KR20210048988A

KR20210048988A - 클라우드 무선 액세스 네트워크 시스템에서 통신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210048988A
Application number: KR1020200125477A
Authority: KR
Inventors: 홍승은; 최인경; 노태균
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-05-04
Also published as: KR102654401B1

Abstract

하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 위한 액세스 노드의 동작 방법은 서비스 대상이 되는 모든 단말들과의 공간적 채널 공분산을 획득하는 단계; 상기 서비스 대상이 되는 모든 단말들 중에서 서비스가 제공되는 단말들의 집합을 선택하는 단계; 상기 서비스가 제공되는 단말들 간의 간섭이 최소화되는 RF 프리코딩 행렬을 결정하는 단계; 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 CP에 전달하는 단계; 및 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 RF 프리코더를 설정하여 유효 채널을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

클라우드 무선 액세스 네트워크 시스템에서 통신 방법 및 장치{Communication method and apparatus in cloud radio acess network system}

본 발명은 클라우드 무선 액세스 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클라우드 무선 액세스 시스템에서 프론트 홀(front haul) 용량 제약을 고려하면서 트래픽 용량을 증가시킬 수 있는 간섭 관리 및 협력 전송 방법, 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

폭발적으로 증가하는 모바일 트래픽을 수용하기 위해, 보다 넓은 대역폭 확보가 가능한 고주파수(예를 들어, 밀리미터파, 테라헤르쯔) 대역의 활용, 주파수 효율을 제고하기 위한 보다 많은 안테나의 사용, 및 셀 분할 이득을 제고하기 위한 고밀도 기지국/RRH들의 배치 기술이 활용되었다. 모바일 트래픽의 증가 추세는 지속적으로 높아질 것이고 따라서, 상기 기술들의 적용 수준 또한 지속적으로 고도화될 필요가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기능 분할(functional split) 기법이 적용된 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN) 아키텍쳐에서 프론트홀 용량 제약을 고려하면서 중앙집중식 신호 처리를 활용하여 밀집된 환경에서 사용자 단말에게 협력 전송을 수행하는 액세스 노드(access node, AN)의 동작 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 기능 분할 기법이 적용된 C-RAN 아키텍쳐에서 상기 AN들을 제어하여 단말에게 협력 전송을 수행하도록 하는 중앙 제어기(centralized processor, CP)의 동작 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 AN들과 CP로 구성된, 하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 수행하는 C-RAN 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN)에서, 하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 위한 제1 액세스 노드(access node, AN)의 동작 방법으로서, 서비스 대상이 되는 모든 단말들과의 공간적 채널 공분산(spatial channel covariance)을 획득하는 단계; 상기 서비스 대상이 되는 모든 단말들 중에서 서비스가 제공되는 단말들의 집합을 선택하는 단계; 상기 서비스가 제공되는 단말들 간의 간섭이 최소화되는 RF 프리코딩(precoding) 행렬을 결정하는 단계; 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 중앙 제어기(centralized processor, CP)에 전달하는 단계; 및 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 RF 프리코더(precoder)를 설정하여 유효 채널을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 공간적 채널 공분산은 AoD(Angle of Departure) 또는 AoA(Angle of Arrival) 및 경로 손실(path loss) 측정을 통해서 획득될 수 있다.

상기 서비스가 제공되는 단말들의 집합은 상기 제1 AN으로부터 높은 품질의 신호가 제공될 수 있는 단말인지 여부에 따라서 선택될 수 있다.

상기 RF 프리코딩 행렬은 상기 서비스가 제공되는 단말들의 집합에 속한 단말들 간의 간섭을 최소하기 위한 각 단말들에 대한 RF 프리코딩 벡터들을 열(column)로 하는 행렬일 수 있다.

상기 동작 방법은, 상기 RF 프리코더가 위상 천이기(phase shifter)들 만으로 구성된 경우, 상기 결정된 RF 프리코더 행렬를 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬로 변환되는 단계를 추가로 포함하고, 상기 일정 진폭 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보가 상기 CP에 전달되고, 상기 RF 프리코더는 상기 일정 진폭 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 설정될 수 있다.

상기 중앙 제어기로 전달되는 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보는 상기 CP에서 수행되는 디지털 프리코딩 설계에 적용될 수 있다.

상기 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 제1 AN을 통해서 전송될 선형 결합 신호에서 상기 서비스가 제공되는 단말들 중 적어도 일부에 대한 신호가 제외되어 상기 CP로부터 수신될 수 있다.

상기 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 CP의 제어에 의해서 상기 제1 AN의 RF 체인(chain)들 중 적어도 일부가 비활성화될 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN)에서, 하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 위한 중앙 제어기(centralized processor, CP)의 동작 방법으로서, 상기 CP에 연결된 액세스 노드(access node, AN)들과 단말들 간의 전역적 순시 유효 채널을 추정하는 단계; 상기 전역적 순시 유효 채널에 기초하여 디지털 프리코더(digital precoder)를 설계하는 단계; 및 상기 디지털 프리코더를 적용하여 상기 AN들 각각을 위한 송신 데이터를 프론트홀 링크를 통하여 상기 AN들 각각에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전역적 순시 유효 채널은 상기 단말들 각각이 전송하는 상향링크(uplink) 파일롯 시퀀스를 상기 AN들을 통하여 상기 CP가 수신 처리하여 추정되며, 상기 AN들과 상기 단말들 간의 하향링크(downlink) 채널 정보로 이용될 수 있다.

