WO2016072534A1 - 신호 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2016072534A1
WO2016072534A1 PCT/KR2014/010523 KR2014010523W WO2016072534A1 WO 2016072534 A1 WO2016072534 A1 WO 2016072534A1 KR 2014010523 W KR2014010523 W KR 2014010523W WO 2016072534 A1 WO2016072534 A1 WO 2016072534A1
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gain
array
antenna
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변일무
조희정
고현수
최혜영
박경민
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엘지전자 주식회사
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    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0473—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being transmission power

Definitions

  • the present invention relates to a signal transmission method and field, and more particularly, to a method and apparatus for setting RNTP for intercell interference control through beamwidth adjustment.
  • the LTE system is spreading more quickly after the need to support high-quality services for high-quality services as well as voice services while ensuring the activity of terminal users.
  • the LTE system provides low transmission delay, high data rate, system capacity and coverage improvement.
  • the transceiver is equipped with a plurality of antennas to obtain additional spatial area for resource utilization to obtain diversity gain or transmit data in parallel through each antenna.
  • the so-called multi-antenna transmission and reception technology for increasing the capacity has been actively developed recently with great attention.
  • beamforming and precoding may be used as a method for increasing the signal-to-noise ratio (SNR), and the beamforming and precoding are feedback in a closed-loop system in which feedback information is available at a transmitter. The information is used to maximize the signal-to-noise ratio.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • An embodiment of the present invention proposes a method of setting a relative narrowband transmit power (RNTP) value to perform intercell interference control in a communication system to which flexible beamforming is applied.
  • RNTP relative narrowband transmit power
  • One embodiment of the present invention proposes a method for setting the RNTP value in consideration of the case that the antenna is arranged in 2D.
  • An embodiment of the present invention proposes a method of setting an RNTP value in consideration of a beam directing point when antennas of a beam are arranged in 2D.
  • Another embodiment of the present invention proposes a method for setting an RNTP value in consideration of an array factor or a beam width.
  • Another embodiment of the present invention proposes a method for setting an RNTP value in consideration of antenna gain.
  • Another embodiment of the present invention proposes a method for setting an RNTP value in consideration of antenna gain and transmit power.
  • the signal transmission method determines a directing point of a beam to be transmitted, and based on the directing point of the beam, RNTP (Relative Narrowband Transmit Power) information indicating whether to transmit a transmission power over a predetermined threshold to a predetermined resource block Determine, transmit the RNTP information to an adjacent cell, and transmit the generated beam to the resource block according to the RNTP information.
  • RNTP Relative Narrowband Transmit Power
  • the method may further include calculating an array factor including information about a direction of the beam and a change in a maximum antenna gain in a cell boundary direction according to the direction of the beam, and determining the RNTP information.
  • the array factor may be determined by comparing the array factor with a preset array factor.
  • the method may further include calculating an array gain for the beam, and determining the RNTP information may be determined by comparing the array gain with a preset array gain.
  • the calculating of the array gain may include performing a multiplication of a single antenna gain for transmitting a beam and an array factor including information on a change in the maximum antenna gain in a cell boundary direction according to the beam width and the direction of the beam. can do.
  • Calculating gain energy derived by multiplying the array gain for the beam by the maximum energy for the resource block, and determining the RNTP information may determine the gain energy and a predetermined gain energy. have.
  • a weight may be given to the array gain.
  • a method of setting a relative narrowband transmit power (RNTP) value for performing inter-cell interference control in a communication system to which flexible beamforming is applied is provided.
  • a method of setting the RNTP value in consideration of the beam width and the beam directing point is provided.
  • 1 is a diagram for explaining inter-cell interference coordination in LTE.
  • FIG. 2 illustrates a radiation pattern of a half-wave dipole antenna.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a radiation pattern of a circular aperture antenna such as a satellite reception antenna.
  • FIG. 4 shows a radiation pattern for a linear array antenna.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of obtaining a radiation pattern of a linear array.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an antenna array arranged in two dimensions.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a change in beam gain according to a change in a beam's directing point when performing vertical beamforming.
  • FIG. 8 is a view showing that the coverage of the cell is changed due to the change in the interval of the base station.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a parameter for a vertical direction of a beam in 2D beamforming.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a parameter for a horizontal direction of a beam during two-dimensional beamforming.
  • FIG. 11 is a view for explaining a signal transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the present specification describes a communication network, and the work performed in the communication network is performed in the process of controlling the network and transmitting data in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to the network. Work can be done in a system (for example, a base station) that manages the communication network, or a terminal linked to
  • 1 is a diagram for explaining inter-cell interference coordination in an LTE system.
  • each cell may be divided into an inner side and an outer side.
  • a frequency reuse factor of 1 is used in an inner cell where the user experiences a low level of interference and low power is also required for communication with the serving cell.
  • the system capacity avoids the strong interference that may occur to neighboring cells when they transmit nothing or to which neighboring cells are scheduled in the first cell. For this reason, it may be optimized when transmitting low power to users existing inside of adjacent cells.
  • each cell A, B, C can be divided into inner and outer regions, and frequency resources for each cell boundary are allocated to the cells so as not to overlap each other in adjacent cells.
  • the corresponding frequency resource is not allocated to the cells B and C, and when the specific frequency resource is allocated to the outer region of the cell B, the corresponding frequency is assigned to the cell A and C. The resource is not allocated.
  • the corresponding frequency resource is not allocated to the cell A and the cell B.
  • inter-cell interference coordination In LTE, inter-cell interference coordination (ICIC) is assumed to be managed in the frequency domain rather than the time domain, and signaling between base stations is designed to support this. This is because time domain coordination may interfere with an operation for the HARQ process, such as an uplink in which a synchronous HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) is used.
  • a synchronous HARQ Hybrid Automatic Repeat reQuest
  • bitmaps represented by relative narrowband transmit power (RNTP) indicators may be exchanged between base stations via the X2 interface.
  • Each bit of the RNTP indicator corresponding to one resource block in the frequency domain is used to inform neighboring base stations whether the cell will maintain the transmit power for the resource block below a certain upper limit. do. This upper limit and the validity period of the indicator may be set.
  • the RNTP indicator may indicate maintaining transmission power to a specific resource block, that is, to transmit a signal. If the RNTP indicator is 0, no signal is transmitted to the corresponding resource block, that is, beamforming. It may indicate that you do not perform.
  • a typical operation may be to avoid scheduling for cell edge users for resource blocks with high transmit power.
  • the transmit power per antenna port may be normalized by the maximum output power of the base station or cell. This is because a cell having a small maximum output power due to a small size may be subjected to greater interference than a cell having a large maximum output power corresponding to a large cell.
  • the determination based on the RNTP indicator may be performed as in Equation 1.
  • Equation 1 UE-specific physical dowmlink shared channel for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols that do not include a reference signal (RS) in a physical resource block for antenna port p for a specific time period in the future ) Represents the maximum intended energy per resource element (EPRE) of the REs, Represents the number of physical resource blocks. From 0 It can have a value up to -1. Is It can have a value belonging to. ( ).
  • RS reference signal
  • EPRE maximum intended energy per resource element
  • Equation 1 May be expressed as in Equation 2.
  • Equation (2) Represents the subcarrier spacing, Indicates downlink bandwidth configuration, Denotes a resource block size in the frequency domain, expressed as a number of subcarriers.
