WO2014116019A1 - 다중 셀 협력 통신 시스템에서 신호 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

다중 셀 협력 통신 시스템에서 신호 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2014116019A1
WO2014116019A1 PCT/KR2014/000615 KR2014000615W WO2014116019A1 WO 2014116019 A1 WO2014116019 A1 WO 2014116019A1 KR 2014000615 W KR2014000615 W KR 2014000615W WO 2014116019 A1 WO2014116019 A1 WO 2014116019A1
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base station
cell
cooperative
terminal
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PCT/KR2014/000615
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고현수
김광순
최경준
정재훈
김진민
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엘지전자 주식회사
연세대학교 산학협력단
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    • H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
    • H04L5/1469—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex using time-sharing

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting and receiving signals in a time division multi-cell cooperative communication system. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for reducing interference between cells by sharing information about a terminal between base stations.
  • Wireless communication systems have been widely deployed to provide various kinds of communication services such as voice and data.
  • a wireless communication system is a multiple access system capable of supporting communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include code division multiple access (CDMA) systems, frequency division multiple access (FDMA) systems, time division multiple access (TDMA) systems, OFDMAC orthogonal frequency division multiple access (SDMA) systems, and single-carrier frequency (SC-FDMA). Division Multiple Access) system.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • SDMA OFDMAC orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single-carrier frequency division Multiple Access
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • MIM0 may be referred to as multiple antennas.
  • the multi-antenna technique does not rely on a single antenna path to receive one entire message. Instead, the multi-antenna technique completes the data by merging each data fragment received from multiple antennas. Using multi-antenna technology, it is possible to increase the data transmission rate within a cell area of a specified size or to increase system coverage while guaranteeing a specific data transmission rate. This technique can also be widely used in mobile communication terminals, repeaters, and the like. According to the multi-antenna technology, the transmission limit in the mobile communication according to the prior art, which used a single antenna, can be overcome.
  • MIM0 multi-antenna
  • the transmit antenna from the configuration of the communication system is installed dog ⁇ ⁇
  • the receiving end has a receiving antenna installed one N R.
  • the theoretical channel transmission capacity increases more than when the plurality of antennas are used in either the transmitting end or the receiving end.
  • the increase in channel transmission capacity is proportional to the number of antennas. Therefore, the transmission rate is improved and the frequency efficiency is improved. If the maximum transmission rate when using one antenna is R 0 , the transmission rate when using multiple antennas may theoretically increase by multiplying the above rate by the rate increase rate Ri.
  • the multi-antenna system uses a plurality of transmit antennas and a plurality of receive antennas, and can overcome fading effects occurring in a wireless channel through a plurality of transmit and receive paths. Therefore, there is an advantage that can increase the data transmission speed and the transmission quality compared to a single antenna.
  • a distance between antennas is required. Since the base station transmits and receives signals with a wide coverage, it is possible to install an antenna having a far-reaching distance between the base stations, but it is difficult for a miniaturized terminal to secure a far-reaching distance in reality.
  • Multi-user MIMO Multi-user MIMO, MU-MIM0
  • This method forms a virtual MIM0 system by exchanging channel information or data information of a user between multiple cells.
  • Channel information between antennas is required for efficient data transmission and reception in a multi-user multi-antenna system (MU—MIM0).
  • a base station allocates pilot resources to a user terminal to obtain such channel information.
  • the user terminal sends a predetermined pilot sequence to the base station through the allocated pilot resources, and the base station receives the pilot and estimates channel information.
  • the pilot resource needs increase in proportion to the number of user terminals, since the resource is limited, it is practically impossible to allocate pilot resources orthogonal to each other among multiple cells. Therefore, due to file reuse, the user's channel cannot be estimated perfectly, and a transmit / receive filter made with the estimated channel produces unintended interference. Performance degradation due to such pilot resource reuse is especially severe in a cooperative cell environment.
  • interference control generated from a pilot is essential to suppress interference and obtain high transmission speed and quality.
  • the base station should allocate an optimal pilot resource to each user terminal, the base station should estimate the channel between each user terminal using the given pilot resource, and design a transmit / receive filter based on the estimated channel. It is also important to design the optimal scheme between the above steps in order to maximize the transmission speed. Therefore, there is a need for a method of designing an improved transmit / receive filter capable of removing inter-cell interference and / or inter-terminal interference from the estimated channel.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for transmitting and receiving signals in a wireless communication system. Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for removing interference signals by sharing information about a terminal between base stations and transmitting and receiving a signal with the terminal.
  • the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above technical problems, and other technical problems which are not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
  • a method for receiving a signal by a base station in a wireless communication system comprising: searching for a terminal in a cell of the first base station by the first base station to generate cooperative detection user set information; Obtaining, by the first base station, cooperative detection user set information of the second base station detected by the second base station from the second base station, wherein the second base station is one or more cooperative base stations adjacent to the first base station; Updating the cooperative process user set information of the first base station based on the cooperative detection user set detected by the first base station and the obtained cooperative detection user set; Updating, by the first base station, the cooperative processing cell set of the first base station based on the cooperative processing user set information; And receiving, by the first base station, a signal with a terminal in a cell of the first base station based on the updated cooperative processing user set information and the updated cooperative processing seal set information.
  • the updating of the cooperative processing cell set information may be performed by obtaining third base station information included in the cooperative processing user set information, and the third base station
  • the first base station transmitting and receiving a signal to and from a terminal in a cell includes: a first filtering step of removing an interference signal of a terminal in a cell of the first base station; And a second filtering step of removing an interference signal of a terminal not located in a cell of the first base station.
  • the filter used for the first filtering and the second filtering may be an MRC (Maximum Ratio Combining) filter.
  • the cooperative detection user set information may include location information of a terminal in a cell of the first base station.
  • the cooperative detection user set information may include average signal power information of a terminal in a cell of the first base station.
  • a plurality of terminals may exist in the first base station.
  • the first base station can share information with the second base station and the third base station through a backhaul server.
  • the first base station may independently detect each cooperative detection user of the cooperative detection user set.
  • the base station and the users may include a unique identifier (ID).
  • ID unique identifier
  • the identifiers of the base station and the users detected by the first base station may be stored in the form of a list in the first base station.
  • the first base station may further include transmitting a received answer signal for the signal transmission of the terminal in the cell of the first base station.
  • the cell of the first base station is composed of one or more subcells, and the cooperative detection user set information may be information configured for each subcell.
  • a method in which a terminal transmits and receives a signal with a base station in a wireless communication system comprising: searching for a terminal in a cell of a serving base station of the terminal; Determining, by the terminal, a relative position of the discovered terminal; Determining, by the terminal, a cooperative detection user set based on the determined position information of the terminal; And transmitting the determined cooperative detection user set information to the serving base station.
  • a base station for transmitting and receiving a signal with a terminal in a wireless communication system, the base station; And a processor, wherein the first base station searches for a terminal in a cell of the first base station to generate cooperative detection user set information, and the first base station detects the second base station from the second base station. Acquire cooperative detection user set information of the second base station, and update cooperative processing user set information of the first base station based on the cooperative detection user set detected by the U base station and the acquired cooperative detection user set. And the first base station updates the cooperative processing cell set of the first base station based on the cooperative processing user set information, and the cooperative processing user set information updated by the first base station and the updated cooperative processing cell.
  • the base station may be one or more cooperative base stations adjacent to the first base station, and the third base station may be one or more cooperative base stations adjacent to the second base station.
  • the present invention it is possible to efficiently transmit and receive a reference signal and a data signal in a wireless communication system. Specifically, the interference between cells may be enjoyed by filtering the transmitted and received signals.
  • FIG. 1 illustrates physical channels used in a 3GPP LTE system, which is an example of a wireless communication system, and a general signal transmission method using the same.
  • FIG. 2 illustrates a structure of a radio frame.
  • FIG. 3 illustrates a resource grid of a downlink slot.
  • 5 illustrates a structure of an uplink subframe.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a multi-sal cooperative communication system.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a cooperative detection user set for cooperative communication between cells.
  • FIG. 8 illustrates an example of a cooperative processing user set according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates an example of a cooperative process cell set according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates another example of a cooperative processing user set and a cooperative processing cell set according to an embodiment of the present invention.
  • 11 illustrates a method of measuring location information of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • 12 is a diagram illustrating functional blocks of a terminal and a base station for terminal access according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating functional blocks of a terminal and a base station for cooperative communication between cells according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a signal information exchange process according to an example of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating macro filtering according to an example of the present invention.
  • 17 is a diagram illustrating a performance graph in the case of according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating each functional block of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an aggregation determiner and an aggregation storage unit of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC to FDMA single carrier frequency division multiple
  • CDMA may be implemented with radio technologies such as UTRA Universal Terrestrial Radio Access) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • 0FDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E to ETRA (Uvolved UTRA).
  • UTRA is part of UMTS Jniversal Mobile Telecommunications System.
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) LTE term term evolution (3GPP) is part of Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA and employs 0FDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced is an evolution of 3GPP LTE.
  • a terminal receives information through a downlink (DL) from a base station, and the terminal transmits the information through an uplink (UL) to a base station.
  • the information transmitted and received between the base station and the terminal includes data and various control information, and various physical channels exist according to the type / use of the information transmitted and received.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining physical channels used in a 3GPP LTE system and a general signal transmission method using the same.
  • the terminal In the state in which the power is turned off, the terminal is powered on again or enters a new cell, and performs an initial cell search operation such as synchronizing with the base station in step S101.
  • the terminal receives a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (Secondary Synchronization Channel , S-SCH) from the base station to synchronize with the base station, and obtains information such as the cell .
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH Secondary Synchronization Channel
  • the terminal may receive a physical broadcast channel from the base station to obtain broadcast information in a cell.
  • the terminal may receive a downlink reference signal (DL RS) in the initial cell search step to confirm the downlink channel state.
  • DL RS downlink reference signal
  • the UE After completing the initial cell search, the UE receives the physical downlink control channel (PDCCH) and the physical downlink control channel (PDSCH) according to the physical downlink control channel information in step S102. To obtain more specific system information.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink control channel
  • the terminal may perform a random access procedure such as steps S103 to S106 to complete the access to the base station.
  • the UE transmits a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S103), and a response message to the preamble through a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel. Can be received (S104).
  • PRACH physical random access channel
  • S105 additional physical random access channel
  • S106 reception of a physical downlink control channel and a corresponding physical downlink shared channel
  • the UE After performing the above-described procedure, the UE performs a physical downlink control channel / physical downlink shared channel reception (S107) and a physical uplink shared channel as a general uplink / downlink signal transmission procedure.
  • PUSCH Physical Downlink Control Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • the control information transmitted from the terminal to the base station is collectively referred to as uplink control information (UCI).
  • UCI includes HARQ ACK / NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgment / Negative ACK), SR (Scheduling Request), CQ I (Channel Quality Indicator), PMK Precoding Matrix Indicator (RI), and Rank Indication (RI).
  • HARQ ACK / NACK is simply referred to as HARQ-ACK or ACK / NACK (A / N).
  • HARQ-ACK includes at least one of positive ACK (simply, ACK), negative ACK (NACK), DTX, and NACK / DTX.
  • UCI is generally transmitted through PUCCH, but may be transmitted through PUSCH when control information and traffic data should be transmitted at the same time. In addition, the UCI may be aperiodically transmitted through the PUSCH according to a network request / instruction.
  • uplink / downlink data packet transmission is performed in units of subframes, and one subframe is defined as a predetermined time interval including a plurality of OFDM symbols.
  • the 3GPP LTE standard supports a type 1 radio frame structure applicable to FDD (FreQuency Division Duplex) and a type 2 radio frame structure applicable to TDD (Time Division Duplex).
  • the downlink radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots in the time domain.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI transmission time interval
  • one subframe may have a length of 1 ms
  • one slot may have a length of 0.5 ms.
  • One slot includes a plurality of 0FDM symbols in the time domain and includes a plurality of resource blocks (RBs) in the frequency domain.
  • RBs resource blocks
  • the 0FDM symbol represents one symbol period.
  • the 0FDM symbol may also be referred to as an SC-FDMA symbol or symbol period.
  • a resource block (RB) as a resource allocation unit may include a plurality of consecutive subcarriers in one slot.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may vary depending on the configuration of the CP Cyclic Prefix ((0: 1 ⁇ 011).
  • the CP has an extended CP and an extended CP.
  • the number of OFDM symbols included in one slot may be 7.
  • one OFDM symbol may be used.
  • the number of OFDM symbols in one slot is smaller than in the case of a standard CP
  • the number of OFDM symbols in one slot may be six.
  • an extended CP may be used to further reduce intersymbol interference.
  • one subframe includes 14 OFDM symbols.
  • the first up to three OFDM symbols of each subframe may be allocated to a physical downlink control channel (PDCCH), and the remaining OFDM symbols may be allocated to a physical downlink shared channel (PDSCH).
  • PDCCH physical downlink control channel
  • PDSCH physical downlink shared channel
  • Type 2 (b) illustrates a structure of a type 2 radio frame.
  • Type 2 radio frames consist of two half frames, each of which consists of five subframes, a downlink pilot time slot (DwPTS), a guard period (GP), and an upPTSCUplink pilot time slot.
  • DwPTS downlink pilot time slot
  • GP guard period
  • upPTSCUplink pilot time slot One subframe consists of two slots.
  • the DwPTS is used for initial cell search, synchronization or channel estimation at the terminal.
  • UpPTS is used for channel estimation at the base station and synchronization of uplink transmission of the terminal.
  • the guard period is a period for removing interference generated in the uplink due to the multipath delay of the downlink signal between the uplink and the downlink.
  • the structure of the radio frame is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame, the number of slots included in the subframe, and the number of symbols included in the slot may be variously changed.
  • FIG. 3 illustrates a resource grid of a downlink slot.
  • the downlink slot includes a plurality of 0FDM symbols in the time domain.
  • One downlink slot may include 7 (6) 0FDM symbols, and the resource block may include 12 subcarriers in the frequency domain.
  • Each element on the resource grid is referred to as a resource element (RE).
  • One RB contains 12X7 (6) REs.
  • the number of RBs included in the downlink slot NRB is a downlink Depends on the transmission band
  • the structure of the uplink slot is the same as that of the downlink slot,
  • the OFDM symbol is replaced by the SC-FDMA symbol.
  • FIG. 4 illustrates a structure of a downlink subframe.
  • At most three (4) OFDM symbols located at the front of the first slot of a subframe correspond to a control region to which a control channel is allocated.
  • the remaining OFDM symbols correspond to data areas to which PDSCiKPhysical Downlink Shared CHancel) is allocated.
  • Examples of a downlink control channel used in LTE include a PCFICl Physical Control Format Indicator Channel (PCFICl), a Physical Downlink Control Channel (PDCCH), a Physical Hybrid ARQ Indicator Channel (PHICH), and the like.
  • PCFICl Physical Control Format Indicator Channel
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • PHICH Physical Hybrid ARQ Indicator Channel
  • the PCFICH is transmitted in the first OFDM symbol of a subframe and carries information on the number of OFDM symbols used for transmission of a control channel within the subframe. request acknowledgment / negative ⁇ acknowledgment)
  • DCI includes resource allocation information and other control information for a terminal or a terminal group.
  • the DCI includes uplink / downlink scheduling information, uplink transmission (Tx) wave control command, and the like.
  • the PDCCH includes a transmission format and resource allocation information of a downlink shared channel (DL-SCH), a transmission format and resource allocation information of an uplink shared channel (UL-SCH), and a paging channel.
  • paging information on paging channel (PCH) paging channel
  • system information on DL-SCH resource allocation information of higher-layer control messages such as random access response transmitted on PDSCH
  • Tx power control command set for individual terminals in terminal group Tx It carries power control command and activation instruction information of VoIP Voice over IP).
  • a plurality of PDCCHs may be transmitted in the control region.
  • the terminal may monitor the plurality of PDCCHs.
