KR20150073739A - 기회적 하향링크 간섭 정렬 - Google Patents

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KR20150073739A
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정방철
신원용
양현종
박재준
임광재
차재선
김은경
이현
장성철
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경상대학교산학협력단
한국전자통신연구원
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Abstract

간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 전송하는 통신 시스템이 개시된다. 개시된 통신 시스템은 단말기 및 기지국을 포함한다. 개시된 기지국은 셀내 간섭이 최소화는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 전송하고, 개시된 단말기는 셀간 간섭이 최소화되는 수신 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 수신한다. 기지국은 레퍼런스 빔포밍 행렬에 대한 정보를 단말기로 전송하고, 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 파일럿 신호를 단말기로 전송한다. 단말기는 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 유효 채널을 추정하고, 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기를 산출할 수 있다.

Description

기회적 하향링크 간섭 정렬{OPPORTUNISTIC DOWNLINK INTERFERENCE ALIGNMENT}
하기의 실시예들은 이동통신 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 간섭 정렬 기법에 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.
하기의 실시예들의 목적은 다운링크의 간섭을 최소화하여 단말기로 데이터를 전송하는 것이다.
예시적 실시예에 따르면, 간섭 정렬 기법을 이용하여 서빙 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단말기에 있어서, 상기 서빙 기지국에 인접한 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기를 산출하는 간섭 신호 세기 산출부, 상기 산출된 간섭 신호의 세기를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 전송부 및 상기 단말기가 상기 간섭 신호의 세기에 기반하여 데이터 수신 단말기로 선택된 경우에, 상기 서빙 기지국으로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 수신부를 포함하는 단말기가 제공된다.
여기서, 상기 수신부는 복수의 단말기 안테나 및 상기 각 단말기 안테나 각각에 원소가 대응되는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호를 수신할 수 있다.
그리고, 상기 수신 빔포밍 벡터는 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정될 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 간섭 기지국으로부터 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 간섭 신호를 수신하고, 상기 전송 빔포밍된 간섭 신호를 이용하여 상기 간섭 신호의 세기를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 간섭 신호의 세기는 상기 서빙 기지국에 접속된 제2 단말기로부터 전송된 제2 간섭 신호의 세기와 비교되고, 그 비교 결과에 따라서 상기 단말기는 상기 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
그리고, 상기 간섭 신호의 세기가 상기 제2 간섭 신호의 세기 보다 더 작은 값인 경우에 상기 단말기는 상기 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
또한, 상기 서빙 기지국에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나로부터 상기 단말기의 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 추정하는 유효 채널 추정부를 더 포함하고, 상기 전송부는 상기 유효 채널을 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 단말기는 상기 유효 채널을 추가적으로 고려하여 상기 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
여기서, 상기 수신부는 상기 서빙 기지국으로부터 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 수신하고, 상기 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 이용하여 상기 유효 채널을 추정할 수 있다.
그리고, 상기 수신부는 상기 서빙 셀내 간섭이 최소화되도록 결정되는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 데이터를 수신할 수 있다.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 서빙 기지국에 인접한 간섭 기지국으로부터 복수의 단말기들이 수신한 간섭 신호의 세기를 상기 단말기들로부터 수신하는 수신부, 상기 간섭 신호의 세기에 기반하여 상기 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택하는 데이터 수신 단말기 선택부 및 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 상기 데이터 수신 단말기로 전송하는 전송부를 포함하는 서빙 기지국이 제공된다.
여기서, 상기 전송부는 상기 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 파일럿 신호를 상기 단말기들로 전송하고, 상기 수신부는 상기 전송된 파일럿 신호를 이용하여 추정된 상기 서빙 기지국에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나로부터 상기 각각의 단말기들의 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 수신하고, 상기 데이터 수신 단말기 선택부는 상기 유효 채널을 추가적으로 고려하여 상기 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
그리고, 상기 간섭 신호의 세기는 상기 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 간섭 기지국으로부터 상기 단말기들로 전송된 간섭 신호에 기반하여 산출된 것일 수 있다.
또한, 상기 간섭 신호는 상기 각 단말기의 복수의 단말기 안테나 및 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정되고, 상기 각 단말기 안테나 각각에 원소가 대응되는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 단말기에서 수신될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 수신 단말기 선택부는 상기 간섭 신호의 세기가 작은 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
그리고, 상기 전송부는 상기 서빙 셀내 간섭이 최소화되도록 결정되는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 간섭 정렬 기법을 이용하여 서빙 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단말기의 동작 방법에 있어서, 상기 서빙 기지국에 인접한 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기를 산출하는 단계, 상기 산출된 간섭 신호의 세기를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계 및 상기 단말기가 상기 간섭 신호의 세기에 기반하여 데이터 수신 단말기로 선택된 경우에, 상기 서빙 기지국으로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 단말기의 동작 방법이 제공된다.
여기서, 상기 산출하는 단계는 복수의 단말기 안테나 및 상기 각 단말기 안테나 각각에 원소가 대응되는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호를 수신할 수 있다.
그리고, 상기 수신 빔포밍 벡터는 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정될 수 있다.