상기 디지털 프리코더는 regular zero forcing(RZF) 방식으로 설계될 수 있다.

상기 동작 방법은 상기 AN들 각각으로부터 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 RF 프리코딩 행렬에 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 경우 일정 진폭 보상(inverse CM, iCM)을 수행하여 상기 디지털 프리코더가 설계될 수 있다.

상기 동작 방법은, 상기 AN들 중 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 제1 AN을 통해서 전송될 선형 결합 신호에서 적어도 일부의 사용자 단말(들)에 대한 신호를 제외시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 동작 방법은,상기 AN들 중 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 제1 AN을 제어하여 상기 제1 AN의 RF 체인(chain)들 중 적어도 일부를 비활성화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 수행하는 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN) 시스템으로서, 중앙 제어기(centralized processor, CP); 상기 CP에 연결된 액세스 노드(access node, AN)들; 및 상기 CP와 상기 AN들을 연결하는 프론트홀 링크들을 포함하고, 상기 CP는 상기 AN들과 단말들 간의 전역적 순시 유효 채널을 추정하고, 상기 전역적 순시 유효 채널에 기초하여 디지털 프리코더를 설계하고, 상기 디지털 프리코더를 적용하여 상기 AN들 각각을 위한 송신 데이터를 프론트홀 링크를 통하여 상기 AN들 각각에게 전송하며, 상기 AN들 각각은 서비스 대상이 되는 모든 단말들과의 공간적 채널 공분산을 획득하고, 상기 서비스 대상이 되는 모든 단말들 중에서 서비스가 제공되는 단말들의 집합을 선택하고, 상기 서비스가 제공되는 단말들 간의 간섭이 최소화되는 RF 프리코딩(precoding) 행렬을 결정하고, 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 상기 CP에 전달하고, 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 RF 프리코더(precoder)를 설정하여 유효 채널을 생성할 수 있다.

상기 RF 프리코딩 행렬은 상기 서비스가 제공되는 단말들의 집합에 속한 단말들 간의 간섭을 최소화하기 위한 각 단말들에 대한 RF 프리코딩 벡터들을 열(column)으로 하는 행렬일 수 있다.

상기 RF 프리코더가 위상 천이기(phase shifter)들 만으로 구성된 경우, 상기 결정된 RF 프리코더 행렬은 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬로 변환되며, 상기 일정 진폭 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보가 상기 CP에 전달되고, 상기 RF 프리코더는 상기 일정 진폭이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 설정될 수 있다.

상기 CP는 상기 AN들 각각으로부터 상기 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 수신하고, 상기 RF 프리코딩 행렬에 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 경우 상기 CP는 일정 진폭 보상(inverse CM)을 수행하여 상기 디지털 프리코더가 설계할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 하위 수준 PHY 기능 분할을 통해 상대적으로 작은 프론트홀 용량으로 C-RAN 시스템을 구축할 수 있다. 또한, 분산된 개별 액세스 노드는 사용자 단말들 간의 간섭을 제어하는 아날로그 프리코딩을 수행하며, 중앙 제어기는 분산 액세스 노드들 간의 간섭을 선형적인 디지털 프리코딩으로 제어할 수 있다. 또한, 프론트홀 전송에 있어 선형적 디지털 프리코딩 신호 용량을 최소화하기 위해 액세스 노드들로 프론트홀을 통해 전송되는 신호들을 선택적으로 프리코딩할 수 있다. 또한, 프론트홀의 부하를 더욱 줄이기 위해서 분산 액세스 노드의 RF 체인들이 선택적으로 비활성화될 수 있다.

상술된 구성을 통해, C-RAN의 프론트홀 용량 소비를 최소화하고, 고밀도로 배치된 액세스 노드들의 중앙집중식 신호 처리를 통해 간섭이 제어된 협력 전송이 수행될 수 있다. 또한, 무압축 또는 경량 압축이 적용된 프론트홀을 이용하여 C-RAN 시스템이 구성될 수 있다. 따라서, 밀집하게 분산된 액세스 노들들의 배치 및 협력 전송을 통해 이동통신 네트워크의 용량이 극대화될 수 있다.

도 1은 클라우드 무선 액세스 네트워크(C-RAN)의 아키텍처를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 압축(compression)을 사용하는 프론트홀 전송 방식의 C-RAN 아키텍쳐를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 기지국의 기능 분할을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 하이브리드 빔포밍 협력 전송을 수행하는 C-RAN 아키텍쳐를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 C-RAN 아키텍쳐의 액세스 노드(AN)의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 C-RAN 아키텍쳐의 중앙 제어기(CP)의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무압축 또는 경량 압축 프론트홀 전송을 위한 사용자 선택 스위치 네트워크와 결합된 디지털 프리코더를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 방법들을 수행하기 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는'이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

아래에서, 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 무선 통신 네트워크(wireless communication network)가 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 무선 통신 네트워크는 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 무선 통신 네트워크들에 적용될 수 있다.