  • the PDCCH is transmitted on an aggregation of one or a plurality of consecutive control channel elements (CCEs).
  • CCEs control channel elements
  • CCE is a logical allocation unit used to provide a PDCCH with a coding rate based on radio channel conditions.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups (REGs).
  • the format of the PDCCH and the number of PDCCH bits are determined according to the number of CCEs.
  • the base station determines the PDCCH format according to the DCI to be transmitted to the terminal, and adds a cyclic redundancy check (CRC) to the control information.
  • CRC is the owner of the PDCCH or Depending on the purpose of use, it is masked with an identifier (eg R TKradio network temporary identifier).
  • an identifier eg, cell 'RNTI (C-RNTI)
  • C-RNTI cell 'RNTI
  • a paging identifier eg, paging-RNTI (P-RNTI)
  • P-RNTI paging-RNTI
  • SI-RNTI system information RNTI
  • RA-RNTI random access-RNTI
  • 5 illustrates a structure of an uplink subframe used in LTE.
  • a subframe 500 having a length of 1 ms which is a basic unit of LTE uplink transmission, is composed of two 0.5 ms slots 501. Assuming the length of a normal cyclic prefix (CP), each slot is composed of seven symbols 502 and one symbol corresponds to one SC-FDMA symbol.
  • a resource block (RB 503) is a resource allocation unit corresponding to 12 subcarriers in the frequency domain and one slot in the time domain.
  • the structure of an uplink subframe of LTE is largely divided into a data region 504 and a control region 505.
  • the data area includes a PUSCH and is used to transmit a data signal such as voice.
  • the control region includes a PUCCH and is used to transmit uplink control information (UCI).
  • the PUCCH includes RB pairs located at both ends of the data region on the frequency axis and hops to a slot boundary.
  • the PUCCH may be used to transmit the following control information.
  • [73]-SRCScheduling Request Information used for requesting an uplink UL-SCH resource. It is transmitted using 00K (0n-0ff Keying) method.
  • [74]-HARQ ACK / NACK This is a voice response signal for a downlink data packet on a PDSCH. Indicates whether the downlink data packet was successfully received. One bit of ACK / NACK is transmitted in response to a single downlink codeword, and two bits of ACK / NACK are transmitted in response to two downlink codewords.
  • [75]-Channel Quality Indicator (CQI): Feedback information on a downlink channel.
  • Multiple input multiple output (MIM0) related feedback information includes a RI (Rank Indicator), a PMK Precoding Matrix Indicator (RIK), a PTKPrecoding Type Indicator (RI), and the like. 20 bits are used per subframe.
  • the amount of control information (UCI) that a UE can transmit in a subframe depends on the number of SC-FDMA available for transmission of control information.
  • SC-FDMA available for transmission of control information means the remaining SC-FDMA symbol except for the SC-FDMA symbol for transmitting the reference signal in the subframe, and in the case of the subframe in which the Sounding Reference Signal (SRS) is set, the end of the subframe Also excludes SC-FDMA deepbulbs.
  • the reference signal is used for coherent detection of the PUCCH.
  • PUCCH supports seven formats according to the transmitted information.
  • Table 1 shows a mapping relationship between PUCCH format and UCI in LTE.
  • the sounding reference signal is transmitted through the SC-FDMA symbol located last on the time axis in one subframe.
  • SRSs of multiple terminals transmitted in the last SC-FDMA of the same subframe can be distinguished according to frequency location / sequence.
  • the SRS is periodically transmitted.
  • the configuration for periodic transmission of the SRS is configured by cell-specific (eel 1—spiffic) SRS parameters and UE-specific SRS parameters.
  • SAL-specific SRS parameters in other words, SAL-specific SRS configurations
  • UE-specific SRS parameters in other words, UE-specific SRS configurations
  • the SRS configuration for the relay is configured by cell-specific SRS parameters and relay-specific SRS parameters.
  • Cell-specific SRS parameters include srs-BandwidthConfig, srs-SubframeCorifig.
  • srs-BandwidthConfig indicates information about a frequency band in which the SRS can be transmitted
  • srs-SubframeConfig indicates a subframe in which the SRS can be transmitted. Indicate the information.
  • Subframes in which the SRS can be transmitted in the cell are periodically set in the frame.
  • Table 2 shows srs-SubframeConfig among sal-specific SRS parameters.
  • TSFC represents a cell-specific subframe configuration
  • ASFC represents a cell-specific subframe offset
  • srs-SubframeConfig is provided by a higher layer (eg RRC layer).
  • SRS is transmitted on a subframe that satisfies L " s / 2 Jmodr SFc e A SFC .
  • NS denotes a slot index.
  • LJ denotes a n oor i n g function and mod denotes modulo. Represents an operation.
  • UE-specific SRS parameters include srs-Bandwidth, srs-HoppingBandwidth, fr eqDoma iPos iti on, srs-Conf iglndex, transmissionComb, and cyclicShift.
  • srs-Bandwidth represents a value used to set the frequency band to which the corresponding UE should transmit the SRS.
  • srs-HoppingBandwidth indicates the value used to set the frequency hopping of the SRS.
  • Fr eqDoma inPosit ion indicates the value used to determine the frequency location at which the SRS is transmitted.
  • srs-Conf iglndex is the terminal that the SRS Indicates a value used to configure a subframe to be transmitted.
  • transmissionComb indicates a value used to set the SRS transmission comb.
  • cyclicShift indicates the value used to set the cyclic shift value applied to the SRS sequence.
  • Tables 3 and 4 show SRS transmission periods and subframe offsets according to srs-Configlndex.
  • the SRS transmission period indicates a time interval (unit, subframe or ms) at which the UE should periodically transmit the SRS.
  • Table 3 shows a case of FDD and Table 4 shows a case of TDD.
  • the SRS configuration index (ISRS) is signaled for each terminal, and each terminal identifies the SRS transmission period (TSRS) and the SRS subframe offset (Toff set) using the SRS configuration index (ISRS).
  • the cell-specific SRS parameter informs the UE of the subframe occupied for SRS transmission in the cell, and the UE-specific SRS parameter is actually used by the UE among the subframes occupied for SRS. Informs a subframe.
  • the UE periodically transmits the SRS through a specific symbol (eg, the last symbol) of a subframe designated by the UE-specific SRS parameter.
  • the UE transmits an uplink signal through the last symbol of the subframe regardless of whether the UE actually transmits the SRS in the corresponding subframe. It is necessary not to transmit.
  • a base station may, in some cases, be performed by an upper node thereof. That is, it is obvious that various operations performed for communication with a terminal in a network including a plurality of network nodes including a base station may be performed by a network note other than the base station or the base station.
  • a base station may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), an access point, and the like.
  • the terminal may be replaced with terms such as UEQJser equipment (MSQ) equipment, MS (Mobile Station), MSS (Mobile Subscriber Station).
  • the reference signal referred to in the present invention below may be replaced by terms such as pilot singal, pilot resource, and pilot sequence.
  • Equation 1 when the number of antennas N and user equipments K is increased, an enormous amount of transmission capacity can be expected. However, the following two assumptions are essential for the transmission capacity of Equation 1.
  • a base station knows perfectly the channel between all base station antennas and all user equipments. At this time, the cost for knowing the channel is ignored.
  • the base station uses an optimal transmission / reception method for obtaining a maximum transmission capacity.
  • DPC Dirty-paper code
  • MMSE-SIC minimum mean-square error successive interference cancellation
  • the present invention proposes a method of increasing the capacity of a system while using a limited reference signal cost and using a transmission / reception filter having a low computational complexity.
  • it is possible to design a micro filter that uses the antennas of all base stations participating in the cooperation and the small fading channel information of some users instead of the small fading channel information estimation between the users, and uses the large fading channel information.
  • You can design macro filters. This reduces the overhead of pilot resources. Since the macro processing is performed by macro filtering, the complexity of the overall transmit / receive filter processing can be reduced.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a multiple cell cooperative communication system.
  • the term base station used in the present invention is used as a concept including a sal or a sector. In particular, when used in a regional concept, it may be referred to as a cell or a sector.
  • the serving base station (or cell) may be regarded as a base station (or cell) that provides a main service to the terminal, and may perform transmission and reception of control information on a coordinated multiple transmission point. In this sense, the serving base station (or cell) may be referred to as an anchor base station (or cell).
  • the serving base station may transmit various types of information received from the terminal to a neighbor base station (or cell).
  • a neighbor base station may be referred to as a neighbor cell when used in a regional concept.
  • one CoMP set refers to one set of cells capable of performing CoMP operations.
  • This CoMP method includes cooperative scheduling and beamforming (CS / CB) to reduce inter-cell interference, such as collaborative MIM0 type joint processing (JP) and worst companion and best companion through data sharing.
  • CS / CB cooperative scheduling and beamforming
  • JP collaborative MIM0 type joint processing
  • worst companion and best companion through data sharing.
  • These include: Coordinated Scheduling / Beamforming, and transmission processes (eg, multiple antennas) that are geographically separated from each other.
  • the cooperative scheduling / bumping (CS / CB) scheme is a method for reducing inter-cell interference, and the terminal may reduce interference from neighbor cells by transmitting the limited and / or recommended PMI to the serving base station.
  • the worst companion method reports the PMI with the highest interference to the serving base station for the cells performing the CoMP operation, so that the neighboring cells can remove the inter-cell interference by using the next-order PMI except for the corresponding PMI.
  • the best companion method is a method of reducing inter-cell interference by using a PMI corresponding to neighboring cells by reporting a PMI having the least interference with respect to cells in which the UE performs CoMP operation.
  • SU-MIM0 Single User-MIMO
  • MU-MIM0 Multiple User-MIMO
  • the terminal may perform accurate channel estimation based on the reference signal.
  • Coherent or RF is a case where multiple cells performing a CoMP operation transmit a desirable signal to a terminal located at a cell boundary of a serving cell using the same resource region (time / frequency region). It is called a combining method.
  • an inter-cell MIM0 scheme through inter-cell cooperation may be applied.
  • the MIM0 scheme includes a transmission frequency (TxD) scheme such as a single frequency network (SFN) transmission or a space time block code (SFBC) that transmits the same data between cells, or a higher layer.
  • TxD transmission frequency
  • SFN single frequency network
  • SFBC space time block code
  • a plurality of base stations constituting a multi-cell cooperative communication system may include a relay node as well as a base station that manages a typical cell such as a macro cell, a micro cell, and a femto cell. relay node). Therefore, the multi-cell cooperative communication system according to an embodiment of the present invention can be applied to various types of cooperative communication, such as cooperative communication by conventional cells, cooperative communication of relay nodes, and cooperative communication of conventional cells and relay nodes.
  • a multi-cell cooperative communication system (CoMP)
  • a plurality of adjacent base stations (A to E in FIG. 6 (a)) are connected to a central processor through a backhaul. have.
  • the base stations participating in the cooperation may have different antennas.
  • K user devices (terminals) requiring communication are distributed, and each user device may have a different number of antennas.
  • each antenna may be regarded as a different terminal ..
  • the link channel is represented by Equation 2 below.
  • the average signal power between the L-th RU port and the K-th terminal is the vector channel with 1 variance.
  • the average signal power is determined by path attenuation and shadowing by the distance between the port and the terminal and thus does not change for a long time.
  • h ' k is the part affected by the destructive or constructive interference of the signal and does not change in a short time.
  • the cooperative communication system may be divided according to a location of a processor that processes a signal.
  • the backhaul network can be a network having a large transmission capacity compared to a wireless channel or a network having a limited transmission capacity. In the former case, lossless signal transmission is possible between base stations. In the latter case, transmission loss may occur in the backhaul network.
  • FIG. 6 (b) is a diagram illustrating another example of a multi-cell cooperative communication system.
  • a plurality of base stations are distributed, and as described with reference to FIG. 6 (a), information between base stations may be shared through a backhaul.
  • the base station B in order for these base stations to cooperate with each other, for example, when the base station A (Cell A) transmits and receives a signal with the terminal in the cell, the base station B (base station A) adjacent to the base station A to the base station I Can be seen as a cooperative base station. From another point of view, based on the base station C (Cell C), the base station D, the base station A and the base station B can be regarded as a cooperative base station.
  • the base station B can be regarded as the cooperative base station of the two base stations for the base station A and the base station C. It can be seen that the existing cooperative transmission is different from considering a group of cooperative base stations separate from each other. By sharing information for interference cancellation and the like with such cooperative base stations, it is possible to transmit and receive signals with reduced inter-cell interference signals.
  • the distribution of the base station is a lattice distribution as an example, and the distribution of the base station may be formed in various forms.
  • FIG. 7 illustrates an example of a cooperative detection user set for cooperative communication between cells.
  • one base station may have one cell, and a plurality of terminals may be located in one cell. All base stations participating in the cooperation may configure a cooperative detection user set by detecting a terminal in the cell in its own cell area.
  • each cell may be divided into subcells, and the cooperative detection user set may be determined based on the subcells. Therefore, terminals located in the same subcell may be configured with the same cooperative detection user set.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a cooperative processing user set according to an embodiment of the present invention.
  • a first base station 800 which is one of a plurality of base stations, is disposed with neighboring base stations, and neighboring base stations surrounding the first base station are 1-tier base stations (second base station). ) May be referred to.
  • the first base station can detect the terminal in the cell, the user equipment (terminal) detected in the first base station can be configured as one cooperative detection user set. In other words, the user equipments detected at the first base station become a cooperative detection user set.
  • the cooperative processing user set may include all user devices detected at each 1-tier base station, including a cooperative detection user set. have. As described above, when the cell of the first base station is configured of subcells, a cooperative detection user set may be configured based on each subcell.
  • each base station can detect a terminal in the cell in a unique cell. Therefore, the cooperative detection user set can be configured for each base station. At this time, from the standpoint of the first base station, the cooperative detection user set information of the 1-tier base station may be shared and configured as the cooperative processing user set of the base station.
  • FIG. 9 illustrates an example of a cooperative processing cell set according to an embodiment of the present invention.
  • the first base station may have cooperative detection user set information, which is a set of terminals detected in its own cell, and each of the 1-tier base stations, which are cooperative base stations, is located in its own cell. It may have cooperative processing user set information obtained by sharing the information of the detected terminals.
  • the first base station may configure a cooperative processing cell set, which is a set of 2-tier base stations (third base stations) having information about terminals in the 1-tier base station. 10 illustrates another example of a cooperative processing user set and a cooperative processing cell set according to an embodiment of the present invention.
  • terminals 1-1, 1-2, and 1-3 are located in the base station cell 1, and these three terminals become the cooperative detection user set of the first base station.
  • second base stations which are l-tier base stations based on base station 1, may be base stations 2 to 9 (number order is irrelevant), and 2-1, 2-2, and 2 in the base station cell. -3 The terminal is located. At this time, the cooperative detection user set
  • the third base stations which are two-tier base stations, may be base stations 10 to 25, and a total of 25 base stations from base stations 1 to 25 may be viewed as a cooperative processing cell set. .
  • the foregoing description is based on the cooperative detection user set, the cooperative processing user set, and the cooperative processing cell set for signal transmission and reception of a terminal in the base station 1 and the base station cell when the base station 1 is referred to. Therefore, for example, the description may be made based on the second base station.
  • the base station 2 transmits and receives a signal to the terminals 2—1, 2-2, and 2-3 which are terminals in the base station cell, 2-1,
  • the 1-tier base stations based on base station 2 may be 10, 11, 12, 3, 1, 9, 24, and 25 base stations (8 in total), and the cooperative detection user set 2-1 , 2 Including the -2 and 2-3, the terminals in the 1-tier base station cell may be a cooperative processing user set.
  • the 2-tier base station may be 13, 4, 5, 6, 7, 8, 23, etc. in FIG. That is, in the signal transmission and reception between the base station and the terminal, since the concepts of 1-tier and 2-tier are relative concepts, each base station may have its own cooperative detection user set, cooperative processing user set, and cooperative processing cell set.
