KR20150146380A - 다중셀 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

다중셀 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20150146380A
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Abstract

본 발명은 랜덤엑세스 네트워크에서 다중셀간 간섭을 제어하기 위한 것으로서, 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산하는 단계, 상기 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행하는 단계, 상기 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 빔포밍 벡터에 기반하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

다중셀 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템 및 방법{SYSTTEM AND METHOD OF INTERFERENCE ALIGNMENT AND CONTROLLING IN MULTIPLE CELL RANDOM ACCESS NETWORK}
본 발명은 랜덤엑세스 네트워크에서 다중셀간 간섭을 제어하기 위한 것으로서, 렌덤엑세스 네트워크에서 분산적인 방식으로 얻은 채널정보로 사용자들이 빔포밍 및 채널을 엑세스하는 기술적 사상에 관한 것이다.
지속적으로 증가하는 모바일 데이터 트래픽은 좁은 공간에 사용자가 점점 더 밀집되기 때문이며 이는 또한 무선통신 네트워크에서의 사용자간의 심한 간섭을 초래한다. 따라서 많은 사용자가 효과적인 통신을 하기 위해서는 네트워크의 성능을 저하시키는 간섭을 제어하는 일이 무엇보다도 중요하다. 이와 같이 사용자 사이에 간섭이 존재하는 채널을 간섭채널(Interference channel)이라 부른다. 간섭채널에서 간섭을 제거하는 가장 간단한 방법은 시간, 주파수, 안테나와 같은 한정된 통신 자원들을 사용자들이 겹치기 않게 나누어 쓰는 것이다. 시간을 나누어 쓰는 시분할다중접속(TDMA: Time division multiple access)이나 주파수를 나누어 쓰는 주파수 분할 다중접속(FDMA: Frequency division multiple access) 등이 이에 속한다. 하지만 이런 방법은 한 번에 한 사용자의 통신만 지원하므로, 대역 효율(Spectral efficiency)이 매우 낮다. 따라서 시스템 성능을 향상시키기 위해서는 여러 명의 사용자들이 통신 자원을 동시에 함께 써야 한다. 이와 같은 간섭채널을 연구하여 최적의 간섭제어 기법을 찾는 것은 통신 효율을 높이므로 매우 중요하다.
최근 정보이론적으로 간섭정렬(Interference Alignment, IA)이라는 새로운 기법이 기존의 기술에 비해 향상된 다중화 이득 (Multiplexing gain)을 얻을 수 있음이 밝혀 졌다. 현재 제안되고 있는 간섭정렬기술의 경우 각 단말기에서 요구되는 계산복잡도와 무선채널의 정보를 미리 알아야 하는 현실적인 어려움이 존재한다.
따라서 간섭정렬 기법이 실제 시스템에 구현되기 위해서는 기하급수적으로 증가하는 노드들 사이의 시그널링 오버헤드를 필요로 한다. 이는 또한 실제 구현을 저해하는 가장 큰 요인이다. 따라서 이러한 문제를 효과적으로 해결하면서 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬의 성능 이득을 극대화하는 기술이 필요하다.
최근 셀룰러 시스템에서는 이러한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위한 Opportunistic Interference Alignment (OIA)라는 기법이 제안되어있다. 이 방식은 제한된 채널정보로 사용자들이 다른 셀로 가는 간섭을 최소화하는 빔포밍을 구현하고 기지국은 자신의 셀 내에서 다른 셀로가는 간섭양이 제일 작은 사용자를 선택한다. 하지만 이러한 선택은 셀룰러시스템에서는 가능하지만 렌덤엑세스 시스템에서는 기본적으로 기지구과 같은 중앙집중적인 컨트롤러 없기에 OIA의 직접적인 응용은 어렵다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 인접 채널에 대한 채널정보를 확인하는 단계, 상기 인접 채널의 엑세스포인트로부터 수신 벡터를 수신하는 단계, 상기 확인된 채널정보와 상기 수신된 수신 벡터를 이용하여 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계, 상기 계산된 유효 채널 매트릭스에 기반하여 간섭량을 측정하는 단계, 및 상기 측정된 간섭량에 기초하여 전송할 단말을 선택하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 상기 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계는, 엑세스포인트에서 상기 사용자 단말기에 주기적으로 전송되는 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 포함하는 상기 채널정보를 측정하여, 상기 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계는, 간섭정렬을 위해 랜덤 생성되는 간섭공간 정보와 널 스페이스를 포함하는 신호공간 정보를 상기 비콘(beacon) 프레임 또는 상기 사운딩(sounding) 프레임을 통해 상기 사용자 단말기로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 간섭공간 정보는 다른 셀에서의 사용자 단말기들로부터의 간섭이 허용되는 간섭공간에 대한 정보이고, 상기 신호공간 정보는 상기 엑세스포인트가 신호를 받으려고 설정한 공간에 대한 정보이다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산하는 단계, 상기 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행하는 단계, 상기 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 빔포밍 벡터에 기반하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 단계는, 상기 다른 엑세스포인트로의 간섭량이 최소인 빔포밍 벡터를 선택하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 엑세스포인트에서 브로드캐스팅된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 수신하는 단계, 상기 수신된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 기초하여 백오프 카운터를 설정하는 단계, 및 일정기간 동안 관찰된 액세스포인트로의 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 생성하고, 채널이 아이들(IDLE) 상태인 경우 백오프 카운터를 설정하여 백오프를 