KR20110080241A

KR20110080241A - 다중 사용자 간섭 채널에서 발생하는 간섭을 제어하는 장치

Info

Publication number: KR20110080241A
Application number: KR1020100000382A
Authority: KR
Inventors: 임종부; 최상원; 황효선; 정세영; 안현기
Original assignee: 삼성전자주식회사; 한국과학기술원
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-07-13
Also published as: KR101651934B1

Abstract

빔 포밍 벡터의 초기값을 설정하는 방법과 상기 방법을 이용하여 설정된 빔 포밍 벡터를 이용하여 데이터를 전송하는 통신 시스템이 제공된다. 기지국은 단말기로부터 수신한 채널 상태에 기반하여 셀 토폴로지를 결정하고, 결정된 셀 토폴로지에 따라서 빔 포밍 벡터의 초기값을 설정할 수 있다.

Description

다중 사용자 간섭 채널에서 발생하는 간섭을 제어하는 장치{APPARATUS FOR MANAGING INTERFERENCE GENERATING IN MULTI USER INTERFERENCE CHANNEL}

본 발명에 따른 실시예들은 간섭 제어 기술에 관한 것이다.

무선 통신망을 이용하여 전송되는 신호의 양은 시간이 지남에 따라서 점차 증가하고 있다. 가까운 미래에는 현재 전송되는 신호의 수배에 이르는 용량의 신호가 무선 통신망을 이용하여 전송될 것으로 예상된다.

무선 통신망은 복수의 기지국 및 단말을 포함할 수 있다. 단말이 원하는 신호를 전송하는 기지국 이외에 인접한 기지국으로부터 간섭 신호를 수신할 수 있다. 이러한 간섭 신호는 무선 통신망의 전송 효율을 떨어뜨리는 원인 중의 하나로, 이를 줄이거나 최소화 할 수 있는 기술이 필요하다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 마스터 기지국에 있어서, 상기 마스터 기지국과 복수의 단말기간의 채널 상태 및 상기 마스터 기지국에 인접한 간섭 기지국과 상기 복수의 단말기간의 채널 상태를 상기 각 단말기로부터 수신하는 수신부, 상기 마스터 기지국, 상기 간섭 기지국 및 상기 단말기들간의 송수신 링크들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 값 이상인 송수신 링크들로 구성된 셀 토폴로지를 결정하는 셀 토폴로지 결정부, 상기 결정된 셀 토폴로지에 기반하여 상기 마스터 기지국과 상기 간섭 기지국의 빔포밍 벡터를 산출하는 빔포밍 벡터 산출부 및 상기 산출된 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 단말기로 데이터를 전송하는 전송부를 포함하는 마스터 기지국을 제공한다.

본 발명의 일측에 따르면 마스터 기지국 및 상기 마스터 기지국에 인접한 간섭 기지국에 대한 채널 상태를 추정하는 채널 상태 추정부, 상기 채널 상태를 상기 마스터 기지국으로 전송하는 전송부 및 셀 토폴로지에 기반하여 산출된 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 마스터 기지국 또는 상기 간섭 기지국으로부터 전송된 데이터를 수신하는 수신부를 포함하고, 상기 셀 토폴로지는 상기 채널 상태에 기반하여 결정된 단말기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 마스터 기지국 및 상기 마스터 기지국에 인접한 간섭 기지국과 단말기간의 링크에 대한 채널 상태를 소정의 임계값과 비교하는 단계, 상기 채널 상태가 상기 소정의 임계값보다 더 큰 경우에, 상기 링크들로 구성된 셀 토폴로지를 생성하는 단계, 상기 셀 토폴로지에 대하여 상기 마스터 기지국 및 상기 간섭 기지국의 빔포밍 벡터의 초기값을 설정하는 단계, 상기 셀 토폴로지 및 상기 빔포밍 벡터들의 초기값을 참조표에 저장하는 단계를 포함하는 빔포밍 벡터의 초기값 설정 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 마스터 기지국 및 간섭 기지국에 대한 빔포밍 벡터의 초기값을 정확히 설정할 수 있다.

본 발명에 따르면 적은 계산량 만으로 마스터 기지국 및 간섭 기지국에 대한 빔포밍 벡터를 정확히 산출할 수 있다.

도 1은 복수의 기지국과 단말기들이 서로 부분적으로 연관된(partially connected) 상황을 도시한 도면이다.
도 2는 셀 토폴로지(topology)를 결정하는 본 발명의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 3는 셀 토폴로지에 기반하여 빔포밍 벡터를 산출하는 본 발명의 일실시예를 단계별로 설명한 순서도이다.
도 4는 셀 토폴로지에 기반하여 빔포밍 벡터를 산출하는 기지국의 동작을 단계별로 설명한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 빔포밍 벡터 설정 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 복수의 기지국과 단말기들이 서로 부분적으로 연관된(partially connected) 상황을 도시한 도면이다.

