KR20060119143A - Multiple input multiple output antenna apparatus in multi-cell environments and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치의 블록구성도,1 is a block diagram of a multiple transmit and receive antenna device in a multi-cell environment according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 방법을 설명하는 플로우차트이다.2 is a flowchart illustrating a multiple transmit / receive antenna method in a multi-cell environment according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10 : 고주파 처리부 12 : 채널 반응 정보 추정부10: high frequency processing unit 12: channel response information estimation unit
14 : 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부14: noise and interference signal correlation matrix estimator
16 : 송신전력 결정부 18 : 자신 셀의 순시적 성능 계산부16: transmit power determination unit 18: instantaneous performance calculation unit of its own cell
20 : 인접 셀의 평균적 성능 계산부 22 : 송신 방식 결정부20: average performance calculation unit of adjacent cells 22: transmission method determination unit
24 : 피드백 정보 송신부 26 : 정보 복원부24: feedback information transmitter 26: information recovery unit
50 : 피드백 정보 수신부 52 : 디멀티플렉서50: feedback information receiving unit 52: demultiplexer
54 : 송신 방식 구현부 56 : 고주파 처리부54: transmission method implementation unit 56: high frequency processing unit
100 : i번째 셀의 수신부 200 : i번째 셀의 송신부100: receiver of i-th cell 200: transmitter of i-th cell
본 발명은 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자신의 셀의 성능뿐 아니라 이웃한 셀의 성능을 향상시키는 송신 방식을 선택하여 전체 시스템의 성능을 향상시키도록 한 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multiple transmit / receive antenna device and a method thereof in a multi-cell environment, and more particularly, to improve the performance of an entire system by selecting a transmission scheme that improves not only the performance of its own cell but also the performance of neighboring cells. The present invention relates to a multiple transmit / receive antenna device and a method thereof in a multi-cell environment.
일반적으로, 다중 송수신 안테나를 이용한 무선 통신 시스템은 제한된 대역폭 내에서 큰 비트 전송율을 달성하기 위하여 개발된 통신 시스템으로서, 송/수신단에서 다중의 안테나를 사용하고 이에 따른 적절한 송/수신기 구조를 채택함으로써 높은 전송률을 달성할 수 있도록 한다. 이 때, 송신부에서는 전송하고자 하는 신호 벡터의 각 항목에 각각의 전력 할당치를 곱해주고, 전력 할당치가 곱해진 신호 벡터에 다시 송신 안테나 가중치 행렬을 곱해줌으로써 송신 안테나를 적절하게 활용할 수 있다.In general, a wireless communication system using multiple transmit / receive antennas is a communication system developed to achieve a large bit rate within a limited bandwidth, by using multiple antennas at a transmitter / receiver and adopting an appropriate transmitter / receiver structure accordingly. To achieve the data rate. In this case, the transmitting unit can properly utilize the transmitting antenna by multiplying each item of the signal vector to be transmitted by each power allocation value and multiplying the signal vector multiplied by the power allocation value again by the transmitting antenna weight matrix.
종래에 제안된 다중 송수신 안테나 시스템은 간섭 신호를 야기시키는 다른 셀의 존재를 고려하지 않고, 한 쌍의 송/수신부로 이루어진 일대일 무선 통신 시스템을 가정한 기술이 적용되어 왔다. 이러한 일대일 통신에서 최대의 주파수 효율을 달성하기 위한 방법은 잘 알려져 있는데, 이는 채널 반응 정보 행렬을 SVD(Singular Value Decomposion)하여 송신 안테나 가중치 행렬을 구하여 이를 이 용하여 각 부 채널간의 간섭을 제거한 뒤, 각각의 부 채널에 water-filling 방법으로 송신전력을 할당하는 방법이다. 부수적으로, 전력 할당이란 이 송신 전력을 각 부 채널에 어떻게 나누는지(할당하는지)를 결정하는 것이다.In the conventional multiple transmit / receive antenna system, a technique of assuming a one-to-one wireless communication system composed of a pair of transmitter / receivers has been applied without considering the existence of other cells causing interference signals. A method for achieving maximum frequency efficiency in such a one-to-one communication is well known, which is obtained by using a Single Value Decomposion (SVD) channel response information matrix to obtain a transmit antenna weight matrix to remove interference between subchannels. It is a method of allocating transmit power to water-filling method of subchannel of. Incidentally, power allocation is to determine how to divide (allocate) this transmit power to each subchannel.
그러나, 이 방법은 송신부와 수신부 모두가 송신부와 수신부 사이의 채널 반응 정보를 알아야 한다. 따라서, 수신부에서 송신부에게로 채널 반응 정보를 피드백하거나, 채널 반응 정보로부터 계산한 송신 안테나 가중치 행렬 및 전력 할당치를 피드백하여 주는 것이 필요하다. 그러나, 수신부에서 송신부로 피드백하는 채널 반응 정보의 양은 송신 안테나와 수신 안테나의 개수의 곱에 비례하여 증가하기 때문에 채널 반응 정보를 피드백하는 것은 채널 효율성을 저하시킬 수 있다.However, this method requires that both the transmitter and the receiver know the channel response information between the transmitter and the receiver. Therefore, it is necessary to feed back channel response information from the receiver to the transmitter or to feed back the transmit antenna weight matrix and the power allocation value calculated from the channel response information. However, since the amount of channel response information fed back from the receiver to the transmitter increases in proportion to the product of the number of transmitting antennas and receiving antennas, feeding back the channel response information may reduce channel efficiency.
이러한 단점을 극복하기 위한 연구가 많이 진행되어 있으며, 그 중 차선의 방법으로 복수의 송신 안테나를 선택하는 송신 안테나 부분집합 선택(Transmit Antenna Subset Selection) 방법이 있다( R. Heath Jr. and A. Paulraj, "Antenna Selection for Spatially Multiplexing Systems based on Minimum Error Rate,"in IEEE Int. Conf. Commun., Helsinky, Finland, June 2001, pp. 2276-2280. 참조). 이 방법에서는, 수신부에서 측정된 채널 반응 정보 행렬을 이용하여 최적의 성능을 달성하는 송신 안테나의 조합을 선택한 후, 선택된 안테나의 조합을 지시하는 정보만을 송신부에 피드백하고, 송신부는 선택된 송신 안테나에 같은 송신전력을 할당하여 신호를 보낸다. (이 경우, 송신 안테나의 가중치 행렬은 Nt ㅧ Nt 단위 행렬로 고정된 값이고, 전력 할당치는 해당 부 채널, 즉 해당 송신 안테나가 선택된 부분 집합에 속할 경우에 한하여 동일한 전력을 할당하므로, 이 두 정보를 별도로 피드백해 주지 않아도 된다.)Many researches have been made to overcome these disadvantages, and among them, there is a transmit antenna subset selection method of selecting a plurality of transmit antennas as a suboptimal method (R. Heath Jr. and A. Paulraj). , "Antenna Selection for Spatially Multiplexing Systems based on Minimum Error Rate," in IEEE Int. Conf. Commun. , Helsinky, Finland, June 2001, pp. 2276-2280. In this method, after selecting a combination of transmit antennas that achieves optimal performance using the channel response information matrix measured at the receiver, only the information indicating the combination of the selected antennas is fed back to the transmitter, and the transmitter is equal to the selected transmit antenna. Allocate transmit power. (So in this case, is assigned the same power only if the belong to the weighting matrix N t is a fixed value in ㅧ N t unitary matrix, the power assigned to the sub-channel, that is, set the corresponding transmission antenna selected portion value of the transmitting antenna, the You don't have to feed back both information.)