도 1은 클라우드 무선 액세스 네트워크(C-RAN)의 아키텍처를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1에 도시된 C-RAN(cloud radio access network) 아키텍처에서는, 종래 기지국들에서 국부적으로 수행되던 베이스밴드 처리(baseband processing)가 하나의 클라우드 컴퓨팅 센터(110, 이하, 중앙 제어기(centralized processor(CP)))로 집합되어(aggregated) 중앙-집중적으로(centrally) 수행될 수 있다.

종래 기지국들과 달리, C-RAN 아키텍처에서 원격 무선 헤드(Remote Radio Head, RRH)는 RF(radio frequency) 및 안테나 기능만을 가질 수 있다. 각 RRH들과 CP(110)는 프론트홀(fronthaul) 링크들로 연결될 수 있다. 프론트홀 링크는 낮은 신호 전달 지연을 가지고 대용량의 신호들을 원활하게 전달할 수 있는 특성을 가져야 한다. 일반적으로, 프론트홀 링크에는 무선 링크(wireless link)의 전송 속도의 20배에 달하는 용량이 요구된다고 알려져 있다. 한편, 5G 이동통신 시스템이 도입되면서 무선 구간의 전송 속도가 20Gbps까지 올라가면서, 요구되는 프론트홀의 용량은 비용 등의 측면에서 현실적으로 제공되기 어렵다.

도 2는 압축(compression)을 사용하는 프론트홀 전송 방식의 C-RAN 아키텍쳐를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2를 참조하면, C-RAN 아키텍쳐에서는 모든 단말들(121, 122, 123)에게 전송될 데이터(

)를 CP(110)에서 이용 가능하기 때문에, CP(110)는 RRH들(131, 132, 133)이 전송해야 하는 빔포밍된(beamformed) 신호들(

)을 중앙 집중적으로 계산할 수 있다. CP에서 계산되는 빔포밍된 신호들(

)은 이론적으로 완전한(분산된 모든 기지국들 및RRH들을 활용한) 협력 전송 효과를 달성할 수 있다. 즉, 동시에 서비스가 제공되는 모든 단말들에 대한 신호들에 대해 채널 정보에 기반하여 단말 간 간섭을 제어하는 프리코딩에 기초한 빔포밍 신호들(

)이 생성되며, 생성된 빔포밍된 신호들이 분산된 RRH들(131, 132, 133)을 통하여 전송될 수 있다.

한편, 이러한 방식의 단점은 CP(110)에서 프리코딩된 신호를 특정 RRH에게 전달하기 위해 필요한 전송 용량이 해당 RRH를 통한 신호 전송을 위한 무선 구간 용량의 다수 배 이상이라는 것이다. 따라서, 이러한 신호는 유한 용량의 디지털 프론트홀 링크를 통해 전송되기 전에 압축(compression)되어야 한다. 따라서, CP(110)에서는 프론트홀 별로 압축 모듈이 요구되며 대응되는 각각의 RRH들(131, 132, 133)에서는 압축 해제(decompression) 모듈이 필요하게 된다. 이러한 압축 프로세스는 압축에 따른 양자화 잡음(quantization noise)(즉,

)을 발생시키며, 이러한 잡음의 양은 가용한 프론트홀 용량에 따라 가변적이다. 따라서, 단말들에서의 수신 신호 품질은 간섭을 제어하는 프리코딩과 압축에 의한 양자화 수준에 따라 결정되며, 양질의 수신 신호 품질을 위해서는 프리코딩 및 양자화가 함께 고려된 복잡한 설계가 요구된다.

최근 들어, 5G 이동통신 시스템이 도입되면서 무선 구간 전송 속도가 20Gbps까지 올라가면서 요구되는 프론트홀 용량은 비용을 고려할 때 현실적으로 제공할 수 없다. 요구되는 프론트홀 용량을 낮추기 위해, 베이스밴드 기능의 일부를 다시 RRH 사이트로 이동시키는 기능 분할(functional split) 기법이 연구되고 있다. 기능 분할 기법은 프론트홀 용량을 낮출 수는 있지만, 중앙집중식 신호 처리 등의 기능이 다시 분산되는 측면이 있어 기능을 분할하는 지점(functional split point)을 면밀히 살펴 선택할 필요가 있다.

도 3은 기지국의 기능 분할을 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따른 C-RAN 아키텍쳐에서는, 기존의 RRH에 하위 수준의 PHY 기능을 포함시킨 분산된 액세스 노드(access node; 이하, 'AN')들과 기존의 BBU에서 하위 수준 PHY 기능을 제외시킨(즉, 하위 수준의 PHY 기능이 AN으로 이동된) 중앙 집중화된 베이스 노드(base node; 이하, 'BN')들의 기능 동작들이 제안된다. 따라서, 상기 AN은 안테나 및 RF 처리 기능과 하위 수준의 PHY 기능을 수행하고, 상기 BN은 중앙-집중화되어 상위 수준의 PHY 기능을 포함한 베이스밴드(즉, 상위 PHY, MAC 및 무선 프로토콜 스택 상의 상위 계층) 처리를 수행할 수 있다. 한편, 중앙 집중화된 BN들의 집합(pool)이 앞서 설명된 중앙 제어기(CP)에 대응될 수 있다.

