KR20080086726A - 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법 - Google Patents

다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법 Download PDF

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제희원
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Abstract

본 발명은 다중 셀 환경에서의 셀간 간섭을 고려한 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나를 이용하여 송신방식을 구현할 때에, 다중 송수신 안테나 장치가 속한 셀의 성능뿐 아니라 다중 송수신 안테나 장치가 속한 셀에 인접하는 셀들로부터 받는 간섭 및 인접하는 셀들에게 주는 간섭까지 고려함으로써, 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 수신단으로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 수신단 사이의 채널반응정보를 추정하고, 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 수신단으로부터 수신한 신호를 이용하여, 수신단이 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 및 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함한다. 상기한 구성에 의하여, 다중 셀 환경에서 필연적으로 존재하는 셀간 간섭의 영향을 효과적으로 줄일 수 있기 때문에, 한정된 무선자원을 보다 효율적으로 사용가능하게 되고, 무선통신 시스템의 데이터 전송율을 향상시킬 수 있다.
안테나, 채널반응정보, 간섭채널정보, 송신빔, 다중스트림, 간섭

Description

다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법{Multiple transmitting and receiving antennas apparatus and method thereof}
도 1은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 K개의 단말기가 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 기지국에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 송신 빔형성 방법을 사용했을 때에 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 다중 스트림 전송방법을 사용했을 때의 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 기지국이 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 K개의 단말기에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 5는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 기지국이 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 데이터 스트림을 전송하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 K개의 단말기가 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 기지국에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 7은 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 송신 빔형성 방법을 사용했을 때에 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 다중 스트림 전송방법을 사용했을 때의 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 기지국이 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 K개의 단말기에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블럭도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100A, 100K, 400A, 400K, 500A, 500K, 800A, 800K :단말기
200, 300, 600, 700 : 기지국 110, 310, 510, 710 : 채널정보추정부
110a, 310a, 510a, 710a : 채널반응정보 추정부
110b, 310b, 510b, 710b : 간섭채널정보 추정부
120, 320, 520, 720 : 송신방식구현부 121, 521 : 빔형성벡터 계산부
122, 522 : 송신 빔형성구현부 124, 524 : 빔형성행렬 계산부
125, 525 : 스트림수 결정부 126, 526 : 스트림수 조절부
128, 528 : 다중스트림 송신빔형성 구현부
130, 150, 330, 350, 530, 550, 610, 730, 750, 810 : 고주파처리부
140, 340, 540, 740 : 스위치 160, 360, 560, 760 : 정보복원부
555, 755 : 피드백정보 수신부 620, 820 : 수신단 간섭정보 추정부
630, 830 : 피드백정보 송신부
본 발명은 다중 셀 환경에서의 셀간 간섭을 고려한 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나를 이용하여 송신방식을 구현할 때에, 다중 송수신 안테나 장치가 속한 셀의 성능뿐 아니라 다중 송수신 안테나 장치가 속한 셀에 인접하는 셀들로부터 받는 간섭 및 인접하는 셀들에게 주는 간섭까지 고려함으로써, 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 다중 송수신 안테나 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
다중 송수신 안테나 기술은, 다수의 안테나를 송신단 및 수신단에 설치하고 그것들을 활용함으로써, 무선 통신 시스템의 데이터 전송률과 신뢰도를 높일 수 있게 해준다. 하지만, 종래의 대부분의 다중 송수신 안테나 기술에 대한 연구는 단일 셀 환경만을 고려함으로써, 실질적인 무선통신 환경에 존재하는 인접 셀 간섭신호의 영향이 충분히 고려되지 않았다는 한계점을 가지고 있다.
따라서, 다중 셀 환경에서 통신의 성능을 높이기 위해서는 셀간 간섭의 문제를 해결하는 것이 필수적이다. 특히, 셀 경계지역에서의 셀간 간섭으로 인한 성능 열하는 큰 문제점으로 대두되고 있다. 다중 송수신 안테나 기술은 셀간 간섭을 극복하기 위한 해결책으로 잠재력을 갖고 있지만, 종래의 많은 연구들은 다중 안테나를 해당 셀의 성능을 높이는 수단으로만 사용해왔다.
다중 셀 환경에서 다중 안테나 기술과 관련된 종래의 연구들은 다음과 같다. 강지웅, 제희원, 및 이광복은 다중 셀 환경에서 인접 셀 간섭을 고려한 송신 안테나 선택기법을 제안하였다 (강지웅, 제희원, 이광복 “Transmit antenna subset selection for downlink MIMO systems in multicell enrionments", 하계종합학술발표회 논문집, 2006년 7월). Blum은 송신단이 채널 정보를 모른다는 가정하에 다중 안테나를 이용한 최적의 송신방식은 인접 셀간의 간섭의 영향 정도에 따라 달라질 수 있다는 것을 증명하였다 (R. S. Blum, “MIMO capacity with interference,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 21, no. 5, pp. 793 ~ 801, June 2003). Ye는 다중 셀 환경에서 인접 셀간의 간섭의 영향을 고려해서 다중 안테나의 송신 방식을 결정하는 기술을 제안하였다 (S. Ye, and R. S. Blum, “Optimized signaling for MIMO interference systems with feedback”, IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 51, no. 11, pp. 2939 ~ 2848, Nov. 2003). 하지만, Ye가 제안한 기술을 사용하기 위해서는, 각각의 송신단이 시스템에 존재하는 모든 링크의 채널 상태와 다른 셀의 송신단이 사용하고 있는 송신방식에 대해서 알고 있어야 하기 때문에, 실제 시스템에 적용 하기는 어렵다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 다중 셀 환경에서 다중 안테나의 송신방식을 결정할 때에 현실적으로 얻을 수 있는 정보를 이용하여 각각의 송신단이 독립적으로 송신 방식을 결정할 수 있도록 해줌으로써, 통신 시스템에 실질적으로 활용될 수 있는 다중 송수신 안테나 장치 및 방법을 제 공한다. 또한, 본 발명은 단일 사용자 환경에서뿐만 아니라, 다중 사용자 환경에서도 적용될 수 있기 때문에, 다중 셀 다중 사용자 환경에서도 효과적인 송신 방식을 제공한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 제 1기지국 사이의 채널반응정보를 추정하고, 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2기지국이 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 및 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 제 1단말기 사이의 채널반응정보를 추정하고, 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2단말기가 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 및 추정된 채널반응정 보 및 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함한다.
바람직하게는, 채널정보 추정부는 인접하는 셀의 기지국으로부터 무선 송수신 장치로의 하향링크 채널응답행렬과 무선 송수신 장치로부터 인접하는 셀의 기지국으로의 상향링크 채널응답행렬 사이의 채널응답상호성을 이용하여 간섭채널정보를 추정할 수 있다.
또한, 채널정보 추정부는 인접하는 셀의 단말기로부터 무선 송수신 장치로의 상향링크 채널응답행렬과 무선 송수신 장치로부터 인접하는 셀의 단말기로의 하향링크 채널응답행렬 사이의 채널응답상호성을 이용하여 간섭채널정보를 추정할 수 있다.