상기와 같이 설명한 일대일 통신과 달리, 다중 셀 환경에서는 자신의 셀이 주위의 인접 셀들의 신호로부터 간섭을 받을 뿐 아니라 인접 셀에 간섭 신호를 주기 때문에, 최적의 송신 방식(이하의 명세서에서, 송신 방식은 송신 안테나 가중치 행렬 및 전력 할당에 의해 결정되어 지는 송신 안테나의 활용 방식을 의미한다.)을 결정하는 것이 어려워지는 문제가 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 송신 안테나 부분집합 선택 방법에 있어서, 송신전력이 고정되어 있을 경우, 자신의 셀의 성능을 향상시키기 위해서는 많은 송신 안테나를 선택하는 것이 일반적으로 유리하다. 반면에, 특정 셀이 많은 송신 안테나를 선택할 경우, 인접 셀의 성능은 많이 저하된다. 그러므로, 특정 셀의 송신부가 자신의 셀의 성능만을 향상시키고자 송신 방식을 결정하면 모든 셀을 포함한 전체 시스템의 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.Unlike the one-to-one communication described above, in a multi-cell environment, since the cell not only interferes with signals from neighboring neighbor cells but also interferes with neighbor cells, an optimal transmission scheme (hereinafter, referred to as a transmission scheme) Denotes a method of utilizing the transmit antenna, which is determined by the transmit antenna weight matrix and the power allocation. For example, in the above-described transmission antenna subset selection method, when transmission power is fixed, it is generally advantageous to select many transmission antennas in order to improve the performance of its own cell. On the other hand, when a particular cell selects a large number of transmit antennas, the performance of neighboring cells is greatly degraded. Therefore, when a transmitter of a specific cell determines a transmission scheme to improve only the performance of its own cell, the performance of the entire system including all cells may be degraded.
Blum은 다중 셀 환경에서 전체 시스템의 성능을 고려하여 송신 방식을 결정하였을 경우의 성능에 대해 연구하였다(S. Ye and R. S. Blum, "Optimized signaling for MIMO interference systems with feedback," IEEE Trans. Signal Processing, vol 51, no. 11, pp. 2839 - 2848, Nov. 2003. 참조). (상기 논문에서는 다중 셀 환경이 아닌 다중 링크 환경에서 연구를 진행하였으나, 다중 링크 환경에 셀룰러 시스템의 셀 구조를 적용하면 다중 셀 환경으로 간주할 수 있다.) Blum의 연구에서는 각 셀의 송신부가 자신으로부터 자기 셀의 수신부 및 인접 셀의 수신부까지의 채널 반응 정보를 모두 알고, 또 각 셀의 송신부가 인접 셀 들의 송신 방식을 알고 있다고 할 경우에, 자신의 셀과 인접 셀 들의 주파수 효율의 합을 최대화시키는 방법으로 송신 방식을 결정한다. 이 방법에서는 다른 셀의 성능까지 고려하여 송신 방식을 결정하므로, 이론적으로 전체 셀들의 평균적인 주파수 효율이 크게 향상된다. Blum studied the performance when the transmission scheme was determined in consideration of the performance of the entire system in a multi-cell environment (S. Ye and RS Blum, "Optimized signaling for MIMO interference systems with feedback," IEEE Trans.Signal Processing , vol 51, no. 11, pp. 2839-2848, Nov. 2003.). (In the above paper, although the research was conducted in the multi-link environment, not the multi-cell environment, the cell structure of the cellular system can be regarded as the multi-cell environment in the multi-link environment.) Maximizing the sum of the frequency efficiencies of its own cells and neighboring cells, when all the channel response information from the receiver to the receiver of its own cell and the receiver of the neighboring cell are known, and the transmitter of each cell knows the transmission method of neighboring cells. The transmission method is determined. In this method, since the transmission scheme is determined considering the performance of other cells, the average frequency efficiency of all the cells is greatly improved.
그러나, 실제로 각각 다른 셀에 속한 송신부와 수신부 간의 채널 반응 정보를 측정하는 것은 거의 불가능하며, 측정이 가능하다고 해도 이를 송신부로 피드백하기 위해서는 채널 효율성이 크게 저하된다. 또한, 송신부에서 모든 채널 정보를 안다고 가정하더라도 시스템내의 모든 셀 들의 송신 방식을 동시에 최적화시켜야 하기 때문에 그 복잡도가 매우 크다. In practice, however, it is almost impossible to measure channel response information between a transmitter and a receiver belonging to different cells, and even if the measurement is possible, the channel efficiency is greatly reduced in order to feed it back to the transmitter. In addition, even if the transmitter knows all channel information, its complexity is very large because the transmission scheme of all cells in the system must be optimized at the same time.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다중 셀 환경에서 현실적으로 취할 수 있는 정보만을 이용하여 자신의 셀과 인접 셀의 성능을 모두 고려하여 송신 방식을 결정하도록 한 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-described problems, and in a multi-cell environment in which a transmission scheme is determined in consideration of both the performance of its own cell and an adjacent cell using only information that can be realistically taken in the multi-cell environment. An object of the present invention is to provide a multiple transmit / receive antenna apparatus and a method thereof.