  • the reason for configuring the cooperative detection user set, the cooperative processing user set, and the cooperative processing cell set based on one base station is as follows.
  • the base station is a base station of the adjacent cell and Information of the terminal can be obtained. Through the information of the neighbor cell, it is possible to remove the interference signal for signal transmission and reception with the terminal in the cell.
  • the base station knows basic reference information for removing the interference signal even if only the 1-tier neighbor cell information is known, and thus can remove the interference signal.
  • the emphasis is not on the elimination of the interference signal itself, but on obtaining an accurate and accurate signal.
  • terminals 1-1, 1-2, and 1-3 which are terminals corresponding to a cooperative detection user set, a cooperative processing user set and a cooperative processing cell using a CoMP method. Describe how information in a set is determined.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a method of calculating location information of a terminal according to an embodiment of the present invention.
  • each terminal may be classified into an active terminal that the base station communicates with and an inactive terminal that does not need communication.
  • the inactive terminal may be divided into a location measurement terminal and an idle terminal.
  • the inactive terminal may be a location measuring terminal periodically or at the request of the base station or at the terminal's decision.
  • the position measurement terminal may measure which terminals are adjacent to each other through the position information measuring unit of the processor of the terminal, and may switch to the rest terminal.
  • the location information measuring unit of the processor of each terminal may be configured as a neighbor terminal signal receiver, a neighbor term identification detector, and a neighbor terminal ID storage.
  • the neighbor terminal signal receiver may receive a reference signal transmitted by the neighboring active terminal in uplink.
  • the neighbor terminal ID storage unit may store the detected IDs of the neighbor terminals in the location information storage unit of the storage unit of the terminal. For example, in FIG. 10, terminal 1-1 in base station cell 1 can detect adjacent terminals 1-2 and 1-3. have. At this time, each terminal has a unique ID, it can be recognized that it is adjacent to itself by obtaining the ID of 1-2 and 1-3 terminals.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating functional blocks of a terminal and a base station for terminal access according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal measures location information in the location information measuring unit (S1201).
  • the terminal 1-1 may store, as location information, information indicating that terminals 1-2 and 1-3 are adjacent to the terminal 1-1 through location measurement.
  • the base station may store the received location information of the terminal in the location information storage unit.
  • the base station may configure the cooperative detection user set through the information received from the terminal and / or the location information of the terminal detected by the base station (S1203). 10, for example, base station 1 may receive location information from 1-1, 1-2, and 1-3, and may determine which terminal is located in its cell based on the location information. .
  • each base station may configure a cooperative detection user set.
  • the cooperative detection user set information which is a base station, may be shared with neighboring neighbor base stations through a backhaul (S1204).
  • a base station sharing terminal information in each cell may configure cooperative processing user set information through location information of a terminal in a 1-tier base station cell from a base station in the vicinity of itself, that is, a 1-tier base station (S1205).
  • the base station configured with the cooperative processing user set information can obtain 2-tier base station information from the cooperative processing user equipment (terminal). Alternatively, 2-tier base station information may be obtained through exchange or sharing between base stations.
  • the base station can configure cooperative processing cell set information (S1206).
  • the existing cooperative detection user set information, the cooperative processing user set information, and the cooperative processing cell set information can be updated.
  • a base station having cooperative detection user set information and cooperative processing user set information can reduce inter-cell interference with only the information it has, but the present invention uses information of a 2-tier base station for more accurate inter-cell interference.
  • base station 1 constitutes ⁇ 1-1, 1-2, 1-3 ⁇ as a cooperative detection user set, and information is provided through base stations with base stations 2 to 9 as 1-tier base stations.
  • ⁇ 1 # 1, 1-2, 1-3, 2-1, ..., 9-2, 9-3 ⁇ may be configured as a cooperative processing user set of base station 1.
  • the base station 10 may store information of the terminal 2-1.
  • base station 10 Since base station 10 also shares its cooperative detection user set information with neighboring base stations (especially, base station 2), the 2-1 terminal may be included as the cooperative processing user set of base station 10. Therefore, in order to accurately remove 2-1 interference signal for base station 1, base station 1 needs to know information about base station 10 as well.
  • information for obtaining or sharing information up to a 2-tier base station is described. However, the information includes obtaining or sharing information for 3 tier or more base stations.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a function block of a terminal and a base station for inter-cell cooperative communication according to an embodiment of the present invention.
  • the terminal may not only measure location information but also measure signal power of the base station (S1301).
  • the average signal power measurement unit of the terminal measures the signal power of the adjacent base station, and may be fed back to the base station periodically or aperiodically through the average signal power and the location information transmitter (S1302).
  • the terminal may also feed back at the request of the base station.
  • Adjacent base stations may transmit and receive the average signal power information fed back from the terminal or the average signal power information measured by the base station through a backhaul. Information exchanged with each other may be stored in the average signal power storage unit of the memory of the base station.
  • the terminal may transmit the data signal to the base station through the data transceiver of the terminal.
  • the base station receiving the data signal of the terminal from the terminal may go through a process of removing the interference signal included in the data signal of the terminal.
  • the micro filter determination unit of the base station may generate a micro filter by using the small fading channel information between the base station and the terminal, and may filter the signal using the filter (S1304).
  • the signal that has undergone microprocessing may be exchanged or shared with the base station participating in the cooperation through the signal information exchange unit of the base station (S1305).
  • the macro filter determiner of the base station may generate a macro filter using large-scale fading information, and macro the signal received through the signal information exchanger using a macro filter. Filtering processing may be performed (S1306).
  • the data transceiver of the base station may detect a transmission signal of the terminal from the macro-processed result, and may inform the terminal whether the transmission was successful through ACK / NACK transmission (S1308).
  • FIG. 14 is a diagram illustrating microfiltering according to an embodiment of the present invention.
  • a base station may configure a cooperative detection user set for each cell, and a process of detecting a terminal for each base station may be viewed as part of microprocessing.
  • the cooperative detection user set created in the first cell.
  • a baseband signal received at M antennas of the base station of the I-th cell may be expressed by Equation 3 below.
  • gI j is the M xl vector and represents a channel between the k-th user and the l-th cell of the base station antenna
  • ⁇ represents the large-scale fading channel information between the k-th user and the / th cell of the base station.
  • the micro filter is called k, which can be created using small channel information. For example, if a micro filter for a k-th user is created using a maximum ratio combining (MRC) in a base station of a / -th cell, the micro filter is expressed by Equation 4 below.
  • MRC maximum ratio combining
  • micro filter L * can be obtained as shown in Equation 5 below.
  • ⁇ ( ⁇ ) is an arbitrary function defined in the ⁇ dimensional space.
  • the I base station must create a micro filter for all users included in the cooperative processing user set. (If j is the jth element of the cooperative processing user set of the / th base station, the micro filter for all users included in the cooperative processing user set is expressed by Equation 6 below.
  • the micro filter result storage unit of all cells may pass the received signal of Equation 3 through the micro filter of Equation 5 and store the output result.
  • the signal ⁇ 1 microprocessed at the base station of the / th cell is expressed by Equation 7 below.
  • 15 is a diagram illustrating a signal information exchange process according to an embodiment of the present invention.
  • the signal information exchanger of the base station of each cell may transmit ⁇ 1 stored in the microfilter result storage unit to other cells A, ⁇ ,...
  • the base station of the I-th cell may obtain micro filtering result information from the base stations of the cells included in the cooperative processing cell set ⁇ to detect signals of users included in its cooperative detection user set. If the j th element of ⁇ , the signal received from the base station of the / th cell is as follows.
  • [156] 16 is a diagram illustrating macro filtering according to an example of the present invention.
  • the macro filter may be designed through the micro filtering results obtained above.
  • the micro filter result storage unit of the base station of the / th cell may have information as shown in Equation 8 below.
  • the macro filter for the first user is shown in Equation 10 below.
  • the macro filter is not limited to the above embodiment only.
  • f (*) is an arbitrary function defined in C-dimensional space.
  • the / th base station should create a macro filter for all users included in the cooperative detection user set. Supposing the j th element of the cooperative detection user set of the / th base station, the micro filter for all users included in the cooperative processing user set may be represented by Equation 12 below.
  • the macro filter result storage unit of all cells may pass the received signal of Equation 8 through the macro filter of Equation 12 and then store the result.
  • the macro-processed signal at the base station of the / th cell is expressed by Equation 13 below.
  • 17 is a diagram illustrating a performance graph in the case of according to an embodiment of the present invention.
  • the simulation environment for performance comparison two cells exist and only one terminal per cell may be set.
  • the location distribution of the terminal is uniform in the cell, and the performance metric is the outage capacity, which is the maximum transmission rate that can be transmitted while satisfying the outage probability within 10%.
  • the objects to be compared are as follows.
  • the reference signals for obtaining channel information in the two cells are the same.
  • the comparison target 2 Massive MIM0 + CoMP
  • the attitudinal capacity increases according to the antenna due to pilot contamination, and then increases in about 100 antennas. Will stop.
  • the proposed method although the same reference signal is used, the outage capacity increases as the antenna increases.
  • the proposed method can achieve performance gain when using more than 30 antennas compared to the existing method, and gains about 18% when the number of antennas is 100 and about 25% when the number of antennas is 200. can see.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating each functional block of a terminal and a base station according to an embodiment of the present invention.
  • a processor of a terminal may include a terminal connection manager, a location information measurer, an average signal power measurer, an average signal power and location information transmitter, and a data transceiver.
  • the terminal access management unit may perform a function of requesting terminal access to an adjacent base station.
  • the location information measurement report can measure the relative location between the terminal and the base station.
  • the average signal power measurement unit may accumulate and measure the average signal power from an adjacent cell base station (including its own cell).
  • the average signal power and location information transmitter may feed back the measured average signal power information and location information periodically or aperiodically to the base station.
  • the base station may use the location information fed back from the terminal to configure the user set, and may be used for macro processing using the average signal power.
  • the data transceiver may transmit data information transmitted from the terminal to base stations of the cooperative cell or receive data information from base stations of the cooperative cell.
  • the memory of the terminal may include an average signal power storage unit and a location information storage unit.
  • the average signal power storage unit may store signal power from base stations of adjacent cells measured by the average signal power measurement unit, and the location information storage unit may store position information measured by the location information measurement unit.
  • the processor of the base station includes an average signal power measuring unit, a position information measuring unit, an aggregation determining unit, an aggregation information exchange unit, a micro filter determination unit, a signal information exchange unit, and a macro filter determination unit. It may be configured as a data transceiver.
  • the average signal power measurement unit may measure the average signal power by accumulating the average signal power from a user (including his cell user) of a neighboring cell.
  • the measured average signal power can be used for macro processing.
  • the location information measuring unit may measure the location of the terminal.
  • the measured position information may be used by the set determiner to determine a user set.
  • the aggregation determiner may configure (or update) a cooperative detection user set, a cooperative processing user set, and a cooperative processing cell set.
  • the aggregation information exchange unit may exchange (or share) cooperative detection user aggregation information, cooperative processing user aggregation information, and cooperative processing cell aggregation information between base stations of a cell participating in the collaboration.
  • the micro filter determiner may generate a micro filter by using the small fading information in order to receive signals of users of a cooperative processing user set at each base station.
  • the signal information exchange may exchange microprocessed signals between the base stations of the cells participating in the coordination, which may be exchanged through a backhaul system or a central processor.
  • the macro filter determiner may generate a macro filter using massive fading information to process a micro processed signal obtained from a base station of a cell participating in the cooperation.
  • the data transceiver may detect signals of users included in the cooperative detection user set through the macro-processed signal.
  • the memory of the base station may include an average signal power storage unit, a location information storage unit, an aggregation storage unit, a micro filter result storage unit, and a macro filter result storage unit.
  • the average signal power storage unit stores average signal power information between the terminal and the base station.
  • the average signal power measured by the base station may be accumulated and stored, and the location information measured by the terminal and fed back to the base station may be stored.
  • the aggregation storage unit may store the cooperative detection user set, the cooperative processing user set, and the cooperative processing cell set information determined by the set determination unit of the base station.
  • the micro filter result storage unit may store the result determined by the micro filter determination unit in each base station, or may store the result determined by the base station of another cell exchanged by the signal information exchanger.
  • the macro filter result storage unit may store the result processed by the macro filter determined by the macro filter determination unit.
  • 19 is a diagram illustrating a set determiner and a set storage unit of a base station according to an embodiment of the present invention.
  • the set determining unit may include a cooperative detection user set determining unit, a cooperative processing user set determining unit, and a cooperative processing sal set determining unit.
  • the cooperative detection user set determination unit may classify all users participating in the cooperative operation into a set without duplication (a specific terminal is included in one cooperative detection user set). Terminals participating in the cooperation may be classified according to the base station to which they belong to determine the cooperative detection user set. In addition, the terminals participating in the cooperation may determine the cooperative detection user set by grouping adjacent terminals with each other using location information of the terminal. Terminals participating in the collaboration may determine a cooperative detection user set by grouping users having similar large-scale fading information using the large-scale fading information.
  • the cooperative processing user set determination unit may overlap all the users participating in the cooperative operation.
  • the cooperative processor user set may be the same as the cooperative detection user set.
  • the cooperative processing user set of a particular cooperative detection user set includes the cooperative detection user set and may be composed of a union of a plurality of adjacent cooperative detection user sets.
  • the cooperative processing cell set may include base stations to which all terminals included in a given cooperative detection user set belong. Base stations to which all terminals included in the cooperative processing user set belong may be included. Or base stations of all cells may be included.
  • the collective storage unit may include a cooperative detection user set storage unit, a cooperative processing user set storage unit, and a cooperative processing cell set storage unit.
  • the cooperative detection user set storage unit may store cooperative detection user set information determined by the cooperative detection user set determiner.
  • the cooperative processing user set storage unit may store the cooperative processing user set information determined by the cooperative processing user set determining unit.
  • the cooperative processing cell set storage unit may store the cooperative processing cell set information determined by the cooperative processing cell set determining unit.
  • the present invention has been described with reference to a form applied to a multi-cell cooperative communication system.
  • the present invention may be used in various mobile communication systems on the same or equivalent principle.

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서 신호 송수신 방법에 관한 것이다. 구체적으로 다중 셀 협력 통신 시스템에서, 하나의 기지국은 셀 내 단말을 검출하여 협력 검출 사용자 집합 정보를 구성하고, 인접 기지국의 협력 검출 사용자 집합 정보를 수신하여 협력 프로세싱 사용자 집합을 구성할 수 있다. 이 때, 인접 기지국에 인접한 기지국 정보를 획득하여, 기지국 간 단말의 신호 송수신에 있어서, 효율적인 필터를 설계함으로써, 셀간 간섭 신호를 제거할 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
다중 샐 협력 통신 시스템에서 신호 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치
【기술분야】
[1] 본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서， 구체적으로 시분할 다중 셀 협력 통신 시스템에서 신호 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로， 본 발명은 기지국 간에 단말에 대한 정보를 공유하여， 셀간 간섭을 줄이는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
[2] 무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 시스템 자원 (대역폭， 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속 (multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템， FDMA (Frequency Division Multiple Access) 시스템， TDMA(Time Division Multiple Access) 시스템, OFDMAC Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템， SC-FDMA(S ingle Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템 등이 있다.
[3] 종래 기술에서는 한 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 사용했다. MIM0(Multiple Input Multiple Output)는 복수개의 송신 안테나와 복수개의 수신 안테나를 사용하는 방법으로서, 이 방법에 의해 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있다. 즉 무선통신 시스템의 송신단 혹은 수신단에서 복수개의 안테나를 사용함으로써 용량을 증대시키고 성능을 향상시킬 수 있다. 이하 본 문헌에서
MIM0를 다중 안테나라 지칭할 수 있다.