또한, 송신방식 구현부는 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성벡터 계산부를 포함할 수 있다.
또한, 송신방식 구현부는 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 스트림수 결정부; 결정된 스트림수에 기초하여, 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 스트림수 조절부; 및 상기 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성 행렬을 계산하여 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성행렬 계산부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 무선 신호 송신 방법은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 상기 제 1기지국 사이의 채널반응정보를 추정하는 제 1단계; 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2기지국이 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계; 및 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 3단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 무선 신호 송신 방법은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 1단말기가 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 채널반응정보를 추정하는 제 1단계; 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2단말기가 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계; 및 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 3단계를 포함한다.
바람직하게는, 제 3단계는 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하여 송신 방식을 구현할 수 있다.
또한, 상기 제 3단계는 상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 A단계; 상기 결정된 스트림수에 기초하여, 상기 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 B단계; 및 상기 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성행렬을 계산하여 상기 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 C단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 제 1기지국 사이의 채널반응정보를 추정하고, 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2기지국이 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 제 1기지국이 인접하는 셀의 단말기로부터 받는 간섭정보를 나타내는 수신단 간섭정보를 제 1기지국으로부터 수신하는 피드백정보 수신부; 및 추정된 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 다중 송수신 안테나 장치는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수 신 장치로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 제 1단말기 사이의 채널 반응정보를 추정하고, 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2단말기가 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 제 1단말기가 인접하는 셀의 기지국로부터 받는 간섭정보를 나타내는 수신단 간섭정보를 제 1단말기로부터 수신하는 피드백정보 수신부; 및 추정된 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함한다.
바람직하게는, 송신방식 구현부는 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성벡터 계산부를 포함할 수 있다.
또한, 송신방식 구현부는 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 스트림수 결정부; 결정된 스트림수에 기초하여, 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 스트림수 조절부; 및 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성 행렬을 계산하여 상기 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성행렬 계산부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 무선 신호 송신 방법은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 제 1기지국 사이의 채널 반응정보를 추정하는 제 1단계; 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2기지국이 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계; 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 기지국에서 추정된 수신단 간섭정보를 수신하는 제 3단계; 및 추정된 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 4단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 사용자 환경에서의 무선 신호 송신 방법은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서, 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 무선 송수신 장치와 제 1단말기 사이의 채널 반응정보를 추정하는 제 1단계; 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 제 2단말기가 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계; 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 기지국에서 추정된 수신단 간섭정보를 수신하는 제 3단계; 및 추정된 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 4단계를 포 함한다.
바람직하게는, 상기 제 3단계는 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출할 수 있다.
또한, 상기 제 3단계는 채널반응정보, 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 다중스트림 전송시 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 A단계; 결정된 스트림수에 기초하여, 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 B단계; 및 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성 행렬을 계산하여 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 C단계를 포함할 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 셀 환경에서의 무선 송수신 장치 및 그 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
다중 송수신 안테나 환경에서는 공간 도메인을 이용해서 기지국이 다수의 단말기와 동시에 통신할 수 있다. 즉 기지국이 다수의 단말기에게 동시에 서로 다른 스트림을 전송할 수 있고, 반대로 다수의 단말기가 기지국에게 각각의 스트림을 동시에 전송 할 수도 있다. 본 발명에 따른 실시예에서는 이를 다중 사용자 전송 방법이라고 정의한다. 이하에서는 먼저, 다중 셀 다중 송수신 안테나 환경에서, 해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법을 상향링크시와 하향링크시로 구분하여 설명하기로 한다.
(해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법 - 상향링크시의 설명)
도 1은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 K개의 단말기가 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 기지국에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1에서는 하나의 셀 내에 다수의 단말기(100A~100K)와 하나의 기지국(200)이 있는 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이고, 실제적으로는 다수의 셀이 존재하고 그 각각의 셀에는 도 1에서와 같은 다수의 단말기(100A~100K)와 하나의 기지국(200)이 존재한다. 단말기(100A~100K)는 모두 동일한 구성으로 이루어져 있으므로, 이하에서는 중복되는 설명을 생략하기 위해 하나의 단말기(100A)를 예로 들어 설명하기로 한다.
단말기(100A)는 채널정보추정부(110), 송신방식구현부(120), 고주파처리 부(130, 150), 스위치(140), 정보복원부(160)를 포함한다.
고주파처리부(130)는 송신방식구현부(120)로부터 수신되는 고주파 신호를 기저대역 신호로 변환하여 송신한다.
스위치(140)는 다중 안테나를 통해 인접 셀들의 기지국으로부터의 고주파신호를 수신하여 고주파처리부(150)로 전달하고, 고주파처리부(130)에서 전송되는 기저대역 신호를 수신하여 다중 안테나를 통해 기지국(200)으로 전달한다.
고주파처리부(150)는 스위치(140)으로부터 수신되는 고주파 신호를 기저대역 신호로 변환하여 정보복원부(160)로 전달한다.
정보복원부(160)는 고주파처리부(150)에서 전달된 기저대역 신호를 수신하고, 수신한 기저대역 신호로 복원하되 채널정보추정부(160)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 고려하여 복원한다.
채널정보추정부(110)는 채널반응정보 추정부(110a)와 간섭채널정보 추정부(110b)로 구성된다.
채널반응정보 추정부(110a)는 단말기(100A)이 속해 있는 셀의 기지국(200)과 통신을 위해 수신되는 신호를 바탕으로, 채널응답상호성(Channel reciprocity)을 이용하여 단말기(100A)과 기지국(200) 사이의 채널반응정보를 추정한다. 채널반응정보의 추정은 종래 기술에 의해 쉽게 달성될 수 있다. (C. L. Miller, D. P. Taylor, and P. T. Gough, “Estimation of co-channel signals with linear complexity," IEEE Trans. Commun., vol. 49, no. 11, pp. 1997-2005, Nov. 2001).
채널응답상호성은 무선 채널 환경에서 송신단에서 수신단으로의 채널응답과 수신단에서 송신단으로의 채널 응답이 같다는 것을 의미하는 것으로, 채널 응답이 존재하는 TDD시스템에서 효과적으로 활용될 수 있다.
간섭채널정보 추정부(110b)는 해당 셀에 인접하는 셀들의 기지국에서 수신되는 신호를 바탕으로, 채널응답상호성을 이용하여 인접하는 셀의 기지국이 해당 셀의 단말기(100A)의 송신동작에 의해 받게 될 간섭정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정한다. 기존에는 주로 해당 셀의 송신단과 수신단 사이의 채널응답정보를 알기 위해서 채널응답상호성을 이용하였다. 하지만, 본 발명에서는 채널응답정보는 물론, 해당 셀의 송신단과 인접하는 셀의 수신단 사이의 간섭채널정보까지 알기 위해서 채널응답상호성을 이용한다.