제1 기지국(110)은 제1 단말기(111)로 데이터를 전송한다. 제1 기지국(110)이 전송한 신호는 제2 단말기(121) 및 제4 단말기(141)에게 간섭 신호로서 작용한다. 제3 단말기(131)는 제1 기지국(110)의 커버리지내에 위치하지 않으므로, 제1 기지국(110)으로부터 간섭을 받지 않는 것으로 가정한다.

역으로, 서로 인접한 기지국(110, 120, 130, 140)들 중에서 일부(120, 140)만이 제3 단말기(131)로 간섭 신호를 전송한다. 제3 기지국(130)은 제3 단말기(131)로 전송 신호를 전송한다.

도 1에 도시된 실시예와 같이, 서로 인접한 기지국(110, 120, 130, 140)들 중에서 일부 기지국들(120, 130, 140)만이 특정 단말기(131)에 영향을 미치고, 다른 기지국(110)이 특정 단말기(131)에 영향을 미치지 못한다면, 이를 각 기지국들(110, 120, 130, 140)과 각 단말기들(111, 121, 131, 141)이 부분적으로 연관되었다고 말할 수 있다.

도 1에 도시된 통신 시스템은 각 기지국들(110, 120, 130, 140)이 각 단말기들(111, 121, 131, 141)에게 미치는 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 간섭 제어 기법을 적용할 수 있다. 간섭 제어 기법을 적용하기 위해서, 각 기지국들(110, 120, 130, 140)은 각 단말기들(111, 121, 131, 141)에게 미치는 간섭의 영향을 정밀하게 계산해야 한다.

도 1과 같이 각 기지국들(110, 120, 130, 140)과 각 단말기들(111, 121, 131, 141)이 부분적으로 연관된 상황에서는 일부 간섭의 영향을 계산하지 않아도 되므로, 상대적으로 간단하게 간섭 제어 기법을 적용할 수 있다.

일실시예에 따르면 각 기지국들(110, 120, 130, 140)은 각 기지국들(110, 120, 130, 140)로부터 전송된 신호가 각 단말기들(111, 121, 131, 141)에게 영향이 미치는지 여부에 따라서 토폴로지(topology)를 결정할 수 있다. 각 기지국들(110, 120, 130, 140)은 결정된 토폴로지를 이용하여 간섭 제어 기법을 적용할 수 있다.

간섭 제어 기법의 일예로서, 간섭 정렬 기법, 간섭 회피 기법 등이 적용될 수 있다. 간섭 정렬 기법은 각 기지국(110, 120, 130, 140)들이 빔 포밍 벡터(beam forming vector)를 이용하여 신호의 위상을 변경하여 정렬하여 전송하는 기법으로서, 단말기(111, 121, 131, 141)에서 수신한 간섭 신호들의 위상은 특정 위상으로 정렬하여 수신된다. 간섭 정렬 기법에서는 각 기지국(110, 120, 130, 140)과 각 단말기(111, 121, 131, 141)들 간의 채널 상태에 따라서 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다. 각 기지국(110, 120, 130, 140)들이 채널 상태를 고려하여 빔 포밍 벡터를 결정하므로 계산량이 많고, 빔 포밍 벡터가 수렴하기까지 오랜 시간이 소요된다. 각 기지국(110, 120, 130, 140)들이 수렴되지 않은 빔 포밍 벡터를 사용하여 데이터를 전송한다면, 데이터 전송의 효율이 낮다.

일실시예에 따르면, 각 기지국(110, 120, 130, 140)들은 토폴로지에 따라서 빔 포밍 벡터의 초기값을 결정할 수 있다. 빔 포밍 벡터의 초기값이 빔 포밍 벡터의 수렴값과 유사하다면, 빔 포밍 벡터는 빠른 시간에 수렴한다. 각 기지국(110, 120, 130, 140)들은 수렴된 빔 포밍 벡터를 신속하게 사용할 수 있으므로, 데이터 전송의 효율이 향상된다.

지금까지 간섭 정렬 기법을 기준으로, 토폴로지에 기반하여 빔 포밍 벡터의 초기값을 결정하는 실시예를 설명하였으나, 유사한 방법이 간섭 회피 기법 등에도 적용될 수 있다.

