KR20110015632A - 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터를 전송하는 방법 - Google Patents

다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터를 전송하는 방법 Download PDF

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Abstract

다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 상기 데이터를 공통 데이터 및 개별 데이터로 나누고, 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터의 전송률 및/또는 전송전력을 독립적으로 설정하고, 상기 전송률 및/또는 상기 전송전력에 기초하여 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터를 전송한다.
셀간 간섭을 완화하고, 시스템 전체의 성능을 높일 수 있다.

Description

다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터를 전송하는 방법{METHOD OF TRANSMITTING DOWNLINK DATA IN MULTI-CELL COOPERATIVE WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터를 전송 및 처리하는 방법에 관한 것이다.
최근 활발하게 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 무선통신 시스템은 초기의 음성 위주의 서비스를 벗어나 영상, 무선 데이터 등의 다양한 정보를 보다 높은 데이터 전송률로 처리할 것을 요구한다.
높은 데이터 전송률을 가질 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)이 최근 주목받고 있다. OFDM은 주파수 대역을 다수의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 전송하는 다중 반송파 변조 기법이다. OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)는 OFDM에 FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access) 또는 CDMA(code division multiple access)를 결합하여 다중 사용자가데이터를 동시에 전송할 수 있도록 하는 기법이다.
무선통신 시스템은 기지국(Base Station; BS)과 적어도 하나 이상의 단말(User Equipment; UE)을 포함한다. 단말은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(Mobile Station), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(wireless device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 기지국은 일반적으로 단말과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 액세스 포인트(Access Point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 이하에서 상향링크(uplink; UL)는 단말로부터 기지국으로의 전송을 의미하고, 하향링크(downlink; DL)는 기지국으로부터 단말로의 전송을 의미한다.
무선통신 시스템은 효율적인 시스템 구성을 위해 셀(cell) 구조를 갖는다. 셀이란 주파수를 효율적으로 이용하기 위하여 넓은 지역을 여러 작은 구역으로 세분한 구역을 의미한다. 일반적으로 셀의 중심부에 기지국을 설치하여 단말을 중계하며, 셀은 하나의 기지국이 제공하는 서비스 영역을 말한다.
다중 셀 환경하에서 OFDM/OFDMA 시스템의 인접하는 셀이 동일한 부반송파를 사용하게 되면, 이는 사용자들에게 간섭(interference)의 원인이 될 수 있다. 이를 셀간 간섭(inter-cell interference)이라 한다. 특히, 셀간 간섭은 셀의 경계 부근에 있는 단말에게 큰 문제가 된다. 하향링크에서 셀의 경계 부근에 있는 단말은 인접 셀로부터 강한 간섭을 받는다. 상향링크에서 셀의 경계 부근에 있는 단말은 인접 셀에 강한 간섭을 줄 뿐만 아니라, 서빙 셀에서 경로 손실(Path Loss)에 의하여 낮은 전송률을 가지게 된다.
셀간 간섭을 줄이기 위하여 인접 셀간에 서로 다른 부반송파를 사용하도록 할 수 있으나, 이에 따르면 하나의 기지국이 사용할 수 있는 무선자원이 줄어드는 문제가 있다.
다중 셀(Multi-cell) 협력 방식은 다중 셀 환경 하에서 셀간 간섭을 줄이기 위해 제안된 방식이다. 다중 셀 협력 방식을 이용하면 셀 경계 부근에 있는 단말의 통신 성능을 개선시킬 수 있다. 이와 관련하여, 다중 셀 협력 방식을 이용한 데이터 전송 및 처리 방법에 관해 여러 논의가 진행되고 있다.
다중 셀 협력 방식은 인접 셀간 가능한 데이터 공유 수준에 따라 몇 가지 종류로 구분될 수 있다. 이론적으로 인접 셀간 가능한 많은 데이터를 공유하는 것이 시스템의 성능 향상에 유리하다. 그러나, 데이터를 공유하기 위하여 기지국과 단말 사이 및 기지국과 기지국 사이에 별도의 신호 정보가 정의되어야 한다. 이에 따라, 추가적인 대역폭의 사용 및 정보 전달을 위한 시간 지연 등의 문제가 발생하므로, 실제 구현에 있어서 많은 문제가 있다. 특히, 기지국의 전송 데이터를 공유하는 경우에는 협력에 참여하는 기지국들 상위에 별도의 제어기가 존재하고, 어떠한 기지국이 어떠한 데이터를 얼마나 전송할지를 결정하는 중앙 집중형 스케줄링을 수행하여야 한다. 이에 따라, 제어 신호가 더욱 늘어나게 되고, 확장성 및 환경 적응성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 인접 셀간 데이터 공유가 없는 상황에서 최소한의 제어신호 교환을 통하여 기지국이 협력하는 방식이 현실적으로 바람직하다. 이러한 방식으로 부분적 주파수 재사용(Fractional Frequency Reuse, FFR) 및 셀간 간섭 조절(Inter-Cell Interference Coordination, ICIC)을 들 수 있다.
상기 FFR 또는 ICIC에 따르면, 서빙 셀이 셀 경계에 있는 단말로 신호를 전송하는 시간 및 주파수 영역에 대하여 인접 셀은 전송전력을 낮추어 신호를 전송하므로 셀간 간섭을 줄일 수 있다. 전송전력을 낮춘 인접 셀은 낮은 전송전력으로도 높은 전송률을 달성할 수 있는 셀 중앙에 위치한 단말로 신호를 전송하여 주파수 효율(Spectral Efficiency)의 손실을 줄일 수 있다.
다만, 인접 셀은 간섭 완화를 위하여 자신에게 할당된 최대 전송전력을 사용하지 않는다. 이에 따라, 자원 활용의 효율이 낮아지고, 전체적인 전송률이 낮아지게 된다. 즉, FFR 또는 ICIC에 따르면, 셀간 간섭 완화로 인하여 셀 경계에 있는 단말의 성능은 향상되지만, 전체 시스템의 수율(Throughput)은 떨어지게 된다.
매크로 다이버시티 시스템(Macro Diversity System) 및 상향링크 전력 제어는 다중 셀 협력 방식에서 상향링크 성능을 향상시키는데 사용될 수 있다. 매크로 다이버시티 시스템은 복수의 인접 기지국이 하나의 신호를 수신하여 매크로 다이버시티 효과를 얻는 방법이다. 따라서, 경로 손실 때문에 낮은 전송률을 가지는 셀 경계의 단말의 성능을 향상시킬 수 있다. 여기서, 협력에 참여하는 인접 기지국들은 상향링크 서비스를 수행하지 않고, 다른 셀들의 수신 신호를 컴바인(combinging) 한다. 이 방법에 따르면, 기지국들은 상향링크 서비스를 수행하지 않기 때문에 무선 자원을 비효율적으로 사용하고 낮은 수율을 갖는다. 게다가, 협력에 참여하는 기지국간에 수신된 신호를 공유하기 때문에 오버헤드가 발생할 수 있다. 상향링크 전력 제어는 단말의 전송 전력을 적절히 조절함으로써 인접 셀에 대한 간섭을 줄인다. 즉, 단말이 인접셀에 미치는 간섭이 클 경우, 인접 셀의 기지국은 상기 단말의 전송 전력을 낮추도록 요청할 수 있다. 이에 따르면, 인접 셀에 미치는 간섭을 줄일 수 있다. 그러나, 단말 자신의 전송률은 줄어든다. 즉, 인접 셀의 성능은 향상되지만, 전체 시스템의 수율은 감소한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 셀간 간섭을 줄이는 하향링크 데이터 송수신 방법을 제공하는 것이다. 특히, 다중 셀 협력 방식을 이용하여 셀 경계에 위치한 단말의 성능 및 전체 시스템의 수율을 개선하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법이 제공되며, 이 방법은 상기 데이터를 공통 데이터 및 개별 데이터로 나누는 단계, 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터의 전송률 및 전송전력을 독립적으로 설정하는 단계 및 설정된 상기 전송률 및 상기 전송전력에 기초하여 상기 공통 데이터 및/또는 상기 개별 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 데이터를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 인접 셀의 송신단으로부터 공통 데이터 및 개별 데이터를 수신하고, 서빙 셀의 송신단으로부터 개별 데이터를 수신하는 단계, 상기 인접 셀의 송신단으로부터 수신한 공통 데이터를 복원하여, 상기 공통 데이터로 인한 간섭을 제거하는 단계 및 상기 공통 데이터로 인한 간섭이 제거된 상태에서 상기 서빙 셀의 송신단으로부터 수신한 개별 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 특정 단말로 하향링크 데이터를 전송하는 방법이 제공되며, 이 방법은 상기 하향링크 데이터를 공통 데이터 및 개별 데이터로 나누는 단계, 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터의 전송률 및 전송전력을 별개로 설정하는 단계 및 상기 전송률 및 전송전력에 기초하여 상기 공통 데이터 및 개별 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터의 전송률은 상기 공통 데이터가 서빙 셀의 상기 특정 단말 및 인접 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있도록 설정된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터의 전송률은 서빙 셀의 상기 특정 단말에 의하여 복원될 수 있는 전송률과 상기 인접 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있는 전송률 중 작은 값으로 설정된다.