또한, 상기 산출하는 단계는 상기 간섭 기지국으로부터 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 간섭 신호를 수신하고, 상기 전송 빔포밍된 간섭 신호를 이용하여 상기 간섭 신호의 세기를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 간섭 신호의 세기는 상기 서빙 기지국에 접속된 제2 단말기로부터 전송된 제2 간섭 신호의 세기와 비교되고, 그 비교 결과에 따라서 상기 단말기는 상기 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
그리고, 상기 간섭 신호의 세기가 상기 제2 간섭 신호의 세기 보다 더 작은 값인 경우에 상기 단말기는 상기 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
또한, 상기 서빙 기지국에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나로부터 상기 단말기의 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 추정하는 단계를 더 포함하고, 상기 전송하는 단계는 상기 유효 채널을 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 단말기는 상기 유효 채널을 추가적으로 고려하여 상기 데이터 수신 단말기로 선택되는 단말기의 동작 방법이 제공된다.
여기서, 상기 서빙 기지국으로부터 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 유효 채널을 수신하는 단계는 상기 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 이용하여 상기 유효 채널을 추정하는 단말기의 동작 방법이 제공된다.
그리고, 상기 수신하는 단계는 상기 서빙 셀내 간섭이 최소화되도록 결정되는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 데이터를 수신할 수 있다.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 서빙 기지국에 인접한 간섭 기지국으로부터 복수의 단말기들이 수신한 간섭 신호의 세기를 상기 단말기들로부터 수신하는 단계, 상기 간섭 신호의 세기에 기반하여 상기 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택하는 단계 및 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 상기 데이터 수신 단말기로 전송하는 단계를 포함하는 서빙 기지국의 동작 방법이 제공된다.
여기서, 상기 전송하는 단계는 상기 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 파일럿 신호를 상기 단말기들로 전송하고, 상기 수신하는 단계는 상기 전송된 파일럿 신호를 이용하여 추정된 상기 서빙 기지국에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나로부터 상기 각각의 단말기들의 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 수신하고, 상기 선택하는 단계는 상기 유효 채널을 추가적으로 고려하여 상기 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
그리고, 상기 간섭 신호의 세기는 상기 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 간섭 기지국으로부터 상기 단말기들로 전송된 간섭 신호에 기반하여 산출될 수 있다.
또한, 상기 간섭 신호는 상기 각 단말기의 복수의 단말기 안테나 및 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정되고, 상기 각 단말기 안테나 각각에 원소가 대응되는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 단말기에서 수신될 수 있다.
여기서, 상기 선택하는 단계는 상기 간섭 신호의 세기가 작은 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
그리고, 상기 전송하는 단계 상기 서빙 셀내 간섭이 최소화되도록 결정되는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 데이터를 전송할 수 있다.
하기의 실시예에 따르면, 다운링크의 간섭을 최소화하여 단말기로 데이터를 전송할 수 있다.
도 1은 간섭 정렬 기법의 일례를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 예시적 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 예시적 실시예에 따른 단말기의 동작 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
도 7은 예시적 실시예에 따른 기지국의 동작 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 간섭 정렬 기법의 일례를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1은 다수의 기지국(110, 120, 130)과 다수의 단말(160, 170, 180)을 포함하는 통신 네트워크 또는 통신 시스템을 보여준다. 기지국(110)은 단말(160)로 신호를 전송하는 쌍을 이루며, 마찬가지로 기지국(120) 및 기지국(130)은 각각 단말(170) 및 단말(180)로 신호를 전송하는 쌍을 이룬다.
각 기지국에서 전송된 신호는 목적한 단말 이외에 다른 단말로도 전송될 수 있고, 도 1은 이러한 상황의 일예를 보여주고 있다. 기지국(110)을 예로 들면, 전송된 신호는 목적한(designated) 단말(160)이 수신할 뿐만 아니라, 목적하지 않은(undesignated) 단말(170, 180)이 수신할 수 있다. 단말(160)의 입장에서 보면, 기지국(110)에서 전송된 원하는(desired) 신호와 함께, 기지국(120) 및 기지국(130)으로부터 전송된 원하지 않는(undesired) 신호를 수신한다. 이와 같이, 각 단말이 수신하는 신호 중에서 원하는 신호를 데이터 신호라고 하고, 원하지 않는 신호를 간섭 신호라고 할 수 있다. 또한 단말(160, 170, 180) 각각에 대해 데이터 신호를 전송하는 기지국을 전송 기지국, 간섭 신호를 전송하는 기지국을 간섭 기지국이라고 할 수 있다. 도 1의 단말(160)을 예로 들면, 기지국(110)이 전송 기지국이며, 기지국(120, 130)이 간섭 기지국이 된다.
각 기지국은 전송하는 신호를 제어하여 각 단말에서 간섭 신호의 영향을 감소시킬 수 있다. 각 기지국과 각 단말 간의 채널의 상태에 기반하여, 전송하는 신호를 제어할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에 따르면, 기지국(110)이 전송한 신호
Figure pat00001
(111)의 위상은 기지국(110)과 단말(160) 간의 채널(131)을 경유하면서 변한다. 단말(160)은 신호
Figure pat00002
가 채널(131)을 거치며 위상 변경된 주 신호
Figure pat00003
Figure pat00004
(161)를 수신한다. 이와 더불어, 단말(160)은 기지국(120)이 전송한 신호
Figure pat00005
가 채널(141)을 거치며 위상 변경된 간섭 신호
Figure pat00006
Figure pat00007
(162) 및 기지국(130)이 전송한 신호
Figure pat00008
가 채널(151)에 의하여 위상 변경된 간섭 신호
Figure pat00009
Figure pat00010
(163)를 수신한다. 이 경우, 간섭 신호
Figure pat00011
Figure pat00012
(162) 및 간섭 신호
Figure pat00013
Figure pat00014
(163)로 인해 단말(160)에서의 주 신호
Figure pat00015
Figure pat00016
(161) 수신 효율이 열화될 수 있다. 마찬가지로, 단말(170)에서는 간섭 신호
Figure pat00017
Figure pat00018
(171) 및 간섭 신호
Figure pat00019
Figure pat00020
(173)로 인해 주 신호
Figure pat00021
Figure pat00022
(172)의 수신이 열화될 수 있으며, 단말(180)에서는 간섭 신호
Figure pat00023
Figure pat00024
(181) 및
Figure pat00025
Figure pat00026
(182)로 인해 주 신호
Figure pat00027
Figure pat00028
(183)의 수신이 열화될 수 있다. 이러한 수신 효율 열화를 감소 또는 제거하기 위하여, 각 기지국은 전송하는 신호를 제어할 수 있다.