도 3을 참조하면, AN과 BN 간의 기능 분할 지점의 위치에 따라서 다양한 옵션들(옵션 1 내지 8)이 존재하며, 특히 PHY 기능에 대한 기능 분할 지점의 위치에 따라서 옵션 7은 옵션 7-1, 7-2, 및 7-3으로 세분화될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서는 도 3에 예시된 다양한 기능 분할 옵션들 중에서 옵션 7-2가 고려될 수 있다. 기능 분할 옵션 7-2는 앞서 도 1을 통해서 설명된 기존 RRH에 적용되는 기능 분할 옵션 8에 비해 상대적으로 아주 작은 프론트홀 전송 용량만을 필요로 하며, 이에 따라 프론트홀 전달 신호의 압축이 불필요하다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 분산된 AN들 각각은 대규모 배열 안테나(array antenna)를 사용하지만 배열 안테나의 안테나 원소들(antenna elements)의 개수보다는 작은 RF 체인들을 사용할 수 있다. 이러한 AN 구성은 저주파수 대역에서뿐만 아니라 밀리미터파 및/또는 테라헤르쯔 주파수 대역을 사용하는 경우에 DAC(digial-to-analog converter), 전력 증폭기, 믹서(mixer) 등으로 구성되는 고비용의 RF 체인들의 개수를 안테나 원소들의 개수보다 상대적으로 아주 적게 제한함으로써 비용 효율적인 AN 구현을 가능하게 한다. 또한, 개별 RF 체인에 연결되는 다수의 안테나 원소들로 송신되는 신호들을 저비용의 위상 천이기(phase shifter)들을 통해 그 위상 값을 조절함으로써 효율적인 신호 처리도 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 하이브리드 빔포밍 협력 전송을 수행하는 C-RAN 아키텍쳐를 설명하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 상술된 바와 같이 기능 분할된 분산된 AN들 및 중앙 집중화된 BN들로 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 C-RAN 아키텍쳐가 도시된다. 앞서 언급된 바와 같이, 중앙 집중화되어 하나의 사이트에 풀(pool)로 구성되는 BN들을 중앙 제어기(Centralized Processor, 이하 CP라 함)라 한다. 이하에서는, CP가 프론트홀로 연결되는 분산된 모든 AN들을 활용하여 주어진 단말들에 동시에(즉, 동일 시간 및 주파수 자원을 사용하여) 서비스를 제공하는 방법이 설명된다.

동시에 서비스가 제공될 단말들의 수는 분산된 AN들에 장착된 총 RF 체인들의 개수보다는 작거나 같다고 가정된다. 총 RF 체인들의 개수보다 서비스가 제공되어야할 단말들의 수가 큰 경우는, TDM(time division multiplexing)/FDM(frequency divison multiplexing)과 같이 직교(orthogonal) 자원들을 사용하여 단말들에 대한 스케쥴링이 수행될 수 있다. 설명의 편의 상, 본 발명의 실시예에서는 동시에 서비스가 제공되어야 하는 단말들 수가 총 RF 체인들의 개수 보다 작거나 같은 경우만이 고려된다.

상세한 설명을 위해,

번째

의 안테나들의 개수 및 RF 체인들의 개수는 각각

개와

개로 표시된다. 동시에 서비스가 제공되는 단말들의 총 개수는

로 표시되며

가 가정된다. 본 발명의 실시예들은 C-RAN에서 분산된 AN들의 협력을 통한 전송 측면에 집중하기 때문에, 개별 단말의 수신 안테나는 단일 안테나로 가정된다. 본 발명에 따른 전송 방식은 복수의 안테나를 갖는 단말들에게도 쉽게 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서는

과 모든 단말들의 공간적 채널 공분산(spatial channel covariance) 행렬

)이 하이브리드 구조를 위한 공분산 추정을 통해 해당 AN에게 알려진다고 가정한다. 공간적 채널 공분산은 장기적인(long-term) 채널 통계 정보로 순시적인(spontaneous) 채널에 비해 긴 시간 척도에 따라 변화하기 때문에 추정하기가 용이하다. 또한, 공간적 채널 공분산은 모든 부반송파에 걸쳐 균일하기 때문에 모든 부반송파에 대해 하나의 아날로그 프리코더를 설계하는 목적으로 활용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서는 전체 채널 행렬에 대해 각 사용자 단말의 공간 채널 공분산을 사용하여 '아날로그 프리코더 또는 RF 프리코더'를 설계한다. 본 발명의 실시예들은 하향링크(downlink) 전송에 초점을 맞춘다. 하지만 실제 채널 추정 및 채널 공분산 추정은 상향링크(uplink) 동작과 관련되며, 상향링크 기능 분할은 하향링크 기능 분할과 독립적으로 구성될 수 있다. 채널 공분산 추정은 CP에서도 수행될 수 있고 이 경우 RF 프리코더 설계를 위한 계산은 CP에서 수행되며, 계산된 프리코더 값들이 AN들에게 전달될 수 있다. 이하의 실시예들에서는, AN에서 채널 공분산 추정이 가능하다는 가정 하에 세부 내용이 설명된다.

