KR20100089452A - 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법 - Google Patents

다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100089452A
KR20100089452A KR1020090008704A KR20090008704A KR20100089452A KR 20100089452 A KR20100089452 A KR 20100089452A KR 1020090008704 A KR1020090008704 A KR 1020090008704A KR 20090008704 A KR20090008704 A KR 20090008704A KR 20100089452 A KR20100089452 A KR 20100089452A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
interference
beamforming
signal
terminal
selecting
Prior art date
Application number
KR1020090008704A
Other languages
English (en)
Inventor
강남구
변명광
조성권
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020090008704A priority Critical patent/KR20100089452A/ko
Publication of KR20100089452A publication Critical patent/KR20100089452A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

본 발명은 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법에 관한 것으로, 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 방법은, 다수의 단말로부터 사운딩 신호를 수신하여 각각의 단말에 대해 채널 추정하는 과정과, 상기 채널추정을 고려하여 빔형성(beamforming) 기법을 선택하기 위한 판단기준값을 결정하는 과정과 상기 판단기준에 따른 빔형성 기법을 선택하여 빔형성 가중치 벡터를 계산하는 과정과, 상기 빔형성 가중치를 다수의 송신안테나에 각각 적용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하여, 신호간 간섭을 효율적으로 제거하고 데이터 통신 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
빔형성, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT), 채널반전(channel inversion), 간섭신호.

Description

다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR BEAMFORMING USING CHARACTERISTIC OF INTERFERENCE IN MULTILPLE ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 다중안테나 시스템에서 빔형성(Beamforming)에 관한 것으로서, 특히 다중안테나 시스템에서 간섭신호의 특성에 따라 효율적인 빔형성 기법을 선택하여 데이터 복원 성능을 향상하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신시스템에서 고속의 다양한 서비스 품질(Quality of Service: 이하 "QoS"라 칭함) 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 대표적인 시스템으로 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.16e 시스템 및 3GPP(3rd Generation Partnership Project)/3GPP2 LTE(Long Term Evolution) 시스템 등이 있다. 특히, 현재 4세대 통신시스템에서는 무선 근거리 통신 네트워크(Local Area Network: LAN) 시스템 및 무선 도시 지역 네트워크(Metropolitan Area Network: MAN) 시스템과 같은 광대역 무선접속 통신시 스템에 이동성(mobility)과 QoS를 보장하는 형태로 고속 서비스를 지원하도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있다.
일반적으로 이동통신시스템은 다수의 이동 단말, 하나의 서빙 기지국(serving base station), 및 다수의 주변 기지국들(neighbor base stations)로 구성된다. 상기 서빙 기지국에서 송신된 신호를 제외한 주변 기지국들로부터의 송신신호는 해당 이동 단말에 간섭 신호로 작용하게 된다.
여기서, 상기 서빙 기지국이 사운딩 신호(sounding signal)를 통해 상기 해당 이동 단말의 채널을 추정하는 경우, 상기 추정된 채널을 이용하여 상기 해당 단말의 하향링크(Downlink: DL)에 대한 신호대간섭비(Signal to Interference and Noise Ratio: SINR)를 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 사운딩 신호에 의해 서빙 기지국에서 주변 기지국 내의 단말로의 채널 정보를 알 수 있으며, 이러한 정보를 사용하여 상기 서빙 기지국이 주변 기지국의 단말로 가는 간섭신호를 줄임으로써, 단말의 DL에 대한 SINR을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 서빙 기지국에서 다중안테나를 사용하여 송신할 시, 각각 다중안테나 신호에 가중치를 주어 빔형성(Beamforming)함으로써 단말의 DL에 대한 SINR을 향상시킬 수 있다. 상향링크(UpLink: UL)시에도 상기 서빙 기지국의 다중안테나에서 수신신호에 가중치를 주어 정합(combining)함으로써 상기 서빙 기지국의 수신 SINR을 향상시킬 수 있다.
한편, 간섭제거 목적의 빔형성(Beamforming) 기법에는, 채널 품질 정보를 사용하여 신호에 가중치를 주어 수신 신호의 SINR을 극대화하여 송신하는 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 방식과, 타 기지국의 단말로 간섭신호를 보 내지 않고, 현 서빙 기지국의 목적 단말로만 신호가 전송되도록 하는 채널반전(Channel Inversion) 방식 등이 있다.