도 2는 셀 토폴로지(topology)를 결정하는 본 발명의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 2의 (a)에서는 제1 기지국(210)은 제1 단말기(211)로, 제2 기지국(220)은 제2 단말기(221)로, 제3 기지국(230)은 제3 단말기(231)로 제4 기지국(240)은 제4 단말기(241)로 데이터를 전송한다고 가정하자. 즉, 제1 기지국(210)이 제2 단말기(221), 제3 단말기(231) 및 제4 단말기(241)로 신호를 전송한다면, 이는 간섭 신호이다.

도 2의 (a)를 참고하면, 제1 기지국(210)이 전송한 신호는 제1 단말기(211), 제2 단말기(221), 제3 단말기(231) 및 제4 단말기(241)로 전송될 수 있다. 만약 제1 기지국(210)이 제3 단말기(231)로 전송한 신호의 세기가 매우 약하다면, 제1 기지국(210)은 제3 단말기(231)로 신호를 전송하지 않는 것으로 생각할 수 있다.

이 경우에, 제1 기지국(210)이 전송한 신호가 모든 단말기(211, 221, 231, 241)로 전송되는 것이 아니라, 일부 단말기들(211, 221, 241)로만 전송되는 것으로 볼 수 있다. 제1 기지국(210)의 예와 유사하게, 제2 기지국(220), 제3 기지국(230) 및 제4 기지국(240)이 전송한 신호들도 일부 단말기들로만 전송되는 것으로 볼 수 있다.

일실시예에 따르면 각 기지국(210, 220, 230, 240)들은 각 단말기들(211, 221, 231, 241)로 파일럿 신호를 전송한다. 각 단말기들(211, 221, 231, 241)은 파일럿 신호에 기반하여 각 기지국(210, 220, 230, 240)들로부터 각 단말기들(211, 221, 231, 241)까지의 채널의 상태를 추정한다.

각 단말기들은 추정된 채널 상태의 크기를 소정의 임계값과 비교할 수 있다. 만약 추정된 채널 상태의 크기가 소정의 임계값보다 더 작다면, 각 단말기들(211, 221, 231, 241)은 추정된 채널 상태를 기지국(210, 220, 230, 240)으로 피드백 하지 않을 수 있다. 각 기지국(210, 220, 230, 240)은 각 단말기(211, 221, 231, 241)로부터 피드백 받은 채널 상태에 기반하여 토폴로지를 결정할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 각 단말기들(211, 221, 231, 241)은 추정된 채널 상태를 각 기지국(210, 220, 230, 240)들로 피드백할 수 있다. 각 기지국(210, 220, 230, 240)들은 수신된 채널 상태를 소정의 임계값과 비교하고, 비교 결과에 따라서 토폴로지를 결정할 수 있다.

도 2의 (b)는 각 기지국(250, 260, 270, 280)들이 각 단말기(251, 261, 271, 281)로 신호를 전송하는 예를 도시한 도면이다. 도 2의 (b)에서도 제1 기지국(250)은 제1 단말기(251)로, 제2 기지국(260)은 제2 단말기(261)로, 제3 기지국(270)은 제3 단말기(271)로 제4 기지국(280)은 제4 단말기(281)로 데이터를 전송한다고 가정하자.

도 2의 (a)와 도 2의 (b)를 서로 비교하면, 도 2에 도시된 실시예에서의 토폴로지가 좀더 간단하다. 즉, 도 2의 (a)에서는 제1 기지국(210)이 제4 단말기(241)로 간섭 신호를 전송하지만, 도 2의 (b)에서는 제1 기지국(250)이 제4 단말기(281)로 간섭 신호를 전송하지 않는다.

따라서, 도 2의 (b)에서는 제1 기지국(250)이 제4 단말기(281)로 미치는 간섭의 영향을 고려하지 않고 빔 포밍 벡터를 결정할 수 있다. 도 2의 (a)에서는 제1 기지국(210)이 제4 단말기(241)로 전송하는 간섭 신호의 영향이 매우 작도록 빔포밍 벡터의 빔 패턴이 결정되어야 한다. 즉, 제1 기지국(210)을 기준으로하여 제4 단말기(241)방향의 이득이 매우 작도록 배열 안테나의 빔 패턴이 결정된다. 또한 제1 기지국(210)에서 제2 단말기(221)로 전송된 간섭 신호의 위상이 제3 기지국(230)에서 제2 단말기(221)로 전송된 간섭 신호의 위상과 동일하고, 제1 기지국(210)에서 제4 단말기(241)로 전송된 간섭 신호의 위상이 제3 기지국(230)에서 제4 단말기(241)로 전송된 간섭 신호의 위상과 동일하도록 빔 포밍 벡터가 결정될 수 있다.

