KR20110035555A - 간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치 - Google Patents

간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110035555A
KR20110035555A KR1020090093324A KR20090093324A KR20110035555A KR 20110035555 A KR20110035555 A KR 20110035555A KR 1020090093324 A KR1020090093324 A KR 1020090093324A KR 20090093324 A KR20090093324 A KR 20090093324A KR 20110035555 A KR20110035555 A KR 20110035555A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target terminal
interference
matrix
base station
precoding
Prior art date
Application number
KR1020090093324A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101566860B1 (ko
Inventor
이남윤
김영두
박석환
이인규
성학제
Original Assignee
삼성전자주식회사
고려대학교 산학협력단
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, 고려대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020090093324A priority Critical patent/KR101566860B1/ko
Publication of KR20110035555A publication Critical patent/KR20110035555A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101566860B1 publication Critical patent/KR101566860B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097—Interference-related aspects
    • H04B1/711—Interference-related aspects the interference being multi-path interference
    • H04B1/7115—Constructive combining of multi-path signals, i.e. RAKE receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel

Landscapes

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

Abstract

동일한 무선 자원을 사용하는 복수의 송/수신 페어들에서 발생하는 간섭 신호들을 제거하기 위한 프리코딩 행렬이 생성된다. 이때, 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 대상 단말로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬이 생성된다.
간섭, 빔포밍, 프리코딩, 간섭 정렬, 제로 포싱

Description

간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR LINEAR PRECODING IN INTERFERENCE CHANNEL}
아래의 실시예들은 복수의 송/수신 페어들이 동일한 무선 자원을 사용함으로 인해 간섭이 발생하는 경우, 그 간섭을 처리 또는 제거하거나, 간섭이 존재함에도 불구하고 통신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근, 데이터 전송률 및 통신의 신뢰도를 향상시키기 위해 복수의 셀들을 포함하는 통신 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서, 복수의 셀들은 셀룰러 기지국, 펨토 기지국, 고정된(fixed) 기지국 또는 이동(mobile) 기지국, 중계기 및 단말들을 포함한다.
이때, 복수의 셀들에서 복수의 기지국들 각각은 무선 자원의 사용 효율을 높이기 위하여 동일한 무선 자원(예를 들어, 주파수, 시간, 코드 자원 등)을 사용하여 대응하는 단말들과 통신할 수 있다. 다만, 복수의 기지국들이 동일한 무선 자원을 사용하는 경우, 단말들 각각에서 간섭이 발생할 수 있고, 이러한 간섭으로 인해 성능(throughput)이 감소할 수 있다.
무선 자원의 사용 효율을 극대화하면서도 이러한 간섭으로 인한 성능의 감소를 최 소화하는 기술이 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 선형 프리코딩 장치는, 서빙 기지국과 인접한 복수의 이웃 기지국들 중 어느 하나인 기지국에 있어서, 복수의 이웃 기지국들 중 적어도 하나의 이웃 기지국으로부터 복수의 송/수신 페어들 사이의 채널들에 대한 정보 및 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 복수의 단말들 중 대상 단말에 의해 피드백된 채널정보를 수집하는 수집부, 복수의 이웃 기지국들로부터 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 인지하는 간섭 인지부, 및 간섭 채널 정보와 대상 단말에 의해 피드백된 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 생성하는 프리코딩부를 포함한다.
여기서, 프리코딩 행렬은, 직교 단위(Orthonomal) 기저(basis)를 기반으로 하며, QR-decomposition을 통해 생성될 수 있다.
또한, 프리코딩부는, QR-decomposition을 통해 대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 행렬을 생성하고, 생성된 공간기저 행렬을 기초로 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
또한, 프리코딩부는, 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 기초로 간섭 신호 공간에 해당하는 행렬을 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)하여 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 행렬을 생성하고, 생성된 전송률을 증가시키는 행렬을 기초로 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 단말 장치는, 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그 룹에 속하는 복수의 단말 장치들 중 어느 하나의 단말 장치에 있어서, 서빙 기지국과 인접한 복수의 이웃 기지국들로부터 대상 단말로의 간섭 채널 정보와 서빙 기지국과 대상 단말 간의 채널 정보를 피드백하는 피드백 유닛, 및 복수의 이웃 기지국들로부터 수신된 간섭 신호를 정렬하여 처리하는 간섭 제거부를 포함한다.