진행하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 백오프를 진행하는 단계는, 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 고려하여 등분하는 단계, 전송 시도시의 채널 상황에 기초하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하는 단계, 상기 계산된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 이용하여 백오프 카운터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 백오프 카운터는 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 근거하는 채널특성에 따라 선택되고, 1에서 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값 사이 값으로 결정될 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 매 백오프슬롯에 상기 선택된 백오프 카운터를 1씩 감소시키고, 상기 백오프 카운터가 0이 되는 사용자 단말기를 통해 패킷 전송을 시도하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 백오프 카운터를 매 백오프 슬롯마다 감소시키되 다른 사용자 단말기가 패킷전송을 시도하면 진행 중인 백오프를 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값은, 신호공간에 도착한 패킷으로부터 얻은 제1 스루풋과, 전체 시스템에서 동시 전송하는 사용자 단말기가 다중패킷복구를 통해 얻을 수 있는 제2 스루풋을 고려하여 상기 엑세스포인트에서 설정될 수 있다.
일실시예에 따른 상기 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값은, 상기 제1 스루풋과 상기 제2 스루풋의 합을 최대화하는 값의 역수를 고려하는 정수로 설정될 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 단계, 상기 확인된 사용자의 수와 엑세스포인트에 있는 안테나 개수와 비교하는 단계, 및 비교 결과, 상기 엑세스포인트에 있는 안테나 개수보다 적으면 다중패킷방식으로 스트림을 수신하도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 사용자의 수를 확인하는 단계는 상기 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는 경우, 상기 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템은 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산하는 계산부, 상기 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행하는 처리부, 및 상기 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 선택부를 포함하고, 상기 계산부는, 상기 선택된 빔포밍 벡터에 기반하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 계산부는, 상기 엑세스포인트에서 상기 사용자 단말기에 주기적으로 전송되는 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 포함하는 상기 채널정보를 측정하여, 상기 채널 매트릭스를 계산할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 계산부는, 간섭정렬을 위해 랜덤 생성되는 간섭공간 정보와 널 스페이스를 포함하는 신호공간 정보를 상기 비콘(beacon) 프레임 또는 상기 사운딩(sounding) 프레임을 통해 상기 사용자 단말기로 전송하고, 상기 간섭공간 정보는 다른 셀에서의 사용자 단말기들로부터의 간섭이 허용되는 간섭공간에 대한 정보이며, 상기 신호공간 정보는 상기 엑세스포인트가 신호를 받으려고 설정한 공간에 대한 정보일 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템은 엑세스포인트에서 브로드캐스팅된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 수신하는 수신부, 상기 수신된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 기초하여 백오프 카운터를 설정하는 설정부, 및 일정기간 동안 관찰된 액세스포인트로의 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 생성하고, 채널이 아이들(IDLE) 상태인 경우 백오프 카운터를 설정하여 백오프를 진행하는 처리부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 처리부는, 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 고려하여 등분하고, 전송 시도시의 채널 상황에 기초하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하며, 상기 계산된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 계산하고, 상기 계산된 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 이용하여 백오프 카운터를 선택할 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템은 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 카운터, 상기 확인된 사용자의 수와 엑세스포인트에 있는 안테나 개수와 비교하는 비교부, 및 비교 결과, 상기 엑세스포인트에 있는 안테나 개수보다 적으면 다중패킷방식으로 스트림을 수신하도록 설정하는 설정부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템은 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함하고, 상기 카운터는 상기 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는 경우, 상기 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면, 랜덤엑세스 네트워크에서 단말기들의 다른 셀의 엑세스포인트에 주는 간섭의 양을 줄일 수 있어, 다중셀의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 간섭정렬 기법이 실제 시스템에 구현되기 위해서는 기하급수적으로 증가하는 노드들 사이의 시그널링 오버헤드를 필요로 하는 문제를 해결하면서 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬의 성능 이득을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중셀 랜덤엑세스 네트워크를 설명하는 도면이다.
