큰 경우에는, t-1 개의 단말을 간섭 제거 단말로 결정하고, 1 개의 단말을 간섭 정렬 단말로 결정하는 단계를 포함하는,
복수의 기지국 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t 는 하기 식에 의해 결정되고,

여기서,
는 상기 네트워크에 있는 각각의 기지국의 메모리 크기이고, NF 는 상기 네트워크에서 통신되는 콘텐츠의 전체 크기이며,
는 상기 네트워크 내의 기지국의 수인,
복수의 기지국 제어 방법.
컴퓨터에 의해 실행되면 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 방법을 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체.
복수의 기지국과 복수의 단말이 통신하는 네트워크에서 복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버로서,
메모리; 및
상기 메모리와 연결되고, 상기 메모리에 포함된 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 복수의 기지국과 통신하는 상기 복수의 단말로부터 콘텐츠 송신을 요청 받는 동작,
상기 복수의 기지국과 상기 복수의 단말에 저장된 콘텐츠에 기초하여, 각각의 기지국에서 복수의 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 하는 동작,
상기 콘텐츠 송신 요청에 기초하여 상기 복수의 멀티캐스트 중 적어도 일부를 전송하기 위한 a 개의 단말로 이루어진 단말의 세트를 결정하고, 상기 단말의 세트에 전송할 멀티캐스트 메시지를 할당하는 동작,
상기 복수의 기지국이 할당된 멀티캐스트 메시지를 해당하는 단말의 세트에 전송할 때 간섭이 최소화되도록 상기 복수의 기지국 중 적어도 2 개의 기지국이 협력하기 위한 빔포밍 매트릭스를 형성하는 동작, 및
상기 협력 빔포밍 매트릭스에 기초하여 상기 단말의 세트로 할당된 멀티캐스트 메시지를 상기 복수의 기지국이 협력하여 송신하도록 하는 동작을 수행하도록 구성되며,
상기 단말의 세트를 이루는 단말의 개수 a 는 전송 대상이 되는 콘텐츠의 서브파일을 공유하는 단말의 개수 r 및 상기 콘텐츠의 서브파일의 적어도 일부를 공유하는 기지국의 수 t에 기초하여 결정되는,
복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버.
삭제
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 기지국은 제 1 기지국, 제 2 기지국 및 제 3 기지국을 포함하고, 상기 복수의 단말은 제 1 단말, 제 2 단말 및 제 3 단말을 포함하며,
상기 콘텐츠 송신을 요청 받는 동작은,
상기 제 1 기지국, 상기 제 2 기지국 및 상기 제 3 기지국 중 적어도 하나에서 상기 제 1 단말로부터 제 1 콘텐츠에 대한 요청을 수신하고, 상기 제 2 단말로부터 제 2 콘텐츠에 대한 요청을 수신하는 동작을 포함하고,
상기 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 하는 동작은,
상기 제 1 기지국, 제 2 기지국 및 제 3 기지국 중 적어도 하나에서, 상기 제 1 단말에는 저장되었지만 상기 제 2 단말에는 저장되지 않은 서브파일의 일부와 상기 제 1 단말에는 저장되지 않았지만 상기 제 2 단말에는 저장된 서브파일의 일부를 조합하여, 상기 제 1 단말 및 상기 제 2 단말로 전송할 멀티캐스트 메시지를 생성하도록 하는 동작을 포함하는,
복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버.
제 12 항에 있어서,
상기 멀티캐스트 메시지를 생성하는 동작은,
상기 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 1 부분과 상기 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 1 부분 사이의 XOR 연산을 수행하는 동작,
상기 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 2 부분과 상기 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 2 부분 사이의 XOR 연산을 수행하는 동작, 및
상기 제 1 콘텐츠의 제 2 서브파일의 제 3 부분과 상기 제 2 콘텐츠의 제 1 서브파일의 제 3 부분 사이의 XOR 연산을 수행하는 동작을 포함하는,
복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버.
제 12 항에 있어서,
상기 빔포밍 매트릭스를 형성하는 동작은,
상기 제 1 기지국과 상기 제 1 단말 사이의 채널 환경 매트릭스 및 상기 제 2 기지국과 상기 제 1 단말 사이의 채널 환경 매트릭스에 기초하여, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국에서 상기 제 1 단말 내지 상기 제 3 단말로 전송되는 신호를 변조할 때 상기 제 2 단말 및 상기 제 3 단말로 전송하는 신호 성분이 0 이 되도록 하는 변조 매트릭스를 연산하는 동작을 포함하는,
복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버.
제 12 항에 있어서,
상기 빔포밍 매트릭스를 형성하는 동작은,
각각의 단말의 세트에서 간섭 제거 단말 및 간섭 정렬 단말을 결정하는 동작, 및
상기 간섭 제거 단말로 전송되는 신호의 성분은 0 이 되고, 상기 간섭 정렬 단말로 전송되는 신호는 상기 간섭 정렬 단말의 수신 평면에 정렬되도록 변조 매트릭스를 형성하는 동작을 포함하는,
복수의 기지국을 제어하는 중앙 제어 서버.