여기서, 간섭채널정보 추정부(110b)에서의 간섭채널정보를 추정하는 방식에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하에서 추정되는 방식은 하나의 예시일 뿐, 이외에도 다양한 방법으로 추정가능하므로 이하의 설명에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 다중 셀, 다중 안테나, TDD 시스템이라고 가정한다. 또한, 총 M개의 셀이 있고, 단말기에는 Nu개의 안테나가 있으며, 기지국에는 Nb개의 안테나가 있다고 가정하였을 경우, 하향링크 시에 m번째 셀의 단말기가 받는 신호는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00001
Figure 112007023243139-PAT00002
은 n번째 셀의 기지국에서 m번째 셀의 단말기로의 하향링크 채널응답행렬(Nu×Nb)을,
Figure 112007023243139-PAT00003
은 m번째 셀의 기지국에서 전송되는 하향링크 신호벡터(Nb×1)를,
Figure 112007023243139-PAT00004
은 하향링크 시에 m번째 셀의 단말기에서의 잡음벡터(Nu×1)를 나타낸다. 마찬가지로, 상향링크 시에 M번째 셀의 기지국이 받는 신호는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00005
Figure 112007023243139-PAT00006
은 n번째 셀의 단말기에서 m번째 셀의 기지국으로의 상향링크 채널 응답 행렬(Nb×Nu)을,
Figure 112007023243139-PAT00007
은 m번째 셀의 단말기에서 전송되는 상향링크 신호벡터 (Nu×1)를,
Figure 112007023243139-PAT00008
은 상향링크 시에 m번째 셀의 기지국에서의 잡음 벡터 (Nu X 1)를 나타낸다.
그러면, 채널응답상호성에 의해서 수학식 3과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112007023243139-PAT00009
여기서, 위첨자
Figure 112007023243139-PAT00010
는 행렬의 허미션(hermitian)을 나타낸다. 이 성질을 이용하면, 단말기가 하향링크 시에 단말기가 속한 셀에 인접하는 인접 셀들의 기지국으로부터 받은 간섭 신호를 바탕으로 단말기가 상향링크 시에 단말기가 속한 셀에 인접 셀들의 기지국에게 주는 발생 간섭채널정보를 얻을 수 있다.
수신 신호로부터 간섭채널정보를 얻는 과정은 두 가지 방법에 의해서 달성할 수 있다. 첫 번째 방법은 수신받은 미리 약속한 파일롯 신호에서 채널반응정보를 추정하고 임의로 수신된 신호에서 상기 추정된 채널반응정보를 차감함으로써 단말기가 속한 셀에 인접하는 셀들로부터의 간섭신호를 구하고 이를 일정시간 동안 상호 상관시켜 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 것이다. 두 번째 방법은 어느 하나의 셀에 속해 있는 단말기가 신호를 보내지 않는 주파수-시간 영역에서 신호를 수신하여서 단말기가 속한 셀에 인접하는 셀로부터의 간섭 신호를 구하고 이를 일정시간 동안 상호 상관시켜 간섭신호의 상관행렬을 추정하는 것이다. 위와 같은 방법으로 추정한 간섭채널정보는 단말기가 해당 셀의 기지국으로부터 오는 신호를 효율적으로 수신하기 위해서 활용할 수 있을 뿐만 아니라(H. Dai, A. F. Molisch, and H. V. Poor, “Downlink capacity of interference-limited MIMO systems with joint detection”, IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 3, no. 2, pp. 442-453, Mar 2004), 추후 단말기가 신호를 송신할 때, 해당 단말기가 속한 셀에 인접하는 셀들의 기지국에 주는 간섭의 영향을 고려해서 송신 방식을 결정할 때에도 활용할 수 있다.
지금까지는 해당 단말기와 해당 단말기가 속한 셀에 인접하는 셀들의 기지국 사이에 간섭채널정보를 얻는 과정을 설명하였다. 마찬가지로, 해당 기지국과 해당 기지국이 속한 셀에 인접하는 셀들의 단말기 사이에 간섭채널정보를 얻을 때에도 위와 동일한 방식을 사용할 수 있다.
송신방식구현부(120)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 채널반응정보 및 간 섭채널정보를 이용하여, 단말기(100A)가 속한 셀의 성능뿐만 아니라 단말기(100A)가 속한 셀에 인접하는 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려하여 송신방식을 구현하게 된다.
여기서, 송신방식구현부(120)에서 송신방식을 구현하는 방법에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하에서 구현되는 송신방식은 예시일 뿐, 이외에도 다양한 방법으로 구현이 가능하므로 이하의 설명에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 송신 빔형성 방법을 사용했을 때에 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
송신 빔형성(transmit beamforming)이란 데이터 신호에 각각의 안테나마다 서로 다른 가중치를 곱해서 신호를 전송하는 기술이다. 안테나마다 곱해지는 가중치는 송신 빔형성 벡터에 의해서 결정된다. 이하에서는, 송신방식구현부(120)에서 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 송신 빔형성벡터를 결정하는 방법을 제시한다.
먼저, 총 M개의 셀이 있고, 단말기에는 Nt개의 안테나가 있으며, 기지국에는 Nr개의 안테나가 있다고 가정하자. 설명을 위해서, m번째셀의 단말기에서 채널반응행렬(
Figure 112007023243139-PAT00011
)을 수학식 4로, 간섭채널상관행렬(
Figure 112007023243139-PAT00012
)을 수학식 5로 정의한다.
Figure 112007023243139-PAT00013
Figure 112007023243139-PAT00014
·
여기에서
Figure 112007023243139-PAT00015
은 n번째 셀의 단말기에서 m번째 셀의 기지국으로의 채널응답행렬 (Nt×Nr)을 나타낸다. 그러므로, 채널반응행렬은 단말기와 해당 셀의 기지국 사이의 채널응답행렬 (Nt×Nr)을 의미하고, 간섭채널상관행렬은 단말기와 인접 셀들의 기지국 사이의 채널응답행렬 (Nt×Nr·(M-1))을 의미한다.
송신 빔형성을 통해 송신방식을 구현하는 송신방식구현부(120)는 빔형성벡터 계산부(121) 및 송신빔형성구현부(122)를 포함한다. 빔형성벡터 계산부(121)는 채널반응정보와 발생간섭채널정보를 입력받아 해당 셀의 기지국뿐만 아니라 해당 셀에 인접하는 셀들의 기지국에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 빔형성벡터를 계산한다. 빔형성벡터를 계산하는 구체적인 방법은 뒷부분에 기술할 것이다. 송신빔형성구현부(120)는 송신될 송신정보신호에 각각의 안테나에 해당하는 서로 다른 가중치를 곱해서 다중 안테나로 신호를 보내주는 역할을 한다.
이하부터는, 해당 셀의 기지국뿐만 아니라 해당 셀에 인접하는 셀들의 기지국에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 빔형성 벡터를 계산하는 방법에 대해서 설명 한다. 그 구체적인 예로, 최소 간섭 송신 빔형성(Minimum Interference transmit beamforming scheme)방법, 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성(Maximum SGNIR transmit beamforming scheme)방법을 설명한다.