그러나, 도 2의 (b)에서는 제1 기지국(250)이 제4 단말기(241)방향으로 간섭신호를 전송하지 않는다. 따라서 제1 기지국(250)의 빔 포밍 벡터를 결정하는데 있어서 좀더 자유로울 수 있다. 도 2의 (b)에서는 제1 기지국(250)에서 제2 단말기(262)로 전송한 간섭 신호의 위상이 제3 기지국(270)에서 제2 단말기(262)로 전송한 간섭 신호의 위상과 동일하도록 빔 포밍 벡터가 결정될 수 있다.

이상 제1 기지국(210, 250)의 빔 포밍 벡터에 대해서만 설명하였으나, 다른 기지국들(220, 230, 240, 260, 270, 280)의 빔 포밍 벡터도 유사한 방법으로 결정될 수 있다.

도 2를 참고하면, 동일한 개수의 기지국과 동일한 개수의 단말기가 있는 상황에서도 채널 상태에 따라서 토폴로지는 달라질 수 있다. 이 경우에, 각 기지국의 빔 포밍 벡터들은 토폴로지에 기반하여 결정될 수 있다.

각 기지국들은 가능한 토폴로지에 따라서 빔 포밍 벡터의 초기값을 조정할 수 있다. 채널 상태에 따라서 토폴로지가 결정되면, 각 기지국들은 저장된 빔 포밍 벡터의 초기값을 업데이트하여 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 빔 포밍 벡터의 초기값이 빔 포밍 벡터의 수렴값과 유사하다면, 각 기지국들은 적은 계산량 만으로 신속히 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다.

도 3는 셀 토폴로지에 기반하여 빔포밍 벡터를 산출하는 본 발명의 일실시예를 단계별로 설명한 순서도이다.

단계(S330)에서 기지국(310)은 단말기(320)로 파일럿 신호를 전송한다. 기지국(310)과 단말기(320)간에 미리 약속된 패턴의 신호가 파일럿 신호로 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면 단말기(320)로 데이터를 전송하는 마스터 기지국뿐만 아니라, 단말기(320)로 간섭 신호를 전송하는 간섭 기지국도 단말기(320)로 파일럿 신호를 전송할 수 있다.

단계(S340)에서 단말기(320)는 파일럿 신호에 기반하여 기지국(310)으로부터 단말기(320)간의 채널 상태를 추정한다. 일실시예에 따르면 단말기(320)는 마스터 기지국으로부터 단말기간의 채널 상태뿐만 아니라, 간섭 기지국으로부터 단말기간의 채널 상태도 추정할 수 있다.

단계(S350)에서 단말기(320)는 기지국(310)으로 채널 상태를 전송한다. 일실시예에 따르면 단말기(320)는 마스터 기지국으로부터 단말기(320)까지의 채널 상태뿐만 아니라, 간섭 기지국으로부터 단말기(320)까지의 채널 상태를 마스터 기지국으로 전송할 수 있다. 단말기(320)로부터 채널 상태를 수신한 각 기지국(310)들은 서로 채널 상태를 공유할 수 있다. 따라서, 각 기지국은 다른 기지국으로부터 임의의 단말기까지의 모든 채널 상태를 알 수 있다.

단계(S360)에서 기지국(310)은 채널 상태에 기반하여 셀 토폴로지를 결정한다. 기지국(310)이 셀 토폴로지를 결정하는 구성에 대해서는 이하 도 4에서 상세히 설명하기로 한다.

단계(S370)에서 기지국(310)은 결정된 셀 토폴로지에 기반하여 빔 포밍 벡터를 산출한다. 일실시예에 따르면 기지국(310)은 가능한 셀 토폴로지에 따라서 빔 포밍 벡터의 초기값을 미리 결정하고, 미리 결정된 빔 포밍 벡터의 초기값 들을 참조표의 형태로 저장할 수 있다. 기지국(310)은 결정된 셀 토폴로지에 상응하는 빔 포밍 벡터의 초기값을 참조표에서 참조할 수 있다.

기지국(310)은 빔 포밍 벡터의 초기값을 업데이트하여 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 기지국(310)은 각 기지국으로부터 각 단말기까지의 채널 상태를 고려하여 빔 포밍 벡터를 업데이트 할 수 있다.

단계(S380)에서 기지국(310)은 산출된 빔 포밍 벡터를 이용하여 단말기(320)로 데이터를 전송할 수 있다. 각 단말기(320)가 수신한 간섭 신호의 영향이 감소 되었으므로, 각 기지국(310)들은 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.

