KR20230085891A

KR20230085891A - 무선 네트워크에서 협력 전송을 위한 빔 선택 및 클러스트링 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20230085891A
Application number: KR1020220170135A
Authority: KR
Inventors: 조승권; 나지현; 홍승은
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2023-06-14

Abstract

무선 통신 시스템에서의 협력 전송 방법 및 장치가 개시된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 무선 네트워크에서 협력 전송 방법으로, 중앙 처리장치(Central Processor, CP)가 상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들을 사용자 장치(User Equipment, UE) 중심으로 빔 선택 및 클러스트링을 같이(jointly) 수행하여 단말의 성능을 향상시키며, 단말들 각각의 성능 차이가 비교적 작고 고르게 하기 위한 방법을 제공한다.

Description

무선 네트워크에서 협력 전송을 위한 빔 선택 및 클러스트링 방법 및 그 장치{BEAM SELECTION AND CLUSTERING METHOD FOR COOPERATIVE TRANSMISSION IN A WIRELESS NETWORK AND APPARATUS THERFOR}

본 개시는 무선 네트워크에서 협력 전송을 위한 빔 선택 및 클러스트링 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전송점들을 결정하는 클러스터링 및 협력 전송에 사용하는 빔으로 선택하는 기술에 관한 것이다.

대표적인 무선 네트워크인 이동통신 네트워크(mobile communication networks)를 살펴보면, 전체 서비스 영역을 각각의 기지국이 서로 중복되지 않도록 영역을 나누게 된다. 이렇게 나누어진 영역에 속하는 단말들은 해당 영역을 담당하는 기지국이 서비스한다. 이렇게 작게 분할된 영역은 셀(cell)이라고 불리운다. 단말은 셀을 담당하는 하나의 기지국과 연결(association)되어 이동통신 서비스를 받게 된다. 서로 다른 셀 간에 주파수-시간 자원을 재사용함으로써 네트워크 전체 용량의 증대라는 이점이 있다.

이러한 네트워크 중심적(network-centric)인 종래의 셀룰러 이동 통신 네트워크(cellular mobile communication networks) 연결에서는 필연적으로 하나의 기지국이 담당하는 영역의 가장자리에 위치하는 사용자 단말(user equipment, UE)이 존재하게 된다. 이러한 UE를 셀 경계(cell-edge) UE라고 부른다. 셀 경계 UE의 경우 이웃하는 셀의 기지국으로부터 간섭의 영향을 받게 된다. 따라서, 셀 중심(cell-center) UE 대비, 이웃하는 셀로부터 간섭을 더 강하게 받으므로 UE의 성능이 떨어지게 된다. 이러한 바람직하지 않은 셀 경계 UE의 성능 저하를 셀 경계 문제(cell-edge problem)로 부른다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 개시의 목적은, 무선 네트워크에서 무선 전송점들을 결정하는 클러스터링 및 협력 전송에 사용하는 빔의 선택을 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 개시의 일 실시예에 따른 방법은, 무선 네트워크의 중앙 처리장치(Central Processor, CP)에서 협력 전송 방법으로, 상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들 중 하나의 기지국과 제어 채널을 갖는 전체 사용자 장치(User Equipment, UE)들의 UE 인덱스 집합, 상기 UE들 각각에 대한 클러스터 정보, 및 상기 복수의 기지국들 각각에 대한 플래그 변수들을 초기화하는 단계; 및 모든 UE들이 상기 UE 인덱스 집합에서 삭제될 때가지 아래의 (1) 내지 (4)를 반복하는 단계;를 포함하며,

(1) 상기 UE 인덱스 집합에 대응하는 UE들 중 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황에 기반하여 최우선적으로 클러스트링해야 하는 제1 UE를 선택하고, (2) 상기 제1 UE에 대하여 추가적인 클러스트링이 필요한 경우 가장 유망한 기지국을 선택하고, (3) 상기 제1 UE에 대하여 가장 유망한 기지국이 전송 이득이 미리 결정된 임계값보다 큰 경우 상기 제1 UE의 클러스터에 추가하고, 및 (4) 상기 UE 인덱스 집합에서 상기 제1 UE를 삭제할 수 있다.

상기 제어 채널은 상기 협력 전송이 아닌 단일 기지국과 연결된 채널일 수 있다.

상기 UE의 요구는 상기 제1 UE가 원하는 신호 전력이고, 상기 UE의 수신 상황은 상기 제1 UE로의 전송에 기인한 다른 UE들로의 간섭 전력일 수 있다.

상기 전송 이득은 상기 제1 UE에서 원하는 신호 전력의 증가량과 다른 UE들로 미치는 간섭 전력 합에 기반하여 결정될 수 있다.

상기 가장 유망한 기지국은 협력 전송을 수행하는 기지국의 인덱스 집합에 포함되지 않은 기지국들 중 상기 제1 UE로 협력 전송하는 기지국의 선택 시 전송 이득이 가장 높은 기지국일 수 있다.

상기 가장 유망한 기지국의 선택은, 각 기지국에서 스위핑하는 복수의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 해당 기지국의 빔으로 결정하고, 상기 각 기지국들마다 결정된 각각의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 갖는 기지국을 상기 가장 유망한 기지국으로 선택할 수 있다.

상기 가장 유망한 기지국이 존재하지 않거나 상기 가장 유망한 기지국의 전송 이득이 임계값보다 크지 않은 경우 상기 제1 UE에 대한 클러스트링을 종료할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 장치는, 중앙 처리장치(Central Processor, CP)로, 상기 CP에 연결되는 복수의 기지국과 미리 결정된 방식으로 연결을 제공하는 송수신 장치; 및 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는,

상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들 중 하나의 기지국과 제어 채널을 갖는 전체 사용자 장치(User Equipment, UE)들의 UE 인덱스 집합, 상기 UE들 각각에 대한 클러스터 정보, 및 상기 복수의 기지국들 각각에 대한 플래그 변수들을 초기화하고, 및 모든 UE들이 상기 UE 인덱스 집합에서 삭제될 때가지 아래의 (1) 내지 (4)를 반복하며,

상기 프로세서는 상기 가장 유망한 기지국의 선택 시, 각 기지국에서 스위핑하는 복수의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 해당 기지국의 빔으로 결정하고, 상기 각 기지국들마다 결정된 각각의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 갖는 기지국을 상기 가장 유망한 기지국으로 선택할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 가장 유망한 기지국이 존재하지 않거나 상기 가장 유망한 기지국의 전송 이득이 임계값보다 크지 않은 경우 상기 제1 UE에 대한 클러스트링을 종료할 수 있다.

본 개시의 다른 실시예에 따른 방법은 무선 네트워크 중앙 처리장치(Central Processor, CP)에서 협력 전송 방법으로, 상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들 중 하나의 기지국과 제어 채널을 갖는 전체 사용자 장치(User Equipment, UE)들의 UE 인덱스 집합, 상기 UE들 각각에 대한 클러스터 정보, 및 상기 복수의 기지국들 각각에 대한 플래그 변수들을 초기화하는 단계; 및 모든 UE들이 상기 UE 인덱스 집합에서 삭제될 때가지 아래의 (1) 내지 (4)를 반복하는 단계;를 포함하며,

(1) 상기 UE 인덱스 집합에 대응하는 UE들 중 UE가 가지는 접속 링크 주파수 효율에 기반하여 최우선적으로 클러스트링해야 하는 제1 UE를 선택하고, (2) 상기 제1 UE의 신호 대 누설 비(signal-to-leakage ratio, SLR)를 최대화하는 제1 기지국을 선택하고, (3) 상기 제1 기지국을 상기 제1 UE의 클러스터에 추가하고, 및 (4) 상기 UE 인덱스 집합에서 상기 제1 UE를 삭제할 수 있다.

상기 제1 UE는 접속 링크 주파수 효율이 가장 나쁜 UE일 수 있다.

상기 제1 기지국의 선택은, 각 기지국에서 스위핑하는 복수의 빔들 중에서 상기 SLR을 최대화하는 빔을 해당 기지국의 빔으로 결정하고, 상기 각 기지국들마다 결정된 각각의 빔들 중에서 상기 SLR이 가장 높은 빔을 갖는 기지국을 상기 제1 기지국으로 선택할 수 있다.

상기 SLR은 상기 복수의 기지국들에서 상기 각 단말들로의 하향 링크 채널 이득에 기반하여 결정할 수 있다.

상기 하향링크 채널 이득은 복수의 UE들로부터 수신된 동기 신호(synchronous signal)에 대한 수신 전력 보고에 기반하여 추정할 수 있다.

본 개시에 따르면, 빔 선택과 클러스터링을 따로 수행하는 종래의 방법에 비해, 그 둘을 같이 수행하여 최적화하는 방식을 통해 네트워크 내의 모든 UE의 성능을 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 매 반복에서 UE 선택 시, 성능 향상을 위해 우선적인 배려가 필요한 UE부터 선택하는 것을 가능하게 하여 전체 네트워크에서 각 UE의 성능 차이가 비교적 작고 고르게 만드는 효과를 제공할 수도 있는 이점이 있다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 개시에서 고려하는 다수의 무선 송수신점(transmission/reception point)으로 구성된 무선 네트워크의 개념도이다.
도 4는 본 개시에 따른 AP에서 빔을 스위핑(sweeping)하는 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 개시에서 고려하는 협력 전송을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 개시에 따른 빔과 클러스트링을 같이(jointly)하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따라 빔과 클러스터링을 같이(jointly)하는 방법의 흐름도이다.