(실시예 1 - 최소 간섭 송신 빔형성 방법)
최소 간섭 송신 빔형성 방법에서는, 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 최소화시키는 것을 목표로 송신 빔형성 벡터를 계산한다. 최소 간섭 송신 빔형성 방법을 사용할 때, m번째 셀의 단말기가 사용하는 송신 빔형성 벡터는 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00016
도 5를 참조하면, 채널정보추정부(110)에서 채널반응정보 및 간섭채널정보를 추정하고(S10), 송신방식구현부(120)에서의 전송 가중치 결정방식이 최소 간섭 송신 빔형성 방법으로 선택되면(S15) 빔형성벡터 계산부(121)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 간섭채널정보를 입력받아, 이를 기초로 단말기와 인접 셀들의 기지국 사이의 채널응답행렬 (Nt×Nr·(M-1))인 간섭채널상관행렬
Figure 112007023243139-PAT00017
을 계산한다(S20). 그리고,
Figure 112007023243139-PAT00018
의 가장 작은 아이겐값(eigen-value)에 대응하는 아이겐벡터(eigen-vector)를 계산한다(S30). 즉,
Figure 112007023243139-PAT00019
의 가장 작은 아이겐값(eigen-value)에 대응하는 아이겐벡터를 계산해서 그것을 송신 빔형성 벡터로 사 용한다. 그에 따라, 빔형성벡터 계산부(121)는 안테나마다 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하고(S110), 송신빔형성 구현부(122)는 도출된 서로 다른 전송가중치를 해당하는 각각의 안테나에 곱해서 신호를 전송한다(S120). 만약에 해당 셀의 송신 안테나의 수가 인접하는 셀들의 수신 안테나들의 수의 합보다 크다면, 인접 셀들에게 간섭을 영향을 전혀 주지 않는 것이 가능하고, 남는 공간적 여유(spatial degree of freedom)는 해당 셀의 기지국에서의 신호대-잡음비를 높이는 데에 사용할 수 있다. 이런 경우 m번째 셀의 단말기가 사용하는 송신 빔형성 벡터는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00020
이와 같이 최소 간섭 송신 빔형성 방법은 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 최소화하는 것을 최우선 목표로 한다. 그러므로 셀간 간섭이 많은 다중 셀 환경에서 효과적으로 사용될 수 있다.
(실시예 2 - 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법)
최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법은 해당 셀의 성능과 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 모두 고려해서 가장 바람직한 송신 빔형성 방법을 제공한다. 도 5를 참조하면, 채널정보추정부(110)에서 채널반응정보 및 간섭채널정보를 추정하고(S10), 송신방식구현부(120)에서의 전송 가중치 결정방식이 최대 신호대- 발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법으로 선택되면(S15) 빔형성벡터 계산부(121)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 입력받아, m번째 셀에서 송신 빔형성 벡터로
Figure 112007023243139-PAT00021
를 사용했을 때에 신호대-발생간섭잡음비를 계산할 수 있다. 신호대-발생간섭잡음비는 수학식 8과 같이 정의된다.
Figure 112007023243139-PAT00022
여기서,
Figure 112007023243139-PAT00023
의 분자는 해당 셀의 기지국에서의 신호파워를 나타내고, 분모는 인접 셀들의 기지국에게 주는 간섭의 파워와 기지국에서의 잡음파워의 합을 나타낸다. 즉, 신호대-발생간섭잡음비를 크게 하는 송신 빔형성 벡터는 해당 셀의 기지국에서의 신호대-잡음비를 높이면서도 인접 셀들의 기지국에게 주는 간섭의 파워를 작게 하는 송신 빔형성 벡터를 의미한다. 그러므로, 신호대-발생간섭잡음비가 큰 송신 빔형성 벡터를 사용하는 것은 전체 시스템측면에서 바람직하다.
최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법은 신호대-발생간섭잡음비를 가장 크게 하는 벡터를 송신 빔형성 벡터로 사용하는 것이고, m번째 셀의 단말기가 사용하는 송신 빔형성 벡터는 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00024
이 문제를 풀기 위해서 m번째 셀에서의 신호대-발생간섭잡음비 행렬을 수학 식 10과 같이 정의한다.
Figure 112007023243139-PAT00025
그러면,
Figure 112007023243139-PAT00026
는
Figure 112007023243139-PAT00027
의 가장 큰 아이겐값(eigen-value)에 대응하는 아이겐벡터(eigen-vector)로 얻을 수 있다. 즉, 빔형성벡터 계산부(121)는 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법에서 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00028
을 계산하고,
Figure 112007023243139-PAT00029
의 가장 큰 아이겐값(eigen-value)에 대응하는 아이겐벡터(eigen-vector)를 계산하여서, 그것을 송신 빔형성 벡터로 사용한다(S40, S50). 그에 따라, 빔형성벡터 계산부(121)는 안테나마다 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하고(S110), 송신 빔형성 구현부(122)는 각각의 안테나에 해당하는 서로 다른 전송가중치 곱해서 신호를 전송하게 된다(S120). 이와 같이 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법은 다중 셀 환경에서 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려한 대표적인 예로서 다중 셀 환경에서 바람직한 송신 빔형성 방법을 제공한다.
도 3은 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 다중 스트림 전송방법을 사용했을 때의 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
다중스트림 빔형성을 통해 송신방식을 구현하는 송신방식 구현부(120)는 빔 형성행렬 계산부(124), 스트림수 결정부(125), 스트림수 조절부(126), 및 다중스트림 빔형성 구현부(128)로 구성된다. 빔형성행렬 계산부(124)는 채널반응정보와 발생간섭채널정보를 입력받아 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 빔형성행렬을 계산한다. 스트림수 결정부(125)는 채널반응정보와 발생간섭채널정보를 입력으로 받아들여서, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 스트림수를 결정하는 역할을 한다. 스트림수와 빔형성행렬을 계산하는 구체적인 방법은 뒷부분에서 기술하기로 한다. 스트림수 조절부(126)는 스트림수 결정부(125)에서 결정된 스트림수에 따라서 송신정보신호를 다수의 스트림으로 나누어준다. 다중스트림 빔형성구현부(128)는 각각의 스트림에 각각의 안테나에 해당하는 서로 다른 가중치를 곱해서 다중 안테나로 신호를 전송하게 된다.
