KR20170009373A - G-셀, K-사용자 셀룰러 네트워크에서 아웃데이티드(outdated) 채널 상태 정보를 이용한 통신 방법 - Google Patents

Abstract

G-셀, K-유저로 구성되는 네트워크 환경에서, 단말과 기지국들이 G 개의 시간구간 동안 데이터 심볼들을 송수신하고, 추가적인 1개의 시간구간 동안 재구성 신호를 송수신함으로써, 아웃데이티드 채널 상태 정보를 이용하는 개선된 통신 방법이 개시된다.

Description

G-셀, K-사용자 셀룰러 네트워크에서 아웃데이티드(outdated) 채널 상태 정보를 이용한 통신 방법{COMMUNICATION METHOD USING OUTDATED CHANNEL STATE INFORMATION IN G-CELL, K-USER CELLULAR NETWORK}

본 발명은 G 개의 셀이 존재하고, 각 셀에 K 명의 사용자가 존재하는 셀룰러 네트워크 환경에서, 단말과 기지국이 아웃데이티드 채널 상태 정보를 활용하여 통신하는 방법과 관련된 기술이다.

간섭은 무선 네트워크 환경에서의 성능을 감소시키는 중요 원인 중 하나이다. 이러한 간섭 문제는 특히 송신-수신 페어(pair)들이 여럿 존재하는 다중 사용자(multi-user) 환경에서 주로 발생한다. 왜냐하면, 각 송신단에서 동시에 전송된 송신 신호가 목표 수신단 뿐 아니라 원하지 않는 수신단(non-intended receivers) 들에게도 전달되기 때문이다. 간섭 정렬(Interference Alignment, IA) 기술은 이러한 간섭 문제를 해결하는 잠재적인 해결방법으로 많은 관심을 받아왔다. 간섭 정렬 기술은 본래 X-channel 과 K-user 간의 간섭 채널(interference channel)의 모델 하에서 개발되었고, 다양한 실제 상황과 관련된 네트워크 (practically-relevant network) 모델에 대해 개발되어 왔다. 특히 셀룰러 네트워크 상황하에서는 간섭이 없는 상황(interference-free)에서의 DoF(degree of freedom) 성능과 거의 동일한 성능을 달성하는 간섭 정렬 기술이 개발되었다.

이러한 간섭 정렬 기술들이 통신 용량을 증가시키는데 공헌을 하는 것은 맞지만, 이를 실제 환경에 적용시키기 위해서는 여러 가지 과제들이 존재한다. 그 중 하나는 송신단에서 현재 채널 상태 정보 (CSI) 를 정확히 알아야 한다는 점이다. 종래의 FDD (Frequency Division Duplex) 통신 시스템에서 이러한 채널 정보들은 보통 수신단으로부터 송신단으로 피드백을 받아 얻어지는데, 피드백을 수신하기 위한 추가로 소요되어 딜레이가 발생한다. 따라서, 종래의 통신 시스템에서는 이와 같이 아웃데이티드 채널 정보(outdated channel state information, outdated CSI)를 바탕으로 현재 채널 정보를 예측한 후 예측된 채널 정보를 바탕으로 간섭 정렬 기술을 적용하였다. 하지만 채널 환경이 빠르게 변화하는 fast-fading 시나리오에서는 현재의 채널 상태가 피드백으로부터 예측한 채널 상태와 완전히 다를 수 있으며, 이 경우에는 현재 채널 상태를 예측하는 방법이 통신 용량을 개선(DoF gain 향상)하는 데에 실패하게 된다.

그러나, 멀티-안테나 브로드캐스트 채널에서 아웃데이티드 채널 상태 정보를 가지고도 통신 용량을 개선할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 즉, 채널 환경이 빠르게 변화하는 fast-fading 환경에서, 수신단으로부터 피드백된 채널 정보가 현재의 채널 상태와 완전히 다른 정보라 하더라도, 이러한 채널 정보를 이용하여 통신의 효율을 향상시킬 수 있다는 것이 알려졌다. 이러한 극단적인 상황에서 아무런 채널 정보가 없을 때보다 통신 성능이 향상된다면, 딜레이된 아웃데이티드 채널 정보를 이용하여 어떠한 환경에서라도 통신의 효율을 향상시킬 수 있다고 할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 딜레이된 아웃데이티드 채널 정보를 이용함으로써 통신의 효율을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말과 셀 수가 변화하는 네트워크 환경에서도 통신 효율의 향상을 달성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 아웃데이티드 채널 정보를 이용하지 않은 경우의 DoF 보다 더 높은 DoF 이득을 얻는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 통신 방법은,

개의 타임슬롯으로 구성되고 제1-2시간구간과 함께 제1시간구간을 구성하는 제1-1시간구간 동안,

개의 서로 다른 데이터 심볼들을 매 타임슬롯 마다 제1기지국으로 전송하는 단계, 전송된 데이터 심볼들에 대한 채널 정보를 포함하는 피드백 신호를 수신하는 단계,

개의 타임슬롯으로 구성되는 제1-2시간구간 동안,

개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 제1기지국으로 전송하는 단계, 제2시간구간 내지 제G시간구간 동안, 데이터의 전송을 중단하는 단계, 및

개의 타임슬롯으로 구성되는 제G+1시간구간 동안, 피드백 신호에 기초하여 생성된 재구성 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

재구성 신호를 전송하는 단계는, 제G+1시간구간 중

개의 타임슬롯 동안 재구성 신호를 전송할 수 있다.

재구성 신호를 전송하는 단계는,

개의 타임슬롯 각각에서 제1셀을 제외한 다른 G-1 개의 셀 중 어느 하나에 포함된 제 1 단말과 함께 재구성 신호를 전송할 수 있다.

제1-1시간구간 동안, 제1셀에 위치하는 다른 단말들은

개의 타임슬롯 동안

개의 서로 다른 데이터 심볼들을 제1기지국으로 전송하고, 1개의 타임슬롯에서

개의 서로 다른 데이터 심볼들의 합을 제1기지국으로 전송하는 과정을 총

회 반복하여 수행할 수 있다.

제1-2시간구간 동안, 제1셀에 위치하는 다른 단말들은 G개의 타임슬롯 동안

개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 제1기지국으로 전송하고, 다음 G개의 타임슬롯 동안 데이터의 전송을 중단하는 과정을 총

회 반복하여 수행할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 통신 방법은,

개의 타임슬롯으로 구성되고 제1-2시간구간과 함께 제1시간구간을 구성하는 제1-1시간구간 동안, 매 타임슬롯 마다 제1셀에 위치하는 제1단말로부터

개의 서로 다른 데이터 심볼들을 수신하는 단계, 제1-1시간구간 동안, 제1셀에 위치하는 제2단말 및 제3단말 각각으로부터,

개의 타임슬롯 동안

개의 서로 다른 데이터 심볼들을 수신하고 1개의 타임슬롯에서

개의 서로 다른 데이터 심볼들의 합을 수신하는 과정을 총

회 반복하여 수행하는 단계,

개의 타임슬롯으로 구성되는 제1-2시간구간 동안, 매 타임슬롯 마다 제1단말로부터

개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 수신하는 단계, 제1-2시간구간 중

개의 타임슬롯 마다, 제2단말 및 제3단말 중 어느 하나로부터

개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯에서 수신하는 단계, 제2시간구간 내지 제G시간구간 동안, 제2셀 내지 제G셀에 위치하는 단말들이 전송하는 신호들을 간섭 신호로써 수신하는 단계,

개의 타임슬롯으로 구성되는 제G+1시간구간 동안, 제2셀 내지 제G셀 중 어느 하나에 속하는 단말 및 제1단말로부터 매 타임슬롯마다 재구성 신호를 수신하는 단계, 및 간섭 신호와 재구성 신호에 기초하여, 제1시간구간 동안 수신된 데이터 심볼들을 디코딩하는 단계를 포함한다.