채널 공분산 행렬의 고유 분해(eigen decomposition)를 통해

이 성립할 수 있다. 여기서

는

의 고유 벡터 행렬이며

는

의 0이 아닌 고유값을 가지는 대각(diagonal) 행렬이다. 이 때 채널

는

와 같이 표시될 수 있다. 여기서,

은 평균 0 분산 1의 i.i.d(independent identically distributed) 복소 가우시안 원소들을 가진 랜덤 벡터이며, small-scale 다중 경로 페이딩 성분들에 의한 무작위성(randomness)을 나타낸다.

한편, 도 4에 도시된 프론트홀 용량 제어기(fronthaul capacity controller)는 AN(들)과 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있을 경우에 각 AN을 제어하여 각 AN의 RF 체인들 중 적어도 일부를 비활성화시키는 역할을 수행하는 구성요소이다. 이에 대해서는, 도 7을 통해서 후술된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 C-RAN 아키텍쳐의 액세스 노드(AN)의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 먼저, 개별 AN은 서비스 대상이 되는 모든 단말들과의 공간 채널 공분산

를 획득할 수 있다(S510). 이때, 상기

는 발사각(angle of departure, AoD) 또는 도착각(angle of arrival, AoA) 및 경로 손실(path loss) 측정을 통해 획득될 수 있다. 개별 AN이 동시에 서비스를 제공할 수 있는 최대 단말들의 수는 자신이 보유한 RF 체인 수

에 대응된다. 따라서, AN이 감지할 수 있는 단말들의 수가

보다 큰 경우, AN은 서비스를 제공할 단말들의 집합

을 선택할 수 있다(S520). 서비스를 제공할 단말들을 선택하기 위해서 다양한 방법들이 이용될 수 있으며, 기본적으로 상기 AN으로부터 양질(높은 품질)의 신호가 제공될 수 있는 단말인지 여부에 따라서 서비스를 제공할 단말들이 선택될 수 있다. 일 실시예에서,

의 주요한 고유값을 기준으로 가장 큰 고유값들을 가지는 단말들을 선택하여

가 구성될 수 있다. 다른 실시예에서,

값들(즉,

의 대각합(고유값들의 합과 동일))을 비교하여 가장 큰 값을 갖는 단말들을 선택하여

가 구성될 수 있다. 일반적으로 분산된 모든 AN들이 제공하는 RF 체인들의 개수의 합과 전체 단말들의 수는

를 만족하고, 특정 단말은 복수의 AN들로부터 서비스 받을 수 있다. 한편 주요한 고유값이 상대적으로 낮은 단말은 어떠한 AN으로부터도 선택받지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, CP의 중앙 집중적 스케쥴링을 통해

가 조정될 수 있다.

각각의 AN은 자신이 서비스할 단말

를 위한 RF 프리코딩 벡터

을 계산할 수 있다. 이 때

에 속한 단말들 간의 간섭을 최소화하는 것을 목표로 RF 프리코딩 벡터들을 열로 하는 RF 프리코딩 행렬(

)이 결정될 수 있다(S530). RF 프리코딩 행렬 도출을 위한 일 실시예로서, 저-복잡도의 비-반복적 블록 대각화를 통해 RF 프리코딩 행렬이 도출될 수 있다. 먼저, AN

은

을 고유 분해하여

를 획득할 수 있다.

에 대하여 상기 단말의 간섭(co-user 채널) 부공간(subspace)은 수학식 1과 같이 구성될 수 있다.

여기서

은

의 랭크

보다 작은

개의 주요 고유 벡터들로 구성된 행렬이다.

의 특이 분해(singular decomposition)를 통해 획득되는

개의 가장 약한 고유 모드(eigen mode)들로 구성되는 왼쪽 고유 공간이

로 표기될 수 있다. 즉,

는

의 가장 약한

개의 좌측 고유 벡터(eigenvector)들로 구성된다. 다음으로, 단말

의 신호 채널 부공간

를

공간 상으로 투영(projection)하여

를 도출하고,

의 가장 강한 좌측 고유 벡터로 구성되는

가 도출될 수 있다. 최종적으로, RF 프리코딩 벡터

는 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.

상술한 바와 같이 RF 프리코딩 벡터를 계산함으로써, 단말

의 전송 부공간을 간섭 co-user 채널 공간에 가급적 직교가 되도록 하면서 자신의 채널에 맞춰지도록 한다.

에 속한 다른 단말

에 대해서도 상기와 같은 절차를 통해

가 계산될 수 있다. 상기 프리코딩 벡터들을 각각 열로 설정하면, RF 프리코딩 행렬

이 도출될 수 있다.

상기 계산된 RF 프리코딩 벡터는 위상 천이기(phase shifter) 만으로 구성되는 RF 프리코더에 바로 적용할 수는 없다. 이를 위해, ‘일정 진폭(constant modulus)’적용 RF 프리코딩 벡터(

) 및 행렬(

)이 계산될 수 있다(S540). 일 실시예로서, RF 프리코딩 행렬

과 일정 진폭을 만족하는 행렬 간의 차를 최소화하는 일정 진폭 적용 RF 프리코딩 행렬

이 도출될 수 있다. 즉,

의 각 원소의 크기는 각각

로 일정하게 하고, 그 위상은

의 각 원소의 위상

으로 설정될 수 있다. 예를 들면,

는 아래의 수학식 3과 같이 표현된다.