일반적으로, 단일 셀 환경에서는 다중 송수신 안테나를 이용해서 다수의 스트림을 동시에 전송하면 데이터 전송률을 획기적으로 높일 수 있다고 알려져 있다. 하지만, 다중 셀 환경에서는 항상 많은 수의 스트림을 전송하는 것이 최적의 송신 방법은 아니다. 많은 수의 스트림을 전송하면 해당 셀의 성능을 높이는 데에 도움이 될 수도 있지만, 인접 셀들의 기지국에게 더욱더 처리하기 어려운 간섭의 영향을 주어서 인접 셀들의 성능을 낮추기 때문이다. 그러므로, 다중 송수신 안테나를 이용해서 다중 스트림 전송 방법을 결정할 때에 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려한다면 전체 시스템의 성능을 높일 수 있다. 한편, 다중스트림 전송방법을 결정하기 위해서는 두 가지 요소를 결정해야 한다. 첫 번째 요소는 동시에 전송하는 스트림의 수이고, 두 번째 요소는 스트림들이 송신빔형성을 위해서 사용하는 빔형성 행렬이다. 여기서, 빔형성 행렬의 k번째 열벡터가 k번째 스트림이 송신빔형성을 위해서 사용하는 빔형성 벡터라고 가정한다.
이하에서는, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 스트림수와 빔형성행렬을 계산하는 방법에 대해서 기술한다. 그 구체적인 예로, 문턱값(threshold value)에 기초한 다중스트림 전송방법과 워터필링알고리즘(water-filling algorithm)에 기초한 다중스트림 전송방법을 설명한다.
(실시예 3 - 문턱값에 기초한 다중스트림 전송방법)
문턱값에 기초한 다중스트림 전송방법을 사용했을 때에, m번째 셀의 단말기가 사용하는 빔형성행렬을
Figure 112007023243139-PAT00030
이라고 가정한다.
Figure 112007023243139-PAT00031
은 Ns(1)개의 열벡터로 이루어진 행렬 (Nt×Ns(1))이다. 여기에서 Ns(1)는 동시에 전송하는 스트림의 수를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 채널정보추정부(110)에서 채널반응정보 및 간섭채널정보를 추정하고(S10), 송신방식구현부(120)에서의 전송 가중치 결정방식이 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법으로 선택되면(S15) 빔형성행렬 계산부(124)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 입력받아 신호대-발생간섭잡음비 행렬을 계산한다(S60). 스트림의 신호대-발생간섭잡음비 행렬은 수학식 8에 의해 계산될 수 있다. 문턱값에 기초한 다중스트림 전송방법에서 스트림수 결 정부(125)는 스트림의 수 Ns(1)를 신호대-발생간섭잡음비가 특정 문턱값보다 큰 스트림의 수로 결정한다(S70). 즉, 신호대-발생간섭잡음비의 값이 문턱값보다 큰 스트림이 많다면 많은 수의 스트림을 전송하게 되고, 적다면 적은 수의 스트림을 전송하게 된다. 여기에서 문턱값은 시스템 파라미터로써 문턱값을 높이면 상대적으로 적은 수의 스트림을 전송하게 되고, 문턱값을 낮추면 상대적으로 많은 수의 스트림을 전송하게 된다. 스트림수 조절부(126)는 결정된 스트림수에 기초하여, 송신될 송신정보신호를 다수의 스트림으로 분할한다(S75). 스트림수가 정해졌으면, 빔형성행렬 계산부(124)는 빔형성행렬
Figure 112007023243139-PAT00032
을 수학식 11과 같이 계산한다.
Figure 112007023243139-PAT00033
여기서,
Figure 112007023243139-PAT00034
의 열벡터들은 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00035
의 크기가 큰 순서대로 Ns(1)개의 아이겐값(eigen-value)에 해당하는 아이겐벡터(eigen-vector)로 구성된다. 빔형성행렬 계산부(124)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 수학식 10에서 정의한 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00036
을 계산하여 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00037
의 서로 다른 아이겐벡터를 스트림수 만큼 계산한다(S90). 빔형성행렬 계산부(124)는 계산된 아이겐벡터를 기초로 빔형성행렬을 계산하여 안테나마다 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출한다(S100, S110). 다중스트림 송신빔형성 구현부(128)은 도출된 서로 다른 가중치를 각각의 안테나에 곱해서 신호를 전송한다(S120).
(실시예 4 - 워터필링알고리즘에 기초한 다중스트림 전송방법)
워터필링알고리즘에 기초한 다중스트림 전송방법을 사용했을 때에, m번째 셀의 단말기가 사용하는 빔형성행렬을
Figure 112007023243139-PAT00038
이라고 하자.
Figure 112007023243139-PAT00039
은 Ns(2)개의 열벡터로 이루어진 행렬 (Nt×Ns(2))이다. 여기서 Ns(2) 는 동시에 전송하는 스트림수를 나타낸다. 워터필링알고리즘에 기초한 다중스트림 전송방법에서는 스트림수 Ns(2)와 빔형성행렬을 워터필링알고리즘에 의해서 결정한다. 도 5를 참조하면, 채널정보추정부(110)에서 채널반응정보 및 간섭채널정보를 추정하고(S10), 송신방식구현부(120)에서의 전송 가중치 결정방식이 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법으로 선택되면(S15) 빔형성행렬 계산부(124)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 입력받아 신호대-발생간섭잡음비 행렬을 계산한다(S60). k번째 스트림의 신호대-발생간섭잡음비를
Figure 112007023243139-PAT00040
라고 하면, 워터필링알고리즘에 의해서 k번째 스트림에게 할당되는 송신전력
Figure 112007023243139-PAT00041
는 수학식 12와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00042
여기에서 (a)+은 a가 0보다 클 때에는 a를 나타내고, a가 0보다 작거나 같을 때에는 0을 나타내는 연산자이다. λ는 전체송신전력을 일정하게 만들기 위한 상수이다. 워터필링알고리즘에 기초한 다중스트림 전송방법에서 스트림수 결정부(125)는 스트림수 Ns(2)를 워터필링알고리즘에 의해서 0보다 큰 송신전력을 할당받은 스트림의 수로 결정한다(S70). 스트림수 조절부(126)는 결정된 스트림수에 기초하여, 송신될 송신정보신호를 다수의 스트림으로 분할한다(S75). 스트림수가 정해졌으면, 빔형성행렬 계산부(124)는
Figure 112007023243139-PAT00043
를 최종적으로 수학식 13과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112007023243139-PAT00044
여기서
Figure 112007023243139-PAT00045
의 열벡터들은 수학식 10에서 정의한 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00046
의 크기가 큰 순서대로 Ns(2)개의 아이겐값(eigen-value)에 해당하는 아이겐벡터(eigen-vector)로 구성된다.
Figure 112007023243139-PAT00047
은 스트림에게 할당하는 송신전력을 나타내는 대각행렬(Ns(2)× Ns(2))로서 k번째 대각성분은 수학식 12에서 얻어진
Figure 112007023243139-PAT00048
로 계산할 수 있다. 빔형성행렬 계산부(124)는 채널정보추정부(110)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭채널정보를 기초로, 수학식 10에서 정의한 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00049
을 계산하여 신호대-발생간섭잡음비 행렬
Figure 112007023243139-PAT00050
의 서로 다른 아이겐벡터를 스트림수 만큼 계산한다(S90). 빔형성행렬 계산부(124)는 계산된 아이겐벡터를 기초로 빔형성행렬을 계산하여 안테나마다 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출한 다(S100, S110). 다중스트림 송신빔형성 구현부(128)은 도출된 서로 다른 가중치를 각각의 안테나에 곱해서 신호를 전송한다(S120).