바람직하게는, 상기 개별 데이터 또는 상기 공통 데이터의 전송전력은 상기 인접 셀의 단말에 의하여 요구되는 소정의 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터 및 개별 데이터는 다중 안테나를 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 개별 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 중첩하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터는 전용 파일럿(Dedicated Pilot) 신호를 사용하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 개별 데이터는 전용 파일럿 신호를 사용하여 전송된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 하향링크 데이터를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 인접 셀로부터 공통 데이터 및 개별 데이터를 수신하고, 서빙 셀로부터 개별 데이터를 수신하는 단계, 상기 인접 셀로부터 수신한 공통 데이터를 복원하여, 상기 공통 데이터로 인한 간섭을 제거하는 단계 및 상기 공통 데이터로 인한 간섭이 제거된 상태에서 상기 서빙 셀로부터 수신한 개별 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터의 전송률은 상기 공통 데이터가 상기 서빙 셀의 단말 및 상기 인접 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있도록 설정된다.
바람직하게는, 상기 인접 셀로부터의 공통 데이터 및 개별 데이터는 서로 다른 참조신호를 포함한다.
바람직하게는, 공통 데이터로 인한 간섭을 제거한 후, 상기 공통 데이터가 불필요한 경우 이를 폐기하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 공통 데이터로 인한 간섭을 제거한 후, 상기 공통 데이터가 필요한 경우 이를 사용한다.
바람직하게는, 제어정보를 상기 인접 셀에 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 제어정보는 상기 인접 셀이 상기 공통 데이터의 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 이용하는 정보이다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 개별 데이터 또는 공통 데이터에 대한 SINR이거나, 인접 셀로부터 수신한 전체 신호에 대한 SINR이다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 서빙 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있는 수준으로 설정된 상기 공통 데이터의 전송률을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 서빙 셀의 단말에 의하여 요구되는 소정의 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정된 상기 개별 데이터 또는 상기 공통 데이터의 전송전력을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 기지국으로 직접 전송되거나, 상기 서빙 셀의 기지국을 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀은 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유한다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터가 복수 개인 경우, 각각의 공통 데이터에 대한 복원 및 간섭 제거를 순차적으로 진행한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 상향링크 데이터를 전송하는 방법이 제공되며, 이 방법은 상기 상향링크 데이터를 공통 데이터 및 개별 데이터로 나누는 단계, 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터의 전송률 및/또는 전송전력을 독립적으로 설정하는 단계 및 상기 전송률 및/또는 전송전력에 기초하여 상기 공통 데이터 및 개별 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터의 전송률은 상기 공통 데이터가 서빙 셀 및 인접 셀에 의하여 복원될 수 있도록 설정된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터의 전송률은 상기 서빙 셀에 의하여 복원될 수 있는 전송률과 상기 인접 셀에 의하여 복원될 수 있는 전송률 중 작은 값으로 설정된다.
바람직하게는, 상기 개별 데이터 또는 상기 공통 데이터의 전송전력은 인접 셀 내에서 요구되는 소정의 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터 및 개별 데이터는 다중 안테나를 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 개별 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 중첩하여 전송된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 상향링크 데이터를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 인접 셀의 단말로부터 공통 데이터 및 개별 데이터를 수신하고, 서빙 셀의 단말로부터 개별 데이터를 수신하는 단계, 상기 인접 셀의 단말로부터 수신한 공통 데이터를 복원하여, 인접 셀로부터의 간섭을 제거하는 단계 및 인접 셀로부터의 간섭이 제거된 상태에서 상기 서빙 셀의 단말로부터 수신한 개별 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터의 전송률은 상기 공통 데이터가 서빙 셀 및 인접 셀에 의하여 복원될 수 있도록 설정된다.
바람직하게는, 상기 인접 셀의 단말로부터의 공통 데이터 및 개별 데이터는 서로 다른 참조신호를 포함하거나 서로 다른 무선자원을 이용하여 수신된다.
바람직하게는, 인접 셀로부터의 간섭을 제거한 후, 상기 공통 데이터를 폐기하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 제어정보를 인접 셀의 단말에 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 단말이 상기 공통 데이터의 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 이용하는 정보이다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 공통 데이터에 대한 SINR 또는 상기 공통 데이터에 대하여 요구되는 MCS 레벨을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 서빙 셀에 의하여 복원될 수 있는 수준으로 설정된 상기 공통 데이터의 전송률을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 서빙 셀 내에서 요구되는 소정의 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정된 상기 공통 데이터의 전송전력을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 단말로 직접 전송되거나, 상기 인접 셀의 기지국을 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 단말로부터 수신한 참조신호를 이용하여 구한 채널 추정값을 기초로 얻어진다.
바람직하게는, 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀은 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유한다.
바람직하게는, 상기 공통 데이터가 복수 개인 경우, 각각의 공통 데이터에 대한 복원 및 간섭 제거를 순차적으로 진행한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 상향링크 데이터를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 서빙 셀의 단말로부터 제 1 상향링크 데이터를 수신하고, 인접 셀의 단말로부터 제 2 상향링크 데이터를 수신하는 단계, 상기 인접 셀의 기지국으로부터 복원된 제 2 상향링크 데이터 및 상기 제 2 상향링크 데이터의 복원에 필요한 정보를 수신하여 인접 셀로부터의 간섭을 제거하는 단계 및 인접 셀로부터의 간섭이 제거된 상태에서 상기 제 1 상향링크 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 복원된 제 2 상향링크 데이터는 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀이 수신한 상기 제 2 상향링크 데이터를 결합하여 복원된다.
바람직하게는, 상기 간섭을 제거하는 단계는 상기 인접 셀의 단말로부터 수신한 제 2 상향링크 데이터 및 상기 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 제 2 상향링크 데이터를 결합하고, 결합한 데이터를 복원하는 것을 포함한다.
바람직하게는, 제어정보를 인접 셀의 단말에 전송하는 단계를 더 포함하되, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 단말이 상기 제 2 상향링크 데이터의 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 이용하는 정보이다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 인접 셀의 단말로부터 수신한 상기 제 2 상향링크 데이터에 대한 SINR을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 서빙 셀에 의하여 복원될 수 있는 수준으로 설정된 상기 제 2 상향링크 데이터의 전송률을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀이 수신한 상기 제 2 상향링크 데이터를 결합한 신호에 대한 SINR을 포함한다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 단말로 직접 전송되거나, 상기 인접 셀의 기지국을 통하여 전송된다.
바람직하게는, 상기 제어정보는 상기 인접 셀의 단말로부터 수신한 참조신호를 이용하여 구한 채널 추정값을 기초로 얻어진다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 상향링크 데이터를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 서빙 셀의 단말로부터 제 1 상향링크 데이터를 수신하고, 인접 셀의 단말로부터 제 2 상향링크 데이터 및/ 또는 제 3 상향링크 데이터를 수신하는 단계, 상기 인접 셀의 기지국에 의해 수신된 제 2 상향링크 데이터 및/또는 제 3 상향링크 데이터를 이용하는 제 1 과정 또는 상기 인접 셀로부터 수신한 제 3 상향링크 데이터를 복원하여 이용하는 제 2 과정을 선택적으로 적용하여 간섭을 제거하는 단계 및 상기 인접 셀로부터의 간섭이 제거된 상태에서 상기 제 1 상향링크 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제 3 상향링크 데이터의 전송률은 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀에 의하여 복원될 수 있는 수준으로 설정된다.
바람직하게는, 상기 제 1 과정 및 상기 제 2 과정은 인접 셀간의 데이터 교환 가능 정도를 고려하여 선택적으로 적용된다.
바람직하게는, 상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀은 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유한다.
다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 최소한의 제어신호 교환을 통하여 셀간 간섭을 완화하고, 시스템 전체의 성능을 높일 수 있다.
특히, 데이터를 적어도 두 종류로 분리하고 그에 대한 적절한 전송률 및 전송 전력을 결정하여 데이터 송수신 성능이 향상된다. 게다가, 셀 경계에 있는 단말은 자신에게 할당된 모든 전송 전력을 사용하면서도 인접 셀의 그 성능을 유지할 수 있다.