본 발명의 다른 목적은 상기의 송신 방식을 결정하는데 있어서 각 셀간에 공조(co-operation)를 하지 않고 각기 독립적으로 이를 결정함으로서 복잡도를 줄이도록 한 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-transmit / receive antenna apparatus and method in a multi-cell environment to reduce the complexity by determining each transmission independently without co-operation between cells in determining the transmission scheme. In providing.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다 중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는, 각 셀별로, 다수의 안테나를 갖춘 제 1수단으로부터의 신호에서 채널 반응 정보의 추정과 잡음 및 간섭신호의 상관행렬 추정이 가능한 다수의 안테나를 갖춘 제 2수단을 구비한 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치로서,In order to achieve the above object, a multi-transmit / receive antenna apparatus in a multi-cell environment according to a preferred embodiment of the present invention may include estimation of channel response information in a signal from a first means having a plurality of antennas for each cell. A multiple transmit / receive antenna apparatus in a multicell environment having a second means having a plurality of antennas capable of estimating a correlation matrix of a noise and an interference signal, the apparatus comprising:
상기 제 2수단은, 상기 추정된 채널 반응 정보와 상기 추정된 잡음 및 간섭신호 상관행렬을 이용하여 각 셀의 송신 방식에 따른 자신의 셀의 순시적 성능을 계산하는 자신 셀의 순시적 성능 계산부; 결정된 송신전력하에서 각 셀의 송신 방식으로 신호를 보낼 때 인접 셀이 가지는 평균적 성능을 기저장된 정보를 이용하여 계산하는 인접 셀의 평균적 성능 계산부; 상기 계산된 자신 셀의 순시적 성능 및 인접 셀의 평균적 성능을 고려하여 송신 방식을 채택하는 송신 방식 결정부; 및 상기 결정된 송신 방식에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 피드백 정보 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second means, the instantaneous performance calculation unit of the own cell to calculate the instantaneous performance of its own cell according to the transmission scheme of each cell using the estimated channel response information and the estimated noise and interference signal correlation matrix ; An average performance calculation unit of a neighbor cell that calculates average performance of the neighbor cell using pre-stored information when a signal is transmitted in a transmission scheme of each cell under the determined transmission power; A transmission method determination unit adopting a transmission method in consideration of the calculated instantaneous performance of the own cell and the average performance of the neighbor cell; And a feedback information transmitter for feeding back information on the determined transmission scheme to the first means of the corresponding cell.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 방법은, 각 셀별로, 다수의 안테나를 갖춘 제 1수단으로부터의 신호에서 채널 반응 정보의 추정과 잡음 및 간섭신호의 상관행렬 추정이 가능한 다수의 안테나를 갖춘 제 2수단을 구비한 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치의 다중 송수신 안테나 방법으로서,In addition, in the multiple transmit / receive antenna method in a multi-cell environment according to an embodiment of the present invention, the estimation of channel response information and the correlation matrix of noise and interference signals in the signal from the first means having a plurality of antennas for each cell A multiple transmit / receive antenna method of a multiple transmit / receive antenna device in a multi-cell environment having second means having a plurality of antennas,
상기 각각의 제 2수단에서, In each of said second means,
상기 추정된 채널 반응 정보와, 잡음 및 간섭신호 상관행렬을 이용하여 각 셀의 송신 방식에 대해 자신의 셀의 순시적 성능을 계산하는 제 1과정; 기저장되어 있는 정보를 이용하여 송신전력에 대해 각 셀의 송신 방식에 따른 인접 셀의 평균적 성능을 계산하는 제 2과정; 상기 계산된 자신의 셀의 순시적 성능의 값 및 인접 셀의 평균적 성능의 값을 고려하여 송신 방식을 선택하는 제 3과정; 및 상기 선택된 송신 방식에 대한 정보를 해당 셀의 제 1수단에게로 피드백시키는 제 4과정을 구비하는 것을 특징으로 한다.A first step of calculating an instantaneous performance of its own cell for each cell transmission method using the estimated channel response information and a noise and interference signal correlation matrix; A second step of calculating an average performance of a neighbor cell according to a transmission scheme of each cell with respect to a transmission power by using previously stored information; A third step of selecting a transmission scheme in consideration of the calculated instantaneous performance of the cell and the average performance of the neighboring cell; And a fourth process of feeding back information on the selected transmission scheme to the first means of the corresponding cell.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a multi-transmit / receive antenna apparatus and method thereof in a multi-cell environment according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명을 설명하기 전에 기본적으로 다음과 같은 사항이 설정된 것으로 한다.First, the following matters are basically set before explaining this invention.
1) 각 셀(i번째 셀)의 수신부에는 자신의 셀의 송신전력과 송신 안테나 부분집합을 매개 변수로 하는 인접 셀들의 평균적인 주파수 효율(의 근사값)들의 합이 룩업테이블(look-up table) 또는 기타의 방법으로 저장되어 있다.1) At the receiver of each cell ( i- th cell), the sum of the average frequency efficiency (approximate value) of neighboring cells whose parameters are the transmit power of the cell and the transmit antenna subset is a look-up table. Or otherwise.
2) 각 셀(i번째 셀)의 수신부에서는 자신의 셀의 송신부로부터의 채널 반응 정보를 추정할 수 있고, 또한 수신된 신호 중의 잡음 및 간섭신호의 상관행렬을 추정할 수 있다. 이는 종래의 기술에 의해 쉽게 달성될 수 있다. 이하에 설명하는 추정 방법들은 하나의 예시이며, 이 이외에도 다양한 방법이 가능하므로 이하에서 설명하는 추정 방법으로 한정되는 것이 아니다.2) The receiver of each cell ( i- th cell) can estimate channel response information from the transmitter of its cell, and can also estimate the correlation matrix of noise and interference signals in the received signal. This can be easily accomplished by conventional techniques. The estimation methods described below are just one example, and various methods are possible in addition to the estimation methods described below.
( 채널 반응 정보의 추정 )Estimation of Channel Response Information
논문 < C. L. Miller, D. P. Taylor, P. T. Gough, "Estimation of co-channel signals with linear complexity," IEEE Trans. Commun., vol. 49, no. 11, pp. 1997-2005, Nov. 2001.> 에 기재되어 있다.Paper <CL Miller, DP Taylor, PT Gough, "Estimation of co-channel signals with linear complexity," IEEE Trans. Commun., Vol. 49, no. 11, pp. 1997-2005, Nov. 2001.>.
( 잡음 및 간섭신호의 상관행렬의 추정 )Estimation of Correlation Matrix of Noise and Interference Signals
다중셀 환경에서 수신부에서는 자기 셀의 송신부에서 송신한 신호와 다른 셀의 송신부에서 송신한 신호(이하 간섭 신호), 그리고 잡음 신호가 합해져서 수신된다. 이 때, 자기 셀의 송신부에서 사전에 정의된 파일럿 신호를 보내고, 자기 셀의 송/수신부 간의 채널 반응 정보를 상기와 같이 추정하면, 자기 셀의 송신부에서 송신한 신호는 이를 복원, 차감할 수 있으며, 따라서 수신 신호 중의 잡음 및 간섭신호의 부분만을 추출해낼 수 있다. 이와 같이 추출된 잡음 및 간섭신호를 일정 시간에 걸쳐 상호 상관시키면, 잡음 및 간섭신호의 상관행렬을 추정할 수 있다.In a multi-cell environment, the receiver receives the signal transmitted by the transmitter of its own cell, the signal transmitted by the transmitter of another cell (hereinafter referred to as an interference signal), and the noise signal. At this time, if the transmitter of the cell transmits a predefined pilot signal, and the channel response information between the transmitter and the receiver of the cell is estimated as described above, the signal transmitted from the transmitter of the cell may restore and subtract it. Therefore, only portions of noise and interference signals in the received signal can be extracted. By correlating the extracted noise and the interference signal over a predetermined time, the correlation matrix of the noise and the interference signal can be estimated.