이때, 간섭 제거부는, 서빙 기지국으로부터 수신된 디코딩 행렬을 이용하여 간섭 신호를 간섭 신호 공간에 정렬하여 제거할 수 있다. 여기서, 디코딩 행렬은,
대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 디코딩 행렬과 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 디코딩 행렬로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프리코딩 방법은, 서빙 기지국과 인접한 복수의 이웃 기지국들 중 어느 하나인 기지국에서의 프리코딩 방법에 있어서, 복수의 이웃 기지국들 중 적어도 하나의 이웃 기지국으로부터 복수의 송/수신 페어들 사이의 채널들에 대한 정보 및 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 복수의 단말들 중 대상 단말에 의해 피드백된 채널정보를 수집하는 단계, 복수의 이웃 기지국들로부터 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 인지하는 단계, 및 간섭 채널 정보와 대상 단말로부터 피드백된 서빙 기지국과 대상 단말 간의 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 다중 셀 환경에서 복수의 송/수신 페어들 사이에 존재하는 간섭신호를 공간기저를 이용하여 감소 또는 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 서빙 기지국과의 채널 상태 정보를 서빙 기지 국으로 피드백함으로써, 주변 환경에서의 전송률(Sum-rate)을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 빔포밍 행렬에 QR-decomposition 기반의 직교 단위 기저(Orthonormal basis)를 찾음으로써, 복수의 송/수신 페어들 각각의 전송 파워 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 복수의 송/수신 페어들을 포함하는 다중-셀 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 다중-셀 통신 시스템은 기지국1(BS1)-단말1(MS1), 기지국2(BS2)-단말2(MS2), 기지국3(BS3)-단말3(MS3)과 같이 세 개의 송/수신 페어들을 포함한다.
이때, 세 개의 송/수신 페어들이 동일한 무선 자원을 사용하는 경우, 세 개의 송/수신 페어들 사이에는 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 송/수신 페어들 사이에서 발생하는 간섭을 적절히 제거 또는 처리하거나, 그 간섭에도 불구하고 통신 시스템의 성능을 높일 수 있는 기술이 필요하다.
도 2는 간섭 정렬을 사용하는 복수의 송/수신 페어들을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 통신 시스템 또는 통신 네트워크는 소스 노드들(211, 212, 213)을 포함하고, 소스 노드들(211, 212, 213) 각각은 목적 노드들(221, 222, 223) 각각에 대응된다.
여기서, 소스 노드들(211, 212, 213) 각각은 고정된 기지국, 이동 기지국, 펨토 기지국과 같은 초소형 기지국, 중계기 등을 포함하는 데이터를 송신하는 장치를 지칭하며, 목적 노드들(221, 222, 223) 각각은 중계기, 고정된 단말, 이동 단말 등을 포함하는 데이터를 수신하는 장치를 지칭한다.
이 때, 소스 노드들(211, 212, 213) 각각이 동일한 무선 자원을 사용하여 데이터를 송신하는 경우, 목적 노드들(221, 222, 223) 각각에는 간섭이 발생할 수 있다. 예를 들어, 목적 노드 D1(221)에서 소스 노드 S1(211)의 신호는 원하는 신호이고, 소스 노드 S2, S3(212, 213)의 신호들은 간섭이다. 마찬가지로, 목적 노드 D2, D3(222, 223)에서도 간섭이 발생할 수 있고, 이러한 간섭은 통신 시스템의 throughput을 감소시키는 원인이 된다.
다만, 간섭으로 인한 throughput의 감소는 간섭 정렬을 사용함으로써 방지될 수 있다. 즉, 소스 노드들(211, 212, 213) 각각은 적절히 설계된 빔포밍 행렬들(V[1], V[2], V[3]) 각각을 사용함으로써 신호의 위상을 조절할 수 있고, 조절된 위상을 갖는 소스 노드들(211, 212, 213) 각각의 신호는 채널들을 통해 전송된다. 이 때, 목적 노드들(221, 222, 223) 각각의 수신 신호는 원하는 신호와 간섭으로 분리될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2의 화살표 (1), (2) (3) 각각은 목적 노드들(221, 222, 223) 각각의 원하는 신호를 의미한다고 가정한다. 이 때, 목적 노드 D1(221)의 수신 신호는 목적 노드 D1(221)의 원하는 신호 (1) 및 간섭 (2), (3)으로 구별 될 수 있고, 목적 노드 D2(222)의 수신 신호는 목적 노드 D2(222)의 원하는 신호 (2) 및 간섭 (1), (3)으로 구별될 수 있다. 마찬가지로, 목적 노드 D3(223)의 수신 신호는 목적 노드 D3(223)의 원하는 신호 (3) 및 간섭 (1), (2)으로 구별될 수 있다.