[4] 다중 안테나 기술에서는， 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 각 데이터 조각 (fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면， 특정된 크기의 셀 (cell) 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나， 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지 (coverage)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 기술은 이동통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있다. 다중 안테나 기술에 의하면 단일 안테나를 사용하던 종래 기술에 의한 이동통신에서의 전송량 한계를 극복할 수 있다. [5] 일반적인 다중 안테나 (MIM0) 통신 시스템의 구성에서 송신단에는 송신 안테나가 Ντ개 설치되어 있고， 수신단에서는 수신 안테나가 NR개 설치되어 있다. 이렇게 송신단 및 수신단에서 모두 복수 개의 안테나를 사용하는 경우에는， 송신단 또는 수신단 증 어느 하나에만 복수개의 안테나를 사용하는 경우보다 이론적인 채널 전송 용량 (channel transmission capacity)이 증가한다. 채널 전송 용량의 증가는 안테나 수에 비례한다. 따라서, 전송 레이트 (rate)가 향상되고, 주파수 효율이 향상된다. 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송 레이트를 R0라고 한다면， 다중 안테나를 사용할 때의 전송 레이트는 이론적으로， 위의 ¾에 레이트 증가율 Ri를 곱한 만큼 증가할 수 있다.
[6] 예를 들어 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIM0 통신 시스템에서는， 단일 안테나 시스템에 비해 이론상 4배의 전송 레이트를 획득할 수 있다. 이와 같은 다중 안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90년대 중반에 증명된 이후, 실질적으로 데이터 전송률을 향상시키기 위한 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.
[7] 다중 안테나 시스템은 복수의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나를 사용하며 무선 채널에서 발생하는 페이딩 (fading) 영향을 다수의 송수신 경로를 통하여 극복할 수 있다. 따라서, 단일 안테나에 비하여 데이터 전송 속도 증가 및 전송 품질을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만， 다중 안테나 시스템에서 높은 전송 속도를 얻기 위해서는 안테나 간의 층분한 거리가 필요하다. 기지국은 넓은 커버리지 (coverage)로 신호를 송수신하므로 기지국 간에는 층분한 거리를 갖는 안테나를 설치할 수 있지만, 소형화된 단말은 현실적으로 층분한 거리를 확보하기가 어렵다. 따라서, 단일 안테나를 갖는 여러 단말들과 다증 안테나를 갖는 기지국 간의 통신을 가능하게 하는 다중 사용자 다중 안테나 (Multi-user MIMO, MU-MIM0) 시스템이 널리 연구 되고 있을 뿐만 아니라, 3GPP의 표준인 LTE- Advanced둥에 포함되었다.
[8] 다중 셀 (Multi-cell) 환경에서 셀의 경계에 위치한 사용자의 전송 속도 및 품질은 주변 셀로부터 발생하는 셀 간 간섭 (Inter-cell Interference, ICI) 에 의하여 상당히 저하된다. 이를 극복하기 위하여， 인접한 셀 간의 직교 주파수 자원을 할당하여 간섭을 줄이는 방법인 주파수 재사용 (frequency reuse) 방식이 있다. 하지만 주파수 재사용 방식은 셀 경계의 사용자의 전송 속도 및 품질의 개선과 동시에 전체 네트워크의 전송 속도 및 품질의 저하를 가져올 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여， 주파수 자원을 효을적으로 활용하여 셀 간 간섭을 줄이기 위한 방식으로 다증 셀간 협력을 통한 방식인 협력 멀티 포인트
(Coordinated Multi-Point, CoMP) 방식이 있다. 이 방식은 다중 셀간 사용자의 채널 정보 또는 데이터 정보를 교환하여 가상 다증 안테나 (virtual MIM0) 시스템을 형성한다.
[9] 다중 사용자 다중 안테나 시스템 (MU— MIM0)에서 효율적인 데이터 송수신을 위해서는 안테나 간의 채널 정보가 필요하다. 시분할 셀를러 시스템에서는 이러한 채널 정보를 얻기 위하여 기지국이 사용자 단말에게 파일럿 자원을 할당한다. 사용자 단말은 할당 받은 파일럿 자원을 통하여 기지국으로 미리 정한 파일럿 시퀀스를 보내고, 기지국은 파일럿을 수신하여 채널 정보를 추정한다. 파일럿 자원은 사용자 단말의 수에 비례하여 요구량이 증가하지만 그 자원이 한정적이므로 다중 셀간 서로 직교한 파일럿 자원을 모두에게 할당하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서， 파일 ¾ 재사용으로 인하여 사용자의 채널을 완벽하게 추정할 수 없고， 추정된 채널을 가지고 만든 송수신 필터는 의도하지 않은 간섭을 만들어 낸다. 이러한 파일럿 자원 재사용으로 인한 성능 열화는 협력 셀를러 환경에서 특히 심각하다.
[10] 따라서 다중 셀 협력 통신 시스템에서는 간섭을 억제하여 높은 전송 속도 및 품질을 얻기 위해서는 파일럿으로부터 발생되는 간섭 제어가 필수적이다. 다시 말해서， 기지국은 각 사용자 단말에게 최적의 파일럿 자원을 할당해야 하고, 기지국은 주어진 파일럿 자원을 이용하여 각 사용자 단말 간의 채널을 추정하여야 하고， 추정된 채널을 기반으로 송수신 필터를 설계해야 한다. 또한 전송 속도를 최대화하기 위해서는 상기의 단계들 간의 최적 방식을 설계하는 것이 중요하다. 따라서, 추정된 채널로부터 셀 간 간섭 및 /또는 단말 간 간섭을 제거할 수 있는 개선된 송수신 필터의 설계 방법이 요구되고 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[11] 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 신호 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 기지국 간에 단말에 대한 정보를 공유하여， 이에 기초하여 단말과 신호를 송수신함으로써 섭 신호를 제거하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다. [12] 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 【기술적 해결방법】
[13] 본 발명의 일 양상으로， 무선 통신 시스템에서 기지국이 신호를 수신하는 방법에 있어서, 제 1 기지국에서 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말을 탐색하여 협력 검출 사용자 집합 정보를 생성하는 단계; 상기 제 1 기지국이 제 2 기지국으로부터 상기 제 2 기지국이 검출한 상기 제 2 기지국의 협력 검출 사용자 집합 정보를 획득하는 단계로서， 상기 제 2 기지국은 상기 제 1 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국인 단계 ; 상기 제 1 기지국이 검출한 상기 협력 검출 사용자 집합 및 획득한 상기 협력 검출 사용자 집합에 기초하여， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세성 사용자 집합 정보를 갱신하는 단계; 상기 제 1 기지국이 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 기초하여, 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합을 갱신하는 단계; 및 상기 제 1 기지국이 상기 갱신한 협력 프로세싱 사용자 집합 정보 및 상기 갱신한 협력 프로세싱 씰 집합 정보에 기초하여, 상기 제 1 기지국의 샐 내 단말과 신호를 수신하는 단계를 포함하고， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 갱신하는 단계는, 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 포함된 제 3 기지국 정보를 획득하여 수행하고 상기 제 3 기지국은 상기 제 2 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국일 수 있다.
[14] 바람직하게는, 상기 제 1 기지국이 셀 내 단말과 신호를 송수신하는 단계는, 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 간섭 신호를 제거하는 제 1 필터링 단계; 및 상기 제 1 기지국의 셀 내에 위치하지 않은 단말의 간섭 신호를 제거하는 제 2 필터링 단계를 포함할 수 있다.
[15] 바람직하게는， 상기 제 1 필터링 및 상기 제 2 필터링에 사용되는 필터는， MRC (Maximum Ratio Combining) 필터일 수 있다.
[16] 바람직하게는， 상기 협력 검출 사용자 집합 정보는， 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 위치 정보를 포함할 수 있다.
[17] 바람직하게는, 상기 협력 검출 사용자 집합 정보는， 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 평균 신호 파워 정보를 포함할 수 있다.
[18] 바람직하게는， 상기 제 1 기지국 내에는 복수의 단말이 존재할 수 있다. [19] 바람직하게는， 상기 제 1 기지국은， 상기 제 2 기지국 및 상기 제 3 기지국과 백홀 (backhaul) 서버를 통해 정보를 공유할 수 있다.
[20] 바람직하게는, 상기 제 1 기지국은， 상기 협력 검출 사용자 집합의 협력 검출 사용자 별로 독립적으로 검출할 수 있다.
[21] 바람직하게는, 상기 기지국 및 사용자들은 고유의 식별자 (ID)를 포함할 수 있다.
[22] 바람직하게는, 상기 제 1 기지국에서 검출한 상기 기지국 및 사용자들의 식별자는， 상기 제 1 기지국에 리스트의 형태로 저장될 수 있다.
[23] 바람직하게는, 상기 제 1 기지국은 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 신호 송신에 대하여 수신 웅답 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[24] 바람직하게는, 상기 제 1 기지국의 셀은， 하나 이상의 서브 샐로 구성되며, 상기 협력 검출 사용자 집합 정보는 상기 서브 샐 별로 구성되는 정보일 수 있다.
[25] 본 발명의 또 다른 일 양상으로， 무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 신호를 송수신하는 방법에 있어서， 상기 단말이, 상기 단말의 서빙 기지국의 셀 내 단말을 탐색하는 단계; 상기 단말이， 상기 탐색된 단말의 상대적인 위치를 판단하는 단계; 상기 단말이, 상기 판단한 단말의 위치 정보에 기초하여， 협력 검출 사용자 집합을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 협력 검출 사용자 집합 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
[26] 본 발명의 또 다른 일 양상으로, 무선 통신 시스템에서 단말과 신호를 송수신하는 기지국에 있어서, 송수신기; 및 프로세서를 포함하고， 상기 프로세서는, 계 1 기지국에서 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말올 탐색하여 협력 검출 사용자 집합 정보를 생성하고， 상기 제 1 기지국이 제 2 기지국으로부터 상기 제 2 기지국이 검출한 상기 제 2 기지국의 협력 검출 사용자 집합 정보를 획득하고, 상기 거 U 기지국이 검출한 상기 협력 검출 사용자 집합 및 획득한 상기 협력 검출 사용자 집합에 기초하여， 상기 계 1 기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 갱신하고, 상기 제 1 기지국이 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 기초하여， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합을 갱신하고, 상기 제 1 기지국이 상기 갱신한 협력 프로세싱 사용자 집합 정보 및 상기 갱신한 협력 프로세싱 셀 집합 정보에 기초하여， 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말과 신호를 수신하며， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 샐 집합 정보를 갱신하는 것은， 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 포함된 제 3 기지국 정보를 획득하여 수행되도록 구성되며， 상기 저 12 기지국은 상기 제 1 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국이고， 상기 제 3 기지국은 상기 제 2 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국일 수 있다.
【유리한 효과】
[27] 본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 참조 신호 및 데이터 신호를 효율적으로 송수신할 수 있다. 구체적으로， 송수신 신호를 필터링하여 샐간 간섭을 즐일 수 있다.
[28] 본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【도면의 간단한 설명】
[29] 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는， 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고， 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
[30] 도 1은 무선 통신 시스템의 일례인 3GPP LTE 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 예시한다.
[31] 도 2는 무선 프레임 (radio frame)의 구조를 예시한다.
[32] 도 3은 하향링크 슬롯의 자원 그리드를 예시한다.
[33] 도 4는 하향링크 프레임의 구조를 나타낸다.
[34] 도 5는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
[35] 도 6은 다중 샐 협력 통신 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
[36] 도 7는 셀 간 협력 통신을 위한 협력 검출 사용자 집합의 예시를 보여주는 도면이다.
[37] 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 프로세싱 사용자 집합의 예시를 보여주는 도면이다.
[38] 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 프로세성 셀 집합의 예시를 보여주는 도면이다.
[39] 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 프로세싱 사용자 집합 및 협력 프로세싱 샐 집합의 또 다른 예시를 보여주는 도면이다.
[40] 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 정보를 측정하는 방법을 보여주는 도면이다. [41] 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른， 단말 접속을 위한 단말 및 기지국의 기능 블록을 보여주는 도면이다.
[42] 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 샐간 협력 통신올 위한 단말 및 기지국의 기능 블록을 보여주는 도면이다.
[43] 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 필터링을 보여주는 도면이다.
[44] 도 15는 본 발명의 일례에 따른 신호 정보 교환 과정을 보여주는 도면이다.
[45] 도 16은 본 발명의 일례에 따른 매크로 필터링을 보여주는 도면이다.
[46] 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 경우의 성능 그래프를 보여주는 도면이다.
[47] 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기 및 기지국의 각 기능 블록올 보여주는 도면이다.
[48] 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 집합 결정부 및 집합 저장부를 보여주는 도면이다.
[49] 【발명의 실시를 위한 형태】
[50] 이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA( frequency division multiple access) , TDMA(t ime division multiple access) , OFDMA (orthogonal frequency division multiple access) , SC~FDMA( single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications) /GPRS (General Packet Radio Service )/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 0FDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E~UTRA( Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS Jniversal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTEClong term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로서 하향링크에서 0FDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE- A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화된 버전이다.
[51] 설명을 명확하게 하기 위해， 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정 (特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며 , 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
[52] 무선 통신 시스템에서 단말은 기지국으로부터 하향링크 (Downlink, DL)를 통해 정보를 수신하고， 단말은 기지국으로 상향링크 (Uplink, UL)를 통해 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 데이터 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류 /용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
[53] 도 1은 3GPP LTE시스템에 이용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 일반적인 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[54] 전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나， 새로이 셀에 진입한 단말은 단계 S101에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색 (Initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널 (Primary Synchronization Channel, P-SCH) 및 부동기 채널 (Secondary Synchronization Channel , , S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고， 셀 ΙΪ) 등의 정보를 획득한다. 그 후， 단말은 기지국으로부터 물리방송채널 (Physical Broadcast Channel)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편， 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
[55] 초기 셀 탐색을 마친 단말은 단계 S102에서 물리 하향링크제어채널 (Physical Downlink Control Channel , PDCCH) 및 물리하향링크제어채널 정보에 따른 물리하향링크공유 채널 (Physical Downlink Control Channel , PDSCH)을 수신하여 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
[56] 이후， 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S103 내지 단계 S106과 같은 임의 접속 과정 (Random Access Procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리임의접속채널 (Physical Random Access Channel , PRACH)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고 (S103), 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다 (S104). 경쟁 기반 임의 접속의 경우 추가적인 물리임의접속채널의 전송 (S105) 및 물리하향링크제어채널 및 이에 대응하는 물리하향링크공유 채널 수신 (S106)과 같은 층돌해결절차 (Content ion Resolution Procedure)를 수행할 수 있다. [57] 상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상 /하향링크 신호 전송 절차로서 물리하향링크제어채널 /물리하향링크공유채널 수신 (S107) 및 물리상향링크공유채널 (Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/ 물리상향링크 제어채널 (Physical Uplink Control Channel , PUCCH) 전송 (S108)을 수행할 수 있다. 단말이 기지국으로 전송하는 제어 정보를 통칭하여 상향링크 제어 정보 (Uplink Control Information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ ACK/NACK (Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement /Negative一 ACK)， SR(Schedul ing Request ) , CQ I (Channel Quality Indicator) , PMKPrecoding Matrix Indicator) , RI (Rank Indication) 등을 포함한다. 본 명세서에서, HARQ ACK/NACK은 간단히 HARQ-ACK 혹은 ACK/NACK(A/N)으로 지칭된다. HARQ-ACK은 포지티브 ACK (간단히 , ACK)， 네거티브 ACK(NACK), DTX 및 NACK/DTX 중 적어도 하나를 포함한다. UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 전송되지만, 제어 정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우 PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한， 네트워크의 요청 /지시에 의해 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
[58] 도 2는 무선 프레임의 구조를 예시한다. 셀를라 0FOM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상향링크 /하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (subframe) 단위로 이루어지며， 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(FreQuency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임 (radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.