(해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법 - 하향링크시의 설명)
도 4는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 기지국이 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 K개의 단말기에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블럭도이다. 도 4에서는 하나의 셀내에 하나의 기지국(300)과 다수의 단말기(400A~400K)가 있는 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이고, 실제적으로는 다수의 셀이 존재하고 그 각각의 셀에는 도 1에서와 같은 하나의 기지국(300)과 다수의 단말기(400A~400K)가 존재한다.
기지국(300)은 채널정보추정부(310), 송신방식구현부(320), 고주파처리부(330, 350), 스위치(340), 정보복원부(360)를 포함한다.
채널정보추정부(310), 송신방식구현부(320), 고주파처리부(330, 350), 스위치(340), 및 정보복원부(360)는 전술한 상향링크시 설명에서 채널정보추정부(110), 송신방식구현부(120), 고주파처리부(130, 150), 스위치(140), 및 정보복원부(160)와 동일한 구성 및 기능을 갖는 것으로 보아도 된다. 따라서 채널정보추정부(310), 송신방식구현부(320), 고주파처리부(330, 350), 스위치(340), 및 정보복원부(360)에 대한 설명은 상향링크시의 설명으로 대체할 수 있고, 이러한 대체는 당업자에게 는 자명한 사실이다.
이상, 다중 셀 다중 송수신 안테나 환경에서, 해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법을 살펴보았다.
이하에서는, 다중 셀 다중 송수신 안테나 환경에서, 해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 셀들로부터 받는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법을 상향링크시와 하향링크시로 구분하여 설명하기로 한다.
(해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 셀들로부터 받는 간섭을 고려한 다중 사용자 송신 방법 - 상향링크시의 설명)
먼저, 해당 셀의 단말기가 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향까지 추가적으로 고려해 송신 방법을 구현하기 위해서는 해당 셀의 기지국이 인접 셀들의 단말기로부터 받는 간섭정보를 추정하여, 추정한 간섭정보를 단말기로 피드백(Feedback)하여야 한다. 이하, 인접 셀들의 단말기로부터 해당 셀의 기지국이 받는 간섭정보를 수신단 간섭정보라 한다.
도 6은 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 K개의 단말기가 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 기지국에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 6은 도 1에서 기지국이 인접 셀들의 단말기로부터 받는 신호를 통해 수신단 간섭정보를 추정하는 과정과 추정한 수신단 간섭정보를 단말기로 피드백하는 과정이 추가된 것으로 볼 수 있다.
도 6에서는 하나의 셀 내에 다수의 단말기(500A~500K)와 하나의 기지국(600)이 있는 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이고, 실제적으로는 다수의 셀이 존재하고 그 각각의 셀에는 도 1에서와 같은 다수의 단말기(500A~500K)와 하나의 기지국(600)이 존재한다. 단말기(500A~500K)는 모두 동일한 구성으로 이루어져 있으므로, 이하에서는 중복되는 설명을 생략하기 위해 하나의 단말기(500A)를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기지국(600)의 고주파 처리부(610)는 인접 셀들의 단말기로부터의 고주파신호를 기저대역 신호로 변환하여 수신단 간섭정보 추정부(620)에 전송한다. 수신단 간섭정보 추정부(620)는 인접 셀들의 단말기로부터의 신호를 수신하여 수신단 간섭정보를 추정한다. 수신단 간섭정보는 앞서 설명한 채널응답상호성을 이용하여 추정된다. 피드백정보 송신부(630)는 수신단 간섭정보 추정부(620)에서 추정된 수신단 간섭정보를 수신하여 무선통신망을 통해 단말기(500A)에 전송하게 된다.
단말기(500A)는 채널정보추정부(510), 송신방식구현부(520), 고주파처리부(530, 550), 스위치(540), 피드백정보 수신부(555), 및 정보복원부(560)를 포함한다.
채널정보추정부(510), 고주파처리부(530, 550), 스위치(540), 및 정보복원 부(560)의 구성 및 기능은, 전술한 상향링크시 해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법에서의 채널정보추정부(110), 고주파처리부(130, 150), 스위치(140), 및 정보복원부(160)와 동일한 구성 및 기능을 갖는 것으로 보아도 된다. 따라서 채널정보추정부(310), 고주파처리부(330, 350), 스위치(340), 및 정보복원부(360)에 대한 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
피드백정보 수신부는(555)는 기지국(600)의 피드백 정보송신부(630)로부터 수신단 간섭정보를 수신하여 송신방식 구현부(510)에 전달한다.
송신방식 구현부(510)은 채널정보추정부(510)에서 추정된 채널반응정보 및 간섭발생정보를 수신하고, 피드백정보 수신부(555)에서 수신단 간섭정보를 수신하여 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 송신방식을 구현하게 된다.
여기서, 송신방식구현부(520)에서 송신방식을 구현하는 방법에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하에서 구현되는 송신방식은 예시일 뿐, 이외에도 다양한 방법으로 구현이 가능하므로 이하의 설명에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 송신 빔형성 방법을 사용했을 때에 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 송신방식구현부(520)는 빔형성벡터 계산부(521), 및 송신 빔형성구현부(522)로 구성된다.
빔형성 벡터계산부(521)는 채널반응정보, 간섭채널정보 및 수신단 간섭정보를 입력받아 빔형성 벡터를 계산한다.
송신 빔형성구현부(522)는 빔형성 벡터계산부(521)에서 계산된 빔형성 벡터를 입력받아 송신될 신호에 각각의 안테나에 해당하는 서로 다른 가중치를 곱해서 다중 안테나로 신호를 전송한다.
이하에서는, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 송신 빔형성벡터를 계산하는 방법에 대해서 기술한다. m번째 셀의 해당 기지국에서 단말기로 피드백되는 수신단 간섭정보를 기지국에서 받는 간섭신호의 상관행렬
Figure 112007023243139-PAT00051
이라고 가정하겠다. 그리고, 수신단 간섭정보를 반영하기 위해서, 실시예 1과 실시예 2에 채널반응행렬로서
Figure 112007023243139-PAT00052
대신에
Figure 112007023243139-PAT00053
을 사용해주면, 인접 셀로부터 받는 간섭의 영향을 고려하여 송신방식을 구현할 수 있게 된다. 즉, 해당 셀의 성능과 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려하기 위해
Figure 112007023243139-PAT00054
을
Figure 112007023243139-PAT00055
으로 대체하면 실시예 1과 실시예 2에서 설명한 최소 간섭 송신 빔형성 방법과 최대 신호대-발생간섭잡음비 송신 빔형성 방법을 구현할 수 있게 된다.
도 8은 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려한 송신 방법으로서 다중 스트림 전송방법을 사용했을 때의 송신방식구현부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 송신방식 구현부(520)는 빔형성행렬 계산부(524), 스트림수 결정부(525), 스트림수 조절부(526), 및 다중스트림 빔형성구현부(528)로 구성된다.