도 1의 실시예에서, 각 단말(160, 170, 180)은 각 기지국(110, 120, 130)과의 채널 상태를 추정하고, 추정된 채널 상태를 기지국으로 보고할 수 있다. 즉, 단말(160)은 기지국(110)과의 채널 상태(131), 기지국(120)과의 채널 상태(141), 및 기지국(130)과의 채널 상태(151)를 추정하고, 추정된 채널 상태(131, 141, 151)를 각 기지국(110, 120, 130)으로 보고할 수 있다. 유사한 방법으로 단말(170)은 채널 상태(132, 142, 152)를 추정하여 각 기지국(110, 120, 130)으로 보고할 수 있으며, 단말(180)은 채널 상태(133, 143, 153)를 추정하여 각 기지국(110, 120, 130)으로 보고할 수 있다. 따라서 각 기지국(110, 120, 130)은 모든 채널 상태(131, 141, 151, 132, 142, 152, 133, 143, 153)의 정보를 고려하여 전송하는 신호를 제어할 수 있다. 전송 신호 제어의 일예로서, 채널을 거쳐 단말에 수신되는 신호가 특정한 위상을 가지도록 전송 신호를 프리코딩(precoding)할 수 있다.
본 명세서의 모든 실시예들은 주파수 분할 다중 접속(FDMA: Frequency Division Multiple Access), 시분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access), 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access), 주파수 분할 다중화(FDD: Frequency Division Duplex) 및 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식을 사용하여 신호를 송수신할 수 있다.
시분할 다중화 방식의 경우, 기지국(110, 120, 130)과 단말(160, 170, 180) 간의 업링크 채널의 상태와 다운링크(downlink) 채널의 상태가 동일하다고 가정할 수 있다. 따라서 기지국(110, 120, 130)은 단말(160, 170, 180)로부터 파일럿(pilot) 신호를 수신하고, 파일럿 신호에 기반하여 업링크(uplink) 채널의 상태를 추정할 수 있다. 업링크 채널의 상태는 다운링크 채널의 상태와 동일하므로, 업링크 채널의 상태 정보를 다운링크 채널 상태 정보로 이용할 수 있다.
주파수 분할 다중화 방식이 이용되는 실시예에 대해서는 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 주파수 분할 다중화 방식에서는 기지국(110, 120, 130)과 단말(160, 170, 180) 간의 업링크 채널의 상태와 다운링크 채널의 상태가 동일하지 않다. 따라서 각 단말(160, 170, 180)은 다운링크 채널의 상태를 추정하고, 추정된 다운링크 채널의 상태를 각 기지국(110, 120, 130)으로 전송할 수 있다. 각 기지국(110, 120, 130)은 상기 설명한 바에 따라 다운링크 채널의 상태(131, 141, 151, 132, 142, 152, 133, 143, 153)에 기반하여 전송 신호를 제어할 수 있다.
도 1은 각 단말이 수신하는 간섭 신호들의 위상이 동일하도록 전송 신호가 제어된 간섭 정렬 방식의 일실시예를 보여준다. 단말(160)은 주 신호
Figure pat00029
Figure pat00030
(161)이외에 간섭 신호
Figure pat00031
Figure pat00032
(162) 및
Figure pat00033
Figure pat00034
(163)를 수신한다. 기지국(120)이 전송하는 신호
Figure pat00035
가 채널(141)을 거쳐 단말(160)에 수신되는 과정에서 위상이 변경된다. 다시 말하면 간섭 신호
Figure pat00036
Figure pat00037
(162)의 위상은
Figure pat00038
의 위상과 다르게 변경된다. 마찬가지로 간섭 신호
Figure pat00039
Figure pat00040
(163)의 위상은
Figure pat00041
의 위상과 다르게 변경된다.
기지국(120) 및 기지국(130)은 단말(160)이 수신하는 간섭 신호
Figure pat00042
Figure pat00043
(162) 및
Figure pat00044
Figure pat00045
(163)의 위상이 동일하도록 전송 신호
Figure pat00046
(121) 및
Figure pat00047
(131)의 위상을 각각 제어할 수 있다. 마찬가지로, 기지국(110) 및 기지국(130)은 단말(170)이 수신하는 간섭 신호
Figure pat00048
Figure pat00049
(171) 및
Figure pat00050
Figure pat00051
(173)의 위상이 동일하도록 전송 신호
Figure pat00052
(111) 및
Figure pat00053
(131)의 위상을 제어할 수 있으며, 기지국(110) 및 기지국(120)은 단말(180)이 수신하는 간섭 신호
Figure pat00054
Figure pat00055
(181) 및
Figure pat00056
Figure pat00057
(182)의 위상이 동일하도록 전송 신호
Figure pat00058
(111) 및
Figure pat00059
(121)의 위상을 제어할 수 있다. 이러한 전송 신호의 위상 제어는 앞서 설명한 바와 같이 전송 신호에 프리코딩(Precoding)을 적용하는 방식으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 각 단말이 수신하는 복수의 간섭 신호의 위상이 동일하면, 단말은 상대적으로 큰 전력으로 전송된 하나의 간섭 신호를 수신한 것으로 간주할 수 있다. 또한 간섭 신호의 개수가 증가하더라도, 수신된 간섭 신호의 위상이 동일하면 단말은 하나의 간섭 신호만 수신되었다고 간주할 수 있다. 일예로, 도 1에 도시된 각 단말은 위상이 동일한 두 개의 간섭 신호를 하나의 간섭 신호로 취급하여 제거할 수 있다.
간섭 중화 방식은 단말이 수신한 복수의 간섭 신호의 위상이 반대가 되도록 복수의 간섭 기지국이 전송 신호의 위상을 제어하여 전송하는 방식을 의미한다. 간섭 정렬 방식과 마찬가지로, 단말은 간섭 중화 방식이 적용된 간섭 신호들을 수신하면 이들을 하나의 간섭 신호로 간주할 수 있다. 일예로, 두 간섭 신호의 위상이 180도 차이가 있어 반대가 되면, 그 합은 상대적으로 크기(magnitude)가 작은 하나의 간섭 신호로 간주할 수 있다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 통신 시스템은 3개의 기지국(210, 240, 270) 및 6개의 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)로 구성된다. 도 2에서, 제1 기지국(210)은 단말기(220, 230)의 서빙 기지국이고, 제2 기지국(240)은 단말기(250, 260)의 서빙 기지국이다. 또한, 제3 기지국(270)은 단말기(280, 290)의 서빙 기지국이다.
제2 기지국(240) 및 제3 기지국(270)은 제1 기지국(210)에 인접한 간섭 기지국으로서, 제1 기지국(210)을 서빙 기지국으로 하는 단말기(220, 230)로 간섭 신호를 전송한다.
설명의 편의를 위해서, 각 기지국(210, 240, 270)은 M개의 기지국 안테나(214, 244, 274)를, 각 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)는 L개의 단말기 안테나를 구비하고 있는 것으로 가정한다. 이 경우에, k번째 기지국으로부터 i번째 셀의 j번째 단말기에 대한 채널은 채널 행렬
Figure pat00060
로 표현될 수 있다. 여기서, i번째 셀은 i번째 기지국을 서빙 기지국으로 하는 셀이다.
Figure pat00061
이며,
Figure pat00062
는 서로 독립적이고,
Figure pat00063
에 따라서 동일한 분포를 따르는(Independently and Identically Distributed)것으로 가정할 수 있다.
일측에 따르면, 각 기지국(210, 240, 270)은 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)로 파일럿 신호를 전송하고, 각 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)는 기지국(210, 240, 270)으로부터 수신된 파일럿 신호를 이용하여 채널 행렬
Figure pat00064
를 추정할 수도 있다.
각 기지국(210, 240, 270)이 전송 빔포밍을 이용하여 파일럿 신호를 전송하는 경우, 각 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)는 전송 빔포밍 및 채널 행렬
Figure pat00065
의 영향을 모두 고려한 유효 채널(effective channel)을 추정할 수도 있다.
일측에 따르면, k번째 기지국은 수학식 1로 정의되는 레퍼런스 빔포밍 행렬
Figure pat00066
(212, 242, 272)를 파일럿 신호에 곱해 전송할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00067