도 1은 다중 셀 환경에서의 무선 통신시스템을 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 인접한 셀을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나를 가지는 기지국의 동작 방식을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 두 개의 인접한 셀을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제어신호의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 안테나를 가지는 기지국의 동작 방식을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 다중 셀 환경에서의 무선 통신시스템을 도시한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 무선통신 시스템은 기지국(Base Station; BS, 20)과 적어도 하나 이상의 단말(User Equipment; UE, 10)을 포함한다. 무선통신 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency 0Division Multiple Access) 기반 시스템일 수 있다. OFDM은 다수의 직교 부반송파(subcarrier)를 이용한다. OFDM은 IFFT(inverse fast Fourier Transform)와 FFT(fast Fourier Transform)를 이용하여 구현된다. 송신기는 데이터에 대해 IFFT를 수행하여 전송한다. 수신기는 수신신호에 대해 FFT를 수행하여 원래 데이터를 복원한다. 송신기는 다수의 부반송파들을 결합하기 위해 IFFT를 사용하며, 수신기는 다중 부반송파들을 분리하기 위해 대응하는 FFT를 사용한다. 하향링크에서 송신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있고, 수신기는 단말(10)의 일부분일 수 있다. 상향링크에서 송신기는 단말(10)의 일부분일 수 있고, 수신기는 기지국(20)의 일부분일 수 있다.
기지국(20)에는 하나 이상의 셀(Cell)이 존재할 수 있다. 셀은 하나의 기지국(20)이 통신 서비스를 제공하는 영역이다. 다중 셀(multi cell)은 적어도 하나의 셀을 가지는 기지국이 복수로 배치되어 이루질 수 있다. 단말(10)에게 통신 서비스를 제공하는 기지국을 서빙기지국(Serving BS)이라 하고, 서빙기지국에 인접하는 기지국을 인접기지국(Neighbor BS)이라 한다. 서빙기지국의 셀을 서빙셀(Serving Cell)이라 하고, 인접기지국의 셀을 인접셀(Neighbor Cell)이라 한다.
기지국A(20-A)는 단말A(10-A)에게 통신 서비스를 제공하고, 기지국B(20-B)는 단말B(10-B)에게 통신 서비스를 제공한다고 하자. 단말A(10-A)에 대하여 기지국A(20-A)는 서빙기지국이고 기지국B(20-B)는 인접기지국이다. 단말B(10-B)에 대하여 기지국B(20-B)는 서빙기지국이고 기지국A(20-A)는 인접기지국이다. 단말A(10-A) 및 단말B(10-B)는 각자의 서빙셀의 경계에 위치한다고 하자. 기지국B(20-B)는 단말B(10-B)에게 스케줄링을 통하여 무선자원을 할당하고, 하향링크 데이터(DL DATA)를 전송한다. 기지국 B(20-B)가 전송하는 하향링크 데이터는 단말 B(10-B)뿐만 아니라 단말 A(10-A)로 수신될 수도 있다. 따라서, 기지국 B(20-B)의 하향링크 데이터는 단말 A(10-A)에게 큰 간섭(interference)으로 작용할 수 있다. OFDMA 시스템은 동일한 셀 내에서 주파수 영역(frequency domain)간에 직교성이 있으므로, 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 단말 간에는 서로 간섭을 일으키지 않는다. 그러나 인접셀에서 동일한 주파수 대역을 사용하는 단말 간에는 직교성이 유지되지 않아 간섭이 발생할 수 있다. 기지국A(20-A)와 기지국B(20-B)가 서로 협력하는 경우, 각 기지국에 위치한 안테나들은 다른 셀에 위치한 단말들을 고려하여 동작한다. 즉, 안테나들이 여러 셀에 흩어져 있는 다중 안테나 시스템으로 볼 수 있다. 따라서, 기지국A(20-A)와 기지국B(20-B)가 서로 협력하는 방식을 다중 셀 협력 방식이라 할 수 있다.
I. 하향링크 데이터 전송.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 인접한 셀을 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 단말 a는 셀 A의 중심에 위치하고, 단말 b는 셀 B의 경계에 위치한다. 기지국 A는 셀 A의 기지국이고, 기지국 B는 셀 B의 기지국이다. 단말 a의 입장에서 셀 A는 서빙 셀이고, 셀 B는 인접 셀이다. 단말 b의 입장에서 셀 B는 서빙 셀이고, 셀 A는 인접 셀이다. 단말 b는 셀 B의 경계에 위치하므로, 셀 A에 의하여 강한 간섭을 받을 수 있다. 단말 a는 셀 A의 중심에 위치하므로, 셀 B에 의하여 상대적으로 약한 간섭을 받을 수 있다. 단말 a와 단말 b는 같은 시간 및 같은 주파수 대역을 이용하고, 서로 간섭을 받으며 하향링크 데이터를 수신한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다. 셀 A는 단말 b에 미치는 하향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 셀인 것으로 가정한다. 기지국 A와 단말 a간의 채널은 h Aa, 기지국 A와 단말 b간의 채널은 h Ab, 기지국 B와 단말 a간의 채널은 h Ba, 기지국 B와 단말 b간의 채널은 h Bb로 나타낸다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 도 2에서 예시하고 있는 두 개의 인접한 셀들을 기준으로 설명한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 하나의 서빙 셀에 대하여 복수 개의 인접 셀들이 존재할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송방법을 나타내는 흐름도이다. 하향링크 데이터를 전송하는 기지국은 단일 안테나를 가지는 것으로 가정한다. 설명의 편의를 위하여, 도 2에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 기지국 A는 하향링크 데이터(dA)를 공통 데이터(Common data, dAc) 및 개별 데이터(Pravite data, dAp)로 나눈다(S100). 하향링크 데이터(dA)는 기지국 A가 단말 a에 전송하고자 하는 데이터이다. 공통 데이터(dAc)는 서빙 셀의 단말 및 인접 셀의 단말이 모두 복원할 수 있는 데이터로 정의한다. 또한, 개별 데이터(dAp)는 서빙 셀의 단말은 복원할 수 있으나 인접 셀의 단말은 복원할 수 없는 데이터로 정의한다. 공통 데이터(dAc)는 서빙 셀(셀 A)의 단말 a 및 인접 셀(셀 B)의 단말 b가 모두 복원할 수 있는 데이터이다. 개별 데이터(dAp)는 단말 a는 복원할 수 있으나, 단말 b는 복원할 수 없는 데이터이다. 다만, 기지국 B의 하향링크 데이터(dB) 전체는 단말 b에 의하여 복원될 수 있으나, 단말 a에 의하여 복원될 수 없는 개별 데이터(dBp)일 수 있다.
기지국 A는 단말 a에 대한 공통 데이터(dAc) 및 개별 데이터(dAp)의 전송률 및 전송전력을 각각 설정한다(S110). 또한, 기지국 B는 단말 b에 대한 개별 데이터(dBp)의 전송률 및 전송전력을 설정한다(S111). 기지국 A의 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp)의 전송률은 각각 다르게 설정될 수 있다. 즉, 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)은 단말 a 뿐만 아니라 단말 b도 복원할 수 있는 수준으로 설정된다. 이때, 기지국 A의 단말 a에 대한 총 전송률은 공통 데이터(dAc)의 전송률과 개별 데이터(dAp)의 전송률의 합인 RAc+RAp이다. 기지국 B의 단말 b에 대한 개별 데이터(dBp)의 전송률은 RBp로 나타낼 수 있다.
기지국 A는 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp)에 대한 전송전력(PA)을 각각 다르게 할당할 수 있다. 즉, 기지국 A가 하향링크 데이터(dA)를 전송하기 위하여 사용하는 전송전력(PA)은 공통 데이터(dAc)를 위한 전송전력(αPA)와 개별 데이터(dAp)를 위한 전송전력((1-α)PA)으로 나누어 할당될 수 있다. 상기 단말 a에 대한 개별 데이터 또는 상기 공통 데이터의 전송전력은 단말 b에 의하여 요구되는 소정의 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정되어야 한다. 즉, 단말 b의 입장에서, 기지국 A로부터의 간섭이 제거된 상태에서 기지국 B가 단말 b에게 제공할 수 있는 전송률이 일정 수준 이상이 되도록 하여야 한다. 예를 들어, 단말 b에 의하여 복원될 수 없는 상기 개별 데이터(dAp)는 단말 b에게 간섭으로 작용한다. 만약, 상기 개별 데이터(dAp)의 전송전력이 너무 높게 설정되면, 단말 b는 간섭 및 잡음의 영향을 많이 받아 신호대 간섭 및 잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio;SINR)이 낮아지게 된다. 따라서, 단말 b에서 요구하는 서비스 품질을 만족시킬 수 없게 된다.
기지국 A는 단말 a에 대한 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp)를 하향링크로 전송하고, 기지국 B는 기지국 A와 중첩되는 무선 자원을 사용하여 단말 b에 대한 개별 데이터(dBp)를 하향링크로 전송한다(S120). 상기 기지국 A는 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp)를 단계 S110에서 설정된 전송률 및 전송전력에 기초하여 전송한다. 상기 기지국 B는 개별 데이터(dBp)를 단계 S111에서 설정된 전송률 및 전송전력에 기초하여 전송한다. 상기 기지국 A는 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp)를 단말 a에 전송한다. 상기 기지국 B는 개별 데이터(dBp)를 단말 b에 전송한다. 다만, 단말 b는 셀 A 및 셀 B의 경계에 위치하고 있으므로, 상기 기지국 A의 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp)는 단말 b에 간섭을 줄 수 있다.
이제, 기지국 A 및 기지국 B가 데이터 전송률을 설정하는 방법을 설명한다.