  • the RNTP indicator represents the energy of the normalized RE ) Is preset Is less than or equal to 0, and the energy of the normalized RE ( If there is no provision for an upper limit of), it becomes 1. In other words, this If greater than RNTP indicator can be 1.
  • the transmit antenna generates strong electromagnetic waves in a certain direction compared to other directions. Displaying the field strength with respect to the direction is called the radiation pattern of the antenna.
  • the radiation pattern always has the same form in reception and transmission.
  • Electromagnetic waves measured at points far from the antenna correspond to the sum of the radiation emitted from all parts of the antenna. Small portions of each antenna emit waves of different widths and phases, and these radiation waves travel different distances to the point where the receiver is located. These radiation waves may increase gain in some directions and decrease gain in some directions.
  • Half-wave dipoles are simple antennas that consist of half-wavelength antennas with wires connected to the center cutout for cable connections. 2 illustrates a radiation pattern of a half-wave dipole antenna.
  • Directional antennas are designed to have gain in one direction and loss in the other. Antennas are directional as their size increases. Waves radiated from the antenna travel distantly with directionality and can be controlled more easily given a directional radiation pattern, whether constructive or unconstructed.
  • a satellite receiving antenna is considered to be a circular surface on which all parts radiate the same electromagnetic waves.
  • 3 is a diagram illustrating a radiation pattern of a circular aperture antenna such as a satellite reception antenna.
  • a narrow beam with high gain is located at the center of the radiation pattern.
  • the width of the center beam becomes narrower.
  • Small beams called side lobes appear on both sides of the center beam.
  • the direction of the signal with zero signal strength may be expressed as "nulls".
  • the simple directional antenna consists of a linear array of small radiating antenna elements, and the same signal with the same amplitude and phase from one transmitting end is provided to each antenna element. As the overall width of the array increases, the center beam narrows, and as the number of antenna elements increases, the side lobes decrease.
  • 4 shows a radiation pattern for a linear array antenna. 4 shows radiation patterns for four small antenna elements spaced apart by 1 ⁇ / 2.
  • the above-described radiation pattern of the linear array may be represented by the product of the radiation pattern of a single antenna and the array factor (AF) indicating the influence of constructive and destructive interference of each antenna signal. That is, the array factor represents the change in the primary antenna gain according to the beam width.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of obtaining a radiation pattern of a linear array. As shown in FIG. 5. Radiation pattern of a single antenna ( ) By multiplying the array factor to obtain the antenna gain according to the radiation angle.
  • the array factor may vary depending on the number of antennas constituting the antenna array, the distance between the antennas, and the weight multiplied by each antenna. Such an array factor may be expressed as Equation 3 below.
  • Equation 3 Is the number of antennas, Is the weight of each antenna, d is the distance between antennas, Is the wave number, Is the angle from the orientation point of the antenna array, Denotes a phase offset.
  • the direction of the beam directed by the antenna array ( If) is 0 and the antennas are arranged at equal intervals, the array factor values are drawn symmetrically with respect to the direction in which they are directed.
  • the antenna gain of the beam's directing point is It can be expressed as.
  • the beam gain at the position rotated by y degrees relative to the beam's direction point is Can be expressed as
  • a vision region of the AF may shift according to ⁇ applied to the AF, and the antenna gain is finally obtained by multiplying the window by the corresponding antenna radiation pattern. .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an antenna array arranged in two dimensions.
  • the antennas may be arranged at regular intervals in the horizontal direction and the vertical direction, ⁇ represents an azimuth angle, and ⁇ represents a vertical angle or a vertical angle.
  • dx and dy represent the horizontal and vertical spacing between the antenna elements.
  • the AP is represented by Equation 4 below.
  • AFH and AFV may be represented by equations (5) and (6).
  • the partial frequency reuse technique described above is a technique for mitigating interference between cells by varying the amount of transmission power according to a resource. According to this technique, since the maximum power is limited in the case of resources allocated to the inner cell, a signal cannot be transmitted to the terminal of the inner cell at the maximum power of an RF amplifier.
  • the present invention proposes a method for mitigating inter-cell interference while minimizing performance degradation of inner cell terminals.
  • a flexible beamforming technique in consideration of the position and speed of the mobile terminal may be used.
  • even a terminal moving at the same speed may transmit a wide beam to a cell internal resource for a terminal located inside the cell.
  • the present invention proposes an inter-cell interference cancellation method applicable to a 2D antenna array by extending the 1D antenna array, and proposes an inter-base station signaling method for the method.
  • the present invention proposes an inter-cell interference cancellation technique in the case of performing flexible beamforming by configuring a large MIMO in a 2D array.
  • the beamforming in the vertical plane as well as the beamforming in the existing horizontal plane is performed. Therefore, the beam gain of the horizontal beamforming and the vertical beamforming is calculated to calculate the interference signal size at the cell boundary region. You have to predict.
  • the beam size affecting the cell boundary region varies according to the beam direction, the height of the base station, and the cell coverage.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a change in beam gain according to a change in a beam's directing point when performing vertical beamforming.
  • the directing point of the beam A is directed inside the cell rather than the cell boundary, and the directing point of the beam B is toward the boundary with the neighboring cell. It can be assumed that the beam gains of beam A and beam B are the same. As such, even if the beam gains are the same, the amount of interference affecting the cell boundary region varies depending on the angle of the point to which the beam is directed. Therefore, intercell interference cancellation should be performed in consideration of the vertical direction of the beam.
  • FIG. 8 is a view showing that the coverage of the cell is changed due to the change in the interval of the base station. Specifically, FIG. 8 illustrates a case where the coverage of the cell is reduced due to a change in the interval between base stations.
  • the base station B of FIG. 8 has a smaller distance from the base station A than the base station B of FIG. 7, and thus, the distance between the cell boundary and the base station B is also narrower than in the case of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a parameter for a vertical direction of a beam in 2D beamforming.
  • the physical antenna directing point and cell boundary directing point due to the beam directing point and the tilt of the antenna may act as a variable of the vertical direction parameter of the beam forming.
  • the physical antenna orientation point means the direction in which the antenna is actually physically tilted.
  • antenna gain in the cell boundary direction can be considered by considering the cell boundary directing point as a variable of the vertical direction parameter.
  • h represents the height where the antenna is installed
  • d represents the distance between the antenna and the cell boundary.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a parameter for a horizontal direction of a beam during two-dimensional beamforming.
  • FIG. 10 illustrates a beam when FIG. 9 is viewed from above. Denotes the angle between the physical antenna directing point and the horizontal radial direction of the beam.
  • AF array factor
  • the AF of the cell boundary region is Is greater than or equal to 0 ⁇ 0) Represented by Is less than zero ( ⁇ 0) It can be expressed as. if, If it is defined as in Equation 7, AF can be expressed simply as in Equation 8.
  • Is 0 or more means that the beam is directed to the ground more than the direction of the antenna.
  • the smaller than 0 may mean that the beam's directing point is more towards the ground than the actual antenna's directing point.
  • the base station performing the beamforming indicates an angle difference between the beam direction point and the cell boundary region direction. You can assume that you know.
  • the RNTP signal should be newly generated when the distance from the adjacent base stations is changed.
  • base station A sends RNTP to base station B and base station C. Different when calculating Should be used.
  • the RNTP signal transmitted by base station 0 to base station l (1 ⁇ l ⁇ L) ( ) May be implemented in the following embodiments.
