KR20120086279A - 다중-셀 협력 통신을 위한 기지국들 및 단말을 포함하는 통신 시스템 - Google Patents

다중-셀 협력 통신을 위한 기지국들 및 단말을 포함하는 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

다중-셀 협력 통신을 위한 통신 시스템이 제공된다. 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국은 서로 협력하여 적어도 하나의 단말과 통신한다. 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국 각각은 위상 변환 행렬을 이용하여 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환한 후, 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩한다. 또한, 단말은 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국이 적응적으로 위상 변환 행렬을 결정할 수 있도록 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 서빙 기지국으로 피드백한다. 여기서, 단말은 적은 계산량으로 선호되는 위상 변환 행렬을 계산할 수 있다. 또한, 서빙 기지국, 적어도 하나의 이웃 기지국 및 단말은 위상 변환 행렬에 대한 복수의 후보 행렬들을 미리 저장해 둘 수 있다.

Description

다중-셀 협력 통신을 위한 기지국들 및 단말을 포함하는 통신 시스템{COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING BASESTATIONS AND TERMINAL FOR MULTI-CELL COOPERATIVE COMMUNICATION}
아래의 실시예들은 다중 입출력 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다중-셀 다중 입출력 통신 시스템에서 둘 이상의 기지국들이 적어도 하나의 단말을 서빙하기 위해 필요한 기술들에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-001-03, 과제명: 4세대 이동통신을 위한 적응 무선접속 및 전송 기술개발].
최근 무선 통신 환경에서 다양한 멀티미디어 서비스들을 제공하고, 고품질 및 고속의 데이터 전송을 지원하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구들의 일환으로 공간 영역에서 다수의 채널들을 이용하는 MIMO(multi input multi output) 통신 시스템과 관련된 기술이 급속도로 발전하고 있다. 단일-셀(Single-Cell MIMO 통신 시스템은 하나의 기지국을 포함하며, 일반적으로 복수의 사용자들과 하나의 기지국으로 구성된 단일-셀 다중 사용자 MIMO 통신 시스템 및 하나의 사용자와 하나의 기지국으로 구성된 단일-셀 단일 사용자 MIMO 통신 시스템으로 분류될 수 있다.
단일-셀 MIMO 통신 시스템에서 적어도 하나의 기지국 및 단말기들은 코드북을 사용한다. 특정 공간은 복수 개의 벡터(또는 매트릭스)들로 양자화될 수 있으며, 복수의 벡터(또는 매트릭스)들은 코드북으로서 기지국 및 단말기들에 저장될 수 있다. 단말기들 각각은 기지국과 각각의 단말기들 사이의 채널에 따라 코드북에 포함된 매트릭스들 혹은 벡터들 중 어느 하나의 매트릭스 혹은 벡터를 선택할 수 있으며, 기지국 또한 코드북을 이용하여 단말에 의해 선택된 매트릭스 혹은 벡터를 파악할 수 있다. 그리고, 그 선택된 매트릭스 혹은 벡터는 기지국이 프리코딩 매트릭스 혹은 프리코딩 벡터를 생성하는 데에 이용된다. 상술한 바에 따라 프리코딩을 수행하는 것을 코드북 기반의 프리코딩 방식이라고 부른다.
또한, 최근 복수의 기지국들을 포함하는 다중-셀 MIMO 통신 시스템에 관한 연구가 진행되고 있다. 다중-셀 MIMO 통신 시스템에서 둘 이상의 기지국들은 서로 협력하여 적어도 하나의 단말을 서빙할 수 있다. 둘 이상의 기지국들이 서로 협력함으로써, 단말(특히, 셀 에지에 존재하는 단말)로의 전송률을 향상시킬 수 있다.
여기서, 다중-셀 MIMO 통신 시스템에서도 코드북 기반의 프리코딩 방식이 사용된다. 다만, 다중-셀 MIMO 통신 시스템은 둘 이상의 기지국들을 포함하고, 단일-셀 MIMO 통신 시스템은 하나의 기지국을 포함하는 점에서 다중-셀 MIMO 통신 시스템과 단일-셀 MIMO 통신 시스템 사이에는 다소의 차이점들이 존재한다. 따라서, 다중-셀 MIMO 통신 시스템에서 단일-셀 MIMO 통신 시스템에서 사용되는 코드북 기반의 프리코딩 방식을 그대로 적용하는 것은 문제가 있을 수 있다.
본 발명은 위상 변환 행렬을 이용하여 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 위상을 변환함으로써, 다중-셀 협력 통신에 최적화된 프리코딩을 수행할 수 있는 기지국 및 단말을 제공한다.
또한, 본 발명은 적응적으로 위상 변환 행렬을 사용함으로써, 보다 높은 용량을 달성하는 다중-셀 협력 통신을 수행할 수 있는 기지국 및 단말을 제공한다.
또한, 본 발명은 복수의 후보 행렬들을 포함하는 코드북을 사용함으로써, 보다 효율적으로 위상 변환 행렬을 결정할 수 있는 기지국 및 단말을 제공한다.
또한, 본 발명은 적은 계산량으로 선호되는 위상 변환 행렬을 계산할 수 있는 단말을 제공한다.
또한, 본 발명은 파워 가중치를 적응적으로 조절하는 기지국을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 적어도 하나의 이웃 기지국과 협력하여 다중-셀 협력 통신을 위한 서빙 기지국의 동작 방법은 복수의 코드워드 행렬들을 기초로 프리코딩 행렬을 생성하는 단계; 상기 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환하기 위하여 위상 변환 행렬을 제공하는 단계; 및 상기 위상 변환 행렬 및 상기 프리코딩 행렬을 이용하여 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩하는 단계를 포함한다.
이 때, 서빙 기지국의 동작 방법은 상기 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워를 조절하는 단계를 더 포함한다.
이 때, 상기 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워를 조절하는 단계는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 및 단말 사이의 채널, 상기 서빙 기지국 및 상기 단말 사이의 채널 또는 상기 단말의 달성 가능한 용량 중 적어도 하나를 고려하여 상기 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워를 적응적으로 조절하는 단계일 수 있다.