3) 각 셀의 수신부에서는 자신의 셀의 송신부에서 전송하는 송신전력을 알고 있다. 본 시스템에서 전력 조절을 하지 않을 경우 송신전력은 고정된 값이므로 이를 수신부에서 알 수 있으며, 전력 조절을 할 경우에 채널 감쇄를 상쇄시키기 위해서는 채널 감쇄의 역수에 해당하는 송신전력으로 보낸다고 가정하면 그 채널 감쇄를 채널 반응 정보로부터 추정할 수 있으므로 송신전력도 알 수 있다. 이하에 설명되는 송신전력 추정 방법은 하나의 예시이며, 이 이외에도 다양한 방법으로 추정가능하므로, 이하의 설명으로 한정되는 것은 아니다.3) The receiver of each cell knows the transmit power transmitted by the transmitter of its cell. In this system, if the power control is not performed, the transmission power is a fixed value, so it can be known from the receiver.In order to cancel the channel attenuation when the power control is performed, it is assumed that the transmission power is transmitted to the inverse of the channel attenuation. Since the attenuation can be estimated from the channel response information, the transmit power is also known. The transmission power estimation method described below is one example, and can be estimated by various methods other than this, and the present invention is not limited to the following description.
( 송신전력의 추정 )Estimation of Transmission Power
a) 전력 조절을 하지 않을 경우에는 송신전력이 고정된 값이기 때문에, 수신 부에서 당연히 알고 있다. a) If the power is not adjusted, the receiving unit knows it because the transmit power is fixed.
b) 전력 조절을 할 경우에는 그 목적 및 방법은 다양하지만, 본 발명의 명세서에서는 채널 감쇄를 보상하는 것을 목적으로 하는 전력 조절을 예를 들어 설명한다. 본 발명에 있어서 채널 반응을 채널 감쇄와 레일리 페이딩 두 항목의 곱으로 표현한다. 이 중 채널 감쇄는 장기적인 채널 변화 요소(long-term fading)이고, 레일리 페이딩은 단기적인 채널 변화 요소(short-term fading)로 생각할 수 있다. 따라서 추정된 채널 반응 정보를 이용하여, Rayleigh fading은 변화하되, 채널 감쇄는 변화하지 않을 정도의 시간을 두고 채널 반응 정보 행렬의 각 원소의 절대값의 제곱들의 평균값을 취함으로써, 수신부에서 채널 감쇄의 추정치를 얻을 수 있다. 이렇게 수신부에서 얻어진 추정치의 역수에 비례하여(비례 상수는 고정된 값), 송신전력을 정하고 이를 송신부에 피드백하여 그 이후는 이렇게 정해진 송신전력으로 신호를 전송한다.b) In the case of power regulation, the purpose and method thereof are various, but in the specification of the present invention, power regulation aimed at compensating for channel attenuation will be described as an example. In the present invention, the channel response is expressed as the product of the channel attenuation and Rayleigh fading. Among them, channel attenuation is long-term fading, and Rayleigh fading can be thought of as short-term fading. Thus, using the estimated channel response information, the Rayleigh fading changes, but the channel attenuation does not change, taking the average value of the squares of the absolute values of each element of the channel response information matrix, thereby reducing the An estimate can be obtained. In this way, in proportion to the inverse of the estimated value obtained at the receiver (proportional constant is a fixed value), the transmit power is determined and fed back to the transmitter, and then the signal is transmitted at the determined transmit power.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치의 블록구성도로서, 다수의 셀로 이루어지고 각 셀별로 다수의 안테나를 갖춘 송신부(200) 및 수신부(100)를 구비한다. 여기서, 이해를 돕기 위해 상기 송신부(200)를 기지국으로 보아도 되고 수신부(100)를 이동국으로 보아도 된다. 물론, 수신부(100)가 기지국이고 송신부(200)가 이동국인 것으로 보아도 된다.1 is a block diagram of a multiple transmit / receive antenna apparatus in a multi-cell environment according to an exemplary embodiment of the present invention, and includes a
이하의 설명에서는 송신부(200)를 기지국이라 가정하고 수신부(100)를 이동국이라 가정한다.In the following description, it is assumed that the
상기 수신부(100)는, 송신부(200)의 다수의 송신 안테나에서 전송된 고주파 신호를 다수의 수신 안테나를 사용하여 수신하여 기저대역 신호로 변환하는 고주파 처리부(10); 그 고주파 처리부(10)에서 출력되는 기저대역 신호에서 채널 반응 정보를 파일롯 신호 등을 이용하여 추정하는 채널 반응 정보 추정부(12); 상기 고주파 처리부(10)에서 출력되는 기저대역 신호에서 자신의 셀의 송신부(200)가 전송한 신호를 차감한 후 남은 잡음 및 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(14); 상기 채널 반응 정보 추정부(12)에서 추정된 채널 반응 정보를 이용하여 송신전력을 결정하되, 전력 조절이 필요없을 경우에는 이미 알고 있는 송신전력을 이용하고 전력 조절이 필요할 경우에만 송신전력을 결정하는 송신전력 결정부(16); 상기 채널 반응 정보 추정부(12)에서 추정된 채널 반응 정보 및 상기 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(14)에서 추정된 잡음 및 간섭신호 상관행렬을 이용하여 각 셀의 송신 방식에 따른 자신의 셀의 순시적 성능을 계산하는 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18); 상기 송신전력 결정부(16)에서 결정된 송신전력하에서 각 셀의 송신 방식으로 신호를 보낼 때 인접 셀이 가지는 평균적 성능을 기저장된 정보(예컨대, 룩업테이블에 저장된 정보)를 이용하여 계산하는 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20); 상기 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18)에서 계산된 자신 셀의 순시적 성능의 값 및 상기 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20)에서 계산된 인접 셀의 평균적 성능의 값을 고려하여 송신 방식을 결정하는 송신 방식 결정부(22); 상기 결정된 송신 방식 및 송신전력에 대한 정보를 피드백 정보로 하여 해당 셀의 송신부(200)에게로 무선으로 피드백시키는 피드백 정보 송신부(24); 및 상기 고주파 처리부(10)에서 출력되는 기저대역 신호로부터 정보를 복원하되 상기 송신 방식 결정부(22)에서 결정된 송신 방식을 고려하여 복원하는 정보 복원부(26)를 구비한다.The