[59] 도 2(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 예시한다. 하향링크 무선 프레임 (radio frame)은 10개의 서브프레임 (subframe)으로 구성되고， 하나의 서브프레임은 시간 영역 (time domain)에서 2개의 슬롯 (slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI( transmission time interval)라 한다. 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 0FDM 심불을 포함하고， 주파수 영역에서 다수의 자원블록 (Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 0FDMA 를 사용하므로， 0FDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. 0FDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 할당 단위로서의 자원 블록 (RB)은 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파 (subcarrier)를 포함할 수 있다. [60] 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP Cyclic Prefix)의 구성((0：1^ ^^011)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 표준 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어， OFDM 심볼이 표준 CP에 의해 구성된 경우， 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우， 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로， 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심불의 수는 표준 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에， 예를 들어， 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우， 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가사용될 수 있다.
[61] 표준 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로， 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심불을 포함한다. 이때， 각 서브프레임의 처음 최대 3 개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.
[62] 도 2(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 예시한다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 하프 프레임 (half frame)으로 구성되며， 각 하프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS(Downlink Pilot Time Slot), 보호구간 (Guard Period, GP)， UpPTSCUplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색， 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향링크 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다.
[63] 무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고， 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.
[64] 도 3은 하향링크 슬롯의 자원 그리드를 예시한다.
[65] 도 3을 참조하면, 하향링크 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 0FDM 심볼을 포함한다. 하나의 하향링크 슬롯은 7(6)개의 0FDM 심볼을 포함하고 자원 블록은 주파수 도메인에서 12개의 부반송파를 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각 요소 (element)는 자원 요소 (Resource Element, RE)로 지칭된다. 하나의 RB는 12X7(6)개의 RE를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 RB의 개수 NRB는 하향링크 전송 대역에 의존한다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일하되，
OFDM심볼이 SC-FDMA심볼로 대체된다.
[66] 도 4는 하향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
[67] 도 4를 참조하면， 서브프레임의 첫 번째 슬롯에서 앞부분에 위치한 최대 3(4)개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 대응한다. 남은 OFDM 심볼은 PDSCiKPhysical Downlink Shared CHancel)가 할당되는 데이터 영역에 해당한다. LTE에서 사용되는 하향링크 제어 채널의 예는 PCFICl Physical Control Format Indicator Channel ) , PDCCH(Physical Downlink Control Channel ) , PHICH(Physical hybrid ARQ indicator Channel) 등을 포함한다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내에서 제어 채널의 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 관한 정보를 나른다, PHICH는 상향링크 전송에 대한 웅답으로 HARQ AC /NACK(Hybrid Automatic Repeat request acknowledgment /negative一 acknowledgment) 신호를 나른다 .
[68] PDCCH를 통해 전송되는 제어 정보를 DCKDownlink Control Information)라고 지칭한다. DCI는 단말 또는 단말 그룹을 위한 자원 할당 정보 및 다른 제어 정보를 포함한다. 예를 들어， DCI는 상향 /하향링크 스케줄링 정보， 상향링크 전송 (Tx) 파 제어 명령 등을 포함한다.
[69] PDCCH는 하향링크 공유 채널 (downlink shared channel, DL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 상향링크 공유 채널 (uplink shared channel, UL-SCH)의 전송 포맷 및 자원 할당 정보, 페이징 채널 (paging channel, PCH) 상의 페이징 정보， DL-SCH 상의 시스템 정보， PDSCH 상에서 전송되는 랜덤 접속 응답과 같은 상위- 계층 제어 메시지의 자원 할당 정보， 단말 그룹 내의 개별 단말들에 대한 Tx 파워 제어 명령 세트， Tx 파워 제어 명령， VoIP Voice over IP)의 활성화 지시 정보 등을 나른다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링 할 수 있다. PDCCH는 하나 또는 복수의 연속된 제어 채널 요소 (control channel element, CCE)들의 집합 (aggregation) 상에서 전송된다. CCE는 PDCCH에 무선 채널 상태에 기초한 코딩 레이트를 제공하는데 사용되는 논리적 할당 유닛이다. CCE는 복수의 자원 요소 그룹 (resource element group, REG)에 대응한다. PDCCH의 포맷 및 PDCCH 비트의 개수는 CCE의 개수에 따라 결정된다. 기지국은 단말에게 전송될 DCI에 따라 PDCCH 포맷을 결정하고， 제어 정보에 CRC(cyclic redundancy check)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 사용 목적에 따라 식별자 (예， R TKradio network temporary identifier))로 마스킹 된다. 예를 들어, PDCCH가 특정 단말을 위한 것일 경우， 해당 단말의 식별자 (예, cellᅳ RNTI (C-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 페이징 메시지를 위한 것일 경우， 페이징 식별자 (예， paging-RNTI (P-RNTI))가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보 (보다 구체적으로， 시스템 정보 블록 (system information block, SIC))를 위한 것일 경우， SI-RNTI (system information RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다. PDCCH가 랜덤 접속 응답을 위한 것일 경우， RA- RNTI (random access-RNTI)가 CRC에 마스킹 될 수 있다.
[70] 도 5는 LTE에서 사용되는 상향링크 서브프레임의 구조를 예시한다.
[71] 도 5를 참조하면， LTE 상향링크 전송의 기본 단위인 1ms 길이의 서브프레임 (500)은 두 개의 0.5ms 슬롯 (501)으로 구성된다. 노멀 (Normal) 순환 전치 (Cyclic Prefix, CP)의 길이를 가정할 때， 각 슬롯은 7개의 심벌 (502)로 구성되며 하나의 심벌은 하나의 SC-FDMA 심벌에 대응된다. 자원 블록 (Resource Block, RB 503)은 주파수 영역에서 12개의 부반송파， 그리고 시간영역에서 한 슬롯에 해당되는 자원 할당 단위이다. LTE의 상향링크 서브프레임의 구조는 크게 데이터 영역 (504)과 제어 영역 (505)으로 구분된다. 데이터 영역은 PUSCH를 포함하고 음성 등의 데이터 신호를 전송하는데 사용된다. 제어 영역은 PUCCH를 포함하고 상향링크 제어 정보 (Uplink Control Information, UCI)를 전송하는데 사용된다. PUCCH는 주파수 축에서 데이터 영역의 양끝 부분에 위치한 RB 쌍 (RB pair)을 포함하며 슬롯을 경계로 호핑한다.
[72] PUCCH는 다음의 제어 정보를 전송하는데 사용될 수 있다.
[73] - SRCScheduling Request): 상향링크 UL-SCH 자원을 요청하는데 사용되는 정보이다. 00K(0n-0ff Keying) 방식을 이용하여 전송된다.
[74] - HARQ ACK/NACK: PDSCH 상의 하향링크 데이터 패킷에 대한 웅답 신호이다. 하향링크 데이터 패킷이 성공적으로 수신되었는지 여부를 나타낸다. 단일 하향링크 코드워드에 대한 웅답으로 ACK/NACK 1비트가 전송되고， 두 개의 하향링크 코드워드에 대한 웅답으로 ACK/NACK 2비트가 전송된다.
[75] - CQI (Channel Quality Indicator): 하향링크 채널에 대한 피드백 정보이다. MIM0(Multiple Input Multiple Output) 관련 피드백 정보는 RI(Rank Indicator), PMKPrecoding Matrix Indicator), PTKPrecoding Type Indicator) 등을 포함한다. 서브프레임 당 20비트가사용된다. [76] 단말이 서브프레임에서 전송할 수 있는 제어 정보 (UCI)의 양은 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA의 개수에 의존한다. 제어 정보 전송에 가용한 SC-FDMA는 서브프레임에서 참조 신호 전송을 위한 SC-FDMA 심볼을 제외하고 남은 SC-FDMA 심볼을 의미하고， SRS(Sounding Reference Signal)가 설정된 서브프레임의 경우 서브프레임의 마지막 SC-FDMA 심불도 제외된다. 참조 신호는 PUCCH의 코히어런트 검출에 사용된다. PUCCH는 전송되는 정보에 따라 7개의 포맷을 지원한다.
[77] 표 1은 LTE에서 PUCCH포맷과 UCI의 맵핑 관계를 나타낸다.
[78] 【표 1】
PUCCH포맷 상향링크 제어 정보 (Uplink Control Information, UCI) 포맷 1 SRCScheduling Request) (비변조된 파형)
포맷 la 1-비트 HARQ ACK/NACK (SR존재 /비존재)
포맷 lb 2-비트 HARQ ACK/NACK (SR존재 /비존재)
포맷 2 CQI (20개의 코딩된 비트)
포떳 2 CQI 및 1- 또는 2—비트 HARQ ACK/NACK (20비트) (확장 CP만 포맷 2a 해당)
포떳 2b CQI 및 1-비트 HARQ ACK/NACK (20+1개의 코딩된 비트)
CQI 및 2-비트 HARQ ACK/NACK (20+2개의 코딩된 비트)
사운딩 참조 신호 (Sounding Reference Signal, SRS)는 하나의 서브프레임에서 시간 축 상에서 가장 마지막에 위치하는 SC-FDMA 심벌을 통하여 전송된다. 동일한 서브프레임의 마지막 SC-FDMA로 전송되는 여러 단말의 SRS들은 주파수 위치 /시퀀스에 따라 구분이 가능하다.
[80] 기존 LTE에서 SRS는 주기적으로 전송된다. SRS의 주기적 전송을 위한 구성 (configuration)은 셀 -특정 (eel 1— specif ic) SRS 파라미터와 단말ᅳ특정 (UE- specific) SRS 파라미터에 의해 구성 (configure)된다. 샐 -특정 SRS 파라미터 (다른 말로, 샐 -특정 SRS 구성)와 단말 -특정 SRS 파라미터 (다른 말로, 단말 -특정 SRS 구성)는 상위 계층 (예, RRC) 시그널링을 통해 단말에게 전송된다. 유사하게， 릴레이 시스템의 경우 릴레이를 위한 SRS 구성은 셀 -특정 (cell-specific) SRS 파라미터와 릴레이 -특정 (RN-specific) SRS파라미터에 의해 구성 (configure)된다.
[81] 셀 -특정 SRS 파라미터는 srs-BandwidthConfig, srs-SubframeCorif ig를 포함한다. srs-BandwidthConfig는 SRS가 전송될 수 있는 주파수 대역에 대한 정보를 지시하고， srs-SubframeConfig는 SRS가 전송될 수 있는 서브프레임에 대한 정보를 지시한다. 셀 내에서 SRS가 전송될 수 있는 서브프레임은 프레임 내에서 주기적으로 설정된다. 표 2은 샐 -특정 SRS 파라미터 중에서 srs-SubframeConfig를 나타낸다.
[82] 【표 2】
Figure imgf000016_0001
[83] TSFC는 셀 -특정 서브프레임 구성 (configuration)을 나타내고, ASFC는 셀- 특정 서브프레임 오프셋을 나타낸다. srs-SubframeConfig는 상위 계층 (예， RRC 계층)에 의해 제공된다. SRS는 L"s/2JmodrSFc eASFC을 만족하는 서브프레임을 통해 전송된다. nS는 슬롯 인덱스를 나타낸다. L J는 내림 함수 (nooring function)를 나타내고 mod는 모들로 (modulo) 연산을 나타낸다.
[84] 단말 -특정 SRS 파라미터는 srs-Bandwidth, srs-HoppingBandwidth, f r eqDoma i nPos i t i on , srs-Conf iglndex, transmissionComb, cyclicShift를 포함한다. srs-Bandwidth는 해당 단말이 SRS를 전송해야 하는 주파수 대역을 설정하는데 사용되는 값을 나타낸다. srs-HoppingBandwidth는 SRS의 주파수 도약을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다. Fr eqDoma inPosit ion는 SRS가 전송되는 주파수 위치를 결정하는데 사용되는 값올 지시한다 . srs-Conf iglndex는 해당 단말이 SRS를 전송해야 할 서브프레임을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다. transmissionComb은 SRS 전송 콤을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다. cyclicShift는 SRS 시뭔스에 적용되는 사이클릭 쉬프트 값을 설정하는데 사용되는 값을 지시한다.
[85] 표 3 및 4는 srs-Configlndex에 따른 SRS 전송 주기와 서브프레임 오프셋을 나타낸다. SRS 전송 주기는 단말이 SRS를 주기적으로 전송해야 하는 시간 간격 (단위， 서브프레임 또는 ms)을 나타낸다. 표 3은 FDD인 경우를 나타내고 표 4는 TDD인 경우를 나타낸다. SRS구성 인덱스 (ISRS)는 단말 별로 시그널링되며， 각 단말은 SRS 구성 인덱스 (ISRS)를 이용하여 SRS 전송 주기 (TSRS)와 SRS 서브프레임 오프셋 (Toff set)을 확인한다.
[86] 【표 3】
[87]
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
[88] 정리하면， 기존 LTE에서 셀 -특정 SRS파라미터는 셀 내에서 SRS 전송을 위해 점유된 서브프레임을 단말에게 알려주고， 단말 -특정 SRS 파라미터는 SRS를 위해 점유된 서브프레임 중에서 해당 단말이 실제로 사용할 서브프레임을 알려준다. 단말은 단말 -특정 SRS 파라미터로 지정된 서브프레임의 특정 심볼 (예, 마지막 심불)을 통해 SRS를 주기적으로 전송한다.
[89] 한편, 셀 -특정 SRS 파라미터를 통해 점유된 서브프레임에서 SRS 전송을 보호하기 위해， 단말은 해당 서브프레임에서 실제로 SRS를 전송하는지 여부와 관계 없이 서브프레임의 마지막 심볼을 통해 상향링크 신호를 전송하지 않을 것이 필요하다.
[90] 본 문서는 주로 단말 (사용자 기기; UE)과 기지국 (BS) 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명된다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드 (upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉， 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들 (network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 도는 기지국 이외의 다른 네트워크 노트들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국 (fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트 (access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한 단말은 UEQJser equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다. 또한, 이하에서 본 발명에서 말하는 참조 신호 (reference signal)는 파일럿 신호 (pilot singal), 파일럿 자원， 및 파일럿 시퀀스 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
[91] 다중 안테나 시스템
[92] 가상 다중 안테나 (virtual multiple antenna) 시스템의 가장 큰 특징은, 기존 LTE-Advanced 대비하여 상당히 많은 수의 안테나를 통하여 신호의 송수신이 이루어 진다는 점이다. 널리 알려진 사실에 의하면, 안테나 수가 N개이고 사용자 기기의 수가 K인 가상 다중 안테나 시스템의 전송 용량 C는 높은 signal-to noise ratio (SNR) 에서 다음 수학식 1과 같이 근사화 된다.
[93] 【수학식 1】
[94] C « min(N, K) log(SNR)
[95] 상기 수학식 1에서와 같이， 안테나 (N)와 사용자 기기 (K)의 수를 증가시키면 막대한 양의 전송 용량의 증가를 기대할 수 있다. 하지만 수학식 1의 전송 용량은 다음 두 가지 가정이 필수적이다.
[96] 가정 1) 기지국은 모든 기지국 안테나와 모든 사용자 기기 간의 채널은 완벽하게 알고 있다. 이때， 채널을 알기 위한 코스트 (cost)는 무시한다.
[97] 가정 2) 기지국은 최대의 전송 용량을 얻을 수 있는 최적의 송수신 방법을 사용한다. 하향링크 (DL)에서는 Dirty-paper code (DPC)를 사용하고， 상향링크 (UL) 에서는 minimum mean-square error successive interference cancellation (MMSE- SIC)를 사용한다.