이 때, 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 및 단말 사이의 채널, 상기 서빙 기지국 및 상기 단말 사이의 채널 또는 상기 단말의 달성 가능한 용량 중 적어도 하나를 고려하여 적응적으로(adaptively) 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계일 수 있다.
그리고, 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계는 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 각각에 대한 상기 서빙 기지국 및 단말 사이의 실효 채널 또는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 및 상기 단말 사이의 실효 채널을 고려하여 상기 위상 변환 행렬을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
특히, 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계는 메모리에 미리 저장된 복수의 후보 행렬들을 이용하여 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계일 수 있다.
이 때, 서빙 기지국의 동작 방법은 단말로부터 선호되는(preferred) 위상 변환 행렬에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계는 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보는 단말의 달성 가능한 용량(capacity)을 기초로 상기 단말에 의해 생성되거나, 또는 상기 적어도 하나의 데이터 심볼 각각에 대한 상기 서빙 기지국 및 단말 사이의 실효 채널 또는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 및 상기 단말 사이의 실효 채널을 기초로 상기 단말에 의해 생성될 수 있다.
또한, 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계는 상기 위상 변환 행렬을 대각(diagonal) 행렬의 형태로 제공하는 단계일 수 있다.
특히, 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계는 열 벡터 단위로 상기 프리코딩 행렬에 포함된 적어도 하나의 프리코딩 벡터 각각의 위상을 변환하기 위하여 상기 위상 변환 행렬을 제공하는 단계일 수 있다.
또한, 서빙 기지국의 동작 방법은 상기 위상 변환 행렬에 관한 정보, 상기 프리코딩 행렬에 관한 정보 또는 상기 전송 파워에 관한 정보를 상기 적어도 하나의 이웃 기지국으로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 적어도 하나의 이웃 기지국 및 서빙 기지국이 서로 합력하여 수행되는 다중-셀 협력 통신을 위한 단말의 동작 방법은 복수의 후보 행렬들이 저장된 메모리를 구동하는 단계; 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국이 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환하기 위하여 위상 변환 행렬을 사용할 수 있도록 상기 복수의 후보 행렬들 중 선호되는(preferred) 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국으로 상기 선호되는(preferred) 위상 변환 행렬에 관한 정보를 피드백하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 단계는 달성 가능한 용량(capacity)을 기초로 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 단계일 수 있다. 그리고, 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 단계는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국이 프리코딩하고자 하는 적어도 하나의 데이터 심볼 각각에 대한 상기 서빙 기지국 및 단말 사이의 실효 채널 또는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 및 상기 단말 사이의 실효 채널을 기초로 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 단계일 수도 있다.
또한, 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 단계는 선호되는 적어도 하나의 데이터 심볼의 개수 또는 선호되는 프리코딩 행렬 중 적어도 하나를 결정한 이후에, 상기 선호되는 위상 변환 행렬을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 단말의 동작 방법은 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국이 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워를 조절할 수 있도록 선호되는 파워 가중치에 관한 정보를 피드백하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국은 적어도 하나의 이웃 기지국과 협력하여 다중-셀 협력 통신을 위한 서빙 기지국 복수의 코드워드 행렬들 및 복수의 후보 행렬들이 저장된 메모리; 상기 메모리에 저장된 복수의 코드워드 행렬들을 기초로 프리코딩 행렬을 생성하는 프리코딩 행렬 생성부; 상기 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환하기 위하여 상기 복수의 후보 행렬들을 기초로 위상 변환 행렬을 제공하는 위상 변환 행렬 제공부; 및 상기 위상 변환 행렬 및 상기 프리코딩 행렬을 이용하여 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩하는 프리코더를 포함한다.
이 때, 서빙 기지국은 단말로부터 선호되는(preferred) 위상 변환 행렬에 관한 정보를 수신하는 정보 수신부; 및 상기 단말로부터 피드백된 선호되는 파워 가중치에 관한 정보를 기초로 상기 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워를 조절하기 위하여 파워 가중치를 조절하는 파워 가중치 조절부를 더 포함하고, 상기 위상 변환 행렬 제공부는 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 상기 위상 변환 행렬을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 적어도 하나의 이웃 기지국 및 서빙 기지국이 서로 합력하여 수행되는 다중-셀 협력 통신을 위한 단말은 선호되는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 피드백하기 위해 사용되는 복수의 코드워드 행렬들 및 복수의 후보 행렬들이 저장된 메모리; 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국이 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환하기 위하여 위상 변환 행렬을 사용할 수 있도록 상기 복수의 후보 행렬들 중 선호되는(preferred) 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하는 정보 생성부; 및 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국으로 상기 선호되는(preferred) 위상 변환 행렬에 관한 정보를 피드백하는 정보 피드백부를 포함한다.
이 때, 상기 정보 생성부는 상기 달성 가능한 용량(capacity)을 기초로 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성하거나, 또는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 또는 상기 서빙 기지국이 프리코딩하고자 하는 적어도 하나의 데이터 심볼 각각에 대한 상기 서빙 기지국 및 단말 사이의 실효 채널 또는 상기 적어도 하나의 이웃 기지국 및 상기 단말 사이의 실효 채널을 기초로 상기 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 정보 생성부는 선호되는 적어도 하나의 데이터 심볼의 개수 또는 상기 선호되는 프리코딩 행렬 중 적어도 하나를 결정한 이후에, 상기 선호되는 위상 변환 행렬을 결정하는 결정부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국과 협력하여 다중-셀 협력 통신을 위한 이웃 기지국의 동작 방법은 상기 서빙 기지국으로부터 위상 변환 행렬 및 프리코딩 행렬에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 위상 변환 행렬 및 상기 프리코딩 행렬을 이용하여 상기 서빙 기지국이 전송하고자 하는 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩하는 단계를 포함한다.