상기 송신부(200)는, 상기 수신부(100)의 피드백 정보 송신부(22)에서 무선 전송된 피드백 정보를 수신 안테나를 사용하여 수신하는 피드백 정보 수신부(50); 송신하고자 하는 정보신호를 여러개의 신호 스트림(signal stream)으로 나누는 디멀티플렉서(52); 그 디멀티플렉서(52)로부터 다수개의 신호 스트림을 입력받고 상기 피드백 정보 수신부(50)에서 수신된 피드백 정보(송신 방식 및 송신전력을 지시하는 정보)에 의거하여 각 송신 안테나의 가중치 행렬과 전력 할당치를 각 신호 스트림에 곱해주는 송신 방식 구현부(54); 및 그 송신 방식 구현부(54)에서 출력되는 기저대역 신호를 고주파 신호로 변환한 후에 다수의 송신 안테나를 이용하여 고주파 신호를 무선 전송하는 고주파 처리부(56)를 구비한다. The
상기 송신 방식 구현부(54)에서 송신 안테나 부분집합 선택방식으로 전송방식을 구현할 경우에는 상기 송신 안테나 가중치 행렬은 단위 행렬이고, 전력 할당치는 선택된 안테나에 대해서는 1/K i 이며, 그 밖의 안테나에 대해서는 0이 되고, 이 때 K i 는 선택된 부분집합에 속한 송신 안테나의 개수이다.When the transmission
그리고, 본 발명의 실시예에서는 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18)와 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20) 및 송신 방식 결정부(22)를 수신부(예컨대, 이동국)(100)에 설치한 것으로 하였는데, 송신부(예컨대, 기지국)(200)에 설치되는 것으 로 하여도 된다.In the embodiment of the present invention, the instantaneous
이어, 본 발명의 실시예에 따른 다중 셀 환경에서의 다중 송수신 안테나 방법에 대하여 도 2의 플로우차트를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Next, a multi-transmit and receive antenna method in a multi-cell environment according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 2.
각 수신부(100)의 고주파 처리부(10)에서는 각 송신부(200)에서 무선 전송되는 고주파 신호를 수신하여 기저대역 신호로 변환한 후에 출력시킨다. 그 출력되는 기저대역 신호는 해당 수신부(100)의 채널 반응 정보 추정부(12)와 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(14) 및 정보 복원부(26)에게로 보내진다. The high frequency processor 10 of each
그 채널 반응 정보 추정부(12)는 파일롯 신호 등을 이용하여 그 입력된 기저대역 신호에서 채널 반응 정보를 추정해 내고, 그 잡음 및 간섭신호 상관행렬 추정부(14)는 입력된 기저대역 신호에서 자신의 셀의 송신부(200)가 전송한 신호를 차감한 후 남은 잡음 및 간섭신호의 상관행렬을 추정한다(S10).The channel
그 추정된 채널 반응 정보, 잡음 및 간섭신호의 상관행렬은 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18)에게로 전해지고, 그 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18)는 그 입력된 정보 즉, 추정된 채널 반응 정보, 잡음 및 간섭신호의 상관행렬을 이용하여 각 셀의 송신 방식에 대해 자신의 셀의 순시적 성능을 계산한다(S12).The correlated matrix of the estimated channel response information, noise, and interference signal is transmitted to the instantaneous
한편, 상기 추정된 채널 반응 정보는 송신전력 결정부(16)에게로도 전송되고, 그 송신전력 결정부(16)는 입력된 채널 반응 정보를 이용하여 송신전력을 결정한 후 그 결정된 송신전력의 값을 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20)에게로 전송시킨다. 그에 따라, 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20)는 이미 저장되어 있는 정보를 이용하여 송신전력에 대해 각 셀의 송신 방식에 따른 인접 셀의 평균적 성능을 계산한다(S14).Meanwhile, the estimated channel response information is also transmitted to the transmission
상기 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18) 및 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20)에서 계산된 두 값은 송신 방식 결정부(22)에게로 전해지고, 그 송신 방식 결정부(22)는 그 입력된 두 값을 고려하여 송신 방식을 결정한다(S16). 상기 송신 방식 결정동작은 후술하는 수학식들을 토대로 한 설명에 의해 행해진다. The two values calculated by the instantaneous
그 결정된 송신 방식은 피드백 정보 송신부(24)에게로 전해지고, 그 피드백 정보 송신부(24)는 송신전력 결정부(16)로부터 전해진 송신전력 및 상기 결정된 송신 방식에 대한 정보를 자신의 셀의 송신부(200)에게로 피드백시킨다(S18).The determined transmission scheme is transmitted to the
그에 따라, 각 셀의 송신부(200)에서는 그 피드백되어 입력된 정보에 의거한 송신 방식을 통해 신호를 전송하게 된다(단계 S20). 즉, 각 셀의 송신부(200)의 피드백 정보 수신부(50)는 각각의 셀의 수신부(100)에서 무선 전송된 피드백 정보를 수신 안테나를 통해 수신하여 송신 방식 구현부(54)에게로 보내고, 그 송신 방식 구현부(54)는 디멀티플렉서(52)로부터 다수개의 신호 스트림을 입력받고 상기 피드백 정보 수신부(50)로부터의 피드백 정보(송신 방식 및 송신전력을 지시하는 정보)에 의거하여 각 송신 안테나의 가중치 행렬과 전력 할당치를 각 신호 스트림에 곱하여 출력하며, 고주파 처리부(56)에서는 그 송신 방식 구현부(54)에서의 출력치(기저대역 신호)를 고주파 신호로 변환한 후에 다수의 송신 안테나를 이용하여 고주파 신호를 무선 전송한다(S20).Accordingly, the
주변의 셀들이 각각 상술한 S10∼S16의 동작을 거쳐 송신 방식을 선택하게 되면, 이에 따라 각각의 셀들이 수신하는 잡음 및 간섭신호의 상관행렬이 변화하게 된다. 따라서, 각 셀은 상술한 S10∼S20에 해당하는 과정을 반복한다. 실험결과에 따르면, 주변의 셀들이 반복과정을 거친 경우와 거치지 않은 경우의 성능차가 크지 않기 때문에 그 반복 과정을 생략하여도 된다.When neighboring cells select a transmission method through the operations of S10 to S16, the correlation matrix of noise and interference signals received by each cell changes accordingly. Therefore, each cell repeats the process corresponding to S10 to S20 described above. According to the experimental results, the repetition process may be omitted since the performance difference between the cells that have been subjected to the repetition process and the case where the neighboring cells are not performed is not large.