먼저, 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)을 설정하는 예에 관하여 설명한다. 일체의 간섭 제거가 없는 상황에서 단말 a가 겪는 공통 데이터(dAc)의 SINR은 하기 수학식 1과 같고, 단말 b가 겪는 공통 데이터(dAc)의 SINR은 하기 수학식 2와 같다.
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서, α는 기지국 A의 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp) 사이의 전력 할당 계수이고, v는 수신단 빔성형 벡터이다. h Aa, h Ab, h Ba 및 h Bb는 각 기지국과 각 단말 간의 채널이고, Na 및 Nb는 단말 a 및 단말 b가 겪는 간섭 및 잡음을 나타낸다.
SINR이 주어진 경우, 신호를 오류없이 복원할 수 있는 최대 전송률을 R(SINR)이라 정의한다. 데이터의 전송률이 R(SINR)보다 낮으면 상기 데이터를 오류없이 복원할 수 있다고 가정한다. 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)은 단말 a 및 단말 b가 오류없이 복원할 수 있도록 설정해야 한다. 즉, 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)은 하기 수학식 3과 같이 설정할 수 있다.
Figure pct00003
상기 수학식 3과 같이 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)은 R(SINRAc,a) 및 R(SINRAc ,b) 가운데 작은 값으로 설정한다.
다음은 기지국 A의 개별 데이터(dAp) 및 기지국 B의 개별 데이터(dBp)의 전송률의 일 예이다. 하기 수학식 4는 기지국 A의 개별 데이터(dAp)의 전송률(RAp)이고, 하기 수학식 5는 기지국 B의 개별 데이터(dBp)의 전송률(RBp)이다.
Figure pct00004
Figure pct00005
기지국 A 및 기지국 B는 단말 a 및 단말 b가 기지국 A의 공통 데이터(dAc)에 의한 간섭이 제거된 상태에서 각각의 개별 데이터(dAp, dBp)를 복원할 수 있도록 상기 수학식 4 및 수학식 5와 같이 전송률을 설정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 하향링크 데이터를 전송하는 기지국은 단일 안테나를 가진다. 설명의 편의를 위하여, 도 2에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 단말 a 및 단말 b는 SIC(Successive Interference Cancellation) 수신기 또는 ML(Maximum Liklihood) 수신기 등과 같은 수신기를 가진다고 가정한다. 따라서, 상기 단말이 둘 이상의 데이터를 수신하고, 그 중 한 데이터를 오류없이 복원한다면, 해당 데이터가 다른 데이터에 미치는 간섭을 제거할 수 있다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다.
도 4를 참조하면, 단말 b는 기지국 B로부터 하향링크 데이터(dB)를 수신하고, 기지국 A로부터 개별 데이터(dAp) 및 공통 데이터(dAc)를 수신한다(S200). 기지국 A의 단말 a에 대한 개별 데이터(dAp) 및 공통 데이터(dAc)는 단말 b에게 전송하기 위한 데이터는 아니다. 다만, 단말 b가 기지국 A와 근접하여 위치하므로, 기지국 A가 전송한 개별 데이터(dAp) 및 공통 데이터(dAc)는 단말 b에 수신될 수 있다. 기지국 A가 전송한 개별 데이터(dAp) 및 공통 데이터(dAc)는 서로 다른 참조신호를 포함할 수 있다. 기지국 B의 단말 b에 대한 하향링크 데이터(dB) 전체는 단말 b에 의하여 복원될 수 있으나, 단말 a에 의하여 복원될 수 없는 개별 데이터(dBp)일 수 있다. 기지국 B의 개별 데이터(dBp)의 전송전력 및 전송률은 전술한 바와 같다. 기지국 A의 공통 데이터(dAc)는 단말 a에 대한 하향링크 데이터(dA)의 일부이고, 단말 a 뿐만 아니라, 단말 b에 의하여 복원될 수 있다. 기지국 A의 개별 데이터(dAp)는 단말 a에 대한 하향링크 데이터(dA)의 일부이고, 단말 a에 의하여 복원될 수 있으나, 단말 b에 의하여 복원될 수 없다. 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송전력 및 전송률은 전술한 바와 같다.
단말 b는 상기 공통 데이터(dAc)를 복원하고, 간섭을 제거한다(S210). 상기 공통 데이터(dAc)는 기지국 A의 데이터이므로, 단말 b의 입장에서는 간섭으로 작용한다. 따라서, 단말 b는 상기 공통 데이터(dAc)를 복원하고, 간섭을 제거한 후, 폐기한다. 여기서, 단말 b가 공통 데이터(dAc)를 복원할 수 있는지 여부는 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)에 의하여 결정된다. 이에 따라, 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)은 단말 a가 겪는 공통 데이터(dAc)의 SINR(SINRAc ,a)에서의 전송률(R(SINRAc ,a)) 및 단말 b가 겪는 공통 데이터(dAc)의 SINR(SINRAc ,b)에서의 전송률(R(SINRAc ,b)) 가운데 작은 값으로 설정될 수 있다. 셀 B에 대한 인접 셀이 복수 개이고 단말 b가 복수 개의 공통 데이터(dAc)를 수신한 경우, 단말 b는 각각의 공통 데이터(dAc)에 대한 복원 및 간섭 제거를 순차적으로 진행할 수 있다. 부가적으로, 단말 a는 상기 공통 데이터(dAc)를 복원하고, 자신에게 전송되는 데이터로 인식하여 적절한 처리를 수행한다. 단말 b는 단계 S210 후, 공통 데이터(dAc)를 폐기할 수 있다. 다만, 공통 데이터(dAc)가 자신에게 필요한 데이터라고 판단되는 경우, 이를 데이터로 사용할 수 있다.
단말 b는 기지국 A에 의한 간섭을 제거한 후, 자신에 대한 기지국 B의 하향링크 데이터인 개별 데이터(dBp)를 복원한다(S220). 기지국 B의 개별 데이터(dBp)에 대한 전송률(RBp)은 상기 수학식 5와 같이 설정할 수 있다. 단말 a는 기지국 A의 개별 데이터(dAp)를 복원한다.
이에 따라, 단말 b의 입장에서, 기지국 A가 단말 b에 미치는 간섭을 줄이기 위하여 αPA만큼의 전력을 제거한 후 하향링크 데이터를 전송하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기지국 A의 입장에서, 단말 b에 대한 간섭을 최소화하면서 전송전력(PA) 및 전송률(RAc+RAp)을 최대로 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호의 흐름도이다. 하향링크로 데이터를 전송하는 경우, 기지국은 데이터 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 제어정보를 필요로 한다. 기지국 B의 개별 데이터(dBp)의 전송률은 일정 값 이상이 되어야 한다는 조건이 있는 것으로 가정한다.
도 5를 참조하면, 단말 b는 기지국 A 및 기지국 B로부터 참조신호(Reference Signal, RS)를 수신한다(S300). 예를 들어, 참조신호는 파일럿(Pilot) 신호 또는 SRS(Sounding Reference Signal)일 수 있다.
단말 b는 수신한 참조신호를 이용하여 채널을 추정한다(S310). 예를 들어, 기지국 A와 단말 b 사이의 채널 추정값은
Figure pct00006
이고, 기지국 B와 단말 b 사이의 채널 추정값은
Figure pct00007
일 수 있다. 여기서, pA는 기지국 A가 단말 a로 하향링크 데이터를 전송하기 위하여 할당된 전송전력이고, pB는 기지국 B가 단말 b로 하향링크 데이터를 전송하기 위하여 할당된 전송전력이며, h Ab는 기지국 A와 단말 b 사이의 채널이고, h Bb는 기지국 B와 단말 b사이의 채널이며, Nb는 단말 b가 겪는 간섭 및 잡음을 나타낸다.
단말 b는 채널 추정값을 이용하여 제어정보를 구한다(S320). 제어정보는 기지국이 데이터 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 필요로 하는 정보를 포함한다. 예를 들어, 제어정보는 기지국 A의 공통 데이터(dAc)와 개별 데이터(dAp) 사이의 전력 할당 계수인 α 및 단말 b가 겪는 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 SINR인 SINRAc ,b를 포함할 수 있다. 반면, 기지국 B의 개별 데이터(dBp)에 대한 최소 전송률을 보장받을 수 있도록 상기 수학식 5를 이용하여 α를 결정하고, 상기 수학식 2를 이용하여 SINRAc ,b를 결정할 수 있다. 이 외에도, 제어정보는 상기 공통 데이터(dAc)에 대하여 요구되는 변조 및 코딩 기법(Modulation and Coding Scheme;MCS) 수준(level), 단말 b가 복원할 수 있는 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송률 및 단말 b가 요구하는 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정된 기지국 A의 공통 데이터(dAc) 또는 개별 데이터(dAp)의 전송전력 등을 포함할 수도 있다. 여기서, 단말 b가 요구하는 서비스 품질은 기지국 A의 공통 데이터(dAc)에 의한 간섭이 제거된 상태에서 기지국 B의 개별 데이터(dBp)의 전송률이 일정 값 이상인 것을 의미한다.