이 때, 이웃 기지국의 동작 방법은 상기 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 메모리에 미리 저장된 복수의 후보 행렬들로부터 상기 위상 변환 행렬을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위상 변환 행렬은 대각 행렬의 형태를 가질 수 있다.
또한, 이웃 기지국의 동작 방법은 상기 서빙 기지국로부터 전송 파워에 관한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 전송 파워에 관한 정보를 기초로 상기 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 단일-셀 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에 포함되는 기지국 및 단말들을 나타낸 도면이다.
도 2는 프리코딩 행렬, 기지국 및 단말 사이의 채널 및 실효 채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다중-셀 다중 입출력 통신 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 다중-셀 다중 입출력 통신 시스템에서 두 개의 기지국들과 단말을 나타낸 도면이다.
도 5는 데이터 심볼 x1에 대한 기지국 1과 단말 사이의 실효 채널 및 기지국 2와 단말 사이의 실효 채널을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 프리코딩 행렬에 포함된 원소들의 위상을 변환하는 예들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국 및 단말을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이웃 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 '기지국'은 셀룰라 통신 시스템의 일반적인 기지국뿐만 아니라 다양한 장치들을 포함한다. 예를 들어, '기지국'은 펨토 기지국, 피코 기지국 같은 소형 기지국, 중계기 등을 포함할 수 있다. 따라서, '기지국'은 단말들과 같은 다양한 수신기들을 서빙하기 위해 사용되는 장치들을 포함한다. 뿐만 아니라, 본 명세서에서 사용되는 '단말'은 핸드폰, 노트북, 스마트폰 등과 같은 모바일 디바이스를 포함할 뿐만 아니라, 기지국 또는 중계기로부터 데이터 신호를 수신하는 다양한 장치들을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 단일-셀 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템에 포함되는 기지국 및 단말들을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 단일-셀 다중 사용자 다중 입출력 통신 시스템은 하나의 기지국(110) 및 K 개의 단말들(121, 122)을 포함한다. 하나의 기지국(110)은
Figure pat00001
개의 전송 안테나들을 포함하며, 단말들(121, 122) 각각은 적어도 하나의 수신 안테나를 포함한다. 여기서, i는 기지국(110)의 인덱스이다. 기지국(110)과 단말들(121, 122) 사이에는 채널들이 형성되며, 기지국(110)과 단말들(121, 122) 각각은 채널을 통하여 다양한 신호들을 송/수신한다.
기지국(110)은 단말들(121, 122)에게 적어도 하나의 데이터 심볼을 전송할 수 있다. 이 때, 기지국(110)은 공간 분할 다중화 접속(Spatial Division Multiplexing Access) 기법에 따라 적어도 하나의 데이터 심볼을 빔포밍할 수 있다. 특히, 기지국(110)은 코드북을 이용하여 프리코딩 행렬을 결정하고, 결정된 프리코딩 매트릭스를 이용하여 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩한다.
여기서, 코드북 S(i)는 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00002
여기서, L은 레이어들의 개수로서, 동시에 전송하고자 하는 데이터 심볼들의 개수에 대응된다. 그리고,
Figure pat00003
은 레이어들의 개수 L에 대한 코드북 S(i)에 포함된 코드워드 행렬들 중 n 번째 코드워드 행렬을 의미한다. N은 레이어 L에 대한 코드북 S에 포함된 코드워드 행렬들의 개수이다. 또한, Wn ,L의 차원은
Figure pat00004
이다.
기지국(110)은 파일럿 신호와 같이 미리 잘 알려진(well-known) 신호들을 다운링크 채널을 통하여 복수의 단말들(121, 122)로 전송한다. 이 때, 복수의 단말들(121, 122) 각각은 파일럿 신호를 이용하여 기지국(110) 및 복수의 단말들(121, 122) 사이의 채널을 추정한다.
그리고, 복수의 단말들(121, 122) 각각은 추정된 채널을 기초로 다양한 기준들에 따라 코드북 S(i)에 포함된 코드워드 행렬들 중 어느 하나의 매트릭스를 선호되는 프리코딩 행렬(Preferred Precoding Matrix)로 선택한다. 예를 들어, 복수의 단말들(121, 122) 각각은 달성할 수 있는 용량(capacity) 또는 신호 대 간섭 플러스 잡음 비(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR) 등 다양한 팩터들을 고려하여 선호되는 프리코딩 행렬(Preferred Precoding Matrix)을 선택할 수 있다.
이 때, 복수의 단말들(121, 122) 각각은 선호되는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 기지국(110)으로 피드백한다. 여기서, 선호되는 프리코딩 행렬에 대한 정보는 선호 매트릭스 지시자(Preferred Matrix Indicator, PMI) 또는 프리코딩 매트릭스 지시자(Precoding Matrix Indicator, PMI)로 불려지기도 한다.
뿐만 아니라, 복수의 단말들(121, 122) 각각은 선호되는 레이어들의 개수에 대한 정보를 기지국(110)으로 피드백할 수 있다. 그리고, 복수의 단말들(121, 122) 각각은 달성할 수 있는 용량에 관한 정보 또는 신호 대 간섭 플러스 잡음 비에 관한 정보 등을 기지국(110)으로 피드백할 수도 있다.
기지국(110)은 복수의 단말들(121, 122) 각각으로부터 피드백된 선호되는 레이어들의 개수에 대한 정보 및 선호되는 프리코딩 행렬에 대한 정보를 기초로 프리코딩 행렬 및 적용되는 레이어들의 개수를 결정한다.
즉, 기지국(110)은 레이어들의 개수 L을 결정하고, 코드북 S(i)에 포함된 레이어들의 개수 L에 대한 코드워드 행렬들 중 어느 하나를 기초로 프리코딩 행렬을 생성할 수 있다. 특히, 레이어들의 개수 L을 결정한 이후에, 코드북 S(i)에 포함된 레이어들의 개수 L에 대한 코드워드 행렬들 중 어느 하나가 그대로 프리코딩 행렬로 선택될 수 있다.