상기와 같이 RF 프리코더 하드웨어 제약을 고려하게 되면, co-user 간섭이 잔존할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 각각의 AN은 계산된 일정 진폭 적용 RF 프리코딩 행렬

을 CP에게 전달하여(S550), CP에서 수행하는 디지털 프리코더 설계 시에 co-user 간섭을 추가적으로 제거할 수 있도록 한다. 각각의 AN은

을 RF 프리코더에 적용함으로써 차원이 감소된 유효 채널

을 생성하게 된다(S560).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 C-RAN 아키텍쳐의 중앙 제어기(CP)의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 실시예들에서, 단말

는 자신의 상향링크 파일롯(pilot) 시퀀스를 할당 받아 상향링크 파일롯을 주기적으로 전송하며, 분산된 AN들이 단말들의 상향링크 파일롯 시퀀스들을 수신하여 CP에게 중계한다고 가정한다. 단말의 파일롯 신호는 분산된 AN들의 RF 프리코더를 거쳐 CP에서 수신 처리를 함으로써 상향링크 채널을 추정하는데 사용되며, 채널 가역성(channel reciprocity)을 통해 다운링크 채널 정보로 사용될 수 있다.

본 발명에서는

을 모든 AN들로부터 단말

로의 유효 채널로 표기하고, 여기서

는 AN

로부터 단말

로의 유효 채널이다. CP는 분산된 AN들로부터 수신되는 파일롯 신호를 처리하여, 전역적 순시 유효 채널

를 추정할 수 있다(S610). 분산된 AN들의 RF 프리코더 행렬

을 대각 원소로 가지는 CP에서의 RF 프리코더 행렬

은 수학식 4와 같이 구성될 수 있다.

CP에서의 전역적 순시 유효 채널는

와 같다. 여기서

는 분산 AN들의 안테나 차원의 채널이다.

전역적 순시 유효 채널을 구성한 후에는, 다양한 디지털 프리코더를 설계할 수 있다. 일 실시예로서, regular zero forcing(RZF) 방식으로 디지털 프리코더가 설계될 수 있다. RZF 방식에 의한 디지털 프리코더는 하기 수학식 5와 같이 주어질 수 있다.

여기서,

이며,

는 정규화 파라미터이고

는 송신 SNR이다.

앞의 AN 동작 설명에서 AN의 RF 프리코더 하드웨어 제약(즉, 위상 천이기 만으로 프리코딩 제어)으로 인해 일정 진폭을 갖도록 RF 프리코더가 설계되었다. 따라서, CP에서 바라보는 AN들의 RF 프리코더 제약이 보상될 수 있다(S620). 이하에서, 이를 ‘일정 진폭 보상(inverse CM, 이하 iCM이라 함)’이라 하고, 기본적으로 CP에서 바라보는 AN의 RF 프리코더가 두 개의 ‘세미-유니타리 행렬 (

) 곱으로 표현될 수 있도록 한다. 이를 위해, AN

로부터 통보 받은 일정 진폭 RF 프리코더 행렬

를 특이 분해 하여

를 획득하고, 이를 통해 일정 진폭 보상 행렬

이

이 성립하도록 하기 수학식 6과 같이 결정될 수 있다.

따라서, CP가 바라보는 일정 진폭 보상 RF 프리코더 행렬

은 수학식 7과 같이 결정될 수 있다.

이로 인해, CP가 바라보는 전역적 순시 유효 채널은

이며 RZF 프리코더 행렬

는 하기 수학식 8과 같이 결정될 수 있다.

그리고, CP가 전송하는 프리코딩 신호는 수학식 9와 같이 구성될 수 있다.

여기서,

는 모든 AN들을 통해 단말

에게 전송할 신호이고,

는 상기

를 프리코딩하는 벡터이며,

는 AN

에 의해 전송되는 신호에 해당하는 iCM이 적용되기 전 신호

의

번째 부분 벡터이다.

을 추출하기 위해 다음과 같은

번째 형태 행렬

를 수학식 10과 같이 정의할 수 있다.

상기

번째 형태 행렬

를 통해

을 추출할 수 있다. 이제 AN

에 연결된 프론트홀로 전송할 신호

가 해당 iCM 처리를 거쳐 수학식 11과 같이 생성될 수 있다.

수학식 9에서 개별 프론트홀로 전송할 신호는 전체 시스템에서 서비스하는 모든 사용자들의 신호가 선형적으로 결합된 신호이다. 상기 선형적 결합 신호는 하위 수준 PHY 기능과 RF 프리코딩을 거쳐 무선 링크를 통해 전송된다. 본 발명의 실시예들에서는 디지털 프리코딩을 CP에서 수행하고 나머지 하위 수준 PHY 기능을 프론트홀로 연결된 AN에서 수행할 수 있다(즉, 도 3의 기능 분할 옵션 7-2). 특히. IFFT(inverse fast Fourier transform) 모듈의 시간-도메인 I/Q 출력 신호가 프론트홀로 전송되는 기존의 RRH 구조(도 3의 기능 분할 옵션8)와 달리, IFFT 모듈 기능이 AN에서 수행되기 때문에 프론트홀로 전달하는 신호는 주파수-도메인 I/Q 신호이며 이는 시간-도메인 I/Q 신호보다 통상 1/8 배의 전송률을 갖는다.