여기서,
Figure pat00068
이고,
Figure pat00069
이다. S는 k번째 기지국을 서빙 기지국으로 하는 단말기들 중에서, 데이터 수신 단말기로 선택되는 단말기의 개수를 나타낸다.
일측에 따르면, 각 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 간섭 기지국으로부터 간섭 신호를 수신할 수 있다. 각 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)는 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기 또는 각 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기의 총합을 산출한다.
i번째 기지국을 서빙 기지국으로 하는 j번째 단말기의 수신 빔포밍 벡터를
Figure pat00070
라 할 수 있다. 여기서,
Figure pat00071
이고,
Figure pat00072
이다. 이 경우에, i번째 기지국을 서빙 기지국으로 하는 j번째 단말기가 k번째 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기는 하기 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00073

수학식 2를 참고하여, i번째 기지국을 서빙 기지국으로 하는 j번째 단말기가 간섭 기지국들로부터 수신한 간섭 신호의 세기의 총합
Figure pat00074
은 하기 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00075

각 단말기(220, 230, 250, 260, 280, 290)는 수신한 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호의 세기의 총합을 서빙 기지국으로 피드백한다. 서빙 기지국은 수신한 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호의 세기의 총합에 기반하여 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
서빙 기지국은 도 1에 설명된 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터(213, 243, 273)를 데이터 수신 단말기들로 전송할 수 있다. 이 경우에, 각 데이터(213, 243, 273)들은 전송 빔포밍 행렬(211, 241, 271)과 곱해져 전송된다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 데이터 전송 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
단계(330)에서, 기지국(310)은 단말기(320)로 레퍼런스 빔포밍 행렬을 브로드캐스팅한다. 일측에 따르면, 레퍼런스 빔포밍 행렬의 각 열(column)들은 서로 직교하고, 크기가 1인(orthonormal) 벡터들일 수 있다. 일측에 다르면, 기지국(310)은 M차원 벡터공간상에서 등방적으로(isotropic) 분포하는 벡터들을 레퍼런스 빔포밍 행렬의 열 벡터로 선택하여 레퍼런스 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 기지국(310)은 크기가 1인 임의의 벡터들을 열 벡터로 선택하여 레퍼런스 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다. 이 경우에, 기지국(310)은 레퍼런스 빔포밍 행렬을 단말기(320)로 전송하지 않을 수 있다.
기지국(310)은 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용해 파일럿 신호에 대한 전송 빔포밍을 수행하고, 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 단말기(320)로 전송한다.
단계(340)에서, 단말기(320)는 파일럿 신호를 수신한다. 일측에 따르면, 단말기(320)는 기지국(310)으로부터 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송된 파일럿 신호를 수신하고, 기지국(310)에 인접하여 위치하여 단말기(320)로 간섭 신호를 전송할 수 있는 간섭 기지국으로부터 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송된 간섭 신호를 수신할 수 있다.
단계(350)에서, 단말기(320)는 간섭 기지국으로부터 수신된 간섭 신호를 이용하여 수신 빔포밍 벡터를 결정한다. 일측에 따르면, 단말기(320)은 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정될 수 있다.
단말기(320)가 복수의 간섭 기지국으로부터 간섭 신호를 수신하는 경우에, 수신 빔포밍 벡터
Figure pat00076
는 수학식 4와 같이, 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기의 총합(인접 셀 간섭의 세기)이 최소가 되도록 결정될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00077

단계(360)에서, 단말기(320)는 간섭 기지국으로부터 전송된 간섭 신호의 세기 또는 간섭 기지국으로부터 전송된 간섭 신호의 세기의 총합을 산출한다. 일측에 따르면, 단말기(320)는 수학식 4를 참고하여 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기의 총합을 산출할 수 있다.
여기서,
Figure pat00078
는 i번째 기지국을 서빙 기지국으로하는 j번째 단말기의 수신 빔포밍 벡터이고,
Figure pat00079
는 i번째 기지국으로부터 i번째 기지국을 서빙 기지국으로하는 j번째 단말기까지의 채널 행렬이고,
Figure pat00080
는 i번째 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬이다.
여기서,
Figure pat00081
는 하기 수학식 4와 같이 정의된다,
[수학식 5]
Figure pat00082

Figure pat00083
의 SVD는 하기 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00084

여기서,
Figure pat00085
이고,
Figure pat00086
이다,
Figure pat00087
과
Figure pat00088
는 서로 직교하고 크기가 1인(orthonormal) L개의 컬럼 벡터로 구성된다. 또한,
Figure pat00089
는 하기 수학식 7과 같이 표현된다.
[수학식 7]
Figure pat00090

여기서,
Figure pat00091
이다.
이 경우에, 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기(인접 셀 간섭의 세기)의 총합이 최소가 되는 수신 빔포밍 벡터
Figure pat00092
는 하기 수학식 8과 같이 결정될 수 있다.
[수학식 8]
Figure pat00093

여기서,
Figure pat00094
은
Figure pat00095
의 L번째 컬럼 벡터이다.
단계(365)에서, 단말기(320)는 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 이용하여 유효 채널을 추정한다. 여기서, 유효 채널은 파일럿 신호가 전송 빔포밍에 의해서 크기, 위상이 변경된 점과, 기지국(310)의 기지국 안테나로부터 단말기(320)의 단말기 안테나까지의 채널에 의해서 크기, 위상이 변경된 점을 반영한다. 일측에 따르면, 유효 채널은 하기 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 9]
Figure pat00096