본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 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 개시의 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 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "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 개시가 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 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 개시에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 개시에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 개시에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.

명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.

명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

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

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 복수의 통신 노드들은 3GPP(3rd generation partnership project) 표준에서 규정된 4G 통신(예를 들어, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced)), 5G 통신(예를 들어, NR(new radio)) 등을 지원할 수 있다. 4G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역에서 수행될 수 있고, 5G 통신은 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 수행될 수 있다.

예를 들어, 4G 통신 및 5G 통신을 위해 복수의 통신 노드들은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, CP(cyclic prefix)-OFDM 기반의 통신 프로토콜, DFT-s-OFDM(discrete Fourier transform-spread-OFDM) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.

또한, 통신 시스템(100)은 코어 네트워크(core network)를 더 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 4G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 S-GW(serving-gateway), P-GW(PDN(packet data network)-gateway), MME(mobility management entity) 등을 포함할 수 있다. 통신 시스템(100)이 5G 통신을 지원하는 경우, 코어 네트워크는 UPF(user plane function), SMF(session management function), AMF(access and mobility management function) 등을 포함할 수 있다.

한편, 통신 시스템(100)을 구성하는 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 개시의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 기지국들(base stations)(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2), 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함할 수 있다. 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 및 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)을 포함하는 통신 시스템(100)은 "액세스 네트워크"로 지칭될 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 매크로 셀(macro cell)을 형성할 수 있다. 제4 기지국(120-1) 및 제5 기지국(120-2) 각각은 스몰 셀(small cell)을 형성할 수 있다. 제1 기지국(110-1)의 셀 커버리지(cell coverage) 내에 제4 기지국(120-1), 제3 단말(130-3) 및 제4 단말(130-4)이 속할 수 있다. 제2 기지국(110-2)의 셀 커버리지 내에 제2 단말(130-2), 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)이 속할 수 있다. 제3 기지국(110-3)의 셀 커버리지 내에 제5 기지국(120-2), 제4 단말(130-4), 제5 단말(130-5) 및 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다. 제4 기지국(120-1)의 셀 커버리지 내에 제1 단말(130-1)이 속할 수 있다. 제5 기지국(120-2)의 셀 커버리지 내에 제6 단말(130-6)이 속할 수 있다.

여기서, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 노드B(NodeB), 고도화 노드B(evolved NodeB), BTS(base transceiver station), 무선 기지국(radio base station), 무선 트랜시버(radio transceiver), 액세스 포인트(access point), 액세스 노드(node), RSU(road side unit), RRH(radio remote head), TP(transmission point), TRP(transmission and reception point), eNB, gNB 등으로 지칭될 수 있다.

복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 UE(user equipment), 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 가입자 스테이션(subscriber station), 모바일 스테이션(mobile station), 휴대 가입자 스테이션(portable subscriber station), 노드(node), 다바이스(device), IoT(Internet of Thing) 장치, 탑재 장치(mounted module/device/terminal 또는 on board device/terminal 등) 등으로 지칭될 수 있다.

한편, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 서로 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 또는 동일한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크(ideal backhaul link) 또는 논(non)-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 연결될 수 있고, 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 서로 정보를 교환할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 아이디얼 백홀 링크 또는 논-아이디얼 백홀 링크를 통해 코어 네트워크와 연결될 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 코어 네트워크로부터 수신한 신호를 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)에 전송할 수 있고, 해당 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로부터 수신한 신호를 코어 네트워크에 전송할 수 있다.

또한, 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 MIMO 전송(예를 들어, SU(single user)-MIMO, MU(multi user)-MIMO, 대규모(massive) MIMO 등), CoMP(coordinated multipoint) 전송, CA(carrier aggregation) 전송, 비면허 대역(unlicensed band)에서 전송, 단말 간 직접 통신(device to device communication, D2D)(또는, ProSe(proximity services)) 등을 지원할 수 있다. 여기서, 복수의 단말들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6) 각각은 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)과 대응하는 동작, 기지국(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2)에 의해 지원되는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 기지국(110-2)은 SU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 SU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 또는, 제2 기지국(110-2)은 MU-MIMO 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 MU-MIMO 방식에 의해 제2 기지국(110-2)으로부터 신호를 수신할 수 있다.

제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 CoMP 방식을 기반으로 신호를 제4 단말(130-4)에 전송할 수 있고, 제4 단말(130-4)은 CoMP 방식에 의해 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 복수의 기지국들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2) 각각은 자신의 셀 커버리지 내에 속한 단말(130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)과 CA 방식을 기반으로 신호를 송수신할 수 있다. 제1 기지국(110-1), 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각은 제4 단말(130-4)과 제5 단말(130-5) 간의 D2D를 제어할 수 있고, 제4 단말(130-4) 및 제5 단말(130-5) 각각은 제2 기지국(110-2) 및 제3 기지국(110-3) 각각의 제어에 의해 D2D를 수행할 수 있다.

다음으로, 통신 시스템에서 무선 인터페이스의 설정 및 관리 방법들이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

무선 네트워크 내 각 송수신점이 스위핑하는 빔 중의 선택된 하나의 빔을 이용하고 다수 송수신점의 협력을 통해 사용자 단말을 향해 협력 전송을 수행하는 무선 네트워크에서, 빔 선택과 클러스터링을 같이(jointly)하여 사용자 단말의 성능을 향상시키는 방법들이 설명될 것이다. 단말의 성능은 구체적으로 주파수 효율(spectral efficiency)과 같은 성능 지표로 측정될 수 있다. 단말의 성능을 향상시킴에 있어 단말 간의 성능 차이는 비교적 작고 고르게 될 수 있다.

한편, 통신 시스템에서 기지국은 통신 프로토콜의 모든 기능들(예를 들어, 원격 무선 송수신 기능, 기저대역(baseband) 처리 기능)을 수행할 수 있다. 또는, 통신 프로토콜의 모든 기능들 중에서 원격 무선 송수신 기능은 TRP(transmission reception point)(예를 들어, f(flexible)-TRP)에 의해 수행될 수 있고, 통신 프로토콜의 모든 기능들 중에서 기저대역 처리 기능은 BBU(baseband unit) 블록에 의해 수행될 수 있다. TRP는 RRH(remote radio head), RU(radio unit), TP(transmission point) 등일 수 있다. BBU 블록은 적어도 하나의 BBU 또는 적어도 하나의 DU(digital unit)를 포함할 수 있다. BBU 블록은 "BBU 풀(pool)", "집중화된(centralized) BBU" 등으로 지칭될 수 있다. TRP는 유선 프론트홀(fronthaul) 링크 또는 무선 프론트홀 링크를 통해 BBU 블록에 연결될 수 있다. 백홀 링크 및 프론트홀 링크로 구성되는 통신 시스템은 다음과 같을 수 있다. 통신 프로토콜의 기능 분리(function split) 방식이 적용되는 경우, TRP는 BBU의 일부 기능 또는 MAC(medium access control)/RLC(radio link control)의 일부 기능을 선택적으로 수행할 수 있다.

이하에서 설명될 본 개시는 다수의 무선 전송점이 협력을 통하여 하나의 단말에게 전송하는 협력 전송을 지원하는 무선 네트워크에서, 협력에 참여하는 무선 전송점들을 결정하는 클러스터링과 그 각각의 무선 전송점에서 스위핑하는 빔 중의 하나를 협력 전송에 사용하는 빔으로 선택하는 방법에 관한 것이다.

현재까지 제안된 기술에서는 빔 선택과 클러스터링을 같이(jointly) 수행하지 않고 각각을 따로 수행하였다. 이에 따라, 두 가지를 같이 고려하여 같이 수행함에 비해 단말의 성능 향상에 그 한계가 있는 문제가 있다.

한편, 앞서 종래기술에서는 셀 경계 문제에 대하여 언급하였다. 셀 경계 문제에 대한 해법으로 다지점 협력 통신(coordinated multi-point transmission and reception, CoMP)이 제시되었다. CoMP에서는 셀 경계 단말의 성능 향상을 목표로 인접하는 두 개 이상의 기지국이 협력을 하게 된다. 협력의 방법으로는 협력 스케줄링(coordinated scheduling, CS), 협력 빔 형성(coordinated beamforming, CB), 그리고 협력 전송(joint transmission, JT) 및 동적 전송점 선택(dynamic point selection, DPS)을 포함하는 공동 처리(joint processing)가 있다.

네트워크 중심적인 셀룰러 이동 통신 네트워크에서 필연적인 셀 경계 UE의 존재 때문에 CoMP와 같은 기술이 출현하였다고 볼 수 있다. 최근에는 이러한 CoMP가 목표로 하는 셀 경계 문제의 근본적인 이슈에 집중하여, CoMP와 같은 네트워크 중심적인 협력 통신이 아닌, 사용자 중심(user-centric)적인 협력 통신이 대두되고 있다.