Figure pat00005
이 프리코딩 행렬로 결정되었다고 가정하면,
Figure pat00006
에 포함된 L 개의 벡터들 각각은 컬럼 벡터이고, '프리코딩 벡터'로 불려진다. 여기서,
Figure pat00007
은 하기 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure pat00008
Figure pat00009
은
Figure pat00010
에 포함된 L 개의 프리코딩 벡터들 중 l 번째 프리코딩 벡터를 의미한다.
기지국(110)이 전송하고자 하는 L 개의 데이터 심볼들을
Figure pat00011
라고 하는 경우, x는 송신 심볼 벡터로 불려진다. 이 때,
Figure pat00012
이 프리코딩 행렬인 경우, 기지국(110)의 전송 안테나들을 통하여 출력되는 전송 신호
Figure pat00013
는 하기 수학식 3과 같이 표현된다.
Figure pat00014
여기서,
Figure pat00015
은 기지국(110)의 m 번째 전송 안테나를 통해 출력되는 신호를 나타낸다.
도 2는 프리코딩 행렬, 기지국 및 단말 사이의 채널 및 실효 채널을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기지국과 단말 1 사이의 채널은 'H'로 표현된다. 이 때, 기지국은 L 개의 데이터 심볼들
Figure pat00016
을
Figure pat00017
을 이용하여 프리코딩한다.
단말 1이
Figure pat00018
개의 수신 안테나들을 통해 수신된 수신 신호 벡터 r은 하기 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure pat00019
여기서, Z는 간섭 및 잡음의 합을 나타낸다.
상기 수학식 4를 참조하면, x는 실효 채널
Figure pat00020
를 통하여 기지국으로부터 단말 1로 전송되는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 단말 1로의 전송률을 높이기 위한 방법들 중 하나의 방법은
Figure pat00021
의 크기가 극대화되도록
Figure pat00022
를 선택/결정할 수 있다.
도 3은 다중-셀 다중 입출력 통신 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 복수의 기지국들은 서로 협력하여 하나의 단말을 서빙한다. 여기서, 복수의 기지국들 중 어느 하나의 기지국은 '서빙 기지국'이라고 불려지며, 나머지 기지국들은 '이웃 기지국들'이라고 불려진다.
기지국 1, 기지국 2 및 기지국 i 각각은 동일한 송신 심볼 벡터 x를 채널들 H(1), H(2), H(i) 각각을 통하여 전송한다.
이 때, M 개의 기지국들이 서로 협력한다고 가정하는 경우, 단말이
Figure pat00023
개의 수신 안테나들을 통해 수신된 수신 신호 벡터 r은 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00024
여기서,
Figure pat00025
은 레이어들의 개수 L에 대한 코드북 S(i)에 포함된 코드워드 행렬들 중 n(i) 번째 코드워드 행렬로서, 기지국 i에 의해 사용되는 프리코딩 행렬이고, 코드북 S(i)는 기지국 i의 코드북을 의미한다. 그리고, H(i)는 기지국 i와 단말 사이의 채널을 나타내는 행렬을 의미한다. z는 간섭 및 잡음의 합이다.
설명의 편의를 위해 두 개의 기지국들이 서로 협력하여 송신 심볼 벡터 x를 전송하는 케이스를 가정하고, 이에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 다중-셀 다중 입출력 통신 시스템에서 두 개의 기지국들과 단말을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, M=2인 경우, 두 개의 기지국들은 서로 협력하여 송신 심볼 벡터 x를 전송한다. 여기서, 레이어들의 개수는 2로서, 송신 심볼 벡터 x는 두 개의 데이터 심볼들(
Figure pat00026
)을 포함한다고 가정한다.
이 때, 수신 신호 벡터 r은 하기 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00027
여기서,
Figure pat00028
라고 가정하면,
Figure pat00029
는 l 번째 데이터 심볼에 대한 기지국 i와 단말 사이의 실효 채널이라고 볼 수 있다. 이러한 실효 채널들을 이용하여 상기 수학식 6의 수신 신호 벡터 r은 하기 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00030
여기서,
Figure pat00031
는 데이터 심볼
Figure pat00032
에 대한 기지국 1과 단말 사이의 실효 채널이고,
Figure pat00033
는 데이터 심볼
Figure pat00034
에 대한 기지국 2와 단말 사이의 실효 채널이다. 또한,
Figure pat00035
는 데이터 심볼
Figure pat00036
에 대한 기지국 1과 단말 사이의 실효 채널이고,
Figure pat00037
는 데이터 심볼
Figure pat00038
에 대한 기지국 2와 단말 사이의 실효 채널이다.
상기 수학식 7을 참조하면, 데이터 심볼
Figure pat00039
은
Figure pat00040
및
Figure pat00041
의 합을 통해 수신되고, 데이터 심볼
Figure pat00042
는
Figure pat00043
및
Figure pat00044
의 합을 통해 수신됨을 알 수 있다.
데이터 심볼
Figure pat00045
에 대한 단말로의 전송률을 향상시키기 위해서는
Figure pat00046
및
Figure pat00047
의 합의 놈(norm)이 증가해야 함을 알 수 있고, 데이터 심볼
Figure pat00048
에 대한 단말로의 전송률을 향상시키기 위해서는
Figure pat00049
및
Figure pat00050
의 합의 놈이 증가해야 함을 알 수 있다.
i=1, 2에 대하여
Figure pat00051
을 결정하는 방법들 중 하나의 방법은 상기 실효 채널들을 고려하여 단말의 용량이 최대가 되도록
Figure pat00052
를 결정하는 것일 수 있다. 이 때, 단말의 용량은 단말의 수신 기법들에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 단말은 최소 평균 오차 (MMSE) 순차적 간섭 제거 (Successive Interference Cancellation: SIC) 수신 기법(MMSE-SIC)을 사용할 수 있다.
여기서,
Figure pat00053
라고 정의하면, 수신 신호 벡터 r은 하기 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure pat00054
단말이 MMSE-SIC 수신 기법을 사용하고, 수신된 데이터 심볼을 추정하는 과정에서 에러가 전혀 발생하지 않는다고 가정하면, 단말의 용량
Figure pat00055
은 하기 수학식 9과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00056
여기서,
Figure pat00057
은 하기 수학식 10과 같이 표현된다.
Figure pat00058
여기서,
Figure pat00059
이다.
이 때, i는 1, 2에 대하여 프리코딩 행렬
Figure pat00060
을 결정하기 위한 조건(criterion)은 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00061
단말은 선호되는 프리코딩 행렬에 관한 정보인
Figure pat00062
에 대한 정보와 달성 가능한 용량
Figure pat00063
에 대한 정보를 기지국으로 피드백할 수 있다. 이 때, 코드북 S(i)는 N 개의 코드워드 행렬들을 포함하므로,
Figure pat00064
를 얻기 위해서는 i=1, 2에 대하여 총 N2 개의 케이스들에 대해
Figure pat00065
를 계산해야 한다. 예를 들어, N=16인 경우, 16x16=256번
Figure pat00066
가 계산되어야 한다. 다만, 이러한 계산량은 너무 많은 것일 수 있으며, 계산량을 적절히 줄일 필요가 있다.
계산량을 줄이기 위한 방법들 중 하나의 방법은
Figure pat00067
및
Figure pat00068
를 순차적으로 얻는 것이다. 예를 들어, 단말은
Figure pat00069
를 얻은 후에, 얻어진
Figure pat00070
에 대하여
Figure pat00071
를 극대화할 수 있는
Figure pat00072
를 구할 수 있다. 즉, 상술한 단말이
Figure pat00073
를 얻은 후에,
Figure pat00074
를 얻는 과정은 하기 수학식 12과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00075
Figure pat00076

상술한 바와 같이,
Figure pat00077
및
Figure pat00078
를 순차적으로 얻는 방법에 따르면, 단말은 2N 개의 케이스들에 대해서만
Figure pat00079
를 계산함으로써,
Figure pat00080
및
Figure pat00081
를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 계산량이 크게 감소할 수 있다.
도 5는 데이터 심볼 x1에 대한 기지국 1과 단말 사이의 실효 채널 및 기지국 2와 단말 사이의 실효 채널을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 대해 설명하기에 앞서, 도 4에 도시된 바와 같이 둘 이상의 기지국들이 존재하는 경우, 단말은 둘 이상의 실효 채널들을 통하여 둘 이상의 기지국들로부터 데이터 심볼들 각각을 수신한다. 다른 표현으로, 하나의 데이터 심볼은 둘 이상의 실효 채널들을 통해 둘 이상의 기지국들로부터 단말로 전송된다.
둘 이상의 기지국들 각각이 서로 독립적으로 프리코딩 행렬을 결정 및 사용하는 경우, 하나의 데이터 심볼에 대하여 둘 이상의 기지국들로부터 단말로의 실효 채널들은 적절하지 못하게 배치될 수 있다. 따라서, 하나의 데이터 심볼과 연관된 둘 이상의 실효 채널들이 적절히 배치될 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
도 4와 관련하여, 데이터 심볼
Figure pat00082
에 대한 단말로의 전송률을 향상시키기 위해서는
Figure pat00083
및
Figure pat00084
의 합의 놈(norm)이 극대화되어야 함을 설명한 바 있다.
도 5의 510을 참조하면,
Figure pat00085
및
Figure pat00086
사이의 코달 거리(chordal distance) 또는 각도는 상대적으로 크므로, 및
Figure pat00088
의 합의 놈(norm)은 상대적으로 작을 것으로 예측된다. 이 때, 도 5의 510에 도시된 바와 같이,
Figure pat00089
및
Figure pat00090
이 배치되는 경우, 데이터 심볼
Figure pat00091
에 대한 단말로의 전송률은 상대적으로 작을 것으로 예측된다.
반면에, 도 5의 520을 참조하면,
Figure pat00092
및
Figure pat00093
사이의 코달 거리(chordal distance) 또는 각도는 상대적으로 작으므로,
Figure pat00094
및
Figure pat00095
의 합의 놈(norm)은 상대적으로 클 것으로 예측된다. 따라서, 도 5의 520에 도시된 바와 같이,
Figure pat00096
및
Figure pat00097
이 배치되는 경우, 데이터 심볼
Figure pat00098
에 대한 단말로의 전송률은 상대적으로 클 것으로 예측된다.
도 6은 프리코딩 행렬에 포함된 원소들의 위상을 변환하는 예들을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 프리코딩 행렬에 포함된 모든 원소들의 위상들을 개별적으로 또는 일괄적으로 변환할 수 있다. 즉, 본 발명은 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환함으로써, 데이터 심볼 각각에 대하여 실효 채널들을 적절히 배치시킬 수 있다. 따라서, 실효 채널들이 적절히 배치됨에 따라 단말의 용량이 극대화 또는 증가할 수 있다.
프리코딩 행렬
Figure pat00099
의 첫 번째 프리코딩 벡터는
Figure pat00100
이다. 여기서,
Figure pat00101
의 원소들은 α, β라고 가정한다.
이 때, 본 발명은 α, β에 대해 개별적으로 위상 변환을 적용할 수 있다. 도 6의 610을 참조하면, 본 발명은 α의 위상을
Figure pat00102
만큼 변환하고, β의 위상을
Figure pat00103
만큼 변환할 수 있다. 이 때,
Figure pat00104
는 (
Figure pat00105
)'로 표현된다.
뿐만 아니라, 본 발명은 α, β의 위상을 일괄적으로 변환할 수도 있다. 즉, 본 발명은 열 벡터 단위로 위상 변환을 적용할 수 있다. 도 6의 620을 참조하면, 본 발명은 α, β 모두에 대해
Figure pat00106
만큼의 위상을 변환할 수 있다. 이 때,
Figure pat00107
는 마찬가지로 (
Figure pat00108
)'로 표현된다.
아래에서는 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환하는 과정에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 프리코딩 행렬
Figure pat00109
에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 적적한 위상 변환 행렬
Figure pat00110
을 이용하여 변환할 수 있다. 여기서, 위상 변환 행렬
Figure pat00111
은 다양한 형태들을 가질 수 있으나, 심플하게 대각 행렬(diagonal matrix)의 형태를 가질 수 있고,
Figure pat00112
의 차원은 L x L일 수 있다. 특히, 대각 행렬의 형태를 갖는 위상 변환 행렬
Figure pat00113
는 프리코딩 벡터에 포함된 모든 원소들의 위상들을 일괄적으로(열 벡터 단위로) 동일하게 변환한다.
대각 행렬의 형태를 갖는 위상 변환 행렬
Figure pat00114
은 하기 수학식 13와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00115
여기서, l=1, 2, 3, . . ., L에 대하여
Figure pat00116
의 위상은 다를 수 있으나, 크기(magnitude)는 동일하다. 즉,
Figure pat00117
는 하기 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00118
또한, 다중-셀 협력 통신에 참여하는 기지국들 중 어느 하나의 기지국(예를 들어, 단말을 포함하는 셀의 기지국)은 L x L 차원을 갖는 단위 행렬 ILxL을 위상 변환 행렬
Figure pat00119
로 사용할 수 있다. 여기서, 다중-셀 협력 통신에 참여하는 기지국들은 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국을 포함한다.
단말은 서빙 기지국으로 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 피드백하고, 서빙 기지국은 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 대응하는 위상 변환 행렬을 결정 및 사용할 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 이웃 기지국 각각은 서빙 기지국으로부터 결정된 위상 변환 행렬에 관한 정보를 수신하여, 상기 위상 변환 행렬을 사용할 수 있다.
단말, 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국은 위상 변환 행렬에 대한 동일한 코드북을 저장하고 사용할 수 있다.
위상 변환 행렬에 대한 코드북은 다양한 형태로 설계될 수 있다. 예를 들어, 코드북은 위상 변환 행렬
Figure pat00120
에 대한 후보 행렬들을 포함할 수 있으며, L 개의 원소들 각각에 대한 개별적인 후보 행렬들을 포함할 수도 있다.
위상 변환 행렬
Figure pat00121
을 이용하여 프리코딩 행렬
Figure pat00122
에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 변환하는 경우, 기지국 i의 전송 신호는 하기 수학식 15와 같이 표현된다.
Figure pat00123
이 때, M 개의 기지국들 각각이 대응하는 위상 변환 행렬
Figure pat00124
을 사용하고, 동일한 송신 심볼 벡터를 전송하는 경우, 단말의 수신 신호 벡터 rpro는 하기 수학식 16과 같이 표현된다.
Figure pat00125
설명의 편의를 위하여 M=2이고, 레이어들의 개수는 2라고 가정한다.
이 때, 상기 수학식 16의 수신 신호 벡터 rpro는 하기 수학식 17과 같이 표현된다.
Figure pat00126
이 때, 하기 수학식 18을 아래와 같이 정의하면,
Figure pat00127
상기 수학식 17은 하기 수학식 19와 같이 표현된다.
Figure pat00128
상기 수학식 19를 참조하면, 데이터 심볼
Figure pat00129
에 대한 기지국 1과 단말 사이의 실효 채널 및 기지국 2와 단말 사이의 실효 채널의 합은
Figure pat00130
이고, 데이터 심볼
Figure pat00131
에 대한 기지국 1과 단말 사이의 실효 채널 및 기지국 2와 단말 사이의 실효 채널의 합은
Figure pat00132
임을 알 수 있다.
상기 수학식 7과 상기 수학식 19를 서로 비교하면, 상기 수학식 7에서는 데이터 심볼
Figure pat00133
에 대하여
Figure pat00134
및
Figure pat00135
이 단순히 더해지는 반면, 상기 수학식 19에서는
Figure pat00136
및
Figure pat00137
각각의 위상들이 변한다.
따라서, 위상 변환 행렬
Figure pat00138
을 적절히 결정함으로써, 데이터 심볼
Figure pat00139
및 데이터 심볼
Figure pat00140
의 전송률은 극대화될 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00141
를 적절히 결정하면,
Figure pat00142
이
Figure pat00143
보다 커진다.
Figure pat00144
도 마찬가지로 적절히 결정되면,
Figure pat00145
역시
Figure pat00146
보다 커진다. 따라서, 본 발명은
Figure pat00147
및 이 극대화될 수 있도록 위상 변환 행렬
Figure pat00149
을 적절히 결정할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 다양한 기준들에 따라 위상 변환 행렬
Figure pat00150
을 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 단말의 용량이 극대화될 수 있도록 위상 변환 행렬
Figure pat00151
을 결정할 수도 있으며, 데이터 심볼들 사이에서 발생하는 간섭이 작아지도록 위상 변환 행렬
Figure pat00152
을 결정할 수도 있다.
또한, 본 발명은 전송 파워를 적절히 결정함으로써 단말의 용량을 극대화할 수도 있다. 즉, 본 발명은 전송 파워를 적응적으로 조절하기 위하여 파워 가중치 P(i)를 사용할 수 있으며, P(i)는 실수이다.
단말은 i=1, 2, 3, . . ., M에 대하여 선호되는 파워 가중치에 대한 정보를 서빙 기지국으로 피드백할 수 있다. 이 때, 서빙 기지국은 선호되는 파워 가중치에 관한 정보를 기초로 적절히 전송 파워를 결정하고, 결정된 전송 파워를 적용할 수 있다. 뿐만 아니라, 서빙 기지국은 적어도 하나의 이웃 기지국도 적응적으로 조절되는 전송 파워를 적용할 수 있도록 결정된 전송 파워에 관한 정보를 적어도 하나의 이웃 기지국으로 전달할 수 있다.
결국, 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국 각각은 파워 가중치 P(i)를 적응적으로 적용할 수 있다. 여기서, 다중-셀 협력 통신에 참여하지 않는 특정 기지국은 0의 파워 가중치 P(i)를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명은 효율적으로 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00153
및 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00154
을 선택 및 결정하는 방법을 제공한다. 이에 대해서는 아래에서 구체적으로 설명한다.
단말은 데이터 심볼들 각각에 대한 실효 채널들을 고려하여 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00155
및 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00156
을 결정할 수 있다. 특히, 단말은 수신 신호 벡터
Figure pat00157
로부터 용량 또는 신호 대 간섭 플러스 잡음 비 등을 계산할 수 있고, 용량 또는 신호 대 간섭 플러스 잡음 비 등을 기초로 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00158
및 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00159
을 구할 수 있다.
이 때, 본 발명은 용량 또는 신호 대 간섭 플러스 잡음 비가 극대화되도록 동시에 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00160
및 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00161
을 구할 수 있다. 다만, 동시에 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00162
및 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00163
을 구하는 것은 많은 계산량을 요구하므로, 단말에 잘 적용되지 못할 수 있다.
이 때, 본 발명은 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00164
및 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00165
을 순차적으로 구함으로써, 계산량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 선호되는 레이어들의 개수 L 및 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00166
을 먼저 찾은 이후에, 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00167
을 구함으로써, 계산량을 줄일 수 있다.
즉, 단말은 임의의 기지국 i0에 대한 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00168
를 찾기 위하여, 수신 신호 벡터가 하기 수학식 20과 같이 기지국 i0으로부터 전송된 신호와 z만을 포함한다고 가정한다.
Figure pat00169
이 때, 단말은 MMSE-SIC 수신 기법 등 다양한 수신 기법들에 따른 용량을 극대화하는 선호되는 레이어들의 개수 L과 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00170
를 찾을 수 있다. 예를 들어, i0=1, 2, 3, . . ., M에 대하여 MMSE-SIC 수신 기법에 따른 단말의 용량은 하기 수학식 21과 같이 표현된다.
Figure pat00171
여기서,
Figure pat00172
이고,
Figure pat00173
은 하기 수학식 22로 표현된다.
Figure pat00174
이 때,
Figure pat00175
과
Figure pat00176
을 결정하기 위하여 하기 수학식 23이 사용될 수 있다.
Figure pat00177
상기 수학식 23에 따라 i0=1, 2, 3, . . ., M에 대하여 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00178
를 찾는 것은 MN에 비례하는 계산량을 요구한다. 즉, i0=1, 2, 3, . . ., M에 대하여 모든 선호되는 프리코딩 행렬들을 동시에 찾는 것은 상기 수학식 11을 통해 설명한 바와 같이 NM에 비례하는 계산량을 요구하는 반면, 수신 신호 벡터가 기지국 i0으로부터 전송된 신호와 z만을 포함한다고 가정한 이후에 i0=1, 2, 3, . . ., M에 대하여 개별적으로 선호되는 프리코딩 행렬을 찾는 것은 MN에 비례하는 계산량을 요구한다. 따라서, 수신 신호 벡터가 기지국 i0으로부터 전송된 신호와 z만을 포함한다고 가정한 이후에 i0=1, 2, 3, . . ., M에 대하여 개별적으로 선호되는 프리코딩 행렬을 찾는 것이 바람직할 수 있다.
선호되는 레이어들의 개수 L 및 선호되는 프리코딩 행렬
Figure pat00179
이 결정되면, 본 발명은 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00180
을 구할 수 있다. 이 때, 본 발명은 단말의 용량이 극대화될 수 있도록 선호되는 위상 변환 행렬
Figure pat00181
을 구할 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명은 상기 수학식 18 및 상기 수학식 19에서
Figure pat00182
및
Figure pat00183
각각이 극대화되도록
Figure pat00184
및
Figure pat00185
를 구하고, 구해진
Figure pat00186
및
Figure pat00187
에 대해 용량을 계산할 수 있다. 그리고, 계산된 용량이 극대화되도록
Figure pat00188
및
Figure pat00189
를 선택함으로써, 선호되는 위상 변환 행렬을 결정할 수 있다.
단말은 선호되는 레이어들의 개수, 선호되는 프리코딩 행렬, 선호되는 위상 변환 행렬 및 달성 가능한 용량에 대한 정보를 서빙 기지국으로 피드백한다. 뿐만 아니라, 단말은 선호되는 파워 가중치에 대한 정보를 피드백할 수도 있다. 이 때, 서빙 기지국은 실제로 적용되는 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치(전송 파워)를 결정한다. 그리고, 서빙 기지국은 결정된 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치(전송 파워)에 관한 정보를 적어도 하나의 이웃 기지국으로 전달할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 다중-셀 협력 통신에 참여하는 기지국들 중 서빙 기지국은 선호되는 프리코딩 행렬, 레이어들의 개수, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치에 관한 정보를 단말로부터 수신한다(710).
또한, 서빙 기지국은 선호되는 프리코딩 행렬, 레이어들의 개수에 관한 정보를 기초로 프리코딩 행렬을 생성한다(720). 이 때, 서빙 기지국의 메모리에는 프리코딩 행렬을 결정하는 데에 사용되는 복수의 코드워드 행렬들이 저장된다.
또한, 서빙 기지국은 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 위상 변환 행렬을 결정/제공하고(731), 선호되는 파워 가중치에 관한 정보를 기초로 파워 가중치를 결정한다(732). 여기서, 위상 변환 행렬을 결정하기 위하여 서빙 기지국의 메모리에는 복수의 후보 행렬들이 저장된다.
또한, 서빙 기지국은 프리코딩 행렬, 레이어들의 개수, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치를 기초로 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩한다(740). 여기서, 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 위상은 위상 변환 행렬을 통해 변경된다.
또한, 서빙 기지국은 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼을 복수의 전송 안테나들을 통해 전송한다(750). 여기서, 적어도 하나의 이웃 기지국은 서빙 기지국과 협력하여 동일한 적어도 하나의 데이터 심볼을 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 단말의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 단말은 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국 각각과 단말 사이의 채널을 추정한다(810). 즉, 서빙 기지국 및 적어도 하나의 이웃 기지국 은 파일럿 신호와 같은 레퍼런스 신호를 단말로 전송하며, 단말은 레퍼런스 신호를 기초로 채널을 추정한다.
이 때, 단말은 추정된 채널을 기초로 선호되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치를 결정한다(830). 즉, 단말은 추정된 채널을 기초로 실효 채널을 예측할 수 있으며, 그에 따라 단말의 달성 가능한 용량 및 신호 대 간섭 플러스 잡음 비를 계산할 수 있다. 그리고, 단말은 예측된 실효 채널, 계산된 달성 가능한 용량, 신호 대 간섭 플러스 잡음 비를 기초로 선호되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치를 결정한다.
선호되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치를 결정하는 방법, 계산량을 줄이는 방법들에 대해서는 상술한 바 있다.
또한, 단말은 선호되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치에 관한 정보를 서빙 기지국으로 피드백한다(830). 이 때, 서빙 기지국은 선호되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치에 관한 정보를 기초로 실제로 적용되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치(전송 파워)를 결정한다. 그리고, 서빙 기지국은 결정된 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치(전송 파워)에 관한 정보를 적어도 하나의 이웃 기지국으로 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 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.
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.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국 및 단말을 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 서빙 기지국(910)은 정보 수신부(911), 메모리(912), 프리코딩 행렬 생성부(913), 위상 변환 행렬 제공부(914), 파워 가중치 조절부(915) 및 프리코더(916)를 포함한다.
정보 수신부(911)는 단말(920)로부터 선호되는(preferred) 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 파워 가중치 및 위상 변환 행렬에 관한 정보를 수신한다.
또한, 프리코딩 행렬 생성부(913)는 메모리(912)에 미리 저장된 복수의 코드워드 행렬들과 선호되는(preferred) 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬에 관한 정보를 기초로 프리코딩 행렬을 선택한다.
또한, 위상 변환 행렬 제공부(914)는 선호되는 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 위상 변환 행렬을 결정 및 제공한다. 이 때, 메모리(912)에는 위상 변환 행렬을 결정하는 데에 사용되는 복수의 후보 행렬들이 저장될 수 있다.
또한, 파워 가중치 조절부(915)는 선호되는 파워 가중치에 관한 정보를 기초로 파워 가중치(전송 파워)를 결정한다.
또한, 프리코더(916)는 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치를 이용하여 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말(920)은 채널 추정부(921), 메모리(922), 정보 생성부(923) 및 피드백부(924)를 포함한다.
채널 추정부(921)는 복수의 기지국들 각각과 단말 사이의 채널을 추정한다. 이 때, 정보 생성부(923)는 추정된 채널 및 메모리(922)에 미리 저장된 복수의 코드워드 행렬들을 기초로 선호되는 프리코딩 행렬에 관한 정보를 생성한다.
또한, 정보 생성부(923)는 선호되는 레이어들의 개수, 위상 변환 행렬, 파워 가중치에 관한 정보를 추가적으로 생성한다. 이 때, 선호되는 프리코딩 행렬, 레이어들의 개수, 위상 변환 행렬, 파워 가중치는 순차적으로 결정될 수도 있고, 동시에 결정될 수도 있다.
또한, 피드백부(924)는 선호되는 프리코딩 행렬, 레이어들의 개수, 위상 변환 행렬, 파워 가중치에 관한 정보를 서빙 기지국(910)으로 피드백한다. 이 때, 서빙 기지국은 선호되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치에 관한 정보를 기초로 실제로 적용되는 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치(전송 파워)를 결정한다. 그리고, 서빙 기지국은 결정된 레이어들의 개수, 프리코딩 행렬, 위상 변환 행렬 및 파워 가중치(전송 파워)에 관한 정보를 적어도 하나의 이웃 기지국으로 전달할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 이웃 기지국의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이웃 기지국은 서빙 기지국으로부터 수신된 위상 변환 행렬에 관한 정보를 기초로 위상 변환 행렬을 결정한다(1010).
보다 구체적으로, 이웃 기지국은 메모리에 복수의 후보 행렬들을 저장해 둘 수 있고, 복수의 후보 행렬들 중 상기 위상 변환 행렬에 관한 정보에 대응하는 후보 행렬을 파악할 수 있다. 그리고, 위상 변환 행렬에 관한 정보에 대응하는 후보 행렬을 기초로 위상 변환 행렬이 결정될 수 있다.
또한, 이웃 기지국은 서빙 기지국으로부터 수신된 프리코딩 행렬에 관한 정보를 기초로 프리코딩 행렬을 결정한다(1020). 이 때, 이웃 기지국은 코드북에 포함된 복수의 코드워드 행렬들을 이용하여 프리코딩 행렬을 결정할 수 있다.
또한, 이웃 기지국은 서빙 기지국으로부터 수신된 전송 파워(파워 가중치)에 관한 정보를 기초로 전송 파워를 결정한다(1030).
또한, 이웃 기지국은 적어도 하나의 데이터 심볼을 결정된 위상 변환 행렬, 프리코딩 행렬을 기초로 프리코딩한다(1040). 이 때, 프리코딩된 적어도 하나의 데이터 심볼의 전송 파워는 상기 결정된 파워 가중치에 따라 조절된다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 기지국
121, 122: 단말

Claims (1)

  1. 적어도 하나의 이웃 기지국과 협력하여 다중-셀 협력 통신을 위한 서빙 기지국의 동작 방법에 있어서,
    복수의 코드워드 행렬들을 기초로 프리코딩 행렬을 생성하는 단계;
    상기 프리코딩 행렬에 포함된 원소들 중 적어도 하나의 원소의 위상을 변환하기 위하여 위상 변환 행렬을 제공하는 단계; 및
    상기 위상 변환 행렬 및 상기 프리코딩 행렬을 이용하여 적어도 하나의 데이터 심볼을 프리코딩하는 단계
    를 포함하는 서빙 기지국의 동작 방법.
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