빔형성행렬 계산부(524)는 채널반응정보, 간섭채널정보, 그리고 기지국-간섭정보를 입력으로 받아들여서, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 빔형성행렬을 계산한다.
스트림수 결정부(525)는 채널반응정보, 간섭채널정보, 그리고 수신단 간섭정보를 입력으로 받아들여서, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 스트림수를 결정한다.
스트림수 조절부(526)는 스트림수 결정부(525)에서 결정된 스트림수에 따라서 송신정보신호를 다수의 스트림으로 나누어준다.
다중스트림 빔형성구현부(528)는 각각의 스트림에 각각의 안테나에 해당하는 서로 다른 가중치를 곱해서 다중 안테나로 신호를 전송하게 된다.
이하에서는, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 스트림수 및 빔형성행렬을 계산하는 방법에 대해서 기술한다. m번째 셀의 해당 기지국에서 단말기로 피드백되는 수신단 간섭정보를 기지국에서 받는 간섭신호의 상관행렬
Figure 112007023243139-PAT00056
이라고 가정하겠다. 그리고, 수신단 간섭정보를 반영하기 위해서, 실시예 3과 실시예 4에 채널반응행렬로서
Figure 112007023243139-PAT00057
대신에
Figure 112007023243139-PAT00058
을 사용해주면, 인접 셀로부터 받는 간섭의 영향을 고려하여 송신방 식을 구현할 수 있게 된다. 즉, 해당 셀의 성능과 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들에게 받는 간섭의 영향을 고려하기 위해
Figure 112007023243139-PAT00059
을
Figure 112007023243139-PAT00060
으로 대체하면 실시예 3과 실시예 4에서 설명한 문턱값에 기초한 다중스트림 전송방법과 워터필링알고리즘에 기초한 다중스트림 전송방법을 구현할 수 있게 된다.
(해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭을 고려한 다중 사용자 송신 방법 - 하향링크시의 설명)
먼저, 해당 셀의 기지국이 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향까지 추가적으로 고려해 송신방법을 구현하기 위해서는 해당 셀의 단말기가 인접 셀들의 기지국으로부터 받는 간섭정보를 추정하여, 추정한 간섭정보를 기지국으로 피드백(Feedback)하여야 한다. 이하, 인접 셀들의 기지국로부터 해당 셀의 단말기가 받는 간섭정보를 수신단 간섭정보라 한다.
도 9는 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 기지국이 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려해서 K개의 단말기에게로 데이터 스트림을 전송하는 시스템을 보여주는 블럭도이다.
도 9에서는 하나의 셀내에 하나의 기지국(700)과 다수의 단말기(800A~800K)가 있는 것으로 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것이고, 실제적으로는 다수 의 셀이 존재하고 그 각각의 셀에는 도 9에서와 같은 하나의 기지국(700)과 다수의 단말기(800A~800K)가 존재한다.
도 9는 도 4에서 단말기가 인접 셀들의 기지국으로부터 받는 신호를 통해 수신단 간섭정보를 추정하는 과정과 추정한 수신단 간섭정보를 기지국으로 피드백하는 과정이 추가된 것으로 볼 수 있다.
기지국(700)은 채널정보추정부(710), 송신방식구현부(720), 고주파처리부(730, 750), 스위치(740), 피드백정보 수신부(755), 및 정보복원부(760)를 포함한다.
채널정보추정부(710), 송신방식구현부(720), 고주파처리부(730, 750), 스위치(740), 피드백정보 수신부(755), 및 정보복원부(760)는 전술한 상향링크시 해당 셀의 성능뿐만이 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭을 고려한 다중 사용자 전송 방법에서의 채널정보추정부(510), 송신방식구현부(520), 고주파처리부(530, 550), 스위치(540), 피드백정보 수신부(555), 및 정보복원부(560)와 동일한 구성 및 기능을 갖는 것으로 보아도 된다. 따라서 채널정보추정부(710), 송신방식구현부(720), 고주파처리부(730, 750), 스위치(740), 피드백정보 수신부(755), 및 정보복원부(560)에 대한 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져는 안될 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 다중 셀 다중 송수신 안테나 환경에서, 송신단이 인접 셀의 수신단 사이의 간섭채널정보를 얻는 방법을 제시함으로써, 신호를 송신할 때에 인접 셀들에게 주는 간섭의 영향을 고려해서 송신방식을 구현할 수 있게 된다.
둘째, 다중 셀 다중 송수신 안테나 환경에서, 해당 셀의 성능뿐만 아니라 인접 셀들에게 주는 간섭 및 인접 셀들로부터 받는 간섭의 영향을 고려하는 송신방식을 사용함으로써, 다중 셀 환경에서 필연적으로 존재하는 셀간 간섭의 영향을 효과적으로 줄일 수 있다. 따라서, 한정된 무선자원을 보다 효율적으로 사용가능하게 되고, 무선통신 시스템의 데이터 전송율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 송신 빔형성 방법, 다중스트림 전송 방법, 다중 사용자 전송 방법과 같은 다양한 송신방식을 제시함으로써, 다중 셀 환경에 있는 다양한 통신시스템에 적용할 수 있고, 해당 시스템의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (36)

  1. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 상기 제 1기지국 사이의 채널반응정보를 추정하고, 상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2기지국이 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 및
    상기 추정된 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  2. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 상기 제 1단말기 사이의 채널반응정보를 추정하고, 상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2단말기가 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부; 및
    상기 추정된 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호 의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널정보 추정부는 상기 인접하는 셀의 기지국으로부터 상기 무선 송수신 장치로의 하향링크 채널응답행렬과 상기 무선 송수신 장치로부터 상기 인접하는 셀의 기지국으로의 상향링크 채널응답행렬 사이의 채널응답상호성을 이용하여 상기 간섭채널정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 채널정보 추정부는 상기 인접하는 셀의 단말기로부터 상기 무선 송수신 장치로의 상향링크 채널응답행렬과 상기 무선 송수신 장치로부터 상기 인접하는 셀의 단말기로의 하향링크 채널응답행렬 사이의 채널응답상호성을 이용하여 상기 간섭채널정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 송신방식 구현부는, 상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성벡터 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 빔형성벡터 계산부는, 상기 간섭채널정보를 기초로 간섭채널상관행렬을 계산하고, 상기 간섭채널상관행렬의 가장 작은 아이겐값에 대응하는 아이겐벡터를 계산하여 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 빔형성벡터 계산부는, 상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 신호대 발생간섭잡음비 행렬을 계산하고, 상기 신호대 발생간섭잡음비 행렬의 가장 큰 아이겐값에 대응하는 아이겐벡터를 계산하여 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 송신방식 구현부는, 상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로,
    동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 스트림수 결정부;
    상기 결정된 스트림수에 기초하여, 상기 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 스트림수 조절부; 및
    상기 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성 행렬을 계산하여 상기 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성행렬 계산부 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  9. 청구항 8항에 있어서,
    상기 스트림수 결정부는,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 문턱값 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  10. 청구항 8항에 있어서,
    상기 스트림수 결정부는,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 워터필링 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  11. 청구항 8항에 있어서,
    상기 빔형성행렬 계산부는,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 신호대 발생 간섭잡음비 행렬을 계산하고, 상기 신호대 발생간섭잡음비 행렬의 서로 다른 아이겐벡터를 상 기 스트림수 결정부에서 결정한 스트림 수만큼 계산하고, 상기 계산된 아이겐벡터를 기초로 빔형성행렬을 계산하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  12. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 상기 제 1기지국 사이의 채널반응정보를 추정하는 제 1단계;
    상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2기지국이 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계; 및
    상기 추정된 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  13. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 1단말기가 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 채널반응정보를 추정하는 제 1단계;
    상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2단말기가 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계; 및
    상기 추정된 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 3단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 제 3단계는,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하여 상기 송신 방식을 구현하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 서로 다른 전송가중치의 도출은,