단말 b는 상기 제어정보를 기지국 A로 전송한다(S330). 단말 b는 상기 제어정보를 무선 링크를 통하여 직접 기지국 A로 전송할 수 있다. 또한, 기지국 B를 거쳐 유선 링크를 통하여 기지국 A로 전송할 수도 있다.
기지국 A는 상기 제어정보를 이용하여 기지국 A의 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)을 결정한다(S340). 즉, SINRAc ,b를 이용하여 전송률 R(SINRAc ,b)을 결정하고, 단말 a 및 단말 b가 기지국 A의 공통 데이터(dAc)를 복원할 수 있도록 R(SINRAc,a) 및 R(SINRAc ,b) 가운데 작은 값을 공통 데이터(dAc)의 전송률(RAc)로 결정할 수 있다.
기지국 A는 공통 데이터(dAc)를 단계 S340에서 결정된 전송률에 따라 단말 a로 전송한다. 설명의 편의를 위하여, 도 5에서 기지국 A가 개별 데이터(dAp)를 단말 a로 전송하는 과정 및 기지국 B가 개별 데이터(dBp)를 단말 b로 전송하는 과정 등은 생략하고 있다.
다음으로, 상기 도 3 내지 도 5에서 설명한 본 발명의 실시예를 기지국이 다중 안테나를 가지는 경우로 확장하여 설명한다. 기지국의 전송 안테나가 둘 이상이면, 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 이득을 얻을 수 있다. 즉, 기지국은 하나의 하향링크 데이터를 복수 개로 분리하여 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나를 가지는 기지국의 동작 방식을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 기지국은 디멀티플렉서(Demultiplexer)를 이용하여 하향링크 데이터를 복수 개의 데이터로 분리한다(S400). 상기 복수 개의 데이터 중 일부는 공통 데이터(Common data)로 설정되고, 나머지 일부는 개별 데이터(Private data)로 설정될 수 있다. 공통 데이터 및 개별 데이터는 각각 복수 개의 데이터 스트림으로 이루어질 수 있다. 공통 데이터는 서빙 셀의 단말뿐만 아니라 인접 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있는 데이터이다. 개별 데이터는 서빙 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있으나, 인접 셀의 단말에 의하여 복원될 수 없는 데이터이다.
기지국은 공통 데이터와 개별 데이터의 전송률 및 전송전력을 별개로 설정한다(S410). 공통 데이터의 전송률은 공통 데이터가 서빙 셀의 단말뿐만 아니라 인접 셀의 단말에 의하여 복원될 수 있을 정도로 설정된다. 공통 데이터와 개별 데이터의 전송전력은 서빙 셀의 단말 및 인접 셀의 단말이 요구하는 서비스 품질을 만족시키는 수준으로 설정된다. 전송률 및 전송전력은 단일 안테나를 가지는 기지국에서 예시한 방법을 이용하여 당업자가 용이하게 설정할 수 있다. 즉, 상기 수학식 1 내지 수학식 5를 참조하여, 전송률 및 전송전력을 설정할 수 있다.
기지국은 공통 데이터와 개별 데이터를 복수 개의 전송 안테나에 맵핑하고, 단말로 전송한다(S420). 예를 들어, 기지국의 전송 안테나 가운데 일부에 공통 데이터를 맵핑하고, 다른 일부에 개별 데이터를 맵핑하며, 나머지 일부에 공통 데이터 및 개별 데이터를 중첩 맵핑하여 전송할 수 있다.
다중 안테나 시스템에서 데이터를 전송하고 처리하는 방법은 도 3 내지 도 5에서 예시된 단일 안테나 시스템에서 데이터를 전송하고 처리하는 방법과 유사하다. 즉, 단말은 인접 셀의 기지국으로부터 수신한 공통 데이터를 복원하고 간섭을 제거한 후, 서빙 셀의 기지국으로부터 수신한 개별 데이터를 복원한다. 다만, 다중 안테나 시스템에서, 단말은 복수 개의 공통 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 단말은 상기 복수의 공통 데이터를 복원하는 순서를 정하고, 하나씩 순차적으로 복원 및 간섭 제거할 수 있다.
이상, 두 개의 인접 셀이 협력하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 두 개 이상의 셀이 협력에 참여하는 경우, 각 셀은 도 2의 셀 A 또는 셀 B 가운데 하나의 동작을 취한다. 즉, 하나의 셀 A는 협력에 참여하는 모든 인접 셀(셀 B) 내의 단말들이 셀 A가 전송하는 공통 데이터(dAc)를 복원할 수 있도록 전송률과 전송전력을 설정한다. 또한, 셀 B의 경계에 위치하는 단말 b는 협력에 참여하는 복수의 인접 셀(셀 A)들로부터 수신한 공통 데이터(dAc)를 각각 복원하고 간섭을 제거한 후, 개별 데이터(dBp)를 복원한다. 필요에 따라, 단말 b는 복수의 셀 A들로부터 수신한 복수의 공통 데이터(dAc)를 순서를 정해서 하나씩 순차적으로 복원과 간섭 제거를 반복할 수 있다.
Ⅱ. 상향링크 데이터 전송.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 두 개의 인접한 셀을 예시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 단말 a는 셀 A의 경계에 위치하고, 단말 b는 셀 B의 중심 부근에 위치한다. 기지국 A는 셀 A의 기지국이고, 기지국 B는 셀 B의 기지국이다. 단말 a의 입장에서 셀 A는 서빙 셀이고, 셀 B는 인접 셀이다. 단말 b의 입장에서 셀 B는 서빙 셀이고, 셀 B는 인접 셀이다. 단말 a는 셀 A의 경계에 위치하므로, 셀 B에 강한 간섭을 미칠 수 있다. 단말 b는 셀 B의 중심 부근에 위치하므로, 셀 A에 상대적으로 작은 간섭을 미칠 수 있다. 셀 A와 셀 B는 같은 시간 및 같은 주파수 대역을 이용하고, 서로 간섭을 받으며 상향링크 데이터를 수신한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다. 예를 들어, 기지국 A는 단말 a에 대한 스케줄링 정보를 기지국 B에 알려줄 수 있다. 단말 A는 셀 b에 미치는 상향링크 간섭을 줄이고자 노력하는 단말인 것으로 가정한다. 단말 a와 기지국 B간의 채널은 h aA, 단말 a와 기지국 B간의 채널은 h aB, 단말 b와 기지국 A간의 채널은 h bA, 단말 b와 기지국 B간의 채널은 h bB로 나타낸다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 도 7에서 예시하고 있는 두 개의 인접한 셀들을 기준으로 설명한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 하나의 서빙 셀에 대하여 복수 개의 인접 셀들이 존재할 수 있으며, 두 셀의 경우에 있어서도 단말 a가 셀 A의 중심 부근에 위치하고 단말 b가 셀 B의 경계에 위치하는 경우도 가능하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 전송방법을 나타내는 흐름도이다. 상향링크 데이터를 전송하는 단말은 단일 안테나를 가지는 것으로 가정한다. 설명의 편의를 위하여, 도 7에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다.
도 8을 참조하면, 단말 a는 상향링크 데이터(da)를 공통 데이터(dac) 및 개별 데이터(dap)로 나눈다(S500). 상향링크 데이터(da)는 단말 a가 기지국 A에 전송하고자 하는 데이터이다. 공통 데이터(dac)는 단말 a의 서빙 셀(셀 A) 및 인접 셀(셀 B)이 모두 복원할 수 있는 데이터로 정의한다. 개별 데이터(dap)는 셀 A는 복원할 수 있으나, 셀 B는 복원할 수 없는 데이터로 정의한다. 다만, 단말 b의 상향링크 데이터(db) 전체는 셀 B에 의하여 복원될 수 있으나, 셀 A에 의하여 복원될 수 없는 개별 데이터(dbp)일 수 있다.
단말 a는 공통 데이터(dac) 및 개별 데이터(dap)의 전송률 및 전송전력을 각각 설정한다(S510). 또한, 단말 b는 개별 데이터(dbp)의 전송률 및 전송전력을 설정한다(S511). 단말 A의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap)의 전송률은 각각 다르게 설정될 수 있다. 즉, 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)은 셀 A 뿐만 아니라 셀 B도 복원할 수 있는 수준으로 설정된다. 단말 a의 총 전송률은 공통 데이터(dac)의 전송률과 개별 데이터(dap)의 전송률의 합인 Rac+Rap이다. 단말 b의 개별 데이터(dbp)의 전송률은 Rbp로 나타낼 수 있다.