사용자 중심 협력 통신에서는, UE의 기준에서 협력 전송에 적합한 기지국들이 선택되어 협력 통신을 위한 클러스터가 만들어진다. 이렇게 만들어지는 클러스터를 사용자 중심의 가상 셀(user-centric virtual cell) 또는 사용자 중심 클러스터(user-centric cluster)라고 말한다. 사용자 중심 클러스터는 일반적으로 UE에 인접한 기지국들에 대해 측정하거나 수집한 정보를 바탕으로 동적으로 구성된다. 따라서, 협력 통신을 위한 최적의 클러스터 결성이 가능한 이점이 있다. 특히, 사용자 중심 클러스터의 가장 큰 이점은 무엇보다도 기지국 통달 거리 경계에 있는 단말이 없다는 것에 있다. 따라서, 셀 경계 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 접근법이 될 수 있다.

상기한 사용자 중심 클러스터의 장점에도 불구하고, 다른 사용자 중심 클러스터에 속한 기지국들로부터 오는 간섭, 즉 클러스터 간 간섭(inter-cluster interference)은 존재한다. 하나의 기지국이 두 개 이상의 클러스터에 속하는 것을 허락하는 중복 클러스터(overlapped cluster)를 허락할 경우, 중복 클러스터 속한 기지국의 경우 클러스터간 간섭 완화 기법을 용이하게 사용할 수 있다. 그러나, 간섭이 생기는 두 클러스터 중 어느 한쪽에만 속한 기지국의 경우 클러스터간 간섭 완화 기법을 적용하기가 용이하지 않은 한계가 있다.

이러한 한계는 다른 클러스터에 속한 기지국들 사이의 협력이 용이하지 않아서 생기는 문제이다. 이러한 문제는, 협력의 범위를 전체 네트워크의 범위로 넓혀 셀 경계 없이 네트워크 내의 모든 기지국이 협력하는 기술인 무 경계 대규모 MIMO(cell-free massive MIMO, CF-mMIMO)와 같은 기술로 극복 가능하다. CF-mMIMO에서는 동일한 주파수-시간 자원을 사용하여 네트워크 내 전체 기지국 모든 단말에게 동시에 협력 전송을 한다.

CF-mMIMO를 네트워크 내 각 UE의 입장에서 보면, 사용자 중심 클러스터의 크기, 즉 클러스터에 포함된 기지국이 네트워크 내의 일부 기지국이 아닌 모든 기지국으로 확장된 것으로도 볼 수 있다. 또한, 모든 UE의 사용자 중심 클러스터가 전체 기지국으로 동일하다. 즉, 모든 사용자 중심 클러스터는 중복 클러스터이며, 네트워크 내 모든 기지국은 모든 클러스터에 속한다고 볼 수 있다. 그러므로, 상기한 다른 클러스터에 속한 기지국들 사이의 협력이 용이하지 않아서 생기는 클러스터간 간섭 문제는 CF-mMIMO에는 해당되지 않는다. CF-mMIMO에서는 클러스터간 간섭은 다중 사용자 MIMO(multi-user MIMO, MU-MIMO)에서의 사용자 간 간섭(inter-user interference) 완화 기술을 사용한다.

한편, 최근의 무선 통신은 mmWave를 기반으로 발전하고 있다. 이러한 최근의 추세는 CF-mMIMO에도 반영되어, mmWave 기반 CF-mMIMO가 고려된다. 이상적인 조건이 아닌 현실적인 조건을 고려할 때, 현실적인 mmWave CF-mMIMO은 다음과 같은 구성을 생각할 수 있다.

첫 번째로는, 네트워크 내 각 기지국이 빔(beam)을 이용한 전송을 하는 구성이다. 이것은 mmWave의 짧은 통달거리로 인해 mmWave 기반 통신 네트워크는 빔 형성(beam forming)을 이용하는 mmWave 기반 무선 통신의 일반적인 모습이다. 최근의 mmWave기반 이동 통신 네트워크를 고려할 때 각 기지국은 사전에 정해진 방향으로 스위핑(sweeping)하는 다수의 빔 중에서 하나를 선택하여 전송하는 구성이 된다.

두 번째로는, mmWave 기반 CF-mMIMO라고 하더라도, 협력 전송에 네트워크 내 모든 기지국을 참여시키지 않는 구성이다. 모든 기지국이 서로 협력하기 위해서는, 접속 채널 정보 및 사용자 데이터를 모든 기지국이 서로 간에 또는 협력 전송을 위한 처리를 하는 모든 기지국 상위의 중앙집중적 처리를 하는 별도의 요소(entity) 사이 간에 프론트홀(fronthaul) 또는 백홀(backhaul)을 통해 실시간적으로 교환 또는 공유해야 한다. 이것은 전달에 있어 지터(jitter)가 있고, 가능한 대역폭의 제한이 있고, 그리고 전달 지연(delay)이 있을 수 밖에 없는 프론트홀 또는 백홀의 제약으로 인해 현실적인 적용에 있어 제한이 매우 크다. 따라서, 현실적으로는 전체 네트워크의 일부 기지국이 사용자 중심 클러스터를 형성하여 협력하는 구조가 CF-mMIMO의 최신 기술에서 고려되고 있다.

상기와 같은 이유로, CF-mMIMO는 mmWave 기반에서 빔을 이용하고, 반드시 전체 네트워크내의 모든 기지국이 아닌 일부 기지국이 사용자 중심 클러스터를 만들어 협력 전송을 수행하는 방향으로 발전하고 있다. 이에 맞추어 가변(scalable) mmWave user-centric CF-mMIMO라는 명칭으로 관련 기술이 개발되었고 계속하여 제시되고 있다.

무선 네트워크 내 각 송수신점(transmission/reception point)이 스위핑하는 빔 중의 선택된 하나의 빔을 전송에 이용하고, 다수 송수신점의 협력을 통해 사용자 단말을 향해 협력 전송을 수행하는 무선 네트워크에서는, 전송을 하려면 전송에 참여할 송수신점과 참여하는 각 송수신점이 사용하는 빔이 선택되어야 한다. 이는 비단 대표적인 무선 네트워크인 이동통신 네트워크에서 살펴본 CF-mMIMO만이 아니라 다른 모든 무선 네트워크에서도 마찬가지이다.

하지만, 현재까지는 빔 선택과 클러스터링을 같이(jointly) 수행하지 않고 각각을 따로 수행하였다. 빔 선택에 따라 단말의 성능이 달라지고 클러스터링을 어떻게 하는가에 따라서도 단말의 성능이 달라진다. 그러므로, 두 가지를 각각 따로 하는 현재까지의 기술은 두 가지를 같이 고려하는 경우에 비해 단말의 성능 향상에 그 한계가 있다.

도 3은 본 개시에서 고려하는 다수의 무선 송수신점(transmission/reception point)으로 구성된 무선 네트워크의 개념도이다.

도 3을 참조하면, 중앙 처리장치((central processor, CP)(301)와 다수의 접속점(access point, AP)들(311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318)로 구성된 중앙 집중식 무선 액세스 네트워크(centralized radio access network, C-RAN) 구조를 예시하고 있다. 중앙 집중식 무선 액세스 네트워크는 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, C-RAN)라 불리기도 한다.

AP들(311 - 318)은 무선 신호를 송신하거나 수신하는 장치로서 안테나만을 가질 수도 있고, 모뎀 및 무선 전송 송수신에 포함하는 상위 프로토콜을 추가로 더 포함할 수도 있다. 따라서, 본 개시에서 사용된 AP들(311 318)은 이동 통신 네트워크에서 사용되는 기지국을 지칭하는 것일 수도 있다.

CP(301)는 완전한 기능의 송수신점(full-function transmission/reception point) 기능에서 AP들(311 - 318)에 할당된 기능을 제외한 나머지 기능을 수행하며, 네트워크 내의 모든 AP들(311 - 318)에 대해 이러한 나머지 기능을 물리적 또는 논리적으로 모아 놓은 장치가 될 수 있다. 또한, CP(301)는 본 개시에 필요한 네트워크 중앙 집중적인 처리를 수행하는 기능을 담당할 수 있다. 이러한, CP(301)는 네트워크 내의 AP들(311 - 318) 각각과 프론트홀(fronthaul) 링크를 통해 연결되어 있다. 따라서, 네트워크 내의 각각의 AP들(311 - 318)은 프론트홀을 통해 연결된 CP(301)와의 조합을 통해 하나의 완전한 송수신점 역할을 수행할 수 있다. 본 개시에서 이동 통신 네트워크에서 사용되는 기지국이란 용어는 AP와 CP의 조합을 지칭하는 것일 수도 있다. 즉, 본 개시가 고려하는 무선 네트워크는 각각의 AP가 완전한 기지국 기능을 모두 가지는 경우도 포함한다. 이 경우, CP(301)는 기지국과 UE 사이의 무선 접속 프로토콜을 수행하는 기능은 없지만, 본 개시에 필요한 네트워크 중앙 집중적인 처리를 수행하는 기능을 담당할 수 있다. 또한, 각 AP 입장에서 CP와 연결되는 링크는 백홀 링크가 될 수 있다.