[98] 위 두 가지 가정은 안테나 수가 증가할수록 현실과는 맞는 않게 된다. 채널을 완벽하게 알기 위해서는 각 사용자 기기마다 직교 파일럿 시뭔스가 필요하고, 상당히 높은 파워로 파일 ¾을 송신하여야 한다. 따라서 다수의 안테나를 사용하는 시스템의 전송 용량 C는 할당된 참조 신호에 의하여 제한된다. 또한， 기지국의 안테나 수가 증가할수록 송수신 필터의 가중치 계산을 위한 복잡도가 증가되어 구현에 제약이 생길 수 있으며, Maximum ratio transmission/ combining (MRT/C) , zero-forcing (ZF)와 같은 간단한 선형 필터를 사용하더라도 계산 복잡도를 고려할 때， 안테나의 수를 일정 수 이상으로 증가시키지 못하는 현실적인 문제가 있을 수 있다.
[99] 본 발명은 제한된 참조 신호의 코스트를 사용하고， 낮은 계산 복잡도를 가지는 송수신 필터를 사용하면서도 시스템의 용량을 높일 수 있는 방식을 제안한다. 본 발명에 따르면, 협력에 참가하는 모든 기지국의 안테나와, 사용자 간의 소규모 페이딩 채널 정보 추정 대신 일부 사용자의 소규모 페이딩 채널 정보를 사용하는 마이크로 (micro)필터를 설계할 수 있으며, 대규모 페이딩 채널 정보를 사용하는 매크로 (macro) 필터를 설계할 수 있다. 이를 통해 파일럿 자원의 오버헤드를 감소시킬수 있으며， 마이크로 필터링을 하는 마이크로 프로세싱 및 메크로 필터링을 하는 매크로 프로세싱으로 구분하여 처리하므로， 전체 송수신 필터 프로세싱의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
[100] 다증 셀 협력 통신 시스템 (CoMP)
[101] 도 6은 다증 셀 협력 통신 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
[102] 본 발명에서 사용되는 기지국이라는 용어는 샐 또는 섹터를 포함하는 개념으로 사용된다. 특히 지역적인 개념으로 사용되는 경우 셀 또는 섹터로 호칭될 수 있다. 서빙 기지국 (또는 셀)은 단말에게 주요 서비스를 제공하는 기지국 (또는 셀)으로 볼 수 있고， 협력 다중 전송 포인트 (Coordinated Multiple transmission Point) 상에서의 제어 정보의 송수신을 수행할 수 있다. 이러한 의미에서 서빙 기지국 (또는 셀)은 앵커 기지국 (또는 셀) (anchor cell)이라 칭할 수 있다. 서빙 기지국은 단말로부터 수신한 각종 정보를 인접 기지국 (또는 셀)로 전송할 수 있다. 마찬가지로 인접 기지국은 지역적인 개념으로 사용되는 경우 인접 셀로 호칭될 수 있다. 본 발명에서 하나의 CoMP 세트라 함은 CoMP 동작을 수행할 수 있는 셀의 한 집합을 말한다.
[103] 다중 셀 환경 하에서 CoMP 방식을 이용하면 셀 경계 단말의 통신 성능을 개선할 수 있다. 이러한 CoMP 방식에는 데이터 공유를 통한 협력적 MIM0 형태의 조인트 프로세성 (JP; Joint Processing)과 worst companion, best companion과 같이 셀간 간섭 (Inter-Cell Interference)을 줄이기 위한 협력 스케쥴링 / 빔포밍 (CS/CB: Coordinated Schedul ing/Beamforming) 방식, 서로 지'리적 (geographical ) 으로 떨어져 있는 전송 프로세스 (예를 들어 , 다중 안테나) 방식 등이 포함된다.
[104] 이 중에서 특히, 협력 스케쥴링 /범포밍 (CS/CB) 방식은 셀간 간섭을 줄이기 위한 방법으로 단말이 제한 및 /또는 추천 PMI를 서빙 기지국으로 전송함으로써 인접 샐로부터의 간섭을 줄일 수 있다. 여기서 worst companion 방식은 단말이 CoMP 동작을 수행하는 셀들에 대해 가장 간섭이 큰 PMI를 서빙 기지국으로 보고함으로써 해당 인접 셀들이 그에 해당하는 PMI를 제외한 차선의 PMI를 사용하여 셀 간 간섭을 제거할 수 있는 방법이다. Best companion 방식은 단말이 CoMP 동작을 수행하는 셀들에 대해 가장 간섭이 적은 PMI에 대해 보고함으로써 해당 인접 셀들이 그에 해당하는 PMI를 사용함으로써 셀간 간섭을 줄이는 방법이다.
[105] MIM0방식에는 한 사용자에게 기지국의 안테나 자원 모두를 할당하는 방식인 단일 사용자 -MIMO (SU-MIM0; Single User-MIMO) 방식과 다수의 사용자에게 안테나 자원 또는 무선 공간 자원을 분배하는 방식인 다증 사용자 -MIM0(MU-MIM0; Multiple User-MIMO) 방식이 있다. 다중 셀 기반 환경하에서 CoMP MU-MIM0를 수행하는 기지국들이 어떤 참조 신호 전송하는지 알 필요가 있다. 즉， 단말은 이러한 참조 신호에 기초하여 정확한 채널 추정올 수행할 수 있다.
[106] CoMP 동작올 수행하는 다중 셀들이 서빙 셀의 셀 경계에 위치한 단말에게 바람직한 신호 (desirable signal)를 동일한 자원 영역 (시간 /주파수 영역)을 이용하여 전송하는 경우를 코히런트 (coherent) 또는 RF 컴바이닝 방식이라 한다. 이러한 RF 컴바이닝 방식을 위해 셀간 협력을 통한 셀간의 MIM0 방식을 적용할 수 있다. 이러한 MIM0 방식에는 샐간 동일한 데이터를 전송하는 단일 주파수 네트워크 (SFN; Single Frequency Network) 전송 또는 시공간 블록 코드 (SFBC; Space Time Block Code)와 같은 전송 다이버시티 (TxD) 방식， 또는 상위 계층 (higher layer)의 공간 다중화 (SM; Spatial Multiplexing) 방식 등이 있다.
[107] 다중 셀 협력 통신 시스템을 구성하는 복수의 기지국은 매크로 셀 (macro cell), 마이크로 셀 (micro cell), 펨토 셀 (femto cell) 둥과 같은 통상적인 셀을 관할하는 기지국 뿐만 아니라 릴레이 노드 (relay node)를 포함할 수 있다. 따라서， 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 셀 협력 통신 시스템은 통상적인 셀들에 의한 협력 통신， 릴레이 노드들의 협력 통신 및 통상적인 셀들과 릴레이 노드들의 협력 통신 등 다양한 형태의 협력 통신에 적용될 수 있다.
[108] 도 6(a)에 도시된 바와 같이， 다중 셀 협력 통신 시스템 (CoMP)에서 다수의 인접한 기지국 (도 6(a)에서는 A부터 E)이 백홀 (backhaul)을 통하여 중앙 프로세서에 연결되어 있다. 협력에 참가하는 기지국들은 서로 다른 안테나를 가질 수 있으몌 본 발명에서는 설명의 편의상 기지국당 동일한 ^(^ = 1,2 개의 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 협력에 참가하는 기지국의 수는 백홀 연결 유무에 및 네트워크 환경에 따라 결정될 수 있으며， 여기서는 ^ = 12 이라고 한다. 샐에는 통신을 요구하는 K개의 사용자 기기 (단말)가 분산되어 있으며， 각 사용자 기기는 서로 다른 개수의 안테나를 가질 수 있다. 이하에서 설명의 편의상 모든 단말은 단일 안테나를 가지고 있다고 가정한다. 다중 안테나를 갖는 사용자의 경우， 각 안테나를 서로 다른 단말이라고 생각할 수 있다. L번째 기지국 (Radio Unit; RU) 포트와 K번째 사용자 단말 간의 하향링크 채널은 다음 수학식 2와 같이 나타난다.
[109] 【수학식 2】 [110] 8* = βϊΰ
[111] 여기서 는 L번째 RU포트 및 K번째 단말간의 평균 신호 파워이고， 는 분산이 1인 백터 채널이다. 평균 신호 파워는 포트와 단말 간의 거리에 의한 경로 감쇄와 새도잉 (shadowing)에 의하여 결정되므로 긴 시간 동안 변하지 않는다. 하지만 h'k는 신호의 상쇄 또는 보강 간섭에 의하여 영향을 받는 부분으로 짧은 시간 동안에는 변하지 않는다.
[112] 협력 통신 시스템은 신호를 처리하는 프로세서의 위치에 따라 나뉠 수 있다. 기지국 간의 정보를 백흘 (backhaul)을 통하여 전송하고， 각 기지국의 프로세서를 이용하여 송수신하는 방법과 기지국의 정보를 백홀을 통하여 중앙 프로세서에 전송하여 중앙 프로세서에서 통합적으로 처리하는 분산 안테나 시스템이 있다. 백홀 망은 무선 채널 대비 큰 전송 용량을 갖는 망 또는 전송 용량에 제한이 있는 망 모두 가능하다. 전자의 경우 기지국 간의 손실 없는 신호 전송이 가능하지만， 후자의 경우 백홀 망에서 전송 손실이 발생할 수 있다.
[113] 도 6(b)는 다중 셀 협력 통신 시스템의 다른 일 예를 보여주는 도면이다
[114] 도 6(b)에 도시된 바와 같이， 다수의 기지국이 분포되어 있으며， 도 6(a) 에서 설명한 바와 같이， 백홀을 통하여 기지국 간의 정보를 공유 (sharing)할 수 있다. 본 발명에서는， 이러한 기지국이 서로 협력을 하기 위해서 예를 들면， 기지국 A(Cell A)이 셀 내 단말과 신호를 송수신 할 경우에, 기지국 A에 인접한 (기지국 A를 둘러싸는) 기지국 B 내지 기지국 I를 협력 기지국으로 볼 수 있다. 다른 관점에서 바라본다면， 기지국 C(Cell C)를 기준으로 본다면， 기지국 D, 기지국 A 및 기지국 B를 협력 기지국으로 볼 수 있다. 이 때， 기지국 B의 경우는 기지국 A 및 기지국 C에 대해서 두 기지국의 협력 기지국으로 볼 수 있다. 기존의 협력 전송의 경우 서로 별개의 협력 기지국 그룹을 생각한다는 것과 다르다는 것을 알 수 있다. 이러한 협력 기지국들과 간섭 제거 등을 위한 정보를 공유하여, 셀간 간섭 신호가 줄어든 신호 송수신을 할 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해， 기지국의 분포가 격자형 (lattice) 분포를 예시로 들며， 기지국의 분포는 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
[115] 도 7는 셀 간 협력 통신올 위한 협력 검출 사용자 집합의 예시를 보여주는 도면이다. [116] 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 하나의 기지국은 하나의 셀을 가질 수 있으며， 하나의 셀에는 다수의 단말이 위치할 수 있다. 협력에 참가하는 모든 기지국들은 자기 고유의 셀 영역에서， 셀 내의 단말을 검출하여 협력 검출 사용자 집합을 구성할 수 있다.
[1171 도 7(b)에 도시된 바와 같이， 각 샐마다 서브 셀로 구분될 수 있으며， 협력 검출 사용자 집합은 서브 셀을 기준으로 결정될 수 있다. 따라서 동일한 서브 셀에 위치한 단말들을 동일한 협력 검출 사용자 집합으로 구성할 수 있다.
[118] 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 프로세싱 사용자 집합의 예시를 보여주는 도면이다.
[119] 도 8에 도시된 바와 같이, .다수의 기지국 중 하나인 제 1 기지국 (800)은 주변 기지국들과 배치되어 있으며， 제 1 기지국을 둘러싸고 있는 주변 기지국들을 1-tier 기지국 (제 2 기지국)으로 지칭할 수 있다. 제 1 기지국에서는 셀 내의 단말을 검출할 수 있으며, 제 1 기지국에서 검출된 사용자 기기 (단말)들은 하나의 협력 검출 사용자 집합으로 구성될 수 있다. 즉 다시 말해서， 제 1 기지국에서 검출된 사용자 기기들이 협력 검출 사용자 집합이 되는 것이몌 협력 프로세싱 사용자 집합은， 협력 검출 사용자 집합을 포함하여， 1-tier 기지국 각각에서 검출한 사용자 기기를 모두 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이， 제 1 기지국의 셀이 서브 셀로 구성되어 있는 경우라면, 각 서브 셀을 기준으로 협력 검출 사용자 집합을 구성할 수 있다.
[120] 제 1 기지국과 마찬가지로， 각 기지국들은 고유의 셀에서 셀 내의 단말을 검출할 수 있다. 따라서, 각 기지국 별로 협력 검출 사용자 집합을 구성할 수 있다. 이 때， 제 1 기지국의 입장에서 바라보면， 1-tier 기지국의 협력 검출 사용자 집합 정보를 공유하여， 저 U기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합으로 구성할 수 있다.
[121] 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 프로세싱 셀 집합의 예시를 보여주는 도면이다.
[122] 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 기지국은 자신 고유의 셀에서 검출한 단말들의 집합인 협력 검출 사용자 집합 정보를 가질 수 있으며, 협력 기지국인 1- tier 기지국들이 각각 자신의 셀 내에서 검출한 단말들의 정보를 공유하여 획득한 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 가질 수 있다. 이에 더불어, 제 1 기지국은 1- tier 기지국 내의 단말에 대한 정보를 가지고 있는 2-tier 기지국 (제 3 기지국)의 집합인， 협력 프로세싱 셀 집합을 구성할 수 있다. [123] 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 협력 프로세싱 사용자 집합 및 협력 프로세싱 셀 집합의 또 다른 예시를 보여주는 도면이다.
[124] 도 10에 도시된 바와 같이， 설명의 편의를 위하여, 격자형 기지국 분포에서 각 기지국 및 단말 별로 번호를 부여하였다. 각 기지국 샐 내에는 3개의 단말이 위치하고 있는 것으로 가정하며， 기지국 셀 내에의 단말의 수는 가변할 수 있으며, 단말이 존재하지 않는 셀이 존재할 수도 있다. 1번 기지국 셀 내에는 1-1， 1-2 및 1-3 단말이 위치하고 있으며， 이 3개의 단말이 제 1 기지국의 협력 검출 사용자 집합이 된다. 또한 1번 기지국을 기준으로 l-tier 기지국인 제 2 기지국들은 2번 기지국부터 9번 기지국이 될 수 있으며 (번호 순서는 무관하다), 2번 기지국 셀 내에는 2-1， 2-2 및 2-3 단말이 위치하고 있다. 이 때， 협력 검출 사용자 집합인
1- 1, 1-2 및 1-3을 포함하여， 2-1， 2-2, ··· ， 9-2 및 9ᅳ3 단말들 (총 27개 단말)의 집합을 협력 프로세싱 사용자 집합으로 볼 수 있다. 1번 기지국을 기준으로 2— tier 기지국인 제 3 기지국들은 10번 기지국부터 25번 기지국이 될 수 있으며， 1번 기지국부터 25번 기지국까지 총 25개 기지국을 하나의 협력 프로세싱 셀 집합으로 볼 수 있다.
[125] 앞에서 설명한 것은 1번 기지국을 기준으로 하였을 경우에， 1번 기지국과 1번 기지국 셀 내의 단말의 신호 송수신에 대한 협력 검출 사용자 집합, 협력 프로세싱 사용자 집합， 협력 프로세싱 셀 집합을 설명한 것이다. 따라서， 다른 예를 들어 2번 기지국을 기준으로 하여 설명을 할 수도 있다. 2번 기지국이 2번 기지국 셀 내의 단말인 2—1, 2-2 및 2-3 단말과 신호 송수신 하는 경우에는, 2-1,
2- 2 및 2-3 단말이 협력 검출 사용자 집합이 된다. 또한 2번 기지국을 기준으로 1- tier 기지국으로는 10，11，12,3, 1,9,24 및 25번 기지국 (총 8개)이 될 수 있으며， 협력 검출 사용자 집합인 2-1， 2-2 및 2-3을 포함하여, 1-tier 기지국 샐 내의 단말들이 협력 프로세싱 사용자 집합이 될 수 있다. 2-tier 기지국은 도 10에서 13,4,5,6,7,8,23 등이 될 수 있다. 즉 기지국 및 단말 간의 신호 송수신에 있어서, 1-tier, 2-tier의 개념은 상대적인 개념이므로， 각 기지국 별로 고유의 협력 검출 사용자 집합, 협력 프로세싱 사용자 집합 및 협력 프로세싱 샐 집합을 가질 수 있다.