CP와 분산된 AN들 간의 연결에 요구되는 프론트홀 용량을 더욱 줄이기 위해, 본 발명에서는 전송하는 사용자 데이터

의 선형 결합 시에 개별 프론트홀 전송을 고려하여 해당 프론트홀에 연결된 AN의 전송에 영향을 받지 않는 사용자들의 신호는 선형 결합에서 제외하도록 한다. 이에 대한 상세 설명은 도 7을 통해 기술된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무압축 또는 경량 압축 프론트홀 전송을 위한 사용자 선택 스위치 네트워크와 결합된 디지털 프리코더를 설명하기 위한 개념도이다.

CP는 AN

을 위한 디지털 프리코더

를 수학식 8과 수학식 10을 사용하여 수학식 12와 같이 구성할 수 있다.

한편, AN

과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, CP는 AN

에 연결된 프론트홀을 통해 전달할 선형 결합 신호에서 영향이 작은 사용자 단말 신호를 구별하고 그 신호를 선형 결합 신호에서 제거할 수 있다. 전체 단말 집합을

로 표시할 때 영향이 작은 사용자 단말 신호는 상기 도 5의 단계(S520)에서 선택된 집합

에 있어 포함되지 않는 단말들의 집합

에 기초하여 선택될 수 있다. 일 실시예에서,

에 속한 단말들을

값이 낮은 순서로 정렬한 후, 정렬된 순서 대로 사용자 선택 스위치 네트워크(USSN; user selection switch network)의 스위치들을 제어함으로써 선택된 단말(들)의 신호(들)을 선형 결합 신호으로부터 제거할 수 있다. 이와 같은 과정은 주어진 프론트홀 용량으로 AN들에 대한 송신 데이터가 전달될 수 있을 때까지 또는

에 어떠한 단말도 존재하지 않을 때까지 반복될 수 있다.

에 어떠한 단말도 존재하지 않을 때까지 상기 과정을 반복하여도 주어진 프론트홀 용량이 부족한 경우, CP는 AN

을 제어하여 AN

의 RF 체인을 비활성화(OFF) 시키는 동작을 수행할 수 있다. RF 체인들을 비활성화시키는 순서는

에 속한 사용자 단말들의

값의 내림차순에 대응되며, RF 체인(들)은 주어진 프론트홀 용량으로 AN들에 대한 송신 데이터가 전달될 수 있을 때까지 추가적으로 비활성화될 수 있다.

마지막으로, CP는 AN들을 위한 송신 데이터를 구성하여 프론트홀을 통해 전송할 수 있다(S640).

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 방법들을 수행하기 위한 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 8에서 예시되는 장치는 본 발명의 실시예들에 따른 방법을 수행하기 위한 통신 노드(예컨대, CP, AN, 또는 단말)일 수 있다.