또한 본 개시에서 사용된 AP들(311 - 318)은 이동 통신 네트워크에서 사용되는 기지국을 지칭하는 것일 수도 있다.

도 3의 구성을 앞서 설명한 도 2의 구성을 이용하여 설명하면 아래와 같이 이해될 수 있다. CP(301)은 도 2의 구성 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

먼저 위에서 설명한 바와 같이 AP들(311 - 318)이 무선 신호를 송신하거나 수신하는 장치로서 안테나만을 갖는 경우와 AP들(311 - 318)이 안테나와 모뎀 및 무선 전송 송수신에 포함하는 상위 프로토콜을 추가로 더 포함하는 경우에 따라 CP(301)의 송수신 장치(230) 구성이 달라질 수 있다. 다만, 만일 AP들(311 - 318) 각각과 CP(301) 간에 무선 링크로 연결되는 경우 CP(301)의 송수신 장치(230)는 안테나를 포함하는 AP에 포함된 구성 중 적어도 일부를 추가로 포함할 수 있다.

도 4는 본 개시에 따른 AP에서 빔을 스위핑(sweeping)하는 경우를 설명하기 위한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 앞서 설명한 AP들(311 - 318) 중 하나의 AP(311)을 예로서 도시하고 있다. AP(311)는 사용자 장비(user equipment, UE)(도 4에 미도시)와 통신함에 있어 일정한 빔 너비(beam width)를 가지는 각기 다른 방향을 지향하는 총 B개의 지향성 빔들 중의 하나를 선택해서 사용할 수 있다. 도 4에서는 각 빔들(401, 402, …, 40B)를 예시하고 있다. 도 4에 예시된 빔들의 빔 인덱스를 b라하면, b는 1, 2, …, B의 값을 가질 수 있다. 도 4에 예시한 바와 같이 AP(311)가 지향성 빔들 중의 하나를 선택하여 UE와 통신함으로써 지향성 빔이 제공하는 좀 더 높은 통달 거리, 다른 UE로의 간섭 저감, 지향 받는 UE에서의 수신 신호 전력의 향상과 같은 빔 사용을 통한 성능 상의 장점을 얻을 수 있다.

도 5는 본 개시에서 고려하는 협력 전송을 설명하기 위한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 서로 다른 3개의 클러스터들(Clusters)(511, 512, 513)을 예시하고 있다. 제1 클러스터(511) 내 위치한 제1 UE(501)는 서로 다른 2개의 AP들(521, 522)로부터 협력 전송을 받는 경우를 예시하고 있다. 제2 클러스터(512) 내 위치한 제2 UE(502)는 서로 다른 2개의 AP들(522, 523)로부터 협력 전송을 받는 경우를 예시하고 있으며, 제3 클러스터(513) 내 위치한 제3 UE(503)는 서로 다른 2개의 AP들(524, 5215)로부터 협력 전송을 받는 경우를 예시하고 있다. 그리고 별도의 제6 AP(526)를 함께 예시하였다. 또한 도 5에 예시한 각 AP들(521 - 526)은 도 4에서 설명한 바와 같이 복수의 빔들을 스위핑할 수 있다.

도 5에 예시한 각 클러스터들(511, 512, 513) 내에 포함된 각 UE들(501, 502, 503)은 모두 서로 다른 2개의 AP들로부터 협력 전송을 받는 경우를 예시하고 있다. 따라서 클러스터에 포함된 AP의 개수로 정의되는 클러스터의 크기는 2인 경우이다. 도 5에서 모든 클러스터가 크기가 2인 경우로 예시한 것은 설명의 편의를 위한 것이며, 본 개시의 사상은 클러스터의 크기에 제한이 없다.

또한 도 5에서 각 클러스터들 예를 들어 제1 클러스터(511)의 제1 AP(521)로부터 제1 UE(501)로 화살표를 예시하고 있으며, 제2 AP(522)로부터 제1 UE(501)로 화살표를 예시하고 있다. 제2 클러스터(512)의 제2 AP(522)로부터 제2 UE(502)로 화살표를 예시하고 있으며, 제3 AP(523)로부터 제2 UE(502)로 화살표를 예시하고 있다. 또한 제3 클러스터(513)의 제4 AP(524)로부터 제3 UE(503)로 화살표를 예시하고 있으며, 제5 AP(525)로부터 제3 UE(503)로 화살표를 예시하고 있다. 이처럼 AP로부터 UE로의 화살표는 UE가 AP로부터 원하는 신호(desired signal)를 수신하고 있는 경우를 설명하기 위함이다. 즉, UE는 서로 다른 2개의 AP로부터 다운링크 데이터를 수신하는 경우가 될 수 있다.

도 5에서 예시한 화살표가 앞서 도 4에서 설명한 빔 방향들 중 하나를 의미하는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 즉, 도 5에 예시한 화살표들은 다운링크 데이터 전송을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 기지국이 UE로 전송에 선택한 빔 방향을 의미하는 것은 아니다.

한편, 도 5에서 협력 전송에 참여하는 기지국의 집합으로 정의되는 클러스터(cluster)에 대해 설명하면 다음과 같다. UE k에게 협력 전송을 수행하는 클러스터를 클러스터 M _k로 표기한다. 여기서, k는 UE의 인덱스이며, 전체 네트워크 내에 있는 UE의 개수가 K개일 때 k는 1, 2, …, K가 될 수 있다.

따라서 클러스터 M ₁은 제1 UE(501)를 서비스하는 사용자 중심 클러스터이고, 클러스터 M ₂는 제2 UE(502)를 서비스하는 사용자 중심 클러스터이며, 그리고 클러스터 M ₃는 제3 UE(503)를 서비스하는 사용자 중심 클러스터이다. 도 5의 개념도에서는 클러스터 M ₁(511)은 제1 AP(521)와 제2 AP(522)로 구성되고, 클러스터 M ₂(512)는 제2 AP(522)와 제3 AP(523)로 구성되며, 클러스터 M ₃(513)는 제4 AP(524)와 제5 AP(525)로 구성되는 경우를 예시하고 있다. 제1 UE(501)으로 전송되는 신호는 제1 AP(521) 및 제2 AP(522)를 통한 협력 전송으로 전송될 수 있도록 CP(도 5에 미도시)의 도움을 받아 제1 AP(521) 및 제2 AP(522)를 통해 동일한 주파수-시간 자원(frequency-time resource)을 사용하여 동시에 제1 UE(501)에 전송될 수 있다.

이와 마찬가지로, 제2 UE(502)로 전송되는 신호는 제2 AP(522) 및 제3 AP(523)를 통한 협력 전송으로 전송될 수 있도록 CP의 도움을 받아 제2 AP(522) 및 제3 AP(523)를 통해 동일한 주파수-시간 자원(frequency-time resource)을 사용하여 동시에 제2 UE(502)에 전송될 수 있다. 그리고 제3 UE(503)로 전송되는 신호는 제4 AP(524) 및 제5 AP(525)를 통한 협력 전송으로 전송될 수 있도록 CP의 도움을 받아 제4 AP(524) 및 제5 AP(525)를 통해 동일한 주파수-시간 자원(frequency-time resource)을 사용하여 동시에 제3 UE(503)에 전송될 수 있다. 이때, 제2 클러스터 M ₂(512)의 각 AP들(522, 523)은 제1 클러스터 M ₁(511)의 각 AP들(521, 522)이 사용하는 동일한 주파수-시간 자원을 사용하여 제2 UE(502)로 신호를 전송할 수 있다. 또한 제3 클러스터 M ₃(513)의 각 AP들(524, 525)은 제1 클러스터 M ₁(511)의 각 AP들(521, 522)이 사용하는 동일한 주파수-시간 자원을 사용하여 제3 UE(503)로 신호를 전송할 수 있다. 따라서 클러스터들(511, 512, 513)에 포함된 각 AP들(521, 522, 523, 524, 525)은 제1 UE(501), 제2 UE(502) 및 제3 UE(503)으로 각각 전송되는 데이터들이 동시에 전송될 수 있다. 다시 말해 제1 클러스터 M ₁(511), 제2 클러스터 M ₂(512), 그리고 제3 클러스터 M ₃(513)는 동일한 주파수-시간 자원을 사용하여 제1 UE(501), 제2 UE(502), 그리고 제3 UE(503)에 각각 협력 전송을 수행할 수 있다.

한편, 제2 AP(522)의 경우, 제1 클러스터 M ₁(511)와 제2 클러스터 M ₂(512) 양쪽에 모두 포함된다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 도 5에서 설명한 제2 AP(522)와 같이 두 개 이상의 클러스터에 포함되는 AP를 중복(overlapped) AP로 설명하기로 한다. 또한 제2 AP(522)와 같이 동일한 중복 AP를 포함하는 클러스터들(제1 클러스터(511) 및 제2 클러스터(512))을 중복 클러스터(overlapped cluster)로 정의한다. 중복 AP의 경우 둘 이상의 UE를 동일한 주파수-시간 자원을 이용하여 동시에 서비스해야 하므로 서비스하는 UE로 전송되는 신호를 중첩(superposition)하여 전송하게 된다.