이 때, 목적 노드들(221, 222, 223) 각각은 적절히 설계된 디코딩 행렬들(U[1], U[2], U[3]) 각각을 사용함으로써 수신 신호로부터 간섭을 제거하고, 원하는 신호를 추출할 수 있다. 결국, 소스 노드들(211, 212, 213)은 적절히 설계된 빔포밍 행렬들(V[1], V[2], V[3]) 각각을 사용하고, 목적 노드들(221, 222, 223) 각각은 적절히 설계된 디코딩 행렬들(U[1], U[2], U[3]) 각각을 사용함으로써, 무선 자원의 사용 효율을 높이고 간섭으로 인한 throughput의 감소를 방지할 수 있다.
여기서, 설명의 편의를 위해 빔포밍 행렬들(V[1], V[2], V[3]) 및 디코딩 행렬들(U[1], U[2], U[3])이라는 표현을 사용하지만, 그들의 형태는 행렬 또는 벡터의 형태일 수 있다. 예를 들어, 소스 노드들(211, 212, 213) 각각의 데이터 스트림들의 개수에 따라 빔포밍 행렬들(V[1], V[2], V[3]) 및 디코딩 행렬들(U[1], U[2], U[3])은 행렬 또는 벡터 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.
다만, 간섭 정렬을 사용하는 것은 언제나 좋은 결과를 내지는 못한다. 때때로, 간섭 정렬을 사용하는 것은 큰 오버헤드를 발생시키는 반면, 통신 시스템의 성능을 향상시키지 못할 수 있다. 보다 구체적으로, 간섭 정렬을 통해 이웃 기지국에 의한 간섭 신호는 제거될 수 있으나, 서빙 기지국으로부터 전송되는 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)이 낮아 통신 시스템의 성능을 향상이 어려운 경우도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 이웃 기지국에 의한 간섭 신호를 처리하는 간섭 정렬뿐만 아니라, 서빙 기지국에서의 전송률(Sum-rate)을 향상시키는 선형 프리코딩 및 디코딩을 제안한다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.
도 3은 다중-안테나를 포함하는 복수의 송/수신 페어들을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 3 개의 송/수신 페어들이 존재하고, 모든 소스 노드들 및 목적 노드들에는 둘 이상의 안테나들이 설치되어 있으며, 목적 노드들 각각에 설치된 안테나들의 개수는 M 개이고, 각 채널들은 independent하다고 가정한다.
i 번째 목적 노드에서의 수신 신호 벡터를 y[i]라고 하는 경우, 하기 수학식 1과 같은 방정식이 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00001
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00002
는 i번째 소스 노드에서의 송신 신호 벡터,
Figure 112009060410318-PAT00003
는 i 번째 목적 노드에서의 수신 신호 벡터,
Figure 112009060410318-PAT00004
는 j 번째 소스 노드로부터 i 번째 목적 노드로의 채널 행렬,
Figure 112009060410318-PAT00005
는
Figure 112009060410318-PAT00006
번째 목적 노드에서의 가우시안 잡음 벡터를 나타낸다.
이때, 수학식 1에서 프리코딩된 송신 신호는 아래의 수학식 2와 같은 방정식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00007
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00008
는 간섭 정렬을 위한 프리코딩 행렬이고,
Figure 112009060410318-PAT00009
의 크기는
Figure 112009060410318-PAT00010
이며,
Figure 112009060410318-PAT00011
는 소스 노드에서의 정보 스트림 벡터이고,
Figure 112009060410318-PAT00012
의 길이는
Figure 112009060410318-PAT00013
이다. 이때, 목적 노드 1에서 수신되는 신호는 아래의 수학식 3과 같은 방정식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00014
이때, 목적 노드 1은 아래의 수학식 4를 기초로, 수학식 3에서 나타난 간섭 신호들을 정렬할 수 있다. 즉, 목적 노드 1은 M/2의 정보 스트림을 디코딩하기 위해서, M 신호 공간에 M/2 정보 스트림을 제외한 M 간섭 스트림을 M/2 신호 공간 안에 정렬시킨다.