보다 상세히 수학식을 이용하여 설명하면 다음과 같다.When described in more detail using the equation as follows.
각각 Nt개의 송신 안테나가 구비된 송신부(200) 및 Nr개의 수신 안테나가 구비된 수신부(100)가 있는 다중 셀 시스템에서, 각 셀의 수신부에서 수신된 신호는 하기의 수학식 1과 같이 모델링할 수 있다.In a multi-cell system having a
[수학식 1][Equation 1]
여기서, r i 는 i번째 셀의 수신부(100)에서 수신된 신호 벡터 (Nr×1), P i 는 i번째 셀의 송신부(200)에서의 송신전력, H i,i 는 i번째 셀의 송신부(200)와 i번째 셀의 수신부(100) 사이의 채널 반응 정보 행렬 (Nr×Nt), x i 는 i번째 셀의 송신부에서 전송한 신호 벡터 (Nt×1), P j 는 j번째 셀의 송신부에서의 송신전력이며, H i,j 는 j번째 셀의 송신부와 i번째 셀의 수신부(100) 사이의 채널 반응 정보 행렬 (Nr×Nt), x j 는 j번째 셀의 송신부에서 전송한 신호 벡터 (Nt×1), n i 는 i번째 셀의 수신부 (100)에 인가된 표준편차가 σ인 잡음 신호 벡터 (Nr×1), J i 는 i번째 셀에 간섭 신호를 주는 셀들의 인덱스(index)의 집합이다. 이 때, H i,j 는 j번째 셀의 송신부와 i번째 셀의 수신부(100) 사이의 채널 감쇄 와 각 원소의 표준편차가 1인 확률 변수 행렬 G i,j, 의 곱으로 표현된다( ). 이 때, i번째 셀의 송/수신부(100, 200) 간의 주파수 효율(즉, 성능)은 하기의 수학식 2와 같이 구할 수 있다. 하기의 수학식 2는 자신 셀의 순시적 성능 계산부(18)에서 사용된다.Here, r i is the transmit power, H i, i is the i-th cell in the signal vector (N r × 1), P i is a
[수학식 2][Equation 2]
여기서, I 는 Nr×Nr 단위행렬이며, R i 는 i번째 셀의 송신부(200)에서 전송한 신호 벡터의 상관행렬(=E{x i x i H } )으로 W i · Q i · Q i H · W i H ( W i 는 i번째 셀의 송신 안테나 가중치 행렬이고, Q i 는 i번째 셀의 전력 할당치의 제곱근을 대각 성분으로 가지는 대각 행렬이다.)로 표현될 수 있다. 따라서, i번째 셀의 송식 방식(즉, 송신 안테나 가중치 행렬 및 전력 할당)을 결정하는 것은 R i 를 결정하는 것과 동일하며, R i 를 변화시킴에 따라 i번째 셀의 주파수 효율(즉, 성능)뿐만 아니라 인접 j번째 셀(j∈ J i )의 주파수 효율(즉, 성능)도 변하게 된다. 따라서, i번째 셀의 송신 방식을 변화시켜 전체 셀의 평균적인 주파수 효율을 높이기 위해서는 i번째 셀의 주파수 효율과 j번째 셀들(j∈ J i )의 주파수 효율의 합을 목적함수로 하여, 이를 최대화시키는 송신 방식을 찾아야 한다. 이는 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. Where I is a unit matrix of N r × N r , R i is the correlation matrix (= E { x i x i H }) of the signal vector transmitted from the
[수학식 3][Equation 3]
여기서, argmax a {f}는 f라는 함수를 최대화시키는 매개변수 a를 의미한다. 앞서 설명한 Blum의 연구는 위의 수식에서 순시적인 주파수 효율(성능) C i 와 C j 들의 합을 최대화시키는 방법으로 전체 셀의 주파수 효율(성능)을 높였다. Here, argmax a { f } means parameter a that maximizes the function f . Blum's study described above increases the frequency efficiency (performance) of the entire cell by maximizing the sum of the instantaneous frequency efficiency (performance) C i and C j in the above equation.
그러나, R i 와 인접 j번째 셀의 순시적인 주파수 효율(성능) C j 와의 관계를 알기 위해서는 상기 수학식 2에서 볼 수 있듯이 i번째 셀의 송신부(200)에서 j번째 셀의 수신부까지의 채널 반응 정보를 알아야 하며, 이것은 실제 환경에서는 거의 불가능하다. 본 발명에서는 순시적인 주파수 효율 C j 의 값을 이용하지 않고, 평균적인 주파수 효율 C j 의 값을 이용하여 특정 송신부에서 다른 셀의 수신부까지의 채널 반응 정보를 알지 못하는 경우에도 알고리즘이 동작하도록 한다. However, R i and the adjacent j in order to know the instantaneous spectral efficiency (capacity) relation between C j-th cell from the sending
다시 말해서, 채널 반응은 시간에 따라 계속적으로 변화되는데, 이 때 순시적인 주파수 효율(C j 라 함)라 함은 어떤 특정 시간의 채널 반응에 대한 함수로 상기의 수학식 2로 계산할 수 있다. 이에 반해, 평균적인 주파수 효율(E(C j )라 함)는 C j 를 채널 반응의 확률 분포 함수에 따라 평균한 것이다. 따라서, E(C j )는 순간순간의 채널 반응에 대한 함수가 아닌 채널 반응의 통계적 특성에 대한 함수가 되므로, 순간적인 채널 반응 정보를 필요로 하지 않게 된다. 일반적으로, 이러한 통계적 특성값들은 시간에 따라 급격하게 변화하지 않는다고 볼 수 있으며, 채널 모델에 의거해 이를 추정할 수 있다.In other words, the channel response is continuously changed with time, and the instantaneous frequency efficiency ( C j ) can be calculated by Equation 2 above as a function of the channel response at a specific time. In contrast, the average frequency efficiency (called E ( C j )) is the average of C j according to the probability distribution function of the channel response. Therefore, E ( C j ) is not a function of the instantaneous channel response but a function of the statistical characteristics of the channel response and thus does not require the instantaneous channel response information. In general, these statistical characteristic values do not change rapidly with time, and can be estimated based on the channel model.