따라서 도 5의 경우 중복 AP인 제2 AP(522)의 경우, 제1 UE(501)과 제2 UE(502)를 동시에 서비스해야 하므로 제2 AP(522)는 제1 UE(501)로 향하는 신호와 제2 UE(502)로 향하는 신호를 중첩하여 전송한다.

다른 한편, 도 5에서 제3 클러스터 M ₃(513)는 중첩되지 않은 클러스터이다. 본 개시의 사상은 제1 클러스터 M ₁(511) 및 제2 클러스터 M ₂(512)와 같이 중첩 클러스터, 그리고 제3 클러스터 M ₃(513)과 같이 중첩되지 않는 클러스터를 모두 고려하며, 모두에게 적용될 수 있다.

또 다른 한편, 제6 AP(526)는 어떤 클러스터에도 포함되지 않은 경우이다. 따라서, 제6 AP(526)는 어떠한 전송도 실시하지 않는 AP이다. 본 개시의 사상은 제6 AP(526)와 같이 어떤 클러스터에도 포함되지 않아서 어떠한 전송도 실시하지 않는 AP도 고려하며, 본 개시에 따른 실시예에 포함될 수 있다.

이상에서 설명한 도 5를 이용하여 UE 데이터가 포함된 UE가 수신하기를 원하는 신호 전력(desired signal power)과 간섭 전력(interference power)을 설명한다. 이를 위해, AP m이 UE k를 향해 전송한 신호를 UE k'에서 수신하였을 때의 수신 신호 전력(the Rx power of the signal transmitted by AN m to UE k received by UE k')을 P_r(m,k,k')으로 표기한다.

제1 UE(501)의 데이터가 포함된 수신하기를 원하는 신호 전력(desired signal power)는 제1 UE(501)을 위한 협력 전송에 참여하는 기지국들로부터 받은 원하는 신호의 수신 전력의 합으로 표현된다. 즉, P_r(1,1,1)과 P_r(2,1,1)의 합이 제1 UE(501)이 수신하기를 원하는 신호 전력이다. 마찬가지로, 제2 UE(502) 및 제3 UE(503)가 수신하기를 원하는 신호 전력은, 각각 P_r(2,2,2)과 P_r(3,2,2)의 합 그리고 P_r(4,3,3)과 P_r(5,3,3)의 합이다.

UE가 받는 간섭 신호는, 해당 UE에 수신된, 해당 UE가 아닌 다른 UE를 위해 전송하는 신호이다. 따라서, 도 5에서 제3 UE(503)가 받는 간섭 신호 전력은 P_r(1,1,3), P_r(2,1,3), P_r(2,2,3) 그리고 P_r(3,2,3)의 합이다. 여기서, 제6 AP(526)의 경우 전송 신호가 없으므로 간섭을 야기하지 않는다.

한편, 제1 UE(501)이 받는 간섭 신호 전력은 P_r(2,2,1), P_r(3,2,1), P_r(4,3,1) 그리고 P_r(5,3,1)의 합이고, 제2 UE(502)가 받는 간섭 신호의 전력은 P_r(1,1,2), P_r(2,1,2), P_r(4,3,2) 그리고 P_r(5,3,2)의 합이 된다. 여기서 특징적인 것은, 중복 AP의 경우 전송되는 신호는 자신이 포함된 모든 클러스터의 UE에게 보내는 신호를 중첩(superposition)한 것이므로, 해당 UE를 서비스하는 클러스터에 포함된 AP라 하더라도 간섭 신호를 송신하게 된다. 예를 들어, 제1 UE(501)의 입장에서는 제2 AP(522)가 전송하는 신호는 원하는 신호 전력 P_r(2,1,1) 및 간섭 신호 전력 P_r(2,2,1)을 포함함을 알 수 있다.

도 6은 본 개시에 따른 빔과 클러스트링을 같이(jointly)하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하기에 앞서 본 개시에서 고려하는 UE는 네트워크 내의 하나의 AP와 제어 채널 연결을 가지고 있음을 가정한다. 이러한 제어 채널은 협력 전송의 방법이 아닌 종래의 기지국과 단말의 전송 방법에 따른 기지국과 단말의 링크를 이용하여 제어 정보를 전송한다. 협력 전송을 위한 빔 선택과 클러스터링에 필요한 정보 및 제어는 이러한 제어 채널을 이용한다. 제어 채널을 통해 협력 전송을 위한 빔 선택과 클러스터링이 완료되면 제어 채널과는 별도의 주파수 시간 자원을 이용하여 협력 전송을 실시할 수 있다.

본 개시에서 제시하는 무선 네트워크는 무선 네트워크 내의 다수의 송수신점들 각각이 스위핑하는 빔들 중 선택된 하나의 빔을 이용하고, 다수의 송수신점이 협력을 통해 하나의 UE로 협력 전송을 수행하는 무선 네트워크에 적용할 수 있다. 또한 본 개시에서 제시하는 무선 네트워크는 빔 선택과 클러스터링을 같이(jointly)하여 UE의 성능을 향상시키기 위한 방법이다. 따라서 이하에서 설명될 도 6의 흐름도는 도 3에 예시한 중앙 처리장치(CP)(301)가 무선 네트워크의 빔 선택 및 클러스트링을 수행하는 주체의 동작이 될 수 있다. 또한 도 3에 예시한 CP(301)는 도 2의 구성 전체 또는 적어도 일부를 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, CP(301)는 610단계에서 초기화(initialization)를 수행할 수 있다. CP(301)는 601단계에서 무선 네트워크 내에 전체 총 K개의 UE들의 UE 인덱스의 집합(the index set of the K UEs)을

로 표시한다. 따라서

는 원소로 1, 2, …, K를 가질 수 있다. 또한

는 아직 클러스터링이 끝나지 않은 UE들의 UE 인덱스의 집합(the index set of the UEs whose clusterings are not over)이다. 따라서, CP(301)는 610단계에서 모든 UE들을 아직 클러스터링이 끝나지 않은 UE들로 저장(

=

)한다.

또한, 저장된 모든 UE들

들 각각에 대해 협력 전송하는 AP들이 전혀 결정되지 않았으므로, CP(301)는 610단계에서 각 UE에 대한 클러스터 정보를 초기화(

)하여 저장한다. 그리고 플래그 변수(flag variable)로서 만약 AP i (

)가 어느 한 클러스터에라도 속할 경우 1이고, 그렇지 않을 경우 0의 값을 가지는 플래그 변수(a flag variable; 1 if AP

belongs to at least one cluster, 0 otherwise)를

로 표현한다. 따라서 610단계에서는 아직 어떤 AP도 클러스터링 되지 않았으므로, CP(301)는 모든 AP에 대해 플래그 변수를 0으로 초기화 한다

.

620단계는 본 개시의 사상에 따라 빔 선택과 클러스터링을 반복적(iterative)으로 수행되는 단계들의 가장 첫 단계이다. CP(301)는 620단계에서 집합

에 저장된 UE들 중에서 가장 우선적으로 클러스터링을 해야 하는 UE를 선택할 수 있다. 본 개시에서 집합

에 저장된 UE들 중에서 가장 우선적으로 클러스터링을 해야 하는 UE를 선택하는 이유에 대하여 살펴보기로 한다.

본 개시에서는 반복되는 루프(loop) 내에서, 특정 UE의 클러스터에 오직 하나의 AP만을 추가한다. 이처럼 특정 UE의 클러스터에 AP가 클러스터에 추가되면 그 결과로 협력 전송을 받은 UE의 원하는 신호 전력(desired signal power)은 증가한다. 따라서, 620단계에서 선택된 UE는 수신 성능이 높아질 수가 있다.

본 개시에서는 이처럼 기지국의 요구가 아닌, UE의 요구 또는 UE의 수신 상황에 따라 620단계에서 UE를 선택하는 것이 가능하다. 여기서 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황은 제어 채널을 통해 획득할 수 있다. 또한 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황에 따라 UE를 선택하는 것은, 전체 네트워크 관점에서 UE 별 수신 성능을 제어할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 따라서 현재까지 제안된 방법들과 본 개시에 따른 방법을 대비할 때, 차별성을 가지는 부분 중의 하나가 될 수 있다. 620단계에서 선택되는 UE를 UE

로 표현한다. UE

를 선택하는데 사용하는 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황을 고려할 수 있다. UE의 요구는 예를 들어, 원하는 신호 전력이 될 수 있고, UE의 수신 상황은 예를 들어 UE 별 간섭 전력이 될 수 있다. 즉, UE의 수신 상황은 해당 UE로의 전송에 기인하여 다른 UE들로의 간섭 전력이 될 수 있다. 만약 UE

를 선택하는데 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황에 기반하여 원하는 신호 전력을 계산할 경우, 클러스터링 되지 않은 AP는 전송을 하지 않으므로, CP(301)는 플래그 변수 값이 0인 AP i(

)는 계산 시에 제외한다.