[126] 상기 언급한 바와 같이, 하나의 기지국을 기준으로， 협력 검출 사용자 집합, 협력 프로세싱 사용자 집합 및 협력 프로세싱 셀 집합을 구성하는 이유는 다음과 같다. 먼저 기지국은 셀간 간섭 신호를 제거하기 위하여 인접 셀의 기지국 및 단말의 정보를 획득할 수 있다. 인접 셀의 정보를 통해， 샐 내 단말과의 신호 송수신에 대한 간섭 신호를 제거할 수 있다. 이 때 기지국은 1-tier 인접 샐 정보만 알고 있어도 간섭 신호를 제거할 수 있는 기본적인 참고 정보를 아는 것이므로 간섭 신호를 제거할 수 있다. 본 발명에서는 간섭 신호의 제거 자체에 중점을 두는 것이 아니라， 정확도 높은 목적 신호 (desirable signal)를 획득에 중점을 둔다. 따라서， 하나의 기지국을 기준으로， 협력 프로세싱 사용자의 정보를 가지고 있는 2— tier 기지국의 정보를 교환 또는 공유함으로써, 1-tier 사용자의 간섭 신호를 보다 정확하게 제거할 수 있다. 따라서 상기와 같은 이유로， 2-tier 이상의 기지국의 정보를 교환 또는 공유하여, 보다 정확한 간섭 신호의 제거 방법을 제안한다.
[127] 이하에서는, 1번 기지국이 협력 검출 사용자 집합에 해당하는 단말인 1-1, 1-2 및 1-3 단말과 신호 송수신 하는 과정에서, CoMP의 방식으로 협력 프로세싱 사용자 집합 및 협력 프로세싱 셀 집합의 정보를 어떻게 결정되는지를 설명한다.
[128] 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 위치 정보를 축정하는 방법을 보여주는 도면이다.
[129] 도 11에 도시된 바와 같이， 각 단말들은 기지국가 통신을 하는 활성 (active) 단말과 통신이 필요 없는 비활성 (inactive) 단말로 구분될 수 있다. 비활성 단말은 위치 측정 단말과 휴식 (idle) 단말로 구분될 수 있다. 비활성 단말은 주기적으로 또는， 기지국의 요청 , 단말의 판단에 의하여 위치 측정 단말이 될 수도 있다. 위치 측정 단말을 단말의 프로세서 중 위치 정보 측정부를 통하여 어떤 단말이 인접해 있는지 측정하고, 휴식 단말로 전환할 수 있다. 각 단말의 프로세서 중 위치 정보 측정부는 인접 단말 신호 수신기， 인접 ¾말 ID(identification) 검출기， 인접 단말 ID 저장기로 구성될 수 있다. 인접 단말 신호 수신기는 인접한 활성 단말이 상향링크로 전송하는 참조 (reference) 신호를 수신할 수 있다. 인접 단말 ID 검출기는 수신한 참조 신호와 참조 신호들 간의 상관도 (correlation)을 이용하여 인접 단말의 ID를 찾을 수 있다. 예를 들어, 수신한 참조 신호가 r이고, 참조 신호들을 {φ 라고 하면， i번째 참조 신호의 상관도는 Ci = φί Η r 이다. 주어진 검출 한계 (threshold)를 T라고 하면， Ci > T 이면 i번째 참조 신호를 사용한 단말이 인접해 있다고 판단할 수 있다. 인접 단말 ID 저장기는 검출된 인접 단말들의 ID를 단말의 저장부의 위치 정보 저장부에 저장할 수 있다. 예를 들면， 도 10에서, 1번 기지국 셀 내의 단말 1-1은， 인접한 단말 1-2 및 1-3올 검출할 수 있다. 이때, 각 단말들은 고유의 ID를 가지고 있으며， 1-2 및 1-3 단말의 ID를 획득하여 자신과 인접하고 있음을 인식할 수 있다.
[130] 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른， 단말 접속을 위한 단말 및 기지국의 기능 블록을 보여주는 도면이다.
[131] 도 12에 도시된 바와 같이, 단말이 처리하는 부분과 기지국에서 처리하는 부분이 구분되어 있으며， 기지국이 단말에 접속하기까지의 일련의 과정을 보여주고 있다. 위의 도 11에서 설명한 바와 같이 단말은 위치 정보 측정부에서 위치 정보를 측정한다 (S1201). 예를 들어 1-1 단말은, 위치 측정을 통해서 1-2 및 1-3 단말이 자신과 인접하고 있음을 나타내는 정보를 위치 정보로 저장할 수 있다. 단말이 기지국에 위치 정보를 전송하면 (S1202), 기지국은 수신한 단말의 위치 정보를 위치 정보 저장부에 저장할 수 있다. 기지국은 단말로부터 수신한 정보 및 /또는 자신이 검출한 단말의 위치 정보를 통해서 협력 검출 사용자 집합을 구성할 수 있다 (S1203). 도 10을 예로 들면, 1번 기지국은 1-1, 1-2 및 1-3으로부터 위치 정보를 수신할 수 있으며, 이러한 위치 정보들에 기초하여 자신의 셀 내에 어떠한 단말이 위치하고 있는지를 파악할 수 있다.
[132] 상기 설명한 바와 같이， 각 기지국은 협력 검출 사용자 집합을 구성할 수 있다. 기지국인 협력 검출 사용자 집합 정보를 백홀 (backhaul)을 통해서 주변 인접 기지국들과 공유 (sharing)할 수 있다 (S1204). 서로의 샐 내의 단말 정보를 공유한 기지국은 자신 주변의 기지국 즉， 1-tier 기지국으로부터 1-tier 기지국 셀 내의 단말의 위치 정보를 통해서 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 구성할 수 있다 (S1205). 또한 반복함으로써 기존의 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 갱신할 수도 있다. 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 구성한 기지국은, 협력 프로세싱 사용자 기기 (단말)로부터 2-tier 기지국 정보를 획득할 수 있다. 또는, 기지국간 교환 또는 공유를 통하여 2-tier 기지국 정보를 획득할 수도 있다. 2-tier 기지국 정보를 획득함으로써 기지국은， 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 구성할 수 있다 (S1206). 또한, 상기 언급된 S1201 내지 S1206의 과정을 반복함으로써 기존의 협력 검출 사용자 집합 정보， 협력 프로세싱 사용자 집합 정보 및 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 갱신할 수 있다.
[133] 협력 검출 사용자 집합 정보 및 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 가지는 기지국은, 가지고 있는 정보들만으로도 샐간 간섭을 줄일 수 있으나, 본 발명에서는 보다 정확한 샐간 간섭을 위하여 2-tier 기지국의 정보를 이용한다. 이러한 이유를 설명하기로 한다. 도 10을 예로 들면, 1번 기지국은 협력 검출 사용자 집합으로 {1-1, 1-2, 1-3}을 구성하고 있으며， 1-tier 기지국으로 2번 기지국 내지 9번 기지국과 백홀을 통해 정보를 공유함으로써 1번 기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합으로 {1ᅳ1， 1-2， 1-3, 2-1，···， 9-2, 9-3}을 구성할 수 있다. 이 때， 2-1 단말의 정보를 10번 기지국에서 저장하고 있을 수 있다. 10번 기지국 또한 자신의 협력 검출 사용자 집합 정보를 주변의 기지국 (특히， 2번 기지국)과 공유하므로， 10번 기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합으로 2-1 단말이 포함될 수 있다. 따라서， 1번 기지국에 대한 2-1의 간섭 신호를 정확하게 제거하기 위해서는 1번 기지국은 10번 기지국에 대해서도 정보를 알 필요가 생기게 된다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 2-tier 기지국까지의 정보를 획득 또는 공유하는 것을 설명하고 있으나, 3ᅳ tier 또는 그 이상의 기지국의 정보를 획득 또는 공유하는 것을 포함한다.
[134] 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀간 협력 통신을 위한 단말 및 기지국의 기능 블톡을 보여주는 도면이다.
[135] 도 13에 도시된 바와 같이, 단말은 위치 정보를 측정할 뿐만 아니라， 기지국의 신호 파워를 측정할 수 있다 (S1301). 단말의 평균 신호 파워 측정부는 인접 기지국의 신호 파워를 측정하여, 평균 신호 파워 및 위치 정보 송신부를 통하여 기지국으로 주기적으로 또는 비주기적으로 피드백 할 수 있다 (S1302). 단말은 기지국의 요청에 의해서도 피드백 할 수 있다. 인접한 기지국은 단말로부터 피드백 받은 평균 신호 파워 정보 또는 기지국에서 측정한 평균 신호 파워 정보를 백홀을 통해 서로 주고 받을 수 있다. 서로 주고 받은 정보는 기지국의 메모리 중 평균 신호 파워 저장부에 저장될 수 있다. 단말은 단말의 데이터 송수신부를 통해 데이터 신호를 기지국으로 전송할 수 있다.
[136] 단말로부터 단말의 데이터 신호를 수신한 기지국은 단말의 데이터 신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 과정을 거칠 수 있다. 기지국의 마이크로 필터 결정부는 기지국과 단말 간의 소규모 페이딩 채널 정보를 이용하여 마이크로 필터를 생성할 수 있고， 그 필터를 이용하여 신호를 필터링 프로세싱 할 수 있다 (S1304). 마이크로 프로세성을 거친 신호는 기지국의 신호 정보 교환부를 통하여， 협력에 참가하는 기지국과 교환 또는 공유될 수 있다 (S1305). 기지국의 매크로 필터 결정부는 대규모 페이딩 정보를 이용하여 매크로 필터를 생성할 수 있고， 신호 정보 교환부를 통하여 전달받은 신호를 매크로 필터를 이용하여 매크로 필터링 프로세싱 할 수 있다 (S1306). 기지국의 데이터 송수신부는 매크로 프로세싱된 결과로부터 단말의 송신 신호 (desirable signal)를 검출할 수 있고， 단말에게 송신이 성공한지 여부를 ACK/NACK송신을 통해 알려즐 수 있다 (S1308).
[137] 이하에서는， 기지국에서 셀간 간섭 신호를 줄이는 방법 즉， 필터링 방법에 대해서 좀더 자세히 설명하기로 한다 .
[138] 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 필터링을 보여주는 도면이다.
[139] 도 14에 도시된 바와 같이， 각 셀마다 기지국은 협력 검출 사용자 집합을 구성할 수 있고， 하나의 기지국마다 단말을 검출하는 과정을 마이크로 프로세싱의 일부로 볼 수 있다. / 번째 셀에서 생성된 협력 검출 사용자 집합을 ， 협력 프로세싱 사용자 집합을
Figure imgf000028_0001
그리고 협력 프로세싱 셀 집합을 라고 하면， I 번째 셀의 기지국의 M 개의 안테나에서 수신된 기지대역 (baseband) 신호는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
[140] 【수학식 3]
Figure imgf000028_0002
[142] 여기서 gIj는 M x l백터로 k 번째 사용자와 l번째 샐의 기지국 안테나 간의 채널을 나타내고, βυ는 k 번째 사용자와 /번째 샐의 기지국 간의 대규모 페이딩 채널 정보를 나타낸다. ！ 는 M / 백터로 k 번째 사용자와 I 번째 셀의 기지국 안테나 간의 소규모 페이딩 채널 정보를 나타내고， 은 M X /백터로 /번째 셀의 기지국의 잡음 (noise)을 나타낸다. I 번째 셀의 기지국에서 k 번째 사용자를 위한
Figure imgf000028_0003
마이크로 필터를 k 라고 하고, 이것은 소규모 채널 정보를 이용하여 만들 수 있다. 예를 들어, /번째 셀의 기지국에서 k 번째 사용자를 위한 마이크로 필터를 maximum ratio combining (MRC)를 이용하여 만든다면， 마이크로 필터 는 다음 수학식 4와 같이 나타난다.
[143] 【수학식 4】
[144]
Figure imgf000028_0004
[145] 이것은 실시예 중의 하나이며, 마이크로 필터를 본 예로 제한하지 않는다. 일반적으로 마이크로 필터 L*는 다음 수학식 5와 같이 구할 수 있다.
[146] 【수학식 5】 ^= H)
[148] 여기서 ί(·) 는 Μ 차원 공간에서 정의된 임의의 함수이다. I번째 기지국은 협력 프로세싱 사용자 집합에 포함된 모든 사용자들에 대한 마이크로 필터를 생성하여야 한다. ( 를 /번째 기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합의 j번째 원소라고 하면， 협력 프로세싱 사용자 집합에 포함된 모든 사용자들에 대한 마이크로 필터는 다음 수학식 6과 같다.
[149] 【수학식 6】 … 4 φψ
Figure imgf000029_0001
[151] 모든 셀의 마이크로 필터 결과 저장부는 수학식 3의 수신 신호를 수학식 5의 마이크로 필터를 통과시켜, 출력된 결과를 저장할 수 있다. /번째 샐의 기지국에서 마이크로 프로세싱된 신호 ζ1 는 다음 수학식 7과 같다.
[152] 【수학식 7】
Figure imgf000029_0002
[154] 도 15는 본 발명의 일례에 따른 신호 정보 교환 과정을 보여주는 도면이다.
[155] 도 15을 참조하면， 각 셀의 기지국의 신호 정보 교환기는 마이크로 필터 결과 저장부에 저장된 ζ1를 다른 셀 A, Β, ··· 등에 전달할 수 있다. 예를 들어， I 번째 셀의 기지국은 자신의 협력 검출 사용자 집합 에 포함된 사용자들의 신호를 검출하기 위하여 협력 프로세싱 셀 집합 ^에 포함된 셀의 기지국들로부터 마이크로 필터링 결과 정보를 획득할 수 있다.
Figure imgf000029_0003
를 ^의 j 번째 원소라고 하면, /번째 셀의 기지국에서 전달받은 신호는 다음과 같다.
Figure imgf000029_0004
[156] [157] 도 16은 본 발명의 일례에 따른 매크로 필터링을 보여주는 도면이다.
[158] 도 16에 도시된 바와 같이， 앞서 구한 마이크로 필터링 결과를 통해서, 매크로 필터를 설계할 수 있다. /번째 셀의 기지국의 마이크로 필터 결과 저장부는 다음 수학식 8과 같은 정보를 가질 수 있다.
Figure imgf000030_0001
[161] 여기서 vec( 는 백터들을 열 (column) 백터로 연결시켜준다. 표현상 편의를 c J)=j>
위하여
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가정한다. 마이크로 필터 결과 저장부의 정보 다음 수학식 9와 같이 나타난다.
[162] 【수학식 9】
； ( \ 2 C
X = vec z .z z
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[164] 여기서 , C와 Hj는 다음과 같다.
Figure imgf000030_0004
수 있다. 일 실시 예로 MRC를 이용하여 필터를 설계한다면， I번째 셀의 기지국에서 k ΐί
번째 사용자를 위한 매크로 필터 는 다음 수학식 10과 같다.
[167] 【수학식 10】
[168]
Figure imgf000030_0005
[169] 상기 실시예만으로 제한하지 않으며 일반적으로 매크로 필터는 다음 수학식
11 과 같이 구할 수 있다.
[170] 【수학식 11】
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[172] 여기서 f(*) 는 C 차원 공간에서 정의된 임의의 함수이다. /번째 기지국은 협력 검출 사용자 집합에 포함된 모든 사용자들에 대한 매크로 필터를 생성하여야 한다.