단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap)의 전송전력(Pa)은 각각 다르게 설정될 수 있다. 즉, 단말 a가 상향링크 데이터(da)를 전송하기 위하여 사용하는 전송전력(Pa)은 공통 데이터(dac)를 위한 전송전력(αPa)와 개별 데이터(dap)를 위한 전송전력((1-α)Pa)으로 나누어 할당될 수 있다. 상기 개별 데이터 또는 상기 공통 데이터의 전송전력은 인접 셀(셀 B) 내에서 요구되는 소정의 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정되어야 한다. 즉, 셀 B의 입장에서, 단말 a로부터의 간섭이 제거된 상태에서 단말 b가 기지국 B에게 제공할 수 있는 전송률이 일정 수준 이상이 되도록 하여야 한다. 예를 들어, 상기 개별 데이터(dap)는 셀 B에서 간섭으로 작용한다. 만약, 상기 개별 데이터(dap)의 전송전력이 너무 높게 설정되면, 셀 B는 간섭 및 잡음의 영향을 많이 받아 SINR이 낮아지게 된다. 따라서, 셀 B에서 요구하는 서비스 품질을 만족시킬 수 없게 된다.
단말 a는 단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap)를 기지국으로 전송하고, 이와 중첩되는 무선 자원을 사용하여 단말 b는 단말 b의 개별 데이터(dbp)를 기지국으로 전송한다(S520). 상기 단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap)는 단계 S510에서 설정된 전송률 및 전송전력에 기초하여 전송된다. 상기 단말 b의 개별 데이터(dbp)는 단계 S511에서 설정된 전송률 및 전송전력에 기초하여 전송된다. 상기 단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap)은 셀 A의 기지국인 기지국 A에 전송된다. 상기 단말 b의 개별 데이터(dbp)는 셀 B의 기지국인 기지국 B에 전송된다. 다만, 단말 a는 셀 A 및 셀 B의 경계 부근에 위치하고 있으므로, 상기 단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap)는 셀 B에 간섭을 줄 수 있다.
이하, 단말 a 및 단말 b가 데이터 전송률을 설정하는 방법을 설명한다.
먼저, 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)의 일 예이다. 일체의 간섭 제거가 없는 상황에서 셀 A가 겪는 단말 a의 공통 데이터(dac)의 신호대 간섭및잡음 비(Signal to Interference and Noise Ratio, SINR)는 하기 수학식 6과 같고, 셀 B가 겪는 단말 a의 공통 데이터(dac)의 SINR은 하기 수학식 7와 같다.
Figure pct00008
Figure pct00009
여기서, α는 단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap) 사이의 전력 할당 계수이고, v는 수신단 빔성형 벡터이다. h aA, h aB, h bA 및 h bB는 각 단말과 각 기지국 간의 채널이고, NA 및 NB는 셀 A 및 셀 B가 겪는 간섭 및 잡음을 나타낸다.
SINR이 주어진 경우, 신호를 오류없이 복원할 수 있는 최대 전송률을 R(SINR)이라 정의한다. 데이터의 전송률이 R(SINR)보다 낮으면 상기 데이터를 오류없이 복원할 수 있다고 가정한다. 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)은 셀 A 및 셀 B가 단말 a의 공통 데이터(dac)를 오류없이 복원할 수 있도록 설정해야 한다. 즉, 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)은 하기 수학식 8과 같이 설정할 수 있다.
Figure pct00010
상기 수학식 8과 같이 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)은 R(SINRac,A) 및 R(SINRac ,B) 가운데 작은 값으로 설정한다.
다음은 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 단말 b의 개별 데이터(dbp)의 전송률의 일 예이다. 하기 수학식 9는 단말 a의 개별 데이터(dap)의 전송률(Rap)이고, 하기 수학식 10은 단말 b의 개별 데이터(dbp)의 전송률(Rbp)이다.
Figure pct00011
Figure pct00012
단말 a 및 단말 b는 단말 a의 공통 데이터(dac)에 의한 간섭이 제거된 상태에서 각각의 개별 데이터(dap, dbp)를 복원할 수 있도록 상기 수학식 9 및 수학식 10와 같이 전송률을 설정한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 상향링크 데이터를 전송하는 단말은 단일 안테나를 가진다. 설명의 편의를 위하여, 도 7에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 셀 A 및 셀 B는 SIC 수신기 또는 ML 수신기 등과 같은 수신기를 가진다고 가정한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다.
도 9를 참조하면, 셀 B의 기지국 B는 단말 b로부터 상향링크 데이터(db)를 수신하고, 셀 A의 단말 a로부터 개별 데이터(dap) 및 공통 데이터(dac)를 수신한다(S600). 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 공통 데이터(dac)는 기지국 B로 전송된 데이터는 아니다. 다만, 단말 a가 기지국 B와 근접하여 위치하므로, 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 공통 데이터(dac)는 기지국 B에 수신될 수 있다. 다만, 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 공통 데이터(dac)는 서로 다른 참조신호를 포함할 수 있다. 단말 b의 상향링크 데이터(db) 전체는 셀 B에 의하여 복원될 수 있으나, 셀 A에 의하여 복원될 수 없는 개별 데이터(dap)일 수 있다. 단말 b의 개별 데이터(dap)의 전송전력 및 전송률은 전술한 바와 같다. 단말 a의 공통 데이터(dac)는 단말 a의 상향링크 데이터(da)의 일부이고, 셀 A 뿐만 아니라, 셀 B에 의하여 복원될 수 있다. 단말 a의 개별 데이터(dap)는 단말 a의 상향링크 데이터(da)의 일부이고, 셀 A에 의하여 복원될 수 있으나, 셀 B에 의하여 복원될 수 없다. 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송전력 및 전송률은 전술한 바와 같다.
기지국 B는 상기 공통 데이터(dac)를 복원하고, 간섭을 제거한다(S610). 상기 공통 데이터(dac)는 셀 A에 속한 단말 a의 데이터이므로, 셀 B의 입장에서는 간섭으로 작용한다. 따라서, 기지국 B는 상기 공통 데이터(dac)를 복원하고, 간섭을 제거한 후, 폐기한다. 단, 기지국 B가 공통 데이터를 사용할 경우 간섭 제거 후, 폐기하지 않는다. 여기서, 기지국 B가 공통 데이터(dac)를 복원할 수 있는지 여부는 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)에 의하여 결정된다. 이에 따라, 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)은 셀 A가 겪는 공통 데이터(dac)의 SINR(SINRac ,A)에서의 전송률(R(SINRac ,A)) 및 셀 B가 겪는 공통 데이터(dAc)의 SINR(SINRac ,B)에서의 전송률(R(SINRac ,B)) 가운데 작은 값으로 설정될 수 있다. 셀 B에 대한 인접 셀이 복수 개이고 기지국 B가 복수 개의 공통 데이터(dac)를 수신한 경우, 기지국 B는 각각의 공통 데이터(dac)에 대한 복원 및 간섭 제거를 순차적으로 진행할 수 있다. 부가적으로, 기지국 A는 상기 공통 데이터(dac)를 복원하고, 자신에게 전송되는 데이터로 인식하여 적절한 처리를 수행한다.
기지국 B는 셀 A의 단말 a에 의한 간섭을 제거한 후, 단말 b의 상향링크 데이터인 개별 데이터(dbp)를 복원한다(S620). 단말 B의 개별 데이터(dbp)에 대한 전송률(Rbp)은 상기 수학식 10와 같이 설정할 수 있다. 기지국 A는 단말 a의 개별 데이터(dbp)를 복원한다.
이에 따라, 셀 B의 입장에서, 단말 a가 셀 B에 미치는 간섭을 줄이기 위하여 αPa만큼의 전력을 제거한 후 상향링크 데이터를 전송하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 셀 A의 입장에서, 셀 B에 대한 간섭을 최소화하면서 전송전력(Pa) 및 전송률(Rac+Rap)을 최대로 유지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제어신호의 흐름도이다. 단말은 데이터 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 제어정보를 필요로 한다. 단말 b의 개별 데이터(dbp)의 전송률은 일정 값 이상이 되어야 한다는 조건이 있는 것으로 가정한다.
도 10을 참조하면, 기지국 B는 단말 a 및 단말 b로부터 참조신호(RS)를 수신한다(S700). 예를 들어, 참조신호는 파일럿 신호 또는 SRS일 수 있다.
기지국 B는 수신한 참조신호를 이용하여 채널을 추정한다(S710). 예를 들어, 단말 a와 기지국 B 사이의 채널 추정값은
Figure pct00013
이고, 단말 B와 기지국 B 사이의 채널 추정값은
Figure pct00014
일 수 있다. 여기서,Pa는 단말 a에 할당된 전송전력이고, Pb는 단말 b에 할당된 전송전력이며, h aB는 단말 a와 기지국 B 사이의 채널이고, h bB는 단말 b와 기지국 B사이의 채널이며, NB는 셀 B가 겪는 간섭 및 잡음을 나타낸다.