630단계는, 앞서 설명한 620단계에서 선택된 UE인 UE

에 대해 추가적인 클러스터링이 필요한지를 판단하는 부분이다. CP(301)는 네트워크 전체에 있는 AP의 수(the total number of APs)를 총 M개로 표시한다. 그리고, 총 M개의 AP의 인덱스들의 집합(the index set of the M APs)을

으로 표시한다. 따라서 인덱스들의 집합

을 가질 수 있다. 620단계에서 선택된 UE

에 대해 협력 전송을 수행하는 AP의 집합인 클러스터

에 네트워크 내의 모든 AP가 포함되어 있지 않다면

, 클러스터

에 포함해야 할 것인지 여부를 확인해야 하는 AP가 남아있다는 의미이다. 따라서 CP(301)는 이후의 단계인 640단계로 넘어간다. 만약 그렇지 않고, 클러스터

에 네트워크 내의 모든 AP가 포함되어 있다면

, CF-mMIMO와 같이 전체 AP가 UE

를 위한 협력 전송에 참여하는 경우이다. 이 경우에는 UE

를 위한 협력 전송에 추가시킬 AP가 남아 있지 않으므로 670단계로 넘어간다.

먼저 670단계로 넘어가는 경우에 대하여 살펴보기로 한다. 670단계는 UE

에 대한 클러스터링을 종료하는 단계이다. UE

가 속한 클러스터에 AP가 추가되는 추가적인 클러스터링을 방지하기 위해, CP(301)는 아직 클러스터링이 끝나지 않은 UE들의 집합

에서 UE

를 삭제(

)한다. 그리고 해당 루틴을 종료할 수 있다.

다음으로 640단계로 진행하는 경우에 대하여 살펴보기로 한다.

640단계는, UE

가 속한 클러스터

에 AP를 또 하나 추가시키기 위해, AP 중에서 AP 후보를 고르는 단계로, 가장 유망한(prospective) AP를 선택하는 단계이다. 여기서 전체 AP가 모두 AP 후보로 고려 대상이 되지는 않는다. 왜냐하면, UE

가 속한 클러스터

에 이미 하나 이상의 AP가 포함되어 있을 수 있기 때문이다. 따라서, 고려 대상이 되는 AP는 전체 AP 집합

에서 클러스터

에 포함된 AP를 제외한 나머지 AP

가 된다. 고려 대상이 되는 AP를 AP m(

)으로 표현하고, 고려 대상 AP 중에서 선택되는 가장 유망한 AP를, AP

로 표현하기로 한다.

여기서 유망한 AP란, 해당 AP를 UE

의 클러스터

에 추가하였을 경우 해당 AP를 추가하는 것이 해당 AP를 추가하지 않는 것에 비해 이익이 가장 커지는 AP를 말한다. 보다 구체적으로 예를 들어, AP m이 UE

가 아닌 다른 UE에게 미치는 간섭으로 인한 다른 UE의 성능 감소는 가장 적으나 UE

가 수신하기를 원하는 신호 전력(desired signal power)은 가장 많이 증가시킨다면 AP m이 AP

가 될 수도 있다. 간섭 전력이나 원하는 신호 전력을 계산할 경우, 클러스터링 되지 않은 AP는 전송을 하지 않으므로, 플래그 변수

값이 0인 AP i(

)는 계산 시에 제외한다.

AP m이 AP

가 되는 조건을 전송 이득이 큰 경우로 정할 수도 있다. 여기서 전송 이득이란, 예를 들어 AP m이 AP

가 되는 경우 UE

가 수신하기를 원하는 신호 전력 대비 AP m이 UE

가 아닌 다른 UE들에게 미치는 간섭 전력의 합에 기반하여 결정할 수 있다. 한 예로 두 값의 비 또는 차로 결정할 수 있다. 이에 기반하여 전송 이득이 가장 큰 AP를 유망한 AP로 명명할 수 있다.

640단계에서, 고려 대상이 되는 AP 중에서 가장 유망한 AP인 AP

을 선택하기 위해 AP들의 전송 이득을 서로 비교할 때, 각각의 AP는 유망한(prospective) 빔을 선택했을 때를 기준으로 비교한다. AP m (m ∈

)에서 선택한 빔(the beam index selected for AP m)을 b _m (b _m _∈

)로 표현하기로 하고, AP m에서 유망한 빔을

으로 표현하기로 한다. 640단계에서의 AP m에서 유망한(prospective) 빔

이란, AP m에서 스위핑 하는 빔 중에서 하나의 선택된 빔을 이용하여 AP m이 클러스터

에 이미 포함되어 있던 AP들과 같이 UE

에게 협력 전송하였을 때, AP m에서 다른 빔을 선택해서 사용하는 것에 비해 이익이 가장 커질 때, AP m에서 유망한(prospective) 빔은 바로 그 선택된 AP m의 빔을 말한다. 즉, AP m을 클러스터

에 추가할 때 가장 이익이 커지는 AP m의 선택된 빔 b _m 이 유망한 빔

이 된다. 보다 구체적으로 예를 들어, AP m을 클러스터

에 추가 전후를 비교하여 UE

가 아닌 다른 UE에서의 간섭 전력의 증가가 가장 작으나 UE

가 수신하기를 원하는 신호 전력(desired signal power)을 가장 많이 증가시키는 AP m의 빔이 AP m에서의 유망한 빔이 될 수도 있다. 간섭 전력이나 원하는 신호 전력을 계산할 경우, 클러스터링 되지 않은 AP는 전송을 하지 않으므로, 플래그 변수

값이 0인 AP i(i∈

)는 계산 시에 제외한다.

650단계는, 앞서 640단계에서 선택된 유망한 AP, AP

가 클러스터

에 추가되는 것이 바람직한 것인가를 판단하는 단계이다. 640단계까지 거치면서 결정된 것은, "클러스터링이 끝나지 않은 UE

를 위해 AP를 하나 추가할 경우 AP

를 추가하되 AP

에서는 빔

을 선택하여 추가하는 것이 가장 이익이다"라는 것이다. 따라서, CP(301)는 AP

을 클러스터

에 추가할지에 대한 판단 기준(metric)에 부합하는지에 대한 최종 판단을 650단계에서 수행하게 된다. 판단 기준(metric)은 추가하는 것이 UE 성능 향상에 이익이 되는가 하는 것이다. 구체적으로, UE

의 주파수 효율(spectral efficiency)과 같은 성능 지표가 사용될 수도 있다. 만약, 판단 기준에 불합격하는(부합하지 않는) 경우 앞서 설명한 670단계로 가서 UE

에 대한 클러스터링을 종료할 수 있다. 판단 기준에 합격할(부합하는) 경우 CP(301)는 660단계로 넘어간다.

AP

을 클러스터

에 추가할지에 대한 판단 기준(metric)의 한 예로, 앞서 설명한 전송 이득을 이용하는 경우 전송 이득이 미리 결정된 임계값 이상인 경우 판단 기준에 부합하는 것으로 결정할 수 있다. 즉, AP

을 클러스터

에 추가할 경우 UE

에서 원하는 신호 전력의 증가 대비 다른 UE들로 미치는 간섭 전력 합의 비 또는 차가 미리 결정된 임계값보다 높은 경우 판단 기준(metric)에 부합하는 것으로 결정할 수 있다.

660단계는, 앞서 설명한 650단계에서 AP

가 클러스터

에 추가되는 것이 바람직하다고 결정되었으므로 그 결정을 저장하는 단계이다. 구체적으로는, CP(301)는 AP

가 클러스터링이 되었으므로, 플래그 변수

값을 1로 설정한다(

← 1). 그리고, CP(301)는 660단계에서 메모리(220)에 선택된 빔(

)을 유망한 빔으로 저장하고(

), 유망한 AP를 UE

의 클러스터인 클러스터

에 추가한다(

).

680단계는, 모든 UE가 클러스터링이 완료되었는지를 확인하는 단계이다. 또한 620단계부터 680단계까지는 반복되는 루프에 해당한다. 620단계부터 680단계까지는 반복되는 루프는 하나의 UE에 대해 하나의 AP를 클러스터에 추가시키되 만약 추가할 만한 AP가 없을 경우 CP(301)는 해당 UE에 대해 클러스터링을 종료(670단계)한다. 따라서, 만약 모든 UE에 대해 클러스터링이 종료되었다면(

), CP(301)는 더 이상 클러스터링 및 빔 선택을 하지 않고 루프를 종료한다. 그렇지 않고, 아직 클러스터링이 종료되지 않은 UE가 남아 있다면(

), CP(301)는 620단계로 진행하여 루프를 반복한다.

도 6에서 제시한 본 개시에 따른 빔과 클러스터링을 같이(jointly) 하는 방법은 620단계, 630단계, 그리고 650단계에 대하여 다양한 변형 실시예를 가질 수 있다. 이러한 다양한 실시예 중의 하나를 도 7을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따라 빔과 클러스터링을 같이(jointly)하는 방법의 흐름도이다.

도 7은 도 6의 620단계, 630단계, 그리고 650단계에 대한 다른 실시예에 해당한다. 따라서 도 7은 도 6의 620단계에 대응하는 720단계, 630단계에 대응하는 730단계, 그리고 650단계에 대응하는 750단계가 도 6과 달라진다. 따라서 710단계, 740단계, 760단계, 770단계, 그리고 780단계 각각에 대한 설명은, 도 6에서 설명한 610단계, 640단계, 660단계, 670단계, 그리고 680단계에 대한 설명과 동일하다. 그러므로 도 6과 동일한 단계들은 간략히 설명하기로 한다.

710단계에서 CP(301)는 초기화를 수행할 수 있다. 그리고 CP(301)는 720단계로 진행한다. 720단계는 앞서 도 6에서 설명한 620단계에 대한 다른 실시예가 될 수 있다. 720단계는 620단계에서 설명한, 집합

에 저장된 UE들 중에서 가장 우선적으로 클러스터링을 해야 하는 UE을 선택하는 방법의 하나의 실시예로서, UE가 가지는 접속 링크 주파수 효율(또는 Hz 및 watt에 정규화된 전력접속 채널 용량)이 가장 낮은 UE를 선택하는 방법을 보여준다. 비트/헤르츠/와트(Bit/Hz/watt)를 단위로 가지는 UE k(k∈

)의 접속 링크 주파수 효율(access link spectral efficiency; or normalized access link capacity)을

로 표현한다. 이때, CP(301)가 720단계에서 선택하는 UE

(

∈

)는 다음의 <수학식 1>에 따라 선택한다.

<수학식 1>에서

는 아래 <수학식 2>와 같이 표현된다.

<수학식 2>에서,

는 UE k의 신호 대 간섭-잡음비(signal-to-interference-plus-noise ratio, SINR)이고,

은 열 잡음(thermal noise)이다.

즉, <수학식 1> 및 <수학식 2>에 따르면, UE

는 클러스터링이 아직 완료되지 않은 UE들(

)중에서 접속 링크 주파수 효율이 가장 나쁜 UE로 선택한다는 것이다. 이것은 성능이 나쁜 UE부터 우선적으로 클러스터링을 하여, 즉 원하는 신호(desired signal)를 전송해주는 AP의 수를 늘림으로써 성능이 나쁜 UE의 성능을 향상시키는 최대-최소(MAX-MIN) 최적화의 개념을 적용한 것이다. <수학식 1> 및 <수학식 2>의 SINR 계산에 필요한 간섭 전력을 계산할 때 클러스터링이 되어 있는 AP(

)들만 고려함에 유의해야 한다.

그런 후 730단계에서, 앞서 설명한 720단계에서 선택된 UE인 UE

에 대해 추가적인 클러스터링이 필요한지를 판단할 수 있다. 추가적인 클러스터링이 필요한 경우 740단계로 진행하고, 추가적인 클러스터링이 필요하지 않은 경우 770단계로 진행한다.

770단계로 진행하는 경우 앞서 설명한 바와 같이 UE

에서 UE

를 삭제

하고, UE

에 대한 클러스터링을 종료할 수 있다.

740단계는 도 6에서 설명한 640단계에 대한 하나의 다른 실시예이다. 740단계는 640단계에서 설명한, 고려대상 AP (즉, 집합

에 속한 AP들) 중에서 선택되는 유망한 AP(AP

)를 고르는 방법의 하나의 다른 실시예이다. 구체적으로 CP(301)는 740단계에서 AP를 선택하여 UE의 클러스터에 추가할 때 UE의 신호 대 누설 비(signal-to-leakage ratio, SLR)를 최대화하는 AP를 선택할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 아래의 <수학식 3>과 같다.

<수학식 3>에서,

는 UE

의 기존 클러스터

에 AP m을 추가하여 얻어지는 클러스터 (

)에 대한 SLR이고, 아래의 <수학식 4>와 같이 정의할 수 있다.

<수학식 4>에서 의미하는 바와 같이, SLR의 분자는 클러스터

가 UE

에게 전달하는 UE

가 원하는 신호 전력(desired signal power)이다. SLR의 분모는 클러스터

가 UE

에게 전달하는 신호이나 UE

가 아닌 다른 단말에게 전달되는 전력, 즉 간섭 전력의 총합이다. 따라서, 상기에 정의된 SLR

은 기존 클러스터

에 AP m을 추가한 이후에 얻어지는 이익과 비용의 비율을 정량화한 하나의 실시예이다. 즉, 도 6에서 설명한 전송 이득의 다른 표현 형태가 될 수 있다.

각 AP에서 선택한 빔에 따라 UE에서의 수신 신호 세기가 달라지므로 SLR

을 계산하려면 클러스터

에 포함된 AP 및 AP m에서 선택된 빔을 알아야 한다. AP가 클러스터에 이미 포함되었다는 것은 760단계를 거쳤다는 의미이므로, 해당 AP는 이미 선택된 빔이 있게 된다(즉, 클러스터

에 포함된 모든 AP i에 대해 플래그 변수

값은 1). 따라서, SLR

을 계산하려면 AP m에서 선택한 빔만 알면 계산할 수 있다. 740단계에 표현된 <수학식 3>에서,

은 b _m 으로 표현되는 AP m에서 선택된 빔(beam)이 유망한 빔, 즉

일 때의 SLR 값을 표현한다. 그러므로, AP m에서 유망한 빔

를 알면 SLR

을 구할 수 있으므로 유망한 AP, 즉 AP

를 선택할 수 있게 된다.

740단계에 필요한 AP m에서 유망한 빔

을 구하는 것을 본 개시에 따른 하나의 실시예로서 다음 <수학식 5>와 같이 결정할 수도 있다.

즉, AP m에서 스위핑하는 모든 빔(B) 각각에 대해 SLR을 구해 빔 중에서 SLR이 가장 큰 값을 가지는 빔을 유망한 빔

으로 선택하는 것이다.

SLR

는 아래 <수학식 6>과 같이 구할 수 있다.

<수학식 6>에서, 분자는 아래 <수학식 7>과 같이 표현할 수 있다.

만약, 모든 AP가 모든 UE에게 동일에 전력으로 송신한다면(equal power allocation of an AP to each UE), AP의 총 송신 전력이 P _t 일 때 아래 <수학식 8>과 같이 분자를 계산할 수도 있다.

또한 <수학식 6>에서, 분모는 아래 <수학식 9>와 같이 표현될 수 있다. <수학식 식8>에서, G(m,k,b)는 AP m이 UE k로 빔 b을 이용하여 전송할 때의 송신 전력과 수신 전력의 비, 즉 하향 링크 채널 이득(channel gain)이다(downlink channel gain from AP m to UE k when beam b is selected).

마찬가지로, 모든 AP가 모든 UE에게 동일에 전력으로 송신한다면, 아래 <수학식 10>과 같이 분모를 계산할 수도 있다.

모든 AP 각각에서 스위핑하는 모든 빔에 대해 네트워크 내의 각각의 단말과의 모든 하향 링크 채널 이득을 측정하는 것은 현실적으로 불가능하다. 이는 하향 링크 채널 이득을 측정하기 위해서는 UE가 AP에 접속하여 채널 상태 정보(channel status information, CSI) 측정을 위한 참조 신호(reference signal, RS)를 받아야 하기 때문이다. AP에 접속이라는 매우 큰 오버헤드를 가지는 동작은 물론 CSI 측정을 위한 RS를 수신하기까지의 큰 오버헤드를 가지는 동작을 네트워크 내 모든 AP와 한다는 것은 물리적으로 불가능하다. 따라서, 본 개시의 실시예에 따르면 AP가 UE의 하향 링크를 위해 송신하는 동기 신호(synchronous signal)에 대한 각 UE의 수신 전력을 UE가 CP(301)에게 보고할 수도 있다. CP(301)는 보고 받은 값을 이용하여 AP로부터 UE가 수신하는 CSI RS에 대한 수신 전력을 추정하고, AP의 송신 전력 값을 참조하여 채널 이득을 추정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 계산 식을 통해 640단계의 하나의 실시예인 740단계에서 유망한 AP, 즉 AP

을 선택할 수 있다. 740단계를 요약하면, 고려 대상 AP 각각에 대해 해당 AP가 기존 클러스터

에 SLR이 가장 큰 빔(즉, 유망한 빔)이 선택되어 추가될 때의 SLR 값을 구해 그 값이 최대가 되는 AP를 유망한 AP로 선택하는 실시예가 될 수 있다.

750단계는 도 6에서 설명한 650단계에 대한 하나의 실시예이다. 750단계는 650단계에서 설명한, AP

가 클러스터

에 추가되는 것이 바람직한 것인가를 판단하는 방법의 하나의 실시예가 될 수 있다. 구체적으로, AP

에서 빔

을 선택한 후에 AP

을 클러스터

에 추가했을 때의 SLR인

의 값을 1과 비교하는 실시예를 보여준다. 1과 비교하여 1보다 큰 경우는, AP

를 UE

의 클러스터에 추가할 때 여전히 이득이 된다는 의미이다. 따라서, CP(301)는 760단계를 통해 AP

을 클러스터

에 추가한다. 반면에 1보다 작은 경우는 AP

를 UE

의 클러스터에 추가할 때 간섭을 지나치게 크게 야기한다는 의미가 되므로 CP(301)는 AP

을 클러스터

에 추가하지 않는다.

또한 이상에서 설명한 본 개시에 따르면, 반복을 통해 각각의 UE에 대한 클러스터링과 각각의 AP에 대한 빔 선택을 같이(jointly) 수행한다. 매 반복에서는 하나의 UE를 선택하고, 선택된 UE를 서비스하는 클러스터에 하나의 AP를 추가할 수 있다. 이러한, AP 추가 시 가장 바람직한 빔을 선택하는 방식으로 매 반복마다 동일 AP라 하더라도 빔 재-선택(beam re-selection)이 가능하여 최종적으로는 만들어진 클러스터들에 대해 가장 최적의 빔을 가지는 것을 가능하게 한다.

따라서, 빔 선택과 클러스터링을 따로 수행하는 종래의 방법에 비해, 그 둘을 같이 수행하여 최적화하는 방식을 통해 네트워크 내의 모든 단말의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 매 반복에서 단말 선택 시, 성능 향상을 위해 우선적인 배려가 필요한 단말부터 선택하는 것을 가능하게 하여 전체 네트워크에서 각 단말의 성능 차이가 비교적 작고 고르게 만드는 효과를 제공할 수도 있는 이점이 있다.

본 개시의 실시 예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 정보가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

본 개시의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시 예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 적어도 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.

실시 예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array)는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서(microprocessor)와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

이상 본 개시의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 개시를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

무선 네트워크의 중앙 처리장치(Central Processor, CP)에서 협력 전송 방법에 있어서,
상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들 중 하나의 기지국과 제어 채널을 갖는 전체 사용자 장치(User Equipment, UE)들의 UE 인덱스 집합, 상기 UE들 각각에 대한 클러스터 정보, 및 상기 복수의 기지국들 각각에 대한 플래그 변수들을 초기화하는 단계; 및
모든 UE들이 상기 UE 인덱스 집합에서 삭제될 때가지 아래의 (1) 내지 (4)를 반복하는 단계;를 포함하며,
(1) 상기 UE 인덱스 집합에 대응하는 UE들 중 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황에 기반하여 최우선적으로 클러스트링해야 하는 제1 UE를 선택하고,
(2) 상기 제1 UE에 대하여 추가적인 클러스트링이 필요한 경우 가장 유망한 기지국을 선택하고,
(3) 상기 제1 UE에 대하여 가장 유망한 기지국이 전송 이득이 미리 결정된 임계값보다 큰 경우 상기 제1 UE의 클러스터에 추가하고, 및
(4) 상기 UE 인덱스 집합에서 상기 제1 UE를 삭제하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 채널은 상기 협력 전송이 아닌 단일 기지국과 연결된 채널인,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 UE의 요구는 상기 제1 UE가 원하는 신호 전력이고, 상기 UE의 수신 상황은 상기 제1 UE로의 전송에 기인한 다른 UE들로의 간섭 전력인,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전송 이득은 상기 제1 UE에서 원하는 신호 전력의 증가량과 다른 UE들로 미치는 간섭 전력 합에 기반하여 결정되는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가장 유망한 기지국은 협력 전송을 수행하는 기지국의 인덱스 집합에 포함되지 않은 기지국들 중 상기 제1 UE로 협력 전송하는 기지국의 선택 시 전송 이득이 가장 높은 기지국인,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 가장 유망한 기지국의 선택은,
각 기지국에서 스위핑하는 복수의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 해당 기지국의 빔으로 결정하고,
상기 각 기지국들마다 결정된 각각의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 갖는 기지국을 상기 가장 유망한 기지국으로 선택하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가장 유망한 기지국이 존재하지 않거나 상기 가장 유망한 기지국의 전송 이득이 임계값보다 크지 않은 경우 상기 제1 UE에 대한 클러스트링을 종료하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
중앙 처리장치(Central Processor, CP)에 있어서,
상기 CP에 연결되는 복수의 기지국과 미리 결정된 방식으로 연결을 제공하는 송수신 장치; 및
프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 CP가,
상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들 중 하나의 기지국과 제어 채널을 갖는 전체 사용자 장치(User Equipment, UE)들의 UE 인덱스 집합, 상기 UE들 각각에 대한 클러스터 정보, 및 상기 복수의 기지국들 각각에 대한 플래그 변수들을 초기화하고, 및 모든 UE들이 상기 UE 인덱스 집합에서 삭제될 때가지 아래의 (1) 내지 (4)를 반복하며,
(1) 상기 UE 인덱스 집합에 대응하는 UE들 중 UE의 요구 또는 UE의 수신 상황에 기반하여 최우선적으로 클러스트링해야 하는 제1 UE를 선택하고, (2) 상기 제1 UE에 대하여 추가적인 클러스트링이 필요한 경우 가장 유망한 기지국을 선택하고, (3) 상기 제1 UE에 대하여 가장 유망한 기지국이 전송 이득이 미리 결정된 임계값보다 큰 경우 상기 제1 UE의 클러스터에 추가하고, 및 (4) 상기 UE 인덱스 집합에서 상기 제1 UE를 삭제하도록 실행되는,
중앙 처리장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제어 채널은 상기 협력 전송이 아닌 단일 기지국과 연결된 채널인,
중앙 처리장치.
청구항 8에 있어서,
상기 UE의 요구는 상기 제1 UE가 원하는 신호 전력이고, 상기 UE의 수신 상황은 상기 제1 UE로의 전송에 기인한 다른 UE들로의 간섭 전력인,
중앙 처리장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전송 이득은 상기 제1 UE에서 원하는 신호 전력의 증가량과 다른 UE들로 미치는 간섭 전력 합에 기반하여 결정되는,
중앙 처리장치.
청구항 8에 있어서,
상기 가장 유망한 기지국은 협력 전송을 수행하는 기지국의 인덱스 집합에 포함되지 않은 기지국들 중 상기 제1 UE로 협력 전송하는 기지국의 선택 시 전송 이득이 가장 높은 기지국인,
중앙 처리장치.
청구항 12에 있어서,
상기 가장 유망한 기지국의 선택 시, 상기 프로세서는 상기 CP가,
각 기지국에서 스위핑하는 복수의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 해당 기지국의 빔으로 결정하고, 상기 각 기지국들마다 결정된 각각의 빔들 중에서 상기 전송 이득이 가장 높은 빔을 갖는 기지국을 상기 가장 유망한 기지국으로 선택하도록 실행되는,
중앙 처리장치.
청구항 8에 있어서,
상기 프로세서는 상기 CP가,
상기 가장 유망한 기지국이 존재하지 않거나 상기 가장 유망한 기지국의 전송 이득이 임계값보다 크지 않은 경우 상기 제1 UE에 대한 클러스트링을 종료하도록 실행되는,
중앙 처리장치.
무선 네트워크의 중앙 처리장치(Central Processor, CP)에서 협력 전송 방법에 있어서,
상기 CP와 연결되는 복수의 기지국들 중 하나의 기지국과 제어 채널을 갖는 전체 사용자 장치(User Equipment, UE)들의 UE 인덱스 집합, 상기 UE들 각각에 대한 클러스터 정보, 및 상기 복수의 기지국들 각각에 대한 플래그 변수들을 초기화하는 단계; 및
모든 UE들이 상기 UE 인덱스 집합에서 삭제될 때가지 아래의 (1) 내지 (4)를 반복하는 단계;를 포함하며,
(1) 상기 UE 인덱스 집합에 대응하는 UE들 중 UE가 가지는 접속 링크 주파수 효율에 기반하여 최우선적으로 클러스트링해야 하는 제1 UE를 선택하고,
(2) 상기 제1 UE의 신호 대 누설 비(signal-to-leakage ratio, SLR)를 최대화하는 제1 기지국을 선택하고,
(3) 상기 제1 기지국을 상기 제1 UE의 클러스터에 추가하고, 및
(4) 상기 UE 인덱스 집합에서 상기 제1 UE를 삭제하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제1 UE는 접속 링크 주파수 효율이 가장 나쁜 UE인,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제어 채널은 상기 협력 전송이 아닌 단일 기지국과 연결된 채널인,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제1 기지국의 선택은,
각 기지국에서 스위핑하는 복수의 빔들 중에서 상기 SLR을 최대화하는 빔을 해당 기지국의 빔으로 결정하고,
상기 각 기지국들마다 결정된 각각의 빔들 중에서 상기 SLR이 가장 높은 빔을 갖는 기지국을 상기 제1 기지국으로 선택하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 SLR은 상기 복수의 기지국들에서 상기 각 단말들로의 하향 링크 채널 이득에 기반하여 결정하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 하향링크 채널 이득은 복수의 UE들로부터 수신된 동기 신호(synchronous signal)에 대한 수신 전력 보고에 기반하여 추정하는,
무선 네트워크에서 협력 전송 방법.