KR20140000847A - 무선통신 시스템에서 간섭처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 간섭처리를 방법 및 장치에 관한 것으로서, 간섭처리를 위한 마스터 노드의 방법은, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수를 바탕으로 간섭 정렬을 수행할 간섭 정렬 디멘젼을 결정하는 과정과, 상기 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고 남는 디멘젼을 다수의 송수신 링크로 분배하는 과정과, 상기 다수의 송수신 링크로 분배된 디멘젼을 바탕으로 간섭 정렬을 수행하지 않는 비간섭 정렬 디멘젼을 결정하는 과정과, 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기에 대한 채널 정보, 상기 간섭 정렬 디멘젼 및 상기 비간섭 정렬 디멘젼을 바탕으로 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기의 간섭 정렬을 위한 적어도 하나의 매트릭스를 결정하는 과정과, 상기 결정된 적어도 하나의 매트릭스를 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기 중 적어도 하나로 전송하는 과정을 포함한다.

Description

무선통신 시스템에서 간섭처리 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE ALIGMENT IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신 시스템에서 간섭처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 다중 안테나 시스템에서 공간 정렬을 이용한 간섭 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다수의 송신기와 다수의 수신기가 공존하는 통신 시스템에서 각각의 송신기 및 수신기는 인접 송신기 및 인접 수신기로부터 간섭 신호를 수신할 수 있다. 이때, 상기 간섭 신호는 데이터 전송률 및 통신의 신뢰도를 저하시키는 주요 원인 중 하나이다.
이에 따라, 최근에는 상기 인접 송신기 및 인접 수신기에 의한 간섭을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일 예로, 종래에는 다수의 셀이 서로 간섭하는 다중 사용자 채널 환경에서 간섭 정렬을 수행하는 기술들이 제공되고 있다. 그러나, 종래의 간섭정렬 기법들은 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 동일한 경우를 가정하고 있어, 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 서로 다른 경우에는 적용하기 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 무선통신 시스템에서 간섭처리 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 실시 예는 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 서로 다른 환경의 무선통신 시스템에서 간섭을 처리하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 서로 다른 환경의 무선통신 시스템에서 일부 공간 디멘젼으로 간섭을 정렬하여 원하는 데이터 스트림을 송수신하고, 다른 일부 공간 디멘젼으로 추가 데이터 스트림을 송수신하여 간섭을 제거하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 서로 다른 환경의 무선통신 시스템에서 하나의 노드가 다수의 송신기와 다수의 수신기 사이의 채널 정보를 바탕으로 간섭 정렬을 위한 공간 디멘젼과 추가 데이터 스트림을 위한 공간 디멘젼을 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 서로 다른 환경의 무선통신 시스템에서 하나의 노드가 다수의 송신기와 다수의 수신기 사이의 채널 정보를 바탕으로 송신 프리코더, 수신 빔포머 및 간섭 제거 매트릭스를 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 마스터 노드의 방법은, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수를 바탕으로 간섭 정렬을 수행할 간섭 정렬 디멘젼을 결정하는 과정과, 상기 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고 남는 디멘젼을 다수의 송수신 링크로 분배하는 과정과, 상기 다수의 송수신 링크로 분배된 디멘젼을 바탕으로 간섭 정렬을 수행하지 않는 비간섭 정렬 디멘젼을 결정하는 과정과, 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기에 대한 채널 정보, 상기 간섭 정렬 디멘젼 및 상기 비간섭 정렬 디멘젼을 바탕으로 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기의 간섭 정렬을 위한 적어도 하나의 매트릭스를 결정하는 과정과, 상기 결정된 적어도 하나의 매트릭스를 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기 중 적어도 하나로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 송신기의 방법은, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 전송하는 과정과, 상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 수신기의 방법은, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 수신하는 과정과, 상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 마스터 노드의 장치는, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수를 바탕으로 간섭 정렬을 수행할 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고, 상기 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고 남는 디멘젼을 다수의 송수신 링크로 분배한 후, 상기 다수의 송수신 링크로 분배된 디멘젼을 바탕으로 간섭 정렬을 수행하지 않는 비간섭 정렬 디멘젼을 결정하고, 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기에 대한 채널 정보, 상기 간섭 정렬 디멘젼 및 상기 비간섭 정렬 디멘젼을 바탕으로 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기의 간섭 정렬을 위한 적어도 하나의 매트릭스를 결정하는 제어부와, 상기 결정된 적어도 하나의 매트릭스를 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기 중 적어도 하나로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 송신기의 장치는, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 전송하는 부분과, 상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 전송하는 부분으로 구성된 프리코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 수신기의 장치는, 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 수신하는 부분과, 상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 수신하는 부분으로 구성된 수신 빔포밍부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수가 서로 다른 환경의 무선통신 시스템에서 일부 공간 디멘젼으로 간섭 정렬을 수행하여 원하는 데이터 스트림을 송수신하고, 일부 공간 디멘젼으로 추가 데이터 스트림을 송수신하여 간섭을 제거함으로써, 시스템 전체적으로 더 많은 데이터 스트림을 송수신할 수 있어, 자원 사용률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 다중 안테나를 이용하는 세 링크 사이의 채널을 도시하는 도면,
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기에서 프리코더의 상세한 블럭 구성을 도시하는 도면,
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 수신기에서 수신 빔포머의 상세한 블럭 구성을 도시하는 도면,
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 블럭 구성을 도시하는 도면,
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 블럭 구성을 도시하는 도면, 및
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 간섭 정렬을 제어하는 노드의 절차를 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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 생략할 것이다. 또한, 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 발명에서는 송신 안테나 수와 수신 안테나 수가 서로 다른 환경의 무선통신 시스템에서 공간 정렬을 이용한 간섭 처리 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다. 이하 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 세 개의 송신기와 세 개의 수신기가 공존하는 무선통신 시스템을 예로 들어 설명하나, 이하 본 발명은 다수의 송신기와 다수의 수신기가 공존하는 무선통신 시스템에도 동일한 방식으로 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1은 다중 안테나를 이용하는 세 링크 사이의 채널을 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 세 개의 송신기 T1(101), T2(102), T3(103)와 세 개의 수신기 R1(111), R2(112), R3(113)가 공존하는 환경에서, 송신기 T1(101)과 수신기 R1(111), 송신기 T2(102)와 수신기 R2(112) 및 송신기 T3(103)과 수신기 R3(113)가 동시에 통신하는 경우를 가정한다. 여기서, 실선으로 도시된 링크는 각각의 송신기와 수신기 쌍의 통신링크에 대한 직접 채널을 의미하며, 점선으로 도시된 링크는 각각의 인접 송신기 및 인접 수신기에 대한 간섭 채널을 의미한다. 각각의 송신기의 안테나 수를 M이라 가정하고, 각각의 수신기의 안테나 수를 N이라 가정하면, j번째 송신기에서 i번째 수신기로의 채널은 Hj ,i라 할 수 있다. 이때, Hj ,i는 MxM 매트릭스이다.