Figure imgf000031_0002
/번째 기지국의 협력 검출 사용자 집합의 j 번째 원소라고 하면， 협력 프로세싱 사용자 집합에 포함된 모든 사용자들에 대한 마이크로 필터는 다음 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
[173] 【수학식 12】
Figure imgf000031_0003
[175] 모든 셀의 매크로 필터 결과 저장부는 상기 수학식 8의 수신 신호를 수학식 12의 매크로 필터를 통과시킨 다음, 그 결과를 저장할 수 있다. / 번째 셀의 기지국에서 매크로 프로세싱된 신호는 다음 수학식 13과 같다.
[176] 【수학식 13】
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[178] 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 경우의 성능 그래프를 보여주는 도면이다.
[179] 성능 비교를 위한 시물레이션 환경은 2 셀이 존재하고, 셀 당 하나의 단말만이 존재하는 환경을 설정할 수 있다. 단말의 위치 분포는 셀 안에서 균등 (uniform)하며， 성능 메트릭 (metric)은 아웃티지 확률 (outage probability)을 10% 이내로 만족시키면서 전송할 수 있는 최대 전송 속도인 아웃티지 용량 (outage capacity)이다. 비교할 대상은 다음과 같다.
[180] 1) 채널 정보를 코스트없이 완벽하게 알고 있을 경우， 모든 기지국이 협력하여 ZF(zen)-forcing)를 수행하는 방법 (optimal case)
[181] 2) 채널 정보를 주어진 참조 신호를 이용하여 획득하고, 모든 기지국이 협력하여 ZF를 수행하는 방법 (Massive MIM0 + CoMP) [182] 3) 채널 정보를 주어진 참조 신호를 이용하여 획득하고， 제안한 마이크로 / 매크로 프로세싱을 수행하는 방법 (Proposed)
[183] 시뮬레이션에서 두 셀에서 채널 정보를 얻기 위한 참조 신호가 동일하다고 가정하였다. 도 17을 참조하면， 비교 대상 2 (Massive MIM0 + CoMP)는 동일한 참조 신호를 이용하므로， 파일럿 오염 (pilot contamination) 현상으로 인하여 아옷티지 용량이 안테나에 따라서 증가하다가, 100개 정도의 안테나에서 증가가 멈추게 된다. 그러나 제안한 방식 (Proposed)에서는 동일한 참조 신호를 사용하였음에도 불구하고， 안테나가 증가함에 따라 아웃티지 용량이 증가하는 것을 볼 수 있다. 제안한 방식 (Proposed)은 기존의 방식 대비 30개 이상의 안테나를 사용할 경우, 성능 이득올 얻을 수 있으며， 안테나의 수가 100개일 때에는 18% 정도의 이득, 200개일 때는 25%정도의 이득을 얻올 수 있음을 볼 수 있다.
[184] 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기 및 기지국의 각 기능 블록을 보여주는 도면이다.
[185] 도 18(a)는 단말 장치를 제어하는 프로세서 및 메모리의 기능 블록도를 나타낸다. 도 18(a)를 참조하면, 단말기의 프로세서는 단말 접속 관리부， 위치 정보 측정부， 평균 신호 파워 측정부, 평균 신호 파워 및 위치 정보 송신부 및 데이터 송수신부로 구성될 수 있다. 단말 접속 관리부는 단말이 인접한 기지국으로 단말 접속을 요청하는 기능을 수행할 수 있다. 위치 정보 측정보는 단말 및 기지국 간의 상대적 위치를 측정할 수 있다. 평균 신호 파워 측정부는 단말기가 인접 셀 기지국 (자기 셀 포함)으로부터 평균 신호 파워를 누적하여 측정할 수 있다. 평균 신호 파워 및 위치 정보 송신부는 측정된 평균 신호파워 정보 및 위치 정보를 주기적 또는 비주기적으로 기지국으로 피드백할 수 있다. 기지국은 단말로부터 피드백 받은 위치정보를 이용하며 사용자 집합을 구성하는데 사용할 수 있으며, 평균 신호 파워를 이용하여 매크로 프로세싱에 사용할 수 있다. 데이터 송수신부는 단말이 보내는 데이터 정보를 협력 셀의 기지국들로 전송하거나， 협력 샐의 기지국들로부터 데이터 정보를 수신할 수 있다.
[186] 도 18(a)를 참조하면， 단말기의 메모리는 평균 신호 파워 저장부 및 위치 정보 저장부로 구성될 수 있다. 평균 신호 파워 저장부는 평균 신호 파워 측정부에서 측정한 인접한 셀들의 기지국으로부터 오는 신호 파워를 저장할 수 있으며, 위치 정보 저장부는 위치 정보 측정부에서 측정된 위치 정보를 저장할 수 있다. [187] 도 18(b)를 참조하면， 기지국의 프로세서는 평균 신호 파워 측정부, 위치 정보 측정부， 집합 결정부， 집합 정보 교환부, 마이크로 필터 결정부， 신호 정보 교환부， 매크로 필터 결정부, 데이터 송수신부로 구성될 수 있다. 평균 신호 파워 측정부는 기지국이 인접하는 셀의 사용자 (자기 셀 사용자 포함)로부터 평균 신호 파워를 누적하여 측정할 수 있다. 측정된 평균 신호 파워는 매크로 프로세싱에 사용할 수 있다. 위치 정보 측정부는 단말의 위치를 측정할 수 있다. 측정된 위치 정보는 집합 결정부에서 사용자 집합을 결정하는데 사용할 수 있다. 집합 결정부는 협력 검출 사용자 집합， 협력 프로세싱 사용자 집합, 협력 프로세싱 셀 집합을 구성 (또는 갱신)할 수 있다. 집합 정보 교환부는 협력에 참가하는 샐의 기지국 간의 협력 검출 사용자 집합 정보， 협력 프로세성 사용자 집합 정보 및 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 교환 (또는 공유)할 수 있다. 마이크로 필터 결정부는 각 기지국에서 협력 프로세싱 사용자 집합의 사용자들의 신호를 수신하기 위하여 소규모 페이딩 정보를 이용하여 마이크로 필터를 생성할 수 있다. 신호 정보 교환부는 협력에 참가하는 셀의 기지국 간의 마이크로 프로세싱된 신호를 교환할 수 있으며， 이때 백홀 (backhaul) 시스템 또는 중앙 프로세서를 통하여 교환할 수 있다. 매크로 필터 결정부는 대규모 페이딩 정보를 이용하여 매크로 필터를 생성하여 협력에 참가하는 셀의 기지국으로부터 획득한 마이크로 프로세싱된 신호를 프로세싱할 수 있다. 데이터 송수신부는 매크로 프로세싱된 신호를 통하여 협력 검출 사용자 집합에 포함된 사용자들의 신호를 검출할 수 있다.
[188] 도 18(b)를 참조하면, 기지국의 메모리는 평균 신호 파워 저장부， 위치 정보 저장부， 집합 저장부， 마이크로 필터 결과 저장부, 매크로 필터 결과 저장부로 구성될 수 있다. 평균 신호 파워 저장부는 단말 및 기지국 간의 평균 신호 파워 정보를 저장한다. 기지국에서 측정된 평균 신호 파워를 누적하여 저장할 수 있고, 단말에서 측정되어 기지국으로 피드백된 위치 정보를 저장할 수도 있다. 집합 저장부는 기지국의 집합 결정부에서 결정된 협력 검출 사용자 집합, 협력 프로세싱 사용자 집합 및 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 저장할 수 있다. 마이크로 필터 결과 저장부는 각 기지국에서 마이크로 필터 결정부에서 결정한 결과를 저장할 수 있으며, 신호 정보 교환부에서 교환된 다른 셀의 기지국에서 결정한 결과를 저장할 수도 있다. 매크로 필터 결과 저장부는 매크로 필터 결정부에서 결정된 매크로 필터로 프로세싱된 결과를 저장할 수 있다. [189] 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 집합 결정부 및 집합 저장부를 보여주는 도면이다.
[190] 도 19(a)에 도시된 바와 같이， 집합 결정부는 협력 검출 사용자 집합 결정부， 협력 프로세싱 사용자 집합 결정부 및 협력 프로세싱 샐 집합 결정부로 구성될 수 있다. 협력 검출 사용자 집합 결정부는 협력에 참가하는 모든 사용자들을 중복없이 (특정 단말은 하나의 협력 검출 사용자 집합에 포함된다) 집합으로 구분할 수 있다. 협력에 참가하는 단말들은 소속된 기지국에 따라서 구분되어 협력 검출 사용자 집합을 결정할 수 있다. 또한 협력에 참가하는 단말들은 단말의 위치 정보를 이용하여 인접한 단말들끼리 그룹핑하여 협력 검출 사용자 집합을 결정할 수도 있다. 협력에 참가하는 단말들은 대규모 페이딩 정보를 이용하여 유사한 대규모 페이딩 정보를 가지는 사용자들을 그룹핑하여 협력 검출 사용자 집합을 결정할 수 있다. 협력 프로세싱 사용자 집합 결정부는 협력에 참가하는 모든 사용자들을 중첩하여 구분할 수 있다. 협력 프로세성 사용자 집합은 협력 검출 사용자 집합과 동일할 수 있다. 특정 협력 검출 사용자 집합의 협력 프로세싱 사용자 집합은 그 협력 검출 사용자 집합을 포함하고, 인접한 복수의 협력 검출 사용자 집합들의 합집합으로 구성될 수 있다. 협력 프로세싱 셀 집합은 주어진 협력 검출 사용자 집합에 포함된 모든 단말들이 속한 기지국들이 포함될 수 있다. 협력 프로세싱 사용자 집합에 포함된 모든 단말이 속한 기지국들이 포함될 수 있다. 또는 모든 셀의 기지국들이 포함될 수도 있다.
[191] 도 19(b)에 도시된 바와 같이, 집합 저장부는 협력 검출 사용자 집합 저장부, 협력 프로세싱 사용자 집합 저장부 및 협력 프로세싱 셀 집합 저장부로 구성될 수 있다. 협력 검출 사용자 집합 저장부는 협력 검출 사용자 집합 결정부에 결정된 협력 검출 사용자 집합 정보를 저장할 수 있다. 협력 프로세싱 사용자 집합 저장부는 협력 프로세싱 사용자 집합 결정부에서 결정된 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 저장할 수 있다. 협력 프로세싱 셀 집합 저장부는 협력 프로세싱 샐 집합 결정부에서 결정된 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 저장할 수 있다.
【산업상 이용가능성】
[192] 상술한 설명에서는 본 발명을 다중 셀 협력 통신 시스템에 적용되는 형태를 중심으로 설명하였으나 본 발명은 다양한 이동통신 사스템에 동일 또는 균등한 원리로 이용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
무선 통신 시스템에서 기지국이 신호를 수신하는 방법에 있어서，
저 U기지국에서 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말을 탐색하여 협력 검출 사용자 집합 정보를 생성하는 단계;
상기 제 1 기지국이 제 2 기지국으로부터 상기 제 2 기지국이 검출한 상기 제 2 기지국의 협력 검출 사용자 집합 정보를 획득하는 단계로서， 상기 제 2 기지국은 상기 제 1 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국인 단계;
상기 제 1 기지국이 검출한 상기 협력 검출 사용자 집합 및 획득한 상기 협력 검출 사용자 집합에 기초하여， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 갱신하는 단계;
상기 제 1 기지국이 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 기초하여 , 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합을 갱신하는 단계; 및
상기 제 1 기지국이 상기 갱신한 협력 프로세싱 사용자 집합 정보 및 상기 갱신한 협력 프로세싱 샐 집합 정보에 기초하여， 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말과 신호를 수신하는 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 갱신하는 단계는， 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 포함된 제 3 기지국 정보를 획득하여 수행하고， 상기 제 3 기지국은 상기 제 2 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국인, 신호 수신 방법 .
【청구항 2】
제 1항에 있어서,
상기 제 1 기지국이 샐 내 단말과 신호를 송수신하는 단계는，
상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 간섭 신호를 제거하는 제 1 필터링 단계; 및 상기 제 1 기지국의 셀 내에 위치하지 않은 단말의 간섭 신호를 제거하는 제 2 필터링 단계를 포함하는， 신호 수신 방법.
【청구항 3】
제 2항에 있어서，
상기 제 1 필터링 및 상기 계 2 필터링에 사용되는 필터는， MRC (Maximum
Ratio Combining) 필터인, 신호 수신 방법.
【청구항 4】
제 1항에 있어서，
상기 협력 검출 사용자 집합 정보는， 상기 제 1 기지국의 샐 내 단말의 위치 정보를 포함하는， 신호 수신 방법.
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
상기 협력 검출 사용자 집합 정보는, 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 평균 신호 파워 정보를 포함하는, 신호 수신 방법 .
【청구항 6]
제 1항에 있어서,
상기 제 1 기지국 내에는 복수의 단말이 존재하는， 신호 수신 방법.
【청구항 7]
제 1항에 있어서,
상기 제 1 기지국은， 상기 제 2 기지국 및 상기 제 3 기지국과 백홀 (backhaul) 서버를 통해 정보를 공유하는, 신호 수신 방법.
【청구항 8]
제 1 항에 있어서,
상기 계 1 기지국은, 상기 협력 검출 사용자 집합의 협력 검출 사용자 별로 독립적으로 검출하는， 신호 수신 방법.
【청구항 9】
제 1 항에 있어서,
상기 기지국 및 사용자들은 고유의 식별자 (ID)를 포함하는, 신호 수신 방법.
【청구항 10】
제 9항에 있어서,
상기 제 1 기지국에서 검출한 상기 기지국 및 사용자들의 식별자는, 상기 제 1 기지국에 리스트의 형태로 저장되는, 신호 수신 방법.
【청구항 11】
계 1 항에 있어서,
상기 제 1 기지국은 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말의 신호 송신에 대하여 수신 응답 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는， 신호 수신 방법.
【청구항 12】 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기지국의 셀은, 하나 이상의 서브 샐로 구성되며， 상기 협력 검출 사용자 집합 정보는 상기 서브 샐 별로 구성되는 정보인， 신호 수신 방법.
【청구항 13】
무선 통신 시스템에서 단말이 기지국과 신호를 송수신하는 방법에 있어서， 상기 단말이, 상기 단말의 서빙 기지국의 셀 내 단말올 탐색하는 단계;
상기 단말이, 상기 탐색된 단말의 상대적인 위치를 판단하는 단계;
상기 단말이, 상기 판단한 단말의 위치 정보에 기초하여, 협력 검출 사용자 집합을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 협력 검출 사용자 집합 정보를 상기 서빙 기지국으로 전송하는 단계;
를 포함하는， 신호 송수신 방법 .
【청구항 14】
무선 통신 시스템에서 단말과'신호를 송수신하는 기지국에 있어서 , 송수신기 ; 및
프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는,
제 1 기지국에서 상기 제 1 기지국의 셀 내 단말을 탐색하여 협력 검출 사용자 집합 정보를 생성하고, 상기 제 1 기지국이 제 2 기지국으로부터 상기 제 2 기지국이 검출한 상기 제 2 기지국의 협력 검출 사용자 집합 정보를 획득하고, 상기 제 1 기지국이 검출한 상기 협력 검출 사용자 집합 및 획득한 상기 협력 검출 사용자 집합에 기초하여， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 사용자 집합 정보를 갱신하고, 상기 제 1 기지국이 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 기초하여 , 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합을 갱신하고， 상기 제 1 기지국이 상기 갱신한 협력 프로세싱 사용자 집합 정보 및 상기 갱신한 협력 프로세싱 셀 집합 정보에 기초하여， 상기 계 1 기지국의 셀 내 단말과 신호를 수신하며， 상기 제 1 기지국의 협력 프로세싱 셀 집합 정보를 갱신하는 것은, 상기 협력 프로세싱 사용자 집합 정보에 포함된 제 3 기지국 정보를 획득하여 수행되도톡 구성되며，
상기 제 2 기지국은 상기 제 1 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국이고， 상기 제 3 기지국은 상기 제 2 기지국에 인접한 하나 이상의 협력 기지국인， 기지국.
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