도 2는 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition) 기반의 빔포밍 방법을 통해 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)과 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 대한 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 나타내는 도면이다.
도 4는 채널엑세스를 위한 백오프 방법을 통해 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 엑세스포인트에서의 스트림 수신 방법을 통해 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition) 기반의 빔포밍을 이용하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템을 설명하는 도면이다.
도 7은 채널엑세스를 위한 백오프를 이용하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템을 설명하는 도면이다.
도 8은 엑세스포인트에서의 스트림 수신을 이용하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중셀 랜덤엑세스 네트워크(100)를 설명하는 도면이다.
본 발명의 다중셀 랜덤엑세스 네트워크(100)는 한 구역에 분포되어 있는 다중 엑세스포인트(access point)와 다중 사용자로 구성되어 있다.
각각의 엑세스포인트(110, 120, 130)는 다중 사용자와 통신할 수 있다. 도 1은 다중 엑세스포인트(access point)와 다중 사용자로 구현된 간단한 시스템 시나리오 설명도이며 사용자들은 해당하는 엑세스포인트와 데이터 통신을 할 수 있다. 또한, 해당하는 엑세스포인트와 사용자는 하나의 셀 또는 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)를 구성한다. 본 발명에서는 이러한 단일의 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)가 중첩되어 있는 네트워크 배치(topology)를 오버래핑셀 (Overlapping Cell) 또는 OBSS (Overlapping BSS)로 표현한다. 엑세스포인트와 사용자 단말기들은 다중 안테나를 장착할 수 있고 사용자 단말기들은 랜덤엑세스 방식으로 엑세스포인트와의 통신을 위한 채널 엑세스를 진행한다.
간섭정렬 기법이 실제 시스템에 구현되기 위해서는 기하급수적으로 증가하는 노드들 사이의 시그널링 오버헤드를 필요로 한다. 이는 또한 실제 구현을 저해하는 가장 큰 요인이다. 본 발명은 이러한 문제를 효과적으로 해결하면서 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬의 성능 이득을 극대화할 수 있다.
본 발명은 간섭정렬 및 제어을 수행할 수 있는데, 이를 위해 다른 셀 또는 엑세스포인트로 가는 간섭의 양을 최소화 하는 사용자의 빔포밍(Beamforming)을 구현하거나, 다중 사용자간의 채널엑세스를 위한 사용자들의 백오프를 수행할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 간섭정렬 및 제어를 위해, 백오프 알고리즘의 위한 최적의 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 설계하거나, 다중 사용자가 동시 전송시 엑세스포인트에서의 다중 스트림을 수신하도록 할 수 있다.
일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법에서는, 인접 채널에 대한 채널정보를 확인하고, 인접 채널의 엑세스포인트로부터 수신 벡터를 수신할 수 있다.
확인된 채널정보와 수신된 수신 벡터를 이용하여 유효 채널 매트릭스를 계산하고, 계산된 유효 채널 매트릭스에 기반하여 간섭량을 측정할 수 있다.
일례로, 유효 채널 매트릭스를 계산하기 위해서는, 엑세스포인트에서 사용자 단말기에 주기적으로 전송되는 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 포함하는 채널정보를 측정하여, 유효 채널 매트릭스를 계산할 수 있다. 또한, 간섭정렬을 위해 랜덤 생성되는 간섭공간 정보와 널 스페이스를 포함하는 신호공간 정보를 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 통해 사용자 단말기로 전송할 수 있다. 간섭공간 정보는 다른 셀에서의 사용자 단말기들로부터의 간섭이 허용되는 간섭공간에 대한 정보로 해석될 수 있고, 신호공간 정보는 엑세스포인트가 신호를 받으려고 설정한 공간에 대한 정보로 해석될 수 있다.
이후, 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법에서는 측정된 간섭량에 기초하여 전송할 단말을 선택함으로써, 간섭정렬 및 제어를 수행할 수 있다.