Figure 112009060410318-PAT00015
마찬가지로, 목적 노드 2 및 3은 수학식 3 및 수학식 4와 동일한 방법으로 목적 노드 2 및 3 각각에서의 간섭 신호들을 정렬시킨다. 목적 노드 2 및 3에서의 간섭 신호 정렬은 아래의 수학식 5로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00016
이때, 프리코딩 행렬을 보다 쉽게 구하기 위해 수학식 4 및 5는 아래의 수학식 6과 같은 방정식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00017
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00018
는
Figure 112009060410318-PAT00019
의 열벡터의 집합들이
Figure 112009060410318-PAT00020
의 열벡터의 집합들의 부분집합임을 나타낸다.
이때, 목적 노드 1에서의 프리코딩 행렬
Figure 112009060410318-PAT00021
이라고 가정하면, 목적 노드 2 및 3 각각에서의 프리코딩 행렬 v[2] 및 v[3]는 각각 아래의 수학식 7과 같은 방정식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00022
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00023
,
Figure 112009060410318-PAT00024
를 나타낸다.
이때, 수학식 7에 의해 생성된 프리코딩 행렬 v[1], v[2] 및 v[3] 각각에 직교 단위(Orthonomal) 기저(basis)를 기반으로, QR-decomposition을 적용하면, 프리코딩 행렬은 아래의 수학식 8과 같은 방정식으로 표현될 수 있으며, 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
Figure 112009060410318-PAT00025
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00026
는 단위(unitary) 행렬,
Figure 112009060410318-PAT00027
는 상삼각 행렬을 나타낸다.
이때, 소스 노드1에서 목적 노드 1로 정보 스트림을 전송하기 위해 프리코딩 행렬을 생성하는 경우를 예로 들면, 소스 노드 1은 아래의 수학식 9를 기초로 공간기저 행렬과 대상 단말로의 전송률(sum-rate)을 증가시키는 행렬로 이루어진 프리코딩 행렬을 생성한다.
Figure 112009060410318-PAT00028
여기서, Q[i]는 i번째 목적 노드에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 행렬, W[i]는 i번째 목적 노드로의 전송률을 증가시키는 행렬을 나타낸다.
이때, 목적 노드 1에서의 실효 채널은 아래의 수학식 10의 방정식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00029
그리고, 소스 노드 1은 간섭 신호 공간에 해당하는 행렬
Figure 112009060410318-PAT00030
을 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)하여, 아래의 수학식 11 및 12와 같이 소느 노드 1 및 2로부터 수신된 간섭 신호들을 제거하는 행렬을 생성한다.
Figure 112009060410318-PAT00031
Figure 112009060410318-PAT00032
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00033
는 0의 특이값을 갖는 좌측 특이 벡터(left singular vector)들로 구성된다.
즉, 목적 노드 1에서
Figure 112009060410318-PAT00034
를 이용하여 소스 노드 1 내지 3으로부터 전송된 데이터 스트림을 디코딩하면, 소스 노드 2 및 3으로부터 수신된 간섭 신호들을 제거할 수 있게 된다. 이때, 목적 노드1에서는 간섭 신호들을 제거하기 위해 제로 포싱(Zero Forcing) 필터를 사용할 수 있으며, 이러한 경우,
Figure 112009060410318-PAT00035
가 제로 포싱 필터가 된다.
그리고, 소스 노드 1은 특이값 분해를 통해 간섭이 제거된 실효 채널에서, 정보 신호 공간에 해당하는 행렬을 다시 한번 특이값 분해하여 목적 노드로의 전송률을 증가시키는 최적의 W[i]를 생성하고, 이는 아래의 수학식 13 및 14와 같은 방정식으로 표현될 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00036
Figure 112009060410318-PAT00037
여기서,
Figure 112009060410318-PAT00038
는 정보 스트림별로 전송 파워를 분배하는 대각 행렬이다. 이때, 목적 노드 1로 전송되는 정보 스트림들의 파워가 동일하다고 가정하면, 즉,
Figure 112009060410318-PAT00039
가 1이면, 목적 노드 1로의 전송률을 증가시키는 행렬은
Figure 112009060410318-PAT00040
가 된다.