송신기 안테나 수 M과 수신기 안테나 수 N이 동일한 경우, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 세 송수신기 간의 간섭을 정렬시킬 수 있다.
즉, 송신기의 i번째 사용자의 데이터 스트림을 위한 디멘젼을 di라 할 경우, di를 위한 프리코딩 매트릭스를 Vi라 한다. 이때 Vi는 M×di매트릭스이다. 이때, Vi는 데이터 벡터 Xi(di×1)와 프리코딩 매트릭스 Vi가 곱셈 연산되어 벡터 ViXi의 엘리먼트 각각이 송신기의 각 안테나에 인가된다. 또한, j번째 수신기는 수신 빔포머 Uj(dj×N)를 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 곱셈 연산하여, 원하는 di개의 데이터 스트림을 복원하기 위한 신호를 획득한다. 이때 하기 수학식 1이 성립하도록 하여, 송신기 i와 수신기 j간에 간섭 없이 통신을 수행할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1이 성립하는 경우, i번째 수신기의 빔포머 Uj를 통과한 신호는 하기 수학식 2와 같이, 다른 사용자로부터의 간섭이 없고, 잡음만 더해진 상태가 된다.
Figure pat00002
이와 같이, 간섭을 정렬하기 위해, 하기 수학식 3과 같이 프리코딩 매트릭스 Vi를 결정할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, d1 = d2 = d3 = M/2이고, V1의 M/2개의 칼럼 벡터는 매트릭스 E의 아이겐 벡터(eigen-vector) M개 중 임의로 결정한다. 수학식 3은 M이 짝수인 경우이고, M이 홀수인 경우에는, 공지된 Cadambe & Jafar의 논문에 기재된 바와 같이, 심벌 확장(extension)을 통해 두 심벌에 걸쳐 간섭 정렬을 수행하는 방식을 이용할 수 있다.
송신기 안테나 수 M과 수신기 안테나 수 N이 동일한 경우에는 상기 수학식 1 및 수학식 3을 이용하여, 세 송수신기 간에 간섭 정렬을 수행함으로써, i번째 송신기와 j번째 수신기 간에 간섭없이 통신을 수행할 수 있다.
그러나, 이하 본 발명에서는 M과 N이 서로 다른 수인 상황에서, 공간 정렬을 이용한 간섭 처리에 대해 설명한다.
송신기의 안테나 수 M과 수신기의 안테나 수 N이 서로 다른 경우, 본 발명에서는 마스터 노드가 송신기의 안테나 수 M과 수신기의 안테나 수 N을 고려하여, 간섭 정렬을 적용하여 전송할 데이터 스트림을 위한 간섭정렬 공간 디멘젼의 수를 결정하고, 간섭 정렬을 적용하지 않고 전송할 추가 데이터 스트림을 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼의 수를 결정한다. 여기서, 마스터 노드는 셀룰러 시스템에서 다수의 기지국들 중에서 마스터 역할을 하는 특정 기지국이거나, 다수의 기지국들과 유선으로 연결된 상위의 네트워크 제어기일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 마스터 노드는 다수의 송신기와 다수의 수신기 사이의 모든 채널 정보를 바탕으로, 각각의 수신기에서 간섭채널들이 간섭정렬 공간 디멘젼 중 일부 공간 디멘젼으로, 직접채널이 간섭 공간 디멘젼 중 다른 공간 디멘젼으로 정렬되도록 하고, 추가 데이터 스트림이 비간섭정렬 공간 디멘젼으로 정렬된 후 간섭이 제거되도록 하는, 송신 프리코더, 수신 빔포머 및 간섭 제거 매트릭스를 결정한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 송신기의 프리코더와 수신기의 빔포머 각각은 하기 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 간섭 정렬을 수행하는 부분과 간섭 정렬을 수행하지 않는 부분으로 구성될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기에서 프리코더의 상세한 블럭 구성을 도시하고 있고, 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 수신기에서 수신 빔포머의 상세한 블럭 구성을 도시하고 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 j번째 송신기의 프리코더는 도 2a에 도시된 바와 같이, 간섭 정렬이 적용되는 데이터 스트림을 위한 프리코더들 Vj(200)및 Pj(202)와, 간섭 정렬이 적용되지 않는 추가 데이터 스트림을 위한 프리코더 Pj'(204)로 구성된다. 따라서, j번째 송신기는 j번째 수신기로 송신하기 위한 심볼들 Xj를 간섭정렬 프리코더 Vj(200) 및 송신 프리코더 Pj(202)와 곱셈연산 하여, j번째 수신기로 전송한다. 이때 j번째 수신기 이외의 다른 수신기에 대해서는 간섭 정렬을 수행하여 다른 수신기의 디코딩에 영향을 미치지 않게 한다. 이에 따라, j번째 수신기는 Xj를 간섭없이 수신할 수 있다. 또한, j번째 송신기는 j번째 수신기로 송신하기 위한 추가적인 심볼들 Xj'를 비간섭정렬 프리코더 Pj'(204)와 곱셈 연산하여, j번째 수신기로 간섭이 정렬되지 않은 상태로 전송한다. 이 신호는 송신기와 수신기의 협력하에 수신기에서 간섭이 제거될 수 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 j번째 수신 빔포머는 도 2b에 도시된 바와 같이, 간섭 정렬이 적용되는 스트림을 위한 빔포머 Uj(210), 간섭 정렬이 적용되지 않는 추가 스트림을 위한 빔포머 Qi ,j(212), 간섭 제거를 위한 매트릭스 Ωj -1(214)로 구성될 수 있다. 따라서, j번째 수신기는 j번째 송신기로부터 수신되는 간섭 정렬된 신호(PjVjXj)를 간섭정렬 빔포머 Uj(210)와 곱셈연산 하고, j번째 송신기로부터 수신되는 간섭이 정렬되지 않은 신호(Pj'Xj')를 비간섭정렬 빔포머 Qj(212)와 곱셈연산 한다. 이후, 수신기는 두 곱셈 연산 결과를 간섭 제거기 Ωj -1 (214)와 곱셈연산 하여 추정벡터 Rj와 Rj'를 획득할 수 있다.