통신 방법은, 제1-1시간구간 동안 수신된 신호들에 대한 채널 정보를 포함하는 피드백 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 재구성 신호는 피드백 신호에 기초하여 생성될 수 있다.

통신 방법은, 제1-2시간구간에서 수신된 신호들을 이용하여 제1-1시간구간에서 수신된 신호들에 널링(nulling) 과정을 수행하고, 널링 과정을 거쳐 생성된 데이터를 제1사이드 정보(side information)로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

통신 방법은, G+1시간구간에서 수신한 재구성 신호를 이용하여 제1사이드 정보에 대해 널링 과정을 수행함으로써, 하나의 단말에만 관련된 제2사이드 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

재구성 신호를 수신하는 단계는, 제G+1시간구간 중에서

개의 타임슬롯 동안 제1단말로부터 재구성 신호를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째로, 딜레이된 아웃데이티드 채널 정보를 활용함으로써 더 높은 통신 효율을 확보할 수 있게 된다.

둘째로, 채널 환경이 빠르게 변화하는 상황에서도 성능 향상을 이룰 수 있게 되어, 아웃데이티드 채널 정보를 이용하지 않는 경우에 비해 네트워크 환경 변화에 강인한 성능 향상을 이룰 수 있다.

셋째로, 셀 수가 증가할수록 더 높은 성능 향상이 이루어져, 전체 통신 용량을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명과 관련된 G-셀, K-사용자의 상향링크 채널 모델을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 시간 구간의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여 단말이 아웃데이티드 채널 상태 정보를 이용하여 통신하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예와 관련하여 기지국이 아웃데이티드 채널 상태 정보를 이용하여 통신하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함(comprising 또는 including)”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…기”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, “일(a 또는 an)”, “하나(one)”, “그(the)” 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시 예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, ‘기지국’은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 발전된 기지국(Advanced Base Station, ABS) 또는 액세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, ‘이동국(Mobile Station, MS)’은 UE(User Equipment), SS(Subscriber Station), MSS(Mobile Subscriber Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 발전된 이동단말(Advanced Mobile Station, AMS) 또는 단말(Terminal) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크에서는 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크에서는 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

또한, 디바이스가 ‘셀’과 통신을 수행한다는 기재는 디바이스가 해당 셀의 기지국과 신호를 송수신하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 디바이스가 신호를 송신하고 수신하는 실질적인 대상은 특정 기지국이 될 수 있으나, 기재의 편의상 특정 기지국에 의해 형성되는 셀과 신호를 송수신하는 것으로 기재될 수 있다. 마찬가지로, ‘매크로 셀’ 및/또는 ‘스몰 셀’ 이라는 기재는 각각 특정한 커버리지(coverage)를 의미할 수 있을 뿐 아니라, ‘매크로 셀을 지원하는 매크로 기지국’ 및/또는 ‘스몰 셀을 지원하는 스몰 셀 기지국’을 의미할 수도 있다.

본 발명의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다.

또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들은 IEEE 802.16 시스템의 표준 문서인 P802.16e-2004, P802.16e-2005, P802.16.1, P802.16p 및 P802.16.1b 표준 문서들 중 하나 이상에 의해 뒷받침될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 G-셀, K-사용자의 상향링크 채널 모델을 도시하는 도면이다.

도 1에 도시된 채널 모델은 G (G는 3 이상)개의 셀 각각에 K 명의 사용자가 있는 상향링크 통신의 상황을 도시한다. 간단한 실시 예로, 각 셀에 3 명의 사용자가 있는(즉, K=3) 경우를 도시한다. 사용자 단말(송신단)과 기지국(수신단)은 각각 1개의 안테나를 가지고 있는 것으로 가정한다. 셀 1, 셀 2, ... 셀 G의 사용자들은 각각 기지국 1, 기지국 2, ... 기지국 G로 상향링크 신호를 전송하며, 각 기지국은 여러 셀들의 사용자들로부터 선호 신호와 간섭 신호를 함께 수신하게 된다.

기지국 1을 예로 들어 설명하면, 기지국 1은 셀 1 내에 위치한 사용자 1, 사용자 2, 사용자 3으로부터 선호 신호(실선으로 도시됨)를 수신함과 동시에, 셀 2 내에 위치한 사용자 1, 사용자 2, 사용자 3으로부터 기지국 2로 전송되는 신호를 간섭 신호(점선으로 도시됨)로써 수신한다. 마찬가지로, 기지국 1은 셀 G 내에 위치한 사용자 1, 사용자 2, 사용자 3으로부터 기지국 G에 전송되는 신호를 간섭 신호로써 수신한다.

기지국 1이 선호 신호와 간섭 신호를 함께 수신하는 것과 유사하게, 기지국 2 내지 기지국 G 또한 선호 신호와 간섭 신호를 함께 수신한다. 즉, 기지국 2는 셀 2 내에 위치한 사용자들로부터의 선호 신호를 수신하면서, 다른 셀 내에 위치한 사용자들로부터의 상향링크 신호를 간섭 신호로써 수신하게 된다. 이러한 간섭 신호는 기지국이 자신에 인접하여 위치하는 이웃 기지국들로 향하는 상향링크 신호를 오버히어(overhear)함으로써 수신된다.

이하에서는, 도 1에 도시된 G-셀, K-사용자의 시나리오에서 각각의 기지국이 아웃데이티드 채널 정보를 이용하여 수신 신호를 처리함으로써, 1 이상의 DoF를 달성하는 통신 방법에 대해 설명한다. 제안하는 통신 방법은 일련의 시간 구간 단위로 수행되며, 각각의 시간 구간을 페이즈(phase)로 표현하여 설명한다. 소정의 시간 구간(time period)을 의미하는 페이즈는 두 개의 서브페이즈(subphase)로 구성되며, 각각의 서브페이즈는 복수의 타임 슬롯(time slot)으로 구성된다. 타임 슬롯은 1개의 데이터 심볼이 전송되는 시간 단위를 의미하며, 페이즈와 서브페이즈는 둘 이상의 타임 슬롯으로 구성된다. 데이터 심볼은 데이터의 전송 단위를 의미한다. 이하에서, 페이즈 1-1과 페이즈 1-2는 각각 페이즈 1에 대한 서브페이즈들을 의미한다. 즉, 페이즈 1-1은 페이즈 1의 서브페이즈 1을, 페이즈 1-2는 페이즈 1의 서브페이즈 2를 의미한다.