단계(370)에서, 단말기(320)는 산출된 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호의 세기의 총합을 기지국(310)으로 피드백한다. 일측에 따르면, 단말기(320)는 간섭 신호에 대한 정보뿐만 아니라, 추정된 유효 채널도 기지국(310)으로 피드백할 수 있다.
단계(380)에서, 기지국(310)은 기지국(310)을 서빙 기지국으로 하는 복수의 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택한다. 일측에 따르면, 기지국(310)은 각 단말기들로부터 피드백 받은 간섭 신호에 대한 정보(특히, 간섭 신호의 세기의 총합)에 기반하여 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다. 일측에 따르면, 기지국(310)은 유효 채널을 추가적으로 고려하여 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
일측에 따르면, 기지국(310)는 간섭 신호의 세기의 총합이 작은 단말기들을 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다. 예를 들어, 기지국(310)이 S개의 데이터 수신 단말기를 선택하는 경우에, 기지국(310)은 간섭 신호의 세기의 총합이 작은 S개의 단말기들을 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 기지국(310)은 인접셀 간섭의 양 뿐만 아니라, 유효 채널의 크기를 추가적으로 고려하여 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
예를 들어, 기지국(310)은 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기(인접 셀 간섭의 세기)가 특정한 임계값 보다 작으면서, 유효 채널의 크기(추정된 유효 채널이 포함된 벡터의 크기)가 큰 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 기지국(310)은 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기(인접 셀 간섭의 세기)가 특정한 임계값 보다 작으면서, 유효 채널들이 최대한 직교하는 단말기들을 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
단계(390)에서, 기지국(310)은 데이터 수신 단말기로 선택된 단말기들로 데이터를 전송한다. 일측에 따르면, 기지국(310)은 데이터 심볼
Figure pat00097
에 전송 빔포밍 벡터
Figure pat00098
를 곱해 전송할 수 있다.
i번째 기지국으로부터 전송된 데이터를 j번째 데이터 수신 단말기가 수신한 수신 벡터
Figure pat00099
는 하기 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 10]
Figure pat00100
Figure pat00101

여기서,
Figure pat00102
이다.
Figure pat00103
이고,
Figure pat00104
이다.
수학식 10의 두 번째 식에서, 첫 번째 성분은 데이터 수신 단말기가 수신한 데이터이고, 두 번째 성분은 다른 데이터 수신 단말기로 전송되는 데이터를 수신한 셀내 간섭(intra-cell interference) 성분이다. 세 번째 성분은 간섭 기지국으로부터 수신한 셀간 간섭(inter-cell interference) 성분이다.
데이터 수신 단말기가 수신 벡터
Figure pat00105
를 수신 빔포밍 벡터
Figure pat00106
를 이용하여 수신한 신호
Figure pat00107
는 하기 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 11]
Figure pat00108
Figure pat00109

일측에 따르면, 기지국(310)은 데이터 수신 단말기가 피드백한 유효 채널을 이용하여 전송 빔포밍 행렬을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(310)은 Zero-Forcing 빔포머를 이용하여 전송 빔포밍 행렬을 결정할 수 있다.
기지국(310)이 Zero-Forcing 빔포머를 이용하여 전송 빔포밍을 수행하는 경우에, 셀간 간섭은 없는 것으로 가정할 수 있다. 즉, 기지국(310)이 Zero-Forcing 빔포머를 이용하는 경우, 기지국(310)의 전송 빔포밍 행렬
Figure pat00110
는 하기 수학식 12와 같이 결정될 수 있다.
[수학식 12]
Figure pat00111

여기서,
Figure pat00112
이고,
Figure pat00113
는 기지국의 전송 전력에 따른 정규화 팩터(normalization factor)를 나타낸다.
수학식 12를 참고하면, 수학식 11에 의해 표현되는 수신 신호
Figure pat00114
는 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
Figure pat00115

수학식 13에서, 첫 번째 성분은 데이터 수신 단말기가 수신하는 데이터 성분이고, 두 번째 성분은 데이터 수신 단말기가 간섭 기지국으로부터 수신한 셀간 간섭(inter-cell interference) 성분이고, 세 번째 성분은 잡음 성분이다.
여기서, 데이터 수신 단말기의 수신 빔포밍 벡터
Figure pat00116
가 수학식 9와 같이 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기의 총합이 최소가 되도록 결정된다면, 수학식 13에서 간섭 신호의 영향은 최소화 된다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
예시적 실시예에 따른 단말기(400)는 수신부(410), 수신 빔포밍 벡터 결정부(420), 간섭 신호 세기 산출부(430), 유효 채널 추정부(435), 전송부(440)를 포함한다.
수신부(410)는 서빙 기지국(450)으로부터 파일럿 신호를 수신하고, 간섭 기지국(470)으로부터 간섭 신호를 수신한다. 일측에 따르면, 서빙 기지국(450)으로부터 수신한 파일럿 신호는 서빙 기지국(450)에 따라 결정되는 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 것일 수 있다. 또한, 간섭 기지국(470)으로부터 수신한 간섭 신호는 간섭 기지국(470)에 따라 결정되는 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 것일 수 있다.
일측에 따르면, 수신 빔포밍 벡터 결정부(420)는 수신한 간섭 신호를 이용하여 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다. 이 경우에, 수신 빔포밍 벡터는 간섭 기지국으로부터 수신한 인접 셀간 간섭이 최소화되도록 수학식 9와 같이 결정될 수 있다.
간섭 신호 세기 산출부(430)는 결정된 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 간섭 기지국(470)으로부터 간섭 신호를 수신한 경우의 간섭 신호의 세기를 산출한다. 일측에 따르면, 간섭 신호 세기 산출부(430)는 수학식 5를 참고하여 간섭 신호의 세기를 산출할 수 있다.
유효 채널 추정부(435)는 서빙 기지국(450)에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나(460)로부터 단말기에 구비된 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 추정할 수 있다. 유효 채널은 파일럿 신호가 전송 빔포밍에 의해서 크기, 위상이 변경된 점과, 서빙 기지국 안테나로부터 단말기 안테나까지의 채널에 의해서 크기, 위상이 변경된 점을 반영한다.
전송부(440)는 산출된 간섭 신호의 세기를 서빙 기지국(450)으로 전송한다. 일측에 따르면, 전송부(440)는 복수의 간섭 기지국들로부터 수신한 간섭 신호들의 세기의 총합을 서빙 기지국(450)으로 전송할 수 있다. 또한, 전송부(440)는 추정된 유효 채널을 서빙 기지국(450)로 전송할 수 있따.
일측에 따르면, 단말기(400)는 서빙 기지국(450)으로 전송된 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호들의 세기의 총합에 기반하여 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
일측에 따르면, 제2 단말기도 서빙 기지국(450)에 접속한다. 또한, 제2 단말기도 간섭 기지국(470)으로부터 제2 간섭 신호를 수신하고, 수신된 제2 간섭 신호의 세기를 산출하여 서빙 기지국(450)으로 피드백한다. 제2 단말기가 복수의 간섭 기지국으로부터 제2 간섭 신호들을 수신한 경우에, 제2 단말기는 수신된 제2 간섭 신호의 세기의 총합을 산출하여 서빙 기지국(450)으로 피드백할 수 있다.
서빙 기지국(450)으로 전송된 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호들의 세기의 총합은 서빙 기지국(450)이 제2 단말기로부터 수신한 제2 간섭 신호의 세기 또는 제2 간섭 신호들의 세기의 총합과 비교될 수 있다. 이 경우, 단말기(400)는 비교 결과에 따라서 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
일측에 따르면, 간섭 신호의 세기가 제2 간섭 신호의 세기보다 더 작은 값인 경우에, 단말기(400)는 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다. 또는 간섭 신호의 세기의 총합이 제2 간섭 신호의 세기의 총합 보다 더 작은 값인 경우에, 단말기(400)는 데이터 수신 단말기로 선택될 수 있다.
일측에 따르면, 전송부(440)는 추정된 유효 채널을 서빙 기지국(450)으로 전송할 수 있다. 이 경우에, 서빙 기지국(450)은 유효 채널을 더 고려하여 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
유효 채널의 정확한 값을 전송하기 위해서는 상향 링크 자원을 많이 사용해야 한다. 상향 링크 자원을 효율적으로 사용하면서 유효 채널의 값을 전송하기 위하여 전송부(440)는 하기 수학식 14와 같은 코드북을 고려할 수 있다.
[수학식 14]
Figure pat00117