  • restriction information of the RNTP may be determined by using an antenna gain in a direction toward a cell boundary.
  • the inter-cell interference control is not performed using the RNTP. May be determined to take into account the inter site distance of the network, the antenna configuration, the traffic load distribution, and the like.
  • the RNTP value is Specific Is less than or equal to 0, Specific Greater than 1
  • the antenna gain can be obtained by multiplying the AF and the radiation pattern of a single antenna.
  • the RNTP is determined using the value of the AF multiplied by the radiation pattern of a single antenna in order to generate the antenna gain more accurately.
  • Equation 11 is expressed.
  • I a UE-specific physical dowmlink shared channel (PDSCH) RE that can be scheduled for a future time interval. Means the maximum value.
  • PDSCH physical dowmlink shared channel
  • Is It can be expressed as. end That may mean that the inter-cell interference control is not performed using the RNTP.
  • the power of the wide beam may be amplified and transmitted.
  • the RNTP value can be determined using both the antenna gain and the EPRE. That is, according to an example of the present invention, the limit information of the RNTP may be determined using a maximum value obtained by multiplying an antenna array radiation pattern, a single antenna gain, and an EPRE.
  • Equation 11 In the case of obtaining RNTP by multiplying the EPRE of the UE, even if the antenna gain is the same, the amount of interference on the neighboring cell may be greater if the signal is transmitted using more energy.
  • the equation of RNTP is determined by multiplying the antenna gain by EPRE.
  • I a UE-specific physical dowmlink shared channel (PDSCH) RE that can be scheduled for a future time interval. Means the maximum value.
  • PDSCH physical dowmlink shared channel
  • Is It can be expressed as. end That may mean that the inter-cell interference control is not performed using the RNTP.
  • FIG. 11 is a view for explaining a signal transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • a signal transmission apparatus capable of transmitting a signal to a terminal, such as a base station, determines a directing point of a beam to be transmitted (S1110).
  • the beam directing point may be expressed by Equation 10 in consideration of the physical antenna directing point which is the degree of inclination of the actual antenna and the directing point for the cell boundary.
  • the base station may determine the RNTP based on the array factor at the beam's directing point (S1120).
  • the RNTP information represented by the RNTP indicator or the RNTP value indicates whether the cell maintains a transmission power for a specific resource block below a specific upper limit and may indicate whether a base station transmits a signal at a cell boundary. .
  • the base station may calculate the array factor as shown in Equation 11 in consideration of the beam direction point, and may determine the RNTP information using the calculated array factor.
  • the base station may compare the calculated array factor with a preset array factor to determine the RNTP as either 0 or 1.
  • the base station can determine the RNTP information using the array gain for the beam.
  • the array gain may be derived by multiplying the single antenna gain and the array factor that transmits the beam, and the base station may compare the array gain and the preset array gain to determine the RNTP as either 0 or 1.
  • the base station may calculate the gain energy derived from the product of the array gain for the beam and the maximum energy for the resource block, and may determine the RNTP using the calculated gain energy.
  • the base station may determine the RNTP to either 0 or 1 by comparing the gain energy with a preset gain energy.
  • the base station may additionally weight the beam width when calculating the AG to more accurately measure the amount of neighboring cell interference of the emitted signal.
  • the base station transmits the determined RNTP to an adjacent cell (S1130).
  • RNTP may indicate maintaining transmission power in a specific resource block, that is, transmitting a signal, and thus, an adjacent cell that receives it may not allocate a signal to the specific resource block.
  • the RNTP if the RNTP is 0, it means that no signal is transmitted to the corresponding resource block, and thus the adjacent cell receiving the RNTP can allocate the signal to the specific resource block.
  • the base station generates a beam based on the determined RNTP, and may transmit it when the beam is generated (S1140).
  • the base station determines whether to form the beam according to the RNTP, and informs the adjacent cells to increase the utilization of the partial frequency reuse scheme and to mitigate inter-cell interference.
  • the RNTP for determining the beamforming may be determined in consideration of the beam width and the beam directing point to secure the mobility of the UE existing inside the cell, and an array factor and / or antenna gain may be used as a factor for determining the RNTP. Can be.
  • FIG. 12 is a block diagram of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the base station 800 includes a processor 810, a memory 820, and an RF unit 830.
  • Processor 810 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 810.
  • the memory 820 is connected to the processor 810 and stores various information for driving the processor 810.
  • the RF unit 830 is connected to the processor 810 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the terminal 900 includes a processor 910, a memory 920, and an RF unit 930.
  • Processor 910 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol may be implemented by the processor 910.
  • the memory 920 is connected to the processor 910 and stores various information for driving the processor 910.
  • the RF unit 930 is connected to the processor 910 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the processor may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • the memory may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium and / or other storage device.
  • the RF unit may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor by various well known means.
  • the present invention proposes a method of setting a relative narrowband transmit power (RNTP) value to perform inter-cell interference control in a communication system to which flexible beamforming is applied.
  • RNTP relative narrowband transmit power

Abstract

본 발명에 따른 신호 전송 방법은 전송할 빔의 빔폭을 결정하고, 기설정된 자원 블록에 기설정된 임계값 이상의 전송 전력을 전송하는지 여부를 나타내는 RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) 정보를 상기 빔폭에 기초하여 결정하고, 상기 RNTP 정보를 인접한 셀로 전송하고, 생성된 빔을 상기 RNTP 정보에 따라 상기 자원 블록에 전송한다. 이를 통하여 통신 시스템에서 셀 간 간섭 제어를 수행하기 위해 RNTP(relative narrowband transmit power) 값을 설정하는 방법이 제공된다.

Description

신호 전송 방법 및 장치
본 발명은 신호 전송 방법 및 장에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빔폭 조정을 통하여 셀 간 간섭 제어를 위한 RNTP를 설정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 차세대 무선 통신 시스템인 LTE(Long Term Evolution) 시스템의 상용화가 본격적으로 지원되고 있는 상황이다. 이러한 LTE 시스템은 단말 사용자의 활동성을 보장하면서 음성 서비스뿐만 아니라 사용자의 요구에 대한 대용량 서비스를 고품질로 지원하고자 하는 필요성이 인식된 후, 보다 빨리 확산되고 있는 추세이다. 상기 LTE 시스템은 낮은 전송 지연, 높은 전송율, 시스템 용량과 커버리지 개선을 제공한다.
이러한 고품질 서비스의 출현등으로 인해 무선통신 서비스에 대한 요구가 급속히 증대되고 있다. 이에 능동적으로 대처하기 위해서는 무엇보다도 통신 시스템의 용량이 증대되어야 하는데, 무선통신 환경에서 통신 용량을 늘리기 위한 방안으로는 가용 주파수 대역을 새롭게 찾아내는 방법과, 한정된 자원에 대한 효율성을 높이는 방법을 생각해 볼 수 있다.
이 중 한정된 자원에 대한 효율성을 높이는 방법으로 송수신기에 다수의 안테나를 장착하여 자원 활용을 위한 공간적인 영역을 추가로 확보함으로써 다이버시티 이득을 취하거나, 각각의 안테나를 통해 데이터를 병렬로 전송함으로써 전송 용량을 높이는 이른바 다중 안테나 송수신 기술이 최근 큰 주목을 받으며 활발하게 개발되고 있다.