이때, "Generalized Linear Precoder and Decoder Design for MIMO channels using the Weighted MMSE Criterion", IEEE Trans. Comm. 49(12). Dec. 2001(이하 Sampath라고 함)에는 워터 필링 기법(Water Filling)을 통해 대각 행렬을 구성하는 각각의 원소들을 구하는 과정이 잘 기재되어 있다.
소스 노드1는 첫 번째 및 두 번째 특이값 분해를 통해 생성된 행렬(
Figure 112009060410318-PAT00041
,
Figure 112009060410318-PAT00042
)들의 곱으로 통해 디코딩 행렬(
Figure 112009060410318-PAT00043
Figure 112009060410318-PAT00044
)을 생성한다.
즉, 수학식 13을 통해 생성된
Figure 112009060410318-PAT00045
는 목적 노드 1로의 전송률을 증가시키는 디코딩 행렬이고, 수학식 12를 통해 생성된
Figure 112009060410318-PAT00046
는 목적 노드 1에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 디코딩 행렬로서, 목적 노드 1에서는
Figure 112009060410318-PAT00047
를 이용하여 간섭 신호들을 제거한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 송/수신 페어들로 이루어진 프리코딩 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 프리코딩 장치(400)는 수집부(410), 간섭 인지부(430), 프리코딩부(450), 및 디코딩 행렬 생성부(470)를 포함한다.
수집부(410)는 복수의 송/수신 페어들 사이의 채널들에 대한 정보를 수집한다.
구체적으로, 수집부(410)는 프리코딩 장치(400)에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 복수의 단말 장치들로부터 피드백된 채널 정보와 이웃하는 어느 하나의 기지국으로부터 모든 채널들에 대한 정보를 얻는다.
이때, 수집부(410)는 모든 기지국들 각각으로부터 대응하는 채널에 대한 정보를 얻을 수도 있다. 또한, 대상 단말의 피드백 유닛(610)으로부터 프리코딩 장치(400)와 대상 단말(600) 간의 채널 정보뿐만 아니라, 복수의 이웃 기지국들과 대상 단말(600) 간의 채널 정보가 수집부(410)로 피드백될 수 있다.
그러면, 간섭 인지부(430)는 수집부(410)에서 수집된 채널 정보를 기초로 복수의 이웃 기지국으로부터 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 인지한다.
프리코딩부(450)는 간섭 채널 정보와 대상 단말로부터 피드백된 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 생성한다. 여기서, 프리코딩 행렬은 대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬하기 위한 공간기저 행렬(Q[i])과 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 행렬(W[i])로 이루어진다.
구체적으로, 프리코딩부(450)는 QR-decomposition을 통해 수학식 9와 같이 공간기저 행렬(Q[i])을 생성하고, 2번의 특이값 분해를 통해 수학식 11 내지 14와 같이 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 행렬(W[i])을 생성한다.
이때, 첫 번째 특이값 분해를 통해 대상 단말에서의 간섭 신호들을 제거하기 위한 디코딩 행렬
Figure 112009060410318-PAT00048
이 생성되고, 두 번째 특이값 분해를 통해 대상 단말로의 전송률을 증가시키기 위한 디코딩 행렬
Figure 112009060410318-PAT00049
이 생성된다.
디코딩 행렬 생성부(470)는 프리코딩 생성부(450)에서 특이값 분해를 통해 생성된 대상 단말에서의 간섭 신호들을 제거하기 위한 디코딩 행렬
Figure 112009060410318-PAT00050
과 대상 단말로의 전송률을 증가시키기 위한 디코딩 행렬
Figure 112009060410318-PAT00051
의 곱으로 이루어진 디코딩 행렬을 생성한다.
이를 통해, 대상 단말(600)의 간섭 제거부(630)에서는 프리코딩 장치(400)로부터 빔포밍되어 전송된 데이터 스트림을 프리코딩 장치(400)로부터 수신된 디코딩 행렬(
Figure 112009060410318-PAT00052
Figure 112009060410318-PAT00053
)로 디코딩하여 간섭 신호들을 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 프리코딩 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 소스 노드들(510, 520)은 각각 참조 신호(Reference Signal: RS)를 목적 노드들(530, 540)로 전송한다(S510).