즉, 본 발명에서 각 송신부가 자신의 송신 방식을 결정하는 것은 하기의 수학식 4를 만족하는 R i 를 구하는 것과 같다. 다시 말해서, 본 발명의 송신 방식 결정부(22)는 하기의 수학식 4를 만족하는 R i 를 구하여 송신 방식을 결정한다.That is, in the present invention, each transmission unit determines its own transmission scheme is equivalent to obtaining R i satisfying Equation 4 below. In other words, the transmission
[수학식 4][Equation 4]
이 경우에도 자신의 셀의 주파수 효율은 순시적인 값을 사용하기 때문에 자신의 셀의 송/수신부 간의 채널 반응 정보(또는 이에 해당하는 송신 안테나 가중치 행렬 및 전력 할당 정보)를 송신부에서 알아야만 이 방법을 수행할 수 있다. 이는 매우 큰 피드백 정보를 필요하므로 이를 피하기 위해, 본 발명에서는 송신 안테나 부분집합 선택을 이용한다. 이 경우에는 수신부에서 측정된 채널 반응 정보를 이용하여 적합한 송신 안테나 부분집합을 선택하고, 이 부분집합을 지시하는 정보만을 송신부에 피드백하면 됨으로써 피드백을 크게 줄일 수 있다. 여기서, 상기 적합한 송신 안테나 부분집합을 선택한다라는 것은 기존의 기술을 설명한 말로서, 구체적으로 어떻게 선택하는지는 시스템이 요구하는 사항(예를 들어, 오류율(error rate) 의 최소화, 주파수 효율의 최대화 등)에 따라 달라질 수 있다. 본 발명에서는 자신의 셀의 순시적인 주파수 효율과 인접 셀 들의 평균적인 주파수 효율들의 합을 최대화하는 방법을 취하고 있으며, 이는 모든 가능한 송신 안테나 부분집합에 대해 자신의 셀의 순시적인 주파수 효율과 인접 셀 들의 평균적인 주파수 효율들의 합을 계산하고, 이 중에 최대값을 가지는 부분집합을 선택하는 것이다. 이는 상기 수학식 4 및 근사적으로 하기의 수학식 10으로 표현될 수 있다.Even in this case, since the frequency efficiency of the cell is instantaneous, the transmitter needs to know channel response information (or corresponding transmit antenna weight matrix and power allocation information) between the transmitter and receiver of the cell. can do. Since this requires very large feedback information, in order to avoid this, the present invention uses transmit antenna subset selection. In this case, the feedback can be greatly reduced by selecting an appropriate transmission antenna subset using the channel response information measured by the receiver and feeding back only the information indicating the subset to the transmitter. Here, selecting the appropriate subset of transmit antennas is a description of the existing technology, and how to select in detail is dependent on the requirements of the system (e.g., minimizing error rate, maximizing frequency efficiency, etc.). It may vary. The present invention takes a method of maximizing the sum of the instantaneous frequency efficiency of its cell and the average frequency efficiencies of neighboring cells, which means that the instantaneous frequency efficiency of its cell and the neighboring cells of all the possible transmit antenna subsets are maximized. Calculate the sum of average frequency efficiencies and select the subset with the highest value. This may be represented by Equation 4 and Equation 10 below.
송신 방식을 송신 안테나 부분집합 선택방법에 따라 택할 경우, R i 는 대각 행렬로 표현될 수 있으며, 각 대각원소는 해당 송신 안테나가 부분집합에 속할 경우에 1/K i , 속하지 않을 경우에 0이 되며, 이 때 K i 는 부분집합에 속한 송신 안테나의 개수이다. 예를 들어, 송신 안테나가 각각 4개인 경우에 있어서, 1, 3번째 송신 안테나를 포함하는 부분집합을 나타내는 R i 는 다음과 같이 표현할 수 있다.When the transmission method is selected according to the transmission antenna subset selection method, R i may be represented by a diagonal matrix, and each diagonal element is 1 / K i when the corresponding transmission antenna belongs to a subset, and 0 when it does not belong to a subset. Where K i is the number of transmit antennas belonging to the subset. For example, in the case of four transmitting antennas, R i representing a subset including the first and third transmitting antennas may be expressed as follows.
[수학식 5][Equation 5]
이러한 경우, 상기 수학식 2와 수학식 5를 사용하면 C j 는 하기의 수학식 6과 같이 표현된다. 하기의 수학식 6은 인접 셀의 평균적 성능 계산부(20)에서 사용된다.In this case, using Equations 2 and 5, C j is expressed as Equation 6 below. Equation 6 below is used in the
[수학식 6][Equation 6]
위의 식에서 [H i,j ] sub 는 j번째 셀의 송신부에 선택된 안테나 부분집합에 속하는 송신 안테나에 해당하는 H i,j 의 행으로 구성되는 H i,j 의 부분행렬이다. 수식을 간단히 정리하기 위해서 i번째 셀을 제외한 나머지 셀의 선택된 송신 안테나의 개수가 충분히 많다는 가정을 하면, 수학식 6은 하기의 수학식 7과 같이 근사화시킬 수 있다.[ H i, j ] sub in the above equation is a submatrix of H i, j composed of a row of H i, j corresponding to a transmit antenna belonging to the antenna subset selected at the transmitter of the j- th cell. To simplify the equation, assuming that the number of the selected transmit antennas of the remaining cells except for the i- th cell is large enough, Equation 6 may be approximated as Equation 7 below.
[수학식 7][Equation 7]
위의 식의 3,4번째 줄에 있는 4개의 항 중에서 2,4번째 항은, 각각 일대일 링크에서의 Nr × K i 다중 안테나 시스템의 주파수 효율 식과 같으며, 일반적인 무선 환경에서 하듯이 G i,j, 의 각 원소를 서로 독립적이고 복소 표준 분포를 따르는 확률 변수라고 가정하면, 다음과 같은 방법으로 평균값을 구할 수 있다. [H. Shin and J. Lee, "Capacity of Multiple-Input Fading Channels: Spatial Fading Correlation, Double Scattering, and Keyhole," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 49, no. 10, pp. 2636-2647, Oct. 2003. 참조]Was 2, 4, wherein the second of the four anti-3,4 in the second line of the above equation are, respectively, equal to the expression N r × K i the frequency efficiency of the multi-antenna system in a one-to-one link, as is typical in a wireless environment G i Assuming that each element of , j, is a random variable that is independent of each other and follows a complex standard distribution, we can obtain the mean value as follows: [H. Shin and J. Lee, "Capacity of Multiple-Input Fading Channels: Spatial Fading Correlation, Double Scattering, and Keyhole," IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 49, no. 10, pp. 2636-2647, Oct. 2003. Reference]
[수학식 8][Equation 8]
의 식에서 는 송/수신부 간의 채널 감쇄와 인접 셀에서의 송신전력에 관한 함수이고, 이 중 채널 감쇄는 그 확률 분포 함수를 채널 모델을 통해 알 수 있다. 또한 인접 셀에서의 송신전력은 전력 조절을 하지 않을 경우 고정된 값이고, 전력 조절을 할 경우 채널 감쇄를 보상시키는 값으로 하여, 역시 그 확률 분포 함수를 알 수 있다. 따라서, 의 확률 분포 함수 역시 구할 수 있다.In the ceremony Is a function of channel attenuation between the transmitter / receiver and transmit power in an adjacent cell. Among these, channel attenuation can be known through a channel model. In addition, the transmit power in the adjacent cell is a fixed value when the power is not adjusted, and the probability distribution function can be known as a value that compensates for the channel attenuation when the power is adjusted. therefore, Probability distribution function Also available.