다중 안테나 시스템에서는 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 높이기 위한 방법으로 빔 포밍 및 프리코딩이 사용될 수 있고, 빔 포밍 및 프리코딩은 송신단에서 피드백 정보를 이용할 수 있는 폐-루프 시스템에서 해당 피드백 정보를 통해 신호대 잡음비를 최대화하기 위해 사용된다.
본 발명의 일 실시예는 플랙서블 빔포밍(flexible beamforming)이 적용된 통신 시스템에서 셀 간 간섭 제어를 수행하기 위해 RNTP(relative narrowband transmit power) 값을 설정하는 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예는 안테나가 2D로 배열되었을 경우를 고려하여 RNTP값을 설정하는 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예는 빔의 안테나가 2D로 배열되었을 경우 빔의 지향점을 고려하여 RNTP값을 설정하는 방법을 제안한다.
본 발명의 다른 실시예는 어레이 팩터 또는 빔폭을 고려하여 RNTP값을 설정하는 방법을 제안한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 안테나 이득을 고려하여 RNTP값을 설정하는 방법을 제안한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 안테나 이득과 전송 전력을 함께 고려하여 RNTP값을 설정하는 방법을 제안한다.
본 발명에 따른 신호 전송 방법은 전송할 빔의 지향점을 결정하고, 기설정된 자원 블록에 기설정된 임계값 이상의 전송 전력을 전송하는지 여부를 나타내는 RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) 정보를 상기 빔의 지향점에 기초하여 결정하고, 상기 RNTP 정보를 인접한 셀로 전송하고, 생성된 빔을 상기 RNTP 정보에 따라 상기 자원 블록에 전송한다.
상기 빔의 지향점과 상기 빔의 지향점에 따른 셀 경계 방향의 최대 안테나 이득의 변화에 대한 정보를 포함하는 어레이 팩터(Array Factor)를 연산하는 단계를 더 포함하고, 상기 RNTP 정보를 결정하는 단계는, 상기 어레이 팩터와 기설정된 어레이 팩터를 비교하여 결정할 수 있다.
상기 빔에 대한 어레이 이득을 연산하는 단계를 더 포함하고, 상기 RNTP 정보를 결정하는 단계는, 상기 어레이 이득과 기설정된 어레이 이득을 비교하여 결정할 수 있다.
상기 어레이 이득을 연산하는 단계는, 빔을 전송하는 단일 안테나 이득과 상기 빔폭과 상기 빔의 지향점에 따른 셀 경계 방향의 최대 안테나 이득의 변화에 대한 정보를 포함하는 어레이 팩터(Array Factor)의 곱을 수행할 수 있다.
상기 빔에 대한 어레이 이득과 상기 자원 블록에 대한 최대 에너지의 곱으로 유도되는 이득 에너지를 연산하는 단계를 더 포함하고, 상기 RNTP 정보를 결정하는 단계는, 상기 이득 에너지와 기설정된 이득 에너지를 결정할 수 있다.
이 때, 상기 이득 에너지를 연산하는 단계에서, 상기 어레이 이득에 가중치가 부여될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 플랙서블 빔포밍(flexible beamforming)이 적용된 통신 시스템에서 셀 간 간섭 제어를 수행하기 위해 RNTP(relative narrowband transmit power) 값을 설정하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 빔의 안테나가 2D로 배열되었을 경우 빔 폭 및 빔의 지향점을 고려하여 RNTP값을 설정하는 방법이 제공된다.
도 1은 LTE 에서 셀 간 간섭 코디네이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 반파 다이폴 안테나의 방사 패턴을 도시한 것이다.
도 3은 인공 위성 수신 안테나와 같은 원형 개구 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 리니어 어레이 안테나에 대한 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 5는 선형 어레이의 방사 패턴을 구하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 2차원으로 배열된 안테나 어레이를 도시한 도면이다.
도 7은 수직 빔포밍을 수행하는 경우 빔의 지향점의 변화에 따른 빔 이득의 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 기지국의 간격 변화로 인하여 셀의 커버리지가 변화된 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 2 차원 빔포밍 시 빔의 수직 방향에 대한 파라미터를 도시한 도면이다.
도 10은 2 차원 빔포밍 시 빔의 수평 방향에 대한 파라미터를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다.
이하, 본 명세서에서는 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서는 통신 네트워크를 대상으로 설명하며, 통신 네트워크에서 이루어지는 작업은 해당 통신 네트워크를 관할하는 시스템(예를 들어 기지국)에서 네트워크를 제어하고 데이터를 송신하는 과정에서 이루어지거나, 해당 네트워크에 링크된 단말에서 작업이 이루어질 수 있다.
도 1은 LTE 시스템에서 셀 간 간섭 코디네이션을 설명하기 위한 도면이다.
LTE 시스템에서 각 셀은 내측과 외측으로 분할될 수 있다. 사용자가 낮은 레벨의 간섭을 경험하고 서빙 셀과의 통신에도 낮은 전력이 요구되는 내측 셀에서는, 주파수 재사용률(frequency reuse factor)는 1이 사용된다.
외측 셀의 경우, 셀이 주어진 대역 일부에 사용자를 스케줄링 할 때, 시스템 용량은 이웃한 셀들이 아무것도 전송하지 않는 경우 또는 이웃한 셀들이 첫 번째 셀 내에 스케줄된 사용자에게 발생할 수 있는 강한 간섭을 회피하기 위하여 아마도, 인접한 셀들의 내측에 존재하는 사용자들에게 낮은 전력을 전송하는 경우 최적화 될 수 있다.
이러한 제한은 셀 경계(cell-edge)에서 주파수 재사용률을 높이는 결과를 초래하며, 이는 도 1에 도시된 바와 같은 부분 주파수 재사용(partial frequency reuse)으로 알려져 있다.
도시된 바와 같이, 각 셀 A, B, C는 내측과 외측 영역으로 나누어 질 수 있고, 각 셀 경계에 대한 주파수 자원은 인접한 셀에서 서로 중첩되지 않도록 셀에 할당된다. 셀 A의 외측 영역에 특정 주파수 자원이 할당되는 경우, 셀 B와 셀 C에는 해당 주파수 자원이 할당되지 않고, 셀 B의 외측 영역에 특정 주파수 자원이 할당되는 경우, 셀 A와 셀 C에는 해당 주파수 자원이 할당되지 않는다. 동일하게, 셀 C의 외측 영역에 특정 주파수 자원이 할당되는 경우, 셀 A와 셀 B에는 해당 주파수 자원이 할당되지 않는다.
이러한 방식으로 다른 셀들에 대한 스케줄링을 코디네이션하기 위하여, 인접한 셀들 간에는 통신이 요구된다. 만약, 인접한 셀들이 동일한 기지국(예를 들어, eNodeB)에 의하여 관리된다면, 코디네이트된 스케줄링 계획은 표준화된 시그널링에 대한 요구 없이 수행될 수 있다. 하지만, 인접한 셀들이 서로 다른 기지국에 의하여 제어되는 경우, 특히 멀티 벤더 네트워크(multivendor networks)에서는 표준화된 시그널링이 중요하다.
LTE에서 셀 간 간섭 코디네이션(Inter-Cell Interference Coordination, ICIC)은 시간 도메인보다 주파수 도메인에서 관리되는 것으로 전제되고 있으며 기지국 간의 시그널링은 이러한 것을 지원하도록 설계된다. 시간 도메인 코디네이션은 동기 HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)가 사용되는 업 링크와 같이 HARQ 과정에 대한 동작을 방해할 수 있기 때문이다.