기지국 B는 채널 추정값을 이용하여 제어정보를 구한다(S720). 제어정보는 단말이 데이터 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 필요로 하는 정보이다. 예를 들어, 제어정보는 단말 a의 공통 데이터(dac)와 개별 데이터(dap) 사이의 전력 할당 계수인 α 및 셀 B가 겪는 단말 a의 공통 데이터(dac)의 SINR인 SINRac ,B를 포함할 수 있다. 셀 B에 위치한 단말 b의 개별 데이터(dbp)에 대한 최소 전송률을 보장받을 수 있도록 상기 수학식 10을 이용하여 α를 결정하고, 상기 수학식 7을 이용하여 SINRac ,B를 결정할 수 있다. 이 외에도, 제어정보는 상기 공통 데이터(dac)에 대하여 요구되는 MCS 수준, 셀 B가 복원할 수 있는 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송률 및 셀 B가 요구하는 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정된 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송전력 등을 포함할 수도 있다. 여기서, 셀 B가 요구하는 서비스 품질은 단말 a의 공통 데이터(dac)에 의한 간섭이 제거된 상태에서 단말 b의 개별 데이터(dbp)의 전송률이 일정 값 이상인 것을 의미한다.
기지국 B는 상기 제어정보를 단말 a로 전송한다.(S730). 기지국 B는 상기 제어정보를 무선 링크를 통하여 직접 단말 a로 전송할 수 있다. 또한, 유선 링크를 통하여 기지국 A를 거쳐 단말 a로 전송할 수도 있다.
단말 a는 상기 제어정보를 이용하여 단말 a의 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)를 결정한다(S740). 즉, SINRac ,B를 이용하여 전송률 R(SINRac ,B)을 결정하고, 셀 A 및 셀 B가 단말 a의 공통 데이터(dac)를 복원할 수 있도록 R(SINRac ,A) 및 R(SINRac ,B) 가운데 작은 값을 공통 데이터(dac)의 전송률(Rac)로 결정할 수 있다.
단말 a는 단말 a의 공통 데이터(dac)를 단계 S740에서 결정된 전송률에 따라 기지국 A로 전송한다. 도 10에서 단말 a가 단말 a의 개별 데이터(dap)를 기지국 A로 전송하는 과정 및 단말 b가 단말 b의 개별 데이터(dap)를 기지국 B로 전송하는 과정 등은 생략하고 있다.
다음으로, 상기 도 8 내지 도 10에서 설명한 본 발명의 실시예를 단말이 다중 안테나를 가지는 경우로 확장하여 설명한다. 단말의 전송 안테나가 둘 이상이면, 단말은 공간 다중화(Spatial Multiplexing) 이득을 얻을 수 있다. 즉, 단말은 하나의 상향링크 데이터를 복수 개로 분리하여 전송할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 안테나를 가지는 단말의 동작 방식을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 단말은 디멀티플렉서(Demultiplexer)를 이용하여 상향링크 데이터를 복수 개의 데이터로 분리한다(S800). 상기 복수 개의 데이터 중 일부는 공통 데이터로 설정되고, 나머지 일부는 개별 데이터로 설정될 수 있다. 공통 데이터 및 개별 데이터는 각각 복수 개의 데이터 스트림으로 이루어질 수 있다. 공통 데이터는 서빙 셀뿐만 아니라 인접 셀에 의하여 복원될 수 있는 데이터이다. 개별 데이터는 서빙 셀에 의하여 복원될 수 있으나, 인접 셀에 의하여 복원될 수 없는 데이터이다.
단말은 공통 데이터와 개별 데이터의 전송률 및 전송전력을 별개로 설정한다(S810). 공통 데이터의 전송률은 공통 데이터가 서빙 셀뿐만 아니라 인접 셀에 의하여 복원될 수 있을 정도로 설정된다. 공통 데이터와 개별 데이터의 전송전력은 서빙 셀 및 인접 셀이 요구하는 서비스 품질을 만족시키는 수준으로 설정된다. 전송률 및 전송전력은 단일 안테나를 가지는 단말에서 예시한 방법을 이용하여 당업자가 용이하게 설정할 수 있다. 즉, 상기 수학식 6 내지 수학식 10을 참조하여, 전송률 및 전송전력을 설정할 수 있다.
단말은 공통 데이터와 개별 데이터를 복수 개의 전송 안테나에 맵핑하고, 기지국으로 전송한다(S820). 예를 들어, 단말의 전송 안테나 가운데 일부에 공통 데이터를 맵핑하고, 다른 일부에 개별 데이터를 맵핑하며, 나머지 일부에 공통 데이터 및 개별 데이터를 중첩으로 맵핑하여 전송할 수 있다.
다중 안테나 시스템에서 데이터를 전송하고 처리하는 방법은 도 8 내지 도 10에서 예시된 단일 안테나 시스템에서 데이터를 전송하고 처리하는 방법과 유사하다. 즉, 기지국은 인접 셀의 단말로부터 수신한 공통 데이터를 복원하고 간섭을 제거한 후, 서빙 셀의 단말로부터 수신한 개별 데이터를 복원한다. 다만, 다중 안테나 시스템에서, 기지국은 복수 개의 공통 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 기지국은 상기 복수의 공통 데이터를 복원하는 순서를 정하고, 하나씩 순차적으로 복원 및 간섭 제거할 수 있다.
이상, 두 개의 인접 셀이 협력하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 두 개 이상의 셀이 협력에 참여하는 경우, 각 단말은 도 7의 단말 a 또는 단말 b 가운데 하나의 동작을 취한다. 즉, 하나의 단말 a는 협력에 참여하는 모든 인접 셀(셀 B)들이 단말 a가 전송하는 공통 데이터(dac)를 복원할 수 있도록 전송률과 전송전력을 설정한다. 또한, 셀 B는 복수의 단말 a들로부터 수신한 공통 데이터(dac)를 각각 복원하고 간섭을 제거한 후, 개별 데이터(dbp)를 복원한다. 필요에 따라, 셀 B는 복수의 단말 a들로부터 수신한 복수의 공통 데이터(dac)를 순서를 정해서 하나씩 순차적으로 복원과 간섭 제거를 반복할 수 있다.
이상, 인접 셀들 간에 최소한의 신호 교환만을 허용하는 상태에서의 데이터 송수신 방법을 기술하고 있다. 다만, 인접 셀들 간에 자유로운 데이터 교환이 허용된다면, 시스템의 성능을 더욱 높일 수 있다. 이에 따라, 인접 셀들 간에 데이터를 신속하게 교환할 수 있다는 가정하에서 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 7에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 셀 A 및 셀 B는 SIC 수신기 또는 ML 수신기 등과 같은 수신기를 가진다고 가정한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다.
도 12를 참조하면, 셀 B는 단말 b가 전송한 개별 데이터(dbp)를 수신하고, 셀 A의 단말 a가 전송한 개별 데이터(dap) 및 공통 데이터(dac)를 수신한다(S900). 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 공통 데이터(dac)는 셀 B로 전송된 데이터는 아니다. 다만, 단말 a가 셀 B와 근접하여 위치하므로, 셀 B에 의하여 수신될 수 있다.
셀 B는 셀 A로부터 단말 a가 전송한 공통 데이터(dac)를 수신한다(S910). 셀 A 및 셀 B 간의 유선망을 통하여 데이터 교환이 가능하다.
셀 B는 단계 S900에서 수신한 공통 데이터와 단계 S910에서 수신한 공통 데이터를 결합(combining)한 후, 복원하여 간섭을 제거한다(S920). 셀 A로부터의 간섭을 제거한 후, 단말 b의 개별 데이터(dbp)를 복원한다(S930).
이에 따라, 단말 a의 공통 데이터(dac)에 대한 복호 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 셀 A 및 셀 B가 협력하여 매크로 다이버시티 이득을 얻으므로, 수학식 8에서 예시하는 전송률인 Rac보다 더 높은 전송률을 달성할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 7에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 셀 A 및 셀 B는 SIC 수신기 또는 ML 수신기 등과 같은 수신기를 가진다고 가정한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다.
도 13을 참조하면, 셀 B는 단말 b가 전송한 개별 데이터(dbp)를 수신하고, 셀 A의 단말 a가 전송한 개별 데이터(dap)를 수신한다(S1000). 여기서, 단말 b가 전송한 개별 데이터(dbp)는 제 1 상향링크 데이터라 하고, 단말 a가 전송한 개별 데이터(dap)는 제 2 상향링크 데이터라 할 수 있다. 단말 a는 공통 데이터(dac)를 전송하지 않고, 개별 데이터(dap)를 최대 전송전력으로 전송한다. 단말 a의 개별 데이터(dap)는 셀 B로 전송된 데이터는 아니다. 다만, 단말 a가 셀 B와 근접하여 위치하므로, 단말 a의 개별 데이터(dap)는 셀 B에 수신될 수 있다.
셀 B는 셀 A로부터 복원된 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 상기 개별 데이터(dap)의 복원에 필요한 정보를 수신한다(S1010). 개별 데이터(dap)의 복원에 필요한 정보는 코드율(Code Rate), 변조율(Modulation Order) 및 프리코딩(Precoding) 정보 등이 있다.
셀 B는 단계 S1010에서 수신한 복원된 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 상기 개별 데이터(dap)의 복원에 필요한 정보를 이용하여 단말 a의 개별 데이터(dap)를 복원하고, 셀 A로 인한 간섭을 제거한다(S1020).