상기 MRT 방식은 포인트 투 포인트(point-to-point) 통신에서 최적이지만, 간섭제거(interference nulling)를 고려하지 않아 다중 셀(multi cell) 환경에서 인접한 외부 셀들에 대해 간섭신호를 유발할 수 있다. 따라서, 상관계수가 큰 경우 인접 셀들에 큰 간섭 현상을 발생시켜 시스템 성능 저하를 유발하게 된다. 타 셀로부터 유입되는 간섭채널 정보를 해당 기지국이 알 수 있는 경우, 채널반전 방식의 빔형성 기법을 사용하여 인접 셀로의 간섭신호를 고려할 수 있다. 따라서, MRT 기반의 빔형성 기법보다 더 좋은 성능 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 동일한 기지국 내의 단말들에 대한 채널들에 대해 서빙 기지국이 사운딩 신호를 사용하여 채널 추정하는 경우, MRT 기반의 빔형성 기법을 사용하고, 상기 서빙 기지국이 타 기지국의 인접 단말들에 대한 채널들을 사운딩 신호를 사용하여 추정할 수 있는 경우, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 일반적이다.
하지만, 일반적으로 채널반전의 빔형성 기법은 지배간섭신호(dominant interference signal)가 존재하는 경우, 탁월한 간섭제거 성능을 보이나 지배간섭신호가 존재하지 않는 경우엔 목적 단말에 대한 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 이득이 MRT 방식에 비해 상대적으로 작고, 다수의 지배간섭신호가 존재하는 경우에도 제한된 숫자의 간섭제거만 가능하므로 충분한 간섭제거가 이루어지지 않아 MRT 방식에 비해 성능이 떨어지는 결과를 야기할 수 있다. 상기 지배간섭신호는 복수의 간섭 신호들 중에서 가장 신호가 센 신호를 의미한다.
또한, 동일채널간섭(co-channel interference)이 존재할 수 있는 기지국간 간섭제거에 있어서, 채널반전 방식은 MRT 방식에 비해 우수한 성능을 보이지만, 동일채널간섭이 존재하지 않는 기지국내 섹터간 간섭제거에 있어서는 MRT 방식을 선택하는 것이 적절하다.
하지만, 종래에 MRT 또는 채널반전의 빔형성 기법 중에서 한 가지만 선택하여 빔형성을 수행함으로써, 시스템 성능을 극대화할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중안테나 시스템에서 간섭신호의 존재 유무, 지배 간섭신호의 크기, 및 목적신호와 간섭신호 간의 상관관계 등을 고려하여 선택적으로 빔형성 기법을 사용하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 방법에 있어서, 다수의 단말로부터 사운딩 신호를 수신하여 각각의 단말에 대해 채널 추정하는 과정과, 상기 채널추정을 고려하여 빔형성(beamforming) 기법을 선택하기 위한 판단기준값을 결정하는 과정과, 상기 판단기준에 따른 빔형성 기법을 선택하여 빔형성 가중치 벡터를 계산하는 과정과, 상기 빔형성 가중치를 다수의 송신안테나에 각각 적용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치에 있어서, 다수의 단말로부터 사운딩 신호를 수신하여 각각의 단말에 대해 채널 추정하고, 상기 채널추정을 고려하여 빔형성(beamforming) 기법을 선택하기 위한 판단기준값을 결정하는 기준값 계산부와, 상기 판단기준에 따른 빔형성 기법을 선택하여 빔형성 가중치 벡터를 계산하는 빔형성 선택기와, 상기 빔형성 가중치를 다수의 송신안테나에 각각 적용하여 빔을 형성하는 시공간 주파수 블록 부호기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 다중안테나 시스템에서 목적 단말 및 간섭 단말에 대한 수신전력, 상관특성, 지배 간섭신호의 분포 등을 고려하여 적응적으로 최적의 빔형성 기법을 선택함으로써, 종래의 간섭특성을 고려하지 않는 빔형성 기법에 비해 우수한 송수신 성능을 얻을 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명은, 채널 상태에 따라 적응적으로 빔형성 기법을 적용함으로써 신호간 간섭을 효율적으로 제거하고 데이터 통신 시스템 성능을 향상시키는 효과를 얻는다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 다중안테나 시스템에서 목적 단말 및 간섭 단말에 대한 수신전력, 상관특성, 지배 간섭신호의 분포 등을 고려하여 적응적으로 빔형성(beamforming) 기법을 선택하기 위한 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다중안테나 시스템에서 빔형성 기법을 위한 송수신 개념도이다.