먼저, G-셀, K-사용자의 시나리오를 설명하기 위한 예시로써 G-셀, 3-사용자의 시나리오를 먼저 설명한다. G-셀, K-사용자 시나리오는 G-셀, 3-사용자 시나리오의 케이스를 확장하여 이해될 수 있으며, 구체적으로는 후술한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 시간 구간의 구조를 도시하는 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 일련의 통신 방법은 페이즈1(제1시간구간)부터 페이즈 G+1(제G+1시간구간)까지 총 G+1 개의 페이즈를 1번의 주기(cycle)로 하여 동작한다. 한편, 페이즈 1은 서브페이즈 1과 서브페이즈 2로 구성된다. 서브페이즈 1은 (2G-1) 개의 타임슬롯이 (2G-1) 회 반복수행되어 총

개의 타임 슬롯으로 구성된다. 서브페이즈 2는 (2G) 개의 타임슬롯이 (G-1)회 반복수행되어, 총

개의 타임 슬롯으로 구성된다.

페이즈 2 내지 페이즈 G는 페이즈 1과 동일하게 각각

개의 타임 슬롯으로 구성되며, 마지막 페이즈인 페이즈 G+1은

개의 타임 슬롯으로 구성된다. 따라서, 제안하는 통신 방법에 따른 일련의 동작 과정은, 총

개의 타임 슬롯이 소요된다. 이하에서는, 제안하는 통신 방법이 각 페이즈마다 어떻게 동작하는지 구체적으로 설명하며, 셀 마다 3개의 단말이 존재하는 경우를 예로 들어 설명한다.

먼저, 페이즈 1-1(즉, 페이즈 1의 서브페이즈 1)은 앞서 설명한 바와 같이 총

개 개의 타임 슬롯으로 구성된다. 페이즈 1-1에서는 도 2에 도시된 바와 같이

개의 타임슬롯 단위가

회 반복수행되며, 각

개의 타임슬롯 단위의 동작에 대해 설명한다.

한편, 페이즈 1-1과 페이즈 1-2로 구성되는 페이즈 1 전체에서, 셀 1에 속한 단말들만 상향링크 신호를 전송하며 나머지 셀 2 내지 셀 G에 속한 단말들은 아무런 데이터를 전송하지 않는다.

페이즈 1-1에서, 셀 1의 사용자 단말(이하, 단말) 1은 2G-1 타임슬롯 동안 2G-1개의 데이터 심볼들을 전송한다. 2G-1 개의 데이터 심볼들은 2G-1 개의 매 타임슬롯 마다 1개씩 전송된다. 동시에, 셀 1의 단말 2와 단말 3은 2G-1 개의 타임 슬롯 중에서 앞선 2G-2 개의 타임슬롯 동안에는 2G-2 개의 데이터 심볼들을 전송하고(매 타임슬롯 마다), 나머지 1개의 타임슬롯 에서는 앞서 전송한 2G-2개의 데이터 심볼들의 합을 전송한다. 페이즈 1-1에서 단말들이 전송하는 데이터 심볼을 정리하면, 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.

수학식 1에서 맨 윗줄은 각 타임슬롯을, 둘째줄은 단말 1이 전송하는 데이터 심볼들을, 셋째줄과 넷째줄은 각각 단말 2, 단말 3이 전송하는 데이터 심볼들을 나타낸다. 한편, 수학식 1에서

는 i 셀의 j 사용자가 전송하는 데이터 심볼을 의미하며,

의 윗첨자는 각각의 데이터 심볼이 전송되는 타임 슬롯을 나타낸다.

한편, 페이즈 1의 각각의 타임슬롯에서 전송되는 데이터 심볼들은 채널 계수(chanenl coefficient)가 곱해져서 기지국들에 수신된다. 즉, 기지국 1은 단말 1, 2, 3이 전송하는 신호를 선호 신호로써 수신하며, 기지국 2 내지 기지국 G는 동일한 신호를 간섭 신호로써 수신한다. 페이즈 1-1의 타임슬롯 1을 예로 들면, 각각의 기지국에서 수신하는 신호는 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

수학식 2에서

는 타임슬롯 t(본 예에서, 1)에, i 셀의 j 단말이 k 기지국으로 전송하는 데이터 심볼에 대한 채널 계수를 의미한다.

한편, 셀 1의 기지국 1이 페이즈 1-1에서 수신한 데이터 심볼들의 개수는 단말 1로부터 수신한 2G-1개, 단말 2와 3으로부터 각각 수신한 (2G-2)*2 개씩, 총 (2G-1)+2*(2G-2) 개이다. 기지국 1이 페이즈 1-1의 2G-1 타임 슬롯 동안 수신한 선형 방정식의 개수는 2G-1 개이고, 페이즈 1-1의 첫 2G-1 타임 슬롯에서 수신한 데이터 심볼들을 모두 디코딩하기 위해서는 2*(2G-2) 개의 방정식이 추가적으로 요구된다.

한편, 기지국 1이 아닌 다른 기지국 k가 페이즈 1-1의 첫 2G-1 타임슬롯 동안 수신한 신호들은 아래의 수학식 3과 같이 표현된다.

수학식 3은 행렬식을 이용하여 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

수학식 4에서

는 프리코더 벡터(precoder vector)를,

는 데이터 심볼의 벡터를 의미한다.

한편, 페이즈 1-1의 첫 2G-1 타임슬롯에서, 셀 1의 단말 2와 단말 3은 마지막 타임슬롯에 이전에 전송했던 데이터 심볼들의 합을 전송한다. 따라서, 기지국 1을 제외한 다른 기지국들에서는 2G-1 타임슬롯 동안 수신한 간섭 신호들에 대한 널 스페이스 벡터(null space vector)를 생성할 수 있다. 이어서, 다른 기지국들은 널 스페이스 벡터를 간섭 신호에 적용함으로써 수신된 간섭 신호로부터 단말 2와 단말 3에 대한 성분을 제거해낼 수 있다. 이러한 과정을 널링(nulling) 과정이라 하며, 널링 과정을 거쳐 생성된 정보를 사이드 정보(side information)이라 한다. 각각의 기지국들은 널링 과정을 거쳐 생성된 사이드 정보를 저장하며, 아래의 수학식 5는 기지국 1을 제외한 기지국 k가 생성한 널 스페이스 벡터

를 나타낸다.

기지국 k는 수학식 4에서 설명한 간섭 신호에 널 스페이스 벡터를 곱함으로써, 아래의 수학식 6과 같이 단말 2 또는 3에 관련된 성분이 제거된 사이드 정보를 생성할 수 있다.

수학식 6에서 첫번째 사이드 정보는 단말 2에 대한 성분이 제거된 사이드 정보이고, 두번째 사이드 정보는 단말 3에 대한 성분이 제거된 사이드 정보이다. 따라서, 각 기지국들은 2개씩의 사이드 정보를 생성 및 저장하게 된다. 상술한 과정이 기지국 1을 제외한 G-1 개의 각각의 기지국들에서 간섭 신호들을 이용하여 수행된다.

한편, 수학식 6에서

는 기지국 k가 저장하고 있고 기지국 i가 필요로 하는 사이드 정보를 의미한다. 예를 들어,

는 기지국 k가 저장하고 있으며 기지국 1이 수신 신호의 디코딩에 필요로 하는 사이드 정보를 나타내고,

는 기지국 k가 저장하고 있으며 기지국 2가 수신 신호의 디코딩에 필요로 하는 사이드 정보를 나타낸다. 특정 기지국이 필요로 하는 사이드 정보라는 것은, 앞서 설명한 바와 같이 데이터 심볼들의 디코딩에 요구되는 추가적인 방정식을 의미한다.

수학식 6에서

는 단말 1과 단말 3에 대한 성분으로 이루어진 식임을 알 수 있다. 수학식 6의

에서 단말 1에 대한 성분(

)과 단말 3에 대한 성분(

)을 분리하면, 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.

수학식 7을 도출하는 과정과 유사하게, 수학식 6의

는 단말 1과 단말 2에 대한 성분으로 이루어지며, 수학식 6의

에서 단말 1에 대한 성분(

)과 단말 2에 대한 성분(

)을 분리하면, 수학식 8이 도출될 수 있다.

이때, 수학식 7과 수학식 8에서 설명한

,

,

,

와 관련된 방정식 총 4(G-1)개가 기지국 1에 제공되면, 기지국 1은 첫 2G-1 타임슬롯에서 수신한 데이터 심볼들을 디코딩하기에 충분한 방정식을 획득하게 된다. 이러한 정보를 기지국 1에 전송하기 위한 과정을 설명하기에 앞서, 페이즈 1-1에 대해 이어서 설명한다.

앞서 페이즈 1-1의 2G-1 개의 첫 타임슬롯에서 이루어지는 동작에 대해 설명하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 이러한 일련의 과정이 페이즈 1-1동안 총 2G-1 회 반복 수행된다. 2G-1 개의 타임슬롯 마다 기지국 1을 제외한 기지국들은 2개씩의 사이드 정보를 생성하게 되므로, 2G-1 개의 타임슬롯이 총 2G-1회 반복수행 되면, 각 기지국들(기지국 1을 제외한)은 2*(2G-1)개씩의 사이드 정보를 저장하게 된다.

이어서, 페이즈 1-2(페이즈 1의 서브페이즈 2)를 설명한다. 페이즈 1-2를 설명하기에 앞서, 단말들은 자신이 기송신한 신호에 대한 피드백을 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 단말들은 피드백 신호로부터 자신이 전송한 데이터 심볼들의 채널 계수에 대한 정보를 알 수 있다. 단말들은 채널 계수에 대한 정보에 기초하여, 기지국이 보유하고 있고 자신에만 관련된 신호를 재구성할 수 있으며, 재구성된 신호를 자신이 위치한 셀의 기지국으로 전송할 수 있다.

기지국 1은 앞서 설명했듯이 단말 2에 대한 성분이 제거된 사이드 정보와 단말 3에 대한 성분이 제거된 사이드 정보를 저장하고 있다. 단말 2에 대한 성분이 제거된 사이드 정보는 단말 1에 대한 성분과 단말 3에 대한 성분으로만 이루어져있으므로, 기지국 1은 두 단말에 대한 성분을 분리하여 획득하기를 원한다.

이에 따라, 페이즈 1-2에서 셀 1의 단말 1은 첫 G 타임 슬롯 동안

들의 선형 조합(linear combination)을 매 타임 슬롯마다 전송한다. 동시에, 셀 1의 단말 3은 첫 G 타임 슬롯 동안

들의 선형 조합을 매 타임 슬롯마다 전송한다.

각 기지국들에 G 타임 슬롯 동안 단말 1과 단말 3로부터 G 개의 선형 조합이 도달하게 된다. 이때, 기지국 2는 페이즈 1-1에서 생성한 단말 1과 단말 3에 대한 사이드 정보를 가지고 있다. 따라서, 기지국 2는 G 타임 슬롯 동안 수신된 선형 조합들에 대한 널링 과정을 거쳐 단말 1에만 관련된 G개의 사이드 정보와 단말 3에만 관련된 G개의 사이드 정보를 각각 생성해낼 수 있다. 기지국 1과 기지국 2를 제외한 나머지 기지국들에서는 단말 3이 전송한 선형 조합들에 대한 널링 과정을 통해 단말 1에만 관련된 사이드 정보를 1개 생성해낼 수 있다.

유사한 과정이 단말 1과 단말 2에 의해서도 수행된다. 즉, 다음 G 타임슬롯 동안에, 단말 1은 마찬가지로

들의 선형 조합을 매 타임슬롯 마다 전송한다. 동시에, 단말 2는 G 타임슬롯 동안에

들의 선형 조합을 매 타임슬롯 마다 전송한다. 이 과정을 통해, 기지국 2는 단말 1에만 관련된 G 개의 사이드 정보와 단말 2에만 관련된 G 개의 사이드 정보를 각각 생성해낸다. 또한, 기지국 1과 기지국 2를 제외한 다른 기지국들은 단말 1에만 관련된 사이드 정보를 1개씩 추가적으로 생성 및 저장한다.

이와 같이, 기지국 2이 1개의 단말에만 관련된 사이드 정보를 생성하는 과정이 2G 타임슬롯을 거쳐 수행된다. 마찬가지로, 기지국 3 내지 기지국 G에 대해서도 유사한 과정이 수행됨에 따라, 총 2G*(G-1) 개의 타임슬롯이 소요된다. 즉, 페이즈 1-2에서는 G 타임슬롯 동안 셀 1의 두 단말(단말 1과 다른 단말)이 선형조합들을 전송하며, 다음 G 타임슬롯 동안 셀 1의 두 단말(단말 1과 또 다른 단말)이 선형조합들을 전송한다. 이러한 2G 타임슬롯 단위의 과정이 총 G-1회 반복수행되어, 페이즈 1-2에서는 총 2G*(G-1) 개의 타임슬롯이 소요된다.

이상에서 설명한 과정에 따라 페이즈 1-1, 페이즈 1-2로 구성되는 페이즈 1이 모두 진행된다. 페이즈 1에서는 셀 1에 속한 단말들이 데이터 심볼과 재구성 신호를 전송하는 과정이 수행되었다. 이어서, 페이즈 2 내지 페이즈 G가 수행된다. 페이즈 2 내지 페이즈 G에서는, 페이즈 1에서 수행된 과정과 유사한 과정이 셀 2 내지 셀 G에서 수행된다. 구체적으로, 페이즈 2에서는 셀 2에 속한 단말들이 페이즈 2-1과 페이즈 2-2를 수행하며, 마찬가지로 페이즈 G에서는 셀 G에 속한 단말들이 페이즈 G-1과 페이즈 G-2를 수행한다.

이어서, 페이즈 G+1에 대해 설명한다. 페이즈 G+1에서는 페이즈 1 내지 페이즈 G의 각각의 서브페이즈들(페이즈 1-2, 페이즈 2-2, ?, 페이즈 G-2)로부터 생성된 하나의 단말에만 관련된 사이드 정보를 이용하는 과정이 수행된다.

페이즈 G+1은 총 G*(3G-2)*(G-1) 개의 타임슬롯으로 구성되며, 각 타임슬롯 마다 G 개의 셀 중 2개 셀의 단말 1들이 재구성 신호를 전송한다. 페이즈 G+1에서 전송되는 재구성 신호는 각 단말 1들 자신에만 관련된 사이드 정보이다. 단말 1들은 자신이 기송신한 신호에 대한 피드백을 기지국으로부터 수신함에 따라 채널 계수에 대한 정보를 획득할 수 있어, 자신에만 관련된 신호를 재구성할 수 있다.

한편, 임의의 기지국 i는 셀 i의 단말 1로부터 재구성 신호를 수신하는 동시에, 같은 타임슬롯에서 다른 셀 j에 속한 단말 1로부터의 재구성 신호 또한 간섭 신호로써 수신하게 된다. 이때, 기지국 i는 셀 j의 단말 1에만 관련된 사이드 정보를 이미 저장하고 있다. 따라서, 기지국 i는 셀 j로부터 수신되는 재구성 신호와 자신이 보유한 사이드 정보를 이용함으로써 셀 i의 단말 1로부터의 선호 신호만을 추출해낼 수 있게 된다.

이와 유사하게, 다른 타임 슬롯에서 셀 i, k 의 단말 1들이 재구성 신호를 전송하면, 기지국 i는 셀 k의 단말 1로부터 간섭 신호로써 수신되는 재구성 신호를 자신이 보유한 셀 k의 단말 1에만 관련된 사이드 정보와 함께 처리하여 제거한다. 이에 따라, 기지국 i는 셀 i의 단말 1에만 관련된 추가적인 방정식을 획득할 수 있게 된다.

페이즈 G+1의 각 타임 슬롯에서 2개씩의 재구성 신호가 기지국으로 전송되며, 사용자 단말들은 2G*(3G-2)*(G-1)개의 재구성 신호를 G*(3G-2)*(G-1)개의 타임 슬롯 동안 전송한다. 따라서, 각 타임 슬롯마다 전체 기지국 중 2 개의 기지국에서 2개씩의 사이드 정보가 재구성 신호와 함께 처리된다. 사이드 정보와 재구성 신호가 함께 처리됨에 따라 각각의 기지국들은 자신의 셀 내에 위치한 단말들에만 관련된 추가적인 방정식을 획득하게 된다.

결과적으로, G 개의 전체 기지국 각각이 보유한 사이드 정보가 페이즈 G+1에서 모두 처리되며, G 개의 전체 기지국들은 페이즈 1 내지 페이즈 G 동안 수신한 (2G-1)+2*(2G-2) 개의 심볼들을 디코딩하기에 충분한 수학식을 얻고, 모든 데이터 심볼들을 디코딩한다.

결론적으로, 페이즈 1 내지 페이즈 G+1을 통해서 총

개의 타임슬롯이 소요된다. 전체 페이즈에서 디코딩되는 데이터 심볼들의 수는

개이다. 따라서, 상술한 일련의 과정을 통해 획득되는 DoF는 (6G-5)/{2G-1+(4G-4)(5G-2)/(8G-4)}가 된다.

이상에서는 G-셀 3-유저 케이스에 대해 설명하였으며, 이를 K-유저의 일반적인 케이스로 확장하여 설명한다. K-유저 케이스에 대해서도 총 G+1 개의 페이즈가 수행된다. 페이즈 1이 셀1의 단말들에만 의한 전송이 이루어지고, 마찬가지로 페이즈 G에서는 셀 G의 단말들에만 의한 전송이 이루어진다. 3-유저 케이스와 다른점은, 페이즈 1 내지 페이즈 G에서 각각의 페이즈가 G-1 개의 서브페이즈로 구성된다는 점이다. 즉, 페이즈 1은 페이즈 1-1, 페이즈 1-2, ..., 페이즈 1-(K-1)로 구성된다.

페이즈 1의 서브페이즈 1은 셀 1의 단말들이 기지국 1에 전송하고자 하는 데이터 심볼들, 즉 선호 신호에 대한 전송이 이루어진다. 서브페이즈 1에서 셀 1의 기지국 이외의 기지국들은 셀 1의 단말들이 전송하는 신호를 오버히어(overhear)하여 간섭 신호를 수신하게 된다. 서브페이즈 1이 끝나면, 기지국 1을 제외한 기지국들은 하나의 단말의 심볼들을 널링하여 K-1 개의 단말들의 심볼로만 구성된 사이드 정보를 저장하게 된다.

서브페이즈 2에서는 서브페이즈 1에서 생성된 사이드 정보를 이용하기 위한 심볼들이 전송된다. 서브페이즈 2에서는 서브페이즈 1에서 생성된 사이드 정보에서 하나의 단말에만 관련된 성분이 추가적으로 널링되어, K-2 개의 단말에 대한 사이드 정보가 저장된다. 이어서, 서브페이즈 3에서는 추가적인 널링 과정을 통해 K-3 개의 단말에 대한 사이드 정보가 저장된다. 이와 같이, 각 서브페이즈마다 하나의 단말에 대한 성분이 순차적으로 제거되며, 마지막 서브페이즈 K-1에서는 2 개의 단말에 대한 성분만을 갖는 사이드 정보로부터 1개의 단말에 대한 성분이 널링된다.

이와 같이 K-1 개의 서브페이즈로 구성된 페이즈 1이 종료되면, 이어서 페이즈 2, 페이즈 3, ..., 페이즈 G가 수행된다. 페이즈 2 내지 페이즈 G는 페이즈 1과 유사하게 수행되며, 각각 셀 2 내지 셀 G에 속한 단말들에 의한 데이터 전송이 이루어진다.

마지막으로 페이즈 G+1에서는 앞서 G-셀 3-유저 케이스에서 설명했듯이, 페이즈 1 내지 페이즈 G로부터 생성된 하나의 단말에만 대한 사이드 정보를 이용하기 위해, 두 개의 단말 1들이 추가적인 재구성 신호를 전송한다. 매 타임슬롯 마다 두 셀의 단말 1들이 재구성 신호를 전송함에 따라, 2 개의 기지국에서 2개씩의 추가적인 방정식이 생성된다. 각 기지국은 페이즈 G+1을 통해 최종적으로 모든 데이터 심볼들을 디코딩할 수 있는 수의 방정식을 획득하게 되며, 모든 데이터 심볼들을 디코딩하게 된다.

FDD 시스템에서 채널 상황이 빠르게 변화하는 환경인 경우, 피드백을 통해 수신한 채널 정보가 현재 채널과 완전히 상관없는 구식의(즉, 아웃데이티드) 정보가 되는 경우가 있다. 이상에서 제안한 방법과 알고리즘에 따르면, 이러한 극단적인 경우라 하더라도 아웃데이티드 채널 정보를 활용하여 (6G-5)/{2G-1+(4G-4)(5G-2)/(8G-4)}의 DoF를 달성할 수 있다. 이 값은 송신단이 아무런 채널 정보를 가지고 있지 않을 때의 DoF인 1보다 큰 값이다. 또한, G 개의 셀 개수가 증가할수록 DoF 이득이 증가하게 되어 전체 통신 시스템의 통신 용량이 증가하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예와 관련하여 단말이 아웃데이티드 채널 상태 정보를 이용하여 통신하는 방법을 도시하는 도면이다. 도 3에서는, 도 2에서 설명한 실시 예에서 특정 셀(셀 1) 내에 위치한 단말 1, 단말 2, 단말 3이 동작하는 일련의 과정을 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 셀 내의 단말 1, 2, 3 이 같은 시간구간 내에서 다른 방식으로 동작하기 때문에, 단말들의 동작 과정을 별도로 도시 및 설명한다. 도 3에 도시된 좌측의 흐름도는 단말 1의 동작 과정을, 중간에 도시된 흐름도는 단말 2의 동작 과정을, 우측에 도시된 흐름도는 단말 3의 동작 과정을 각각 도시한다.

먼저, 제1시간구간(페이즈 1)이 시작되면, 제1시간구간에서는 셀 1에 위치한 단말들만이 데이터를 전송한다. 나머지 셀들에 위치한 단말들은 데이터를 전송하지 않는다. 셀 1의 단말 1은 제1-1시간구간(즉, 페이즈 1-1)중 첫 2G-1 개의 타임슬롯 동안 2G-1 개의 데이터 심볼을 기지국 1로 전송한다(S312). 동시에, 첫 2G-1 개의 타임슬롯 동안 단말 2와 단말 3은 2G-2 개의 데이터 심볼들을 기지국 2, 3으로 각각 전송하며, 마지막 1개의 타임슬롯에서는 전송했던 데이터 심볼들의 합을 기지국 2, 3으로 전송한다(S314, S316).

명시적으로 도시되지는 않으나, 각각의 단말들은 2G-1 개의 타임슬롯 동안 전송한 데이터 심볼들에 대한 피드백 신호를 기지국 1로부터 수신한다. 피드백 신호는 단말들이 각각 전송한 데이터 심볼에 대한 채널 계수 정보를 포함할 수 있다.

이어서, 단말들은 2G-1 개의 타임슬롯 동안의 과정을 총 2G-1회 반복하여 수행한다(S320). 즉, 단말 1, 2, 3은 각각 S312, S314, S316의 과정을 2G-2 회 더 수행하여, 총

개의 타임슬롯 동안 데이터 심볼들을 전송한다. 위 과정이 모두 수행되면, 제1-1시간구간(페이즈 1의 서브페이즈1)이 종료된다.

제1-2시간구간(페이즈 1의 서브페이즈2)에서는 앞서 도 2에서 설명 했듯이, 셀 내에 위치한 두 개의 단말들이 데이터를 전송하는 과정이 진행된다. 먼저, 단말 1은 제1-2시간구간의 첫 G개 타임슬롯 동안 2G-1 개의 데이터 심볼들에 대한 선형 조합을 기지국 1로 전송한다(S332). 동시에, 단말 3은 같은 G개 타임슬롯 동안 G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 기지국 1로 전송한다(S336). 이때, 셀 1의 단말 2는 데이터의 전송을 중단하고 아무런 동작을 하지 않는다(S334).

이어서, 제1-2시간구간의 다음 G 개 타임슬롯 동안, 단말 1은 마찬가지로 2G-1 개의 데이터 심볼들에 대한 선형 조합을 기지국 1로 전송한다(S342). 이때, 단말 2는 G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 기지국 1로 전송하며(S344), 앞선 G 개의 타임슬롯 동안 송신을 마친 단말 3은 데이터의 송신을 중단한다(S346).

이와 같이 2G 개 타임슬롯 동안 일련의 과정은 총 G-1회 반복하여 수행된다(S350). 즉, 단말 1 내지 단말 3은 S332 내지 S346 의 과정을 G-2회 추가적으로 수행하여, 총

개의 타임슬롯으로 구성되는 제1-2시간구간이 진행된다. 한편, 제1-2시간구간에서 단말들이 전송하는 데이터 심볼들의 선형 조합은, 앞서 기지국으로부터 수신한 피드백 신호에 기초하여 생성된 재구성 신호일 수 있다. 즉, 단말들은 피드백 신호를 수신함에 따라 자신이 기전송한 데이터 심볼들에 대한 채널 계수 정보를 알 수 있고, 이에 기초하여 자신이 전송했던 신호들을 재구성하여 기지국으로 전송할 수 있게 된다.

제1-1시간구간과 제1-2시간구간이 종료됨에 따라 제1시간구간(즉, 페이즈 1)이 모두 종료된다. 이어서, 제2시간구간 내지 제G시간구간이 수행되며, 각각의 시간구간에서는 도 3과 관련하여 이상에서 설명한 과정들이 유사하게 대칭적으로 수행된다(S362, S364, S366). 즉, 제2시간구간에서는 셀 2에 위치한 단말들이 데이터를 전송하고, 제 G 시간구간에서는 셀 G에 위치한 단말들이 데이터를 전송하는 과정이 수행된다.

제1시간구간 내지 제G시간구간의 과정이 모두 진행되면, 마지막 제G+1시간구간이 수행된다. 제G+1시간구간은

개의 타임슬롯으로 구성되며, 매 타임슬롯마다 2개씩의 단말로부터 재구성 신호가 기지국들로 전송된다(S370). 이때, 각 셀의 단말 1들이 제G+1시간구간에서 데이터를 전송하며, 예를 들어 셀 1의 단말1과 셀 2의 단말1이 하나의 타임슬롯에서 데이터를 전송하게 된다. 또 다른 예를 들면, 셀 2의 단말 1과 셀 3의 단말 1이, 또는 셀 G-1의 단말 1과 셀 G의 단말 1이 각각 쌍으로 재구성 신호를 기지국으로 전송하게 된다.

제G+1시간구간에서 데이터를 전송하는 두 개의 단말 1들 이외의 단말들은 데이터를 전송하지 않으며, 데이터를 전송하는 두 단말 1들이 속한 셀 이외의 셀들에서도 아무런 데이터가 전송되지 않는다. 매 타임슬롯 마다 2개의 재구성 신호가 기지국들로 전송되므로, 제G+1시간구간에서는 총

개의 데이터 심볼들이 기지국으로 전송된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예와 관련하여 기지국이 아웃데이티드 채널 상태 정보를 이용하여 통신하는 방법을 도시하는 도면이다. 도 3에서는 제안하는 실시 예에 따른 일련의 과정을 단말 입장에서 기술하였다. 반면에, 도 4에서는 기지국 입장에서 설명하며, 단말 1, 단말 2, 단말 3이 위치한 셀 1의 기지국 1 입장에서 설명한다.

먼저, 기지국은 제1-1시간구간 동안 셀 1의 단말들로부터 데이터 심볼들을 수신한다. 제1-1시간구간의 첫 2G-1 타임슬롯에서, 기지국은 셀 1의 단말 1로부터 매 타임슬롯마다 데이터 심볼들을 수신한다(S412). 동시에, 기지국은 셀 1의 단말 2와 단말 3으로부터 2G-2 개의 타임슬롯에서 매 타임슬롯마다 데이터 심볼들을 수신하고, 마지막 타임슬롯에서는 2G-2 개의 데이터 심볼들의 합을 수신한다(S414). 즉, 제1-1시간구간의 첫 2G-1 타임슬롯에서, 기지국은 도 3의 S312, S314, S316 과정에 설명한 단말들의 동작에 대응되도록 동작한다.

이어서, 기지국은 S412, S414에서 수신한 신호들에 대한 피드백 신호를 각 단말들로 전송한다(S420). 이러한 피드백 신호는 수신된 데이터 심볼들에 대한 채널 계수의 정보를 포함할 수 있다.

피드백 신호를 전송한 뒤, 기지국은 S412, S414에서 수신한 신호들에 대한 널링 과정을 통해 사이드 정보를 생성 및 저장한다(S425). S425에서 생성되는 사이드 정보는 두 단말에 관련된 성분들로만 이루어진 정보이다. 이러한 사이드 정보는 S412, S414에서 세 단말들로부터 수신된 데이터 심볼들에서 단말 2 또는 단말 3의 성분에 대해 널링 과정을 수행하여 생성된다. 예를 들어, 단말 2에 대한 널링이 수행된 경우의 사이드 정보는 단말 1과 단말 3에 대한 성분만으로 구성되며, 단말 3에 대한 널링이 수행된 경우의 사이드 정보는 단말 1과 단말 2에 대한 성분만으로 구성된다.

사이드 정보를 저장하는 과정까지 수행되면, 기지국은 S412 내지 S425 의 과정을 총 2G-1회 반복 수행한다. 즉, 2G-1 의 타임슬롯 동안 수행된 과정을 2G-2회 추가적으로 수행함으로써, 총

타임슬롯으로 구성되는 제1-1시간구간이 진행된다.

이어서, 제1-2시간구간에서 기지국은 첫 G개의 타임슬롯 동안, 셀 내의 두 단말로부터 신호를 수신한다. 먼저, 기지국은 단말 1로부터 2G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 수신하며(S432), 동시에 기지국은 단말 3으로부터 G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 수신한다(S434). 앞서 설명했듯이 단말 2는 G 타임슬롯 동안 아무런 데이터를 전송하지 않는다.

기지국은 수신된 선형 조합을 이용하여 단말 1에 대한 사이드 정보와 단말 3에 대한 사이드 정보를 분리하여 생성할 수 있으며, 두 사이드 정보를 각각 저장한다(S440).

유사하게, 다음 G타임슬롯 동안 기지국은 단말 1로부터 2G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 수신하고(S442), 단말 3이 데이터를 전송하지 않는 동안 단말 2로부터 G-1 개의 데이터 심볼들에 대한 선형 조합을 매 타임슬롯마다 수신한다(S444).

이어서, 기지국은 단말 1과 단말 2에 대한 사이드 정보 또한 분리하여 생성 및 저장한다(S450). 기지국은 이와 같은 2G 타임슬롯 동안의 동작을 G-2회 더 수행하여 총

타임슬롯으로 구성되는 제1-2시간구간을 진행하고, 이에 따라 제1시간구간이 모두 종료된다(S460).

이어서 진행되는 제2시간구간 내지 제G시간구간은 제1시간구간과 유사한 과정이 대칭적으로 진행된다(S470). 즉, 기지국들은 셀2 내지 셀G에 속한 단말들로부터 데이터를 수신하고, 널링 과정을 거쳐 사이드 정보를 저장하는 과정을 각각 수행한다.

제G시간구간 까지의 과정이 모두 종료되면, 제G+1시간구간에서 기지국은 두 개의 단말1로부터 재구성 신호를 수신한다(S480). 제G+1시간구간은

개의 타임슬롯으로 구성되어, 매 타임슬롯마다 서로 다른 셀에 위치한 두 개의 단말 1들이 재구성 신호를 전송한다.

기지국 1은 셀 1의 단말 1이 전송하는 재구성 신호와 다른 셀의 단말 1이 전송하는 재구성 신호를 각각 선호 신호와 간섭 신호로써 수신한다. 기지국 1은 제G+1시간구간에서 수신된 재구성 신호를 이용하여, 자신이 저장하고 있는 사이드 정보로부터 하나의 단말에만 관련된 성분을 추출해낼 수 있게 된다. 매 타임슬롯 마다 두 개의 단말 1이 재구성 신호를 전송하므로, 전체 기지국에서 하나의 단말에만 관련된 성분이 두 개씩 생성된다.

제G+1시간구간의 모든 타임슬롯을 거쳐서 재구성 신호들이 수신되면, 기지국들은 자신이 수신한 데이터 심볼들을 디코딩하기에 충분한 방정식을 갖게 되고, 이에 따라 수신 신호를 디코딩한다(S490).

이상에서는 G-셀 3-유저의 네트워크 환경을 예로 들어 각각의 단말과 기지국의 동작을 설명하였으며, 이러한 일련의 과정은 앞서 도 2에서 설명했듯이 G-셀 K-유저의 네트워크 환경으로도 확장될 수 있다. G-셀 K-유저의 경우에는 각각의 페이즈가 K-1개의 서브페이즈들로 구성되며, 각 서브페이즈마다 하나의 단말에 관련된 성분들이 순차적으로 널링된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예와 관련된 단말 및 기지국의 구성을 도시하는 도면이다.

도 5에서 단말(100) 및 기지국(200)은 각각 무선 주파수(RF) 유닛 (110, 210), 프로세서(120, 220) 및 메모리(130, 230)를 포함할 수 있다. 도 5에서는 단말(100)과 기지국(200) 간의 1:1 통신 환경만을 도시하였으나, 다수의 단말과 다수의 기지국 간에도 통신 환경이 구축될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 기지국(200)은 매크로 셀 기지국과 스몰 셀 기지국에 모두 적용될 수 있다.

각 RF 유닛(110, 210)은 각각 송신부(112, 212) 및 수신부(114, 214)를 포함할 수 있다. 단말(100)의 송신부(112) 및 수신부(114)는 기지국(200) 및 다른 단말들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(120)는 송신부(112) 및 수신부(114)와 기능적으로 연결되어 송신부(112) 및 수신부(114)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 전송할 신호에 대한 각종 처리를 수행한 후 송신부(112)로 전송하며, 수신부(114)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행한다.

필요한 경우 프로세서(120)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 단말(100)은 이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시 형태의 방법을 수행할 수 있다.

기지국(200)의 송신부(212) 및 수신부(214)는 다른 기지국 및 단말들과 신호를 송신 및 수신하도록 구성되며, 프로세서(220)는 송신부(212) 및 수신부(214)와 기능적으로 연결되어 송신부(212) 및 수신부(214)가 다른 기기들과 신호를 송수신하는 과정을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 전송할 신호에 대한 각종 처리를 수행한 후 송신부(212)로 전송하며 수신부(214)가 수신한 신호에 대한 처리를 수행할 수 있다. 필요한 경우 프로세서(220)는 교환된 메시지에 포함된 정보를 메모리(230)에 저장할 수 있다. 이와 같은 구조를 가지고 기지국(200)은 앞서 설명한 다양한 실시 형태의 방법을 수행할 수 있다.

단말(100) 및 기지국(200) 각각의 프로세서(120, 220)는 각각 단말(100) 및 기지국(200)에서의 동작을 지시(예를 들어, 제어, 조정, 관리 등)한다. 각각의 프로세서들(120, 220)은 프로그램 코드들 및 데이터를 저장하는 메모리(130, 230)들과 연결될 수 있다. 메모리(130, 230)는 프로세서(120, 220)에 연결되어 오퍼레이팅 시스템, 어플리케이션, 및 일반 파일(general files)들을 저장한다.

본 발명의 프로세서(120, 220)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 한편, 프로세서(120, 220)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어를 이용하여 본 발명의 실시 예를 구현하는 경우에는, 본 발명을 수행하도록 구성된 ASICs(application specific integrated circuits) 또는 DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays) 등이 프로세서(120, 220)에 구비될 수 있다.

한편, 상술한 방법은, 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 코드를 포함하는 저장 디바이스를 설명하기 위해 사용될 수 있는 프로그램 저장 디바이스들은, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함한다.

본원 발명의 실시 예 들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

1. 3 개의 단말이 각각 위치하는 G (G는 3 이상의 정수)개의 셀로 구성된 네트워크 환경에서, 제1셀에 위치하는 제1단말이 아웃데이티드(outdated) 채널 상태 정보를 이용하여 통신하는 방법에 있어서,
   

   

   개의 타임슬롯으로 구성되고 제1-2시간구간과 함께 제1시간구간을 구성하는 제1-1시간구간 동안,

   

   개의 서로 다른 데이터 심볼들을 매 타임슬롯 마다 제1기지국으로 전송하는 단계;
   상기 전송된 데이터 심볼들에 대한 채널 정보를 포함하는 피드백 신호를 수신하는 단계;
   2G*(G-1) 개의 타임슬롯으로 구성되는 상기 제1-2시간구간 동안, 2G-1개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 상기 제1기지국으로 전송하는 단계;
   제2시간구간 내지 제G시간구간 동안, 데이터의 전송을 중단하는 단계; 및
   G*(3G-2)*(G-1) 개의 타임슬롯으로 구성되는 제G+1시간구간 동안, 상기 피드백 신호에 기초하여 생성된 재구성 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 재구성 신호를 전송하는 단계는, 상기 제G+1시간구간 중 2*(3G-2)*(G-1) 개의 타임슬롯 동안 상기 재구성 신호를 전송하는 것인, 통신 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 재구성 신호를 전송하는 단계는, 상기 2*(3G-2)*(G-1) 개의 타임슬롯 각각에서 상기 제1셀을 제외한 다른 G-1 개의 셀 중 어느 하나에 포함된 제 1 단말과 함께 상기 재구성 신호를 전송하는 것인, 통신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1-1시간구간 동안, 상기 제1셀에 위치하는 다른 단말들은 2G-2 개의 타임슬롯 동안 2G-2 개의 서로 다른 데이터 심볼들을 상기 제1기지국으로 전송하고, 1개의 타임슬롯에서 상기 2G-2 개의 서로 다른 데이터 심볼들의 합을 상기 제1기지국으로 전송하는 과정을 총 2G-1 회 반복하여 수행하는 것인, 통신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1-2시간구간 동안, 상기 제1셀에 위치하는 다른 단말들은 G개의 타임슬롯 동안 G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯마다 상기 제1기지국으로 전송하고, 다음 G개의 타임슬롯 동안 데이터의 전송을 중단하는 과정을 총 G-1 회 반복하여 수행하는 것인, 통신 방법.
6. 3 개의 단말이 각각 위치하는 G (G는 3 이상의 정수)개의 셀로 구성된 네트워크 환경에서, 제1셀에 위치하는 제1기지국이 아웃데이티드(outdated) 채널 상태 정보를 이용하여 통신하는 방법에 있어서,
   

   

   개의 타임슬롯으로 구성되고 제1-2시간구간과 함께 제1시간구간을 구성하는 제1-1시간구간 동안, 매 타임슬롯 마다 상기 제1셀에 위치하는 제1단말로부터

   

   개의 서로 다른 데이터 심볼들을 수신하는 단계;
   상기 제1-1시간구간 동안, 상기 제1셀에 위치하는 제2단말 및 제3단말 각각으로부터, 2G-2 개의 타임슬롯 동안 2G-2 개의 서로 다른 데이터 심볼들을 수신하고 1개의 타임슬롯에서 상기 2G-2 개의 서로 다른 데이터 심볼들의 합을 수신하는 과정을 총 2G-1 회 반복하여 수행하는 단계;
   2G*(G-1) 개의 타임슬롯으로 구성되는 상기 제1-2시간구간 동안, 매 타임슬롯 마다 상기 제1단말로부터 2G-1개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 수신하는 단계;
   상기 제1-2시간구간 중 G 개의 타임슬롯 마다, 상기 제2단말 및 상기 제3단말 중 어느 하나로부터 G-1 개의 데이터 심볼들의 선형 조합을 매 타임슬롯에서 수신하는 단계;
   제2시간구간 내지 제G시간구간 동안, 제2셀 내지 제G셀에 위치하는 단말들이 전송하는 신호들을 간섭 신호로써 수신하는 단계;
   G*(3G-2)*(G-1) 개의 타임슬롯으로 구성되는 제G+1시간구간 동안, 상기 제2셀 내지 상기 제G셀 중 어느 하나에 속하는 단말 및 상기 제1단말로부터 매 타임슬롯마다 재구성 신호를 수신하는 단계; 및
   상기 간섭 신호와 상기 재구성 신호에 기초하여, 상기 제1시간구간 동안 수신된 데이터 심볼들을 디코딩하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 통신 방법은, 상기 제1-1시간구간 동안 수신된 신호들에 대한 채널 정보를 포함하는 피드백 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고,
   상기 재구성 신호는 상기 피드백 신호에 기초하여 생성된 것인, 통신 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 통신 방법은,
   상기 제1-2시간구간에서 수신된 신호들을 이용하여 상기 제1-1시간구간에서 수신된 신호들에 널링(nulling) 과정을 수행하고, 상기 널링 과정을 거쳐 생성된 데이터를 제1사이드 정보(side information)로 저장하는 단계를 더 포함하는 것인, 통신 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 통신 방법은,
   상기 G+1시간구간에서 수신한 상기 재구성 신호를 이용하여 상기 제1사이드 정보에 대해 널링 과정을 수행함으로써, 하나의 단말에만 관련된 제2사이드 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인, 통신 방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 재구성 신호를 수신하는 단계는, 상기 제G+1시간구간 중에서 2*(3G-2)*(G-1) 개의 타임슬롯 동안 상기 제1단말로부터 재구성 신호를 수신하는 것인, 통신 방법.

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