도 4는 셀 토폴로지에 기반하여 빔포밍 벡터를 산출하는 기지국의 동작을 단계별로 설명한 순서도이다.

단계(S410)에서 기지국은 단말기로부터 채널 상태를 수신한다. 일실시예에 따르면 단말기는 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하고, 파일럿 신호에 기반하여 채널 상태를 추정할 수 있다.

단계(S420)에서 기지국은 1차 토폴로지를 결정한다. 1차 토폴로지는 채널 상태가 임계값보다 더 큰지 여부를 고려하여 결정되는 셀 토폴로지이다. 즉, 기지국은 각 기지국과 각 단말기간의 링크들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값보다 더 큰 링크들을 선택하여 셀 토폴로지를 결정한다. 즉, 1차 토폴로지에 포함된 링크들은 1차 토폴로지에 포함되지 못한 링크들보다 채널 상태가 우수한 링크들로서, 간섭 신호를 고려하거나, 데이터를 전송함에 있어서 유의미한 링크들이다.

단계(S430)에서 기지국은 1차 토폴로지에 포함된 간섭 링크의 개수와 기지국의 개수를 비교한다. 만약 기지국의 개수가 링크의 개수의 1/2보다 크거나 같다면, 각 기지국은 링크를 이용하여 데이터를 단말기로 전송할 수 있다. 각 기지국은 단계(S480)에서 빔 포밍 벡터를 결정하고, 단계(S460)에서 빔 포밍 벡터를 업데이트한 뒤, 단계 (S470)에서 결정된 빔 포밍 벡터를 이용하여 데이터를 단말기로 전송한다.

만약 링크의 개수가 기지국의 개수보다 더 많다면, 기지국은 단계(S440)에서 1차 토폴로지에 포함된 링크들 중에서 채널 상태가 우수한 링크를 선택하여 2차 토폴로지를 결정할 수 있다. 일예로서, 기지국은 1차 토폴로지에 포함된 간섭 링크들을 채널 상태가 우수한 순서로 정렬하고, 정렬된 간섭 링크들 중에서 상위의 N개의 링크를 선택하여 2차 토폴로지를 결정할 수 있다. 여기서, N=2*(기지국의 개수)이다.

단계(S450)에서 기지국은 2차 토폴로지에 기반하여 빔 포밍 벡터의 초기값을 결정한다. 일실시예에 따르면 기지국은 토폴로지의 형태에 따른 최적의 빔 포밍 벡터의 초기값을 미리 산출하고, 산출된 초기값을 참조표의 형태로 저장할 수 있다. 단계(S450)에서 기지국은 2차 토폴로지에 기반하여 참조표에서 빔 포밍 벡터의 초기값을 참조할 수 있다.

단계(S460)에서 기지국은 빔 포밍 벡터의 초기값을 업데이트하여 빔 포밍 벡터를 산출한다. 일실시예에 따르면 기지국은 다른 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단말기로 전송되는 간섭 신호의 영향이 감소 되도록 빔 포밍 벡터를 업데이트할 수 있다.

단계(S470)에서 기지국은 산출된 빔 포밍 벡터를 이용하여 데이터를 단말기로 전송한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.

기지국(500)은 수신부(510), 셀 토폴로지 결정부(520), 빔 포밍 벡터 산출부(530) 및 전송부(540)를 포함할 수 있다.

수신부(510)는 기지국(500)과 복수의 단말기(560, 570, 580)간의 채널 상태를 각 단말기(560, 570, 580)로부터 수신한다. 또한 수신부(510)는 간섭 기지국(590)과 복수의 단말기(560, 570, 580)간의 채널 상태를 각 단말기(560, 570, 580)간의 채널 상태를 각 단말기(560, 570, 580)로부터 수신한다. 일실시예에 따르면 수신부(510)는 간섭 기지국(590)과 복수의 단말기(560, 570, 580)간의 채널 상태를 간섭 기지국(590)을 경유하여 수신할 수 있다.

일실시예에 따르면 전송부(540)는 각 단말기(560, 570, 580)들로 파일럿 신호를 전송하고, 각 단말기(560, 570, 580)들은 파일럿 신호에 기반하여 채널 상태를 추정할 수 있다.

셀 토폴로지 결정부(520)는 채널 상태에 기반하여 셀 토폴로지를 결정한다. 일실시예에 따르면 셀 토폴로지 결정부(520)는 기지국(500), 간섭 기지국(590) 및 단말기들(560, 570, 580)간의 송수신 링크들 중에서 채널 상태가 소정의 임계값 이상인 송수신 링크들을 선택하여 셀 토폴로지를 결정할 수 있다.

