KR20100062368A - 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로, 하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터들을 정의하는 과정과, 상기 협력 기지국 클러스터들 중 간섭을 제거하고자하는 주변 기지국과 상기 단말의 서빙 기지국이 그룹으로 형성된 협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정과, 상기 선택된 협력 기지국 클러스터에 매핑되는 서브 밴드를 이용하여 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템을 제공한다.
PMI(Precoding Matrix Index), precoding vector

Description

협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템{A communication method of cooperation with base stations using clustering cooperation in a wireless communication network and a system thereof}
본 발명은 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로, 특히, 다양한 협력 기지국 그룹을 가지는 협력 기지국 클러스터를 선택할 수 있는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
다중 안테나(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 무선 통신 시스템에서, 셀 간 간섭을 감소시키기 위한 노력은 꾸준히 있어왔으나, 최근 기지국간의 협력을 통해 좀 더 적극적으로 간섭을 감소시키는 기법이 연구되고 있다. 본 발명은 이러한 기지국간 협력을 통한 간섭 감소를 효과적으로 운영하기 위한 기법을 제안한다. 적은 양의 정보 교환을 요구하는 기지국 협력 기술로는 PMI restriction (또는 PMI recommendation) 이라는 방법이 잘 알려져 있다.
도 1은 일반적인 기지국 협력 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 2개의 인접한 셀(121, 221)을 관장하는 제1 기지국 및 제2 기지 국(111, 211)과 각 셀에 속한 제1 및 제2 단말(101, 201)이 도시되었다. 여기서, 제1 단말(101)이 제1 및 제2 기지국(111, 211)의 셀의 중첩 지역에 위치하였다고 가정한다.
그러면, 제2 기지국(211)이 제2 단말(201)에 전송한 신호는 제1 단말(101)에 강한 세기로 전달될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 단말(101, 201)이 같은 시간-주파수(time-frequency) 자원을 사용하고 있다면, 이러한 신호는 제1 단말(101)에 큰 간섭 신호로 작용할 것이다. 이러한 이유로 주파수 재사용률(frequency reuse)이 1인 무선 시스템의 경우 셀 에지(edge) 단말의 성능이 크게 제한된다.
PMI 제한(PMI restriction)은 위와 같은 문제를 다중 안테나를 이용하여 해결하는 방법이다. 제1 단말(101)은 제1 기지국(111)과 제2 기지국(211) 간의 하향링크 채널을 추정하고 제2 기지국(211)이 프리코딩 매트릭스(precoding matrix)(혹은 vector) 중 제1 단말(101)에 가장 큰 간섭을 미칠 것으로 예상되는 프리코딩 매트릭스를 구한다.
그런 다음, 구해진 프리코딩 매트릭스의 인덱스(PMI, precoding matrix index)를 제1 기지국(111)으로 전송(feedback)하면 제1 기지국(111)은 제2 기지국(211)에게 이러한 정보(프리코딩 매트릭스의 인덱스)를 전송하고, 제2 기지국(211)은 이 정보를 기반으로 제2 단말(201)에 데이터를 전송할 때, 제1 기지국(111)이 제한(restriction)한 프리코딩 메트릭스를 사용하지 않는다.
PMI 제한(restriction)은 셀 에지(edge) 단말의 셀 간 간섭 감소를 위한 효과적인 방법이지만, 정해진 하나의 셀로부터의 간섭만 제어할 수 있다. PMI 제한의 개념을 확장하여 3개의 셀 간에 간섭 제어를 위해서 사용하는 방식도 있지만 이 경우 역시 이미 정해진 2 개의 셀로부터의 간섭만 제어할 수 있을 뿐이다.
하지만, 실제 셀룰러(cellular) 환경은 2개 또는 3개의 셀이 다른 모든 셀로부터 완전히 분리(isolated) 되어 있는 것이 아니라, 다중 셀이 분리(isolation)되지 않고 서로 간섭을 미치며 공존한다. 또한 각 셀(cell) 마다 여러 개의 섹터(sector)를 갖는 등 어느 일 단말의 인접 셀(또는 섹터)의 수를 하나 또는 두 개로 제한할 수 없다. 즉, 기지국 협력을 통해 간섭 제어를 하되, 이들 중 주된 간섭을 보내는 기지국과의 협력을 하지 못한다면 간섭 제어 효과를 별로 얻지 못할 수도 있다. 특히, 완전히 분리(isolated) 되어 있지 않은 실제 셀룰러(cellular) 환경에서 미리 협력 기지국 그룹을 정해두면, 정해진 협력 기지국 그룹들간에 다시 셀 에지(edge)가 존재하여 해당 셀 에지(edge)에 위치한 단말은 기지국 협력 기술의 혜택을 받을 수 없는 것이다.
따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은, 기지국 협력 통신 기법을 사용하는 통신 방법에 있어서, 단말에 가장 많은 간섭을 주는 셀 또는 섹터를 선택하여 기지국 협력 통신 기법에 따라 통신을 수행할 수 있는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 통신 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법은, 하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터들을 정의하는 과정과, 상기 협력 기지국 클러스터들 중 간섭을 제거하고자하는 주변 기지국과 상기 단말의 서빙 기지국이 그룹으로 형성된 협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정과, 상기 선택된 협력 기지국 클러스터에 매핑되는 서브 밴드를 이용하여 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하는 과정을 포함한다.
협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은 상기 단말이 주변 기지국들의 채널 상태를 측정하여, 단말에 가장 주된 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국과 상기 단말의 서빙 기지국이 그룹으로 형성된 협력 기지국 클러스터를 선택하는 것을 특징으로 한다.
협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은 상기 단말이 주변 기지국들의 채널 상태를 측정하여, 측정한 채널 상태에 따라 셀 간섭이 심한 주변 기지국의 순위를 서빙 기지국에 보고하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 보고한 순위에 따라, 간섭이 가장 심한 주변 기지국과 상기 서빙 기지국이 포함되는 협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은 상기 단말이 인접한 기지국의 채널 상태를 측정하는 과정과, 상기 단말이 인접한 기지국의 무선 채널 환경에 따라 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국이 서빙 기지국과 같은 그룹으로 포함된 협력 기지국 클러스터들을 기지국에 보고하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 협력 기지국 클러스터들 중 어느 하나를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은 상기 단말이 인접한 기지국의 채널 상태를 측정하는 과정과, 상기 단말이 측정한 채널 정보를 통해 얻을 수 있는 서브 밴드 별 채널 품질(CQI)과 서브밴드 별로 정의된 협력 기지국 클러스터 정보를 이용하여 예상되는 서브밴드 별 채널 품질 개선 예상치(delta CQI)를 기지국에 보고하는 과정과, 상기 서빙 기지국이 상기 서브밴드 중 채널 품질과 채널 품질 개선 예상치 정보를 이용하여 상기 서브 밴드들 중 어느 하나를 선택함으로써 해당 서브 밴드에 매핑된 협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법을 위한 시스템은, 하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 정의하여, 정의된 협력 기지국 클러스터를 공유하는 기지국들; 인접한 기지국의 채널 상태를 측정하여 측정된 채널 상태 및 채널 상태에 따른 간섭의 정도를 서빙 기지국에 보고하는 단말; 및 상기 측정한 채널 상태에 따라 상기 단말에 적합한 협력 기지국 클러스터를 선택하는 상기 서빙 기지국;을 포함한다.
상기 서빙 기지국은 상기 단말로부터 셀 간섭이 심한 주변 기지국의 순위를 보고 받고, 보고 받은 순위에 따라, 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국과 상기 서빙 기지국이 하나의 협력 기지국 그룹에 포함되는 협력 기지국 클러스터를 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 서빙 기지국은 상기 단말로부터 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국이 서빙 기지국과 같은 그룹으로 포함된 협력 기지국 클러스터들을 보고 받고, 보고 받은 협력 기지국 클러스터들 중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 서빙 기지국은 상기 단말로부터 서브밴드 별 채널 품질과 채널 품질 개선 예상치를 보고 받고, QoS, 재전송여부 등의 다른 스케줄링 파라미터를 고려하여 단말에 서브 밴드를 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서빙 기지국은 선택된 협력 기지국 클러스터가 매핑된 서브 밴드를 상기 단말의 전송 자원으로 할당하고, 상기 협력 기지국 클러스터의 협력 기지국과 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단말에 서로 다른 협력 기지국 그룹을 가지는 협력 기지국 클러스터들 중 단말에 가장 심한 간섭을 유발하는 기지국과 단말의 서빙 기지국을 멤버로 가지는 협력 기지국 클러스터를 선택하여, 해당 서브 밴드에 전송 자원 을 할당함으로써, 기지국 협력 통신 기법에서 효과적인 간섭 제거를 수행할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 협력 기지국 통신 방법을 수행하는 무선 통신 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 협력 통신 기법을 위한 무선 통신 시스템은,
단말(100)과, 상기 단말의 서빙 기지국(200)과, 상기 서빙 기지국(100)과 상기 단말에 간섭을 제거하기 위하여 기지국 협력 통신 기법에 따른 통신을 수행하는 협력 기지국(300)을 포함한다. 여기서 협력 기지국(300)은 다수개가 될 수 있다. 특히, 협력 지기국(300)은 서빙 기지국(200)의 셀 내의 단말의 위치에서 가장 간섭이 심한 기지국이 될 수 있다. 이때, 서빙 기지국과 협력 기지국을 하나의 "협력 기지국 그룹(축약하여 "그룹")"으로 하여 통신을 수행함으로써, 간섭을 가장 효과적으로 제거할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 실시 예에 따르면, 단말에 가장 간섭이 심한 기지국 을 협력 기지국(300)으로 설정하기 위하여, 다양한 선택이 가능한 복수의 "협력 기지국 클러스터(축약하여, "클러스터")"를 정의한다. 각 협력 기지국 클러스터는 서로 높은 간섭을 미칠 것으로 예상되는 기지국을 멤버로 하는 협력 기지국 그룹이다. 가령, 단말(100) 또는 서빙 기지국(200)은 단말(100)에 가장 간섭이 심한 기지국을 서빙 기지국(200)과 같은 그룹으로 하는 협력 기지국 클러스터를 선택하여, 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행할 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터 설정 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 하향 링크 채널(10)이 도시되었다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 하향 링크 채널을 복수개의 서브 밴드로 구분한다. 그런 다음, 구분한 서브 밴드에 각각 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 설정한다.