상기 도 1을 참조하면, 복수의 다중안테나를 장착한 송신기는 해당 단말로부터 채널정보를 피드백받아 빔형성을 위한 가중치를 구하거나, 해당 단말이 전송하는 사운딩 신호를 이용하여 빔형성을 위한 가중치를 구할 수 있다. 상기 송신기는 상기 빔형성을 위한 가중치(w1, w2, w3, ... , wN)를 해당 송신안테나를 통해 송신신호에 곱해 전송함으로써, 목적 단말(100)로 빔을 형성한다.
상기 빔형성을 위한 가중치(w1, w2, w3, ... , wN)는, 상기 목적 단말(100)의 수신 신호의 SINR을 극대화하도록 설정될 수 있고(이하 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT)이라 칭함), 타 기지국의 단말들(110_1 내지 110_K)로 간섭신호를 보내지 않고, 상기 목적 단말(100)로만 신호가 전송되도록 설정될 수 있다(이하 채널반전(Channel Inversion) 방식이라 칭함).
상기 MRT 방식은 상기 목적 단말(100)의 수신 신호의 SINR을 극대화할 수 있지만, 간섭제거(interference nulling)를 고려하지 않아 다중 셀(multi cell) 환경 에서 인접한 외부 셀들에 대해 간섭신호를 유발할 수 있다.
상기 채널 반전 방식은 타 셀로부터 유입되는 간섭채널 정보를 해당 기지국이 알 수 있는 경우, 인접 셀로의 간섭신호를 고려함으로써, 상기 목적 단말(100)의 수신신호의 SINR을 극대화할 수 없지만, 다중 셀 환경에서 인접한 외부 셀들에 대해 간섭신호를 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명에서 해당 기지국은 상기 빔 형성을 위해 각 단말들로부터 사운딩 신호를 수신하고, 이를 이용하여 채널 상태를 추정하며, 추정된 채널 벡터를 사용하여 상향링크 채널 행렬을 생성하고, 상기 상향링크 채널 행렬과 미리 설정된 빔형성 기법 선택 기준에 따라 빔 형성을 한다. 상기 빔형성 기법 선택 기준은 간섭신호의 존재 유무, 지배 간섭신호의 크기, 및 목적신호와 간섭신호 간의 상관관계 등을 고려하여 결정한다. 예를 들어, 지배간섭신호(dominant interference signal)가 존재하거나, 동일채널간섭(co-channel interference)이 존재하는 경우에, 상기 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용한다. 반면, 지배간섭신호가 존재하지 않거나, 동일채널간섭이 존재하지 않는 경우에, 상기 MRT 기반의 빔형성 기법을 사용한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용하여 빔형성을 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 송신기는 200 단계에서 서빙 셀 혹은 인접 셀 내에 있는 단말들로부터 각각 사운딩 신호를 수신한다.
상기 송신기는 202 단계에서 서빙 셀 혹은 인접 셀 내에 있는 단말들로부터 수신한 사운딩 신호를 이용하여 채널추정을 한다. 즉, 상기 송신기는 채널추정을 통해 간섭기반의 채널인지를 판단한다. 또한, 상기 송신기는 사운딩 신호를 통해 서빙 셀 내에 있는 단말인지, 인접 셀 내에 있는 단말인지를 구분할 수 있다.
이후, 상기 송신기는 204 단계에서 채널추정의 결과로부터 간섭기반의 빔형성을 하지 않지 않을 시(즉, 인접 셀로부터의 간섭이 적은 경우), 206 단계로 진행하여, MRT 기반의 빔형성 기법에 따라 빔형성을 수행한다. 즉, 목적단말의 수신 SINR이 최대가 되도록 빔형성 가중치(w1, w2, w3, ... , wN)를 적용한다.