빔 포밍 벡터 산출부(530)는 셀 토폴로지에 기반하여 기지국(500)과 간섭 기지국(590)의 빔 포밍 벡터를 산출한다. 기지국(500)이 제1 단말기(560)로 데이터를 전송하고, 간섭 기지국(590)이 제3 단말기(580)로 데이터를 전송하는 경우에, 기지국(500)이 제2 단말기(570)로 전송하는 신호는 간섭 신호이고, 간섭 기지국(580)이 제2 단말기(570)로 전송하는 신호는 간섭 신호이다. 이 경우에, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 기지국(500)이 제2 단말기(570)로 전송하는 제1 간섭 신호의 위상과 간섭 기지국(590)이 제2 단말기(570)로 전송하는 제2 간섭 신호의 위상이 동일하게 수신되도록 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다.

일실시예에 따르면 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 셀 토폴로지에 기반하여 빔 포밍 벡터의 초기값을 결정할 수 있다. 일실시예에 따르면 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 여러가지 토폴로지의 형태에 따른 최적의 빔 포밍 벡터의 초기값을 미리 산출하고, 산출된 초기값을 참조표의 형태로 저장할 수 있다. 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 결정된 토폴로지에 기반하여 참조표에서 빔 포밍 벡터의 초기값을 참조할 수 있다.

빔 포밍 벡터 산출부(530)는 참조표에서 참조한 빔 포밍 벡터의 초기값을 업데이트하여 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 빔 포밍 벡터의 초기값이 빔 포밍 벡터의 수렴값과 유사하다면, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 적은 계산량 만으로 신속하게 빔 포밍 벡터의 수렴값을 얻을 수 있다.

일실시예에 따르면 셀 토폴로지 결정부는 2*(기지국(500, 590)의 개수)와 간섭 링크의 개수를 비교하고, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 비교 결과에 따라서 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 셀 토폴로지에 포함된 간섭 링크의 개수가 0개라고 가정하자. 기지국(500)과 제1 단말기(560)간의 링크만이 셀 토폴로지에 포함되었다고 하면, 간섭 기지국(500)으로부터 제1 단말기(560)로 전송되는 간섭 신호의 영향은 거의 없음을 의미한다. 따라서, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 간섭 기지국(590)으로부터 제1 단말기(560)까지의 간섭의 영향을 고려하지 않고 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다.

도 5에 도시된 실시예에서, 셀 토폴로지에 포함된 간섭 링크의 개수가 2개라고 가정하자. 간섭 기지국(590)으로부터 제1 단말기(560)까지의 링크 및 간섭 기지국(590)으로부터 제3 단말기(580)까지의 링크가 셀 토폴로지에 포함된 것으로 가정하자. 이 경우에, 제1 단말기(560)는 기지국(500)으로부터 데이터를 수신하고, 간섭 기지국(590)으로부터 간섭 신호를 수신한다. 이때, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 기지국의 개수와 링크의 개수에 따라서 간섭의 영향을 고려하여 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다.

셀 토폴로지에 포함된 간섭 링크의 개수와 기지국의 개수에 따라서 빔 포밍 벡터가 결정된다. 따라서, 셀 토폴로지 결정부(520)는 셀 토폴로지에 포함되는 링크의 개수를 결정할 수 있다. 예를 들면, 셀 토폴로지 결정부(520)는 각 기지국(500, 590) 및 각 단말기(560, 570, 580)간의 간섭 링크들 중에서 채널 상태의 값의 크기가 소정의 임계값 이상인 링크들만을 셀 토폴로지에 포함시킬 수 있다.

전송부(540)는 산출된 빔 포밍 벡터를 이용하여 제1 단말기(560)로 데이터를 전송한다. 기지국(500)으로부터 제2 단말기(570) 및 제3 단말기(580)로 간섭 신호가 전송되지만, 빔 포밍 벡터를 이용한다면 간섭 신호의 영향이 감소한다. 따라서 제2 단말기(570) 및 제3 단말기(580)는 다른 기지국으로부터 효율적으로 데이터를 수신할 수 있다.

일실시예에 따르면 빔 포밍 벡터 산출부(530)가 산출한 빔 포밍 벡터들은 제2 단말기(570)가 기지국(500)으로부터 수신한 제1 간섭 신호 및 제2 단말기(570)가 간섭 기지국(590)으로부터 수신한 제2 간섭 신호의 위상이 동일하도록 산출될 수 있다. 즉, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 간섭 정렬 기법에 적용할 수 있는 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 이 경우에, 전송부(540)는 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송한다.