다운 링크 전송에 대하여, RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) 지시자(indicator)로 표현되는 비트맵은 X2 인터페이스를 통하여 기지국 간에 교환될 수 있다. 주파수 도메인에서 하나의 자원 블록(resource block)에 대응하는 RNTP 지시자의 각 비트는 셀이 상기 자원 블록에 대한 전송 전력을 특정 상한값(upper limit) 아래로 유지할 것인지 여부를 이웃한 기지국들에게 알려주는데 사용된다. 이러한 상한값과 지시자의 유효 기간은 설정될 수 있다.
예를 들어, RNTP 지시자가 1이면 특정 자원 블록에 전송 전력을 유지하는 것, 즉 신호를 전송하는 것을 나타낼 수 있고, RNTP 지시자가 0이면 해당 자원 블록에 신호를 전송하지 않는 것, 즉 빔 포밍을 수행하지 않는 것을 나타낼 수 있다.
이는 이웃한 셀들이 자신의 셀 내에 사용자를 스케줄링 할 때, 각 자원 블록에서 예상되는 간섭 정도를 고려할 수 있도록 한다.
이웃한 셀 내의 자원 블록의 전송 전력이 높다는 정보를 수신한 경우, 기지국의 후속 동작은 일괄적이지 않다. 따라서, 스케줄링 알고리즘의 실행에는 어느 정도 자유도가 허용된다. 하자만, 전형적인 동작은 전송 전력이 높은 자원 블록에 대하여 셀 경계 사용자에 대한 스케줄링을 피하는 것이 될 수 있다.
RNTP 지시자에 대한 정의에서 안테나 포트 당 전송 전력은 기지국 또는 셀의 최대 출력 전력에 의하여 정규화 될 수 있다. 이는 크기가 작아 작은 최대 출력 전력을 갖는 셀이 크기가 큰 셀에 대응하여 큰 최대 출력 전력을 갖는 셀에 비하여 큰 간섭을 받을 수 있기 때문이다.
RNTP 지시자에 따른 판단은 수학식 1과 같이 수행될 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2014010523-appb-M000001
수학식 1에서,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000001
은 향후 특정 시간 구간 동안 안테나 포트 p에 대한 물리적 자원 블록 내에서 참조 신호(reference signal, RS)를 포함하지 않는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼에 대한 사용자-특정 PDSCH(UE-specific physical dowmlink shared channel) RE들의 RE 당 최대 에너지(the maximum intended energy per resource element, EPRE)를 나타내고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000002
는 물리적 자원 블록의 개수를 나타낸다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000003
는 0부터
Figure PCTKR2014010523-appb-I000004
-1까지의 값을 가질 수 있다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000005
는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000006
에 속하는 값을 가질 수 있다. (
Figure PCTKR2014010523-appb-I000007
).
또한, 수학식 1에서
Figure PCTKR2014010523-appb-I000008
는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2014010523-appb-M000002
수학식 2에서
Figure PCTKR2014010523-appb-I000009
은 서브 케리어 간격(Subcarrier spacing)을 나타내고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000010
는 다운 링크 대역폭 설정(Downlink bandwidth configuration)을 나타내고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000011
는 서브 케리어 수에 따라 표현되는 주파수 도메인에서의 자원 블록 크기(Resource block size in the frequency domain, expressed as a number of subcarriers)를 나타낸다.
수학식 1에 따르면 RNTP 지시자는 정규화된 RE의 에너지(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000012
)가 기설정된
Figure PCTKR2014010523-appb-I000013
보다 같거나 작으면 0이되고, 정규화된 RE의 에너지(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000014
)의 상한값에 대한 규정이 없으면 1이된다. 즉,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000015
이
Figure PCTKR2014010523-appb-I000016
보다 크면 RNTP 지시자는 1이 될 수 있다.
한편, 전송 안테나는 다른 방향들에 비하여 어떤 특정 방향에서 강한 전자기파 생성한다. 방향에 대한 필드 세기를 표시한 것을 안테나의 방사 패턴이라고 한다. 방사 패턴은 항상 수신과 전송에서 동일한 형태를 갖는다.
안테나로부터 멀리 떨어진 지점에서 측정된 전자기파는 안테나의 모든 부분으로부터 방사되는 방사선의 합에 해당한다. 안테나 각각의 작은 부분은 서로 다른 폭과 위상을 갖는 파를 방사하고, 이러한 방사파는 수신자가 위치하는 곳에 지점으로 서로 다른 거리를 이동하게 된다. 이러한 방사파는 어떤 방향에서는 게인이 증가하기도 하고 어떤 방향에서는 게인이 감소하기도 한다.
반파장 다이폴(half-wave dipole)은 케이블의 연결을 위하여 중앙이 절단된부분에 전선을 연결한 안테나로, 반파장으로 구성된 간단한 안테나를 나타낸다. 도 2는 반파 다이폴 안테나의 방사 패턴을 도시한 것이다.
방향성 안테나는 하나의 방향에서만 게인을 가지고 나머지 방향에서는 손실을 갖도록 디자인 된다. 안테나는 그 크기가 증가함에 따라 방향성이 만들어 진다. 안테나로부터 방사된 파는 방향성을 가지고 먼 거리를 이동하게 되고, 건설적인 간섭이든 비건설적인 간섭이든 방향성 방사 패턴이 주어지면 더 쉽게 제어될 수 있다.
극단적으로 단순화시키면, 인공 위성 수신 안테나는 모든 부분에서 동일한 전자기파가 방사되는 원형면(circular surface)으로 간주된다. 도 3은 인공 위성 수신 안테나와 같은 원형 개구 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 3과 같이, 높은 게인을 갖는 폭이 좁은 빔이 방사 패턴의 중앙에 위치하고 있다. 파장에 따른 안테나의 지름이 증가할수록 중앙 빔의 폭은 점점 좁아진다. 중앙 빔의 양 사이드에는 사이드 로브(side lobe)로 불리우는 작은 빔들이 나타난다. 신호 강도가 0인 신호의 방향은 “nulls”로 표현될 수 있다.
단순한 방향성 안테나는 작은 방사 안테나 요소들의 리니어 어레이로 구성되고, 하나의 전송단으로부터 동일한 진폭과 위상을 갖는 동일한 신호가 각 안테나 요소에 제공된다. 어레이의 전체 폭이 증가할수록 중앙 빔은 좁아지고, 안테나 요소의 개수가 증가할수록 사이드 로브는 작아진다.
도 4는 리니어 어레이 안테나에 대한 방사 패턴을 도시한 도면이다. 도 4는 1λ/2 만큼 이격된 4개의 작은 안테나 요소에 대한 방사 패턴을 도시하고 있다.
한편, 상술한 선형 어레이의 방사 패턴은 단일 안테나의 방사 패턴과 각 안테나 신호의 보강 간섭과 상쇄 간섭의 영향을 나타내는 어레이 팩터(Array Factor, AF)의 곱으로 나타낼 수 있다. 즉, 어레이 팩터는 빔폭에 따른 초대 안테나 이득의 변화를 나타낸다.
도 5는 선형 어레이의 방사 패턴을 구하는 과정을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이. 단일 안테나(single element)의 방사 패턴(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000017
)에 어레이 팩터(Array factor)를 곱하면 방사각에 따른 안테나 게인(antenna gain)을 얻을 수 있다.