반면, 204 단계에서 간섭기반의 빔형성을 수행할 시(다중 셀로부터 간섭신호가 존재하는 경우), 208 단계로 진행하여 목적 단말 및 간섭 단말에 대한 수신전력, 상관특성, 지배 간섭신호의 분포 등을 고려하여 채널 상태에 따라 적응적으로 최적의 빔형성 기법을 선택하기 위한, 판단기준값(Decision criteria)(Cd)를 계산한다. 상기 판단기준값(Cd)은 하기 <수학식 1> 내지 하기 <수학식 3> 중 적어도 하나 이상을 적용하여 계산할 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00001
Figure 112009006817803-PAT00002
Figure 112009006817803-PAT00003
상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>에서 P0는 목적 단말로부터의 수신전력,Pi(i∈{1,2,..,K})는 i번째 피간섭단말로부터의 수신전력,
Figure 112009006817803-PAT00004
는 목적단말과 i번째 피간섭단말 사이의 상관계수(Correlation coefficient), 그리고 N은 기지국에서 간섭제거가 가능한 피간섭단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 노이즈에 대한 수신전력을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 상기 판단기준값(Cd)은 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 예를 들면, 상기 <수학식 1>에서 목적단말의 신호 대비 피간섭단말의 간섭신호의 크기를 고려하여, 상기 판단기준값(Cd)을 결정한다. 상기 <수학식 2>에서 지배간섭신호
Figure 112009006817803-PAT00005
대비 피간섭단말의 간섭신호뿐만 아니라 간섭제거가 가능한 피간섭 단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 노이즈에 대한 신호 크기를 고려하여, 상기 판단기준값(Cd)을 결정한다. 상기 <수학식 3>에서 간섭신호
Figure 112009006817803-PAT00006
대비 간섭제거가 가능한 피간섭 단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 노이즈에 대한 신호(N) 크기를 고려하여, 상기 판단기준값(Cd)을 결정한다. 참고로, 사용자간 채널 상관 관계에 의한 영향을 고려할 필요가 없을 경우, 모든
Figure 112009006817803-PAT00007
값을 1로 고정하면 된다.
이후, 상기 송신기는 210 단계로 진행하여 빔형성 기법 선택을 위한 상기 판단기준값에 따라 해당 빔형성 기법을 선택한다. 예를 들어, 상기 송신기는 상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 3>에 의한 상기 판단기준값(Cd)이 임계값(CT)보다 클 시, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 상기 판단기준값(Cd)이 임계값(CT)보다 작을 시, MRT 기반의 빔형성 기법을 선택한다. 이는 상기 <수학식 1>의 경우, 목적신호 대비 간섭신호의 크기가 클 시, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 유리하기 때문이고, 상기 <수학식 2>의 경우, 지배간섭신호가 다른 간섭신호들보다 클 시, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 유리하기 때문이다. 마지막으로, 상기 <수학식 3>의 경우, 간섭제거가 가능한 신호의 총수신전력이 간섭제거가 불가능한 신호의 총수신전력에 비해 클 경우 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 MRT 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것보다 유리하다. 상기 임계값(CT)은 사용자가 설정 가능한 값이며 Cd의 형태와 서비스 목적 및 서비스 환경 등에 따라 변경될 수 있다.
이후, 상기 송신기는 206 단계에서 선택된 빔형성 기법에 따라 빔형성을 수행한다. 즉, 상기 송신기는 채널반전 기반의 빔형성 기법 또는 MRT 기반의 빔형성 기법에 의한 가중치를 적용하여 빔형성을 수행한다.
상기 송신기가 상기 도 1과 같이 N개의 안테나를 이용한 빔형성을 수행할 경우 목적 단말의 수신신호 y0는 <수학식 4>과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00008
여기서,
Figure 112009006817803-PAT00009
는 기지국에서 목적 단말로의 채널을 표현하는 행벡터를 나타내며,
Figure 112009006817803-PAT00010
으로 표현할 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00011
는
Figure 112009006817803-PAT00012
인 관계가 성립하는 다중안테나의 가중치 벡터로 열벡터이며, s는 송신신호이고, n은 수신기에서의 가우시안 잡음(Gaussian Noise)을 나타낸다.
상기 MRT 기반의 빔형성 기법의 경우, 기본적으로 한 셀 만을 고려하고, 외부 셀로 향하는 간섭을 고려하지 않으며, 목적 단말에 대하여 최대 수신 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)를 얻는 것을 목적으로 한다. 이 경우 평균 SNR은 가우시안 잡음 n의 분산을
Figure 112009006817803-PAT00013
이라 할 때 하기 <수학식 5>와 같이 구할 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00014
상기 <수학식 5>를 최대로 하는
Figure 112009006817803-PAT00015
의 방향은
Figure 112009006817803-PAT00016
의 방향과 동일할 때 발생한다. 따라서 수신 SNR을 최대로 하는 가중치 벡터
Figure 112009006817803-PAT00017
는 송신 전력 정규화(Tx. power normalization)를 고려했을 때 <수학식 6>과 같다.