여기서,
Figure pat00118
는 코드북의 크기이고,
Figure pat00119
이며,
Figure pat00120
는 크기가 1인 코드워드들이다.
유효 채널은 하기 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 15]
Figure pat00121

여기서, 각 단말기는 코드북
Figure pat00122
를 이용하여 유효 채널을 하기 수학식 16과 같이 양자화할 수 있다.
[수학식 16]
Figure pat00123

전송부(440)는 1)양자화된 유효채널의 인덱스, 2)유효 채널의 크기를 전송할 수 있다. 여기서, 유효 채널의 크기는
Figure pat00124
로 정의될 수 있다.
단말기(400)가 데이터 수신 단말기로 선택된 경우에, 수신부(410)는 간섭 정렬 기법을 이용하여 서빙 기지국(450)으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 이 경우에, 서빙 기지국(450)은 서빙 셀내의 간섭(intra-cell interference)가 최소화되도록 전송 빔포밍 행렬을 결정하고, 결정된 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다.
도 5는 예시적 실시예에 따른 기지국의 구조를 도시한 블록도이다.
예시적 실시예에 따른 기지국(500)은 전송부(510), 데이터 수신 단말기 선택부(530) 및 수신부(520)를 포함한다
전송부(510)는 파일럿 신호를 단말기들(550, 560)로 전송한다. 일측에 따르면, 전송부(510)는 복수의 기지국 안테나(540) 및 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍을 수행하고, 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 단말기들(550, 560)로 전송할 수 있다. 일측에 따르면, 레퍼런스 빔포밍 행렬의 각 열들은 서로 직교하고, 크기가 1인 벡터들일 수 있다. 일측에 다르면, 레퍼런스 빔포밍 행렬의 각 열들은 M차원 벡터공간상에서 등방적으로(isotropic) 분포하는 벡터들일 수 있다. 이 경우에, 레퍼런스 빔포밍 행렬에 대한 정보는 파일럿 신호의 전송 이전에 각 단말기들(550, 560)로 전송될 수 있다. 각 단말기들(550, 560)은 레퍼런스 빔포밍 행렬에 대한 정보를 이용하여 유효 채널을 추정할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 기지국(500)은 크기가 1인 임의의 벡터들을 열 벡터로 선택하여 레퍼런스 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다. 이 경우에, 전송부(510)는 레퍼런스 빔포밍 행렬을 단말기(550, 560)로 전송하지 않을 수 있다.
일측에 따르면, 단말기들(550, 560)은 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 기지국(500)으로부터의 파일럿 및 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호를 수신할 수 있다. 이 경우에, 수신 빔포밍 벡터는 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정될 수 있다. 또한, 수신 빔포밍 벡터의 각 원소는 단말기 안테나 각각에 대응된다.
단말기들(550, 560)은 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 간섭 신호를 간섭 기지국으로부터 수신한다. 단말기들(550, 560)은 간섭 기지국으로부터 수신한, 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기 또는 간섭 기지국들로부터 수신한 간섭 신호의 세기의 총합을 산출할 수 있다.
수신부(520)는 산출된 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호의 세기의 총합을 단말기들(550, 560)로부터 수신한다. 또한, 수신부(520)는 추정된 유효 채널을 단말기들(550, 560)로부터 수신할 수 있다.
데이터 수신 단말기 선택부(530)는 단말기들(550, 560)로부터 수신한 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호의 세기의 총합에 기반하여 단말기들(550, 560) 중에서 데이터 수신 단말기를 선택한다. 예를 들어, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 단말기들(550, 560) 중에서, 간섭 신호의 세기가 더 작거나, 간섭 신호의 세기의 총합이 더 작은 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
일측에 따르면, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호의 세기의 총합뿐만 아니라, 유효 채널을 추가적으로 고려하여 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
일측에 따르면, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기(인접 셀 간섭의 세기)가 특정한 임계값 보다 작으면서, 유효 채널의 크기(추정된 유효 채널이 포함된 벡터의 크기)가 큰 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기(인접 셀 간섭의 세기)가 특정한 임계값 보다 작으면서, 유효 채널들이 최대한 직교하는 단말기들을 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
위의 실시예에서, 간섭 신호의 세기와 관련된 특정한 임계값은 셀 내의 단말기의 개수에 따라서 변경될 수 있다. 예를 들어, 셀 내의 단말기의 개수가 많은 때에는 임계값이 높은 값으로 결정되고, 셀 내의 단말기의 개수가 적은 때에는 임계값이 낮은 값으로 결정될 수 있다.
이 경우에, 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 특정한 임계값 보다 큰 단말기들은 간섭 신호의 세기 또는 유효 채널을 피드백하지 않을 수 있다. 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 특정한 임계값 보다 큰 단말기들은 데이터 수신 단말기로 선택될 가능성이 없으므로, 피드백을 수행하지 않도록 하여 무선 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있다.
일측에 따르면, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 하기와 같은 단계에 따라서 유효 채널들이 최대한 직교하는 단말기들을 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
먼저, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 간섭 신호의 세기가 특정한 임계값 보다 작은 단말기들 중에서 유효 채널의 크기(유효 채널 벡터의 norm 값)가 가장 큰 단말기를 첫 번째 데이터 수신 단말기로 선택한다.
다음으로, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 간섭 신호의 세기가 특정한 임계값 보다 작은 단말기들 중에서 먼저 선택된 사용자의 유효 채널 벡터와 직교하는 성분의 크기가 가장 큰 단말기를 두 번째 데이터 수신 단말기로 선택한다.
또한, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 간섭 신호의 세기가 특정한 임계값 보다 작은 단말기들 중에서 먼저 선택된 두 개의 데이터 수신 단말기의 유효 채널과 직교하는 성분의 크기가 가장 큰 단말기를 세 번째 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다. 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 유사한 방법으로 유효 채널들이 최대한 직교하는 단말기들을 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