어레이 팩터는 안테나 어레이를 구성하는 안테나의 수, 안테나 사이의 간격, 각 안테나에 곱해지는 가중치(weight)에 따라 달라질 수 있다. 이러한 어레이 팩터는 아래 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2014010523-appb-M000003
수학식 3에서,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000018
는 안테나 개수,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000019
은 각 안테나의 가중치, d는 안테나 간 거리,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000020
는 파동 수(wave number),
Figure PCTKR2014010523-appb-I000021
는 안테나 어레이의 지향점으로부터의 각도,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000022
는 위상 오프셋(phase offset)을 나타낸다.
즉, 안테나 어레이가 지향하는 빔의 방향(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000023
)이 0이고 안테나가 등간격으로 배치되어 있는 경우, 어레이 팩터 값은 지향하는 방향을 기준으로 좌우 대칭으로 그려진다.
만약, 기지국이 안테나가 지향하는 보어 사이트(boresight) 기준으로 x도 만큼 회전한 방향으로 신호를 송신하는 경우, 빔의 지향점의 안테나 이득은
Figure PCTKR2014010523-appb-I000024
으로 표현될 수 있다. 또한, 빔의 지향점 대비 y도 만큼 회전된 곳의 빔 이득은
Figure PCTKR2014010523-appb-I000025
로 표현할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, AF에 적용되는 θ에 따라 AF의 윈도우(vision region)이 이동(shift)할 수 있고, 윈도우와 이에 대응되는 안테나 방사 패턴의 곱에 의하여 최종적으로 안테나 게인이 얻어 진다.
도 6은 2차원으로 배열된 안테나 어레이를 도시한 도면이다.
도 6과 같이 안테나는 가로 방향 및 세로 방향으로 일정한 간격으로 배열될 수 있고, θ는 방위각(azimuth angle)을 나타내고, φ는 연직각 또는 수직각(vertical angle)을 나타낸다. dx와 dy는 안테나 소자 간의 가로 및 세로의 간격을 나타낸다.
도 6과 같이 안테나가 배열된 경우, AP는 하기 수학식 4와 같다.
수학식 4
Figure PCTKR2014010523-appb-M000004
수학식 4에서 AFH와 AFV는 수학식 5 및 수학식 6으로 표현될 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2014010523-appb-M000005
수학식 6
Figure PCTKR2014010523-appb-M000006
이와 유사하게 단일 안테나의 방사 패턴도 θ와 φ를 변수로 하여
Figure PCTKR2014010523-appb-I000026
로 표현할 수 있다.
한편, 상술한 부분 주파수 재사용 기술은 자원에 따라 송신 전력의 크기를 달리하여 셀 간 간섭을 완화시키는 기법이다. 이 기법에 따르면 내측 셀에 할당된 자원의 경우에는 최대 전력이 제한되므로 내측 셀의 단말에는 무선 주파수 증폭기(RF amplifier)의 최대 전력으로 신호를 송신할 수 없다.
즉, 부분 주파수 재사용 기술을 사용할 경우, 주파수 재사용 기술을 사용하지 않는 네트워크에 비하여 내측 셀에 위치한 단말들의 성능 열화가 발생할 수 있다. 이에, 본 발명은 내측 셀 단말들의 성능 열화를 최소화하면서 셀 간 간섭을 완화시킬 수 있는 방법을 제안한다.
앞서 설명한 바와 같이, 거대 MIMO 시스템에서는 이동 단말의 위치와 속도 등을 고려한 플랙서블 빔포밍 기법이 활용될 수 있다. 본 발명에서는 동일한 속도로 이동하고 있는 단말이라도 셀 내측에 위치한 단말을 위하여 셀 내측 자원에 넓은 빔을 송신할 수 있다.
안테나가 1 차원으로 배열되어 있는 경우에는 셀 간 간섭 제거하거나 완화시키기 위하여 빔폭을 조정하는 방법이 주로 사용될 수 있지만, 도 6과 같이 안테나가 2차원으로 배열되어 있는 경우 셀 간 간섭 제거 또는 완화를 위하여 빔폭 뿐만 아니라 빔이 수직으로 지향하는 방향에 따른 셀 경계 지역의 간섭 크기의 변화도 고려해야 한다. 그러므로 본 발명에서는 1D 안테나 어레이를 확장해 2D 안테나 어레이에 적용 가능한 셀 간 간섭 제거 방법을 제안하고, 이를 위한 법을 위한 기지국 간 시그날링 방법을 제안한다.
본 발명에서는 거대 MIMO가 2D 어레이로 구성되어 플렉서블 빔포밍을 수행하는 경우의 셀 간 간섭 제거 기법을 제안한다. 2D 안테나 어레이에서는 기존의 수평면에서의 빔포밍 뿐만 아니라 수직면에서의 빔포밍을 수행하므로 수평 빔포밍(horizontal beamforming)과 수직 빔포밍(vertical beamforming)의 빔이득을 계산하여 셀 경계 지역의 간섭 신호 크기를 예측해야 한다.
또한, 수직 빔포밍의 경우 빔의 지향 방향과 기지국의 높이, 셀의 커버리지에 따라 셀 경계 지역에 미치는 빔의 크기가 달라지므로 이를 고려하여 한다.
도 7은 수직 빔포밍을 수행하는 경우 빔의 지향점의 변화에 따른 빔 이득의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 빔 A의 지향점은 셀 경계가 아닌 셀 내측을 지향하고 있고, 빔 B의 지향점은 이웃 셀과의 경계를 향하고 있다. 빔 A와 빔 B의 빔 이득은 동일한 것으로 가정할 수 있다. 이와 같이, 빔 이득이 동일할지라도 빔이 지향하는 지점의 각도에 따라 셀 경계 지역에 미치는 간섭의 양이 변하게 된다. 그러므로, 빔의 수직 지향점을 고려하여 셀 간 간섭 제거를 수행해야 한다.
도 8은 기지국의 간격 변화로 인하여 셀의 커버리지가 변화된 것을 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 8은 기지국의 간격이 변화하여 셀의 커버리지가 작아진 경우를 나타내고 있다.
도 8의 기지국 B는 도 7의 기지국 B보다 기지국 A와의 거리가 좁고, 이를 통하여 셀 경계와 기지국 B와의 거리도 도 7의 경우보다는 좁아진다.
도 7과 도 8을 비교하면, 동일한 안테나 이득과 동일한 수직 지향점을 가지는 빔이라도 기지국 간의 거리가 변하면 셀 경계 지역에서의 신호 크기가 변화되는 것이 예상할 수 있다.
도 9는 2 차원 빔포밍 시 빔의 수직 방향에 대한 파라미터를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 빔의 지향점과 안테나의 틸트로 인한 물리 안테나 지향점 및 셀 경계 지향점이 빔 포밍의 수직 방향 파라미터의 변수로 작용할 수 있다. 물리 안테나 지향점이란 안테나가 실제 물리적으로 틸트되어 있는 방향을 의미한다. 또한, 셀 경계 지향점을 수직 방향 파라미터의 변수로 고려함으로써 셀 경계 방향에서의 안테나 게인을 고려할 수 있다.
도 9에서 φ는 물리 안테나의 지향점과 수평선 사이의 각도를 나타내고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000027
는 물리 안테나 지향점과 실제 방사한 빔의 지향점 사이의 각도를 나타내고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000028
는 빔의 지향점과 셀 경계 지역 방향 사이의 각도 차를 나타낸다.