그러면, 참조신호를 수신한 목적 노드들(530, 540)은 소스 노드와의 채널을 추정한다(S530).
구체적으로, 목적 노드 1(530) 및 목적 노드 2(540)는 수신된 참조신호 RS1을 통해 소스 노드 1과의 채널을 추정하고, 수신된 참조신호 RS2를 통해 소스 노드 2와의 채널을 추정한다.
그리고, 목적 노드들(530, 540)은 채널 추정을 통해 생성된 채널 정보를 자 신이 속한 소스 노드로 각각 피드백한다(S550).
이때, 소스 노드들은 각각 이웃 소스 노드와 채널 정보를 교환하여(S570), 이웃 소스 노드와 이웃 소스 노드에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 목적 노드들 과의 채널 정보를 수집할 수 있다.
이어, 소스 노드들(530, 540)은 각각 수집된 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 생성한다(S590). 여기서, 프리코딩 행렬은 수학식 9 및 14를 통해 생성되며, 프리코딩 행렬은 대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬하기 위한 공간기저 행렬(Q[i])과 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 행렬(W[i])로 이루어진다.
또한, 이상에서 설명한 프리코딩 장치는, 대상 단말로의 다중 스트림 전송 이득을 얻을 수 있도록 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다. 즉, 프리코딩부(450)는 수집된 채널 정보를 시간 축으로 확장하여 공간 기저 행렬(Q[i])및 전송률을 증가시키는 행렬(W[i])로 이루어진 프리코딩 행렬(V[i])을 생성할 수 있다.
구체적으로, 수학식 1에서의 채널이 아래의 수학식 15와 같이 표현될 수 있으며, 프리코딩 생성부(450)는 수학식 15에 의해 생성된 채널에 수학식 2 내지 14와 같은 과정을 통해 다중 스트림 전송 이득을 얻을 수 있는 시/공간(space-time) 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다.
Figure 112009060410318-PAT00054
Figure 112009060410318-PAT00055
,
여기서, t시간만큼 시간 축으로 확장된 채널 H는 대각 행렬(Block Diagonal Matrix)로 구성된다.
지금까지는, 소스 노드 1을 서빙 기지국으로, 목적 노드 1을 대상 단말로 설명하였으나, 이는 실시 예일 뿐, 복수의 소스 노드들 중 어느 하나가 서빙 기지국이 될 수 있으며, 서빙 기지국에 대응하는 복수의 목적 노드들 중 어느 하나가 대상 단말일 수 있다.
또한, 간섭 정렬을 이해 공간 기저 행렬(Q[i])및 전송률을 증가시키는 행렬(W[i])로 이루어진 프리코딩 행렬(V[i])이 서빙 기지국에서 생성되는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 프리코딩 행렬은 서빙 기지국 및 복수의 이웃 기지국들 중 어느 하나에서 생성될 수 있을 뿐만 아니라, RNC(Remote Network Controller)에서 생성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 통신 장치, 단말 장치, 및 그의 간섭 정렬 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 복수의 송/수신 페어들을 포함하는 다중-셀 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 간섭 정렬을 사용하는 복수의 송/수신 페어들을 나타낸 도면이다.