그러면, 이하에서는 송신기 안테나 수 M과 수신기 안테나 수 N에 따라, 간섭 정렬을 위한 공간 디멘젼의 수와 추가 데이터 스트림을 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼의 수를 결정하고, 송신 프리코더, 수신 빔포머 및 간섭 제거 매트릭스를 결정하는 방식에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 송신기 안테나 수 M이 수신기 안테나 수 N보다 큰 경우(M>N)에 대해 설명한다.
송신 안테나 수 M이 수신 안테나 수 N보다 큰 경우, N/2개의 디멘젼을 간섭채널을 정렬시킬 디멘젼으로 결정하고, N/2개의 디멘젼을 유효한 자기 신호 즉, 직접 채널을 위한 디멘젼으로 결정하면, M-N개의 디멘젼이 남게 된다. 따라서, 본 발명에서는 남는 디멘젼을 이용하여 네트워크 전체 즉, 세 송수신기 쌍에서 추가 데이터 스트림을 송수신할 수 있다. 그러나, 송신기에서 M-N개의 남는 디멘젼으로 추가 스트림을 전송할 경우, 수신기에서는 이 추가 데이터 스트림을 수신하기 위한 안테나가 부족하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 마스터 노드는 수신기의 N개의 안테나 디멘젼 중에서 J개의 디멘젼을 추가 데이터 스트림을 수신하기 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼으로 결정하고, 남은 (N-J)개의 디멘젼을 간섭 정렬을 위한 간섭정렬 공간 디멘젼으로 결정한다. 이때, 마스터 노드는 (N-J)개의 간섭정렬 공간 디멘젼 중에서 절반 즉, (N-J)/2개의 디멘젼을 간섭 채널을 정렬시킬 간섭 채널 디멘젼으로 결정하고, 다른 절반인 (N-J)/2개의 디멘젼을 유효한 자기 신호를 위한 직접 채널 디멘젼으로 결정한다. 즉, 간섭정렬 정렬이 이루어지는 실질적인 디멘젼은 (N-J)개가 되므로, 각 송신기는 (M-N+J)개의 여분의 안테나 디멘젼을 가진다. 본 발명에서는 이와 같은 여분의 디멘젼을 이용하여 간섭정렬이 적용되지 않는 신호를 전송한다. 예를 들어,(M-N+J)를 L이라 할 경우, L개의 추가 스트림은 임의의 송,수신기 쌍에서 사용될 수 있다. L 개의 추가 스트림은 전체 전송 스트림의 수를 최대화하기 위하여, T1(101)-R1(111) 링크, T2(102)-R2(112) 링크 및 T3(103)-R3(113) 링크 각각에서 균일하게 사용될 수 있다. 예를 들어, L=3인 경우에는 세 링크 각각이 추가 스트림을 1개씩 사용할 수 있고, L=4인 경우에는 하나의 링크에서 2개의 추가 스트림을 사용하고, 나머지 두 링크 각각이 추가 스트림을 1개씩 사용할 수 있다. 따라서, 마스터 노드는 T1(101)-R1(111) 링크, T2(102)-R2(112) 링크 및 T3(103)-R3(113) 링크 각각에 (a, b, c) 개의 추가 스트림을 분배할 수 있으며, 추가 스트림을 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼 J는 max(a,b,c)로 결정할 수 있다.
따라서, 도 2a를 참조하면, 심볼들 Xj'는 (a 혹은 b 혹은 c)×1의 칼럼벡터로 구성되며, 이 칼럼 벡터를 구성하는 각 심볼은 간섭이 정렬되지 않고 j번째 수신기로 전송된다. 또한, 심볼들 Xj는 (N-J)/2×1의 칼럼벡터이고, 이 칼럼 벡터를 구성하는 각 심볼은 j 번째 이외의 수신기에 대해 간섭 정렬이 수행된 상태로, j번째 수신기로 전송된다. 이에 따라, 도 2a에 도시된 바와 같은 송신기는 하기 수학식 4와 같은 신호를 송신한다.
Figure pat00004
상기와 같이, 간섭 정렬을 위한 디멘젼과 비간섭 정렬을 위한 디멘젼이 결정된 후, 마스터 노드는 송신기의 송신 프리코더, 수신기의 수신 빔포머 및 간섭 제거 매트릭스를 결정한다.
먼저, 마스터 노드는 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj를 임의의 값들을 앨리먼트로 가지는 (N-J)×N 매트릭스로 결정할 수 있으며, 랭크(rank)를 (N-J)로 한다. 이후, 마스터 노드는 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj의 로우들과 직교하는 로우를 가지는 (a 혹은 b 혹은 c)×N 형태의 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Qj를 결정한다. 만일, M 및 N이 미리 알려진 경우, 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj와 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Qj는 미리 설정되어 있을 수 있다. 또한, 마스터 노드는 다른 사용자의 비간섭정렬 디멘젼 J에 영향을 미치는 채널 매트릭스들의 로우들과 직교하는 임의의 엘리먼트를 칼럼으로 갖는 송신 프리코딩 매트릭스 Pj를 결정한다. 송신 프리코딩 매트릭스 Pj는 M×(N-J) 매트릭스이고, 랭크는 (N-J)이다. 예를 들어, 마스터 노드는 송신기 T2(102)에 대해, 비간섭정렬 디멘젼 J에 영향을 미치는 Q1H1 ,2와 Q3H3 ,2의 로우들과 직교하는 임의의 엘리먼트를 칼럼으로 갖는 송신 프리코딩 매트릭스 P2를 결정한다.