Figure 112009006817803-PAT00018
상기 <수학식 6>에서
Figure 112009006817803-PAT00019
의 관계가 성립한다.
상기 MRT 방식의 가중치 벡터에 의해 송신신호의 전력은 목적 단말로 집중하도록 빔형성된다.
한편, 상기 채널반전 기반의 빔형성 기법의 경우, 타 기지국의 단말(110_1 내지 110_K)로 신호를 전송하지 않고, 서빙 기지국의 목적 단말로만 신호가 전송되도록 빔을 형성한다. 상기 도 1과 같이 K개의 피간섭단말(110_1 내지 110_K)이 존재하는 환경에서 N개(N>K)의 안테나를 이용하여 빔형성을 수행할 경우, 1개의 목적 단말(100)에서의 수신신호를 y0, 피간섭단말의 수신신호를 각각 y1, y2, ...., yK라고 할 때 가중치 벡터
Figure 112009006817803-PAT00020
에 의한 수신신호는 하기 <수학식 7>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00021
상기 <수학식 7>로 나타나는 시스템 모델은 하기 <수학식 8>과 같이 간단히 표현할 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00022
이때 채널반전 기법의 가중치 벡터
Figure 112009006817803-PAT00023
는
Figure 112009006817803-PAT00024
의 첫 번째 열로 선택하며 전력 제약조건(Power constraint)에 의해 하기 <수학식 9>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009006817803-PAT00025
상기 <수학식 9>과 같은 가중치 벡터를 사용할 경우 상기 <수학식 7>에서 목적단말로 보내는 신호에 의한 피간섭단말의 수신신호 y1, y2, ...., yK는 모두 0 이 되며, 피간섭단말에 대한 간섭제거 효과를 나타냄을 알 수 있다. 하지만 서로 다른 사용자 간의 채널 상관 관계가 높은 경우 상기 <수학식 9>의 분모항이 매우 큰 값을 가질 수 있으며, 이 경우 채널반전 방식의 빔형성 기법은 목적 단말의 SNR을 크게 떨어뜨리는 결과를 일으킬 수 있다.
이를 방지하기 위해, 서로 다른 사용자 간의 채널 상태의 영향을 적게 받는 가중치 벡터를 하기 <수학식 10>으로 나타낸다.
Figure 112009006817803-PAT00026
여기서,
Figure 112009006817803-PAT00027
는 잡음분산이고, I는 단위행렬을 나타낸다. 이러한 채널반전 방식은 조건수(condition number)가 큰 채널 상태에서도 목적 단말의 수신 SNR 에 큰 영향을 주지 않는 장점이 있다.
이후, 본 발명의 절차를 종료한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용하여 빔형성을 위한 송신기를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 송신기는 부호기(300), 변조기(302), 직렬/병렬 변환기(304), 시공간 블록 부호기(306), 빔형성 선택기(308), 및 기준값 계산부(310)를 포함하여 구성된다.
부호기(300)는 기정의된 부호방식에 의해 송신할 정보 데이터를 부호화하고. 변조기(302)는 상기 부호기(300)로부터의 부호화 데이터를 해당 변조방식에 따라 변조한다. 상기 직렬/병렬 변환기(304)는 상기 변조기(302)로부터 직렬 변조심벌들을 병렬 변조심벌로 변환하고, 시공간 블록 부호기(306)에서 시공간 부호화되어 다수의 안테나를 통하여 출력한다.
상기 기준값 계산부(308)는 서빙 기지국 및 주변 기지국들에 있는 다수의 단말로부터 사운딩 신호를 이용하여, 해당 단말들의 수신전력 측정하고, 채널간 상관계수를 구한다. 그리고 목적 단말 및 간섭 단말에 대한 수신전력, 상관특성, 지배 간섭신호의 분포 등을 고려하여 적응적으로 최적의 빔형성 기법을 선택하기 위한, 판단기준값(Cd)를 계산한다. 상기 판단기준값(Cd)은 하기 <수학식 1> 내지 하기 <수학식 3> 중 적어도 하나 이상을 적용하여 계산할 수 있다.