일측에 따르면, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 이미 선택된 단말기의 유효 채널 벡터와 다른 단말기들의 유효 채널 벡터간의 상관도를 고려하여 데이터 수신 단말기를 신속하게 선택할 수 있다. 먼저, 첫 번째 단말기가 선택되면, 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 첫 번째 단말기의 유효 채널 벡터와의 상관도가 미리 결정된 임계값 미만인 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다. 데이터 수신 단말기 선택부(530)는 이미 선택된 단말기들의 유효 채널 벡터와 직교성이 좋지 않은 단말기들은 미리 제외하여 데이터 수신 단말기를 신속하게 선택하고, 선택되는 데이터 수신 단말기들간의 직교성을 유지할 수 있다.
전송부(510)는 복수의 기지국 안테나(540)를 이용하여 데이터 수신 단말기로 데이터를 전송한다. 일측에 따르면, 전송부(510)는 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 데이터 수신 단말기로 전송할 수 있다. 이때, 전송부(510)가 간섭 정렬 기법을 적용하기 위하여 이용하는 전송 빔포밍 행렬은 서빙 셀내의 간섭(intra-cell interference)이 최소화되도록 결정될 수 있다. 일측에 따르면, 전송 빔포밍 행렬은 Zero-Forcing 빔포머를 이용하여 결정될 수 있다.
도 6은 예시적 실시예에 따른 단말기의 동작 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
단계(610)에서, 단말기는 서빙 기지국으로부터 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 수신한다. 또한 단말기는 간섭 기지국으로부터 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 수신한다.
단계(610)에서, 단말기는 서빙 기지국으로부터 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍되는 파일럿 신호를 수신한다. 또한, 단말기는 간섭 기지국으로부터 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍 되는 간섭 신호를 수신한다.
단계(620)에서, 단말기는 수신 빔포밍 벡터를 결정한다. 일측에 따르면, 단말기는 간섭 기지국으로부터 수신한 셀간 간섭이 최소화되도록 수신 빔포밍 벡터를 결정할 수 있다. 단말기는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 서빙 기지국으로부터의 파일럿 신호를 수신하고, 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호를 수신할 수 있다.
단계(630)에서, 단말기는 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기를 산출한다. 일측에 따르면, 단말기는 복수의 간섭 기지국으로부터 간섭 신호를 각각 수신하고, 수신한 간섭 신호들의 세기의 총합을 산출할 수 있다.
단계(640)에서, 단말기는 서빙 기지국의 서빙 기지국 안테나로부터 단말기의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 추정한다.
단계(650)에서, 단말기는 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기 또는 간섭 기지국들로부터 수신한 간섭 신호들의 세기의 총합을 서빙 기지국으로 전송할 수 있다. 일측에 따르면, 단말기는 유효 채널을 추가적으로 서빙 기지국으로 전송할 수 있다.
서빙 기지국은 복수의 단말기들로부터 간섭 신호의 세기 또는 간섭 기지국들로부터 수신한 간섭 신호들의 세기의 총합을 수신할 수 있다. 이 경우에, 서빙 기지국은 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호들의 세기의 총합에 기반하여 복수의 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
일측에 따르면, 서빙 기지국은 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호들의 세기의 총합이 작은 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
단계(660)에서 데이터 수신 단말기로 선택된 단말기들은 서빙 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 일측에 따르면, 데이터 수신 단말기는 간섭 정렬 기법이 적용된 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 서빙 기지국이 간섭 정렬 기법을 적용하기 위하여 이용하는 전송 빔포밍 행렬은 서빙 셀내의 간섭(intra-cell interference)이 최소화되도록 결정될 수 있다.
도 7은 예시적 실시예에 따른 기지국의 동작 방법을 단계별로 설명한 순서도이다.
단계(710)에서, 기지국은 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 단말기로 전송한다. 일측에 따르면, 기지국에 인접한 간섭 기지국은 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 단말기로 전송한다.
단계(710)에서, 기지국은 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 파일럿 신호를 전송 빔포밍하고, 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 단말기로 전송한다. 또한, 간섭 기지국은 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 간섭 신호를 전송 빔포밍하고, 전송 빔포밍된 간섭 신호를 단말기로 전송한다.
단말기는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 기지국으로부터 전송된 파일럿 신호를 수신하고, 간섭 기지국으로부터 전송된 간섭 신호를 수신한다. 일측에 따르면, 수신 빔포밍 벡터는 간섭 기지국으로부터 전송된 간섭 신호의 세기가 최소화되도록 결정될 수 있다.
단말기는 수신된 파일럿 신호를 이용하여 기지국의 기지국 안테나로부터 단말기의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 추정한다. 또한, 단말기는 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기를 산출한다. 단말기가 복수의 간섭 기지국으로부터 간섭 신호를 수신한 경우에, 단말기는 수신한 간섭 신호들의 세기의 총합을 산출할 수 있다.
단계(720)에서, 기지국은 단말기로부터 피드백 정보를 수신한다. 여기서, 기지국이 단말기로부터 수신하는 피드백 정보는 단말기가 추정한 유효 채널일 수 있다. 또한, 기지국이 단말기로부터 수신하는 피드백 정보는 간섭 신호의 세기 또는 간섭 신호들의 세기의 총합일 수 있다.
단계(730)에서, 기지국은 복수의 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다. 일측에 따르면, 기지국은 각 단말기들로부터 수신한 피드백 정보에 기반하여 데이터 수신 단말기를 선택할 수 있다.
예를 들어, 기지국은 수신한 간섭 신호의 세기가 가장 작은 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택하거나, 수신한 간섭 신호들의 세기의 총합이 가장 작은 단말기를 데이터 수신 단말기로 선택할 수 있다.
단계(740)에서, 기지국은 데이터 수신 단말기로 데이터를 전송할 수 있다. 일측에 따르면, 기지국은 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 데이터 수신 단말기로 전송할 수 있다. 이때, 기지국은 간섭 정렬 기법을 적용하기 위하여 이용하는 전송 빔포밍 행렬은 서빙 셀내의 간섭(intra-cell interference)이 최소화되도록 결정될 수 있다. 일측에 따르면, 전송 빔포밍 행렬은 Zero-Forcing 빔포머를 이용하여 결정될 수 있다.
실시예에 따른 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
310: 기지국
320: 단말기

Claims (18)

  1. 간섭 정렬 기법을 이용하여 서빙 기지국으로부터 데이터를 수신하는 단말기에 있어서,
    상기 서빙 기지국에 인접한 간섭 기지국으로부터 수신한 간섭 신호의 세기를 산출하는 간섭 신호 세기 산출부;
    상기 산출된 간섭 신호의 세기를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 전송부; 및
    상기 단말기가 상기 간섭 신호의 세기에 기반하여 데이터 수신 단말기로 선택된 경우에, 상기 서빙 기지국으로부터 간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 수신부
    를 포함하는 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 복수의 단말기 안테나 및 상기 각 단말기 안테나 각각에 원소가 대응되는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호를 수신하는 단말기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신 빔포밍 벡터는 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정되는 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 간섭 기지국으로부터 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 간섭 신호를 수신하고, 상기 전송 빔포밍된 간섭 신호를 이용하여 상기 간섭 신호의 세기를 산출하는 단말기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 신호의 세기는 상기 서빙 기지국에 접속된 제2 단말기로부터 전송된 제2 간섭 신호의 세기와 비교되고, 그 비교 결과에 따라서 상기 단말기는 상기 데이터 수신 단말기로 선택되는 단말기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 간섭 신호의 세기가 상기 제2 간섭 신호의 세기 보다 더 작은 값인 경우에 상기 단말기는 상기 데이터 수신 단말기로 선택되는 단말기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 서빙 기지국에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나로부터 상기 단말기의 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 추정하는 유효 채널 추정부;
    를 더 포함하고,
    상기 전송부는 상기 유효 채널을 상기 서빙 기지국으로 전송하고, 상기 단말기는 상기 유효 채널을 추가적으로 고려하여 상기 데이터 수신 단말기로 선택되는 단말기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유효 채널 추정부는 복수의 코드북들 중에서 상기 유효 채널과 상관도가 높은 코드북을 선택하여 상기 유효 채널을 양자화하고,
    상기 전송부는 상기 양자화된 유효 채널의 인덱스를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단말기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 간섭 신호의 세기를 임계값과 비교하고, 상기 간섭 신호의 크기가 미리 결정된 임계값보다 큰 경우에 상기 산출된 간섭 신호의 세기를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단말기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 서빙 기지국으로부터 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 수신하고, 상기 전송 빔포밍된 파일럿 신호를 이용하여 상기 유효 채널을 추정하는 단말기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 서빙 셀내 간섭이 최소화되도록 결정되는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 데이터를 수신하는 단말기.
  12. 서빙 기지국에 인접한 간섭 기지국으로부터 복수의 단말기들이 수신한 간섭 신호의 세기를 상기 단말기들로부터 수신하는 수신부;
    상기 간섭 신호의 세기에 기반하여 상기 단말기들 중에서 데이터 수신 단말기를 선택하는 데이터 수신 단말기 선택부; 및
    간섭 정렬 기법을 이용하여 데이터를 상기 데이터 수신 단말기로 전송하는 전송부
    를 포함하는 서빙 기지국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 서빙 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 파일럿 신호를 상기 단말기들로 전송하고,
    상기 수신부는 상기 전송된 파일럿 신호를 이용하여 추정된 상기 서빙 기지국에 구비된 복수의 서빙 기지국 안테나로부터 상기 각각의 단말기들의 복수의 단말기 안테나까지의 유효 채널을 수신하고,
    상기 데이터 수신 단말기 선택부는 상기 유효 채널을 추가적으로 고려하여 상기 데이터 수신 단말기를 선택하는 서빙 기지국.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 간섭 신호의 세기는 상기 간섭 기지국의 레퍼런스 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 간섭 기지국으로부터 상기 단말기들로 전송된 간섭 신호에 기반하여 산출된 것인 서빙 기지국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 간섭 신호는 상기 간섭 기지국으로부터의 간섭 신호의 세기가 최소가 되도록 결정되고, 상기 각 단말기 안테나 각각에 원소가 대응되는 수신 빔포밍 벡터를 이용하여 상기 단말기에서 수신되는 서빙 기지국.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 수신 단말기 선택부는 상기 간섭 신호의 세기가 작은 단말기를 상기 데이터 수신 단말기로 선택하는 서빙 기지국.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 수신 단말기 선택부는 상기 간섭 신호의 세기가 임계값 보다 작은 단말기들 중에서 상기 유효 채널들이 서로 직교하는 단말기들을 상기 데이터 수신 단말기로 선택하는 서빙 기지국.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 전송부는 상기 서빙 셀내 간섭이 최소화되도록 결정되는 전송 빔포밍 행렬을 이용하여 상기 데이터를 전송하는 기지국.
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