도 8을 참조하면, 통신 노드(800)는 적어도 하나의 프로세서(810), 메모리(820) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(830)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(800)는 입력 인터페이스 장치(840), 출력 인터페이스 장치(850), 저장 장치(860) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(800)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(870)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(810)는 메모리(820) 및 저장 장치(860) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(810)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(820) 및 저장 장치(860) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(820)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬, 램, 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN)에서, 하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 위한 제1 액세스 노드(access node, AN)의 동작 방법으로서,
서비스 대상이 되는 모든 단말들과의 공간적 채널 공분산(spatial channel covariance)을 획득하는 단계;
상기 서비스 대상이 되는 모든 단말들 중에서 서비스가 제공되는 단말들의 집합을 선택하는 단계;
상기 서비스가 제공되는 단말들 간의 간섭이 최소화되는 RF 프리코딩(precoding) 행렬을 결정하는 단계;
상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 중앙 제어기(centralized processor, CP)에 전달하는 단계; 및
상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 RF 프리코더(precoder)를 설정하여 유효 채널을 생성하는 단계를 포함하는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 공간적 채널 공분산은 AoD(Angle of Departure) 또는 AoA(Angle of Arrival) 및 경로 손실(path loss) 측정을 통해서 획득되는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 서비스가 제공되는 단말들의 집합은 상기 제1 AN으로부터 높은 품질의 신호가 제공될 수 있는 단말인지 여부에 따라서 선택되는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 RF 프리코딩 행렬은 상기 서비스가 제공되는 단말들의 집합에 속한 단말들 간의 간섭을 최소하기 위한 각 단말들에 대한 RF 프리코딩 벡터들을 열(column)로 하는 행렬인,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 RF 프리코더가 위상 천이기(phase shifter)들 만으로 구성된 경우, 상기 결정된 RF 프리코더 행렬를 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬로 변환되는 단계를 추가로 포함하고,
상기 일정 진폭 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보가 상기 CP에 전달되고, 상기 RF 프리코더는 상기 일정 진폭 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 설정되는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
상기 청구항 1에서,
상기 중앙 제어기로 전달되는 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보는 상기 CP에서 수행되는 디지털 프리코딩 설계에 적용되는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 제1 AN을 통해서 전송될 선형 결합 신호에서 상기 서비스가 제공되는 단말들 중 적어도 일부에 대한 신호가 제외되어 상기 CP로부터 수신되는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 CP의 제어에 의해서 상기 제1 AN의 RF 체인(chain)들 중 적어도 일부가 비활성화되는,
제1 액세스 노드의 동작 방법.
클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN)에서, 하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 위한 중앙 제어기(centralized processor, CP)의 동작 방법으로서,
상기 CP에 연결된 액세스 노드(access node, AN)들과 단말들 간의 전역적 순시 유효 채널을 추정하는 단계;
상기 전역적 순시 유효 채널에 기초하여 디지털 프리코더(digital precoder)를 설계하는 단계; 및
상기 디지털 프리코더가 적용된, 상기 AN들 각각을 위한 송신 데이터를 프론트홀 링크를 통하여 상기 AN들 각각에게 전송하는 단계를 포함하는,
중앙 제어기(CP)의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 전역적 순시 유효 채널은 상기 단말들 각각이 전송하는 상향링크(uplink) 파일롯 시퀀스를 상기 AN들을 통하여 상기 CP가 수신 처리하여 추정되며, 상기 AN들과 상기 단말들 간의 하향링크(downlink) 채널 정보로 이용되는,
중앙 제어기(CP)의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 디지털 프리코더는 regular zero forcing(RZF) 방식으로 설계되는,
중앙 제어기(CP)의 동작 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 AN들 각각으로부터 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 수신하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 RF 프리코딩 행렬에 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 경우 일정 진폭 보상(inverse CM, iCM)을 수행하여 상기 디지털 프리코더가 설계되는,
중앙 제어기(CP)의 동작 방법.
청구항 9항에 있어서,
상기 AN들 중 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 제1 AN을 통해서 전송될 선형 결합 신호에서 적어도 일부의 사용자 단말(들)에 대한 신호를 제외시키는 단계를 추가로 포함하는,
중앙 제어기(CP)의 동작 방법.
청구항 9항에 있어서,
상기 AN들 중 제1 AN 과 상기 CP 간에 요구되는 프론트홀 링크 용량을 줄일 필요가 있는 경우, 상기 제1 AN을 제어하여 상기 제1 AN의 RF 체인(chain)들 중 적어도 일부를 비활성화시키는 단계를 추가로 포함하는,
중앙 제어기(CP)의 동작 방법.
하이브리드 빔포밍 기반 협력 전송을 수행하는 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN) 시스템으로서,
중앙 제어기(centralized processor, CP);
상기 CP에 연결된 액세스 노드(access node, AN)들; 및
상기 CP와 상기 AN들을 연결하는 프론트홀 링크들을 포함하고,
상기 CP는 상기 AN들과 단말들 간의 전역적 순시 유효 채널을 추정하고, 상기 전역적 순시 유효 채널에 기초하여 디지털 프리코더를 설계하고, 상기 디지털 프리코더가 적용된 상기 AN들 각각을 위한 송신 데이터를 프론트홀 링크를 통하여 상기 AN들 각각에게 전송하며,
상기 AN들 각각은 서비스 대상이 되는 모든 단말들과의 공간적 채널 공분산을 획득하고, 상기 서비스 대상이 되는 모든 단말들 중에서 서비스가 제공되는 단말들의 집합을 선택하고, 상기 서비스가 제공되는 단말들 간의 간섭이 최소화되는 RF 프리코딩(precoding) 행렬을 결정하고, 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 상기 CP에 전달하고, 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 RF 프리코더(precoder)를 설정하여 유효 채널을 생성하는,
C-RAN 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 RF 프리코딩 행렬은 상기 서비스가 제공되는 단말들의 집합에 속한 단말들 간의 간섭을 최소화하기 위한 각 단말들에 대한 RF 프리코딩 벡터들을 열(column)으로 하는 행렬인,
C-RAN 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 RF 프리코더가 위상 천이기(phase shifter)들 만으로 구성된 경우, 상기 결정된 RF 프리코더 행렬은 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬로 변환되며, 상기 일정 진폭 제약이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보가 상기 CP에 전달되고, 상기 RF 프리코더는 상기 일정 진폭이 적용된 RF 프리코딩 행렬에 기반하여 설정되는,
C-RAN 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 CP는 상기 AN들 각각으로부터 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 대한 정보를 수신하고, 상기 결정된 RF 프리코딩 행렬에 일정 진폭(constant modulus) 제약이 적용된 경우 상기 CP는 일정 진폭 보상(inverse CM)을 수행하여 상기 디지털 프리코더를 설계하는,
C-RAN 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 전역적 순시 유효 채널은 상기 단말들 각각이 전송하는 상향링크(uplink) 파일롯 시퀀스를 상기 AN들을 통하여 상기 CP가 수신 처리하여 추정되며, 상기 AN들과 상기 단말들 간의 하향링크(downlink) 채널 정보로 이용되는,
C-RAN 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 디지털 프리코더는 regular zero forcing(RZF) 방식으로 설계되는,
C-RAN 시스템.