상기 수학식 8은 다음과 같이 에 대해 평균값을 취할 수 있다.Equation 8 is as follows. We can take an average value for.
[수학식 9][Equation 9]
이와 같은 과정을 거치고, 수학식 7의 와 는 수학식 7의 정의에서 보듯이 채널 감쇄와 송신전력, 수신 안테나의 개수에 대한 함수로써 송신 방식과 무관한 항이므로 송신 방식을 결정하는데 있어서 이를 고려하지 않아도 된다. 이를 자세히 살펴보면 다음과 같다.Through this process, the equation (7) Wow As is a function of channel attenuation, transmit power, and the number of receive antennas, as shown in the definition of Equation 7, the term does not need to be considered in determining the transmission method. Looking at it in detail as follows.
1) Nr 은 수신부에 장착된 수신 안테나의 개수로서 송신 방식에 따라 변화하지 않는 것은 자명하므로, 고정된 값으로 볼 수 있다.1) N r is the number of receiving antennas mounted on the receiving unit, and it is obvious that it does not change depending on the transmission method, so it can be regarded as a fixed value.
2) 채널 감쇄는 무선 채널의 상태에 따라 주어진 것이므로 역시 송신부에서 바꿀 수 있는 것이 아니다.2) Channel attenuation is given according to the state of the radio channel and thus cannot be changed by the transmitter.
3) 송신전력은 송신부에서 조절가능하나 본 발명에서는 정해진 값(전력 조절을 하지 않을 경우)이나 채널 감쇄의 역수(전력 조절을 할 경우)에 비례하는 값으로 정하고 있다. 송신 방식의 결정은 송신전력을 정한 이후에, 정해진 송신전력하에서 이루어진다고 할 수 있다. 따라서, 송신 방식에 따라 송신전력이 바뀌지는 않는다. 3) The transmission power can be adjusted by the transmitter, but in the present invention, the transmission power is set to a value proportional to a predetermined value (when power adjustment is not performed) or the inverse of channel attenuation (when power adjustment is performed). Determination of the transmission method may be said to be made under the predetermined transmission power after the transmission power is determined. Therefore, the transmission power does not change depending on the transmission method.
상기 수학식 7의 와 를 무시하게 되면, 결국 수학식 4로 최적의 전송 방식을 구하는 것은 하기의 수학식 10으로 전송 방식을 구하는 것과 근사적으로 동일하다. 하기의 수학식 10은 송신 방식 결정부(22)에서 사용된다.Of Equation 7 Wow When ignoring, eventually, obtaining an optimal transmission scheme with Equation 4 is approximately the same as obtaining a transmission scheme with Equation 10 below. Equation 10 below is used in the transmission
[수학식 10][Equation 10]
본 발명은, 위의 수학식 10에서 알 수 있듯이 항 즉, 자신의 셀의 송신전력과 송신 안테나 부분집합을 매개변수로 하는 인접 셀 들의 평균적인 효율(의 근사값)들의 합을 나타내는 항을 목적함수에 둠으로써 다른 셀의 주파수 효율을 고려하여 자신의 셀의 전송 방식을 결정한다. 또한, 그 항은 자신의 셀의 송신부로부터 다른 셀의 수신부까지의 채널 반응 정보와 무관하여, 이를 송/수신부에서 알지 못하는 경우에도 본 발명을 수행할 수 있다. 아울러, 다른 셀의 전송 방식(즉, R l , l??i)과도 무관하여, 다른 셀과의 공조(cooperation)를 할 필요없이 각각의 셀에서 독립적으로 수행이 가능하다. 하기에 제시하는 표는 송수신 안테나의 수가 각각 4개일 경우, 룩업테이블로 작성한 의 일례이며, 그 값의 상태적인 비교를 위해 를 차감해 준 값을 제시하였다. 이 표의 값에서 셀 최외각에 송신부 또는 수신부에 해당하는 이동국이 위치하였을 때의 평균적 송신 전력을 1로 하였고, 채널 감쇄는 경로 감쇄와 로그-노멀 페이딩의 곱으로 표현되며, 이 때 경로 감쇄의 지수값은 3.7, 로그-노멀 페이딩의 로그 표준 편차는 8dB로 하여 계산된 것이다.The present invention, as can be seen in the above equation (10) In other words, the term representing the sum of the average efficiency (approximate values) of neighboring cells using the transmit power of the cell and the transmit antenna subset of the cell as a parameter is set in the objective function to consider the frequency efficiency of the other cells. Determine the transmission method of the cell. Also, that The term can be performed even when the transmitter / receiver is not aware of the channel response information from the transmitter of the cell to the receiver of the other cell. In addition, regardless of the transmission scheme of other cells (that is, R l , l ?? i ), it is possible to perform independently in each cell without having to cooperate with other cells. The table shown below is created with a lookup table when the number of transmitting and receiving antennas is four. For example, for the state comparison of the values The value given by subtracting is given. In this table, the average transmit power when the mobile station corresponding to the transmitter or receiver is located at the outermost cell is 1, and channel attenuation is expressed as the product of path attenuation and log-normal fading. The value is calculated as 3.7, and the log standard deviation of log-normal fading is 8 dB.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다중 셀 환경에서 현실적 으로 취할 수 있는 정보만을 이용하여 자신의 셀과 인접 셀의 성능을 모두 고려하여 송신 방식을 결정하게 되고, 송신 방식을 결정하는데 있어서 각 셀간에 공조(co-operation)를 하지 않고 각기 독립적으로 이를 결정함으로서 복잡도를 줄이게 된다.As described in detail above, according to the present invention, the transmission method is determined in consideration of the performance of both its own cell and the adjacent cell using only information that can be realistically taken in a multi-cell environment, and each cell in determining the transmission method. The complexity is reduced by determining this independently without co-operation between the two.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited only to the above-described embodiment, but can be modified and modified within the scope not departing from the gist of the present invention, the technical idea to which such modifications and variations are also applied to the claims Must see
Claims (11)
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