셀 B는 셀 A로 인한 간섭을 제거한 후, 단말 b의 개별 데이터(dap)를 복원한다(S1030).
이에 따라, 단말 a는 셀 B가 디코딩할 수 없는 개별 데이터(dap)만을 최대 전송전력으로 전송함에도, 셀 B는 셀 A로 인한 간섭을 최소화할 수 있다.
부가적으로, 단계 S1010에서, 셀 B는 셀 A로부터 복원된 단말 a의 개별 데이터(dap)를 수신한다. 여기서, 상기 복원된 단말 a의 개별 데이터(dap)는 셀 A가 수신한 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 셀 B가 수신한 단말 a의 개별 데이터(dap)를 결합(combining)하여 복원될 수 있다. 즉, 단계 S1000에서 단말 a의 개별 데이터(dap)를 수신한 셀 A 및 셀 B는 데이터 교환을 통하여 수신한 데이터를 결합할 수 있다. 이에 따라, 매크로 다이버시티 이득을 얻고, 셀 A의 데이터 복원 성능을 향상시킬 수 있다.
인접 셀간 신속한 데이터 교환이 가능한 경우에도 단말 a는 개별 데이터(dap)의 전송률과 전송전력을 설정하기 위하여 제어정보를 필요로 한다. 따라서, 셀 B는 단말 a로 개별 데이터(dap)의 전송률과 전송전력을 설정하기 위한 제어정보를 전송할 수 있다. 여기서, 셀 B는 상기 제어정보를 무선 링크를 통하여 단말 a로 직접 전송하거나, 유선 링크를 통하여 셀 A를 거쳐 단말 a로 전송할 수 있다.
셀 B는 개별 데이터(dap)의 전송률과 전송전력을 설정하기 위한 제어정보를 구하기 위하여 단말 a 및 단말 a로부터 참조신호(RS)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 참조신호는 파일럿신호 또는 SRS일 수 있다. 셀 B는 수신한 참조신호를 이용하여 채널을 추정하고, 채널 추정값을 이용하여 제어정보를 구할 수 있다. 예를 들어, 제어정보는 셀 B가 수신한 단말 a 신호에 대한 SINR, 셀 A 및 셀 B가 수신한 신호를 결합한 신호에 대한 SINR, 단말 a의 개별 데이터(dap)의 전송률 등을 포함할 수 있다.
부가적으로, 셀 B는 복원되지 않은 단말 a의 개별 데이터(dap) 및 단계 S1010에서 셀 A로부터 개별 데이터(dap)를 복원하기 위한 정보를 수신한다. 단계 S1020에서, 셀 B는 단계 S1000에서 수신된 개별 데이터(dap) 및 단계 S1010에서 수신된 개별데이터(dap)를 결합하고, 결합된 데이터를 복원하여, 셀 A에 의해 야기된 간섭을 제거한다.
다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 인접 셀간 데이터 교환이 가능한지 여부에 따라 다른 방식을 취할 수 있다. 즉, 인접 셀들 간에 데이터 교환이 가능한 경우에는 도 12 및 도 13에서 설명한 실시예와 같이 인접 셀간 데이터 교환을 통하여 협력 효율을 극대화할 수 있다. 인접 셀들 간에 데이터 교환이 불가능하거나, 시간 지연이 큰 경우에는 도 8 내지 도 11에서 설명한 실시예와 같이 인접 셀간 데이터 교환을 최소화할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 7에서 예시하고 있는 셀 및 단말의 구성을 기초로 설명한다. 그러나, 셀 내 단말의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 셀 A 및 셀 B는 SIC 수신기 또는 ML 수신기 등과 같은 수신기를 가진다고 가정한다. 셀 A 및 셀 B는 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유할 수 있다.
도 14를 참조하면, 셀 B는 단말 b로부터 제 1 상향링크 데이터를 수신하고, 단말 a로부터 제 2 상향링크 데이터 및/또는 제 3 상향링크 데이터를 수신한다(S1100). 제 1 상향링크 데이터는 셀 B에 의해서만 복원될 수 있는 단말 b의 개별 데이터(dbp)이고, 제 2 상향링크 데이터는 셀 A에 의해서만 복원될 수 있는 단말 a의 개별 데이터(dap)이며, 제 3 상향링크 데이터는 셀 A 및 셀 B에 의하여 복원될 수 있는 단말 a의 공통 데이터(dac)일 수 있다.
셀 B는 셀 A와 셀 B간의 데이터 교환 가능 정도를 고려하여 간섭을 제거한다(S1110). 즉, 셀 A와 셀 B간의 신속한 데이터 교환이 가능한 경우, 도 12 및 도 13에서 예시한 실시예와 같이 셀 A로부터 복원된 제 2 상향링크 데이터를 수신하고, 이를 이용하여 간섭을 제거할 수 있다. 셀 A와 셀 B간의 데이터 교환이 불가능하거나 시간 지연이 큰 경우, 도 8 내지 도 11에서 예시한 실시예와 같이 단계 S1100에서 수신한 제 3 상향링크 데이터를 복원하고, 이를 이용하여 간섭을 제거할 수 있다.
여기서, 신속한 데이터 교환이 가능한 인접 셀들은 무선링크 또는 유선링크가 구비되고 하나의 기지국에 의하여 연결 및 관리되는 셀들일 수 있다. 신속한 데이터 교환이 불가능한 인접 셀들은 서로 다른 기지국에 의하여 연결 및 관리되는 셀들일 수 있다.
비록 본 발명의 동작이 기지국들과 단말들간의 관계에서 설명되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 기지국들과 중계국(relay station)들간의 통신에 적용될 수 있다. 본 발명의 동작에 포함되는 일부 또는 전체의 단말들은 중계국들로 대체될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 중계국이 하나 또는 그 이상의 단말의 본 발명에서의 동작에 포함되는 경우, 본 발명에서 고려되는 각 데이터의 전송률은 각 중계국 노드의 송신/수신 모드의 전송을 위해서 존재하는 가드 주기(guard period)를 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

Claims (15)

  1. 다중 셀 협력적 무선통신 시스템(Multi-cell cooperative wireless communication system)에서 단말 또는 기지국에 의하여 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 데이터를 공통 데이터(Common data) 및 개별 데이터(Pravite data)로 나누는 단계;
    상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터의 전송률(transmission rate) 및 전송전력(transmission power)을 독립적으로 설정하는 단계; 및
    설정된 상기 전송률 및 상기 전송전력에 기초하여 상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 데이터의 전송률은 상기 공통 데이터가 서빙 셀의 수신단(receiving end) 및 인접 셀의 수신단에 의하여 복원될 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공통 데이터의 전송률은 상기 서빙 셀의 수신단에 의하여 복원될 수 있는 전송률과 상기 인접 셀의 수신단에 의하여 복원될 수 있는 전송률 중 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별 데이터 또는 상기 공통 데이터의 전송전력은 인접 셀의 수신단에 의하여 요구되는 미리 설정된 서비스 품질을 보장하는 수준으로 설정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 데이터 및 상기 개별 데이터는 다중 안테나를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공통 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 개별 데이터는 상기 다중 안테나의 일부를 통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  8. 다중 셀 협력적 무선통신 시스템에서 단말 또는 기지국에서 데이터를 처리하는 방법에 있어서,
    인접 셀의 송신단(transmitting end) 으로부터 공통 데이터 및 개별 데이터를 수신하고, 서빙 셀의 송신단으로부터 개별 데이터를 수신하는 단계;
    상기 인접 셀의 송신단으로부터 수신한 공통 데이터를 복원하여, 상기 공통 데이터로 인한 간섭을 제거하는 단계; 및
    상기 공통 데이터로 인한 간섭이 제거된 상태에서 상기 서빙 셀의 송신단으로부터 수신한 개별 데이터를 복원하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 데이터의 전송률은 상기 공통 데이터가 상기 서빙 셀의 수신단및 상기 인접 셀의 수신단에 의하여 복원될 수 있도록 설정된 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 데이터 및 상기 인접 셀의 송신단으로부터 수신한 개별 데이터는 서로 다른 참조신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 데이터로 인한 간섭을 제거한 후, 상기 공통 데이터가 불필요한 경우 이를 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 데이터로 인한 간섭을 제거한 후, 상기 공통 데이터가 필요한 경우 이를 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    제어정보를 상기 인접 셀의 송신단에 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제어정보는 상기 인접 셀의 송신단이 상기 공통 데이터의 전송률 및 전송전력을 설정하기 위하여 이용하는 정보인 것을 특징으로 하는 데이터 처리 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 서빙 셀 및 상기 인접 셀은 시간 및 주파수 자원에 대한 스케줄링 정보를 공유하는 것을 특징으로 하는 하향링크 데이터 처리 방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 데이터가 복수 개인 경우, 각각의 공통 데이터에 대한 복원 및 간섭 제거를 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 하향링크 데이터 처리 방법.
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