이후, 마스터 노드는 링크(Ri, Tj) 간의 유효 채널 매트릭스인 UiHi , jPj를 수학식 3의 Hi ,j대신 대입하여, V1,V2,V3를 결정한다. 이때, 유효 채널 매트릭스 UiHi,jPj는 (N-J)×(N-J)/2 매트릭스가 된다.
이후, 마스터 노드는 각 송신기에 대해, 해당 송신기가 다른 수신기에 미치는 실효 간섭 채널들의 칼럼들에 직교하는 칼럼들을 갖는 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'를 결정한다. 예를 들어, 송신기 T1(101)의 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'는, 송신기 T1(101)이 수신기 R2(112) 및 R3(113)에 미치는 실효 간섭 채널들(H2 ,1 +U2 +U2H2 ,1P1V1, H3 ,1 +U3 +U3H3 ,1P1V1, H2 ,1 +Q2 +Q2H2 ,2, 및 H3 ,1 +Q3 +Q3H3 ,3)의 칼럼들에 직교하는 칼럼들을 갖도록 결정한다. 송신기 T1(101), T2(102), T3(103) 각각에서 전송되는 추가 데이터 스트림을 각각 a, b, c라고 할 경우, 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'는 M ×(a 혹은 b 혹은 c) 매트릭스가 된다.
이후, 마스터 노드는 하기 수학식 5에 나타낸 바와 같이, 간섭 제거 매트릭스 Ωj -1을 결정한다.
Figure pat00005
마스터 노드는 이와 같이, 송신 프리코더들, 수신측 빔포머들 및 간섭 제거 매트릭스를 결정한 후, 이를 각각의 송신기 및 수신기로 전송한다.
다음으로, 송신 안테나 수 M이 수신기 안테나 수 N보다 작은 경우(M<N)에 대해 설명한다.
송신 안테나 수 M이 수신 안테나 수 N보다 작은 경우, N/2개의 디멘젼을 간섭채널을 정렬시킬 디멘젼으로 결정하고, N/2개의 디멘젼을 유효한 자기 신호 즉, 직접 채널을 위한 디멘젼으로 결정하면, M-N개의 디멘젼이 남게 된다. 따라서, 본 발명에서는 남는 디멘젼을 이용하여 네트워크 전체 즉, 세 송수신기 쌍에서 추가 데이터 스트림을 송수신할 수 있다. 그러나, 수신기에서 M-N개의 남는 디멘젼으로 추가 스트림을 수신할 경우, 송신기에서는 이 추가 데이터 스트림을 송신하기 위한 안테나가 부족하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 마스터 노드는 송신기의 M개의 안테나 디멘젼 중에서 J개의 디멘젼을 추가 데이터 스트림을 송신하기 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼으로 결정하고, 남은 (M-J)개의 디멘젼을 간섭 정렬을 위한 간섭정렬 공간 디멘젼으로 결정한다. 이때, 마스터 노드는 (M-J)개의 간섭정렬 공간 디멘젼 중에서 절반 즉, (M-J)/2개의 디멘젼을 간섭 채널을 정렬시킬 간섭 채널 디멘젼으로 결정하고, 다른 절반인 (M-J)/2개의 디멘젼을 유효한 자기 신호를 위한 직접 채널 디멘젼으로 결정한다. 즉, 간섭정렬 정렬이 이루어지는 실질적인 디멘젼은 (M-J)개가 되므로, 각 수신기는 (N-M+J)개의 여분의 안테나 디멘젼을 가진다. 본 발명에서는 이와 같은 여분의 디멘젼을 이용하여 간섭정렬이 적용되지 않는 신호를 송수신한다. 예를 들어,(N-M+J)를 L이라 할 경우, L개의 추가 스트림은 임의의 송,수신기 쌍에서 사용될 수 있다. L 개의 추가 스트림은 전체 전송 스트림의 수를 최대화하기 위하여, T1(101)-R1(111) 링크, T2(102)-R2(112) 링크 및 T3(103)-R3(113) 링크 각각에서 균일하게 사용될 수 있다. 예를 들어, L=3인 경우에는 세 링크 각각이 추가 스트림을 1개씩 사용할 수 있고, L=4인 경우에는 하나의 링크에서 2개의 추가 스트림을 사용하고, 나머지 두 링크 각각이 추가 스트림을 1개씩 사용할 수 있다. 따라서, 마스터 노드는 T1(101)-R1(111) 링크, T2(102)-R2(112) 링크 및 T3(103)-R3(113) 링크 각각에 (a, b, c) 개의 추가 스트림을 분배할 수 있으며, 추가 스트림을 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼 J는 max(a,b,c)로 결정할 수 있다.
따라서, 도 2a를 참조하면, 심볼들 Xj'는 (a 혹은 b 혹은 c)×1의 칼럼벡터로 구성되며, 이 칼럼 벡터를 구성하는 각 심볼은 간섭이 정렬되지 않고 j번째 수신기로 전송된다. 또한, 심볼들 Xj는 (M-J)/2×1의 칼럼벡터이고, 이 칼럼 벡터를 구성하는 각 심볼은 j 번째 이외의 수신기에 대해 간섭 정렬이 수행된 상태로, j번째 수신기로 전송된다. 이에 따라, 도 2a에 도시된 바와 같은 송신기는 하기 수학식 6와 같은 신호를 송신한다.
Figure pat00006
상기와 같이, 간섭 정렬을 위한 디멘젼과 비간섭 정렬을 위한 디멘젼이 결정된 후, 마스터 노드는 송신기의 송신 프리코더, 수신기의 수신 빔포머 및 간섭 제거 매트릭스를 결정한다.
먼저, 마스터 노드는 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj를 임의의 값들을 앨리먼트로 가지는 (M-J)×N 매트릭스로 결정할 수 있으며, 랭크(rank)를 (N-J)로 한다. 이후, 마스터 노드는 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj의 로우들과 직교하는 로우를 가지는 (N-M+J)×N 형태의 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Qj를 결정한다. 만일, M 및 N이 미리 알려진 경우, 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj와 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Qj는 미리 설정되어 있을 수 있다. 또한, 마스터 노드는 다른 사용자의 비간섭정렬 디멘젼 J에 영향을 미치는 채널 매트릭스들의 로우들과 직교하는 임의의 엘리먼트를 칼럼으로 갖는 송신 프리코딩 매트릭스 Pj를 결정한다. 송신 프리코딩 매트릭스 Pj는 M×(M-J) 매트릭스이고, 랭크는 (M-J)이다. 예를 들어, 마스터 노드는 송신기 T2(102)에 대해, 비간섭정렬 디멘젼 J에 영향을 미치는 Q1H1 ,2와 Q3H3 ,2의 로우들과 직교하는 임의의 엘리먼트를 칼럼으로 갖는 송신 프리코딩 매트릭스 P2를 결정한다.