또한, h는 안테나를 설치한 높이를 나타내고, d는 안테나와 셀 경계 사이의 거리를 나타낸다.
도 10은 2 차원 빔포밍 시 빔의 수평 방향에 대한 파라미터를 도시한 도면이다. 도 10은 도 9를 상공에서 보았을 경우의 빔을 도시한 것으로,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000029
는 는 물리 안테나 지향점과 빔의 수평 방사 방향 사이의 각도를 나타낸다.
2D 안테나 어레이가 수평선에서 φ 만큼 아래로 기울어져 있는 경우 빔의 지향점인 (
Figure PCTKR2014010523-appb-I000030
,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000031
)에서의 AF(어레이 팩터)는 수학식 7에
Figure PCTKR2014010523-appb-I000032
를 대입함으로써 구할 수도 있다.
또한, 셀 경계 지역의 AF는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000033
이 0이상이면(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000034
≥0)
Figure PCTKR2014010523-appb-I000035
로 표현되고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000036
이 0보다 작으면(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000037
＜0)
Figure PCTKR2014010523-appb-I000038
로 표현될 수 있다. 만약,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000039
를 하기 수학식 7과 같이 정의한다면, AF는 수학식 8과 같이 간단히 표현될 수 있다.
수학식 7
Figure PCTKR2014010523-appb-M000007
수학식 8
Figure PCTKR2014010523-appb-M000008
수학식 7에서
Figure PCTKR2014010523-appb-I000040
가 0 이상인 것은 실제 안테나의 지향점보다 빔의 지향점이 더 지면을 향하고 있는 것을 의미하고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000041
가 0보다 작은 것은 실제 안테나의 지향점보다 빔의 지향점이 더 지상을 향하고 있다는 것을 의미할 수 있다.
이하에서는 수학식 8을 이용하여 RNTP 신호를 생성하는 방법에 대하여 살펴본다. 또한, 본 발명에 따를 경우 빔 포밍을 수행하는 기지국은 빔의 지향점과 셀 경계 지역 방향 사이의 각도 차이를 나타내는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000042
를 알고 있다고 가정할 수 있다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000043
는 각 기지국 간의 거리에 따라 달라질 수 있으며, 실제 기지국은 등 간격으로 설치되어 있지 않으므로 인접한 기지국과의 거리가 달라지면 RNTP 신호도 새롭게 생성되어야 한다.
예를 들어, 기지국 A의 옆에 기지국 B와 C가 존재하고, 기지국 A와 기지국 B 사이의 거리와 기지국 A와 기지국 C사이의 거리가 다른 경우, 기지국 A는 기지국 B와 기지국 C에 보내는 RNTP를 계산할 때 서로 다른
Figure PCTKR2014010523-appb-I000044
를 사용해야 한다.
기지국 0과 기지국 0에 인접하여 기지국 1부터 기지국 L이 존재하는 경우, 기지국 0이 기지국 l(1≤l≤L)에 전송하는 RNTP 신호(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000045
)의 생성 방법은 하기 실시예들로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, RNTP의 제한(restriction) 정보는 셀 경계를 지향하는 방향의 안테나 이득을 사용하여 결정할 수 있다.
빔의 수직 지향점의 변화는 셀 경계 지역에 미치는 신호 크기의 변화를 초래하므로, 빔의 수직 지향점에 대한
Figure PCTKR2014010523-appb-I000046
값을 이용하여 RNTP 값을 구할 수 있다. 이에 대한 실시예를 수학식으로 표현하면, 수학식 9와 같다.
수학식 9
Figure PCTKR2014010523-appb-M000009
수학식 9에서
Figure PCTKR2014010523-appb-I000047
는 향후 특정 시간 구간(future time interval) 동안 스케줄링 될 수 있는 사용자-특정 PDSCH(UE-specific physical dowmlink shared channel) RE의
Figure PCTKR2014010523-appb-I000048
중 최대값을 의미한다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000049
는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000050
로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000051
가
Figure PCTKR2014010523-appb-I000052
인 것은 RNTP을 이용하여 셀 간 간섭 제어를 수행하지 않는 것을 의미할 수 있다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000053
은 네트워크의 내측 위치 거리(inter site distance), 안테나 구성(antenna configuration), 통신 로드 분포(traffic load distribution) 등을 고려하려 결정될 수 있다.
수학식 9에 따르면 RNTP 값은
Figure PCTKR2014010523-appb-I000054
가 특정한
Figure PCTKR2014010523-appb-I000055
보다 같거나 작으면 0이되고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000056
가 특정한
Figure PCTKR2014010523-appb-I000057
보다 크면 1이 된다.
한편, 안테나 이득은 AF와 단일 안테나의 방사 패턴의 곱으로 얻어 질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보다 정확하게 안테나 이득을 생성하기 위하하여 AF에 단일 안테나의 방사 패턴을 곱한 값을 사용하여 RNTP를 결정한다.
(
Figure PCTKR2014010523-appb-I000058
,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000059
)방향으로 기울어진 안테나의 방사 패턴은 수학식 6에 기초하여 얻어 질 수 있다. (
Figure PCTKR2014010523-appb-I000060
,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000061
)는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000062
의 표현으로 치환 가능하다.
2D 안테나 어레이가 수평선에서 φ 만큼 아래로 기울어져 있는 경우, 빔의 지향점인 (
Figure PCTKR2014010523-appb-I000063
,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000064
)는 도 6과 수학식 4에 대입 가능하도록 변환될 수 있고, 이는 각각
Figure PCTKR2014010523-appb-I000065
와
Figure PCTKR2014010523-appb-I000066
로 표현될 수 있다. 즉,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000067
이고,
Figure PCTKR2014010523-appb-I000068
로 표현될 수 있다.
변환된 φ와 θ를
Figure PCTKR2014010523-appb-I000069
에 대입하면, 단일 안테나에 대한 방사 패턴은 아래와 같이 표현된다.
수학식 10
Figure PCTKR2014010523-appb-M000010
수학식 10을 반영하여 RNTP를 표현하면 수학식 11과 같다.
수학식 11
Figure PCTKR2014010523-appb-M000011
수학식 11에서
Figure PCTKR2014010523-appb-I000070
는 향후 특정 시간 구간(future time interval) 동안 스케줄링 될 수 있는 사용자-특정 PDSCH(UE-specific physical dowmlink shared channel) RE의
Figure PCTKR2014010523-appb-I000071
중 최대값을 의미한다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000072
는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000073
로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000074
가
Figure PCTKR2014010523-appb-I000075
인 것은 RNTP을 이용하여 셀 간 간섭 제어를 수행하지 않는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 수신 전력 감소를 극복하기 위해 넓은 폭 빔의 전력을 증폭해서 신호를 송신시킬 수 있다. 이 경우, 안테나 이득과 EPRE를 모두 사용하여 RNTP값을 정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 예에 따르면, RNTP의 제한 정보를 안테나 어레이 방사 패턴, 단일 안테나 게인 및 EPRE를 곱한 최대값을 이용하여 결정할 수 있다.
수학식 11의
Figure PCTKR2014010523-appb-I000076
에 단말의 EPRE를 곱하여 RNTP를 구하는 경우, 동일한 안테나 이득이더라도 더 많은 에너지를 사용하여 신호를 송신하면 인접 셀에 미치는 간섭의 양은 더 커질 수 있다.
인접 셀에 미치는 간섭의 양을 정확하게 측정하기 위하여 안테나 게인에 EPRE를 곱하여 RNTP의 결정하는 수학식은 다음과 같다.
수학식 12
Figure PCTKR2014010523-appb-M000012
수학식 12에서
Figure PCTKR2014010523-appb-I000077
는 향후 특정 시간 구간(future time interval) 동안 스케줄링 될 수 있는 사용자-특정 PDSCH(UE-specific physical dowmlink shared channel) RE의
Figure PCTKR2014010523-appb-I000078
중 최대값을 의미한다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000079
는
Figure PCTKR2014010523-appb-I000080
로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2014010523-appb-I000081
가
Figure PCTKR2014010523-appb-I000082
인 것은 RNTP을 이용하여 셀 간 간섭 제어를 수행하지 않는 것을 의미할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하여, 본 실시예에 따른 RNTP 결정 방법 및 이에 따른 신호 전송 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 기지국과 같이 단말에 신호를 전송할 수 있는 신호 전송 장치는 전송할 빔의 지향점을 결정한다(S1110).
안테나가 2 차원으로 배열되는 경우, 빔의 지향점은 실제 안테나의 기울어진 정도인 물리 안테나 지향점과 셀 경계에 대한 지향점을 고려하여 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
기지국은 빔의 지향점에서의 어레이 팩터에 기초하여 RNTP를 결정할 수 있다(S1120).
RNTP 지시자 또는 RNTP 값으로 표현되는 RNTP 정보는 셀이 특정 자원 블록에 대한 전송 전력이 특정 상한값(upper limit) 아래로 유지되는지 여부를 나타내는 것으로, 셀 경계에서 기지국이 신호를 전송하는지 여부를 나타낼 수 있다.
기지국은 빔의 지향점을 고려하여 수학식 11과 같은 어레이 팩터를 연산할 수 있고, 이렇게 연산된 어레이 팩터를 이용하여 RNTP 정보를 결정할 수 있다.
기지국은 연산된 어레이 팩터와 기설정된 어레이 팩터를 비교하여 RNTP를 0 또는 1 중 어느 하나로 결정할 수 있다.
또는, 기지국은 빔에 대한 어레이 이득을 이용하여 RNTP 정보를 결정할 수 있다. 어레이 이득은 빔을 전송하는 단일 안테나 이득과 어레이 팩터의 곱에 의하여 도출될 수 있고, 기지국은 어레이 이득과 기설정된 어레이 이득을 비교하여 RNTP를 0 또는 1 중 어느 하나로 결정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 기지국은 빔에 대한 어레이 이득과 자원 블록에 대한 최대 에너지의 곱으로 유도되는 이득 에너지를 연산할 수 있고, 이렇게 연산된 이득 에너지를 이용하여 RNTP를 결정할 수도 있다.
지기국은 이득 에너지와 기설정된 이득 에너지를 비교하여 RNTP를 0 또는 1 중 어느 하나로 결정할 수 있다.
이 때, 추가적으로 기지국은 방출하는 신호의 인접 셀 간섭양을 더욱 정확히 측정하기 위하여 AG를 연산할 때 빔폭에 대하여 가중치를 부여할 수도 있다.
이와 같이 다양한 조건 및 연산에 의하여 RNTP가 결정되면, 기지국은 결정된 RNTP를 인접한 셀로 전송한다(S1130).
RNTP가 1이면 특정 자원 블록에 전송 전력을 유지하는 것, 즉 신호를 전송하는 것을 나타낼 수 있으므로, 이를 수신한 인접한 셀은 상기 특정 자원 블록에 신호를 할당하지 않을 수 있다. 반면, RNTP가 0이면 해당 자원 블록에 신호를 전송하지 않는 것을 의미하므로, 이를 수신한 인접한 셀은 상기 특정 자원 블록에 신호를 할당할 수 있다.
기지국은 결정된 RNTP에 기초하여 빔을 생성하고, 빔이 생성되는 경우 이를 전송할 수 있다(S1140).
이와 같이, 기지국은 RNTP에 따라 빔 포밍 여부를 결정하고, 이를 인접한 셀에 알려줌으로써 부분 주파수 재사용 기법의 활용도를 높이고 셀 간 간섭을 완화시킬 수 있다. 빔 포밍을 결정하기 위한 RNTP는 셀 내측에 존재하는 단말의 이동성을 확보하기 위한 빔의 폭 및 빔의 지향점을 고려하여 결정될 수 있으며, 어레이 팩터 및/ 또는 안테나 게인 등이 RNTP를 결정하는 인자로 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 블록도이다.
기지국(800)은 프로세서(810; processor), 메모리(820; memory) 및 RF부(830; radio frequency unit)을 포함한다. 프로세서(810)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
단말(900)은 프로세서(910), 메모리(920) 및 RF부(930)을 포함한다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 플랙서블 빔포밍(flexible beamforming)이 적용된 통신 시스템에서 셀 간 간섭 제어를 수행하기 위해 RNTP(relative narrowband transmit power) 값을 설정하는 방법을 제안한다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 신호 전송 방법에 있어서,
    전송할 빔의 지향점을 결정하는 단계와;
    기설정된 자원 블록에 기설정된 임계값 이상의 전송 전력을 전송하는지 여부를 나타내는 RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) 정보를 상기 빔의 지향점에 기초하여 결정하는 단계와;
    상기 RNTP 정보를 인접한 셀로 전송하고, 생성된 빔을 상기 RNTP 정보에 따라 상기 자원 블록에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔의 지향점과 상기 빔의 지향점에 따른 셀 경계 방향의 최대 안테나 이득의 변화에 대한 정보를 포함하는 어레이 팩터(Array Factor)를 연산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 RNTP 정보를 결정하는 단계는,
    상기 어레이 팩터와 기설정된 어레이 팩터를 비교하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빔에 대한 어레이 이득을 연산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 RNTP 정보를 결정하는 단계는,
    상기 어레이 이득과 기설정된 어레이 이득을 비교하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어레이 이득을 연산하는 단계는,
    빔을 전송하는 단일 안테나 이득과 상기 빔의 지향점과 상기 빔의 지향점에 따른 셀 경계 방향의 최대 안테나 이득의 변화에 대한 정보를 포함하는 어레이 팩터(Array Factor)의 곱을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 빔에 대한 어레이 이득과 상기 자원 블록에 대한 최대 에너지의 곱으로 유도되는 이득 에너지를 연산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 RNTP 정보를 결정하는 단계는,
    상기 이득 에너지와 기설정된 이득 에너지를 비교하여 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이득 에너지를 연산하는 단계는,
    상기 빔을 전송하는 단일 안테나 이득과 상기 빔의 지향점과 상기 빔의 지향점에 따른 셀 경계 방향의 최대 안테나 이득의 변화에 대한 정보를 포함하는 어레이 팩터(Array Factor)의 곱을 수행하여 상기 어레이 이득을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 신호 전송 장치에 있어서,
    신호 송수신부와;
    상기 신호 송수신부와 연결되어 있는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 전송할 빔의 지향점을 결정하고, 기설정된 자원 블록에 기설정된 임계값 이상의 전송 전력을 전송하는지 여부를 나타내는 RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) 정보를 상기 빔의 지향점에 기초하여 결정하고, 상기 RNTP 정보를 인접한 셀로 전송하고, 생성된 빔을 상기 RNTP 정보에 따라 상기 자원 블록에 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
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