도 2는 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition) 기반의 빔포밍 방법을 통해 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법을 설명하는 도면이다.
도 2에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산할 수 있다(단계 201).
각각의 엑세스포인트는 주기적으로 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 전송함으로써 사용자 단말기들이 자신과 엑세스포인트 사이의 채널정보를 측정한다.
다중 안테나를 사용하는 엑세스포인트는 안테나 개수만큼의 데이터 스트림을 동시에 받을 수 있는 공간이 있는데 그 중 일부를 신호공간(desired signal space)으로 사용하고 나머지를 간섭공간(interference space)으로 사용한다. 간섭공간은 다른 셀에서의 사용자 단말기들이 간섭을 줘도 되는 공간이고 신호공간은 해당 엑세스포인트가 자신의 신호를 받으려고 설정한 공간으로서 다른 셀에 있는 사용자 단말기는 이 신호공간에 주는 신호를 최소화 하도록 한다. 관련 정보는 비콘프레임에 저장될 수 있다.
특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition) 기반의 빔포밍을 위한 하나의 예시로는 다음과 같다.
K의 셀이 공존하고 각 엑세스포인트는 M개의 안테나가 있고 각 사용자 단말기는 L개의 안테나를 갖고 있다. 각 엑세스포인트는 상향링크에서
Figure pat00001
개의 스트림의 동시 전송을 지원한다. 즉 신호공간의 크기는 S이다. 그리고 각 사용자 단말기는 하나의 스트림을 전송한다. 셀 i에 있는 사용자 단말기 j로부터 엑세스포인트 j까지의 채널 매트릭스를
Figure pat00002
로 표기한다. 각 사용자 단말기는 엑세스포인트들로부터 주기적으로 전송되는 비콘 또는 사운딩 패킷으로부터 채널 매트릭스를 추정한다.
엑세스포인트 k는 간섭정렬을 위한 간섭공간
Figure pat00003
를 랜덤방식으로 생성한다. 그리고
Figure pat00004
의 nulls space즉 신호공간을 아래와 같이 계산한다.
Figure pat00005
셀k는
Figure pat00006
와
Figure pat00007
를 비콘 등을 통해 모든 스테이션들한테 전달한다.
Figure pat00008
와
Figure pat00009
는 랜덤생성에 기반하기 때문에 M과 S 값들의 영향만 받고 있다.
도 2에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행하고(단계 202), 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택할 수 있다.
각각의 사용자 단말기는 다른 셀의 신호공간에 미치는 간섭의 양을 최소화 하기 위한 빔포밍을 벡터를 계산할 수 있다. 위의 예시에서의 빔포밍 방법은 다음과 같다.
간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법에 따르면, 셀 i에 있는 사용자 단말기j의 빔포밍 벡터
Figure pat00010
을 생성하기 위해 우선 다른 엑세스포인트들의 신호공간으로 가는 채널을 아래 [수학식 1]의 포맷으로 만든다.
[수학식 1]
Figure pat00011

다음으로 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은
Figure pat00012
에 대하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 진행하여 아래의 [수학식 2]의 포맷을 계산한다.
[수학식 2]
Figure pat00013

간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 위 [수학식 2]로부터 [수학식 3]과 같은 빔포밍벡터를 선택한다(단계 203). 즉, 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 다른 액세스포인트들한테 가는 간섭량을 최소화 하는 빔포밍 벡터를 선택한다.
[수학식 3]
Figure pat00014

도 2에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 선택된 빔포밍 벡터에 기반하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산할 수 있다(단계 204).
간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 사용자단말기를 통해 빔포밍벡터에 기반하여 아래 [수학식 4]와 같이 정의된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)의 양을 계산한다.
[수학식 4]
Figure pat00015

즉, 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)은 다른 셀로 가는 총 간섭의 양을 표현할 수 있다.
도 3은 채널엑세스를 위한 백오프 방법을 통해 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 채널이 아이들할 때까지 대기하고(단계 301), 아이들한 상태가 되면 도면부호 302 내지 306을 통해 백오프를 진행할 수 있다.
구체적으로, 채널엑세스를 위한 백오프 방법은 엑세스포인트에서 브로드캐스팅된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 수신하고, 수신된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 기초하여 백오프 카운터를 설정할 수 있다. 또한, 일정기간 동안 관찰된 액세스포인트로의 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 생성하고, 채널이 아이들(IDLE) 상태인 경우 백오프 카운터를 설정하여 백오프를 진행할 수 있다.
백오프를 진행하기 위해, 본 발명은 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 고려하여 등분하고, 전송 시도시의 채널 상황에 기초하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산한다. 또한, 계산된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 계산하고, 계산된 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 이용하여 백오프 카운터를 선택할 수 있다.
엑세스포인트들은 주기적으로 Contention window (CW)값을 브로드캐스팅하고, 각 사용자 단말기들은 0부터 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값 사이의 백오프 카운터를 설정한다.
각각의 사용자 단말기들은 다른 엑세스포인트들한테 일으키는 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값을 장기간에 거쳐 관찰하고, 관련된 누적분포함수(Cumulative distribution function, CDF)를 생성한다.
채널이 아이들하면 각 사용자 단말기는 백오프를 진행하게 되는데 백오프 카운터는 채널특성 즉 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값에 근거하여 1부터 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값 사이의 정한다.
도 4의 그래프(400)와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 누적분포함수(Cumulative distribution function, CDF) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값만큼 등분한다.
참고로, 도 4는 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)과 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 대한 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 전송 시도시의 채널 상황에 근거하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값을 계산하고(단계 302) 그 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(Cumulative distribution function, CDF) 값을 계산한 다음 그에 대응하는 백오프 카운터를 계산한다(단계 303).
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 매 백오프슬롯에 카운터값을 1씩 감소시키고 0이 되는 사용자 단말기는 패킷전송을 시도하여 백오프를 수행한다(단계 304).
도 4의 그래프(400)에서 보는 바와 같이, 작은 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값을 가지는 사용자 단말기들이 작은 백오프 카운터를 설정하게 되고 따라서 채널을 엑세스하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 채널이 액세스되는지를 판단하고, 액세스되는 경우 패킷을 전송하고(단계 306), 액세스되지 않는 경우 단계 301로 분기하여 채널이 아이들한 상태가 될 때까지 대기한다.
백오프 알고리즘의 특성상 사용자 단말기들의 동시 전송이 발생할 수 있다.
만약 동시 전송 중에 있는 모든 사용자 단말기들의 패킷전송이 실패하게 되면 시스템에 있는 모든 사용자 단말기들은 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 두 배로 증가시켜 다음 패킷 전송시도 시 사용한다. 이러한 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값의 증가는 미리 지정된 최대값에 도달하면 그 값을 유지하고 증가시키지 않는다. 임의의 사용자 단말기의 패킷전송이 성공하면 상응하는 엑세스포인트로부터 Acknowledgement가 브로드캐스트되기에 모든 사용자 단말기들은 이 정보를 읽고 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 미리 지정된 최소값으로 초기화한다.
우선 채널이 점유되지 않은 상태가 된다면 사용자 단말기는 지금 채널 상태에 따라서 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값을 계산한다. 이 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값의 계산과정은 물리계층에서의 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition 기반의 빔포밍을 포함한다. 다음으로 본 발명에 따르면 계산한 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값에 기반하여 백오프 카운터를 설정하게 되는데, 여기에서 누설 간섭(LIF, Leakage Interference) 값의 누적분포함수(Cumulative distribution function, CDF) 값와 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 사용하게 된다. 백오프 카운터는 매 백오프 슬롯마다 감소시키되 다른 사용자 단말기가 패킷전송을 시도하면 백오프를 중단한다. 하지만 아무도 전송하지 않고 자신의 백오프 카운터가 0으로 되면 패킷 전송을 시도하며 3단계에 진입한다.
본 발명은 동시에 전송하는 사용자 단말기들의 간섭 등의 영향을 통해 패킷 전송이 성공할 수도 있고 실패할 수도 있다.
본 발명은 채널엑세스를 위한 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 설정할 수 있다.
본 발명은 신호공간에 도착한 패킷으로부터 얻은 제1 스루풋과, 전체 시스템에서 동시 전송하는 사용자 단말기가 다중패킷복구를 통해 얻을 수 있는 제2 스루풋을 고려하여 엑세스포인트에서 설정되는 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 설정할 수 있다. 특히, 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값은 제1 스루풋과 상기 제2 스루풋의 합을 최대화하는 값의 역수를 고려하는 정수로 설정될 수 있다.
여전히 K개의 셀이 공존하고 각 엑세스포인트는 M개의 안테나가 있고 각 사용자에게는 L개의 안테나가 있는 상황을 고려할 수 있다.
이때, 각 셀에는 N개의 사용자가 있고 각 엑세스포인트는 신호공간의 크기를 S로 설정한다. 이 경우 다른 셀로부터 오는 간섭 양이 충분이 작으면 엑세스포인트는 이론적으로 자신의 셀에 있는 사용자의 동시 전송을 S명까지 지원할 수 있다. 이러한 가정에서 본 발명은 사용자 단말기들의 전송확률 p를 1/CWmin로 근접할 수 있고 그에 상응하는 스루풋(Throughput)을 [수학식 5]로 계산할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00016

여기에서 괄호안의 첫번째 부분은 제1 스루풋으로서, 신호공간에 도착한 패킷으로부터 얻은 스루풋이고, 두 번째 부분은 제2 스루풋으로서, 전체 시스템에서 동시 전송하는 사용자가 엑세스포인트의 안테나수 보다 작아 다중패킷 복구를 통해 얻을 수 있는 스루풋이다. 본 발명에서는 우선 위 [수학식 5]에서 스루풋을 최대화 하는 p_optimal값을 계산하고 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 그 역수인 1/p_optimal에 근접하는 정수로 계산할 수 있다.
도 5는 엑세스포인트에서의 스트림 수신 방법을 통해 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법을 설명하는 도면이다.
렌덤엑세스 기반의 다중셀 네트워크에서는 다수의 사용자가 동시 전송을 시도할 수 있다. 이 경우 엑세스포인트에서는 데이터 전송을 하는 사용자가 자신의 셀의 사용자인지 파악한 후 전체 동시 전송을 하는 사용자수를 고려하여 수신 방법을 달리 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 이러한 상황에서 엑세스포인트에서의 수신 방법을 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 액세스포인트가 아이들상태가 될 때를 위해 대기한다(단계 501).
아이들상태에서 우선 엑세스포인트가 수신 신호를 감지하면(단계 502) 자신의 신호공간에서 자신의 셀 사용자가 전송하는 데이터를 복구한다(단계 503).
동시에 전송을 시도하는 셀 사용자수가 신호공간의 크기보다 크면 데이터 수신이 실패할 수 있다. 이런 경우 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하여 엑세스포인트에 있는 안테나 개수보다 작으면 다중패킷수신방법으로 수신할 수 있다. 즉, 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 신호전송이 없기 때문에 해당 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 신호공간의 크기를 늘릴 수 있으므로 MPR(Multi-Packet Reception)이 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 단계 504의 판단결과 데이터 수신을 성공하는 경우, 단계 501로 분기하여 액세스포인트가 아이들상태가 될 때를 위해 대기한다.
만약, 단계 504의 판단결과 데이터 수신을 실패하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set) 신호가 검출되었는지를 더 판단할 수 있다(단계 505).
만약, 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set) 신호가 검출되었다면 본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 MPR(Multi-Packet Reception)의 수를 줄여 단계 503으로 분기할 수 있다.
만약, 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set) 신호가 검출되지 않았다면 본 발명의 일실시예에 따른 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법은 MPR(Multi-Packet Reception)을 수행할 수 있다(단계 507).
다른 BSS 신호가 검출되는 경우 신호공간에서의 데이터 수신이 실패한 것이기 때문에, 엑세스포인트는 다중패킷수신을 추가적으로 실행한다.
도 6은 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition) 기반의 빔포밍을 이용하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(600)을 설명하는 도면이다.
간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(600)은 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition) 기반의 빔포밍을 위해, 계산부(610), 처리부(620), 및 선택부(630)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 계산부(610)는 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산할 수 있다.
예를 들어, 계산부(610)는 엑세스포인트에서 사용자 단말기에 주기적으로 전송되는 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 포함하는 채널정보를 측정하여, 채널 매트릭스를 계산할 수 있다. 또한, 계산부(610)는 간섭정렬을 위해 랜덤 생성되는 간섭공간 정보와 널 스페이스를 포함하는 신호공간 정보를 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 통해 사용자 단말기로 전송할 수 있다.
이때의, 간섭공간 정보는 다른 셀에서의 사용자 단말기들로부터의 간섭이 허용되는 간섭공간에 대한 정보이며, 신호공간 정보는 엑세스포인트가 신호를 받으려고 설정한 공간에 대한 정보로 해석될 수 있다.
일실시예에 따른 처리부(620)는 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행할 수 있고, 일실시예에 따른 선택부(630)는 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택할 수 있다.
도 7은 채널엑세스를 위한 백오프를 이용하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(700)을 설명하는 도면이다.
간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(700)은 채널엑세스를 위한 백오프를 위해, 수신부(710), 설정부(720), 및 처리부(730)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 수신부(710)는 엑세스포인트에서 브로드캐스팅된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 수신할 수 있다.
일실시예에 따른 설정부는(720)는 수신된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 기초하여 백오프 카운터를 설정할 수 있다.
다음으로, 일실시예에 따른 처리부(730)는 일정기간 동안 관찰된 액세스포인트로의 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 생성하고, 채널이 아이들(IDLE) 상태인 경우 백오프 카운터를 설정하여 백오프를 진행할 수 있다.
예를 들어, 처리부(730)는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 고려하여 등분하고, 전송 시도시의 채널 상황에 기초하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하며, 계산된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 계산하고, 계산된 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 이용하여 백오프 카운터를 선택할 수 있다.
도 8은 엑세스포인트에서의 스트림 수신을 이용하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(800)을 설명하는 도면이다.
간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(800)은 엑세스포인트에서의 스트림 수신을 위해, 카운터(810), 비교부(820), 및 설정부(830)를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 카운터(810)는 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인할 수 있다.
일실시예에 따른 비교부(820)는 확인된 사용자의 수와 엑세스포인트에 있는 안테나 개수와 비교할 수 있다.
일실시예에 따른 설정부(830)는 비교 결과에 따라 엑세스포인트에 있는 안테나 개수보다 적으면 다중패킷방식으로 스트림을 수신하도록 설정할 수 있다.
또한, 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템(800)은 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는지 여부를 판단하는 판단부를 더 포함할 수 있다. 이 때의 카운터(810)는 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는 경우, 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인할 수 있다.
결국, 본 발명에 따르면, 랜덤엑세스 네트워크에서 단말기들의 다른 셀의 엑세스포인트에 주는 간섭의 양을 획기적으로 줄일 수 있어, 다중셀의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 간섭정렬 기법이 실제 시스템에 구현되기 위해서는 기하급수적으로 증가하는 노드들 사이의 시그널링 오버헤드를 필요로 하는 문제를 효과적으로 해결하면서 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬의 성능 이득을 높일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 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 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.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 인접 채널에 대한 채널정보를 확인하는 단계;
    상기 인접 채널의 엑세스포인트로부터 수신 벡터를 수신하는 단계;
    상기 확인된 채널정보와 상기 수신된 수신 벡터를 이용하여 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계;
    상기 계산된 유효 채널 매트릭스에 기반하여 간섭량을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 간섭량에 기초하여 전송할 단말을 선택하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계는,
    엑세스포인트에서 상기 사용자 단말기에 주기적으로 전송되는 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 포함하는 상기 채널정보를 측정하여, 상기 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유효 채널 매트릭스를 계산하는 단계는,
    간섭정렬을 위해 랜덤 생성되는 간섭공간 정보와 널 스페이스를 포함하는 신호공간 정보를 상기 비콘(beacon) 프레임 또는 상기 사운딩(sounding) 프레임을 통해 상기 사용자 단말기로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 간섭공간 정보는 다른 셀에서의 사용자 단말기들로부터의 간섭이 허용되는 간섭공간에 대한 정보이고,
    상기 신호공간 정보는 상기 엑세스포인트가 신호를 받으려고 설정한 공간에 대한 정보인 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  4. 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산하는 단계;
    상기 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행하는 단계;
    상기 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 빔포밍 벡터에 기반하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 단계는,
    상기 다른 엑세스포인트로의 간섭량이 최소인 빔포밍 벡터를 선택하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  6. 엑세스포인트에서 브로드캐스팅된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 수신하는 단계;
    상기 수신된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 기초하여 백오프 카운터를 설정하는 단계; 및
    일정기간 동안 관찰된 액세스포인트로의 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 생성하고, 채널이 아이들(IDLE) 상태인 경우 백오프 카운터를 설정하여 백오프를 진행하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 백오프를 진행하는 단계는,
    누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 고려하여 등분하는 단계;
    전송 시도시의 채널 상황에 기초하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하는 단계;
    상기 계산된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 계산하는 단계;
    상기 계산된 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 이용하여 백오프 카운터를 선택하되, 상기 백오프 카운터는 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 근거하는 채널특성에 따라 선택되는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    매 백오프슬롯에 상기 선택된 백오프 카운터를 1씩 감소시키고, 상기 백오프 카운터가 0이 되는 사용자 단말기를 통해 패킷 전송을 시도하는 단계
    를 더 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    백오프 카운터를 매 백오프 슬롯마다 감소시키되 다른 사용자 단말기가 패킷전송을 시도하면 진행 중인 백오프를 중단하는 단계
    를 더 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값은,
    신호공간에 도착한 패킷으로부터 얻은 제1 스루풋과, 전체 시스템에서 동시 전송하는 사용자 단말기가 다중패킷복구를 통해 얻을 수 있는 제2 스루풋을 고려하여 상기 엑세스포인트에서 설정되는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값은,
    상기 제1 스루풋과 상기 제2 스루풋의 합을 최대화하는 값의 역수를 고려하는 정수로 설정되는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  12. 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 단계;
    상기 확인된 사용자의 수와 엑세스포인트에 있는 안테나 개수와 비교하는 단계; 및
    비교 결과, 상기 엑세스포인트에 있는 안테나 개수보다 적으면 다중패킷방식으로 스트림을 수신하도록 설정하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는지 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 사용자의 수를 확인하는 단계는
    상기 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는 경우, 상기 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 단계
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 방법.
  14. 엑세스포인트와 사용자 단말기 간의 채널정보를 측정하여 다른 기본 서비스 세트(BSS, Basic Service Set)의 채널 매트릭스를 계산하는 계산부;
    상기 계산된 채널 매트릭스를 이용하여 특이값 분해(SVD, Singular Value Decomposition)를 수행하는 처리부;
    상기 채널 매트릭스에 수행된 특이값 분해에 기초하여 다른 엑세스포인트로의 간섭량을 고려하여 빔포밍 벡터를 선택하는 선택부
    를 포함하고,
    상기 계산부는, 상기 선택된 빔포밍 벡터에 기반하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 엑세스포인트에서 상기 사용자 단말기에 주기적으로 전송되는 비콘(beacon) 프레임 또는 사운딩(sounding) 프레임을 포함하는 상기 채널정보를 측정하여, 상기 채널 매트릭스를 계산하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 계산부는,
    간섭정렬을 위해 랜덤 생성되는 간섭공간 정보와 널 스페이스를 포함하는 신호공간 정보를 상기 비콘(beacon) 프레임 또는 상기 사운딩(sounding) 프레임을 통해 상기 사용자 단말기로 전송하고,
    상기 간섭공간 정보는 다른 셀에서의 사용자 단말기들로부터의 간섭이 허용되는 간섭공간에 대한 정보이며, 상기 신호공간 정보는 상기 엑세스포인트가 신호를 받으려고 설정한 공간에 대한 정보인 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
  17. 엑세스포인트에서 브로드캐스팅된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 수신하는 수신부;
    상기 수신된 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값에 기초하여 백오프 카운터를 설정하는 설정부; 및
    일정기간 동안 관찰된 액세스포인트로의 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 생성하고, 채널이 아이들(IDLE) 상태인 경우 백오프 카운터를 설정하여 백오프를 진행하는 처리부
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 처리부는,
    누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값의 범위를 경쟁 윈도우(CW, Contention window) 값을 고려하여 등분하고, 전송 시도시의 채널 상황에 기초하여 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)을 계산하며, 상기 계산된 누설 간섭(LIF, Leakage Interference)에 해당하는 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 계산하고, 상기 계산된 누적분포함수(CDF, Cumulative distribution function) 값을 이용하여 백오프 카운터를 선택하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
  19. 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 카운터;
    상기 확인된 사용자의 수와 엑세스포인트에 있는 안테나 개수와 비교하는 비교부; 및
    비교 결과, 상기 엑세스포인트에 있는 안테나 개수보다 적으면 다중패킷방식으로 스트림을 수신하도록 설정하는 설정부
    를 포함하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는지 여부를 판단하는 판단부
    를 더 포함하고,
    상기 카운터는
    상기 다수의 사용자가 동시 전송을 시도하는 경우, 상기 다른 셀에서 동시에 전송하는 사용자의 수를 확인하는 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템.
KR1020150025000A 2014-06-20 2015-02-23 다중셀 랜덤엑세스 네트워크에서 간섭정렬 및 제어를 위한 프레임 전송 시스템 및 방법 KR101682290B1 (ko)

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