이상 빔 포밍 벡터 산출부(530)가 간섭 정렬 기법에 적용 가능한 빔 포밍 벡터를 산출하는 실시예에 대하여 설명하였으나, 빔 포밍 벡터 산출부(530)는 간섭 회피 기법 등에 적용 가능한 빔 포밍 벡터를 산출할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.

단말기(600)는 수신부(610), 채널 상태 추정부(620) 및 전송부(630)를 포함한다.

수신부(610)는 기지국(640) 제1 간섭 기지국(650) 및 제2 간섭 기지국(670)으로부터 파일럿 신호를 각각 수신한다. 제1 간섭 기지국(650) 및 제2 간섭 기지국(670)은 기지국(640)에 인접하여 기지국(640)의 커버리지 내에 위치한 단말기(600)로 간섭 신호를 전송할 수 있는 기지국이다.

채널 상태 추정부(620)는 기지국(600), 제1 간섭 기지국(650) 및 제2 간섭 기지국(670)에 대한 채널 상태를 추정한다. 일실시예에 따르면 채널 상태 추정부(620)는 파일럿 신호에 기반하여 채널 상태를 추정할 수 있다.

전송부(630)는 채널 상태를 기지국(640)으로 전송한다.

일실시예에 따르면 제2 단말기(660)도 기지국(640), 제1 간섭 기지국(650) 및 제2 간섭 기지국(670)으로부터 파일럿 신호를 수신하고, 기지국(640), 제1 간섭 기지국(650) 및 제2 간섭 기지국(670)에 대한 채널 상태를 추정할 수 있다. 제2 단말기(660)는 추정된 채널 상태를 제1 간섭 기지국(650)으로 전송한다. 제2 단말기(660)가 추정한 채널 상태는 제1 간섭 기지국(650)을 경유하여 기지국(640)으로 전송될 수 있다.

기지국(640)은 단말기(600) 및 제2 단말기(660)가 추정한 채널 상태에 기반하여 셀 토폴로지를 결정할 수 있다. 또한, 기지국(640)은 셀 토폴로지에 기반하여 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 기지국(640)은 산출된 빔 포밍 벡터를 이용하여 데이터를 단말기(600)로 전송할 수 있다. 기지국(640)이 전송한 데이터는 제2 단말기(660)에 간섭 신호로 작용한다. 기지국(640)은 제2 단말기(660)로 전송되는 간섭 신호의 영향이 감소하도록 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다.

일 실시예에 따르면 기지국(640)은 제1 간섭 기지국(650) 및 제2 간섭 기지국(670)의 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 이 경우, 제1 간섭 기지국(650)이 단말기(600)로 전송한 제1 간섭 신호의 수신 위상과 제2 간섭 기지국(670)이 단말기(600)로 전송한 제2 간섭 신호의 수신 위상이 동일하도록 기지국(640)은 각각의 빔 포밍 벡터를 산출할 수 있다. 이를 간섭 정렬 기법이라고 하며, 수신부(610)는 간섭 정렬 기법을 이용하여 기지국(640)으로부터 데이터를 수신할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 빔포밍 벡터 설정 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.

단계(S710)에서 단말기는 기지국 및 간섭 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신한다. 단말기가 패턴을 이미 알고 있는 신호가 파일럿 신호로서 사용될 수 있다.

단계(S720)에서 단말기는 파일럿 신호에 기반하여 기지국 및 간섭 기지국에 대한 채널 상태를 추정한다. 단말기는 추정된 채널 상태를 기지국으로 전송한다.

단계(S730)에서 기지국은 단말기로부터 수신한 채널 상태에 기반하여 셀 토폴로지를 생성한다. 일실시예에 따르면 기지국은 기지국과 단말기간의 링크에 대한 채널 상태를 소정의 임계값과 비교한다, 또한, 기지국은 간섭 기지국과 단말기간의 간섭 링크에 대한 채널 상태를 소정의 임계값과 비교한다. 기지국은 채널 상태가 소정의 임계값 보다 더 큰 링크들로 셀 토폴로지를 생성한다.

단계(S740)에서 기지국은 셀 토폴로지에 기반하여 기지국 및 간섭 기지국의 빔 포밍 벡터의 초기값을 설정한다. 셀 토폴로지에 따라서 빔 포밍 벡터의 값이 달라지는 것은 도 2에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

단계(S740)에서 기지국은 셀 토폴로지에 따른 빔 포밍 벡터의 초기값을 참조표에 저장한다.