    상기 간섭채널정보를 기초로 간섭채널상관행렬을 계산하고, 상기 간섭채널상관행렬의 가장 작은 아이겐값에 대응하는 아이겐벡터를 계산하여, 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 서로 다른 전송가중치의 도출은,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 신호대-발생간섭 잡음비 행렬을 계산하고, 상기 신호대-발생간섭 잡음비 행렬의 가장 큰 아이겐값에 대응하는 아이겐 벡터를 계산하여, 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  17. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 제 3단계,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 A단계;
    상기 결정된 스트림수에 기초하여, 상기 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 B단계; 및
    상기 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성행렬을 계산하여 상기 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 C단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 A단계는, 상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 이용하여 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 A단계는, 상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 워터필링 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  20. 청구한 17항에 있어서,
    상기 C단계는,
    상기 채널반응정보 및 상기 간섭채널정보를 기초로 신호대 발생간섭잡음비 행렬을 계산하는 단계;
    상기 신호대 발생간섭잡음비 행렬의 서로 다른 아이겐벡터를 스트림수 만큼 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 아이겐벡터를 기초로 빔형성행렬을 계산하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신방법.
  21. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수 신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 제 1기지국 사이의 채널반응정보를 추정하고, 상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2기지국이 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부;
    상기 제 1기지국이 인접하는 셀의 단말기로부터 받는 간섭정보를 나타내는 수신단 간섭정보를 상기 제 1기지국으로부터 수신하는 피드백정보 수신부; 및
    상기 추정된 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  22. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 제 1단말기 사이의 채널 반응정보를 추정하고, 상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2단말기가 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 채널정보 추정부;
    상기 제 1단말기가 인접하는 셀의 기지국로부터 받는 간섭정보를 나타내는 수신단 간섭정보를 상기 제 1단말기로부터 수신하는 피드백정보 수신부; 및
    상기 추정된 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초 로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 송신방식 구현부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  23. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 송신방식 구현부는, 상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성벡터 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 빔형성벡터 계산부는, 상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 신호대-발생간섭 잡음비 행렬을 계산하고, 상기 신호대-발생간섭 잡음비 행렬의 가장 큰 아이겐값에 대응하는 아이겐벡터를 계산하여 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성벡터 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  25. 청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 송신방식 구현부는, 상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로,
    동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 스트림수 결정부;
    상기 결정된 스트림수에 기초하여, 상기 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 스트림수 조절부; 및
    상기 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성 행렬을 계산하여 상기 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 빔형성행렬 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  26. 청구항 25항에 있어서,
    상기 스트림수 결정부는 상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 문턱값 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  27. 청구항 25항에 있어서,
    상기 스트림수 결정부는 상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 워터필링 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  28. 청구항 25항에 있어서,
    상기 빔형성행렬 계산부는 상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 신호대 발생간섭잡음비 행렬을 계산하고, 상기 신호대 발생간섭잡음비 행렬의 서로 다른 아이겐벡터를 상기 스트림수 결정부에서 결정한 스트림수만큼 계산하고, 상기 계산된 아이겐벡터를 기초로 빔형성행렬을 계산하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  29. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 제 1기지국 사이의 채널 반응정보를 추정하는 제 1단계;
    상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2기지국으로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2기지국이 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계;
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 기지국에서 추정된 수신단 간섭정보를 수신하는 제 3단계; 및
    상기 추정된 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 4단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  30. 다중 셀 환경에서 통신을 위해 복수의 안테나를 갖는 무선 송수신 장치에 의해 무선 신호를 송신하는 방법으로서,
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 제 1단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 무선 송수신 장치와 제 1단말기 사이의 채널 반응정보를 추정하는 제 1단계;
    상기 무선 송수신장치가 속한 셀에 인접하는 셀의 제 2단말기로부터 수신한 신호를 이용하여, 상기 제 2단말기가 상기 무선 송수신 장치의 송신 동작에 의해 받게 될 간섭 정도를 나타내는 간섭채널정보를 추정하는 제 2단계;
    상기 무선 송수신 장치가 속한 셀에 함께 속해 있는 기지국에서 추정된 수신단 간섭정보를 수신하는 제 3단계; 및
    상기 추정된 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로, 송신될 무선신호의 송신 방식을 구현하는 제 4단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  31. 청구항 29 또는 청구항 30 에 있어서,
    상기 제 3단계는,
    상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  32. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서,
    상기 제 3단계는,
    상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 신호대 발생간섭 잡음비 행렬을 계산하는 단계;
    상기 신호대 발생간섭 잡음비 행렬의 가장 큰 아이겐값에 대응하는 아이겐 벡터를 계산하는 단계; 및
    상기 송신될 무선신호에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  33. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서,
    상기 제 3단계는,
    상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 다중스트림 전송시 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 A단계;
    상기 결정된 스트림수에 기초하여, 상기 송신될 무선 신호를 다수의 스트림으로 나누어주는 B단계; 및
    상기 결정된 스트림수 만큼의 열벡터로 이루어진 빔형성 행렬을 계산하여 상기 다수의 스트림에 곱해지는 서로 다른 전송가중치를 도출하는 C단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신 장치.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 A단계는,
    상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 문턱값 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  35. 청구항 33에 있어서,
    상기 A단계는,
    상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 서로 다른 송신빔에 의해서 송신될 스트림의 신호대 발생간섭잡음비를 계산하고, 상기 계산된 신호대 발생간섭잡음비를 기초로 워터필링 알고리즘에 의해서 동시에 전송되는 스트림수를 결정하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신 방법.
  36. 청구항 33에 있어서,
    상기 C단계는,
    상기 채널반응정보, 상기 간섭채널정보, 및 수신단 간섭정보를 기초로 신호대 발생간섭잡음비 행렬을 계산하는 단계;
    상기 신호대 발생간섭잡음비 행렬의 서로 다른 아이겐벡터를 스트림수 만큼 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 아이겐벡터를 기초로 빔형성행렬을 계산하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 송신방법.
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