도 3은 다중-안테나를 포함하는 복수의 송/수신 페어들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 송/수신 페어들로 이루어진 프리코딩 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 선형 프리코딩 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 서빙 기지국과 인접한 복수의 이웃 기지국들 중 어느 하나인 기지국에 있어서,
    상기 복수의 이웃 기지국들 중 적어도 하나의 이웃 기지국으로부터 복수의 송/수신 페어들 사이의 채널들에 대한 정보 및 상기 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 복수의 단말들 중 대상 단말에 의해 피드백된 채널정보를 수집하는 수집부;
    상기 복수의 이웃 기지국들로부터 상기 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 인지하는 간섭 인지부; 및
    상기 간섭 채널 정보와 상기 대상 단말에 의해 피드백된 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 생성하는 프리코딩부
    를 포함하는 선형 프리코딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리코딩 행렬은, 직교 단위(Orthonomal) 기저(basis)를 기반으로 하며, QR-decomposition을 통해 생성되는 선형 프리코딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리코딩부는,
    상기 QR-decomposition을 통해 상기 대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 행렬을 생성하고, 상기 생성된 공간기저 행렬을 기초로 상기 프리코딩 행렬을 생성하는 선형 프리코딩 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리코딩부는,
    상기 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 기초로 간섭 신호 공간에 해당하는 행렬을 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)하여 상기 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 행렬을 생성하고, 상기 생성된 전송률을 증가시키는 행렬을 기초로 상기 프리코딩 행렬을 생성하는 선형 프리코딩 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프리코딩부는,
    상기 특이값 분해를 통해 상기 대상 단말에서의 간섭 신호들을 제거하는 행렬을 생성하고, 상기 생성된 간섭 신호들을 제거하는 행렬을 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)하여 상기 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 행렬을 생성하는 선형 프리코딩 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 대상 단말로 전송되는 데이터를 디코딩하기 위해 사용되는 디코딩 행 렬을 생성하는 디코딩 행렬 생성부
    를 더 포함하고,
    상기 디코딩 행렬은,
    상기 대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 디코딩 행렬과 상기 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 디코딩 행렬로 구성되는 선형 프리코딩 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 대상 단말로의 간섭 채널 정보와 상기 서빙 기지국과 상기 대상 단말 간의 채널 정보는, 시간 및 공간에서의 채널 정보를 각각 포함하고,
    상기 프리코딩부는,
    상기 시간 및 공간에서의 간섭 채널정보와 상기 시간 및 공간에서의 상기 서빙 기지국과 상기 대상 단말 간의 채널 정보를 이용하여 상기 프리코딩 행렬을 생성하는 선형 프리코딩 장치.
  8. 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 복수의 단말 장치들 중 어느 하나의 단말 장치에 있어서,
    상기 서빙 기지국과 인접한 복수의 이웃 기지국들로부터 상기 대상 단말로의 간섭 채널 정보와 상기 서빙 기지국과 상기 대상 단말 간의 채널 정보를 피드백하는 피드백 유닛; 및
    상기 복수의 이웃 기지국들로부터 수신된 간섭 신호를 정렬하여 처리하는 간섭 제거부
    를 포함하는 단말 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 간섭 제거부는,
    상기 서빙 기지국으로부터 수신된 디코딩 행렬을 이용하여 상기 간섭 신호를 간섭 신호 공간에 정렬하여 제거하고,
    상기 디코딩 행렬은,
    상기 대상 단말에서의 간섭 신호들을 간섭 신호 공간에 정렬시키는 공간기저 디코딩 행렬과 상기 대상 단말로의 전송률을 증가시키는 디코딩 행렬로 구성되는 단말 장치.
  10. 서빙 기지국과 인접한 복수의 이웃 기지국들 중 어느 하나인 기지국에서의 프리코딩 방법에 있어서,
    상기 복수의 이웃 기지국들 중 적어도 하나의 이웃 기지국으로부터 복수의 송/수신 페어들 사이의 채널들에 대한 정보 및 상기 서빙 기지국에 대응하는 사용자 그룹에 속하는 복수의 단말들 중 대상 단말에 의해 피드백된 채널정보를 수집하는 단계;
    상기 복수의 이웃 기지국들로부터 상기 대상 단말로의 간섭 채널 정보를 인 지하는 단계; 및
    상기 간섭 채널 정보와 상기 대상 단말로부터 피드백된 상기 서빙 기지국과 상기 대상 단말 간의 채널 정보를 이용하여 프리코딩 행렬을 생성하는 단계
    를 포함하는 선형 프리코딩 방법.