상기 빔형성 선택기(308)는 상기 기준값 계산부(308)로부터의 상기 판단기준값(Cd)과 임계값(CT)을 비교하여, 해당 빔형성 기법을 선택한다. 예를 들어, 상기 송신기는 상기 <수학식 1> 내지 상기 <수학식 3>에 의한 상기 판단기준값(Cd)이 임 계값(CT)보다 클 시, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 상기 판단기준값(Cd)이 임계값(CT)보다 작을 시, MRT 기반의 빔형성 기법을 선택한다. 이는 상기 <수학식 1>의 경우, 목적신호 대비 간섭신호의 크기가 클 시, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 유리하기 때문이고, 상기 <수학식 2>의 경우, 지배간섭신호가 다른 간섭신호들보다 클 시, 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 유리하기 때문이다. 마지막으로, 상기 <수학식 3>의 경우, 간섭제거가 가능한 신호의 총수신전력이 간섭제거가 불가능한 신호의 총수신전력에 비해 클 경우 채널반전 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것이 MRT 기반의 빔형성 기법을 사용하는 것보다 유리하다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다중안테나 시스템에서 빔형성 기법을 위한 송수신 개념도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용하여 빔형성을 위한 흐름도 및,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용하여 빔형성을 위한 송신기.

Claims (12)

  1. 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 방법에 있어서,
    다수의 단말로부터 사운딩 신호를 수신하여 각각의 단말에 대해 채널 추정하는 과정과,
    상기 채널추정을 고려하여 빔형성(beamforming) 기법을 선택하기 위한 판단기준값을 결정하는 과정과,
    상기 판단기준에 따른 빔형성 기법을 선택하여 빔형성 가중치 벡터를 계산하는 과정과,
    상기 빔형성 가중치를 다수의 송신안테나에 각각 적용하여 빔을 형성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 단말로부터 사운딩 신호를 수신하여 각각의 단말에 대해 채널 추정하는 과정은,
    인접 기지국에 포함된 적어도 하나 이상의 단말에 영향을 미치는 간섭 정도를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 빔형성 기법을 선택하기 위한 판단기준값은 목적 단말과 간섭 단말에 대한 수신전력, 상관특성, 지배 간섭신호의 분포 등이 적어도 하나 이상 고려되어 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 목적 단말의 신호 대비 피간섭단말의 간섭신호의 크기가 클 시, 채널반전(channel inversion) 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 작을 시, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 기반의 빔형성 기법을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지배간섭신호 대비 피간섭단말의 간섭신호뿐만 아니라 간섭제거가 가능한 피간섭 단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 잡음에 대한 신호 크기의 크기가 클 시, 채널반전(channel inversion) 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 작을 시, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 기반의 빔형성 기법을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 간섭제거가 가능한 신호의 총간섭신호 대비 간섭제거가 가능한 피간섭 단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 잡음에 대한 신호의 크기가 클 시, 채널반전(channel inversion) 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 작을 시, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 기반의 빔형성 기법을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치에 있어서,
    다수의 단말로부터 사운딩 신호를 수신하여 각각의 단말에 대해 채널 추정하고, 상기 채널추정을 고려하여 빔형성(beamforming) 기법을 선택하기 위한 판단기준값을 결정하는 기준값 계산부와,
    상기 판단기준에 따른 빔형성 기법을 선택하여 빔형성 가중치 벡터를 계산하는 빔형성 선택기와,
    상기 빔형성 가중치를 다수의 송신안테나에 각각 적용하여 빔을 형성하는 시공간 주파수 블록 부호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기준값 계산부는,
    인접 기지국에 포함된 적어도 하나 이상의 단말에 영향을 미치는 간섭 정도를 확인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 빔형성 기법을 선택하기 위한 판단기준값은 목적 단말과 간섭 단말에 대한 수신전력, 상관특성, 지배 간섭신호의 분포 등이 적어도 하나 이상 고려되어 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 목적 단말의 신호 대비 피간섭단말의 간섭신호의 크기가 클 시, 채널반전(channel inversion) 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 작을 시, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 기반의 빔형성 기법을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 지배간섭신호 대비 피간섭단말의 간섭신호뿐만 아니라 간섭제거가 가능 한 피간섭 단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 잡음에 대한 신호 크기의 크기가 클 시, 채널반전(channel inversion) 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 작을 시, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 기반의 빔형성 기법을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 간섭제거가 가능한 신호의 총간섭신호 대비 간섭제거가 가능한 피간섭 단말 이외의 단말에 대한 간섭신호 및 잡음에 대한 신호의 크기가 클 시, 채널반전(channel inversion) 기반의 빔형성 기법을 선택하고, 작을 시, 최대비 전송(Maximum Ratio Transmission: MRT) 기반의 빔형성 기법을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020090008704A 2009-02-04 2009-02-04 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법 KR20100089452A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090008704A KR20100089452A (ko) 2009-02-04 2009-02-04 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090008704A KR20100089452A (ko) 2009-02-04 2009-02-04 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100089452A true KR20100089452A (ko) 2010-08-12

Family

ID=42755338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090008704A KR20100089452A (ko) 2009-02-04 2009-02-04 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20100089452A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014109538A1 (ko) * 2013-01-08 2014-07-17 삼성전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 셀 간 간섭 제거 방법 및 장치
US11627536B2 (en) 2019-11-28 2023-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmission power control of sounding reference signals in wireless communication system and device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014109538A1 (ko) * 2013-01-08 2014-07-17 삼성전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 셀 간 간섭 제거 방법 및 장치
US9807769B2 (en) 2013-01-08 2017-10-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for eliminating interference between cells in wireless communication system and apparatus thereof
US11627536B2 (en) 2019-11-28 2023-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmission power control of sounding reference signals in wireless communication system and device
US11937188B2 (en) 2019-11-28 2024-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Transmission power control of sounding reference signals in wireless communication system and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101507088B1 (ko) 다중 입출력 무선통신 시스템에서 상향링크 빔 성형 및 공간분할 다중 접속 장치 및 방법
JP4734323B2 (ja) 通信中継装置、受信装置、通信中継方法及び受信方法
EP1643661B1 (en) MIMO system with adaptive switching of transmission scheme
US8934426B2 (en) Method and apparatus for determining channel quality index in multiple user-MIMO communication networks
KR101607988B1 (ko) 무선통신시스템에서 간섭 완화를 위한 장치 및 방법
CN101960747B (zh) 降低同信道干扰
KR100896442B1 (ko) 광대역 무선 통신시스템에서 인접 셀의 간섭을 제거하기위한 장치 및 방법
US20070160156A1 (en) Wireless communication device employing interference-sensitive mode selection and associated methods
US20070147536A1 (en) Wireless communication device employing interference-sensitive mode selection and associated methods
US20110207487A1 (en) Switching technology for cooperation types in multi-sector cooperative communication
KR101561704B1 (ko) 다중 셀 협력 통신 시스템 및 단말 장치
JP5628948B2 (ja) データ送信方法および無線ｌａｎシステム
KR100871259B1 (ko) 통신 시스템에서 신호 수신 장치 및 방법
US9083496B2 (en) Adaptive antenna system signal detection
JP2012124859A (ja) 通信システム、基地局装置、通信方法、及び通信プログラム
CN102480314A (zh) 一种自适应多天线分集合并干扰消除方法及装置
US9948483B2 (en) Base station apparatus, wireless communication system, and communication method for uplink coordinated multi-point transmission and reception with intra-phy split base station architecture
KR20120011952A (ko) 다중안테나 시스템에서 다중 섹터 협력 전송을 위한 송신 빔포밍과 다중 사용자 스케줄링 방법 및 장치
KR101231912B1 (ko) 빔 포밍 벡터의 반복적 갱신 방법 및 이를 지원하는 송신기
KR20110101318A (ko) 무선통신시스템에서 상향링크 간섭을 제어하기 위한 장치 및 방법
KR20100089452A (ko) 다중안테나 시스템에서 간섭특성을 이용한 빔형성 장치 및 방법
JP2007067726A (ja) 無線中継器、無線中継方法及び無線中継システム
US20160149688A1 (en) Scheduling method and apparatus of multi-antenna communication system, and method and apparatus for feeding-back channel quality indicator
KR20070067910A (ko) 시공간 무선 통신 시스템에서 다이버시티 및 멀티플렉싱 및빔포밍 신호 송수신 장치 및 방법
JP6849067B2 (ja) 基地局装置、無線通信システム、方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination