KR20130120712A - 무선 통신 시스템에서 간섭 정렬을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서 피드백을 수신하는 과정과 단말 할당 정보를 구성하는 경우 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하는 과정과 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정을 포함하는 것으로 단말들이 부분적인 채널 정보 만을 피드백하므로 채널 정보의 피드백 양이 감소하고, 중앙관리부 또는 분산 소형 기지국이 단말 선택을 통하여 간섭을 제어하므로 단말 선택 및 협력 형태 결정의 복잡도가 감소하는 이점이 있다

Description

무선 통신 시스템에서 간섭 정렬을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INTERFERENCE ALLIGNMENT IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 특히, 가상 셀룰러 시스템의 하향 링크에서 단말 선택을 통하여 간섭을 제어하고 높은 전송 속도 및 자유도(degree of freedom, DoF)를 얻기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
셀룰러 시스템에서의 대표적인 설 경계 단말의 성능 향상을 위한 기법은 COMP(cooperative multi-point)를 들 수 있다.
하지만, 상기 COMP 기법에서는, 단말 선택의 결과와 협력의 형태에 따라 간섭의 형태가 변경되므로, 단말 선택과 협력의 형태를 동시에 고려하여 성능을 향상시키는 것이 용이하지 않다. 또한, 단말의 채널뿐 아니라 간섭 채널에 대한 정보가 모두 필요하기 때문에 피드백 양이 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제점은 분산 소형 기지국과 단말들의 분포가 수시로 변경되고, 셀룰러 시스템보다 더 많은 단말 선택 및 협력 기법이 존재하는 가상 셀룰러 네트워크에는 적합하지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 간섭 정렬을 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다,
본 발명의 다른 목적은 분산 소형 기지국과 단말들의 분포가 수시로 변경되고 셀룰러 시스템보다 더 많은 단말 선택 및 협력 기법이 존재하는 가상 셀룰러 네트워크에서 단말 선택과 협력의 형태를 동시에 고려하여 성능을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 1 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서 피드백을 수신하는 과정과 단말 할당 정보를 구성하는 경우 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하는 과정과 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 2 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서 수신한 기준 신호를 기반으로 채널 추정을 수행하는 과정과 채널 추정 결과를 포함하는 피드백을 구성하는 과정과 구성한 피드백을 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 3 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 중앙 관리부의 동작 방법에 있어서 기지국으로부터 피드백을 수신하는 과정과 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하는 과정과 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로, 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 4 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 기지국의 장치에 있어서 피드백을 수신하는 송수신기와 단말 할당 정보를 구성하는 경우 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하고 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 5 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 단말의 장치에 있어서 기준 신호를 수신하는 수신기와 상기 기준 신호를 기반으로 채널 추정을 수행하고 채널 추정 결과를 포함하는 피드백을 구성하는 제어부와 구성한 피드백을 기지국으로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 달성하기 위한 제 6 견지에 따르면, 무선 통신 시스템에서 중앙 관리부의 장치에 있어서 기지국으로부터 피드백을 수신하는 송수신기와 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하고 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 첫 번째로 단말들이 부분적인 채널 정보 만을 피드백하므로 채널 정보의 피드백 양이 감소하고, 중앙관리부 또는 분산 소형 기지국이 단말 선택을 통하여 간섭을 제어하므로 단말 선택 및 협력 형태 결정의 복잡도가 감소하는 이점이 있다 또한 낮은 복잡도로 인하여 실시간으로 단말을 선택하고 분산 소형 기지국간의 협력 형태를 구성하기 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 셀룰러 네트워크를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 정렬 기법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 셀룰러 네트워크에서 메시지 송수신 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 협력하는 분산 소형 기지국의 단말할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 취합된 피드백 정보의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 협력하는 분산 소형 기지국의 단말할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 협력하는 분산 소형 기지국의 단말할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 과정을 도시한 도면이다
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보 구성 시 임계 값이 고려된 경우를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보 구성 시 임계 값이 고려된 경우의 분산 소형 기지국의 협력 형태를 도시한 도면이다
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 관리부의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 관리부의 블록 구성을 도시한 도면이다.
도 18는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 수가 4이고 단말 당 수신 안테나 수가 3이고 단말 수가 30일 경우의 본 발명의 성능을 도시한 도면이다
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 수가 3이고 단말 당 수신 안테나 수가 2이고 단말 수가 30일 경우의 본 발명의 성능을 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 기준하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 가상 셀룰러 네트워크에서 간섭 정렬을 위한 방법 및 장치에 대해 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 셀룰러 네트워크를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 다수의 분산 소형 기지국(μBS)(110,120,130)이 다수의 단말(102)을 공유하는 시스템을 가정한다. 이 경우, 분산 소형 기지국(110, 120, 130)은 고정되어 있거나 혹은 동적으로 위치를 변경할 수 있는 등 다양한 형태를 가지고 있다고 가정한다. 분산 소형 기지국(110, 120, 130)은 중앙관리부(140)(CMU: Central Management Unit)에 연결되어 있다.
본 발명의 기법은 각 단말이 분산 소형 기지국을 선택하고, 선택한 결과를 바탕으로 VCN (Virtual Cellular Network) 클러스터를 구성한다. 본 발명은 간섭이 정렬된 단말을 선택함으로써 간섭을 제어한다. 이를 위해 단말은 분산 소형 기지국들의 조합들을 선택하고 각 조합의 성능을 나타내는 값들을 피드백하고 분산 소형 기지국은 이를 바탕으로 서비스할 단말을 선택한다.
본 발명은 첫 번째로 단말들이 부분적인 채널 정보 만을 피드백하므로 채널 정보의 피드백 양이 감소하고 중앙관리부 또는 분산 소형 기지국이 단말 선택을 통하여 간섭을 제어하므로 단말 선택 및 협력 형태 결정의 복잡도가 감소하는 이점이 있다. 또한 낮은 복잡도로 인하여 실시간으로 단말을 선택하고 분산 소형 기지국간의 협력 형태를 구성하기 용이한 이점이 있다.
본 발명에서 송신 단에서는 랜덤 빔을 사용하고 간섭이 정렬된, 즉, 간섭이 최소화된 단말을 선택하는 간섭 제어 기법을 제안한다. 각 단말이 서비스를 제공받을 분산 소형 기지국의 협력 형태를 선택하고 본 발명은 이를 바탕으로 VCN 클러스터를 구성한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 정렬 기법을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도 2 를 참조하면, 도 2a는 시스템 모델을 도시한 것이고 도 1의 가상 셀룰러 네트워크와 동일하다. 도 2b는 랜덤 빔 전송, 도 2c는 각 단말들의 피드백, 도 2d는 중앙관리부의 단말 할당을 도시한 것이다.
도 2b를 참고하면 분산 소형 기지국은 각 단말로 랜덤 빔을 전송하고 도 2c를 참고하면, 각 단말은 채널 추정을 수행한 후 자신이 서비스 받고 싶어 하는 분산 소형 기지국 및 협력 형태들을 나타내는 정보를 포함하는 피드백을 분산 소형 기지국으로 전송한다. 도 2d를 참고하면, 분산 소형 기지국이 수신한 피드백은 중앙관리부에 집중되고, 상기 중앙관리부는 상기 피드백 정보를 바탕으로 각 분산 소형 기지국이 어느 단말을 서비스 할지 결정하고, 결정 결과를 해당 분산 소형 기지국으로 전송한다. 이후, 분산 소형 기지국은 해당 단말에 서비스를 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 셀룰러 네트워크에서 메시지 송수신 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 분산 소형 기지국(320)은 각 단말(310)로 랜덤 빔을 전송한다(a 단계),
이후, 각 단말(310)은 채널 추정을 수행한 후 자신이 서비스 받고 싶어 하는 분산 소형 기지국 및 협력 형태들을 나타내는 정보를 포함하는 피드백 정보를 생성하고(b 단계), 분산 소형 기지국으로 전송한다(c 단계).
이후, 분산 소형 기지국(320)이 수신한 피드백은 중앙관리부(330)에 집중되고(d 단계), 중앙관리부(330)는 상기 피드백 정보를 바탕으로 각 분산 소형 기지국이 어느 단말을 서비스 할지 결정하고(e 단계), 결정 결과를 분산 소형 기지국으로 전송한다(f 단계). 상기 d), f) 과정 중에서, 피드백 정보 및 단말 할당 정보(어느 단말을 서비스할지를 나타내는 정보)는 분산 소형 기지국 사이에서 공유될 수 있다.
이후, 분산 소형 기지국(320)은 단말(310)에게 서비스를 제공한다(g 단계).
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보의 예를 도시한 도면이다.
상기 도 4는, 본 발명에서 최대 N개의 분산 소형 기지국이 협력하는 것이 허용될 때, 각 단말들의 피드백 정보를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명에서 최대 2개의 기지국이 협력을 하는 경우를 도시한 것이다. 전송 모드 필드는 서비스를 제공할 분산 소형 기지국들의 구성에 관한 필드이고, FB 값 필드는 전송 모드에 따른 단말의 성능을 나타내는 필드로서 SNR, INR, SINR등의 다양한 값들로 구성 될 수 있다. 도 5에서는 FB 값 필드가 SINR로 구성된 것이다.
FB 값 n 은 전송 모드 1부터 전송 모드 n 까지의 분산 소형 기지국이 협력하여 자신을 서비스 할 때의 성능을 나타낸다.
예를 들어, 단말 1의 피드백 정보가 도 5와 같이 설정되어 있을 경우, 단말 1이 분산 소형 기지국 A로부터 서비스를 제공 받을 때 획득하는 SINR이 10dB이고, 분산 소형 기지국 A에 더불어 분산 소형 기지국 C로부터 추가로 서비스를 제공 받을 때 제공받을 수 있는 SINR이 20dB임을 나타낸다.
이렇게 구해진 피드백 정보들은 중앙관리부에 집중되고 상기 중앙 관리부는 상기 피드백 정보들을 기반으로 각 분산 소형 기지국에 단말들을 할당한다.
협력하는 분산 소형 기지국의 단말 할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 기법은 다음과 같은 두 스테이지의 단계가 필요하다.
스테이지 1: 각 분산 소형 기지국에서 하나의 단말을 선택
스테이지 2: 협력의 이득을 비교하여 분산 소형 기지국들을 합병함, 더 이상 합병의 이득이 없으면 종료
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 협력하는 분산 소형 기지국의 단말할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 5개의 분산 소형 기지국이 존재하는 경우를 도시한 것으로, 먼저 각 분산 소형 기지국에서 각각의 단말을 하나씩 선택한 후(스테이지 1), 이 선택을 바탕으로 분산 소형 기지국들을 병합해 나가면서 분산 소형 기지국의 협력 형태를 결정한다(스테이지 2). 예를 들어, 단말 3은 분산 소형 기지국 1 및 3이 서비스할 것이 결정된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 취합된 피드백 정보의 예를 도시한 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 단말이 전송한 피드백 정보를 나타낸 것이다. 중앙관리부는 이러한 피드백 정보를 기반으로 전술한 스테이지 1, 2의 과정을 수행한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 협력하는 분산 소형 기지국의 단말 할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 8a)를 참조하면, 첫 번째 스테이지에서 각 분산 소형 기지국이 하나의 단말을 선택한 후의 결과를 도시한 것이다. 상기 도 8a)에서 분산 소형 기지국 A가 단말 1을 선택하여 서비스 할 때 10dB의 성능을 획득할 수 있고 분산 소형 기지국 B가 단말 4를, 분산 소형 기지국 C가 단말 2를 선택하여 서비스 할 때 각각 7dB, 9dB의 성능을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 하나의 단말의 선택 과정은 가장 높은 성능 값(FB 값)을 가지는 단말 또는 기지국이 선택되는 것을 포함할 수 있다.
상기 도 8b)를 참조하면, 두 번째 스테이지에서 분산 소형 기지국들을 병합하면서, 병합 후 성능에 이득이 있을 시, 분산 소형 기지국의 협력을 결정되는 것을 도시하고 있다. 분산 소형 기지국 A가 단말 1, 분산 소형 기지국 B가 단말 4를 각각 서비스 하는 것보다 분산 소형 기지국 A과 분산 소형 기지국 B가 단말 1을 선택하여 동시에 서비스 할 때 얻을 수 있는 성능(20dB)이 더 우수하므로, 분산 소형 기지국 A와 B는 동시에 단말 1을 서비스 하게 된다. 즉, 특정 단말이 최대의 성능을 얻을 수 있게 하는 기지국의 조합을 선택하는 것을 나타낸다. 이러한 과정은 도 9와 같이 표현될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 협력하는 분산 소형 기지국의 단말 할당을 위한 기지국의 조합을 찾는 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 9를 참조하면, 상기 도 8의 과정을 다르게 도시한 것으로 첫 번째 스테이지에서는 각 분산 소형 기지국이 하나의 단말을 선택한 후의 결과를 도시한 것이고, 두 번째 스테이지에서는 분산 소형 기지국들을 병합하면서, 병합 후 성능에 이득이 있을 시, 분산 소형 기지국의 협력이 결정되어 분산 소형 기지국 A와 B는 동시에 단말 1을 서비스 하게 되는 것을 나타낸다.
추가적으로 피드백 정보의 양을 감소하는 기법으로 가변적인 길이의 피드백이 고려될 수 있다. 이는 각 단계별로 일정한 임계 값을 설정하여 성능 향상의 효과가 미비할 경우 해당하는 피드백을 생략하는 방식으로 구현 될 수 있다. 피드백 정보의 양 감소가 필요한 경우는 제작자의 결정, 채널 상태, 표준 규격 상의 정의와 같이 다양하고 해당 조건이 제한 받지 않음은 당연하다 할 것이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보 구성 시 임계 값이 고려된 경우를 도시한 도면이다.
상기 도 10을 참조하면, 하나의 분산 소형 기지국으로부터 얻을 수 있는 성능을 5dB 그리고 다른 분산 소형 기지국으로부터 추가적인 서비스를 받을 때 향상되는 성능을 5dB로 제한하였을 경우를 도시한 것이다.
도 10a)에서 단말 5는 하나의 분산 소형 기지국으로부터 5dB의 성능을 획득하지 못하므로 피드백 데이터를 전송하지 않고, 단말 3과 4는 추가적인 분산 소형 기지국의 사용으로부터 얻을 수 있는 이득이 임계 값보다 작으므로 하나의 분산 소형 기지국으로부터 얻을 수 있는 성능만 피드백한다.
도 10b)는 전술한 임계 값이 적용된 후 실제 전송되는 피드백 정보가 도시되어 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 피드백 정보 구성 시 임계 값이 고려된 경우의 분산 소형 기지국의 협력 형태를 도시한 도면이다.
상기 도 11을 참조하면, 가변적인 피드백 구성을 사용하여 얻을 수 있는 분산 소형 기지국의 협력 형태가 도시된 것으로, 임계 값이 고려된 경우에도, 임계 값을 고려하지 않은 경우와 동일한 결과를 얻음을 알 수 있다.
도 11a)와 같이 임계 값이 고려되어, 정보의 양이 감소한 피드백 정보가 전송되더라도, 도 11b)와 같이 임계 값을 고려하지 않은 경우와 동일한 결과를 얻음을 알 수 있다.
즉, 본 발명은 피드백 정보를 줄이고도 동일한 분산 소형 기지국의 협력 형태를 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 동작 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 12를 참조하면, 단말은 분산 소형 기지국으로부터 기준 신호를 수신한다(1205 단계), 상기 기준 신호는 상기 분산 소형 기지국이 전송하는 랜덤 빔에 포함되어 있다.
이후, 상기 단말은 상기 기준 신호에 대해 채널 추정을 수행하고(1210 단계), 분산 소형 기지국의 협력 정보를 포함하는 피드백을 구성한다(1215 단계), 상기 협력 정보는 도 4에 개시되어 있다.
만약, 임계 값 설정을 통해 피드백 정보 감소가 필요하지 않은 경우(1220 단계), 구성한 피드백을 상기 분산 소형 기지국으로 전송한다(1230 단계).
만약, 임계 값 설정을 통해 피드백 정보 감소가 필요한 경우(1220 단계), 구성한 피드백에서 임계 값 보다 작은 기지국을 삭제하여 새로운 피드백을 구성한다(1225 단계). 여기서 새로운 피드백을 구성한 예는 도10에 개시되어 있다.
이후, 상기 단말은 새롭게 구성한 피드백을 상기 분산 소형 기지국으로 전송한다(1230 단계).
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 동작 과정을 도시한 도면이다.
상기 도 13을 참조하면, 분산 소형 기지국은 기준 신호를 포함하는 랜덤 빔을 단말로 전송한다(1305 단계). 이후, 상기 분산 소형 기지국은 단말로부터 피드백을 수신한다(1310 단계).
만약, 중앙 관리부가 단말 할당을 결정하는 경우(1315 단계), 상기 분산 소형 기지국은 수신한 피드 백을 상기 중앙 관리부로 전송하고(1320 단계), 상기 중앙 관리부로부터 단말 할당 정보를 수신한다(1325 단계).
이후, 상기 분산 소형 기지국에 할당된 단말들에 대해 서비스를 제공한다(1345 단계).
만약, 중앙 관리부가 단말 할당을 결정하지 않는 경우(1315 단계), 상기 분산 소형 기지국은 상기 피드백을 이용하여 각 분산 소형 기지국당 하나의 단말을 선택하는 과정을 수행한다(1330 단계). 즉, 상기 분산 소형 기지국은 서비스할 하나의 단말을 선택한다.
이후, 상기 분산 소형 기지국은 상기 피드백을 이용하여, 협력의 이득을 비교하여 분산 소형 기지국을 합병함으로써, 할당할 단말을 선택한다(1335 단계). 합병하는 과정은 도 8에 개시되어 있다.
이후, 상기 분산 소형 기지국은 필요 시, 분산 소형 기지국 사이에서 상기 단말 할당 정보를 공유하거나 상기 단말 할당 정보를 상기 중앙 관리부로 보고한다(1340 단계),
이후, 상기 분산 소형 기지국은 해당 단말에 대해 서비스를 제공한다(1345 단계).
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 관리부의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 14를 참조하면, 중앙 관리부는 분산 소형 기지국으로부터 피드백을 수신한다(1405 단계),
이후, 상기 중앙 관리부는 상기 피드백을 이용하여 각 분산 소형 기지국당 하나의 단말을 선택하는 과정을 수행한다(1410 단계).
이후, 상기 중앙 관리부는 상기 피드백을 이용하여, 협력의 이득을 비교하여 분산 소형 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 선택한다(1415 단계). 합병하는 과정은 도 8에 개시되어 있다
이후, 상기 중앙 관리부는 상기 분산 소형 기지국으로 단말 할당 정보를 전송한다(1420 단계).
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 15를 참조하면, 상기 분산 소형 기지국은 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N), 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N), 저장부(1530) 및 제어부(1540)를 포함하여 구성된다.
상기 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N)은 서로 분산하여 설치되며, 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다.
예를 들어, 상기 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N) 각각은 RF처리부(1512-1 내지 1512-N)를 포함한다. 상기 RF처리부(1512-1 내지 1512-N)는 기저대역 신호 및 RF 신호 간 변환을 수행한다.
예를 들어, 상기 RF처리부(1512-1 내지 1512-N)는 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.
상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다.
예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N)은 송신 비트 열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N)은 상기 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트 열을 복원한다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식에 따르는 경우, 상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N)은 FFT(Fast Fourier Transform) 연산 및 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산을 더 수행할 수 있다.
상기 도 15의 경우, 상기 모뎀(1520-1 내지 1520-N)은 다수로 도시되었으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N)은 하나의 블럭으로 구성될 수 있다. 이 경우, 하나의 모뎀은 순차적 또는 병렬적으로 상기 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N)에 대응하는 신호를 처리한다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N) 각각은 대응되는 송수신기(1510-1 내지 1510-N)에 포함될 수 있다. 즉, 상기 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N) 각각은 RF처리부(1512-1 내지 1512-N) 및 모뎀(1520-1 내지 1520-N)을 포함할 수 있다.
상기 저장부(1530)는 상기 기지국의 동작을 위한 프로그램, 시스템 정보, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1530)는 상기 제어부(1540)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1540)는 상기 기지국의 전반적인 기능들을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(1540)는 상기 다수의 송수신기들(1510-1 내지 1510-N) 및 상기 다수의 모뎀들(1520-1 내지 1520-N)을 제어한다.
상기 제어부(1540)는 기준 신호를 포함하는 랜덤 빔을 단말로 전송하고, 단말로부터 피드백을 수신한다.
만약, 중앙 관리부가 단말 할당을 결정하는 경우, 상기 제어부(1540)는 수신한 피드 백을 상기 중앙 관리부로 전송하고, 상기 중앙관리부로부터 단말 할당 정보를 수신하여 상기 단말 할당 정보를 이용하여 상기 분산 소형 기지국에 할당된 단말들에 대해 서비스를 제공한다.
만약, 중앙 관리부가 단말 할당을 결정하지 않는 경우 상기 제어부(1540)는 상기 피드백을 이용하여 각 분산 소형 기지국당 하나의 단말을 선택하는 과정을 수행하고, 상기 피드백을 이용하여 협력의 이득을 비교하여 분산 소형 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 선택하여 해당 단말에 대해 서비스를 제공한다. 합병하는 과정은 도 8에 개시되어 있다.
상기 제어부(1540)는 필요 시, 분산 소형 기지국 사이에서 상기 단말 할당 정보를 공유하거나 상기 단말 할당 정보를 상기 중앙 관리부로 보고할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 16을 참조하면, 상기 단말은 RF처리부(1610), 모뎀(1620), 저장부(1630), 제어부(1640)를 포함한다.
상기 RF처리부(1610)는 신호의 대역 변환, 증폭 등 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 RF처리부(1610)는 상기 모뎀(1620)으로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 상기 RF처리부(1610)는 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
상기 모뎀(1620)은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 상기 모뎀(1620)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 상기 모뎀(1620)은 상기 RF처리부(1610)로부터 제공되는 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. OFDM 방식에 따르는 경우, 상기 모뎀(1620)은 IFFT 연산 및 FFT 연산을 더 수행할 수 있다.
상기 저장부(1630)는 상기 단말의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 시스템 정보, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 그리고, 상기 저장부(1630)는 상기 제어부(1640)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
상기 제어부(1640)는 상기 단말의 전반적인 동작들을 제어한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어부(1640)는 분산 소형 기지국으로부터 기준 신호를 수신한다, 상기 기준 신호는 상기 분산 소형 기지국이 전송하는 랜덤 빔에 포함되어 있다.
상기 제어부(1640)는 상기 기준 신호에 대해 채널 추정을 수행하고 분산 소형 기지국의 협력 정보를 포함하는 피드백을 구성하고, 구성한 피드백을 상기 분산 소형 기지국으로 전송한다. 상기 협력 정보는 도 4에 개시되어 있다.
만약, 임계 값 설정을 통해 피드백 정보의 양에 대한 감소가 필요한 경우, 상기 제어부(1640)는 구성한 피드백에서 임계 값 보다 작은 기지국을 삭제하여 새로운 피드백을 구성하여 새롭게 구성한 피드백을 상기 분산 소형 기지국으로 전송한다. 여기서 새로운 피드백을 구성한 예는 도10에 개시되어 있다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 관리부의 블록 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 17을 참조하면, 상기 중앙 관리부는 모뎀(1720), 저장부(1730) 및 제어부(1740)를 포함한다.
상기 모뎀(1720)은 다른 기기와 통신하기 위한 모듈로서, 유선처리부 및 기저대역처리부 등을 포함하여 구성된다. 상기 유선처리부는 유선경로를 통해 수신되는 신호를 기저대역신호로 변경하여 상기 기저대역처리부로 제공하고 상기 기저대역처리부로부터의 기저대역신호를 실제 유선 경로 상으로 전송할 수 있도록 유선신호로 변경하여 상기 유선 경로를 통해 송신한다.
상기 제어부(1740)는 상기 중앙 관리부의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 제어부(1740)는 상기 모뎀(1720) 및 상기 저장부(1730)의 기능을 제어한다.
상기 저장부(1730)는 상기 단말의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 프로그램 수행 중 발생하는 일시적인 데이터를 저장하는 기능을 수행한다.
상기 제어부(1740)는 분산 소형 기지국으로부터 피드백을 수신하고 상기 피드백을 이용하여 각 분산 소형 기지국당 하나의 단말을 선택하는 과정을 수행한다.
상기 제어부(1740)는 상기 피드백을 이용하여 협력의 이득을 비교하여 분산 소형 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 선택한다. 합병하는 과정은 도 8에 개시되어 있다
상기 제어부(1740)는 상기 분산 소형 기지국으로 단말 할당 정보를 전송한다.
n 번째 단말에서 k번째 분산 소형 기지국으로부터의 채널을
Figure pat00001
라고 가정할 때 각 단말에서 하나의 분산 소형 기지국으로부터 서비스를 제공 받을 때 피드백 정보에 들어가는 선택된 분산 소형 기지국의 인덱스(μBS index)와 이때의 성능을 나타내는 필드(FB 값)는 피드백의 종류(MAX SNR, MIN INR, MAX SINR)에 따라서 다음과 같이 구성될 수 있다.
먼저, 최대(MAX) SNR피드백은 하기 수식과 같다.
<수학식 1>
Figure pat00002
그리고 최소(MIN) INR 피드백은 하기 수식과 같다.
<수학식 2>
Figure pat00003
그리고 최대(MAX) SINR 피드백은 하기 수식과 같다.
<수학식 3>
Figure pat00004
여기서,
Figure pat00005
이다.
도 18는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 수가 4이고 단말 당 수신 안테나 수가 3이고 단말 수가 30일 경우의 본 발명의 성능을 도시한 도면이다
상기 도 18을 참조하면, 각각의 경우 피드백의 종류에 따라 성능이 달라지는 것을 확인 할 수 있고 최대 SINR의 경우 성능이 가장 좋음을 알 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 소형 기지국의 수가 3이고 단말 당 수신 안테나 수가 2이고 단말 수가 30일 경우의 본 발명의 성능을 도시한 도면이다.
상기 도 19을 참조하면, 각각의 경우 피드백의 종류에 따라 성능이 달라지는 것을 확인 할 수 있고 최대 SINR의 경우 성능이 가장 좋음을 알 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (28)

  1. 무선 통신 시스템에서 기지국의 동작 방법에 있어서,
    피드백을 수신하는 과정과,
    단말 할당 정보를 구성하는 경우, 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하는 과정과,
    상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로, 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    다른 기지국과 단말 할당 정보를 공유하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    단말 할당 정보를 구성하지 않는 경우, 상기 피드백을 중앙 관리부로 전송하는 과정과,
    상기 중앙 관리부로부터 단말 할당 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정은,
    특정 단말이 최대의 성능을 얻을 수 있게 하는 기지국의 조합을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    기준신호를 포함하는 랜덤 빔을 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    결정된 할당 단말에 서비스를 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 피드백은 적어도 하나의 전송 모드 및 피드백 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
    수신한 기준 신호를 기반으로 채널 추정을 수행하는 과정과,
    채널 추정 결과를 포함하는 피드백을 구성하는 과정과,
    구성한 피드백을 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    피드백 정보 양 감소가 필요한 경우,
    적어도 하나의 임계 값 보다 작은 채널 추정 결과를 가지는 적어도 하나의 기지국을 생략한 피드백을 구성하는 과정과,
    구성한 피드백을 기지국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 피드백은 적어도 하나의 전송 모드 및 피드백 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선 통신 시스템에서 중앙 관리부의 동작 방법에 있어서,
    기지국으로부터 피드백을 수신하는 과정과,
    상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하는 과정과,
    상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로, 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 기지국으로 단말 할당 정보를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 과정은,
    특정 단말이 최대의 성능을 얻을 수 있게 하는 기지국의 조합을 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 피드백은 적어도 하나의 전송 모드 및 피드백 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 무선 통신 시스템에서 기지국의 장치에 있어서,
    피드백을 수신하는 송수신기와,
    단말 할당 정보를 구성하는 경우, 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하고, 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로, 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 송수신기를 통해
    다른 기지국과 단말 할당 정보를 공유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    단말 할당 정보를 구성하지 않는 경우, 상기 송수신기를 통해 상기 피드백을 중앙 관리부로 전송하고, 상기 중앙 관리부로부터 단말 할당 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정할 시,
    특정 단말이 최대의 성능을 얻을 수 있게 하는 기지국의 조합을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 송수신기는
    기준신호를 포함하는 랜덤 빔을 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    결정된 할당 단말에 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 피드백은 적어도 하나의 전송 모드 및 피드백 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 무선 통신 시스템에서 단말의 장치에 있어서.
    기준 신호를 수신하는 수신기와,
    상기 기준 신호를 기반으로 채널 추정을 수행하고. 채널 추정 결과를 포함하는 피드백을 구성하는 제어부와,
    구성한 피드백을 기지국으로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    피드백 정보 양 감소가 필요한 경우,
    적어도 하나의 임계 값 보다 작은 채널 추정 결과를 가지는 적어도 하나의 기지국을 생략한 피드백을 구성하고,
    구성한 피드백을 상기 송신부를 통해 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 피드백은 적어도 하나의 전송 모드 및 피드백 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 무선 통신 시스템에서 중앙 관리부의 장치에 있어서,
    기지국으로부터 피드백을 수신하는 송수신기와,
    상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로 분산 소형 기지국당 서비스할 하나의 단말을 선택하고, 상기 피드백에 포함된 정보를 기반으로, 협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 송수신기는
    상기 기지국으로 단말 할당 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 제어부는,
    협력의 이득을 비교하여 기지국을 합병함으로써 할당할 단말을 결정할 시,
    특정 단말이 최대의 성능을 얻을 수 있게 하는 기지국의 조합을 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 피드백은 적어도 하나의 전송 모드 및 피드백 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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