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.

본 발명의 일실시예에 따른 빔 포밍 벡터의 초기값 설정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 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.

도면부호 110, 120, 130, 140은 서로 인접한 기지국이다.
도면부호 111, 121, 131, 141은 서로 인접한 기지국으로부터 간섭 신호를 수신하는 단말기이다.

Claims

마스터 기지국에 있어서,
상기 마스터 기지국과 복수의 단말기간의 채널 상태 및 상기 마스터 기지국에 인접한 간섭 기지국과 상기 복수의 단말기간의 채널 상태를 상기 각 단말기로부터 수신하는 수신부;
상기 마스터 기지국, 상기 간섭 기지국 및 상기 단말기들간의 송수신 링크들 중에서 상기 채널 상태가 소정의 값 이상인 송수신 링크들로 구성된 셀 토폴로지를 결정하는 셀 토폴로지 결정부;
상기 결정된 셀 토폴로지에 기반하여 상기 마스터 기지국과 상기 간섭 기지국의 빔포밍 벡터를 산출하는 빔포밍 벡터 산출부; 및
상기 산출된 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 단말기로 데이터를 전송하는 전송부
를 포함하는 마스터 기지국.
제1항에 있어서,
상기 빔포밍 벡터 산출부는 참조표에서 상기 결정된 셀 토폴로지에 상응하는 빔포밍 벡터의 초기값을 참조하는 마스터 기지국.
제2항에 있어서,
상기 빔포밍 벡터 산출부는 상기 빔포밍 벡터의 초기값을 업데이트하여 상기 빔포밍 벡터를 산출하는 마스터 기지국.
제1항에 있어서,
상기 전송부는 상기 단말로 파일럿 신호를 전송하고,
상기 채널 상태는 상기 파일럿 신호에 기반하여 생성된 마스터 기지국
제1항에 있어서,
상기 수신부는 상기 간섭 기지국을 경유하여 상기 채널 상태를 수신하는 마스터 기지국.
제1항에 있어서,
상기 빔포밍 벡터 산출부는 상기 마스터 기지국 및 상기 간섭 기지국의 개수와 간섭 링크의 개수를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 빔포밍 벡터를 산출하는 마스터 기지국.
제1항에 있어서,
상기 셀 토폴로지 결정부는 상기 송수신 링크들 중에서 상기 채널 상태의 값의 크기에 따라서 복수의 송수신 링크들을 선택하고, 상기 셀 토폴로지는 상기 선택된 복수의 송수신 링크들을 포함하는 마스터 기지국.
제1항에 있어서,
상기 전송부는 간섭 정렬 기법(IA: Interference Alignment)을 이용하여 상기 데이터를 전송하는 마스터 기지국.
마스터 기지국 및 상기 마스터 기지국에 인접한 간섭 기지국에 대한 채널 상태를 추정하는 채널 상태 추정부;
상기 채널 상태를 상기 마스터 기지국으로 전송하는 전송부; 및
셀 토폴로지에 기반하여 산출된 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 마스터 기지국 또는 상기 간섭 기지국으로부터 전송된 데이터를 수신하는 수신부
를 포함하고,
상기 셀 토폴로지는 상기 채널 상태에 기반하여 결정된 단말기.
제9항에 있어서,
상기 수신부는 상기 마스터 기지국 또는 상기 간섭 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하고,
상기 채널 상태 추정부는 상기 파일럿 신호에 기반하여 상기 채널 상태를 추정하는 단말기.
제9항에 있어서,
상기 수신부는 간섭 정렬 기법을 이용하여 상기 데이터를 수신하는 단말기.
마스터 기지국 및 상기 마스터 기지국에 인접한 간섭 기지국과 단말기간의 링크에 대한 채널 상태를 소정의 임계값과 비교하는 단계;
상기 채널 상태가 상기 소정의 임계값보다 더 큰 경우에, 상기 링크들로 구성된 셀 토폴로지를 생성하는 단계;
상기 셀 토폴로지에 대하여 상기 마스터 기지국 및 상기 간섭 기지국의 빔포밍 벡터의 초기값을 설정하는 단계;
상기 셀 토폴로지 및 상기 빔포밍 벡터들의 초기값을 참조표에 저장하는 단계
를 포함하는 빔포밍 벡터의 초기값 설정 방법.
제12항에 있어서,
상기 마스터 기지국 및 상기 간섭 기지국으로부터 파일럿 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 채널 상태를 추정하는 단계는 상기 파일럿 신호에 기반하여 상기 채널 상태를 추정하는 빔포밍 벡터 설정 방법.