도 3에서는 제1 및 제2 서브밴드(11, 12)를 도시하였다. 도 2의 제1 서브 밴드(11) 및 제2 서브밴드(12)에 매핑되는 협력 기지국 클러스터는 각각 제1 협력 기지국 클러스터(21) 및 제2 협력 기지국 클러스터(22)라고 가정한다.
협력 기지국 클러스터는 2 이상의 셀(또는 섹터)를 멤버로 하는 협력 기지국 그룹들을 가진다. 각 협력 기지국 그룹은 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 협력 기지국 클러스터(21, 22)는 협력 기지국 그룹의 구성이 다르다.
예컨대, 제1 협력 기지국 클러스터(21)의 어느 일 그룹을 살펴보면, 제1 섹터를 기준으로, 제2 및 제3 섹터가 하나의 그룹을 이룬다. 이에 반해, 제2 기지국 협력 클러스터의 그룹은 제1 섹터를 기준으로, 제4 및 제5 섹터가 하나의 그룹을 이룬다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 서브 밴드에 각각 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 가지며, 이러한 협력 기지국 클러스터는 그룹의 구성이 서로 다르다. 이는 어느 일 섹터(또는 셀)에 위치한 단말의 가장 간섭이 심한 섹터(또는 셀)가 어느 일 섹터(또는 셀) 내에서의 단말의 위치에 따라 달라질 수 있기 때문이다.
따라서 단말에 서로 다른 협력 기지국 그룹을 가지는 협력 기지국 클러스터들 중 단말에 가장 심한 간섭을 유발하는 기지국과 단말의 서빙 기지국을 멤버로 가지는 협력 기지국 클러스터를 선택하여, 해당 서브 밴드에 전송 자원을 할당함으로써, 기지국 협력 통신 기법에서 효과적인 간섭 제거를 수행할 수 있다.
그러면, 보다 자세히 본 발명의 실시 예에 다른 협력 기지국 클러스터 할당 방법에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터는 그 멤버가 셀 또는 섹터가 될 수 있으며, 하나의 협력 기지국 그룹은 적어도 2개의 멤버를 가진다. 이하에서는 다양한 협력 기지국 클러스터의 구성 예에 대해서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서, 각 기지국은 고유의 셀 아이디(PCID, Physical Cell ID)를 가지는 3개의 섹터로 분할되며, 각 기지국은 지향성 안테나를 이용하여, 각 섹터 별로 다른 신호를 전송할 수 있다.
특히, 도 4에서, 각 협력 기국 클러스터는 복수의 협력 기지국 그룹을 가진다. 여기서, 협력 기지국 그룹의 일 멤버는 섹터이며, 3개의 섹터가 하나의 협력 기지국 그룹을 형성한다. 또한, 5개의 협력 기지국 클러스터가 존재하며, 5개의 협력 기지국 클러스터는 각기 다른 하향링크 채널의 서브 밴드에 각각 매핑된다.
여기서, 각 클러스터들의 그룹 구성을 섹터 1-1을 기준으로 살펴보기로 한다. 도시한 바와 같이, 클러스터 A는 섹터 1-1, 섹터 3-2, 및 섹터 4-3이 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 B는 섹터 1-1, 섹터 2-2, 및 섹터 3-3이 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 C는 섹터 1-1, 섹터 3-2, 및 섹터 3-3이 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 D는 섹터 1-1, 섹터 1-2, 및 섹터 4-3이 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 E는 섹터 1-1, 섹터 1-3, 및 섹터 2-2가 하나의 그룹을 형성한다.
섹터 1-1에서 단말이 영역 A에 위치한다고 가정하면, 단말에 가장 간섭이 심한 섹터는 섹터 3-2, 및 섹터 4-3이 될 것이다. 그러므로 클러스터 A를 선택하여, 클러스터 A에 매핑된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하면, 섹터 1-1, 섹터 3-2, 및 섹터 4-3이 기지국 협력 기법을 통해 통신을 수행함으로써, 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 섹터 1-1에서 단말이 영역 B에 위치한다고 가정하면, 단말에 가장 간섭이 심한 섹터는 섹터 2-2, 및 섹터 3-3이 될 것이다. 그러므로 클러스터 B를 선 택하여, 클러스터 B에 매핑된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하면, 섹터 1-1, 섹터 2-2, 및 섹터 3-3이 기지국 협력 기법을 통해 통신을 수행함으로써, 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
이와 같이, 섹터 1-1에서 단말이 영역 C, D, E에 각각 위한 경우에도, 각 영역에 따라 간섭이 심한 섹터들은 서로 다르며, 각각의 경우에 적합한 클러스터를 선택하여, 선택한 클러스터에 매핑된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하면, 단말에 가장 간섭이 가장 심한 섹터간에 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행함으로써, 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 단말이 영역 C에 위치한 경우의 간섭이 가장 심한 섹터는 섹터 3-2, 및 섹터 3-3이며, 단말이 영역 D에 위치한 경우의 간섭이 가장 심한 섹터는 섹터 2-2 및 섹터 4-3이고, 단말이 영역 E에 위치한 경우의 간섭이 가장 심한 섹터는 섹터 1-3 및 섹터 2-2가 된다. 따라서 각 경우에 클러스터 C, D 및 E를 선택하여, 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하면, 효과적으로 간섭을 제거할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터에 대해서 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서, 각 기지국은 3개의 섹터로 분할되며, 각 기지국은 지향성 안테나를 이용하여, 각 섹터 별로 다른 신호를 전송할 수 있다. 특히, 도 5에서, 협력 기국 클러스터들은 협력 기지국 그룹의 일 멤버가 섹터이며, 6개의 섹터가 하나의 협 력 기지국 그룹을 형성한다.
도시한 바와 같이, 제1 클러스터는 섹터 1-1을 포함하며, 섹터 1-2, 3-2, 3-3, 4-3 및 5-1이 하나의 그룹을 이룬다. 반면, 제2 클러스터는 섹터 1-1을 포함하며, 섹터 1-3, 2-2, 3-3, 7-1 및 7-2가 하나의 그룹을 이룬다. 이처럼, 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 그룹의 멤버의 수는 2 이상이며, 다양한 수로 설정할 수 있다. 또한, 다른 멤버의 수를 갖는 클러스터를 형성할 수 있음도 물론이다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 협력 기국 클러스터들의 어느 일 그룹은 일 멤버가 하나의 셀이며, 각 그룹은 4개의 셀을 하나의 협력 기지국 그룹으로 한다. 여기서, 클러스터 A, B, C, 및 D를 포함하여 4개의 협력 기지국 클러스터가 존재하며, 4개의 협력 기지국 클러스터는 각각 하향링크 채널의 4개의 서브 밴드에 각각 매핑된다.
각 클러스터들의 그룹 구성을 셀 1을 기준으로 살펴보기로 한다. 도시한 바와 같이, 클러스터 A는 셀 1, 2, 3 및 4가 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 B는 셀 1, 4, 5, 및 6이 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 C는 셀 1, 6, 7, 및 8이 하나의 그룹을 형성한다. 클러스터 D는 셀 1, 2, 8, 및 9가 하나의 그룹을 형성한다.
셀 1에서 단말이 영역 A에 위치한다고 가정하면, 단말에 가장 간섭이 심한 셀은 셀 2 및 셀 3이 될 것이다. 그러므로 클러스터 A를 선택하여, 클러스터 A에 매핑된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하면, 셀 1, 2, 3 및 4가 기지국 협력 기법을 통해 통신을 수행함으로써, 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 셀 1에서 단말이 영역 B에 위치한다고 가정하면, 단말에 가장 간섭이 심한 셀은 셀 4, 5, 및 6이 될 것이다. 그러므로 클러스터 B를 선택하여, 클러스터 B에 매핑된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하면, 셀 1, 4, 5, 및 6이 기지국 협력 기법을 통해 통신을 수행함으로써, 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
이와 같이, 셀 1에서 단말이 영역 D, E에 각각 위한 경우에도, 각 영역에 따라 간섭이 심한 셀들은 서로 다르며, 각각의 경우에 적합한 클러스터를 선택하여, 선택한 클러스터에 매핑된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하면, 단말에 가장 간섭이 가장 심한 셀간에 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행함으로써, 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 단말이 영역 C에 위치한 경우의 간섭이 가장 심한 셀은 셀 6 및 7며, 단말이 영역 D에 위치한 경우의 간섭이 가장 심한 셀은 셀 2, 8 및 9가 될 수 있다. 따라서 각 경우에 클러스터 D 및 E를 선택하여, 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하면, 효과적으로 간섭을 제거할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 서로 다른 멤버 구성을 협력 기지국 그룹으로 하는 다양한 협력 기지국 클러스터를 정의하고, 정의된 협력 지기국 클러스터에 매핑되는 다양한 서브 밴드 중 단말에 가장 간섭이 심한 멤버들을 가지는 그룹이 포함된 협력 기지국 클러스터가 매핑된 서브 밴드를 통해 단말에 전송 자원을 할당하여 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하는 경우 단말의 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시 예에 다른 기지국 협력 통신 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 다른 기지국 협력 통신 방법은, 각 서브 밴드에 매핑되어 정의된 기지국 협력 클러스터를 선택하여, 선택한 기지국 협력 클러스터에 따라 기지국 협력 통신을 수행한다. 이때, 기지국 협력 클러스터를 선택하는 방법은, 기지국이 선택하거나, 단말이 선택할 수 있다.
먼저, 기지국이 기지국 협력 클러스터를 선택하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 기지국 협력 클러스터를 선택하여 기지국 협력 통신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에서, 앞서 설명한 바와 같이, 기지국들은 하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드별로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 정의하였다고 가정한다. 또한, 이러한 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터는 기지국들이 공유하고 있다고 가정한다.
도 7을 참조하면, 단말(100)은 S703 단계에서 자신의 위치에 인접한 주변 기지국들의 하향 링크 채널을 측정한다. 그런 다음, S705 단계에서 단말(100)은 측정된 무선 환경 및 측정된 무선 환경에 따른 간섭 정보를 서빙 기지국(200)으로 전송한다. 여기서, 간섭 정보는 자신에 간섭이 되는 셀(또는 섹터)들 중 간섭이 심한 순으로 정렬하여 전송되는 정보이다. 이러한 간섭 정보는 협력 정보가 매핑되어 전송될 수 있다.
다음의 <표 1>은 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 정보를 설명하기 위한 것이 다.
간섭 순위 셀(또는 섹터) 협력 정보(PMI 제한인 경우)
1 셀 4 index #2
2 셀 5 index #3
3 셀 6 index #1
4 셀 2 index #7
5 셀 3 index #4
<표 1> 및 도 5를 참조하면, 셀 1에서 단말이 영역 B에 위치한다고 가정한다. 이때, 단말(100)이 주변 기지국의 무선 채널 환경을 측정한 결과, 간섭이 심한 셀의 순위는 나타낸 바와 같이, 셀 4, 셀 5, 셀 6, 셀 2, 및 셀 3 순이 될 수 있다. 이러한 경우, 단말(100)은, <표 1>에 도시한 바와 같이, 간섭이 심한 정도를 순차로 나타내는 간섭 정보를 서빙 기지국(200)으로 전송한다.
또한, 간섭 정보는 간섭을 주는 셀에 각각에 매핑되는 협력 정보를 포함한다. 이때, 협력 통신 정보는 단말의 주변 기지국들의 채널 측정 값, PMI 제한(PMI restriction), PMI 요청(PMI recommendation), 및 서브 밴드 off 값이 될 수 있다.
여기서, 채널 측정값은 단말과 각 주변 기지국들 사이의 측정된 채널 행렬이 될 수 있으며, PMI 제한(restriction)은 주변 기지국들이 기 저장된 코드북(codebook)에 정의된 프리코드 매트릭스(Precode matrix) 중 자신에 간섭이 가장 심할 것으로 예상되는 프리코드 벡터를 사용하지 않도록 제한하기 위한 정보이다. PMI 요청(PMI recommendation)는 기지국들간에 공유되는 코드북(codebook)에 정의된 프리코드 매트릭스(Precode matrix) 중 자신에 간섭이 가장 적을 것으로 예상되는 프리코드 벡터를 사용하도록 요청하기 위한 정보이다. 또한, 서브 밴드 off 값은 간섭이 없도록 주변 기지국 중 특정 기지국이 신호를 전송하지 않도록 요청하기 위한 값이다. <표 1>에서는 PMI 제한인 경우의 예를 나타내었다. 셀 4의 경우 프리코드 매트릭스의 벡터를 지시하는 인덱스(index #2)를 전송할 수 있다. 한편, 기지국 협력 기법이 PMI 요청인 경우, 요청하는 프리코드 벡터를 지시하는 인덱스를 전송할 수 도 있다.
상술한 바와 같은 간섭 정보를 수신한 서빙 기지국(200)은 S507 단계에서 간섭 정보를 참조하여 협력 기지국 클러스터들 중 단말(100)에 가장 간섭이 심할 것 측정되는 주변 기지국이 포함되는 협력 기지국 클러스터를 선택한다.
예컨대, <표 1> 및 도 6을 참조하면, 서빙 기지국(200)은 간섭이 가장 심한 셀의 순서가 셀 4, 셀 5, 셀 6, 셀 2, 및 셀 3 순이므로, 클러스터 B를 선택할 수 있다.
클러스터를 선택한다는 것은 해당 클러스터와 매핑 되어 있는 서브밴드를 선택하는 것이다. 이때, 서빙 기지국(200)은 이러한 간섭 제거 기법을 고려하여, 특정 단말의 서브 밴드를 선택할 수 도 있으며, 이러한 간섭 제거 기법을 고려한 채널 상황 뿐 아니라 QoS 등을 고려하여 서브 밴드를 선택할 수 있다.
그런 다음, 서빙 기지국은 S709 단계에서 해당 협력 기지국 클러스터가 매핑된 서브 밴드에 단말(100)의 전송 자원을 할당하여, S711 단계에서 해당 협력 기지국 클러스터에 속한 협력 기지국들과 기지국 협력 기법에 따라 단말(100)과 통신을 수행한다. 이때, 서빙 기지국(200)은 기지국 협력 기법에 따라 협력 기지국 클러스터에 속한 타 기지국에 PMI 제한(restriction) 또는 PMI 요청(PMI recommendation)을 하거나, 타 기지국의 해당 서브 밴드를 "on" 또는 "off" 하도록 하여 통신을 수행할 수 있다. 또한, 타 기지국과 널링(nulling) 기법을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기지국이 기지국 협력 클러스터를 선택하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기지국이 기지국 협력 클러스터를 선택하여 기지국 협력 통신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서, 앞서 설명한 바와 같이, 기지국들은 하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드별로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 정의하였다고 가정한다. 또한, 이러한 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터는 기지국들이 공유하고 있다고 가정한다.
도 8을 참조하면, 서빙 기지국(200)은 S801 단계에서 단말에 기 정의된 협력 기지국 클러스터의 리스트를 제공한다. 이때, 서빙 기지국(200)은 기 정의된 협력 기지국 클러스터의 리스트를 브로드캐스트를 통해 서빙 기지국(200)의 셀 커버리지내의 단말(100)에 전송할 수 있다.
한편, 단말(100)은 S803 단계에서 자신의 위치에 인접한 주변 기지국들의 무선 환경을 측정한다. 그런 다음, S805 단계에서 단말(100)은 측정한 무선 환경 및 무선 환경에 따른 "클러스터 추천 정보"를 자신의 서빙 기지국(200)으로 전송한다.
클러스터 추천 정보는 단말이 측정한 무선 환경을 기초로 하여 앞서(S801) 수신한 클러스터 리스트에서 단말이 원하는 클러스터를 추천하기 위한 것이다.
즉, 단말은 단말에 간섭이 가장 심한 셀(또는 섹터)이 자신의 서빙 기지국과 그룹이 형성되어 있는 협력 기지국 클러스터를 서빙 기지국이 선택하도록 추천하기 위한 것이다. 이러한 클러스터 추천 정보를 <표 2>를 통해 살펴보기로 한다.
다음의 <표 2>는 본 발명의 실시 예에 따른 추천 정보를 설명하기 위한 것이다.
추천 순위 클러스터 협력 정보
1 클러스터 A 클러스터 A의 서빙 기지국이 속한 그룹의 다른 기지국들에 대한 협력 정보
2 클러스터 B 클러스터 B의 서빙 기지국이 속한 그룹의 다른 기지국들에 대한 협력 정보
3 ... ...
<표 2> 및 도 6을 참조하면, 셀 1에서 단말(100)이 영역 A 및 영역 B의 사이(영역 E)에 위치한다고 가정한다. 이때, 단말(100)이 주변 기지국의 무선 채널 환경을 측정한 결과, 간섭이 있는 셀들은 셀 2, 셀 3, 셀 4, 셀 5, 및 셀 6이라고 가정한다. 이러한 경우, 단말(100)에 간섭을 효과적으로 제거하기 위해서는 셀 1, 2, 3, 4를 하나의 그룹으로 하는 클러스터 A 및 셀 1, 4, 5, 및 6을 하나의 그룹으로 하는 클러스터 B 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다. 따라서 단말(100)은 서빙 기지국(200)이 클러스터 A 및 클러스터 B 중 어느 하나를 선택하도록 추천 정보를 전송한다. 이때, 셀 2 및 셀 3이 셀 5 및 6 보다 간섭이 조금 더 심한 경우, 추천순위를 클러스터 A를 1 순위로 하여 전송한다.
또한, 클러스터 추천 정보는 협력 정보를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이때, 협력 정보는 단말의 주변 기지국들의 채널 측정 값, PMI 제한(PMI restriction), PMI 요청(PMI recommendation), 및 서브 밴드 off 값이 될 수 있다. 따라서 추천 정보는 각 클러스터의 셀들에 대한 협력 정보를 더 포함하여 전송할 수 있다.
한편, 클러스터 추천 정보의 전송시, 협력 정보를 제외하고 전송할 수 있다. 즉, 추천 정보를 및 협력 정보를 전송하는 것은 항상 같이 일어날 필요는 없다. 가령, 클러스터 추천 정보는 단말이 측정한 롱-텀(long-term) 채널 정보만을 이용하여 서빙 기지국에 전송하며, 협력 정보는 기지국 협력 기법을 수행할 때마다 효과를 높이기 위해 매번 전달할 수 있다.
또한, S805 단계에서 단말(100)은 측정한 무선 환경 및 무선 환경에 따른 "클러스터 추천 정보 전송과 더불어, 단말(100)이 측정한 채널 정보를 통해 얻을 수 있는 서브 밴드 별 채널 품질(CQI)과 서브 밴드 별로 정의된 협력 기지국 클러스터 정보를 이용하여 예상되는 서브 밴드 별 채널 품질 개선 예상치(delta CQI)를 서빙 기지국(200)에 전송할 수 있다. 여기서, CQI는 간섭 제어를 하지 않았을 때의 채널 품질이고, delta CQI는 해당 서브밴드에 매핑된 클러스터를 통해 간섭 제어를 했을 때 예상되는 채널 품질 개선치입니다.
상술한 바와 같은 클러스터 추천 정보를 수신한 서빙 기지국(200)은 S807 단계에서 추천 정보의 클러스터 중 어느 하나를 선택한다.
이때, 서빙 기지국(200)은 추천 정보의 클러스터에 매핑되는 서브 밴드 중 채널 품질과 채널 품질 개선 예상치 정보를 이용하여, 서브 밴드들 중 어느 하나를 선택함으로써 해당 서브 밴드에 매핑된 협력 기지국 클러스터를 선택할 수 있다. 즉, 단말(100)이 보고한 CQI 및 delta CQI 정보를 더 고려하여 클러스터를 선택할 수 있다.
그런 다음, 서빙 기지국(200)은 S809 단계에서 해당 협력 기지국 클러스터가 매핑된 서브 밴드에 단말의 전송 자원을 할당하며, S811 단계에서 해당 협력 기지국 클러스터에 속한 기지국들과 기지국 협력 기법에 따라 단말(100)과 통신을 수행한다. 이때, 서빙 기지국(200)은 기지국 협력 기법에 따라 협력 기지국 클러스터에 속한 타 기지국에 PMI 제한(restriction) 또는 PMI 요청(PMI recommendation)을 하거나, 타 기지국의 해당 서브 밴드를 "on" 또는 "off" 하도록 하여 통신을 수행할 수 있다. 또한, 타 기지국과 널링(nulling) 기법을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
다음으로, 단말이 기지국 협력 클러스터를 선택하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 기지국 협력 클러스터를 선택하여 기지국 협력 통신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서, 도 7 또는 도 8과 마찬가지로, 기지국들은 하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드별로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 정의하였다고 가정한다. 또한, 이러한 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터는 기지국들이 공유하고 있다고 가정한다.
도 9를 참조하면, 서빙 기지국(200)은 S901 단계에서 단말에 기 정의된 협력 기지국 클러스터의 리스트를 제공한다. 이때, 서빙 기지국(200)은 기 정의된 협력 기지국 클러스터의 리스트를 브로드캐스트를 통해 서빙 기지국(200)의 셀 커버리지내의 단말(100)에 전송할 수 있다.
한편, 단말(100)은 S903 단계에서 자신의 위치에 인접한 주변 기지국들의 무선 환경을 측정한다. 그런 다음, S905 단계에서 단말(100)은 측정한 무선 환경에 따라 자신에 적합한 클러스터를 선택한다. 즉, 단말(100)은 자신에게 가장 간섭이 심한 셀들이 자신의 서빙 기지국(200)과 같은 그룹을 형성하는 클러스터를 선택한다.
이어서, 단말(100)은 S907 단계에서 자신이 선택한 클러스터와, 해당 클러스터에서 자신의 서빙 기지국과 같은 그룹에 속한 협력 기지국들에 대한 협력 정보를 서빙 기지국(200)으로 전송한다. 이때, 협력 기지국의 협력 정보는 단말의 주변 기지국들의 채널 측정 값, PMI 제한(PMI restriction), PMI 요청(PMI recommendation), 및 기지국 on/off 값이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 단말이 선택한 클러스터 및 협력 정보를 수신한 서빙 기지국(200)은 S909 단계에서 해당 협력 기지국 클러스터에 매핑된 서브 밴드에 단말의 전송 자원을 할당하고, S911 단계에서 해당 협력 기지국 클러스터에 속한 기지국들과 기지국 협력 기법에 따라 단말과 통신을 수행한다. 이때, 서빙 기지국은 기지국 협력 기법에 따라 협력 기지국 클러스터에 속한 타 기지국에 PMI 제한(restriction) 또는 PMI 요청(PMI recommendation)을 하거나, 타 기지국의 해당 서브밴드를 "on" 또는 "off" 하도록 하여 통신을 수행할 수 있다. 또한, 타 기지국과 널링(nulling) 기법을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 일반적인 기지국 협력 기법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 협력 기지국 통신 방법을 수행하는 무선 통신 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터 설정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 협력 기지국 클러스터를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국이 기지국 협력 클러스터를 선택하여 기지국 협력 통신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기지국이 기지국 협력 클러스터를 선택하여 기지국 협력 통신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 단말이 기지국 협력 클러스터를 선택하여 기지국 협력 통신을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면.

Claims (8)

  1. 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법에 있어서,
    하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터들을 정의하는 과정과,
    상기 협력 기지국 클러스터들 중 간섭을 제거하고자하는 주변 기지국과 상기 단말의 서빙 기지국이 그룹으로 형성된 협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정과,
    상기 선택된 협력 기지국 클러스터에 매핑되는 서브 밴드를 이용하여 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법.
  2. 제1항에 있어서,
    협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은
    상기 단말이 주변 기지국들의 채널 상태를 측정하여, 단말에 가장 주된 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국과 상기 단말의 서빙 기지국이 그룹으로 형성된 협력 기지국 클러스터를 선택하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법.
  3. 제1항에 있어서,
    협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은
    상기 단말이 주변 기지국들의 채널 상태를 측정하여, 측정한 채널 상태에 따라 셀 간섭이 심한 주변 기지국의 순위를 서빙 기지국에 보고하는 과정과,
    상기 서빙 기지국이 상기 보고한 순위에 따라, 간섭이 가장 심한 주변 기지국과 상기 서빙 기지국이 포함되는 협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법.
  4. 제1항에 있어서,
    협력 기지국 클러스터를 선택하는 과정은
    상기 단말이 인접한 기지국의 채널 상태를 측정하는 과정과,
    상기 단말이 인접한 기지국의 무선 채널 환경에 따라 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국이 서빙 기지국과 같은 그룹으로 포함된 협력 기지국 클러스터들을 기지국에 보고하는 과정과,
    상기 서빙 기지국이 상기 협력 기지국 클러스터들 중 어느 하나를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법.
  5. 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법을 위한 시스템에 있어서,
    하향 링크 채널을 복수의 서브 밴드별로 구분하고, 구분된 각 서브 밴드에 매핑되는 협력 기지국 클러스터를 정의하여, 정의된 협력 기지국 클러스터를 공유하는 기지국들;
    인접한 기지국의 채널 상태를 측정하여 측정된 채널 상태 및 채널 상태에 따른 간섭의 정도를 서빙 기지국에 보고하는 단말; 및
    상기 측정한 채널 상태에 따라 상기 단말에 적합한 협력 기지국 클러스터를 선택하는 상기 서빙 기지국;을 포함하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법을 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서빙 기지국은
    상기 단말로부터 셀 간섭이 심한 주변 기지국의 순위를 보고 받고, 보고 받은 순위에 따라, 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국과 상기 서빙 기지국이 하나의 협력 기지국 그룹에 포함되는 협력 기지국 클러스터를 선택하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법을 위한 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 서빙 기지국은
    상기 단말로부터 셀 간 간섭을 주는 주변 기지국이 서빙 기지국과 같은 그룹으로 포함된 협력 기지국 클러스터들을 보고 받고, 보고 받은 협력 기지국 클러스터들 중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법을 위한 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 서빙 기지국은,
    선택된 협력 기지국 클러스터가 매핑된 서브 밴드를 상기 단말의 전송 자원으로 할당하고, 상기 협력 기지국 클러스터의 협력 기지국과 기지국 협력 기법에 따라 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 협력 기지국 클러스터를 이용한 기지국 협력 기법을 위한 시스템.
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