KR1020090093324A 2009-09-30 2009-09-30 간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치 KR101566860B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090093324A KR101566860B1 (ko) 2009-09-30 2009-09-30 간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090093324A KR101566860B1 (ko) 2009-09-30 2009-09-30 간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110035555A true KR20110035555A (ko) 2011-04-06
KR101566860B1 KR101566860B1 (ko) 2015-11-09

Family

ID=44043890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090093324A KR101566860B1 (ko) 2009-09-30 2009-09-30 간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101566860B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013048115A2 (ko) * 2011-09-26 2013-04-04 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 단말을 위한 상향링크 간섭 채널에서의 간섭 조정 방법
WO2013115601A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Interference alignment method and apparatus in wireless communication system
US9031149B2 (en) 2013-02-28 2015-05-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Precoding method and apparatus
KR20160018326A (ko) * 2014-08-07 2016-02-17 삼성전자주식회사 프리코딩 메커니즘을 구비한 컴퓨팅 시스템 및 그것의 동작 방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013048115A2 (ko) * 2011-09-26 2013-04-04 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 단말을 위한 상향링크 간섭 채널에서의 간섭 조정 방법
WO2013048115A3 (ko) * 2011-09-26 2013-05-23 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 단말을 위한 상향링크 간섭 채널에서의 간섭 조정 방법
US9635572B2 (en) 2011-09-26 2017-04-25 Lg Electronics Inc. Method for coordinating interference in an uplink interference channel for a terminal in a wireless communication system
WO2013115601A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Interference alignment method and apparatus in wireless communication system
US9654987B2 (en) 2012-02-02 2017-05-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Interference alignment method and apparatus in wireless communication system
US9031149B2 (en) 2013-02-28 2015-05-12 Electronics And Telecommunications Research Institute Precoding method and apparatus
KR20160018326A (ko) * 2014-08-07 2016-02-17 삼성전자주식회사 프리코딩 메커니즘을 구비한 컴퓨팅 시스템 및 그것의 동작 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101566860B1 (ko) 2015-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101524689B1 (ko) 간섭 정렬을 위하여 선택적으로 간섭 채널들에 대한 정보를피드백하는 통신 시스템 및 그 방법
CN108476056B (zh) 无线通信方法和无线通信设备
KR101587563B1 (ko) 간섭 정렬을 수행하는 통신 시스템 및 그 방법
US20220190879A1 (en) Massive cooperative multipoint network operation
WO2018059161A1 (zh) 无线通信方法和无线通信装置
KR101584993B1 (ko) 복수의 송/수신 페어들의 송/수신 모드를 선택하는 방법 및 장치
KR101588712B1 (ko) 셀 내부 단말간 협력에 기반한 셀간 간섭 제어 방법 및 장치
CN107483088B (zh) 大规模mimo鲁棒预编码传输方法
KR101568291B1 (ko) 단말기 및 기지국, 및 단말기의 동작방법
KR101639240B1 (ko) 랜덤 빔포밍 기술을 이용하여 간섭 제어를 수행하는 통신 시스템 및 통신 방법
JP5649661B2 (ja) マルチセルマルチユーザ基盤のプリコーディング方法及び通信装置
JP5264990B2 (ja) データ伝送の方法及びシステム
JP5875344B2 (ja) 無線ネットワークにおける干渉を低減する方法
KR20120032777A (ko) 계층셀 통신 시스템에서 다운링크 빔포밍 벡터 결정 방법 및 장치
KR20120014792A (ko) 상향 링크에서의 다중 사용자 간섭 정렬 시스템 및 방법
KR20120099100A (ko) 무선 네트워크 내의 다운링크 멀티유저 ｍｉｍｏ 송신을 위한 방법 및 장치
JP2009153139A (ja) Ｍｉｍｏ下りリンクにおけるプリコーディング処理方法、装置及び基地局
KR101587566B1 (ko) 다중 사용자 다중 안테나 시스템에서의 유니터리 프리코딩 장치 및 방법
KR101566860B1 (ko) 간섭 채널에서의 선형 프리코딩 방법 및 장치
KR101700342B1 (ko) 적응적으로 코드북을 생성하고 사용하는 다중 입출력 통신 시스템
KR20130112743A (ko) 다중 셀 다중 사용자 다중 안테나 간섭 채널 환경에서 간섭 정렬에 기반한 기지국과 단말의 통신 방법 및 다중 사용자 ｍｉｍｏ 간섭 채널에서 간섭 정렬 및 블록 순차적 간섭 선­제거를 이용한 통신 방법
KR101504506B1 (ko) 협력 다중 안테나 통신 방법
KR101470503B1 (ko) 다중 입출력 통신 시스템을 위한 채널 정보 피드백 방법 및장치
CN102415120B (zh) 协同多点传输方法及其设备
KR101679132B1 (ko) 대규모 안테나를 이용하는 다중 사용자 무선 통신 시스템에서 다중 신호 전송 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant