KR20170113225A - Full-duplex wireless backhaul system using massive multiple input multiple output - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크 신호 전송방법에 있어서, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국은 송신 및 수신모드로 사용가능한 복수의 안테나를 포함하는 매시브 MIMO(massive multiple-input and multiple output) 안테나부를 구비하고, 상기 제1 기지국이 상기 제2 기지국과의 통신 상태를 모니터링 하는 모니터링 단계 및 상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 매시브 MIMO 안테나부 중 송신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 수신 모드로 변환하거나, 상기 매시브 MIMO 안테나부 중 수신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 송신 모드로 변환하는 모드 변환 단계를 포함하여, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국간 송수신되는 신호는 무선 전이중((wireless full-duplex)방식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 백홀과 스몰셀에서 mmWave 대역과 기존 셀룰러 주파수 대역을 동시에 이용하여 전파 자원의 효율적인 이용이 가능하고, 송수신이 동시에 이루어지므로 저지연 통신 시스템 구현이 가능하고, self-interference 및 two-way relay self-interference 제거에 용이하고, 송신안테나와 수신안테나의 비율을 조절함으로써 효율적으로 무선 백홀 시스템을 구축할 수 있다.
A method for transmitting a backhaul link signal between a first base station and a second base station, the first base station and the second base station comprising: a massive multiple-input (MIMO) system including a plurality of antennas usable in a transmit and receive mode; a plurality of antennas used for a transmission mode among the massive MIMO antenna units in consideration of a monitoring result of the first base station and a second base station, And a mode conversion step of converting a part of the antennas used as a reception mode of the massive MIMO antenna unit into a transmission mode so that a signal transmitted and received between the first base station and the second base station is transmitted through a wireless full- full-duplex scheme.
According to the present invention, a low-delay communication system can be realized because the radio resources can be efficiently used by using the mmWave band and the existing cellular frequency band simultaneously in the backhaul and the small cell, it is easy to remove the relay self-interference, and the wireless backhaul system can be efficiently constructed by adjusting the ratio of the transmitting antenna and the receiving antenna.

Description

Massive MIMO를 이용한 전이중 무선 백홀 시스템{FULL-DUPLEX WIRELESS BACKHAUL SYSTEM USING MASSIVE MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a full-duplex wireless backhaul system using a massive MIMO (Multiple-Input Multiple-Output MULTIPLE OUTPUT)

본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 Massive MIMO를 이용한 전이중 방식의 무선 백홀 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a full duplex wireless backhaul system using Massive MIMO.

5G 시스템의 요구 조건을 만족시키기 위하여 massive MIMO, HetNet, full duplex 기술이 핵심 요소로 평가받고 있다. 그 중에서도 massive MIMO 기술은 단순히 massive MIMO를 기존의 기지국에 설치함으로써 시스템의 전송량(throughput)을 증가시킬 수 있어 5G 통신의 가장 중요한 기술로 고려되고 있다.Massive MIMO, HetNet, and full duplex technologies are considered to be key elements to meet the requirements of 5G systems. Among them, massive MIMO technology is considered as the most important technology of 5G communication because massive MIMO can be installed in existing base station to increase the throughput of the system.

상기 MIMO 시스템을 이용하여 데이터를 송수신 할 때 전송 채널의 상태를 송신단과 수신 단에서 알 경우, 목적에 맞는 송수신 필터를 설계하여 성능을 향상할 수 있다. 이 경우에는 모든 통신 노드들이 MIMO 채널에 대한 정보를 알아야 하고, 이를 통해 인접 노드들로부터의 간섭 및 다중 채널에 의한 영향을 없애는 신호처리를 할 수 있다. MIMO 통신 시스템에서 수신단의 채널 인지 여부는 파일럿 신호 등을 통해 쉽게 추정할 수 있지만, 송신단에서의 채널 인지는 채널 정보를 다시 피드백 해야하므로 쉽게 추정이 힘들 뿐 아니라, 신호 교환에 따른 복잡도를 유발할 수 있다.When transmitting and receiving data using the MIMO system, when a state of a transmission channel is known between a transmitter and a receiver, a transmission / reception filter suitable for the purpose can be designed and the performance can be improved. In this case, all the communication nodes need to know the information on the MIMO channel, thereby performing signal processing for eliminating the interference from the adjacent nodes and the influence of the multiple channels. In the MIMO communication system, whether or not the channel of the receiving end is easily estimated through the use of a pilot signal or the like, however, the channel estimation at the transmitting end requires feedback of the channel information again, .

또한, MIMO 시스템에서 빔형성(Beamforming) 기술의 경우는 송신단에서 모든 MIMO 채널정보를 알아야 하기 때문에 신호 교환에 따른 복잡도를 유발한다. 뿐만 아니라 엄청나게 많은 안테나가 존재하는 Massive MIMO 시스템에서 모든 안테나를 사용함으로써 생기는 하드웨어의 복잡도가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.Also, in the case of the beamforming technique in the MIMO system, since all the MIMO channel information needs to be known at the transmitting end, the complexity due to signal exchange is caused. In addition, the use of all antennas in a Massive MIMO system with an enormous number of antennas can cause increased hardware complexity.

또한, MINO 시스템에서 안테나 선택기술의 경우는 하드웨어 및 신호처리의 복잡도를 줄이기 위해 사용되는 기술이므로 복잡도를 줄이는 대신 안테나를 모두 사용하여 통신하는 종래의 기술들에 비해 성능이 떨어질 수 있다.In addition, in the MINO system, the antenna selection technique is a technique used to reduce the complexity of hardware and signal processing. Therefore, the performance may be lowered compared with the conventional techniques of using all the antennas instead of reducing the complexity.

또한, 종래의 MIMO 통신 기술들의 성능(Multiplexing gain, Diversity gain)은 수신 안테나의 개수에 의존적인 방법으로, 송신 안테나의 개수가 수신 안테나 개수보다 많다고 하더라도 한번에 보낼 수 있는 전송 심볼(Symbol)은 수신 안테나의 개수에 한정된다. 그러므로 전송량(Throughput) 관점에서는 수신 안테나 이상의 송신안테나의 사용은 이득이 없다.Also, the performance (multiplexing gain, diversity gain) of conventional MIMO communication technologies depends on the number of receiving antennas. Even if the number of transmitting antennas is larger than the number of receiving antennas, a transmission symbol, . Therefore, from the viewpoint of throughput, the use of the transmitting antenna over the receiving antenna is not advantageous.

따라서, 안테나 성능저하와 복잡도 증가문제를 동시에 고려할 수 있는 방안이 요구된다.Therefore, there is a need for a scheme that can simultaneously consider the problem of antenna performance degradation and complexity increase.

한편, 전이중(full-duplex) 방식은 기존의 반이중(half-duplex) 방식과 달리 동일 대역에 동일시간 자원에서 송신 신호와 수신신호를 동시에 주고 받는다. 이로 인해 필연적으로 자기 간섭(self-interference)신호가 발생하고 이를 제거하기 위한 자기간섭 제거 기능이 송수신단에 구현되어야 한다.On the other hand, the full-duplex scheme transmits a transmission signal and a reception signal at the same time in the same band at the same time, unlike the conventional half-duplex scheme. As a result, a self-interference signal is generated inevitably and a magnetic interference cancellation function for removing the self-interference signal must be implemented at the transmitting and receiving end.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 매크로셀 기지국 및 스몰셀 기지국에 massive MIMO를 설치하여 무선백홀과 엑세스 링크를 전이중 방식으로 동작하게 하여, 간섭 환경 및 필요한 총 전송률(sum-rate) 등에 따라 각 기지국의 송신안테나를 수신안테나로, 또는 수신안테나를 송신안테나로 상호 전환하여 이용할 수 있도록 하여 향상된 효율을 가지는 무선 백홀 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, a massive MIMO is installed in a macro cell base station and a small cell base station, and a wireless backhaul and an access link are operated in a full duplex manner. Thus, according to an interference environment and a required total data rate, The present invention also provides a wireless backhaul system having improved efficiency by allowing a transmission antenna of a base station to be switched between a reception antenna and a reception antenna.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크 신호 전송방법에 있어서, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국은 송신 및 수신모드로 사용가능한 복수의 안테나를 포함하는 매시브 MIMO(massive multiple-input and multiple output) 안테나부를 구비하고, 상기 제1 기지국이 상기 제2 기지국과의 통신 상태를 모니터링 하는 모니터링 단계 및 상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 매시브 MIMO 안테나부 중 송신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 수신 모드로 변환하거나, 상기 매시브 MIMO 안테나부 중 수신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 송신 모드로 변환하는 모드 변환 단계를 포함하여, 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국간 송수신되는 신호는 무선 전이중(wireless full-duplex)방식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for transmitting a backhaul link signal between a first base station and a second base station, the method comprising: a first base station and a second base station, A method of controlling a mobile communication system, comprising: a monitoring step of monitoring a communication state of the first base station with a second base station and a massive multiple-input and multiple-output (MIMO) antenna unit; And a mode conversion step of converting a part of the antennas used as the reception mode of the massive MIMO antenna unit into the transmission mode, The signal is characterized by a wireless full-duplex scheme.

또한 상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국은 송신 또는 수신모드중 어느 하나로 사용 가능한 비매시브(non-massive) MIMO 안테나부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.The first base station and the second base station may further include a non-massive MIMO antenna unit that can be used in either a transmission mode or a reception mode.

또한 상기 모드 변환 단계에서는, 상기 제1 기지국에 massive MIMO 안테나부와 수신 안테나로 사용되는 non-massive MIMO 안테나부가 설치된 경우, 상기 massive MIMO 안테나 중 일부 안테나를 수신안테나로 전환 할 수 있고, 상기 제1 기지국에 massive MIMO 안테나와 송신 안테나로 사용되는 non-massive MIMO 안테나부가 설치된 경우, 상기 massive MIMO 안테나 중 일부 안테나를 송신안테나로 전환 할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the mode conversion step, when a massive MIMO antenna unit and a non-massive MIMO antenna unit used as a reception antenna are installed in the first base station, some of the massive MIMO antennas may be switched to reception antennas, A massive MIMO antenna and a non-massive MIMO antenna used as a transmission antenna are installed in a base station, some of the massive MIMO antennas can be converted into a transmission antenna.

또한 상기 모니터링 단계에서는, 간섭환경 또는 파일롯(pilot) 신호환경 중 어느 하나를 모니터링 하는 것을 특징으로 한다.In the monitoring step, either the interference environment or the pilot signal environment is monitored.

또한 상기 모니터링 단계에서는, 제1 기지국에서 다른 기지국들과 송수신하는 데이터의 시간당 비율(data-rate)의 총합인 총 전송률(sum-rate)을 모니터링 하는 것을 특징으로 한다.In the monitoring step, the first base station monitors a total sum-rate, which is a sum of data-rates of data transmitted / received with other base stations.

또한 상기 모드 변환 단계는, 상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 복수의 안테나 중 송신 모드로 사용되는 안테나와 수신 모드로 사용되는 안테나의 개수의 비율을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The mode conversion step may include calculating a ratio of the number of antennas used in the transmission mode and the number of antennas used in the reception mode among the plurality of antennas in consideration of the monitoring result.

또한 상기 송신 모드로 사용되는 안테나 및 수신 모드로 사용되는 안테나의 개수의 비율은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 총 전송률(sum-rate)을 개선하도록 조정되는 것을 특징으로 한다.Also, the ratio of the number of antennas used in the transmission mode to the number of antennas used in the reception mode is adjusted to improve a total sum rate calculated by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

또한 상기 수학식 1을 기지국 간 모든 링크에 계산하여, 총 전송률(sum-rate)를 최적화하는, 송신 모드로 사용되는 안테나 및 수신 모드로 사용되는 안테나 개수의 비율을 계산하는 것을 특징으로 한다.Also, the ratio of the number of antennas used in the transmission mode and the number of antennas used in the reception mode, which optimizes the total sum rate by calculating Equation (1) on all links between the base stations, is calculated.

또한 상기 무선 전이중 방식(wireless full-duplex)으로 이루어지는 제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크의 송수신에서는 밀리미터웨이브(mmWave) 대역과 셀룰러(cellular) 주파수 대역을 동시에 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, a millimeter wave (mmWave) band and a cellular frequency band are simultaneously used in the transmission and reception of the backhaul link between the first base station and the second base station, which are wireless full duplex.

또한 상기 제1 기지국 및 제2 기지국 간 백홀링크가 양방향 릴레이(two-way relay) 방식으로 동작할 때, 상기 제1 기지국이 이전에 송신한 신호를 별도의 저장 장치에 저장하고, 상기 저장된 신호 정보를 이용하여, 상기 제2 기지국으로부터 증폭 재전송된 자기 간섭(self-interference)을 제거하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.Also, when the backhaul link between the first base station and the second base station operates in a two-way relay mode, the first base station stores previously transmitted signals in a separate storage device, Wherein self-interference amplified and retransmitted from the second base station is removed using the second base station.

또한 제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크 신호 전송 시스템에 있어서, 상기 제1 기지국 및 제2 기지국은 송신 및 수신모드로 사용가능한 복수의 안테나를 포함하는 massive MIMO(multiple-input and multiple output) 안테나부를 구비하고, 상기 제1 기지국이 제2 기지국과의 통신 상태를 모니터링 하는 모니터링부 및 상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 massive MIMO 안테나부 중 송신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 수신 모드로 변환하거나, 상기 massive MIMO 안테나부 중 수신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 송신 모드로 변환하는 모드 변환부를 포함하여, 상기 제1 기지국 및 제2 기지국간 송수신되는 신호는 무선 전이중(wireless full-duplex)방식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The first base station and the second base station may further include a massive MIMO (multiple-input and multiple output) antenna including a plurality of antennas usable in a transmission and reception mode, A monitoring unit for monitoring a communication state of the first base station with the second base station and a part of the antennas used for the transmission mode of the massive MIMO antenna unit into a reception mode in consideration of the monitoring result, and a mode conversion unit for converting a part of the antennas used as the reception mode among the massive MIMO antenna units to the transmission mode, and the signals transmitted and received between the first base station and the second base station are wireless full-duplex .

본 발명의 실시예에 따르면, 백홀과 스몰셀에서 mmWave 대역과 기존 셀룰러 주파수 대역을 동시에 이용하여 전파 자원의 효율적인 이용이 가능하고,According to the embodiment of the present invention, it is possible to efficiently utilize the radio wave resources by simultaneously using the mmWave band and the existing cellular frequency band in the backhaul and the small cell,

송수신이 동시에 이루어지므로 저지연 통신 시스템 구현이 가능하고,Since transmission and reception are simultaneously performed, it is possible to realize a low-delay communication system,

self-interference 및 two-way relay self-interference 제거에 용이하고,self-interference and two-way relay self-interference,

송신안테나와 수신안테나의 비율을 조절함으로써 효율적으로 무선 백홀 시스템을 구축할 수 있다.It is possible to efficiently construct a wireless backhaul system by adjusting the ratio of the transmission antenna and the reception antenna.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1의 (a)는 종래 전이중 방식에서의 간섭 환경을 도시한 것이고, (b)는 본 발명에 따른 Massive MIMO 전이중 방식에서의 간섭 환경을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 자원 블록(Resource Block)의 구조를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템의 1st phase를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 서큘레이터의 구조를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템의 2nd phase를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템에서 송신안테나와 수신안테나 비율을 적응적으로 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템에서 송신안테나와 수신안테나 비율을 적응적으로 판단하고 변환하는 방법의 순서를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 전이중 무선 백홀 시스템에서 self-interference 및 양방향 릴레이(two-way relay) self-interference가 제거되는 원리를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 10은 mmWave 대역과 셀룰러 주파수 대역을 동시에 이용하는 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템을 도시한 것이다.
도 11의 (a)는 기존의 반이중 유선 백홀 기반의 이기종 네트워크(HetNet) 환경을 도시한 것이고, (b)는 본 발명에 따른 Massive MIMO 전이중 무선 백홀 기반의 이기종 네트워크 환경을 도시한 것이다.
도 12는 massive MIMO를 적용한 백홀 시스템에서 self-interference 및 co-channel self-interference 제거 효과에 대한 그래프를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
FIG. 1 (a) shows an interference environment in a conventional full-duplex mode, and FIG. 2 (b) shows an interference environment in a massive-MIMO full-duplex mode according to the present invention.
FIG. 2 illustrates a structure of a resource block according to the present invention.
Figures 3 and 4 illustrate a 1 st phase of a wireless backhaul system in accordance with the present invention.
5 shows a structure of a circulator according to the present invention.
Figure 6 illustrates the 2 nd phase of a wireless backhaul system in accordance with the present invention.
7 is a flowchart schematically illustrating a method of adaptively controlling transmission antenna and reception antenna ratio in a wireless backhaul system according to the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of adaptively determining and converting a transmission antenna and a reception antenna ratio in a wireless backhaul system according to the present invention.
FIG. 9 illustrates the principle of eliminating self-interference and two-way relay self-interference in a full-duplex wireless backhaul system according to the present invention.
10 illustrates a wireless backhaul system in accordance with the present invention that simultaneously utilizes the mmWave band and the cellular frequency band.
FIG. 11 (a) illustrates a heterogeneous network (HetNet) environment based on a conventional half duplex wired backhaul, and FIG. 12 (b) illustrates a heterogeneous network environment based on a massive MIMO full duplex wireless backhaul according to the present invention.
FIG. 12 is a graph illustrating the effect of removing self-interference and co-channel self-interference in a backhaul system using massive MIMO.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.The following examples are provided to aid in a comprehensive understanding of the methods, apparatus, and / or systems described herein. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification. The terms used in the detailed description are intended only to describe embodiments of the invention and should in no way be limiting. Unless specifically stated otherwise, the singular form of a term includes plural forms of meaning. In this description, the expressions "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, Should not be construed to preclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, operations, elements, portions or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이하에서는, 본 발명에 따른 massive MIMO를 이용한 전이중 무선 백홀 시스템을 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.It is also to be understood that the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms may be used to distinguish one component from another . Hereinafter, exemplary embodiments of a full-duplex wireless backhaul system using massive MIMO according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1의 (a)는 종래 전이중 방식에서의 간섭 환경을 도시한 것이고, (b)는 본 발명에 따른 Massive MIMO 전이중 방식에서의 간섭 환경을 도시한 것이다.FIG. 1 (a) shows an interference environment in a conventional full-duplex mode, and FIG. 2 (b) shows an interference environment in a massive-MIMO full-duplex mode according to the present invention.

매크로 셀 기지국에서의 Self-interference 뿐만 아니라 스몰 셀 기지국들 간에도 Co-channel interference가 발생하고, 도 1(a)의 종래 백홀 시스템에서는 그러한 간섭을 제거하는 것이 불가능하였다.Co-channel interference occurs not only between macro cell base stations but also between small cell base stations, and it is impossible to eliminate such interference in the conventional backhaul system of FIG. 1 (a).

그러나, 도 1(b)와 같이 백홀 시스템의 각 기지국에 massive MIMO 안테나를 적용함으로써 interference를 제거할 수 있다.However, interference can be removed by applying a massive MIMO antenna to each base station of the backhaul system as shown in FIG. 1 (b).

도 2는 본 발명에 따른 자원 블록(Resource Block)의 구조를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates a structure of a resource block according to the present invention.

이하, 설명의 편의를 위해 백홀 시스템에는 하나의 매크로 셀(MC: Macro Cell) 기지국, 두 개의 스몰 셀(SC: Small Cell) 기지국, 세 개의 사용자 단말(UE: User Equipment)이 존재하는 것으로 가정한다.Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that one backhaul system includes one macro cell (MC) base station, two small cell (SC) base stations, and three user equipments (UE) .

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 자원 블록은 1st phase와 2nd phase로 구분될 수 있으며, x축은 time domain, y축은 frequency domain이다.As can be seen from FIG. 2, the resource block according to the present invention can be divided into a 1 st phase and a 2 nd phase, wherein the x axis is a time domain and the y axis is a frequency domain.

상기 1st phase에서는 채널 추정을 위한 pilot 신호와 data 신호를 송신하는 자원 블록으로 구분될 수 있고, 상기 2nd phase에서는 상기 1st phase에서 기 추정된 채널 정보를 바탕으로 data 신호를 송신할 수 있다.In the 1 st phase, a pilot signal for channel estimation and a resource block for transmitting a data signal can be distinguished. In the 2 nd phase, a data signal can be transmitted based on the channel information estimated in the 1 st phase .

또한, 1st phase의 data 영역과 2nd phase의 data 영역에 설정된 백홀 링크 및 액세스 링크의 downlink 및 uplink 설정은 본 발명에 따른 full duplex 방식 설정의 일례일 뿐이고, 사용자 스케쥴링을 수행할 때 채널 상황과 사용자의 up-down data 양을 고려하여 uplink/downlink의 선택을 적응적으로 설정될 수 있다.Also, the downlink and uplink settings of the backhaul link and the access link set in the data area of the 1 st phase and the data area of the 2 nd phase are merely an example of the full duplex configuration according to the present invention. In performing the user scheduling, The uplink / downlink selection can be adaptively set considering the amount of up-down data of the user.

또한, 1st phase와 2nd phase 각각에서 할당되는 time domain 범위는 필요에 따라 유동적으로 설정될 수 있다.In addition, the time domain range assigned to each of the 1 st phase and the 2 nd phase can be set as needed as needed.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템의 1st phase를 도시한 것이다.Figures 3 and 4 illustrate a 1 st phase of a wireless backhaul system in accordance with the present invention.

도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템을 구성하는 매크로 셀 기지국 및 스몰 셀 기지국은 송신 역할을 하는 non-massive MIMO 안테나 포트와, 송신 또는 수신 역할을 동시에 수행하는 massive MIMO 안테나를 가지는 포트로 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, the macro cell base station and the small cell base station constituting the wireless backhaul system according to the present invention perform non-massive MIMO antenna ports, and a port having a massive MIMO antenna.

본 발명에 따른 무선 백홀 시스템에서는 매크로 셀 기지국 및 스몰 셀 기지국 모두에서 massive MIMO를 이용하므로 matched filter 또는 zero forcing filter 등을 적용하여 다수의 데이터 스트림을 간섭없이 동시에 수신할 수 있다. 이는 궁극적으로 uplink와 downlink가 동시에 이루어지는 full duplex 방식을 적용하더라도 간섭의 제약을 최소화할 수 있음을 의미한다.In the wireless backhaul system according to the present invention, massive MIMO is used in both the macro cell base station and the small cell base station, so that a matched filter or zero forcing filter can be applied to simultaneously receive a plurality of data streams without interference. This means that it is possible to minimize the interference limitation even if the full duplex scheme in which the uplink and the downlink are simultaneously performed is ultimately applied.

여기서, 매크로 셀 기지국 및 스몰 셀 기지국은 동시에 사용자 단말로 신호를 송신할 수 있다.Here, the macro cell base station and the small cell base station can simultaneously transmit signals to the user terminal.

도 4에서, 스몰 셀 1은 매크로 셀의 downlink 신호를 massive MIMO 안테나 포트로 수신하면서 동시에 동일한 massive MIMO 안테나 포트를 이용해 User 1에 신호를 간섭없이 송신할 수 있다. 이렇게 하나의 안테나로 데이터 송수신을 동시에 수행하기 위해서는 서큘레이터(circulator)가 요구된다.In FIG. 4, the small cell 1 can transmit a downlink signal of the macrocell to the massive MIMO antenna port while simultaneously transmitting the signal to the user 1 using the same massive MIMO antenna port without interference. In order to simultaneously transmit and receive data with one antenna, a circulator is required.

도 5는 본 발명에 따른 서큘레이터의 구조를 도시한 것이다.5 shows a structure of a circulator according to the present invention.

도 5를 참조하여 본 발명에 이용될 수 있는 서큘레이터 구조를 설명한다. 서큘레이터란 일반적으로 원형 구조의 수동 비가역 장치이고, 양방향 통신시스템에서는 송신 신호와 수신 신호를 분리하기 위해 이용되는 장치이다. 안테나 측에서 수신된 신호는 Rx단으로만 일방적으로 전송되고, Tx단에서 전송한 신호는 안테나 측으로만 일방적으로 전송될 수 있다. 즉, 백홀 링크를 통해 수신된 신호는 서큘레이터의 Rx단으로만 전송되고, Tx단은 상기 수신된 신호를 다시 액세스 링크를 통해 사용자 단말로 전송할 수 있다.A circulator structure that can be used in the present invention will be described with reference to Fig. A circulator is generally a circular passive irreversible device. In a two-way communication system, a circulator is used to separate a transmission signal and a reception signal. The signal received at the antenna side is unilaterally transmitted only to the Rx terminal, and the signal transmitted at the Tx terminal can be unilaterally transmitted only to the antenna side. That is, the signal received through the backhaul link is transmitted only to the Rx end of the circulator, and the Tx end can transmit the received signal back to the user terminal via the access link.

도 6은 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템의 2nd phase를 도시한 것이다.Figure 6 illustrates the 2 nd phase of a wireless backhaul system in accordance with the present invention.

상기 도 3 및 도 4(1st phase)에서 살펴본 것과 동일한 무선 백홀 시스템의 구성이며, 상기 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 2nd phase에서는 1st phase에서 pilot 추정을 통해 획득한 채널 정보를 기반으로 통신을 수행할 수 있으므로 추가적인 pilot 할당이 필요없다.As shown in FIG. 2, in the 2 nd phase, the channel information obtained through the pilot estimation in the 1 st phase is used as the base of the radio backhaul system as shown in FIG. 3 and FIG. 4 (1 st phase) So that no additional pilot assignment is required.

여기서, 매크로 셀 기지국 및 스몰 셀 기지국은 사용자 단말로 동시에 신호를 송신할 수 있다.Here, the macro cell base station and the small cell base station can simultaneously transmit signals to the user terminal.

도 7은 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템에서 송신안테나와 수신안테나 비율을 적응적으로 제어하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도를 도시한 것이다.7 is a flowchart schematically illustrating a method of adaptively controlling transmission antenna and reception antenna ratio in a wireless backhaul system according to the present invention.

도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전이중 무선 백홀 시스템에서 기지국은 MIMO(multiple-input and multiple-output) 안테나 시스템을 구비하는 제1 기지국이 제2 기지국과의 통신 상태를 모니터링하는 모니터링 단계 (S700) 및 상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 복수의 안테나 중 송신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 수신 모드로 변환하거나, 상기 복수의 안테나 중 수신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 송신 모드로 변환하는 모드 변환 단계(S710)를 포함할 수 있다. 제1 기지국 및 제2 기지국은 매크로 셀 기지국 또는 스몰 셀 기지국을 나타내는 기지국을 임의적으로 표현한 것이다. 도 8을 통하여 자세하게 설명한다.7, in a full-duplex wireless backhaul system according to the present invention, a base station includes a first base station having a multiple-input and multiple-output (MIMO) In step S700, a part of antennas used in the transmission mode among the plurality of antennas is converted into a reception mode in consideration of the monitoring result, or a part of the antennas used in the reception mode among the plurality of antennas is converted into a transmission mode And a mode conversion step S710. The first and second base stations arbitrarily represent a macro cell base station or a base station representing a small cell base station. This will be described in detail with reference to FIG.

도 8은 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템에서 송신안테나와 수신안테나 비율을 적응적으로 판단하고 변환하는 방법의 순서를 도시한 것이다.8 is a flowchart illustrating a method of adaptively determining and converting a transmission antenna and a reception antenna ratio in a wireless backhaul system according to the present invention.

도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전이중 무선 백홀 시스템에서 기지국은 통신 상태를 모니터링 하는 단계(S810), 최적 송신안테나와 수신안테나의 비율을 판단하는 단계(S820) 및 일부 안테나의 기능을 전환하는 단계(S830)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, in the full-duplex wireless backhaul system according to the present invention, the base station monitors the communication state (S810), determines the ratio of the optimal transmission antenna to the reception antenna (S820) (S830). ≪ / RTI >

먼저, S810 단계에서 기지국은 다른 기지국과의 통신 상태를 지속적으로 및/또는 주기적으로 모니터링할 수 있다. 상기 모니터링 대상은 채널과 간섭 환경, 상기 제1 기지국에서 다른 기지국들과 송수신하는 데이터의 시간당 비율(data-rate)의 총합인 총 전송률(sum-rate), 파일롯 리소스(pilot resource)등을 포함할 수 있다.First, in step S810, the base station can continuously and / or periodically monitor the communication state with other base stations. The monitoring object includes a channel and an interference environment, a sum-rate, which is a sum of data-rates of data communicated with other base stations in the first base station, a pilot resource, and the like .

S820 단계에서, 전 단계(S810)에서 모니터링한 통신 상태에 기초하여 최적의 송신안테나와 수신안테나의 비율을 판단한다.In step S820, the ratio between the optimal transmission antenna and the reception antenna is determined based on the communication state monitored in the previous step (S810).

상기 송신 모드로 사용되는 안테나 및 수신 모드로 사용되는 안테나의 개수의 비율은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 총 전송률(sum-rate)를 개선하도록 조정될 수 있다.The ratio of the number of antennas used in the transmission mode to the number of antennas used in the reception mode can be adjusted to improve a total sum rate calculated by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, K는 전체 송신안테나의 수이고,

Figure pat00003
는 pilot 신호로 인한 주파수 자원 손실(resource loss)을 나타내며,
Figure pat00004
는 uplink/downlink시의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 의미하고, M은 해당 Massive MIMO의 총 안테나 개수,
Figure pat00005
는 pilot 신호를 통해 추정된 채널 특성 평가치(channel estimation의 quality)를 반영한 변수이다.Where K is the total number of transmit antennas,
Figure pat00003
Represents the frequency resource loss due to the pilot signal,
Figure pat00004
Denotes a signal to noise ratio (SNR) at the time of uplink / downlink, M denotes a total number of antennas of the corresponding massive MIMO,
Figure pat00005
Is a variable that reflects the estimated channel characteristic value (channel estimation quality) through the pilot signal.

상기 수학식 1을 모든 링크에 대하여 계산하고, 이 때 K와 M의 수를 적응적으로 조정함으로써 전체 총 전송률(sum-rate)을 최적화하는 송신안테나와 수신안테나 비율을 판단할 수 있다.Equation (1) is calculated for all the links, and by adjusting the number of K and M adaptively, it is possible to determine the transmit antenna and the receive antenna ratio that optimize the total sum rate.

S830 단계에서, 전 단계(S820)에서 판단된 결과에 기초하여 송신안테나와 수신안테나의 비율을 조정한다. 즉, 기지국에 massive MIMO 안테나와 소수의 수신안테나가 설치되어 있는 경우, 상기 massive MIMO 안테나 중 일부 안테나를 수신안테나로 전환할 수 있다. 마찬가지로 기지국에 massive MIMO 안테나와 소수의 송신안테나가 설치되어 있는 경우, 상기 massive MIMO 안테나 중 일부 안테나를 송신안테나로 전환하는 방법으로 효율적인 시스템 운용이 가능해진다.In step S830, the ratio between the transmitting antenna and the receiving antenna is adjusted based on the result determined in step S820. That is, when a massive MIMO antenna and a small number of reception antennas are installed in a base station, some of the massive MIMO antennas can be switched to reception antennas. Likewise, when a massive MIMO antenna and a small number of transmission antennas are installed in a base station, it is possible to efficiently operate the system by switching some of the massive MIMO antennas to a transmission antenna.

도 9는 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템에서 self-interference 및 양방향 릴레이(two-way relay) self-interference가 제거되는 원리를 설명하기 위해 도시한 것이다.FIG. 9 illustrates the principle of self-interference and two-way relay self-interference being eliminated in a wireless backhaul system according to the present invention.

각 기지국에 massive MIMO를 적용함으로써, 각 기지국에서 발생하는 간섭을 일부 제거할 수는 있으나, massive MIMO의 사이즈를 무한정 키울 수는 없으므로 그 한계가 존재한다.By applying massive MIMO to each base station, the interference caused by each base station can be partially removed. However, there is a limit because the size of massive MIMO can not be increased indefinitely.

스몰 셀 1과 스몰 셀 2가 서로 정보를 주고 받을 때 매크로 셀 기지국이 relay 역할을 할 수 있으며, 이 때 full duplex two-way 방식으로 작동할 수 있고, 이 때 small cell 기지국들은 현재 phase에서 보낸 자기 신호뿐만 아니라, 이전 phase에서 보낸 자기 신호가 매크로 셀에서 증폭되어 전달됨으로 self-interference를 다시 받을 수 있다. 이 때, 자기 신호를 별도의 저장 장치에 저장하고, 그 정보를 이용하여 다음 phase에서 self-interference를 제거할 수 있다.When the small cell 1 and the small cell 2 exchange information, the macro cell base station can act as a relay, and can operate in a full duplex two-way manner. In this case, In addition to the signal, the self-interference sent back from the previous phase is amplified and transmitted in the macrocell. At this time, the magnetic signal is stored in a separate storage device, and self-interference can be removed in the next phase using the information.

도 10은 mmWave 대역과 셀룰러 주파수 대역을 동시에 이용하는 본 발명에 따른 무선 백홀 시스템을 도시한 것이다. 10 illustrates a wireless backhaul system in accordance with the present invention that simultaneously utilizes the mmWave band and the cellular frequency band.

종래에는 간섭 회피를 위해 백홀 링크에서는 멀티미터웨이브(mmWave) 대역을 사용하고, 액세스 링크에서는 기존 셀룰러 주파수 대역을 사용하였다. 그러나, 두 주파수 대역을 각각을 별개의 링크에서만 사용하게 되므로 필연적으로 주파수 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.Conventionally, the multimeter wave (mmWave) band is used for the backhaul link and the existing cellular frequency band is used for the access link for interference avoidance. However, since the two frequency bands are used only in separate links, there is a problem that the frequency efficiency is inevitably lowered.

본 발명에서는 전이중 방식으로 백홀 링크와 액세스 링크 모두에서 mmWave 대역과 기존 셀룰러 주파수를 동시에 이용함으로써 송수신이 동시에 이루어지므로 저지연 통신 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 이론상 주파수 효율이 백홀 링크의 경우 4배, 액세스 링크의 경우 2배까지 증가될 수 있다.According to the present invention, a low-delay communication system can be implemented because transmission and reception are performed at the same time by using the mmWave band and the existing cellular frequency simultaneously in both the backhaul link and the access link in a full duplex manner. In addition, the theoretical frequency efficiency can be increased to four times for a backhaul link and up to two times for an access link.

도 11의 (a)는 기존의 반이중 유선 백홀 기반의 이기종 네트워크(HetNet) 환경을 도시한 것이고, (b)는 본 발명에 따른 Massive MIMO 전이중 무선 백홀 기반의 이기종 네트워크 환경을 도시한 것이다. FIG. 11 (a) illustrates a heterogeneous network (HetNet) environment based on a conventional half duplex wired backhaul, and FIG. 12 (b) illustrates a heterogeneous network environment based on a massive MIMO full duplex wireless backhaul according to the present invention.

도 12는 massive MIMO를 적용한 백홀 시스템에서 self-interference 및 co-channel self-interference 제거 효과에 대한 그래프를 도시한 것이다.FIG. 12 is a graph illustrating the effect of removing self-interference and co-channel self-interference in a backhaul system using massive MIMO.

BER은 비트 오류 비율(Bit Error Rate)을 의미하고, SNR는 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio)를 의미한다. 도 11의 그래프를 통해 전이중(full duplex) 방식에서 발생하는 간섭을 추가적인 자기간섭제거 기술을 적용하지 않고도 massive MIMO 안테나를 이용함으로써 제거할 수 있음을 확인할 수 있다.BER denotes a bit error rate, and SNR denotes a signal to noise ratio. It can be seen from the graph of FIG. 11 that the interference generated in the full duplex scheme can be removed by using a massive MIMO antenna without applying an additional magnetic interference cancellation technique.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but are intended to be illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (11)

제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크 신호 전송방법에 있어서,
상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국은 송신 및 수신 모드로 사용가능한 복수의 안테나를 포함하는 매시브 MIMO(massive multiple-input and multiple output) 안테나부를 구비하고,
상기 제1 기지국이 상기 제2 기지국과의 통신 상태를 모니터링 하는 모니터링 단계; 및
상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 매시브 MIMO 안테나부 중 송신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 수신 모드로 변환하거나, 상기 매시브 MIMO 안테나부 중 수신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 송신 모드로 변환하는 모드 변환 단계;
를 포함하여,
상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국간 송수신되는 신호는 무선 전이중(wireless full-duplex)방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
A method for transmitting a backhaul link signal between a first base station and a second base station,
Wherein the first base station and the second base station comprise a massive multiple-input and multiple-output (MIMO) antenna unit including a plurality of antennas usable in a transmit and receive mode,
A monitoring step of the first base station monitoring a communication state with the second base station; And
A mode conversion step of converting a part of antennas used in a transmission mode among the massive MIMO antenna units into a reception mode in consideration of the monitoring result or converting part of antennas used as a reception mode among the mass MIMO antenna units into a transmission mode, ;
Including,
Wherein the signal transmitted and received between the first base station and the second base station is a wireless full-duplex scheme.
제1항에 있어서,
상기 제1 기지국 및 상기 제2 기지국은 송신 또는 수신 모드중 어느 하나로 사용 가능한 비매시브(non-massive) MIMO 안테나부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first base station and the second base station further comprise a non-massive MIMO antenna unit usable in either a transmission or a reception mode.
제2항에 있어서,
상기 모드 변환 단계에서는,
상기 제1 기지국에 massive MIMO 안테나부와 수신 안테나로 사용되는 non-massive MIMO 안테나부가 설치된 경우, 상기 massive MIMO 안테나 중 일부 안테나를 수신안테나로 전환 할 수 있고, 상기 제1 기지국에 massive MIMO 안테나와 송신 안테나로 사용되는 non-massive MIMO 안테나부가 설치된 경우, 상기 massive MIMO 안테나 중 일부 안테나를 송신안테나로 전환 할 수 있는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
3. The method of claim 2,
In the mode conversion step,
When a massive MIMO antenna unit and a non-massive MIMO antenna unit used as a reception antenna are installed in the first base station, some of the massive MIMO antennas may be switched to a reception antenna, and a massive MIMO antenna and a transmission Wherein when a non-massive MIMO antenna unit is used as an antenna, some of the massive MIMO antennas can be switched to a transmission antenna.
제1항에 있어서,
상기 모니터링 단계에서는,
간섭환경 또는 파일롯(pilot) 신호환경 중 어느 하나를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
The method according to claim 1,
In the monitoring step,
Wherein the monitoring means monitors either an interference environment or a pilot signaling environment.
제1항에 있어서,
상기 모니터링 단계에서는,
상기 제1 기지국에서 다른 기지국들과 송수신하는 데이터의 시간당 비율(data-rate)의 총합인 총 전송률(sum-rate)을 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
The method according to claim 1,
In the monitoring step,
Wherein the first base station monitors a total sum-rate, which is a sum of data-rates of data transmitted and received with other base stations in the first base station.
제5항에 있어서,
상기 모드 변환 단계는,
상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 복수의 안테나 중 송신 모드로 사용되는 안테나와 수신 모드로 사용되는 안테나의 개수의 비율을 계산하는 단계; 를 포함하는 백홀링크 신호 전송방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the mode conversion step comprises:
Calculating a ratio of the number of antennas used in the transmission mode and the number of antennas used in the reception mode among the plurality of antennas considering the monitoring result; And transmitting the backhaul link signal.
제6항에 있어서,
상기 송신 모드로 사용되는 안테나 및 수신 모드로 사용되는 안테나의 개수의 비율은 하기 수학식 1에 의해 산출되는 총 전송률(sum-rate)을 개선하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
[수학식 1]
Figure pat00006

(여기서, K는 송신 모드로 사용되는 안테나의 수이고,
Figure pat00007
는 파일롯(pilot) 신호로 인한 주파수 자원 손실(resource loss)를 나타내며,
Figure pat00008
는 uplink/downlink시의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 의미하고, M은 해당 Massive MIMO의 총 안테나 개수,
Figure pat00009
는 파일롯(pilot) 신호를 통해 추정된 채널 특성 평가치(channel estimation의 quality)를 반영한 변수이다.)
The method according to claim 6,
Wherein the ratio of the number of antennas used in the transmission mode to the number of antennas used in the reception mode is adjusted to improve a total sum rate calculated by Equation (1).
[Equation 1]
Figure pat00006

(Where K is the number of antennas used in the transmission mode,
Figure pat00007
Represents a frequency resource loss due to a pilot signal,
Figure pat00008
Denotes a signal to noise ratio (SNR) at the time of uplink / downlink, M denotes a total number of antennas of the corresponding massive MIMO,
Figure pat00009
Is a variable that reflects channel quality evaluation (channel estimation quality) estimated through a pilot signal.
제7항에 있어서,
상기 수학식 1을 기지국 간 모든 링크에 계산하여, 총 전송률(sum-rate)을 최적화하는, 송신 모드로 사용되는 안테나 및 수신 모드로 사용되는 안테나 개수의 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
8. The method of claim 7,
Calculating a ratio of the number of antennas used in the transmission mode and the number of antennas used in the reception mode by calculating the Equation 1 on all the links between the base stations and optimizing the total sum rate, Transmission method.
제1항에 있어서,
상기 무선 전이중 방식(wireless full-duplex)으로 이루어지는 제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크의 송수신에서는 밀리미터웨이브(mmWave) 대역과 셀룰러(cellular) 주파수 대역을 동시에 이용하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
The method according to claim 1,
Wherein a millimeter wave (mmWave) band and a cellular frequency band are used simultaneously in the transmission and reception of the backhaul link between the first base station and the second base station in the wireless full duplex mode .
제1항에 있어서,
상기 제1 기지국 및 제2 기지국 간 백홀링크가 양방향 릴레이(two-way relay) 방식으로 동작할 때, 상기 제1 기지국이 이전에 송신한 신호를 별도의 저장 장치에 저장하고, 상기 저장된 신호 정보를 이용하여, 상기 제2 기지국으로부터 증폭 재전송된 자기 간섭(self-interference)을 제거하는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송방법.
The method according to claim 1,
When the backhaul link between the first base station and the second base station operates in a two-way relay mode, the first base station stores previously transmitted signals in a separate storage device, Wherein the self-interference amplified and retransmitted from the second base station is removed using the second base station.
제1 기지국 및 제2 기지국간 백홀링크 신호 전송 시스템에 있어서,
상기 제1 기지국 및 제2 기지국은 송신 및 수신모드로 사용가능한 복수의 안테나를 포함하는 massive MIMO(multiple-input and multiple output) 안테나부를 구비하고,
상기 제1 기지국이 제2 기지국과의 통신 상태를 모니터링 하는 모니터링부; 및
상기 모니터링 결과를 고려하여 상기 massive MIMO 안테나부 중 송신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 수신 모드로 변환하거나, 상기 massive MIMO 안테나부 중 수신 모드로 사용되는 안테나 중 일부를 송신 모드로 변환하는 모드 변환부;
를 포함하여, 상기 제1 기지국 및 제2 기지국간 송수신되는 신호는 무선 전이중(wireless full-duplex)방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백홀링크 신호 전송 시스템.

A backhaul link signaling system between a first base station and a second base station,
The first base station and the second base station include a massive multiple-input and multiple-output (MIMO) antenna unit including a plurality of antennas usable in a transmission and reception mode,
A monitoring unit for monitoring a communication state of the first base station with the second base station; And
A mode conversion unit for converting a part of the antennas used as a transmission mode of the massive MIMO antenna unit into a reception mode in consideration of the monitoring result or converting a part of antennas used as a reception mode among the massive MIMO antenna units into a transmission mode, ;
Wherein signals transmitted and received between the first base station and the second base station are wireless full-duplex.

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