이후, 마스터 노드는 링크(Ri, Tj) 간의 유효 채널 매트릭스인 UiHi , jPj를 수학식 3의 Hi ,j대신 대입하여, V1,V2,V3를 결정한다. 이때, 유효 채널 매트릭스 UiHi,jPj는 (M-J)×(M-J)/2 매트릭스가 된다.
이후, 마스터 노드는 각 송신기에 대해, 해당 송신기가 다른 수신기에 미치는 실효 간섭 채널들의 칼럼들에 직교하는 칼럼들을 갖는 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'를 결정한다. 예를 들어, 송신기 T1(101)의 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'는, 송신기 T1(101)이 수신기 R2(112) 및 R3(113)에 미치는 실효 간섭 채널들(H2 ,1 +U2 +U2H2 ,1P1V1, H3 ,1 +U3 +U3H3 ,1P1V1)의 칼럼들에 직교하는 칼럼들을 갖도록 결정한다. 송신기 T1(101), T2(102), T3(103) 각각에서 전송되는 추가 데이터 스트림을 각각 a, b, c라고 할 경우, 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'는 M ×(a 혹은 b 혹은 c) 매트릭스가 된다.
이후, 마스터 노드는 하기 수학식 7에 나타낸 바와 같이, 간섭 제거 매트릭스 Ωj -1을 결정한다.
Figure pat00007
마스터 노드는 이와 같이, 송신 프리코더들, 수신측 빔포머들 및 간섭 제거 매트릭스를 결정한 후, 이를 각각의 송신기 및 수신기로 전송한다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기의 블럭 구성을 도시하고 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 송신기는 제어부(300), 간섭정렬 정보 전송부(306), 채널정보 수집부(308), 다수의 부호화기들(310-1 내지 310-N), 다수의 변조기들(312-1 내지 312-N), 프리코더(314), 다수의 IFFT기(316-1 내지 316-N), 다수의 덧셈기(318-1 내지 318-N), 다수의 안테나(320-1 내지 320-N)을 포함하여 구성된다.
제어부(300)는 송신기의 전반적인 동작을 제어 및 처리하기 위한 기능을 제어한다. 본 발명에 따라 제어부(300)는 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬을 적용할 전송할 데이터 스트림을 전송하고, 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬을 적용하지 않고 전송할 추가 데이터 스트림을 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 특히, 해당 송신기가 마스터 노드로 동작하는 경우, 제어부(300)는 채널 정보 수집부(308)로부터 모든 채널 정보를 획득한 후, 간섭 정렬 결정부(302)를 통해 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수를 고려하여 간섭정렬 디멘젼 및 비간섭정렬 디멘젼을 결정하고, 이를 위해 필요한 송신기의 프리코더들, 수신기의 빔포머들 및 간섭 정렬 제거 매트릭스를 결정한다. 이후, 제어부(300)는 간섭 정렬 정보 전송부(306)를 통해 간섭 정렬 결정부(302)에서 결정된 정보들을 해당 송신기 혹은 수신기로 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
반면, 해당 송신기가 마스터 노드로 동작하지 않는 경우, 제어부(300)는 프리코더 설정부(304)를 통해 마스터 노드로부터 간섭 정렬을 위해 필요한 정보들을 수신하고, 프리코더(314)를 설정하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
간섭정렬 정보 전송부(306)는 제어부(300)의 제어에 따라 간섭 정렬을 위해 필요한 정보들, 즉, 간섭정렬 디멘젼, 비간섭정렬 디멘젼, 각 송신기의 프리코더들, 각 수신기의 빔포머들 및 간섭 정렬 제거 매트릭스를 해당 송신기 및 수신기로 전송한다. 이때, 간섭정렬 정보 전송부(306)는 유선 혹은 무선으로 간섭 정렬을 위해 필요한 정보들을 각각의 송신기 및 수신기로 전송할 수 있다.
채널 정보 수집부(308)는 제어부(300)의 제어에 따라 네트워크를 구성하는 모든 송수신기 간의 채널 정보를 획득한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 세 개의 송수신기 쌍이 통신하는 환경에서, 세 송수신기 간에 유효한 직접 채널 및 간섭 채널에 대한 정보를 모두 획득한다. 이러한 채널 정보는, 다수의 송신기와 수신기에서 측정된 후 유선 혹은 무선으로 수신될 수 있다.
다수의 부호화기(310-1 내지 310-N) 각각은 자신과 대응되는 안테나를 통해 송신될 데이터를 부호화한다. 다수의 변조기(312-1 내지 312-N) 각각은 자신과 대응되는 안테나를 통해 송신될 부호화된 데이터를 변조함으로써, 복소 심벌(complex symbol)들로 변환한다.
프리코더(310)는 제어부(300)의 제어에 따라 미리 설정된 프리코딩 매트릭스들을 이용하여 각 스트림을 통해 송신되는 신호를 처리한다. 프리코더(310)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 간섭 정렬이 적용되는 데이터 스트림을 위한 프리코더들 Vj(200)및 Pj(202)와, 간섭 정렬이 적용되지 않는 추가 데이터 스트림을 위한 프리코더 Pj'(204)로 구성된다. 이에 따라, j번째 송신기의 프리코더(310)는 다수의 변조기들(312-1 내지 312-N) 중에서 간섭정렬 디멘젼에 대응하는 변조기들로부터 j번째 수신기로 송신하기 위한 심볼들 Xj를 입력받고, 입력된 심볼들 Xj를 간섭정렬 프리코더 Vj(200) 및 송신 프리코더 Pj(202)와 곱셈연산 하여 출력한다. 이를 통해 해당 심볼들이 j번째 수신기 이외의 다른 수신기에 대해서는 간섭 정렬을 수행하여 다른 수신기의 디코딩에 영향을 미치지 않게 된다. 또한, j번째 송신기의 프리코더(310)는 다수의 변조기들(312-1 내지 312-N) 중에서 비간섭정렬 디멘젼에 대응하는 변조기들로부터 j번째 수신기로 송신하기 위한 추가적인 심볼들 Xj'를 입력받고, 입력된 심볼들 Xj'를 비간섭정렬 프리코더 Pj'(204)와 곱셈 연산하여, j번째 수신기로 간섭이 정렬되지 않은 상태로 전송한다. 이 신호는 송신기와 수신기의 협력하에 수신기에서 간섭이 제거될 수 있다.
다수의 IFFT기(316-1 내지 316-N) 각각은 프리코더(314)로부터 제공되는 신호들을 IFFT(Invese Fast Fourier Transform) 연산하여 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다. 이후, 다수의 덧셈기(318-1 내지 318-N)는 다수의 IFFT기(316-1 내지 316-N)로부의 신호를 덧셈연산하고, 다수의 안테나(320-1 내지 320-N)로 출력한다. 다수의 안테나(320-1 내지 320-N)는 해당 신호를 수신기로 송신한다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 수신기의 블럭 구성을 도시하고 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 수신기는 다수의 안테나(350-1 내지 350-N), 다수의 덧셈기(352-1 내지 354-N), 다수의 FFT기(354-1 내지 354-N), 수신 빔포밍부(356), 다수의 복조기들(358-1 내지 358-N), 다수의 복호화기들(360-1 내지 360-N), 제어부(370), 간섭정렬 정보 전송부(376) 및 채널정보 수집부(378)를 포함하여 구성된다.
다수의 안테나들(350-1 내지 350-N)을 통해 수신되는 신호들은 다수의 덧셈기(352-1 내지 352-N)에서 덧셈 연산되고, 다수의 FFT기(354-1 내지 354-N)로 출력된다. 다수의 FFT기(354-1 내지 354-N) 각각은 다수의 덧셈기(352-1 내지 352-N)로부터 제공되는 신호들을 FFT(Invese Fast Fourier Transform) 연산하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.
수신 빔포밍부(356)는 제어부(370)의 제어에 따라 미리 설정된 빔포밍 매트릭스들을 이용하여 각 스트림을 통해 수신되는 신호를 처리한다. 수신 빔포밍부(356)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 간섭 정렬이 적용되는 스트림을 위한 수신 빔포머 Uj(210), 간섭 정렬이 적용되지 않는 추가 스트림을 위한 빔포머 Qi ,j(212), 간섭 제거를 위한 매트릭스 Ωj -1(214)로 구성된다. 이에 따라, j번째 수신기의 수신 빔포머(356)는 j번째 송신기로부터 수신되는 간섭 정렬된 신호(PjVjXj)를 간섭정렬 빔포머 Uj(210)와 곱셈연산 하고, j번째 송신기로부터 수신되는 간섭이 정렬되지 않은 신호(Pj'Xj')를 비간섭정렬 빔포머 Qj(212)와 곱셈연산 한다. 이후, 수신 빔포밍부(356)는 간섭정렬 빔포머 Uj(210)의 곱셈 연산 결과와 비간섭정렬 빔포머 Qj(212)의 곱셈연산 결과에 간섭제거기 Ωj -1 (214)와 곱셈연산 하여 Xj와 Xj'에 대한 추정벡터 Rj와 Rj'를 획득한다.
다수의 복조기(358-1 내지 358-N) 각각은 수신 빔포밍부(356)로부터 제공되는 추정벡터를 복조하고, 다수의 복호화기(360-1 내지 360-N) 각각은 복조된 데이터를 복호화하여, 제어부(370)로 출력한다.
제어부(370)는 수신기의 전반적인 동작을 제어 및 처리하기 위한 기능을 제어한다. 본 발명에 따라 제어부(370)는 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 적용된 데이터 스트림을 수신하고, 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 적용되지 않고 전송된 추가 데이터 스트림을 수신하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 특히, 해당 수신기가 마스터 노드로 동작하는 경우, 제어부(370)는 채널 정보 수집부(370)로부터 모든 채널 정보를 획득한 후, 간섭 정렬 결정부(372)를 통해 송신기의 안테나 수와 수신기의 안테나 수를 고려하여 간섭정렬 디멘젼 및 비간섭정렬 디멘젼을 결정하고, 이를 위해 필요한 송신기의 프리코더들, 수신기의 빔포머들 및 간섭 정렬 제거 매트릭스를 결정한다. 이후, 제어부(370)는 간섭 정렬 정보 전송부(378)를 통해 간섭 정렬 결정부(372)에서 결정된 정보들을 해당 송신기 혹은 수신기로 전송하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
반면, 해당 수신기가 마스터 노드로 동작하지 않는 경우, 제어부(370)는 빔포머 설정부(374)를 통해 마스터 노드로부터 간섭 정렬을 위해 필요한 정보들을 수신하고, 수신 빔포밍부(356)를 설정하기 위한 기능을 제어 및 처리한다.
간섭정렬 정보 전송부(378)는 제어부(370)의 제어에 따라 간섭 정렬을 위해 필요한 정보들, 즉, 간섭정렬 디멘젼, 비간섭정렬 디멘젼, 각 송신기의 프리코더들, 각 수신기의 빔포머들 및 간섭 정렬 제거 매트릭스를 해당 송신기 및 수신기로 전송한다. 이때, 간섭정렬 정보 전송부(378)는 유선 혹은 무선으로 간섭 정렬을 위해 필요한 정보들을 각각의 송신기 및 수신기로 전송할 수 있다.
채널 정보 수집부(376)는 제어부(370)의 제어에 따라 네트워크를 구성하는 모든 송수신기 간의 채널 정보를 획득한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 세 개의 송수신기 쌍이 통신하는 환경에서, 세 송수신기 간에 유효한 직접 채널 및 간섭 채널에 대한 정보를 모두 획득한다. 이러한 채널 정보는, 다수의 송신기와 수신기에서 측정된 후 유선 혹은 무선으로 수신될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 간섭 정렬을 제어하는 마스터 노드의 절차를 도시하고 있다. 여기서, 마스터 노드는 도 1에 도시된 세 개의 송신기와 세 개의 수신기 중 어느 하나의 노드일 수 있으며, 상위의 네트워크 제어기일 수 있다. 하기 도 4는 설명의 편의를 위해 송신 안테나 수 M인 수신 안테나 수 N보다 큰 경우를 가정하여 설명하나, 송신 안테나 수 M이 수신 안테나 수 N보다 작은 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 마스터 노드는 401단계에서 다수의 송신기와 다수의 수신기 사이의 모든 채널 정보를 획득한다. 즉, 마스터 노드는 도 1에 도시된 바와 같은 세 개의 송수신기 쌍이 통신하는 환경에서, 세 송수신기 간에 유효한 직접 채널 및 간섭 채널에 대한 정보를 모두 획득한다. 이러한 채널 정보는, 다수의 송신기와 수신기에서 측정된 후 마스터 노드로 전달될 수 있다.
이후, 마스터 노드는 403단계에서 송신기 안테나 수와 수신기 안테나 수를 바탕으로 간섭 정렬을 수행할 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고, 405단계로 진행하여 송신기 안테나 수, 수신기 안테나 수 및 간섭 정렬 디멘젼을 바탕으로 추가 스트림을 위한 디멘젼 즉, 비간섭 정렬 디멘젼을 결정한다. 예를 들어, 송신기 안테나 수 M이 수신기 안테나 수 N보다 클 경우, 마스터 노드는 수신기의 N개의 안테나 디멘젼 중에서 J개의 디멘젼을 추가 데이터 스트림을 수신하기 위한 비간섭정렬 공간 디멘젼으로 결정하고, 남은 (N-J)개의 디멘젼을 간섭 정렬을 위한 간섭정렬 공간 디멘젼으로 결정한다. 이때, 마스터 노드는 (N-J)개의 간섭정렬 공간 디멘젼 중에서 절반 즉, (N-J)/2개의 디멘젼을 간섭 채널을 정렬시킬 간섭 채널 디멘젼으로 결정하고, 다른 절반인 (N-J)/2개의 디멘젼을 유효한 자기 신호를 위한 직접 채널 디멘젼으로 결정한다. 여기서, 마스터 노드는 (M-N+J) 개의 디멘젼을 T1(101)-R1(111) 링크, T2(102)-R2(112) 링크 및 T3(103)-R3(113) 링크 각각에 대해 (a, b, c)개로 균일하게 분배하고, max(a,b,c)를 비간섭정렬 공간 디멘젼 J로 결정할 수 있다.
이후, 마스터 노드는 407단계에서 간섭정렬 수신 빔포머 Uj와 Qj 및 송신 프리코더 Pj를 결정한다. 예를 들어, 마스터 노드는 임의의 값들을 앨리먼트로 가지는 (N-J)×N 형태의 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj를 결정하고, 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj의 로우들과 직교하는 로우를 가지는 (a 혹은 b 혹은 c)×N 형태의 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Qj를 결정한 후, 각 송신기에 대해, 비간섭정렬 디멘젼 J에 영향을 미치는 채널 매트릭스들의 로우들과 직교하는 임의의 엘리먼트를 칼럼으로 갖는 M×(N-J) 형태의 송신 프리코딩 매트릭스 Pj를 결정한다. 만일, M 및 N이 미리 알려진 경우, 간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Uj와 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스 Qj는 미리 설정되어 있을 수 있다.
이후, 마스터 노드는 409단계에서 실효 채널 정보를 바탕으로 간섭정렬 프리코더 Vi를 결정하고, 411단계에서 실효 간섭 채널 정보를 바탕으로 비간섭정렬 프리코더 Pj'를 결정한다. 예를 들어, 마스터 노드는 링크(Ri, Tj) 간의 유효 채널 매트릭스인 UiHi , jPj를 수학식 3의 Hi ,j대신 대입하여, V1,V2,V3를 결정한 후, 해당 송신기가 다른 수신기에 미치는 실효 간섭 채널들의 칼럼들에 직교하는 칼럼들을 갖는 M ×(a 혹은 b 혹은 c) 형태의 비간섭정렬 프리코딩 매트릭스 Pj'를 결정한다.
이후, 마스터 노드는 413단계로 진행하여 407단계 내지 411단계에서 결정된 송신 프리코더들 및 수신 빔포머들을 바탕으로 간섭 제거 매트릭스 Ωj -1을 결정한다. 예를 들어, 마스터 노드는 수학식 5에 나타낸 바와 같이, 간섭 제거 매트릭스 Ωj -1을 결정한다.
이후, 마스터 노드는 415단계로 진행하여 407단계 내지 413단계에서 결정한 각 송신기의 프리코더 및 수신기의 빔포머 및 간섭 제거 매트릭스를 해당 송수신 노드로 전송하고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
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 (22)

  1. 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 마스터 노드의 방법에 있어서,
    다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수를 바탕으로 간섭 정렬을 수행할 간섭 정렬 디멘젼을 결정하는 과정과,
    상기 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고 남는 디멘젼을 다수의 송수신 링크로 분배하는 과정과,
    상기 다수의 송수신 링크로 분배된 디멘젼을 바탕으로 간섭 정렬을 수행하지 않는 비간섭 정렬 디멘젼을 결정하는 과정과,
    상기 다수의 송신기와 다수의 수신기에 대한 채널 정보, 상기 간섭 정렬 디멘젼 및 상기 비간섭 정렬 디멘젼을 바탕으로 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기의 간섭 정렬을 위한 적어도 하나의 매트릭스를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 적어도 하나의 매트릭스를 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기 중 적어도 하나로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 간섭 정렬 디멘젼은, 간섭 채널을 정렬시킬 간섭 채널 디멘젼과, 유효한 자기 신호를 위한 직접 채널 디멘젼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 매트릭스는, 송신기의 간섭정렬을 위한 제 1 프리코딩 매트릭스, 송신기의 간섭정렬을 위한 제 2 프리코딩 매트릭스, 송신기의 비간섭정렬을 위한 프리코딩 매트릭스, 수신기의 간섭정렬을 위한 빔포밍 매트릭스, 수신기의 비간섭정렬을 위한 수신 빔포밍 매트릭스, 수신기의 간섭 제거 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 매트릭스를 결정하는 과정은,
    임의의 값들을 앨리먼트로 갖는 상기 간섭정렬 빔포밍 매트릭스를 결정하는 과정과,
    상기 간섭정렬 빔포밍 매트릭스의 로우들과 직교하는 로우를 갖는 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스를 결정하는 과정과,
    상기 비간섭정렬 디멘젼에 영향을 미치는 채널 매트릭스들의 로우들과 직교하는 임의의 앨리먼트를 칼럼으로 갖는 상기 제 2 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정과,
    실효 채널 정보를 바탕으로 상기 제 2 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정과,
    실효 간섭 채널 정보를 바탕으로 상기 비간섭정렬을 위한 프리코딩 매트릭스를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 매트릭스들을 바탕으로 상기 간섭 제거 매트릭스를 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 마스터 노드는, 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기 중 어느 하나의 노드이거나, 상위 네트워크 제어 노드인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 송신기의 방법에 있어서,
    다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 전송하는 과정과,
    상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 획득하는 과정과,
    상기 획득된 적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 이용하여 상기 송신기의 프리코더를 설정하는 과정을 더 포함하며,
    상기 프리코더를 이용하여 상기 간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 전송하고, 상기 비간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬을 수행한 데이터 스트림을 전송하는 과정은,
    상기 프리코더를 이용하여 간섭정렬 심볼에 상기 미리 설정된 간섭정렬을 위한 제 1 프리코딩 매트릭스 및 제 2 프리코딩 매트릭스를 곱셈하여 출력하는 과정과,
    상기 프리코더를 이용하여 비간섭정렬 심볼에 상기 미리 설정된 비간섭정렬을 위한 프리코딩 매트릭스를 곱셈하여 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 수신기의 방법에 있어서,
    다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 수신하는 과정과,
    상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 획득하는 과정과,
    상기 획득된 적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 이용하여 상기 수신기의 빔포머를 설정하는 과정을 더 포함하며,
    상기 빔포머를 이용하여 상기 간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 수신하고, 상기 비간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 수신하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 빔포머를 이용하여 상기 추가 데이터 스트림의 간섭을 제거하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 마스터 노드의 장치에 있어서,
    다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수를 바탕으로 간섭 정렬을 수행할 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고, 상기 간섭 정렬 디멘젼을 결정하고 남는 디멘젼을 다수의 송수신 링크로 분배한 후, 상기 다수의 송수신 링크로 분배된 디멘젼을 바탕으로 간섭 정렬을 수행하지 않는 비간섭 정렬 디멘젼을 결정하고, 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기에 대한 채널 정보, 상기 간섭 정렬 디멘젼 및 상기 비간섭 정렬 디멘젼을 바탕으로 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기의 간섭 정렬을 위한 적어도 하나의 매트릭스를 결정하는 제어부와,
    상기 결정된 적어도 하나의 매트릭스를 상기 다수의 송신기와 다수의 수신기 중 적어도 하나로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 간섭 정렬 디멘젼은, 간섭 채널을 정렬시킬 간섭 채널 디멘젼과, 유효한 자기 신호를 위한 직접 채널 디멘젼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 매트릭스는, 송신기의 간섭정렬을 위한 제 1 프리코딩 매트릭스, 송신기의 간섭정렬을 위한 제 2 프리코딩 매트릭스, 송신기의 비간섭정렬을 위한 프리코딩 매트릭스, 수신기의 간섭정렬을 위한 빔포밍 매트릭스, 수신기의 비간섭정렬을 위한 수신 빔포밍 매트릭스, 수신기의 간섭 제거 매트릭스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는, 임의의 값들을 앨리먼트로 갖는 상기 간섭정렬 빔포밍 매트릭스를 결정하고, 상기 간섭정렬 빔포밍 매트릭스의 로우들과 직교하는 로우를 갖는 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스를 결정하고, 상기 비간섭정렬 디멘젼에 영향을 미치는 채널 매트릭스들의 로우들과 직교하는 임의의 앨리먼트를 칼럼으로 갖는 상기 제 2 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 실효 채널 정보를 바탕으로 상기 제 2 프리코딩 매트릭스를 결정한 후, 실효 간섭 채널 정보를 바탕으로 상기 비간섭정렬을 위한 프리코딩 매트릭스를 결정하고, 상기 결정된 매트릭스들을 바탕으로 상기 간섭 제거 매트릭스를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 마스터 노드는, 상기 다수의 송신기와 상기 다수의 수신기 중 어느 하나의 노드이거나, 상위 네트워크 제어 노드인 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 송신기의 장치에 있어서,
    다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 전송하는 부분과, 상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 전송하는 부분으로 구성된 프리코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는, 적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 획득하고, 획득된 적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 이용하여 상기 송신기의 프리코더를 설정하며,
    상기 프리코더는, 상기 간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 전송하고, 상기 비간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 프리코더는, 간섭정렬 심볼에 상기 미리 설정된 간섭정렬을 위한 제 1 프리코딩 매트릭스 및 제 2 프리코딩 매트릭스를 곱셈하여 출력하고, 상기 프리코더를 이용하여 비간섭정렬 심볼에 상기 미리 설정된 비간섭정렬을 위한 프리코딩 매트릭스를 곱셈하여 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 무선통신 시스템에서 간섭처리를 위한 수신기의 장치에 있어서,
    다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 수신하는 부분과, 상기 다수의 송신기의 안테나 수와 다수의 수신기의 안테나 수에 따라 미리 결정된 비간섭정렬 디멘젼을 이용하여 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 수신하는 부분으로 구성된 수신 빔포밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제어부는, 적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 적어도 하나의 매트릭스에 대한 정보를 이용하여 상기 수신 빔포머를 설정하며,
    상기 빔포머는, 상기 제어부의 제어에 의해 설정된 간섭정렬 빔포밍 매트릭스를 이용하여 상기 간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행된 데이터 스트림을 수신하고, 상기 제어부의 제어에 의해 설정된 비간섭정렬 빔포밍 매트릭스를 이용하여 비간섭정렬 디멘젼으로 간섭 정렬이 수행되지 않은 추가 데이터 스트림을 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 빔포머는, 상기 제어부의 제어에 의해 설정된 간섭 제거 매트릭스를 이용하여 상기 추가 데이터 스트림의 간섭을 제거하는 것을 특징으로 하는 장치.
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CN111988248A (zh) * 2019-11-15 2020-11-24 郑州轻工业大学 一种基于干扰通信对信息交互机制的接收方法及其装置
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